JP2008306652A - ソフトハンドオフ制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】音声品質の劣化が少ない屋内用無線通信システムに適したソフトハンドオフ制御方法を提供する。
【解決手段】ＣＤＭＡ方式の移動無線システムにおける基地局制御装置が、移動機のハンドオフ先候補となる基地局からのパイロット信号の受信レベル（Candidate Pilot Strength）と、既に移動機と接続されているソース基地局からからのパイロット信号の受信レベル（Active Pilot Strength）とが所定の条件を満足したか否かを判定し、所定の条件が満足された時、上記ハンドオフ候補となる基地局を上記移動機と接続するためのソフトハンドオフ（Soft-Add）を実行し、上記移動機が複数のソース基地局と同時に通信できる状態とするソフトハンドオフ制御方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、移動無線システムにおけるソフトハンドオフ制御方式に関し、特に、屋内をサービスエリアとして設置される無線基地局間での移動機ハンドオフに適したソフトハンドオフ制御方式に関する。

無線通信の分野では、通信方式の異なる各種の無線通信システムが導入されている。携帯電話用の第３世代の無線通信システムとして、複数ユーザの音声信号にそれぞれ異なる拡散符号を適用し、符号拡散された複数の音声信号を合成して、１つの周波数で搬送する符号分割多重接続（ＣＤＭＡ：Code Division Multiple Access）技術を用いた無線通信システムがある。ＣＤＭＡ２０００ １ｘ ８００ＭＨｚ方式の無線通信システムの詳細な構成や動作については、例えば、社団法人電波産業会（ＡＲＩＢ：Association of Radio Industries and Businesses）の標準規格「ＡＲＩＢ＿ＳＴＤ−Ｔ５３」（非特許文献１）で規定されている。

１つの周波数（ＦＡ）で形成できるトラフィックチャネルの数には上限があるため、ＣＤＭＡの各基地局は、サービス周波数として、多重化される一群の周波数（ＦＡ）を使用して、サービスエリア内でのトラフィックに応じた多数の移動機を接続可能にしている。

移動無線システムでは、移動機と基地局との間の電波の状態、すなわち、移動機における無線信号の受信レベルが、基地局（アンテナ）と移動機との距離や、その間に存在する電波干渉／減衰要因によって経時的に変化する。移動機の通話品質を良好に維持するためには、ハンドオフ領域で移動機を複数の基地局と接続して、通話サービスするソフトハンドオフ（Soft Handoff：ＳＨＯ）が有効となる。ＣＤＭＡにおけるＳＨＯの手順については、非特許文献１のＡＲＩＢ＿ＳＴＤ−Ｔ５３−Ｃ．Ｓ０００５の２．６．６．２．７章で詳述されている。上記規格では、ハンドオフを円滑に行うための呼処理手順を定めている。

ＣＤＭＡ方式の移動無線システムにおいて、ハンドオフを起動するための判定処理や、ハンドオフに伴う呼処理については、各キャリアのインタフェース仕様や、装置メーカが提供する機器の性能に依存している。ハンドオフ方式としては、ＳＨＯの他に、基地局からの受信電波の強度レベルに応じて、移動機を最適な基地局に接続するハードハンドオフ（Hard Handoff：ＨＨＯ）があるが、同一メーカが提供する仕様の統一された基地局からなる移動無線システムでは、一般的に、通話品質を良好に維持できるＳＨＯが採用されている。

ＳＯＨでは、各移動機は、現在通信中の基地局（ソース基地局）が形成する通信ゾーン（セル領域）と、ソース基地局に隣接する別の基地局（ターゲット基地局）の通信ゾーンとの境界領域（ハンドオフ領域）に位置した時、ソース基地局との間の通信を維持したまま、現在使用中のサービス周波数で、ターゲット基地局との間に新たな通信チャネルを設定する。移動機は、同一のサービス周波数で、複数の基地局（ソース基地局とターゲット基地局）と同時に通信しながら、ハンドオフ領域を移動できる。

移動機が、ハンドオフ領域から、ターゲット基地局（またはソース基地局）のセル領域方向に移動し、ソース基地局（またはターゲット基地局）からの受信電波のレベルが閾値レベル以下に低下した時、ソース基地局（または、ターゲット基地局）との通信チャネルが解放される。この場合、移動機は、ターゲット基地局（またはソース基地局）を介して他の端末との通信を維持できるため、基地局の切り替えが発生しても、移動機は、通話品質に影響を受けることなく、セル間を移動することが可能となる。

ＡＲＩＢ＿ＳＴＤ−Ｔ５３ 社団法人電波産業会発行

ＣＤＭＡ無線通信システムをビル等の屋内サービス用として構築する場合、トラフィック量、すなわち、サービスエリア内に存在する移動機の数に応じた適切な台数の基地局を設置する必要がある。屋内の無線通信システムでは、各基地局が形成するセル領域は、屋外用の無線通信システムに比較して狭くなるが、限られた領域内に多数の基地局が密集して配置された場合、ハンドオフ領域が随所に形成され、ハンドオフ（ＳＨＯ）の発生頻度が屋外用と比べて格段に高くなる。

ＳＨＯを実行する時、基地局の上位装置である基地局制御装置ＲＮＣ（Radio Network Controller）が、移動機に対して、呼処理手順に従って、ハンドオフ制御メッセージ（ＵＨＤＭ：Universal Handoff Direction Message）や一連のトラフィック制御メッセージ：In-Traffic Signaling Message（ＩＴＳＰＭ、ＮＬＵＭ、ＰＣＮＰＭ）を送信する。これらの制御メッセージは、音声フレームに割り込む形で、トラフィックチャネル（Ｔ−ｃｈ）で移動機に送信されるため、移動機が制御メッセージの受信中は、音声フレームが欠落するという問題がある。

サービスエリアが広域の屋外用の無線通信システムでは、セル領域が広く、ハンドオフ領域が離散して配置されているため、ＳＨＯの発生頻度も少なく、音声フレーム欠落による影響は少ない。しかしながら、上述した屋内用の無線通信システムでは、構造的にＳＨＯの発生頻度が高くなるため、ＳＨＯ実行時に発生する音声フレームの欠落が、音声の途切れや揺らぎといった形で、音声品質を劣化させる。

ＳＨＯの発生頻度を少なくする１つの方法として、例えば、ＳＨＯの起動条件となる受信レベルの閾値（T-ADD）を高くすることが考えられる。しかしながら、屋内のサービスエリアでは、基地局の配置や、移動機が受信する電波の強度が、場所によって異なっているため、T-ADD値の安易な変更は、ＳＨＯの適切な実行を妨げ、ソース基地局からの受信レベルの低下によって音声品質が劣化すると言う新たな問題が発生する。

本発明の目的は、音声品質の劣化が少ない屋内用無線通信システムに適したソフトハンドオフ制御方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、音声フレームの欠落を低減可能なソフトハンドオフ制御方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明によるソフトハンドオフ制御方法では、ＣＤＭＡ方式の移動無線システムにおける基地局制御装置が、移動機のハンドオフ先候補となる基地局からのパイロット信号の受信レベル（Candidate Pilot Strength）と、既に上記移動機と接続されているソース基地局からからのパイロット信号の受信レベル（Active Pilot Strength）とが所定の条件を満足したか否かを判定し、所定の条件が満足された時、上記ハンドオフ候補となる基地局を上記移動機と接続するためのソフトハンドオフ（Soft-Add）を実行し、上記移動機が複数のソース基地局と同時に通信できる状態とする。

更に詳述すると、本発明のハンドオフ制御方法では、基地局制御装置が、移動機のハンドオフ候補となる基地局からのパイロット信号の受信レベル（Candidate Pilot Strength）が、ソフトハンドオフの起動条件となる第１閾値（T-Add）を超えたことを検知した時、上記移動機と既に接続されているソース基地局からのパイロット信号の受信レベル（Active Pilot Strength）と、予め設定された第２閾値（Soft-Add Threshold）とを比較し、Active Pilot Strengthが第２閾値を下回っていた場合にのみ、移動機を上記ハンドオフ候補基地局にソフトハンドオフするための通信手順を実行することを特徴とする。

Active Pilot Strengthが上記第２閾値を下回っていなかった場合は、基地局制御装置は、移動機の上記ハンドオフ候補基地局へのソフトハンドオフを実行せず、上記移動機の監視状態をハンドオフ抑制状態にした後、上記移動機にパイロット信号強度の通知要求（ＰＭＲＯ）を周期的に送信する。

基地局制御装置は、上記移動機からの応答メッセージ（ＰＳＭＭ）が示す複数の基地局のパイロット信号レベルを解析し、ハンドオフ候補となる基地局のパイロット信号強度（Candidate Pilot Strength）が、第１閾値（T-Add）を超え、且つ、ソース基地局のパイロット信号強度（Active Pilot Strength）が第２閾値（Soft-Add Threshold）より低下したとき、移動機を上記ハンドオフ候補基地局にソフトハンドオフ（Soft-Add）するための通信手順を実行する。ハンドオフ候補となる基地局のパイロット信号強度（Candidate Pilot Strength）が、第１閾値（T-Add）よりも低下した場合は、ハンドオフ抑制状態が解除され、移動機は通常の監視状態に戻される。

本発明によれば、ハンドオフ領域が随所に形成される屋内用の移動無線システムにおいて、同一移動機でソフトハンドフ（ＳＨＯ）が頻繁に繰り返されるのを防止できる。また、本発明によれば、ＳＨＯの実行に伴って基地局制御装置から移動機にトラフィックチャネルで送信される呼処理手順の制御メッセージ（ＵＨＤＭ）やIn-Traffic 制御メッセージ（ＩＴＳＰＭ、ＮＬＵＭ、ＰＣＮＰＭ）の送信回数を削減できるため、移動機がこれらの制御フレームの受信処理中に発生する音声フレームの欠落を減少させて、音声品質を劣化を防止できる。

以下、本発明によるソフトハンドオフ制御方法の１実施例について、図面を参照して詳細に説明する。
本発明のソフトハンドオフ制御方法では、複数の無線基地局（以下、単に基地局と言う）からの電波到達範囲（ゾーン）が重畳するハンドオフ領域において、移動機が受信する基地局からのパイロット信号の受信レベルが、従来のソフトハンドオフ（ＳＨＯ）の起動条件を満足した時、基地局制御装置が、移動機をＳＨＯ抑制状態にしておき、移動機と既に通信中のソース基地局が送信するパイロット信号のうち、受信レベルが最も高いもの（以下、Best Active ＰＮと言う）の時間的な推移と、フレーム誤り率ＦＥＲ（Frame Error Rate）を監視して、抑制状態にあるＳＨＯの実行要否と実行タイミングを判断することに特徴がある。

図１は、本発明が適用される無線通信ネットワークの構成例を示す。
１００は、屋内をサービスエリアとする無線通信ネットワークであり、例えば、同一ベンダから提供されるソフトハンドオフ（ＳＨＯ）可能な複数の基地局（ＢＴＳ：Base Transmission Subsystem）５０（５０Ａ〜５０Ｄ）からなっている。これらの基地局５０は、基地局制御装置（ＲＮＣ：Radio Network Controller）２０に接続され、ＲＮＣ２０は、無線通信ネットワーク１００に属するコールエージェント装置（ＣＡ：Call Agent）１０に接続されている。コールエージェント装置１０は、公衆無線通信ネットワークに属した移動交換局（ＭＳＣ：Mobile Switching Center）９０と、ＩＯＳ標準規格に定められた通信プロトコルに従って、所定のメッセージフォーマットで通信する。

基地局制御装置２０には、保守システム（ＯＭＳ：Operation and Maintenance System）３０が接続されている。保守システム３０は、無線通信ネットワーク１００に属する通信装置を統合的に管理するためのシステムであり、ネットワーク管理者が操作する制御端末４０と接続されている。ネットワーク管理者は、制御端末４０の表示画面を通して、無線通信ネットワークの状態を監視し、システムの運用状態を示す管理情報の取得と、各通信装置に対するシステムパラメータの設定を行う。

実際の応用においては、基地局制御装置２０には、より多くの基地局が収容されるが、ここでは、図面を簡略化するため、４台の基地局５０Ａ〜５０Ｄのみを示してある。図示した無線通信ネットワーク１００では、サービスエリアは、基地局５０Ａ〜５０Ｄの電波到達エリア（通信ゾーン）Ｚａ、Ｚｂ、Ｚｃ、Ｚｄで構成される。基地局５０Ａ〜５０Ｄは、移動機ＭＳがサービスエリア内でどこに位置しても、ＳＨＯによって通信の連続性と音声品質を保証できるように、それぞれの通信ゾーンを適切に重畳させた配置設計となっている。

図１では、移動機ＭＳが、基地局５０Ａと５０Ｂとのハンドオフ領域において、これら２つの基地局（ソース基地局）と同時に通信可能な状態（Two-Way状態）を示している。Ｐａは、移動機ＭＳが基地局５０Ａから受信するパイロット信号（Active Pilot）と無線伝播路を意味しており、Ｐｂは、移動機ＭＳが基地局５０Ｂから受信するパイロット信号（Active Pilot）と無線伝播路を意味している。移動機ＭＳが２つの基地局５０Ａ、５０Ｂから受信するパイロット信号Ｐａ、Ｐｂのうち、受信レベルの強い方がBest Active PNとなる。以下の説明では、ＰａをBest Active PNとする。
移動機ＭＳが、ハンドオフ領域内で基地局５０Ａ、５０ＢとTwo-way状態にある間、基地局制御装置２０は、移動機ＭＳが受信するパイロット信号Ｐａ、Ｐｂを監視している。
移動機ＭＳは、他の基地局５０Ｃ（または５０Ｄ）から受信するパイロット信号（Candidate Pilot）Ｐｃ（またはＰｄ）の受信レベルが、ＳＨＯの起動条件となる第１閾値（T-ADD）を超えると、制御メッセージ（ＰＳＭＭ：Pilot Strength Measurement Message）によって、パイロット信号Ｐｃの受信強度を基地局５０Ａに送信する。

上記ＰＳＭＭは、基地局５０Ａを介して、基地局制御装置２０に転送される。基地局制御装置２０は、後述するように、パイロット信号Ｐｃに関して、移動機ＭＳをソフトハンドオフ（ＳＨＯ）抑制状態にして、パイロット信号ＰｃとBest Active PNのその後の受信レベル変化を監視する。

基地局制御装置２０は、移動機ＭＳがＳＨＯ抑制状態にある間、Best Active PNである無線基地局５０Ａのパイロット信号Ｐａの受信レベルとフレームエラーエラーレート（ＦＥＲ：Frame Error Rate）を監視し、Ｐａの受信レベルが第２閾値（Soft-Add Threshold）まで低下した時点、または、ＦＥＲが劣化して所定閾値に達した時点で、移動機ＭＳをパイロット信号Ｐｃ（またはＰｄ）の送信元基地局５０Ｃ（または５０Ｄ）に接続するためのソフトハンドオフ：ＳＨＯ（Soft-Add）を実行する。

尚、移動機ＭＳがＳＨＯ抑制状態にある間に、監視中のパイロットＰｃ（またはＰｄ）の受信レベルが低下し、第１閾値（T-ADD）を下回った場合、基地局制御装置２０は、移動機ＭＳの監視状態をＳＨＯ抑制状態から通常状態に戻して、パイロット信号（Best Active PN）Ｐａの受信レベル監視を継続する。

図２は、基地局制御装置（ＲＮＣ）２０と基地局（ＢＴＳ）５０（５０Ａ〜５０Ｄ）のブロック構成を示す。
基地局（ＢＴＳ）５０は、移動機ＭＳと通信するためのアンテナ５１と、送受信信号の結合分離部（Combiner & Divider Unit）５２と、結合分離部５２に接続された送受信部（トランシーバ）５３と、信号線５４でトランシーバ５３に接続された制御部５５と、制御部５５に接続されたモデム／チャネル処理部５６とからなる。制御部５５は、プロセッサ５５１と、このプロセッサが実行するＯＶＨＤ（オーバヘッド）処理モジュール５５２及び制御プログラムモジュール５５３からなり、ＢＴＳ５０内の各ハードウェアの監視と呼処理制御を行なう。

アンテナ５１からの上り方向の受信（ＲＦ：Radio Frequency）信号は、結合分離部５２を介して送受信部（トランシーバに）５３に入力され、ＢＴＳ内部で処理可能な信号形式に変換した後、信号線５４を通じて制御部５５に伝達される。制御部５５は、送受信部５３からの受信信号をモデム／チャネル処理部５６に転送する。

この時、制御部５５は、モデム／チャネル処理部３６にモデム内で使用すべきリソースの割当を要求するための制御も行う。モデム／チャネル処理部３６は、受信信号をイーサネット（登録商標）で伝送可能な制御パケットまたはデータパケットに変換し、基地局制御装置（ＲＮＣ）２０の呼処理部２１に転送する。逆に、ＲＮＣ２０からの下り方向の送信信号（制御パケットまたはデータパケット）は、モデム／チャネル処理部５６から、制御部５５を介して送受信部（トランシーバ）５３に転送される。下り方向の送信信号は、移動機ＭＳと基地局５０との間に通信路を設定する段階において割当られた周波数で、トランシーバから送信される。

基地局制御装置（ＲＮＣ）２０は、呼処理部２１と、上記呼処理部２１、ＢＴＳの制御部５５に接続された制御部２２とからなる。
制御部２２は、ＲＮＣ内の各ハードウェア監視／制御の他に、コールエージェント（ＣＡ）１０と通信して呼の全体的な制御を行うため機能ブロックであり、ＲＮＣのハードウェアおよびＢＴＳ５０の監視／制御を行うプロセッサ２２１と、呼制御部（ルーチン）２２２と、呼処理部２１でＳＨＯを実行すべきものと判断した時、ＣＡ１０やＢＴＳ５０などの他装置と通信して、ＳＨＯを制御するハンドオフ制御部（ルーチン）２２３とからなっている。呼処理部２１は、モデム／チャネル処理部５６からの受信パケットがデータパケットの場合は、制御部２２を介してＣＡ１０に転送し、制御パケットの場合は、制御メッセージを抽出して、プロセッサ２２１に転送する。

呼処理部２１は、呼別の処理を行なうためのものであり、プロセッサ２１０と、移動機から通知された基地局パイロット信号の受信レベル（Pilot Strength）を判定する受信レベル判定部２１１と、受信フレームに発生したエラー率を監視するＦＥＲ監視部２１２と、メモリ２１３と、プロセッサ２１０が実行する呼処理プログラム２１４及びハンドオフ（ＨＯ）制御プログラム２１５を備える。

メモリ２１３には、ＲＮＣに接続された全ての基地局で扱っている呼設定情報および移動機ＭＳのステータス情報が記憶される。移動機ＭＳのステータス情報には、受信レベル判定部２１１とＦＥＲ監視部２１２から出力される移動機毎のパイロット受信レベルとＦＥＲが含まれる。ＳＨＯ制御プログラム２１５は、移動機ＭＳから制御メッセージで通知されたPilot Strengthの受信レベル判定部２１１での判定結果と、ＦＥＲ監視部２１２で監視するフレームの誤り率ＦＥＲの値に基いて、ＳＨＯの実行要否を判断し、移動機ＭＳと接続されたソース基地局５０から送信されるパイロット信号（Best Active PN）Ｐａの状態に応じてＳＨＯを制御するためのものである。

屋内のサービス空間に、トラフィック量に応じて多数の基地局が設置されると、無線ゾーンが随所で重畳し、多数のハンドオフ領域が形成される。また、屋内では、移動機ＭＳと基地局との間の電波の伝搬状態が、瞬間的に急変する場合がある。従って、屋内に構築された無線通信ネットワーク１００では、移動機ＭＳがハンドオフ領域にいる間に、ＳＨＯによる基地局の切り替えが頻繁に発生する。

ＳＨＯ制御プログラム２１５は、移動機ＭＳに対して受信レベル通知要求を周期的に送信する機能と、受信レベル通知要求の発行要否を判定する機能を備えている。本実施例では、ＳＨＯ制御プログラム２１５は、屋内の無線環境に依存して頻繁に発生するＳＨＯの実行を抑制するため、移動機から、新たな基地局からのパイロット信号の受信レベルがＳＨＯ追加条件（Soft-Add）となる第１閾値（T-ADD以上）を超えたことを示す通知を受信した時、ＳＨＯ呼制御手順を直ちには起動せずに、Best Active PNと移動機の通信品質を継続的に監視しておき、ＳＨＯを実行するべき状態となったと判断したとき、移動機ＭＳをＳＨＯ起動条件を満たしている新たな基地局に接続するためのＳＨＯ呼制御を実行する。

以下、ハンドオフ領域における受信電波の状態変化に応じて実行される本発明によるソフトハンドオフ（無線チャネルの切り替え）制御方法を説明する。
屋内の無線サービスエリアでは、図１に示す基地局（ＢＴＳ）５０Ａ〜５０Ｄように、トラフィック量に応じた複数の基地局が互いに近接して配置され、これらの無線基地局が形成する複数の通信ゾーンが随所で重畳して、多数のハンドオフ領域を形成している。各無線基地局からの受信電波のレベルは、移動機の位置や環境変化によって変動するために、一旦、ハンドオフ起動条件を満足した或る基地局からのパイロット信号が、その後も安定的にハンドオフ起動条件を満たすとは限らない。

従って、１つの移動機ＭＳについて、新たな基地局からの受信レベルがＳＨＯ追加条件となる第１閾値（T-Add）を満足した時、この移動機ＭＳを新たな基地局に接続するＳＨＯ（Soft-Add）を直ちに実行すると、上記基地局の受信レベルがＳＨＯの解放条件となる第３閾値（T-Drop）を満足した時、この基地局と移動機ＭＳとの接続を解放するＳＨＯ（Soft-Drop）が実行され、ＳＨＯ（Soft-Add）とＳＨＯ（Soft-Drop）とが繰り返して発生することになる。ＳＨＯが発生すると、後述するように、基地局制御装置２０から移動機ＭＳに、トラフィックチャネルで一連の制御メッセージが送信されるため、ＳＨＯ実行の都度、複数の音声フレームが欠落する。従って、短時間にＳＨＯが頻繁に発生すると、移動機ＭＳの音声品質が劣化する。

図１に示すように、移動機ＭＳが、基地局５０Ａと５０Ｂに接続されたTwo-Way状態にあるとき、現在の通信チャネルを維持しておけば、基地局切替時の移動機ＭＳの通話品質を保証できる。従って、Two-Way状態にある移動機については、新たな基地局、例えば、基地局５０Ｃからのパイロット信号の受信レベルが、ＳＨＯの追加条件となる第１閾値（T-Add）を超えた場合でも、ＳＨＯ（Soft-Add）の実行を抑制した方が、音声品質の劣化防止の点で有利となる。

本発明によるハンドオフ制御方法は、複数基地局の通信ゾーンが重畳するハンドオフ領域内で実際に起こり得る電波の伝搬状況を考慮して、通信品質を維持する上で重要でないＳＨＯは、実行を抑制するようにしたことに特徴がある。

図３は、基地局５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃの通信ゾーンが重なるハンドオフ領域において、移動機ＭＳが受信するパイロット信号の受信レベルの時間的な推移を示している。
ここでは、移動機ＭＳが、既に基地局５０Ａ、５０Ｂと接続中（通信中）の状態（Two-Way）にある。Ｐａ、Ｐｂは、移動機ＭＳが基地局５０Ａ、５０Ｂから受信するパイロット信号（Active Pilot）の受信レベル、Ｐｃは、移動機ＭＳが新たなハンドオフ候補となる基地局５０Ｃから受信するパイロット信号（Candidate Pilot）の受信レベルを示している。この状態で、移動機ＭＳは、２つの基地局５０Ａ、５０Ｂを介して音声データを送受信できるため、エラー率の小さい音声データを選択することによって、音声品質を良好に維持できる。

従来のソフトハンドオフの制御手順では、移動機ＭＳがTwo-Way状態にあるとき、例えば、別の基地局５０Ｃからのパイロット信号（Candidate Pilot）Ｐｃの受信レベルが、ＳＨＯの追加条件となる第１閾値（T-Add）超えた時点で、移動機ＭＳを基地局５０Ｃに接続するためのＳＨＯ（Soft-Add）が実行される。また、一旦接続された基地局５０Ｃからのパイロット信号の受信レベルが低下し、ＳＨＯの解放条件となる第３閾値（T-Drop）を下回った場合、移動機ＭＳと基地局５０Ｃとの接続を解放するためのＳＨＯ（Soft-Drop）が実行される。

このため、従来のソフトハンドオフ制御によれば、図３に縦の破線で示すように、時刻ｔ１、ｔ３で接続ＳＨＯ（Soft-Add）が実行され、時刻ｔ２で解放ＳＨＯ（Soft-Drop）が実行される。しかしながら、既にTwo-Way状態にあって、良好な通話品質を維持できている移動機ＭＳにとって、ＳＨＯの追加条件を満した新たな基地局との接続は、通話品質向上への貢献度は少なく、以下の理由から、回避すべきものと言える。

ＳＨＯ（Soft-Add、Soft-Drop）を実行するためには、呼処理制御手順に従って、基地局制御装置２０から移動機ＭＳに、図４に示すように、ハンドオフ制御メッセージ（ＵＨＤＭ）やIn-traffic制御メッセージ（ＩＴＳＰＭ、ＮＬＵＭ、ＰＣＮＰＭ）を送信する必要がある。これらの制御メッセージは、音声データの送信に利用されるトラフィックチャネル（Ｔｃｈ）で、２０ｍｓの通信フレームとして送信される。

トラフィックチャネル（Ｔｃｈ）では、図５に示すように、音声データが、２０ｍｓの音声フレームとして送信されている。制御メッセージＵＨＤＭ、ＩＴＳＰＭ、ＮＬＵＭ、ＰＣＮＰＭは、基地局制御装置２０から移動機ＭＳに、音声フレームに割り込む形で送信される。この場合、移動機ＭＳは、制御メッセージを受信処理中は音声フレームを受信できないため、音声データが欠落することになる。従って、既にTwo-Way状態にある移動機ＭＳに対して、更に新たな基地局を接続することは、通話品質を一時的に劣化させるという不利益がある。

音声フレームの欠落が１フレーム程度であれば、音声データの複号化処理で欠落部分を補完することによって、音声品質への影響を回避できる。しかしながら、図５に示すように、複数フレーム分の制御メッセージが連続的に送信された場合、欠落した音声データを復号化処理で補完することは不可能であり、通話中に顕著な音質劣化が発生する。

図６は、本発明におけるＳＨＯ起動タイミングの判断をPilot Strengthの観点から説明するために用意された図であり、縦軸はPilot Strength、横軸は時間の経過を示している。
ここでは、基地局５０Ａ、Ｂ５０Ｂがソース基地局となって、移動機ＭＳと同時通信中（Two-way通信中）であり、基地局５０Ｃが、ＳＨＯによって移動機ＭＳに追加接続されるハンドオフ候補（ターゲット基地局）となっている。

Ｐａは、移動機ＭＳがソース基地局５０Ａから受信するActive Pilot信号、Ｐｂは、移動機ＭＳがソース基地局５０Ｂから受信するActive Pilot信号を示し、Ｐｃは、移動機ＭＳがターゲット基地局５０Ｃから受信するCandidate Pilot信号を示している。

図６では、図面を簡略化するため、各パイロットの受信レベル（Pilot Strength）の経時的変化を模式的に表しているが、実際のPilot Strengthは、無線ゾーン内の環境によってもっと複雑な変化を示す。本例のように、移動機ＭＳが複数のActive Pilot信号を受信している場合、受信レベルが高い方のパイロット信号、ここでは、Ｐａが、ＳＨＯ制御手順における閾値との比較対象Active Pilot （Best Active PN）となる。

移動機ＭＳは、ソース基地局５０Ａ、５０Ｂとの間で、ＡＲＩＢ＿ＳＴＤ＿Ｔ５３に定められた通信プロトコルに従って通信する。ターゲット基地局５０ＣのCandidate Pilot信号Ｐｃの受信レベルが、時刻ｔ０で、ＳＨＯ起動条件となる第１閾値（T-ADD）を超えると、移動機ＭＳは、Candidate Pilot信号Ｐｃの受信強度情報（Pilot Strength情報）を示す制御メッセージＰＳＭＭ（Pilot Strength Measurement Message）をソース基地局５０Ａ、５０Ｂを介して基地局制御装置（ＲＮＣ）２０に送信し、基地局制御装置２０からのハンドオフ制御メッセージＵＨＤＭ（Universal Handoff Direction Message）を待つ。

本発明において、基地局制御装置２０は、上記制御メッセージＰＳＭＭを受信した時点ｔ０では、ハンドオフ制御メッセージＵＨＤＭを送信せずに、移動機ＭＳの監視状態をＳＨＯ抑制状態（SHO Holding State）に遷移して、移動機ＭＳとソース基地局との接続（チャネル）を維持する。移動機ＭＳがＳＨＯ抑制状態にある間、基地局制御装置２０の呼処理部２１は、移動機ＭＳにおけるパイロット信号の受信レベルを継続的に監視するため、制御パラメータ（Value3）が示す所定の周期で、移動機ＭＳにパイロット信号測定要求メッセージＰＭＲＯ（Pilot Measurement Request Order）を送信する。

本実施例において、基地局制御装置２０は、次の何れかの条件が満足した時、移動機ＭＳのターゲット基地局へのＳＨＯ抑制状態（SHO Holding State）を解除する。
（１）Best Active ＰＮ（Ｐａ）の受信レベルが低下し、システム運用者によって設定可能なベストアクティブパイロットの最小閾値Velue 1（第２閾値：Soft-Add Thresh）を下回った時（図６のt1）、ＳＨＯ抑制状態を解除し、移動機のターゲット基地局５０ＣへのＳＨＯ（Soft-Add）を実行する。
（２）Best Active ＰＮ（Ｐａ）の受信レベルがValue 1を満たさない場合であって、移動機ＭＳが受信するトラフィック情報（音声データ等）のフレームエラーレートＦＥＲの値が、可変のＦＥＲ閾値：Value2（FER_Threshold）を超えた時、ＳＨＯ抑制状態を解除し、移動機のターゲット基地局５０ＣへのＳＨＯ（Soft-Add）を実行する。
（３）Candidate Pilot信号Ｐｃの受信レベルが低下し、第１閾値（T-ADD）値を下回った状態が一定時間継続した時、ＳＨＯ抑制状態を解除する。この場合、ターゲット基地局５０Ｃは、パイロット信号の受信レベルの監視対象から除外される。
これらの条件をマトリックスで示すと、図７のようになる。

図８は、移動機ＭＳと基地局制御装置（ＲＮＣ）２０との間で実行されるＳＨＯ（Soft-Add）の制御メッセージの通信シーケンスの１実施例を示す。
本実施例では、音声フレームの連続的な欠落を回避するため、基地局制御装置（ＲＮＣ）２０は、ＳＨＯ制御手順で必要な一連の制御メッセージ、すなわち、ハンドオフ制御メッセージ（ＵＨＤＭ）とIn-traffic制御メッセージ（ＩＴＳＰＭ、ＮＬＵＭ、ＰＣＮＰＭ）を時間的に離散させて送信する。

移動機ＭＳにＳＨＯの実行を指示するＵＨＤＭは、図５では２フレーム連続して送信されているが、本実施例では、例えば、３００ｍｓの送信間隔で不連続的に送信する。また、ＵＨＤＭの後で送信されるIn-traffic制御メッセージも、移動機への通知情報の重要性を考慮した送信順序（ここでは、ＮＬＵＭ、ＩＴＳＰＭ、ＰＣＮＰＭの順）で、互いに３００ｍｓの送信間隔をおいて送信する。制御メッセージの送信間隔は、トラフィックチャネル（Ｔ−ｃｈ）で欠落する音声データが複号化処理で回復可能となる範囲内で任意に設定できる。本実施例によれば、ＳＨＯの実行時に、音声フレームの送信チャネルに対して、２０ｍｓ単位の制御フレームの割り込みが、音声フレームで複数フレーム分の送信間隔（３００ｍｓ）をおいて離散的に発生するため、音声フレームの連続的な欠落を回避でき、音声品質劣化の少ない通話が可能となる。

次に、図９を参照して、本発明による無線チャネルのＳＨＯ起動／抑制制御について詳細に説明する。図９は、ＲＮＣ２０の呼処理部２１で実行されるＳＨＯ制御プログラム２１５のフローチャートを示している。ＳＨＯ制御プログラム２１５は、受信レベル判定部２１１及びＦＥＲ監視部２１２と連携して実行される。

図９において、記号Ｆは、監視対象呼が、既にＳＨＯ抑制状態（SHO Holding State）にあるか否かの判定に使用されるフラグである。
プロセッサ２１０は、受信レベル判定部２１１によって、図６で説明した時刻ｔ０、すなわち、Candidate Pilot StrengthがＳＨＯの開始条件となる第１閾値（T-ADD）を超えたことが検出された時、ＳＨＯ制御プログラム２１５を開始し、先ず、フラグＦを初期値である０にクリアする（Ｓ１００）。呼処理部２１が移動機ＭＳから送信されたＰＳＭＭを受信し、受信レベル判定部２１１が、第１閾値（T-ADD）を使って、SHO Holding State条件（従来のＳＨＯ条件）が満たされているか否かを判断する（Ｓ１０１）。Candidate Pilot Strengthが、第１閾値（T-ADD）を超えた時、移動機ＭＳはSHO Holding Stateとなる。

移動機ＭＳがSHO Holding Stateにあるとき、プロセッサ２１０は、フラグＦの状態をチェックする（Ｓ１０２）。SHO Holding Stateに遷移した直後は、フラグＦは初期値０となっているため、プロセッサ２１０は、所定周期ＴでＰＭＲＯを送信するＰＭＲＯ送信処理を開始し（Ｓ１０３）、フラグＦの値を１に設定して（Ｓ１０４）、移動機ＭＳからのＰＭＲＭの受信有無を判定する（Ｓ１０５）。尚、ステップＳ１０２で、フラグＦが初期値（０）でなければ、既にＰＭＲＯの送信処理が開始されているため、プロセッサ２１０は、ステップＳ１０３とＳ１０４を省略して、ステップＳ１０５を実行する。

SHO Holding State中は、Best Active PNの受信レベルは、移動機ＭＳが良好な通信を維持するのに十分なレベルを維持している。しかしながら、様々な電波干渉要因によって、フレームエラーが発生する場合がある。フレームエラーが発生すると、移動機ＭＳは、ＣＡＩ（CDMA Air Interface）を介して、現在通信中の基地局５０Ａ、５０Ｂの上位装置である基地局制御装置（ＲＮＣ）２０に、ＰＭＲＭ（Power Measurement Report Message）でフレームエラーの発生を通知する。

呼処理制御部２１が、移動機ＭＳからのＰＭＲＭを受信する（Ｓ１０５）と、ＦＥＲ監視部２１２が、移動機ＭＳから通知されたＦＥＲと閾値（Value 2）とを比較し（Ｓ１０６）、ＳＨＯ起動の要否を判断する。ＦＥＲが閾値（Value 2）を超えていれば、ソース基地局から移動機ＭＳに向かう下り方向の電波が劣化している。この場合、プロセッサ２１０は、通信品質を維持するため、Best Active PNがSoft-Add Thresh値を下回らなくても、ターゲット基地局のＳＨＯ（Soft-Add）を直ちに実行して（Ｓ１１１）、このプログラムを終了する。

上記ステップＳ１１１では、ＰＮＣ２０のプロセッサ２１０が、ターゲット基地局にハンドオフ要求メッセージを送信し、該ターゲット基地局からの応答（Ａｃｋ）メッセージを受信した時、移動機ＭＳにハンドオフ制御メッセージＵＨＤＭ（Universal Handoff Direction Message）を送信し、これを受信した移動機がＳＨＯを実行後、ＳＨＯ完了のメッセージＨＣＭ（Handoff completion Message）をＲＮＣ２０に返信することで、ＳＨＯ処理が完了する。

ＦＥＲが閾値（Value 2）を超えていなかった場合、プロセッサ２１０は、SHO Holding Stateを維持するため、移動機ＭＳに制御メッセージＰＭＲＯを送信する（Ｓ１０７）。このステップＳ１０７では、ＰＭＲＯ送信の都度、ＰＭＲＯ送信周期Ｔをカウントしている内部タイマがリセットされる。この後、プロセッサ２１０は、送信周期Ｔで移動機ＭＳにＰＭＲＯを送信し（Ｓ１０８）、これに応答して移動機ＭＳが返信するＰＳＭＭ受信を待つ（Ｓ１０９）。

移動機ＭＳからＰＳＭＭを受信すると、受信レベル判定部２１１が、Best Active PNが、Value1が示す第２閾値（図６のSoft-Add Thresh）を下回ったか否かを判定する（Ｓ１１０）。Best Active PNがValue1を下回っていた場合は、プロセッサ２１０は、ＳＨＯを実行して（Ｓ１１１）、このプログラムを終了し、Best Active PNが第２閾値Value1以上の場合は、Ｓ１０１以降の動作を繰り返す。

尚、ステップＳ１０５で、移動機ＭＳからのＰＭＲＭの受信がなかった場合は、ステップＳ１０８以降の動作が繰り返される。また、ステップＳ１０１において、Candidate Pilot Strengthの受信レベルがSHO Holding Stateに遷移する条件となる第１閾値（T-ADD）を満たさない状態が２回連続か否かを判定（Ｓ１２０）し、連続していた場合、プロセッサ２１０は、ＰＭＲＯの送信を停止して（Ｓ１２１）、ステップＳ１００に戻る。

一般に、移動機は、パイロット信号の受信レベルが第１閾値T-ADDを満足した時、基地局制御装置（ＲＮＣ）２０にＰＳＭＭを送信して、ＳＨＯの制御メッセージであるＵＨＤＭが受信されるのを待っている。本発明のように、基地局制御装置（ＲＮＣ）２０が、移動機にＵＨＤＭを送信せずにSHO Holding Stateに遷移した場合、ＵＨＤＭの受信待ち状態となっている移動機は、その後の自律的なＰＳＭＭ送信を行わない。そこで、基地局制御装置２０は、SHO Holding State中の移動機に対して、ＰＭＲＯを送信してＰＳＭＭを周期的に要求する。

基地局制御装置２０が、移動機をターゲット基地局にＳＨＯすることなく、SHO Holding Stateを解除（ＰＭＲＯ送信停止）した場合、移動機ＭＳは、その後、ターゲット基地局からのパイロット信号Ｐｃの受信レベルが、Best Active PNの受信レベルよりも第３閾値（T-COMP）以上、上回った時にのみ、基地局制御装置２０に自律的にＰＳＭＭを送信する。基地局制御装置２０は、上記ＰＳＭＭの受信を契機に、Best Active PNの送信元ソース基地局とターゲット基地局とを入れ替えるＳＨＯ（soft-Swap）を実行する。

ＳＨＯ抑制状態（SHO Holding State）からＳＨＯ実行状態に遷移するための閾値（Value1、Value2、Value3）の最適値は、基地局の設置環境によって変化する。そこで、事前の机上検討によって、例えば、Value1＝−１０〜−１４ｄＢｍ、Value2＝２０〜５０％、Value3＝１〜３秒（０．５秒単位）の如く、候補となる閾値の範囲を或る程度絞り込んでおき、現地でフィールド試験（例えば、ＦＥＲ値、音声品質、ＳＨＯ実行回数等を指標とした検証試験）を行い、特にValue1については、ハンドオフ領域付近での各基地局のパイロット信号強度を実測した上で、最適値を決定することが望ましい。

また、フィールド試験における評価指標を次の重み付けで総合的に判断することによって、適用すべき閾値の最適値を判断できる。
（１）ハンドオフゾーン付近でのPilot信号強度
（２）音声品質（主観的評価：Good／Normal／Badのカウント数）
（３）Average FER
（４）ＳＨＯ実行回数

本発明が適用される無線通信ネットワークの構成例を示す図。 基地局制御装置（ＲＮＣ）２０と基地局（ＢＴＳ）５０の構成を示すブロック図。 Active Pilot信号とCandidate Pilot信号の実際の変動を示す図。 ＳＨＯ実行時にトラフィックチャネルで送信される制御メッセージを示す図。 制御メッセージ送信により発生する音声フレームのロスを説明するための図。 ソフトハンドオフ（ＳＨＯ）の起動タイミングを説明するための図。 本発明のソフトハンドオフ制御における状態遷移を示すマトリクス図 本発明におけるＳＨＯ用の制御メッセージの送信シーケンスの１例を示す図 ソフトハンドオフ制御プログラム２１５の１実施例を示すフローチャート。

符号の説明

１０：ＣＡ（Call Agent）、２０：基地局制御装置（ＲＮＣ）、３０：ＯＭＳ（Operation & Maintenance System）、４０：制御端末、５０〜８０：基地局（ＢＴＳ）、９０：ＭＳＣ（Mobile Switching Center）。

Claims (7)

1. 符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）方式の移動無線システムにおけるソフトハンドフ（ＳＨＯ）制御方法であって、複数の基地局に接続された基地局制御装置が、
   移動機がソフトハンドオフ候補となる基地局から受信したパイロット信号の受信レベル（Candidate Pilot Strength）が、第１閾値（T-ADD）を超えたとき、該移動機と既に接続済みソース基地局の中で最も受信レベルの高いパイロット信号のレベル（Best Active PN）が第２閾値（Soft-Add Threshold）より低下していなければ、上記移動機の監視状態をＳＨＯ抑制状態にし、
   上記ソース基地局からのパイロット信号レベル（Best Active PN）が上記第２閾値（Soft-Add Threshold）よりも低下した時点で、上記ＳＨＯ抑制状態にある移動機を上記ハンドオフ候補の基地局にソフトハンドオフするための通信手順を実行することを特徴とするソフトハンドオフ制御方法。
2. 前記基地局制御装置が、
   前記ＳＨＯ抑制状態にある移動機が前記ソフトハンドオフ候補の基地局から受信するパイロット信号の受信レベル（Candidate Pilot Strength）が前記第１閾値（T-ADD）を下回った時、上記移動機を監視状態を前記ＳＨＯ抑制状態から通常状態に戻すことを特徴とする請求項１に記載のソフトハンドオフ制御方法。
3. 前記基地局制御装置が、
   前記ソース基地局を介して、前記ＳＨＯ抑制状態にある移動機に対して、パイロット信号強度の通知要求（ＰＭＲＯ）を周期的に送信し、
   上記移動機からの応答メッセージ（ＰＳＭＭ）に含まれるパイロット信号強度情報に基づいて、該移動機のソフトハンドオフ実行要否を判定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のソフトハンドオフ制御方法。
4. 前記基地局制御装置が、
   前記ＳＨＯ抑制状態にある移動機におけるフレームエラーレートが所定の閾値を超えた時、該移動機を前記ソフトハンドオフ候補の基地局にソフトハンドオフするための通信手順を実行することを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載のソフトハンドオフ制御方法。
5. 前記基地局制御装置が、
   前記ＳＨＯ抑制状態にある移動機からフレームエラーレート通知メッセージ（ＰＭＲＭ）を受信した時、受信メッセージが示す受信レベルの最も高いパイロット信号（Best Active PN）の送信元基地局のフレームエラーレートを所定の閾値と比較し、上記フレームエラーレートが所定閾値を超えていた場合は、上記移動機を前記ソフトハンドオフ候補の基地局にソフトハンドオフするための通信手順を実行し、上記フレームエラーレートが所定閾値を超えていなかった場合は、上記移動機に対して、パイロット信号強度の通知要求（ＰＭＲＯ）を周期的に送信することを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載のソフトハンドオフ制御方法。
6. 前記基地局制御装置が、
   前記ソフトハンドオフの実行時に、前記移動機にトラフィックチャネルで送信すべき一連の制御メッセージを所定の送信間隔をおいて離散的に送信することを特徴とする請求項１〜請求項５の何れかに記載のソフトハンドオフ制御方法。
7. 前記一連の制御メッセージが、ハンドオフ制御メッセージ（ＵＨＤＭ）と複数のIn-Traffic 制御メッセージを含み、１つの制御メッセージと次の制御メッセージとの間に、音声フレームで複数フレーム分の送信間隔をおくことを特徴とする請求項６に記載のソフトハンドオフ制御方法。

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