JP4191249B2 - Ｃｄｍａシステム用ハードハンドオフにおいてダイバシティーを提供するための方法および機器 - Google Patents

Description

発明の背景
Ｉ．発明の分野
本発明は、概して、複数の基地局が配置されるセルラー通信システムに関し、特に、異なるセルラーシステムの基地局の間で通信をハンドオフするための新規の改善された技術に関する。
ＩＩ．関連技術の説明
コード分割多重アクセス（ＣＤＭＡ方式：code division multiple access）変調技術は、多数のシステムユーザが存在している状況下での通信を容易にするための技術の内の１つである。他の技術としては時分割多重アクセス方式（ＴＤＭＡ）と周波数分割多重アクセス方式（ＦＤＭＡ）等が既知であるが、ＣＤＭＡ方式はこれら変調技術に優る重大な優位点を有する。多元アクセス通信システムでのＣＤＭＡ方式の使用は、本発明の出願人によってなされ、その開示が参照により本明細書に組み込まれる「衛星または地上中継器を使用するスペクトラム拡散多元アクセス通信システム（ＳＰＲＥＡＤ ＳＰＥＣＴＲＵＭ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＡＣＣＥＳＳ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ ＵＳＩＮＧ ＳＡＴＥＬＬＩＴＥ ＯＲ ＴＥＲＲＥＳＴＲＩＡＬ ＲＥＰＥＡＴＥＲＳ）」と題する米国特許第４，９０１，３０７号に開示されている。
この特許には、それぞれがトランシーバ（遠隔ユニット）を有する大多数の移動電話システムのユーザが、ＣＤＭＡスペクトラム拡散通信信号を使用し、衛星中継器または地上基地局（基地局またはセルサイトともいう）を通して通信する、多元アクセス技術が開示されている。ＣＤＭＡ方式によれば、周波数スペクトルを、複数回再利用することができる。このようなＣＤＭＡ方式によれば、他の多元アクセス技術と比較してはるかに高いスペクトル効率を得られ、それによってシステムユーザの容量を増加できる効果がある。
米国内で使用されている従来のＦＭセルラーシステムは、一般的には、アンプス（セルラー式移動体電器サービス）（ＡＭＰＳ：Advanced Mobile Phone Service）と呼ばれ、米国電子工業会規格ＥＩＡ／ＴＩＡ−５３３「移動局−地上局互換性仕様（Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｔａｔｉｏｎ−Ｌａｎｄ Ｓｔａｔｉｏｎ Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ」に詳しく説明されている。このような従来のＦＭセルラー電話システムにおいては、使用可能な周波数バンドは、典型的には、帯域幅で３０キロヘルツ（ｋＨｚ）のチャンネルに分割される。そして、システムサービスエリアは、地理学的に、サイズがさまざまとなることがある基地局カバレージエリアに分割される。また、上記使用可能な周波数チャンネルは、セットに分割される。その周波数セットは同一チャンネル干渉の可能性を最小限にするように前記カバレージエリアに割り当てられる。例えば、７つの周波数セットがあり、カバレージエリアが同等なサイズの六角形であるシステムを考えてみる。この場合１つのカバレージエリアで使用される周波数セットは、６つの最も近い隣接するカバレージエリアでは使用されないことになる。
従来のセルラーシステムでは、遠隔ユニットが２つの異なる基地局のカバレージエリアの境界を横切るときでも通信コネクションが続行できるようにするため、ハンドオフスキームを使用する。前記アンプス（ＡＭＰＳ）システムでは、アクティブ基地局内の受信機が、遠隔ユニットから受信した信号強度が所定のしきい値を下回ったことの通知を受け取ったことに基づいて、ある基地局から別の基地局へのハンドオフが開始される。信号強度の低下は、遠隔ユニットが基地局のカバレージエリア境界近くにいることを示す。信号強度レベルが所定しきい値を下回ると、アクティブ基地局は、システムコントローラに、隣接する基地局が現在の基地局よりも好ましい状態の信号強度の遠隔ユニット信号を受信するかどうかを判断するように依頼する。
次いで、このシステムコントローラは、アクティブ基地局からの照会に応えて、ハンドオフ要求と共に隣接する基地局にメッセージを送信する。アクティブ基地局に隣接する基地局のそれぞれは、それが動作しているチャンネルで遠隔ユニットからの信号を探す特殊スキャニング受信機を利用する。隣接する基地局の内の１つがシステムコントローラに対し適切な信号レベルを報告すると、現在ではターゲット基地局と名称が付けられているその隣接する基地局に対し、ハンドオフが試みられる。ついで、ハンドオフが、ターゲット基地局で使用されるチャンネルセットからアイドルチャンネルを選択することによって始動される。制御メッセージは、遠隔ユニットに送信され、それにカレントチャンネルからターゲット基地局によってサポートされる新規チャンネルに切り替えるように命令する。同時に、システムコントローラは、回線接続をアクティブ基地局からターゲット基地局に切り替える。このプロセスがハードハンドオフと呼ばれる。「ハード」という用語は、ハンドオフの「ブレーク・ビフォア・メーク」という特徴を特徴付けるために使用される。
従来のシステムでは、ターゲット基地局へのハンドオフが不成功に終わると、回線接続はドロップ、つまり切断される。ハードハンドオフの失敗が発生するのには多くの理由がある。まず、ターゲット基地局で使用できるアイドルチャンネルがない場合、ハンドオフは失敗する可能性がある。ハンドオフは、事実上、基地局が、実際には離れた基地局と通信するために同じチャンネルを使用して別の遠隔ユニット信号を受信しているときに、隣接する基地局の内の１つがその遠隔ユニットからの信号の受信を報告する場合にも失敗する。この報告エラーが発生すると、誤った基地局、通常は、実際の遠隔ユニットからの信号強度が通信を維持するのには不十分である基地局に回線接続が転送される結果となる。さらに、遠隔ユニットがチャンネルを切り替えるためのコマンドを受信できない場合、ハンドオフは失敗する。実際の動作経験によれば、ハンドオフ失敗が頻繁に発生すると、システムの信頼性は著しく低下することになる。
従来のアンプス（ＡＭＰＳ）システムでの別の共通の問題は、遠隔ユニットが、２つのカバレージエリアの間の境界近くに長時間とどまるときに発生する。この状況では、信号レベルは、遠隔ユニットが位置を変更するにつれて、またはカバレージエリア内の他の反射オブジェクトまたは減衰化オブジェクトが位置を変更するにつれて、各基地局に関して変動する傾向がある。信号レベルが変動すると、２つの基地局の間で通話をあちこちにハンドオフするように要求が繰り返しなされる「たらいまわし」状態が発生することがある。このような追加の不必要なハンドオフのため、通話（ｃａｌｌ）が不注意に切断されるという確率が増す。さらに、繰り返されるハンドオフは、たとえ成功しても、信号品質に悪影響を及ぼす可能性がある。
本特許出願の出願人よる「ＣＤＭＡセルラー電話システムでの通信でソフトハンドオフ（ｓｏｆｔ ｈａｎｄｏｆｆ）を提供するための方法とシステム（ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ ＰＲＯＶＩＤＩＮＧ Ａ ＳＯＦＴ ＨＡＮＤＯＦＦ ＩＮ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ ＩＮ Ａ ＣＤＭＡ ＣＥＬＬＵＬＡＲ ＴＥＬＥＰＨＯＮＥ ＳＹＳＴＥＭ）」と題する米国特許第５，１０１，５０１号（１９９２年３月３１日に発行）では、ＣＤＭＡ通話のハンドオフ中に複数の基地局を通した遠隔ユニットとの通信を提供するための方法とシステムが開示される。セルラーシステムにおいてこの方式によるハンドオフ通信を用いることで、通信はアクティブ基地局からターゲット基地局へのハンドオフによって中断されないことになる。このハンドオフ方式は、第１アクティブ基地局との通信が終了する前に第２アクティブ基地局になるターゲット基地局と並行通信が確立されるという点で、「ソフト」ハンドオフと見なされることがある。
さらに改善されたソフトハンドオフ技術が、本特許出願の出願人による２６１号特許、すなわち１９９３年１１月３０日に発行された、「ＣＤＭＡセルラー通信システムで移動局によって補助されるソフトハンドオフ（ＭＯＢＩＬＥ ＳＴＡＴＩＯＮ ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＯＦＴ ＨＡＮＤＯＦＦ ＩＮ Ａ ＣＤＭＡ ＣＥＬＬＵＬＡＲ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ ＳＹＳＴＥＭ）」と題する、米国特許第５，２６７，２６１号内に開示されている。２６１号特許のシステムでは、ソフトハンドオフプロセスは、システム内の各基地局によって送信される「パイロット」信号の強度の遠隔ユニットでの測定値によって基づいて制御される。これらのパイロット強度測定は、存続可能な（ｖｉａｂｌｅ）基地局ハンドオフ候補の識別を容易にすることによってソフトハンドオフプロセスを補助する。
さらに具体的には、２６１号の特許のシステムでは、遠隔ユニットは、隣接する基地局からのパイロット信号の信号強度をモニタする。隣接する基地局のカバレージエリアは、アクティブな通信が確立される基地局のカバレージエリアに実際に境を接している必要はない。隣接する基地局の内の１つからのパイロット信号の測定された信号強度が指定されたしきい値を上回る場合、遠隔ユニットは、アクティブ基地局を介してシステムコントローラに信号強度メッセージを送信する。システムコントローラは、ターゲット基地局に対し、遠隔ユニットとの通信を確立するように命令し、アクティブな基地局を介して遠隔ユニットに対し、アクティブ基地局との通信を維持しつつ、ターゲット基地局を通る同時存在通信を確立するように命令する。このプロセスは、追加基地局に対しても続行する可能性がある。
遠隔ユニットが通信している１つ基地局に対応するパイロットの信号強度が所定レベルを下回るとき、遠隔ユニットは、アクティブ基地局を介し、システムコントローラに対し、前記基地局の測定された信号強度を報告する。そのシステムコントローラは、１つまたは複数の他のアクティブ基地局を通した通信を維持する一方で、特定された基地局を通した通信を終了するように、特定された基地局と遠隔ユニットにコマンドメッセージを送信する。
この技術は、同じシステムコントローラによって制御される同じセルラーシステム内の基地局間の通話の転送に適しているが、遠隔ユニットが別のセルラーシステムの基地局によってサービスを受けているカバレージエリアに移動する場合にはさらなる問題が生じる。このような「システム間」ハンドオフでの１つの複雑な要因とは、各システムが別のシステムコントローラによって制御されており、通常、第１のシステムの基地局と第２のシステムのシステムコントローラの間、およびその逆で、直接的なリンクが存在しないという点である。その２つのシステムは、それによって同時遠隔ユニット通信をハンドオフプロセス中に複数の基地局を通して実行されないようになる。２つのシステムの間のシステム間リンクの存在がシステム間ソフトハンドオフを容易にするために使用できるときにも、その２つのシステム間の特性の相違は、大部分の場合、ソフトハンドオフプロセスをさらに複雑にする。
システム間ソフトハンドオフを実施するためにリソースが使用できないときに、連続サービスが維持されなければならないのであれば、あるシステムから別のシステムへの回線接続の「ハード」ハンドオフは重大になる。システム間ハンドオフは、システム間の回線接続の転送が無事に行われるようなロケーションで、一度に実行されなければならない。例えば、以下のときにだけハンドオフを試行しなければならない結果になる。
（ｉ）アイドルチャンネルがターゲット基地局で使用できるとき。
（ｉｉ）遠隔局がターゲットステーションとアクティブ基地局の範囲内にあるとき。
（ｉｉｉ）遠隔局が、それがチャンネルを切り替えるためのコマンドを受信することを保証される位置にあるとき、および
理想的には、このような各システム間ハードハンドオフは、さまざまなシステムの基地局間でハンドオフ要求を「たらいまわしにする」可能性を最小限にするように実施されなければならない。
既存のシステム間ハンドオフ技術のこれらの短所およびそれ以外の短所は、セルラー通信の品質を損なわせ、競合するセルラーシステムが増え続けるにつれてさらに性能を低下させると考えられている。したがって、さまざまなシステムの基地局の間で通話のハンドオフを確実に実行できるシステム間ハンドオフ技術が要望されている。
発明の概要
コード分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）からＣＤＭＡの同じ周波数のハードハンドオフの１つの側面は、ソフトハンドオフが確率できない基地局からの膨大な信号エネルギーが存在する場合であっても、遠隔ユニットとその基地局との間の通信を維持しなければならないことである。その使用できない信号エネルギーは、遠隔ユニットによって知覚されるように雑音に対する信号比を減少させる。信号がアクティブ基地局に関してフェージング（減衰）する場合、その雑音対信号比はさらに減少することがある。したがって、性能を改善するための１つの方法は、アクティブ基地局に関して深いフェードの確率を最小限に抑えることである。したがって、この発明は、遠隔ユニットに関して、フェージングでの独立性を提供するのに十分な距離離間した２つの異なったアンテナから、順方向リンク信号を２度送信することによって順方向リンク空間ダイバシティーを提供する。
【図面の簡単な説明】
本発明の特徴、目的、および優位点は、以下に述べられる詳細な説明を図面とともに解釈するときにさらに明確になるだろう。
図１は、セルラーＷＬＬ、ＰＣＳまたは無線ＰＢＸシステムの例示的な図であり、
図２は、第１（ＭＳＣ−Ｉ）と第２（ＭＳＣ−ＩＩ）移動交換センターによってそれぞれ制御される第１セルラーシステムと第２セルラーシステムを具備するセルラー通信網を示し、
図３は、２つの指向性マイクロ波アンテナの間の２地点間マイクロ波リンクと同じ場所に配置されるセルラー式通信システムを示し、
図４Ａは、ＦＭシステムのハードハンドオフ領域のきわめて理想化された表現を示し、
図４Ｂは、ＣＤＭＡシステムのハードハンドオフ領域とソフトハンドオフ領域のきわめて理想化された表現を示し、
図４Ｃは、ＣＤＭＡからＣＤＭＡに異なる周波数ハンドオフに対応するハンドオフ領域のきわめて理想化された表現をし、
図５は、内部、遷移、および第２システム基地局のセットを示し、遠隔ユニット測定指向型ハードハンドオフテーブルの機能を示すのに使用され、
図６は、３つのセクタに分割された基地局のアンテナパターンを示し、
図７は、ＣＤＭＡからＣＤＭＡへの同じ周波数ハンドオフでの検出規則の用途を示し、
図８は、ＣＤＭＡからＣＤＭＡへの異なる周波数ハンドオフでの検出規則の用途を示し、
図９は、ＣＤＭＡからＣＤＭＡへの異なる周波数ハンドオフを提供する構成の２つの同じ場所に配置された基地局を示し、
図１０は、ＣＤＭＡシステムから、別の技術を使用してサービスを提供するシステムへのハンドオフを示し、
図１１は、複数のセクタに分割された単一基地局を使用してＣＤＭＡからＣＤＭＡへの異なる周波数ハンドオフを提供する代替構成を示し、
図１２は、受信ダイバシティを構成する従来の技術による基地局のブロック図であり、
図１３は、経路ダイバシティを作り出すための送信ダイバシティを有する境界基地局のブロック図であり、
図１４は、ハードハンドオフを実行するために同じ場所に配置された基地局の用途を表し、
図１５は、ハードハンドオフを実行するためにカバレージエリアの重複のかなりの部分を有する密接に配置される基地局の用途を表し、
図１６は、２地点間マイクロ波リンクによって交差されるＣＤＭＡシステムでの「コーンオブサイレンス」の用途を示し、および
図１７は、コーンオブサイレンスカバレージエリアとマイクロ波リンクカバレージエリアが、実質上同じである２地点間マイクロ波リンクによって交差されるＣＤＭＡシステムでの「コーンオブサイレンス」の用途を示す。
実施例
セルラーシステム、無線交換機（ＰＢＸ）システム、無線市内線（ＷＬＬ）、パーソナルコンピュータシステム（ＰＣＳ）システム、またはそれ以外の類似した無線通信システムの例示的な図が図１に提供される。変形例においては、図１の基地局は、衛星をベースにしていても良い。図１に図解されるシステムは、大多数の遠隔ユニットと、複数の基地局の間での通信を容易にするために多様な多元アクセス変調技術を示すものである。多元アクセス通信システム技術としては、時分割多重アクセス方式（ＴＤＭＡ）、周波数分割多重アクセス方式（ＦＤＭＡ）、コード分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）、および振幅圧縮単一波帯のような振幅変調（ＡＭ）スキームなどの数多くがすでに知られている。ただし、ＣＤＭＡのスペクトラム拡散変調技術は、多元アクセス通信システム用のこれらの変調技術に優る重要な優位点を有している。多元アクセス通信システムでのＣＤＭＡ技術の用途は、本特許出願の出願人により取得され、参照によってこの明細書に組み込まれる「衛星または地上中継器を使用するスペクトル拡散多元アクセス通信システム（ＳＰＲＥＡＤ ＳＰＥＣＴＲＵＭ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＡＣＣＥＳＳ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ ＵＳＩＮＧ ＳＡＴＥＬＩＴＥ ＯＲ ＴＥＲＲＥＳＴＲＩＡＬ ＲＥＰＥＡＴＥＲＳ）」と題する、１９９０年２月１３日に発行された米国特許第４，９０１，３０７号に開示されている。この明細書に開示される好ましい実施態様はＣＤＭＡシステムに関して説明されるが、この明細書に説明される考えの多くは、多岐に渡る通信技術とともに使用することができる。
前記米国特許第４，９０１，３０７号では、大多数の移動電話システムユーザのそれぞれが、ＣＤＭＡスペクトル拡散通信信号を使用して、衛星中継器または地上基地局を通してトランシーバに通信させる多元アクセス技術が開示される。ＣＤＭＡ通信を使用する上で、同じ周波数スペクトルは、複数の別個の通信信号を通信するために、複数回再利用することができる。ＣＤＭＡ方式を使用すると、他の多元アクセス技術を使用して達成できるよりはるかに高いスペクトル効率をもたらし、このようにしてシステムユーザの容量を増加することができる。
典型的なＣＤＭＡシステムでは、各基地局は一意のパイロット信号を送信する。好ましい実施態様では、パイロット信号は、１つの共通した擬似ランダム雑音（ＰＮ）拡散符号を使用する各基地局によって連続的に送信される、未変調の直接シーケンススペクトル拡散信号である。各基地局または基地局セクタは、他の基地局から、時間内に共通したパイロットシーケンスオフセットを送信する。遠隔ユニットは、それが基地局から受信するパイロット信号の符号位相オフセットに基づいて基地局を特定することができる。また、パイロット信号は、コヒーレントな復調及びハンドオフの決定で使用される信号強度測定の基礎となる基準位相を提供する。
図１を再び参照すると、移動交換センター（ＭＳＣ）とも呼ばれる、システムコントローラと交換機１０は、通常、システム制御を基地局に提供するためのインタフェースと処理回路を含む。コントローラ１０は、適切な遠隔ユニットへの伝送のために、公衆加入電話網（ＰＳＴＮ）を通した電話を適切な基地局へ導くための経路選択を制御する。また、コントローラ１０は、逆に、少なくとも１つの基地局を介する遠隔ユニットからの通話を、前記ＰＳＴＮへ導くための経路選択も制御する。さらに、コントローラ１０は、適切な基地局を介して遠隔ユニット間での通話を接続する。
典型的な無線通信システムは、複数のセクタを有するいくつかの基地局を具備する。複数のセクタに分割された基地局は、独立した処理回路だけではなく、複数の独立した送信アンテナと受信アンテナを備える。本発明は、セクタ化されたされた基地局の各セクタと、単一セクタから成る独立基地局に等しく適用する。「基地局」という用語は、基地局の１つのセクタか、または単一セクタから成る基地局のどちらかを指すものとする。
コントローラ１０は、専用電話回線、光ファイバーリンクのような多様な手段によって、またはマイクロ波通信リンクによって基地局に結合されることがある。図１は、例示的な基地局１２、１４、１６と例示的な遠隔ユニット１８を示す。遠隔ユニット１８は、車両をベースにした電話、ハンドーヘルド型携帯型装置、ＰＣＳ装置、または固定ロケーション無線市内線装置、あるいはそれ以外の準拠する音声またはデータ通信デバイスである場合がある。矢印２０Ａ、２０Ｂは、基地局１２と遠隔ユニット１８の間の考えられる通信リンクを示す。矢印２２Ａ、２２Ｂは、基地局１４と遠隔ユニット１８の間の考えられる通信リンクを示す。同様に、矢印２４Ａ、２４Ｂは、基地局１６と遠隔ユニット１８の間の考えられる通信リンクを示す。
基地局ロケーションは、そのカバレージエリア内に位置する遠隔ユニットにサービスを提供するために設計されている。遠隔ユニットがアイドルであるとき、つまり、通話が進行中でないとき、遠隔ユニットはつねに近くの各基地局からのパイロット信号伝送をモニタする。図１に示されるように、パイロット信号は、基地局１２、１４、および１６によって、通信リンク２０Ｂ、２２Ｂおよび２４Ｂそれぞれの上で遠隔ユニット１８に送信される。一般的には、「順方向リンク」という用語は、基地局から遠隔ユニットへのコネクションを指す。一般的には、「逆方向リンク」という用語は、遠隔ユニットから基地局へのコネクションを指す。
図１に示される例では、遠隔ユニット１８は、基地局１６のカバレージエリア内にあると考えられることがある。この場合、遠隔ユニット１８は、それがモニタする他のパイロット信号より高いレベルで基地局１６からパイロット信号を受信する傾向がある。遠隔ユニット１８がトラフィックチャンネル通信（つまり、電話通話）を開始すると、制御メッセージが基地局１６に送信される。基地局１６は、通話要求メッセージを受け取ると、コントローラ１０に信号で知らせ、被通話者電話番号を転送する。すると、コントローラ１０はＰＳＴＮを介して意図された受取人に通話を接続する。
通話がＰＳＴＮから開始される場合、コントローラ１０は、遠隔ユニットがもっとも最近その存在を登録したロケーションの近傍に位置する基地局のセットに通話情報を伝送する。基地局は、これに対して、ページングメッセージを一斉送信する。意図された遠隔ユニットは、そのページメッセージを受信すると、最も近い基地局に送信される制御メッセージで応答する。その制御メッセージは、コントローラ１０に、この特定の基地局が遠隔ユニットと通信していることを通知する。コントローラ１０は、最初、この基地局を通して通話を遠隔ユニットに送る。
遠隔ユニット１８が、初期基地局、例えば基地局１６のカバレージエリアを出て行くと、通信が別の基地局に転送される。通信を別の基地局に送信するプロセスが、ハンドオフと呼ばれる。好ましい実施態様では、遠隔ユニットはハンドオフプロセスを開始し、補助する。
通常は簡単にＩＳ−９５と呼ばれる「二重モード広帯域スペクトル拡散セルラーシステム用の移動局−基地局互換性規格（Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｔａｔｉｏｎ−Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ Ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ Ｄｕａｌ−Ｍｏｄｅ Ｗｉｄｅｂａｎｄ Ｓｐｒｅａｄ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｃｅｌｌｕｌａｒ Ｓｙｓｔｅｍ）」、ＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ−９５に従って、「遠隔ユニットによって補助される」ハンドオフは、遠隔ユニット自体によって開始されてもよい。その遠隔ユニットには、それ以外の機能を実行することに加え、隣接する基地局のパイロット信号伝送がないかスキャンするために使用される探索受信機が具備される。例えば基地局１２である、隣接する基地局の１つのパイロット信号が指定されたしきい値より大きいと判明すると、遠隔ユニット１８は、メッセージを現在の基地局、すなわち、基地局１６に送信する。情報は、基地局１６を介して制御装置１０に通信される。コントローラ１０はこの情報を受信すると、遠隔局１８と基地局１２の間のコネクションを開始できる。コントローラ１０は、基地局１２がリソースを通話に割り当てることを要求する。好ましい実施態様では、基地局１２は、通話を処理するためにチャンネル要素を割り当て、このような割当てをコントローラ１０に報告して返す。コントローラ１０は、基地局１２からの信号を探索するために基地局１６を介して遠隔ユニット１８に知らせ、基地局１２に遠隔ユニット局トラフィックチャンネルパラメータを知らせる。遠隔ユニット１８は、基地局１２と１６の両方を通して通信する。このプロセスの間、遠隔ユニットは、それが受信するパイロット信号の信号強度を特定、測定し続ける。このようにして、遠隔ユニットによって補助されるハンドオフが達成される。
前記プロセスは、遠隔ユニットが、複数の基地局を通して同時に通信するという点で「ソフト」ハンドオフであると考えられる可能性がある。ソフトハンドオフの間、前記ＭＳＣは、遠隔ユニットが通信中の各基地局から受信される信号を結合または選択することができる。ＭＳＣは、ＰＳＴＮからの信号を、遠隔ユニットが通信中の各基地局に中継する。遠隔ユニットは、それが各基地局から受信する信号を結合し、一つに集められた結果を作り出す。
ソフトハンドオフをレビューすると、ＭＳＣがプロセスの集中制御を提供することが明らかである。遠隔ユニットによって補助されるハンドオフは、遠隔ユニットが、同じセルラーシステム内にはない、つまり同じＭＳＣによって制御されていない２つまたは３つ以上の基地局のカバレージエリア内にたまたま位置する場合にさらに複雑となる傾向がある。
図２は、それぞれ第１移動交換センターと第２移動交換センター、ＭＳＣ−ＩとＭＳＣ−ＩＩの制御を受ける第１セルラーシステムと第２セルラーシステムを備えるセルラー通信網３０を示す。ＭＳＣ−ＩとＭＳＣ−ＩＩは、専用電話回線、光ファイバーリンクなどの多様な手段によって、またはマイクロ波通信リンクによってそれぞれ第１セルラーシステムと第２セルラーシステムの基地局に結合される。図２では、図によって表記される、第１システムのカバレージエリアＣ_1A−Ｃ_1E内でそれぞれ提供する５つのこのような例示的な基地局Ｂ_1A−Ｂ_1Eと、第２セルラーシステムのカバレージエリアＣ_2A−Ｃ_2E内でそれぞれ提供する５つの基地局Ｂ_2A−Ｂ_2Eがある。
説明の便宜のために、図２のカバレージエリアＣ_1A−Ｃ_1EとＣ_2A−Ｃ_2E、および、それ以降ここに導入される図３に示されるカバレージエリアは、環状または六角形であるとして図示され、きわめて理想化されている。実際の通信環境においては、基地局カバレージエリアは、サイズと形状が変化する可能性がある。基地局カバレージエリアは、理想的な環状または六角形の形状とは異なるカバレージエリア形状を画定するカバレージエリア境界と重複する傾向がある。さらに、基地局は、技術でよく知られているように、３つのセクタなどにセクタ分割されることもある。
以下では、カバレージエリアＣ_1C−Ｃ_1EとＣ_2C−Ｃ_2Eは、これらのカバレージエリアは第１セルラーシステムと第２セルラーシステムの間の境界にもっとも近いため、境界または遷移カバレージエリアと呼ばれることがある。各システム内のカバレージエリアの残りは、カバレージエリアの内部または内側と呼ばれる。
図２を参照するとと、ＭＳＣ−ＩＩが、基地局Ｂ_1A−Ｂ_1Eと通信するための直接的なアクセスを持たず、ＭＳＣ−Ｉが基地局Ｂ_2A−Ｂ_2Eと通信するための直接的なアクセスを持たないことがすぐに明らかになると思われる。図２に示されるように、ＭＳＣ−ＩとＭＳＣ−ＩＩは、互いと通信することができる。例えば、「セルラー無線電気通信システム間運用（Ｃｅｌｕｌａｒ Ｒａｄｉｏ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｓｙｓｔｅｍ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ）」と題するＥＩＡ／ＴＩＡ／ＩＳ−４１と、そのそれ以降の改訂は、図２のシステム間データリンク３４によって示されるような異なった動作領域の交換機の間の基準を定める。基地局Ｂ_1C−Ｂ_1Eの１つと基地局Ｂ_2C−Ｂ_2Eの１つの間でソフトハンドオフを提供するには、多数の通話信号と電力制御情報が、ＭＳＣ−ＩとＭＳＣ−ＩＩの間で通過しなければならない。その交換機から交換機へのコネクションの遅延性の性質、および大量の通話信号と電力制御の情報によって、過度な遅延が引き起こされ、不適当なリソースが犠牲にされる可能性がある。ソフトハンドオフを提供する上でのもう１つの障害は、ＭＳＣ−Ｉによって制御されるシステムとＭＳＣＩ−ＩＩによって制御されるシステムのアーキテクチャが甚だしく異なる可能性があるという点である。また、２つのシステムによって使用される電力制御の方法もきわめて異なることがある。したがって、本発明は、２つのシステムの間でハードハンドオフの機構を提供し、システム間ソフトハンドオフの複雑さと費用を回避することに関する。
ハードハンドオフのための機構は、複数の状況で使用することができる。例えば、ＭＳＣ−ＩＩによって制御されるシステムは、信号を通信するためにＣＤＭＡを使用するのではなく、代りにＦＭ、ＴＤＭＡまたは別の方法を使用する可能性がある。このような場合、システム間ソフトハンドオフのための機構がＭＳＣ−Ｉによって制御されるシステムで提供されるにしても、両方のシステムがＣＤＭＡを使用して動作している場合にだけソフトハンドオフが可能であるため、ハードハンドオフが必要とされる。したがって、本発明は、さまざまなエアインタフェースを利用する２つのシステム間の遠隔ユニットをハンドオフするために使用できるだろう。第２システムは、パイロット信号や他のＣＤＭＡビーコンを送信し、ハードハンドオフプロセスの開始を助けるように修正される必要があることがある。パイロットビーコンを利用するシステムは、１９９５年３月３０日に提出された、「代替システムハードハンドオフに対する移動局によって補助されるＣＤＭＡのための方法と機器（ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＭＯＢＩＬＥ ＵＮＩＴ ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＣＤＭＡ ＴＯ ＡＬＴＥＲＮＡＴＩＶＥ ＳＹＳＴＥＭ ＨＡＲＤ ＨＡＮＤＯＦＦ）」と題する出願中の米国特許出願番号第０８／４１３，３０６号に詳しく説明される。代りのシステムは、その両方ともが本発明の出願人による、１９９５年８月３１日に提出された「同じ周波数、時分割デュプレックス中継器（ＳＡＭＥ ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ，ＴＩＭＥ−ＤＩＶＩＳＩＯＮ−ＤＵＰＬＥＸ ＲＥＰＥＡＴＥＲ）」と題する出願中の米国特許出願番号第０８／５２２，４６９号に詳しく説明される。システムは、１９９５年１０月１３日に提出され、本発明の出願人による「さまざまなセルラー通信システムの間のハンドオフのための方法と機器（ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＨＡＮＤＯＦＦ ＢＥＴＷＥＥＮ ＤＩＦＦＥＲＥＮＴ ＣＥＬＬＵＬＡＲ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ ＳＹＳＴＥＭＳ）」と題する出願中の米国特許出願第０８／３２２，８１７号に詳しく説明されるパイロットビーコン装置を使用することがある。
ハードハンドオフが有効となる可能性があるもう１つの状況とは、遠隔ユニットが、それが動作する周波数を変更しなければならない場合である。例えば、ＰＣＳバンド内で、２地点間マイクロ波リンクがＣＤＭＡ通信システムと共存して動作することがある。図３では、２地点間マイクロ波リンク１４０は、指向性マイクロ波アンテナ１３０と指向性マイクロ波アンテナ１３５の間に図示される。基地局４０、１００、および１１０は、２地点間マイクロ波リンク１４０による周波数バンドの使用を回避し、それによってこの２つのシステムの間の干渉を回避する必要があることがある。指向性マイクロ波アンテナ１３０と指向性マイクロ波アンテナ１３５はきわめて指向性であるため、２地点間マイクロ波リンク１４０は非常に狭いフィールドを有する。そのようなものとして、基地局１１５、１２０のようなこのシステムの他の基地局と、セクタ５０と７０は、２地点間マイクロ波リンク１４０と干渉しないで動作できる。このようにして、遠隔ユニット１２５は、２地点間マイクロ波リンク１４０として同じ周波数バンド内のＣＤＭＡチャンネル上で動作する可能性がある。遠隔ユニット１２５が、遠隔ユニット１２５が現在その上で動作中の周波数での通信をサポートしない基地局１１０に向かって移動する場合、基地局１１５から基地局１１０へのソフトハンドオフを完了することはできない。代りに、基地局１１５は、基地局１１０によってサポートされる別の周波数バンドへのハードハンドオフを実行するように遠隔ユニット１２５に命令することがある。
ハードハンドオフが有効となることがあるもう１つの状況とは、遠隔ユニットが、さらに均一に負荷を分配するために、それが動作している周波数を変更しなければならない場合である。例えば、ＰＣＳバンド内で、ＣＤＭＡは、周波数バンドｆ₁と周波数バンドｆ₂のような複数の周波数バンドでトラフィックチャンネル信号と通信している。周波数バンドｆ₂が周波数ｆ₁より、アクティブ通信信号でさらに激しく負荷をかけられる場合、周波数バンドｆ₂から周波数バンドｆ₁へアクティブ通信信号の一部の負荷を軽減することが有利である可能性がある。負荷の共用を達成するために、周波数バンドｆ₂で動作中の１つまたは複数の遠隔ユニットが、システム内ハードハンドオフを実行することによって、周波数バンドｆ₂での動作を開始するように命令される。
ハードハンドオフを実行する最も信頼できる方法とは、基地局１１５にそれ自体の中の代替周波数に対するハードハンドオフを実行させることである可能性がある。したがって、遠隔ユニット１２５がかなり大きい信頼できる信号を基地局１１５から受信しているある時点で、基地局１１５は、遠隔局１２５に、基地局１１５によってサポートされる別の周波数で動作するように命令する。基地局１１５は送信を開始し、その新しい周波数で遠隔ユニットによって送信される信号を受信しようとする。代りに、ハードハンドオフが、基地局１１５の第１周波数と基地局１１０の第２周波数の間で発生することもあるだろう。この２種類のハードハンドオフのどちらも、システム間通信を必要としない。
再び図２を参照すると、第１移動交換センター（ＭＳＣ−Ｉ）は、指定された遠隔ユニットへの伝送のために、ＰＳＴＮから適切な基地局Ｂ_1A−Ｂ_1Eに電話通話を送ることを制御する。ＭＳＣ−Ｉは、少なくとも１つの基地局を介して、カバレージエリア内での遠隔ユニットからＰＳＴＮに対し通話を送ることも制御する。ＭＳＣ−ＩＩは、ＰＳＴＮと基地局Ｂ_2A−Ｂ₂の間で通話を送るために基地局Ｂ_2A−Ｂ_2Eの動作を管理する類似した方法で動作する。制御メッセージなどは、ＩＳ−４１またはそれ以降の改訂規格のような業界規格を使用して、システム間データリンク３４上でＭＳＣ−ＩとＭＳＣ−ＩＩの間で通信されることがある。
遠隔ユニットが、内部基地局のカバレージエリア内に位置するとき、遠隔ユニットは、隣接する基地局のセットからのパイロット信号をモニタするためにプログラムされる。遠隔ユニットがカバレージエリアＣ１Ｄ内に位置するが、カバレージエリアＣ２Ｄに近づいている場合を考える。この例では、遠隔ユニットは、基地局Ｂ_1Dと、遠隔ユニットが現在通信中であるあらゆる他の基地局（複数の場合がある）に対し報告されるであろう、基地局Ｂ_2Dからの使用可能な信号レベルを受信し始める。使用可能な信号レベルが遠隔ユニットによって受信されている時間は、受信された信号の１つまたは複数の定量化可能なパラメータ（例えば、信号強度、信号対雑音比、フレームエラー率、フレーム消去率、ビットエラー率、および／または相対時間遅延）を測定することによって求められる。好ましい実施態様においては、この測定は遠隔ユニットによって受信されるパイロット信号強度に基づいている。遠隔ユニットでの使用できる受信された信号レベルのこのような検出と、信号強度または品質メッセージを使用する基地局Ｂ_1Dへのその報告の後、基地局Ｂ１Ｄから基地局Ｂ_2Dへの同じ周波数の遠隔ユニットによって補助されるハードハンドオフは、以下のように進む。
（ｉ）基地局Ｂ₁Ｄは、基地局Ｂ_2Dから受信された遠隔ユニットの報告された信号レベルを、基地局Ｂ_2DがＭＳＣ−ＩＩによって制御されていることを認識しているＭＳＣ−Ｉに中継する。
（ｉｉ）ＭＳＣ−Ｉは、システム間データリンク３４上でＭＳＣ−ＩＩから、チャンネルリソースと基地局Ｂ₂での２つのシステムの間のシステム間中継線設備を要求する。
（ｉｉｉ）ＭＳＣ−ＩＩは、システム間データリンク３４を介して、他の情報だけではなく、通信が確立されなければならないチャンネルを特定するＭＳＣ−Ｉに情報を供給することによって要求に応える。加えて、コントローラは、基地局Ｂ２Ｄ内で、遠隔ユニットと中継線リソースとの通信のために指定されたチャンネルを予約する。
（ｉｖ）ＭＳＣ−Ｉは、基地局Ｂ_1Dを介して新しいチャンネル情報を遠隔ユニットに供給し、遠隔ユニットが基地局Ｂ_2Dと通信を開始しなければならない時間を指定する。
（ｖ）指定された時間に遠隔ユニットと基地局Ｂ_2Dの間でハードハンドオフを介して通信が確立される。
（ｖｉ）ＭＳＣ−ＩＩは、ＭＳＣ−Ｉに対し、遠隔ユニットのシステム内への遷移が成功したことを肯定応答する。
このアプローチでの１つの障害は、ＭＳＣ−Ｉが、遠隔ユニットからの信号が、その時点での通信をサポートするのに十分なレベルで基地局Ｂ_2Dによって受信されるかどうかを知らないという点である。そのＭＳＣ−Ｉは、遠隔ユニットに、基地局Ｂ_2Dとの通信を確立するように命令する。同様に、基地局Ｂ_2Dは、遠隔ユニットから使用できる信号レベルを受信していない可能性もある。その結果、回線接続は、制御をＭＳＣ−ＩＩに転送するプロセスの間にドロップされる可能性がある。回線接続がドロップされると、肯定応答よりむしろエラーメッセージがＭＳＣ−ＩＩからＭＳＣ−Ｉに送信されるであろう。
ハードハンドオフを提供する上でのもう１つの障害とは、ＣＤＭＡシステムのカバレージエリア境界の性質である。アンプスのようなＦＭシステムでは、カバレージエリア重複地域はかなり広い。カバレージエリア重複地域とは、通信が遠隔局と、２つの異なる基地局のどちらか一方だけの間でサポートできる領域のことである。ＦＭシステムでは、このようなカバレージエリア重複地域は、遠隔ユニットがカバレージエリア重複地域に配置されるときだけ、ハードハンドオフが無事に発生できるため、幅広くなければならない。例えば、図４Ａは、ＦＭシステムのきわめて理想化された表現である。基地局１５０と基地局１６５は、遠隔ユニットへの順方向と逆方向のリンクＦＭ通信を提供することができる（順方向リンクとは、基地局から遠隔ユニットへのコネクションを指す。逆方向リンクとは、遠隔ユニットから基地局へのコネクションを指す）。地域１６０内では、両方の基地局１５０と基地局１６５からの信号強度は、遠隔ユニット１１５との通信をサポートするために十分なレベルにある。ＦＭシステムの性質のため、基地局１５０と１６５は、遠隔ユニット１５５と同時に通信できないことに注意する。基地局１５０から基地局１６５へのハードハンドオフが地域１６０内で発生すると、基地局１５０と遠隔ユニット１５５の間で使用されたの比べて、新しい周波数が基地局１６５と遠隔ユニット１５５の間の通信のために使用される。基地局１６５は、基地局１５０によって使用される周波数で絶対に送信しないため、基地局１６５は、名目上、基地局１５０と、それが通信中である遠隔ユニットの間の通信になんの干渉も与えない。境界１８２は、基地局１６５から遠隔ユニット１５５への通信が可能ではないロケーションを示す。同様に、境界１８８は、基地局１５０から遠隔ユニット１５５への通信が可能ではないロケーションを示す。明らかに、図４Ｂと図４Ｃだけでなく、図４Ａは一定の比例に縮小して描画されておらず、現実には、カバレージエリア重複地域は、各基地局の総カバレージエリアに比較して相対的に狭い。
ＣＤＭＡソフトハンドオフを使用する場合、通信を２つの基地局の１つだけで完全にサポートすることができるカバレージエリア重複地域の存在は重大ではない。ソフトハンドオフが発生する地域では、通信が２つまたは３つ以上の基地局と同時に確立される場合に、信頼できる通信が維持できることで十分である。ＣＤＭＡシステムでは、通常、アクティブ基地局と隣の基地局は、同じ周波数で動作する。したがって、遠隔ユニットが隣の基地局のカバレージエリアに接近すると、アクティブ基地局からの信号レベルは低下し、隣の基地局からの干渉レベルが増加する。隣の基地局からの干渉が増えるため、ソフトハンドオフが確立しない場合、アクティブ基地局と遠隔ユニットの間のコネクションは、危険にさらされることになる。信号が、隣の基地局に関してではなく、アクティブな基地局に関してフェードする場合に、そのコネクションは特に危険にさらされる。
図４Ｂは、ＣＤＭＡシステムのきわめて理想化された表現である。ＣＤＭＡ基地局２００とＣＤＭＡ基地局２０５は、遠隔ユニット１５５への順方向リンクと逆方向リンクのＣＤＭＡ通信を提供することができる。もっとも色が濃い地域１７０内では、両方の基地局２００と基地局２０５からの信号強度は、基地局２００または基地局２０５の内の一方とだけ確立されても、遠隔ユニット１５５との通信をサポートするのに十分なレベルである。境界１８４を超えると、基地局２０５だけを通した通信は信頼できない。同様に、境界１８６を超えると、基地局２００だけを通した通信は信頼できない。
地域１７５Ａ、１７０および１７５Ｂは、遠隔ユニットが基地局２００と２０５の間のソフトハンドオフにあるだろう領域を表す。地域１７５Ａ内での遠隔ユニットとの基地局２０５に対する通信リンクが、それだけでは通信をサポートするのに信頼できない場合にも、両方の基地局２００と２０５を通る通信を確立することによって、システムの総体的な信頼性は改善される。境界１８０を超えると、基地局２０５からの信号レベルは、ソフトハンドオフでさえ遠隔ユニット１５５との通信をサポートするには不十分である。境界１９０を超えると、基地局２０からの信号レベルは、ソフトハンドオフでさえ、遠隔ユニット１５５との通信をサポートするのに不十分である。
図４Ａと図４Ｂが、互いに関して描画されていることに注意する。境界１８０、１８２、１８４、１８６、１８８および１９０を指定するために使用される参照番号は、基地局１５０と基地局２００からの距離が増加するに従って、値が増加する。そのようなものとして、境界１８０と１９０の間のソフトハンドオフ地域は、最も広い地域である。境界１８２と１８８の間のＦＭカバレージエリア重複地域は、ＣＤＭＡソフトハンドオフ地域内にある。ＣＤＭＡ「ハードハンドオフ」地域は、境界１８４と１８６の間のもっとも狭い地域である。
基地局２００が第１システムに属し、基地局２０５が第２システムに属する場合、基地局２００と基地局２０５は、遠隔ユニット１５５との同時通信をできないことがあることに注意する。したがって、通信が、基地局２００から基地局２０５に転送される必要がある場合、基地局２００から基地局２０５へのハードハンドオフが実行される必要がある。ハードハンドオフが高い成功の確率を得るためには、遠隔ユニットは、地域１７０の境界１８４と１８６の間のＣＤＭＡハードハンドオフ地域に位置しなければならないことに注意する。その障害は、ハードハンドオフ領域１７０が厳しく狭く、遠隔措置１５５がハードハンドオフ地域１７０の中に、およびその中から移動するのに要する時間が非常に少ない可能性があるという事実にある。加えて、遠隔ユニット１５５がハードハンドオフ地域１７０内にあるかどうかを識別することは困難である。遠隔ユニット１５５がハードハンドオフ地域１７０内にあることがいったん判断されると、どの基地局に対し、いつハードハンドオフが発生する必要があるのかについて判断が下されなければならない。本発明は、これらの問題に取り組む。
本発明の第１面は、ハードハンドオフが必要であるだけではなく、無事に達成されるだろうカバレージエリア内の地域と、基地局のどれにハードハンドオフを試行する必要があるのかを判断するためのシステムと方法である。図３に示される六角形の並べて表示される配置は、きわめて理想化されている。システムが実際に配置されると、その結果生じるカバレージエリアはかなり違った形状をしている。図５は、基地局のセットのさらに現実的な表現を示す。基地局Ｔ₁−Ｔ₃と基地局Ｉ₁−Ｉ₃は、システム１コントローラ２１２によって制御される第１通信システムの一部である。基地局Ｉ₁−Ｉ₃は、同じシステムの他の基地局とだけ接する内側基地局である。基地局Ｔ₁−Ｔ₃は、別のオペレーティングシステムに属する基地局のカバレージエリアに境を接するカバレージエリアを有する遷移基地局または境界基地局である。基地局Ｓ₁−Ｓ₃は、システムコントローラ２１４によって制御される第２システムの一部である。基地局Ｓ₃、基地局Ｉ₁−Ｉ₃、および基地局Ｔ₂−Ｔ₃を囲む、一番外側の濃い同心円は、対応する基地局との通信を確立できる基地局の理想化されたカバレージエリアを示す。基地局_S1−Ｓ₂と基地局Ｔ₁を囲む一番外側の濃い波状の線は、対応する基地局のさらに現実的なカバレージエリアを示す。例えば、波状の線２２８は、基地局Ｓ１のカバレージエリアを表す。カバレージエリアの形状は、カバレージエリア内の木、丘、およびその他の障害物だけではなく、カバレージエリア内のアンテナが取り付けられる高さ、数、反射率、および高い建物の高さのような、基地局がその中にある地形によって大きく影響を受ける。現実的なカバレージエリアは、図面を簡略化するために、基地局ごとに図示されない。
実際のシステムでは、基地局のいくつかは、３つのセクタのように、セクタ化されることがある。図６は、３つのセクタに分割された基地局のアンテナパターンを示す。図面を簡略化するために、３つのセクタに分割された基地局は、図５では図示されていない。本発明の概念はセクタ化された基地局に直接的に適用できる。
図６では、カバレージエリア３００Ａが、最も細かい幅線によって表される。カバレージエリア３００Ｂは、媒体幅線によって表される。カバレージエリア３００Ｃは、最も濃い線によって表される。図６に示される３つのカバレージエリアは、標準的な指向性双極子アンテナによって作り出される形状である。カバレージエリアの縁は、遠隔ユニットがそのセクタを通る通信をサポートするために必要な最小信号レベルを受け取るロケーションと考えることができる。遠隔ユニットがそのセクタの中に移動していくに従って、遠隔ユニットによって知覚される基地局から受信される信号強度は上昇する。点３０２での遠隔ユニットは、セクタ３００Ａを通して通信できる。点３０３での遠隔ユニットは、セクタ３００Ａとセクタ３００Ｂを通して通信できる。点３０４での遠隔ユニットは、セクタ３００Ｂを通して通信できる。遠隔ユニットがセクタの縁を通り越して移動すると、そのセクタを通る通信が品質を低下させる可能性がある。図６の基地局と図示されていない隣の基地局の間でソフトハンドオフモードで動作している遠隔ユニットは、セクタの内の１つの端近くに位置するだろう。
図３の基地局６０は、さらに理想化される３つのセクタに分割される基地局を表す。基地局６０には、そのそれぞれが基地局カバレージエリアの１２０度を超えてカバーする３つのセクタがある。途切れていない線５５によって示されるカバレージエリアを持つセクタ５０は、粗い破線７５によって示されるカバレージエリアを持つセクタ７０のカバレージエリアに重複する。セクタ５０は、細かい破線８０によって示されるようなカバレージエリアがあるセクタ８０も重複する。例えば、Ｘによって示されるロケーション９０は、セクタ５０とセクタ７０の両方のカバレージエリア内に位置する。
一般的には、基地局は、基地局を通して通信できる遠隔ユニットの数を増加する一方で、基地局のカバレージエリア内に位置する遠隔ユニットに対する総干渉電力を削減する。例えば、セクタ８０は、ロケーション９０にある遠隔ユニットに意図される信号を送信しないので、セクタ８０内に位置する遠隔ユニットは、ロケーション９０にある遠隔ユニットの基地局６０との通信によって著しく干渉されない。
ロケーション９０に配置される遠隔ユニットの場合、総干渉は、セクタ５０と７０、および基地局１１５と１２０からの寄与を受ける。ロケーション９０にある遠隔ユニットは、セクタ５０と７０とのソフトハンドオフにある可能性がある。ロケーション９０にある遠隔ユニットは、同時に、基地局１１５と１２０のどちらかまたは両方とのソフトハンドオフにある可能性がある。
遠隔ユニットによって補助されるソフトハンドオフは、その遠隔ユニットによって測定されるように、複数の基地局セットのパイロット信号強度に基づいて動作する。アクティブセットとは、アクティブな通信が確立される基地局のセットである。隣のセットとは、通信を確立するために十分なレベルの信号強度を持つ高い確率のある基地局を含む、アクティブ基地局を囲む基地局のセットである。候補セットとは、通信を確立するために十分な信号レベルでのパイロット信号強度を持つ基地局のセットである。
通信が最初に確立されると、リモート装置は、第１基地局を通して通信し、アクティブセットは、第１基地局だけを含む。遠隔ユニットは、アクティブセット、候補セット、および近接セットの基地局のパイロット信号強度をモニタする。近接セットの基地局のパイロット信号が所定のしきい値レベルを超えると、基地局は候補セットに加えられ、遠隔ユニットで近接セットから除去される。その遠隔ユニットは、新しい基地局を識別する第１基地局にメッセージを通信する。システムコントローラは、新しい基地局と遠隔ユニットの間で通信を確立するかどうかを判断する。システムコントローラが確立することを決定すると、システムコントローラは、遠隔ユニットについての識別情報とそれとの通信を確立するためのコマンドのある、新規基地局にメッセージを送信する。また、メッセージは、第１基地局と新しい基地局を含む新しいアクティブセットを識別する。遠隔ユニットは、新しい基地局によって送信された情報信号を探索し、第１基地局を通る通信を終了せずにこの新しい基地局と通信が確立される。このプロセスは、追加基地局で続行できる。
遠隔ユニットは、複数の基地局を通して通信するとき、それはアクティブセット、候補セット、および近接セットの基地局の信号強度をモニタし続ける。アクティブセットの基地局に対応する信号強度が、所定の時間期間の間、所定のしきい値以下にドロップ（ｄｒｏｐ）すると、遠隔ユニットはそのイベントを報告するためのメッセージを生成し、送信する。システムコントローラは、遠隔ユニットが通信している基地局の少なくとも１つを通してこのメッセージを受け取る。システムコントローラは、弱いパイロット信号強度を有する基地局を通る通信を終了することを決定することがある。
そのシステムコントローラは、基地局を通る通信の終了を決定すると、基地局を識別する新しいアクティブセットを識別するメッセージを生成する。その新しいアクティブセットは、それを通して通信が終了されなければならない基地局を含まない。それを通して通信が確立される基地局は、メッセージを遠隔ユニットに送信する。また、システムコントローラは、遠隔ユニットとの通信を終了するために基地局に情報を通信する。遠隔ユニット通信は、このようにして、新しいアクティブセットで特定される基地局を通してだけ送られる。
遠隔ユニットがソフトハンドオフにあるとき、システムコントローラは、アクティブセットのメンバーである基地局のそれぞれから復号化されたパケットを受信する。システムコントローラは、その信号のセットから、ＰＳＴＮに伝送するための１つの単一の信号を作成しなければならない。各基地局内では、１つの共通した遠隔ユニットから受信される信号は、それらが復号化され、このようにして受信された複数の信号を完全に利用する前に結合される。各基地局からの復号化された結果は、システムコントローラに提供される。いったん信号は復号化されると、信号は他の信号と容易にかつ有利に「結合する」ことはできない。好ましい実施態様では、システムコントローラは、通信が確立されている基地局に１対１で対応する複数の復号化された信号の間で選択しなければならない。もっとも有利な復号化された信号が基地局からの信号のセットから選択され、他の信号は単に廃棄される。
ソフトハンドオフに加えて、システムは、「ソフター（ｓｏｆｔｅｒ）」ハンドオフを利用することがある。ソフターハンドオフとは、通常、１つの共通した基地局のセクタ間でのハンドオフを指す。１つの共通した基地局のセクタははるかに親密に接続されているため、１つの共通した基地局のセクタの間のハンドオフは、復号化されたデータを選択するよりむしろ、復号化されていないデータを結合することによって実行することができる。本発明は、ソフターハンドオフがどちらのシステムで利用できるかどうかに関係なく、等しく適用する。ソフターハンドオフのプロセスは、そのそれぞれが本発明の譲請け人に譲渡される、１９９３年１０月１０日に提出され、現在は破棄されている、「１つの共通した基地局のセクタ間でハンドオフを実行するための方法と機器（ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＰＥＲＦＯＲＭＩＮＧ ＨＡＮＤＯＦＦ ＢＥＴＷＥＥＮ ＳＥＣＴＯＲＳ ＯＦ Ａ ＣＯＭＭＯＮ ＢＡＳＥＳＴＡＴＩＯＮ）」と題する、米国特許出願番号第０８／４０５，６１１号に記述される。
好ましい実施態様では、選択プロセスは、セレクタバンクサブシステム（ＳＢＳ）内のシステムコントローラによって実行される。ＳＢＳは、セレクタのセットを具備する。各セレクタは、１つの遠隔ユニットのアクティブ通信を取り扱う。回線接続の終了時に、セレクタは、別のアクティブ遠隔ユニットに割り当てられる。セレクタは、遠隔ユニットと基地局の両方の制御機能のすべての様式を規定する。セレクタは、基地局からのメッセージを送受する。このようなメッセージの例としては、基地局と遠隔ユニットの間の往復遅延がしきい値量分変化するたびに、基地局によって送信されるメッセージである。また、セレクタは基地局に遠隔ユニットへのメッセージを送信するように命令することができる。このようなメッセージの例は、それに遠隔ユニットにパイロット強度測定メッセージ（ＰＳＭＭ）の提供を命令するように命じる基地局に送信される。これらの信号の両方を使用することは、以下にさらに詳細に説明される。もっとも一般的な実施例では、ハンドオフプロセスを制御するのはセレクタである必要はなく、どのような様式の通信制御装置でも、好ましい実施態様ではセレクタに委任される機能を実行することができる。
遠隔ユニットが基地局との通信を確立したとき、基地局は、遠隔ユニットに対応する往復遅延（ＲＴＤ）を測定することができる。その基地局は、時間内に、遠隔ユニットへのその伝送を、普遍的な時間に基づいて位置調整する。その信号は、基地局から遠隔ユニットに無線エアリンク上で伝送される。送信された信号は、基地局から遠隔ユニットへの移動にある程度の時間を必要とする。遠隔ユニットは、それが基地局に送り返す伝送を位置調整するために、基地局から受信する信号を使用する。基地局が遠隔ユニットから受信する信号の時間位置調整を基地局が遠隔ユニットの送信した信号の位置調整と比較することによって、基地局は、往復遅延を決定することができる。往復遅延は、基地局と遠隔ユニットの間の距離を概算するために利用することができる。好ましい実施態様に従って、往復遅延が所定の量を上回って変化するときにはつねに、基地局は往復遅延をセレクタに報告する。
本発明の１つの面は、遠隔ユニットのロケーションを識別するために、アクティブセットと候補セットのメンバーである遠隔ユニットと基地局の間の往復遅延を使用する。候補セットのメンバーである遠隔ユニットと基地局の間の往復遅延を得ることは、アクティブセットのメンバーの往復遅延を求めるよりいくぶん複雑である。候補セットのメンバーである基地局が遠隔ユニットからの信号を復調しないために、往復遅延は候補基地局によって直接的に測定できない。
候補セットとアクティブセットのメンバーのパイロット信号情報を含む遠隔ユニットから基地局に送信されるメッセージは、パイロット強度測定メッセージ（ＰＳＭＭ）と呼ばれる。ＰＳＭＭは、基地局からの要求に答えて、または近接セットの基地局の信号強度がしきい値を越えたか、候補セットの基地局の信号強度が、所定の量、アクティブセットの基地局の内の１つの強度を越えたため、あるいはハンドオフドロップタイマーの満了のために、遠隔ユニットによって送信される。
４つのパラメータがソフトハンドオフプロセスを制御する。第１に、パイロット検出しきい値、Ｔ＿ＡＤＤは、近接セットのメンバーである基地局のパイロット信号強度が、候補セットのメンバーとして分類されるようになるために越えなければならないレベルを指定する。パイロットドロップしきい値、Ｔ＿ＤＲＯＰは、アクティブセットまたは候補セットのメンバーである基地局のパイロット信号強度が、タイマをトリガするためにそれ以下に低下しなければならないレベルを指定する。トリガされたタイマの期間は、Ｔ＿ＴＤＲＯＰによって指定される。Ｔ＿ＴＤＲＯＰによって指定される時間が過ぎた後、パイロット信号強度が依然としてＴ＿ＤＲＯＰレベルを下回っている場合、遠隔ユニットは、それが現在属しているセットから対応する基地局の除去を開始する。アクティブセット対候補セットの比較しきい値Ｔ＿ＣＯＭＰは、候補セットのメンバーのパイロット信号強度が、ＰＳＭＭをトリガするためにアクティブセットのメンバーのパイロット信号強度を越えなければならない量を設定する。これら４つのパラメータのそれぞれが、遠隔ユニットに記憶される。これら４つのパラメータのそれぞれは、基地局から送信されるメッセージによって新しい値にプログラムし直すことができる。
ＰＳＭＭは、本発明に関する２個の情報を含む。そのＰＳＭＭは、アクティブセットまたは候補セットのメンバーである基地局に対応するパイロット信号ごとのレコードを含む。第１に、ＰＳＭＭは、信号強度の基準を含む。第２に、ＰＳＭＭは、パイロット信号位相の基準を含む。遠隔ユニットは、候補セットのパイロット信号ごとにパイロット信号位相を測定する。パイロット信号位相は、候補パイロット信号の最も早く到達する使用できるマルチパス構成要素の位相を、アクティブセットのメンバーの最も早く到達する使用できるマルチパス構成要素に比較することによって、遠隔ユニットで測定される。そのパイロット信号位相は、相対的なＰＮチップで測定されることがある。最も早く到達する信号を提供するアクティブセット内での基地局のパイロット信号は、基準パイロット信号と呼ばれる。
システムコントローラは、以下の等式を使用して、パイロット信号位相を往復遅延の概算に変換できる。
ＲＴＤ_can1＝ＲＴＤ_ref＋２＊（Ｐｉｌｏｔｐｈａｓｅ_can1
−ＣｈａｎｎｅｌＯｆｆｓｅｔ_can1 ^*ＰｉｌｏｔＩｎｃ） 等式１
この場合、
ＲＴＤ_can1＝候補セットにエントリを有する基地局の往復遅延の計算された概算である。
ＲＴＤ_ref＝基準パイロット信号に報告された往復遅延である。
ＰｉｌｏｔＰｈａｓｅ_can1＝ＰＮチップ単位の、ＰＳＭＭで報告される遠隔ユニットの知覚される汎用時間を基準にした位相である。
ＣｈａｎｎｅｌＯｆｆｅｔ_can1＝単位なし（ｕｎｉｔｌｅｓｓ）の数である候補基地局のチャンネルオフセットである。
ＰｉｌｏｔＩｎｃ＝チャンネルあたりＰＮチップの単位でシステム全体のシーケンスオフセットインデックス増分である。
基準パイロット信号に報告される往復遅延、ＲＴＤ_refは、対応する基地局によってセレクタに提供される。基準パイロット信号の往復遅延は、遠隔ユニットと、候補セットのメンバーである基地局の間の往復遅延を概算するための基礎として役立つ。好ましい実施態様では、遠隔ユニットが、パイロット信号の符号位相オフセットに基づいて基地局を特定できるように、各基地局が時間内に同じパイロットシーケンスオフセットを送信する。パイロットシーケンスオフセットインデックス増分、ＰｉｌｏｔＩｎｃは、基地局パイロット信号がそれによってオフセットされる符号位相オフセット増分である。候補基地局のチャンネルオフセット、ＣｈａｎｎｅｌＯｆｆｓｅｔｔ_can1は、符号位相のどれが候補基地局に割り当てられるのかを示す。候補基地局の相対的な位相、ＰｉｌｏｔＰｈａｓｅ_can1は、ＰＮチップ単位の基準パイロット信号に比較して遠隔ユニットによって測定されるように、候補基地局の符号位相オフセットである。ＰｉｌｏｔＰｈａｓｅ_can1は、ＰＳＭＭの基地局に報告される。ＣｈａｎｎｅｌＯｆｆｓｅｔ_can1とＰｉｌｏｔＩｎｃは、セレクタに既知である。
システム内の伝送で遅延がないならば、候補基地局の位相は、チャンネルオフセット、ＣｈａｎｎｅｌＯｆｆｓｅｔ_can1と、システム全体パイロットシーケンスオフセットインデックス増分ＰｉｌｏｔＩｎｃの積だろう。システムには伝送遅延があるため、遠隔ユニットは、さまざまな変化する遅延がある基準パイロット信号と候補基地局パイロット信号の両方を知覚する。システムに誘導されたＰＮオフセット（＝ＣｈａｎｎｅｌＯｆｆｓｅｔ_can1とＰｉｌｏｔＩｎｃの積）を知覚されたパイロットオフセット（＝ＰｉｌｏｔＰｈａｓｅ_can1）から差し引くと、基準パイロット信号と、候補基地局のパイロット信号の間の相対的なオフセットが生じる。差異が負の場合、基準基地局と遠隔ユニットの間のＲＴＤは候補基地局と遠隔ユニットの間のＲＴＤより大きい。遠隔ユニットによって知覚される差異は、順方向リンク相対遅延だけを反映する。その順方向リンク相対遅延は、完全往復遅延を考慮するために二倍にされる。
例のため、システム全体パイロットシーケンスオフセットインデックス増分は６４ＰＮチップであり、往復遅延の測定の基礎には以下の情報が使用されると仮定する。
ｘｘｘｘ（基地局Ｉｄ＝１２）
ｘｘｘｘ（基地局Ｉｄ＝１４、相対オフセット５２ＰＮ）
ｘｘｘｘ（基地局Ｉｄ、相対オフセット−１５ＰＮ）
好ましい実施態様では、各基地局または基地局セクタは、時間内に同じパイロットシーケンスオフセットを送信し、基地局識別は、パイロット信号を送信するために基地局によって使用されるチャンネルＰＮオフセットと見なすことができる。さらに、（図１に示される基地局を参照すると仮定される）基地局１２と１４がアクティブセットのメンバーであり、基地局１２と１４によって測定されるＲＴＤ測定が、それぞれ１３７ＰＮチップと２４４ＰＮチップとして報告されていると仮定する。
基地局１４のパイロット位相と往復遅延データの右側に注記されるのが、計算された相対オフセットである。基地局１４の測定されたパイロット位相は、９４８ＰＮチップである。基地局１４の固定されたオフセットは、基地局ＩＤ（１４）に、８９６ＰＮチップに等しいパイロットシーケンスオフセット増分（６４）をかけたものに等しい。測定されたパイロット位相と基地局のパイロット位相オフセットの間の差異は、基地局と遠隔ユニットの間の相対的なオフセットであり、この場合は５２ＰＮチップ（＝９４８−８９６）である。基地局１４はアクティブセットのメンバーであるため、基地局１４は往復遅延測定を直接行うので、基地局１４と遠隔ユニットの間の往復遅延を計算するためにこれらの数を使用することは不必要である。
ただし、基地局１６は、候補セットのメンバーであるため、往復遅延測定は基地局１６によって直接行われず、上記等式１が往復遅延を求めるために使用されなければならない。基地局１６の場合、パラメータは以下の通りである。
ＲＴＤ_ref＝１３７ＰＮチップ
ＰｉｌｏｔＰｈａｓｅｃａｎ＝１００９ＰＮチップ
ＣｈａｎｎｅｌＯｆｆｓｅｔ_can1＝１６、および
ＰｉｌｏｔＩｎｃ＝チャンネルあたり６４ＰＮチップ
これらの数を直接的に等式１に差し込む（ｐｌｕｇｇｉｎｇ）と、１０７ＰＮチップという遠隔ユニットと基地局１６の間の往復遅延が生じる。前記に注記されたように、候補基地局の絶対オフセットを見つけるためには、ＣｈａｎｎｅｌＯｆｆｓｅｔ_can1とＰｉｌｏｔＩｎｃの積が、この場合、−１５ＰＮチップを生じさせるＰｉｌｏｔＰｈａｓｅ_can1から差し引かれる。１つの興味深い注記は、基地局１６と遠隔ユニットの間の往復遅延は、基地局１２の間の往復遅延を下回るという点である。
遠隔ユニットのロケーションを識別する第１方法は、特殊遠隔ユニット測定指向型ハードハンドオフ（ＭＤＨＯ）状態の使用に依存する。処理影響を最小限に抑えるために、システムは、アクティブセットの任意のメンバーが遷移基地局と記されるときにだけ、ＭＤＨＯ状態になる。代替実施例では、システムは、アクティブセットのすべてのメンバーが遷移基地局であるときだけＭＤＨＯ状態になる。第３の実施例では、システムは、アクティブセット内に１つの基地局だけしかなく、その基地局が遷移基地局である場合にだけＭＤＨＯ状態になる。第４の実施例では、ＭＤＨＯ状態がつねにアクティブであるように、十分な処理資源が存在する。ＭＤＨＯ状態にいる間、セレクタは、アクティブセットのメンバーの往復遅延をモニタし、候補セットのメンバーの往復遅延を計算する。ＭＤＨＯ状態をトリガする状態が変化した後、ＭＤＨＯ状態が終了されることがある。
ＭＤＨＯ状態はＭＤＨＯテーブルに基づく。ＭＤＨＯテーブルでは、各行が、カバレージ領域重複地域であるカバレージ領域地域のセクションを表す。前記に定められるように、カバレージエリア重複領域は、遠隔ユニットと、２つの異なった基地局の内のどちらか１つの間だけでサポートされる領域のことである。各行には、基地局識別番号の組と往復遅延範囲のリストが含まれる。往復遅延範囲は、最小往復遅延と最大往復遅延という点で指定される。
ＭＤＨＯテーブルを使用するためには、ネットワーク計画ツールまたは経験的なデータのどちらかが使用され、地域のセットと地域ごとに対応する適切な処置を識別する。代りに、規則をベースにしたシステム、つまり専門家システムは、ＭＤＨＯテーブルを作成するために使用できるだろう。前記に注記されるように、図５は、内側、遷移、および第２システム基地局のセットを示し、遠隔ユニット測定指向型ハードハンドオフテーブルの機能を示すために使用される。基地局の回りの網掛け線は、往復遅延遅延測定しきい値を示す。例えば、基地局Ｓ₂を丸で囲む網掛け線２２２は、基地局Ｓ₂から網掛け線２２２上の遠隔ユニットへの直接的な経路が、２００ＰＮチップという往復遅延を示すロケーションを表す。基地局Ｓ₂を丸で囲む網掛け線２２０が、網掛け線２２２上に位置する遠隔ユニットに対する基地局Ｓ₂からの直接的な経路が、２２０ＰＮチップという往復遅延を示すロケーションを表す。したがって、網掛け線２２０と網掛け線２２２の間に位置する任意の遠隔ユニットは、２００ＰＮチップと２２０ＰＮチップの間の往復遅延を示すだろう。
同様に、基地局Ｔ₁を囲む網掛け線２２６は、基地局Ｔ₁から、網掛け線２２６上に位置する遠隔局への直接的な経路が１６０ＰＮチップという往復遅延を示すロケーションを表す。基地局Ｔ₁を囲む網掛け線２２４は、基地局Ｔ₁から網掛け線２２４上に位置する遠隔ユニットへの直接経路が１８０ＰＮチップという往復遅延を示すロケーションを表す。したがって、網掛け線２２４と網掛け線２２６の間に位置する遠隔ユニットは、１６０ＰＮチップと１８０ＰＮチップの間の往復遅延を示すだろう。
また、基地局Ｓ₁を囲む網掛け線２３２は、基地局Ｓ₁から網掛け線２３２に位置する遠隔ユニットへの直接経路が、１７０ＰＮチップという往復遅延を示すロケーションを表す。基地局Ｓ₁を囲む網掛け線２３０は、基地局Ｓ₁から網掛け線２３０に位置する遠隔ユニットへの直接経路が、１８０ＰＮチップという往復遅延を示すロケーションを表す。したがって、網掛け線２３０と網掛け線２３２の間に位置する遠隔ユニットは、基地局Ｓ₁に関して１７０と１８０ＰＮチップの間の往復遅延を示すだろう。
前記に注記されるように、遠隔ユニットと基地局の間の直接経路を取らないマルチパス信号が、環境内の反射要素によって作り出される。その信号が直接経路を取らない場合、往復遅延が増加される。最も早く到着する信号とは、遠隔ユニットと基地局の間で最短経路を取った信号のことである。往復遅延を概算するために本発明とともに測定されるのは最も早く到着する信号である。
特殊地域は、多様な基地局の間の往復遅延によって識別できることに注意する。例えば、カバレージ地域２４０と２４２は、遠隔ユニットと基地局Ｔ₁の間の往復遅延が１６０ＰＮチップと１８０ＰＮチップの間であり、遠隔ユニットと基地局Ｓ₂の間の往復遅延が２００ＰＮチップと２２０ＰＮチップの間であるという事実によって識別することができる。カバレージエリア２４２は、さらに、往復遅延がどのようであっても、基地局Ｓ₁からのパイロット信号が知覚できるという事実によって、さらに画定される。領域２４０内に位置し、現在基地局Ｔ₁と通信中である遠隔ユニットに対する適切な処置とは、ＣＤＭＡ基地局Ｓ₂に対する同じ周波数ハードハンドオフを実行することであると仮定する。さらに、地域２４２では、総干渉が非常に高いので、唯一の代替策は、基地局Ｓ₁によってサポートされるアンプスシステムへのハードハンドオフを実行することであると仮定する。
テーブルＩは、例示的なＭＤＨＯテーブルの一部を示す。第１欄は、どのカバレージエリア重複地域が、ＭＤＨＯテーブルの中の行に対応するのかを示す。例えば、カバレージエリア２４２は、テーブルＩでのカバレージ地域Ｎに相当し、カバレージエリア２４０はテーブルＩでのカバレージエリアＮ＋１に相当する。カバレージエリア２４２内に位置する遠隔ユニットは、カバレージエリア２４０に指定されるパラメータに一致することに注意する。例示的な実施例においては、ＭＤＨＯテーブルは、数の順で注意深く検討され（ｔｒａｖｅｒｓｅｄ）、指定されたパラメータに一致する第１地域は、パラメータの指定されたセットを地域Ｎ＋１に比較する唯一の方法が、地域Ｎが考えられるロケーションとしてすでに排除されている場合にそれとなるように選択される。第２欄には、第１基地局ＩＤが入る。第３欄には、行によって示されるカバレージ地域に相当する往復遅延の範囲が含まれる。第４欄と第５欄は、第６欄と第７欄が示すように、第２基地局ＩＤと往復遅延の組を示す。基地局ＩＤと往復遅延の組を示すさらに多くの欄が、必要に応じて加えられることがある。
好ましい実施態様では、ＭＤＨＯテーブルは、セレクタバンクサブシステムコントローラ（ＳＢＳＣ）に記憶される。ＳＢＳＣは、近接リストとパイロットオフセットを提供するパイロットデータベース、および標準動作に対する他のこのようなデータニーズをすでに記憶する。好ましい実施態様では、セレクタは、新しいＰＳＭＭが受け取られるたびに、およびアクティブ基地局のどれかのＲＴＤ測定がかなりの量、変化するときはつねに、ＳＣＳＣがＭＤＨＯテーブルにアクセスすることを要求する。
１）カバレージ地域
２）ＲＴＤ範囲
３）処置
４）システムＩＤ
５）ターゲットＢＳＩｄ
テーブルＩ
処置と名前が付けられた欄は、遠隔ユニットのロケーションがカバレージ地域の内の１つにマップするときに講じられなければならない処置を説明する。以下のように、講じられる可能性のある処置の複数の例示的なタイプがある。
システム間基地局ＣＤＭＡからアンプスへのハードハンドオフ、
システム内基地局ＣＤＭＡからアンプスへのハードハンドオフ、
システム内基地局ＣＤＭＡからＣＤＭＡへのハードハンドオフ、
システム間ＣＤＭＡから異なる周波数のＣＤＭＡへのハードハンドオフ、および
システム間ＣＤＭＡから同じ周波数のＣＤＭＡハードハンドオフ。
遠隔ユニットのロケーションを特定するためにさらに多くの往復遅延情報が必要とされる場合、Ｔ＿ＡＤＤしきい値とＴ＿ＤＲＯＰしきい値は、遠隔ユニットがＭＤＨＯ状態にあるときに修正できる。Ｔ＿ＤＲＯＰしきい値とＴ＿ＡＤＤしきい値の両方を減少することによって、低い方のパイロット信号強度が、候補セットとアクティブセットのメンバーシップに関し対応する基地局を適格化し、低い方のパイロット信号強度が、ドロップされる前にさらに長く候補セットとアクティブセットにとどまる。候補セットとアクティブセットに一覧される基地局の増加した数は、遠隔ユニットの位置を突き止めるために使用できる往復遅延データポイントの数を増加する。Ｔ＿ＡＤＤとＴ＿ＤＲＯＰをシステム全体で減少させると、ハンドオフの各遠隔ユニットが２つの基地局からシステムリソースを使用するという点で負の影響を及ぼすことがある。各基地局でリソースを保全し、容量を最大限にするためには、ハンドオフでの遠隔ユニットの数を最小限に抑えることが望ましい。したがって、好ましい実施態様では、Ｔ＿ＡＤＤとＴ＿ＤＲＯＰは、遷移基地局だけで減少される。また、Ｔ＿ＴＤＲＯＰによって指定される時間の長さは、Ｔ＿ＤＲＯＰ以下に低下した後に基地局がアクティブセットに残る時間の量を伸ばすために増加することができる。
好ましい実施態様では、第２システムが、第１システムで使用されている周波数上の境界基地局からのＣＤＭＡパイロット信号をすでに送信していない場合、第２システムはパイロット信号または他のＣＤＭＡビーコンを送信するために修正され、前述の米国特許出願番号第０８／４１３，３０６号と米国特許出願第０８／５２２，４６９号に詳しく説明されるようなハードハンドオフの開始を助ける。代替実施例では、システムがすでにＣＤＭＡパイロット信号を境界基地局から送信していなくても、第２システムの境界基地局はパイロット信号を作成せず、基地局Ｓ₁−Ｓ₃に対応するＭＤＨＯテーブルの基地局ＩＤ欄にエントリはない。パイロットビーコン装置は、２地点間マイクロ波リンクによって影響を受ける地方を識別するのに役立つように内側基地局で使用できることもある。
いくつかの状況では、遠隔ユニットのロケーションを識別する手段としての候補基地局の使用を排除し、それによってアクティブ基地局情報だけを残し、遠隔ユニットロケーションを求めることも可能である場合がある。例えば、賢いネットワークプランニングを使用すると、カバレージエリア重複地域は、アクティブセットのメンバーの往復遅延だけを使用して効果的に識別することができる可能性がある。
前記に注記されるように、セクタ化されていない基地局が、図面を簡略化するために図５に示される。実際には、セクタ化の存在は、遠隔ユニットが位置する可能性がある地域を狭めることによって位置発見プロセスを助ける。例えば、図３の基地局６０のジオメトリに注意する。往復遅延が考慮される前に、基地局６０のカバレージエリアは６つの異なった地域に分割されている。つまり、セクタ５０だけによってカバーされる領域、セクタ５０とセクタ７０によってカバーされる領域、およびセクタ７０だけによってカバーされる領域、セクタ７０とセクタ８０によってカバーされる領域、セクタ８０だけによってカバーされる領域、およびセクタ８０とセクタ５０によってカバーされる領域である。３つのセクタに分割された局を２つのシステム間の境界に沿ってだけ向けるためにネットワークプランニングが使用される場合、システム２境界基地局内でのパイロットビーコンの使用と候補基地局往復遅延決定の使用を排除することができる。
システムの各基地局は、最初は、デシベルで測定された負荷をかけられていない（ｕｎｌｏａｄｅｄ）受信機経路とデシベル単位で測定された希望されるパイロット電力の総計がある定数に等しくなるように校正される。この校正定数は、基地局のシステム全体で一貫している。システムが負荷をかけられるようになると（つまり、遠隔ユニットが基地局との通信を開始すると）、逆方向リンクハンドオフ境界が、基地局に向かって効果的に接近してくる。したがって、順方向リンクで同じ効果を模倣するために、補償ネットワークは、負荷が増加するに従ってパイロット電力を減少させることによって、基地局で受け取られる逆方向リンク電力と基地局から送信されるパイロット電力の間の一定の関係性を維持する。順方向リンクハンドオフ境界を逆方向リンクハンドオフ境界に釣り合わせるプロセスが、１９９６年８月２０日に発行され、本発明の譲受人に譲渡された「セルラー通信システムで順方向リンクハンドオフ境界を逆方向リンクハンドオフ境界に釣り合わせるための方法と機器（ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＢＡＬＡＮＣＩＮＧ ＴＨＥ ＦＯＲＷＡＲＤ ＬＩＮＫ ＨＡＮＤＯＦＦ ＢＯＵＮＤＡＲＹ ＴＯ ＴＨＥ ＲＥＶＥＲＳＥ ＬＩＮＫ ＨＡＮＤＯＦＦ ＢＯＵＮＤＡＲＹ ＩＮ Ａ ＣＥＬＬＵＬＡＲ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ）」と題する、米国特許番号第５，５４８，８１２号に詳しく説明される、基地局休止と呼ばれる。
休止のプロセスは、ＭＤＨＯ状態での動作に悪影響を及ぼす可能性がある。再び図４Ｂを参照すると、基地局２００によって伝えられる電力が基地局２０５によって伝えられる電力に比較して減少すると、カバレージエリア重複境界は基地局２００により近く、基地局２０５からより遠く移動する。その信号レベルは、任意の１つのロケーションにある遠隔ユニットと基地局の間の往復遅延に影響を及ぼさない。したがって、実際の境界が変化した可能性があるときは、ＭＤＨＯテーブルは、ハンドオフに適宜に同じロケーションを特定し続ける。
休止の問題に対処する複数の方法がある。１つの方法は、カバレージエリア重複地域が、休止の現在の状態に関係なく有効であり続けるように、ＭＤＨＯテーブルに記憶される画定されたカバレージエリア重複地域を十分に狭めることである。
基地局休止の問題に対処する第２の方法とは、境界基地局での休止をディスエーブルするか、制限することである。休止機構は、順方向リンク信号で動作し、順方向リンク性能に、強制的に逆方向リンクの自然な反応を負荷のレベルまで模倣させる。したがって、休止の排除によって、境界が逆方向リンクでの負荷に伴い変化し、それによってシステムが休止を利用しなくても負荷が要因であり続けるリスクは取り除かれない。
基地局休止の問題に対処する第３の方法は、ネットワークプランニングを通してである。第２システムの境界基地局が、第１システムの境界基地局によって使用される周波数でトラフィックチャンネル信号（つまり、アクティブ遠隔ユニット特殊信号）を送信しない場合、休止の影響は最小限に抑えられる。境界基地局がパイロットビーコン装置からのパイロット信号を送信すると、パイロットビーコン装置を使用するときにトラフィックチャンネル信号が作成されないため、やはり休止の影響は最小限に抑えられる。パイロットビーコン装置によって出力される電力は、時間を経ても一定のままである。
基地局休止の問題点に対処する第４の方法とは、規則をベースにしたシステムを使用することによる。境界基地局が休止している場合、休止パラメータが、各基地局からシステムコントローラに送信される。システムコントローラは、休止の現在の値に基づいてＭＤＨＯテーブルを更新する。通常、システムコントローラは、ＭＤＨＯテーブルの往復遅延値を増大し、休止の影響を反映する。
休止の影響は、大部分の状況ではまったく問題ではない。これらの境界領域は従来技術的な問題点かつ事業の問題点であったため、ネットワークプランニングは、通常、低いトラフィック領域内の２つのシステムの間に境界を配置しようと努力する。トラフィックの量が低いほど、休止の影響はさらに小さくなる。
ＭＤＨＯテーブルを記憶し、アクセスすることを回避することが望ましい場合がある。このような場合には、ハンドオフを達成するために、他の方法が使用できる。例えば、代替実施例では、ハンドオフをトリガするために２つの手段が使用される。第１方法は、検出規則と呼ばれる。一定の基地局（または基地局セクタ）は、基準基地局、Ｒと呼ばれる。遠隔ユニットが基準基地局のカバレージエリア内にあって、それがトリガパイロット信号Ｐ_Bの検出を報告すると、セレクタは、データセット（Ｒ、Ｐ_B）によって決定されるターゲット基地局とのハンドオフをトリガする。検出規則は、通常パイロットビーコン装置といっしょに使用されるが、つねにパイロットビーコン装置と使用されるわけではない。
第２方法はハンドダウン（ｈａｎｄ−ｄｏｗｎ）規則と呼ばれる。一定の基地局は、境界基地局と記される。遠隔ユニットアクティブセットが１つしか基地局を具備せず、その基地局が境界基地局であり、基準パイロット信号往復遅延がしきい値を超えると、セレクタはハンドオフをトリガする。代りに、遠隔ユニットアクティブセットに、境界基地局である基地局だけが含まれ、基準パイロット信号往復遅延がしきい値を超えると、セレクタがハンドオフをトリガする。通常、しきい値は基地局の間で変化し、アクティブセットの残りから独立してる。ハンドダウン処置は、現在の基準パイロットによって決定される。ハンドダウン規則は、測定指向型ハンドオフに対する一式の規則の中で初めての規則である可能性がある。境界基地局と呼ばれる基地局に、別のシステムの基地局のカバレージエリアに境を接するカバレージエリアがあることが必要とされていないことに注意する。ハンドダウン規則は、システム間ハンドオフとシステム内ハンドオフの両方に使用することができる。
検出規則とハンドダウン規則の両方とも、システムの物理的な特性に依存する可能性がある。これらの２つの規則の使用は、基地局の配置、複数のセクタに分割される基地局内でのセクタの向き、およびアンテナの物理的な配置のようなネットワークの設計に負担をかける可能性がある。
遠隔ユニットまたは基地局が境界基地局内で通話を開始しようとすると、遠隔ユニットと基地局はアクセスチャンネル上で発呼メッセージを交換する。好ましい実施態様では、架空チャンネルマネージャが基地局内に常駐し、アクセスチャンネルを制御する。架空チャンネルマネージャは、発呼メッセージから計算される往復遅延概算を調べる。往復遅延概算がしきい値を超えると、架空チャンネルマネージャが、基地局に命令することがある移動交換センターが遠隔ユニットにサービス向け直し（ｒｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）メッセージを送信することを通知する。サービス向け直しメッセージは、アンプス機能のある遠隔ユニットをアンプスシステムまたは別のＣＤＭＡ周波数やシステムに向けることがある。向け直しメッセージは、遠隔ユニットによって要求されているサービスのタイプにも依存する。音声コネクションよりむしろデータコネクションが要求される場合、アンプスシステムがコネクションをサポートできない可能性がある。このため、講じられる処置は、一般的には遠隔ユニットの機能とステータスに依存しなければならない。通常、システム内の各遠隔局には、その機能を指定するクラス名称が付けられている。遠隔ユニットのカレントステータスは基地局によって照会され、決定が返される情報に基づいて下すことができる。
図７は、ＣＤＭＡからＣＤＭＡへの同じ周波数ハンドオフでの検出規則の使用を説明する。遠隔ユニットが、Ｃ１Ａ／Ｃ２地域内のシステムＳ₁からシステムＳ₂に移動すると仮定する。遠隔ユニットはＣ２に近づくにつれて、それは、それによって送信されるパイロット信号を知覚し始める。検出規則を使用すると、Ｃ_1Aが基準基地局である場合、セレクタはカバレージエリアＣ_1Aと一所に置かれたアンプス基地局へのハンドオフを要求する。前記に注記されるように、ＦＭアンプスシステムから別のＦＭアンプスシステムへのハードハンドオフは、ＣＤＭＡシステムから同じ周波数で動作する別のＣＤＭＡシステムへのハードハンドオフよりはるかに広い実際の地域で達成されることがある。境界基地局のＣＤＭＡ基地局カバレージエリアとアンプス基地局カバレージエリアの間には、１対１のマッピングまたは少なくともかなりの重複がなければなければならないことに注意する。ＦＭアンプス動作に切り替わるならば、ＦＭシステムの間のシステム間ハードハンドオフの成功の確率は高い。
図８は、ＣＤＭＡからＣＤＭＡへの異なる周波数ハンドオフでの検出規則の使用を説明する。図８では、システムＳ₂に対応する領域は、システムＳ２が周波数ｆ₂でトラフィックチャンネル信号と通信中であるが、周波数ｆ₁でトラフィックチャンネル信号と通信中ではないことを示すために網掛けされている。図８では、システムＳ₁に対応する領域は、システムＳ₁が周波数ｆ₁でトラフィックチャンネル信号と通信中であるが、周波数ｆ₂ではトラフィックチャンネル信号と通信中ではないことを示すために網掛けされていない。システムＳ１またはシステムＳ２のどちらかまたは両方の境界基地局で動作するパイロットビーコン装置がある場合もあれば、ない場合もある。パイロットビーコン装置がある場合、検出規則を使用することができる。代りに、Ｃ_1AとＣ_1Bがアクティブセットで唯一の基地局となる場合には、いったん往復遅延測定がしきい値を超えると、ハンドダウン規則を適用することができる。どちらの場合でも、ハンドオフは、Ｃ_1AまたはＣ_1B内の一所に置かれるアンプス基地局に対して行われるだろう。
図８の構成は、図７の構成に優る大きな優位点を持つ。図４Ｃは、図４Ａと図４Ｂと同じ形式に従う２つの異なるＣＤＭＡ周波数を利用するハンドオフ地域のきわめて理想化された表記である。図４Ｃでは、基地局２０５は、基地局２０５と遠隔ユニット１５５から出る破線の伝送矢印によって表されるように、基地局２００と同じ周波数でトラフィックチャンネル信号を送信していない。境界１８９は、それに対する信頼できる通信が、周波数Ｆ₁で遠隔ユニット１５５と基地局２００の間で確立できる点を表す。境界１８０と境界１８９の間の地域１７６は、基地局２００と通信中に基地局２０５がパイロットビーコン装置を具備する場合に、遠隔ユニット１５５がパイロット信号を基地局２０５から検出できる領域を表す。
図４Ｂと図４Ｃの間の比較は、異なる周波数のハンドオフの優位点を明らかにする。基地局２０５がパイロット信号を送信していない場合、基地局２０５から基地局２００と遠隔ユニット１５５の間の信号に対する干渉はない。基地局２０５がパイロット信号を送信していると、基地局２０５から基地局２００と遠隔ユニット１５５の間の信号へのパイロット信号のための干渉の量は、基地局２０５がトラフィックチャンネル信号を送信している場合に生じる干渉よりはるかに少ない。したがって、境界１８９は、境界１８６より基地局２０５にはるかに近くなる。
境界１８１は、それに対する信頼できる通信が、周波数Ｆ₂で遠隔ユニット１５５と基地局２０５の間で確立できる点を表す。境界１８１と境界１９０の間の地域１７８は、基地局２０５を通して通信している間に、基地局２００が周波数Ｆ２で動作しているパイロットビーコン装置を具備する場合に、基地局２００からのパイロット信号を検出することができる領域を表す。再び、境界１８１が、境界１８４よりどれほど基地局２００に近いのかに注意する。境界１８１と境界１８９の間の地域１７４は、周波数Ｆ₁での基地局２００からの周波数Ｆ２での基地局２０５への通信のハンドオフまたはその逆が達成できる領域を示す。地域１７４が図４Ｂの地域１７０よりどれほど大きいのかに注意する。地域１７４の大きい方のサイズは、ハードハンドオフプロセスに大いに有利である。２つの異なった周波数が使用されるという事実は、同じ周波数または異なった周波数のケースのどちらかで、通信の転送が「ブレークビフォアメーク」ハードハンドオフ特徴を持つため、ハードハンドオフプロセスに大きく影響しない。異なる周波数のケースの唯一のわずかに不利な点とは、遠隔ユニットが第１周波数から第２周波数に動作を切り替えるためにある程度の量の時間が必要とされるという点である。
好ましい実施態様では、基地局と遠隔ユニットの両方が、受信用とは異なる伝送用の周波数を使用する。図４Ｃと他の図、および２つの異なるＣＤＭＡ動作周波数の間でのハンドオフを説明する本文では、本文と図面が、簡略さを期すために、送信周波数と受信周波数のセットの使用を指定するために（周波数Ｆ₁のような）単一周波数を参照していても、ハンドオフが行われた後に送信周波数と受信周波数の両方が異なっていると仮定される。
図８を再び参照すると、システムＳ₂の各基地局は、周波数Ｆ₁で動作するのをやめる必要はない。システムＳ₂の境界基地局と、おそらく内側基地局の次の層が周波数Ｆ₁で動作するのをやめることが必要なだけである。システムＳ₂での内側基地局は、ＣＤＭＡ、またはＦＭ、またはＴＤＭＡ、または２地点間マイクロ波リンク、あるいはそれ以外の任意の機能のために周波数Ｆ₁を使用する可能性がある。
図９は、まだ２つのシステムの間の遷移領域の別の代替実施例を示す。図９の構成は、第１システムと第２システムのサービスプロバイダ間の協力を必要とし、２つのシステムが同じサービスプロバイダに属する場合、もっとも適切である可能性がある。図９は、ＣＤＭＡからＣＤＭＡへの異なる周波数ハンドオフを提供する、２つの一所に置かれた、または実質上一所に置かれた基地局Ｂ₁とＢ₂を示す。基地局Ｂ１と基地局Ｂ２の両方とも、カバレージエリア３１０にカバレージを提供する二分割された基地局である。システムＳ₁の基地局Ｂ₁は、セクタαとセクタβの両方の周波数Ｆ₁でＣＤＭＡサービスを提供し、システムＳ₂の基地局Ｂ₂は、周波数Ｆ₂での両方のセクタαとセクタβの両方でＣＤＭＡサービスを提供する。
カバレージエリア３１０が、高速道路３１２によって交差されていることに注意する。遠隔ユニットは、周波数Ｆ₁を使用してシステムＳ₁からカバレージエリア３１０の中に移動するので、標準的なシステム内ソフトハンドオフが、通話制御を基地局Ｂ₁、セクタβに移すために使用される。遠隔ユニットが高速道路３１２を下り続けると、ソフトハンドオフまたはソフターハンドオフが使用され、通信を基地局Ｂ₁、セクタβから基地局Ｂ₁、セクタαに移す。基地局Ｂ₁のセクタαがアクティブセット内の唯一のセクタになると、ハンドダウン規則が、周波数Ｆ₂で、基地局Ｂ₂のシステムＳ₂セクタＢへハンドオフのトリガを適用する。
システムＳ２からシステムＳ１へ移動する遠隔ユニット用ハンドオフは、基地局Ｂ２のセクタαと基地局Ｂ₁のセクタβの間で同じように発生する。基地局Ｂ₁のセクタαは基地局Ｂ２のセクタβと一所に置かれ、基地局Ｂ₂のセクタαは基地局Ｂ１のセクタβと一所に置かれるため、各ケースでは、遠隔ユニットがターゲット基地局のカバレージエリア内にないことを恐れなくてもハードハンドオフを無事に完了することができる。
図９の構成には複数の優位点がある。システムＳ₁からシステムＳ２へのハンドオフが実行される領域が、システムＳ₂からシステムＳ₁へのハンドオフが実行される領域と同じではないため、たらいまわし状況の確率は最小限に抑えられる。例えば、システムＳ₁からシステムＳ₂へのハンドオフが実行される領域が、システムＳ₂からシステムＳ₁へのハンドオフが実行される領域と実質上同じである場合、ハンドオフ領域に入り、それから移動を停止するか、地域内で移動する遠隔ユニットは、１つのシステムに引き続いてハンドオフしてから、別のシステムに戻る。図９の構成は、空間ヒステリシスを導入する。いったん遠隔ユニットが、カバレージエリア３１０の下半分でシステムＳ₁からシステムＳ２へ制御を遷移すると、遠隔ユニットは、基地局Ｂ₂セクタαが遠隔ユニットのアクティブセットの唯一のメンバーであるように、それが方向を変更し、カバレージエリア３１０の上半分に完全に入り直さない限り、システムＳ₁に戻る制御を遷移しないだろう。
図８の構成での場合のように、システム２内の各基地局が周波数Ｆ₁を使用するのをやめることは図９の構成では必要ではない。システムＳ₂の境界基地局とおそらく内側基地局の次の層が周波数Ｆ₁を使用するのを止めることが必要なだけである。システム２での内側基地局は、ＣＤＭＡまたはＦＭまたはＴＤＭＡまたは２地点間マイクロ波リンクを送信するため、またはそれ以外の機能のために周波数Ｆ₁を使用することがある。また、図９では、基地局が正確に２つのセクタを含むことは必要ではなく、相当数のセクタが使用できるだろう。
図１０は、ＣＤＭＡシステムが別の技術を使用してサービスを提供するシステムの境をなす状況を示す。この状況は、図８より類似する様式で処理できる。図１０は、米国ミシガン州デトロイトの特殊トポロジーを示す。デトロイトは一方の側でカナダに境を接している。川がデトロイトとカナダの間の境界を定める。いくつかの橋が川を渡って、２つの国を繋いでいる。
川の米国側では、ＣＤＭＡシステムＳ₁が配備されている。川のカナダ側には、ＴＤＭＡシステムＳ２が配備されている。米国側とカナダ側の両方とも、選択されたデジタル技術に加えてアンプスシステムを運用している。システムのデトロイト側を移動する遠隔ユニットは、おそらくソフトハンドオフとソフターハンドオフで、連続的にＣＤＭＡカバレージ内にいる。ただし、遠隔ユニットがカバレージエリアＣＡのセクタαのカバレージ内、またはカバレージエリアＣＣのセクタα内だけにあるとき、それぞれのひとまとめにされるアンプス基地局へのハンドオフは、ハンドダウン規則を使用し、いったん往復遅延が所定しきい値を超えるとトリガされる。水上での遠隔ユニットは、選択されたＲＴＤしきい値に応じてＣＤＭＡカバレージエリア内にとどまることもあれば、とどまらないこともある。ネットワークプランニングが、アンプス基地局が遷移セクタに基づいて一意にに決定でき、これらのセクタがアクティブセットの唯一のセクタとなるときに、通話がドロップしないように、アンテナが適切に向けられ、基地局が配置されることを保証しなければならない。
図１４は、２つのシステムを運用する通信事業者が２つの基地局をひとまとめにできる本発明の実施例を示す。図１４は、図による表記である。カバレージエリアＣ１Ａは、周波数ｆ₁で動作するシステムＳ₁の内側基地局に相当する。カバレージエリアＣ_1Bは、周波数ｆ₁で動作するシステムＳ₁の遷移基地局に相当する。パイロットビーコンＰ１は、カバレージエリアＣ_2Aとひとまとめにされる周波数ｆ₁で動作するパイロットビーコン装置である。カバレージエリアＣ２Ａは、周波数ｆ₂で動作するシステムＳ２での内側基地局に相当する。カバレージエリアＣ_2Bは、周波数ｆ₂で動作するシステムＳ₂での遷移基地局に相当する。パイロットビーコンＰ２は、カバレージエリアＣ１Ａとひとまとめにされる周波数ｆ２で動作するパイロットビーコン装置である。
図１４の構成では、基地局Ｃ_1Bと基地局Ｃ_2Bの間のハードハンドオフが、遠隔ユニットがシステムＳ₁とシステムＳ２の間で移動するのに従って実行されなければならないことに注意する。内側基地局は、ハードハンドオフが行われる周波数でトラフィックチャンネル信号を送信していないため、周波数ｆ₁での基地局Ｃ_1BとカバレージエリアＣ_1BとＣ₂に位置する遠隔ユニットの間の通信の信頼性は高い。同様に、周波数ｆ₂での基地局Ｃ_2BとカバレージエリアＣ_1BとＣ_2B内に位置する遠隔ユニットの間の通信の信頼性も高い。
図１４の構成での１つの問題点とは、カバレージエリアＣ_1BとＣ_2Bが一所に配置されていることである。基地局のひとまとめの配置には、通常、２つのシステムオペレータの間である程度の調整が必要になる。２つのシステムが異なる通信事業者によって運用される場合、その通信事業者が物理的な施設を共用したいと考えることがある。また、ひとまとめに配置すると、規制上の問題が持ち上がる可能性もある。図１５は、カバレージエリアＣ_1BとカバレージエリアＣ_2Bが完全にいっしょに配置されないという点を除き、図１４に類似している。この実施例の原則は、２つの基地局カバレージエリアが実質上重複するケースに適用する。空間ヒステリシス地域は、ほぼ２つのカバレージエリアが互いにオフセットされる量縮小される。
図１４または図１５のどちらかを使用する場合、運用は同じで、きわめて単純である。システムＳ₁内をシステムＳ２に向かって移動する遠隔ユニットは、最初は、周波数ｆ₁を使用してカバレージエリアＣ_1Aと通信している。遠隔ユニットが２つのひとまとめにされたカバレージエリアに近づくにつれて、周波数ｆ₁でのソフトハンドオフが、カバレージエリアＣ_1Bへ通信を移すために使用される。遠隔ユニットがシステムＳ₂に向かって続行すると、遠隔ユニットはパイロットビーコンＰ１からパイロット信号を検出し始める。アクティブセットにカバレージエリアＣ_1Bに対応する基地局だけしか含まれない、および／またはパイロット信号Ｐ１のパイロット信号強度が一定のしきい値を超えるときには、カバレージエリアＣ_1Bに対応する基地局から、カバレージエリアＣ_2Bに対応する基地局へのハードハンドオフが実行される。遠隔ユニットがシステムＳ₂に向かって続行するに従って、ソフトハンドオフが、カバレージエリアＣ_2Bに対応する基地局と、カバレージエリアＣ_2Aに対応する基地局の間の通信を遷移するために使用される。互恵的な運用は、システムＳ₂からシステムＳ₁へのハンドオフを完了するために使用される。
図１４と図１５の構成は、それらが空間ヒステリシスのなんらかの基準を導入するという点で図９の構成に類似している。例えば、システムＳ₁からシステムＳ２に移動する遠隔ユニットのコネクションは、破線３５６で表される。遠隔ユニットが矢印３５０によって示されるロケーションに到達するまで、それが、カバレージエリアＣ_1Bに対応する基地局の側で、周波数ｆ₁でのシステムＳ₁によってサービスを受けるままとなることに注意する。同様に、システムＳ₂からシステムＳ₁に移動する遠隔ユニットのコネクションは、破線３５４によって表される。遠隔ユニットは、矢印３５２によって示されるロケーションに達するまで、それはカバレージエリアＣ_2Bに対応する基地局によってサービスを受けるままとなる。したがって、矢印３５０と矢印３５２の間では、通信を遠隔ユニットに提供するサービスは、遠隔ユニットがその地域に入ったときにどのシステムが通信を提供していたのかに依存する。遠隔ユニットは、２つのシステムの間でハンドオフしないで、矢印３５２と３５０の間の地域内で動き回る可能性がある。
再び図４Ｂを参照すると、ハードハンドオフのジレンマに対するもう１つの解決策とは、ハードハンドオフ地域１７０のサイズを拡大することである。地域が非常に狭い理由の１つは、フェージングの影響のためである。ハードハンドオフ地域１７０内に位置する遠隔ユニットは基地局２００または基地局２０５の内のどちらかと通信を確立することができるだけなので、信号がアクティブ基地局に関してフェージングするが、イナクティブ基地局に関してフェージングしない場合、イナクティブ基地局からの干渉はかなりなものになる。地域のサイズを拡大し、その地域内での通信の信頼性を上げる１つの方法は、この地域内の遠隔ユニットによって経験されるフェージングの量を最小限に抑えることである。ダイバシティーは、フェージングの心身に有害な影響を弱めるための１つのアプローチである。３つの主要なタイプのダイバシティーが存在する。つまり、時間ダイバシティー、周波数ダイバシティー、および空間ダイバシティーである。時間ダイバシティーと周波数ダイバシティーは、スペクトル拡散ＣＤＭＡシステムに固有に存在する。
経路ダイバシティーとも呼ばれる空間ダイバシティーは、１つの共通した信号の複数の信号経路によって作成される。経路ダイバシティーは、さまざまな伝播遅延で到着する信号を別個に受信、処理することによってスペクトル拡散処理を通して有利に利用できる。経路ダイバシティー利用の例は、ともに本発明の譲受人に譲渡される、１９９２年３月３１日に発行された、「ＣＤＭＡセルラー電話システムでのソフトハンドオフ（ＳＯＦＴ ＨＡＮＤＯＦＦ ＩＮ Ａ ＣＤＭＡ ＣＥＬＬＵＬＡＲ ＴＥＬＥＰＨＯＮＥ ＳＹＳＴＥＭ）」と題する米国特許番号第５，１０１，５０１号と、１９９２年４月２８日に発行された「ＣＤＭＡセルラー電話システムでのダイバシティー受信機（ＤＩＶＥＲＳＩＴＹ ＲＥＣＥＩＶＥＲ ＩＮ Ａ ＣＤＭＡ ＣＥＬＬＵＬＡＲ ＴＥＬＥＰＨＯＮＥ ＳＹＳＴＥＭ）」と題する米国特許番号第５，１０９，３９０号に説明される。
マルチパス環境が存在することによって、経路ダイバシティーが広帯域ＣＤＭＡシステムに提供できる。２つまたは３つ以上の信号経路が１チップ期間より大きい差動経路遅延で作成されると、単一基地局または遠隔ユニット受信機で別個に信号を受信するために２台またはそれ以上の受信機を利用することができる（必要とされる１チップ経路遅延差動は、時間追跡調査を受信機内で達成する手段の関数である）。信号は別個に受信されてから、それらは復号化プロセスの前にダイバシティー結合することができる。したがって、複数の経路から結合された総エネルギーは、復号化プロセスで使用され、このようにして復号化プロセスのエネルギーと確度を高める。マルチパス信号は、通常、フェージングでの独立性を示す。つまり、さまざまなマルチパス信号は、通常同時にフェージングしない。したがって、２つの受信機の出力がダイバシティー結合できる場合は、両方のマルチパス信号が同時にフェージングするときにだけ、性能のかなりの損失が発生する。
再び、図４Ｂを参照する場合、基地局２００がアクティブ基地局であると仮定する。遠隔ユニット１５５によって受信される基地局２００からの２つの別個の信号構成要素がある場合、その２つの別個の信号は、独立してまたはほぼ独立してフェージングする。したがって、基地局２００からの総合的な信号は、１個の別個の信号だけを受信するときに発生する深いフェードを経験しない。その結果、基地局２０５からの信号が基地局２００から遠隔ユニット１５５までの信号を支配するという尤度はさらに少なくなる。
自然におよび統計的に作成されたマルチパス信号に頼るよりむしろ、マルチパスは人工的に導入することができる。典型的な基地局には２本の受信アンテナと１本の送信アンテナがある。たいていの場合、その送信アンテナは受信アンテナの内の１本と同じである。このような基地局構成は、図１２に示される。
図１２では、送信機３３０が、同様に信号をアンテナ３３４に供給するダイプレクサ３３２に送信信号を供給しする。アンテナ３３４は、第１受信信号を受信機３３８のポート１に供給し、アンテナ３３６は第２受信信号を受信機３３８のポート２に供給する。受信機３３８内では、ポート１とポート２の受信信号が別個に受信されてから、最大利点を得るための復号化の前に結合される。アンテナ３３４とアンテナ３３６は、各アンテナからの信号が他方から受信された信号とは無関係にフェージングするように構成される。アンテナ３３４と３３６からの受信信号はさまざまな受信機に供給され、信号が受信機３３８内で復調された後まで結合されないため、アンテナ３３４で受信される信号は、少なくとも１ＰＮチップ方向分、アンテナ３３６で受信される信号からオフセットされることは重大ではない。
図１２のシステムにダイバシティーを導入するには、第２ダイプレクサが使用され、以前は受信専用だったアンテナに送信信号を遅延回線を通して結合する。このような構成が図１３に示される。
図１３では、送信機３３０が、同様に信号をアンテナ３３４に供給するダイプレクサ３３２に送信信号を供給する。加えて、送信機３３０が、遅延回線３４０とダイプレクサ３４２、およびアンテナ３３６に（大部分の基本的な実施例ではオリジナルの送信信号と同じ信号を含む）送信信号を供給する。図１２でのように、アンテナ３３４とアンテナ３３６は、遠隔ユニットでの各アンテナから受信されるような信号が個別にフェージングするように構成される。両方の信号とも遠隔ユニットで単一アンテナを通して受信されるため、フェージングでの独立性に加え、２つの信号は、遠隔ユニットが信号を別個に区別できるように時間的に十分に分離されなければならない。遅延回線は、アンテナ３３６によって発射される信号が遠隔ユニットに、その遠隔ユニットが信号を区別し、それらを別個に受信し、変調できるように、アンテナ３３４からの信号を基準として１チップを上回る遅延をもって到達するように十分な遅延を追加する。好ましい実施態様では、図１３のダイバシティー基地局構成は、境界基地局だけで使用される。
代替実施例では、遅延回線３４０は利得調整要素を備える。その利得調整要素は、アンテナ３３６によって送信される信号のレベルをアンテナ３３４によって送信される信号を基準にして調整するために使用することができる。この構成の利点とは、アンテナ３３６からの信号がシステムの他の信号と著しく干渉しないという点である。しかし、アンテナ３３６からの、アンテナ３３４からの信号レベルを基準にした信号レベルはアンテナ３３４からの信号がフェージングするとかなりになる。したがって、好ましい実施態様では、アンテナ３３４からの信号が遠隔ユニットに関して深いフェードを経験する場合、アンテナ３３６からの信号はそのフェードの期間信頼できる通信を提供するほど十分に大きい。
少なくとも１つの遠隔ユニットがハードハンドオフ領域に位置するときにだけ、アンテナ３３６から信号を供給することが有利となる可能性がある。この技術は、以下の代替実施例のどれかにも適用できる。
さらに異なる実施例が、アンテナ３３６での伝送用に別の信号のセットを搬送する別個の信号経路を作り出すことがある。この実施例では、基地局は、どの遠隔ユニットがダイバシティーを必要とするのか（つまり、どの遠隔ユニットがハードハンドオフ地域に位置するのか）を判断する。アンテナ３３６上で送信される信号のセットは、ハードハンドオフ地域の遠隔ユニットのためのトラフィックチャンネル信号とパイロット信号だけを含むことがある。代りに、ページングと同期チャンネル伝送も含めることができるだろう。前記に直接的に注記されるように、少なくとも１つの遠隔ユニットがハードハンドオフ地域に位置するときにだけ、アンテナ３３６からパイロット信号と他の信号を供給することが有利となる可能性がある。ダイバシティーを必要とする遠隔ユニットは、例えば、なんらかのしきい値より大きい送信電力を必要とする遠隔ユニットを検出することによって、あるいは往復遅延に基づいて特定できるだろう。２つの送信機を使用すると、送信される電力の正味の量が削減され、したがって、基地局２０５との通信中である、ハードハンドオフ地域１７０内の遠隔ユニットに対する干渉を含む、システム内の干渉が削減されるだろう。図１３では、破線３４８は、別の信号のセットを搬送する２つの別個の信号経路が使用される第２実施例を示す。必要であるその２つの信号の間の遅延は、送信機３３０内で誘導されると仮定される。
第２放熱器が基地局とひとまとめにされる必要がないことにも注意しなければならない。それは、大きな距離別個にされ、ハードハンドオフ境界の近くに位置する可能性がある。代りに、以前は受信専用だったアンテナを使用してダイバシティー信号を送信する代りに、信号は、別個のアンテナから送信できるだろう。別個のアンテナは、エネルギーをハードハンドオフ領域に集中するきわめて指向性のスポットアンテナとなるだろう。
特に有利な構成は、別個のアンテナとともに別の信号経路を使用することによって達成される可能性がある。この場合、さらに多くのダイバシティーが、別個のアンテナによって送信される信号を、名目上送信機３３０に割り当てられるＰＮオフセットとは異なるＰＮオフセット分割り当てることによって達成される可能性がある。このようにして、基地局は、遠隔ユニットが別個のアンテナのカバレージエリアに入ると、ソフターハンドオフを実行する。別個のＰＮオフセットを使用することは、遠隔ユニットがハードハンドオフ領域内に位置するときを識別する上で有効である。前記実施例は、同じ結果を提供するために、種々の異なるトポロジーで実現することができる。
また、システムにダイバシティーを導入する複数の方法があることも注記される。例えば、フェージングの影響は、ダイバシティーアンテナからの信号の位相の動揺（ｖａｃｉｌｌａｔｉｏｎ）によって最小限に抑えることができる。位相の動揺は、チャンネルで深いフェードを作り出すことがあるマルチパス信号の振幅と位相の位置調整を混乱させる。このようなシステムの例は、１９９６年７月２５日に発行され、本発明の譲受人に譲渡された、「屋内マイクロセルラー通信システムでのマルチパスダイバシティー用アンテナシステム（ＡＮＴＥＮＮＡ ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ ＭＵＬＴＩＰＡＴＨ ＤＩＶＥＲＳＩＴＹ ＩＮ ＡＮ ＩＮＤＯＯＲ ＭＩＣＲＯＣＥＬＬＵＬＡＲ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ）」米国特許番号第５，４３７，０５５号に詳しく説明される。
フェージングの体に有害な影響は、送信電力を制御することによって、ＣＤＭＡシステム内である程度までさらに制御できる。遠隔ユニットによって基地局から受信される電力を削減するフェードは、基地局によって送信される電力を増加することによって、補償することができる。電力制御機能は、時間定数に従って動作する。電力制御ループの時間定数とフェードの時間の長さに応じて、システムは、基地局の送信電力を増大することによってフェードを補償できる。基地局から遠隔ユニットに送信される名目電力レベルは、遠隔ユニットが、ハードハンドオフが実行される地域内にあるときに上げることができるだろう。再び、増大された電力を必要とする遠隔ユニットが、例えば、往復遅延に基づいて、あるいはしきい値を超えるパイロット信号の報告によって特定できるだろう。必要とされるそれらの遠隔ユニットに伝達される電力を増大することによって、送信された電力の正味の量が削減され、このようにしてシステムの総干渉が削減される。
図３に関連して前記に注記されるように、ハードハンドオフが実行される必要がある１つの状況とは、遠隔ユニットが、それが単一システム内で動作する周波数を変更しなければならない状況である。例えば、このようなハンドオフが、ＣＤＭＡからＣＤＭＡへの異なる周波数のハンドオフがシステムの境界で発生できるように、ＣＤＭＡ通信システムと共存して動作するか、あるいはすべてのトラフィックチャンネル信号を単一周波数に遷移する２地点間マイクロ波リンクとの干渉を回避するために行われることがある。図３では、２地点間マイクロ波リンク１４０は、指向性マイクロ波アンテナ１３０と指向性マイクロ波アンテナ１３５の間に図示される。指向性マイクロ波アンテナ１３０と指向性マイクロ波アンテナ１３５は、きわめて指向性であるため、２地点間マイクロ波リンク１４０は非常に狭いフィールドを有する。そのようなものとして、基地局１１５、１２０、およびセクタ５０、７０、および８０のようなシステムのそれ以外の基地局は、２地点間マイクロ波リンク１４０との干渉なしに動作できる。
好ましい実施態様では、ＣＤＭＡ信号は、マイクロ波周波数で送信されており、したがってシステムを交差する２地点間リンクは、それがマイクロ波周波数と動作する場合にだけ、干渉する。もっとも一般的な実施例の２地点間リンクは、マイクロ波周波数と一般的に呼ばれる周波数より高いか、低い周波数で動作できる。
ここに前述された技術はこのようなハードハンドオフにとって適切であるが、通常、その間でハンドオフが完了されなければならない２つの基地局が同じコントローラによって完了され、制御されるという点で、システム内ハードハンドオフは、システム間ハードハンドオフに優る利点を持つ。図１１は、複数のセクタに分割されたただ１つの基地局を使用してＣＤＭＡからＣＤＭＡへの異なる周波数のハンドオフを提供するための代替実施例を示す。基地局Ｂ_1Aと基地局Ｂ_1Bの両方とも、セクタαとセクタβと名前が付けられた２つの指向性セクタを有する。基地局Ｂ_1Aでは、セクタαとセクタβは周波数ｆ₁で動作する。基地局Ｂ_1Bでは、セクタαとセクタβは周波数ｆ₂で動作する。基地局Ｂ_1Aと基地局Ｂ_1Bの両方とも、その基地局内の指向性セクタとは異なる周波数で動作する１つの無指向性セクタγを有する。例えば、基地局Ｂ_1Aでは、セクタγは周波数ｆ₂で動作し、基地局Ｂ_1Bでは、セクタγは周波数ｆ₁で動作する。
図１１は、ハンドダウン規則を使用する。その無指向性セクタγは、０という往復遅延しきい値が設定される境界セクタとして記され、γセクタのどちらかがアクティブセット内の唯一の基地局である場合には、往復遅延がいくつであるのかに関係なく、ハンドオフがただちにトリガされることを意味する。γセクタが実際には２つのシステムの間の境界セクタではないが、遠隔ユニットの視点からは、講じられる処置は同じであることに注意する。遠隔ユニットが、周波数ｆ₁でシステムＳ₁内の境を接するカバレージエリアから基地局Ｂ_1Aの中に移動してくると、ソフトハンドオフが使用され、基地局Ｂ_1Aのセクタαとの通信を確立し、ソフトハンドオフまたはソフターハンドオフが使用され、そのコネクションを基地局Ｂ_1Aのセクタβに移す。それから、ソフトハンドオフが使用され、境界基地局と記される基地局Ｂ_1Bのセクタγにコネクションを移す。基地局Ｂ_1Bのセクタγがアクティブセットの唯一のメンバーになるとすぐに、基地局Ｂ_1Bのセクタγから基地局Ｂ１Ｂのセクタβへのハードハンドオフが行われる。
この構成も、動作がいったん周波数ｆ₂に移されると、遠隔ユニットが基地局Ｂ_1Aのセクタγのカバレージエリアに、それがアクティブセットの唯一のメンバーとなる程度まで入り込まない限り動作は周波数ｆ₁に戻されないという点で、空間ヒステリシスを導入することに注意する。また、３つの異なったセクタを使用する選択肢が、大部分の複数のセクタに分割された基地局が、３つのセクタから構成されており、したがって使用可能な基地局設備は通常３つのセクタをサポートするという事実を当てにしていることにも注意する。そのようなものとして、３つのセクタを使用する設計は、実際的な意味をなす。言うまでもなく、さらに多いまたはさらに少ない数のセクタを利用できるだろう。
これらは、このような構成が使用できる２種類の異なった状況である。図１１の構成は、すべてのトラフィックが周波数を変更しなければならないロケーションで使用することができる。このようなケースでは、基地局Ｂ_1Aの左側の基地局は、周波数ｆ₂を使用せず、基地局Ｂ_1Bの右側にある基地局は周波数ｆ１を使用しない。このようなケースでは、一方の側に入り、他方の側から出るすべての遠隔ユニットは周波数を遷移しなければならない。代替状況では、基地局Ｂ_1Bの右側の基地局は、例えば、マイクロ波リンクがその領域での周波数ｆ₁の使用を禁じるなどのため、周波数ｆ₂だけを使用する。ただし、基地局Ｂ_1Aの左側の基地局は、周波数ｆ₁または周波数ｆ₂のどちらかで動作できる。このようなケースでは、基地局Ｂ_1Bから基地局Ｂ_1Aに移動する遠隔ユニットのすべて、いくつかが周波数ｆ₂から周波数ｆ₁に遷移するか、あるいはどれも遷移しない。
２地点間マイクロ波リンクまたは１つのスペクトルがクリアされる必要のあるその他の領域に対処する第２の非常に異なった方法が、図１６に示される。図１６では、「コーンオブサイレンス」が、ビーム３６４と３６６によって示されるように、２地点間マイクロ波リンク１４０の回りに構築される。そのコーンオブサイレンスとは、それを検出する遠隔ユニットにとって基準信号の役を勤めるパイロット信号のことである。遠隔ユニットが、そのコーンオブサイレンスに対応するパイロット信号の検出を報告すると、システムコントローラは、パイロット信号が、実行可能な候補パイロット信号というよりむしろコーンオブサイレンスの表示であることを理解する。そのシステムコントローラは、コーンオブサイレンスに対応するパイロット信号の受信をハードハンドオフを開始するための刺激として使用する。他の種類のハンドオフを実行することもできるが、通常、実行されるハンドオフは、システム内のＣＤＭＡからＣＤＭＡへの異なる周波数のハンドオフのことである。
コーンオブサイレンスの興味深い面とは、コーンオブサイレンスパイロット信号が、特に任意の基地局と対応していないという点である。通常、コーンオブサイレンスパイロット信号は、指向性マイクロ波アンテナ１３０と１３５と一所に置かれたパイロットビーコン装置によって生成される。使用することができる２種類の異なったコーンオブサイレンストポロジーがある。図６に示される第１のトポロジーでは、ビーム３６４と３６６は、実際には、２地点間マイクロ波リンク１４０のどちらかの側を防護する狭い伝送バンドである。図１７に示される第２のトポロジーでは、ビーム３６０と３６２はパイロット信号伝送カバレージエリアの縁を画定する。図１７では、パイロット信号カバレージエリアと２地点間マイクロ波リンク１４０カバレージエリアは、実際には、同じ地域に重なる。通常、ビーム３６４と３６６は、マイクロ波アンテナとは別個の２つの別々のアンテナによって作成される。ビーム３６０と３６２は、マイクロ波信号と同じアンテナ、別であるが同一のアンテナまたは前記マイクロ波アンテナよりわずかに幅広いカバレージエリアを画定するアンテナによって作成される。
図１６の第１トポロジーは、コーンオブサイレンスパイロット信号が、２地点間マイクロ波リンクがコーンオブサイレンスパイロット信号と同じ周波数で動作する場合にも、２地点間マイクロ波リンクと干渉しないという利点を備える。第１トポロジーは、遠隔ユニットが、信号を検出せず、周波数を変更せずにコーンオブサイレンスパイロット信号ビームを通過する場合、コネクションがドロップされるか、コネクションが続行し、２地点間マイクロ波リンクに干渉を生じさせる可能性があるという不利な点を有する。また、電力が、遠隔ユニットがビーム３６４と３６６内に位置する間に遠隔ユニットに適用される場合、遠隔ユニットはパイロット信号を検出できず、マイクロ波リンクに干渉を引き起こす可能性がある。
マイクロ波リンクは双方向であることがあり、そのようなものとして、リンクの動作には２つのＣＤＭＡ周波数チャンネルを必要とすることがある。１つの実施例では、２つのＣＤＭＡ逆方向リンクチャンネルが、２地点間マイクロ波リンクを処理するためにクリアされる。２つの異なる順方向リンクコーンオブサイレンスパイロット信号は、２地点間マイクロ波リンクのためにクリアされた２つの逆方向リンクチャンネルのそれぞれに対応するコーンオブサイレンスカバレージエリアで送信される。このようにして、２つのパイロット信号は、周波数ダイバシティーのために２つの指向性アンテナ間の実際の通信と干渉しないで、２地点間マイクロ波リンクカバレージエリアに重なる。
さらに第３実施例では、パイロット信号は、２地点間マイクロ波リンクにかなりの量の干渉を生じさせずに、２地点間マイクロ波リンクと、同じ周波数で共存できる可能性がある。ＣＤＭＡパイロット信号は、広帯域低電力スペクトラム拡散信号である。この種の信号は、他の種類の通信システムにとっての単なるガウス雑音として知覚される。固有のＣＤＭＡ信号特性によって、かなりの干渉を誘導しなくても、それは独特に他の通信システムと共存できるようになる。
２地点間マイクロ波リンクアンテナの間の距離は、典型的な基地局と、それが画定するカバレージエリアの縁の間の距離よりはるかに大きくなる。したがって、遠隔ユニットがコーンオブサイレンスパイロット信号を知覚する遅延は、セルラーシステムに通常対応する遅延よりかなり長くなることがある。そのようなものとして、コーンオブサイレンスパイロット信号が、連続パイロット信号オフセットの内の１つとして認識されることが必要である可能性がある。例えば、コーンオブサイレンスパイロット信号で誘導される遅延は、パイロット信号間の通常のオフセットより大きく、知覚されたパイロット信号オフセットを次の連続パイロット信号オフセットにマッピングさせる。典型的なシステムは、７つごと、つまり８番目のオフセットだけを使用するため、この種の動作は通常問題ではない。コーンオブサイレンス信号が予想されるオフセットのセットは、遠隔ユニットが、それが他の近接リストエントリを探索するのと同じ方法でこれらの信号を探索するように、近接セットに追加される。
コーンオブサイレンスパイロット信号を検出すると、講じられる処置は、アクティブ通信が確立される基地局に応じる。同じコーンオブサイレンスパイロット信号は、多くの基地局カバレージエリアを横断するため、パイロット信号自体は、遠隔ユニットのロケーションや講じる必要のある処置に関して、ほとんど情報を提供しない。基地局と、ハンドオフが行われなければならない周波数は、パイロット信号が知覚されるときのアクティブセットのメンバーに基づいている。また、講じられる処置は、アクティブセットと候補セットのメンバーによって決定されるだろう。さらに、講じられる処置は、コーンオブサイレンスパイロット信号の知覚されたＰＮオフセットに基づくだろう。また、コーンオブサイレンスパイロット信号の信号強度が第２に高いしきい値を超えるまで、講じられる処置を前記することが有利である場合がある。コーンオブサイレンスパイロット信号はほとんど情報を提供しないため、同じパイロット信号オフセットが、システム全体で使用され、複数の異なる２地点間マイクロ波リンクを保護する。図１６では、ビーム３６４と３６６のすべては、同じまたは４つの異なったＰＮオフセットで動作できる。
２つの２地点間マイクロ波リンクアンテナの間の距離が長くなりすぎるとパイロット信号のカバレージを拡張するために中継器を使用することが必要になる可能性がある。中継器をＣＤＭＡシステムで提供するための方法と機器は、１９９５年８月３１日に提出され、本発明の譲受人に譲渡された「同じ周波数、時分割デュプレックス中継器（Ｓａｍｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，Ｔｉｍｅ−Ｄｉｖｉｓｉｏｎ−Ｄｕｐｌｅｘ Ｒｅｐｅａｔｅｒ）」と題する同時出願中の米国特許出願番号第０８／５２２，４６９号に詳しく説明される。
代りに、同じまたは異なったオフセットパイロットシーケンスを提供する一連のアンテナは、コーンオブサイレンス領域をさらに狭く、正確に、かつ確実に画定するために、マイクロ波調の経路に沿って設置することができる。
本発明の概念の多くは、結合することができる。例えば、システム内とシステム間の空間ヒステリシスの両方を提供する、検出とハンドダウンの規則は、物理的なカバレージエリア構成とともに使用することができる。規則は、ＣＤＭＡからＣＤＭＡの異なる周波数のハンドオフの使用のような最大利点を提供するために、他のネットワークプランニング構成と結合することもできる。ソフトハンドオフプロセスを制御するパラメータは、候補セットとアクティブセットのメンバーの数を増加するために増大できる。基地局休止も増大される可能性がある。遠隔ユニット測定指向型ハードハンドオフ概念は、システム内とシステム間の空間ヒステリシスの両方を提供する物理的なカバレージエリア構成と結合することができる。また、それは、ＣＤＭＡからＣＤＭＡへの異なる周波数のハンドオフの使用のような、最大利点を提供するために、他のネットワークプランニング構成と結合することもできる。
好ましい実施態様の以前の説明は、当業者が、本発明を作成または使用できるようにするために提供される。これらの実施例に対する多様な修正は、当業者に容易に明らかとなり、ここに定められる一般原則は、本発明の機能を使用しなくとも他の実施例に適用できる。したがって、本発明は、ここに示される実施例に限られることを意図されるのではなく、ここに開示される原則と新規機能と一貫したもっとも広い範囲を与えられなければならない。

Claims (13)

1. 第１のカバレージエリアを有する第１の基地局と第２のカバレージエリアを有する第２の基地局とを含み、ネットワークユーザが少なくとも１つの基地局を介して別のユーザと遠隔ユニットを使用して通信する通信ネットワークのための方法であって、前記遠隔ユニットが前記第１のカバレージ内にあり、同時に前記第２のカバレージエリア内にあり、かつ前記第２の基地局と前記遠隔ユニットとの間で通信が確立されていない場合に、前記遠隔ユニットと前記第１の基地局との間で通信を提供する方法において、
   各チップが固定された期間を有する、一連の擬似ランダム雑音チップで拡散されるスペクトル拡散信号であり、前記遠隔ユニット向けの第１のアクティブ通信信号を前記第１の基地局で生成することと、
   第１のアンテナを介して前記第１の基地局から前記第１のアクティブ通信信号を送信することと、
   前記第１のアクティブ通信信号を少なくとも前記固定された期間分遅延させて、第１の遅延アクティブ通信信号を生成することと、
   第２のアンテナを介して前記第１の基地局から、前記第１のアンテナから送信される前記第１のアクティブ通信信号と比較して増加されたレベルで前記第１の遅延アクティブ通信信号を送信し、ここで前記第２のアンテナは、前記第１のアクティブ通信信号と前記第１の遅延アクティブ通信信号が別々にフェージングして前記遠隔ユニットによって知覚されるように構成されていることと、
   前記遠隔ユニットが前記第１のカバレージエリアに関するハンドオフエリア内に位置するとき、前記遠隔ユニット以外の他の遠隔ユニット向けに前記第２のアンテナから送信される他のアクティブ通信信号のセットと比較して増加されたレベルで前記第２のアンテナを介して前記第１の遅延アクティブ通信信号を送信することとを含む方法。
2. 前記遠隔ユニットが前記第１のカバレージエリアに関するハンドオフエリアに位置することを特定するために、前記第１のアクティブ通信信号の往復遅延を前記第１の基地局で測定することをさらに含む請求項１記載の方法。
3. 前記第１のアクティブ通信信号の信号レベルを前記遠隔ユニットで測定することと、
   前記遠隔ユニットによって、前記第１の基地局に前記信号レベルを報告することと、
   前記遠隔ユニットが前記第１のカバレージエリアに関するハンドオフエリア内に位置することを前記信号レベルから決定することとをさらに含む請求項１記載の方法。
4. 第１のカバレージエリアを有する第１の基地局と第２のカバレージエリアを有する第２の基地局とを含み、ネットワークユーザが少なくとも１つの基地局を介して別のユーザと遠隔ユニットを使用して通信する通信ネットワークのための方法であって、前記遠隔ユニットが前記第１のカバレージ内にあり、同時に前記第２のカバレージエリア内にあり、かつ前記第２の基地局と前記遠隔ユニットとの間で通信が確立されていない場合に、前記遠隔ユニットと前記第１の基地局との間で通信を提供する方法において、
   前記遠隔ユニット向けの第１のアクティブ通信信号を前記第１の基地局で生成することと、
   第１のアンテナを介して前記第１の基地局から前記第１のアクティブ通信信号を送信することと、
   第２のアンテナを介して前記第１の基地局から、前記第１のアンテナから送信される前記第１のアクティブ通信信号と比較して増加されたレベルで前記第１のアクティブ通信信号を送信することと、
   前記遠隔ユニットが前記第１のカバレージエリアに関するハンドオフエリア内に位置するとき、前記遠隔ユニット以外の他の遠隔ユニット向けに前記第２のアンテナから送信される他のアクティブ通信信号のセットと比較して増加されたレベルで前記第２のアンテナを介して前記第１のアクティブ通信信号を送信することと、
   前記第１および第２のアンテナを結合して前記第１のカバレージエリアを生成することと、
   前記遠隔ユニットによって知覚される信号フェージング損失を削減するのに十分な速度で、前記第１のアンテナの位相を基準にして前記第２のアンテナの位相を経時的に変化させることとを含む方法。
5. 前記遠隔ユニットが前記第１のカバレージエリアに関するハンドオフエリアに位置することを特定するために、前記第１のアクティブ通信信号の往復遅延を前記第１の基地局で測定することをさらに含む請求項４記載の方法。
6. 前記第１のアクティブ通信信号の信号レベルを前記遠隔ユニットで測定することと、
   前記遠隔ユニットによって、前記第１の基地局に前記信号レベルを報告することと、
   前記遠隔ユニットが前記第１のカバレージエリアに関するハンドオフエリア内に位置することを前記信号レベルから決定することとをさらに含む請求項４記載の方法。
7. 第１のカバレージエリアを有する第１の基地局と第２のカバレージエリアを有する第２の基地局とを含み、ネットワークユーザが少なくとも１つの基地局を介して別のユーザと遠隔ユニットを使用して通信する通信ネットワークのための方法であって、前記遠隔ユニットが前記第１のカバレージ内にあり、同時に前記第２のカバレージエリア内にあり、かつ前記第２の基地局と前記遠隔ユニットとの間で通信が確立されていない場合に、前記遠隔ユニットと前記第１の基地局との間で通信を提供する方法において、
   前記遠隔ユニット向けの第１のアクティブ通信信号を前記第１の基地局で生成することと、
   第１のアンテナを介して前記第１の基地局から前記第１のアクティブ通信信号を送信することと、
   第２のアンテナを介して、前記第１のアクティブ通信信号と、ページおよび同期チャネル信号と、パイロット信号とを前記第１の基地局から送信し、前記第２のアンテナから送信される前記第１のアクティブ通信信号のレベルは、前記第１のアンテナから送信される前記第１のアクティブ通信信号と比較して増加されていることと、
   前記遠隔ユニットが前記第１のカバレージエリアに関するハンドオフエリア内に位置するとき、前記遠隔ユニット以外の他の遠隔ユニット向けに前記第２のアンテナから送信される他のアクティブ通信信号のセットと比較して増加されたレベルで前記第２のアンテナを介して前記第１のアクティブ通信信号を送信することと、
   前記第１および第２のアンテナを結合して前記第１のカバレージエリアを生成することと、
   前記遠隔ユニットによって知覚される信号フェージング損失を削減するのに十分な速度で、前記第１のアンテナの位相を基準にして前記第２のアンテナの位相を経時的に変化させることとを含む方法。
8. 前記第１のアンテナを介して送信される第１のパイロット信号とは異なるＰＮオフセットで、前記第２のアンテナを介して前記パイロット信号を送信することをさらに含む請求項７記載の方法。
9. 第１のカバレージエリアを有する第１の基地局と第２のカバレージエリアを有する第２の基地局とを含み、ネットワークユーザが少なくとも１つの基地局を介して別のユーザと遠隔ユニットを使用して通信する通信ネットワークのための方法であって、前記遠隔ユニットが前記第１のカバレージ内にあり、同時に前記第２のカバレージエリア内にあり、かつ前記第２の基地局と前記遠隔ユニットとの間で通信が確立されていない場合に、前記遠隔ユニットと前記第１の基地局との間で通信を提供する方法において、
   各チップが固定された期間を有する、一連の擬似ランダム雑音チップで拡散されるスペクトル拡散信号であり、前記遠隔ユニット向けの第１のアクティブ通信信号を前記第１の基地局で生成することと、
   第１のアンテナを介して前記第１の基地局から前記第１のアクティブ通信信号を送信することと、
   前記遠隔ユニット向けの第２のアクティブ通信信号を前記第１の基地局で生成することと、
   第２のアンテナを介して前記第１の基地局から、前記第１のアンテナから送信される前記第１のアクティブ通信信号と比較して増加されたレベルで前記第２のアクティブ通信信号を送信し、ここで前記第２のアンテナは前記第１のアクティブ通信信号と前記第２のアクティブ通信信号とが独立してフェージングして前記遠隔ユニットによって知覚され、前記遠隔ユニットによって個別に受信可能であるよう構成され、さらに前記第１および前記第２のアクティブ通信信号は前記遠隔ユニットによって別個に受信可能であるように、前記第２のアクティブ通信信号が少なくとも前記固定期間だけ前記第１のアクティブ通信信号から時間的にオフセットされることと、
   前記遠隔ユニットが前記第１のカバレージエリアに関するハンドオフエリア内に位置するとき、前記遠隔ユニット以外の他の遠隔ユニット向けに前記第２のアンテナから送信される他のアクティブ通信信号のセットと比較して増加されたレベルで前記第２のアンテナを介して前記第２のアクティブ通信信号を送信することとを含む方法。
10. 第１のカバレージエリアを有する第１の基地局と第２のカバレージエリアを有する第２の基地局とを含み、ネットワークユーザが少なくとも１つの基地局を介して別のユーザと遠隔ユニットを使用して通信する通信ネットワークのための方法であって、前記遠隔ユニットが前記第１のカバレージ内にあり、同時に前記第２のカバレージエリア内にあり、かつ前記第２の基地局と前記遠隔ユニットとの間で通信が確立されていない場合に、前記遠隔ユニットと前記第１の基地局との間で通信を提供する方法において、
    各チップが固定された期間を有する、一連の擬似ランダム雑音チップで拡散されるスペクトル拡散信号であり、前記遠隔ユニット向けの第１のアクティブ通信信号を前記第１の基地局で生成することと、
    第１のアンテナを介して前記第１の基地局から前記第１のアクティブ通信信号を送信することと、
    前記第１のアクティブ通信信号を少なくとも前記固定された期間分遅延させて、前記遠隔ユニット向けの第２のアクティブ通信信号を前記第１の基地局で生成することと、
    第２のアンテナを介して前記第１の基地局から前記第２のアクティブ通信信号を送信し、ここで前記第２のアンテナは前記第１のアクティブ通信信号と前記第２のアクティブ通信信号とが独立してフェージングして前記遠隔ユニットによって知覚され、前記遠隔ユニットによって個別に受信可能であるよう構成され、前記遠隔ユニットが前記第１のカバレージエリアに関するハンドオフエリアに位置するとき前記第２のアクティブ通信信号が送信され、前記遠隔ユニットが前記第１のカバレージエリアに関するハンドオフエリアに位置することを特定するために、前記第１のアクティブ通信信号の往復遅延が前記第１の基地局で測定されることとを含む方法。
11. 第１のカバレージエリアを有する第１の基地局と第２のカバレージエリアを有する第２の基地局とを含み、ネットワークユーザが少なくとも１つの基地局を介して別のユーザと遠隔ユニットを使用して通信する通信ネットワークのための方法であって、前記遠隔ユニットが前記第１のカバレージ内にあり、同時に前記第２のカバレージエリア内にあり、かつ前記第２の基地局と前記遠隔ユニットとの間で通信が確立されていない場合に、前記遠隔ユニットと前記第１の基地局との間で通信を提供する方法において、
    前記遠隔ユニット向けの第１のアクティブ通信信号を前記第１の基地局で生成することと、
    第１のアンテナを介して前記第１の基地局から前記第１のアクティブ通信信号を送信することと、
    前記遠隔ユニット向けの第２のアクティブ通信信号を前記第１の基地局で生成することと、
    第２のアンテナを介して前記第１の基地局から前記第２のアクティブ通信信号を送信し、ここで前記第２のアンテナは、前記第１のアクティブ通信信号と前記第２のアクティブ通信信号とが独立してフェージングして前記遠隔ユニットによって知覚され、前記遠隔ユニットによって個別に受信可能であるように構成され、前記遠隔ユニットが前記第１のカバレージエリアに関するハンドオフエリアに位置するとき前記第２のアクティブ通信信号が送信されることと、
    前記遠隔ユニットによって知覚される信号フェージング損失を削減するのに十分な速度で、前記第１のアンテナの位相を基準にして前記第２のアンテナの位相を経時的に変化させることと、
    前記第１のアクティブ通信信号の信号レベルを前記遠隔ユニットで測定することと、
    前記遠隔ユニットが前記第１のカバレージエリアに関するハンドオフエリア内に位置することを特定するために、前記遠隔ユニットによって前記信号レベルを前記第１の基地局に報告することとを含む方法。
12. 第１のカバレージエリアを有する第１の基地局と第２のカバレージエリアを有する第２の基地局とを含み、ネットワークユーザが少なくとも１つの基地局を介して別のユーザと遠隔ユニットを使用して通信する通信ネットワークのための方法であって、前記遠隔ユニットが前記第１のカバレージ内にあり、同時に前記第２のカバレージエリア内にあり、かつ前記第２の基地局と前記遠隔ユニットとの間で通信が確立されていない場合に、前記遠隔ユニットと前記第１の基地局との間で通信を提供する方法において、
    各チップが固定された期間を有する、一連の擬似ランダム雑音チップで拡散されるスペクトル拡散信号であり、前記遠隔ユニット向けの第１のアクティブ通信信号を前記第１の基地局で生成することと、
    第１のアンテナを介して前記第１の基地局から前記第１のアクティブ通信信号を送信することと、
    前記第１のアクティブ通信信号を少なくとも前記固定された期間分遅延させて、前記遠隔ユニット向けの第２のアクティブ通信信号を前記第１の基地局で生成することと、
    第２のアンテナを介して前記第１の基地局から前記第２のアクティブ通信信号、パイロット信号、ページおよび同期チャネル信号を送信し、前記第２のアンテナから送信される前記第２のアクティブ通信信号のレベルは、前記第１のアンテナから送信される前記第１のアクティブ通信信号と比較して増加され、ここで前記第２のアンテナは、前記第１のアクティブ通信信号と前記第２のアクティブ通信信号とが独立してフェージングして前記遠隔ユニットによって知覚され、前記遠隔ユニットによって個別に受信可能であるように構成されていることと、
    前記遠隔ユニットが前記第１のカバレージエリアに関するハンドオフエリア内に位置するとき、前記遠隔ユニット以外の他の遠隔ユニット向けに前記第２のアンテナから送信される他のアクティブ通信信号のセットと比較して増加されたレベルで前記第２のアンテナを介して前記第２のアクティブ通信信号を送信することとを含む方法。
13. 前記第２のアンテナを介して送信された前記パイロット信号は前記第１のアンテナを介して送信された第１のパイロット信号とは異なるＰＮオフセットを有する請求項１２記載の方法。

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