JP2005512430A - セルラシステムにおける最適なスペクトラム利用のための移動端末 - Google Patents

Abstract

異なるデュープレックス周波数分離距離の搬送波間でのハンドオーバを提供する方法と送信とが備えられる。移動端末が固定と可変デュープレックスの両方で動作するように構成される。必要なときには、ペアになっていないアップリンクとダウンリンクの周波数搬送波のペアで動作する能力により、例えば、ＷＣＤＭＡシステムでの非対称のアップリンクとダウンリンクとを用いたセルラシステムにおいて、スペクトラム利用（容量）を著しく増加させることを可能にする。

Description

本発明はセルラシステムにおける無線搬送波利用に関し、特に、非対称セルラシステムにおいて利用される移動端末に関する。

今日の競争社会において、サービス品質を落とすことなく、自分のスペクトラムにおいて可能な限り多くのトラフィックを搬送することがセルラシステムの運用者には必要である。さらにその上、運用者は、中程度のトラフィックをもつ広い領域とともに、しばしば“ホットスポット”として言及される局所的に非常に高いトラフィックをもつ小さな領域とにカバレッジを提供する必要がある。このことは伝統的には、階層的なセル構造か或いはオーバレイ／アンダーレイのセル構造をもつことにより解決されている。ここで、数多くのより小さなピコセル或いはマイクロセルがより大きなマクロセルのカバレッジ領域内に備えられる。そのセル構造間でハンドオーバを備えることにより、トラフィックの要求が非常に高いか、或いは、例えば、空港、鉄道の駅、オフィスビルなどのような室内サイトにおいてマクロセルからのカバレッジが境界ぎりぎりである場合には、小さなセルだけが必要とされるであろう。

伝統的に、図１に示すようなオーバレイ／アンダーレイのセルインフラストラクチュアを採用した運用者は、各セルレイヤについて異なる無線通信の搬送波を用いて、セルレイヤ間での相互干渉を低減している。これは、より狭い帯域のセルラ標準を用いる運用者にとっては自然の技術である。それは、相対的に多くの数の搬送波が各運用者に利用可能であるからである。しかしながら、広帯域ＣＤＭＡ（ＷＣＤＭＡ）システムがその場合であるように、運用者に２、３の搬送波のペアしか利用可能でないときには、異なる搬送波のペアを割当てることは難しい。その結果、限定された数の搬送波しかもたない運用者により、より低位のレイヤ或いはピコセルが、上位或いはマクロセルに割当てられたアップリンクとダウンリンクの搬送波ペアの一部或いは全てを用いるのを可能にさせている。それ故に、運用者は次の２つの技術の１つを採用している。即ち、（Ａ）異なるアップリンクとダウンリンクの搬送波ペアをピコセルとマクロセルとに割当てること、或いは（Ｂ）ピコセルがマクロセルに割当てられたアップリンク、ダウンリンク搬送波のペアの一部或いは全てを用いることを可能にすることである。

各セルレイヤにおいて異なるアップリンク／ダウンリンク搬送波ペアを用いることの１つの問題は、結果としてスペクトラムの使用が非効率的になるという点である。例えば、もし、運用者が２、３の搬送波ペアに、例えば、２つの搬送波ペアにアクセスするだけであるなら、マクロセルの能力を強制的に５０％削減して、異なる搬送波ペアを用いる低位／ピコセルをロードする。このようなことは通常、運用者には受け入れ難いことなので、これらのシステムの運用者は通常、インフラストラクチュアの両方のレイヤにおいて同じ搬送波ペアを再利用する。このことは、アンダーレイセルのトラフィックが低い限りにおいては実行可能性がある。

しかしながら、アンダーレイセルのトラフィックがマクロセルのトラフィックを干渉することはあり得るし、セルトラフィックが増加すると、マクロセルの能力が徐々に低下して、受容レベル以下になる。その時、容量の観点からすると、運用者はＡの概念をとることになる。即ち、アンダーレイセルにより用いられる搬送波ペアは多かれ少なかれマクロセルに対しては役に立たなくなるであろう。そのようなシステムにおけるオーバレイ／アンダーレイのインフラストラクチュアに関してブロードバンドのＲＦ搬送波の利用を改善し、一般には非対称ブロードバンドデータサービスのための方法が、発明の名称を“搬送波の柔軟な利用（Flexible Carrier Utilization）”という係属中の出願シリアル番号第 号で備えられている。この出願はここで、その全体が参照により本願に組み込まれる。

係属中の出願の技術により、余分の周波数帯、例えば、余分のアップリンクを周波数ペアを割当てるのとは反対にアンダーレイセルに割当てることによりブロードバンドのＲＦ搬送波の利用が改善される。しかしながら、そのようなシステム解決策は、移動端末が、それが必要であるときには、可変デュープレックス、即ち、ペアとなっていないＵＬとＤＬで動作可能であることを必要とする。

例えば、ＷＣＤＭＡのような非対称セルラシステムにおいて、移動端末から基地局へのリンク、即ち、アップリンク（ＵＬ）と、基地局から移動端末へのリンク、即ち、ダウンリンク（ＤＬ）とは、変調、スロットフォーマット、インタリーブ、符号化の点で異なっている。さらにその上、ＵＬとＤＬとの間の周波数距離は、全てのＵＬとＤＬのペアに関して一定である（即ち、それらは固定デュープレックスモードで動作する）。このことは、アップリンクとダウンリンクの周波数帯が周波数の点で固定的に分離していることを意味し、もし、そのリンクの１つが他の周波数に移動させられれば、他のものも周波数の点で固定的な分離を保持するために移動させられる。このことは、上述のように、周波数スペクトラム利用の点での問題を引き起こす。なぜなら、アップリンクにおける変更は、結果として、ダウンリンクにおける変更にもなり、またその逆のこともある。しかしながら、上述のように、容量の問題は、アップリンクにあり、ダウンリンクにはないかもしれない。別のシナリオでは、容量の問題をもつのはまずＤＬであり、一方、ＵＬは現在のトラフィックを扱うことができるというものである。それ故に、１つのリンクでは容量の問題をもつが対応するリンクではそうではない通信システムの問題を解決することができる方法と装置が必要である。

本発明は上述の問題を、異なるデュープレックス周波数の分離距離をもつ搬送波間でのハンドオーバを備えることができる方法と装置を提供することで解決する。

このことは、必要であれば、ペアとなっていないアップリンクとダウンリンクの周波数ペア動作可能な移動端末を提供することで達成される。これにより、非対称のアップリンクとダウンリンクのペアを用いたセルラシステムにおいてスペクトラム利用（容量）を大幅に改善することが可能になる。

本発明の目的と利点については添付図面に関連した詳細な説明を読むことにより理解されるであろう。

本発明の種々の特徴について図面を参照して説明するが、その図面において、同じ部分は同じ参照記号で識別される。

以下の記載は、説明を目的とするものであり、限定のためのものではない。本発明の完全な理解を提供するために、具体的な詳細、例えば、特定のステップ、アルゴリズム、技術、回路などについて、説明をするのである。しかしながら、当業者には、本発明が、これらの具体的な詳細からは離れた他の実施例においても実施されることが明らかである。他の事例においては、公知の方法、機器、及び回路の詳細な説明は省略され、不必要な詳細な説明により本発明の記載をあいまいなものにしないようにしている。

本発明のこれらの面について数多くの代表的な実施例に関連して非常に詳細に説明する。本発明の理解を容易にするために、本発明の多くの面については、コンピュータシステム或いは装置の構成要素により実行される動作シーケンスで説明する。それらの実施例各々において、種々の動作は、専用の回路により、１つ以上のプロセッサにより実行されるプログラム命令により、或いはそれら両方の組み合わせにより実行されることが認識されよう。従って、本発明の種々の面は多くの異なる態様で実施され、そのような態様全ては本発明の範囲内にあると考えられる。

本発明に従う移動端末或いはユーザ機器（ＵＥ）は、ある場合には周波数について複数の通信リンクの内の１つだけを動かすことができる。このことは、ＵＥが可変デュープレックスで動作できる、即ち、アップリンクとダウンリンクの間の周波数分離を、ある場合には変更できることを示唆している。従って、本発明に従うＵＥは固定デュープレックスと可変デュープレックスの両方で動作可能である。これにより、必要上他のリンクを動かすことなく、ＵＥは複数リンクの１つを移動させることが可能である。これは、ＵＥを固定デュープレックスと可変デュープレックスとの切り替えを可能にするロジックをそのＵＥに備えることで達成される。

図２は本発明に従うＵＥのブロック図を図示している。ＵＥの受信器部分は、受信信号をベースバンド信号（ＲＸ ＢＢ信号）にダウンコンバートするフロントエンド受信器（Ｆｅ ＲＸ）２０４と、そのベースバンド信号（ＲＸ ＢＢ信号）をデコードするベースバンドデコーダ（ＲＸ ＢＢ）２０６とを含んでいる。ＵＥはまた、そのＵＥによって送信されるシンボルとパルス整形フィルタ信号とを生成するコーダ（ＴＸ−ＢＢ）２１２と、アンテナ２０２による送信のためにベースバンドＴＸ信号を無線信号にアップコンバートするフロントエンド送信器（Ｆｅ ＴＸ）２１０とを含んでいる。さらにその上、ＵＥは、そのＵＥが固定デュープレックスと可変デュープレックスとの切替えを可能にするロジック２０８を含んでいる。

ロジック２０８は、基準周波数ｆ_FXとｆ_TXとにより表されるデュープレックス距離を変化させる。固定デュープレックスを備えた公知のシステムでは１つの基準周波数を必要とするだけであり、それは送信器（ＦｅＴＸ）と受信器（ＦｅＲＸ）との両方にフィードされる。なぜなら、アップリンク周波数とダウンリンク周波数（ｆ_FX，ｆ_TX）との間の距離ｄは全ての搬送波ペアに対して固定であるからである。その結果、中間周波数は、複数の周波数の内の１つだけ（ｆ_FX或いはｆ_TX）と固定距離だけを知れば決定される。しかしながら、このことはデュープレックス距離が固定ではないシステムでは不可能である。従って、本発明に従うＵＥのロジック２０８は、例えば、基地局から信号送信されデコーダ（ＲＸＢＢ）２０６においてデコードされた情報に基づいてデュープレックス距離を変更する。

本発明の一実施例に従えば、ＵＥは図３と図４のフローチャートに図示されたようなセル内での容量の問題のために可変デュープレックス運用へと変更できる。容量の問題は、例えば、コードツリーが十分に用いられていること、或いはシステムの干渉レベルが高いことを検出することにより、基地局により検出される。容量の問題は基地局により最も効率的に検出される一方、ＵＥもまたそのような問題を高干渉レベルや所望のデータ率が基地局により、より低い率へと変更されたことを検出することによって検出できる。もし、基地局がその問題を検出するなら、ＵＥに対して信号発信して、アップリンク或いはダウンリンクを別のアップリンク或いはダウンリンク周波数帯にハンドオーバすることを始めるべきであることを通知する。もし、ＵＥがその問題を検出するなら、基地局に対してリンクを別の周波数帯に移動することが許可されるように要求を送信する。どちらの場合にも、移動させられていないリンクは動作を続行する。

図３は基地局が問題がアップリンク周波数に存在すると判断する場合のフローチャートを図示している。ステップ３０１に図示されているように、ＢＳとＵＥとの間の送信は、アップリンク周波数搬送波ＵＬ１とダウンリンク周波数搬送波ＤＬ１により発生する。ステップ３０３では、ＢＳは、例えば、ＵＬ１の容量に問題があることを検出する。上述のように、基地局はセル内の干渉レベルを監視することにより、或いは、コードツリーが十分に用いられていることを検出することにより容量の問題を検出することができる。そのとき、基地局はステップ３０５において新しいアップリンク周波数ＵＬ２を決定する。それから、ステップ３０７において、アップリンク周波数ＵＬ１からアップリンク周波数ＵＬ２へのアップリンク送信のハンドオーバが開始されるが、一方、ＵＥのダウンリンク送信は変更されないままである。ハンドオーバの完了時、ＢＳとＵＥとの間の送信は、ステップ３０９において示唆されているように、アップリンク周波数ＵＬ２とダウンリンク周波数ＤＬ１とを用いて実行される。

図４は基地局が問題はダウンリンク周波数に存在すると判断する場合のフローチャートを図示している。ステップ４０２に図示されているように、ＢＳとＵＥとの間の送信は、アップリンク周波数搬送波ＵＬ１とダウンリンク周波数搬送波ＤＬ１により発生する。ステップ４０４では、ＢＳは、例えば、ＤＬ１の容量に問題があることを検出する。そのとき、基地局はステップ４０６において新しいダウンリンク周波数ＤＬ２を決定する。それから、ステップ４０８において、ダウンリンク周波数ＤＬ１からダウンリンク周波数ＤＬ２へのＵＥのダウンリンク送信のハンドオーバが開始されるが、一方、ＵＥのアップリンク送信は変更されないままである。ハンドオーバの完了時、ＢＳとＵＥとの間の送信は、ステップ４１０において示唆されているように、アップリンク周波数ＵＬ１とダウンリンク周波数ＤＬ２とを用いて実行される。

図３と図４に関して上述したアップリンク／ダウンリンク周波数帯の移動の処理中、移動しないダウンリンク／アップリンク周波数帯は動作を続行する。移動しないリンクにおける動作続行の利得は、より高いスループットが達成される点である。このことには、電力制御のようなクローズドループ処理が、新しいアップリンク周波数帯における接続が確立されるまでオープンループモードで動作する必要があることを意味するかもしれない。

本発明の別の実施例に従えば、マクロセルから室内のピコセルへのハンドオーバが始まるために、ＵＥは可変デュープレックス動作へと変更することができる。ここで、アップリンクとダウンリンクペアの間の周波数分離は、上述の係属中の出願に記載されているように、ピコセルでは可変である。

図５はＵＥがマクロセル１からピコセル２にハンドオーバする場合のフローチャートを図示している。ここで、セル２のアップリンクとダウンリンク搬送波は異なるデュープレックス周波数分離距離を採用している。セル１の基地局ＢＳ１とＵＥとの間の送信は、ステップ５０１に示すように、アップリンク周波数ＵＬ１とダウンリンク周波数ＤＬ１で発生する。ステップ５０３では、セル２の基地局２へのハンドオーバが必要であると判断される。ステップ５０５では、セル１の周波数ＵＬ１からセル２の周波数ＵＬ２へのアップリンクのハードハンドオーバが開始される。それから、ステップ５０７では、セル１の周波数ＤＬ１からセル２の周波数ＤＬ１へのダウンリンクのソフト或いはハードハンドオーバが開始される。ハンドオーバの完了時、ＵＥとセル２のＢＳ２との間の送信は、ステップ５０９において示唆されているように、ＵＬ２とＤＬ１とを用いて実行される。

図６はダウンリンク周波数の変更を伴うセル１からセル２へのハンドオーバが実行される場合のフローチャートを図示している。セル１の基地局ＢＳ１とＵＥとの間の送信は、ステップ６０２に示すように、アップリンク周波数ＵＬ１とダウンリンク周波数ＤＬ１で発生する。ステップ６０４では、セル２の基地局２へのハンドオーバが必要であると判断される。ステップ６０６では、セル１の周波数ＵＬ１からセル２の周波数ＵＬ１へのアップリンクのハードハンドオーバが開始される。それから、ステップ６０８では、セル１の周波数ＤＬ１からセル２の周波数ＤＬ２へのダウンリンクのハードハンドオーバが開始される。ハンドオーバの完了時、ＵＥとセル２のＢＳ２との間の送信は、ステップ６１０において示唆されているように、ＵＬ１とＤＬ２とを用いて実行される。

本発明を特定の実施例を参照して説明した。しかしながら、当業者には上述した好適な実施例以外の具体的な形で本発明を実施可能であることがすぐに明らかである。このことは本発明の精神を逸脱することなくなされる。

例えば、アップリンクとダウンリンクの搬送波の周波数両方が同じセル内で新しいデュープレックス距離をもった周波数へと移動される場面や他のセルへのハンドオーバが必要である場面がありえる。さらにその上、可変デュープレックスシステムへの切り替えを必要とする情報が、上述した係属中の出願において検討された同報チャネルにより送信されても良い。従って、好適な実施例は単に例示的なものであり、如何様にも限定的には考えるべきではない。本発明の範囲は添付した請求の範囲によって与えられるものであり、前述の説明によるものではない。請求の範囲の中に入る全ての変形例や同等物は、そこに含められるものであることが意図されている。

本発明の装置を採用できる代表的なオーバレイネットワークを描いた図である。 本発明に従う移動端末のブロック図である。 本発明の実施例に従うハンドオーバのフローチャートを示す図である。 本発明の別の実施例に従うハンドオーバのフローチャートを示す図である。 本発明の別の実施例に従うハンドオーバのフローチャートを示す図である。 本発明の別の実施例に従うハンドオーバのフローチャートを示す図である。

Claims (16)

1. 第１の基地局と移動端末との間の通信を第２の基地局にハンドオーバする方法であって、前記方法は、
   前記第１の基地局に情報を第１の周波数の搬送波で送信する工程と、
   前記第１の基地局からの情報を第２の周波数の搬送波で受信する工程と、
   前記第１の基地局から前記第２の基地局へのハンドオーバが要求されたことを検出する工程と、
   前記第２の基地局に関連する第３の周波数の搬送波と第４の周波数の搬送波との間のデュープレックス分離距離に関する情報を受信する工程と、
   前記第３の周波数で前記第２の基地局に情報を送信する工程と、
   前記第４の周波数で前記第２の基地局からの情報を受信する工程とを有することを特徴とする方法。
2. 前記第１の周波数と前記第３の周波数とは同一であり、前記第２の周波数と前記第４の周波数とは互いに異なることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記第１の周波数と前記第３の周波数とは互いに異なり、前記第２の周波数と前記第４の周波数とは同一であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記第１の周波数と、前記第２の周波数と、前記第３の周波数と、前記第４の周波数とは互いに異なることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記デュープレックス分離距離に関する情報は、前記第２の基地局からのメッセージで提供されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記デュープレックス分離距離に関する情報は、隣接セルリストに含まれることを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 基地局と移動端末との間の通信を第１の搬送波ペアから第２の搬送波ペアにハンドオーバする方法であって、前記方法は、
   前記基地局と前記移動端末との間で情報を、第１のアップリンク周波数と第１のダウンリンク周波数とを有する前記第１の搬送波ペアで送信する工程と、
   前記第１の搬送波ペアから前記第２の搬送波ペアへのハンドオーバが要求されたことを検出する工程と、
   前記第２の搬送波ペアの周波数分離に関する情報を受信する工程と、
   前記基地局と前記移動端末との間で情報を、第２のアップリンク周波数と第２のダウンリンク周波数とを有する前記第２の搬送波ペアで送信する工程とを有することを特徴とする方法。
8. 前記第１のアップリンク周波数と前記第２のアップリンク周波数とは同一であり、前記第１のダウンリンク周波数と前記第２のダウンリンク周波数とは互いに異なることを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 前記第１のダウンリンク周波数と前記第２のダウンリンク周波数とは同一であり、前記第１のアップリンク周波数と前記第２のアップリンク周波数とは互いに異なることを特徴とする請求項７に記載の方法。
10. 前記移動端末は、前記第１の搬送波ペアから前記第２の搬送波ペアへのハンドオーバが要求されたことを検出することを特徴とする請求項７に記載の方法。
11. 前記基地局は、前記第１の搬送波ペアから前記第２の搬送波ペアへのハンドオーバが要求されたことを検出することを特徴とする請求項７に記載の方法。
12. 情報が基地局と移動端末との間で複数の搬送波ペアの内の１つにより送信され、第１の搬送波ペアには第１のアップリンク周波数と第１のダウンリンク周波数とを含んでいる通信システムにおいて用いられる移動端末であって、
    複数のダウンリンク周波数により信号を受信する受信器と、
    複数のアップリンク周波数により信号を送信する送信器と、
    前記通信システムから受信する情報に基づいて、前記受信器と前記送信器とにより用いられる前記アップリンクとダウンリンクの周波数ペアを決定するために構成されたロジック手段とを有することを特徴とする移動端末。
13. 前記情報は前記同じ通信システム内で送受信されることを特徴とする請求項１２に記載の移動端末。
14. 前記情報は同報チャネルにより受信されることを特徴とする請求項１３に記載の移動端末。
15. 前記同じ通信システム内で前記第１の搬送波ペアから前記第２の搬送波ペアへのハンドオーバを検出するように構成されたロジック手段をさらに有し、
    前記第１の搬送波ペアと前記第２の搬送波ペアとは異なるデュープレックス周波数分離距離をもつことを特徴とする請求項１２に記載の移動端末。
16. 前記同じ通信システム内で前記第１の搬送波ペアから前記第２の搬送波ペアへのハンドオーバを実行するように構成されたロジック手段をさらに有し、
    前記第１の搬送波ペアと前記第２の搬送波ペアとは異なるデュープレックス周波数分離距離をもつことを特徴とする請求項１２に記載の移動端末。
    

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