(57)【要約】  複数の伝送路を用いるMIMO通信により第１の無線基地局（20）とデータ通信中の移動端末（10）の接続先を第１の無線基地局から第２の無線基地局（30）へ切り替えるハンドオーバを実行するか否かを判断する。ハンドオーバを実行すると決定した場合、移動端末と第１の無線基地局とのデータ通信を中断し、当該ハンドオーバに係る移動端末と各無線基地局との交信を単一伝送路を用いる通常通信により開始する。ハンドオーバの完了後、移動端末と第２の無線基地局との通信形態を通常通信からMIMO通信に切り替える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の伝送路を用いるMIMO（Multi Input Multi Output）通信により第１の無線基地局とデータ通信中の移動端末の接続先を前記第１の無線基地局から第２の無線基地局へ切り替えるハンドオーバを実行するか否かを判断し、
前記ハンドオーバを実行すると決定した場合、前記移動端末と前記第１の無線基地局との前記データ通信を中断し、当該ハンドオーバに係る前記移動端末と前記第１および第２の各無線基地局との交信を単一伝送路を用いる通常通信により開始し、
前記ハンドオーバの完了後、前記移動端末と前記第２の無線基地局との通信形態を前記通常通信からMIMO通信に切り替えることを特徴とするハンドオーバ方法。
【請求項２】
前記ハンドオーバの完了後、前記切り替えたMIMO通信により、前記移動端末と前記第２の無線基地局との間で前記中断されたデータ通信を再開することを特徴とする請求項１記載のハンドオーバ方法。
【請求項３】
前記ハンドオーバの完了後、前記ハンドオーバから継続する通常通信により、前記移動端末と前記第２の無線基地局との間で前記中断されたデータ通信を再開し、
前記再開したデータ通信が正常か否かを判断し、
前記判断の結果が正常である場合に、前記移動端末と前記第２の無線基地局との通信形態を前記通常通信からMIMO通信に切り替え、且つ、当該MIMO通信により前記再開したデータ通信を継続することを特徴とする請求項１記載のハンドオーバ方法。
【請求項４】
前記第１および第２の各無線基地局がＬＴＥ（Long Term Evolution）／ＳＡＥ（System Architecture Evolution）ネットワークにおけるE-UTRAN（Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network）に接続されたノードであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のハンドオーバ方法。
【請求項５】
複数の伝送路を用いるMIMO（Multi Input Multi Output）通信および単一伝送路を用いる通常通信を無線により実行する送受信部と、
MIMO通信により自局とデータ通信中の移動端末の接続先を他局に切り替えるハンドオーバを実行するか否かを判断し、前記ハンドオーバを実行すると決定した場合に前記移動端末と自局との前記データ通信を中断し且つ当該ハンドオーバに係る前記移動端末と自局との交信を単一伝送路を用いる通常通信により開始し、別のハンドオーバのための通常通信により接続先を他局から自局に切り替えた移動端末と自局との通信形態を当該別のハンドオーバの完了後に前記通常通信からMIMO通信に切り替える制御部とを備えることを特徴とする無線基地局。
【請求項６】
前記制御部は、前記別のハンドオーバの完了後、当該別のハンドオーバのために前記他局と前記移動端末との間で中断されたデータ通信を前記切り替えたMIMO通信により再開することを特徴とする請求項５記載の無線基地局。
【請求項７】
前記制御部は、前記別のハンドオーバの完了後、当該別のハンドオーバのために前記他局と前記移動端末との間で中断されたデータ通信を当該別のハンドオーバから継続する通常通信により再開し、前記再開したデータ通信が正常か否かを判断し、前記判断の結果が正常である場合に、前記移動端末と自局との通信形態を前記通常通信からMIMO通信に切り替え、且つ、当該MIMO通信により前記再開したデータ通信を継続することを特徴とする請求項５記載の無線基地局。
【請求項８】
ＬＴＥ（Long Term Evolution）／ＳＡＥ（System Architecture Evolution）ネットワークにおけるE-UTRAN（Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network）に接続されたノードであることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の無線基地局。
【請求項９】
複数の伝送路を用いるMIMO（Multi Input Multi Output）通信および単一伝送路を用いる通常通信を無線により実行する送受信部と、
MIMO通信により第１の無線基地局とデータ通信中に接続先を第２の無線基地局に切り替えるハンドオーバを実行する場合に当該ハンドオーバに係る自端末と前記第１および第２の各無線基地局との交信を通常通信により開始し、前記ハンドオーバの完了後に自端末と前記第２の無線基地局との通信形態を前記通常通信からMIMO通信に切り替えることを特徴とする移動端末。
【請求項１０】
複数の伝送路を用いるMIMO（Multi Input Multi Output）通信および単一伝送路を用いる通常通信を無線により実行する無線基地局に、
MIMO通信により自局とデータ通信中の移動端末について該移動端末の接続先を他局に切り替えるハンドオーバを実行するか否かを判断するステップと、前記ハンドオーバを実行すると決定した場合に前記移動端末と自局との前記データ通信を中断し且つ当該ハンドオーバに係る前記移動端末と自局との交信を単一伝送路を用いる通常通信により開始するステップと、別のハンドオーバのための通常通信により接続先を他局から自局に切り替えた移動端末と自局との通信形態を当該別のハンドオーバの完了後に前記通常通信からMIMO通信に切り替えるステップとを実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項１１】
複数の伝送路を用いるMIMO（Multi Input Multi Output）通信および単一伝送路を用いる通常通信を無線により実行する移動端末に、
MIMO通信により第１の無線基地局とデータ通信中に接続先を第２の無線基地局に切り替えるハンドオーバを実行する場合に当該ハンドオーバに係る自端末と前記第１および第２の各無線基地局との交信を前記通常通信により開始するステップと、前記ハンドオーバの完了後に自端末と前記第２の無線基地局との通信形態を前記通常通信からMIMO通信に切り替えるステップとを実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、MIMO（Multi Input Multi Output）通信を含む移動通信における端末のハンドオーバに関する。
【背景技術】
【０００２】
移動通信の大容量化を図る通信技術として、MIMO通信が注目されている。MIMO通信を行う送信側／受信側の機器には、複数のアンテナから成るアレイアンテナが設けられる。MIMO通信は、アレイアンテナの各アンテナと通信相手との間の伝送状況がそれぞれ異なることを利用して、各アンテナから異なる情報データを同じ周波数を用いて並列的に送信するという通信である。これにより、無線信号を空間的に多重し、伝送量の増大を図る。【０００３】
図６に、４系統のアレイアンテナによるMIMO送受信機1の構成例を示す。MIMO送受信機1の送信部2は、送信信号のシリアル／パラレル変換を行うＳ／Ｐ変換部2aと、アレイアンテナ4のアンテナ別に設けられた変調部2b及びＲＦ（Radio Frequency）送信部2cとを含む。受信部3は、アレイアンテナ4のアンテナ別に設けられたＲＦ受信部3a及び復調部3cと、ＲＦ受信部3aを経た受信信号を分離して復調部3cへ供給するための信号分離回路3bと、復調された信号のパラレル／シリアル変換を行うＰ／Ｓ変換部3dとを含む。信号分離回路3bは、MIMO通信のための受信部3に特有の回路である。【０００４】
MIMO通信は、大量のデータをシームレスに伝送することを目的としたものであるが、端末のハンドオーバ時、すなわち端末が移動などにより基地局を切り替える時、シームレスな伝送に支障が生じる場合がある。元来、ハンドオーバが必要となる通信環境は、複数の基地局による電波干渉があるなど、不安定な通信環境であることが多い。よって、MIMOのハンドオーバ時には、信号分離回路（図６：3b）が受信信号を適正に分離できないことで、再送や瞬断時間の増大といった伝送ロスを招くおそれがある。【０００５】
MIMO通信時のハンドオーバに関する技術として、例えば、後述の特許文献１に記載のものがある。同文献には、ハンドオーバ領域におけるスループットを改善することで、セルカバレッジ（cell coverage）の拡大を図る技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１５７８４８号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】３ＧＰＰ、“TS36.300 V8.3.0”、［online］、２００７年１２月、［２００８年５月２０日検索］、インターネット＜http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/36300.htm＞、pp.13-14, Figure 4
【非特許文献２】３ＧＰＰ、“TS 36.300 V8.3.0”、［online］、２００７年１２月、［２００８年５月２０日検索］、インターネット＜http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/36300.htm＞、pp.40-42, Figure 10.1.2.1
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１に記載の技術によれば、MIMO通信におけるハンドオーバ時のスループットの改善が図られる。しかしながら、そのためには、同文献にて説明されているように、受信信号の複雑な解析を必要とされる。また、図６により説明したように、MIMO送受信機（1）は、変調／復調の回路（2b,3c）やＲＦ信号の処理回路（2c,3a）などをアンテナ別に備える必要がある。そのため、回路規模や消費電力が大きくなりやすい。よって、そのMIMO送受信機に上記文献１に記載の構成を加味する場合、各ノードの回路規模や消費電力のさらなる増大が問題となる。【０００９】
本発明の目的は、MIMO通信中の移動端末のハンドオーバを円滑にするために各ノードの回路規模や消費電力が増大することを防ぐ技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るハンドオーバ方法は、複数の伝送路を用いるMIMO（Multi Input Multi Output）通信により第１の無線基地局とデータ通信中の移動端末の接続先を前記第１の無線基地局から第２の無線基地局へ切り替えるハンドオーバを実行するか否かを判断し、前記ハンドオーバを実行すると決定した場合、前記移動端末と前記第１の無線基地局との前記データ通信を中断し、当該ハンドオーバに係る前記移動端末と前記第１および第２の各無線基地局との交信を単一伝送路を用いる通常通信により開始し、前記ハンドオーバの完了後、前記移動端末と前記第２の無線基地局との通信形態を前記通常通信からMIMO通信に切り替えるという方法である。【００１１】
本発明に係る無線基地局は、複数の伝送路を用いるMIMO（Multi Input Multi Output）通信および単一伝送路を用いる通常通信を無線により実行する送受信部と、MIMO通信により自局とデータ通信中の移動端末の接続先を他局に切り替えるハンドオーバを実行するか否かを判断し、前記ハンドオーバを実行すると決定した場合に前記移動端末と自局との前記データ通信を中断し且つ当該ハンドオーバに係る前記移動端末と自局との交信を単一伝送路を用いる通常通信により開始し、別のハンドオーバのための通常通信により接続先を他局から自局に切り替えた移動端末と自局との通信形態を当該別のハンドオーバの完了後に前記通常通信からMIMO通信に切り替える制御部とを備える。【００１２】
本発明に係る移動端末は、複数の伝送路を用いるMIMO（Multi Input Multi Output）通信および単一伝送路を用いる通常通信を無線により実行する送受信部と、MIMO通信により第１の無線基地局とデータ通信中に接続先を第２の無線基地局に切り替えるハンドオーバを実行する場合に当該ハンドオーバに係る自端末と前記第１および第２の各無線基地局との交信を通常通信により開始し、前記ハンドオーバの完了後に自端末と前記第２の無線基地局との通信形態を前記通常通信からMIMO通信に切り替えることを特徴とする移動端末。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、MIMO通信中の移動端末のハンドオーバを円滑にするために各ノードの回路規模や消費電力が増大するという事態を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態におけるシステムの構成図である。
【図２】本発明の実施形態における各基地局及び移動端末の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態におけるアンテナの切り替えに関する説明図である。
【図４】本発明の実施形態の動作を示すシーケンス図である。
【図５】本発明の他の実施形態の動作を示すシーケンス図である。
【図６】MIMO通信のための送受信機の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１に、本発明の実施形態におけるシステム構成を示す。本実施形態のシステム100は、３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）にて検討されているＬＴＥ（Long Term Evolution）／ＳＡＥ（System Architecture Evolution）ネットワークの構成に基づくものである。ＬＴＥ／ＳＡＥネットワークの構成は、例えば、非特許文献１（Figure 4）に記載されている。
【００１６】
システム100は、非特許文献１に記載の「E-UTRAN」（Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network）を構成する「eNB」（E-UTRAN NodeB）であるソース基地局20およびターゲット基地局30と、同文献に記載の「MME/S-GW」（Mobility Management Entity / Serving Gateway）を含むコアネットワーク（Evolved CN）40と、ソース基地局20からターゲット基地局30へのハンドオーバを試みる移動端末10とを備える。ソース基地局20は、本発明における第１の無線基地局に対応し、ターゲット基地局30は、第２の無線基地局に対応するノードである。
【００１７】
上記の「eNB」としてのソース基地局20及びターゲット基地局30は、３ＧネットワークのＲＮＣ（Radio Network Controller：無線制御局）の機能の一部と、「NodeB」（無線基地局）の機能とが統合されたノードである。コアネットワーク40は、インターネットのような外部ネットワークに接続されている。
【００１８】
ソース基地局20及びターゲット基地局30は、「X2」と呼ばれるインタフェース101で相互接続される。基地局20,30とコアネットワーク40との間は「S1」と呼ばれるインタフェース102で接続される。「X2」や「S1」といったインタフェースは、論理的なものである。物理的な接続の場合、「X2」（101）を「S1」（102）で共用することができる。
【００１９】
システム100において、現時点で移動端末10がソース基地局20に接続されている場合、移動端末10に対する外部ネットワークからの下りデータは、コアネットワーク40からソース基地局20を経て移動端末10へ届けられる。また、移動端末10のハンドオーバ時、すなわち移動端末10がソース基地局20からターゲット基地局30に接続を切り替えるときは、次のような手順がとられる。
【００２０】
まず、ソース基地局20が、移動端末10とのデータ通信をいったん中断し、コアネットワーク40からの下りデータのうち、移動端末10に対する未送信のデータあるいは送信したが受信確認がとれていないデータを、インタフェース102（X2）を通じてターゲット基地局30へ転送する。ターゲット基地局30は、ソース基地局20からハンドオーバしてきた移動端末10に対し、そのソース基地局20から受信したデータを転送する。これにより、移動端末10は、いったん中断されたデータ通信を、ターゲット基地局30との間で継続することができる。
【００２１】
図２に、基地局20,30の構成を示す。なお、図示の構成は、各基地局と移動端末10との間の無線通信を担うものであり、同様な構成が移動端末10にも適用される。送受信部51は、単一の伝送路により交信する通常通信、及び、前述のMIMO通信を含む無線通信のための信号処理を担う。送受信部51の基本構成は、図６のMIMO送受信機1と同様である。具体的には、送受信部51の送信部53，受信部54，アンテナ55-1…55-nからなるアレイアンテナ55が、図５の送信部2，受信部3，アレイアンテナ4に対応する。
【００２２】
制御部52は、送受信部51により実行する無線通信の形態を制御する。MIMO通信の場合、制御部52は、アレイアンテナ55の全てあるいは部分的な複数系統のアンテナを用いて交信するよう送受信部51に指示する。一方、単一の伝送路による通常通信の場合は、アレイアンテナ55のうちの何れか１系統のアンテナを用いて交信するよう指示する。
【００２３】
制御部52が基地局20,30のものである場合は、MIMO通信で自局に接続中の移動端末10について、他局へのハンドオーバの要否を判断する。そして、ハンドオーバが必要な場合は、その移動端末10との通信形態をMIMO通信から通常通信に切り替え、通常通信により一連のハンドオーバ処理を実行する。
【００２４】
上記の通信形態の切り替えのために、基地局20,30及び移動端末10には、通信形態とアンテナとの対応関係に関する図３に示すような情報を設定しておく。図示の設定は、MIMO通信の場合にアレイアンテナ55の全系統（55-1…55-n）を使用し、通常通信の場合は、アレイアンテナ55のうちの１系統のアンテナ（55-1）のみを使用することを示すものである。なお、図示の設定は一例であり、どのアンテナを使用するかは、MIMO通信および通常通信のそれぞれに必要な数量で任意に設定することができる。また、現状の通信に求められる品質に応じて、使用するアンテナやMIMO通信のアンテナ数を変化させるという設定でもよい。
【００２５】
図４に示すシーケンスを参照して、本実施形態の動作を説明する。図示のシーケンスは、以下に説明するように、非特許文献２（Figure 10.1.2.1）に記載のシーケンスが部分的に適用される。
【００２６】
現在、移動端末10とソース基地局20とがMIMOによりデータ通信中であるとする。ソース基地局20は、移動端末10のハンドオーバの要否を判断すべく、移動端末10の電波受信状況を確認する処理（ステップS1〜S4）を実行する。この処理は、非特許文献２に記載のものと同様である。すなわち、ソース基地局20から移動端末10へ「Measurement Control」を送信し（S1）、移動端末10及びソース基地局20と、ソース基地局20及びコアネットワーク40とで「Packet Data」を交信する（S2）。そして、ソース基地局20が移動端末10に対し「UL（uplink）allocation」を送信すると（S3）、移動端末10がソース基地局20に「Measurement Reports」を返信する（S4）。
【００２７】
ここで、ソース基地局20が、移動端末10のハンドオーバが必要であると判断したとする（ステップS5）。ハンドオーバの要否は、例えば、上記の「Measurement Reports」で通知される端末のＳＩＲ（Signal to interference Power ratio：信号対干渉雑音電力比）から推測した移動端末10の電波受信状況をもとに判断することができる。具体的には、例えば、全アンテナのうちの半分以上のアンテナのＳＩＲが基準値を下回った場合に、ハンドオーバが必要であると決定することができる。
【００２８】
ソース基地局20は、ハンドオーバの実行を決定すると、移動端末10とのデータ通信を中止すると共に、移動端末10に対し、通信形態をMIMOから通常通信に切り替えるよう指示する（ステップS6：「MIMO Stop」）。これにより、移動端末10は、ソース基地局20やターゲット基地局30に対する以降の無線通信を１系統のアンテナによる通常通信で行う。
【００２９】
また、ソース基地局20は、ハンドオーバ先のターゲット基地局30に対しハンドオーバ要求を送信する（ステップS7）。このハンドオーバ要求は、形式的には非特許文献２に記載の「4. Handover Request」と同一でよいが、ソース基地局20は、そのフォーマットに、移動端末10と通常通信で交信するよう指示する情報を付加する。ソース基地局20からのハンドオーバ要求を認識したターゲット基地局30は、移動端末10との交信を通常通信により行う。
【００３０】
このあと、システム全体（10,20,30,40）で一連のハンドオーバ処理が行われる（ステップS8）。このハンドオーバ処理は、非特許文献２に記載の「5. Admission Control」から「18. Release Resources」までの手順と同様である。この間にソース基地局20からターゲット基地局30へとハンドオーバする移動端末10は、各基地局（20,30）と通常通信で交信する。
【００３１】
ソース基地局20のリソースが解放されることでハンドオーバが完了すると（非特許文献２「18. Release Resources」）、ターゲット基地局30は、移動端末10に対し、自局との通信形態を通常通信からMIMOに切り替えるよう指示する（ステップS9：「MIMO start」）。移動端末10は、以降のターゲット基地局30との交信をMIMOにより行う。これにより、ハンドオーバ時に中断されたデータ通信が、移動端末10とターゲット基地局30との間でMIMOにより再開される（ステップS10）。
【００３２】
このように、本実施形態は、MIMO通信中にハンドオーバが必要となった場合に、いったんMIMOを通常通信に切り替えてハンドオーバ処理を行う。一般に、移動端末（10）にハンドオーバが必要な状況とは、その端末の受信品質が劣化したという状況である。よって、そのような状況下でMIMOによりハンドオーバを試みても、接続断やパケットロスといった伝送ロスが発生しやすい。
【００３３】
そこで、ハンドオーバ処理をMIMOに代えて通常通信により行うことで、ハンドオーバ時に発生し得る伝送ロスの低減を図る。通常通信は、１系統のアンテナを使用するものであるから、MIMO通信のための回路構成の一部を利用することができる。
【００３４】
したがって、本実施形態によれば、MIMO通信中の移動端末10のハンドオーバを円滑にするために各ノードの回路規模や消費電力が増大するという事態を防ぐことができる。これにより、システム全体のパフォーマンスを向上させることができる。
【００３５】
（他の実施形態）
上記実施形態では、ハンドオーバ完了後のデータ通信の再開時に、通信形態が通常通信からMIMOに切り替えられるが、この切り替えのタイミングは、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、データ通信を通常通信で再開し、その通信が安定していることを確認できた場合に、MIMOに切り替えるようにしてもよい。この場合の実施形態の手順を図５に簡略的に示す。
【００３６】
図５より、前述した一連のハンドオーバ処理（ステップS8）が完了すると、移動端末10、ターゲット基地局30及びコアネットワーク40によりデータ通信が再開される（ステップS20）。このとき移動端末10及びターゲット基地局30は、MIMOではなく、ハンドオーバ処理から続く通常通信により、データ通信を再開させる。
【００３７】
データ通信の再開後、移動端末10およびターゲット基地局30間で通信が正常に行われていかどうかを検査する（ステップS21）。この検査の方法としては、両者間の通信状態を確認できる方法であれば、任意のものを採用することができる。例えば、ターゲット基地局30が、制御チャネルのパイロット信号を用いた誤り率から移動端末10の受信状況を推定し、推定の結果から、現状の通信が正常か否かを判断するという方法であってもよい。ターゲット基地局30は、自局と移動端末10との通信が正常と判断したとき（ステップS22）、移動端末10に対し、通信形態を通常通信からMIMOに切り替えるよう指示する（ステップS23：「MIMO start」）。
【００３８】
本実施形態によれば、ハンドオーバ直後の通信環境が不安定であっても、それが安定して正常な状態になるまでMIMO通信への切り替えが保留される。よって、移動端末10は、適切な通信環境にてMIMO通信を再開することができる。
【００３９】
なお、本発明は、以上の実施形態に限定されるものではない。本発明の実施は、本願の特許請求の範囲内において、適宜変更が可能である。例えば、本発明は、無線基地局（20,30）あるいは移動端末（10）の動作に対応したコンピュータプログラム、又は、そのプログラムを記憶した記録媒体として実施してもよい。また、上記の各実施形態は、本発明を３ＧＰＰのＬＴＥ／ＳＡＥネットワークに適用した形態であるが、本発明は、MIMO通信を含む無線通信を行うネットワークであれば、従来の３Ｇネットワークや他の規格のネットワークにも適用可能である。
【００４０】
本出願は、２００８年６月４日に日本出願された特願２００８−１４６８７８を基礎とする優先権を主張し、その開示の内容を全て本明細書に取り込むものである。
【符号の説明】
【００４１】
100  システム
101  インタフェース（X2）
102  インタフェース（S1）
10  移動端末
20  ソース基地局
30  ターゲット基地局
40  コアネットワーク
51：送受信部、52：制御部、53：送信部、54：受信部、55：アレイアンテナ、55-1…55-n：アンテナ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2009147940.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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2009147940.tif 000010