JP4821474B2 - 移動通信システム、ハンドオーバ制御装置及びそれらに用いるハンドオーバ方法 - Google Patents

Description

本発明は移動通信システム、ハンドオーバ制御装置及びそれらに用いるハンドオーバ方法に関し、特にＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式等の移動通信システムにおけるハンドオーバの制御方法に関する。

ＣＤＭＡ方式等の第三世代移動通信システムでは、機能面を優先させるあまり、処理の複雑化がエスカレートし、装置・システム開発ベンダや通信オペレータの設備投資が巨額化した結果、システム導入（普及）の遅れを招くという問題を生じさせている。

第三世代の後継システムと言われる３．５世代もしくはＢ３Ｇ（Ｂ ３ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）システムの検討においては、上記の反省から、基地局や上位制御局の処理を簡略化し、システム全体を安価にかつシンプルに構成しようという動きが見られている。

従来の移動通信システムにおけるハンドオーバ（ＨＯ：ＨａｎｄＯｖｅｒ）時の接続動作の流れを図４に示す。この図４を参照して上位制御局〜基地局〜移動局間の接続動作について説明する。尚、この移動通信システムにおけるハンドオーバは、例えば、図１に示すように、移動局３が基地局２−１の管理するサービスエリア（セル＃１）から基地局２−２の管理するサービスエリア（セル＃２）に移動する際に実施される（例えば、特許文献１参照）。これら基地局２−１，２−２は上位制御局１に接続されている。

移動局３が基地局２−１と接続している状態の時、移動局３との通信データは基地局２−１を経由して上位制御局１へと通信される（図４のｂ１，ｂ２）。移動局３が基地局２−２のサービスエリア（セル＃２）へ向かって移動し、基地局２−２とのハンドオーバを実行できる状態になった場合について考える（図４のｂ３）。ここで、ハンドオーバの可否判定動作については公知であるので、その説明を省略する。

移動局３の基地局２−２とのハンドオーバが開始されると、基地局２−２は移動局３向けの信号を送受信し、移動局３が基地局２−２と接続できるようにする（図４のｂ４〜ｂ９）。一方、移動局３は基地局２−１との接続も継続する（図４のｂ５）。ここで、基地局２−１及び基地局２−２はともに、移動局３からの上り信号を受信・復号し、上位制御局１へ復号データの伝送を行う（図４のｂ４，ｂ８）。

これがソフトハンドオーバ状態であり（図４のｂ７）、上位制御局１は両基地局２−１，２−２から伝送されてくる移動局３のデータを合成する処理が必要となる。その際、上位制御局１では基地局２−１及び基地局２−２からの各受信データの品質に応じた重み付けや、タイミングずれの補正等の複雑な処理が発生し（図４のｂ６）、かつこうした処理は移動局３毎に発生するため、処理負荷も増大する傾向にある。

さらに、移動局３が基地局２−１のサービスエリア（セル＃１）から遠ざかる（＝基地局２−１からの受信品質が一定以下になる）と、上位制御局１は各基地局２−１，２−２と移動局３とに、基地局２−１とのハンドオーバを終了する指示を出す（図４のｂ１０）。これによって、移動局３は基地局２−２とのみ接続することとなる（図４のｂ１１，ｂ１２）。

特開２００１−０３６９５３号公報

第三世代移動通信システムに代表されるようなＣＤＭＡ方式を用いた移動通信システムでは、移動局が同時に複数の基地局と通信することが可能であるという特徴を活かし、通信の瞬断なく、移動局が基地局間を移動することができ、かつ伝播条件が悪い環境下においても比較的安定した通信を維持することができるという利点がある。

このように、移動局が複数の基地局と通信している状態を「ソフトハンドオーバ」もしくは「ダイバーシチ・ハンドオーバ」と呼ぶ（以下、ソフトハンドオーバとする）。これに対し、基地局間の移動によって通信周波数の切替えを必要とし、通信の瞬断が発生するハンドオーバを「ハードハンドオーバ」と呼ぶ。

ハードハンドオーバはソフトハンドオーバに比べて処理が簡単であるという利点はあるが、上述したように、通信が瞬断するというデメリットがある。一方、ソフトハンドオーバは通信の安定性及び品質という面では優れているが、複数の基地局から受信した上り（移動局→基地局）信号の合成や重み付け等の処理が必要となり、基地局や上位制御局の処理が複雑化し、システム全体が巨大化・高コスト化するため、開発・運用にかかる投資が大きくなるというデメリットがある。

そこで、本発明の目的は上記の問題点を解消し、ハンドオーバに係る基地局の処理や構成を簡略することができ、システム・装置の開発コスト及びシステム導入コストを低減することができる移動通信システム、ハンドオーバ制御装置及びそれらに用いるハンドオーバ方法を提供することにある。

本発明による移動通信システムは、移動局の移動に伴ってハンドオーバ元の第１の基地局からハンドオーバ先の第２の基地局への接続切替えを行う移動通信システムであって、
前記第１の基地局からの受信品質情報と前記第２の基地局からの受信品質情報とを比較してその比較結果に応じて前記接続切替えを指示する指示手段を備え、
前記第１の基地局は、前記接続切替えを行った後に前記移動局との接続時に前記受信品質情報の測定のみを行い、
前記第２の基地局は、前記接続切替えが行われるまで前記移動局との接続時に前記受信品質情報の測定のみを行い、
前記指示手段は、前記第１及び第２の基地局各々からの受信品質情報において、前記第２の基地局からの受信品質が予め決めた閾値を一定時間越え、安定した接続切替えが可能であると判断した場合に前記第２の基地局への接続切替えを指示している。

本発明によるハンドオーバ制御装置は、移動局の移動に伴ってハンドオーバ元の第１の基地局からハンドオーバ先の第２の基地局への接続切替えを行うハンドオーバ制御装置であって、
前記第１の基地局からの受信品質情報と前記第２の基地局からの受信品質情報とを比較してその比較結果に応じて前記接続切替えを指示する指示手段を備え、
前記第１の基地局が、前記接続切替えを行った後に前記移動局との接続時に前記受信品質情報の測定のみを行い、
前記第２の基地局が、前記接続切替えが行われるまで前記移動局との接続時に前記受信品質情報の測定のみを行い、
前記指示手段は、前記第１及び第２の基地局各々からの受信品質情報において、前記第２の基地局からの受信品質が予め決めた閾値を一定時間越え、安定した接続切替えが可能であると判断した場合に前記第２の基地局への接続切替えを指示している。

本発明によるハンドオーバ方法は、移動局の移動に伴ってハンドオーバ元の第１の基地局からハンドオーバ先の第２の基地局への接続切替えを行うハンドオーバ制御装置に用いるハンドオーバ方法であって、
前記ハンドオーバ制御装置が、前記第１の基地局からの受信品質情報と前記第２の基地局からの受信品質情報とを比較してその比較結果に応じて前記接続切替えを指示する指示処理を実行し、
前記第１の基地局が、前記接続切替えを行った後に前記移動局との接続時に前記受信品質情報の測定のみを行い、
前記第２の基地局が、前記接続切替えが行われるまで前記移動局との接続時に前記受信品質情報の測定のみを行い、
前記ハンドオーバ制御装置が、前記指示処理において、前記第１及び第２の基地局各々からの受信品質情報において、前記第２の基地局からの受信品質が予め決めた閾値を一定時間越え、安定した接続切替えが可能であると判断した場合に前記第２の基地局への接続切替えを指示している。

すなわち、本発明の移動通信システムは、移動局のハンドオーバ後の接続安定性を確保しつつ、ハンドオーバに必要な基地局または上位制御局の処理を簡略化することを特徴とする。

本発明の移動通信システムでは、上り（移動局→基地局）信号を２つ以上の基地局で同時に復号もしくは合成しない（＝従来の技術において行われたソフトハンドオーバ状態を行わない）ようにし、その代わりとして、ハンドオーバ先の基地局では移動局からの上り信号の受信品質を測定し、品質情報のみを上位制御局もしくはハンドオーバ元の基地局へ通知する手段を設ける。

通知を受けた上位制御局もしくはハンドオーバ元の基地局は、そのハンドオーバ先の基地局からの受信品質をハンドオーバ元の基地局での受信品質と比較し、安定した接続切替えが可能であると判断した場合（例えば、予め決めた閾値を一定時間越えた場合）にハンドオーバ先の基地局への接続切替えを実行する。接続切替え後は、ハンドオーバ先の基地局から上り信号の復号データを上位制御局へ送信するようにする。

これによって、本発明の移動通信システムでは、ハンドオーバに係る基地局の処理や構成を簡略することが可能となり、システム・装置の開発コスト及びシステム導入コストを低減することが可能となる。その際、本発明の移動通信システムでは、ハンドオーバ処理の簡略化をしても、接続切替え時の安定性の劣化を抑えることが可能となる。

本発明は、上記のような構成及び動作とすることで、ハンドオーバに係る基地局の処理や構成を簡略することができ、システム・装置の開発コスト及びシステム導入コストを低減することができるという効果が得られる。

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施例による移動通信システムの構成例を示すブロック図である。図１において、本発明の一実施例による移動通信システムは、上位制御局１と、上位制御局１に接続されかつ移動局３との通信を中継する基地局２−１，２−２と、移動局３と、基地局２−１，２−２各々が管理するサービスエリア（セル＃１，＃２）とから構成されている。

図２は図１の上位制御局１の構成例を示すブロック図である。図２において、上位制御局１はＣＰＵ（中央処理装置）１１と、ＣＰＵ１１が実行する制御プログラム１２ａを保持するメインメモリ１２と、ＣＰＵ１１が制御プログラム１２ａを実行する際に作業領域として用いられる記憶部１３と、基地局２−１，２−２との通信を制御する通信制御部１４と、ＣＰＵ１１、メインメモリ１２、記憶部１３、通信制御部１４がそれぞれ接続される内部バス１１０とから構成されている。

尚、記憶部１３にはハンドオーバ（ＨＯ：ＨａｎｄＯｖｅｒ）元からの上り信号の受信品質情報を保持するＨＯ元受信品質情報保持領域１３１と、ハンドオーバ先からの上り信号の受信品質情報を保持するＨＯ先受信品質情報保持領域１３２とを備えている。

本実施例の代表的な構成要素としては、上位制御局１と、基地局２−１，２−２と、移動局３とがある。上位制御局１は、基地局２−１及び基地局２−２の上位に位置し、両基地局２−１，２−２を制御する機能を持つ。ここで、基地局２−１はハンドオーバ元の基地局、基地局２−２はハンドオーバ先の基地局としてそれぞれ位置付けている。

上位制御局１は本実施例において必ずしも必須の構成要素ではなく、ハンドオーバ元である基地局２−１が上位制御局１と同じ機能を実現することも可能であるが、ここでは一般化するため、上位制御局１及びハンドオーバ元である基地局２−１をそれぞれ別構成要素として独立して示している。移動局３は基地局２−１または基地局２−２のサービスエリア（セル＃１、セル＃２）内を移動することを想定している。

図３は本発明の一実施例によるハンドオーバ動作時の接続動作の流れを示すシーケンスチャートである。これら図１〜図３を参照して本発明の一実施例によるハンドオーバ動作時の接続動作の流れについて説明する。尚、図３における上位制御局１の処理動作はＣＰＵ１１が制御プログラム１２ａを実行することで実現される。

図３では、移動局３が基地局２−１のサービスエリア（セル＃１）から基地局２−２のサービスエリア（セル＃２）に移動していく様子を想定し、その時の上位制御局１〜基地局２−１，２−２〜移動局３間の接続動作を示している。

まずはじめに、移動局３は基地局２−１と接続している状態から始める。この時、移動局３との通信データは基地局２−１を経由して上位制御局１へと通信される（図３のａ１，ａ２）。

次に、移動局３が基地局２−２のサービスエリア（セル＃２）へ向かって移動し、基地局２−２とのハンドオーバを実行できる状態になった場合について考える（図３のａ３）。尚、ハンドオーバの可否判定動作については、従来の技術と同様に、図中には示していないが、一般的には基地局２−１，２−２から定常的に送信される共通制御信号を移動局３で観測し、その結果を接続中の基地局２−１または基地局２−２を経由して上位制御局１へ報告し、上位制御局１にて可否判定が行われる。

移動局３の基地局２−２とのハンドオーバが開始されると、基地局２−２は移動局３向けの信号を送受信し、移動局３が基地局２−２と接続できるようにする（図３のａ６）。一方、移動局３は基地局２−１との接続も継続する（図３のａ４，ａ５）。

ここで、基地局２−２は移動局３からの上り信号について受信品質（例えば、受信電界強度やＥｂ／Ｉｏ、エラー率等）を測定し（図３のａ７）、その測定結果を上位制御局１へ報告するのみで（図３のａ８）、通信（ユーザ）データの復号や上位制御局１への（復号データの）伝送は行わない。これによって、上位制御局１でのデータ合成に係る処理が不要となる（図３のａ９）。

さらに、移動局３が基地局２−２のサービスエリア（セル＃２）へ近づき、基地局２−１よりも基地局２−２からの信号の品質が良くなった状態を想定する。上位制御局１は基地局２−１及び基地局２−２から報告される受信品質情報をそれぞれＨＯ元受信品質情報保持領域１３１及びＨＯ先受信品質情報保持領域１３２に一時保持し、それらを比較して接続切替えを行うか否かを判断する。

上位制御局１は基地局２−２の受信品質＞基地局２−１の受信品質であれば、各基地局２−１，２−２と移動局３とにそれぞれ接続切替え指示を出す（図３のａ１０）。基地局２−１→基地局２−２への接続切替え後（図３のａ１１）、基地局２−２は移動局３からの受信データを復号し、上位制御局１へ伝送する役割を担う（図３のａ１４，ａ１５）。

一方、基地局２−１は移動局３からの上り信号の受信品質を測定して上位制御局１へ報告するのみで、通信（ユーザー）データの復号や上位制御局１への（復号データの）伝送は行わない（図３のａ１２，ａ１３）。この時も上位制御局１ではデータ合成に係る処理が不要となる（図３のａ１６）。

さらに、移動局３が基地局２−１のサービスエリア（セル＃１）から遠ざかる（＝基地局２−１からの受信品質が一定以下になる）と、上位制御局１は各基地局２−１，２−２及び移動局３に基地局２−１とのハンドオーバを終了する指示を出す（図３のａ１７）。これによって、移動局３は基地局２−２とのみ接続することとなる（図３のａ１８，ａ１９）。

このように、本実施例では、ハンドオーバに係る基地局２−１，２−２の処理や構成を簡略することができ、システム・装置の開発コスト及びシステム導入コストを低減することができる。また、本実施例では、ハンドオーバ処理の簡略化をしても、基地局２−１→基地局２−２への接続切替え時の安定性の劣化を抑えることができる。

本発明の一実施例による移動通信システムの構成例を示すブロック図である。 図１の上位制御局の構成例を示すブロック図である。 本発明の一実施例によるハンドオーバ動作時の接続動作の流れを示すシーケンスチャートである。 従来のハンドオーバ時の接続動作の流れを示すシーケンスチャートである。

符号の説明

１ 上位制御局
２−１，２−２ 基地局
３ 移動局
１１ ＣＰＵ
１２ メインメモリ
１２ａ 制御プログラム
１３ 記憶部
１４ 通信制御部
１１０ 内部バス
１３１ ＨＯ元受信品質情報保持領域
１３２ ＨＯ先受信品質情報保持領域

Claims (12)

1. 移動局の移動に伴ってハンドオーバ元の第１の基地局からハンドオーバ先の第２の基地局への接続切替えを行う移動通信システムであって、
   前記第１の基地局からの受信品質情報と前記第２の基地局からの受信品質情報とを比較してその比較結果に応じて前記接続切替えを指示する指示手段を有し、
   前記第１の基地局は、前記接続切替えを行った後に前記移動局との接続時に前記受信品質情報の測定のみを行い、
   前記第２の基地局は、前記接続切替えが行われるまで前記移動局との接続時に前記受信品質情報の測定のみを行い、
   前記指示手段は、前記第１及び第２の基地局各々からの受信品質情報において、前記第２の基地局からの受信品質が予め決めた閾値を一定時間越え、安定した接続切替えが可能であると判断した場合に前記第２の基地局への接続切替えを指示することを特徴とする移動通信システム。
2. 前記指示手段を、前記第１の基地局に配設したことを特徴とする請求項１記載の移動通信システム。
3. 前記指示手段を、前記第１及び第２の基地局を管理する上位制御局に配設したことを特徴とする請求項１記載の移動通信システム。
4. 前記第１の基地局は、前記接続切替えが行われるまで前記移動局からのデータの復号データを前記上位制御局へ送信し、
   前記第２の基地局は、前記接続切替えを行った後に前記移動局からのデータの復号データを前記上位制御局へ送信することを特徴とする請求項３記載の移動通信システム。
5. 移動局の移動に伴ってハンドオーバ元の第１の基地局からハンドオーバ先の第２の基地局への接続切替えを行うハンドオーバ制御装置であって、
   前記第１の基地局からの受信品質情報と前記第２の基地局からの受信品質情報とを比較してその比較結果に応じて前記接続切替えを指示する指示手段を有し、
   前記第１の基地局が、前記接続切替えを行った後に前記移動局との接続時に前記受信品質情報の測定のみを行い、
   前記第２の基地局が、前記接続切替えが行われるまで前記移動局との接続時に前記受信品質情報の測定のみを行い、
   前記指示手段は、前記第１及び第２の基地局各々からの受信品質情報において、前記第２の基地局からの受信品質が予め決めた閾値を一定時間越え、安定した接続切替えが可能であると判断した場合に前記第２の基地局への接続切替えを指示することを特徴とするハンドオーバ制御装置。
6. 前記第１の基地局に配設されることを特徴とする請求項５記載のハンドオーバ制御装置。
7. 前記第１及び第２の基地局を管理する上位制御局に配設されることを特徴とする請求項５記載のハンドオーバ制御装置。
8. 前記第１の基地局が、前記接続切替えが行われるまで前記移動局からのデータの復号データを前記上位制御局へ送信し、
   前記第２の基地局が、前記接続切替えを行った後に前記移動局からのデータの復号データを前記上位制御局へ送信することを特徴とする請求項７記載のハンドオーバ制御装置。
9. 移動局の移動に伴ってハンドオーバ元の第１の基地局からハンドオーバ先の第２の基地局への接続切替えを行うハンドオーバ制御装置に用いるハンドオーバ方法であって、
   前記ハンドオーバ制御装置が、前記第１の基地局からの受信品質情報と前記第２の基地局からの受信品質情報とを比較してその比較結果に応じて前記接続切替えを指示する指示処理を実行し、
   前記第１の基地局が、前記接続切替えを行った後に前記移動局との接続時に前記受信品質情報の測定のみを行い、
   前記第２の基地局が、前記接続切替えが行われるまで前記移動局との接続時に前記受信品質情報の測定のみを行い、
   前記ハンドオーバ制御装置が、前記指示処理において、前記第１及び第２の基地局各々からの受信品質情報において、前記第２の基地局からの受信品質が予め決めた閾値を一定時間越え、安定した接続切替えが可能であると判断した場合に前記第２の基地局への接続切替えを指示することを特徴とするハンドオーバ方法。
10. 前記ハンドオーバ制御装置を前記第１の基地局に配設したことを特徴とする請求項９記載のハンドオーバ方法。
11. 前記ハンドオーバ制御装置を前記第１及び第２の基地局を管理する上位制御局に配設したことを特徴とする請求項９記載のハンドオーバ方法。
12. 前記第１の基地局が、前記接続切替えが行われるまで前記移動局からのデータの復号データを前記上位制御局へ送信し、
    前記第２の基地局が、前記接続切替えを行った後に前記移動局からのデータの復号データを前記上位制御局へ送信することを特徴とする請求項１１記載のハンドオーバ方法。

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