JP3604663B2 - 世代間ソフトハンドオフ時の出力制御 - Google Patents

Description

【０００１】
本出願は、１９９９年６月９日提出の米国仮出願番号６０／１３８３８８：「世代間ソフトハンドオフ時の出力制御」の優先権を主張し、１９９９年５月２０日提出の米国特許出願０９／３１４９８７：「２Ｇおよび３ＧＣＤＭＡシステム間の順方向リンクの世代間ソフトハンドオフ」に関する。
【０００２】
発明の背景
発明の分野
本発明は総して通信システムに関し、特に第２世代（２Ｇ）および第３世代（３Ｇ）（２Ｇ→３Ｇまたは３Ｇ→２Ｇ）符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）システム間におけるソフトハンドオフ時の出力制御方法に関する。
【０００３】
関連技術
一般に使用されるセルラ式無線電話通信システムの一つは符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）システムと称される。ＣＤＭＡシステムでは、無線信号は同じ周波数スペクトラムを同時に共有し、この点において過去の周波数分割多重アクセス（ＦＤＭＡ）または時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）と異なる。現行のＣＤＭＡ規格の一例は第２世代規格または２Ｇとして知られ、ＴＩＡ／ＥＩＡ−９５−Ａ／Ｂ（またはＩＳ−９５−Ａ／Ｂ）の指定を受け、本文中にも引用される。さらに最近では、本文中にも引用される第３世代（３Ｇ）ＣＤＭＡ規格が提唱され、ＩＳ−２０００（過去のＩＳ−９５−Ｃ）またはＣＤＭＡ２０００の指定を受けている。この３Ｇシステムの導入に伴い、セルラシステムは旧型２Ｇシステム、および互換性のある新型３Ｇシステムの両方の要素を有する。
【０００４】
通常のＣＤＭＡセルラ式無線電話通信システムでは、移動局は一つ又は複数の基地局と通信を行う。利用可能な信号の検出のために、移動局は利用可能な基地局のリストを各基地局の相対信号強度と共に維持する。特に、ＣＤＭＡシステム内の各基地局は変調されていない「パイロット」信号を送信し、これは基地局のオフセットにより遅延される。移動局は前記パイロット信号を受信し、どのパイロット信号が最も強力であるかを決定する。移動局内に設けられた「サーチャ」ユニットが通常この信号検出および強度測定の役割を果たす。
【０００５】
前記サーチユニットからの結果は現行の（活動中の）基地局へと送られ、この基地局から移動局へ、後者の維持する利用可能な基地局のリストの更新が指示される。このリストはさらに３つの使用セット、すなわち、活動セット、候補セット、近隣セットへと分けられる。活動セットは移動局が当該時において現行通信中の基地局（通常１〜６局）のリストである。候補セットは前記活動セットへと移り得る基地局のリストであり、近隣セットはこれらよりも低頻度での監視下にある基地局のリストである。
【０００６】
移動局の動きに伴い、現行活動中の基地局の信号が弱まり、移動局は新しい基地局へとアクセスしなければならない。サーチユニットの結果および基地局からの指示に従い、移動局は前記セットを更新して新しい基地局との通信を行う。通信送波の継ぎ目をユーザに感知不可能にするために、通信リンクが次の基地局へと切り換えられなければならない。理想的には、最初のリンクが消滅する前に、この切り換えにより新しいリンクが確立される。この種の切り換えは、ソフトハンドオフ（ＳＨＯ）、または「消滅前形成」として知られる。
【０００７】
２つの異世代基地局間におけるソフトハンドオフの実現技術は、１９９９年５月２０日提出の米国特許出願番号０９／３１４９８７：「２Ｇおよび３Ｇシステム間の順方向リンク世代間切り換え」中に開示されている。しかし、この米国出願によるソフトハンドオフの解決法は逆方向リンクではなく順方向リンクに依存するものであり、これは２Ｇおよび３Ｇ逆方向リンク間の非互換性のためである。ＣＤＭＡシステムでは、移動局と基地局との通信は逆方向リンクを介して行われ、基地局とモバイル電話間の通信は順方向リンク上で行われる。この逆方向リンクが、とりわけＣＤＭＡシステムでの出力制御情報の提供の面において重要である。
【０００８】
ＣＤＭＡシステムでは、各基地局が受信信号の強度の維持を試み、これらの信号は基地局が実質的に同じ強度で通信を行っている全ての移動局より届く。このＣＤＭＡシステムの特質により、マルチユーザシステム内の個々の移動局の検出が可能になる。さらに基地局は、到来するモバイル信号の各々の強度を測定し、出力制御コマンドを各移動局へと送信する。この出力制御情報は順方向リンク上で伝送され、逆方向出力制御またはＲＰＣとして知られる。基地局はＲＰＣコマンドの変調および複合を行い、これに従って伝送出力を調整する。留意すべき点は、ＲＰＣコマンドは順方向リンク上で（基地局から移動局へと）送られるが、移動局への出力調整の指示は逆方向リンク上で（移動局から基地局へ）行われる点である。
【０００９】
これに加え、逆方向リンク上で送られる２番目の出力制御チャンネル、すなわち順方向出力制御（ＦＰＣ）チャンネルが維持される。このＦＰＣチャンネルにより、移動局が十分な信号エネルギを受け、所望されるサービスクオリティ（ＱＯＳ）を得ることが保証される。ＩＳ−９５Ａ／Ｂシステムでは、ＦＰＣは通知される順方向リンクのフレームエラー率（ＦＥＲ）、または移動局から受信するフレーム消去指示ビットに依存する。ＩＳ−２０００システムでは移動局は、受信信号エネルギの測定と、このエネルギと所望のＱＯＳとの比較により、ＦＰＣを維持する。受信信号エネルギが所望のレベルと異なる場合、移動局は出力制御コマンドを逆方向通信チャンネル（ＲＴＣＨ）上に送信し、順方向通信チャンネル（ＦＴＣＨ）伝送出力の調整を要求する。
【００１０】
新型３Ｇ（ＩＳ−２０００）システムの空間インタフェースは新しい変調方式を使用して、より高いスペクトル効率と異なる拡散因子とを得る。しかし、新型の３Ｇシステムの一部分は旧型２Ｇシステムと同じチャンネル帯域幅内で機能し、このため信号及び呼び出し処理レベルの面で２Ｇシステムと互換可能となる必要がある。しかし、３Ｇシステムの逆方向リンクは一定変調を採用し、一方２Ｇシステムの逆方向リンクは非一定変調を採用する。このように３Ｇ方式では、これら２つのシステムを物理層において互換可能にする試みの必要はない。
【００１１】
さらに、これら２つのシステムの順方向リンクは異なる変調方法（３Ｇ：ＯＰＳＫ、並びに２Ｇ：ＢＰＳＫ）を使用し、これらの方法は新型３Ｇシステムの変調器で調整が必要となる。しかし、ＩＳ−２０００端末（例：移動局）はＩＳ−９５−Ａ／Ｂネットワーク内で機能出来なければならず、これにより３Ｇ端末は、片方のシステムから他方のシステムへと機能モードの自動切り換えを行うことができる。現実には、２Ｇおよび３Ｇシステム間で逆方向リンクＳＨＯのソフトハンドオフを行うことは不可能であり、これは３Ｇ基地局が２Ｇ逆方向リンクを変調することは出来ず、その逆も同じだからである（一定に反する非一定、異なる変調、等）。
【００１２】
移動局が「現行」世代基地局から「別」世代基地局へと移り、これに伴い順方向通信チャンネルのみがソフトハンドオフモードに入り、逆方向通信チャンネルは「現行」世代基地局に留まる。これは、ＩＳ−９５Ａ／ＢおよびＩＳ−２０００逆方向リンク移動局のための信号の処理および変調を同時におこなえる移動局が作成不可能なためである。しかしＣＤＭＡ順方向通信チャンネルでは、移動局は２つの異なる世代信号の変調を行うことができ、これは移動局が複数の変調素子を含む「くまで」受信機を有するからである。
【００１３】
世代間ソフトハンドオフ（ＩＳＨＯ）の間、移動局による逆方向リンクの維持は、１つの世代の基地局とのみ行われるため、閉回路出力制御はこれらの基地局とのみ可能である。このようにＩＳＨ時に「別」世代基地局が移動局逆方向リンクを受信することは、このＩＳＨＯ過程が支障なく終了して出力制御プロセスが絶えるまでない。特に各基地局は、それぞれが通信中の全ての移動局への主装置出力制御処理の提供を試みる。この逆方向リンクはＩＳＨＯの間は使用されないため、「別」世代基地局は移動局との通信を行えない。
【００１４】
ＩＳＨＯの間、「別」世代基地局は不在のＲＴＣＨのエネルギ測定を行いながら、このチャンネルの出力増加を移動局から要求できる。同時に、基地局は伝送出力を増加させることもでき、これは移動局のチャンネル状態に欠陥（例：シャドーフェーディング）があるという推測に基づくものである。ＩＳＨＯを行っている移動局の急な出力増加により、基地局受信機の入力端子における出力バランスが変更されるとの推測に基づき、基地局はサービスエリア内の他の全ての移動局に対し伝送出力の増加を要求することもできる。これら両方、すなわちＩＳＨＯ時に移動局専用のＦＴＣＨ出力を増加すること、および他の全ての移動局への伝送出力を増加させることは、他の移動局へのサービスクオリティおよびシステムの容量に著しく悪影響を及ぼす。したがって、世代間ソフトハンドオフのために改良された出力制御方法が必要となる。
【００１５】
発明の要約
本発明は、ソフトハンドオフ時の出力制御方法であり、ＩＳ−９５Ａ／ＢおよびＩＳ−２０００など異なるシステムタイプの混在するマルチユーザＣＤＭＡシステムに使用される。本方法は順方向出力制御（ＦＰＣ）および逆方向出力制御（ＲＰＣ）の修正を含み、これによりソフトハンドオフの間、移動局と２つの異なる基地局との間の出力制御が適切に維持される。
【００１６】
移動局は順方向および逆方向出力制御を維持し、その間にも異世代の基地局から順方向リンクを受信し、逆方向リンクを最初の基地局とのみ維持する。ソフトハンドオフに先立ち、２番目の基地局はＦＰＣおよびＲＰＣ処理を停止させ、ソフトハンドオフ完了時に、２番目の基地局はＦＰＣおよびＲＰＣ処理を再開する。さらに、移動局の初期伝送出力レベルは規定値範囲内とされる。本方法は、順方向および逆方向チャンネル上の他のユーザへの干渉を制限し、その一方、一世代システムから別世代システムへの「消滅前形成」移行を可能にする。
【００１７】
図面の簡単な説明
本発明の理解は以下に続く詳細な説明および図面によりさらに深められるものであり、当該図面においては各構成要素に符号が割り当てられる。
【００１８】
図１はＩＳ−２０００配備モデル一例を示す線図であり、
図２は本発明に基づく、ソフトハンドオフのための通信プロトコルおよび出力制御を示す線図であり、
図３はソフトハンドオフ完了後の、移動局と基地局との間の通信を示す線図であり、
図４は本発明に基づく、ソフトハンドオフ通知方法を示す表であり、
図５は本発明に基づき機能するように構成されたＣＤＭＡシステムのブロック図である。
【００１９】
以下の説明は当該技術に通じる者による本発明の作成および使用を助けるためのものであり、本発明の実現化のための最上の方法が発明者によって示されている。当該技術に通じる者には所々の修正が明らかであるが、これは本文中において、本発明の基礎が、第２世代（２Ｇ）および第３世代（３Ｇ）（２Ｇ→３Ｇまたは３Ｇ→２Ｇ）符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）システム間の出力制御方法の提供を目的として定義されているためである。本文中において、本発明は特定のメッセージ名およびパラミ−タによって定義されているが、本発明の教示はこれら特定のメッセージまたはパラミータに限定されるものではなく、他の類似の方法にも使用できるものであることを当該技術に通じる者は理解されるはずである。本発明の提唱する方法では、移動局が順方向および逆方向出力制御を維持し、その間にも異世代の基地局より順方向リンクを受信し、逆方向リンクを最初の基地局とのみ維持する。
【００２０】
一実施例における３Ｇシステムの配備モデルは、図１に示されるように現行２Ｇ（ＩＳ９５−Ａ／Ｂ）ネットワークの部分オーバーレイ１０、１２、および新型３Ｇ（ＩＳ−２０００）ネットワーク１４より構成される。過去の技術では、移動局がネットワーク内の一世代１２１から別世代１４１へと移行し、このため、ソフトハンドオフ時に異なる世代基地局が逆方向リンク上において出力制御情報を維持することは不可能だった。世代間ソフトハンドオフ（ＩＳＨＯ）の間、順方向および逆方向出力制御は一群のメッセージおよびタイマーにより維持される。これに加え、活動中のＲＴＣＨを欠く基地局は、ＩＳＨＯの完了までＦＰＣおよびＲＰＣを停止させなければならない。移動局の初期出力レベル、すなわち「別」世代基地局への送信開始時における出力レベルは既定のパラミータにより決定される。
【００２１】
ＩＳＨＯ時における出力制御は以下の方法により可能である。
【００２２】
１． 図２に示されるように、「現行」世代（ＣＧ）基地局と通信を行う間、移動局は「別」世代（ＯＧ）ネットワークへと移行する。
【００２３】
２． 「別」世代パイロット信号強度がＴ ＡＤＤを超える場合、移動局はパイロット強度測定メッセージを送信する。「別」世代基地局が、世代間ソフトハンドオフ指示メッセージ（ＩＨＤＭ）により移動局の活動セットに加えられ、このメッセージは世代パラミータ（ＩＳ−９５Ｂ ＩＳ−２０００）、無線形成パラミータ（ＲＡＤＩＯ ＣＯＮＦＩＧ）、ＦＴＣＨドロップタイマおよび限界値（ＣＴ ＴＤＲＯＰ、ＣＴ ＤＲＯＰ）、ＲＴＣＨ初期出力レベル（Ｏ ＩＮＴ ＰＯＷＥＲ）、およびＲＴＣＨタイマ（ＯＴ ＡＤＤ）などのパラミータを指定する。
【００２４】
３． ＩＳＨＯにおけるこの段階を段階１とし、この間に「別」世代基地局はＦＴＣＨ上での通信を開始し、この移動局の順方向および逆方向両方の出力制御を停止する。移動局は「現行」世代逆方向リンクへの送信を続けて現行の出力制御リンクを維持し、無線構成に依存してダイバシティ結合または選択結合を行う。図２を参照せよ。
【００２５】
４． 現行世代基地局のパイロットＥＣ／ＩＯがＣＴ ＤＲＯＰを下回る場合、移動局はＣＴ ＴＤＲＯＰ切り換えタイマを起動させる。ＣＴ ＤＲＯＰが終了して、移動局が「別」世代基地局を使用してＯＴ ＡＤＤ良フレームを受信した場合、世代間切り換え完了メッセージ（ＩＨＣＭ）が現行世代基地局へ送信される。
【００２６】
５． ＩＨＣＭが受信されると、拡張切り換え指示メッセージが両方の基地局から移動局へ送信され、「別」基地局からの信号のみ使用するように移動局へ指示する。移動局は「別」世代基地局への通信を開始し、これは適合無線構成を使用するＯ ＩＮＩＴ ＰＷＲにより決められる出力レベルで行われる。「別」世代基地局は逆方向通信チャンネルの処理を、順方向および逆方向出力制御と平行して開始する。この段階を段階２とし、図３に示される通りである。
【００２７】
６． 移動局は切り換え完了メッセージを送信して、ＩＳＨＯが完了したことを示す。
【００２８】
以上の過程は図４の表に要約される通りである。本文を通してＦＴＣＨが参考に用いられるが、これと同じ過程はＩＳ−２０００システムが、順方向専用制御チャンネル、またはＦ ＳＵＰＰＬＥＭＥＮＴＡＬ ＣＨＡＮＮＥＬやＦ ＣＯＭＭＯＮ ＣＯＮＴＲＯＬ ＣＨＡＮＮＥＬなど他の類似チャンネル上で機能する場合にもあてはまる。
【００２９】
このように、本発明の提供する方法では、移動局が順方向および逆方向出力制御を維持し、その間にも異世代の基地局から順方向リンクを受信し、これら基地局の１つとのみ逆方向リンクを維持する。基地局の出力制御ループは順方向リンク上のみで通信し、上記ＩＳＨＯ過程による妨害を受けない。さらに、移動局の初期伝送出力レベルは所望の限界値内におさまるものと保証される。
【００３０】
以下に挙げられる図面は本発明の理解を助けるものであり、以下の説明においては参照符号により構成要素が示される。本方法は順方向および逆方向チャンネル上の他のユーザへの干渉を制限し、その間にも一世代システムから別世代のシステムへと「消滅前形成」移行が可能であり、これによりシステム容量とサービスクオリティが向上する。
【００３１】
本発明を取り入れたＣＤＭＡシステムの一例１２０が図５中に示される。移動局１２４は一番目の基地局１２２と通信を開始する。移動局１２４が移動すれば、近隣の基地局１２３に切り換えられなければならない。新型３Ｇシステムの導入により、ＣＤＭＡシステム１２０は２Ｇおよび３Ｇ両システムの要素を有する。本発明では、共通の基地局コントローラ１２１が、２Ｇシステム１２２および３Ｇシステム１２３の両方を制御する。一例では、一番目の基地局１２２は２Ｇシステムであり、二番目の基地局１２３は３Ｇシステムである。
【００３２】
ＣＤＭＡシステム１２０が本発明に基づき構成された場合、移動局１２４は伝送出力を変更せず、基地局もソフトハンドオフの完了まで出力レベルの変更を行わない。興味深いのは、この進歩がハードウェアの複雑さを大幅に増すことなく得られるいうことである。２Ｇコントローラは最新のソフトウェアを使って本発明を導入すれば良いだけであり、これは新しくハードウェアを加えるよりもはるかに低コストである。
【００３３】
例えば、余分のメッセージの追加、または提唱のＩＳ−２０００方式の修正により本文記載のものと同じ結果を得ることなども可能である。さらに、本発明はヨーロッパ式ＣＤＭＡ実装にまで伸展し、ＩＳ−２０００とＷ−ＣＤＭＡシステムとの間、またはＧＳＭとＷ−ＣＤＭＡシステムとの間のソフトハンドオフ時の出力制御を可能にできる。したがって、本請求項に示される域を外れない範囲において、本発明は本文中に示されたもの以外の使用にも用いられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＩＳ−２０００配備モデル一例を示す線図である。
【図２】本発明に基づく、ソフトハンドオフのための通信プロトコルおよび出力制御を示す線図である。
【図３】ソフトハンドオフ完了後の、移動局と基地局との間の通信を示す線図である。
【図４】本発明に基づく、ソフトハンドオフ通知方法を示す表である。
【図５】本発明に基づき機能するように構成されたＣＤＭＡシステムのブロック図である。

Claims (9)

1. 第１のセルラ式無線電話システムおよび第２のセルラ式無線電話システム間のソフトハンドオフ時の出力制御方法であって、第１および第２のシステムは各々異なるタイプのものであり、第１または第２のいずれか一方がＣＤＭＡシステムである方法において、
   順方向出力制御（ＦＰＣ）チャンネルおよび逆方向出力制御（ＲＰＣ）チャンネルを第１の回路により維持し、その間移動局が第１および第２両方のシステムから順方向リンクを受信し、
   移動局と第１のシステムとの間でのみ逆方向リンクを維持し、
   逆方向通信チャンネル（ＲＴＣＨ）と、順方向出力制御（ＦＰＣ）チャンネルと、逆方向出力制御（ＲＰＣ）チャンネルとを、ソフトハンドオフが行われるまで第２のシステムにより停止させることを特徴とする出力制御方法。
2. ソフトハンドオフが行われると、逆方向通信チャンネル（ＲＴＣＨ）と、順方向出力制御（ＦＰＣ）および逆方向出力制御チャンネル（ＲＰＣ）とが、第２システムのために処理される、請求項１記載の方法。
3. 移動局の初期出力レベルを前記第２システムとの通信のために既定値に設定する、請求項１記載の方法。
4. 前記第１のシステムが第２世代ＣＤＭＡシステムであり、第２のシステムが第３世代ＣＤＭＡシステムである、請求項３記載の方法。
5. 前記第１のシステムが第３世代ＣＤＭＡシステムであり、第２のシステムが第２世代ＣＤＭＡシステムである、請求項３記載の方法。
6. 前記第１のシステムがＧＳＭシステムであり、第２のシステムがＷ−ＣＤＭＡシステムである、請求項３記載の方法。
7. 第１のシステムがＷ−ＣＤＭＡシステムであり、第２のシステムがＧＳＭシステムである、請求項３記載の方法。
8. 第１のシステムがＩＳ−２０００システムであり、第２のシステムがＷ−ＣＤＭＡシステムである、請求項３記載の方法。
9. 第１のシステムがＷ−ＣＤＭＡシステムであり、第２のシステムがＩＳ−２０００である、請求項３記載の方法。

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