JP2007524278A - Gsmのハードハンドオフのためのシステムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】 図2
Description
本特許出願は、2003年6月18日に出願された仮出願第60/479,777号(“GSM1x Hard Handoff Techniques”)、および2003年12月18日に出願された仮出願第60/531,583号(“GSM1x Supplementary Services”)に対し優先権を主張しており、これらは本出願人に譲渡され、これによって、本明細書において参考文献としてとくに取り上げられている。
本発明は、概ね、通信システムに関し、とくに、GSM1xとGSMのシステム間のハードハンドオフのためのシステムおよび技術に関する。
1xRTT−1x無線伝送技術(1x Radio Transmission Technology)
3GPP−第三世代パートナーシッププロジェクト(3rd Generation Partnership Project)
Ack−肯定応答(Acknowledgement)
ACM−アドレス完了メッセージ(Address Complete Message)
ADDS−アプリケーションデータ配信サービス(Application Data Delivery Service)
AGC−自動利得制御(Automatic Gain Control)
AMPS−高度モバイルサービス(Advanced Mobile Service)
APDU−アプリケーションプロトコルデータユニット(Application Protocol Data Unit)
BCCH−同報通信制御チャネル(Broadcast Control Channel)
BSAP−基地局アプリケーションパート(Base Station Application Part)
BSC−基地局制御装置(Base Station Controller)
BSIC−基地局識別コード(Base Station Identity Code)
BSMAP−基地局管理アプリケーションパート(Base Station Management Application Part)
BSS−基地局サブシステム(Base Station Subsystem)
BSSAP−BSSアプリケーションパート(BSS Application Part)
BSSMAP−BSS管理アプリケーションパート(BSS Management Application Part)
BTS−基地局トランシーバサブシステム(Base Station Transceiver Subsystem)
CDMA−符号分割多元接続(Code Division Multiple Access)
CDMA2000−第三世代CDMA(Third Generation CDMA)
DLCI−データリンク接続識別子(Data Link Connection Identifier)
DTAP−直接転送アプリケーションパート(Direct Transfer Application Part)
EIA−電子機械工業会(Electronic Industries Association)
ETSI−欧州通信標準制定機関(European Telecommunications Standards Institute)
FACCH−高速結合制御チャネル(Fast Associated Control CHannel)
FCCH−周波数修正チャネル(Frequency Correction Channel)
GPS−グローバルポジショニングシステム(Global Positioning System)
GSM−グローバルシステムフォーモバイルコミュニケーションズ(Global System for Mobile communications)
GSM1x−GSMのMAPとCDMAとの収束(Convergence of GSM-MAP with CDMA)
HLR−ホームロケーションレジスタ(Home Location Register)
HPLMN−ホームPLMN(Home PLMN)
IAM−最初のアドレスメッセージ(Initial Address Message)
Id−識別(Identification)
IOS−相互運用性仕様(Inter Operability Specification)
IS−暫定標準(Interim Standard)
LSC−ロケーションサービス(Location Service)
MAP−モバイルアプリケーションパート(Mobile Application Part)
ME−移動装置(Mobile Equipment)
MO−移動体発信(Mobile Originated)
MPC−モバイルポジションセンタ(Mobile Position Center)
MS−移動局(Mobile Station)
MSC−移動交換局(Mobile Switching Center)
MSM−移動局モデム(Mobile Station Modem)
MSN−移動交換ノード(Mobile Switching Node)
MT−移動体終端(Mobile Terminated)
OTD−観測された時間差(Observed Time Difference)
P−プロバイダ(Provider)
PLL−位相ロックループ(Phase Lock Loop)
PLMN−パブリックランドモバイルネットワーク(Public Land Mobile Network)
PN−疑似雑音(Pseudo Noise)
PSMN−パイロット強度測定メッセージ(Pilot Strength Measurement Message)
RAN−無線アクセスネットワーク(Radio Access Network)
Req−要求(Request)
RF−無線周波数(Radio Frequency)
RR−無線資源(Radio Resource)
Rsp−応答(Response)
RTD−実時間差(Real Time Difference)
RX−受信(Receive)
用語
アクティブな組(Active Set):特定の移動局に割り当てられた順方向トラヒックチャネルを含むCDMAチャネルと関係付けられたパイロットの組。
近隣の組:ハンドオフのための有望な候補であるCDMAチャネルと関係付けられたパイロットの組。通常、近隣の組は、移動局付近の地理的区域をカバーするCDMAチャネルと関係付けられたパイロットから成る。アクティブな組、候補の組、残りの組、および構内の近隣の組も参照。
専用モード:移動体は、RANと専用リンクをもっているとき、専用モードであるとみなされる。このリンクは、トラヒックチャネル(Traffic Channel, TCH)または専用制御チャネル(Dedicated Control Channel, DCCH)であり得る。
・アイドルのハンドオフ;
・専用モード(呼中)のハンドオフ。
・GSM1xからGSM;
・GSMからGSM1x。
専用モードでは、設計は、GSM1xからGSMへのハードハンドオフを支援する。GSMからGSM1xへのハンドオフは支援されない。
GSM1xおよびGSMの両者の能力をもつMSNは、1つのGSM1xのMSNと1つのGSMのMSCとを同じ物理的な箱に収めたと考えられ得る。実施形態では、図1に示されているように、GSM1xのMSNは、MAP−Eインターフェイスを使用してGSMのMSCに接続されている。
GSM1x
ネイティブのGSM
システム設計は、要求される変更が、GSM1xのMSNまたはGSM1xのMSに制限されることを仮定している。他のGSM1xのシステムの構成要素、とくに、RANは、変更されることができない。
実施形態において、GSM1xの移動局は、次の特徴をもつ。
MSは、GSM1xおよびGSMのデュアルプロトコルスタックをもつ。
MSは、GSM1x(1xRTT)およびGSMのエアーインターフェイスを支援する。
MSは、関連するGSM1xおよびGSMのRF周波数帯域を支援する。
MSは、GSM1xの認証手続きの新しいバージョンを支援する。この手続きは、認証応答メッセージの一部として、移動GSMの階級値のMSNへの伝送を定めている。さらに加えて、MSは、SIM上に暗号化キー系列を記憶している。
MSは、技術間ハンドオフコマンドを、(専用モード中に)それが契約されていないときは、無視する。
MSは、GSM1xモードで動作する一方で、規定されたGSMの移動局の階級値を読み出すことができる。
実施形態において、MSNは、次の特徴をもつ。
MSNは、MAP−Eインターフェイスをもち、所与のGSMのMSCと通信する。
MSNは、IOSインターフェイスをもち、1つ以上の1xRTTのBSCユニットと通信する。
MSNは、IOSインターフェイスの定義を支援する。
MSNは、GSM1xの認証手続きを支援する。これらの手続きは、認証応答メッセージの一部として、移動GSMの階級値のMSNへの伝送を定めている。
MSNは、少なくともGSMのR99の定義を支援する。
無線アクセスネットワークの特徴
実施形態において、RANは、次の特徴をもつ:
外部セルの定義を支援する能力をもつ。これらのセルは、異なるネットワークに属していると定義され、HHO手続きをトリガするために使用される;
オプションのハンドオフが実行されたというメッセージ(HNDOFF PERFORMED message)を支援する。
実施形態において、アイドルモードのハンドオフのためのシステム設計は、GSM1xからGSMおよびGSMからGSM1xへのアイドルモードのハンドオフのシナリオを含む。実施形態において、専用モードのハンドオフのシステム設計は、GSM1xからGSMへの専用モードのハンドオフを含む。設計は、メッセージの流れと、移動体内で行うことを必要とする手続きとを定義している。
実施形態において、チップは、CDMA1xまたはGSMのプロトコルの何れかを支援することができるデュアルスタックを含む。このチップは、1つのみのRFチェーンをもち、したがって、CDMA1xのネットワークまたはGSMのネットワークの何れかへ同調することができる。実施形態にしたがって、GSM1xのスタックとGSMのスタックとの間のプロトコルの切り換えは、図2に示されている。図2は、実施形態にしたがって、GSM1xとGSMとのプロトコルスタック間の切り換えと関係付けられたタイミング、すなわち、GSM1xからGSMへの内部の流れ(RRレイヤのみ)を示す。
図3は、実施形態にしたがって、GSM信号獲得のためのメッセージの流れを示している。ステップ302では、GSMのMSN304から移動体306へのハンドオーバコマンドは、新しいGSMチャネル、その特性、使用する電力レベル、新しいSACCH、等に関する情報を含む。ステップ308では、移動体306は、無線を適切な周波数に同調させ、FACCH上で“ハンドオーバアクセス”メッセージ310をGSMのBTS312へ送り始める。
GSM1xとGSMとの間で技術間のハンドオフを行うために、MSは、2つの技術のハードウエア(1xRTTおよびGSM)と、2つの技術のプロトコルスタック(GSM1xおよびGSM)とをもつべきである。
実施形態では、MSは、2つ以上の周波数帯域(2つの帯域または3つの帯域)を支援する。しかしながら、MSが1つのみのRXチェーンをもつ実施形態では、MSは、2つ以上の受信技術チェーンを同時にアクティブにすることができない。2つの基本的なハンドオフのシナリオ、すなわち、アイドルモードのハンドオフおよび専用モードのハンドオフがある。専用モードでは、MSが契約しているサービスのタイプに基づく別の分類がある。音声および回線交換データサービスは、パケット交換データサービスと異なる。次のセクションでは、アイドルモードおよび専用モードにおけるMSC間のハンドオフ(回線交換サービスのみ)を扱う。
実施形態では、移動体は、次の場合において、アイドルのハードハンドオフを行うであろう:
パワーアップ時(動作モードの選択);
現在の動作モード技術(GSM1xまたはGSM)の信号受信が、ある特定の所与の閾値よりも低いとき(システムは失われていると考えられる);
ネットワークによってそうするように命令されたとき;
ユーザの選択。
移動体は、パワーアップされているとき、最後の既知のモード、すなわち、GSM1xまたはGSMの何れかを使用することを試みるであろう。移動体は、1分以内の間に、最後の既知モードを得るのに失敗すると、第2の動作モードに戻って、それを得ることを試みるであろう。移動体は、1分以内の間に、選択されたモードを得るのに再び失敗すると、元のモードに戻るであろう。このとき、移動体は、獲得処理を示す前に、TBD時間の間、スリープモードに入るであろう。スリープモードに入ると、バッテリ消費は低減するであろう。処理全体は、移動体が動作モードの1つを得ることができるまで続くであろう。移動体は、動作モードを切り換えるとき、その動作モードの定義された正規のシステム判断アルゴリズムを行なう。
移動体は、自分がキャンプしているモードの信号を失うと、パワーアップモードの獲得に類似したやり方で動作するであろう。移動体は、最後の既知のモード、すなわち、GSM1xまたはGSM上でキャンプすることを試みるであろう。移動体は、TBD連続試行の間に、最後の既知のモードを得ることに失敗すると、第2の動作モードに戻り、それを得ることを試みるであろう。移動体は、1分以内の間に、このモードを得ることに失敗すると、元のノードへ戻るであろう。それが獲得を試みるであろう時間は、1分以内のみの間である。この処理は、移動体が動作モードの1つを得ることができるまで続くであろう。移動体は、深いスリープモードの後で起きると、パワーアップのために定められたのと同じ手続きを行うであろう。
ある特定の場合において、GSMモード上でキャンプしている移動体に、それがキャンプしているモードを選択し直して、GSM1xモードに切り換わるように命令することが望ましい。デュアルモード(GSM1x/GSM)の移動体は、最初は、GSMモードにキャンプしていて、そこでは、GSMのみの受信可能範囲が与えられていて、GSM1xのモードの受信可能範囲区域に入ると、GSM1xモードに移るように命令され得る。この動作を支援する幾つかの技術がある。
このセクションの残りは、この目的のためにSMSセル同報通信を使用することについて詳しく説明する。
SMSセル同報通信は、GSM03.41に記載されている。このサービスは、所与の予め定められた地理的区域内の全ての移動体に定期的にメッセージを送ることを可能にする。このサービスを使用して、オペレータは、GSM1xのオーバーレイ受信可能範囲区域の縁端部上の全てのGSMのセルに固有のメッセージを送ることができる。このメッセージは、デュアルモードの移動体に、GSM1xの技術に同調するように命令するであろう。
2.オペレータ専用サービス番号が割り当てられるであろう。この割り当ては、オペレータ専用であり、SIMレベル(EECBMI、EFCBMID、およびEFCBMIR)における移動体の規定の一部であるだろう。これは、より好適なアプローチであり、何れのGSM標準の変更も要求しない。
SMSセル同報通信(SMSCB)は、書込み−置換要求(GSM03.41のセクション9.1.2参照)をセル同報通信局(Cell Broadcast Center, CBS)からBSCへ送ることによって開始される。この要求は、次のフィールドを含む。
GSM03.14のセクション9.2.1参照。GSM03.14のセクション9.3.2.2の定義を使用すると、範囲1100内の値、すなわち9FFF(16進法)を選択し、MEサーチリスト上の値を含むことが推奨される。提案される範囲は、現在は、保留されているが、禁止されていない。
GSM03.14のセクション9.2.3参照。GSM03.14のセクション9.3.2.1の定義を使用すると、この16ビットのフィールドを次のように設定することが推奨される。
GS(2ビット)は、01に設定されるであろう(PLMNの幅)。
更新番号(4ビット)は、ゼロに初期設定されるであろう。
セルリスト
GSM03.14のセクション9.2.5.1参照。このリストは、GSM1xの受信可能範囲区域の境界内の全てのGSMのセルを含むであろう。
GSM03.14のセクション9.2.8参照。この基本反復期間は、1.883秒である。このファイルは、1ないし1024の範囲に設定されることができ、なお、各単位は、1つの基本反復期間を定めている。
要求される同報通信無し
GSM03.14のセクション9.2.9参照。このフィールドはゼロに設定され、その結果、メッセージは無限に伝送されるであろう。
GSM03.14のセクション9.2.4参照。このフィールドは、1に設定されるべきである。
データ符号化方式
GSM03.14のセクション9.2.18参照。
CBSメッセージ情報ページ #1
GSM03.14のセクション9.2.19参照。このフィールドは、実際のメッセージを含み、82オクテットを越えるべきではない。メッセージがそれよりも少ないときは、メッセージは、パッドされるべきである。このフィールドを空のまま(パッディングのみ)にすることが推奨される。
GSM03.14のセクション9.2.20参照。このフィールドは、情報の実際のサイズを含む。メッセージ情報の内容(上述参照)についての推奨に基づいて、このフィールドはゼロに設定されるべきである。
ユーザの選好
ユーザは、モード選択モードを自動または手動に設定するオプションを与えられるであろう。手動モードを選択するときは、ユーザは、自動選択を無効にして、好ましいモードを手動で選択することができるであろう。ユーザが好む手動モードでは、移動体は、ユーザが選択したモードに同調することを試みるであろう。移動体がモードを得ることに失敗すると、適切なメッセージがユーザに表示され、ユーザが別のモードを選択するか、現在の選択を維持するか、または自動選択モードに戻ることができるであろう。
専用モードのハンドオフ
ハンドオフがGSM1xとGSMとの間で行われる一方で、サービスを維持することを可能にするために、ハンドオフゾーン内に、2つの技術の受信可能範囲区域間のオーバーラップがあるべきである。図4に与えられている例は、HHO検出のためにパイロットビーコンまたは境界セルを使用することを示している。図4は、実施形態にしたがって、パイロットビーコンユニット(遷移セル)を示している。GSM1xのセル402、GSM1xの境界セル404、およびGSMのセル406が示されている。
表1は、CDMA1xのネットワーク特性についての例示的な情報を与えている。
技術間のハードハンドオフ手続きの一部分は、ハンドオフを行う必要を適切に選択することを可能にする。検出の方法は、次に示すものを含む:
パイロットビーコンユニットの使用;
境界セルユニットの使用;
所定位置位置特定情報の使用;
デュアルRFチェーンと、1xおよびGSMの信号の同時受信との使用;
変更される候補周波数のサーチの使用;
候補周波数のサーチ。
実施形態にしたがって、基本のGSMのネットワークのセルを測定するアルゴリズムは、GSM1xで動作し、GSM1xの受信可能範囲区域の境界に近付くとき、RANによってではなく、MSNによって制御されるであろう。GSM1xのネットワークの各境界セルごとに、MSNは、同じ地理的区域をカバーしているGSMのセルのリストを保持するであろう。各セルごとに、MSNは、その周波数およびBSICを保持するであろう。全てのGSMのセルは、同じPLMNに属すると仮定する。
標準動作
図6は、実施形態にしたがってメッセージの流れを示す。
GSM1xからGSMへを開始するためのトリガは、境界セルへのBSC内のハンドオフか、あるいは境界セルまたはパイロットビーコンへのBSC間のハンドオフ要求であり得る。
パイロットビーコンユニットは、余分な装備を取り除いたCDMAのセルであって、パイロットチャネルのみを伝送するので、移動体は、パイロットビーコンへハンドオフされることができない。したがって、全てのパイロットビーコンユニットは、正規のセルによって使用されるBSCユニットとは異なる専用のBSCユニットの組に接続される。この場合に、MSNは、ハンドオフが要求されたというメッセージ(Handoff Required message)においてパイロットビーコンを認識し(ステップ2参照)、パイロットビーコンへのハンドオーバを実際には始めないが、境界セルへのBSC間のハンドオフについてこのセクションに記載されているのと同じ方法で、これをトリガとして使用するであろう。
次のテキストは、IS−2001.4−Bのセクション2.4.9から引用されている。
上述の引用されたテキストにおいて、“MSC”は、GSM1xのアーキテクチャでは“MSN”によって置き換えられるべきである。
ステップ #2
MSNは、移動体が1つのGSM1xの境界セルまたは1組のGSM1xの境界セルのみによってサービスされると判断すると、移動体によって使用されている境界のGSM1xのセルと同じ地理的区域をカバーしている候補のGSMのセルのリストを移動体に与えるであろう。MSNによって使用されるGSM1x候補周波数サーチ要求メッセージは、候補周波数サーチ要求メッセージに基づく。メッセージ構造は、次の表2のように定められる。
MSNは、このフィールドを、GSM1x候補周波数サーチ要求メッセージの連続番号に設定するであろう。
MSNは、このフィールドを、メッセージの目的を示すための適切なSEARCH TYPEコードに設定するであろう。
GSM1xの有効値は、次のものである:
‘00’−移動体は進行中の定期的なサーチを止めるべきである;
‘01’−移動体は定期的なサーチを行なうべきである。
MSNは、このフィールドを、移動体によって使用されるサーチ期間に対応するSEARCH PERIOD値、すなわち、候補周波数に対する連続的なサーチの開始間の時間に設定するであろう。
MSNは、このフィールドを‘1111’(GSM1x専用)に設定するであろう。
GSM BAND
MSNは、このフィールドを、特定のGSM目標ネットワークによって使用されるGSMの周波数帯域にしたがって設定するであろう。表3は、予想値を与えている。
MSNは、このフィールドを、このメッセージのモード別フィールドにおけるオクテットの数に設定するであろう。
モード別フィールド−サーチモード別フィールド
実施形態にしたがって、MSNは、全ての候補のGSMのセルにおいて、表4内の次のフィールドを含むであろう。
MSNは、このフィールドを、特定のGSMセルのセル識別子に設定するであろう。
BSIC
MSNは、このフィールドを、特定のGSMセルによって使用されるBSICに設定するであろう。
GSM CELL FREQ OFFSET
MSNは、このフィールドを、特定のGSMのセルによって使用される200キロヘルツの段の周波数オフセットに設定するであろう。
ステップ #3
MSNからGSM1x候補周波数サーチ要求メッセージを受信した後で、移動体は、MSNに、GSM1x候補周波数サーチ応答メッセージで応答する。このメッセージは、ネイティブのCDMAの候補周波数サーチ応答メッセージと同じである。
MSNは、移動体が周囲のGSMのネットワークを測定し始めるべきであると判断すると、移動体にそうするように命令するであろう。MSNによって使用されるGSM1x候補周波数サーチ制御メッセージは、候補周波数サーチ制御メッセージに基づく。メッセージ構造は、表5に示されているように定められる。
MSNは、このフィールドを、周波数候補サーチ制御メッセージの連続番号に設定するであろう。
MSNは、このフィールドを、メッセージの目的を示すための適切なSEARCH TYPEコードに設定するであろう。
GSM1xの有効値は、次のものである:
‘00’−移動体は進行中の定期的なサーチを止めるべきである;
‘01’−移動体は定期的なサーチを行なうべきである。
MSNからGSM1xの候補周波数サーチ制御メッセージを受信した後で、移動体は、次の使用可能なフレーム境界(20ミリ秒)において周囲のGSMのネットワークを測定することを試みるであろう。
図7は、GSMのエネルギー測定を示す。実施形態において、1つのGSMのセルを測定するために、250us(702)でRFに同調し、577us(704)で実際の測定し、合計で827usを与えることを要求する。移動体がGSM1xのネットワークから離れる最短時間は、20ミリ秒(1フレーム)(706)であり、したがって、24個までの異なるGSMのセルを測定することができる。実施形態では、この測定は、3回繰返されて、その結果を平均する。
このメッセージが、GSM1x候補周波数サーチ制御メッセージまたはGSM1x候補周波数サーチ要求メッセージによって開始された1回のサーチまたは定期的なサーチの結果を報告するために送られているときは、移動体は、このフィールドを‘0’に設定し、そうでなければ、移動局は、このフィールドを‘1’に設定するであろう。
このメッセージが、GSM1x候補周波数サーチ制御メッセージに応答して送られているときは、移動体は、このフィールドを、GSM1x候補周波数サーチ制御メッセージから、CFSRM SEQフィールドの値に設定するであろう。
移動体は、このフィールドを、サーチパラメータを特定したGSM1x候補周波数サーチ要求メッセージによって特定されたサーチのタイプに対応するSEARCH MODE値に設定するであろう。このフィールドは、‘1111’(GSM1xに専用)に設定されるであろう。
移動体は、このフィールドを、このメッセージのモード別のフィールドにおけるオクテットの数に設定するであろう。
モード別フィールド−サーチモード別フィールド
移動体は、全ての候補のGSMのセルにおいて、次の表7内のフィールドを含むであろう。
移動体は、このフィールドを、特定のGSMのセルのセル識別に設定するであろう。
GSM CELL FREQ OFFSET
移動体は、このフィールドを、特定のGSMのセルによって使用される200キロヘルツの段における周波数のオフセットに設定するであろう。
移動体は、このフィールドを、特定のGSMのセルのために測定されたTOTAL RX POWERに設定するであろう。
GSM1x候補周波数サーチ報告メッセージを受信すると、MSNは、メッセージ内に収められている情報をパースするであろう。この情報に基づいて、MSNは、最良の目標のGSMのセルを選択し、HHO手続きを開始し、ハンドオーバ要求メッセージを適切なGSMのMSCへ送るであろう。
候補周波数サーチ中、MSNは、BSS(GSM1xのRAN)からハンドオフが実行されたというメッセージも受信し得る。受信されたハンドオフが実行されたというメッセージが、移動体がGSM1x受信可能範囲区域の縁端部上に最早いないことを示唆すると、MSNは、‘00’に等しいSEARCH TYPEフィールドをもつ、GSM1x候補周波数サーチ要求メッセージまたはGSM1x候補周波数サーチ制御メッセージを使用して、候補周波数サーチ動作をアボートするであろう。
ハードハンドオフは、信号電力の推定値に基づく。目的は、フェージングおよびシャドウイングの影響のあるところで、信号電力の推定値を解析することである。受信機の雑音は、平均化によって、重要でないと仮定される。
フェージング
見通し線外の環境における伝搬作用のフェージングがあると、移動体における受信電力は、パラメータfdのレイリー分布(ドップラ拡散)をもつ。
ここで、Fcは、搬送波周波数、
vは、移動速度(メートル/秒)、
Cは、光速(3*108メートル/秒)、
相関時間定数は、
シャドウイング
シャドウイングは、受信機の位置による受信電力の変化(遮断および反射)をモデル化した伝搬効果である。定義によって、シャドウイングの変化はフェージングよりも緩慢であり、搬送波周波数とは無関係に環境によって生じる。
表8は、時間定数(@Fcarrier=850メガヘルツ)を示している。
実施形態において、受信電力は、480ミリ秒の3つの期間で平均化される。この方法は、3.5デシベル未満の受信電力測定値(標準偏差)を与えることになる。平均時間がより長くなると、推定値は向上することになる。
専用モードで伝送を中断すると、音声品質に影響を与える。したがって、移動体が送信/受信しない時間期間の継続期間は、適切なサービス品質を維持するために、最小であるべきである。
GSMシステムにおいて目標のセルを選択するには、電力測定では十分でないことがある。測定値が、偽の結果を戻し得る原因を次に示す。
2つ以上のBCCHの周波数が、同じ周波数を使用する(4/12の再使用は、あまりロバストではない)。
システム干渉波以外の強いもの。
前のセクションに与えられているアルゴリズムを向上し、呼の切断をもたらすであろう偽の検出を無くすために、移動体は、以前と同じ基本的な電力の測定を行うが、MSNに結果を報告しないであろう。その代りに、それは、結果を降順で配列するであろう。最強である、潜在的な目標のGSMのセルの予め定められた数値において、移動体は、FCCHおよびSCHを復号して、これが真のGSMのセルであることを確認することを試みるであろう。
目標のGSMのセルのエネルギーを測定する方法は、別途示される。これらの方法は、GSMのFCCHとの適切な同期およびSCHの復号を可能にするために、mDSPをさらに向上する必要がある。
CDMAチップおよびmDSPの使用
CDMAモードのときに、CDMAチップを使用し続けるが、それを、測定されるセルのGSM周波数に同調する。mDSPは、信号をフィルタにかけて、GSMチャネル(200キロヘルツ)を隔離して、電力を測定するであろう。結果は、さらに処理するために、ARMへ報告されるであろう。
GSMモードのときに、GSMチップに切り換えて、それを、測定されるセルのGSMの周波数に同調させる。mDSPは、信号をフィルタにかけて、GSMチャネル(200キロヘルツ)を隔離して、電力を測定するであろう。この場合に、GSMのチップはGSMチャネルのためのアナログフィルタを含むので、フィルタの要件は軽減される。結果は、さらに処理するために、ARMに報告されるであろう。
CDMAチップおよび外部電力メータの使用(試験のみのため)
CDMAモードでCDMAチップを使用し続けるが、それを、測定されるセルのGSM周波数に同調させる。GSMチャネルフィルタ(200キロヘルツ)を含むべき外部電力メータを追加する。この電力メータは、SBIを介して、ARMに接続されることができる。ARMは、SBIコマンドによって、電力メータの測定値に同期するであろう。
境界セルにおける呼設定
移動体は、自分が境界セル内にいることに気付かない。移動体が境界セル内で呼を設定することを試みるとき、MSNは、MSN構成表を使用して、元のセルのIDを確認するであろう。移動体がサービスしているセルが境界セルであり、移動体の階級値が、移動体がデュアルモードの移動体であることを示すとき、MSNは、移動体にGSMのネットワークに移るように命令するであろう。移動体がデュアルモードでないときは、MSNは、呼の設定を続行するであろう。
現在の設計は、源のGSM1xのセルのフットプリントと、GSM1xの受信可能範囲区域の境界における目標のGSMのセルとの間に1対1の相関があると仮定している。MSNによってサービスされる各セルにおいて、MSNは、次の表10に示されているような情報要素を保持している。表10は、MSN構成表の情報要素を記載している。
HHOの実行
GSMのプロトコルレイヤの処理
GSMのプロトコルスタックは、RRレイヤにおいてハンドオーバ手続きを行なう一方で、プロトコルレイヤ(RR、MM、およびCM)の保全性を維持する。GSMでは、これらのレイヤは、移動体側およびアンカーのMSC上に存在する。
RRレイヤ
ネットワーク側では、RRレイヤはネイティブのGSMのRRレイヤであり、GSMの仕様にしたがうべきである。
移動体側では、RRレイヤは、何らのアイドル手続きを行うことなく、専用モードへ促されるであろう。それに応じて、アイドル処理に関係する全てのパラメータは初期化されるであろう。その後で、RRレイヤは、GSMの仕様にしたがって、新しいGSMの宛先セルとハンドオーバ手続きを行うであろう(主として、GSM04.18のセクション3.4.4)。
ネットワークは、技術間HHO手続きの一部として、暗号化モードを設定する。これを可能にするために、ハンドオーバコマンドメッセージのオプションの暗号化モードの設定のIEは、技術間HHOの必須のIEになる。ネットワークは、これが非同期のハンドオーバであると判断するであろう。
HHO中に、移動体側とMSN側の両者におけるMMレイヤは、GSMのMMプロトコルのMM接続アクティブ状態へ初期化されるであろう。GSM04.08にしたがって、MMレイヤは、ネットワーク側にそのピアエンティティへのRR接続をもつとき、MM接続アクティブ状態である。1つ以上のMM接続がアクティブである。GSMでは、MMレイヤは、ナル状態から始まる、一連の状態遷移を行った後で、MM接続アクティブ状態に入る。これらの状態遷移中に、MMパラメータのリストは、遷移を駆動しているプリミティブから受信される値で初期化される。技術間HHO手続きにおいて、MMレイヤは、MM接続アクティブ状態に促され、したがって、上述のプリミティブ内に含まれる情報は、他の手段を使用して、MMレイヤによって初期化されるであろう。これらのセクションの残りは、初期化されるパラメータを示し、初期化値を特定する。
MM接続数は、既存のCMのトランザクション数にしたがって初期化されるであろう。1つの音声呼のHHOにおいて、接続数は、1に初期化されるであろう。
暗号化キーは、SIMからの値で初期化されるであろう。
チャネルモードは、HOコマンドメッセージからの値で、第1のチャネル(チャネル組1)のモードのIEから初期化されるであろう。このIEは、GSM1xからのHHOにおいて必須であるが、GSMではオプションである。
サブチャネルは、第1のチャネルの説明から、IEの時間の後で、HOコマンドメッセージからの値で、初期化されるであろう。
MOでは、音声呼に対しては0001に、緊急呼に対しては0010に設定されるでろう。
MTでは、呼は使用されないであろう。
移動局の階級値。GSMの階級値は、GSM1xモードでも規定される。階級値は、HHO手続きの一部ではない(認証手続きにおいて送られる)。
GSM1xの呼が、IMSIを使用して初期化されたとき、移動体識別のタイプは、IMSIになるであろう。値は、SIMからEFimiから求められるであろう。
緊急呼では、移動体識別は初期化されるであろう。(1つの選択肢はIMEIを使用することである。ネットワーク側でIMEIを得るやり方を見付ける必要がある。移動体識別が、ハンドオーバ中およびその後に要求されるかどうかでさえ確かではない。)
全ての場合において、TMSIは使用されない。
“ローミングにおける禁止位置区域”と、“サービスの領域規定における禁止位置区域”のリストとは、HHOの一部として削除されるであろう。(GSMでは、これらはパワーダウン時に削除されるので、GSMモードでなくなること(すなわち、GSM1xになること)は、GSMのパワーダウンに似ている。)
CMレイヤ
GSMのCMレイヤは、3つの構成要素、すなわち、CC、SS、およびSMSから成る。全ての3つの構成要素の文脈は、HHO中に初期化されなければならない。この文書の現在の説明では、CCのみが扱われる。
CMサブレイヤのCCの構成要素は、呼の制御および呼に関係する補助サービスを担当する。この文書の現在の説明では、CCの1つのみのインスタンスが支援され、いくつかの将来のフックは別にして、呼に関係するSSは支援されない。
IEI: 04H
長さ: 01H
値: A0H
ベアラ能力2は、(音声呼に使用されない)この段階に関連していない。
発呼当事者のBCD番号は、GSM1xモードで呼がもつ発呼当事者のBCD番号にしたがって初期化されるであろう。
被呼当事者のBCD番号は、GSM1xモードで呼がもつ被呼当事者のBCD番号にしたがって初期化されるであろう。
被呼当事者のサブアドレスは、GSM1xモードで呼がもつ被呼当事者のサブアドレスにしたがって初期化されるであろう。
当事者のサブアドレスの転送は、この段階において支援されていない。
下位レイヤの互換性Iは、(音声呼に使用されない)この段階において支援されていない。
下位レイヤの互換性IIは、(音声呼に使用されない)この段階において支援されていない。
上位レイヤの互換性IIは、(音声呼に使用されない)この段階において支援されていない。
CCの能力は、初期化されるであろう。
CMのサービスタイプは、MMレイヤのように初期化されるであろう。
移動局の階級値は、規定情報に基づくであろう。
移動体識別は、MMレイヤのように初期化されるであろう。
チャネルタイプは、MMレイヤのように初期化されるであろう。
サブチャネルは、MMレイヤのように初期化されるであろう。
SMS(SMSサブレイヤ)の処理
HHO中のSMSの処理は、文書のこの説明によって支援されていない。
補助サービス(supplementary service)の処理(SSサブレイヤ)
CMサブレイヤのSSの構成要素は、補助サービスの管理を担当する。HHO中のSSの管理の処理は、文書のこの説明によって支援されていない。
GSMでは、異なるプロトコル層(CM(CC、SS、およびSMS)、MM、およびRR)からの全てのシグナリングメッセージは、レイヤ2において1つの待ち行列によって処理される。ネットワークとの通信は、停止および待機のアプローチを使用して行われる。メッセージがネットワークへ送られると、次のメッセージは、第1のメッセージがネットワークによって肯定応答された後でのみ伝送される。このアプローチでは、複製を避けるために、トグルビットが使用される。ネットワークにおいて、トグルビットの同じ値をもつメッセージが受信されると、それは捨てられるであろう(メッセージは複製である)。しかしながら、肯定応答メッセージは、それでも移動体へ送られるであろう。
GSM1xおよびGSMは異なるボコーダを使用する。したがって、MSNは、要求された音声サービスを、GSMのMSCへ送られている一部のハンドオーバ要求メッセージとして特定すべきである。要求されるサービスとして、EVRCを使用することが提案される。
このタイプのハンドオフは、GSM1xのMSNとのGSMのMSNとの間で行われる。GSM1xのMSNは、アンカーのMSNとして働く。ゲート伝送またはデュアル受信チェーン方法が採用されるとき、GSM1xのMSNによってMSへ与えられる情報も使用可能である。
図9は、1つの実施形態にしたがって、GSM1xからGSMへのハンドオフメッセージの流れ図を示す。図9は、GSM1xのMSNとGSMのMSCとの間の回線接続を要求する成功の基本的な技術間のハードハンドオフのシグナリングを示している。
ステップ903では、GSM1xのBSCは、GSM1xのMSNによって送信されたGSMのネットワークパラメータを、MSへ送る。このメッセージは、GSM1xシグナリングトンネル機構を使用して送られる。
ステップ905では、目標のGSMのMSCは、ハンドオーバが要求されたというメッセージ(Handover Required message)を受信すると、ハンドオーバ要求メッセージを目標のGSMのBSCへ送るべきである。GSMのMSCは、ハンドオーバが要求されたというメッセージを送ることと並行して、タイマT3103を開始する。
ステップ908では、GSMのMSCは、ハンドオーバ番号を受信すると、MAPハンドオーバ準備応答を、GSM1xのMSNへ戻す。これは、GSMのBSCから受信された完全なハンドオフ要求Ackメッセージを含んでいる。
ステップ910では、GSMのMSCは、GSM1xのMSNから呼を受信すると、ハンドオーバ番号を使用して、MAPハンドオーバ報告送付応答を送ることによって、VLRにおいてハンドオーバ番号を解放する。
ステップ912では、GSM1xのMSNは、ハンドオフ要求Ackメッセージの内容を使用して、GSMのRRのレイヤ3のハンドオーバコマンドを形成する。このメッセージは、古いGSM1xのBSCへ送られるべきである。しかしながら、ハンドオフコマンドのIOSのフォーマットは、GSMのハンドオーバコマンドに適応しない。したがって、このメッセージは、(ADDSによって)GSM1xトンネリング機構を使用して、古いGSM1xのBSCへ送られるであろう。
ステップ914では、MSは、GSMハンドオーバコマンドを抽出し、ハンドオフの実行を開始する準備が完了する。先ず、MSは、目標のGSMのセルのFCCHおよびSCHを得る(下記の注を参照)。その後で、MSは、GSMハンドオーバコマンドに定められているように、目標のTCHに同調する。
SCHを得るのに、別の4.6ミリ秒が要求される。
ステップ915では、新しいGSMのBSCが、ハンドオーバ検出メッセージをGSMのMSCへ送る。
ステップ919では、GSM1xのMSNは、GSMのMSCからハンドオーバ完了メッセージを受信すると、クリアコマンドメッセージをGSM1xのBSCへ送り、タイマT315を開始する。
GSM1xのMSNは、GSM1xのBSCからクリア完了メッセージを受信すると、タイマT315をリセットする。
ステップ922では、(MSによって、または他のパーティ加入者によって)呼を終了すると、GSM1xのMSNは、自分自身とGSMのMSCとの間の回線をクリアする。
GSMプロトコルスタックの共通の実行は、MSは専用モードである間、GSM1xのようなGSM/UMTS以外の技術から、GSMへのハンドオフを支援しない。したがって、上述の手続きを支援するために、MS側における、GSMプロトコルスタックの変更は要求されない。
タイマ
タイマは、ハンドオフ手続きに関与する。
GSM1x側においてハンドオフ手続きに関与するタイマは、次のものである:
タイマT7;
タイマT315;
タイムT9;
タイマT11。
タイマT7の特性は、表12に記載されている。
タイマT11は、ここでは関連がない。その機能は、目標のBSCに関係し、この場合は、GSM側によって含まれる。
GSM側のハンドオフ手続きに関与するタイマは、次のものである:
タイマT3124;
タイマT3105;
タイマT3103。
タイマT3124の特性は、表14に記載されている。
MAPプロトコルのエラー
GSMのMSCにおいてMAPハンドオーバ準備要求を受信した後で、GSMのMSCにおけるMAPプロトコルのエラーは、次に示すものの結果として生じ得る。
検出されたユーザのエラー、
プロバイダのエラー(構成要素の拒絶、MAPのダイアログのアボーション)、および、
不成功のハンドオーバ番号の割り振り。
無線資源割当ての失敗
目標のBSC(GSMのBSC)は、資源を割り振ることができないとき、ハンドオーバ失敗メッセージを発行して、それをGSMのMSCへ送る。
BSCがハンドオフが要求されたというメッセージを開始すると、MSNは、ハンドオフ要求拒絶メッセージを送って、要求されたハンドオフを行うことができないことを示す。ハンドオフ要求拒絶メッセージを受信すると、CDMAのBSC(GSM1xのBSC)は、デバイスが処理を開始することに依存して、タイマT7をリセットすべきである。
MSがGSMのネットワークへのハンドオフに失敗すると、呼が切断されるであろう。この場合は、目標のBSC(GSMのBSC)上の割り振られた資源が解放されるであろう。これは、目標のBSC(GSMのBSC)においてタイマT3105によって制御される。
実施形態にしたがうと、標準のGSMのハンドオフにおいて、MSが、そのハンドオフ先の新しいBSCとの通信を同期させることができる4つの方法がある。表17は、ハンドオフ同期方法を示している。
GSM1x(CDMA)のセルが、有効な“ローカルGSM時間”をもたず、したがって、それと新しいGSMのセルとの間の有効なRTDまたはOTDを測定できない。このために、MSは、新しいBSC(GSMのBSC)と同期するために必要とされるTAを計算することができず、したがって、非同期方法のみを使用することができる。
このセクションは、GSM1xからGSMへのハードハンドオフ手続きの詳細な記述を与える。これは、主として、最後のシステム設計において最終的に採用されなかった案を対象とする。
図13は、境界セルおよびパイロットビーコンを示している。GSMのみの受信可能範囲1302、1304、GSMの受信可能範囲およびオプションのCDMA遷移セル1306、1308、境界セルトリガライン1310、1312、並びにCDMA受信可能範囲およびオプションのGSM受信可能範囲1314、1316が示されている。
パイロットビーコンユニットは、余分な装備を取り除いたCDMAセルであり、パイロットチャネルのみを伝送する。これらは、GSM1xの受信可能範囲区域と境界を接しているGSMのセルと物理的に並置されている。図13において、セル5、7、および8は、パイロットビーコンユニットを含む。MSの観点から、パイロットビーコンユニットは、別のCDMAシステムに属する標準のCDMAの近隣セルである。MSは、その強度を測定し、適切な閾値の条件が満たされると、GSM1xのBSCへ報告する。
GSM1xのネットワークが最初に配備されるとき、および各ネットワークトポロジの変更中に、近隣リスト表を更新する必要がある。
MSは、ハンドオフを行なうように命令されるまで、GSMのRANに気付かない。MSは、ハンドオフ手続き中に、GSMのRAN上で専用モードに入ることができる前に、GSMのFCCHおよびSCHを獲得しなければならない。
GSM1xのMSNは、GSM1xの受信可能範囲区域の境界に沿っていて、各々がGSMのセルと境界を接しているセクタのリストをもつように構成されている。上述の例では、GSM1xのMSNにおいて、セクタ2γ、2β、3β、および4βは境界セルとして構成されている。MSがこのようなセクタに入るとき、MSNの動作は、パイロットビーコンの場合に似ている(0参照)。
GSM1xのネットワークが最初に配備されるとき、および各ネットワークトポロジの変更中に、近隣リスト表を更新する必要がある。
遷移セル
遷移セルは、低容量のGSM1xのセルであり、これは、パイロットビーコンユニットと同様に、GSMの受信可能範囲区域にオーバーラップしている。例では、GSMのセル5、7、および8は、それらと並置されるGSM1xの遷移セルをもち得る。MSが遷移セルに(CDMAのように)ソフトハンドされると、GSM1xのMSNは、GSMのネットワークへの技術間ハードハンドオフを直ちに開始する。
GSM1xのネットワークが最初に配備されるとき、および各ネットワークトポロジの変更中に、近隣リスト表を更新する必要がある。
MSは、ハンドオフを行うように命令されるまで、GSMのRANに気付かない。MSは、ハンドオフ手続き中に、GSMのRAN上で専用モードに入ることができる前に、GSMのFCCHおよびSCHを獲得しなければならない。
この方法では、MSは、その伝送を所定の時間間隔で停止し、そのRFチェーンに同調して、GSMのネットワークセルを受信し、復号し、その強度をGSM1xのMSNに報告する。この方法は、いくつかの欠点をもつ。
これは、2つの周波数間におけるRFチェーンの高速同調を必要として、他の技術から十分な情報を受信し、復号することができる。
この方法では、MSは第2のRXチェーンをもち、これは、GSMネットワークのセルを受信し、復号し、その強度をGSM1xのRANへ報告するように、変えられることができる。この方法を使用して、呼は、GSM1xのネットワーク上での何らの中断なく、続行することができ、一方で、MSも、GSMのネットワークを監視する。この方法はいくつかの欠点をもつ:
GSMのネットワークを監視するための特別のハードウエアが必要である;
第2のRXチェーンのために、電力消費がより高い;
2つのプロトコルスタック(GSM1xおよびGSM)を並行して実行する必要がある。
前のセクションでは、いくつかの検出技術が提示された:
パイロットビーコン;
(位置に基づく)境界セル;
遷移セル;
ゲート伝送;
デュアルRXチェーン。
2つのMSに援助される方法、すなわち、ゲート伝送およびデュアルRXチェーンは、目標のMSM(MSM−6300)の制約のために、最初の製品発売のオプションではない。さらに加えて、RAN側(CDMA)で要求される支援のレベルは保証されず、(CDMAおよびGSMの両者の)MSのソフトウエアの複雑さのレベルは、比較的に高い。他の3つの方法は、ネットワークが開始する。
本明細書において詳しく示され、記載されているGSMのハードハンドオフのための特定のシステムおよび方法は、本発明の上述の目的を十分に実現することができる一方で、これは、本発明の現在の好ましい実施形態であり、したがって、本発明によって広く検討されている主題を表わしていること、本発明の技術的範囲は、当業者には明らかになり得る他の実施形態を十分に含むこと、並びに、したがって、本発明の技術的範囲は、特許請求項以外のものによって制限されないことが理解される。特許請求項の中で、要素が単数形で参照されていることは、“1つ、しかも1つのみ”を意味することを、そのように明示的に記載されていない限りは、意図されておらず、むしろ、“1つ以上”であることを意図されている。当業者に知られている、または後で知られることになる上述の好ましい実施形態の要素の、構造上および機能上の全ての対応するものは、本明細書において参照によって取り入れられ、本明細書の特許請求項によって含まれることが意図されている。さらに加えて、デバイスまたは方法が、本発明によって解決されることが求められる各および全ての問題に対処していること、すなわち、それが、本発明の特許請求項によって含まれることは、必須ではない。さらに加えて、本発明の開示における要素、構成要素、または方法ステップは、特許請求項内に明示的に記載されている要素、構成要素、または方法ステップであるかどうかとは無関係に、何れも、一般向けであることを意図されていない。この中で権利を主張している要素は、“のための手段(means for)”という語句を使用して明示的に記載されていないならば、または方法の特許請求項の場合は、“動作(act)”ではなく、“ステップ(step)”として記載されていない限り、米国特許法第112条、第6項の規定のもとで解釈されない。
Claims (6)
- CDMAのネットワークからGSMのネットワークへのハンドオフ方法であり、
移動体がCDMAの境界セルによってサービスされると判断することと、
移動体がCDMAの境界セルによってサービスされると判断した後で、候補のGSMのセルのリストを移動体へ送ることと、
候補のGSMのセルのリストを受信した後で、候補周波数サーチ応答メッセージを移動交換ノード(Mobile Switching Node, MSN)へ送ることと、
移動体が周囲のGSMのネットワークを測定することを示す候補周波数サーチ制御メッセージを移動体へ送ることと、
周囲のGSMのネットワークを測定することと、
測定の報告をMSNへ送ることと、
報告に基づいてハンドオフのためのGSMのセルを選択することとを含む方法。 - ハンドオフメッセージを移動交換ノード(MSN)へ送ることをさらに含む請求項1記載の方法。
- 選択されたGSMのセルに対応するGSMのMSCへハンドオーバメッセージを送ることをさらに含む請求項1記載の方法。
- 移動体がCDMAの境界セルによってサービスされるかを判断するための手段と、
移動体がCDMAの境界セルによってサービスされると判断した後で、候補のGSMのセルのリストを移動体へ送るための手段と、
移動体が周囲のGSMのネットワークを測定することを示す候補周波数サーチ制御メッセージを移動体へ送るための手段と、
移動体の周囲のGSMのネットワークの測定についての、移動体からの報告に基づいて、ハンドオフのためのGSMのセルを選択するための手段とを含む移動交換ノード(MSN)。 - デュアルモードの移動局であって、
信号を受信および送信するためのアンテナと、
送信機と受信機とを切り換えるために送信機および受信機に結合されたデュープレクサと、
信号を受信するためにデュープレクサに結合された受信機と、
信号を送信するためにデュープレクサに結合された送信機と、
CDMAのネットワークへのハンドオフ手続きを行うために使用されるGSM1xのプロトコルスタックと、
GSMのネットワークへのハンドオフ手続きを行うために使用されるGSMのプロトコルスタックと、
CDMAのネットワークとGSMのネットワークとの間でハンドオフを行うために、GSM1xのプロトコルスタックとGSMのプロトコルスタックとに結合されたプロセッサであって、信号を受信および送信するために受信機および送信機にも結合されたプロセッサとを含むデュアルモードの移動局。 - CDMAのネットワークからGSMのネットワークへのハンドオフの方法を行うコンピュータプログラムによって実行可能な命令のプログラムを具体化するコンピュータ読み出し可能媒体であって、方法が、
移動体がCDMAの境界セルによってサービスされると判断することと、
移動体がCDMAの境界セルによってサービスされると判断した後で、候補のGSMのセルのリストを移動体へ送ることと、
候補のGSMのセルのリストを受信した後で、候補周波数サーチ応答メッセージを移動交換ノード(MSN)へ送ることと、
移動体が周囲のGSMのネットワークを測定することを示す候補周波数サーチ制御メッセージを移動体へ送ることと、
周囲のGSMのネットワークを測定することと、
測定の報告をMSNへ送ることと、
報告に基づいてハンドオフのためのGSMのセルを選択することとを含むコンピュータ読み出し可能媒体。
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