WO2005025253A1

WO2005025253A1 - ハンドオーバ方法及び基地局制御装置

Info

Publication number: WO2005025253A1
Application number: PCT/JP2003/010815
Authority: WO
Inventors: Atsuya Tanaka; Yoshiharu Tajima; Hiroshi Fujita
Original assignee: Fujitsu Limited
Priority date: 2003-08-27
Filing date: 2003-08-27
Publication date: 2005-03-17
Also published as: JPWO2005025253A1; US20060121901A1; EP1659806A4; CN1802862A; EP1659806A1; AU2003261741A1

Abstract

　複数の基地局と複数の移動局間で無線により通信を行う無線通信システムにおけるハンドオーバ制御に際して、ハンドオーバに先立ってハンドオーバ先無線基地局において予め必要な無線リソースを確保し､その後でハンドオーバを実行する。無線リソースを確保するには、ハンドオーバ先の無線基地局で既に通信中の1以上の移動局を他の無線基地局へハンドオーバさせ、これによりハンドオーバ先基地局の無線リソースを確保し、しかる後、ハンドオーバを実行する。

Description

明細書

ハンドオーバ方法及び基地局制御装置

技術分野

本発明は、ノ、ンドオーバ方法および基地局制御装置に係わり、特に、複数の基地局と、該複数の基地局を制御する基地局制御装置を備え、基地局と移動局が無線により通信を行う無線通信システムにおけるハンドオーバ方法および基地局制御装置に関する。背景技術

近年、 CDMA (Code Division Multiple Access) 通信システムの実用化が急速に進んでいる。現在の主サービスである音声や静止画のみならず、動画などの大きなデ一夕をやりとりするための広帯域の CDMA システム（W- CDMA ： Wideband- CDMA)の商用サービスも既に開始されている。これらの仕様は、第三世代移動通信システムの標準化団体である 3GPP(3rd Generation Partnership Project)で制定されたものであり、現在もより高品質なサービスが実現できるシステムを目指し様々な仕様が検討 · 追加され続けている。

図 13は現在の 3GPP仕様の W- CDMAシステムの概要構成図である。システムは上位のコァ網（CN : Core Network) 100、無線網制御装置（RNC： Radio Network Controller) 101、無線基地局（NodeB) 102— 0〜： 102_n 及び移動局（UE ： User Equipment) 103 の 4種類のノードから構成されている。なお、以降では、無線網制御装置（RNC)は無線基地局制御局（基地局制御装置）ということにする。各ノード 100、 101、 102— 0〜 102— n Iま、 ATM (Asynchronous Transfer Mode) 伝送路等で物理的に接続されている（有線区間）。無線基地局 102— 0〜102一 n と移動局 103は無線信号によって接続されている（無線区間）。

図示しない端末から移動局 103宛に発せられたユーザデータは、コア網 100を介して、該移動局 103 を収容する無線基地局制御局 101 に送信される。移動局 103がセル 104—1 に在圏していれば、無線基地局制御局 101は該セルを収容している無線基地局 102_1 にユーザデータを送信し、無線基地局 102— 1 は該ュ一ザデータを移動局 103に送信する。以後、移動局 103がセル 104 1に在圏しつづければ無線基地局制御局 101 は上記経路で移動局 103 が相手端末と通信するように制御する。

しかし、移動局 103 が移動して隣接セル 104-2 に移動すれば、無線基地局制御局 101はハンドォ一パ制御により中継の無線基地局を、無線基地局 102- 1から無線基地局 102-2に無瞬断で切り替える。図 14はかかるハンドオーバ制御の手順説明図である。

移動局 103が基地局 102- 1 と通信している時、無線基地局制御局 101は定期的に無線状態を測定して報告するよう移動局 103に要求する（ステツプ Sl)。移動局 103は無線状態測定報告要求を受信すれば周辺基地局 102-2等からの受信レベルを測定して通信中の基地局 102- 1 を介して無線基地局制御局 101 に報告する（ステツプ S 2)。無線基地局制御局 101は無線状態報告に基づいてハンドオーバの実行が必要であるか判断する。たとえば、隣接基地局 102-2からの受信電界強度が設定値以上になれば、ハンドオーバが必要であると判断し、該隣接基地局 102-2 にトラヒックチャネル TCHを指示する（無線リンク追加要求、ステップ S3)。隣接基地局 102-2は無線リンク追加要求に対して無線リンク追加要求応答を無線基地局制御局 101 に返す（ステップ S4)。

ついで、無線基地局制御局 101 は基地局 102- 1 を介して、ハンドオーバの準備をさせる為の要求（アクティブセット更新要求）を移動局 103 に送る（ステツプ S5)。移動局 103 はアクティブセット更新要求を受信すれば、アクティブセット更新応答を無線基地局制御局 101 に返すと共に（ステップ S6)、基地局 102-2 とトラヒックチャネル TCHで交信して無線リンクを確立する（ステップ S7)。かかる状態において、移動局 103は基地局 102- 1からの受信電界強度が設定時間以上連続して設定レベル以下になると、受信レベルを無線基地局制御局 101 に通知する（ステップ S8)。この通知により、無線基地局制御局 101 は移動局 103 と基地局 102- 1間の通信終了を決定し、移動局 103 にハンドオーバの実行を指示する（ステップ S9)。移動局 103はハンドオーバの実行が指示されるとハンドォーパを実行し、基地局 102-2 を介して通信を継続する（ステツプ S 10)。ついで、移動局 103 はハンドオーバ完了を無線基地局制御局 101 に送信すると共に、基地局 102- 1 間の無線回線を切断する（ステップ S ll)。無線基地局制御局 101 はハンドオーバ完了を受信すれば基地局 102 - 1にトラヒツクチャネルの使用禁止を指示し（ステツプ S 12)、ハンドオーバ制御が完了する。以後、移動局 103は無線基地局 102-2 を介して通信を継続することができる。

かかるハンドォ一パ制御には種々の形態が提案されている。

第 1の従来技術は各基地局におけるトラヒックの分散を目的とするもので、使用チャネル数がある閾値を超えた基地局が、通信中の移動局を他の基地局へハンドオーバさせることを特徴とする（特許文献 1)。

第 2の従来技術は、リソースが不足した時のハンドォ一パ先決定アルゴリズムを特徴とする（特許文献 2)。

第 3の従来技術は、ハンドオーバ時における移動局の基地局選択方法に関連し、移動局は空きリソースの多い基地局へのハンドォ一パを行うことを特徴とする (特許文献 3 )。

第 4の従来技術は、マルチレイヤセルにおける呼設定時及びハンドオーバ時、移動局は呼種別に対応する基地局を選択して接続要求を行うことを特徴とする（特許文献 4 一 7 )。

第 5の従来技術は、移動局の速度に応じて移動局をクラス分けし、移動先基地局に空きリソースがない場合、空きができた時点でクラスの高い順に移動局にチヤネルを割り当てることを特徴とする（特許文献 8)。

第 6の従来技術は、階層セル構成に関するもので、移動局の移動速度に応じて基地局エリアの大きさを変えることを特徴とする（特許文献 9 )。

従来の移動通信システムにおいて、移動局の移動によりハンドオーバを起動する契機は、電界強度あるいは電波干渉量を観測して判断するもので'あり、ハンドォーバ先の無線基地局の無線リソースの使用状況、空き状況を考慮したハンドォ一バ制御は行われていなかった。このため、従来技術ではハンドオーバ先の無線基地局の無線リソースが不足し、使用可能な通信帯域が確保できないという問題が発生する。

すなわち、ハンドオーバに際して、無線基地局制御局は、移動局と通信するためにノ、ンドオーバ元の無線基地局へ割当てていた無線リソースと同等の無線リソ一ス量をハンドオーバ先の無線基地局へ割当て、新しい無線チャネルを設定する必要がある。しかし、同等量の無線リソースを確保できなかった場合や新しく設定した無線チャネルの電界強度が不充分で通信に適さない場合、無線リソースを再選択したり、あるいはハンドオーバを中止している。無線リソースの再選択はハンドオーバ完了までに長時間を要して好ましくなく、ハンドオーバの中止は呼損を招来する。また、たとえ通信自体は継続できたとしても、スループットの大幅な低下を招き、ユーザの不便を生ずる恐れがある。

なお、移動局を一般移動局と優先移動局に分け、優先移動局から発呼があった時. 空きリソースがなければ一般移動局を輻輳無線基地局から強制的に近隣無線基地局にハンドオーバさせて空きを作り、優先移動局を該輻輳無線基地局に収容する従来技術はある（特許文献 10)。しかし、この従来技術は移動により発生するハンドオーバ制御に関するものではなく、しかも、優先度と無関係な移動局をハンドオーバさせるものではない。

以上から本発明の目的は、確実にハンドオーバできるようにし、ハンドォ一パ不能に起因する無線リソースの再選択やハンドオーバ中止という事態を防止することである。

本発明の別の目的は、八ンドォ一パ先無線基地局の無線リソースの使用状況、空き状況を考慮したハンドォ一パ制御を行うことにより、確実にハンドオーバ可能にすることである。

本発明の別の目的は、通信サ一ビスや通信速度、移動速度に応じてハンドオーバ判定処理タイミングを可変とすることにより、ハンドオーバを遅延なく、効率良く、また確実に行えるようにすることである。

本発明の別の目的は、移動速度に応じてハンドォ一パ対象範囲を制御することにより、速度が変化する環境であっても基地局の無線リソース割当量を均一にすることである。

特許文献 1 特開平 2001 - 175243号

特許文献 2 特開平 2001 -251658号

特許文献 3 特許 3204088号

特許文献 4 特開平 9-200858号

特許文献 5 特開平 9-205679号特許文献 6 特開平 9-200826号

特許文献 7 特開平 9-205673号

特許文献 8 特許 3072289号

特許文献 9 特許 2789987号

特許文献 1 0 特開平 3- 107218号発明の開示

第 1 の発明では、複数の基地局と、該複数の基地局を制御する無線基地局制御局を備え、基地局と移動局が無線により通信を行う無線通信システムにおけるハンドオーバ制御に際して、ハンドオーバに先立ってハンドオーバ先無線基地局において予め必要な無線リソースを確保し、無線リソース確保後にハンドオーバを実行する。すなわち、ハンドオーバ先の無線基地局で既に通信中の 1以上の移動局を他の無線基地局へ強制的にハンドォ一パさせ、これによりハンドオーバ先基地局の無線リソースを確保し、しかる後、ハンドオーバを実行する。このようにすれば、確実にハンドオーバすることが可能となり、ハンドオーバ不能に起因する無線リソースの再選択やハンドオーバ中止という事態を防止することができる, 第 2の発明では、複数の基地局と、該複数の基地局を制御する無線基地局制御局を備え、基地局と移動局が無線により通信を行う無線通信システムにおけるハンドォ一パ制御に際して、ハンドォ一パ実行判定タイミングを、通信サービス、通信速度、移動速度のうちの 1以上の組合せに基づいて可変制御する。このようにハンドオーバ実行判定タイミングを可変制御することにより、リアルタイムサーピスのハンドオーバ実行判定タイミングを早めることができ、確実に瞬断なくハンドォ一バを行うことができる。

又、高速データ通信のハンドオーバに際して、第 1の発明ではハンドオーバ先の基地局で多くの無線リソース（多くの移動局）を強制的にハンドオーバさせる必要があり、十分な準備時間が必要となる。第 2の発明によれば、ハンドオーバ実行判定タイミングを早めることにより十分な準備時間の確保が可能となり、効率良く確実にハンドオーバすることが可能となる。

また、高速移動では、移動によるハンドオーバが頻繁に生じるため、必要な無線リソースの確保ができない可能性が高くなる。しかし、第 2の発明によれば、ハンドオーバ実行判定タイミングを移動速度が大きくなるにつれて早める為、かかる問題は解決する。

第 3の発明では、複数の基地局と、該複数の基地局を制御する無線基地局制御局を備え、基地局と移動局が無線により通信を行う無線通信システムにおけるハンドオーバ制御に際して、ハンドオーバ判定閾値を通信サービス種別、通信速度、移動速度の組合せに依存する関数から求め、関数値をハンドオーバ実行判定タイミング開始の閾値とし、リアルタイムサービス程、通信速度が高速な程、移動速度が高速な程、閾値を小さくしてハンドオーバ実行判定タイミングを早める。第 3の発明によれば関数より閾値を計算して簡単にハンドオーバ判定タイミングを制御でき、しかも、第 2の発明と同等の作用効果を奏することができる。

第 4の発明では、複数の基地局と、該複数の基地局を制御する無線基地局制御局を備え，基地局と移動局が無線により通信を行う無線通信システムにおけるハンドオーバ制御に際して、空き無線リソースの調査対象となる基地局範囲をハンドオーバ移動局の移動速度毎に可変とする。第 1の発明では、強制ハンドオーバ先基地局を決めるのに、基地局の空き無線リソースを調査する必要があるが、第 4 発明によれば、移動速度に応じて該調査対象基地局の範囲を広狭制御することができ、処理負荷を軽減し、かつ基地局の無線リソース割当量を均一にできる。図面の簡単な説明

図 1 は本発明の無線通信システムの構成図ある。

図 2は情報収集部の無線リソース管理部の管理内容説明図である。

図 3は測定情報管理部の管理内容説明図である。

図 4は無線基地局の構成図である。

図 5は移動局の構成図である。

図 6は本発明のハンドオーバ制御シーケンスの説明図である。

図 7は無線基地局制御局の制御部のハンドオーバ制御処理フローである。

図 8はハンドオーバ処理タイミングと判定閾値の関係説明図である。

図 9はハンドォ一バ判定閾値を通信サービス、通信速度、移動速度の組合せによつて移動局毎に制御するハンドオーバ判定処理部の判定閾値決定の処理フローでめる。

図 1 0は判定閾値を関数により決定する第 3実施例の処理フローである。

図 1 1 は第 4実施例の概略説明図である。

図 1 2 は第 4実施例の強制ハンドオーバ先基地局範囲決定処理フローである。図 1 3は 3GPP仕様の W-CDMAシステムの概要構成図である。

図 1 4は従来のハンドオーバ制御の手順説明図である。発明を実施するための最良の形態

( A ) 第 1実施例

図 1は本発明の無線通信システムの構成図であり、コア網 11、無線基地局制御局 21、無線基地局 31， 32, 33， …及び移動局 41, 42， 43， …の 4種類のノードから構成されている。

(1)無線基地局制御局

無線基地局制御局 21は、コアネットヮ一クイン夕一フェース部 22、制御処理部 23、基地局インタ一フェース部 24を有している。コアネットワークイン夕一フエース部 22はコアネットワーク 1 1 よりユーザデータ等を受信して、制御処理部 23の信号処理部 25へ送る。

信号処理部 25はコアネットワークインタ一フェース部 22から入力するユーザデータおよび制御部 26 から入力する制御信号（端末間制御信号および基地局間制御信号）を、基地局インターフエ一ス部 24 を介して送信する。ここで端末間制御信号とは移動局と無線基地局制御局間で送受する制御信号であり、基地局間制御信号とは無線基地局と無線基地局制御局間で送受する制御信号である。

また、信号処理部 25は基地局ィンタ一フェース部 24から入力する制御信号（端末間制御信号および基地局間制御信号）を抽出して制御部 26、情報収集部 27に送る。基地局インタ一フェース部 24は、信号処理部 25から送られてくるユーザデ一夕、制御信号を基地局 31, 32, 33. . . に送信し、基地局から送られてくるュ —ザデ一夕、制御信号を信号処理部 25へ送る。

情報収集部 27の無線リソース管理部 27aは、図 2 Aのテーブル TB Iで配下の無線基地局毎にその最大容量（ユーザ数、帯域）、無線リソース使用状況、無線リソース空き状況を管理する。また、無線リソース管理部 27a は、図 2B のテーブル TB2 で配下の無線基地局 31,32,33. . . に収容されている移動局の ID を管理し、かつ、図 2Cのテーブル TB3で各移動局の使用チャネル数、使用帯域を管理する。空きリソース報告要求に対して、各無線基地局 31,32, . · . . は空きリソース報告応答を返すから、無線リソース管理部 27a はこの空きリソース報告応答より上記情報を抽出して各管理テーブル TB 1〜TB3 に保存して管理する。

測定情報管理部 27bは図 3 に示すように、測定報告要求に対して各移動局から測定報告される複数の基地局の電界強度及び移動局位置（経緯度）を保存する。なお、必ずしも移動局位置（経緯度）は報告されない。

制御部 26はハンドオーバ制御を行う。制御部 26におけるハンドオーバ判定処理部 26aは、測定報告要求に対して移動局から測定報告される各基地局の電界強度と設定閾値を比較してハンドオーバするか判定し、ハンドオーバする場合にはハンドオーバの準備（ハンドォ一バ先基地局と移動局間の無線リンクの確立）を行う。強制ハンドオーバ判定処理部 26bは、ハンドオーバすると判定された場合，ハンドオーバ先無線基地局で通信中の 1以上の移動局を所定の基準に従って他の無線基地局へ強制的にハンドォ一パさせ、これによりハンドオーバ先基地局の無線リソースを確保し、確実にハンドオーバできるようにする。

(2)無線基地局

図 4 は無線基地局の構成図であり、有線伝送路ィンターフェース部 51 は無線基地局制御局 21 から送られてくる、ユーザデータや端末間制御信号を変復調部 52 へ送り、基地局間制御信号を制御部 53 へ送る。また、変復調部 52 から入力するユーザデータや端末間制御信号および制御部 53 から入力する基地局間制御信号を無線基地局制御局 21へ送る。変復調部 52 は制御部 53からの指示にしたがって有線伝送路インタ一フェース部 51 から送られてきたユーザデータ、端末間制御信号に誤り訂正符号処理，変調処理を施す。また、変復調部 52 は、移動局から送られてきた端末間制御信号及びユーザデータを制御部 53 からの指示にしたがって復調、誤り訂正を行って有線伝送路インタ一フェース部 51 に入力し、移動局から基地局への制御信号を制御部 53へ入力する。送受信部 ·増幅部 54は、移動局からの信号を受信し、低雑音アンプにて増幅し、検波を行う。また、変復調部 52から入力する変調信号を RF信号にし、送信電力増幅器で増幅してアンテナょり移動局に向けて送信する。

制御部 53 は、有線伝送路インターフェース部 51 から基地局間制御信号（発呼ノ切断制御信号）を受信し、無線リソース（チャネル種別、無線チャネル）の設定、解除を変復調部 52 へ指示すると共に、無線リソースの設定、解除を無線リソース管理部 55 に入力する。また、制御部 53 は、無線基地局制御局 21から基地局間制御信号（空きリソース報告要求)を受信すれば、無線リソース管理部 55が管理する無線リソース管理情報を空きリソース報告応答で無線基地局制御局 2 1 に通知する。

無線リソース管理部 55 は無線基地局における無線リソースの使用状況および空き状況を管理すると共に，収容している移動局の ID を管理し、更に収容.している各移動局の使用帯域、使用ユーザ数を管理する。テレビ電話サービスでは 64kbpsの帯域を必要とし（3ユーザ分）、音声サ一ビスでは 12.2kbpsの帯域（1ュ一ザ分）を必要とし、その他のサービスも所定の帯域を必要とするから、収容する移動局の通信サービスに基づいて、無線リソース管理部 55は無線基地局の無線リソース使用状況、空き状況を管理すると共に、収容している各移動局の使用帯域、使用ユーザ数を管理する。

(3)移動局

図 5 は移動局の構成図である。受信部 61 は基地局からの信号を受信し、高周波信号をベースバンド信号に周波数変換すると共に >検波を行う。復調部 62は制御部 63 からの設定にしたがって受信信号に復調、誤り訂正を施してユーザデ一夕を取得し、これらをデ一夕処理部 64 に送る。また、復調部 62 は、同様に受信部から送られてきた制御局間制御信号（無線基地局制御局 21 との間の制御信号）および基地局間制御信号（無線基地局との間の制御信号）を取得して制御部 63 に送る。受信電界強度検出部 65 は、在圏ゾーン、周辺ゾーンにおける受信信号強度（受信電界強度）を検出して制御部 63へ測定結果を送る。 GPS 66は移動局の位置を検出して制御部 63 に入力する。

変調部 67 は、データ処理部 64から送られてきたデータに制御部 63からの設定にしたがって誤り訂正のための符号化、変調処理を行い、処理結果を送信部 68 に送る。また、変調部 67は、制御部 63から入力された制御局間制御信号、基地局間制御信号に同様に制御部からの設定にしたがって誤り訂正のための符号化、変調処理を行い、送信部 68 へ送る。なお、制御局間制御信号には、適宜受信電界強度検出部 65の測定結果、位置データを含める。

送信部 68 は、変調部 67 から入力する変調信号を RF 信号にし、送信電力増幅器で増幅してアンテナより基地局に向けて送信する。

データ処理部 64は、復調部 62から送られてきたデ一夕の種類に応じた処理を行い、表示部 69、スピーカ部 70 に送り、描画出力、音声出力する。また、データ処理部 64は、送信データを変調部 67 に送る。操作部 71 は、種々のデータを入力する。

制御部 63は、以下の処理を行う。

- 無線基地局制御局、基地局からの制御信号を復調部 62から受信する。

• 無線基地局制御局、基地局への制御信号を変調部 67へ送信する。

•無線基地局制御局からの制御信号に基づいて予め決められた制御手順により、無線リソース（例えば、チャネル種別、無線チャネル）の設定を変調部 67、復調部 62へ指示する。

• 無線基地局制御局、あるいは、無線基地局からの呼び出しの制御信号を受信し、その応答の制御信号を変調部 67へ送る。

• 受信電界強度検出部 65からの測定値、移動局位置情報を無線基地局制御局に通知するために変調部 67 に送る。

(4)ハンドォ一バ制御シーケンス

-概略

各移動局 41,42,43、 ...は、測定報告要求に応答してそれぞれ、電界強度、または符号誤り率、またはパケット廃棄率、またはこれら複数の組合せを計測し、無線基地局制御局 21 に報告する（計測報告）。また、各無線基地局 31, 32, 33...は、空きリソース報告要求に応答して自局の無線リソース使用状況あるいは無線リソース空き状況を無線基地局制御局 21 に報告する（空きリソース報告）。無線基地局制御局 21 は、前記計測報告に基づいてハンドオーバする移動局およびハンドオーバ先基地局を決定し、前記空きリソース報告に基づいて強制ハンドオーバ先基地局を決定する。ついで、無線基地局制御局 21は、ハンドオーバ先基地局で通信中の移動局を前記強制ハンドオーバ先基地局に強制ハンドォ一バさせ、該ハンドォ一バ先基地局に無線リソースを確保する。しかる後、無線基地局制御局 21は該ハンドオーバ先基地局へ前記基地局をハンドオーバさせる。

以上により、ハンドオーバ先無線基地局の無線リソース不足に起因して、ユーザが望む通信帯域を確保できない、またはハンドオーバできないという事態の発生を防止することができる。

• シーケンス

図 6 は本発明のハンドォ一パ制御シーケンスの説明図である。なお、移動局 41 が無線基地局 31 と通信中であり、移動局 42が無線基地局 32 と通信中であるとする。

移動局 41が基地局 31と通信している時、無線基地局制御局 21のハンドォ一パ判定処理部 26a は無線状態（基地局からの受信電界強度）を測定して報告するよう移動局 41 に要求する（ステツプ S l)。移動局 41は無線状態測定報告要求を受信すれば周辺基地局からの受信レベルを測定して通信中の基地局 31 を介して無線基地局制御局 21 に報告する (ステップ S 2) 。無線基地局制御局 21の測定情報管理部 27bは移動局から受信した測定報告（周辺基地局の受信電界強度）を保存する。ハンドォ一パ判定処理部 26a は無線状態報告に基づいて、移動局 41 を無線基地局 32 にハンドオーバさせると決定すれば、ハンドオーバ指示を移動局 41、無線基地局 32 にそれぞれ指示する（ステップ S3)。すなわち、ステップ 3 において、ハンドオーバ判定処理部 26aは、測定報告に基づいてハンドオーバの実行が必要であるか判断する。たとえば、隣接基地局 32 からの受信電界強度が設定値以上になれば、ハンドオーバが必要であると判断し、該隣接基地局 32 をハンドォーバ先基地局とみなして該基地局にトラヒックチャネル TCH を指示する（無線リンク追加要求。図 12 参照）。ハンドオーバ先基地局 32 は無線リンク追加要求に対して無線リンク追加要求応答を無線基地局制御局 21 に返す。ついで、無線基地局制御局 21 は、ハンドオーバの準備をさせる為の要求（アクティブセット更新要求。図 12参照）を移動局 41 に送る。移動局 41 はァクティブセット更新要求を受信すれば、ァクティブセット更新応答を無線基地局制御局 21に返すと共に、基地局 32 とトラヒックチャネル TCHで交信して無線リンクを確立する。 …以上ステップ S3

しかる後、強制ハンドオーバ判定処理部 26b は、各無線基地局に空きリソース報告要求を送信する（ステップ S4)。これにより、各無線基地局は空きリソース報告応答を返信し、無線リソース管理部 27a は該空きリソース報告応答に基づいて図 2に示す無線リソース状態を保存管理する（ステツプ S5)。

又、ハンドオーバ先基地局 32 で通信している移動局 42 に対し、強制ハンドォーバ処理部 26 bは無線状態を測定して報告するよう要求する（ステップ S 6 )。移動局 42 は無線状態測定報告要求を受信すれば周辺基地局からの受信レベルを測定して通信中の基地局 32 を介して無線基地局制御局 21 に報告する（ステップ S7) 。無線基地局制御局 21の測定情報管理部 27bは移動局 42から受信した測定報告（移動局 42の周辺基地局からの受信電界強度）を保存する。

強制ハンドオーバ処理部 26b は測定報告応答に基づいて、移動局 42 の強制ハンドオーバ先基地局を無線基地局 33と決定し、強制八ンドオーバさせる為の強制ハンドオーバ指示を移動局 42、無線基地局 33に指示する（ステツプ S8)。

すなわち、ステップ 8 において、強制ハンドォ一パ処理部 26b は、測定報告に基づいて移動局 42の強制ハンドオーバ先基地局を決定する。基地局 33からの受信電界強度が設定値以上であり、空きリソースが最大であれば、該基地局 33 を強制ハンドオーバ先基地局と決定する。ついで、強制ハンドオーバ処理部 26bは、強制ハンドオーバ先基地局である該基地局 33にトラヒックチャネル TCHを指示する（無線リンク追加要求）。基地局 33は無線リンク追加要求に対して無線リンク追加要求応答を無線基地局制御局 21 に返す。ついで、無線基地局制御局 21 は強制ハンドオーバの準備をさせる為の要求（アクティブセット更新要求）を移動局 42 に送る。移動局 42はァクティブセット更新要求を受信すれば、アクティブセット更新応答を無線基地局制御局 21 に返すと共に、基地局 33 とトラヒックチャネル TCHで交信して無線リンクを確立する。 …以上ステツプ S 8

しかる後、無線基地局制御局 21 は移動局 42 に強制ハンドオーバの実行を指示する（ステツプ S9)。移動局 42 は強制ハンドオーバの実行が指示されるとハンドオーバを実行し、基地局 33 を介して通信を継続する（ステップ S 10)。ついで、移動局 42はハンドオーバ完了を無線基地局制御局 21 に送信すると共に、基地局 32 間の無線回線を切断する（ステップ Sll)。無線基地局制御局 21はハンドオーバ完了を受信すれば基地局 32 にトラヒツクチャネル TCH の使用禁止を指示し（ステツプ S12)、強制ハンドオーバ制御が完了する。以後、移動局 42 は無線基地局 33 を介して通信を継続する。この強制ハンドオーバにより、基地局 32 に移動局 41 を収容するに十分な空きリソースが確保される。

かかる状態において、移動局 41 は、基地局 31 からの受信電界強度が設定時間以上連続して設定レベル以下になると、受信レベルを無線基地局制御局 21 に通知する（ステップ S13)。この通知により、無線基地局制御局 21 は移動局' 41 と基地局 31間の通信終了を決定し、移動局 41 にハンドオーバの実行を指示する（ステツプ S14)。移動局 41はハンドオーバの実行が指示されるとハンドォ一パを実行し、基地局 32を介して通信を継続する（ステツプ S15)。ついで、移動局 41は八ンドオーバ完了を無線基地局制御局 21 に送信すると共に、基地局 31間の無線回線を切断する（ステップ S 16)。無線基地局制御局 21 はハンドオーバ完了を受信すれば基地局 31にトラヒックチャネル TCHの使用禁止を指示し（ステツプ S 17)、ハンドオーバ制御が完了する。以後、移動局 41は無線基地局 32を介して通信を継続することができる。

図 7は無線基地局制御局 21の制御部 26のハンドォ一バ制御処理フローである。制御部 26 のハンドオーバ判定処理部 26a は、測定報告要求制御信号により無線状態を測定して報告するよう各移動局（移動局 41 とする）に要求し、移動局 41 より測定報告応答メッセージで周辺基地局からの受信レベルを受信し、測定情報管理部 27bに保存する（ステツプ 201)。

ついで、ハンドオーバ判定処理部 26aは、各基地局からの電界強度を調査し（ステツプ 202)、移動局 41 をハンドオーバさせるか判断し、ハンドオーバさせる場合には、ノ、ンドオーバする移動局およびハンドオーバ先基地局を決定する（ステツプ 203、なお，移動局 41 を無線基地局 32へハンドオーバさせるものとする）。

ついで、ハンドオーバ判定処理部 26aは、ハンドオーバ指示を移動局 41、無線基地局 32 に指示する。これにより、移動局 41 と基地局 32間に無線リンクが確立する（ステツプ 204)。

以上によりハンドオーバ判定処理部の処理は終了し、以後、強制ハンドォ一バ判定処理部 26bの処理に移行する。

強制ハンドオーバ判定処理部 26bは、空きリソース報告要求を送信し、該要求に対する空きリソース報告応答に基づいて各無線基地局の空き無線リソース状態を取得する（ステップ 205)。ついで、強制ハンドォ一パ判定処理部 26b は、ハンドオーバ先基地局 32に移動局 41を収容させるに十分な空きリソースが存在するかチェックし（ステツプ 206)、存在すれば、強制ハンドオーバ処理することなく、移動局 41に従来と同様のハンドオーバ制御を施す（ステップ 207)。

しかし、ステツプ 206において、ハンドォ一パ先基地局 32に移動局 41をハンドオーバさせるに十分な空きリソースが存在しなければ、十分な空きリソースが発生するように、ハンドォ一パ先基地局 32 から強制的に 1 以上の移動局をハンドオーバさせる。このため、十分な空きリソースが発生するように、ハンドォ一バ先基地局 32で通信中の移動局を決定する（移動局 42 とする。ステツプ 208)。なお、 1 つの移動局だけでは十分な空きリソースが発生しない場合には複数の移動局を決定する。

ついで、該決定した移動局 42が通信可能で、空き無線リソースが最大の基地局 (強制ハンドオーバ先基地局） 33 を検索し（ステップ 209)、移動局 42 と強制ハンドオーバ先基地局 33 に強制ハンドオーバの指示をする（ステップ 210)。これにより、該移動局 42 と強制ハンドォ一パ先基地局 33間の無線リンクが確立する。しかる後、制御部 26は移動局 42に強制ハンドォ一パの実行を指示する（ステツプ 211)。移動局 42 は強制ハンドオーバの実行が指示されると、ハンドオーバを行い基地局 33 を介して通信を継続する。この強制ハンドオーバにより、基地局 32 に移動局 31 を収容するに十分な空きリソースが確保される。

以後、移動局 41に従来と同様のハンドォ一バ制御を施す（ステップ 207)。すなわち、基地局 31 からの受信電界強度が設定時間以上連続して設定レベル以下になつたのを確認して、移動局 41を無線基地局 32にノヽンドオーバさせる。

-まとめ

以上要約すれば，無線基地局制御局 21は基地局 31で通信中の移動局 4 1 の通信品質が劣化したことを判断し、基地局 3 2へのハンドオーバを判断する。そして、無線基地局制御局 21 は基地局 32の空き無線リソースを調査し、移動局 41がハンドオーバ可能かどうか確認する。もし、基地局 32 に十分な空き無線リソースがなければ、基地局 32 で通信中の移動局の中から他の基地局に移すことが可能な移動局があるか調査する。例えば、移動局 4 2が基地局 33へ移動可能であると判断できたなら、まず移動局 4 2を基地局 33 へ強制ハンドオーバさせ、基地局 32 に移動局 41 を収容するに十分な空きリソースを確保し、しかる後，移動局 4 1 を基地局 3 2へハンドオーバさせる。

• 強制ハンドオーバ先基地局と強制ハンドオーバ移動局の決定判断

八ンドオーバ先基地局から他の基地局（強制八ンドオーバ先基地局）へ強制八ンドォ一パさせる移動局を選択する基準としては、以下の 2つの方法が考えられる。第 1 の方法は、ハンドオーバ先基地局における無線リソース割当て量が最低の移動局を、空き無線リソースが最大の無線基地局（現在通信中の基地局を除く）へ強制ハンドオーバさせる方法であり、第 2の方法は、ハンドオーバ先基地局における無線リソース割当て量が最大の移動局を、空き無線リソースが最大の無線基地局（現在通信中の基地局を除く）へハンドオーバさせる方法である。

第 1、第 2 の方法によれば、無線リソース割当て量を各無線基地局間で均一になるように強制ハンドオーバ先基地局を決定することができる。また、第 1の方法によれば、きめこまかく均一化が可能であるが、ハンドオーバ移動局が増える可能性がある。一方、第 2の方法によれば、均一化の度合が粗いが、ハンドオーバ移動局数を少なくすることができる。

( B ) 第 2実施例

リアルタイム通信（動画、音声サービス）では、瞬断時間をできるだけ短くする必要がある。また、高速データ通信において、ハンドオーバは、ハンドオーバ先の基地局内で多くの無線リソース（多くの移動局）を強制的にハンドオーバさせるため、十分な準備時間が必要となる。また、高速移動している場合には、移動によるハンドオーバが頻繁に生じるため、必要な無線リソース確保ができない可能性が高くなる。そこで、リアルタイム通信、高速データ通信、高速移動時の通信では、第 1実施例のハンドォ一パ実行タイミングを早める必要がある。ハンドオーバ実行タイミングを早めるには、ハンドオーバ開始の判定閾値を小さくすれば良い。図 8 A、図 8 Bはハンドオーバ実行タイミングと判定閾値の関係説明図であり、横軸は移動局の位置、縦軸は無線基地局からの受信電界強度であり、 PAは基地局 A の位置、 PBは基地局 Bの位置、 EAは基地局 Aからの受信電界強度、 EBは基地局 Bからの受信電界強度である。現在、基地局 Aのセル内に移動局が存在しているとき、移動局が移動して位置 P_H を超えて隣接基地局 Bからの受信電界強度 E_Bが閾値 TH以上になると無線基地局制御局はハンドオーバ処理を開始する。この閾値 THが図 8B に示すように TH ' と低くなると位置 PHの手前 PH ' から無線基地局制御局はハンドオーバ処理を開始する。すなわち、ハンドォ一パ開始の判定閾値を小さくすればハンドオーバ実行タイミングを早めることができる, 以上より、第 2実施例では、通信サ一ビス、通信速度、移動速度の組合せによってハンドォ一パ実行開始の判定閾値を可変することによってハンドオーバ実行タイミングを制御する。すなわち、

(1)ビデオや音声などのリアルタイム通信ュ一ザと Eメールや W W Wなどの非リアルタイム通信ユーザの区別によって閾値を設定する。たとえば、リアルタイム通信ユーザのハンドオーバ実行判定タイミングを早くし、非リアルタイムのハンドオーバ実行判定タイミングを遅くする。

(2)高速レートの高速データ通信ユーザと低速データ通信ユーザの区別によつて閾値を設定する。高速データ通信ユーザのハンドオーバ実行判定タイミングを早くし、低速データ通信ユーザのハンドオーバ実行判定タイミングを遅くする。

(3)高速移動ユーザのハンドオーバ実行判定タイミングを早くし、低速移動ュ一ザの八ンドォ一パ実行判定タイミングを遅くする。

図 9はハンドオーバ判定閾値を通信サービス、通信速度、移動速度の組合せによつて移動局毎に制御する判定閾値決定の処理フローである。なお、 Thは、非リァルタイムサービスで、かつ低速通信で、さらに低速移動時における閾値である。着目移動局のサービスがリアルタイムサ一ビスであるか判定し（ステップ 301)、リアルタイムサービスであれば、閾値 Thiを次式

Thi=Thi - Thr

により Thr (リアルタイム用閾値マ一ジン）分減少する（ステップ 302)。しかし、非リアルタイムサービスであれば閾値を変更しない。

ついで、サ一ビスが高速データ通信であるか判定し（ステップ 303)、高速データ通信であれば、次式

Thi=Thi - Thh

により Thh (高速データ通信用閾値マージン）分減少する（ステツプ 30 4 )。しかし、低速データ通信の場合は閾値を変更しない。

ついで、移動速度は高速移動であるか判定し（ステツプ 305)、高速移動であれば、次式

Thi=Thi - Thf

により Thf (高速移動用閾値マージン）分減少し（ステップ 306)、閾値決定処理を終了する。なお、低速移動の場合は閾値を変更しない。

以上により、 1つの移動局の判定閾値を決定することができるが、他の移動局についても同様の処理により判定閾値を決定することができる。

以上では 3つ以上のパラメ一夕（通信サービス、通信速度、移動速度）の組合せに基づいて判定閾値を決定した場合であるが、 1 つあるいは 2つのパラメータを用いて判定閾値を決定することもできる。

第 2 実施例によれば、リアルタイム通信、高速データ通信、高速移動時の通信においてハンドオーバ実行タイミングを早めることにより、リアルタイム通信（動画、音声サービス）における瞬断時間を短くでき、また、高速データ通信、高速移動している場合であっても、ハンドオーバ先基地局に必要な無線リソースを確実に確保してハンドォ一パを行わせることができる。

( C ) 第 3実施例

第 3実施例は、ハンドオーバ判定閾値を通信サービス、通信速度、移動速度の組合せに依存する関数から求める実施例で、求めた判定閾値に基づいてハンドォ一バ判定処理タイミングを決定する。

基地局と複数の移動局とを有する無線通信システムにおいて、移動局 i のハンドオーバ判定閾値 3¾ 'は次のように求められる。

Thi = FuncAi[Th,Oアルタィム性,要求通信速度,移動速度〗（1)

Eimc^'[] =リアルタイム性と要求通信速度と移動速度に依存する関数（2) は特に規定しないが、例えば次のような関数として表すことができる。

FuncAi[Th,Vアルタイム性,要求通信速度,移動速度]

= Th + / [リアルタイム性] + g [要求通信速度] + A [移動速度] (3) 上式において、 2¾は従来用いられていたハンドオーバ判定閾値である。また、関数 f ， g， hは例えば一次関数である。

図 10は N個の移動局の各判定閾値を関数により決定する第 3実施例の処理フローである。ただし、 Nは移動局の数である。

i = 1 とし（ステップ 501)、ついで、第 i移動局のパラメ一夕（通信サービス、通信速度、移動速度）を求め（ステップ 502)、これらを（3)式の関数 Func [ ] に代入して第 i移動局の判定閾値を計算する（ステップ 503)。ついで、 i < Nであるかチェックし、「YE S」であれば i + 1→ i により i を歩進し（ステップ 505) ,ステップ 502以降の処理を行って他の移動局の判定閾値を計算する。

以上では通信サービス、通信速度、移動速度の組合せに基づいて判定閾値を決定する場合であるが、 1 つあるいは 2つのパラメ一夕を用いて判定閾値を決定することもできる。

第 3 実施例によれば、関数を用いてより柔軟に判定閾値を決定することができる。

(D)第 4実施例

移動速度が高速になると、移動によるハンドォ一パ処理が頻繁に生じる。このため、無線リソース割当て量が各無線基地局間で均一になるようにする強制ハンドオーバ処理も頻繁に生じる。強制ハンドオーバ先基地局を決定するための空き無線リソース調査対象となる基地局範囲をハンドオーバ移動局の移動速度が高速になるほど拡大することによって、空き無線リソース調査処理の負荷低減が可能となる。

図 11は第 4実施例の概略説明図であり、 Zをハンドオーバ先基地局エリァとすれば、低速時の強制ハンドオーバ先基地局対象エリアを Q〜X とし、高速時の強制八ンドオーバ先基地局対象ェリアは A〜Xと拡大する。

図 12 は本発明の強制ハンドオーバ先基地局範囲決定処理フローである。無線基地局制御局の強制ハンドオーバ判定処理部 26b (図 1)は、ハンドオーバ先基地局 32の移動局 42から各基地局の電界強度を受信すれば（ステツプ 601)、同時に移動局から通知される移動局位置データ（経緯度）と所定時間前に受信した移動局位置データとから該移動局の速度を計算する（ステツプ 602)。

ついで、移動局の移動速度が高速であるか低速であるか判定し（ステツプ 603)、低速の場合には、ノヽンドォ一バ先基地局より距離的に近いエリア Q〜X を強制八ンドォ一パ先基地局対象ェリアとし（ステップ 604)、その中から通信可能で、空きリソースが最大の基地局をサーチして強制ハンドオーバ先基地局として決定する (ステップ 605)。一方、移動局の移動速度が高速の場合には、ハンドオーバ先基地局より距離的に遠いエリァを含めた A〜X を強制ハンドオーバ先基地局対象エリァとし（ステップ 606)、その中から通信可能で、空きリソースが最大の基地局をサ —チして強制ハンドォ一パ先基地局として決定する（ステツプ 605)。

以上のように、第 4実施例によれば、強制ハンドオーバ先基地局範囲をハンドォーバ対象移動局の移動速度に基づいて可変とすることにより、高速移動時に距離的に遠い基地局を強制ハンドオーバ先基地局に選定することが可能となり、強制ハンドォ一バ先基地局探索処理負荷を低減することができる。

• 発明の効果

本発明によれば、八ンドオーバする前に移行先無線基地局に対して、予め必要な無線リソースを確保してから、ハンドォ一パを実行すると共に、通信サービスや移動速度に応じてハンドオーバ実行判定タイミングを可変としたから、効率良く確実にハンドオーバすることが可能となった。

Claims

請求の範囲

1 . 複数の基地局と、該複数の基地局を制御する無線基地局制御局を備え、基地局と移動局が無線により通信を行う無線通信システムにおけるハンドオーバ方法おいて、

所定基地局と通信を行っている移動局について、ハンドオーバを実行するか、実行する場合にはハンドオーバ先基地局を決定し、

該ハンドオーバ先基地局で既に通信中の移動局を他の基地局へ強制的にハンドオーバさせ、

前記八ンドオーバ対象の移動局を前記ハンドオーバ先基地局へハンドオーバさせる、

ことを特徴とするハンドオーバ方法。

2 . ハンドオーバ先基地局の空き無線リソースを収集し、

前記ハンドオーバ対象の移動局を収容するために必要な無線リソースと前記空き無線リソースとを比較し、

空き無線リソースが少ない場合に前記強制ハンドオーバ処理を実行する、ことを特徴とする請求項 1記載のハンドオーバ方法。

3 . 前記強制ハンドオーバさせる移動局は、前記ハンドオーバ先基地局で既に通信中で、無線リソース割当て量が最低の移動局とし、前記強制ハンドオーバ先の基地局は、通信可能な、空き無線リソースが最大の基地局であるとする、ことを特徴とする請求項 1記載のハンドオーバ方法。

4 . 前記強制ハンドオーバさせる移動局は、前記ハンドオーバ先基地局で既に通信中で、無線リソース割当て量が最大の移動局とし、前記強制ハンドオーバ先の基地局は、通信可能な、空き無線リソースが最大の基地局であるとする、

ことを特徴とする請求項 1記載のハンドオーバ方法。

5 . ハンドオーバを実行するか判定するタイミングを、通信サービスの種別、あるいは、通信速度、あるいは移動局の移動速度のうち、少なくとも 1 つあるいは 2つ以上の組合せに基づいて制御する、

ことを特徴とする請求項 1記載のハンドオーバ方法。

6 .移動局毎に前記ハンドオーバ実行タイミングを決定すると共に、リアルタイムサービスほど、あるいは、高速通信ほど、あるいは高速移動ほど、該ハンドオーバ実行タイミングを早める、

ことを特徴とする請求項 5記載のハンドオーバ方法。

7 . 通信サービス、あるいは、通信速度、あるいは移動局の移動速度のうち、少なくとも 1つあるいは 2つ以上を変数とする関数を用いて、前記ハンドオーバ実行タイミングを算出する、

ことを特徴とする請求項 5記載のハンドオーバ方法。

8 . 強制ハンドォ一パ先の基地局の検索範囲をハンドオーバ移動局の移動速度に応じて可変する、

ことを特徴とする請求項 1記載のハンドオーバ方法。

9 . 複数の基地局と、該複数の基地局を制御する無線基地局制御局を備え、基地局と移動局が無線により通信を行う無線通信システムにおける無線基地局制御局において、

所定基地局と通信を行っている移動局について、ハンドオーバを実行するか、実行する場合にはハンドオーバ先基地局を決定するハンドオーバ判定処理部、該ハンドォ一パ先基地局で既に通信中の移動局を他の基地局へ強制的にハンドオーバさせる強制ハンドオーバ判定処理部、

強制ハンドオーバ実行後に、前記ハンドォ一パ対象の移動局を前記ハンドォーパ先基地局へハンドオーバさせる手段、

を備えたことを特徴とする無線基地局制御局。

1 0 . 前記強制ハンドオーバ判定処理部は、

八ンドオーバ先基地局の空き無線リソースを収集する手段、

前記ハンドオーバ対象の移動局を収容するために必要な無線リソースと前記空き無線リソースとを比較し，空き無線リソースが少ない場合に前記強制ハンドォーパ処理を実行する手段、

を備えたことを特徴とする請求項 9記載の無線基地局制御局。

1 1 . 前記強制ハンドオーバ判定処理部は、

前記ハンドオーバ先基地局で既に通信中で、無線リソース割当て量が最低の移動局を前記強制ハンドオーバさせる移動局とし、通信可能な、空き無線リソースが最大の基地局を前記強制ハンドオーバ先の基地局とする手段、

1 2 . 前記強制ハンドオーバ判定処理部は、

前記ハンドオーバ先基地局で既に通信中で、無線リソース割当て量が最大の移動局を前記強制八ンドオーバさせる移動局とし、通信可能な、空き無線リソースが最大の基地局を前記強制八ンドオーバ先の基地局とする手段、

1 3 . 前記ハンドオーバ判定処理部は、

ハンドオーバを実行するか判定するタイミングを、通信サ一ビスの種別、あるいは、通信速度、あるいは移動局の移動速度のうち、少なくとも 1 つあるいは 2 つ以上の組合せに基づいて決定する手段、

1 4 .前記ハンドオーバ実行タイミング決定手段は、移動局毎に前記ハンドォ一バ実行夕イミングを決定すると共に、リアルタイムサ一ビスほど、あるいは、高速通信ほど，あるいは高速移動ほど、該ハンドオーバ実行タイミングを早める、ことを特徴とする請求項 1 3記載の無線基地局制御局。

1 5 . 前記ハンドオーバ判定処理部は、

通信サービス、あるいは、通信速度、あるいは移動局の移動速度のうち、少なくとも 1つあるいは 2つ以上を変数とする関数を用いて、前記ハンドオーバ実行タイミングを算出する手段、

を備えたことを特徴とする請求項 1 3記載の無線基地局制御局。

1 6 . 前記強制ハンドオーバ判定処理部は、

強制ハンドオーバ先の基地局の検索範囲を八ンドオーバ移動局の移動速度に応じて可変する手段、