JPH09512142A - 高速で移動する移動ステーションを検出してマイクロセルとマクロセルとの間でハンドオーバーする方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、セルラー移動無線システムにおいてマイクロセルとマクロセルとの間でハンドオーバーを実行する方法に係る。マイクロセル(C1-C6)は、主として移動ステーション(MS)により低い送信電力で使用される。マイクロセルネットワークに少なくとも部分的に重畳するマクロセル(C_M)は、主として移動ステーションにより高い送信電力で使用される。本発明によれば、マイクロセルには、隣接セルの２つのグループと、移動ステーションがマイクロセルに登録される時間に対するスレッシュホールド値とを指定することができる。主としてマイクロセルネットワーク(C1-C6)を使用する移動ステーション(MS)は、移動ステーションが１つの隣接セルグループからマイクロセルへ移動しそして更に第２の隣接セルグループへ移動し、その速度が高い速度であって、マイクロセルに対する登録の時間が、移動ステーションが通過するマイクロセルの所定の割合において、上記所定のスレッシュホールド値よりも短くなる場合に、マクロセル(C_M)を使用するように引き渡すことができる。

Description

【発明の詳細な説明】 高速で移動する移動ステーションを検出してマイクロセルと マクロセルとの間でハンドオーバーする方法発明の分野 本発明は、移動ステーションと、これら移動ステーションにより主として比較 的低い送信電力で使用されるマイクロセルネットワークと、該マイクロセルネッ トワークに地理的に少なくとも部分的に重畳し、上記移動ステーションにより主 として比較的高い送信電力で使用されるマクロセルネットワークとを備えたセル ラー移動システムにおいてマイクロセルとマクロセルとの間のハンドオーバーを 実行する方法に係る。先行技術の説明 セルラー移動システムによりカバーされる地理的エリアは、周波数の再使用に より周波数帯域を更に効率的に利用するために、小さな無線有効到達領域、即ち セルに分割される。セルのサイズは、必要とされる容量（チャンネル数、地形、 送信電力レベル等）のような多数の要因に基づいて、ある移動システムから別の 移動システムへそして移動システム内で地理的に変化する。セルのサイズに影響 する１つの要因は、移動ステーションの最大送信電力である。従来の移動システ ムの移動ステーションは、乗物搭載の高電力無線ステーションであり、その送信 電力は大きなセルサイズを可能にした。これに加えて、小さなハンドヘルド式の 移動ステーションも出現しており、これらの移動ステーションは、例えば、消費 電流を減少するために乗物搭載ステーションよりも送信電力が相当に低い。これ らのハンドヘルド式移動ステーションは、動作範囲が相当に小さく、その結果、 セルのサイズも小さなものとなる。 近代的な移動システムにおいては、低電力のハンドヘルド式移動ステーション と、出力電力の高い乗物搭載の移動ステーションとの両方が並列に使用される。 更に、２つの地理的に重畳する形式のセル、即ち大きなマクロセル及び小さなマ イクロセルが使用されている。従って、高電力の移動ステーションがマクロセル ネットワークに指定され、そして低電力のハンドヘルド式移動ステーションがマ イクロセルネットワークに指定される。又、高電力の乗物搭載ステーションは、 ハンドヘルド式の移動電話よりも高い速度でネットワークを移動するので、マク ロセルの使用は、ハンドオーバーの数を少なくする。ハンドヘルド式の移動ステ ーションは比較的不動であり、従って、ハンドオーバーの数は、高密度のマイク ロセルネットワークにおいても不合理なものではない。２つのマイクロセル間の 移動ステーションのハンドオーバーについての判断は、無線接続、通常は、受信 信号のレベル又は質に基づいて行われる。 マイクロセル及びマクロセルに分割されるハイアラーキ式ネットワークでは、 セルサイズに対して高速で移動するハンドヘルド式の移動ステーションに関して 問題が生じる。ネットワークに関する限り、移動ステーションは、例えば、列車 や電車やバスや自動車のような移動乗物において使用される場合に、高速で移動 すると考えることができる。近代的な移動システムでは、この種の高速で移動す るハンドヘルド式移動ステーションは、相当数のハンドオーバーを生じ、通話の 制御を非常に困難なものにする。高速で移動する移動ステーションがマクロセル によりサービスされれば、ハンドオーバーの数が著しく増加しないという効果が ある。一方、低速で移動するハンドヘルド式移動ステーションは、マイクロセル によりサービスされ、マクロセルの容量をセーブすることができる。このため、 マイクロセルにおいて高速で移動するヘンドヘルド式移動ステーションを検出し そしてそれを重畳するマクロセルへ引き渡すことができるのが効果的である。し かしながら、現在のシステムでは、マイクロセルネットワーク内を高速で移動す る移動ステーションを検出する手段がない。発明の要旨 従って、本発明の目的は、マイクロセルネットワークにおいて高速で移動する 移動ステーションを検出しそしてそれをマクロセルネットワークに引き渡しする 方法であって、 少なくとも幾つかのマイクロセルに時間限界を指定し、 マイクロセルに移動ステーションが入場するときと、それがマイクロセルから 退出するときとの間の時間を測定し、 移動ステーションの入場及び退出の方向を決定し、 上記測定された時間が上記時間限界より短くそして入場の方向が退出の方向と 異なる場合にマイクロセルにおいて移動ステーションを高速であると確認し、そ して 充分な数のマイクロセルが移動ステーションを高速であると識別する場合に、 マイクロセルネットワークを用いる移動ステーションを一時的にマクロセルネッ トワークにハンドオーバーするという段階を備えた方法を提供することである。 又、本発明は、移動ステーションと、これら移動ステーションにより主として 比較的低い送信電力で使用されるマイクロセルネットワークと、該マイクロセル ネットワークに地理的に少なくとも部分的に重畳し、移動ステーションにより主 として比較的高い送信電力で使用されるマクロセルネットワークとを備えたセル ラー移動システムにも係る。 本発明の移動システムは、少なくとも幾つかのマイクロセルに少なくとも２つ の隣接セルグループが指定され、各グループは、少なくとも１つの隣接セルを有 し、 少なくとも幾つかのマイクロセルに、移動ステーションがマイクロセルに登録 される時間に対する所定のスレッシュホールド値が指定され、 移動ステーションが１つの隣接セルグループからマイクロセルへ移動しそして 更に第２の隣接セルグループへ移動し、その速度が高い速度であって、マイクロ セルにおける登録の時間が、移動ステーションが通過するマイクロセルの所定の 割合において、各マイクロセルにおける上記所定のスレッシュホールドよりも短 くなる場合に、主としてマイクロセルネットワークを使用する移動ステーション をマクロセルネットワークへ一時的に引き渡しできることを特徴とする。 本発明において、高速で移動する移動ステーションは、その移動ステーション がサービスセルに接続される時間と、その移動ステーションがそこへ移動する方 向とに基づいて検出される。接続時間は、各マイクロセル又はおそらくはそれら の幾つかのみに、移動ステーションがマイクロセルへ入場するときと退出すると きとの間の時間と比較されるところの特定の時間限界を効果的に指定することに より、決定することができる。移動ステーションが移動する方向は、移動ステー ションがマイクロセルへ入場する方向及びマイクロセルから退出する方向を決定 することにより監視される。移動ステーションは、マイクロセルにおけるその接 続時間がそのマイクロセルに指定された所定の時間限界よりも短く且つ移動ステ ーションの入場の方向が退出の方向と異なる場合に、高速度で移動すると識別さ れる。入場及び退出の方向を監視する目的は、例えば、移動ステーションがその 入場方向に直ちに戻ることによりセルにおける接続時間が短くなる場合に移動ス テーションが高速で移動すると誤って認識することを回避するためである。本発 明の好ましい実施形態においては、各マイクロセル又はおそらくはそれらの幾つ かのみに、少なくとも２つの隣接セルグループが効果的に指定され、各グループ は少なくとも１つの隣接セルを含む。その目的は、隣接セルのグループをセルに 特定に決定し、マクロセルへの不必要なハンドオーバーを回避することである。 移動ステーションは、通話が、ある隣接セルグループに属するマイクロセルから サービスセルへとハンドオーバーされそして更にそのサービスセルから第２の隣 接セルグループに属するセルへとハンドオーバーされる場合、及びサービスセル における接続時間がそのサービスセルに指定された時間限界よりも短い場合に、 サービスセルにおいて高速で移動すると確認される。検出エラー及びマクロセル への不必要な切り換えをを回避するために、本発明の好ましい実施形態において は、移動ステーションが充分な数のマイクロセルにおいて高速で移動すると確認 される場合だけ、移動ステーション及び通話がマクロセルへハンドオーバーされ る。従って、単一セルにおける誤った解釈は除去される。移動ステーションは、 例えば、その移動ステーションに最後にサービスしたＮ個の連続するマイクロセ ルのうちの所定数Ｐにおいて高速で移動すると確認された場合に、重畳するマク ロセルへとハンドオーバーすることができる。例えば、種々の平均化方法を含む 他の方法も、このような除去に使用することができる。図面の簡単な説明 以下、添付図面を参照し、本発明を詳細に説明する。 図１は、本発明によるセルラー移動システムを示す図である。好ましい実施形態の詳細な説明 本発明は、環ヨーロッパ移動システムＧＳＭ（移動通信用のグローバルなシス テム）、ＮＭＴ（ノルデック移動電話）、ＤＳＣ１８００（デジタル通信システ ム）、ＰＣＮ（パーソナル通信ネットワーク）、ＵＭＣ（万国移動通信）、ＦＰ ＬＭＴＳ（将来の公衆地上移動通信システム）、等のいかなるセルラー無線ネッ トワークにも適用できる。 本発明に関する限り、移動通信システムの使用において、少なくとも局地的に マイクロセルネットワークと、これに地理的に少なくとも部分的に重畳するマク ロセルネットワークがあることが唯一重要なことである。 良く知られているように、セルラー無線ネットワークにおいては、ネットワー クによりカバーされる地域が、小さな個別の無線有効到達エリア即ちセルに分割 され、セルＣに現在ある移動ステーションＭＳは、図１に示すようにセルに配置 された固定の無線ステーションであるベースステーションＢＳを介してセルと通 信する。移動ステーションＭＳは、１つのセルから別のセルへと自由に移動する ことができる。移動ステーションＭＳは、そのサービスセルのベースステーショ ンから受信した信号のレベル及びしばしばその質と、それに加えて、少なくとも 若干の隣接セルのベースステーションから受信した信号のレベルとを連続的に測 定することにより、別のセルへ切り換わる必要があるかどうか決定する。それと は別に、又はそれに加えて、ベースステーションも、移動ステーションによって 送信された信号のレベル及び質を測定することができる。移動システムに基づい て、セルの切り換えの判断は、移動ステーション又は固定ネットワークのいずれ かにより行われる。移動ステーションが進行中の通話をもたない場合には、セル の切り換えは、単に、新たなセルへの登録を意味する。移動ステーションＭＳが 通話を処理する場合に、セル切り換えプロセスは、新たなセルへの通話の切り換 え、即ちハンドオーバーも含む。新たなセルを選択するための基準は、通常は、 信号の最良の質又はレベルに基づき、及び／又は考えられる最小の送信電力レベ ルに基づく。ハンドオーバーを実施する厳密な方法は、本発明にとって重要では なく、従って、ここでは詳細に説明しない。 図１は、ハイアラーキ式の地理的に重畳するマイクロセル及びマクロセルをも つ移動システムを示す。この例示的なシステムは、ＧＳＭ移動システムに基づく 固定ネットワークを示すが、本発明は、いかなる固定ネットワークの構造におい て実施することもできる。ＧＳＭシステムの固定ネットワークは、少なくともホ ーム位置レジスタＨＬＲと、ビジター位置レジスタＶＬＲと、移動交換センター ＭＳＣと、ネットワークのベースステーションＢＴＳに接続されたベースステー ションコントローラＢＳＣとを備えている。加入者の正確な位置情報、換言すれ ば、位置エリアデータは、ビジター位置レジスタＶＬＲに記憶される。一般に、 各移動交換センターＭＳＣ当たり１つのＶＬＲがある。ホーム位置レジスタＨＬ Ｒは、加入者の加入者データと、移動ステーションＭＳがどのＶＬＲのエリアに 位置するかの情報とを永久的に維持する。ＧＳＭシステムの構造及びその動作は ＧＳＭ推奨勧告及び「移動通信用のＧＳＭシステム(The GSM System for Mobile Communications)」、Ｍ．モウリ及びＭ．ポーテット、パライゼウ、フランス、 ＩＳＢＮ：２−９５０７１９０−０−７に詳細に述べられている。 図１の例において、２つの移動サービス交換センターエリアがあり、その第１ は、移動交換センタ−ＭＳＣ１及びビジター位置レジスタＶＬＲ１を含み、そし てその第２は、移動交換センターＭＳＣ２及びビジター位置レジスタＶＬＲ２を 含んでいる。両方のＭＳＣのもとで、１つ以上のベースステーションコントロー ラＢＳＣがあり、その各々は、多数のベースステーションＢＴＳを制御する。図 １は、１つのベースステーションコントローラＢＳＣ１のみを示しており、これ は、マイクロセルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５及びＣ６のベースステーション ＢＴＳと、１つのマクロセルＣ_MのベースステーションＢＴＳを制御する。各ベ ースステーションＢＴＳは、二重接続を経て、その対応するセルに位置する移動 ステーションＭＳと通信する。明瞭化のために、図１には１つの移動ステーショ ンＭＳしか示されていない。 図１において、マイクロセルＣ１−Ｃ６は、送信電力の比較的低い比較的不動 の移動ステーションＭＳ、例えば、ハンドヘルド式移動ステーションにより主と して使用されるマイクロセルネットワークに属している。マクロセルネットワー クのマクロセルＣ_Mは、マイクロセルネットワークのマイクロセルＣ１−Ｃ６を 地理的に少なくとも部分的に重畳する。マクロセルは、送信電力の高い比較的高 速で移動する移動ステーション、例えば、乗物搭載の無線ステーションにより主 として使用される。通常は、マイクロセルネットワークを使用する移動ステーシ ョンＭＳは、システムに特定のクロスオーバー及びハンドオーバー手順に基づい て１つのマイクロセルから別のマイクロセルへのみ移動する。従って、マクロセ ルネットワークを使用する移動ステーションは、システムに特定の同じクロスオ ーバー及びハンドオーバー手順に基づいて１つのマクロセルから別のマクロセル へと移動する。 本発明によれば、図１の移動システムは、移動ステーションがマイクロセルの サイズに比してマイクロセルネットワークを非常に高速で移動し、従って、不適 切な数のハンドオーバーを生じると確認されるときに、マイクロセルネットワー クを主として使用する移動ステーションＭＳをマクロセルネットワークに一時的 にハンドオーバーするという付加的な特徴を有する。高速で移動する移動ステー ションＭＳの検出は、移動ステーションがサービスセルに登録された状態で費や す時間と、移動ステーションＭＳの移動方向とに基づく。 本発明の好ましい実施形態において、所定の時間限界及び少なくとも２つの隣 接セルグループが各マイクロセル又はおそらくはその幾つかのみに指定される。 時間限界は、移動ステーションがマイクロセルに接続された状態で費やす時間と して設定される。隣接セルグループは、隣接セルより成り、１つ以上の隣接セル を含む。１つ以上の隣接セルがいずれかのセルグループに含まれないことが考え られる。隣接セルグループの指定は、感知可能で且つセルに特定であって、マク ロセルへの不要なハンドオーバーを回避するようにしなければならない。 移動ステーションＭＳは、通話が、ある隣接セルグループに属するマイクロセ ルからサービスセルへハンドオーバーされ、通話が、そのサービスセルから第２ の隣接セルグループに属するセルへと更に切り換えられ、そしてサービスセルに おける接続時間がそのサービスセルに指定された時間限界より短い場合に、サー ビスセルにおいて高速で移動すると確認される。移動ステーションは、通話が、 あるグループのセルからサービスセルへハンドオーバーされ、そしてそのサービ スセルから上記隣接セルグループのセルへ戻るようにハンドオーバーされる場合 には、サービスセルにおける接続時間がそのセルに指定された時間限界より短い 場合でも、高速で移動する移動ステーションとして確認されない。移動ステーシ ョンは、セルにおける移動ステーションの接続時間がそのセルに指定された時間 限界より短い場合も、高速で移動する移動ステーションとして確認されない。 マイクロセルネットワークからマクロセルへのハンドオーバーを実施する判断 は、主として、移動ステーションが１つのセルにおいて高速で移動する移動ステ ーションとして確認されるや否や直ちに行うことができる。しかしながら、これ を行う場合に、移動ステーションが高速で移動するとして誤って確認されるおそ れが相当にあり、従って、不必要なハンドオーバーのおそれが増加することにな る。そこで、多数のセルが移動ステーションを高速で移動する移動ステーション として確認するときだけハンドオーバーについて判断するのが効果的である。こ のように、干渉や速度の一時的な変化により移動ステーションが高速で移動する と確認されることを取り除くことができ、移動ステーションの移動特性をネット ワークにおける長時間の走行に基づいて良好に推定することができる。本発明の 主たる実施形態では、これは、２つの特別なパラメータＮ及びＰを定義し、これ らを用いて、移動ステーションが以前に訪れたマイクロセルにおける接続時間の 比較の経過を示すことにより達成される。Ｐ及びＮは、正の整数で、Ｐ≦Ｎであ る。パラメータＮはＮ個の連続するマイクロセルを意味する。パラメータＰは、 これらＮ個の連続するマイクロセルの幾つが、移動ステーションが高速で移動す ると確認したかを示す。これらのパラメータは、ハンドオーバーの判断実行に用 いられ、最後のＮ個の連続するセルのうちの所定数Ｐが移動ステーションが高速 で移動すると確認した場合に、通話がマイクロセルからそれに重畳するマクロセ ルへハンドオーバーされる。 図１においてマイクロセルＣ５のセルの１つの隣接グループがマイクロセルＣ ３及びＣ４より成り、セルの第２の隣接グループがマイクロセルＣ６より成り、 そしてマイクロセルＣ５に指定された時間限界が２分であると仮定する。これら パラメータは、セルＣ５のハンドオーバー制御パラメータに含まれ、ハンドオー バーアルゴリズムと共にベースステーションコントローラＢＳＣに記憶される。 ベースステーションコントローラＢＳＣ１は、更に、移動ステーションの経歴を パラメータＮ及びＰの形態で維持する。進行中通話を有する移動ステーションＭ Ｓは、マイクロセルＣ４からマイクロセルＣ５へそしてマイクロセルＣ５からマ イクロセルＣ６へ更に移動する。移動ステーションＭＳの接続時間は、マイクロ セルＣ５において１分である。移動ステーションＭＳは、更に、マイクロセルＣ ５から退出するのとは異なる方向からマイクロセルＣ５に入るので、移動ステ ーションＭＳは、セルＣ５において高速で移動する移動ステーションとして確認 される。その後、ベースステーションコントローラＢＳＣ１は、Ｃ５を含む最後 のＮ個のマイクロセルにおける移動ステーションの経歴から、移動ステーション を高速で移動するとして確認したセルの数がパラメータＰより小さいか、等しい か又は大きいかをチェックする。セルの上記数がパラメータＰより小さい場合は 、マイクロセルＣ５に重畳するマクロセルＣ_Mへ通話が引き継がれない。セルの 上記数がパラメータＰに等しいか又はそれより大きい場合には、移動ステーショ ンＭＳのハンドオーバーがマイクロセルＣ５からマクロセルＣ_Mへ行われる。こ れに続いて、移動ステーションはマクロセルネットワークを移動し、通話はマク ロセル間でハンドオーバーされる。 マイクロセルネットワークへ戻る移動ステーションＭＳのハンドオーバーは、 通話が終了すると、行われる。これに加えて、又はこれとは別に、マイクロセル ネットワークに関連して上記と同様の又は異なる方法を移動ステーションの速度 検出のためにマクロセルネットワークに適用することができる。しかしながら、 マクロセルネットワークからマイクロセルネットワークへの移動ステーションの ハンドオーバーは、本発明の要旨ではなく、これ以上詳細に説明しない。 添付図面及びこれを参照した以上の説明は、本発明を単に説明するものに過ぎ ない。本発明は、請求の範囲内でその細部を変更することができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. 移動ステーションと、これら移動ステーションにより主として比較的低い送 信電力及び速度で使用されるマイクロセルネットワークと、該マイクロセルネッ トワークに地理的に少なくとも部分的に重畳し、上記移動ステーションにより主 として比較的高い送信電力及び速度で使用されるマクロセルネットワークとを備 えたセルラー移動システムにおいてマイクロセルとマクロセルとの間のハンドオ ーバーを実行する方法において、 少なくとも幾つかのマイクロセルに時間限界を指定し、 マイクロセルに移動ステーションが入場するときと、それがマイクロセルか ら退出するときとの間の時間を測定し、 移動ステーションの入場及び退出の方向を決定し、 上記測定された時間が上記時間限界より短くそして入場の方向が退出の方向 と異なる場合にマイクロセルにおいて移動ステーションを高速であると確認し、 そして 充分な数のマイクロセルが移動ステーションを高速であると確認する場合に 、マイクロセルネットワークを用いる移動ステーションをマクロセルネットワー クにハンドオーバーする、 という段階を備えたことを特徴とする方法。 2. 少なくとも２つの隣接セルグループを、指定の時間限界を有する全てのマイ クロセルに指定し、上記隣接セルグループの各々は、少なくとも１つの隣接セル を含み、 上記測定された時間が上記時間限界より短くそして移動ステーションが１つ の隣接セルグループからマイクロセルに入り且つマイクロセルから第２の隣接セ ルグループへと退出した場合に、マイクロセルにおいて移動ステーションを高速 であると確認する請求項１に記載の方法。 3. 移動ステーションがセルに入場するときと、セルから退出するときとの間の 時間をＮ個の連続するマイクロセルにおいて測定し、 移動ステーションがＰ個のマイクロセルにおいて高速であると確認された場 合にマイクロセルネットワークを使用する移動ステーションをハンドオーバー してマクロセルネットワークを使用するようにし、Ｎ及びＰは正の整数で、Ｎ≧ Ｐである請求項１又は２に記載の方法。 4. 移動ステーション(MS)と、これら移動ステーションにより主として比較的低 い送信電力及び速度で使用されるマイクロセルネットワーク(C1-C6)と、該マイ クロセルネットワークに地理的に少なくとも部分的に重畳し、移動ステーション により主として比較的高い送信電力及び速度で使用されるマクロセルネットワー ク(C_M)とを備えたセルラー移動システムにおいて、 マイクロセル(C1-C6)の少なくとも幾つかに少なくとも２つの隣接セルグル ープが指定され、各グループは少なくとも１つの隣接セルを有し、 マイクロセル(C1-C6)の少なくとも幾つかに、移動ステーションがマイクロ セルに登録される時間に対する所定のスレッシュホールド値が指定され、 移動ステーションが１つの隣接セルグループからマイクロセルへ移動しそし て更に第２の隣接セルグループへ移動し、その速度が高い速度であって、マイク ロセルにおける登録の時間が、移動ステーションが通過するマイクロセルの所定 の割合において、各マイクロセルにおける上記所定のスレッシュホールド値より も短くなる場合に、主としてマイクロセルネットワーク(C1-C6)を使用する移動 ステーション(MS)をマクロセルネットワーク(CM)へ一時的にハンドオーバーする ことができることを特徴とするセルラー移動システム。 5. 上記移動ステーション(MS)は、Ｎ及びＰを正の整数としそしてＮ≧Ｐとすれ ば、Ｎ個の連続するマイクロセルのうちのＰ個のセルにおける移動ステーション の登録の時間が上記所定のスレッシュホールド値よりも短い場合に、上記マクロ セルネットワーク(C_M)へハンドオーバーすることができる請求項４に記載の移動 システム。