(57)【要約】【課題】通信効率の向上及びユーザ収容数の増加を図ることの可能な基地局を提供する。【解決手段】自局の通信エリア内に存在する無線端末との無線通信を実現する基地局無線部と、前記無線端末から得られる端末属性情報に基づいて、互いに近接位置に存在していると推定される無線端末同士を１つのグループとするグループ処理部と、前記グループ内の各無線端末に対し、当グループ内で最も電波環境の良い無線端末をルータ端末とする無線ネットワークの構築命令を送信するネットワーク構築命令部と、前記無線ネットワークの構築に成功した場合に、前記ルータ端末以外の無線端末との通信接続を切断した後、前記ルータ端末を介して前記ルータ端末以外の無線端末との通信を行う通信制御部とを基地局に設ける。【選択図】図１
2011205621.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自局の通信エリア内に存在する無線端末との無線通信を実現する基地局無線部と、
前記無線端末から得られる端末属性情報に基づいて、互いに近接位置に存在していると推定される無線端末同士を１つのグループとするグループ処理部と、
前記グループ内の各無線端末に対し、当グループ内で最も電波環境の良い無線端末をルータ端末とする無線ネットワークの構築命令を送信するネットワーク構築命令部と、
前記無線ネットワークの構築に成功した場合に、前記ルータ端末以外の無線端末との通信接続を切断した後、前記ルータ端末を介して前記ルータ端末以外の無線端末との通信を行う通信制御部と、
を備えることを特徴とする基地局。
【請求項２】
前記通信制御部は、前記ルータ端末以外の無線端末との通信接続を切断した後、当該通信接続を切断した無線端末に割り当てられていた無線リソースを前記ルータ端末に割り当てることを特徴とする請求項１記載の基地局。
【請求項３】
前記ネットワーク構築命令部は、前記グループ内で最も電波環境の良い無線端末の電波強度が規定値以上となった場合に、前記グループ内の各無線端末に対し、前記最も電波環境の良い無線端末をルータ端末とする無線ネットワークの構築命令を送信することを特徴とする請求項１または２に記載の基地局。
【請求項４】
前記ネットワーク構築命令部は、前記無線ネットワークの構築に成功した後、前記ルータ端末の電波強度が前記規定値未満となった場合、前記グループ内の各無線端末に対し、前記無線ネットワークの解除命令を送信し、
前記通信制御部は、前記無線ネットワークが解除された後、前記ルータ端末以外の無線端末に対して無線リソースの再割り当てを行い通信接続を確立することを特徴とする請求項３に記載の基地局。
【請求項５】
前記ネットワーク構築命令部は、前記無線ネットワークの構築に成功した後、現在使用中のルータ端末が前記グループ内で最も電波環境の良い無線端末ではなくなった場合、前記グループ内の各無線端末に対し、前記グループ内で現在最も電波環境の良い無線端末を新たなルータ端末とする無線ネットワークの構築命令を再送信することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の基地局。
【請求項６】
前記ネットワーク構築命令部は、前記無線ネットワークの構築に成功した後、前記ルータ端末から前記無線ネットワークの通信品質を確保不能である旨の報告を受けた場合、前記グループ内の各無線端末に対し、前記無線ネットワークの解除命令を送信し、
前記通信制御部は、前記無線ネットワークが解除された後、前記ルータ端末以外の無線端末に対して無線リソースの再割り当てを行い通信接続を確立することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の基地局。
【請求項７】
前記グループ処理部は、前記端末属性情報として前記無線端末の位置情報または使用者情報を取得することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の基地局。
【請求項８】
前記グループ内の無線端末のうちルータ端末との無線通信の品質が劣化した場合、ルータ端末と当該基地局でない他の基地局とのハンドオーバを処理するハンドオーバ処理部、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の基地局。
【請求項９】
前記グループ内の無線端末のうちルータ端末との無線通信の品質が劣化した場合、前記グループ内の無線端末のうち当該基地局でない他の基地局との所定通信品質を満たす無線端末と、当該無線端末と他の基地局とのハンドオーバを処理するハンドオーバ処理部、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の基地局。
【請求項１０】
基地局との無線通信を実現する端末無線部と、
他の無線端末との無線ネットワークの構築を実現するネットワーク無線部と、
ルータとしての機能を実現するルータ処理部と、
前記端末無線部を介して前記基地局から無線ネットワークの構築命令を受信した場合、自端末がルータ端末として指定されていれば、前記ネットワーク無線部及びルータ処理部を有効にして他の無線端末との無線ネットワークを構築すると共にルータ端末として前記基地局及び他の無線端末との通信を行い、自端末が前記ルータ端末として指定されていなければ、前記ネットワーク無線部のみを有効にして他の無線端末との無線ネットワークを構築すると共に前記ルータ端末を介して前記基地局との通信を行う端末制御部と、
を備えることを特徴とする無線端末。
【請求項１１】
自信がルータ端末であった場合において、接続中の基地局との無線通信の品質が劣化した場合、当該基地局以外の他の基地局とのハンドオーバを処理するハンドオーバ処理部、
を備えることを特徴とする請求項１０に記載の無線端末。
【請求項１２】
基地局及び無線端末を備える無線通信システムであって、
前記基地局は、
自局の通信エリア内に存在する前記無線端末との無線通信を実現する基地局無線部と、
前記無線端末から得られる端末属性情報に基づいて、互いに近接位置に存在していると推定される無線端末同士を１つのグループとするグループ処理部と、
前記グループ内の各無線端末に対し、当グループ内で最も電波環境の良い無線端末をルータ端末とする無線ネットワークの構築命令を送信するネットワーク構築命令部と、
前記無線ネットワークの構築に成功した場合に、前記ルータ端末以外の無線端末との通信接続を切断した後、前記ルータ端末を介して前記ルータ端末以外の無線端末との通信を行う通信制御部と、を備え、
前記無線端末は、
前記基地局との無線通信を実現する端末無線部と、
他の無線端末との無線ネットワークの構築を実現するネットワーク無線部と、
ルータとしての機能を実現するルータ処理部と、
前記端末無線部を介して前記基地局から無線ネットワークの構築命令を受信した場合、自端末がルータ端末として指定されていれば、前記ネットワーク無線部及びルータ処理部を有効にして他の無線端末との無線ネットワークを構築すると共にルータ端末として前記基地局及び他の無線端末との通信を行い、自端末が前記ルータ端末として指定されていなければ、前記ネットワーク無線部のみを有効にして他の無線端末との無線ネットワークを構築すると共に前記ルータ端末を介して前記基地局との通信を行う端末制御部と、を備えることを特徴とする無線通信システム。
【請求項１３】
前記基地局が、前記グループ内の無線端末のうちルータ端末との無線通信の品質が劣化した場合、ルータ端末と自身の基地局でない他の基地局とのハンドオーバを処理することを特徴とする請求項１２に記載の無線通信システム。
【請求項１４】
前記基地局が、前記グループ内の無線端末のうちルータ端末との無線通信の品質が劣化した場合、前記グループ内の無線端末のうち当該基地局でない他の基地局との所定通信品質を満たす無線端末と、当該無線端末と他の基地局とのハンドオーバを処理することを特徴とする請求項１２に記載の無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基地局、無線端末及び無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来では、基地局−無線端末間の通信方式として、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ：Frequency Division Multiple Access）や、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ：Orthogonal Frequency Division Multiple Access）など、複数の無線端末間で帯域周波数を共有し、それぞれの通信状態に応じて変調方式を変更する通信方式が知られている（下記特許文献１参照）。
【０００３】
特に、近年では、次世代高速通信規格としてＬＴＥ（Long Term Evolution）を採用した無線通信システム（以下、ＬＴＥシステムと称す）が注目されている。ＬＴＥシステムとは、ダウンリンク通信にＯＦＤＭＡを、アップリンク通信にＳＣ（Single Carrier）−ＦＤＭＡを用い、ユーザ端末に対してＲＢ（Resource Block）単位で無線リソースの割り当てを行うものである。なお、ＲＢとは、１２サブキャリア分の帯域幅（＝１８０ｋＨｚ）と７シンボル分の時間幅（＝１スロット長０．５ｍｓ）で構成された、無線リソースの最小割当単位である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−００５９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のＬＴＥシステムは高速データ通信に特化したシステムであり、１人のユーザが複数の無線端末を所持することで様々な形態のサービスを提供することが可能となる。しかしながら、複数の無線端末が１つの基地局と通信する際に、無線端末同士が近い位置に存在すると各々の電波が干渉する可能性があり、その場合、低伝送レートの変調方式が使用されることになり、通信効率が低下するという問題がある。
【０００６】
また、基地局は、ユーザが所持する各無線端末に対して無線リソースの割り当てを行うため、ユーザ１人当りの端末所持数が多くなるほど、１つの基地局で同時に取り扱う端末数が増え、同時に多くのユーザを収容できなくなるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、通信効率の向上及びユーザ収容数の増加を図ることの可能な基地局、無線端末及び無線通信システムを提供することを目的とする。
【０００８】
また。本発明の他の目的は、ハンドオーバ処理における処理量及びネットワークトラフィックを抑制することの可能な基地局、無線端末及び無線通信システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る基地局は、自局の通信エリア内に存在する無線端末との無線通信を実現する基地局無線部と、前記無線端末から得られる端末属性情報に基づいて、互いに近接位置に存在していると推定される無線端末同士を１つのグループとするグループ処理部と、前記グループ内の各無線端末に対し、当グループ内で最も電波環境の良い無線端末をルータ端末とする無線ネットワークの構築命令を送信するネットワーク構築命令部と、前記無線ネットワークの構築に成功した場合に、前記ルータ端末以外の無線端末との通信接続を切断した後、前記ルータ端末を介して前記ルータ端末以外の無線端末との通信を行う通信制御部とを備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る基地局において、前記通信制御部は、前記ルータ端末以外の無線端末との通信接続を切断した後、当該通信接続を切断した無線端末に割り当てられていた無線リソースを前記ルータ端末に割り当てることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る基地局において、前記ネットワーク構築命令部は、前記グループ内で最も電波環境の良い無線端末の電波強度が規定値以上となった場合に、前記グループ内の各無線端末に対し、前記最も電波環境の良い無線端末をルータ端末とする無線ネットワークの構築命令を送信することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る基地局において、前記ネットワーク構築命令部は、前記無線ネットワークの構築に成功した後、前記ルータ端末の電波強度が前記規定値未満となった場合、前記グループ内の各無線端末に対し、前記無線ネットワークの解除命令を送信し、前記通信制御部は、前記無線ネットワークが解除された後、前記ルータ端末以外の無線端末に対して無線リソースの再割り当てを行い通信接続を確立することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る基地局において、前記ネットワーク構築命令部は、前記無線ネットワークの構築に成功した後、現在使用中のルータ端末が前記グループ内で最も電波環境の良い無線端末ではなくなった場合、前記グループ内の各無線端末に対し、前記グループ内で現在最も電波環境の良い無線端末を新たなルータ端末とする無線ネットワークの構築命令を再送信することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る基地局において、前記ネットワーク構築命令部は、前記無線ネットワークの構築に成功した後、前記ルータ端末から前記無線ネットワークの通信品質を確保不能である旨の報告を受けた場合、前記グループ内の各無線端末に対し、前記無線ネットワークの解除命令を送信し、前記通信制御部は、前記無線ネットワークが解除された後、前記ルータ端末以外の無線端末に対して無線リソースの再割り当てを行い通信接続を確立することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る基地局において、前記グループ処理部は、前記端末属性情報として前記無線端末の位置情報または使用者情報を取得することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る基地局において、前記グループ内のルータ端末から当該基地局以外の他の基地局への切り替え要求を受信したとき、該グループに属する各無線端末の属性情報を前記他の基地局へ送信するハンドオーバ処理部を備えることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る基地局において、前記ハンドオーバ処理部は、当該基地局以外の他の基地局から前記グループに属する各無線端末の属性情報を受信したとき、該グループに属する各無線端末を前記無線ネットワークが構築されているものとして扱い、該グループに属するルータ端末から接続要求があったとき、該ルータ端末との通信接続を確立することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明に係る基地局において、前記ハンドオーバ処理部は、前記グループに属するルータ端末以外の無線端末から接続要求があったとき、該無線端末をルータ端末として一旦通信接続を確立した後、当該基地局以外の他の基地局から受信した前記グループに属する各無線端末の属性情報に基づくルータ端末との通信接続を再確立することを特徴とする。
【００１９】
一方、本発明に係る無線端末は、基地局との無線通信を実現する端末無線部と、他の無線端末との無線ネットワークの構築を実現するネットワーク無線部と、ルータとしての機能を実現するルータ処理部と、前記端末無線部を介して前記基地局から無線ネットワークの構築命令を受信した場合、自端末がルータ端末として指定されていれば、前記ネットワーク無線部及びルータ処理部を有効にして他の無線端末との無線ネットワークを構築すると共にルータ端末として前記基地局及び他の無線端末との通信を行い、自端末が前記ルータ端末として指定されていなければ、前記ネットワーク無線部のみを有効にして他の無線端末との無線ネットワークを構築すると共に前記ルータ端末を介して前記基地局との通信を行う端末制御部とを備えることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明に係る無線端末において、無線通信における通信品質を判別する通信品質判定部と、前記通信品質判定部により通信品質が所定レベル未満と判別されたとき、通信品質が所定レベル以上の他の基地局を探索して、該他の基地局への切り替え要求を前記基地局へ送信すると共に、前記他の基地局へ接続要求を送信するハンドオーバ処理部とを備えることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明に係る無線端末において、前記ハンドオーバ処理部は、前記通信品質判定部により通信品質が所定レベル未満と判別されたとき、当該無線端末が属するグループ内の他の無線端末に通信品質が所定レベル以上の他の基地局を探索させ、該他の基地局への切り替え要求を前記基地局へ送信すると共に、前記他の無線端末に前記他の基地局に対して接続要求を送信させることを特徴とする。
【００２２】
さらに、本発明に係る無線通信システムは、基地局及び無線端末を備える無線通信システムであって、前記基地局は、自局の通信エリア内に存在する前記無線端末との無線通信を実現する基地局無線部と、前記無線端末から得られる端末属性情報に基づいて、互いに近接位置に存在していると推定される無線端末同士を１つのグループとするグループ処理部と、前記グループ内の各無線端末に対し、当グループ内で最も電波環境の良い無線端末をルータ端末とする無線ネットワークの構築命令を送信するネットワーク構築命令部と、前記無線ネットワークの構築に成功した場合に、前記ルータ端末以外の無線端末との通信接続を切断した後、前記ルータ端末を介して前記ルータ端末以外の無線端末との通信を行う通信制御部と、を備え、前記無線端末は、前記基地局との無線通信を実現する端末無線部と、他の無線端末との無線ネットワークの構築を実現するネットワーク無線部と、ルータとしての機能を実現するルータ処理部と、前記端末無線部を介して前記基地局から無線ネットワークの構築命令を受信した場合、自端末がルータ端末として指定されていれば、前記ネットワーク無線部及びルータ処理部を有効にして他の無線端末との無線ネットワークを構築すると共にルータ端末として前記基地局及び他の無線端末との通信を行い、自端末が前記ルータ端末として指定されていなければ、前記ネットワーク無線部のみを有効にして他の無線端末との無線ネットワークを構築すると共に前記ルータ端末を介して前記基地局との通信を行う端末制御部とを備えることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明に係る無線通信システムにおいて、前記無線端末は、無線通信における通信品質を判別する通信品質判定部と、前記通信品質判定部により通信品質が所定レベル未満と判別されたとき、通信品質が所定レベル以上の他の基地局を探索して、該他の基地局への切り替え要求を前記基地局へ送信すると共に、前記他の基地局へ接続要求を送信するハンドオーバ処理部とを備え、前記基地局は、前記グループ内のルータ端末から当該基地局以外の他の基地局への切り替え要求を受信したとき、該グループに属する各無線端末の属性情報を前記他の基地局へ送信するハンドオーバ処理部、を備え、当該基地局以外の他の基地局から前記グループに属する各無線端末の属性情報を受信したとき、該グループに属する各無線端末を前記無線ネットワークが構築されているものとして扱い、該グループに属するルータ端末から接続要求があったとき、該ルータ端末との通信接続を確立することを特徴とする。
【００２４】
さらに、本発明に係る無線通信システムにおいて、前記無線端末のハンドオーバ処理部は、前記通信品質判定部により通信品質が所定レベル未満と判別されたとき、当該無線端末が属するグループ内の他の無線端末に通信品質が所定レベル以上の他の基地局を探索させ、該他の基地局への切り替え要求を前記基地局へ送信すると共に、前記他の無線端末に前記他の基地局に対して接続要求を送信させ、前記基地局のハンドオーバ処理部は、前記グループに属するルータ端末以外の無線端末から接続要求があったとき、該無線端末をルータ端末として一旦通信接続を確立した後、当該基地局以外の他の基地局から受信した前記グループに属する各無線端末の属性情報に基づくルータ端末との通信接続を再確立することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明では、互いに近接位置に存在していると推定される無線端末同士を１つのグループとし、当グループ内で最も電波環境の良い無線端末をルータ端末とする無線ネットワークを構築させた後、前記ルータ端末以外の無線端末との通信接続を切断することにより、近接位置に存在する無線端末同士の電波干渉を防ぐことができ、その結果、高伝送レートの変調方式を選択することができるようになり、システム全体の通信効率を向上させることができる。また、１つの基地局に同時に通信接続される無線端末の数を減らすことができるため、基地局でより多くの無線端末を扱うことができるようになり、ユーザ収容数を増加させることができる。さらに、本発明によれば、無線ネットワークを構築させたときのハンドオーバ処理における処理量及びネットワークトラフィックを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る無線通信システム１（基地局ＢＳ及び無線端末ＵＥ）のブロック構成図である。
【図２】基地局ＢＳと無線端末ＵＥとの相互間通信を説明するに当って前提条件を説明するための図である。
【図３】基地局ＢＳと無線端末ＵＥとの相互間通信を表すシーケンスチャートである。
【図４】基地局ＢＳの基地局記憶部１２に記憶される無線端末ＵＥの位置情報とクラスタテーブルを表す図である。
【図５】ＰＡＮ構築後の基地局ＢＳと無線端末ＵＥとの相互間通信の状態を表す図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る無線通信システム２のブロック構成図である。
【図７】第２実施形態におけるハンドオーバ処理（ルータ端末のみ）を説明する説明図である。
【図８】第２実施形態におけるハンドオーバ（複数台の無線端末）処理を説明する説明図である。
【図９】従来手法に基づくハンドオーバ処理を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の基地局、無線端末及び無線通信システムの実施形態について、第１実施形態、第２実施形態の順に図面を参照しながら説明する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る無線通信システム１のブロック構成図である。この図１に示すように、無線通信システム１は、例えば次世代高速通信規格であるＬＴＥを採用したＬＴＥシステムであり、基地局ＢＳ及び無線端末ＵＥによって構成されている。なお、基地局ＢＳは、セル方式に従って複数配置されているものであるが、図１では１基のみを代表的に図示している。また、無線端末ＵＥは、基地局ＢＳの通信エリア内において複数存在するものであるが、図１では１台のみを代表的に図示している。
【００２８】
基地局ＢＳは、ＬＴＥ規格に従って自局の通信エリア内に存在する無線端末ＵＥとの無線通信を行うものであり、基地局無線部１１、基地局記憶部１２及び基地局制御部１３を備えている。基地局無線部１１は、基地局制御部１３による制御の下、ダウンリンク通信ではＯＦＤＭＡを、アップリンク通信ではＳＣ−ＦＤＭＡを用いて無線端末ＵＥとの無線通信を実現するものである。
【００２９】
具体的には、この基地局無線部１１は、ダウンリンク通信時において、基地局制御部１３から入力されるベースバンド信号から送信用のＯＦＤＭ信号を生成し、そのＯＦＤＭ信号をアンテナ１１ａを介して無線端末ＵＥに送信する。また、この基地局無線部１１は、アップリンク通信時において、アンテナ１１ａを介して無線端末ＵＥから受信したＳＣ−ＦＤＭ信号をベースバンド信号に変換して基地局制御部１３に出力する。
【００３０】
基地局記憶部１２は、基地局ＢＳの各種機能を実現するための基地局制御プログラムや各種設定データを予め記憶していると共に、パケットデータをバッファリングするバッファとしての機能を有している。また、この基地局記憶部１２は、基地局制御部１３（詳細にはグループ処理部１３ａ）からの要求に応じて、無線端末ＵＥから取得した位置情報を記憶する端末位置情報記憶部１２ａと、後述のクラスタテーブルを記憶するクラスタテーブル記憶部１２ｂとを備えている。
【００３１】
基地局制御部１３は、基地局記憶部１２に記憶されている基地局制御プログラムに従って基地局ＢＳの全体動作を統括制御するものであり、グループ処理部１３ａ、ネットワーク構築命令部１３ｂ及び通信制御部１３ｃを備えている。グループ処理部１３ａは、自局の通信エリア内に存在する各無線端末ＵＥに対して位置情報送信要求を送信し、その要求に応じて各無線端末ＵＥから送信される位置情報を端末位置情報記憶部１２ａに記憶する。
【００３２】
また、このグループ処理部１３ａは、端末位置情報記憶部１２ａに記憶された各無線端末ＵＥの位置情報に基づいて、互いに近接位置に存在していると推定される無線端末ＵＥを１つのグループとすると共に、そのグループに属する無線端末ＵＥを端末クラスタとして定義し、端末クラスタとそれに属する無線端末ＵＥとの対応関係を示すクラスタテーブルを作成してクラスタテーブル記憶部１２ｂに記憶する。
【００３３】
ネットワーク構築命令部１３ｂは、クラスタテーブル記憶部１２ｂに記憶されたクラスタテーブルを参照して端末クラスタに属する無線端末ＵＥを把握し、端末クラスタ内（グループ内）で最も電波環境の良い無線端末ＵＥを探索する機能を有しており、端末クラスタ内の各無線端末ＵＥに対し、最も電波環境の良い無線端末ＵＥをルータ端末とするＰＡＮ（Private Area Network）構築命令（無線ネットワークの構築命令）を送信する。
【００３４】
通信制御部１３ｃは、ＰＡＮ構築命令を送信した各無線端末ＵＥからＰＡＮ構築に成功した旨の報告を受けた場合に、そのＰＡＮ内におけるルータ端末以外の無線端末ＵＥとの通信接続を切断した後、ルータ端末を介してルータ端末以外の無線端末ＵＥとの通信を行う。また、この通信制御部１３ｃは、上記のようにルータ端末以外の無線端末ＵＥとの通信接続を切断した後、当該通信接続を切断した無線端末ＵＥに割り当てられていた無線リソース（ＬＴＥシステムではＲＢ）を、全てルータ端末に割り当てる機能も有している。
【００３５】
一方、無線端末ＵＥは、ＬＴＥ規格に従って基地局ＢＳとの無線通信を行う機能と、近距離通信規格（例えば、ＷｉｆｉやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ等）に従って他の無線端末とのＰＡＮの構築及びＰＡＮ内通信を行う機能とを有するユーザ端末であり、端末無線部２１、ＰＡＮ無線部（ネットワーク無線部）２２、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信部２３、端末記憶部２４及び端末制御部２５を備えている。
【００３６】
端末無線部２１は、端末制御部２５による制御の下、ダウンリンク通信ではＯＦＤＭＡを、アップリンク通信ではＳＣ−ＦＤＭＡを用いて基地局ＢＳとの無線通信を実現するものである。具体的には、この端末無線部２１は、ダウンリンク通信時において、アンテナ２１ａを介して基地局ＢＳから受信したＯＦＤＭ信号をベースバンド信号に変換して端末制御部２５に出力する。また、この端末無線部２１は、アップリンク通信時において、端末制御部２５から入力されるベースバンド信号から送信用のＳＣ−ＦＤＭ信号を生成し、そのＳＣ−ＦＤＭ信号をアンテナ２１ａを介して基地局ＢＳに送信する。
【００３７】
ＰＡＮ無線部２２は、端末制御部２５による制御の下、近距離通信規格に従って他の無線端末との通信を行うことで、他の無線端末とのＰＡＮの構築及びＰＡＮ構築後のＰＡＮ内通信を実現するものである。具体的には、このＰＡＮ無線部２２は、端末制御部２５から入力されるベースバンド信号から、近距離通信規格に準じたＰＡＮ信号を生成し、そのＰＡＮ信号をアンテナ２２ａを介してＰＡＮ内の送信先である他の無線端末に送信する。また、このＰＡＮ無線部２２は、アンテナ２２ａを介してＰＡＮ内の他の無線端末から受信したＰＡＮ信号をベースバンド信号に変換して端末制御部２５に出力する。なお、このＰＡＮ無線部２２は、端末制御部２５から有効化指示を受けるまでスリープ状態（省電力状態）に維持されている。
【００３８】
ＧＰＳ受信部２３は、ＧＰＳ衛星から電波送信される送信信号を受信及び復調することにより、送信信号に含まれている送信時刻情報、衛星位置情報及び衛星軌道情報を抽出し、当該抽出したこれらの情報と自身が把握している受信時刻情報とに基づいて、無線端末ＵＥの現在位置（例えば、経度Ｘ、緯度ＹのＸＹ座標）を算出し、その算出結果を位置情報として端末制御部２５に出力する。
【００３９】
端末記憶部２４は、無線端末ＵＥの各種機能を実現するための端末制御プログラムや各種設定データを予め記憶していると共に、端末制御部２５からの要求に応じて、ＧＰＳ受信部２３から得られる位置情報や、ＰＡＮ構築及びＰＡＮ内通信に必要なＰＡＮ情報（ＰＡＮ構築の際に通信相手となる無線端末や、ルータ端末として指定された無線端末など）を記憶する。なお、これらのＰＡＮ情報は、基地局ＢＳから送信されるＰＡＮ構築命令に含まれている情報である。
【００４０】
端末制御部２５は、端末記憶部２４に記憶されている端末制御プログラムに従って無線端末ＵＥの全体動作を統括制御するものである。この端末制御部２５は、基地局ＢＳから送信される位置情報送信要求に応じて、端末記憶部２４に記憶されている位置情報を、端末無線部２１を介して基地局ＢＳに送信する機能を有している。
【００４１】
また、この端末制御部２５は、ルータとしての機能を実現するルータ処理部２５ａを有しており、基地局ＢＳからＰＡＮ構築命令を受信した場合に、自端末がルータ端末として指定されていれば、ＰＡＮ無線部２２及びルータ処理部２５ａの両方を有効にして、他の無線端末とのＰＡＮを構築すると共にルータ端末として基地局ＢＳ及び他の無線端末との通信を行い、自端末がルータ端末として指定されていなければ、ＰＡＮ無線部２２のみを有効にして、他の無線端末とのＰＡＮを構築すると共にルータ端末を介して基地局ＢＳとの通信を行う。
【００４２】
次に、上記のように構成された基地局ＢＳ及び無線端末ＵＥを備える無線通信システム１の通信動作について詳細に説明する。なお、以下の説明では、図２（ａ）に示すように、基地局ＢＳの通信エリア内に、５つの無線端末ＵＥ（それぞれＵＥ１、ＵＥ２、ＵＥ３、ＵＥ４、ＵＥ５とする）が存在し、その内、無線端末ＵＥ１、ＵＥ２、ＵＥ３は互いに近接位置に存在し、無線端末ＵＥ４、ＵＥ５は遠隔位置に存在すると想定する。
【００４３】
また、基地局ＢＳは、既に各無線端末ＵＥ１〜ＵＥ５との通信接続を確立しており、図２（ｂ）に示すように、無線端末ＵＥ１には無線リソースＲ１を、無線端末ＵＥ２には無線リソースＲ２を、無線端末ＵＥ３には無線リソースＲ３を、無線端末ＵＥ４には無線リソースＲ４を、無線端末ＵＥ５には無線リソースＲ５を割り当てることで、各無線端末ＵＥ１〜ＵＥ５と通信可能な状態になっているものとする。
【００４４】
図３は、上記の想定の下に、基地局ＢＳと各無線端末ＵＥ１〜ＵＥ５との相互間通信を表したシーケンスチャートである。この図３に示すように、通信接続の確立後（無線リソースの割り当て後）、基地局ＢＳのグループ処理部１３ａは、基地局無線部１１を介して、各無線端末ＵＥ１〜ＵＥ５に対して位置情報送信要求を送信する（ステップＳ１）。
【００４５】
無線端末ＵＥ１の端末制御部２５は、端末無線部２１を介して、基地局ＢＳから位置情報送信要求を受信すると、その要求に応じて、端末記憶部２４に記憶されている、無線端末ＵＥ１の現在位置（Ｘ１、Ｙ１）を示す位置情報を、端末無線部２１を介して基地局ＢＳに送信する（ステップＳ２）。基地局ＢＳのグループ処理部１３ａは、基地局無線部１１を介して、無線端末ＵＥ１から位置情報を取得すると、当該取得した位置情報を端末位置情報記憶部１２ａに記憶する（ステップＳ３）。
【００４６】
また、無線端末ＵＥ２の端末制御部２５は、端末無線部２１を介して、基地局ＢＳから位置情報送信要求を受信すると、その要求に応じて、端末記憶部２４に記憶されている、無線端末ＵＥ２の現在位置（Ｘ２、Ｙ２）を示す位置情報を、端末無線部２１を介して基地局ＢＳに送信する（ステップＳ４）。基地局ＢＳのグループ処理部１３ａは、基地局無線部１１を介して、無線端末ＵＥ２から位置情報を取得すると、当該取得した位置情報を端末位置情報記憶部１２ａに記憶する（ステップＳ５）。
【００４７】
また、無線端末ＵＥ３の端末制御部２５は、端末無線部２１を介して、基地局ＢＳから位置情報送信要求を受信すると、その要求に応じて、端末記憶部２４に記憶されている、無線端末ＵＥ３の現在位置（Ｘ３、Ｙ３）を示す位置情報を、端末無線部２１を介して基地局ＢＳに送信する（ステップＳ６）。基地局ＢＳのグループ処理部１３ａは、基地局無線部１１を介して、無線端末ＵＥ３から位置情報を取得すると、当該取得した位置情報を端末位置情報記憶部１２ａに記憶する（ステップＳ７）。
【００４８】
また、無線端末ＵＥ４の端末制御部２５は、端末無線部２１を介して、基地局ＢＳから位置情報送信要求を受信すると、その要求に応じて、端末記憶部２４に記憶されている、無線端末ＵＥ４の現在位置（Ｘ４、Ｙ４）を示す位置情報を、端末無線部２１を介して基地局ＢＳに送信する（ステップＳ８）。基地局ＢＳのグループ処理部１３ａは、基地局無線部１１を介して、無線端末ＵＥ４から位置情報を取得すると、当該取得した位置情報を端末位置情報記憶部１２ａに記憶する（ステップＳ９）。
【００４９】
また、無線端末ＵＥ５の端末制御部２５は、端末無線部２１を介して、基地局ＢＳから位置情報送信要求を受信すると、その要求に応じて、端末記憶部２４に記憶されている、無線端末ＵＥ５の現在位置（Ｘ５、Ｙ５）を示す位置情報を、端末無線部２１を介して基地局ＢＳに送信する（ステップＳ１０）。基地局ＢＳのグループ処理部１３ａは、基地局無線部１１を介して、無線端末ＵＥ５から位置情報を取得すると、当該取得した位置情報を端末位置情報記憶部１２ａに記憶する（ステップＳ１１）。
【００５０】
このようにして、基地局ＢＳの端末位置情報記憶部１２ａには、各無線端末ＵＥ１〜ＵＥ５から取得した位置情報が記憶される（図４（ａ）参照）。そして、基地局ＢＳのグループ処理部１３ａは、端末位置情報記憶部１２ａに記憶された各無線端末ＵＥ１〜ＵＥ５の位置情報に基づいて、互いに近接位置に存在していると推定される無線端末ＵＥ１〜ＵＥ３を１つのグループとする（ステップＳ１２）。なお、一定距離内に位置する無線端末ＵＥが存在すれば、それらの無線端末ＵＥは互いに近接位置に存在していると推定することができる。
【００５１】
そして、基地局ＢＳのグループ処理部１２ａは、グループとした無線端末ＵＥ１〜ＵＥ３を端末クラスタＣ１として定義し、図４（ｂ）に示すような、端末クラスタＣ１とそれに属する無線端末ＵＥ１、ＵＥ２、ＵＥ３との対応関係を示すクラスタテーブルを作成してクラスタテーブル記憶部１２ｂに記憶する（ステップＳ１３）。
【００５２】
そして、基地局ＢＳのネットワーク構築命令部１３ｂは、クラスタテーブル記憶部１２ｂに記憶されたクラスタテーブルに基づいて、端末クラスタＣ１に属する無線端末ＵＥ１、ＵＥ２、ＵＥ３を把握すると共に、端末クラスタＣ１内で最も電波環境の良い無線端末ＵＥを探索し、基地局無線部１１を介して、端末クラスタＣ１内の各無線端末ＵＥ１〜ＵＥ３に対し、最も電波環境の良い無線端末ＵＥをルータ端末とするＰＡＮ構築命令を送信する（ステップＳ１４）。
【００５３】
なお、各無線端末ＵＥ１〜ＵＥ３から受信した希望波の電波強度やＣＩＮＲを測定することで、最も電波環境の良い無線端末ＵＥを判断することができる。ここでは、無線端末ＵＥ１が最も電波環境が良いと判断され、基地局ＢＳから各無線端末ＵＥ１〜ＵＥ３に、無線端末ＵＥ１をルータ端末とするＰＡＮ構築命令が送信されたと想定する。
【００５４】
各無線端末ＵＥ１〜ＵＥ３の端末制御部２５は、基地局ＢＳから受信したＰＡＮ構築命令に従ってＰＡＮを構築する（ステップＳ１５）。つまり、無線端末ＵＥ１の端末制御部２５は、ＰＡＮ構築命令において自端末がルータ端末として指定されているため、ＰＡＮ無線部２２を有効化して他の無線端末ＵＥ２及びＵＥ３とのＰＡＮ構築のための通信処理を行うと共に、ルータ処理部２５ａを有効化してルータとしての機能を起動する。
【００５５】
一方、無線端末ＵＥ２の端末制御部２５は、ＰＡＮ構築命令において自端末がルータ端末として指定されていないため、ＰＡＮ無線部２２のみを有効化して他の無線端末ＵＥ１及びＵＥ３とのＰＡＮ構築のための通信処理を行う。同様に、無線端末ＵＥ３の端末制御部２５も、ＰＡＮ構築命令において自端末がルータ端末として指定されていないため、ＰＡＮ無線部２２のみを有効化して他の無線端末ＵＥ１及びＵＥ２とのＰＡＮ構築のための通信処理を行う。
【００５６】
こうして、無線端末ＵＥ１、ＵＥ２、ＵＥ３との間でＰＡＮの構築が成功すると、各無線端末ＵＥ１、ＵＥ２、ＵＥ３の端末制御部２５は、それぞれ基地局ＢＳに対してＰＡＮ構築に成功した旨の報告を行う（ステップＳ１６、Ｓ１７、Ｓ１８）。
【００５７】
基地局ＢＳの通信制御部１３ｃは、各無線端末ＵＥ１〜ＵＥ３からＰＡＮ構築に成功した旨の報告を受けると、そのＰＡＮ内におけるルータ端末（無線端末ＵＥ１）以外の無線端末ＵＥ２及びＵＥ３との通信接続を切断する（ステップＳ１９）。そして、基地局ＢＳの通信制御部１３ｃは、通信接続を切断した無線端末ＵＥ２及びＵＥ３に割り当てられていた無線リソースＲ２及びＲ３の全てをルータ端末（無線端末ＵＥ１）に割り当てる（ステップＳ２０）。
【００５８】
以降、基地局ＢＳは、無線リソースＲ１＋Ｒ２＋Ｒ３を利用して、無線端末ＵＥ１と通信を行う一方、無線端末ＵＥ２及びＵＥ３と通信を行う場合には、ルータ端末である無線端末ＵＥ１を経由して通信を行う（図５（ａ）（ｂ）参照）。つまり、ルータ端末である無線端末ＵＥ１のルータ処理部２５ａは、例えば、端末無線部２１を介して基地局ＢＳから受信したデータの宛先が無線端末ＵＥ２である場合には、そのデータをＰＡＮ無線部２２を介して無線端末ＵＥ２に送信する。一方、無線端末ＵＥ２及びＵＥ３は、無線端末ＵＥ１経由で基地局ＢＳからデータを受信し、無線端末ＵＥ１経由で基地局ＢＳにデータを送信する。
【００５９】
以上のように、本実施形態では、互いに近接位置に存在していると推定される無線端末ＵＥ１〜ＵＥ３を１つのグループ（端末クラスタＣ１）とし、当グループ内で最も電波環境の良い無線端末ＵＥ１をルータ端末とするＰＡＮを構築させた後、ルータ端末以外の無線端末ＵＥ２及びＵＥ３との通信接続を切断することにより、近接位置に存在する無線端末ＵＥ１〜ＵＥ３同士の電波干渉を防ぐことができ、その結果、高伝送レートの変調方式を選択することができるようになり、システム全体の通信効率を向上させることができる。また、１つの基地局ＢＳに同時に通信接続される端末数を減らすことができるため、基地局ＢＳでより多くの無線端末ＵＥを扱うことができるようになり、ユーザ収容数の増加を図ることができる。
【００６０】
この他、本実施形態では、副次的な効果として、無線端末ＵＥにおいて消費電力が最も大きい端末無線部２１の同時使用数が減るため、全端末トータルのバッテリー寿命を延ばすことができる。また、近接位置に存在する無線端末ＵＥ内に電波環境の悪い無線端末ＵＥが存在していたとしても、より電波環境の良い他の無線端末ＵＥをルータ端末として利用するため、効率の良い通信が可能となる。また、空間多重を行う場合、同一座標（若しくは、一定距離よりも近い座標）に位置する無線端末ＵＥが無くなり、分離が容易になる。さらに、一人のユーザが所持している複数の無線端末ＵＥ（互いに近接位置に存在する無線端末ＵＥ）を１つの通信に束ねることにより、ユーザ単位のＱｏＳ制御が容易になる。
【００６１】
なお、本発明は上記第１実施形態に限定されず、以下のような変形例が挙げられる。
（変形１）上記第１実施形態では、ルータ端末以外の無線端末ＵＥ２及びＵＥ３との通信接続を切断した後、当該通信接続を切断した無線端末ＵＥ２及びＵＥ３に割り当てられていた無線リソースＲ２及びＲ３をルータ端末（無線端末ＵＥ１）に割り当てる場合を例示したが、これは基地局ＢＳの通信エリア内に無線端末ＵＥ１〜ＵＥ５の５台しか存在しない場合を想定していたからであり、必ずしもルータ端末に割り当てる必要はない。つまり、無線端末ＵＥ２及びＵＥ３との通信接続を切断した後、基地局ＢＳの通信エリア内に新たな無線端末ＵＥが侵入してきた場合には、それらの新たな無線端末ＵＥに無線リソースＲ２及びＲ３を割り当てることで、ユーザ収容数の増加を図ることができる。
【００６２】
（変形２）上記第１実施形態では、端末クラスタ内で最も電波環境の良い無線端末ＵＥが見つかれば、基地局ＢＳからＰＡＮ構築命令を端末クラスタ内の各無線端末ＵＥに送信する場合を例示したが、例えば、最も電波環境の良い無線端末ＵＥの電波強度が規定値以上となった場合に、端末クラスタ内の各無線端末ＵＥに対し、最も電波環境の良い無線端末ＵＥをルータ端末とするＰＡＮ構築命令を送信する機能をネットワーク構築命令部１３ｂに設けても良い。
【００６３】
また、この場合、ＰＡＮの構築に成功した後、ルータ端末の電波強度が上記規定値未満となった場合、端末クラスタ内の各無線端末ＵＥに対し、ＰＡＮの解除命令を送信する機能をネットワーク構築命令部１３ｂに設け、ＰＡＮが解除された後、ルータ端末以外の無線端末ＵＥに対して無線リソースの再割り当てを行い通信接続を確立する機能を通信制御部１３ｃに設けることが望ましい。
【００６４】
（変形３）また、ネットワーク構築命令部１３ｂに、ＰＡＮの構築に成功した後、現在使用中のルータ端末が端末クラスタ内で最も電波環境の良い無線端末ＵＥではなくなった場合、端末クラスタ内の各無線端末ＵＥに対し、端末クラスタ内で現在最も電波環境の良い無線端末ＵＥを新たなルータ端末とするＰＡＮ構築命令を再送信する機能を設けても良い。
【００６５】
（変形４）また、ネットワーク構築命令部１３ｂに、ＰＡＮの構築に成功した後、ルータ端末からＰＡＮの通信品質を確保不能である旨の報告を受けた場合、ＰＡＮ内の各無線端末ＵＥに対し、ＰＡＮの解除命令を送信する機能を設け、通信制御部１３ｃに、ＰＡＮが解除された後、ルータ端末以外の無線端末ＵＥに対して無線リソースの再割り当てを行い通信接続を確立する機能を設けても良い。
【００６６】
（変形５）上記第１実施形態では、端末属性情報として無線端末ＵＥの位置情報を取得する場合を例示したが、例えば端末属性情報として使用者情報（その無線端末ＵＥを所持するユーザに関する情報）を取得し、その取得した使用者情報を基づいて、互いに近接位置に存在していると推定される無線端末ＵＥ同士を１つのグループとする機能をグループ処理部１３ａに設けても良い。例えば、複数の無線端末ＵＥから取得した使用者情報が一致する場合には、同一のユーザによってそれら複数の無線端末ＵＥが所持されている可能性が高く、それら複数の無線端末ＵＥは互いに近接位置に存在していると推定される。
【００６７】
（変形６）上記第１実施形態では、ＧＰＳ機能を搭載した無線端末ＵＥを想定し、ＧＰＳ機能によって検出された位置情報を基地局ＢＳに送信する場合を例示したが、必ずしも全ての無線端末ＵＥにＧＰＳ機能が搭載されているわけではない。そこで、基地局ＢＳに、無線端末ＵＥの位置情報に類似する情報、例えば無線端末ＵＥまでの距離や無線端末ＵＥの位置する方向などを検出する機能を設けて良い。
【００６８】
（変形７）上記第１実施形態では、端末クラスタ（グループ）が１つの場合を例示して説明したが、同時に複数の端末クラスタが形成される場合であっても、同様に、各端末クラスタに対してＰＡＮ構築命令を送信し、その端末クラスタ内で最も電波環境の良い無線端末ＵＥをルータ端末とするＰＡＮを構築させることができる。
【００６９】
（変形８）上記第１実施形態では、次世代高速通信規格であるＬＴＥに準拠したＬＴＥシステムを例示して説明したが、これに限らず、ＷｉＭＡＸ等、マルチキャリア通信を採用した他の通信規格を用いる無線通信システムであれば、本発明を適用することが可能である。
【００７０】
〔第２実施形態〕
次に、図６は、本発明の第２実施形態に係る無線通信システム２のブロック構成図である。この図６に示すように、無線通信システム２は、第１実施形態と同様に、基地局ＢＳ及び無線端末ＵＥを備えて構成されている。なお、基地局ＢＳは、セル方式に従って複数配置されているものであるが、図６では１基のみを代表的に図示している。また、無線端末ＵＥは、基地局ＢＳの通信エリア内において複数存在するものであるが、図６では１台のみを代表的に図示している。
【００７１】
基地局ＢＳは、第１実施形態と同様に、基地局無線部１１、基地局記憶部１２及び基地局制御部１４を備えている。第１実施形態と重複する基地局無線部１１及び基地局記憶部１２には同一の符号を附して詳細な説明を省略する。
【００７２】
基地局制御部１４は、基地局記憶部１２に記憶されている基地局制御プログラムに従って基地局ＢＳの全体動作を統括制御するものであり、第１実施形態と同様に、グループ処理部１４ａ、ネットワーク構築命令部１４ｂ及び通信制御部１４ｃを備えている。通信制御部１４ｃにハンドオーバ処理部１４ｄを備えている点以外、各部の機能は第１実施形態と同等であるので、ここでは、ハンドオーバ処理部１４ｄについてのみ説明する。
【００７３】
ハンドオーバ処理部１４ｄは、無線ネットワークが構築されている端末クラスタ（グループ）の無線通信の品質が劣化（受信強度が所定値より低くなる）したとき、端末クラスタ（グループ）のうち基地局ＢＳとの無線通信の状況の良い無線端末から、無線通信の品質の良い基地局ＢＳを通知してもらい、通知された基地局ＢＳに対し、端末クラスタ情報を送信する。端末クラスタ情報は、クラスタテーブル記憶部１２ｂに記憶されている該当するクラスタテーブルと、何れの無線端末がルータ端末であるかの情報を端末クラスタＣ１に関する情報を含むものである。
【００７４】
また、ハンドオーバ処理部１４ｄは、無線ネットワークが構築されている端末クラスタ（グループ）の無線通信の品質が劣化したとき、ハンドオーバを端末クラスタ（グループ）に実行させる。
【００７５】
一方、無線端末ＵＥは、ＬＴＥ規格に従って基地局ＢＳとの無線通信を行う機能と、近距離通信規格に従って他の無線端末とのＰＡＮの構築及びＰＡＮ内通信を行う機能とを有するユーザ端末であり、第１実施形態と同様に、端末無線部２１、ＰＡＮ無線部２２、ＧＰＳ受信部２３、端末記憶部２４及び端末制御部２６を備えている。端末制御部２６に通信品質判定部２６ｂ及びハンドオーバ処理部２６ｃを備えている点以外、各部の機能は第１実施形態と同等であるので、ここでは、端末記憶部２６の通信品質判定部２６ｂ及びハンドオーバ処理部２６ｃについてのみ説明する。
【００７６】
端末制御部２６の通信品質判定部２６ｂは、現在接続中の基地局ＢＳとの無線通信における通信品質を判別する。ここで、通信品質は、例えば受信信号強度（電界強度）、スループット（例えば、信号の誤り制御を行うシステムでは誤り率等）または干渉の度合い等で評価される。つまり、基地局ＢＳとの無線通信において、受信信号の電界強度、誤り率、または干渉レベル等が所定レベルを下回ったとき、通信品質が劣化していると判別される。
【００７７】
また、端末制御部２６のハンドオーバ処理部２６ｃは、通信品質判定部２６ｂにより通信品質が所定レベル未満と判別されたとき、周辺にある最も通信品質が良い基地局ＢＳを探索して、現在接続中の基地局ＢＳに通知してからハンドオーバを行う。
【００７８】
また、ハンドオーバ処理部２６ｃは、通信品質判定部２６ｂにより通信品質が所定レベル未満と判別されて、自信がルータ端末であった場合、他の無線端末のうち周辺の基地局との通信品質が最も良い無線端末に、一時的にルータ端末になってもらってからハンドオーバを行うようにしてもよい。このとき、ハンドオーバ先の基地局が現在接続中の基地局ＢＳに通知され、通信品質が最も良い無線端末がルータ端末としてハンドオーバを実行する。
【００７９】
次に、上記のように構成された基地局ＢＳ及び無線端末ＵＥを備える無線通信システム２のハンドオーバ処理について詳細に説明する。なお、以下の説明では、図７及び図８に示すように、基地局ＢＳ１の通信エリア内で、３つの無線端末ＵＥ（それぞれＵＥ１、ＵＥ２、ＵＥ３とする）が、無線端末ＵＥ１をルータ端末とする端末クラスタＣ１として存在し、該端末クラスタＣ１は基地局ＢＳの通信エリアから他の基地局ＢＳ２の通信エリアに移動しつつあるものと想定する。
【００８０】
図７は、上記の想定の下に、端末クラスタＣ１が基地局ＢＳ１の通信エリアから基地局ＢＳ２の通信エリアへ切り替える際のハンドオーバ処理を説明する説明図である。まず、図７（ａ）に示す状況では、無線端末ＵＥ１、ＵＥ２及びＵＥ３によるＰＡＮが構築され、端末クラスタＣ１が基地局ＢＳ１の通信エリア内に存在して、ルータ端末である無線端末ＵＥ１を介して基地局ＢＳ１との通信が行われ、無線端末ＵＥ１、無線端末ＵＥ２、およびＵＥ３間では近距離通信が行われている。
【００８１】
このような状況下で、無線端末ＵＥ１（端末クラスタＣ１）が基地局ＢＳ１の通信エリアの境界に達してハンドオーバが必要になったとする。つまり、ルータ端末である無線端末ＵＥ１の通信品質判定部２６ｂにおいて、通信品質が所定レベル未満と判別された状況である。このとき図７（ｂ）に示す状態に移行して、無線端末ＵＥ１（ルータ端末）は、通信品質が所定レベル以上の他の基地局を探索して基地局ＢＳ２を探し出す。その結果に基づき、無線端末ＵＥ１（ルータ端末）は、基地局ＢＳ２が無線通信の品質の良い基地局である旨を基地局ＢＳ１へ送信する。
【００８２】
基地局ＢＳ１では、無線端末ＵＥ１（ルータ端末）からの切り替え要求を受信すると、端末クラスタＣ１のハンドオーバ処理として、ハンドオーバ処理部１４ｄは、基地局ＢＳ２に対してネットワークＮ１を介して、端末クラスタ情報を伝達する。また、無線端末ＵＥ１では、基地局ＢＳ１からの指示に応じてハンドオーバ処理部２６ｃによるハンドオーバ処理を行い、基地局ＢＳ２に対して接続要求を送信する。このとき、無線端末ＵＥ１と基地局ＢＳ１との無線通信の品質は良くないため、無線通信が中断されてしまう可能性はある。
【００８３】
基地局ＢＳ２では、基地局ＢＳ１から受け取った無線端末ＵＥ１の情報に基づき無線端末ＵＥ１からのハンドオーバ処理を受け付けると共に、基地局ＢＳ１から受け取った端末クラスタＣ１に関する情報に基づき、基地局ＢＳ２側で端末クラスタＣ１の構築処理を行う。その結果、無線通信システム２は図７（ｃ）に示す状態に移行して、端末クラスタＣ１が基地局ＢＳ２の通信エリア内に存在して、ルータ端末である無線端末ＵＥ１を介して基地局ＢＳ２との通信が行われ、無線端末ＵＥ１、無線端末ＵＥ２、およびＵＥ３間では近距離通信が行われる状況となる。   
以上説明したハンドオーバでは、切り替え時に瞬間的な通信切断が存在する可能性はあるが、ルータ端末である１台の無線端末ＵＥ１により簡易にハンドオーバ処理を行うことができる。次の実施形態では、端末クラスタＣ１には複数台の無線端末が存在するので、ルータ端末以外の無線端末をハンドオーバ処理に当てることにより、切り替え時に通信切断の可能性を低くしたハンドオーバを実現する実施形態について説明する。
【００８４】
図８は、図７と同一の想定の下に、端末クラスタＣ１が基地局ＢＳ１の通信エリアから基地局ＢＳ２の通信エリアへ切り替える際のハンドオーバ処理を説明する説明図である。まず、図８（ａ）に示す状況は図７（ａ）に示した状況と同等である。
このような状況下で、無線端末ＵＥ１（端末クラスタＣ１）が基地局ＢＳ１の通信エリアの境界に達してハンドオーバが必要になった場合、図８（ｂ）に示す状態に移行して、無線端末ＵＥ１（ルータ端末）は、端末クラスタＣ１内の他の無線端末に対して、通信品質が所定レベル以上の周辺の他の基地局を探索するよう指示を出す。
図８（ｂ）では、周辺の基地局と最も通信品質が良い端末はＵＥ２で、ＵＥ２の通信品質が良い基地局が基地局Ｂ２となっていた場合について説明している。無線端末ＵＥ１（ルータ端末）は、その結果に基づき、基地局Ｂ２がハンドオーバ先の基地局である旨を基地局ＢＳ１へ通知する。
【００８５】
次に、無線通信システム２は図８（ｃ）に示す状態に移行して、基地局ＢＳ１では、基地局Ｂ２がハンドオーバ先の基地局である旨を受信すると、端末クラスタＣ１のハンドオーバ処理として、ハンドオーバ処理部１４ｄは、基地局ＢＳ２に対してネットワークＮ１を介して、端末クラスタ情報を伝達する。
【００８６】
無線端末ＵＥ２は、基地局Ｂ２に対し位置登録などの接続処理を行い、端末クラスタ情報が伝達された基地局Ｂ２は、接続処理を受け付ける。
【００８７】
また、基地局ＢＳ２では、基地局ＢＳ１から受け取った端末クラスタＣ１に関する情報に基づき、基地局ＢＳ２側で無線端末ＵＥ２をルータ端末とする端末クラスタＣ１の構築処理を行ってハンドオーバがなされる。
【００８８】
また、基地局ＢＳ２では、基地局ＢＳ１から受け取った無線端末ＵＥ１の情報に基づき、無線端末ＵＥ１からの接続要求を受け付け、基地局ＢＳ１から受け取った端末クラスタＣ１に関する情報に基づき、端末クラスタＣ１のルータ端末変更処理を行い、これにより、ルータ端末が無線端末ＵＥ２から無線端末ＵＥ１に戻されることになる。その後、基地局ＢＳ２は、無線端末ＵＥ２との接続を切断して、無線通信システム２は図８（ｄ）に示す状態に移行し、端末クラスタＣ１が基地局ＢＳ２の通信エリア内に存在して、ルータ端末である無線端末ＵＥ１を介して基地局ＢＳ２との通信が行われ、無線端末ＵＥ１、無線端末ＵＥ２、およびＵＥ３間では近距離通信が行われる状況となる。   
【００８９】
ここで、図９は、個々にハンドオーバ処理を行う従来手法に基づくハンドオーバ処理の説明図である。次に、本実施形態の無線通信システム２のハンドオーバ処理と従来手法とを対比させるために、端末クラスタＣ１内の無線端末が個々にハンドオーバ処理を行う手法について説明する。   
【００９０】
図９（ａ）に示す状況は図７（ａ）及び図８（ａ）に示した状況と同等である。このような状況下で、無線端末ＵＥ１（端末クラスタＣ１）が基地局ＢＳ１の通信エリアの境界に達してハンドオーバが必要になった場合、一旦、端末クラスタＣ１を完全に解除して（図９（ｂ）参照）、無線端末ＵＥ１（図９（ｃ）参照）、無線端末ＵＥ２（図９（ｄ）参照）及び無線端末ＵＥ３（図９（ｅ）参照）が個々にハンドオーバ処理を行う。そして、図９（ｆ）に示す状態に移行して、基地局ＢＳ２が再度端末クラスタＣ１の構築処理を行う。   
【００９１】
このように、従来手法によるハンドオーバ処理は、基地局側で端末クラスタ内の個々の無線端末のハンドオーバ処理を行うことになり、該基地局内での処理量が増えるという問題がある。また、基地局間で個々の無線端末のハンドオーバ情報をやり取りする必要があり、ネットワークトラフィックが増えるという問題もあった。   
【００９２】
これに対して、本実施形態の無線通信システム２におけるハンドオーバ処理では、端末クラスタ内の全ての無線端末を一括してハンドオーバ処理するので、基地局内での処理量を抑制することができると共に、基地局間のネットワークトラフィックも抑制することができる。   
【００９３】
また、従来手法では、ＬＴＥ無線環境の極端に悪い無線端末があった場合には、正常にハンドオーバ処理を行うことができなかったが、本実施形態のハンドオーバ処理では、ＬＴＥ無線環境の悪い無線端末があっても、より電波環境の良い他の無線端末をルータ端末とすることで、効率よく通信を行うことができ、安定したハンドオーバ処理を実現することができる。   
【００９４】
さらに、ルータ端末１台のみでのハンドオーバの場合、切り替え時に一時的に通信が切断される可能性が高く、連続したデータの送受信が行えないおそれがあるが、簡易に端末クラスタのハンドオーバを行うことができる。また、ルータ端末以外の無線端末を一時的にルータ端末として扱うことにより切り替え時に通信が切断される可能性が低いハンドオーバを実現することができる。
【符号の説明】
【００９５】
１，２…無線通信システム、ＢＳ…基地局、１１…基地局無線部、１２…基地局記憶部、１３…基地局制御部、１３ａ，１４ａ…グループ処理部、１３ｂ，１４ｂ…ネットワーク構築命令部、１３ｃ，１４ｃ…通信制御部、１４ｄ…ハンドオーバ処理部、ＵＥ、ＵＥ１、ＵＥ２、ＵＥ３、ＵＥ４、ＵＥ５…無線端末、２１…端末無線部、２２…ＰＡＮ無線部（ネットワーク無線部）、２３…ＧＰＳ（Global Positioning System）受信部、２４…端末記憶部、２５，２６…端末制御部、２５ａ，２５ａ…ルータ処理部、２６ｂ…通信品質判定部、２６ｃ…ハンドオーバ処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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