JP2008263595A - 高速中継局ハンドオーバ - Google Patents

Abstract

【課題】既存のシステム／標準及び新たなネットワークにおいて、移動局のいかなる変更も要求することなく、高速中継局ハンドオーバのサポートを提供する。
【解決手段】ネットワーク内の移動局にハンドオーバ状態を信号で伝える方法であって、前記ネットワークでのトポロジーに基づきハンドオーバ状態を決定すること、前記移動局にハンドオーバ状態を該移動局に信号で伝えることを含む。この方法に従って動作するように適応させた基地局及び中継局もまた開示されている。
【選択図】図２Ａ

Description

本発明は、高速中継局ハンドオーバを起動する方法に関する。より詳しくは、複数の基地局、及び固定中継から移動中継にいたるそれらの拡張中継トポロジーに関する。

ハンドオーバ（ＨＯ）は、モバイルアプリケーション（例えば、参照によりここに組み入れられた非特許文献１）において、重大な問題の１つである。無線システムにおいて、特に比較的小さいセルサイズ、すなわちマイクロセルが用いられている場合、ハンドオーバ手順は、システムのパフォーマンスに重大な影響を与える。現在のシステム及びネットワークは、移動局（ＭＳ）が接続を中断することなく１つの基地局から他の基地局へ切り替えることができるシームレスハンドオーバをサポートする必要がある（参照によりここに組み入れられた非特許文献２、３）。ハンドオーバ処理は、提供基地局（ＢＳ）への接続点からターゲット基地局への接続点へ移動する移動局による処理として定義できる。

今までのところ、実際のアプリケーション、及び３ＧＰＰ（参照によりここに組み入れられた非特許文献４、非特許文献５、非特許文献６）のような現存の標準の中でサポートされている、主に３つのハンドオーバ方法がある。

・ハードハンドオーバ（ＨＯ）
・高速基地局スイッチング（ＦＢＳＳ）
・マクロダイバーシティハンドオーバ（ＭＤＨＯ）
普通、ＨＨＯが必須であり、その他は任意である。

従来、ハンドオーバ手順は異なる基地局からの信号強度に基づくもので、これは高速ハンドオーバ（参照によりここに組み入れられた非特許文献７）をサポートする最も効果的な方法である。

最近の研究では、中継技術が、セルラーシステムの容量を増加でき、しかもそのサービスエリア全体を改善することができることがわかってきた。予想できるように、無線システムにおける中継局の発達は、ハンドオーバの仕組みに関して多くの課題がもたらされる。これに関し、２つの重大な課題を挙げることができる。1番目の課題は、既存のいかなるシステムにおいても、従来のハンドオーバは、中継局間で行われるハンドオーバにはそのまま適用することができないということである。２番目の課題は、いかなるシステムも高速ハンドオーバを実行可能にするために、移動局に新たな特徴を追加する必要があり、この新たな特徴は、逆に移動局の複雑さとコストを増加させるということである。

特許文献１は、異種のネットワーク間の垂直ハンドオーバにおけるサービスの質をサポートする方法及びシステムを開示している。ハンドオーバは移動ホストと異種ネットワークに配置されている対応のノードとの間でサポートされている。ハンドオーバパスは、複数のサービスプロパティの質を適合させるために確立される。確立されたハンドオーバパスと確立された第１の予約パスとを考慮するアドミッション制御が実行される。ゲートウェイは、用いるハンドオーバパスを決定するために交信される。決定されたハンドオーバパスは垂直ハンドオーバをサポートするために用いられる。第２の予約パスは、第１の予約パス及びハンドオーバパスを維持している間に確立される。

特許文献２は、無線送受信機からの送信電力を制御する方法に関するものである。他の無線デバイスから受信された信号に対し、信号対干渉比（ＳＩＲ）が推定される。該無線送受信機と該他の無線デバイスとの間の同期はずれの状態は、ＳＩＲを基に確認される。該無線送受信機からの送信電力の変化は、同期はずれの状態が確認されていないとき、ＳＩＲを基に制限される。

特許文献３は、セルラーネットワークにおいてダウンリンクコネクションを提供するための方法及びシステムに関するものである。セルラーネットワークのセルを与える少なくとも２つのネットワークエレメントを制御する中央ネットワークエレメントへ、選択されたセルを示すフィードバック情報が送信される。ダウンリンクコネクションを確立するために、該少なくとも２つのネットワークエレメントは、該フィードバック情報を基に該中央ネットワークエレメントにより制御される。従って、非中央ネットワークエレメントのダウンリンク送信は、フィードバック情報の受信誤りによるパフォーマンスロスを減少するように、ネットワークにより制御される。フィードバック情報は、サイト選択ダイバーシティ送信制御方式により得られたテンポラリーＩＤであってもよい。

特許文献４は、電気通信ネットワークにおいてサービング（serving）ネットワークエレメントを選択する方法を開示している。移動性エージェントすなわちルータは、少なくとも１つの移動ノードにメッセージを広告することによって、１または複数のネットワークエレメントに関する属性情報を送信する。この情報は、該移動ノードにおいてサービングネットワークエレメントを選択するために用いられる。
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本発明の第１の側面によれば、ネットワーク上の移動局にハンドオーバ状態を信号で伝える方法を提供する。該方法は、ネットワーク内でのトポロジーに基づきハンドオーバ状態を決定するステップと、サブフレームを送信する期間における通常の送信電力を修正することにより、前記移動局での受信電力を表すハンドオーバ状態を該移動局に信号で伝えるステップとを含む。

第１の側面の第１の構成では、メッセージ中に、少なくとも１つの推薦できる基地局または中継局を含む。

上記側面の他の構成では、ハンドオーバ状態は、増加させる要因（エンハンスメント要因）及びまたは低下させる要因（ディクリース要因）を考慮することにより決定され得る。

上記側面のさらに他の構成では、増加させる要因及びまたは低下させる要因は、ホップ数、アンテナ構成、及びまたは移動チャンネル状態を含み得る。

上記側面の構成では、ＭＡＣフレームのフィールド内の実効電力が修正され得る。

上記側面のさらに他の構成では、ＰＨＹ−アンブルが修正され得る。

上記第１の側面のさらに他の構成では、実効電力及び通常の送信電力は連続して送信され得る。

上記側面の他の構成では、実効電力及び通常の送信電力は並列に送信され得る。

本発明の第２の側面によれば、移動ネットワークにおける基地局を提供する。該基地局は、該ネットワークにおけるトポロジーに基づきハンドオーバ状態を決定する手段と、送信電力を減少することにより、ハンドオーバ状態を該移動局に信号で伝える手段と、を含む。

上記側面の構成では、基地局は、該第１の側面またはその構成のうちのいずれか１つに従って動作するようになっていてもよい。

本発明の第３の側面によれば、移動ネットワークにおける中継局を提供する。該中継局は、修正された送信電力に基づき、基地局からのハンドオーバ状態を受信する手段と、該基地局から受信された修正された送信電力に従って、該送信電力を修正することにより、該移動局にハンドオーバ状態を信号で伝える手段と、を含む。

上記側面の構成では、該中継局は該第１の側面またはその構成のうちのいずれか１つに従って動作するようになっている。

本発明の第４の側面によれば、ネットワーク上の基地局から移動局へ、ハンドオーバ状態を信号で伝えるように適応させた信号を供給する。該信号は該移動局に対するハンドオーバ状態に従って該基地局で修正された送信電力を含むサブフレームからなる。

該第４の側面の構成では、ＭＡＣフレームは実効電力を示すフィールドを含み得る。

上記側面の他の構成では、ＰＨＹ−アンブルは変更し得る。

該第４の側面のさらに他の構成では、実効電力及び通常の送信電力は連続して送信され得る。

上記側面のさらに他の構成では、実効電力及び通常の送信電力は並列に送信され得る。

本発明の第５の側面では、該第４の側面に従った信号から、実効電力及び通常の送信電力を決定する手段を含む移動局を提供する。

該第５の側面の構成では、該電力決定手段は、実効電力及び通常の送信電力を並列に送信するフィールドを検知及び判定するように適応させ得る。

上記側面の他の構成では、該電力決定手段は、実効電力及び通常の送信電力を連続して送信するフィールドを検知及び判定するように適応させ得る。

以下、本発明のこれら及びその他の側面は、添付の図面を参照して、例のみによりさらに説明する。

３つのハンドオーバ方法では、既に述べたように、ＨＨＯは、異なる基地局からの信号強度に基づくだけであるため、実際の動作において最も簡単な方式である。ＦＢＳＳについて、基地局及び移動局は、該移動局とともにＦＢＳＳに加わる基地局のリスト（いわゆるダイバーシティセット）を保持する。移動局は、ダイバーシティセット中の基地局を連続的に監視し、アンカー基地局を決定する必要がある。移動局は、アップリンク及びダウンリンクメッセージのために、該アンカー基地局とのみ通信を行う。チャネルクオリティ情報（ＣＱＩ）チャネル（ＣＱＩＣＨ）を介してサービング基地局の信号強度を通信することにより、アンカー基地局が手順を更新することができる。該リスト内で変更され得るアンカー基地局からデータを受信するか送信するかの移動局による決定で、ＦＢＳＳが始まる。ハンドオーバは、基地局または移動局のいずれか一方により開始される。基地局がハンドオーバを開始した場合、基地局は選択されたアンカー基地局をＣＱＩＣＨで報告する。基本的に、該データはダイバーシティセット中の全ての基地局に同時に送信することが要求される。ダイバーシティセットの操作と同様に、同じ時間間隔でダイバーシティセットの複数の基地局からユニキャストメッセージ及びトラフィックを送信または受信することを移動局が決定したときに、ＭＤＨＯは開始される。

ＦＢＳＳ決定及び開始の例として(IEEE 802.16e-2006, IEEE Standard for Local and metropolitan area networks, "Part 16: Air Interface for Fixed and Mobile Broadband Wireless Access Systems, Amendment 2: Physical and Medium Access Control Layers for Combined Fixed and Mobile Operation in Licensed Bands", IEEE, 28 February 2006, incorporated herein by reference)、ＦＢＳＳをサポートする基地局は、H_Addスレッショルド及びH_Deleteスレッショルドを含むＤＣＤ（ダウンリンク・チャネル・ディスクリプター）メッセージをブロードキャストすることになっている。これらスレッショルドは、ＦＢＳＳ可能な移動局が、他のアンカー基地局への切り替え、すなわち、ダイバーシティセットの変更を要求するために、MOB_MSHOREQを送信すべきか否かを決定するのに、該移動局により用いられる。基地局の平均ＣＩＮＲ(mean Carrier to Interference plus Noise Ratio)が、H_Addスレッショルドより小さいとき、移動局は、ダイバーシティセットからのこの基地局の削除を要求するためにMOB_MSHO-REQを送信する。隣接基地局の平均ＣＩＮＲがH_Addスレッショルドより大きいとき、移動局は、ダイバーシティセットへのこの隣接基地局の追加を要求するためにMOB_MSHO-REQを送信する。いずれの場合においても、アンカー基地局は、更新されたダイバーシティセットとともにMOB_BSHO-RSPで応答する。

移動局に利用できる全てのリンクが同様のパフォーマンスをもつ場合、ホップ数、すなわち、基地局から該移動局への中継ステップの数が、ハンドオーバを考慮するための決定的な要因となる。ハンドオーバに関し、ネットワークモデル例が図1に示すように説明できる。ここでは、車両の形で表されている移動局は、第１基地局ＢＳ＃１から第２基地局＃２へ移動し、ハンドオーバし得る。基地局ＢＳ＃１及びＢＳ＃２は、基地局バックホールコネクションを介してオペレータ基幹ネットワーク及びＡＳＡサーバにリンクされている。より具体的には、上述のＩＥＥＥ８０２．１６ｊ規格に基づき中継するシナリオの場合、３つの典型的な使用シナリオ（すなわち、固定、ノマディック、移動）が確認される。また、移動中継においては、さらに２つの異なる移動中継、すなわち、移動車両使用法とＯＴＭ（on-the-move）オペレーションがある。移動車両使用法に利用される移動中継局は、移動中継局として定義できる。移動中継局の利用に関し、移動局デバイスは移動車両上に移動車両とともに動き、移動中継局は該車両に搭載される。該移動局が該移動中継局にのみ接続可能であると想定した場合、ハンドオーバの問題において、移動中継局に関しては、ネットワークは該移動中継局自体を考慮するだけでよいので（移動局へ中継する移動中継局を考慮する必要がない）、該移動中継局は移動局と同じであるとして扱える。ノマディック中継局（ＮＲＳ）は、操作されるときは固定されるので（移動している間はスイッチがオフされている）、ハンドオーバの観点から、固定中継局（ＦＲＳ）と類似する。上記説明と、図1のネットワークモデルを考慮すると、中継展開のための新たなメットワークモデルが、図２Ａに示すように設定することができる。このネットワークモデルは、基地局バックホールコネクションを介してされたオペレータ基幹ネットワーク及びＡＳＡサーバにリンクされた多くの基地局ＭＲ−ＢＳ１及びＭＲ−ＢＳ２を含む。複数の固定またはノマディック中継局ＦＲＳ−ＮＲＳ１−１、ＦＲＳ−ＮＲＳ１−１−１、ＦＲＳ−ＮＲＳ１−２、ＦＲＳ−ＮＲＳ２−１、及びＦＲＳ−ＮＲＳ２−２は、移動中継／基地局ＭＲ−ＢＳ１及びＭＲ−ＢＳ２にそれぞれリンクされる。点線の矢線ＨＯ１に示されているように、移動局または移動中継局ＭＳ−ＭＲＳは、ＭＲ−ＢＳ１とＭＲ−ＢＳ２との間で水平ハンドオーバを開始でき、これはコネクションの接続形態レベルが変化しないことを暗に意味する。これとは対照的に、実線の矢線ＨＯ２は、ＭＲ−ＢＳ２とＦＲＳ−ＮＲＳ２−２との間のハンドオーバを示しており、接続形態においてさらなるホップを付け加えるまたは削除することがある。移動局または移動中継局ＭＳ−ＭＲＳはさらに先へ移動し、垂直ハンドオーバに対応する実線の矢線ＨＯ３、ＨＯ４、ＨＯ６、及び水平ハンドオーバに対応する点線の矢線ＨＯ５、ＨＯ７に示すように、さらなるハンドオーバが起こりえる。

図２Ｂは上記を考慮した対応のネットワークにおけるトポロジーを概略的に示している。最上部に、移動中継／基地局ＭＲ−ＢＳ１及びＭＲ−ＢＳ２があり、固定／ノマディック中継局は、基地局からのホップ数に応じたレベルに配置されている。図２Ａに示されているトポロジーを反映して、ＦＲＳ−ＮＲＳ１−１、ＦＲＳ−ＮＲＳ１−１−１、ＦＲＳ−ＮＲＳ１−２、ＦＲＳ−ＮＲＳ２−１、及びＦＲＳ−ＮＲＳ２−２は、基地局からのそれぞれの距離で表されている。図２Ｂにおいて、同じレベルに示されている中継局は、等しいホップ数をもつ。繰り返しになるが、実線の矢線ＨＯ１、ＨＯ３、ＨＯ４、及びＨＯ６は、移動局または移動中継局について垂直ハンドオーバを表し、点線の矢線ＨＯ１、ＨＯ５、及びＨＯ７は水平ハンドオーバを表す。

中継展開のための新たなネットワークモデルに基づくと、高速ハンドオーバに関するいくつかの課題が強調される。

水平連鎖に沿ったハンドオーバにおいて、前述したような従来のハンドオーバを適用することは依然として適している。しかし、垂直連鎖に沿ったハンドオーバでは、従来のハンドオーバはいくつかのシナリオにおいてもはや適していない。一例が図３に示されている。ここでは中継システムにおけるハンドオーバの典型的なシナリオが示されている。トポロジーに示されているように、移動局ＭＳは、パスＲ１（ＢＳ−ＲＳ₁₁−ＭＳ）とパスＲ２（ＢＳ−ＲＳ₂₁−ＲＳ₂₂−ＭＳ）のうちのどちらかを介して基地局ＢＳに接続できる。移動局ＭＳでの中継局ＲＳ₁₁からの受信電力が、ある特定の値より低くなり、ＲＳ₂₂からの受信電力が高くなると、移動局ＭＳはＲＳ₁₁からＲＳ₂₂へのハンドオーバを開始するはずである。ここでは移動局はＲＳ₂₂へハンドオーバするはずであると説明しているが、実際には、ＲＳ₂₂にリンクするよりもＲＳ₁₁にまだリンクしている方が好ましいこともある。その理由は、パスＲ１（ＢＳ−ＲＳ₁₁−ＭＳ）はたった２ホップであるのに、パスＲ２（ＢＳ−ＲＳ₂₁−ＲＳ₂₂−ＭＳ）は３ホップであり、これは、キャパシティの低下またはパフォーマンスの劣化を暗に示すことにもなる。

基本的に、マルチホップシステムでは、多くのターゲット基地局／中継局で利用可能な多くのリソースも考慮する必要があるため、信号強度（平均ＣＩＮＲ）だけではハンドオーバを決定するには不充分である。後者がネットワークトポロジー及び関係ある対応の中継計画を充分に配慮するように、移動局を複雑にすることも可能な解決方法である。

本発明は、中継トポロジーと、各基地局の電力インディケーションに対するパフォーマンスの計測法を変え、高速ハンドオーバを可能にする新規な方式を提案する。電力インディケーションは、基地局及び中継局間のネットワークトポロジー及びリンクレベルの質を反映するために変換された実際の電力レベルであることを留意していただきたい。電力レベルは、ハンドオーバ処理手続き中に、移動局により検知される。これら電力レベルは、基地局または中継局でデータ送信する際の送信電力レベルとは異なることもある。しかし、移動局はこれら実効電力インディケーションに基づきハンドオーバについて高速に決定することができる。

本発明の中心となる概念は、ネットワークが、そのサポートする中継トポロジー及び中継リンクパフォーマンスを実効電力インディケーションに変換するメカニズムを考案したことである。電力インディケーションは、受信電力を検知するための移動局の相関処理の場合と同様に、移動局により直接読み取ることができるか、または移動局により効果的に検知できる。詳細な実装及び動作については次のセクションで説明される。この処理手順により、移動局がハンドオーバを開始することが容易となる。一方、本発明を用いると基地局はハンドオーバを起動でき、該ハンドオーバ要求は、移動局での不要な拒否（これはリンクの質の悪さ、またはターゲット基地局におけるリソースを使用できないことによる）を避けるために、容易に適合できるであろう。さらに、基地局により要求された、通常の必須のハンドオーバにおいても、基地局は、都合よく、メッセージ中に少なくとも１つの推薦できる基地局／中継局（通常２以上の基地局／中継局）を含む。このメッセージは移動局により依然として拒否され得る。従って、高速ハンドオーバを実現するめにネットワークとその移動局の測定値を一致させるためのトンネルを、ネットワークとその移動局に対し設定する事を提案する。この方式の主要な利点は、高速ハンドオーバを確立することと、それと同時に不要／頻繁なハンドオーバを避けることである。

該方式は、主に、基地局及びその中継局において作動される。全ての基地局及びそれらの中継局は、ネットワークトポロジーと、これらの間のネットワークパフォーマンスを充分に配慮できる。これは、基地局との中継ネットワーク全体を形成するオペレータに属するこれら中継局に適用する。その結果、基地局及びまたは中継局はそれらの移動局に直接の示唆を与えることができる。これら示唆は、トポロジー及びネットワーキング情報の全てを含むことができる。

前述したように、ハンドオーバ手法は、特に高速ハンドオーバにおいては、主に受信信号電力強度に基づいている。従って、ネットワークトポロジー及びパフォーマンスを電力インディケーションに変換する手法を提案する。この変換にはいくつかのパラメータがあり、いまのところ、次のように分類できる。すなわち、第１は、ネットワークの効率及びパフォーマンスを増加させるパラメータに関するものである。第２は、ネットワークの効率及びパフォーマンスを低下させる全てのパラメータを考慮する。これらの考察に基づき、実効電力インディケーションは次のように定義できる。

ここで、ξは‘実効インディケーション’を表す。その結果、ξ_powerは、電力の実効インディケーションを表す。

ξ_{enhancement_facts}は、システム効率及びパフォーマンスを増加させる全ての要因の実効インディケーションを表す。ξ_{decrease_facts}は、システム効率及びパフォーマンスを低下させる全ての要因の実効インディケーションを表す。Ｐは電力を表す一般的な語であり、該電力は基地局、中継局またはその他での電力である。従って、これは完全な実効電力インディケーション（ＥＰＩ）になる。

いくらか容易に理解できるように、これらの要因は、地理や位置を含む、特定のトポロジー、構成及び応用シナリオに強く依存する。主な考察における要因は、中継におけるホップ数、アンテナ構成、移動チャネル状態などのように、ネットワークオペレーション及びシステム送信に関連するようなものである。

さらに、表現を簡単にすると、増加させる要因を‘正の要因（positive facts）’略してＰ要因と定める。一方、Ｎ要因（負の要因（negative facts））は、低下させる要因を表す。値‘１’は、増加させる要因も低下させる要因も存在しないことを意味すると定義されている。

説明を明確にするために、いくつかの事例研究及び定義が次のサブセクションに挙げられている。これら事例定義は、全ての適用を網羅していないかもしれないが、事例及び適用のいかなる拡張も容易に理解できるはずである。事例研究の目的は、説明をより明確にするためにわかりやすくすることのみである。

マルチホップトポロジーのケースでは、基地局、中継局、及び移動局間の全てのリンクは、構成及びパフォーマンスの上で同じであると仮定して、純正トポロジーを考える。図３に基づくと、このケースの例は図４に示すように説明できる。このケースでは、無線資源の配置及び割り当てにＴＤＤ（Time Division Duplexing）が用いられる。図４Ｂにおいて、フレーム構成中に強調されているように、ホップ数が増加することにより、移動局により占められる部分は減少することがわかる。パスＲ１は、移動局Ｍｓを基地局に直接接続させておく。従って、データフレームの全長Ｌを占める。パスＲ２では、１ホップ導入されたためにフレーム長の実効値は半減する。すなわち、追加のガード期間Ｇ及び追加のオーバヘッドＯＨを考慮したとき、ＢＳ−ＲＳ１１に対するデータフレームとＲＳ１１−ＭＳに対するデータフレームはそれぞれ、Ｌ／２よりも短い。パスＲ３では２ホップであるので、フレーム長の実効値はＬ／３よりも短くなる。

まず第１に、基地局と中継局のどちらも送信電力レベルは同じであり、Ｐは「１」に正規化されていると想定する。この場合、移動局は３ホップの中継局に対し近づいているとする。しかし、ハンドオーバは、パフォーマンスを低下するので、不要であることがわかる。従って、リンクの質を維持するために、元に戻ることが必要となることがある。

この簡単なマルチホップのケースでは、ネットワークは、テーブル１に示すように、基地局（ＢＳ）と各中継局（ＲＳ）へ、実効要因を容易に割り当ていることができる。

実効電力インディケーションは、基地局及び中継局にのみ設定され、該インディケーションは正確な値ではないことに留意されたい。また、該インディケーションは高速ハンドオーバ手続きでのみ使用され、データ送信のための電力レベルではない。従って、（１）に基づくと、この場合、次のように表すことができる。

ここで、ｉは基地局及び中継局のインデックスを表し、Ｎ_hop,iは、ホップ数を表す。

図５Ａは、トポロジーに基づく実効電力インディケーション（ＥＰＩ）を用いたハンドオーバを描いている。ＥＰＩを用い、しかも図５Ａに示したハンドオーバに基づくと、新たなハンドオーバが図５Ｂのように説明できる。ＭＩＭＯを考慮した実効電力を用いたハンドオーバにおいて、移動局はＲＳ₁₁に、当然のごとく‘より長く滞在する’。

通常、基地局ＥＩＲＰ（等価等方放射電力Equivalent Isotropically Radiated Power）は中継局のそれよりも非常に高く、ＥＩＲＰ値は（他の特定の設計でなければ）どの中継局においても等しい。この場合、基地局は移動局とのリンクを維持するための高い優先度をもつ。

この異なるＥＩＲＰまたは送信電力の状況において、（２）は、

となる。ここで、Ｐ^BSは、基地局のＥＩＲＰまたは送信電力を表す。全てのアクセス局はその基地局に正規化される。

各アクセス局は、ＭＩＭＯ（multiple-input multiple-output）構成のための複数のアンテナセットのように、それ自身のアンテナ構成をもつことができる。よく知られているように、ＭＩＭＯはＳＩＳＯ（single-input single-output）よりも高い送信効率をもち、そのため、ＭＩＭＯの重要性は高い。パス−３はＭＩＭＯ構成をもち、パス−２はＳＩＳＯ構成をもつ場合に、図４Ａ及び４Ｂに言及する。また、単純なケースとして、移動チャネルがいかなる構成上の制限を持たないと想定する。結果として、ＭＩＭＯ２×２とすると、テーブル２に示すように、異なる実効電力インディケーションが得られる。

これら指標に対し、移動局は、特に、移動局もＭＩＭＯの機能を備えている場合には、ＲＳ₂₂からＲＳ₁₁へハンドオーバするようにより強いられる。このハンドオーバは図５Ｂに示されている。そして、式（３）に基づき、次式が得られる。

ここで（４）において、他の１つのアンテナの実効インディケーション、ξ_antennaを導入した。このアンテナの実効インディケーションは、実効空間多重化及び実効空間ダイバーシティを含む。

リンクの質は、このシナリオにとって他の１つの重要な課題であり、この新たなアイデアの文脈において、チャネルリンクの質に結びつけて簡単なシナリオを設定する。前述の図６を用い、単純なＢＰＳＫ及びＱＰＳＫ（ＱＰＳＫはＢＰＳＫのキャパシティを２倍にする）を用いて異なる２つのリンクの質を設定する。パスＲ２はＱＰＳＫをサポートするものとする。一方、パスＲ３に対し、ＭＩＭＯを備えているがチャネル状態はＢＰＳＫのみをサポートするものとする。ベーシックＢＰＳＫの要因として‘１’を設定した場合、ＱＰＳＫの要因は‘２’となる。実効電力インディケーションは表３に示すように得られる。

よって、移動局に対し推奨されるハンドオーバの状態は、よりＲＳ₁₁へ向かう。この場合では、‘１bit/Hz’を実効インディケーションにすることはより効果がある。例えば、‘１’は、１bit/Hzを表し、‘bit/Hz’の他の値は、‘１bit/Hz’に調整しなければならない。従って、（４）に基づき、次式が得られる。

ここで、ｎ_ｂは、Ｈｚ当たりのビット数を表す。ｎ_ｂは、変調及び符号化のどちらも考慮するので、整数ではないこともある。

上記３つのケースは例として説明されている。実効電力インディケーションの変換において、待ち時間、レンジング、Ｑｏｓ要求など、他の多くの重要な要因を考慮する必要もあり得る。しかし、この変換は同じ概念に従う。詳細な実装及び動作技術は次のセクションで説明する。

提案された実効電力インディケーションの変換に関する全ての情報は、直接的または間接的に得ることができる。基本的に、基地局及び中継局の全ては、それらのトポロジーを充分に考慮し、中継局は、直接的または間接的にそれらの基地局と通信するように要求される。また、基地局間では、図６に示すように、メッセージ送信も可能である。中継局から基地局への間接的な通信は、他の１つの中継局を介した通信である。さらに、中継局と中継局との間の間接的な通信は基地局を介した通信である。その結果、各中継局は、その基地局を通じて他の中継局の情報を得ることができる。しかし、基地局から基地局への通信については、その基幹ネットワークを介してできる。

この設定により、移動局または複数の移動局へのどの通信よりも前に、全ての情報が集められるであろう。これは、移動局は、ネットワークの変更またはネットワークの新たな設定からでさえ、負荷や規制を持たないので、指標を移動局にとってより効果的にする。

このことから、論理ネットワーク参照モデル及び制御プレーンを図７に示す。ここで、参照ポイントは、テーブル４に具体的に挙げられている。

変換の実装及び動作は、固定中継、ノマディック中継、または移動中継といった中継展開シナリオに強く依存する。固定中継展開の場合、基地局及び中継局は、実効電力インディケーションのほとんどの要因を容易に予め設定することができる、ノマディック中継の場合、要因設定は中継局の位置変化に従う必要がある。移動中継の場合、ネットワークは送信により該要因を更新する必要がある。

また、該実装及び動作は、ネットワークと、移動端末すなわち移動局（ＭＳ）との間のメッセージ交換にも依存する。明らかに、新たなシステムあるいは既存のシステムについては、アプリケーション上の状況にもよる。そして、既存のシステムの場合、移動局が変更できるか否かに応じて異なる。その結果、３つの異なる状況を得る。

新たなシステム、または既存のシステムにおける完全に変更可能な移動局の場合、実装及び動作には何ら規制はない。この場合、主に２つの技術をここに提案する。

１番目は、ＭＡＣサポートを用いるもので、実効重みを示すためのフィールドを送信する。これは異なるシステム及びＭＡＣフレームの構成に依存するが、基本的に、移動局に配信されるξ_powerをもつフィールドが必要となり、そして、移動局は、ξ_powerの値を充分考慮することができる。例がテーブル５に示されている。

この状況で、基地局及び中継局の全ては、他の変更なしに通常の方法で送信する。しかし、この手段により、移動局は、いずれかのシステムからの送信として受信電力を検知することができる。しかし、実効電力インディケーションの重みを認識している間、そのハンドオーバ手順及び決定に、該重みを受信電力に適用できる。

２番目は、実効電力測定を可能にするために、（プリアンブル、ミッドアンブル、あるいはポストアンブルのような）ＰＨＹアンブルに、一部を追加するか、またはＰＨＹアンブルを変更する。プリアンブル上におけるこの例が図８Ａに示されている。これは連続する動作であり、移動局が同期するとき、まず実効電力が測定でき（‘ａ’シーケンス）、その後、通常の受信電力を測定する（‘ｂ’シーケンス）。一方、図８Ｂに示すように、並列に動作することがある。この場合、‘ａ’シーケンスは‘ｂ’シーケンスの上に追加することができるが、‘ａ’は‘ｂ’と直交することが要求される。

‘ａ’シーケンスの場合、送信機は実効電力の重みを加算する必要があり、これにより、受信機側において、移動局が通常の電力検知処理手順を適用することができる。さらに、オプションは、‘ｂ’シーケンスを同期シーケンス（‘Synch.’部分）と組み合わせることができ、‘ａ’シーケンスを‘synch.’シーケンスの上に加算する。しかし、これらは全て実装上の選択肢であり、異なるシステム設計に適用可能である。

しかし、どのような移動局に対してもいかなる変更も許容されていない既存のシステムの場合、これは実装及び動作上の規制となる。この場合、基地局または中継局はその初期指標をどこでも利用可能な値に変更する必要がある。この種の適用の場合、移動局は中継局の事前の知識を持たないことに留意されたい。しかし、中継局のすべては、移動局に対し、基地局として扱われることができる。従って、移動局の観点から、隣接する基地局あるいは中継局は全て基地局である。従って、基地局あるいは中継局に関するいかなる指標も、最初は基地局についてである必要がある。アクセス基地局再選択のハンドオーバの第１段階の場合、移動局は、隣接する基地局／中継局の情報を利用できる。あるいは、可能なターゲット基地局／中継局へのハンドオーバに関心のある移動局を評価する目的で、隣接する基地局／移動局をスキャンし、できればレンジングするために、スキャニング・インターバルまたはスリープ・インターバルのスケジュール設定を要求できる。この結果、高速ハンドオーバのための新たなパラメータとして、実効電力により重み付けされ得るいくつかのパラメータがある。既存のシステムに大きく依存するので、これらを以下に、より詳細に説明する。

実効電力変換は基地局及び又は中継局で作動されるので、ネットワーク制御には非常に適したものとなる。移動している移動局の場合、ハンドオーバは不可欠である。しかし、とても頻繁にハンドオーバを行うと、ネットワーク効率が低下する。また、ハンドオーバは長い待ち時間をもたらす。実効電力変換を用いると、その指標が移動中の移動局により容易に検知できるので、不要なハンドオーバを避け、同時に、待ち時間を低減するための高速ハンドオーバを実現する。さらに、実効インディケーションによる移動局でのネットワーク制御が容易となる。

本発明は、次に示す例を考慮して、よりよく理解することができる。前のセクションにおいて明確に示したように、既存のシステムに提案された実効電力インディケーション変換を適用することは、既存の利用可能ないかなる指標にも完全に依存する。このセクションでは、１組の指標が例としてのみ説明される。

（１）隣接基地局広告情報（Neighbour base station Advertisement Information (NBS_ADV_info)）
再選択の適用範囲において、移動局は、復号されたNBS_ADV_infoから得られる隣接基地局広告情報を用いることができる。この動作において、基地局または中継局はNBS_ADV_infoをブロードキャストする必要がある。

提案された実効電力インディケーション変換に関連するNBS_ADV_infoにおいて、これは通常、隣接基地局の数、ＢＳＩＤ（基地局のＩＤ）、基地局ＥＩＲＰ（等価等方放射電力）指標、基地局ＥＩＲＰ値、ＤＣＤ（ダウンリンク・チャネルディスクリプタ）コンフィグレーション・チェンジ・カウンタ（configuration change count）、ＵＤＰ（アップリンク・チャネル・ディスクリプタ）コンフィグレーション・チェンジ・カウンタなどを含む。

これらパラメータのうち、基地局ＥＩＲＰ指標及び基地局ＥＩＲＰ値の２つは、実効電力の重みを適用して、実効電力インディケーションに変換することが可能である。ＤＣＤ及びＵＣＤは、構成の変更をさらに示すために用いられる。この部分におけるNBS_ADV_infoの簡単なシンタックスをテーブル５に示す。ここでは、前のＥＩＲＰ値が、該ＥＩＲＰ値に実効電力の重みが適用されて、実効ＥＩＲＰ値に変換されている。

理想的には、基地局は、NBS_ADV_infoメッセージを用いてネットワークトポロジーについての情報をブロードキャストする必要がある。このメッセージは、通常は各基地局／中継局自身のＤＣＤ／ＵＣＤメッセージ送信により与えられる、隣接する基地局及び中継局についての実効電力の重みと組み合わされたチャネル情報を提供する。基地局は、この情報をバックボーンによって受け取ることができ、中継局は、この情報をその基地局から受け取ることができる。この情報の有用性は、ＤＣＤ／ＵＣＤブローキャストのときに、隣接する基地局または中継局から送信の監視を取り除くことにより、移動局が、隣接する基地局または中継局と同期することを容易にする。

（２）隣接する基地局／中継局をスキャンするためのスキャニング・インターバルまたはスリープ・インターバルのスケジュール設定を要求
移動局は、利用可能な基地局を探し、その基地局のハンドオーバのターゲットとしての適正を決定する目的で、スキャニング・インターバルを要求するスキャン・リクエストメッセージ（ＳＣＮ−ＲＥＱ）を送信することができる。移動局は、スキャニングまたは非競合アソシエーション・レンジングの実行のためのスキャニングの割り当てを要求できる。ここで述べた基地局は、実際には、利用可能な中継局の全てを含むが、移動局が中継局を認識できないのでは価値がない。

ＳＣＮ−ＲＥＱメッセージを受信したとき、基地局はスキャンレスポンス（ＳＣＮ−ＲＳＰ）メッセージで応答する必要がある。提案された実効電力インディケーションは、このＳＣＮ−ＲＳＰにより、処理手順及びオペレーションに結びつけられる。

第１に、ＳＣＮ−ＲＥＱは、スキャン期間、レポートモード、レポートメトリック、開始フレーム、スキャニングタイプなどを特定することができる。第２に、基地局／中継局をスキャニングすることを推奨することができる。さらに、隣接基地局または中継局とのアソシエーションに用いられる（ＣＤＭＡコードのような）ユニークなコードを、移動局に割り当ていることができる。これら全てにより、基地局／中継局はある特定期間を特定し、移動局がスキャニングを実行するための重み付けされた実効電力インディケーションを用いた図に示した技術を利用することができる。ＲＳＳＩのようなスキャニング結果は、実効ＲＳＳＩまたは通常に受信されるＲＳＳＩであることがあり、これは、重み付けされた実効インディケーション中にユニークコードのシーケンスを送信しているか、または通常のシーケンスを送信しているかを移動局により決定される。

このセクションにおいて上述したように、基地局及び中継局のなかで、高速ハンドオーバを容易にするこができる。

本発明は、既存のシステム／標準及び将来の新たなネットワークのいずれにおいても、移動局のいかなる変更も要求することなく、高速中継局ハンドオーバのサポートを提供する。しかし、移動局を変更できる場合には、本発明は、ハンドオーバの適用のさらなるサポートを提供できる。

おそらく、当業者には他の多くの効果的な代案が想到できるであろう。本発明は、上述の実施形態に限定するものではなく、ここに添付する請求項の思想及び範囲内における当業者にとって明かな変形を含むことは容易に理解できよう。

既知の典型的なネットワークモデルを示す。 本発明に従った中継展開のための典型的なネットワークモデルを示す。 対応するネットワークトポロジーにおける接続形態の変化を示す。 中継システム内でのハンドオーバの典型的なシナリオの説明図。 中継トポロジーのみを考慮した事例研究の説明図。 図４Ａに示したパス上のデータフレームの説明図。 トポロジーに基づき実効電力を示したハンドオーバの説明図。 ＭＩＭＯ考慮に基づき実効電力を示したハンドオーバの説明図。 基地局及び中継局から集められた情報を描いた図。 論理的ネットワーク参照モデル及び制御プレーンを示した図。 実効電力の測定値を連続して送信するプリアンブルの例を示す。 実効電力の測定値を並列に送信するプリアンブルの例を示す。

Claims (16)

1. ネットワーク内の移動局にハンドオーバ状態を信号で伝える方法であって、
   前記ネットワークでのトポロジーに基づきハンドオーバ状態を決定すること、
   サブフレームを送信する期間における通常の送信電力を修正することにより、前記移動局での受信電力を表すハンドオーバ状態を該移動局に信号で伝えること、
   を含む方法。
2. 少なくとも１つの推薦できる基地局または中継局がメッセージ中に含まれていることをさらに含む請求項１記載の方法。
3. エンハンスメント要因及びまたはディクリース要因を考慮することにより、前記ハンドオーバ状態が決定される請求項１記載の方法。
4. 前記エンハンスメント及びディクリース要因は、ホップ数、アンテナ構成、及びまたは移動チャネル状態である請求項１記載の方法。
5. ＭＡＣフレームのフィールド内の実効電力が修正されている、前記請求項のうちのいずれか１つに記載の方法。
6. ＰＨＹアンブルが修正されている、請求項１乃至３のうちのいずれか１つに記載の方法。
7. 実効電力及び通常の送信電力が連続して送信される請求項６記載の方法。
8. 実効電力及び通常の送信電力が並列に送信される請求項６記載の方法。
9. 移動ネットワークにおける基地局であって、
   前記ネットワークでのトポロジーに基づきハンドオーバ状態を決定する手段と、
   送信電力を減少することにより、ハンドオーバ状態を該移動局に信号で伝える手段と、
   を含む基地局。
10. 請求項１乃至８のいずれか１つの方法に従って動作するように適応させた請求項９記載の基地局。
11. 移動ネットワークにおける中継局であって、
    修正された送信電力に基づき、基地局からのハンドオーバ状態を受信する手段と、
    基地局から受信された修正された送信電力に従って、前記送信電力を修正することにより、移動局にハンドオーバ状態を信号で伝える手段と、
    を含む中継局。
12. 請求項１乃至８のいずれか１つの方法に従って動作するように適応させた請求項１１記載の中継局。
13. 前記基地局から前記移動局へ前記ハンドオーバ状態を信号で伝えるために適応させた信号は、前記移動局に対するハンドオーバ状態に従って前記基地局で修正された前記送信電力を含むサブフレームからなる請求項９記載の基地局。
14. ハンドオーバ状態を基地局から移動局へ信号で伝えるために適応させた信号から、実効電力及び通常の送信電力を決定する手段を含む移動端末であって、前記信号は、前記移動局に対するハンドオーバ状態に従って前記基地局で修正された送信電力を含むサブフレームからなる移動端末。
15. 電力決定手段が、実効電力及び通常の送信電力が並列に送信されるフィールドを検知及び評価するように適応させた移動端末。
16. 電力決定手段が、実効電力及び通常の送信電力が連続して送信されるフィールドを検知及び評価するように適応させた移動端末。

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