JP2002514872A - 無線通信システムにおけるソフトハンドオフ使用を制御する方法及び装置 - Google Patents
無線通信システムにおけるソフトハンドオフ使用を制御する方法及び装置Info
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Abstract
Description
特に、ある環境下ではソフトハンドオフの適用を制限することにより干渉を減少
させることに関する。
−M10は、セルラ基地局B1−B10に無線信号を送信したり、また、セルラ
基地局B1−B10から無線信号を受信することにより、公衆交換電話ネットワ
ーク(PSTN)の固定の部分と通信をしている。セルラ基地局B1−B10は
さらに移動交換センタ(MSC)を介してPSTNと接続されている。各基地局
B1−B10は、対応する領域、或いは、“セル”C1−C10内で信号を送信
する。各セル内では、基地局はダウンリンクRFチャネルで移動ユニットに送信
を行う一方、移動ユニットはアップリンクRFチャネルで基地局に情報を送信す
る。
で1対1の対応関係で動作するように設計されているが、同じ信号を1つ以上の
リンクで移動局に通信することによりシャドウイングやフェーディングの影響を
少なくできるように定められている。例えば、2つの異なる基地局は、同じ情報
を2つの空間的に異なるオフセットリンクで移動局に通信できる。移動局では2
つのリンクからの信号を、ある方法、例えば、最大比結合でこれらを選択或いは
結合することにより処理する。この技術はダイバーシティとして知られている。
従来の空間的ダイバーシティ技術では1つの基地局の2つ以上の分離されたアン
テナ、或いは、2つ以上の基地局を用い移動局との通信を行う。しかしながら、
ダイバーシティは空間的にオフセットをもつ基地局やアンテナ(即ち、複数の伝
送経路)に限定されるものではない。ダイバーシティ伝送は、時間、分極、或い
は周波数の1つ以上のオフセットを用いて生成されても良い。
である。そのような場合、候補の基地局(即ち、移動局がハンドオフされること
になる基地局)は、現在の用いられている基地局がメッセージ情報の送信を終了
する前に実質的にその同じメッセージ情報を移動局に送信することを開始する。
このマクロダイバーシティの用い方は一般にはソフトハンドオフとして言及され
る。
、同じメッセージ206を移動局208に送信する場合のソフトハンドオフの構
成を図示している。メッセージ206は第1のダウンリンク210と第2のダウ
ンリンク212の形態によって異なる信号経路で移動局208に送信される。第
1及び第2のダウンリンク信号210と212とは移動局208で再結合され(
或いは、受信信号の1つが選択され)、メッセージ206を抽出する。移動局2
08は基地局202と204とへ第1及び第2のアップリンク経路214と21
6とで夫々、送信する。時間的なある地点で、第1、つまり、元々の基地局20
2から移動局へのメッセージ情報の送信が終了し、ソフトハンドオフ処理が完結
する。
る。図3は、アンテナアレイ304により生成される第1と第2の指向性ローブ
が夫々、異なる領域をカバーする場合の、1つの基地局によるマクロダイバーシ
ティの構成を図示している。移動局308は上述した方法で、1つのローブから
別のローブへとハンドオフされる。即ち、第1の指向性ローブ318はメッセー
ジ306を搬送する第1のダウンリンク310を含む第1のダイバーシティリン
クを維持する。第2の指向性ローブ320もまたメッセージ306を搬送する第
2のダウンリンク312を含む第2のダイバーシティリンクを確立する。第1及
び第2のアップリンク314と316とは夫々、各ローブ318と320の中で
移動局308からアンテナアレイ304に通信を行う。再び、時間的にある地点
で、元々のローブからの送信が終了してハンドオフを完了する。同じアプローチ
が指向性或いはセクタアンテナをもつ基地局で用いられ、ここでは、ソフトハン
ドオフがセクタアンテナ間で実行される。この技術はしばしば“ソフタハンドオ
フ”として言及される。
いはアンテナは、“アクティブセット”メンバとして知られている。例えば、図
2に戻ると、基地局202と204はアクティブセットのメンバと考えられる。
当業者であれば2つ以上の基地局及び/或いはアンテナがアクティブセットの一
部でも良いことを認識するであろう。移動局がシステムの基地局及び/或いはア
ンテナによって扱われるカバー領域の中へと移動し、その領域から外へとでて通
過していくとき、アクティブセットのメンバも変化する。
MA)を用いたシステムを含む多くの異なるタイプの無線通信システムにおいて
用いられてきた。ソフトハンドオフは耐性を強化し、ダウンリンク品質の改善を
達成し、フェーディングを除去しようと努めている。しかしながら、ソフトハン
ドオフはしばしば、受信機に実質的に同じ情報を送信するために用いられる付加
的な送信ソースのために、システムの能力やネットワークの資源に対して悪い影
響を与えるかもしれない。
テナについて同量のダウンリンク送信電力を使用する。例えば、IS−95シス
テムにおいて、同じ送信電力レベルがアクティブセットの全てのダウンリンクに
対して用いられる。他のユーザへの望ましくない干渉のために、アクティブセッ
トに要素を追加したり、また、そこから除去することには注意深い考察が求めら
れ、これによって関係のないリンクにおける干渉が最小化される。従って、干渉
を制御する方法は、アクティブセットにおける基地局及び/或いはアンテナの数
を制限することである。この技術は、例えば、公表されているギルハウゼンら(
Gilhousen et al.)による国際特許出願(PCT)WO/95/12297で説
明されており、そこでは、ソフタハンドオフに関係するセクタは逆方向リンク信
号強度のために監視される。セクタの1つからの送信信号強度が、所定期間の間
、所定の閾値より下に落ちると、基地局はそのセクタからの送信を中断する。
さくするために従来のシステムにおいて用いられている別の方法は、パワースプ
リット制御である。パワースプリット制御において、ダウンリンク送信電力は、
アクティブセットにおける各アクティブ基地局及び/或いはアンテナ間での等し
く分配されたものであるかもしれない。即ち、3つのダウンリンクがあり、全送
信電力Pが利用可能である場合、各ダウンリンクはP/3の送信電力がある。し
かしながら、そのような割り当てを用いてさえも、アクティブセットの“最弱”
のダウンリンクがP/3の電力レベルで動作するときに、誘導される不必要な量
の干渉があるかもしれない。即ち、実際のところ、そのリンクは通信の耐性で少
しの改善をもたらすかもしれないが、結局、過度に干渉を誘導することにより周
囲の通信に非常に大きな混乱を招くことになるかもしれない。結果として、通信
効率の点で非常に小さな利得しかないが、隣接セルについてのC/I比が悪い影
響を受ける。
多数の呼、例えば、70%程度は、相対的には静止している移動ユニットによっ
てなされることを示唆していることを認識した。この現象は年々にわたる移動ユ
ニットのサイズの急速な小型化のためであるかもしれず、これによって、車両に
残しておくことを保証するのに十分に大きなごく初期の移動ユニットとは全く反
対に、今やユーザは容易に移動ユニットを持ち運ぶことができる。もし、これら
大多数の静止状態にある呼が、システムのソフトハンドオフ機能の契機となるセ
ル内の場所場所から発せられたなら、それは、大多数の静止している移動ユニッ
トが1つ以上の連続する呼の間、ソフトハンドオフモードに留まるという場合で
あるかもしれない。即ち、移動ユニットが静止しているために、その移動ユニッ
トはハンドオフされることなく複数の送信ソースからの送信を受信し続ける。上
述のように、これはシステム全体の能力の点で悪い効果となる。さらにその上、
移動ユニットは静止状態にあるとき、ソフトハンドオフモードにあることから十
分な、付加的ダイバーシティの利得を必ずしも得るわけではない。
ためにソフトハンドオフの適用を制限する方法とシステムとを提供することが望
まれている。
て、アクティブセットから受信強度の弱いメンバを除去するために用いる閾値を
調整するか、或いは、最弱のメンバを無条件に除去することによって、上述の問
題を解決している。
関連した位置情報を用いる。移動局それ自身或いはシステムに基づいて、任意の
公知の位置決定技術が用いられる。もし、システムが静止状態にある移動局に関
連している特定の接続を識別するなら、システムはその接続のために、アクティ
ブセットにおいて送信ソースを維持するためにより高い閾値を適用し、そのアク
ティブセットにおける要素数をおそらく減少させる。
しながら、当業者であれば、このようなアプローチの仕方は単に説明を目的とし
て用いられているのであり、本発明は周波数分割多元接続(FDMA)、時間分
割多元接続(TDMA)、符号分割多元接続(CDMA)、及び、これらのハイ
ブリッド形を含む全てのタイプのアプローチの仕方に容易に適用可能であること
を認識するであろう。
が第1のセルの無線通信サービスをサポートし、基地局410が第2のセルの無
線通信サービスをサポートする。図示してはいないが、基地局400と410は
移動交換センタ(MSC)を経由して無線ネットワーク制御局(RNC)と通信
を行う。さらに、移動交換センタ(MSC)は公衆交換電話ネットワーク(PS
TN)に接続されている。この代表的な実施形態の目的のために、図4に図示さ
れたシステムがCDMA技術を用いて二重化されたダウンリンク(即ち、基地局
から移動局への方向)とアップリンク(即ち、移動局から基地局への方向)チャ
ネルで運用されることを考慮する。この代表的なCDMAシステムの環境では、
物理チャネルはその符号(即ち、短い、長い、或いは、その結合)、周波数、バ
ンド幅によって識別される。
の移動局420と430を図示している。もちろん、当業者であれば、基地局4
00と410とが典型的には多くの移動局との接続を同時にサポートするが、こ
れら2つの代表的な移動局とネットワークとの間の相互作用が本発明に従うソフ
トハンドオフ/マクロダイバーシティ技術を図示するには十分であることを認識
するであろう。この例では、移動局420は2つの基地局に相対的に静止或いは
実質的に静止している一方、移動局430は基地局400を離れ徐々に基地局4
10の方向に向かうように図示された矢印の方向に移動している。しかしながら
、両方の移動局も現在のところ、両方の基地局からの送信を受信している、即ち
、これらはソフトハンドオフモードにある。
、基地局やアンテナ要素の送信を監視する一方、それはシステムに接続される。
受信信号品質及び/或いは強度に関係した情報はシステムに戻されて、その移動
局の候補のセットにこれらの隣接するソースを配置するために用いられる。ある
時間には、その候補のセットの1つ以上のソースがアクティブセットに加えられ
るかもしれない。例えば、多くのシステム、特にCDMAシステムでは、移動局
がセルの境界に近づくとき、その移動局は、別の送信ソース(例えば、別の基地
局及び/或いは同じ基地局からの別のアンテナ要素)が実質的に同じ信号をその
移動局に送信しはじめる領域へと入っていくかもしれない。そのとき、その移動
局は複数の受信信号を結合して、1つのソースからの情報を受信することだけか
ら得られるものより良い品質の合成信号を創生できる。
信強度を監視し、その監視された値を所定の閾値と比較することにより、移動局
が追加されるべきか或いはアクティブセットから削除されるべきかを認識する。
例えば、ヒョング−ゴー−イェオン(Hyoung-Goo Jeon)らによる“DS−CD
MAセルラシステムにおける呼のブロッキング率を低減するチャネル割り当て方
式(A Channel Assignment Scheme for Reducing Call Blocking rate in DS-CD
MA Cellular System)”という名称の論文に説明されているように、システムは
、もし、測定された信号強度がT_DROPより小さいなら送信ソースがアクテ
ィブセットから除去されるように所定のパラメータT_DROPをもち、また、
測定された信号強度がT_ADDを超えるなら対応する送信ソースがアクティブ
セットに追加されるように所定のパラメータT_ADDをもつことができる。
増やしてソフトハンドオフで用いられるトラフィックチャネルを解放し、これら
のトラフィックチャネルが再利用されて新しい呼を確立し呼のブロッキングを防
止することを提言している。しかしながら、本出願人はシステム能力がこれらの
問題を処理するまでになるまで待つ代わりに、特定の呼に関連したアクティブセ
ットが、これらの呼が静止している移動局に向けられたものであるときには、T
−DROPを大きくすることにより減らされることを見い出した。このようにし
て、進行中の接続に関連した品質に悪い影響を与えることなく、システム能力が
最適化される。
30とに関連したアクティブセットを扱う。即ち、図5のフローチャートに図示
されているように、システムはまず移動局が静止或いは実質的に静止しているか
かどうかをステップ500において決定する。この決定は数多くの異なる方法で
なされる。例えば、ある無線通信システムでは、例えば、移動局のユーザによっ
てなされた緊急呼び出しに即座に対応するために移動局の位置を決定する機構を
備えている。従って、ステップ500によって説明されたテストを実施する第1
の技術は、移動局が移動しているかどうかを決定するための連続的な位置の値を
用いることである。静止状態にある移動体を識別する第2の技術は、移動局の速
度を決定することによる。これは、例えば、移動局で受信された信号についての
ドップラー効果を測定し、基地局に相対的な移動局の動径方向の速度を決定する
ことによって達成される。このチェックを実行する第3の技術は、移動局によっ
て受信された信号に関連した品質パラメータに関連する測定レポートを定期的に
処理することである。例えば、1つの接続からの受信信号強度、ビットエラー率
、及び/或いは、フレームエラー率が定常状態にあるかどうかを調べるチェック
によって、移動局が静止状態にあるかどうかに関する示唆が提供される。
れる。移動局はそれ自身の位置を評価し、その座標を備えたメッセージをシステ
ムに送信する。これは、例えば、全球測位システム(GPS)衛星ネットワーク
からの位置情報を受信するGPS受信機を備えた移動ユニットを備えることによ
って達成される。
基地局が用いられて移動局の位置を決定しても良い。移動局信号の減衰、到達角
度、異なる基地局における移動局信号の到達時刻(TDOA)の差を含め、種々
の技術が移動局ユニットの位置情報を提供する上で用いられることが提案されて
いる。例えば、SPIE第2602巻、第134〜144頁にあるルイス A.
スティルプ(Louis A. Stlip)による“狭帯域セルラ信号を位置決めする到達時
刻差の技術(Time Difference of Arrival Technology for Locating Narrowban
d Cellular Signals )”を参照されたい。
るものは補助的システム、即ち、その無線通信システムとは完全に独立しても良
いし、或いは、その無線通信システムとは種々の要素(例えば、アンテナ)を共
有するがそこからの信号は別々に処理するシステムの備えが関係している。これ
には、例えば、システムにある数多くの既存の基地局を変更することなく移動ユ
ニットの位置を提供する好都合な解決策として利点がある。補助的システムの代
表的な利用に関するより詳細なことは、スティルプ(Stlip)らによる“セルラ
電話位置決めシステム(Cellular Telephone Location System)”という名称の
米国特許第5,327,144号に見出すことができ、その開示はここで参照によって組
込まれている。
或いは、ある他の技術を用いて移動局が静止或いは実質的に静止しているかどう
かをステップ500で決定する。この決定をして、システムはアクティブセット
からの(或いはアクティブセットに)送信ソースを除去する(及び/或いは追加
する)適切な閾値を選択する。例えば、移動局420が相対的に静止しているこ
とをステップ500で決定すれば、システムは第1のT_DROP値(ステップ
510)を用いてアクティブセットから送信ソースを除去するかどうかを決定す
る。これには、ステップ516における選択されたT_DROP値と各送信ソー
スに関連した受信信号強度(RSS)とを比較することや、ステップ518にお
けるその閾値より小さくなったソースを選択的に除去することが含まれていても
良い。さもなければ、もし、システムが、例えば、移動局430の場合のように
、移動局が移動していると決定するならシステムはステップ520に示されてい
るように、T_DROPパラメータについて第2の閾値を用いることができる。
の値よりも小さくなり、受容可能な品質を維持するために付加的な受信信号を必
要とする移動端末に対して、ソフトハンドオフはより長くより頻繁に続くであろ
う。当業者であれば、T_DROPの第1と第2の値とは、ネットワークのオペ
レータの好みに基づいて、実施形態毎におそらく変化するであろう。さらにその
上、第1のより大きな閾値を備えることへの代替策として、一度、移動局が静止
状態にあると識別されたなら、システムはアクティブセットの全ての要素を評価
して、そこから最弱の送信ソースを削除することもできる。
信号品質(或いは、移動局の静止状態品質)が引き続き、或いは、定期的に監視
される。もし、その品質が劣化し始め、及び/或いは、移動局が移動し始めるな
ら、その呼は再びソフトハンドオフのモードに戻されて、T_DROPは小さく
されるであろう。
用可能な閾値を移動局に通知することが望まれる。例えば、T_ADDとT_D
ROPはセルの全ての移動局への同報制御チャネルに設けられているセルレベル
パラメータである。1つの移動ユニットが静止状態にあるとして認識されるとき
、セルの全ての移動局についてのT_ADDとT_DROPを変化させることな
く、新しいT_DROP及び/或いはT_ADDを通知する移動局に、メッセー
ジがトラフィックチャネルで送信される。
々の変形が逸脱することなくなされることを認識するであろう。例えば、ただ2
つの閾値だけが上述されたが、当業者であれば、2つ以上の閾値が存在しても良
いことや、移動局が静止しているかどうかという観点から変形されても良いこと
を認識するであろう。さらにその上、閾値を変更することは、実質的には静止し
ている移動体についてのアクティブセットを調整するという概念を実施するため
には必ずしも必要ではない。例えば、静止状態にある移動局が識別されたとき、
最弱の受信信号強度の基地局はその送信電力を、その強度が実際に変形されない
T_DROP閾値を下回るまで、低下させることができる。従って、本発明は、
全ての同等物はそこに含まれるものであることが意図されている請求の範囲によ
ってのみ定義される。
むことによって、より容易に理解できるが、その図面は次の通りである。
を図示している。
は複数のセクタアンテナを用いて、個々の基地局が移動局と通信を行う場合の、
マクロダイバーシティシナリオを図示している。
る場合の、本発明に従う代表的なシナリオを図示している。
を扱う方法を示すフローチャートである。
Claims (19)
- 【請求項1】 無線通信システムにおけるハンドオフを実行する方法であって
、 複数のソースから遠隔局に実質的に同じ情報を送信する工程と、 前記遠隔局が実質的に静止しているかどうかを決定する工程と、 前記決定する工程の結果を用いて、前記複数のソース各々からの送信を評価す
る工程と、 前記評価する工程の結果に基づいて、前記複数のソースの少なくとも1つから
の送信を選択的に終了する工程とを有することを特徴とする方法。 - 【請求項2】 前記評価する工程は、さらに、もし前記遠隔局が実質的に静止
しているなら第1の閾値に対して前記送信を評価し、さもなければ第2の閾値に
対して評価を行う工程を有することを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 前記複数のソースは複数の基地局を有することを特徴とする請
求項1に記載の方法。 - 【請求項4】 前記複数のソースは基地局に関連した複数のアンテナ要素を有
することを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項5】 前記第1の閾値は前記第2の閾値より大きく、 前記選択的に終了する工程は、おそらく、実質的に静止している遠隔局への接
続に関連した送信ソースを終了させることを特徴とする請求項2に記載の方法。 - 【請求項6】 前記決定する工程は、さらに、前記無線通信システム内におい
て、位置確認機能を実行して前記遠隔局の位置を取得し、連続的な位置を評価し
て前記遠隔局が実質的に静止しているかどうかを決定する工程を有することを特
徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項7】 前記決定する工程は、さらに、前記遠隔局の速度を検出する工
程を有することを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項8】 前記決定する工程は、さらに、前記遠隔局に関連した少なくと
も1つの受信信号品質パラメータを評価する工程を有することを特徴とする請求
項1に記載の方法。 - 【請求項9】 複数のソースから遠隔局に実質的に同じ情報を送信する手段と
、 前記遠隔局が実質的に静止しているかどうかを決定する手段と、 前記決定する手段の出力を用いて、前記複数のソース各々からの送信を評価す
る手段と、 前記評価する手段の出力に基づいて、前記複数のソースの少なくとも1つから
の送信を選択的に終了する手段とを有することを特徴とする無線通信システム。 - 【請求項10】 前記評価する手段は、もし前記遠隔局が実質的に静止してい
るなら各送信に関連したパラメータを第1の閾値と比較し、さもなければ第2の
閾値に対して比較を行うことを特徴とする請求項9に記載の無線通信システム。 - 【請求項11】 前記複数のソースは複数の基地局を有することを特徴とする
請求項9に記載の無線通信システム。 - 【請求項12】 前記複数のソースは基地局に関連した複数のアンテナ要素を
有することを特徴とする請求項9に記載の無線通信システム。 - 【請求項13】 前記第1の閾値は前記第2の閾値より大きく、 前記選択的に終了する手段は、おそらく、実質的に静止している遠隔局への接
続に関連した送信ソースを終了させることを特徴とする請求項10に記載の無線
通信システム。 - 【請求項14】 前記決定する手段は、さらに、前記無線通信システム内にお
いて、位置確認機能を実行して前記遠隔局の位置を取得し、連続的な位置を評価
して前記遠隔局が実質的に静止しているかどうかを決定する手段を有することを
特徴とする請求項9に記載の無線通信システム。 - 【請求項15】 特定の受信機に信号を送信するアクティブなソースのセット
を調整するシステムであって、 前記受信機が実質的に静止しているかどうかを決定する位置決定機構と、 前記アクティブなセット内の各ソースの信号強度を閾値と比較する評価機能と
を有し、 前記閾値は前記受信機が実質的に静止しているかどうかに依存して変化するこ
とを特徴とするシステム。 - 【請求項16】 前記位置決定機構は前記受信機内にあることを有することを
特徴とする請求項15に記載のシステム。 - 【請求項17】 前記位置決定機構は前記受信機以外の前記システムの一部の
中にあることを特徴とする請求項15に記載のシステム。 - 【請求項18】 前記評価する工程は、さらに、もし前記遠隔局が移動してい
るなら閾値に対して前記複数のソース各々からの送信を評価し、さもなければ前
記複数のソースの内最弱のものを識別することを特徴とする請求項1に記載の方
法。 - 【請求項19】 前記複数のソース各々からの送信を評価する手段は、もし前
記遠隔局が移動しているなら第1の閾値に対して前記送信を比較し、さもなけれ
ば前記複数のソースの内最弱のものを識別することを特徴とする請求項9に記載
の無線通信システム。
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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US09/069,765 US6934546B1 (en) | 1998-04-30 | 1998-04-30 | Method and apparatus for control of soft handoff usage in radiocommunication systems |
US09/069,765 | 1998-04-30 | ||
US09/071,275 US6560205B1 (en) | 1998-05-01 | 1998-05-01 | Method and apparatus for control of soft handoff usage in radiocommunication |
PCT/SE1999/000687 WO1999057934A1 (en) | 1998-04-30 | 1999-04-27 | Method and apparatus for control of soft handoff usage in radiocommunication systems |
Publications (2)
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