(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
衛星（４００）が地球（１０４）に関して移動する複数のセル（２００）を投影するセルラ通信システム（１１６）における、セル（２００）の間で加入者ユニットの通信をハンドオフする方法であって、
第１のセル（２００）における加入者ユニット（３００）の位置を決定する段階（１５０２）、
前記決定する段階（１５０２）に応じて、前記加入者ユニット（３００）が将来存在し得る第２のセル（２００）および前記加入者ユニット（３００）が前記第２のセル（２００）に存在し得る時に対応する来るべきタイミングを予定する段階（１５０６）、
前記第２のセル（２００）および前記来るべきタイミングを前記加入者ユニット（３００）において受信する段階（１５０６）、そして
前記加入者ユニット（３００）によって判定される前記来るべきタイミングの発生に応じて、前記加入者ユニット（３００）との通信を前記予定する段階（１５０６）に従って前記第２のセル（２００）に転送する段階（１２０８）、
を具備することを特徴とするセル（２００）の間で加入者ユニットの通信をハンドオフする方法。
【請求項２】
衛星（４００）が地球（１０４）の上を移動する複数のセル（２００）を投影するセルラ通信システム（１１６）によって加入者ユニット（３００）を動作させる方法であって、
前記セル（２００）の内の第１の１つによって、タイミングデータ（８０２）をチャネル識別子（８０４）と関連させるスケジュール（８００）を受信する段階（７０４）であって、前記チャネル識別子（８０４）は前記セル（２００）の内の第２の１つと関連しているもの、
前記スケジュール（８００）からの前記タイミングデータ（８０２）によって示される時間が生じたことを判定するために実時間を監視する段階（９１６）、そして
前記監視する段階（９１６）に応答して、前記タイミングデータによって示される前記時間が発生したことに応じて、前記第１のセル（２００）から前記第２のセル（２００）へと通信を転送する段階（１２０８）、
を具備することを特徴とするセルラ通信システム（１１６）によって加入者ユニット（３００）を動作させる方法。
【請求項３】
計画されたハンドオフを備えたセルラ通信システム（１１６）であって、
地球（１０４）に関して移動するように周回する複数の衛星（４００）であって、該衛星（４００）は集合的に前記地球（１０４）の方向に複数のセル（２００）を投影するもの、
前記セル（２００）の内の第１の１つによって前記衛星（４００）の１つとデータ通信する加入者ユニット（３００）であって、該加入者ユニット（３００）は前記加入者ユニット（３００）のための位置を示すデータを提供するために位置決め受信機（１１４，３０４，３０６）を含むもの、
前記位置決め受信機（１１４，３０４，３０６）に応答して前記複数のセル（２００）の内の第２のセル（２００）において使用されるチャネルを前記加入者ユニット（３００）が前記第２のセル（２００）内に存在し得る時を示すタイミングデータ（８０２）と関連させるスケジュール（８００）を発生するためのスケジューラ（３０６）であって、前記スケジュール（８００）はハンドオフ決定において使用するため前記加入者ユニット（３００）に送られるもの、そして
前記スケジューラ（３０６）に結合され、前記加入者ユニット（３００，３０４，３０６）によって決定される前記タイミングデータの発生に応じて、前記スケジュール（８００）にしたがって前記加入者ユニット（３００）のための通信を前記第２のセル（２００）に転送するための手段（３０２，３０６）、
を具備することを特徴とする計画されたハンドオフを備えたセルラ通信システム（１１６）。
【請求項４】
計画されたハンドオフを受けかつ衛星（４００）が複数の移動するセル（２００）を投影するセルラ通信システム（１１６）にしたがって動作する加入者ユニット（３００）であって、
前記複数の移動するセル（２００）の内の第１のセル（２００）において行なわれる通信によって、タイミングデータ（８０２）をチャネル識別子（８０４）と関連させるスケジュール（８００）を受信するためのスケジュール受信機（３０２，３０６）であって、前記チャネル識別子（８０４）は前記複数の移動するセル（２００）の内の第２のセル（２００）と関連しているもの、
前記スケジュール受信機（３０２，３０６）に結合され前記スケジュール（８００）からの前記タイミングデータ（８０２）によって示される時間が生じたことを判定するために実時間を監視するためのタイマ（３１０）、そして
前記タイマ（３１０）に結合され前記スケジュール（８００）にしたがって、前記タイミングデータ（８０２）の発生に応じて、前記第１のセル（２００）から前記第２のセル（２００）へと通信を転送するための手段（３０２，３０６）、
を具備することを特徴とする加入者ユニット（３００）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は一般的にはセルラ通信システムに関する。より特定的には、本発明はセルラ通信システムのセルの間の通信のハンドオフに関する。
【０００２】
【従来の技術】
セルラ通信システムは地球上の種々のロケーションにおいてなんらかの数のセルを投影する。次に、周波数スペクトルが周波数的に、時間的に、符号化により、あるいはこれらの組合わせにより前記セルに割当てられ、それによって近隣のセルにおいて行なわれている通信が異なるチャネルを使用できるようにして妨害の機会を最小にする。これに対し、遠く離れて位置するセルにおいて行なわれる通信は同じチャネルを使用することができ、かつ共通のチャネルでの通信の間の大きな距離のため妨害が防止される。大きなパターンのセルに対しては、遠く離れたセルのみが同じスペクトルを再使用するように、パターン全体にわたり共通のチャネルを分布させることにより周波数スペクトルが可能なかぎり多く再使用されるようになる。妨害なしにスペクトルの効率的な使用を行なうことができる。
【０００３】
セルラ通信システムに対する１つの問題はセルの間の通信のハンドオフである。エンドユーザとセルとの間の相対的な移動のためエンドユーザとそこに向けられた通信リンクがセルの間を移動する。進行中の呼において連続的な通信を可能にするためには、システムはエンドユーザがセルの境界を渡る時にその呼を「ハンドオフ（ｈａｎｄｏｆｆ）」しなければならない。もしある呼が古いセルを去る際に新しいセルへとハンドオフされなければ、その呼は最終的に失われることになるが、それはそれによって通信が行なわれている信号の強度がシステムの無線機器がエンドユーザの送信を受信することができない、あるいは逆に、エンドユーザがシステムの無線機器の送信を受信することができない、ポイントまで減少するからである。
【０００４】
伝統的なセルラ通信システムは前記ハンドオフの問題を信号強度を監視しかつ比較することによって対処する。１つのセルに関連して現在使用されているチャネルが監視されかつ他のセルに関連するチャネルと比較される。このタイプの監視は加入者ユニットによって行なうことができる。あるいは、現在使用されているチャネルが２つの異なるセルのロケーションから監視され、かつこの監視の結果が比較される。このタイプの監視は種々のセルに位置するシステム機器によって行なうことができる。通信は次により強力な信号を有するセルへと受け渡される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
伝統的なハンドオフ技術は加入者ユニットとシステムの送受信機との間の距離が比較的小さい場合、セルと加入者ユニットとの間の移動速度が低速である場合、そしてハンドオフが比較的時間的に均等に分布している場合に適切に動作することができる。そのような条件は伝統的な地上セルラシステムについて存在し、該地上セルラシステムではセルは地球に対して大きく移動することがなくかつセルと加入者ユニットとの間の移動は伝統的な輸送形態による加入者の移動から生じる。これに対し、システムの無線機器が移動する軌道で地球を周回している衛星上に位置する場合は、これらの条件は存在せず、かつ伝統的なハンドオフ技術は不適切となり得る。
【０００６】
例えば、軌道を周回する衛星は加入者ユニットから比較的大きな距離、しばしば数１００キロメートルのオーダ、に位置する。この距離が小さくなればなるほど、地球上の特定の位置に対する衛星の速度は大きくなる。２０，０００ｋｍ／ｈｒより上の速度が典型的なものである。加入者ユニットに対するこの高速度の移動により衛星と加入者ユニットとの間で送信される信号に対し広範囲にかつ急速に変動する伝搬遅延およびドップラ周波数オフセットが導入される。広範囲にかつ急速に変動する伝搬遅延およびドップラ周波数オフセットは信号の獲得および監視を困難でありかつ時間を消費するタスクとし、特に数多くの異なる信号が獲得される場合にこの傾向が大きくなる。さらに、この大きな移動速度によりハンドオフが伝統的なセルラシステムにおける場合よりもより頻繁に生じ得る。これらのタイプのシステムに対しては、セルのパターンが移動するのみならず、その形状も時間とともに変化し、チャネルセパレーションを維持するようにセルの動作停止（ｓｈｕｔｄｏｗｎ）が生じる。これは他の形式のハンドオフを課すことにつながる。
【０００７】
したがって、本発明の利点でもあり目的とするところは、セルラ通信システムにおけるセルの間の通信のハンドオフのための改善されたシステムおよび方法を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の利点でもありかつ目的とするところは、少なくとも大きな割合のハンドオフが過度の信号強度の監視を必要とすることなく行なわれるようにハンドオフを計画できるようにすることにある。
【０００９】
本発明の他の利点でもありかつ目的とするところは、ネットワーク資源を節約することにある。
【００１０】
本発明のさらに他の利点でもありかつ目的とするところは、総合的なネットワーク資源を節約するために信号強度が最大ではないセルに対する通信のハンドオフを可能にすることにある。
【００１１】
本発明のさらに他の利点でもありかつ目的とするところは、ひとまとめにして行なわれるハンドオフを導入することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段および作用】
本発明の上記および他の利点および目的は地球に関して移動する複数のセルを投影するセルラ通信システムにおいて１つの形態で実現される。本発明はセルの間で加入者ユニットの通信をハンドオフする方法として実施できる。該方法は第１のセルにおける加入者ユニットの位置を決定することを要求する。この決定に応じて、前記加入者ユニットが将来存在し得る第２のセルおよび前記加入者ユニットが前記第２のセルに存在し得る時に対応する来るべきタイミングが予定または計画される。前記加入者ユニットとの通信がこの予定または計画にしたがって前記第２のセルに転送される。
【００１３】
【実施例】
本発明のより完全な理解は添付の図面とともに以下の詳細な説明および特許請求の範囲を参照することによって得ることができる。添付の図面においては同じ参照数字は図面にわたり同じ項目を言及している。
【００１４】
また、以下に与えられる説明および図面は参照数字の使用によって一緒にリンクしている。これらの参照数字は参照される項目の詳細がみられる図面の番号を反映するよう選択されている。特に、全ての３桁の参照数字の最上位桁および全ての４桁の参照数字の最上位２桁は前記参照される特徴部分がみられる図面の番号に等しい。
【００１５】
図１は、本発明の好ましい実施例にしたがって構成された環境１００の配置図を示す。いくつかの衛星４００からなる衛星集団（ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ）１０２が地球１０４の回りの比較的低高度の軌道に配置されている。
【００１６】
環境１００はさらに１つまたはそれ以上の交換局（ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ  ｏｆｆｉｃｅｓ：ＳＯ）５００を含む。ＳＯ５００は地球の表面上にありかつＲＦ通信リンク１０６を介して近隣の衛星４００とデータ通信する。衛星４００もまたデータ通信リンク１０８を介して互いにデータ通信する。したがって、衛星４００の衛星集団１０２を介して、ＳＯ５００は地球の任意の大きさの領域に伝達される通信を制御することができる。しかしながら、各々のＳＯ５００によって制御される領域は好ましくは１つまたはそれ以上の地政学的な管轄に関連する。ＳＯ５００は公衆交換電気通信ネットワーク（ＰＳＴＮ）１１０に結合され、該ＰＳＴＮ１１０から環境１００の加入者に向けられた呼が受信されかつ該ＰＳＴＮ１００に対し環境１００の加入者によって出力された呼が送られる。
【００１７】
環境１００はまた任意の数、可能性がある数としては数１００万、の加入者ユニット（ＳＵ）３００を含む。ＳＵ３００は伝統的な移動または携帯用無線通信機器として構成することができる。環境１００は、地球の表面上のまたは表面近くであれあるいは地球の上の大気中であれ、地球の範囲内の任意の場所でのＳＵ３００の移動を受入れる。しかしながら、ＳＵ３００は移動しなくても良く、かつ環境１００はＳＵ３００の全人口の一部が静止状態にあっても満足に動作する。ＳＵ３００は衛星４００からの通信を受信しかつ以下に述べる他の機能を行なうよう構成されている。ＳＵ３００はデータ通信リンク１１２を介して近隣の衛星４００と通信する。
【００１８】
以下により詳細に説明するように、ＳＵ３００は彼等自身の位置を決定しあるいは少なくとも彼等自身の位置を決定することに関与する。本発明の１つの実施例では、ＳＵ３００はこの決定を行なう上で、全世界測位システム（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ：ＧＰＳ）のような、衛星位置決めシステム１１４を使用することができる。システム１１４は地球を周回する人工衛星の集団を含む。システム１１４は衛星４００と同じでも良くあるいは異なっても良い。典型的な実施例では、システム１１４の衛星は衛星４００と異なるが、これは必須のことではない。ＳＵ３００はそれら自身の位置を決定するためにシステム１１４によって送信される信号を監視しかつ処理するために伝統的な技術を使用することができる。説明の便宜上、システム１１４の動作は以下の説明ではＧＰＳ位置決めシステムに対して説明する。しかしながら、ＧＰＳ位置決めシステムの使用は本発明を限定することを意図したものではなく、かつ当業者は他の位置決めシステムも使用できることを理解するであろう。
【００１９】
大ざっぱに言って、環境１００はＳＵ３００がそれによって通信するネットワーク１１６を含むものとみることができる。ネットワーク１１６は衛星４００の衛星集団１０２およびＳＯ５００から形成される。呼は２つのＳＵ３００の間で、あるいはＳＵ３００とＰＳＴＮ電話番号との間で接続できる。一般に、各々のＳＵ３００は呼のセットアップの間、衛星集団１０２を通しての近隣のＳＯ５００との制御通信に関与する。これらの制御通信はＳＵ３００と、他のＳＵ３００またはＰＳＴＮ電話番号であり得る、他のユニットの間の通信経路を形成するに先立ち行なわれる。特に、ＳＵ３００は１つまたはそれ以上の衛星４００を介してＳＯ５００と通信する。このＳＯ５００はその特定のＳＵ３００に対するサービス用ＳＯと考えることができる。
【００２０】
低高度の地球軌道のため、衛星４００は地球に対して常に移動している。もし、例えば、衛星４００が地球上のおよそ７６５ｋｍにある軌道に配置されれば、頭上の衛星４００は地球の表面のあるポイントに関して約２５，０００ｋｍ／ｈｒの速度で進行する。これは衛星４００が約９分の最大時間の間地球の表面上のあるポイントの視界内にあることができるようにする。衛星４００の比較的低い軌道のため、任意の１つの衛星からの見通し（ｌｉｎｅ−ｏｆ−ｓｉｇｈｔ）電磁送信は任意の時点で地球の比較的小さな領域をカバーする。例えば、衛星４００が地球上約７６５ｋｍにおける軌道を占有する場合は、そのような送信は直径で約４０７５ｋｍの領域をカバーする。
【００２１】
衛星４００は地球に対して急速な移動を示すが、この移動は高度に予測可能である。したがって、ＳＯ５００のような、ネットワーク１１６における機器は正確にかつ精密に衛星の移動を予測することができる。
【００２２】
お互いに対して、衛星４００は相対的に静止した状態に留まっており、例外として軌道１１８が極領域において収束しかつ互いに横切りまたは交差する。この移動のため、同じ軌道１１８に存在する衛星４００の間の距離は実質的に一定である。しかしながら、クロスプレーン（ｃｒｏｓｓ−ｐｌａｎｅ）軌道ともよばれる、隣接軌道１１８にある衛星４００の間の距離は衛星４００の緯度（ｌａｔｉｔｕｄｅｓ）とともに変化する。これらのクロスプレーン衛星４００の間の最大の距離は赤道に存在する。この距離はクロスプレーン衛星４００が極領域に近づくに応じて減少し、かつクロスプレーン衛星４００が極領域に近づくに応じて増大する。
【００２３】
図２は、衛星４００の内の６個によって達成される例示的なセルラアンテナパターンの静止レイアウト図を示し、この場合６個の衛星の内３個が軌道１１８に順次配置されかつ前記６個の衛星４００の内他の３個が隣接軌道１１８に順次配置されている。明瞭化のため、図２ではこれら６個の衛星４００の内の最初の３つのみを示している。
【００２４】
各衛星４００は方向性アンテナのアレイ（図示せず）を含む。各アレイはその衛星４００から離れて数多くの種々の角度で地球の表面上に別個のアンテナパターンを投影する。図２は、衛星４００が集合的に地球の表面上に形成する結果的に得られたセル２００のパターンの概略図を示す。地上７６５ｋｍに位置する衛星４００により、セル２００はほぼ４００〜８００ｋｍの範囲の直径を持ち得る。地球に対して２５，０００ｋｍ／ｈｒまでの速度で進行する衛星４００とともに、セル２００もまた地球上をこの速度に近い速度で進行し、かつ地球の表面上の任意の点は単一のセル２００内にほぼ１分より短い時間の間存在することになる。ＳＵ３００（図１を参照）による地球に対するなんらかの動きにもかかわらず、ネットワーク１１６はかなりの数のハンドオフに参与することが予期され、かつ数多くのセルが少なくとも１回のかつ多分さらに多くのハンドオフを経験することになる。
【００２５】
単一の衛星４００が地球の表面上に投影するセル２００のパターンはフットプリント（ｆｏｏｔｐｒｉｎｔ）２０２と称される。図２は、各々４８個のセル２００を有するものとしてフットプリント２０２を示している。しかしながら、フットプリント２０２に含まれるセル２００の正確な数は本発明の目的にとっては重要でない。図２はさらに軌道１１８の上に述べた収束から生じるオーバラップ２０４を示している。オーバラップ２０４の大きさはオーバップしているフットプリント２０２の位置に応じて変化する。図１〜図２を参照することによって決定できるように、最大量のオーバラップ２０４は地球の極領域において生じ、一方地球の赤道領域においてはほとんどオーバラップを生じないかまたはオーバラップを生じない。図２は、フットプリント２０２の静止したスナップショットを表す。任意の２つの隣接するクロスプレーンフットプリント２０２に関連するオーバラップ２０４の部分は衛星４００が軌道１１８内で移動するに応じて変化する。
【００２６】
ネットワーク１１６は、衛星４００の衛星集団１０２の動作から発生する各セル２００がアクティブであるかあるいはインアクティブであるかを規定する。アクティブなセルは「オン」とされているものと見ることができ、一方インアクティブなセルは「オフ」とされているものと見ることができる。インアクティブなセル２０はオーバラップした領域２０４にあり、かつセル２００は衛星４００が地球を周回するに応じて動的にアクティブ状態およびインアクティブ状態へと切り替えられる。インアクティブであると宣言されていない任意のセル２００はアクティブであると規定される。衛星４００はインアクティブなセル２００内では送信を行なうのを避け、かつインアクティブなセル２００から衛星４００において受信したいずれの信号も無視される。
【００２７】
一般に、セル２００のアクティブまたはインアクティブな性質はまずある特定の時点で地球に対するセル２００の位置をシミュレートすることにより決定される。該シミュレーションは衛星４００の衛星集団１０２の移動を追跡するために他の時点に対しても反復することができる。前記セルの位置のデータは軌道およびアンテナ形状に対し伝統的な三角法の技術を適用することにより計算できる。特に、セルの位置は軌道の位置、衛星の速度、地球からの軌道の距離、および衛生の天底（Ｎａｄｉｒ）方向からの衛星のアンテナによってサポートされる種々のビームに対する変位の角度から決定できる。前記セル位置データは地球の表面上の各セル２００の中心の位置を記述することが望ましい。
【００２８】
いったんセルの位置がシミュレートされると、これらの位置はセル２００に対しアクティブおよびインアクティブな状態の指示を割当てるために分析される。例えば、各セル２００の中心と全ての他のセル２００の中心との間の距離が所定の距離と比較される。セル２００の内の２つの間の距離がこの所定の距離より小さい場合は、それら２つのセルの間にオーバラップが宣言される。好ましい本実施例では、２つのセル２００の少なくとも７０パーセントが同じ領域を占有する場合にオーバラップが宣言される。前記２つのセル２００の内の１つに次にインアクティブな状態が割当てられオーバラップを治癒する。一般に、そのフットプリント２０２の外側領域に向けて配置されたセル２００はそのフットプリント２０２の中心領域により近く位置するオーバラップするセル２００よりもインアクティブな状態が割当てられる。
【００２９】
前記セル位置のシミュレーションおよび割当てプロセスは特定のセル２００がアクティブになりかつインアクティブになる場合を決定するために多数回繰り返される。いったんセル２００が特定の期間の間にアクティブおよびインアクティブな状態が割当てられると、該セルのステータスデータはコマンドとして衛星４００に通信され、それによってセル２００が実際に前記セルのステータスデータによって示されるようにターンオンおよびオフとされる。前記セルのステータスデータはまた以下に説明するようにして使用されるように全てのＳＯ５００に分配されかつ保持される。
【００３０】
便宜的に、図２は、セル２００とフットプリント２０２は地球の極領域近くの軌道１１８の収束および地球の赤道領域近くの軌道１１８の発散に帰するもの以外は、オーバラップまたはギャップのない個別のほぼ六辺形の形状であるものとして示している。しかしながら、当業者は実際には衛星４００のアンテナから投影される等強度ラインは六辺形よりもさらに円形または長円形であり、アンテナのサイドロブ（ｓｉｄｅ  ｌｏｂｅｓ）は前記パターンを歪ませ、かつ隣接セル２００の間のいくつかの好ましい最小のオーバラップが予期できることを理解するであろう。
【００３１】
衛星集団１０２に対する好ましい軌道形状がここに述べられているが、当業者はネットワーク１１６のために衛星４００が提供する通信ノードはここに述べた通り正確に配置される必要がないことを理解するであろう。例えば、そのようなノードは地球の表面上にあるいはここに述べたもの以外の軌道に配置できる。同様に、ノードの正確な数はネットワークによって変わり得る。
【００３２】
衛星４００の衛星集団１０２は限られた量の電磁スペクトルを使用して全ての加入者ユニット３００（図１を参照）と通信する。このスペクトルの精密なパラメータは本発明にとって重要ではなくかつネットワークによって変わり得る。本発明はこのスペクトルを、以後チャネルセットと称される、個別の部分に分割する。衛星４００はそれそれのアクティブなセルに割当てられたチャネルセットを使用して該アクティブなセルに信号を送信しおよび／または該アクティブなセルから信号を受信する。このスペクトルを分割する正確な数もまた本発明にとって重要ではない。例えば、該スペクトルは個別の周波数帯域、個別のタイムスロット、個別の符号化技術、またはこれらの組合わせに分割できる。望ましくは、これらの個別のチャネルセットの各々は全ての他のチャネルセットに対し直交する（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ）。言い換えれば、大きな妨害なしにそれぞれのチャネルセット内でそれぞれのチャネルによって共通の位置で同時通信を行なうことができる。
【００３３】
同様に、前記スペクトルが分割されるチャネルセットの正確な数も本発明にとって重要ではない。図２は、アクティブなセル２００に対し１２の個別のチャネルセットを例示的に割当てることを示している。図２は、文字“Ａ”，“Ｂ”，“Ｃ”，“Ｄ”，“Ｅ”，“Ｆ”，“Ｇ”，“Ｈ”，“Ｉ”，“Ｊ”，“Ｋ”，および“Ｌ”を用いることによって１２の個別のチャネルセットを参照している。当業者は異なる数のチャネルセットを使用することができかつ、もし異なる数が使用されれば、アクティブなセル２００に対する結果として得れるチャネルセットの割当てパターンは図２に示された割当てパターンと異なることを理解するであろう。同様に、当業者は各チャネルセットはその中に１つのチャネルまたは任意の数の直交するチャネルを含むことができ、かつ異なるチャネルセットが同じ数のチャネルをその中に含むことを必要としないことを理解するであろう。
【００３４】
図３は、加入者ユニット（ＳＵ）３００のブロック図を示す。加入者ユニット３００は通信ネットワーク送受信機３０２を含み、該通信ネットワーク送受信機３０２は衛星４００およびネットワーク１１６と両立するフォーマットでデータ通信リンク１１２を介して信号を送信しかつ受信する。これらの信号はＳＵ３００が近隣の衛星４００とデータ通信することができるようにするデータメッセージを含む。この衛星４００を介して、ＳＵ３００はまた、近隣のＳＯ５００のような、ネットワーク１１６の任意の他のモードとデータ通信する。ＳＵ３００の位置決め受信機３０４、例えばＧＰＳ受信機、は位置決めシステム１１４によって送信される信号を受信しかつＳＵ３００の現在位置を示すデータを発生する。送受信機３０２および受信機３０４はともにプロセッサ３０６に結合されている。プロセッサ３０６はさらに入力／出力（Ｒ／Ｏ）セクション３０８、タイマ３１０、およびメモリ３１２に結合されている。ＳＵ３００のＩ／Ｏセクション３０８はＳＵ３００のユーザから入力を集めかつユーザが知覚するために出力を提供する。プロセッサ３０６は実時間を監視かつ現在の日付けおよび時間を維持する上での助けとするためにタイマ３１０を使用する。メモリ３１２はプロセッサ３０６への命令として作用しかつ、プロセッサ３０６によって実行された時、ＳＵ３００を以下に説明する処理を実行させるデータを含む。さらに、メモリ３１２はＳＵ３００の動作のために走査される変数、テーブル、およびデータベースを含む。
【００３５】
図４は、衛星４００のブロック図を示す。衛星４００は一群の（ａ  ｂａｎｋｏｆ）受信機４０２を含む。受信機４０２はＳＯ５００、他の衛星４００、およびＳＵ３００から、それぞれ、リンク１０６，１０８および１１２を介して信号を受信する。受信機４０２は受信バッファ４０４に結合され、該受信バッファ４０４は受信機４０２において受信されたデータをこれらのデータが処理されるまで一時的に格納する。プロセッサ４０６は受信バッファ４０４に結合されている。プロセッサ４０６はさらにタイマ４０８、メモリ４１０および送信バッファ４１２に結合されている。プロセッサ４０６はタイマ４０８を使用して実時間を監視しかつ現在の日付けおよび時間を維持するのを助ける。メモリ４１０はプロセッサ４０６への命令として作用しかつ、プロセッサ４０６によって実行された時、衛星４００に以下に述べる処理を実行させる。さらに、メモリ４１０は衛星４００の動作のために操作される変数、テーブル、およびデータベースを含む。送信バッファ４１２はプロセッサ４０６によってそこにおかれたデータを一時的に格納するために使用される。送信バッファ４１２は送信機４１４に結合されている。送信機４１４は送信バッファ４１２に格納されたデータを伝達するために変調された信号を送信する。これらの信号はリンク１０６，１０８および１１２によって、それぞれ、ＳＯ５００、他の衛星４００、およびＳＵ３００に送信される。
【００３６】
図５は、交換局（ＳＯ）５００のブロック図を示す。交換局５００は衛星４００と両立するフォーマットでデータ通信リンク１０６を介して信号を送信しかつ受信する送受信機５０２を含む。これらの信号はＳＯ５００が近隣の衛星４００と、ＳＯ５００が現在サービスしているＳＵ３００と、そしてＳＯ５００が呼を確立し、管理し、または終了させるうえで協働する他のＳＯ５００と通信できるようにするデータメッセージを伝達する。送受信機５０２はプロセッサ５０４に結合されている。プロセッサ５０４はまたＩ／Ｏセクション５０６、タイマ５０８、メモリ５１０、およびＰＳＴＮインタフェース５１２に結合されている。Ｉ／Ｏセクション５０６はキーボードおよび他の入力装置から入力を受信しかつデータを表示ターミナル、プリンタ、および他の出力装置に提供する。プロセッサ５０４は実時間を監視しかつ現在の日付けおよび時間を維持するのを助けるためにタイマ５０８を使用する。メモリ５１０は、プロセッサ５０４への命令として作用しかつ、プロセッサ５０４によって実行された時、ＳＯ５００に以下に説明する処理を実行させるデータを格納するために半導体、磁気的、および他の記憶装置を含む。さらに、メモリ５１０はＳＯ５００の動作のために操作される、変数、テーブル、およびデータベースを含む。インタフェース５１２により、ＳＯ５００はＰＳＴＮ１１０と通信する。
【００３７】
図６〜図７および図９〜図１２はＳＵ３００によって行なわれる処理を示す。当業者は図６〜図７および図９〜図１２に関して以下に説明する処理はＳＵ３００のメモリ３１２におかれたプログラム命令によって制御されることを理解するであろう。さらに、本発明の好ましい実施例では、全てのＳＵ３００は実質的に同じ処理を行なう。したがって、以下に与えられる説明は単一のＳＵ３００に向けられているが、全てのＳＵ３００に適用できるものとみることができる。
【００３８】
図６は、ＳＵ３００により行なわれる処理の状態図を示す。ＳＵ３００はＳＵ３００がパワーアップされかつ呼に参与していない場合にはスタンバイ状態６００で動作する。スタンバイ状態６００においては、ＳＵ３００は衛星４００によって送信される信号を監視する。好ましい実施例では、少なくとも１つの放送チャネルが各セル２００において衛星４００から送信される。これらの放送または送信信号の監視は周波数的に、時間的に、および／または符号的にサーチまたは走査することを必要とするかもしれない。このサーチまたは走査は種々の可能性ある送信チャネルの内の特定の１つを識別するために必要となる。例えば、ネットワーク１１６が１２のセル再使用パターンを使用しかつ各セルが１つの送信チャネルを送信する場合は、これらのチャネルの少なくとも１つが受入れ可能な信号強度を有するか否かを判定し、かつ好ましくは最善の信号強度を有する１つのチャネルを判定するために１２の異なるチャネルが走査される。たぶん、この最善の信号強度はＳＵ３００が現在その中に存在する同じセル２００に関連する。さらに、周波数サーチまたは走査がドップラ周波数の不確定性を解消するために必要とされるかもしれず、かつ伝搬遅延の不確定性を解消するために時間サーチまたは走査が必要であるかもしれない。このサーチは動的なプロセスであり、かつこの送信または放送チャネルのアイデンティティはセル２００がＳＵ３００に関して移動するに応じて変化する。送信チャネルを監視しかつ追跡することにより、ＳＵ３００は到来呼がそれに対して開始されているか否かを判定することができ、かつＳＵ３００はネットワーク１１６を介して呼を開始するためにネットワーク１１６にどのようにして迅速にコンタクトするかを決定することができる。
【００３９】
位置決め状態（ｌｏｃａｔｏｒ  ｓｔａｔｅ）６０２は、必ずしもそうする必要はないが、スタンバイ状態６００から入ることができる。ＳＵ３００はその現在位置を決定するために位置決め状態６０２を使用する。本発明の１つの実施例ではＳＵ３００はその位置を決定するためにその受信機３０４および位置決めシステム１１４を使用する。任意の所望の精度で位置決めを解決するためにシステム１１４と両立する伝統的な位置決め技術を使用することができる。本発明の他の実施例では、ＳＵ３００は受信機３０４を省略する。位置決め状態６０２はＳＵ３００に送信チャネルを監視させて信号が突き止められた衛星およびセルを識別する。該衛星およびセルの識別子または身元（ｉｄｅｎｔｉｔｙ：アイデンティティ）は前記送信チャネルによって衛星４００により送信されたデータから得ることができる。この衛星およびセルの身元は、たとえいくらか不正確であっても、ＳＵ３００の現在位置の指示を与える。位置決め状態６０２のさらに他の実施例では、ＳＵ３００は受信機３０４を省略しかつ衛星４００から送信されるパルスの流れのタイミングおよび周波数の変化を監視する。そのような変化をある期間の間監視した後、位置を決定するために処理を行なうためデータは近隣のＳＯ５００に送信される。これらのデータは、衛星のＩＤおよびセルのＩＤと組み合わされたとき、位置の指示を提供する。
【００４０】
ＳＵ３００は他のパーティがＳＵ３００に呼を開始しようと試みている場合、あるいはＳＵ３００が他のパーティに呼を開始しようと試みている場合にスタンバイ状態６００から呼セットアップ状態６０４に入ることができる。呼セットアップ状態６０４においては、ＳＵ３００はその送信信号をＳＵ３００が現在監視しているセル２００を介してネットワーク１１６とのデータ通信を確立する。好ましい実施例では、ＳＵ３００はランダムアクセルチャネルによってこのセルに対し責務を有する衛星４００にメッセージを送信する。このメッセージは該メッセージを与えているＳＵ３００を識別しかつ衛星４００との通信リンクを要求する。衛星４００は衛星４００とのさらに他の通信に使用できる第２の制御チャネルをＳＵ３００に通知するその送信チャネルによって送信されるメッセージにより応答する。呼セットアップ状態６０４において行なわれる残りの通信は前記第２の制御チャネルによって行なうことができる。
【００４１】
本発明の好ましい実施例においては、呼は放送チャネル、ランダムアクセスチャネル、または第２の制御チャネルを介して導かれることはない。むしろ、これらのチャネルはネットワークのオーバヘッド（ｏｖｅｒｈｅａｄ）に専用のものとされる。これらのチャネルは呼を伝達するために利用できるチャネルの容量を最大にするために最小の容量を持つ。したがって、これらのチャネルは効率的に使用されることが望ましい乏しい資源を表す。
【００４２】
図７は、ＳＵ３００によってその呼セットアップ状態６０４において行なわれる呼セットアップ処理７００のフローチャートを示す。呼セットアップ処理７００は呼のハンドオフにとって重要ではない数多くの伝統的なタスク（図示せず）を行なう。例えば、処理７００はＳＵ３００のアイデンティティをネットワーク１１６に通知するための、リンギングを処理するためにネットワーク１１６と通信するための、ＳＵ３００が呼を開始している時に被呼パーティを識別するためにネットワーク１１６と通信するための、そして試みられた呼の終了の判定および処理のためのタスクを含む。図７には特に示していないが、これらおよび他の伝統的なタスクは処理７００に含まれている。
【００４３】
処理７００はまたタスク７０２を含み、該タスク７０２は位置データをネットワーク１１６に、かつ特にＳＵ３００にサービスしているＳＯ５００に送信する。タスク７０２は処理７００において初期に行なわれるのが好ましい。前記位置データはＳＵ３００に対する現在位置を記述する。タスク７０２はＳＵ３００にそのようなデータを得るためにもしそのようなデータがそれ以外では入手できない場合に一時的に位置決め状態６０２に入るようにすることができる。前に述べたように、本発明は位置データを得るために種々の技術を考えている。タスク７０２は、ＳＵ３００のための現在位置を直接示すデータを送ることもでき、あるいはタスク７０２はＳＵ３００の位置の指示を提供するために処理することができるデータを送ることができる。
【００４４】
タスク７０２の後、かつ典型的にはセットアップされている呼が応答された後に、タスク７０４はＳＵ３００にチャネル割当ておよびスケジュール８００を受信させる。チャネル割当てはＳＵ３００が直接通信している衛星４００によって発生される。このチャネル割当てはＳＵ３００に来たるべき呼のために使用するための特定のトラフィックチャネルを通知する。
【００４５】
図８は、スケジュール８００のブロック図を示す。スケジュール８００はタスク７０４の間に受信されかつＳＵ３００のメモリ３１２に格納されたデータの集積を表す。スケジュール８００は好ましくはタスク７０２の間にネットワーク１１６に送信される位置データに応じてサービスしているＳＯ５００によって発生される。ＳＯ５００はスケジュール８００を発生するために所定の期間の間前記ロケーションに関連するセルの位置をシミュレートすることができる。しかしながら、スケジュール８００はもしより都合が良ければそれ以外の部分で発生できる。
【００４６】
スケジュール８００は時間項目８０２およびチャネル／セルアイデンティティ項目８０４を含む。各々の時間項目８０２はそれに関連する一つまたはそれ以上のアイデンティティ項目８０４を有する。時間項目８０２はＳＵ３００がセル２００の間の境界をわたり得る時点を示す。アイデンティティ項目８０４はこの境界の反対側に存在する一つまたはそれ以上のセル２００を識別する。アイデンティティ項目８０４はさらにＳＵ３００に前記識別されたセル２００において使用される送信チャネルを通知する情報を、直接的にまたは間接的に、伝達する。さらに、アイデンティティ項目８０４はＳＵ３００に前記識別されたセル２００が現在のセル２００と同じフットプリント２０２内に含まれるか否かを通知する情報を、直接的にまたは間接的に、伝達する。言い換えれば、各々のアイデンティティ項目８０４はＳＵ３００にスケジュール８００によって予想されたハンドオフが衛星内（ｉｎｔｒａ−ｓａｔｅｌｌｉｔｅ）ハンドオフであるか或いは衛星間（ｉｎｔｅｒ−ｓａｔｅｌｌｉｔｅ）ハンドオフであるかを通知する。当業者はチャネルアイデンティティ（ｃｈａｎｎｅｌ  ｉｄｅｎｔｉｔｙ）はセルの身元またはアイデンティティから推測することができ、衛星のアイデンティティはセルのアイデンティティから推測でき、セルのアイデンティティはチャネルのアイデンティティから推測でき、以下も同様であることを認識するであろう。したがって、アイデンティティ項目８０４は特にかつ直接衛星のアイデンティティ、セルのアイデンティティ、および送信チャネルのアイデンティティの各々を指示する必要はない。
【００４７】
タスク７０２においてネットワーク１１６に送信される位置データは絶対的に正確ではないかも知れずそれに関連していくつかのエラーを有するかもしれない。言い換えれば、前記位置データはＳＵ３００が現在存在する領域を示し、ＳＵ３００が現在存在する正確なポイントを指示できない。この領域の大きさは前記位置データのエラーの量に対応する。このエラーのため、ＳＯ５００は、特にＳＵ３００のトラックがセル２００の間の境界近くを走っている場合に、どのセル２００にＳＵ３００が入ろうとしているかを正確に予測できないかもしれない。同様に、ＳＯ５００はＳＵ３００がいつセルの境界をわたるかを正確に予測できないかもしれない。前に述べたように、セルの境界は正確に規定できない。好ましくは、時間項目８０２はＳＵ３００が関連するアイデンティティ項目８０４によって識別されるいずれかのセル２００への境界を渡ることができる最も速い時間を記述する。スケジュール８００は前記シミュレーションがＳＵ３００が特定のセル２００に入ることを明確に判定できない場合およびネットワーク１１６がどのセル２００がハンドオフを受信するかに注目しない場合に時間項目８０２に関連して一つより多くのアイデンティティ項目８０４を含む。複数のアイデンティティ項目８０４はＳＵ３００が入る最も可能性のあるセル２００を規定する。
【００４８】
スケジュール８００における時間項目８０２および関連するアイデンティティ項目８０４の数は平均的な呼の持続期間に応じて決定されるのが望ましい。スケジュール８００の長さは非常に多数の呼に対するセル境界の全ての交差（ｃｒｏｓｓｉｎｇｓ）をカバーするために十分大きくすることが好ましい。大部分の呼に対しては、スケジュール８００は必要とされるものよりも多くのセル境界交差情報を含むことになる。しかしながら、スケジュール８００が、それが少なくとも数個の来るべきハンドオフを予報する限り、いずれか特定の長さになることは必要でない。
【００４９】
図７に戻ると、タスク７０４がＳＵ３００にチャネル割当ておよびスケジュール８００を受信させた後、タスク７０６が行なわれてＳＵ３００が最終的に該ＳＵ３００が直接通信している衛星４００を介してネットワーク１１６から「呼接続完了（Ｃａｌｌ  Ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」メッセージを受信する。該呼接続完了メッセージはＳＵ３００に呼が今や開始できることを通知する。タスク７０６の後、タスク７０８は送受信機３０２の受信および送信パラメータを前記タスク７０４において割当てられた「トラフィック」チャネルに調整する。この割当てられたトラフィックチャネルによってさらに通信が行なわれる。
【００５０】
好ましい実施例におけるこの将来の通信は呼によって伝達されている情報に対応するデータによって符号化されたデシタルデータパケットの送信および受信を含む。該データパケットは前記チャネルを割当てた衛星４００と通信される。その衛星４００は送信されたデータをＳＵ３００からネットワーク１１６を通して呼の反対端に正しく導き、かつそれが該呼の反対端から受信したデータをネットワーク１１６を介してＳＵ３００に正しく供給する責務を有する。もちろん、ハンドオフはＳＵ３００にそれが異なるセル２００における異なるトラフィックチャネルによって通信するようその動作を変更させることができる。衛星間ハンドオフの場合は、ＳＵ３００はその動作をそれが異なるセル２００における異なるトラフィックチャネルを介して異なる衛星４００に通信するよう変更する。図６および図７に示されるように、タスク７０８の後、ＳＵ３００は呼進行（ｏｎｇｏｉｎｇ  ｃａｌｌ）状態６０６に入り、そこでその進行する呼を管理するためにタスクが行なわれる。
【００５１】
図９は、ＳＵ３００が呼進行状態６０６において行なう進行呼処理（Ｏｎｇｏｉｎｇ  Ｃａｌｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓ）９００のフローチャートを示す。一般に、進行呼処理９００はハンドオフまたは他の行動が必要な場合を決定するために種々のパラメータを監視する。例えば、処理９００は現在のトラフィックチャネルにおいて信号が失われているか否か、該信号の強度が危険なほど低下しているか否か、ハンドオフコマンドがネットワーク１１６から受信されているが否か、およびスケジュール８００がＳＵ３００にハンドオフに参与するよう指令しているか否かを判定する。
【００５２】
特に、問い合わせタスク９０２は前記トラフィックチャネルの信号が失われているか否かを判定する。この判定は、例えば、送受信機３０２におけるロックの喪失を通知することにより或いは任意の他の伝統的な方法で行なうことができる。トラフィックチャネルの信号はいくつかの理由で失われることがあり、それらの理由は無線器の妨害、トンネルのような妨害構造内または近くへの移動、またはハンドオフ失敗または喪失を含む。トラフィックチャネルの信号が失われたとき、プログラム制御は信号喪失処理１０００に進む。
【００５３】
図１０は、信号喪失処理１０００のフローチャートを示す。一般に、信号喪失処理１０００はＳＵ３００に所定の期間内にネットワーク１１６のいずれかの適切なチャネルを見つけるよう試みを行なわせる。もし割当てられた時間内に適切なチャネルが検出できれば、その呼は呼セットアップ処理を反復することなく再接続することができる。
【００５４】
処理１０００は次の再接続セルを識別するタスク１００２を含む。タスク１００２はＳＵ３００にいずれかのセル２００において送信されるいずれかの送信チャネルをサーチ或いは走査させる。このセル２００はその中でＳＵ３００が前に通信していたセル２００と同じでもよいが同じである必要はない。上に述べたように、この送信チャネルを識別するタスクは一つが利用可能であるとして送信チャネルを獲得するために周波数、時間、および／または符号化でのサーチを必要とする。一旦放送チャネルが獲得されかつその信号が該放送チャネルに関連するセル２００において通信が可能なことを示唆するほど十分強ければ、処理１０００はタスク１００４を行なう。
【００５５】
タスク１００４はＳＵ３００にネットワーク１１６との通信リンクを確立するために獲得した送信チャネルに対して責務を有する衛星４００と通信させる。この通信処理は上に述べた処理と同様のものである。ＳＵ３００はランダムアクセスチャネルによってメッセージを送信し、衛星４００は前記放送チャネルによってアクノレッジメントにより応答しかつＳＵ３００にさらなる通信のために使用するための２次制御チャネルを通知する。
【００５６】
一旦ＳＵ３００が２次制御チャネル割当てを受けると、タスク１００６は「再接続（Ｒｅｃｏｎｎｅｃｔ）」メッセージを衛星４００に送信する。この再接続メッセージは衛星にＳＵ３００が進行している呼に再接続されることを要求していることを通知する。該メッセージは前記呼に対する識別しまたはシリアル番号を示すデータおよび信号が失われたときに使用されていた衛星、セルおよびトラフィックチャネルを識別するデータを含むことができる。
【００５７】
好ましくは、衛星４００は再接続メッセージへの応答に対し高い優先度を与える。新しい再接続衛星４００が呼を処理するための容量を確保しているものと仮定すると、それはこの呼に関連する、ルーティングデータおよびスケジュール８００のような、すべての呼のデータを得るために通信リンク１０８を介して古いホスト衛星４００と通信する。もちろん、新しい再接続衛星および古いホスト衛星４００が同じ衛星４００であることを禁止する理由はない。この場合、衛星４００は前記関連する呼のデータのためにそれ自身のメモリ４１０に問い合わせることができる。
【００５８】
新しい再接続衛星４００が呼を伝達する容量を有しかつ全ての関連する呼のデータを得た時、それは「再接続許容（Ｒｅｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ  Ａｌｌｏｗｅｄ）」メッセージをＳＵ３００に送信し戻す。該再接続許容メッセージはＳＵ３００に通信のために使用するため新しいトラフィックチャネルを通知することができる。ＳＵ３００における問合わせタスク１００８が再接続が許容されていることを判定した場合、タスク１０１０は送受信機３０２のパラメータを新しいトラフィックチャネルに調整し、かつプログラム制御は進行呼処理９００に戻る。通信はハンドオフが行なわれるまであるいはこの新しいトラフィックチャネルの信号が喪失されるまでこの新しいトラフィックチャネルによって開始することができる。
【００５９】
タスク１００８が再接続が許容されないことを判定した時、問合わせタスク１０１２はタイムアウト期間が経過しているか否かを判定する。該タイムアウト期間は呼がドロップされるべき時を示すためにセットされる。この持続期間が超過していない限り、プログラム制御はタスク１００２に戻りＳＵ３００が通信できる他のセルを検出しかつこの他のセルにおいて呼を再接続するよう試みる。もしタイムアウト期間が経過していれば、その呼をドロップするためにタスク１０１４が行なわれる。前記呼をドロップすることにより、前記呼は終了されることになる。セットアップ処理は前記呼の対向端末との通信を継続するためにユーザによって行なわれる行動によって再び実行されなければならない。タスク１０１４の後、プログラム制御はスタンバイ状態６００に戻る。図９に戻ると、タスク９０２が前記トラフィックチャネルの信号が失われていないことを判定した場合、進行呼処理９００が問合わせタスク９０４を行なう。タスク９０４は前記トラフィックチャネルの信号強度が該信号強度を所定のレベルと比較することにより低いか否かを判定する。前記所定のレベルは前記トラフィックチャネルによる通信が依然として行なうことが可能であるが、もし信号レベルが低減すれば信号が喪失される危険がある場合にロー（ｌｏｗ）の信号強度表示が得られるようにセットされる。
【００６０】
タスク９０４が信号強度がローであると判定した場合、問合わせタスク９０６はＳＵ３００が直接通信している衛星４００にその低い信号強度を通知するか否かを決定する。タスク９０６はその低い信号強度を衛星４００に報告するのを延期しかつその代わりにタスク９０８を行なうよう決定することもできる。タスク９０８はその送信信号がＳＵ３００との通信にとって適切な信号強度を示している別のセル２００を識別する。
【００６１】
タスク９０８は始めに現在のセル２００と同じフットプリント２０２にあるセル２００に対する送信チャネルを監視するよう試みることができる。そのような衛星内セル２００における送信チャネル信号はもし利用可能であれば獲得するのがより容易でありかつ迅速に行なわれるが、それはそれらは現在使用されているトラフィックチャネルとほぼ同じドップラ周波数オフセットおよび伝搬遅延パラメータを有するからである。これらのパラメータはほぼ同じであるが、それはそれらを送信する上で同じ衛星４００が関与しているからである。したがって、周波数、時間、および／または符号化におけるサーチまたは走査を規定するパラメータは未知のドップラおよび伝搬遅延変動を考慮にいれるために必要とされるサーチパラメータから縮小される。しかしながら、適切な強度の送信信号を有する衛星内セル２００が検出できなければ、タスク９０８はそのサーチパラメータを拡張して衛星間セル２００を検出するよう試みることができる。衛星間セル２００は現在のセル２００と異なるフットプリント２０２内にある。これらの衛星間セル２００に対するドップラ周波数オフセットおよび伝搬遅延パラメータは現在のドップラ周波数オフセットおよび伝搬遅延パラメータと異なっておりかつこの時点では未知である。
【００６２】
タスク９０８が適切な代わりのセルを識別した時、それが衛星内セル２００であれあるいは衛星間セル２００であれ、プログラム制御は問合わせタスク９０６に戻る。前に述べたように、タスク９０６は現在のトラフィックチャネルに対して責務を有する衛星４００にその低い信号強度を通知するか否かを判定する。この判定はいくつかの種々の要因に基づくことができる。例えば、もし信号強度が信号喪失がいずれかの時点で予期されるほど危機的に低いレベルである場合、衛星４００はただちに通知を受けることができる。あるいは、タスク９０６は現在のトラフィックチャネルの信号強度をタスク９０８において獲得された受入れ可能な送信チャネルの信号強度と比較しかつ受入れ可能な代わりのセルが現在のトラフィックチャネルに対しかなりの改善を示すほど充分に強い送信信号を有する場合にのみ低い信号強度を報告するよう構成できる。もし代わりのセルの信号が充分な改善にならない場合は、プログラム制御はそのような充分な改善が検出されるまであるいは現在のトラフィックチャネルの強度がさらに劣化するまでタスク９０６および９０８からなるループに留まることができる。
【００６３】
タスク９０６が衛星４００に低い信号状態を通知することを決定した場合、タスク９１０が行なわれて「劣悪信号（Ｐｏｏｒ  Ｓｉｇｎａｌ）」メッセージを衛星４００に送信する。該劣悪信号メッセージは衛星４００にその信号レベルが低いことを通知する。該劣悪信号メッセージはＳＵ３００においてより良好な信号を有する他のセルの識別子（ｉｄｅｎｔｉｔｙ）を含むことができる。さらに、前記劣悪信号メッセージは現在のトラフィックチャネルの信号レベルおよびタスク９０８の動作によって検出されたいずれかの代わりの送信チャネルの信号レベルを示す測定データを含むことができる。タスク９１０の後あるいはタスク９０４が信号強度が低くないことを判定した場合、プログラム制御は問合わせタスク９１２に進む。低い信号強度がタスク９０６，９１０およびたぶん９０８の動作によって衛星４００に報告された時、すぐにはハンドオフは行なわれない。むしろ、ＳＵ３００は衛星４００からハンドオフコマンドを受信するのを待つ。
【００６４】
問合わせタスク９１２は衛星４００からハンドオフコマンドが受信されているか否かを判定するために前記トラフィックチャネルにおける小さなコマンドチャネルを監視する。本発明の好ましい実施例では、トラフィックチャネルの該コマンドチャネル部分は、フレームごとに数バイトのように、小さくトラフィックチャネルができるだけ多くの呼情報またはトラフィックを伝達できるようにする。したがって、前記トラフィックチャネルのコマンドチャネルによって通信される、ハンドオフコマンドのような、コマンドは最小数のパラメータを伴う。前記ハンドオフコマンドはハンドオフの目標（ｔａｒｇｅｔ）のためのセルおよび衛星を識別する識別データおよびいつハンドオフ処理が始まるべきかを示すタイミングデータを伴うものとすることができる。ハンドオフコマンドが受信された時、タスク９１４は前記ハンドオフコマンドによって伝達されるパラメータを含めるためにＳＵ３００のメモリ３１２にセーブされたスケジュール８００を修正する。スケジュール８００を修正することにより、前記ハンドオフコマンドは前記ハンドオフコマンドによって伝達されるタイミングデータにおいて指示される時間にＳＵ３００によって働きかけられるようキューイングされる。もちろん、前記ハンドオフコマンドが過去または現在のタイミングデータを特定しそれによってＳＵ３００がハンドオフコマンドによってただちに行動しても良い。
【００６５】
タスク９１２がなんらのハンドオフコマンドも受信されていないことを判定した場合あるいはタスク９１４の後に、処理９００が問合わせタスク９１６を行なう。タスク９１６はＳＵ３００によって監視されている実時間がスケジュール８００に掲げられたいずれかの時間項目８０２と整合するかあるいはそれを越えているか否かを判定する。該時間項目８０２は呼セットアップの間にダウンロードされあるいは衛星４００から受信されるハンドオフコマンドにおいて特定されても良い。スケジュール８００がＳＵ３００に対しハンドオフに対して行動するよう指令する時間項目８０２を含まない場合は、プログラム制御はタスク９０２にループバックする。もちろん、当業者は処理９００は進行する呼を管理する上で伝統的な他のタスクを行なうことができることを理解するであろう。例えば、処理９００は呼が終了されるか否かを判定するために呼の進行を監視することができる。もし、呼が終了される場合は、プログラム制御は処理９００を退出してスタンバイ状態６００に戻る。このおよび他の伝統的な進行中の呼のタスクは進行呼処理９００に含めることができる。
【００６６】
タスク９１６がＳＵ３００にハンドオフに基づき行動するよう指令する時間項目を識別した時、プログラム制御はハンドオフ処理１１００に進む。図１１はハンドオフ処理１１００のフローチャートを示す。一般に、ハンドオフ処理１１００はＳＵ３００にそれがハンドオフを受けるのに適切であると判定する目標セル２００を識別させる。ハンドオフ確認（Ｈａｎｄｏｆｆ  Ｖｅｒｉｆｙ）処理１２００が次に目標セル（ｔａｒｇｅｔ  ｃｅｌｌ）２００が該ハンドオフを受入れることが可能なことを確認しかつ通信を該目標セル２００に転送する。
【００６７】
ハンドオフ処理１１００はスケジュール８００から第１のまたは次のチャネル／セル識別（アイデンティティ：ｉｄｅｎｔｉｔｙ）項目８０４を得るためタスク１１０２を行なう。上に述べたように、任意の数の識別項目８０４を単一の時間項目と関連させることができる。処理１１００は各々の識別項目８０４を現在の時間項目８０２に対して１つずつ調べるプログラミングループを実行する。識別項目８０４はさらに目標セルに関連する衛星４００を識別するデータを含みかつＳＵ３００にこの目標衛星が現在のセル２００に対する責務を有する衛星４００と異なるか否かを通知する。識別項目８０４が得られた時、判定または問合わせタスク１１０４は項目８０４が衛星間ハンドオフを指示しているかあるいは衛星内ハンドオフを指示しているかを判定する。
【００６８】
もし衛星間ハンドオフが指示されていれば、タスク１１０６が行なわれてその目標セルの通信チャネルを周波数および時間的にサーチする。周波数および時間におけるこのサーチは他の衛星４００から送信される信号に関連する未知のドップラ周波数オフセットおよび伝搬遅延を解消するために行なわれる。しかしながら、タスク９０８および１００２に関連して上に述べたサーチとは異なり、このサーチはドップラ周波数オフセットおよび伝搬遅延を除き知られたパラメータを有する特定の送信チャネルのみを探す必要がある。したがって、このサーチは前記知られたパラメータに関する先験的またはアプリオリ（ａ  ｐｒｉｏｒｉ）な情報を持たないサーチよりも迅速に行なうことができる。
【００６９】
衛星内ハンドオフに対しては、このサーチは行なう必要がないが、それは衛星内セル２００に関連する送信チャネルは現在のトラフィックチャネルとほぼ同じドップラ周波数オフセットおよび伝搬遅延を有するからである。したがって、タスク１１０４が前記識別データ８０４が衛星内ハンドオフを指示している場合あるいはタスク１１０６が衛星間セルの送信チャネルのサーチを完了した時、タスク１１０８はＳＵ３００が指示された目標セル２００において通信できるか否かを判定する。この判定は所定の最小レベルを検出するために前記目標セルの送信チャネルの信号強度を調べることによって行なうことができる。もしタスク１１０８が識別された目標セル２００における通信が可能であると結論付けた場合には、タスク１１１０は、それが衛星間ハンドオフに関連しているかあるいは衛星内ハンドオフに関連しているか、その周波数、タイミング、ドップラ、信号強度、その他を含む、送信チャネルのパラメータを記録する。
【００７０】
タスク１１０８が前記識別された目標セル２００における通信が可能でないと結論付けた時、あるいはタスク１１１０が完了した時、問合わせタスク１１１２は他の可能性ある目標セル２００に関連する他の識別項目８０４がスケジュール８００の現在の時間項目８０２に対して存在するか否かを判定する。プログラム制御はタスク１１０２にループバックしていずれか他の計画された可能性あるセルを評価しかつもしその中での通信が可能であればそれらのパラメータを記録する。プログラム制御は識別データ８０４において識別された全てのセルが評価されるまでこのループ内に留まる。
【００７１】
タスク１１１２が現在の時間項目８０２においてスケジュール８００内にもはや他の計画されたセルが識別されないことを判定した時、タスク１１１４はそれらに対して上に述べたタスク１１１０においてパラメータが記録された全ての衛星内セル２００の信号強度パラメータを調べる。タスク１１１４はこれらの可能性ある目標衛星内セル２００の内の最善のものを選択する。次に、問合わせタスク１１１６は前に述べたタスク１１１０においてパラメータが記録された衛星間セル２００が充分に（ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ）大きなあるいは良好な信号強度を持つか否かを判定する。
【００７２】
衛星間セル２００がほぼ同じまたはたぶんやや大きな信号強度を有している限り、処理１１００はタスク１１１４において上に述べたように行なわれたその衛星内選択を維持する。全ての他の要因がほぼ等しい場合、衛星内ハンドオフが衛星間ハンドオフよりも好ましく、それは乏しいランダムアクセスおよび２次制御チャネルによって必要とされる通信が少なく、より少しの送信のみが必要とされ、かつ、その結果、ＳＵ３００により消費される電力が少なく、かつ衛星４００の間の通信リンク１０８におけるドロップアウトによりハンドオフをドロップするために提供される機会がより少ないからである。衛星間セル信号の強度が最善の衛星内セル信号の強度よりも充分に良好でない限り、プログラム制御は直接ハンドオフ確認処理１２００に進む。
【００７３】
しかしながら、可能性ある目標衛星間セル２００がより良好な信号強度を有する場合は、前に選択した衛星内セル２００よりはむしろ衛星間セル２００を選択するためにタスク１１１８が行なわれる。次に、タスク１１２０はデータリンクを確立するために選択された衛星間セル２００と通信する。上に述べたように、この通信は前記選択された衛星間セル２００に関連するランダムアクセスチャネルによるＳＵ３００からの送信、その送信チャネルによる衛星４００からのアクノレッジメントの受信、およびその送信チャネルによって目標衛星４００によって指令されるこの衛星間セル２００のための２次制御チャネルへの同調を含む。タスク１１２０の後、プログラム制御はハンドオフ確認処理１２００に進む。
【００７４】
図１２は、ハンドオフ確認（Ｈａｎｄｏｆｆ  Ｖｅｒｉｆｙ）処理１２００のフローチャートを示す。処理１２００は選択された目標セル２００へのハンドオフを要求するためにタスク１２０２を行なう。もし選択された目標セル２００が衛星内セルであれば、この通信は現在のトラフィックチャネルに関連する制御チャネルによって行なわれる。もし選択された目標セル２００が衛星間セルであれば、この通信は、タスク１１２０において上述のように識別された２次制御チャネルによって行なわれる。
【００７５】
タスク１２０２の後、問合わせタスク１２０４はハンドオフが許容されることを示す応答の受信を待つ。一般に、ハンドオフは目標セルに容量が存在すれば許容されることになる。本発明の好ましい実施例では、前記応答は、ホストセルに関連する、トラチャネルの制御チャネルによって受信される。目標セル２００が衛星間セルである場合は、目標衛星４００は通信リンク１０８を介してホスト衛星４００と通信してこの応答を刺激する。この衛星間通信はまたホスト衛星４００に差し迫ったハンドオフを通知しかつ該ホスト衛星４００に関連する呼データを目標セル４００に転送し戻すよう要求する。ＳＵ３００への応答はＳＵ３００との通信が切り替えられるべきトラフィックチャネルを特定することが好ましい。このトラフィックチャネルは前記目標セル２００と関連する。
【００７６】
タスク１２０４がハンドオフが許容されることを判定した時、タスク１２０６は予定された時間項目８０２が今や解消されていることを指示するためにスケジュール８００を調整する。スケジュール８００は現在の時間項目８０２に関連するポインタを移動することにより、データを消去することにより、あるいはフラグをセットすることにより調整できる。次に、タスク１２０８はタスク１２０４に関連して前に受信された応答にしたがって通信を新しいセルに転送する。タスク１２０８は前記応答において特定された時点まで待機することを含むことができる。適切な時間に、送受信機３０２は新しいトラフィックチャネルに調整され、かつ通信は新しいセル２００において新しいトラチャネルより開始され、進行する呼を継続させる。タスク１２０８の後、プログラム制御は進行呼処理９００に戻る。
【００７７】
タスク１２０４がハンドオフが許容されないことを判定した時、問合わせタスク１２１０は他の予定された可能性ある目標セル２００が利用可能であるか否かを判定する。予定された可能性ある目標セル２００は前述のタスク１１１０において行なわれた記録を調べることによって識別される。もし他の予定された可能ある目標セル２００が利用可能であれば、プログラム制御はタスク１１１４にループバックしてそのような他の目標セル２０００の１つによりハンドオフの試行を繰り返す。タスク１２１０において他の予定された可能性ある目標セル２００が利用可能でなければ、適切なセルを識別するためにタスク１２１２が行なわれる。タスク１２１２はなんらかの送信信号をそのような送信信号に関連する周波数、符号化、またはタイミングに関し実質的に先験的な知識なしになんらかの送信信号の完全なサーチを行なう。しかしながら、タスク１２１２は最初に衛星内セル２００から送信信号を探すことができる。これらのセル２００は現在のトラフィックチャネルと同様のドップラ周波数オフセットおよび伝搬遅延を有する。もしそのような信号が検出可能であれば、それらは衛星間セル２００からの送信信号よりもより迅速に獲得できる。
【００７８】
タスク１２１２の後、タスク１２１４はトラフィックチャネルの制御チャネルによって「ハンドオフ失敗（Ｈａｎｄｏｆｆ  Ｆａｉｌ）」メッセージを衛星４００に送信する。ハンドオフ失敗メッセージはタスク９１０に関して上に述べた劣悪信号メッセージと同様の情報を伝達することができる。もし適切な代わりのセルがＳＵ３００によって識別できれば、その識別子を衛星４００に通信することができる。しかしながら、タスク９１２および９１４に関連して上に述べたように、衛星４００がハンドオフが生じるように指令しない限りハンドオフは行なわれない。タスク１２１４の後、プログラム制御は呼進行処理９００に戻る。
【００７９】
予定されたハンドオフの失敗は必ずしも呼をドロップするはなはだしい危険を示唆するものではない。例えば、元のスケジュール８００は位置データのエラーのため不正確であったかもしれない。もし元のスケジュールが不正確であれば、あるいはもし呼がスケジュール８００においてもともと予測されたよりも長い持続期間の間続けば、ハンドオフはタスク９０４および９１２に関して上に述べたように、ＳＵ３００における低い信号強度および衛星４００からのハンドオフコマンドを監視することによって達成できる。しかしながら、ネットワーク１１６およびＳＵ３００によって処理される大多数のハンドオフに対し、スケジュール８００は該ハンドオフを制御することになる。ハンドオフを制御する上でスケジュール８００を使用することは乏しいランダムアクセスおよび２次制御チャネルによる通信を低減しかつより少ない送信を必要とすることにより電力消費を低減する。
【００８０】
さらに、スケジュール８００をハンドオフを制御するために使用することにより特定のセル２００によって現在サービスを受けることができる全てのＳＵ３００の間で全部一緒にハンドオフすることが可能になる。そのような全部一緒のハンドオフは、例えば、図２に関して上に説明したように、あるセル２００がオーバラップ２０４を治癒するために不作動状態またはインアクティブになろうとしている場合に望ましい。そのようなインアクティブな事象に関連するタイミングはそれが現在サービスしているＳＵ３００に対するスケジュール８００を作成するＳＯ５００に知られている。したがって、そのようなセル２００のインアクティブ状態への切り替えはスケジュール８００によって便宜を図ることができる。ネットワーク１１６は、スケジュール８００の使用によって、ランダムアクセスおよび２次通信チャネルのボトルネックを防止するためにセル２００がインアクティブになる前に徐々にハンドオフを生じさせることができる。信号強度よりはむしろスケジュールよってハンドオフを管理することにより最善の信号を持たないかもしれないセル２００へのハンドオフが可能になる。したがって、ＳＵ３００はホストの、かつ見かけ上より適しているようにみえる、セル２００がインアクティブになろうとする前に見かけ上より最適でないようにみえる目標セル２００にハンドオフすることができる。これはネットワーク資源の効率的な使用を可能にする。
【００８１】
図１３および図１４は、ハンドオフをサポートするために衛星４００によって行なわれる、それぞれ、呼セットアップ処理および進行呼処理１３００および１４００のフローチャートを示す。当業者は図１３〜図１４に関して以下に説明する処理は衛星４００のメモリ４１０におかれたプログラミング命令によって制御されることを理解するであろう。さらに、当業者は任意の与えられた時間に衛星４００によって非常に多数の呼が交換できかつ図１３〜図１４に関して以下に説明する処理は衛星４００によって取扱われる各々の呼に対し独立に実行できることを理解するであろう。
【００８２】
衛星の呼セットアップ処理１３００はハンドオフに関係しない多くの伝統的な呼セットアップタスクを含むことができる。しかしながら、処理１３００はまた種々の項目の呼データがその呼を管理する上で使用するために記録されるタスク１３０２を含むことができる。呼データは、例えば、呼を識別しあるいはさもなければ呼にシリアル番号を与える呼ＩＤを含みそれによってその呼がネットワーク１１６によって識別できるようにすることができる。前記呼データはデータパケットを前記呼に対する対向端末にどのように導くかを示すデータを含むことができる。それは、上に述べたように、スケジュール８００を含むことができる。さらに、タスク１３０２はその呼に対する加入者ユニットにトラフィックチャネル割当てを決定しかつ送信することができる。このトラフィックチャネル割当ておよびＳＵのＩＤはまた前記呼データの一部とすることができる。呼がセットアップされかつ呼の通信が開始できる時、衛星４００は前記「呼接続完了（Ｃａｌｌ  Ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」メッセージをその呼に関与するＳＵに送信するためにタスク１３０４を行なう。呼接続完了メッセージを送信した後、衛星４００はその呼に関する進行呼処理１４００を行なう。
【００８３】
図１４は、進行呼処理１４００のフローチャートを示す。一般に、処理１４００は呼に関係する種々の条件を試験し、かつそれらが生じた条件に応じてある動作を行なう。例えば、問合わせタスク１４０２はハンドオフ失敗メッセージが受信されているか否かを判定する。ハンドオフ失敗メッセージはタスク１２１４に関して上に説明した。ＳＵ３００はそれがスケジュール８００において予報されまたは衛星４００により指令されたハンドオフに参与できない時にハンドオフ失敗メッセージを送信する。
【００８４】
ハンドオフ失敗メッセージが受信されていない時、問合わせタスク１４０４は「劣悪信号（Ｐｏｏｒ  Ｓｉｇｎａｌ）」メッセージが受信されているか否かを判定する。該劣悪信号メッセージはタスク９１０に関して前に述べた。該劣悪信号メッセージはＳＵ３００が衛星４００とのそのリンク１１２を失う危険があることを指示する。該劣悪信号メッセージが受信された時、衛星４００は１つまたはそれ以上の種々の任意選択的な行動をとることができる。例えば、タスク１４０６において、衛星４００はそのＳＵ３００への送信の電力レベルを増強することができる。タスク１４０６を考慮し、かつハンドオフ失敗メッセージがタスク１４０２において検出された時、任意選択的なタスク１４０８はハンドオフを強行することができる。前記ハンドオフ失敗および劣悪信号メッセージはＳＵ３００にとって信号がより良好なセルの識別子（ｉｄｅｎｔｉｔｙ）を含むことができる。したがって、タスク１４０８において、衛星４００はハンドオフコマンドをＳＵ３００に送信することができる。もちろん、衛星４００がそのようなコマンドを送信することは必ずしも必要ではなく、かつ衛星４００は、例えば、もし示唆されたセルにおけるトラフィック条件が過大であるかあるいはもし示唆されたセルが近い将来にインアクティブになろうとしている可能性がある場合にそのようなコマンドの送信をやめることができる。タスク１４０８の後、タスク１４１０が行なわれて問題（Ｐｒｏｂｌｅｍ）メッセージがその呼に関与しているＳＵ３００にサービスしているＳＯ５００に送られる。該問題メッセージは衛星４００によって行なわれるなんらかの行動の記述とともにハンドオフ失敗または劣悪信号メッセージをＳＯ５００に報告する。ＳＯ５００は統計的な目的のためスケジュールを改訂しおよび／またはそのようなメッセージを追跡できる。
【００８５】
タスク１４１０の後あるいはタスク１４０４が劣悪信号メッセージが受信されていないことを判定した時、問合わせタスク１４１２は呼が失われているか否かを判定する。この判定は信号強度を調べることにより、受信機４０２からのロックパラメータを監視することにより、あるいは任意の他の便宜的な様式で行なうことができる。衛星４００が呼が失われていると判定した場合、タスク１４１４はその呼の対向端末に対し必要とされるホールド要求メッセージを通信リンク１０６および１０８を介して送信しそれによって該対向端末が衛星４００に向けてデータを送信するのを停止させかつある期間の間データが到来しないことを知るようにする。タスク１４１４の後、問合わせタスク１４１６は再接続メッセージが受信されているか否かを判定する。
【００８６】
再接続メッセージはＳＵ３００が前に述べたようにネットワーク１１６へのアクセスを獲得しかつその呼を継続することを希望することを指示する。もし再接続メッセージが受信されていなければ、問合わせタスク１４１８はタイムアウト期間が経過したか否かを判定する。このタイムアウト期間はその呼に対しネットワーク資源をさらに長くサービスするよりはその呼をドロップすべきである時を経過させるためにセットされる。タイムアウト期間が経過していない限り、プログラム制御はタスク１４１６にループバックして再接続メッセージのための判定を行なう。前記タイムアウト期間が経過した時、プログラム制御はこの呼に関する進行呼処理１４００を退出する。衛星４００は次に呼を終了させるためのステップ（図示せず）を行なう。
【００８７】
再接続メッセージが最終的に受信された時、タスク１４２０はその要求をあたかも衛星４００がハンドオフの発生源（ｓｏｕｒｃｅ）であったかのように取扱うことができる。特に、タスク１３０２に関して上に説明した、呼データはその呼がそこにハンドオフされるべきセル２００のコントローラへ転送することができる。もちろん、このコントローラは同じ衛星４００であっても良く、かつ呼が失われた同じセル２００において再接続しても良い。さらに、タスク１４２０はＳＵ３００に制御メッセージを送信し該ＳＵ３００に来るべき通信のために使用するためトラフィックチャネルのアイデンティティを通知することができる。タスク１４２０の後、タスク１４２２は衛星４００にソース側のセルにおけるＳＵ３００との通信を停止させる。もちろん、ハンドオフの後、通信は衛星内ハンドオフのために他のセルにおいて開始することができる。通信を停止することにより、呼のデータは消去されあるいはＳＯ５００に送信され、かつ前記呼によって前に使用されていたトラフィックチャネルは他の呼によって使用するために空きとなる。タスク１４２２の後、プログラム制御はこの呼に関する進行呼処理１４００を退出する。
【００８８】
問合わせタスク１４２４はタスク１４１２が前記進行中の呼が失われていないことを判定した場合に判定される。タスク１４２４はこの呼に対する現在のセルがその呼を他のセルにハンドオフすることを要求されているか否かを判定する。該要求は衛星内ハンドオフに対してはＳＵ３００からあるいは衛星間ハンドオフに対しては他の衛星４００から来る。いずれの場合も、プログラム制御はタスク１４２０に進み、前に述べたように、呼の記録を目標セルのコントローラに転送する。
【００８９】
タスク１４２４がそれがハンドオフのソースとして行動することを要求されていないことを判定した場合、タスク１４２６は衛星４００がハンドオフの目標として行動することを要求されているか否かを判定する。タスク１４２４は処理１４００によって示唆される全ての進行中の呼に関して実際に行なわれないかもしれないが、それはその呼はハンドオフが生じた後まで前記目標セルに対して進行していないからである。それにもかかわらず、タスク１４２４はここでは衛星内ハンドオフのために含まれおり、かつ実質的に同様のタスクが衛星間ハンドオフに対して行なわれる。
【００９０】
タスク１４２４が衛星４００によって制御される特定のセル２００がハンドオフの目標となることを要求されていることを判定した場合、タスク１４２８は現在その呼を処理しているセルのコントローラに呼のデータの要求を送信する。衛星内ハンドオフに対しては、この要求は前記呼のデータが現在保持されているメモリ４１０のアドレスの決定を表す。衛星間ハンドオフに対しては、この要求は通信リンク１０８を介してその呼の現在のソース側の衛星４００に送られる。好ましくは、トラフィックチャネル割当てが行なわれかつ呼データに対する要求とともに通信される。いったん、前記呼のデータがソース側のセルのコントローラから得られかつＳＵ３００が前記目標セルに対するハンドオフのトラフィックチャネル割当てを通知されれば、タスク１４３０が行なわれて割当てられた目標トラフィックチャネルによって通信を開始する。タスク１４３０は前記呼のデータによって特定される時点が生じるまで待機することを含むことができる。
【００９１】
タスク１４３０の後、かつタスク１４２６が衛星４００がハンドオフの目標となることを要求されていないものと判定した場合、問合わせタスク１４３２が前記呼の対向端末からなんらかの制御メッセージが受信されているか否かを判定する。もしそのようなメッセージが受信されていれば、タスク１４３４は適切な行動をとる。例えば、タスク１４３４はもしホールド要求メッセージが受信されれば呼を待機させることができ、タスク１４３４はもしホールド解除メッセージが受信されれば前のホールドを解除することができ、あるいはタスク１４３４はルーティング変更メッセージに応答してルーティングデータを変更することができる。該ルーティングデータはデータパケットを前記呼の対向端末に導く上で使用され、かつルーティング変更は前記呼の対向端末近くのハンドオフから生じ得る。
【００９２】
タスク１４３４の後またはタスク１４３２が前記呼の対向端末から制御メッセージが受信していないことを判定した場合に、プログラム制御は前記進行中の呼に影響を与え得る種々の条件を再び調べるためにタスク１４０２にループバックする。もちろん、当業者は進行呼処理１４００は、呼の終了の検出（図示せず）のような、伝統的に進行中の呼を管理することに関連する他のタスクを含むことができる。
【００９３】
図１５および図１６は、ハンドオフをサポートするためにＳＯ５００によって行なわれる呼セットアップ処理および進行呼処理１５００および１６００それぞれのフローチャートを示す。当業者は図１５〜図１６に関して以下に説明する処理はＳＯ５００のメモリ５１０におかれたプログラム命令により制御されることを理解するであろう。さらに、当業者はＳＯ５００はいずれかの与えられた時間において任意の数の呼を処理することができかつ図１５〜図１６に関して以下に説明する処理はＳＯ５００によって処理される各々呼に対し独立に実行できることを理解するであろう。
【００９４】
呼セットアップ処理１５００は呼をセットアップする上で従来より行なわれているが呼をハンドオフすることには関係しない任意の数のタスクを含むことができる。例えば、処理１５００は呼の記録（図示せず）を確立し、呼のＩＤ（図示せず）を割当て、かつメッセージをどのようにして被呼パーティ（図示せず）に導くかを決定することができる。他の呼セットアップタスクに加えて、処理１５００はタスク１５０２を行なう。タスク１５０２はＳＯ５００がサービスしているかつセットアップされている呼に対するパーティであるＳＵ３００の位置を決定する。ＳＵ３００の位置は位置決め状態６０２およびタスク７０２に関して述べたように、ＳＵ３００によって供給されるデータから直接または間接的に決定される。
【００９５】
タスク１５０２の後、タスク１５０４はセル２００の種々のものを通るＳＵ３００に対する来るべき進路（トラック：ｔｒａｃｋ）を予測する。この予測は図２に関して前に述べた、セル位置データ、ＳＵ３００に対する位置データ、および現在の実時間（ｒｅａｌ  ｔｉｍｅ）に応答する。前記予測は図８に関して前に述べた、スケジュール８００の長さに対応する期間の間ＳＵ３００のトラックをシミュレートすることができる。図２に示される、トラック２０６はこの予測の１つの仮定的な図式的表示例を表す。好ましい実施例においては、このトラックはＳＵ３００の側では移動がないものと仮定して予測される。むしろ、該トラックはタスク１５０２において前述のようにして得られたデータで示された位置に関する衛星４００およびそれらのセル２００の移動をシミュレートすることから生じる。
【００９６】
タスク１５０４の後、タスク１５０６はスケジュール８００を発生し、かつスケジュール８００を衛星４００とＳＵ３００とに送信する。前に述べたように、スケジュール８００は時間項目８０２にＳＵ３００がセル境界をわたる可能性のある第１の瞬間を指示させることによりタイミング的なエラーを補償し、かつスケジュール８００は１つのセル２００が確実性を持って予測できない場合に複数のチャネル／セルアイデンティティ項目８０４を含めることにより位置的なエラーを補償することができる。タスク１０６の後、プログラム制御はこの１つの呼に関して進行呼処理１６００に進む。
【００９７】
図１６は、特定の呼に関するハンドオフをサポートする上でＳＯ５００によって行なわれる進行呼（Ｏｎｇｏｉｎｇ  Ｃａｌｌ）処理１６００のフローチャートを示す。処理１６００は呼のハンドオフに関係しないが進行中の呼の管理の上で従来より行なわれている数多くのタスクを行なうことができる。例えば、処理１６００は呼の終了を示すメッセージに応答しかつそのようなメッセージ（図示せず）に応答して呼の記録を終了させることができる。
【００９８】
進行中の呼を管理するために処理１６００によって行なわれる他のタスクに加えて、処理１６００はこの呼に関して衛星４００から問題（Ｐｒｏｂｌｅｍ）メッセージが受信されているか否かを判定するために問い合わせタスク１６０２を行なう。問題メッセージは衛星４００においてハンドオフ失敗または劣悪信号メッセージの受信を報告するためにＳＯ５００に送信される。前記問題メッセージはＳＵ３００がスケジュール８００がもともとカバーすることを意図していたよりも長い期間の間呼を継続したことを表示することができる。もしそのようなメッセージが受信されれば、タスク１６０４は、ＳＵ３００が良好な信号を有するものと判定した他のセルの識別子のような、前記メッセージとともに得られる何らかのデータを任意選択的に分析し、かつスケジュール８００を改定または拡張することができる。タスク１６０４がスケジュール８００を改定または拡張した後、タスク１６０６は任意選択的に前記改定されたスケジュール８００を衛星４００に送信することができる。衛星４００はこのＳＵ３００に対するハンドオフを調整する上で使用するためにスケジュール８００のそのバージョン（ｖｅｒｓｉｏｎ）を改訂できる。改訂されたまたは拡張されたスケジュール８００がＳＵ３００に必ず送信されなければならない理由はない。タスク１６０６の後、かつタスク１６０２がこの呼に関する問題メッセージの受信を検出しなかった場合、プログラム制御はプロセス１６００のスタートにループバックする。
【００９９】
本発明が上で好ましい実施例に関して説明された。しかしながら、当業者は本発明の範囲から離れることなくこれらの好ましい実施例において変更および修正を行なうことが可能なことを認識するであろう。例えば、当業者は、制御可能なプロセッサがＳＵ３００、衛星４００、およびＳＯ５００の各々に配置されているから、上で述べた各処理は示されたものと異なる方法で分配できることを理解するであろう。例えば、衛星４００はスケジュール８００を保持しかつスケジュール８００をＳＵ３００に送信しないようにすることができ、あるいはＳＯ５００はスケジュール８００を保持しかつスケジュール８００をＳＵ３００または衛星４００のいずれかに送信しないようにすることができる。衛星４００またはＳＯ５００は次に必要に応じてスケジュールデータをＳＵ３００に通信することができる。さらに、当業者はここに提示されたフローチャートは本発明を教示することを意図したものでありかつ必ずしもフローチャート化に適していないプログラムフローを実施するために異なる技術を考案できることを理解するであろう。特に、ここで説明した各々のタスクはプログラムフローが背景タスクまたは他のタスクを行なうために割り込みを受けることができる。当業者に明らかなこれらおよび他の変更および修正は本発明の範囲内に含まれるものと考える。
【０１００】
地球に関して移動する複数のセルを投影するセルラ通信システムにおける、セルの間の加入者ユニットの通信をハンドオフする方法が説明され、該方法は、第１のセルにおける加入者ユニットの位置を決定する段階、前記決定段階に応答して、前記加入者ユニットが将来存在し得る第２のセルおよび前記加入者ユニットが前記第２のセルに存在し得る時に対応する来るべきタイミングを予定する段階、そして前記加入者ユニットとの通信を前記予定段階にしたがって前記第２のセルに転送する段階を具備する。
【０１０１】
前記方法はさらに、前記予定段階に先立ち、前記加入者ユニットを含む呼を開始する段階を具備し、かつ前記予定段階は前記開始段階が行なわれる時間に応じて行なわれる。
【０１０２】
前記方法はさらに、前記呼が失われているか否かを決定する段階、前記決定段階が前記呼が失われていることを指示した後に前記加入者ユニットがその中で通信できる再接続セルを識別する段階、および前記再接続セルによって前記加入者ユニットと通信を再開する段階を具備する。
【０１０３】
前記方法はさらに、前記第２のセルにおいて通信が行なわれる信号強度を監視する段階、そして前記監視段階が前記信号強度が所定のレベルより低いことを示した場合に前記加入者ユニットがその中で通信できる代わりのセルを識別する段階を具備する。
【０１０４】
前記予定段階はさらに前記加入者ユニットが将来存在し得る第３のセルおよび前記加入者ユニットが前記第３のセルに存在し得る時に対応する第２の来るべきタイミングを予定または計画する段階を具備する。前記方法はさらに、第３のセルを予定する段階に応答して、前記加入者ユニットが前記第３のセルにおいて通信できるか否かを判定する段階、および前記加入者ユニットが前記第３のセルにおいて通信できる場合に前記加入者ユニットの通信を前記第３のセルに転送する段階を具備する。
【０１０５】
前記予定段階はさらに前記加入者ユニットが将来存在し得る第３のセルおよび前記加入者ユニットが前記第３のセルに存在し得る時に対応する第２の来るべきタイミングを予定する段階を具備する。前記方法はさらに前記加入者ユニットが前記第３のセルにおいて通信できるか否かを判定する段階、前記加入者ユニットは前記第３のセルにおいて通信できるか否かを判定する段階が前記加入者ユニットが前記第３のセルにおいて通信できないことを示した場合に前記加入者ユニットがその中で通信することができる目標セルを識別する段階、そして前記加入者ユニットの通信を前記目標セルに転送する段階を具備する。
【０１０６】
前記予定段階はさらに前記加入者ユニットが将来存在し得る第３および第４のセルそして前記加入者ユニットが前記第３および第４のセルの内の１つまたはそれ以上に存在し得るときに対応する第２の来るべきタイミングを予定する段階をさらに具備する。前記方法はさらに、前記加入者ユニットが前記第３および第４のセルの双方において通信できるか否かを判定する段階、前記加入者ユニットが前記第３および第４のセルの双方において通信できるか否かを判定する段階が前記加入者ユニットが前記第３および第４のセルの双方において通信できることを示した場合に前記第３および第４のセルの内の１つを選択する段階、そして前記加入者ユニットの通信を前記第３および第４のセルの内の選択された１つに転送する段階を具備する。
【０１０７】
前記選択段階は前記第３および第４のセルに関連するチャネルにおける信号の強度を監視する段階を具備する。
【０１０８】
前記方法はさらに、地球を周回する第１の衛星から前記第２および第３のセルを投影する段階、および地球を周回する第２の衛星から前記第４のセルを投影する段階を具備する。前記選択段階は前記第３および第４のセルに関連するチャネルに対する信号強度がほぼ等しい場合に前記第３のセルを選択する段階を具備する。
【０１０９】
地球の上を移動する複数のセルを投影するセルラ通信システムにしたがって加入者ユニットを動作させる方法が説明され、該方法は、前記セルの内の第１の１つによって、チャネルの識別子にタイミングデータを関連させるスケジュールを受信する段階であって、前記チャネル識別子は前記セルの内の第２のものに関連しているものを具備する。前記方法はまた、前記スケジュールからのタイミングデータにより示された時間が生じたことを判定するために実時間を監視する段階、および前記監視段階に応じて通信を前記第１のセルから前記第２のセルに転送する段階を具備する。
【０１１０】
前記方法はさらに、前記監視段階に応答し、その識別子がタイミングデータと関連して前記スケジュールに掲げられているチャネルが前記第２のセルにおける通信が可能であることを示しているか否かを判定する段階、および前記判定段階が前記第２のセルにおける通信が可能であることを示している場合に前記転送段階を行なう段階を具備する。
【０１１１】
前記受信段階は前記加入者ユニットを含む呼を開始する段階の間に前記スケジュールを受信する段階、および前記開始段階が行なわれる時間に応答して前記スケジュールのタイミングデータを提供する段階を具備する。
【０１１２】
前記方法はさらに、前記第２のセルにおいて通信が行なわれる信号強度を監視する段階、および前記監視段階が前記信号強度が所定のレベルより低いことを示した場合に前記加入者ユニットが通信できる代わりのセルを識別する段階を具備する。
【０１１３】
前記方法はさらに、前記呼が失われたか否かを判定する段階、前記判定段階が前記呼が失われていることを示した場合にその中で前記加入者が通信できる再接続セルを識別する段階、そして前記再接続セルによって通信を再開する段階を具備する。
【０１１４】
前記受信段階は、複数のタイミングデータ項目を対応する複数のチャネル識別子と関連させるスケジュールを受信する段階を具備し、かつ前記複数のチャネル識別子は対応する複数のセルと関連している。
【０１１５】
前記受信段階は、第２のチャネル識別子と関連した第２のタイミングデータをさらに含むスケジュールを受信する段階を具備し、前記第２のチャネル識別子は前記セルの内の第３のものに関連している。前記方法はさらに、前記スケジュールからの前記第２のタイミングデータにより示された時間が生じたことを判定するために実時間を監視する段階、その識別子が前記スケジュールに掲げられている前記第２のチャネルが前記第３のセルにおける通信が可能であることを示しているか否かを判定する段階、前記判定段階が加入者ユニットが前記第３のセル内で通信できないことを示した場合にその中で該加入者ユニットが通信できる目標セルを識別する段階、そして前記加入者ユニットの通信を前記目標セルに転送する段階を具備する。
【０１１６】
前記受信段階は、第２および第３のチャネル識別子に関連する第２のタイミングデータをさらに含むスケジュールを受信する段階を具備し、前記第２および第３のチャネル識別子は、それぞれ、第３および第４のセルに関連している。前記方法はさらに、それらの識別子が前記スケジュールに掲げられている前記第２および第３のチャネルが前記第３および第４のセルの双方における通信が可能であることを示しているか否かを判定する段階、前記判定段階が前記加入者ユニットが前記第３および第４のセルの双方において通信できることを示した場合に前記第３および第４のセルの内の１つを選択する段階、そして前記加入者ユニットの通信を前記第３および第４のセルの内の選択された１つに転送する段階を具備する。
【０１１７】
前記選択段階は前記第２および第３のチャネルにおける信号の強度を監視する段階を具備する。
【０１１８】
前記方法はさらに、地球を周回する第１の衛星から前記第２および第３のセルを投影する段階、そして地球を周回する第２の衛星から前記第４のセルを投影する段階を具備し、かつ前記選択段階はさらに前記第２および第３のチャネルに対する信号強度がほぼ等しい場合に前記第３のセルを選択する段階を具備する。
【０１１９】
計画されたハンドオフを備えたセルラ通信システムが述べられており、該システムは、地球に関して移動するように周回する複数の衛星を具備し、該衛星は集合的に複数のセルを地球に向けて投影する。前記システムはさらに、前記セルの内の第１の１つによって前記衛星の１つとデータ通信する加入者ユニットを具備し、該加入者ユニットは該加入者ユニットのための位置を示すデータを提供するための位置決め装置を含む。前記システムはさらに、前記位置決め装置に応答して、前記複数のセルの内の第２のセルにおいて使用されるチャネルを前記加入者ユニットが前記第２のセル内に存在し得る時を示すタイミングデータと関連させるスケジュールを発生するためのスケジューラを具備し、かつさらに、前記スケジューラに結合され、前記加入者ユニットのための通信を前記スケジュールにしたがって第２のセルに転送するための手段を具備する。
【０１２０】
前記セルラ通信システムはさらに、前記スケジューラおよび前記加入者ユニットとのデータ通信において、前記加入者ユニットを含む呼を開始するための手段を具備し、かつ前記スケジューラは前記タイミングデータが前記呼が開始された時間に応じたものとなるよう構成されている。
【０１２１】
前記開始するための手段は前記スケジュールを前記呼を開始する前に前記加入者ユニットに転送するよう構成されている。
【０１２２】
前記加入者ユニットは、前記第２のセルにおいて通信が行なわれる信号強度を監視するための手段、そして、前記監視手段によって監視された信号強度が所定のレベルより低下した時その中で前記加入者ユニットが通信できる代わりのセルを識別するための手段を具備する。
【０１２３】
前記スケジューラは前記スケジュールが前記複数のセルの内の第３のセル内で使用される第２のチャネルを前記加入者ユニットが前記第３のセル内に存在する時を示す第２のタイミングデータと関連させるように構成され、そして前記加入者ユニットは、前記加入者ユニットが前記第３のセルにおいて通信できるか否かを判定するための手段、前記判定手段に結合され前記加入者ユニットが前記第３のセル内で通信できない場合に前記加入者ユニットが通信できる目標セル（ｔａｒｇｅｔ  ｃｅｌｌ）を識別するための手段、そして前記識別手段に結合され前記加入者ユニットの通信を前記目標セルに転送するための手段を具備する。
【０１２４】
前記スケジューラは前記スケジュールが前記複数のセルの内の第３および第４のセルにおいて使用される、それぞれ、第２および第３のチャネルを前記加入者ユニットが前記第３および第４のセルの内の１つまたはそれ以上の中にある時を示す第２のタイミングデータと関連付けるように構成されている。前記加入者ユニットは、前記加入者ユニットが前記第３および第４のセルの双方において通信できるか否かを判定するための手段、前記判定手段に結合され前記加入者ユニットが前記第３および第４のセルの双方において通信できる場合に前記第３および第４のセルの内の１つを選択するための手段、そして前記選択手段に結合され前記加入者ユニットの通信を前記第３および第４のセルの内の前記選択された１つに転送するための手段を具備する。
【０１２５】
計画されたハンドオフを受けかつ複数の移動するセルを投影するセルラ通信システムにしたがって動作する加入者ユニットが説明され、該加入者ユニットは、前記複数の移動するセルの内の第１のセルにおいて行なわれる通信によってタイミングデータをチャネルの識別子と関連させるスケジュールを受信するためのスケジュール受信機を具備し、前記チャネル識別子は前記複数の移動するセルの内の第２のセルと関連している。前記加入者ユニットはまた前記スケジュール受信機に結合され前記スケジュールからのタイミングデータによって示される時間が発生したことを判定するために実時間を監視するためのタイマ、および該タイマに結合され前記スケジュールにしたがって前記第１のセルから前記第２のセルに通信を転送するための手段を具備する。
【０１２６】
前記加入者ユニットはさらに、前記スケジュール受信機に、前記タイマにおよび前記転送手段に結合されてその識別子が前記タイミングデータと関連して前記スケジュールに掲げられているチャネルが前記第２のセルにおける通信が可能であることを示しているか否かを判定するための手段を具備する。
【０１２７】
前記加入者ユニットはさらに、前記スケジュール受信機に結合されて前記加入者ユニットを含む呼を開始するための手段、前記呼開始手段に結合されて前記呼の間に通信が行なわれる信号強度を監視するための手段、そして前記監視手段に結合されて前記信号強度が所定のレベルより低い場合に前記加入者ユニットがその中で通信できる代わりのセルを識別するための手段を具備する。
【０１２８】
前記スケジュール受信機は前記呼を開始する前に前記スケジュールを受信するよう構成されている。
【０１２９】
前記加入者ユニットはさらに前記呼開始手段に結合されて前記呼が失われているか否かを判定するための手段、前記判定手段に結合され前記呼が失われている場合に前記加入者ユニットが通信できる再接続セルを識別するための手段、そして前記識別手段に結合され前記再接続セルを介して通信を再開するための手段を具備する。
【０１３０】
前記スケジュールはさらに第２のチャネル識別子と関連された第２のタイミングデータを含み、前記第２のチャネル識別子は前記複数の移動するセルの内の第３のセルと関連している。前記タイマは前記スケジュールからの第２のタイミングデータによって示される時間が生じたことを判定するよう構成されている。前記加入者ユニットはさらに前記スケジュール受信機に結合されその識別子が前記スケジュールに掲げられている第２のチャネルが前記第３のセルにおける通信が可能であることを示しているか否かを判定するための手段、該判定手段に結合され前記加入者ユニットが前記第３のセル内で通信できない場合に前記加入者ユニットが通信できる目標セルを識別するための手段、そして前記識別手段に結合されて前記加入者ユニットの通信を前記目標セルに転送するための手段を具備する。
【０１３１】
前記スケジュールはさらに前記第２および第３のチャネル識別子と関連された第２のタイミングデータを含み、前記第２および第３のチャネル識別子は前記複数の移動するセルの、それぞれ、第３および第４のセルと関連している。前記加入者ユニットはさらに、前記スケジュール受信機に結合されそれらの識別子が前記スケジュールに掲げられている前記第２および第３のチャネルが前記第３および第４のセルの双方において通信が可能であることを示しているか否かを判定するための手段、前記判定手段に結合され前記加入者ユニットが前記第３および第４のセルの双方において通信可能である場合に前記第３および第４のセルの内の１つを選択するための手段、そして該選択手段に結合され前記加入者ユニットの通信を前記第３および第４のセルの内の選択された１つに転送するための手段を具備する。
【０１３２】
【発明の効果】
以上要するに、本発明はセルラ通信システムにおけるセルの間の通信をハンドオフするための改善されたシステムおよび方法を提供する。本発明は少なくとも大きな割合のハンドオフが信号強度の監視の必要性なしに行なうことができるようにハンドオフを計画する。計画されたハンドオフは相対的な信号強度よりもむしろ主として時間の関数として発生する。計画されたハンドオフは乏しいランダムアクセスチャネルおよび２次制御チャネルによる通信を制限しかつ数多くの加入者ユニットが一度にランダムアクセスチャネルを使用することを希望する状況を防止することによりネットワーク資源および加入者ユニットの電力を節約する。本発明は信号強度が最大より低いかもしれないセルに対し通信のハンドオフを可能にし総合的なネットワークの目標を満たすことを可能にする。計画されたハンドオフはセルがインアクティブになる場合に生じ得るハンドオフをひとまとまにして処理する上で特に有利となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が実施できるセルラ通信ネットワークをサポートする環境を示すレイアウト図である。
【図２】前記ネットワークによって発生できるセルのフットプリントの間の相対的な方向を示す図式的説明図である。
【図３】前記ネットワークの加入者ユニット部分のブロック図である。
【図４】前記ネットワークの衛星部分を示すブロック図である。
【図５】前記ネットワークの交換局部分を示すブロック図である。
【図６】前記加入者ユニットによって行なわれる処理の状態を示す状態図である。
【図７】前記加入者ユニットによって行なわれる呼セットアップ処理を示すフローチャートである。
【図８】前記加入者ユニット、衛星および交換局の内の１つまたはそれ以上のメモリ部分において維持されるスケジュールを示すブロック図である。
【図９】前記加入者ユニットにおいて行なわれる進行呼処理を示すフローチャートである。
【図１０】前記加入者ユニットによって行なわれる喪失信号処理を示すフローチャートである。
【図１１】前記加入者ユニットによって行なわれるハンドオフ処理を示すフローチャートである。
【図１２】前記加入者ユニットによって行なわれるハンドオフ確認処理を示すフローチャートである。
【図１３】前記衛星によって行なわれる呼セットアップ処理を示すフローチャートである。
【図１４】前記衛星によって行なわれる進行呼処理を示すフローチャートである。
【図１５】前記交換局によって行なわれる呼セットアップ処理を示すフローチャートである。
【図１６】前記交換局によって行なわれる進行呼処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１００  システム環境
１０２  衛星集団
１０４  地球
１０６  ＲＦ通信リンク
１０８  データ通信リンク
１１０  公衆交換電気通信ネットワーク
１１２  データ通信リンク
１１４  衛星測位システム
１１６  ネットワーク
１１８  軌道
２００  セル
２０２  フットプリント
２０４  オーバラップ
２０６  トラック
３００  加入者ユニット
３０２  通信ネットワーク送受信機
３０４  受信機
３０６  プロセッサ
３０８  入力／出力セクション
３１０  タイマ
３１２  メモリ
４００  衛星
４０２  受信機
４０４，４１２  バッファ
４０６  プロセッサ
４０８  タイマ
４１０  メモリ
４１４  送受信機
５００  交換局
５０２  通信ネットワーク送受信機
５０４  プロセッサ
５０６  Ｉ／Ｏセクション
５０８  タイマ
５１０  メモリ
５１２  ＰＳＴＮインタフェース
【図１】
0003582857.tif 000002
【図２】
0003582857.tif 000003
【図３】
0003582857.tif 000004
【図４】
0003582857.tif 000005
【図５】
0003582857.tif 000006
【図６】
0003582857.tif 000007
【図７】
0003582857.tif 000008
【図８】
0003582857.tif 000009
【図９】
0003582857.tif 000010
【図１０】
0003582857.tif 000011
【図１１】
0003582857.tif 000012
【図１２】
0003582857.tif 000013
【図１３】
0003582857.tif 000014
【図１４】
0003582857.tif 000015
【図１５】
0003582857.tif 000016
【図１６】
0003582857.tif 000017