JP3004355B2 - セル無線 - Google Patents

セル無線

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JP3004355B2
JP3004355B2 JP3509318A JP50931891A JP3004355B2 JP 3004355 B2 JP3004355 B2 JP 3004355B2 JP 3509318 A JP3509318 A JP 3509318A JP 50931891 A JP50931891 A JP 50931891A JP 3004355 B2 JP3004355 B2 JP 3004355B2
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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はセル無線、特に重複されたマクロセルおよび
マイクロセルを有するセル無線システムに関するがそれ
に限定されるものではない。
通常のセル無線システムは各無線カバー領域、すなわ
ちセルをそれぞれサービスする複数の無線ベース局を有
し、それによって自動車無線局は無線リンクによって通
信できる。自動車局が１つのセルから次のセルへ移動す
るとき通信リンクはその時点のベース局から次のベース
局へハンドオーバーまたはハンドオフとして知られる過
程を用いて移動される。ハンドオーバーの必要性は１以
上の基本的な規準に基づいて通常決定される。通常使用
される規準は以下のものである。
１）ベース局における自動車局の受信した信号強度また
は自動車局における複数のベース局の受信した信号強度
の指示（RSSI）。
２）２つの最も近接したベース局からの自動車の相対的
な距離の測定。
３）同一の周波数で動作される最も近接したベース局か
らの干渉レベル。
４）デジタルシステムにおけるビット誤り率。
通常のセル無線システムのセルは比較的大きく、自動
車局を搭載する自動車がそのセルに入ってからそのセル
を横断して次のセルに移動するまでに走行する距離は一
般に数キロメートル程度であり、そのため、高速で移動
する自動車に搭載された自動車局でもデータの捕捉のた
めのある程度の時間があり、その捕捉したデータに基づ
いて方向が決定され、それによってハンドオーバーを行
うべきか否かの判断が為される。最近、直径が２、３キ
ロメートル以下、一般には直径が１キロメートル以下の
比較的小さい領域のセルから構成されるセル無線システ
ムの方向へ進む傾向があり、従来から知られている大き
いセルが、“マクロセル”と呼ばれるのに対して、これ
らの小さい領域のセルは“マイクロセル”と呼ばれてい
る。これらの用語は絶対的な大きさの限定を示している
のではなく、これらの２つのタイプのセルの相対的な大
きさを示しているものである。マイクロセル無線システ
ムはマクロセルシステムに比較して周波数の再使用が良
好であり、また多数の使用者密度を提供することができ
る。マイクロセルシステムは例えば高速の自動車に搭載
された自動車局がマイクロセルを非常に速く通過する高
速道路のような道路ネットワークで利用される可能性が
ある。その場合には、例えばハンドオーバー決定で使用
するRSSI,RERまたは干渉レベルのハンドオーバー規準の
測定に許容される時間は非常に短い時間になる。さら
に、例えば大都会ではマイクロセルの無線カバー範囲は
比較的短距離の範囲内で大きく信号強度が変動する可能
性が高い。
使用していない自動車の自動車局に対するハンドオー
バーするか、もとのセルを再選択するかの決定における
ハンドオーバー規準の１例としてRSSIについて考える
と、通常のセル無線システムでのRSSIの使用はRSSIの変
化により複雑化され、このRSSIの変化はベース局からの
自動車の距離の変化によるパス損失以外の要素により生
じる。図１の插入略図を参照して簡単化された局を考慮
すると、ここでは自動車局MSはベース局BS1、BS2により
それぞれサービスされた２つのセルの間を移動し、自動
車局における２つのベース局の受信信号強度は距離によ
って変化する、即ちパス損失により減少するのみでな
く、図１のグラフを参照して分かるように高速フェイデ
ィング（Rayleighフェイディング）またはシャドウィン
グによって変化する。この簡単な１つの例として、ハン
ドオーバーの理想点は両ベース局に対するRSSIが同一で
あるこれらのパス損失曲線が交差するベース局の間の中
点である。しかし、フェイディングまたはシャドウィン
グの効果はRSSIの不確定レベルまたはパス損失につなが
り、正確なハンドオーバー点の決定をより困難なものに
する。しかし、RSSIを時間平均することによりフェイデ
ィングまたはシャドウィングの効果はある程度克服され
ることができる。この時間平均は時間平均遅延と呼ばれ
る遅延をハンドオーバー／セル再選択処理にもたらす。
ハンドオーバーはRSSIの平均値が同一であるところで生
じると、瞬時レベルの変化がもとのベース局に不必要に
ハンドオーバーを戻すようにシステムをトリガーするの
に十分である大きな可能性が存在するため状況はさらに
複雑化される。このような不必要なハンドオーバーの発
生の可能性を減少するためヒステリス量が利用され、そ
れは目的地ベース局のRSSIに関して現在のベース局のRS
SIの実効的なオフセットである。この簡単な例は図１の
理想的な状況に関して図２に示されており、図２ではBS
1に対するパス損失曲線はヒステリス要素Ｈによりオフ
セットして示され、BS2のパス損失曲線（２）との交差
点（ハンドオーバー）もまたBS2方向の位置的関係上オ
フセットである結果も示されている。
２つのハンドオーバーパラメータ、平均期間（Ｔ）、
ヒステリスマージンＨは図３で示されているように不必
要なハンドオーバーの周波数とハンドオーバー遅延Ｄの
２つのハンドオーバー品質と関連する。RSSIの標準的偏
差（Ｓσ）は平均期間Ｔにより変化し、ヒステリスマー
ジンＨはＳσおよび、不必要なハンドオーバーの確率の
周波数Puの関数であり、ハンドオーバー遅延Ｄは平均遅
延およびヒステリス遅延の合計である。距離関係のハン
ドオーバー遅延が例えば700〜800メートルのような数百
メートル程度である２、３キロメートルの直径のマクロ
セルでは平均期間ＴとヒステリスマージンＨは典型的に
Ｔ＝10秒でＨ＝7dBである。このような規準はマクロ状
況では満足すべき結果を与えるが、マイクロセル環境で
は問題がある。
マイクロセル環境では信号レベルの大きな変化および
自動車局のベース局のRSSIは図４の例のグラフに示され
ているように比較的短距離にわたって生じる。図４の插
入略図ではマイクロセルＡ＋Ｂは道路の交差点で重複
し、通常それぞれの道路のみにわたってカバー範囲を提
供する。図４の插入略図で示されているように自動車局
MSがベース局Ａによりサービスされた道路からベース局
Ｂによってサービスされた道路に移動すると、自動車局
MSは図４のグラフのベース局からの信号強度の変化を受
ける。グラフで示されているように自動車が角を曲がる
と大きな影響が生じ、ここでほとんどのステップ関数の
パス損失効果が生じる。本発明はマクロセル状況のハン
ドオーバー制御品質を維持しながら、このようなマイク
ロセル状況に対処することを探求するセル無線システム
に関する。
本発明は、セル無線システムのセルをサービスする無
線トランシーバをそれぞれ有する複数のベース局と、ベ
ース局と通信する無線トランシーバを有する自動車局と
を含み、第１の平均期間にわたる第１の時間平均ハンド
オーバー規準測定を行う第１の手段と、第１の平均期間
と比較して比較的短い第２の平均期間にわたって第２の
時間平均ハンドオーバー規準測定を行う第２の手段と、
第１および第２の時間平均ハンドオーバー規準測定に基
づいて自動車局のハンドオーバーの要求を評価する手段
とを具備しているセル無線システムにおいて、第１のハ
ンドオーバー指示を与えるために第１のヒステリスマー
ジンを時間平均ハンドオーバー規準測定に適用する手段
と、第２のハンドオーバー指示を与えるために第１のヒ
ステリスマージンと比較して比較的大きい第２のヒステ
リスマージンを第２の時間平均ハンドオーバー規準測定
に適用する手段とを有する評価手段を具備し、それによ
ってハンドオーバー規準の比較的漸進的な変化が第１の
ハンドオーバー指示を使用することによって評価され、
またハンドオーバー規準の比較的突然の変化が第２のハ
ンドオーバー指示を使用することによって評価されるこ
とを特徴とする。
第１の平均期間は第２の時間平均期間の数倍であるこ
とが好ましく、特に20倍程である。は第１のヒステリス
マージンは第２のヒステリスマージンに対して比較的大
きな割合であることが好ましく、特に、第１のヒステリ
スマージンが第２のヒステリスマージンの半分程である
ことが好ましい 本発明はまた、このようなセル無線システムにおける
対応するハンドオーバー要求の評価方法を提供する。
本発明の好ましい実施例は添付の図面を参照して実例
により記載される。
図１は２つのベース局の無線セルの簡単な配置を示す
挿入図を有する２つのベース局（BS1、BS2）の間の点で
これらのベース局の自動車局における受信信号強度の変
化を示すグラフを示す。
図２は時間平均と導入したヒステリスの要因を備えて
いる図１のグラフと類似したグラフを示す。
図３はハンドオーバーパラメータとハンドオーバー特
性の相互関係を示した線図である。
図４は２つの無線セルの簡単な計画図を插入したマイ
クロセルシステムの２つのベース局（A,B）の自動車局
における受信信号強度のグラフである。
図５は好ましい実施例の一部を形成する装置の概略ブ
ロック図である。
図６はマイクロセル状況における図５の装置の応答を
示すグラフである。
図７は通常のシステムにおける平均遅延とヒステリス
マージンの典型的な例と好ましい実施例の平均遅延とヒ
ステリスマージンを比較した図表である。
セルシステムのベース局と自動車局のトランシーバ装
置は通常のものであるので、特に説明はしない。自動車
局はベース局の受信した信号強度を測定するための信号
強度測定装置を有し、これも通常のものと同様であるの
で詳細に記載しない。好ましい実施例において、これら
の装置に付加される装置は図５に示されており、この装
置は自動車局またはベース局のいずれかに配置できる。
好ましい実施例の付加的な装置は信号入力（I0…IN）
を備え、それらは現在通信中のセルの受信信号強度デー
タを受信するための入力（I0）と、データを獲得した自
動車局が引渡される近接した１…ｎからの信号を受信す
るための入力（I1からIN）とである。各入力Ｉは、長い
期間にわたる時間平均装置（LTA0−LTAN）と短い時間に
わたる時間平均装置（STA0−STAN）に接続される。電流
通信セルに対するデータを与えられた長期間にわたる時
間平均装置（LTA0）は狭いヒステリスマージンHMNが与
えられている第１の合計装置SNに接続されており、一
方、同じく現在通信中のセルに対するデータが与えられ
ている短時間にわたる時間平均装置STA0は広いヒステリ
スマージンHMWが与えられている第２の合計装置SWに接
続されている。第１の合成装置SNの出力は第１の比較器
C1に接続され、第２の合計器SWの出力は第２の比較器C2
に接続されている。残りの長期間にわたる時間平均装置
（LTA1−LTAN）の出力は第１のスイッチSW1によって第
１の比較器C1に選択的に接続可能であり、残りの短期間
にわたる時間平均装置（STA1−STAN）はスイッチSW2に
より第２の比較器C2に同様に接続可能である。比較器
C1、C2の出力は入力としてORゲートOR1へ接続され、そ
の出力はハンドオーバー信号を形成する。
LTA＝T1、STA＝T2、HMN＝H1、HMW＝H2の典型的な値は
図７で示されている。
例えばマクロセル等のパス損失が漸進的に変化する状
況ではシステムはほぼ前述のように動作し、現在通信中
のセルに対してLTA/HMN回路が第１の比較器C1において
隣接したセルの同様のデータと比較される顕著な比較形
態を与える。ハンドオーバーの必要が生じる状況のと
き、第１の比較器C1はORゲートOR1によってハンドオー
バー開始信号を形成する出力を生成する。一方、パス損
失が突然、段階的関数で生じる状況、例えば図４のマイ
クロセル状況でステップ関数的な状況ではハンドオーバ
ーを決定するのに必要な信号を提供するようにSTA/HMw
が動作する。４の信号パターンに基ずく実例の応答特性
が図６に示されている。曲線Ａは第２の比較器C2の出力
を示し、一方曲線Ｂは第１の比較器C1の出力を示してい
る。曲線Ａ（例えば図４）はベース局Ａ（図４）のRSSI
の突然のステップ関数後、１秒間の遅延でハンドオーバ
ー要求を形成する出力を生成し、一方、曲線Ｂ即ち比較
器C2もまた応答を生成するが、ステップ関数の生じた後
６秒である。従って、例えばマイクロセルステップ関数
のパス損失の場合では好ましい実施例の装置は状況に適
切な時間スケールで必要なハンドオーバーを行うことが
できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 米国特許4718081（ＵＳ，Ａ) 米国特許4556760（ＵＳ，Ａ) 英国公開2204215（ＧＢ，Ａ) 38ＴＨ ＶＥＨＩＣＵＬＡＲ ＴＥＣ ＨＮＯＬＯＧＹ ＣＯＮＦＥＲＥＮＣＥ Ｊｕｎｅ 1998，ＰＨＩＬＡＤＥＬＰ ＨＩＡ（ＵＳ），ｐａｇｅｓ 170−175 ＫＡＮＡＩ ＥＴＡＬ ’”Ａ ＨＡ ＮＤＯＦＦ ＣＯＮＴＲＯＬ ＰＲＯＣ ＥＳＳ ＦＯＲ ＭＩＣＲＯＣＥＬＬＵ ＬＡＲ ＳＹＳＴＥＭＳ”’ (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04B 7/24 - 7/26,102 H04Q 7/00 - 7/38

Claims (17)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】システムのセルをサービスする無線トラン
    シーバをそれぞれ有する複数のベース局と、ベース局と
    通信する無線トランシーバを有する自動車局とを含み、
    第１の平均期間にわたる第１の時間平均ハンドオーバー
    規準測定を行う第１の手段と、第１の平均期間と比較し
    て比較的短い第２の平均期間にわたって第２の時間平均
    ハンドオーバー規準測定を行う第２の手段と、第１およ
    び第２の時間平均ハンドオーバー規準測定に基づいて自
    動車局のハンドオーバーの要求を評価する手段とを具備
    しているセル無線システムにおいて、 第１のヒステリスマージンを時間平均ハンドオーバー規
    準測定に適用して第１のハンドオーバー指示を生成する
    手段と、第１のヒステリスマージンと比較して比較的大
    きい第２のヒステリスマージンを第２の時間平均ハンド
    オーバー規準測定に適用して第２のハンドオーバー指示
    を生成する手段とを有する評価手段を具備し、それによ
    ってハンドオーバー規準の比較的漸進的な変化が第１の
    ハンドオーバー指示を使用することによって評価され、
    またハンドオーバー規準の比較的突然の変化が第２のハ
    ンドオーバー指示を使用することによって評価されるこ
    とを特徴とするセル無線システム。
  2. 【請求項２】ハンドオーバー規準が、 １）自動車局におけるベース局の信号強度と、 ２）ベース局における自動車局の信号強度と、 ３）自動車局とベース局との間の通信におけるビット誤
    り率と、 ４）実質的に同一の周波数で動作される２つのベース局
    の干渉レベルと、 ５）２つの近接したベース局からの自動車の相対的な距
    離測定とから選択される請求項１記載のセル無線システ
    ム。
  3. 【請求項３】第１の平均期間が第２の平均期間の数倍で
    ある請求項１または２記載のセル無線システム。
  4. 【請求項４】第１の平均期間が第２の平均期間の10乃至
    100倍の期間である請求項１乃至３のいずれか１項記載
    のセル無線システム。
  5. 【請求項５】第１の平均期間が実際的に第２の平均期間
    の実質上20倍の期間である請求項１乃至４のいずれか１
    項記載のセル無線システム。
  6. 【請求項６】第１のヒステリスマージンが第２のヒステ
    リスマージンの大きな割合である請求項１乃至５のいず
    れか１項記載のセル無線システム。
  7. 【請求項７】第１のヒステリスマージンが第２のヒステ
    リスマージンの0.25から0.75の間である請求項１乃至６
    のいずれか１項記載のセル無線システム。
  8. 【請求項８】第１のヒステリスマージンが実質的に第２
    のヒステリスマージンの0.5である請求項１乃至７のい
    ずれか１項記載のセル無線システム。
  9. 【請求項９】複数のベース局がシステムのセルをサービ
    スする無線トランシーバをそれぞれ有し、自動車局がベ
    ース局の一方または他方と通信する無線トランシーバを
    有するセル無線システムにおいて、第１の平均期間にわ
    たって時間平均ハンドオーバー規準測定を行い、第１の
    平均期間と比較して比較的短い第２の平均期間にわたっ
    て時間平均ハンドオーバー規準測定を行い、それら第１
    および第２の測定に基づいて自動車局のハンドオーバー
    の要求を評価する自動車局のハンドオーバー要求を評価
    する方法において、 第１のヒステリスマージンを時間平均ハンドオーバー規
    準測定に適用して第１のハンドオーバー指示を生成し、
    第１のヒステリスマージンと比較して比較的大きい第２
    のヒステリスマージンを第２の時間平均ハンドオーバー
    規準測定に適用して第２のハンドオーバー指示を生成す
    ることを特徴とする自動車局のハンドオーバー要求の評
    価方法。
  10. 【請求項１０】第１および第２の異なった平均期間にわ
    たって自動車局において採取された少なくともいくつか
    のベース局の信号強度測定を平均して第１の平均期間に
    わたる第１の平均されたデータと第２の平均期間にわた
    る第２の平均されたデータとを生成し、 １つのベース局に対する第１の平均されたデータを２つ
    の異なったヒステリスマージンの第１のものと合計し、
    そのベース局に対する第２の平均されたデータを２つの
    異なったヒステリスマージンの第２のものと合計してそ
    れぞれ第１および第２の信号強度指示を提供し、 第１の信号強度指示を第１の平均期間にわたって平均さ
    れた少なくとも１つの他のベース局に対する信号強度測
    定と比較し、 第２の信号強度指示を第２の平均期間にわたって平均さ
    れた少なくとも１つの他のベース局に対する信号強度測
    定と比較し、 それらの比較に基づいて第１のベース局から他のベース
    局へのハンドオーバーまたは第１のベース局の再選択の
    必要性を判断して決定するステップを有する請求項９記
    載の方法。
  11. 【請求項１１】ハンドオーバー規準が、 １）自動車局におけるベース局の信号強度と、 ２）ベース局における自動車局の信号強度と、 ３）自動車局とベース局との間の通信におけるビット誤
    り率と、 ４）実質的に同一の周波数で動作される２つのベース局
    の干渉レベルと、 ５）２つの最も近接したベース局からの自動車の相対的
    な距離測定とから選択される請求項１記載の方法。
  12. 【請求項１２】第１の平均期間が第２の平均期間の数倍
    である請求項９乃至11のいずれか１項記載の方法。
  13. 【請求項１３】第１の平均期間が第２の平均期間の10乃
    至100倍の期間である請求項９乃至12のいずれか１項記
    載の方法。
  14. 【請求項１４】第１の平均期間が実際的に第２の平均期
    間の実質上20倍の期間である請求項９乃至13のいずれか
    １項記載の方法。
  15. 【請求項１５】第１のヒステリスマージンが第２のヒス
    テリスマージンの大きな割合である請求項９乃至14のい
    ずれか１項記載の方法。
  16. 【請求項１６】第１のヒステリスマージンが第２のヒス
    テリスマージンの0.25から0.75の間である請求項９乃至
    15のいずれか１項記載の方法。
  17. 【請求項１７】第１のヒステリスマージンが実質的に第
    ２のヒステリスマージンの0.5である請求項９乃至16の
    いずれか１項記載の方法。
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