(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの交換コントローラ，第１および第２基地局を含む複数の基地局および少なくとも１つの移動局を含む符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）セルラ無線電話通信システムにおいて、交換コントローラは第１および第２基地局に結合され、それぞれ第１および第２カバ―・エリア全体で無線電話通信を行い、移動局は第１トラヒック・チャネル上で第１カバー・エリア内の第１基地局とアクティブ呼中で、第２カバー・エリア内の第２基地局からの送信に当初陰影妨害され、移動局が第１カバー・エリアから第２カバー・エリアに突然遷移する場合に、アクティブ呼が欠落することを防ぐため、移動局によって起動かつ実施される方法は：
前記移動局が前記第１カバー・エリアから前記第２カバー・エリアに突然遷移することに応答して、前記移動局で受信した前記第１基地局からのＣＤＭＡ信号が受信限界にあり、前記アクティブ呼が欠落する状態に接近していることまたは欠落する状態にあることを前記移動局で判定する段階；
前記アクティブ呼が欠落する危険があることを判定する前記段階に応答して、前記アクティブ呼が欠落する危険があることを前記第１基地局に通知する段階；
前記アクティブ呼が欠落する危険があることを前記第１基地局に通知する前記段階後に、前記第１基地局とのアクティブ呼が依然として欠落する状態に接近していることまたは欠落する状態にあることを前記移動局で確認する段階；
前記移動局が陰影妨害されていない前記第２基地局からの送信を識別する段階、および
前記第２基地局を識別する段階に応答して、前記移動局から前記第２基地局へ直接に再接続要求を送信する段階；
によって構成されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記アクティブ呼が欠落する危険があることを判定する前記段階は：
前記移動局によって受信される総合エネルギを監視する段階；
前記移動局によって受信されるアクティブ呼の信号エネルギを測定する段階；
前記総合エネルギに対する前記信号エネルギの比率を計算する段階；および
前記比率が好ましくなく、アクティブ呼が欠落する危険があることを示すことを判定する段階；
をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記移動局によって受信される総合エネルギを監視する前記段階は：
選択された時点で前記移動局によって受信される総合エネルギを測定して、総合エネルギの少なくとも１つの前回のサンプルと現在のサンプルとを含む総合エネルギのサンプルを生成する段階；
総合エネルギの現在のサンプルが総合エネルギの少なくとも前回のサンプルよりも所定の量だけ大きいことを判定する段階；
総合エネルギの現在のサンプルと、総合エネルギの少なくとも前回のサンプルとを積分して、積分総合エネルギを生成する段階；および
前記積分総合エネルギを格納して、格納総合エネルギを生成する段階；
をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記アクティブ呼が欠落する危険があることを前記第１基地局に通知する前記段階は：
複数の基地局によってそれぞれ送信される複数のＣＤＭＡパイロット信号の信号強度を表すパイロット信号強度メッセージを前記第１基地局に送信する段階；
をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記アクティブ呼は前記第１基地局から前記移動局へ送信された複数の順次フレームを含み、前記第１基地局とのアクティブ呼が依然として欠落する危険にあることを前記移動局で確認する前記段階は：
所定の数の前記複数の順次フレームが好ましくないことを判定する段階；および
前記複数の順次フレームのうち２つの順次フレームが許容できないことを所定の時間内に判定する段階；
をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
再接続要求メッセージを前記第２基地局に送信する前記段階に応答して、所定の時間内に再接続許可メッセージを前記第２基地局から受信する段階；および
再接続許可メッセージを前記第２基地局から受信する段階に応答して、第２トラヒック・チャネル上で前記第２基地局とのアクティブ呼を前記第２カバー・エリア内で回復する段階；
をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記第２基地局を識別する前記段階は：
前記複数の基地局によってそれぞれ送信される複数のＣＤＭＡパイロット信号を前記移動局で検索する段階；および
前記複数のＣＤＭＡパイロット信号の中から最も強い信号強度を有するＣＤＭＡパイロット信号を選択する段階であって、最も強い信号強度を有するＣＤＭＡパイロット信号は、前記第２基地局によって送信されるＣＤＭＡパイロット信号に対応する段階；
をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
再接続要求メッセージを受信する前記段階は：
ページング符号チャネル上で前記再接続要求メッセージを受信する段階，
をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項９】
少なくとも１つの交換コントローラ，第１および第２基地局を含む複数の基地局および少なくとも１つの移動局を含むスペクトラム拡散符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）セルラ無線電話通信システムにおいて、交換コントローラは第１および第２基地局に結合され、それぞれ第１および第２カバー・エリア全体で無線電話通信を行い、移動局は第１トラヒック・チャネル上で第１カバー・エリア内の第１基地局とアクティブ呼中で、第２カバー・エリア内の第２基地局からの送信に当初陰影妨害され、移動局が第１カバー・エリアから第２カバー・エリアに突然遷移する場合に、アクティブ呼が欠落することを防ぐため、移動局によって起動かつ実施される方法は：
前記移動局が前記第１カバー・エリアから前記第２カバー・エリアに突然遷移することに応答して、前記第１基地局によってのみ送信された受信ＣＤＭＡ信号の信号品質の劣化により前記第１基地局からの前記受信ＣＤＭＡ信号が前記移動局に対してほぼ受信限界にあり、前記アクティブ呼が欠落する状態に接近していることまたは欠落する状態にあることを判定する段階；
前記アクティブ呼が欠落する危険があることを判定する前記段階に応答して、前記アクティブ呼が欠落する危険があることを前記第１基地局に通知する段階；
前記アクティブ呼が欠落する危険があることを前記第１基地局に通知する前記段階に応答して、アクティブ呼が依然として欠落する状態に接近していることまたは欠落する状態にあることを前記移動局で確認する段階；
前記複数の基地局によって送信される複数のＣＤＭＡパイロット信号を前記移動局で検索する段階；
前記複数のＣＤＭＡパイロット信号の中から最も強い信号強度を有するＣＤＭＡパイロット信号を前記移動局で選択する段階であって、前記最も強い信号強度を有する前記ＣＤＭＡパイロット信号は前記第２基地局によって送信される、前記選択する段階；
前記選択する段階に応答して通信接続を確立するために、前記移動局から前記第２基地局へ直接に要求を送る段階；
前記通信接続を確立するために、前記第２基地局からの許可を前記移動局で受信する段階；および
前記第２基地局からの許可を前記移動局で受信する前記段階に応答して、前記第１基地局とのアクティブ呼が欠落する前に、前記第２カバー・エリア中で前記第２基地局とのアクティブ呼を確立する段階；
によって構成されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一般に、無線電話システムに関し、さらに詳しくは、移動局が無線電話システムの第１カバー領域から第２カバー領域に突然遷移する場合に、アクティブ呼が欠落することを防ぐため、移動局によって実施される方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線電話システムは当技術分野で一般に周知である。特定の種類の無線電話システムとして、セルラ無線電話システムがある。セルラ無線電話システムは、一般に、公衆電話交換網（ＰＳＴＮ）に結合された交換コントローラ(switch controller) と、複数の基地局とを含む。複数の基地局のそれぞれは、一般に、カバー・エリア(coverage area) をなす基地局に近接する地理的領域を定める。１つまたはそれ以上の移動局は、移動局と公衆電話交換網との間の通話を促進する基地局と通信する。セルラ無線電話システムについての詳細な説明は、Dr. William C. Y. Lee, 1989 による書籍"Mobile Cellular Communications Systems"に記載されている。
【０００３】
セルラ無線電話システムにおけるハンドオフは、第１カバー・エリアをサポートする第１基地局と通信する移動局と、第２カバー・エリアをサポートする第２基地局と通信する移動局との間の遷移として定義される。ハンドオフは、基地局制御でも、移動局制御でも、基地局と移動局制御のいずれでもよい。移動局支援ハンドオフ（ＭＡＨＯ：mobile assisted handoff ）とは、基地局によって提供される情報、ならびに移動局によって提供される情報を利用する基地局制御ハンドオフとして定義される。
【０００４】
ハンドオフはさらに、ハード・ハンドオフまたはソフト・ハンドオフとして特徴づけられる。ハード・ハンドオフ中に、移動局と第１基地局との間の通信は、移動局と第２基地局との間の通信の開始前に終了される。ソフト・ハンドオフ中に、移動局と第２基地局との間の通信は、移動局と第１基地局との間の通信の終了前に開始される。ソフト・ハンドオフを採用するセルラ無線電話通信システムは、移動局と第１基地局または第２基地局との間の通信に同じ無線周波数（ＲＦ）チャネルを一般に利用する。
【０００５】
セルラ無線電話通信システムにおける問題点は、必要なハンドオフに成功しないと、移動局と交換コントローラとの間の通信が終了されることである。この終了は、呼の欠落(dropped call)ともいう。移動支援ハンドオフおよびソフト・ハンドオフは、呼の欠落の頻度を低減するが、呼を欠落させる状態がセルラ無線電話通信システムにおいて存在する。その状態とは、移動局が第１カバー・エリアにおいて第１基地局とアクティブ通話中で、第２カバー・エリアにおける第２基地局からの送信から実質的に陰影妨害(shadow)される状態である。移動局が第１カバー・エリアから第２カバー・エリアに突然遷移すると、移動局では、第１基地局からの信号送信に比べて、第２基地局からの信号送信の大幅な増加を受ける。第２基地局からの信号送信の大幅な増加が比較的短い時間期間中に生じる場合に、第２基地局からの信号送信は移動局と第１基地局との間の通信と干渉し、それによりハンドオフ・メッセージ交信を防ぎ、その結果、呼が欠落する。
【０００６】
従来技術では、米国特許第４，８１１，３８０号において呼欠落保護を具備するセルラ無線電話システムが提供された。この引例では、無線電話がそのホスト基地局からハンドオフ命令を受信しないことにより呼が欠落することを防ぐ動作段階を有する改善されたセルラ電話通信システムについて教示する。このシステムは、第１基地局カバー・エリアから第２基地局カバー・エリアへのハンドオフを無線電話が必要とすることを判定し、ハンドオフ・メッセージを関連する第１および第２基地局機器に通信する交換コントローラを含む。そこで、第１基地局機器は、ハンドオフ・メッセージを無線電話に送信する。無線電話がこのメッセージを受信しない場合、呼が欠落したことを判断し、第２基地局から信号チャネルを獲得し、そして特殊メッセージを送信することにより第２基地局を介して、呼再接続を要求する。次に、第２基地局は無線電話にハンドオフ指示を通知し、呼の再接続の成功で、ハンドオフは完了する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
米国特許第４，８１１，３８０号で説明される教示の問題点は、所定の時間期間中に、第１基地局からの信号送信の不在後でないと、移動局は呼を復元するための措置を講じないことである。従来の移動局は、ハンドオフを必要とする無線電話システムにおける自己干渉状態を設定するＲＦ状態の変化を予測しない。従来の移動局は変化するＲＦ状態を予測しないので、ハンドオフ・メッセージがうまく完了する前に呼が欠落するか、あるいは欠落した呼の復元の時間遅延が移動局のユーザにとって許容できなくなる。
【０００８】
従って、移動局が無線電話システムの第１カバー・エリアから第２カバー・エリアに突然遷移する場合に、アクティブ呼が欠落することを防ぐため、移動局によって実施される方法であって、呼の欠落または呼の欠落の復元によって生じる時間遅延という欠点を克服する方法が必要とされる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
セルラ無線電話通信システムは、少なくとも１つの交換コントローラと、第１および第２基地局を含む複数の基地局と、少なくとも１つの移動局とを含む。交換コントローラは、第１および第２基地局に結合され、第１および第２カバー・エリアにおいてそれぞれ無線電話通信を行う。移動局は、第１カバー・エリアにおいて第１トラヒック・チャネル上で第１基地局とアクティブ通話中で、第２カバー・エリアにおける第２基地局からの送信から実質的に陰影妨害される。移動局によって実施される方法は、移動局が第１カバー・エリアから第２カバー・エリアに突然遷移する場合に、アクティブ呼が欠落することを防ぐ。この方法は、移動局が第１カバー・エリアから第２カバー・エリアに突然遷移することに応答して、アクティブ呼が欠落する危険があることを判定する段階と、アクティブ呼が欠落する危険があることを判定する段階に応答して、アクティブ呼が欠落する危険があることを第１基地局に通知する段階と、アクティブ呼が欠落する危険があることを第１基地局に通知する段階に応答して、第１基地局とのアクティブ呼が欠落する過程にあることを判定する段階と、第１基地局とのアクティブ呼が欠落する過程にあることを判定する段階に応答して、第１基地局とのアクティブ呼が欠落する前に、第２カバー・エリアにおける第２基地局とのアクティブ呼を確立する段階とによって構成される。
【００１０】
【実施例】
本発明は、図１ないし図１０を参照してさらに詳しく説明でき、図１は、本発明によるセルラ無線電話システム１００の一部を示す。例えば、図１は、第１街路１１３および第２街路１１２の交差点に位置する密接した高層ビルのある過密都市環境を示す。この都市環境の無線電話カバレッジは、セルラ無線電話システム１００によって提供される。セルラ無線電話システム１００は、一般に、交換コントローラ(switch controller) １１４，第１基地局１１５，第２基地局１１６，第３基地局１１７，公衆電話交換網（ＰＳＴＮ）１１８，第１移動局１１９および第２移動局１２０によって構成される。第１基地局１１５は、第１街路に沿って第１無線電話カバー・エリア１２１を有する。同様に、第２基地局１１６は、概して第２街路１１２に沿って設けられる第２無線電話カバー・エリア１２２を有する。第３基地局１１７は、実質的にビル１１１内に設けられる第３カバー・エリア１２３を有する。
【００１１】
交換コントローラ１１４は、第１基地局１１５および第２基地局１１６に結合され、第１カバー・エリア１２１および第２カバー・エリア１２２それぞれにおいて無線電話通信を行う。説明のため、第１移動局１１９は、第１カバー・エリア１２１において第１トラヒック・チャネル上で第１基地局１１５とアクティブ通話中であり、ビル１１１によって第２カバー・エリア１２２における第２基地局１１６からの送信１２６から実質的に陰影妨害される。本発明は、移動局１１９が第１カバー・エリア１２１から第２カバー・エリア１２２に突然遷移する（矢印１２４によって表される）場合に、アクティブ呼が欠落することを防ぐため、例えば第１移動局１１９である移動局によって実施される方法について説明する。
【００１２】
本発明の好適な実施例では、第１カバー・エリア１２１および第２カバー・エリア１２２は、比較的大きい地理的エリアを網羅するマクロセル(macrocell) としても知られるマクロ・カバー・エリアとして示される。第３カバー・エリア１２３は、比較的小さい地理的エリアを網羅するマイクロセル(microcell) としても知られるマイクロ・カバー・エリアとして示される。それぞれの基地局１１５，１１６，１１７のカバー・エリア１２１，１２２，１２３は、部分的または完全に重複してもよい。例えば、マイクロセルはマクロセル内で完全に具現してもよい。従って、本発明では、移動局１１９はマクロセル間，マイクロセル間またはマクロセルとマイクロセルとの間でハンドオフできると想定する。
【００１３】
図１に示すようなセルラ無線電話システム１００は、図示のような構成に制限されない。セルラ無線電話システム１００は、当技術分野で周知なように、広い地理的エリアを網羅するため、別の交換コントローラ，基地局および移動局をさらに含んで構成してもよい。セルラ無線電話システム１００は、都会環境および非都会環境の他のエリアに対して無線電話通信カバレッジを行うことができる。本発明の好適な実施例では、交換コントローラ１１４，第１基地局１１５，第２基地局１１６，第３基地局１１７およびＰＳＴＮ１１８は、それぞれ当技術分野で周知であり、そのため本発明の理解を助ける場合を除いて、さらに詳しく説明しない。
【００１４】
好適な実施例では、セルラ無線電話通信システム１００は、１９９３年７月に出版されたＴＩＡ／ＥＩＡ，ＩＳ−９５のデュアル・モード広帯域スペクトル拡散セルラ・システムの移動局・基地局整合性規格(Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System) において説明されるような符号分割多元接続（ＣＤＭＡ：code division multiple access ）セルラ無線電話通信システムである。ＣＤＭＡとは、固有符号シーケンスを利用してチャネルを形成するスペクトル拡散多元接続デジタル通信の方法である。ＣＤＭＡでは、高いレベルの干渉の存在下で、信号を受信でき、受信される。信号受信の実際的な制限は、チャネル状態に依存するが、上記のＩＳ−９５規格で説明されるシステムにおけるＣＤＭＡ受信は、静チャネル(static channel)の信号より１８ｄＢ大きい干渉の存在下で生じることがある。一般に、システムは、より低いレベルの干渉およびダイナミック・チャネル状態で動作する。
【００１５】
セルラ無線電話通信システム１００のカバー・エリアは、当技術分野で周知なようにセクタ(sector)に分割できる。ＣＤＭＡシステムでは、通信用の周波数は、各セルの各セクタで再利用され、移動局から見たある周波数上での干渉のほとんどは、移動局が存在するセル以外のセルからくる。移動局から見たある周波数上の残留干渉は、時間遅延された（反射された）射線(ray) からの同一周波数上の同一セル内からのユーザ・トラヒックからくる。
【００１６】
ＣＤＭＡ基地局は、９６００ｂｉｔ／ｓの基本データ・レートを有する信号で移動局と通信する。次に信号は、１．２２８８ＭＨｚの送信ビット・レートまたはチップ・レート(chip rate) に拡散(spread)される。拡散は、データ・ビットにデジタル符号を印加して、データ・レートを向上させ、ＣＤＭＡシステムに冗長性を追加することからなる。そのセル内のすべてのユーザのチップは加算され、複合デジタル信号をなす。複合デジタル信号は、信号の帯域幅を制限するため濾波された直交位相偏移（ＱＰＳＫ：quadrature phase shift keying ）変調の形式を利用して送信される。
【００１７】
送信信号が移動局によって受信されると、所望の信号から符号が除去され、これを９６００ｂｉｔ／ｓのデータ・レートに戻す。符号化が他のユーザの符号に適用される場合には、逆拡散(despreading) はなく、受信信号は１．２２８８ＭＨｚ帯域幅を維持する。送信ビットまたはチップ・レートとデータ・ビットとの比率が符号化利得(coding gain) である。北米のＣＤＭＡシステムの符号化利得は１２８、すなわち２１ｄＢである。この２１ｄＢの符号化利得のため、信号レベル以上の最大１８ｄＢ（符号化利得後の信号強度より３ｄＢ以下）の干渉を静チャネルについて許容できる。
【００１８】
本発明の範囲内にあると考えられる別のデジタル・セルラ無線電話通信システムは、ＧＳＭ(Global System for Mobile Communication)，時分割多元接続（ＴＤＭＡ：Time Division Multiple Access ）および拡張ＴＤＭＡ（Ｅ−ＴＤＭＡ：Extended TDMA ）を含む。ＧＳＭは、欧州および環太平洋諸国で採用されている。ＧＳＭは、ＴＤＭＡを利用して１チャネル当たり８ユーザで、２００ｋＨｚチャネルを利用し、１３ｋｂｉｔｓ／ｓのボコーダ・レートを有する。ＴＤＭＡは、チャネル当たり３ユーザで、３０ｋＨｚチャネルを利用し、８ｋｂｉｔｓ／ｓのボコーダ・レートを有する。Ｅ−ＴＤＭＡは、３０ｋＨｚチャネルを利用するが、チャネル当たりのユーザは６ユーザで、ボコーダ・レートは４ｋｂｉｔｓ／ｓである。
【００１９】
本発明の好適な実施例では、移動局１１９はセルラ無線電話加入者ユニットである。移動局１１９は、自動車搭載ユニット，ポータブル・ユニットまたはトランスポータブル・ユニットなど、当技術分野で周知な多くの形態をとることができる。本発明の好適な実施例により、移動局は、上記のＩＳ−９５規格で説明されるＣＤＭＡセルラ無線電話システムと整合性があるように設計されたＣＤＭＡ移動局である。
【００２０】
本発明の好適な実施例により、アクティブ呼(active call) は、移動局１１９と基地局との間の音声またはデータ通信のいずれかでもよい。従って、本発明では、一般に、移動局１１９と基地局との間で転送される任意の種類の情報の欠落防止について検討する。
【００２１】
一般に、本発明は、移動局がアクティブ呼で通信するのと並行して、複数の基地局によって送信される信号の強度を監視できる、任意の無線電話システムで採用できる。好適な実施例のセルラ無線電話通信システム１００はデジタル・システムなので、デジタル・システム・メッセージング・フォーマットにより、移動局１１９はアクティブ呼の通信と並行して他の機能を実行できる。本発明は、デジタル・セルラ無線電話通信システム１００のこの点を利用して、移動局１１９が第１カバー・エリア１２１から第２カバー・エリア１２２に突然遷移する場合に、移動局１１９がアクティブ呼が欠落することを防ぐ方法を実行することを可能にする。
【００２２】
図１は、移動局が基地局からの送信から陰影妨害される２つの例を示す。第１の例では、前述のように、第１移動局１１９は、ビル１１１によって第２基地局からの送信から陰影妨害される。第２の例では、第２移動局は、第３カバー・エリア１２３において第３基地局１１７とアクティブ通話中であり、第１カバー・エリア１２１における第１基地局１１５および第２カバー・エリアにおける第２基地局１１６からの送信から実質的に陰影妨害される。第１の例により、（矢印１２４によって示されるように）第１移動局１１９が第１カバー・エリア１２１から第２カバー・エリア１２２に突然遷移すると、移動局では、第１基地局１１５からの信号送信１２７に比べて、第２移動局１１６からの信号送信１２６の大幅な増加が生じる。第２基地局１１６からの信号送信１２６の大幅な増加が比較的短い時間期間中に生じると、第２基地局１１６からの信号送信１２６は第１移動局１１９と第１基地局１１５との間の通信と干渉して、ハンドオフ・メッセージを防ぎ、その結果、呼が欠落する。同様に、第２例により、移動局が第３カバー・エリア１２３から第１カバー・エリア１２１または第２カバー・エリア１２２に突然遷移すると、同様な結果が生じる。カバー・エリア間のかかる突然の遷移は、陰影妨害状態の急速な変化によって主に生じる。例えば、そのような突然の遷移は、移動局自体の移動速度，ビルの急な角を曲がる移動局，またはマイクロセルが組み込まれたビルなどの遮蔽されたエリアを出入りする移動局によって生じることがある。
【００２３】
図２は、本発明による図１のセルラ無線電話システムで用いられる移動局のブロック図を示す。移動局１１９は、一般に、受信機ラインアップ２０１，送信機ラインアップ２０２，コントローラ２０３，周波数シンセサイザ２０４，デュプレクサ・フィルタ２０５およびアンテナ２０６によって構成される。受信機ラインアップ２０１および送信機ラインアップ２０２は、当技術分野で周知なように、コントローラ２０３，周波数シンセサイザ２０４，デュプレクサ・フィルタ２０５およびアンテナ２０６の機能を共用する。一般に、受信機ラインアップ２０１は、アナログＣＤＭＡ受信機２０７，アナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）２０８，デジタルＣＤＭＡ復調器２０９，パイロット・スキャナ(pilot scanner) １０，ビタビ復号器(Viterbi decoder) ２１１，音声復号器２１２，デジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａ）２１３，データ・シンク(data sink) ２２３およびスピーカ２１４によって構成される。一般に、送信機ラインアップ２０２は、マイクロフォン２１５などの音声ソースまたはデータ・ソース２２４，Ａ／Ｄ変換器２１６，音声符号器２１７，デジタルＣＤＭＡ送信機２１８，Ｄ／Ａ変換器２１９，アナログＣＤＭＡ変調器２２０，アナログＣＤＭＡ送信機２２１，電力増幅器２２２および電力制御システム２２５によって構成される。
【００２４】
本発明の好適な実施例において、デジタルＣＤＭＡ復調器２０９，パイロット・スキャナ２１０，ビタビ復号器２１１およびデジタルＣＤＭＡ送信機２１８は、"CDMA Mobile Station Modem ASIC", Proceedings of the IEEE 1992 Custom Integrated Circuits Conference, section 10.2, page 1-5および"The CDMA Digital Cellular System an ASIC Overview", Proceedings of the IEEE 1992 Custom Inntegrated Circuits Conference, section 10.1, pages 1-7 において説明されるように、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ) 内で具現される。
【００２５】
本発明の好適な実施例により、アナログＣＤＭＡ受信機２０７は、実質的には、ＣＤＭＡ受信機動作で必要とされる１．２２８８ＭＨｚ帯域幅と整合性があるように設計されたアナログ受信機である。デジタルＣＤＭＡ送信機２１８，アナログＣＤＭＡ変調器２２０，アナログＣＤＭＡ送信機２２１，電力増幅器２２２および電力制御システム２２５は、上記のＩＳ−９５規格において一般に規定される。コントローラ２０３は、モトローラ社製のＭＣ６８３３２マイクロコントローラである。あるいは、他のマイクロコントローラまたはデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）も利用できる。例えば、デジタル信号プロセッサは、モトローラ社製のＭＣ５６１５６でもよい。周波数シンセサイザ２０４，デュプレクサ・フィルタ２０５およびアンテナ２０６は、従来のアナログ・セルラ無線電話移動局において構成されるものと実質的に同じである。音声復号器２１２および音声符号器２１７は、TIA/EIA/IS-96-A, "Speech Service Option Standard For Wideband Spread Spectrum Digital Cellular Systems" に基づいてプログラムされるデジタル信号プロセッサで好ましくは構成される。
【００２６】
本発明の好適な実施例により、移動局１１９が第１カバー・エリア１２１から第２カバー・エリア１２２に突然遷移する場合にアクティブ呼が欠落することを防ぐため、移動局によって実施される方法は、図２のコントローラ２０３におけるソフトウェア・プログラムとして具現される。本発明の好適な実施例では、コントローラ２０３は、ライン２２６で移動局１１９によって受信された総合エネルギ（Ｉo ）を表す受信信号強度情報（ＲＳＳＩ）と、ライン２２７でパイロット・スキャナ２２８からのパイロット強度情報と、ライン２２８でデジタルＣＤＭＡ復調器２０９からのアクティブ呼の信号強度情報と、ライン２２９でビタビ復号器２２１からの受信システム制御メッセージとを受信する。コントローラ２０３は、デジタルＣＤＭＡ送信機２１８を介して、ライン２３０でシステム制御メッセージを送信する。移動局１１９によって実行され、図２のコントローラ２０３内で具現される方法段階については、図３ないし図８を参照して説明する。
【００２７】
図３は、本発明による図２の移動局の呼処理状態を示す。図３は、パワーアップ状態３０１，移動局初期化状態３０２，移動局アイドル状態３０３，システム・アクセス状態３０４およびトラヒック・チャネル上で移動局制御の状態３０５を示す。遷移３０７で、移動局１１９はシステム・タイミングを完全に獲得する。遷移３０８で、移動局１１９は、肯定応答(aknowledgment) または応答(response)を必要とするページング・チャネル・メッセージを受信するか、あるいは発呼するか、あるいは登録を実行する。遷移３０９で、移動局１１９はトラヒック・チャネルに指示される。遷移３１２で、移動局１１９はトラヒック・チャネルの使用を終了する。遷移３１０で、移動局１１９は、発呼メッセージ(Origination Message) またはページ・モード応答(Page Mode Response)以外の、アクセス・チャネル(Access Channel)送信に対する肯定応答を受信する。遷移３１１で、移動局１１９は、ＮＧＨＢＲ＿ＣＯＮＦＩＧが「０１１」に等しいとき、アイドル・ハンドオフ動作を実行し、またページング・チャネル(Paging Channel)メッセージを受信できない。図３の状態３０１ないし３０５およびその間の遷移については、トラヒック・チャネル上で移動局制御の状態３０５からシステム・アクセス状態３０４への遷移３０６を除いて、上記のＩＳ−９５規格，セクション６．６において説明されている。遷移３０６で、移動局は再接続要求メッセージを発行する。状態遷移３０６については、図４ないし図１０を参照してさらに詳しく説明する。
【００２８】
図４は、本発明による図３に示す呼処理状態のうちシステム・アクセス状態３０４の詳細を示す。システム・アクセス状態３０４において、移動局１１９はアクセス・チャネル上で基地局にメッセージを送信し、ページング・チャネル上で基地局からメッセージを受信する。図４は、更新オーバヘッド情報サブ状態４０１，ページ応答サブ状態４０２，移動局発呼試みサブ状態４０３，登録アクセス・サブ状態４０４，移動局メッセージ送信サブ状態４０５および移動局命令／メッセージ応答サブ状態４０６を含む。遷移４０７で、移動局１１９は、肯定応答または応答を必要とするメッセージまたは命令を受信する。遷移４０８で、移動局１１９は登録アクセスを獲得する。遷移４０９で、移動局１１９は、ユーザ生成データ・バースト・メッセージを受信する。遷移４１０で、移動局１１９は、ユーザ発呼の処理を開始する。遷移４１１で、移動局１１９は、ページ・メッセージ(Page Message)またはスロット型ページ・メッセージ(Slotted Page Message)を受信する。遷移４１２および４１３で、移動局１１９は、図３のトラヒック・チャネル上の移動局制御の状態３０５に入るか、あるいはアナログ・モードに進む。遷移４１４〜４１６で、移動局１１９は図３の移動局アイドル状態３０３に入る。状態４０１〜４０６および遷移４０７〜４１６については、移動局が再接続要求メッセージを発呼する移動局発呼試みサブ状態４０３への遷移を除いて、上記のＩＳ−９５規格，セクション６．３において説明されている。遷移３０６は、図３のシステム・アクセス状態３０４内の遷移３０６の宛先を示す。状態遷移３０６については、図９ないし図１０を参照してさらに詳しく説明する。
【００２９】
図５は、本発明による図３の呼処理状態のうちトラヒック・チャネル状態３０５の詳細を示す。図５は、トラヒック・チャネル初期化サブ状態５０１，命令待ちサブ状態５０２，移動局応答待ちサブ状態５０３，通話サブ状態５０４および解放サブ状態５０５を含む。遷移５０６で、移動局１１９はアクティブ呼を終了し、順方向トラヒック・チャネル上で基地局肯定応答命令(Base Station Acknowledgment Order) を受信する。遷移５０７で、移動局１１９は、維持命令(Maintenance Order) または情報メッセージ付き報知(Alert With Information Message)を受信する。遷移５０８で、移動局１１９ユーザは、呼に応答する。遷移５０９で、移動局１１９は、維持命令を受信する。遷移５１０で、移動局１１９ユーザは、切断を開始するか、解放命令を受信する。遷移５１１で、移動局１１９は、情報メッセージ付き報知を受信する。遷移５１２および５１３で、移動局１１９は、解放命令を受信する。遷移５１４で、移動局１１９は、発呼し、順方向トラヒック・チャネル上で基地局肯定応答命令を受信する。状態５０１〜５０５および遷移５０６〜５１４については、移動局が再接続要求メッセージを発行する状態遷移３０６を除いて、上記のＩＳ−９５規格，セクション６．６．４において説明されている。遷移３０６は、図３のトラヒック・チャネル上の移動局制御の状態３０５内の遷移３０６の開始を示す。状態遷移３０６については、図６ないし図１０を参照してさらに詳しく説明する。
【００３０】
図６は、本発明により図５の通話サブ状態５０４内で具現される、無線電話システム１００における呼の欠落を防ぐ方法６０５について説明するフローチャートを示す。移動局１１９によって実施される方法６０５は、移動局１１９が第１カバー・エリア１２１から第２カバー・エリア１２２に突然遷移した場合に、呼が欠落することを防ぐ。ステップ６００において、本方法は、移動局１１９が第１トラヒック・チャネル上で第１カバー・エリア１２１内の第１基地局１１５とアクティブ通話状態であることを想定する。本発明の方法６０５は、一般に４つのステップ６０１〜６０４によって構成される。４つのステップ６０１〜６０４の詳細については、図７および図８を参照して説明する。ステップ６０１で、移動局１１９は、移動局１１９が第１カバー・エリア１２１から第２カバー・エリア１２２に突然遷移することに応答して、アクティブ呼が欠落する危険があることを判定する。ステップ６０２で、移動局は、アクティブ呼が欠落する危険があることを判定するステップ６０１に応答して、アクティブ呼が欠落する危険があることを第１基地局１１５に通知する。ステップ６０３で、移動局１１９は、アクティブ呼が欠落する危険があることを第１基地局１１５に通知するステップ６０２に応答して、第１基地局１１５とのアクティブ呼が欠落する過程であることを判定する。ステップ６０４で、移動局１１９は、第１基地局１１５とのアクティブ呼が欠落する過程であることを判定するステップ６０３に応答して、第１基地局１１５とのアクティブ呼が欠落する前に、第２カバー・エリア１２２内の第２基地局１１６とのアクティブ呼を確立する。
【００３１】
上記の先行技術の米国特許第４，８１１，３８０号とは対照的に、本発明は、ステップ６０１および６０２を追加することにより、従来技術によって教示される技術を有利に改善する。前述のように、従来の移動局は、所定の時間期間中に基地局からの信号送信の不在後に、呼を復元するための措置を講じる。従来の移動局は、ハンドオフを必要とする無線電話システムにおける自己干渉を設定するＲＦ状態の変化を予測しない。しかし、本発明のステップ６０１および６０２は、移動局１１９に呼の欠落を事前通知する。セルラ無線電話システム１００がデジタル・システムなので、移動局１１９は、アクティブ通話中に事前通知を受信できる。デジタル・システムでは、移動局１１９は、アクティブ呼が欠落する危険を予期しながら、アクティブ呼を維持できる。この事前通知を受けると、移動局１１９は、呼の欠落プロセスが開始する前に、基地局と協調して、無線電話システム１００内で自ら配置するため必要な措置を講じることができる。本発明の利点は、移動局を本明細書で説明するように構成することによって本発明の方法が実施でき、基地局１１５，１１６，１１７または交換コントローラ１１４において実施される従来の方法において特別な変更を必要としないということである。従って、本発明の移動局１１９は、変化するＲＦ状態を監視して、ハンドオフ・メッセージが完了する前にアクティブ呼が欠落すること、または欠落した呼の復元について容認できない時間遅延を防ぐ。
【００３２】
図７および図８は、本発明による図６のフローチャートの詳細を示す。図６のステップ６０１〜６０４は、参考のため略述されている。図６のステップ６０１は、４つのステップ７０１〜７０４によって構成される。ステップ７０１で、移動局１１９は、移動局１１９によって受信される総合エネルギを監視する。図２を参照して、総合エネルギはライン２２６でコントローラによって受信される。ステップ７０２で、移動局１１９は、移動局によって受信されるアクティブ呼の信号エネルギを測定する。図２を参照して、アクティブ呼の信号エネルギはライン２２８でコントローラによって受信される。ステップ７０３で、移動局１１９は、信号エネルギと総合エネルギの比率を計算する。ステップ７０４で、移動局１１９はこの比率が好ましくないかどうか判定する。ステップ７０４で、比率が好ましくないと移動局１１９が判定し、アクティブ呼が欠落する危険があることを示すと、フローはステップ６０２に進む。ステップ７０４で、この比率が好ましいと移動局１１９が判定し、アクティブ呼が欠落する危険がないことを示すと、フローはステップ７０５に戻る。
【００３３】
ステップ７０１は、一般に４つのステップ７０５〜７０８によって構成される。ステップ７０５で、移動局１１９は、選択された時点で移動局１１９によって受信された総合エネルギを測定し、総合エネルギの少なくとも１つの前回のサンプルと現在のサンプルとを含む総合エネルギのサンプルを生成する。ステップ７０６で、移動局１１９は、総合エネルギの現在のサンプルが総合エネルギの少なくとも１つの前回のサンプルよりも所定の量だけ大きいことを判定する。ステップ７１８で、移動局１１９は総合エネルギの現在のサンプルを格納し、総合エネルギの現在のサンプルが総合エネルギの少なくとも１つの前回のサンプルよりも所定の量だけ小さいことを移動局１１９が判断した場合に、ステップ７０５に戻る。ステップ７０７で、移動局１１９は、総合エネルギの現在のサンプルと総合エネルギの少なくとも１つの前回のサンプルとを積分して、積分された総合エネルギを生成する。ステップ７０８で、移動局１１９は積分総合エネルギを格納し、格納された総合エネルギを生成する。図２を参照して、積分総合エネルギはコントローラ２０３に常駐するメモリに格納される。
【００３４】
アクティブ呼が欠落する危険があることを第１基地局に通知する図６のステップ６０２は、複数の基地局１１５，１１６，１１７によってそれぞれ送信される複数のパイロット信号１２７，１２６，１２８の信号強度を表すパイロット信号強度メッセージを第１基地局１１５に送信する移動局１１９によって実行される。図２を参照して、移動局１１９は、ライン２３０を介してコントローラ２０３からデジタルＣＤＭＡ送信機２１８にパイロット信号強度メッセージを送信する。
【００３５】
本発明の好適な実施例により、アクティブ呼は複数の順次フレームを含む。第１基地局とのアクティブ呼が欠落する危険があることを判定する図６のステップ６０３は、２つのステップ７０９および７１０によって一般に構成される。ステップ７０９で、移動局１１９は、アクティブ呼の所定の数の順次フレームが好ましくないかどうかを判定する。ステップ７０９で、許容可能なフレームを受信する前に所定の数の好ましくない順次フレームをが受信されたことを移動局１１９が判断した場合には、フローはステップ７１１に進み、それ以外の場合には、フローはステップ７０５に戻る。ステップ７１１で、移動局１１９は図２のライン２３０を介してデジタルＣＤＭＡ送信機２１８をディセーブルし、ステップ７１０に進む。ステップ７１０で、移動局１１９は、所定の時間内で、複数の順次フレームのうち２つの順次フレームが許容できないかどうか判定する。ステップ７１０で、所定の時間内で、複数の順次フレームのうち２つの順次フレームが許容できると移動局１１９が判断した場合、フローはステップ７０５に戻る。ステップ７１０で、所定の時間内で、複数の順次フレームのうち２つの順次フレームが許容できないと移動局１１９が判断した場合には、フローはステップ７１６に進む。
【００３６】
第２カバー・エリア１２２内の第２基地局とのアクティブ呼を確立するステップ６０４は、４つのステップ７１２〜７１５によって一般に構成される。ステップ７１２で、移動局１１９は第２基地局１１６を識別する。ステップ７１３で、移動局１１９は、第２基地局１１６を識別するステップ７１２に応答して、再接続要求メッセージを第２基地局１１６に送信する。図２を参照して、移動局１１９は、ライン２３０でデジタルＣＤＭＡ送信機を介して再接続要求メッセージを第２基地局１１６に送信する。図３，図４および図５を参照して、移動局１１９は、遷移３０６によって示されるように、再接続要求メッセージを第２基地局１１６に送信する。再接続要求メッセージのフォーマットについては、第９図を参照してさらに詳しく説明する。ステップ７１４で、移動局１１９は、再接続要求メッセージを第２基地局に送信するステップ７１３に応答して、所定の時間内に再接続許可メッセージを第２基地局１１６から受信したかどうかを判定する。ステップ７１４で、所定の時間内に第２基地局１１６から再接続許可メッセージを受信したことを移動局１１９が判断した場合には、フローはステップ７１５に進み、それ以外の場合には、フローは移動局初期化状態３０２に戻る。図２を参照して、移動局１１９は、ライン２２９でビタビ復号器２１１を介して第２基地局１１６から再接続許可メッセージを受信する。再接続許可メッセージのフォーマットについては、図１０を参照してさらに詳しく説明する。好適な実施例により、再接続許可メッセージを受信するステップ７１４は、ページング符号チャネル上で再接続要求メッセージを受信する移動局１１９によって行われる。ステップ７１５で、移動局１１９は、第２基地局１１６から再接続許可メッセージを受信するステップ７１４に応答して、第２トラヒック・チャネル上で第２基地局１１６と第２カバー・エリア１２２内でアクティブ呼を継続する。
【００３７】
第２基地局１１６を識別するステップ７１２は、２つのステップ７１６および７１７によって一般に構成される。ステップ７１６で、移動局１１９は、複数の基地局１１５，１１６，１１７によってそれぞれ送信される複数のパイロット信号１２７，１２６，１２８を検索する。図２を参照して、移動局１１９は、パイロット・スキャナ２１０によって受信され、ライン２２７でコントローラ２０３に送信された複数のパイロット信号を検索する。ステップ７１７で、移動局１１９は、複数のパイロット信号から最強の信号強度を有するパイロット信号１２６を選択し、ここで最強の信号強度を有するパイロット信号１２６は、第２基地局１１６によって送信されたパイロット信号に対応する。
【００３８】
図９は、本発明により図３，図４，図５および図８で用いられる再接続要求メッセージ・フォーマットを示す。移動局メッセージ・フォーマットについては、上記のＩＳ−９５規格，セクション６．７において説明されている。再接続要求メッセージは、上記のＩＳ−９５規格で説明されている発呼メッセージ(Origination Message) と類似する。メッセージ・タイプ・フィールド８０１（ＭＧＳ＿ＴＹＰＥ）は、８ビットを有し、バイナリ値は「０００００１１１」である。フィールド８０２ないし８２１は、上記のＩＳ−９５規格において説明される発呼メッセージと全く同じである。時間基準ＰＮシーケンス・オフセット・フィールド８２２（ＲＥＦ＿ＰＮ）は９ビット長であり、移動局１１９がその時間基準について現在利用しているパイロット位相を指定する。パイロット強度フィールド８２３（ＰＩＬＯＴ＿ＳＴＲＥＮＧＴＨ）は、６ビット長であり、移動局がその時間基準について現在利用しているパイロットのパイロット強度を与える。トラヒック・チャネル基準フィールド８２４（ＴＣＨ＿ＲＥＦ）は、６ビット長であり、第１基地局１１５との通信のために用いられているトラヒック・チャネルを指定する。パイロット被測定位相フィールド８２５（ＰＩＬＯＴ＿ＰＮ＿ＰＨＡＳＥ）は、１５ビット長であり、ゼロ・オフセットＰＮパイロットを基準にして検出されたパイロットの位相を報告する。パイロット強度フィールド８２６（ＰＩＬＯＴ＿ＳＴＲＥＮＧＴＨ）は、６ビット長であり、フィールド８２５で基準とするパイロットのパイロット強度を与える。フィールド８２５および８２６は、すべての被検出パイロットが報告されるまで繰り返される。
【００３９】
図１０は、本発明により図８で用いられる再接続許可メッセージを示す。基地局メッセージ・フォーマットについては、上記のＩＳ−９５規格、セクション７．７において説明されている。再接続許可メッセージは、上記のＩＳ−９５規格において説明されるチャネル割当メッセージ(Channel Assignment Message)と類似するが、「ＡＳＳＩＧＮ＿ＭＯＤＥ」は既知であるので、いくつかのフィールドを省くことにより簡略化される。メッセージ・タイプ・フィールド９０１は、８ビット長で、バイナリ値は「００００１１１１」である。再接続許可メッセージで用いられるメッセージ・フィールド９０２ないし９１５の残りの部分は、上記のＩＳ−９５規格のチャネル割当メッセージにおいて完全に説明されている。これらのフィールドは、第２基地局１１６との新たなトラヒック・チャネルを獲得するために必要とするすべての情報を移動局１１９に提供する。
【００４０】
以上、本発明は、移動局が第１カバー・エリアから第２カバー・エリアに突然遷移する場合に、アクティブ呼が欠落することを防ぐため、移動局によって実行される方法を提供する。本発明は、呼が欠落するプロセスを開始する前に、変化するＲＦ状態の事前通知を移動局に与えるという利点を有する。この利点は、移動局１１９が第１カバー・エリア１２１から第２カバー・エリア１２２に突然遷移することに応答して、アクティブ呼が欠落する危険があることを判定する段階６０１と、アクティブ呼が欠落する危険があることを判定する段階６０１に応答して、アクティブ呼が欠落する危険があることを第１基地局１１５に通知する段階６０２とを移動局が実行することによって提供される。本発明により、ハンドオフ・メッセージが完了する前に呼が欠落する問題、または従来の欠落した呼の復元について容認できない時間遅延の問題は実質的に解決される。
【００４１】
本発明についてその例示的な実施例を参照して説明してきたが、本発明はこれらの特定の実施例に制限されるものではない。当業者であれば、特許請求の範囲で規定されるように、本発明の精神および範囲から逸脱せずに、変形および修正が可能なことが理解される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるセルラ無線電話システムの一部を示す図である。
【図２】本発明による図１のセルラ無線電話システムにおいて用いられる移動局のブロック図である。
【図３】本発明による図２の移動局の呼処理状態を示す図である。
【図４】本発明による図３に示す呼処理状態のうちシステム・アクセス状態の詳細を示す図である。
【図５】本発明による図３の呼処理状態のうちトラヒック・チャネル状態の詳細を示す図である。
【図６】本発明による図５の通話サブ状態内で具現される、無線電話システムにおいて呼の欠落を防ぐ方法を説明するフローチャートである。
【図７】本発明による図６のフローチャートの詳細を示す図である。
【図８】本発明による図６のフローチャートの詳細を示す図である。
【図９】本発明による図３，図４，図５および図８において用いられる再接続要求メッセージ・フォーマットを示す図である。
【図１０】本発明による図８において用いられる再接続許可メッセージ・フォーマットを示す図である。
【符号の説明】
１００  セルラ無線電話システム
１１１  ビル
１１２  第２街路
１１３  第１街路
１１４  交換コントローラ
１１５  第１基地局
１１６  第２基地局
１１７  第３基地局
１１８  公衆電話交換網（ＰＳＴＮ）
１１９  第１移動局
１２０  第２移動局
１２１  第１無線電話カバー・エリア
１２２  第２無線電話カバー・エリア
１２３  第３無線電話カバー・エリア
１２６，１２７  信号送信
２０１  受信機ラインアップ
２０２  送信機ラインアップ
２０３  コントローラ
２０４  周波数シンセサイザ
２０５  デュプレクサ・フィルタ
２０６  アンテナ
２０７  アナログＣＤＭＡ受信機
２０８  アナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）
２０９   デジタルＣＤＭＡ復調器
２１０  パイロット・スキャナ
２１１  ビタビ復号器
２１２  音声復号器
２１３  デジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａ）
２１４  スピーカ
２１５  マイクロフォン
２１６  Ａ／Ｄ変換器
２１７  音声符号器
２１８  デジタルＣＤＭＡ送信機
２１９  Ｄ／Ａ変換器
２２０  アナログＣＤＭＡ変調器
２２１  アナログＣＤＭＡ送信機
２２２  電力増幅器
２２３  データ・シンク
２２４  データ・ソース
２２５  電力制御システム
【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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【図６】
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【図７】
0003650184.tif 000008
【図８】
0003650184.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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