JPH10327450A - 無線通信システム及びそれにおけるソフトハンドオフ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の無線通信システムでは、移動局の回路
規模が増大し、生産コストが増大するという問題点があ
ったが、本発明では、移動局の生産コストを低減できる
無線通信システム及びそれにおけるソフトハンドオフ方
法を提供する。 【解決手段】 交換制御局３０が、ハンドオフを行う移
動局１０を検知すると、移行元の基地局２０から送信の
タイミングを受信して、移行先の基地局２０に移行元の
基地局２０が使用している拡散符号とともに通知し、各
基地局２０が移動局１０から信号を受信した時刻に応じ
て、送信のタイミングを微調整するタイムアライメント
信号を移行先の基地局２０に通知し、通話信号をそれぞ
れの基地局２０に送信して、移動局１０が拡散符号を変
えることなく、それぞれの基地局２０から通話信号を受
信する無線通信システム及びそれにおけるソフトハンド
オフ方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無線通信システム
及びそれにおけるソフトハンドオフ方法に係り、特に移
動局がハンドオフの際に移行先の基地局と同期を確立す
る必要がなく、移動局の回路規模を縮小することができ
る無線通信システム及びそれにおけるソフトハンドオフ
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の無線通信システムでは、周波数帯
域等の資源の再利用のため、サービス地域を複数の小さ
な領域（セル）に分割し、特定のセルで割り当てた周波
数帯域を別のセルで再利用する、いわゆるセルラ方式が
採用されている。

【０００３】セルラ方式では、各セルを一台の基地局が
管理するようになっており、移動局が隣接するセルに移
動した場合には、移動局が元のセルの基地局との通信を
やめて、当該隣接するセルの基地局と新たに通信するよ
うになるのが普通であり、このような手法を実現する技
術をハンドオフと称している。

【０００４】ここで、ハンドオフが行われる際には伝送
しようとする信号の一部が損失する場合があり、音声信
号の伝送上は問題がないが、データ通信では致命的な誤
りが発生する場合がある。

【０００５】そこで、近年、隣接するセル間でも同じ周
波数帯域を利用できるようにして、セル間を移動する際
に双方のセルの基地局と同時通信するハンドオフ（ソフ
トハンドオフ）を実現することで、かかる信号の損失を
防ぐことができる符号分割多重アクセス方式（ＣＤＭＡ
方式）が注目されている。

【０００６】ＣＤＭＡ方式は、スペクトラム拡散通信の
技術に基づいて開発されたもので、伝送するデータを各
移動局ごとに割り当てた特定の拡散符号を用いて広帯域
拡散し、基地局が移動局と同一の拡散符号を用いて逆拡
散し、データを復元して通信を行う方式である。ここ
で、拡散符号が移動局と基地局との間で異なれば、信号
が平均的に消失するため、多重アクセスが同一の周波数
帯域で可能になっている。

【０００７】本方式について、より詳しい説明が「Prin
ciples of Communication Systems」,Taub and Schilli
ng,2nd Ed.,McGraw-Hill の７２６〜７２７ページに記
載されている。

【０００８】また、ＣＤＭＡ方式を用いてソフトハンド
オフを実現する無線通信システムとして図３に示すよう
なものが考えられている。図３は、従来の無線通信シス
テムの構成ブロック図である。すなわち、従来のソフト
ハンドオフを実現する無線通信システムは、図３に示す
ように、移動局１と、それぞれ特定の拡散符号で符号化
した信号を送信出力する複数の基地局２と、複数の基地
局２を管理する交換制御局３とから基本的に構成されて
いる。尚、本来ならば、交換制御局３は、一般電話回線
網又はＩＳＤＮと接続するために、交換局に接続されて
いるのが普通であるが、ここでは、説明を簡略にするた
めにそれらを省略している。

【０００９】以下、各部を具体的に説明する。移動局１
は、現在通信を行っている基地局及び周辺の基地局２か
らそれぞれ特定の拡散符号で符号化された信号を受信し
て、ぞれぞれの信号の受信強度を現在通信している基地
局２に送信出力するものである。また、移動局１は、通
話に係る音声信号を特定の符号で符号化した信号（以
下、「通話信号」と称する）を基地局２との間で送受信
するものである。

【００１０】基地局２は、移動局１から通話信号及び受
信強度を表す信号を受信して、交換制御局３に出力する
ものである。また、基地局２は、交換制御局３から入力
される指示に従って、移動局１に対して通話信号を送信
出力するものである。

【００１１】交換制御局３は、移動局１が現在通信をし
ている基地局２から、複数の基地局２がそれぞれ特定の
拡散符号で符号化して送信した信号を移動局１が受信し
た際の強度を表す受信強度の信号の入力を受けて、任意
の２の基地局２の当該信号の差が予め設定された値（し
きい値）を下回ると、両基地局２が同一の信号を送信す
るように指示するものである。また、交換制御局３は、
任意の２の基地局２の当該信号の差がしきい値を上回っ
ていると、最も大きい値を出力している基地局２を選択
して、当該基地局２のみが移動局１に対する信号を送信
出力するように指示するものである。

【００１２】ここで、交換制御局３が、移動局１が現在
通信をしている基地局２からのみ受信強度の信号を受信
するのは、移動局１が送信する信号は、現在通信をして
いる基地局２のみが受信し得る信号となるように符号化
されているため、他の基地局２は、移動局１から信号が
到来しても、受信することができないからである。

【００１３】そのため、ここでいう受信強度の信号は、
各基地局に予め付与された固有の番号（基地局番号）と
受信強度とを対にした形式で送信するようにしている。

【００１４】次に、従来のＣＤＭＡ方式を用いてソフト
ハンドオフを実現する無線通信システムの動作について
説明する。尚、ここでは、移動局１が第１の基地局２ａ
のセルから第２の基地局２ｂのセルへ移行する場合につ
いて説明する。

【００１５】移動局１が第１の基地局２ａ（移行元の基
地局）のセルと、第２の基地局２ｂ（移行先の基地局）
のセルとの境界付近に移動してくると、移動局１が第１
の基地局２ａと第２の基地局２ｂとからそれぞれ特定の
符号で符号化した信号を受信し、当該信号の受信強度を
表す信号を基地局２に送信出力する。

【００１６】そして、基地局２ａが、移動局１から入力
される、自局及び周辺の基地局２が送信する、特定の拡
散符号で符号化された信号の受信強度を表す信号を交換
制御局３に出力する。ここで、交換制御局３が入力を受
ける当該信号は、当初第１の基地局２ａの受信強度を表
す値の方が、第２の基地局２ｂの受信強度を表す値より
も大きくなっており（第１の状態）、移動局１が第２の
基地局２ｂのセルの中心部に近づくに従って、両者の差
がしきい値よりも小さくなり（第２の状態）、やがて、
第２の基地局２ｂが送信する信号に対する受信強度を表
す値が第１の基地局２ａが送信する信号に対する受信強
度を表す値よりも大きいようになって、ついにその差が
しきい値よりも大きくなるようになる（第３の状態）。

【００１７】そこで、交換制御局３が第１の状態では、
第１の基地局２ａのみが移動局１との間で通話信号を送
受信するように指示し、第２の状態では、第１の基地局
２ａと第２の基地局２ｂとが共に、移動局１との間で通
話信号を送受信するように指示し、第３の状態では、第
２の基地局２ｂのみが移動局１との間で通話信号を送受
信するように指示するようにする。

【００１８】この無線通信システムによれば、移動局１
は、ハンドオフの過程で複数の基地局２から同一の信号
を受信する、いわゆるセルダイバーシチ受信を行いつつ
ソフトハンドオフを実現することができるようになって
いる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の無線通信システムでは、移行先の基地局が移動局に
移行元の基地局と同一の信号を送信出力するためには、
移動局との間で通信のための同期を確立しなくてはなら
ないという問題点があった。

【００２０】また、上記従来の無線通信システムでは、
移動局が移行先の基地局と同期を確立するための移行先
の基地局に対応する符号化回路を備える必要があって、
移動局の回路規模が増大し、生産コストが増大するとい
う問題点があった。

【００２１】本発明は上記実情に鑑みて為されたもの
で、移動局が移行先の基地局と同期を確立することな
く、かつ移行元の基地局に対する拡散符号を使用したま
までソフトハンドオフを行うことができる無線通信シス
テム及びそれにおけるソフトハンドオフ方法を提供する
ことを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記従来例の問題点を解
決するための請求項１記載の発明は、無線通信システム
において、移行先の基地局が、ハンドオフを行う移動局
と通信を行う移行元の基地局が前記移動局と通話信号の
送受信を行うタイミングで、前記移行元の基地局が前記
移動局との送受信に使用している拡散符号を使用して、
前記移動局と送受信を行うことを特徴としており、移動
局の回路規模を低減して、生産コストを低減できる。

【００２３】上記従来例の問題点を解決するための請求
項２記載の発明は、無線通信システムにおけるソフトハ
ンドオフ方法において、交換制御局が、ハンドオフを行
う移動局を検知すると、移行元の基地局に移動局への信
号の送信のタイミングを問い合わせ、前記問い合わせに
対して前記移行元の基地局から得られた前記送信のタイ
ミングを移行先の基地局に送信して通知するとともに、
前記交換制御局が、前記移行元の基地局が当該移動局と
の通信に使用している拡散符号を前記移行先の基地局に
送信して通知し、前記交換制御局が、前記移行元の基地
局と前記移行先の基地局が前記移動局からの信号を受信
した時刻を問い合わせ、前記移行元の基地局及び前記移
行先の基地局が、それぞれ前記時刻を前記交換制御局に
送信し、前記交換制御局が、前記それぞれの時刻を受信
し、前記時刻の差に応じて前記移動局に信号を送信する
タイミングを微調整するタイムアライメント信号を前記
移行先の基地局に送信して通知し、前記交換制御局が、
通話信号を前記移行元の基地局と前記移行先の基地局と
に送信して、前記拡散符号で符号化された前記通話信号
を前記移行元の基地局と前記移行先の基地局とを介して
前記移動局に送信することを特徴としており、移動局の
回路規模を低減して、生産コストを低減できる。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
しながら説明する。本発明に係るソフトハンドオフ方法
は、移動局から各基地局に対して送信された受信信号の
強度を表す信号を基にして、交換制御局が各基地局に通
話信号を符号化するための拡散符号と、当該通話信号を
送信するタイミングとを指示し、各基地局が指示された
拡散符号で拡散した通話信号を交換制御局から指示され
たタイミングで送信出力して、移動局がそれぞれの基地
局から通話信号を同じタイミングで受信するもので、移
動局が移行先の基地局と同期を改めて確立することな
く、移行元の基地局に対する拡散符号を使用したままで
ソフトハンドオフを行うことができるものである。

【００２５】本発明の実施の形態に係る無線通信システ
ム（本システム）は、図１に示すように、移動局１０
と、基地局２０と、交換制御局３０とから基本的に構成
されている。また、基地局２０は、移動局１０との間で
送受信される通話信号等の増幅を行う送受信増幅部２１
と、通話信号の変復調を行う無線部２２と、指示された
符号で受信した信号を復号化し、また送信する信号を符
号化する符号化部２３と、交換制御局３０との間の通信
を行うインタフェース部（ＩＮＴ部）２４と、上記各部
を制御する制御部２５とから構成されていることが考え
られる。図１は、本システムの構成ブロック図である。

【００２６】さらに、交換制御局３０は、基地局２０に
対応して設けられ、それぞれ対応する基地局２０との通
信を行う複数の第１のインタフェース部（ＩＮＴ部）３
１と、移動局１０同士及び移動局１０と外部の回線（一
般公衆電話回線網等）との間の回線の交換を行う交換部
３２と、上記外部の回線との通信を行う第２のインタフ
ェース部（ＥＸＴ−ＩＮＴ部）３３と、上記各部を制御
する制御部３４とから構成されていることが考えられ
る。

【００２７】尚、基地局２０と交換制御局３０との間
は、高速な通信を確立するためにＡＴＭ（Asynchronous
Transfer Mode）のようなパケット通信を行うことが考
えられる。以下の説明においては、基地局２０と交換制
御局３０とは、パケット通信の一例として、ＡＴＭの通
信回線で結ばれているものとする。ＡＴＭについては、
「新プロトコルハンドブック」，朝日新聞社，１９９４
の４４０〜４５４ページに詳細な説明があるので、ここ
では省略する。

【００２８】尚、ＡＴＭにおいては、パケットは「セ
ル」と称されるが、ここでは、かかるＡＴＭセルとして
短いセル（ショートセル）を用いているため、セルラ方
式におけるセルとの区別のために、ＡＴＭセルを「ショ
ートセル」と称することとする。

【００２９】以下、各部を具体的に説明する。移動局１
０は、従来の移動局１と同様に、複数の基地局２０から
それぞれ特定の拡散符号で符号化された信号を受信する
と、ぞれぞれの信号の受信強度を現在通信をしている基
地局２０に送信出力するとともに、通話信号を基地局２
０との間で送受信するものである。

【００３０】基地局２０は、移動局１０と通話信号を送
受信するものである。具体的には、基地局２０と交換制
御局３０との間は、ＡＴＭ通信を行っているとしている
ので、基地局２０は、交換制御局３０との間に確立され
た特定の仮想パス／仮想チャネル（ＶＰ／ＶＣ）を介し
て移動局１０との通話信号を送受信している。

【００３１】また、ハンドオフ中の移行先の基地局２０
は、交換制御局３０から入力される符号及びタイミング
の指示に従って、通話に係る音声信号を符号化し、上記
ＶＰ／ＶＣを介して通話信号として送信出力するもので
ある。さらに、ハンドオフ中の移行元の基地局２０は、
移動局１０との通話信号の送受信タイミング及び移動局
１０から受信した自局及び周辺基地局２０が送信する、
特定の拡散符号で符号化した信号の受信強度を上記ＶＰ
／ＶＣを介して交換制御局３０に出力するものである。

【００３２】交換制御局３０は、従来と同様に、特定の
移動局１０から受信する信号強度が複数の基地局２０で
十分強くなるとハンドオフを開始し、移行元の基地局２
０から当該ハンドオフを開始した移動局１０について確
立されているＶＰ／ＶＣを介して入力される通話信号の
送信タイミングに従って、移行先の基地局２０との間に
新たにＶＰ／ＶＣを生成し、このＶＰ／ＶＣを介して、
当該受信したタイミングを通知するとともに、当該移行
元の基地局２０が通話信号を符号化するために使用して
いる符号を指示するものである。

【００３３】タイミングの通知と符号の指示とを同時に
行うのは、既に説明したように、移動局１０から基地局
２０に対して送信される信号は、特定の基地局２０にの
み受信できるように符号化されているため、移行先の基
地局２０が移動局１０から信号を受信できるようになる
ためには、当該符号化に係る符号が指示されていなけれ
ばならないからである。

【００３４】そして、交換制御局３０が、タイミングの
通知を行うとともに、当該符号を指示することで、移行
先の基地局２０が、これ以後、移動局１０との通信をで
きるようにするためである。

【００３５】次に、本システムの動作について図２を参
照しつつ説明する。図２は、本システムの動作を表すタ
イミングチャート図である。まず、交換制御局３０がハ
ンドオフを開始する移動局１０を従来と同様にして検知
すると、交換制御局３０が当該移動局１０との通信を行
うタイミングを問い合わせる信号を移行元の基地局２０
に送信出力する（Ｓ１）。そして、移行元の基地局２０
が当該移動局１０との通信を行うタイミングを送信出力
し、交換制御局３０がこれを受信する（Ｓ２）。

【００３６】すると、交換制御局３０が処理Ｓ２におい
て受信した、移行元の基地局２０が当該移動局１０との
通信を行っているタイミングを移行先の基地局２０に送
信出力して通知するとともに、当該移行元の基地局２０
が使用している拡散符号と同一の拡散符号を使用すべき
指示を送信出力して通知する（Ｓ３）。

【００３７】そして、交換制御局３０が当該ハンドオフ
を開始した移動局１０から信号を受信した時刻を問い合
わせる信号を移行元の基地局２０に送信出力し（Ｓ
４）、移行元の基地局２０が当該移動局１０から信号を
受信した時刻を送信出力する（Ｓ５）。一方、移行先の
基地局２０にも、交換制御局３０が当該移動局１０から
信号を受信した時刻を問い合わせる信号を送信出力し
（Ｓ６）、移行先の基地局２０が当該移動局１０から信
号を受信した時刻を送信出力する（Ｓ７）。

【００３８】そして、交換制御局３０がそれらの時刻を
受信して、当該移動局１０がそれら複数の基地局２０か
らほぼ同時に通話信号を受信することができるように、
移行先の基地局２０が移動局１０に対する信号を送信す
る時刻を演算し、移行先の基地局２０に当該時刻を微調
整するタイムアライメント信号を送信出力する（Ｓ
８）。

【００３９】そして、移行元の基地局２０が、当該移動
局１０から受信する通話信号を、当該移動局１０のため
に交換制御局３０との間に確立したＶＰ／ＶＣを介して
送信するとともに、交換制御局３０から当該ＶＰ／ＶＣ
を介して通話信号を受信し（Ｓ９）、それを移動局１０
に送信出力する。尚、図２では、基地局２０から交換制
御局３０に対して送信する信号は、省略している。

【００４０】また、交換制御局３０が移行元の基地局２
０との間に確立したＶＰ／ＶＣを介して移行元の基地局
２０に対して送信出力する信号をコピーして、当該コピ
ーした信号を移行先の基地局２０に送信出力する（Ｓ１
０）。

【００４１】そして、移行先の基地局２０が交換制御局
３０から移動局１０に通話信号を送信出力する時刻を微
調整する信号（タイムアライメント信号）と、通話信号
との入力を受けて、当該通話信号を先に受信した拡散符
号で符号化し、先に受信したタイミングで、当該タイム
アライメント信号で微調整をしつつ移動局１０に送信出
力する。

【００４２】その後、ハンドオフの終了を判定するため
に、移行元の基地局２０から受信する信号を移動局１０
が受信して、当該信号の受信強度を移行先の基地局２０
を介して交換制御局３０に送信出力するようになる。

【００４３】また、この間通話信号は、交換制御局３０
によってコピーされ、それぞれのＶＰ／ＶＣを介して移
行元の基地局２０及び移行先の基地局２０に出力され、
当該それぞれの基地局２０から移動局１０に送信出力さ
れる。

【００４４】そして、移行元の基地局２０が当該移動局
１０から信号を継続して受信しているが、当該受信した
信号の強度が十分に弱まると、ハンドオフが終了し、交
換制御局３０が移行元の基地局２０との間に確立されて
いるＶＰ／ＶＣを解放する（Ｓ１１）。

【００４５】本システムによれば、移動局１０が移行元
の基地局２０との間で使用していた拡散符号を変更する
ことなく、かつ交換制御局３０が移行先の基地局２０が
当該移動局１０に対する信号の送信のタイミングを調整
するので、移動局１０が移行先の基地局２０と同期を達
成することなく、ハンドオフを行うことができる効果が
あり、従って移動局１０の回路規模を縮小し、生産コス
トを低減できる効果がある。

【００４６】尚、本システムにおいて移行先の基地局２
０は、複数あっても構わない。つまり、現実には、セル
は複雑な形状をしており、地域によっては複数のセルが
重複する地域があり得るが、この場合には、交換制御局
３０がそれぞれの移行先の基地局２０に上記と同様の処
理を行うようにしておけばよい。

【００４７】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、移行先の
基地局が、ハンドオフを行う移動局と通信を行う移行元
の基地局が前記移動局と通話信号の送受信を行うタイミ
ングで、前記移行元の基地局が前記移動局との送受信に
使用している拡散符号を使用して、前記移動局と送受信
を行う無線通信システムとしているので、移動局が移行
先の基地局と同期を確立することなく、かつ移行元の基
地局に対する拡散符号を使用したままでソフトハンドオ
フを行うことができ、移行先の基地局が移動局との間で
通信のための同期を改めて確立することなく、また、移
動局が移行先の基地局に対応する符号化回路を備える必
要がないため、移動局の回路規模を軽減し、生産コスト
を低減できる効果がある。

【００４８】請求項２記載の発明によれば、交換制御局
がハンドオフを行う移動局を検知すると、移行元の基地
局へ当該移動局に対する信号の送信のタイミングを問い
合わせ、当該送信のタイミング、移行元の基地局の拡散
符号、さらに信号の送信のタイミングを微調整するタイ
ムアライメント信号を移行先の基地局に送信して通知
し、双方の基地局に通話信号を送信出力するソフトハン
ドオフ方法としているので、タイムアライメント信号に
よって、移動局に移行元の基地局から送信する信号と移
行先の基地局から送信する信号とが同時期に到達するよ
うになり、また、交換制御局の動作により、移行先の基
地局が移行元の基地局と同一のタイミング及び拡散符号
で移動局との通信を行うようになるため、移行先の基地
局が移動局との間で通信のための同期を改めて確立する
ことなく、また、移動局が移行先の基地局に対応する符
号化回路を備える必要がないため、移動局の回路規模を
軽減し、生産コストを低減できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本システムの構成ブロック図である

【図２】本システムの動作を表すタイミングチャート図
である

【図３】従来の無線通信システムの構成ブロック図であ
る。

【符号の説明】

１…移動局、 ２…基地局、 ３…交換制御局、 １０
…移動局、 ２０…基地局、 ２１…送受信増幅部、
２２…無線部、 ２３…符号化部、 ２４…インタフェ
ース部、 ２５…制御部、 ３０…交換制御局、 ３１
…第１のインタフェース部、 ３２…交換部、 ３３…
第２のインタフェース部、 ３４…制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 博世 東京都中野区東中野三丁目14番20号 国際 電気株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移行先の基地局が、ハンドオフを行う移
   動局と通信を行う移行元の基地局が前記移動局と通話信
   号の送受信を行うタイミングで、前記移行元の基地局が
   前記移動局との送受信に使用している拡散符号を使用し
   て、前記移動局と送受信を行うことを特徴とする無線通
   信システム。
2. 【請求項２】 交換制御局が、ハンドオフを行う移動局
   を検知すると、移行元の基地局に移動局への信号の送信
   のタイミングを問い合わせ、前記問い合わせに対して前
   記移行元の基地局から得られた前記送信のタイミングを
   移行先の基地局に送信して通知するとともに、前記交換
   制御局が、前記移行元の基地局が当該移動局との通信に
   使用している拡散符号を前記移行先の基地局に送信して
   通知し、 前記交換制御局が、前記移行元の基地局と前記移行先の
   基地局が前記移動局からの信号を受信した時刻を問い合
   わせ、 前記移行元の基地局及び前記移行先の基地局が、それぞ
   れ前記時刻を前記交換制御局に送信し、 前記交換制御局が、前記それぞれの時刻を受信し、前記
   時刻の差に応じて前記移動局に信号を送信するタイミン
   グを微調整するタイムアライメント信号を前記移行先の
   基地局に送信して通知し、 前記交換制御局が、通話信号を前記移行元の基地局と前
   記移行先の基地局とに送信して、前記拡散符号で符号化
   された前記通話信号を前記移行元の基地局と前記移行先
   の基地局とを介して前記移動局に送信することを特徴と
   するソフトハンドオフ方法。