JPH11508745A - マルチセルラ通信システムにおけるハンドオーバー決定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 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を備えるサービス提供セル，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、移動局のハンドオーバーを決定する第２図に図示される方法である。本方法は、制御セルの被受信信号をパラメータ値と比較する段階を含む。

Description

【発明の詳細な説明】 マルチセルラ通信システムにおける ハンドオーバー決定方法 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ｆ ２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、全く異なるセル（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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エッサム，キース・レスリー 英国ジー・エル８、８ジェイ・エフ、グロ ウセスター、テットベリー、コニガー・ロ ード44 (72)発明者 レ・フレミング，アンドリュー・マーク 英国エス・エヌ10、３ジェイ・ユー、ウィ ルトシャー、エチルハンプトン・デバイゼ ス、ヒース・ナップ・ハウス

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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制御セルからの受信信号を測定する段階； 前記制御セルからの前記受信信号をパラメータ値と比較する段階；および 前記比較に基づき、ハンドオーバーを決定する段階； によって構成されることを特徴とする方法。 ２．前記パラメータ値が目標セルからの受信信号である請求項１記載の方法。 ３．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つの近隣セルから目標セルを決定する段階： 前記移動局において前記目標セルからの受信信号を測定する段階； 前記移動局において前記制御セルからの受信信号を測定する段階； 前記制御セルからの前記受信信号を前記目標セルからの前記受信信号と比較す る段階；および 前記比較に基づき、ハンドオーバーを決定する段階； によって構成されることを特徴とする方法。 ４．移動局において目標セルからの被受信信号を測定する前記段階が、比較に 基づくハンドオーバー決定の前記段階が終了するまで前記目標セルへのハンドオ ーバーを遅延させる段階を含む請求項３記載の方法。 ５．移動局において目標セルからの被受信信号を測定する前記段階が、比較に 基づくハンドオーバー決定の前記段階が終了するまで前記目標セルへのハンドオ ーバーを遅延させる段階を含む請求項１記載の方法。