JP4903265B2 - 無線通信システムにおけるハンドオーバー方法及びその制御方法 - Google Patents

無線通信システムにおけるハンドオーバー方法及びその制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、無線通信システムに関するもので、より具体的には、無線通信網システムにおけるハンドオーバー方法及びその制御方法に関する。
無線通信システムでいうハンドオーバーとは、呼（call）が連結されている状態の端末（UE:user equipment）が、該当の基地局サービス地域から離れて隣接基地局サービス地域へと移動する時に、移動端末が当該隣接基地局の新しい通話チャネルに自動同調して引き続き通話状態が維持されるようにする機能のことを指す。大容量データパケット通信を主な特徴とする広帯域無線通信システムでは、限定された通信資源を考慮して既存のハンドオーバー方式とは異なるより効率的なハンドオーバー方式が要求される。
図１は、従来技術による無線通信システムにおけるハンドオーバー過程を示すフローチャートである。
中心基地局（source eNB）が指定された基準を満足したり特定イベントが発生すると、端末は測定報告メッセージを該中心基地局に伝送する（Ｓ１１０）。この中心基地局は、ハンドオーバーを行う前に端末との連結が設定されているネットワークノードを意味する。中心基地局は、端末からの測定報告メッセージを参照してハンドオーバーが必要な状況だと判断されると、ハンドオーバー決定をおろす（Ｓ１１５）。
中心基地局は、対象基地局（target eNB）にＵＥ文脈情報を含むハンドオーバー準備メッセージを伝送する（Ｓ１２０）。対象基地局とは、ハンドオーバーによって端末が移動するようになる新しいセルを管理する基地局のことを意味する。ＵＥ文脈情報は、端末が中心基地局から受信していたサービスの品質（QoS）、無線ベアラタイプなどと関連した情報が含まれる。
対象基地局は、自身の有無線資源（resource）を考慮してハンドオーバー要求を受容するか否かを決定する。ハンドオーバーを受容すると決定した場合、端末との連結のための資源を確保し（Ｓ１２５）、端末に対する新しい臨時識別子（C-RNTI）と一緒に端末に対する資源設定情報を中心基地局に伝達する（Ｓ１３０）。
中心基地局は、端末にハンドオーバー命令を送信し（Ｓ１４０）、対象基地局への使用者データの伝送を始める。端末は、対象基地局とのタイミング同期化を含む無線環境を再設定するために第１階層（Layer 1）及び第２階層（Layer 2）に関するシグナリング（signaling）を行なう（Ｓ１５０）。端末は、対象基地局からタイミング情報を受信し、以降、端末は対象基地局にハンドオーバー確認メッセージを送信する（Ｓ１６０）。対象基地局は中心基地局にハンドオーバーの成功を知らせるハンドオーバー終了メッセージを送る（Ｓ１７０）。その後、中心基地局は端末に対する全ての資源を解除する。対象基地局はコアネットワーク（MME/UPE）に端末の位置を更新するように要請する（Ｓ１８０）。すると、コアネットワークは、端末に対する経路設定を切り替え（switch）、既存に中心基地局に伝達していた使用者データを対象基地局に伝達する（Ｓ１９０）。
しかしながら、上記の従来技術によるハンドオーバー方法では、端末がハンドオーバーを行う前における中心基地局との連結設定状態やデータ送受信状態は考慮されていない。このため、ハンドオーバーを行う前における中心基地局との連結設定状態またはデータ送受信状態によってはハンドオーバー終了後に端末が余分な動作を行なわねばならず、端末電力が非効率的に使われるという問題点があった。
本発明は上記従来技術の問題点を解決するためのもので、その目的は、無線通信システムでハンドオーバーを行う際にハンドオーバー前の端末の状態を考慮できる方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、無線通信システムでハンドオーバーを行う際に端末の電力効率などを向上させる方法を提供することにある。
本発明の一様相は、無線通信システムで端末と連結された第１基地局が端末のハンドオーバーを制御する方法を開示する。第１基地局は第２基地局へのハンドオーバー決定後に、端末と第１基地局間の連結設定状態に関連した情報及びデータ送受信状態に関連した情報のうち少なくとも一つを含む状態情報を第２基地局に伝送する。第１基地局は、端末がハンドオーバー終了後に行なわねばならない動作に関連した動作情報を端末に伝送する。連結設定状態に関連した情報は、端末がハンドオーバーを行う前に上りリンク同期化状態であるかまたは非同期化状態であるかに関する情報を含むことができる。
本発明の他の様相は、無線通信システムで端末が第１セルから第２セルへのハンドオーバーを行なう方法を開示する。端末は、端末がハンドオーバー完了後に第２セルで行なわねばならない動作に関連した情報を含む動作情報を、第１セルを管理する基地局または第２セルを管理する基地局から受信する。端末は、ハンドオーバー完了後に第２セルで動作情報に応じた動作を行なう。
（項目１）
無線通信システムで端末と連結された第１基地局が前記端末のハンドオーバーを制御する方法であって、
第２基地局へのハンドオーバー決定後に、前記端末と前記第１基地局間の連結設定状態に関連した情報及びデータ送受信状態に関連した情報のうち少なくとも一つを含む状態情報を、前記第２基地局に伝送する段階と、
ハンドオーバー終了後に前記端末が行なわねばならない動作に関連した動作情報を前記端末に伝送する段階と、
を含む、ハンドオーバー制御方法。
（項目２）
前記第２基地局から前記動作情報を受信する段階をさらに含む、項目１に記載のハンドオーバー制御方法。
（項目３）
前記連結設定状態情報は、前記端末の上りリンク同期化状態に関連した情報を含む、項目１または２に記載のハンドオーバー制御方法。
（項目４）
前記データ送受信状態情報は、前記端末のデータ送信及び受信状態に関連した活性化レベル（activity level）情報を含む、項目１または２に記載のハンドオーバー制御方
法。
（項目５）
前記端末が前記第１基地局と上りリンク非同期状態である場合、前記動作情報は、前記端末がハンドオーバー終了後に前記第２基地局と上りリンク同期を獲得する手順を行なわないということを指示する情報を含む、項目３に記載のハンドオーバー制御方法。
（項目６）
前記端末が前記第１基地局と上りリンク同期状態である場合、前記動作情報は、前記端末がハンドオーバー終了後に前記第２基地局と上りリンク同期を獲得する手順を行なわないということを指示する情報を含む、項目３に記載のハンドオーバー制御方法。
（項目７）
無線通信システムで端末が第１セルから第２セルへのハンドオーバーを行なう方法であって、
前記端末がハンドオーバー完了後に前記第２セルで行なわねばならない動作に関連した情報を含む動作情報を、前記第１セルを管理する基地局または前記第２セルを管理する基地局から受信する段階と、
ハンドオーバー完了後に前記第２セルで前記動作情報による動作を行なう段階と、
を含む、ハンドオーバー方法。
（項目８）
前記動作情報は、前記端末がハンドオーバー完了後に前記第２セルで上りリンク同期を獲得するための手順を行なわねばならないか否かを指示する情報を含む、項目７に記載のハンドオーバー方法。
（項目９）
前記動作情報が、前記端末がハンドオーバー完了後に前記第２セルで上りリンク同期を獲得するための手順を行なわないということを指示する情報を含む場合、前記端末は、ハンドオーバー完了後に前記第２シールで上りリンク同期を獲得するための手順を行なわないことを特徴とする、項目８に記載のハンドオーバー方法。
（項目１０）
前記動作情報が、前記端末がハンドオーバー完了後に前記第２セルで上りリンク同期を獲得するための手順を行なうということを指示する情報を含む場合、前記端末は、ハンドオーバー完了後に前記第２セルで上りリンク同期を獲得するための手順を行なうことを特徴とする、項目８に記載のハンドオーバー方法。
従来技術による無線通信システムにおけるハンドオーバー過程を説明するためのフローチャートである。 Ｅ−ＵＭＴＳの網構造を示す図である。 Ｅ−ＵＴＲＡＮの概略的な構成図である。 端末（ＵＥ）とＥ−ＵＴＲＡＮ間の無線インターフェースプロトコルの構造を示す図で、図４Ａは制御平面プロトコル構成図、図４Ｂは使用者平面プロトコル構成図である。 端末（ＵＥ）とＥ−ＵＴＲＡＮ間の無線インターフェースプロトコルの構造を示す図で、図４Ａは制御平面プロトコル構成図、図４Ｂは使用者平面プロトコル構成図である。 Ｅ−ＵＭＴＳシステムで使用する物理チャネル構造の一例を示す図である。 本発明の一実施例によるＲＲＣ連結を説明するためのフローチャートである。 本発明の一実施例による端末のハンドオーバー手順を示す図である。
以下に添付の図面を参照しつつ説明される本発明の実施例から、本発明の構成、作用及び他の特徴が容易に理解される。以下に説明される実施例は、本発明の技術的特徴がＥ−ＵＭＴＳ（Evolved Universal Mobile Telecommunications System）に適用された例とする。
図２は、Ｅ−ＵＭＴＳの網構造を示す図である。Ｅ−ＵＭＴＳシステムは、既存ＷＣＤＭＡ ＵＭＴＳシステムから進化したシステムで、現在３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）で基礎的な標準化作業か行なわれている。Ｅ−ＵＭＴＳは、ＬＴＥ（Long Term Evolution）システムとも呼ばれる。ＵＭＴＳ及びＥ−ＵＭＴＳの技術規格（technical specification）の詳細な内容についてはそれぞれ、“3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network”のRelease 7とRelease 8を参照すれば良い。
図２を参照すると、Ｅ−ＵＴＲＡＮは、基地局（以下、‘ｅＮｏｄｅ Ｂ’または‘ｅＮＢ’と略す。）で構成され、ｅＮＢ間はＸ２インターフェースを通じて連結される。ｅＮＢは、無線インターフェースを通じて端末（User Equipment;以下、‘ＵＥ’と略す。）に連結され、Ｓ１インターフェースを通じてＥＰＣ（Evolved Packet Core）に連結される。
端末とネットワーク間の無線インターフェースプロトコル（Radio Interface Protocol）の階層は、通信システムで広く知られた開放型システム間相互接続（Open System Interconnection; OSI）基準モデルの下位３階層に基づいてＬ１（第１階層）、Ｌ２（第２階層）、Ｌ３（第３階層）に区分されることができ、そのうち、第１階層に属する物理階層は、物理チャネル（Physical Channel）を用いた情報伝送サービス（Information Transfer Service）を提供し、第３階層に位置する無線資源制御（Radio Resource Control；以下、‘ＲＲＣ’と略す。）階層は、端末とネットワーク間に無線資源を制御する役割を果たす。そのため、ＲＲＣ階層は、端末とネットワーク間にＲＲＣメッセージが互いに交換されるようにする。ＲＲＣ階層は、Ｎｏｄｅ ＢとＡＧなどネットワークノードに分散して位置しても良く、Ｎｏｄｅ ＢまたはＡＧと独立して位置しても良い。
図３は、Ｅ−ＵＴＲＡＮ（Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network）の概略的な構成図である。図３で、ハッチング（hatching）した部分は、使用者平面（user plane）の機能的エンティティを示し、ハッチングしていない部分は制御平面（control plane）の機能的エンティティを示す。
図４Ａ及び図４Ｂは、端末（ＵＥ）とＥ−ＵＴＲＡＮ間の無線インターフェースプロトコル（Radio Interface Protocol）の構造を示す図であり、図４Ａが制御平面プロトコル構成図で、図４Ｂが使用者平面プロトコル構成図である。図４Ａ及び図４Ｂの無線インターフェースプロトコルは、水平的に物理階層（Physical Layer）、データリンク階層（Data Link Layer）及びネットワーク階層（Network Layer）からなり、垂直的にはデータ情報伝送のための使用者平面（User Plane）と制御信号（Signaling）伝達のための制御平面（Control Plane）とに区分される。図４Ａ及び図４Ｂのプロトコル階層は、通信システムで広く知られた開放型システム間相互接続（Open System Interconnection; OSI）基準モデルの下位３階層に基づいてＬ１（第１階層）、Ｌ２（第２階層）、Ｌ３（第３階層）に区分されることができる。
第１階層たる物理階層は、物理チャネル（Physical Channel）を用いて上位階層に情報伝送サービス（Information Transfer Service）を提供する。物理階層は、上位にある媒体接続制御（Medium Access Control）階層とは伝送チャネル（Transport Channel）を通じて連結されており、この伝送チャネルを通じて媒体接続制御階層と物理階層間のデータが移動する。そして、互いに異なる物理階層間、すなわち、送信側と受信側の物理階層間は物理チャネルを通じてデータが移動する。Ｅ−ＵＭＴＳで物理チャネルはＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式で変調され、よって、時間（time）と周波数（frequency）を無線資源として用いる。
第２階層の媒体接続制御（Medium Access Control；以下、‘ＭＡＣ’と略す。）階層は、論理チャネル（Logical Channel）を通じて上位階層の無線リンク制御（Radio Link Control）階層にサービスを提供する。第２階層の無線リンク制御（Radio Link Control；以下、‘ＲＬＣ’と略す。）階層は、信頼性あるデータの伝送を支援する。第２階層のＰＤＣＰ階層は、ＩＰｖ４やＩＰｖ６のようなＩＰパケットを用いて転送されるデータを相対的に帯域幅の小さい無線区間で効率的に伝送するために余分な制御情報を減らすヘッダ圧縮（Header Compression）機能を行なう。
第３階層の最も下部に位置する無線資源制御（Radio Resource Control；以下、‘ＲＲＣ’と略す。）階層は、制御平面でのみ定義され、無線ベアラ（Radio Bearer;以下、‘ＲＢ’と略す。）の設定（Configuration）、再設定（Re-configuration）及び解除（Release）に関連して論理チャネル、伝送チャネル及び物理チャネルの制御を担当する。この場合、ＲＢは端末とＵＴＲＡＮ間のデータ伝達のために第２階層により提供されるサービスのことを意味する。
ネットワークで端末にデータを伝送する下りリンク伝送チャネルには、システム情報を伝送するＢＣＨ（Broadcast Channel）、ページングメッセージを伝送するＰＣＨ（Paging Channel）、その他に使用者トラフィックや制御メッセージを伝送する下りリンクＳＣＨ（Shared Channel）がある。下りリンクマルチキャストまたは放送サービスのトラフィックまたは制御メッセージは下りリンクＳＣＨを通じて伝送されても良く、または、別の下りリンクＭＣＨ（Multicast Channel）を通じて伝送されても良い。一方、端末から網へとデータを伝送する上りリンク伝送チャネルには、初期制御メッセージを伝送するＲＡＣＨ（Random Access Channel）とその他に使用者トラフィックや制御メッセージを伝送する上りリンクＳＣＨ（Shared Channel）がある。
伝送チャネルの上位にあり、伝送チャネルにマッピングされる論理チャネル（Logical Channel）には、ＢＣＣＨ（Broadcast Channel）、ＰＣＣＨ（Paging Control Channel）、ＣＣＣＨ（Common Control Channel）、ＭＣＣＨ（Multicast Control Channel）、ＭＴＣＨ（Multicast Traffic Channel）などがある。
Ｅ−ＵＭＴＳシステムでは、下りリンクでＯＦＤＭ方式を使用し、上りリンクではＳＣ−ＦＤＭＡ（Single Carrier-Frequency Division Multiple Access）方式を使用する。多重搬送波方式であるＯＦＤＭシステムは、搬送波の一部をグループ化した複数の副搬送波（subcarriers）単位に資源を割り当てるシステムで、接続方式としてＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）を使用する。
ＯＦＤＭまたはＯＦＤＭＡシステムの物理階層では、活性搬送波がグループに分離され、グループ別にそれぞれ異なる受信側に送信される。各ＵＥに割り当てられる無線資源は、２次元空間の時間−周波数領域（time-frequency region）によって定義され、連続した副搬送波の集合である。ＯＦＤＭまたはＯＦＤＭＡシステムで一つの時間−周波数領域は、時間座標と副搬送波座標によって決定される直方形となる。すなわち、一つの時間−周波数領域は、少なくとも一つの時間軸上におけるシンボルと複数の周波数軸上における副搬送波によって区画される直方形となることができる。このような時間-周波数領域は特定ＵＥの上りリンクに割り当てられたりまたは下りリンクでは特定の使用者に基地局が時間−周波数領域を伝送することができる。２次元空間でこのような時間-周波数領域を定義するためには、時間領域におけるＯＦＤＭシンボルの数と周波数領域における、基準点からのオフセット（offset）だけ離れた位置から始まる連続した副搬送波の数が与えられなければならない。
現在議論中のＥ−ＵＭＴＳシステムでは１０ｍｓの無線フレーム（radio frame）を使用し、１無線フレームは２０個のサブフレーム（subframe）で構成される。すなわち、１サブフレームは０．５ｍｓである。一つのリソースブロック（resource block）は、一つのサブフレームとそれぞれ１５ｋＨｚ帯域である副搬送波１２個とで構成される。また、１サブフレームは、複数のＯＦＤＭシンボルで構成され、複数のＯＦＤＭシンボルのうちの一部シンボル（例えば、１番目のシンボル）はＬ１／Ｌ２制御情報を伝送するために用いられることができる。
図５は、Ｅ−ＵＭＴＳシステムで使用する物理チャネル構造の一例を示す図で、１サブフレームは、Ｌ１／Ｌ２制御情報伝送領域（ハッチング部分）とデータ伝送領域（非ハッチング部分）とで構成される。
一方、ページング（Paging）は、ネットワークがある目的のために一つまたはそれ以上の端末を呼び出すということを意味する。このようなページング機能は、ネットワークが特定端末を見つけるようにする基本的な側面の他にも、必要な場合以外は端末が目覚めていないようにし、端末の電力を節約できるようにする側面もある。すなわち、端末は平素は睡眠（sleeping）状態にあり、自分にネットワークからページングが発生した場合に限って目覚めて（wake-up）、ネットワークが要求する行為をするようになるわけである。
睡眠状態の端末が自身にページングが発生したことに気付くには、周期的に目覚めて自身に宛てられたページング情報があるか否か確認しなければならない。このように端末が常に目覚めているのではなく周期的に目覚めることを不連続受信（Discontinuous Reception；以下、‘ＤＲＸ’という。）といい、ヨーロッパ式ＩＭＴ−２０００システムであるＥ−ＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunications System）システムでは、端末のページング情報受信方法としてこのようなＤＲＸ方法を使用している。以上では端末がシステムと呼を設定するための構成要素について説明した。
図６は、Ｅ−ＵＴＲＡＮシステムにおけるＲＲＣ連結のために端末（ＵＥ）とＲＮＣ（Radio Network controller）間に交換されるメッセージの伝送と信号連結を設定するためのＩＤＴ（Initial Direct Transfer）メッセージ伝送を示す。ここで、ＲＮＣは、ＲＮＳ内にある装置で、無線資源の使用及び統合（integrity）を制御する機能を果たす。ＲＮＳ（Radio Network Subsystem）は、全体通信システムまたは端末とＥ−ＵＴＲＡＮ間で呼設定手段のための無線資源の割当及び解除を提供するＥ−ＵＴＲＡＮでの接続（access）部分のみを意味する。
端末がＵＭＴＳシステムと呼を設定するためには、Ｅ−ＵＴＲＡＮとＲＲＣ連結を設定しなければならないし、ＣＮとは信号連結（Signaling Connection）を設定しなければならない。この過程を説明するために端末のＲＲＣ状態（RRC state）とＲＲＣ連結方法について詳述する。ＲＲＣ状態とは、端末のＲＲＣがＥ−ＵＴＲＡＮのＲＲＣと論理的連結（logical connection）ができているか否かを意味し、連結されている場合はＲＲＣ連結状態（RRC connected state）、連結されていない場合はＲＲＣ待機状態（RRC idle state）と呼ぶ。ＲＲＣ連結状態の端末はＲＲＣ連結（connection）が存在するから、Ｅ−ＵＴＲＡＮは該当の端末の存在をセル単位で把握でき、したがって、端末を效果的に制御することができる。一方、ＲＲＣ待機状態の端末はＥ−ＵＴＲＡＮにより把握されず、セルよりも大きい地域単位であるトラッキング領域（Tracking Area）単位にコアネットワークが管理する。すなわち、ＲＲＣ待機状態端末は、大きい地域単位に存在有無のみ把握され、音声やデータのような通常の移動通信サービスを受けるためにはＲＲＣ連結状態へと移さなければならない。次に、その過程について具体的に説明する。
使用者が最初に端末の電源をつけたとき、端末はまず適切なセルを探索した後、該当のセルでＲＲＣ待機状態に留まる。ＲＲＣ待機状態に留まっている端末は、ＲＲＣ連結が要求される場合に限ってＲＲＣ連結過程（RRC connection procedure）を通じてＥ−ＵＴＲＡＮのＲＲＣとＲＲＣ連結を設定し、ＲＲＣ連結状態に遷移する。ＲＲＣ待機状態に留まっていた端末がＲＲＣ連結を設定する必要がある場合は様々あるが、例えば、使用者の通話試行などの理由から上りリンクデータ伝送が要求されたり、または、Ｅ−ＵＴＲＡＮからページングメッセージを受信した場合にこれに対する応答メッセージを伝送する場合などが挙げられる。ＲＲＣ連結と信号連結を通じて端末は端末専用制御情報をＵＴＲＡＮまたはＣＮと交換することとなる。図６に示すように、ＲＲＣ連結のための第一の過程として、端末はＲＲＣ連結要請メッセージ（RRC Connection Request Message）をＲＮＣに伝送する。
また、ＲＲＣ連結要請メッセージに対する応答としてＲＮＣはＲＲＣ連結設定メッセージ（RRC Connection Setup Message）を端末に伝送する。端末はＲＲＣ連結設定完了メッセージ（RRC Connection Setup Complete Message）をＲＮＣに伝送する。以上の過程が成功的に終了することで端末とＲＮＣはＲＲＣ連結を設定することとなる。ＲＲＣ連結が設定された後、端末はＩＤＴメッセージを伝送して信号連結を設定するための過程を始める。
図７は、本発明の一実施例による端末のハンドオーバー過程を示す図である。図７を参照すると、端末は、一定の基準を満足するかまたは特定イベントが発生すると、測定報告メッセージを中心基地局に伝送する（Ｓ７１０）。中心基地局は、端末との無線通信端子としての役割の他に、ＲＲＣ管理機能も果たすことができる。測定報告メッセージは、端末により測定された隣接セルからの信号強度と関連した情報を含むことができる。
本発明の一実施例による上記端末のハンドオーバー過程における測定報告メッセージ伝送時に、非同期化状態にあるこの端末は、使用可能な無線資源の大きさによって、無線資源が許容する大きさ内でセルの測定結果を送信することができる。例えば、特定時点で、端末に中心基地局から割り当てられた無線資源が１００ビットで、測定報告メッセージに含まれる一つのセル情報のためには３０ビットが必要であるとしたら、端末は、３つのセルの測定結果のみを含めて送信するようになる。また、端末のハンドオーバー成功率を高める目的で、測定報告メッセージを送る時に、非同期化状態にある端末は、自身が測定したセルのうち、最も大きい信号を有するセルのみの測定結果を報告しても良い。
端末が中心基地局に測定報告メッセージを伝送するためには中心基地局と同期化状態におらなければならない。もし、非同期化状態にあると同期化過程を行なう。Ｅ−ＵＴＲＡＮシステムにおいて端末の同期化はＲＡＣＨ（Random Access Channel）を通じて行なわれる。ＲＡＣＨについて以下に説明する。
ＲＡＣＨチャネルは、上りリンク（uplink）で短い長さのデータを伝送するために使われ、ＲＲＣ連結要請メッセージ（RRC Connection Request Message）とセル更新メッセージ（Cell Update Message）、ＵＲＡ更新メッセージ（URA Update Message）などの一部ＲＲＣメッセージもＲＡＣＨを通じて伝送されることができる。
また、論理チャネルの一つであるＣＣＣＨ（Common Control Channel）、ＤＣＣＨ（Dedicated Control Channel）またはＤＴＣＨ（Dedicated Traffic Channel）は、伝送チャネルの一つであるＲＡＣＨにマッピングされることができる、また、伝送チャネルの一つであるＲＡＣＨは再び物理チャネルの一つであるＰＲＡＣＨ（Physical Random Access Channel）にマッピングされる。上りリンク物理チャネルＰＲＡＣＨは、プリアンブル部分（Preamble Part）とメッセージ部分（message Part）とに分けられる。プリアンブル部分は、メッセージ伝送に使われる適切な伝送電力を調節する電力ランピング（Power Ramping）機能と、多数の端末間の衝突（Collision）を防止する機能を果たし、中心基地局が上りリンクメッセージ伝送のための資源を割り当てることができるように上りリンクメッセージ情報またはチャネル測定情報をプリアンブルに含むことができる。メッセージ部分は、ＭＡＣから物理チャネルに伝達したＭＡＣ ＰＤＵを伝送する役割を果たす。具体的なＲＡＣＨ過程は次の通りである。
端末に含まれるＭＡＣ階層が端末の物理階層にＰＲＡＣＨ伝送を指示する。すると、端末の物理階層は、一つのアクセススロット（Access Slot）と一つのシグネチャー（Signature）を選択し、選択された結果によってＰＲＡＣＨプリアンブルを上りリンク（Uplink）で伝送する。
端末がプリアンブルを伝送すると、基地局は、下りリンク物理チャネルＡＩＣＨ（Acquisition Indicator Channel）を通じて応答信号を伝送する。プリアンブルに対する応答として伝送されるＡＩＣＨは、端末が伝送したシグネチャーとプリアンブル伝送に対する承諾または拒絶に対する情報、端末に割り当てる無線網臨時端末識別子（Temporary C-RNTI、Cell Radio Network Temporary Identifier）及びＲＲＣ連結要請メッセージの伝送と関連した制御情報を含む。ＲＲＣ連結要請メッセージ伝送と関連した制御情報は、無線資源割当情報、メッセージ大きさ、ＲＲＣ連結要請メッセージ伝送のための無線パラメータ（変調及びコーディング情報、Hybrid ARQ情報等）、タイミング情報を含む。
ランダムアクセス応答メッセージの受信のためのシグナリング情報は、Ｌ１／Ｌ２制御チャネルを通じて知らせる。このシグナリング情報は、ランダムアクセス応答メッセージの伝送を指示するＲＡ−ＲＮＴＩ（Random Access Radio Network Temporary Identifier）とランダムアクセス応答メッセージ伝送と関連した伝送パラメータとを含む。
中心基地局は、端末からの測定報告メッセージを参照してハンドオーバーが必要な状況だと判断されるとハンドオーバー決定をおろす（Ｓ７１５）。システムによっては、端末が自らハンドオーバー決定をおろしそれを中心基地局に通報することも可能である。中心基地局がハンドオーバー決定をおろすと、対象基地局（target NB）にハンドオーバー準備メッセージを伝送する（Ｓ７２０）。ハンドオーバー準備メッセージは、端末文脈情報及び状態情報を含む。状態情報は、端末と中心基地局間の連結設定状態と関連した情報及びデータ送受信状態と関連した情報のうち少なくとも一つを含む。状態情報は、端末文脈情報に含まれる形態で構成されることができる。他の実施例として、状態情報は、ハンドオーバーメッセージに含まれずに、別のメッセージ形態として対象基地局に伝達されても良い。
連結設定状態と関連した情報は、例えば、端末が中心基地局と上りリンク同期化状態であるかまたは非同期化状態であるかを指示する情報を含む。上りリンク同期化状態について説明すると、下記の通りである。
前述したように、Ｅ−ＵＴＲＡＮシステムにおける物理チャネルにＯＦＤＭＡ方式を使用する。
ＯＦＤＭＡ方式は、周波数帯域を一定の大きさの帯域に分け、それぞれの帯域を多数の端末に割り当てる方式のことをいう。この場合、各周波数帯域で伝送されるデータが他の帯域で伝送されるデータの干渉を受けることからデータ受信が正しく行なわれない場合を防ぐために、ＯＦＤＭでは各端末間の伝送時間の同期化が重要とされる。すなわち、ある特定時間区間に端末１と端末２が伝送するようにスケジューリングされた時、端末１の伝送が基地局に到着する時間と端末２の伝送が基地局に到着する時間は一致しなければならない。これら端末の伝送が到着する時間に小さいずれでもあれば、端末１と端末２のデータは基地局で正しく復旧されることができなくなる。
したがって、Ｅ−ＵＴＲＡＮシステムでは各端末の上りリンクチャネル伝送の同期化が必須である。そのために様々な方法が用いられている。その一つの方式はＲＡＣＨを使用することである。基地局と上りリンクチャネルの同期化を維持できない端末は、ＲＡＣＨにあらかじめ定められたビットストリーム、すなわち、シグネチャー（signature）を伝送し、基地局は、シグネチャーを検出し、検出した信号に基づいて端末の伝送が上りリンクチャネルで同期化するためにどれくらい遅らせねばならないかあるいは早めねばならないかを計算し、この結果を端末に知らせる。この値に基づいて端末は自身の伝送時間を調整した後、上りリンク同期化を行なう。
端末のデータ送受信状態と関連した情報は、端末のデータ送信及び受信状態と関連した活性化状態または活性化レベル（activity level）情報を含む。例えば、端末のデータ送受信がどれだけの時間なかったか、あるいは端末のデータの送受信活動の程度を表示するレベル情報が含まれることができる。または、現在のＤＲＸレベルを含むことができる。または、伝送活性化レベル情報は、端末がどれくらい頻繁に伝送を行なうか、どれだけの時間データの送受信がなかったか、または、最後の送受信時間に関する情報を含むことができる。
データ送受信状態情報は、中心基地局と端末とのデータ伝送レートの最大値、最低値または平均値と、中心基地局と端末とのデータの伝送間隔の最大値、最小値または平均値などを含むことができる。また、データ送受信状態情報は、中心基地局と、端末とのデータの伝送の活動量（Duty Cycle or Duty factor）の最大値、最小値または平均値などを含むことができる。これらは一定の期間にどれくらい頻繁にデータの送受信が行なわれるかを知らせる値である。
連結設定状態と関連した情報は、中心基地局と端末とのＲＲＣ連結状態または端末の上りリンク方向への同期化状態の管理に必要な情報を含む。すなわち、端末のＲＲＣ状態または同期化状態を調整するのに必要な情報である。また、連結設定状態と関連した情報は、対象基地局と端末とのＲＲＣ連結状態または端末の上りリンク方向への同期化状態の遷移がいつ起きなければならないかあるいは状況によっていつ起きれば良いかを知らせる情報を含むことができる。
データ送受信状態情報は、中心基地局がどれだけの時間端末へデータを伝送しなかったか、または、端末からどれだけの時間データを受信しなかったかに関する情報を含む。または、データ送受信状態情報は、端末への最後のデータ伝送あるいは端末からの最後のデータ受信がいつであるかに関する情報を含むことができる。
データ送受信状態情報は、端末に設定された不連続受信状態設定値（DRX parameter: Discontinuous Reception Parameter）に関する情報、端末が最後に使用した不連続受信状態設定値、端末に設定された複数個の不連続受信状態設定値をさらに含むことができる。不連続受信状態設定値は、端末が周期的に下りリンクチャネルを受信する間隔（Period）、または、端末の不連続受信レベル（DRX level）あるいは不連続受信レベルで端末が留まった時間に関する情報などを含む。
再び図６を参照すると、中心基地局からハンドオーバー準備メッセージを受信した対象基地局は、自身の有無線資源を考慮してハンドオーバー要求に対する受容可否を決定し、受容可能な場合には端末との連結のための資源を確保する（Ｓ７２５）。中心基地局は、端末に対する新しい臨時端末識別子（Ｃ−ＲＮＴＩ）と一緒に端末に対する資源設定情報及び端末が対象基地局の新しいセルで使用すべき情報を含む端末文脈確認メッセージを、中心基地局に伝達する（Ｓ７３０）。
端末文脈確認メッセージは、端末がハンドオーバー終了後に新しいセルで行なわねばならない動作（actions）に関連した動作情報を含むことができる。例えば、端末文脈確認メッセージは、端末がハンドオーバー終了後に新しいセルで上りリンク同期化過程を行なわねばならないかまたは行なわなくても良いかに関する情報を含むことができる。すなわち、端末がハンドオーバー前に中心基地局と上りリンク非同期状態にある場合は、ハンドオーバー終了後に対象基地局の新しいセルにおいても上りリンク同期化過程を行なう必要がない。したがって、対象基地局は中心基地局に端末がハンドオーバー完了後に上りリンク同期化過程を行なう必要がないということを知らせる。上りリンク同期化過程はＲＡＣＨを通じて行なわれるので、端末文脈確認メッセージは、端末がハンドオーバー完了後に新しいセルでＲＡＣＨ過程を行なわねばならないか、あるいは、行なわなくても良いかに関する情報を含むことができる。または、端末が中心基地局と同期化関連タイマー区間内にあって同期状態であるときに、端末が対象基地局に送信するデータがある場合は当該データをＲＡＣＨ過程を通じて送らなければならず、よって、端末文脈確認メッセージはそれに関する情報を表す情報として役割をする。
端末文脈確認メッセージは、端末がハンドオーバー完了後に対象基地局にハンドオーバー確認メッセージを伝送しなければならないか、または、伝送しなくても良いかに関する情報を含むことができる。端末はハンドオーバーを行なうと中心基地局や対象基地局にハンドオーバー確認メッセージを伝送しなければならないが、端末がハンドオーバー確認メッセージを伝送すべきか否かについての情報によってどちらの方に伝送するかを決定できる。端末文脈確認メッセージは、端末が新しいセルで適用しなければならない不連続受信状態設定値に関する情報をさらに含むことができる。また、端末文脈確認メッセージは、端末が新しいセルで行なわねばならない測定（measurement）関連パラメータをさらに含むことができる。すなわち、端末がハンドオーバー前に上りリンク非同期化状態であったことから対象基地局と同期化過程を行なわない場合には、既存の同期化過程を通じて受け取るべき測定関連パラメータを端末文脈確認情報を通じて受け取ることができる。
中心基地局は端末に端末文脈確認メッセージの少なくとも一部を含むハンドオーバー命令メッセージを伝送し（Ｓ７４０）、対象基地局に使用者データの伝送を始める。このハンドオーバー命令メッセージは、ハンドオーバー完了後に端末が新しいセルで行なわねばならない動作と関連した動作情報を含む。端末がハンドオーバー完了後に新しいセルで特定動作を行なわねばならないかまたは行なわなくて済むかは、中心基地局または対象基地局により決定されることができる。
端末は、ハンドオーバー完了後に新しいセルでハンドオーバー命令メッセージに含まれた動作情報に基づく動作を行なう。例えば、動作情報がハンドオーバー完了後に対象基地局でハンドオーバー確認メッセージを伝送することまたは伝送しないことを指示すると、端末はその指示にしたがって新しいセルに移動した後に対象基地局にハンドオーバー確認メッセージを伝送するか伝送しない。
他の例として、動作情報が、ハンドオーバー完了後に端末が上りリンク同期化過程（またはＲＡＣＨ過程）を行なうことまたは行なわないことを指示する場合、端末はその指示にしたがって新しいセルに移動した後に上りリンク同期化過程（またはＲＡＣＨ過程）を行なうか行なわない。
本発明の一実施例で提案する上記行なうべき過程には、ハンドオーバー命令が指示する場合、端末は新しいセルに移動する前に、現在使用中のセルに、ハンドオーバー確認メッセージを伝送することを含む。または、ハンドオーバー命令が指示する場合、端末は新しいセルに移動する前に、現在使用中のセルに、ハンドオーバー確認メッセージを伝送しないことを含む。
端末がハンドオーバー完了後に新しいセルで上りリンク同期化過程を行なう場合、端末は、対象基地局とのタイミング同期化を含む無線環境を再設定するために第１階層（Layer 1）及び第２階層（Layer 2）に関するシグナリングを行なう（Ｓ７５０）。動作情報が、新しいセルから対象基地局にハンドオーバー確認メッセージを伝送することを指示した場合、端末は、ハンドオーバー完了後に対象基地局にハンドオーバー確認メッセージを伝送する（Ｓ７６０）。対象基地局は、コアネットワーク（ＭＭＥ／ＵＰＥ）に端末の位置を更新するように要請する（Ｓ７８０）。
コアネットワークは、以降に端末に対する経路設定を切り替え（switch）、既存に中心基地局に伝達していた使用者データを対象基地局に伝達する（Ｓ７９０）。
一方、動作情報が、端末がハンドオーバー完了後に新しいセルで上りリンク同期化過程を行なわないということを指示する場合には、新しいセルで上りリンク同期化過程を行なう必要がない（Ｓ７５０不移行）。また、動作情報が、端末がハンドオーバー完了後に対象基地局にハンドオーバー確認メッセージを伝送しないということを指示する場合、端末はハンドオーバー確認メッセージを対象基地局に送信する必要がない（Ｓ７６０不移行）。
対象基地局は、中心基地局にハンドオーバーの成功を知らせるハンドオーバー終了メッセージを伝送する（Ｓ７７０）。すると、中心基地局は、端末に対する資源を全て解除する。対象基地局は、コアネットワーク（ＭＭＥ／ＵＰＥ）に端末の位置を更新するように要請する（Ｓ７８０）。その後、コアネットワークは、端末に対する経路設定を切り替え、既存に中心基地局に送っていた使用者データを対象基地局に送る（Ｓ７９０）。
本発明の一実施例によるハンドオーバー過程では、端末が対象基地局の新しいセルに移動すると、この端末が中心基地局で使用していたパラメータを引き続き使用することができる。このようなパラメータには、不連続受信（ＤＲＸ）設定値、同期化関連タイマー、非同期化遷移タイマー、周期的なセルアップデート伝送プロシージャー用タイマー、周期的測定報告メッセージ伝送タイマーなどがある。
不連続受信設定値は、端末が不連続受信を行なうために使用する。同期化関連タイマー（Synchronization timer）設定値は、端末が周期的に同期化過程を行なうために必要なタイマー値などに関する情報である。非同期化遷移タイマー（Non-synchronized state transition timer）設定値は、端末が同期化過程を行なった後、どれくらいの時間後に非同期状態に遷移するかを設定するのに関連した値である。上記周期的なセルアップデート伝送プロシージャー用タイマー（Periodic Cell Update Timer）設定値は、端末がどれくらいの時間間隔でセルアップデートを行わねばならないかに関する設定値である。周期的測定報告メッセージ伝送タイマー（Periodic Measurement Report Timer）設定値は、端末がどれくらいの時間間隔で測定報告メッセージを伝送しなければならないかに関する設定値である。
すなわち、端末が既存のセルでＤＲＸ周期が１秒だったし、ハンドオーバー直前に端末がＤＲＸ周期の０．５秒を送ったとすれば、端末は、新しいセルで、ＤＲＸの残りの値、すなわち、残り０．５秒間ＤＲＸを行なう。
本発明の一実施例において、中心基地局が対象基地局に端末に対する状態情報を伝送し、対象基地局はこれを用いて端末がハンドオーバー完了後に新しいセルで行なう動作を決定し、中心基地局を介して端末に伝達する。すなわち、新しいセルで同期化過程などを行うか否かを対象基地局が判定し、中心基地局は、単純にこれに関連した情報を単に端末と対象基地局との間に中継する役割を果たす。
他の実施例として、中心基地局が、ハンドオーバー後に新しいセルで端末が行なわねばならない動作を決定し、これを端末に伝達できる。例えば、端末の上りリンク同期化過程（ＲＡＣＨ過程）、ハンドオーバー確認メッセージ送信などに関する決定を中心基地局で行い、端末にハンドオーバー命令を通じて伝送することができる。
以上では本発明について具体的な実施例に挙げて説明してきたが、当該技術分野における通常の知識を持つ者は、本発明の技術的思想及び領域を逸脱しない範囲内で本発明を様々に修正及び変形して実施できるということを理解する。したがって、本発明は、本発明の精神及び必須特徴を逸脱しない範囲で他の特定の形態に具体化できることは当業者にとっては自明である。したがって、上記の詳細な説明は、あらゆる面において制約的に解釈されてはいけなく、例示的なものとして考慮されなければならない。本発明の範囲は、添付した特許請求の範囲の合理的解釈により決定すべきであり、本発明の等価的範囲内における変更はいずれも本発明の範囲に含まれる。
本発明は、移動通信システムまたは無線インターネットシステムのような無線通信システムに適用されることができる。

Claims (16)

  1. 移動通信システム内のソース基地局においてハンドオーバー手順を実行する方法であって、
    前記方法は、
    ターゲット基地局へのハンドオーバーを決定した後に、第１メッセージを前記ターゲット基地局に伝送することであって、前記第１メッセージは、ハンドオーバーの前にユーザ機器（ＵＥ）がデータを伝送または受信しなかった時間に関する情報を含む、ことと、
    前記ターゲット基地局から前記第１メッセージに対する応答として第２メッセージを受信することであって、前記第２メッセージは、ＵＥ識別子および資源設定情報を含む、ことと、
    前記第２メッセージを受信した後に、ハンドオーバー命令メッセージを前記ＵＥに伝送することと
    を含む、方法。
  2. 前記ＵＥ識別子は、Ｃ−ＲＮＴＩ（Ｃｅｌｌ Ｒａｄｉｏ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｔｅｍｐｏｒａｒｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）を含む、請求項１に記載の方法。
  3. 前記第１メッセージは、前記ＵＥと前記ソース基地局との間の連結設定状態に関連する情報をさらに含む、請求項１に記載の方法。
  4. 前記連結設定状態に関連する情報は、前記ＵＥの上りリンク同期化状態に関連する情報を含む、請求項３に記載の方法。
  5. 移動通信システム内の基地局であって、前記基地局は、ハンドオーバー手順を実行するように構成され、
    前記基地局は、
    無線資源制御（ＲＲＣ）階層と、
    無線リンク制御（ＲＬＣ）階層と、
    媒体接続制御（ＭＡＣ）階層と、
    物理（ＰＨＹ）階層と
    を備え、
    前記基地局は、
    ターゲット基地局へのハンドオーバーを決定した後に、第１メッセージを前記ターゲット基地局に伝送することであって、前記第１メッセージは、ハンドオーバーの前にユーザ機器（ＵＥ）がデータを伝送または受信しなかった時間に関する情報を含む、ことと、
    前記ターゲット基地局から前記第１メッセージに対する応答として第２メッセージを受信することであって、前記第２メッセージは、ＵＥ識別子および資源設定情報を含む、ことと、
    前記第２メッセージを受信した後に、ハンドオーバー命令メッセージを前記ＵＥに伝送することと
    を実行するように構成される、基地局。
  6. 前記ＵＥ識別子は、Ｃ−ＲＮＴＩ（Ｃｅｌｌ Ｒａｄｉｏ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｔｅｍｐｏｒａｒｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）を含む、請求項５に記載の基地局。
  7. 前記第１メッセージは、前記ＵＥと前記基地局との間の連結設定状態に関連する情報をさらに含む、請求項５に記載の基地局。
  8. 前記連結設定状態に関連する情報は、前記ＵＥの上りリンク同期化状態に関連する情報を含む、請求項７に記載の基地局。
  9. 移動通信システム内のターゲット基地局においてハンドオーバー手順を実行する方法であって、
    前記方法は、
    前記ターゲット基地局へのハンドオーバーが決定された後に、ソース基地局から第１メッセージを受信することであって、前記第１メッセージは、ハンドオーバーの前にユーザ機器（ＵＥ）がデータを伝送または受信しなかった時間に関する情報を含む、ことと、
    前記第１メッセージに対する応答として第２メッセージを前記ソース基地局に伝送することであって、前記第２メッセージは、ＵＥ識別子および資源設定情報を含む、ことと、
    前記資源設定情報に従って前記ＵＥからランダムアクセスプリアンブルを受信することと
    を含む、方法。
  10. 前記ＵＥ識別子は、Ｃ−ＲＮＴＩ（Ｃｅｌｌ Ｒａｄｉｏ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｔｅｍｐｏｒａｒｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）を含む、請求項９に記載の方法。
  11. 前記第１メッセージは、前記ＵＥと前記基地局との間の連結設定状態に関連する情報をさらに含む、請求項９に記載の方法。
  12. 前記連結設定状態に関連する情報は、前記ＵＥの上りリンク同期化状態に関連する情報を含む、請求項１１に記載の方法。
  13. 移動通信システム内の基地局であって、前記基地局は、ハンドオーバー手順を実行するように構成され、
    前記基地局は、
    無線資源制御（ＲＲＣ）階層と、
    無線リンク制御（ＲＬＣ）階層と、
    媒体接続制御（ＭＡＣ）階層と、
    物理（ＰＨＹ）階層と
    を備え、
    前記基地局は、
    前記基地局へのハンドオーバーが決定された後に、ソース基地局から第１メッセージを受信することであって、前記第１メッセージは、ハンドオーバーの前にユーザ機器（ＵＥ）がデータを伝送または受信しなかった時間に関する情報を含む、ことと、
    前記第１メッセージに対する応答として第２メッセージを前記ソース基地局に伝送することであって、前記第２メッセージは、ＵＥ識別子および資源設定情報を含む、ことと、
    前記資源設定情報に従って前記ＵＥからランダムアクセスプリアンブルを受信することと
    を実行するように構成される、基地局。
  14. 前記ＵＥ識別子は、Ｃ−ＲＮＴＩ（Ｃｅｌｌ Ｒａｄｉｏ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｔｅｍｐｏｒａｒｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）を含む、請求項１３に記載の基地局。
  15. 前記第１メッセージは、前記ＵＥと前記基地局との間の連結設定状態に関連する情報をさらに含む、請求項１３に記載の基地局。
  16. 前記連結設定状態に関連する情報は、前記ＵＥの上りリンク同期化状態に関連する情報を含む、請求項１５に記載の基地局。
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