JP4021620B2

JP4021620B2 - セルラー移動無線システムにおけるハンドオフを改善する方法およびシステム

Info

Publication number: JP4021620B2
Application number: JP2000526082A
Authority: JP
Inventors: サラ、マズル; ボ、ハゲルマン
Original assignee: テレフオンアクチーボラゲットエルエムエリクソン（パブル）
Priority date: 1997-12-19
Filing date: 1998-11-27
Publication date: 2007-12-12
Anticipated expiration: 2018-11-27
Also published as: CA2315100A1; US6580910B1; CN1171492C; JP2001527360A; AU1987899A; BR9813612A; CA2315100C; WO1999033304A1; CN1282496A

Description

【０００１】
（発明の背景）
（技術分野）
本発明は、一般に、移動無線通信分野に関し、より詳細には、無線基地局間における移動無線端末のハンドオフを改善する方法およびシステムに関する。
【０００２】
（関連技術の説明）
セルラー移動無線システムでは、移動無線端末（移動局すなわちＭＳ）は１つのセルから他のセルへ移動することができる。したがって、１つのセルの無線基地局（ＢＳ）から他のセルの無線ＢＳへこれらのＭＳをハンドオフ（セル間ハンドオフ）できる必要がある。サービスＢＳから目的ＢＳへＭＳのハンドオフが実行される場合、目的ＢＳの選択は、典型的には、（重要度の降順で）以下の３つの基準に基づいて行われる。すなわち、（１）ハンドオフ後に考慮される接続の期待向上品質についての情報（「自分の利益」の側面）と、（２）他の接続の期待低下品質についての情報（「親切さ（courtesy）」の側面）と、（３）考慮される目的ＢＳのトラヒック負荷についての情報（「可用性」の側面）とである。
【０００３】
この点については、狭い送受信ビーム（ローブ）を無線ＢＳからサービスを受けるＭＳへより正確に向けるために、セルラー移動無線システムの無線ＢＳに（指向性）アンテナ・アレイすなわち「スマート・アンテナ」が導入されてきた。これらの指向性狭ビーム・アンテナを使用すると、セルラーシステムにおける搬送波対干渉波比（Ｃ／Ｉ）を改善するとともに、システムのトラヒック処理容量を増加させる。このため、指向性アンテナ・アレイを備えた無線ＢＳを含むセルラーシステムにもたらされる利点を利用する効果的なハンドオフ手法を提供する必要が生じている。
【０００４】
ＰＣＴ出願、第PCT/SE95/00764（WO96/00484）号は、アンテナ・アレイによって測定された空間情報の使用に基づくセル間（セル内）ハンドオフ方法を開示している。スウェーデン特許出願第9702597-7(P08214)号は、アレイ・アンテナを含む無線ＢＳで使用されるセル間ハンドオフ方法を開示している。これらの方法を使用すると、ハンドオフが発生する前にＢＳからの送信に使用された到着方向（ＤＯＡ）情報に関する情報は、サービス送信機／受信機によって、ハンドオフが発生した後に使用する目的トランシーバに対して使用可能になる。しかし、これらの従来の方法に共通する欠点は、これらの方法がともにセル間ハンドオフに限定して対処していることである。したがって、アンテナ・アレイすなわち「スマート・アンテナ」が使用されているときにセル間ハンドオフを処理する改善された方法が求められている。
【０００５】
（発明の要約）
セルラー網無線ＢＳにおけるアレイ・アンテナの使用は、ハンドオフ中に複数の無線ＢＳから最適の目的無線ＢＳを選択する必要性を生じさせる。これらの無線ＢＳは、無指向性アンテナ，セクタ・アンテナおよびアレイ・アンテナを使用することができる。また、目的ＢＳでトラヒック・チャネルを選択できるという付随の必要性もある。
【０００６】
このため、本発明が対処する課題は、システムがアレイ・アンテナを備えたＢＳを含む場合に、ハンドオフ・アルゴリズムによって使用されるための測定の提供方法である。本発明が対処する別の課題は、セル間ハンドオフが発生した直後の目的ＢＳにおける狭ビームの使用方法である。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、ハンドオフに先立ってセル間ハンドオフが発生した後の通信に使用される狭ビームの経路損失および方向を適切に決定する方法およびシステムであって、ＭＳのハンドオフ用の目的ＢＳが少なくとも２つの候補目的ＢＳから選択され、候補目的ＢＳの少なくとも１つがアレイ・アンテナを備える、方法およびシステムを提供することにある。結果として取り出された測定情報は、目的ＢＳと使用すべきトラヒック・チャネルとを選択するハンドオフ・アルゴリズムで使用できる。
【０００８】
本発明の別の目的は、セル間ハンドオフに先立ってセル間ハンドオフが発生した後の通信に使用される狭ビームの経路損失および方向を適切に決定する方法およびシステムであって、ＭＳのハンドオフ用の目的ＢＳが少なくとも２つの候補目的ＢＳから選択され、候補目的ＢＳの少なくとも１つがアレイ・アンテナを備える方法およびシステムで、かつ、アレイ・アンテナを備えた目的ＢＳにおける狭ローブ・トラヒック・チャネルで期待される接続品質を先立って（しかし、比較的簡単な手法で）決定する方法およびシステムを提供することにある。得られた追加測定情報は、目的ＢＳと使用すべきトラヒック・チャネルとを選択するハンドオフ・アルゴリズムで使用できる。（注：経路損失は、送信信号強度から受信信号強度を引いたものに等しい。）
【０００９】
本発明の更に別の目的は、セル間ハンドオフが発生した直後に目的ＢＳにおいて狭ビーム・トラヒック・チャネルの使用を可能にする方法およびシステムを提供することにある。
【００１０】
前述の目的および他の目的は、セル間ハンドオフを改善する方法およびシステムであって、少なくとも１つの目的ＢＳに改造受信機モジュール（ＭｏｄＲＸ）が搭載されている、方法およびシステムによって達成される。ＭｏｄＲＸは、隣接ＢＳによってサービスを受けるＭＳの測定を実行することを命令される。この測定は、少なくともＤＯＡ情報とアップリンク受信信号強度（ＳＳ−ｕｒ）情報とを含む。ＭｏｄＲＸはネットワーク・コントローラに測定情報を報告し、ネットワーク・コントローラは、ＭｏｄＲＸによって報告された測定情報に部分的に基づいて目的ＢＳの特定トラヒック・チャネルにそのＭＳをハンドオフすることを決定することができる。
【００１１】
本発明の一実施の形態では、ＤＯＡおよびＳＳ−ｕｒ測定情報は、ハンドオフされるＭＳの測定されたＤＯＡと同じＤＯＡ（たとえば、共通ローブ）をもつ１つ以上の（候補ＢＳの）空きトラヒック・チャネルに関して目的ＢＳのＭｏｄＲＸで実行された品質測定によって補足される。たとえば、これらの品質測定は、好ましくは、候補ＢＳの空きトラヒック・チャネルの干渉波のアップリンク受信信号強度（ＳＳ−ｕｒ−ｉ）を含む。その後、ＭＳからのＳＳ−ｕｒと空き候補のＳＳ−ｕｒ−ｉとは、ＭＳの既知のアップリンク送信信号強度（ＳＳ−ｕｔ）と一緒に、目的ＢＳとトラヒック・チャネルとを選択するために使用されるハンドオフ・アルゴリズムに対する入力として使用される。
【００１２】
本発明の第２の実施の形態では、ＭｏｄＲＸによって測定され報告されたＤＯＡは、ハンドオフ決定が行われた後でネットワーク・コントローラによって使用されて、ＭｏｄＲＸによって報告された（ＤＯＡ情報からの）方向に送信するよう目的ＢＳに命令する。
【００１３】
本発明の重要な技術的利点は、ハンドオフされるべきＭＳと、同じＤＯＡに発生するかもしれない狭ローブ・目的トラヒック・チャネルの干渉波とに関するＤＯＡ情報を報告することにより、ネットワーク・コントローラが、簡単なハンドオフ・アルゴリズムを使用して、たとえばＣ／Ｉのような比較可能な基準を用いてあらゆるタイプのＢＳに対して狭ローブ・トラヒック・チャネルおよび広ローブ・トラヒック・チャネルのどちらか１つを選択できることである。
【００１４】
本発明の別の重要な技術的利点は、最初に目的ＢＳで広ローブを使用する従来の方法とは異なり、使用可能なハンドオフ方法が、ハンドオフ直後に狭ローブの使用を可能にし、目的ＢＳに（新しい）ＤＯＡを見つけたのち、狭ローブを使用することである。
【００１５】
本発明の更に別の重要な技術的利点は、反射ビームが使用すべき最良のビームであっても、使用されるハンドオフ方法が、ハンドオフされるべきＭＳから目的ＢＳまでの最良狭ローブＤＯＡ情報を識別することである。
【００１６】
本発明の更に別の重要な技術的利点は、たとえば、エリクソンＣＭＳ８８移動通信システムのような確実に普及している移動通信システムが、ハンドオフ前に「確認」（すなわち、目的ＢＳでＳＳ−ｕｒをチェックすること）を実行しながら、ＳＳ−ｕｒを測定することができるモジュールをＢＳに含むことである。このため、特殊化されたＭｏｄＲＸは、既存の測定モジュールにＤＯＡ測定装置を追加するという既存の測定モジュールの改造でよい。したがって、ＤＯＡその他の測定を実行するために必要な手順および信号プロトコルは、既存のモジュールですでに使用可能である。
【００１７】
添付の図面を参照して以下の詳細な説明に言及することにより、本発明の方法および装置をより完全に理解できるであろう。
本発明の好適な実施の形態およびその利点は、図面の図１から図４を参照することにより最も良く理解される。類似の参照符号は、各図面の類似かつ対応する部分に使用されている。
【００１８】
本質的に、本発明は、エリクソンによって開発された確認手順に基づくセル間ハンドオフ方法を提供しており、この方法は、ＩＳ−５４，ＩＳ−１３６およびパシフィック・ディジタル・セルラー（ＰＤＣ）規格用のハンドオフと一緒に適用可能である。このため、エリクソンの移動通信システムでは、移動体通信交換局（ＭＳＣ）にハンドオフ要求が送られると、ＭＳＣは、目的セルを選択し、その目的セルのＢＳ内のモジュールに命令して確認手順を実行させる。エリクソンのシステムでは、そのようなモジュールは、ＩＳ−１３６規格では位置および確認モジュール（ＬＶＭ）と呼ばれ、ＰＤＣ規格では確認受信機（ＶＲＸ）と呼ばれる。この確認機能の主目的は、目的セルにおけるＭＳの存在を確認することである。確認用モジュールは、（ハンドオフ前の）旧チャネルに同調し、旧チャネル上のＭＳの存在を確認する。その後、確認の結果はＭＳＣに送られる。
【００１９】
本発明によれば、候補目的ＢＳ（ハンドオフされるＭＳを引き受ける候補）によって実行された「アップリンク」測定の確認は、通常のＳＳ測定だけでなくＤＯＡ測定を含む。これらのＳＳおよびＤＯＡ測定は、最適な目的ＢＳおよびトラヒック・チャネルをＭＳＣに選択させるために、少なくとも２つの候補目的ＢＳによってＭＳＣに報告される。ＤＯＡ情報は、指向性ダウンリンク狭ローブの送信を容易にするためにハンドオフ直後にも使用される。狭ローブ・トラヒック・チャネルの選択は、ＤＯＡ情報だけを根拠にしてよい。これに替わるものとして、狭ローブ・トラヒック・チャネルの選択は、ＤＯＡ情報と、ＭＳに対して決定されているＤＯＡにおけるアップリンク狭ビームを使用する候補目的ＢＳの空きトラヒック・チャネルで実行される品質（たとえば、妨害「Ｉ」）のアップリンク測定とを根拠にしてよい。この情報は、ハンドオフ前に（たとえば、イベント駆動型で）実行された測定、または、定期的に（周期的に）実行され収集された測定によって得ることができる。
【００２０】
図１は、従来のセル間ハンドオフ方法を示す模式図であり、ＤＯＡ情報は、新しいトラヒック・チャネルによって直ちに再利用される。無線基地局ＢＳ０は、有線接続１０２を介してＭＳＣ１０１に接続されている。無線基地局ＢＳ０は、アレイ・アンテナと、（明白には示していない）複数のトランシーバ・モジュール（ＴＲＸ）とを含む。移動無線端末（ＭＳ）は、セル間ハンドオフ手順によって１つのＴＲＸから同じ無線基地局ＢＳ０の他のＴＲＸへハンドオフされる。無線基地局ＢＳ０送信は狭ローブ１０３，１０５によって図１に示されており、これらの狭ローブはともに同じＤＯＡを有する。ＤＯＡ情報は、無線基地局ＢＳ０のメモリ位置に情報を格納し更新することによって１つのＴＲＸから他のＴＲＸへ利用可能にされる。
【００２１】
図２は、本発明の好適な実施の形態による、セル間ハンドオフを説明するために使用できる例示の移動無線システム２００の模式図である。移動無線システム２００は、複数の無線基地局を含む。３つのそのような無線基地局（たとえば、ＢＳ１，ＢＳ２およびＢＳ３）が示されているが、４つ以上のそのような無線基地局（たとえば、ＢＳ１，.....，ＢＳｎ）をシステム２００に含めることができる。図示の無線基地局は、通信リンク２０１を介して有線網に接続されている。有線網はたとえばＭＳＣ２０２を含む。この実施の形態では、無線基地局ＢＳ１から他の無線基地局ＢＳ２またはＢＳ３へハンドオフ中の移動無線端末ＭＳ２０３が示されている。
【００２２】
図３は、図２に示した移動無線システム２００で本発明の好適な実施の形態を実現するために使用され得る例示のセル間ハンドオフ方法の流れ図である。ステップ３０１では、移動無線端末ＭＳ２０３は、無線基地局ＢＳ１によってサービスされるセルの周辺に位置している。この実施の形態の場合、無線基地局ＢＳ１は全指向性アンテナを含む。この時点では、移動無線端末ＭＳ２０３は、隣接基地局から受信された信号のダウンリンク測定をすでに実行しており、移動体支援ハンドオフ（ＭＡＨＯ）と通常呼ばれる手順に従うことによってＭＳＣ２０２にその結果を報告していると想定されたい。
【００２３】
ステップ３０３では、ＭＳＣ２０２は、（ＭＡＨＯ測定結果を含むある種の基準に基づいて）複数の無線基地局ＢＳｎの１つ（たとえば、ＢＳ２またはＢＳ３）に移動無線端末ＭＳ２０３をハンドオフすることが望ましいと決定する。
【００２４】
ステップ３０５では、ＭＳＣ２０２は、無線基地局ＢＳ２，ＢＳ３に命令して、移動無線端末ＭＳ２０３からそれのトラヒック・チャネル上をそのサービス無線基地局ＢＳ１に送信されたアップリンク信号で測定された各ＳＳおよびＤＯＡ情報を報告させる。望ましくは、トラヒック・チャネルのパラメータ（たとえば、周波数やタイム・スロット）は命令メッセージに示されている。これらの測定は、従来の方法を使用して各ＤＯＡを決定し、各アップリンク受信信号強度（ＳＳ−ｕｒ）を測定したのち、各ＤＯＡおよびＳＳ−ｕｒ情報をＭＳＣ２０２に報告することによって、無線基地局ＢＳ２，ＢＳ３でなされる。
【００２５】
ステップ３０７では、干渉波（Ｉ）（すなわち、空きトラヒック・チャネルで受信された受信信号強度ＳＳ−ｕｒ−ｉ）がＭＳＣ２０２に報告される。この情報の検索は、ハンドオフがすぐ行われる場合はイベント駆動型で行われ、全チャネルおよび／またはＤＯＡについてはＭＳＣ２０２に周期的に報告される。
【００２６】
ステップ３０９では、ＭＳＣ２０２で実行されるハンドオフ・アルゴリズムは、ハンドオフのために使用される目的無線基地局（たとえば、ＢＳ２またはＢＳ３）およびトラヒック・チャネル（ＴＣＨ）を選択する。この選択は、少なくとも１つの候補トラヒック・チャネルに対して少なくともＤＯＡ，ＳＳ−ｕｒおよびＳＳ−ｕｒ−ｉを含む報告された情報に基づいている。
【００２７】
ステップ３１１では、ＭＳＣ２０２は、選択された無線基地局（たとえば、ＢＳ２）にハンドオフ命令を送る。ハンドオフ命令メッセージは、その無線基地局用のＤＯＡ情報、または、これに替わるものとして、（無線基地局ＢＳ２で所定の時間の間格納され得る）以前に報告されたＤＯＡへの参照を含む。
【００２８】
ステップ３１３では、ハンドオフ命令が実行され、これは、ハンドオフ命令のＤＯＡ情報によって指定された方向に、ハンドオフされた移動無線端末ＭＳ２０３に狭ビームＴＣＨダウンリンクを向けることを含む。
【００２９】
図４は、図２に示した例示の移動無線システム２００の詳細を説明する模式図である。無線基地局ＢＳ２（または、ＢＳ２，.....，ＢＳｎ）は、広ローブおよび狭ローブの送受信ローブを空間的に向けることができるアンテナ・アレイ４０１を含む。これらのアンテナ動作の制御は、アンテナ・スイッチ４０３にスイッチ・コマンドを送る制御装置４０２によって指定される。無線基地局ＢＳ２は、コンバイナ４０７および分配器４０８を介してアンテナ・スイッチ４０３に接続された複数の送信機ＴＸ４０５および受信機ＲＸ４０６を含む。本発明によれば、特殊化された受信機モジュールＭｏｄＲＸ４０９は、ＳＳ測定装置４１１におけるアップリンクＳＳ測定とＤＯＡ測定装置４１２におけるＤＯＡ測定とを実行する。ＳＳ測定およびＤＯＡ測定は、ＳＳ測定装置４１１およびＤＯＡ測定装置４１２とともにアンテナ・スイッチ４０３およびＭｏｄＲＸ４０９を制御する制御装置４０２の制御下で既知の方法を使用して実行される。アンテナ・アレイ４１３を備えた第２の無線基地局ＢＳ３も示されている。無線基地局ＢＳ３は、無線基地局ＢＳ２と同様に機能しかつ構成されている。
【００３０】
無線基地局ＢＳ１とＭＳＣ４１４との間の接続が示されている。ＭＳＣ４１４は、ハンドオフ・アルゴリズムを実行するとともに無線基地局および移動無線端末ＭＳ４１７に適切なハンドオフ命令を与えるために使用されるプロセッサ４１５およびメモリ装置４１６を含む。この例示の実施の形態では、ＭＳ４１７がＢＳ１からＢＳ２へハンドオフされている。
【００３１】
異なる実施の形態の場合（図４も参照すると）、ＳＳおよびＤＯＡ測定用に特殊化された受信機ＭｏｄＲＸを使用することに替わり得るものは、ＳＳおよびＤＯＡ測定機能を備えた受信機ＲＸ４０６の少なくともいくつかを搭載して、これらの受信機を各無線基地局（たとえば、この場合にはＢＳ２）とのトラヒックに割り当てられていない周波数に同調させて、適切な測定を実行することである。
【００３２】
本発明の方法および装置の好適な実施の形態を添付図面に示すとともに前述の詳細な説明で説明してきたが、本発明は、開示した実施の形態に限定されるのではなく、特許請求の範囲によって詳述かつ定義されるとおり、本発明の趣旨から逸脱することなしに、多数の再構成，修正および代用が可能であることが理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】新しいトラヒック・チャネルによってＤＯＡ情報が直ちに再利用される従来のセル間ハンドオフを示す模式図である。
【図２】本発明の好適な実施の形態によるセル間ハンドオフを説明するために使用できる例示の移動無線システムの模式図である。
【図３】図２に示した本発明の好適な実施の形態を実現するために使用できる例示のセル間ハンドオフの流れ図である。
【図４】図２に示した例示の移動無線システムの詳細を示す模式図である。

Claims

移動通信システムでセル間ハンドオフを実行する方法であって、
少なくとも１つの候補目的基地局で、移動端末によってサービス無線基地局へ送信されたアップリンク信号から信号強度および到着方向パラメータを測定するステップと、
前記測定された信号強度および到着方向パラメータをネットワーク・コントローラへ報告するステップと、
前記ネットワーク・コントローラが、前記測定されたパラメータを使用して、前記少なくとも１つの候補目的基地局を含む少なくとも２つの候補目的基地局から目的基地局を選択するステップと、
前記選択された目的基地局に命令して、前記移動端末の前記ハンドオフを完了させるステップと、
を含む、方法。
前記命令するステップが、
前記目的基地局に対する命令メッセージに前記測定された到着方向パラメータを含めるステップと、
前記命令メッセージに応答して、前記目的基地局が、前記ハンドオフの直後に、前記到着方向パラメータに関連する方向に狭ローブを送信するステップとを含む、
請求項１記載の方法。
前記命令するステップが、
前記目的基地局に対する命令メッセージに前記到着方向パラメータに関連する参照を含めるステップと、
前記命令メッセージに応答して、前記目的基地局が、前記到着方向パラメータを検索して、前記ハンドオフの直後に前記到着方向パラメータに関連する方向に狭ローブを送信するステップとを更に含む、
請求項１記載の方法。
前記測定するステップが、前記到着方向パラメータによって示された方向に狭ローブ空き候補トラヒック・チャネルで干渉波の信号強度を測定するステップを更に含む、請求項１記載の方法。
移動通信システムでセル間ハンドオフを実行する方法であって、
少なくとも１つの候補目的基地局で、移動端末によってサービス無線基地局へ送信されたアップリンク信号から信号強度および到着方向パラメータを測定するステップと、
前記信号強度および到着方向パラメータをネットワーク・コントローラへ報告するステップと、
前記報告された信号強度パラメータがしきい値より大きいかどうかまたはしきい値に等しいかどうかを決定するステップと、
前記報告された信号強度パラメータが前記しきい値より大きいか等しい場合、前記目的基地局に命令して、前記到着方向パラメータに関連する方向で狭ローブを使用して前記移動端末の前記ハンドオフを完了させるステップと、
を含む、方法。
移動通信システムでセル間ハンドオフを実行する方法であって、
少なくとも１つの候補目的基地局で、移動端末によってサービス無線基地局へ送信されたアップリンク信号から信号強度および到着方向パラメータを測定するステップと、
前記測定されたパラメータをネットワーク・コントローラへ報告するステップと、
前記ネットワーク・コントローラが、前記測定されたパラメータを使用して複数の空きトラヒック・チャネルからトラヒック・チャネルを選択するステップと、
選択された目的基地局に命令して、前記測定するステップから決定された方向で狭ローブを使用して前記ハンドオフを完了させるステップと、
を含む、方法。
前記測定するステップが、前記少なくとも１つの候補目的基地局で、空きトラヒック・チャネル上で狭ローブで前記到着方向に少なくとも１つのアップリンク干渉信号から干渉波信号強度パラメータを測定するステップを更に含む、請求項６記載の方法。
移動通信システムでセル間ハンドオフを実行するシステムであって、
ネットワーク・コントローラと、
移動端末によってサービス無線基地局へ送信されたアップリンク信号から信号強度および到着方向パラメータを測定する測定装置を有する少なくとも１つの候補目的基地局と、
前記測定された信号強度および到着方向パラメータを前記ネットワーク・コントローラへ報告し、該ネットワーク・コントローラが、前記測定された信号強度および到着方向パラメータを使用して前記目的基地局を選択し、該選択された目的基地局に命令して前記移動端末の前記ハンドオフを完了させる手段と、
を含む、システム。
前記測定装置が、改造された受信機モジュールを含む、請求項８記載のシステム。
前記命令する手段が、前記選択された目的基地局に命令して、前記報告された到着方向パラメータに関連する方向で狭ローブを使用して前記移動端末の前記ハンドオフを完了させる手段を含む、請求項８記載のシステム。
無線基地局であって、
指向性アンテナと、
無線端末からサービス無線基地局へ送信された信号に関連する到着方向およびアップリンク受信信号強度を測定する手段と、
前記測定された到着方向および前記測定されたアップリンク受信信号強度をネットワーク・コントローラへ報告する手段と、
前記サービス無線基地局からの前記無線端末のハンドオフを完了させる命令を前記ネットワーク・コントローラから受信する手段であって、前記無線基地局が前記無線端末に対して非サービス無線基地局である、手段と、
を含む、無線基地局。
前記到着方向の狭ローブを含む少なくとも１つの空きトラヒック・チャネルの品質を測定する手段を更に含み、
前記測定された到着方向および前記測定されたアップリンク受信信号強度を前記ネットワーク・コントローラへ報告する前記手段が、前記測定された品質を報告する手段を含む、
請求項１１記載の無線基地局。