JP4283867B2 - ハンドオーバ方法及びセルラー通信システム - Google Patents

Description

本発明は、各セル当たり少なくとも１つのベースステーションを備え、該ベースステーションは、１つ以上のベースステーションを制御するベースステーションコントローラにより制御され、そして該ベースステーションコントローラは、その制御下にあるベースステーションと共にベースステーションシステムを形成するセルラー通信システムにおいてハンドオーバー（引き渡し）を行う方法に係る。

本発明は、ＣＤＭＡセルラー通信システムに特に良く適したものである。ＣＤＭＡ（コード分割多重アクセス）システムとは、拡散スペクトル技術に基づいた多重アクセス方法であって、セルラー通信システムへのその適用が、初期のＦＤＭＡ（周波数分割多重アクセス）及びＴＤＭＡ時分割多重アクセス）技術と共に最近開始された多重アクセス方法である。ＣＤＭＡ技術は、スペクトル効率、簡単な周波数プランニング及びトラフィック容量といった初期の方法に勝る多数の効果を有する。

ＣＤＭＡ方法では、ユーザの狭帯域データ信号が、比較的広いトラフィックチャンネル帯域に対して相当に広い帯域巾の拡散コードによって乗算される。既知の実験的セルラーネットワークシステムでは、トラフィックチャンネルに使用される帯域巾が、例えば、１．２５ＭＨｚ、１０ＭＨｚ及び２５ＭＨｚである。乗算プロセスにおいては、データ信号が全使用帯域に対して拡散する。全てのユーザは、同じ周波数帯域、即ちトラフィックチャンネルを使用することにより同時に送信を行う。ベースステーションと加入者ターミナル装置との間の各接続に対し個別の拡散コードが使用され、ユーザからの信号は、受信器において各接続の拡散コードに基づき互いに識別することができる。

従って、ＣＤＭＡシステムにおいては、全てのユーザが同じ比較的広い周波数帯域において送信する。ユーザのトラフィックチャンネルは、接続の特徴である拡散コードによって形成され、これに基づいて、ユーザの送信が、最初に述べたように、他の接続の送信から識別される。相当に多数の拡散コードが通常は使用されるので、ＣＤＭＡシステムは、ＦＤＭＡ及びＴＤＭＡシステムのように一定の容量限界をもたない。ＣＤＭＡシステムは、あるユーザが他のユーザに対して生じさせることが許された干渉のレベルによってユーザの数が限定されるいわゆる干渉限定システムである。使用中にシステムのユーザの拡散コードは、特に、隣接セルにより使用される拡散コードに対して完全に非相関ではないので、同時のユーザが互いにある程度は干渉し合う。あるユーザにより別のユーザに対して生じるこの種の干渉は、マルチユーザ干渉と称する。その結果、ユーザの数が増加するにつれて、互いに生じさせる干渉のレベルが増大し、そしてユーザの数があるレベルに達すると、接続の質を損傷するするように干渉が増大する。このシステムでは、越えてはならない干渉レベルを決定することができ、従って、同時ユーザの数、即ちシステムの容量に対する限界を設定することができる。しかしながら、この数を一時的に越えることが許され、これは、ある程度の接続の質が容量に対して犠牲になることを意味する。

典型的な移動ステーション環境においては、ベースステーションと移動ステーションとの間の信号が送信器と受信器との間の多数の異なる経路によって送られる。この多経路伝播は、主として、周囲面から反射する信号によって生じる。異なる経路を進行した信号は、伝播時間の異なる遅延により異なる時間に受信器に到達する。ＣＤＭＡ方法は、従来のＦＤＭＡ及びＴＤＭＡ方法とは異なり、ＣＤＭＡ方法では、多経路伝播を信号の受信に利用することができる。ＣＤＭＡ受信器の解決策として、１つ以上のＲＡＫＥブランチより成るいわゆるＲＡＫＥ受信器が一般に使用される。各ブランチは、独立した受信ユニットであり、その機能は、１つの受信信号成分を合成及び復調することである。各々のＲＡＫＥブランチは、それ自身の経路に沿って進行した信号成分に同期するように制御することができ、そして従来のＣＤＭＡ受信器では、受信ブランチの信号が便利に結合され、ひいては、良質の信号が得られる。

ＣＤＭＡ移動ステーション受信器のブランチにより受け取られる信号成分は、１つ以上のベースステーションにより送信されたものであることが考えられる。

この後者の場合には、いわゆるマクロダイバーシティが問題となり、即ち移動ステーションとベースステーションとの間の接続の質を改善できるダイバーシティモードが問題となる。ＣＤＭＡセルラー通信ネットワークにおいては、ベースステーションの広いエリアにおいて電力制御の動作を確保すると共にシームレスハンドオーバーを可能ならしめるために、「ソフトハンドオーバー」という用語でも呼ばれるマクロダイバーシティが使用される。従って、マクロダイバーシティを使用する移動ステーションは、２つ以上のベースステーションと同時に通信する。全ての接続は同じ情報を送信する。マクロダイバーシティを用いるセルラー通信システムの例として、出版物「ＥＩＡ／ＴＩＡ暫定規格：デュアルモード広帯域拡散スペクトルセルラーシステムのための移動ステーション／ベースステーション互換性規格」ＴＡＩ／ＥＩＡ／ＩＳ−９５、１９９３年７月を参照する。

従って、マクロダイバーシティ状態においては、ターミナル装置は、異なるベースステーションにより送信された信号を合成することができる。ベースステーション端において、ターミナル装置から２つの個別のベースステーションにより受け取られた信号は、第１の考えられるポイントで合成され、このポイントは、ほとんどの場合に、そのエリア内にベースステーションが配置されたベースステーションコントローラである。ターミナル装置が接続されたベースステーションが異なるベースステーションコントローラの制御のもとにある場合には、ソフトハンドオーバーの実際の具現化が相当に複雑化する。というのは、このような場合に、移動サービス交換センターにおいて接続を行わねばならないからである。

ＧＳＭ、ＮＭＴ及びＡＭＰＳのような古いセルラー通信システムは、いわゆるハードハンドオーバーを使用しており、この場合に、ベースステーションの切り換えは、古いベースステーションへの接続を最初に切断しそして新たなベースステーションへの接続を確立することにより行われる。従って、この場合は、ターミナル装置が一度に１つのベースステーションにしか接続されない。ハードハンドオーバー技術は、ソフトハンドオーバーよりも簡単に実施できる。従って、ハードハンドオーバーは、電力制御に不安定性を招くので、ＣＤＭＡには適用されていない。システムは干渉制限されるので、ＣＤＭＡシステムの動作にとっては正確な電力制御が先ず必要となる。

そこで、本発明の目的は、特にＣＤＭＡセルラー通信システムにおいてソフト及びハードの両ハンドオーバーを使用してその両方の方法の利点を得ることができるようにすることである。

これは、冒頭で述べた形式の方法において、２つ以上のベースステーションシステムの境界で、異なるベースステーションコントローラのもとにあるベースステーションのサービスエリアが少なくとも部分的に重畳するようにし、ターミナル装置があるベースステーションシステムから別のベースステーションシステムへ移動するときに、ハンドオーバーを実行し、ターミナル装置が、異なるベースステーションコントローラのエリアに属する２つ以上のベースステーションによりサービスされるセルへと移動するときには、そのターミナル装置が古いセルから新しいセルへのソフトハンドオーバーを行い、そして更にセルの境界に向かって移動するときには、古いベースステーションシステムのベースステーションから、新たなベースステーションシステムのベースステーション、即ちそのサービスエリアが手前のベースステーションと少なくとも部分的に重畳するようなベースステーションへとハードハンドオーバーを実行することを特徴とする方法によって達成される。

更に、本発明は、各セルに少なくとも１つのベースステーションを有し、このベースステーションは、ベースステーションコントローラによって制御され、このベースステーションコントローラは、その制御下に１つ以上のベースステーションを有し、そしてベースステーションコントローラは、その制御下にある上記ベースステーションと共にベースステーションシステムを形成するようなセルラー通信システムにも係る。本発明のセルラー通信システムの特徴は、２つ以上のベースステーションシステムの境界エリアで、異なるベースステーションコントローラの制御下にあるベースステーションのサービスエリアが少なくとも部分的に重畳することである。

本発明の方法により、ネットワークの電力制御は、ハードハンドオーバーを用いたときでも安定に保たれ、２つのベースステーションコントローラ間の境界におけるソフトハンドオーバーの複雑さを回避することができる。

本発明によれば、ソフトハンドオーバー及びハードハンドオーバー技術の使用を結合して、加入者ターミナル装置がベースステーションシステム内にある場合に、それがソフトハンドオーバーによってあるベースステーションから別のベースステーションへ引き渡され、そして新たなベースステーションコントローラのエリアへのベースステーションの切り換えがハードハンドオーバーにより行われるようにする。ベースステーションコントローラの境界にあるベースステーションのサービスエリアが重畳するような本発明の実施形態では、システムの電力制御に対してハードハンドオーバーが早期に生じる問題が回避される。

以下、添付図面を参照し、本発明を詳細に説明する。
図１は、セルラー通信システムの典型的な構造を示す。システムによりカバーされるエリアは、通常、ベースステーションシステムＢＳＳに分割され、その各々は、ベースステーションコントローラＢＳＣと、これに接続されたベースステーションＢＴＳとで構成され、これらベースステーションは、そのサービスエリア内の加入者ターミナル装置ＭＳにサービスする。ベースステーションコントローラは、次いで、移動サービス交換センターＭＳＣに接続され、そこから通話が固定ネットワーク及び他の移動サービス交換センターへ送られる。

ソフトハンドオーバーを用いた典型的なシステムでは、ベースステーションシステムＢＳＳの制御機能がベースステーションコントローラＢＳＣに集中する。

ベースステーションＢＴＳは、無線経路を経て信号を送信及び受信するような物理的レイヤ（層）の動作を取り扱い、そしてターミナル装置と、より高いレベルのシステムとの間の信号という観点から著しく透過な要素である。ベースステーションコントローラの典型的な機能は、例えば、ベースステーションシステムＢＳＳ内の無線リソースを制御し、ベースステーションＢＴＳとネットワークの他部分との間に信号を接続し、マクロダイバーシティを制御し、そして全ＢＳＳエリア内の電力制御のバランスをとることを含む。

セルラー通信システムの構造が図２に示されている。システム内に多数のセルが示されており、各セルはベースステーションによってサービスされる。図示されたシステムのエリアは、４つのベースステーションシステムＡ、Ｂ、Ｃ及びＤに分割され、図においてこのように表示されている。本発明のセルラー通信システムでは、ベースステーションシステム間の境界エリアに位置するセルは、異なるベースステーションコントローラのエリアに属する２つのベースステーションによってサービスされる。図において、これらのセルは、２つの文字、例えば、ＡＢで示されており、従って、このセルは、ベースステーションシステムＡ及びＢの制御下にあるベースステーションによってサービスされる。

２つのベースステーションの動作は、互いに独立しているが、それらのカバー域及び伝播状態は同一であるから、それらの動作が互いに干渉することはない。両方のベースステーションは、それらが接続されたターミナル装置の送信電力レベルを独立して制御する。更に、両方のベースステーションは、同じ周波数レンジで動作するが、異なる拡散コードを使用する。カバー域が同じであるから、両ベースステーションに対する干渉レベルは同一であり、従って、セルが１つのベースステーションによりサービスされる状況と同様に電力制御機能がバランスされる。しかしながら、ベースステーションの合成容量は、１つのベースステーションを備えたセルの場合と同じである。というのは、セルの容量を制限するセルの全干渉が両方の場合に等しいからである。

重畳するセルは、通常、２つのベースステーションを含むが、ベースステーションシステムのコーナーにおいては、例えば、３つ以上のベースステーションの組合せを使用することが必要となる。図２の例では、４つのベースステーションシステムのノードに位置した中央セルは、４つのベースステーションコントローラＡ、Ｂ、Ｃ及びＤの制御下にあるベースステーションを含む。

図２の例では、１セルの深さにセルがあるが、ＢＳＳエリアの境界では２セルの深さにおいて重畳するセルを使用することも考えられる。ネットワークのプランニングは、ターミナル装置が異なるベースステーションシステムのベースステーションに対しソフトハンドオーバー状態にならねばならない状態が起きないように行わねばならない。このような状態は、セルの重畳に充分な深さがあれば、常に阻止することができる。

同じ地理的エリアにサービスするベースステーションは、多数の異なる方法で実施することができ、その幾つかを図３ａ−３ｃに示す。図３ａは、ベースステーションが互いに完全に独立したユニット３０、３１として実施されそしてその両方が個別のアンテナ３２、３３を有する例を示している。このアンテナは、両セルの無線経路が等しい伝播状態となるようにするために互いに接近して配置しなければならない。各ベースステーションは、それ自身のベースステーションコントローラ３４、３５に接続される。

図２ｂは、ベースステーション装置３０、３１それ自体は別々であるが、同じアンテナ３２を使用する本発明の好ましい実施形態を示している。このような場合に、ベースステーションのコストは、アンテナ及びマストのコストが低くなるので、前記実施例の場合より低くなる。

図３ｃは、本発明によるセルラー通信システムの第１の好ましい実施形態を示しており、この場合には、重畳するベースステーション装置が、物理的なベースステーション装置３６を２つの論理区分３０、３１に分割することにより実施され、これらの論理区分は、異なるベースステーションコントローラ３４、３５の制御下にあり、そして同じアンテナ３２を使用している。従って、ベースステーション３０、３１は、装置が２つのベースステーションコントローラに対し別々の接続を有していなければならない以外、同じ物理的なリソースを使用する。

以下、図４により本発明の方法を詳細に説明する。この図は、２つのベースステーションコントローラＢＳＣ１及びＢＳＣ２を示している。第１のベースステーションコントローラＢＳＣ１の制御下にあるベースステーションのうち、ベースステーションＢＴＳ１１−ＢＴＳ１４が図示されている。第２のベースステーションコントローラＢＳＣ２の制御下にあるベースステーションのうち、ベースステーションＢＴＳ２１−ＢＴＳ２５が図示されている。

加入者ターミナル装置ＭＳは、ＢＳＣ１エリアにおいてＢＳＣ２エリアに向かって移動する。ターミナル装置が１つのセルから別のセルへ移動するときには、ベースステーションコントローラＢＳＣ１がハンドオーバー及び電力制御の安定性に寄与する。ハンドオーバーは、ソフトハンドオーバーとして実行され、古い接続が切れる前に新たなベースステーションへの接続が確立される。

ターミナル装置ＭＳは、ベースステーションＢＴＳ１２によりサービスされるセル４０から、上記２つのベースステーションシステム間の境界にあるセル４１へ移動するものと仮定する。上記セルは、２つの重畳するベースステーションＢＴＳ１１及びＢＴＳ２１によってサービスされる。ＢＴＳ１１はコントローラＢＳＣ１へ接続され、そしてＢＴＳ２１はベースステーションコントローラＢＳＣ２へ接続される。ターミナル装置がセル４１へ移動するときは、ＢＳＣ１により制御されてベースステーションＢＴＳ１１のトラフィックチャンネルへのソフトハンドオーバーを実行する。

更に、ターミナル装置は、セル４２に向かって移動し、最終的に、そのエリアへ移動すると仮定する。セル４２にサービスするベースステーションＢＴＳ２２は、ＢＳＣ２の制御下にある。ハンドオーバーのためにベースステーションＢＴＳ２２を作動できるまでに、通話制御を最初に手前のコントローラＢＳＣ１からベースステーションコントローラＢＳＣ２へ切り換えねばならない。これはハードハンドオーバーにより行われる。ターミナル装置は、ベースステーションＢＴＳ１１からベースステーションＢＴＳ２１へのハードハンドオーバーを実行し、その結果、ＢＳＣ１からＢＳＣ２へのベースステーションコントローラの切り換えが行われる。ハードハンドオーバーにおいて、ターミナル装置によって使用された拡散コードが変更される。ハンドオーバーは、ターミナル装置の観点から、同じセルにおいて実行されるので、電力制御の急激な変化が生じることはない。

ターミナル装置が、ハンドオーバーが実行される瞬間に、重畳するセルにサービスする多数のベースステーションに同時に接続される場合には、これらのベースステーションにおいてハードハンドオーバーも同時に実行される。このような状態は、ベースステーションシステム間の境界エリアにおいて数セルの深さに重畳するベースステーションがある場合に特に考えられる。

従って、ターミナル装置は、ここで、ベースステーションコントローラＢＳＣ２の制御下にあり、セル４２へと更に深く移動するときに、ベースステーションＢＴＳ２２のチャンネルへ通常のやり方でソフトハンドオーバーを実行することができる。

以上、添付図面を参照して幾つかの例について本発明を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、請求の範囲に規定する本発明の概念の中で、多数の仕方で変更することができる。

セルラー通信システムの構造を例示的に示すブロック図である。 本発明によるセルラー通信システムを示す一例である。 ベースステーションの構成を例示する図である。 ベースステーションの構成を例示する図である。 ベースステーションの構成を例示する図である。 本発明の方法の動作を示す図である。

符号の説明

４０ ベースステーションＢＴＳ１２によりサービスされるセル
４１ ２つのベースステーションシステム間の境界にあるセル
４２ セル

Claims (6)

1. 各セル当たり少なくとも１つの基地局（ＢＴＳ）を具備し、基地局が１又はそれ以上の基地局を制御する基地局コントローラ（ＢＳＣ）により制御され、基地局コントローラがその制御下にある複数の基地局とともに基地局システム（ＢＳＳ）を形成する、セルラー通信システムにおけるハンドオーバのための方法であって、
   ２又はそれ以上の基地局システム（ＢＳＳ１、ＢＳＳ２）の境界において、セルが、異なる基地局コントローラ（ＢＳＣ１、ＢＳＣ２）の下にある２つの基地局によりサービスされ、
   端末装置がある基地局システム（ＢＳＳ１）から第２の基地局システム（ＢＳＳ２）に移動するときには、
   該端末装置が第１の基地局コントローラ（ＢＳＣ１）の下にある基地局（ＢＴＳ１２）によりサービスされるセルから異なる基地局コントローラの下にある２又はそれ以上の基地局（ＢＴＳ１１、ＢＴＳ２１）によりサービスされるセルに移動するときに、該端末装置は、該端末装置が到達しているセル及び前記第１の基地局コントローラ（ＢＳＣ１）の下にある基地局（ＢＴＳ１１）に対するソフトハンドオーバを実行するように、ハンドオーバが実行され、
   前記端末装置が前記２つの基地局によりサービスされる前記セルの境界に向かってさらに移動するときには、
   該端末装置は、前記第１の基地局システム（ＢＳＳ１）の前記基地局（ＢＴＳ１１）から前記第２の基地局システム（ＢＳＳ２）の前記基地局（ＢＴＳ２１）にハードハンドオーバを実行して、前記２つの基地局によりサービスされる前記セルの横に移動する、
   ことを特徴とする方法。
2. 前記ハードハンドオーバが実行される瞬間に、前記端末装置が、異なる基地局コントローラの領域に属する複数の基地局によりサービスされるセルに配置された幾つかの基地局に同時に接続されている場合に、前記ハードハンドオーバが、すべてのセルにおいて同時に実行される、請求項１に記載の方法。
3. 端末装置（ＭＳ）と古い基地局（ＢＴＳ１１）との間の接続クオリティが所定の閾値より低下した場合に、２つの基地局（ＢＴＳ１１、ＢＴＳ２１）の間におけるハードハンドオーバが作動する、請求項１に記載の方法。
4. １又はそれ以上の基地局を制御下に有する基地局コントローラ（ＢＳＣ）により制御される少なくとも１つの基地局（ＢＴＳ）を各セルにおいて具備し、
   基地局コントローラがその支配下にある前記基地局とともに基地局システム（ＢＳＳ）を形成する、セルラー通信システムであって、
   ２又はそれ以上の基地局システム（ＢＳＳ１、ＢＳＳ２）の領域の境界において、セルが、異なる基地局コントローラの制御下にある２つの基地局によりサービスされ、
   当該システムの端末装置は、第１の基地局コントローラ（ＢＳＣ１）の下にある基地局（ＢＴＳ１２）によりサービスされるセルから異なる基地局コントローラの制御下にある２又はそれ以上の基地局（ＢＴＳ１１、ＢＴＳ２１）によりサービスされるセルに移動するときに、当該端末装置が到達しているセル及び前記第１の基地局コントローラ（ＢＳＣ１）の下にある基地局（ＢＴＳ１１）にソフトハンドオーバするように構成されており、
   前記端末装置は、前記２つの基地局によりサービスされる前記セルの境界に向かってさらに移動するときに、前記第１の基地局システム（ＢＳＳ１）の前記基地局（ＢＴＳ１１）から第２の基地局システム（ＢＳＳ２）の基地局（ＢＴＳ２１）にハードハンドオーバを実行して、前記２つの基地局によりサービスされる前記セルの横に移動する、ように構成されている、
   ことを特徴とするセルラー通信システム。
5. ２又はそれ以上の基地局システム（ＢＳＳ）のノードにあるセルにおいては、該セルの境界を定めるすべての基地局システムにより基地局が制御される、請求項４に記載のセルラー通信システム。
6. 同一のセルをサービスする基地局（ＢＴＳ１１、ＢＴＳ２１）が、２つの別々の基地局装置により実施される、請求項４に記載のセルラー通信システム。

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