JP3547885B2

JP3547885B2 - ポータブル無線電話及びその操作方法

Info

Publication number: JP3547885B2
Application number: JP00107496A
Authority: JP
Inventors: クアンタトニュイアン; スタンリーソンダースロバート
Original assignee: Nokia Oyj
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 1995-01-10
Filing date: 1996-01-09
Publication date: 2004-07-28
Anticipated expiration: 2016-01-09
Also published as: GB9500619D0; EP0722259B1; DE69637759D1; EP0722259A3; JPH08251651A; US6310867B1; CA2166832A1; GB2297013B; EP0722259A2; CA2166832C; US5862130A; GB2297013A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポータブル無線電話に係り、より詳細には、所定数のタイムスロットで各々構成されたＴＤＭＡフレームのようなフレームにおける複数のキャリア周波数による送信を用いたデジタルセルラー無線電話システムにおいてベースステーションと通信するための電話に係る。又、本発明は、しばしばハンドセット（送受器）とも称するこのような無線電話の操作方法にも係る。本発明は、接続が最初に要求される（コールセットアップ）とき又は通話の質を維持するために通話中にチャンネルの切り換えが要求される（ハンドオーバー）ときにポータブル無線電話にチャンネル（キャリア周波数とタイムスロットの組合せ）を割り当てることに関する。ハンドオーバーは、同じベースステーションの異なるチャンネル（セル内）へ行うこともできるし或いは異なるベースステーションの異なるチャンネル（セル間）へ行うこともできる。
【０００２】
【従来の技術】
現在製造されているＤＥＣＴベースステーション装置のほとんどは、単一のトランシーバしか含んでおらず、従って、異なる周波数キャリアの２つ以上の通信チャンネルを同時にオープンすることはできない。これは、単一トランシーバのベースステーションを一度に１つのタイムスロットのみの使用に限定し、このタイムスロットの他のキャリアを実際上除外し、ひいては、それらを「ブラインド（盲）」状態にする。ＤＥＣＴ規格はこれを見越しており、ハンドセットにそれが使用を避けるべきタイムスロットを知らせるためのブラインドスロット情報メッセージを含んでいる。しかしながら、この情報は、ハンドセットが接続されたベースステーション以外のベースステーションのブラインドスロット情報を得ることが非常に困難なときには、特にセル間ハンドオーバーに対して全く信頼性のないものとなる。ベースステーションにより「ブラインド」されるスロットに加えて、ハンドセットは、通信チャンネルを、それが使用しているものにすぐに隣接したスロットへ切り換えることができない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ブラインドスロット情報の利用性及び精度に係わりなく、非常に健全な性能を与えるダイナミックチャンネル割り当てアルゴリズムを用いたポータブル無線電話及びその操作方法を提供することを目的とする。これに加えて、システム内の各ポータブル無線電話において同一のアルゴリズムが展開される場合に、コールブロッキング及びコールの質において更に改善が与えられる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の１つの特徴によれば、各々所定数のタイムスロットより成るフレームにおける複数のキャリア周波数による送信を用いたデジタル無線電話システムにおいてベースステーションと通信するためのポータブル無線電話であって、無線電話による送信又は通信ベースステーションによる送信により除外されたスロットに関する情報を記憶し、そして使用可能な非除外スロットが見つかってそのチャンネルが選択されるまで、好ましくはスロットの一時的なシーケンス又はスロットの一時的なシーケンスの逆に対応する所定のシーケンスでスロットをチェックすることにより、キャリア周波数とタイムスロットの組合せである通信チャンネルを無線電話に対して選択するように動作するポータブル無線電話が提供される。
【０００５】
本発明の別の特徴によれば、各々所定数のタイムスロットより成るフレームにおけるキャリア周波数による送信を用いたデジタルセルラー無線電話システムにおいてポータブル無線電話とベースステーションとの間で通信する方法であって、無線電話による送信又は通信ベースステーションによる送信により除外されたスロットに関する情報を記憶し、そして使用可能な非除外スロットが見つかってそのチャンネルが選択されるまで、好ましくはスロットの一時的なシーケンス又はスロットの一時的なシーケンスの逆に対応する所定のシーケンスでスロットをチェックするという方法が提供される。
【０００６】
２つのベースステーションと、本発明によるポータブル無線電話（ハンドセットの形態の）とを備えたデジタルセルラー無線電話システムの一部分を、添付図面を参照して一例として以下に詳細に説明する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１を参照すれば、図示された無線システムの部分は、２つの固定ベースステーション１及び２を備え、これらは、建物の内側又は外側の到達範囲の地理的エリアを表す各々のセル３及び４にサービスする。システムのユーザ又は加入者はポータブルハンドセット５を携帯し、これは、ベースステーション１、２の一方又は他方及び他のベースステーション（図示せず）と両方向無線通信することができる。
【０００８】
図示されて以下に説明する例では、無線電話システムは、無線電話システムはＤＥＣＴ（デジタル・ヨーロピアン・コードレス・テレコミュニケーションズ）規格に適合するもので、１８８０ＭＨｚないし１９００ＭＨｚの周波数帯域内に１．７２８ＭＨｚだけ分離された１０個のキャリア周波数を使用している。このシステムは、時間をＴＤＭＡフレームに分割し、各フレームは、１０ｍｓの時間巾を有する。各フレームは、０から２３まで番号付けされた２４個のタイムスロットに分割される。各フレームは２つの半部分に分割され、第１の半部分（スロット０ないし１１）はベースステーションの送信用に指定され、そして第２の半部分（スロット１２ないし２３）はハンドセットの送信用に指定される。
【０００９】
ハンドセット５は、各チャンネルの静寂度、即ちそのチャンネルにおける信号干渉の程度を考慮して、通信チャンネル、即ちキャリア周波数とタイムスロットの組合せをハンドセットに対して選択するように動作するアルゴリズムでプログラムされた処理手段を有している。これを達成するために、全てのチャンネルの番号付けされた信号強度が規則的な時間間隔で監視され、そして測定された信号強度がハンドセットにおいてチャンネルリストに記憶され、その一例が図３に示されており、時間軸が水平に延びそして周波数軸が垂直に延びている。
【００１０】
図３を参照すれば、各フレームの１２個のスロット１−１１が列として示されており、１０個のキャリア周波数が水平行により示されている。従って、図３のアレーは１２０個のボックスを有し、その各々は、特定のチャンネル、即ちタイムスロットとキャリア周波数の特定の組合せを表す。信号強度には、０から１２までのレベルが割り当てられ（典型的に６ｄＢの帯域が使用される）、０は静寂（即ち、最小の干渉）でありそして１２は最小の静寂（即ち、最大の干渉）である。各チャンネルの代表的な静寂レベルが図３に示されており、静寂要求を満足するチャンネルが陰影付けされて示されている。又、図３は、ベースステーションの走査も示している。ベースステーションは、各タイムフレームごとに１つのキャリアを走査し、そして１０個のフレームにおいて１０個のキャリア全部を通して作用する。
【００１１】
アルゴリズムは、使用可能なチャンネルをそれ自身指定するポータブルハンドセットの確率を全てが改善する３つの理論的な原理を満足する。それらは、次の通りである。
１．特定のベースステーションにおいて静寂チャンネルが試みられると、このスロットがブラインドであると仮定することができ、このスロットの他のチャンネルは、他の全てのスロットが最初にトライされるまで、試みてはならない。
２．最も強いベースステーションの全てのタイムスロットが試みられると、容量がいっぱいであると仮定することができ、次に最も強いベースステーションに同じ手順を適用することができる。
３．使用のための品質基準を満足するチャンネル（ＤＥＣＴにおいては干渉が最小のチャンネルがこの基準を満足すると仮定する）は、スロット順に指定するものと分類されねばならない。次いで、全てのハンドセットがチャンネルに対して同じ順序を使用する場合には、各セルにほぼ等しい数のコールが存在する場合にスロットは全てのベースステーションにおいてほぼ同じレートでブラインドされる。これは、システム内の全てのベースステーションからのブラインドスロットメッセージをマッチングするという作用を有する。
【００１２】
静寂帯域を使用して信号強度を特定すると、チャンネル指定のための品質基準は、次のようになる。
１．最も静寂な使用可能なチャンネル。
２．この最も静寂なチャンネルが次の３つのフレーム内（即ち、ベースステーションの現在一次走査の３つのキャリア内）に試みることができない場合には、３つのフレーム内に試みることのできるチャンネルを、もしそれが最も静寂な２つの帯域内にあれば、選択することができ、さもなくば、最も静寂なものが選択される。
【００１３】
図４は、コールセットアップ時にベースステーション１からハンドセット５によって受け取られるブラインドスロットメッセージを６で示している。これは、最初の３つのタイムスロットがブラインドであることを指示する。ハンドセット５はブラインドスロットを課せないので、ハンドセットのブラインドスロットマスク７は、ベースステーションからのブラインドスロットメッセージ６に対応する。従って、ハンドセットに記憶されたチャンネルリスト８の最初の３つのタイムスロットがブラインドされる。アルゴリズムは、ベースステーションの送信用に割り当てられた最初のタイムスロットからベースステーションの送信用に割り当てられた最後のタイムスロットまで進むシーケンスにおいて、最初のスロットへ戻る前に、タイムスロットの利用性をチェックするように動作する。従って、静寂なチャンネルは、図４のチャンネルリスト８において左から右へ進むように利用性についてチェックされ、従って、全てのハンドセットが同じシステムを動作する場合にベースステーションにおいて効率的なチャンネル割り当てを促進する整然としたシーケンスでチャンネルが充填される傾向となる。このチェックは逆の順序で行うこともでき、そしていかなるタイムスロットで始めることもできる。
【００１４】
アルゴリズムは、これらチャンネルの１つが最も静寂なものである場合にマスク内のブラインドスロットの直後のスロットの「Ｘ」においてチャンネルのセットアップを試みる。ポータブルにおけるブラインドスロット情報は正しいので、セットアップはうまくいく。
【００１５】
次いで、図５を参照すれば、現在チャンネルの質が低下したために、セル内ハンドオーバーが要求されると仮定する。この場合に、ベースステーションからのブラインドスロットメッセージ９は、最初の３つのスロットが第４のスロットと共にブラインド状態に保たれることを指示する。というのは、これがハンドセット５の送信によって占有されるからである。ハンドセットによって現在占有されているチャンネルは、そのいずれかの側のチャンネルと共に、ハンドセットによってブラインドされ、従って、ハンドセットのブラインドスロットマスクが１０で示され、それにより生じるチャンネルリストが１１で示されている。
【００１６】
このとき、指定されるチャンネル、即ちチャンネルＸは、ベースステーションにおいてスロット順序から若干外れる。しかしながら、この空スロットは、スロット順序にあるチャンネル割り当て手順により、別のハンドセットですぐに充填される。この種のアルゴリズム（システム内の各ハンドセットに使用される場合は）は、ベースステーションにおいて隣接スロットを指定するという作用を有する傾向がある。又、これは、ハンドセットにおけるブラインドスロットが実際にはベースステーションにおいてブラインドされない機会を減少する。
【００１７】
次いで、図６を参照すれば、セル間ハンドオーバーが要求されそして新たなベースステーション２におけるブラインドスロットメッセージ１２が現在ベースステーション１におけるブラインドスロットメッセージ１３と異なると仮定する。提案されたアルゴリズムがシステム内の各ポータブルターミナルに使用される場合には、このようにならないことがある。
【００１８】
ハンドセットにおいては、現在送信チャンネルと、それにすぐに隣接する２つのチャンネルがブラインドされ、従って、図７を参照すれば、現在接続されているベースステーション１からのブラインドスロットメッセージが１４で示されており、そしてハンドセットのブラインドスロットマスクが１５で示されており、それにより生じるハンドセットのチャンネルリストが１６で示されている。ハンドセットは、第４のタイムスロットにおいてチャンネルにトライするが、これは新たなベースステーションにおいてブラインドされているので（ブラインドスロットメッセージ１２で示されたように）、チャンネルの指定は失敗となる。
【００１９】
ハンドセットは、チャンネルの指定に失敗すると、このスロットをブラインドとしてマークし、次のスロットにおいてチャンネルにトライする。図８に示すように、ハンドセットは、このスロット（第８）においても失敗し、それをブラインドとしてマークし、そして図９に示すように、次のスロット（第９）にトライする。このとき、チャンネルの指定はうまくいき、ハンドオーバーが生じる。
【００２０】
全ての考えられるスロットが少なくとも一度は試みられるように確保するために、次の手順が使用される。ブラインドスロットマスクの全てのスロットがブラインドとマークされると、ブラインドスロットメッセージの逆を使用して、ブラインドスロットマスクがリセットされ、そしてプロセスは、前記のように続けられる。これが図１０に示されている。
【００２１】
これは、使用可能なスロットがベースステーションに存在する（そしてハンドセットによってブラインドされると考えられるものの１つでない）場合に、それが見つかるよう確保する。全てのスロットが単一のベースステーションにおいて試みられると（この場合は、９つの試みを行う）、別のベースステーションにトライすることができる。トライする最初のベースステーションは、通常は、最も強力なものであり、第２のトライは、２番目に強力なものである。新たなベースステーションが決定されると、ブラインドスロットマスクがリセットされ、手順が再スタートする。
【００２２】
アルゴリズムの重要な特徴は、次の通りである。
１．特にシステム内の各ハンドセットにおいてチャンネル指定のための定められた品質基準を満足するチャンネルのスロット順序付け。これは、次の２つの有利な効果を有する。
− ベースステーションのブラインドスロットは、おそらく同じであり、従って、現在ベースステーションのブラインドスロット情報を使用するポータブルハンドセットが他のベースステーションにおける使用可能なスロットへのセル間ハンドオーバーを実行することのできる確率を改善する。
− チャンネルは、一般に互いにすぐに隣接するベースステーションにおいて使用され、従って、ハンドセット（使用中のものに隣接するブラインドスロットを有する）がベースステーションにおいて使用可能なスロットを見失うおそれが低減される。
２．このタイムスロットの単一チャンネルにおいて指定が失敗したときに全スロットをブラインドとしてマークする（既にブラインドしたものに加えて）。
３．（２）を使用するときに、単一ベースステーションにおけるチャンネル指定の試みを、使用可能なスロットの最大数からハンドセットにおけるブラインドスロットの数を差し引いたものに制限する。
【００２３】
４．「ビジー」のベースステーションを検出するように（３）を使用し、そして異なるベースステーションで新たにチャンネル指定手順をスタートする。
【００２４】
図２は、コールセットアップにおいてアルゴリズムがたどるステップを示している。スタートボックス２０から始めて、次のステップであるボックス２２は、信号の強度を測定し、ベースステーションからのブラインドスロット情報を受け入れ（もし使用できれば）、そしてハンドセットの記憶手段にブラインドスロットマスクをロードする。次いで、チャンネル選択（ボックス２３）が第１のタイムスロットから行われる。使用可能なタイムスロットが見つかった場合には、９個のチャンネル全部が試みられるまでチャンネルセットアップが試みられ、その後に、別のベースステーションでのセットアップが試みられる。チャンネルのセットアップが失敗するたびに、その特定チャンネルを含むタイムスロットがブラインドとマークされる。ブラインドスロットマスクがいっぱいである（判断ブロック２４）場合には、元のブラインドスロットメッセージが逆転され（ボックス２５）、プロセスが繰り返される（ボックス２６）。
【図面の簡単な説明】
【図１】無線電話システムを示す図である。
【図２】コールセットアップ時にハンドセットのアルゴリズムがたどる論理ステップを示すフローチャートである。
【図３】ハンドセットに記憶された例示的なチャンネルリストを示す図である。
【図４】コールセットアップ時におけるハンドセットのチャンネルリスト及びそれに関連したブラインドスロットマスク、並びにベースステーションからのブラインドスロットメッセージを示す図である。
【図５】図４に対応しているが、セル内ハンドオーバーの場合を示す図である。
【図６】セル間ハンドオーバーを説明するために現在ベースステーションのブラインドスロットメッセージと新たなベースステーションのブラインドスロットメッセージとを示す図である。
【図７】図４に対応するが、試みられたセル間ハンドオーバーの場合を示す図である。
【図８】図４に対応するが、試みられたセル間ハンドオーバーの場合を示す図である。
【図９】図４に対応するが、首尾良くいったセル間ハンドオーバーの場合を示す図である。
【図１０】マスクの全てのタイムスロットがブラインド状態にマークされた後に逆のブラインドスロットマスクをアルゴリズムがいかに発生するかを示す図である。
【符号の説明】
１、２ベースステーション
３、４セル
５ポータブルハンドセット
６、９、１２、１３ブラインドスロットメッセージ
７、１０ブラインドスロットマスク
８、１１チャンネルリスト

Claims

各々所定数のタイムスロットより成るフレームにおける複数のキャリア周波数による送信を用いたデジタルセルラー無線電話システムにおいてベースステーションと通信するためのポータブル無線電話であって、タイムスロットと周波数の組み合わせである通信チャンネルが使用可能かどうかをチェックするために、除外されたタイムスロットに関する情報をベースステーションから受信して記憶し、その情報に基づいて非除外タイムスロットを決定し、使用可能なチャンネルが選択されるまで最初にタイムスロットの順序で一つの周波数について非除外タイムスロットのチャンネルを選択し、その選択したチャンネルが使用不可能であるとわかった場合に、その選択したチャンネルのタイムスロットにおける他の周波数のチャンネルをすべて除外し、選択したチャンネルが使用可能であるとわかった場合に、その後その選択したチャンネルのタイムスロットにおける他の周波数のチャンネルを選択するように動作することを特徴とするポータブル無線電話。
上記タイムスロットの順序は、タイムスロットの時間の順序に対応する請求項１に記載のポータブル無線電話。
上記タイムスロットの順序は、タイムスロットの時間の順序の逆に対応する請求項１に記載のポータブル無線電話。
上記選択したチャンネルが使用可能であるとわかった場合において、他のチャンネルは、１つのタイムスロットについて静寂度に基づいて選択される請求項１に記載のポータブル無線電話。
各々所定数のタイムスロットより成るフレームにおけるキャリア周波数による送信を用いたデジタルセルラー無線電話システムにおいてポータブル無線電話とベースステーションとの間で通信する方法であって、タイムスロットと周波数の組み合わせである通信チャンネルが使用可能かどうかをチェックする方法において、除外されたタイムスロットに関する情報をベースステーションから受信して記憶し、その情報に基づいて非除外タイムスロットを決定し、使用可能なチャンネルが選択されるまで最初にタイムスロットの順序で一つの周波数について非除外タイムスロットのチャンネルを選択し、その選択したチャンネルが使用不可能であるとわかった場合に、その選択したチャンネルのタイムスロットにおける他の周波数のチャンネルをすべて除外し、選択したチャンネルが使用可能であるとわかった場合に、その後その選択したチャンネルのタイムスロットにおける他の周波数のチャンネルを選択することを特徴とする方法。
上記タイムスロットの順序は、タイムスロットの時間の順序に対応する請求項５に記載の方法。
上記タイムスロットの順序は、タイムスロットの時間の順序の逆に対応する請求項５に記載の方法。
上記選択したチャンネルが使用可能であるとわかった場合において、他のチャンネルは、１つのタイムスロットについて静寂度に基づいて選択される請求項５に記載の方法。