(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動局とマルチセルネットワークの１つのセルとの間の無線伝送から、該移動局と該ネットワークの別のセルとの間の無線伝送へのハンドオーバを行うセルラ通信ハンドオーバシステムにおいて、
前記ネットワークは、前記移動局に対して、選択されたセルへのハンドオーバをさせるハンドオーバ手段を有し、
前記移動局は、
前記移動局との間での伝送における平均トークスパートを確立する平均トークスパート手段と、
前記移動局の送信器および受信器の所定のタイプの活動を監視する活動監視手段と、
前記活動監視手段が平均トークスパートの期間に対応する期間の活動を検知している間にハンドオーバ動作を遅延させるように作用する遅延手段とを有することを特徴とするセルラ通信ハンドオーバシステム。
【請求項２】
前記遅延手段は、前記平均トークスパート手段によって設定される期間を有するタイマを有することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ネットワークは、前記移動局に対して、与えられたセルのリストの測定をさせ測定結果を報告をさせる報告手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
前記ネットワークは、前記測定結果を基準ユニットによって提供される基準値と比較することによってセルを選択する選択手段を有することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記移動局は、ローカルな基準から、ハンドオーバが必要かどうかを判断し、前記ネットワークに対して、前記報告手段、前記選択手段および前記ハンドオーバ手段を用いてハンドオーバを行うことを要求する手段を有することを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セルラ無線通信ハンドオーバ方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パケット交換セルラ無線通信システムでは、移動局は、時分割多重サイクルの選択されたタイムスロット中に、離散的なパケットとして、選択されたセルとの間でデータを送受信する。他の移動局は、多重化されたサイクルにおける他のスロットを使用する。移動局が別のセルに移動すると、古いセルから新しいセルにデータパケットを送信するためにハンドオーバを行う。
【０００３】
ＥＴＳＩ（欧州電気通信標準化協会：European Transmission Standards Institute）標準を使用して、ＧＰＲＳ(General Packet Radio Service)またはＥＧＰＲＳ(Enhanced General Packet Radio Service)を提供する場合、ハンドオーバ中のリアルタイム（ＲＴ：Real Time）サービスは維持することができない。ＥＧＰＲＳは主に、ノンリアルタイム（ＮＲＴ：Non-Real Time）データフローのために設計されたものであるからである。このため、セルハンドオーバ期間中、ハンドオーバが行われる前にデータフローは完全に停止し、ハンドオーバが完了した後にのみ再開される。このような条件下でのサービス品質（ＱｏＳ）の信頼性は、無線（Ｕｍ）インタフェースを通じて、破損したパケットを再送して、正しいパケット転送の確認応答を用いて保証される。
【０００４】
この方式において、あるセルから別のセルへデータフローの制御を転送する決定は、ネットワークではなく移動局によってなされる。
【０００５】
この状況では、リアルタイム伝送中のパケットフローは中断され、ハンドオーバが行われるときの長い遅延のために、データは失われる。このことは、フローのエンドユーザにとって迷惑である。
【０００６】
ＥＧＰＲＳのもとでは、移動局は、特定のセルにおける伝送品質が悪くなりつつあることを判定すると、より良い伝送品質を有する別のセルに切り替える。これを行うため、以下の手続きを実行する。
１）  直ちに、ダウンリンク（ＤＬ：downlink）上の復号を中止し、アップリンク（ＵＬ：uplink）上の送信を中止することによって、進行中のすべての「一時」ブロックフロー（ＴＢＦ："temporary" block flow）を中断する。
２）  測定報告に関連するすべての移動局タイマを停止する。
３）  移動局は、新しいセルに対するすべての関連するＲＬＣ／ＲＡＣ(Radio Link Control/Random Access Control)手続きに従い、選択されたセルに切り替える。すなわち、ＰＡＣＨ／ＰＲＡＣＨ(Packet Access Channel/Packet Random Access Channel)チャネル上でパケットチャネル要求を実行することによって、自分自身を新しいセルに再アタッチする。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
これらの手続きの最終的な結果は、データフローが完全に中断することである。また、移動局は、データフローを再確立するために、新しいセルにおいてリソースを競合しなければならないことにより、データフローを再開することができる前に遅延がさらに増大することがある。このように、ＧＰＲＳおよびＥＧＰＲＳに対する現在の標準は、ハンドオーバ中のＲＴ伝送に対して満足なＱｏＳを提供していない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、移動局とマルチセルネットワークの１つのセルとの間の無線伝送から、該移動局と該ネットワークの別のセルとの間の無線伝送へのハンドオーバを行うパケット交換セルラ無線通信ハンドオーバシステムが実現される。ネットワークは、移動局に対して、与えられたセルのリストに対する測定をさせその測定結果を報告をさせる報告手段と、測定結果を所定基準と比較することによってセルを選択する選択手段と、選択されたセルに該移動局をハンドオーバさせるハンドオーバ手段とを有する。
【０００９】
さらに、本発明によれば、移動局とマルチセルネットワークの１つのセルとの間の無線伝送を、該１つのセルから該ネットワークの別のセルにハンドオーバするセルラ無線通信システムが実現される。移動局は、ネットワークに関連する次のような複数の動作モードを有する。
ａ）ネットワークに測定結果を報告しない移動局制御自律再選択。
ｂ）測定結果報告をネットワークに送信する移動局制御自律セル再選択。
ｃ）移動局からネットワークに測定結果報告を行うネットワーク制御セル再選択。
ｄ）移動局からネットワークに測定結果報告を行うネットワーク制御リアルタイムセル選択。
【００１０】
さらに、本発明によれば、移動局とマルチセルネットワークの１つのセルとの間の無線伝送から、該移動局と該ネットワークの別のセルとの間の無線伝送へのハンドオーバを行うセルラ通信ハンドオーバシステムが実現される。ネットワークは、移動局に対して、選択されたセルへのハンドオーバをさせるハンドオーバ手段を有する。移動局は、移動局との間での伝送における平均トークスパートを確立する平均トークスパート手段と、移動局の送信器および受信器の所定のタイプの活動を監視する活動監視手段と、該活動監視手段が平均トークスパートの期間に対応する期間の活動を検知している間にハンドオーバ動作を遅延させるように作用する遅延手段とを有する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
現在の（Ｅ）ＧＰＲＳ標準は、ある程度の組み込まれたフレキシビリティを有する。このフレキシビリティにより、ネットワークは、移動局（ＭＳ：mobile station）にどの測定を要求するかを示すこと（Packet Measurement Order）、移動局がその測定結果をネットワークに報告すること（Packet Measurement Report）、および、移動局に対して、与えられたセルを再選択させること（Packet Cell Change Order）が可能である。ハンドオーバ管理は、ハンドオーバ遅延を少なくするために、ほとんどは基地局コントローラ（ＢＳＣ：Base Station Controller）の制御下で実行される。
【００１２】
ＧＰＲＳ／ＥＧＰＲＳにおけるＲＴハンドオーバは、サービス側ＧＰＲＳサポートノード（ＳＧＳＮ：Servicing GPRS Support Node）において、ＧＰＲＳ／ＥＧＰＲＳのためにＧＳＭ(Global System for Mobile Communications)呼設定手続きを採用することによって達成される。このことは、ＲＴ  ＧＰＲＳ／ＥＧＰＲＳハンドオーバの手続きは、ＧＳＭの呼設定手続きと同じになることを意味する。すなわち、移動通信交換センタ（ＭＳＣ：Mobile Switching Centre）間およびＭＳＣ内で要求されるシグナリングが、ＳＧＳＮにおけるＧＰＲＳのために採用される（サービス側ＧＰＲＳモード）。この理由は、ハンドオーバにおけるＱｏＳを保証するのは、ハンドオーバチャネルの設定であるからである。すなわち、移動局が新しいセルに移動することを予想してチャネルが準備されなければならない。ＧＳＭとＧＰＲＳ／ＥＧＰＲＳの間で微妙に違うのは、ＭＳＣ間ハンドオーバではチャネルがＭＳＣoldとＭＳＣnewの間に設定されるのに対して、ＧＰＲＳ／ＥＧＰＲＳでは、新しいデータフローは、ＳＧＳＮoldとＳＧＳＮnewの間で設定されなければならないことである。ハンドオーバの実際のメカニズムは新しい。これは、現在のＧＰＲＳ／ＥＧＰＲＳセル再選択とＧＳＭハンドオーバメカニズムの融合であるからである。
【００１３】
ＲＴ  ＧＰＲＳ／ＥＧＰＲＳにおけるハンドオーバを実行するため、擬似ＧＳＭハンドオーバ法が採用される。擬似ＧＳＭハンドオーバを行うためには、移動局は、測定結果をネットワークに報告しなければならない。さらに、ネットワークは、移動局を、規定のセルにハンドオーバさせなければならない（事実上、セル再選択をさせなければならない）。これは、移動局が、ネットワーク制御（ＮＣ：network controlled）２モードで動作することを必要とする。現在、ＮＣフィールドは２ビットのフィールドである。このフィールドが、移動局の報告およびハンドオーバの特性を設定する。
【００１４】
本発明の場合、ＮＣフィールドは、新しいモードＮＣ３を定義するように３ビットに拡大される。このモードは、ＲＴ  ＧＰＲＳ／ＥＧＰＲＳハンドオーバモードである。すなわち、このモードでは、移動局は、ハンドオーバのための要求をネットワークに通知することも可能となる。移動局へ、初期Packet Measurement Orderに続いて、Packet Measurement OrderまたはPacket Cell Change Orderのいずれかを送ることにより、ＮＣモードが設定される。新しいＮＣフィールドの定義については後述する。
【００１５】
ＮＣ2（ＮＣ3）では、移動局は、与えられたセルのリストについて測定を行いその測定結果を報告するように指示される。選択される自然な測定対象は、ハンドオーバ測定を実行するためにＧＳＭ移動局が現在実行しているものであろう。これを行うため、Packet Measurement Reportメッセージに新しい測定結果報告リスト、すなわち、NC handover Measurement Report structを定義する。
【００１６】
移動局は、測定結果をネットワークに報告する。すると、ネットワークは、ネットワーク固有のハンドオーバ基準に基づいて、与えられた移動局についてハンドオーバを行うべきかどうかを判断する。あるいは、別法として、移動局が、ローカルな基準に基づいて、ハンドオーバが必要かどうかを判断する。この別法は、ＧＰＲＳ／ＥＧＰＲＳ移動局自律性をセル再選択において保持する。移動局が、ハンドオーバが必要であると判断すると、Packet Cell Change Requestメッセージを送信することによってこのことを通知する。ＲＴ  ＧＰＲＳ／ＥＧＰＲＳハンドオーバの開始に対するシグナルフローを図３に示す。ハンドオーバのその後のシグナリングは、ＧＳＭのものと同じままである。ＩＮＴＲＡおよびＩＮＴＥＲ  ＳＧＳＮハンドオーバの例をそれぞれ図４および図５に示す。
【００１７】
これを実現するための、基地局コントローラ３０の構造および移動局３２の構造を図１に示す。
【００１８】
図からわかるように、基地局コントローラ３０は、パケット測定命令ユニット３４を有する。パケット測定命令ユニット３４は、プロンプタ３６からの周期的プロンプトに応答して、送信器３８およびアンテナ４０を通じてパケット測定命令(packet measurement order)を移動局３２へ送出する。その結果として得られるパケット測定結果報告(packet measurement result)は、移動局３２からアンテナ４０および受信器４２を通じて受信される。この報告は、バッファ４４に格納され、比較器４６によって、基準ユニット４８に格納されているしきい値と比較される。セルの変更が許可されると、比較器４６は、パケットセル変更命令ユニット５０に指示し、パケットセル変更命令ユニット５０は、送信器３８を通じて移動局へ必要な命令を送信する。受信器４２の出力は、トリガユニット５１に接続される。トリガユニット５１は、移動局からのセル変更要求を検出すると、プロンプタ３６に対して、パケット測定命令ユニットを動作させるよう指示する。
【００１９】
移動局３２は、アンテナ５２、送信器５４および受信器５６を有する。パケットセル変更ユニット５８は、受信器５６の出力に接続され、適当なパケットセル変更命令に応答して、切り替えユニット６０に対して、送信器５４および受信器５６を新しいセルに切り替えるように指示する。
【００２０】
パケット測定結果報告器６８は、受信器５６の出力に接続され、信号強度監視ユニット６２から得られるパケット測定結果報告を、送信器５４およびアンテナ５２を通じて基地局コントローラ３０へ送信する。信号強度監視ユニット６２は、受信器５６の出力に接続され、信号強度を監視する。比較器６４は、監視されたレベルを、基準ユニット６６に格納されている基準レベルと比較して、パケットセル変更要求を生成し、送信器５４およびアンテナ５２を通じて基地局コントローラへ送信する。
【００２１】
ＲＴ  ＧＰＲＳ／ＥＧＰＲＳ呼接続中のハンドオーバの際に移動局によってなされるアクションに関して、ここでは、Voice over GPRS（ＶｏＧＰＲＳ）の例を用いる。移動局は、ＶｏＧＰＲＳポーリングモードで動作していると仮定する。すなわち、移動局は、アクティブである場合、専用のパケットデータトラフィックチャネル（ＰＤＴＣＨ：Packet Data Traffic Channel）を有し、そうでない場合は、ポーリングされるのを待機する受動（パッシブ）フェーズにあり、送信準備完了したＲＴデータを有している可能性がある。
【００２２】
移動局は、Packet Cell Change Orderメッセージを受信した場合、信号強度が依然としてＭＳとネットワークの間の無線通信を可能にするものである限り、即座にはハンドオーバしない。ハンドオーバの開始は、移動局がPacket Cell Change Orderを受信したときにどのフェーズにあるかに依存する。移動局は、能動（アクティブ）フェーズにある場合、ハンドオーバタイマＴHOを開始する。ＴHOは、平均トークスパートに等しい期間を有する。移動局は、時間ＴHOが満了するまでに受動フェーズに入らない場合、与えられたセルにハンドオーバする。しかし、移動局が受動フェーズにある場合、または、タイマＴHOが満了する前に受動フェーズに入った場合、直ちにハンドオーバが開始する。このようにして、一時ブロックフロー（ＴＢＦ：Temporary Block Flow）に関するハンドオーバが簡単化される。ハンドオーバ中に管理する（アップリンク）フローが１つ少なくなるからである。すなわち、音声トラフィックの統計性を用いて、この種のサービスのＲＴハンドオーバ特性を支持し改善する。これは、移動局にとって有益である。移動局は、アップリンクおよびハンドオーバ伝送の管理に必要な追加処理の負担が不要となるからである。すなわち、移動局は、ハンドオーバ伝送のスケジューリングのみをすればよい。
【００２３】
受動フェーズでは、移動局は、新しいセルのタイムスロットおよび周波数（この情報は、Packet Cell Change Orderメッセージに含まれる）に再同調する。次に、移動局は、Packet Cell Change Orderメッセージで与えられたハンドオーバ参照番号を含むHandover Accessバーストメッセージを送信する。ハンドオーバ参照番号は、ＳＧＳＮnewによって生成される一意的な番号である。ＳＧＳＮnewは、移動局がハンドオーバしていることを認識する。これは、与えられたチャネル上で４個のHandover Accessバーストメッセージがすばやく続けて（連続するバーストで、２０ｍｓ間）送信されるからである。これで、移動局は、アップリンク上の同じタイムスロットでＳＧＳＮnewに送信すること、または、次のダウンリンクタイムスロットでポーリングされることの準備が完了する。この動作を図６に示す。注意：Packet Cell Change Orderのシグナリングは、音声サービスから盗まれたダウンリンクフレームで行われる。
【００２４】
この手続きを行うための移動局の構造を図２に示す。
【００２５】
図示のように、受信器２および送信器４は、共通のアンテナ６に接続される。パケット測定結果報告器８は、受信器２に接続され、ネットワークからのコマンドによって活性化されると、送信器４を通じてネットワークにパケット測定結果報告を返す。
【００２６】
パケットセル変更器１０は、受信器２に接続され、受信されたパケットセル変更命令に応答して、コマンド信号を生成する。このコマンド信号は、第１のＡＮＤゲート１２を通じて切り替えユニット１４に供給される。切り替えユニット１４は、送信器４および受信器２に対して、新しいセルに切り替え（再同調）を行うように指示する。活動モニタ１６は、受信器２の出力および送信器４の入力に接続され、活動が検出されるときに出力信号を供給する。この出力信号は、インバータ１８を通じて、ＡＮＤゲート１２の他方の出力に送られ、活動が検出されたときにゲート１２を閉じるように作用する。活動モニタ１６の出力はゲート２０にも送られる。ゲート２０は、変更器１０の出力に接続され、その出力はタイマ２２に接続される。このタイマの期間は、平均トークスパート検出器２４によって設定される。平均トークスパート検出器２４は、受信器２の出力および送信器４の入力に接続され、平均トークスパート期間の測定値を出力する。タイマ２２の出力は、切り替えユニット１４に接続される。こうして、切り替えユニット１４は、前述のように、新しいセルへの切り替え（再同調）を行う。
【００２７】
理解されるように、上述のシステムは、現在のＧＰＲＳ／ＥＧＰＲＳ標準で与えられるようなパケットフローの完全な放棄および再確立を必要としないハンドオーバのメカニズムを提供することによって、ＧＰＲＳ／ＥＧＰＲＳにおけるリアルタイムワイヤレスパケット交換サービスのためのハンドオーバを実現する。このメカニズムにより、ハンドオーバ中もパケットフローを継続することが可能となるため、ＧＰＲＳ／ＥＧＰＲＳのようなリアルタイムワイヤレスパケット交換方式のための従来の方法によって提供されるサービス品質が改善される。
【００２８】
ＲＴハンドオーバワイヤレスパケット交換サービスは、ハンドオーバを支援するようにＲＴトラフィックの統計的性質を組み込むことによって実現される。これは、移動局にタイマＴHOを実装することにより、および、新しいシグナリングあるいはメッセージ要素を実装することにより、行われる。
【００２９】
ＲＴ  ＧＰＲＳ／ＥＧＰＲＳハンドオーバをサポートするために、現在のＧＰＲＳ／ＥＧＰＲＳ無線リソース（ＲＲ：Radio Resource）メッセージに対するいくつかの追加および変更が必要である。主要な変更は、移動局が、移動局およびネットワーク（Ｎ／Ｗ）によって行われる測定の結果の報告およびその受信への応答の方法にある。NETWORK_CONTROL_ORDERフィールドの長さを３ビットに再定義してＲＴ  ＧＰＲＳハンドオーバ動作専用の新しいＮＣフィールドを組み込むことを可能にすることにより、この変更を実現する。NETWORK_CONTROL_ORDERフィールドの再定義を表１に示す。
【００３０】
【表１】
0004503798.tif 000002
【００３１】
移動局は、モードＮＣ3で動作しているとき、Packet Cell Change Requestメッセージをネットワークに送信することによってハンドオーバを要求する能力が与えられる。このハンドオーバは、移動局に、Packet Cell Change Orderを受信した場合にセル再選択をさせることによって、ＮＣ3およびＮＣ2モードで実行される。なお、注意すべき点であるが、移動局は、スタンバイ状態(Standby State)およびレディ状態(Ready State)にあるとき、自律的セル再選択を実行する。
【００３２】
Packet System Information Type 13、Packet Measurement OrderまたはPacket Cell Change Orderメッセージのいずれかを送信することによりＮＣモードを設定する。これらのメッセージは、ＲＴハンドオーバを収容するために再構成が必要である。Packet Measurement Orderへの主要な変更は、NC Measurement Parametersフィールドにおいて行われる。このフィールドにおける変更は、ハンドオーバを実行するためにＧＳＭ移動局によって実行される測定の種類を反映する。この新しい構造は以下のように定義される。
【００３３】
0004503798.tif 000003
【００３４】
この変更は、上記と同様にしてPacket Systems Information Type 5メッセージでも行われる。
【００３５】
Packet Cell Change Orderは、さらに多くの変更を必要とする。このメッセージに含まれる主なものは、ＢＳＩＣフィールドによって与えられる特定の基地局に対するハンドオーバ参照番号(handover reference number: HO_REFERENCE_N)、タイミング進行(timing advance)、新しいタイムスロットおよび周波数が移動局に渡されるようにするためのものである。このメッセージへの他の追加および変更は、Referenced Addressフィールドに対するものであり、アップリンクおよびダウンリンクのＴＦＩにおける変更、および、移動局ＩＰアドレスにおける可能性のある変更を反映する。Packet Cell Change OrderおよびReferenced Addressの構造体への変更は以下のように定義される。
【００３６】
0004503798.tif 000004
【００３７】
0004503798.tif 000005
【００３８】
0004503798.tif 000006
【００３９】
移動局が、測定を行う与えられた基地局(BSIC_NEW)へのセル再選択を要求することができるためには、新しいメッセージPacket Cell Change Requestが必要である。このメッセージは、ＮＣ3動作モードで許容される。このメッセージは２つの理由で含められる。第１には、ＧＰＲＳのもともとの自律的セル再選択原理に準拠するためであり、第２には、システムに追加のフレキシビリティ要素を提供するためである。この新しいメッセージの定義を以下に示す。
【００４０】
0004503798.tif 000007
【００４１】
ＲＲメッセージに要求される最後の変更は、Packet Measurement Reportメッセージに対するものである。ここでの主要な変更は、新しいパケット測定結果報告構造体であるNC Handover Measurement structの定義にある。この構造体は、ＧＳＭ移動局によってハンドオーバ報告で使用されるのと同じ測定結果報告要素を含む。Packet Measurement Reportメッセージへの変更およびこの報告構造体の定義は以下の通りである。
【００４２】
0004503798.tif 000008
【００４３】
0004503798.tif 000009
【００４４】
【発明の効果】
以上述べたごとく、本発明によれば、ＧＰＲＳおよびＥＧＰＲＳにおいて、ハンドオーバ中のＲＴ伝送に対して満足なＱｏＳを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】移動局の一部および基地局コントローラの一部のブロック図である。
【図２】移動局の一部のブロック図である。
【図３】リアルタイムＧＰＲＳまたはＥＧＰＲＳハンドオーバの開始を示すフロー図である。
【図４】ＳＧＳＮ内ハンドオーバを示すフロー図である。
【図５】ＳＧＳＮ間ハンドオーバを示すフロー図である。
【図６】受動フェーズハンドオーバアクセスを示すタイミング図である。
【符号の説明】
２  受信器
４  送信器
６  アンテナ
８  パケット測定結果報告器
１０  パケットセル変更器
１２  ＡＮＤゲート
１４  切り替えユニット
１６  活動モニタ
１８  インバータ
２０  ゲート
２２  タイマ
２４  平均トークスパート検出器
３０  基地局コントローラ
３２  移動局
３４  パケット測定命令ユニット
３６  プロンプタ
３８  送信器
４０  アンテナ
４２  受信器
４４  バッファ
４６  比較器
４８  基準ユニット
５０  パケットセル変更命令ユニット
５１  トリガユニット
５２  アンテナ
５４  送信器
５６  受信器
５８  パケットセル変更ユニット
６０  切り替えユニット
６２  信号強度監視ユニット
６４  比較器
６６  基準ユニット
６８  パケット測定結果報告器
【図１】
0004503798.tif 000010
【図２】
0004503798.tif 000011
【図３】
0004503798.tif 000012
【図４】
0004503798.tif 000013
【図５】
0004503798.tif 000014
【図６】
0004503798.tif 000015