JP3666416B2 - 無線通信システムの捕捉方法、無線通信システムの再捕捉向上方法および移動局 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信システムの捕捉方法、無線通信システムの再捕捉向上方法および移動局に関する。
【０００２】
【発明の背景】
１９９３年７月に発表されたＴＩＡ／ＥＩＡ、ＩＳ−９５「デュアルモード広帯域拡散スペクトラムセルラーシステムの移動局−基地局互換性規格」に記載されているように、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）セルラー方式電話通信システムを含む様々な規格で、セルラー方式電話は機能する。ＣＤＭＡは、独自の符号列を用いてチャネルを作り出す拡散スペクトル多元接続ディジタル通信技術である。ＣＤＭＡシステムでは、高レベルの干渉が存在しても信号の受信が可能であり、実際に受信を行う。信号受信の実際上の制約は、チャネルの条件に左右されるが、上述したＩＳ−９５規格に記されたシステムにおけるＣＤＭＡ受信は、静的チャネル用の信号より１８ｄＢ大きな干渉が存在しても、実行可能である。一般的にこのシステムは、低レベルの干渉と動的チャネル条件で機能する。
【０００３】
現在のＣＤＭＡシステムでは、移動局が基地局のパイロット信号を捕捉する。パイロット信号は、移動局に使用される識別用拡散符号を持つ。移動局はパイロット信号を用いて基地局との同期化を行うことにより、必要な他のあらゆるチャネルを認識できる。移動局は、いったん基地局のパイロット信号を捕捉すると、無線通信システムの適切なチャネルにより基地局と通信できる。
【０００４】
通話終了後、または通話解除時、移動局は一般に、同期チャネルを用いて基地局との再同期化を行う。信号が強い条件では、これには何の問題も生じない。しかし信号条件が低下すると、移動局はパイロット基地局との再同期化を行えないことがある。必要なのは、強信号条件下では再同期化が可能であるが、信号条件が低下すると再捕捉が可能となるシステムである。
【０００５】
【発明の概要】
本願は、移動局のための、よりロバスト(robust)な再捕捉プロセスを開示する。移動局は基地局からの信号条件の評価を行う。移動局がこの評価を行うのは、通話終了時、解除時、解除直後である。信号が強い場合、移動局は同期チャネルに直接ジャンプする。しかし信号が低下している場合、移動局は、基地局のパイロット信号を再捕捉する方が適当であると判断する。移動局はまた、完全捕捉、急速捕捉、広域捕捉のいずれを実行するかを判断するのに、信号の特性を用いる。移動局はまた、捕捉プロセスに役立てるため履歴を用いる。
【０００６】
また、本願は、無線通信システムにおける再捕捉方法を開示する。この方法は、信号状態を示す測定値の獲得と、この測定値と第１閾値との比較とからなる。測定値が第１閾値に一致するかこれを越える場合、同方法はパイロットチャネルの再捕捉を経ずに同期化チャネルとの接続を試みる。測定値が第１閾値を下回る場合には、同方法は再捕捉を実行する。この方法ではまた、測定値を第２閾値と比較して、距離が第２閾値と一致するかこれを越える場合に狭域再捕捉を試みる。
【０００７】
また、本願は、無線通信システムの再捕捉を向上させる方法を開示する。この方法は、信号強度を判断して信号強度が第１閾値と一致するかこれを越える場合にパイロットチャネルの再捕捉を経ずに同期化チャネルに接続することからなる。この方法では次に、信号強度が第１閾値と第２閾値の間にある場合、狭域再捕捉を実行する。信号強度が第２閾値であるかこれを下回る場合、この方法では完全再捕捉を行う。
【０００８】
また、本願は、無線通信システムで使用するための移動局を開示する。移動局は、信号品質を判断する信号品質インジケータを備える。再捕捉論理手段は、次に、信号品質に基づいて適切な再捕捉手順を決定する。すなわち、信号品質が第１閾値を越える場合に、パイロットチャネルの再捕捉を経ずに同期化チャネルとの接続を試み、信号品質が第１閾値を下回る場合に、パイロットチャネルの再捕捉を実行し、その後に同期化チャネルとの接続を試みる。
【０００９】
なお、本発明は、具体的には、特許請求の範囲に記載した通りの種々の特徴を有するものであって、それらの特徴および効果は、後述する実施形態から明らかにされる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、無線通信システムの一例の要素を示す。交換局(mobile switching center)１０２は基地局１０４ａ〜１０４ｋ（一つの接続のみ図示）と通信する。基地局１０４ａ〜１０４ｋ（まとめて１０４）は、セル１０８ａ〜１０８ｋ（まとめて１０８）内の移動局１０６に対してデータの送受信を行う。セル１０８は、半径が３５キロメートル以内、または可能ならばそれ以上のおおよそ六角形をした地理的範囲である。
【００１１】
移動局１０６は、基地局１０４に対してデータの送受信を行うことができる。一実施例では、移動局１０６は符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）規格にしたがってデータを送受信する。ＣＤＭＡは、無線装置へのまたは無線装置からのデータを無線信号が搬送する電話システムにより、移動中の無線通信利用者がデータを交換できる通信規格である。
【００１２】
ＣＤＭＡ規格では、セル１０８ｂに隣接する追加セル１０８ａ、１０８ｃ、１０８ｄ、１０８ｅにより、移動局１０６は通信を中断せずにセルの境界線を越えることができる。これは、隣接セルの基地局１０４ａ、１０４ｃ、１０４ｄ、１０４ｅが、移動局１０６のためにデータ送受信のタスクを引き受けるからである。交換局１０２は、複数セル範囲において移動局１０６とのすべての通信を調整する。ゆえに交換局１０２は、多数の基地局１０４と通信できる。
【００１３】
移動局１０６は、音声またはデータを送信しながら、セル１０８内で自由に移動できる。移動局１０６は、他の電話システム利用者とアクティブ通信状態になくても、この移動局１０６に向けられる通話やページングメッセージを検出するためセル１０８内の基地局１０４の送信をサーチする。
【００１４】
この種の移動局１０６の一例は、セル１０８内を歩行中に電話が掛かってくることを予想してセルラー方式電話の電源を入れておく歩行者によって使用される、セルラー方式電話である。セルラー方式電話は、基地局１０４との通信を同期化するため、ある周波数（ＣＤＭＡで使用される周知の周波数）をサーチする。セルラー方式電話は次に、ＣＤＭＡネットワーク内のアクティブ利用者であることを知らせるため、交換局１０２に登録する。
【００１５】
呼び出しを検出する際に、セルラー方式電話は、基地局１０４から送られたデータフレームをサーチして、このセルラー方式電話に向けられた電話の呼び出しやページングメッセージを検出する。この呼び出し検出モードでセルラー方式電話は、ページングメッセージデータを受信、記憶、検査し、セルラー方式電話の識別子と一致する移動局識別子がデータに含まれるかどうかを判断する。一致が検出された場合、セルラー方式電話は移動局１０４を介して交換局１０２との通話を確立する。一致が検出されなかった場合、セルラー方式電話は所定時間、アイドル状態に入り、次にアイドル状態から出て別のページングメッセージデータ送信を受信する。
【００１６】
図２に、移動局１０６のブロック線図と、移動局１０６で行われる処理を示す。プロセッサ２００は、メモリ２０５に記憶されたプログラムに従って処理を実行する。移動局１０６のパラメータも、ここで２１０と記された、メモリの別の部分に記憶される。メモリ２１０は、基地局に対するサーチから得られた情報を含む様々な条件を記憶する。
【００１７】
プロセッサ２００は、図３に示されたプロセス３００を実行する。プロセス３００は「スタート」状態３０５から始まる。状態（ステップ）３１０に進み、移動局１０６はパイロット信号を捕捉するための捕捉モードに入る。移動局１０６は、完全捕捉または狭域捕捉を用いてパイロット信号を捕捉する。完全捕捉では、既知の変数を何も用いずにパイロット信号を用いて移動局１０６を基地局１０４と同期化させる。狭域捕捉では、オフセットやタイミング情報等、パイロット信号の既知の変数を用いる。言うまでも無く、パイロット信号との最初の同期化の際に、移動局１０６は完全捕捉を用いる。移動局１０６がパイロット信号を再捕捉している場合には、狭域捕捉が用いられる。
【００１８】
移動局はサーチ要素を用いて捕捉を実行する。サーチ要素は複数のパラメータを用いて構成される。これらパラメータによりサーチ要素は、サーチを行う擬似ノイズ（ＰＮ）空間や、フェージングの許容範囲はどれくらいか、周波数エラーの許容範囲はどれくらいかを含めた、幾つかの因子の範囲を制限できる。「広域」と「狭域」の語は、これらパラメータの範囲を指し、一般的にはＰＮ空間を示す。狭域捕捉は最後の既知パイロット周囲のＰＮ空間のみを対象とするのに対して、広域捕捉は全パイロットのＰＮ空間すべてをサーチする。同様に狭域捕捉は、捕捉で多数の周波数エラーや他の因子が許容されないという状況を指す。
【００１９】
状態３１５に進み、移動局１０６はパイロット信号内の情報を用いて基地局１０４との同期化を行う。移動局１０６は、受信したパイロット信号を用いて拡散列を同期化し、局所発振器（ＬＯ）を位相整合させる。同期化の後、移動局１０６は基地局１０４と自由に通信できる。
【００２０】
状態３２０に進み、移動局１０６はページモードに入る。ページモードでは、移動局１０６は通信待ちの基地局１０４を監視する。基地局１０４は、ページモードの移動局１０６をアドレスして、呼び出しの受信を移動局１０６に知らせる等を行う。ページモードでは、出力を節約するため移動局１０６はまたアイドルモードに入る。
【００２１】
状態３２５に進み、移動局１０６は基地局１０４との通話を実施する。通話実施は、基地局１０４による受信呼び出しおよびページ、または移動局１０６が開始した発信呼び出しの結果、行われる。移動局１０６は通話プロセス中、状態３２５にある。
【００２２】
通話終了時、移動局１０６は状態３３０に進んで、基地局１０４からの信号強度を判断する。移動局１０６は、通話終了時、解除時、通話解除直後に信号強度を判断してもよい。移動局１０６が判断を行う時、信号強度は、所定値であるか、移動局１０６間で変化させてもよい。移動局１０６は信号出力を判断するため、多様なインジケータを用いる。正方向リンクシステムの適用範囲を測定する周知の基本的方法は、Ｅｃ／Ｉｏとして一般的に知られるＣＤＭＡ搬送波帯域の総干渉密度の関数として、パイロット信号の信号強度を監視することである。含まれる他のインジケータは、ビットエラー率、記号エラー率、フレームエラー率、受信機品質インジケータ（ＲＸ品質）、フィンガーロックが維持される時間を判断するか、所定閾値を越える空白／プリアンブル信号のフィンガー相関(finger correlation)を持つ、ＲＸレベルとしても知られる受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）である。移動局１０６はこれらのインジケータを用いて信号品質を判断する。
【００２３】
上記したビットエラー率は、データ送信時のエラービットの数である。ＲＸ品質は、受信信号の品質をビットエラー率に基づいて示す、ネットワークによって割り当てられた値である。ＲＸ品質の値から、移動局１０６は予測測定精度を得ることができる。移動局１０６はＲＸ品質を用いて総合的なエラー可能性を判断する。
【００２４】
移動局１０６によって使用される別の測定方法は、ＲＳＳＩである。ＲＳＳＩは、移動局１０６での信号強度に基づく既知の値を提供する。移動局１０６での信号が強いとエラーの可能性が低いことを示す。図４に、移動局１０６での信号強度に基づくＲＳＳＩのサンプル値を示す。ＲＳＳＩの各固有値は、移動局１０６受信機での信号強度（デシベル（ｄＢｍ）で測定）と相関性を持つ。
【００２５】
信号強度を判断した後、移動局１０６は状態３３５に進む。状態３３５で移動局は、信号の信頼性レベルを判断する。これは、予め設定された品質測定値の閾値を移動局１０６にプログラムしておくことにより、達成される。測定値がこの閾値と一致するか閾値を越える場合、信号品質は良好であると見なされ、移動局１０６は信号を信頼できる。しかし測定値が閾値を下回る場合、信号品質は弱いと見なされ、移動局１０６は信号の信頼性欠如を示す。
【００２６】
信号品質が良好で移動局が信号を信頼する場合、プロセス３００は「イエス」ブランチを通って状態３１５に進み、ここで移動局は基地局１０４との再同期化を行う。移動局１０６は次に、再度ページングモードに入って無線システムとの通信状態となる。
【００２７】
状態３３５において、信号品質測定値が閾値を下回り、信号の信頼性欠如を示す場合、プロセス３００は「ノー」ブランチを通って状態３４０に進む。状態３４０では、下位レベルの信頼性を持つかどうかを判断するため、信号品質測定値が第２閾値レベルと比較される。第２閾値レベルは、状態３３５で信号信頼性を判断するのに用いられた閾値レベルより低い。信号品質が第２閾値を越える場合、移動局１０６は「イエス」ブランチを状態３５０まで進む。状態３５０で移動局１０６は狭域捕捉の実行準備を行う。狭域捕捉において信号品質は、捕捉プロセスを単純化するためのオフセットやタイミング情報等の既知情報を用いるのに十分なほど高い。
【００２８】
状態３４０において、信号品質測定値が第２閾値を下回る場合、プロセス３００は「ノー」ブランチを通って状態３４５に進む。状態３４５で移動局１０６は前の信号を信頼できないため、完全捕捉の準備を行う。完全捕捉手順では、移動局１０６は既知情報を一切使用せずに基地局１０４を完全に再捕捉する。移動局１０６が状態３４５で完全捕捉か状態３５０で狭域捕捉のいずれかの準備を行った後、プロセス３００は状態３１０に進み、ここで捕捉プロセスが実行される。移動局１０６は、無線通信システムでアクティブである限り、プロセス３００を継続する。
【００２９】
移動局１０６はまた、再同期化または再捕捉の試みの結果を記録する履歴ログを作成する。履歴ログは再同期化の試みが成功したかどうかを示す。この履歴データに基づき、移動局１０６は、基地局１０４との再接続の成功率を向上させるように閾値の値を調整する。
【００３０】
当業者には、本発明の多数の変更や変形が容易に自明となるだろう。したがって、本発明は、趣旨や本質的特徴を逸脱せずに他の特定形態で具体化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態で使用される無線通信システムの一例の要素を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による移動局の特徴を示すブロック線図である。
【図３】本発明の一実施形態による再捕捉プロセスを示すフローチャートである。
【図４】移動局での信号強度に基づくＲＳＳＩのサンプル値を示す図表である。
【符号の説明】
１０２…交換局、１０４ａ〜１０４ｋ…基地局、
１０８ａ〜１０８ｋ…セル、１０６…移動局。

Claims (16)

1. 通話終了後に同期化チャネルに接続して再同期化してからページモードに移行する方法であって、前記再同期化する処理として、
   信号状態を示す測定値を得るステップと、
   前記測定値を第１閾値と比較するステップと、
   前記測定値が前記第１閾値を越える場合に、パイロットチャネルの再捕捉を経ずに同期化チャネルとの接続を試みるステップと、前記測定値が前記第１閾値を下回る場合に、パイロットチャネルの再捕捉を実行し、その後に同期チャネルとの接続を試みるステップと、を有する無線通信システムの再同期化方法。
2. 請求項１に記載の方法において、さらに、前記測定値を前記第１閾値より低い第２閾値と比較するステップと、前記測定値が前記第２閾値を越える場合に、パイロット信号の既知のタイミング情報を用いたパイロットチャネルの狭域再捕捉を試みるステップと、を有する。
3. 請求項１または２に記載の方法において、前記測定値は、信号品質を示す。
4. 請求項１または２に記載の方法において、前記測定値は、受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）である。
5. 請求項１または２に記載の方法において、前記測定値は、ビットエラー率である。
6. 請求項１または２に記載の方法において、前記測定値は、Ｅｃ／Ｉｏである。
7. 請求項１または２に記載の方法において、前記測定値は、フィンガー相関である。
8. 通話終了後に同期化チャネルに接続して再同期化してからページモードに移行する方法であって、前記再同期化する処理として、
   信号強度を判断するステップと、
   前記信号強度が第１閾値を越える場合に、パイロットチャネルの再捕捉を経ずに同期化チャネルに接続するステップと、前記信号強度が前記第１閾値と前記第１閾値より低い第２閾値の間にある場合に、パイロット信号の既知のタイミング情報を用いたパイロットチャネルの狭域再捕捉を実行し、その後に同期化チャネルとの接続を試みるステップと、前記信号強度が前記第２閾値以下である場合に、パイロット信号の既知のタイミング情報を用いないパイロットチャネルの完全再捕捉を実行し、その後に前記同期化チャネルとの接続を試みるステップと、を有する無線通信システムの再同期化向上方法。
9. 請求項８に記載の方法において、前記第１閾値と前記第２閾値は、所定値である。
10. 請求項８または９に記載の方法において、前記信号強度は信号品質測定値を用いて判断される。
11. 請求項８または９に記載の方法において、前記信号強度は移動局によって判断される。
12. 通話終了後に同期化チャネルに接続して、再同期化処理してからページモードに移行する移動局であって、
    信号品質を決定する信号品質インジケータを有し、
    前記通話終了後に、前記信号品質が第１閾値を越える場合に、パイロットチャネルの再捕捉を経ずに同期化チャネルとの接続を試みて前記再同期化処理を行い、前記通話終了後に、前記信号品質が前記１閾値を下回る場合には、パイロットチャネルの再捕捉を実行し、その後に同期化チャネルとの接続を試みて前記再同期化処理を行う再同期化論理手段と、を備えた無線通信システムで使用するための移動局。
13. 請求項１２に記載の移動局において、前記信号品質が前記１閾直より低い第２閾値を越える場合に、前記再捕捉論理手段がパイロット信号の既知のタイミング情報を用いたパイロットチャネルの狭域再捕捉を実行する。
14. 請求項１２または１３に記載の移動局において、前記信号インジケータは、測定値を用いて前記信号品質を判断する。
15. 請求項１４に記載の移動局において、前記測定値は、ＲＳＳＩである。
16. 請求項１５に記載の移動局において、前記測定値は、フィンガー相関である。

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