JPH10501392A - 移動通信システムにおけるハンドオーバー方法 - Google Patents

移動通信システムにおけるハンドオーバー方法

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JPH10501392A
JPH10501392A JP8501691A JP50169196A JPH10501392A JP H10501392 A JPH10501392 A JP H10501392A JP 8501691 A JP8501691 A JP 8501691A JP 50169196 A JP50169196 A JP 50169196A JP H10501392 A JPH10501392 A JP H10501392A
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トミ ヴァーラ
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ノキア テレコミュニカシオンス オサケ ユキチュア
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、移動ステーションが、サービスセルの隣接セルのダウンリンク信号(BTS DOWNLINK)のレベルを測定し(51)、そしてその測定結果を固定ネットワークへ送信し、該固定ネットワークは、サービスセルにおいて移動ステーションのアップリンク信号の受信レベル(MS UPLINK)を測定する(52)ような移動通信システムにおけるハンドオーバー方法に係る。移動通信システムの少なくとも幾つかのセルは、2つ以上のセルのチェーンとして指定される。固定ネットワークは、移動ステーションのアップリンク信号の受信レベルがサービスセルにおいて所定のスレッシュホールドレベル(LRD)より急激に低下する(53)のに応答して、1つ以上の最新の信号レベル(BTSDOWNLINK)測定値に基づいてチェーン連結セルへのハンドオーバーを実行する(55、56)。

Description

【発明の詳細な説明】 移動通信システムにおけるハンドオーバー方法発明の分野 本発明は、移動ステーションが、サービスしているセルのダウンリンク信号の 受信レベル及び好ましくはその質と、その隣接セルのダウンリンク信号のレベル とを測定し、そしてその測定結果を固定ネットワークへ送信し、該固定ネットワ ークは、サービスしているセルにおける移動ステーションのアップリンク信号の 受信レベルを測定し、そしてその測定された信号レベルをネットワークの安定性 確保のために処理例えば平均化したものを用いることによってハンドオーバーの 必要性を判断すると共に、ハンドオーバーのためのターゲットセルとして隣接セ ルを選択する移動通信システムに係る。先行技術の説明 近代的な移動通信システムの特徴は、移動ステーションが移動通信システム内 で1つのセルから別のセルへと自由にローミングしそして接続することである。 移動ステーションが進行中通話をもたない場合には、セルの交差(クロスオーバ ー)が新たなセルへの登録を生じるだけである。移動ステーションMSがセルの 交差中に通話を取り扱っている場合には、その通話をできるだけ妨げない方法で 通話も新たなセルへ切り換えねばならない。進行中通話の間のセル交差プロセス をハンドオーバーと称する。又、ハンドオーバーは、セル内でも1つのトラフィ ックチャンネルから別のトラフィックチャンネルへと行われる。移動通信システ ムがハンドオーバーの必要性を検出しそしてハンドオーバーのための適当なター ゲットセルを選択できるようにするためには、隣接セルの接続の質及び電界強度 レベルを決定するための種々の測定が必要となる。サービスしているセルからそ の隣接セルへのハンドオーバーは、例えば、(1)移動ステーション/ベースス テーションの測定結果が、現在のサービスセルの信号レベル及び/又は質が低く 且つ隣接セルにおいて良好な信号レベルが得られることを指示するとき、或いは (2)隣接セルがより低い送信電力レベルで通信を行えるときに生じる。後者の ケースは、移動ステーションがセルとセルとの間の境界領域にある場合である。 移動通信ネットワークの安定性を確保するために、測定結果と、ハンドオーバ ーに使用されるパラメータは、時間周期にわたり平均化される。その結果、ハン ドオーバーは、瞬間的な干渉やフェージングによる測定結果の歪みに対してほと んど不感にされる。 この種の移動通信ネットワークに生じる問題は、セルのサイズに対し高速度で 移動する移動ステーションに関連している。移動ステーションがセル内を高速度 で移動し、そしてサービスセルからの信号を遮る障害物の後方に入ると、移動ス テーションにより受信されるサービスセルの電界強度が急激に低下するが、移動 通信ネットワークは、通話を維持するに充分なほど高速で反応することができな い。従って、通話が遮断する。ある移動通信システムは、移動ステーションへの 接続が遮断しても、固定ネットワークに接続された通話をある時間中は保持する いわゆる通話再確立手順を使用する。移動ステーションがセルを通してこの時間 中に固定無線ネットワークへの接続を再確立できる場合には、通話を速やかに続 けることができる。しかしながら、これは良好な解決策ではない。というのは、 最初に無線接続が切れ、その後、新たな接続の前にその通話を確立できねばなら ないからである。高速で移動する移動ステーション及び低速なハンドオーバーに 係る問題は、マイクロセルネットワークにおいて特に顕著なものとなる。発明の要旨 本発明の目的は、通話中の電界強度の急激な変化を取り扱うことのできる安定 な移動通信システムを提供することである。 これは、冒頭で述べた形式の移動通信システムにおいて、移動通信システムの セルが2つ以上のセルのチェーンとして指定され、固定ネットワークは、移動ス テーションのアップリンク信号の受信レベルがサービスセルにおいて所定のスレ ッシュホールドより急激に低下するのに応答して、そのサービスセルのチェーン 連結セルへの高速ハンドオーバーを実行することを特徴とする移動通信システム によって達成される。 又、本発明は、移動通信システムのセルを2つ以上のセルのチェーンとして指 定し、移動ステーションのアップリンク信号のレベルをサービスセルにおいて測 定し、移動ステーションにおいてサービスセルの隣接セルのダウンリンク信号の 受信レベルを測定し、移動ステーションのアップリンク信号の受信レベルがサー ビスセルにおいて所定のスレッシュホールドレベルより急激に低下するのに応答 して、そのサービスセルのチェーン連結セルへの高速ハンドオーバーを実行する ことを特徴とするハンドオーバー方法にも係る。 本発明の基本的な考え方は、電界強度が急激に低下することによりハンドオー バーを実行するところの隣接セル(1つ又は複数)を前もって指定することであ る。この手順を以下「セルのチェーン連結」と称し、そしてこのように決定され た隣接セルを「セルのチェーン連結された隣接セル」と称する。固定ネットワー クは、移動ステーションがサービスセルのベースステーションへ送信するアップ リンク信号のレベル、即ち電界強度を監視する。ベースステーションで受け取っ た電界強度が所定のスレッシュホールドレベルより急激に低下するときに、固定 ネットワークは、サービスセルのチェーン連結セルへのハンドオーバーを実行す る。ハンドオーバーの判断を充分高速に行うために、判断は、アップリンク信号 の瞬間的な電界強度に基づいて行われ、換言すれば、最新の又は幾つかの最新の 測定結果に基づいて行われる。サービスセルが多数のチェーン連結セルを有する 場合には、本発明の好ましい実施形態におけるハンドオーバーは、移動ステーシ ョンにより行われた幾つかの最新の測定に基づき最も高い電界強度を有するチェ ーン連結セルへと行われる。移動通信システムがマイクロセル及びそれに重畳す るマクロセルで構成される本発明の実施形態においては、チェーン連結されたマ イクロセルへのハンドオーバーが失敗するか、又はチェーン連結されたセルのダ ウンリンク信号の電界強度が低過ぎるためにハンドオーバーが不可能である場合 に、サービスしているマイクロセルからマクロセルへ通話がハンドオーバーされ る。 他の場合には、移動通信システムは、平均測定値に基づく通常の安定であるが 低速のハンドオーバー戦略を使用する。この通常のハンドオーバー戦略は、電界 強度の急激な低下を検出しない。というのは、低い電界強度は、充分な数の個々 の測定中に継続した後の測定結果を平均値で示すに過ぎないからである。本発明 の解決策は、通常のハンドオーバー戦略と共に、アップリンク信号の平均でない 瞬時の電界強度に基づく高速ハンドオーバー手順を使用し、そして通常の状態で 安定に機能するが、困難な自然の障害物やビルを含むことが知られている所定の セルの電界強度の急激な低下に対しても制御された仕方で迅速に応答することの できる移動通信ネットワークを提供する。図面の簡単な説明 以下、添付図面を参照し、本発明の実施形態を詳細に説明する。 図1は、本発明を適用できる移動通信システムの一部分を示す図である。 図2は、ハイアラーキ式に且つ地理的に重畳するマイクロセルネットワーク及 びマクロセルネットワークを有する移動通信システムを示す図である。 図3は、本発明によるセルのチェーン連結を示す図である。 図4は、サービスセルにおける移動ステーションのアップリンク信号の受信レ ベルを時間の関数として示すグラフである。 図5は、本発明による高速ハンドオーバーを説明するブロック図である。好ましい実施形態の詳細な説明 本発明は、パン・ヨーロピアン移動通信システムGSM、DCS1800(デ ジタル通信システム)、PCN(パーソナル通信ネットワーク)、UMC(万国 移動通信)、UMTS(万国移動テレコミュニケーションシステム)、FPLM TS(将来の公衆地上移動テレコミュニケーションシステム)、等々のセルラー 又はトランク式移動通信システムに適用することができる。 図1は、GSM型の移動通信システムを一例として示している。GSM(移動 通信用のグローバルなシステム)は、万国標準となりつつあるパン・ヨーロピア ン移動通信システムである。図1は、GSMシステムの基本要素を非常に簡単に 示すもので、システムを詳細に示していない。GSMシステムの詳細な説明につ いては、GSM推奨勧告、及び「移動通信用のGSMシステム(The GSM System for Mobile Communications)」、M.モウリ&M.ポーテット、パライゼウ、フ ランス、1992年、ISBN:2−9507190−0−7を参照されたい。 GSMシステムは、セルラー無線システムである。移動サービス交換センター MSCは、入呼び及び出呼びの接続を取り扱う。これは、公衆交換電話ネットワ ーク(PSTN)の交換機と同様に機能する。又、これに加えて、移動通信のみ の特徴である機能、例えば、ネットワークの加入者レジスタと協働する加入者位 置管理も実行する。加入者レジスタとして、GSMシステムは、少なくとも、図 1には示されていないホーム位置レジスタHLR及びビジター位置レジスタVL Rを備えている。加入者の位置についての更に詳細な情報、通常は、位置エリア の精度は、ビジター位置レジスタに記憶され、通常は、各移動サービス交換セン ターMSC後とに1つのVLRがあり、一方、HLRは、移動ステーションMS がどのVLRエリアに訪れているかを知る。移動ステーションMSは、ベースス テーションシステムによりセンターMSCに接続される。ベースステーションシ ステムは、ベースステーションコントローラBSCと、ベースステーションBT Sより成り、ベースステーションは、移動ステーションMSが無線リンクを経て 固定ネットワークと通信するために使用する固定のトランシーバでもある。多数 のベースステーションBTSを制御するのに1つのベースステーションコントロ ーラが使用される。BSCの役割は、とりわけ、ハンドオーバーを含み、ハンド オーバーは、ベースステーション内で行われるか、又は同じBSCにより制御さ れる2つのベースステーション間で行われる。図1は、明瞭化のために、9個の ベースステーションBTS1−BTS9のみがベースステーションコントローラ BSCに接続され、その無線有効到達領域においてベースステーションが対応す る無線セルC1−C9を形成するようなベースステーションシステムを示してい る。 近代的な移動通信システムにおいては、低電力のハンドヘルド型移動ステーシ ョンと、高い出力電力をもつ乗物搭載の移動ステーションが並列に使用される。 このため、ある移動通信システムにおいては、大きなマクロセルと小さなマイク ロセルの2つの形式のセルが地理的に少なくとも部分的に互いに重畳して使用さ れている。図2は、ハイアラーキ式に且つ地理的に重畳したマイクロセル及びマ クロセルネットワークをもつ移動通信システムを示している。マイクロセルC1 −C6は、ハンドヘルド型移動ステーションのような送信電力が比較的低く且つ 比較的動きの少ない移動ステーションMSによって主として使用されるマイクロ セルネットワークに属する。マクロセルネットワークのマクロセルCMは、マイ クロセルネットワークのマイクロセルC1−C6に地理的に少なくとも部分的に 重畳する。マクロセルは、乗物搭載の無線ステーションのような送信電力が高く 且つ比較的高速で移動する移動ステーションにより主として使用される。移動ス テーションMSは、システム特有の交差及びハンドオーバー手順に基づき、マイ クロセル間、マクロセル間、マクロセルからマイクロセルへ及びその反対に移動 する。マイクロセルは通常は非常に小さいので、高速で移動する移動ステーショ ン及びそれに伴う電界強度の急激な変化は、特に、これらネットワークにおいて 一般的である。 進行中通話の間のハンドオーバーの判断は、ベースステーションコントローラ BSCにより、各セルに指定された種々のハンドオーバーパラメータと、移動ス テーションMS及びベースステーションBTSにより報告される測定結果とに基 づいて行われる。ハンドオーバーは、通常は、無線経路の基準に基づいて行われ るが、例えば、負荷の分担のような他の理由で行うこともできる。 例えば、GSMの技術的な推奨勧告によれば、移動ステーションMSは、サー ビスセルのダウンリンク信号のレベル及び質と、サービスセルの隣接セルのダウ ンリンク信号のレベルとを監視(測定)する。ベースステーションBTSは、こ のベースステーションがサービスする各移動ステーションMSから受け取ったア ップリンク信号のレベル及び質を監視(測定)する。全ての測定結果は、ベース ステーションコントローラに送信される。或いは又、ハンドオーバーについての 全ての判断は、移動サービス交換センターMSCにおいて行うこともでき、個の ような場合には、全ての測定結果がMSCに送られる。又、MSCは、少なくと も、1つのベースステーションコントローラのエリアから別のベースステーショ ンコントローラのエリアへと生じるハンドオーバーも制御する。 移動ステーションMSが無線ネットワークをローミングする場合に、サービス セルのトラフィックチャンネルから隣接セルのトラフィックチャンネルへのハン ドオーバーは、通常、(1)移動ステーションMS及び/又はベースステーショ ンBTSの平均測定結果が、現在のサービスセルからの信号レベル及び/又は質 が低く且つ隣接セルから良好な信号レベルが得られることを指示するとき、及び /又は(2)隣接セルが低い送信電力レベルで通信を行うことができ、換言すれ ば、移動ステーションMSがセル間の境界領域にいるときに実行される。無線ネ ットワークにおいては、不必要に高い電力レベルを回避し、従って、ネットワー クのどこかでの干渉を回避することを目的とする。 ベースステーションコントローラBSCは、システムのハンドオーバーアルゴ リズムに基づき且つ報告された測定結果に基づいて、隣接セルの中から1つのセ ルをハンドオーバーのためのターゲットセルとして選択する。この選択は、無線 経路の質が最も良い、即ち信号レベルが最も高い隣接セルを選択することにより 最も簡単に行われる。 本発明に関する限り、ネットワークにおける通常のハンドオーバーの厳密な実 施は重要でないことに注意されたい。本発明の高速ハンドオーバーは、移動通信 ネットワークの通常のハンドオーバー戦略と共に実施することができる。 最初に述べたように、移動通信ネットワークの安定性を確保するために、測定 結果と、ハンドオーバーに使用されるパラメータは、ある時間周期にわたり平均 化される。これは、瞬間的な障害やフェージングによる測定結果の歪みに対して ハンドオーバーをほとんど不感にするために行われる。しかしながら、このよう な安定なハンドオーバー手順は、高速で移動する移動ステーションが急に障害物 の後方に入ることにより生じる電界強度の急激な低下に反応する時間がない。 この状態は、図3により説明することができる。2つのセルA及びBは、長方 形の自然の障害物又はビルの2つの側部をカバーするように配置され、従って、 これらのセルは、障害物のコーナーにおいて部分的に重畳している。移動ステー ションMSがセルAの経路31に沿って位置xまで高速度でローミングし、障害 物32の後方のコーナーを曲がり、従って、セルAのダウンリンク信号の電界強 度が位置yにおいて急激に低下すると仮定する。移動ステーションMSが測定す るセルBのダウンリンク信号の電界強度は、移動ステーションが障害物32の後 方から位置xへ出て来たときに同様に急激に増加する。移動ステーションMSが 障害物32のコーナーで曲がるときの電界強度の変化は、1つの測定間隔の中で も非常に急激であり、この場合に、平均化のハンドオーバー戦略は、ハンドオー バーの必要性を検出すらしない。 永久的な障害物又は他の同様の理由で電界強度の急激な変化が生じるネットワ ーク内のこのような位置での通常のハンドオーバーアルゴリズムと共に、本発明 による高速ハンドオーバーを使用することができる。これは、各々の問題のある セルにその隣接セルの中からチェーン連結セル(1つ又は複数)を前もって指定 しておき、電界強度の急激な低下によりそのセルへのハンドオーバーを実行する ことを意味する。ハンドオーバーを制御するネットワーク要素、例えば、ベース ステーションコントローラBSCは、どのセルが高速ハンドオーバーを使用する かの情報、これらセルのチェーン連結セルに関する情報、及びアップリンク信号 に対するセル特有のスレッシュホールドレベルLRDを記憶し、アップリンク信号 レベルがスレッシュホールドレベルより下がると、本発明により高速ハンドオー バーが開始される。或いは又、スレッシュホールドレベルLRDは、各セルごとに 等しくセットされてもよい。 以下、図3、4及び5を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。本発 明のハンドオーバーは、ベースステーションコントローラBSCの制御のもとで 実施されるものと仮定する。図3において、セルAは、移動ステーションMSに サービスする。セルBは、セルAに対する隣接セル及びチェーン連結セルとして 決定される。通常の機能とは別に、セルA及びBのベースステーションコントロ ーラBSCは、図5のフローチャートによる手順も実行する。最初に、ベースス テーションコントローラBSCは、セルAのデータから、セルが高速ハンドオー バーを用いるかどうかチェックする(ブロック50)。もしそうでなければ、B SCは、通常の動作を続ける。もしそうであれば、BSCは、移動ステーション MSのアップリンク信号の電界強度(受信レベル)MS UPLINKを測定す る(ブロック51)。このMS UPLINKは、セルAのベースステーション BTSに受け取られる。更に、BSCは、チェーン連結セルBのダウンリンク信 号の電界強度(受信レベル)BTS DOWNLINKを測定する(ブロック5 2)。このBTS DOWNLINKは、移動ステーションMSに受信される。 これらの測定結果は、通常のハンドオーバーに対してなされた測定に関連して得 られる。ここで、平均値に加えて、BSCは、個別の測定結果も得て使用する。 ベースステーションコントローラBSCは、測定された電界強度MS UPLI NKが、サービスセルAに対して決定された高速ハンドオーバーのためのスレッ シュホールドレベルLRD以下であるかどうかを規則的にチェックする(ブロック 53)。MS UPLINKが高い場合には、次のチェック時間までに通常の動 作が再開される。図4のグラフは、移動ステーションMSが経路31に沿って高 速度で移動するときの測定電界強度MS UPLINKを表している。移動ステ ーションMSが高速度でセルAの位置xへ移動するときは、測定されたMS U PLINKが高レベルに留まる。移動ステーションMSが障害物32のコーナー を曲がって位置Xから位置yに向かって移動するにつれて、測定されたMS U PLINKは、障害物32により生じる遮断により急激に低下する。位置yにお いて測定されたMS UPLINKは、スレッシュホールドレベルLRDより小さ く、従って、図5のプロセスは、ブロック53からブロック54へ進む。サービ スセルが多数のチェーン連結セルを有する場合には、最も高い最新の測定値BT S DOWNLINKをもつチェーン連結セルがブロック54において選択され る。図3において、サービスセルは、1つのチェーン連結セルBしかもたず、こ れは、高速ハンドオーバーのためのターゲットセルとして選択される。チェーン 連結セルとして指定されていないサービスセルのその他の隣接セルは、高速ハン ドオーバーのためのターゲットセルとして選択することができない。もし好まし ければ、ブロック53において、選択されたチェーン連結セルの最新の測定信号 レベル(1つ又は複数)が充分に高いものであるかどうかを更にチェックするこ とができる。セルA及びBがマイクロセルであるようなハイアラーキ型移動通信 ネットワークにおいては、ブロック57において、高速ハンドオーバーが首尾良 くいったかどうかをチェックすることが望ましい。ハンドオーバーが首尾良くい った場合には、BSCは、通常の動作に進む。チェーン連結セルへのハンドオー バーが失敗したか、又は最新の測定値BTS DOWNLINKが充分に高いも のでない場合には、ハイアラーキ型ネットワークにおいてマイクロセルAからそ れに重畳するマクロセルへの高速ハンドオーバーをブロック58において行うこ とができる。ブロック55、57及び58の機能は、本発明にとって重要ではな く、削除されてもよいことに注意されたい。 添付図面及び上記の説明は、本発明を単に示すものに過ぎない。本発明は、請 求の範囲の精神及び範囲内で種々変更がなされ得る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.移動ステーション(MS)が、サービスしているセルのダウンリンク信号の 受信レベル及び好ましくはその質と、その隣接セルのダウンリンク信号のレベル とを測定し、そしてその測定結果を固定ネットワーク(MSC、BSC、BTS 1−9)へ送信し、該固定ネットワークは、サービスしているセルにおける移動 ステーションのアップリンク信号の受信レベル(MS UPLINK)を測定し 、そしてその測定された信号レベルをネットワークの安定性確保のために処理例 えば平均化したものを用いることによってハンドオーバーの必要性を判断すると 共に、ハンドオーバーのためのターゲットセルとして隣接セルを選択する移動通 信システムにおいて、少なくとも幾つかのセル(C1−C9、A、B)が2つ以 上のセルのチェーンとして指定され、そして固定ネットワーク(MSC、BSC )は、移動ステーション(MS)のアップリンク信号の受信レベルがサービスセ ルにおいて所定のスレッシュホールドレベル(LRD)より急激に低下するのに応 答して、1つ以上の最新の信号レベル(BTSDOWNLINK)測定値に基づ いてそのサービスセルのチェーン連結セルへのハンドオーバーを実行することを 特徴とする移動通信システム。 2.セルは1つ以上のチェーン連結セルを有し、そして固定ネットワークは、移 動ステーションのアップリンク信号の受信レベルがサービスセルにおいて所定の スレッシュホールドレベルより急激に低下するのに応答して、1つ以上の最新の 信号レベル測定値に基づき最も高いダウンリンク信号レベルを有するサービスセ ルのチェーン連結セルへのハンドオーバーを実行する請求項1に記載のシステム 。 3.マイクロセル(C1−C6)と、地理的に少なくとも部分的に重畳するマク ロセル(CM)とを備え、上記チェーン連結セルは、マイクロセルであり、そし て固定ネットワークは、チェーン連結されたマイクロセルへのハンドオーバーが 失敗した場合に、サービスしているマイクロセルからそれに重畳するマクロセル へのハンドオーバーを実行する請求項1又は2に記載の移動通信システム。 4.サービスしているセルのダウンリンク信号の受信レベル及び好ましくはその 質も移動ステーションにおいて測定し、移動ステーションのアップリンク信号の レベルを上記サービスセルにおいて測定し、そして上記サービスセルの隣接セル のダウンリンク信号の受信レベルを移動ステーションにおいて測定する段階を備 えたハンドオーバー方法において、 移動通信システムの少なくとも幾つかのセルを2つ以上のセルのチェーン連 結セルとして指定し、そして 移動ステーションのアップリンク信号の受信レベルが上記サービスセルにお いて所定のスレッシュホールドレベルより急激に低下するのに応答して、そのサ ービスセルのチェーン連結セルへのハンドオーバーを実行することを特徴とする ハンドオーバー方法。 5.1つ以上の最新の信号レベル測定値に基づいて最も高いダウンリンク信号レ ベルを有するチェーン連結セルへのハンドオーバーを実行する請求項4に記載の 方法。 6.マイクロセルと、地理的に少なくとも部分的に重畳するマクロセルとを備え 、マイクロセルを2つ以上のセルのチエーンとして指定し、そしてチェーン連結 されたマイクロセルへのハンドオーバーが失敗した場合に、サービスしているマ イクロセルからそれに重畳するマクロセルへのハンドオーバーを実行する請求項 4又は5に記載の方法。
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