JP5396581B2 - マルチキャリアｏｆｄｍシステムにおける移動通信を支援するキャリア割り当て - Google Patents

Description

本出願は、３５ U.S.C. §１１９の下、２００９年４月２４日に出願された米国特許仮出願番号第６１／１７２３４４号「Method of Capability Negotiation to Support Prioritized Carrier Assignment in OFDMA Multi-Carrier Systems」からの優先権を主張するものであり、これらの全ては引用によって本願に援用される。

本発明は、無線ネットワーク通信に関し、特に、マルチキャリアの無線システム間のハンドオーバーに関するものである。

現在の無線通信システムでは、５MHz〜２０MHzの無線帯域幅が通常、最大１００Mbpsのピーク伝送速度に用いられるが、より高いピーク伝送速度が次世代の無線システムに求められている。例えば、第４世代（“４G”）移動通信システムなどのIMT-Advancedシステムに用いる、１Gbpsのピーク伝送速度がITU-Rに必要とされる。しかしながら、現在の伝送技術は、１００bps／Hzの伝送のスペクトル効率を実現するのが非常に困難である。ここ数年で予測し得るのは、最大１５bps／Hzの伝送のスペクトル効率だけが予期され得る。よって、1Gbpsのピーク伝送速度に達するために、より広い無線帯域幅（即ち、少なくとも４０MHz）が次世代無線通信システムに必要である。

直交周波数分割多重（OFDM）は、キャリア間干渉からの妨害なしで周波数選択性チャネルに高い伝送率を実現する効率的な多重化方式である。OFDMシステムのための、より広い無線帯域幅を用いた２つの典型的な構造がある。従来のOFDMシステムにおいて、単一の無線周波数（RF）キャリアは、１つの広帯域無線信号を伝送するのに用いられ、マルチキャリアOFDMシステムにおいては、複数のRFキャリアは、狭帯域を有する複数の無線信号を伝送するのに用いられる。マルチキャリアOFDMシステムは、従来のOFDMシステムと比べ、低いピーク対平均電力比、より簡単な後方交換性、及びより適応性があるなどのさまざまな利点を有する。よって、マルチキャリアOFDMシステムは、IEEE８０２.１６m及びLTE-Advanced標準草案における、次世代無線通信システムの要求を満たす基本的なシステム構成となる。

ハンドオーバーは、無線通信システムにおいて重要な動作である。図１（従来技術）は、無線マルチキャリアOFDMネットワーク１０間のハンドオーバー中のシステムスループットを表している。マルチキャリアOFDMネットワーク１０は、セル１４をサービングするサービング基地局BS１１、セル１５をサービングするターゲット基地局BS１２、及び移動局MS１３を含む。MS１３は、最初に１つのプライマリキャリア及び３つの有効なセカンダリキャリアとサービング基地局BS１１に接続される。MS１３は、後にMS１３がセル１４のセル端及びセル１５の内部に移動した時、ターゲット基地局BS１２にハンドオーバーするのを決定する。ハンドオーバーリエントリ中、MS１３は、その既存の全ての接続を切断し、ターゲット基地局BS１２との新しいプライマリキャリアの接続を確立する。よって、セカンダリキャリア上の既存のデータフローは、中断される。新しいプライマリキャリアの接続が確立された後、次いでMS１３は、ターゲット基地局BS１２からマルチキャリア情報を受信し、セカンダリキャリアコンフィギュレーション（configuration）の制御メッセージを交換してターゲット基地局BS１２との新しいセカンダリキャリアの接続を確立する。図１に示されたように、MS１３のスループットは、ハンドオフ後、減少し、且つセカンダリキャリアコンフィギュレーションの制御メッセージを交換した後、新しいセカンダリキャリアの接続が確立された時、徐々に増加する。よって、マルチキャリアハンドオーバーの動作を円滑にする包括的な解決を有して、ハンドオーバーによって生じるシステム性能の低下が減少されることが望ましい。

キャリア事前割り当ては、マルチキャリアハンドオーバー動作に用いられ、ハンドオーバーの間、ユーザーエクスペリエンスに対する影響を軽減し、無線マルチキャリアOFDMネットワークの呼受付制御の種々の目標を実現する。１つの新しい態様において、移動局及びターゲット基地局は、それらのマルチキャリア機能を交渉（negotiate）し、ターゲット基地局が交渉結果に基づいて、セカンダリキャリアを事前割り当てする。このような交渉は、サービング基地局を介してハンドオーバー要求とハンドオーバー命令を交換することによって実行される。まず、移動局は、ハンドオーバー要求を介してそのマルチキャリア機能と要求をターゲット基地局に伝送する。次に、ハンドオーバー要求を受けて、ターゲット基地局は、ハンドオーバー命令を介して特定のセカンダリキャリアを事前割り当てし、移動局の要求を満たす。例えば、事前割り当て決定は、移動局のマルチキャリア機能と選択（preference）の組み合わせ、そのQoS要求、各セカンダリキャリアのトラフィック負荷、及び無線マルチキャリアOFDMネットワークに用いられる他の呼受付制御ポリシー（policy）に基づくことができる。

第１の実施の形態において、キャリア事前割り当てを有する入力前休止（break-before-entry； BBE）マルチキャリアハンドオーバー手順が提供される。マルチキャリア移動局は、１つのプライマリキャリア及び１つ以上のセカンダリキャリアの両方によってそのサービング基地局と通信する。移動局はサービング基地局からハンドオーバー命令を受信し、サービング基地局との全ての接続を切断する。ハンドオーバー命令は、ターゲット基地局のキャリア事前割り当て決定を含む。次いで、移動局は、ターゲットプライマリキャリア上でターゲット基地局とのハンドオーバーレンジング及びネットワークリエントリを実行する。最後に、ターゲットプライマリキャリア及び事前割り当てターゲットセカンダリキャリア上の新しい接続が同時に確立される。

第２の実施の形態において、キャリア事前割り当てを有するFA間及びFA内の両方の休止前入力（entry-before-break; EBB）マルチキャリアハンドオーバー手順が提供される。マルチキャリア移動局は、１つのプライマリキャリア及び１つ以上のセカンダリキャリアの両方によって、そのサービング基地局に接続される。移動局は、サービング基地局からハンドオーバー命令を受信する。ハンドオーバー命令は、ターゲット基地局のキャリア事前割り当て決定を含む。次いで移動局は、サービング基地局とのデータ通信を保持しながら、ターゲットプライマリキャリア上で、ターゲット基地局とのハンドオーバーレンジング及びネットワークリエントリを実行する。移動局は、ターゲットプライマリキャリア上に新しい接続を確立し、サービング基地局との全ての接続を切断する。最後に、ターゲットセカンダリキャリア上に続く新しい接続が確立される。

キャリア事前割り当てを有するマルチキャリアハンドオーバー手順は、２対２またはN対Nのキャリアハンドオーバーの状態に用いられ得る。ターゲットセカンダリキャリアは、ハンドオフの前に、事前割り当てされるため、移動局は、付加のキャリア割り当て及び有効化方法を必要とすることなく、ハンドオーバー動作の後、マルチキャリアのデータ伝送の準備ができる。また、移動局が追加の自由な（extra free）RFキャリアを有する場合、ハンドオーバーの間、ターゲットプライマリキャリア上でレンジングを行いながら、事前割り当てのターゲットセカンダリキャリア上でレンジングを行い得る。よって、キャリア事前割り当てを有するマルチキャリアハンドオーバー動作の間、移動局は、より良いスループットを実現することができる。

他の実施の形態及び利点が以下の詳細な説明に述べられる。この概要は、本発明を定めるものではない。本発明は、請求項によって定義される。

添付の図面は、本発明の実施の形態を説明しており、同様の番号は同様の構成要素を示している。
図１（従来技術）は、無線マルチキャリアOFDMネットワーク間のハンドオーバー中のシステムスループットを表している。 １つの新しい態様に基づく、無線マルチキャリアOFDMネットワーク間のマルチキャリアハンドオーバーのキャリア事前割り当てを示している。 無線マルチキャリアOFDMネットワークにおける呼受付制御に用いるキャリア割り当て手順を示している。 無線マルチキャリアOFDMネットワークにおいて、キャリア事前割り当てを有する、及び有さないハンドオーバー動作中のシステム全体のスループットを示している。 マルチキャリアハンドオーバー動作に用いるハンドオーバー要求（HO-REQ）メッセージの１つの実施の形態を示している。 マルチキャリアハンドオーバー動作に用いるハンドオーバー命令（HO-CMD）メッセージの１つの実施の形態を示している。 １つの新しい態様に基づく、マルチキャリアの入力前休止（break-before-entry； BBE）ハンドオーバー動作の方法の流れ図である。 無線マルチキャリアOFDMネットワークにおけるキャリア事前割り当てを有するBBEハンドオーバー手順を示している。 キャリア事前割り当てを有する２対２のRFキャリアBBEハンドオーバー手順のメッセージシーケンス図である。 キャリア事前割り当てを有するN対NのRFキャリアBBEハンドオーバー手順のメッセージシーケンス図である。 １つの新しい態様に基づく、マルチキャリアの休止前入力（entry-before-break; EBB）ハンドオーバー動作の方法の流れ図である。 無線マルチキャリアOFDMネットワークにおけるキャリア事前割り当てを有するEBBハンドオーバー手順を示している。 キャリア事前割り当てを有する２対２のRFキャリア のFA内（intra-FA）EBBハンドオーバー手順のメッセージシーケンス図である。 キャリア事前割り当てを有する２対２のRFキャリア のFA間（inter-FA）EBBハンドオーバー手順のメッセージシーケンス図である。 キャリア事前割り当てを有するN対NのRFキャリア のFA内EBBハンドオーバー手順のメッセージシーケンス図である。 キャリア事前割り当てを有するN対NのRFキャリア のFA間EBBハンドオーバー手順のメッセージシーケンス図である。 キャリアアグリゲーション（Carrier Aggregation）を支援する３GPPロングタームエボリューション（LTE）システムに用いられているキャリア事前割り当てを有する２対２のRFキャリア のBBEハンドオーバー手順の実施例である。

本発明のいくつかの実施の形態を参照する。その例が添付の図面に示されている。

図２は、１つの新しい態様に基づく、無線マルチキャリアOFDMネットワーク２０間のマルチキャリアハンドオーバーのキャリア事前割り当てを示している。マルチキャリアOFDMネットワーク２０は、サービング基地局SBS２１、ターゲット基地局TBS２２、及び移動局MS２３を含む。MS２３は、１つのプライマリキャリア及び１つ以上のセカンダリキャリアによってサービング基地局SBS２１に接続される。MS２３がサービング基地局SBS２１から離れた時、接続の信号の品質は、低下し始める。次いで、マルチキャリアハンドオーバー動作は、MS２３がターゲット基地局TBS２２にハンドオーバーするように、サービング基地局SBS２１、またはMS２３のいずれかによって始動される。１つの新しい態様では、サービング基地局SBS２１は、MS２３がマルチキャリアハンドオーバー動作に用いるキャリア事前割り当てを必要とするかを（またはMS２３からの要望によって）決定する。次いで、SBS２１は、バックエンド接続２４を介してハンドオーバー要求（HO-REQ）メッセージをTBS２２に転送（forward）する。HO-REQメッセージは、キャリア事前割り当て指示及びMS２３のマルチキャリア情報を含む。HO-REQメッセージを受信後、ターゲット基地局TBS２２は、セカンダリキャリアのキャリア事前割り当ての決定をし、バックエンド接続２４を介してハンドオーバー応答（HO-RSP）メッセージをサービング基地局SBS２１に伝送する。次いで、SBS２１は、セカンダリキャリア事前割り当て情報を有するハンドオーバー命令（HO-CMD）メッセージをMS２３に伝送する。HO-CMDメッセージを受けて、MS２３は、ターゲット基地局TBS２２とのハンドオーバーレンジング及びネットワークリエントリを実行し、ハンドオーバー動作を完成する。図２に示されるように、ターゲット基地局TBS２２は、ハンドオフの前に、MS２３のためにセカンダリキャリアを事前割り当てするため、MS２３は、プライマリキャリア上に接続を確立した直後に全てのセカンダリキャリア上にTBS２２との接続を確立することができる。よって、MS２３は、マルチキャリア動作の通常のキャリア割り当てと有効化方法（activation procedure）に従う必要がなくなる。よって、ターゲット基地局TBS２２とのプライマリキャリアの接続が確立された後、MS２３のスループットは、急激に増加する。

図３は、無線マルチキャリアOFDMネットワークにおける呼受付制御に用いるキャリア割り当て手順を示している。無線ネットワークの呼受付制御は、無線リソースを効率的に利用する時に、混雑を防ぎ、モバイルユーザーに良質なサービス（QoS）を提供することを目的としている。キャリア割り当ては、呼受付制御の目標を達成するために用いられ得る手順である。図３の実施例では、基地局の移動管理器（mobility manager）３１は、まず、新しいモバイルユーザー及びハンドオフモバイルユーザーの到着率を計算する。次いで、基地局のキャリア負荷推定器３２は、到着率に基づいた各キャリアのトラフィック負荷を推定する。次いで、基地局の呼受付制御モジュール３３は、呼受付制御ポリシーを用いて各キャリア上のトラフィック負荷に基づいて種々の目標を実現する。例えば、各新着（new arriving）またはハンドオーバーのモバイルユーザーに対して、基地局のマルチキャリア機能制御器（キャリア割り当て）３４は、各ブロックされていない（unblocking）キャリアの有用性（utility）を計算する。次いで、マルチキャリア機能制御器３４は、最も高い有用性を有するキャリアをモバイルユーザーに割り当てる（新着の場合）、またはキャリアをモバイルユーザーに事前割り当てする（ハンドオーバーの場合）。よって、その結果、キャリア割り当て、または事前割当は、各キャリア上のモバイルユーザーの今後の到着に直接影響し、呼受付制御の目標を達成するのを助ける。

図４は、無線マルチキャリアOFDMネットワークにおいて、キャリア事前割り当てを有する、及び有さないマルチキャリアハンドオーバー動作中のシステム全体のスループットのシミュレーション結果を示す図表４０である。図４の実施例では、より黒い線は、キャリア事前割り当てを有さないハンドオーバー動作の第１の１０のフレームサイクル内のモバイルユーザーのスループット（単位Mbps）を表している。一方、より薄い線は、キャリア事前割り当てを有するハンドオーバー動作の第１の１０のフレームサイクル内のモバイルユーザーのスループット（単位Mbps）を表している。キャリア事前割り当てを有する時、モバイルユーザーは、ハンドオーバー動作の間、より良いスループットを達成し得ることがわかる。また、有効化されたキャリア数が増加した時、キャリア事前割り当てを有するのと、キャリア事前割り当てを有さないのと間のスループットの差も増加する。

１つの新しい態様において、移動局及びターゲット基地局は、それらのマルチキャリア機能を交渉（negotiate）し、ターゲット基地局が交渉結果に基づいて、セカンダリキャリアを事前割り当てする。このような交渉は、サービング基地局を介してハンドオーバー要求とハンドオーバー命令を交換することによって実行される。まず、移動局は、ハンドオーバー要求を介してそのマルチキャリア機能と要求をターゲット基地局に伝送する。次に、ハンドオーバー要求を受けて、ターゲット基地局は、特定のセカンダリキャリアを事前割り当てし、移動局の要求を満たす。例えば、事前割り当て決定は、移動局のマルチキャリア機能と選択（preference）の組み合わせ、そのQoS要求、各セカンダリキャリアのトラフィック負荷、及び他の呼受付制御ポリシーに基づくことができる。

図５は、マルチキャリアハンドオーバー動作に用いるハンドオーバー要求（HO-REQ）メッセージの１つの実施の形態を示している。図５の実施例では、HO-REQメッセージは、キャリア事前割り当て指示及び移動局のマルチキャリア情報を含む。キャリア事前割り当て指示は、基地局がターゲット基地局でセカンダリキャリアの事前割り当てが必要かどうかを示す。マルチキャリア情報は、移動局によって支援される可能なマルチキャリアの組み合わせの数、各組み合わせに対して移動局が同時に支援できる物理的キャリアインデックス、及び移動局で支援される他のマルチキャリア機能を含み得る。選択的に、マルチキャリア情報は、キャリア割り当ての現状（current status）及び移動局の良質なサービス（QoS）の要求を含んでもよい。移動局は、マルチキャリアハンドオーバーの間、セカンダリキャリアに事前割り当てされるように勧めてもよい。

図６は、マルチキャリアハンドオーバー動作に用いるハンドオーバー命令（HO-CMD）メッセージの１つの実施の形態を示している。図６の実施例では、HO-CMDメッセージは、移動局とのネットワークリエントリを実行するターゲット基地局の物理的キャリアインデックス、事前割り当てのセカンダリキャリアの情報がこのメッセージに含まれるかどうかを示すキャリア事前割り当て指示、事前割り当てのセカンダリキャリア数、及び事前割り当てのセカンダリキャリアの実際の情報を含む。事前割り当てされるセカンダリキャリアがない場合、事前割り当てのセカンダリキャリア数は、ゼロにセットされる。一方、１つ以上のセカンダリキャリアが事前割り当てされた場合、各事前割り当てされたセカンダリキャリアの情報は、キャリアステータスビットマップ（status bitmap）、物理的キャリアインデックス、及び論理的（logical）インデックスを含み得る。キャリアステータスビットマップは、この事前割り当てのセカンダリキャリアがハンドオーバー動作を完了した直後に有効にされるかどうかを示す。ターゲット基地局は、移動局が指示メッセージ（AAI_CM_IND）をターゲット基地局に伝送する場合、移動局は、データ通信の準備ができていることを示し、ネットワークリエントリの直後、有効なキャリア上でデータ伝送を開始し得る。

図７は、１つの新しい態様に基づく、マルチキャリアの入力前休止（break-before-entry； BBE）ハンドオーバー動作の方法の流れ図である。ステップ７１では、マルチキャリア移動局は、１つのプライマリキャリア及び１つ以上のセカンダリキャリアの両方によってそのサービング基地局と通信する。移動局はサービング基地局からハンドオーバー命令を受信し、サービング基地局との全ての接続を切断する（ステップ７２）。ハンドオーバー命令は、ターゲット基地局のキャリア事前割り当て決定を含む。次いで、移動局は、ターゲットプライマリキャリア上でターゲット基地局とのハンドオーバーレンジング及びネットワークリエントリを実行する（ステップ７３）。最後に、ターゲットプライマリキャリア及びセカンダリキャリア上の新しい接続が同時に確立される（ステップ７４）。

図８は、マルチキャリアOFDMネットワーク８０におけるキャリア事前割り当てを有するマルチキャリアBBEハンドオーバー手順を示している。マルチキャリアOFDMネットワーク８０は、サービング基地局SBS８１、ターゲット基地局TBS８２、及び移動局MS８３を含む。MS８３は、最初に１つのプライマリキャリア及び１つ以上のセカンダリキャリアの両方によってSBS８１に接続される。MS８３がSBS８１から離れてTBS８２に近接した時、ハンドオーバー動作は、次いでサービング基地局SBS８１、またはMS８３のいずれかによって始動され、MS８３がターゲット基地局TBS８２にハンドオーバーされる。MS８３がTBS８２のキャリア事前割り当て決定を有するSBS８１からハンドオーバー命令を受けた後、MS８３は、SBS８１との全ての接続を切断し、次いで、ターゲットプライマリキャリア上でTBS８２とのレンジング及びネットワークリエントリを実行する。MS８３は、ハンドオフの前にTBS８２で事前割り当てのターゲットセカンダリキャリアの情報を受信するため、ターゲットプライマリキャリア及びターゲットセカンダリキャリア上のデータ接続は、付加のキャリア割り当て及び有効化手順を必要とすることなく、同時に確立される。

図９は、キャリア事前割り当てを有する２対２のキャリアBBEハンドオーバー手順の詳細のメッセージシーケンス図である。２対２のキャリアハンドオーバーの状態において、移動局（MS）は、プライマリキャリア（carrier＃１）及びセカンダリキャリア（carrier＃２）の両方によって、そのサービング基地局（S-BS）と通信し、且つ両方のサービングキャリアは、２対２のキャリアハンドオーバー動作の完了後、ターゲット基地局（T-BS）の２つのターゲットキャリアにハンドオーバーされる。移動局始動のハンドオーバーでは、移動局及びサービング基地局は、プライマリキャリアを介して、ハンドオーバー要求（HO-REQ）メッセージ及びハンドオーバー命令（HO-CMD）メッセージを交換する。基地局始動のハンドオーバーでは、移動局は、サービング基地局からHO-CMDメッセージを受信する。マルチキャリアハンドオーバーがかかわるため、サービング基地局は、バックエンドを介して移動局のマルチキャリア情報を含むHO-REQメッセージをターゲット基地局に転送する。バックエンドを介してターゲット基地局から戻ったハンドオーバー応答（HO-RSP）メッセージを受信する。次いで、サービング基地局は、ターゲット基地局のキャリア事前割り当て情報を含むHO-CMDメッセージを移動局に転送する。HO-CMDメッセージの受信後、移動局は、サービング基地局との全ての接続を切断後、移動局は、ターゲットプライマリキャリア上でハンドオーバーレンジングを実行する（即ちDL／UL同期化）。また、移動局は、事前割り当てターゲットセカンダリキャリアの情報を既に受信しているため、ターゲットプライマリキャリア上のハンドオーバーレンジングは、同期の状態によって実行されるか、または省略されることもできる。次いで、移動局は、ターゲットプライマリキャリア上のネットワークリエントリを実行する。よって、新しい接続は、付加のキャリア割り当て及び有効化手順を必要とすることなく、ターゲットプライマリキャリア及びターゲットセカンダリキャリア上で同時に確立される。

図１０は、キャリア事前割り当てを有するN対NのキャリアBBEハンドオーバー手順の詳細なメッセージシーケンス図である。N対Nのキャリアハンドオーバーの状態において、移動局（MS）は、Nマルチキャリア（carrier＃１‐＃N）によって、そのサービング基地局（S-BS）と通信し、且つ全てのNのサービングキャリアは、N対Nのキャリアハンドオーバー動作の完了後、ターゲット基地局（T-BS）のNのターゲットキャリアにハンドオーバーされる。N対NのキャリアBBEハンドオーバー手順は、図９に関連して上述の２対２のキャリアBBEハンドオーバーと類似している。注意するのは、ターゲットプライマリキャリアとのレンジング（ranging）は、サービング基地局との全ての現存する接続を切断後に実行されなければならないが、移動局は、HO-CMDメッセージを介して全ての事前割り当てターゲットセカンダリキャリアの情報を既に受信しているため、他のターゲットセカンダリキャリアとの付加のレンジングは、選択的に同時に実行され得る。よって、ターゲットプライマリキャリアのネットワークリエントリ後、ターゲットプライマリキャリア及び他のターゲットセカンダリキャリア上の全ての新しい接続は、同時に確立される。

図１１は、１つの新しい態様に基づく、マルチキャリアの休止前入力（entry-before-break; EBB）ハンドオーバー動作の方法の流れ図である。ステップ１１１では、マルチキャリア移動局は、１つのプライマリキャリア及び１つ以上のセカンダリキャリアの両方によって、そのサービング基地局に接続される。ステップ１１２では、移動局は、サービング基地局からハンドオーバー命令を受信する。ハンドオーバー命令は、ターゲット基地局のキャリア事前割り当て決定を含む。次いで移動局は、サービング基地局とのデータ通信を保持しながら、ターゲットプライマリキャリア上で、ターゲット基地局とのハンドオーバーレンジング及びネットワークリエントリを実行する（ステップ１１３）。ステップ１１４では、移動局は、ターゲットプライマリキャリア上に新しい接続を確立し、サービング基地局との全ての接続を切断する。最後に、ターゲットセカンダリキャリア上に新しい接続が確立される（ステップ１１５）。

図１２は、無線マルチキャリアOFDMネットワーク１２０におけるキャリア事前割り当てを有するマルチキャリアEBBハンドオーバー手順を示している。マルチキャリアOFDMネットワーク１２０は、サービング基地局SBS１２１、ターゲット基地局TBS１２２、及び移動局MS１２３を含む。MS１２３は、最初に１つのプライマリキャリア及び１つ以上のセカンダリキャリアの両方によってSBS１２１に接続される。MS１２３がSBS１２１から離れてTBS１２２に近接した時、ハンドオーバー動作は、次いでサービング基地局SBS１２１、またはMS１２３のいずれかによって始動され、MS１２３がターゲット基地局TBS１２２にハンドオーバーされる。MS１２３がTBS１２２のキャリア事前割り当て決定を有するSBS１２１からハンドオーバー命令を受けた後、MS１２３は、SBS１２１との通信を保持しながら、ターゲットプライマリキャリア上でTBS１２２とのレンジング及びネットワークリエントリを実行する。データ接続は、まず、ターゲットプライマリキャリア上に確立され、次いで、ターゲットセカンダリキャリア上に接続される。MS１２３は、ハンドオフの前にTBS１２２で事前割り当てのセカンダリキャリアの情報を受信するため、ターゲットセカンダリキャリア上のデータ接続は、付加のキャリア割り当て手順を必要とすることなく、確立される。

図１３は、キャリア事前割り当てを有する２対２のRFキャリア のFA内（intra-FA）EBBハンドオーバー手順の詳細なメッセージシーケンス図である。２対２のキャリアハンドオーバーの状態において、移動局（MS）は、プライマリキャリア（carrier＃１）及びセカンダリキャリア（carrier＃２）の両方によって、そのサービング基地局（S-BS）と通信し、且つ両方のサービングキャリアは、２対２のキャリアハンドオーバー動作の完了後、２つのターゲットキャリアにハンドオーバーされる。移動局始動のハンドオーバーでは、移動局及びサービング基地局は、プライマリキャリアを介して、ハンドオーバー要求（HO-REQ）メッセージ及びハンドオーバー命令（HO-CMD）メッセージを交換する。基地局始動のハンドオーバーでは、移動局は、サービング基地局からHO-CMDメッセージを受信する。マルチキャリアハンドオーバーがかかわるため、サービング基地局は、バックエンドを介して移動局のマルチキャリア情報を含むHO-REQメッセージをターゲット基地局に転送する。バックエンドを介してターゲット基地局から戻ったハンドオーバー応答（HO-RSP）メッセージを受信する。次いで、サービング基地局は、ターゲット基地局のキャリア事前割り当て情報を含むHO-CMDメッセージを移動局に転送する。HO-CMDメッセージの受信後、移動局は、サービング基地局との全ての接続を切断後、移動局は、もう１つのキャリア上でサービング基地局とのデータ接続を保持しながら、１つのキャリア上でターゲット基地局とのハンドオーバーレンジングを実行する（即ちDL／UL同期化）。プライマリキャリアがハンドオーバーレンジングに用いられる場合、プライマリキャリアの切り替えは、このレンジングの前に選択的に実施される。次いで、移動局は、ターゲット基地局との残りのネットワークリエントリ手順（即ち、鍵交換、能力ネゴシエーション）を実行し、ターゲットプライマリキャリア上にターゲット基地局との新しい接続を確立する。新しい接続が確立された後、ターゲットセカンダリキャリアとのハンドオーバーレンジングは、同期の状態によって実行されるか、または省略されることもでき、且つターゲットセカンダリキャリア上にターゲット基地局との新しい接続が続いて確立される。FA内ハンドオーバー後、元のプライマリキャリアは、新しいターゲットプライマリキャリアとして残る。

注意するのは、図１３の実施例では、移動局は、２つのRFキャリアしか有さないため、ターゲットセカンダリキャリアとのレンジングは、ターゲットプライマリキャリア上に新しい接続を確立した後に実行されなければならない。しかしながら、このレンジングは、移動局が他の自由な（free）RFキャリアを有する場合、移動局が事前割り当てのターゲットセカンダリキャリアの情報を受信した直後、実行され得る。また、移動局は、ハンドオフ前に事前割り当てのターゲットセカンダリキャリアの情報を既に受信しているため、ターゲットセカンダリキャリア上の新しい接続は、付加のキャリア割り当て手順を必要とすることなく、確立される。サービング基地局の観点からは、ハンドオーバー動作の完了後、または切断時間の満了後（いずれか早い方で）、サービング基地局は、移動局とのデータ伝送を簡単に停止する。

図１４は、キャリア事前割り当てを有する２対２のRFキャリア のFA間（inter-FA）EBBハンドオーバー手順の詳細なメッセージシーケンス図である。FA間EBBハンドオーバー手順は、図１３に関連した上述のFA内EBBハンドオーバー手順に非常に類似している。異なるのは、セカンダリキャリア（carrier＃２）上でターゲット基地局とのハンドオーバーレンジングを行いながら、プライマリキャリア（carrier＃１）上でサービング基地局との接続を保持するため、プライマリキャリアの切り替えが必要とされないことである。FA間ハンドオーバー後、セカンダリキャリアは、新しいターゲットプライマリキャリアとなる。

図１５は、キャリア事前割り当てを有するN対NのRFキャリア のFA内（intra-FA）EBBハンドオーバー手順の詳細なメッセージシーケンス図である。N対Nのキャリアハンドオーバーの状態において、移動局（MS）は、Nマルチキャリア（carrier＃１‐＃N）によって、そのサービング基地局（S-BS）と通信し、且つ全てのNのサービングキャリアは、N対Nのキャリアハンドオーバー動作の完了後、Nのターゲットキャリアにハンドオーバーされる。N対NのキャリアFA内EBBハンドオーバー手順は、図１３に関連して上述の２対２のキャリアFA内EBBハンドオーバーと類似しており、サービング基地局に接続している全てのキャリアは、ターゲットプライマリキャリアが確立された直後、切断される。

図１６は、キャリア事前割り当てを有するN対Nのキャリア のFA間（intra-FA）EBBハンドオーバー手順の詳細なメッセージシーケンス図である。N対Nのキャリア のFA間EBBハンドオーバー手順は、図１４に関連した上述の２対２のキャリア のFA間EBBハンドオーバー手順と類似しており、サービング基地局に接続している全てのキャリアは、ターゲットプライマリキャリアが確立された直後、切断される。

マルチキャリアハンドオーバー手順の更なる詳細は、２００９年７月９日にChao-Chin Chou、その他の人により出願された米国特許出願番号第１２／４５６００６号「Scanning and Handover Operation in Multi-Carrier Wireless Communications Systems」を参照下さい（これらの全ては引用によって本願に援用される）。

上述の実施の形態は、WiMAX OFDMネットワークに関してのみ作られるが、キャリア事前割り当てを有するマルチキャリアハンドオーバー手順は、WiMAX 及びLTE-Advanced無線システムの両方に用いられ得る。図１７は、３GPPロングタームエボリューション（LTE）システムに用いられているキャリア事前割り当て（事前コンフィギュレーションとも言われる）を有する２対２のキャリア のBBEハンドオーバー手順の実施例である。図１７の実施例では、UE（ユーザー端末）は、プライマリコンポーネントキャリア（CC）及びセカンダリCCの両方によってそのサービングeNodeB（E-UTRAN NodeB）と通信し、両サービングCCは、２対２のキャリアハンドオーバー動作の完了後、ターゲットeNodeBの２つのターゲットCCにハンドオーバーされる。サービングeNodeBは、バックエンドを介してハンドオーバー要求メッセージをターゲットeNodeBに伝送し、ハンドオーバーの準備をする。ターゲットeNodeBは、ターゲットeNodeBへのユーザー端子のネットワークリエントリの必要な情報、及びユーザー端子に対する事前割り当て（事前配置（pre-configured））CCの情報を含むハンドオーバー要求確認メッセージ（acknowledgement message）に応じる。ターゲットeNodeBからのハンドオーバー要求確認メッセージを受信した後、サービングeNodeBは、ハンドオーバー命令として、移動制御情報（MobilityControlInfo）の情報要素（information element；IE）を有するRRC接続再設定（RRCConnectionReconfiguration）メッセージをユーザー端末に送信する。MobilityControlInfo IEは、ターゲットeNodeBによって準備されたハンドオーバー及びCC事前割り当て（事前配置）に用いる情報を含む。MobilityControlInfo IEを有するRRCConnectionReconfiguration メッセージを受信後、ユーザー端末は、サービングeNodeBとの全ての接続を切断した後、ランダムアクセス手順をターゲットプライマリCCに実行する。ユーザー端末は、事前割り当て（事前配置）のターゲットセカンダリCCの情報を既に受信しているため、ターゲットセカンダリCCのランダムアクセス手順は、同期の状態及び準備指示（readiness indication）の必要によって実行されるか、または省略されることもできる。よって、セカンダリCC接続は、ターゲットeNodeBで付加のキャリア割り当て（配置）手順を必要とすることなく、プライマリCCの直後に確立され得る。

本発明は、説明のためにある特定の実施の形態に関連して述べられているが本発明はこれを制限するものではない。よって、種々の変更、改造、及び上述の実施の形態の種々の特徴の組み合わせは、この請求項に記載したような本発明の範囲を逸脱せずに、行い得る。

Claims (14)

1. マルチキャリア無線OFDMシステムのハンドオーバーの方法であって、前記方法は、
   （a）ターゲット基地局によってハンドオーバー要求を受信し、前記ハンドオーバー要求は、移動局のマルチキャリア情報を含むステップ、
   （b）前記ターゲット基地局のマルチキャリア事前割り当て決定を含むハンドオーバー命令を前記移動局に伝送し、前記移動局とサービング基地局との間の全ての接続を切断するステップ、
   （c）ターゲットプライマリキャリア上で同期及びネットワークリエントリを実行することで、前記ターゲットプライマリキャリア上で前記移動局とのデータ接続を確立するステップ、
   （d）前記マルチキャリア事前割り当て決定に基づいて１つ以上のターゲットセカンダリキャリア上で前記移動局とのデータ接続を確立するステップを含む。
2. 前記移動局は、サービング基地局を介して前記マルチキャリア情報を用いてマルチキャリア機能と選択を前記ターゲット基地局に伝送する請求項１に記載の方法。
3. 前記ターゲット基地局は、前記サービング基地局を介して前記キャリア割り当て決定を前記移動局に伝送する請求項２に記載の方法。
4. 前記ターゲット基地局は、少なくとも一部前記マルチキャリア情報に基づいて前記キャリア事前割り当て決定を作り出す請求項１に記載の方法。
5. 前記ターゲット基地局は、無線OFDMシステムに用いられる呼受付制御ポリシーに基づいて前記キャリア事前割り当て決定を作り出す請求項１に記載の方法。
6. 前記マルチキャリア事前割り当て決定は、前記ターゲット基地局に事前割り当てのセカンダリキャリアの総数を含む請求項１に記載の方法。
7. 前記マルチキャリア事前割り当て決定は、各事前割り当てのセカンダリキャリアのキャリアインデックスを含む請求項６に記載の方法。
8. 前記マルチキャリア事前割り当て決定は、事前割り当てのセカンダリキャリアがネットワークリエントリの直後に有効にされるかどうかを示すキャリアステータスビットマップを含む請求項６に記載の方法。
9. マルチキャリア無線OFDMシステムにおいて、サービング基地局からターゲット基地局にハンドオーバーする移動局を動作する方法であって、前記方法は、
   （a）プライマリキャリア及び１つ以上のセカンダリキャリアによって前記サービング基地局とデータを伝送するステップ、
   （b）前記サービング基地局から、前記ターゲット基地局のマルチキャリア事前割り当て決定を含むハンドオーバー命令を受信し、前記サービング基地局との全ての接続を切断するステップ、
   （c）ターゲットプライマリキャリア上で前記ターゲット基地局とのレンジングを実行するステップ、
   （d）前記ターゲットプライマリキャリア上でネットワークリエントリを実行して前記ターゲットプライマリキャリア及び１つ以上のターゲットセカンダリキャリアの両方の接続を同時に確立するステップを含む方法。
10. 前記１つ以上のターゲットセカンダリキャリア上に前記ターゲット基地局とのレンジングを実行するステップを更に含む請求項９に記載の方法。
11. 前記レンジング及びネットワークリエントリは、前記プライマリキャリア上で実行され、前記ターゲットプライマリキャリアとなる請求項９に記載の方法。
12. 前記ターゲット基地局がマルチキャリア事前割り当て決定を作り出す前に、前記サービング基地局は、前記移動局のマルチキャリア情報を前記ターゲット基地局に転送する請求項９に記載の方法。
13. 前記移動局は、前記マルチキャリア情報を介してマルチキャリア機能と選択を前記ターゲット基地局に伝送する請求項１２に記載の方法。
14. 前記ターゲット基地局は、前記移動局の少なくとも一部前記マルチキャリア情報に基づいて前記キャリア事前割り当て決定を作り出す請求項１２に記載の方法。

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