(57)【要約】【課題】ＧＰＳ受信機を搭載することなく、小型かつ安価にでき、しかも既存の通信プロトコルを改版したり、消費電流の増加を招いたりすることなく、移動時において移動進行方向にある基地局を積極的に効率よく選択できて、スムースなハンドオーバやバッテリセービングを行なうことができる無線通信方法および無線通信端末を提供する。【解決手段】複数の基地局１Ａ〜１Ｆから同期して放射される報知情報チャネルバーストの周期的な受信タイミングに基づいて基地局毎の相対距離差を算出し、その基地局毎の相対距離差に基づいて無線通信端末の推定移動速度を算出して、その推定移動速度が所定の閾値以上の場合に、基地局毎の相対距離差に基づいて当該無線通信端末の移動進行方向にある基地局を選択する。【選択図】図５
2008187259.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
時分割複信方式により基地局との間で無線通信を行なう無線通信端末における無線通信方法であって、
複数の基地局から同期して放射される報知情報チャネルバーストを周期的に受信する第１ステップと、
前記第１ステップで受信した基地局毎の順次の報知情報チャネルバーストの受信タイミングに基づいて、当該無線通信端末に対する基地局毎の相対距離差を算出する第２ステップと、
前記第２ステップで算出した基地局毎の相対距離差に基づいて、当該無線通信端末の推定移動速度を算出する第３ステップと、
前記第３ステップで算出した推定移動速度と所定の閾値との比較結果に基づいて、前記推定移動速度が前記閾値以上の場合に、前記第２ステップで算出した基地局毎の相対距離差に基づいて当該無線通信端末の移動進行方向にある基地局を選択する第４ステップと、
を含むことを特徴とする無線通信方法。
【請求項２】
前記第３ステップは、
前記第２ステップで算出した基地局毎の相対距離差のうち、最大の絶対値に基づいて前記推定移動速度を算出することを特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
【請求項３】
前記第４ステップは、さらに、
前記第２ステップで算出した基地局毎の相対距離差に基づいて、当該無線通信端末に対する基地局毎の相対速度を算出するステップと、
前記算出した基地局毎の相対速度と、前記第３ステップで算出した推定移動速度とに基づいて、当該無線通信端末に対して各基地局が位置する方位を示す基地局毎の角度を算出するステップと、
報知情報チャネルバーストの基地局毎の受信タイミングに基づいて、当該無線通信端末が現在選択中の基地局に対する他の基地局の相対距離差を算出するステップと、
前記算出した基地局毎の角度と、前記算出した現在選択中の基地局に対する他の基地局の相対距離差とに応じて、基地局毎の受信信号強度に、予め移動進行方向として設定した角度を含む所定の角度領域では、移動進行方向成分が大きいほど大きく、かつ現在選択中の基地局から遠方に離れるほど大きくなるように設定された正の補正値を加算し、移動進行方向とは反対方向の角度を含む所定の角度領域では、反対方向成分が大きいほど小さく、かつ現在選択中の基地局から遠方に離れるほど小さくなるように設定された負の補正値を加算するステップと、
を含み、前記補正値を加算した基地局毎の受信信号強度のうち、最大の受信信号強度を有する基地局を当該無線通信端末の移動進行方向にある基地局として選択することを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信方法。
【請求項４】
前記第３ステップで算出した推定移動速度に応じて、前記第１ステップにおける次の報知情報チャネルバーストの受信周期を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の無線通信方法。
【請求項５】
前記受信周期は、前記推定移動速度が速くなるに従って短くなるように制御することを特徴とする請求項４に記載の無線通信方法。
【請求項６】
時分割複信方式により基地局との間で無線通信を行なう無線通信端末において、
複数の基地局から同期して放射される報知情報チャネルバーストを周期的に受信する受信手段と、
前記受信手段で受信した基地局毎の順次の報知情報チャネルバーストの受信タイミングに基づいて、当該無線通信端末に対する基地局毎の相対距離差を算出する相対距離差算出手段と、
前記相対距離差算出手段で算出した基地局毎の相対距離差に基づいて、当該無線通信端末の推定移動速度を算出する推定移動速度算出手段と、
前記推定移動速度算出手段で算出した推定移動速度と所定の閾値との比較結果に基づいて、前記推定移動速度が前記閾値以上にあるときに、前記相対距離差算出手段で算出した基地局毎の相対距離差に基づいて当該無線通信端末の移動進行方向にある基地局を選択する基地局選択手段と、
を有することを特徴とする無線通信端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基地局との間でＴＤＤ（Time Division Duplex:時分割複信）方式により無線通信する無線通信方法および無線通信端末に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＴＤＤ方式を採用する無線通信システムとして、例えばＰＨＳシステムが知られている。ＰＨＳシステムは、ＡＲＩＢ ＳＴＤ ２８で標準化されており、ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access:時分割多元接続）方式により多元接続するＴＤＭＡ／ＴＤＤデジタル無線通信方式が採用されている。
【０００３】
ＰＨＳシステムでは、上位の基地局はＧＰＳ（Global Positioning System）電波を受信することで時間同期（所謂、ＧＰＳ同期）させ、下位の基地局はＧＰＳ同期された基地局からの報知情報に基づいて時間同期（所謂、エア同期）させることで、全ての基地局のＴＤＭＡ／ＴＤＤフレームが同期するように工夫されている。また、ＰＨＳシステムの無線通信端末は、基地局が送信する報知情報チャネルバーストを一定期間モニタし、通常は、ＲＳＳ１（Received  Signal Strength Indicator:受信信号強度）が最も強い報知情報バーストを送信している基地局を待ち受けるべき基地局として選択するようにしている。
【０００４】
ＰＨＳシステムでは、報知情報チャネルバーストを送信するＴＤＭＡ／ＴＤＤ上の論理スロットが決まっており、近隣にある基地局は、報知情報チャネルバーストが衝突しないように、送信するタイミングをフレーム毎に分散させている。また、無線通信端末においては、現在選択している基地局から離れて行くと、当該基地局からのＲＳＳＩが劣化するので、基地局選択保持閾値を設定して、その閾値を超えてＲＳＳＩが劣化した場合には、再度、近隣の基地局が送信する報知情報チャネルバーストを一定期間モニタして、通常は、ＲＳＳＩが最も強い報知情報チャネルバーストを送信している基地局に選択を切り替える制御を行なうようにしている。この動作は、通信中であればハンドオーバ動作となる。
【０００５】
ＰＨＳシステムは、音声通話が主体であることから、無線通信端末においては、基地局選択保持閾値を低く設定して、一度選択した基地局との接続を粘り強く保持するようにしている。
【０００６】
一方、昨今では、複数の変調クラスをサポートするデータ通信主体のシステムも実用化されている。このようなシステムでは、より高いスループットを有する変調クラスを用いるため、好ましくは、より電波状況の良い基地局を積極的に探す方が良い。つまり、高いスループットを有する変調方式は、通常、高いＳＩＮＲ（Signal to Interference plus Noise Ratio:信号対干渉雑音比）を必要とすることから、高い受信レベルが必要となる。したがって、このような無線通信端末においては、例えば１０sec周期で、基地局が送信する報知情報チャネルバーストを一定期間モニタして、現在待ち受けている基地局よりも条件の良い基地局を探し、待ち受け基地局を切り替えるのが好ましい。
【０００７】
ところで、無線通信端末の移動時において、単にＲＳＳＩが大きい基地局（概ね近い基地局）を選択してハンドオーバを行なうと、移動が高速になればなるほど、ハンドオーバ回数が増えることになる。このため、例えばＶｏＩＰ等のリアルタイム通信を行なう場合には、ハンドオーバ時の通信の瞬断が頻繁に生じて、通信品質が極端に劣ることになる。
【０００８】
これを防止する方法として、移動時は、移動進行方向にある基地局を積極的に選択することが考えられる。このようにすれば、進行方向でない位置にある基地局を選択する場合よりも、移動先基地局のエリアを縦断できると予想されるので、より長い時間、移動先基地局に留まることができ、その結果、ハンドオーバ回数も低減できるので、ハンドオーバによる通信の瞬断回数も低減でき、良好な通信品質を維持できるメリットがある。
【０００９】
このような基地局選択方法として、例えば、無線通信端末にＧＰＳ受信機を搭載するとともに、基地局の切り替え位置を予め記憶する記憶手段を設け、ＧＰＳ受信機で受信した位置情報が記憶手段に記憶されている切り替え位置に達した時点で、基地局を切り替えるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
また、他の基地局選択方法として、例えば、無線通信端末にＧＰＳ受信機を搭載して位置情報を取得し、その位置情報を選択中の基地局に逐次送信して、基地局側において、無線通信端末の進行方向を検出して、該無線通信端末のネイバーセットに登録されている基地局情報の中から、当該無線通信端末の現在地を中心に進行方向に広がる所定の扇状の領域内に存在する基地局を抽出して通知することにより、進行方向に位置する基地局を次に使用する基地局として優先的に選択できるようにしたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【００１１】
【特許文献１】特開平１０−３４１４７０号公報
【特許文献２】特開２００２−１５９０３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記の特許文献１，２に記載の基地局選択方法にあっては、無線通信端末にＧＰＳ受信機を搭載することから、無線通信端末のコストアップや大型化を招くことが懸念される。また、特許文献２に記載の基地局選択方法にあっては、無線通信端末の現在地を中心に進行方向に広がる所定の扇状の領域内に存在する基地局を抽出して通知する必要があることから、標準化が可能な場合は有効であるが、既に運用を開始しているシステムでは、プロトコルの改版が必要となり、現実的ではない。
【００１３】
なお、無線通信端末において、その位置を検出することなく、近隣の基地局が送信する報知情報チャネルバーストのモニタ周期を短くすることにより、移動に追従して、電波状況の良い基地局を選択することも考えられるが、このようにすると消費電流が増加して、電池の持ちが悪くなることが懸念される。
【００１４】
したがって、かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、ＧＰＳ受信機を搭載することなく、小型かつ安価にでき、しかも既存の通信プロトコルを改版したり、消費電流の増加を招いたりすることなく、移動時において移動進行方向にある基地局を積極的に効率よく選択できて、スムースなハンドオーバやバッテリセービングを行なうことができる無線通信方法および無線通信端末を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成する請求項１に係る無線通信方法の発明は、時分割複信方式により基地局との間で無線通信を行なう無線通信端末における無線通信方法であって、
複数の基地局から同期して放射される報知情報チャネルバーストを周期的に受信する第１ステップと、
前記第１ステップで受信した基地局毎の順次の報知情報チャネルバーストの受信タイミングに基づいて、当該無線通信端末に対する基地局毎の相対距離差を算出する第２ステップと、
前記第２ステップで算出した基地局毎の相対距離差に基づいて、当該無線通信端末の推定移動速度を算出する第３ステップと、
前記第３ステップで算出した推定移動速度と所定の閾値との比較結果に基づいて、前記推定移動速度が前記閾値以上の場合に、前記第２ステップで算出した基地局毎の相対距離差に基づいて当該無線通信端末の移動進行方向にある基地局を選択する第４ステップと、
を含むことを特徴とするものである。
【００１６】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の無線通信方法において、
前記第３ステップは、
前記第２ステップで算出した基地局毎の相対距離差のうち、最大の絶対値に基づいて前記推定移動速度を算出することを特徴とするものである。
【００１７】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の無線通信方法において、
前記第４ステップは、さらに、
前記第２ステップで算出した基地局毎の相対距離差に基づいて、当該無線通信端末に対する基地局毎の相対速度を算出するステップと、
前記算出した基地局毎の相対速度と、前記第３ステップで算出した推定移動速度とに基づいて、当該無線通信端末に対して各基地局が位置する方位を示す基地局毎の角度を算出するステップと、
報知情報チャネルバーストの基地局毎の受信タイミングに基づいて、当該無線通信端末が現在選択中の基地局に対する他の基地局の相対距離差を算出するステップと、
前記算出した基地局毎の角度と、前記算出した現在選択中の基地局に対する他の基地局の相対距離差とに応じて、基地局毎の受信信号強度に、予め移動進行方向として設定した角度を含む所定の角度領域では、移動進行方向成分が大きいほど大きく、かつ現在選択中の基地局から遠方に離れるほど大きくなるように設定された正の補正値を加算し、移動進行方向とは反対方向の角度を含む所定の角度領域では、反対方向成分が大きいほど小さく、かつ現在選択中の基地局から遠方に離れるほど小さくなるように設定された負の補正値を加算するステップと、
を含み、前記補正値を加算した基地局毎の受信信号強度のうち、最大の受信信号強度を有する基地局を当該無線通信端末の移動進行方向にある基地局として選択することを特徴とするものである。
【００１８】
請求項４に係る発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の無線通信方法において、
前記第３ステップで算出した推定移動速度に応じて、前記第１ステップにおける次の報知情報チャネルバーストの受信周期を制御することを特徴とするものである。
【００１９】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載の無線通信方法において、
前記受信周期は、前記推定移動速度が速くなるに従って短くなるように制御することを特徴とするものである。
【００２０】
さらに、上記目的を達成する請求項６に係る無線通信端末の発明は、時分割複信方式により基地局との間で無線通信を行なう無線通信端末において、
複数の基地局から同期して放射される報知情報チャネルバーストを周期的に受信する受信手段と、
前記受信手段で受信した基地局毎の順次の報知情報チャネルバーストの受信タイミングに基づいて、当該無線通信端末に対する基地局毎の相対距離差を算出する相対距離差算出手段と、
前記相対距離差算出手段で算出した基地局毎の相対距離差に基づいて、当該無線通信端末の推定移動速度を算出する推定移動速度算出手段と、
前記推定移動速度算出手段で算出した推定移動速度と所定の閾値との比較結果に基づいて、前記推定移動速度が前記閾値以上にあるときに、前記相対距離差算出手段で算出した基地局毎の相対距離差に基づいて当該無線通信端末の移動進行方向にある基地局を選択する基地局選択手段と、
を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、複数の基地局から同期して放射される報知情報チャネルバーストの周期的な受信タイミングに基づいて基地局毎の相対距離差を算出し、その基地局毎の相対距離差に基づいて無線通信端末の推定移動速度を算出して、その推定移動速度が所定の閾値以上の場合に、基地局毎の相対距離差に基づいて当該無線通信端末の移動進行方向にある基地局を選択するようにしたので、ＧＰＳ受信機を搭載することなく、小型かつ安価にでき、しかも既存の通信プロトコルを改版したり、消費電流の増加を招いたりすることなく、移動時において移動進行方向にある基地局を積極的に効率よく選択できて、スムースなハンドオーバやバッテリセービングを行なうことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。
【００２３】
図１は、本発明の一実施の形態に係る無線通信端末を用いる無線通信システムの概略構成を示すものである。図１において、複数の基地局１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，・・・は、ＰＤＳＮ（Packet Date Serving Node）２を介してインターネット３に接続されており、インターネット３にはＳＩＰ（Session Initiation Protocol）電話機４およびＳＩＰサーバ５が接続されている。無線通信端末１０は、基地局１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，・・・の一つを介してインターネット３に接続されたＳＩＰ電話機４と通信を行なう。なお、以下の説明において、どの基地局かを特定しない場合には、単に基地局１と示す。ここでは、無線通信端末１０と基地局１との間の無線通信方式として、ＴＤＭＡ／ＴＤＤデジタル無線通信方式を採用するものとする。
【００２４】
図２は、ＴＤＭＡ／ＴＤＤデジタル無線通信方式によるフレーム構成の一例を示すものである。ここでは、１フレームが５ｍsecとなっており、無線通信端末１０の送信フレームであるアップリンクフレームおよび基地局１の送信フレームであるダウンリンクフレームは、それぞれスロット０〜スロット２の３スロットを有しており、アップリンクの１スロットは５４５μsec、ダウンリンクの１スロットは１０９０μsecとなっている。また、アップリンクフレームとダウンリンクフレームとの間には、１０μsecのガードタイムが設けられており、ダウンリンクフレームと次のフレームのアップリンクフレームとの間には、８５μsecのガードタイムが設けられている。
【００２５】
ダウンリンクフレームは、最初のスロット０が報知情報チャネルとして用いられ、例えば図３に示すように使用する。図３では、１６個のフレームを１スーパフレーム（８０ｍsec）として、その奇数フレーム（ｋ，ｋ＋２，ｋ＋４，・・・）に一つの基地局１の報知情報チャネルバースト（Ｂ０〜Ｂ７）が割り当てられ、全部で８個のグループに分けられている。したがって、このシステムでは、全部で８台の基地局１が同じ地域に存在できることになる。なお、図３に示すスーパフレームにおいて、偶数フレーム（ｋ＋１，ｋ＋３，ｋ＋５，・・・）には、例えば構成情報要求チャネルバースト（Ｄ）が割り当てられる。
【００２６】
報知情報チャネルは、例えば図４に示すようなシンボルコーディングフォーマットからなっている。すなわち、報知情報チャネルは、全体で５４５シンボル（１シンボル：２μsec）の情報を運搬するもので、先頭から５シンボルのスロット間ガードタイムＧ、４３シンボルの拡張ガードタイムＥＧ、２シンボルの過渡応答用ランプタイムＲ、３２シンボルのプリアンブルＰＲ、３２シンボルのユニークワードＵＷ、３８１シンボルの報知情報要素シンボルＢＩ、２シンボルの過渡応答用ランプタイムＲ、４３シンボルの拡張ガードタイムＥＧ、および最後の５シンボルのスロット間ガードタイムＧを有している。
【００２７】
図４に示したように、報知情報チャネルは、前後に拡張ガードタイムＥＧを有することにより、ダウンリンクのスロットに比べて小さいものになる。したがって、任意の基地局１の報知情報チャネルに同期しつつも、同じダウンリンクスロットの受信ウインドウの範囲内で、他の（無線通信端末１０からの距離の異なる）基地局１の報知情報チャネルが受信可能になっている。
【００２８】
ここで、無線の伝播速度を３*１０８ｍ／secとすると、無線通信端末１０からの相対距離は、１μsecに対して３００ｍとなる。したがって、無線通信端末１０が任意の基地局１のガードタイムＧにダウンリンクスロット０の先頭がアジャストしている場合には、対象基地局１に対して無線通信端末１０からの相対距離が、０．３ｋｍ*（４３*２μsec）＝２５．８ｋｍ離れた他の基地局１の送信する報知情報チャネルまで、タイミング的には受信可能となる。
【００２９】
以下、無線通信端末１０が、図５に示すような地図上を列車移動する場合を例にとって説明する。
【００３０】
図５において、無線通信端末１０は、地点ａで初めて基地局１Ａの電波を捕捉し、通信可能であることを知ったとする。当然、地点ａでは、無線通信端末１０は、基地局１Ａの電波しか観測できないので、基地局１Ａが選択されることになる。
【００３１】
その後、無線通信端末１０は、地点ｂまで移動した時点で、基地局１Ａの送信する電波のＲＳＳＩが弱くなってきたことを認識し、基地局の再選択を行なうとする。この際、地点ｂが繁華街で、４つの基地局１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄを認識できたが、いずれも弱い報知情報チャネルであったとする。
【００３２】
この場合、従来の無線通信端末では、その中でＲＳＳＩが一番強い最近傍の基地局１Ｂを選択することになる。同様に、従来の無線通信端末では、地点ｃまで移動した時点で、基地局１Ｂの送信する電波のＲＳＳＩが弱くなってきたことを認識して、基地局の再選択を行なうとすると、この地点ｃでは、ＲＳＳＩが一番強い最近傍の基地局１Ｃを選択し、同様に、地点ｄでは、ＲＳＳＩが一番強い最近傍の基地局１Ｅを選択し、地点ｅでは、ＲＳＳＩが一番強い最近傍の基地局１Ｆを選択することになり、積極的に移動方向前方の基地局を選択するようにはならない。
【００３３】
本実施の形態に係る無線通信端末１０では、複数の基地局から同期して放射される報知情報チャネルバーストを周期的に受信して、その順次の受信タイミングに基づいて基地局毎の相対距離差を算出し、その基地局毎の相対距離差に基づいて無線通信端末１０の推定移動速度を算出して、その推定移動速度が所定の閾値以上の場合に、基地局毎の相対距離差に基づいて無線通信端末１０の移動進行方向にある基地局を選択する。これにより、例えば図５において、地点ｂを経過して基地局の再選択を行なう際は、認識した４つの基地局１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄのうち、移動方向前方に位置する基地局１Ｄを選択し、その後、地点ｄを経過して基地局の再選択を行なう場合には、認識される３つの基地局１Ｄ，１Ｅ，１Ｆのうち、移動方向前方に位置する基地局１Ｆを選択する。
【００３４】
図６は、本発明の一実施の形態に係る無線通信端末１０の要部の構成を示す機能ブロック図である。この無線通信端末１０は、アンテナ１１、ＲＦ部１２、復調器１３、ＡＦＣ（Automatic Frequency Controller）部１４、ＵＷ検出器１５、デコーダ１６、ベースバンド制御部１７、ＣＯＤＥＣ（コーデック）１８、スピーカ１９、マイク２０、エンコーダ２１、および変調器２２を有する従来の無線通信端末の構成に、エッジ検出部２５、エッジ位置記憶レジスタ２６、およびエッジ検出部２５を管理するタイマ部２７を付加したものである。
【００３５】
本実施の形態の無線通信端末１０は、当該キャリア上で、図３に示した報知情報チャネルバーストＢ０〜Ｂ７を含む十分な期間で受信動作を行なう。この受信動作において、アンテナ１１で受信された受信信号は、ＲＦ部１２によりＩＦデータに変換されて復調器１３に供給され、ここでシンボル毎の情報列に変換されてＵＷ検出器１５に供給される。
【００３６】
ＵＷ検出器１５では、復調器１３から供給されるシンボル毎の情報列を逐次監視し、ＵＷと一致する情報列を認識すると、その位置を記憶し、以後の一定期間に報知情報要素情報列（ＢＩ）があるものとして、デコーダ１６にシンボル情報列を渡す。デコーダ１６では、ＵＷ検出器１５からのシンボル情報列を解析して、報知情報要素情報列（ＢＩ）に基づいて基地局の識別を行なうとともに、各基地局の送信する報知情報チャネルバーストのＲＳＳＩとタイミングとを収集して、ベースバンド制御部１７に供給する。
【００３７】
基地局選択後の音声通話においては、従来の無線通信端末と同様に、デコーダ１６でデコードされてベースバンド制御部１７に供給される受信音声信号は、ＣＯＤＥＣ１８で復号されてアナログ信号としてスピーカ１９に出力される。また、マイク２０で受信される音声信号は、ＣＯＤＥＣ１８でデジタル信号に符号化された後、ベースバンド制御部１７、デコーダ２１、変調器２２およびＲＦ部１２を経てアンテナ１１から放射される。なお、ＲＦ部１２において送受信に要する周波数信号および復調器１３において復調に要する周波数信号は、ベースバンド制御部１７の制御のもとに、ＡＦＣ部１４から供給される。
【００３８】
次に、本実施の形態における無線通信端末１０の特徴的構成であるエッジ検出部２５、エッジ位置記憶レジスタ２６およびタイマ部２７の作用について説明する。
【００３９】
図７は、図５の地点ｂでの順次の報知情報チャネルバーストの受信タイミング（ここでは、１０sec周期）による基地局１Ａ〜１Ｄの無線通信端末１０に対する相対移動状況を示している。すなわち、無線通信端末１０は、列車に乗っているので、列車が速度ｖで図面上方に向かって移動している場合、列車の相対速度をゼロとすると、列車を除く図面全体は下方向に相対速度ｖで移動していることと同義になる。したがって、順次の基地局モニタタイミングにおいて、基地局１Ａ〜１Ｄは、列車の中の無線通信端末１０に対しては、図７にそれぞれ示す相対的速度ａ〜ｄで移動しているように見える。
【００４０】
エッジ検出部２５は、復調器１３の出力に基づいて、各基地局の報知情報チャネル受信の際に、報知情報チャネルバーストのランプタイム（Ｒ）における立ち上がりを検出し、その検出時点におけるタイマ部２７のカウンタ値をキャプチャしてエッジ位置記憶レジスタ２６に記憶する。タイマ部２７は、ＡＦＣ部１４に同期して５０００μsec（５ｍsec）で循環するフリーランタイマからなる。
【００４１】
ここで、タイマ部２７のフリーランタイマ周期は、図１に示した無線通信方式が採用するＴＤＭＡ／ＴＤＤフレーム周期に一致させている。しかし、このフリーランタイマ周期は、当該無線通信端末１０が生成しているものであり、基地局が発信するバーストを基準とするＴＤＭＡ／ＴＤＤフレーム周期とは、基本的に非同期となっている。このため、移動によるドップラーフェージングやクロック精度の差によりずれることになり、フリーランタイマのどの位置で各基地局の報知情報チャネルバーストを認識するかは不定となる。
【００４２】
図８は、地点ｂでの受信タイミングで得られた基地局１Ａ〜１Ｄの報知情報チャネルバーストのエッジ位置を示すタイミング図であり、図９は、図８から１０sec後の次の受信タイミングで得られた基地局１Ａ〜１Ｄの報知情報チャネルバーストのエッジ位置を示すタイミング図である。なお、図中の数字は、タイマ部２７のカウント精度、ここでは１／６μsec単位となっている。
【００４３】
地点ｂでの選択基地局は基地局１Ａとなっており、この時点で入手できる基地局１Ａ〜１Ｄの報知情報チャネルバーストのタイミングオフセットを用いることにより、基地局同士の無線通信端末１０に対する距離関係を知ることができる。例えば、地点ｂにおいては、基地局１Ａが無線通信端末１０に一番近く、基地局１Ｄが無線通信端末１０から一番遠いことが判り、その相対距離は（（４５９−４３２）／６）*０．３＝１．３５（Ｋｍ）であることが判る。
【００４４】
また、報知情報チャネルバーストの受信周期（ここでは、１０sec周期）で基地局をスキャンすることによりエッジ位置記憶レジスタ２６から得られるデータを用いて、ベースバンド制御部１７で所要の演算を行なうことにより、それぞれの基地局の相対移動状況を推測することができる。表１は、図８および図９のタイミングチャート上の数値から求められる基地局１Ａ〜１Ｄの無線通信端末１０に対する相対移動状況を示している。
【００４５】
【表１】
2008187259.tif 000003
【００４６】
このように、順次の報知情報チャネルバーストの受信タイミングにおけるエッジ位置の変化に基づいて、基地局毎の無線通信端末１０に対する相対速度を求めることができるとともに、任意の基地局を基準とする各基地局の無線通信端末１０に対する相対距離差を求めることができる。
【００４７】
なお、無線通信端末１０の移動速度ｖは、直接知ることができないので、順次の報知情報チャネルバーストの受信タイミングから得られる無線通信端末１０に対する基地局毎の相対距離差であるオフセット差分Doffsetのうち、一番大きな絶対値|Doffset|に基づいて算出される相対速度を、無線通信端末１０の推定移動速度ｖ′として採用する。
【００４８】
本実施の形態では、推定移動速度ｖ′が閾値に達していない場合には、無線通信端末１０の移動速度が遅いか、基地局が進行方向もしくは進行方向反対側に存在しないことを意味しているので、この場合は、報知情報チャネルバーストの受信周期を長くするか、あるいは現在の受信周期を維持したままで、例えば従来と同様にＲＳＳＩが最も強い報知情報バーストを送信している基地局に選択を切り替える制御を行ない、推定移動速度ｖ′が閾値以上の場合に、移動進行方向にある基地局を積極的に選択するように制御する。
【００４９】
ここで、推定移動速度ｖ′と比較する閾値は、図５に示したように、列車の線路上に基地局を配置して前方の基地局を捕捉することを主たる目的とする場合には、列車の巡航速度等に基づいて設定することができる。例えば、列車の巡航速度が時速１５０ｋｍ／ｈの場合には、そのほぼ半分の２０ｍ／secを閾値として設定する。このようすれば、推定移動速度ｖ′が２０ｍ／secに満たない低速な場合や、基地局が線路脇に配置できない場合に、推定移動速度ｖ′の推定誤差による不適切な動作を抑制することができる。
【００５０】
このようにして、図１０に示しように、無線通信端末１０が角度０の方向（図面の上方）に閾値を超える速度ｖで移動している場合に、角度０近傍の進行方向領域Ａに存在する基地局を積極的に選択し、逆に進行方向に対して角度±π近傍の反対方向領域Ｂに存在する基地局を積極的に手放すように制御する。
【００５１】
例えば、図５において、地点ｂで４つの基地局１Ａ〜１Ｄが識別され、その後、次の報知情報チャネルバーストの受信タイミングで基地局スキャンが行われた時点から５sec経過した時点、すなわち地点ｂから１５sec過ぎた時点において、選択基地局である基地局１ＡのＲＳＳＩの低下を認識して、基地局選択を試みたとする。この場合には、直前の順次の報知情報チャネルバーストの受信タイミングで受信した基地局スキャンデータから得られる推定移動速度ｖ′が２０ｍ／secを超え、かつ現在の選択基地局が遠ざかっていることが検知されたら、進行方向領域Ａに存在する基地局を積極的に選択するように制御する。
【００５２】
このため、先ず、オフセット差分の絶対値|Doffset|が最大である基地局を、進行方向の延長線上にあるものと仮定する。つまり、最大の|Doffset|である基地局のオフセット差分Doffsetが正であった場合は、無線通信端末１０にとって角度０の方向に位置し、逆に負であった場合は、無線通信端末１０にとって角度±πの方向に位置するものと仮定する。
【００５３】
ここで、基地局ｘが無限遠にある場合は、基地局ｘの無線通信端末１０から見た角度ωは、基地局ｘの相対速度ｖ[x]と、無線通信端末１０の推定移動速度ｖ′との速度比から、
ω＝cos−１（ｖ[x]/v′）
により求めることができる。なお、この式では負の数が出てこないため、進行方向に対して基地局ｘが、右に位置するのか左に位置するのかは判断不能となるが、本実施の形態では、進行方向に位置する基地局を選択するもので、進行方向に対して左右の位置は問題とならないとともに、無線通信端末１０から見た基地局ｘの角度ωもそれほど高精度を要しないので、角度ωは例えば表２に従って算出する。
【００５４】
【表２】
2008187259.tif 000004
【００５５】
また、無線通信端末１０の推定移動速度ｖ′は、オフセット差分の絶対値|Doffset|が最も大きい基地局１Ｄの相対速度となるので、ｖ′＝４５ｍ／secとなる。
【００５６】
以上の値から、地点ｂにおける１０sec間での各基地局の相対速度と推定移動速度比（θ）および進行方向に対する角度ωとして、表３に示す結果が得られる。
【００５７】
【表３】
2008187259.tif 000005
【００５８】
以上のようにして算出された各基地局の角度ωおよび選択基地局との相対距離差ｈに応じて、各基地局をマッピングすると、図１１に示すようになる。
【００５９】
さらに、本実施の形態では、進行方向領域Ａに存在する基地局を積極的に選択するように、図１２に示すように、角度ωおよび選択基地局との相対距離差ｈに応じたＲＳＳＩの補正値を予め設定して、これらの補正値を、測定した実際のＲＳＳＩ加算して、表４に示すような補正後のＲＳＳＩを得、その補正後のＲＳＳＩの比較に基づいて、飽和しない最も強いＲＳＳＩの基地局を選択する。ここで、ＲＳＳＩの補正値は、予め移動進行方向として設定した角度を含む所定の角度領域（図１２では、０±１／６π）では、移動進行方向成分が大きいほど大きく、かつ現在選択中の基地局から遠方に離れるほど大きくなる正の補正値に設定し、移動進行方向とは反対方向の角度を含む所定の角度領域（図１２では、π±１／２π）では、反対方向成分が大きいほど小さく、かつ現在選択中の基地局から遠方に離れるほど小さくなる負の補正値に設定する。
【００６０】
【表４】
2008187259.tif 000006
【００６１】
これにより、地点ｂから１５sec経過した時点で、基地局１Ｂではなく、無線通信端末１０の移動進行方向に位置する基地局１Ｄが選択されることになる。また、基地局１Ａは、極端に条件が悪くなっていて選択されにくくなる。
【００６２】
したがって、図６において、報知情報チャネルバーストを周期的に受信する受信手段は、アンテナ１１、ＲＦ部１２、復調器１３を含んで構成され、基地局毎の相対距離差を算出する相対距離差算出手段は、ベースバンド制御部１７、エッジ検出部２５、エッジ位置記憶レジスタ２６、タイマ部２７を含んで構成され、無線通信端末１０の推定移動速度を算出する推定移動速度算出手段、および推定移動速度が閾値以上にあるときに、無線通信端末１０の移動進行方向にある基地局を選択する基地局選択手段は、ベースバンド制御部１７を含んで構成される。
【００６３】
以上のように、本実施の形態によれば、図６に示したように、ＧＰＳ受信機を搭載することなく、従来の無線通信端末の構成に、エッジ検出部２５、エッジ位置記憶レジスタ２６、およびエッジ検出部２５を管理するタイマ部２７を付加する小型かつ安価な構成で、受信した複数の報知バーストのＴＤＤフレーム上の遅延幅から端末の移動状況を推測して、基地局選択アルゴリズムを切り替えるようにしたので、移動進行方向に位置する基地局を効率よくかつ迅速に選択して、スムースなハンドオーバおよびバッテリセービングが可能な無線通信端末１０を得ることができる。また、既存の通信プロトコルを改版する必要もないので、既存のシステム（例えば、ＰＨＳシステムやiBurst（登録商標）システム）に有効に適用できるとともに、移動進行方向にある基地局を積極的に選択することで、ハンドオーバ回数を削減でき、通話品質の向上が期待できる。また、ＩＰパケットの伝送経路を無線化する無線通信システムにおいては、ＲＯＨＣ圧縮の目的とするＲＴＰ／ＵＤＰ／ＩＰパケットのＩＰ−ＩＤを、端末の移動進行方向に位置する基地局に応じて変化させることにより、ＲＯＨＣ圧縮において最適な圧縮率を得ることができる。さらに、端末が停止している場合は、報知情報チャネルバーストの受信周期を長くするようにしたので、消費電流の削減が可能となり、電池を長持ちすることができる。
【００６４】
なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、報知情報チャネルバーストの受信周期は、端末の移動速度に応じて設定することもできる。例えば、推定移動速度|v′|に対して、高い閾値ｖrefHと、それよりも低い閾値ｖrefLとを設け、推定移動速度|v′|が閾値ｖrefHと閾値ｖrefLとの間では、モニタ周期を例えば１０secに設定し、推定移動速度|v′|が閾値ｖrefHを超えたら、モニタ周期をより短く（例えば、５sec）に設定し、推定移動速度|v′|が閾値ｖrefLを下回ったら、モニタ周期をより長く（例えば、２０sec）設定する。このようにすれば、電池の消費を効率よく抑えながら、より基地局の状況変化に追随することができる。なお、推定移動速度|v′|が低い場合は、基地局との同期ズレは、無線通信端末の持つ基準クロックと基地局の送信するバーストとのクロック精度のずれが支配的になり、ドップラーや距離の移動によるバースト位置の変化は支配的ではなくなるが、このような場合はモニタ周期を長くしても基地局との同期は保たれるので問題ない。
【００６５】
また、報知情報チャネルバーストを周期的にモニタするので、複数の変調クラスをサポートするデータ通信主体のシステムでは、報知情報チャネルバーストの受信毎にＲＳＳＩに基づいて、現在待ち受けている基地局よりも条件の良い基地局を探し、待ち受け基地局を切り替えることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る無線通信端末を用いる無線通信システムの概略構成を示す図である。
【図２】ＴＤＭＡ／ＴＤＤデジタル無線通信方式によるフレーム構成の一例を示す図である。
【図３】報知情報チャネルのスーパフレーム構成の一例を示す図である。
【図４】報知情報チャネルのシンボルコーディングフォーマットの一例を示す図である。
【図５】無線通信端末が地図上を列車移動する場合の基地局の選択動作を説明するための図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係る無線通信端末の要部の構成を示す機能ブロック図である。
【図７】図５の地点ｂにおける各基地局の無線通信端末に対する相対移動状況を示す図である。
【図８】図５の地点ｂでの受信タイミングで得られた各基地局の報知情報チャネルバーストのエッジ位置を示すタイミング図である。
【図９】図８の受信タイミングの次の受信タイミングで得られた各基地局の報知情報チャネルバーストのエッジ位置を示すタイミング図である。
【図１０】移動時の基地局選択動作を説明するための図である。
【図１１】移動時の各基地局の角度ωおよび選択基地局との相対距離差ｈを示す図である。
【図１２】移動時の各基地局の角度ωおよび選択基地局との相対距離差ｈに応じたＲＳＳＩの補正値を示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ  基地局
２  ＰＤＳＮ
３  インターネット
４  ＳＩＰ電話機
５  ＳＩＰサーバ
１０  無線通信端末
１１  アンテナ
１２  ＲＦ部
１３  復調器
１４  ＡＦＣ部
１５  ＵＷ検出器
１６  デコーダ
１７  ベースバンド制御部
１８  ＣＯＤＥＣ
１９  スピーカ
２０  マイク
２１  エンコーダ
２２  変調器
２５  エッジ検出部
２６  エッジ位置記憶レジスタ
２７  タイマ部
【図１】
2008187259.tif 000007
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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