JP4057065B2 - 移動電話システムにおけるパイロット隣接リストの組み合わせ方法及びその装置 - Google Patents
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Description
I.発明の背景
本発明は、移動通信システムに係わる。特に、本発明は、移動通信ユニットに、例えば符号分割多元接続方式（ＣＤＭＡ）で用いられる可能なハンドオフの候補を識別するのに用いられるものであって、単一の隣接基地局のリストを供給する隣接リストの組み合わせ方法及び装置に関する。
II.関連技術の説明
符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）変調技術を使用することは、多数のシステムユーザがいる通信を促進するいくつかある技術のうちの一つである。多元接続通信システムにおいてＣＤＭＡ技術を使用することは、“衛星又は地上中継器を用いるスペクトル拡散多元接続通信システム”と題する米国特許第４，９０１，３０７号（’３０７特許）及び“ＣＤＭＡセルラ電話システムにおいて信号波形を発生させるためのシステム及びその発生方法”と題する米国特許第５，１０３，４５９号（’４５９特許）に開示されており、これら両者は本発明の譲受人に譲渡されており、参考のためにここに組み込まれている。
’３０７特許及び’４５９特許において、それぞれトランシーバを有する多数の移動電話システムユーザが、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）スペクトル拡散通信信号を用いる衛生中継器又は地上基地局（基地局あるいはセル−サイトとして知られている）を介して通信する多元接続技術が開示されている。ＣＤＭＡ技術を用いることにより、他の多元接続技術を用いることにより達成可能なものよりも非常に高いスペクトル効率が得られる。
典型的なＣＤＭＡセルラ通信システムでは、各基地局は“パイロット搬送”信号（あるいは短縮するとパイロット信号）を送信する。パイロット信号は、共通の擬似ランダム雑音（ＰＮ）拡散コードを用いて各基地局によって常に送信される、変調されない直接拡散されたスペクトル拡散信号である。パイロット信号を用いることにより、移動局で最初にシステムの同期、すなわちタイミングが得られ、さらにパイロット信号によりコヒーレントな復調のための位相基準と、ハンドオフの判定のための基地局間の信号強度比較の基準が与えられる。
パイロット信号は、同一のＰＮ拡散コードを用いるが異なるＰＮオフセットをともなう各基地局により送信される。例えば、本発明ではパイロット信号拡散コードは２15のＰＮコード長を有する。この例の場合、オフセットが６４のＰＮチップ毎に増加する場合にゼロオフセットから５１１の異なるオフセットがある。パイロット信号が一の移動局により他のそれとを識別可能にし、これによりそれらが始まるところからの基地局間の差異となるのはこのＰＮオフセットである。同一のパイロット信号コードを用いることにより、移動局はすべてのパイロット信号コード位相を通じて一回の探索により、システムのタイミング同期を探すことができる。それぞれのＰＮオフセットにとって相関関係にある工程により決定された最も強度の高いパイロット信号は、容易に識別可能である。識別されたパイロット信号は、最近接の基地局により送信されたパイロット信号と一致する。しかしながら、地形学により常にこうなるとは限らない。この現象は、以下に説明される隣接リスト更新メッセージを発生させる現在の方法における問題を生じさせる。さらに詳細なパイロット探索技術は、“セルラ通信システムにおけるパイロット信号探索技術”と題された米国特許第５，５７７，０２２号（’０２２特許）に開示されている。この特許は本発明の譲受人に譲渡されており、参考のためにここに組み込まれている。
また、各基地局は、移動局で付加的な同期、システム時間、及び他の頭上制御情報を得るのに用いられ、変調され、エンコードされインターリーブされ、直接拡散されたスペクトル拡散信号である同期チャネル信号を送信する。システムの識別やネットワークの識別、パイロットシーケンスのオフセットインデックス、長コード状態、他の時間パラメータの他に現在のシステム時間、及びページングチャネルデータ率はこの同期チャネルにのせて送信される。パイロットＰＮシーケンズのオフセットインデックスは、ゼロオフセットのパイロットＰＮシーケンスからオフセット値を識別することは注目すべきことである。同期チャネル信号は、パイロットチャネルとして同一のパイロットＰＮシーケンスオフセットを用いて逆拡散される。
各基地局は、少なくとも一つのページングチャネルをのせたページング信号も送信する。このページング信号は変調されインターリーブされ、波長が変えられ、直接拡散されたスペクトル拡散信号であって、この拡散信号は制御及び頭上情報を含む。ページングチャネルは、世界的に移動可能な局とページを含めて特定次数（specific order）で送信するのに用いられる。ページングチャネルにのせた頭上メッセージは、システムパラメータのメッセージを含む。このメッセージは、一般のシステム及び基地局の頭上情報と；システムに接続する時に、接続チャネルにのせた移動局により用いられる情報を含む接続パラメータメッセージと；移動局に対し、隣接する基地局のパイロット信号ＰＮシーケンスのオフセットを識別する隣接リスト更新メッセージを含む。長コード状態のメッセージが送信された同期チャネルは、移動局によりスクランブルされた信号のページングチャネルを逆スクランブルさせるのに用いられる。同期チャネル信号のように、パイロットチャネルとして同一のパイロットＰＮシーケンスのオフセットを用いて拡散及び逆拡散される。
各基地局は、多数のトラフィックチャネルの中から選択された一つのチャネルにのせて意図された移動局にユーザ情報を送信する。そして、各移動局は、移動局の特定の情報を受信するために固有のトラフィックチャネルに割り当てられる。トラフィックチャネル信号は変調され、インターリーブされ、スクランブルされ、直接拡散されたスペクトル拡散された信号であり、移動局にそれぞれのトラフィックチャネルにのせて送信される。同期チャネルのメッセージ中の受信された情報は、移動局がスクランブルされた信号のトラフィックチャネルを逆スクランブルするのに用いられる。
基地局の種々のチャネルに関する変調方式のさらに詳細な説明は、’４５９特許に述べられている。
今日のＣＤＭＡシステムでは、移動局は複数のレシーバ、あるいはダイバーシティ受信を利用して多重通路フェージングの問題と戦っている。ダイバーシティ受信機を用いると、定められた基地局により送信された多数の信号を同時に復調するが、異なる伝搬通路を通る。多数の復調された推定値は結合され、データの推定値を改善させる。ダイバーシティ受信機は“ＣＤＭＡセルラ電話システムにおけるダイバーシティ受信機”と題された英国特許第５，１０９，３９０号（’３９０特許）に開示されている。この特許は本発明の譲受人に譲渡されており、参考のためにここに組み込まれている。移動局におけるダイバーシティ受信はまた、移動局がセル間を移り変わる時のように、一度に単一の基地局より多くの基地局と通信可能とする。これは以下で説明する軟ハンドオフにとって重要な概念である。
ハンドオフは工程を説明するのに一般的に用いられる用語である。これにより、移動局が単一の有効領域又はセルよりも広い領域を移動する時にも、移動電話交換局（ＭＴＳＯ）としても知られた移動局と基地局コントローラとの間の通信が続けられる。従来のセルラ電話システムでは、実現されたハンドオフ方式は、移動電話が２つのセル間の境界を越える時にも通話を可能にすることを目的としている。通話を処理するセルの基地局内のレシーバが移動局からの受信信号強度が所定のしきい値よりも下に落ちたことを察知した時、１つのセルから他のセルへのハンドオフは開始される。信号強度が低くなった兆しは、移動電話がセルの境界に近いことを意味する。信号レベルが所定のしきい値よりも下になった時、基地局は、隣接基地局が現在の基地局よりもより信号強度の高い移動電話信号を受信するか否かの判定をシステムコントローラに求める。
現在の基地局の要求に対して、システムコントローラはハンドオフ要求とともに隣接の基地局にメッセージを送信する。現在の基地局に隣接する基地局は、特定のチャネルにのった移動電話からの信号を探索する特別のスキャンレシーバを用いる。隣接する基地局の一つが適切な信号レベルをシステムコントローラに報告すると、そのときにハンドオフが試みられる。
新しい基地局で用いられるチャネルセットから空いているチャネルが選択されたときに、ハンドオフが開始される。制御メッセージは現在の移動電話に送られ、該移動電話に現在のチャネルから新しいチャネルへスイッチするよう命令する。同時に、システムコントローラは第１の基地局から第２の基地局への通話をスイッチする。上記ハンドオフ方法は、第１の基地局から第２の基地局へ通話が転送されるときの通話継続状態のオーバーラップがないため、“ハード”ハンドオフとして知られている。ハードハンドオフのスイッチ機能は“切断前生成”結合と考えることができる。
対照的に、近年のＣＤＭＡシステムではソフトハンドオフが用いられる。この手法は“ＣＤＭＡセルラ通信システムにおけるソフトハンドオフを援助する移動局”と題された米国特許第５，２６７，２６１号（’２６１特許）と、“ＣＤＭＡセルラ電話システム通信におけるソフトハンドオフを提供する方法及びそのシステム”と題された米国特許第５，１０１，５０１号（’５０１特許）に開示されており、両者は本発明の譲受人に譲渡されており、参考のためにここに組み込まれている。
ソフトハンドオフに援助される移動局においては、移動局は強力なパイロット信号を常に探索する。合理化するために、パイロット信号の探索工程は、能動集合、候補集合、隣接集合及び残存集合からなる識別可能な４組のパイロットオフセットが定義される。能動集合は、移動局が通信する基地局あるいは領域を識別する。候補集合は、パイロット信号が能動集合の要素とするのに充分な信号強度で受信されるための基地局あるいは領域を識別するが、基地局により能動集合内には配置されていない。隣接集合は、移動局との通信を確立するための候補となるような基地局あるいは領域を識別する。残存集合は、現在のシステムにおける他の可能なパイロットオフセットのすべてを有する基地局あるいは領域を識別し、現在の能動、候補及び隣接集合内のパイロットオフセットを除外する。
移動局とＭＴＳＯとの間のシステム通信では、移動局には、隣接セルの基地局に対応するＰＮオフセットからなる隣接リスト更新メッセージが与えられる。さらに、移動局には、移動局が通信すべき基地局と対応する少なくとも一つのパイロット信号を識別するメッセージが与えられる。これらのリストはそれぞれ、パイロット信号の隣接集合及び能動集合として移動局に蓄積され、状況の変化として更新される。
以下に示すように、能動、候補、隣接及び残存集合で識別された各パイロット信号の信号強度を判定する探索が命令される。ある可能な探索技術では、能動及び候補集合内のすべてのパイロット信号がまず測定され、それから隣接集合内の第１のパイロット信号の信号強度が求められる。そして、能動及び候補集合のパイロット信号が隣接集合の第２のパイロット信号に従って再び測定され、この動作は最後の隣接集合のパイロット信号が求められるまで続けられ、その後残存集合の最初のパイロット信号が求められる。このサイクルは能動、候補集合等の再測定により続けられる。さらに詳細な探索工程は、前述の’０２２特許に開示されている。
移動局から地上局への通信が確立されたとき、移動局は種々の隣接基地局から送信された識別可能なパイロット信号の信号強度をスキャンし続ける。パイロット信号が予め定められ、Ｔ＿ＡＤＤとして表示された信号強度レベルを超えたとき、パイロット信号が移動局の候補集合に付加され、すべての能動及び候補集合のパイロット信号、これらそれぞれの信号強度と位相遅延を識別するメッセージがＭＴＳＯに送られる。この位相遅延情報は、移動局に関する各パイロットのラウンドトリップ遅延時間を判定するＭＴＳＯにより用いられる測定値である。ＭＴＳＯはパイロット強度測定情報を受け取ると、Ｔ＿ＡＤＤを越えたパイロット信号を移動局の能動集合内に配置し、移動局が通信すべき能動集合に含まれたすべてのパイロット信号を含む移動局にメッセージを送る。また、ＭＴＳＯは能動集合内の新たなパイロット信号に対応する基地局へ情報を送信し、この基地局が移動局と通信を確立する局であることを知らせる。このようにして、移動局の能動集合内のパイロット信号により識別されたすべての基地局を通じてこの移動局の通信のルーティングがなされる。
移動局が複数の基地局と通信しているとき、他の基地局と共にこれら基地局のパイロット信号の信号強度は上記移動局によりスキャンされる。能動集合のパイロット信号に対応するパイロット信号が、Ｔ＿ＤＲＯＰとして表示される所定のしきい値以下になると、Ｔ＿ＴＤＲＯＰとして表示された所定の時間、移動局はパイロット強度測定メッセージを発生させ送信し、結果を報告する。ＭＴＳＯはこのメッセージを少なくとも一つの基地局を介して移動局が通信しているところを通じて受信する。そのとき、ＭＴＳＯは、移動局で測定されたパイロット信号の強度がしきい値よりも下となる基地局を通じた通信を終結することを判定できる。
基地局を通じた通信を終結したと判定すると、ＭＴＳＯは移動局が通信するところの能動集合のパイロット信号を識別する新たなメッセージを生成する。能動集合のパイロット信号を識別するこのメッセージには、移動局との通信が終結された基地局のパイロット信号は識別されない。また、ＭＴＳＯは、能動集合内では識別されない基地局へ、移動局との通信を終結する情報を送信する。能動集合のパイロット信号を識別するメッセージを受信すると移動局はもはや能動領域内にはパイロット信号のない基地局からの信号を処理することを停止する。このようにして、移動局の能動集合内のパイロット信号により識別される基地局のみを通じて移動局の通信のルーティングがなされる。予め能動集合内で識別された一つよりも多いパイロット信号があり、現在はただ一つのパイロット信号がある場合、移動局は、移動局の能動集合内で識別されたパイロット信号に対応する一つの基地局とのみ通信する。
ハンドオフの間中少なくとも一つの基地局を介してＭＴＳＯと移動局が通信するため、それらの間の通信が中断することはない。他のセルラ通信システムにおいて用いられる従来の“生成前切断”技術に対して、その本来備わった“切断前生成”通信であるため、通信におけるソフトハンドオフにより重要な利益が与えられる。
“ピンポン”として注目される現象が非常に低いため、ソフトハンドオフは、ハードハンドオフに比較して通話が途絶えることはおそらくずっと少ない。“ピンポン”という現象は、２つのセルの間の境界近くに移動電話が位置する場合に生じる。この状況においては、信号レベルは両基地局で変動する傾向にある。この信号レベルの変動により、２つの基地局の間で通話が交互に回すための繰り返される要求がなされる。このような付加的な不必要なハンドオフ要求により、移動局がチャネルスイッチの命令を誤認識したり、全く命令を識別できなかったりする可能性が高くなる。さらに、この状況は、すべてのチャネルが現在使用中で、そのためハンドオフの識別に利用できないセルに意図せず送信された場合に、通話が中断される可能性も生じる。
また、上記ソフトハンドオフ技術により、単一の基地局の異なる領域の間を移動局が通過する際に、通信を継続させることができる。この方法は、“共通の基地局の領域間におけるハンドオフを実現するための方法及びその装置”と題され、１９９５年５月１３日に出願された米国特許出願第０８／４０５，６１１号に開示されている。この出願は、本発明の譲受人に譲渡されており、参考のためにここに組み込まれている。
隣接リスト更新メッセージを発生させる現在の方法は、小型のシステムで安価である一方、大都市の領域で用いた場合にはしばしば問題が生じる。それは、本方法が特に大型の隣接集合を発生させるからである。例えば、あるいシステムの隣接リスト更新メッセージは、移動局の能動集合内の各パイロット信号毎に隣接リストの結合から発生する。隣接リスト更新メッセージは、移動局がソフトハンドオフであってもそうでなくても同様に発生する。能動パイロット信号からの隣接リストの結合は、移動局に探索負担を強いる非常に大きな隣接集合を生成する。すなわち、移動局は与えられた時間枠内に限られた数のパイロット信号しか探索することができない。隣接リスト更新メッセージのパイロット信号の数は、２０というような所定の数に制限される。
この隣接リスト更新メッセージの生成方法の他の問題は、地形学に基づいたパイロット強度の誤指示である。例えば、基地局が山頂に位置することのみを理由に、移動局は何マイルも遠くに位置する基地局からの強力なパイロット信号を検出するかもしれない。また、近くの基地局のパイロットエネルギーが測定されたときに、移動局が偶然に谷間に位置したことのみを理由に、移動局はその近くの基地局からの微弱なパイロット信号を検出するかもしれない。あるシステムでは、隣接リスト更新メッセージはパイロット信号測定メッセージで識別された最初のパイロット信号を単に選択して発生し、すべての対応する隣接リストを最初に隣接リスト更新メッセージに配置する。そのとき、次のパイロット信号の近隣はリスト内に置き換えられたりする。この方法を用いると、ハンドオフが適切でないにもかかわらず非常に遠くの基地局までもが隣接リスト更新メッセージに含まれるかも知れず、一方でハンドオフにより適しているにもかかわらず近くの基地局が除外されることもありうる。
ハンドオフの候補として最も適当と思われる隣接リスト更新メッセージを発生させるよりよい方法が求められる。この方法は、隣接の基地局のリストに優先され、地形学に起因する誤ったパイロット信号強度の問題を解決するであろう。
発明の概要
一つの観点によれば、本発明は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）スペクトル拡散セルラ通信システムに蹴る隣接リスト更新メッセージを作成するためのパイロット隣接リストの組み合わせ方法であって、この方法では、少なくとも一つの基地局及び移動電話交換局を介して移動局ユーザが他のシステムユーザと通信し、そこで各基地局は前記システムにおける他の基地局に関する異なるＰＮオフセットの共通のパイロット信号を送信するものものであって：前記移動局で、基地局の信号強度と、送信されたパイロット信号と、対応する位相遅延を測定し；前記少なくとも一つの基地局を介して前記移動局からの前記ＰＮオフセットに対応する前記パイロット信号強度と前記位相遅延を前記移動電話交換局に送信し；前記移動局に対応する前記隣接リスト更新メッセージを生成し；前記隣接リスト更新メッセージを前記移動局に送信することを特徴とするパイロット隣接リストの組み合わせ方法を提供する。
他の観点によれば、本発明は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）スペクトル拡散セルラ通信システムに蹴る隣接リスト更新メッセージを作成するためのパイロット隣接リストの組み合わせ装置であって、この装置では、少なくとも一つの基地局及び移動電話交換局を介して移動局ユーザが他のシステムユーザと通信し、そこで各基地局は前記システムにおける他の基地局に関する異なるＰＮオフセットの共通のパイロット信号を送信するものものであって：前記移動局内に配置され、受信パイロット信号のパイロット信号強度を判定するためのパイロット強度測定手段と；前記移動局内に配置され、前記受信されたパイロット信号それぞれの位相遅延を判定し、これにより前記移動電話交換局により対応するラウンドトリップ遅延時間を判定するためのパイロット位相測定手段と；前記移動局内に配置され、前記受信されたパイロット信号のそれぞれについて、前記パイロットＰＮオフセット情報、前記対応するパイロット信号強度情報、及び前記パイロット位相情報を送信し、隣接リスト更新メッセージを受信する第１の通信手段と；前記移動電話交換局において、前記通信システム内の各基地局の固定された所定の隣接リストを格納するメモリと；前記移動電話交換局内に配置され、前記移動局からの前記受信されたパイロット信号のそれぞれについて、前記パイロットＰＮオフセット情報、前記対応するパイロット信号強度情報、及び前記パイロット位相情報を受信し、前記移動局に前記隣接リスト更新メッセージを送信するい第２の通信手段と；前記隣接リスト更新メッセージを生成する処理手段とを備えてなることを特徴とするパイロット隣接リストの組み合わせ装置を提供する。
さらに他の観点によれば、本発明は、第１及び第２の基地局を含む多数の基地局から移動局により受信されたパイロット信号強度をスキャンすることにより、第１の基地局から第２の基地局への移動局のハンドオフを制御するハンドオフ制御装置であって、この装置は：移動局から、移動局により受信されたパイロット信号の強度及び位相を示すデータを受信し、第１及び第２の基地局を含む能動及び候補基地局を識別する手段と；移動局に対して隣接する基地局のランク付けされたリストを決定する手段とを備えてなり、前記ランク付けされたリストは移動局により受信された各パイロット信号の強度と、受信されたそれぞれのパイロット信号に隣接するものとして基地局が見いだされた回数により定まることを特徴とするハンドオフ制御装置を提供する。
また、本発明は、第１の基地局から第２の基地局への移動局のハンドオフを制御するためのハンドオフ制御方法であって、この方法は：第１及び第２の基地局を含む複数の基地局から移動局により受信されたパイロット信号の強度をスキャンし；移動局により受信されたパイロット信号の強度及び位相を示すデータを移動局から受信し；移動局に対して隣接する基地局のランク付けされたリストを生成する；ものであって、前記ランク付けされたリストは、移動局により受信された各パイロット信号の強度と、受信されたそれぞれのパイロット信号に隣接するものとして基地局が見いだされた回数により定まることを特徴とするハンドオフ制御方法を提供する。
本発明の典型的な実施形態は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）変調技術を用いたセルラ通信システムとしてここに述べられる。このシステムでは、各基地局は共通のＰＮ拡散コードを有するパイロット信号と、他の基地局のパイロット信号の位相と同位相のオフセットを送信する。
この実施形態では、隣接リスト更新メッセージがＭＴＳＯにより生成される。このメッセージは、能動パイロット信号の信号強度の関数として、また隣接リストの潜在的な候補が能動パイロット隣接リストとして含まれる周波数の関数として生成される。加えて、各能動パイロットのラウンドトリップ遅延時間が測定されるため、非常に遠くの基地局の隣接リストは隣接リスト更新メッセージ内に含まれると考えられないだろう。
それが能動通信モードであるか、あるいはＭＴＳＯからの方向が準備されたアイドルモードであるかに拘わらず、強力なパイロット信号を常にスキャンする。移動局は、能動及び候補集合のすべてのパイロット信号、これらそれぞれの信号強度、及び測定されたパイロット信号が特に強力又は微弱になったときの相関的な位相遅延のリストを含むパイロット強度測定メッセージを送信する。他の時は、移動局は移動電話交換局（ＭＴＳＯ）から、パイロット強度測定メッセージを時々求められる。
能動集合パイロット信号を用いるＭＴＳＯにて、隣接リスト更新メッセージが生成される。代替的な形態では、候補集合のパイロット信号も用いることができる。従って、“能動／候補”という用語は、ここで両者の形態を説明するのに用いられる。
ＭＴＳＯでは、移動局から受信した各能動／候補パイロット信号に対する固定され、所定の隣接リストはメモリに引き出される。受信された各パイロット信号の位相遅延が測定され、この測定値によりラウンドトリップ遅延時間と、このラウンドトリップ遅延時間が、非常に遠い基地局を表示する所定の値を超えるか否かが判定される。しきい値を超えた場合、パイロット信号の隣接リストは隣接リスト更新メッセージに含まれて考慮されない。ラウンドトリップ遅延測定の後、識別された能動／候補パイロット信号に関連づけて、すべての所定の隣接リストの結合を形成することにより、隣接リストの結合が生成される。ハンドオフに最も適したと思われる候補を識別するため、隣接リストの結合内の各隣接基地局あるいはその要素は、重み付けした値を割り当てた計算により演算される。重み付けした値は、能動／候補パイロット信号の信号強度と同様に、対応する所定の隣接リスト内のその特別な要素を含む能動／候補パイロット信号の数に比例する。この計算は、各通信システムの望ましい動作を実現するように構成可能である。隣接リストの結合のすべての要素が一旦測定されると、その重みに応じてランク付けされ、所定の数のパイロット信号が隣接リスト更新メッセージ内の移動局に与えられる。その後移動局は、隣接リスト更新メッセージを用いて通信するのに充分な強度のパイロット信号を探索する。
【図面の簡単な説明】
本発明の他の特徴点及び利点は、対応する参照符号の付された図面とともに以下に示した典型的な実施形態を示す詳細な説明より明確になる。
図１：本発明に係る典型的なＣＤＭＡセルラ電話システムの全体構成を示す図。
図２：典型的なＣＤＭＡセルラ電話システムにおけるセル−サイトの適用範囲の図。
図３：移動電話交換局のブロック図。
図４：最初の隣接リストに対する重みの割り当て方法のフローチャートを示す図。
望ましい態様の説明
個人通信システム（ＰＣＳ）として簡単に示される、本発明が具体化されたセルラ電話システムの典型的な図が図１に示される。この典型的な実施形態では、図１に示したシステムは、システムの移動局又は移動電話と基地局との間の通信においてＣＤＭＡ変調技術を用いる。大都市におけるセルラシステムは何十万もの移動電話を取り扱う何百もの基地局を有している。全世界で周波数を再利用しているため、ＣＤＭＡ技術により従来のＦＭ変調セルラシステムに比較して大型のシステムで、利用可能ユーザ数が増加する。
図１において、移動交換局（ＭＴＳＯ）又はシステムコントローラとしても参照されるシステムコントローラ及びスイッチ１０は、一般に基地局をシステム制御するためのインタフェースと処理電気回路を有する。また、システムコントローラ１０は、適切な移動局へ送信するため、公衆電話交換網（ＰＳＴＮ）から適切な基地局への電話通話のルーティングを制御する。また、システムコントローラ１０は移動局から、少なくとも一つの基地局を介してＰＳＴＮへの通話のルーティングを制御する。このような移動局は一般には直接互いに通信しないため、システムコントローラ１０は適切な基地局を介して移動ユーザ間の通話を指示する。
システムコントローラ１０は、公共の電話回線、光ファイバリンク又はマイクロ波通信リンクのような様々な手段により基地局と接続されてもよい。図１において、３つの典型的な基地局１２，１４及び１６が、セルラ電話システムを有する典型的な移動局１８とともに図示されている。矢印２０ａ，２０ｂは基地局１２と移動局１８間のフォワード及びリバースの通信リンクを定義する。矢印２２ａ，２２ｂは基地局１４と移動局１８間のフォワード及びリバースの通信リンクを定義する。同様に、矢印２４ａ，２４ｂは基地局１６と移動局１８間のフォワード及びリバースの通信リンクを定義する。
基地局のサービス領域又はセルは、移動局が通常１つの基地局に最も近いように地理的な形状に設計されている。移動局が空いている、すなわち通話進行でない場合、移動局は近くの各基地局からのパイロット信号の送信を常にモニタする。図１に示すように、パイロット信号はそれぞれ通信リンク２０ｂ、２２ｂ及び２４ｂを介して基地局１２，１４及び１６により移動局１８に送信される。そのとき、移動局は、これら特定の基地局から送信されたパイロット信号強度を比較することによりどのセルにいるか判定する。
図１に示す例では、移動局１８は基地局１６に最も近くにあると考えてよい。移動局１８が通話を開始する時、制御メッセージが基地局１６に送信される。通話要求メッセージを受信すると、基地局１６はシステムコントローラ１０に信号で知らせ、通話番号を転送する。そのとき、システムコントローラ１０はＰＳＴＮを通じて意図した受取人に通話を接続する。
ＰＳＴＮ内で通話が開始された場合、システムコントローラ１０は通話情報を領域内のすべての基地局へ送信する。基地局は、返答として、移動局の意図した受取人にページングメッセージを送信する。移動局がこのようなページメッセージを受け取った時、基地局へ送信される移動局が通信中であるという制御メッセージを返す。制御メッセージはシステムコントローラに、この特定の基地局は移動局と通信中であるということを信号で知らせる。そのとき、システムコントローラ１０は、基地局を通じて移動局に通話のルーティングを行う。移動局が基地局１６の適用領域外に移動した場合、他の基地局を通じて通話を送ることにより通話を継続しようと試みられる。通話のハンドオフを開始する２つの方法がある。基地局開始ハンドオフと、移動ハンドオフである。両技術ともに、前述の’５０１特許及び’２６１特許で詳細に説明されている。
図２は一般的なセルラシステムのセル−サイト適用範囲を示す図である。各セル又は適用領域は、参照符号ＢＳXにより示され、xにより特定のセルが識別される。移動局はセルＢＳ0内の‘Ｍ’により識別される。最初のパワーアップにおいて、移動局は通信するのに充分な強度の最初のパイロット信号を探索する。この例では、移動局は、そのセル−サイトに近接しているためにセルＢＳ0内に配置された基地局０からの最も強度の高いパイロット信号を受信する。また、移動局は山頂にセル−サイトが位置するために、セル−サイト２０からの強力な信号を受信する。そのとき、移動局は、最も強度の高い信号を有するセル−サイト（この場合セル−サイト０）を通して、識別された強力なパイロット信号と、その対応する信号強度と、位相遅延時間をＭＴＳＯに対して通信する。ＭＴＳＯは、移動局が両基地局ＢＳ0及びＢＳ20を通じて通信すべきか判定し、そして移動局に能動集合内にこれらパイロット信号の双方を含めるように知らせる。
最初のパイロット情報を受信すると、ＭＴＳＯは、本実施形態でＲＴＤ＿ＭＡＸと呼ばれる所定のしきい値よりも大きなラウンドトリップ遅延時間に対する各能動／候補パイロット信号を最初に評価することにより、隣接リスト更新メッセージを生成する。ラウンドトリップ遅延は移動局と特定のセル−サイトとの間の距離に比例する。ＢＳ20のラウンドトリップ遅延時間が所定のしきい値を超えているため、換言すれば移動局から非常に遠く位置しているため、基地局ＢＳ20に隣接するセル−サイトは、この例ではもはや隣接リスト更新メッセージの中には含めて考えられない。従来技術では、ＢＳ20に隣接する基地局は隣接リスト更新メッセージに含まれていた。これら基地局が含まれていたことは不適当であった。なぜなら、これら基地局は必ずしもハンドオフに適当な強力なパイロット信号を移動ユニットに対して与えないからである。実際に、基地局ＢＳ1〜ＢＳ6が最も適切な候補と思われる場合には、ＢＳ20を囲む基地局はハンドオフに対して悪い選択になりやすい。本発明においてＢＳ20を取り囲む基地局がハンドオフに対して考慮されないが、ＢＳ20はその強力なパイロット信号のために能動集合内に残っていることは理解されるべきである。
移動局により識別されたすべての能動／候補パイロットの所定の隣接リストの結合、この場合、ＢＳ0のみを発生させることにより、ＭＴＳＯは直ちに隣接リスト更新メッセージを生成する。図２を再度参照すると、所定の隣接リストの結合は単に基地局ＢＳ1〜ＢＳ6である。後により詳細に説明される、所定の機能に従って、このリストは優先順位がつけられ、その後このリストは、移動局が強力なパイロット信号を探索する隣接リスト更新メッセージとして移動局に送られる。
隣接リスト発生のより興味深い例は、移動局がセル０からセル６へ移動するときに示される。上記した例では、移動局は基地局ＢＳ0を通じて通信し、そのパイロット信号は能動集合内に含まれる。さらにまた、山頂に基地局ＢＳ20が位置しているため、移動局は基地局ＢＳ20からの強力な信号を受信し、対応するパイロット信号を能動集合に属するようにする。移動局は、すでに発生させた隣接リスト更新メッセージに従って、基地局ＢＳ1〜ＢＳ6に対応するパイロットオフセットを探索し、いずれかの信号がより強力になっているか否かを判定する。
移動局が基地局ＢＳ6に近づくにつれて、本実施形態でＴ＿ＡＤＤと呼ばれる所定のしきい値を超えるまで、その基地局からのパイロット信号は徐々に強くなる。移動局は候補集合内にそのパイロット信号を入れる。また、移動局はこの時、すべての能動及び候補集合パイロット信号の信号強度及び位相遅延時間をＭＴＳＯに対して報告する。ＭＴＳＯは直ちに基地局ＢＳ6からのパイロット信号を能動集合内に入れる。その後、ＭＴＳＯは、対応するラウンドトリップ遅延時間を判定するために、最初に各能動／候補パイロット信号の報告された位相遅延時間を評価することにより、新しい隣接リスト更新メッセージの生成を開始する。この例では、距離が遠いために基地局ＢＳ20のラウンドトリップ遅延が所定のしきい値を超え、隣接リスト更新メッセージの生成のためのさらなる考慮から外されるが、そのパイロット強度のために能動集合内には残る。
次に、基地局ＢＳ0〜ＢＳ6からのパイロット信号が評価される。固定された所定の隣接リストは、これら基地局それぞれのメモリから引き出される。図２に示すように、ＢＳ0の所定の隣接リストは近隣のＢＳ1〜ＢＳ6で構成され、ＢＳ6の所定の隣接リストは近隣のＢＳ0，ＢＳ1，ＢＳ5，ＢＳ7，ＢＳ17及びＢＳ18で構成される。これら２つのリストの結合は、基地局ＢＳ0，ＢＳ1，ＢＳ2，ＢＳ3，ＢＳ4，ＢＳ5，ＢＳ6，ＢＳ7，ＢＳ17及びＢＳ18により構成される。隣接リスト結合を生成するこの結合の各要素は、重み付け計算の実行により評価される。この計算は、報告された能動／候補パイロットがいくつその特定の要素を所定の隣接リスト内で隣接したもの及びパイロット信号の強度として考えられるかによる。例えば、要素ＢＳ5は、ＢＳ0と同様にセル−サイトＢＳ6の所定の隣接リスト内に見られる。一つより多い所定の隣接リストにＢＳ5が見られるため、ＢＳ5はただ一つの所定の隣接リスト内に見られるものよりも高い重みを受け取る。隣接リスト結合の各要素が評価された後、重みによって分類され、最も高く位置づけされた要素は隣接リスト更新メッセージ内の移動局に送られる。さらに詳細な重み付けの工程は、以下に詳細に説明される。
移動局は、何らかのパイロットがハンドオフの対象として考慮されるに充分な強度になってきているかを判定すべく、隣接リスト更新メッセージに従いパイロットオフセットをスキャンし続ける。移動局がセル６に入ると、じきに基地局ＢＳ0からのパイロット強度が本実施形態でＴ＿ＤＲＯＰと呼ばれる所定のしきい値より下に下がり、そこで移動局はこの事象をＭＴＳＯに知らせる。また、移動局は能動及び候補集合内のすべてのパイロットについてのパイロット信号強度と位相遅延時間を送る。前述の工程に従い、新たな隣接リスト更新メッセージが算出される。ＭＴＳＯは移動局に、基地局ＢＳ0に対応するパイロットを能動集合から隣接集合に入れるよう指示する。この時点で、ＭＴＳＯは移動局に、基地局ＢＳ0との通信を停止してハンドオフを終了するよう指示する。
図３はＭＴＳＯ内に用いられる装置のブロック図である。一般に、ＭＴＳＯはシステムコントローラ又はシステム制御プロセッサ１００、デジタルスイッチ１０２，ダイバーシティ結合器１０４、デジタルボコーダ１０６及びデジタルスイッチ１０８を有する。これら各ブロックは前述の米国特許第５，２６７，２６１号に詳細に説明されている。
本発明で特に重要なのはシステム制御プロセッサ１００である。一般に、ハンドオフに関する判定は、移動局にそれらを中継する基地局を有するシステム制御プロセッサ１００によりなされる。
システム制御プロセッサ１００は基地局により移動局へ中継するための種々のメッセージを生成する。本実施形態では、このようなメッセージの一つはシステムパラメータメッセージであり、基地局によりページングチャネルを介して通信され、種々のハンドオフパラメータのデフォルト値を含む。これらパラメータの中で、ハンドオフ検出しきい値（Ｔ＿ＡＤＤ）及びハンドオフ低下しきい値（Ｔ＿ＤＲＯＰ）は、前述の’２６１特許で充分に説明されている。これらパラメータ値を含むこのメッセージは、移動局制御プロセッサで復調され、デコードされ、そして格納される。
同一の制御プロセッサで生成され、少なくとも一つの基地局を介して移動局に送信される他のメッセージは、パイロット測定要求命令、ハンドオフ方向メッセージ及び隣接リスト更新メッセージである。これらメッセージは、復調され、デコードされそして移動局制御プロセッサに与えられる。移動局は、前述の’２６１特許で述べたように、ハンドオフをサポートする際にこれらそれぞれのメッセージに従って動作する。
本発明で特に重要なのは、パイロット測定要求命令及び隣接リスト更新メッセージである。パイロット測定要求命令に応答して、移動局は能動集合及び候補集合内のすべてのパイロットのパイロット強度の現在の推定値を、それぞれのパイロットの位相遅延時間とともに報告する。このメッセージはパイロット強度測定メッセージとして呼ばれる。このパイロット強度測定メッセージは能動集合内で識別されたパイロットに対応するセル−サイトへ送信され、システムコントローラ及びスイッチ１０上に送信される。
再度図３を参照すると、パイロット識別情報と対応する信号強度はシステムコントローラ及びスイッチ１０で受信され、システム制御プロセッサ１００を用いて処理される。能動／候補集合内の各パイロットはまず関連するラウンドトリップ遅延（ＲＴＤ）が本実施形態でＲＴＤ＿ＭＡＸとして示される所定のしきい値よりも大きいか否かを判定する。もし大きければ、これは、このパイロットに関連する基地局に隣接する基地局が、隣接リスト更新メッセージに含まて考えるには移動局から非常に遠すぎることを示す。このようなパイロットは、隣接リスト更新メッセージの生成を決定する際にさらに考慮されることはない。
メモリユニット１１０は通信ネットワーク内のすべてのセル−サイトのリストと、本システムの各セル−サイトに対する固定された所定の隣接リストを含む。例えば、図２を参照すると、セル−サイトＢＳ0の隣接リストはセル−サイトＢＳ1〜ＢＳ6を含む。ＭＴＳＯ１０により受信された各能動／候補集合パイロットに対して、対応する所定の隣接リストはシステム制御プロセッサ１００に与えられ、ここでハンドオフ可能と考えられる最良のセル−サイトを判定するのに処理される。
図４に示すフローチャートに従って処理がなされる。まずブロック６０で示されるように、システム制御プロセッサ１００に与えられる能動／候補パイロットからなる所定の隣接リストから基地局の結合として、隣接リスト結合が生成される。例えば、第１の能動パイロット信号が基地局ＢＳ1，ＢＳ2，ＢＳ3，ＢＳ5，ＢＳ7及びＢＳ8を含む所定の隣接リストに対応し、第２の能動パイロット信号が基地局ＢＳ2，ＢＳ4，ＢＳ5，ＢＳ6及びＢＳ8を含む所定の隣接リストに対応する場合、これら２つの隣接リストの結合は、基地局ＢＳ1，ＢＳ2，ＢＳ3，ＢＳ4，ＢＳ5，ＢＳ6，ＢＳ7及びＢＳ8を含む隣接リスト結合となる。
ブロック６５では、隣接リスト結合の中から現在能動又は候補集合にある要素を取り除く。ブロック６７では、変数Ｎが１になるように設定する。このことは、隣接リスト結合のＮ番目の要素が評価されるべきことを示している。ブロック７０では、隣接リスト結合の最初の要素が、ＭＴＳＯにより受信された最初の能動／候補集合パイロットに対応する所定の隣接リストと比較され、これにより考慮される要素がそのリストに含まれるか否かが判定される。与えられた例で続けた場合、要素ＢＳ1は、要素が存在する最初の所定の隣接リストを探索するのに用いられる。この場合、要素ＢＳ1は最初の能動パイロットに対応する所定の隣接リストに見出される。
次に、ブロック７５では最初の能動パイロットの信号強度に比例した重みを要素ＢＳ1に割り当てる計算が実行される。例えば、この重みは以下のように計算される。
重み＝ｆ（ｘ）＝ｍａｘ（（パイロット強度）−Ｔ＿ＢＡＳＥ，０）
…（１）
ここで、本実施形態では、Ｔ＿ＢＡＳＥは、他のハンドオフパラメータに基づいて構成可能である、ｄＢで表される所定のしきい値であり、システム要求を満たすように構成可能である。上述したものを置換して他の計算に用いることができる。例えば、以下の代わりとなる重み付け関数も用いられる：
重み＝ｆ（ｘ）＝１０（パイロット強度／１０） …（２）
この計算により、前者の計算が重みがｄＢで表されるのに対し、重みが直線形状に結合された信号強度に等しくなる。等式（１）での計算では単一の強力なパイロットがある時により平均に分布したものに分配がなされるのに、上記等式（２）に示された計算は、強力な能動／候補パイロットに隣接するものが他の微弱な能動／候補パイロットに対して優位を占める。このシステムの構成により他の計算手法が用いられることはもちろんである；上記２つの重み関数は例として示しただけである。
ブロック８５に示すように、上述した計算結果はメモリユニット１１０に格納され、考慮される現在の要素が他の能動／候補パイロットの所定の隣接リスト内に含まれる場合には新たな計算が実行される。もし他に含まれる場合には、２番目のパイロットの信号強度を用いた新たな計算が実行される。ブロック８０に示すように、この結果及びそれに続く計算が第１の計算に付加される。最初の要素を含む所定の隣接リストがもうない場合には、最後の合計がメモリユニット１１０に格納される。ブロック９０では、隣接リスト結合内に評価すべき他の要素があるか否かを判定し、もしあればブロック７２に示すように変数Ｎが増加され、評価すべき隣接リスト結合内の次の要素が示される。ブロック７０〜８５はちょうど説明された重み関数を繰り返し、メモリユニット１１０内に各要素に対する最後の合計をそれぞれ格納する。
ブロック９５に示すように、隣接リスト結合の各要素が評価された後、結果は降順に重みにより分類される。次に、ブロック１００において、所定の最小しきい値よりも大きくない重みの要素はリストから削除される。これにより、隣接リスト更新メッセージ内のわずかに許容可能なパイロットが含まれないようになる。最後に、ブロック１０５では、本実施形態では移動局に送信される隣接リスト更新メッセージ内に、最上位の２０の要素が選択される。
上述した望ましい実施形態の説明により、当該技術分野のいかなる者でも本発明を作成し、かつ使用することができる。これら実施形態の種々の変形は、当該技術分野の者により容易に明らかになり、ここで定義される一般的な原理は発明能力を用いずとも他の実施形態に適用可能である。従って、本発明はこの実施形態に限定されることを意図するものではなく、ここに開示された更新の特徴として、その原理に矛盾しない最も広い範囲に一致する。
本発明は、移動通信システムに係わる。特に、本発明は、移動通信ユニットに、例えば符号分割多元接続方式（ＣＤＭＡ）で用いられる可能なハンドオフの候補を識別するのに用いられるものであって、単一の隣接基地局のリストを供給する隣接リストの組み合わせ方法及び装置に関する。
II.関連技術の説明
符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）変調技術を使用することは、多数のシステムユーザがいる通信を促進するいくつかある技術のうちの一つである。多元接続通信システムにおいてＣＤＭＡ技術を使用することは、“衛星又は地上中継器を用いるスペクトル拡散多元接続通信システム”と題する米国特許第４，９０１，３０７号（’３０７特許）及び“ＣＤＭＡセルラ電話システムにおいて信号波形を発生させるためのシステム及びその発生方法”と題する米国特許第５，１０３，４５９号（’４５９特許）に開示されており、これら両者は本発明の譲受人に譲渡されており、参考のためにここに組み込まれている。
’３０７特許及び’４５９特許において、それぞれトランシーバを有する多数の移動電話システムユーザが、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）スペクトル拡散通信信号を用いる衛生中継器又は地上基地局（基地局あるいはセル−サイトとして知られている）を介して通信する多元接続技術が開示されている。ＣＤＭＡ技術を用いることにより、他の多元接続技術を用いることにより達成可能なものよりも非常に高いスペクトル効率が得られる。
典型的なＣＤＭＡセルラ通信システムでは、各基地局は“パイロット搬送”信号（あるいは短縮するとパイロット信号）を送信する。パイロット信号は、共通の擬似ランダム雑音（ＰＮ）拡散コードを用いて各基地局によって常に送信される、変調されない直接拡散されたスペクトル拡散信号である。パイロット信号を用いることにより、移動局で最初にシステムの同期、すなわちタイミングが得られ、さらにパイロット信号によりコヒーレントな復調のための位相基準と、ハンドオフの判定のための基地局間の信号強度比較の基準が与えられる。
パイロット信号は、同一のＰＮ拡散コードを用いるが異なるＰＮオフセットをともなう各基地局により送信される。例えば、本発明ではパイロット信号拡散コードは２15のＰＮコード長を有する。この例の場合、オフセットが６４のＰＮチップ毎に増加する場合にゼロオフセットから５１１の異なるオフセットがある。パイロット信号が一の移動局により他のそれとを識別可能にし、これによりそれらが始まるところからの基地局間の差異となるのはこのＰＮオフセットである。同一のパイロット信号コードを用いることにより、移動局はすべてのパイロット信号コード位相を通じて一回の探索により、システムのタイミング同期を探すことができる。それぞれのＰＮオフセットにとって相関関係にある工程により決定された最も強度の高いパイロット信号は、容易に識別可能である。識別されたパイロット信号は、最近接の基地局により送信されたパイロット信号と一致する。しかしながら、地形学により常にこうなるとは限らない。この現象は、以下に説明される隣接リスト更新メッセージを発生させる現在の方法における問題を生じさせる。さらに詳細なパイロット探索技術は、“セルラ通信システムにおけるパイロット信号探索技術”と題された米国特許第５，５７７，０２２号（’０２２特許）に開示されている。この特許は本発明の譲受人に譲渡されており、参考のためにここに組み込まれている。
また、各基地局は、移動局で付加的な同期、システム時間、及び他の頭上制御情報を得るのに用いられ、変調され、エンコードされインターリーブされ、直接拡散されたスペクトル拡散信号である同期チャネル信号を送信する。システムの識別やネットワークの識別、パイロットシーケンスのオフセットインデックス、長コード状態、他の時間パラメータの他に現在のシステム時間、及びページングチャネルデータ率はこの同期チャネルにのせて送信される。パイロットＰＮシーケンズのオフセットインデックスは、ゼロオフセットのパイロットＰＮシーケンスからオフセット値を識別することは注目すべきことである。同期チャネル信号は、パイロットチャネルとして同一のパイロットＰＮシーケンスオフセットを用いて逆拡散される。
各基地局は、少なくとも一つのページングチャネルをのせたページング信号も送信する。このページング信号は変調されインターリーブされ、波長が変えられ、直接拡散されたスペクトル拡散信号であって、この拡散信号は制御及び頭上情報を含む。ページングチャネルは、世界的に移動可能な局とページを含めて特定次数（specific order）で送信するのに用いられる。ページングチャネルにのせた頭上メッセージは、システムパラメータのメッセージを含む。このメッセージは、一般のシステム及び基地局の頭上情報と；システムに接続する時に、接続チャネルにのせた移動局により用いられる情報を含む接続パラメータメッセージと；移動局に対し、隣接する基地局のパイロット信号ＰＮシーケンスのオフセットを識別する隣接リスト更新メッセージを含む。長コード状態のメッセージが送信された同期チャネルは、移動局によりスクランブルされた信号のページングチャネルを逆スクランブルさせるのに用いられる。同期チャネル信号のように、パイロットチャネルとして同一のパイロットＰＮシーケンスのオフセットを用いて拡散及び逆拡散される。
各基地局は、多数のトラフィックチャネルの中から選択された一つのチャネルにのせて意図された移動局にユーザ情報を送信する。そして、各移動局は、移動局の特定の情報を受信するために固有のトラフィックチャネルに割り当てられる。トラフィックチャネル信号は変調され、インターリーブされ、スクランブルされ、直接拡散されたスペクトル拡散された信号であり、移動局にそれぞれのトラフィックチャネルにのせて送信される。同期チャネルのメッセージ中の受信された情報は、移動局がスクランブルされた信号のトラフィックチャネルを逆スクランブルするのに用いられる。
基地局の種々のチャネルに関する変調方式のさらに詳細な説明は、’４５９特許に述べられている。
今日のＣＤＭＡシステムでは、移動局は複数のレシーバ、あるいはダイバーシティ受信を利用して多重通路フェージングの問題と戦っている。ダイバーシティ受信機を用いると、定められた基地局により送信された多数の信号を同時に復調するが、異なる伝搬通路を通る。多数の復調された推定値は結合され、データの推定値を改善させる。ダイバーシティ受信機は“ＣＤＭＡセルラ電話システムにおけるダイバーシティ受信機”と題された英国特許第５，１０９，３９０号（’３９０特許）に開示されている。この特許は本発明の譲受人に譲渡されており、参考のためにここに組み込まれている。移動局におけるダイバーシティ受信はまた、移動局がセル間を移り変わる時のように、一度に単一の基地局より多くの基地局と通信可能とする。これは以下で説明する軟ハンドオフにとって重要な概念である。
ハンドオフは工程を説明するのに一般的に用いられる用語である。これにより、移動局が単一の有効領域又はセルよりも広い領域を移動する時にも、移動電話交換局（ＭＴＳＯ）としても知られた移動局と基地局コントローラとの間の通信が続けられる。従来のセルラ電話システムでは、実現されたハンドオフ方式は、移動電話が２つのセル間の境界を越える時にも通話を可能にすることを目的としている。通話を処理するセルの基地局内のレシーバが移動局からの受信信号強度が所定のしきい値よりも下に落ちたことを察知した時、１つのセルから他のセルへのハンドオフは開始される。信号強度が低くなった兆しは、移動電話がセルの境界に近いことを意味する。信号レベルが所定のしきい値よりも下になった時、基地局は、隣接基地局が現在の基地局よりもより信号強度の高い移動電話信号を受信するか否かの判定をシステムコントローラに求める。
現在の基地局の要求に対して、システムコントローラはハンドオフ要求とともに隣接の基地局にメッセージを送信する。現在の基地局に隣接する基地局は、特定のチャネルにのった移動電話からの信号を探索する特別のスキャンレシーバを用いる。隣接する基地局の一つが適切な信号レベルをシステムコントローラに報告すると、そのときにハンドオフが試みられる。
新しい基地局で用いられるチャネルセットから空いているチャネルが選択されたときに、ハンドオフが開始される。制御メッセージは現在の移動電話に送られ、該移動電話に現在のチャネルから新しいチャネルへスイッチするよう命令する。同時に、システムコントローラは第１の基地局から第２の基地局への通話をスイッチする。上記ハンドオフ方法は、第１の基地局から第２の基地局へ通話が転送されるときの通話継続状態のオーバーラップがないため、“ハード”ハンドオフとして知られている。ハードハンドオフのスイッチ機能は“切断前生成”結合と考えることができる。
対照的に、近年のＣＤＭＡシステムではソフトハンドオフが用いられる。この手法は“ＣＤＭＡセルラ通信システムにおけるソフトハンドオフを援助する移動局”と題された米国特許第５，２６７，２６１号（’２６１特許）と、“ＣＤＭＡセルラ電話システム通信におけるソフトハンドオフを提供する方法及びそのシステム”と題された米国特許第５，１０１，５０１号（’５０１特許）に開示されており、両者は本発明の譲受人に譲渡されており、参考のためにここに組み込まれている。
ソフトハンドオフに援助される移動局においては、移動局は強力なパイロット信号を常に探索する。合理化するために、パイロット信号の探索工程は、能動集合、候補集合、隣接集合及び残存集合からなる識別可能な４組のパイロットオフセットが定義される。能動集合は、移動局が通信する基地局あるいは領域を識別する。候補集合は、パイロット信号が能動集合の要素とするのに充分な信号強度で受信されるための基地局あるいは領域を識別するが、基地局により能動集合内には配置されていない。隣接集合は、移動局との通信を確立するための候補となるような基地局あるいは領域を識別する。残存集合は、現在のシステムにおける他の可能なパイロットオフセットのすべてを有する基地局あるいは領域を識別し、現在の能動、候補及び隣接集合内のパイロットオフセットを除外する。
移動局とＭＴＳＯとの間のシステム通信では、移動局には、隣接セルの基地局に対応するＰＮオフセットからなる隣接リスト更新メッセージが与えられる。さらに、移動局には、移動局が通信すべき基地局と対応する少なくとも一つのパイロット信号を識別するメッセージが与えられる。これらのリストはそれぞれ、パイロット信号の隣接集合及び能動集合として移動局に蓄積され、状況の変化として更新される。
以下に示すように、能動、候補、隣接及び残存集合で識別された各パイロット信号の信号強度を判定する探索が命令される。ある可能な探索技術では、能動及び候補集合内のすべてのパイロット信号がまず測定され、それから隣接集合内の第１のパイロット信号の信号強度が求められる。そして、能動及び候補集合のパイロット信号が隣接集合の第２のパイロット信号に従って再び測定され、この動作は最後の隣接集合のパイロット信号が求められるまで続けられ、その後残存集合の最初のパイロット信号が求められる。このサイクルは能動、候補集合等の再測定により続けられる。さらに詳細な探索工程は、前述の’０２２特許に開示されている。
移動局から地上局への通信が確立されたとき、移動局は種々の隣接基地局から送信された識別可能なパイロット信号の信号強度をスキャンし続ける。パイロット信号が予め定められ、Ｔ＿ＡＤＤとして表示された信号強度レベルを超えたとき、パイロット信号が移動局の候補集合に付加され、すべての能動及び候補集合のパイロット信号、これらそれぞれの信号強度と位相遅延を識別するメッセージがＭＴＳＯに送られる。この位相遅延情報は、移動局に関する各パイロットのラウンドトリップ遅延時間を判定するＭＴＳＯにより用いられる測定値である。ＭＴＳＯはパイロット強度測定情報を受け取ると、Ｔ＿ＡＤＤを越えたパイロット信号を移動局の能動集合内に配置し、移動局が通信すべき能動集合に含まれたすべてのパイロット信号を含む移動局にメッセージを送る。また、ＭＴＳＯは能動集合内の新たなパイロット信号に対応する基地局へ情報を送信し、この基地局が移動局と通信を確立する局であることを知らせる。このようにして、移動局の能動集合内のパイロット信号により識別されたすべての基地局を通じてこの移動局の通信のルーティングがなされる。
移動局が複数の基地局と通信しているとき、他の基地局と共にこれら基地局のパイロット信号の信号強度は上記移動局によりスキャンされる。能動集合のパイロット信号に対応するパイロット信号が、Ｔ＿ＤＲＯＰとして表示される所定のしきい値以下になると、Ｔ＿ＴＤＲＯＰとして表示された所定の時間、移動局はパイロット強度測定メッセージを発生させ送信し、結果を報告する。ＭＴＳＯはこのメッセージを少なくとも一つの基地局を介して移動局が通信しているところを通じて受信する。そのとき、ＭＴＳＯは、移動局で測定されたパイロット信号の強度がしきい値よりも下となる基地局を通じた通信を終結することを判定できる。
基地局を通じた通信を終結したと判定すると、ＭＴＳＯは移動局が通信するところの能動集合のパイロット信号を識別する新たなメッセージを生成する。能動集合のパイロット信号を識別するこのメッセージには、移動局との通信が終結された基地局のパイロット信号は識別されない。また、ＭＴＳＯは、能動集合内では識別されない基地局へ、移動局との通信を終結する情報を送信する。能動集合のパイロット信号を識別するメッセージを受信すると移動局はもはや能動領域内にはパイロット信号のない基地局からの信号を処理することを停止する。このようにして、移動局の能動集合内のパイロット信号により識別される基地局のみを通じて移動局の通信のルーティングがなされる。予め能動集合内で識別された一つよりも多いパイロット信号があり、現在はただ一つのパイロット信号がある場合、移動局は、移動局の能動集合内で識別されたパイロット信号に対応する一つの基地局とのみ通信する。
ハンドオフの間中少なくとも一つの基地局を介してＭＴＳＯと移動局が通信するため、それらの間の通信が中断することはない。他のセルラ通信システムにおいて用いられる従来の“生成前切断”技術に対して、その本来備わった“切断前生成”通信であるため、通信におけるソフトハンドオフにより重要な利益が与えられる。
“ピンポン”として注目される現象が非常に低いため、ソフトハンドオフは、ハードハンドオフに比較して通話が途絶えることはおそらくずっと少ない。“ピンポン”という現象は、２つのセルの間の境界近くに移動電話が位置する場合に生じる。この状況においては、信号レベルは両基地局で変動する傾向にある。この信号レベルの変動により、２つの基地局の間で通話が交互に回すための繰り返される要求がなされる。このような付加的な不必要なハンドオフ要求により、移動局がチャネルスイッチの命令を誤認識したり、全く命令を識別できなかったりする可能性が高くなる。さらに、この状況は、すべてのチャネルが現在使用中で、そのためハンドオフの識別に利用できないセルに意図せず送信された場合に、通話が中断される可能性も生じる。
また、上記ソフトハンドオフ技術により、単一の基地局の異なる領域の間を移動局が通過する際に、通信を継続させることができる。この方法は、“共通の基地局の領域間におけるハンドオフを実現するための方法及びその装置”と題され、１９９５年５月１３日に出願された米国特許出願第０８／４０５，６１１号に開示されている。この出願は、本発明の譲受人に譲渡されており、参考のためにここに組み込まれている。
隣接リスト更新メッセージを発生させる現在の方法は、小型のシステムで安価である一方、大都市の領域で用いた場合にはしばしば問題が生じる。それは、本方法が特に大型の隣接集合を発生させるからである。例えば、あるいシステムの隣接リスト更新メッセージは、移動局の能動集合内の各パイロット信号毎に隣接リストの結合から発生する。隣接リスト更新メッセージは、移動局がソフトハンドオフであってもそうでなくても同様に発生する。能動パイロット信号からの隣接リストの結合は、移動局に探索負担を強いる非常に大きな隣接集合を生成する。すなわち、移動局は与えられた時間枠内に限られた数のパイロット信号しか探索することができない。隣接リスト更新メッセージのパイロット信号の数は、２０というような所定の数に制限される。
この隣接リスト更新メッセージの生成方法の他の問題は、地形学に基づいたパイロット強度の誤指示である。例えば、基地局が山頂に位置することのみを理由に、移動局は何マイルも遠くに位置する基地局からの強力なパイロット信号を検出するかもしれない。また、近くの基地局のパイロットエネルギーが測定されたときに、移動局が偶然に谷間に位置したことのみを理由に、移動局はその近くの基地局からの微弱なパイロット信号を検出するかもしれない。あるシステムでは、隣接リスト更新メッセージはパイロット信号測定メッセージで識別された最初のパイロット信号を単に選択して発生し、すべての対応する隣接リストを最初に隣接リスト更新メッセージに配置する。そのとき、次のパイロット信号の近隣はリスト内に置き換えられたりする。この方法を用いると、ハンドオフが適切でないにもかかわらず非常に遠くの基地局までもが隣接リスト更新メッセージに含まれるかも知れず、一方でハンドオフにより適しているにもかかわらず近くの基地局が除外されることもありうる。
ハンドオフの候補として最も適当と思われる隣接リスト更新メッセージを発生させるよりよい方法が求められる。この方法は、隣接の基地局のリストに優先され、地形学に起因する誤ったパイロット信号強度の問題を解決するであろう。
発明の概要
一つの観点によれば、本発明は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）スペクトル拡散セルラ通信システムに蹴る隣接リスト更新メッセージを作成するためのパイロット隣接リストの組み合わせ方法であって、この方法では、少なくとも一つの基地局及び移動電話交換局を介して移動局ユーザが他のシステムユーザと通信し、そこで各基地局は前記システムにおける他の基地局に関する異なるＰＮオフセットの共通のパイロット信号を送信するものものであって：前記移動局で、基地局の信号強度と、送信されたパイロット信号と、対応する位相遅延を測定し；前記少なくとも一つの基地局を介して前記移動局からの前記ＰＮオフセットに対応する前記パイロット信号強度と前記位相遅延を前記移動電話交換局に送信し；前記移動局に対応する前記隣接リスト更新メッセージを生成し；前記隣接リスト更新メッセージを前記移動局に送信することを特徴とするパイロット隣接リストの組み合わせ方法を提供する。
他の観点によれば、本発明は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）スペクトル拡散セルラ通信システムに蹴る隣接リスト更新メッセージを作成するためのパイロット隣接リストの組み合わせ装置であって、この装置では、少なくとも一つの基地局及び移動電話交換局を介して移動局ユーザが他のシステムユーザと通信し、そこで各基地局は前記システムにおける他の基地局に関する異なるＰＮオフセットの共通のパイロット信号を送信するものものであって：前記移動局内に配置され、受信パイロット信号のパイロット信号強度を判定するためのパイロット強度測定手段と；前記移動局内に配置され、前記受信されたパイロット信号それぞれの位相遅延を判定し、これにより前記移動電話交換局により対応するラウンドトリップ遅延時間を判定するためのパイロット位相測定手段と；前記移動局内に配置され、前記受信されたパイロット信号のそれぞれについて、前記パイロットＰＮオフセット情報、前記対応するパイロット信号強度情報、及び前記パイロット位相情報を送信し、隣接リスト更新メッセージを受信する第１の通信手段と；前記移動電話交換局において、前記通信システム内の各基地局の固定された所定の隣接リストを格納するメモリと；前記移動電話交換局内に配置され、前記移動局からの前記受信されたパイロット信号のそれぞれについて、前記パイロットＰＮオフセット情報、前記対応するパイロット信号強度情報、及び前記パイロット位相情報を受信し、前記移動局に前記隣接リスト更新メッセージを送信するい第２の通信手段と；前記隣接リスト更新メッセージを生成する処理手段とを備えてなることを特徴とするパイロット隣接リストの組み合わせ装置を提供する。
さらに他の観点によれば、本発明は、第１及び第２の基地局を含む多数の基地局から移動局により受信されたパイロット信号強度をスキャンすることにより、第１の基地局から第２の基地局への移動局のハンドオフを制御するハンドオフ制御装置であって、この装置は：移動局から、移動局により受信されたパイロット信号の強度及び位相を示すデータを受信し、第１及び第２の基地局を含む能動及び候補基地局を識別する手段と；移動局に対して隣接する基地局のランク付けされたリストを決定する手段とを備えてなり、前記ランク付けされたリストは移動局により受信された各パイロット信号の強度と、受信されたそれぞれのパイロット信号に隣接するものとして基地局が見いだされた回数により定まることを特徴とするハンドオフ制御装置を提供する。
また、本発明は、第１の基地局から第２の基地局への移動局のハンドオフを制御するためのハンドオフ制御方法であって、この方法は：第１及び第２の基地局を含む複数の基地局から移動局により受信されたパイロット信号の強度をスキャンし；移動局により受信されたパイロット信号の強度及び位相を示すデータを移動局から受信し；移動局に対して隣接する基地局のランク付けされたリストを生成する；ものであって、前記ランク付けされたリストは、移動局により受信された各パイロット信号の強度と、受信されたそれぞれのパイロット信号に隣接するものとして基地局が見いだされた回数により定まることを特徴とするハンドオフ制御方法を提供する。
本発明の典型的な実施形態は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）変調技術を用いたセルラ通信システムとしてここに述べられる。このシステムでは、各基地局は共通のＰＮ拡散コードを有するパイロット信号と、他の基地局のパイロット信号の位相と同位相のオフセットを送信する。
この実施形態では、隣接リスト更新メッセージがＭＴＳＯにより生成される。このメッセージは、能動パイロット信号の信号強度の関数として、また隣接リストの潜在的な候補が能動パイロット隣接リストとして含まれる周波数の関数として生成される。加えて、各能動パイロットのラウンドトリップ遅延時間が測定されるため、非常に遠くの基地局の隣接リストは隣接リスト更新メッセージ内に含まれると考えられないだろう。
それが能動通信モードであるか、あるいはＭＴＳＯからの方向が準備されたアイドルモードであるかに拘わらず、強力なパイロット信号を常にスキャンする。移動局は、能動及び候補集合のすべてのパイロット信号、これらそれぞれの信号強度、及び測定されたパイロット信号が特に強力又は微弱になったときの相関的な位相遅延のリストを含むパイロット強度測定メッセージを送信する。他の時は、移動局は移動電話交換局（ＭＴＳＯ）から、パイロット強度測定メッセージを時々求められる。
能動集合パイロット信号を用いるＭＴＳＯにて、隣接リスト更新メッセージが生成される。代替的な形態では、候補集合のパイロット信号も用いることができる。従って、“能動／候補”という用語は、ここで両者の形態を説明するのに用いられる。
ＭＴＳＯでは、移動局から受信した各能動／候補パイロット信号に対する固定され、所定の隣接リストはメモリに引き出される。受信された各パイロット信号の位相遅延が測定され、この測定値によりラウンドトリップ遅延時間と、このラウンドトリップ遅延時間が、非常に遠い基地局を表示する所定の値を超えるか否かが判定される。しきい値を超えた場合、パイロット信号の隣接リストは隣接リスト更新メッセージに含まれて考慮されない。ラウンドトリップ遅延測定の後、識別された能動／候補パイロット信号に関連づけて、すべての所定の隣接リストの結合を形成することにより、隣接リストの結合が生成される。ハンドオフに最も適したと思われる候補を識別するため、隣接リストの結合内の各隣接基地局あるいはその要素は、重み付けした値を割り当てた計算により演算される。重み付けした値は、能動／候補パイロット信号の信号強度と同様に、対応する所定の隣接リスト内のその特別な要素を含む能動／候補パイロット信号の数に比例する。この計算は、各通信システムの望ましい動作を実現するように構成可能である。隣接リストの結合のすべての要素が一旦測定されると、その重みに応じてランク付けされ、所定の数のパイロット信号が隣接リスト更新メッセージ内の移動局に与えられる。その後移動局は、隣接リスト更新メッセージを用いて通信するのに充分な強度のパイロット信号を探索する。
【図面の簡単な説明】
本発明の他の特徴点及び利点は、対応する参照符号の付された図面とともに以下に示した典型的な実施形態を示す詳細な説明より明確になる。
図１：本発明に係る典型的なＣＤＭＡセルラ電話システムの全体構成を示す図。
図２：典型的なＣＤＭＡセルラ電話システムにおけるセル−サイトの適用範囲の図。
図３：移動電話交換局のブロック図。
図４：最初の隣接リストに対する重みの割り当て方法のフローチャートを示す図。
望ましい態様の説明
個人通信システム（ＰＣＳ）として簡単に示される、本発明が具体化されたセルラ電話システムの典型的な図が図１に示される。この典型的な実施形態では、図１に示したシステムは、システムの移動局又は移動電話と基地局との間の通信においてＣＤＭＡ変調技術を用いる。大都市におけるセルラシステムは何十万もの移動電話を取り扱う何百もの基地局を有している。全世界で周波数を再利用しているため、ＣＤＭＡ技術により従来のＦＭ変調セルラシステムに比較して大型のシステムで、利用可能ユーザ数が増加する。
図１において、移動交換局（ＭＴＳＯ）又はシステムコントローラとしても参照されるシステムコントローラ及びスイッチ１０は、一般に基地局をシステム制御するためのインタフェースと処理電気回路を有する。また、システムコントローラ１０は、適切な移動局へ送信するため、公衆電話交換網（ＰＳＴＮ）から適切な基地局への電話通話のルーティングを制御する。また、システムコントローラ１０は移動局から、少なくとも一つの基地局を介してＰＳＴＮへの通話のルーティングを制御する。このような移動局は一般には直接互いに通信しないため、システムコントローラ１０は適切な基地局を介して移動ユーザ間の通話を指示する。
システムコントローラ１０は、公共の電話回線、光ファイバリンク又はマイクロ波通信リンクのような様々な手段により基地局と接続されてもよい。図１において、３つの典型的な基地局１２，１４及び１６が、セルラ電話システムを有する典型的な移動局１８とともに図示されている。矢印２０ａ，２０ｂは基地局１２と移動局１８間のフォワード及びリバースの通信リンクを定義する。矢印２２ａ，２２ｂは基地局１４と移動局１８間のフォワード及びリバースの通信リンクを定義する。同様に、矢印２４ａ，２４ｂは基地局１６と移動局１８間のフォワード及びリバースの通信リンクを定義する。
基地局のサービス領域又はセルは、移動局が通常１つの基地局に最も近いように地理的な形状に設計されている。移動局が空いている、すなわち通話進行でない場合、移動局は近くの各基地局からのパイロット信号の送信を常にモニタする。図１に示すように、パイロット信号はそれぞれ通信リンク２０ｂ、２２ｂ及び２４ｂを介して基地局１２，１４及び１６により移動局１８に送信される。そのとき、移動局は、これら特定の基地局から送信されたパイロット信号強度を比較することによりどのセルにいるか判定する。
図１に示す例では、移動局１８は基地局１６に最も近くにあると考えてよい。移動局１８が通話を開始する時、制御メッセージが基地局１６に送信される。通話要求メッセージを受信すると、基地局１６はシステムコントローラ１０に信号で知らせ、通話番号を転送する。そのとき、システムコントローラ１０はＰＳＴＮを通じて意図した受取人に通話を接続する。
ＰＳＴＮ内で通話が開始された場合、システムコントローラ１０は通話情報を領域内のすべての基地局へ送信する。基地局は、返答として、移動局の意図した受取人にページングメッセージを送信する。移動局がこのようなページメッセージを受け取った時、基地局へ送信される移動局が通信中であるという制御メッセージを返す。制御メッセージはシステムコントローラに、この特定の基地局は移動局と通信中であるということを信号で知らせる。そのとき、システムコントローラ１０は、基地局を通じて移動局に通話のルーティングを行う。移動局が基地局１６の適用領域外に移動した場合、他の基地局を通じて通話を送ることにより通話を継続しようと試みられる。通話のハンドオフを開始する２つの方法がある。基地局開始ハンドオフと、移動ハンドオフである。両技術ともに、前述の’５０１特許及び’２６１特許で詳細に説明されている。
図２は一般的なセルラシステムのセル−サイト適用範囲を示す図である。各セル又は適用領域は、参照符号ＢＳXにより示され、xにより特定のセルが識別される。移動局はセルＢＳ0内の‘Ｍ’により識別される。最初のパワーアップにおいて、移動局は通信するのに充分な強度の最初のパイロット信号を探索する。この例では、移動局は、そのセル−サイトに近接しているためにセルＢＳ0内に配置された基地局０からの最も強度の高いパイロット信号を受信する。また、移動局は山頂にセル−サイトが位置するために、セル−サイト２０からの強力な信号を受信する。そのとき、移動局は、最も強度の高い信号を有するセル−サイト（この場合セル−サイト０）を通して、識別された強力なパイロット信号と、その対応する信号強度と、位相遅延時間をＭＴＳＯに対して通信する。ＭＴＳＯは、移動局が両基地局ＢＳ0及びＢＳ20を通じて通信すべきか判定し、そして移動局に能動集合内にこれらパイロット信号の双方を含めるように知らせる。
最初のパイロット情報を受信すると、ＭＴＳＯは、本実施形態でＲＴＤ＿ＭＡＸと呼ばれる所定のしきい値よりも大きなラウンドトリップ遅延時間に対する各能動／候補パイロット信号を最初に評価することにより、隣接リスト更新メッセージを生成する。ラウンドトリップ遅延は移動局と特定のセル−サイトとの間の距離に比例する。ＢＳ20のラウンドトリップ遅延時間が所定のしきい値を超えているため、換言すれば移動局から非常に遠く位置しているため、基地局ＢＳ20に隣接するセル−サイトは、この例ではもはや隣接リスト更新メッセージの中には含めて考えられない。従来技術では、ＢＳ20に隣接する基地局は隣接リスト更新メッセージに含まれていた。これら基地局が含まれていたことは不適当であった。なぜなら、これら基地局は必ずしもハンドオフに適当な強力なパイロット信号を移動ユニットに対して与えないからである。実際に、基地局ＢＳ1〜ＢＳ6が最も適切な候補と思われる場合には、ＢＳ20を囲む基地局はハンドオフに対して悪い選択になりやすい。本発明においてＢＳ20を取り囲む基地局がハンドオフに対して考慮されないが、ＢＳ20はその強力なパイロット信号のために能動集合内に残っていることは理解されるべきである。
移動局により識別されたすべての能動／候補パイロットの所定の隣接リストの結合、この場合、ＢＳ0のみを発生させることにより、ＭＴＳＯは直ちに隣接リスト更新メッセージを生成する。図２を再度参照すると、所定の隣接リストの結合は単に基地局ＢＳ1〜ＢＳ6である。後により詳細に説明される、所定の機能に従って、このリストは優先順位がつけられ、その後このリストは、移動局が強力なパイロット信号を探索する隣接リスト更新メッセージとして移動局に送られる。
隣接リスト発生のより興味深い例は、移動局がセル０からセル６へ移動するときに示される。上記した例では、移動局は基地局ＢＳ0を通じて通信し、そのパイロット信号は能動集合内に含まれる。さらにまた、山頂に基地局ＢＳ20が位置しているため、移動局は基地局ＢＳ20からの強力な信号を受信し、対応するパイロット信号を能動集合に属するようにする。移動局は、すでに発生させた隣接リスト更新メッセージに従って、基地局ＢＳ1〜ＢＳ6に対応するパイロットオフセットを探索し、いずれかの信号がより強力になっているか否かを判定する。
移動局が基地局ＢＳ6に近づくにつれて、本実施形態でＴ＿ＡＤＤと呼ばれる所定のしきい値を超えるまで、その基地局からのパイロット信号は徐々に強くなる。移動局は候補集合内にそのパイロット信号を入れる。また、移動局はこの時、すべての能動及び候補集合パイロット信号の信号強度及び位相遅延時間をＭＴＳＯに対して報告する。ＭＴＳＯは直ちに基地局ＢＳ6からのパイロット信号を能動集合内に入れる。その後、ＭＴＳＯは、対応するラウンドトリップ遅延時間を判定するために、最初に各能動／候補パイロット信号の報告された位相遅延時間を評価することにより、新しい隣接リスト更新メッセージの生成を開始する。この例では、距離が遠いために基地局ＢＳ20のラウンドトリップ遅延が所定のしきい値を超え、隣接リスト更新メッセージの生成のためのさらなる考慮から外されるが、そのパイロット強度のために能動集合内には残る。
次に、基地局ＢＳ0〜ＢＳ6からのパイロット信号が評価される。固定された所定の隣接リストは、これら基地局それぞれのメモリから引き出される。図２に示すように、ＢＳ0の所定の隣接リストは近隣のＢＳ1〜ＢＳ6で構成され、ＢＳ6の所定の隣接リストは近隣のＢＳ0，ＢＳ1，ＢＳ5，ＢＳ7，ＢＳ17及びＢＳ18で構成される。これら２つのリストの結合は、基地局ＢＳ0，ＢＳ1，ＢＳ2，ＢＳ3，ＢＳ4，ＢＳ5，ＢＳ6，ＢＳ7，ＢＳ17及びＢＳ18により構成される。隣接リスト結合を生成するこの結合の各要素は、重み付け計算の実行により評価される。この計算は、報告された能動／候補パイロットがいくつその特定の要素を所定の隣接リスト内で隣接したもの及びパイロット信号の強度として考えられるかによる。例えば、要素ＢＳ5は、ＢＳ0と同様にセル−サイトＢＳ6の所定の隣接リスト内に見られる。一つより多い所定の隣接リストにＢＳ5が見られるため、ＢＳ5はただ一つの所定の隣接リスト内に見られるものよりも高い重みを受け取る。隣接リスト結合の各要素が評価された後、重みによって分類され、最も高く位置づけされた要素は隣接リスト更新メッセージ内の移動局に送られる。さらに詳細な重み付けの工程は、以下に詳細に説明される。
移動局は、何らかのパイロットがハンドオフの対象として考慮されるに充分な強度になってきているかを判定すべく、隣接リスト更新メッセージに従いパイロットオフセットをスキャンし続ける。移動局がセル６に入ると、じきに基地局ＢＳ0からのパイロット強度が本実施形態でＴ＿ＤＲＯＰと呼ばれる所定のしきい値より下に下がり、そこで移動局はこの事象をＭＴＳＯに知らせる。また、移動局は能動及び候補集合内のすべてのパイロットについてのパイロット信号強度と位相遅延時間を送る。前述の工程に従い、新たな隣接リスト更新メッセージが算出される。ＭＴＳＯは移動局に、基地局ＢＳ0に対応するパイロットを能動集合から隣接集合に入れるよう指示する。この時点で、ＭＴＳＯは移動局に、基地局ＢＳ0との通信を停止してハンドオフを終了するよう指示する。
図３はＭＴＳＯ内に用いられる装置のブロック図である。一般に、ＭＴＳＯはシステムコントローラ又はシステム制御プロセッサ１００、デジタルスイッチ１０２，ダイバーシティ結合器１０４、デジタルボコーダ１０６及びデジタルスイッチ１０８を有する。これら各ブロックは前述の米国特許第５，２６７，２６１号に詳細に説明されている。
本発明で特に重要なのはシステム制御プロセッサ１００である。一般に、ハンドオフに関する判定は、移動局にそれらを中継する基地局を有するシステム制御プロセッサ１００によりなされる。
システム制御プロセッサ１００は基地局により移動局へ中継するための種々のメッセージを生成する。本実施形態では、このようなメッセージの一つはシステムパラメータメッセージであり、基地局によりページングチャネルを介して通信され、種々のハンドオフパラメータのデフォルト値を含む。これらパラメータの中で、ハンドオフ検出しきい値（Ｔ＿ＡＤＤ）及びハンドオフ低下しきい値（Ｔ＿ＤＲＯＰ）は、前述の’２６１特許で充分に説明されている。これらパラメータ値を含むこのメッセージは、移動局制御プロセッサで復調され、デコードされ、そして格納される。
同一の制御プロセッサで生成され、少なくとも一つの基地局を介して移動局に送信される他のメッセージは、パイロット測定要求命令、ハンドオフ方向メッセージ及び隣接リスト更新メッセージである。これらメッセージは、復調され、デコードされそして移動局制御プロセッサに与えられる。移動局は、前述の’２６１特許で述べたように、ハンドオフをサポートする際にこれらそれぞれのメッセージに従って動作する。
本発明で特に重要なのは、パイロット測定要求命令及び隣接リスト更新メッセージである。パイロット測定要求命令に応答して、移動局は能動集合及び候補集合内のすべてのパイロットのパイロット強度の現在の推定値を、それぞれのパイロットの位相遅延時間とともに報告する。このメッセージはパイロット強度測定メッセージとして呼ばれる。このパイロット強度測定メッセージは能動集合内で識別されたパイロットに対応するセル−サイトへ送信され、システムコントローラ及びスイッチ１０上に送信される。
再度図３を参照すると、パイロット識別情報と対応する信号強度はシステムコントローラ及びスイッチ１０で受信され、システム制御プロセッサ１００を用いて処理される。能動／候補集合内の各パイロットはまず関連するラウンドトリップ遅延（ＲＴＤ）が本実施形態でＲＴＤ＿ＭＡＸとして示される所定のしきい値よりも大きいか否かを判定する。もし大きければ、これは、このパイロットに関連する基地局に隣接する基地局が、隣接リスト更新メッセージに含まて考えるには移動局から非常に遠すぎることを示す。このようなパイロットは、隣接リスト更新メッセージの生成を決定する際にさらに考慮されることはない。
メモリユニット１１０は通信ネットワーク内のすべてのセル−サイトのリストと、本システムの各セル−サイトに対する固定された所定の隣接リストを含む。例えば、図２を参照すると、セル−サイトＢＳ0の隣接リストはセル−サイトＢＳ1〜ＢＳ6を含む。ＭＴＳＯ１０により受信された各能動／候補集合パイロットに対して、対応する所定の隣接リストはシステム制御プロセッサ１００に与えられ、ここでハンドオフ可能と考えられる最良のセル−サイトを判定するのに処理される。
図４に示すフローチャートに従って処理がなされる。まずブロック６０で示されるように、システム制御プロセッサ１００に与えられる能動／候補パイロットからなる所定の隣接リストから基地局の結合として、隣接リスト結合が生成される。例えば、第１の能動パイロット信号が基地局ＢＳ1，ＢＳ2，ＢＳ3，ＢＳ5，ＢＳ7及びＢＳ8を含む所定の隣接リストに対応し、第２の能動パイロット信号が基地局ＢＳ2，ＢＳ4，ＢＳ5，ＢＳ6及びＢＳ8を含む所定の隣接リストに対応する場合、これら２つの隣接リストの結合は、基地局ＢＳ1，ＢＳ2，ＢＳ3，ＢＳ4，ＢＳ5，ＢＳ6，ＢＳ7及びＢＳ8を含む隣接リスト結合となる。
ブロック６５では、隣接リスト結合の中から現在能動又は候補集合にある要素を取り除く。ブロック６７では、変数Ｎが１になるように設定する。このことは、隣接リスト結合のＮ番目の要素が評価されるべきことを示している。ブロック７０では、隣接リスト結合の最初の要素が、ＭＴＳＯにより受信された最初の能動／候補集合パイロットに対応する所定の隣接リストと比較され、これにより考慮される要素がそのリストに含まれるか否かが判定される。与えられた例で続けた場合、要素ＢＳ1は、要素が存在する最初の所定の隣接リストを探索するのに用いられる。この場合、要素ＢＳ1は最初の能動パイロットに対応する所定の隣接リストに見出される。
次に、ブロック７５では最初の能動パイロットの信号強度に比例した重みを要素ＢＳ1に割り当てる計算が実行される。例えば、この重みは以下のように計算される。
重み＝ｆ（ｘ）＝ｍａｘ（（パイロット強度）−Ｔ＿ＢＡＳＥ，０）
…（１）
ここで、本実施形態では、Ｔ＿ＢＡＳＥは、他のハンドオフパラメータに基づいて構成可能である、ｄＢで表される所定のしきい値であり、システム要求を満たすように構成可能である。上述したものを置換して他の計算に用いることができる。例えば、以下の代わりとなる重み付け関数も用いられる：
重み＝ｆ（ｘ）＝１０（パイロット強度／１０） …（２）
この計算により、前者の計算が重みがｄＢで表されるのに対し、重みが直線形状に結合された信号強度に等しくなる。等式（１）での計算では単一の強力なパイロットがある時により平均に分布したものに分配がなされるのに、上記等式（２）に示された計算は、強力な能動／候補パイロットに隣接するものが他の微弱な能動／候補パイロットに対して優位を占める。このシステムの構成により他の計算手法が用いられることはもちろんである；上記２つの重み関数は例として示しただけである。
ブロック８５に示すように、上述した計算結果はメモリユニット１１０に格納され、考慮される現在の要素が他の能動／候補パイロットの所定の隣接リスト内に含まれる場合には新たな計算が実行される。もし他に含まれる場合には、２番目のパイロットの信号強度を用いた新たな計算が実行される。ブロック８０に示すように、この結果及びそれに続く計算が第１の計算に付加される。最初の要素を含む所定の隣接リストがもうない場合には、最後の合計がメモリユニット１１０に格納される。ブロック９０では、隣接リスト結合内に評価すべき他の要素があるか否かを判定し、もしあればブロック７２に示すように変数Ｎが増加され、評価すべき隣接リスト結合内の次の要素が示される。ブロック７０〜８５はちょうど説明された重み関数を繰り返し、メモリユニット１１０内に各要素に対する最後の合計をそれぞれ格納する。
ブロック９５に示すように、隣接リスト結合の各要素が評価された後、結果は降順に重みにより分類される。次に、ブロック１００において、所定の最小しきい値よりも大きくない重みの要素はリストから削除される。これにより、隣接リスト更新メッセージ内のわずかに許容可能なパイロットが含まれないようになる。最後に、ブロック１０５では、本実施形態では移動局に送信される隣接リスト更新メッセージ内に、最上位の２０の要素が選択される。
上述した望ましい実施形態の説明により、当該技術分野のいかなる者でも本発明を作成し、かつ使用することができる。これら実施形態の種々の変形は、当該技術分野の者により容易に明らかになり、ここで定義される一般的な原理は発明能力を用いずとも他の実施形態に適用可能である。従って、本発明はこの実施形態に限定されることを意図するものではなく、ここに開示された更新の特徴として、その原理に矛盾しない最も広い範囲に一致する。
Claims (14)
- 移動局ユーザが別のシステムユーザと少なくとも１つの基地局および移動電話交換局を介して通信し、各基地局が、システム内の別の基地局に対してＰＮオフセットが異なる共通パイロット信号を送信する符号分割多元接続スペクトル拡散セルラ通信システム中で、可能なハンドオフの候補の検索を支援するために、前記移動局に隣接リスト更新メッセージを提供する方法において、
前記移動局で、基地局送信のパイロット信号の信号強度と、対応する位相遅延とを測定するステップと、
前記少なくとも一つの基地局を介して、前記ＰＮオフセットに対応する前記パイロット信号強度と前記位相遅延とを前記移動局から前記移動電話交換局へ通信するステップと、
前記位相遅延の関数として、ラウンドトリップ遅延を生成するステップと、
前記パイロット信号強度および前記ラウンドトリップ遅延の関数として、前記移動局に対する前記隣接リスト更新メッセージを生成するステップと、
前記隣接リスト更新メッセージを前記移動局に通信するステップとを含む方法。 - 前記生成ステップは、
メモリユニットから、前記移動局が現在通信しており、その対応するラウンドトリップ遅延時間が所定のしきい値を超えない前記パイロット信号のそれぞれに対する、固定された所定の隣接リストを抽出するステップと、
前記固定された所定の隣接リストから隣接する基地局の結合を生成するステップと、
能動又は候補集合の要素である前記結合の何らかの要素を前記結合から除外するステップと、
前記受信パイロット信号の各固定された所定の隣接リスト内に前記要素を含む前記受信パイロット信号を、前記結合の要素のそれぞれに対して識別するステップと、
前記受信パイロット信号の各固定された所定の隣接リスト内に前記要素を含む前記受信パイロット信号の数と信号強度とに基づいて、前記要素のそれぞれに対して相対信号強度を計算するステップと、
前記相対信号強度に基づいて前記要素を分類するステップと、
前記移動局に提供される前記隣接リスト更新メッセージに含むべき、最高の相対信号強度を有する前記要素を選択するステップとをさらに含む請求項１記載の方法。 - 前記要素毎の相対信号強度の計算ステップは、以下の等式：
によってなされるものであり、ここで、Ｐjは前記受信パイロットｊの信号強度に等しく、ｆ（Ｐj）は前記受信パイロットｊの信号強度の関数であり、ＲＴＤjは前記パイロットｊのラウンドトリップ遅延であり、Ｗkは前記結合内の要素ｋの相対信号強度であり、ＲＴＤ＿ＭＡＸは所定の最大ラウンドトリップ遅延しきい値であり、｛ｊ｝は、隣接する基地局に関する、前記受信パイロットの各特有な所定のリスト内に要素ｋを含む前記受信パイロットの集合である請求項２記載の方法。
- 前記関数ｆ（Ｐj）は以下の等式：
f(Pj)=max(Pj−T_BASE,0);f(Pj)>0
により計算され、Ｐjは受信パイロットｊの信号強度であり、Ｔ＿ＢＡＳＥは所定の最小パワーしきい値である請求項３記載の方法。 - 前記関数ｆ（Ｐj）は以下の等式：
により計算され、ここで、Ｐjは受信パイロットｊの信号強度である請求項３記載の方法。 - 前記選択ステップは、
その各相対信号強度が所定の最小しきい値よりも大きくない前記要素のうち何らかの要素を前記結合から除外するステップと、
所定の要素数を残して、最低の相対信号強度を有する要素を前記結合から除外するステップとをさらに含む請求項２記載の方法。 - 前記所定の要素数は、２０以下である請求項６記載の方法。
- 移動局ユーザが別のシステムユーザと少なくとも１つの基地局および移動電話交換局を介して通信し、各基地局が、システム内の別の基地局に対してＰＮオフセットが異なる共通パイロット信号を送信する符号分割多元接続スペクトル拡散セルラ通信システム中で、前記移動局へ隣接リスト更新メッセージを提供する装置において、
前記移動局内に配置され、受信パイロット信号のパイロット信号強度を判定するパイロット強度測定手段と、
前記移動局内に配置され、対応するラウンドトリップ遅延時間を判定するために前記移動電話交換局により使用されるべき前記受信パイロット信号のそれぞれの位相遅延を判定するパイロット位相測定手段と、
前記移動局内に配置され、前記受信パイロット信号のそれぞれの、パイロットＰＮオフセット情報、パイロット信号強度情報、及びパイロット位相情報を前記移動電話交換局へ送信し、かつ前記隣接リスト更新メッセージを受信する第１の通信手段と、
前記通信システム内の基地局のそれぞれに対する、固定された所定の隣接リストを格納する、前記移動電話交換局におけるメモリ手段と、
前記移動電話交換局内に配置され、前記受信パイロット信号のそれぞれの、前記パイロットＰＮオフセット情報、前記パイロット信号強度情報、及び前記パイロット位相情報を前記移動局から受信し、かつ前記移動局に前記隣接リスト更新メッセージを送信する第２の通信手段と、
前記パイロット信号強度と、隣接リストの潜在的候補が能動パイロット信号として含まれる周波数と、前記位相遅延との関数として前記隣接リスト更新メッセージを生成する処理手段とを具備する装置。 - 前記処理手段は、
メモリユニットから、前記移動局が現在通信しており、その対応するラウンドトリップ遅延時間が所定のしきい値を超えない前記パイロット信号のそれぞれに対する、固定された所定の隣接リストを抽出する手段と、
前記固定された所定の隣接リストから隣接する基地局の結合を生成する手段と、
能動又は候補集合の要素である前記結合の何らかの要素を前記結合から除外する手段と、
前記受信パイロット信号の各固定された所定の隣接リスト内に前記要素を含む前記受信パイロット信号を、前記結合の要素のそれぞれに対して識別する手段と、
前記受信パイロット信号の各固定された所定の隣接リスト内に前記要素を含む前記受信パイロット信号の数と信号強度とに基づいて、前記要素のそれぞれに対して相対信号強度を計算する手段と、
前記相対信号強度に基づいて前記要素を分類する手段と、
前記移動局に提供される前記隣接リスト更新メッセージに含むべき、最高の相対信号強度を有する前記要素を選択する手段とをさらに具備する請求項８記載の装置。 - 前記要素毎の相対信号強度を計算する手段は、以下の等式：
によってなされるものであり、ここで、Ｐjは前記受信パイロットｊの信号強度に等しく、ｆ（Ｐj）は前記受信パイロットｊの信号強度の関数であり、ＲＴＤjは前記パイロットｊのラウンドトリップ遅延であり、Ｗkは前記結合内の要素ｋの相対信号強度であり、ＲＴＤ＿ＭＡＸは所定の最大ラウンドトリップ遅延しきい値であり、｛ｊ｝は、隣接する基地局に関する、前記受信パイロットの各特有な所定のリスト内に要素ｋを含む前記受信パイロットの集合である請求項９記載の装置。 - 前記関数ｆ（Ｐj）を計算する手段は、以下の等式：
f(Pj)=max(Pj−T_BASE,0);f(Pj)>0
により計算され、ここで、Ｐjは受信パイロットｊの信号強度であり、Ｔ＿ＢＡＳＥは所定の最小パワーしきい値である請求項１０記載の装置。 - 前記関数ｆ（Ｐj）を計算する手段は、以下の等式：
により計算され、ここで、Ｐjは受信パイロットｊの信号強度である請求項１０記載の装置。 - 前記選択手段は、
その各相対信号強度が所定の最小しきい値よりも大きくない前記要素のうちの何らかの要素を前記結合から除外する手段と、
所定の要素数を残して、最低の相対信号強度を有する要素を前記結合から除外する手段とをさらに具備する請求項９記載の装置。 - 前記所定の要素数は、２０以下である請求項１３記載の装置。
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