JP3192428B2 - Ｃｄｍａセルラー無線システムにおいてハンドオーバーを行う方法および移動ステーション - Google Patents

Ｃｄｍａセルラー無線システムにおいてハンドオーバーを行う方法および移動ステーション

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JP3192428B2 JP50958495A JP50958495A JP3192428B2 JP 3192428 B2 JP3192428 B2 JP 3192428B2 JP 50958495 A JP50958495 A JP 50958495A JP 50958495 A JP50958495 A JP 50958495A JP 3192428 B2 JP3192428 B2 JP 3192428B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、CDMAセルラー無線システムにおいてハンド
オーバーを行う方法に関するものである。このCDMAセル
ラー無線システムは、各セルに、そのセルにおける移動
ステーションに接続される少なくとも１つの基地ステー
ションが備えられている。移動ステーションと基地ステ
ーションとの接続は、トラヒックチャンネルと、１つま
たはそれ以上の制御チャンネルとの両者を備えている。
基地ステーションの送信は、互いに同期されていない。
この方法においては、移動ステーションは、ハンドオー
バーを行う間、２つまたはそれ以上の基地ステーション
との接続を同時に確立した後、同じ拡散コードを使用し
てそれら基地ステーションへ送信する。基地ステーショ
ンによって受信された信号は、基地ステーション制御器
等にて組み合わされる。
CDMAは、多重アクセス法であり、この多元接続法は、
拡散スペクトル法に基づくものであり、従来のFDMA法お
よびTDMA法に加えて、最近になって始めてセルラー無線
システムに適用されるようになったものである。CDMA
は、従来の方法に優るいくつかの利点を有しており、例
えば、スペクトルの効率がよく、周波数の割り当てが簡
単であるというような利点を有している。
CDMAにおいては、各信号は、基本周波数を変調し、同
時に、データ信号のバンドを拡散するような個々の疑似
ランダムシーケンスからなっている。数人のシステムユ
ーザのデータ信号が、同じ周波数バンドにて同時に送信
される。それらユーザは、拡散コードと呼ばれる疑似ラ
ンダムシーケンスに基づいて互いに区別される。受信機
に設けられる相関器は、ある所望の信号で同期される。
それら相関器は、拡散コードに基づいてその所望の信号
を認識し、かつ、その信号のバンドをその元のバンド巾
まで回復させる。受信機に到達し且つ間違った拡散コー
ドを含む信号は、理想的な場合には相関していないで、
それらの巾広いバンドを保っており、したがって、受信
機においてノイズとして現れる。システムによって使用
される拡散コードは、好ましくは、それらが相互に直交
するようなものとして、すなわち、それが互いに相関し
ていないようなものとして、選択されているのがよい。
典型的なセルラー無線環境においては、基地ステーシ
ョンと移動ステーションとの間の信号は、送信機と受信
機との間のいくつかの路にそって伝搬する。このような
多重路による伝搬は、主として、周囲表面からの信号の
反射によるものである。種々異なる路によって伝搬され
た信号は、それらの種々異なる伝送遅延のために、種々
異なる時間にて受信機に到達する。
CDMAシステムにおいて一般的に使用される受信機は、
１つまたはそれ以上のレーキブランチ、すなわち、相関
器からなる、いわゆるレーキ受信機である。レーキブラ
ンチは、独立した受信ユニットであり、各ユニットの機
能は、多重路にそって伝搬されてきて受信される１つの
信号成分を組み合わせて且つ復調することである。レー
キブランチの実際例は、G.CooperおよびC.McGillem著
「Modern Communications And Spread Spectrum」McGra
w−Hill,New York,1986,Chpter 12に、より詳細に説明
されている。信号を受信するためのレーキブランチに加
えて、CDMA受信機は、典型的には、少なくとも１つの別
の探索ブランチを備える。この探索ブランチの機能は、
所望の拡散コードで送信された信号の種々な信号成分を
探索してそれらの位相を検出することである。各レーキ
ブランチは、個々の路にそって伝搬された信号成分と相
関するように形成されうる。そして、各信号成分は、あ
る異なる遅延をもって受信機に到達する。レーキブラン
チは、所望の拡散コードおよびその位相についての相関
器情報を与えることによって制御される。信号成分は別
々の路にそって伝搬するので、これら信号成分は、ま
た、別々に減衰することがよくある。従来のCDMA受信機
においては、いくつかの相関器の信号を組み合わせるの
が好ましく、こうすることにより、無線路にそって多重
路伝搬するにもかからず、信号の質を良好なものとする
ことができる。
本発明は、CDMA無線ネットワークにおいてハンドオー
バーを行うことに関するものである。特に、本発明は、
いわゆるソフトハンドオーバーに関する。ソフトハンド
オーバーとは、移動ステーションを１つの基地ステーシ
ョンから別の基地ステーションへと切り換えるのである
が、このとき、その移行中に、その移動ステーションが
両方の基地ステーションと同時に通信するようにして切
り換えるものを言っている。このソフトバンドオーバー
は、CDMA無線ネットワークに使用される。何故ならば、
CDMAネットワークのパワー制御は、もし、ハンドオーバ
ーが、新しい基地ステーションとの新しい接続を確立す
る前に、前の基地ステーションとの接続を遮断してしま
うような（ハードハンドオーバー）他のシステム（例え
ば、GSMおよびNMTシステム）におけるのと同じようにし
てなされる場合には、不安定となってしまうからであ
る。
既知のCDMA無線システムにおいては、ソフトハンドオ
ーバーは、２つ（またはそれ以上）の基地ステーション
が問題の移動ステーションへ厳密に同じ信号を送信する
ようにして実現される。その信号は、ある一つのトラヒ
ックチャンネルと、同一の信号チャンネルとを備えてお
り、この信号は、各基地ステーションにて同じ拡散コー
ドによって掛け合わされる。種々異なる路にそって伝搬
したこれらの信号は、移動ステーションにて、レーキ受
信機の種々異なるブランチによって受信され、ダイバー
シチコンバイナにて組み合わされる。レーキ受信機は、
約20マイクロ秒の遅延差をもって到達した信号であれば
容易に組み合わせることができる。したがって、基地ス
テーションは、正確な共通基準クロックを有していなけ
ればならず、すなわち、基地ステーションは、移動ステ
ーションの受信機に充分に小さな時間差でもって信号が
到達するように、それらの送信のタイミングを合わせら
れるべく、互いに対して正確に同期されていなければな
らない。
基地ステーションを互いに同期化させるようにする
と、システムの設立コストが増大してしまう。基地ステ
ーションは、同期を維持するためのいくつかの正確な基
準信号を有していなければならない。例えば地球基準ま
たはサテライト無線航行システムから受信される信号
は、そのような基準信号として機能しうる。この基準信
号に加えて、通常、数ミリ秒継続する全く不確定な伝送
遅延を補償するためには、基地ステーションにてバッフ
ァリングする必要があり、このことによっても、コスト
が増大する。
本発明の目的は、基地ステーションを同期化せずにソ
フトハンドオーバーを使用できるようにすることであ
る。こうすれば、CDMAセルラー無線ネットワークを、従
来よりも低価格にて実現できる。
このような目的は、前述したような方法、すなわち、
移動ステーションが同時に通信する基地ステーション
が、各移動ステーションに対して異なる拡散コードを使
用して送信し、移動ステーションが、異なる拡散コード
を伴って送信されてくる信号の各々を、互いに独立した
異なるレーキ受信ユニットによって受信し、復調し、組
み合わせ、各受信ユニットが、それが受信している基地
ステーションからの信号で同期され、移動ステーション
が、基地ステーションから受信され異なるレーキ受信ユ
ニットによって組み合わされた信号を組み合わせること
を特徴とするような方法によって、達成される。
本発明は、さらに、CDMAセルラー無線システムにおい
て使用するための移動ステーションであって、各セルに
おいてそのセルの移動ステーションに接続される少なく
とも１つの基地ステーションを備えており、基地ステー
ションの送信は、互いに同期されておらず、前記移動ス
テーションにおける受信機は、レーキ技法によって実現
され、１つのレーキ受信ユニットは、制御ユニットおよ
び受信信号が入力される多数の相関器と、異なるブラン
チによって受信された信号を組み合わせるための手段を
備えており、前記移動ステーションは、送信パワーを調
整するための手段を備えているようなものに関するもの
である。本発明による移動ステーションは、少なくとも
２つの独立したレーキ受信ユニットを備えており、各レ
ーキ受信ユニットは、異なる基地ステーションから供給
される信号で同期され得て且つ前記信号を受信し、復調
し、且つ組み合わせ得るものであり、さらに、前記受信
ユニットの出力から供給される信号を組み合わせる手段
を備えることを特徴とする。
本発明によって行われるハンドオーバーにおいては、
移動ステーションと通信する基地ステーションは、その
移動ステーションへ各基地ステーション毎に異なる拡散
コードを掛け合わされた同じトラヒックチャンネル情報
を送信する。本発明によれば、移動ステーションは、い
くつかの独立したレーキ受信ユニットを備え、各レーキ
受信ユニットは、いくつかの相関器ブランチを含みう
る。これらレーキ受信ユニットは、異なる基地ステーシ
ョンからの信号で独立して同期される。こうして、異な
る基地ステーションから供給される遅延差は、約５ミリ
秒まで減少させられる。これは、基地ステーションが互
いに同期されていなくても、容易に行われうる。
次に、添付図面に基づいて、本発明の実施例について
本発明をより詳細に説明する。
第１図は、本発明による方法を適用しうるセルラーネ
ットワークの一部分を示す図である。
第２図は、移動ステーションが２つのセル間において
ハンドオーバーを行っている状態を示す図である。
第３図は、本発明による移動ステーションの構成を示
す図である。
第４図は、レーキ受信ユニットの構成を示す図であ
る。
第１図は、CDMAセルラー無線システムの一部分を示す
概略図である。２つの基地ステーションBTS1およびBTS2
は、デジタル送信リンク11によって基地ステーション制
御器BSCに接続される。１つの基地ステーションのカバ
レージエリアは、典型的には、１つの無線セルを形成し
ている。基地ステーション制御器は、セルラーネットワ
ークの他の部分および固定ネットワークとの通信状態に
ある。
第２図の状態においては、移動ステーションMSは、ハ
ンドオーバーの目的で、異なるセルにサービスする２つ
の基地ステーションBTS1およびBTS2との接続を確立して
いる。次に、第２図に示した２つの基地ステーションの
場合における例について、本発明を説明するが、本発明
は、これに限られるものではない。
移動ステーションは、割り当てられた拡散コードを使
用して、それ自身の信号21aおよび21bを送信する。移動
ステーションが通信している基地ステーションは、互い
に独立して同じ信号を受信し復調する。基地ステーショ
ンは、それらが受信した信号を基地ステーション制御器
BSCへ送る。基地ステーション制御器BSCは、受信した信
号のうちさらに送信するためにより良い方の信号を選択
する。より良い信号のこのような選択は、例えば、フレ
ーム毎に、既知の方法によって行われうる。基地ステー
ションから送信されたフレームから、基地ステーション
制御器は、常に、最良の品質で受信されたものを選択す
る。例えば、信号パワーまたはビットエラー率が、その
品質のための基準として使用されうる。
基地ステーションは、基地ステーション制御器から移
動ステーションへ送られるべき有料情報を受信する。両
方の基地ステーションは、それら自身の拡散コードを使
用して、互いに独立してそれらの信号22aおよび22bを移
動ステーションへ送信する。この例においては、移動ス
テーションの受信機は、２つの相互に独立したレーキ受
信ユニットを備える。移動ステーションの構成について
は、後でより詳細に説明する。移動ステーションは、基
地ステーションによって送信された信号の各々を、互い
に独立して機能する別々のレーキ受信ユニットによって
受信する。各レーキ受信ユニットは、受信している信号
で同期される。したがって、それらユニットは、互いに
同期しうるものである。レーキ受信ユニットによって受
信された信号は、拡声器の前で組み合わされるのが好ま
しい。このような組み合わせは、既知の方法によって行
われうる。各瞬時において、例えば、より良い品質を有
した信号が選択されうる。信号の品質は、例えば、信号
パワーまたはビットエラー率を用いて監視されうる。組
み合わせられた信号は、D/A変換され、拡声器へと供給
される。
したがって、本発明による方法においては、移動ステ
ーションは、異なる基地ステーションを介してネットワ
ークにつながる２つの別々の独立したリンクを有する。
両方の接続の制御、例えば、パワー制御信号の送信は、
互いに独立して行われる。すなわち、トラヒックチャン
ネルにおける有料情報、例えば、音声信号が両方の接続
に対して同じであるとしても、制御チャンネルにおける
情報は、両接続間で異なる。両接続を通して送信される
信号は、こうして異なるので、異なる拡散コードが、基
地ステーションから移動ステーションへの異なる接続に
対して使用されなければならない。もし、拡散コードが
同じであったならば、両接続は、互いに干渉してしまう
であろう。
当然に、両接続は、必要ならば１つのリンクを確立さ
せて、最早必要でなくなった別のリンクを切り離すよう
なより高いレベルの制御を有さねばならない。この種の
制御は、同期されたCDMAセルラー無線システムにおいて
ソフトハンドオーバーが既知の方法によって行われると
きと同じようにして行われる。
第３図は、本発明による移動ステーションの簡単化さ
れた構成を示す。移動ステーションの送信機30におい
て、信号は、マイクロフォン32から音声コーダ33を通し
てチャンネルコーダ34へと供給される。チャンネルコー
ダ34の後で、信号は、拡散コード35によって掛け合わさ
れる。この後、信号は、RF部36および増幅器37を通して
アンテナ38へと供給される。
移動ステーションの受信機において、アンテナ38によ
って受信された信号は、RF部45を経てA/D変換器44へと
供給される。そこから、信号は、レーキ受信ユニット41
および42へ供給される。これらレーキ受信ユニットは、
それらの個々の拡散コードを独立して受信信号に掛け合
わせ、その信号を復調する。
第４図は、レーキ受信ユニットの構成を例示してい
る。各レーキ受信ユニットは、いくつかのレーキ相関器
ブランチ51aから51cと、探索ブランチ50とを備えうる。
さらに、このユニットは、異なるブランチの信号を効果
的に組み合わせて復調するための手段52と、受信ユニッ
トの内部機能を制御する手段53とを備える。
移動ステーションは、また、レーキ受信ユニットから
の信号が供給され、且つ信号が好ましく組み合わされる
ような手段をも備える。これは、例えば、各瞬時により
良いフレームを選択するか、または、その他のある既知
の方法によって行われうる。その組み合わせられた信号
は、拡声器39に供給される。
レーキ受信ユニットは、また、パワー制御手段43へ供
給されるパワー制御信号を出力する。移動ステーション
が通信している各基地ステーションは、それ自身の接続
を介して、移動ステーションへそれ自身のパワー制御コ
マンドを送信する。パワー制御手段は、与えられたパワ
ー制御コマンドから各状態において適当なものを選択し
て、送信機30の増幅器37を制御する。セルラーネットワ
ークの全体のパワー制御を安定に維持するために、例え
ば、移動ステーションに対して最も低い送信パワーをも
ったコマンドを、与えられたコマンドから選択すること
が可能である。
移動ステーションは、また、前述のユニットを制御す
る手段46をも備える。
添付図面に従って本発明の実施例について説明してき
たのであるが、明らかなように、本発明は、これらの実
施例に限定されるものではなく、請求の範囲の記載によ
るような技術的思想の範囲内において種々変更されうる
ものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−157533（ＪＰ，Ａ) 特表 平４−502844（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04B 7/24 - 7/26 H04Q 7/00 - 7/38

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】各セルにおいてそのセルにおける移動ステ
    ーション（MS）に接続される少なくとも１つの基地ステ
    ーション（BTS1、BTS2）を備え、前記接続は、トラヒッ
    クチャンネルと、１つまたはそれ以上の制御チャンネル
    との両者を備え、基地ステーションの送信は互いに同期
    されていないようなCDMAセルラー無線システムにおいて
    ハンドオーバーを行う方法であって、移動ステーション
    は、ハンドオーバーを行う間、２つまたはそれ以上の基
    地ステーション（BTS1、BTS2）との同時接続を確立した
    後、同じ拡散コードを使用して基地ステーションへ送信
    を行い、基地ステーションによって受信された信号は、
    基地ステーション制御器（BSC）等にて組み合わされる
    ような方法において、移動ステーション（MS）が同時に
    通信している基地ステーション（BTS1、BTS2）は、各々
    異なる拡散コードを使用して移動ステーションへ送信
    し、移動ステーションは、異なる拡散コードでもって送
    信された信号の各々を、互いに独立した異なるレーキ受
    信ユニットによって受信し、復調し、組み合わせし、各
    受信ユニットは、それが受信している基地ステーション
    からの信号で同期され、移動ステーションは、基地ステ
    ーションから受信され異なるレーキ受信ユニットによっ
    て組み合わされた信号を組み合わせることを特徴とする
    方法。
  2. 【請求項２】基地ステーション（BTS1、BTS2）によって
    移動ステーション（MS）へ送信される信号におけるトラ
    ヒックチャンネルの内容は、各接続について同じである
    請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】基地ステーション（BTS1、BTS2）によって
    移動ステーション（MS）へ送信される信号における制御
    チャンネルの内容は、各接続について異なる請求項１記
    載の方法。
  4. 【請求項４】基地ステーション（BTS1、BTS2）によって
    移動ステーション（MS）へ送信される信号における同期
    の差は、５ミリ秒より大きくない請求項１記載の方法。
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