JP2004525543A - 超広帯域の携帯型通信機器の領域間移動方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、簡潔に言えばモバイル装置、基地局、および基地局のカバレッジ内の各セクターに動的なチャンネル再指定能力を持たせるものである。本発明において使用される無線装置には、超広帯域無線（デジタルパルス無線ともいう）通信装置などのインパルスラジオ通信装置も含まれる。基地局のカバレッジの外周近辺では接続の質が低下することが知られているが、本発明を使用すれば、超広帯域の帯域幅とチャンネル割当は有効に管理される。本発明は、隣接する基地局との二重通信を維持することにより、ビットエラーレートを減少させ、信号強度（ＲＦ信号強度等）を維持するものである。この手順を、領域間移動という。
【選択図】図４

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、超広帯域（ＵＷＢ＝ウルトラワイドバンド）通信システムにおけるものである。具体的には、本発明は超広帯域通信システムにおける基地局間の接続の切り替えに関連するものである。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムは、人々の労働、エンターテイメント、およびコミュニケーションの方法を変えつつある。例えば、携帯電話やその他のモバイル装置により、移動することの多い個人に容易な通信手段の提供が可能となっている。このような装置は、音声信号とデータ信号の両方での送受信が可能である。これらのモバイル無線装置にはより多くの特長が追加されているので、ユーザは以前より幅広い各種の情報を受信できる。これにより、ユーザはエンターテイメントをより楽しめるようになり、ビジネス上の問題をより効率良く解決できるようになった。
【０００３】
コンピュータファイル、グラフィックス、ビデオ、および音楽などのデータは、遠く離れた場所から送信され、広範な地域（ワイドエリア）全体に配置されたモバイル無線装置により受信されることが可能である。このようなワイドエリアで使用する場合、原則としてモバイル無線装置と通信するために、一連の固定式のトランシーバを配置する必要がある。無線装置は、少なくとも一台のトランシーバと連絡を保っていなければ通信を続けられないからである。
【０００４】
このようなワイドエリアシステムが普及する一方で、ローカル無線通信システムを使用する人も増えている。ローカル無線通信システムとは、例えば住宅など一つの建物内で情報を共有する無線装置などのことである。こうしたローカル無線通信システムにより、コンピュータが物理的に接続されていない周辺機器を制御したり、ステレオコンポーネント同士が通信したり、ほぼどのような機器でもインターネットを通じて情報を送受信したりすることが可能となる。
【０００５】
ワイドエリアとローカルの両方の通信システムを通じて流れるデータの量は、急増しており、従来の通信帯域で使用できる帯域幅では、近いうちに不足する可能性がある。比較的新しい通信技術（超広帯域技術と呼ばれるもの）は、絶え間なく増大を続ける帯域幅需要への対処に役立つ可能性がある。超広帯域技術の一つの例として、「Ｕｌｔｒａ―Ｗｉｄｅｂａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ」と題する米国特許６，０３１，８６２号公報に記載されたインパルスラジオシステムを使用した通信システムがある。インパルスラジオは、個々にパルスの付いたモノサイクルを、１ナノ秒未満の間隔で放出することにより、デジタル信号を送信するものである。多くの用途に関して、このパルスは例えば−３０ｄＢ未満の極めて低い密度レベルで送信される。発生するパルスは非常に小さく、その他の従来型の通信システムでは、ノイズフロアの部分に存在することが多い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
超広帯域通信システムは、小規模なローカルエリアで運用されれば、例えば一秒間に１００メガビット以上の非常に高いデータレートでの通信を、可能にするものである。しかし、超広帯域システムは極めて低い電力で運用されなければならないので、典型的な送信信号は、ノイズのレベルとなる。これらのシステムが低電力で運用されなければならないのは、より確立された通信周波数との干渉を避ける必要があるからである。この低電力の要求により、各超広帯域セルの大きさが限定される。従って、超広帯域セルは、従来の持続波または搬送波を使用するシステムに比べて一般的に小さい。
【０００７】
超広帯域通信システムにおいてセルサイズが比較的に小さいことにより、相対的に基地局のアンテナを密に配置する必要がある。アンテナ密度が高いことの結果として、状況によっては異なったユーザに割り当てられる、チャンネル間のクロストークが発生することがある。これは、ユーザの移動が激しい場合には、特に発生しやすい。この場合、ユーザは二ヵ所以上の基地局からの信号が重複する、セル境界線を横切って移動することが多い。このようにセルが小さい場合にはクロストークが比較的頻繁に発生するので、ユーザ・チャンネルを地理的に分離して、チャンネル干渉の発生を最小に抑えなければならない。例えば、あるセルで一定のチャンネルが使用される場合、そのチャンネルは、数マイル以内にあるその他のセルでは使用されるべきでない。従って、各セルに配分できる通信チャンネルの数は、比較的に少なくなるので、セル通信システム全体の容量は使用距離によって決定される。
【０００８】
従来型のセルにおいて利用される帯域幅は、ユーザが要求する機能によって異なる。ユーザの需要は各時点において大きく異なるので、ある時点で一定のセルの利用度が大幅に低下することがある。また、その他のある時点では、同じセルが飽和し、それにより望ましくない送信の中断、接続拒否、および質の低下が発生することがあった。セルの帯域幅利用度が従来型の通信システムの質的基準を上回った場合、システムオペレータは、そのエリアにもう一つセルを追加し、利用度が超過したセルから新規のセルへとユーザ・トラフィックを移動させることが多い。しかし、セルやアンテナの追加は、費用も時間もかかるプロセスとなることがある。
【０００９】
超広帯域技術には、マルチパス干渉の影響を軽減する能力があるが、信号は送信機と受信機との間を通る間に減衰する。見通し線がオープンである通信の場合、点的ＲＦ発信源から受信される信号強度は、距離の二乗に反比例する。クラッタのある環境やモバイル環境における減衰は、距離の四乗にほぼ反比例する。この原因は、マルチパス相殺であり、これは超広帯域信号においても、やはり存在する。いずれの場合でも、信号は減衰によりレベルが低下し、データ伝送に適さない値になることがある。
【００１０】
上述した欠点は、従来的な超広帯域通信のサービス、特に可動式ユニットが場所を移動する間、質の悪いものになる原因となる。こうしたシステムでは、帯域幅とシステムリソースを全体的に効率よく利用することもできない。
【００１１】
本発明の目的は、超広帯域のモバイル装置の接続、および有効なサービスの維持を効果的に行うことであり、複数のユーザに同時に接続可能とさせるものである。また、本発明は、効率的に帯域幅とシステム資源を利用する目的を有する。
広く知られている超広帯域ユニットにおける上述の不利益を排除するため、本発明では、方法、システム、ソフトウェアおよび、超広帯域の領域間移動（ハンド−オフ）に関する装置を提供する。
【００１２】
簡潔に言えば、本発明は、基地局の接続範囲の中でダイナミックな通信チャンネルを提供して、接続能力をモバイルユニット、基地局および各地区で向上させるものである。無線装置には、超広帯域ラジオ（デジタルパルス無線電信）を用いた、コミュニケーション装置など、インパルス波を用いたラジオコミュニケーション装置が含まれる。すなわち、接続品質が、複数の基地局の接続可能範囲の境界付近で悪化しても、本発明では、有効に、これらの無線装置と、複数の基地局の帯域幅と、通信チャンネル配分を管理することができる。すなわち、モバイルユニットに繋がっている基地局と、隣接している基地局との接続を、維持させることによって、この目的を達成している。本発明は、その結果、ビットエラーレートを減少させて、信号強度（例えば、ＲＦ信号強度）を維持することができる。このための接続手順は、基地局間移動と呼ばれる。
【００１３】
本発明では、基地局間移動の必要があるかどうか決定するために、信号強度とビットエラーレートを利用している。すなわち、モバイルユニットのデータ保持が、最小の許容できるビットエラーレート（ＢＥＲ）または信号強度を、予め設定された最小の許容レベルより低下するとき、許容できる接続を維持する基地局間移動のプロセスは、開始される。図1は、映像信号、音声情報、およびデータ信号のビットエラーレートの修正判断の基準のために、代表的な許容できる最小のビットエラーレートを表示している。本発明では、基地局間移動が、モバイル装置のために、ある位置から他方の位置まで動きながら実行されるのを、効率的に保証する。これは、コミュニケーションにおける接続の中断を最小にするか、または排除することによって、超広帯域全体のバンドシステムの接続能力を高めることとなる。高品質のコミュニケーション方法は、このようにして実現され、同時に、追加接続に対応する余地をも提供することができる。
【００１４】
本発明は、携帯型情報端末システム（望ましくは情報が符号化された携帯型情報端末方式）と対応する、コンピュータプログラム製品にも、基地局間移動を実現するための技術を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の目的は、有効な接続と許容可能なサービスおよびカバレッジを維持しながら複数のデータストリームと複数のユーザを同時に取り扱うことのできるモバイル超広帯域通信の方法を提供することである。また、帯域幅とシステムリソースを効率よく利用することも、本発明の目的の一つである。本発明は、以上に述べた目標を達成し、既存の超広帯域通信装置が持つ欠点を全面的または部分的に改善するために、超広帯域携帯型通信機器の相互間および内部において領域間移動を行う方法、システム、ソフトウェア、および関連装置を提示するものである。
【００１６】
本発明は、簡潔に言えばモバイル装置、基地局、および基地局のカバレッジ内の各セクターに動的なチャンネル再指定能力を持たせるものである。対象とする無線装置には、超広帯域無線（デジタルパルス無線ともいう）通信装置などのインパルスラジオ通信装置も含まれる。基地局のカバレッジの外周近辺では接続の質が低下することが知られているが、本発明を使用すれば、これらの装置およびセクターの帯域幅とチャンネル割当は有効に管理される。この有効な管理は、モバイル装置が接続中の基地局およびそれに隣接する基地局との間に二重の通信を維持することによって実現される。本発明は、それによりビットエラーレートを低下させ、信号強度（ＲＦ信号強度等）を維持するものである。この二重通信手順のことを「領域間移動」という。
【００１７】
本発明において、モバイル装置と基地局は領域間移動の必要性の有無を判定するため、信号強度とビットエラーレートの両方を常に監視している。モバイル装置のデータの完全性が最小許容可能ビットエラーレート（ＢＥＲ）を下回るか、ないしは信号強度が事前に設定された最小許容レベルを下回った場合、許容可能なサービスを維持するための領域間移動が開始される。図1は、ビデオ、オーディオ、およびデータに関する典型的な最小許容可能ビットエラーレートの一覧である。
【００１８】
本発明を使用すれば、モバイル装置が別の位置へ移動する間に有効な領域間移動が確実に行われる。これにより通信の中断がなくなるか、または最小限に抑えられ、超広帯域システムが非常に望ましいものに改善される。従って通信の質が高度に維持されると同時に、追加のトラフィックを扱う能力が得られる。
【００１９】
本実施例は、セルラー通信システム（好ましくは符号式セルラー通信システム）における領域間移動の実行方法と、それに対応するコンピュータプログラムを特徴とするものである。この方法は、（ａ）第一の発信源（好ましくは超広帯域の第一の発信源）からの信号強度とビットエラーレートの監視、（ｂ）第二の発信源（好ましくは超広帯域の第二の発信源）からの信号強度とビットエラーレートの監視、（ｃ）第一の発信源からの信号強度とビットエラーレートと第二の発信源からの信号強度とビットエラーレートとの比較、（ｄ）第二の発信源からの信号強度が第一の発信源からの信号強度よりも大きい場合、または第二の発信源からのビットエラーレートが第一の発信源からのビットエラーレートよりも小さい場合、あるいは信号強度またはビットエラーレートのいずれかが事前設定レベルを下回っている場合におけるデータ送受信の転移という段階を伴うものである。信号強度の監視とは、信号強度の判定と、その情報のメモリへの保存が含まれる。
【００２０】
一つの実施例において、領域間移動は第一の基地局から第二の基地局へ、そしてモバイル装置へという順序で行われる。この場合、（ａ）モバイル装置と接続している第一の基地局が、隣接する第二の基地局を選択し、（ｂ）第一の基地局が第二の基地局に初回の領域間移動シーケンスの要求信号を送信し、（ｃ）第二の基地局が要求信号の受信を確認し、モバイル装置に対するチャンネル指定を行ってモバイル装置と接続し、（ｄ）モバイル装置が領域間移動による接続解除の要求信号を第一の基地局に送信し、（ｅ）第一の基地局がモバイル装置との接続を解除して領域間移動を完了させる。
【００２１】
別の実施例において、領域間移動はモバイル装置から第一の基地局へ、そして第二の基地局へという順序で行われる。この場合、（ａ）第一の基地局と接続しているモバイル装置がビットエラーレートの増大ないし信号強度の低下を検出し、（ｂ）モバイル装置が領域間移動の要求信号を第一の基地局に送信し、（ｃ）要求信号を受信した第一の基地局が第二の基地局を選択し、その第二の基地局に初回の領域間移動シーケンスの要求信号を送信し、（ｄ）第二の基地局が初回の領域間移動シーケンスの要求信号を受信したことを確認し、（ｅ）第二の基地局がモバイル装置に対するチャンネル指定を行ってモバイル装置と接続し、（ｆ）モバイル装置が領域間移動による接続解除の要求信号を第一の基地局に送信し、（ｇ）第一の基地局がモバイル装置との接続を解除して領域間移動を完了させる。
【００２２】
さらに別の実施例において、領域間移動はダイナミック・パワーレンジ接続により実現される。この実施例では、（ａ）第一の基地局と接続しているモバイル装置が複数の基地局に位置情報を要求する信号を送信し、（ｂ）複数の基地局が応答し、（ｃ）モバイル装置が各基地局の位置を判定し、その位置情報を保存し、（ｄ）各基地局が関連するレーティングをモバイル装置に送信し、（ｅ）モバイル装置が各基地局のデータの完全性を計算し、最もデータが完全に近い基地局との接続を確立し、（ｆ）モバイル装置が接続の縮小を第一の基地局に送信する。
【００２３】
本実施例は、符号式セルラー通信システムにおける領域間移動の実行方法を提示するものである。この領域間移動は第一のモバイル装置から第二のモバイル装置へ、そして基地局へという順序で行われる。この方法は、（ａ）第一のモバイル装置が第一の基地局からの信号強度とビットエラーレートを監視し、いずれかが許容不能と判定された場合には、（ｂ）許容可能な信号強度とビットエラーレートを持つ隣接基地局の発見を試み、許容可能な信号強度とビットエラーレートを持つ隣接基地局が存在しないと判定された場合に、（ｃ）第一の基地局と接続している第一のモバイル装置が領域間移動の要求信号を第二のモバイル装置に送信し、（ｄ）第二のモバイル装置から応答を受信し、（ｅ）データを第二の基地局に中継する一時的中継器として第二のモバイル装置を使用するという段階を伴うものである。
【００２４】
本実施例は、上記の方法に適応可能な接続コントローラも提示するものである。この適応可能な接続コントローラには、（ａ）一台のモバイル装置と複数の基地局の信号強度とビットエラーレートを監視する論理回路、（ｂ）接続中の基地局および領域間移動に使用される基地局との二重接続の調整と維持を行う論理回路、（ｃ）領域間移動の開始と接続の縮小を行う論理回路が含まれる。
【００２５】
上記に説明する本発明の各方法に対応するコンピュータプログラムも提示される。本発明の各方法を実行する能力を持つ超広帯域の符号式セルラー通信システムも、本発明の特徴の一つである。また、そのシステムを運用するための構成および構造を持つモバイル装置および基地局も、本発明の特徴の一つである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に、図面を用いて、本発明の実施の形態を説明する。なお、説明中に示される実施の形態は、本発明に何等の制限を与えるものではない。本発明は、これらの実施の形態のいずれをも含む広い概念である。
【００２７】
本発明の実施の形態である基地局間移動と広帯域ダイナミック無線接続システムを説明する。図２は、超広帯域基地局１０に、通信可能範囲３０を重ね合わせた基地局１０の六角形の位相１００を表示する。また、他の構成としては、信号の別々の通りみちに、高速道路に沿った非常時の公衆電話ボックスのように配置された、微小なレベルでのマイクロピコネットワークを配置するものでもよいが、図２の構成は基地局間移動の実現により適しており、情報が符号化された携帯機器の通信に不可欠な構成である。基地局間の位相配置は、六角形状、または線状であってもよい。六角形状の位相配置は、ユーザの混雑した使用環境を分散するが、線状の位相配置は、道路などでの使用環境下で適したものといえる。これらは、概念は同じであるが、基地局あたりのセクターの数は異なる。
【００２８】
２０００年１２月１３日に出願された「Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅｂａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ」と題した米国特許出願には、これらの方法やデバイスやシステムが記載されており、本願は、この内容を参照するものである。
【００２９】
配置構造１００は、多くの基地局１０を含んでいる。それぞれの基地局１０には、本図で示されるように、通信範囲である実質的に円形の地域２０が示してある。隣接している各基地局１０の通信範囲である地域２０はそれぞれ重なっていて、重なっている範囲の地域３０を形成している。地域１０の領域と基地局２０の領域は、それぞれが重なっている地域３０の領域を決定する。基地局１０に隣接して、本図で示されている六角形の配置構成では、位相１００の内部の、それぞれの基地局１０には、６つの隣接した基地局が配置されているが、位相構造１００の外部の、それぞれの基地局１０は、基地局１０に隣接した３つの基地局が配置されている。
【００３０】
図３は、１つの基地局１０と、接続線４０を介して、他の６つの基地局とが接続されている配置状態を表示する。他の基地局１０とは、センター６０で接続され、それぞれの通信チャンネルを割り当て、隣接している基地局１０のセクター５０と、同じ通信チャンネルを使用しないように構成されている。なお、通信チャンネルの割り当て方法およびデバイス構成は、２０００年１２月２１日に出願された「Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｐｒｅ―ｔｅｓｔｉｎｇ ａｎｄ Ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｄｅｓ」と題せられる米国特許出願番号 ０９／７４６，３４８で説明されている。
【００３１】
また、配置状態２００は、モバイルユニット７０が１個の基地局１０の通信範囲の地域から、別の基地局の通信範囲の地域まで、基地局間を移動するのを実現するために、配置状態２００内部で接続されるコミュニケーションシステムを有する。モバイルユニット７０は、ハンドヘルドタイプのモバイル装置であってもよい。同様に、家、自動車、オフィス環境または携帯電話、モバイルインターネット装置、携帯用のラジオ、個人的なデータアシスタント装置、コンピュータまたは各種器具の超広帯域コンポーネントであってもよい。
【００３２】
基地局間移動の間、完全に接続が移動できるまで、モバイルユニット７０は、それぞれ両方の基地局１０とのリンクを維持する。また、本図は、基地局１０の地域２０の中に種々の領域を示す。各基地局１０は、接続領域５０を６つに細分化する。それらの細分化された区分は、 より大きい帯域幅管理を、基地局の地域２０に実現させる。
【００３３】
図４は、モバイルユニット７０が、基地局１０の接続領域２０の範囲内の接続領域５０から他の領域８０へ移動するときの状態を説明する。基地局１０は、再接続が行われた基地局として、基地局間移動を行う。この場合、基地局１０は、モバイルユニット７０のために、別の細分化された区分８０に動きながら、新しいチャンネルを割り当てて、基地局間移動が完全になるまで、その割り当てられたチャンネルを維持する。次に、本発明の他の実施の形態として、基地局間およびモバイルユニット７０の基地局間移動の方法について、説明する。
【００３４】
図５は、好ましい領域間移動の技術５００を示す。基地局１０は、ビットエラーレート（ＢＥＲ）の増加または信号強度の減少（例えば、ＲＦ信号強度）を、検出する（ステップ５１０）。モバイルユニット７０に接続している基地局１０は、ビットエラーレート（ＢＥＲ）および信号強度を監視する。そして、基地局１０は、それらの相対的な地理的位置情報を、入手して監視する。ビットエラーレート（ＢＥＲ）が許容できるビットエラーレート（ＢＥＲ）を超える、または信号強度が予定された許容レベルを超えると、基地局１０は、隣接している基地局１０と共に、基地局間移動を開始する。選択された基地局１０に隣接している最も適切な基地局との接続と共に、基地局間移動が始まる。この接続は、現在接続している基地局１０が、モバイルユニット７０のために、六角形状の通信範囲の中の最も通信条件の良い基地局１０を、入手している相対的な地理的位置のデータに基づき選択する。
【００３５】
現在接続している基地局１０（あるいは、図８に示す基地局８１０）は、基地局間移動を要求するために、選択された隣接している基地局１０（あるいは、図８に示す基地局８２０）と交信を開始する（ステップ５２０）。基地局１０が持っている最初の隣接している基地局が応答したかどうかで決定する（ステップ５３０）。応答しない場合、基地局１０（基地局８１０）は、六角形の通信範囲で隣の利用可能な基地局１０（基地局８２０）に接触する（ステップ５４０）。ここで基地局１０に隣接しているのは基地局８２０であったので、基地局８２０は返答した。基地局８２０との間で、基地局間移動が開始される（ステップ５５０）。この初期の基地局間移動の手順は、基地局８１０への基地局間移動の要求に対する承認と、モバイルユニット７０のための通信チャンネルの割り当てと、モバイルユニット７０と基地局８２０との初期接続から構成される。このとき、モバイルユニット７０は、基地局８１０と基地局８２０の両方との接続状態にある。
【００３６】
基地局８２０が、ステップ５６０で、モバイルユニット７０と接続した後に、ビットエラーレート（ＢＥＲ）および信号強度が、ともに許容できる範囲である場合に、モバイルユニット７０は、基地局８１０に基地局間移動要求信号を伝える（ステップ５７０）。
【００３７】
次に、基地局８１０は、モバイルユニット７０との接続を解除する（ステップ５８０）。そして、基地局間移動は終了する（ステップ５９０）。次に、本発明の他の実施の形態として、モバイルユニット側の基地局間移動の手順について説明する。
【００３８】
図６は、ある基地局の接続範囲２０から新しい基地局の接続範囲までの基地局間移動のためのフローチャートである。基地局１０あるいはモバイルユニット７０は、ビットエラーレート（ＢＥＲ）の増加または信号強度の減少を検出する（ステップ６００、６２０）。上述の検出を行った後に、モバイルユニット７０は、接続している基地局８１０に基地局間移動の要求信号を送信する（ステップ６３０）。ビットエラーレート（ＢＥＲ）が許容できる限界を越えた場合（例えば、図１を参照）、あるいは信号強度が予定された許容レベルより下であるとき、基地局間移動ために、モバイルユニット７０は、要求信号を隣接している基地局１０に送る（ステップ６４０）。接続している基地局１０が、要求信号を受け取った後に、基地局間移動のために最も適当な隣接の基地局１０を選択し、接続している基地局１０は、基地局間移動を始める。
【００３９】
この選択は、移動中のユーザによって接続されている基地局１０に基づいてなされ、そして、最良と判断したモバイルユニット７０の地理的位置を、六角形状の通信範囲の中で、基地局１０が、確定する（ステップ６５０）。このとき、基地局１０は、ステップ６５０で、更新されたモバイルユニット７０と６つの隣接した基地局１０の地理的情報を保持する。
【００４０】
現在接続している基地局１０（あるいは基地局８１０）は、選択された基地局１０（あるいは基地局８２０）と交信して、要求信号を送信したモバイルユニット７０の通信範囲内か、モバイルユニット７０の位置や進行方向に基づいて、判定する（ステップ６４０）。新しい基地局１０は、モバイルユニット７０と接続を取ることができるかどうか決定する（ステップ６６０）。モバイルユニット７０と接続を取ることができない場合は、基地局８１０は、隣の六角形状の通信範囲で最も近い基地局１０に接触する（ステップ６６５）。基地局８２０がモバイルユニット７０を受け入れることができる場合は、基地局８１０に承認信号を送って、モバイルユニット７０との接続を開始する（ステップ６７０）。
【００４１】
基地局８２０による基地局間移動の交信信号には、基地局８１０への承認信号、モバイルユニット７０のための通信チャネルの割り当て信号、接続のための情報が含まれる（ステップ６７０）。このとき、モバイルユニット７０は、基地局８１０と基地局８２０の双方に接続されている。モバイルユニット７０は、基地局８２０か別の基地局１０との接続品質（ＱＯＳ）を確認するまで、基地局８１０との接続を維持する。
【００４２】
この接続は、基地局８２０が要求のあったモバイルユニット７０に接続した後でも、ビットエラーレート（ＢＥＲ）と信号強度の計算値を送信するために、継続される。ビットエラーレート（ＢＥＲ）と信号強度の情報から、基地局８１０を介した接続よりも、基地局８２０との接続の方が良い場合は、基地局８２０は、モバイルユニット７０にリンクして、データチャンネルを確立させる（ステップ６７５、６８０）。そして、モバイルユニット７０は、基地局８１０に基地局間移動の要求信号を送る（ステップ６８５）。次に、基地局８１０は、モバイルユニット７０との交信を切断する（ステップ６９０）。そして、基地局間移動が終了する（ステップ６９５）。
【００４３】
次に、本発明の他の実施の形態である、携帯型超広帯域ダイナミックパワーレンジの接続について、説明する。図７は、超広帯域のダイナミックなパワーレンジ接続と、基地局間移動のフローチャート７００のステップを示す。モバイルユニット７０は、最適な信号保持を可能とする基地局１０を、決定して選択する。このステップでは、最適な保持能力をモバイルユニット７０に提供する基地局１０に、初期接続を行うだけでなく、必要に応じて、基地局間移動をする前に接続していた基地局１０との調整も行う。
【００４４】
モバイルユニット７０は、基地局１０に接続されて、多くの基地局１０の位置情報を要求する（ステップ７１０）。複数の基地局１０が回答したか判断する（ステップ７１５、７２５）。複数の基地局１０が回答すると、モバイルユニット７０は、各基地局の位置情報を判定して格納する（ステップ７３０、７３５）。従来の三角測定によって位置情報の判定をするか、または２０００年１２月２２日に出願されたＥｓｔａｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｇｅｏｐｏｓｉｔｉｏｎａｌ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｏｒ Ｕｓｉｎｇ Ｔｈｉｒｄ−Ｐａｒｔｙ ＵＷＢ Ｄｅｖｉｃｅｓと題せられる米国特許出願番号０９／７４５、４９８で説明される方法または装置を使用してもよい。
【００４５】
ビットエラーレートアルゴリズム（ＰＢＥＲ）が実行される（ステップ７４０、７４５）。それぞれの基地局１０は、関連付けた情報をモバイルユニット７０に送信する（ステップ７５０、７５５）。モバイルユニット７０は、それぞれの基地局１０のデータの信頼性を計算して、最も高いデータの信頼性を持っている基地局１０との接続を確立する（ステップ７６０）。モバイルユニット７０は、接続の切断要求信号を基地局１０に送る（ステップ７７０）。
【００４６】
この過程では、移動中のユーザに、分かりやすい状態で実行される。図８は、２つの超広帯域塔８１０と８２０の通信範囲の中にあって、基地局間移動の位置にあるモバイルユニット７０を例に説明する。この図では、基地局８１０への通信距離はａ１で、基地局８２０への通信距離はｂ１である。モバイルユニット７０は、距離ａ１の基地局８１０の拠点に接続先を置くよりも、距離ｂ１の基地局８２０に接続先を拠点を置けば、さらに少ないパワー（例えば、ＲＦパワー）で、通信が行える。
【００４７】
本実施の形態では、モバイルユニット７０のＲＦパワーレベルなどを、許容レベルの接続サービスとして通信を維持するのに、必要な最小値に制限することによって、システム帯域幅を管理することができる。図８では、基地局８２０の通信範囲の中に、モバイルユニット７０を移動させた方が、その出力値を抑えることができる。モバイルユニット７０の通信範囲は、基地局８２０の通信範囲に限られることによって、基地局８２０の帯域幅は、他の基地局からの通信によって、妨げられることはない。移動中のモバイルユニット７０が、基地局１０から移動して去っていくに応じて、ビットエラーレート（ＢＥＲ）は増加する。そして、信号の強度が、容認できないとされた値となった場合、交信は不安定となり、基地局間移動は開始される。２０００年９月２９日に出願された「Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ」と題せられる米国特許出願番号０９／６７７、０８２で説明されている、パワーレベルをさらに最小にすることができる方式を、本実施の形態では用いている。
【００４８】
次に、本発明の他の実施の形態として、モバイルユニットを介した基地局間移動の手順について説明する。図９は、モバイルユニット７０が、ビットエラーレート（ＢＥＲ）の増加またはＲＦ信号強度の減少を検出するときを、例にとって説明する。モバイルユニット７０は、この場合、別の基地局１０に直接接続することができない。そして、現在接続している基地局１０は（たとえば基地局８２０）、別の隣接している基地局１０に基地局間移動を要求することができない。モバイルユニット９２０は、いずれかのモバイルユニットを介した基地局間移動を行うことにより、上述の不都合を解消するものである。モバイルユニット９１０は、一時的な仲介者として、モバイルユニット９２０の位置情報などを、基地局８１０へ送信する。例えば、これは非常時の１１０番の電話の場合に役に立つかもしれない。
【００４９】
次に、本発明の他の実施の形態として、基地局間移動の循環手順について説明する。図１０は、下に基地局間移動を行うために手続き上の流れ１０００を示す。特に制限されないが、主に４つのシナリオを示す。ビットエラーレート（ＢＥＲ）か、信号強度が、一定のレベルで許容できないところに達したとき、基地局１０か、モバイルユニット７０が、基地局間移動ために隣接している他の基地局１０と交信を開始する。様々な状態に対応するため、基地局１０と、モバイルユニット７０の双方には、通信サービスの品質を維持するために、別の基地局１０に対して、基地局間移動を要求することができるように構成されている。モバイルユニット７０は、接続している基地局１０と交信することができないとき、モバイルユニット７０は、パワーレンジ接続を行う。この接続は、一時的な仲介者として、非常時１１０番通報として連絡されたような場合に、モバイルユニット７０を介して、隣接しているモバイルユニットを見つけて、接続を試みるものである。
【００５０】
増加するビットエラーレート（ＢＥＲ）あるいは信号減少の場合に、モバイルユニット７０が、基地局１０と接続するときは、ステップ１０１０で始められるフローチャート１０００が、開始される。基地局１０が、通信の品質を落としているか否か判定される（ステップ１０２０）。イエスならば、基地局間移動がなされる（ステップ１０４０）。ノーならば、モバイルユニット７０は、通信の品質を落としている接続を測定する（ステップ１０３０）。そして、モバイルユニット７０が接続している基地局１０を介して、基地局間移動を行ったか否か判定される（ステップ１０５０）。イエスならば、基地局間移動は開始される（ステップ１０４０）。ノーならば、モバイルユニット７０は、パワーレンジ接続を開始する（ステップ１０６０）。
【００５１】
モバイルユニット７０が、パワーレンジ接続で，基地局間移動を行ったか否か、判定する（ステップ１０７０）。イエスならば、基地局間移動は開始される（ステップ１０４０）。ノーならば、モバイルユニット７０は、最も近いモバイルユニットと、基地局との緊急の仲介者としての接続として、パワーレンジ接続を開始する。
【００５２】
本発明の他の実施の形態として、接続補助コントローラについて説明する。接続補助コントローラＡＬＣは、モバイルユニット、基地局またはそれらの何れかの組み合わせのときに、少なくとも以下の行為の１つを提供するものである。
（ａ）絶えずビットエラーレート（ＢＥＲ）をモニターする。
（ｂ）予定されたしきい値に達した後に、より大きい信号強度で最小のビットエラーレートのアクティブなモバイルユニットを探す。
（ｃ）モバイルユニットの他の信号強度を監視する。
（ｄ）基地局間移動の際に、基地局とモバイルユニットの双方の接続を維持する。
（ｅ）基地局間移動を要求し、あるいは基地局間移動を実行する。
（ｆ）非常時のリンク管理を実行する。
（ｇ）非常時の情報セットを作成する。
（h）総合的なデータリンクコーディネートを実行する。
（ｉ） ベクトル操作ビーム追跡を、実行する。
【００５３】
このようにして、接続補助コントローラＡＬＣは、コーディネートと実行を基地局間移動プロセスに提供する。ステップ１１１０と１１２０にみられるように、接続補助コントローラＡＬＣは、ビットエラーレート（ＢＥＲ）と、モバイル超広帯域ユニット７０と、基地局１０の双方の総合的な通信サービスの品質をモニターする。チャンネル品質が許容レベルより下である場合、サービスの品質が減少すると、基地局１０かモバイルユニット７０のどちらかの接続補助コントローラＡＬＣは、基地局間移動行うのに必要なステップを実行する。図１１は、接続補助コントローラＡＬＣが、モバイルユニット７０と隣接している基地局１０に、どのように通信チャンネルの品質を監視するかを説明する。モバイルユニット７０が、通信範囲の地域を通って、基地局１０の領域２０を横断するとき、モバイルユニット７０の接続補助コントローラＡＬＣは、基地局１０との接続の状態を維持する。さらに、基地局１０の接続補助コントローラＡＬＣは、基地局間移動に使用される隣接している基地局１０と、その地域２０で、モバイルユニット７０の接続状態を、監視する（ステップ１１３０）。接続補助コントローラは、基地局間移動の過程で、デュアルリンク（すなわち、モバイルユニット７０が、２つの基地局１０を、別々のチャンネルに割り当てる。）を実現して、接続を維持する。接続補助コントローラＡＬＣは、一方の基地局へ接続の切断要求信号を、他方の基地局１０からの接続承認信号の受信の後に、送信する（ステップ１１４０）。
【００５４】
以上、さまざまな実施例を説明したが、これらの実施例は例示であって、本発明がこれらの実施例に限定されることはない。したがって、実施例の外延および範囲は上記に説明したいかなる実施例によっても限定されるべきではなく、以下の請求項およびそれらの説明によって定義されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】映像信号、音声信号およびデータ信号のビットエラーおよびエラー修正の判断基準を示す。
【図２】互いの通信範囲を重ね合わせる、複数の基地局の配置構造を示す。
【図３】基地局間移動と、通信チャンネルのコーディネートのために、接続が可能な６つの基地局の配置構成を表示する。
【図４】超広帯域のバンド基地局間に、モバイルユニットが移動するような場合を表示する。
【図５】本発明の実施の形態である、基地局から新しいモバイルユニットへの基地局までの、基地局間移動のためのフローチャートである。
【図６】本発明の他の実施の形態である、基地局から新しいモバイルユニットへの基地局までの基地局間移動のためのフローチャートである。
【図７】本発明の他の実施の形態である、ダイナミックパワーを用いた基地局間移動のためのフローチャートである。
【図８】本発明の他の実施の形態である、基地局間移動のために、ある基地局の間を通過する、モバイルユニットが接続できるパワーレンジを表示する。
【図９】本発明の他の実施の形態である、モバイルユニットからモバイルユニットへの非常時の地理的位置情報を見つけることができる手法を示す。
【図１０】上述のそれぞれの実施の形態に適用可能な基地局間移動のフローチャートである。
【図１１】接続補助コントローラを示す。

Claims (26)

1. 複数の領域間を超広帯域の携帯型通信システムが移動を行う方法において、
   第一の発信源からの信号の通信強度およびビットエラーの割合を監視し、
   第二の発信源からの信号の通信強度およびビットエラーの割合を監視し、
   前記第一の発信源からの信号の通信強度およびビットエラーの割合と、前記第二の発信源からの信号の通信強度およびビットエラーの割合と、予め設定された情報とのいずれかを比較して通信状態を決定し、
   前記第二の情報源からの信号の通信強度が、前記第一の情報源からの信号の通信強度よりも強い場合、前記第二の情報源からのビットエラーの割合が、前記第一の情報源からのビットエラーの割合よりも小さい場合、あるいは、信号の通信強度あるいはビットエラーの割合のいずれかが、予め定められた値よりも小さい場合は、前記第一の発信源から前記第二の発信源へ情報の送受信を行うことを特徴とする領域間移動方法。
2. 前記第一の発信源からの信号の通信強度およびビットエラーの割合を監視することは、少なくとも、およそ５秒間行われることを特徴とする請求項１に記載の領域間移動方法。
3. 前記第二の発信源からの信号の通信強度およびビットエラーの割合を監視することは、少なくとも、およそ５秒間行われることを特徴とする請求項１に記載の領域間移動方法。
4. 前記信号の通信強度および前記ビットエラーの割合の監視は、携帯型通信端末あるいは基地局が行うことを特徴とする請求項１に記載の領域間移動方法。
5. 前記ビットエラーの割合は、およそ１０^−３であることを特徴とする請求項１に記載の領域間移動方法。
6. 前記ビットエラーの割合は、およそ１０^−５であることを特徴とする請求項１に記載の領域間移動方法。
7. 前記ビットエラーの割合は、およそ１０^−１０であることを特徴とする請求項１に記載の領域間移動方法。
8. 前記第一および第二の発信源は、それぞれ無線通信の基地局であって、当該基地局は、互いに重なり合う六つの集合の位相配置を有しており、ある基地局は他の六つの基地局と、基地局間移動と通信チャンネルの調整を行うための接続が可能であることを特徴とする請求項１に記載の領域間移動方法。
9. 前記第一および第二の発信源は、それぞれ無線通信の基地局であって、それぞれの基地局は、さらに六つの重なり合う領域に分けることができることを特徴とする請求項１に記載の領域間移動方法。
10. 前記領域間移動方法は、携帯端末がある領域から他の領域に移動するときに、領域間移動を実現する基地局を備えてなることを特徴とする請求項１に記載の領域間移動方法。
11. 前記領域間の移動は、ある基地局から、携帯情報端末が受信した、他の基地局への移動であることを特徴とする請求項１に記載の領域間移動方法。
12. 前記第一および第二の情報源は、それぞれ無線通信の基地局であって、それぞれの基地局は、複数の携帯情報端末に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の領域間移動方法。
13. 前記領域間の移動は、第一の基地局の携帯通信端末から、第二の基地局への移動であって、
    前記携帯通信端末は、前記第一の基地局に接続され、ビットエラーの増加量または信号強度の減少量を測定し、
    前記携帯通信端末は、領域間の移動の要求信号を前記第一の基地局へ送信し、
    前記第一の基地局は、前記要求信号を受信し、第二の基地局を選択して、領域間の移動の要求を行うために交信し、
    前記第二の基地局は、前記領域間の移動の要求を承認し、前記携帯通信端末と交信を行い、通信チャネルの割り当てを行って、前記携帯通信端末と接続し、
    前記携帯通信端末は、領域間移動の終了信号を前記第一の基地局へ送信して、
    前記第一の基地局は、前記携帯通信端末との接続を切断して、領域間移動を行うことを特徴とする請求項１に記載の領域間移動方法。
14. 前記領域間の移動は、ダイナミックパワーレンジ接続を含み、
    第一の基地局に接続され、複数の基地局の位置情報を要求する携帯通信端末と、
    前記要求に応答する複数の基地局とを、さらに有し、
    前記携帯通信端末は、前記複数の基地局の位置情報を測定して格納し、
    前記複数の基地局のそれぞれは、基地局の配置状態の情報を前記携帯通信端末に送信し、
    前記携帯通信端末は、当該基地局の配置状態の情報の信頼性を計算し、最も信頼性の高い基地局と接続を確立した上で、
    前記第一の基地局へ接続の切断信号を送信することを特徴とする請求項１に記載の領域間移動方法。
15. 符号化された超広帯域の携帯通信システムの接続の切り替え方法において、
    第一の携帯端末と、前記第一の携帯端末から接続を切り替えられる、第二の携帯端末と、複数の基地局とを有し、
    第一の基地局から送信される信号の通信強度とビットエラーレートを監視して、いずれかを利用可能とし、
    前記利用可能な信号の通信強度またはビットエラーレートによって、隣接する基地局と隣接しない基地局の位置情報を探索し、
    前記第一の基地局と接続された前記第一の携帯端末から、前記第二の携帯端末へ接続の切り替え要求信号を送信し、
    前記第二の携帯端末からの応答を受信し、
    前記第二の携帯端末を、第二の基地局へ情報を一時的に通過させるために用いることを特徴とする携帯通信システムの接続の切り替え方法。
16. 符号化された超広帯域の携帯通信システムの接続の切り替えプログラムにおいて、
    コンピュータを、
    第一の発信源からの信号の通信強度およびビットエラーの割合を監視させ、
    第二の発信源からの信号の通信強度およびビットエラーの割合を監視させ、
    前記第一の発信源からの信号の通信強度およびビットエラーの割合と、前記第二の発信源からの信号の通信強度およびビットエラーの割合を比較して通信状態を決定させ、
    前記第二の情報源からの信号の通信強度が、前記第一の情報源からの信号の通信強度よりも強い場合、前記第二の情報源からのビットエラーの割合が、前記第一の情報源からのビットエラーの割合よりも小さい場合、あるいは、信号の通信強度あるいはビットエラーの割合のいずれかが、予め定められた値よりも小さい場合は、前記第一の発信源から前記第二の発信源へ情報の送受信を実現させる携帯通信システムの接続の切り替えプログラム。
17. 前記携帯通信システムの接続の切り替えは、モバイルユニットから第一のベースステーションあるいは第二のベースステーションの間で行われるものであって、
    前記モバイルユニットに、前記第一のベースステーションと接続され、ビットエラーの増加量または信号強度の減少量を測定し、接続の切り替えの要求信号を前記第一のベースステーションへ送信させ、
    前記第一のベースステーションに、前記要求信号を受信させ、第二のベースステーションを選択させて、接続の切り替えの要求を行うために交信させ、
    前記第二のベースステーションに、前記接続の切り替えの要求を承認させ、前記モバイルユニットと交信を行わさせ、通信チャネルの割り当てを行わさせて、前記モバイルユニットと接続させ、
    前記モバイルユニットに、接続の切り替えの終了信号を前記ベースステーションへ送信させて、
    前記ベースステーションに、前記モバイルユニットとの接続を切断させて、接続の切り替えを行わさせることが可能な請求項１６に記載の携帯通信システムの接続の切り替えプログラム。
18. 前記通信チャネルは、少なくともＣＤＭＡ方式あるいは超広帯域無線のシーケンスコードを用いていることを特徴とする請求項１７に記載の携帯通信システムの接続の切り替えプログラム。
19. 前記接続の切り替えは、ダイナミックパワーレンジ接続を含み、
    第一の発信源に接続され、複数の発信源の位置情報を要求する携帯通信端末と、
    前記要求に応答する複数の発信源とを、さらに有し、
    前記携帯通信端末に、前記複数の発信源の位置情報を測定して格納させ、
    前記複数の発信源のそれぞれに、発信源の接続情報を前記携帯通信端末に送信させ、
    前記携帯通信端末に、当該発信源の接続情報の信頼性を計算させ、最も信頼性の高い発信源と接続を確立した上で、
    前記第一の発信源へ接続の切断信号を送信させることを特徴とする請求項１６に記載の携帯通信システムの接続の切り替えプログラム。
20. 第一の携帯端末と、前記第一の携帯端末から接続を切り替えられる、第二の携帯端末と、複数の基地局の間で接続の切り替えを行う、符号化された超広帯域の携帯通信システムの接続の切り替え方法を実現するコンピュータプログラムにおいて、
    第一の基地局から送信される信号の通信強度とビットエラーレートを監視して、いずれかを利用可能とし、
    前記利用可能な信号の通信強度またはビットエラーレートによって、隣接する基地局と隣接しない基地局の位置情報を探索し、
    前記第一の基地局と接続された前記第一の携帯端末から、前記第二の携帯端末へ接続の切り替え要求信号を送信し、
    前記第二の携帯端末からの応答を受信し、
    前記第二の携帯端末を、第二の基地局へ情報を一時的に通過させるために用いる基地局間移動を実現させる携帯通信システムの基地局間移動プログラム。
21. 符号化された超広帯域の携帯通信機器の接続の切り替えシステムにおいて、
    第一の携帯端末と、前記第一の携帯端末から接続を切り替えられる、第二の携帯端末と、複数の基地局と、
    第一の基地局から送信される信号の通信強度とビットエラーレートを監視して、いずれかを利用可能とする手段と、
    前記利用可能な信号の通信強度またはビットエラーレートによって、隣接する基地局と隣接しない基地局の位置情報を探索する手段と、
    前記第一の基地局と接続された前記第一の携帯端末から、前記第二の携帯端末へ接続の切り替え要求信号を送信する手段と、
    前記第二の携帯端末からの応答を受信する手段と、
    前記第二の携帯端末を、第二の基地局へ情報を一時的に通過させるために用いる手段と、
    からなることを特徴とする携帯通信機器の接続の切り替えシステム。
22. 符号化された超広帯域の携帯通信機器のモバイルユニットにおいて、
    第一のモバイル機器と、前記第一のモバイル機器から接続を切り替えられる、第二のモバイル機器と、複数の基地局とからなり、
    前記モバイルユニットは、さらに、接続している第一の基地局から送信される信号の通信強度とビットエラーレートを監視して、いずれかを利用可能とする手段と、
    前記利用可能な信号の通信強度またはビットエラーレートによって、隣接する基地局と隣接しない基地局の位置情報を探索する手段と、
    前記第一の基地局と接続された前記第一のモバイル機器から、前記第二のモバイル機器へ接続の切り替え要求信号を送信する手段と、
    前記第二のモバイル機器からの応答を受信する手段と、
    前記第二のモバイル機器を、第二の基地局へ情報を一時的に通過させるために用いる手段と、からなることを特徴とする符号化された超広帯域の携帯通信機器のモバイルユニット。
23. 符号化された超広帯域の携帯通信システムで用いられる基地局であって、
    第一の発信源の基地局から送信される信号の通信強度とビットエラーレートを監視して、いずれかを利用可能とする手段と、
    前記第一の発信源の基地局から送信される信号の通信強度とビットエラーレートを、予め設定された情報と比較する手段と、
    第二の発信源の基地局と情報の送受信を行う手段と、を有することを特徴とする携帯通信システムで用いられる基地局。
24. 前記第一の発信源の基地局および第二の発信源の基地局と、基地局間で移動を行う携帯通信機器とを、さらに有し、
    前記携帯通信機器は、前記第一の発信源の基地局と接続し、かつ、ビットエラーレートの増加量、または信号の通信強度の減少量を測定して、
    基地局間移動の要求信号を前記第一の発信源の基地局へ送信し、
    前記第一の発信源の基地局は、当該要求信号を受信して、前記第二の発信源の基地局を選択して、当該第二の発信源の基地局へ基地局間移動の要求信号を送信し、
    前記第二の発信源の基地局は、前記要求信号を承認し、
    接続のための通信チャネル情報を前記携帯通信機器に送信して接続し、
    前記携帯通信機器は、基地局間移動の終了信号を、前記第一の発信源の基地局へ送信して、
    前記第一の発信源の基地局は、前記携帯通信機器との接続を切断して基地局間移動の実行を行うことを特徴とする請求項２３に記載の携帯通信システムで用いられる基地局。
25. 前記基地局間の移動は、ダイナミックパワーレンジ接続を含み、
    前記第一の発信源の基地局に接続され、複数の発信源の基地局の位置情報を要求する携帯通信機器と、
    前記要求に応答する複数の発信源の基地局とを、さらに有し、
    前記携帯通信機器は、前記複数の基地局の位置情報を測定して格納し、
    前記複数の発信源の基地局のそれぞれは、基地局の配置状態の情報を前記携帯通信機器に送信し、
    前記携帯通信機器は、当該基地局の配置状態の情報の信頼性を計算し、最も信頼性の高い基地局と接続を確立した上で、
    前記第一の発信源の基地局へ接続の切断信号を送信することを特徴とする請求項２３に記載の携帯通信システムで用いられる基地局。
26. 符号化された超広帯域の携帯通信機器に用いられる基地局システムであって、
    第一の携帯端末と、前記第一の携帯端末から接続を切り替えられる、第二の携帯端末と、複数の基地局とを有し、
    第一の基地局から送信される信号の通信強度とビットエラーレートを監視して、いずれかを利用可能とする手段と、
    前記利用可能な信号の通信強度またはビットエラーレートによって、隣接する基地局と隣接しない基地局の位置情報を探索する手段とを有することを特徴とする基地局システム。

Images