JP3846903B2 - 移動通信システムにおいてハンドオーバーを決定する方法及び装置 - Google Patents

Description

発明の属する技術分野
本発明は、カバレージエリアの少なくとも大部分は別のセルのカバレージエリア内に位置するような少なくとも１つのマイクロセルを備える移動通信システムにおいてハンドオーバーを決定するための装置及び方法に関する。本発明の方法は、マイクロセルの基地局によって伝送される無線信号を移動局で測定すること、実質的に一定間隔で測定結果を報告すること、ゆっくり移動している移動局として定義された移動局に、適切なマイクロセルの基地局へ切換わるように命令することを含む。
従来の技術
セルラー方式無線通信システムでは、無線カバレージエリアは異なるセルの大きさで実施され、そして、しばしば多数のセル層でも実施される。非常に小さなカバレージエリアを有するセル、すなわちマイクロセルは、例えば、大きな加入者容量を扱うのが困難であるか、もしくは、大きな加入者容量を必要とするエリアで使用される。大きなカバレージエリアはマクロセルで実施され、しばしば、マクロセルは１もしくは１よりも多数のマイクロセルの地理的なエリアをカバーする。多層の無線カバレージでは、マクロセルはより高いレベルのカバレージエリアを表し、マイクロセルはより低いレベルのカバレージエリアを表す。移動局は、１つのセルから別のセルへ移動し、新しい基地局に登録することができる。移動局が呼を実施中である時、新しいセルへの呼の切換え（ハンドオーバー）もまた含まれる。
添付図の図１は、移動通信システムにおける２層の無線カバレージの一例を示す。図１の簡略化されたセルエリアは、各々のセルの基地局が十分な信号レベルを移動局に提供できるエリアを例示する。図１では、大きなマクロセルＭはより小さなマイクロセルＡ、Ｂ及びＣのエリアをカバーする。原則として、セルＡ内の位置ｘにある移動局は、マクロセルＭもしくはマイクロセルＡのどちらか一方の基地局によってサービスされることができる。
多層無線カバレージを使用する無線ネットワークでは、不要なハンドオーバーを避けつつ、ある分類に基づいて、移動局に命令することにより、異なるセル層によって提供される可能性を使用して、最も適切な基地局に登録するのが有利である。このような分類基準の一つは、カバレージエリアが、一般的にはマクロセルである別のセル内に完全に位置する１もしくは１よりも多数のマイクロセルを有する移動通信ネットワークにおける移動局の速度である。ゆっくり移動している移動局をマイクロセル基地局にハンドオーバーして、それらがマクロセルの基地局に不要に負荷をかけることを防ぐようにするのは有利であることが知られている。一方、高速に移動している移動局をマクロセルの基地局にハンドオーバーして、移動局がマイクロセルのカバレージエリア外に高速に移動する時、頻繁に繰り返し発生するハンドオーバーを防止し、そして、呼を見失ってしまうことさえも防止するのが有利である。
図１に例示される２層の無線カバレージでは、高速移動している移動局は、不要なハンドオーバーを防ぐために、マクロセルＭの基地局の制御下に置かれ続ける。ゆっくり移動していると定義された移動局のみが、移動局があるマイクロセル（Ａ、ＢもしくはＣ）にハンドオーバーされる。
添付図の図２は、簡略化して、例で、ＧＳＭ移動通信システムの構成を示すブロック図である。図２で示される装置は、異なる名称を有するかもしれないが、他の移動通信ネットワークにも含まれる。待機モードもしくはアクティブモードにある移動局ＭＳは、基地トランシーバ局ＢＴＳに常に登録されている。基地局システムＢＳＳは、基地局コントローラＢＳＣ、及び、その制御下の基地トランシーバ局ＢＴＳから成る。通常、複数の基地局コントローラＢＳＣは、移動サービス交換センターＭＳＣの制御下で動作する。ＭＳＣは、他のＭＳＣにメッセージを伝送する。
継続的に、移動局ＭＳは、可能なハンドオーバーのために、その位置に最も近い基地局ＢＴＳからの信号を測定する。ＧＳＭ移動通信ネットワークでは、例えば、ＭＳは、サービスしている基地局と３２までの他の基地局との両方の信号レベル及び／もしくは品質を同時に測定することができる。サービスしている基地局は、移動局に、移動局が測定するべき隣接するセルを知らせる。各々のセルの測定結果は、基地局識別コードＢＳＩＣに基づいて識別される。
移動局ＭＳは、サービスしている基地局ＢＴＳを介して、基地局コントローラＢＳＣへ、報告メッセージとして測定結果を定期的に送る。報告メッセージは、サービスしている基地局及び６までの最良の隣接する基地局の測定結果を含む。基地局コントローラＢＳＣは、ハンドオーバーに関して決定する。もし、目標のセルが別のＢＳＣによって制御されるならば、ハンドオーバーはＭＳＣの制御下で実施される。ハンドオーバーの決定は、ＭＳＣにおいて集中化された方法でも実施され得る。もし必要ならば、ＢＳＣは、ハンドオーバー命令をＢＴＳを介してＭＳに与える。ＧＳＭ勧告によると、測定結果が報告される速度は、１秒に少なくとも１回である。多くの適用では、ＭＳは４８０ｍｓの間隔で測定結果を報告する。
ヨーロッパ特許出願番号０５８９２７８は、マイクロセル／マクロセルシステムを開示する。このシステムは、マクロセル内を移動している移動局が、マクロセル内に含まれているマイクロセルのカバレージエリア内にとどまっている時間を測定することを含む。システムは、高速で移動している移動局がマイクロセル基地局へハンドオーバーされるのを防ぐ。マイクロセルエリア内への移動局の到着から所定時間後に、移動局がマイクロセルのカバレージエリア内に依然としてある場合のみ、マクロセルからマイクロセルへのハンドオーバーが実施される。この解決方法の問題は、マクロセルからマイクロセルへのハンドオーバーが移動局の瞬間の位置に基づいて行われることである。マイクロセルのカバレージエリア内への移動局の到着、及び、そのエリア内への移動局の到着から所定時間後の移動局の位置によってのみ、ハンドオーバーは影響される。この間、高速に移動している移動局は、マイクロセルのエリアを出て、そこに戻ってきたかもしれないが、その場合、システムは、マクロセルからマイクロセルへのハンドオーバーを実施する。このシステムの一実施例に従うと、もし、移動局がマイクロセルエリアを出るならば、時間の測定を停止して、移動局がマイクロセルエリアへ戻る時、時間の測定を始めから再び開始する。この実施例の問題は、この解決策は瞬間の測定結果に基づいており、それは常に十分には現実に対応しないことである。もし、短期間、移動局がマイクロセルのカバレージエリア外に移動するか、もしくは、測定結果が誤っている／欠落しているならば、タイマーはリセットされる。
課題を解決するための手段
本発明の目的は、ハンドオーバー決定が、移動局の速度に基づいて実施される時、重複しているセルカバレージの移動通信ネットワークにおいて引き起こされる上述の問題をうまく回避することである。
多層無線カバレージの移動通信システムにおいてハンドオーバー決定を行う新しい方法が、本発明の方法で実現される。その方法は、実質的に一定間隔で受信される測定結果の数と分類に基づいて、移動局の相対速度を決定することと、前記移動局の決定された相対速度が事前に決定された相対速度よりも遅い時、ゆっくり移動している移動局として、移動局（ＭＳ）を定義することを含むことを特徴とする。
本発明は、基地局の測定結果に基づいて、十分に長い時間、継続的にもしくはいくつかの周期で、移動局がマイクロセルのエリア内にとどまっているような場合を決定するという考えに基づいている。
本発明はまた、多層無線カバレージの移動通信システムにおいてハンドオーバー決定をするための装置に関する。移動通信システムが、各々のマイクロセルの基地局に関する実質的に一定間隔で受信される測定結果を分類するための第１の比較手段と、各々のマイクロセルの基地局信号に関する分類された測定結果の数と分類に基づいて、それらを計算することによって移動局の相対速度を決定するためのカウンター手段と、移動局の相対速度を事前にセットされた閾値と比較して、閾値を超える時、ゆっくり移動している移動局として移動局を定義するための第２の比較手段と、ゆっくり移動している移動局として定義された移動局に、適切なマイクロセルの基地局へ切換わるように命令するための手段とを備えることを、本発明の装置は特徴とする。
本発明の方法に従うと、移動局をマイクロセルの基地局にハンドオーバーすることに関する決定は、移動局の相対速度、及び、マイクロセル基地局の信号レベル及び／もしくは品質に相当する変数に基づいて実施される。無線ネットワークの各々のマイクロセルの基地局信号は、他のセルとは無関係に監視される。本発明の方法は、移動局によって報告される測定結果の数と分類に基づいて、マイクロセルのエリア内の移動局の相対速度を決定することを含む。
本発明の方法では、一定間隔で移動局によって報告される基地局信号の測定結果を、基地局信号に対して事前にセットされた閾値レベルと比較することによって、それらの測定結果が分類される。分類された測定結果を計算することによって、移動局の相対速度が決定される。ハンドオーバー決定のために、移動局の相対速度の値は、事前にセットされた閾値と比較される。相対速度の値が閾値を超える時、移動局は相対的に遅い速度で移動しており、当マイクロセルは、十分な信号レベル及び／もしくは品質を移動局に提供することができると結論することができる。
多層無線カバレージの移動通信システムにおいてハンドオーバー決定をするためのこのような方法及び装置の一つの利点は、それらによって、マクロセルの負荷が減少されることである。
本発明の更なる利点は、ハンドオーバー決定が単一の測定結果に基づいていないことである。長時間、移動局によって受信される基地局信号のレベル及び／もしくは品質を監視することによって、移動局の相対速度が、セルのエリア内で決定されることを保証することができる。基地局信号のレベル及び／もしくは品質のいくつかの短期間の低下は、ハンドオーバーの可能性を決して排除しない。
【図面の簡単な説明】
以下に、添付図を参照して、より詳細に、本発明を説明する。
図１は、移動通信システムにおける２層の無線カバレージを例示する。
図２は、移動通信システムの構成のブロック図である。
図３は、本発明の方法の好ましい実施例のフローチャートである。
図４は、本発明に従って、ハンドオーバー決定の好ましい実施例を実施する基地局コントローラのブロック図である。
図５は、本発明の方法を実施するのに適切なカウンターの演算の実施例を例示する。
発明の詳細な説明
本発明は、全てのセルラー方式移動通信システムに適用することができる。以下では、例で、全ヨーロッパデジタル移動通信システムＧＳＭを参照して、本発明をより詳細に説明する。図２は、簡略化して、ＧＳＭネットワークの上記の構成を例示する。ＧＳＭシステムのより正確な説明として、ＧＳＭ勧告及びM. Mouly及びM-B. Pautetによる「移動通信のためのＧＳＭシステム（The GSM System for Mobile Communications）」（Palaiseau、France、1992、ISBN：2-9507190-0-7）を参照する。
本発明の方法は、マイクロセル／マクロセルネットワークに特に適用可能である。図１は、２層の無線カバレージを有するマイクロセル／マクロセルネットワークの一例を示す。本方法は、多層セルカバレージ、すなわち２つのセル層で実施される他のネットワークにおいて使用するのにも適切である。
以下では、好ましい実施例を参照して、より詳細に、本発明を説明する。本実施例では、測定結果は、閾値レベルＴによって２つの集合に分類される。図３は、本発明に従う方法の好ましい実施例のフローチャートである。
ハンドオーバー決定をするネットワーク構成要素に関して、本発明の方法を実行するための装置は提供される。その構成要素は、基地局コントローラＢＳＣであるのが好ましい。本装置は、比較手段と、カウンターのような計算手段を備える。専用のカウンターは各々のマイクロセルと結合される。
以下では、図４を参照して、ハンドオーバー決定が、基地局コントローラＢＳＣによって行われる場合の本発明の好ましい実施例を説明する。図４は、本発明に適切なＢＳＣの構成要素のみを例示している本発明のＢＳＣのブロック図である。明確化のために、一つの移動局ＭＳの監視に関してのみ、本装置を例示する。図４のＢＳＣは、移動サービス交換センターＭＳＣ及び基地局ＢＴＳ１−ＢＴＳＭに接続される。ハンドオーバー制御装置４１によって、ハンドオーバープロシジャーは制御される。各々の基地局ＢＴＳ１−ＢＴＳＭは、専用レジスタ４２₁−４２_Mと結合される。専用レジスタは、各々の基地局に対して事前にセットされたパラメータ、すなわち測定結果の閾値レベルＴとカウンターの閾値Ｎとを含む。加えて、移動局の相対速度を計算する専用カウンター４３₁−４３_Mが、ＢＳＣの制御下の基地局ＢＴＳ１−ＢＴＳＭに割り当てられる。複数の移動局の測定結果を監視する時、専用カウンター４３は、各々のＭＳに対して必要とされる。以下に説明するように、多層無線カバレージの移動通信システムにおいてハンドオーバー決定をする時に、ハンドオーバー制御装置４１は、本発明に従って、これらのレジスタ及びカウンターを使用する。
図３は、１つのマイクロセル（Ａ、ＢもしくはＣ）に関して、１つのＭＳによって報告される測定結果の処理を処理ステップで例示する。ＭＳによって報告される測定結果は、例えば、上述の従来技術に従って報告される。測定結果は、例えば、受信された電力、ビット誤り率、もしくはそれらに関する組み合わせに相当してもよい。もし、ＭＳがマクロセルの基地局にハンドオーバーされるか、或いは、ＭＳがマクロセルで呼を確立するならば（ステップ３１）、マイクロセルのカウンター４３は初期化される。すなわちその初期値０にリセットされる（ステップ３２）。ステップ３３では、実質的に一定間隔後に受信される単一の測定結果が、レジスタ４２の閾値レベルＴと比較される。事前にセットされた信号閾値レベルＴよりも下であるか、事前にセットされた信号閾値レベルＴに等しい測定結果、または、完全に欠落した測定結果は、容認できない結果として分類される。このような測定結果は、カウンター４３、すなわち相対速度値を、事前にセットされた減少ステップだけ減少する（ステップ３６）。しかしながら、カウンター４３のカウンター値は、決して負にならない。これはステップ３５で保証される。閾値レベルＴよりも上の測定結果は、容認可能として分類される。容認可能な測定結果は、カウンター４３、すなわち相対速度値を、事前にセットされた増大ステップだけ増大する（ステップ３４）。
移動通信ネットワークのオペレータは、測定結果と比較される閾値レベルＴをセットすることができる。別個の閾値レベルＴを、各々の基地局に対してセットすることができる。比較されるべき測定結果に従って、信号レベル及び／もしくは品質として信号閾値レベルＴは表わされる。閾値レベルＴは、マイクロセルによってカバーされるエリアの直径及び基地局の伝送電力に比例するのが好ましい。
図３のステップ３７では、カウンター４３のカウンター値は、レジスタ４２から得られる事前にセットされた閾値Ｎと比較される。カウンター４３のカウンター値が閾値Ｎを超える時、ＭＳは、当マイクロセルのエリア内で十分に遅い速度で移動すると結論される（ステップ３８）。ハンドオーバー決定をするネットワーク構成要素は、ＭＳの相対的に遅い速度を知らされる。適切な目標のセルの選定は、基地局の信号レベル、サービスしているセルの信号レベルと隣接するセルの信号レベルとの間の差異、もしくは何らかの他の適切な基準に基づくことができる。
オペレータは閾値Ｎをセットすることができ、閾値Ｎを、各々のマイクロセルに対して別個にセットすることができる。閾値Ｎは、マイクロセルによってカバーされるエリアの直径及びゆっくり移動している移動局の最大速度に比例するのが好ましい。
図５は、本発明の方法の実施例におけるカウンター４３の演算を例示する。垂直軸は、水平軸によって表される時間の関数として、ｄＢｍ単位の測定結果の信号レベルを表す。図５において、測定結果の閾値レベルＴは、水平の破線によって示されている。閾値レベルＴは、例えば−９５ｄＢｍでも良い。閾値レベルＴよりも上の測定結果は、容認可能である。閾値レベルＴよりも下であるか、もしくは完全に欠落している測定結果は、容認できない。各々の測定結果の後にカウンター４３に登録された値が、水平軸の下に示されている。通常、測定結果は、一定間隔、この場合は４８０ｍｓで受信されることが図５から分かる。図５の例では、矢印Ａは、欠落した測定結果を示す。例えば、無線カバレージの影領域のために、または、もし、測定される基地局が、６つの最良の基地局に瞬間的に属さないならば、測定結果は欠落し得る。
図５では、カウンター４３のカウンター値は最初０であり、この場合、容認できない測定結果は、そのカウンター値をまだ変更しない。この例では、容認可能な測定結果は、カウンター４３のカウンター値を２だけ増大する。一方、容認不可能な測定結果は、そのカウンター値を１だけ減少する。これは、図５から明白である。第３の測定結果では、カウンター４３の値は２まで増大する。第４の測定結果では、カウンター４３の値は１になる。矢印Ａによって示される欠落している測定結果は、カウンター４３の値を１だけ減少する。この場合は、１０から９に減少する。カウンター４３の値が、事前にセットされた閾値Ｎを超えると、ＭＳは、ゆっくり移動していると定義される。すなわち、移動局は、マイクロセル（Ａ、ＢもしくはＣ）の基地局ＢＴＳにハンドオーバーされるのが好ましい。図５の場合には、閾値Ｎは１５である。
カウンター４３の値が、事前にセットされた閾値Ｎを超える前に、マイクロセルのカバレージエリアを横切って高速で移動している移動局ＭＳは、マイクロセルの外に移動する。マイクロセルのカバレージエリア外で測定された測定結果は、容認不可能として分類される、すなわちそれらは閾値レベルＴよりも下であるか、報告された測定結果から完全に欠落しているので、それらは、カウンター４３の値を減少する。このように、たとえ、ＭＳが同一のマイクロセルのエリアにしばらくして戻る場合でも、速く移動しているＭＳを、ゆっくり移動しているＭＳと解釈することは防止される。
容認できない測定結果で、カウンター４３の値から減少される減少ステップの値、及び、容認可能な測定結果で、カウンター４３の値に増大される増大ステップの値は、オペレータによって自由にセットされ得る。カウンター増大ステップの値は、減少ステップの値よりも大きいか、もしくは等しいのが好ましい。この場合には、容認できない測定結果の重要性は、それ程、強調されない。セットされるべき増大及び減少ステップの値は、カウンター４３の閾値Ｎによって変化する。
上記に、好ましい実施例によって、本発明の方法を説明してきた。本実施例では、測定結果は２つの集合に分類される。本発明の他の実施例では、より多数の集合があっても良く、その場合には、測定結果は、いくつかの閾値レベルと比較され、この比較に基づいて分類される。この場合には、各々の集合に対して、専用の増大ステップもしくは減少ステップを定義することもまた可能である。
図及び関連の説明は、本発明の概念の例示のみを意図している。その詳細において、多層無線カバレージの移動通信システムでハンドオーバー決定を実施するための本発明の方法は、添付の請求項の範囲内で変更され得る。

Claims (9)

1. 少なくとも１つのマイクロセル（Ａ、Ｂ、Ｃ）を備える移動通信システムでハンドオーバ決定するための方法であって、前記マイクロセルのカバレージエリアの少なくとも大部分は、マクロセル（Ｍ）のカバレージエリア内にあり、前記マイクロセルの基地局（ＢＴＳ）によって伝送される無線信号を移動局（ＭＳ）で測定すること、前記移動局から実質的に一定間隔で測定結果を報告すること、ゆっくり移動している移動局として定義された移動局に、適切なマイクロセル（Ａ、Ｂ、Ｃ）の基地局（ＢＴＳ）へ切換わるように命令することを含む、前記方法において、
   報告された前記測定結果を、事前にセットされた信号閾値レベル（Ｔ）と比較して、前記信号閾値レベル（Ｔ）よりも上の測定結果を第１の集合に分類し、前記信号閾値レベル（Ｔ）よりも下の測定結果、もしくは、欠落している測定結果を第２の集合に分類すること、
   前記分類に従って前記移動局の相対速度値を決定すること、及び
   前記移動局の相対速度値が事前にセットされた閾値（Ｎ）を超える時、ゆっくり移動している移動局として移動局（ＭＳ）を定義すること
   を特徴とする方法。
2. 報告された前記測定結果を、事前にセットされた信号閾値レベル（Ｔ）と比較して、前記信号閾値レベル（Ｔ）よりも上の測定結果を、容認可能として分類し、前記信号閾値レベル（Ｔ）よりも下の測定結果、もしくは、欠落している測定結果を、容認不可能として分類することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 所定の信号レベルを前記信号閾値レベル（Ｔ）として用いることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 測定結果が容認可能である時、事前にセットされた増大ステップだけ、相対速度値を増大し、
   測定結果が容認不可能である時、事前にセットされた減少ステップだけ、相対速度値を減少し、
   前記相対速度値を閾値（Ｎ）と比較し、
   前記相対速度値が閾値（Ｎ）を超える時、移動局をゆっくり移動しているとして定義することを特徴とする請求項２もしくは請求項３に記載の方法。
5. 増大ステップは、減少ステップよりも大きいか、減少ステップに等しいことを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 少なくとも１つのマイクロセル（Ａ、Ｂ、Ｃ）を備える移動通信システムでハンドオーバ決定するための装置であって、前記マイクロセルのカバレージエリアの少なくとも大部分は、マクロセル（Ｍ）のカバレージエリア内にあり、前記移動通信システムは、更に、少なくとも１つのマイクロセルの基地局（ＢＴＳ）によって伝送される無線信号を測定し、実質的に一定間隔で測定結果を報告するようにされた移動局を備える、前記移動通信システムにおいて、
   報告された前記測定結果を、事前にセットされた信号閾値レベル（Ｔ）と比較して、前記信号閾値レベル（Ｔ）よりも上の測定結果を第１の集合に分類し、前記信号閾値レベル（Ｔ）よりも下の測定結果、もしくは、欠落している測定結果を、第２の集合に分類することにより、各々のマイクロセルの基地局に関して実質的に一定間隔で受信される測定結果を分類するための第１の比較手段と、
   前記分類に従って前記移動局の相対速度値を決定するためのカウンター手段と、
   前記移動局（ＭＳ）の相対速度値を事前にセットされた閾値（Ｎ）と比較し、閾値（Ｎ）を超える時、移動局（ＭＳ）を、ゆっくり移動している移動局として定義するための第２の比較手段と、
   ゆっくり移動している移動局として定義された移動局に、適切なマイクロセル（Ａ、Ｂ、Ｃ）の基地局（ＢＴＳ）に切換わるように命令するための手段とを備えることを特徴とする装置。
7. ハンドオーバー決定をする移動通信システムの基地局コントローラに関して、提供されることを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 第１の比較手段は、事前にセットされた信号閾値レベル（Ｔ）よりも上の測定結果を容認可能として分類し、事前にセットされた信号閾値レベル（Ｔ）よりも下の測定結果、もしくは、欠落している測定結果を容認不可能として分類するようにされることを特徴とする請求項６もしくは請求項７に記載の装置。
9. カウンター手段は、容認可能な測定結果で、事前にセットされた増大ステップだけ、相対速度値を増大し、容認不可能な測定結果で、事前にセットされた減少ステップだけ、相対速度値を減少することを特徴とする請求項８に記載の装置。

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