(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基地局の中から通信に適した基地局を選定して通信を行う移動体通信システムに用いられる通信装置であって、
前記移動体の現在位置を検出する現在位置検出手段と、
検出された前記移動体の現在位置に基づいて、基地局位置を含む地図データを検索し、前記現在位置を中心に一定領域内の周辺基地局の位置を取得する周辺基地局位置取得手段と、
前記移動体の移動目的地を設定入力する移動目的地設定入力手段と、
前記現在位置検出手段と前記移動目的地設定入力手段との出力により、前記移動体の移動方向を推定する進行方向推定手段と、
前記各周辺基地局の位置に対して、推定された前記移動体の移動方向に基づく所定の重み係数演算を施し、前記各周辺基地局が持つそれぞれの電界強度に前記係数演算した結果を反映させることにより通信に適した基地局を選定する基地局選定手段とを有することを特徴とする通信装置。
【請求項２】
前記基地局選定手段は、前記進行方向推定手段により推定された移動体の進行方向である目的地方位と前記現在位置検出手段から得られる移動体の現在位置と前記周辺基地局位置取得手段により取得された各周辺基地局の位置との方位を演算し、得られる基地局方位と前記目的地方位とをそれぞれ対比して目的地方位に近い基地局方位になる周辺基地局程重み付けが為されるような演算を行うことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記進行方向推定手段は、前記現在位置検出手段から得られる移動体の現在位置と、前記移動目的地設定入力手段を介して得られる移動目的地がなすベクトルの方向（目的地偏角）を前記目的地方位とすることを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
【請求項４】
前記基地局選定手段は、前記周辺基地局位置取得手段によって取得された周辺基地局の各位置と前記現在位置検出手段により検出された現在位置が成すベクトルの方向（基地局偏角）を演算し、得られる前記基地局偏角と前記目的地偏角との差分を求め、この差分が小さい基地局ほど通信に適した基地局候補とする係数演算を施し、基地局ＩＤと前記係数演算の結果をセットする基地局候補テーブルを作成することを特徴とする請求項３に記載の通信装置。
【請求項５】
前記基地局選定手段は、更に、前記周辺基地局の電界強度測定結果からハンドオーバ可能な電界強度レベルを持つ周辺基地局を得、前記基地局候補テーブルを参照することにより、当該周辺基地局が持つ電界強度に係数演算した結果を反映させることにより各電界強度に重み付けを付し、この重み付け電界強度の大きい基地局を通信に適した基地局として選定することを特徴とする請求項４に記載の通信装置。
【請求項６】
複数の基地局の中から通信に適した基地局を選定して通信を行う移動体通信システムに用いられる通信装置であって、
衛星から発せられる電波を一定間隔毎受信し、現在位置データを前記時間間隔に同期して出力する受信部と、
前記受信部から供給される最新の現在位置データを記憶する現在位置記憶部と、
利用者により目的地を示す位置情報が設定入力される操作部と、
サービスエリア毎に設置されている各基地局の位置データを含む地図情報が格納される地図情報記憶部と、
前記操作部から設定入力された目的地データと、
前記現在位置記憶部に記憶されている現在位置データがなすベクトルの方向（目的地偏角）により、利用者が現在移動しようとしている方位を推定しデータとして候補基地局選定部へ供給する進行方向推定部と、
現在位置データに基づいて地図データ記憶部を検索し、現在位置を中心として所定範囲内のエリアに存在する全ての基地局位置データを取得し、取得した各基地局の基地局位置データと現在位置データとのなすそれぞれのベクトル方向（基地局偏角）を演算し、得られる基地局偏角と前記目的地偏角とをそれぞれ対比して目的地偏角に近い基地局偏角となる周辺基地局を通信に適した基地局の候補とする係数演算を施し、更に、前記各周辺基地局が持つ電界強度に前記係数演算した結果を反映させることにより、通信に適した基地局を選定する候補基地局選定部とを有することを特徴とする通信装置。
【請求項７】
複数の基地局の中から通信に適した基地局を選定して通信を行う移動体通信システムに用いられ、移動体の現在位置を所定の間隔で検出すると共に、前記移動体の移動目的地を設定入力し、前記現在位置と前記移動目的地により前記移動体の移動方向を推定し、前記移動体の現在位置を中心に、推定された前記移動体の移動方向において最も近い距離に位置する周辺基地局を通信に適した基地局候補とするような係数演算を施し、前記各周辺基地局が持つそれぞれの電界強度に前記係数演算した結果を反映させることにより通信に適した基地局を選定することを特徴とする通信方法。
【請求項８】
前記移動体の現在位置と前記移動目的地から目的地方位を推定し、前記現在位置を中心に一定領域内の周辺基地局を抽出して、前記現在位置と前記抽出された各周辺基地局との方位を演算し、得られる基地局方位を前記目的地方位とをそれぞれ対比して目的地方位に近い基地局方位になる周辺基地局を通信に適した基地局候補とする係数演算を実行し、前記各周辺基地局が持つ電界強度に前記係数演算した結果を反映させることにより、通信に適した基地局を選定することを特徴とする請求項７に記載の通信方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の基地局の中から通信に適した基地局を選定して通信を行う通信装置及び通信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の通信装置として、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access：符号分割多重）方式を用いたものが知られている。例えばＣＤＭＡ方式の移動体通信システムでは、複数の基地局がサービスエリア毎に配置され、各基地局と各利用者の所有する通信装置（携帯情報端末）との間で無線による非同期通信を行うシステム構成が採られている。
【０００３】
従来の携帯情報端末には、図８に示すような、複数の基地局の中から通信に適した基地局を選定して通信を行うための受信回路が設けられている。同図において、基地局より到来する下り回線の電波を受信するアンテナ１とフロントエンド２が設けられ、フロントエンド２から出力される受信信号Ｓinを逆拡散回路３で逆拡散し、更に逆拡散された信号を検波／復調回路４で検波して復号することにより、復調信号を生成する。更に、受信電力検出回路６が受信信号Ｓinの電力を自動計測し、その計測電力Ｐが最も大きくなったときの基地局を通信に適した基地局として基地局選定回路５が判断し、その判断結果に基づいて逆拡散回路３及び検波／復調回路４を制御する。
【０００４】
このように基地局選定手段としての受信電力検出回路６と基地局選定回路５を備えることで、例えば図９に示すように、携帯情報端末を所有する利用者がａ地点、ｂ地点、ｃ地点というように移動した場合でも、利用者の移動する方向（進行方向）において最も近距離の基地局Ａ、基地局Ｂ、基地局Ｃの順でハンドオーバー（セル切り替え）が行われ、利用者が移動中であっても適切な通信が確保されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の基地局選定手段は、複数の基地局から到来する電波のうち最も電界強度の高い電波を検出し、その電波を発する基地局を最適な基地局（進行方向において最も近い基地局）であると判断するものである。
【０００６】
しかしながら、従来の、電界強度に強く依存した基地局選定手段では、例えば図１０に示すように、進行方向に対して後方に位置する基地局から発せられ建築物などの反射物で反射されてきた電界強度の高い電波を、進行方向における最も近距離の基地局から到来した電波であると誤判断してしまい、本来は必要の無いハンドオーバーを頻繁に繰り返してしまうという問題があった。このように不必要なハンドオーバーが頻繁に繰り返えされると、移動体通信システムの限りあるリソースを効率的に利用できなくなったり、通信切断が起きるなどの通信品質の劣化を招くという問題があった。
【０００７】
本発明は、こうした不必要なハンドオーバーの発生を低減し、通信品質の向上等を行うことが可能な通信装置及び通信方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の通信装置は、複数の基地局の中から通信に適した基地局を選定して通信を行う移動体通信システムに用いられる通信装置であって、前記移動体の現在位置を検出する現在位置検出手段と、検出された前記移動体の現在位置に基づいて、基地局位置を含む地図データを検索し、前記現在位置を中心に一定領域内の周辺基地局の位置を取得する周辺基地局位置取得手段と、前記移動体の移動目的地を設定入力する移動目的地設定入力手段と、前記現在位置検出手段と前記移動目的地設定入力手段との出力により、前記移動体の移動方向を推定する進行方向推定手段と、前記各周辺基地局の位置に対して、推定された前記移動体の移動方向に基づく所定の重み係数演算を施し、前記各周辺基地局が持つそれぞれの電界強度に前記係数演算した結果を反映させることにより通信に適した基地局を選定する基地局選定手段とを有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の通信装置は、複数の基地局の中から通信に適した基地局を選定して通信を行う移動体通信システムに用いられる通信装置であって、衛星から発せられる電波を一定間隔毎受信し、現在位置データを前記時間間隔に同期して出力する受信部と、前記受信部から供給される最新の現在位置データを記憶する現在位置記憶部と、利用者により目的地を示す位置情報が設定入力される操作部と、サービスエリア毎に設置されている各基地局の位置データを含む地図情報が格納される地図情報記憶部と、前記操作部から設定入力された目的地データと、前記現在位置記憶部に記憶されている現在位置データがなすベクトルの方向（目的地偏角）により、利用者が現在移動しようとしている方位を推定しデータとして候補基地局選定部へ供給する進行方向推定部と、現在位置データに基づいて地図データ記憶部を検索し、現在位置を中心として所定範囲内のエリアに存在する全ての基地局位置データを取得し、取得した各基地局の基地局位置データと現在位置データとのなすそれぞれのベクトル方向（基地局偏角）を演算し、得られる基地局偏角と前記目的地偏角とをそれぞれ対比して目的地偏角に近い基地局偏角となる周辺基地局を通信に適した基地局の候補とする係数演算を施し、更に、前記各周辺基地局が持つ電界強度に前記係数演算した結果を反映させることにより、通信に適した基地局を選定する候補基地局選定部とを有することを特徴とする。
【００１０】
本発明の通信方法は、複数の基地局の中から通信に適した基地局を選定して通信を行う移動体通信システムに用いられ、移動体の現在位置を所定の間隔で検出すると共に、前記移動体の移動目的地を設定入力し、前記現在位置と前記移動目的地により前記移動体の移動方向を推定し、前記移動体の現在位置を中心に、推定された前記移動体の移動方向において最も近い距離に位置する周辺基地局を通信に適した基地局候補とするような係数演算を施し、前記各周辺基地局が持つそれぞれの電界強度に前記係数演算した結果を反映させることにより通信に適した基地局を選定することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態につき図面を参照して説明する。尚、一実施形態として、ＣＤＭＡ方式の移動体通信システムで用いられる携帯情報端末装置について説明する。
【００１６】
本携帯情報端末装置は、図１のブロック図に示すように、アンテナ７、フロントエンド８、逆拡散回路９、検波／復調回路１０及び受信信号検出回路１１を備えて構成されている。アンテナ７とフロントエンド８は、基地局より到来する下り回線の電波を受信し、その受信信号Ｓinを逆拡散回路９と受信電力検出回路１１側へ出力する。逆拡散回路９は受信信号Ｓinを逆拡散し、検波／復調回路４は逆拡散された信号を検波し、更に検波した信号を復号することによって、復調信号を生成する。受信電力検出回路１１は、受信信号Ｓinの電力を自動計測し、その計測電力値Ｐを後述の候補基地局選定部１８に供給する。
【００１７】
更に、携帯情報端末装置には、ＧＰＳ受信アンテナ１２、ＧＰＳ受信回路１３、現在位置記憶部１４、進行方向推定部１５、地図データ記憶部１７、操作部１８、及び上記の候補基地局選定部１６が備えられている。
【００１８】
ＧＰＳ受信アンテナ１２とＧＰＳ受信回路１３は、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星から発せられる電波を一定時間間隔τ毎に受信し、当該携帯情報端末装置の現在位置（経度ｘと緯度ｙ）を示す現在位置データＲ(ｘ，ｙ)を時間間隔τに同期して出力する。
【００１９】
現在位置記憶部１４は、ＧＰＳ受信回路１３から供給される最新の現在位置データＲ(ｘ，ｙ)を記憶する。
【００２０】
操作部１８は、本携帯情報端末装置の筐体側面等に設けられ、複数の操作釦スイッチを備えて構成されている。利用者が所定の操作釦スイッチを操作し、行こうとする目的地（例えば、目黒駅などの地名）を示す情報を入力すると、その目的地データＤＯＢが進行方向推定部１５に供給される。尚、操作部１８は、操作釦スイッチを操作する代りに音声入力で代用しても構わない。
【００２１】
地図データ記憶部１７は、日本地図や道路地図、地名や建物の名称とそれらの位置等を示す地理データが予め記憶されており、その地理データの中には、サービスエリア毎に設置されている各基地局の緯度と経度を示す基地局位置データＢＳｉ（ｘ，ｙ）も含まれている。
【００２２】
進行方向推定部１５は、操作部１８より入力された目的地データＤＯＢと現在位置記憶部１４に記憶されている現在位置データＲ（ｘ，ｙ）に基づいて、利用者が現在移動しようとしている方角（進行方向の方角）θmを推定し、その推定データＤmを候補基地局選定部１６に供給する。
【００２３】
より具体的には、利用者が操作部１８を介して目黒駅等の目的地名を示す目的地データＤＯＢを入力すると、進行方向推定部１５は、その目的地データＤＯＢに基づいて地図データ記憶部１７を検索し、上記地図データの中から目的地の経度と緯度を示す位置データＳ（ｘ，ｙ）を取得する。更に、図２に模式的に示すように、経度ｘと緯度ｙを座標軸とする直交座標系において、現在位置データＲ（ｘ，ｙ）を原点としたときの、現在位置データＲ（ｘ，ｙ）と位置データＳ（ｘ，ｙ）とのベクトルの方向（偏角）θmを、利用者が現在移動しようとしている方角と推定する。そして、この偏角（以下、目的地偏角という）θmを示す推定データＤmを候補基地局選定部１６に供給する。
【００２４】
候補基地局選定部１６は、現在位置データＲ（ｘ，ｙ）に基づいて地図データ記憶部１７を検索し、現在位置を中心として所定の半径（例えば、数ｋｍ）内のエリアに存在する全ての基地局の基地局位置データＢＳｉ（ｘ，ｙ）を取得する。すなわち、図３に模式的に示すように、経度ｘと緯度ｙを座標軸とする直交座標系において、現在位置データＲ（ｘ，ｙ）を原点としたときの所定半径範囲内に存在する全ての基地局の位置を示す基地局位置データＢＳｉを（ｘ，ｙ）を取得する。
【００２５】
更に、候補基地局選定部１６は、取得した各基地局の基地局位置データＢＳｉ（ｘ，ｙ）と現在位置データＲｉ（ｘ，ｙ）との成すそれぞれの偏角（以下、基地局偏角という）θciを演算し、得られた基地局偏角θciと目的地偏角θmとをそれぞれ対比して、目的地偏角θmに近い基地局偏角θciとなる基地局を通信に適した基地局の候補とする。
【００２６】
より具体的には、図３に示すように、複数の基地局ＢＳa〜ＢＳeが得られたとすると、それらの基地局ＢＳa〜ＢＳeの各基地局位置データＢＳa（ｘa，ｙa）〜ＢＳe（ｘe，ｙe）と現在位置データＲ（ｘ，ｙ）との成す基地局偏角θca〜θceを演算する。更に、それぞれの基地局偏角θca〜θceと目的地偏角θmとの差分Δθcam〜Δθcemを、次式（１）又は（２）に基づいて演算する。
【００２７】
Δθcim＝｜θci−θm｜              （但し、Δθcim≦１８０°）  …(1)
Δθcim＝（｜θci−θm｜）−３６０°（但し、Δθcim＞１８０°）  …(2)
【００２８】
そして、目的地偏角θmに近い基地局偏角θciとなる基地局を通信に適した基地局候補とするため、次式（３）に示す重み係数演算を施すことにより、図６（ａ）に示す基地局候補テーブルを作成する。基地局候補テーブルは、周辺基地局ＩＤ、その周辺基地局ＩＤ毎重み付け係数演算された結果である優先度重み値を１エントリとして構成され、図１における進行方向推定部１５中のＲＡＭ（図示せず）に割り付けられ、格納されるものとする。
ＢＳｉ重み＝１−（Δθcim／１８０）×α   （例えば、α＝０．５）  …(3)
【００２９】
上述した各演算式からわかるように、通信に適した候補基地局を選定する基準として、進行方向に対し後方に在る基地局は不適切と判断され、あくまで進行方向の基地局のみ候補基地局として選定されるようになっている。複数の基地局が選択された場合、上述した重み係数演算により優先度が付される。
以上の操作は、携帯情報端末が一定以上移動した場合に繰り返し行われ、基地局候補テーブルの内容は常に最新の状態に設定される。図４、図５に、携帯情報端末の移動に伴う、それぞれ、目的地偏角の遷移θ（θm1〜θmi）、現在位置データ及び所定半径領域範囲の遷移Ｒ（Ｒ１〜Ｒｉ）が示されている。
【００３０】
候補基地選定部１６は、更に、周辺基地局の電界強度測定の結果からハンドオーバ可能な電界強度レベルの基地局を抽出する。図６（ｂ）に、抽出された基地局ＩＤ毎の電界強度計測値が表形式で示されている。ここで、各周辺基地局からの電界強度は、復調信号中のＩＤに対応付けることで識別が可能である。
【００３１】
候補基地選定部１６は、進行方向推定部１５のＲＡＭから基地局候補テーブルを読み出し、該当基地局ＩＤ毎、先に計測された電界強度に対して基地局候補テーブルの優先度重み係数を掛け合わせることによって電界強度に重み付け演算を施す。図６（ｃ）に、その重み付け電界強度が周辺基地局ＩＤ毎、表形式で示されている。候補基地局選定部１６は、この重み付け演算の結果、値の大きいほうからハンドオーバ先を選択し、ハンドオーバを実行する。ここでは、ＢＳcが最優先のハンドオーバ先となる。
【００３２】
尚、図６（ｃ）に示す例では１がハンドオーバ先となるが、ＣＤＭＡ等のように基地局候補を複数選べる場合には、１に加えて２も同時に選択される。
【００３３】
図７に、上述した本発明実施形態の動作をまとめる意味で動作フローチャートが示されている。以下、図７に示すフローチャートを参照しながら図１に示す通信装置の概略動作を説明する。まず、利用者は、携帯情報端末の電源をＯＮした後、操作部１８を介し、操作釦スイッチにより、あるいは音声入力等により目的地を設定入力（ステップＳ７１）する。ＧＰＳ受信回路１３は、所定間隔で衛星から到来する電波を受信して現在地を計測し、現在位置記憶部１４の記憶内容を都度更新している（ステップＳ７２）。また、候補基地局選定部１６は、受信電力検出回路１１を介してセルサーチ操作（ステップＳ７３）を行っており、各基地局毎、電界強度を計測している。
【００３４】
進行方向推定部１５は、操作部１８を介し、利用者により設定入力された目的地データと、前記現在位置記憶部１４に記憶されている現在位置データがなすベクトルの方向（目的地偏角）により、利用者が現在移動しようとしている方位θmを推定し、データとして候補基地局選定部１６へ供給する（ステップＳ７４）。候補基地局選定部１６は、現在位置データに基づいて地図データ記憶部１７を検索し、現在位置を中心として所定範囲内のエリアに存在する全ての基地局位置データＢＳa〜ＢＳeを取得（ステップＳ７５）し、取得した各基地局の基地局位置データと現在位置データとのなすそれぞれのベクトル方向（基地局偏角θca〜θce）を演算（ステップＳ７６）する。そして、得られた基地局偏角と前記目的地偏角とをそれぞれ対比（（１）（２）式により、差分Δθcam〜Δcemを求める）して目的地偏角に近い基地局偏角となる周辺基地局を通信に適した基地局の候補とする重み係数演算（（３）式によりＢＳｉ重みを求める）を実行（ステップＳ７７）する。
【００３５】
候補基地局選定部１６は、更に、各周辺基地局が持つ電界強度に、先に重み係数演算した結果を反映させる（ステップＳ７８：電界強度に重み係数を掛ける）ことにより、通信に適した基地局を選定する。すなわち、重み係数により補正電界強度の高いものを上位として選定し、携帯電話端末はこの選定された優先順位の高い基地局に接続（ステップＳ７９）され、以降、通常の通信を行う。尚、上記各ステップＳ７１〜Ｓ７９の処理は、所定時間間隔で繰り返される。
【００３６】
尚、本実施形態では、直接拡散（Direct Sequence：ＤＳ）法を用いたＣＤＭＡ方式に適用する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、周波数ホッピング（Frequency Hopping：ＦＨ）法を用いたＣＤＭＡ方式に適用することが可能である。また、本発明はＣＤＭＡ方式のみならず、ＦＤＭＡ（Frequency Division Multiple Access）方式やＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）方式にも適用することが可能である。また、デジタル通信とアナログ通信の何れにも本発明を適用することが可能である。
【００３７】
また、本実施形態では、ＰＳＫ（Phase Shift Keying）方式で変調され信号を受信する場合を説明したが、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）や、ＯＯＫ（On-Off Shift Keying）、ＦＳＫ（Frequency Shift Keying）等の他の変調方式にも適用することができる。更に、本実施形態では、移動体としてセルラ式の携帯情報端末に地図情報を含むナビゲーションシステムを搭載した例のみ説明したが、これに制限されることなく、ナビゲーションシステムにセルラ式の携帯情報端末が含まれても、また、両者が別体に構成されても構わない。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明のように本発明によれば、不要なハンドオーバをなくすることからリソースの浪費を防ぎ、通信品質の向上がはかれる。すなわち、移動体の移動方向を検出、算出することによってハンドオーバするため、反射等により複数の基地局からの下り信号が同程度であっても、移動進行方向にある最適な基地局にハンドオーバし、このことにより不要なハンドオーバを防げる。また、電界強度と受信品質を監視することにより、反射波による不安定な基地局へのハンドオーバを防ぎ、このことにより、通話が切断されることがなくなるため通話品質が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１に示す進行方向推定部の機能を説明するために引用した図であり、経度ｘと緯度ｙを座標軸とする直交座標上に模式的に示した図である。
【図３】図１に示す候補基地局選定部の機能を説明するために引用した図であり、経度ｘと緯度ｙを座標軸とする直交座標上に模式的に示した図である。
【図４】図１に示す進行方向推定部の機能を説明するために引用した図であり、経度ｘと緯度ｙを座標軸とする直交座標上に模式的に示した図である。
【図５】図１に示す候補基地局選定部の機能を説明するために引用した図であり、経度ｘと緯度ｙを座標軸とする直交座標上に模式的に示した図である。
【図６】本発明実施形態の動作を説明するために引用した図であり、ハンドオーバ先基地局を選択するための手順を表形式で示した図である。
【図７】本発明実施形態の概略動作を示すフローチャートである。
【図８】従来の携帯情報端末の内部構成を示すブロック図である。
【図９】携帯電話端末移動時における従来のハンドオーバの様子を概念的に示す図である。
【図１０】携帯電話端末移動時における従来のハンドオーバの様子を概念的に示す図である。
【符号の説明】
７…受信アンテナ
８…フロントエンド
９…逆拡散回路
１０…検波／復調回路
１１…受信電力検出回路
１２…ＧＰＳアンテナ
１３…ＧＰＳ受信回路
１４…現在位置記憶部
１５…進行方向推定部
１６…候補基地局選定部
１７…地図データ記憶部
１８…操作部
【図１】
0003917339.tif 000002
【図２】
0003917339.tif 000003
【図３】
0003917339.tif 000004
【図４】
0003917339.tif 000005
【図５】
0003917339.tif 000006
【図６】
0003917339.tif 000007
【図７】
0003917339.tif 000008
【図８】
0003917339.tif 000009
【図９】
0003917339.tif 000010
【図１０】
0003917339.tif 000011