(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の最大範囲を有する第１の周波数バンドと第２の最大範囲を有する第２の周波数バンドとを用いて信号を送信する無線基地局装置を備え、前記第１の最大範囲と前記第２の最大範囲とが重畳しており、前記第１の最大範囲よりも前記第２の最大範囲が大きく、
前記セルラー通信システムは、前記第１の周波数バンドと前記第２の周波数バンドとの差の関数として、前記第１または前記第２のいずれかの周波数バンドのコネクションを使用している移動局へ通知するためのオフセット値を演算により求めることを特徴するセルラー通信システム。
【請求項２】
前記第１の最大範囲は、第１のセルの境界を定義づけることを特徴とする請求項１に記載のセルラー通信システム。
【請求項３】
前記第１の最大範囲は、マルチセクターセルの１セクターに係る境界を定義づけることを特徴とする請求項１に記載のセルラー通信システム。
【請求項４】
前記第２の最大範囲は、他の無線基地局装置からの前記第１の周波数バンドの最大範囲と重なっていることを特徴とする請求項１に記載のセルラー通信システム。
【請求項５】
前記信号は、符号分割多元接続方式（ＣＤＭＡ）に従って送信されることを特徴とする請求項１に記載のセルラー通信システム。
【請求項６】
前記無線基地局装置は、前記第２の周波数バンド用の制御チャネルを前記第１の周波数バンド上で送信することを特徴とする請求項１に記載のセルラー通信システム。
【請求項７】
前記無線基地局装置は、前記オフセット値に関する情報を前記移動局に送信し、
前記移動局は、前記送信された情報に基づいた前記オフセット値を使用することを特徴する請求項１に記載のセルラー通信システム。
【請求項８】
前記セルラー通信システムは、前記第１の周波数バンド上で、前記第２の周波数バンド用の制御チャネルについてのパス損失推定を演算により求めることを特徴する請求項１に記載のセルラー通信システム。
【請求項９】
前記移動局は、前記第１の周波数バンド上で、前記第２の周波数バンド用の制御チャネルについてのパス損失推定を演算により求めることを特徴する請求項６に記載のセルラー通信システム。
【請求項１０】
前記移動局は、前記オフセット値を用いてパス損失推定を演算により求めることを特徴する請求項１に記載のセルラー通信システム。
【請求項１１】
前記第１の周波数バンド及び前記第２の周波数バンドのそれぞれが複数の周波数を含んでいることを特徴する請求項１に記載のセルラー通信システム。
【請求項１２】
前記第１の周波数バンドに含まれる前記複数の周波数は、前記第２の周波数バンドに含まれる前記複数の周波数が除外されていることを特徴する請求項１１に記載のセルラー通信システム。
【請求項１３】
第１の最大範囲を有する第１の周波数バンドと第２の最大範囲を有する第２の周波数バンドとを用いて信号を送信する無線基地局装置を備え、前記第１の最大範囲と前記第２の最大範囲とが重畳しており、前記第１の最大範囲よりも前記第２の最大範囲が小さく、
前記無線基地局装置は、前記第１の周波数バンドと前記第２の周波数バンド間における電力レベルの差の関数として、前記第１または前記第２のいずれかの周波数バンドのコネクションを使用している移動局へ通知するためのオフセット値を演算により求めることを特徴とするセルラー通信システム。
【請求項１４】
前記第１の最大範囲を有する前記第１の周波数バンドと前記第２の最大範囲を有する前記第２の周波数バンドとを用いて信号を送信する他の無線基地局装置をさらに備え、前記第１の最大範囲と前記第２の最大範囲とが重畳しており、前記第１の最大範囲よりも前記第２の最大範囲が小さいことを特徴とする請求項１３に記載のセルラー通信システム。
【請求項１５】
前記第２の最大範囲に関する到達範囲にあるエリアは、他の無線基地局装置に関する周波数バンドからの到達範囲にあるエリアとは重なっていないことを特徴とする請求項１３に記載のセルラー通信システム。
【請求項１６】
前記第１の最大範囲は、第１のセルの境界を定義づけることを特徴とする請求項１３に記載のセルラー通信システム。
【請求項１７】
前記第１の最大範囲は、マルチセクターセルの１セクターに係る境界を定義づけることを特徴とする請求項１３に記載のセルラー通信システム。
【請求項１８】
前記信号は、符号分割多元接続方式（ＣＤＭＡ）に従って送信されることを特徴とする請求項１３に記載のセルラー通信システム。
【請求項１９】
前記無線基地局装置は、前記第２の周波数バンド用の制御チャネルを前記第１の周波数バンド上で送信することを特徴とする請求項１３に記載のセルラー通信システム。
【請求項２０】
前記移動局は、前記第１の周波数バンド上で、前記第２の周波数バンド用の制御チャネルについてのパス損失推定を演算により求めることを特徴する請求項１９に記載のセルラー通信システム。
【請求項２１】
前記移動局は、前記オフセット値を用いてパス損失推定を演算により求めることを特徴する請求項１３に記載のセルラー通信システム。
【請求項２２】
前記第１の周波数バンド及び前記第２の周波数バンドのそれぞれが複数の周波数を含んでいることを特徴する請求項１３に記載のセルラー通信システム。
【請求項２３】
前記第１の周波数バンドに含まれる前記複数の周波数は、前記第２の周波数バンドに含まれる前記複数の周波数が除外されていることを特徴する請求項２２に記載のセルラー通信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
背景
本願発明は、セルラシステムの収容能力（キャパシティ）を増大することに係り、より具体的には、システムのコネクションに対する干渉量を増大させることなく、セルの収容能力を増大させることに関する。
【０００２】
電気通信の継続した発展により、セルラシステムの収容能力が逼迫している。セルラー通信において利用される周波数スペクトルには制限があるため、様々な通信トラフィック状態に適応でき、かつ、ネットワークキャパシティを増大することができるセルラシステムが望まれている。デジタル変調方式をセルラシステムに導入したことによりシステムの収容能力が増大したがシステムの収容能力及び無線電波の到達範囲についての追加需要を満たすには、これらの増加だけでは不十分であろう。成長し続ける需要を満たすためには、大都市圏のセルサイズを縮小させるなど収容能力を増大させるための対策が必要であろう。
【０００３】
お互いに近くに位置している通信セル間では干渉により他の問題が発生しており、特に相対的に小さいセルが利用されるときに新たな問題が発生する。従って、セル間の干渉を最小化する技術が必要となる。ＴＤＭＡシステムやＦＤＭＡシステムにおいて知られている技術として、セルをグループ化して「クラスタ」にするものがある。
【０００４】
各クラスタ内では、同一の通信周波数を使用する他の異なるクラスタのセルから特定のセルまで距離が最大となるような方法を用いて、特定のセルに対して通信周波数が割り当てられる。この距離は一般的に「周波数再利用」距離と呼ばれている。この距離が増大すると、ある通信周波数を使用しているセルとそれと同一の周波数を使用している遠くのセル間の干渉は低減される。
【０００５】
干渉を低減しつつ収容能力を増大させる他の方法は、スペクトル拡散変調と符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）技術を使用することである。典型的な直接拡散ＣＤＭＡシステムにおいて送信される情報データストリームは、拡散シーケンスとして知られる、情報データストリームよりも非常に高速のシンボルレートデータストリームに重畳される。拡散シーケンスの個々のシンボルは一般にチップと呼ばれている。個々の情報信号には、一般に周期的に繰り返される拡散シーケンスを生成するために固有の拡散符号が割り当てられる。情報信号と拡散シーケンスは、一般に、情報信号の符号化または拡散と呼ばれる処理によって、乗算されて合成される。複数の拡散情報信号は無線周波数の搬送波を変調して送信され、受信機で合成信号として一緒に受信される。拡散信号のそれぞれは、他の符号化された信号だけでなく雑音関連の信号とも周波数軸及び時間軸上で重畳されている。合成信号を固有の拡散シーケンスの１つと相関づけることによって、対応する情報信号が分離され復号できる。ＣＤＭＡシステムの信号は、周波数軸及び時間軸において相互に重なり合っているので、しばしば自己干渉しているといわれる。
【０００６】
ＣＤＭＡセルラシステムでの自己干渉を削減する方法の１つは、電力制御を使用することである。セルラシステムの電力制御は、移動局と無線基地局装置間の距離に基づいて、移動局へ送信するために必要となる送信電力の量を削減し、また、無線基地局装置が受信信号を受信するために必要となる送信電力の量をも削減するものである。同様に、無線基地局装置と移動局間の距離につれて、移動局または無線基地局装置により信号を受信可能とすべく、受信に必要とされる送信電力が増大される。送信電力の強度が増大するにつれ、セルラシステムの他のコネクションに生じる干渉量も増大してしまう。従って、無線基地局装置と移動局間で信号を送信するのに必要とされる電力のみを使用することにより、システムの他のコネクションに生じる干渉量を低減するのである。
【０００７】
図１は、ＣＤＭＡシステムでの干渉を低減するために用いられる別の方法を例示している。セルＡ、ＢおよびＣは、通信信号を第１の周波数バンドｆ１上で拡散する。複数のセルが、斜線の付された領域１４０と１５０において相互に重なっているので、ハンドオーバ中には通信中の呼に最小の中断しか発生しない。従って、周波数バンドｆ１を介してセルＡの無線基地局装置と通信している移動局１１０がセルＡ内に完全に含まれているエリアから斜線の付された領域１４０へと移動するときは、移動局１１０とセルＡ間のコネクションは、新たなコネクションがセルＢに再び確立されるまで、同様に周波数バンドｆ１で通信しているセルＢのコネクションに対し干渉を与えることになる。同一の周波数バンド上で動作しているセル間でコネクションを転送することはソフトハンドオフとして知られている。
【０００８】
ここで、セルラシステムが設置された後にセルＢに割り当てられたチャンネルへのアクセス需要が顕著に増加した状態、換言すれば、許容不可能なほどのレベルの干渉が引き起こされるような状態を考慮してみよう。需要増が発生するエリアは、本技術において「ホットスポット」と呼ばれる。高い負荷がかけられたセルにおける干渉を削減するには、周波数バンドｆ１または周波数バンドｆ２のいずれかを用いてセルＢの送信機が移動局と通信できるよう、第２の周波数バンドｆ２をセルＢの送信機に割り当てることである。従って、周波数バンドｆ１上の負荷の増加をシステムが検出し、この増加によりシステムが許容できないほどの干渉が発生しうると決定すると、システムは、いくつかの移動局を第２の周波数バンドｆ２へと移動させることができる。 一般に、負荷の増加により許容不可能なレベルの干渉が発生するかどうかは、特定の周波数バンドについて予め定められたユーザー数に基づいて決定することができ、すなわち、システムにより使用されるトータルの出力電力が前もって決定されたしきい値を越えているかどうか、または、移動局により発生されたトータルの上り回線干渉が前もって決定されたしきい値を越えているかどうかにより決定できる。
【０００９】
例えば、周波数バンドｆ１と周波数バンドｆ２を用いてセルＢが移動局と通信しており、さらにセルＡは周波数バンドｆ１だけを用いて移動局と通信しているものと仮定する。さらに、移動局１１０は周波数バンドｆ１を用いてセルＡの無線基地局装置と通信し、かつ、セルＢの周波数バンドｆ１が混雑しはじめてきたと仮定する。移動局１１０はセルＡの通信可能範囲にあるエリアから離れ、セルＢの通信可能範囲にあるエリア内へと移動したので、移動局１１０またはセルラシステムは、もしセルＢの周波数バンドｆ２を用いて移動局１１０と無線基地局装置との間でコネクションを確立すれば、移動局１１０の信号品質が改善し、他の移動局により引き起こされる干渉が減少するかどうを判定する。しかし、移動局１１０とセルＢの移動局との双方が同一の周波数バンド、例えば周波数バンドｆ１を使用して通信していれば、コネクションがハンドオフされる前に、移動局１１０はセルＢの移動局に干渉を与えてしまうであろう。従って、セルＢににおける輻輳は緩和されるものの、周波数バンドｆ１において動作しているセルＢの移動局に対しては干渉をもたらしてしまう。
【００１０】
干渉を抑えつつシステム能力を増大させる他の代替方法は、局所的なマイクロセルを使用することであり、モバイルユーザーが相対的に多く集中しているエリアを処理すべく、マクロセル内において重なるようにマイクロセルが配置されてもよい。一般にマイクロセルは交差点、街路のような通りに設置され、マイクロセルを連続的に配置することで高速道路などの主要な幹線道路にサービス範囲を提供できる。マイクロセルは、また、大きな建物、空港、およびショッピングセンターに割り当てられうる。マイクロセルは、実際に必要とされる付近に通信チャネルを追加でき、干渉のレベルを低く維持しつつセルの収容能力を増大させることができるものである。
【００１１】
マクロセル内にマイクロセルを実装するには、一般に、マイクロセルに割り当てられたチャンネルとマクロセルに割り当てられたチャンネルのそれぞれに、別個の通信用周波数を使用することが必要となる。さらに、マクロセル内にマイクロセルを実装するには、マイクロセルに割り当てられたチャンネル用と、マクロセルに割り当てられたチャンネル用に、それぞれ別個の通信機、すなわち、無線基地局装置が必要となる。これらのマイクロセルの通信機は、一般に、マクロセルの通信機よりも最高送信電力が低いため、それらの送信により生じる干渉は相対的に小さくなる。
【００１２】
マイクロセルを使用することで干渉を削減できるが、マイクロセルを使用することで、追加の送信機を設置する必要があるなど追加のチャンネルを提供するコストは増大することになり、また、マイクロセルを使用することに起因する複雑さのためにセル計画のコストも増大してしまうだろう。さらに、通常マイクロセル用のトランシーバーはマクロセル用のトランシーバーと同一の場所には設置されないので、設置場所が異なることで維持費が増大してしまう。さらに、マイクロセルはマクロセルにおける負荷を削減し、マイクロセルの移動局により使用される平均的な電力レベルを削減することになるが、マイクロセルは高レベルの干渉に耐える必要があるかもしれない。
【００１３】
従って、セルラシステムの既存のコネクションに余分な干渉を増大させることなく、セルラー通信システムの収容能力を増大させることが望ましい。さらに、余分な無線基地局装置とそれに関連した経費を追加することなく、セルラシステムの能力を増大させることが望ましい。さらに、セルの既存コネクションへの余分な干渉をもたらすことなく、増大された収容能力を生かしてセルにハンドオフを可能とすることが望ましい。
【００１４】
要約
セルラー通信と関連したこれらの課題および他の課題は、第１および第２の周波数バンド上で移動局と通信する無線基地局装置が、干渉を最小化するよう調整された範囲の第２の周波数バンドを使用するようにした本願発明により解決される。
【００１５】
本願発明の１つの実施形態によると、第２の周波数バンド用の最大範囲は、第１の周波数バンド用の最大範囲よりも小さい。本願発明の別の実施形態によると、第２の周波数バンド用の最大範囲は、第１の周波数バンド用の最大範囲よりも大きい。本願発明のさらに別の実施形態によると、第２の周波数バンドの最大範囲は、第１の周波数バンドの輻輳によって変化する。
【００１６】
詳細な説明
以下の説明において、限定ではなく説明目的のために、特定の回路や回路構成要素など特有な詳細が本願発明の完全な理解を提供するために記述される。しかし、当業者に自明であるように、本願発明はこれらの具体的な詳細を逸脱するような他の実施形態を用いて実施されてもよい。他の例において、本願発明の説明を覆い隠さないために有名な方法、機器および回路についての詳細な説明は省略される。
【００１７】
本願発明の議論を簡素化するために、以降においては、周波数バンドｆ１の最大範囲は、セルの通信可能範囲、セル境界または単にセルと称することにする。さらに、周波数バンドの最大範囲、すなわち、周波数バンド上での無線基地局装置の送信とは、前もって決定されたしきい値よりも高い信号強度または信号品質を有する信号を移動局が受信できる最長の距離であると当業者は認識しよう。
【００１８】
以下では、移動局により実行される一定の測定と演算を説明するが、当業者であれば、セルラーネットワークにおける測定と演算が代わりに利用できると認識しよう。さらに、以下は、無線基地局装置において実行される一定の演算を説明するが、当業者であれば、セルラーネットワーク、例えば、無線ネットワーク制御装置の他の部分でこれらの演算が実行できることを認識しよう。
【００１９】
図２は、本願発明に係る第１の実施形態を示したもので、セルＢの無線基地局装置により送信される周波数バンドｆ１の最大範囲よりも大きな最大範囲を有する第２の周波数バンドを無線基地局装置（不図示）が使用しており、換言すると、セルＢの周波数バンドｆ２上での無線基地局装置の最大送信電力がセルＢの周波数バンドｆ１上での無線基地局装置の最大送信電力よりも大きい。 従って、範囲の拡大された周波数バンドｆ２は、セルＡとＣ内に拡大してゆくものとして図２に例示されている。周波数バンドｆ２の拡大された範囲は、セルＡとＣのコネクションをほとんど妨げない。なぜなら、それらのセルはそれらのコネクションについて周波数バンドｆ１を使用しているからである。さらに、周波数バンドｆ２の拡大された範囲は、ハンドオフ中の他のコネクションにほとんど干渉を与えない。例えば、もし、移動局１１０がセルＡからセルＢに向かって移動してきたとすると、移動局１１０は、セルＡにおいて周波数バンドｆ１を用いて通信を継続しながら、セルＢの周波数バンドｆ２へとハンドオーバすることができ、セルＢの周波数バンドｆ１に対して深刻な干渉をもたらすほどセルＢに対して十分に近づくこともない。
【００２０】
拡大された範囲の他の有効性は、周波数バンドｆ２のコネクションを用いて通信している最中に移動局１１０がセルＢを離れてゆくときなど、ホットスポットにおいて明らかになるであろう。周波数バンドｆ２がセルＡに拡張されので、移動局１１０がセルＡに位置するまで移動局はセルＡの周波数バンドｆ１へのハンドオフを実行する必要はない。従って、移動局１１０は周波数バンドｆ２のコネクションを使用しているので、周波数バンドｆ１を使用しているセルＡのコネクションに対して深刻な干渉をもたらすことはない。
【００２１】
本願発明による付加的で例示的なハンドオフ手続の議論に先がけて、従来のハンドオフ手続を以下に説明する。ある従来のＣＤＭＡシステムでは、制御情報が制御チャンネルまたはパイロットチャンネル上で移動局に報知される。制御チャンネルは、２つの別個の物理チャネルである、共通パイロットチャンネル（ＣＰＩＣＨ）と主要共通制御物理チャネル（ＰＣＣＰＣＨ）とに分割されている。制御チャンネルの詳細について興味がある読者は、ここに引用として取り込む、１９９８年７月９日に出願の「高速の基地局同期及びセクター識別のための方法、装置及びシステム」という表題を付けられた米国特許出願第０９／１１２，６８９号を参照して頂きたい。ＣＰＩＣＨは、測定を実行するために、移動局により使用される一方で、ＰＣＣＰＣＨは、報知制御チャンネル（ＢＣＣＨ）を搬送する。ＢＣＣＨは、セル固有の情報、例えば、セルの識別情報とセクターの識別情報、システム関連の情報、例えば、送信電力、上り回線の干渉電力、およびセル特有の隣接セル情報、例えば隣接セルにより使用されているスクランブルコード、移動局が測定すべき隣接セルの情報を搬送している。移動局がハンドオフするための他の無線基地局装置を識別できるようにするために、移動局は、上述の供給されたスクランブルコードを使用して周囲の無線基地局装置のＣＰＩＣＨチャンネルを識別する。これらのスクランブルコードを使用している潜在的な無線基地局装置をハンドオフ候補として認定するために、移動局は、隣接したセルに対応したＣＰＩＣＨチャンネルについて継続的に測定を実行してもよい。
【００２２】
従来のＣＤＭＡシステムにおいて、移動局が、音声などのようにリアルタイムサービスを使用して通信している時は、移動局は継続的に送信及び受信を行っている。従って、典型的なＣＤＭＡシステムにおいて、移動局は第２の受信機なしで他の周波数の測定を実行することができない。
【００２３】
しかし、第２の受信機を設ければ、移動局の重量と複雑さを追加してしまうことになる。移動局において他の周波数の測定を可能にするための１つの提案策は、いわゆる「圧縮モード」において動作するように送信のデューティサイクルを変化させることである。圧縮モードにおいて、トラフィックチャンネルの情報は時間的に圧縮され、通常よりも短いバーストで送信される。トラフィックチャンネルについての情報を短時間で受信できるので、移動局は、他の周波数について測定するために空いた時間を利用することができる。しかし、短時間を使用して同じ情報量を送受信するためには、より高い伝送速度を使用しなければならない。より高い伝送速度は、使用される電力量を増加させ、すなわち、より大きな量の干渉をもたらすことになる。従って、追加の受信機および圧縮モードを使用せずに、他の周波数において送信されたＣＰＩＣＨチャンネルを測定できることが望ましい。
【００２４】
本願発明によると、第２の周波数バンドｆ２のためのＣＰＩＣＨチャンネル（ＣＰＩＣＨチャンネル２）を、周波数バンドｆ１を用いて送信できる。再び図２を参照すると、例えば、ＣＰＩＣＨチャンネル２は、周波数バンドｆ２で送信することができるが、加えて、周波数バンドｆ１のスクランブルコードを使用して周波数バンドｆ２上で送信することもできる。無線基地局装置は、周波数バンドｆ１上で送信されるＣＰＩＣＨチャンネル２のためのチャネル形成コードを、ＢＣＣＨを介して移動局に通知することができる。同様に、周波数バンドｆ１のためのＣＰＩＣＨチャンネル１は、周波数バンドｆ２上で送信することができ、その場合は、周波数バンドｆ２上での送信に使用されているものと同一のスクランブルコードを使用してもよいが、周波数バンドｆ２上でＣＰＩＣＨチャンネル２を送信するために使用されているチャネル形成コードとは異なるチャネル形成コードを採用しなければならない。従って、第１の周波数バンドで通信している最中に、移動局は、他の周波数バンドと関連するＣＰＩＣＨチャンネルを測定することができる。
【００２５】
特定の移動局と無線基地局装置との間のコネクションを許容できる信号品質を、第２の周波数バンドｆ２が有しているかどうかを決定するための他の方法は、オフセット方法と呼ばれるものである。この方法によると、移動局または無線基地局装置においてハンドオフ決定がなされるとすれば、周波数バンドｆ１で送信されるＣＰＩＣＨチャンネル１と周波数バンドｆ２のＣＰＩＣＨチャンネル２との間の電力レベルのオフセットが通知される。移動局は周波数バンドｆ１のＣＰＩＣＨチャンネル１をすでに測定しているので、周波数バンドｆ２が十分な信号品質を提供しているかどうかを決定する際に、電力レベルのオフセットを考慮することができる。例えば、ハンドオフの決定は、一般に、ＣＰＩＣＨチャンネルの受信電力を、ＣＰＩＣＨチャンネルが無線基地局装置から送信された際の送信電力から減算することによって得られる無線基地局装置へのパス損失に基づいて実行される。当業者であれば、また、ハンドオフの決定が、信号対雑音比、受信信号の強度指数（ＲＳＳＩ）、遅延、ビット誤り率（ＢＥＲ）、フレーム誤り率（ＦＥＲ）及びこれらのパラメータの組み合わせなど、他のパラメータに基づいても実行できることを理解できよう。
【００２６】
従って、再び図２を参照すると、移動局１１０はＣＰＩＣＨチャンネル１の受信電力を測定する。移動局１１０はセルＢにおける周波数バンドｆ１のＣＰＩＣＨチャンネル１を測定しているときは、セルＢにおける周波数バンドｆ１と周波数バンドｆ２との間のオフセットと、周波数バンドｆ１の送信電力をＣＰＩＣＨチャンネルは移動局１１０に知らせることができる。移動局１１０は、そのときに、周波数バンドｆ１についてのパス損失を計算により求める。セルＢにおける周波数バンドｆ１について移動局１１０が決定したパス損失からオフセット値を加算または減算することによって、移動局１１０は、周波数バンドｆ２についてのパス損失を推定できる。移動局は周波数バンドｆ１から周波数バンドｆ２へのハンドオフを、ＣＰＩＣＨチャンネル１について測定されたパス損失があるしきい値より下になったときに決定する。同様に、移動局は、周波数バンドｆ２において送信されたＣＰＩＣＨチャンネル２について測定されたパス損失が、あるしきい値を超えると、周波数バンドｆ２から周波数バンドｆ１へとハンドオフする。当業者であればすぐに、ＲＳＳＩ、ＣＰＩＣＨ受信信号の符号電力（ＲＳＣＰ）などを基礎としたり、ＣＰＩＣＨ ＲＳＣＰに基づくパス損失を基礎としたり、およびトータルの受信電力密度によって除算したチップあたりＣＰＩＣＨエネルギー（Ｅｃ／Ｎ０）基礎とするなど、ハンドオフの決定において同様のしきい値を利用できるとことを理解できよう。
【００２７】
図３は、周波数バンドｆ１の最大範囲よりも小さい最大範囲を有している周波数バンド２上でセルＢの無線基地局装置が通信するといった本願発明の他の例示的な実施形態を示している。すなわち、無線基地局装置への周波数バンドｆ２上での最大送信電力は、無線基地局装置への周波数バンドｆ１の最大送信電力よりも小さい。代わりに、ある無線基地局装置から他の無線基地局装置へと移動局をハンドオーバさせるためのしきい値を変更することによって周波数バンドｆ１とｆ２の最大到達範囲は調整可能である。本願発明の純粋に例示的な実施形態によると、周波数バンドｆ２の境界がオーバーラップエリア１４０と１５０に延伸しないように、周波数バンドｆ２の最大範囲が設定される。周波数バンドｆ２の最大範囲は、オーバーラップエリア１４０と１５０には延伸しないので、セルＢの周波数バンドｆ２のコネクションを有している移動局は、セルＢの周波数バンドｆ１に切り換えることができる。セルＡの周波数バンドｆ１のコネクションをほとんど妨害することもない。これは、移動局が一方の周波数バンドから他の周波数バンドに切り換える時に、深刻な干渉を引き起こすほど、セルＡの境界に移動局が十分に近づくこととはないからである。これに対して、従来のシステムは、周波数バンドｆ１とｆ２が同一の最大範囲を有しおり、移動局はセルＢの周波数バンドｆ２からセルＢの周波数バンドｆ１へと切り換えることができたが、しかしながら、オーバーラップエリア１４０において移動局はセルＢの周波数バンドｆ１上で送信していたため、セルＡの周波数バンドｆ１の共同チャンネル（符号）のユーザーに対して干渉を与えていた。
【００２８】
周波数バンドｆ２を用いて移動局１１０がセルＢの無線基地局装置と通信していると仮定する。移動局１１０は、パス損失推定が、例えば７１ｄＢを超えるかどうかを判定し、周波数バンドｆ１がより高い信号強度値を持っているのであれば、移動局１１０は周波数バンドｆ１へとハンドオフすることになろう。さらに、移動局１１０が周波数バンドｆ１上で通信しており、推定のパス損失が例えば６９ｄＢより下降するのであれば、移動局１１０は、同一の信号品質を維持している間はより低い信号電力を使用することが可能なため、移動局１１０はセルＢの周波数バンドｆ２へとハンドオフすることになろう。当業者であれば、これらのハンドオフしきい値間の例示的な２ｄＢ違いは、ヒステリシスとして知られているものであり、継続的にハンドオフを実行してしまうといった移動局１１０のピンポン効果を避けるものであり、シグナリングの増大を低減するものであると理解できよう。もしその時、無線基地局装置がハンドオフ計算を実行するのであれば、無線基地局装置は、パス損失推定が上述のしきい値を越えているかどうかを決定することになろう。さらに、上記例ではたった２つの周波数バンドを使用していたが、当業者であれば２つより多くの周波数バンドを用いても、上述のしきい値をシステムに等しく適用可能であることを認識できよう。
【００２９】
従って、移動局の大多数がより小さな「セル」の範囲内に位置して周波数バンドｆ２で通信し、一方、残りの他の移動局がセルＢの無線基地局装置と周波数バンドｆ１で通信している場合に、上記で説明されたしきい値は有効である。さらに、もしシステムがハンドオフの実行を決定するならば、システムは、周波数バンドｆ２の範囲内において周波数バンドｆ１を用いて通信している移動局をハンドオフ候補のセットとしてグループ化ができるであろう。実際のハンドオフは、周波数バンドｆ１上での干渉量または負荷によって引き起こされ、無線基地局装置はハンドオフ候補のグループに属する移動局に対して周波数バンドｆ２へのハンドオフを指令する。周波数バンドｆ１における通信に対して干渉が影響を及ぼし始めているときに、周波数バンドｆ２へとハンドオフすべき移動局を選択するための他の判定基準としては、周波数バンドｆ２への候補の中でもっとも遅く移動している移動局を選択したり、周波数バンドｆ２への候補の中でもっとも無線基地局装置に近い移動局を選択したり、周波数バンドｆ２への候補の中で無線基地局装置に向かって移動してきている移動局を選択したり、セルにおける滞在時間に基づいて移動局を選択したり、これらの判定基準を組み合わせたものなどを用いることなどがあり、当業者であればハンドオフを決定するための上記他の判定基準を本願発明の実施形態のすべてに等しく適用可能であるとを理解できよう。
【００３０】
第２の周波数バンドｆ２の縮小された最大範囲を使用することについての付加的な利点は、単一の周波数バンドだけを使用する従来のシステムを超えるほど、収容能力が増大し、収容能力に柔軟性を与えられることである。例えば、システムは、第２の周波数バンドｆ２での通信において十分な数の移動体を収容することができ、より頑強な通信を提供するために第１の周波数バンドｆ１のリソースを確保でき、突然高速の移動局がセルに進入してくるような状況をより良く処理すことも可能となろう。
【００３１】
図４に示すように、通信システムの１以上またはすべてのセルが範囲を制限された第２の周波数バンドｆ２を使用できるように、図３に示された第２の周波数バンドについての制限された範囲を拡張することができる。従って、セルＡ、ＢおよびＣの第２の周波数バンドｆ２の最大範囲は、いずれの周波数バンドもオーバーラップエリア１４０と１５０においては通信可能範囲を提供しないように設定されている。第２の周波数の何れもオーバーラップしてはいないので、第２の周波数バンドは相互に干渉を起こさない。従って、図４の構成配置は、各セルの第２の周波数間において追加的な干渉を引き起こすことなく、セルのすべてが上記の説明による利点を得ることができる。
【００３２】
さらに、当業者であれば、様々な無線通信条件、例えば、電波伝播、見通条件に依存して、セルＡ，Ｂ及びＣ間における第２の周波数間で重畳（オーバーラップ）が発生してもよいことを理解できよう。もし移動局がセル間を移動している間にそのようなオーバーラップが存在しているとすれば、システムは、あるセルの周波数バンドｆ２から他のセルの周波数バンドｆ２へと移動局をハンドオフさせるであろう。例えば、再び図４を参照すると、移動局がセルＢの中心からからセルＡに向かって移動し、かつ、周波数バンドｆ２を用いてセルＢの無線基地局装置と通信しているものと仮定する。さらに、無線通信条件によって、セルＢの周波数バンドｆ２の最大範囲とセルＡの周波数バンド２の最大範囲との間でオーバーラップが多少存在しているものと仮定する。一般に、ハードハンドオフよりも、ソフトハンドオフを実行することが望ましいので、許容できるほどの信号品質をセルＡの周波数バンドｆ２が移動局に提供できると決定できるのであれば、移動局は、セルＢの周波数バンドｆ２からセルＡの周波数バンドｆ２へとハンドオフする。さらに、当業者であれば、隣接したセル間で同一周波数バンドの最大範囲が重なっていれば、本願発明のすべての実施形態においてソフトハンドオフを実施できることを理解できよう。
【００３３】
図５Ａ乃至図５Ｄは、周波数バンドｆ１で利用可能な現在の収容能力または予期される収容能力と周波数バンドｆ１での干渉量との関数として周波数バンドｆ２の最大範囲が変化するといった本願発明の別の例示的な実施形態を示している。従って、例えば、周波数バンドｆ１がすべての現在のコネクションについて十分な能力を有しているときなど、もし付加的な周波数バンドが全く必要ないのであれば、図５Ａにおいて例示されるように周波数バンドｆ２は使用されない。システムは、周波数バンドｆ１での干渉量および周波数バンドｆ１の現在のコネクション数を推定することによって、周波数バンドｆ１に十分な能力があるかどうかを決定し、周波数バンドｆ１へと移動局がハンドオフするために十分な収容能力を有するよう最大収容能力の一部を予約確保する。周波数バンドｆ１の負荷が増大するにつれ、すなわち、その周波数バンド上で動作している移動局に影響を及ぼす干渉が増大するにつれ、無線基地局装置は、図５Ｂにおいて例示されるように、周波数バンドｆ２を起動し、周波数バンドｆ２の最大電力を最小の電力レベルに設定する。周波数バンドｆ２で通信している移動局が直ちに周波数バンドｆ１へとハンドオフをし戻すことなく移動できるようセル内に十分な広さのエリアを確保できるように、最小の電力レベルが選択される。周波数バンドｆ１の負荷と干渉を緩和するよう周波数バンドｆ２は設計されるので、周波数バンドｆ２へとハンドオフさせることでｆ１を用いて通信している移動局の数を削減し、周波数バンドｆ１での干渉がより低くなるようなレベルに最小の電力レベルは設定される。さらに、周波数バンドｆ１にハンドオーバすることを試みる移動局を処理する十分な収容能力を周波数バンドｆ１が有するように、周波数バンドｆ２の電力レベルは設定される。
【００３４】
セルＢにおいて動作している移動体の数が増加するにつれて、周波数バンドｆ２の最大範囲は図５Ｃおよび５Ｄに例示されるように増大しうる。この増加をゆるやかにすることもできるし、前もって決定されたステップで段階的に増加することも可能である。同様に、セルＢにおける収容能力の需要が減少すると、周波数バンドｆ２の最大範囲は縮小されることになる。周波数間ハンドオーバは、ソフトハンドオーバよりも多くの妨害を呼に与えるので、周波数バンドｆ２が拡大及び縮小している間は、できる限り多くの移動体が周波数バンドｆ１で接続され続けるけることが望ましい。
【００３５】
図６は、周波数バンドｆ２の最大範囲を変更する例示的な方法を示している。ステップ６１０において、周波数バンドｆ１の能力および周波数バンドｆ１への干渉が検査される。ステップ６１５において、周波数バンドｆ１の現在の能力が、与えられた数のコネクションを確立するのに十分であるかどうか、および、周波数バンドｆ１での干渉レベルが許容できるレベルにあるかどうかが決定される。周波数バンドｆ１の十分な能力の決定には、その後に周波数バンドｆ１を横切って通信するためにセルＢへと進入してくる移動局に対して、十分な余剰の収容能力を有するようなマージンも含まれている。もし能力が十分でないか、または、周波数バンドｆ１での干渉が許容不可能なレベルであるならば、決定ステップ６１５の「ＮＯ」の出力パスに従ってステップ６２０に移行し、それに従って、周波数バンドｆ２の最大範囲が増大される。本願発明の純粋に例示的な実施形態によると、周波数バンドｆ２の最大範囲の増加は、図５Ｃにおける最大範囲から図５Ｄにおける最大範囲へと周波数バンドｆ２を変更することにより例示される。もし現在、周波数バンドｆ２がセルＢの無線基地局装置により使用されていないならば、ステップ６２０において、周波数バンドｆ２が起動され、図５Ａから図５Ｂへと移動することを例示したように、前もって決定された最小の最大範囲に周波数バンドｆ２は設定される。そして、周波数バンドｆ２の最大範囲が増大した後に、システムは、周波数バンドｆ１の能力をチェックするためにステップ６１０に戻る。
【００３６】
もし周波数バンドｆ１の能力が十分で、かつ、周波数バンドｆ１での干渉のレベルが許容できるならば、決定ステップ６１５の「ＹＥＳ」の出力パスに進み、ステップ６２５において、周波数バンドｆ１に余剰の収容能力があるかどうかが決定される。例えば、周波数バンドｆ１上で現在未使用のチャネルが前もって決定された数だけ存在するかなど、もし周波数バンドｆ１に余剰の収容能力があれば、決定ステップ６２５の「ＹＥＳ」の出力パスに従って進み、ステップ６３０において周波数バンドｆ２の最大範囲が縮小される。余剰能力の決定においては、周波数バンドｆ１へとハンドオフすることが可能な移動局用の多数のコネクションについても考慮すべきであろう。本願発明の純粋に例示的な実施形態によると、周波数バンドｆ２の最大範囲の縮小は、図５Ｃの最大範囲から図５Ｂの最小範囲へと周波数バンドｆ２を変更することが例示される。もし周波数バンドｆ１に余剰能力が存在し、かつ、周波数バンドｆ２を使用している移動局が全く存在していないことが決定され、すでに周波数バンドｆ２が最小の出力送信電力に設定されているならば、図５Ｂから図５Ａと移行するように、無線基地局装置は、周波数バンドｆ２の使用を中止することを選択できるであろう。周波数バンドｆ２の最大範囲が縮小された後に、システムは、周波数バンドｆ１の能力と、周波数バンドｆ１上での干渉を検査するために、ステップ６１０に戻る。もし同様に、周波数バンドｆ１に余剰能力がないと決定されるならば  決定ステップ６２５の「ＮＯ」の出力パスへと進み、周波数バンドｆ１の能力と、周波数バンドｆ１への干渉量とをチェックするためにシステムはステップ６１０に戻る。当業者であれば、周波数バンドｆ２の最大範囲が縮小される前に、範囲が縮小したために切断されるであろういくつかの移動局は、周波数バンドｆ１へとハンドオフを実行するように命令されてもよいことを理解できよう。
【００３７】
図７は、図２と３において説明された技術に係る本願発明の別の例示的な実施形態を示しており、隣接セルにより使用されるものである。従って、セルＡとＣは周波数バンドｆ２の拡大範囲を使用し、ここでは周波数バンドｆ２の最大範囲はセルＢへと拡張されている。セルＢは、周波数バンドｆ２の縮小された最大範囲を使用し、こここでは周波数バンドｆ２の縮小された範囲は、オーバーラップエリア１４０と１５０には及んではいない。図７において例示された実施形態は、周波数バンドｆ１と周波数バンドｆ２に対し、ハンドオーバを実行できる位置が少々異なっている。周波数バンドｆ２のために拡張された範囲と制限された範囲との組み合わせは、一般に（小さいｆ２のセルにより提供される）近くのサイトに位置する高速なデータレートのユーザーにサービスを提供するために使用できる。セルＡとＣの周波数バンドｆ２に拡張された範囲を提供することによって、これらの高速なデータレートのユーザーは、周波数バンドｆ１のコネクションに対していかなる妨害をも生じさせることなく、セルＢを去ることができる。
【００３８】
本願発明は単一のセクタセルに関連して説明されたけれども、本願発明は、図８Ａ乃至図８Ｃにおいて示されたマルチセクターセルにおいても等しく適用可能である。図８Ａは、各セクターが第１の周波数バンドｆ１を使用して動作するＣＤＭＡシステムにおいて、３セクタアンテナ（不図示）によってサービスが提供される例示的な３セクタセルを示している。セクターは、明確なセル境界を持っているかのように例示されているが、当業者であれば、進行中の呼に最小の中断でもってハンドオーバを提供するために、各セクター間のカバレッジエリアがオーバーラップしていることを理解できよう。図８Ｂは、セクター１における第２の周波数バンドｆ２の最大範囲が縮小されている例示的な３セクタセルを示している。図８Ｂにおいて、不図示のオーバーラップエリアも含めセクター２と３のカバレッジエリアに周波数バンドｆ２が拡張しないように、周波数バンド２の最大範囲は設定される。図８Ｂにおいて例示された実施形態は、図３において例示された最大範囲の縮小された実施形態により提供されたものと同様な利点を提供する。さらに、図４と同様に、各セクターが、縮小された第２の周波数バンドにより提供された利点を得ることができるように、図８Ｂの各セクターは、最大範囲の縮小された周波数バンドｆ２を使用できる。
【００３９】
図８Ｃは、セクター１における周波数バンドｆ１を報知する責任のあるアンテナ及び送信機から発信されてなる拡張された周波数バンドｆ２を例示しており、周波数バンドｆ２は、セクター２と３に重なった最大範囲を有している。セクター化されたセルにおける第２の周波数バンドｆ２の拡張された範囲は、図２において例示された単一のセクタセルにおける周波数バンドｆ２の拡張された範囲と同様の利点を提供する。さらに、単一のセクタセルについて図５Ａ乃至図５Ｄで上述した本願発明に係る「制御された伸縮」の実施形態は、マルチセクターセルにおいても実施できる。セクター化されたセル、アンテナおよび送信機構成の詳細について興味がある読者は、米国特許出願第０９／０５３，９５１号．「無線基地局において無線信号を処理するための方法及びシステム」を参照して頂くことにし、その開示内容をここに参照として取り入れる。
【００４０】
セクター化されたセルにおいて、移動局は、ソフターハンドオフと呼ばれ知られている技術を使用して、周波数バンドｆ１上でいくつかのセクターと通信することができる。セクター化されたセルおよびソフターハンドオフの詳細について興味がある読者は１９９８年７月９日に出願された米国特許出願第０９／１１２，６８９号「高速な基地局同期及びセクター識別のための方法及びシステム」を参照して頂くことにし、その開示内容をここに参照として取り入れる。移動局が周波数バンドｆ１上でいくつかのセクターと通信しているときには、無線基地局装置へのパス損失は、移動局が通信しているセルにおける全セクター中で最も低いパス損失を用いて推定できる。例えば、図８Ｂに示されるように周波数バンドｆ２から周波数バンドｆへと移動局が移動する際に発生する前述の「ピンポン」効果をこの技術により避けることができるが、これは、ハンドオフの決定が、多数の反射波に基づいているからである。これらの反射波は、無線基地局装置からの信号が移動局に届くまでに建物などの物体によって跳ね返された結果として生じるものであり、それらによって生じるパス損失の値は、無線基地局装置から移動体までの距離に基づくパス損失の値よりも大きくなる。周波数間ハンドオフは、同一周波数内ハンドオフよりも中断や呼の切断を生じさせる確立が高いので、１つのセクターが通信を維持するのに十分に良好である限り、周波数バンドｆ２を用いて通信している移動局は、周波数バンドｆ１へのハンドオフ避けるべきである。
【００４１】
図９は、周波数ｆ１を搬送するための３つのセクターを有するセルを例示する一方、周波数バンドｆ２が全方向性の送信方式を使用して送信されることを例示している。この実施形態によると、周波数バンドｆ２で通信している移動局は、ソフトハンドオフを実行する必要なく無線基地局装置の周囲を移動することができる。特に移動局がセルの中心近くを移動しているときに、全方向性の第２の周波数バンドｆ２は、シグナリング処理が少なくなることによって、ネットワークへの負荷を軽くしている。さらに、全方向性の第２の周波数バンドｆ２を用いることで、使用される電力制御方式の複雑さを低減し、必要とされるリソースを削減できよう。例えば、複雑でない電力制御方式では、下り回線の電力を固定にして使用してもよい。
【００４２】
本願発明のいくつかの部分では、移動制御ハンドオーバを実施するものとして説明してきたが、当業者であれば、これに代えて、ネットワーク制御ハンドオーバにも適用できることを理解できよう。
【００４３】
本願発明を限定することのない例示的な実施形態を用いて本願発明を説明してきた。添付の請求項において定義される発明の思想と範囲とを逸脱することなく、部分修正や変更が可能であることは当業者であれば理解できよう。
【図面の簡単な説明】
本願発明は添付の図面に関連して説明される。
【図１】  図１は、３つのセルを含むセルラシステムであって、そのちの１つのセルが２つの周波数バンドを使用する例を示す図である。
【図２】  図２は、セルラシステムであって、最大範囲の拡張された第２の周波数バンドをセルが使用する例を示す図である。
【図３】  図３は、セルラシステムであって、最大範囲の縮小された第２の周波数バンドをセルが使用している例を示す図である。
【図４】  図４は、セルラシステムであって、３つのセルすべてが、最大範囲の縮小された第２の周波数バンドを使用している例を示す図である。
【図５Ａ】、
【図５Ｂ】、
【図５Ｃ】、
【図５Ｄ】  図５Ａ−５Ｄは、セルラシステムであって、第１の周波数バンドの能力および第１の周波数バンド上の干渉との関数として、、第２の周波数バンドの最大範囲が変化する例を示す図である。
【図６】  図６は、第２の周波数バンドの最大範囲を変更する例示的な方法を示すフローチャートである。
【図７】  図７は、セルラシステムであって、１つのセルは最大範囲が縮小された第２の周波数バンドを有し、２つのセルは最大範囲が拡大された第２の周波数バンドを有する例を示している図である。
【図８Ａ】、
【図８Ｂ】、
【図８Ｃ】  図８Ａ−８Ｃは、セクター化されたセルについての本願発明の例示的な実施形態を示すずである。
【図９】  図９は、第１の周波数バンドはセクター化されており、第２の周波数バンドは無指向性である例を示す図である。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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