(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カバー・エリア内でワイヤレス通信を行う通信システムにおいて近傍セットを決定する方法であって、前記通信システムは、少なくとも対応する複数のパイロット信号を送信する複数の基地局と、前記複数のパイロット信号のうち少なくとも一つを受信し、前記パイロット信号の強度が、関連するトラヒック・チャネルが復調される可能性があることを示す、複数の候補パイロットのリストの近傍セットを含むパイロット強度測定メッセージを送信する移動局とを含み、当該方法は：
前記カバー・エリア内の前記移動局の位置を探索する段階；
前記カバー・エリア内の前記移動局の移動に関する属性を決定する段階であって、前記属性は、前記カバー・エリア内における前記移動局の移動速度および前記カバー・エリア内における前記移動局の移動方向の１つである、属性を決定する段階；
前記移動局の位置及び属性に基づいて、前記近傍セット内の複数の候補パイロットの前記リストを決定する段階；および
前記決定されたリストに基づいて前記近傍セットを決定する段階
より成ることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記通信システムは、符号分割多元接続通信システムであることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
位置を探索する処理が、前記複数の基地局のうち少なくとも一つによって実施されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
位置を探索する処理が、前記移動局と通信中である前記複数の基地局のうちの一つによって実施されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
更に、リストを決定する段階による調査結果を収容するメッセージを送信する段階より成ることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記メッセージは、前記複数の基地局のうち少なくとも一つから送信されることを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記メッセージは、前記移動局と通信中である前記複数の基地局のうちの少なくとも一つから送信されることを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項８】
前記メッセージは、拡張ハンドオフ指示メッセージ内で送信されることを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項９】
位置を探索する処理が、前記移動局によって実施されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記移動局は、前記複数の基地局のうちの一つによって受信される自局の位置情報を送信することを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記属性は、前記決定する段階を実施する回数を判定することに用いられることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１２】
ワイヤレス通信を行う通信システムにおいて近傍セットを決定する方法であって、前記通信システムは、対応する複数のセル・エリアにおいてワイヤレス・カバレッジを提供する複数の基地局と、前記複数のセル・エリアのうちの一つに位置する移動局とを含み、前記移動局は、パイロット信号の強度が、関連するトラヒック・チャネルが復調される可能性があることを示す、複数のハンドオフ候補基地局のリストの近傍セットを含むパイロット強度測定メッセージを送信し、当該方法は：
前記複数のセル・エリアに対応する複数の領域を関連付ける段階であって、各領域はその対応するセル・エリアを越えて延在するところの段階；
前記複数の領域のうち２つまたはそれ以上が重複している重複エリアを決定する第１段階；
前記重複エリアのうちの一つにおいて前記移動局の位置を決定する第２段階であって、前記近傍セット内の前記複数のハンドオフ候補基地局の前記リストは、対応するセル・エリアが、前記移動局が位置するエリアに重複している関連領域を有する、少なくとも基地局のリストを収容する、段階；
前記決定された重複エリアと前記決定された前記移動局の位置とに基づいて、前記近傍セットを決定する段階
によって構成され、前記複数の領域のうちの一つの範囲は、少なくとも、前記複数のセル・エリアにおける別のセル・エリアの部分的なエリアをカバーする程度であることを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記複数の領域のうちの一つの範囲は、少なくとも、前記複数のセル・エリアにおける最寄のセル・エリアの部分的なエリアをカバーする程度であることを特徴とする請求項１２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、セルラ通信システムに関し、さらに詳しくは、符号分割多元接続通信システムにおいてハンドオフのための基地局候補を決定する方法および装置に関する。
【０００１】
（従来の技術）
ハンドオフ(hand-off)とは、移動局があるカバー・エリア(coverage area)から別のカバー・エリアに移動する際に、基地局のネットワークと移動局とが通信を維持するためのプロセスのことである。一般に、通信システムのカバー・エリアは、基地局の地理的な位置によってあらかじめ定められ、あるいは基地局の通話負荷(call loading)レベルと組み合わせて策定されることがある。各カバー・エリアはセルとして定義され、通常一つの基地局が担当する。さらに、各セルはいくつかのセクタに分割されることがあり、各セクタはカバー・エリア内で通信を提供する。符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）通信システムでは、２種類のハンドオフ手順、すなわち、ハード・ハンドオフおよびソフト・ハンドオフ、がサポートされる。ソフト・ハンドオフ中の通信リンクは、現在進行中の搬送周波数と同じ周波数を有する別の搬送波(carrier)に転送される。その結果、ソフト・ハンドオフを開始した移動局は、ハンドオフ・プロセス中に現在の通信リンクを中断しない。ハード・ハンドオフでは、現在進行中の通信リンクは、別の搬送周波数へのハンドオフのために中断される。
【０００２】
ＣＤＭＡシステムでは、特定の符号チャネル上のパイロット・チャネルが各基地局から送信される。セルがいくつかのセクタに分割される場合、パイロット・チャネルも各セクタに割り当てられる。とりわけ、パイロット・チャネルは、移動局にハンドオフ手順を指示するために用いられる。移動局がカバー・エリア内に移動すると、通信システム内の全てのセルおよびセクタのリストが移動局に送信される。このリストは、多くのセルおよびセクタのパイロット信号のリストを収容する。移動局は、リスト内にあるセルおよびセクタのパイロット信号を常時探している。移動局はパイロット信号の強度を測定し、これは以降のハンドオフのための可能候補パイロット信号のリストを作成する条件として利用される。全てのパイロット信号のリストは通常極めて長いので、移動局は全てのパイロット信号を走査するために長い時間を費やし、その過程でバッテリ電力を消費する。さらに、パイロット信号の長いリストを走査することは、複雑なサーチ・エンジン(search engine)を通常必要とし、このサーチ・エンジンの複雑さは移動局のバッテリ電力消費をさらに増加する。
【０００３】
移動局ハンドオフ・プロセスは、候補パイロット信号のリストを収容するメッセージを基地局に送信することによって開始される。ＣＤＭＡシステム・プロトコルでは、このメッセージは「パイロット強度測定メッセージ(Pilot Strength Measurement Message)」という。候補パイロット信号は、ハンドオフ手順を完了する成功の可能性に一般に基づく優先度に従って整列される。その結果、パイロット信号の限定候補リストが作成される。候補リストが基地局に送信されると、その後基地局は、ハンドオフを開始する指示とともに、「ハンドオフ指示メッセージ(Hand-off Direction Message)」で、移動局に返答する。ハンドオフが完了すると、移動局は、ハンドオフ・プロセスの完了成功を示す「ハンドオフ完了メッセージ(Hand-off Completion Message)」を送信する。
【０００４】
選択されたパイロット候補がハンドオフ手順中にハンドオフ・プロセスの完了に失敗すると、通信システムは「パイロット強度測定メッセージ」で受信したパイロット候補リスト内の他のパイロット候補に移行する。限定候補リストが獲得されるので、ハンドオフ手順の完了が成功する前に、パイロット信号のリストが空になることがある。ソフト・ハンドオフ・プロセスの場合、ハンドオフ手順は、通話が中断されず、過剰な遅延が阻止されるような時間期間内に完了されるべきである。ハンドオフ・プロセスが完了する前にリストが空になると、移動局は予定外の通話の終了を実行するか、あるいは他のパイロット信号を探すことによって新たな候補リストを作成することを試み、これはハンドオフ・プロセスをさらに遅らせる。いずれにせよ、結果は極めて望ましくない。
【０００５】
従って、ハンドオフ手順のためのパイロット信号候補リストを作成する改善された方法および装置が必要とされる。
【０００６】
（好適な実施例の説明）
通信システムは、カバー・エリア内でワイヤレス通信を提供し、複数の基地局と少なくとも一つの移動局とを含む。複数の基地局は、少なくとも対応する複数のパイロット信号を送信する。移動局は複数のパイロット信号のうち少なくとも一つを受信し、ハンドオフ手順のための複数の候補パイロット信号のリストを含むメッセージを送信する。この候補パイロット信号のリストは、本発明の一態様に従って、カバー・エリア内の移動局の位置を探索する段階と、移動局の位置に基づいて複数の候補パイロット信号のリストを決定する段階とを含む方法によって決定される。
【０００７】
具体的には、符号分割多元接続通信システムにおいて、移動局によって送信される「パイロット強度測定メッセージ」は４セットの候補リストを収容する。これらのセットは、所定の優先度で配列される。第１優先セットは、「アクティブ・セット(Active Set)」という。アクティブ・セットに列挙された基地局候補は、移動局にすでに割り当てられた順方向トラヒック・チャネルを有する。二番目に高い優先セットは、「候補セット(Candidate Set)」である。候補セット内の候補リストは、関連する順方向リンクがうまく復調されることを示すのに十分な強度で、パイロット信号が移動局によって受信されるところのセルおよびセクタのことである。三番目に高い優先セットは、「近傍セット(Neighbor Set)」である。近傍セット内の候補リストは、関連するトラヒック・チャネルが復調される可能性があることをパイロット信号の強度が示すところのセルおよびセクタのことである。近傍セット内のリストは、アクティブ・セットおよび候補セット内の候補リストを除外する。４番目すなわち最後の優先セットは、「残存セット(Remaining Set)」である。残存セットは、アクティブ・セット，候補セットおよび近傍セットに収容されるリストを除く、通信システム内のすべての可能なパイロットのリストを収容する。
【０００８】
本発明の別の態様に従って、通信システムにおけるハンドオフのための近傍セット内の候補パイロット信号のリストを決定する方法は、移動局の位置を探索する段階と、通信システムのカバー・エリア内の移動局の位置に基づいて候補パイロット信号のリストを決定する段階とを含む。各基地局は、自局の存在を示し、かつ移動局から基地局との通信開始を促進するための、少なくともパイロット信号を送信する。移動局は、パイロット信号の強度を受信・測定して、可能なハンドオフのための近傍セットを含むパイロット強度測定メッセージを判定するための基盤を形成する。
【０００９】
ＣＤＭＡプロトコルに従って、移動局はパイロット信号，擬似符号(pseudo codes)，ＰＮ符号，タイミングを基地局から獲得する。パイロット信号を探索する際に、移動局は既知のＰＮシーケンスを有するパイロット・チャネル信号について走査する。ただし、散乱影響のため、移動局は１０〜２０マイクロ秒のウィンドウにおいてパイロット信号強度を測定し、結果を加算する。パイロット強度測定メッセージでは、移動局は加算された信号強度測定の結果を報告する。このウィンドウにおける測定の精度は、以降のハンドオフ手順にとって重要である。パイロット強度測定メッセージ内の情報が正確でない場合、ハンドオフは失敗する可能性が高い。その結果、予定外の通話の終了が生じることがある。正確な測定を実施するため、複雑なサーチ・エンジンが採用される場合が多いが、これにより移動局の消費電力が増加する。
【００１０】
また、移動局は、パイロット信号から情報を収集するのに多くの時間を費やすと、より正確な結果を獲得する。しかし、一般に移動局は限られた消費電力しかなく、パイロット・チャネル情報を収集するのに長い時間を費やすことができない。さらに、ＣＤＭＡ通信システムは多くのセルおよびセクタを有し、それぞれが関連したパイロット・チャネルを有する。各候補セットについて完全な候補リストを作成するためには、移動局は通信システム内の各パイロット・チャネルについて走査するために極めて長い時間を費やす必要がある。この問題を解決するため、従来技術では、通信システム・オペレータは、ＣＤＭＡシステム・プロトコルに準拠する一方で、アクティブ・セットおよび候補セット情報のみを収容するようにパイロット強度測定メッセージを制限している。その結果、移動局は限定され、また多くの場合、不十分な、パイロット・チャネル情報セットを作成する。
【００１１】
ハンドオフ手順中に、前回選択されたセット内の全ての候補がハンドオフ・プロセスを完了できない場合には、通信システムは別の候補セット内の他の候補に移行する。従って、従来の方法に従って収集された限定パイロット・チャネル・セットは、アクティブ・セットおよび候補セット両方の候補リストはハンドオフ・プロセスが完了する前にすぐに空になることがあるので、不十分である。ソフト・ハンドオフ・プロセスの場合、ハンドオフ・プロセスは、通話が中断されず、かつ過剰な遅延が阻止されるような時間期間内で完了されるべきである。ハンドオフ・プロセスが完了する前にアクティブ・セットおよび候補セット内の候補リストが空になると、移動局は予定外の通話の終了を実行するか、あるいはパイロット信号を探すことによって新たな候補リストを作成することを試み、これはハンドオフ・プロセスをさらに遅らせる。いずれにせよ、結果は極めて望ましくない。
【００１２】
本発明に従って、移動局の位置に基づいて近傍セットを決定することにより、移動局は、多くの近傍の基地局のパイロット信号を測定することを回避する。その結果、移動局においてかなりの量のバッテリ電力が節約される。本発明に従って、パイロット強度測定メッセージ内の候補リストは近傍セットを含み、移動局バッテリ電力を節約する。
【００１３】
図１を参照して、移動局１０１は、基地局１５０から基地局１６０にハンドオフを行うための手順において、３つの段階１１０，１２０，１３０を実施する。段階１１０，１２０，１３０は、それぞれ初期段階，プロセス段階および完了段階である。初期段階１１０において、移動局１０１はパイロット強度測定メッセージを基地局１５０に送信する。このメッセージは、可能なハンドオフのためのパイロット候補のアクティブ・セット，候補セット，近傍セットおよび残存セットに関する情報を収容する。プロセス段階１２０において、セットの優先順序での各セット内の候補リストは、ハンドオフ手順を完了するために用いられる。基地局１６０が選択されると、完了段階１３０において、基地局１５０および移動局１０１は通信を終了し、移動局１０１は基地局１６０との通信を継続する。プロセス段階１２０において、ハンドオフが完了する前に一つのセット内の候補リストが空になると、次に低い優先セット内の新たな候補がハンドオフのために用いられる。近傍セットは、候補セットよりも優先度が低い。ハンドオフを完了する前に候補セットが空になると、近傍セットからの新たな候補が選択される。ただし、従来技術では、近傍セットは作成されず、ハンドオフ・プロセスは早計に終了することがある。
【００１４】
初期段階１１０の前に、すなわち、移動局がカバー・エリアに移動するとき、全ての近傍基地局のリストが移動局１０１に送信される。移動局１０１は、このリスト内の移動局の全てまたはほとんどのパイロット信号の信号強度を測定する。ただし、このリストは近傍基地局の長いリストを含むことがあり、その場合、移動局はパイロット信号を走査するのに長い時間を費やす必要がある。近傍セットは移動局の位置に基づいて決定されるので、リストは移動局が走査するパイロット信号の数が低減されている。その結果、移動局バッテリ消費電力は改善され、しかも近傍セット内の更なるハンドオフ候補を提供する。
【００１５】
図２を参照して、符号分割多元接続通信システムのセル構成は、１９個のセル２００〜２１８を含む。各セルは、一つの基地局が担当できる。移動局に送信される初期リストは、２００〜２１８の全リストを収容してもよい。例えば、図３を参照して、移動局がセル３００にいる場合、近傍リストは移動局の位置に基づいて修正され、従って、セル３０１〜３０３，３０６を収容する近傍リストのみが移動局に送信される。その結果、本発明に従って、移動局は、基地局から送信される限られた数のパイロット信号のみを走査する。故に、移動局バッテリ電力は節約される。さらに、ハンドオフ・プロセスは、複雑度が極めて低いハードウェア・エンジンを有する移動局によって達成される。その結果、移動局におけるバッテリ消費電力はさらに低減される。移動局に近接する結果として選択された近傍リストは、関連性の最も高い近傍リストを提供し、これはハンドオフ手順のための近傍セットの候補となる可能性が最も高い。これにより、アクティブ・セットおよび候補セット内の他の全ての候補が空になったときにパイロット信号の走査を繰り返す必要がなくなる。これは、移動局が過度の遅延なしにハンドオフ手順を完了することを可能にする。
【００１６】
図１において、ブロック１９０，１９１は、それぞれ基地局１５０，１６０の位置判定能力を表すように示されている。通信ユニット位置を判定するための方法および装置については、１９９６年４月１６日に発行された、Ghoshらによる米国特許第５，５０８，７０８号 "Method and Apparatus for Location Finding in a CDMA System"において説明されている。従って、位置判定および近傍セットの決定は、基地局または移動局のいずれでも、あるいは両方の組合せで実施できる。本発明の好適な実施例に従って、移動局の位置判定は、通信システム内の基地局の少なくとも一つによって実施される。他の代替方法のうち、位置判定は移動局によって実施される。この場合、移動局は、移動局の位置に基づいて近傍セットを決定するためにメッセージを基地局のうちの一つに送信する。最も好適な実施例に従って、位置判定は、移動局と通信中の基地局のうちの一つによって実施される。本発明に従って、基地局が近傍セット内の候補パイロットのリストを決定すると、結果は、ＣＤＭＡシステム・プロトコルに従って、拡張ハンドオフ指示メッセージ(Extended Hand-off Direction Message)を介して移動局に送信される。移動局の位置に基づいて近傍セットが決定されると、以降のメッセージは近傍セット内の候補リストを更新するために送信される。移動局がカバー・エリア内を移動して、他のパイロット信号が近傍セットに含むべきより良好な候補になると、移動局の新たな位置に基づいてリストの更新が必要になる。従って、もはや良好なパイロット信号候補ではなくなった近傍セット内の既存の候補は、近傍セットから排除される。
【００１７】
移動局の位置が高速で変化する際に、拡張ハンドオフ指示メッセージを反復的に送信することに起因する通信システムのスループット過負荷を軽減するため、移動局の位置に基づく近傍セットの決定は移動局の速度を考慮する。さらに、移動局がカバー・エリアを通過する際の移動局が進む方向も、拡張ハンドオフ指示メッセージを送信する回数を低減するために考慮される。例えば、移動局が低速度で移動中の場合には、高速で移動中の場合ほど頻繁に近傍セット内のパイロット候補を更新するために、拡張ハンドオフ指示メッセージは送信されない。さらに、移動局の次の位置を予測するために利用できるカバー・エリア内の移動パターンがある場合、近傍セットは移動局の現在位置および考えられる近未来の位置に基づいて決定される。
【００１８】
図４を参照して、通信システム４００は、４１０〜４９０など多数の基地局を含む。各基地局は、対応するセル・エリアにおいてワイヤレス・カバレッジを行う。六角形４１１，４２１，４３１，４４１，４５１，４６１，４７１，４８１，４９１は、それぞれ基地局４１０，４２０，４３０，４４０，４５０，４６０，４７０，４８０，４９０の対応するセル・エリアである。これらのセル・エリアはきれいに配列されて示されているが、実際の用途では、セル・エリアは不規則な形をしている場合が多い。例えば、セル・エリア４１１内に位置する移動局４０１は、ハンドオフ候補基地局のリストの近傍セットを含むパイロット強度測定メッセージを送信する。従来技術では、近傍セット内のリストは、図示のように多数の基地局を含む。本発明によると、リストは、この例では、基地局４１０，４２０，４３０を含むように大幅に低減される。本発明に従って、移動局の位置に基づいて近傍セットを決定する方法は、まず各セル・エリアに対応する領域を関連付けることを含む。各領域はその対応するセル・エリアを越えて延在する。例えば、六角形４１２，４２２，４３３は、セル・エリア４１１，４２１，４３２に対応する関連領域の境界を示す。次に、２つまたはそれ以上の領域が重複している重複エリアが判定される。この例では、三角形の重複エリア４０２が示されている。次に、移動局４０１の位置が判定される。移動局４０１が重複エリア４０２内の場合、近傍セット内のハンドオフ候補基地局のリストは、対応するセル・エリアが、移動局４０１が位置するエリアに重複している関連領域を有する、少なくとも基地局を収容する。この例では、重複エリア４０２に位置することが示されている移動局４０１は、少なくとも基地局４１０，４２０，４３０を含む近傍セット候補を収容する。
【００１９】
領域は、近傍セル・エリアの一つの少なくとも部分的なエリアをカバーするように選択される。例えば、セル４１１に関連する領域４１２は、セル・エリア４２１，４３１，４６１，４７１，４８１，４９１上に延在する。領域４１２は、全ての最寄りの近傍セル・エリアの部分的なエリアをカバーすることが示されている。本発明の実際の用途では、セル・エリアの形状は極めて不規則となる。その場合、関連領域および重複エリアを判定するために、コンピュータを利用できる。
【００２０】
以上、本発明について特定の実施例を参照して図説してきたが、発明の精神および範囲から逸脱せずに、形式および詳細におけるさまざまな変更が可能なことが当業者に理解される。特許請求の範囲におけるあらゆる手段または段階ならびに機能要素の対応する構造，材料，行為および同等は、具体的に請求されるように、他の請求要素と組み合わせて機能を実行するための任意の構造，材料または行為を含むものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ある基地局から別の基地局へのハンドオフ手順の各段階を示す図である。
【図２】  従来技術による通信システムのセル・エリアの構成と近傍リストを示す図である。
【図３】  本発明の一態様による通信システムのセル・エリアの構成と近傍リストを示す図である。
【図４】  通信システムにおけるセル・エリアおよびその関連する領域の構成を示す図であり、本発明の別の態様により近傍リストを決定する図式的な詳細を示す図である。
【図１】
0004237940.tif 000002
【図２】
0004237940.tif 000003
【図３】
0004237940.tif 000004
【図４】
0004237940.tif 000005