JP5354642B2 - 無線通信システムおよびその通信方法 - Google Patents

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Description

本発明は基地局および移動局を含む無線通信システムに係り、特にその通信方法、基地局および移動局に関する。
現在、第３世代携帯電話方式（３Ｇ）、固定無線通信の標準規格（ＷｉＭＡＸ）、無線ＬＡＮの標準規格（ＷｉＦｉ）など様々な無線伝送方式が提案され実用化されているが、それぞれが提供する伝送速度やカバレッジは様々である。一般に、伝送速度とカバレッジとはトレードオフの関係にあるため、単一の無線伝送システムで高い伝送速度と広いカバレッジとを同時に得ることはできない。そのために、種々の状況に応じて適切な無線伝送方式（RAT：Radio Access Technology)を設定することで異なる無線伝送方式のセル同士が隣接する場合がある。このように複数の無線伝送方式が混在する無線通信システムにおいて、それぞれの無線伝送方式で動作可能な無線端末が１つの無線伝送方式のセルから別の無線伝送方式のセルへ移動する際のハンドオーバ技術がいくつか提案されている。
たとえば特許文献１に開示された移動体通信システムでは、移動端末が利用可能な全ての通信システム（無線伝送方式）の無線信号を受信し、その周波数から各通信システムの種類を特定すると共に通信品質ＱｏＳを求め、通信中の基地局（ソース基地局）へ報告する。これに応答してネットワーク側から切替先の基地局（ターゲット基地局）が通知されると、移動端末はソース基地局およびターゲット基地局の両方の間でそれぞれ無線回線を確保し、ターゲット側の無線伝送方式へ切り替える（段落００４２、図３、図４）。
また、非特許文献１に記載されたInter RATハンドオーバでは、無線伝送方式に関する情報（無線リソース構成やターゲットセルシステム情報などを含む。）がターゲットシステムから通信中のソースシステムを通して移動端末へ提供され、移動端末での無線伝送方式の切替が可能となる（10.2.2 Handoverの項を参照）。
特開２００１−５４１６８号公報 ３ＧＰＰ ＴＳ３６．３００ Ｖ８．３．０（２００７−１２）
しかしながら、移動局が受信した下りリンク無線信号の周波数に基づいて送信元の無線伝送方式の種類を特定する方法では、複数の無線伝送方式が空き周波数を使用する可能性があるコグニティブ無線システムのような場合には、使用されている周波数から無線伝送方式を特定することができない。
また、無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２.１１）のような単一の無線通信システムにおいて、マルチキャリアのＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)を用いるＩＥＥＥ８０２.１１ａおよび８０２.１１ｇやシングルキャリアを用いるＩＥＥＥ８０２.１１ｂなどの複数の無線アクセス方式が存在する場合、ＩＥＥＥ８０２.１１ｇと８０２.１１ｂが同一の周波数を用いるため、使用されている周波数帯から無線アクセス方式を識別することができない。
無線アクセス方式を識別する別の方法としては、基地局が一定間隔で送信する共通制御信号を受信し、その復調結果に基づいて無線伝送方式を識別することも可能である。しかしながら、共通制御信号の受信を待ってからターゲット基地局の無線伝送方式を識別するので、共通制御信号の送信間隔の２倍程度あるいはそれ以上の時間の遅延が生じてしまい、たとえばハンドオーバ処理の遅延の原因となる。
そこで本発明の目的は、初期接続時の遅延時間を短縮可能な無線通信システムおよび通信方法を提供することにある。
本発明による無線通信システムは、少なくとも第１の無線アクセス方式により初期接続後の通信が可能な第１の基地局と、少なくとも第２の無線アクセス方式により初期接続後の通信が可能な第２の基地局と、少なくとも１つの移動局と、を含む無線通信システムであって、前記移動局は、前記第１および第２の基地局において共通で使用される前記第１の無線アクセス方式を用いて前記第１および第２の基地局にＲＡＣＨ（Random Access Channel）信号により少なくとも同期をとるためにアクセス（初期接続）することを特徴とする。
本発明により初期接続時の遅延時間を短縮することができる。
１．一実施形態
本発明の一実施形態による無線通信システムは、各セルにおいて複数の異なる無線アクセス方式のうち少なくとも１つがサポートされており、移動局はこれら複数の無線アクセス方式の少なくとも１つで通信が可能な無線送受信器を有するものとする。以下、本発明による無線アクセス方式識別方法を説明するために、通信中の移動局が無線アクセス方式の異なるセル間を移動するハンドオーバ処理を一例として説明する。本発明によれば、共通無線アクセス方式を用いることで、移動局がハンドオーバ処理の開始前にハンドオーバ先の基地局の無線アクセス方式を識別する必要がないため、高速ハンドオーバが可能となる。また、ある範囲内（例えば、キャリア周波数帯やネットワークが端末の位置管理に利用するエリア）で共通である場合も、ハンドオーバ処理の開始前にハンドオーバ先の基地局の無線アクセス方式を識別できるので、やはり高速ハンドオーバが可能となる。なお、本発明はハンドオーバ処理の場合だけでなく、あるセルに位置する移動局が当該セルに初期接続する場合にも適用できる。
図１は本発明の一実施形態による無線通信システムにおけるハンドオーバを説明するためのシステム構成図である。ただし、説明を簡略化するために、同一の無線伝送方式で２つの異なる無線アクセス方式ＡおよびＢをサポートする無線通信システムを仮定する。
同一の無線伝送方式で異なる無線アクセス方式を有する無線通信システムとしては、たとえばシングルキャリア方式とマルチキャリア方式の２種類の基地局が混在するシステム、あるいは、既に述べたように、無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２.１１）のようなシステムにおいて、マルチキャリアのＯＦＤＭを用いるＩＥＥＥ８０２.１１ａ／８０２.１１ｇとシングルキャリアを用いるＩＥＥＥ８０２.１１ｂとの無線アクセス方式が混在する場合などがある。
ここでは、基地局２０ａが無線アクセス方式Ａをサポートし、基地局２０ｂが無線アクセス方式ＡおよびＢをサポートし、無線アクセス方式Ａが初期接続用の共通無線アクセス方式として使用されるものとする。ただし、これに限らず、各基地局で２種類以上の無線アクセス方式がサポートされ、特定の１つが共通無線アクセス方式に決定されていてもよい。
なお、基地局２０ａおよび基地局２０ｂは同じ移動管理エンティティ／主ゲートウェイ（MME/S-GW）３０に接続されているものとする。さらに、移動局１０は無線アクセス方式ＡおよびＢの両方で無線通信可能であるとする。移動局１０が移動して基地局２０ａから基地局２０ｂへ接続を切り替えるものとすれば、基地局２０ａがハンドオーバ元のソース基地局、基地局２０ｂがハンドオーバ先のターゲット基地局となる。
本実施形態による無線通信システムでは、同一無線伝送システム内の全ての基地局、あるいは同一無線伝送システム内の所定エリア内に位置する基地局、あるいは同一無線伝送システム内の同一周波数帯域を使用する基地局で共通の無線アクセス方式が予め決定されているので、移動局１０は、ハンドオーバ前に共通無線アクセス方式によりターゲット基地局２０ｂにアクセスすることができ、当該ターゲット基地局２０ｂの上り無線アクセス方式を知ることができる。なお、所定エリアとしては、例えばＴｒａｃｋｉｎｇ Ａｒｅａ（ＴＡ）、またはＰｕｂｌｉｃ Ｌａｎｄ Ｍｏｂｉｌｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ（ＰＬＭＮ）が考えられる。また、同一周波数帯域の例としては、同一無線伝送方式が、周波数帯Ａ（例えば800ＭＨｚ帯）、周波数帯Ｂ（例えば１．５ＧＨｚ帯）、周波数帯Ｚ（例えば２．１ＧＨｚ帯）を同時にサポートしている場合、各周波数帯で無線アクセス方式を共通とすることが考えられる。
本実施形態では、移動局がターゲット基地局に初期アクセスする時の無線アクセス方式を、同一の無線通信システム内の全ての基地局で、予め決められた共通の無線アクセス方式としており、エリアや周波数帯域が変化しない場合の例を示している。例えば、同一の無線通信システム内においてエリアや周波数帯域が変化する場合には、移動局は、エリアや周波数帯域を特定することによって、エリアや周波数帯域毎に予め決められた初期アクセスの無線アクセス方式を識別する。
以下、３ＧＰＰ ＬＴＥ(Long Term Evolution)で提案されている無線通信システムを一例として、本発明による無線アクセス方式識別方法をハンドオーバ処理に適用した実施例を詳細に説明する。この場合、基地局はｅＮＢ、移動局はＵＥとそれぞれ記される場合もある。またハンドオーバ、上りリンクおよび下りリンクは、適宜、それぞれＨＯ、ＵＬおよびＤＬと略記する。
２．一実施例
２．１）ハンドオーバ手順
図２は本発明の一実施例による無線通信システムにおける基地局間ハンドオーバを説明するためのシーケンス図である。本実施例によれば、移動局１０は、予め決められた共通無線アクセス方式によってターゲット基地局２０ｂへＲＡＣＨを送信することで、ターゲット基地局２０ｂの上りリンク無線アクセス情報(UL Access Info)を受信することができ、ハンドオーバの前に当該ターゲット基地局２０ｂの上りリンク（ＵＬ）無線アクセス方式(uplink radio access scheme)を決定することができる。共通無線アクセス方式によるＲＡＣＨ送信は、ターゲット基地局２０ｂの存在を識別し、ハンドオーバの指示（ＨＯ Ｃｏｍｍａｎｄ）を受信できた時点から可能であるから、移動局１０はハンドオーバの前にターゲット基地局２０ｂの無線アクセス方式を識別する必要がなく、高速ハンドオーバが可能となる。以下詳述する。
まず、ステップ１において、ターゲット基地局２０ｂは下りリンク（ＤＬ）伝搬路推定用のリファレンス信号（DL RS）を送信しており、それを移動局１０が受信する。このリファレンス信号は、基地局ごとに割り当てられた固有の系列（たとえばスクランブリングコード）が多重されている。
ステップ２において、ソース基地局２０ａは、ソース基地局２０ａで移動局１０および１１にそれぞれ割り当てられた上りリンクリソースを示すソース基地局スケジューリング情報(UL allocationまたはSource UL Grant)を移動局１０に送信する。
ステップ３において、移動局１０は、基地局間ハンドオーバを行うにあたり、滞在しているソースセルの周辺セルに関するメジャメント・レポート（Measurement Report）をソース基地局２０ａへそれぞれ送信する。
ステップ４において、ソース基地局２０ａは、ターゲット基地局２０ｂへ、移動局１０のＱｏＳ（Quality of Service）、Profile等をHANDOVER REQUESTメッセージ（Context Data)として転送する。
ステップ５において、ターゲット基地局２０ｂは、移動局１０に関して、ハンドオーバ受入が可能であるか否かを判定し、その結果を示したハンドオーバ受入情報であるHANDOVER REQUEST ACKNOWLEDGEメッセージ（Context Confirm）を転送情報に含めてソース基地局２０ａへ転送する。転送情報はターゲット基地局２０ｂに対するランダムアクセスのために割り当てられた時間および周波数の無線リソース情報を含む。
ステップ６において、ソース基地局２０ａは、移動局１０に対して、ハンドオーバ受入情報とランダムアクセスのための無線リソース情報を含む転送情報とを含む制御信号であるハンドオーバ開始コマンド(HANDOVER COMMANDまたはHO Command)を送信する。
ステップ７において、移動局１０は、ソース基地局２０ｂからの制御信号(HO Command)を受信した後、上りチャネルであるＲＡＣＨ（Random Access Channel）を用いたランダムアクセス信号(UL Synchronization)によりターゲット基地局２０ｂにアクセスする。この際、移動局１０は、一部あるいは全ての基地局で予め決められた共通の無線アクセス方式で、ランダムアクセス信号(UL Synchronization)を生成してターゲット基地局２０ｂへ送信する。
ステップ８において、ターゲット基地局２０ｂから送信タイミング調整値（Timing Advance：TA）および上りリンクのスケジューリング情報（Target UL Grant）に加え、ターゲット基地局２０ｂにおける上りリンク無線アクセス情報(UL Access Info)が送信される。これにより、移動局１０は、ターゲット基地局２０ｂの上りリンク無線アクセス方式を識別することができる。
ステップ９において、移動局１０は、それぞれの送信タイミング調整値（TA）に従って送信タイミングを調整し、それぞれに割り当てられた上りリンクリソースでターゲット基地局２０ｂへ制御情報（HO Confirm）を送信し、ハンドオーバして来たことを通知する。
ステップ１０において、ターゲット基地局２０ｂは、制御信号（RELEASE RESOURCEあるいはHO Completed）をソース基地局２０ａへ送信し、ステップ１１において、ターゲット基地局２０ｂは、接続されているMME/Serving-GW３０へ移動局１０が基地局間ハンドオーバにより、自分が管理するセルに移動してきたことを通知し（UE updated to MME/S-GW）、これにより基地局間ハンドオーバの動作が完了する。
このように、基地局間で共通の無線アクセス方式を予め決めておき、それを用いてＲＡＣＨ送信することでハンドオーバ先の無線アクセス方式を高速で識別することができ、ハンドオーバ遅延を短縮することができる。
２．２）移動局
図３は本実施例による無線通信システムにおける移動局の機能的構成を示すブロック図である。ただし、ここでは図２に示すシーケンスに関連する機能のみを図示する。
移動局１０の受信部１０１は、基地局（ここでは２０ａ、２０ｂ）からの下り信号を受信し、ガードインターバル等を用いて自己相関値を算出して下りリンクの同期を確立すると、受信信号SRXをＲＳ分離部１０２、ＴＡ分離部１０６およびハンドオーバ開始コマンド（ＨＯcommand）分離部１０７へ出力する。なお、受信部１０１の受信動作は、接続している基地局の無線アクセス方式あるいは後述するターゲット基地局の無線アクセス方式に従った受信動作を行うことができる。
ＲＳ分離部１０２は、受信信号SRXを入力してリファレンス信号SRSを分離しＩＤ識別部１０３およびＳＮＲ測定部１０４へ出力する。ＩＤ識別部１０３は、下りリファレンス信号SRSから当該リファレンス信号の送信元である基地局のＩＤ(基地局識別子)を識別し、基地局識別信号SIDをメジャメント・レポート（Measurement Report）生成部１０５へ出力する。ただし、基地局が複数のセクタを構成する場合、それらセクタをそれぞれ示すＩＤの一つを当該基地局識別子として用いる。なお、セクタのことをセルとも呼び、この場合セルＩＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｅｌｌ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ）を識別子とする。ＳＮＲ測定部１０４は、下りリファレンス信号SRSから受信ＳＮＲ(Signal-to-Noise Ratio)を測定し、ＳＮＲ測定信号SSNをMeasurement Report生成部１０５へ出力する。
Measurement Report生成部１０５は、基地局識別信号SIDおよびＳＮＲ測定信号SSNからメジャメント・レポート（Measurement Report）SMRを生成する。この例では、Measurement Report生成部１０５は、移動局１０が在圏する基地局２０ａの周辺セル（ターゲットセル候補であるが、ここでは、基地局２０ｂのセル）に関するメジャメント・レポートを作成する。こうしてターゲット基地局２０ｂに関するメジャメント・レポートSMRが送信部１０９へ出力され、ソース基地局２０ａへ送信される（図２のステップ３を参照）。
ＴＡ分離部１０６は、受信信号SRXからＴＡ信号STAおよび上りリンク無線アクセス受信信号SWAを分離し（図２のステップ８を参照）、ＴＡ信号STAを送信部１０９へ、上りリンク無線アクセス受信信号SWAを送信部１０９へ出力する。ＴＡ信号STAは、基地局により指定された上り送信タイミング調整値であり、これによって移動局１０と基地局との間で上りリンクの同期が確立してデータ通信が可能となる。
HO Command分離部１０７は受信信号SRXからHO Command信号を分離し、さらにHO Command信号から転送情報として含まれているRACHリソース信号SRRを抽出してＲＡＣＨ生成部１０８へ出力する。RACHリソース信号SRRは、ターゲット基地局２０ｂに対するランダムアクセスのために割り当てられた時間および周波数のリソースを示す情報を含む。
ＲＡＣＨ生成部１０８は、RACHリソース信号SRRが示すリソースで所定の共通無線アクセス方式でランダムアクセス信号SRHを生成する。
送信部１０９は、上述したMeasurement Report SMRをソース基地局２０ａの無線アクセス方式で変調しＴＡ信号STAが示すタイミングでソース基地局２０ａへ送信する。また、送信部１０９は、共通の無線アクセス方式でランダムアクセス信号SRHを変調し、RACHリソース信号SRRに従ったタイミングおよび周波数でターゲット基地局２０ｂへ送信する。さらに送信部１０９は、上りリンク無線アクセス受信信号SWAの無線アクセス方式に従ってターゲット基地局２０ｂに対して制御信号およびデータを送信することができる。
なお、上述した移動局のハンドオーバに関する機能は、ＣＰＵ等のプログラム制御プロセッサ上でプログラムを実行することにより実現することもできる。
２．３）基地局
図４は本実施例による無線通信システムにおける基地局の機能的構成を示すブロック図である。ただし、本実施例における基地局２０ａおよび２０ｂは同様の構成を有するので、以下、基地局２０として説明する。なお、図４においても、図２に示すシーケンスに関連する機能のみが図示されている。
基地局２０には、上りリンク無線アクセス情報生成部２００、基地局ＩＤ生成部２０１およびＲＳ生成部２０２が設けられているが、本実施例では、上りリンク無線アクセス情報生成部２００は、当該基地局２０に予め割り当てられた無線アクセス方式を示す情報ＳWABを後述するＴＡ生成部２０５へ出力する。なお、上りリンク無線アクセス情報生成部２００に複数の所定の無線アクセス方式が格納されている場合、そのなかの１つの無線アクセス方式を選択して、ＴＡ生成部２０５へ出力する構成でもよい。さらに、１台の基地局において複数のセルが構成されている場合には、セル毎に無線アクセス方式を変えることもできる。
基地局ＩＤ生成部２０１は基地局識別子を示すＩＤ信号SIDBを生成してＲＳ生成部２０２へ出力し、ＲＳ生成部２０２は基地局ＩＤ信号SIDBに対応した信号系列でリファレンス信号SRSBを生成し送信部２１７へ出力する。したがって、各移動局は、このリファレンス信号SRSBを受信することで周辺セルの基地局を識別することが可能となる。
基地局２０の受信部２０３は、移動局からの上り信号STXを受信し、受信信号SRXBをＲＡＣＨ分離部２０４、ハンドオーバ受入情報（ＨＯconfirm）分離部２０６およびMeasurement Report分離部２０８へそれぞれ出力する。受信部２０３は、１つあるいは複数の無線アクセス方式で通信可能であり、そのなかの特定の１つが移動局からのランダムアクセス用の共通無線アクセス方式として使用される。例えば、ＬＴＥでは、前記受信部２０３が１つの無線アクセス方式しか通信可能でない場合には、シングルキャリア方式を用いることが好適であると思われる。
ＲＡＣＨ分離部２０４は受信信号SRXBからランダムアクセス信号SRHBを分離しＴＡ生成部２０５へ出力する。
ＴＡ生成部２０５は、移動局から受信したランダムアクセス信号SRHBの受信タイミングに基づいて移動局と当該基地局２０との間で上りリンクの同期が確立するように移動局の送信タイミングを調整するＴＡ送信信号STCBを生成し、上りリンク無線アクセス情報生成部２００から入力した無線アクセス方式を示す情報ＳWABとともに、ＴＡ送信信号STCBとして送信部２１７へ出力する（図２のステップ８を参照）。
ＨＯconfirm分離部２０６は、受信信号SRXBから移動局とターゲット基地局との同期を確立したことを示すＨＯconfirm信号SHCBを分離し、ハンドオーバ準備完了情報（HO Completed）生成部２０７へ出力する。HO Completed生成部２０７は、ＨＯconfirm信号SHCBを入力すると、ハンドオーバの準備が完了したことを示すHO Completed信号SHOCBを生成して基地局間信号送信部２１６へ出力する。HO Completed信号SHOCBは、ターゲット基地局２０ｂからソース基地局２０ａに通知される信号である。
Measurement Report分離部２０８は受信信号SRXBから移動局１０が送信したMeasurement Reportを分離し、受信Measurement Report信号SMRBとしてコンテキストデータ（Context Data）生成部２１５へ出力する。
基地局間信号受信部２０９は他の基地局からの信号SRIBを受信し、基地局間制御信号SINBをコンテキスト受入情報（Context Confirm）分離部２１０、Context Data分離部２１１およびHO Completed分離部２１２へそれぞれ出力する。
Context Confirm分離部２１０は基地局間制御信号SINBからContext Confirm信号SHRBを分離し、HO Command生成部２１３へ出力する。
Context Data分離部２１１は、ソース基地局２０ａから受信した基地局間制御信号SINBからContext Data信号SHQBを分離しContext Confirm生成部２１４へ出力する。Context Data信号SHQBは、ソース基地局２０ａからターゲット基地局２０ｂへの移動局のハンドオーバ要求を示す信号である。
HO Command生成部２１３はContext Confirm信号SHRBからHO Command信号SHOBを生成して送信部２１７へ出力する。HO Command信号SＨＯBはソース基地局２０ａから移動局へ送信される信号である。
Context Confirm生成部２１４は、Context Data信号SHQBの受信に対して当該移動局のハンドオーバを許可するかどうかを判断し、その判断結果と当該基地局２０に対するランダムアクセスのための無線リソース情報を含む転送情報を一部として含めたContext Confirm信号SHPBを生成し、基地局間信号送信部２１６へ出力する。
この例では、当該基地局２０がターゲット基地局２０ｂであれば、ハンドオーバ受入許可情報などを含むContext Confirm信号SHPBが基地局間信号送信部２１６を通してソース基地局２０ａへ送信される（図２のステップ５）。
また、当該基地局２０がソース基地局２０ａであれば、Context Confirm分離部２１０が基地局間制御信号SINBからContext Confirm信号SHRBを分離し、HO Command生成部２１３がContext Confirm信号SHRBからHO Command信号SＨＯBを生成して送信部２１７を通して移動局へ送信される（図２のステップ６）。
Context Data生成部２１５は受信Measurement Report信号SMRBを入力し、ソース基地局２０ａからターゲット基地局２０ｂに移動局がハンドオーバをすることを要求する情報をContext Data信号SHTBとして生成する。当該基地局２０がソース基地局２０ａであれば、Context Data信号SHTBはターゲット基地局２０ｂに通知される（図２のステップ４）。
上述したように、基地局間信号送信部２１６は、HO Completed信号SHTB、Context Confirm信号SHPBおよびContext Data信号SHTBのいずれかを入力した場合に当該信号を他の基地局に送信する。
送信部２１７は、下りリンクRS信号SRSB、TA送信信号STCB、HO Command信号 SＨＯBのいずれかを入力した場合に、これらの信号を下り信号STXBとして移動局に送信する。
なお、HO Completed分離部２１２が基地局間制御信号SINBからHO Completed信号を分離し、そのHO Completed信号が移動局１０のハンドオーバ準備完了を示す場合にはハンドオーバの処理を完了する。
なお、上述した基地局のハンドオーバに関する機能は、ＣＰＵ等のプログラム制御プロセッサ上でプログラムを実行することにより実現することもできる。
２．４）効果
上述した本発明の実施例により、１つの無線通信システムの基地局間で無線アクセス方式が異なる場合であっても、共通制御情報を受信することなく、共通無線アクセス方式を利用して初期接続用信号を送信することで基地局の無線アクセス方式を知ることができる。この結果、ハンドオーバ遅延を増加させることなく基地局間ハンドオーバを高速で実行することができる。
３．具体例
図５は図２に示す実施例におけるMME/S-Gateway内でのハンドオーバの具体例を示すシーケンス図である。以下、ＭＢＳＦＮはMBMS over a Single Frequency Network、ＭＢＭＳはMultimedia Broadcast and Multicast Serviceをそれぞれ示すものとする。
３．１）多重アクセス
ＬＴＥ物理層のための多重アクセス方式は、下りリンクではサイクリックプレフィックス（ＣＰ）を有するＯＦＤＭに基づき、上りリンクではＣＰを有するＯＦＤＭおよび／またはＣＰを有するＳＣ−ＦＤＭＡに基づく。上りリンクにおいて、多重アクセス方式はセル固有あるいはユーザ固有として構成されうる。ペアド(paired)あるいはアンペアド(unpaired)スペクトルでの送信をサポートするために、全二重および半二重動作をサポートするＦＤＤ(Frequency Division Duplex)とＴＤＤ(Time Division Duplex)の２つのデュープレクスモードがサポートされる。
円滑なハンドオーバをサポートするために、ランダムアクセスのために使用される多重アクセス方式は、所定エリア内に位置するセル内であるいは同一システムの全てのセル内で同一、すなわちＯＦＤＭＡおよびＳＣ−ＦＤＭＡのいずれかである。
３．２）制御プレーン処理
ハンドオーバ（ＨＯ）手順は、たとえば準備メッセージが基地局（ｅＮＢ）間で直接やりとりされることでＥＰＣ（Evolved Packet Core）の介入なしに実行される。ＨＯ完了フェーズでのソース型でのリソース開放はｅＮＢによってトリガされる。図５では、基本的なハンドオーバ手順が示されており、ＭＭＥもServing Gatewayも変更されない。以下、図１０を参照しながらMME/S-Gateway内でのハンドオーバ手順を詳細に説明する。なお、以下に示すＳ０−Ｓ１８の数字は、図５に示すステップにラベルされた数字０−１８にそれぞれ対応する。
Ｓ０：ソースｅＮＢ内のＵＥコンテキストは、コネクション確立時あるいは最後のＴＡ更新時のいずれかで提供されるローミング制限に関する情報を含む。
Ｓ１：ソースｅＮＢはエリア制限情報に従ってＵＥメジャメント（測定）手順を設定する。ソースｅＮＢにより提供されるメジャメントはＵＥのコネクション・モビリティを制御する機能をアシストしてもよい。
Ｓ２：ＵＥは、所定のルール（例えばシステム情報、仕様など）によってMEASUREMENT REPORTを送信するようにトリガされる。メジャメント手順の間、ＵＥは、下りリファレンス信号に含まれる系列からターゲットセルの上り多重アクセス方式を認識する。下りリファレンス信号に含まれる系列は、２つの上り多重アクセス方式の１つ、すなわちＯＦＤＭあるいはＳＣ−ＦＤＭＡ、に対応している。
Ｓ３：ソースｅＮＢは、MEASUREMENT REPORTおよびＲＲＭ情報に基づいてＵＥのハンドオフの判断を行う。
Ｓ４：ソースｅＮＢは、HANDOVER REQUESTメッセージをターゲットｅＮＢへ発行し、ターゲット側でのハンドオーバ準備に必要な情報を渡す（ソースｅＮＢでのＵＥ Ｘ２シグナリング・コンテキスト・リファレンス、ＵＥ Ｓ１ ＥＰＣシグナリングコンテキストリファレンス、ターゲットセルＩＤ、ＫｅＮＢ＊、ソースｅＮＢにおけるＵＥのＣ−ＲＮＴ１を含むＲＲＣコンテキスト、ＡＳ−コンフィグレーション（物理層コンフィグレーションを除く）、ＥＰＣベアラコンテキストおよびソースセルの物理層ＩＤ＋予想されるＲＬＦ回復のためのＭＡＣ）。ＵＥ Ｘ２／ＵＥ Ｓ１シグナリングリファレンスは、ターゲットｅＮＢによるソースｅＮＢおよびＥＰＣの解決を可能にする。ＥＰＣベアラコンテキストは必要なＲＮＬ(Radio Network Layer)およびＴＮＬ(Transport Network Layer)アドレッシング情報およびＥＰＳベアラのＱｏＳプロファイルを含む。
Ｓ５：アドミッション制御（Admission Control)は、リソースがターゲットｅＮＢによって許可されるならば、ターゲットｅＮＢにより、受信したＥＰＳベアラＱｏＳ情報に従ってハンドオーバが成功する確率が高くなるように実行されうる。ターゲットｅＮＢは、受信したＥＰＳベアラＱｏＳ情報に従って必要なリソースを設定し、Ｃ−ＲＮＴＩおよびオプションとしてＲＡＣＨプリアンブルを確保する。ターゲットセルで使用されるべきＡＳ−コンフィグレーションは、独立に指定されるか（たとえばestablishment）、あるいはソースセルで使用されたＡＳ−コンフィグレーションとの差分として指定されうる（たとえばreconfiguration）。
Ｓ６：ターゲットｅＮＢはＬ１／Ｌ２でハンドオーバを準備し、HANDOVER REQUEST ACKNOWLEDGEをソースｅＮＢへ送信する。HANDOVER REQUEST ACKNOWLEDGEメッセージは、Handover Commandの一部分としてＵＥへ送信されるべきトランスペアレント・コンテナ（transparent container)を含む。このコンテナは、新たなＣ−ＲＮＴＩ、選択されたセキュリティアルゴリズムのためのターゲットｅＮＢセキュリティアルゴリズム識別子、およびその他アクセスパラメータやＳＩＢなどのようないくつかのパラメータを含むことができる。HANDOVER REQUEST ACKNOWLEDGEメッセージは、必要ならば、フォワーディングトンネルのためのＲＮＬ／ＴＮＬ情報を含むこともできる。
なお、ソースｅＮＢがHANDOVER REQUEST ACKNOWLEDGEを受信すると直ぐに、あるいはハンドオーバコマンドの送信がダウンリンクで開始されると直ぐに、データ転送が開始されてもよい。
次に述べるステップ７−１６は、ハンドオーバ中のデータロスを回避する手段を提供する。
Ｓ７：ソースｅＮＢはＵＥ向けのHANDOVER COMMAND (RRCメッセージ）を生成する。HANDOVER COMMANDは、ターゲットｅＮＢから受信しているトランスペアレント・コンテナを含む。ソースｅＮＢは、必要なインテグリティ・プロテクションおよびメッセージの暗号化を実行する。ＵＥは必要なパラメータ（たとえば、新たなＣ−ＲＮＴＩ、ターゲットｅＮＢセキュリティアルゴリズム識別子、およびオプションとしての個別ＲＡＣＨプリアンブル、その個別ＲＡＣＨプリアンブルの有効期限、ターゲットｅＮＢ ＳＩＢなど）を有するHANDOVER COMMANDを受信し、ソースｅＮＢによる指示でハンドオーバを実行する。ＵＥは、ソースｅＮＢに対するＨＡＲＱ／ＡＲＱ応答を配信するためにハンドオーバ実行を遅延させる必要はない。
Ｓ８：ソースｅＮＢはSN STATUS TRANSFERメッセージをターゲットｅＮＢへ送信して、PDCP(Packet Data Convergence Protocol)ステータス・プリザベイション(status preservation)が適用されるSAE(System Architecture Evolution)ベアラの上りPDCP SN受信ステータスおよび下りPDCP SN送信ステータスを伝達する。上りPDCP SN受信ステータスは、次に期待される番号の上りサービスデータユニットUL SDU(upper window edge)のPDCP SNを少なくとも含み、さらに連番が崩れて失われたと考えられるUL SDUのPDCP SNリストを含んでもよい。失われたUL SDUは、ＵＥがターゲットセルで当該SDUが存在すればそれらを再送信する必要がある。下りPDCP SN送信ステータスは、ターゲットｅＮＢが新たなSDUであって未だPDCP SNを持っていないものに割り当てるべき次のPDCP SNを示す。なお、ソースｅＮＢは、ＵＥのＳＡＥベアラのいずれもPDCPステータス・プリザベイションで処理されるべきでないならば、このメッセージの送信を省略できる。
Ｓ９：HANDOVER COMMANDを受信した後、ＵＥはターゲットｅＮＢとの同期をとり、ランダムアクセスのために予め構成された上り無線アクセス方式によりターゲットセルにアクセスする。ターゲットセルへのアクセスはＲＡＣＨにより行われるが、専用のＲＡＣＨプリアンブルがHANDOVER COMMANDに割り当てられている場合にはコンテンションフリーの手順に従い、専用のプリアンブルが割り当てられていない場合にはコンテンションベースの手順に従う。ＵＥはターゲットｅＮＢ特定キーを引き出して、ターゲットセルで使用される選択されたセキュリティアルゴリズムを設定する。
Ｓ１０：ネットワークは、ＵＬ allocationおよびタイミングアドバンスＴＡとUL Access Info.とで応答する。
Ｓ１１：ＵＥがターゲットセルへのアクセスに成功すると、ＵＥはHANDOVER CONFIRMメッセージ（Ｃ−ＲＮＴＩ）を必要ならば上りバッファステータス報告(Buffer Status Report)と共にターゲットｅＮＢへ送信し、ＵＥに対するハンドオーバ処理が完了したことを示す。ターゲットｅＮＢはHANDOVER CONFIRMメッセージで送信されたＣ−ＲＮＴＩを検証する。こうしてターゲットｅＮＢはＵＥへのデータ送信を開始することができる。更なる最適化に基づいて、下りデータ送信をステップＳ８の後の段階で開始することも可能である。
Ｓ１２：ターゲットｅＮＢはPATH SWITCHメッセージをＭＭＥへ送信し、ＵＥがセルを変更した旨を通知する。
Ｓ１３：ＭＭＥはUSER PLANE UPDATE REQUESTメッセージをサービングゲートウェイ(Serving Gateway)へ送信する。
Ｓ１４：サービングゲートウェイは、下りデータパスをターゲット側へ切り替え、そしてU-Plane/TNLリソースをソースｅＮＢに対して開放することができる。
Ｓ１５：サービングゲートウェイはUSER PLANE UPDATE RESPONSEメッセージをＭＭＥへ送信する。
Ｓ１６：ＭＭＥはPATH SWITCHメッセージに対してPATH SWTICH ACKメッセージで確認応答を行う。
Ｓ１７：RELEASE RESOURCEを送信することで、ターゲットｅＮＢはハンドオーバの成功をソースｅＮＢへ知らせ、リソースの開放をトリガする。ステップＳ１０とＳ１５との間のターゲットｅＮＢがこのメッセージを送信するタイミングは、今後の検討事項である。
Ｓ１８：RELEASE RESOURCEメッセージを受信すると、ソースｅＮＢは、ＵＥコンテキストに関連する無線およびC-plane関連のリソースを開放することができる。
本発明は、たとえば３ＧＰＰ ＬＴＥシステムにおいて基地局間で無線アクセス方式が異なる場合に適用可能である。なお、本発明を適用できる無線アクセス方式が、ＯＦＤＭおよびＳＣ−ＦＤＭＡに限定されないことは言うまでもない。
本発明の一実施形態による無線通信システムにおけるハンドオーバを説明するためのシステム構成図である。 本発明の一実施例による無線通信システムにおける基地局間ハンドオーバを説明するためのシーケンス図である。 本実施例による無線通信システムにおける移動局の機能的構成を示すブロック図である。 本実施例による無線通信システムにおける基地局の機能的構成を示すブロック図である。 図２に示す第１実施例におけるMME/S-Gateway内でのハンドオーバの具体例を示すシーケンス図である。
符号の説明
１０ 移動局
２０ 基地局
２０ａ ソース基地局
２０ｂ ターゲット基地局
３０ MME/S-GW
１０１ 受信部
１０２ RS分離部
１０３ ＩＤ識別部
１０４ SNR測定部
１０５ Measurement Report生成部
１０６ TA分離部
１０７ HO Command分離部
１０８ RACH生成部
１０９ 送信部
２００ 上りリンク無線アクセス情報生成部
２０１ 基地局ID生成部
２０２ RS生成部
２０３ 受信部
２０４ RACH分離部
２０５ TA生成部
２０６ ＨＯ Confirm生成部
２０７ HO Completed生成部
２０８ Measurement Report生成部
２０９ 基地局間信号受信部
２１０ Context Confirm分離部
２１１ Context Data分離部
２１２ HO Completed分離部
２１３ HO Command生成部
２１４ Context Confirm生成部
２１５ Context Data生成部
２１６ 基地局間信号送信部
２１７ 送信部

Claims (34)

  1. 少なくとも第１の無線アクセス方式により初期接続後の通信が可能な第１の基地局と、少なくとも第２の無線アクセス方式により初期接続後の通信が可能な第２の基地局と、少なくとも１つの移動局と、を含む無線通信システムにおいて、
    前記移動局は、前記第１および第２の基地局において共通で使用される前記第１の無線アクセス方式を用いて前記第１および第２の基地局にＲＡＣＨ（Random Access Channel）信号により少なくとも同期をとるためにアクセス（初期接続）することを特徴とする無線通信システム。
  2. 前記第１の無線アクセス方式はシングルキャリア方式であり、前記第２の無線アクセス方式はマルチキャリア方式であることを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
  3. 前記第１の無線アクセス方式はマルチキャリア方式であり、前記第２の無線アクセス方式はシングルキャリア方式であることを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
  4. 前記第１および第２の基地局は、前記移動局からのＲＡＣＨ信号による少なくとも同期をとるためのアクセスに対して、自局の無線アクセス方式を前記移動局へ通知することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
  5. 前記第１および第２の基地局は、前記通知を前記ＲＡＣＨ信号による少なくとも同期をとるためのアクセスへの応答として行うことを特徴とする請求項４記載の無線通信システム。
  6. 前記移動局からの前記第１または前記第２の基地局へのＲＡＣＨ信号による少なくとも同期をとるためのアクセスは、それぞれ、前記第２の基地局から前記第１の基地局へのハンドオーバ時、または前記第１の基地局から前記第２の基地局へのハンドオーバ時に行われることを特徴とする請求項１−５のいずれか１項に記載の無線通信システム。
  7. 前記第１基地局および前記第２基地局は同一の無線伝送方式であることを特徴とする請求項６に記載の無線通信システム。
  8. 前記第１の無線アクセス方式は、前記無線伝送方式における所定エリア内の基地局間あるいは同一周波数帯域内の基地局間あるいは前記無線通信システムを構成する全ての基地局間で共通であることを特徴とする請求項１−７のいずれか１項に記載の無線通信システム。
  9. 少なくとも第１の無線アクセス方式により初期接続後の通信が可能な第１の基地局と、少なくとも第２の無線アクセス方式により初期接続後の通信が可能な第２の基地局と、少なくとも１つの移動局と、を含む無線通信システムにおける通信方法であって、
    前記移動局は、前記第１および第２の基地局において共通で使用される前記第１の無線アクセス方式を用いて前記第１および第２の基地局にＲＡＣＨ（Random Access Channel）信号により少なくとも同期をとるためにアクセス（初期接続）することを特徴とする通信方法。
  10. 前記第１の無線アクセス方式はシングルキャリア方式であり、前記第２の無線アクセス方式はマルチキャリア方式であることを特徴とする請求項９記載の通信方法。
  11. 前記第１の無線アクセス方式はマルチキャリア方式であり、前記第２の無線アクセス方式はシングルキャリア方式であることを特徴とする請求項９記載の通信方法。
  12. 前記第１および第２の基地局は、前記移動局からのＲＡＣＨ信号による少なくとも同期をとるためのアクセスに対して、自局の無線アクセス方式を前記移動局へ通知することを特徴とする請求項９−１１のいずれか１項に記載の通信方法。
  13. 前記第１および第２の基地局は、前記通知を前記ＲＡＣＨ信号による少なくとも同期をとるためのアクセスへの応答として行うことを特徴とする請求項１２記載の通信方法。
  14. 前記移動局からの前記第１または前記第２の基地局へのＲＡＣＨ信号による少なくとも同期をとるためのアクセスは、それぞれ、前記第２の基地局から前記第１の基地局へのハンドオーバ時、または前記第１の基地局から前記第２の基地局へのハンドオーバ時に行われることを特徴とする請求項９−１３のいずれか１項に記載の通信方法。
  15. 前記第１基地局および前記第２基地局は同一の無線伝送方式であることを特徴とする請求項１４に記載の通信方法。
  16. 前記第１の無線アクセス方式は、前記無線伝送方式における所定エリア内の基地局間あるいは同一周波数帯域内の基地局間あるいは前記無線通信システムを構成する全ての基地局間で共通であることを特徴とする請求項９−１５のいずれか１項に記載の通信方法。
  17. 少なくとも１つの移動局を含む無線通信システムにおける基地局であって、
    移動局からのＲＡＣＨ（Random Access Channel）信号による少なくとも同期をとるためのアクセス（初期接続）は、他の基地局において共通に使用される第１の無線アクセス方式を用い、ＲＡＣＨ信号による少なくとも同期をとるためのアクセス後は少なくとも第２の無線アクセス方式で通信可能なことを特徴とする基地局。
  18. 前記第１の無線アクセス方式はシングルキャリア方式であり、前記第２の無線アクセス方式はマルチキャリア方式であることを特徴とする請求項１７に記載の基地局。
  19. 前記第１の無線アクセス方式はマルチキャリア方式であり、前記第２の無線アクセス方式はシングルキャリア方式であることを特徴とする請求項１７に記載の基地局。
  20. 前記移動局からのＲＡＣＨ信号による少なくとも同期をとるためのアクセスに対して、自局の無線アクセス方式を前記移動局へ通知することを特徴とする請求項１７−１９のいずれか１項に記載の基地局。
  21. 前記通知を前記ＲＡＣＨ信号による少なくとも同期をとるためのアクセスへの応答として行うことを特徴とする請求項２０記載の基地局。
  22. 前記移動局からのＲＡＣＨ信号による少なくとも同期をとるためのアクセスは、他の基地局から自局へのハンドオーバ時に行われることを特徴とする請求項１７−２１のいずれか１項に記載の基地局。
  23. 少なくとも前記他の基地局および自局は同一の無線伝送方式であることを特徴とする請求項２２に記載の基地局。
  24. 前記第１の無線アクセス方式は、前記無線伝送方式における所定エリア内の基地局間あるいは同一周波数帯域内の基地局間あるいは前記無線通信システムを構成する全ての基地局間で共通であることを特徴とする請求項１７−２３のいずれか１項に記載の基地局。
  25. 少なくとも第１の無線アクセス方式により初期接続後の通信が可能な第１の基地局と、少なくとも第２の無線アクセス方式により初期接続後の通信が可能な第２の基地局と、を含む無線通信システムにおける移動局において、
    前記第１および第２の基地局において共通で使用される前記第１の無線アクセス方式を用いて前記第１および第２の基地局にＲＡＣＨ（Random Access Channel）信号により少なくとも同期をとるためにアクセス（初期接続）することを特徴とする移動局。
  26. 前記第１の無線アクセス方式はシングルキャリア方式であり、前記第２の無線アクセス方式はマルチキャリア方式であることを特徴とする請求項２５記載の移動局。
  27. 前記第１の無線アクセス方式はマルチキャリア方式であり、前記第２の無線アクセス方式はシングルキャリア方式であることを特徴とする請求項２５記載の移動局。
  28. 前記初期接続に対して前記第１基地局あるいは前記第２の基地局から通知された当該基地局の無線アクセス方式で前記ＲＡＣＨ信号による少なくとも同期をとるためのアクセス後の通信を行うことを特徴とする請求項２５−２７のいずれか１項に記載の移動局。
  29. 前記通知は前記ＲＡＣＨ信号による少なくとも同期をとるためのアクセスへの応答として行われることを特徴とする請求項２８記載の移動局。
  30. 前記初期接続は、前記第２の基地局から前記第１の基地局へのハンドオーバ時、または前記第１の基地局から前記第２の基地局へのハンドオーバ時に行われることを特徴とする請求項２５−２９のいずれか１項に記載の移動局。
  31. 前記第１基地局および前記第２基地局は同一の無線伝送方式であることを特徴とする請求項３０に記載の移動局。
  32. 前記第１の無線アクセス方式は、前記無線伝送方式における所定エリア内の基地局間あるいは同一周波数帯域内の基地局間あるいは前記無線通信システムを構成する全ての基地局間で共通であることを特徴とする請求項２５−３１のいずれか１項に記載の移動局。
  33. 少なくとも１つの移動局を含む無線通信システムにおける基地局のプログラム制御プロセッサを機能させるプログラムであって、
    移動局からのＲＡＣＨ（Random Access Channel）信号による少なくとも同期をとるためのアクセス（初期接続）は、他の基地局において共通に使用される第１の無線アクセス方式を用い、ＲＡＣＨ信号による少なくとも同期をとるためのアクセス後は少なくとも第２の無線アクセス方式で通信する機能を前記プログラム制御プロセッサで実現することを特徴とするプログラム。
  34. 少なくとも第１の無線アクセス方式により初期接続後の通信が可能な第１の基地局と、少なくとも第２の無線アクセス方式により初期接続後の通信が可能な第２の基地局と、を含む無線通信システムにおける移動局のプログラム制御プロセッサを機能させるプログラムであって、
    前記第１および第２の基地局において共通で使用される前記第１の無線アクセス方式を用いて前記第１および第２の基地局にＲＡＣＨ（Random Access Channel）信号により少なくとも同期をとるためにアクセス（初期接続）する機能を前記プログラム制御プロセッサで実現することを特徴とするプログラム。
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