JP4503904B2 - 階層セル構造を効率良くサポートする、セルの再選択を実施する方法および装置 - Google Patents
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Description
(発明の分野)
本発明は一般には、無線電話システム、より特定的にはセルラー通信システムにおいて、ユーザ機器(UE:User Equipment)がセル内で動作し、セル選択および再選択オペレーションを実施する能力を有するセルラー通信システムに関する。
【0002】
(発明の背景)
セルラー通信システムにおいては、セルラー電話、パーソナルコミュニケータ、パケットデータ端末などといったような移動局がその内側で動作可能なカバーエリア(セル)を、各々が有する複数の基地局または基地サイトが設けられる。これらのさまざまなデバイスを集合的にユーザ機器(UE)と称することができる。UEが、セルとの関係において動き得る場合には、UEはセルからセルへと移動することができる。これには、セル間のハンドオーバ手順が必要となる。ハンドオーバの1つの側面は、UEが周囲(隣接)セル信号測定、測定報告、そして重要なことは選択/再選択オペレーションを実施する能力を通常有する、という点にある。重要な目標は、UEが、UEの通信要求に対して常にサービス可能なセルと確実に動作するようにすることにある。
【0003】
現在開発中の1つの近代的なセルラー通信システムは、第3世代パートナシッププロジェクト(3GPP)として知られている。3GPPシステムのためのシステム仕様書は、融通性を提供しながらも、UE実施の観点からみた場合セル再選択手順についてさほど要求の高くないことが望ましい。セルの再選択のための周波数間測定は、バッテリ寿命、ひいてはUEの通話時間および待機時間を減少させることなく、UEがなおも確実にページングメッセージを正しく受信できるような形で実施されるべきである。
【0004】
現在、3GPP WG2技術仕様書、TS25,304V.3..0.0.(1999−10)は、UEとUMTS(汎用移動遠隔通信システム)地上無線アクセスネットワーク(またはUTRAN)との両方の観点から見て効率良く、UEがいかにその他の周波数(異なる層上の、または同じ層上であるが異なる周波数のセル)を測定し、これに対するセルの再選択が行われるべきか、について規定していない。この仕様書は、測定およびセルの再選択についてのいくつかの優先順位を設定してはいるが、これらの優先順位はあらゆる点で最適というわけではない。
【0005】
3GPP WG2技術仕様書、TS25,304 V.3..0.0.(1999−10)は、その全てを本明細書全体に亘って参考として取り入れている。
【0006】
簡単に言うと、セル再選択の目的は、UEがとどまるのに最良のセルを定期的に探すことにあり、より優れたものが発見されたときに現在サービス中のセルが変更される。セルがより優れたものであるための基準は、周波数内/間(intra/inter frequency)および無線アクセスシステム間の再選択について異なるものである。
【0007】
セル再選択のためにセルを評価する場合には、以下の段階が実施される:
(A)とどまることのできるセルの候補リストは、サービス中のセルのシステム情報内に周波数内/間および無線アクセスシステム内の再選択のためのセルを含む。
【0008】
(B)候補セルリスト内の現UMTS地上無線アクセス(UTRA)モードセルの各々について、セル選択(S)値および各セルについての品質(Q)値を計算する。
【0009】
(C)どのタイプのセルが候補セルリスト上にあるか(周波数内、周波数間および無線アクセスシステム間)に応じて、対応する基準を最も良く満たすセルを選択する。
【0010】
複数のセルがその対応する基準を満たす場合には、以下の順序で、より優れたセルが優先される。
(1)周波数内隣接セル
(2)周波数間隣接セル
(3)無線アクセスシステム間隣接セル。
【0011】
より優れた周波数内セルのための基準は、3GPP WG2技術仕様書、TS25,304 V.3..0.0.(1999−10)の第5.2.2.4.2節の中に見い出される。すなわち、
Sn>0
Qn>Qs+Qoffsets.n+Qhyst
周波数間(inter-frequency)のセルの再選択評価には、周波数内(intra-frequency)のセルの再選択と同じ基準が用いられる。
【0012】
セル選択値Sは、3GPP WG2技術仕様書、TS25,304 V.3..0.0(1999−10)の第5.2.2.1.2節の中で、次のように規定されている。
【0013】
S=Q−Qmin −Pcompensation
UEアイドルモードでは2つのセル層を伴う階層セル構造をサポートするために、また接続モードではセル選択および再選択のため、周波数内セルの再選択基準内に新しいパラメータを提供すべく、3GPP WG2技術仕様書に対する変更が提案された(それぞれフランスのソフィアアンチポリスでの3GPP TSG−RANWG2会議#9で1999年11月29日〜12月3日に公表された25,304バージョン3.0.0(Ericsson) に対し行われた変更要請番号5、およびフランス、ソフィアアンチポリスでの3GPP TSG−RAN WG2会議#9で1999年11月29日〜12月3日に公表された25,304バージョン3.0.0.(Ericsson) に対し行われた変更要請番号2r1。これらの変更要請文書の各々の開示は、その全体を本明細書全体に亘って参考として取り入れている)。
【0014】
また、変更要請番号5においては、マイクロセルのセル半径を制御するための絶対閾値をオペレータに与えるために、任意のQhesパラメータが提案されている。
【0015】
本発明者は、階層セル構造を提供するための現在提案されている技術において、特定的にはセルの再選択手順に関して問題が存在することを認識した。
【0016】
(発明の目的と利点)
本発明の目的および利点は、セル通信ネットワークで使用するための改良型セルの再選択手順を提供することにある。
【0017】
本発明の別の目的および利点は、階層セル構造を有するセルラー通信ネットワーク内で使用するための改良型セルの再選択手順を提供することにある。
【0018】
本発明のもう1つの目的および利点は、ユーザ機器が階層のより高いところにあるより小さなセルに対し再選択を行うようにすべくバイアスされた階層セル構造内で使用するための改良型セルの再選択手順において、ユーザ機器の速度を、小さい方のセルのときとは反対に、大きい方のセルに対する再選択をユーザ機器に実施させるときに考慮事項とするような、手順を提供することにある。
【0019】
(発明の要約)
本発明の実施形態による方法および装置により、上記のおよびその他の問題が解消され、本発明の目的および利点が実現される。
【0020】
本発明は、1つの態様において、階層をなす1層のうちのセルが、該階層のもう1つの層のセルとは異なるサイズをもつセル階層からなるシステムの中で、セルの再選択を実施するための方法を提供している。該方法には、(a)隣接するセルリスト内の個々のセルが連係している層をユーザ機器に対し識別させる段階と、(b)再選択を目的として隣接するセルの測定を実施するときに、セル選択(S)パラメータがサーチ閾値パラメータ(Ssearch)より低くかつゼロより大きくならない限り、現在サービス中のセルより大きい、リスト内のセルの測定を回避する段階と、(c)Sがゼロ以下である場合、そしてより優れたセルに対するいかなるセル再選択も処理中でない場合に、その階層レベルと関わりなく隣接セルの測定を開始する段階と、が含まれる。
【0021】
ユーザ機器が時間Tmax内で同じ階層の層上でのN個の異なるセルに対してセル再選択を行った場合、ユーザ機器はより大きな隣接セルのための再選択手順を開始する。この手順は、セルを通って比較的高速で移動するユーザ機器に対処するものである。ユーザ機器が、時間Treselectionについて、Sn>0およびQn>Qs+Qoffsets.n+Qhystというセル再選択基準を満たす、より大きなセルを特定した場合には、そのより大きなセルに対するセル再選択が行われる。さらに、ユーザ機器がより大きなセルに対するセル再選択を実施した場合、セル評価が即時にトリガーされない限り、ユーザ機器は時間X内により小さなセルに対し再選択を行うことを試みず、ここで、時間Xは予め規定でき、あるいはネットワークにより設定することもできる。
【0022】
本発明の上述のおよびその他の特徴は、添付図面と合わせて以下の発明の詳細な説明を読むことによりさらに明確になる。
【0023】
(発明の詳細な説明)
図1を参照すると、本明細書中においてユーザ機器(UE)とも称する複数の移動端末または移動局10を含む、典型的な無線遠隔通信システム1の実施形態の簡略化されたブロック図が示されている。図中、2つの移動局(MS)が示されており、その1つはMS#1と呼称され、もう1つはMS#2と呼称されている。図1はまた、例えば、公衆電話交換網つまりPSTNといったような遠隔通信ネットワークに接続するための移動交換センター(MSC)3と、少なくとも1つの基地局コントローラ(BSC)4と、予め定められたエアインタフェース規準に従って移動局10に対し物理および論理チャネルの両方を、順方向またはダウンリンク方向に伝送する複数の基地トランシーバ局(BTS)5とを有するネットワークオペレータ2の一例をも示している。逆方向またはアップリンク通信経路が移動局10からネットワークオペレータまで存在し、これが、移動局発信のアクセス要求およびトラヒックを搬送し、本発明の技術思想を実現するためのシグナリングも行う。BTS5は、以下で記述するように、異なるサイズ、異なる周波数等々でありうるセルを規定する。
【0024】
エアインタフェース規準は、時分割多元アクセス(TDMA)エアインタフェースに適合するものであってよく、ネットワークは、UMTSネットワークまたはその他のタイプのネットワークであってよい。ただし、本発明の技術思想は、符号分割多元アクセス(CDMA)ネットワークならびにその他のネットワークタイプにも同様にあてはまる。
【0025】
ネットワークオペレータ2は、ショートメッセージサービス(SMS)メッセージといった移動局10向けのメッセージを受信し転送するメッセージサービスセンタ(MSCT)6,またはe−メールおよび補足データサービスを含む任意の無線メッセージ送信技術を含めることができる。その上、ネットワークと移動局との間で画像メッセージ,ビデオメッセージ,オーディオメッセージ,テキストメッセージ,その他の実行可能メッセージなどおよびそれらの組合せを転送できる、現在開発中でマルチメディアメッセージングサービス(MMS)として知られているもの、のようなSMSに対するエンハンスメントも使用可能である。
【0026】
移動局つまりUE10は標準的に、表示装置14の入力端に結合された出力端と、キーボードまたはキーパッド16の出力端に結合された入力端とを有するマイクロコントロールユニット(MCU)12を含む。移動局10は、セルラー電話またはパーソナルコミュニケータといったようなハンドヘルド無線電話であるとみなすことができ、音声通信を行うためのマイクロホンおよびスピーカ(図示せず)を有することができる。移動局10は、使用中に別のデバイスに接続されるカードまたはモジュール内に収納されていてもよい。例えば、移動局10は、ラップトップまたはノートブックコンピュータさらにはユーザが装着できるコンピュータといったようなポータブルデータプロセッサ内での使用中にインストールされる、PCMCIAまたはそれに類似したタイプのカードまたはモジュールの中に収納され得る。
【0027】
MCU12は、オペレーティングプログラムを記憶するための読取り専用メモリ(ROM)ならびに必要とされるデータ、スクラッチパッドメモリ、受信したデータパケットおよび伝送用に作成されたデータパケットなどを一時的に記憶するためのランダムアクセスメモリ(RAM)を含めたいくつかのタイプのメモリ13を含むかまたはそれに結合されるものと想定する。メモリ13は、セルの再選択を実施するためUE10により用いられる、本発明の内容において以下に論述されているさまざまなパラメータを記憶するものと想定する。
【0028】
個別の取外し自在なSIM(図示せず)も具備されていてよく、これは、例えば好ましい公衆陸上移動網(PLMN)リストおよびその他の加入者関連情報を記憶する。ROMは、本発明の目的では、現在好ましい実施形態に従って動作するのに必要とされるソフトウェアルーチンをMCU12が実行できるようにするプログラムを記憶するものと、想定する。
【0029】
移動局10はまた、ディジタルシグナルプロセッサ(DSP)18または同等の高速プロセッサならびに、共にネットワークオペレータ2との通信のためアンテナ24に結合されている送信機20および受信機22からなる無線トランシーバを含む無線区分をも収納している。受信機22は、以下でさらに詳細に記述するように、セルの再選択プロセスにおいて用いられる信号測定を行うために使用される。
【0030】
図2は、番号が階層内の異なるレベルを表わす、例示的階層セル構造を示す。標準的に最小のセルである最高の階層レベルは、番号1と呼称される。例えば重いロードに対処するために同じ階層の層上で異なる周波数を使用することもできるが、異なる層は標準的に異なる周波数を用いて作成される。図2には3つの層が示されているが、3つより多いまたは少ないレベルが存在することも可能である。本発明の技術思想は、2つ以上の層をもつあらゆる階層セル構造に適用される。
【0031】
ネットワーク2の観点から見ると、低い方の層から高い方の層へまたはマクロセルからミクロセルへといったように、より小さなセルへとUE10を移行させることが望ましい。このことは、小さい方のセルのロードが過剰でない場合およびUE10の速度が過度に高くない場合に望まれる。高いロードを受けた呼に対するセルの再選択は、再選択オフセットパラメータQoffsets.nに対し適切な値を設定することによって防止できる。これらのパラメータは、好ましくは、ネットワーク2により設定される。
【0032】
複数の周波数が使用されているネットワーク2内のセル再選択手順を最適化するためには、サービス中のセルの測定制御情報の隣接セルリスト中で、各隣接セルがどの階層の層に属しているかを表示することが1つの好ましい特徴である。この情報を提供することにより、そのとき層の間(そして異なる周波数間)での効率の良い測定およびセルの再選択のために規則を作ることが可能となる。
【0033】
<周波数間測定およびセルの再選択の規則>
まず第1に、UE10の速度が過度に高くないケース(高速のケースについては、後に論述する)を考慮する。
【0034】
(A)サービス中のセルの隣接セルリスト内にその階層内の高い方のレベルに属する(すなわち現在サービス中のセルの層番号より小さい層番号をもつ)隣接セルが存在する場合には常に、UE10は、小さい方のセルを検出し測定する。タイマーTreselection 内でセルの再選択基準Sn>0,およびQn>Qs+Qoffsets.n+Qhystが満たされている場合、UE10は、セルの再選択を行う。同じ階層レベル上のセルも、それが同じ周波数にあるか異なる周波数にあるかに拘わらず、UE10が受信範囲を失わないよう保証する目的で測定される。しかしながら、現在サービス中のセルよりも大きいセル(低位層上)は、次の条件が満たされない限り測定/検出はされない。
【0035】
(B)現在サービス中のセルがそれよりも大きい(すなわち現在サービス中のセルの層番号よりも大きい層番号を有する)隣接セルを有する場合、これらの隣接セルは、現在サービス中のセルのパラメータS(ここでもまた3GPP WG2技術仕様書、TS25,304 V.3..0.0.(1999−10)の第5.2.2.1.2節参照のこと)が、閾値Ssearchより小さく(0<S<Ssearch)なるまで測定されない。
【0036】
Ssearchは、本発明の態様に従った新しいパラメータであり、好ましくはネットワーク2により設定される。パラメータSは、UE10がどのセルにアクセスできるかを規定する。この目的では、UEの最大送信機出力を考慮に入れ、かくしてUE10がなおもセルにアクセスできるか否かの検査を実施することから、パラメータSがパラメータQよりも好ましい。このサーチは、Ssearchが(Ssearch+Shyst)よりも大きくなったときに、停止される。Shystは、仕様書中に予め規定されているまたはネットワーク2によって設定されるヒステリシスパラメータである。
【0037】
(C)サービス中のセルについて、Sがゼロ以下になり(S≦0)、Sn>0およびQn>Qs+Qoffsets.n+Qhystで、より優れたセルへのいかなるセルの再選択も処理中でない場合には常に、(隣接セルリストに従った)考えられる全ての階層の層上での全ての隣接セルについて、周波数間即時セル評価が行われる。これはすなわち、UE10が、隣接セルにどの階層の層が連係しているか、ということとは無関係に、隣接セルリスト上の全ての隣接セルを検出し測定しようと試みるということを意味する。次に、(例えばQn−Qoffsets,nまたはQnといった)最高の品質測度を持つセルが選択される。測定されたセルのSの値が選択基準を満たさない場合、サーチを、隣接セルリストにより指示された周波数内の考えられる全てのセルに拡張することができる。このタイプの即時セル評価(immediate cell evaluation)により、UE10がネットワーク受信範囲を失わないことが保証される。
【0038】
このタイプの即時セル評価は、3GPP WG2技術仕様TS25,304 V.3..0.0(1999−10)内に記述された通常の即時セル評価の場合のように、RACHに先立って開始されることがないという点に留意すべきである。
【0039】
小さい方のセル(例えばマイクロまたはピコセル)を通って高速で走行するUEに対処するためには、セルの再選択手順に対しその他の新しいパラメータを2つ付加することができる。このようにして、ある種の速度閾値より高い速度で走行するようなUEを、より低い層上のより大きなセル、例えばマクロセルまで移動させることができ、不要なセルの再選択を回避することができる。
【0040】
さらにこの点において、UE10が時間Tmax 以内で同じ階層の層上のN個の異なるセルへの再選択を行った場合(従ってあるセル間のピンポン運動もまた留意される場合)、UE10は、より大きな隣接セルすなわちサービス中のセルの現層番号よりも大きい層番号をもつセルについて検出/測定手順を開始する。より高い番号をもつセルに対するセルの再選択が、これらの状況下で行われた場合、UE10は、即時セル評価がトリガーされない限り、時間X内でより小さなセルに再選択する試みは行わない。時間Xは予め特定されていてもよいし、または、ネットワーク2によって設定されてもよい。
【0041】
UE10がより高い層番号を伴うセルを発見しない場合、高速セルの再選択が行われている限り試行を続ける(例えば、時間Tmax内でN個の異なるセルに対する少なくともN回のセルの再選択)。NおよびTmax基準がもはや満たされなくなると直ちに、より大きなセルについてのサーチが終了されることのないように、この活動にThysterisisを加えることもできる。Thysterisisは、例えば車が信号で突然停止するという状況下で一助となる。Thysterisisの使用は、このタイプのより大きなセルの測定が開始された場合、セルの再選択速度が時間Tmax2=Tmax+Thysterisis内でN個未満の異なるセルでない限り、それが終了されることはない、ということを意味している。
【0042】
N,Tmax およびThysterisisが、ネットワーク2によりパラメータ化されて与えられるかまたは、ある値の範囲内で規格化するときに規定される、という点に留意すべきである。
【0043】
セルの再選択基準Sn>0およびQn>Qs+Qoffsets.n+Qhystを満たし、上述の規則に基づいて測定される異なるセルが、Qn−Qoffsets.nまたはQnといったような品質測度を用いて互いに比較される。そして最大の品質測度(Qn−Qoffsets,nまたはQn)をもつセルが再選択される。
【0044】
本発明の技術思想が、アイドルモードでのUEによる使用に制限されるものではなく、接続状態にあるときでもUE10により同様に利用され得るという点に留意すべきである。
【0045】
上述のような測定および再選択手順を制御することにより、ユーザ機器の電力消費をより良く制御することができ、より長い通話および待機時間が可能になるということが理解される。また、測定および再選択手順を行うときのユーザ機器処理量が削減されることから、ユーザ機器がネットワーク2からのページメッセージを紛失する確率は低くなる。また、本発明を使用することにより、ネットワークオペレータ2は、セルラー構造の構成をより良く最適化できるようになる。
【0046】
本発明についてその好ましい実施形態に関して特に図示し記述してきたが、当業者であれば、本発明の範囲および精神から逸脱することなく形式および細部の変更を行うことができるということを理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明を実施するのに適した無線通信システムのブロック図である。
【図2】 階層セル構造の一例を示す図である。
Claims (12)
- 階層をなす1層のセルが、該階層のもう1つの層のセルとは異なるサイズを有するセル階層からなるシステムの中で、セルの再選択を実施するための方法において、
隣接するセルリスト内の個々のセルが連係する層をユーザ機器に対し識別させる段階と、
再選択を目的として隣接するセルの測定を実施するときに、セル選択(S)パラメータがサーチ閾値パラメータ(Ssearch)より低くかつゼロより大きくならない限り、現在サービス中のセルより大きい、リスト内のセルの測定を回避する段階と、
Sがゼロ以下である場合、そしてより優れたセルに対するいかなるセル再選択も処理中でない場合に、その階層レベルと関わりなく隣接セルの測定を開始する段階と、
を含んでなる方法。 - ユーザ機器が時間Tmax内で同じ階層の層上でのN個の異なるセルに対してセル再選択を行った場合、ユーザ機器がより大きな隣接セルのための再選択手順を開始する請求項1に記載の方法。
- ユーザ機器が、Sn>0およびQn>Qs+Qoffsets,n+Qhystが時間Treselectionの間有効であるというセル再選択基準を満たす、より大きなセルを特定した場合には、そのより大きなセルに対するセル再選択が行われる請求項2に記載の方法。
- ユーザ機器がより大きなセルに対するセル再選択を実施した場合、セル評価が即時にトリガーされない限り、ユーザ機器は時間X内に、より小さなセルに対し再選択を行うことを試みず、時間Xはネットワーク仕様書により規定でき、あるいはネットワークにより設定することもできる、請求項3に記載の方法。
- セルの再選択手順は、ユーザ機器がアイドル状態にあるときに実施される請求項1に記載の方法。
- セルの再選択手順は、ユーザ機器が接続状態にあるときに実施される請求項1に記載の方法。
- セル階層で構成された無線通信システムにおいて、該階層の1つの層のセルが該階層のもう1つの層のセルとは異なるサイズを有するシステムであって、無線通信ネットワークのセル内に位置するユーザ機器を含み、前記無線通信ネットワークは隣接セルリスト内の個々のセルが連係する層をユーザ機器に対し識別させ、該ユーザ機器は、セル選択(S)パラメータがサーチ閾値パラメータ(Ssearch)より下回りかつゼロよりも大きくならない限り、現在サービス中のセルよりも大きい、リスト内のセルの測定を回避するため再選択目的で隣接セル測定を実施するときに、該識別に対して応答し、また前記ユーザ機器は、その階層レベルに関わりなく隣接セルの測定を開始するため、Sがゼロ以下でありより優れたセルに対するいかなるセルの再選択も処理中でない、という条件に対して応答する、無線通信システム。
- ユーザ機器が時間Tmax内で同じ階層の層上でのN個の異なるセルに対してセル再選択を行った場合、ユーザ機器がより大きな隣接セルのための再選択手順を開始する請求項7に記載のシステム。
- ユーザ機器が、Sn>0およびQn>Qs+Qoffsets.n+Qhystが時間Treselectionの間有効であるというセル再選択基準を満たす、より大きなセルを特定した場合には、そのより大きなセルに対するセル再選択が行われる請求項8に記載のシステム。
- ユーザ機器がより大きなセルに対するセル再選択を実施した場合、セル評価が即時にトリガーされない限りユーザ機器は時間X内により小さなセルに対し再選択を行うことを試みず、時間Xはネットワーク仕様書により規定でき、あるいはネットワークにより設定することもできる請求項9に記載のシステム。
- セルの再選択手順は、ユーザ機器がアイドル状態にあるときに実施される請求項7記載のシステム。
- セルの再選択手順は、ユーザ機器が接続状態にあるときに実施される請求項7に記載のシステム。
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