JP5378164B2

JP5378164B2 - 移動局およびそのハンドオーバ方法

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Publication number: JP5378164B2
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Inventors: 雅浩八木
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Description

本発明は、移動局およびそのハンドオーバ方法に関する。

移動通信システムでは、セル間の移動や通信品質の劣化などに伴って、移動局が、ある基地局から別の基地局に接続先を切り替えるハンドオーバを行うことがある。ハンドオーバの中でも、アプリケーションの通信状態を維持したまま接続先をスムーズに切り替えることができるものは、特にシームレスハンドオーバと呼ばれる。

たとえば、ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access：直交周波数分割多元接続）方式およびＴＤＭＡ／ＴＤＤ（Time Division Multiple Access/Time Division Duplex：時分割多元接続／時分割複信）方式を採用するＸＧＰ（eXtended Global Platform）でも、シームレスハンドオーバが規定されている（非特許文献１参照）。

"ARIB STD-T95 Version 1.2「OFDMA/TDMA TDD Broadband Wireless Access System (Next Generation PHS)」"、平成２１年３月１８日、社団法人電波産業会

しかしながら、上記ＸＧＰのような移動通信システムでは、干渉回避を目的として、近接する基地局に異なる使用周波数帯を設定する場合がある。この場合、使用可能な周波数帯幅の限られた移動局が、ハンドオーバ先となる基地局をサーチするために、接続中の基地局の使用周波数帯とは異なる周波数帯に自局の使用周波数帯を変更すると、接続中の基地局から割り当てられている無線チャネル（制御チャネル、通信チャネルなど）が一時的に解放されるため、その間データ通信が途切れてしまう。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、異なる周波数帯を使用する基地局間のシームレスハンドオーバを実現することができる移動局およびそのハンドオーバ方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る移動局は、時分割多元接続方式により、第１の周波数帯を使用する第１の基地局と少なくとも制御チャネルを介して通信する移動局であって、所定周期のフレーム内に規定された複数のタイムスロットのうち、前記制御チャネルのタイムスロットとは異なるタイムスロットの１つをサーチ対象スロットとして選択するスロット選択手段と、前記スロット選択手段により選択されたサーチ対象スロットにおける前記移動局の使用周波数帯を、前記第１の周波数帯とは異なる第２の周波数帯にシフトする周波数帯シフト手段と、前記サーチ対象スロットにおける前記移動局の使用周波数帯がシフトされた後に、前記第２の周波数帯を使用する第２の基地局から、該第２の周波数帯内に予め規定され該サーチ対象スロットに属する共通チャネルを介して、周期的に送信される報知信号の検出を試みる基地局サーチ手段と、前記基地局サーチ手段により前記報知信号が検出された場合に、前記サーチ対象スロットにおいて前記第２の基地局との接続を確立する手段と、を含み、前記周波数帯シフト手段は、前記第２の基地局との接続が確立された後に、前記移動局の使用周波数帯を前記第２の周波数帯にシフトする、ことを特徴とする。

本発明では、移動局が第１の周波数帯を使用する第１の基地局から第２の周波数帯を使用する他の基地局にハンドオーバを行う際、移動局の使用周波数帯を第１の周波数帯から第２の周波数帯に直に切り替えるのではなく、少なくとも２段階で切り替える。

すなわち、本発明では、まず、少なくとも制御チャネルを介して第１の基地局と通信している移動局が、制御チャネルのタイムスロットとは異なるタイムスロットの１つをサーチ対象スロットとして選択する。そして、移動局は、選択されたサーチ対象スロットにおける自局の使用周波数帯を、第１の周波数帯から第２の周波数帯にシフトする。

その後、移動局は、第２の周波数帯を使用する第２の基地局から、第２の周波数帯内に予め規定されサーチ対象スロットに属する共通チャネルを介して、周期的に送信される報知信号の検出を試みる（新たな接続先となる基地局のサーチ）。ここで報知信号が検出されると、移動局は、そのサーチ対象スロットにおいて第２の基地局との接続を確立する。

この時点では、サーチ対象スロット以外のタイムスロット（制御チャネルのタイムスロットを含む）における移動局の使用周波数帯が、依然として第１の周波数帯にある。このため、移動局は、接続先となる第２の基地局のサーチ中および第２の基地局との接続確立中も、少なくとも制御チャネルを介してデータ通信を維持することができる。

第２の基地局との接続が確立されると、移動局は、自局の使用周波数帯を第２の周波数帯に完全にシフトする。その後、移動局は、第１の基地局との接続を切断するとともに、第２の基地局から割り当てられる無線チャネル（制御チャネル、通信チャネルなど）を介してデータ通信を継続する。こうして、移動局は、データ通信を途切れさせることなく、第１の基地局から第２の基地局へのハンドオーバを完了する。

このように、本発明によれば、異なる周波数帯を使用する基地局間のシームレスハンドオーバを実現することができる。

また、本発明の一態様では、前記スロット選択手段は、前記基地局サーチ手段により前記報知信号が検出されない場合に、前記制御チャネルのタイムスロットとは異なるタイムスロットの他の１つを次のサーチ対象スロットとして新たに選択してもよい。

この態様によれば、移動局がより多くのタイムスロットで基地局をサーチするため、接続先となる基地局が検出されやすくなる。

また、本発明の一態様では、前記移動局は、前記基地局サーチ手段により前記報知信号が検出されない場合に、前記第１の基地局に制御チャネルの切り替えを要求する切替要求手段、をさらに含み、前記スロット選択手段は、前記制御チャネルの切替要求に応じて前記第１の基地局が前記制御チャネルのタイムスロットを変更した場合に、前記制御チャネルが切り替え前に属していたタイムスロットを次のサーチ対象スロットとして新たに選択してもよい。

この態様によっても、移動局がより多くのタイムスロットで基地局をサーチするため、接続先となる基地局が検出されやすくなる。

また、本発明の一態様では、前記スロット選択手段は、前記複数のタイムスロットの中で最後に、前記制御チャネルが切り替え前に属していたタイムスロットをサーチ対象スロットとして選択してもよい。

この態様によれば、移動局が制御チャネルの切り替えを要求する前に、接続先となる基地局が検出されやすくなる。

また、本発明の一態様では、前記スロット選択手段は、前記移動局と前記第１の基地局との間のタイムスロット当たりの通信スループットが低い順に、前記制御チャネルのタイムスロットとは異なるタイムスロットをサーチ対象スロットとして選択してもよい。

この態様によれば、ハンドオーバによる通信スループットの低下を最小化することができる。

また、本発明に係るハンドオーバ方法は、時分割多元接続方式により、第１の周波数帯を使用する第１の基地局と少なくとも制御チャネルを介して通信する移動局のハンドオーバ方法であって、所定周期のフレーム内に規定された複数のタイムスロットのうち、前記制御チャネルのタイムスロットとは異なるタイムスロットの１つをサーチ対象スロットとして選択するステップと、前記選択されたサーチ対象スロットにおける前記移動局の使用周波数帯を、前記第１の周波数帯とは異なる第２の周波数帯にシフトするステップと、前記サーチ対象スロットにおける前記移動局の使用周波数帯がシフトされた後に、前記第２の周波数帯を使用する第２の基地局から、該第２の周波数帯内に予め規定され該サーチ対象スロットに属する共通チャネルを介して、周期的に送信される報知信号の検出を試みるステップと、前記共通チャネルを介して前記報知信号が検出された場合に、前記サーチ対象スロットにおいて前記第２の基地局との接続を確立するステップと、前記第２の基地局との接続が確立された後に、前記移動局の使用周波数帯を前記第２の周波数帯にシフトするステップと、を含むことを特徴とする。

本発明の実施形態に係る移動通信システムの構成を示す図である。本実施形態に係る移動通信システムにおける無線チャネル構成を示す図である。本実施形態に係る移動局の機能ブロック図である。本実施形態に係るハンドオーバ動作の一例を示すフロー図である。接続中の基地局の使用周波数帯ｆｃ４と、移動局の使用周波数帯と、接続中の基地局が移動局に割り当てているＰＲＵ（ＡＮＣＨ１，ＥＸＣＨ）と、の関係の一例を示す図である。図５に示す例における、タイムスロットのサーチ優先順位を示す図である。図５に示す状態から、周波数帯ｆｃ２にシフトされたＳｌｏｔ３における移動局の使用周波数帯を示す図である。図５に示す状態から、周波数帯ｆｃ２にシフトされたＳｌｏｔ２における移動局の使用周波数帯を示す図である。図８に示す状態から、接続先の基地局が移動局に割り当てたＰＲＵ（ＡＮＣＨ２）を示す図である。図８に示す状態において移動局と接続先の基地局との接続が確立された後、接続先の基地局の使用周波数帯ｆｃ２に完全にシフトされた移動局の使用周波数帯を示す図である。図５に示す状態から、移動局からのＡＮＣＨの切替要求に応じて、接続中の基地局が新たに割り当てたＡＮＣＨ１を示す図である。図５に示す状態から、周波数帯ｆｃ２にシフトされたＳｌｏｔ１における移動局の使用周波数帯を示す図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る移動通信システム１０の構成を示す図である。図１に示すように、移動通信システム１０は、複数の移動局１２（ここでは１つのみを示す）と、複数の基地局１４（ここでは近接する基地局１４−１〜１４−４のみを示す）と、を含んで構成される。ここでは、基地局１４−４のセル１６−４が、基地局１４−１のセル１６−１と、基地局１４−２のセル１６−２と、基地局１４−３のセル１６−３と、それぞれ一部重複しているものとする。

各基地局１４は、ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access：直交周波数分割多元接続）方式およびＴＤＭＡ／ＴＤＤ（Time Division Multiple Access/Time Division Duplex：時分割多元接続／時分割複信）方式により、自局のセル１６内に位置する移動局１２のそれぞれと無線通信を行う。

図２は、移動通信システム１０における無線チャネル構成を示す図である（縦軸：周波数、横軸：時間）。同図に示すように、移動通信システム１０では、所定周期（ここでは５ｍｓ）のＴＤＭＡフレームが上りサブフレーム（２．５ｍｓ）と下りサブフレーム（２．５ｍｓ）とに区分され、さらに各サブフレームがそれぞれ複数のタイムスロット（ここではＳｌｏｔ１〜Ｓｌｏｔ４）に均等に区分されている。また、所定の周波数帯域に複数のＯＦＤＭＡサブチャネル（ここではＳｃｈ１〜Ｓｃｈ３１）が規定されている。基地局１４が移動局１２に割り当てる無線チャネルの最小単位はＰＲＵ（Physical Resource Unit）と呼ばれ、各ＰＲＵは、タイムスロット（Ｓｌｏｔ１〜Ｓｌｏｔ４）のいずれかと、サブチャネル（Ｓｃｈ１〜Ｓｃｈ３１）のいずれかと、に属する。なお、上りサブフレームおよび下りサブフレームともに、各ＰＲＵが、たとえば１から始まる連続するＰＲＵ番号（１，２，３，・・・）で識別されるよう定められており、ＰＲＵ番号の同じＰＲＵは上下ペアで使用されることになっている。つまり、ＰＲＵは上下対称に割り当てられるように規定されている。

移動通信システム１０では、干渉回避を目的として、近接する基地局１４に異なる使用周波数帯が設定されている。ここでは、図１，２に示すように、基地局１４−１の使用周波数帯としてｆｃ１（Ｓｃｈ１〜Ｓｃｈ７：幅６．３ＭＨｚ）が設定され、基地局１４−２の使用周波数帯としてｆｃ２（Ｓｃｈ７〜Ｓｃｈ１５：幅８．１ＭＨｚ）が設定され、基地局１４−３の使用周波数帯としてｆｃ３（Ｓｃｈ１５〜Ｓｃｈ２３：幅８．１ＭＨｚ）が設定され、基地局１４−４の使用周波数帯としてｆｃ４（Ｓｃｈ２３〜Ｓｃｈ３１：幅８．１ＭＨｚ）が設定されているものとする。

このうち、Ｓｃｈ１，Ｓｃｈ７，Ｓｃｈ１５，Ｓｃｈ２３，Ｓｃｈ３１は、１以上の移動局１２に共用されるＣＣＨ（Common Channel：共通チャネル）として規定されている。これは、ＣＣＨにおける受信利得が増大するよう、各基地局１４の使用周波数帯にＣＣＨ用のサブチャネルを２つずつ配置する「デュアルＣＣＨ」と呼ばれる無線チャネル構成である。このため、基地局１４−１の使用周波数帯ｆｃ１と基地局１４−２の使用周波数帯ｆｃ２とは、ＣＣＨとして規定されたＳｃｈ７で重複している。同様に、基地局１４−２の使用周波数帯ｆｃ２と基地局１４−３の使用周波数帯ｆｃ３とは、ＣＣＨとして規定されたＳｃｈ１５で重複し、基地局１４−３の使用周波数帯ｆｃ３と基地局１４−４の使用周波数帯ｆｃ４とは、ＣＣＨとして規定されたＳｃｈ２３で重複している。

なお、移動通信システム１０では、各基地局１４に対して、２０フレーム（１００ｍｓ）に１フレームの周期で、ＣＣＨの送受信タイミングが割り当てられている。すなわち、各基地局１４は、２０フレーム周期で到来する自局のＣＣＨ送受信タイミングで、自局のセル１６内に位置する１以上の移動局１２と各種制御信号を送受信する。なお、ＣＣＨを介して送受される制御情報には、下り専用のＢＣＣＨ（Broadcasting Control Channel：報知制御チャネル、報知信号の１つ）とＰＣＨ（Paging Channel：一斉呼出チャネル）、接続要求信号の送信に使用される上り専用のＴＣＣＨ（Timing Correct Channel：タイミング補正チャネル）、および双方向用のＳＣＣＨ（Signaling Control Channel：共通双方向制御チャネル）などがある。

一方、Ｓｃｈ２〜Ｓｃｈ６，Ｓｃｈ８〜Ｓｃｈ１４，Ｓｃｈ１６〜Ｓｃｈ２２，Ｓｃｈ２４〜Ｓｃｈ３０に属するＰＲＵは、各移動局１２に個別に割り当てられるＩＣＨ（Individual Channel：個別チャネル）として用いられる。ＩＣＨには、各移動局１２に個別制御チャネルとして原則１つ割り当てられ主に制御情報の伝送に用いられるＡＮＣＨ（Anchor Channel）、各移動局１２に通信チャネルとして１つ以上割り当てられ主に通信データの伝送に用いられるＥＸＣＨ（Extra Channel）などが含まれる。なお、基地局１４は、移動局１２にＩＣＨとして割り当てるＰＲＵ（特にＥＸＣＨ）を１フレームまたは複数フレームごとに変更することができる。

また、移動局１２の使用可能な周波数帯幅は、基地局１４−２〜１４−４の使用周波数帯幅と同じ９サブチャネル分の周波数帯幅（８．１ＭＨｚ）に限られている。このため、移動局１２が基地局１４−４と接続する場合、移動局１２の使用周波数は基地局１４−４の使用周波数帯ｆｃ４に設定される。同様に、移動局１２が基地局１４−１，１４−２，１４−３と接続する場合、移動局１２の使用周波数は周波数帯ｆｃ１，ｆｃ２，ｆｃ３にそれぞれ設定される。

ただし、移動通信システム１０では、たとえば移動局１２が周波数帯ｆｃ４を使用する基地局１４−４から周波数帯ｆｃ２を使用する基地局１４−２にハンドオーバを行う際に、移動局１２の使用周波数帯をｆｃ４からｆｃ２に直に切り替えるのではなく、少なくとも２段階で切り替える。

たとえば、周波数帯ｆｃ４を使用する基地局１４−４と通信している場合、移動局１２は、まず、新たな接続先（ハンドオーバ先）となる基地局１４をサーチするために、あるタイムスロット（基地局１４−４との通信に使用されている制御チャネルのタイムスロットとは異なるタイムスロット）における自局の使用周波数帯をｆｃ１〜ｆｃ３の少なくとも１つにシフトする。その後、移動局１２は、サーチにより検出された基地局１４（たとえば基地局１４−２）との接続を確立し、基地局１４−４との接続を切断した後に、自局の使用周波数帯をｆｃ２に完全にシフトする。これにより、移動局１２は、異なる周波数帯を使用する基地局１４間でシームレスなハンドオーバを行うことができる。

以下では、図３に基づいて、シームレスハンドオーバを実現するために移動局１２が備える構成を具体的に説明する。

図３は、移動局１２の機能ブロック図である。図３に示すように、移動局１２は、アンテナ２０、無線通信部２２、ベースバンド部２４、信号処理部２６、および制御部２８（メッセージ解析部３０、ハンドオーバ制御部３２、スロット選択部３４、周波数帯シフト部３６、基地局サーチ部３８、メッセージ生成部４０）を含んで構成される。

アンテナ２０は、基地局１４から無線信号を受信し、受信された無線信号を無線通信部>２２に出力する。また、アンテナ２０は、無線通信部２２から供給される無線信号を基地局１４に対して送信する。

無線通信部２２は、低雑音増幅器、電力増幅器、周波数変換器、帯域通過フィルタ、Ａ／Ｄ変換器、およびＤ／Ａ変換器を含んで構成される。無線通信部２２は、アンテナ２０から入力される無線信号を低雑音増幅器で増幅した後、中間周波数信号にダウンコンバートし、さらにディジタル信号に変換してから、ベースバンド部２４に出力する。また、無線通信部２２は、ベースバンド部２４から入力されるディジタル信号をアナログ信号に変換した後、無線信号にアップコンバートし、電力増幅器で送信出力レベルまで増幅してから、アンテナ２０に供給する。

なお、無線通信部２２の周波数変換器は、後述する制御部２８（周波数帯シフト部３６）の指示に従って、ダウンコンバート対象信号またはアップコンバート対象信号に乗じる基準周波数を変更することにより、移動局１２の使用周波数帯を切り替える。

ベースバンド部２４は、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）部、直並列変換器、および並直列変換器を含んで構成される。ベースバンド部２４は、無線通信部２２から入力されるディジタル信号に、直並列変換、ＧＩ（Guard Interval）の除去、高速フーリエ変換、並直列変換などを施し、得られた複素シンボル列を信号処理部２６に出力する。また、ベースバンド部２４は、信号処理部２６から入力される複素シンボル列に、直並列変換、逆高速フーリエ変換、ＧＩの付加、並直列変換などを施し、得られたディジタル信号を無線通信部２２に出力する。

信号処理部２６は、たとえばＤＳＰ（Digital Signal Processor）で構成される。信号処理部２６は、ベースバンド部２４から入力される複素シンボル列に対して、復調、復号、誤り検出などを施し、得られた受信データを制御部２８に出力する。また、信号処理部２６は、制御部２８から入力される送信データや基地局１４宛てのメッセージに対して、誤り検出符号の付加、符号化、変調などを施し、得られた複素シンボル列をベースバンド部２４に出力する。

制御部２８は、たとえばＣＰＵおよびＣＰＵの動作を制御するプログラムで構成され、移動局１２の各部を制御する。特に、制御部２８は、メッセージ解析部３０、ハンドオーバ制御部３２、スロット選択部３４、周波数帯シフト部３６、基地局サーチ部３８、およびメッセージ生成部４０を機能的に含み、移動局１２のハンドオーバ動作の制御などを行う。

メッセージ解析部３０は、信号処理部２６から入力される受信データより基地局１４からの各種メッセージを抽出し、そのメッセージの内容を解析する。たとえば、メッセージ解析部３０は、受信データより基地局１４からのＬＣＨ（Link Channel）割当応答メッセージを取得し、そのＬＣＨ割当応答メッセージからＡＮＣＨ（個別制御チャネル）として移動局１２に割り当てられたＰＲＵの番号（ＡＮＣＨのタイムスロットおよびサブチャネルを識別するための情報）などを取得する。なお、受信データより抽出される基地局１４からメッセージには、ＬＣＨ割当応答メッセージの他に、ＬＣＨ再割当応答メッセージ、リンク設定応答メッセージ、機能拡張応答メッセージ、接続応答メッセージ、ＡＮＣＨ／ＣＳＣＨ切替指示メッセージなどがある。

ハンドオーバ制御部３２は、移動局１２のハンドオーバ動作を制御する。たとえば、移動局１２が基地局１４−４から基地局１４−２にハンドオーバを行う場合、ハンドオーバ制御部３２は、基地局１４−２へのＬＣＨ割当要求、移動局１２の使用周波数帯のシフト、基地局１４−２との接続確立、基地局１４−４との接続切断、などを行うよう、移動局１２の各部に指示する。

スロット選択部３４は、基地局１４と通信している移動局１２がハンドオーバを行う際、ハンドオーバ制御部３２の指示に従って、ＴＤＭＡフレーム内に規定された４つのタイムスロットＳｌｏｔ１〜Ｓｌｏｔ４のうち、基地局１４から個別制御チャネルとして割り当てられているＰＲＵ（ＡＮＣＨ）のタイムスロットとは異なるタイムスロットの１つをサーチ対象スロットとして選択する。そして、スロット選択部３４は、選択されたサーチ対象スロットをハンドオーバ制御部３２に通知する。その後、選択されたサーチ対象スロットに属するＣＣＨで基地局サーチを行ってもＢＣＣＨが検出されない場合（ハンドオーバ先が検出されない場合）、スロット選択部３４は、ＡＮＣＨのタイムスロットとは異なるタイムスロットの他の１つを次のサーチ対象スロットとして新たに選択し、選択されたサーチ対象スロットをハンドオーバ制御部３２に通知する。

ここで、スロット選択部３４は、移動局１２と基地局１４との間のタイムスロット当たりの通信スループットが低い順に、サーチ対象スロットを選択してもよい。こうすれば、ハンドオーバによる通信スループットの低下を最小化することができる。

なお、ＡＮＣＨのタイムスロットとは異なるタイムスロットに属するＣＣＨのすべてでＢＣＣＨが検出されない場合、ハンドオーバ制御部３２は、基地局１４にＡＮＣＨの切り替えを要求する。これに応じて基地局１４がＡＮＣＨのタイムスロットを変更した場合、スロット選択部３４は、ＡＮＣＨが切り替え前に属していたタイムスロットを次のサーチ対象スロットとして新たに選択してもよい。

周波数帯シフト部３６は、移動局１２がハンドオーバを行う際、ハンドオーバ制御部３２の指示に従って、移動局１２の使用周波数帯がシフトするよう、無線通信部２２に周波数変換器の基準周波数を変更させる。

たとえば、移動局１２が周波数帯ｆｃ４を使用する基地局１４−４と通信している場合、周波数帯シフト部３６は、まず、スロット選択部３４が選択したサーチ対象スロットにおける移動局１２の使用周波数帯が周波数帯ｆｃ３，ｆｃ２，ｆｃ１（順不同）に順次シフトするよう、無線通信部２２に周波数変換器の基準周波数を変更させる。ここで、サーチ対象スロットにおける移動局１２の使用周波数帯が周波数帯ｆｃ２にシフトしたときに基地局１４−２からのＢＣＣＨが検出されると（ハンドオーバ先として基地局１４−２が検出されると）、周波数帯シフト部３６は、移動局１２と基地局１４−２との接続が確立された後に、移動局１２の使用周波数帯を基地局１４−２の使用周波数帯ｆ２に完全にシフトする。

一方、スロット選択部３４が選択したサーチ対象スロットに属するＣＣＨでＢＣＣＨが検出されない場合、周波数帯シフト部３６は、サーチ対象スロットにおける移動局１２の使用周波数帯を周波数帯ｆｃ４に戻す。次に、周波数帯シフト部３６は、スロット選択部３４が新たに選択したサーチ対象スロットにおいて、同様に、移動局１２の使用周波数帯を周波数帯ｆｃ３，ｆｃ２，ｆｃ１（順不同）に順次シフトする。

基地局サーチ部３８は、サーチ対象スロットにおける移動局１２の使用周波数帯がシフトされた後、ハンドオーバ制御部３２の指示に従って、そのサーチ対象スロットに属するＣＣＨを介して周期的に送信されるＢＣＣＨの検出を試みる。そして、基地局サーチ部３８は、ＢＣＣＨの検出有無をハンドオーバ制御部３２に通知する。

メッセージ生成部４０は、基地局１４宛てのメッセージを生成し、そのメッセージを信号処理部２６に出力する。基地局１４宛てのメッセージには、ＬＣＨ割当要求メッセージ、ＬＣＨ再割当要求メッセージ、リンク設定要求メッセージ、機能拡張要求メッセージ、接続要求メッセージ、ＡＮＣＨ／ＣＳＣＨ切替要求メッセージ、ＡＮＣＨ／ＣＳＣＨ切替確認メッセージなどがある。

次に、図４〜１２に基づいて、移動局１２が周波数帯ｆｃ４を使用する基地局１４−４から周波数帯ｆｃ２を使用する基地局１４−２にハンドオーバを行う際の、移動局１２の動作を具体的に説明する。

図４は、移動局１２のハンドオーバ動作の一例を示すフロー図である。ここでは、ハンドオーバ前に、接続中の基地局１４−４の使用周波数帯ｆｃ４と、移動局１２の使用周波数帯と、基地局１４−４が移動局１２に割り当てているＰＲＵ（ＡＮＣＨ，ＥＸＣＨ）と、が図５に示す関係にあるものとする。なお、図５〜図１２における網掛け部分は、それぞれ移動局１２の使用周波数帯を示している。また、図５〜９，１１，１２では、基地局１４−４が移動局１２にＡＮＣＨとして割り当てているＰＲＵをＡＮＣＨ１と表記している。

図４に示すように、移動局１２は、ハンドオーバを開始する際にまず、Ｓｌｏｔ１〜Ｓｌｏｔ４それぞれのサーチ優先順位を決定する（Ｓ１００）。ここでは、図５に示すように、Ｓｌｏｔ１では１つのＡＮＣＨ１（個別制御チャネル）と２つのＥＸＣＨ（通信チャネル）が移動局１２に割り当てられ、Ｓｌｏｔ２では４つのＥＸＣＨが割り当てられ、Ｓｌｏｔ３では３つのＥＸＣＨが割り当てられ、Ｓｌｏｔ４では５つのＥＸＣＨが割り当てられている。

そこで、移動局１２は、図６に示すように、ＡＮＣＨ１のタイムスロットであるＳｌｏｔ１のサーチ優先順位を「４」、つまり最後とする。一方、Ｓｌｏｔ１〜Ｓｌｏｔ３については、移動局１２と基地局１４−４との間のタイムスロット当たりの通信スループットが低い順に、サーチ優先順位を付与する。これは、ハンドオーバによる通信スループットの低下を最小化するためである。ここで、ＥＸＣＨ当たりの通信スループットがすべて同じであると仮定すれば、図６に示すように、ＥＸＣＨの数が最も少ないＳｌｏｔ３のサーチ優先順位が「１」に、ＥＸＣＨの数が次に少ないＳｌｏｔ２のサーチ優先順位が「２」に、ＥＸＣＨの数が最も多いＳｌｏｔ４のサーチ優先順位が「３」となる。

サーチ優先順位が決定されると、図４に示すように、移動局１２は、サーチ優先順位「１」のタイムスロットから順に、接続先となる基地局のオープンサーチを行う。そこで、移動局１２は、サーチ対象スロットの優先順位を格納する変数ｋの値を「１」に初期化する（Ｓ１０２）。次に、移動局１２は、サーチ対象スロット（サーチ優先順位ｋのタイムスロット）がＡＮＣＨ１のタイムスロット（ここではＳｌｏｔ１）と同じであるか否かを判定する（Ｓ１０４）。

ここで、サーチ対象スロットがＡＮＣＨ１のタイムスロットと異なる場合（Ｓ１０４：Ｎ）、移動局１２は、サーチ優先順位ｋのタイムスロットで基地局のオープンサーチを行う（Ｓ１０６）。

Ｓ１０４において「ｋ＝１」であれば、サーチ対象スロットはＳｌｏｔ３となる（図６参照）。この場合、サーチ対象スロット（Ｓｌｏｔ３）はＡＮＣＨ１のタイムスロット（Ｓｌｏｔ１）と異なるため（Ｓ１０４：Ｎ）、移動局１２は、Ｓｌｏｔ３で割り当てられている３つのＥＸＣＨをすべて解放するとともに、Ｓｌｏｔ３における自局の使用周波数帯をｆｃ３，ｆｃ２，ｆｃ１に順次シフトする。そして、たとえば図７に示すように、Ｓｌｏｔ３における自局の使用周波数帯が周波数帯ｆｃ２にシフトされた場合、移動局１２は、周波数帯ｆｃ２を使用する基地局１４から、Ｓｃｈ７とＳｌｏｔ３とに属するＣＣＨ（太線枠内参照）を介して周期的に送信されるＢＣＣＨの検出を試みる（ｆｃ１，ｆｃ３についても同様）。これが、サーチ優先順位「１」のタイムスロット（Ｓｌｏｔ３）におけるオープンサーチ（Ｓ１０６）である。

このオープンサーチでＢＣＣＨが検出されなかった場合、すなわち接続先となる基地局が見つからなかった場合（Ｓ１０８：Ｎ）、移動局１２は、Ｓｌｏｔ３における自局の使用周波数帯を周波数帯ｆｃ４に戻すとともに（図５参照）、変数ｋに「１」を加算し「ｋ＝２」とした上で（Ｓ１１０：Ｎ，Ｓ１１２）、Ｓ１０４の処理を実行する。

Ｓ１０４において「ｋ＝２」であれば、サーチ対象スロットはＳｌｏｔ２となる（図６参照）。この場合、サーチ対象スロット（Ｓｌｏｔ２）はＡＮＣＨ１のタイムスロット（Ｓｌｏｔ１）と異なるため（Ｓ１０４：Ｎ）、移動局１２は、Ｓｌｏｔ２で割り当てられている４つのＥＸＣＨをすべて解放するとともに、Ｓｌｏｔ２における自局の使用周波数帯をｆｃ３，ｆｃ２，ｆｃ１に順次シフトする。そして、たとえば図８に示すように、Ｓｌｏｔ２における自局の使用周波数帯が周波数帯ｆｃ２にシフトされた場合、移動局１２は、周波数帯ｆｃ２を使用する基地局１４から、Ｓｃｈ７とＳｌｏｔ２とに属するＣＣＨ（太線枠内参照）を介して周期的に送信されるＢＣＣＨの検出を試みる（ｆｃ１，ｆｃ３についても同様）。これが、サーチ優先順位「２」のタイムスロット（Ｓｌｏｔ２）におけるオープンサーチ（Ｓ１０６）である。

このオープンサーチでＢＣＣＨが検出された場合、すなわち接続先となる基地局１４（ここでは基地局１４−２とする）が見つかった場合（Ｓ１０８：Ｙ）、移動局１２は、接続先となる基地局１４−２にハンドオーバする（Ｓ１１４）。

具体的には、移動局１２は、Ｓｃｈ７とＳｌｏｔ２とに属するＣＣＨ（図８の太線枠内参照）を介して、接続先の基地局１４−２にＬＣＨ割当要求メッセージを送信する。基地局１４−２は、移動局１２からのＬＣＨ割当要求メッセージに応じて、その移動局１２にＡＮＣＨとして割り当てるＰＲＵ（ＡＮＣＨ２）を決定する（図９参照）。このＡＮＣＨ２は、基地局１４−２で検出される回線品質値やＰＲＵの空き状況などに基づいて決定される。次に、移動局１２は、基地局１４−２から通知されるＡＮＣＨ２を介して、リンク設定要求メッセージ、リンク設定応答メッセージ、機能拡張要求メッセージ、機能拡張応答メッセージ、接続要求メッセージ、および接続応答メッセージをＡＮＣＨ２を送受することにより、基地局１４−２との接続を確立する。この時点では、サーチ対象スロット（Ｓｌｏｔ２）における移動局１２の使用周波数帯がｆｃ２にあるものの、サーチ対象スロット以外のタイムスロット（Ｓｌｏｔ１，３，４）における移動局１２の使用周波数帯は依然としてｆｃ４にある（図９参照）。このため、移動局１２は、Ｓ１００〜Ｓ１１４の間も、Ｓｌｏｔ１，３，４で割り当てられているＡＮＣＨ１およびＥＸＣＨを介して、データ通信を維持することができる。基地局１４−２との接続が確立されると、移動局１２は、ＡＮＣＨ１を介して基地局１４−４との接続を切断する。これにより、移動局１２にＡＮＣＨ１およびＥＸＣＨとして割り当てられていたＰＲＵがすべて解放される。続いて、移動局１２は、自局の使用周波数帯を基地局１４−２の使用周波数帯であるｆｃ２に完全にシフトする（図１０参照）。その後、移動局１２は、ＡＮＣＨ２および基地局１４−２から新たに割り当てられるＥＸＣＨを介してデータ通信を継続する。こうして、移動局１２は、データ通信を途切れさせることなく、すなわちシームレスに、基地局１４−４から基地局１４−２へのハンドオーバを完了する。

これに対して、サーチ優先順位「２」（ｋ＝２）のタイムスロット（Ｓｌｏｔ２）におけるオープンサーチ（Ｓ１０６）でも接続先となる基地局１４が見つからなかった場合（Ｓ１０８：Ｎ）、移動局１２は、Ｓｌｏｔ２における自局の使用周波数帯を周波数帯ｆｃ４に戻すとともに（図５参照）、変数ｋに「１」を加算し「ｋ＝３」とした上で（Ｓ１１０：Ｎ，Ｓ１１２）、Ｓ１０４の処理を実行する。

さらに、サーチ優先順位「３」（ｋ＝３）のタイムスロット（Ｓｌｏｔ４）におけるオープンサーチ（Ｓ１０６）によっても接続先となる基地局１４が見つからなかった場合（Ｓ１０８：Ｎ）、移動局１２は、Ｓｌｏｔ４における自局の使用周波数帯を周波数帯ｆｃ４に戻すとともに（図５参照）、変数ｋに「１」を加算し「ｋ＝４」とした上で（Ｓ１１０：Ｎ，Ｓ１１２）、Ｓ１０４の処理を実行する。

Ｓ１０４において「ｋ＝４」であれば、サーチ対象スロットはＳｌｏｔ１となる（図６参照）。この場合、サーチ対象スロット（Ｓｌｏｔ１）はＡＮＣＨ１のタイムスロット（Ｓｌｏｔ１）と同じであるため（Ｓ１０４：Ｙ）、移動局１２は、接続中の基地局１４−４にＡＮＣＨの切り替えを要求する（Ｓ１１６）。

すなわち、移動局１２は、ＡＮＣＨ１を介して、基地局１４−４にＡＮＣＨ／ＣＳＣＨ切替要求メッセージを送信する。基地局１４−４は、移動局１２からのＡＮＣＨ／ＣＳＣＨ切替要求メッセージに応じて、その移動局１２に割り当てられているＡＮＣＨ１とは異なる新たなＡＮＣＨ１を周波数帯ｆｃ４に属するＳｃｈ２４〜Ｓｃｈ３０の中から決定する。このＡＮＣＨ１は、基地局１４−４で検出される回線品質値、ＰＲＵの空き状況などに基づいて決定される。その後、基地局１４−４は、移動局１２に割り当てられているＡＮＣＨ１を介して、新たに決定されたＡＮＣＨ１のＰＲＵ番号を含むＡＮＣＨ／ＣＳＣＨ切替応答メッセージを移動局１２に送信する。なお、ここでは、Ｓｃｈ２６とＳｌｏｔ３とに属するＰＲＵが新たなＡＮＣＨ１として決定されたものとする（図１１参照）。

基地局１４−４がＡＮＣＨ１の切り替えに成功すると（Ｓ１１８：Ｙ）、すなわち基地局１４−４がＡＮＣＨ１のタイムスロットを変更すると、移動局１２は、サーチ優先順位「４」（ｋ＝４）のタイムスロット（Ｓｌｏｔ１）で基地局のオープンサーチを行う（Ｓ１０６）。すなわち、移動局１２は、Ｓｌｏｔ１で割り当てられている２つのＥＸＣＨをすべて解放するとともに、Ｓｌｏｔ１における自局の使用周波数帯をｆｃ３，ｆｃ２，ｆｃ１に順次シフトする。そして、たとえば図１２に示すように、Ｓｌｏｔ１における自局の使用周波数帯が周波数帯ｆｃ２にシフトされた場合、移動局１２は、周波数帯ｆｃ２を使用する基地局１４から、Ｓｃｈ７とＳｌｏｔ１とに属するＣＣＨ（太線枠内参照）を介して周期的に送信されるＢＣＣＨの検出を試みる（ｆｃ１，ｆｃ３についても同様）。

このオープンサーチで接続先となる基地局１４が見つかった場合（Ｓ１０８：Ｙ）、移動局１２は、その基地局１４に対してハンドオーバを行う（Ｓ１１４）。一方、このオープンサーチによっても接続先となる基地局１４が見つからなかった場合（Ｓ１０８：Ｎ）、「ｋ＝４」であるため（Ｓ１１０：Ｙ）、移動局１２は、他の基地局１４へのハンドオーバを断念し、接続中の基地局１４−４へのハンドオーバおよび基地局１４−４との接続切断のいずれかを行う。

以上説明した移動通信システム１０によれば、異なる周波数帯を使用する基地局１４間のシームレスハンドオーバを実現することができる。

なお、本発明は、上記実施形態１〜３に限定されるものではない。

たとえば、無線チャネル構成は、図２に示す無線チャネル構成とは異なる構成であってもよい。特に、近接する基地局の使用周波数帯は、ＣＣＨ（共通チャネル）として規定された周波数で互いに重複している必要はなく（デュアルＣＣＨと呼ばれる無線チャネル構成にする必要はなく）、互いに隣接していても、互いに離間していてもよい。

また、本発明は、ＯＦＤＭＡ方式およびＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式を採用する移動通信システムに限らず、第１の周波数帯を使用する第１の基地局と、第１の周波数帯とは異なる第２の周波数帯を使用する第２の基地局と、第１の基地局から第２の基地局にハンドオーバを行う移動局と、を含む移動通信システム全般に適用可能である。

１０移動通信システム、１２移動局、１４基地局、１６セル、２０アンテナ、２２無線通信部、２４ベースバンド部、２６信号処理部、２８制御部、３０メッセージ解析部、３２ハンドオーバ制御部、３４スロット選択部、３６周波数帯シフト部、３８基地局サーチ部、４０メッセージ生成部。

Claims

時分割多元接続方式により、第１の周波数帯を使用する第１の基地局と少なくとも制御チャネルを介して通信する移動局であって、
所定周期のフレーム内に規定された複数のタイムスロットのうち、前記制御チャネルのタイムスロットとは異なるタイムスロットの１つをサーチ対象スロットとして選択するスロット選択手段と、
前記スロット選択手段により選択されたサーチ対象スロットにおける前記移動局の使用周波数帯を、前記第１の周波数帯とは異なる第２の周波数帯にシフトする周波数帯シフト手段と、
前記サーチ対象スロットにおける前記移動局の使用周波数帯がシフトされた後に、前記第２の周波数帯を使用する第２の基地局から、該第２の周波数帯内に予め規定され該サーチ対象スロットに属する共通チャネルを介して、周期的に送信される報知信号の検出を試みる基地局サーチ手段と、
前記基地局サーチ手段により前記報知信号が検出されない場合に、前記第１の基地局に制御チャネルの切り替えを要求する切替要求手段と、
前記基地局サーチ手段により前記報知信号が検出された場合に、前記サーチ対象スロットにおいて前記第２の基地局との接続を確立する手段と、
を含み、
前記スロット選択手段は、前記制御チャネルの切替要求に応じて前記第１の基地局が前記制御チャネルのタイムスロットを変更した場合に、前記制御チャネルが切り替え前に属していたタイムスロットを次のサーチ対象スロットとして新たに選択し、
前記周波数帯シフト手段は、前記第２の基地局との接続が確立された後に、前記移動局の使用周波数帯を前記第２の周波数帯にシフトする、
ことを特徴とする移動局。
請求項１に記載の移動局において、
前記スロット選択手段は、前記基地局サーチ手段により前記報知信号が検出されない場合に、前記制御チャネルのタイムスロットとは異なるタイムスロットの他の１つを次のサーチ対象スロットとして新たに選択する、
ことを特徴とする移動局。
請求項１または２に記載の移動局において、
前記スロット選択手段は、前記複数のタイムスロットの中で最後に、前記制御チャネルが切り替え前に属していたタイムスロットをサーチ対象スロットとして選択する、
ことを特徴とする移動局。
請求項１から３のいずれかに記載の移動局において、
前記スロット選択手段は、前記移動局と前記第１の基地局との間のタイムスロット当たりの通信スループットが低い順に、前記制御チャネルのタイムスロットとは異なるタイムスロットをサーチ対象スロットとして選択する、
ことを特徴とする移動局。
時分割多元接続方式により、第１の周波数帯を使用する第１の基地局と少なくとも制御チャネルを介して通信する移動局のハンドオーバ方法であって、
所定周期のフレーム内に規定された複数のタイムスロットのうち、前記制御チャネルのタイムスロットとは異なるタイムスロットの１つをサーチ対象スロットとして選択するステップと、
前記選択されたサーチ対象スロットにおける前記移動局の使用周波数帯を、前記第１の周波数帯とは異なる第２の周波数帯にシフトするステップと、
前記サーチ対象スロットにおける前記移動局の使用周波数帯がシフトされた後に、前記第２の周波数帯を使用する第２の基地局から、該第２の周波数帯内に予め規定され該サーチ対象スロットに属する共通チャネルを介して、周期的に送信される報知信号の検出を試みる基地局サーチステップと、
前記基地局サーチステップにおいて前記報知信号が検出されない場合に、前記第１の基地局に制御チャネルの切り替えを要求するステップと、
前記制御チャネルの切替要求に応じて前記第１の基地局が前記制御チャネルのタイムスロットを変更した場合に、前記制御チャネルが切り替え前に属していたタイムスロットを次のサーチ対象スロットとして新たに選択するステップと、
前記共通チャネルを介して前記報知信号が検出された場合に、前記サーチ対象スロットにおいて前記第２の基地局との接続を確立するステップと、
前記第２の基地局との接続が確立された後に、前記移動局の使用周波数帯を前記第２の周波数帯にシフトするステップと、
を含むことを特徴とするハンドオーバ方法。