JP2005124215A

JP2005124215A - 周波数跳躍直交周波数分割多重化方式を基盤とする移動通信システムでのデータ損失がない迅速なハンドオフ方法

Info

Publication number: JP2005124215A
Application number: JP2004303573A
Authority: JP
Inventors: Hyun-Soo Yoon; 賢洙尹; Pil-Yong Hwang; 必龍黄; In-Sun Lee; 仁▲セン▼ 李; Chi-Hyun Park; 至賢朴; Keikun Cho; 景訓張; Yong-Hoon Lee; 勇勳李; Won-Yong Shin; ▲ウォン▼容申; Nam-Gi Kim; 南杞金; Hye-Eun Choi; 恵恩崔
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd; Korea Advanced Institute of Science and Technology KAIST
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd; Korea Advanced Institute of Science and Technology KAIST
Priority date: 2003-10-16
Filing date: 2004-10-18
Publication date: 2005-05-12
Also published as: EP1524873A2; CN1658699A; EP1524873A3; US20050143072A1; KR20050036521A

Abstract

【課題】周波数跳躍直交周波数分割多重化を基盤とする移動通信システムでのハンドオフ方法を提供する。
【解決手段】端末が現在サービング基地局の送信電力の強度によりハンドオフを予測して少なくとも一つ以上の候補基地局についてハンドオフに必要な物理チャネルを予約し、特定候補基地局をハンドオフする対象基地局として決定した後、サービング基地局とのチャネルを解除し、対象基地局に予約された物理チャネルを通じてデータ通信を行う。これにより、アクセス状態で競争により発生する遅延時間を縮めて全体的なハンドオフ遅延を最小化することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、周波数跳躍直交周波数分割多重化（ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＨｏｐｐｉｎｇＯｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：以下、“ＦＨ−ＯＦＤＭ”と称する。）方式を基盤とする移動通信システムに係り、より詳しくは、周波数跳躍直交周波数分割多重化（ＦＨ−ＯＦＤＭ）方式の移動通信システムでのデータ損失がない迅速なハンドオーバー（ｓｅａｍｌｅｓｓｈａｎｄｏｖｅｒ）もしくはハンドオフ方法に関する。

直交周波数分割多重化（ＯｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：以下、“ＯＦＤＭ”と称する。）は、２０年以上検討されてきた変調（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）及び多重接続（Ｍｕｌｔｉｐｌｅａｃｃｅｓｓ）技術に多様な有無線アプリケーションで活用されており、最近では常用通信システムに適用するための多様な研究が進行されている。ＯＦＤＭは、有線分野で多様なディジタル加入者ライン（ｄｉｇｉｔａｌｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒｌｉｎｅ；ＤＳＬ）に用いられており、無線分野の場合、北米地域のディジタルラジオは勿論ヨーロッパディジタルテレビジョン放送標準（ＥｕｒｏｐｅａｎＤｉｇｉｔａｌＢｒｏａｄｃａｓｔＴｅｌｅｖｉｓｉｏｎＳｔａｎｄａｒｄ）を含む多様なテレビジョン及びラジオ放送アプリケーションに用いられている。また、ＯＦＤＭは、色々の固定無線システム（ｆｉｘｅｄｗｉｒｅｌｅｓｓｓｙｓｔｅｍｓ）と無線ＬＡＮ（ｗｉｒｅｌｅｓｓｌｏｃａｌａｒｅａｎｅｔｗｏｒｋ）とで適用されている。

一方、移動通信分野でＯＦＤＭは、多数の使用者が共有する一つの通信チャネルを分割使用する変調及び多重接続方式の組立に考えることができる。ＴＤＭＡが時間に応じて分割され、ＣＤＭＡが拡散コード(ｓｐｒｅａｄｉｎｇｃｏｄｅｓ)により分割される反面、ＯＦＤＭは、周波数により分割される。ＯＦＤＭは、周波数スペクトラムを多数の同一な間隔を有する下位チャネルに分割し、それぞれのチャネルに使用者データを載せる。ＯＦＤＭは、周波数分割多重化（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｉｖｉｓｉｏｎｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ；ＦＤＭ）と類似に示すこともできるが、それぞれのチャネルが他の全てのチャネルと直交するという重要な特性を有する。ユーザデータは、それぞれのチャネル上に振幅、位相或いは振幅と位相が全て調整された状態で変調された状態で載せられる。

ＦＨ−ＯＦＤＭは、ＯＦＤＭと周波数ホッピング（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｈｏｐｐｉｎｇ）を混合した形態で拡散スペクトラム（ｓｐｒｅａｄｓｐｅｃｔｒｕｍ）システム実現が可能であり、この場合周波数ダイバーシティとＣＤＭＡの干渉平均化長所を実現することができる。

よく知られたように、移動通信システムで移動端末が現在サービスを受けている基地局のサービス領域から他の基地局サービス領域に移動する場合、ハンドオフを遂行するが，ＦＨ−ＯＦＤＭを基盤とする移動通信システムの場合ハードハンドオフを実行する。ハードハンドオフの場合、移動端末は、現在基地局との連結を切ってから新しい基地局と連結を設定するので、ハンドオフを実行する間、通信が中断されるため、パケット損失が発生し、実時間トラフィックの場合には、通信遅延により使用者が感じられるサービス質が落ちる。

図１は、従来のＦＨ−ＯＦＤＭ方式の移動通信システムでのハンドオフを説明するための媒体接続階層（ＭｅｄｉａＡｃｃｅｓｓＣｏｎｔｒｏｌ；以下、“ＭＡＣ”と称する。）の状態遷移図である。

図１で示したように、従来のＦＨ−ＯＦＤＭ方式の移動通信システムでは、端末が活性状態（ａｃｔｉｖｅ）であるＯｎやＨｏｌｄ状態でハンドオフを実行する場合、ａｃｃｅｓｓ状態を経てデータチャネルを割り当てられる。ａｃｃｅｓｓ状態で端末は、チャネルを割り当てられるため競争をしなければならないため遅延が発生し、実際に端末がどんな基地局とも連結されていなくて通信切れ現象が発生する。それぞれのＭＡＣ状態でハンドオフのため割り当てられる上向及び下向チャネルは、図２Ａ及び図２Ｂの表の通りである。

図２Ａを参照すると、ａｃｃｅｓｓ状態で状態遷移のためアクセスグラントチャネル（ＡＧＣＨ）とアクセスエクスチェンジチャネル（ＡＸＣＨ）が割り当てられており、Ｏｎ状態では、データトラフィックのためのトラフィックチャネル（ＴＣＨ）とトラフィック制御チャネル（ＴＣＣＨ）、電力制御チャネル（ＰＣＣＨ）、制御信号用放送チャネル（ＢＣＨ）のような多様な制御チャネル、そして状態遷移チャネルが割り当てられる。一方、ｈｏｌｄ状態では、トラフィックのための制限されたＴＣＨ、制御のためのＴＣＣＨ及びＢＣＨ、そして状態遷移のためのＳＴＣＨが割り当てられる。

図２Ｂを参照すると、ＭＡＣ状態で用いられる上向リンクチャネルは次の通りである。ＡＣＨとＡＸＣＨのみがａｃｃｅｓｓ状態で状態遷移のため割り当てられ、Ｏｎ状態でＴＣＨとデータトラフィックのためのトラフィック確認チャネル（ＴＡＣＨ）、制御チャネルのための専用制御チャネル（ＤＣＣＨ）とタイミング制御チャネル（ＡＣＨ）、そして状態遷移のためのＳＴＣＨが割り当てられ、ＴＡＣＨ、ＡＣＨ及びＳＡＣＨと状態遷移のための状態遷移要求チャネル（ＳＲＣＨ）がｈｏｌｄ状態で割り当てられる。

こうした切れ現象を緩和するため、従来のＦＨ−ＯＦＤＭ方式の移動通信システムでは、チャネル割当を割り当てる間、第２の階層から発生するハンドオフ遅延を第３の階層で補償してやる方法を採択した。

図３は、従来のＦＨ−ＯＦＤＭの基盤の移動通信システムでハンドオフ手続きを説明するためのメッセージ流れ図である。

端末（ＭｏｂｉｌｅＨｏｓｔ；以下、“ＭＨ”と称する。）がハンドオフを始める端末制御ハンドオフ（Ｍｏｂｉｌｅ−ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｈａｎｄｏｆｆ）手続きは、広く順方向（ｆｏｒｗａｒｄ）と逆方向（ｒｅｖｅｒｓｅ）ハンドオフ段階とに大別することができる。

図３で示したように、端末（ＭＨ）は、現在連結されている基地局からの信号の強度及び信号対雑音比などをモニタリングして、これらパラメーターが弱くなれば、ハンドオフが必要な時点と判断し（Ｓ２０１）、予めハンドオフする新しい基地局（ＮｅｗＢａｓｅＳｔａｔｉｏｎ；以下、“ＮＢＳ”と称する。）を予測することができる場合に、端末が現在連結されている基地局（ＯｌｄＢａｓｅＳｔａｔｉｏｎ；以下、“ＯＢＳ”と称する。）に端末トンネル初期化メッセージ（ＨｏｓｔＴｕｎｎｅｌＩＮｉｔｉａｔｉｏｎ；以下、“Ｈ−ＴＩＮ”と称する。）を伝送する（Ｓ２０２）。

Ｈ−ＴＩＮメッセージを受ければ、基地局（ＯＢＳ）は、端末（ＭＨ）がハンドオフをする候補基地局（ＮＢＳ）にトンネル初期化メッセージ（ＴＩＮ）を伝送し（Ｓ２０３）、その結果現在連結されている基地局（ＯＢＳ）とハンドオフ候補基地局（ＮＢＳ）との間にトンネルが形成される（Ｓ２０４）。トンネル形成後、トンネル初期化メッセージ（ＴＩＮ）を受けた基地局（ＮＢＳ）は、自分がハンドオフを受け入れることができるかを判断して、ハンドオフを受け入れることができる場合、端末（ＭＨ）にハンドオフに必要な準備になっていることを知らせるハンドオフヒントメッセージ（ＨａｎｄｏｆｆＨｉｎｔ；以下、“ＨＨ”と称する。）を伝送する（Ｓ２０５）。ハンドオフヒントメッセージを受けた端末は、ハンドオフ対象基地局を決定し（Ｓ２０６）、順方向ハンドオフを済ます（Ｓ２２０）。順方向ハンドオフを行うことができない場合を対比して逆方向ハンドオフ過程で順方向ハンドオフが起こったかをチェックし、順方向ハンドオフが起こらない場合、これを補償してやる過程が必要である。

端末が新しい基地局を予め分からない場合には、逆方向ハンドオフが実行され、順方向ハンドオフが起こった場合には、ハンドオフ過程を最後まで実行する。

逆方向ハンドオフでは、端末が新たにハンドオフしようとする基地局に端末ハンドオフ要請メッセージ（ＨｏｓｔＨａｎｄｏｆｆＲｅｑｕｅｓｔ；以下、“Ｈ−ＨＲ”と称する。）を伝送する（Ｓ２０７）。端末ハンドオフ要請メッセージ（Ｈ−ＨＲ）を受けた基地局（ＮＢＳ）は、ハンドオフ状態をチェックして（Ｓ２０８）、順方向ハンドオフが実行されたと判断された場合、逆方向ハンドオフ過程を飛ばし、順方向ハンドオフが実行されない場合、現在端末が連結されている基地局（ＯＢＳ）にハンドオフ要請メッセージ（ＨａｎｄｏｆｆＲｅｑｕｅｓｔ；ＨＲ）を伝送する（Ｓ２０９）。ハンドオフ要請メッセージを受けた基地局（ＯＢＳ）は、端末認証過程を経て（Ｓ２１０）ハンドオフ初期化メッセージ（ＨａｎｄｏｆｆＩｎｉｔｉａｔｉｏｎ；以下、“ＨＩ”と称する。）をハンドオフ対象基地局（ＮＢＳ）に伝送して（Ｓ２１１）、現在基地局（ＯＢＳ）とハンドオフする基地局（ＮＢＳ）との間にトンネルを形成する（Ｓ２１２）。一方、端末機認証に失敗した場合、ハンドオフする基地局（ＮＢＳ）は、ハンドオフ拒絶メッセージ（ＨａｎｄｏｆｆＤｅｎｉａｌ；以下、“ＨＤ”と称する。）を伝送する。ハンドオフ拒絶メッセージを受けた基地局（ＮＢＳ）は、ハンドオフ初期化メッセージを受けるときまで、現在基地局（ＯＢＳ）に反復してハンドオフ要請メッセージを伝送し、ハンドオフ初期化メッセージを受けることによって、現在連結されている基地局（ＯＢＳ）とハンドオフ対象基地局（ＮＢＳ）との間にトンネルが形成される。

トンネルが形成されれば、ハンドオフ対象基地局（ＮＢＳ）は、更新経路メッセージ（Ｕｐｄａｔｅｒｏｕｔｅ；以下、“ＵＰＤ”と称する。）を現在端末が連結されている基地局（ＯＢＳ）に伝送し（Ｓ２１３）、同時に端末（ＭＨ）にハンドオフ確認メッセージ（Ｈａｎｄｏｆｆａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅ；以下、“ＨＡｃｋ”と称する。）を伝送する（Ｓ２１４）。ＵＰＤメッセージを受けた基地局（ＯＢＳ）は、更新確認メッセージ（ＵｐｄａｔｅＡｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅ；以下、“ＵＰＤＡ”と称する。）をハンドオフ対象基地局（ＮＢＳ）に伝送することによって（Ｓ２１５）ハンドオフが完了される（Ｓ２２０）。

前述したハンドオフ方法では、トンネルが形成された後、現在基地局（ＯＢＳ）とハンドオフ対象基地局がトンネルを通じてデータ又はハンドオフに必要な制御情報を予め交換することによって、ある程度のハンドオフ遅延を短縮することができるが、新しい基地局についてのチャネル獲得のため他の端末と競争するアクセス過程から発生する遅延は避けることができない。特に、遅延敏感トラフィックの場合、チャネル獲得競争長期化によるハンドオフ遅延は、サービス品質を低下させるため、ハードハンドオフとき、切れ現象を最小化するためアクセス状態でチャネル獲得のための競争に所要になる時間を最少化する必要性が台頭された。

上記背景に鑑みて、本発明の目的は、ハンドオフを実行する前に、ハンドオフ対象基地局についてのデータチャネルを割り当てられるため必要な制御チャネルを予め予約して置くことによって、迅速にハンドオフを実行することができるＦＨ−ＯＦＤＭの基盤の移動通信システムでのハンドオフ方法を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、ハンドオフを実行する前にハンドオフ対象基地局についての制御チャネル及びデータチャネルを予め予約して置くことによって、迅速にハンドオフを実行することができるＦＨ−ＯＦＤＭの基盤の移動通信システムでのハンドオフ方法を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、ハードハンドオフときチャネル獲得のための競争を最小化することによって、ハンドオフ遅延を最小化することができるＦＨ−ＯＦＤＭの基盤の移動通信システムでのハンドオフ方法を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、ハンドオフ遅延を最小化することによって、特に遅延に敏感実時間トラフィックサービスについての品質を向上させ得るＦＨ−ＯＦＤＭの基盤の移動通信システムでのハンドオフ方法を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、ハンドオフときＭＡＣ階層の状態遷移過程でチャネルを割り当てられるためのアクセス状態を経ず予約されたチャネルを割り当てられることによって、アクセス状態で競争により発生する遅延時間を縮めて全体的なハンドオフ遅延を最小化することができるＦＨ−ＯＦＤＭの基盤の移動通信システムでのハンドオフ方法を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、ハンドオフに連係された基地局の間にトンネルを形成してデータをバッファリングし、媒体接続制御階層でのアクセス状態を経ずデータチャネルを迅速に割り当てられることによって、データ損失防止は勿論迅速にハンドオフを実行することができるＦＨ−ＯＦＤＭの基盤の移動通信システムでのハンドオフ方法を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明の一局面において、移動通信システムのハードハンドオフ方法は、端末が現在サービング基地局の送信電力の強度によりハンドオフを予測し、少なくとも一つ以上の候補基地局についてハンドオフに必要な物理チャネルを予約し、特定候補基地局をハンドオフする対象基地局に決定し、サービング基地局とのチャネルを解除し、対象基地局に予約された物理チャネルを通じてデータ通信を行う過程を含む。物理チャネル予約過程は、端末がサービング基地局にトンネル形成要請メッセージ（Ｈ−ＴＩＮ）を送り、サービング基地局がトンネル形成要請メッセージ（Ｈ−ＴＩＮ）により少なくとも一つ以上の候補基地局にトンネル要請メッセージ（ＴＩＮ）を送り、トンネル要請メッセージ（ＴＩＮ）を受けた候補基地局がハンドオフに必要な物理チャネルを割り当て、候補基地局が割り当てられた物理チャネル情報を端末に伝送する過程を含む。物理チャネル情報伝送過程は、候補基地局がトンネルを通じて予約された物理チャネル情報をサービング基地局に送り、サービング基地局が物理チャネル情報を端末に伝達する過程を含む。物理チャネル予約過程は、端末と候補基地局との仮想同期化を実行する過程をさらに含む。仮想同期化は、候補基地局から端末への電波遅延時間である逆方向電波遅延時間Ｔｐｄ（ＮＡＲ，ＭＨ）を測定することを特徴とする。逆方向電波遅延時間Ｔｐｄ（ＮＡＲ，ＭＨ）は、サービング基地局と候補基地局とからのデータ到着時間差であるＴとサービング基地局と端末との電波遅延時間であるＴｐｄ（ＯＢＳ，ＭＨ）を合した値でサービング基地局と候補基地局とのフレーム形成時間差であるＤ（ＯＢＳ，ＮＢＳ）を減算することによって得ることを特徴とする。

本発明の他の局面において、周波数跳躍直交周波数分割多重化基盤の移動通信システムのハンドオフ方法は、端末がサービング基地局の送信電力の強度によりハンドオフを予測して、サービング基地局に少なくとも一つ以上の候補基地局住所が含まれた端末トンネル形成初期化メッセージ（Ｈ−ＴＩＮ）を伝送し、端末トンネル形成初期化メッセージを受信したサービング基地局は、端末トンネル形成初期化メッセージに含まれている住所を根拠に候補基地局にトンネル形成初期化メッセージ（ＴＩＮ）を伝送し、トンネル形成初期化メッセージ（ＴＩＮ）を受けた候補基地局は、端末に割り当てる物理チャネルを予約し、サービング基地局との間にトンネルを形成することと同時にデータ受信のためのバッファを形成し、トンネルを通じてサービング基地局に予約された物理チャネル情報を伝送し、サービング基地局は、候補基地局から受信された物理チャネル情報を端末に伝送し、端末が物理チャネル情報を根拠に候補基地局中ハンドオフする対象基地局を決定し、対象基地局に予約された物理チャネルを通じて端末ハンドオフ要請メッセージ（Ｈ−ＨＲ）を伝送し、対象基地局は、端末ハンドオフ要請メッセージに含まれた情報を根拠に自分が対象基地局であるかを判断して、自分が対象基地局なら、端末にハンドオフ確認メッセージ（ＨＡｃｋ）を伝送することによってハンドオフを完了する。バッファは、サービング基地局からのデータ複写本を臨時貯蔵することができ、物理チャネル情報は、各候補基地局の周波数跳躍パターン、初期時間及び周波数スロット、サービング基地局と候補基地局とのフレーム形成時間差異などを含むことを特徴とする。ハンドオフ方法は、端末が候補基地局との仮想同期化を実行する過程をさらに含む。仮想同期化は、候補基地局から端末への電波遅延時間である逆方向電波遅延時間Ｔｐｄ（ＮＡＲ，ＭＨ）を測定する過程である。逆方向電波遅延時間Ｔｐｄ（ＮＡＲ，ＭＨ）は、サービング基地局と候補基地局とからのデータ到着時間差であるＴとサービング基地局と端末との電波遅延時間であるＴｐｄ（ＯＢＳ，ＭＨ）を合した値でサービング基地局と候補基地局とのフレーム形成時間差であるＤ（ＯＢＳ，ＮＢＳ）を減算することによって算出されることを特徴とする。

前述したように、本発明に従う周波数跳躍直交周波数分割多重化（ＦＨ−ＯＦＤＭ）方式の移動通信システムでのデータ損失がない迅速なハンドオーバー（ｓｅａｍｌｅｓｓｈａｎｄｏｖｅｒ）もしくはハンドオフ方法では、ハンドオフするときＭＡＣ階層の状態遷移過程でチャネルを割り当てられるためのアクセス状態を経ず予約されたチャネルを割り当てられることによって、アクセス状態で競争により発生する遅延時間を縮めて全体的なハンドオフ遅延を最小化することができる。

また、本発明に従う周波数跳躍直交周波数分割多重化（ＦＨ−ＯＦＤＭ）方式の移動通信システムでのデータ損失がない迅速なハンドオーバーもしくはハンドオフ方法では、ハンドオフに連係された基地局の間にトンネルを形成してデータをバッファリングし、媒体接続制御階層でのデータチャネル割当をための競争なしで予約されたデータチャネルを迅速に割り当てられることによって、データ損失を防止することは勿論迅速なハンドオフ実行が可能である。

以下、本発明の好適な実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。本発明に従うハンドオフ方法では、ハンドオフを実行する前に端末が活性状態（ＯｎやＨｏｌｄ状態）でデータチャネルを割り当てられるため必要な制御チャネルを予め予約してハンドオフとき競争なしでデータチャネルを割り当てられる。このように、端末がハンドオフ過程で競争なしでデータチャネルを割り当てられるので、チャネル競争による遅延なしで迅速にハンドオフが可能であり、実際に上向及び下向両方向で通信の一時的な切れ現象を防止することができる。

本発明に従うハンドオフ方法では、端末がハンドオフ対象基地局を分からない場合に実行される順方向ハンドオフと端末がハンドオフ対象基地局が分かっている場合に実行される逆方向ハンドオフが混合された形態で順方向ハンドオフの実効可否により逆方向ハンドオフが実行される。

図４は、本発明の好適な実施の形態に従うＦＨ−ＯＦＤＭの基盤の移動通信システムでのハンドオフ手続きを説明するためのメッセージ流れ図である。

図４で示したように、端末がハンドオフ対象基地局が分からない場合、サービスを提供されているサービング基地局（ＯＢＳ）から受信される信号の強度が一定水準以下に落ちれば、ハンドオフする価値がある候補基地局を検出し（Ｓ４０１）、現在サービスを提供されているサービング基地局（ＯＢＳ）に候補基地局の住所が含まれているＨ−ＴＩＮのメッセージを送る（Ｓ４０２）。Ｈ−ＴＩＮのメッセージを受信したサービング基地局（ＯＢＳ）は、Ｈ−ＴＩＮのメッセージに含まれた候補基地局住所を根拠に候補基地局（ＮＢＳ）にＴＩＮのメッセージを伝送する（Ｓ４０３）。候補基地局は、多数になることができ、この場合ＴＩＮメッセージは全ての候補基地局に伝送される。

ＴＩＮメッセージを受けた候補基地局（ＮＢＳ）は、端末のハンドオフのための制御チャネルである上向状態遷移要請チャネル（ＵＬＳＲＣＨ）或いは、上向専用制御チャネル（ＵＬＤＣＣＨ）を予約し（Ｓ４０４）、同時に現在サービング基地局（ＯＢＳ）との間にトンネルを形成する（Ｓ４０５）。

この際、それぞれの候補基地局は、端末のＭＡＣ状態がＯＮである場合には、上向状態遷移要請チャネルを予約し、端末のＭＡＣ状態がＨＯＬＤ状態である場合には、上向専用制御チャネル（ＵＬＳＲＣＨ）を予約する。

候補基地局（ＮＢＳ）は、トンネル形成と同時にデータ受信のためのバッファを準備し、サービング基地局ＯＢＳは、端末にデータを伝送する同時にトンネルを通じてデータの複写本を候補基地局（ＮＢＳ）に伝送することもできる。データ複写本は、候補基地局（ＮＢＳ）のバッファに臨時貯蔵されてハンドオフとき発生することができるデータ損失を防止することができる。

チャネル予約が済むと、それぞれのハンドオフ候補基地局（ＮＢＳ）は、自分の周波数跳躍パターン、最初の時間−周波数スロット、サービング基地局とのフレーム形成時間差異などの物理チャネル情報をトンネルを通じてサービング基地局（ＯＢＳ）に伝送し、サービング基地局（ＯＢＳ）は、これら情報を端末（ＭＨ）に伝達する（Ｓ４０６）。

物理チャネル情報を受信すると、端末（ＭＨ）は、ハンドオフ候補基地局と仮想同期化を実行し（Ｓ４０７）、受信された物理チャネル情報と仮想同期化結果とを考慮して候補基地局のうち、一つをハンドオフ対象基地局に決定する（Ｓ４０８）。

ハンドオフする対象基地局（ＮＢＳ）が決定されれば、当該基地局が端末のため予め予約して置いた制御チャネルを通じて新しい基地局に端末ハンドオフ要請メッセージ（Ｈ−ＨＲ）を伝送してハンドオフを要請する（Ｓ４０９）。

今まで説明した過程は、端末がハンドオフ対象基地局が分からない場合に実行される順方向ハンドオフであり、順方向ハンドオフが発生しない場合逆方向ハンドオフが実行される。

端末ハンドオフ要請メッセージには、ハンドオフ状態情報が含まれており、端末ハンドオフ要請メッセージ（Ｈ−ＨＲ）を受信したハンドオフ対象基地局（ＮＢＳ）は、端末ハンドオフ要請メッセージ（Ｈ−ＨＲ）に含まれているハンドオフ状態情報を参照して順方向ハンドオフが発生したかを判断し（Ｓ４１０）、順方向ハンドオフが発生したら、ハンドオフ確認メッセージ（ＨＡｃｋ）を端末に伝送し（Ｓ４１１）、ハンドオフを終了する（Ｓ４１２）。

一方、端末がハンドオフ対象基地局が分かっている場合には、順方向ハンドオフ過程を実行しなく、この場合、ハンドオフ対象基地局は、ハンドオフ要請メッセージ（ＨＲ）をサービング基地局に伝送する（Ｓ４２０）。

ハンドオフ要請メッセージ（ＨＲ）を受けるサービング基地局（ＯＢＳ）は、端末認証過程を経て（Ｓ４２１）、ハンドオフ初期化メッセージ（ＨＩ）をハンドオフ対象基地局（ＮＢＳ）に伝送して（Ｓ４２２）、サービング基地局（ＯＢＳ）と対象基地局（ＮＢＳ）との間にトンネルを形成する（Ｓ４２３）。もし端末認証に失敗した場合、サービング基地局（ＯＢＳ）は、ハンドオフ対象基地局（ＮＢＳ）にハンドオフ拒絶メッセージ（ＨＤ）を伝送する。ハンドオフ拒絶メッセージ（ＨＤ）を受信した対象基地局（ＮＢＳ）は、ハンドオフ初期化メッセージ（ＨＩ）を受けるときまで、サービング基地局（ＯＢＳ）に決められた回数程反復してハンドオフ要請メッセージ（ＨＲ）を伝送する。

トンネルが形成されれば、ハンドオフ対象基地局（ＮＢＳ）は、更新経路メッセージ（ＵＰＤ）をサービング基地局（ＯＢＳ）に伝送し（Ｓ４２４）、同時に端末（ＭＨ）にハンドオフ確認メッセージ（ＨＡｃｋ）を伝送する（Ｓ４１１）。更新経路メッセージ（ＵＰＤ）を受けたサービング基地局（ＯＢＳ）は、更新確認メッセージ（ＵＰＤＡ）をハンドオフ対象基地局（ＮＢＳ）に伝送し（Ｓ４２５）、ハンドオフを完了する（Ｓ４１２）。

ここで、仮想同期化は、端末がハンドオフ候補基地局（ＮＢＳ）と同期を合わせ、予約されたチャネルを直ちに使用するために必要であり、候補基地局からの電波遅延時間“Ｔｐｄ（ＮＢＳ，ＭＨ）”を推定する過程を含む。

図５は、本発明に従うハンドオフ方法で仮想同期化のための電波遅延時間推定課程を説明するための図面である。

図５で示したように、電波遅延時間推定過程は、先ずフレーム同期化を通じてサービング基地局（ＯＢＳ）と候補基地局（ＮＢＳ）とからの信号到着時間差異“Ｔ”を測定し、測定された信号到着時間“Ｔ”にサービング基地局（ＯＢＳ）で端末（ＭＨ）への電波遅延時間“Ｔｐｄ（ＯＢＳ，ＭＨ）”を足し、信号到着時間差異値“Ｔ”と電波遅延時間“Ｔｐｄ（ＯＢＳ，ＭＨ）”を合した値でサービング基地局（ＯＢＳ）と候補基地局（ＮＢＳ）とのフレーム形成時間差“Ｄ（ＯＢＳ，ＮＢＳ）”を差し引くことによって電波遅延時間“Ｔｐｄ（ＮＢＳ，ＭＨ）”値を求めることができる。これは、次の式１ａのように表現することができる。

＜式１ａ＞
Ｔｐｄ（ＮＢＳ，ＭＨ）＝Ｔ＋Ｔｐｄ（ＯＢＳ，ＭＨ）−Ｄ（ＯＢＳ，ＮＢＳ）

また、電波遅延時間Ｔｐｄ（ＮＡＲ，ＭＨ）は、サービング基地局（ＯＢＳ）と端末（ＭＨ）との電波遅延時間であるＴｐｄ（ＯＢＳ，ＭＨ）でサービング基地局（ＯＢＳ）と候補基地局（ＮＢＳ）のフレーム形成時間差であるＤ（ＯＢＳ，ＮＢＳ）を差し引いて得た値をサービング基地局（ＯＢＳ）と候補基地局（ＮＢＳ）とからのデータ到着時間差“Ｔ”で減算することによって得ることもできる。これは、次式１ｂのように表現することができ、その結果値は、式１ａの結果値と同一である。

＜式１ｂ＞
Ｔｐｄ（ＮＢＳ，ＭＨ）＝Ｔ−｛Ｄ（ＯＢＳ，ＮＢＳ）−Ｔｐｄ（ＯＢＳ，ＭＨ）｝

ここで、ＯＢＳとＮＢＳとのフレーム形成時間差であるＤ（ＯＢＳ，ＮＢＳ）は、基地局が有線リンク上での基地局間電波遅延（ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｄｅｌａｙ）を通じて分かり、ハンドオフときに使用されるパラメーターを分析して学習を通じても分かる。また、ＯＢＳとＮＢＳとからのデータ到着時間差であるＴとＯＢＳとＭＨとの電波遅延時間であるＴｐｄ（ＯＢＳ，ＭＨ）は、端末が測定して分かる値である。

前述したように算出された電波遅延時間は、当該候補基地局の物理チャネル情報として候補基地局がハンドオフ対象基地局に決定される場合、端末と対象基地局が同期化された状態で予約されたチャネルを直ちに使用させることができる。

従来のＦＨ−ＯＦＤＭ方式の移動通信システムでのハンドオフを説明するための媒体接続制御（ＭＡＣ）階層の状態遷移図である。媒体接続制御階層の活性状態で割り当てられる上向チャネルを示す図面である。媒体接続制御階層の活性状態で割り当てられる下向チャネルを示す図面である。従来のＦＨ−ＯＦＤＭの基盤の移動通信システムでのハンドオフ手続きを説明するためのメッセージ流れ図である。本発明の好適な実施の形態に従うＦＨ−ＯＦＤＭの基盤の移動通信システムでのハンドオフ手続きを説明するためのメッセージ流れ図である。本発明に従うハンドオフ方法で仮想同期化のための電波遅延時間推定課程を説明するための図面である。

符号の説明

ＨＡｃｋハンドオフ確認メッセージ
ＨＤハンドオフ拒絶メッセージ
ＨＩハンドオフ初期化メッセージ
ＨＲハンドオフ要請メッセージ
Ｈ−ＨＲ端末ハンドオフ要請メッセージ
ＭＨ端末
ＮＢＳ候補基地局・対象基地局
ＯＢＳサービング基地局
ＵＬＤＣＣＨ上向専用制御チャネル
ＵＬＳＲＣＨ上向状態遷移要請チャネル
ＵＰＤ更新経路メッセージ
ＵＰＤＡ更新確認メッセージ

Claims

移動通信システムであって、
端末が現在サービング基地局の送信電力の強度によりハンドオフを予測し、
少なくとも一つ以上の候補基地局についてハンドオフに必要な物理チャネルを予約し、
少なくとも一つの候補基地局からハンドオフする対象基地局を選択し、
サービング基地局とのチャネルを解除し、
対象基地局に予約された物理チャネルを通じてデータ通信を行うこと
を特徴とするハードハンドオフ方法。
前記候補基地局が前記端末で予約された物理チャネル情報を提供する過程をさらに含むこと
を特徴とする請求項１に記載のハードハンドオフ方法。
前記物理チャネル情報提供過程は、
前記サービング基地局と候補基地局との間にトンネルを形成し、
前記候補基地局が前記トンネルを通じて前記サービング基地局で予約された物理チャネル情報を伝送し、
前記サービング基地局が前記物理チャネル情報を端末に伝送することをさらに含むこと
を特徴とする請求項２に記載のハードハンドオフ方法。
前記物理チャネル情報は、当該チャネルの周波数跳躍パターン、初期時間及び周波数スロット、サービング基地局と候補基地局とのフレーム形成時間差異などを含むこと
を特徴とする請求項３に記載のハードハンドオフ方法。
端末が前記物理チャネル情報を受信すると、候補基地局との仮想同期化を実行する過程をさらに含むこと
を特徴とする請求項２に記載のハードハンドオフ方法。
前記仮想同期化は、前記候補基地局から端末への電波遅延時間である逆方向電波遅延時間Ｔｐｄ（ＮＡＲ，ＭＨ）を測定すること
を特徴とする請求項５に記載のハードハンドオフ方法。
前記逆方向電波遅延時間Ｔｐｄ（ＮＡＲ，ＭＨ）は、前記サービング基地局と前記候補基地局とからのデータ到着時間差であるＴとサービング基地局と端末との電波遅延時間であるＴｐｄ（ＯＢＳ，ＭＨ）とを合した値でサービング基地局と候補基地局とのフレーム形成時間差であるＤ（ＯＢＳ，ＮＢＳ）を減算することによって求めたこと
を特徴とする請求項６に記載のハードハンドオフ方法。
前記逆方向電波遅延時間Ｔｐｄ（ＮＡＲ，ＭＨ）は、候補基地局とサービング基地局との電波遅延時間であるＴｐｄ（ＯＢＳ，ＭＨ）で候補基地局とサービング基地局とのフレーム形成時間差であるＤ（ＯＢＳ，ＮＢＳ）を差し引いて得た値をサービング基地局と候補基地局とからのデータ到着時間差であるＴで減算することによって得ること
を特徴とする請求項６に記載のハードハンドオフ方法。
物理チャネル予約過程は、
端末がサービング基地局にトンネル形成要請メッセージ（Ｈ−ＴＩＮ）を送り、
前記サービング基地局が前記トンネル形成要請メッセージ（Ｈ−ＴＩＮ）により少なくとも一つ以上の候補基地局にトンネル要請メッセージ（ＴＩＮ）を送り、
前記トンネル要請メッセージ（ＴＩＮ）を受けた候補基地局がハンドオフに必要な物理チャネルを割り当て、
前記候補基地局が割り当てられた物理チャネル情報を端末に伝送すること
を特徴とする請求項１に記載のハードハンドオフ方法。
前記物理チャネル情報伝送は、
前記候補基地局がトンネルを通じて予約された物理チャネル情報をサービング基地局に送り、
前記サービング基地局が前記物理チャネル情報を端末に伝達することをさらに含むこと
を特徴とする請求項９に記載のハードハンドオフ方法。
前記物理チャネル予約過程は、前記端末と候補基地局との仮想同期化を実行する過程をさらに含むこと
を特徴とする請求項９に記載のハードハンドオフ方法。
前記仮想同期化は、前記候補基地局から端末への電波遅延時間である逆方向電波遅延時間Ｔｐｄ（ＮＡＲ，ＭＨ）を測定すること
を特徴とする請求項１１に記載のハードハンドオフ方法。
前記逆方向電波遅延時間Ｔｐｄ（ＮＡＲ，ＭＨ）は、前記サービング基地局と前記候補基地局とからのデータ到着時間差であるＴとサービング基地局と端末との電波遅延時間であるＴｐｄ（ＯＢＳ，ＭＨ）とを合した値でサービング基地局と候補基地局とのフレーム形成時間差であるＤ（ＯＢＳ，ＮＢＳ）を減算することによって求めること
を特徴とする請求項１２に記載のハードハンドオフ方法。
前記逆方向電波遅延時間Ｔｐｄ（ＮＡＲ，ＭＨ）は、端末とサービング基地局との電波遅延時間であるＴｐｄ（ＯＢＳ，ＭＨ）で候補基地局とサービング基地局とのフレーム形成時間差であるＤ（ＯＢＳ，ＮＢＳ）を差し引いて得た値をサービング基地局と候補基地局とからのデータ到着時間差であるＴで減算することによって得ること
を特徴とする請求項１２に記載のハードハンドオフ方法。
周波数跳躍直交周波数分割多重化基盤の移動通信システムであって、
端末がサービング基地局の送信電力の強度によりハンドオフを予測して、サービング基地局に少なくとも一つ以上の候補基地局住所が含まれた端末トンネル形成初期化メッセージ（Ｈ−ＴＩＮ）を伝送し、
前記端末トンネル形成初期化メッセージを受信した前記サービング基地局は、前記端末トンネル形成初期化メッセージに含まれている住所を根拠に候補基地局にトンネル形成初期化メッセージ（ＴＩＮ）を伝送し、
前記トンネル形成初期化メッセージ（ＴＩＮ）を受けた前記候補基地局は、前記端末に割り当てる物理チャネルを予約し、サービング基地局との間にトンネルを形成することと同時にデータ受信のためのバッファを形成し、前記トンネルを通じて前記サービング基地局に前記予約された物理チャネル情報を伝送し、
前記サービング基地局は、前記候補基地局から受信された物理チャネル情報を端末に伝送し、
前記端末が前記物理チャネル情報を根拠に候補基地局中ハンドオフする対象基地局を決定し、前記対象基地局に予約された物理チャネルを通じて端末ハンドオフ要請メッセージ（Ｈ−ＨＲ）を伝送し、
前記対象基地局は、端末ハンドオフ要請メッセージに含まれた情報を根拠に自分が対象基地局であるかを判断して、自分が対象基地局なら、端末でハンドオフ確認メッセージ（ＨＡｃｋ）を伝送することによってハンドオフを完了すること
を特徴とするハンドオフ方法。
前記バッファは、前記サービング基地局からのデータ複写本を臨時貯蔵すること
を特徴とする請求項１５に記載のハンドオフ方法。
前記物理チャネル情報は、各候補基地局の周波数跳躍パターン、初期時間及び周波数スロット、サービング基地局と候補基地局とのフレーム形成時間差異などを含むこと
を特徴とする請求項１５に記載のハンドオフ方法。
前記端末が候補基地局との仮想同期化を実行する過程をさらに含むこと
を特徴とする請求項１５に記載のハンドオフ方法。
前記仮想同期化は、前記候補基地局から端末への電波遅延時間である逆方向電波遅延時間Ｔｐｄ（ＮＡＲ，ＭＨ）を測定すること
を特徴とする請求項１８に記載のハンドオフ方法。
前記逆方向電波遅延時間Ｔｐｄ（ＮＡＲ，ＭＨ）は、前記サービング基地局と前記候補基地局とからのデータ到着時間差であるＴとサービング基地局と端末との電波遅延時間であるＴｐｄ（ＯＢＳ，ＭＨ）を合した値でサービング基地局と候補基地局とのフレーム形成時間差であるＤ（ＯＢＳ，ＮＢＳ）を減算することによって求めたこと
を特徴とする請求項１９に記載のハンドオフ方法。
前記逆方向電波遅延時間Ｔｐｄ（ＮＡＲ，ＭＨ）は、候補基地局とサービング基地局との電波遅延時間であるＴｐｄ（ＯＢＳ，ＭＨ）で候補基地局とサービング基地局とのフレーム形成時間差であるＤ（ＯＢＳ，ＮＢＳ）を差し引いて得た値をサービング基地局と候補基地局とからのデータ到着時間差であるＴで減算することによって得ること
を特徴とする請求項１９に記載のハンドオフ方法。