JP3949723B2

JP3949723B2 - 多重アクセス通信システムにおけるアイドル・ハンドオフを実行する方法及び装置

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Publication number: JP3949723B2
Application number: JP50089598A
Authority: JP
Inventors: ティードマン、エドワード・ジー・ジュニア
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 1996-06-07
Filing date: 1997-06-06
Publication date: 2007-07-25
Anticipated expiration: 2017-06-06
Also published as: FI20080339L; IL127385A0; AU3381297A; IL165573A; HU224585B1; BR9709558B1; JP2009060626A; CA2600368C; US6654611B2; IL201700A; FI20060370L; IL165573A0; EP0903053A1; NO316998B1; CN1652633B; US6021122A; BR9709558A; RU2185028C2; US7496073B2; IL201701A

Description

発明の背景
Ｉ．発明の分野
本発明は通信システムに関する。さらに具体的には、本発明は多重アクセス通信システムにおけるアイドル・ハンドオフを実行する新規で改善された方法及び装置に関する。さらに、本発明は多重アクセス通信システムでトラフィック・チャンネルを割り当てる改善された方法に関する。さらに、本発明は、多重アクセス通信システムで移動局が待ち行列化されトラフィック・チャンネルを待機しているときに生じるハンドオフの所要数を減少する方法に関する。
ＩＩ．従来技術の説明
典型的には、移動局がシステム・アクセスステート(system access state)にある間、通信システムはハンドオフを禁止する。システム・アクセスステートとは、通信が、移動局によりアクセス・チャンネルを介する伝送によって開始されるか、基地局によりページング・チャンネルを介する伝送によって開始されるステートである。実施態様では、メッセージは符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）通信形式に従って送信される。この通信形式は、「衛星又は地上中継器を使用するスペクトラム拡散多重アクセス通信システム」(Spread Spectrum Multiple Access Communication System Using Satellite or Terrestrial Repeaters)と題する米国特許第４，９０１，３０７号、及び「ＣＤＭＡセルラ電話システムで波形を発生するシステム及び方法」(System and Method for Generating Waveforms in a CDMA Cellular Telehone System)と題する米国特許第５，１０３，４５９号に詳細に開示されている。これらの特許は共に本発明の譲受人に譲渡され、参照してここに組み込まれる。コール(call)開始にページング・チャンネル及びアクセス・チャンネルを使用することは当技術分野で周知であり、「デュアル・モード広帯域スペクトラム拡散セルラ・システムの移動局・地上局互換性標準」(Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System)と題するＴＩＡ／ＥＩＡ暫定標準ＩＳ−９５−Ａに詳細に記述されている。
ＣＤＭＡシステムの特徴の１つは、同一の周波数がすべてのセルで再使用されることである。ダイバシティ結合は、同じ情報を搬送している信号を受信している受信器が、異なったパスを介して伝搬される信号を結合して、伝送された信号の改善された推定を提供する方法である。同じ情報を搬送しているが異なった伝搬パスを通るか、異なった送信器によって送信されるダイバシティ信号を利用する受信器の設計は、「ＣＤＭＡセルラ電話システムのダイバシティ受信器」(Diversity Receiver in a CDMA Cellular Telephone System)と題する米国特許第５，１０９，３９０号で詳細に説明されている。この特許は、本発明の譲受人へ譲渡されており、参照してここに組み込まれる。
ソフト・ハンドオフは、１つのセルから他のセルへ移動している移動局が、境界領域の２つ以上のセルにサービスしている基地局から、移動局が境界の近くに位置している限り情報を受け取る方法である。基地局によって送信される信号は、前記のダイバシティ結合方法によって移動局の受信器で結合される。複数の基地局がセル境界又はその近傍にある移動局と通信しているときにＣＤＭＡ通信システムでソフト・ハンドオフを提供する方法及びシステムは、「ＣＤＭＡセルラ電話システムでソフト・ハンドオフを提供する方法及びシステム」(Method and System for Providing a Soft Handoff in a CDMA Cellular Telephone System)と題する米国特許第５，１０１，５０１号、及び「ＣＤＭＡセルラ通信システムにおける移動局援助ソフト・ハンドオフ」(Mobile Station Assisted Soft Handoff in a DCMA Cellular Communication System)と題する米国特許第５，２６７，２６１号に開示されている。これらの特許は、共に本発明の譲受人へ譲渡されており、参照してここに組み込まれる。ハード・ハンドオフとは、ソフト・ハンドオフと対照的に、１つのセルから他のセルへ移動している移動局が、移動先のセルによってピックアップされる前に移動元のセルによってドロップされる場合をいう。
すべてのセルに同じ周波数を使用し、ソフト・ハンドオフを使用すると、ＣＤＭＡシステムの能力が高くなる。近隣のセルで同じ周波数を再使用すると、セル境界の近くで順方向リンク信号対雑音比で急速な変化を生じる。これは、移動局によって受信されているセルがフェードし、近隣のセルが強度を増加するからである（アンチフェード）。
一般的に、移動局が２つのセルを受信しているとき、拡散チップ当たりの受信トラフィック・チャンネル・エネルギーと、セル１によって送信された信号の全スペクトル雑音密度との比は、次の式（１）によって与えられる。

そして、拡散チップ当たりの受信トラフィック・チャンネル・エネルギーと、セル２によって送信された信号の全スペクトル雑音密度との比は、次の式（２）によって与えられる。

ここで、式（１）及び（２）において、

は、全熱雑音であり、

は、それぞれセル１及びセル２によって送信されたトラフィック・チャンネル・パワーの端数であり、

は、それぞれセル１及びセル２から移動局で受信されたトラフィック・チャンネル・パワーの端数である。
I_ocが

に対して小さい場合を考える。セル１がセル２に対してフェードするとき、

に対して小さくなる（比I_or2／I_or1は大きくなる）。従って、

は小さくなる。もし移動局がソフト・ハンドオフステートになければ、この信号対雑音比の変化は問題を生じる可能性がある。しかし、もし移動局が近隣のセルとソフト・ハンドオフステートにあれば、移動局は双方のセルから順方向トラフィック・チャンネルのダイバシティ結合を実行しているから、信号対雑音比の変化は問題を生じない。

によって与えられる第１のパスが小さくなるとき、

によって与えられる第２のパスは大きくなる。従って、１つのセルによるフェージングは他のセルからの信号対雑音比を増大させる。
ページングは、移動体終結サービスの開始を示す情報を移動局へ送信したり、新しいオーバーヘッド情報の標識を受信する方法である。基地局開始コールを開始する方法は、「移動通信受信器で電力消費を低減する装置及び方法」(APPARATUS AND METHOD FOR REDUCING POWER CONSUMPTION IN A MOBILE COMMUNICATIONS RECEIVER)と題する米国特許第５，３９２，２８７号、及びこの特許の継続関連出願であって１９９４年３月７日に出願された米国特許出願第０８／２０６，７０１号に詳細に説明されている。これらの双方は本発明の譲受人へ譲渡されており、参照してここに組み込まれる。本発明は移動局開始コールへも等しく適用することができ、その方法は、１９９６年１月１８日に出願された関連米国特許出願第０８／２１９，８６７号に詳細に説明されている。この出願は本発明の譲受人へ譲渡されており、参照してここに組み込まれる。
スロット・ページング・システムでは、移動局は短い所定の時間間隔の間ぺージング・チャンネルを監視し、次の所定の時間間隔までページング・チャンネルを再び監視することはない。ＩＳ−９５−Ａでは、ページング・チャンネルを周期的に監視するこの方法は、スロット・モードと呼ばれ、移動局は１．２８秒ごとに８０ｍｓの間ページング・チャンネルを監視する。監視時間間隔の間の周期は、ユーザーの希望によって、より長くなるようにすることができる。移動局がページされる所定の各時間スロットの前に、移動局はウエイクアップし（アクティブになり）、その基地局との同期を再同期するか改善する。次に、移動局はページ又はスロット中の他のメッセージを監視する。いくらかの時間間隔の後、移動局は非アクティブになり、次の割り当てられたスロットの直前までページング・チャンネルを監視しない。
移動局がアクティブになって移動通信システムとトラフィック情報を通信する時点の前、及び移動局が通信システムとタイミング同期を達成した時点の後では、移動局はアイドルステートと呼ばれる状態にある。アイドルステートでは、移動局はメッセージの受信、到来するコールの受信、コールの開始、登録の開始、又はメッセージ伝送の開始を行うことができる。移動局アイドルステートでは、ＩＳ−９５−Ａは、移動局がその割り当てられたスロットを監視する必要がある時間間隔を除いて、任意の時点でアイドル・ハンドオフを実行することを移動局に許している。
しかし、移動局がコールを発信するかページを受信するとき、移動局は発信メッセージ又はページ応答メッセージを送信するためのシステム・アクセスステートに入る。システム・アクセスステートでは、ＩＳ−９５−Ａの移動局はスロット・モードで動作しない。これは非スロット動作と呼ばれる。具体的には、基地局によって異なった状態へ指揮されるか、誤り状態が起こって移動局がシステム・アクセスステートの終了を許されるまで、移動局はページング・チャンネルを継続的に監視する。実施態様では、発呼動作及び発信メッセージの場合を説明するが、概念は移動局終了コールプロセス及びページ応答メッセージへ直接に適用することができる。移動局が発信メッセージを送信し受信通知を受信した後、移動局はチャンネル割り当てメッセージを待機する。チャンネル割り当てメッセージは、基地局から移動局へのトラフィック通信が、どのチャンネルで実行されるかを示す。
チャンネル割り当てメッセージを受信すると、直ちに移動局は割り振られたトラフィック・チャンネルへ同調し、順方向トラフィック・チャンネル上で情報を受信し、逆方向トラフィック・チャンネルで送信を開始する。順方向トラフィック・チャンネルは、基地局から移動局への情報が送信されるチャンネルであり、逆方向トラフィック・チャンネルは、移動局から基地局への情報が送信されるトラフィック・チャンネルである。
移動局が発信メッセージを送信する時間と、移動局がチャンネル割り当てメッセージを受信する時間との間の間隔は、個々の基幹施設ベンダの実施形態に依存する。その範囲は１秒の半分よりも少ない時間から数秒までにわたる。移動局がチャンネル割り当てメッセージを受信する時間までは、移動局はシステム・アクセスステートにある。
典型的には、ページング・チャンネルはソフト・ハンドオフをサポートしない。従って、前述したフェージングの問題が起こる。これらの問題は、典型的にはページング・チャンネルの放射パワーをトラフィック・チャンネルよりも高くすることによって影響を減らすことができる。１つのページング・チャンネルは多くのトラフィック・チャンネルの発呼及び終了を処理することができるから、この高パワーによる能力の損失は小さい。ページング・チャンネル上でソフト・ハンドオフをサポートするために、システムは本質的にすべてのセルのページング・チャンネルで同じ情報を送信する必要があり、従ってページング・チャンネルの全体の能力を劇的に低減する。
アイドルステートの間、移動局はハンドオフの実行を許される。典型的には、移動局は、１つのセルからの受信信号レベルが他のセルよりも十分に上になったとき、常にハンドオフを実行する。典型的には、このアイドル・ハンドオフは、移動局がスロットの監視を開始する前になされる。しかし、スロットが始まる前に移動局が正しいコールを選択することができず、移動局が既存のセルを監視し続けなければならない場合があり得る。システム・アクセスステートの間、移動局はアイドル・ハンドオフの実行を許されない。
しかし、移動局がシステム・アクセスステートにあるとき、信号対雑音比

が非常に速く変化するので、メッセージ誤り率が非常に高くなり、移動局がページング・チャンネル上を送信される信号メッセージを正しく受信することができない場合があり得る。その結果、移動局はチャンネル割り当てメッセージを受信しない。これは、発呼が成功しなかったことを意味する。ＩＳ−９５−Ａは、移動局が１秒間にページング・チャンネル・メッセージを受信しなかった場合、移動局がシステム・アクセスステートを終了して、移動局アイドルステートへ戻ることを許している。これは、移動局がチャンネル割り当てメッセージを受信しないで、発呼が成功しなかったことを意味する。
移動局が最初にトラフィック・チャンネルへ割当たられたとき、同様な問題が生じる。ＩＳ−９５−Ａは、１つだけの基地局が移動局へ割り当てられることを許している。もし他のセルが強力であるか、より強力になると、移動局は順方向トラフィック・チャンネルを成功裏に受信することができない。その結果、呼はドロップする。問題は、移動局が単一のアクティブなセット・メンバーを有するトラフィック・チャンネルへ割り当てられ、ソフト・ハンドオフステートにないことである。
ＩＳ−９５−Ａのもとでは、移動局がソフト・ハンドオフへ入るために、次のステップが起こらねばならない。第１に、移動局は、他の基地局のパイロットが所定のエネルギーしきい値より上にあることを検出する。第２に、移動局はパイロット強度測定メッセージを送信する。第３に、基幹施設がハンドオフをセットアップし、基幹施設がハンドオフ指揮メッセージを移動局へ送信する。状況と実施形態に依存して、これは数百ミリ秒から１秒をかなり超える時間までを取るであろう。
従って、ソフト・ハンドオフはＩＳ−９５−Ａシステムで一般的にサポートされているが、移動局がシステム・アクセスステートにあるときはサポートされない。従って、移動局がシステム・アクセスステートにある間にソフト・ハンドオフを許すことによって、システム・アクセス・プロセスの信頼性を増大させると共に他の利点を提供するシステムの必要性が存在する。
発明の概要
本発明はページング・チャンネル及びアクセス・チャンネルの動作を改善することのできるいくつかの変更を説明する。本発明の第１の特徴は、移動局がシステム・アクセスステートにある間に、ハンドオフを許すことである。これは、メッセージ誤り率が低くなるように信号対雑音比が高い基地局を移動局が受信することを許す。これは、ページング・チャンネルの受信不能に起因するドロップコールのセットアップを不要にする。ハンドオフを許すことによって、基地局は、複数の基地局を介して、ページング・チャンネルでチャンネル割り当てメッセージを送信する必要がある。
本発明の第２の特徴は、どの基地局がチャンネル割り当てメッセージを移動局へ送信すべきかを、基幹施設が知ることを許すことである。さらに、これは、移動局が異なった基地局へハンドオフすることを可能にし、移動局が新しい基地局で遅滞なくトラフィック・チャンネルを割り振られることを保証する。
本発明の第３の特徴は、移動局がトラフィック・チャンネルへ割り当てられる前に、どの基地局が移動局のアクティブ・セットの中にあるべきかを、基幹施設が知ることを許すことである。アクティブ・セットとは、与えられた時点で最強の信号を移動局へ提供している基地局の集合である。これは、移動局がトラフィック・チャンネルへ割り当てられる前に、移動局をソフト・ハンドオフへ置く十分のリソースが存在するかどうかを基幹施設が決定することを許す。これは、セル境界に近い移動局がトラフィック・チャンネルへ割り当てられた後に、それがソフト・ハンドオフへ置かれることを直ちに要求するかも知れないので有用である。さらに、これは、前述した信号対雑音比の急速な変化に起因するコールのドロップを最小にする。
さらに、本発明の第３の特徴と結合して、チャンネル割り当てメッセージ中に複数のアクティブ・セット・メンバーが含まれ、移動局がソフト・ハンドオフステートでトラフィック・チャンネルへ割り当てられることを許す。
最後に、前記の特徴は、ユーザーが所定のユーザー優先順位に従って制限された通信リソースへアクセスできるようにする優先順位アクセス・チャンネル割り振り（ＰＡＣＡ）動作で、特別の有用性を提供する。
本発明はＣＤＭＡシステムとの関連で説明されるが、本発明は任意のセルラ又は衛星通信システムに応用可能である。
【図面の簡単な説明】
本発明の特徴、目的、及び利点は、以下に述べる詳細な説明と共に図面を参照することによって、さらに明らかになるであろう。図面において、類似の参照文字は図面を通して対応的に識別される。
図１は、基地局グループの１つの基地局と通信している移動局のブロック図であり、
図２は、基地局に対応するセルのレイアウトを示し、
図３は、２つの基地局の間を移動している移動局のパイロットＥｃ／Ｉｏを示す。
実施態様の詳細な説明
ここで図１を参照すると、電源が投入されると、移動局２はシステム決定サブステート(substate)に入る。システム決定プロセッサ（図示されていない）は、捕捉試行を実行するシステムを選択し、必要な周波数情報を受信器（ＲＣＶＲ）８へ与える。別個に示されていないが、システム決定プロセッサは制御プロセッサ１８の内部で実現することができる。制御プロセッサ１８は、メモリに記憶されたプログラム制御のもとで動作するマイクロプロセッサ又はマイクロコントローラの中で実現することができる。
実施態様では、システム決定用のシステムを選択した後で、移動局２はパイロット捕捉サブステートへ移行する。パイロット捕捉サブステートで、移動局２はシステム決定サブステートで検索された捕捉パラメータに基づいてパイロット信号を復調しようと試みる。
実施態様では、移動局２は捕捉パラメータに従ってＣＤＭＡパイロット信号を捕捉しようと試みる。信号（もし存在すれば）は、アンテナ４で受信され、デュプレクサ(duplexer)６を介して受信器８へ渡される。受信器８は受信信号をダウン・コンバートし、増幅し、アナログ信号をデジタル表現へ変換し、その信号を探索器１０へ渡す。探索器１０はＰＮオフセットをテストすることによってパイロット信号を捕捉しようと試みる。ＰＮオフセットは、ＰＮオフセット仮説に従って信号を復調すると共に復調された信号の信号エネルギーを測定することによって、テストされる。ＣＤＭＡ捕捉用の探索器ハードウェアの設計及び実施形態は当技術分野で知られており、その詳細は前記の米国特許第５，１０９，３９０号に説明されている。
探索器１０が所定のしきい値よりも大きいエネルギーを有するパイロット信号を検出すると、移動局２は同期チャンネル捕捉サブステートへ入り、同期チャンネルの捕捉を試みる。典型的には、基地局によって報知された同期チャンネルは、システム識別名（ＳＩＤ）及びネットワーク識別名（ＮＩＤ）のような基本システム情報を含むが、最も重要なことは、タイミング情報を移動局２へ与えることである。移動局２はそのタイミングを同期チャンネル情報に従って調整し、次に移動局アイドルステートに入る。
同期チャンネルを成功裏に捕捉すると、移動局２はページング・チャンネルを所定のページング形式に従ってモニターし始める。移動局２は、ページング・チャンネル伝送用に保存された所定のウォルシュ・シーケンス(Walsh sequence)に基づいて信号を復調する。例えば、捕捉されたパイロット信号が基地局２６ａによって送信されたものとすると、移動局２は、同期チャンネルによって与えられたタイミング情報に従って、また、所定のウォルシュ・シーケンスを使用して、ページング・チャンネルをモニターする。基地局２６ａはページング・チャンネル上でオーバーヘッド情報を間欠的に送信する。
実施態様では、オーバーヘッド情報は近隣リストとして知られるリストを含む。ＩＳ−９５−Ａでは、このリストは基地局２６ａ〜２６ｎによって近隣リスト・メッセージ内で移動局２へ与えられる。このリストは、ここではＮＧＨＢＲリスト・ベース（ＮＧＨＢＲ＿ＬＩＳＴ＿ＢＡＳＥ）と呼ばれる。ＮＧＨＢＲリスト・ベース（ＮＧＨＢＲ＿ＬＩＳＴ＿ＢＡＳＥ）は、基地局２６ａの近隣に存在して強力な信号を移動局２へ与える基地局のリストであり、従って、これら基地局はアイドル・ハンドオフの候補である。実施態様では、図１の基地局２６ａ〜２６ｋは、それぞれ図２のセル３６ａ〜３６ｋに対応する。従って、基地局２６ａはセル３６ａへ有効範囲を与える。
図１を参照すると、実施態様では、基地局２６ｂ〜２６ｋは移動局２へ送信されたＮＧＨＢＲリスト・ベース（ＮＧＨＢＲ＿ＬＩＳＴ＿ＢＡＳＥ）の中にある。注意すべきは、近隣リストにある基地局のいくつかが、同じ基地局コントローラ（ＢＳＣ）３２によって制御されない場合に、本発明を等しく応用できることである。基地局コントローラ３２は、主電話交換局（ＭＴＳＯ）（図示されていない）からの情報を基地局２６ａ〜２６ｏへ選択的に与えると共に基地局２６ａ〜２６ｏへ内部発生メッセージを与えるために、基地局２６ａ〜２６ｏとの間で情報を与える責任を有する。
もし捕捉されたパイロット信号が基地局２６ａによって送信されたものであれば、オーバーヘッド情報を受信した後で、移動局２は、その移動識別番号（ＭＩＮ）を基地局２６ａへ送信することによって基地局２６ａを登録してよい。次に、移動局２はアイドルステートへ入り、基地局２６ａの登録が成功した後で、その割り振られたページング・チャンネルをスロット・ページング・モードでモニターする。登録が実行されない場合、移動局は更にアイドルステートに入り、基地局２６ａによって送信された割り振り済みのページング・チャンネルをスロット・ページング・モードでモニターする。
スロット・ページング・モードでは、基地局２６ａはタイム・スロットと呼ばれる所定の時間間隔中に移動局２へ指揮されたページング又は信号情報を送信する。実施態様では、タイム・スロット及びページング・チャンネルは移動局識別番号（ＭＩＮ）のハッシング関数に従って決定される。ＭＩＮは登録時に基地局２６ａ及び移動局２へ知らされる。
本発明では、基地局２６ａは、移動局２がシステム・アクセスステートにある間にアイドル・ハンドオフの実行を許される基地局のリストを移動局２へ送信する。このリストは、ここではリスト・ベース（ＬＩＳＴ＿ＢＡＳＥ）と呼ばれる。リスト・ベース（ＬＩＳＴ＿ＢＡＳＥ）内の基地局は典型的にはＮＧＨＢＲリスト・ベース（ＮＧＨＢＲ＿ＬＩＳＴ＿ＢＡＳＥ）内の基地局の部分集合であり、典型的には同じ基地局コントローラ（ＢＳＣ）を使用している。従って、例えば図１では、ＮＧＨＢＲリスト・ベース（ＮＧＨＢＲ＿ＬＩＳＴ＿ＢＡＳＥ）は基地局２６ｂ〜２６ｋのすべてから構成されるが、リスト・ベース（ＬＩＳＴ＿ＢＡＳＥ）は基地局２６ｂ、２６ｃ（図示されていない）、２６ｇ（図示されていない）、及び２６ｈ（図示されていない）の部分集合から構成されてよい。
以下の説明は発呼に関連しており、発信メッセージを中心に説明される。ページ応答メッセージを発信メッセージに置換して、同じ手順をコールの終了に応用することができる。
移動局２がコールを発生するとき、メッセージ発生器２０は発信メッセージを発生し、そのメッセージをアクセス・チャンネルで送信する。メッセージ発生器２０は、説明した機能を実行するようにプログラムされたマイクロプロセッサで実現することができる。別個の要素として示されているが、メッセージ発生器２０は制御プロセッサ１８内で実現することができる。そのメッセージは、移動局が現在モニターしている基地局２６ａによって受信され復調される。発信メッセージの受信に応答して、リスト・ベース（ＬＩＳＴ＿ＢＡＳＥ）内の基地局２６ａ〜２６ｉの各々は、通信が実行されるトラフィック・チャンネルを示すチャンネル割り当てメッセージを送信する。注意すべきは、典型的にリスト・ベース（ＬＩＳＴ＿ＢＡＳＥ）内の第１の基地局との通信に使用されるウォルシュ・チャンネルは、リスト・ベース（ＬＩＳＴ＿ＢＡＳＥ）内の第２の基地局との通信に使用されるウォルシュ・チャンネルと同じではないことである。複数の基地局がチャンネル割り当てメッセージを送信しているから、移動局２は、システム・アクセスステートにある間、また、リスト・ベース（ＬＩＳＴ＿ＢＡＳＥ）内にある基地局へ発信メッセージを送信した後で、アイドル・ハンドオフを自由に実行し、チャンネル割り当てメッセージを依然として受信することができる。
代替の実施形態では、移動局２は発信メッセージを基地局２６ａへ送信し、その発信メッセージの受信通知を待機する。移動局が受信通知を受け取るまで、その移動局はハンドオフの実行を許されない。しかし、移動局が受信通知を受け取った後では、移動局はリスト・ベース（ＬＩＳＴ＿ＢＡＳＥ）内の基地局へのアイドル・ハンドオフを自由に実行することができる。
他の実施形態では、移動局２は、１９９４年３月１２日に出願された「ランダム・アクセス・チャンネル」(RANDOM ACCESS CHANNEL)と題する関連米国特許出願第０８／４１２，６４８号に詳細に説明されているように、ＩＳ−９５−Ａの手順を使用して発信メッセージを送信する。この出願は、本発明の譲受人へ譲渡されており、参照してここに組み込まれる。もし受信通知が所定のタイムアウト期間内に基地局２６ａから受け取られないと、移動局はその送信パワーを増大させ、そのメッセージを再び送信するように試みる。移動局２が或る回数の試行の後に基地局２６ａから受信通知を受け取ることができず、また他の基地局（例えば、基地局２６ｂ）がより強力である場合、移動局２は基地局２６ｂへのアイドル・ハンドオフを実行し発信メッセージの送信を再開始することを許される。
１つの実施形態では、リスト・ベース（ＬＩＳＴ＿ＢＡＳＥ）内の基地局の各々が、その特定の基地局と通信するためのトラフィック・チャンネルのみを指示するチャンネル割り当てメッセージを送信する。代替の実施形態では、リスト・ベース（ＬＩＳＴ＿ＢＡＳＥ）内の基地局２６ａ〜２６ｉの各々が、その特定の基地局との通信に使用されるトラフィック・チャンネルのみでなくリスト・べース（ＬＩＳＴ＿ＢＡＳＥ）内のすべての基地局との通信に使用されるトラフィック・チャンネルをも指示する同一のチャンネル割り当てメッセージを送信する。これは、リスト・ベース（ＬＩＳＴ＿ＢＡＳＥ）内の基地局２６ａ〜２６ｉが基地局コントローラ３２を介して利用可能なトラフィック・チャンネルを通知することを必要とする。複数の基地局からチャンネル割り当てメッセージを与えることによって、チャンネル割り当てプロセスの成功率は著しく向上する。
前記のプロセスは、基幹施設がソフト・ハンドオフをセットアップしチャンネル割り当てメッセージ中にアクティブ・セットの複数のメンバーを含めることを許す。従って、最初に１つの基地局と通信し、次にソフト・ハンドオフへ移行する代わりに、移動局２が直ちにソフト・ハンドオフステートへ進み、また直ちに２つ以上の基地局からトラフィック通信を受信することが可能である。これは移動局２をソフト・ハンドオフへ進めるプロセスをスピード・アップし、それによってシステムのパフォーマンスは改善され、低い順方向トラフィック・チャンネル信号対雑音比に起因するコールドロップが最小にされる。
このプロセスの１つの実施形態では、基地局がリスト・ベース（ＬＩＳＴ＿ＢＡＳＥ）内のすべての基地局とのソフト・ハンドオフをセットアップする。このプロセスの代替の実施形態では、基地局は、リスト・ベース（ＬＩＳＴ＿ＢＡＳＥ）内の基地局の部分集合とのソフト・ハンドオフをセットアップし、移動局２がソフト・ハンドオフへ入るのに必要な情報をチャンネル割り当てメッセージで送信する。この情報は基地局のこの部分集合の識別子を含む。ＩＳ−９５−Ａでは、パイロットＰＮオフセットが基地局を識別する。
基地局２６ａ〜２６ｉによって送信されたページング・メッセージは、移動局２のアンテナ４で受信される。受信メッセージは次にデュプレクサ６を介して受信器８へ与えられ、そこで受信信号はダウン・コンバートされて増幅される。ダウン・コンバートされたメッセージは、受信メッセージを復調する復調器１２ａ〜１２ｊへ与えられる。制御プロセッサ１８は、探索器１０からの情報に従って、移動局２が到着ページング・チャンネル・データを復調するページング・チャンネルを選択する。１つの実施形態では、復調器１２ａ〜１２ｊは１つの基地局のみをモニターする。
探索器１０は、制御プロセッサ１８と結合して、他の基地局がベターであることを決定する。次に、制御プロセッサ１８は、他の基地局からの受信信号の復調を復調器に開始させる。移動局２は複数の基地局から割り当てメッセージを受信するので、移動局２はシステム・アクセスステートの間に自由にアイドル・ハンドオフを実行する。他の実施形態では、移動局２はリスト・ベース（ＬＩＳＴ＿ＢＡＳＥ）内のすべての基地局をモニターし、リスト・ベース（ＬＩＳＴ＿ＢＡＳＥ）内で識別された信号を復調する。
実施態様では、リスト・ベース（ＬＩＳＴ＿ＢＡＳＥ）は近隣リスト・メッセージから別個に与えられず、近隣リスト（ＮＧＨＢＲリスト・ベース（ＮＧＨＢＲ＿ＬＩＳＴ＿ＢＡＳＥ））のどのメンバーがリスト・ベース（ＬＩＳＴ＿ＢＡＳＥ）のメンバーであるかを示す表示が、近隣リスト・メッセージと共に与えられる。実施態様では、近隣リスト・メッセージ内で指定されたシステムのどれがリスト・ベース（ＬＩＳＴ＿ＢＡＳＥ）に存在するかを示すために、オーバーヘッド・メッセージ内の予約値の１つが使用される。ＩＳ−９５−Ａ基地局の実施態様では、リスト・ベース（ＬＩＳＴ＿ＢＡＳＥ）のメンバーを指定するために使用されるオーバーヘッド・メッセージ内の予約値は、近隣リスト・メッセージ内のＮＧＨＢＲ・コンフィグ（ＮＧＨＢＲ＿ＣＯＮＦＩＧ）値である。
実施態様では、ＩＳ−９５−Ａ近隣リスト・メッセージは、ＮＧＨＢＲリスト・ベース（ＮＧＨＢＲ＿ＬＩＳＴ＿ＢＡＳＥ）内の基地局のパイロットＰＮオフセット、及び近隣リスト・メッセージ内のどの基地局がリスト・ベース（ＬＩＳＴ＿ＢＡＳＥ）内に存在するかを示す表示を含む。現在の基地局のパイロットＰＮシーケンスは、移動局２の参照を与えるために送信され、移動局２はその参照を使用して他の基地局ＰＮオフセットを識別することができる。
前述したように、リスト・ベース（ＬＩＳＴ＿ＢＡＳＥ）内のすべての基地局は、移動局２ヘチャンネル割り当てメッセージを送信することが必要である。これは、移動局２がハンドオフし、従ってチャンネル割り当てプロセスの成功率を増大させることを許すが、すべてのコールセットアップに追加のページング・チャンネル能力を必要とする。
ぺージング・チャンネル能力へのインパクトを低減する、この手順への変更は、所定のパワーしきい値より上にあるパイロットのリストを、移動局２に送信させることである。このリストは、ここではリスト・モバイル（リスト・モービル（ＬＩＳＴ＿ＭＯＢＩＬＥ））と呼ばれる。１つの実施形態では、探索器１０は、パイロット信号を復調するとき、リスト・ベース（ＬＩＳＴ＿ＢＡＳＥ）内の基地局のＰＮオフセットを最優先し、次にＮＧＨＢＲリスト・ベース（ＮＧＨＢＲ＿ＬＩＳＴ＿ＢＡＳＥ）内の基地局のＰＮオフセットを優先し、次に残りのＰＮオフセットに従って復調する。最適化された探索優先順位を与える方法は、前記の米国特許第５，２６７，２６１号に記載されている。
実施態様では、探索器１０がパイロットＰＮオフセットに従って受信信号を復調し、復調されたパイロットのエネルギーを測定する。エネルギー値は制御プロセッサ１８へ与えられる。制御プロセッサ１８は復調信号のエネルギーをしきい値と比較し、そのしきい値よりも上にあるＰＮオフセットのリストを作成する。このリストはリスト・モービル（ＬＩＳＴ＿ＭＯＢＩＬＥ）と呼ばれる。一度リスト・モービル（ＬＩＳＴ＿ＭＯＢＩＬＥ）が作成されると、それはアクセス・チャンネル上を送信され、移動局２がモニターしている基地局２６ａによって受信される。実施態様では、リスト・モービル（ＬＩＳＴ＿ＭＯＢＩＬＥ）は発信メッセージに含まれる。
他の実施形態では、リスト・モービル（ＬＩＳＴ＿ＭＯＢＩＬＥ）は複数の基地局２６ａ〜２６ｏによって受信される。リスト・モービル（ＬＩＳＴ＿ＭＯＢＩＬＥ）は基地局コントローラ３２へ与えられる。実施態様では、基地局をリスト・モービル（ＬＩＳＴ＿ＭＯＢＩＬＥ）に入れるべきかどうかを決定するために移動局２によって使用されたしきい値は、基地局２６ａ〜２６ｏによってオーバーヘッド・メッセージの一部として送信される。実施態様では、このしきい値はＩＳ−９５−Ａシステム・パラメータ・メッセージ内で送信されるＴ−アド（Ｔ＿ＡＤＤ）値であってよい。このＴ−アド（Ｔ＿ＡＤＤ）値は、現在、移動局がＴ−アド（Ｔ＿ＡＤＤ）を超えるパイロットを検出したことを示すＩＳ−９５−Ａパイロット強度測定メッセージをトラフィック・チャンネル上で基地局へ送信するかどうかを決定するために、ＩＳ−９５−Ａ移動局によって使用されている。
図３は、移動局２が基地局２６ａから基地局２６ｂへ向かって移動しているときの、基地局２６ａ及び２６ｂによって報知されたＩＳ−９５−Ａパイロット・チャンネルのＥｃ／Ｉ０を示す。移動局２が、領域３８で示されるような基地局２６ａの有効範囲に完全に入っているとき、基地局２６ｂのパイロット・チャンネルはＴ−アド（Ｔ＿ＡＤＤ）レベルの下にある。同様に、移動局２が領域４１によって示されるような基地局２６ｂの有効範囲に完全に入っているとき、基地局２６ａのパイロット・チャンネルはＴ−アド（Ｔ＿ＡＤＤ）レベルの下にある。移動局２が領域３８の中にあるとき、それは発信メッセージの中で基地局２６ｂを報告しない。同様に、移動局２が領域４１の中にあるとき、それは発信メッセージの中で基地局２６ａを報告しない。
移動局２が領域３９の中にあるとき、基地局２６ｂのパイロットＥｃ／Ｉ０はＴ−アド（Ｔ＿ＡＤＤ）の上にあり、移動局は発信メッセージの中で２６ｂを報告する。同様に、移動局２が領域４０の中にあるとき、基地局２６ａのパイロットＥｃ／Ｉ０はＴ−アド（Ｔ＿ＡＤＤ）の上にあり、移動局は発信メッセージの中で２６ａを報告する。実施態様はこれらの尺度についてＩＳ−９５−Ａで与えられるようなＥｃ／Ｉ０を使用する。しかし、当技術分野で周知の信号強度又は信号対雑音比の代替尺度を等しく適用することができる。
実施態様では、移動局２はリスト・モービル（ＬＩＳＴ＿ＭＯＢＩＬＥ）及びリスト・ベース（ＬＩＳＴ＿ＢＡＳＥ）の双方にある基地局に対してのみアイドル・ハンドオフの実行を許される。双方のリストにある基地局の集合をリスト・ボス（ＬＩＳＴ＿ＢＯＴＨ）と呼ぶ。これは２つの利点を有する。第１に、基幹施設は、移動局によってアイドル・ハンドオフの可能な候補として識別され移動局がハンドオフすることを許された基地局の中でチャンネル割り当てメッセージを送信するだけでよい。これはリスト・ボス（ＬＩＳＴ＿ＢＯＴＨ）内に与えられた基地局の集合である。これは、必要とされる追加のメッセージングを著しく低減する。第２に、リスト・モービル（ＬＩＳＴ＿ＭＯＢＩＬＥ）はＴ−アド（Ｔ＿ＡＤＤ）よりも上のパイロットのリストを基地局コントローラ３２へ与え、それによって、基幹施設は、どの基地局が移動局アクティブ・セットのメンバーになるべきかを識別することを許される。従って、移動局がトラフィック・チャンネルへ割り当てられたとき、もし基地局コントローラ３２がソフト・ハンドオフをセットアップすることを望むならば、それはリスト・モービル（ＬＩＳＴ＿ＭＯＢＩＬＥ）内の基地局とのソフト・ハンドオフをセットアップするだけでよい。
代替の実施形態では、移動局２はリスト・ボス（ＬＩＳＴ＿ＢＯＴＨ）内の基地局をその発生メッセージ中で基地局へ送信する。これは移動局２から送信しなければならない情報量を低減する。
さらに、それは、基幹施設がソフト・ハンドオフをセットアップし、アクティブ・セットの複数のメンバーをチャンネル割り当てメッセージに入れることを許す。チャンネル割り当てメッセージは、アクティブ・セットの中にある基地局のパイロットＰＮオフセットを含む。移動局２は、まず１つの基地局と通信し、次に能力又は他の制約のために不可能であるかも知れないソフト・ハンドオフへ移行する代わりに、直ちにソフト・ハンドオフステートへ進み、また直ちに２つ以上の基地局からトラフィック通信を受信することができる。
例えば、移動局２が、図２に示されるようにセル３６ｂとの境界に近いセル３６ａの位置３７にある場合、リスト・モービル（ＬＩＳＴ＿ＭＯＢＩＬＥ）は基地局２６ｂのパイロットＰＮオフセットを識別する。基地局２６ａ及び２６ｂの双方によって送信されるチャンネル割り当てメッセージは、基地局２６ａ及び２６ｂと移動局２の間で通信を供するために移動局２によって使用されるトラフィック・チャンネルを識別する。復調器１２ａ〜１２ｊの少なくとも１つが基地局２６ａからトラフィック・チャンネル情報を受信するために同調され、復調器１２ａ〜１２ｊの他の１つが基地局２６ｂからトラフィック・チャンネル情報を受信するため同調される。複数の復調器１２ａ〜１２ｊが、基地局２６ａ及び２６ｂによって送信されたトラフィック・チャンネル信号を復調し始める。復調された信号はダイバシティ結合器３４へ与えられ、ダイバシティ結合器３４は受信信号を結合して、送信されたデータの改善された推定を与える。
本発明にとって重要な他の項目がいくつか存在する。第１に、移動局２は、送信メッセージへの受信通知を受け取るか受信通知を受け取るタイムアウトが経過するまで、アイドル・ハンドオフの実行を許されないことである。これは、移動局２がそのアクセス・チャンネル・プローブへの受信通知を受け取るのを許すためである。さらに、それは、受信通知が基地局コントローラ３２によって発生されるのではなく、移動局がそのアクセス・チャンネル・プローブを送信している基地局２６ａが受信通知を発生することを許す。これは遅延を減少させ、従ってコールセットアップ・プロセスをより速くする利点を有する。さらに、移動局２がシステム・アクセスステートにあり、受信通知タイムアウトが経過した後にアイドル・ハンドオフを実行すると、移動局２はアクセス・チャンネル・プローブ送信手順を再開始しなければならない。これは、移動局２が新しい発信メッセージを送信する場合と同じである。
代替の実施形態では、移動局２は、受信通知を受け取る前にリスト・ベース（ＬＩＳＴ＿ＢＡＳＥ）内の基地局へアイドル・ハンドオフを実行してよい。しかし、これは、リスト・ベース（ＬＩＳＴ＿ＢＡＳＥ）内のすべての基地局が受信通知を送ることが必要であり、従って基地局コントローラ３２が受信通知の発生に関与する必要があることを意味する。この代替実施形態の１つの変更において、移動局２は受信通知を受け取る前にリスト・モービル（ＬＩＳＴ＿ＭＯＢＩＬＥ）内の基地局へアイドル・ハンドオフを実行してよい。同様に、これは、リスト・モービル（ＬＩＳＴ＿ＭＯＢＩＬＥ）内のすべての基地局が受信通知を送る必要があり、従って基地局コントローラ３２が受信通知の発生に関与する必要があることを意味する。
実施態様では、本発明は、チャンネル割り当てメッセージが基地局２６ａによって送信されたが、移動局２によって受信されなかった場合の備えを有する。基地局２６ａは移動局２から発信メッセージを受信したかも知れないが、移動局２は発信メッセージの受け取りを通知するチャンネル割り当てメッセージを基地局２６ａから受け取らなかったかも知れない。受信通知メッセージを受け取らなくても、移動局２は例えば基地局２６ｂへアイドル・ハンドオフを実行してよい。
基地局２６ｂはチャンネル割り当てメッセージを移動局２へ送信しているかも知れず、その間、移動局２は発信メッセージを再送信している。実施態様では、受信通知メッセージが送られるとき、どのメッセージが受信を通知されているかを示す表示がそれに随伴している。移動局２は、そのインディケータが最も近時に送信された発信メッセージに対応していない限り、チャンネル割り当てメッセージを無視する。本発明はこの問題を補正するいくつかの方法を提供する。明白な１つの方法は、基地局２６ａによって受信された発信メッセージに存在していた同じ受信通知インディケータを基地局２６ｂに使用させることである。これは、受信通知インディケータ値を、基地局２６ａから基地局２６ｂへ基地局コントローラ３２を介して渡すことによって達成できる。代替の実施形態では、移動局２は、チャンネル割り当てメッセージを受信する場合はアクセス・プローブの送信を停止し、チャンネル割り当てメッセージによって指定されたチャンネルへ同調することができる。
改善された実施形態では、移動局２がハンドオフする（リスト・ベース（ＬＩＳＴ＿ＢＡＳＥ）内の基地局を）ことを許されるすべての基地局のページング・チャンネル構成は同じである。これらの能力をサポートしない基地局はリスト・ベース（ＬＩＳＴ＿ＢＡＳＥ）に含まれない。
前記の方法は、優先順位アクセス・チャンネル割り振り（ＰＡＣＡ）をサポートするためにも使用できる。ＰＡＣＡ機能は当技術分野で周知であり、「ＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ−５３−Ａセルラ機能の説明」(TIA/EIA/IS-53-A Cellular Features Description)に詳細に説明されている。ＰＡＣＡが呼び出されると、移動局２は、トラフィック・チャンネルが利用できないとき、トラフィック・チャンネルを獲得する上で他の移動局よりも高い優先順位を与えられる。具体的には、移動局２はＰＡＣＡ機能コード及びダイアル・ナンバーを含む発信メッセージを送信する。もしトラフィック・チャンネルが即時に利用可能であれば、移動局２はトラフィック・チャンネルへ割り当てられる。もしトラフィック・チャンネルが即時に利用可能でなく、移動局２がＰＡＣＡの使用許可を得ている場合、移動局２をモニターしている基地局（例えば、基地局２６ａ）は、移動局２の要求をＰＡＣＡ待ち行列に置く。代替的に、このＰＡＣＡ待ち行列は基地局コントローラ３２によって管理することができる。待ち行列内の位置はＰＡＣＡ要求の優先順位及び要求の存在期間に依存する。トラフィック・チャンネルが利用可能となったとき、ＰＡＣＡ待ち行列の先頭にある要求がトラフィック・チャンネルへ割り当てられる。
移動局２の要求がＰＡＣＡ待ち行列にあるとき、移動局２は、移動局２のユーザーへ待ち行列状況を知らせる周期的メッセージを送信されてよい。ＰＡＣＡの１つの問題は、チャンネルが解放されているかどうかを移動局２が決定するために、それが現在使用しているセルを基幹施設が知る必要があることである。大部分のシステムでは、これは、移動局２がアイドル・ハンドオフを実行する度に、移動局２が発信メッセージを登録又は再送信しなければならないことを意味する。ＣＤＭＡ基地局間の遷移は急激であるから、移動局２は基地局間の境界を横切るとき発信メッセージを登録するか数回再送信してよい。ＣＤＭＡの第２の考慮点は、移動局２がトラフィック・チャンネルへ割り当てられた後、直ちにソフト・ハンドオフへ置かれる必要があるかも知れないことである。コールをサポートする複数の基地局でリソースが利用可能でない限り、割り当ては成功しない。
前記の変更された発信メッセージでは、移動局２は、移動局アクティブ・セット（移動局２が強力なパイロット信号を検出した基地局の集合）に存在しなければならない他の基地局を表示する。１つの実施形態では、移動局２はリスト・モービル（ＬＩＳＴ＿ＭＯＢＩＬＥ）を送信し、基地局はリスト・ボス（ＬＩＳＴ＿ＢＯＴＨ）を決定する。他の実施形態では、移動局２がリスト・ボス（ＬＩＳＴ＿ＢＯＴＨ）を送信する。これは、基幹施設が、ＰＡＣＡコールに必要なすべての基地局のリソースが解放されているかどうかを決定することを許す。発信メッセージを送信する割合を低減するために、リスト・ボス（ＬＩＳＴ＿ＢＯＴＨ）内の基地局は、移動局が発信メッセージを再送信する必要無しに移動できる基地局である。この機能が呼び出されたとき、基幹施設はリスト・ボス（ＬＩＳＴ＿ＢＯＴＨ）内のすべての基地局の待ち行列状況情報を送信する必要がある。もし移動局２がリスト・ボス（ＬＩＳＴ＿ＢＯＴＨ）内の基地局の有効範囲外へ移動すると、移動局２は発信メッセージを再送信する。
実施態様の前記の説明は、当業者が本発明を製造又は使用することができるように提供される。これらの実施形態に対する各種の変更は当業者に容易に知られ、ここで定義された一般的原理は、発明能力を使用することなく他の実施形態に応用してよい。従って、本発明はここに示された実施形態に制限されることを意図するものではなく、ここに開示された原理及び新規な特徴に一致した最も広い権利範囲を授与されるべきである。

Claims

複数の基地局と通信可能な移動局を含む移動通信システムにおいて用いられる方法であって、前記方法はチャンネル割り当てメッセージを前記基地局の幾つかに用意し、
第１基地局から前記移動局へ該移動局がアイドル・ハンドオフの実行を許可された基地局のリストを送信し、ここで前記移動局はシステム・アクセスステートにあり、
前記基地局のリスト内の前記複数の基地局のうちの少なくとも２つから、チャンネル割り当てメッセージを前記移動局へ送信し、そして
前記第１基地局から基地局のリスト内の第２基地局へ前記移動局のアイドル・ハンドオフを実行するステップを含み、
前記アイドル・ハンドオフは前記移動局の前記通信システムへのアクセス期間中に発生することを特徴とする方法。
前記基地局のリストは、アクティブな基地局のリストを含み、該アクティブな基地局とは、前記移動局がアイドル・ハンドオフを、指定されたときに実行きる基地局であることを特徴とする請求項１記載の方法。
前記基地局のリストは、トラフィック・チャンネルを介しては前記移動局へ送信されないことを特徴とする請求項２記載の方法。
前記基地局のリストは、アクセス・チャンネル又はページング・チャンネルを介して、前記移動局へ送信されることを特徴とする請求項２記載の方法。