JP2009505461A - 受信信号のｍａｃ層から得られたサービス・メトリックの品質に基づくハンドオーバ - Google Patents

Abstract

無線通信装置（１３２）は、サービス提供通信局から受信された通信信号に基づいてハンドオーバを決定するよう構成された信号処理機能部に動作可能に結合された受信器を備える。当該信号処理機能部は、受信された通信信号のメディア・アクセス制御（ＭＡＣ）層から得られたサービス・メトリックの少なくとも１つの品質に基づいてハンドオーバ動作を実行するよう構成されている。実施形態は、第１のＷＬＡＮから第２のＷＬＡＮ又はセルラ・システムへのより効率的なハンドオーバを可能にする最適なハンドオーバ候補を識別することを備える。

Description

本発明は、無線通信システム、無線通信装置、及びハンドオーバについての方法に関する。詳細には、本発明は、無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）、及び第１のＷＬＡＮアクセス・ポイントから第２のＷＬＡＮアクセス・ポイント又はセルラ無線通信システムへのハンドオーバに関する。

近年において、無線通信の発展は著しかった。多くの無線通信が標準化され、それにより、異なる技術及び異なる製造業者の間での通信の相互運用性が促進され、並びに全ての通信装置が特定のレベルの性能を提供することが保証されるようになった。そのような急速な発展及び標準化に耐える１つの技術は、無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）である。ＷＬＡＮは、１０Ｍｂｐｓより高いビット・レートでの無線接続性を与えることを目標としてきた。ＷＬＡＮはまた、増強された安全等の機会を提供する。従って、ＷＬＡＮ技術は、今後何年にもわたって無線データ市場においてキーとなる役割を演じることが予想される。

更に、ＷＬＡＮは、現在も、ＩＥＥＥ標準８０２．１１ｅ／Ｄ６．０「パート１１：無線メディア・アクセス制御（ＭＡＣ）及び物理層（ＰＨＹ）仕様書：メディア・アクセス制御（ＭＡＣ）サービス品質（ＱｏＳ）増強」（２００３年１１月）に見られることができるように、保証されたサービスの品質（ＱｏＳ）を与えるよう強化されている。これは、音声サービス及びビデオ・サービスに対するＷＬＡＮ解法がデータ市場で急速に現れている更なる理由である。

無線セルベースの通信システム、例えば、セルラ移動電話通信システムは、無線通信リンクが複数の送受信器基地局（ＢＴＳ）及び複数の遠隔無線加入者装置又は端末装置（多くの場合移動局（ＭＳ）と呼ばれる）を含むシステム・インフラストラクチャ間に構成されることを提供する。詳細には、ＢＴＳとＭＳとの間で通信される情報は、会話、音、データ、絵、又はビデオの情報を表す。その上、信号メッセージ（ｓｉｇｎａｌｌｉｎｇ ｍｅｓｓａｇｅｓ）が、通信される。異なるチャネルが、異なる形式の情報の通信のため用いられる。

第３世代パートナーシップ・プロジェクト（３ＧＰＰ）は、セルラ通信システム（例えば、将来の無線通信装置がＧＥＲＡＮと呼ばれる移動通信用グローバル・システム（ＧＳＭ）ネットワークのようなもの）とＷＬＡＮとの間で相互運用するための標準（「３ＧＰＰ４３．３１８」）を定義する。２つの通信システム間の現行の通信のハンドオーバは、ＷＬＡＮからＧＥＲＡＮへのハンドオーバが移動（加入者）ユニットの制御下にあるよう指定され、そしてＧＥＲＡＮからＷＬＡＮへのハンドオーバがインフラストラクチャの制御下にあるよう指定される場合の要件である。

しかしながら、上記の標準は、ハンドオーバを起動するために何のメトリックを用いるべきか、又はハンドオーバ手順は何であるべきかのようなハンドオーバを判断するのに用いられるべき判定基準を明記していない。

通信システム間の効率的で実質的にシームレスのハンドオーバ・プロセスをサポートするため、ハンドオーバ時間は、出来るだけ短くあるべきであり、そして移動ユニットは、できれば隣のＧＥＲＡＮへのハンドオーバを考慮する前に、第１のＷＬＡＮアクセス・ポイント（ＡＰ）から第２のＷＬＡＮＡＰへハンドオーバすべきであることが好まいことが知られている。このシームレスな移動性（ｓｅａｍｌｅｓｓ ｍｏｂｉｌｉｔｙ）の概念は、移動ユニットが最良の無線アクセス・ネットワーク（ＷＬＡＮ又はセルラ）を選択して、特定のサービスのレベルを与えることを可能にする。従って、移動ユニットは、通信コストを低減、又はサービスの品質を改善、又は通信適用範囲を増大しようとして或る決定を行い得る。

既知の機構の大多数は、ＷＬＡＮ基地局又はセルラＢＴＳの受信信号電力（多くの場合受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）と呼ばれる）をメトリックとして検知することを提案する。次いで、この値を用いて、１つのＷＬＡＮ基地局から別のＷＬＡＮ基地局へのローミングを起動し、又は受信信号電力がスレッショルドより下に落ちたとき隣のセルラ・ネットワークへのハンドオーバを起動する。そのようなメトリックを通常用いて、現在の基地局の有するリンク品質及び隣のセルのリンク品質を推定する。

しかしながら、本発明者は、メトリックとしてのそのようなＲＳＳＩが多数の大きな欠点に苦しめられていることを見分け、理解した。第１に、移動ユニットは、近傍にあるがしかし制限された帯域幅のため期待したサービスの品質を提供することができないＷＬＡＮＡＰにハンドオーバすることを決定する。第２に、全てのＷＬＡＮチャネルを走査する要求により、典型的には、非常に時間が長くかかり、そして携帯型無線通信ユニットで電流が著しく引き出される。

第３に、そのようなメトリックの使用は、多くの場合、ＷＬＡＮ ＡＰとセルラ・ネットワークとの間の連続的ハンドオーバを伴う「ピンポン」効果をもたらす。そのような事象は、移動ユニットが短期間局所的な深いＷＬＡＮヌルにある、即ち、それが信号を短期間受信して復号することができないとき生じる。従って、移動ユニットは、ＷＬＡＮネットワークを余りに「早期に」離れることになる。

第４に、移動ユニットが高レベル（ＲＳＳＩ）信号をＷＬＡＮ ＡＰから受信することが可能であるが、そこにおいては、サービスの品質が過剰なＷＬＡＮネットワーク負荷に起因して、又は他の加入者ユニットがより高い優先度を有するサービスを送信（又は受信）している場合に、非常に悪い。従って、移動ユニットが期待したサービスの品質を保つためセルラ・ネットワークへハンドオーバすることが適切である場合がある。しかしながら、移動ユニットが通常には受信信号強度メトリックを採用するので、ハンドオーバが適切であろうことを識別することに失敗するであろう。

ＲＳＳＩを測定することに加えて、又はそれに代替して、移動ユニットは、パケット・エラー・レート（ＰＥＲ）を測定してもよい。しかしながら、移動ユニットは、正確な測定をするため、多数のパケットにわたり測定を行うことを必要とする。更に、これは、ダウンリンク（ＤＬ）トラフィック通信レート、即ち、ＢＴＳから移動ユニットへの通信が低い場合、長時間を要する場合がある。これは、ハンドオーバを予測するため要求される時間が長すぎることを招く。

その上、ＰＥＲ測定はまた、サービスを提供しているＷＬＡＮ基地局の使用可能帯域幅、及びネットワーク負荷（並びに衝突のパーセンテージ）に依存する。また、ＰＥＲは、受信される電力に対して滑らかに（ｇｒａｃｅｆｕｌｌｙ）劣化しない。それは、ＰＥＲは、受信される電力が所与のスレッショルドより下になるとき、即ち、移動ユニットがＷＬＡＮセル境界にあるとき突然に降下するからである。従って、実際には、このメトリックを意味のある方法で用いることは困難である。それは、ＰＥＲ劣化がＷＬＡＮセルのカバー範囲の外に移動したことに起因しているのかどうかを、またそれがパケット衝突に起因しているのかどうかを知ることは困難であるからである。そのようなメトリックはまた、それが加入者がハンドオーバ後に記録するであろうＷＬＡＮアクセス・ポイントの期待したサービスの品質のいずれの推定も与えない点でＲＳＳＩメトリックと同じ欠点に苦慮する。更に、ＰＥＲメトリックを用いて、ハンドオーバを起動し、そして隣のセルを「検知する」場合、それは、これらの隣の基地局との物理的リンクが生成されることを仮定している。従って、それらを可能性のあるハンドオーバについて試験するためにのみ、そのような物理的リンクを生成することは、加入者エネルギ及び加入者処理容量／資源の浪費である。

Ｑｉａｎ Ｚｈａｎｇ、Ｃｈｕａｎｘｉｏｎｇ Ｇｕｏ、及びＷｅｎｗｕ Ｚｈｕにより著作され題名が「ＷＷＡＮとＷＬＡＮとの間の垂直ハンドオフのための効率的移動性管理（Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｆｏｒ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｈａｎｄｏｆｆ ｂｅｔｗｅｅｎ ＷＷＡＮ ａｎｄ ＷＬＡＮ）」であり、２００３年１１月にＩＥＥＥ通信論文誌として発行された文献は、隣接ＷＬＡＮアクセス・ポイントの使用可能帯域幅を予測することを提案する。しかしながら、この推定には偏りがある。それは、それが１１ｅに定義されるようなＷＬＡＮ接続の優先度を考慮していないからである。従って、それは、不正確な判定をもたらしそうである。

米国特許出願Ｎｏ．２００４０２０３７８８及び米国特許出願Ｎｏ．２００４０１４６０２４は、セルラ・ネットワークからＷＬＡＮへのプロトコル・スタック・レベルでのハンドオーバ機構を記載するが、それは物理レベルでのハンドオーバではない。

モトローラ（登録商標）は、それらの統合化デジタル増強型ネットワーク（ｉＤＥＮ（登録商標））製品を有する増強型受動走査機構を提案し、そこにおいて、隣接ＷＬＡＮＡＰの走査は、ハンドオーバ動作を実行する前に実行される。しかしながら、提案された方法は、ＷＬＡＮ ＡＰを、受信された電力のみに基づいて格付けし、そしてそういうものだから、新しく加わるＡＰの選択は、最適な選定になりそうもない。従って、ハンドオーバについて判定は、無線周波数（ＲＦ）測定にのみ基づいている。

従って、好ましくは第１のＷＬＡＮ ＡＰから第２のＷＬＡＮ ＡＰ又はセルラ・ネットワークへのハンドオーバを実行し、上記の欠点／限界を軽減する改善された通信システム、関連の通信装置、及び方法に対する需要が存在する。

本発明の実施形態に従って、添付の特許請求の範囲に定義されるようにハンドオーバを実行する無線通信装置及び方法が提供される。

本発明の実施形態が、ここで、例示としてのみ、添付図面を参照して説明されるであろう。

本発明の実施形態は、候補のＷＬＡＮ ＡＰからメディア・アクセス制御（ＭＡＣ）層で、受信信号を復号することにより現在のダウンリンクのサービスの品質を測定することを提案する。次いで、メトリックを用いて、十分な使用可能帯域幅が隣接ＷＬＡＮＡＰ毎に存在するかどうかを予測する。測定値及びメトリックは、ハンドオーバ・プロセスを管理及び最適化するためにアルゴリズムで組み合わされることが好ましい。

要約すると、走査されるＡＰの使用可能帯域幅の予測が、優先度タイプ当たりのトラフィック・ベースで推定される。この目的のため、加入者ユニットは、優先度のレベル当たりのＷＬＡＮトラフィック量をモニタリングする。これらのＷＬＡＮトラフィック量は、加入者のサービスの優先度レベルより高い優先度のトラフィック量が高い重みでもって重み付けされ且つ加入者のサービスより低い優先度のトラフィック量が低い重みを有する要領で組み合わされる。このようにして、加入者は、加入者が競合している装置、即ち、同じ又はそれより高い優先度のサービスを有する装置により用いられる帯域幅を本質的に推定することにより、加入者が期待することができる使用可能帯域幅を推定する。予測はまた、８０２．１１ｅに定義されるように、移動装置の優先度を計算に入れることが好ましい。従って、このようにして、新しいＷＬＡＮＡＰへのハンドオーバ後のサービスの品質の降下が無い。それは、目標のＡＰが所望のサービスをサポートするのに十分な帯域幅を有するように演繹的に決定されたからである。

本発明の一実施形態は、（例えば、隣接又は部分的に重なったチャネルにおける）適切なＷＬＡＮアクセス・ポイントをより低いデューティ・サイクルでもって発見する可能性が低いチャネルを走査することに焦点を合わせられることが有利である。このようにして、バックグラウンド走査モードにおいてより低い電流の流出が達成される。

その上、ＷＬＡＮ無線周波数（ＲＦ）測定とメディア・アクセス制御（ＭＡＣ）層測定との組み合わせを備えるデュアル・メトリック・タイプを用いることが有利である。最後に、適応スレッショルドの使用が、専用ハンドオーバ・アルゴリズムで用いられる。そのような適応スレッショルド及び専用ハンドオーバ・アルゴリズムの使用は、移動装置が非常に局所的に深いＷＬＡＮフェード（ｆａｄｅ）に短期間入る場合、ＷＬＡＮとセルラ・ネットワークとの間を連続的に切り替える際に「ピンポン」効果を避けることを助ける。

本発明の一実施形態は、デュアル・モードＧＳＭ又はＥＤＧＥ／ＷＬＡＮ加入者電話器に存在することが好ましい。とりわけ、セルラ・ネットワークへのいずれのハンドオーバの前に、移動装置は、所望のサービスをサポートするのに十分な帯域幅を有することが予測されるＷＬＡＮＡＰへローミングしようと試みる。

この点に関しては、移動装置は、そのＷＬＡＮネットワークに出来るだけ長く接続されることにより、匹敵するセルラ・ネットワークより速く且つより安価なサービスを与える。更に、ハンドオーバの判断は、ユーザにより知覚されるようなサービスの品質に基づくことにより、ＷＬＡＮセルのカバー範囲とサービスの品質との間の直接の比較を与える。

要約すると、本発明の実施形態は、第２世代（２Ｇ）移動通信用グローバル・システム（ＧＳＭ）のようなセルラ無線通信システム、又は欧州電気通信標準化機構（ＥＴＳＩ）により定義される、ＥＤＧＥのような２．７５ＧシステムとＷＬＡＮ技術を統合化することを提案する。ＧＥＲＡＮコア（Ｇｅｒａｎ ｃｏｒｅ）と相互運用するＷＬＡＮの両方の提案されたシステム構成が、図１の概略的ブロック図に示されている。また、完全さのため、本明細書で説明される実施形態はＷＬＡＮネットワークとＵＴＲＡＮネットワーク（Ｕｔｒａｎ ｎｅｔｗｏｒｋ）（これは周知の第３世代パートナーシップ・プロジェクト（３ＧＰＰ）により定義される。）との相互作用（ｉｎｔｅｒ−ｗｏｒｋｉｎｇ）に適用可能であることを想定している。

本発明の一実施形態は、デュアル・モード無線通信装置を提案する。デュアル・モード動作は、ＥＤＧＥのような第１のセルラ移動電話技術と、第２のＷＬＡＮ技術とを活用する。各無線通信端末装置１３２は、ＷＬＡＮセルラ無線インターフェース１１５を介して且つＵＭＡ又は汎用アクセス・コントローラ（Ｇｅｎｅｒｉｃ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）１５０を通じてＧＥＲＡＮコア（Ｇｅｒａｎ ｃｏｒｅ）１６０とインターフェースする。代替として、無線通信端末装置１３２は、キャリア私設ネットワーク（ｃａｒｒｉｅｒ ｐｒｉｖａｔｅ ｎｅｔｗｏｒｋ）１３５、通常のＧＳＭトランシーバ基地局（ＢＴＳ）１３４及び通常の基地切り替えコントローラ（ｂａｓｅ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）１７０を介してＧＥＲＡＮコア１６０とインターフェースし、そしてそのＧＥＲＡＮコア１６０に入力する。ＧＥＲＡＮコア１６０は、当該技術で知られているサービスＧＰＲＳ切り替えノード（ＳＧＳＮ）及び主切り替えコントローラ（ＭＳＣ）１６５を備える。従って、デュアル・モード・セルラ及びＷＬＡＮサポート型端末装置について記述する。

本発明の文脈において、デュアル・モード加入者ユニット１３２は、ＷＬＡＮインターフェースを有するいずれの種類の無線通信装置、即ち、パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）、ラップトップ、ＰＤＡ、デュアル・モードＷＬＡＮ／セルラ端末装置等であり得る。

ＷＬＡＮセルラ無線インターフェース１１５の特性は、高速データ・サービス、同時音声及びデータ、及び改善された音質等のような、拡張されたＷＬＡＮ能力及び新しい特徴を可能にすることが有利である。従って、セルラ無線通信端末装置は、ＷＬＡＮ技術の既知の利点の恩恵を受ける。

ＷＬＡＮカバー範囲が与えられる地理的範囲と考えることができるＷＬＡＮサイト１１０は、単一のＷＬＡＮアクセス・ゲートウエイ（図示せず）により制御される。ＷＬＡＮサイト１１０は、典型的には、１又はそれより多いアクセス・ポイントＡＰ１１４を備える。セルラ無線通信端末装置１３２は、ＷＬＡＮＡＰ１１４への無線インターフェースを有する。ＷＬＡＮ ＡＰ１１４は、例えば、ＩＥＥＥにより発行され、題名が「無線ＬＡＮメディア・アクセス制御（ＭＡＣ）及び物理層（ＰＨＹ）仕様書（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮ Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ （ＭＡＣ） ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ（ＰＨＹ） Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ）」（ＩＥＥＥ標準８０２．１１、１９９９年版）である資料におけるようなＩＥＥＥ８０２．１１ＷＬＡＮ技術を用いて、いずれの種類のＷＬＡＮインターフェースを介してＷＬＡＮ端末装置とインターフェースする。ＷＬＡＮＡＰ１１４は、１又はそれより多いＷＬＡＮアクセス・ゲートウエイ（図示せず）を介したインターネット・プロトコル（ＩＰ）へのインターフェース１１５を有する。ＩＰネットワーク１４０は、キーＵＭＡ又は汎用アクセス（ＧＡ）ネットワーク・コントローラ１５０（これは、ＧＥＲＡＮコア１６０へのインターフェース１５５に対して構成される。）を介してＧＥＲＡＮコア１６０に動作可能に結合される。ＵＭＡネットワーク・コントローラ１５０はまた、１又はそれより多い別のＷＬＡＮアクセス・ゲートウエイ（ＷＡＧ）（図示せず）とインターフェースする。実質上、ＷＡＧは、単一のＷＬＡＮサイトを制御するためのルータ又はルータとイーサネット・スイッチ（登録商標）の組み合わせである。ＷＡＧは、典型的にはイーサネット１００ベースＴ媒体（登録商標）を介して１又はそれより多いＷＬＡＮＡＰ１１４とインターフェースする。

ＵＭＡネットワーク・コントローラ１５０は、既知のＩＰマルチキャスティング技術を用いて、制御パケット・データ・ユニット（ＰＤＵ）及び音声パケットをデュアル・モード通信端末装置１３２に転送する。ハンドオーバ・プロセスの改善された管理は、無線セルラ通信ユニット（多くの場合、無線加入者通信ユニットと呼ばれる。）で実行される。本発明の実施形態は、ＥＤＧＥ又は３ＧＰＰ標準に従ったデュアル・モードＷＬＡＮ及びセルラ動作が可能である無線加入者通信ユニットに関して説明される。しかしながら、本明細書に説明される実施形態はいずれのデュアル・モードＷＬＡＮ及びセルラの状況で具体化され得ることが当業者に認められるであろう。

ここで図２を参照すると、本発明の一実施形態に従って適合された無線加入者通信ユニットが示されている。無線通信ユニット２００は、アンテナ２０２を備え、そのアンテナ２０２は、無線通信ユニット２００内の受信器チェーンと送信器チェーンとの間に分離を与えるデュープレックス・フィルタ又はアンテナ・スイッチ２０４に結合されることが好ましい。また当該技術で知られているように、受信器チェーンは、典型的には、受信器フロントエンド回路２０６（受信、フィルタリング、及び中間又はベースバンド周波数変換を実質上与える）を含む。受信器フロントエンド回路２０６は、典型的にはデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）として実現される信号処理機能部２０８に直列に結合される。信号処理機能部２０８からの出力は、適切なユーザ・インターフェースに与えられ、その適切なユーザ・インターフェースは、スピーカ及び／又はディスプレイのような出力装置２１０、及びマイクロフォン及び／又はキーパッドのような入力装置を備えることが好ましい。

ユーザ・インターフェース２３０は、リンク２３６を介してメモリ・ユニット２１６に動作可能に接続され、そしてユーザ・インターフェース２３０はまた、コントローラ２１４を介してタイマ２１８に動作可能に接続される。コントローラ２１４はまた、受信器フロントエンド回路２０６及び信号処理機能部２０８に結合される。従って、コントローラ２１４は、復元された情報からのビット・エラー・レート（ＢＥＲ）、パケット・エラー・レート（ＰＥＲ）又はフレーム・エラー・レート（ＦＥＲ）のデータを受信する。コントローラ２１４は、復号／符号化機能及び類似のもののような動作レジーム（ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｒｅｇｉｍｅｓ）を格納するためのメモリ・デバイス２１６に結合される。タイマ２１８は、典型的には、コントローラ２１４に結合されて、無線通信ユニット２００内の動作（時間依存の信号の送信又は受信）のタイミングを制御する。

送信チェーンに関しては、入力装置は、信号処理機能部２０８（又は、送信及び受信の部分が別個に実現されている場合は２２８）を介して送信器／変調回路２２２に結合される。その後、送信信号は、電力増幅器２２４に通されて、アンテナ２０２から放射される。送信器／変調回路２２２及び電力増幅器２２４は、コントローラ２１４に動作的に応答し、電力増幅器２２４からの出力は、デュープレクッス・フィルタ又はアンテナ・スイッチ２０４に結合される。送信器／変調回路２２２及び受信器フロントエンド回路２０６は、周波数上方変換及び周波数下方変換機能（図示せず）を備える。

要約すると、本発明の一実施形態に従って、無線加入者ユニットは、以下の要領で適合されている。ＷＬＡＮの動作モードにおいて、信号処理機能部２０８及び／又はコントローラ２１４は、無線加入者ユニットの受信器フロントエンド回路２０６と共に、複数のＷＬＡＮ通信チャネルを走査する正規の能動的バックグラウンド走査を実行するよう構成される。

とりわけ、その走査は、複数の異なる走査レートで実行されるのが好ましい。詳細には、より短い走査デューティ・サイクルが、重なりの無い１又はそれより多いＷＬＡＮチャネルに対して採用され、当該１又はそれより多いＷＬＡＮチャネルは、無線加入者ユニットがＷＬＡＮアクセス・ポイントを検出するであろう最も可能性のあるチャネルであると考えられる。対照的に、より長い走査デューティ・サイクルが、所望のサービス・レベルをサポートする一層低い可能性を有すると考えられる他のＷＬＡＮチャネルに対して採用される。より低いデューティ・サイクルのバックグラウンド走査は、重なりの無いより良い候補チャネルのみがより高いデューティ・サイクル／短い走査レートで走査されることが好ましいので、電流の流出が少ないことが有利である。

隣のＷＬＡＮ ＡＰの走査は、走査されるＡＰ当たりの実効的な使用可能帯域幅を予測するため、トラフィックのレベル及び存在するサービス優先度に基づいて実行される。無線加入者ユニット２００の信号処理機能部２０８は、実効的な使用可能帯域幅（ＥＡＢ）をメトリックとして計算し、それは、各タイプの媒体占有度をスケール（重み付け）係数でもって重み付けする。これらの重み付けされた値は、メモリ２１６に格納される。

メモリ・ユニット２１６内で、重み付けされた値は、受信された電力及びＥＡＢに関する潜在的ＡＰに従って格付けされることが好ましい。走査されたＷＬＡＮＡＰの格付けは、加入者通信ユニットのサービス優先度と、サービスを提供された他のＷＬＡＮ ＡＰの優先度とを考慮した帯域幅の推定を含むことが好ましく、その帯域幅の推定は、所望のサービスに対して使用可能であろう。このようにして、ハンドオーバへの目標ＷＬＡＮＡＰの選択は、一層信頼性が良くなる。

チャネルを走査するとき、無線加入者ユニットは、ＷＬＡＮの受信信号の強度（レベル）を検知する、例えば、ＡＰからのプローブ応答フレームの電力レベルを検知するのが好ましい。プローブ応答フレームは、それがＡＰに応答することを強制するとき用いられることが好ましい。従って、加入者ユニットは、特定のチャネル上にＡＰが存在するかどうか知るであろうし、そしてそれは、ＡＰのＲＳＳＩ、ＳＮＩＲ等を推定するであろう。他の機構／フレームのタイプを用いてもよいが、しかし一般的に、プローブ応答フレームより効率が低いと考えられる。

とりわけ、物理層の測定は、ＭＡＣメトリック測定に加えて用いられる。例えば、ＳＮＩＲ測定は、ＲＳＳＩより実際の無線チャネル（マルチパス・フェーディングを呈する）におけるＰＥＲと一層良好な相関を与える。ＳＮＩＲ測定は、帯域内で、好ましくはモデム入力で、実行され、そしていずれのＡＰフレーム（ブロードキャスト・フレーム又はいずれのフレームのいずれか）について、無線加入者ユニットに対して意図されようとされまいと実行される。その上、測定は、例えば、チャネル等化を周波数領域で実行することにより、シャノン容量でもってＷＬＡＮリンク品質を推定することに基づき得る。所与のシャノン容量に対するＰＥＲ分散は、レイリー・フェーディング・チャネルに対するＳＮＩＲ分散より小さい。従って、シャノン容量の使用は、より正確なメトリックであると考えられる。

その上、とりわけ、無線加入者ユニットはまた、優先度タイプ当たりの媒体占有度をモニタリングする。この点に関して、優先度タイプは、以下のシナリオに従って理解されることができる。ＷＬＡＮパケットは、それらの要求されるサービスの品質に依存する異なる送信キューに配置される。高いＱｏＳサービスは、高い優先度送信キュー上にマップされ、それらに、媒体へのより早いアクセス、従ってより広い帯域幅を与える。この優先度レベル情報は、ＷＬＡＮメディア・アクセス制御（ＭＡＣ）ヘッダに含まれる。従って、無線加入者ユニットは、同じ優先度レベルのパケットを検知することにより媒体占用度をモニタリングする。

従って、無線加入者ユニットは、プローブ応答フレームを受信、復号して、ＭＡＣヘッダ内に配置された通信のメディア・アクセス制御（ＭＡＣ）部分の「優先度タイプ」を識別する。このように、無線加入者ユニットは、例えば、過剰なＷＬＡＮネットワーク負荷に起因したダウンリンクＷＬＡＮＱｏＳ劣化（これはスループット劣化又は過剰なパケット待ち時間又はジッタをもたらす。）、並びに無線加入者ユニットがＷＬＡＮセル境界に位置されていることに起因したダウンリンクＱｏＳ劣化を検出するよう構成される。

従って、無線加入者ユニットは、デュアル・メトリック（二重メトリック）を現在のＷＬＡＮ接続のＲＦ（物理層）及びＭＡＣ層の両方でモニタリングするよう構成され、それは、ＲＦリンク品質の推定とサービスの品質の推定とを行うのを可能にする。

従って、走査動作に加えて、信号処理機能部２０８及び／又はコントローラ２１４は、無線加入者ユニットの受信器フロントエンド回路２０６と共に、再び、例えば、２つのマトリクス、即ち、
（ｉ）受信信号の信号対雑音比（ＳＮＲ）又は受信電力強度と、
（ｉｉ）ＭＡＣマトリクスであって、
（ａ）ダウンリンク・スループット、
（ｂ）推定されたダウンリンク待ち時間、及び
（ｃ）ジッタ
を組み合わせることが好ましい上記ＭＡＣマトリクスと
を用いて、現在のＷＬＡＮ接続のモニタリング動作を実行するよう構成されている。

再び、これらのモニタリングされた値は、利用されるサービスに依存した重みで格付けされる。一実施形態は、ハンドオーバの判断のための２つの別個のタイプのメトリック、例えば、ＷＬＡＮカバー範囲を推定するため用いられる無線周波数（ＲＦ）測定値とサービスの品質を推定するためのＭＡＣ測定値との組み合わせを、重み付けされ且つ格付けする要領で利用することを有利に提案する。このメカニズムは、所望の通信をサポートするために最良に適合されているシステムへ通信をハンドオーバする可能性を改善する。

本発明の一実施形態に従って、ハンドオーバのための最適メトリックは、ユーザが期待している特定のサービスの品質（ＱｏＳ）レベルに適合するよう設計される。この点に関して、ＱｏＳは、次の（ｉ）−（ｉｖ）のうちの２つ又はそれより多くのことを用いて定義され得る。

（ｉ）無線通信チャネル及び受信信号強度に依存するパケット・エラー・レート（ＰＥＲ）。これは、既知の物理層の１つ（ＲＦメトリック）である。

（ｉｉ）スループット。これは、所望のサービス、例えば、ＷＬＡＮネットワーク負荷に使用可能な帯域幅、従って衝突の危険に依存する。スループットはまた、モバイル（移動型）又はＡＰデータ・レート能力に依存する。その上、スループットは、ＡＰが提供している他のサービスに対して所望のサービスに割り当てられた優先度に依存する。更に、スループットは、ＷＬＡＮチャネルについてのプリエンプション（ｐｒｅ−ｅｍｐｔｉｏｎ）のレベル、例えば、ＷＬＡＮチャネルをプリエンプションしている他のＷＬＡＮ装置の数に依存する。

従って、スループットは、信号プロセッサにより次式のように測定されることが好ましい。

ここで、確認されたパケットの数は、信号プロセッサへ通されるパケットの数から成る。

（ｉｉｉ）パケット待ち時間。ネットワーク負荷に起因した受信パケットの平均待ち時間を測定する単純なメカニズムは無い。それは、無線加入者ユニットはＡＰが最初に特定のパケットを送信することを希望した時刻を推定することが出来ないからである。しかしながら、Ｑｉａｎ Ｚｈａｎｇ、Ｃｈｕａｎｘｉｏｎｇ Ｇｕｏ、Ｚｉｈｕａ Ｇｕｏ及びＷｅｎｗｕ Ｚｈｕにより著作された題名が「ＷＷＡＮとＷＬＡＮとの間の垂直ハンドオフのための効率的な移動性管理（Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｆｏｒ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｈａｎｄｏｆｆ ｂｅｔｗｅｅｎ ＷＷＡＮ ａｎｄ ＷＬＡＮ）」であり且つ２００３年１１月にＩＥＥＥ通信論文誌で発行された文献は、隣のＷＬＡＮアクセス・ポイントの使用可能帯域幅を予測することを提案している。この文献は、平均パケット待ち時間が平均受信スループットとの相関が非常に高いことを実証している。従って、観測窓内の平均遅延は、スループット測定値を介して推定されることができる。

（ｉｖ）パケット・ジッタ。これは、ランダム・プロセスの確率分布関数が占有される帯域幅に依存する当該ランダム・プロセスとして解釈されることができる。無線加入者ユニットの信号プロセッサは、観測窓内における２つの連続した受信され且つ確認されたパケット間の時間間隔δｉ（ｉ＝１…ｎ）を容易に計算することができる。従って、パケット・ジッタは、δｉ変数の分散として定量化されることができる。

走査が完了したとき、無線加入者ユニットの信号プロセッサは、１つのＡＰ毎に次の情報を決定して格納することが好ましい。

（ａ）ＳＮＩＲ、
（ｂ）ＡＰ識別子（例えば、そのＳＳＩＤ）及び安全性特徴（ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｆｅａｔｕｒｅｓ）、及び
（ｃ）ＥＡＢ。

次いで、信号プロセッサは、ＡＰを、サービス及び期待されるＱｏＳに応じて格付けする。

従って、本発明の一実施形態に従って、ハンドオーバ判断プロセスを、ＳＮＩＲ又はＰＥＲのような物理層メトリックとこれらのＤＬ測定値の或る数のもの又はその全部を組み合わせた１又はそれより多い一連のＭＡＣメトリックとの両方を格付けしたものに基づいて実行することを提案する。メトリックが重み付け係数を含むことが好ましい。好適なアルゴリズムは、次のように与えられる。

ここで、最大理論スループット（Ｍａｘ＿ｔｈｅｏ＿ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ）は、ＡＰへ通信する他の無線加入者ユニットが存在しなかった場合の期待されるスループットである。

平均パケット間間隔は、連続したパケットの受信間の平均間隔である。

ω_ｉの重みは、特定用途であることが好ましい。従って、ウェブ・ページ・ダウンローディングのような或るサービスに関しては、ジッタ又は遅延は関係しないが、一方スループットは関係する。対照的に、ＶｏＩＰのような応用に関しては、ジッタ及び遅延のＭＡＣメトリックがＶｏＩＰパケットの首尾良い受信にとって重要であるので、当該ジッタ又は遅延のＭＡＣメトリックが用いられるであろうことを想定している。

３つのＭＡＣメトリックが加入者通信ユニットに関する使用可能帯域幅と関連していることに注目すべきである。

セルラ・システムのためのＧＳＭ又はＥＤＧＥ実現に関して、ＵＭＡネットワーク・コントローラ（ＵＮＣ）又は汎用アクセス・ネットワーク・コントローラ（ＧＡＮＣ）は、「ＵＲＲ＿Ｕｐｌｉｎｋ＿Ｑｕａｌｉｔｙ＿Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ（ＵＲＬアップリンク品質インジケータ）」を送り得る。この「ＵＲＲ＿Ｕｐｌｉｎｋ＿Ｑｕａｌｉｔｙ＿Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ（ＵＲＬアップリンク品質インジケータ）」は、ＩＰネットワーク問題又はＡＰの無線問題を示す。この点に関して、ＵＮＣ製造業者は、アップリンク品質を報告するためどんな判定基準を用いるかを決定する。この既知の判定基準が、ＷＬＡＮからＧＥＲＡＮへのハンドオーバに適用される。しかしながら、とりわけ、アップリンク品質は、ＡＰ側から報告される。これは、ハンドオーバ判断が加入者通信ユニットにより検出された測定値に基づいている本発明の上記の実施形態とは対照的である。更に、加入者ユニットは、ハンドオーバ判断（ＷＬＡＮからＧＥＲＡＮへ）を行い、次いでＵＮＣからの報告をフォローするか否かを決定する。その結果として、無線加入者通信ユニットは、例えば、いずれのＱｏＳ劣化を、無線カバー範囲又はリンク問題に起因してＩＰネットワーク又はアップリンクＷＬＡＮ通信リンクのいずれかで知らされる。

Ｑｉａｎ Ｚｈａｎｇ、Ｃｈｕｎａｎｘｉｏｎｇ Ｇｕｏ及びＷｅｎｗｕ Ｚｈｕにより著者され題名が「ＷＷＡＮとＷＬＡＮとの間の垂直ハンドオフのための効率的移動性管理（Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｆｏｒ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｈａｎｄｏｆｆ ｂｅｔｗｅｅｎ ＷＷＡＮ ａｎｄ ＷＬＡＮ）」であり且つ２００３年１１月にＩＥＥＥ通信論文誌で発行された文献は、「ＮＡＶ」を使用可能帯域幅のインジケータとして用いることを提案する。ＮＡＶは、ネットワーク割り当てベクトルであり、無線媒体へのアクセスを得るための周知の８０２．１１仕様の一部である。ＮＡＶインジケータは、ＷＬＡＮ媒体がビジーでありそして他の装置のトラフィックにより占有されている時間のパーセンテージとして理解されることができる。従って、それは、使用可能帯域幅に対する良好な予測器である。

しかしながら、本発明の発明者は、「ＮＡＶ」をＱｏＳメトリックとして使用することは全ての状況で正確であるとは限らないことを突き止めた。潜在的な不正確さを説明するため、第２のＷＡＬＮ無線加入者ユニットが例えば送信可（ｃｌｅａｒ−ｔｏ−ｓｅｎｄ）（ＣＴＳ）フレームを用いてＷＬＡＮチャネルをプリエンプションしない場合第１のＷＡＬＮ無線加入者は第２のＷＡＬＮ無線加入者からの通信を検出しないかも知れないことを考えてみよう。従って、サービスを提供しているＡＰは、第１の無線加入者ユニットが検出しそして媒体が別のＷＡＬＮ無線加入者ユニットによりプリエンプションされる時間の長さを指示する送信者へのリターン（ｒｅｔｕｒｎ−ｔｏ−ｓｅｎｄｅｒ）（ＲＴＳ）フレームを送るであろう。

正常の動作モードは、大きいパケットの送信が媒体プリエンプションによりＣＴＳフレームでもって衝突から保護される場合である。従って、第１の無線加入者ユニットが第２の無線加入者ユニットによりなされた送信を検出することが出来ないにも拘わらず、第１の無線加入者ユニットがＮＡＶメトリックを使用することにより、ＷＡＬＮ帯域幅が第２の無線加入者ユニットとの通信に割り当てられることが検出されるであろう。

しかしながら、使用可能帯域幅を予測するためのそのような機構は、それが全てのパケットが同じ優先度を有し且つ媒体にアクセスすることが等しく可能であることを仮定している点で主要な欠点に苦しめられている。従って、「ＮＡＶ」メトリックは、「ｌｌｅ」パケットがチャネルへのアクセスを獲得する同じ確率を持たないことを考慮していない。

従って、本発明の一実施形態は、無線加入者ユニットが期待する帯域幅を予測するため実効使用可能帯域幅（ＥＡＢ）と呼ばれる次のメトリックを用いることを提案する。

ここで、ａは、スケーリング係数である。

ＮＡＶ（ｉ）は、「ＮＡＶ」メトリックが複数の優先度パケット・タイプのそれぞれに対してビジーの媒体を指示する累積時間であり、例えば、音声（ＶＯ）パケットのような高優先度パケットは、ｉ＝１へマッピングされ、ビデオ（ＶＩ）パケットのようなパケットは、ｉ＝２へマッピングされ、ベスト・エフォート・パケットはｉ＝３へマッピングされ、バックグラウンド・パケットは、ｉ＝４へマッピングされる。

ω_ｉは、私のサービス（ｍｙ ｓｅｒｖｉｃｅ）のためのチャネルへのアクセスを獲得する期待された確率と相関付けされた数を表す。

最初の大まかな近似において、ω_ｉは、次のように計算される。

ω_ｉ＝β_ｉ／ｍｙ＿β ［４］

ここで、
β_１＝４
β_２＝２
β_３＝１
β_４＝１
ここで、ｍｙ＿βは、提供されているサービスに応じてこれらの値のうちの１つを取る。例えば、提供されているサービスが音声サービスである場合、ｍｙ＿β＝４である。

しかしながら、ω_ｉの係数の他の計算を採用し得ることも想定しており、それは、代替優先度定義を利用する。

β_ｉの組みは、優先度タイプ毎に、最初の送信の試みでチャネルへのアクセスを獲得する相対的確率を表す。β_ｉ比は、再試行を考慮したときより大きいであろうことが期待される。

他のＷＬＡＮチャネルを走査するとき、無線加入者ユニットは、通信媒体（即ち、通信チャネル）をモニタリングする。無線加入者ユニットがパケット送信を検出したとき、それは、この送信されたパケットのＭＡＣヘッダの中のＱｏＳフィールドを読み出して、現在の送信の優先度タイプを識別する。無線加入者ユニットはまた、現在の送信のＭＡＣヘッダの中のパケット持続時間を読み出す。これらのモニタリング及び読み出し動作に応答して、無線加入者ユニットは、ＮＡＶ（ｉ）を次の式に従って更新する。

新しいＮＡＶ（ｉ）＝古いＮＡＶ（ｉ）＋読み出し持続時間 ［５］

この改善されたメトリックは、何が実際に起こるかを、ＷＬＡＮ ｌｌｅデータ・パケットが異なる優先度を有することで一層良好に表す。

実効使用可能帯域幅（ＥＡＢ）を決定する際に改善されたＮＡＶメトリックを利用することにより、ＥＡＢは、遠隔の局からの未検出フレームを考慮する。従って、遠隔の局がＣＴＳメッセージを送ることにより通信媒体をプリエンプションするとき、無線加入者ユニットは、どのくらい長くこの遠隔の局が通信媒体をプリエンプションするであろうかを推定することが出来る。この場合、それは、無線加入者ユニットがＷＬＡＮ通信媒体にアクセスすることが出来ないので、プリエンプションしている遠隔の局の優先度タイプに関して無関係である。従って、ＣＴＳメッセージ後のＮＡＶ＝ビジーと関連した時間は、上記の式［５］においてＮＡＶ（１）の一部として含まれることが好ましい。

当業者は、現在の消費と、ＥＡＢを妥当な精度でもって推定するため要求される時間との間にトレードオフがあることを認めるであろう。このトレードオフは、走査されるチャネル当たりの時間及びプローブ・フレーム遅延を定義する。最適走査時間は、無線加入者ユニットがインターネット・プロトコルを介した音声（ＶｏＩＰ）サービスをサポートしている場合２０ミリ秒より小さいことが決定され、そこにおいては、８ミリ秒は、ファイル転送プロトコル（ＦＴＰ）転送を動作させているチャネル当たり３つのＡＰの応答を（９５％成功率で）受信するのに十分長いと考えられる。この能動的走査は、無線加入者ユニットへの既存のＡＰ送信のビーコン同士間、又はＶｏＩＰバースト同士間に配置されることが有利である。

ここで図３を参照すると、グラフ３００は、本発明の一実施形態に従った、物理層（ＲＦ）スレッショルドＭ１ ３１０及びＭＡＣ層スレッショルドＭ２ ３２０の使用を示す。範囲３３０は、無線加入者ユニットと既存のＷＬＡＮＡＰとの間の妥当な通信レベルとして認識される。この範囲３３０で動作するとき、無線加入者ユニットは、隣接の重なっていないチャネルを「Ｔ１」期間でもって周期的に走査することにより電流消費を最小にする。無線加入者ユニットは、他のチャネルを期間「Ｔ２」でもって走査する。ここで、Ｔ２＞＞Ｔ１である。

信号処理機能部２０８は、サービス及びこのサービスに対して要求されるＱｏＳに応じて、それぞれのメトリックと関連した２つの適応スレッショルド（Ｍ１＿ＨＯ及びＭ２＿ＨＯ）を定義することが好ましい。

（ｉ）スレッショルド「１」＝最小スレッショルド＋オフセット「１」、及び
（ｉｉ）スレッショルド「２」＝最小スレッショルド＋オフセット「２」
ここで、オフセットは、変化の速度と関連した比メトリックであることが好ましい。従って、メトリックのそれぞれは、適応スレッショルドと比較される。とりわけ、ハンドオーバ・スレッショルドが、各ＷＡＬＮチャネルの性能の各測定された変化と、無線加入者ユニットに与えられるサービスとに対して、（以下で説明されるように）更新されることが有利である。

複数の適応スレッショルドのうちの１つに達するとき、そのスレッショルドがフリーズ（ｆｒｅｅｚｅ）されることが好ましい。メトリックがＮ個の連続した測定値に関して低減しているとき、加入者通信ユニット１３２は、ＥＡＢが要求されたサービスの品質に適合する場合、最高に格付けされたＷＬＡＮＡＰ、又は代替として適切なセルラ・ネットワークのいずれかへハンドオフするであろう。有利に、そしてこのようにして、ハンドオーバ判断は、無線加入者通信ユニット２００がＷＡＬＮネットワークに出来るだけ長く安全に接続されたままであるように構成される。

本発明の一実施形態に従って、適応スレッショルドは、各メトリックの変化の速度と整列するよう更新される。即ち、Ｍ１（又はＭ２）が滑らかに降下する場合、小さいガードバンドは、ハンドオーバ判断をするために無線加入者ユニットに十分な時間を許すため用いられる。Ｍ１が速い割合で降下している場合、継ぎ目無しのサービスを希望することを仮定すると、ガードバンドは、ハンドオーバ判断をする時間が一層短くなるにつれ、一層高くなるよう構成されるのが好ましい。

ここで、Δｔは、ハンドオーバ判断のために必要とされる時間である。

我々が領域３３０において少なくともＮ個のメトリック更新を希望すると仮定しよう。無線加入者ユニットがそのサービスを提供するＡＰと関連しており、そしてそれからのデータを期待しているとき、無線加入者ユニットは、少なくとも、どのビーコン信号もみな受信するよう起動する（ｗａｋｅ−ｕｐ）よう構成される。

従って、

Δｔ＝Ｎ×ビーコン期間 [７]

適応オフセットがヌル又は負である場合、それは、最小の正の値と置換される。

メトリック計算がＭ１スレッショルド又はＭ２スレッショルドより下に降下したとき、バックグラウンド走査は、Ｔ３の低減したデューティ・サイクル期間で実行されることが好ましい。ここで、Ｔ３＜＜Ｔ１である。

図４を参照すると、フロー・チャート４００は、本発明の一実施形態に従ったハンドオーバ方法を示す。（前述したような）メトリック計算は、メトリックのうちのいずれかがステップ４０５に示されるように、図３のそれぞれのスレッショルド値３１２又は３２２より小さいかどうかを特定するよう連続的に実行される。メトリック計算がステップ４０５においてスレッショルド値より小さく無い場合、前述のバックグラウンド走査タスクが、ステップ４２０で示されるように継続される。

メトリック計算がそれぞれのスレッショルド値より小さいとき、カウンタが開始される。メトリック計算がステップ４１０においてＮ個の連続の測定についてスレッショルド値より小さく無い場合、無線加入者ユニットは、ハンドオーバ動作を開始する時ではないことを決定し、そしてステップ４０５にループバックする。従って、メトリック計算が妥当なレベル、例えば、図３における範囲３３０まで戻ると直ぐに、カウンタは、リセットされ、そしてＭ_ｉ個のスレッショルドが、Ｍ_ｉ個の変化勾配を用いて更新される。

しかしながら、Ｎ個の連続の測定がステップ４１０においてＭＡＣ（又はＲＦ）メトリック計算が依然としてそれぞれのスレッショルド値より小さいことを示す場合、無線加入者ユニットは、ハンドオーバ動作を開始する時であると決定する。とりわけ、メトリック計算がスレッショルド・レベル同士の間にある間、カウンタは、増大される。メトリック計算が低減していそうであり、従って、スレッショルド値は、フリーズされる。

このようにして、無線加入者ユニットは、ＷＡＬＮセル境界内に留まりながらＷＡＬＮネットワーク上に出来るだけ長く留まる。これは、ハンドオーバを潜在的に余りに早期に実行するであろう既知のハンドオーバ機構とは対照的である。更に、ハンドオーバ動作が開始される前にカウンタ機構を使用することにより、無線加入者ユニットが非常に深いがしかし非常に局所的な送信フェードに短時間入り、そして相変わらず同じＷＬＡＮＡＰと関連付けられたままであることが可能である。

適応スレッショルドを使用することにより、固定値のスレッショルドの既知の使用とは対照的に、非常に小さいスレッショルド領域３４０を用いることができる。バックグラウンド走査は、固定のスレッショルドの場合より非常に遅いレートで実行されることができ、従って無線加入者ユニットにとって電力消費の実質的節約につながることが有利である。

ステップ４１０におけるハンドオーバする時であるという決定に続いて、無線加入者ユニットは、ステップ４１５に示されるように、最高に格付けされたＡＰが現在サポートされているサービスの要件に適合するかどうかを、例えば、それが所望の帯域幅をサポートするかどうかをチェックする。最高に格付けされたＡＰがステップ４１５において現在サポートされているサービスの要件に適合する場合、無線加入者ユニットは、ステップ４３０において、新しいＷＬＡＮＡＰへのハンドオーバを実行する。最高に格付けされたＡＰがステップ４１５において現在サポートされているサービスの要件に適合されていない場合、無線加入者ユニットは、ステップ４２５においてＧＥＲＡＮへのハンドオーバを実行する。

ここで図５を参照すると、ハンドオーバ動作を実行すべきかどうかを決定するステップ４１０が、より詳細に示されている。決定は、ステップ５０５に示されるように、ＲＦ（Ｍ１）メトリック及びＭＡＣ層（Ｍ２）メトリックの両方がそれぞれの適応スレッショルドより大きいかどうかに関してなされる。ＲＦ（Ｍ１）メトリック及びＭＡＣ層（Ｍ２）メトリックの両方がステップ５０５においてそれぞれの適応スレッショルドより大きい場合、ステップ５１０に示されるように、カウンタは、リセットされ、そしてそれぞれスレッショルドは、前述の判定基準に基づいて更新される。

ステップ５０５において、ＲＦ（Ｍ１）メトリック又はＭＡＣ層（Ｍ２）メトリックのいずれかがそれぞれの適応スレッショルドより小さいか又は等しい場合、次のサブルーチンが、ステップ５１５で実行される。

Ｍ_１，Ｉ＜Ｍ１スレッショルド（Ｍ１＿ｔｈ）ならばＭ_１，Ｉを試験し、
さもなければＭ_２，ｉを試験する [８]

これは、スレッショルド・レベルより下にあるそれぞれメトリックを識別することを可能にする。試験が失敗した場合、即ち、両方のメトリックがここでスレッショルドより上にあると識別された場合、プロセスは、ステップ５０５へループバックする。どちらかのメトリックがステップ５１５においてそれぞれの適応スレッショルドに等しい又はそれより下にある場合、ステップ５２０において、カウンタは、それが適切な期間に達したかどうか、即ち、カウンタ＝「Ｎ」であるかどうかを知るためチェックされる。カウンタがステップ５２０において、「Ｎ」に達しなかった場合、カウンタは、ステップ５２５において増分され、そしてプロセスは、ステップ５０５にループバックする。カウンタが「Ｎ」に達した場合、ハンドオーバ判断が、図４に関して前に説明したように、ステップ５３０においてなされる。

このようにして、カウンタを用いて、１又はそれより多いメトリックがそれぞれの適応スレッショルドより下に落ちた期間を識別する。適応スレッショルドの使用は、ハンドオフを行うべきかどうかについてより良好な判断を可能にする。ＲＦメトリック及びＭＡＣ層メトリックの両方の使用は、目標のハンドオーバ候補ＷＬＡＮＡＰ、又は代替のセルラＢＴＳ又はシステムが所望のＱｏＳをサポートするであろうかどうかについてのより良好な判断を容易にする。

前述の無線加入者ユニット及びシステム、及び上記で説明したようなハンドオーバ方法は、以下の利点のうちの少なくとも１つ又はそれより多い利点を与える傾向を有する。

（ｉ）ハンドオフを起こすべき時を決定する非常に強固な方法を提供する。隣のＷＬＡＮ ＡＰを格付けすることが、バックグラウンド走査中に実行され、それは、実効使用可能帯域幅の予測を含む。予測されるＥＡＢがネットワーク上のトラフィックの優先度を考慮することが有利である。従って、後続の（新しいＷＡＬＮ又はＧＥＲＡＮへの）ハンドオーバ判断が一層信頼性良く、そしてサービスの継ぎ目無しの遷移を提供する筈である。対照的に、実効帯域幅を予測することに関して前に説明された実施形態が実行されなかった場合、加入者通信ユニットは、要求された帯域幅を提供することができないＷＬＡＮＡＰへハンドオーバすると判断し、それによりＱｏＳの劣化をもたらす。

（ｉｉ）加入者通信ユニットは、例えば、セルラＧＥＲＡＮへのハンドオーバ前にＷＡＬＮネットワークに出来るだけ長く接続されている。このようにして、加入者通信ユニットは、深いＲＦヌルに入るとき、又はＱｏＳが落ちる場合、短期間ハンドオーバをしない。

（ｉｉｉ）ハンドオーバ判断に用いられるメトリックは、ＷＡＬＮカバー範囲並びに受信されたＤＬ ＱｏＳについての測定値を組み合わせる。これらのメトリックがエンド・ユーザにより知覚される性能に相当することが意義深い。従って、当該要因を考慮することは、ユーザが知覚する実効ＱｏＳを増強する。

（ｉｖ）変化する状態にわたりユーザに対して使用可能である実効データ・レートを改善する。

（ｖ）失敗されるハンドオフをより少なくする。

（ｖｉ）低い電流流出を維持しながら、異なるバックグラウンド走査レートの使用に起因して一層効率的なデータ・レートを利用できる。

（ｖｉｉ）提案された方法は、使用可能なＷＡＬＮ帯域幅メトリック並びに標準の受信信号電力強度を利用して、所望のサービスの品質が目標のハンドオフＡＰにより与えられることを保証する。

本発明の特定の実施形態が説明されたが、当業者が添付の特許請求の範囲内でそのような実施形態の更なる変形及び変更を容易に適用することができるであろうことは明らかである。

従って、従来技術のシステム、通信ユニット及びハンドオーバ手順の前述の欠点を軽減するための無線通信システム、無線加入者ユニット及びハンドオーバ方法が記述された。

図１は、セルラ通信システムと相互運用し、且つ本発明の実施形態をサポートするよう適合されたＷＬＡＮの概略的ブロック図を示す。 図２は、本発明の実施形態に従って適合された無線通信装置を示す。 図３は、本発明の実施形態でのスレッショルドの使用を説明するグラフを示す。 図４は、本発明の実施形態に従って第１のＷＬＡＮ ＡＰと第２のＷＬＡＮ ＡＰ又はセルラ通信システムとの間のハンドオーバを実行する方法を示す。 図５は、本発明の実施形態に従って第１のＷＬＡＮ ＡＰと第２のＷＬＡＮ ＡＰ又はセルラ通信システムとの間のハンドオーバを実行する方法における更なるステップを示す。

Claims (39)

1. サービス提供通信局から受信された第１の通信信号と１又はそれより多い候補のサービス提供局から受信された第２の通信信号とに基づいてハンドオーバを決定するよう構成された信号処理機能部に動作可能に結合された受信器を備える無線通信装置（１３２）であって、
   前記信号処理機能部が、前記１又はそれより多い候補のサービス提供局により与えられた使用可能帯域幅が前記無線通信装置（１３２）の将来の通信需要に適合するのに十分であるかどうかを予測するよう構成されており、且つ現在のサービス提供通信局から受信された第１の通信信号のメディア・アクセス制御（ＭＡＣ）層から得られたサービス・メトリックの少なくとも１つの品質と、前記１又はそれより多い候補のサービス提供局により与えられた予測された使用可能帯域幅とに基づいてハンドオーバ動作を実行することを特徴とする無線通信装置（１３２）。
2. 前記サービス提供通信局が、無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）アクセス・ポイント（ＡＰ）であり、
   ハンドオーバが、第１のＷＬＡＮ ＡＰから第２のＷＬＡＮ ＡＰ又はセルラ通信システム（１３０）へ実行される
   請求項１記載の無線通信装置（１３２）。
3. 前記の受信された通信信号と関連した測定値に従って或る重みを前記サービス・メトリックの少なくとも１つの品質に適用するよう構成された前記信号処理機能部に動作可能に結合された論理を重み付けすることを更に特徴とする請求項１又は２記載の無線通信装置（１３２）。
4. 使用可能帯域幅が十分であるかどうかの前記予測が、
   （ｉ）前記サービス提供局によりサポートされる優先度タイプ当たりのトラフィックと、
   （ｉｉ）前記無線通信装置（１３２）の優先度格付け又は前記無線通信装置（１３２）の所望のサービスと
   のうちの１又はそれより多くに基づくことを特徴とする請求項１記載の無線通信装置（１３２）。
5. 前記候補のサービス提供局に関して前記無線通信装置のための使用可能帯域幅を予測することが、チャネルへのアクセスを獲得する確率を組み込むことを更に特徴とする請求項１記載の無線通信装置（１３２）。
6. 前記候補のサービス提供局に関して前記無線通信装置のための使用可能帯域幅を予測することが、線形方程式の形式であり、
   前記線形方程式の各項が、前記無線通信装置（１３２）に与えられるサービスと関連した値と、所望のトラフィック・タイプをサポートする通信媒体にアクセスする確率とを備える
   ことを更に特徴とする請求項５記載の無線通信装置（１３２）。
7. 前記候補のサービス提供局に関して前記無線通信装置のための使用可能帯域幅を予測することが、優先度タイプ当たりのトラフィックのパーセンテージと、前記無線通信装置のサービスのため前記通信媒体にアクセスする確率に対して考慮されたトラフィック・タイプに関して通信媒体にアクセスする確率と相関付けられる数とを組み合わせることを更に特徴とする請求項６記載の無線通信装置（１３２）。
8. 前記候補のサービス提供局に関して前記無線通信装置のための使用可能帯域幅を予測することが、
   

   

   の形式であり、
   ここで、ＮＡＶ（ｉ）は、優先度タイプ当たりのトラフィック量を推定するための手段であり、
   ａは、スケーリング係数であり、
   ｉは、データ・パケットのマッピングを示し、
   ω_ｉは、重み係数であって、トラフィック「ｉ」タイプが前記通信媒体へのアクセスを獲得するであろう確率を示す
   ことを更に特徴とする請求項６又は７記載の無線通信装置（１３２）。
9. 前記サービス・メトリックの少なくとも１つの品質が、前記の受信された通信信号の複数のメディア・アクセス制御（ＭＡＣ）層測定値を備えることを更に特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の無線通信装置（１３２）。
10. メディア・アクセス制御（ＭＡＣ）層に基づく前記サービス・メトリックの少なくとも１つの品質は、
    

    

    の形式であり、
    ここで、ａ_ｉは、特定用途向け係数であり、知覚される用途のサービスの品質を定義する
    ことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の無線通信装置（１３２）。
11. 前記サービス・メトリックの少なくとも１つの品質が更に、前記の受信された通信信号の物理的無線周波数層測定値を備える請求項１から１０のいずれか一項に記載の無線通信装置（１３２）。
12. 前記無線通信装置は、前記サービス提供局により送信された信号のサービスの品質（ＱｏＳ）の劣化を、次の
    （ｉ）スループットの劣化、
    （ｉｉ）ダウンリンク・パケット待ち時間、
    （ｉｉｉ）ジッタ、及び
    （ｉｖ）ＷＬＡＮセル境界での位置に起因したダウンリンクＱｏＳ劣化
    のうちの１又はそれより多くに基づいて検出するよう構成されている
    請求項１から１１のいずれか一項に記載の無線通信装置（１３２）。
13. 前記信号処理機能部は、メディア・アクセス制御（ＭＡＣ）層から獲得されたサービス・メトリックの品質を、利用されているサービスに依存する重みでもって格付けすることを更に特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の無線通信装置（１３２）。
14. 前記の少なくとも１つのメトリックが、対応する少なくとも１つの適応スレッショルドと比較されて、ハンドオーバ動作を実行する時を決定する請求項１から１３のいずれか一項に記載の無線通信装置（１３２）。
15. タイマ・ユニットが、前記の信号プロセッサに動作可能に結合されて、１又はそれより多いメトリックが対応の少なくとも１つの適応スレッショルドより下に或る期間にわたり落ちるかどうかを決定することを更に特徴とする請求項１４記載の無線通信装置（１３２）。
16. 少なくとも１つの適応スレッショルドが、前記の１又はそれより多いメトリックの変化の速度に依存して動的に更新されることを更に特徴とする請求項１５記載の無線通信装置（１３２）。
17. 前記の信号プロセッサが、メモリ素子に動作可能に結合されて、候補のサービス提供局の予測される使用可能帯域幅に従って格付けされた順序で当該候補のサービス提供局の記録を格納することを更に特徴とする請求項５から１６のいずれか一項に記載の無線通信装置（１３２）。
18. 前記無線通信装置（１３２）は、当該無線通信装置（１３２）のユーザによる所望のサービスのレベルに応答してハンドオーバ動作を実行することを更に特徴とする請求項１から１７のいずれか一項に記載の無線通信装置（１３２）。
19. 前記無線通信装置（１３２）が、デュアル・モードＧＳＭ又はＥＤＧＥ又はＷＣＤＭＡ／ＷＬＡＮ加入者電話器である請求項１から１８のいずれか一項に記載の無線通信装置（１３２）。
20. 前記信号処理機能部は、セルラ・システムへのハンドオーバより前に、所望のサービスの品質をサポートすることが可能である第１のＷＬＡＮＡＰから第２のＷＬＡＮ ＡＰへのハンドオーバを選択するよう構成されている請求項１から１９のいずれか一項に記載の無線通信装置（１３２）。
21. 第１の無線サービス提供局から第２の無線サービス提供局へ通信をハンドオーバする方法であって、
    第１の通信信号を１つのサービス提供通信局から受信するステップと、
    第２の通信信号を１又はそれより多い候補のサービス提供局から受信するステップとを備える方法において、
    前記第１の通信信号を復号して、前記の受信された第１の通信信号のメディア・アクセス制御（ＭＡＣ）層から獲得されたサービス・メトリックの少なくとも１つの品質を識別するステップと、
    前記１又はそれより多い第２の通信信号を復号して、前記１又はそれより多い候補のサービス提供局により与えられる使用可能帯域幅が前記無線通信装置（１３２）の将来の通信需要に適合するのに十分であるかどうかを予測するステップと、
    前記１又はそれより多い候補のサービス提供局により与えられた予測された使用可能帯域幅と、前記の受信された第１の通信信号のメディア・アクセス制御（ＭＡＣ）層から獲得された前記少なくとも１つのサービス・メトリックの品質とに基づいてハンドオーバを決定するステップと
    を備えることを特徴とする通信をハンドオーバする方法。
22. 前記サービス提供通信局が、無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）アクセス・ポイント（ＡＰ）であり、
    ハンドオーバが、第１のＷＬＡＮ ＡＰから第２のＷＬＡＮ ＡＰ又はセルラ通信システム（１３０）へ実行される
    請求項２１記載の通信をハンドオーバする方法。
23. 前記の受信された第１の通信信号と関連した測定値に従って前記サービス・メトリックの少なくとも１つの品質を重み付けするステップを更に備えることを更に特徴とする請求項２１又は２２記載の方法。
24. 前記予測するステップが、
    候補のサービス提供局の使用可能帯域幅が
    （ｉ）前記サービス提供通信局によりサポートされる優先度タイプ当たりのトラフィックと、
    前記無線通信装置（１３２）の優先度格付け又は前記無線通信装置（１３２）の所望のサービスと
    のうちの１又はそれより多くに基づいて十分であるかどうかを予測するステップを備えることを特徴とする請求項２１記載の通信をハンドオーバする方法。
25. 前記予測するステップが、前記候補のサービス提供局に関して前記無線通信装置のための使用可能帯域幅を予測するステップがチャネルへのアクセスを獲得する確率を組み込むことを備えることを更に特徴とする請求項２１から２４のいずれか一項に記載の通信をハンドオーバする方法。
26. 前記予測するステップが、前記候補のサービス提供局に関して前記無線通信装置のための使用可能帯域幅を予測することが線形方程式の形式であることを備え、
    前記線形方程式の各項が、前記無線通信装置（１３２）に与えられるサービスと関連した値と、所望のトラフィック・タイプをサポートする通信媒体にアクセスする確率とを備える
    ことを更に特徴とする請求項２１から２５のいずれか一項に記載の通信をハンドオーバする方法。
27. 前記候補のサービス提供局に関して前記無線通信装置のための使用可能帯域幅を予測する前記のステップが、優先度タイプ当たりのトラフィックのパーセンテージと、前記無線通信装置のサービスのため前記通信媒体にアクセスする確率に対して考慮されたトラフィック・タイプに関して通信媒体にアクセスする確率と相関付けられる数とを組み合わせるステップを備えることを更に特徴とする請求項２１から２６のいずれか一項に記載の通信をハンドオーバする方法。
28. 前記候補のサービス提供局に関して前記無線通信装置のための使用可能帯域幅を予測する前記ステップが、
    

    

    の形式であり、
    ここで、ＮＡＶ（ｉ）は、優先度タイプ当たりのトラフィック量を推定するための手段であり、
    ａは、スケーリング係数であり、
    ｉは、データ・パケットのマッピングを示し、
    ω_ｉは、重み係数であって、トラフィック「ｉ」タイプが前記通信媒体へのアクセスを獲得するであろう確率を示す
    ことを更に特徴とする請求項２１から２７のいずれか一項に記載の通信をハンドオーバする方法。
29. メディア・アクセス制御（ＭＡＣ）層に基づく前記サービス・メトリックの少なくとも１つの品質は、
    

    

    の形式であり、
    ここで、ａ_ｉは、特定用途向け係数であり、知覚される用途のサービスの品質を定義する
    ことを特徴とする請求項２１から２８のいずれか一項に記載の通信をハンドオーバする方法。
30. 前記サービス・メトリックの少なくとも１つの品質が更に、前記の受信された通信信号の物理的無線周波数層測定値を備える請求項２１から２９のいずれか一項に記載の通信をハンドオーバする方法。
31. 前記の物理的無線周波数層測定は、無線周波数ダウンリンク（ＤＬ）上で実行され、且つ
    （ｉ）信号対雑音干渉（ＳＮＩＲ）測定、又は
    （ｉｉ）無線周波数ダウンリンク（ＤＬ）通信チャネルのシャノン容量を推定することに基づく測定
    のうちのいずれかである
    請求項３０記載の通信をハンドオーバする方法。
32. 前記サービス提供局により送信された信号のサービスの品質（ＱｏＳ）の劣化を、
    （ｉ）スループットの劣化、
    （ｉｉ）ダウンリンク・パケット待ち時間、
    （ｉｉｉ）ジッタ、及び
    （ｉｖ）ＷＬＡＮセル境界での位置に起因したダウンリンクＱｏＳ劣化
    のうちの１又はそれより多くに基づいて検出するステップを更に備える請求項２１から３１のいずれか一項に記載の通信をハンドオーバする方法。
33. メディア・アクセス制御（ＭＡＣ）層から獲得されたサービス・メトリックの品質を、利用されているサービスに依存する重みでもって格付けするステップを備えることを更に特徴とする請求項２１から３２のいずれか一項に記載の通信をハンドオーバする方法。
34. 前記の少なくとも１つのメトリックを、対応する少なくとも１つの適応スレッショルドと比較して、ハンドオーバ動作を実行する時を決定するステップを備えることを更に特徴とする請求項２１から３３のいずれか一項に記載の通信をハンドオーバする方法。
35. １又はそれより多いメトリックが対応の少なくとも１つの適応スレッショルドより下に或る期間にわたり落ちるかどうかを決定するステップを備えることを更に特徴とする請求項３４記載の通信をハンドオーバする方法。
36. 或る期間にわたり少なくとも１つの適応スレッショルドを、この期間中の前記少なくとも１つのメトリックのいずれかの決定された変化に応答して動的に適応させるステップを備えることを更に特徴とする請求項３４又は３５記載の通信をハンドオーバする方法。
37. 前記無線通信装置（１３２）のユーザによる所望のサービスのレベルに応答してハンドオーバ動作を実行するステップを備えることを更に特徴とする請求項２１から３６のいずれか一項に記載の通信をハンドオーバする方法。
38. 前記無線通信装置（１３２）が、デュアル・モードＧＳＭ又はＥＤＧＥ／ＷＬＡＮ／ＷＣＤＭＡ加入者電話器であることを特徴とする請求項２１から３７のいずれか一項に記載の通信をハンドオーバする方法。
39. セルラ・システムへのハンドオーバより前に、所望のサービスの品質をサポートすることが可能である、第１のＷＬＡＮ ＡＰから第２のＷＬＡＮ ＡＰへのハンドオーバを選択するステップを備えることを更に特徴とする請求項２１から３８のいずれか一項に記載の通信をハンドオーバする方法。

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