JP4491463B2 - 宇宙ベースの通信と地上の無線端末の通信との間でハンドオーバするため及び潜在的な干渉を減らすために無線端末において地上で再利用された衛星周波数をモニタするためのシステム及び方法 - Google Patents

Description

［関連出願との相互参照］
本願は、２００３年５月１６日に出願した「Systems and Methods for Handover Between Space Based and Terrestrial Radioterminal Communications, and for Monitoring Terrestrially Reused Satellite Frequencies at a Radioterminal to Reduce Potential Interference」という名称の、暫定出願第６０／４７０，９９２号に対する利点を請求する。その開示内容は、参照することによってあたかも本願に完全に記載されているように全体として本願に組み込まれる。

［技術分野］
本発明は無線端末通信のシステム及び方法に関し、さらに詳細には、地上携帯電話及び衛星携帯電話の無線端末通信のシステム及び方法に関する。

衛星無線端末通信のシステム及び方法は、補助的な地上ネットワークの中で衛星周波数を地上波的に再利用することができる。そのようなシステム及び方法は、例えば、２００３年４月１７日に公開されたKarabinisらへの「Additional Systems and Methods for Monitoring Terrestrially Reused Satellite Frequencies to Reduce Potential Interference」という名称の米国特許出願第２００３／００７３４３６号の中で説明されている。その開示内容は、参照することによってあたかも本願に完全に記載されているように全体として本願に組み込まれる。この公開された特許出願の中で説明されたように、衛星無線端末システムには、衛星及び複数の補助的な地上の構成要素（ＡＴＣ）を含む補助的な地上ネットワーク（ＡＴＮ）などの宇宙ベースの構成要素が含まれる。この宇宙ベースの構成要素は、無線端末と無線通信するように構成され、衛星無線端末の周波数帯域に対する衛星電波のフットプリントの中で「無線電話」とも呼ばれる。補助的な地上ネットワークは、少なくとも幾つかの衛星無線端末の周波数帯域に対する衛星電波のフットプリントの中で無線端末と無線通信するように構成され、これにより少なくとも幾つかの衛星無線端末の周波数帯域を地上で再利用する。

衛星周波数を地上で再利用する衛星無線端末通信のシステム及び方法は、Karabinisへの「Systems and Methods for Terrestrial Reuse of Cellular Satellite Frequency Spectrum」という名称の米国特許第６，６８４，０５７号、及びKarabinisへの「Systems and Methods for Terrestrial Reuse of Cellular Satellite Frequency Spectrum」という名称の公開された米国特許出願第２００３／００５４７６０号、Karabinisへの「Spatial Guardbands for Terrestrial Reuse of Satellite Frequencies」という名称の米国特許出願第２００３／００５４７６１号、Karabinisらへの「Systems and Methods for Monitoring Terrestrially Reused Satellite Frequencies to Reduce Potential Interference」という名称の米国特許出願第２００３／００５４８１４号、Karabinisへの「Multi-Band/Multi-Mode Satellite Radiotelephone Communications Systems and Methods」という名称の米国特許出願第２００３／００５４７６２号、Karabinisへの「Wireless Communications Systems and Methods Using Satellite-Linked Remote Terminal Interface Subsystems」という名称の米国特許出願第２００３／０１５３２６７号、Karabinisへの「Systems and Methods for Reducing Satellite Feeder Link Bandwidth/Carriers In Cellular Satellite Systems」という名称の米国特許出願第２００３／０２２４７８５号、Karabinisらへの「Coordinated Satellite-Terrestrial Frequency Reuse」という名称の米国特許出願第２００２／００４１５７５号、Karabinisらへの「Integrated or Autonomous System and Method of Satellite-Terrestrial Frequency Reuse Using Signal Attenuation and/or Blockage, Dynamic Assignment of Frequencies and/or Hysteresis」という名称の米国特許出願第２００２／００９０９４２号、Karabinisらへの「Space-Based Network Architectures for Satellite Radiotelephone Systems」という名称の米国特許出願第２００３／００６８９７８号、Karabinisへの「Filters for Combined Radiotelephone/GPS Terminals」という名称の米国特許出願第２００３／０１４３９４９号、Karabinisへの「Staggered Sectorization for Terrestrial Reuse of Satellite Frequencies」という名称の米国特許出願第２００３／０１５３３０８号、及びKarabinisへの「Methods and Systems for Modifying Satellite Antenna Cell Patterns In Response to Terrestrial Reuse of Satellite Frequencies」という名称の米国特許出願第２００３／００５４８１５号の中でも説明されている。これらの全ては、本出願の譲受人に譲渡されており、これら全ての開示内容は、参照することによってあたかも本願に完全に記載されているように全体として本願に組み込まれる。

衛星周波数の地上での再利用は、米国連邦通信委員会（ＦＣＣ）によって最近許可された。２００３年２月１０日に公開された、REPORT AND ORDER AND NOTICE OF PROPOSED RULEMAKING, FCC 03-15, Flexibility for Delivery of Communications by Mobile Satellite Service Providers in the 2 GHz Band, the L-Band, and the 1.6/2.4 Bands, IB Docket No. 01-185, Adopted: January 29, 2003、を参照されたい。この文書を以後「ＦＣＣ指令」と呼ぶ。Ｌ−帯域ＡＴＣは、室内の透過を実現するため、また無線端末が信号を減衰させる構造体の外部に放射しているときに閉ループの電力制御を用いて等価等方放射電力（Effective Isotropic Radiated Power）（ＥＩＲＰ）を抑制するために、そのサービス領域の周辺部で１８ｄＢのリンクマージンを維持すべきであると、ＦＣＣ指令は規定している。

従来のアップリンク電力制御技術は、無線端末が信号の減衰が小さい領域で（すなわち、建物の外側で）ＡＴＣと通信している場合、無線端末のＥＩＲＰを最大値以下に著しく減少することができる。このため、ＡＴＣと同じ周波数を使用する衛星システムを干渉する可能性を減少させる又は最小にすることができる。さらに、無線端末が建物などの信号を減衰させる構造体の内側にある場合は、従来のアップリンク電力制御技術は、信号を減衰させる構造体の付加的な透過損失に打ち勝つように、アップリンク送信電力を増加させること及び最大値を得ることさえも可能にする。定義によれば、閉ループの電力制御に関連して信号を減衰させる構造体は、同一チャネル（co-channel）の衛星システムに関連して、干渉信号の抑制の程度をＡＴＣによって提供される返信リンク（アップリンク）のマージン（例えば、１８ｄＢ）に確実にほぼ等しくすることができるため、このことは同一チャネルの衛星に対する干渉の点に関して受け入れることができる。

本発明の幾つかの実施形態は、衛星通信システムの中で無線通信をハンドオーバするための方法及びシステムを提供する。衛星通信システムは、衛星の周波数帯域にわたって衛星電波の受信可能領域の中で無線端末と無線通信するように構成された衛星、及び少なくとも幾つかの衛星の周波数帯域にわたって衛星電波の受信可能領域の中で無線端末と無線通信するように構成された補助的な地上の構成要素を含み、これにより少なくとも幾つかの衛星の周波数帯域を地上で再利用する。本発明の幾つかの実施形態によるハンドオーバのシステム及び方法は、無線端末の送信電力がしきい値を超えかつ受信される衛星信号の品質がしきい値を超える場合、例えこの無線端末が補助的な地上の構成要素と無線通信を行うことができるとしても、無線端末との無線通信を補助的な地上の構成要素から衛星へハンドオーバする。

本発明の別の実施形態では、無線端末との無線通信は、無線端末の送信電力がしきい値を超え、総計した無線端末の干渉が限度を超え、かつ受信された衛星信号の品質がしきい値を超える場合、例えこの無線端末が補助的な地上の構成要素と無線通信を行うことができるとしても、補助的な地上の構成要素から衛星へハンドオーバされる。本発明の別の実施形態では、無線端末との無線通信は、無線端末の送信電力がしきい値を超え、受信された衛星信号の品質がしきい値を超え、かつ無線端末が補助的な地上の構成要素から所定の距離だけ離れている（補助的な地上の構成要素の受信可能領域からの固定した距離又は割合）場合、例えこの無線端末が補助的な地上の構成要素と無線通信を行うことができるとしても、補助的な地上の構成要素から衛星へハンドオーバされる。

本発明のさらに別の実施形態では、無線端末との無線通信は、無線端末の送信電力がしきい値を超え、総計した無線端末の干渉が限度を超え、受信される衛星信号の品質がしきい値を超え、かつ無線端末が補助的な地上の構成要素から所定の距離だけ離れている場合、例えこの無線端末が補助的な地上の構成要素と無線通信を行うことができるとしても、補助的な地上の構成要素から衛星へハンドオーバされる。さらに別の実施形態では、無線端末との無線通信は、補助的な地上の構成要素に対する無線端末の位置には無関係に、無線端末の送信電力がしきい値を超え、総計した無線端末の干渉が限度を超え、かつ受信される衛星信号の品質がしきい値を超える場合、例えこの無線端末が補助的な地上の構成要素と無線通信を行うことができるとしても、補助的な地上の構成要素から衛星へハンドオーバされる。

本発明のさらに別の実施形態では、無線端末は携帯電話／ＰＣＳの基地局と携帯電話／ＰＣＳの受信可能領域の中で無線通信するようにさらに構成される。幾つかのこれらの実施形態では、無線端末の送信電力がしきい値を超え、受信される衛星信号の品質がしきい値以下であり、かつ無線端末が補助的な地上の構成要素から少なくとも所定の距離だけ離れている場合、例えこの無線端末が補助的な地上の構成要素と無線通信を行うことができるとしても、無線端末との無線通信は補助的な地上の構成要素から携帯電話／ＰＣＳの基地局へハンドオーバされる。さらに別の実施形態では、無線端末との無線通信は、無線端末の送信電力がしきい値を超え、受信される衛星信号の品質がしきい値を超え、かつ無線端末が補助的な地上の構成要素から少なくとも所定の距離だけ離れている場合、例えこの無線端末が補助的な地上の構成要素と無線通信を行うことができるとしても、補助的な地上の構成要素から衛星又は携帯電話／ＰＣＳの基地局へハンドオーバされる。

さらに別の実施形態では、無線端末との無線通信は、無線端末の送信電力がしきい値を超え、受信される衛星信号の品質がしきい値以下であり、総計した無線端末の干渉が限度を超え、かつ無線端末が補助的な地上の構成要素から少なくとも所定の距離だけ離れている場合、例えこの無線端末が補助的な地上の構成要素と無線通信を行うことができるとしても、補助的な地上の構成要素から携帯電話／ＰＣＳの基地局へハンドオーバされる。さらに別の実施形態では、無線端末との無線通信は、無線端末の送信電力がしきい値を超え、受信される衛星信号の品質がしきい値を超え、総計した無線端末の干渉が限度を超え、かつ無線端末が補助的な地上の構成要素から少なくとも所定の距離だけ離れている場合、例えこの無線端末が補助的な地上の構成要素と無線通信を行うことができるとしても、補助的な地上の構成要素から携帯電話／ＰＣＳの基地局へハンドオーバされる。

前述したように、ハンドオーバを管理するために使用できる基準の１つは、総計した無線端末の干渉が限度を超えるか否かを決定することである。本発明のいくつかの実施形態では、衛星から無線端末において受信されたダウンリンクの無線放射をモニタすることによって、無線端末の干渉が限度を超えるかどうかについての判断がなされて、これにより少なくとも幾つかの衛星の周波数帯域を地上で再利用することが原因で無線端末のアップリンク放射によって作られる潜在的な干渉を決定する。干渉の可能性をモニタすることに関しては、無線端末自身において実行される。幾つかの実施形態では、衛星から無線端末において受信される放送制御チャネルなどのダウンリンク無線信号の電力はモニタされ、これにより少なくとも幾つかの衛星の周波数帯域を地上で再利用することが原因で無線端末のアップリンク放射によって作られた干渉の可能性を決定する。無線端末でモニタすることは、衛星通信システムの中で無線通信にハンドオーバするための方法とは無関係に、本発明の幾つかの実施形態に基づいて使用することができ、これにより少なくとも幾つかの衛星の周波数帯域を地上で再利用することが原因で無線端末のアップリンク放射によって作られた干渉の可能性を決定することも理解されよう。

本発明の実施形態が示されている添付の図面を参照しながら、本発明をここで以下のように一層完全に説明する。しかしながら、本発明は多くの異なった形態で具体化することができるが、本願に記載された実施形態に限定されると解釈してはならない。むしろ、この開示内容が詳細で完全であり、また発明の範囲を当業者に十分に伝えるように、これらの実施形態が提供される。同じ参照番号は全体を通して同じ要素を指す。

様々な要素を説明するために第１及び第２という用語が本願で使用されるが、これらの用語でこれらの要素を限定してはならないことは理解されよう。これらの用語は、ある要素を他の要素から区別するために使用されているに過ぎない。このため、下記の第１の要素を、本発明の教示から逸脱することなく、第２の要素と呼ぶことができ、同様に、第２の要素を第１の要素と呼ぶことができる。「及び／又は」という用語は、本願で使用される場合は、対応付けられた１つ以上の列挙された項目の幾つかの及び全ての組合せを含む。

本発明の幾つかの実施形態は、無線端末がＡＴＣの受信可能領域の境界及び／又は外側に移動する場合、例え無線端末がＡＴＣの受信可能領域の外縁の近く及び／又は外側に位置している場合でも、ＡＴＣからの信号を受信することを継続することができるという認識から生じている。無線端末がＡＴＣの受信可能領域の境界及び／又は外側に移動すると、従来の電力制御器は、無線端末の電力を最大電力にまで増加することによって、通信リンクのクロージャを維持しようとし、またこのため、無線端末が同一チャネル衛星システムなどの同一チャネルシステムに対して明瞭な又はほぼ明瞭な伝搬経路を用いて通信している場合、そのようなシステムに対する潜在的に増加された干渉を引き起こす可能性がある。本発明の実施形態は、ＡＴＣモードから非ＡＴＣモード（携帯電話、及び／又はＰＣＳ、及び／又は衛星モードなど）へのインテリジェントなハンドオーバを提供して、電力制御方法が同一チャネルシステムに対して干渉を増大させる可能性を低下することができる。

本発明の幾つかの実施形態はまた、同一チャネルの衛星帯域の周波数を放射する無線端末の干渉のポテンシャルは、無線端末において受信される衛星のダウンリンク信号の１つ以上の特性を測定することによって、無線端末自身において測定することができるという認識から生じている。個々の無線端末におけるこれらのダウンリンクの測定値を使用して、１つ以上の衛星周波数において全ての動作中の無線端末の全体が放射する総計した電力を測定することによって、目的の衛星における正味の返信リンク（アップリンク）の干渉ポテンシャルの測定をモニタすることができる。総計した干渉をモニタすることは、前述したような及び／又は他の目的のハンドオーバ技術の一部として使用することができる。

下記の説明では、同一チャネルシステムに対する潜在的な干渉を減少させるために、ＡＴＣモードから非ＡＴＣモードへのインテリジェントなハンドオーバを行うシステム及び方法を最初に説明する。次に、無線端末によって得られたダウンリンクの測定値を介して干渉のポテンシャルをモニタするためのシステム及び方法が説明される。最後に、無線端末におけるモニタリング及び／又は衛星などのシステムの他の場所におけるモニタリングを組み込むインテリジェントなハンドオーバを行うためのシステム及び方法が説明される。

無線端末の送信電力及び受信された衛星信号に基づいたハンドオーバ
従来の方法では、アップリンク（返信リンク）の電力制御は、開ループ及び／又は閉ループによる方法の組合せに基づいている。開ループの電力制御では、無線端末は送信電力レベルを評価する。その方法は基地のトランシーバシステム（ＢＴＳ）すなわち基地局においてそれ自身の受信された信号品質をモニタすることによって、望ましい信号品質及び／又は強度を維持する。閉ループの電力制御では、ＢＴＳは（最初は開ループの電力制御によって設定されている）送信電力レベルを調整するように無線端末に勧告する。この電力制御（開ループ及び／又は閉ループ）の形態は、リンクの連結性及び／又は受け入れ可能なリンク品質を維持するために、無線端末のＥＩＲＰを最大にまで増加することができる。

図１は、本発明のいくつかの実施形態によるシステム及び方法の概略図である。図１で示されているように、無線端末１４０は、ＡＴＣ基地局とも呼ばれるＡＴＣ１１２とＡＴＣの受信可能領域１１０の中で衛星の周波数帯域を用いて通信する。ＡＴＣの受信可能領域１１０の外側では、地上の携帯電話／ＰＣＳの周波数帯域を使用する携帯電話／ＰＣＳシステム及び／又は衛星の周波数帯域を使用する衛星１３２によって、通信を継続することができる。図１は、ＡＴＣの受信可能領域１１０の外側（及び場合によっては内側）の携帯電話／ＰＣＳの受信可能領域１２０、及びそれぞれ、携帯電話／ＰＣＳ及び／又はＡＴＣの受信可能領域１２０，１１０外側（及び場合によっては内側）の衛星の受信可能領域１３０を示す。別の実施形態では、携帯電話／ＰＣＳの受信可能領域１２０は存在する必要がない。図１は、無線端末１４０及びＡＴＣの受信可能領域１１０の中からＡＴＣの受信可能領域１１０の外側へ向かう潜在的な無線端末の経路１４２も示す。複数の衛星、受信可能領域、ＡＴＣ、基地局及び／又は無線端末を備えることができることは理解されよう。

図２は、例えば、図１に示す無線端末の経路１４２に沿って、ＡＴＣの受信可能領域（ＡＴＣセル）１１０から携帯電話／ＰＣＳの受信可能領域１２０を通って衛星の受信可能領域１３０まで移動するマルチモード（ＡＴＣ／ＰＣＳ／衛星）の無線端末１４０におけるＡＴＣ、携帯電話／ＰＣＳ及び衛星からの典型的な信号強度を示す。ＡＴＣの信号は、ＡＴＣ環境のビルの密度が高い（都市の中心では一般的である）ために、動作しているＡＴＣのＢＴＳ １１２からの距離の関数として、携帯電話／ＰＣＳ又は衛星の信号よりもより急速に減衰する。減衰は、多重経路及び／又はシャドーイング効果のために単調ではない。携帯電話／ＰＣＳの信号強度は、ビルの密度が高くないと仮定すると、（携帯電話／ＰＣＳの基地局１２２からの）距離の関数としてより遅く減衰する。衛星信号は、周知のルッツの伝搬モデル（Lutz propagation model）による、リシアンのフェージング（Rician fading）及びブロッケージの組合せを有する。図２に示すように、ＡＴＣの受信可能領域１１０の内部では、衛星信号が阻止される時間の百分率は、無線端末がＡＴＣの受信可能領域１１０の外部にいる場合よりも大きい。

無線端末１４０は、それ自身及び／又はＡＴＣ１１２からのサービスのハンドオーバの潜在的な受皿である携帯電話／ＰＣＳ及び／又は衛星などの多の別のサービスの信号品質を定期的にモニタするように構成することができる。信号品質をモニタする多くの技術は当業者には周知であるため、本願では詳細に説明する必要はない。本発明の実施形態によるハンドオーバのシステム及び方法は、次のような認識に基づいている。

すなわち、ＡＴＣモードの無線端末１４０については、アップリンクの電力制御が無線端末の送信電力ＰＴＸを第１のしきい値ＰＴＸ_thよりも大きいレベルに設定しようとしている場合、このとき衛星の受信された信号品質ＳＲＱが第２のしきい値ＳＲＱ_th以上である場合、無線端末は指定されたＡＴＣの受信可能領域の外側、又は無線端末は指定されたＡＴＣの受信可能領域の内側のいずれかに存在し、かつＡＴＣの基地局に対して大きな障害物が存在するが、衛星に対しては比較的はっきりした見通し線が存在する、という認識である。地上の伝搬は一般にＡＴＣのアンテナに対して見通し線を持たないため、「又は」の筋書きは密集した都会の地域では極めて頻繁には発生しないことは認識されよう。それにもかかわらず、この筋書きが発生する可能性がある。

図３は、本発明の第１の実施形態に基づいて、上記の認識によるハンドオーバの動作を説明する。これらの動作は、図１のコントローラ１５０のようなコントローラによって実行することができる。このコントローラ１５０は、衛星、ＡＴＣ、携帯電話及び／又はＰＣＳのシステムの一部、又はそこから少なくとも部分的に独立した部分とすることができる。特に、図３に示すように、ブロック３１０において、無線端末の送信電力ＰＴＸが第１のしきい値ＰＴＳ_thを超えるかどうかについての試験が行われる。この第１のしきい値は、（１つ以上の基準に基づいて）定数又は変数とすることができることは理解されよう。ブロック３１０の試験の結果が否定である場合は、無線端末の送信電力が第１のしきい値よりも小さく、かつ干渉は容認できないレベルでは引き起こされないため、ハンドオーバを行う必要はない。しかしながら、無線端末の送信電力がしきい値を超える場合、すなわちブロック３１０の試験の結果が肯定である場合は、ブロック３２０において、受信された衛星信号の品質の測定値ＳＲＱが第２の（定数又は変数の）しきい値ＳＲＱ_thよりも大きいかどうかについての試験が行われる。大きくない場合は、無線端末１４０はＡＴＣの受信可能領域１１０内のビルの中に存在するか、この場合は無線端末の最大の送信電力さえもが受け入れられる、又は無線端末１４０はＡＴＣの受信可能領域１１０の周辺部の近くにいて、無線端末の送信電力を増加することによって補償しようとしているかのいずれかである。このため、ブロック３３０において、無線端末１４０の位置についての試験が行われる。よく知られているように、無線端末１４０の位置を決定することは、全地球測位システム（ＧＰＳ）及び／又は非ＧＰＳベースの技術を用いて行うことができる。これらの試験は、無線端末１４０によって及び／又は通信システムによって行うことができる。

このため、ブロック３３０において、無線端末１４０が、受信可能領域又はセルの大きさの一定の百分率以内といった動作中のＡＴＣ基地局１１２から所定の距離の中にある場合、「位置は適当か？」に対する答えはハイであり、ハンドオーバを実行する必要はない。無線端末１４０がＡＴＣの受信可能領域１１０内のビルの中にあるため、高電力の送信が容認できないレベルの干渉を作り出さないという含意があるため、ハンドオーバを実行する必要はない。対照的に、ブロック３３０において、無線端末１４０が動作中のＡＴＣの基地局１１２から所定の距離の外側にいる場合、「位置は適当か？」に対する答えはイイエであり、ブロック３５０で携帯電話／ＰＣＳに対するハンドオーバが行われる。ハンドオーバは、無線端末１４０が明瞭で動作中のＡＴＣのセル１１０の周辺部の近く及び／又は外側にあって、リンクのクロージャ及び／又はリンクの品質を維持しようとして高電力を送信しているという仮定のもとで行われる。ブロック３５０において、ブロック３２０の試験に基づいて衛星システムから受信される信号の強度及び／又は品質は比較的低いため、ハンドオーバは衛星システムに対しては行われない。

図３の説明を続けると、ブロック３４０において、受信された衛星信号の品質の測定値がブロック３２０のしきい値よりも大きい場合は、無線端末の位置が適当かどうかについての試験も行われる。この位置が動作中のＡＴＣのＢＴＳ１１２からの所定の距離及び／又はセルの大きさの百分率の中にある場合は、無線端末１４０が適切なＡＴＣのサービス領域の中で動作しているため、ハンドオーバを行う必要はない。他方においては、ブロック３４０で、無線端末が動作中のＡＴＣのＢＴＳ１１２からの所定の距離よりも離れているために、位置が適当でない場合は、無線端末が動作中のＡＴＣとの通信を継続しようとして大きい送信電力を放射していることを意味する。この筋書きでは、ハンドオーバがブロック３６０において衛星１３２に対して又は携帯電話／ＰＣＳシステム１２２に対して実行される。衛星信号の品質がブロック３２０では受け入れられたため、ハンドオーバは衛星に対して行われる。

従って、図３の実施形態は、無線端末がＡＴＣの受信可能領域の周辺部及び／又は外側で動作中のＡＴＣとの通信を継続しようとして高電力で送信している場合、衛星又は携帯電話／ＰＣＳのシステムに対してハンドオーバを行うことができるが、無線端末がＡＴＣのサービス領域の内部に存在して、ビル及び／又は他の信号の障害物のために高電力を送信している場合は、ハンドオーバを行う必要はない。

無線端末が得た測定値による干渉の可能性のモニタリング
上記の公開された米国特許出願公開第２００３／００７３４３６号は、宇宙ベースの構成要素すなわち衛星における無線放射をモニタする多くの技術を説明している。この無線放射は、補助的な地上ネットワーク及び／又は無線端末によって作られ、モニタリングに呼応して補助的な地上ネットワーク及び／又は無線端末によって放射が調整される。これから説明される本発明のいくつかの実施形態では、無線端末の全体によって行われる測定によって、干渉の可能性をモニタすることができる。特に、本発明のいくつかの実施形態によれば、システム自身の衛星からのダウンリンク（送信リンク）の信号上で無線端末が受信した電力は、その無線端末からシステム自身の衛星及び／又は他のシステムの衛星が受信したアップリンクの干渉の尺度として使用することができる。別の方法又はそれらの組合せでは、無線端末は、それ自身以外の衛星のダウンリンク（送信リンク）の信号をモニタすることもできる。

特に、ＡＴＣモードで通信しているそれぞれの無線端末は、自身の衛星放送の制御チャネル（例えば、ＧＭＲ−２の中のＳ−ＢＣＣＨ）の受信した信号電力を、動作中の衛星のスポットビームの中で無線端末が検出したものとして定期的にシステムに報告することができる。この動作中の衛星のスポットビームは、無線端末が置かれている位置を提供するスポットビームである。ハンドオーバの用意ができている状態を維持する標準的な動作として、無線端末は隣接する地上のセル（ＡＴＣ及び／又は携帯電話／ＰＣＳの両方）及び動作中の衛星のスポットビームの信号の強度／品質、並びに場合によっては隣接する衛星のスポットビームの信号の強度／品質を定期的にモニタしている。

システム自身の衛星の放送制御チャネルは、電力制御を受けることなく、固定した電力レベルで放射されている。これは、ＧＳＭ内のＢＣＣＨ及びＧＭＲ−２内のＳ−ＢＣＣＨについても当てはまる。従来は衛星システムのオペレータにとって有効なこの電力レベルに関する知識は、対応する無線端末において受信される電力レベル（従来はネットワークの制御センタに報告されていた）と共に、システム自身の衛星及び任意の他の衛星の両方においてアップリンク時に受信された電力を得るために使用することができる。数理的な関係は、以下の定義に基づいて下記のように示される。
Ｐ_B： 送信リンクの制御チャネル用の自身の衛星の送信電力（アプリオリとして 知られた固定電力）。
Ｇ_{DL os}： 衛星アンテナのゲイン：制御チャネルに加えられたダウンリンク、自
身の衛星（アプリオリとして知られた固定パラメータ）。ＡＴＣ領域に 対する動作中のスポットビーム用アンテナのゲインの変動値は、小さい ため無視できる。
Ｌ_{DL_os}： 無線端末への伝搬経路の損失：ダウンリンク、自身の衛星（未知のパ ラメータ）。
Ｌ_{UL_os}： 無線端末からの伝搬経路の損失：アップリンク、自身の衛星（未知の パ ラメータ）。
Ｆ_os： はっきりした見通し線がある状態でアップリンク時の経路−損失を得るための、 ダウンリンク時の経路−損失に対する周波数に依存する調整（アプリオ リとして周知）。多重経路の状態では、アップリンク及びダウンリンク の損失は、付加的な時間の分散に依存する構成要素（time dispersion dependent component）も有する。ここで、総計平均のベースでは、こ の相違はゼロであると仮定されている。
Ｌ_{UL_vs}： 無線端末からの伝搬経路の損失：アップリンク、別の衛星（未知のパラ メータ）。
Ｖ： 別の衛星に対する経路−損失を得るために、自身の衛星に対するアッ プリンク時の経路−損失を調整すること（２つの衛星に対する伝搬経路 の形状に基づく、周知のアプリオリ）。
Ｐ_MRx： ＡＴＣモードにおける無線端末の受信電力（可変の電力であり、移動端 末に対して周知であり、またＡＴＣのネットワーク制御センタに従来の 電力制御手順の一部として報告される）。
Ｐ_MTx： ＡＴＣモードにおける無線端末の送信電力（可変のパラメータであり、 ＡＴＣのネットワーク制御センタに対するアップリンク時の電力制御工 程の副産物として知られている）。
Ｇ_M： 総計平均のベースではアプリオリとして知られ、全て又は幾つかの方 向に対して平均化され、またアップリンク及びダウンリンクに対してし 同一であると仮定される無線端末のアンテナのゲインである。
Ｇ_{UL_os_sbn}： 衛星アンテナのゲイン：アップリンク、自身の衛星、スポットビーム＃ ｎ。
Ｇ_{UL_vs_sbm}： 衛星アンテナのゲイン：アップリンク、別の衛星、スポットビーム＃ ｍ。
Ｐ_{int_os}： スポットビーム＃ｎにおける自身の衛星に対するアップリンク時のＡＴＣ の干渉。
Ｐ_{int_vs}： スポットビーム＃ｍにおける別の衛星に対するアップリンク時のＡＴＣの 干渉。

上記の定義に基づいて、下記の等式が成り立つ。
Ｐ_{int_os}＝Ｐ_MTx＋Ｇ_M−Ｌ_{UL_os}＋Ｇ_{UL_os_sbn}；
ここで、Ｌ_{UL_os}≧０ｄＢ （１．１）
Ｌ_{UL_os}＝Ｌ_{DL_os}＋Ｆ_os （１．２）
Ｌ_{DL_os}＝Ｐ_B＋Ｇ_{DL_os}−Ｇ_M−Ｐ_MRx （１．３）

上記の式（１．１）〜（１．３）を組み合わせると、次の式が生じる。
Ｐ_{int_os}＝Ｐ_MTx−（Ｐ_B＋Ｇ_{DL_os}）＋Ｐ_MRx−Ｆ_os＋Ｇ_{UL_os_sbn} （１）

同様に、任意の別の衛星に対して、下記の等式が成り立つ。
Ｐ_{int_vs}＝Ｐ_MTx＋Ｇ_M−Ｌ_{UL_vs}＋Ｇ_{UL_vs_sbm} （２．１）
Ｌ_{UL_vs}＝Ｌ_{UL_os}＋Ｖ （２．２）
Ｌ_{UL_os}＝Ｌ_{DL_os}＋Ｆ_os （２．３）
Ｌ_{DL_os}＝Ｐ_B＋Ｇ_{DL_os}−Ｇ_M−Ｐ_MRx （２．４）

上記の式（２．１）〜（２．４）を組み合わせると、次の式が生じる。
Ｐ_{int_vs}＝Ｐ_MTx−（Ｐ_B＋Ｇ_{DL_os}）＋Ｐ_MRx−Ｖ＋Ｇ_{UL_vs_sbm} （２）

式（１）及び（２）において、右手側の全てのパラメータは、アプリオリとして周知であるか又はリアルタイムで又はほぼリアルタイムでネットワーク管理センタにとって利用可能であるかのいずれかである。

このため、図５に示すように、本発明のいくつかの実施形態によれば、各ＡＴＣの動作中の無線端末からの（ブロック５１０）、またこのためＡＴＣの動作中の無線端末の集団からの任意の望ましいビームスプリットにおいて、システム自身の衛星及び／又は他の衛星に対する潜在的なアップリンクの干渉電力を推定することができる（ブロック５２０）。各アップリンクのチャネルに対する各無線端末の干渉電力の寄与を集めることができる（ブロック５３０）。これにより、チャネル当たり及び／又は搬送波ベース当たりのネットワーク全体の、集団の、同一チャネルの干渉電力を測定することができる。このことは、上記の公開された米国特許出願の中で説明されたように、干渉規制の要求事項（regulatory interference requirement）がＡＴＮによって満たされている、及び／又はＡＴＮ及び／又は無線端末によって放射を調整するために使用される（ブロック５４０）ことを検証することに対して適用できる。

モニタリングが付いたハンドオーバ
図４は、本発明のいくつかの実施形態に基づいて、ＡＴＣの干渉の総計をモニタすることを考慮に入れるハンドオーバの動作を説明する。これらの動作は、図１のコントローラ１５０のようなコントローラによって実行することができ、このコントローラは衛星、ＡＴＣ、携帯電話及び／又はＰＣＳのシステムの一部とする、又は少なくとも部分的にそれらから独立することができる。上記の公開された米国特許出願第２００３／００７３４３６号の中で説明されたモニタリング技術を、直前の段落の中で説明されたモニタリング技術及び／又は任意の他のモニタリング技術に加えて又はその代わりに使用できることは、当業者は理解されよう。

特に、図４を参照すると、ブロック３１０において、図３に関連して説明されたように、無線端末の送信電力がしきい値よりも大きいかどうかについての試験が最初に実行される。大きい場合はブロック４１０において、例えば、前述したモニタリング技術及び／又は上記の公開された米国特許出願第２００３／００７３４３６号の中で説明された技術を用いて、総計した干渉が限界を超えているかどうかについての試験が行われる。総計した干渉が限界を超えている場合は、ブロック３３０において、図３のブロック３３０及び／又は３４０に関連して説明したように、無線端末の位置が適当かどうかについての試験が行われる。

このため、電力制御の機能が、無線端末の送信電力がレベルＰＴＸ_th以上であることを要求する場合（ブロック３１０）、このレベルは無線端末の屋外（障害物なし）という状態での基準の送信電力レベルに相当するが、（Ａ）総計した干渉が限界を超えるかどうか（ブロック４１０）、及び（Ｂ）無線端末がＡＴＣの受信可能領域の中にいるかどうか（ブロック３３０）についての判断が行われる。

別のサービス（携帯電話／ＰＣＳ及び／又は衛星）に対するハンドオーバは、４２０で選択可能な少なくとも２つの代わりのハンドオーバの方針４３０に基づいて行われる。ハンドオーバの方針の選択は、ブール表記を用いて次のように説明される取締規則又は別の基準に基づいて、ネットワークの司令センタによって行われる。
方針＃１：総計した干渉の限度が超えられ、かつ無線端末がＡＴＣの受信可能領域の内部に存在しない場合は、別のサービスへのハンドオーバが行われる。
方針＃２：総計した干渉の限度が超えられる場合、無線端末の位置には無関係に、別のサービスへのハンドオーバが行われる。

方針＃１は、総計した干渉が限度を超える可能性を減らす又は防ぐために、ＡＴＣの受信可能領域の外側にいる無線端末のハンドオーバをＡＴＣの受信可能領域の内側の無線端末に対して優先している。方針＃２は、一旦総計した干渉の限度が超えられると、全ての無線端末をそれらの位置には無関係に平等に処理している。

再度、図４に戻ると、別のシステムへのハンドオーバは、前述したように、ブロック３２０での試験に基づいて進行する。より詳細には、受信された衛星信号の品質の測定値がしきい値よりも大きい場合、ブロック３６０において、衛星及び／又は携帯電話／ＰＣＳのいずれかのサービスに対して転送が実行される。この受信された衛星信号の品質がしきい値よりも小さい場合は、ブロック３５０において、携帯電話／ＰＣＳのシステムに対して転送が行われる。

図面及び明細書の中で、本発明の実施形態を開示してきた。特定の用語が使用されるが、それらの用語は一般的で説明のためのみに使用されたものであり、限定する目的で使用したのではない。本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲において述べる。

本発明の種々の実施形態による無線通信をハンドオーバするためのシステム及び方法の概略図である。 本発明の種々の実施形態によるマルチモードの無線端末において受信された具体例としての信号強度を図式的に示す図である。 本発明の種々の実施形態によるハンドオーバを提供するように実行することができる動作のフローチャートである。 本発明の種々の実施形態に基づいて、干渉をモニタすることに加えてハンドオーバを提供するように実行することができる動作のフローチャートである。 本発明の種々の実施形態に基づいて、衛星通信システム内で干渉をモニタするように実行することができる動作のフローチャートである。

Claims (24)

1. 衛星の周波数帯域にわたって衛星電波の受信可能領域の中で無線端末と無線通信するように構成された衛星と、少なくとも幾つかの前記衛星の周波数帯域にわたって前記衛星電波の受信可能領域の中で無線端末と無線通信するように構成された補助的な地上の構成要素とを含み、これにより少なくとも幾つかの前記衛星の周波数帯域を地上で再利用する衛星通信システムにおいて無線通信をハンドオーバする方法であって、
   前記無線端末の送信電力がしきい値を超えかつ受信される衛星信号の品質がしきい値を超える場合、例え前記無線端末が前記補助的な地上の構成要素と無線通信を行うことができるとしても、前記無線端末との無線通信を補助的な地上の構成要素から衛星へハンドオーバする動作を含む、ことを特徴とする方法。
2. 前記ハンドオーバする動作が、前記無線端末の送信電力がしきい値を超え、総計した無線端末の干渉が限度を超え、かつ前記受信された衛星信号の品質がしきい値を超える場合、例え前記無線端末が前記補助的な地上の構成要素と無線通信を行うことができるとしても、前記無線端末との無線通信を前記補助的な地上の構成要素から前記衛星へハンドオーバする動作を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記ハンドオーバする動作が、前記無線端末の送信電力がしきい値を超え、前記受信された衛星信号の品質がしきい値を超え、かつ前記無線端末が補助的な地上の構成要素から少なくとも所定の距離だけ離れている場合、例え前記無線端末が前記補助的な地上の構成要素と無線通信を行うことができるとしても、前記無線端末との無線通信を前記補助的な地上の構成要素から前記衛星へハンドオーバする動作を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記無線端末が携帯電話／ＰＣＳの基地局と携帯電話／ＰＣＳの受信可能領域の中で無線通信するようにさらに構成され、前記ハンドオーバする動作が、前記無線端末の送信電力がしきい値を超え、前記受信された衛星信号の品質がしきい値以下であり、かつ前記無線端末が前記補助的な地上の構成要素から少なくとも所定の距離だけ離れている場合、例え前記無線端末が前記補助的な地上の構成要素と無線通信を行うことができるとしても、前記無線端末との無線通信を前記補助的な地上の構成要素から前記携帯電話／ＰＣＳの基地局へハンドオーバする動作をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記無線端末が携帯電話／ＰＣＳの基地局と前記携帯電話／ＰＣＳの受信可能領域の中で無線通信するようにさらに構成され、前記ハンドオーバする動作が、前記無線端末の送信電力がしきい値を超え、前記受信された衛星信号の品質がしきい値を超え、かつ前記無線端末が前記補助的な地上の構成要素から少なくとも所定の距離だけ離れている場合、例え前記無線端末が前記補助的な地上の構成要素と無線通信を行うことができるとしても、前記無線端末との無線通信を前記補助的な地上の構成要素から前記衛星及び／又は前記携帯電話／ＰＣＳの基地局へハンドオーバする動作をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記ハンドオーバする動作が、前記無線端末の送信電力がしきい値を超え、総計した無線端末の干渉が限度を超え、前記受信された衛星信号の品質がしきい値を超え、かつ前記無線端末が前記補助的な地上の構成要素から少なくとも所定の距離だけ離れている場合、例え前記無線端末が前記補助的な地上の構成要素と無線通信を行うことができるとしても、前記無線端末との無線通信を前記補助的な地上の構成要素から前記衛星へハンドオーバする動作を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 前記ハンドオーバする動作が、前記補助的な地上の構成要素に対する前記無線端末の位置には無関係に、前記無線端末の送信電力がしきい値を超え、総計した無線端末の干渉が限度を超え、かつ前記受信された衛星信号の品質がしきい値を超える場合、例え前記無線端末が前記補助的な地上の構成要素と無線通信を行うことができるとしても、前記無線端末との無線通信を前記補助的な地上の構成要素から前記衛星へハンドオーバする動作を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 前記無線端末が携帯電話／ＰＣＳの基地局と前記携帯電話／ＰＣＳの受信可能領域の中で無線通信するようにさらに構成され、前記ハンドオーバする動作が、前記無線端末の送信電力がしきい値を超え、前記受信された衛星信号の品質がしきい値より小さく、総計した無線端末の干渉が限度を超え、かつ前記無線端末が前記補助的な地上の構成要素から少なくとも所定の距離だけ離れている場合、例え前記無線端末が前記補助的な地上の構成要素と無線通信を行うことができるとしても、前記無線端末との無線通信を前記補助的な地上の構成要素から前記携帯電話／ＰＣＳの基地局へハンドオーバする動作をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. 前記無線端末が携帯電話／ＰＣＳの基地局と前記携帯電話／ＰＣＳの受信可能領域の中で無線通信するようにさらに構成され、前記ハンドオーバする動作が、前記無線端末の送信電力がしきい値を超え、前記受信された衛星信号の品質がしきい値を超え、総計した無線端末の干渉が限度を超え、かつ前記無線端末が前記補助的な地上の構成要素から少なくとも所定の距離だけ離れている場合、例え前記無線端末が前記補助的な地上の構成要素と無線通信を行うことができるとしても、前記無線端末との無線通信を前記補助的な地上の構成要素から前記衛星及び／又は前記携帯電話／ＰＣＳの基地局へハンドオーバする動作をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
10. 前記無線端末が、前記無線端末において受信された衛星からのダウンリンクの無線放射をモニタすることによって、前記無線端末の干渉が限度を超えるかどうかを判断するように構成されて、これにより少なくとも幾つかの衛星の周波数帯域を地上で再利用することが原因で前記無線端末のアップリンク放射によって作られる潜在的な干渉を決定することを特徴とする請求項２に記載の方法。
11. 前記モニタリングが衛星から前記無線端末において受信されたダウンリンクの無線信号の電力をモニタする動作を含み、これにより少なくとも幾つかの衛星の周波数帯域を地上で再利用することが原因で前記無線端末のアップリンク放射によって作られる潜在的な干渉を決定することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 前記ダウンリンクの無線信号が放送制御チャネル信号を含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 衛星の周波数帯域にわたって衛星電波の受信可能領域の中で無線端末と無線通信するように構成された衛星と、
    少なくとも幾つかの前記衛星の周波数帯域にわたって前記衛星電波の受信可能領域の中で無線端末と無線通信するように構成され、これにより少なくとも幾つかの前記衛星の周波数帯域を地上で再利用する補助的な地上の構成要素と、
    前記無線端末の送信電力がしきい値を超えかつ受信される衛星信号の品質がしきい値を超える場合、例え前記無線端末が前記補助的な地上の構成要素と無線通信を行うことができるとしても、前記無線端末との無線通信を補助的な地上の構成要素から衛星へハンドオーバするように構成されるコントローラと、
    を備えることを特徴とする無線通信システム。
14. 前記コントローラが、前記無線端末の送信電力がしきい値を超え、総計した無線端末の干渉が限度を超え、かつ前記受信された衛星信号の品質がしきい値を超える場合、例え前記無線端末が前記補助的な地上の構成要素と無線通信を行うことができるとしても、前記無線端末との無線通信を前記補助的な地上の構成要素から前記衛星へハンドオーバするようにさらに構成されることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
15. 前記コントローラが、前記無線端末の送信電力がしきい値を超え、前記受信された衛星信号の品質がしきい値を超え、かつ前記無線端末が前記補助的な地上の構成要素から少なくとも所定の距離だけ離れている場合、例え前記無線端末が前記補助的な地上の構成要素と無線通信を行うことができるとしても、前記無線端末との無線通信を前記補助的な地上の構成要素から前記衛星へハンドオーバするようにさらに構成されることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
16. 前記無線端末が携帯電話／ＰＣＳの基地局と携帯電話／ＰＣＳの受信可能領域の中で無線通信するようにさらに構成され、前記コントローラが、前記無線端末の送信電力がしきい値を超え、前記受信された衛星信号の品質がしきい値以下であり、かつ前記無線端末が前記補助的な地上の構成要素から少なくとも所定の距離だけ離れている場合、例え前記無線端末が前記補助的な地上の構成要素と無線通信を行うことができるとしても、前記無線端末との無線通信を前記補助的な地上の構成要素から前記携帯電話／ＰＣＳの基地局へハンドオーバするようにさらに構成されることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
17. 前記無線端末が携帯電話／ＰＣＳの基地局と前記携帯電話／ＰＣＳの受信可能領域の中で無線通信するようにさらに構成され、前記コントローラが、前記無線端末の送信電力がしきい値を超え、前記受信された衛星信号の品質がしきい値を超え、かつ前記無線端末が前記補助的な地上の構成要素から少なくとも所定の距離だけ離れている場合、例え前記無線端末が前記補助的な地上の構成要素と無線通信を行うことができるとしても、前記無線端末との無線通信を前記補助的な地上の構成要素から前記衛星及び／又は前記携帯電話／ＰＣＳの基地局へハンドオーバするようにさらに構成されることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
18. 前記コントローラが、前記無線端末の送信電力がしきい値を超え、総計した無線端末の干渉が限度を超え、前記受信された衛星信号の品質がしきい値を超え、かつ前記無線端末が前記補助的な地上の構成要素から少なくとも所定の距離だけ離れている場合、例え前記無線端末が前記補助的な地上の構成要素と無線通信を行うことができるとしても、前記無線端末との無線通信を前記補助的な地上の構成要素から前記衛星へハンドオーバするようにさらに構成されることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
19. 前記コントローラが、前記補助的な地上の構成要素に対する前記無線端末の位置には無関係に、前記無線端末の送信電力がしきい値を超え、総計した無線端末の干渉が限度を超え、かつ前記受信された衛星信号の品質がしきい値を超える場合、例え前記無線端末が前記補助的な地上の構成要素と無線通信を行うことができるとしても、前記無線端末との無線通信を前記補助的な地上の構成要素から前記衛星へハンドオーバするようにさらに構成されることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
20. 前記無線端末が、携帯電話／ＰＣＳの基地局と前記携帯電話／ＰＣＳの受信可能領域の中で無線通信するようにさらに構成され、前記コントローラが、前記無線端末の送信電力がしきい値を超え、前記受信された衛星信号の品質がしきい値より小さく、総計した無線端末の干渉が限度を超え、かつ前記無線端末が前記補助的な地上の構成要素から少なくとも所定の距離だけ離れている場合、例え前記無線端末が前記補助的な地上の構成要素と無線通信を行うことができるとしても、前記無線端末との無線通信を前記補助的な地上の構成要素から前記携帯電話／ＰＣＳの基地局へハンドオーバするようにさらに構成されることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
21. 前記無線端末が携帯電話／ＰＣＳの基地局と前記携帯電話／ＰＣＳの受信可能領域の中で無線通信するようにさらに構成され、前記コントローラが、前記無線端末の送信電力がしきい値を超え、前記受信された衛星信号の品質がしきい値を超え、総計した無線端末の干渉が限度を超え、かつ前記無線端末が前記補助的な地上の構成要素から少なくとも所定の距離だけ離れている場合、例え前記無線端末が前記補助的な地上の構成要素と無線通信を行うことができるとしても、前記無線端末との無線通信を前記補助的な地上の構成要素から前記衛星及び／又は前記携帯電話／ＰＣＳの基地局へハンドオーバするようにさらに構成されることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
22. 無線端末と組み合わせた請求項１４に記載のシステムであって、前記無線端末が、前記無線端末において受信された衛星からのダウンリンクの無線放射をモニタすることによって、前記無線端末の干渉が限度を超えるかどうかを判断するように構成されて、これにより少なくとも幾つかの衛星の周波数帯域を地上で再利用することが原因で前記無線端末のアップリンク放射によって作られる潜在的な干渉を決定することを特徴とするシステム。
23. 前記無線端末が、前記無線端末において受信された衛星からのダウンリンクの無線信号をモニタすることによって、ダウンリンクの放射をモニタするように構成されて、これにより少なくとも幾つかの衛星の周波数帯域を地上で再利用することによる前記無線端末のアップリンク放射によって作られる潜在的な干渉を決定することを特徴とする請求項２２に記載のシステム。
24. 前記ダウンリンクの無線信号が放送制御チャネル信号を含むことを特徴とする請求項２３に記載のシステム。

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