JP4635411B2

JP4635411B2 - 位置登録制御方法

Info

Publication number: JP4635411B2
Application number: JP2003199577A
Authority: JP
Inventors: 茂幸須藤; 幸則浅田; 吉典千田; 章晴中原
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-07-22
Filing date: 2003-07-22
Publication date: 2011-02-23
Anticipated expiration: 2019-11-01
Also published as: JP2004007762A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアクセス方式に符号分割多重（Code Division Multiple Access ：ＣＤＭＡ）方式を用いる移動体通信システムにおいて，移動局装置が在圏するエリアの無線基地局に対し，位置登録処理を行う際の移動局装置側の制御方法とそれを用いた移動局装置に関し，特に移動局装置の省電力化に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＤＭＡ方式の移動局装置においては，基地局からの信号を受信する際，スペクトラム拡散された信号を逆拡散して元の信号を復調する。このため拡散符号であるパイロット擬似雑音符号(以下ＰＮ（：Pseudo Noise）符号)の位相を基地局側に一致させる同期処理が必要となる。
【０００３】
この同期処理は，パイロット信号の捕捉と同期保持の２段階に分けられる。捕捉は一般に相関演算に基づくもので，レプリカＰＮ符号を拡散チップ単位にシフトさせつつ，受信信号との乗算を行ない，その積分値がしきい値以上となるかを判定する処理となる。レプリカＰＮ符号と基地局側のＰＮ符号が同期していない場合，前記積分値にピークが発生しないので，レプリカＰＮ符号の位相を換えて探索が継続される。代表的なＣＤＭＡ方式では，パイロットＰＮ符号の符号長は2の15乗で３２７６８であり，この位相空間を探索するので，初期捕捉の高速化が要求される。一方，同期保持は拡散チップ同期を捕捉した後，チップ内位相での同期を維持する処理を指す。
【０００４】
移動体通信システムの複数の基地局もしくはセクタは，各自の拡散符号の位相を，相互に異なるように選択して配置される。上記の代表例では64チップの整数倍の関係で相互に離して配置している。移動局装置は同期処理後，逆拡散の符号位相を調整して他のパイロット信号の強度を調べ，より良好なパイロット信号に切り替える(ハンドオフ)ことができる。待受け受信中に行われるハンドオフはアイドルハンドオフと呼ばれる。
【０００５】
さて，同期処理を終了した移動局装置は，次に位置登録処理を行う。この位置登録処理は基地局とのメッセージ交換によって達成する。これによって網が移動局装置を呼び出すことが可能となる。位置登録処理は送信を伴うため，頻繁に行うと網に対するトラフィックが増大し，また移動局装置のバッテリを消費する。したがって，その実行は最少化する必要がある。
【０００６】
電源を投入された移動局装置は上記のようにパイロット信号に対する同期処理を行い，報知情報を受信して自局の在圏するエリアが新規に位置登録処理が必要かどうか判定する。移動局装置に記憶された(場合によってはリスト化された)位置登録済みエリアに一致する場合は，位置登録要求メッセージの送信は行なわれない。
【０００７】
また移動局装置が上記エリアから出ていく場合，次に進入するエリアの基地局にはハンドオフが行われる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ＣＤＭＡ方式の移動局装置はパイロット信号の捕捉および同期処理によって確立したダウンリンク(下り信号)と，移動局装置が送信するアップリンク(上り信号)によってメッセージを交換している。不都合なことに，地形状況等により，この上下信号の到達範囲がアンバランスした環境が現れることがある。即ち，上り信号が到達しない基地局からの下り信号が，移動局装置に継続的かつ有効に受信できることがある。特に受信レベルが低い状況では，上り信号が到達しない基地局を捕捉したり，アイドルハンドオフで該基地局に移行する確率が高くなる。
【０００９】
該基地局に対して位置登録処理の必要が発生すると，移動局装置の送信が到達しないため，位置登録処理が失敗する。しかし有効な下り信号を受信しているので位置登録処理が継続し，バッテリを無駄に消費することになる。
【００１０】
本発明の目的は基地局に対して位置登録処理を行うときの移動局装置の省電力化を図り、バッテリ消費を低減できる位置登録制御方法およびそれを用いた移動局装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる位置登録制御方法は、移動局装置における基地局への位置登録処理を制御する位置登録制御方法であって、前記移動局装置の送受信部によりＰＮ位相の異なる複数の基地局からそれぞれ送信されたパイロット信号を受信し、前記送受信部により受信されたパイロット信号を復調し、前記復調されたパイロット信号の強度に基づいて前記複数の基地局の中から選択された基地局へ位置登録処理を行う。前記パイロット信号の強度に基づいて選択された基地局への位置登録処理に失敗した場合、圏外表示を行うとともに、前記基地局のＰＮ位相よりＰＮ位相が一方向にシフトしている基地局の捕捉を行い、前記捕捉された基地局に対して位置登録処理を行う。前記捕捉された基地局への位置登録に成功した場合、前記圏外表示を停止するように制御する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の実施の形態を図を用いて説明する。図３は本発明の第１の実施の形態における移動局装置の構成の一例を示した図である。同図において３１は無線信号の送信および受信を行う送受信部である。３２は逆拡散により復調を行い，また拡散変調を行うＣＤＭＡモデム部であり，基地局同期処理のためローカルなＰＮ符号発生器３２１を内蔵している。３３はユーザへの表示，ユーザ操作の入力，受話信号の出力，および送話信号の入力等を行う電話機部である。３０は上記送受信部３１，ＣＤＭＡモデム部３２，電話機部３３の動作を制御する制御部である。さらに，３４は前記制御部３０の動作の活性状態と休止状態を制御するスリープタイマである。
【００２２】
基地局への送信メッセージは制御部３０よりＣＤＭＡモデム部３２へディジタルデータの形式で入力する。同部３２は入力された送信メッセージをもとに無線区間のフレームを構成し，さらに該フレームを拡散変調したベースバンド信号を生成する。前記ベースバンド信号は，送受信部３１へ入力し，ここでキャリア変調と増幅を行い無線区間へ出力する。
【００２３】
基地局からの受信メッセージは送受信部３１で同調，検波されＣＤＭＡモデム部３２へ入力する。そして，同部３２で逆拡散同期処理等を行いディジタルデータの形式で制御部３０へ入力する。制御部３０は該受信メッセージに従い，ユーザの操作に連動して移動局装置の動作を制御する。前記制御には，各部の動作の停止，再開が含まれる。
【００２４】
また受信レベルは送受信部３１で検出され制御部３０に入力する。制御部３０はマイクロコンピュータ(図示せず)で実現し，本発明の位置登録制御方法は該マイクロコンピュータへの組み込みプログラムで実現する。
【００２５】
図１は本発明の第１の実施の形態における位置登録動作のフローチャートである。移動局装置の電源投入後のフローチャートを示している。なお，アイドルハンドオフ後の位置登録処理は同図のステップＳ１０３から，開始すれば良い。
【００２６】
先ず，電源投入された移動局装置は新規にパイロット信号の捕捉を行い，その成否を判定する(ステップＳ１０１，Ｓ１０２)。捕捉に失敗した場合は圏外状態(ＳＴ００)に移行して位置登録処理を抜ける。捕捉に成功した場合，報知されているエリア情報をもとに，新規に位置登録が必要か判定し(ステップＳ１０３)，必要なときは位置登録を行う(ステップＳ１０４)。このとき既に位置登録が済んでいるエリアであると判定した場合は，そのまま通常の待受け状態である間欠受信状態(ＳＴ２０)に移行して位置登録処理を抜ける。
【００２７】
位置登録を行った場合は，成否を判定し(ステップＳ１０５)，成功した場合は前記間欠受信状態ＳＴ２０にする。ここで前記ステップＳ１０４の処理の失敗による完了は，基地局より指示されたランダムアクセスのシーケンスの繰返し数を満了まで行ない,所定の応答が受信できない場合とする。ステップＳ１０５で失敗を判定したときは，この失敗によるステップＳ１０４の完了が所定回数ｎに達したかを判定し（ステップＳ１０６），未達の場合は前記ステップＳ１０４へ復帰し位置登録を繰り返す。
【００２８】
所定回数ｎに達した場合は現状を，下り信号の受信は有効であるが，移動局装置の送信が基地局に到達しない状態と判断する。この状態のとき，位置登録処理が継続してバッテリの消費が増大することを防ぐため，本実施例は以下の処理を実施する。先ず移動局装置が自局のアイドルハンドオフを禁止し（この理由は後述する），電話機部３３の圏外表示を点灯する(ステップＳ１０７)。次にスリープタイマ３４に休止期間を計時するように設定し，移動局装置の送信および受信動作を停止した後，制御部３０はスリープ状態に遷移する。送信および受信の停止は送受信部３１，ＣＤＭＡモデム部３２を停止させることで行う。制御部３０のスリープはマイクロコンピュータに備えている一般のスリープ機能を用いる。このスリープ状態は前記スリープタイマ３４の満了時に，自動的に解除するものとする。本実施例では，このスリープ状態を位置登録待ちスリープ状態(ＳＴ１０)と呼ぶことにする。
【００２９】
次に前記スリープ状態からの復帰処理について説明する。図２は第１の実施の形態の位置登録待ちスリープ状態で起動される位置登録動作のフローチャートである。
【００３０】
前記スリープタイマ３４の満了時に再起動した制御部３０は送受信部３１，ＣＤＭＡモデム部３２を活性化させ，現在の受信レベルを取得する(ステップＳ２０１)。そして取得した受信レベルが所定のしきい値以上か判定し(ステップＳ２０２)，受信レベルが低い場合は，再びスリープタイマ３４を設定して(ステップＳ２０８)，位置登録待ちスリープ状態(ＳＴ１０)に移行する。受信レベルがしきい値以上の場合，上り下りの無線信号の到達エリアがアンバランスした状況に変化があったと判定し，再び位置登録動作を開始する。即ち，新規にパイロット捕捉を行ない，該捕捉の成否を判定(ステップＳ２０３，Ｓ２０４)する。捕捉に失敗した場合は，アイドルハンドオフの禁止を解除し(ステップＳ２０９)，圏外状態(ＳＴ００)に移行する。
【００３１】
捕捉できた場合は位置登録の必要性の判定を行い(ステップＳ２０５)，不要な場合，アイドルハンドオフの禁止を解除するとともに圏外表示を消灯して(ステップＳ２１０)，間欠受信状態(ＳＴ２０)に移行する。位置登録が必要なエリアを捕捉した場合は，位置登録を実施する(Ｓ２０６)。次に，その成否を判定して(ステップＳ２０７)，成功時は前記ステップＳ２１０を経由し間欠受信状態（ＳＴ２０）へ移行する。
【００３２】
位置登録に失敗した場合は，前記ステップＳ２０８を経由して，再び位置登録待ちスリープ状態に移行する。以上の図１および図２で示した制御方法により，位置登録処理の継続時に比べ，スリープしている期間のバッテリの消費が低減される。
【００３３】
さて，本実施の形態では位置登録待ちスリープ状態への初回の移行時にアイドルハンドオフを禁止しているが，これは次の理由による。
【００３４】
移動局装置はパイロット捕捉を完了した段階から，常時他の基地局（代表的なシステムでは他のセクタ）のパイロット強度を測定する。そして，より良好な基地局（セクタ）へハンドオフを行うように設計されている。移動局装置が位置登録処理を上下回線の到達距離のアンバランスに原因して失敗した状況下では，他の基地局に比べ失敗した基地局へハンドオフする確率が高いことになる。アイドルハンドオフを禁止しない場合，図２のステップＳ１０２で新規のパイロットを捕捉しても，ステップＳ１０４で位置登録を行う以前にハンドオフが発生し，結果的に失敗する基地局へ位置登録を継続する確率が高い。したがって，一度位置登録処理の失敗を認定した段階で，非正常処理としてアイドルハンドオフを禁止し，再失敗しないように他の基地局への位置登録が発生する確率を高めている。
【００３５】
この効果をさらに向上した第２の実施の形態を次に示す。図４は第２の実施の形態における位置登録動作のフローチャートである。ただし，電源投入されパイロット信号の捕捉を完了した段階，あるいはアイドルハンドオフ後の状態から記述してある。また本実施の形態を実装する移動局装置の構成は図３で示したものと同等とする。本実施形態では先ず新規に位置登録が必要か判定し，必要な場合に位置登録を行い，その位置登録の成否を判定する(ステップＳ４０１，Ｓ４０２，Ｓ４０３)。位置登録が不要な場合や，位置登録を成功した場合は間欠受信状態(ＳＴ２０)に移行する。さてステップＳ４０３で位置登録処理に失敗したと判定した場合，本実施形態では，直ちにアイドルハンドオフを禁止し，圏外表示の点灯を行う(ステップＳ４０５)。
【００３６】
この状態で，制御部３０はＣＤＭＡモデム部３２に対して，逆拡散符号同期のためのローカルなＰＮ符号発生器３２１の状態値を，所定時間経過後の状態値に変更して，発生するＰＮ符号位相を強制的にシフトする(ステップＳ４０６)。さらに，シフトした位相位置から新規のパイロット信号を位相進み方向(一方向)に探索を行なう(ステップＳ４０７)。図５は前記ステップＳ４０６，Ｓ４０７の動作を説明する模式図である。ＰＮ符号の位相を点線で示した円周５０の位置で表わす。初回に捕捉したセクタを５１とすると，ステップＳ４０６のＰＮ符号の位相の強制シフトは５２の矢印のように行う。そしてステップＳ４０７の一方向の探索は５３の矢印のように行い，図示した５４のような別のセクタを捕捉する。上記一連の動作は，５１のセクタへ移動局装置の送信が届かない場合，本セクタへのアイドルハンドオフを禁止するとともに，別のセクタを新規捕捉するように動作させるものである。強制シフトする位相幅は，別のセクタを捕捉する確率と，バッテリの消費量とのトレードオフ関係にあり，最適化する必要がある。なお，ステップＳ４０７で新規パイロット信号の捕捉に失敗した場合，図４では省略しているが，アイドルハンドオフの禁止を解除し，圏外状態へ移行するものとする(図２のステップＳ２０３，Ｓ２０４，Ｓ２０９，状態ＳＴ００の経路と同等)。さて，新規のパイロットを捕捉した場合，位置登録処理の必要性を判定して，不要な場合アイドルハンドオフの禁止を解除し，圏外表示を消灯し，間欠受信状態へ移行する(ステップＳ４０８，Ｓ４１３，状態ＳＴ２０)。
【００３７】
ステップＳ４０８で位置登録処理が必要と判定された場合，位置登録を実施し，その成否を判定する(ステップＳ４０９，Ｓ４１０)。ステップＳ４１０で位置登録に成功判定した場合はアイドルハンドオフの禁止を解除し，圏外表示を消灯の後，間欠受信状態へ移行する。
【００３８】
再び失敗した場合，パイロットの同期探索および捕捉範囲が，図５の５０に示したＰＮ符号の位相を表わす円周上を１巡したか，否かの判定を行う（ステップＳ４１１）。１巡回していなかった場合，ステップＳ４０６へ復帰し，強制的な位相シフトに続く処理を繰り返す。１巡回した後は，スリープタイマ３４に休止時間を設定して，送受信部３１，ＣＤＭＡモデム部３２の動作を停止させ，制御部３０はスリープ状態(ＳＴ１０)に移行する(ステップＳ４１２)。本実施の形態では，スリープ状態に移行する以前の制御方法がやや複雑になるが，位置登録を失敗した基地局(セクタ)とは別の基地局(セクタ)を捕捉する確率を向上することができる。なお，位置登録待ちスリープ状態ＳＴ１０からの復帰処理は第１の実施の形態と同等である。即ち，復帰後の位置登録は受信レベルが所定のしきい値以上の基地局に対して行われる。明らかに，前記しきい値を高めに設定すれば，バッテリの消費が減少するが，位置登録の機会も減少する。このしきい値は状況に応じて最適化されることが望ましい。この点を考慮した，実施の形態を次に説明する。
【００３９】
図６は第３の実施の形態の移動局装置の構成の一例を示す図である。前述図３の構成に，送受信部３１からの受信レベルを入力するしきい値演算部３０１を追加した。また前記しきい値演算部３０１に接続するオフセットテーブル３０２を追加した。同図６の制御部３０に実装する制御方法は，しきい値を状況に応じて変更する点に特徴がある。図７は第３の実施の形態における位置登録動作のフローチャートである。同図７において前記第１の実施形態と異なる点はステップＳ１０７とステップＳ１０８の間に挿入されたステップＳ６００である。ステップＳ６００では，スリープ状態(ＳＴ１０)に移行する以前にスリープ状態から復帰した際に使用するしきい値を，現在の受信レベルをもとに更新している。更新値は現在の受信レベルに所定のオフセット値を加算することで求める。この処理は図６のしきい値演算部３０１において実施する。しきい値演算部３０１は受信レベルをもとに，オフセットテーブル３０２を参照して加算すべきオフセット値を決定する。オフセットテーブルの内容は，例えば次のようである。図８は横軸７１を受信レベル，縦軸７０をオフセット値にとったグラフで，第３の実施の形態のステップＳ６００のオフセット値の例を説明する図である。例えば，しきい値が固定の場合のオフセット値は，点線７２のように格納している。点線７２は受信レベルがβ以下の領域では傾き−１の直線で，受信レベルがβのときオフセット値が零，βを超える場合に負の無限大としている。即ち復帰時の受信レベルがβ以上のときは常時位置登録動作を開始する。次に，テーブルの内容が実線７３のような場合は，受信レベルが低い領域（γ以下）では位置登録失敗したときに比べα[dB]改善したときのみ，位置登録を行うようになる。バッテリ消費の削減効果を向上するためには，βやγの値をある程度高めに設定することが有効である。しかし，位置登録の機会を見失わないためには，実線７３のように，周囲状況の変化により敏感に反応するしくみが必要となる。またスリープ状態から復帰した際の位置登録失敗で再びしきい値を更新するため，復帰処理は図９に示すようになる。図９は第３の実施の形態の位置登録待ちスリープ状態で起動される位置登録動作のフローチャートで，第１，第２の実施の形態に比べステップＳ９００を追加している。以上第３の実施の形態によれば，位置登録を再開するしきい値を受信レベルの状況により可変にすることができ，最適化に有利である。
【００４０】
以上説明したように，本実施の形態は，位置登録処理を失敗したと認定した場合は，移動局装置のアイドルハンドオフを禁止するステップにより，再び失敗する可能性が高い基地局(あるいはセクタ)で位置登録を行う確率を低減することができる。このアイドルハンドオフが禁止された状態において，位置登録を失敗すると，移動局装置の送信および受信動作を所定の間隔で休止させるステップと，休止状態の満了時に，所定の基準により位置登録処理を再開するステップを含むため，位置登録回数を抑制することができ，また，前記再開時は新規にパイロット信号を捕捉するステップを含むため，先に失敗した基地局(セクタ)とは別の基地局(セクタ)を捕捉し，該別の基地局(セクタ)に対して位置登録を行う確率を向上している。
【００４１】
よって，位置登録処理の継続によるバッテリの消費を低減し，移動局装置の省電力化が行える効果がある。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば基地局に対して位置登録処理を行うときの移動局装置の省電力化を図り、バッテリ消費を低減できる位置登録制御方法およびそれを用いた移動局装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態における位置登録動作のフローチャートである。
【図２】第1の実施の形態の位置登録待ちスリープ状態で起動される位置登録動作のフローチャートである。
【図３】第1の実施の形態における移動局装置の構成の一例である。
【図４】第2の実施の形態における位置登録動作のフローチャートである。
【図５】図4におけるステップS406,S407の動作を説明する図である。
【図６】第３の実施の形態における移動局装置の構成の一例である。
【図７】第３の実施の形態における位置登録動作のフローチャートである。
【図８】第３の実施の形態のステップＳ６００のオフセット値の例を説明する図である。
【図９】第３の実施の形態の位置登録待ちスリープ状態で起動される位置登録動作のフローチャートである。
【符号の説明】
30：制御部
31：送受信部，
32：ＣＤＭＡモデム部
33：電話機部
34：スリープタイマ
301：しきい値演算部
302：オフセットテーブル
321：PN符号発生器
50：PN符号の位相
51：初回捕捉したセクタの例
52：次回捕捉可能なセクタの例
53：探索方向
70：縦軸(オフセット値)
71：横軸(受信レベル)
72：受信レベルに基づくオフセット値の一例(点線)
73：受信レベルに基づくオフセット値の一例(実線)

Claims

移動局装置における基地局への位置登録処理を制御する位置登録制御方法であって、
前記移動局装置の送受信部によりＰＮ位相の異なる複数の基地局からそれぞれ送信されたパイロット信号を受信し、
前記送受信部により受信されたパイロット信号を復調し、
前記復調されたパイロット信号の強度に基づいて前記複数の基地局の中から選択された基地局へ位置登録処理を行い、
前記パイロット信号の強度に基づいて選択された基地局への位置登録処理に失敗した場合、圏外表示を行うとともに、前記基地局のＰＮ位相よりＰＮ位相が一方向にシフトしている基地局の捕捉を行い、
前記捕捉された基地局に対して位置登録処理を行い、
前記捕捉された基地局への位置登録に成功した場合、前記圏外表示を停止するように制御することを特徴とする位置登録制御方法。
前記捕捉された基地局への位置登録に失敗した場合、前記基地局のＰＮ位相よりさらにＰＮ位相が前記一方向にシフトしている基地局を捕捉し、新たに捕捉された基地局への位置登録処理を行い、
前記ＰＮ位相のシフトが一巡しても位置登録処理に成功しない場合、前記送受信部を所定時間休止させるように制御することを特徴とする請求項１に記載の位置登録制御方法。
請求項２に記載の位置登録制御方法であって、
所定時間経過後に前記送受信部を起動させ、前記送受信部により受信したパイロット信号の受信レベルがしきい値以上の場合に、位置登録処理を再開することを特徴とする位置登録制御方法。