本発明は、移動通信の通信エリアに関するものであり、特に、移動局が通信エリア内に存在することを検出する手法に関する。

移動通信システムは、そもそも電磁波を用いた通信システムであって、自動車・船舶・列車等の移動体に対する通信の需要から、移動体通信システムとして発達してきた。 現在、その通信対象は移動体だけでなく、人や物に対する通信を行うものとして、移動通信システムと呼ばれるようにもなってきている。

従来、このような移動通信システムに関し、『異なる搬送周波数が割当てられた複数の固定局のそれぞれを中心として形成されている複数のセルが各固定局に設置されたアンテナによって各固定局を中心とする扇形の複数のセクタに分割されているセルラーシステムにおいて、各セルと各セクタ間にわたって移動する移動機による自動的な位置決めを可能にすると共に位置決め精度の向上を図る。 』ことを目的とした技術として、『各移動機は、各固定局から受信した電波のレベル又は信号の信頼性及び該当の受信電波の搬送周波数に基づき自機が属するセルを検出するセル位置決め手段(１１)と、この位置決めしたセル内の固定局から各セクタ内に送出される電波を受信しこれらの電波のレベル及びこれらに含まれる信号に付加されたセクタ識別機能に基づきこのセル内で自機が属するセクタを検出するセクタ間位置決め手段(１２)と、この検出したセクタ内の位置がこのセルの固定局に近い側にあるか遠い側にあるかを受信電波のレベルに基づき検出するセクタ内位置決め手段(１３)のうちの２以上を組合せた位置決め手段を備える。 』というものが提案されている（特許文献１）。

また、車両の通信に関し、『路車間通信システムにおいて、十分なセル移行期間を確保することのできるセル移行方法を実現する。 』ことを目的とした技術として、『車載機２０において、セル内の車両が当該セルの境界に達する前の時点で次のセル内の通信への移行を路上機１に要求し、当該路上機１は、この移行要求を次のセルの路上機２に伝え、次のセルの路上機２は、セル移行準備手続きを開始し、同手続きの終了後、セル移行に必要なデータを当該路上機１に伝え、当該路上機１は、当該セル移行に必要なデータを車載機２０に伝え、車載機２０は当該セル移行に必要なデータに基づいてセル移行を行う。 』というものが提案されている（特許文献２）。

特開平６−１９７０７２号公報（要約）

特開平１０−１０８２３７号公報（要約）

複数の基地局を配置し、それぞれの基地局が通信エリアを構成して移動局と通信を行う移動通信システムにおいては、移動局は、自局の移動による位置変更に伴い、自局の通信相手である基地局を変更していく必要がある。 通信相手の基地局を変更することを、ハンドオーバと呼ぶ。

ハンドオーバを実現するためには、通信エリアへの参入（エリアイン）／離脱（エリアアウト）を検出する必要がある。 移動局が通信エリアへ参入／離脱したことを検出する方法として、例えば以下のような手法が用いられる。

（１）データフレームあるいはビーコンフレームなどのフレームを連続して一定数受信することができたときに、移動局がエリアインしたと判断する。
（２）データフレームあるいはビーコンフレームなどのフレームを連続して一定数受信に失敗したときに、移動局がエリアアウトしたと判断する。

しかし、上記の方法を用いた場合、伝送路の通信状態が周囲の環境や天候などにより変化したときに、通信エリアのサイズが変動してしまうという課題がある。
そのため、移動局のエリアイン／エリアアウトの検出に際し、通信環境によらず検出対象の通信エリアのサイズを一定に保つことのできる通信端末検出方法が望まれていた。

本発明に係る通信端末検出方法は、通信端末が連続受信したフレーム数に基づき当該通信端末が通信エリア内に存在することを検出する方法であって、当該通信端末の通信品質を取得する通信品質取得ステップと、その通信品質に基づき当該通信端末が通信エリア内に存在するか否かの判定閾値を可変する閾値可変ステップと、前記閾値および当該通信端末が連続受信したフレーム数に基づき当該通信端末が通信エリアに存在するか否かを判定する判定ステップと、を有し、前記判定ステップでは、当該通信端末が連続受信したフレーム数が前記閾値を超えた場合は当該通信端末が通信エリア内に存在すると判定し、当該通信端末が連続受信したフレーム数が前記閾値を下回った場合は当該通信端末が通信エリア内に存在しないと判定するものである。

本発明に係る通信端末検出方法によれば、通信端末の通信品質に応じて、当該通信端末が通信エリアに存在するか否かの判定閾値を可変するので、通信端末が通信エリア内に存在するか否かの判定に際し、通信端末の通信品質によらず一定の通信エリアサイズを保つことができる。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る移動通信システムの構成図である。 図１において、１００は移動局、２００ａ〜２００ｃは基地局、３００は制御局である。 以下、基地局２００ａ〜２００ｃを総称するときは、基地局２００と呼ぶ。

移動局１００は、基地局２００ａ〜２００ｃそれぞれの通信エリア２１０ａ〜２１０ｃ内を移動しながら、各通信エリアに対応した基地局２００ａ〜２００ｃとの間で通信を行う。 通信エリアを出て他の通信エリアに入るときは、通信相手の基地局を切り替えるハンドオーバを実行する。

基地局２００ａ〜２００ｃは、それぞれ通信エリア２１０ａ〜２１０ｃを提供し、通信エリア内に移動局１００が入ると移動局１００との間で通信を行い、移動局１００が通信エリアを出ると通信を終了する。
図１では、基地局２００ａ〜２００ｃは、各通信エリア２１０ａ〜２１０ｃが連接するように配置されているが、基地局の配置はこれに限られるものではない。

制御局３００は、各基地局２００ａ〜２００ｃと接続され、各基地局に制御信号を送信し、または各基地局から移動局１００の検出信号などを受信する。 本実施の形態１では特に言及しないが、制御局３００が、本実施の形態１に係る移動通信システムの全体動作を制御するように構成することもできる。

移動局１００と基地局２００ａ〜２００ｃの間の通信は、例えば路車間通信で行われるような無線通信などで行うことができる。 １例として、ＤＳＲＣ（Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ Ｓｈｏｒｔ Ｒａｎｇｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）を用いた無線通信を挙げることができる。

以上、本実施の形態１に係る移動通信システムの構成について説明した。
次に、移動局１００が通信エリア内に存在するか否かを判定する際に、通信環境によって判定対象の通信エリアが変動することに関し、図６〜図７を用いて説明する。

図６は、移動局１００の通信品質が良い場合の通信エリアを示すものである。
ここでは、データフレームあるいはビーコンフレームなどのフレームを連続してＮフレーム検出できたときに、移動局１００が通信エリア２１０ａにエリアインしたものと判定する、という前提の下で以下の説明を行う。
図６中では、フレームの連続受信が可能な程度を「フレーム誤り率」という指標で表すこととする。 また、連続してＮフレームを受信することができる場合のフレーム誤り率は、「フレーム誤り率＝Ｒ」に相当するものとする。

図６（１）では、フレーム誤り率がＲを超えている状態では、移動局１００は通信エリア２１０ａ外に存在するものと判定することを表している。 フレーム誤り率がＲを下回ると、移動局１００は通信エリア２１０ａにエリアインしたものと判定する。
図６（１）では、通信品質が良いため、実際の通信エリア２１０ａの範囲と、フレーム誤り率がＲを下回る範囲とが一致しており、移動局１００のエリアイン／エリアアウトを設計仕様通りに検出することができる。

図６（２）は、移動局１００の位置と受信電力との関係を示すものである。
一般に、フレーム誤り率と移動局１００の受信電力との間には、一定の相関がある。 「フレーム誤り率＝Ｒ」に相当する受信電力の閾値を、実環境における実験やシミュレーションによりあらかじめ取得しておけば、フレーム誤り率と受信電力との対応関係データを得ることができる。

図７は、移動局１００の通信品質が悪い場合の通信エリアを示すものである。
通信品質が悪化すると、移動局１００の受信電力特性が悪化して図７（２）のように変化し、電力値が図７（２）の閾値を上回る範囲は狭まる。 これに対応して、フレーム誤り率がＲを下回る移動局１００の位置範囲も、図７（１）のように狭くなる。
したがって、フレーム誤り率がＲを下回ったときにエリアイン、Ｒを越えるとエリアアウト、という基準に基づき移動局１００のエリアイン／エリアアウトを検出すると、図６よりもエリアインの検出タイミングが遅くなり、エリアアウトの検出タイミングが早くなる。 これは、通信エリアを実際のサイズよりも小さく検出してしまうことに相当する。

図６〜図７で説明したように、連続受信したフレーム数に基づき移動局１００が通信エリア内に存在することを検出する手法は、通信品質が劣化すると、基地局２１０ａの実際の通信エリアよりも狭い範囲で通信エリアを検出してしまうという課題がある。
そこで、本実施の形態１では、通信品質に応じて判定閾値を可変し、通信品質によらず一定範囲で通信エリアを検出する手法を提案する。 以下、本実施の形態１に係る移動通信システムの詳細構成と動作を説明する。

図２は、移動局１００の機能ブロック図である。 移動局１００は、制御部１１０、送信部１２０、受信部１３０、記憶部１４０、アンテナ１５０を備える。
制御部１１０は、移動局１００の全体動作を制御する。 また、送信部１２０および受信部１３０との間で通信信号を入出力する。 さらには、記憶部１４０に格納されている後述の閾値テーブルの内容を取得する。
送信部１２０は、アンテナ１５０を介して基地局２００に通信信号を送信する。
受信部１３０は、アンテナ１５０を介して基地局２００からの通信信号を受信する。
記憶部１４０は、後述の図４で説明する閾値テーブルを格納している。
アンテナ１５０は、基地局２００との間で通信信号を送受信する。

本実施の形態１における「対応関係データ」は、後述の図４で説明する閾値テーブルがこれに相当する。
また、「通信端末」「移動通信端末」は、移動局１００がこれに相当する。

図３は、基地局２００の機能ブロック図である。 基地局２００は、制御部２１０、送信部２２０、受信部２３０、アンテナ２５０を備える。
制御部２１０は、基地局２００の全体動作を制御する。 また、送信部２２０および受信部２３０との間で通信信号を入出力する。 さらには、制御局３００と接続され、制御局３００との間で制御信号などの送受信を行う。
送信部２２０は、アンテナ２５０を介して移動局１００に通信信号を送信する。
受信部２３０は、アンテナ２５０を介して移動局１００からの通信信号を受信する。
アンテナ２５０は、移動局１００との間で通信信号を送受信する。

制御部１１０および２１０は、その機能を実現する回路デバイスのようなハードウェアで構成することもできるし、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やマイコンのような演算装置とその動作を規定するソフトウェアで構成することもできる。
送信部１２０および２２０、受信部１３０および２３０は、これらの機能を実現する回路デバイスなどのハードウェアで構成することができる。 例えば、通信方式に合わせた信号送受信回路などで構成することが可能である。 送信部と受信部を一体的に構成することもできる。
記憶部１４０は、フラッシュＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）のような記憶装置で構成することができる。

本実施の形態１に係る移動局１００における「通信部」は、送信部１２０、受信部１３０がこれに相当する。
また、「通信品質取得部」「閾値可変部」「判定部」は、制御部１１０がこれらの機能を備えることにより、同等の構成部に相当する。 これらを個別に構成してもよい。 以下の説明では、記載の便宜の観点から、制御部１１０がこれらの機能を一括して受け持つことにする。
制御部１１０をハードウェアで構成するときは、「通信品質取得部」「閾値可変部」「判定部」は、制御部１１０のうちこれらの機能を備える部分に相当する。
制御部１１０を演算装置とソフトウェアで構成するときは、「通信品質取得部」「閾値可変部」「判定部」は、これら各機能を実行するソフトウェアモジュール等と当該演算装置により構成される。

図４は、移動局１００の記憶部１４０が格納している閾値テーブルの構成とデータ例を示すものである。
閾値テーブルは、「最大受信電力レベル」列、「フレーム数閾値」列を有する。
「最大受信電力レベル」列には、移動局１００の最大受信電力の数値が、上限値と下限値で指定される範囲値として格納される。
「フレーム数閾値」列には、移動局１００の最大受信電力が「最大受信電力レベル」列の値の範囲内である場合において、移動局１００が通信エリア内に存在すると判定する際の連続受信フレーム数の判定閾値が格納される。

図４のデータ例では、例えば３行目のデータによると、移動局１００の受信電力レベルの最大値がＰ２〜Ｐ３の間にある場合には、連続して受信したフレーム数がＮ２を超えているときは移動局１００が通信エリア内に存在し、Ｎ２を下回ったときは通信エリア外に存在する、と判定すべきことが分かる。
移動局１００は、図４の閾値テーブルを用いて、自局が通信エリア内に存在するか否かを判定することができる。 次の図５で、具体例を説明する。

図５は、移動局１００が図４の閾値テーブルを用いてエリアイン／アウトを検出する際の動作例を示すものである。 なお、図５では、移動局１００の通信品質が悪く、通常の動作では通信エリアを狭く検出してしまう環境を想定しているものとする。

図５の左図（２）において、通信品質が悪いため、移動局１００の受信電力レベルの最大値は低めになっており、仮にその値をＰｍａｘとする。 また、受信電力レベル最大値＝Ｐｍａｘに対応したフレーム誤り率をＲとする。
図５の左図（１）において、移動局１００が通信エリア２１０ａに存在するか否かの判定閾値を「フレーム誤り率＝Ｒ」とした場合、エリアイン／エリアアウトの検出タイミングが実際の通信エリア２１０ａと異なるため、通信エリアは狭く検出されてしまう。

そこで、移動局１００は、フレーム誤り率の判定閾値を、その時点の通信品質に応じた値に更新することにより、エリアイン／エリアアウトの検出タイミングを調整し、実際の通信エリア２１０ａと、検出する通信エリアとを一致させる。
このとき、移動局１００は、図４で説明した閾値テーブルを読み込み、その内容に基づき、フレーム誤り率の判定閾値を更新する。

例えば、図５の左図（２）におけるＰｍａｘの値が、「Ｐ２＜Ｐｍａｘ＜Ｐ３」であった場合、以下のステップ（１）〜（４）のような動作となる。

（１）制御部１１０は、受信部１３０がアンテナ１５０を介して受信した通信信号の受信電力レベルを求める。 ここでは、「Ｐ２＜Ｐｍａｘ＜Ｐ３」となる値Ｐｍａｘであったものとする。
（２）制御部１１０は、記憶部１４０より図４の閾値テーブルを読み出し、Ｐｍａｘに相当するデータ行より、「フレーム数閾値」の値を取得する。 ここでは、３行目の値「Ｎ２」が相当する。

（３）制御部１１０は、移動局１００が通信エリア２１０ａ内に存在するか否かを判定する際のフレーム誤り率閾値を、「連続受信フレーム数＝Ｎ２」に相当する値に更新する。 ここでは、図５の右図（１）に示すＲ２がこれに相当するものとする。
（４）以後、制御部１１０は、移動局１００が通信エリア２１０ａ内に存在するか否かを判定する際は、「フレーム誤り率＝Ｒ２」を判定閾値とする。

移動局１００は、通信エリア２１０ａに連接する通信エリア２１０ｂへのエリアイン時には、更新した判定閾値である「フレーム誤り率＝Ｒ２」を用いて、エリアインのタイミングを正確に検出することができる。
したがって、通信エリア２１０ｂにおけるエリアイン／エリアアウトの検出タイミングは、実際の通信エリア２１０ｂの範囲と一致し、移動局１００や基地局２００は、設計仕様通りの動作を行うことができる。

なお、通信エリア２１０ａを出る前に判定閾値の更新が完了したのであれば、通信エリア２１０ａのエリアアウトのタイミングを検出する時点から、新たな判定閾値を用いて正確なエリアアウト検出を行うこともできる。

本実施の形態１において、閾値テーブルの具体的な各数値は、実際の通信環境で通信品質を実測し、その値に基づき適切な値を設定する、もしくは通信環境をコンピュータ上のシミュレーションにより模擬し、最適な値を数値計算で求める、といった手法により設定することができる。

以上のように、本実施の形態１によれば、記憶部１４０に閾値テーブルをあらかじめ格納しておき、移動局１００のエリアイン／エリアアウトを検出する際には、移動局１００の通信品質に対応した判定閾値を閾値テーブルより取得し、その判定閾値を用いてエリアイン／エリアアウトのタイミングを検出する。
これにより、移動局１００の通信品質や通信環境によってエリアイン／エリアアウトの検出タイミングが変動することなく、検出タイミングと実際の通信エリアを一致させることができる。

また、エリアイン／エリアアウトの検出タイミングを正確にすることができるので、移動局１００、基地局２００、制御局３００の動作を、通信エリア２１０の設計仕様通りに実行することができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、記憶部１４０に格納する閾値テーブルの具体的な値は、通信環境の実測やシミュレーションなどにより定めることとした。 閾値テーブルの具体的な値を定めるに際しては、これ以外の手法を用いることもできる。

例えば、移動局１００が、通信エリア仕様が判明している決められた経路を移動するような場合には、エリアイン／エリアアウトのタイミングで、受信電力の実値とそのときの連続受信フレーム数の対応関係を取得することができる。
したがって、移動局１００は、決められた経路を移動しながら、図４で説明した閾値テーブルに格納する各値の実値を取得することができる。
そのため、移動局１００の経路移動とは別に、改めて受信電力などの実測をあらかじめ行っておく必要はなく、これらの手間を省略することができる点で、実施の形態１よりも有利である。

実施の形態３．
実施の形態１〜２において、閾値テーブルは移動局１００の記憶部１４０に格納しておくこととしたが、基地局２００や制御局３００に記憶部を設けてこれに格納しておいてもよい。
移動局１００は、通信エリアにエリアインした際に、基地局２００や制御局３００からこの閾値テーブルを取得し、実施の形態１と同様の動作を行うことができる。

実施の形態４．
以上の実施の形態１〜３において、エリアインのタイミング検出に用いる閾値と、エリアアウトのタイミング検出に用いる閾値とは、必ずしも同じ数値にする必要はなく、異なる値としてもよい。 これらの値は、通信環境や基地局２００の設置状態などに応じて、適宜最適となるように定めることができる。

実施の形態５．
以上の実施の形態１〜４では、移動局１００の通信品質を、受信電力レベルの最大値をもって判定することとしたが、その他の指標をもって通信品質を判定することとしてもよい。
例えば、ＳＮ比、移動局１００と基地局２００の間の距離、などを通信品質の指標とすることが考えられる。

実施の形態１に係る移動通信システムの構成図である。

移動局１００の機能ブロック図である。

基地局２００の機能ブロック図である。

移動局１００の記憶部１４０が格納している閾値テーブルの構成とデータ例を示すものである。

移動局１００が図４の閾値テーブルを用いてエリアイン／アウトを検出する際の動作例を示すものである。

移動局１００の通信品質が良い場合の通信エリアを示すものである。

移動局１００の通信品質が悪い場合の通信エリアを示すものである。

符号の説明

１００ 移動局、１１０ 制御部、１２０ 送信部、１３０ 受信部、１４０ 記憶部、１５０ アンテナ、２００ａ〜２００ｃ 基地局、２１０ 制御部、２２０ 送信部、２３０ 受信部、２５０ アンテナ、３００ 制御局。