(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サービス提供セル，少なくとも１つの近隣セルおよび少なくとも１つの制御セルを有するマルチセルラ通信システムにおいて移動局に関するハンドオーバーを決定する方法であって、前記少なくとも１つの近隣セルは、ハンドオーバー目標セルを含み、前記セルが少なくとも１つのマクロセルと複数のマイクロセルとによって構成され、当該方法は：
前記移動局において前記ハンドオーバー目標セルからの受信信号強度を測定する段階；
前記ハンドオーバー目標セルからの前記受信信号強度を、閾値と比較する段階；
前記ハンドオーバー目標セルからの前記受信信号強度が前記閾値を超過したときに、時間間隔Ｔで終了するタイマを始動する段階；
前記移動局において前記制御セルの受信信号強度を測定する段階；
時間間隔Ｔの間に、前記制御セルからの前記受信信号強度を、前記ハンドオーバー目標セルからの前記受信信号強度と比較する段階；および
前記制御セルからの前記受信信号強度が前記ハンドオーバー目標セルからの前記受信信号強度を超過する場合に、マクロセルへのハンドオーバーを実行する段階；
によって構成されることを特徴とする方法。
【請求項２】
サービス提供セル，少なくとも１つの近隣セルおよび少なくとも１つの制御セルを有するマルチセルラ通信システムにおいて移動局に関するハンドオーバーを決定する方法であって、前記セルが少なくとも１つのマクロセルと複数のマイクロセルとによって構成され、当該方法は：
前記少なくとも１つの近隣セルの無線リンクを監視する段階；
前記監視に基づいて、前記少なくとも１つの近隣セルからハンドオーバー目標セルを決定する段階：
前記移動局において前記ハンドオーバー目標セルからの受信信号強度を測定する段階；
前記ハンドオーバー目標セルからの前記受信信号強度を、閾値と比較する段階；
前記ハンドオーバー目標セルからの前記受信信号強度が前記閾値を超過したときに、時間間隔Ｔで終了するタイマを始動する段階；
前記移動局において前記制御セルからの受信信号強度を測定する段階；
時間間隔Ｔの間に、前記制御セルからの前記受信信号強度を前記ハンドオーバー目標セルからの前記受信信号強度と比較する段階；および
前記制御セルからの前記受信信号強度が前記ハンドオーバー目標セルからの前記受信信号強度を超過する場合に、マクロセルへのハンドオーバーを実行する段階；
によって構成されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、一般にマルチセルラ通信システムにおけるハンドオーバー（またはハンドオフ）決定の方法に関し、さらに詳しくは、制御セルから受信された信号に基づく、マルチセルラ通信システムにおけるハンドオーバーの決定に関する。
発明の背景
セルラ環境においては、いかなるときにも、アクティブな移動局がサービスを受ける基地局を有するセルと定義されるサービス提供セルが１つある。それにより移動局は、サービス提供セルの基地局を介して通信を送受信することができる。近隣セルである周辺セルがいくつか存在する。サービス提供セルは、移動ユニットがキャンプオンするセルとも呼ばれる。マルチセルラ環境においては、寸法の異なるセルがあり、いくつかの同寸法のセルが１つのより大きなセル（アンブレラ・セル）内に配置される。アンブレラ・セル内のより小さなセルは、マイクロセルと呼ばれる。アンブレラ・セルはマクロセルと呼ばれることもある。
マイクロセルは、ユーザの人口密度の高いところに作られ、セルラ・システム上でより多量のユーザを可能にし、スペクトル効率を改善する。マイクロセルにより、より短い距離での周波数の再利用が容易になる。このため、移動ユニットは、アンブレラ・セルだけでなくマイクロセル内にもある。
このように２階層をなす合成されたセルのアーキテクチャは、少なくとも１つのマクロセルによって構成されるオーバーレイ・マクロセル層と、複数のマイクロセルによって構成されるアンダーレイ・マイクロセル層とを備える。
セルラ無線システムは、サービスが提供される地域を、セルと呼ばれるいくつかのより小さな地域に分割し、各セルは前述のようにそれぞれの基地サイトからサービスの提供を受ける。各セルは、それ自身のアンテナまたはアンテナ群を有して、移動局との送受信を行う。セルラ無線機の重要な原則は、システム内の周波数をいくつかのセルで再利用するということである。ただし、これは、セルの地理的間隔がこれらの共通の周波数が互いに干渉しないですむような充分なものであることを前提とする。これにより、セルラ・システムの所有者が利用することのできる周波数スペクトルを効率的に用いることが可能になる。
移動局があるセルのサービス・エリアから、他のセルのサービス・エリアに移動すると、新しいセルと通信して、古いセルとの通信を停止するよう命令されることになる。このプロセスを「ハンドオーバー」と呼ぶ。
移動通信システムにおいて、ハンドオーバーのプロセスは、移動局，サービス提供基地局または周辺基地局により行われる測定に依存する。通常「パワー・バジェット・ハンドオーバー」と呼ばれる、ある重要なハンドオーバーの分類には、進行中の組み合わせ（移動局とサービス提供セルの基地局）の無線リンクに関する測定を行う段階が含まれる。これは、移動局が他の基地局によりサービスを受けるとすると、より良い品質を享受できるか否かを予測する測定により補足される。この補足測定は、他の基地局に関して移動局により行われることも、あるいは移動局に関して他の基地局により行われることもある。いずれにしても、移動局が他の基地局にハンドオーバーするとより良い無線リンクがあることが測定によって示される場合は、このような基地局に対するハンドオーバーが開始される。
マルチセルラ無線ネットワークのトラフィック容量要件が増大するにつれ、セルの寸法は小さくなり、一定のスペクトル内で単位エリア毎にチャネルを有するトラフィックの密度が大きくなる。しかし、ユーザは多様であり、より大きなセルによってより良いサービスを受ける者もある。また、トラフィック密度は均一ではなく、あるエリアが非常に小さいセルを要求していながら、他のエリアではそうでないこともある。これらの理由から、前述のような、寸法の異なる多様なセルが互いの上に重ね合わせられる層内に配置されるマルチセルラ・ネットワークが提案されてきた。
移動局の速度と軌跡およびセルの寸法により、そのセルを横切るためにかかる時間が決まる。このため、異なる層内のセルが異なる寸法を持つ場合は、移動局の速度が、移動局が最も良いサービスを受けるのはどのセルの層かを決定するための重要な要因となる。ここで重要なことは、絶対速度ではなく、セル／単位時間の単位で測定された速度である。
従って、このようなネットワークにおける最適な性能は、移動局が受けるハンドオーバーの数により決定される速度を基準にして移動局を分離することにより最良の状態で得られる。
ハンドオーバー・プロセスに遅延を導入して、サービスを受けているネットワーク層内のセルの寸法に関して非常に速く移動する移動局が、その層にとどまらないようにするメカニズムが提案されている。しかし、このメカニズムは、それが生み出す「最良のサーバー」セル境界に対する歪みにより重大な欠点が生じるというのが我々の見解である。極端な場合には、このために、移動局がすでに完全に通過してしまった近隣マイクロセルにハンドオーバーされるという状況が起こる。この歪みにより、より大きな干渉が起こり、ネットワークの計画が困難になる場合もありうる。
かくして、単純な遅延に基づく方法の主な欠点のいくつかを克服する速度に敏感なハンドオーバー方法が必要である。
発明の概要
本発明により、サービス提供セル，複数の近隣セルおよび少なくとも１つの制御セルを有するマルチセルラ通信システムにおいて移動局のためのハンドオーバーを決定する方法が提供される。このとき、セルは少なくとも１つのマクロセルと複数のマイクロセルとによって構成され、本方法は、移動局において制御セルから受信された信号を測定する段階と、制御セルから受信された信号をパラメータ値と比較する段階と、この比較に基づいてハンドオーバーを決定する段階とによって構成される。
【図面の簡単な説明】
第１図は、マルチセルラ環境の一例を示す。
第２図は、本発明の実施例による方法の流れ図である。
第３図は、本発明の別の実施例を示す。
好適な実施例の詳細説明
第１図を参照して、少なくとも１つのマクロセル２（またはアンブレラ・セル）と複数のマイクロセル３〜５とによって構成されるマルチセルラ（またはマイクロセルラ）環境が図示される。各セルには、通常はセルの地理的中心付近に位置する基地局（図示せず）が含まれる。基地局によってセルの寸法と容量が決まるのが普通である。通信システムには、寸法の異なるセルや、マクロセル２の基地局または１つのマイクロセル３の基地局のいずれかからサービスを受ける移動局１が含まれることもある。呼を受信および通信することが可能であるという意味で特定の基地局からサービスを受けることを、その特定の基地局にキャンプオンしていると言うこともある。
近隣セルは、移動局がハンドオーバーの目的で監視し、通常はサービス提供セルのカバレージ・エリアに重なる、あるいは隣り合うセルである。たとえば、第１図において、移動局１がマイクロセル３によりサービスを提供されているとすると、その近隣セルは少なくともマクロセル２とマイクロセル４ということになる。
本発明は、移動局がハンドオーバーの目的で監視することを要求される近隣リストに、１組の「制御」近隣セル（制御セル）を加える。この制御セルは、移動局にサービスを提供するセルの実際に計画される近隣セルを超えて存在することがある。そのため、マイクロセル５は、マクロセル３内の移動局１に対する制御セルとなりうる。
本発明は、サービス提供セル１，近隣セル２，４および少なくとも１つの制御セル５を有するマルチセルラ通信システムにおいて移動局のハンドオーバーを決定する方法を提供する。このとき、セルは少なくとも１つのマクロセル２と複数のマイクロセル３〜５によって構成される。本方法は、移動局１において制御セル５から受信された信号を測定する段階と、制御セル５から受信された信号をパラメータ値と比較する段階と、この比較に基づいてハンドオーバーを決定する段階とによって構成される。
パラメータ値は、目標セル４から受信された信号でもよい。
本発明の代替実施例は、近隣セルのリストから目標セル４を決定する段階と、移動局において目標セル４から受信される信号を測定する段階と、移動局において制御セル５から受信される信号を測定する段階と、制御セル５から受信される信号を、目標セル４から受信される信号と比較する段階と、この比較に基づいてハンドオーバーを決定する段階とによって構成される。目標セルは、ハンドオーバーに関して次に可能性の高い近隣セルである。
さらに別の実施例は、比較に基づいてハンドオーバーを決定する段階が終了するまで、目標セルへのハンドオーバーを遅延させる段階を含む。しかし、このような遅延メカニズムは、遅延されたハンドオーバー候補が、RxlevまたはRxqualの絶対基準を満たさねばならないというより、制御近隣セルに関して相対的基準を満たさなくなるように移動局を偏位させるのに充分であればよい。この遅延メカニズムにより、すでに通過してしまった近隣セルにハンドオーバーが起こることをなくする。
制御セルの信号強度との比較で、現在の層内のセルの寸法に関して移動局の速度が比較的速いために最も起こりやすいことであるが、それによって、遅延された近隣セルへのハンドオーバーがもはや最良の選択ではないということが示される場合は、次の上層内のセル（すなわちマクロセル）へのハンドオーバーが好適な選択肢となる。
特に、本発明の可能な実施例の１つを第２図に関して説明する。
段階２０において、移動局１はサービス提供セル３と近隣セル４，２（第１図参照）に関する測定リポートを監視する。段階２１で、マクロセル３によりサービスを提供される移動局１が、近隣セル４が閾値を超える電力において受信されていることを検出すると、タイマを始動する（段階２２）。タイマが動いている間に、近隣セル４から受信された信号が制御セル５から受信された信号と比較される（段階２３）。制御セル５から受信された電力が近隣セル４（目標セル）から受信された電力よりも大きい場合は、移動局１は高速で移動しており、マクロセル層へのハンドオーバーを実行すべきであると判定される。（段階２４）。マクロセル２へのハンドオーバーは、条件が検出され次第、あるいはタイマが時間切れになると実行され、制御セルの電力が目標セルの電力を超えているという条件が真実であることがわかる。
目標セルから受信された信号が制御セルから受信された信号よりも大きい場合は、段階２６においてタイマが時間切れになったか否かが判定される。タイマが時間切れの場合は、監視のプロセスが繰り返される。タイマが時間切れになっていない場合は、段階２７において目標セルがパワー・バジェット・ハンドオーバーを実現するか否かが判定される。イエスの場合は、移動局は段階２８で目標セルにハンドオーバーされ、ノーの場合は監視のプロセスが繰り返される。
本発明は、単純な遅延メカニズムで可能であるよりも速い段階で、移動局が「高速で」移動しているという条件が検出されると、車両速度の増加に伴うセル境界の歪みを削減することができなければならない。
従来技術による単純な遅延メカニズムにおいては、セルの歪みは避けられないことで、さらに移動局がすでにセルを通過した場合にも目標セルへのハンドオーバーが依然として起こりうる。
図面を簡単にするために、標準のGSM勧告に従う平行ハンドオーバーメカニズムは、図面には図示されていない。このため、RxlevまたはRxqualなどの他の理由によるハンドオーバーも依然として可能性があり、このようなハンドオーバーの原因が本発明に示される方法と平行して発生することもある。
本発明は、移動局がセル境界を横切る速度に間接的に感度を有するマルチセルラ・システムにおいてハンドオーバーを決定する方法を開示する。上記のように、本発明の方法を用いる通信システムは、ハンドオーバーの目的で移動局が監視する複数の近隣セルと、近隣セルからのハンドオーバーの可能な候補である近隣セル（目標セル）と関連して監視される少なくとも１つの関連制御セルと、目標セルおよび制御セル内の信号レベルを閾値およびタイマ値と比較するメカニズムと、この比較に基づいてハンドオーバーを行うべきか否かということと好適なハンドオーバー候補がネットワークの現在の層内、あるいはより大きなセルで構成される上層内のセルにあるか否かということとを判定するメカニズムとを具備する。
本発明の実施例は、ハンドオーバーの判定に際してサービス提供セルの強度を考慮する、および／またはRxqualなどのサービス提供セルのその他のパラメータを考慮する場合を含む。
本発明の代替の実施例は、移動局に対して異なる基地局にハンドオーバーすることを命令する（無線リンクの測定により他の基地局により良い無線リンクがあると判定された後で）ためのハンドオーバー方法の改良を含む。ハンドオーバーの目標の基地局は、無線リンク測定の結果の関数として指定される。従来のハンドオーバー・アルゴリズムとの違いは、ここでは、目標の基地局が自由に指定され、測定に従って最良の無線リンクを提供する基地局とは必ずしも一致しないということである。
このような代替案の利点は、ハンドオーバー・プロセスにおいて実行される測定が目標基地局の選定に関して誤った結論を導くことがある場合である。異なる基地局を指定することでこの問題を回避することができる。一例を以下に示す。
GSM規準は、TDMA（時分割多重接続）技術に準拠するセルラ無線システムの技術規準である。GSMシステムにおいては、ハンドオーバー・プロセスのために行われる測定には２種類ある：
ａ）サービス提供基地局と他の近隣基地局とに関して移動局が行う測定；および
ｂ）移動局に関してサービス提供基地局が行う測定。
移動局は、サービス提供セル基地局と周辺基地局とに関して信号強度の測定を行い、その測定結果をサービス提供セル基地局に返信する。移動局は、既存の無線リンクの品質についても測定を行う。この品質測定は、リンクのビット誤り率に関わる。
サービス提供セル基地局は、移動局の信号強度と無線リンクの品質の測定を行う。また、現在移動局に用いられるタイミング先行も測定する（このタイミング先行は、移動局と基地局との間の伝播遅延の補償に用いられる。タイミング先行の正しい値を適応することにより、基地局により定義される受信タイムスロット・ウィンドウ内に移動局からの送信を維持する）。
ハンドオーバーを起動するためにどの規準が用いられようとも、従来のハンドオーバーはパワー・バジェットが最も高い基地局に対して行われる。潜在的目標基地局に関するパワー・バジェットは、基本的に以下の式で表される：
信号強度（目標基地局）−信号強度（現在のサービス提供基地局）＋補償係数。
補償係数は、セル内で許容される最大移動送信電力などの係数を含み、異なるサイズのセルが並列される場合を考慮するために備えられる。問題点は、最も高いパワー・バジェットを有する基地局が必ずしも最良であるとは限らないことである。たとえば、マイクロセルラ・システムは、アンテナが屋根の高さより下に装着される高容量のセルラ・システムである。このようなシステムは、カバレージの穴を埋めて、高速で移動する移動局を扱うために、より大きな重複マクロセルを採用することが多い。マイクロセルラ・システムで利用可能な周波数スペクトルは限られていることが多く、その結果として隣接周波数を隣接セル内で採用するケースを避けることが不可能な場合がある。これらのセルが互いに間近にあると、第３図に図示されるようなケースが起こることがある。ここでは、移動局３０が基地局３２を有するマイクロセル３６の方向に曲がっている。移動局３０は、現在は、周波数f１で動作する基地局３１を有するマイクロセル３７上にある。マイクロセル３６は、周波数f１に隣接する周波数f２を用いる。
従来のパワー・バジェット・ハンドオーバーは、この状況では良好に機能しない。従来のパワー・バジェット・ハンドオーバーは、パワー・バジェット＞HO_MARGINのとき起動される。
HO_MARGINは、各近隣セルに固定された定数である。
角を曲がると、マイクロセル３７の基地局３１からの信号は急速に低下して、マイクロセル３６の基地局３２からの信号が急速に上がる。この状況で起こる問題は、主に２つの種類に分かれる：
（１）ハンドオーバーの前に：
ハンドオーバーは、マイクロセル３６の基地局３２からの信号がマイクロセル３７の基地局３１からの信号より約９dB大きくなる前に起動しなければならない。基地局３２からの信号がサービス提供セル基地局３１からの信号より、この値以上に大きくなると、サービス提供セルは雑音が多くなり、最悪の場合はハンドオーバー・コマンドが正しく受信されなくなる。角付近での急速な信号の変化がこれを行うことを難しくする。
この問題は、近隣セル３６のHO_MARGINを負の値に設定することにより解決することができる。残念ながら、この結果として、２番目の問題が起こる：
（２）ハンドオーバーの後で：
負のHO_MARGINが用いられると、移動局がマイクロセル３６に到達したときに、マイクロセル３７からの信号は、マイクロセル３６よりも大きなレベルにおける干渉信号として現れ、そのために信号低下を起こす。
本発明の代替の実施例は、負のHO_MARGINを用いてハンドオーバーを起動させ、第１番目の問題を回避することにより、この状況をなくすることができる。しかし、ハンドオーバーは、全て異なるセル（マクロセル３５）に対して行われるので、２番目の問題も回避される。次に、ハンドオーバーは移動局がセル３６のカバレージ・エリア内部に充分に入り込むと、マクロセルからでて、隣接チャネル干渉を避けることができる。
かくして、本発明に対する代替実施例は、近隣セルのパワー・バジェット表現が所定の閾値を超える場合に、ハンドオーバー要求を起動するセルラまたは移動基地局を教示する。次に、要求を起動したセルとは異なるセルに対してハンドオーバーが実行される。この目標セルは、どの測定規準を満たす必要もない。
目標セルに対する信号強度測定は、目標に対するハンドオーバーを行う前に所定の閾値を超えなければならないこともある。
本発明は、間接的速度検出方法に基づき移動局に補助を受けるハンドオーバーのためのメカニズムを採用する階層型セルラ無線システムにおけるハンドオーバーのメカニズムに関する。この方法の基礎は、所定の期間、近隣セルへのハンドオーバーを遅延させ、タイマが切れたら、その近隣セルの信号強度と、ハンドオーバーの目的で近隣セルとして用いられないその他のセルからの信号強度とを比較することにより、近隣セルへのハンドオーバーを実行すべきか否かを判定することである。あるいは、ハンドオーバーを起動しなかった他のセル，制御セルまたは目標セルに対してハンドオーバーを行うこともできる。
【図１】
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【図３】
0003859714.tif 000003
【図２】
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