JP2013232993A

JP2013232993A - 無線システムの高速データ・チャネルのサービス中断時間を短縮する高速ハンドオーバ

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Publication number: JP2013232993A
Application number: JP2013171000A
Authority: JP
Inventors: Patrick Georges Venceslas Charriere; ジョージズヴェンセスラスチャリエールパトリック; Fang-Chen Cheng; チェングファン−チェン; Philip Charles Sapiano; チャールズサピアノフィリップ
Original assignee: Alcatel Lucent USA Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 2004-11-12
Filing date: 2013-08-21
Publication date: 2013-11-14
Anticipated expiration: 2025-11-11
Also published as: CN1774134B; KR101156243B1; KR20060052580A; US20060116118A1; JP2006141033A; JP5758960B2; JP5392969B2; US9113386B2; EP1657948A1; EP1657948B1; DE602005002812D1; DE602005002812T2; CN1774134A

Abstract

【課題】無線システムの高速データ・チャネルのサービス中断時間を短縮する高速ハンドオーバの方法を提供すること。
【解決手段】本発明の一態様では、モバイル機器、第１および第２の基地局、および無線ネットワーク・コントローラとを含む通信システムを制御する方法を提供する。本方法は、第１の基地局を、高速データをモバイル機器に伝達する主基地局として確立することを含む。第１および第２の基地局に関連付けられたパラメータ（信号の強度や品質など）が監視され、第２の基地局に関連付けられている、監視されたパラメータが、第１の基地局に関連付けられている、監視されたパラメータより良好であることに対応して、第２の基地局が主基地局であることを指示するレベル１タイプ信号が第１および第２の基地局に送信される。
【選択図】図３

Description

本発明は、主に電気通信に関し、より詳しくは、無線通信に関する。

携帯電話などの無線通信の分野では一般に、システムは、システムによってサービスされる領域内に分散された複数の基地局を含む。それによって、固定ユーザであれモバイル・ユーザであれ、その領域内の様々なユーザが、それらの基地局の１つまたは複数を経由して、システムに、そして他の相互接続された通信システムにアクセスすることが可能である。一般に、モバイル機器は、ある領域を通過する際に、ユーザの移動に合わせて、１つの基地局および次の別の基地局と通信することによって、システムとの通信を維持する。モバイル機器は、最も近くにある基地局、信号が最も強い基地局、通信を受け付けるのに十分な容量を有する基地局などと通信することが可能である。

これまで、モバイル機器は、情報の配信がタイム・クリティカルな音声通信に用いられてきた。すなわち、会話の比較的短い断片が遅延または欠落しても、その会話の相手同士の意図および理解はかなり損なわれる可能性がある。モバイル機器が第１の基地局との通信を停止してから第２の基地局との通信を開始するまでの移行時間に、通信が少なくとも一時的に中断または遅延する可能性が明確に存在する。そこで、音声通信に関しては、こうした移行時間においても会話が弱まらずに継続される確度を大幅に強化するために、受信可能範囲が重なり合う領域において複数の接続を有する、ソフト・ハンド・オフ（ＳＨＯ）と呼ばれるプロセスが、ＣＤＭＡシステムおよびＵＭＴＳシステムにおいて開発された。

近年、モバイル機器の動作は、（たとえば、インターネットやＷｏｒｌｄＷｉｄｅＷｅｂにアクセスするときに用いられる）高速データの分野にまで広がっている。高速データの交換は、音声通信と異なり、これまではタイム・クリティカルではなかった。つまり、データ伝送は、受信側の、データを「理解する」能力に影響がない範囲であれば、一時的に中断または遅延してもよい。したがって、１つの基地局から別の基地局に移行する時間における一時的な遅延または中断は許容されてきた。

しかしながら、高速データ接続の利用は、よりタイム・クリティカルな動作にまで広がっている。たとえば、ボイス・オーバ・インターネット・プロトコル（ＶｏＩＰ）は、音声信号のデジタイズ、デジタイズされた音声信号のパケット化、および高速デジタル接続でのパケット伝送を必要とするプロセスである受信側は、パケットを再アセンブルし、そのパケットを再生して音声通信を生成する。こうして、高速データ接続において音声通信が達成される。このプロセスをリアルタイムで達成することが可能であれば、高速デジタル接続において会話を行うことが可能である。高速デジタル接続を音声通信に用いる場合は、会話の遅延や中断を発生させないために、移行時間が重要になる。

一般に、データは時間依存ではないため、高速データ・チャネルは、ハンドオフ・プロセス中の遅延を防止するハンドオーバ手法を実装していない。それどころか、ハンドオーバ・プロセスは一般に、比較的低速であってハンドオフ・プロセス時の遅延の問題をより悪化させるレベル３（Ｌ−３）シグナリングを用いて実装されてきた。
本発明は、上述の問題のうちの１つまたは複数による作用を克服、または少なくとも低減することを目的とする。

本発明の一態様では、通信システムを制御する方法を提供する。この方法は、第１の基地局を主基地局として確立することを含む。第１の基地局および第２の基地局に関連付けられた少なくとも１つのパラメータが監視され、監視されたパラメータに応答して、第２の基地局が主基地局であることを知らせるレベル１タイプ信号が第１の基地局および第２の基地局に送信される。

本発明の別の態様では、第１および第２の基地局と無線ネットワーク・コントローラとを含む通信システムを制御する方法を提供する。この方法は、第１の基地局を主基地局として確立することを含む。第１および第２の基地局において、第２の基地局が主基地局であることを知らせるレベル１タイプ信号が受信され、第１および第２の基地局のそれぞれから無線ネットワーク・コントローラに、第２の基地局が主基地局であることを知らせる信号が送信される。それ以降、無線ネットワーク・コントローラからのデータは第２の基地局に向けられる。

本発明は、以下の説明を添付図面と併せて参照することにより理解されよう。なお、添付図面では同様の参照符号は同様の構成要素を指す。
本発明には様々な修正や代替形態の余地があるが、添付図面は本発明の特定の実施形態を例として示しており、本明細書では、この特定の実施形態について詳細に記載する。しかしながら、本明細書における特定の実施形態の記載は、本発明を、開示された特定の形態に限定することを意図するものではなく、逆に、添付の特許請求項で定義される本発明の趣旨および範囲に当てはまるすべての修正物、等価物、および代替物を包含することを意図するものであることを理解されたい。

本発明の一実施形態による通信システムのブロック図である。図１Ａの通信システムを用いることが可能な領域の様式的表現である。図１の通信システムで使用される基地局およびモバイル機器の一実施形態のブロック図である。図１および２の通信システムの各種コンポーネントの相互動作を示すフロー図である。第１の基地局と第２の基地局との間のハンドオーバを処理するために図１〜３の通信システムにおいて用いられる制御ストラテジの一実施形態を示すフロー図である。

以下、本発明の例示的実施形態を記載する。明確さのために、本明細書では、実際の実装のすべての特徴を記載するわけではない。そのような任意の実際の実施形態の開発においては、システムおよび事業に関連する制約条件への適合など、実装ごとに異なる開発者固有の目標を達成するために、数多くの実装固有の決定を行わなければならないことは当然ながら理解されよう。さらに、そのような開発作業は複雑であり時間がかかるが、それにもかかわらず、本開示の恩恵を受ける当業者にとって決まり切った作業であることも理解されよう。

図１Ａは、本発明の一実施形態による通信システム１００を示す。例として、図１Ａの通信システム１００は、ＵＭＴＳ（欧州次世代移動体通信システム）（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＭｏｂｉｌｅＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＳｙｓｔｅｍｓ）である。ただし、本発明は、データ通信および／または音声通信をサポートする他のシステムに対しても適用可能であることを理解されたい。通信システム１００は、１つまたは複数のモバイル機器１２０が、１つまたは複数の基地局１３０を経由して、データ・ネットワーク１２５（インターネットなど）および／またはＰＳＴＮ（公共電話システム）１６０と通信することを可能にする。モバイル機器１２０は、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ラップトップ・コンピュータ、デジタル・ページャ、無線カード、および他の任意の、基地局１３０を経由してデータ・ネットワーク１２５および／またはＰＳＴＮ１６０にアクセスすることが可能な機器を含む、任意の様々な機器の形をとることが可能である。

一実施形態では、Ｔ１／ＥＩ回線、ＡＴＭ仮想回線、ケーブル、光デジタル加入者線（ＤＳＬ）など、１つまたは複数の接続１３９によって、複数の基地局１３０を無線ネットワーク・コントローラ（ＲＮＣ）１３８に結合することが可能である。１つのＲＮＣ１３８が図示されているが、当業者であれば、多数の基地局１３０とインターフェースするために複数のＲＮＣ１３８が利用可能であることを理解されよう。一般に、ＲＮＣ１３８は、接続されている複数の基地局１３０を制御し、それらの関係を調整するように動作する。図１のＲＮＣ１３８は、一般に、複製、通信、ランタイム、およびシステム管理の各サービスを提供し、後で詳述するように、基地局１３０間の移行時のモバイル機器１２０の移行を調整することに関与する場合がある。

図１Ｂに示すように、システム１００によってサービスされる領域１７０は、複数の領域（セル）によって区切られ、各セルは別々の基地局１３０に関連付けられている。一般に、各セルは、複数の隣接セルを有する。たとえば、セル１７５は、６個の隣接セル１７６〜１８１を有し、セル１７５に入るモバイル機器１２０は、それらの隣接セル１７６〜１８１のいずれかから入ることになる。したがって、モバイル機器１２０は、隣接セル１７６〜１８１のいずれかからセル１７５に入る際に、セル１７５と通信している状態から、入ろうとしているセル１７６〜１８１と通信している状態に移行することが必要になる場合がある。

図１Ａを再度参照すると、ＲＮＣ１３８は、接続１４５を介してコア・ネットワーク（ＣＮ）１６５とも結合されている。接続１４５は、Ｔ１／ＥＩ回線、ＡＴＭ仮想回線、ケーブル、光デジタル加入者線（ＤＳＬ）など、任意の様々な形をとることが可能である。一般に、ＣＮ１６５は、データ・ネットワーク１２５および／またはＰＳＴＮ（公共電話システム）１６０へのインターフェースとして動作する。ＣＮ１６５は、ユーザ認証など、様々な機能および操作を実施するが、ＣＮ１６５の構造および動作の詳細な説明は、本発明の理解には不要である。したがって、本発明を不要にわかりにくくすることを避けるために、本明細書ではＣＮ１６５の詳細を示していない。

したがって、当業者であれば、通信システム１００によって、モバイル機器１２０がデータ・ネットワーク１２５および／またはＰＳＴＮ１６０と通信することが可能であることを理解されよう。しかしながら、図１Ａの通信システム１００の構成は本質的に例示的であって、通信システム１００の他の実施形態では、本明細書の趣旨および範囲から逸脱することなく、用いるコンポーネントを減らしたり追加したりすることが可能であることを理解されたい。

特に断らない限り、あるいは説明から明らかであるように、「処理する（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）」、「計算する（ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ）」、「計算する（ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ）」、「求める（ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ）」、「表示する」などの用語は、コンピュータ・システムのレジスタおよびメモリ内の物理的かつ電子的な量として表されるデータを、操作したり、コンピュータ・システムのメモリまたはレジスタまたは他のそのような、情報を記憶、送信、または表示する機器において物理量として同様に表される他のデータに変換したりする、コンピュータ・システムまたは同様の電子コンピューティング機器のアクションおよびプロセスを指す。

図２は、例示的な基地局１３０およびモバイル機器１２０に関連付けられた機能構造の一実施形態のブロック図である。基地局１３０は、インターフェース・ユニット２００、コントローラ２１０、アンテナ２１５、および複数のチャネル（共有チャネル２２０、データ・チャネル２３０、制御チャネル２４０など）を含む。インターフェース・ユニット２００は、図示された実施形態では、基地局１３０とＲＮＣ１３８（図１Ａを参照）との間の情報フローを制御する。コントローラ２１０は、一般に、アンテナ２１５および複数のチャネル２２０、２３０、２４０にわたってデータ信号および制御信号の送信と受信の両方を制御し、受信された情報の少なくとも一部をインターフェース・ユニット２００経由でＲＮＣ１３８に伝達するように動作する。

モバイル機器１２０は、特定の機能属性を、基地局１３０と共有する。たとえば、モバイル機器１２０は、コントローラ２５０、アンテナ２５５、および複数のチャネル（共有チャネル２６０、データ・チャネル２７０、制御チャネル２８０など）を含む。コントローラ２５０は、一般に、アンテナ２５５および複数のチャネル２６０、２７０、２８０にわたってデータ信号および制御信号の送信と受信の両方を制御するように動作する。

通常、モバイル機器１２０のチャネル２６０、２７０、２８０は、基地局１３０の対応するチャネル２２０、２３０、２４０と通信する。チャネル２２０および２６０、２３０および２７０、２４０および２８０は、コントローラ２１０、２５０の制御下で、モバイル機器１２０から基地局１３０への通信の管理されたスケジューリングを実現するために用いられる。

図３は、システム１００の各種コンポーネントの相互動作を示すフロー図である。図３のフロー図では、モバイル機器１２０が基地局Ａと通信していて、これから基地局Ｂに移行するように、モバイル機器１２０に関して高速データ伝送が進行中であると想定している。まず、モバイル機器１２０は、基地局Ａに関連付けられたセル内にあり、基地局Ｂに関連付けられたセルに近づきつつあるか、入りつつある。

図３は、高速データ・チャネルのハンドオーバ手続きを様式的に表しており、高速データ・チャネルをサービス提供側セルからターゲット・セルに切り替えるために用いることが可能なメッセージング・プロセスを大まかに描いている。大まかには、実際の切り替えは、指定された「アクティブ化時刻」に、管理された伝送を停止するために、ＲＮＣ１３８が、サービス提供側基地局１３０に「無線リンク再構成コミット（ＲａｄｉｏＬｉｎｋＲｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎＣｏｍｍｉｔ）」メッセージを送信する時点から始まる。モバイル機器１２０は、「物理チャネル再構成完了（ＰｈｙｓｉｃａｌＣｈａｎｎｅｌＲｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎＣｏｍｐｌｅｔｅ）」メッセージを送信した後、アクティブ化時刻に、ターゲット・セルからのスケジューリング情報の「リスン」を開始する。ＶｏＩＰサービスの中断時間を短縮するための重要な因子は、サービス提供側セルからターゲット・セルへの切り替えの「アクティブ化時刻」の設定である。これまでは、「アクティブ化時刻」は、「無線リンク再構成コミット」メッセージの非常に早い段階で設定され、モバイル機器１２０が「物理チャネル再構成完了」メッセージを送信した時点で実行されていた。一部の先行技術システムでは、設定時刻と実行時刻が大きく離れていてもよい（たとえば、数百ミリ秒から数秒）。「アクティブ化時刻」は、シグナリング・メッセージ（たとえば、Ｉｕｒ、Ｉｕｂ、およびＵＵ）の処理時間に基づいて決定される。この時間の間に、様々な要因が無線チャネル状況に悪影響を及ぼす可能性がある。たとえば、モバイル機器１２０がサービス提供側セルから離れてしまい、データ配信が不可能になるほど無線リンク品質が大きく低下する可能性がある。また、モバイル機器１２０がスケジューリング情報をデコードできずにデータを失うことも起こりうる。その結果、モバイル機器１２０へのＶｏＩＰサービスがかなりの時間にわたって中断する可能性がある。本発明の一実施形態では、切り替えプロセスのアクティブ化時刻が、モバイル機器１２０とサービス提供側基地局およびターゲット基地局との間の無線リンクの最新状況に基づいて綿密に選択される。

本発明の第１の実施形態では、図３に示すように、モバイル機器１２０とソース基地局１３０−１との間の高速通信を、モバイル機器１２０とターゲット基地局１３０−２との間の高速通信に切り替える必要があることを、サービス提供側ＲＮＣ１３８−１が決定する。サービス提供側ＲＮＣ１３８−１は、３００で、ドリフトＲＮＣ１３８−２に送信されるＲＮＳＡＰ（無線リンク再構成準備）（ＲａｄｉｏＬｉｎｋＲｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎＰｒｅｐａｒｅ）メッセージを用意する。

図示された実施形態では、ソース・セルおよびターゲット・セルが、異なる基地局１３０−１、１３０−２によって制御される。ドリフトＲＮＣ１３８−２は、３０２で、ソース基地局１３０−１に対し、ＮＢＡＰ（基地局１３０アプリケーション部）メッセージ「無線リンク再構成準備」を用いて、同期化された無線リンク再構成を実施することを要求する。ソース基地局１３０−１は、３０４で、ＮＢＡＰメッセージ「無線リンク再構成準備完了」を返す。

ドリフトＲＮＣ１３８−２は、３０６で、ターゲット基地局１３０−２に対し、ＮＢＡＰメッセージ「無線リンク再構成準備」を用いて、同期化された無線リンク再構成を実施することを要求する。ターゲット基地局１３０−２は、３０８で、ＮＢＡＰメッセージ「無線リンク再構成準備完了」を返す。ドリフトＲＮＣ１３８−２は、３１０で、ＲＮＳＡＰメッセージ「無線リンク再構成準備完了」をサービス提供側ＲＮＣ１３８−２に返す。ドリフトＲＮＣ１３８−２は、３１２で、ＡＬＣＡＰ（アクセス・リンク制御アプリケーション・プロトコル）（ＡｃｃｅｓｓＬｉｎｋＣｏｎｔｒｏｌＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＰｒｏｔｏｃｏｌ）プロトコルを用いて新しいＩｕｂデータ転送ベアラ（ＤａｔａＴｒａｎｓｐｏｒｔＢｅａｒｅｒｓ）のセットアップを開始する。この要求は、Ｉｕｂデータ転送ベアラを高速データ・チャネルにバインドするＡＡＬ２（ＡＴＭアダプテーションレイヤ２）バインドＩＤ（ＢｉｎｄｉｎｇＩｄｅｎｔｉｔｙ）を含む。

サービス提供側ＲＮＣ１３８−１は、３１４で、ＡＬＣＡＰプロトコルを用いて新しいＩｕｒデータ転送ベアラのセットアップを開始する。この要求は、Ｉｕｒデータ転送ベアラを高速データ・チャネルにバインドするＡＡＬ２バインドＩＤを含む。ターゲット基地局１３０−２への高速データ・チャネル転送ベアラが確立される。サービス提供側ＲＮＣ１３８−１は、３１６で、ＲＮＳＡＰメッセージ「無線リンク再構成コミット」をドリフトＲＮＣ１３８−２に送信することによって先へ進む。サービス側ＲＮＣ１３８−１は、アクティブ化時刻をＣＦＮ（接続フレーム番号）（ＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＦｒａｍｅＮｕｍｂｅｒ）の形で選択している。

ドリフトＲＮＣ１３８−２は、３１８で、アクティブ化時刻を含むＮＢＡＰメッセージ「無線リンク再構成コミット」をソース基地局１３０−１に送信する。同様に、ドリフトＲＮＣ１３８−２は、３２０で、アクティブ化時刻を含むＮＢＡＰメッセージ「無線リンク再構成コミット」をターゲット基地局１３０−２にも送信する。指示されたアクティブ化時刻に、モバイル機器１２０への高速データ・チャネルにおいて、ソース基地局１３０−１が送信を停止し、ターゲット基地局１３０−２が送信を開始する。

サービス提供側ＲＮＣ１３８−１はさらに、３２２で、ＲＲＣ（無線リソース制御）メッセージ「物理チャネル再構成（ＰｈｙｓｉｃａｌＣｈａｎｎｅｌＲｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）」をモバイル機器１２０に送信する。指示されたアクティブ化時刻に、モバイル機器１２０が、ソース・セルの高速データの受信を停止し、ターゲット・セルの高速データの受信を開始する。モバイル機器１２０は、３２４で、ＲＲＣメッセージ「物理チャネル再構成完了」をサービス提供側ＲＮＣ１３８−１に返す。ドリフトＲＮＣ１３８−２は、３２６で、ＡＬＣＡＰプロトコルを用いて古いＩｕｂデータ転送ベアラの解放を開始する。同様に、サービス側ＲＮＣ１３８−１も、３２８で、ＡＬＣＡＰプロトコルを用いて古いＩｕｒデータ転送ベアラの解放を開始する。

ハンドオーバ時のＶｏＩＰサービスの中断時間を短縮または最小化するには、「アクティブ化時刻」が適切に選択される必要がある。「アクティブ化時刻」は、シグナリング手続きの処理時間によって決定される。切り替えが非常に遅くに設定されて、サービス提供側セルの無線チャネル状況が悪化した場合は、ＶｏＩＰサービスにおいて、サービスのない空きウィンドウ時間が生じる。アクティブ化時刻を設定するのが早すぎて、ターゲット・セルの無線チャネル状況が特定のユーザに対して良好でない場合も、ＶｏＩＰサービスの中断が発生する。切り替えのタイミングにおける問題は、ＲＮＣ１３８−１がアクティブ化時刻を設定する時点で無線チャネル状況を把握していないことである。切り替えの最良のタイミングを識別するためには、モバイル機器１２０とＲＮＣとの間でＬ−３シグナリングによる通信が必要である。ところが、Ｌ−３シグナリングの遅延は、切り替えのタイミングの識別の有効性に影響を及ぼすほど大きい。したがって、ハンドオーバ時のＶｏＩＰサービスの中断時間を最小化するためには、シグナリングに必要な処理時間を正確に見積もること、シグナリング時間（遅延）を短縮すること、および適切なタイミングでターゲット・セルに切り替えることが必要である。

切り替え時のシグナリングに必要な遅延（時間）を短縮できれば、切り替えプロセスの改善が可能になる。ＲＮＣ１３８は、アクティブ・セット内の基地局１３０からの無線チャネル状況のフィードバック（ＳＩＲ（信号対干渉比）など）や、モバイル機器から報告される最適セル測定値を用いて、切り替えをトリガし、望ましい切り替え時間を見積もる。ただし、見積もりの精度は、予測間隔が長くなるにつれて悪化する。特に、無線チャネル状況は、数百ミリ秒から数秒で劇的に変化する場合がある。間隔を短くできれば、切り替えプロセスが大幅に改善される可能性がある。

基地局１３０は、定期的にＳＩＲ測定値をＲＮＣ１３８に報告する。一実施形態では、８０ｍｓ間隔にわたって平均ＳＩＲが計算され、ＲＮＣ１３８に報告される。平均ＳＩＲ測定値は、切り替え時の各レグの無線チャネル状況の基準として用いることが可能である。平均アップリンクＳＩＲ測定値は、ダウンリンク無線リンクに関するＣＱＩ報告の長時間平均の逆数である。本発明の一実施形態では、「アクティブ化時刻」を計算するために、以下のようなアルゴリズムを用いる。
ＳＩＲ_{Ｓｅｒｖｉｎｇ}＜Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ_{Ｓｅｒｖｉｎｇ}
ＳＩＲ_{Ｔａｒｇｅｔ}＞Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ_{ｔａｒｇｅｔ}

ただし、ＳＩＲ_{Ｓｅｒｖｉｎｇ}およびＳＩＲ_{Ｔａｒｇｅｔ}は、それぞれサービス提供側セルおよびターゲット・セルのＳＩＲ測定値であり、Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ_{Ｓｅｒｖｉｎｇ}およびＴｈｒｅｓｈｏｌｄ_{ｔａｒｇｅｔ}は、それぞれサービス提供側セルおよびターゲット・セルのしきい値である。このアルゴリズムは、アップリンク内部ループ電力制御によって、チャネル状況が良好なレグへの無線リンクの移行が加速される場合の、切り替え時のリンク不安定に基づいて設計されている。したがって、シグナリング・プロセスの遅延に応じて適切にしきい値を設定することにより、アクティブ化時刻の設定が改善される可能性がある。

サービス提供側セルからターゲット・セルへの高速データ・チャネルの切り替えの全体のシグナリング手続きは、連続的に実施される。Ｉｕｂの「無線リンク再構成コミット」メッセージは肯定応答が不要なので、Ｉｕｂの「無線リンク再構成」メッセージをサービス提供側セルおよびターゲット・セルに送信し、ほぼ同時か、少なくとも多少重なって「ＵＵＲＲＣ物理レイヤ再構成」メッセージをモバイル機器１２０に送信することによって遅延を短縮することが可能である。これによって、大きな遅延はなくなり、最小限の処理遅延だけになる。

併存するＩｕｂシグナリング・メッセージおよびＵＵシグナリング・メッセージがアクティブ化時刻での無線リンクの切り替えをコミットする場合、「ＵＵＲＲＣ物理チャネル再構成」メッセージの処理遅延は、別の遅延要因である。「物理チャネル再構成（ＴＳ２５．３３１のセクション１３．５．２を参照）」の現在の実施手続きは、モバイル機器１２０が、ＵＵシグナリング・メッセージを受信してから８０ｍｓ以内にこれを実行し、次のＴＴＩの開始時にＬ１構成を更新することを必要とする。ＴＳ３４．１０８でサポートされているＤＣＣＨＲＡＢは、ＴＴＩが８０ｍｓ、４０ｍｓ、および１０ｍｓの場合に、それぞれ１．７ｋｂｐｓ、３．４ｋｂｐｓ、および１３．６ｋｂｐｓである。最も一般的な試験手続きは、ＴＴＩが４０ｍｓで、ＤＣＣＨが３．４ｋｂｐｓの場合である。高速データ・チャネル切り替えのために３．４ｋｂｐｓのＤＣＣＨを用いて「物理チャネル再構成」メッセージを搬送したとすると、全体の遅延は、１２０ｍｓ（処理の８０ｍｓ＋ＴＴＩＤＣＣＨ受信の４０ｍｓ）を超えるであろう。さらに、モバイル機器１２０において上位レイヤ・プロトコルと物理レイヤとの間でプリミティブを伝達する場合の低シグナリングＲＡＢのために、８０ｍｓの実行遅延も見込まれる。ＴＴＩが１０ｍｓで１３．６ｋｂｐｓのＲＡＢを用いると、実行時間と処理時間とが短縮される。これによって、切り替え時のＶｏＩＰサービスの中断時間が短縮される。

高速データ・チャネル切り替えの重要な問題の１つは、「無線リンク再構成コミット」コマンドの前にサービス提供側セルおよびターゲット・セルの両方のＩｕｂリンクが確立されるので、基地局１３０−１および１３０−２のバッファを同期化しなければならないことである。サービス中断時間を短縮するために、ＲＮＣ１３８は、ターゲット基地局１３０−２のＩｕｂデータ・リンクが確立された後に基地局１３０−１および１３０−２の両方にＶｏＩＰデータを送信することが可能である。

ターゲット基地局１３０−２は、「アクティブ化時刻」の前には送信をまったく行わず、ソース基地局１３０−１でのスケジュールされた情報については認識していない。他のチャネル（たとえば、ＵＬＤＰＣＨ）はソフトハンドオーバ・モードで動作しているので、ターゲット基地局１３０−２は、「アクティブ化時刻」より前であっても、他のチャネルからソース基地局１３０−１に送信されようとしているＡｃｋ／ＮａｃｋおよびＣＱＩ情報をデコードすることが可能である。切り替え時にリンクが不安定であるために、ターゲット・セルは、サービス提供側セルのＡｃｋ／ＮａｃｋおよびＣＱＩを、最初は誤ってデコードして消去し、「アクティブ化時刻」までには正しいデコードに徐々に移行する。ターゲット・セルは、Ａｃｋ／ＮａｃｋおよびＣＱＩが消去された場合には、Ｔ_{ｅｒａｓｕｒｅ}間隔ごとにＶｏＩＰフレームをドロップすることを決定できる。Ｔ_{ｅｒａｓｕｒｅ}間隔は、ターゲット・セルでのバッファ占有率を最小化するために最適化されるパラメータである。アクティブ化時刻の前にターゲット・セルにおいてＡｃｋが正しくデコードされると、ターゲット・セルは、次のＶｏＩＰパケットをドロップすることを決定できる。この手続きは、アクティブ化時刻の前の切り替え時にサービス提供側セルとターゲット・セルの両方にＶｏＩＰパケットが送信されている場合には、高速データ・チャネルに対する未調整のＶｏＩＰカウントとなる。これによって、ＶｏＩＰパケットのシーケンス配信のデータ・ギャップが回避され、ターゲット・セルでのバッファ占有率が最小化される。この提案されたアルゴリズムは、挙動がバッファ同期化に似ているので、「擬似同期化」と呼ばれる。

信号処理の遅延の１つの原因は、ハンドオーバ・プロセス時にレイヤ３（Ｌ−３）シグナリング手続きを用いることにある。前述のように、高速データ・チャネルでのＶＯＩＰの品質低下を抑えるためには、用途によっては、ハンドオーバ・プロセス時の切り替えの遅延を減らすことが有効であろう。遅延を減らすために用いることが可能な１つの方法は、ハンドオーバ時のチャネル切り替えを支援するためにＳＳＤＴ（サイト選択ダイバーシティ送信）タイプ・レイヤ１（Ｌ−１）シグナリングを用いることを含む。さらに、ＵＭＴＳ地上無線アクセスネットワーク（ＵＴＲＡＮ）でプレーン・シグナリングを用いて、ＲＮＣ１３８からサービス提供側基地局１３０−１へのデータ転送を、ＲＮＣ１３８からターゲット基地局１３０−２へのデータ転送に切り替えることを支援することも可能である。

本発明の一実施形態では、一般に、モバイル機器１２０による測定の結果として、最適セルが現在のサービス提供側セルではないことが示された場合は、Ｌ−１シグナリングによりハンドオーバ時に主サービス提供側セルが識別される。モバイル装置１２０は、それらの測定値に基づいて、自身にとっての新しい主サービス提供側（ターゲット）セルを通知する。各セルがモバイル機器１２０から、新しい主サービス提供側セルの通知を受信すると、すべてのセルが、主セル／非主セル通知をＲＮＣ１３８に送信する。ＲＮＣ１３８は、応答として、ユーザ・プレーン・トラフィックを、新しい主セルまたはターゲット・セルのＩｕｂ／Ｉｕｒ転送に切り替える。その後、ハンドオーバ手続きを完了するために、Ｌ−３シグナリング・メッセージが用いられる。この提案されたソリューションにより、Ｌ−３シグナリングに起因する遅延が短縮される。

図４は、ハンドオーバ制御ストラテジ４００の一実施形態の様式化された表現である。このプロセスはブロック４０５から始まり、ここでは、モバイル機器１２０がそのアクティブ・セット内の基地局の少なくとも一部の特定のパラメータを監視して、通信の品質を調べる。モバイル機器１２０は、通信セッションが主サービス提供側セルとだけ確立されるにもかかわらず、そのアクティブ・セット内の他の基地局の１つまたは複数のチャネルを監視して、ハンドオーバが行われる場合に使用可能になるであろう通信の品質を調べる。ブロック４１０で、モバイル機器１２０は、そのアクティブ・セット内の基地局１３０の少なくとも一部に対し、高速通信を実施するために必要なリソースを確保することを要求する。

ブロック４１５で、モバイル機器１２０は、各基地局１３０の監視されたパラメータを用いて、ハンドオーバを行うことが妥当かどうかを決定する。妥当でない場合は、制御がブロック４０５に戻り、プロセスが繰り返される。一方、監視されたパラメータが、ハンドオーバを実施すべきであることを示している場合は、制御がブロック４２０に移り、モバイル機器１２０が、ハンドオーバを行う意向を、監視された基地局１３０のうちの選択された１つに伝える。モバイル機器１２０は、この指示を、少なくとも主サービス提供側セルとターゲット・セルとに送る。ブロック４２５で、各基地局１３０がハンドオーバをＲＮＣ１３８に伝える。これ以降、ＲＮＣ１３８は、前述の方法でハンドオーバを実施し、事前選択された時刻に、主サービス提供側セルへの高速データの配信をやめ、ターゲット・セルへの高速データの配信を監視する。

ソフト・ハンドオーバの間、ＲＮＣ１３８はモバイル機器１２０に、モバイル機器１２０が監視すべきセル、監視されるべき任意の新しいセルの無線チャネル情報（ＨＳ−ＳＣＣＨコード番号、Ｈ−ＲＮＴＩなど）、およびセルが変化する間に予想されるＭＡＣ−ｈｓＴＳＮリセットの各情報を送信する。

モバイル機器１２０は、ソフト・ハンドオーバの間、監視するように命令された、アクティブ・セット内のすべてのセルにおいて（本発明の一部の実施形態では、アクティブ・セット全体である場合がある）、高速共有制御チャネル（ｈｉｇｈｓｐｅｅｄＳｈａｒｅｄＣｏｎｔｒｏｌＣｈａｎｎｅｌ）（ＨＳ−ＳＣＣＨ）を監視し、それぞれに関する情報を保存する。この保存された情報により、モバイル機器１２０は、無線チャネル状況が変化したときに迅速に反応することが可能になる。モバイル機器１２０が監視するように命令される可能性のあるセルの数は、モバイル機器１２０のタイプまたは機能の関数として決定されることが可能である。さらに、ＲＮＣ１３８は、モバイル機器１２０が監視しなければならない、アクティブ・セット内のセルを定期的に再割り当てすることが可能である。

一般に、高速セル選択（ＦａｓｔＣｅｌｌＳｅｌｅｃｔｉｏｎ，ＦＣＳ）の候補セルと見なされるセルはすべて、高速データ共有チャネル（ＨＳ−ＤＳＣＨ）リソースとともに確保され、それによって、モバイル機器１２０は、主基地局を識別するためにフィードバック情報（ＦｅｅｄＢａｃｋＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）（ＦＢＩ）ビットを基地局１３０に報告することと、ＲＮＣ１３８からの指示どおりに主基地局から高速データを送信することとが可能になる。

前述のように、高速データのサービスを提供するリンクの切り替えに備えて、リソースが確保される。本発明の一実施形態では、Ｉｕｂ、Ｉｕｒ、およびすべてのネットワーク・ノードのプロセス・リソースが確保される。特に、ＩｕｂおよびＩｕｒの「無線リンク再構成準備」手続きおよびＡＬＣＡＰ手続きは、ＤＰＣＨのソフト・ハンドオーバ時に同時に設定される。モバイル機器１２０は最適セル選択測定を実施し、測定結果は、（先行システムで行われていたようなＲＲＣシグナリングではなく）Ｌ−１シグナリングにより、ＲＮＣ１３８に報告として返される。モバイル機器１２０による最適セル選択の結果は、ＦＢＩビット経由の信号強度測定による主セル選択が、各基地局に対し主基地局を通知することをトリガする。複数のＩｕｂ／Ｉｕｒリンクがセットアップされるが、ある時間にアクティブであるのは主セルＩｕｂリンクだけである。したがって、バックホール・トラフィックのボリュームが大きく増えることはない。あるいは、ＲＮＣ１３８は、すべてのセルにおいて、高速データ・チャネル・リソースおよび転送リソースをセットアップすることが可能であり、基地局１３０は、ＲＮＣ１３８が何らかのデータを基地局１３０に転送する時点まで、高速制御チャネル上で沈黙し続ける。

アップリンク・データ制御チャネル（ＵＬＤＰＣＣＨ）スロット・フォーマット２、３、４、および５のＦＢＩビットを用いて、サービス提供側セルの切り替えを指示することも可能である。主セルの通知は、ＳＳＤＴ機能のソフト・ハンドオーバ時の動的サービス提供側セル選択（ピンポン）ではなく、高速セル選択に用いられる。

本発明の一実施形態では、モバイル機器１２０から送信されたＦＢＩビットのＣｅｌｌＩＤが、基地局１３０において、（Ｌｏｎｇ、Ｍｅｄｉｕｍ、またはＳｈｏｒｔＩＤコードおよびＦＢＩビット・フォーマットに応じて）Ｎスロットの間隔にスライディング・ウィンドウ方式で蓄積される。ターゲット・セルにおいて、連続するＮ個の主ＩＤコードが受信され、識別された場合、ターゲット・セルは、自身を主セルと認識するものとし、Ｔｍｓ以内に主サービス提供側セルに切り替えられる。ＦＢＩビットは無線フレームあたり１５または３０ビットであってチャネル・コーディング・プロテクションがないので、Ｃｅｌｌ−ＩＤが蓄積されれば、ＦＢＩビット・デコードの信頼性も高まる。間隔（Ｎスロット）は、構成可能なパラメータであって、電界に対して最適化される。

あるいは、基地局１３０は、主セルのデコードされたＣｅｌｌ−ＩＤをユーザ・プレーン・フレームによってＲＮＣ１３８まで転送することだけが可能であり、ＲＮＣ１３８は、ユーザ・プレーン・データを新しいセルに切り替えることが可能である。

Ｌ−１シグナリングのためのＦＢＩビット生成は、最適セル選択と同じ条件でトリガされることが可能である。測定はモバイル機器１２０内で行われ、ＲＮＣ１３８に報告として返される必要はない。あるいは、モバイル機器１２０は、Ｌ−１シグナリングのためのＣｅｌｌ−ＩＤＦＢＩビットを実際の切り替えよりＴｍｓ早く送信して、ＲＮＣ１３８がＩｕｂ／Ｉｕｒリンクを現在のセルからターゲット・セルに切り替えることを可能にする。先行時間Ｔは構成可能なパラメータである。

本発明の代替実施形態では、特定のＣｅｌｌＩＤが、モバイル機器１２０および基地局１３０にセルの変更がないことと見なされることが可能であり、基地局１３０は、この情報をＲＮＣ１３８に転送しない。このようにして、シグナリング負荷を軽減することが可能である。

次に、バックホール用ユーザ・プレーン・シグナリング（ＨＳＤＰＡ主セル通知用Ｉｕｂ／Ｉｕｒフレーム・プロトコル）について説明する。ＲＮＣ１３８が高速データをサービス提供側セルからターゲット・セルに切り替える最も高速な方法は、Ｉｕｂ／Ｉｕｒフレーム・プロトコルである。

３ＧＰＰ（第３世代移動体通信システム標準化プロジェクト）（ＴｈｉｒｄＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＰａｒｔｎｅｒｓｈｉｐＰｒｏｊｅｃｔ）規格のＩｕｂ／Ｉｕｒフレーム・プロトコルに関して、モバイル機器１２０が複数の高速データ構成を保存していて、ＵＭＴＳ地上無線アクセスネットワーク（ＵＴＲＡＮ）がアクティブ・セット内のターゲット・セルに対して既にＩｕｂ／Ｉｕｒリンクをセットアップしている場合に、ハンドオーバ時の主セル／非主セルの指示をヘッダに含めるように変更する提案が現在なされている。提案されている変更では、基地局１３０が、サービス提供側セルの切り替えを指示するＣｅｌｌ−ＩＤをＦＢＩビットを通して受信すると、すべての基地局１３０が、各セルの主または非主サービス提供セルのステータスを知らせるアップリンクＩｕｂ／Ｉｕｒフレーム・プロトコル制御フレームを送信する。ＲＮＣ１３８は、サービス提供側セルの切り替えを指示するアップリンクＩｕｂ／Ｉｕｒフレーム・プロトコルを受信した後、新しい主セルへのデータ送信を開始する。

Ｉｕｂ／Ｉｕｒプロトコルは、現在のサービス提供側セルによってサービスされるＭＡＣ−ｄフロー・ポインタを含んでＲＮＣ１３８にフィードバックを返すように強化されることも可能である。これによって、ＲＮＣ１３８は、現在の基地局１３０によってサービスされるＭＡＣ−ｄをシンクアップ（ｓｙｎｃ−ｕｐ）することが可能になる。

モバイル機器１２０のハンドオーバの直前の期間に、ＲＮＣ１３８が、ダウンリンクＭＡＣ−ｄデータ・フローをそのバッファに保持して、古い主レグに対し、そのＭＡＣ−ＨＳ優先キューを切り替え前にフラッシュする機会を与えることが可能であることに注目されたい。設定された先行切り替え時間（Ｔｍｓ）は、現在の主セルがそのバッファ内にあるすべてのＭＡＣ−ｄデータを最後までサービスすることを可能にすることが目的である。これによって、ハンドオーバ時のデータ損失が低減される。モバイル機器１２０は、新しいセルの高速制御チャネルのＨＳ−ＤＳＣＨ無線ネットワーク時間識別子（ＲａｄｉｏＮｅｔｗｏｒｋＴｅｍｐｏｒａｌＩｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）（Ｈ−ＲＮＴＩ）のデコードされた送信から、セルの変更が行われたことを推定する。次にモバイル機器１２０は、ＭＡＣ−ｈｓ送信シーケンス番号（ＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＳｅｑｕｅｎｃｅＮｕｍｂｅｒ）（ＴＳＮ）のリセットを実施して新しいセルからデコードを開始するかどうかを決定する。

Ｌ−３シグナリングは、実際のハンドオーバの後に、高速データ・チャネルのハンドオーバ手続きを完了する。Ｌ−１シグナリングの後に、現在の「無線リンク再構成コミット」メッセージと「ＲＲＣ物理チャネル再構成」メッセージが続く。切り替えの指示にＬ−１シグナリングが使用されるとすれば、「アクティブ化時刻」は「今すぐ（ｎｏｗ）」に設定されるであろう。

当業者であれば、本明細書に記載された、高速データ・チャネルでのＶＯＩＰのＦＣＳ高速ハンドオーバにおいては、サービス提供側セルの切り替えを迅速に指示するためにＬ−１シグナリングが用いられることを理解されよう。これによって、高速サービスのハード・ハンドオーバ時のサービス中断時間が短縮される。

当業者であれば、本明細書の各種実施形態において示された様々なシステム・レイヤ、ルーチン、またはモジュールが、実行可能な制御ユニット（図２のコントローラ２１０、２５０など）であってよいことを理解されよう。当業者であれば、本明細書の各種実施形態において示された様々なシステム・レイヤ、ルーチン、またはモジュールが、実行可能な制御ユニット（図２のコントローラ２１０、２５０など）であってよいことを理解されよう。本説明で参照された記憶装置は、データおよび命令を格納する１つまたは複数のマシン可読記憶媒体を含むことが可能である。記憶媒体としては様々な形のメモリを用いることが可能であり、たとえば、ダイナミックまたはスタティック・ランダム・アクセス・メモリ（ＤＲＡＭまたはＳＲＡＭ）、消去およびプログラムが可能な読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的な消去およびプログラムが可能な読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュ・メモリなどの半導体メモリ素子、固定ディスク、フロッピーディスク、リムーバブル・ディスクなどの磁気ディスク、テープを含む他の磁気媒体、およびコンパクト・ディスク（ＣＤ）やデジタル・ビデオ・ディスク（ＤＶＤ）などの光媒体を用いることが可能である。様々なシステムの様々なソフトウェア・レイヤ、ルーチン、またはモジュールを構成する命令は、それぞれの記憶装置に格納されることが可能である。これらの命令がコントローラ２１０、２５０によって実行されると、対応するシステムが、プログラムされた動作を実施する。

本明細書で開示された特定の実施形態は、例示的なものに過ぎない。これは、本明細書の教示の恩恵を享受する当業者にとって明らかである様々な（ただし、等価な）方法で本発明を修正して実施することが可能であるからである。さらに、本明細書で示された構造または設計の詳細に対しては、添付の特許請求項に記載されている内容以外の制限はないものとする。したがって、方法、システム、およびそれらの一部、および記載された方法およびシステムの一部は、無線ユニット、基地局、基地局コントローラおよび／または移動交換局など、様々な場所に実装されることが可能である。さらに、本開示の恩恵がある当業者であれば理解されるように、記載されたシステムを実装および使用するために必要な処理回路は、特定用途向け集積回路、ソフトウェア駆動処理回路、ファームウェア、プログラマブル・ロジック・デバイス、ハードウェア、ディスクリート部品、またはディスクリート部品の配列の形で実装されることが可能である。したがって、本明細書で開示された特定の実施形態は変更または修正が可能であること、ならびに、そのような変形形態はすべて、本発明の範囲および趣旨から逸脱しないと見なされることは明らかである。したがって、本明細書で求められる保護は、添付の特許請求項で示されるとおりである。

Claims

通信システムを制御する方法であって、
第１の基地局とのアクティブ通信セッションを有するモバイルユニットにおいて、前記モバイルユニットと前記第１の基地局との第１のチャネルの品質と、前記モバイルユニットと１つまたは複数の第２の基地局のそれぞれとの第２のチャネルの品質とを監視することと、
前記モバイルユニットにおいて、前記監視された第１および第２のチャネルの品質との比較を用いて、前記第１の基地局から前記第２の基地局のうちの選択された基地局へのハード・ハンドオフを実行することを決定することと、
前記モバイルユニットにおける物理層において発するととともに前記第２の基地局が新たな主基地局であることを指示するレベル１タイプ信号を、前記モバイルユニットから送信することとを含む方法。
前記選択された第２の基地局と前記モバイルユニットとの間における前記第２のパケット・データ・チャネルのために前記選択された第２の基地局においてリソースを確保することをさらに含む方法であって、前記リソースが、前記レベル１タイプ信号の受信に対応して確保される、請求項１に記載の方法。
前記レベル１タイプ・ハンドオフ信号の送信に続いてレベル３シグナリングを用いて前記ハード・ハンドオフを完了することをさらに含む、請求項２に記載の方法。
前記選択された第２の基地局においてリソースを確保することが、前記選択された第２の基地局においてリソースを確保し、前記確保されたリソースが、フィードバック情報ビットを用いて前記選択された第２の基地局と通信したことに基づいていることをさらに含む、請求項３に記載の方法。
前記第１の基地局と前記選択された第２の基地局とに関連付けられた品質を監視することが、前記第１および第２の基地局に関連付けられた通信チャネルの品質を監視することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
前記レベル１タイプ・ハンドオフ信号を送信することが、前記選択された第２の基地局に関連付けられた前記第２のチャネルの品質が、前記第１の基地局に関連付けられた前記第１のチャネルの品質より良好であることに対応して、前記選択された第２の基地局が前記主基地局であることを指示する前記レベル１タイプ・ハンドオフ信号を前記第１および第２の基地局に送信することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
前記レベル１タイプ・ハンドオフ信号を送信することが、前記監視された前記第１のチャネルまたは前記第２のチャネルの少なくとも１つの品質に対応して、前記選択された第２の基地局が前記主基地局であることを指示するフィードバック情報ビットを前記第１および第２の基地局に送信することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
前記第１のチャネルの品質を監視することが、第１の高速共有制御チャネルまたは第１のパイロットチャネルの少なくとも１つの品質を監視することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
前記第２のチャネルの品質を監視することが、第２の高速共有制御チャネルまたは第２のパイロットチャネルの少なくとも１つの品質を監視することをさらに含む、請求項１に記載の方法。