JP4410936B2 - ランダムなbts選択を伴うcdmaセルラーシステム用の速度依存型ソフトハンドオーバー - Google Patents
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Description
本発明は、符号分割多元接続(CDMA)セルラーネットワークのようなセルラー移動通信ネットワークに関する。
【0002】
図1には、1994年10月の米国電子通信工業会(TIA)/電子工業会(EIA)規格であるStandard TIA/EIA/IS-95に準拠したセルラー移動電気通信ネットワークの一部が示されている。3局の基地トランシーバー局(BTS)4の各局BTS1、BTS2及びBTS3は、固定ネットワーク5を介して基地局コントローラ(BSC)6に接続され、BSCは移動交換センタ(MSC)7に接続される。BSC6は、たとえば、無線チャネル割り当て及びハンドオフにより、接続されたBTS4の無線リソースを管理する。MSC7は、交換機能を有するとともに位置登録及び呼出制御を行う。
【0003】
各BTS4は、セル8にサービスを行う。移動局(MS)10が、二つ以上のセルが重なり合う、いわゆるソフトハンドオフ(SHO)領域にあるとき、移動局は、重なり合うセルのそれぞれのBTSから同等の強度及び品質を有す送信信号(ダウンリンク信号)を受信可能である。移動局(MS)によって生成された送信信号(アップリンク信号)は、移動局がSHO領域9にあるとき、これら異なるBTSによって同等の強度及び品質で受信可能である。
【0004】
図2には、MS10がSHO領域9内に存在し、複数のBTS4によって受信されるようなアップリンク信号を送信する状況が示されている。IS95標準によると、このようなアップリンク信号をMS10から受信するBTS4は、その信号を、固定ネットワーク5の専用コネクションラインを介して、BSC6に中継する。BSC6では、各受信信号の品質の比較に基づいて、中継された信号の中から一つの信号が選択され、選択された信号はMSC7に中継される。この信号の選択は、セレクション・ダイバーシチと呼ばれる。
【0005】
同様に、図3には、MS10がSHO領域9内に存在し、複数のBTS4からダウンリンク信号を受信する状況が示されている。IS95標準によれば、BSC6によって受信されたMSC7からのダウンリンク信号は、固定ネットワーク5のそれぞれのコネクションラインを介して、ソフトハンドオフSHOに含まれる全てのBTS4に中継され、次に、全てのBTS4によってMS10に送信される。MS10において、多数の信号は、たとえば、最大比合成法(MRC)を用いて合成され、或いは、多数の信号の中の一つの信号が信号強度又は信号品質に基づいて、すなわち、アップリンクの場合と同じようにセレクション・ダイバーシチを用いて選択される。
【0006】
たとえば、欧州デジタル移動電話方式(Global System for Mobile Communication:GSM)ネットワークに対し、CDMAネットワークの場合、各BTS4は同じ周波数で送信する。その結果として、干渉問題を最小限に抑えるために、送信電力を慎重に制御し続ける必要がある。
【0007】
IS95標準によると、信号は一連のフレームによって送信される。図4に示されるように、各フレーム長は20msであり、フレームは16個の1.25msのタイムスロットを含む。タイムスロット毎に、数ビットのユーザデータ及び/又は制御情報が送信される。
【0008】
MS10からBTS4への送信電力の制御(アップリンク電力制御)は、IS95では以下のようにして達成される。BTS4がMS10から信号を受信したとき、BTS4は、予め決められた受信信号の特性(たとえば、絶対信号レベル、信号対雑音比(SNR)、信号対干渉比(SIR)、ビット誤り率(BER)又はフレーム誤り率(FER))が予め選択された閾値レベルを超えるかどうかを判定する。この判定に基づいて、BTS4は、MS10に対し、次のタイムスロットにおける送信電力を減少若しくは増加させることを命令する。
【0009】
この目的のため、BTS4からMS10へのパイロットチャネル(PCH)の全てのタイムスロット中の2ビットは、アップリンク電力制御のため割り付けられる(図4を参照のこと)。両方のビットは同じ値をとるので、以下の説明では、単数形で電力制御ビット(PCB)と称する。MS10が送信電力を1dBだけ増加させることを要求される場合、電力制御ビットにはBTS4によって値0が割り当てられ、MS10が送信電力を1dBだけ減少させることを要求される場合、電力制御ビットには値1が割り当てられる。BTS4は、MS10が同じ送信電力を維持するよう直接的に要求し得ず、電力制御ビットに1と0を交互に送ることによって、送信電力が同じレベルに維持される。
【0010】
MS10がSHO領域9内に存在するとき、MS10は、ソフトハンドオフに含まれた各BTS4から受信された複数の電力制御ビットに基づいて、アップリンク送信電力を増加すべきか、又は、減少すべきかを決定するよう要求される。その結果として、論理和(OR)関数演算が全ての電力制御ビットに関して行われる。このOR関数演算の結果が0であるならば、MS10はアップリンク送信の電力を増加させ、その結果が1であるならば、MS10はアップリンク送信の電力を減少させる。かくして、アップリンク送信電力は、全てのBTS4が増加を要求する場合に限り増加される。
【0011】
BTS4からMS10への送信電力の制御(ダウンリンク電力制御)は、IS95の場合に、以下のように達成される。MS10が、トラヒックチャネル(TCH)を介して、BTS4(或いは、ソフトハンドオフ動作中の複数のBTSの中の各BTS)からダウンリンク信号を受信したとき、トラヒックチャネル信号が、たとえば、雑音によって損なわれる程度を反映した信号のFERは、MS10によって計算される。このFERは、次に、MS10によって、当該ダウンリンク信号を送信したBTS4に中継され、BTS4は、ダウンリンク送信電力に変更を加えるべきか否かを決めるためこのFERを使用する。
【0012】
上記のソフトハンドオフシステムは、MS10が個別のセルの境界付近のセルオーバーラップ領域に存在する場合に、MS10とネットワークの間の信号伝送を向上させる際に有効である。1局のBTS4を使用する際のこれらの領域における信号品質は余り良好ではないが、2局以上のBTS4を使用することにより、信号品質は実質的に改善される。
【0013】
しかし、IS95によるソフトハンドオフシステムは、上述のアップリンクとダウンリンクの両方の場合に、BSC6と、ソフトハンドオフに関連した各BTS4の間で、同じデータ及び/又は制御情報を伝搬する信号を送信する必要があるため、固定ネットワーク5の信号トラヒック(バックホール)を増加させる欠点がある。このような送信の重複は、以下の二つの理由から望ましくない。第一に、固定ネットワークにより多くのトラヒック輻輳を生じさせることである。第二に、固定ネットワーク基盤施設を保有しない移動サービスプロバイダー(すなわち、移動サービスユーザ)の経費負担が非常に大きい。
【0014】
この欠点は、ある種の環境では、BSC6と全てのBTS4との間で同じデータを送信することが必要ではないと決定されるソフトハンドオフ方法が提案されている同時係属中の英国特許出願第9810424.3号で取り扱われている。たとえば、アップリンクの場合に、BTS4は、ソフトハンドオフ動作に関連した他のBTS4がより強い強度で同じ信号を受信していることが確実である場合に、MS10から受信されたアップリンク信号をBSC6に送信する必要が無いと決定する。この決定を行うため、各タイムスロット(フレーム)で、各BTS4は、ソフトハンドオフ動作に関連したBTSからMS10へ最後に送信されたアップリンク電力制御信号の全部を含む電力制御メッセージをMS10から受信する。
【0015】
したがって、BTS4からBSC6へアップリンク信号を送信すべきか否かの決定は、現在ではなく、前のタイムスロット(又はフレーム)中のアップリンク信号品質に基づいて行われる。これは、MS10とBTS4の間の大気中干渉のフェージング特性が緩やかに変化し、その結果として、図5Aに示されるように、1タイムスロット(又はフレーム)中のBTS4における受信信号電力が前のタイムスロットでのその受信信号電力に非常に関連性があるような比較的に低速移動中の移動局の場合には充分である。しかし、高速移動中の移動局の場合、たとえば、非直角方向に100km/h以上の速度で移動する移動局の場合、各タイムスロットにおけるBTS4での受信電力は、図5Bに示されるように、前のタイムスロットにおける受信電力とは相関しない。この場合、現在のタイムスロットに対するアップリンク信号送信を前のタイムスロットにおける受信信号測定量に基づいて決定することは、適当ではない。
【0016】
本発明の第1の局面によれば、セルラー移動通信ネットワークは、
移動局と、
夫々が前記移動局からアップリンク信号を受信する複数の基地トランシーバー局と、
前記基地トランシーバー局に接続され、該基地トランシーバー局からアップリンク信号を受信する基地局コントローラ手段と、
を有し、
前記ネットワークは、該ネットワークの該基地トランシーバー局の中の2局以上が関連するハンドオフ動作中に、ハンドオフ動作に関連した基地トランシーバー局の中で受信したアップリンク信号を前記基地局コントローラ手段へ転送すべき基地トランシーバー局の部分集合を選択するよう動作可能である基地トランシーバー局選択手段を更に有し、
ハンドオフ動作に関連した少なくとも1局の基地トランシーバー局は、このハンドオフ動作に関連しているときに、該基地トランシーバー局の部分集合に基づいて、前記移動局から受信したアップリンク信号を前記基地局コントローラ手段へ転送すべきか否かを決定するよう動作可能である。
【0017】
本発明の第2の局面により提供されるセルラー移動通信ネットワークにおいて使用される移動局は、
アップリンク信号を前記ネットワークの基地トランシーバー局へ送信する送信手段と、
前記ネットワークの前記基地トランシーバー局の中の2局以上が関連するハンドオフ動作中に、前記移動局から信号が受信されたときにアップリンク信号を前記ネットワークの基地局コントローラ手段へ転送すべき基地トランシーバー局の部分集合を選択するよう動作可能である基地トランシーバー局選択手段と、
前記送信手段に接続され、ハンドオフ動作中に、前記送信手段に該基地トランシーバー局の部分集合を示す部分集合メッセージを一つ以上の該アップリンク信号に含ませるよう動作可能であるハンドオフ制御手段と、
を具備する。
【0018】
本発明の第3の局面により提供されるセルラー移動通信ネットワークにおいて使用される基地トランシーバー局は、
前記ネットワークの移動局からアップリンク信号を受信する受信手段と、
該基地トランシーバー局がハンドオフ動作に関連しているとき、ネットワークの基地トランシーバー局選択手段によって選択された基地トランシーバー局の部分集合に基づいて、前記移動局から受信されたアップリンク信号を、前記ネットワークの基地局コントローラ手段へ転送すべきか否かを決定するよう動作可能であるハンドオフ制御手段と、
を具備する。
【0019】
本発明の第4の局面により提供されるセルラー移動通信ネットワークにおいて使用されるハンドオフ制御方法は、
ネットワークの2局以上の基地トランシーバー局が関連するハンドオフ動作が実行されるとき、前記ネットワークの基地トランシーバー局選択手段は、前記ネットワークの移動局から受信されたアップリンク信号を、前記ネットワークの基地局コントローラへ転送すべき基地トランシーバー局を示す基地トランシーバー局の部分集合を選択し、
複数の基地トランシーバー局の中で、該部分集合は検査され、前記移動局から受信されたアップリンク信号を、前記ネットワークの前記基地局コントローラへ転送すべきか否かが決定される。
【0020】
本発明の第5の局面により提供されるセルラー移動通信ネットワークは、
移動局と、
夫々が該移動局へダウンリンク信号を送信する複数の基地トランシーバー局と、
該基地トランシーバー局に接続され、該基地トランシーバー局へダウンリンク信号を供給する基地局コントローラ手段と、
を有し、
該基地局コントローラ手段は、
ネットワークの該基地トランシーバー局の2局以上が関連したハンドオフ動作中に、ハンドオフ動作に関連した基地トランシーバー局の中で該ダウンリンク信号を前記移動局へ転送すべき基地トランシーバー局の部分集合を選択するよう動作可能である基地トランシーバー局選択手段と、
同じハンドオフ動作中に、前記ダウンリンク信号を該基地トランシーバー局の部分集合だけに供給するよう動作可能であるハンドオフ制御手段と、
を具備する。
【0021】
本発明の第6の局面により供給されるセルラー移動通信ネットワークにおいてダウンリンク信号をネットワークの複数の基地トランシーバー局へ供給するため使用される基地局コントローラは、
前記ネットワークの該複数の基地トランシーバー局の中の2局以上が関連したハンドオフ動作中に、前記基地局コントローラーから信号が受信されたときに該ダウンリンク信号を前記ネットワークの移動局へ送信すべき基地トランシーバー局を示す基地トランシーバー局の部分集合を選択するよう動作可能である基地トランシーバー局選択手段と、
同じハンドオフ動作中に、該ダウンリンク信号を該基地トランシーバー局の部分集合に含まれる基地トランシーバー局だけに供給するよう動作可能であるハンドオフ制御手段と、
を具備する。
【0022】
本発明の第7の局面により提供されるセルラー移動通信ネットワークにおいて使用されるハンドオフ制御方法は、
ネットワークの2局以上の基地トランシーバー局が関連するハンドオフ動作が実行されるとき、前記ネットワークの基地局コントローラ手段は、ダウンリンク信号を、前記ネットワークの基地トランシーバー局選択手段によって選択されているこのハンドオフ動作に関連した基地トランシーバー局の部分集合だけに供給することに決定する。
【0023】
以下、添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
【0024】
図6は本発明を実施する移動電気通信ネットワークの構成図である。図6の中で、図1を参照して説明した構成要素と同じ構成要素には、同じ参照番号が付され、それらについての説明は省略される。
【0025】
図6のネットワークは、Universal Mobile Telecommunication System (UMTS)、又は、UMTS Terrestrial radio access(UTRA)と称される、新たに提案する移動電気通信に関する標準のための広帯域CDMA(W-CDMA)ネットワークである。このネットワークは、上述のIS95標準のネットワークに類似しているが、実装上の細部の一部には未だ検討の余地がある。IS95とは異なる細部は、フレーム長が10msであること、並びに、タイムスロット期間が625μsであることである。全体的なビットレートは、毎秒8kビットから毎秒2Mビットの範囲に収まる。W-CDMAにおけるダウンリンク電力制御は閉ループ型であり、アップリンク電力制御と同一原理に基づく。
【0026】
図6において、3局の基地トランシーバー局(BTS)20(BTS1、BTS2及びBTS3)は、それぞれ、固定ネットワーク5を介して基地局コントローラ(BSC)30に接続され、基地局コントローラ30は移動交換センタ(MSC)7に接続される。各BTS20は、セル8でサービスを行う。移動局(MS)40は、ソフトハンドオフ(SHO)領域9内にあり、ソフトハンドオフに関係した全てのBTS20からダウンリンク信号を受信し、全てのBTS20へアップリンク信号を送信できる。
【0027】
図6のネットワークは、概ね図1のネットワークと対応するが、MS40、BTS20及びBSC30は、後述の通り、図1における対応した構成要素とは異なる構造を有し、異なる動作を行う。
【0028】
本発明の実施例は、移動局40の速度が所定の限界を超えること(「高速」)が検出されたときに動作するよう設計される。既に説明した通り、移動局40がこの限界よりも遅い速度(「低速」)で移動するとき、ネットワークによって行われる動作は、同時係属中の英国特許出願第9810424.3号に記載されている。
【0029】
このような移動局の速度を判定する方法の一例について、図5A、5B及び7を参照して説明する。本例は、1台のBTS20がMS40と通信し、BTS20はMS40からアップリンク信号(US)を受信し、MS40へダウンリンク信号(DS)を送信する場合を考える。図5Aには、一定電力で送信中の低速移動体に対するBTS20における受信アップリンク信号電力の一例が示されている。受信電力の変動は、MS40が移動するときに、MS40とBTS20との間の経路のフェージング特性によって生じる。
【0030】
上述の通り、BTS20は、MS40に対し、各タイムスロット内の電力制御ビットを用いて送信電力を次のタイムスロットで増加若しくは減少させるよう命令することによって、受信電力を一定レベルに保とうとする。低速移動中の移動体の場合、緩やかに変化するフェージング特性と関連付けられているので、BTS20は、受信電力を要求レベルで維持するため、MS40の電力を制御することが可能である。
【0031】
しかし、MS40が高速で移動するとき、受信電力は、(図5Bに示されるように)非常に素早く変化するので、BTS20は1タイムスロット毎に1ビットの電力制御ビットを用いて制御できない。この場合、各タイムスロット毎の受信電力は、前のタイムスロットの受信電力と相関しなくなる。
【0032】
これは、MS40が低速移動中か高速移動中かを判定する図7に示された例示的なアルゴリズムの原理である。
【0033】
ステップA1及びA2において、カウンタnと、値errorは、0に設定される。ステップA3において、BTS20はMS40からアップリンク信号を受信し、この信号の絶対電力Rx_acutualを記憶する。ステップA4において、誤差errorの測定量が、受信電力レベルと必要電力レベルの差の絶対値に基づいてインクリメントされる。必要電力レベルは、(BTS20がMS40に対し前のタイムスロットで送信電力の増大若しくは減少のどちらを命令したかに依存して)前の受信電力レベル±1dBにより与えられる。したがって、この誤差error測定値は、受信信号電力がBTS20が制御できないほど素早く変化するとき、急速に大きくなる。
【0034】
ステップA5において、カウンタnはインクリメントされ、予め選択された値NとステップA6において比較される。この値Nは、カウンタnが値Nに達する前に、MS40が約40λの距離を移動することが許可されるように選択される。ここで、λは、MS40からの送波の波長を表す。100km/hで移動し、区間625μsのタイムスロットを用いて2GHzで送信するMS40の場合、この値Nは、およそ350である。
【0035】
ステップA6において、カウンタnが値Nに到達したと判定されたとき、処理はステップA7へ進み、さもなければ、処理はA3へ戻る。ステップA7において、平均誤差ave_errorが測定値errorから計算され、この平均誤差は、ステップA8において所定の閾値thresholdと比較される。
【0036】
ステップA8において、平均誤差ave_errorが閾値threshold以上であると判定された場合、移動体は高速移動中であることがわかり、高速移動体を表す高速移動体メッセージ(FMM)がネットワーク要素へ通知される。これに対し、誤差平均ave_errorが閾値threshold未満である場合、低速移動体を表す低速移動体メッセージ(SMM)がネットワーク要素に通知される。
【0037】
本例では、MS40が1台のBTS20と通信する場合について説明している。勿論、ソフトハンドオフ動作の場合、移動体は、実際上、2台以上のBTS20と通信するので、(上述の原理と同じ原理に基づく)より複雑なアルゴリズムを使用する必要があるが、ここではこれ以上の説明を行わない。
【0038】
本発明の好ましい実施例の説明では、MS40は高速移動中であること、すなわち、所定の限界を超えた速度で移動していることがネットワークによって既に検出されていること、並びに、動作が以下の説明中でBTSホッピングモードと呼ばれる方式で本発明に従ってネットワークによって実行されるべきことを前提としている。
【0039】
図8は、本発明を実施するBTS20のブロック構成図である。アンテナ素子22は、(たとえば、図示しない送受切替器を介して)受信部24及び送信部26に接続される。ソフトハンドオフ制御部28は、受信部24からアップリンク信号USを受信し、受信したUS(又は、USから取り出された信号)を、BSC30へ送信するため固定ネットワーク5に供給する。ソフトハンドオフ制御部28は、上述のネットワークからの高速移動体メッセージ(FMM)に応答するホッピング制御部28aを含む。ホッピング制御部28aはBTS選択発生器(BSG)29に接続される。
【0040】
ホッピング制御部28aは、BTS20がBTSホッピングモードで動作しているときに、ソフトハンドオフ中に、アップリンク信号USのBSC30への送信を制御するため使用される。このモードにおいて、ソフトハンドオフに関連した1台のBTSは、各受信アップリンク信号をBSC30へ送信するよう選択される。この選択は、各BTS20内のBTS選択発生器(BSG)29によって行われる。各BSG29は、同じように初期化され、動作するので、同じBTS20が各アップリンク信号に対し各BSG29によって選択される。
【0041】
以下、図9のフローチャートを参照してBSG29の動作の一例を説明する。ステップB1において、BSG29にBTS選択の制御された系列を発生させるような形で初期コンフィギュレーションを設定させることができるシードメッセージ(SM)がBSG29によって受信される。同じSMを受信したBSG29は、同じBTS選択の系列を発生する。この例の場合、BSG29は、ステップB2において、シード値SEEDで初期化される擬似乱数発生器を用いて擬似乱数系列を生成する。このような擬似乱数系列の数値は本来的にランダムであるが、この系列は、ステップB1において、SMを用いてBSG29へ通知される1個のシード数値によって指定される。SM内には、この他に、ソフトハンドオフに関連したBTSの数を示す値NUMが収容される。この値NUMはステップB3で記憶される。
【0042】
BSG29の動作は、次に、ステップB4からステップB6までのループへ入り、BSG29は、新しいBTS選択の発生を繰り返し要求される。ステップB4において、このような要求は、ホッピング制御部28aからREQ信号によって受信される。ステップB4では、この他に、現在のタイムスロット及び/又はフレームの番号である値TIMが受信され、この値TIMは擬似乱数発生器内でのタイミング制御のため使用される。ステップB5において、1とNUMの間に収まる次の擬似乱数が発生され、ステップB6において、BTS選択メッセージ(BSM)が作成され、ホッピング制御部28aへ送信され、選択結果がホッピング制御部28aへ通知される。この擬似乱数アルゴリズムは、GSMネットワーク(GSM05.02)で実施される周波数ホッピング動作で使用されるアルゴリズムと類似している。
【0043】
BTS20のホッピング制御部28aの詳細な動作は、図10のフローチャートを参照して説明される。この処理は、BTSホッピングモードを使用すべきことを通知する高速移動体メッセージ(FMM)がホッピング制御部28aによって受信されたとき、ステップC1で初期化される。ソフトハンドオフに関連したあらゆるBTS20は、FMMを同時に受信するので、全てのBTSは、同時にBTSホッピングモードへ切り替わる。
【0044】
ステップC2において、上記のシードメッセージ(SM)がBTS選択発生器(BSG)29の初期状態を設定するため、BSG29へ送信される。同じシードメッセージ(SM)がソフトハンドオフに関連した全てのBTS20内のBSG29へ送信される。したがって、シードメッセージSMは、このような各BTS20へ通知されるFMMに含まれる。この処理は、次に、ステップC3で開始するBTSホッピングモードループへ進む。
【0045】
ステップC3において、アップリンク信号USは、(アンテナ素子22及び受信部24を介して)MS40からホッピング制御部28aによって受信される。ホッピング制御部28aは、次に、このアップリンク信号US(又は、USから取り出された信号)をBSC30へ送信するべきか否かを決定しなければならない。このため、信号REQは、BTS選択メッセージ(BSM)を要求するため、ステップC4において、BSG29へ送信され、このBTS選択メッセージ(BSM)はステップC5で受信される。ステップC4において、値TIMは、各BTS20で各BSG29のタイミングを制御、調整するためBSG29へ送信される。値TIMは、たとえば、ステップC3で受信されたアップリンク信号USに含まれても構わない。
【0046】
受信された受信BSMに基づいて、ステップC6において、ホッピング制御部28aは、当該BTS20がUSをBSC30へ送信すべきか否かを決定する。BTS20がUSをBSC30へ送信すべきであると決定された場合、ステップC7でUSがBSC30へ送信され、処理はステップC3へ戻される。USをBSC30へ送信する必要が無いと決定された場合、処理は、ステップC6からそのままステップC3へ戻される。
【0047】
BSG29は、生成された擬似乱数毎にタイムスロット及び/又はフレーム番号を受信するので、たとえ、(たとえば)MS40と特定のBTS20との間の深刻なフェードのため、そのBTS20が図10のステップC3で一つ以上のタイムスロットに亘ってアップリンク信号USを受信しない場合(したがって、ステップC4で新しい選択を要求しない場合)でも、各BSG29は他のBTS20のBSG29と調和し続ける。
【0048】
ソフトハンドオフに関連したBTS20が上述のBTSホッピングモードで動作するとき(すなわち、高速移動体が検出されたとき)、MS40によって送出されたアップリンク信号の各タイムスロットは、各タイムスロット毎にランダムに選択された唯一のBTS20によってBSC30へ転送される。かくして、固定ネットワーク5内のアップリンクバックホールは削減される。
【0049】
アップリンク固定ネットワークバックホールの削減は、唯一のBTS20を選択するのではなく、(ソフトハンドオフに関連した全数よりも少ない)任意の数のBTSをUSを送信するため選択することにより達成されることが認められる。したがって、BTS選択メッセージ(BSM)は、USを送信すべき二つ以上のBTS20を指定すること、或いは、USを送信しない1台のBTS20を指定することさえ可能である。
【0050】
また、BTS20をランダムに選択する代わりに、他の方法を用いてBTS20を選択してもよいことが認められる。たとえば、BSGは、BTSのリストを順番に巡回してもよい。また、アルゴリズムは、ハンドオフモードで動作するネットワークの要素によって受信された信号の履歴に基づいていてもよい。
【0051】
さらに、BTSホッピング動作は、タイムスロット毎に行わなくてもよい。BTSホッピング動作は、フレーム単位で働かせることが可能であり、或いは、フレーム若しくはスロット以外の時間間隔、たとえば、MS40の速度と適合した時間間隔に基づいて動作させてもよい。
【0052】
上記の例は、BTSホッピング動作がソフトハンドオフに関連した各BTS20から制御される場合について説明されている。しかし、MS40がBTSホッピング動作を制御し、それ自体でUSをBSC30へ送信すべきBTS20を選択することも可能である。
【0053】
その場合、BSG29は、各BTS20に設けられるのではなく、MS40に設けられ、MS40は、ホッピング制御部を具備する(ホッピング制御部28aは各BTS0に存続しても構わないが、その場合に、異なる動作を実行する)。
【0054】
このようなMS40の一例が図11に示されている。アンテナ素子42は、(たとえば、図示しない送受切替器を介して)受信部44及び送信部46に接続される。ソフトハンドオフ制御部48は、受信部44から信号を受信し、信号を送信部46へ供給する。ソフトハンドオフ制御部48は、BTS選択発生器(BSG)49に接続されたホッピング制御部48aを含む。
【0055】
この場合、図10のフローチャートに示された動作は、MS40内に配置されたホッピング制御部48aによって部分的に実行され、各BTS20に設けられたホッピング制御部28aによって一部分が実行される。BSG49は、図9に示されたBSG29と同じ動作を実行する。
【0056】
図12は、ホッピング制御部48aの動作を説明するフローチャートである。ステップD1、D2、D3及びD4は、それぞれ、図10のステップC1、C2、C4及びC5と類似しているが、ステップD1において、FMMは受信部44を介して受信される。ステップD5において、BSMはアップリンク信号USに取り込まれ、BTS20へ送信される。
【0057】
図13は、アップリンク信号USがステップE1で受信されたときに、BTS20内のホッピング制御部28aの処理を説明するフローチャートである。ステップE2において、BSMはUSから抽出される。ステップE3において、BTS20は、BTSが受信されたUSをBSC30へ送信すべきか否かを決めるため、BSMを使用する。ステップE3において、肯定的に判定された場合(YESの場合)、USはBSC30へ送信され、処理はステップE1へ戻る。ステップE3において、否定的に判定された場合(NOの場合)、処理はそのままステップE1へ戻る。
【0058】
本例の場合、MS40は、USをBSC30へ送信すべきBTSがどのBTS20であるかを決める役割を担い、BSMを各BTS20へ送信することによってその決定内容を各BTS20へ通知する。BTS20は、USをBSC30へ送信すべきか否かを決定するためこのBSMを使用する役割だけを担う。
【0059】
図14は、ダウンリンク信号用のホッピング制御動作を実行するため適合したBSC30の構成図である。BSC30は、ホッピング制御部32a及びBTS選択発生器34を含むソフトハンドオフ制御部32を有する。
【0060】
本例の場合、各BTSをBSC30へ連結するコネクションライン51乃至53は、着目中のBTSとBSCとの間でアップリンク信号US及びダウンリンク信号DSを伝搬する二重通信ラインである。たとえば、第1のコネクションライン51は、BTS1とBSC30との間のアップリンク信号US1及びダウンリンク信号DS1を伝搬する。
【0061】
ソフトハンドオフ制御部32は、MSC(図6では、MSC7)によって供給されたダウンリンク信号DSをその入力で受ける。ソフトハンドオフ制御部32は、コネクションライン51乃至53にそれぞれ接続された3入力を有する。BTS選択発生器34は、ホッピング制御部32aに接続される。
【0062】
図14に示されたBSC30の動作は、図8に示された対応したBTS20のコンポーネントの動作と非常に類似している。BSG34によって行われる動作は、図9に示された動作と同じである。
【0063】
次に、図15のフローチャートに例示された処理を参照してBSC30のホッピング制御部32aの詳細な動作を説明する。この処理は、BTSホッピング動作を使用すべき旨を指定する高速移動体メッセージ(FMM)がホッピング制御部32aによって受信されたとき、ステップF1において初期化される。
【0064】
ステップF2において、上記のシードメッセージ(SM)がBTS選択発生器(BSG)34の初期状態を設定するため、BSG34へ送信される。このシードメッセージ(SM)は、BSC30へ通知されるFMMに含まれる。この処理は、次に、ステップF3で開始するBTSホッピングモードループへ進む。
【0065】
ステップF3において、ダウンリンク信号DSは、MS7からホッピング制御部32aによって受信される。ホッピング制御部32aは、次に、このダウンリンク信号DS(又は、DSから取り出された信号)が送信されるべきBTS20を決定しなければならない。このため、信号REQは、BTS選択メッセージ(BSM)を要求するため、ステップF4において、BSG34へ送信され、このBTS選択メッセージ(BSM)はステップF5で受信される。ステップF4において、値TIMは、BSG34のタイミングを制御、調整するためBSG34へ送信される。
【0066】
ステップF6において、ホッピング制御部32aは、受信されたBSMを調べ、DSを、BSM内に指定されたBTS20へ送信する。処理は、次のダウンリンク信号のためステップF3へ戻される。
【0067】
上述のダウンリンクの場合のように、BTS30がBTSホッピングモードで動作しているとき(すなわち、高速移動体が検出されたとき)、その結果として、MS40へ送信されるべき各ダウンリンク信号タイムスロットは、タイムスロット毎にランダムに選択された一つのBTS20だけにBSC30によって転送される。かくして、固定ネットワーク5内のダウンリンクバックホールは削減される。さらに、唯一のBTS20がダウンリンク信号をMS40へ送信するので、ネットワーク干渉も低減される。
【0068】
ダウンリンク固定ネットワークバックホールの削減は、上述のように唯一のBTS20を選択するのではなく、DSを送信すべき(ソフトハンドオフに関連した全数よりも少ない)任意の数のBTSを選択することによって達成されることが認められる。したがって、BTS選択メッセージ(BSM)は、DSを受信すべき二つ以上のBTS20を指定してもよく、或いは、DSを受信すべきでない一つのBTS20を指定してもよい。
【0069】
アップリンクの場合と同様に、BTS20をランダムに選択する代わりに、他の方法を用いてBTS20を選択してもよいことが認められる。たとえば、BSG34は、BTSのリストを順番に巡回してもよい。
【0070】
上記の本発明の実施例は、ソフトハンドオフ動作中のアップリンク信号処理とダウンリンク信号処理とに分けて説明されているので、アップリンクバックホールのためのBTS20の選択は、対応したダウンリンクバックホールの選択とは独立して行われている。しかし、アップリンク処理用に行われたBTS選択は、ダウンリンク処理用のBTS選択を決定するため使用してもよく、また、その逆も可能であることが認められる。たとえば、BSC30は、アップリンク信号が最後に受信されたBTS20だけにダウンリンク信号を送信してもよい。このようにして、一つのアップリンクBTS選択が後続のダウンリンクBTS選択として使用されるので、BSC30内のBSG34は必要でなくなる。同様の方法で、各BTS20は、前にBSC30からダウンリンク信号を受信した場合に限り、そのBSC30へアップリンク信号を送信することを決定することができる。かくして、BSC30内のBSG34は、アップリンクBTS選択と、ダウンリンクBTS選択の両方を決定し、MS40若しくはBTS20のいずれかのBSGを取り除くことができる。
【0071】
MS40が高速移動しているとき、ソフトハンドオフ中にBTSホッピング動作を使用し、MS40が低速移動しているとき、同時係属中の英国特許出願第9810424.3号に記載されたソフトハンドオフ方法を使用することは、有利ではあるが不可欠ではないことが認められる。
【0072】
以上の記述において、本発明は、提案された欧州広帯域CDMAシステム(UTRA)に関連して説明がなされているが、本発明は、IS95標準に準拠したそれ以外のシステムにも適用することができる。また、本発明は、CDMAを使用しないセルラーネットワーク、たとえば、時分割多元接続(TDMA)、波長分割多元接続(WDMA)、周波数分割多元接続(FDMA)、及び、空間分割多元接続(SDMA)のような多元アクセス方式、並びに、これらの多元アクセス方式の任意の組み合わせを使用するネットワークにも適用され得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 IS95に準拠したセルラー移動電気通信ネットワークの構成図である。
【図2】 図1のネットワークによって行われるソフトハンドオフ動作におけるアップリンク信号の処理を説明するための概略図である。
【図3】 ソフトハンドオフ動作におけるダウンリンク信号の処理を説明するための概略図である。
【図4】 図1のネットワークにおけるタイムフレームのフォーマットの説明図である。
【図5A】 基地局トランシーバーにおいて低速移動中の移動局から受信された受信信号電力の一例を示す図である。
【図5B】 基地局トランシーバーにおいて高速移動中の移動局から受信された受信信号電力の一例を示す図である。
【図6】 本発明を実施する移動電気通信ネットワークの構成図である。
【図7】 移動局が高速移動中であるか否かを検出する方法の一例を説明するフローチャートである。
【図8】 本発明を実施する基地トランシーバー局の構成図である。
【図9】 図8の基地トランシーバー局のコンポーネントによって行われる動作を説明するフローチャートである。
【図10】 図8の基地トランシーバー局におけるアップリンク処理動作を説明するフローチャートである。
【図11】 本発明を実施する移動局の構成図である。
【図12】 図11の移動局によって行われる動作を説明するフローチャートである。
【図13】 移動局が図12のフローチャートに従って動作するときに基地トランシーバー局によって行われる動作を説明するフローチャートである。
【図14】 本発明を実施する基地局コントローラの構成図である。
【図15】 図14の基地局コントローラにおけるダウンリンク処理動作を説明するフローチャートである。
Claims (37)
- 移動局と、
夫々が前記移動局からアップリンク信号を受信する複数の基地トランシーバー局と、
前記基地トランシーバー局に接続され、該基地トランシーバー局からアップリンク信号を受信する基地局コントローラ手段と、
を有するセルラー移動通信ネットワークであって、
該ネットワークの該基地トランシーバー局の2局以上が関連するハンドオフ動作中に、ハンドオフ動作に関連した基地トランシーバー局の中で受信したアップリンク信号を前記基地局コントローラ手段へ転送すべき、ネットワーク又は信号の状態と無関係の基地トランシーバー局の部分集合をアルゴリズムを用いて選択するよう動作可能である基地トランシーバー局選択手段を更に有し、
ハンドオフ動作に関連した該基地トランシーバー局の中の少なくとも1局は、このハンドオフ動作に関連しているときに、該基地トランシーバー局の部分集合に基づいて、前記移動局から受信したアップリンク信号を前記基地局コントローラ手段へ転送すべきか否かを決定するよう動作可能であるハンドオフ制御手段を有する、
セルラー移動通信ネットワーク。 - ハンドオフ動作に関連した各基地トランシーバー局は、ハンドオフ制御手段を具備する、請求項1記載のセルラー移動通信ネットワーク。
- 前記基地トランシーバー局選択手段は、新しい部分集合が要求されたとき、内部的なタイミングを調和させるために使用するタイミング標識が与えられる、請求項1又は2記載のセルラー移動通信ネットワーク。
- 前記基地トランシーバー局選択手段は各基地トランシーバー局に設けられ、
各基地トランシーバー局選択手段は、部分集合が要求されたとき、同一の該基地トランシーバー局の部分集合を生成するよう調和する、請求項1乃至3のうちいずれか一項記載のセルラー移動通信ネットワーク。 - 前記基地トランシーバー局選択手段は各基地トランシーバー局に設けられ、
各基地トランシーバー局選択手段は、部分集合が要求されたとき、同一の該基地トランシーバー局の部分集合を生成するよう調和し、
前記タイミング標識は、ハンドオフ動作に関連した基地トランシーバー局へ移動局によって送信されたアップリンク信号に含まれ、該各基地トランシーバー局の該基地トランシーバー局選択手段の動作を調和する際に使用される、請求項3記載のセルラー移動通信ネットワーク。 - 前記基地トランシーバー局選択手段は移動局に設けられ、
前記移動局は、部分集合をあらわす部分集合メッセージを、ハンドオフ動作に関連した各基地トランシーバー局へ通知するよう動作可能であるハンドオフ制御手段を更に具備する、請求項1乃至3のうちいずれか一項記載のセルラー移動通信ネットワーク。 - 該アルゴリズムは、基地トランシーバー局のランダムな部分集合を選択する擬似乱数アルゴリズムに基づいている、請求項1記載のセルラー移動通信ネットワーク。
- 該アルゴリズムは、ハンドオフに関連した基地トランシーバー局の部分集合の中を系統的に巡回する、請求項1記載のセルラー移動通信ネットワーク。
- 新しい部分集合はアップリンク信号毎に選択される、請求項1乃至8のうちいずれか一項記載のセルラー移動通信ネットワーク。
- 新しい部分集合は所定の間隔で選択される、請求項1乃至8のうちいずれか一項記載のセルラー移動通信ネットワーク。
- ハンドオフ動作に関連した基地トランシーバー局によって受信されたアップリンク信号から計算された信号測定量の時間的変化が所定の閾値を超えるか否かを判定するアップリンク判定手段を更に有し、
基地トランシーバー局選択手段は、前記アップリンク信号から計算された信号測定量の時間的変化が所定の閾値を越えるとの前記アップリンク判定手段による判定に応じて、前記アップリンク信号を前記基地局コントローラ手段へ転送すべき、ネットワーク又は信号の状態と無関係の基地トランシーバー局の部分集合をアルゴリズムを用いて選択し、
前記ハンドオフ制御手段は、前記アップリンク信号から計算された信号測定量の時間的変化が所定の閾値を越えるとの前記アップリンク判定手段による判定に応じて、前記基地トランシーバー局の部分集合に基づいて、前記移動局から受信したアップリンク信号を前記基地局コントローラ手段へ転送すべきと決定する請求項1乃至10のうちいずれか一項記載のセルラー移動通信ネットワーク。 - 前記信号測定量は、予測アップリンク信号強度と受信アップリンク信号強度の差の絶対値の時間平均である、請求項11記載のセルラー移動通信ネットワーク。
- ハンドオフ動作に関連した基地トランシーバー局から移動局によって受信されたダウンリンク信号から計算された信号測定量の時間的変化が所定の閾値を超えるか否かを判定するダウンリンク判定手段を更に有し、
基地トランシーバー局選択手段は、前記ダウンリンク信号から計算された信号測定量の時間的変化が所定の閾値を越えるとの前記ダウンリンク判定手段による判定に応じて、前記ダウンリンク信号を前記基地局コントローラ手段へ転送すべき、ネットワーク又は信号の状態と無関係の基地トランシーバー局の部分集合をアルゴリズムを用いて選択し、
前記ハンドオフ制御手段は、前記ダウンリンク信号から計算された信号測定量の時間的変化が所定の閾値を越えるとの前記ダウンリンク判定手段による判定に応じて、前記基地トランシーバー局の部分集合に基づいて、前記ダウンリンク信号を前記基地局コントローラ手段へ転送すべきと決定する請求項1乃至12のうちいずれか一項記載のセルラー移動通信ネットワーク。 - 前記信号測定量は、予測ダウンリンク信号強度と受信ダウンリンク信号強度の差の絶対値の時間平均である、請求項13記載のセルラー移動通信ネットワーク。
- 前記アップリンク判定手段はネットワークの前記移動局に設けられている、請求項13記載のセルラー移動通信ネットワーク。
- 前記アップリンク判定手段はネットワークの前記基地トランシーバー局に設けられている、請求項13記載のセルラー移動通信ネットワーク。
- 前記ネットワークは符号分割多元接続ネットワークであり、
ハンドオフ動作はソフトハンドオフ動作である、請求項1乃至16のうちいずれか一項記載のセルラー移動通信ネットワーク。 - アップリンク信号をネットワークの基地トランシーバー局へ送信する送信手段と、
前記ネットワークの前記基地トランシーバー局の2局以上が関連するハンドオフ動作中に、前記移動局から信号が受信されたときにアップリンク信号を前記ネットワークの基地局コントローラ手段へ転送すべき、ネットワーク又は信号の状態と無関係の基地トランシーバー局の部分集合をアルゴリズムを用いて選択するよう動作可能である基地トランシーバー局選択手段と、
前記送信手段に接続され、ハンドオフ動作中に、前記送信手段に該基地トランシーバー局の部分集合を示す部分集合メッセージを一つ以上の該アップリンク信号に含ませるよう動作可能であるハンドオフ制御手段と、
を具備する、セルラー移動通信ネットワークにおいて使用される移動局。 - セルラー移動通信ネットワークにおいて使用される基地トランシーバー局であって、
ネットワークの移動局からアップリンク信号を受信する受信手段と、
該基地トランシーバー局がハンドオフ動作に関連しているとき、ネットワークの基地トランシーバー選択手段によってアルゴリズムを用いて選択された、ネットワーク又は信号の状態と無関係の基地トランシーバー局の部分集合に基づいて、前記移動局から受信されたアップリンク信号を、前記ネットワークの基地局コントローラ手段へ転送すべきか否かを決定するよう動作可能であるハンドオフ制御手段と、
を具備する、セルラー移動通信ネットワークにおいて使用される基地トランシーバー局。 - 前記基地トランシーバー選択手段が設けられている請求項19記載の基地トランシーバー局。
- 前記基地トランシーバー選択手段が外部に設けられている請求項19記載の基地トランシーバー局。
- セルラー移動通信ネットワークにおいて使用されるハンドオフ制御方法であって、
ネットワークの2局以上の基地トランシーバー局が関連するハンドオフ動作が実行されるとき、前記ネットワークの基地トランシーバー局選択手段は、前記ネットワークの移動局から受信されたアップリンク信号を、前記ネットワークの基地局コントローラへ転送すべき、ネットワーク又は信号の状態と無関係の基地トランシーバー局を示す基地トランシーバー局の部分集合をアルゴリズムを用いて選択し、
複数の基地トランシーバー局の中で、該部分集合は検査され、前記移動局から受信されたアップリンク信号を、前記ネットワークの前記基地局コントローラへ転送すべきか否かが決定される方法。 - 移動局と、
夫々が該移動局へダウンリンク信号を送信する複数の基地トランシーバー局と、
該基地トランシーバー局に接続され、該基地トランシーバー局へダウンリンク信号を供給する基地局コントローラ手段と、
を有するセルラー移動通信ネットワークであって、
該基地局コントローラ手段は、
ネットワークの該基地トランシーバー局の2局以上が関連したハンドオフ動作中に、ハンドオフ動作に関連した基地トランシーバー局の中で該ダウンリンク信号を前記移動局へ転送すべき、ネットワーク又は信号の状態と無関係の基地トランシーバー局の部分集合をアルゴリズムを用いて選択するよう動作可能である基地トランシーバー局選択手段と、
同じハンドオフ動作中に、前記ダウンリンク信号を該基地トランシーバー局の部分集合だけに供給するよう動作可能であるハンドオフ制御手段と、
を具備する、セルラー移動通信ネットワーク。 - 該アルゴリズムは、基地トランシーバー局のランダムな部分集合を選択する擬似乱数アルゴリズムに基づいている、請求項23記載のセルラー移動通信ネットワーク。
- 該アルゴリズムは、ハンドオフに関連した基地トランシーバー局の部分集合の中を系統的に巡回する、請求項23記載のセルラー移動通信ネットワーク。
- 新しい部分集合はアップリンク信号毎に選択される、請求項23乃至25のうちいずれか一項記載のセルラー移動通信ネットワーク。
- 新しい部分集合は所定の間隔で選択される、請求項23乃至25のうちいずれか一項記載のセルラー移動通信ネットワーク。
- 前記基地トランシーバー局選択手段は、新しい部分集合が要求されたとき、内部的なタイミングを調和させるために使用するタイミング標識が与えられる、請求項23乃至27のうちいずれか一項記載のセルラー移動通信ネットワーク。
- ハンドオフ動作に関連した基地トランシーバー局によって前記移動局から受信されたアップリンク信号から計算された信号測定量の時間的変化が所定の閾値を超えるか否かを判定するアップリンク判定手段を更に有し、
前記基地トランシーバー局選択手段は、前記アップリンク信号から計算された信号測定量の時間的変化が所定の閾値を超えるとのアップリンク判定手段による判定に応じて、ネットワーク又は信号の状態と無関係の基地トランシーバー局の部分集合をアルゴリズムを用いて選択し、
前記ハンドオフ制御手段は、前記アップリンク信号から計算された信号測定量の時間的変化が所定の閾値を超えるとのアップリンク判定手段による判定に応じて、前記アップリンク信号を該基地トランシーバー局の部分集合だけに供給する請求項23乃至28のうちいずれか一項記載のセルラー移動通信ネットワーク。 - 前記信号測定量は、予測アップリンク信号強度と受信アップリンク信号強度の差の絶対値の時間平均である、請求項29記載のセルラー移動通信ネットワーク。
- ハンドオフ動作に関連した基地トランシーバー局から移動局によって受信されたダウンリンク信号から計算された信号測定量の時間的変化が所定の閾値を超えるか否かを判定するダウンリンク判定手段を更に有し、
前記基地トランシーバー局選択手段は、前記ダウンリンク信号から計算された信号測定量の時間的変化が所定の閾値を超えるとのダウンリンク判定手段による判定に応じて、ネットワーク又は信号の状態と無関係の基地トランシーバー局の部分集合をアルゴリズムを用いて選択し、
前記ハンドオフ制御手段は、前記ダウンリンク信号から計算された信号測定量の時間的変化が所定の閾値を超えるとのダウンリンク判定手段による判定に応じて、前記ダウンリンク信号を該基地トランシーバー局の部分集合だけに供給する請求項23乃至30のうちいずれか一項記載のセルラー移動通信ネットワーク。 - 前記信号測定量は、予測ダウンリンク信号強度と受信ダウンリンク信号強度の差の絶対値の時間平均である、請求項31記載のセルラー移動通信ネットワーク。
- 前記アップリンク判定手段はネットワークの前記移動局に設けられている、請求項29記載のセルラー移動通信ネットワーク。
- 前記アップリンク判定手段はネットワークの前記基地トランシーバー局に設けられている、請求項29記載のセルラー移動通信ネットワーク。
- 前記ネットワークは符号分割多元接続ネットワークであり、
ハンドオフ動作はソフトハンドオフ動作である、請求項23乃至34のうちいずれか一項記載のセルラー移動通信ネットワーク。 - セルラー移動通信ネットワークにおいてダウンリンク信号をネットワークの複数の基地トランシーバー局へ供給するため使用される基地局コントローラであって、
前記ネットワークの該複数の基地トランシーバー局の2局以上が関連したハンドオフ動作中に、前記基地局コントローラから信号が受信されたときに該ダウンリンク信号を前記ネットワークの移動局へ送信すべき、ネットワーク又は信号の状態と無関係の基地トランシーバー局を示す基地トランシーバー局の部分集合をアルゴリズムを用いて選択するよう動作可能である基地トランシーバー局選択手段と、
同じハンドオフ動作中に、該ダウンリンク信号を該基地トランシーバー局の部分集合に含まれる基地トランシーバー局だけに供給するよう動作可能であるハンドオフ制御手段と、
を具備する基地局コントローラ。 - セルラー移動通信ネットワークにおいて使用されるハンドオフ制御方法であって、
ネットワークの2局以上の基地トランシーバー局が関連するハンドオフ動作が実行されるとき、前記ネットワークの基地局コントローラ手段は、ダウンリンク信号を、前記ネットワークの基地トランシーバー局選択手段によってアルゴリズムを用いて選択されているこのハンドオフ動作に関連した、ネットワーク又は信号の状態と無関係の基地トランシーバー局の部分集合だけに供給することに決定する方法。
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