JP2001524772A - Cdma通信システムにおいて近傍セット内のハンドオフ候補を決定する方法および装置 - Google Patents

Cdma通信システムにおいて近傍セット内のハンドオフ候補を決定する方法および装置

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Abstract

(57)【要約】 CDMA通信システム(400)は、少なくとも対応する複数のパイロット信号を送信する複数の基地局(410,420,430)を含む。システム(400)のカバー・エリア内の移動局(401)は、複数のパイロット信号のうち少なくとも一つを受信し、ハンドオフ手順のための複数の候補パイロットのリストの近傍セットを含むパイロット強度測定メッセージを送信する。近傍セットを決定する方法および装置は、システム(400)のカバー・エリア内の移動局(401)の位置を探索することと、移動局(401)の位置に基づいて近傍セット内の複数の候補パイロットのリストを決定することを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野) 本発明は、セルラ通信システムに関し、さらに詳しくは、符号分割多元接続通
信システムにおいてハンドオフのための基地局候補を決定する方法および装置に
関する。
【0001】 (従来の技術) ハンドオフ(hand-off)とは、移動局があるカバー・エリア(coverage area)か ら別のカバー・エリアに移動する際に、基地局のネットワークと移動局とが通信
を維持するためのプロセスのことである。一般に、通信システムのカバー・エリ
アは、基地局の地理的な位置によってあらかじめ定められ、あるいは基地局の通
話負荷(call loading)レベルと組み合わせて策定されることがある。各カバー・
エリアはセルとして定義され、通常一つの基地局が担当する。さらに、各セルは
いくつかのセクタに分割されることがあり、各セクタはカバー・エリア内で通信
を提供する。符号分割多元接続(CDMA)通信システムでは、2種類のハンド
オフ手順、すなわち、ハード・ハンドオフおよびソフト・ハンドオフ、がサポー
トされる。ソフト・ハンドオフ中の通信リンクは、現在進行中の搬送周波数と同
じ周波数を有する別の搬送波(carrier)に転送される。その結果、ソフト・ハン ドオフを開始した移動局は、ハンドオフ・プロセス中に現在の通信リンクを中断
しない。ハード・ハンドオフでは、現在進行中の通信リンクは、別の搬送周波数
へのハンドオフのために中断される。
【0002】 CDMAシステムでは、特定の符号チャネル上のパイロット・チャネルが各基
地局から送信される。セルがいくつかのセクタに分割される場合、パイロット・
チャネルも各セクタに割り当てられる。とりわけ、パイロット・チャネルは、移
動局にハンドオフ手順を指示するために用いられる。移動局がカバー・エリア内
に移動すると、通信システム内の全てのセルおよびセクタのリストが移動局に送
信される。このリストは、多くのセルおよびセクタのパイロット信号のリストを
収容する。移動局は、リスト内にあるセルおよびセクタのパイロット信号を常時
探している。移動局はパイロット信号の強度を測定し、これは以降のハンドオフ
のための可能候補パイロット信号のリストを作成する条件として利用される。全
てのパイロット信号のリストは通常極めて長いので、移動局は全てのパイロット
信号を走査するために長い時間を費やし、その過程でバッテリ電力を消費する。
さらに、パイロット信号の長いリストを走査することは、複雑なサーチ・エンジ
ン(search engine)を通常必要とし、このサーチ・エンジンの複雑さは移動局の バッテリ電力消費をさらに増加する。
【0003】 移動局ハンドオフ・プロセスは、候補パイロット信号のリストを収容するメッ
セージを基地局に送信することによって開始される。CDMAシステム・プロト
コルでは、このメッセージは「パイロット強度測定メッセージ(Pilot Strength
Measurement Message)」という。候補パイロット信号は、ハンドオフ手順を完了
する成功の可能性に一般に基づく優先度に従って整列される。その結果、パイロ
ット信号の限定候補リストが作成される。候補リストが基地局に送信されると、
その後基地局は、ハンドオフを開始する指示とともに、「ハンドオフ指示メッセ
ージ(Hand-off Direction Message)」で、移動局に返答する。ハンドオフが完了
すると、移動局は、ハンドオフ・プロセスの完了成功を示す「ハンドオフ完了メ
ッセージ(Hand-off Completion Message)」を送信する。
【0004】 選択されたパイロット候補がハンドオフ手順中にハンドオフ・プロセスの完了
に失敗すると、通信システムは「パイロット強度測定メッセージ」で受信したパ
イロット候補リスト内の他のパイロット候補に移行する。限定候補リストが獲得
されるので、ハンドオフ手順の完了が成功する前に、パイロット信号のリストが
空になることがある。ソフト・ハンドオフ・プロセスの場合、ハンドオフ手順は
、通話が中断されず、過剰な遅延が阻止されるような時間期間内に完了されるべ
きである。ハンドオフ・プロセスが完了する前にリストが空になると、移動局は
予定外の通話の終了を実行するか、あるいは他のパイロット信号を探すことによ
って新たな候補リストを作成することを試み、これはハンドオフ・プロセスをさ
らに遅らせる。いずれにせよ、結果は極めて望ましくない。
【0005】 従って、ハンドオフ手順のためのパイロット信号候補リストを作成する改善さ
れた方法および装置が必要とされる。
【0006】 (好適な実施例の説明) 通信システムは、カバー・エリア内でワイヤレス通信を提供し、複数の基地局
と少なくとも一つの移動局とを含む。複数の基地局は、少なくとも対応する複数
のパイロット信号を送信する。移動局は複数のパイロット信号のうち少なくとも
一つを受信し、ハンドオフ手順のための複数の候補パイロット信号のリストを含
むメッセージを送信する。この候補パイロット信号のリストは、本発明の一態様
に従って、カバー・エリア内の移動局の位置を探索する段階と、移動局の位置に
基づいて複数の候補パイロット信号のリストを決定する段階とを含む方法によっ
て決定される。
【0007】 具体的には、符号分割多元接続通信システムにおいて、移動局によって送信さ
れる「パイロット強度測定メッセージ」は4セットの候補リストを収容する。こ
れらのセットは、所定の優先度で配列される。第1優先セットは、「アクティブ
・セット(Active Set)」という。アクティブ・セットに列挙された基地局候補は
、移動局にすでに割り当てられた順方向トラヒック・チャネルを有する。二番目
に高い優先セットは、「候補セット(Candidate Set)」である。候補セット内の 候補リストは、関連する順方向リンクがうまく復調されることを示すのに十分な
強度で、パイロット信号が移動局によって受信されるところのセルおよびセクタ
のことである。三番目に高い優先セットは、「近傍セット(Neighbor Set)」であ
る。近傍セット内の候補リストは、関連するトラヒック・チャネルが復調される
可能性があることをパイロット信号の強度が示すところのセルおよびセクタのこ
とである。近傍セット内のリストは、アクティブ・セットおよび候補セット内の
候補リストを除外する。4番目すなわち最後の優先セットは、「残存セット(Rem
aining Set)」である。残存セットは、アクティブ・セット,候補セットおよび 近傍セットに収容されるリストを除く、通信システム内のすべての可能なパイロ
ットのリストを収容する。
【0008】 本発明の別の態様に従って、通信システムにおけるハンドオフのための近傍セ
ット内の候補パイロット信号のリストを決定する方法は、移動局の位置を探索す
る段階と、通信システムのカバー・エリア内の移動局の位置に基づいて候補パイ
ロット信号のリストを決定する段階とを含む。各基地局は、自局の存在を示し、
かつ移動局から基地局との通信開始を促進するための、少なくともパイロット信
号を送信する。移動局は、パイロット信号の強度を受信・測定して、可能なハン
ドオフのための近傍セットを含むパイロット強度測定メッセージを判定するため
の基盤を形成する。
【0009】 CDMAプロトコルに従って、移動局はパイロット信号,擬似符号(pseudo co
des),PN符号,タイミングを基地局から獲得する。パイロット信号を探索する
際に、移動局は既知のPNシーケンスを有するパイロット・チャネル信号につい
て走査する。ただし、散乱影響のため、移動局は10〜20マイクロ秒のウィン
ドウにおいてパイロット信号強度を測定し、結果を加算する。パイロット強度測
定メッセージでは、移動局は加算された信号強度測定の結果を報告する。このウ
ィンドウにおける測定の精度は、以降のハンドオフ手順にとって重要である。パ
イロット強度測定メッセージ内の情報が正確でない場合、ハンドオフは失敗する
可能性が高い。その結果、予定外の通話の終了が生じることがある。正確な測定
を実施するため、複雑なサーチ・エンジンが採用される場合が多いが、これによ
り移動局の消費電力が増加する。
【0010】 また、移動局は、パイロット信号から情報を収集するのに多くの時間を費やす
と、より正確な結果を獲得する。しかし、一般に移動局は限られた消費電力しか
なく、パイロット・チャネル情報を収集するのに長い時間を費やすことができな
い。さらに、CDMA通信システムは多くのセルおよびセクタを有し、それぞれ
が関連したパイロット・チャネルを有する。各候補セットについて完全な候補リ
ストを作成するためには、移動局は通信システム内の各パイロット・チャネルに
ついて走査するために極めて長い時間を費やす必要がある。この問題を解決する
ため、従来技術では、通信システム・オペレータは、CDMAシステム・プロト
コルに準拠する一方で、アクティブ・セットおよび候補セット情報のみを収容す
るようにパイロット強度測定メッセージを制限している。その結果、移動局は限
定され、また多くの場合、不十分な、パイロット・チャネル情報セットを作成す
る。
【0011】 ハンドオフ手順中に、前回選択されたセット内の全ての候補がハンドオフ・プ
ロセスを完了できない場合には、通信システムは別の候補セット内の他の候補に
移行する。従って、従来の方法に従って収集された限定パイロット・チャネル・
セットは、アクティブ・セットおよび候補セット両方の候補リストはハンドオフ
・プロセスが完了する前にすぐに空になることがあるので、不十分である。ソフ
ト・ハンドオフ・プロセスの場合、ハンドオフ・プロセスは、通話が中断されず
、かつ過剰な遅延が阻止されるような時間期間内で完了されるべきである。ハン
ドオフ・プロセスが完了する前にアクティブ・セットおよび候補セット内の候補
リストが空になると、移動局は予定外の通話の終了を実行するか、あるいはパイ
ロット信号を探すことによって新たな候補リストを作成することを試み、これは
ハンドオフ・プロセスをさらに遅らせる。いずれにせよ、結果は極めて望ましく
ない。
【0012】 本発明に従って、移動局の位置に基づいて近傍セットを決定することにより、
移動局は、多くの近傍の基地局のパイロット信号を測定することを回避する。そ
の結果、移動局においてかなりの量のバッテリ電力が節約される。本発明に従っ
て、パイロット強度測定メッセージ内の候補リストは近傍セットを含み、移動局
バッテリ電力を節約する。
【0013】 図1を参照して、移動局101は、基地局150から基地局160にハンドオ
フを行うための手順において、3つの段階110,120,130を実施する。
段階110,120,130は、それぞれ初期段階,プロセス段階および完了段
階である。初期段階110において、移動局101はパイロット強度測定メッセ
ージを基地局150に送信する。このメッセージは、可能なハンドオフのための
パイロット候補のアクティブ・セット,候補セット,近傍セットおよび残存セッ
トに関する情報を収容する。プロセス段階120において、セットの優先順序で
の各セット内の候補リストは、ハンドオフ手順を完了するために用いられる。基
地局160が選択されると、完了段階130において、基地局150および移動
局101は通信を終了し、移動局101は基地局160との通信を継続する。プ
ロセス段階120において、ハンドオフが完了する前に一つのセット内の候補リ
ストが空になると、次に低い優先セット内の新たな候補がハンドオフのために用
いられる。近傍セットは、候補セットよりも優先度が低い。ハンドオフを完了す
る前に候補セットが空になると、近傍セットからの新たな候補が選択される。た
だし、従来技術では、近傍セットは作成されず、ハンドオフ・プロセスは早計に
終了することがある。
【0014】 初期段階110の前に、すなわち、移動局がカバー・エリアに移動するとき、
全ての近傍基地局のリストが移動局101に送信される。移動局101は、この
リスト内の移動局の全てまたはほとんどのパイロット信号の信号強度を測定する
。ただし、このリストは近傍基地局の長いリストを含むことがあり、その場合、
移動局はパイロット信号を走査するのに長い時間を費やす必要がある。近傍セッ
トは移動局の位置に基づいて決定されるので、リストは移動局が走査するパイロ
ット信号の数が低減されている。その結果、移動局バッテリ消費電力は改善され
、しかも近傍セット内の更なるハンドオフ候補を提供する。
【0015】 図2を参照して、符号分割多元接続通信システムのセル構成は、19個のセル
200〜218を含む。各セルは、一つの基地局が担当できる。移動局に送信さ
れる初期リストは、200〜218の全リストを収容してもよい。例えば、図3
を参照して、移動局がセル300にいる場合、近傍リストは移動局の位置に基づ
いて修正され、従って、セル301〜303,306を収容する近傍リストのみ
が移動局に送信される。その結果、本発明に従って、移動局は、基地局から送信
される限られた数のパイロット信号のみを走査する。故に、移動局バッテリ電力
は節約される。さらに、ハンドオフ・プロセスは、複雑度が極めて低いハードウ
ェア・エンジンを有する移動局によって達成される。その結果、移動局における
バッテリ消費電力はさらに低減される。移動局に近接する結果として選択された
近傍リストは、関連性の最も高い近傍リストを提供し、これはハンドオフ手順の
ための近傍セットの候補となる可能性が最も高い。これにより、アクティブ・セ
ットおよび候補セット内の他の全ての候補が空になったときにパイロット信号の
走査を繰り返す必要がなくなる。これは、移動局が過度の遅延なしにハンドオフ
手順を完了することを可能にする。
【0016】 図1において、ブロック190,191は、それぞれ基地局150,160の
位置判定能力を表すように示されている。通信ユニット位置を判定するための方
法および装置については、1996年4月16日に発行された、Ghoshらによる 米国特許第5,508,708号 "Method and Apparatus for Location Findin
g in a CDMA System"において説明されている。従って、位置判定および近傍セ ットの決定は、基地局または移動局のいずれでも、あるいは両方の組合せで実施
できる。本発明の好適な実施例に従って、移動局の位置判定は、通信システム内
の基地局の少なくとも一つによって実施される。他の代替方法のうち、位置判定
は移動局によって実施される。この場合、移動局は、移動局の位置に基づいて近
傍セットを決定するためにメッセージを基地局のうちの一つに送信する。最も好
適な実施例に従って、位置判定は、移動局と通信中の基地局のうちの一つによっ
て実施される。本発明に従って、基地局が近傍セット内の候補パイロットのリス
トを決定すると、結果は、CDMAシステム・プロトコルに従って、拡張ハンド
オフ指示メッセージ(Extended Hand-off Direction Message)を介して移動局に 送信される。移動局の位置に基づいて近傍セットが決定されると、以降のメッセ
ージは近傍セット内の候補リストを更新するために送信される。移動局がカバー
・エリア内を移動して、他のパイロット信号が近傍セットに含むべきより良好な
候補になると、移動局の新たな位置に基づいてリストの更新が必要になる。従っ
て、もはや良好なパイロット信号候補ではなくなった近傍セット内の既存の候補
は、近傍セットから排除される。
【0017】 移動局の位置が高速で変化する際に、拡張ハンドオフ指示メッセージを反復的
に送信することに起因する通信システムのスループット過負荷を軽減するため、
移動局の位置に基づく近傍セットの決定は移動局の速度を考慮する。さらに、移
動局がカバー・エリアを通過する際の移動局が進む方向も、拡張ハンドオフ指示
メッセージを送信する回数を低減するために考慮される。例えば、移動局が低速
度で移動中の場合には、高速で移動中の場合ほど頻繁に近傍セット内のパイロッ
ト候補を更新するために、拡張ハンドオフ指示メッセージは送信されない。さら
に、移動局の次の位置を予測するために利用できるカバー・エリア内の移動パタ
ーンがある場合、近傍セットは移動局の現在位置および考えられる近未来の位置
に基づいて決定される。
【0018】 図4を参照して、通信システム400は、410〜490など多数の基地局を
含む。各基地局は、対応するセル・エリアにおいてワイヤレス・カバレッジを行
う。六角形411,421,431,441,451,461,471,481
,491は、それぞれ基地局410,420,430,440,450,460
,470,480,490の対応するセル・エリアである。これらのセル・エリ
アはきれいに配列されて示されているが、実際の用途では、セル・エリアは不規
則な形をしている場合が多い。例えば、セル・エリア411内に位置する移動局
401は、ハンドオフ候補基地局のリストの近傍セットを含むパイロット強度測
定メッセージを送信する。従来技術では、近傍セット内のリストは、図示のよう
に多数の基地局を含む。本発明によると、リストは、この例では、基地局410
,420,430を含むように大幅に低減される。本発明に従って、移動局の位
置に基づいて近傍セットを決定する方法は、まず各セル・エリアに対応する領域
を関連付けることを含む。各領域はその対応するセル・エリアを越えて延在する
。例えば、六角形412,422,433は、セル・エリア411,421,4
32に対応する関連領域の境界を示す。次に、2つまたはそれ以上の領域が重複
している重複エリアが判定される。この例では、三角形の重複エリア402が示
されている。次に、移動局401の位置が判定される。移動局401が重複エリ
ア402内の場合、近傍セット内のハンドオフ候補基地局のリストは、対応する
セル・エリアが、移動局401が位置するエリアに重複している関連領域を有す
る、少なくとも基地局を収容する。この例では、重複エリア402に位置するこ
とが示されている移動局401は、少なくとも基地局410,420,430を
含む近傍セット候補を収容する。
【0019】 領域は、近傍セル・エリアの一つの少なくとも部分的なエリアをカバーするよ
うに選択される。例えば、セル411に関連する領域412は、セル・エリア4
21,431,461,471,481,491上に延在する。領域412は、
全ての最寄りの近傍セル・エリアの部分的なエリアをカバーすることが示されて
いる。本発明の実際の用途では、セル・エリアの形状は極めて不規則となる。そ
の場合、関連領域および重複エリアを判定するために、コンピュータを利用でき
る。
【0020】 以上、本発明について特定の実施例を参照して図説してきたが、発明の精神お
よび範囲から逸脱せずに、形式および詳細におけるさまざまな変更が可能なこと
が当業者に理解される。特許請求の範囲におけるあらゆる手段または段階ならび
に機能要素の対応する構造,材料,行為および同等は、具体的に請求されるよう
に、他の請求要素と組み合わせて機能を実行するための任意の構造,材料または
行為を含むものとする。
【図面の簡単な説明】
【図1】 ある基地局から別の基地局へのハンドオフ手順の各段階を示す図
である。
【図2】 従来技術による通信システムのセル・エリアの構成と近傍リスト
を示す図である。
【図3】 本発明の一態様による通信システムのセル・エリアの構成と近傍
リストを示す図である。
【図4】 通信システムにおけるセル・エリアおよびその関連する領域の構
成を示す図であり、本発明の別の態様により近傍リストを決定する図式的な詳細
を示す図である。

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 カバー・エリア内でワイヤレス通信を行う通信システムにお
    いて使用される方法であって、前記通信システムは、少なくとも対応する複数の
    パイロット信号を送信する複数の基地局と、前記複数のパイロット信号のうち少
    なくとも一つを受信し、ハンドオフ処理のための複数のパイロット信号候補のリ
    ストを含むメッセージを送信する移動局とを含み、当該方法は: 前記カバー・エリア内の前記移動局の位置を探索する段階;および 前記移動局の位置に基づいて、前記複数の候補パイロット信号候補の前記リス
    トを調べる段階; より成ることを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】 カバー・エリア内でワイヤレス通信を行う通信システムにお
    いて近傍セットを調べる方法であって、前記通信システムは、少なくとも対応す
    る複数のパイロット信号を送信する複数の基地局と、前記複数のパイロット信号
    のうち少なくとも一つを受信し、複数の候補パイロットのリストの近傍セットを
    含むパイロット強度測定メッセージを送信する移動局とを含み、当該方法は: 前記カバー・エリア内の前記移動局の位置を探索する段階;および 前記移動局の位置に基づいて、前記近傍セット内の複数の候補パイロットの前
    記リストを調べる段階; より成ることを特徴とする方法。
  3. 【請求項3】 前記通信システムは、符号分割多元接続通信システムである
    ことを特徴とする請求項2記載の方法。
  4. 【請求項4】 位置を探索する処理が、前記複数の基地局のうち少なくとも
    一つによって実施されることを特徴とする請求項2記載の方法。
  5. 【請求項5】 位置を探索する処理が、前記移動局と通信中である前記複数
    の基地局のうちの一つによって実施されることを特徴とする請求項2記載の方法
  6. 【請求項6】 更に、リストを調べる段階による調査結果を収容するメッセ
    ージを送信する段階より成ることを特徴とする請求項2記載の方法。
  7. 【請求項7】 前記メッセージは、前記複数の基地局のうち少なくとも一つ
    から送信されることを特徴とする請求項6記載の方法。
  8. 【請求項8】 前記メッセージは、前記移動局と通信中である前記複数の基
    地局のうちの少なくとも一つから送信されることを特徴とする請求項6記載の方
    法。
  9. 【請求項9】 前記メッセージは、拡張ハンドオフ指示メッセージ内で送信
    されることを特徴とする請求項6記載の方法。
  10. 【請求項10】 位置を探索する処理が、前記移動局によって実施されること
    を特徴とする請求項2記載の方法。
  11. 【請求項11】 前記移動局は、前記複数の移動局のうちの一つによって受
    信される自局の位置情報を送信することを特徴とする請求項10記載の方法。
  12. 【請求項12】 更に、複数の候補パイロットの前記リストを調べる前記段
    階において用いられる、前記カバー・エリア内の前記移動局の移動に関する属性
    を調べる段階より成ることを特徴とする請求項2記載の方法。
  13. 【請求項13】 前記属性は、前記カバー・エリア内における前記移動局の
    移動速度であることを特徴とする請求項12記載の方法。
  14. 【請求項14】 前記属性は、前記カバー・エリア内における前記移動局の
    移動方向であることを特徴とする請求項12記載の方法。
  15. 【請求項15】 前記属性は、前記調べる段階を実施する回数を判定するこ
    とに用いられることを特徴とする請求項12記載の方法。
  16. 【請求項16】 ワイヤレス通信を行う通信システムにおいて近傍セットを
    調べる方法であって、前記通信システムは、対応する複数のセル・エリアにおい
    てワイヤレス・カバレッジを提供する複数の基地局と、複数のハンドオフ候補基
    地局のリストの近傍セットを含むパイロット強度測定メッセージを送信する、前
    記複数のセル・エリアのうちの一つに位置する移動局とを含み、当該方法は: 前記複数のセル・エリアに対応する複数の領域を関連付ける段階であって、各
    領域はその対応するセル・エリアを越えて延在するところの段階; 前記複数の領域のうち2つまたはそれ以上が重複している重複エリアを調べる
    第1段階; 前記重複エリアのうちの一つにおいて前記移動局の位置を調べる第2段階であ
    って、前記近傍セット内の前記複数のハンドオフ候補基地局の前記リストは、対
    応するセル・エリアが、前記移動局が位置するエリアに重複している関連領域を
    有する、少なくとも基地局のリストを収容する、段階; によって構成されることを特徴とする方法。
  17. 【請求項17】 前記複数の領域のうちの一つの範囲は、少なくとも、前記
    複数のセル・エリアにおける別のセル・エリアの部分的なエリアをカバーする程
    度であることを特徴とする請求項16記載の方法。
  18. 【請求項18】 前記複数の領域のうちの一つの範囲は、少なくとも、前記
    複数のセル・エリアにおける最寄のセル・エリアの部分的なエリアをカバーする
    程度であることを特徴とする請求項16記載の方法。
  19. 【請求項19】 通信システムであって: エリアにおいて通信カバレッジを提供する複数の基地局; 移動局; 前記カバー・エリアにおける前記移動局の位置を判定する手段;および 前記移動局の前記位置に基づいて、前記複数の移動局の一つから被選択候補基
    地局のうちの一つへの通信リンクのハンドオフのための候補として、前記複数の
    基地局のサブセットを選択する手段; によって構成されることを特徴とする通信システム。
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