JPH05508524A - 交互的な基準を用いた無線電話位置検出及びハンドオフ - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 交互的な基準を用いた無線電話位置検出及びハンドオフ 発明の技術分野 本発明は、セルラ移動無線電話システムにおける移動局位置検出及びハンドオフ に関し、特に交互的なハンドオフ基準を用いたシステムに関する。

発明の背景 セルラ移動無Ｊｌｌｔ話システムでは、それぞれ特定のサービス・エリアを存す るセル又は無線基地局の収集が地理学的なエリアにわたり非常に多数の移動局を 存する二重無線通信が得られるように制硼される。個々の基地局のサービス・エ リア即ちセルは、連続的なサービス・エリアが得られるようにオバーラップして いる。オバーラップしているエリアにおいて移動局の位置検出の責任は、典型的 に６角形で表わされた、オバーラップしていない連続的なセルのパッチワークを 実際に定めるように、種種の基準に基づいて割り付けられる。基地局は移動交換 センタにリンクされ、また移動交換センタは公衆電話システムにリンクされて無 線電話システムが通常の電話システムのエクステンションとして機能できるよう にしている。

移動局へ又はこれからの呼の接続かセルからセルへ移動局として中断されない状 懸を保持するためには、呼の接続を取り扱うための責任は、一方のセルから他方 のセルへ「ハンドオフ」することになるであろう。このようなハンドオフを達成 するためには、移動局を位置検出するように、又はセル境界との関連においてそ の位置をトラッキングする処理手順を設けなければならない。

移動無線電話システムでは、移動局を位置検出するために種々の方法が知られて いる。特に重要とするこのような２方法には、それぞれ信号強度の監視、及び「 経路損失」の監視が含まれる。信号強度および経路損失は関連しているが、別個 の量である。信号強度は、受信した無線周波信号電力の測定値である。経路損失 は、送信機から受信機まで無線周波信号を伝送する間にその無線周波信号におけ る電力低下の測定値である。経路損失は、送信電力が既知であるならば、信号強 度から計算することができる。

今日大抵の移動無線システムは移動局の位置検出をするために信号強度を用いる 。例えば、移動局の信号強度が特定のしきい値より低くなると、移動局は現在の 責任セルの境界を越えたとみなされる。移動局は、その移動局にとって最高の信 号強度を記録する近隣のセルに進入したと判断される。

一つの移動無線システムとして、ＧＳＭシステムは、移動局の位置を検出するた めに経路損失を用いること、および信号強度を用いて位置検出技術上でいくつか の重要な効果を得ていることが知られている。移動局は常時その接続について最 低の経路損失に至るセルに関連されると仮定することにより、通信は最低可能電 力を用いて達成可能とされる。更に、基地局の送信電力は、信号強度を用いると きに発生するであろうセルの境界に影響を与えることなく、調整可能にされる（ 例えば、問題を発生する基地局の電力を増加すると、移動局により正しく受信さ れる）。更に、信号強度を用いる代わりに、経路損失を用いることにより、異な る電力レベルで送信している移動局に対して均一なセル境界が適用可能である。

信号強度を用いることにより、高電力で送信している移動局との呼の接続は、異 なる電力クラスの移動局にとって実効セル・サイズが異なるように、低電力で送 信している移動局との呼の接続よりも大きな距離で維持される。

しかし、移動局の位置検出をするためにのみ経路損失を用いることは、ある場合 では欠点にもなり得る。例えば、確立した呼の接続が殆ど又は全く信号強度マー ジン（通信を保持するために必要とされる正味の最小値を超える過度の信号強度 ）を満足しない場合、及び信号強度と異なる基準を用いてハンドオフの必要性を 判断させる場合に、ハンドオフを準備することなく、その信号強度マージンが満 足されなくなったときは、呼の接続を中断することができる。前記クラスの呼は 制限付き信号強度、又はＭ駆付きｒ搬送波対雑音Ｊ　（Ｃ／Ｎ）と呼ぶことがで きる。呼の接続か制限付きＣ／Ｎでないときは、経路損失基準を採用するのが有 利である。このような呼は低信号強度よりも他の呼から妨害を受け易＜、１ｉｉ ｌａ付きｒ搬送波対妨害ｉ　（Ｃ／Ｉ）と呼ぶことができる。経路損失基準は、 放射エネルギの最大可能量かその意図する方向に確実に到達させることによって 妨害を最小化させる。

その場合に必要とするのは、電力節約、低い妨害および固定されたセル境界の利 点を含め、経路損失を用いて位置検出及びハントオフ決定を行なうことの利点を 利用し、同時に可能とする呼の接続の中断及び呼の喪失を含む経路損失の使用に 関連した欠点のない移動無線システ複数の移動局により無線有効範囲を提供する 複数のセルを有し、かつ複数の移動局を存するセルラ移動無線システムにおいて 、セルの境界に関連した移動局の位置が、移動局で、又はセルからの送信若しく は移動局からの送信を選択したセルで実効された測定値を用いて識別される。第 １の無線信号基準に従って進行する呼の接続に関する特定の基準を満足させるセ ルか発見されると、異なる第２の無線信号基準に従ってハンドオフ候補のセルか 選択される。特定の基準を満足させるセルを発見しないときは、第１の無線信号 基準に従ってセルか選択される。

セルか当該呼を現在取り扱っていないときは、選択されたセルに対してハント′ オフか試行される。特に、第１の無線信号基準は信号強度であってもよく、第２ の無線信号基準が経路損失であってもよい。信号強度基準を満足するセルか発見 されると、セルは、十分な信号強度マージンを有するものと判断されるので、経 路損失基準を代わりに用いることかできる。前述のように、経路損失基準を使用 すると、電力の節約、妨害の減少、実効セル境界を固定し７たままにさせる利点 がある。信号強度基準を満足させるセルが発見されないときは、呼の接続は、信 号強度基準を用いて最大の信号強度を有するセルを選択させるように、制限付き 信号強度であると判断される。

図面の簡単な説明 本発明の前記及び他の特徴及び効果は、図面と関連して用いられる以下に記載し た説明から、当該技術分野において通常に習熟する者には容易に明らかとなるで あろう。

第１ａ図〜第１ｅ図は経路損失のみに基づくハンドオフを決定することに関連し た欠点を説明する幾何学的な図である。

第２図は移動無線システムの移動局部分のブロック図である。

第３図は無線電話システムの基地局部分のブロック図である。

第４図は第２図の基地局と第３図の基地局との間の通信フォーマットの図である 。

第５ａ図及び第５ｂ図を含む第５図は、セルラ無線電話システｌ、か実行する位 置検出動作を表わすフローチャートである。

第６図は第５図の位置検出動作の部分を詳細に示すフローチャートである。

第７図は第６図のステップにより準備され、本発明によるハンドオフを決定する ために用いられるセル・リストの図である。

好ましい実施例の詳細な説明 本発明の基礎をなす要旨は、第１ｅ図を参照することにより最も良く理解され得 る。しかし、説明を簡単にするために、第１ａ図〜第１ｄ図の参照とは別に第１ ｅ図の異なる特徴をまず説明しよう。

第１ａ図はセルラ移動無線電話システムにおける２つの基地局ＢＳ＋およびＢＳ 、を示す。これらの基地局は想像線に沿って配置されており、２つの基地局間を 結ぶ想像線の区間が横方向の想像線により２分されている。

横方向の想像線に沿った全ての点は基地局ＢＳ、およびＢＳ、から等距離である 。経路損失は主として距離の関数であるので、基地局ＢＳ、から送信された信号 により発生する経路損失ＰＬ、は、横方向の想像線に沿った全ての点て基地局Ｂ Ｓ２から送信された信号により発生する経路損失ＰＬｔに等しい。基地局ＢＳ、 及びＢＳ、によりカバーされるべきセルが同一サイズ（ハンドオフを考慮して） のものであるとすると、横方向の想像線は経路損失基準に従ってセル１とセル２ との間の境界を形成することになる。

しかし、セル１及びセル２のように異なるサイズで隣接するセルを備えると便利 なことがしばしばある。従って、第１ａ図における等経路損失の横方向線として セルｌとセル２との間に境界を定める代わりに、境界は、第１ｂ図に示すように 、基地局ＢＳ、から送信された信号により発生する経路損失Ｐ　Ｌ　ｌと基地局 Ｂ　Ｓ　２から送信された信号により発生する経路損失ＰＬｔとの間のｄＢの差 の値が定数にである曲線Ｉにより定められる。この曲線は円形を有するものとな る。

一般的に、基地局から送信された信号の信号強度は、基地局から等距離の、即ち 円に沿った全ての点で等しい。

第１図において、このような２つの等信号強度円は基地局ＢＳ、に関連して描か れており、また基地局ＢＳ、に関連して対応するサイズで対応する２つの等信号 強度円が描かれている。この円が小さければ、良好な品質で呼を受信できる十分 な信号レベルを表わしているということができる。この円が大きければ、かろう じて許容し得る品質でしか呼を受信できない最小信号レベルを表わしているとい うことができる。第１ａ図に関連して先に述べたように、２つのセルの間の経路 損失は、基地局Ｂ　Ｓ　＋及びＢＳ、を接続する線区間を部分する横方向線上で 等しい。基地局ＢＳ、の送信電力ＰＷＲＩが基地局Ｂ　Ｓ　２の送信電力ＰＷＲ ２と同一であるとすると、基地局ＢＳＩから送信された信号の信号強度ＳＳＩも 同一の横方向線上で基地局ＢＳＩから送信された信号の信号強度ＳＳ２に等しい 。このような状況では、セルの境界が経路損失基準に従って、又は信号強度基準 に従って定められ、その結果は同一である。

しかし、それぞれの基地局の送信電力は、等しくする代わりに、隣接するセルを 信号強度基準に従って異なるサイズにするために設定されなければならない。第 １ｄ図は、基地局ＢＳ、の送信電力ＰＷＲ１が基地局ＢＳ。

の送信電力ＰＷＲ２より小さい場合を示す。その結果、基地局ＢＳ、に関連して 十分な信号レベルを定める円ＩＶの半径は、基地局ＢＳ、に対して十分な信号レ ベルを定める対応の円Ｖｌの半径より小さい。同様に、基地局ＢＳ、に対して最 小信号レベルを定める円Ｖの半径は、基地局ＢＳ２に対して最小信号レベルを定 める対応の円ｖＸＩの半径より小さい。従って、円ＩＶと円Ｖとの間の距離は、 比例的に円Ｖｌと円Ｖｌｌどの間の距離より短い。２つのセル間の等信号強度は 、第１Ｃ図のように直線で発生することはなく、円のうちで対応するものの交点 を通って描かれた緩やかな曲線ＩＩＩに沿って発生する。

ここで、第１ｅ図を参照すると、単にハンドオフを決定する主基準として経路損 失を用いることの欠点を説明しよう。第１ｅ図は第ｆｂｌＮ及び第１ｄ図を合成 したものなので、これらの図の説明は第１ｅ図に関連して同じように適用される 。しかし、完全にするために、前に説明した複数部分を繰り返す。参照ＢＳ、及 びＢ　Ｓ　２は点線の想像線により表わす中線に沿って配置された基地局をそれ ぞれ指す。基地局を隔てている距離は、水平の点線により２分されている。理想 的な環境にあり、かつ周波数が一定に保たれていると仮定すると、経路損失は本 質的に単なる距離の関数となるので、水平方向の点線は基地局ＢＳ、及びＢＳ２ に関連して等経路損失線を表わす。

しかし、基地局ＢＳ、及びＢ　Ｓ　１に関連して異なるサイズのセルを定義する ことは有用である。従って、曲線Ｉは、基地局ＢＳ、に対する距離により割り算 した基地局ＢＳ、からの距離が一定となる点がら集りを表わしており、その結果 はこれらの点から基地局ＢＳ、への測定した経路損失となり、これはこれらの点 が基地局ＢＳ。

までの経路損失よりＸｄＢ大きい。基地局ＢＳ、及びＢＳ、に関連して、「十分 」かっ「最小」の信号レベルにより移動局が移動局信号を受信できる距離を表わ した一対の同心円（ＩＶ、Ｖ、Ｖｌ及びＶＩＪ）もそれぞれ定義される。十分な 信号レベルとは、呼を良好な品質で受信できるレベルである。最小の信号レベル とは呼をかろうじて許容し得る品質で受信できるレベルであり、−一それ以下の 信号レベルでは呼を継続することかできない。

前述のように、２つの基地局の実際的なサービス・エリアは重なり合い、かつ重 なり合う領域Ｂ、Ｃ，Ｄにおける基地局間の選択はハンドオフ決定処理により支 配され２対の同心円ＩＶ、■およびＶｌ、Ｖｌｌ、並びに曲線Ｉは、異なる無線 信号特性を育する領域を識別するために用いられてもよく、異なる陰影により識 別される。

水平方向の陰影により表わす領域りでは、移動局の信号か各基地局ＢＳ、及びＢ Ｓ２において十分なレベルで受信される。これに対し、垂直方向の陰影により表 わす領域Ｂでは、移動局の信号が各基地局において最小レベルで受信される。左 斜め陰影により表わす領域Ｃでは、移動局の信号が基地局のうちの一つにおいて 十分なレベル、かつ他の基地局では最小のレベルで受信される。最後に、右斜め 陰影により表わす領域へでは、移動局の信号が基地局Ｂ　Ｓ　ｒにおいて最小の レベル、かつ基地局ＢＳｔにおいて十分な又は最小のレベルで受信されることは ない。

これらの領域Ａでは、識別される他の領域Ｂ−Ｄと異なり、移動局からの信号は 基地局のうちの一つによってのみ最小のレベルで受信され得る。

領域Ａの最下部の境界を参照すると、移動局が領域Ｂから領域Ａへ境界を通過す るに従って、基地局ＢＳ、が最小のレベルで受信できる領域を抜は出し、基地局 ＢＳ、のみか最小のレベルで受信できる領域に入る。しかし、領域Ａにおいて、 移動局は経路損失基準に関連してハンドオフのためにセルの境界を定める曲線Ｉ にまだ到達していなかった。従って、経路損失基準が排他的に用いられるならば 、移動局は基地局ＢＳ、を通過するが、基地局ＢＳ、にハンドオフされないこと になり、その結果、移動局の呼の接続が遮断されることになる。

このような状況では、経路損失基準の代わりに信号強度基準を選択的に用いるこ とにより、このような結果を避けることができる。特に、セル１とセル２との間 の境界を以下のように定義することができる。水平方向に陰影を付けた領域りで は、いずれかの基地局が許容し得る結果をもって呼の接続を取り扱うことができ る。ハンドオフが可能ならばハンドオフを決定する経路損失基準を用いると都合 かよいので、セルの境界は、曲線ＩＩと交差するまで経路損失曲線Ｉとして定義 され、基地局ＢＳ、において十分な信号レベルを表わす円Ｖｌの一部分を形成す る。この点から、セルの境界は、基地局ＢＳ、において十分なレベルを表わす円 ＩＶとの交点まで曲線ＩＩにより定義される。垂直方向に陰影を付けた領域Ｂで は、呼は制限付き信号強度である。従って、セルの境界はその領域で等信号強度 曲線ＩＩＩとして定義される。その結果、曲線［１１およびＩＩＮの組合わせに より定義された境界は、重複したサービス・エリアにおける２つのセルを分割し ている。

第２図は第１図の基地局ＢＳ、及びＢＳ、のようなセルラ移動無線システムにお ける基地局を示す。この実施例は、ディジタル通信システム、即ち基地局と移動 局との間でディジタル化された音声情報を送信するシステムにおいて用いること が可能な移動局に関する。更に、このシステムの動作は時分割多重アクセス（Ｔ ＤＭＡ）システムにおけるフル速度伝送との関連で説明され、このシステムでは ディジタル情報の各パケットがデータ・フレームにおける２スペースのタイム・ スロットにインタリーブされる。しかし、本発明は、他の型式のセルラ無線シス テム、例えば情報がアナログ形式で伝送されるもの、　１／２速度でディジタル 的に伝送されるもの、又は周波数分割多重アクセス（ＦＤＭＡ）または符号分割 多重アクセス（ＣＤ　Ｍ　Ａ、　）のような他のアクセスモードにより伝送され るものにも同様に適用することができる。

第２図に示す移動局において、スピーチ・ユーザ１０１はマイクロホンが発生し たアナログ信号を二進のデータ・ストリームに変換する。このデータ・ストリー ムはＴＤＭＡ原理に従ってデータ・パケットに分割される。

高速関連制御チャネル（ＦＡＣＣＨ）発生器１０２は制御及び監視信号メツセー ジを発生し、移動局から陸地基地システムへ送信する。ＦＡＣＣＨメツセージは ユーザ・フレーム（スピーチ／データ）を送信するときにこれを置換する。低速 関連制御チャネル（ＳＡＣＣＨ）発生器１０３は信号メツセージを供給し、基地 局と移動局との間及びその逆に情報を交換するために連続チャネルを介して送信 する。メツセージ・トレーンの各タイム・スロットについて固定数のビット、例 えば１２ビツトか５ＡＣＣＨに割り付けられている。チャネル・ユーザ１０４は 、スピーチ・ユーザｌ　Ｏ１，ＦＡＣＣＨ発生器１０２及び５ＡＣＣＨ発生器１ ０３にそれぞれ接続されて誤り検出及び訂正のために着信データを処理させる。

チャネル・ユーザ１０４に用いる技術は、好ましくは、スピーチ・コード及びサ イクリック・リダンダンシー・チェック（ＣＲＣ）において重要なデータ・ビッ トを保護するたたき込み符号化であり、スピーチ・コード・フレームにおいて知 覚的に重要なビット、例えば１２ビツトは、７ビツト・チェックを計算するため に用いられる。

２バースト・インタリーバ＋０６はスピーチ・ユーザ１０１と、Ｆ　Ａ　ＣＣＨ 発生器１０２とに関連したチャネル・ユーザ１０４にそれぞれ接続されている。

２バースト・インタリーバ１０６はマイクロプロセッサ・コントローラ１３０に により制御されており、従って適当な時点て、特定のスピーチ・チャネル上のユ ーザ情報をＦＡＣＣＨ上のシステム監視メツセージにより置換する。

移動局により送信されるべきデータは、独立した２つのタイム・スロットにイン タリーブされる。ｌ送信ワードを構成する２６０データ・ビットのパケットは、 ２つの等しい部分に分割され、異なる２つのタイム・スロットにインタリーブさ れる。レイリー（ＬＡＹＬＥ　ＩＧＨ）フエージン効果はこのようにして低減さ れる。２バースト・インタリーバ１０６の出力はモジュロ２加算器１０７の入力 に供給されており、従って送信データが疑似ランダム・ビット・ストリームの論 理的なモジュロ２加算によりビット毎に暗号化される。

５ＡＣＣＨ発生器１０３に関連するチャネル・ユーザ１０４の出力は、２２バー スト・インタリー／＜１０８ｔこ接続されている。２２バースト・インタリーノ く１０８はそれぞれ１２ビツトの情報からなる２２タイム・スロ・ストにＳ　Ａ 、　ＣＣＨを介して送信されたデータをインタリーブする。

移動局は、更に特定の接続に関連されるべき適当な同期ワード（Ｓｙｎｃワード ）及びＤＶＣＣ（ディジタｌし検定カラー・コード）を供給する同期ワード／Ｄ ＶＣＣ発生器１０９を備えている。３ｙｎｃワードはタイム・スロット及び識別 のために用いられる２８ビ・ストである。

ＤＶＣＣは８ビツト・コードであり、適当なチャネルをデコードされているのを 確認するために基地局から移動局へ、及びその逆に送出される。

バースト発生器１１０はメツセージ・ノく−ストを発生して移動局により送信さ れる。バースト発生器１１０ｆｔ、モジュロ２加算器１０７．２２バースト・イ ンタリーノく１０８、同期ワード／ＤＶＣＣ発生器１０９、等化器１１４、及び 制御メツセージ発生器１３２の出力に接続されており、これら各ユーザからの種 々の情報の断片を一つのメツセージ・バーストに集約させる。例えば、出版され た米国標準ＥＴＡ／ＴＩＡ　ｌ５−５４によると、メツセージ・バーストはデー タ（２６０ビ・スト）、５ＡＣＣＨ（１２ビツト）、５ｙｎｃワード（２８ビ・ ノド）、符号化されたＤＶＣＣ（１２ビｙト）、及び１２区切りビットの組合わ せにより総計３２４ビツトを備えている。マイクロプロセッサ１３０の制御によ り、バースト発生器１１０により異なる２型式のメツセージ・バースト・制御チ ャネル・メツセージ発生器１３２からのメツセージ・バースト及び音声／トラヒ ック・バーストを発生させる。制御チャネル・メツセージは制御チャネルに対し て予約されたＴＤＭタイム・スロットを用い、ここで５ＡＣＣＨと共に通常的に 発生したスピーチ・データを音声／トラヒック・バーストに置換する。

ｌタイム・スロットに等価なバーストの送信は、情報のフレームを一緒に構築す る他のタイム・スロットの伝送と同期される。例えば、米国標準により、フレー ムはフル速度の３タイム・スロットを存する。各バーストの送信は等化器１１４ から供給されるタイミング制御に従って調整される。時間分散のために、適応等 価方法を備えて信号の品質を改善させている。適応等化技術に関するこれ以上の 情報は１９８９年２月２７日に出願され、本出願人に誼渡された米国特許出願第 ３１５．５６１号を参照すべきである。要するに、マスクとして機能する基地局 、及び移動局はフレーム・タイミングに関してはスレーブとなる。等化器１１４ は基地局から着信するビット・ストリームのタイミングを検出し、バースト発生 器１１０を同期させる。更に、等化器１１４は識別のために同期ワード及びＤＶ ＣＣをチェックする動作が可能である。

バースト発生器１１０はフレーム・カウンタ１１１及び等化器１１４に接続され ている。フレーム・カウンタ１１１は送信された各フレームについて、例えば２ ０ｍ５毎に１回、移動局が用いる暗号コードを更新する。

移動局が用いる暗号コードを発生するために、暗号ユニットｉ１２が備えられて いる。好ましくは、疑似ランダム・アルゴリズムが用いられる。暗号ユニット１ １２は各加入者に固有なキー１１３により制御される。暗号ユニット１１２は暗 号コードを更新するシーケンサからなる。

バースト発生器１１０が発生するバーストはＲＦ変調器１２２に転送される。Ｒ Ｆ変調器１２２はπ／４−ＤＱＰＳＫ方法（π／４シフト、差動符号化直交位相 変移変調）に従って搬送周波を変調する動作が可能である。この技術の使用は、 情報が差動符号化されていること、即ち２ビツト・シンボルが位相において４可 能変化：±π／４及び±３π／４として送信されることを意味する。ＲＦ変調器 １２２に供給された送信機の搬送周波は、選択した送信チャネルに従い、送信周 波シンセサイザ１２４により発生される。変調された搬送波がアンテナにより送 信される前に、搬送波は電力増幅器１２３により増幅されて時間スイッチ１３５ に転送される。

この電力増幅器のＲＦｔ力放耐放射レベルイクロプロセッサ・コントローラ１３ ０によるコマンドにより選択される。

受信機の搬送周波は受信周波シンセサイザ１２５により選択した受信チャネルに 従って発生される。着信する無線周波信号は受信機１２６により受信される。セ ルラ周波の信号強度は信号レベル・メータ１２９により測定される。信号強度値 はマイクロプロセッサ・コントローラ１３０に送出される。受信周波シンセサイ ザ１２５から受信機の搬送周波信号及び受信機１２６からの無線周波信号を受信 するＲＦ復調器１２７は、無線周波の搬送波信号を復調し、従って中間周波を発 生する。次いで、中間周波信号はＩＦ復調器１２８により復調されて、もとのπ ／４−ＤＱＰＳＫ−被変調ディジタル情報を再生する。

ＩＰ変調器１２８から供給される再生ディジタル情報は、等化器１１４に供給さ れる。シンボル検出器１１５は等化器１１４から受信した２ビツトシンボル・フ ォーマットのディジタル・データを１ビツト・データ・ストリームに変換する。

続いて、シンボル検出器１１５は独立した３つの出力信号を発生する。制菌チャ ネル・メツセージは制御メツセージ検出器１３３に送出され、制御メツセージ検 出器１３３は検出した制御チャネル情報をマイクロプロセッサ・コントローラ１ ３０に供給する。

モジュロ２加算器１０７及び２バースト・ディンタリーバ１１６は、２タイム・ スロットの受信データから情報をアッセンブリして再構成することにより、スピ ーカ・データ／ＦＡＣＣＨを再構築する。シンボル検出器１１５は５ＡＣＣＨデ ータを２２バースト・ディンタリーバ１１７に供給する。２２バースト・ディン タリーバ１１７は、連続する２２フレームに広がっている５ＡＣＣＨデータを再 アッセンブリして再構築する。

２バースト・ディンタリーバ１１６は２つのチャネル・デコーダ１１８にスピー チ・データ／ＦＡＣＣＨデータを供給する。畳み込み符号化データは前述の符号 化原理の逆を用いてデコードされる。受信したサイクリック・リダンダンシー・ チェック（ＣＲＣ）ビットをチェックして誤りが発生したかどうかを判断する。

更に、ＦＡＣＣＨチャネル・デコーダはスピーチ・チャネルとＦＡＣＣＨ情報と の間の相違を検出してチャネル・デコーダ１１８に導く。スピーチ・デコーダ１ １９はスピーチ・デコーダ・アルゴリズム（例えば、ＶＳＥＬＰ）に従ってチャ ネル・デコーダ１１８から受信したスピーチ・データを処理し、受信スピーチ信 号を発生する。このアナログ信号は最終的にフィルタリング技術により強調され る。高速関連制御チャネル上のメツセージはＦＡＣＣＨ検出器１２０により検出 され、情報はマイクロプロセッサ・コントローラ１３０に転送される。

２２バースト・ディンタリーバｌ１７の出力は別のチャネル・デコーダ１１８に 供給される。５ＡＣＣＨ検出器１．２１は出力は低速関連制御チャネル上のメツ セージを検出し、この情報をマイクロプロセッサ・コントローラ１３０に転送す る。

マイクロプロセッサ・コントローラ１３０は移動局及び基地局の通信の活動をｉ ｌｉｌｆ１ｍｌシ、更に端末キー・ボード入力及びディスプレイ出力１３１の取 り扱いも行なう。

マイクロプロセッサ・コントローラ】３０による判断は受信したメツセージ及び 実行した測定値に従って行なわれる。キー・ボード及びディスプレイ装置１３１ はユーザと基地局との間で情報の交換を可能にする。

第３図は本発明により動作するセルラ電話システムで利用可能な基地局の実施例 を示す。基地局は多数の部品に関連しており、これらは第２図に示し、かつこれ に関連して説明した移動局の構造及び部品の機能がほぼ同一である。このような 同一の部品は第３図において移動局の以上の説明で用いたものと同一番号により 表わしているが、プライム符号（′）表示により区別される。

しかしながら、移動局と基地局との同にはいくつかの相違がある。例えば、基地 局は２つの受信アンテナを育する。これら受信アンテナのそれぞれに関連してい るのは、受信機１２６’、ＲＦ変調器１２７′及びＩＦ変調器１２８′である。

更に、基地局は移動局において用いられているようなユーザ・キー・ボード及び ディスプレイ装置＋３１を備えていない。更に、ブロック図では、１周波が３タ イム・スロットを搬送し、各タイム・スロットがブロック“１．２．３″のグル ープにより取り扱われるのを示した。

第２図の基地局と第３図の移動局との間のＴＤＭＡ通信用のスロット・フォーマ ットは第４ａ図及び第４ｂ図に示すものが可能である。第４ａ図は移動局から基 地局へのスロット・フォーマットを示し、一方第４ｂ図は基地局から移動局への スロット・フォーマットを示す。第４ａ図のフィールドの説明により進めると、 各フィールドは指定された情報を含む領域を表わし、フィールドＧは前の送信バ ーストから現在のバーストを分離するための用いられるガード時間を表わし、フ ィールドＲは無線送信機を完全に活性化するために必要なランプ時間を表わす。

次いで、短いデータ・フィールドが同期フィールドに先行し、再び長いデータ・ フィールドが続く。フィールド５ＡＣＣＨは移動局と基地局との間で制御及び監 視メツセージ送信用の低速関連制御チャネルを実現するために用いられる。フィ ールドＤＶＣＣはディジタル検定カラー・コードを送信するために用いられ、こ のコードは移動無線システムにおける異なるチャネルを区別するために用いられ る。最後のフィールドは再びデータ・フィールドである。ガード・フィールド及 びランプ・フィールドを除いて、基地局対移動局のスロット・フォーマットはほ ぼ同一のフィールドを含むが、いくらか構成が異なる。

本発明の好ましい実施例において、今説明しようとする、移動局がセルの境界に 関連して位置検出される第５図の位置検出機能は、センタ・プロセッサの制御に より移動サービス・センタにおいて実行される。基地局は、単にハンドオフに関 連して移動サービス・センタの判断を得ようとする。しかし、このような作業の 分割は本発明を実現するために必要ではない。

更に、本発明の好ましい実施例によれば、経路損失を算出できる信号強度の測定 値は、主に移動局によりなされ、低速関連制御チャネル５ＡＣＣＨ上の基地局に 中継される。移動局は基地局から５ＡＣＣＨを介してどのチャネルを測定するの かについて指令される。このような構成は移動支援付きハンドオフ（ＭＡＨＯ） として知られており、これも本発明の実施には本質的なことではない。その代わ りに、信号強度の監視を、今日の移動電話システムにおいて広〈実施されている ように、近隣の基地局により実行することができる。

第５図、特に第５ａ図を参照すると、移動サービス・センタの位置検出機能は、 監視すべき特定の呼の接続を確立する前に、最初はアイドル（ＳＴ）であると仮 定する。呼の接続の確立時に、監視を開始しくＳ３）、進行している一連の測定 評価時間における最初のものを待機する（Ｓ５）。接続の確立時に、基地局は、 移動局に近隣の基地局の制御チャネルに対応する一組のチャネルを送出し、ＭＡ ＨＯに従って移動局にこれらのチャネルの監視を実行させる。５ＡＣＣＨを介し て移動局から受信した測定結果について基地局による評価は、第５ｂ図により判 断された間隔で実行される。本質的に、評価は“５ＡＣＣＨマルチフレーム”毎 に、即ち第ｎの５ＡＣＣＨフイールドを受信する度に実行される。例えば、一実 施例において、第２２の５ＡＣＣＨフイールドを受信する度に評価を実行する。

しかし、評価を実行せず、ハンドオフも許可されずに経過する前に、初期時間期 限Ｔ　■Ｎ■Ｔ　ＥＶＡＬを確立する。適当な評価時点で、移動局から受信した 信号強度の測定値が基地局のプロセッサにより評価される。

特に、ステップ（Ｓ９）において、現在の基地局及び近隣の基地局のために（基 地局から移動局への）ダウン・リンクの信号強度測定値に関する重み付は平均値 が計算され、移動サービス・センタに送出される。その結果の値は実際の信号強 度に最も近い予測値を表わす。何らかの理由のために計画通りの値が得られない ときは（Ｓ１１）、位置検出ルーチンが戻って次の適当な評価時点迄待機する。

信号強度値が得られると仮定すると、セル候補リストが準備されて、監視セルが 経路損失および信号強度に従って適格であるとされ、順位付けされる。セル候補 リストの準備、及び結果のリストのフオームは第６図及び第７図に関連して詳細 に説明される。

セル候補リストが準備された後に、前にハンドオフを試行したが不成功であった ときは、ハンドオフ候補セルにおいて前のチャネル割り付けが失敗してからの時 間Ｔ　ＡＬＬＯＣＲＥＰの指定された最小量のチェックを行なう（Ｓ１５）。次 の割り付は試行迄は待機時間を主張することはその割り付は試行が成功する尤も らしさを増加させる。必要とする最小時間量が経過していないときは、位置検出 ルーチンが戻って次の適当な評価時間を待機する。

時間制限が満足されるものと仮定すると、位置検出ルーチンは、低い経路損失に 関して更によいセルか存在するか、又は現在のセルより大きな信号強度が存在す るかを調べる（Ｓ１７）。換言すれば、位置検出ルーチンは測定したセルのうち で現在のセルが最高順位であるか、ｌ又はそれ以上のセルがその上に順位付けさ れているかを調べる。現在のセルが最良のセルとして留まるのであれば、位置検 出ルーチンが戻って次の適当な評価時間を待機する。

現在のセルが最良のセルでないときは、移動サービス・センタは、割り付けが成 功するまで、又は現在のセルかその順位に従って次に最良のセルとなるまで、そ れらの順位に従って更に良好な各セルにチャネルの割り付けを試行する（Ｓ　１ ９）。チャネルが割り付けられないときは、次に割り付けを試行する前に、割り 付は失敗時間かセットされて最小指定時間量が経過するのを確認する。

チャネルの割り付けが成功すると、対応するセルに対するハンドオーバが試行さ れる（Ｓ　２５）。現在の基地局が待機してハンドオーバの試行の結果を知り、 ノ１ンドオーバが成功であったときは（Ｓ２９）、その成功者の基地局のために 基地局との通信を放棄する。ハンドオーバが不成功のときは（Ｓ３１）、基地局 は先に使用したと同一のチャネルを介して移動局と通信を再開する。次いで、位 置検出ルーチンが戻って次に適当な評価時間を待機する。

セル候補リストは、第６図に関連してここで説明したようにステップ（Ｓ１３） により、第５ａ図における測定値の評価から得られた値を用いて準備される。現 在のセル及びその近隣の各セルについて、ステップＳ４１〜５１か実行され、そ の後にセルが順位付けられ、ステップ３５３〜Ｓ５７により完全なセル・リスト か形成される。各セルについて経路損失か当該セルに関する信号強度値及びセル の既知送信電力値を用いて計算される（Ｓ４１）。経路損失は、送信電力に対す る受信信　号強度の比として計算される。即ち、ＰＬ＝Ｐｏ−ＤＬ／Ｐ　ＴＸ− １１゜ただし、ＰＬは経路損失を表わし、Ｐ　ＩＸ−、ＩＩＬはダウン・リンク における受信信号強度を表わし、Ｐ　ＴＫ−８８はセル即ち基地局により送信さ れる電力を表わす。その後、アップ・リンク方向及びダウン・リンク方向の両方 におけるセルの受信信号強度が想定される（Ｓ　４３）。通常、ダウン・リンク 方向において信号強度値は移動局により行なわれた測定値から得られる。しかし 、前の信号強度値から現在の信号強度値を予測又は補間することが必要となるこ とかある。アップ・リンクの信号強度値は、弐Ｐ　＊Ｘ−ＬＩＬ　”　Ｐ　Ｌ　 ’　Ｐ　Ｔｆ−ＭＳに従い、前に計算された経路損失及び移動局の既知送信電力 に基づいて予測することができる。ただし、ＰＬは経路損失を表わし、Ｐ　ＩＫ −１１Ｌはアップ・リンク方向における受信信号強度を表わし、Ｐ　Ｔｆ−ＭＳ は移動局により送信された電力を表わす。

セルが適格としてセルの順位に参加させるために、セルは移動局に関連された現 在のセルでなければならない。

そうでないときは、ステップＳ４５において判断されるように、アップ・リンク 方向及びダウン・リンク方向の両方におけるセルの信号強度が第１図に外円ＩＶ 及びＶＩにより表わした最小しきい値を超えるものでなければならない。両リン クが第１図に示した十分なしきい値を更に超えるときは（３４７）、セルかその 経路損失値と共に経路損失リスト（以下Ｌリストと呼ぶ）に加えられる（Ｓ４９ ）。そうでないときは、セルが最も弱いセル・リストと十分なレベルとの間の信 号強度における差と共に、信号強度リスト（以下、ＳＳリストと呼ぶ）に加えら れる（Ｓ５１）。

現在セル及び全ての近隣セルについてこれらのステップを実行した後、Ｌリスト は経路損失に従って昇順に並べられ、最小経路損失を存するセルがリストの先頭 に来る。次いで、前に計算された信号強度差に従ってＳＳリストが降順に並べら れる。最後に、ポインタにより２つのリストを結合させて、Ｌリスト及びＳＳリ ストを連結することにより完全なセル・リストが作成される。

その結果のハンドオーバ候補リストを第７図に示す。

アップ・リンクおよびダウン・リンクの両方でそれぞれの十分レベルを超えた信 号強度を有する候補は、増加する経路損失に従って並べられる。アップ・リンク 又はダウン・リンクでそれぞれの十分レベルを下回る信号強度、を有するか、両 リンク上でそれぞれの最小レベルを超える信号強度を存する候補は、最も弱いリ ンク上で減少する受信信号強度に従って並べられる。ア・ノブ・リンク又はダウ ン・リンクにおいて、それぞれの最小レベル以下にある信号強度を有するセルは 、／％ンドオーノく候補として考慮されない。

簡単のため、以上の説明はヒステリシスの説明を省略した。ヒステリシスは移動 局がセルの境界を最初に交差するときに作られる経路損失又は信号強度値に対す る小さな人為的な調整を指し、これは移動局がセルの境界を取り囲む狭い地理的 な帯域に留まる限り、移動局か逆方向でセルの境界と再び交差するときに有効な ままである。

この調整は、移動局か境界に沿って移動するときにノ１ンドオフが振動するのを 防止する。ヒステリシスを設けることは、当該技術分野に習熟する者には周知で ある。

以上で説明した基本的な位置検出ルーチンに更に改善を加えてもよい。例えば、 信号強度、伝送品質及び時間整合（後者はＴＤＭＡシステムの場合）に加えて、 モニタには警報監視を加えてもよい。現在の基地局と移動局との間の呼の接続品 質が許容できない劣化をしたとき、又は基地局からの移動局の距離が遠過ぎてし まい、その送信が正規の時間フレーム内に基地局に到達するのを妨げるときは、 警報を発生したハンドオフ手順を開始させる。それ以外に警報の不存在でハンド オフ候補が考慮できないセルは、緊急性の場合に候補が考慮される。

更に、例えばハンドオーバ失敗、及びそれ以上の失敗がないときに徐々に除去さ れる超過時間でペナルティ−をセルに関連させることもできる。

本発明を、その精神又は本質的な特徴から逸脱することなく、他の特定の形式に より実施可能なことは、当該技術分野に習熟する者によって理解されるであろう 。従って、ここで開示した実施例は、あらゆる観点で例示的てあり、かつ限定的 ではないことが考えられる。本発明の範囲は以上の説明ではなく、付記する請求 の範囲により示されており、意味及びその等価なものの範囲内に含まれる全ての 変更は、これに包含されるべきことを意図している。

浄書（内容に変更なし） １５１＋ １ｔｓｚφ Ｒ◆ 「 要　約　書 複数の基地局により無線有効範囲を提供する複数のセルを有し、かつ複数の移動 局を有するセルラ移動無線電話システムにおいて、 前記移動局で又は選択されたセルで実行された、前記セルからの送信、又は前記 移動局からの送信の測定値を用いて、セルの境界に関連する移動局の位置が識別 される。第１の無線信号基準に従って進行中の呼の接続に関して指定された基準 を満足させるセルが発見されるときは、異なる第２の無線信号基準に従ってハン ドオフ候補のセルを選択する。前記指定された基準を満足するセルが発見されな いときは、前記第１の無線信号基準に従ってセルを選択する。当該セルが当該呼 を現在取り扱っていないときは、選択された前記セルに対してハンドオフを試行 する。特に、前記第１の無線信号基準は信号強度であってもよく、前記第２の無 線信号基準は経路損失であってもよい。信号強度基準を満足させるセルが発見さ れたときは、前記セルは十分な信号強度マージンを育すると判断されるので、代 わりに前記経路損失を用いることを可能にする。前述のように、経路損失基準の 使用は電力節約、干渉の減少、及び実効的なセルの境界を固定したままにできる 効果がある。信号強度基準を満足させるセルが発見されないときは、前記信号強 度基準を用いて最大の信号強度を有するセルを選択させるように、前記呼の接続 は制限付き信号強度のものであると判断される。

交互的な基準を用いた無線電話位置検出及びノ１ンドオフテレフォンアクチーボ ラゲット　エル　エム　エリクラン６−補正によりｔ曽カロする請求項の数７、 ネ…正の対象 ８−　ネ田正の内容　別紙のとおし〕 図面の翻訳文の浄書（内容に変更なし）国際調査報告

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. １．基地局により無線有効範囲をそれぞれ提供する複数のセルを有し、かつ前記 セルのうちの一つにそれぞれ関連された複数の移動局を有するセルラ移動無線電 話システムにおいて、 第１の無線信号基準に従って指定された基準を満足させるセルが発見されるとき は、異なる第２の無線信号基準に従ってセルを選択するステップと、前記指定さ れた基準を満足するセルが発見されないときは、前記第１の無線信号基準に従っ てセルを選択するステップと、 選択された前記セルに対するハンドオフを試行するステップと を備えている呼のハンドオフ方法。
2. ２．前記第１の無線信号基準は信号強度であることを特徴とする請求項１記載の 呼のハンドオフ方法。
3. ３．前記第２の無線信号基準は経路損失であることを特徴とする請求項２記載の ハンドオフ方法。
4. ４．前記第２の無線信号基準は経路損失であることを特徴とする請求項１記載の 呼のハンドオフ方法。
5. ５．前記第１の無線信号基準は信号強度であることを特徴とする請求項４記載の 呼のハンドオフ方法。
6. ６．前記指定された基準は、ハンドオフが決定されていることに関して候補セル から前記移動局への前記無線リンク、及び前記移動局から前記候補セルヘの逆方 向の無線リンクが共に所定量の信号強度マージンを有することを必要とするもの であることを特徴とする請求項５記載の呼のハンドオフ方法。
7. ７．基地局により無線サービス・エリアをそれぞれ提供する複数のセルを有し、 かつ前記セルのうちの一つにそれぞれ関連された復数の移動局を有するセルラ移 動無線電話システムにおける呼のハンドオフ装置において、第１の無線信号基準 に従って指定された基準を満足させるセルを探索する手段と、 前記指定された基準を満足するセルが発見されるときは、異なる第２の無線信号 基準に従ってセルを選択する手段と、 前記指定された基準を満足するセルが発見されないときは、異なる前記第１の無 線信号基準に従ってセルを選択する手段と、 選択された前記セルに対するハンドオフを試行する手段と を備えている呼のハンドオフ装置。
8. ８．前記第１の無線信号基準は信号強度であることを特徴とする請求項７記載の 呼のハンドオフ装置。
9. ９．前記第２の無線信号基準は経路損失であることを特徴とする請求項８記載の 呼のハンドオフ装置。
10. １０．前記第２の無線信号基準は経路損失であることを特徴とする請求項７記載 の呼のハンドオフ装置。
11. １１．前記第１の無線信号基準は信号強度であることを特徴とする請求項１０記 載の呼のハンドオフ装置。
12. １２．前記指定された基準は、ハンドオフが決定されていることに関して候補セ ルから前記移動局への前記無線リンク、および前記移動局から前記候補セルヘの 逆方向の無線リンクが共に所定量の信号強度マージンを有することを必要とした ことを特徴とする請求項１１記載の呼のハンドオフ装置。
13. １３．セルラ移動無線電話システムにおいて、第１の無線信号基準に従ってセル を順位付けるステップと、 １又はそれ以上の前記第１の無線信号基準に従って指定された基準を満足させる ときは、第２の無線信号基準に従って前記１又はそれ以上のセルを順位付けし、 前記指定された基準を満足させないセルに先行して前記１又はそれ以上のセルを 順位付けするステップと、前記呼の接続を取り扱うセルが最高の順位付けでない ときは、最高順位のセルに対する前記呼の接続のハンドオフを試行するステップ と を備えていることを特徴とする呼のハンドオフ方法。
14. １４．前記第１の無線信号基準は信号強度であることを特徴とする請求項１３記 載の呼のハンドオフ方法。
15. １５．前記第２の無線信号基準は経路損失であることを特徴とする請求項１４記 載の呼のハンドオフ方法。
16. １６．前記第２の無線信号基準は経路損失であることを特徴とする請求項１３記 載の呼のハンドオフ方法。
17. １７．前記第１の無線信号基準は信号強度であることを特徴とする請求項１６記 載の呼のハンドオフ方法。
18. １８．移動局及び特定のサービス・エリアをそれぞれサービスする多数の基地局 を含むと共に、前記基地局が前記移動局と呼の情報を通信し、かつ一つのエリア をサービスし、近隣の基地局が他のエリアをサービスするセルラ移動無線電話シ ステムにおいて、前記一つのエリア及び近隣のエリアは通信している基地局と前 記移動局との間、及び近隣の基地局と前記移動局との間の通信が共に十分な信号 レベルを有する共通のエリアを有し、（ａ）前記移動局が前記共通エリア内にあ るときは第１の基準を用いるステップであって、前記第１の基準は前記通信して いる基地局と前記移動局との間の無線信号の無線経路損失を判断することに関連 するステップと、（ｂ）前記移動サービス・センタが前記共通エリアの外側にあ るときは第２の基準を用いるステップであって、前記第２の基準は前記通信する 基地局と前記移動局との間の信号強度を判断することに関連するステップとを備 えていることを特徴とするセルラ移動無線電話システムにおける移動局の位置検 出方法。
19. １９．移動局と、特定のサービス・エリアをそれぞれサービスする多数の基地局 とを含むセルラ移動無線システムであって、 前記基地局は前記移動局と呼の情報を通信して一のエリアをサービスする通信基 地局と、他のエリアをサービスする近隣の基地局とを含み、 前記通信基地局は前記近隣の基地局が前記一のエリアと共に前記他のエリアをサ ービスするときょり低い無線信号電力によって前記一のエリアをサービスし、前 記他のエリアは前記通信基地局と前記移動局との間、及び近隣の基地局と十分な 信号レベルを有する前記移動局との間で共に通信をする共通のエリアを有するセ ルラ移動無線システムにおいて、 （ａ）前記移動局が前記共通エリア内にあるときは第１の基準を用いるステップ であって、前記第１の基準が前記通信基地局と前記移動局との間の無線信号の無 線経路損失を判断することに関連するステップと、（ｂ）前記移動サービス・セ ンタが前記共通エリアの外側にあるときは第２の基準を用いるステップであって 、前記第２の基準は前記通信している基地局と前記移動局との間の信号強度値を 判断することに関連するステップと を備えていることを特徴とするセルラ移動無線電話システムにおける移動局の位 置検出方法。
20. ２０．複数のセル・サイトと、移動局とを備えたセルラ移動無線電話システムに おけるセルハンドオフ方法において、 （ａ）複数のセル・サイトで前記移動局からの送信に関連するアップ・リンクの 信号強度、及び前記移動局で前記複数のセル・サイトからの送信について関連す るダウン・リンクの信号強度を判断するステップと、（ｂ）関連するアップ・リ ンク及びダウン・リンクの信号強度の両者やが少なくとも十分なレベルにあるセ ル・サイトを指定するステップと、 （ｃ）前記移動局と指定された前記セル・サイトとの間の経路損失を判断するス テップと、 （ｄ）増大する経路損失の順序により指定した前記セル・サイトを並べるステッ プと、 （ｅ）関連するアップ・リンク及びダウン・リンクの信号強度が共に最小レベル を超えるセル・サイトを指定するステップと、 （ｆ）前記十分なレベルと、前記アップ・リンクの信号強度及び前記ダウン・リ ンクの信号強度のうちで小さなものとの間の差を増大させる順序によりステップ （ｅ）で指定した前記セル・サイトを並べるステップと、 （ｇ）ステップ（ｂ）により前記セル・サイトにおける順序を保持し、かつステ ップ（ｅ）により指定したセル・サイトにおける順序を保持する間に、ステップ （ｅ）により指定したセル・サイトに先行してステップ（ｂ）により指定した前 記セル・サイトを並べるステップと、 （ｈ）前記セル・サイトが前記呼を既に取り扱っていないときは、前記移動局呼 のハンドオフを前記ステップ（ｇ）のように並べた前記セル・サイト中で最初に 並べたセル・サイトに対して試行するステップと備えていることを特徴とするセ ル・ハンドオフ方法。
21. ２１．ステップ（ｂ）により指定した前記セル・サイトは第１のリストにより指 定され、ステップ（ｅ）により指定した前記セル・サイトは第２のリストにより 指定され、前記並べるステップ（ｇ）は前記第１及び第２のリストを連結するス テップを含むことを特徴とする請求項２０記載のセル・ハンドオフ方法。