(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セル内で再使用される割り当てられた無線周波数を有するセルラー無線ネットワークにおいて、
上記割り当てられた無線周波数は、継ぎ目のない全有効到達範囲を得るために低い周波数再使用ファクタが用いられる通常の無線周波数と、高いトラフィック搬送容量を得るために高い周波数再使用ファクタが適用される超再使用周波数とに分割され；
少なくとも幾つかのセルは、少なくとも１つの通常周波数と、少なくとも１つの超再使用周波数との両方を有し、少なくとも１つの通常周波数は、主としてセル境界領域にサービスするよう意図され、そして上記少なくとも１つの超再使用周波数は、主としてベースステーションの付近にサービスするように意図され；そして
上記少なくとも１つの超再使用周波数において推定される干渉に基づいて始動されるセル内ハンドオーバーによって上記少なくとも１つの通常周波数と上記少なくとも１つの超再使用周波数との間でセルのトラフィック負荷分布を制御する手段を備えたことを特徴とするセルラー無線ネットワーク。
【請求項２】
通常周波数から超再使用周波数へのハンドオーバーの原因は、超再使用周波数における干渉レベルが充分に良好なことであり、そして
超再使用周波数から通常周波数へのハンドオーバーの原因は、超再使用周波数における干渉レベルが非常に悪いことである請求項１に記載のセルラー無線ネットワーク。
【請求項３】
セルのＢＣＣＨ周波数は、常に、通常周波数であり、そして通話設定又は別のセルからのハンドオーバーの際に指定される無線周波数は、常に、通常周波数である請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
１つがＢＣＣＨ周波数である超再使用周波数のみを有する少なくとも１つのマイクロセルを更に備え、マイクロセルにおける通話設定は許されず、そしてセルラーネットワークは、マイクロセルの干渉レベルに基づいて始動されるセル間ハンドオーバーにより通常セルとマイクロセルとの間のトラフィック負荷分布を制御する手段を備えた請求項１に記載のセルラー無線ネットワーク。
【請求項５】
移動ステーション(MS)が、サービスセルの信号受信レベル及び隣接セルの信号レベルを測定し、そしてその測定結果をセルラーネットワークのハンドオーバー制御手段に送るような移動助成ハンドオーバー手順を備え、
上記ハンドオーバー制御手段は、上記測定結果に基づいてサービスセルの超再使用周波数における干渉レベルを推定する請求項１から４のうちのいずれか１項に記載のセルラー無線ネットワーク。
【請求項６】
サービスセルの各超再使用周波数に１つ以上の隣接セルが指定され、そして隣接セルの測定された受信レベルは、上記超再使用周波数における干渉の推定に使用される請求項５に記載のセルラー無線ネットワーク。
【請求項７】
移動ステーションの測定結果は、限定された数の周囲セルのみに関連し、上記周囲セルの中から少なくとも１つの基準セルがサービスセルの少なくとも１つの超再使用周波数に指定され、上記基準セルは、超再使用周波数における潜在的な干渉源であるが移動ステーションにより直接測定できない更に離れたセルと同様の形式の干渉プロファイルを有し、そして上記ハンドオーバー制御手段は、基準セルの測定された信号レベルを使用して、超再使用周波数において上記更に離れたセルにより生じる干渉のレベルを推定する請求項５又は６に記載のセルラー無線ネットワーク。
【請求項８】
ハンドオーバーアルゴリズムは、基準セルと実際の干渉セルの信号レベルの差を考慮して基準セルの測定された受信レベルを修正することにより干渉セルの信号レベルを推定する請求項７に記載のセルラー無線ネットワーク。
【請求項９】
セルラー無線システムにおいてトラフィック搬送容量を増加する方法であって、
セルラー無線ネットワークの無線周波数を、継ぎ目のない全有効到達範囲を得るために低い周波数再使用ファクタが適用される通常の無線周波数と、高いトラフィック搬送容量を得るために高い周波数再使用ファクタが適用される超再使用周波数とに分割し；
少なくとも幾つかのセルに、少なくとも１つの通常周波数と、少なくとも１つの超再使用周波数との両方を割り当て、上記通常周波数は主としてセル境界領域にサービスするよう意図され、そして上記超再使用周波数は、主としてベースステーションの付近にサービスするように意図され；そして
上記少なくとも１つの超再使用周波数において推定される干渉に基づいて始動されるセル内ハンドオーバーによって上記少なくとも１つの通常周波数と上記少なくとも１つの超再使用周波数との間でセルのトラフィック負荷分布を制御する、
という段階を備えたことを特徴とする方法。
【請求項１０】
超再使用周波数が充分に良好な干渉レベルを有するときに通常周波数から超再使用周波数へのセル内ハンドオーバーを実行し、そして
超再使用周波数が非常に不良な干渉レベルを有するときに超再使用周波数から通常周波数へのハンドオーバーを実行する請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
各場合にセルのＢＣＣＨ周波数として通常周波数を割り当て、そして
各場合に通話設定又は別のセルからのハンドオーバーの際に通常周波数を指定する請求項９又は１０に記載の方法。
【請求項１２】
信号受信レベル、好ましくはサービスセルの質を移動ステーションにおいて測定し、
サービスセルの周囲のセルの信号受信レベルを移動ステーションにおいて測定し、
測定結果を移動ステーションからセルラー無線ネットワークに送り、
測定結果に基づきサービスセルの超再使用周波数における干渉レベルを推定する請求項９、１０又は１１に記載の方法。
【請求項１３】
サービスセルの各超再使用周波数に１つ以上の隣接セルを指定し、隣接セルの測定された受信レベルは、上記超再使用周波数における干渉レベルの推定に使用される請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
移動ステーションにより報告される測定結果は、限定された数の周囲セルのみに関連し、
上記周囲セルの中からサービスセルの少なくとも１つの超再使用周波数に少なくとも１つの基準セルを指定し、この基準セルは、超再使用周波数おける潜在的な干渉源であるが移動ステーションにより直接測定できない更に離れたセルと同様の形式の干渉プロファイルを有し、そして
基準セルの測定された信号レベルを使用し、超再使用周波数における上記更に離れたセルによって生じる干渉のレベルを推定する請求項１２又は１３に記載の方法。
【請求項１５】
干渉レベルの推定において、基準セル及び上記離れたセルの信号レベルの差を考慮して基準セルの測定された受信レベルを修正する請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
セルラー無線システムにおいてトラフィック負荷分布を制御するためのネットワーク要素において、
継ぎ目のない全有効到達範囲を得るために低い周波数再使用ファクタが適用される通常の無線周波数と、高いトラフィック搬送容量を得るために高い周波数再使用ファクタが適用される超再使用周波数とを含むセルラー無線ネットワークの無線周波数を割り当てるための割当て手段を備え、
該割当て手段は、少なくとも幾つかの無線セルに、少なくとも１つの通常周波数と、少なくとも１つの超再使用周波数との両方を割り当てるように構成されており、上記通常周波数は主としてセル境界領域にサービスするよう意図され、そして上記超再使用周波数は、主としてベースステーションの付近にサービスするように意図されており、
更に、上記少なくとも１つの超再使用周波数において、推定される干渉に基づいて始動されるセル内ハンドオーバーによって上記少なくとも１つの通常周波数と上記少なくとも１つの超再使用周波数との間でセルのトラフィック負荷分布を制御するための制御手段、
を備えることを特徴とするネットワーク要素。
【請求項１７】
通常周波数から超再使用周波数へのハンドオーバーの原因は、超再使用周波数における干渉レベルが充分に良好なことであり、そして
超再使用周波数から通常周波数のハンドオーバーの原因は、超再使用周波数における干渉レベルが非常に悪いことである請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
移動ステーション(MS)が、サービスセルの信号受信レベル及び隣接セルの信号レベルを測定し、そしてその測定結果をセルラーネットワークのハンドオーバー制御手段に送るような移動助成ハンドオーバー手順を備え、
上記ハンドオーバー制御手段は、上記測定結果に基づいてサービスセルの超再使用周波数における干渉レベルを推定する請求項１６又は１７に記載のネットワーク要素。
【請求項１９】
サービスセルの各超再使用周波数に１つ以上の隣接セルが指定され、そして隣接セルの測定された受信レベルは、上記超再使用周波数における干渉の推定に使用される請求項１８に記載のネットワーク要素。
【請求項２０】
移動ステーションの測定結果は、限定された数の周囲セルのみに関連し、上記周囲セルの中から少なくとも１つの基準セルがサービスセルの少なくとも１つの超再使用周波数に指定され、上記基準セルは、超再使用周波数における潜在的な干渉源であるが移動ステーションにより直接測定できない更に離れたセルと同様の形式の干渉プロファイルを有し、そして上記ハンドオーバー制御手段は、基準セルの測定された信号レベルを使用して、超再使用周波数において上記更に離れたセルにより生じる干渉のレベルを推定する請求項１８又は１９に記載のネットワーク要素。
【請求項２１】
ハンドオーバーアルゴリズムは、基準セルと実際の干渉セルの信号レベルの差を考慮して基準セルの測定された受信レベルを修正することにより干渉セルの信号レベルを推定する請求項２０に記載のネットワーク要素。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、セルラー無線ネットワークに係り、より詳細には、セルラー無線ネットワークの容量を増加する方法に係る。
先行技術の説明
無線システムの容量を低下させる最も重要な要因は、使用できる周波数スペクトルが限定されていることである。従って、無線システムの容量は、システムに割り当てられた無線周波数をいかに効率的に利用できるかに基づく。セルラー無線ネットワークにおいては、無線周波数の利用性の向上が周波数の再使用に基づき、即ち充分に離れた多数の位置で同じ周波数が再使用され、これはシステムの容量を著しく増加させる。これは、逆に、多数の考えられるベースステーションの中からベースステーションを選択できねばならない移動ユニット及びネットワークにおいて複雑さを増大させる。例えば、９番目のセルごとに同じ周波数が再使用される場合には、Ｎ個の周波数のスペクトル割り当てにより、いずれのセルにおいてもＮ／９の搬送波を同時に使用することができる。同じ周波数を用いてセルのサイズを縮小するか又はセル間の距離を減少することは、一方では容量を増大し、そして他方では同一チャンネル干渉を増加させる。それ故、再使用係数の選択は、しばしば、システムの同一チャンネル干渉とトラフィック搬送容量との間の妥協となる。
セルラー無線ネットワークに割り当てられた周波数スペクトルは固定でありそして加入者の数は急速に増加しているので、割り当てられた周波数スペクトルの、効率的な使用がネットワークオペレータにとって重要となる。従って、セルラーネットワークのトラフィック搬送容量を増加する種々の特徴は、特に混雑した都市エリアにおいてオペレータに必要な著しい緩和を与える。大容量の無線ネットワークに向かう無線ネットワークの発展は、主として次の手段を含む。即ち、チャンネル数の増加、セルの分割（小型セル）、マイクロセルラーネットワーク、多層ネットワーク、アンダーレイ／オーバーレイネットワーク、並びにその他の容量増加概念、例えば、半レートチャンネル、周波数ホッピング及び電力制御。以下、これらの手段を詳細に説明する。
チャンネル数の増加
容量を補足する最も簡単な方法は、チャンネルの数を増加することである。ネットワークオペレータ当たりの割り当てられたセルラースペクトルは非常に制限されるので、この方法は、容量の問題からの軽減を与えない。
セルの分割（小型セル）
セルのサイズが半径１ｋｍ以下に減少されたときには、アンテナの高さを屋上より低いレベルに下げることが一般に必要となる。これは、街路レベルの局所的領域へ至る有効到達範囲を屋上設置からでは効率的に取り扱えないからである。アンテナをこのように下げると、有効到達範囲の設計に問題が生じる。これらの形式の設置に対する範囲の予想は、マクロセルの場合よりも理解し難い。更に、屋上よりも低い設置からでは干渉の管理がより困難なものとなる。というのは、同一チャンネルベースステーションへの過剰な溢れを等しく制御できないからである。セルの過剰な溢れは、結局は、従来のプランニング規定及び無線システムが効率的に機能しない点までセルのサイズを減少させる。更に、ＢＴＳ場所及び送信接続の多大な資本投資により著しい容量増加が達成される。セルの分割は、ある点までは容量緩和の良好な方法である。不都合なことに、都市エリアの容量の要求は、この方法が長期間の助けとならないほど高い。それ故、セルの分割は短期間の緩和にしか使用できない。
マイクロセルラーネットワーク
「マイクロセルラーネットワーク」の厳密な定義はない。小さな有効到達エリア及び屋上レベルより低いアンテナを有するセルは、「マイクロセル」を定義する際の特徴である。マイクロセルラーの概念は、「多結合」を指すと誤ることがしばしばあるが、「マイクロセル」は、多層アーキテクチャーを伴わずに配備することができる。セルの分割をある限界以下で実施しそしてアンテナを屋上レベル又はビルディングより低く配置する場合には、無線ネットワークプランニング及び無線リソース制御の進歩した解決策が必要となる。ＢＴＳ場所の数の増加はコストを著しく増加させる。半径３００ｍないし１ｋｍのセルの場合は、シャドーフェージングによる信号の変化が、マクロセルに比して及び小さなセルの有効到達エリアに対して非常に大きくなる。これらの要因は、所望の全有効到達範囲を満足するためにセルの重畳が非常に大きくなければならないことを意味する。半径３００ｍ以下のセルは、多くの視線信号伝播と、若干少ない信号変化を経験し、これは、有効到達範囲の観点から有用である。しかしながら、これら環境においてはアンテナの位置が実際の有効到達エリアをほとんど決定する。著しい陰を作る局所的な障害物は、実際上、有効到達範囲の穴を形成する。小さなアンテナ位置の変化は、ＢＴＳ場所の有効性及び特性を著しく変化させる。これら問題に対する２つの別々の解決策は、高いセル重畳の非効率さを受け入れる多数のセルを配備するか、又は実際のＢＴＳ場所の選択及びプランニングプロセスにおいて技術的な努力を著しく増加及び改善することである。これら解決策は、両方とも、オペレータに対するコストを増大する。その結果、マイクロセルラーネットワークは、ＢＴＳ場所及び送信接続に多大な資本を伴わずに著しい容量増加を与えることができない。
アンダーレイ／オーバーレイネットワーク
無線ネットワーク設計の２つの相反する目標、即ち有効到達範囲と容量に対処するために、２つ（以上）の個別のセル層を有し、その一方、例えば、マクロセル層が全有効到達範囲を与え、そしてその他方、例えば、マイクロセル層が容量を与えるような無線ネットワークを構成することができる。「有効到達範囲層」は、従来の周波数再使用パターン及びセルレンジを用いて、継ぎ目のない全有効到達範囲を形成する。「容量層」は、非常に緊密な周波数再使用パターン及び短いセルレンジを用いて、少数のチャンネルで高い容量を達成する。多層ネットワークも、「アンダーレイ／オーバーレイ」ネットワークとしばしば称される。
アンダーレイ／オーバーレイネットワークにおいては、層間のハンドオーバーを制御する方法が多数ある。ハンドオーバーの判断は、電界強度又は電力予定値に基づいて行うことができる。この場合は、各ＢＴＳ場所ごとに干渉レベルを予め定め、そして干渉を最小にするようにハンドオーバースレッシュホールド及び送信電力を調整しなければならない。干渉の制御は常に統計学的な方法であり、それ故、それにより得られる平均的な質は、単一接続に対する質の保証とならない。このため、達成される容量の増加には問題がある。
発明の要旨
本発明の目的は、同一チャンネル干渉を増加することなくアンダーレイ／オーバーレイセルラー無線ネットワークにおいて周波数利用性を改善し、そしてそれにより、ネットワークに多大な資本又は高価な変更を加えることなく容量を著しく改善することである。
本発明のこの目的及び他の目的は、上記割り当てられた無線周波数が、継ぎ目のない全有効到達範囲を得るために低い周波数の再使用が適用される通常の無線周波数と、高いトラフィック搬送容量を得るために高い周波数の再使用が適用される超再使用(super-reuse)周波数とに分割され；少なくとも幾つかのセルが少なくとも１つの通常の周波数と、少なくとも１つの超再使用周波数との両方を有し、上記少なくとも１つの通常の周波数は主としてセル境界領域にサービスするよう意図され、そして上記少なくとも１つの超再使用周波数は、主としてベースステーションの付近にサービスするように意図され；そして上記少なくとも１つの超再使用周波数において推定される干渉により誘起されるセル内ハンドオーバーによって上記少なくとも１つの通常の周波数と上記少なくとも１つの超再使用周波数との間でセルのトラフィック負荷分布を制御する手段を備えたことを特徴とするセルラー無線ネットワークにより達成される。
又、本発明は、セルラー無線システムにおいてトラフィック搬送容量を増加する方法にも係る。この方法は、セルラー無線ネットワークの無線周波数を、継ぎ目のない全有効到達範囲を得るために低い周波数の再使用が適用される通常の無線周波数と、高いトラフィック搬送容量を得るために高い周波数の再使用が適用される超再使用周波数とに分割し；少なくとも幾つかのセルに、少なくとも１つの通常の周波数と、少なくとも１つの超再使用周波数との両方を割り当て、上記通常の周波数は主としてセル境界領域にサービスするよう意図され、そして上記超再使用周波数は、主としてベースステーションの付近にサービスするように意図され；そして上記少なくとも１つの超再使用周波数において推定される干渉により誘起されるセル内ハンドオーバーによって上記少なくとも１つの通常の周波数と上記少なくとも１つの超再使用周波数との間でセルのトラフィック負荷分布を制御するという段階を備えている。
本発明においては、セルラーネットワークの動作周波数スペクトルが、通常の周波数と超再使用周波数とに分割される。これら２組の周波数により、２つ以上の別々のネットワーク層がセルラー無線ネットワークにおいて少なくとも局所的に設けられ、一般的に、通常の周波数及び超再使用周波数の両方が各セルに使用されるようにする。
１つの層である「オーバーレイ層」は、通常の周波数と、従来の周波数再使用パターン及びセルの有効到達範囲を用いて、継ぎ目のない全有効到達範囲を達成する。通常の周波数再使用に対する周波数プランニングは、安全なハンドオーバー余裕を使用しそして低い同一チャンネル及び隣接チャンネル干渉確率を必要とする従来の基準によって行われる。通常の周波数は、主として、セルの境界領域及び同一チャンネル干渉比が低い他の位置において移動ステーションにサービスするように意図される。又、オーバーレイネットワークは、移動ステーションによるハンドオーバー制御及び隣接セル測定に必要な重畳セル領域において干渉のないサービスを与える。
別の層（又は多数の他の層）である「アンダーレイ層」は、超再使用周波数で構成される。アンダーレイネットワークは、非常に緊密な周波数再使用パターンを使用して拡張容量を与える。これは、アンダーレイネットワークの方がオーバーレイネットワークよりも同じ周波数がより頻繁に再使用され、従って、より多くのトランシーバを同じ帯域巾内に割り当てできることに基づく。周波数再使用が、例えば、元のものよりも２倍緊密である場合には、トランシーバの数を２倍にすることができる。超再使用周波数は、ビルディングの内部や、無線の状態が干渉の影響を受け難い他の位置において、ＢＴＳに接近した移動ステーションをサービスするように意図される。
セルラーネットワークは、通話設定段階においては無線リソースの割り当てによりそしてその後の通話中にはハンドオーバー手順により通常の周波数及び超再使用周波数へのトラフィックの分割を制御する。このようなアンダーレイ／オーバーレイネットワークにより実際に与えられる容量の増加は、本質的に、超再使用周波数を使用するように移動ステーションをいかに効率的に向けられるか及び高レベルの周波数再使用により生じる同一チャンネル干渉による質の低下をいかに良好に回避できるかに基づいている。
本発明によれば、この問題は、各特定通話の同一チャンネル干渉レベルを直接的及び動的に制御することにより解決される。無線ネットワークは、異なる周波数における干渉の程度を推定し、そして移動ステーションを干渉について充分に「きれいな」周波数へ向けて良質の無線接続を維持する。より詳細には、セルラーネットワークは、各進行中通話ごとに、セルの各超再使用周波数のダウンリンク同一チャンネル干渉を個々に連続的に監視する。通話は、超再使用周波数における同一チャンネル干渉レベルが充分に良好であるときに通常の周波数から超再使用周波数へハンドオーバーされる。超再使用周波数における同一チャンネル干渉レベルが悪化したときは、通話が超再使用周波数から通常の周波数へハンドオーバーされる。各移動ステーションが曝される干渉のプロファイルに基づき、セルラーネットワークは、通話接続に対して最も適した周波数を決定する。測定された同一チャンネル干渉レベルをハンドオーバーの判断基準として使用することは、いかなる単一セルに対しても、同じ干渉要求が満足されるよう保証する。
本発明の主たる実施形態において、セルには通常の周波数及び超再使用周波数の両方が与えられ、セルのＢＣＣＨ周波数は通常の周波数の１つであるが、超再使用周波数は決してＢＣＣＨ周波数とならない。通話設定及び別のセルからのハンドオーバーは、常に、セルの通常の周波数に対して最初に行われ、その後、セルの超再使用周波数への本発明によるアンダーレイ／オーバーレイハンドオーバーが行われる。
スタンドアローンマイクロセルは、超再使用周波数を使用するようにのみ構成される。このようなマイクロセルは、ここでは子セルと称される。適当なハンドオーバー接続を確立することにより、良好な位置即ちトラフィックホットスポットにある子セルは、その付近にある通常のセルよりも多くのトラフィックを取り扱うことができる。子セルは、ＢＣＣＨ周波数として超再使用周波数を有する独立したセルである。子セルへの通話設定は行えないので、トラフィックは、ハンドオーバーにより子セルへ搬送される（超再使用周波数のみ、干渉レベルは通話設定の前に測定できない）。
本発明の主たる実施形態では、サービスセルのダウンリンク信号レベルと、サービスセルと同じ超再使用周波数を使用する隣接セルのダウンリンク信号レベルとを比較することにより、同一チャンネル干渉レベルが推定される。無線ネットワークは、各アクティブな移動ステーションの位置において推定される同一チャンネル干渉レベルを計算することができる。同一チャンネル干渉の計算は、移動ステーションが通常のハンドオーバーに対して測定してセルラーネットワークに報告するところの移動ステーションのＢＣＣＨ周波数に関する測定結果に基づいている。実際に、本発明の１つの効果は、従来のセルラーネットワークの移動ステーションに対して何ら変更を必要としないことである。
【図面の簡単な説明】
以下、添付図面を参照し、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明を適用できるセルラー無線システムの一部分を示す図である。
図２は、１つの周波数再使用パターンを用いた従来のセルラー無線ネットワークを示す図である。
図３は、通常の周波数及び超再使用周波数を用いた本発明によるセルラーネットワークを示す図である。
図４は、図３のネットワークにおいて超再使用周波数及び通常の周波数により各々与えられるアンダーレイ及びオーバーレイ層を示す図である。
図５は、本発明によるベースステーションの回路ブロック図である。
図６は、本発明によるベースステーションコントローラの回路ブロック図である。
図７は、ベースステーションコントローラのデータベースにおけるベースステーション特有の及びトランシーバ特有のパラメータパラメータセットを示す図である。
好ましい実施形態の詳細な説明
本発明は、全てのセルラー無線システムに適用できる。
本発明は、特に、移動助成セルラー制御型ハンドオーバーを用いるセルラーシステム、例えば、パンヨーロピアンデジタル移動通信システムＧＳＭ（移動通信用のグローバルなシステム）、及び他のＧＳＭベースのシステム、例えば、ＤＣＳ１８００（デジタル通信システム）及びＵＳデジタルセルラーシステムＰＣＳ（パーソナル通信システム）に適している。本発明は、ＧＳＭ移動通信システムを一例として使用することにより以下に説明する。ＧＳＭシステムの構造及び動作は、当業者に良く知られており、ＥＴＳＩ（ヨーロッパテレコミュニケーション規格協会）のＧＳＭ仕様書に規定されている。更に、Ｍ．モーリ及びＭ．ポーテット著の「移動通信用のＧＳＭシステム」、パライゼウ、フランス、１９９２年；ＩＳＢＮ：２−９５０７１９０−０−７も参照されたい。
ＧＳＭ型セルラーネットワークの一般的構造が図１に示されている。このネットワークは、ベースステーションサブシステムＢＳＳ及びネットワークサブシステムＮＳＳの２つの部分で構成される。ＢＳＳ及び移動ステーションＭＳは、無線リンクを経て通信する。ベースステーションサブシステムＢＳＳにおいては、各セルがベースステーションＢＴＳによりサービスされる。多数のベースステーションがベースステーションコントローラＢＳＣに接続され、その機能は、ＢＴＳにより使用される無線周波数及びチャンネルを制御することである。ＢＳＣのタスクにはハンドオーバーも含まれ、ハンドオーバーは、ＢＴＳ内で実行されるか、又は同じＢＳＣにより制御される２つのＢＴＳ間で行われる。ＢＳＣは、移動サービス交換センターＭＳＣに接続される。幾つかのＭＳＣは、公衆交換電話ネットワークＰＳＴＮのような他のテレコミュニケーションネットワークに接続され、このようなネットワークへの及びそこからの通話に対するゲートウェイ機能も含む。このようなＭＳＣは、ゲートウェイＧＳＭ（ＧＭＳＣ）として知られている。
明瞭化のため、図１は、１つのＭＳＣと１つのベースステーションサブシステムのみを示し、ベースステーションコントローラＢＳＣには９個のベースステーションＢＴＳ１−ＢＴＳ９が接続され、ベースステーションの無線領域が各無線セルＣ１−Ｃ９を構成する。
１．０  従来のセルラーネットワーク
セルラーネットワークは、図１のセルＣ１−Ｃ９のように円又は六角形の組み合わせとして描くことができる。六角形のセルは、実際の場合とはかなり異なるが、ネットワークを近似する良好な方法である。セルは、全、二等分、三等分等の異なる構成をとることができる。
セルラーネットワークの基本的な原理は、周波数再使用であり、換言すれば、同じ周波数が所与の間隔で再使用される。再使用は、通常、異なる周波数を使用するセルのクラスターより成る周波数再使用パターンによって表される。クラスターのサイズ、即ちクラスターにおけるセルの個数は、再使用ファクタに対する基準としてしばしば使用される。例えば、図２において、再使用パターン即ちクラスター２０は、相互に異なる周波数即ち周波数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ及びＩのセットを使用する９個のセルを含む。セルラーネットワーク全体にわたって同じサイズのクラスターに同じ周波数が再使用される。クラスターのサイズ、セルのサイズ、及び同じ周波数を使用する２つのセル間の間隔は、所望の受信信号レベルと受信した干渉信号との比である所望のＣ／Ｉ（搬送波対干渉）比によって決定される。最も重大な干渉は、通常は、同じ周波数を使用する別のセルからの同一チャンネル干渉である。これは、公知技術の説明で述べたプランニングの問題を生じ、周波数再使用の改善、例えば、セルサイズの減少がトラフィック搬送容量を増加するが、同一チャンネル干渉も増加させる。１つの公知解決策は、１つのセル層、例えば、マクロセルネットワークにより与えられる「有効到達範囲層」と、１つのセル層、例えば、マイクロセルネットワークにより与えられる「容量層」とを有する多層ネットワークである。しかしながら、他のセル層の形成は、著しい資本と、ネットワークの変更を必要とする。更に、層間のハンドオーバー制御は、電界強度又は予定電力に基づき、従って、セルラーネットワークにおいて達成される接続の質及び容量の増加は、公知技術に関連して述べたように問題がある。
１．１  従来のハンドオーバー
良く知られたように、移動ステーションＭＳは、移動通信システムのエリア内をあるセルから別のセルへと自由にローミングすることができる。ハンドオーバーは、移動ステーションが進行中通話をもたないときには別のセルとの再登録に過ぎない。移動ステーションＭＳがハンドオーバー中に進行中通話をもつときには、通話を最も妨げない方法で１つのベースステーションから別のベースステーションへ通話を接続しなければならない。通話中に１つのトラフィックチャンネルから同じセル又は別のセルの別のトラフィックチャンネルへ通話を転送することをハンドオーバーと称する。
ハンドオーバーの判断は、各セルごとに設定された異なるハンドオーバーパラメータと、移動ステーションＭＳ及びベースステーションＢＴＳにより報告される測定結果とに基づいて、ベースステーションコントローラＢＳＣにより行われる。ハンドオーバーは、通常、無線経路に対する基準に基づいて誘起されるが、負荷の配分を含む他の理由によって誘起されてもよい。ハンドオーバーの判断の基礎となる手順及び計算は、ハンドオーバーアルゴリズムと称する。
例えば、ＧＳＭシステムの技術的な推奨勧告によれば、移動ステーションＭＳは、サービスセルのダウンリンク信号レベル及び質と、サービスセルの周囲のセルのダウンリンク信号レベルを監視（測定）する。ＭＳは、せいぜい３２個のセルを測定し、そして６個の最良のＢＴＳの測定結果をＢＳＣに報告することができる。ＢＴＳは、ベースステーションＢＴＳによりサービスされる各移動ステーションＭＳから受信したアップリンク信号のレベル及び質を監視（測定）する。全ての測定結果がＢＳＣに送られる。或いは又、全てのハンドオーバーの判断をＭＳＣにおいて行うことができ、この場合は、測定結果がＭＳＣにも送られる。又、ＭＳＣは、少なくとも、１つのＢＳＣのエリアから別のＢＳＣのエリアへ行われるハンドオーバーも制御する。
ＭＳが無線ネットワークをローミングするときに、サービスセルから隣接セルへのハンドオーバーは、通常、（１）ＭＳ及び／又はＢＴＳの測定結果が現在のサービスセルのダウンリンク信号に対して低い信号レベル及び／又は信号の質を示しそして隣接セルから良好な信号レベルを得るべきとき、又は（２）隣接セルの１つがより低い送信電力レベルで通信できるとき、即ちＭＳがセルの境界領域に配置されたときに行われる。無線ネットワークにおいて、不必要に高い電力レベル、ひいては、ネットワークの他の部分への干渉が、できるだけ回避される。ＢＳＣは、システムに使用されたハンドオーバーアルゴリズム及び報告された測定結果に基づき、考えられるハンドオーバーに対して充分な特性を無線経路が有するところの隣接セルを選択する。これらの選択された隣接セルは、この点においてハンドオーバー候補セルと称され、ハンドオーバーのための最終的なターゲットセルがこれらの中から選択される。最も簡単な形態では、ターゲットセルの選択は、最良の無線経路特性、即ち最良の信号レベルを有する候補セルを選択することにより行われる。しかしながら、候補セルは、他の理由で特定の優先順位レベルに基づいてランク付けすることができる。
２．０  本発明によるアンダーレイ／オーバーレイネットワーク
本発明においては、セルラーネットワークの動作周波数スペクトルが通常の周波数及び超再使用周波数に分割される。これら２組の周波数により、２つ以上の別々の「ネットワーク層」がセルラー無線ネットワークに少なくとも局部的に設けられ、相互に異なる再使用ファクタが適用される通常周波数及び超再使用周波数が各セルに一般的に使用される。以下に詳細に述べる子セルは例外とされる。図３は、図２の従来のセルラーネットワークのセルに超再使用周波数を加えることにより形成された本発明によるセルラーネットワークを示す。図４は、セルの通常周波数及び超再使用周波数が２つの別々の「ネットワーク層」を周波数ドメインにいかに形成するかを示す。
１つの層４１、即ち「オーバーレイ層」は、セル１０の通常周波数、即ちＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ及びＩと、従来の周波数再使用パターン及びセル半径とを使用して、継ぎ目のない全有効到達範囲を形成する。通常周波数の再使用の周波数プランニングは、安全なハンドオーバー余裕を使用しそして低い同一チャンネル及び隣接チャンネル干渉確率を必要とする従来の基準により行われる。通常周波数は、主として、セルの境界領域と、同一チャンネル干渉比が悪い他の位置とにおいて移動ステーションにサービスするように意図される。又、オーバーレイネットワークは、ハンドオーバー制御及び移動ステーションによる隣接セルの測定に必要な重畳するセル領域において干渉のないサービスを与える。従って、オーバーレイネットワークは、一般に、従来のセルラー無線ネットワークである。又、これは、２つの物理的なセル層、例えば、マクロセル、マイクロセル又はピコセル層を含むネットワークにおけるセル層でもある。このような場合には、本発明による周波数スペクトルの分割は、物理的なマクロセル、マイクロセル又はピコセル内で行われる。図３及び４の例では、オーバーレイネットワークは、クラスターサイズが８の図２の一次元セルラーネットワークである。
別の層（又は多数の他の層）４２、即ち「アンダーレイ層」は、セルの超再使用周波数Ｓ１、Ｓ２及びＳ３で構成される。従って、本発明は、一般に、１つの物理的なセル層のみを使用し、そしてオーバーレイ及びアンダーレイ層は、同じ物理的セルにおける異なる周波数又は周波数の組によって異なる物理的なセルで構成されるのではないことに注意されたい。アンダーレイネットワークは、非常に緊密な周波数再使用パターンを使用し、図３に小さな六角形１１で示された小さな有効到達範囲が通常のセル１０内の超再使用周波数に対して形成される。拡張された容量が与えられることは、アンダーレイネットワークの方がオーバーレイネットワークよりも同じ周波数をより頻繁に再使用することができ、従って、同じ帯域巾内により多くのトランシーバを割り当てられるということに基づく。図３及び４の例では、アンダーレイ層のクラスターサイズが３であり、従って、周波数当たりのトランシーバの数は、オーバーレイ層（クラスターサイズ８）に比してほぼ３倍になる。超再使用周波数は、ビルディングの中や、無線状態が干渉の影響を受け難い他の位置において、ＢＴＳに接近した移動ステーションにサービスするように意図される。図３及び４に示したように、超再使用周波数は、連続的な有効到達範囲を与えず、個別の島部からの有効到達範囲を与える。しかしながら、周波数再使用ファクタによっては、超再使用周波数の有効到達範囲が重畳することも考えられる。
セルラーネットワークは、同様の又は異なる再使用が独立して適用される数組の超再使用周波数を用いることができる。従って、各組の超再使用周波数は、個別のアンダーレイ「ネットワーク層」を形成する。
セルの周波数を通常周波数及び超再使用周波数に分割することは、ベースステーションＢＴＳにおいてトランシーバ特有に制御される。ＢＴＳにおける全ての無線トランシーバ（ＴＲＸ）は、通常ＴＲＸ又は超再使用ＴＲＸのいずれかとして定められる（子セルは除く）。通常ＴＲＸの無線周波数は、通常の周波数即ちＡ−１である。超再使用ＴＲＸの無線周波数は、超再使用周波数、即ちＳ１、Ｓ２及びＳ３の１つである。更に、各ＢＴＳは、例えば、隣接セルの測定においてＭＳにより測定される「放送制御チャンネル周波数」（ＢＣＣＨ周波数）も有していなければならない。本発明の主たる実施形態では、ＢＣＣＨ周波数は、常に通常周波数の１つである。この場合も、子セルは例外であり、ＢＣＣＨ周波数は超再使用周波数である。
セル１０のベースステーションＢＴＳには、一般に、両方の形式のＴＲＸが設けられる。図５は、２つのＴＲＸ５１及び５２を備えた本発明のＢＴＳを示す。しかし、いかなる所望の数のＴＲＸがあってもよいことに注意されたい。ＴＲＸ５１は、通常のＴＲＸであって、その無線周波数Ａは通常周波数の１つであり、そしてセルのＢＣＣＨ周波数も与える。ＴＲＸ５２は、超再使用ＴＲＸであってその無線周波数Ｓ１は超再使用周波数の１つである。ＴＲＸ５１及び５２は、合成・分割ユニット５４を経て共通の送信及び受信アンテナＡＮＴTX及びＡＮＴRXに接続される。通常周波数及び超再使用周波数は、例えば、超再使用周波数としてできるだけ効果的な有効到達範囲を得るために個別のアンテナを備えることもできる。ＴＲＸ５１及び５２は、更に、送信システム装置５５にも接続され、これは、ＢＳＣへの送信リンク、例えば、２Ｍビット／ｓのＰＣＭリンクに接続される。ＴＲＸ５１及び５２の動作は、送信システム装置５５を経てＢＳＣに信号接続されたコントローラユニット５３によって制御される。本発明によるＢＴＳは、完全な営業用ベースステーションであり、例えば、ノキア・テレコミュニケーションズＯｙによるＧＳＭベースステーションＤＥ２１である。本発明にとって重要なことは、ＴＲＸにより使用される周波数の分割である。
上記したセル及びベースステーションの原理に対する例外は、「子セル」である。子セルは、適当な位置即ちトラフィックホットスポットを有しそして超再使用周波数のみを使用するように構成された個々の物理的なマイクロセルである。換言すれば、周波数スペクトルの分割の観点から、子セルは、アンダーレイ層の１つに配置され、そして適当なハンドオーバー接続を確立することによりその付近の通常セルよりも多くのトラフィックを取り扱うことができる。子セルは独立したセルであるから、超再使用周波数をＢＣＣＨ周波数として使用する。しかしながら、子セルに対し、本発明の主たる実施形態では、子セルへの直接的な通話設定を防止する除外パラメータがＢＣＣＨ周波数において送信される。従って、子セルは、親セルと称する隣接する通常セルからのハンドオーバーによって到達することしかできない。図４は、超再使用周波数Ｓ４を有する子セル４４を示している。
セルラーネットワーク、特に本発明の主たる実施形態ではＢＳＣは、通話設定段階においては無線リソース割り当てによりそしてその後の通話中にはハンドオーバー手順により、通常周波数及び超再使用周波数へのトラフィック分割を制御する。図６はＢＳＣの回路ブロック図である。グループスイッチＧＳＷ６１は、ＢＳＣの接続動作を与える。ベースステーションＢＴＳとＭＳＣとの間の通話のルート指定に加えて、グループスイッチＧＳＷは、ＢＳＣ内のハンドオーバーにおいて通話を接続するのに使用される。コントローラユニット６２は、ベースステーションサブシステムＢＳＳ内の全ての制御動作、例えば、ハンドオーバーアルゴリズムの実行を取り扱う。ネットワーク構成データベース６３は、ベースステーションサブシステムＢＳＳの全てのハンドオーバー及び構成パラメータを含む。本発明のアンダーレイ／オーバーレイ機能により要求される全てのパラメータは、データベース６３に記憶される。データベース６３に含まれたベースステーション特有及びＴＲＸ特有のパラメータ設定の１つが図７に示され、ここで、ＴＲＸ特有のパラメータは、例えば、通常ＴＲＸに関するか超再使用ＴＲＸに関するかを定義する。他のパラメータは、以下で詳細に述べる。本発明は、コントローラユニット６２の機能及びデータベース６３におけるパラメータ設定に対し以下に詳細に述べる変更を必要とするだけである。その他の点では、本発明のＢＳＣは、営業用ＢＳＣで実施することができる。
３．０  インテリジェントなアンダーレイ／オーバーレイハンドオーバー
３．１  一般的原理
本発明のアンダーレイ／オーバーレイネットワークによって実際に与えられる容量増加は、超再使用周波数を使用するように移動ステーションＭＳをいかに効率的に向けられるか及びそれと同時に通話の質低下をいかに良好に回避できるかに基づいている。
本発明において、ＢＳＣは、通話設定段階では無線リソースの割り当てによりそしてその後の通話中にはハンドオーバーにより通常周波数及び超再使用周波数へのトラフィックの分割を制御する。ＢＳＣは、設定されるべき通話に又は通常のＴＲＸのみにおいて他の通常のセルからハンドオーバーされる通話にトラフィックチャンネルを割り当て、従って、通常のセルは、図５に示すように、少なくとも１つの通常ＴＲＸ、一般的にはＢＣＣＨ  ＴＲＸを有していなければならない。その後、ＢＳＣは、各進行中通話に対し通常セルの各超再使用周波数においてダウンリンクＣ／Ｉ比を別々に監視する。監視は、ＢＳＣが超再使用ＴＲＸのダウンリンクＣ／Ｉ比を種々のパラメータと、ＭＳによりＢＴＳを経て報告された測定結果とによって計算するように行われる。Ｃ／Ｉ評価の原理は、簡単である。サービスセルのダウンリンク信号レベル（Ｃ＝搬送波）と、サービスセルと同じ超再使用周波数を使用する隣接セルのダウンリンク信号レベル（Ｉ＝干渉）とを比較することにより、ＢＳＣは、各々のアクティブな移動ステーションＭＳの位置において超再使用周波数のＣ／Ｉ比を計算することができる。ダウンリンク送信電力はセルの通常周波数及び超再使用周波数で同じであるから、このようにＣ／Ｉ比を計算することができる。
例：超再使用周波数９０がセルＡ及びＢに割り当てられ、そしてこれらのセルは、干渉を生じるほど互いに接近している。サービスセルＡのダウンリンク信号レベルは−７０ｄＢｍであり、隣接セルＢの信号レベルは−８６ｄＢｍであり、セルＡの超再使用ＴＲＸ（周波数９０）のダウンリンクＣ／Ｉ比は１６ｄＢである。
ＢＳＣは、超再使用ＴＲＸのダウンリンクＣ／Ｉ比が充分に良好であるときには、常に、通常ＴＲＸから超再使用ＴＲＸへ通話をハンドオーバーする（図４のハンドオーバーＨＯ2）。超再使用ＴＲＸのダウンリンクＣ／Ｉ比が悪化した場合には、ＢＳＣは、同じ通話において超再使用ＴＲＸから通常ＴＲＸへ通話を再びハンドオーバーする（図４のハンドオーバーＨＯ3）。図４の子セル４４のような子セルがＢＳＣのもとにあって、通常／サービスセルに隣接している場合には、ＢＳＣは、各通話中に子セルの各超再使用周波数のダウンリンクＣ／Ｉ比を連続的に監視する。通話は、子セルのダウンリンクＣ／Ｉ比が充分に良好になったときには通常セルから子セルへハンドオーバーされる（図４のハンドオーバーＨＯ5）。子セルのダウンリンクＣ／Ｉ比が悪化した場合には、通話は、子セルから、子セルに隣接する１つの通常／親セルにハンドオーバーされる（図４のＨＯ6）。
上記の無線リソース割り当て及びハンドオーバーは、セルラーネットワークにおいてインテリジェントなアンダーレイ／オーバーレイ特徴を形成し、この特徴は、図７に示された種々のパラメータによって制御される。これらの所要のパラメータは、ＢＳＣのネットワーク構成データベース６３（図６）に記憶される。ネットワークオペレータは、例えば、ネットワークのオペレーション及びメンテナンスセンターＯＭＣによりパラメータを管理することができる。本発明によるアンダーレイ／オーバーレイ特徴は、ハンドオーバーアルゴリズムの各段階ごとに特殊な要求、即ち測定結果の処理、スレッシュホールドの比較及び判断アルゴリズムを有する。しかし、本発明によるインテリジェントなアンダーレイ／オーバーレイ特徴は、上記の標準的なハンドオーバーアルゴリズムに依然適合する。これは、ＢＳＣが、通常周波数と超再使用周波数との間のトラフィック制御から生じるハンドオーバーに対し、電力予定値、低信号レベル又は信号の質の低下といった従来の無線経路基準から生じるハンドオーバーの場合とは異なるハンドオーバー判断アルゴリズムを使用するためである。
以下、本発明によるアンダーレイ／オーバーレイハンドオーバーの主たる段階を詳細に説明するが、これらの段階は、１）無線リンク測定値の処理、２）Ｃ／Ｉ決定手順、３）ハンドオーバースレッシュホールド比較、及び４）ハンドオーバー候補の選択である。
３．２  無線リンク測定値の処理
上記したように、ＢＳＣにより行われるアンダーレイ／オーバーレイハンドオーバーの判断は、ＭＳにより報告される測定結果及び種々のパラメータに基づいて行われる。ＢＳＣのデータベース６３は、各通話当たり３２の隣接セルの測定テーブルを維持し、そして測定結果が到着するときにそれを記憶することができる。更に、図７に示すように、各超再使用ＴＲＸに対し特定数の干渉セルが定められている。干渉セルは、ＭＳが隣接セルのリストに定められたセルのみを測定するので、サービスセルに隣接しなければならない。本発明の主たる実施形態においては、ＢＳＣが、多数の超再使用ＴＲＸと、１つの通話に対しそれらに同時に干渉するセルとを監視できるようにするために、各超再使用ＴＲＸに対しせいぜい５つの干渉セルを定めることができねばならない。これは、ＢＳＣにおいて全ての超再使用ＴＲＸを同時に監視することができる。
測定されているセルの情報は、隣接セルリストのＭＳに送られる。ＭＳは、リストに定められたセルを測定し、６つの最も強い隣接セルの測定結果をＢＳＣに報告する。干渉セルは、サービスセルに隣接しなければならず、さもなくば、ＭＳは、干渉セルの信号レベルを測定して報告することができない。いずれの場合にも、干渉セルの測定結果は、６個の最も強い隣接セルの測定結果よりしばしば弱いものであり、従って、干渉セルの測定されたダウンリンクレベルＲＸＬＥＶは、間欠的に得られるだけである。
干渉セルのＲＸＬＥＶが測定結果から欠落したときは、干渉セルのＲＸＬＥＶが直接測定された干渉レベルとみなされるか、又は干渉セルのＲＸＬＥＶが３．３項で述べる干渉レベル推定値を計算するのに使用される基準値であるかに基づいて、行うべき段階が変化する。
１）直接測定される干渉レベル。ＭＳが６個の隣接セルの測定結果を報告し、即ち測定サンプルの６つの位置が占有されるときは、６個の報告されたセルの最も弱いＲＸＬＥＶが、測定サンプルから欠落した干渉セルに対する測定値として入力される。ＭＳが６未満の隣接セルの測定結果を報告するときは、測定サンプルから欠落した干渉セルに対する測定値としてゼロが入力される。
２）測定値が干渉レベル推定の計算に使用される。測定値が干渉レベル推定の計算に使用されそして測定サンプルから欠落したセルに対しては、測定値としてゼロが入力される。
結果に最大の信頼性をもたせるために、ＢＳＣは、多数の測定結果の平均値を計算し、これは、次いで、Ｃ／Ｉ評価に使用される。
３．３  Ｃ／Ｉ評価
Ｃ／Ｉ評価は、ＢＳＣが測定結果を受け取りそしてそれらの平均値が計算されるたびに行われる。
通話が通常ＴＲＸにおいて行われる場合に、Ｃ／Ｉ評価は、サービスセルと、そのサービスセルに隣接した子セルとの各超再使用ＴＲＸに関するものとなる。このような場合に、評価は、ハンドオーバーに対して充分良好なＣ／Ｉ比を有する超再使用ＴＲＸを見出そうとする。
通話が超再使用ＴＲＸにハンドオーバーされた場合は、Ｃ／Ｉ評価が超再使用ＴＲＸ自体に関するだけとなる。このような場合に、評価の目的は、超再使用周波数のＣ／Ｉ比が充分良好であるか又は通話を通常周波数にハンドオーバーすべきであるかを監視することである。
ＢＳＣは、処理された測定結果（平均値）と、上記ＴＲＸのパラメータセットとにより、上記のように超再使用ＴＲＸのダウンリンクＣ／Ｉ比を評価する。処理された測定結果は、サービスセルのダウンリンクＲＸＬＥＶ、干渉セルのダウンリンクＲＸＬＥＶ、及び子セルのダウンリンクＲＸＬＥＶである。パラメータは、Ｌｅｖｅｌ  Ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ、ＣＩＥｓｔＷｅｉｇｈｔ及びＣＩＥｓｔＴｙｐｅであり、これらは、データベースＢＳＣ（図７）においてＴＲＸに対してセットされる。Ｌｅｖｅｌ  Ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔは、干渉セルの調整レベル（−６３ｄＢ・・・６３ｄＢ）であり、これは、干渉セルの信号レベルから干渉レベル推定値を計算するのに使用される。ＣＩＥｓｔＷｅｉｇｈｔは、干渉セルの重み付け係数（１・・・１０）である。ＣＩＥｓｔＴｙｐｅは、干渉セルの信号レベルが直接測定された干渉レベルとみなされるか又は干渉セルの信号レベルが干渉レベル推定値の計算に使用される干渉値であるかを指示する。超再使用ＴＲＸのダウンリンクＲＸＬＥＶとダウンリンク干渉レベルを比較することにより、ＢＳＣは、超再使用ＴＲＸのＣ／Ｉ比を計算することができる。
３．３．１  超再使用ＴＲＸのＲＸＬＥＶの計算
上記比較のために、超再使用ＴＲＸのＲＸＬＥＶを先ず決定しなければならない。
超再使用ＴＲＸが通常セルに割り当てられる場合（ケース１）又は子セルに割り当てられる場合（ケース２及び３）について以下に検討する。
１）通常セルの超再使用ＴＲＸの平均ダウンリンク受信レベルＡＶ＿ＲＸＬＥＶ＿ＴＲＸ（ｋ）は、次のように計算される。
（ＡＶ＿ＲＸＬＥＶ＿ＴＲＸ（ｋ）＝ＡＶ＿ＲＸＬＥＶ＿ＤＬ＿ＨＯ＋
（ＢＳ＿ＴＸＰＷＲ＿ＭＡＸ−ＢＳ＿ＴＸＰＷＲ）                  （１）
但し、ＡＶ＿ＲＸＬＥＶ＿ＤＬ＿ＨＯは、サービスセルの平均ダウンリンクＲＸＬＥＶである。ＢＳ＿ＴＸＰＷＲ＿ＭＡＸ−ＢＳ＿ＴＸＰＷＲは、サービスセルに許された最大ダウンリンクＲＦ電力と、ＢＴＳ電力制御による実際のダウンリンク電力との差である。
２）子セルがハンドオーバーの候補であるときには、超再使用ＴＲＸの平均ダウンリンク受信レベルＡＶ＿ＲＸＬＥＶ＿ＴＲＸ（ｋ）が子セルの平均ダウンリンク受信レベルに等しくなる。
３）子セルがサービスセルであるときには、超再使用ＴＲＸの平均ダウンリンク受信レベルＡＶ＿ＲＸＬＥＶ＿ＴＲＸ（ｋ）が次のように計算される。
ＡＶ＿ＲＸＬＥＶ＿ＴＲＸ（ｋ）＝ＡＶ＿ＲＸＬＥＶ＿ＤＬ＿ＨＯ＋
（ＢＳ＿ＴＸＰＷＲ＿ＭＡＸ−ＢＳ＿ＴＸＰＷＲ）                  （２）
３．３．２  直接測定される干渉レベル
最も一般的な状態は、干渉セルがサービスセルに隣接する通常セルであり、そして干渉セルがサービスセルと同じ１組の超再使用周波数を有することである。又、干渉セルの位置は、干渉を生じるほど接近している。この状態においては、干渉セルの平均ダウンリンク受信レベルＡＶ＿ＲＸＬＥＶ＿ＩＮＦｘ（ｋ）が、干渉セルにより生じる超再使用ＴＲＸの干渉レベルに直接対応する。
３．３．４  推定される干渉レベル
通話が子セルの超再使用ＴＲＸ（ＢＣＣＨ周波数）にあるか又は子セルがハンドオーバー候補であって潜在的な干渉源が同じ超再使用周波数（これもＢＣＣＨ周波数）をもつ別の子セルである場合には、同じＢＣＣＨ周波数のために、対応する干渉レベルをＭＳによって直接測定しそして報告することができない。この場合、ＢＳＣは、他の子セルにより生じた干渉のレベルを、ＭＳが測定及び報告できる信号レベルによって推定することしかできない。
通常の隣接セルのＲＦ信号プロファイルがサービスセルの有効到達エリア内の干渉プロファイルに類似している場合には、真の干渉源ではなく通常の隣接セルを干渉セル（基準セル）として定めることができる。ＲＦ信号プロファイルは、ＲＦ信号レベルと干渉レベル（例えば６ｄＢ）との比がサービスセルのサービスエリア内でほぼ不変に保たれるときは、干渉プロファイルと同じとみなされる。この比は、図７に示されたように、各干渉又は基準セルに対し、上記パラメータＬｅｖｅｌ  Ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔセットによって表される。隣接セルの形式はパラメータＣＩＥｓｔＴｙｐｅにより指示される。
３．３．３．１  多数のセルに基づく干渉レベル推定
推定の信頼性を高めるために、多数の基準セルが推定ダウンリンク干渉レベルＡＶ＿ＲＸＬＥＶ＿ＥＳＴＭ（ｋ）の計算に使用される。このＡＶ＿ＲＸＬＥＶ＿ＥＳＴＭ（ｋ）、及び超再使用ＴＲＸのダウンリンクＣ／Ｉ比は、同様の評価方法を用いることにより計算される。平均値をとる方法及び最大値をとる方法のような種々の数学的方法を使用して、超再使用ＴＲＸのダウンリンクＣ／Ｉ比又は推定ダウンリンク干渉レベルを計算することができる。セルラーネットワークは、例えば、特殊なパラメータによってセル特有に選択された多数の計算方法を使用することができる。平均値をとる方法は、例えば、次のように説明される。
平均値をとる方法
推定ダウンリンク干渉レベルＡＶ＿ＲＸＬＥＶ＿ＥＳＴＭ（ｋ）は、平均値をとる方法により次のように計算される（基準セルのＲＸＬＥＶのみを考慮するとき）。
ＡＶ＿ＲＸＬＥＶ＿ＥＳＴＭ（ｋ）＝
〔Ｗ１（ｋ）＊（ＡＶ＿ＲＸＬＥＶ＿ＩＮＴＦ１（ｋ）＋
ＬＥＶ＿ＡＤＪ＿ＩＮＴＦ１（ｋ））＋
〔Ｗ２（ｋ）＊（ＡＶ＿ＲＸＬＥＶ＿ＩＮＴＦ２（ｋ）＋
ＬＥＶ＿ＡＤＪ＿ＩＮＴＦ２（ｋ））〕／
〔Ｗｌ（ｋ）＋Ｗ２（ｋ）＋Ｗ３（ｋ）＋Ｗ４（ｋ）＋Ｗ５（ｋ）〕  （３）
超再使用トランシーバＴＲＸ（ｋ）のダウンリンクＣ／Ｉ比ＣＩ＿ＲＡＴＩＯ（ｋ）は、平均値をとる方法により次のように計算される（干渉セルのＲＸＬＥＶのみが考慮されるとき；基準セルのＲＸＬＥＶではなく、式３により推定されたダウンリンク干渉レベルＡＶ＿ＲＸＬＥＶ＿ＥＳＴＭ（ｋ）が使用される）。
ＣＩ＿ＲＡＴＩＯ（ｋ）＝
〔Ｗ３（ｋ）＊（ＡＶ＿ＲＸＬＥＶ＿ＴＲＸ（ｋ）−ＡＶ＿ＲＸＬＥＶ＿
ＩＮＴＦ３（ｋ）−ＬＥＶ＿ＡＤＪ＿ＩＮＴＦ３（ｋ））＋
〔Ｗ４（ｋ）＊（ＡＶ＿ＲＸＬＥＶ＿ＴＲＸ（ｋ）−ＡＶ＿ＲＸＬＥＶ＿
ＩＮＴＦ４（ｋ）−ＬＥＶ＿ＡＤＪ＿ＩＮＴＦ４（ｋ））〕＋
１＊（ＡＶ＿ＲＸＬＥＶ＿ＴＲＸ（ｋ）−
ＡＶ＿ＲＸＬＥＶ＿ＥＳＴＭ（ｋ））〕／
（Ｗ３（ｋ）＋Ｗ４（ｋ）＋１）                            （４）
ＬＥＶ＿ＡＤＪ＿ＩＮＦＴｘ（ｋ）は、干渉／基準セルの調整パラメータ（ＬｅｖｅｌＡｄｊｕｓｔｍｅｎｔ）であり、そしてＶｘ（ｋ）は、干渉／基準セルの重み付け係数（各干渉セルに対して設定されるパラメータＣＩＥｓｔＷｅｉｇｈｔ）である。
３．４  ハンドオーバースレッシュホールド比較
本発明によるアンダーレイ／オーバーレイ特徴は、通常のハンドオーバースレッシュホールドに加えて、２つの特殊なハンドオーバースレッシュホールドを導入する。
−  ＳｕｐｅｒＲｅｕｓｅＧｏｏｄＣｉＴｈｒｅｓｈｏｌｄは、超再使用ＴＲＸへのハンドオーバーを開始するために超再使用ＴＲＸのダウンリンクＣ／Ｉ比の比較に使用されるスレッシュホールドである。
−  ＳｕｐｅｒＲｅｕｓｅＢａｄＣｉＴｈｒｅｓｈｏｌｄは、超再使用ＴＲＸからのハンドオーバーを開始するために超再使用ＴＲＸのダウンリンクＣ／Ｉ比の比較に使用されるスレッシュホールドである。両ハンドオーバースレッシュホールドは、３つの部分、即ち実際のスレッシュホールド（ＣｉＲａｔｉｏ）と、判断が行える前に考慮すべき全比較数（Ｎｘ）と、測定が行える前にダウンリンクＣ／Ｉ比がスレッシュホールドより小さい／大きいか又はそれに等しくなければならないところの全比較からの比較の数（Ｐｘ）とで構成される。ＰＳＣがＭＳ１から測定結果を受け取るたびに（例えば、各ＳＡＣＣＨマルチフレームの後に）、ＢＳＣは、特定の超再使用ＴＲＸのダウンリンクＣ／Ｉ比を特定のハンドオーバースレッシュホールドと比較する。通話が通常ＴＲＸにおけるものであるときは、スレッシュホールド比較は、サービスセルの各超再使用ＴＲＸと、そのサービスセルに隣接する子セルとに関するものであり、そしてハンドオーバースレッシュホールドは、ＳｕｐｅｒＲｅｕｓｅＧｏｏｄＣｉＴｈｒｅｓｈｏｌｄとなる。通話が超再使用ＴＲＸへハンドオーバーされた場合には、スレッシュホールド比較は、超再使用ＴＲＸ自体に関するものだけとなり、そしてハンドオーバースレッシュホールドは、ＳｕｐｅｒＲｅｕｓｅＢａｄＣｉＴｈｒｅｓｈｏｌｄとなる。
スレッシュホールド比較及び行うべき段階は次の通りである。
１）ダウンリンクＣ／Ｉ比ＣＩ＿ＲＡＴＩＯ（ｋ）と、ＳｕｐｅｒＲｅｕｓｅＧｏｏｄＣｉＴｈｒｅｓｈｏｌｄとの比較。少なくとも、全Ｎｘ比較からのＢｘ比較において、超再使用ＴＲＸのダウンリンクＣ／Ｉ比ＣＩ＿ＲＡＴＩＯ（ｋ）がスレッシュホールドＣｉＲａｔｉｏ以上である場合には、通常ＴＲＸから超再使用ＴＲＸ（ｋ）へのハンドオーバーを良好なＣ／Ｉ比を考慮して行うことができる。
２）ダウンリンクＣ／Ｉ比ＣＩ＿ＲＡＴＩＯ（ｋ）と、ＳｕｐｅｒＲｅｕｓｅＢａｄＣｉＴｈｒｅｓｈｏｌｄとの比較。少なくとも、全Ｎｘ比較からのＢｘ比較において、超再使用ＴＲＸのダウンリンクＣ／Ｉ比ＣＩ＿ＲＡＴＩＯ（ｋ）がスレッシュホールドＣｉＲａｔｉｏ以下である場合には、不良のＣ／Ｉ比を考慮して超再使用ＴＲＸ（ｋ）から通常ＴＲＸへのハンドオーバーが必要とされる。
３．５  ハンドオーバー判断アルゴリズム
３．５．１  通常ＴＲＸから超再使用ＴＲＸへのセル内ハンドオーバー
ＢＳＣは、良好なＣ／Ｉ比に基づくハンドオーバーを通常ＴＲＸから特定の超再使用ＴＲＸへ行えることがハンドオーバースレッシュホールド比較により指示されたときに、ハンドオーバーを行う可能性を確認する。サービスセルに多数の超再使用ＴＲＸがあって、Ｃ／Ｉ比に対するハンドオーバー要求を同時に満足する場合には、ハンドオーバーアルゴリズムが超再使用ＴＲＸをＣ／Ｉ比に基づいてランク付けする。サービスセル及び子セルに適当な超再使用ＴＲＸが同時に存在する場合は、ＢＳＣがサービスセルよりも子セルを好む。換言すれば、ＢＳＣは、セル内ハンドオーバーではなくて、子セルへのセル内ハンドオーバーを実行する。
３．５．２  超再使用ＴＲＸから通常ＴＲＸへのセル内ハンドオーバー
ＢＳＣは、ハンドオーバーのための次の基準、即ちダウンリンク干渉、ダウンリンクの質、及び不良Ｃ／Ｉ比の幾つかが存在することをハンドオーバースレッシュホールド比較が指示するときに、ハンドオーバーを行う必要性を確認する。ハンドオーバーの試みの原因がダウンリンク干渉又はダウンリンクの質であり、そして通常ＴＲＸへのセル内ハンドオーバーが失敗したときには、ＢＳＣは、別の通常セルへのハンドオーバーを行って、通話を維持する。
３．５．３  超再使用ＴＲＸ間のセル内ハンドオーバー
ＢＳＣは、アップリンク干渉を原因とするセル内ハンドオーバーが必要とされることをハンドオーバースレッシュホールド比較が指示するときにハンドオーバーを行う必要性を確認する。別の超再使用ＴＲＸへのセル内ハンドオーバーの試みが失敗するか又はハンドオーバーが行えない場合には、ＢＳＣは、セル内ハンドオーバーを行うか又は通常ＴＲＸへのセル間ハンドオーバーを行って、通話を維持する。
３．５．４  通常セルから子セルへのセル間ハンドオーバー
ＢＳＣは、良好なＣ／Ｉ比を原因とするハンドオーバーを通常のＴＲＸから子セルの特定の超再使用ＴＲＸへ行えることをハンドオーバースレッシュホールド比較が指示するときにハンドオーバーを行う可能性を確認する。子セルへのハンドオーバーが可能となるようにするために、子セルは、無線リンク特性として次の要件も満足しなければならない。
１．ＡＶ＿ＲＸＬＥＶ＿ＮＣＥＬＬ（ｎ）＞ＲＸＬＥＶ＿
ＭＩＮ（ｎ）＋ＭＡＸ（０，Ｐａ）
但し、Ｐａ＝（ＭＳ＿ＴＸＰＷＲ＿ＭＡＸ（ｎ）−Ｐ）          （５）
２．ＰＢＧＴ（ｎ）＞ＨＯ＿ＭＡＲＧＩＮ＿ＰＢＧＴ（ｎ）
ＲＸＬＥＶ＿ＭＩＮ（ｎ）は、ハンドオーバーを行えるまでに子セル（ｎ）のＡＶ＿ＲＸＬＥＶ＿ＮＣＥＬＬ（ｎ）が越えねばならないレベルである。このパラメータは、通常のハンドオーバーアルゴリズムに対し各隣接セルごとに設定される。ＭＳ＿ＴＸＰＷＲ＿ＭＡＸ（ｎ）は、ＭＳが隣接セルのトラフィックチャンネル上で使用を許された以上の最大ＲＸ電力である。Ｈ＿ＭＡＲＧＩＮ＿ＢＧＴ（ｎ）は、ハンドオーバーを行えるまでに子セル（ｎ）の電力予定値ＰＢＧＴ（ｎ）が越えねばならない限界である。又、これらは、通常のハンドオーバーに対し各隣接セルごとに設定されるパラメータである。Ｂは、ＭＳの最大電力である。
多数の子セルに適当な超再使用周波数がある場合には、ＢＳＣは、子セルの優先順位レベル及び負荷に基づいて子セルをランク付けし、そしてターゲットセルとして最良の子セルを選択する。Ｃ／Ｉ比の要件を同時に満たす多数の超再使用ＴＲＸが子セルに存在する場合には、ハンドオーバーアルゴリズムは、Ｃ／Ｉ比に基づいてＴＲＸをランク付けする。
３．５．５  子セルから通常セルへのセル間ハンドオーバー
ＢＳＣは、ハンドオーバーのための次の基準、即ちダウンリンク干渉、ダウンリンクの質、及び不良Ｃ／Ｉ比の幾つかが存在することをハンドオーバースレッシュホールド比較が指示するときに、ハンドオーバーを行う必要性を確認する。多数の通常のセルが使用できる場合には、ＢＳＣは、ターゲットセルとして最良の信号強度状態を有する１つの通常セルを選択する。ＢＳＣのエリア内に通常セルが使用できない場合には、ＢＳＣは、従来の通常基準で生じるＢＳＣ間ハンドオーバーを開始し、通話を維持する。通話設定の後及び全てのハンドオーバーの後に、Ｃ／Ｉ評価が不確実とみなされそしてハンドオーバーが許されない所与の時間周期が存在するのが好ましい。この周期は、Ｃ／Ｉ評価がスタートするまでにＭＳが干渉／基準セルの識別子ＢＳＩＣをデコードできるようにする。更に、同じＭＳのハンドオーバーの繰り返しは、同じ接続に関連したハンドオーバー間の最小インターバルを設定することにより防止されるのが好ましい。更に、ハンドオーバーの試みが何らかの理由で失敗した場合には、同じ接続に対する新たな試みは、最小のインターバルの後にのみ許される。
添付図面及びそれに関連した以上の説明は、単に本発明を例示するものに過ぎない。本発明は、請求の範囲の精神及び範囲内でその細部を種々変更できることが明らかであろう。
【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】
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