JP2005278193A - 無線通信ネットワーク、およびモバイル・ユーザ端末との接続のための基地局アンテナを選択する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コントロール・チャネルが確立されているが対応するデータ・チャネルは確立されていないセット内にセルがあることが可能であることを実現する。
【解決手段】モバイル・ユーザ端末と基地局アンテナの間のテスト送信が行われ、受信されたテスト送信が処理されて、基地局アンテナの各々のための各信号パス品質が決定される。決定された信号パス品質が第１の所定のしきい値を超えるが、第１の所定のしきい値より高い第２の所定のしきい値よりも低くなると、モバイル・ユーザ端末は対応する基地局アンテナに、データ・チャネルではなくコントロール・チャネルによって、時間同期化されるように接続される。決定された信号パス品質が第２の所定のしきい値を超えると、モバイル・ユーザ端末は対応する基地局アンテナに、コントロール・チャネルおよびデータ・チャネルによって接続され、これにより呼が接続される。
【選択図】図１

Description

本発明は無線通信ネットワーク、および、無線通信ネットワーク内でモバイル・ユーザ端末との接続のための基地局アンテナを選択する方法に関する。

符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）タイプの無線通信ネットワークでは、ソフト・ハンドオーバーが一般的である。ソフト・ハンドオーバーは、ソフト・ハンドオフとしても知られる。ソフト・ハンドオーバーは、モバイル・ユーザ端末がいくつかの異なるセルを介して同時に、例えば基地局の多数のアンテナへ、または多数の基地局への、ネットワークとの無線接続を有するものである。ソフト・ハンドオーバーの目的は、無線のフェーディングにもかかわらず呼を維持することである。ＣＤＭＡネットワークの１つのタイプは、ユニバーサル移動体通信システム（ＵＭＴＳ）ネットワークである。

モバイル・ユーザ端末による無線接続によって現在接続されたセルは、アクティブ・セットとして知られる。モバイル・ユーザ端末は、これらのセルを使用して通信する。モバイル・ユーザ端末はまたネットワークによって、アクティブ・セット内にないいくつかの隣接したセルとの信号品質を監視するようにも指示される。これは、これらの隣接したセルのいずれかへの無線接続を確立することが、呼の品質を維持することにおいて有用となるかどうかを判断するためである。信号品質は、例えば、信号強度として評価される。このようにして現在調査中である隣接したセルのセットは、被監視セットとして知られる。

さらに、モバイル・ユーザ端末は時として、アクティブ・セット内にも被監視セット内にもない他のセルからの信号を検出する。これらの他のセルは、被検出セットとして知られる。被監視セットのセルおよび被検出セットのセルのための総称は、もしその状態がある場合、被監視／被検出セットである。

ソフト・ハンドオーバーにおいて周知であるように、被監視／被検出セットからのセルの信号品質が所定の基準を超えるとき、無線接続はそのセル内で確立される。この基準は、例えば、信号強度もしくは信号対雑音比のしきい値、またはこの２つのある組み合わせにすることができる。次いで、記録は、セルがアクティブ・セットに結合したと更新される。それほどよくない信号品質を有する別のセルは、その結果、アクティブ・セットから除去される場合がある。

アクティブ・セット内の各セルへの無線接続は、共にネットワークへの（「アップリンク」）、およびモバイル・ユーザ端末への（「ダウンリンク」）、コントロール・チャネルおよびデータ・チャネルからなる。コントロール・チャネルは、電力コントロール・コマンドを搬送して送信の電力を調節し、無線フェーディングを補償しようとする。データ・チャネルは、符号化された音声など、ペイロード・データを搬送する。送信するべきペイロード・データがないとき、電力は低減される。

モバイル・ユーザ端末がセルとの無線接続をセット・アップすることに関係する時間遅延がある。すなわち、セルを被監視／被検出セットからアクティブ・セットへ転送することに関係する時間遅延がある。この遅延は主に、新しいセルを介してモバイル・ユーザ端末とネットワークの間のコントロール・チャネルの無線同期化を確立するために要する時間による。この遅延はしばしば長く、問題があり、これは、遅延中にモバイル・ユーザ端末がそのセルとの所望の無線接続からの利益を得ないからである。また、遅延が長いほど、所望の新しい無線接続の信号品質は無線フェーディングにより、所望の新しい無線接続が確立されるころには受け入れ不可能となる程度まで、悪化する可能性が高くなる。したがって、新しい無線接続は、確立されるとすぐにドロップされる可能性がある。さらに、長い遅延により、ネットワークは全体として、変化する無線状態に対処することにおいてより緩慢になる。その結果、複数の無線接続を使用して行われたコールの全体の品質が受け入れ不可能となる可能性が高くなる。
したがって、このようなシステムは、セルを被監視／被検出セットからアクティブ・セットへ転送する際の遅延を最小化する方法に関して、問題を有することが知られていると言うことができる。

本発明は、コントロール・チャネルが確立されているが対応するデータ・チャネルは確立されていないセット内にセルがあることが可能であることを実現することによって、この遅延を短縮するための方法を発見した。

本発明の一実施例は、無線通信ネットワーク内でモバイル・ユーザ端末との接続のための基地局アンテナを選択する方法であり、この方法は以下の工程を備える。モバイル・ユーザ端末と基地局アンテナの間のテスト送信が行われ、受信されたテスト送信が処理されて、基地局アンテナの各々のための各信号パス品質が決定される。決定された信号パス品質が第１の所定のしきい値を超えるが、第１の所定のしきい値より高い第２の所定のしきい値よりも低くなると、モバイル・ユーザ端末は対応する基地局アンテナに、データ・チャネルではなくコントロール・チャネルによって、時間同期化されるように接続される。決定された信号パス品質が第２の所定のしきい値を超えると、モバイル・ユーザ端末は対応する基地局アンテナに、コントロール・チャネルおよびデータ・チャネルによって、セル接続されるように接続される。
このとき、本発明の一実施例の実施形態を、例として、図面を参照して説明する。

知られているシステムを考察することから、本発明者は、セルの中間セットを被監視／被検出セットとアクティブ・セットの間で維持することができることに気付いた。この新しいセットは、同期化セットとして知られ、データ・チャネルではなく、確立されたコントロール・チャネルの形式の無線接続を有するセルを含む。このセット内のセルはすでに基地局とモバイル・ユーザ端末の間で時間同期化されているので、セルがハンドオーバーのために適切であるとして選択される時間から、そのセルをアクティブ・セットに転送するまでの間の遅延は、大幅に短縮される。

ネットワーク
ネットワークは、ユニバーサル移動体通信システム（ＵＭＴＳ）ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ ａｃｃｅｓｓ ｎｅｔｗｏｒｋ（ＵＴＲＡＮ）であり、これはモバイル通信のための広帯域符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）ネットワークの１タイプである。ＵＴＲＡＮネットワークは基本的に図１に示すようなものである。簡単にするために、ＵＴＲＡＮネットワーク２の１つの無線ネットワーク・コントローラおよび２つの基地局のみを示す。この図のように、ＵＴＲＡＭネットワーク２は基地局４を含む。この図では、基地局４の各々もまたＵＭＴＳの用語に従って「ノードＢ」と指定される。セルは、セクタとも呼ばれ、基地局の対応するアンテナによってサービスされる無線カバレッジ・エリアである。各基地局は通常３つのセル６を有し、各々のセル６は、互いにアジマスにおいて１２０度の角をなす３つの指向性アンテナ７のうち１つによってカバーされる。各無線ネットワーク・コントローラ（ＲＮＣ）８は通常、いくつかの基地局４、およびよっていくつかのセル６をコントロールする。基地局４はそのコントロール側無線ネットワーク・コントローラ（ＲＮＣ）８に、ＩｕＢインタフェースとして知られる各インタフェース１０を介して接続される。使用において、モバイル・ユーザ端末１２（ＵＭＴＳの用語ではしばしばユーザ機器（ＵＥ）と呼ばれる）は、サービス側無線ネットワーク・コントローラ（ＲＮＣ）８と、少なくとも１つの基地局４の少なくとも１つのセル６を介して通信する。そのようにして、モバイル・ユーザ端末はＵＴＲＡＭネットワーク２と通信する。

セルのセット
図２に示し、前述したように、モバイル・ユーザ端末１２に対して、無線により現在接続されたセルはアクティブ・セット２２として知られる。アクティブ・セット２２内の各セル２４への各無線接続は、共にネットワークへの（「アップリンク」）、およびモバイル・ユーザ端末１２への（「ダウンリンク」）、コントロール・チャネルおよびデータ・チャネルからなる。モバイル・ユーザ端末１２はまたネットワークによって、アクティブ・セット内にないいくつかの隣接したセルとの信号品質を監視するようにも指示される。これは、これらの隣接したセルのいずれかへの無線接続が、セルの品質を維持することにおいて有用となるかどうかを判断するためである。信号品質の尺度は信号強度である。このようにして現在調査中である隣接したセルのセットは、被監視セットとして知られる。さらに、モバイル・ユーザ端末は時として、アクティブ・セット内にも被監視セット内にもない他のセルからの信号を検出する。これらの他のセルは、被検出セットとして知られる。被監視セットのセルおよび被検出セットのセルを含むセルのセットは、もしその状態がある場合、被監視／被検出セット２６として知られる。

どのセルが現在各モバイル・ユーザ端末のための異なるセットの各々にあるかのリストは、無線ネットワーク・コントローラ８内のメモリ９に格納される（図１に図示）。これは参照のためであり、適切なセルが例えばデータをモバイル・ユーザ端末に送信するために使用される。各モバイル端末について、後述の同期化セットのためのリストがある。

同期化セット
セルのいわゆる同期化セット２８は、各モバイル・ユーザ端末について提供される。同期化セット２８は、データ・チャネルではなくコントロール・チャネルの形式での無線接続を有するセルを含む。これは、信号品質が十分よいが、データ・チャネルがその無線通信内で確立されるべきであるほどよくはないならば、セルとモバイル・ユーザ端末の間の無線通信が確立されることを意味する。コントロール・チャネルの確立は、セルおよびモバイル・ユーザ端末を無線同期化させるために十分である。コントロール・チャネルは電力および帯域幅をほとんど必要としない。

同期化セット内のセルは、信号品質が向上し、同期化が始められるとき、被監視／被検出セットから転送されるか、あるいは、信号品質が悪化するが、信号品質が間もなく向上するであろうことを希望してコントロール・チャネルおよびよって同期化が維持されるとき、アクティブ・セットから転送される。

同期化セットのこれらのセルの各々はこのように、それ自体とモバイル・ユーザ端末の間の信号品質が向上するとき、さらにデータが無線接続を介して送信されるべきであるように、アクティブ・セットへの高速転送のための準備ができる。すなわち、無線同期化による著しい時間遅延は、セルをアクティブ・セットに転送する段階、すなわちコール・ハンドオーバーで除去される。

図３に示すように、無線同期化は、ネットワーク２がモバイル・ユーザ端末１２に、それにより被検出／被監視セット２６内のいずれかのセルが同期化セット２８に転送されるべきである信号品質基準を通知すること（工程ａ）によって、達成される。基準が、モバイル・ユーザ端末１２といずれかのこのようなセルの間の信号について満たされるとき、モバイルはそのセルとのアップリンク・コントロール・チャネルを確立する（工程ｂ）。次いで、セルはその受信器を、モバイル・ユーザ端末とのアップリンク無線同期化の状態になるように適合させる（工程ｃ）。その後、ダウンリンク・コントロール・チャネルが確立される（工程ｄ）。次いで、モバイル・ユーザ端末１２はその受信器を、セルとのダウンリンク無線同期化の状態になるように適合させる（工程ｅ）。そのセルはこのとき、モバイル・ユーザ端末と同期化される。メッセージがモバイル・ユーザ端末１２からセルを介してネットワークの無線ネットワーク・コントローラ８に送信され、セルがこのときそのモバイル・ユーザ端末１２のための同期化セット２８内にあることが通知される（工程ｆ）。

どのセルがモバイル・ユーザ端末のための同期化セット内にあるかについての、無線ネットワーク・コントローラ（ＲＮＣ）でのリストは、このように最新に保たれる。このリストがＲＮＣによって参照されて、モバイル・ユーザ端末に、アクティブ・セットに転送されたセルとのデータ・チャネルを介したデータ送信を開始することが指示される。

同期化セットのためのセルの選択
あるタイプのイベントはセルを同期化セットに追加させる。他のタイプのイベントは、セルを同期化セットから削除させる。同期化セットへの転送、および同期化セットからの転送は、パイロット信号の測定強度に依存する。パイロット・パケットはセルの基地局のテスト信号ジェネレータ・ステージ１３から、信号強度測定を実行するプロセッサ１５を含むモバイル・ユーザ端末１２へ送信される。モバイル・ユーザ端末は測定結果を基地局へ、測定レポートにおいてレポートする。

パイロット信号強度が増して、被検出／被監視セット内のセルのためのパイロット信号強度のための上限より上になる場合、セル・セレクタ・ステージ１１を含む無線ネットワーク・コントローラ８のコントロール下で、セルは同期化セットへ転送される（図１に図示）。同様に、パイロット信号強度が減り、アクティブ・セット内のセルのためのパイロット信号強度のための下限より下になる場合、セルは同期化セットへ転送される。図４に示すように、したがって、セルが同期化セットに入れられるパイロット信号強度の範囲があり、これを図４でＲと示す。

したがって、図４の点ｊによって示すように、パイロット信号強度が範囲Ｒに下から入ると、セルは同期化セットに転送されることになる。また、図４の点ｋによって示すように、パイロット信号強度が範囲Ｒを超えると、セルはアクティブ・セットに転送される。

ネットワークがコントロール・チャネルをセット・アップすることによって、セルは被検出／被監視セットから同期化セットに転送される。ネットワークがコントロール・チャネルをリリースすることによって、セルは被検出／被監視セットに転送される。

ネットワークがデータ・チャネルをセット・アップすることによって、セルは同期化セットからアクティブ・セットに転送され、コントロール・チャネルはすでにセット・アップされている。ネットワークがデータ・チャネルをリリースするが、コントロール・チャネルはリリースしないことによって、セルはアクティブ・セットから同期化セットに転送される。

代替実施態様
一実施例の実施形態では、同期化セット内のセルへの無線接続に関して、コントロール・チャネル・データが各タイム・スロット内で送信される。
代替実施形態では、同期化セット内のセルについて、コントロール・チャネル・メッセージ・データは、タイム・スロット毎に送信されるのではなく、ネットワークとモバイル・ユーザ端末の間の無線接続の同期化を維持するためになお十分な、より長い、ある時間間隔で送信される。このより長い時間間隔の使用には、モバイル・ユーザ端末内に格納されたエネルギーをよりゆっくり使用する利点がある。これはしばしばパワー・セービングとして知られる。

コントロール・チャネルがすでに同期化セット内のセルに対して確立されているので、データ・チャネルを容易に確立することができる。すなわち、アクティブ・セットへの転送は比較的直接的である。この実施例の実施形態では、コントロール情報はモバイルから基地局へ、コントロール・チャネルを介して送信され、コントロール情報は、いつデータ・ダウンリンクの送信を開始するべきであるか、および、どのような送信電力および周波数帯域幅を有するかを指示する。

代替実施形態では、ダウンリンク・データ・チャネルのための無線リソースは、これらのリソース割り振りを要求および許可するモバイル・ユーザ端末と基地局の間のコントロール・チャネルを介して送信されたコントロール・メッセージによって、定期的に予測および予約される。無線リソースは、使用される送信電力および周波数帯域幅によって定義される。送信するべきデータがあり、信号品質がデータ・チャネルを確立するために十分であるとき、基地局は単に、データがこれから送信されるという指示を送信し、次いでデータを送信する。この指示を、ダウンリンク・コントロール・チャネル・メッセージ内の特定のビットにすることができる。別法として、この指示を、単にコントロール・チャネル・メッセージのレートをタイム・スロット毎より低いレートからタイム・スロット毎に変更することによって、与えることができる。

この実施例の実施形態では、モバイル・ユーザ端末は、同期化セット内のセルからのパイロット信号（ダウンリンク・パイロット）の信号強度を測定して、同期化セットからのそのセルを追加するべきであるか、除去するべきであるかを判断する。
代替実施形態では、基地局は、モバイル・ユーザ端末からのパイロット信号（アップリンク・パイロット）の信号強度を測定して、同期化セットからのそのセルを追加するべきであるか、除去するべきであるかを判断する。別法として、基地局は、同期化セットまたはアクティブ・セット内のセルとの無線接続のアップリンク・コントロール・チャネル上の送信の信号強度を測定して、そのセルを同期化セットに追加するべきであるか、そのセルを同期化セットから除去するべきであるかを判断する。別法として、モバイル・ユーザ端末は、同期化セットまたはアクティブ・セット内のセルとの無線接続のダウンリンク・コントロール・チャネル上の送信の信号強度を測定して、そのセルを同期化セットに追加するべきであるか、そのセルを同期化セットから除去するべきであるかを判断する。

ユニバーサル移動体通信システム（ＵＭＴＳ）ネットワークを例示する図である。 モバイル・ユーザ端末に対してセルがどのように様々なセットに類別されるかを例示する図である。 どのように、セルとの無線接続のコントロール・チャネルを確立することによってそのセルがモバイル・ユーザ端末のための同期化セットに入り、モバイル・ユーザ端末およびセルを無線同期化させるかを例示する図である。 セルがどのように同期化セットの内外にシフトするかの基準を例示する図である。

Claims (10)

1. 無線通信ネットワーク内でモバイル・ユーザ端末との接続のための基地局アンテナを選択する方法であって、
   前記モバイル・ユーザ端末と基地局アンテナの間のテスト送信を行い、前記受信されたテスト送信を処理して、前記基地局アンテナの各々についての各信号パス品質を決定する工程を備え、
   前記決定された信号パス品質が第１の所定のしきい値を超えるが、前記第１の所定のしきい値より高い第２の所定のしきい値よりも低くなると、前記モバイル・ユーザ端末は前記対応する基地局アンテナに、データ・チャネルではなくコントロール・チャネルによって、時間同期化されるように接続され、
   前記決定された信号パス品質が前記第２の所定のしきい値を超えると、前記モバイル・ユーザ端末は前記対応する基地局アンテナに、コントロール・チャネルおよびデータ・チャネルによって接続され、これにより呼が接続される方法。
2. 前記決定された信号パス品質が前記第１のしきい値より低くなると、前記モバイル・ユーザ端末は前記対応する基地局アンテナに、コントロール・チャネルによってもデータ・チャネルによっても接続されない、請求項１に記載の方法。
3. 前記コントロール・チャネルは、前記モバイル・ユーザ端末と前記対応する基地局アンテナの間の各方向における少なくとも１つのコントロール・チャネルを備える、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記ネットワークは基地局コントローラを備え、複数のモバイル・ユーザ端末があり、
   各モバイル・ユーザ端末について、前記しきい値の間の信号パス品質を有する前記基地局アンテナの識別子は、前記基地局コントローラにおける第１のリスト内に参照のために記録され、
   各モバイル・ユーザ端末について、前記第２のしきい値を超える信号パス品質を有する前記基地局アンテナの識別子は、前記基地局コントローラにおける第２のリスト内に参照のために記録される、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記モバイル・ユーザ端末は前記対応する基地局アンテナに、データ・チャネルではなくコントロール・チャネルによって接続され、コントロール・チャネル・データはコントロール・チャネルを介して、タイム・スロット毎よりも低いが前記基地局アンテナとモバイル・ユーザ端末の間の同期化を維持するために十分なレートで送信される、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記基地局アンテナは前記モバイル・ユーザ端末に、コントロール・チャネル・データをタイム・スロット毎に送信するように変更することによって、データ・チャネルが確立されるべきであると指示する、請求項５に記載の方法。
7. 基地局を備える無線通信ネットワークであって、各基地局は少なくとも１つのアンテナを有し、前記ネットワークは、モバイル・ユーザ端末との接続のために使用される基地局アンテナのセレクタを備え、前記ネットワークは、
   前記モバイル・ユーザ端末と基地局アンテナの間のテスト送信のジェネレータ、および、前記受信されたテスト送信を処理して、前記基地局アンテナの各々についての各信号パス品質を決定するように構成されたプロセッサを備え、
   前記セレクタは、前記決定された信号パス品質が第１の所定のしきい値を超えるが、前記第１の所定のしきい値より高い第２の所定のしきい値よりも低くなると、前記モバイル・ユーザ端末は前記対応する基地局アンテナに、データ・チャネルではなくコントロール・チャネルによって、時間同期化されるように接続されるように、接続をコントロールするように構成され、前記決定された信号パス品質が前記第２の所定のしきい値を超えると、前記モバイル・ユーザ端末は前記対応する基地局アンテナに、コントロール・チャネルおよびデータ・チャネルによって接続され、これにより呼が接続される、無線通信ネットワーク。
8. 前記セレクタは、前記決定された信号パス品質が前記第１のしきい値より低くなると、前記モバイル・ユーザ端末は前記対応する基地局アンテナに、コントロール・チャネルによってもデータ・チャネルによっても接続されないように、接続をコントロールするように構成される、請求項７に記載のネットワーク。
9. 前記ネットワークは基地局コントローラを備え、複数のモバイル・ユーザ端末があり、
   各モバイル・ユーザ端末について、前記しきい値の間の信号パス品質を有する前記基地局アンテナの識別子は、前記基地局コントローラにおける第１のリスト内に参照のために記録され、
   各モバイル・ユーザ端末について、前記第２のしきい値を超える信号パス品質を有する前記基地局アンテナの識別子は、前記基地局コントローラにおける第２のリスト内に参照のために記録される、請求項７または８に記載のネットワーク。
10. 前記モバイル・ユーザ端末は前記対応する基地局アンテナに、データ・チャネルではなくコントロール・チャネルによって接続され、コントロール・チャネル・データはコントロール・チャネルを介して、タイム・スロット毎よりも低いが前記基地局アンテナとモバイル・ユーザ端末の間の同期化を維持するために十分なレートで送信される、請求項７乃至９のいずれか１項に記載のネットワーク。
    

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