JP3811009B2 - セルの再選択の方法、およびネットワークの一部および加入者端末 - Google Patents

Description

【０００１】
発明の分野
本発明は、セルラー・ネットワークにおいてセルの再選択を実現する方法に関する。さらに詳細には、本発明は、汎用パケット無線サービス（General Packet Radio Service, GPRS）を用いたセルラー・ネットワークと、そのネットワークで用いられるパケット放送制御チャネル（Packet Broadcast Control Channel, PBCCH）と、PBCCHへのシステム情報のマッピングに関する。
【０００２】
発明の背景
加入者端末が移動するとき、最もよく聞こえる基地局をその加入者端末が常に聴いている状態にしておく必要がある。加入者端末は、隣接しているどの基地局を聴くべきであるかも知らせるシステム情報を、基地局から制御チャネルに受信する。加入者端末は、現在利用しているセルの制御チャネルを継続して聴いており、隣接するセルも聴いているわけだが、その加入者端末が、隣接するセルから受信する信号のパワーとおそらくその他のいくつかのパラメータが、現在利用しているセルから受信したパワーよりも大きいことを検出すると、その加入者端末はセルの再選択を実施することを決定する。セルラー・ネットワークのネットワーク部、すなわち、基地局、基地局コントローラ、移動体サービス交換センターを例えば含むネットワーク・インフラストラクチャも、セルの再選択を行なう必要があることを発見でき、加入者端末にそのことを伝える。セルの再選択と関連して、加入者端末は、制御チャネルに送られる新しいセルのシステム情報を受信しなくてはならない。
【０００３】
通常のGSMシステムでは、システム情報は標準的な構造を有する。GPRSを利用したセルラー・ネットワークでは、さまざまなセルから送られてくるシステム情報の構造と長さは互いに大きく異なっていてよい。それゆえ加入者端末は、システム情報を読むのにどれくらいの時間がかかるかを事前に知ることはできない。その結果、パケット伝送アプリケーションを要求する際には、パケット伝送を行なうのにかなり長い中断が起こり、ユーザがその中断を、アプリケーションの動作が遅いというふうに認識する可能性がある。ユーザは、その遅さをサービスの質が悪いことであると解釈する可能性がある。
【０００４】
発明の簡単な記述
そこで本発明の１つの目的は、上記の問題点を解決するための方法と、その方法を実現する装置を提供することである。これは、以下に示す方法によって実現される。この方法においては、セルラー・ネットワーク内でセルの再選択を行なう。セルラー・ネットワークは、現在利用しているセルから受信したシステム情報に従って、隣接する複数のセルから受信したパワーを測定する加入者端末と、隣接する複数のセルのうちの１つで新しいセルとなるセルとを含んでおり、加入者端末は、その新しいセルから送信されるシステム情報の一部を受信する。この方法では、その新しいセルから送信されるシステム情報部の中にある長さ情報を用いて、その新しいセルのシステム情報を受信するのに要する時間を計算する。
【０００５】
本発明は、セルラー・ネットワーク内の現在利用しているセル基地局への無線接続と、現在利用しているセルから受信したシステム情報に従って、隣接する複数のセルから受信したパワーを測定する手段と、セル再選択の必要性を発見する手段と、新しいセルから送信されるシステム情報を受信する手段とを備える加入者端末にも関する。さらに、この加入者端末は、その新しいセルから送信されるシステム情報部の中にある長さ情報を用いてその新しいセルのシステム情報を受信するのに要する時間を計算する手段を備えている。
【０００６】
本発明は、セルのシステム情報を送信する手段を備える、セルラー・ネットワークのネットワーク部にも関する。さらに、このネットワーク部は、システム情報の長さを示す情報をシステム情報部に置く手段を備えている。
本発明の好ましい実施態様は、請求の範囲の従属項に開示されている。
【０００７】
本発明の要点は、システム情報がシステム情報の長さを含んでいることにある。加入者端末は、その長さ情報をもとにして、システム情報を受信するのにどれだけ時間がかかるかを計算することができる。
【０００８】
本発明の方法とシステムには利点がいくつかある。システム情報に含まれるシステム情報の長さに関する情報により、システム情報要素を論理制御チャネルにマッピングするオープンな方法（マッピングは多くの制約なしに弾力的に行われることができる）が実現可能になる。ネットワークのオペレータは、情報要素の合計数の制約を受けることなく、必要な情報要素だけを論理制御チャネルにマッピングすることができる。
【０００９】
加入者端末は、受信したシステム情報の長さをもとにして、上記セルに対してセルを再選択するのにどれだけ時間がかかるかを見積もることができる。同様に、ネットワーク部は、各セルに対してセルを再選択するのにどれだけ時間がかかるかを当然知ることになる。
【００１０】
セルを再選択するための時間を見積もることで、ネットワーク部と加入者端末の機能を、セルの再選択前、再選択中、および再選択後に制御することができる。例えば、見積もった時間が所定の割合を超えた場合には、セルの再選択を中断し、おそらくは別のセルで最初からやり直すことができる。ユーザー、あるいはユーザーが利用するアプリケーションに、セル再選択の開始についての情報を提供することもできる。セル再選択中は、データ伝送の中断が起こることになろう。本発明は、バッテリーまたはメモリを節約するルーチンで用いることもできる。
【００１１】
以下に、好ましい実施態様と添付の図面を参照して本発明をさらに詳しく説明する。
【００１２】
詳細な説明
図１を参照すると、本発明の代表的なセルラー・ネットワーク構造と固定電話網へのインターフェイス、ならびにパケット伝送網が示されている。図１には本発明を説明するのに不可欠なブロックだけが示してあるが、当業者には、従来のセルラー・ネットワークが他の機能や構造も含むことは明らかである。この明細書ではそうした機能や構造についてこれ以上詳しくは説明しない。本発明は、GSMフェーズ２＋ パケット伝送、すなわちGPRS（General Packet Radio Service）において利用するのが非常に好ましい。GPRS（General Packet Radio Service）はGSMに基づいた新しいサービスであり、回路交換で使用していない空中インターフェイス容量をパケット伝送に用いる。
【００１３】
セルラー・ネットワークには、たいてい、固定されたネットワーク・インフラストラクチャすなわちネットワーク部と、加入者端末150とが含まれている。加入者端末150は、固定されていてもよいし、自動車に取り付けられていてもよいし、携帯端末になっていてもよい。ネットワーク部には複数の基地局100が含まれている。いくつかの基地局が、それら基地局と通信する１つの基地局コントローラ102によって集中制御されている。基地局100はトランシーバ114を備えている。トランシーバの数は、たいていの場合１−16である。１つのトランシーバ114が、１つのTDMAフレームに、すなわち典型的には８つの時間スロットに、無線容量を提供する。
【００１４】
基地局100は、トランシーバ114の動作を制御する制御ユニット118とマルチプレクサ116とを備えている。マルチプレクサ116は、多数のトランシーバ114が使用しているトラフィック用、制御用チャネルを整理し、単一のデータリンク160にする。
【００１５】
基地局100のトランシーバ114からアンテナ・ユニット112への接続線が存在しており、加入者端末150との双方向無線接続170を実現している。双方向無線接続170を通じて伝送されるフレームの構造も正確に決められており、それを空中インターフェイスと呼ぶ。
【００１６】
加入者端末150は、例えば標準的なGSM式携帯電話にすることができる。その携帯電話には、パケット伝送においてパケットを指示したり処理したりするのに使用できるラップトップコンピュータ152を、例えば付属カードを用いて接続することができる。
【００１７】
図２は、トランシーバ114の構造をより詳細に示した図である。レシーバ200は、望む周波数帯以外の周波数を阻止するフィルタを備えている。そのため信号が中間周波数に、あるいは直接ベースバンドに変換される。その形態の信号が、アナログ−ディジタル変換器202においてサンプリングされ、量子化される。イコライザ204は、例えば多重伝搬路を伝播することによって起こる干渉を打ち消す。復調器206は、等化された信号からビット列を取り出し、デマルチプレクサ208に送る。デマルチプレクサ208は異なる時間スロットからのビット列を分離して論理チャネルに入れる。チャネルコーデック216は、異なる論理チャネルのビット列をデコードする。すなわちチャネルコーデック216は、そのビット列が、制御ユニット214に伝送される信号データであるか、基地局コントローラ102の通話コーデック122に伝送される通話240であるかを判断する。チャネル・コーデック216は、エラーの修正も行なう。制御ユニット214は、さまざまなユニットを制御して内部制御機能を実行する。バースト形成ユニット228は、チャネルコーデック216から到着したデータにトレーニング列とテイルを付加する。マルチプレクサ226は、それぞれのバーストに時間スロットを割り当てる。
【００１８】
変調器224は、ディジタル信号を変調してRF搬送波にする。この機能はアナログであり、したがってこの操作を行なうのにディジタル−アナログ変換器222が必要とされる。トランスミッタ220は、帯域幅を制限するフィルタを備えている。さらに、トランスミッタ220は伝送の出力パワーを制御している。シンセサイザ212は、異なる個々のユニットに必要な周波数を調整する。シンセサイザ212はクロックを備えている。このクロックは、局所的に制御してもよいし、どこか外部から、例えば基地局コントローラ102から集中的に制御してもよい。シンセサイザ212は、例えば電圧制御式発振器を用いて必要な周波数を発生させる。
【００１９】
図２は、トランシーバの構造が、RF部230と、ソフトウエアを含むディジタル信号処理用プロセッサ232とにさらに分けられることを示している。RF部230は、レシーバ200と、トランスミッタ220と、シンセサイザ212を備えている。ソフトウエアを含むディジタル信号処理用プロセッサ232は、イコライザ204と、復調器206と、デマルチプレクサ208と、チャネルコーデック216と、制御ユニット214と、バースト形成ユニット228と、マルチプレクサ226と、変調器224を備えている。アナログ−ディジタル変換器202は、アナログ無線信号をディジタル信号に変換するのに必要とされる。同様に、ディジタル−アナログ変換器222は、ディジタル信号をアナログ信号に変換するのに必要とされる。
【００２０】
基地局コントローラ102は、グループ交換フィールド120と制御ユニット124を備えている。グループ交換フィールド120は、通話とデータの切り換え、および信号伝達回路への接続に用いる。基地局100と基地局コントローラ102は、変換器122を備える基地局システムを形成する。一般に、変換器122は移動体通信サービス交換センタ132のできるだけ近くに配置する。というのも、そのようにすると変換器122と基地局コントローラ102の間で通話をセルラー・ネットワークの形態で伝送することができるので、伝送容量を節約できるからである。
【００２１】
変換器122は、公衆交換電話網とセルラー・ネットワークの間で用いられているさまざまなディジタル通話の暗号形態を、互いに適合した形に変換する。例えば、64キロビット／秒の固定網の形態から別のセルラー・ネットワークの形態（例えば13キロビット／秒）へ、あるいはその逆を行なう。制御ユニット124は、通話制御、移動管理、統計データ収集、信号伝達を行なう。
【００２２】
加入者端末150は、図２のトランシーバ114の構造についての記述を利用して説明することができる。加入者端末150の構造部は、トランシーバ114の構造部と同じ機能である。さらに、加入者端末150は、アンテナ112とレシーバ200の間、およびアンテナ112とトランスミッタ220の間、すなわちユーザインターフェイス部と通話コーデックの間に二重フィルタを備えている。通話コーデックは、バス240を介してチャネルコーデック216に接続されている。
【００２３】
図１Ａに示したように、グループ交換フィールド120は、移動体通信サービス交換センタ132を通じて公衆交換電話網PSTN134に切り換えることと、パケット伝送網142に切り換えることができる（黒い点で示す）。公衆交換電話網134内の代表的な端末136は、通常の電話または（サービス総合ディジタル網）ISDNの電話である。
【００２４】
パケット伝送網142とグループ交換フィールド120の接続は、サポートノード（SGSN＝サービングGPRSサポートノード）140により実現される。サポートノード140の目的は、基地局システムとゲートウェイノード（GGSN＝ゲートウェイGPRSサポートノード）144の間でパケットを伝送し、その基地局のエリア内における加入者端末150の位置を記録することである。
【００２５】
ゲートウェイノード144は、パケット伝送網142と公衆パケット伝送網146を接続する。インターネットプロトコル、すなわちX.25プロトコルをインターフェイスで用いることができる。ゲートウェイノード144は、情報遮蔽によってパケット伝送網142の内部構造を公衆パケット伝送網146から隠している。そのため、公衆パケット伝送網146にとってはパケット伝送網142がサブネットワークに似たものになる。そこで公衆パケット伝送網は、その伝送網の中にある加入者端末150にパケットを送信することやその加入者端末150からパケットを受信することができる。
【００２６】
パケット伝送網142は、典型的には、インターネットプロトコルを利用して信号伝達用の、トンネルされたユーザデータを伝えるプライベートのネットワークである。トンネルの意味は例えば GTP（General Packet Radio Service GPRS Tunnelling Protocol）で用いられる意味と同じである。パケット伝送網142の構造は、インターネットプロトコル層の下のアーキテクチャとプロトコルに関して特定のオペレータに合うように変えることができる。
公衆パケット伝送網146としては、例えばグローバルなインターネットが可能である。インターネットに接続された端末148、例えばサーバコンピュータが、加入者端末150に向けたパケットをインターネットに伝送しようとしている。
【００２７】
空中インターフェイス170では、回路交換伝送に割り当てられていない時間スロットをパケット伝送に用いるのが一般的である。パケット伝送に容量がダイナミックに割り当てられるため、データ伝送の要求が到着したとき、空いている任意のチャネルをパケット伝送に割り当てることができる。この構成は柔軟性があり、回路交換接続がパケットデータの接続よりも優先する。必要な場合には、回路交換伝送がパケット交換伝送を取り消す。すなわち、パケット伝送に関係する時間スロットが回路交換伝送に回される。パケット伝送はそのような中断に対する抵抗力を持っているため、こうしたことが可能になる。パケット伝送は、割り当てられた別の時間スロットで続けられる。回路交換伝送に対して明確な優先権を与えず、回路交換伝送の要求とパケット交換伝送の要求の両方を、到着した順番に処理するような構成にすることもできる。
【００２８】
図１Ｂは、加入者端末150と公衆交換電話網の端末136の間で回路交換データリンクが確立する様子を示している。太線は、データが空中インターフェイス170からシステム内にどのように伝達されるかを示している。データは、アンテナ112からトランシーバ114へ伝えられ、そしてマルチプレクサ116で多重化されてデータリンク160に沿ってグループ交換フィールド120に送られ、そこで変換器122に向かう出力との接続が確立され、さらにその先は移動体通信サービス交換センター132での接続を通じ、公衆交換電話網134に接続された端末136に送られる。基地局100では制御ユニット118が伝送の際にマルチプレクサ116を制御し、基地局コントローラ102では制御ユニット124がグループ交換フィールド120を制御して正しい接続がなされるようにする。
【００２９】
図１Ｃは、パケット交換リンクを示している。ラップトップコンピュータ152が今、加入者端末150に接続されたところである。太線は、伝送されるデータがサーバコンピュータ148からラップトップコンピュータ152まで、どのように伝達されるかを示している。データは、当然ながら反対方向であるラップトップコンピュータ152からサーバコンピュータ148へも伝送することができる。データは空中インターフェイス170からシステム内に伝達される。データは、アンテナ112からトランシーバ114へ伝えられ、そしてマルチプレクサ116で多重化されて、回路交換データ伝送のないデータリンク160に沿ってグループ交換フィールド120に送られ、そこでサポートノード140に向かう出力との接続が確立される。サポートノード140からデータがパケット伝送網142に供給され、ゲートウェイノード144を通過し、公衆パケット伝送網146に接続されたサーバコンピュータ148に送られる。
【００３０】
図１Ｂでは回路交換伝送に１つの時間スロットを用いたが、図１Ｃでは、空中インターフェイス170の利用可能なあらゆる時間スロットに対応する、回路交換データリンク160の空いた容量を用いることができる。混乱を避けるため、回路交換データとパケット交換データの両方が同時に伝送される場合は図１Ａと図１Ｂに示していない。しかし、そのようすることは可能であり、非常に一般的でもある。というのも、回路交換データ伝送とは関係ない容量を柔軟に利用してパケット交換伝送またはパケット交換信号伝達を実現できるからである。回路交換データがまったく伝送されず、パケットデータだけが伝送されるようなネットワークを構成することもできる。その場合にはネットワークの構造を簡単化することができる。
【００３１】
図３は、セル再選択の原理を示す図である。GSMセルラー・ネットワークの周波数帯は890−960MHzである。アップリンクには890−915MHzの周波数帯を用い、ダウンリンクには935−960MHzの周波数帯を用いる。実際には、個々のオペレータは全帯域のうちの所定の帯域だけを利用できることに注意する必要がある。搬送波の間隔は200kHzである。アップリンクとダウンリンクのデュープレックスの間隔（送信周波数と受信周波数の差）は45MHzである。現在利用しているセル300Aでは、加入者端末150は947.2MHzで制御チャネルを聴く。隣接する基地局300B、300C、300D、300E、300F、300Gが制御チャネルに示される。例えばGPRSでは、隣接する基地局がPBCCH（Packet Broadcast Control Channel）に示される。それと同時に、隣接する基地局のダウンリンク制御チャネルの周波数935.2MHz、937.2MHz、939.2MHz、941.2MHz、943.2MHz、945.2MHzも制御チャネルに示される。加入者端末150は、各基地局から受信した信号のパワーと、おそらくその他のいくつかのパラメータを測定する必要がある。
【００３２】
加入者端末150は、無線接続170Aにおいて、現在利用しているセル300Aの制御チャネルを聴く。さらに、加入者端末150は一方向性の無線接続170B、170C、170D、170E、170F、170Gを通じ、隣接したセル300B−300Gから受信したパワーを定期的に測定する。
【００３３】
GPRSでは、ネットワーク部が、待機状態またはパケットアイドルのモードにおいて加入者端末にMM（Mobility Management）の測定を行なうよう命令することができる。加入者端末150は、図３に示した無線接続170A−170Gを聴くことに加え、現在利用しているセル300Aと双方向性無線接続を続けることもできる。加入者端末150は、双方向性無線接続がなされているかいないの違いにより、接続モードにある、あるいは非接続モードにあると呼ばれる。加入者端末150は、測定に基づき、セルの再選択について決定を下すことができる。あるいはネットワーク部がその決定を下すこともできる。セルの再選択とは、標準的なGSMシステムにおけるハンドオーバーと似たようなプロセスのことである。
【００３４】
図３に示した例では、加入者端末150が現在利用しているセル300Aから新しいセル300Cに移動したとき、新しいセル300Cの制御チャネルの受信パワーが現在利用しているセル300Aの制御チャネルの受信パワーよりも大きくなる。一般に、加入者端末150は、最高のサービスを提供するセルと通信すべきである。したがってセルの再選択が実行されて、新しいセル300Cが、利用するセルとなる。セルの再選択においては、加入者端末150は、新しいセル300Cの制御チャネルからその新しいセル300Cのシステム情報を聴く必要がある。GPRSにおいては、このシステム情報はパケットシステム情報と呼ばれる。
【００３５】
加入者端末が能動的な接続を行なっていない場合、すなわちパケット伝送を行なっていない場合には、ルーティングエリアに変化がないのであれば、セルの再選択に関してネットワーク部に何ら情報を伝送する必要はない。ルーティングエリアが変化する場合には、加入者端末は新しいセルをネットワーク部に伝送しなくてはならない。能動的な接続がなされている場合には、加入者端末はネットワーク部にセルの更新を伝えなくてはならない。
【００３６】
上記のように、さまざまなセルが発信するシステム情報の構造と長さは、互いに大きく異なっていてもよい。それゆえ加入者端末150は、システム情報を読むのにどれくらいの時間がかかるかを事前に知ることはできない。その結果、パケット伝送アプリケーションを要求する際には、パケット伝送時にかなり長い中断が起こり、ユーザがその中断を、アプリケーションの動作が遅いというふうに認識する可能性がある。ユーザは、その遅さをサービスの質が悪いことであると解釈する可能性がある。
【００３７】
GPRSにおいてPBCCHに送信されるシステム情報の長さは、システム情報要素の数にして３から70を超えるくらいまでの幅で異なっている可能性がある。その結果、加入者端末が新しいセル300Cから受信しなくてはならないシステム情報がどれだけあるかは事前にわからず、セルを再選択するのに要する時間が不確定になる。システム情報要素は：
PSI1、
PSI2(0-7)、
PSI3、
PSI3bis(0-15)、
PSI4(0-7)、および
PSI5(0-7)、
である。
【００３８】
６つの異なった要素がある。括弧内の数字０-７、０-15は、これら要素の可能な数の相異なる例を示す。
【００３９】
セルの再選択に影響を与える別の因子は、１つの要素がPBCCHにマッピングされる頻度である。頻度が少ないと、セルの再選択時間が長くなる。
【００４０】
第３の因子は、利用するシステム情報マッピング方式である。高速マッピング方式を選択することにより、再選択時間が短くなる。
【００４１】
マッピング速度に影響を与える幾つかの因子、すなわち、
同じシステム情報要素を１回のシステム情報マッピング期間に複数回マッピングされるべきではないこと、ここに、１回のマッピング期間は、各システム情報要素が１回発生したことを受信する時間のことであり、および、
各システム情報要素を伝送する時間間隔を最小に維持されるべきであること、である。
【００４１】
ネットワークのオペレータは、さまざまな方法を用いてセルの再選択時間に影響を与える因子を調節すること、したがって再選択時間を制御することができる。セルラー・ネットワークの利用が最適化されるようにこれらの因子を選択することができる。
【００４２】
図４Ａと図４Ｂは、セルラー・ネットワークにおいてセルを再選択する方法を示している。これらの図は、図４Ａの最下部を図４Ｂの最上部に相互接続すると１つのフローチャートを形成する。
【００４３】
この方法はブロック400からスタートする。
ブロック402では、加入者端末が、現在利用しているセルから受信したシステム情報に従って、隣接したセルから受信したパワーを測定する。
【００４４】
ブロック404では、加入者端末またはネットワーク部が、加入者端末が測定した受信パワーに基づいて、セルの再選択が必要かどうかを決定する。セルの再選択が行なわれなかった場合には、加入者端末はブロック402において測定を続ける。
【００４５】
セルの再選択が行なわれた場合には、ブロック406において、隣接する複数のセルのうちの１つが新しいセルとして選択される。例えば最高の受信パワーを与えるセルが、新しいセルとして選択される。
【００４６】
その後ブロック408において、加入者端末は、新しいセルから送られるシステム情報の一部を受信する。システム情報要素はPBCCHに送られるが、これら要素のうちの１つ、好ましくはPSI1という要素が、システム情報の長さ、すなわちシステム情報要素の数を示す数値を含んでいる。
ブロック410では、加入者端末が、受信したPSI1要素をデコードする。
【００４７】
ブロック412では、新しいセルから送られるシステム情報部の中にある情報の長さを用い、新しいセルのシステム情報を受信するのに要する時間が計算される。計算を行なうには、システム情報の構造に関する情報も必要である。必要とされるのは、例えば、マルチフレームの長さに関する情報、１つのマルチフレームでシステム情報を送信するのに用いる無線ブロックの数、システム情報部の繰り返し周期に関する情報である。これらパラメータを以下にさらに詳しく説明する。
【００４８】
選択的に、ブロック414では、計算で求めた時間に基づき、セルの再選択を続けるかどうかが決定される。再選択を望まない場合にはブロック406に戻り、隣接した別のセルを新しいセルとして選択する。
【００４９】
セルの再選択を続ける場合には、ブロック416に進み、ユーザはそこでセルの再選択に関する情報を与えられる。提供される情報の例としては、計算で求めた時間にわたってパケット伝送が中断されるという情報がある。こうすると、ユーザは、得られるサービスが高い品質のものであると考えるという利点がある。パケット伝送を実行するアプリケーションにセルの再選択に関する情報を伝えることもできる。
次に、ブロック418では、次のシステム情報要素が受信され、ブロック420では受信した要素がデコードされる。
【００５０】
ブロック422では、必要とされるシステム情報要素をすべて受信したかどうかがチェックされる。もしそうであれば、セルの再選択は成功である。ブロック402に戻ることができ、新しいセルから受信したシステム情報に従って、隣接したセルから受信したパワーの測定を開始する。
【００５１】
まだすべての要素を受信していない場合には、ブロック424において、新しいセルのシステム情報を受信するのに実際に要した時間を、ブロック412で計算した時間と比較する。実際の時間が計算で求めた時間を上回っている場合には、新しいセルの再選択が中断される。計算で求めた時間に対して例えば20％の安全マージンにすることもできる。その場合、実際の時間が計算で求めた時間を20％上回るまで、新しいセルの再選択は中断されない。中断が起こると、ブロック406に戻り、そこで隣接した別のセルが新しいセルとして選択される。中断が起こらない場合には、ブロック418に戻り、そこで次の情報要素を受信する。
【００５２】
以下に、PSI1（タイプ１のパケットシステムの情報）と呼ばれるシステム情報要素がどのようなものであるかの一例をCSN.1により記述する。
【表１】

【表２】

【００５３】
この例では、パラメータPSI_COUNTは、PSI_COUNT_LR（LR＝ローレート）と、オプションのPSI_COUNT_HR（HR＝ハイレート）という２つのパラメータからなる。これら２つのパラメータを合わせるとPSI_COUNTが得られる。
図５Ａは、２つの異なるマッピング方式を示している。それぞれの方式で異なるパラメータを選択しているため、パラメータの効果がセルの再選択時間に反映される。
【００５４】
以下の説明では、51-マルチフレームを一例として取り上げる。しかし原理は、他のタイプのマルチフレーム、例えば52-マルチフレームにも当てはまる。51-マルチフレームを水平方向に示してある。フレーム番号０が左側に、フレーム番号50が右側に位置する。Xは、情報要素を置くことができないフレームを示す。というのも、これらのフレームは、タイミング情報または周波数補正情報を伝送するなどの他の目的に割り当てられているからである。Xは１つのフレームを表わし、XXは２つのフレームを表わす。４つのTDMAフレームの間でインターリーブが行なわれるため、無線ブロックB0、B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8、B9は、それぞれ長さがTDMAフレーム４つ分になっている。情報要素は無線ブロックB0−B9に配置することができる。
【００５５】
Mは、TCを計算するのに用いる数値である。TCは、PSI1メッセージを配置するのに用いる。図において、TCは下方ほど数値が大きくなるように並んでいる。第１の51-マルチフレームは、まず最初にTC値０を用いて送られる。次に第２の51-マルチフレームがTC値１を用いて送られる。以下同様である。Mは繰り返し周期の値と呼ぶこともできる。というのも、どのような51-マルチフレーム間隔でPSIメッセージが繰り返されるかを記述しているからである。計算式は以下の通りである。
【表３】

【００５６】
図５Ａにおいて、BSは、ネットワーク部が１つの51-マルチフレームでどれだけ多くの無線ブロックにシステム情報がマッピングされたかを加入者端末に伝えるための数値である。
【００５７】
上記の例では、サービスの提供者は、マッピングパラメータMの値として４を選択し、マッピングパラメータBSの値として１を選択した。PSI_COUNTは６となる。６よりわずかに大きな数の51-マルチフレームを用いて、上記の情報要素PSI1、PSI2(0)、PSI2(1)、PSI2(3)、PSI1の繰り返し、PSI3、PSI4を受信する。セルの選択時間は1441.4ミリ秒と計算される。
【００５８】
図の下のほうに示した例では、サービスの提供者は、マッピングパラメータMの値として５を選択し、マッピングパラメータBSの値として４を選択した。PSI_COUNTは21となる。PSIメッセージは、上記の例ほど頻繁には繰り返されない。上記の例と比べると、１つの51-マルチフレームにおける伝送容量が４倍の量になっている。したがって６よりわずかに小さな数の51-マルチフレームを用いて、上記の情報要素PSI1、PSI2(0)、PSI2(1)、PSI1の繰り返し、PSI2(2)、PSI2(3)、PSI2(4)、PSI2(5)、PSI2(6)、PSI2(7)、PSI3、PSI3B(0)、PSI3B(1)、PSI3B(2)、PSI3B(3)、PSI3B(4)、PSI3B(5)、PSI3B(6)、PSI3B(7)、PSI4(0)、PSI4(1)、PSI4(2)、PSI1の繰り返し、PSI4(3)、PSI4(4)、PSI1の繰り返しを受信する。セルの選択時間は1316.7ミリ秒と計算される。情報要素に現われる文字Bはビスを意味する。
【００５９】
加入者端末は、最初の例よりも後の例においてはるかに多くのシステム情報を受信しなくてはならないにもかかわらず、再選択の時間は後の例のほうが短い。これは、マッピングパラメータの値を選択したためである。
【００６０】
ネットワーク部がどのようにしてパケットシステム情報を送るかを知るため、加入者端末が用いるべき規則の一例を以下に示す。メッセージは所定のマルチフレーム無線ブロックで送られる。メッセージが発生するかどうかは、すでに示した式（１）を用いて決定する。基本的な規則は以下の通りである。
【００６１】
１．TC値０を用いてPSI1をB0に送る。
２．BS>1の場合には、TC値０を用いたマルチフレームにたった２回しかPSI1が現われない。TC値０を用いて２回目にPSI1が現われるのは、マルチフレームの利用可能な最後の無線ブロックである。
【００６２】
これらの基本的な規則に加え、パケットシステム情報の残りをいかにしてマッピングするかに関するさまざまな規則を決めることができる。例えば、以下のような規則である。
【００６３】
３．パケットシステム情報の残りを、以下の規則を用いて、利用可能な無線ブロックにマッピングする。その規則とは、PSIxとPSIxbis（x=2、３、4、5）が存在しているすべてのインスタンスを無線ブロックに置き、これら無線ブロックを昇順で利用するというものである。
４．埋まっていない利用可能な無線ブロックの残りを、PSI1から始めて規則３に従って埋める。
【００６４】
図５Ｂは、Mが８、BSが４、PSI_COUNTが21という値をどのように利用すると上記の４つの規則を使ってシステム情報要素を51-マルチフレームに置くことができるかを示している。利用可能な無線ブロックはB0、B2、B5、B7である。規則１によれば、TC値を０にするとPSI1はB0に置かれる。規則２によれば、TC値を０にすると２回目のPSI1は利用可能な最後の無線ブロックであるB7に置かれる。残りのシステム情報要素は、規則３に従い、TC値が０のB2から始まって昇順で進み、TC値が７のB0に終わるように置かれる。規則４によると、PSI1から始まるシステム情報要素、すなわちPSI1、PSI2(0)、PSI2(1)は、昇順で残りの無線ブロック、すなわちB2、B5、B7に置かれる。
【００６５】
ネットワーク部または加入者端末が理想的な状況でセルの再選択時間を計算することのできるアルゴリズムの一例を以下に示す。理想的とは、あらゆるシステム情報要素が最初に正確に受信され、受信の間に間違いが起こらないことを意味する。このアルゴリズムは、Matlab（登録商標）プログラムが理解できるような形式で書いてある。
【表４】

【表５】

【表６】

【表７】

【００６６】
変数の説明
M：ネットワーク・システムの情報から利用可能なパラメータ。TC値の計算に使用する、
注：この値は上記のPSI1_REPEAT_PERIODと同じである、
PSI_COUNT：ネットワーク・システムの情報から利用可能なパラメータである、
rem(x, y)は、係数の割り算（MOD）に等しい、
fix(x, y)は、整数の割り算（DIV）に等しい、
Tは、セルの実際の理想的な再選択時間に等しい。
【００６７】
図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃ、図６Ｄ、図６Ｅは、さまざまなマッピングパラメータを用いて上記のアルゴリズムで計算したセルの再選択時間を示している。PSI_COUNTの値をＸ軸に、セルの再選択時間をミリ秒で表わした値をＹ軸に示してある。どの図においても、PSI_COUNTは１−28の間の値であり、MFLは51である。
【００６８】
図６ＡではMは４である。基本的に、それぞれのPSI_COUNT値について４つの数値を計算する。BSは１、２、３、４となる。複数の点が４本の曲線を形成している。最も下にある曲線はBS値４に対応し、下から２番目の曲線はBS値３に対応し、下から３番目の曲線はBS値２に対応し、最も上にある曲線はBS値１に対応している。情報要素が頻繁に送信されるほど、セルの再選択が早くなる。
【００６９】
図６Ｂ、図６Ｃ、図６Ｄ、図６Ｅは、Mの値を変えた場合の効果を示している。下方の曲線はM値16に対応し、上方の曲線はM値４に対応している。BSは、図６Ｂでは１になり、図６Ｃでは２になり、図６Ｄでは３になり、図６Ｅでは４になる。それぞれのマルチフレームが無線ブロックを多く利用するほど、Mの値がセルの再選択時間に及ぼす影響が小さくなる。
【００７０】
上記の例は、上に示した基本的な規則に基づいたものであった。当業者にとって、本発明を実現するのに他の規則を適用できることは明らかである。以下に、異なる規則の一例を示す。
１．TC=0のときにPSIをブロックB0に送る。
２．パラメータBS_PBCCH_BLKSの値が１よりも大きい場合、PSIをTC=0のときにブロックB6（52-マルチフレームの場合）またはB5（51-マルチフレームの場合）にも送る。
３．高い繰り返し率で送信されるグループ内のPSIメッセージは、各マルチフレーム内で規則１または２によっては占拠されないPBCCHブロックを用いてネットワークにより決定し、TC=0でスタートする系列として送る。このPSIメッセージ系列は、TC=0になるたびに繰り返される。
４．低い繰り返し率で送信されるグループ内のPSIメッセージは、各マルチフレーム内で規則１−３によっては占拠されないPBCCHブロックを用いてネットワークにより決定し、連続的に繰り返される系列として送る。
【００７１】
特定のタイプのPSIメッセージに複数のインスタンスがある場合には、それらインスタンスは、上記の規則３または４のいずれかに従って同じPSIメッセージグループの中に含まれる形で送る。これらのインスタンスは、そのPSIメッセージのタイプのメッセージインスタンス番号の昇順で、単一の系列として送る。
同じPSIメッセージがPSI_COUNT_LRおよびPSI_COUNT_HRによって決まるリスト内に２度現われることはない。
【００７２】
パケットシステム情報メッセージの全体は、PSI_COUNT_LRに含まれるメッセージからなる矛盾のない１つの集合と、PSI_COUNT_HRに含まれるメッセージからなる矛盾のない１つの集合プラスPSI1メッセージとを含んでいる。
【００７３】
本発明は、ソフトウエアで実現することが好ましい。本発明は、ネットワーク部内の厳しく制限されたエリアの内側と加入者端末において、ソフトウエアの比較的簡単な変更を必要とする。加入者端末は、現在利用しているセルから受信したシステム情報に従って、隣接する複数のセルから受信したパワーを測定する手段と、セル再選択の必要性を発見する手段と、新しいセルから送信されるシステム情報を受信する手段と、その新しいセルから送信されるシステム情報部の中にある長さ情報に基づいてその新しいセルのシステム情報を受信するのに要する時間を計算する手段を備えている。ネットワーク部は、セルのシステム情報を送信する手段と、システム情報の長さを示す情報をシステム情報部に置く手段とを備えている。
【００７４】
請求の範囲において方法の従属項に開示されている事項は、そこに記載されている操作を実施する手段によって同様に実現される。上記手段は、ソフトウエアとして実現することが好ましい。例えば、プロセッサで実行するソフトウエアとして、あるいはASIC（Application Specific Integrated Circuit）として実現することが好ましい。加入者端末では、上記手段は、例えばソフトウエア232を含むプロセッサによって実現する。ネットワーク部では、上記手段は、基地局100の制御ユニット118と基地局コントローラ102の制御ユニットの間での役割分担、そしておそらくはサポートノード140も加えた三者間での役割分担に応じ、異なった形に分割することが可能である。
【００７５】
本発明が添付の図面に示した実施例を参照して説明されたが、本発明がそれだけに限定されることはなく、添付の請求の範囲に開示される発明思想の範囲内で種々のやりかたで変形されることができることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】 図１Ａは、セルラー・ネットワークのブロック線図である。
【図１Ｂ】 図１Ｂは、回路交換接続を示す図である。
【図１Ｃ】 図１Ｃは、パケット交換接続を示す図である。
【図２】 図２は、トランシーバの構造を示す図である。
【図３】 図３は、セル再選択の原理を示す図である。
【図４Ａ】 図４Ａは、本発明のセル再選択法を示すフローチャートの図である。
【図４Ｂ】 図４Ｂは図４Ａと同様の図である。
【図５Ａ】 図５Ａは、無線パケットにシステム情報をマッピングした具体例を示す図である。
【図５Ｂ】 図５Ｂは図５Ａと同様の図である。
【図６Ａ】 図６Ａは、マッピングパラメータの値をいろいろ変えて計算したセル再選択時間を示す図である。
【図６Ｂ】 図６Ｂは図６Ａと同様の図である。
【図６Ｃ】 図６Ｃは図６Ａと同様の図である。
【図６Ｄ】 図６Ｄは図６Ａと同様の図である。
【図６Ｅ】 図６Ｅは図６Ａと同様の図である。

Claims (13)

1. セルラー・ネットワークにおいてセルの再選択を行なう方法であって、
   加入者端末が現行のセルから受信したシステム情報に従い隣接のセルの受理した電力を測定する（402）段階、
   隣接のセルの１つを新しいセルとして選択する（406）段階、および、
   加入者端末が新しいセルから送出されたシステム情報の一部を受信する（408）段階、
   を具備する方法において、
   新しいセルのシステム情報を受信するために要する時間を、新しいセルから送出されたシステム情報に含まれる該システム情報の長さに関する情報を使用することにより演算し（408,412）、
   演算された前記時間をセルの再選択に利用することを特徴とする方法。
2. 時間を演算するとき、マルチフレーム上の情報をも使用することを特徴とする、請求項１記載の方法。
3. 時間を演算するとき、１つのマルチフレーム中の無線ブロックのうちシステム情報を送出するため使用される無線ブロックの数、についての情報をも使用することを特徴とする、請求項１記載の方法。
4. 時間を演算するとき、システム情報の一部の反復の周期についての情報をも使用することを特徴とする、請求項１記載の方法。
5. 演算された時間にもとづき該新しいセルの再選択を継続すべきか否かを決定する（414）ことを特徴とする、請求項１記載の方法。
6. セルの再選択に関連する情報をユーザに提供する（416）ことを特徴とする、請求項１記載の方法。
7. 新しいセルのシステム情報を受信するために実際に消費された時間を、演算された時間と比較する（424）ことを特徴とする、請求項１記載の方法。
8. 実際に消費された時間が演算された時間より大であれば、該新しいセルの再選択を中断する、請求項７記載の方法。
9. 他の１つの隣接のセルを新しいセルとして選択する、請求項８記載の方法。
10. システム情報を、PBCCH上に置くことを特徴とする、GPRSを使用するセルラー・ネットワークにおける、請求項１記載の方法。
11. システム情報は、システム情報の要素の数をあらわす数字としてシステム情報の長を包含するPSI1と称される１つの要素を有するシステム情報の要素で形成されることを特徴とする、請求項10記載の方法。
12. PBCCHは、各マルチフレームにおける少なくとも１つの４つのTDMAのフレーム長さをもつ無線のブロックに置かれることを特徴とする、請求項10記載の方法。
13. 加入者端末であって、該端末は、
    セルラー・ネットワークの現行のセルの基地局への無線接続、
    現行のセルから受信するシステム情報に従い隣接のセルの受理した電力を測定する手段、
    セルの再選択に対する要望を発見する手段、および、
    新しいセルから送出されるシステム情報を受信する手段、
    を有し、
    新しいセルから送出されるシステム情報の一部における長さの情報を使用し新しいセルのシステム情報を受信するに要する時間を演算する手段と、演算された前記時間をセルの再選択に利用する手段と、を具備する、
    ことを特徴とする加入者端末。

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