JP2005520386A

JP2005520386A - ソフト・ハンドオフ領域の操作のためにアクティブ・セットを管理するアンテナ適応構成

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Publication number: JP2005520386A
Application number: JP2003575521A
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Inventors: プロクター・ジェームス・エー・ジュニア
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Filing date: 2003-03-10
Publication date: 2005-07-07
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Abstract

移動通信システムにおいて、ソフト・ハンドオフに関与する基地局の数を管理する方法に関する。この方法は、無線基地局（１３０）、パイロット・チャネル、標識信号、またはソフト・ハンドオフ処理に使用される他の検出信号の数を制御するために、加入者（２００）の指向性アンテナ（２２０）を操作することを含む。適応アンテナ（２２０）が、アクティブ・セットのメンバ数を管理するために、例えば方向、ビーム幅、または他のアンテナ・パラメータなどを操作することによって変更される。

Description

本発明は、指向性アンテナの使用による、ハンドオフを実行しているリモート無線通信ユニットの数の管理に関する。

セルラ移動無線電話システムや新興の無線データ通信システムなどの多数の種類の無線通信システムが、基地局や無線アクセス・ポイントなどの固定サイトの無線送受信機を多数使用して、地理的領域において連続する無線通信サービス範囲を提供する。移動ユニットが領域内を動き回るとき、連続的な動作あるいは少なくとも見かけ上連続的な動作が、あるサイトから他のサイトへの無線通信の自動的な移転すなわち「ハンドオフ」によって維持されている。

都市および自然の障害物が存在する場所においては、無線信号が、建物や丘など近隣の物体からの反射をともなって受信機に届くのが一般的である。これは、固定サイトからリモートユニットの受信機までの無線経路である、いわゆるフォワード方向においてはもちろん、リモートユニットから固定サイトの受信機までのいわゆるリバース方向においても生じうる。いずれの場合においても、受信信号の強度が、地勢によって大きく変化する可能性がある。したがって、単純な信号品質測定結果にのみ基づいてハンドオフを決定したのでは、必ずしも設計どおりのセル・サイト境界と同一の境界をたどることにはならない。例えば、障害となる建物の陰に位置しているリモートユニットは、当該リモートユニットがあたかもセルの外を移動しているかのような極めて弱い信号を生じる。したがって、通常、固定サイトによってハンドオフが開始される。その後、このリモートユニットが障害物に妨げられない位置に移動すると、２度目のハンドオフ処理が再び生じる。実際、セル境界が幾分不明確であるかのようである。

他の異常も、丘の頂上など、ある特定の移動ユニットを多数の別々の基地局から見通すことができる他の場所で生じる。このような場所においては、見通しの伝播がいくつかの基地局との信頼できるコネクションに利用でき、このような基地局のそれぞれが、単一の移動ユニットとソフト・ハンドオフ手順を開始することになる。

符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）変調技術（例えば、IS-95、IS-2000、W-CDMA、など）に基づくようなデジタル無線通信システムにおいては、ソフト・ハンドオフ手順が使用される。この手順においては、各移動ユニットが、同時に２つから３つの基地局とのコネクションを維持する。移動ユニットが現在のセル（起点セル）から次のセル（目標セル）へと移動するとき、両方のセル・サイトの基地局とのトラフィック・チャネル・コネクションが同時に維持される。フォワードリンクにおいては、２つの信号が、より信頼できる複合信号を得るために合成される。リバースリンクにおいては、移動ユニットが送信した信号が、両方のセル・サイト局で受信される。２つのセルが信号を別個に復号し、復号したフレームを中央の移動通信交換局（ＭＳＣ）に送り返す。ＭＳＣは、送り返されてきた２つのフレームから、最も良好な受信フレームを決定する。

移動ユニットが、同じセルの異なる２つのセクタ間で移動するとき、いわゆる「ソフタ(softer)」ハンドオフの手順が発生する。フォワードリンクにおいては、移動ユニットが、ソフト・ハンドオフと同様の合成処理を実行する。しかし、リバースリンクにおいては、２つのセクタからの信号が、同一のセル・サイトで同時に受信される。これら信号は、当該セルに対応する基地局内で復号および合成され、１つのフレームのみがＭＳＣへと送り返される。

ＣＤＭＡシステムにおける各セクタが、当該セクタに関連づけられたパイロット・チャネル符号によって他のセクタから区別される点に注意することが重要である。パイロット・チャネル信号は、通常、各セクタに割り当てられた特定のコード位相オフセットを有するショート擬似雑音（ＰＮ）コードによって定義される。パイロット・チャネルは、当該セクタについての標識として機能し、このセクタに対応する基地局は、移動体が同一のセクタの他の論理チャネルを取得するのを助ける。

ソフト・ハンドオフ処理およびソフタ・ハンドオフ処理の両方において、移動ユニットが処理に深く関与する。要件として、移動体は、前記規格により、パイロット信号測定メッセージを送ることによって、自身の局所伝播条件に関する情報を基地局に絶えず知らせる。次いで、ＭＳＣがこの情報を利用して、ハンドオフの決定を行なう。この移動体補助ハンドオフ（Mobile Assisted Hand-off）（ＭＡＨＯ）処理は、移動ユニットが、メモリ内に、基地局セクタの識別子およびパラメータからなる特定のリストを保持することを必要とする。各セクタは、当該セクタのパイロット・チャネル識別子の形式で識別される。このいわゆるアクティブ・セット・リストは、当該移動体とアクティブに通信している基地局またはセクタのパイロット・チャネル識別子を含む。アクティブ・セットが２つ以上のパイロット・チャネルを含む場合、移動体は、別個のトラフィック・チャネル上で複数のコネクションを維持している。大部分のＣＤＭＡシステムでは、アクティブ・セットは、最大６つのパイロット・チャネルを含むことができる。パイロットは、基地局がハンドオフ指示メッセージを移動体に送った場合にのみ、アクティブ・セットに追加される。このメッセージは、アクティブ・セットに加えるべき特定のパイロット・チャネルを含む。

ソフト・ハンドオフ能力は、移動ユニットがセクタからセクタへと移動する際にも切れ目のない通話の相互接続を促進するために、セルラ通信の分野において歓迎すべき進歩である。しかし、ソフト・ハンドオフは対価なしにというわけにはいかない。ソフト・ハンドオフは、セルの境界や建物の背後の陰に位置する場合のように、弱い信号条件にあるユーザに対して信頼性を向上させるが、残念なことに、この技術は、多くの信号が利用可能であるがコネクションの信頼性が問題とならないような状況にも使用されることになる。例えば、高い丘の上に位置する移動ユニットは、いくつかの基地局セクタへの良好な見通し伝播を有することが多い。しかし、標準的なハンドオーバ処理を使用すると、見通せるセクタのそれぞれがアクティブ・セットに追加され、これによりトラフィック・チャネルが占有される。個々のセクタが単独で信頼できる通信を維持するのに十分であるにもかかわらず、移動ユニットによって２つ以上のセクタを見通すことができるという事実によって、ソフト・ハンドオーバの手順が依然継続使用される。

実際、無線サービス提供者らは、彼らのネットワークにおいてこのような地域が見つけられた場所における過剰なソフト・ハンドオフを除くために膨大な努力を行なっている。彼らは、基地局アンテナのポイント角（point angle）、基地局の電力増幅器の送信電力、および／または丘に近接する領域におけるアンテナ高さを周期的に操作することによって、過剰なソフト・ハンドオフを除くための努力を行なっている。この最適化は、信号の重複する範囲を減らすことによって容量を増強するという目標を有しているが、人手による膨大な工学技術を必要とする。

ソフト・ハンドオーバ手順についてのさらなる情報は、ヤン（Yang,S.C）による「ＣＤＭＡ・ＲＦシステム・エンジニアリング（CDMA RF System Engineering）」という書籍（マサチューセッツ州ノーウッドのアルテック・ハウス社（Artec House,Inc.）、1998年）に見つけることができる。

本発明は、ソフト・ハンドオフ・プロセスの際に行なわれる測定を操作することによって能力の向上をもたらすための、指向性アンテナのような適応アンテナの使用に関する。詳しくは、アクティブ・セットに記憶された基地局またはセクタのパラメータが、最初に比較される。アクティブ・セットのメンバの１つが、極めて良好な、すなわち強い信号を有していると判定され、プライマリ基地局またはセクタに分類される。アクティブ・セットのその他のメンバは、アンテナの設定を適切に操作することによって、アクティブ・セットから減らされ、さらに／あるいは取り除かれる。

さらに詳しくは、アクティブ・セット内の多数の基地局から受信した無線基地局（ＢＴＳ）パイロット・チャネル信号の信頼性を判断するために、さまざまな基準が使用される。判断は、これらパイロット信号の１つまたは一部が、セット内の他の信号のいずれをも必要とすることなく信頼できるコネクションを維持するのに十分である場合に行なわれる。不必要な信号のリストを決定すると、リモートアンテナ・アレイが移動体によって操作されて、１つ以上の不必要なパイロット信号について強度を低下させる。これは、例えば、１つ以上の不必要なパイロット信号から離れるようにアンテナを操向し、プライマリ・パイロット信号の１つの方向へと操向することによって実現できる。これは、アンテナのビーム幅を広げる、あるいは狭めることによっても、実現できる。

アクティブ・セットの特定のメンバの信頼性は、いくつかの方法で判定することができる。好ましい実施の形態においては、これは、信号が他のセクタからの干渉および熱雑音で構成される雑音の最低値にどれだけ近いかの指標を含む。パイロット信号についての指標は、受信信号強度表示（ＲＳＳＩ）、相関電力（Ｅ_Ｃ）指標、計算に基づく評価雑音、および／または評価雑音最低値を含むことができる。信号強度、相関電力、または信号対雑音比（ＳＮＲ）のこれら指標の変動を使用してもよい。

他の改良を使用することもできる。例えば、パイロット信号が、３つの基地局からほぼ同程度の信頼性の水準で受信された場合、おおむね同一の方向に位置する２つの基地局が選択され、これらの方向にアンテナは操向される。これにより、比較的反対方向に位置する第３の基地局は、たとえ信頼性または強度が他の２つのパイロット信号と同等、あるいは多少上回っていたとしても、アクティブ・セットから選択の取り消しとなる。

さらなる実施の形態においては、アクティブ・セット内に適切な数のメンバを保つために、処理がパターン変更を強いる工程を含む。詳しくは、アクティブ・セットの大部分またはすべてが信頼できないと考えられる場合、アンテナが他の方向へと操向される。通常は、これによって追加のパイロット信号を見通すことができるようになる。これらは、現在アクティブである基地局とは別の経路または追加経路の新しい基地局信号を含んでもよい。通常、このアレイの操向または再操向は、信頼できる信号が検出されて判定されるまで続けられる。

アクティブ・セットのメンバが信頼できないものの、低いが十分ではある品質測定指標を満足している状況において、その他の基地局をアクティブに保っておくことが望ましい。このような筋書きにおいては、処理は次のように進行できる。アレイは、アクティブ・セットから基地局を取り除くための条件が満たされないように保ちつつ、新しい位置またはパターンに操向される。これは、通常は、受信信号が所定の継続時間（Ｔ_ｄｒｏｐ）についてしきい値を下回るように、アンテナを現在の状態からわずかに離れるように操向することによって行なうことができる。より良好なパイロット・チャネルがアクティブ・セットに追加されないとき、最もよい候補が依然アクティブ・セットのメンバであると仮定される。

別の構成においては、アクティブ・セット内の基地局の数が不十分である場合、新しい候補基地局をアクティブ・セットに追加することを目的として、パターンが変更される。例えば、当該地域の他の基地局から送信される追加のパイロット・チャネル信号の受信を可能とするようにビーム幅を広げるなどして、アンテナ・パターンを変更することができる。パターンは、アクティブ・セットに十分な数のメンバが追加されるまで、一連の工程を通じて広げられる。

さらに別の構成においては、特定の方向またはパターンが、アクティブ・セット・メンバのリストを減らすために、さらに操作される。例えば、受信機が信頼できるコネクションの十分なリストを有している場合、アクティブ・セット・リストを管理可能な数に保つために、ビームの幅を狭めることができる。

以下の詳細な説明を読むことによって理解されるとおり、本発明は、無線基地局、基地局コントローラ、電波塔、アクセス・ポイント、中央アンテナなどのインフラストラクチャ要素を変更することなく、既存の移動無線通信ネットワークの性能を向上させる。必要な唯一の変更は、移動加入者ユニットに加える変更のみである。例えば、セル・サイトの電波塔には変更を加えることなく、無線携帯電話機の制御チップおよびアンテナに変更を加えることができる。

本発明の前記の目的、特徴および利点、ならびに本発明のその他の目的、特徴および利点は、添付の図面にも示した本発明の好ましい実施の形態についての以下のさらに詳細な説明によって、明らかになるであろう。添付の図面においては、異なる図面であっても同一の参照符号は同一の部品を示している。図面は必ずしも縮尺どおりではなく、本発明の原理を示すことに重点が置かれている。

本発明の好ましい実施の形態を、以下に説明する。

図１には、セルおよびセクタを含む一般的な無線ネットワーク形態が示されている。無線サービスの提供が希望されているある地域は、サブ地域すなわちセルに分割されている。送受信基地局（ＢＴＳ）として知られている各セルの無線設備が、信号の変調および復調に対して責任を有し、コネクションを生成する。このパターンは、IS-95およびCDMA2000移動電話システムなど、今や米国において広く普及している符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）変調を利用するセルラ通信システムの典型である。しかし、このパターンは、無線構内通信網（ＷＬＡＮ）など、他の形式の無線ネットワークの典型でもある。これらのシステムにおいては、さらに中央に無線設備が存在するが、例えば「アクセス・ポイント」や「ワイヤレス・ハブ」といった別の名前で知られている。

図示の例では、各セル・サイトの無線基地局のアンテナが、120°のセクタに配置されている。各セクタには、符号Ａ，ＢまたはＣが付されている。図において、各セルには例えば１，２，３，４，５などの順番が付されている。したがって、各セクタは、セクタの符号「３Ｃ」のような数字と文字の組み合わせを有している。

あるユーザが、あるセクタのサービス領域から他のセクタのサービス領域へと移動するとき、通信リンクをあるセルから隣のセルへと移行するためにハンドオフが行なわれなければならない。最新の移動通信システムは、種々のハンドオフ処理をサポートしている。ＣＤＭＡシステムにおいて一般的なのは、いわゆるソフト・ハンドオフ処理である。この処理の間、移動ユニットは、２つまたは３つのセクタにそれぞれ対応する２つまたは３つの無線基地局とのコネクションを同時に維持しなければならない。移動ユニットが現在のセルから次のセルへと移動するとき、トラフィック・チャネル・コネクションが両方のセルで同時に維持される。すなわち、例えばセクタ３Ｃからセクタ７Ａへと移動する移動ユニットは、少なくとも２つのＢＴＳとのコネクションを維持する。移動ユニットが、セクタ５Ｂとの交わりが生じる地点の近くに位置する場合には、同様にセクタ５Ｂとのコネクションも維持される。

フォワードリンク通信、すなわちＢＴＳからリモート移動ユニットへの通信に対しては、より品質の良い複合受信信号を得るために、複数の信号が合成される。リバースリンク、すなわち移動ユニットからＢＴＳへと戻る伝送に対しては、信号が複数のＢＴＳで受信される。各ＢＴＳは、それぞれ別個に信号を復調して、復調したフレームを移動通信交換局（ＭＳＣ）に送り返す必要がある。ＭＳＣは、送り返されてきた２つのフレームから、最もよいフレームを選択する選択器を有する。

いわゆるソフタ・ハンドオフ処理のような別の処理が行なわれることもある。これは、移動ユニットが同一のＢＴＳによって支配されている２つの異なるセクタの間を移動する場合に発生する。フォワードリンクでは、移動体は、ソフト・ハンドオフに対して行ったものと同種の合成処理を行なうことができる。この場合、移動体は、内部の受信プロセッサを使用して２つの異なるセクタから受信した信号を合成する。一方、リバースリンクでは、同一のＢＴＳが当該移動ユニットからの２つの信号を同時に受信する。２つの信号は、当該特定のセルのＢＴＳ内で復調および合成され、１つのフレームのみがＭＳＣに送り返される。

近年の研究から、一般的なＣＤＭＡシステムにおいては、ソフト・ハンドオフ処理によって、アクティブな移動ユニット１台あたり通常少なくとも３つのチャネル・コネクションを維持することが明らかになっている。この数字は、セルの中央付近に位置するユーザ（彼らには、１つのコネクションで十分である）から他のセルとの境界付近に位置するユーザまで、幅広いユーザを含む。このような中心から離れた移動ユニットは、近接するセクタごとに１つ、合計３つのコネクションを維持する必要があり、各コネクションが双方向のソフタ・ハンドオフ・チャネルを使用して、最大６つの同時コネクションを維持する可能性がある。ソフト・ハンドオフ処理において利用されるこれら複数のコネクションは、アクティブ・セット・リストとして知られる移動ユニット内のリストに保持される。

図２Ａは、一般的な状況について詳細を示した図であり、図１の領域１００のような領域において、３つのセクタによるサービス範囲がいかに重なるかを示している。ここでは、移動ユニット２００が、基地局３Ｃ，５Ｂおよび７Ａに近接する領域に位置している。IS-95およびIS-2000のようなＣＤＭＡ規格などは、十分なエネルギで検出される信号が移動ユニット２００によってＢＴＳに伝達されてアクティブ・セットに加えられることを必要とする。特に、これらのシステムおよび類似のシステムにおいては、ソフト・ハンドオフに関する決定を実行するに際し、移動ユニットが深く関与する。移動ユニットは、その領域の基地局に、局所伝播条件に関する情報を絶えず知らせることが求められている。次いで、ＢＴＳがこの情報を利用して、ハンドオフの決定を行なう。さらに詳しく説明すると、これら移動体補助ハンドオフ（ＭＡＨＯ）手順は、移動ユニット２００がＣＤＭＡ符号化パイロット・チャネル信号の拡散に使用される擬似雑音シーケンスを基準として、チップ測定あたりの雑音測定エネルギに対するチップあたりのフォワードリンク・エネルギ（Ｅ_ｃ／Ｉ_０）の測定を行なうことを必要とする。次いで、このパイロット・チャネル測定結果は、基地局に報告される。各基地局は、パイロット・コードをそれぞれ別のＰＮコード・オフセットで伝送するので、パイロット・チャネルのＥ_Ｃ／Ｉ_０は、あるセクタがある移動ユニット２００にサービスを提供するセクタとなるための最良の候補であるか否かを示す良い指標となる。

ハンドオフ処理の管理において、移動ユニット２００は、内部のメモリ内に、種々の基地局についてのパイロット・チャネル測定結果の種々のリストを多数保持する。このリストはアクティブ・セットと呼ばれ、トラフィック・チャネルで当該移動ユニットとアクティブに通信しているセクタのパイロット・チャネルの識別子を含む。例えば、アクティブ・セットがパイロット・チャネルを１つしか含まない場合、移動体がセルの中心付近に位置してソフト・ハンドオフを実行していない可能性が高い。一方、アクティブ・セットがパイロット・チャネルを２つ以上含む場合、移動ユニット２００は別個のトラフィック・チャネルでそれらセクタのすべてとコネクションを維持している。

標準的な処理においては、最終的には、基地局がハンドオフ・プロセスを制御する。なぜなら、ＭＳＣが移動ユニットにアクティブ・セットに加えられるべき特定のパイロットを含むハンドオフ指示メッセージを送った場合にのみ、パイロットをアクティブ・セットに加えることができるからである。

さらに、移動ユニット２００は、通常、ハンドオフ処理を管理するために他のセットを保持する。例えば、「候補セット」は、チップあたりのエネルギが将来のハンドオフ候補とするのに十分に大きいパイロットを含む。検出したパイロット・チャネルのチップあたりのエネルギが、所定の期間（Ｔ_ＡＤＤ）についてパイロット検出しきい値よりも大きい場合、当該パイロットは自動的に候補セットに加えられる。例えばハンドオフ・ドロップ・タイマによって指定される継続時間（Ｔ_ＤＲＯＰ）よりも長い間、強度がパイロット・ドロップ・しきい値よりも低くなった場合、パイロットはこのセットから削除され、「近隣セット」に置かれる。

図２Ａは、典型的な状況である。図から見られるように、あるセクタのサービス範囲に対応する特定の領域は正確な１２０°の円弧に従ってはおらず、周囲の自然の形状によって変形されている。符号Ａが付された領域（図では、網掛けとしてある）に位置する移動ユニットは、通常、１つの基地局のみを「見通し」、したがって、アクティブ・セットには１つのセクタのみが挙げられている。一方、符号Ｂが付された領域に位置する移動ユニット２００は、２つのセクタの範囲内にあり、したがって、アクティブ・セットに２つのメンバを有する。移動ユニットが、符号Ｃが付された領域に位置する場合、アクティブ・セットには３つ、場合によってはそれ以上のセクタが挙げられ、当該移動ユニットに対して３つ以上のコネクションが維持されていることを示している。

ソフト・ハンドオフ処理は、弱い信号条件下にある移動ユニットの信頼性を大きく向上させる。これは、例えば、基地局のセクタ間でハンドオフが生じやすい、領域Ｃの中央で生じる。しかし、この位置にある移動ユニットは、信頼性が問題になっていない場合であっても、チャネル資源を不必要に利用してしまうという傾向がある。例えば、領域Ｂの大部分に位置する移動ユニットは、不必要に２つのチャネルを拘束しているかもしれない。領域１００が高い丘に位置し、見通しの伝播が極めて信頼でき、セクタ３Ｃ，５Ｂおよび７Ａのいずれからも利用できる場合、各セクタは、トラフィック・チャネルを利用しているソフト・ハンドオフに依然接続されている。しかし、個々の信号のそれぞれは、単独で信頼できる通信を維持するのに十分良好である。この状況において、ソフト・ハンドオーバ処理を維持するために割り当てられたチャネル資源は、信頼できる通信を維持するための真の必要性とは無関係である。

実際、過去において、無線システムの運営者は、図２Ａに示す領域ＢおよびＣの存在を除去するように膨大な努力をしてきた。彼らは、これを、基地局セクタ・アンテナのポインティング角を操作し、基地局増幅器の送信電力を小さくし、さらに／あるいは、基地局セクタの送信アンテナを低くすることによって実行してきている。この最適化は、各セクタのＢＴＳ設備のサービス範囲を小さくすることによって容量を大きくするという目的を有する。しかし、これは、例えば、周辺の地域の物理的形態を詳しく知っている必要があり、高度なソフトウェア・モデル化計画ツールが必要であり、さらにその他の現場測定資源が必要であるなど、かなり進んだ技術を必要とする。移動ユニット２００そのものに何らかの変更を加えることによって、このような状況を自動的に改善することが望まれている。

図２Ｂに、この状況を改善するために本発明をいかに使用することができるのかについて、一例が示されている。この状況の改善は、単に移動ユニット２００に指向性アンテナを追加し、移動ユニット内の標準的なソフト・ハンドオフ処理にわずかに手を加えることによって行われている。

当然のことながら、アクティブ・セットに３つ以上のメンバが存在する場所に対応する領域が完全に除かれ、２つの候補を有する領域Ｂの範囲が目に見えて小さくなっている。

次に、アクティブ・セットのメンバ数を少なくするための本発明の好ましい実施形態について、図３を使用してさらに詳細に説明する。実際、図３は、３つのセクタ３Ｃ，５Ｂおよび７Ａのサービス範囲に近接する領域１００における状況を、さらに詳細に示した図である。各セクタは、対応するセクタ・アンテナ１２０および無線基地局（ＢＴＳ）１３０を有する。ＢＴＳ１３０はすべて中央の移動通信交換局（ＭＳＣ）１４０に、この分野において公知の手法で接続されている。ＢＴＳ１３０およびＭＳＣ１４０は移動ユニット２００と協働し、この分野において公知の手法で、移動体補助ハンドオフ（ＭＡＨＯ）手順を実行する。

しかしながら本発明では、移動ユニット２００に指向性アンテナ・アレイ２２０が組み合わされている。指向性アンテナ２２０は、例えば多素子アレイであり、移動ユニットが指向性および／またはその他の変更可能な特徴を有するアンテナ・パターン２５０を生成できるようにする。例えば、移動ユニットが水平方向の３６０°周囲において任意の多数の方向を指向することができるように、アンテナ・パターン２５０の方向を変化させることができる。特定の実施形態においては、例えばビーム幅Ｗのような、アンテナ・パターン２５０の他のパラメータを変更することができる。

さらに詳しく説明すると、移動ユニット２００は、ソフト・ハンドオフのさまざまな構成を完全なものとするために工程２６０を実行する。この工程に関連して、いわゆるアクティブ・セット・リスト３００が保持される。ここで、アクティブ・セット３００は、前述のＥ_Ｃ／Ｉ_０のようなパイロット信号における特定の測定を行うことによって決定するなどした、現在見通すことができる基地局セクタの識別子を含むリストである。この情報は基地局セクタＩＤ３０１および測定エネルギ値３０２を含み、従来技術のアクティブ・リスト３００に保持されている。

しかし、本発明においては、このアクティブ・セット３００に追加のパラメータが保持される。追加のパラメータは、例えば、少なくともアクティブ・セットのメンバの１つに付された「プライマリ」表示、信頼性指標３０４、および品質表示３０５を含む。プライマリ３０３、信頼性３０４、および品質表示３０５は、アクティブ・セット３００の各メンバに関連する固有の追加情報を表示する１ビットのデータ値である。

図４は、アクティブ・セットのメンバの数を減らすためにセクタ・アンテナの動作を制御するのに、いかに本発明を使用できるかについて示した動作のフローチャートである。

アイドル状態４００から第１の状態４１０へと進んで、コントローラ２６０が初期の広いビーム幅設定を有するようにアレイ２２０を操作する。この工程では、例えば、アレイを無指向性モードに設定することができる。しかし、ここでの初期状態は、無指向性（すなわち、水平３６０°の全範囲）を必ずしも必要とせず、むしろ１２０°のようなある狭い角度であることを理解すべきである。

次の状態４１２において、アクティブ・セット・リスト３００が決定される。これは、携帯電話機２００の近傍におけるさまざまなパイロット・チャネル信号の存在を検出し（それら信号のフォワードリンクＥ_Ｃ／Ｉ_０を測定し）、それらが期間Ｔ_ＡＤＤにおいてパイロット検出しきい値を超えるか否かを確かめるためにこれらパイロット・チャネル信号を選考して、従来技術における公知の手法で行なわれる。この選考工程が完了した時点で、選考テストに合格したパイロット信号が、ネットワークへと送られるパイロット信号測定メッセージ（ＰＳＭＭ）によって報告される。これにより、ＭＳＣによって管理されるアクティブ・セット・リストを更新するためのさらなるメッセージが生じる。

しかし、本発明によれば、この時点で、１つ以上のプライマリ・パイロット・チャネルを特定できるか否かを判断するために、アクティブ・セット３００が調査される。これにより、基地局パイロット・チャネル信号の信頼性を判断するための種々の基準を使用した後、信頼性指標が信頼性データ３０４として記憶される。受信したパイロット信号の信頼性は、多数のさまざまな方法の１つによって判断できる。これら指標のすべては、通常、当該信号が他のセクタからの干渉および熱雑音で構成される雑音最低値にどれだけ近いかについての測定値を利用する。このような指標の１つは、例えば受信信号強度表示（ＲＳＳＩ）形式の測定値である。しかし、実際の測定に基づく雑音の評価によって相関電力Ｅ_Ｃを使用することもでき、さらに／または、評価計算を、これらパラメータから使用することもでき、信号強度または相関電力の変動測定を信頼性の基準として使用することができる。信号対雑音の比を測定する別の試みも、信頼性を判断するために使用することができる。

いずれにせよ、アクティブ・セット３００の各パイロット・チャネルに関する信頼性指標３０４を決定した後、アクティブ・セットのメンバの１つがプライマリ・メンバとして選択される。

状態４１６において、アクティブ・セットのメンバの数が、所望のメンバの数以下である場合、テストが行なわれる。詳しく説明すると、アクティブ・セットのメンバの数が２のみである場合、おそらく追加の処理は不要であり、処理は状態４１８で終了する。この最小数は固定の最小数であってもよいが、好ましくは、所望の品質レベルをもたらすアクティブ・セットのメンバの最小数によって決定される。この最小数は、通常、急速なフェージング状況を緩和するために、１よりも大きい。

一方、状態４１６におけるテストが、アクティブ・セットに３つ以上の候補メンバがあることを示した場合、追加の処理を実行するのが有利である。

詳しく説明すると、状態４２０において移動ユニット２２０のアンテナ・アレイが、指定されたプライマリ信号を最適に受信するように直ちに操作される。例えば、プライマリとして指定されたパイロット・チャネルの受信を最適にするために、アレイ２２０のビーム幅Ｗを狭くすることによって、および／または方向Ｄを変えることによって、アレイ２２０を変更することができる。このような方法でアレイを操向することによって、他の基地局セクタからの他のパイロット・チャネルの信号電力を小さくできるという効果が生じる。

図３の特定の例に示すように、アクティブ・セットの選考工程４１４によって、基地局チャネル・セクタ３Ｃ，５Ｂおよび７Ａのそれぞれが、アクティブ・セット３００のメンバとしてエントリされることになる。すなわち、移動ユニットが無指向性モードであるとき、これら各基地局のパイロット・チャネルは移動ユニットにとって見通すことができるものである。しかし、基地局セクタ５Ｂの信頼性指標が最大であると判断されると、アンテナ・アレイはパターンがセクタ５Ｂの方向へと操向するように操作され、セクタ３Ｃおよび７Ａから受信される信号は、今や効果的に減衰される。

次いで、工程４２２において、プライマリを最適に受信するように設定されたアレイ２２０に対して、アクティブ・セットにおける再選考手順が実行される。詳しく説明すると、アクティブ・セットのメンバについて、それらがメンバとして残るのに適格であるか否か再び測定が行なわれる。今やアンテナが指向性モードに設定されて他のセクタ３Ｃおよび７Ａからの受信信号が減衰されていることを考えると、多くの場合、これら他のセクタはＴ_ＡＤＤ処理に合格しないであろう。したがって、セクタ３Ｃおよび７Ａは、ＰＳＭＭメッセージでＭＳＣにそのように報告され、その結果、アクティブ・リストから除外されることになる。状態４２４において、今やアクティブ・セットは少なくされて、処理は状態４２８で終了する。

このように、信頼性のあるコネクションを維持するために、もはや必要ではないパイロット・チャネルを不適当とするのに、これら追加の工程をいかに使用できるのかが理解できるであろう。この解放されたチャネル資源は、他の移動ユニットによって利用することができる。

別の実施形態においては、少なくとも最小数のメンバが常にアクティブ・セットに付随しているようにするために、図５のように追加の処理が行なわれる。

アイドル状態５００から、アクティブ・セットのメンバの数が所望のメンバの数よりも少ないか否かを確かめるために、テストが周期的に行なわれる。少なくない場合、アクティブ・セットのメンバ構成は妥当であり、処理のこの分岐は状態５２０で終了する。一方、最小数のアクティブ・セットのメンバが存在しない場合、処理は継続する。これは、アクティブ・セットにメンバが存在しない、あるいはアクティブ・メンバがただ１つしか存在しない場合に生じ得、適切な場合にハンドオフ処理を実行することができるように追加のメンバを加えることができるか否かを判断するのが望ましい。状態５２２において、追加の基地局送受信機を捉えるように、アンテナ・アレイのパラメータ（ＷまたはＤ）が調整される。これは、アンテナ・パターン２５０の方向を操作することによって、あるいはより可能性が高いがビーム幅Ｗを操作することによって行なわれる。このようにして、状態５２２においてアンテナ・パターンが、例えば１８０°のビーム幅へと広げられる。これにより、状態５２４において、この地域の他のパイロット・チャネル、すなわち両基地局５Ｂおよび７Ａのパイロット・チャネルの検出が可能になる。

このように、アンテナ・パターンの変化を強いることによって、アクティブ・セット３００に最小数のメンバも維持することができる。これは、現在のメンバには信頼性がないとみなされるときに、効率的に、すなわちアンテナ・アレイを操作することによって、追加のパイロット・チャネル信号が見えるようになることで、有利である。

図６は、利用可能な他の処理を示している。アイドル状態６００から、アクティブ・セットに信頼できるメンバが存在するか否かを判断するために、状態６１０でテストが行なわれる。存在する場合、状態６１２においてアクティブ・セットはそのままに保たれ、この分岐の処理は状態６１４で終了する。

一方、信頼性テストを満たす信号が存在しない場合、状態６２０へと進む。ここで、アレイ２２０は、加入者ユニット２００から追加の信号が見えるように操作される。例えば、アレイは現在の設定からある方向または他の方向にわずかに操向され、さらに／あるいは、アレイのビーム幅はわずかに広げられる。このように、アンテナ・パターンが、現在のプライマリ・アクティブ・セット・メンバとして利用されている特定のパイロット・チャネルを除外することなく、追加の基地局パイロット・チャネルを捉えることができるように操作される。これは、アレイの候補角度がわずかに変化させられる場合のこの一連の工程の最終的な効果であり、さらに、アクティブ・セットの現在のメンバについての信頼性が高まり、高品質の信号が受信され、これにより性能が向上する。

以上、本発明を、本発明の好ましい実施形態を参照しつつ詳細に示し説明したが、添付の特許請求の範囲に包含される本発明の技術的範囲を外れることなく、形式や詳細についてさまざまな変更が可能であることは、当業者であれば理解できるであろう。

一般的なセクタおよびセル・サイトの形態を示す。３つのセクタ間におけるセクタ・サービス範囲の重複の典型例を示し、いかに別の移動ユニット位置に対して別のアクティブ・セットの割り当てが生じるかを示す。アクティブ・セットのメンバ数を減らすために、いかに本発明が利用されるかを示す。アクティブ・セットのメンバ数を減らすために移動ユニットが指向性アンテナを使用する状況の例についてのより詳細な図である。アクティブ・セットの選考処理の詳細なフローチャートである。アクティブ・セットのメンバ数が所望の数よりも少ない場合に実行される動作のフローチャートである。アクティブ・セットにおいて信頼できるメンバ数が不十分である場合に実行される動作のフローチャートである。

符号の説明

２００リモートユニット
２２０適応アンテナ
３００アクティブ・セット

Claims

ソフト・ハンドオフ処理において用いられる無線チャネルのアクティブ・セットを管理する方法であって、
この方法は適応アンテナを有するリモートユニットで実行され、
アクティブ・セットのメンバの初期リストを決定する工程と、
適応アンテナの動作状態を変更させる工程と、
変更させた適応アンテナの動作状態で前記アクティブ・セットを再選考する工程とを備えたアクティブ・セット管理方法。
請求項１において、前記適応アンテナが指向性アンテナ・アレイであるアクティブ・セット管理方法。
請求項２において、前記適応アンテナがフェーズド・アレイであるアクティブ・セット管理方法。
請求項３において、前記適応アンテナが複数の受信機および複数の信号合成器を用いるアクティブ・セット管理方法。
請求項１において、さらに、
前記アクティブ・セットのメンバを選択するように信頼性パラメータを決定する工程と、
前記信頼性パラメータのうちの選択された１つを信頼できるコネクションを維持するのに十分であるとして指定する工程と、
アクティブ・セットの２つ以上のメンバが信頼できるコネクションであると判断されると、前記適応アンテナの動作状態を変更して受信する無線チャネル信号の数を減らす工程とを備えたアクティブ・セット管理方法。
請求項５において、前記信頼性の指標が、受信信号強度表示、相関電力、および信号対雑音比の測定値からなるグループから選択されるアクティブ・セット管理方法。
請求項１において、前記アクティブ・セットのメンバの数が所望の数よりも少ない場合に、さらに、
アクティブ・セットのメンバとなる可能性のある追加の無線信号を捉えるように前記アンテナ状態を調整する工程と、
前記アクティブ・セットのメンバを再選考する工程とを備えたアクティブ・セット管理方法。
請求項１において、前記アクティブ・セットのメンバが信頼できない場合に、さらに、
前記適応アンテナに新しい設定を選択する工程と、
前記アクティブ・セットのメンバを再選考する工程とを備えたアクティブ・セット管理方法。
請求項１において、前記アクティブ・セットのメンバが信頼できないと考えられる場合に、さらに、
追加の無線信号が検出されるように前記アンテナを操向する工程を備えたアクティブ・セット管理方法。
請求項１において、さらに、
候補のパイロット・チャネル信号が信頼できないが十分な品質であると判断された場合に、少なくとも１つの無線信号を受信するための基準が満足されないように新しいアンテナ動作状態を周期的に選択する工程を備えたアクティブ・セット管理方法。
請求項１において、アクティブ・セットのメンバがパイロット・チャネル信号であるアクティブ・セット管理方法。