JP4008959B2 - スペクトラム拡散通信システムにおいてハンドオフを行う方法および装置 - Google Patents
スペクトラム拡散通信システムにおいてハンドオフを行う方法および装置 Download PDFInfo
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Description
発明の分野
本発明は、一般的に、無線通信システムに関し、特に、スペクトラム拡散通信システムにおけるハンドオフに関するものである。
発明の背景
無線通信システムでは、遠隔装置（セルラ加入者のような）を通信システム内の基地局間においてハンド・オフするハンドオフ方法を採用することは既知である。即ち、遠隔装置がサービス提供基地局（servicing base station）の有効領域の周辺に移動する場合、サービス供給基地局および遠隔装置間に経路損失（path losses）が増大すると、隣接する基地局の方がこの遠隔装置によりよいサービスを提供可能となる状況が生じる。Electronic Industry Association/Telecommunications Industry Association Iterim Standard 95A（TIA/EIA/S-95A）に記載されているように、ハンドオフを採用するかかる通信システムの１つに、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ：Code-Division Multiple-Access）スペクトラム拡散通信システムがある。（EIA/TIAは、2001 Pennsylvania Ave. ＮＷ Washington ＤＣ 20006にて連絡を取ることができる）。ＣＤＡＭ通信システムにおけるハンドオフは、（アクティブ集合（active set）と呼ばれる）何カ所かの基地局を同時に監視し、より強い信号を有する基地局が発見された場合、アクティブ集合内で基地局を交換することによって行うことができる。TIA/EIA/S-95Aは他の通信システム・プロトコル（高度移動電話サービス（ＡＭＰＳ：Advanced Mobile Phone Service）プロトコル）を用いてＣＤＡＭ基地局および基地局間でハンドオフを行う方法の用意があるが、TIA/EIA/S-95Aは、いつこのようなハンドオフを行うべきかについては何も定めていない。そのために、ＣＤＭＡから他のシステム・プロトコルにハンドオフする方法の開発は、機器の製造者に委ねられたままとなっている。
ＣＤＭＡからＡＭＰＳプロトコルにハンドオフする従来技術の方法を第１図を参照しながら例示する。第１図を参照すると、通信システム１００は、それぞれの有効領域１２２ないし１２９を有する複数のＣＤＭＡ基地局１０１ないし１０７を含む。加えて、通信システム１００は、それぞれの有効領域１２６ないし１３２を有する複数のＡＭＰＳ基地局１０９ないし１１５も含む。遠隔装置１１７は、ＡＭＰＳプロトコルおよびＣＤＭＡプロトコル双方上で動作可能である。時点ｔ＝１において、経路１１９に沿って移動中の遠隔装置１１７は、非境界ＣＤＭＡ基地局（non-border base station）１０１，１０３とソフト・ハンドオフ（即ち、１カ所以上の基地局と通信している）状態にある。（非境界基地局とは、対応するＡＭＰＳ有効領域のないＣＤＭＡ基地局のことである）。時点ｔ＝２において、遠隔装置１１７は有効領域１２６に入り込み、ソフト・ハンドオフ状態で非境界ＣＤＭＡ基地局１０１，１０３と引き続き通信しており、加えて境界ＣＤＭＡ基地局１０５とも通信している。時点ｔ＝３において、遠隔装置１１７は有効領域１２４から出て、非境界ＣＤＭＡ基地局１０１および境界ＣＤＭＡ基地局１０５とソフト・ハンドオフ状態となる。最後に、時点ｔ＝４において、遠隔装置は有効領域１２２から出て、境界ＣＤＭＡ基地局０５とのみ通信する。
従来技術のＣＤＭＡプロトコルからＡＭＰＳプロトコルにハンドオフする方法は、遠隔装置１１７がもはや非境界ＣＤＭＡ基地局と通信を行っていない場合、直ちにＡＭＰＳ基地局１０９にハンドオフさせる。言い換えると、遠隔装置１１７は、非境界ＣＤＭＡ基地局１０１との通信を失うと直ちに、ＡＭＰＳ基地局１０９にハンドオフされる。この従来技術のＣＤＭＡプロトコルからＡＭＰＳプロトコルにハンドオフする方法は、早まって遠隔装置１１７をＡＭＰＳ基地局１０９にハンドオフすることによりＣＤＭＡの容量を無駄にし得るという点で非効率的である。
したがって、従来技術の欠点を克服する、スペクトラム拡散通信システムにおけるハンドオフ方法および装置が必要とされている。
【図面の簡単な説明】
第１図は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）プロトコルおよび高度移動電話サービス（ＡＭＰＳ）プロトコル双方を採用した無線通信システムを示す。
第２図は、本発明を利用可能な、基地局受信機の好適実施例のブロック図である。
第３図は、本発明を利用可能な基地局送信機の好適実施例のブロック図である。
第４図は、本発明の好適実施例による双方向ソフト・ハンドオフにおける遠隔装置を示す。
第５図は、本発明の好適実施例にしたがって、ＣＤＭＡプロトコルからＡＭＰＳプロトコルに遠隔装置をハンドオフする際の好適実施例の論理フロー・チャートを示す。
第６図は、本発明の別の実施例による、ＣＤＭＡ通信システムの動作を示す。
第７図は、本発明の別の実施例にしたがって、遠隔装置をＣＤＭＡプロトコルからＡＭＰＳプロトコルにハンドオフする際の論理フロー・チャートを示す。
好適実施例の詳細な説明
概して言えば、ＣＤＭＡプロトコルからＡＭＰＳプロトコルへのハンドオフは、遠隔装置の位相シフト測定値をスレシホルドと比較し、アクティブ集合のＣＤＭＡ基地局から基準ＣＤＭＡ基地局を決定することによって行われる。次に、アクティブ集合内の各ＣＤＭＡ基地局について、補正位相シフトを計算し、最も小さい補正位相シフトを有するＣＤＭＡ有効領域の基礎となる（underlying）ＡＭＰＳ基地局に遠隔装置をハンドオフする。ＡＭＰＳ基地局にハンドオフするのに先だって、スレシホルド・イベントが遠隔装置によって受信されるまで待つことにより、遠隔装置は、基礎となるＡＭＰＳ基地局にハンドオフされる前に、境界セルのＣＤＭＡ有効領域内に更に移動することができ、こうしてＣＤＭＡシステムの容量を高める。
本発明は、スペクトラム拡散通信システムにおいてハンドオフを行う方法を含み、この方法は、遠隔装置の未補正位相シフトを測定する段階と、測定位相シフトをスレシホルドと比較する段階とから成る。測位相シフトを補正し、この補正位相シフトおよび比較に基づいて、遠隔装置をハンドオフする。
別の実施例は、スペクトラム拡散通信システムにおけるハンドオフ方法を含み、この方法は、第１周波数上で第１基地局および遠隔装置間で通信を行う段階と、遠隔装置の位相シフトを測定する段階とから成る。位相シフトをスレシホルドと比較し、比較に基づいて、第１基地局および遠隔装置間の通信を第２周波数上で行う。
更に別の実施例は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）通信システムにおけるハンドオフ方法を含み、この方法は、複数の基地局と通信する段階と、これら複数の基地局の位相シフトを測定する段階とから成る。複数の基地局内に存在するある基地局が非境界基地局か否かについて判定を行い、基地局の位相シフト測定値をスレシホルドと比較する。位相シフト測定値を補正し、補正位相シフト測定値に基づいて、遠隔装置をハンドオフする。
別の実施例は、通信システムにおいてハンドオフを行う装置を含み、この装置は、遠隔装置の非補正位相シフトを測定する手段と、測定手段に結合され、測定位相シフトをスレシホルドと比較する手段と、比較手段に結合され、測定位相シフトを補正する手段と、補正手段に結合され、補正位相シフトおよび比較に基づいて遠隔装置をハンドオフさせる手段とから成る。
第２図は、遠隔装置が送信する信号２３０を受信する基地局受信機２００の好適実施例のブロック図である。好適実施例では、基地局受信機２００は、ＣＤＭＡ基地局１０１ないし１０７に内蔵されている。直交符号化スペクトラム拡散デジタル信号２３０が受信アンテナ２３１において受信され、ディスプレッド（despread）および復調が行われ同相成分２４０および直角成分２３８に分離される前に、受信機２３２によって増幅される。ディスプレッド・デジタル・サンプルの成分２３８，２４０は、所定長のサンプル信号群（例えば、６４サンプル長の群）にグループ化される。サンプル信号は、高速アダマール変換器（fast Hadamard transformer）２４２，２４４の形態の直交デコーダに独立して入力され、高速アダマール変換器２４２，２４４が、直交符号化信号成分をディスプレッドし、複数のディスプレッド信号成分２４６，２６０をそれぞれ生成する（例えば、６４サンプル長の群が入力される場合、６４個のディスプレッド信号が発生する）。加えて、各変換器出力信号２４６，２６０は、関連するウオルシュ・インデックス・シンボルを有し、これが、１組の相互直交コード内から各特定の直交コードを識別する（例えば、６４サンプル長の群が入力される場合、６ビット長のインデックス・データ・サンプルを変換器出力信号に関連付け、変換器出力信号が対応する特定の６４ビット長直交コードを示すことができる）。受信機２００の各ブランチから得られる信号２５６の各群において、同じウオルシュ・インデックスを有するエネルギ値が、加算器２６４において加算され、１群の加算エネルギ値２６６を得る。加算エネルギ値２６６の群におけるインデックスｉのエネルギ値は、この加算エネルギ値２６６の群を発生するサンプル信号群がｉ番目のウオルシュ・シンボルに対応する信頼度（measure of confidence）に対応する。インデックスと関連付けられた加算エネルギ値の群は、次に、ソフト判断メトリック発生器（soft decision metric generator）２６８に送られ、各符号化データ・ビットに対して１つのメトリックが決定され、これによって、総計ソフト判断データ２７０の単一集合を生成する。総計ソフト判断データ２７０は、デコーダ２７６による最終的な最大尤度復号化（maximum likihood decoding）に先だって、デインターリーバ（deinterleaver）２７２によってデインターリーブされる。
第３図は、信号３１０を遠隔装置に送信するＣＤＭＡ送信機３００の好適実施例のブロック図である。好適実施例では、送信機３００は、ＣＤＭＡ基地局１０１ないし１０７に内蔵されている。送信機３００は、好ましくは、TIA/EIA/IS-95Aによって定義されているような送信機である。送信機３００は、畳み込みエンコーダ（convolutiona1 encoder）３１２，インターリーバ３１６，直交エンコーダ３２０，変調器３２４，アップコンバータ３２８，およびアンテナ３２９を含む。
動作の間、信号３１０（トラフィック・チャネル・データ・ビット）が、特定のビット・レート（例えば、９．６ｋビット／秒）で畳み込みエンコーダ３１２によって受信される。入力トラフィック・チャネル・データ３１０のビットは、典型的に、ボコーダによってデータに変換された音声，純粋なデータ，またはこれら２種類のデータの組み合わせを含む。畳み込みエンコーダ３１２は、後続のデータ・シンボルをデータ・ビットに復号する最大尤度復号化を容易にする符号化アルゴリズム（例えば、畳み込みまたはブロック符号化アルゴリズム）を用いて、入力データ・ビット３１０を、固定符号化レートでデータ・シンボルに符号化する。例えば、畳み込みエンコーダ３１２は、１データ・ビットの固定符号化レートで、入力データ・ビット３１０（９．６ｋビット／秒のレートで受信した）を２データ・シンボル（即ち、レート１／２）に符号化することにより、畳み込みエンコーダ３１２は１９．２ｋシンボル／秒のレートでデータ・シンボル３１４を出力する。
次に、データ・シンボル３１４は、インターリーバ３１６に入力される。インターリーバ３１６は、入力されたデータ・シンボル３１４をシンボル・レベルでインターリーブする。インターリーバ３１６では、データ・シンボル３１４は個別にマトリクスに入力される。このマトリクスは、データ・シンボル３１４の所定サイズのブロックを規定する。データ・シンボル３１４は、マトリクスが１列ずつ埋められるように、マトリクス内の位置に入力される。データ・シンボル３１４は、マトリクスが１行ずつ空いていくように、マトリクス内の位置から個別に出力される。典型的に、マトリクスは、行の数が列の数に等しい正方形状マトリクスである。しかしながら、他のマトリクス形態を用いて、連続的に入力される非インターリーブ・データ・シンボル間の出力インターリーブ距離を長くすることも可能である。インターリーブ・データ・シンボル（interleaved data symbol）３１８は、これらが入力されたのと同じデータ・シンボル・レート（例えば、１９．２ｋシンボル／秒）で、インターリーバ３１６から出力される。このマトリクスによって規定されたデータ・シンボルのブロックの所定サイズは、所定長の送信ブロック内で所定のシンボル・レートで送信可能なデータ・シンボルの最大数から得られる。例えば、送信ブロックの所定長が２０ミリ秒である場合、データ・シンボルのブロックの所定サイズは、１９．２ｋシンボル／秒に２０ミリ秒を掛けた積に等しく、３８４データ・シンボルとなり、１６ｘ２４マトリクスを規定する。
インターリーブ・データ・シンボル３１８は直交エンコーダ３２０に入力される。直交エンコーダ３２０は、直交コード（例えば、６４進ウオルシュ・コード）と、インターリーブされスクランブルされた各データ・シンボル３１８とのモジュロ２の加算を行う。例えば、６４進直交符号化では、インターリーブされスクランブルされたデータ・シンボル３１８は、各々、６４シンボル直交コードまたはその逆数（inverse）によって置き換えられる。これら６４の直交コードは、ウオルシュ・コードがマトリクスの単一行または列となっている、６４ｘ６４アダマール・マトリクスからのウオルシュ・コードに対応することが好ましい。直交エンコーダ３２０は、固定シンボル・レート（例えば、１９．２ｋシンボル／秒）の入力データ・シンボルに対応する、ウオルシュ・コードまたはその逆数３２２を繰り返し出力する。
ウオルシュ・コード３２２のシーケンスには、変調器３２４によって、通信チャネルを通じた送信のための準備が行われる。拡散コードは、ユーザに特定のシンボル・シーケンス、即ち、一意のユーザ・コードであり、固定チップ・レート（例えば、１．２２８Ｍチップ／秒）で出力される。加えて、ユーザ・コード拡散符号化チップ（user code spread encoded chip）は、１対の短い疑似ランダム・コード（即ち、長いコードと比較した場合に短い）によってスクランブルされ、Ｉ−チャネルおよびＱ−チャネル・コード拡散シーケンスを発生する。Ｉ−チャネルおよびＱ−チャネル・コード拡散シーケンスは、直角対の正弦波のパワー・レベル制御を駆動することによって、この正弦波対のバイフェーズ変調（bi-phase modulate）を行うために用いられる。正弦波出力信号を加算し、バンドパス・フィルタ処理を行い、ＲＦ周波数に変換し、増幅し、アップコンバータ３２８によって濾波し、アンテナ３２９によって放射することによって、チャネル・データ・ビット３１０の送信を完了する。
本発明の好適実施例では、アクティブ集合内の各ＣＤＭＡ基地局についての補正位相シフト（基地局の送信信号および遠隔装置から送信された対応する受信信号間の補正時間として定義する）を利用して、いつ遠隔装置をＣＤＭＡプロトコルからＡＭＰＳプロトコルにハンドオフするかについての判定を行う。好適実施例では、ＣＤＭＡプロトコルおよびＡＭＰＳプロトコル間における遠隔装置のハンドオフを説明することによって例示するが、遠隔装置は、他のシステム・プロトコル（個人デジタル・セルラ（ＰＤＣ：Personal Digital Cellular）システム，合衆国デジタル・セルラ（ＵＳＤＣ：United States Digital Cellular），または総合アクセス通信システム（ＴＡＣＳ：Total Access Communication System））にも同様にハンドオフ可能であることを当業者は認めよう。遠隔装置をＣＤＭＡプロトコルからＡＭＰＳプロトコルにハンドオフする好適実施例を例示する前に、ＣＤＭＡ基地局に対する補正位相シフトの導出について論ずることは実例となろう。
補正位相シフトの測定
遠隔装置の未補正位相シフトを決定する好適実施例を第４図に関して例示する。第４図に示すように、遠隔装置４０５はＣＤＭＡ基地局４０１，４０３間に位置し、ＣＤＭＡ基地局４０１が基準パイロットを与える（基準パイロットは、遠隔装置４０５がアップリンク送信タイミングのために用いる）。遠隔装置４０５は、ＣＤＭＡ基地局４０１から距離（ｘ−ａ）、ＣＤＭＡ基地局４０３から距離（ｘ−ｂ）のところに位置する。時点ｔ0において、ＣＤＭＡ基地局４０１，４０３の双方は、それぞれ、同様のダウンリンク信号４０７，４０９を遠隔装置４０５に送信する。時点ｔ1において、ＣＤＭＡ基地局４０１から送信されたダウンリンク信号４０７が、遠隔装置４０５に到達する。時点ｔ2において、遠隔装置４０５は、アップリンク信号４１１を送信することによって、ＤＣＭＡ基地局４０１のダウンリンク信号４０７に応答する。時点ｔ3において、アップリンク送信４１１がＣＤＭＡ基地局４０１に到達し、最終的に時点ｔ4において、アップリンク送信４１１がＣＤＭＡ基地局４０３に到達する。
ＣＤＭＡ基地局４０１は基準パイロットを遠隔装置４０５に供給しているので、遠隔装置４０５は、ダウンリンク送信信号４０７（基準パイロット）の受信時に、アップリンク送信４１１を開始する。したがって、ＣＤＭＡ基地局４０１は、Φ1の位相シフトを測定する。
Φ1＝ｔ3−ｔ0＝２*（ｘ−ａ）／ｃ
ここで、ｃはダウンリンク信号４０７の伝搬速度である。アップリンク送信４１１は、ダウンリンク送信信号４０９が遠隔装置４０５に到達する前に開始されたので、ＣＤＭＡ基地局４０３はΦ2の未補正位相シフトを測定する。
Φ2＝ｔ4−ｔ0＝（ｘ−ａ）／ｃ＋（ｂ−ｘ）／ｃ
＝１／２*Φ1＋（ｂ−ｘ）／ｃ
したがって、基準でないＣＤＭＡ基地局４０３は、ダウンリンク送信４０９が移動ユニット４０５に到達する以前にアップリンク送信４１１が開始されたという事実のために、Φ2の位相シフトを測定することにより、それ自体および遠隔装置間の位相シフトを常に過小評価する（under setimate）。このために、基地局４０３および遠隔装置４０５間の補正位相シフトを得る場合には、基準ＣＤＭＡ基地局の位相シフト（Φreference）を考慮にいれなければならない。
TIA/EIA/IS95Aプロトコルを利用する場合、パイロット強度測定メッセージ（ＰＳＭＭ：Pilot Strength Measurement Message）を要求する際、遠隔装置４０５は、当該遠隔装置４０５が基準パイロットとして利用しているのはどのＣＤＭＡ基地局であるかについて、ＣＤＭＡ基地局４０１，４０３に報告する。加えて、遠隔装置４０５は、受信信号４０７，４０９（Ψ）の時間差も供給する。ＰＳＭＭによって供給される受信信号４０７，４０９の時間差それ自体では、遠隔装置４０５が、ＣＤＭＡ基地局４０３より、ＣＤＭＡ基地局４０１にどれ位近いかがわかるに過ぎない。しかしながら、いずれかのΦと共に基準パイロットの識別（identity）が得られれば、以下の式を利用することにより、補正位相シフト（Θ1，Θ2）を解くことができる。
Θ1＝Φ2
Θ2＝２*Φ2−Φ1および
Ψ＝Φ2−Φ1
上述の例は遠隔装置が２カ所のＣＤＭＡ基地局間でソフト・ハンドオフ状態にある場合のΘ1およびΦ2の求め方を示すが、この分析は、遠隔装置が２カ所以上のＣＤＭＡ基地局とのＮ方向ハンドオフ（Ｎ-way handoff）状態にある状況にも延長することも可能である。
ＣＭＤＡからＡＭＰＳにいつハンドオフするかの決定
第５図は、ＣＤＭＡプロトコルから他のシステム・プロトコルに遠隔装置をハンドオフする好適実施例の論理フロー・チャートを示す。好適実施例では、遠隔装置はＣＤＭＡプロトコルからＡＭＰＳプロトコルにハンドオフされる。好適実施例では、ソフト・ハンドオフにおける全基地局の未補正位相シフト（Φ1，Φ2，Φ3）を、位相シフト・スレシホルド（τ1，τ2，τ3）と比較し、遠隔装置をＣＤＭＡプロトコルからＡＭＰＳプロトコルにハンドオフするためのハンドオフ判断を行う。次いで、遠隔装置は、補正位相シフトが最も小さいＣＤＭＡ基地局の基礎となるＡＭＰＳ基地局にハンドオフされる。
論理フローは、ステップ５０１において、スレシホルド・カウントを０にセットすることから開始する。好適実施例では、スレシホルド・カウントは、スレシホルド・イベントが何回起こったかを判定するために用いられる。ステップ５０３において、基地局は、スレシホルド・イベントが受信されたか否かについて判定するチェックを行う。好適実施例では、境界ＣＤＭＡ基地局のみに位相シフト・スレシホルド（τ）が割り当てられている。したがって、いずれかのスレシホルド・イベントが受信された場合、少なくとも１つの境界ＣＤＭＡ基地局がアクティブ集合の一部であることを示す。別の実施例では、非境界ＣＤＭＡ基地局がアクティブ集合にある場合、スレシホルド比較はイネーブルされないので、非境界ＣＤＭＡ基地局がアクティブ集合内にある場合、スレシホルド・イベントは受信されない。好適実施例では、遠隔装置とソフト・ハンドオフの状態にあるＣＤＭＡ基地局のいずれかが、位相シフト・スレシホルド値（τ1）を超過する未補正位相シフト（Φ1）を有する場合、スレシホルド・イベントが受信される。即ち、
Φi＞τi
となる場合はいつでも、スレシホルド・イベントが受信される。
続いて、ステップ５０３において、遠隔装置がスレシホルド・イベントを受信しない場合、論理フローは単にステップ５０３に戻る。その他の場合、論理フローはステップ５０５に進む。ステップ５０５において、基地局は、インフラストラクチャ機器に、スレシホルド・イベントが発生したことを通知し、インフラストラクチャ機器（集中基地局コントローラのような機器。図示せず）は呼ステータスを判定する。好適実施例では、呼ステータスは、サービス供給基地局の識別を、遠隔装置のハンドオフ・ステータス（一方向，双方向，三方向，．．．等）と共に、インフラストラクチャ機器に示す。次に、ステップ５０６において、インフラストラクチャ機器は、アクティブ集合内の少なくとも１カ所のＣＤＭＡ基地局が非境界ＣＤＭＡ基地局であるか否かについて判定を行う。別の実施例では、ステップ５０６は、アクティブ集合内のＣＤＭＡ基地局の多数が非境界ＣＤＭＡ基地局であるか否かについて判定を行ってもよいが、好適実施例では、境界セルおよび非境界セル間のソフト・ハンドオフはスレシホルド・イベントが発生しても、基礎となるＡＭＰＳ基地局への遠隔装置のハンドオフをトリガしない。したがって、ステップ５０６において、少なくとも１カ所のサービス供給ＣＤＭＡ基地局が非境界基地局であると判定した場合、論理フローはステップ５０３に戻り、その他の場合論理フローはステップ５０７に進む。
ステップ５０７において、インフラストラクチャ機器は、遠隔装置が現在一方向ハンドオフ状態にあるか否かについて判定を行い、そうであれば、論理フローはステップ５０９に進み、遠隔装置を、基礎となるＡＭＰＳ基地局にハンドオフする。ステップ５０７において、遠隔装置が現在一方向ハンドオフ状態でない場合、ステップ５１１において、遠隔装置からＰＳＭＭを要求する。
サービス供給ＣＤＭＡ基地局および遠隔装置間の経路損失（path loss）のために、ＰＳＭＭがインフラストラクチャ機器に到達しない場合もあり得る。したがって、Φreferenceを判定することができず、サービス供給ＣＤＭＡ基地局に対する補正位相シフト（Φ1，Φ2，Φ3）が得られないという状況も存在し得る。このため、ステップ５１３では、インフラストラクチャ機器は、ＰＳＭＭが受信されたか否かについて判定を行う。ステップ５１３において、ＰＳＭＭが受信されていないことをインフラストラクチャ機器が判定した場合、論理フローはステップ５２７に進み、Φi＞＞τiであるか否かについて判定を行う。これを行うには、補助スレシホルドδiを設け、（Φi−τi）と比較し、（Φi−τi）＞δiとなるか否かについてチェックを行う（ステップ５２７）。ステップ５２７において、（Φi−τi）がδiよりも大きくない場合、論理フローはステップ５３７で終了し、スレシホルド・イベントが受信されたＣＤＭＡ基地局の基礎となるＡＭＰＳ基地局に、遠隔装置をハンドオフする。
ステップ５２７において、（Φi−τi）＞δiと判定された場合、ステップ５３１において、現スレシホルド・カウントが０に等しいか否かについて判定を行う。ステップ５３１において、現スレシホルドが０に等しいと判定された場合、ステップ５３２において、現スレシホルド・カウントを１に等しくセットし、論理フローはステップ５０３に戻る。ステップ５３１において、現スレシホルド・カウントが０に等しくないと判定された場合、残りのＣＤＭＡ基地局の位相シフト測定値を得て（ステップ５３３）、位相シフトが最も小さいＣＤＭＡ基地局の基礎となるＡＭＰＳ基地局に、遠隔装置をハンドオフする。
ステップ５１３に戻り、ＰＳＭＭが受信されたと判定された場合、論理フローはステップ５１５に進み、基準パイロットを供給しているＣＤＭＡ基地局の識別（identity）がＰＳＭＭから利用される。次に、ステップ５１７において、先に説明したように、Φ1，Φ2，Φ3が、セルラ・インフラストラクチャ機器によって決定される。一旦Φ1，Φ2，Φ3、および基準パイロットを供給するＣＤＭＡ基地局の識別が得られたなら、Θ1，Θ2，Θ3を計算する（ステップ５２１）。ステップ５２３において、Θ値が最も小さいＣＤＭＡセルを判定し、Θ値が最も低いＣＤＭＡセルに対応する、基礎となるＡＭＰＳ基地局に遠隔装置をハンドオフする（ステップ５２５）。ＡＭＰＳ基地局にハンドオフするのに先だって、スレシホルド・イベントがＣＤＭＡ基地局によって受信されるまで待つことにより、遠隔装置は、基礎となるＡＭＰＳ基地局にハンドオフされる前に、境界セルのＣＤＭＡ有効領域内に更に入り込むことができるので、ＣＤＭＡシステムの容量が高くなる。
第６図は、本発明の別の実施例によるＣＤＭＡ通信システム６００の処理を示す。第６図に示すように、遠隔装置６０７は、ＣＤＭＡ基地局６０３およびＣＤＭＡ基地局６０５間を移動しつつあり、ＣＤＭＡ基地局６０３は群Ｆ１，Ｆ２内の周波数上で動作可能であり、一方ＣＤＭＡ基地局６０５は群Ｆ２内の周波数上でのみ動作可能である。加えて、群Ｆ１内の周波数のみに対応可能なＣＤＭＡ基地局６０１も示されている。別の実施例では、補正された位相の測定値に基づくスレシホルド・イベントを用いて、ＣＤＭＡ基地局６０３およびＣＤＭＡ基地局６０５間のソフト・ハンドオフに入る前に、群Ｆ１内の周波数から群Ｆ２内の周波数に、遠隔装置６０７をハンドオフする。
通信システム６００の動作は次のように行われる。時点ｔ0において、遠隔装置６０７は群Ｆ１内の周波数上で動作し、ＣＤＭＡ基地局６０３と通信しつつある。時点ｔ1において、遠隔装置６０７の位相シフトがスレシホルド値よりも大きくなり、遠隔装置６０７がＣＤＭＡ基地局６０５に向かって移動しつつあり、ＣＤＭＡ基地局６０３およびＣＤＭＡ基地局６０５間のソフト・ハンドオフ状態に入る必要があり得ることを、ＣＤＭＡインフラストラクチャ機器に示す。遠隔装置６０７（群Ｆ１内の周波数上で動作している）はＣＤＭＡ基地局６０３およびＣＤＭＡ基地局６０５間のソフト・ハンドオフ・モードに入ることができないので、遠隔装置６０７は群Ｆ２内の周波数にハンドオフされる。時点ｔ2において、遠隔装置６０７は、ＣＤＭＡ基地局６０５に十分近づくため、ＣＤＭＡ基地局６０３およびＣＤＭＡ基地局６０５とのソフト・ハンドオフ状態に入ることが可能となる。最後に、時点ｔ3において、遠隔装置はＣＤＭＡ基地局６０３の有効領域外に移動し、群Ｆ２内の周波数上でＣＤＭＡ基地局６０５のみと通信する。遠隔装置６０７がＣＤＭＡ基地局６０５に向かって移動する際の周波数Ｆ１からＦ２への切替に加えて、遠隔装置６０７は、ＣＤＭＡ基地局６０３に接近しスレシホルドを交差したときに、群Ｆ１内の周波数上での動作に再度切り替えることも可能である。これによって、遠隔装置６０７は、群Ｆ１内の周波数のみに対応するＣＤＭＡ基地局６０１とのソフト・ハンドオフ状態に最終的に入ることが可能となる。
第７図は、本発明の別の実施例にしたがって通信システム６００を動作させる際のフロー・チャートを示す。論理フローはステップ７０１から開始する。ステップ７０３において、インフラストラクチャ機器は、遠隔装置６０７が群Ｆ１に関連する周波数上で動作しているか否かについて判定を行う。ステップ７０３において、遠隔装置６０７が群Ｆ１に関連する周波数上で動作していることが判定された場合、論理フローはステップ７０５に進む。ステップ７０５において、セルラ・インフラストラクチャ機器は、遠隔装置６０７がスレシホルドを交差したか否かについて判定を行う。別の実施例では、このステップを実行する際、上述のように、遠隔装置に対するΦ値を判定し、遠隔装置６０７のΦ値がスレシホルド値（τ）よりも大きいか否かについて判定を行う。ステップ７０５において、遠隔装置６０７のΦ値がスレシホルド値（τ）を超過していない場合、論理フローは単にステップ７０５に戻る。ステップ７０５において、遠隔装置６０７のΦ値がスレシホルド値に対する値を超過していた場合、Ｆ２に関連する周波数に遠隔装置をハンドオフし、論理フローはステップ７０３に戻る。
ステップ７０３に戻り、ステップ７０３において遠隔装置が群Ｆ１に関連する周波数上で動作していないことが判定された場合、論理フローはステップ７０９に進み、セルラ・インフラストラクチャ機器は、遠隔装置６０７がスレシホルドを交差したか否かについて判定を行う。別の実施例では、このステップを実行する際、上述のように、遠隔装置６０７に対するΦ値を判定し、遠隔装置６０７のＲ値がスレシホルド値（τ）よりも小さいか否かについて判定する。ステップ７０９において、遠隔装置６０７のΦ値がスレシホルド値よりも小さくないことが判定された場合、論理フローは単にステップ７０９に戻る。ステップ７０９において、遠隔装置６０７のΦ値がスレシホルド値よりも小さいことが判定された場合、論理フローはステップ７１１に進み、群Ｆ１に関連する周波数に遠隔装置をハンドオフし、論理フローはステップ７０３に進む。
本発明の説明、具体的な詳細、および上述の図面は、本発明の範囲を限定する意味はない。例えば、ＣＤＭＡプロトコルからＡＭＰＳプロトコルへのハンドオフに加えて、本発明は、ＣＤＭＡセル間のハード・ハンドオフを実行するためにも使用可能である。本発明の精神および範囲から逸脱することなく、種々の変更を本発明に加え得ることは本発明者の意向であり、かかる変更は全て以下の請求の範囲に該当することを意図するものである。
本発明は、一般的に、無線通信システムに関し、特に、スペクトラム拡散通信システムにおけるハンドオフに関するものである。
発明の背景
無線通信システムでは、遠隔装置（セルラ加入者のような）を通信システム内の基地局間においてハンド・オフするハンドオフ方法を採用することは既知である。即ち、遠隔装置がサービス提供基地局（servicing base station）の有効領域の周辺に移動する場合、サービス供給基地局および遠隔装置間に経路損失（path losses）が増大すると、隣接する基地局の方がこの遠隔装置によりよいサービスを提供可能となる状況が生じる。Electronic Industry Association/Telecommunications Industry Association Iterim Standard 95A（TIA/EIA/S-95A）に記載されているように、ハンドオフを採用するかかる通信システムの１つに、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ：Code-Division Multiple-Access）スペクトラム拡散通信システムがある。（EIA/TIAは、2001 Pennsylvania Ave. ＮＷ Washington ＤＣ 20006にて連絡を取ることができる）。ＣＤＡＭ通信システムにおけるハンドオフは、（アクティブ集合（active set）と呼ばれる）何カ所かの基地局を同時に監視し、より強い信号を有する基地局が発見された場合、アクティブ集合内で基地局を交換することによって行うことができる。TIA/EIA/S-95Aは他の通信システム・プロトコル（高度移動電話サービス（ＡＭＰＳ：Advanced Mobile Phone Service）プロトコル）を用いてＣＤＡＭ基地局および基地局間でハンドオフを行う方法の用意があるが、TIA/EIA/S-95Aは、いつこのようなハンドオフを行うべきかについては何も定めていない。そのために、ＣＤＭＡから他のシステム・プロトコルにハンドオフする方法の開発は、機器の製造者に委ねられたままとなっている。
ＣＤＭＡからＡＭＰＳプロトコルにハンドオフする従来技術の方法を第１図を参照しながら例示する。第１図を参照すると、通信システム１００は、それぞれの有効領域１２２ないし１２９を有する複数のＣＤＭＡ基地局１０１ないし１０７を含む。加えて、通信システム１００は、それぞれの有効領域１２６ないし１３２を有する複数のＡＭＰＳ基地局１０９ないし１１５も含む。遠隔装置１１７は、ＡＭＰＳプロトコルおよびＣＤＭＡプロトコル双方上で動作可能である。時点ｔ＝１において、経路１１９に沿って移動中の遠隔装置１１７は、非境界ＣＤＭＡ基地局（non-border base station）１０１，１０３とソフト・ハンドオフ（即ち、１カ所以上の基地局と通信している）状態にある。（非境界基地局とは、対応するＡＭＰＳ有効領域のないＣＤＭＡ基地局のことである）。時点ｔ＝２において、遠隔装置１１７は有効領域１２６に入り込み、ソフト・ハンドオフ状態で非境界ＣＤＭＡ基地局１０１，１０３と引き続き通信しており、加えて境界ＣＤＭＡ基地局１０５とも通信している。時点ｔ＝３において、遠隔装置１１７は有効領域１２４から出て、非境界ＣＤＭＡ基地局１０１および境界ＣＤＭＡ基地局１０５とソフト・ハンドオフ状態となる。最後に、時点ｔ＝４において、遠隔装置は有効領域１２２から出て、境界ＣＤＭＡ基地局０５とのみ通信する。
従来技術のＣＤＭＡプロトコルからＡＭＰＳプロトコルにハンドオフする方法は、遠隔装置１１７がもはや非境界ＣＤＭＡ基地局と通信を行っていない場合、直ちにＡＭＰＳ基地局１０９にハンドオフさせる。言い換えると、遠隔装置１１７は、非境界ＣＤＭＡ基地局１０１との通信を失うと直ちに、ＡＭＰＳ基地局１０９にハンドオフされる。この従来技術のＣＤＭＡプロトコルからＡＭＰＳプロトコルにハンドオフする方法は、早まって遠隔装置１１７をＡＭＰＳ基地局１０９にハンドオフすることによりＣＤＭＡの容量を無駄にし得るという点で非効率的である。
したがって、従来技術の欠点を克服する、スペクトラム拡散通信システムにおけるハンドオフ方法および装置が必要とされている。
【図面の簡単な説明】
第１図は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）プロトコルおよび高度移動電話サービス（ＡＭＰＳ）プロトコル双方を採用した無線通信システムを示す。
第２図は、本発明を利用可能な、基地局受信機の好適実施例のブロック図である。
第３図は、本発明を利用可能な基地局送信機の好適実施例のブロック図である。
第４図は、本発明の好適実施例による双方向ソフト・ハンドオフにおける遠隔装置を示す。
第５図は、本発明の好適実施例にしたがって、ＣＤＭＡプロトコルからＡＭＰＳプロトコルに遠隔装置をハンドオフする際の好適実施例の論理フロー・チャートを示す。
第６図は、本発明の別の実施例による、ＣＤＭＡ通信システムの動作を示す。
第７図は、本発明の別の実施例にしたがって、遠隔装置をＣＤＭＡプロトコルからＡＭＰＳプロトコルにハンドオフする際の論理フロー・チャートを示す。
好適実施例の詳細な説明
概して言えば、ＣＤＭＡプロトコルからＡＭＰＳプロトコルへのハンドオフは、遠隔装置の位相シフト測定値をスレシホルドと比較し、アクティブ集合のＣＤＭＡ基地局から基準ＣＤＭＡ基地局を決定することによって行われる。次に、アクティブ集合内の各ＣＤＭＡ基地局について、補正位相シフトを計算し、最も小さい補正位相シフトを有するＣＤＭＡ有効領域の基礎となる（underlying）ＡＭＰＳ基地局に遠隔装置をハンドオフする。ＡＭＰＳ基地局にハンドオフするのに先だって、スレシホルド・イベントが遠隔装置によって受信されるまで待つことにより、遠隔装置は、基礎となるＡＭＰＳ基地局にハンドオフされる前に、境界セルのＣＤＭＡ有効領域内に更に移動することができ、こうしてＣＤＭＡシステムの容量を高める。
本発明は、スペクトラム拡散通信システムにおいてハンドオフを行う方法を含み、この方法は、遠隔装置の未補正位相シフトを測定する段階と、測定位相シフトをスレシホルドと比較する段階とから成る。測位相シフトを補正し、この補正位相シフトおよび比較に基づいて、遠隔装置をハンドオフする。
別の実施例は、スペクトラム拡散通信システムにおけるハンドオフ方法を含み、この方法は、第１周波数上で第１基地局および遠隔装置間で通信を行う段階と、遠隔装置の位相シフトを測定する段階とから成る。位相シフトをスレシホルドと比較し、比較に基づいて、第１基地局および遠隔装置間の通信を第２周波数上で行う。
更に別の実施例は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）通信システムにおけるハンドオフ方法を含み、この方法は、複数の基地局と通信する段階と、これら複数の基地局の位相シフトを測定する段階とから成る。複数の基地局内に存在するある基地局が非境界基地局か否かについて判定を行い、基地局の位相シフト測定値をスレシホルドと比較する。位相シフト測定値を補正し、補正位相シフト測定値に基づいて、遠隔装置をハンドオフする。
別の実施例は、通信システムにおいてハンドオフを行う装置を含み、この装置は、遠隔装置の非補正位相シフトを測定する手段と、測定手段に結合され、測定位相シフトをスレシホルドと比較する手段と、比較手段に結合され、測定位相シフトを補正する手段と、補正手段に結合され、補正位相シフトおよび比較に基づいて遠隔装置をハンドオフさせる手段とから成る。
第２図は、遠隔装置が送信する信号２３０を受信する基地局受信機２００の好適実施例のブロック図である。好適実施例では、基地局受信機２００は、ＣＤＭＡ基地局１０１ないし１０７に内蔵されている。直交符号化スペクトラム拡散デジタル信号２３０が受信アンテナ２３１において受信され、ディスプレッド（despread）および復調が行われ同相成分２４０および直角成分２３８に分離される前に、受信機２３２によって増幅される。ディスプレッド・デジタル・サンプルの成分２３８，２４０は、所定長のサンプル信号群（例えば、６４サンプル長の群）にグループ化される。サンプル信号は、高速アダマール変換器（fast Hadamard transformer）２４２，２４４の形態の直交デコーダに独立して入力され、高速アダマール変換器２４２，２４４が、直交符号化信号成分をディスプレッドし、複数のディスプレッド信号成分２４６，２６０をそれぞれ生成する（例えば、６４サンプル長の群が入力される場合、６４個のディスプレッド信号が発生する）。加えて、各変換器出力信号２４６，２６０は、関連するウオルシュ・インデックス・シンボルを有し、これが、１組の相互直交コード内から各特定の直交コードを識別する（例えば、６４サンプル長の群が入力される場合、６ビット長のインデックス・データ・サンプルを変換器出力信号に関連付け、変換器出力信号が対応する特定の６４ビット長直交コードを示すことができる）。受信機２００の各ブランチから得られる信号２５６の各群において、同じウオルシュ・インデックスを有するエネルギ値が、加算器２６４において加算され、１群の加算エネルギ値２６６を得る。加算エネルギ値２６６の群におけるインデックスｉのエネルギ値は、この加算エネルギ値２６６の群を発生するサンプル信号群がｉ番目のウオルシュ・シンボルに対応する信頼度（measure of confidence）に対応する。インデックスと関連付けられた加算エネルギ値の群は、次に、ソフト判断メトリック発生器（soft decision metric generator）２６８に送られ、各符号化データ・ビットに対して１つのメトリックが決定され、これによって、総計ソフト判断データ２７０の単一集合を生成する。総計ソフト判断データ２７０は、デコーダ２７６による最終的な最大尤度復号化（maximum likihood decoding）に先だって、デインターリーバ（deinterleaver）２７２によってデインターリーブされる。
第３図は、信号３１０を遠隔装置に送信するＣＤＭＡ送信機３００の好適実施例のブロック図である。好適実施例では、送信機３００は、ＣＤＭＡ基地局１０１ないし１０７に内蔵されている。送信機３００は、好ましくは、TIA/EIA/IS-95Aによって定義されているような送信機である。送信機３００は、畳み込みエンコーダ（convolutiona1 encoder）３１２，インターリーバ３１６，直交エンコーダ３２０，変調器３２４，アップコンバータ３２８，およびアンテナ３２９を含む。
動作の間、信号３１０（トラフィック・チャネル・データ・ビット）が、特定のビット・レート（例えば、９．６ｋビット／秒）で畳み込みエンコーダ３１２によって受信される。入力トラフィック・チャネル・データ３１０のビットは、典型的に、ボコーダによってデータに変換された音声，純粋なデータ，またはこれら２種類のデータの組み合わせを含む。畳み込みエンコーダ３１２は、後続のデータ・シンボルをデータ・ビットに復号する最大尤度復号化を容易にする符号化アルゴリズム（例えば、畳み込みまたはブロック符号化アルゴリズム）を用いて、入力データ・ビット３１０を、固定符号化レートでデータ・シンボルに符号化する。例えば、畳み込みエンコーダ３１２は、１データ・ビットの固定符号化レートで、入力データ・ビット３１０（９．６ｋビット／秒のレートで受信した）を２データ・シンボル（即ち、レート１／２）に符号化することにより、畳み込みエンコーダ３１２は１９．２ｋシンボル／秒のレートでデータ・シンボル３１４を出力する。
次に、データ・シンボル３１４は、インターリーバ３１６に入力される。インターリーバ３１６は、入力されたデータ・シンボル３１４をシンボル・レベルでインターリーブする。インターリーバ３１６では、データ・シンボル３１４は個別にマトリクスに入力される。このマトリクスは、データ・シンボル３１４の所定サイズのブロックを規定する。データ・シンボル３１４は、マトリクスが１列ずつ埋められるように、マトリクス内の位置に入力される。データ・シンボル３１４は、マトリクスが１行ずつ空いていくように、マトリクス内の位置から個別に出力される。典型的に、マトリクスは、行の数が列の数に等しい正方形状マトリクスである。しかしながら、他のマトリクス形態を用いて、連続的に入力される非インターリーブ・データ・シンボル間の出力インターリーブ距離を長くすることも可能である。インターリーブ・データ・シンボル（interleaved data symbol）３１８は、これらが入力されたのと同じデータ・シンボル・レート（例えば、１９．２ｋシンボル／秒）で、インターリーバ３１６から出力される。このマトリクスによって規定されたデータ・シンボルのブロックの所定サイズは、所定長の送信ブロック内で所定のシンボル・レートで送信可能なデータ・シンボルの最大数から得られる。例えば、送信ブロックの所定長が２０ミリ秒である場合、データ・シンボルのブロックの所定サイズは、１９．２ｋシンボル／秒に２０ミリ秒を掛けた積に等しく、３８４データ・シンボルとなり、１６ｘ２４マトリクスを規定する。
インターリーブ・データ・シンボル３１８は直交エンコーダ３２０に入力される。直交エンコーダ３２０は、直交コード（例えば、６４進ウオルシュ・コード）と、インターリーブされスクランブルされた各データ・シンボル３１８とのモジュロ２の加算を行う。例えば、６４進直交符号化では、インターリーブされスクランブルされたデータ・シンボル３１８は、各々、６４シンボル直交コードまたはその逆数（inverse）によって置き換えられる。これら６４の直交コードは、ウオルシュ・コードがマトリクスの単一行または列となっている、６４ｘ６４アダマール・マトリクスからのウオルシュ・コードに対応することが好ましい。直交エンコーダ３２０は、固定シンボル・レート（例えば、１９．２ｋシンボル／秒）の入力データ・シンボルに対応する、ウオルシュ・コードまたはその逆数３２２を繰り返し出力する。
ウオルシュ・コード３２２のシーケンスには、変調器３２４によって、通信チャネルを通じた送信のための準備が行われる。拡散コードは、ユーザに特定のシンボル・シーケンス、即ち、一意のユーザ・コードであり、固定チップ・レート（例えば、１．２２８Ｍチップ／秒）で出力される。加えて、ユーザ・コード拡散符号化チップ（user code spread encoded chip）は、１対の短い疑似ランダム・コード（即ち、長いコードと比較した場合に短い）によってスクランブルされ、Ｉ−チャネルおよびＱ−チャネル・コード拡散シーケンスを発生する。Ｉ−チャネルおよびＱ−チャネル・コード拡散シーケンスは、直角対の正弦波のパワー・レベル制御を駆動することによって、この正弦波対のバイフェーズ変調（bi-phase modulate）を行うために用いられる。正弦波出力信号を加算し、バンドパス・フィルタ処理を行い、ＲＦ周波数に変換し、増幅し、アップコンバータ３２８によって濾波し、アンテナ３２９によって放射することによって、チャネル・データ・ビット３１０の送信を完了する。
本発明の好適実施例では、アクティブ集合内の各ＣＤＭＡ基地局についての補正位相シフト（基地局の送信信号および遠隔装置から送信された対応する受信信号間の補正時間として定義する）を利用して、いつ遠隔装置をＣＤＭＡプロトコルからＡＭＰＳプロトコルにハンドオフするかについての判定を行う。好適実施例では、ＣＤＭＡプロトコルおよびＡＭＰＳプロトコル間における遠隔装置のハンドオフを説明することによって例示するが、遠隔装置は、他のシステム・プロトコル（個人デジタル・セルラ（ＰＤＣ：Personal Digital Cellular）システム，合衆国デジタル・セルラ（ＵＳＤＣ：United States Digital Cellular），または総合アクセス通信システム（ＴＡＣＳ：Total Access Communication System））にも同様にハンドオフ可能であることを当業者は認めよう。遠隔装置をＣＤＭＡプロトコルからＡＭＰＳプロトコルにハンドオフする好適実施例を例示する前に、ＣＤＭＡ基地局に対する補正位相シフトの導出について論ずることは実例となろう。
補正位相シフトの測定
遠隔装置の未補正位相シフトを決定する好適実施例を第４図に関して例示する。第４図に示すように、遠隔装置４０５はＣＤＭＡ基地局４０１，４０３間に位置し、ＣＤＭＡ基地局４０１が基準パイロットを与える（基準パイロットは、遠隔装置４０５がアップリンク送信タイミングのために用いる）。遠隔装置４０５は、ＣＤＭＡ基地局４０１から距離（ｘ−ａ）、ＣＤＭＡ基地局４０３から距離（ｘ−ｂ）のところに位置する。時点ｔ0において、ＣＤＭＡ基地局４０１，４０３の双方は、それぞれ、同様のダウンリンク信号４０７，４０９を遠隔装置４０５に送信する。時点ｔ1において、ＣＤＭＡ基地局４０１から送信されたダウンリンク信号４０７が、遠隔装置４０５に到達する。時点ｔ2において、遠隔装置４０５は、アップリンク信号４１１を送信することによって、ＤＣＭＡ基地局４０１のダウンリンク信号４０７に応答する。時点ｔ3において、アップリンク送信４１１がＣＤＭＡ基地局４０１に到達し、最終的に時点ｔ4において、アップリンク送信４１１がＣＤＭＡ基地局４０３に到達する。
ＣＤＭＡ基地局４０１は基準パイロットを遠隔装置４０５に供給しているので、遠隔装置４０５は、ダウンリンク送信信号４０７（基準パイロット）の受信時に、アップリンク送信４１１を開始する。したがって、ＣＤＭＡ基地局４０１は、Φ1の位相シフトを測定する。
Φ1＝ｔ3−ｔ0＝２*（ｘ−ａ）／ｃ
ここで、ｃはダウンリンク信号４０７の伝搬速度である。アップリンク送信４１１は、ダウンリンク送信信号４０９が遠隔装置４０５に到達する前に開始されたので、ＣＤＭＡ基地局４０３はΦ2の未補正位相シフトを測定する。
Φ2＝ｔ4−ｔ0＝（ｘ−ａ）／ｃ＋（ｂ−ｘ）／ｃ
＝１／２*Φ1＋（ｂ−ｘ）／ｃ
したがって、基準でないＣＤＭＡ基地局４０３は、ダウンリンク送信４０９が移動ユニット４０５に到達する以前にアップリンク送信４１１が開始されたという事実のために、Φ2の位相シフトを測定することにより、それ自体および遠隔装置間の位相シフトを常に過小評価する（under setimate）。このために、基地局４０３および遠隔装置４０５間の補正位相シフトを得る場合には、基準ＣＤＭＡ基地局の位相シフト（Φreference）を考慮にいれなければならない。
TIA/EIA/IS95Aプロトコルを利用する場合、パイロット強度測定メッセージ（ＰＳＭＭ：Pilot Strength Measurement Message）を要求する際、遠隔装置４０５は、当該遠隔装置４０５が基準パイロットとして利用しているのはどのＣＤＭＡ基地局であるかについて、ＣＤＭＡ基地局４０１，４０３に報告する。加えて、遠隔装置４０５は、受信信号４０７，４０９（Ψ）の時間差も供給する。ＰＳＭＭによって供給される受信信号４０７，４０９の時間差それ自体では、遠隔装置４０５が、ＣＤＭＡ基地局４０３より、ＣＤＭＡ基地局４０１にどれ位近いかがわかるに過ぎない。しかしながら、いずれかのΦと共に基準パイロットの識別（identity）が得られれば、以下の式を利用することにより、補正位相シフト（Θ1，Θ2）を解くことができる。
Θ1＝Φ2
Θ2＝２*Φ2−Φ1および
Ψ＝Φ2−Φ1
上述の例は遠隔装置が２カ所のＣＤＭＡ基地局間でソフト・ハンドオフ状態にある場合のΘ1およびΦ2の求め方を示すが、この分析は、遠隔装置が２カ所以上のＣＤＭＡ基地局とのＮ方向ハンドオフ（Ｎ-way handoff）状態にある状況にも延長することも可能である。
ＣＭＤＡからＡＭＰＳにいつハンドオフするかの決定
第５図は、ＣＤＭＡプロトコルから他のシステム・プロトコルに遠隔装置をハンドオフする好適実施例の論理フロー・チャートを示す。好適実施例では、遠隔装置はＣＤＭＡプロトコルからＡＭＰＳプロトコルにハンドオフされる。好適実施例では、ソフト・ハンドオフにおける全基地局の未補正位相シフト（Φ1，Φ2，Φ3）を、位相シフト・スレシホルド（τ1，τ2，τ3）と比較し、遠隔装置をＣＤＭＡプロトコルからＡＭＰＳプロトコルにハンドオフするためのハンドオフ判断を行う。次いで、遠隔装置は、補正位相シフトが最も小さいＣＤＭＡ基地局の基礎となるＡＭＰＳ基地局にハンドオフされる。
論理フローは、ステップ５０１において、スレシホルド・カウントを０にセットすることから開始する。好適実施例では、スレシホルド・カウントは、スレシホルド・イベントが何回起こったかを判定するために用いられる。ステップ５０３において、基地局は、スレシホルド・イベントが受信されたか否かについて判定するチェックを行う。好適実施例では、境界ＣＤＭＡ基地局のみに位相シフト・スレシホルド（τ）が割り当てられている。したがって、いずれかのスレシホルド・イベントが受信された場合、少なくとも１つの境界ＣＤＭＡ基地局がアクティブ集合の一部であることを示す。別の実施例では、非境界ＣＤＭＡ基地局がアクティブ集合にある場合、スレシホルド比較はイネーブルされないので、非境界ＣＤＭＡ基地局がアクティブ集合内にある場合、スレシホルド・イベントは受信されない。好適実施例では、遠隔装置とソフト・ハンドオフの状態にあるＣＤＭＡ基地局のいずれかが、位相シフト・スレシホルド値（τ1）を超過する未補正位相シフト（Φ1）を有する場合、スレシホルド・イベントが受信される。即ち、
Φi＞τi
となる場合はいつでも、スレシホルド・イベントが受信される。
続いて、ステップ５０３において、遠隔装置がスレシホルド・イベントを受信しない場合、論理フローは単にステップ５０３に戻る。その他の場合、論理フローはステップ５０５に進む。ステップ５０５において、基地局は、インフラストラクチャ機器に、スレシホルド・イベントが発生したことを通知し、インフラストラクチャ機器（集中基地局コントローラのような機器。図示せず）は呼ステータスを判定する。好適実施例では、呼ステータスは、サービス供給基地局の識別を、遠隔装置のハンドオフ・ステータス（一方向，双方向，三方向，．．．等）と共に、インフラストラクチャ機器に示す。次に、ステップ５０６において、インフラストラクチャ機器は、アクティブ集合内の少なくとも１カ所のＣＤＭＡ基地局が非境界ＣＤＭＡ基地局であるか否かについて判定を行う。別の実施例では、ステップ５０６は、アクティブ集合内のＣＤＭＡ基地局の多数が非境界ＣＤＭＡ基地局であるか否かについて判定を行ってもよいが、好適実施例では、境界セルおよび非境界セル間のソフト・ハンドオフはスレシホルド・イベントが発生しても、基礎となるＡＭＰＳ基地局への遠隔装置のハンドオフをトリガしない。したがって、ステップ５０６において、少なくとも１カ所のサービス供給ＣＤＭＡ基地局が非境界基地局であると判定した場合、論理フローはステップ５０３に戻り、その他の場合論理フローはステップ５０７に進む。
ステップ５０７において、インフラストラクチャ機器は、遠隔装置が現在一方向ハンドオフ状態にあるか否かについて判定を行い、そうであれば、論理フローはステップ５０９に進み、遠隔装置を、基礎となるＡＭＰＳ基地局にハンドオフする。ステップ５０７において、遠隔装置が現在一方向ハンドオフ状態でない場合、ステップ５１１において、遠隔装置からＰＳＭＭを要求する。
サービス供給ＣＤＭＡ基地局および遠隔装置間の経路損失（path loss）のために、ＰＳＭＭがインフラストラクチャ機器に到達しない場合もあり得る。したがって、Φreferenceを判定することができず、サービス供給ＣＤＭＡ基地局に対する補正位相シフト（Φ1，Φ2，Φ3）が得られないという状況も存在し得る。このため、ステップ５１３では、インフラストラクチャ機器は、ＰＳＭＭが受信されたか否かについて判定を行う。ステップ５１３において、ＰＳＭＭが受信されていないことをインフラストラクチャ機器が判定した場合、論理フローはステップ５２７に進み、Φi＞＞τiであるか否かについて判定を行う。これを行うには、補助スレシホルドδiを設け、（Φi−τi）と比較し、（Φi−τi）＞δiとなるか否かについてチェックを行う（ステップ５２７）。ステップ５２７において、（Φi−τi）がδiよりも大きくない場合、論理フローはステップ５３７で終了し、スレシホルド・イベントが受信されたＣＤＭＡ基地局の基礎となるＡＭＰＳ基地局に、遠隔装置をハンドオフする。
ステップ５２７において、（Φi−τi）＞δiと判定された場合、ステップ５３１において、現スレシホルド・カウントが０に等しいか否かについて判定を行う。ステップ５３１において、現スレシホルドが０に等しいと判定された場合、ステップ５３２において、現スレシホルド・カウントを１に等しくセットし、論理フローはステップ５０３に戻る。ステップ５３１において、現スレシホルド・カウントが０に等しくないと判定された場合、残りのＣＤＭＡ基地局の位相シフト測定値を得て（ステップ５３３）、位相シフトが最も小さいＣＤＭＡ基地局の基礎となるＡＭＰＳ基地局に、遠隔装置をハンドオフする。
ステップ５１３に戻り、ＰＳＭＭが受信されたと判定された場合、論理フローはステップ５１５に進み、基準パイロットを供給しているＣＤＭＡ基地局の識別（identity）がＰＳＭＭから利用される。次に、ステップ５１７において、先に説明したように、Φ1，Φ2，Φ3が、セルラ・インフラストラクチャ機器によって決定される。一旦Φ1，Φ2，Φ3、および基準パイロットを供給するＣＤＭＡ基地局の識別が得られたなら、Θ1，Θ2，Θ3を計算する（ステップ５２１）。ステップ５２３において、Θ値が最も小さいＣＤＭＡセルを判定し、Θ値が最も低いＣＤＭＡセルに対応する、基礎となるＡＭＰＳ基地局に遠隔装置をハンドオフする（ステップ５２５）。ＡＭＰＳ基地局にハンドオフするのに先だって、スレシホルド・イベントがＣＤＭＡ基地局によって受信されるまで待つことにより、遠隔装置は、基礎となるＡＭＰＳ基地局にハンドオフされる前に、境界セルのＣＤＭＡ有効領域内に更に入り込むことができるので、ＣＤＭＡシステムの容量が高くなる。
第６図は、本発明の別の実施例によるＣＤＭＡ通信システム６００の処理を示す。第６図に示すように、遠隔装置６０７は、ＣＤＭＡ基地局６０３およびＣＤＭＡ基地局６０５間を移動しつつあり、ＣＤＭＡ基地局６０３は群Ｆ１，Ｆ２内の周波数上で動作可能であり、一方ＣＤＭＡ基地局６０５は群Ｆ２内の周波数上でのみ動作可能である。加えて、群Ｆ１内の周波数のみに対応可能なＣＤＭＡ基地局６０１も示されている。別の実施例では、補正された位相の測定値に基づくスレシホルド・イベントを用いて、ＣＤＭＡ基地局６０３およびＣＤＭＡ基地局６０５間のソフト・ハンドオフに入る前に、群Ｆ１内の周波数から群Ｆ２内の周波数に、遠隔装置６０７をハンドオフする。
通信システム６００の動作は次のように行われる。時点ｔ0において、遠隔装置６０７は群Ｆ１内の周波数上で動作し、ＣＤＭＡ基地局６０３と通信しつつある。時点ｔ1において、遠隔装置６０７の位相シフトがスレシホルド値よりも大きくなり、遠隔装置６０７がＣＤＭＡ基地局６０５に向かって移動しつつあり、ＣＤＭＡ基地局６０３およびＣＤＭＡ基地局６０５間のソフト・ハンドオフ状態に入る必要があり得ることを、ＣＤＭＡインフラストラクチャ機器に示す。遠隔装置６０７（群Ｆ１内の周波数上で動作している）はＣＤＭＡ基地局６０３およびＣＤＭＡ基地局６０５間のソフト・ハンドオフ・モードに入ることができないので、遠隔装置６０７は群Ｆ２内の周波数にハンドオフされる。時点ｔ2において、遠隔装置６０７は、ＣＤＭＡ基地局６０５に十分近づくため、ＣＤＭＡ基地局６０３およびＣＤＭＡ基地局６０５とのソフト・ハンドオフ状態に入ることが可能となる。最後に、時点ｔ3において、遠隔装置はＣＤＭＡ基地局６０３の有効領域外に移動し、群Ｆ２内の周波数上でＣＤＭＡ基地局６０５のみと通信する。遠隔装置６０７がＣＤＭＡ基地局６０５に向かって移動する際の周波数Ｆ１からＦ２への切替に加えて、遠隔装置６０７は、ＣＤＭＡ基地局６０３に接近しスレシホルドを交差したときに、群Ｆ１内の周波数上での動作に再度切り替えることも可能である。これによって、遠隔装置６０７は、群Ｆ１内の周波数のみに対応するＣＤＭＡ基地局６０１とのソフト・ハンドオフ状態に最終的に入ることが可能となる。
第７図は、本発明の別の実施例にしたがって通信システム６００を動作させる際のフロー・チャートを示す。論理フローはステップ７０１から開始する。ステップ７０３において、インフラストラクチャ機器は、遠隔装置６０７が群Ｆ１に関連する周波数上で動作しているか否かについて判定を行う。ステップ７０３において、遠隔装置６０７が群Ｆ１に関連する周波数上で動作していることが判定された場合、論理フローはステップ７０５に進む。ステップ７０５において、セルラ・インフラストラクチャ機器は、遠隔装置６０７がスレシホルドを交差したか否かについて判定を行う。別の実施例では、このステップを実行する際、上述のように、遠隔装置に対するΦ値を判定し、遠隔装置６０７のΦ値がスレシホルド値（τ）よりも大きいか否かについて判定を行う。ステップ７０５において、遠隔装置６０７のΦ値がスレシホルド値（τ）を超過していない場合、論理フローは単にステップ７０５に戻る。ステップ７０５において、遠隔装置６０７のΦ値がスレシホルド値に対する値を超過していた場合、Ｆ２に関連する周波数に遠隔装置をハンドオフし、論理フローはステップ７０３に戻る。
ステップ７０３に戻り、ステップ７０３において遠隔装置が群Ｆ１に関連する周波数上で動作していないことが判定された場合、論理フローはステップ７０９に進み、セルラ・インフラストラクチャ機器は、遠隔装置６０７がスレシホルドを交差したか否かについて判定を行う。別の実施例では、このステップを実行する際、上述のように、遠隔装置６０７に対するΦ値を判定し、遠隔装置６０７のＲ値がスレシホルド値（τ）よりも小さいか否かについて判定する。ステップ７０９において、遠隔装置６０７のΦ値がスレシホルド値よりも小さくないことが判定された場合、論理フローは単にステップ７０９に戻る。ステップ７０９において、遠隔装置６０７のΦ値がスレシホルド値よりも小さいことが判定された場合、論理フローはステップ７１１に進み、群Ｆ１に関連する周波数に遠隔装置をハンドオフし、論理フローはステップ７０３に進む。
本発明の説明、具体的な詳細、および上述の図面は、本発明の範囲を限定する意味はない。例えば、ＣＤＭＡプロトコルからＡＭＰＳプロトコルへのハンドオフに加えて、本発明は、ＣＤＭＡセル間のハード・ハンドオフを実行するためにも使用可能である。本発明の精神および範囲から逸脱することなく、種々の変更を本発明に加え得ることは本発明者の意向であり、かかる変更は全て以下の請求の範囲に該当することを意図するものである。
Claims (10)
- スペクトラム拡散通信システムにおいてハンドオフを行う方法であって：
基地局の送信信号および遠隔装置から送信された対応する受信信号間の時間を測定して測定位相シフトを生成する段階；
前記測定位相シフトを位相シフト・スレシホルドと比較して比較結果を生成する段階；
前記測定位相シフトを補正して補正位相シフトを生成する段階であって、第２基地局の送信信号および前記第２基地局で受信された対応する信号間の時間に基づいて前記測定位相シフトを調節することを含む、前記測定位相シフトを補正して補正位相シフトを生成する段階；および
前記補正位相シフトおよび前記比較結果に基づいて、前記遠隔装置をハンドオフする段階；
から成ることを特徴とする方法。 - 前記測定位相シフトを補正する段階は：
基準基地局を判定して、判定された基準基地局を得る段階；
前記測定位相シフトおよび前記判定された基準基地局に基づいて前記補正位相シフトを決定する段階；
から成ることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 前記遠隔装置をハンドオフする段階は：
最も小さい補正位相シフト測定値を判定する段階；および
第１セル領域を有する第１基地局に前記遠隔装置をハンドオフする段階から成り、
前記第１セル領域は第２基地局の第２セル領域に関係し、前記第２基地局は前記最も小さい補正位相シフト測定値を有することを特徴とする請求項１記載の方法。 - 非境界基地局（non border base station）が前記遠隔装置のアクティブ集合の一部であるか否かを判定して判定結果を得る段階であって、前記遠隔装置は、第１無線通信プロトコルと第２無線通信プロトコルとの双方をサポートし、前記非境界基地局は、前記第１無線通信プロトコルによってはサービスされるが前記第２無線通信プロトコルによってはサービスされないセル領域に通信サービスを提供する、非境界基地局が前記遠隔装置のアクティブ集合の一部であるか否かを判定して判定結果を得る段階；および
前記判定結果，前記補正位相シフト，および前記比較結果に基づいて前記遠隔装置をハンドオフする段階；
を更に含むことを特徴とする請求項１記載の方法。 - 前記スペクトラム拡散通信システムは、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）通信システムであることを特徴とする請求項１記載の方法。
- 符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）通信システムにおけるハンドオフ方法であって：
複数の基地局と通信する段階；
前記複数の基地局の複数の送信信号および遠隔装置から送信された複数の対応する受信信号間の複数の時間を測定して複数の位相シフト測定値を生成する段階；
前記複数の基地局内に存在する基地局に非境界基地局があるか否かを判定して基地局判定結果を得る段階；
前記複数の位相シフト測定値を複数の位相シフト・スレシホルドと比較して比較結果を生成する段階；
前記複数の位相シフト測定値を補正して複数の補正位相シフト測定値を生成する段階であって、第２基地局の送信信号および前記第２基地局で受信された対応する信号間の時間に基づいて前記複数の位相シフト測定値を調節することを含む、前記複数の位相シフト測定値を補正して複数の補正位相シフト測定値を生成する段階；および
前記複数の補正位相シフト測定値，前記比較結果，および前記基地局判定結果に基づいて前記遠隔装置をハンドオフする段階；
から成ることを特徴とする方法。 - 前記複数の位相シフト測定値を補正する前記段階は：
基準基地局を判定して、判定した基準基地局を得る段階；および
前記判定した基準基地局および前記複数の位相シフト測定値に基づいて、前記複数の補正位相シフトを決定する段階；
から成ることを特徴とする請求項６記載の方法。 - 通信システムにおいてハンドオフを行う装置であって：
遠隔装置の未補正位相シフトを測定して測定位相シフトを生成する手段であって、基地局の送信信号および前記基地局で受信された対応する信号間の時間に基づく前記未補正位相シフトを測定して測定位相シフトを生成する手段；
前記測定する手段に結合され、前記測定位相シフトを位相シフト・スレシホルドと比較して比較結果を生成する手段；
前記比較する手段に結合され、前記測定位相シフトを補正して補正位相シフトを生成する手段であって、第２基地局の送信信号および前記第２基地局で受信された対応する信号間の時間に基づき前記未補正位相シフトを調節することに基づいて、前記補正位相シフトを生成する手段；および
前記補正する手段に結合され、前記補正位相シフトおよび前記比較結果に基づいて、前記遠隔装置をハンドオフする手段；
から成ることを特徴とする装置。 - 前記スペクトラム拡散通信システムは、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）通信システムであることを特徴とする請求項８記載の装置。
- 前記遠隔装置をハンドオフする前記手段は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）プロトコルから高度移動電話サービス（ＡＭＰＳ）プロトコルに前記遠隔装置をハンドオフする手段を備えていることを特徴とする請求項８記載の装置。
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