(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルラーシステムにおけるハンドオフ要求を優先づけする方法であって、
第１のセル及びこれに隣接する第２のセルによって形成されるハンドオフ領域内に位置する複数の移動体ユニットから通信チャネルの割り当てのための複数のハンドオフ要求を受信するステップと、
関連するハンドオフ要求に対応する移動体ユニットが該第１のセルと該第２のセルにより形成される該ハンドオフ領域を出るであろう時間の推定値を表わす予測打ち切り時間を、空きチャンネルのない各ハンドオフ要求に対して決定するステップと、
該空きチャンネルのない各ハンドオフ要求と関連する予測打ち切り時間に基づいて優先権待ち行列内に該ハンドオフ要求を配置して、最も短い予測打ち切り時間をもつハンドオフ要求に対して、該優先権待ち行列における最優先権を与えるようにするステップと、
該優先権待ち行列の順番で、ハンドオフ要求を要求する移動体ユニットに対して利用可能な通信チャネルを割り当てるステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記ハンドオフ要求についての前記予測打ち切り時間を決定するステップが、さらに
第２のセルに入ると予測される移動体ユニットに第１のセルに位置する基地局より送信される電力レベルを周期的にサンプリングするステップと、
前記ハンドオフを要求する移動体ユニットに前記第１のセルに位置する基地局より送信される最新の電力レベルを決定するステップと、
最新にサンプリングされた電力レベルと、前にサンプリングされた電力レベルとの間の減少率を決定するステップと、
最新の電力レベルと、電力レベルの減少率との関数として前記予測打ち切り時間を決定するステップとを含む方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法において、第１のセルに位置する基地局より送信され移動体ユニットによって受信される電力レベルが、移動体ユニットと、第１のセルの基地局との間の距離に反比例する方法。
【請求項４】
請求項２に記載の方法において、最新にサンプリングされた電力レベルと、前にサンプリングされた電力レベルとの間の減少率が、移動体ユニットが第１のセルの基地局から離脱する相対速度及び方向の関数である方法。
【請求項５】
請求項２に記載の方法において、前記予測打ち切り時間を決定するステップが、第２のセルの基地局で行なわれる方法。
【請求項６】
セルラーシステムにおけるハンドオフ要求を優先づけする方法であって、
第１のセル及びこれに隣接する第２のセルによって形成されるハンドオフ領域内に位置する複数の移動体ユニットから通信チャネルの割り当てのための複数のハンドオフ要求を受信するステップと、
チャネル割り当てを要求する各移動体ユニットに対して、該第１のセルに位置する基地局より送信される電力レベルを周期的にサンプリングするステップと、
最新にサンプリングされた電力レベルと、前にサンプリングされた電力レベルとの間の変化率を決定するステップと、
該最新にサンプリングされた電力レベルの、該電力レベルの変化率に対する比を計算することにより、各移動体ユニットがハンドオフ領域を出るであろう予測打ち切り時間を決定するステップと、
該チャネル割り当て要求を、該予測打ち切り時間に基づいて優先権待ち行列内に配置して、最も短い予測打ち切り時間を有する要求に対して、該優先権待ち行列における最優先権を与えるようにするステップと、
該優先権待ち行列の順番に、ハンドオフ要求を要求する移動体ユニットに対して、利用可能な通信チャネルを割り当てるステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法において、第１のセルに位置する基地局より送信され、かつ移動体ユニットによって受信される電力レベルが、移動体ユニットと基地局との間の距離に反比例する方法。
【請求項８】
請求項６に記載の方法において、前記電力レベルの変化率が、移動体ユニットが第１のセルの基地局から離脱する相対速度の関数である方法。
【請求項９】
請求項６に記載の方法において、前記予測打ち切り時間を決定するステップが、第２のセルに位置する基地局で行なわれる方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、セルラー通信システムにおけるハンドオフ手順の実行方法に向けられたものであり、特に、セルラーシステムにおいてハンドオフ不履行を減らすためにハンドオフ手順を優先化する方法に向けられたものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
典型的なセルラー通信システムは、各々が予め決められた地域内にある多数の移動体ユニットに便宜を図る複数のセルからなる。各セルは、信号を送受信するための異なる通信チャネルを、セル内にある各移動体ユニットに割当てる基地局を含む。ハンドオフ手順は、移動体ユニットが第１のセルを離脱して第２のセルと関連する隣接領域に入る時の通信を管理する。移動体ユニットが第１のセルを離脱すると、特定の移動体ユニットに割当てられた通信チャネルは第１の基地局で放棄され、新しい通信チャネルが第２の基地局よりこの移動体ユニットに割当てられる。このとき、第１の基地局は“旧”基地局と呼ばれ、また、第２の基地局は“新”基地局と呼ばれる。
【０００３】
ハンドオフ手順を実行する際の問題は、新しいセルにおける通信チャネルの利用可能性である。典型的に、ハンドオフ領域とも呼ばれるオーバーラップ領域は、各々対となる隣接するセルの間に存在すると考えることができる。このハンドオフ領域においては、どちらの基地局も移動体ユニットへ信号送信及びそれからの信号送信を制御することができる。しかし、移動体ユニットがオーバーラップ領域に存在する時間により、移動体ユニットが入ったセルと関連する新基地局は、移動体ユニットに通信チャネルを割当てることによって信号送信を容易に継続することができなければならない。しばしば、１台以上の移動体ユニットが、利用可能な通信チャネルが必要数より少ない新しいセルに入ろうとすることがある。それだけでは、移動体ユニットのうちのいくつかは新基地局より通信チャネルを割当てられず、信号送信を維持できなくなることがある。このような状態はハンドオフ不履行と呼ばれる。
【０００４】
いくつかの知られているセルラーシステムでは、移動体ユニットは、各基地局より送信されるパイロット信号を監視することによって、隣接したセルにある基地局の信号強度を継続的に監視する。パイロット信号の強度が一定のスレショールドを越えると、ハンドオフが起こる。他のセルラーシステムでは、基地局は、移動体ユニットの信号の信号強度を監視して、ハンドオフが起こる時を確認する。これらの方法は、ハンドオフ要求が受信される順番に移動体ユニットに利用可能なチャネルを割当てる傾向がある。移動体ユニットがハンドオフ領域に入る速度のような要因は、考慮されていない。その結果、第１の移動体ユニットがハンドオフ領域に入り、第２の移動体ユニットより遅い速度で進行しているという状況が起こり得る。新基地局が持っている利用可能なチャネルが１チャネルだけの場合は、上記に説明した方法に従って、第１の移動体ユニットはこのチャネルを割当てられる。他のチャネルが利用可能になる前に第２の移動体ユニットがハンドオフ領域に存在する場合は、この第２の移動体ユニットは、離脱中のセルと関連する旧基地局に送信することはもはやできず、ハンドオフ不履行となり、第２の移動体ユニットへのサービスは完全に維持できなくなる。このような状況は、たとえ第１及び第２の移動体ユニットが同一速度で進行中でも、ハンドオフ領域を通る第２の移動体の移動軌跡すなわち進行方向のせいで、第２の移動体ユニットが、第１の移動体ユニットよりも早くハンドオフ領域を出たために起こることがある。
【０００５】
セルラー通信サービスは非常に競争的なビジネスであり、意図されていない顧客へのサービス打ち切りを減らすというどんな発明も非常に有用でありかつ価値があるだろう。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ハンドオフ不履行の問題は、サービス打ち切り前の時間（“打ち切り時間”）がより短いと認められた移動体ユニットが、通信チャネルの割当て時、より高い優先権を与えられるように、ハンドオフが起こる順番を決定するための優先権待ち行列を確立することによって軽減される。
【０００７】
２つの隣接するセルで形成されるハンドオフ領域にあることが確認され、旧セルから新セルに進行すると予測される移動体ユニットは、ハンドオフが起こる打ち切り時間を各移動対ユニットに関して決定するために監視される。例えば、旧セルと関連する基地局の電力レベルが、移動体ユニットで周期的にサンプリングされ、打ち切り時間を確立するための決定は、減少していく電力レベルの変化率を用いて行なわれる。電力レベルは、移動体ユニットと旧基地局間の距離が増すにつれて減少する。電力レベルの変化率は、移動体ユニットが旧基地局から離脱してまっすぐに進行する際の相対速度に比例する。より短い打ち切り時間を持っていると決定された移動体ユニットは、優先権待ち行列において高い優先権が与えられて、利用可能な通信チャネルを最初に割当てられ、そしてそれが意図されたものでない打ち切りの数を減らすのである。
【０００８】
【実施例】
説明を明快にするために、本発明の一実施例は個別的機能ブロックからなるものとして提供される。これらのブロックが示す機能は、ソフトウェアを実行することができるハードウェアを含むがそれに限らない共通または専用のハードウェアのどちらかを使用して提供することができる。実施例は、ＡＴ＆Ｔ  ＤＳＰ１６またはＤＳＰ３２Ｃのようなデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）と、下記に説明される作業を実行するソフトウェアとからなる。また、本発明の大規模集積（ＶＬＳＩ）ハードウェア実施例ばかりでなく、ハイブリッドＤＳＰ／ＶＬＳＩ実施例も提供される。
【０００９】
図１は、セルラー通信システム１００において典型的に用いられるセルラー配置例である。セルラー配置は、例えば形状が六角形の複数のセル１０５からなり、各セルは特定の地域をカバーする。基地局１１０は指向性アンテナ１２０を含み、このアンテナは、セル１０５内にある移動体ユニット１１５への信号及びそれからの信号を中継する。移動電話交換局（ＭＴＳＯ）１２５は、ケーブル１３０でセル１０５のグループの基地局１１０の全部と接続されている。また、ＭＴＳＯ１２５は、ケーブル１４０で固定公衆交換網１３５または他の類似網にも接続されている。
【００１０】
決まった数の通信チャネルが各基地局１１０に割当てられ、対応するセル１０５内で進行する移動体ユニット１１５の各々に１チャネルが割当てられる。既知の周波数再使用原理にしたがって、異なる通信チャネルが、信号干渉を軽減するために所定の周囲内の隣接セルに割当てられる。その結果、移動体ユニット１１５は、あるセルから他のセルに進行すると、入っていくセル（新セル）の基地局より新らしい通信チャネルを割当てられなければならない。
【００１１】
オーバーラップ領域すなわちハンドオフ領域１４５は隣接するセル間に存在する。ハンドオフ領域１４５にいる移動体ユニットは、各隣接セルにある基地局と通信する。図２は、図１に示されるハンドオフ領域１４５の拡大図である。点線２０５及び２１０はハンドオフ領域の境界線を表わす。説明の目的のために、点線２０５は第１のセル２１５に含まれ、点線２１０は第２のセル２２０に含まれているものとする。中央の実線２２５は、第１のセル２１５と第２のセル２２０間の実際の境界線を示す。移動体ユニットがハンドオフ領域１４５に入ると、ハンドオフ要求が、移動体ユニットが入っていくセルを管理する基地局に対して開始される。例えば、移動体ユニット２３０が第１のセル２１５、これは“旧”セルと呼ばれる、から第２のセル２２０、これは“新”セルと呼ばれる、に進行していた場合、ハンドオフ要求は、移動体ユニット２３０より、第２のセル２２０を管理する基地局に送信される。
【００１２】
多くの場合、異なる隣接セルから入る移動体ユニットは、新セルの基地局からの通信チャネルの割当てを要求しているだろう。本発明にしたがって、どの移動体ユニットが最初にハンドオフ領域を出るか、したがってどの移動体ユニットが新チャネルを割当てられ一番目になるべきかに関する決定が行なわれる。例えば、移動体ユニットの速度と、移動体ユニットが進行する方向は、移動体ユニットがハンドオフ領域内にいる時間量に影響を与える。本発明にしたがって、ハンドオフ領域１４５内の移動体ユニットが利用可能な通信チャネルを割当てられる順番を決定するための優先権待ち行列を確立する方法が下記に説明される。打ち切り時間は各移動体ユニットに関して確立され、新基地局より移動体ユニットに割当てられるチャネルがない場合にハンドオフ不履行が起こる時間を表わす。この打ち切り時間は、移動体ユニットで受信されて新基地局に送信される電力レベルとこの電力レベルの変化率とを測定することによって決定される。検出された電力レベルは、一般に、移動体ユニットと旧基地局間の距離に反比例する。すなわち、移動体ユニットと旧基地局間の距離が増すにつれて、電力レベルは減少する。電力レベルの変化の精密性は、包含されている無線送信の特性に依存する。しかし、セルの境界に位置するハンドオフ領域については、電力レベルの変化率は、移動体ユニットが旧基地局から離れて行く速度の関数になる。これらの測定量は、打ち切り時間を決定するために必要な計算を実行する新基地局で受信される。最も短い打ち切り時間を有するユニットに最も高い優先権が与えられる。
【００１３】
図３は、ハンドオフ領域３２０に位置する複数の移動体ユニット３０５ａ、３０５ｂ、３０５ｃからのチャネル割当て要求を受信中のセルの基地局３００のブロック図を示す。新チャネル割当てを要求する各移動体ユニットは、無線周波数（ＲＦ）信号３２５ａ、３２５ｂ、３２５ｃを送信する。ＲＦ信号には、移動体ユニットで検出され、離脱中のセルの旧基地局（図示しない）から送信される電力レベルを表わすデータが含まれている。各移動体ユニット３０５ａ、３０５ｂ、３０５ｃは、好適には、旧基地局より送信される電力レベルを周期的基準で、例えば５００ミリ秒ごとに、サンプリングし、基地局３００に送信する。基地局３００は、サンプリングされた電力レベル読取値を受信して、下記に詳細に説明されるように電力レベルの変化率を計算する。
【００１４】
基地局３００のアンテナ３３０は、各移動体ユニット３０５ａ、３０５ｂ、３０５ｃより送信されるＲＦ信号を受信する。復調器３３５はＲＦ信号をデジタルデータに変換する。デジタルデータは、特に、上記に説明した電力レベルと、音声データと、制御データを含む。処理器３４０は、デジタルデータを受け取り、音声及び制御データから電力レベルデータを抜き出す。電力レベルデータはメモリ３４５に格納される。音声データは導線３５５を介してＭＴＳＯ３５０に送られ、ＭＴＳＯ３５０はデータの行き先を決定する。周期的に、処理器３４０は、特定の移動体ユニットに関する電力レベルデータを読み出し、このデータから、下記に詳細に説明されるように移動体ユニットがハンドオフ領域３２０を離脱する打ち切り時間を決定する。例えば、電力の変化率が高くなればなるほど、通常、打ち切り時間が短くなる。打ち切り時間より先に、新しいチャネルが、移動体ユニットへの通信の終了を回避するために移動体ユニットに割当てられなければならない。打ち切り時間の決定は各移動体ユニットについて行なわれる。移動体ユニットの優先権待ち行列は、打ち切り時間に基づいて新基地局で確立される。より小さい打ち切り時間を持つ移動体ユニットは、より大きい打ち切り時間を持つ移動体ユニットより高い優先権を割当てられる。利用可能なチャネルは、待ち順内のその優先権に基づいて各移動体ユニットに割当てられる。ハンドオフを要求する移動体ユニットに利用可能なチャネルを割当てるほかに、利用可能なチャネルは新らしい発呼にも割当てられる。これらの割当ては、変調器３７０及び送信アンテナ３６５を用いて移動体ユニットに通信される。また、変調器３７０及び送信アンテナ３６５は、音声データをＭＴＳＯ３５０から移動体ユニットに送信するためにも用いられる。
【００１５】
図４は、前記のことを詳細に説明するフローチャートである。移動体ユニットは、基地局３００と関連する新セルに入ると、該基地局に、チャネルを割当ててもらうための要求を送信する（ステップ４０５）。次いで、基地局３００は、この発呼が新しい発呼かそれともハンドオフの要求かを確認する（ステップ４１０）。発呼が新しい発呼の場合は、基地局は、それのチャネルのどれが空いているかを確認する（ステップ４１５）。空きチャネルがない場合は、発呼は拒絶される（ステップ４２０）。
【００１６】
ハンドオフが要求されると、基地局３００は再び、そのいずれかのチャネルが空いているかどうかを確認する（ステップ４２５）。空きチャネルがある場合は、移動体ユニットはそのチャネルを割当てられる（ステップ４３０）。利用可能なチャネルがない場合は、ハンドオフ要求は待ち行列に置かれる（ステップ４３５）。次いで、基地局３００は、待ち行列に１つ以上のハンドオフ要求があるかどうかを確認する（ステップ４４０）。多数のハンドオフ要求がある場合は、ハンドオフ要求は、どの移動体ユニットが最初にハンドオフ領域を出るだろうかという決定（この決定は各移動体ユニットの打ち切り時間に基づいている）に基づいて優先化される（ステップ４４５）。いずれの場合も、ハンドオフを要求する移動体ユニットのうちのどれかがハンドオフ領域を離脱したかどうかの確認がなされる（ステップ４５０）。移動体ユニットがハンドオフ領域を離脱し、基地局より新しいチャネルを割当てられなかった場合は、この発呼は中断させられる（ステップ４５５）。
【００１７】
移動体ユニットがまだハンドオフ領域に入っている場合は、どのチャネルが利用可能になったかの確認がなされる（ステップ４６０）。このような確認は、チャネルが利用可能になるまで周期的に行なわれる。いったんチャネルが利用可能になれば、このチャネルは、待ち行列に入っている最も高い優先権を持つハンドオフ要求に割当てられる（ステップ４６５）。
【００１８】
下記に詳細に説明されるように、待ち行列に入れられたハンドオフ要求は、各移動体ユニットがハンドオフ領域を出て新チャネル割当てがなされなかった場合にサービスから打ち切られる時間を表わす打ち切り時間の決定に基づいて優先化される。打ち切り時間は移動体ユニットで周期的に更新される測定量に基づいて動的に決定されるので、待ち行列の順番は頻繁に変わる。例えば、移動体ユニットの速度または方向が劇的に変化した場合は、このような変化は打ち切り時間の更新計算に反映され、それにより待ち行列内の優先権に影響を与える。各移動体ユニットは、信号の送受信に用いることができる最低の電力レベルを表わす電力レベルスレショールドを内部メモリに含む。旧基地局より移動体ユニットに送信された電力レベルがこの値以下に下がると、移動体ユニットと旧基地局間の通信は終了させられる。
【００１９】
図５は、ハンドオフ要求の優先化方法を示すフローチャートを表わす。最小打ち切り時間ＭＩＮｔ  は、典型的に無限大の初期値に設定される（ステップ５０５）。打ち切り時間がハンドオフを要求する各移動体ユニットについて決定される時、最小打ち切り時間は、最も短い打ち切り時間に等しく設定される。次いで、基地局３００は、打ち切り時間が決定される、待ち行列に入っているハンドオフ要求のうちの１つを選択する（ステップ５１０）。特定の移動体ユニットの打ち切り時間は次式によって決定される。
ＣＵＴｔａ＝（ＬＴａ  −ＣＰＬａ  ）／Ｒａ                    （１）
【００２０】
ここで、ＣＵＴｔａ＝移動体ユニットａの打ち切り時間ｔ
ＣＰＬａ  ＝旧基地局より送信されて移動体ユニットａで検出される最新電力レベル
ＬＴａ  ＝移動体の受信機の感度に依存し、移動体ユニットａが旧基地局から打ち切られる前に旧基地局より送信されて検出することができる最低電力レベルを表わす下限スレショールド定数
Ｒａ  ＝時間ｔにおいて移動体ユニットで検出される電力レベルの減少率であり、Ｒａ  ＝ｄＰａ  ／ｄｔ
【００２１】
処理器３４０は、メモリ３４５から、選択された待ち行列に入っているハンドオフ要求に関する、最新電力レベル（ＣＰＬ）データと、電力レベルデータの減少率（Ｒ）と、下限スレショールド（ＬＴ）データとを検索する（ステップ５１５）。選択された待ち行列に入っているハンドオフ要求の打ち切り時間は式１を用いて決定される（ステップ５２０）。打ち切り時間は、最新電力レベル（ＣＰＬ）に正比例し、電力レベルの変化率に反比例することに注目されたい。ＣＰＬは旧基地局からの移動体ユニットの距離を表わし、電力レベルの変化率は、移動体ユニットが旧基地局から離脱する時の速度と方向の関数になる。次いで、選択された待ち行列に入っているハンドオフ要求に対する打ち切り時間ＣＵＴｔａが最小打ち切り時間ＭＩＮｔ  より小さいかどうかが確認される（ステップ５２５）。この打ち切り時間が最小打ち切り時間より小さい場合は、最小打ち切り時間はＣＵＴｔａに設定され、ハンドオフ要求をしている移動体ユニットは最も臨界的な状態にあるものとして識別される（ステップ５３０）。
【００２２】
次いで、待ち行列に入っている他のハンドオフ要求があるかどうかが確認される（ステップ５３５）。待ち行列に入っているハンドオフ要求がほかにあれば、ステップ５１０〜５３０が繰り返される。待ち行列に入っているハンドオフ要求がほかになければ、最も臨界的な状態にある移動体ユニットの識別が処理器に送信される（ステップ５４０）。チャネルが利用可能になれば、このチャネルが最も臨界的な状態にある移動体ユニットに割当てられる。
【００２３】
当業者は、ここには明確に図示されず説明されていないが、本発明の原理を具体化し、その範囲と精神内にある多数の種々の代わりの配置を工夫することができることはわかるだろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】典型的なセルラーシステムの概略図の一例である。
【図２】図１のシステムにおける２つの隣接セルで形成されたハンドオフ領域の概略図の一例である。
【図３】本発明の一実施例を示すブロック図の一例である。
【図４】図１のシステムにおける通信チャネルの割当てをトリガできるイベントのタイプを示すフローチャートである。
【図５】図４に示されるシステムによるハンドオフ優先権の決定方法の一例を示すフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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