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【発明の名称】 複数の無線リソースを用いて通信する通信装置におけるハンドオフ方式
【発明者】 【氏名】高田 芽衣

【氏名】高橋 陽介

【氏名】眞澤 史郎

【氏名】片山 倫太郎
【要約】 【課題】ＣＤＭＡ方式等の無線通信システムにおいて、一台の端末が複数の無線リソース（例えば複数のキャリア）を用いて同時に通信を行う場合、従来の一無線リソースのみで通信する場合と同様なソフトハンドオフ方式によって端末モビリティを保証しようとすると、ネットワーク転送負荷、端末処理負荷、無線リソース占有時間の面から効率が悪化するという問題があった。

【構成】各無線リソースに対する端末からの受信状態通知情報を元に、ネットワーク側で全リソース合わせて得られるデータレートが所望レートを満たしているかどうかを基準にソフトハンドオフ終了を判断し、強制的にソフトハンドオフを終了する。この処理を行うことによってソフトハンドオフ期間が短縮され、端末において必要十分な受信強度を保ち、端末のモビリティを保証する一方で、ネットワーク転送負荷、端末処理負荷、無線リソース占有時間を必要最低限に抑えることが可能である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワークに接続され、端末との間で複数のキャリアを用いて通信を行う複数の基地局を有し、該複数の基地局間で前記端末のソフトハンドオフを行う無線通信システムであって、
前記端末が第１および第２の基地局の間のソフトハンドオフ状態にある場合に、第１の基地局および第２の基地局が前記端末から前記複数のキャリアについての通信品質情報を受信し、
該受信した少なくとも第１のキャリアについての通信品質情報に基づいて判定される、少なくとも第２のキャリアのソフトハンドオフの終了を指示するネットワーク側ソフトハンドオフ終了メッセージを、前記第１または第２の基地局から前記端末へ通知することを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
請求項１記載の無線通信システムであって、
前記複数の基地局と通信ネットワークとの間に接続される制御ノードを有し、
前記通信品質情報は、各キャリアにおける、いずれかの基地局により得られる通信レートの情報であって、
該制御ノードは、前記第１あるいは第２の基地局から得られる当該端末の全キャリア分の通信レートが所定の所望レートを超える場合には、前記第２あるいは第１の基地局についてのソフトハンドオフを全キャリアについて終了する判定を行うことを特徴とする無線通信システム。
【請求項３】
請求項２記載の無線通信システムであって、
前記所定の所望レートは、該端末のQoSレートまたは各基地局に定められるベストエフォート保証レートであることを特徴とする無線通信システム。
【請求項４】
請求項１記載の無線通信システムであって、
前記複数の基地局と通信ネットワークとの間に接続される制御ノードを有し、
該制御ノードは、前記第１の基地局が、前記端末から前記第１のキャリアについてソフトハンドオフを終了する端末側ソフトハンドオフ終了メッセージを受信した場合に、前記第２のキャリアについてもソフトハンドオフを終了する判定を行うことを特徴とする無線通信システム。
【請求項５】
請求項１記載の無線通信システムであって、
前記通信品質情報は、各キャリアにおける、いずれかの基地局により得られる通信レートの情報であって、
前記第１の基地局は、自局がハンドオフ元の基地局である場合、ネットワークから受信される端末への通信データを前記第２の基地局へ転送し、
該第１あるいは第２の基地局から得られる当該端末の全キャリア分の通信レートが所定の所望レートを超える場合には、前記第２あるいは第１の基地局についてのソフトハンドオフを全キャリアについて終了する判定を行うことを特徴とする無線通信システム。
【請求項６】
請求項５記載の無線通信システムであって、
前記所定の所望レートは、該端末のQoSレートまたは各基地局に定められるベストエフォート保証レートであることを特徴とする無線通信システム。
【請求項７】
請求項１記載の無線通信システムであって、
前記第１の基地局は、自局がハンドオフ元の基地局である場合、ネットワークから受信される端末への通信データを前記第２の基地局へ転送し、
前記第１の基地局が、前記端末から前記第１のキャリアについてソフトハンドオフを終了する端末側ソフトハンドオフ終了メッセージを受信した場合に、前記第２のキャリアについてもソフトハンドオフを終了する判定を行うことを特徴とする無線通信システム。
【請求項８】
請求項１記載の無線通信システムであって、前記第１または第２の基地局についての前記ネットワーク側ソフトハンドオフ終了メッセージを前記端末へ通知した後は、所定の条件にしたがって、該端末からの前記第１または第２の基地局をActive Setに追加する要求を拒否することを特徴とする無線通信システム。
【請求項９】
請求項１記載の無線通信システムであって、該端末におけるソフトハンドオフ開始のためのパイロット受信電力判定式において、第1キャリアでのソフトハンドオフ開始条件となる第1の閾値と、既に第1キャリアでソフトハンドオフ中に第2キャリアでのソフトハンドオフを開始する条件となる第2の閾値と、既に第1キャリア及び第2キャリアでソフトハンドオフ中に第3キャリアでのソフトハンドオフを開始する条件となる第3の閾値を有し、その大小関係が閾値１＜閾値２＜閾値３のように設定されることを特徴とする無線通信システム。
【請求項１０】
請求項9記載の無線通信システムであって、上記閾値１、閾値２、閾値３の値を変更可能であり、その値を該基地局から該端末に連絡するメッセージのインタフェースを有することを特徴とする無線通信システム。
【請求項１１】
請求項９及び請求項１０に記載の無線通信システムであって、上記閾値１、閾値２、閾値３の値を、該端末がQoS呼で通信しているか、ベストエフォート呼で通信しているかによって区別し、異なる値のセットを設定することを特徴とする無線通信システム。
【請求項１２】
請求項１記載の無線通信システムであって、該端末におけるソフトハンドオフ開始のためのパイロット受信電力判定式において、第1キャリアでのソフトハンドオフ開始条件となる第1の閾値と、第2キャリアでのソフトハンドオフを開始する条件となる第2の閾値と、第3キャリアでのソフトハンドオフを開始する条件となる第3の閾値を有し、それぞれのキャリアが属する周波数帯域の周波数特性、用いられるエリアに属している接続者数や通信容量、用いられるエリアにおけるQoS優先度を基に、前記閾値の大小関係を設定することを特徴とする無線通信システム。
【請求項１３】
端末との間で複数のキャリアを用いて通信を行う複数の基地局と、該複数の基地局とネットワークとの間に接続される制御ノードとを有し、該複数の基地局間で前記端末のソフトハンドオフを行う無線通信システムにおける制御ノードであって、
前記ネットワークとの前記端末の通信データの送受信を行う第１のネットワークインタフェース部と、
第１および第２の基地局との間で前記端末の通信データの送受信を行う第２のネットワークインタフェース部と、
制御部とを有し、
前記第２のネットワークインタフェース部は、前記端末が前記第１および第２の基地局の間のソフトハンドオフ状態にある場合に、前記第１または第２の基地局を介して、該第１または第２の基地局と該端末との間の複数のキャリアについての通信品質情報を受信し、
前記制御部は、該受信した少なくとも第１のキャリアについての通信品質情報に基づいて、少なくとも第２のキャリアのソフトハンドオフの終了を判定し、該少なくとも第２のキャリアのハンドオフの終了を指示するネットワーク側ソフトハンドオフ終了メッセージを、前記第１または第２の基地局を介して前記端末へ通知することを特徴とする制御ノード。
【請求項１４】
請求項１３記載の制御ノードであって、
前記通信品質情報は、各キャリアにおける、いずれかの基地局により得られる通信レートの情報であって、
前記制御部は、前記第１あるいは第２の基地局から得られる当該端末の全キャリア分の通信レートが所定の所望レートを超える場合には、前記第２あるいは第１の基地局についてのソフトハンドオフを全キャリアについて終了する判定を行うことを特徴とする制御ノード。
【請求項１５】
請求項１４記載の制御ノードであって、
前記所定の所望レートは、該端末のQoSレートまたは各基地局に定められるベストエフォート保証レートであることを特徴とする制御ノード。
【請求項１６】
請求項１３記載の制御ノードであって、
前記制御部は、前記端末から前記第１のキャリアにおいて前記第１の基地局ついてのソフトハンドオフを終了することを通知する、端末側ソフトハンドオフ終了メッセージを受信した場合に、前記第２のキャリアにおいても前記第１の基地局についてのソフトハンドオフを終了する判定を行うことを特徴とする制御ノード。
【請求項１７】
請求項１３記載の制御ノードであって、
前記制御部は、前記第１または第２の基地局についての前記ネットワーク側ソフトハンドオフ終了メッセージを前記端末へ通知した後は、所定の条件にしたがって、該端末からの前記第１または第２の基地局をActive Setに追加する要求を拒否することを特徴とする制御ノード。
【請求項１８】
ネットワークに接続され、端末との間で複数のキャリアを用いて通信を行う複数の基地局を有し、該複数の基地局間で前記端末のソフトハンドオフを行う無線通信システムにおける基地局であって、
ネットワークとの間、および他の基地局との間で前記端末の通信データの送受信を行うネットワークインタフェース部と、
前記基地局との間で通信データの送受信を行う無線部と、
制御部とを有し、
前記端末が該基地局と他の基地局との間のソフトハンドオフ状態にある場合に、
前記ネットワークインタフェース部は、該基地局がハンドオフ元の基地局である場合、ネットワークから受信される端末への通信データを前記第２の基地局へ転送し、
前記制御部は、該受信した少なくとも第１のキャリアについての該基地局または前記他の基地局による前記端末の通信品質情報に基づいて判定される、少なくとも第２のキャリアのソフトハンドオフの終了を指示するネットワーク側ソフトハンドオフ終了メッセージを、前記端末へ通知することを特徴とする基地局。
【請求項１９】
請求項１８記載の基地局であって、
前記通信品質情報は、各キャリアにおける、いずれかの基地局により得られる通信レートの情報であって、
前記制御部は、該基地局あるいは前記他の基地局から得られる当該端末の全キャリア分の通信レートが所定の所望レートを超える場合には、前記他の基地局あるいは該基地局についてのソフトハンドオフを全キャリアについて終了する判定を行うことを特徴とする基地局。
【請求項２０】
請求項１９記載の基地局であって、
前記所定の所望レートは、該端末のQoSレートまたは各基地局に定められるベストエフォート保証レートであることを特徴とする基地局。
【請求項２１】
請求項１８記載の基地局であって、
前記制御部は、前記端末から前記第１のキャリアにおいて該基地局または前記他の基地局ついてのソフトハンドオフを終了することを通知する、端末側ソフトハンドオフ終了メッセージを受信した場合に、前記第２のキャリアにおいても該基地局または前記他の基地局についてのソフトハンドオフを終了する判定を行うことを特徴とする基地局。
【請求項２２】
請求項１８記載の基地局であって、
前記制御部は、該基地局についての前記ネットワーク側ソフトハンドオフ終了メッセージを前記端末へ通知した後は、所定の条件にしたがって、該端末からの該基地局をActive Setに追加する要求を拒否することを特徴とする基地局。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は携帯電話や無線ＬＡＮ等、端末のモビリティをサポートする無線通信システム、特にＭＣ−ＣＤＭＡ（Multi Carrier Code Division Multiple Access）方式を採用している無線通信システム、端末、基地局の無線通信装置に適する。
【背景技術】
【０００２】
従来携帯電話等の無線通信システムは、「いつでも、どこでも」通信できること、移動中も通信が途切れることなく続けられること（すなわち端末のモビリティ保証）を目指して、通信エリアの拡大や基地局間ハンドオフ技術のサポートに邁進してきた。
【０００３】
一方で近年、写真や動画ファイルが添付されたメール、ＴＶ電話の動画データ等、一人のユーザーがやりとりする情報のデータ量が飛躍的に増大し、通信容量の更なる増強を求められている。
【０００４】
無線ＬＡＮやＷｉＭＡＸ等、端末モビリティは低いが有線並みの大容量通信を可能にする新しい無線通信システムが急速に台頭してきていることもあり、今後の携帯電話システムにとって、
端末のモビリティ保証と大容量化をバランス良く実現する方式の検討が急務となっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
大容量化の対策として、従来端末は１キャリア周波数のみを用いて基地局と通信していたところを複数キャリアで同時に通信可能にすることで、通信容量をＮ倍化させる方法が考えられている。例えば、１キャリアを用いたＣＤＭＡ方式の通信規格として３ＧＰＰ２の１ｘＥＶ−ＤＯ方式（3GPP2 C.S0024-A_v2.0(8.7.6.1.6.3 Active Set Maintenance)、非特許文献1）があるが、これをＮ本のキャリアに拡張し、端末あたりの通信容量をＮ倍に増強した場合、従来と同様のソフトハンドオフ方式では、効率と安定性が課題となる。以下では、これらの課題について詳細に説明する。
【０００６】
課題を理解するには、ソフトハンドオフ方式について理解が必要なため、まず1キャリアを用いた場合について、端末モビリティ保証の方法から説明する。
【０００７】
従来の１ｘＥＶ−ＤＯ方式のシステムにおいては、端末が通信中に一つの基地局の通信エリアから隣接する別の基地局の通信エリアに移動しても通信が途絶えることがないよう、基地局間ソフトハンドオフと呼ばれる方式を用いて、端末のモビリティを保証している。ソフトハンドオフとは、通信エリアが隣接する２つ以上の基地局が連携し、一つの端末に対して一連の下り送信データを分担して送る方式のことを指す。端末における各基地局からのパイロット信号の受信強度はフェージングや端末の移動により時々刻々と変化するが、複数候補の中から最も受信状態が良い基地局を逐次選択してデータを送ってもらうことで、端末は常に良い受信状態を保ったまま（通信が途絶えることなく）通信エリア間を移動することができる。以下に非特許文献１と図４を用いて、ソフトハンドオフ方式の詳細を説明する。図４では、ソフトハンドオフが実施される際のシーケンスが時間の順を追って記載されている。
【０００８】
シーケンス（４０１）
端末と基地局は、端末が下り（基地局→端末）パイロット信号を一定以上の強度で受信可能な近隣基地局のリストをその端末のActive Setとして管理する。ActiveSetの管理は、通信開始前は端末側、通信開始後は基地局側ネットワーク上に接続されている制御装置（ＡＮＣ）が行う。端末（ＡＴ）はある基地局（ＡＮＴＳ−A）と通信開始後に、別の新規基地局（ＡＮＴＳ−B）からのパイロット信号受信強度が閾値以上になったことを検出した場合、Route Updateメッセージ（４０１）を送信して、ＡＮＣが管理するその端末のActiveSetにＡＮＴＳ−Bを加えるようにリクエストする。
【０００９】
シーケンス（４０２）
ＡＮＣはＡＮＴＳ−Ａを通じてそのリクエスト（４０１）を受けて、ＡＮＴＳ−Ｂにもその端末宛の下り送信データを配信する（すなわち、ソフトハンドオフを開始する）準備をし、ＡＮＴＳ−Ｂにおいてその端末との送受信に必要な無線チャネルのリソース割り当てを指示する。割り当てが可能な場合には、端末のActive Setを更新し、その旨をＡＮＴＳ−Ａを通して端末に通知する（４０２）。ＡＮＴＳ−Bは端末へ向けての通信を開始する。
【００１０】
シーケンス（４０３）
端末は自端末のActive Setに登録されている基地局のうち、最も受信状態の良い基地局を選択し、上り（端末→基地局）制御チャネルに含まれるＤＲＣＣｏｖｅｒ又はＤＳＣという信号でそのＩＤを指定する。
【００１１】
シーケンス（４０４）
ＤＲＣＣｏｖｅｒ又はＤＳＣで指定された基地局は、一定オフセット時間経過後から端末に向けて下りデータ送信を開始する。
【００１２】
シーケンス（４０５）
端末はActive Setに含まれる各基地局についてパイロット信号の受信強度をモニタし、一定時間以上閾値を下回った基地局（ＡＮＴＳ−A）を検出したら、Router Updateメッセージを送信して、ＡＮＣが管理するその端末のActiveSetからＡＮＴＳ−Ａを削除するようリクエストする。
【００１３】
シーケンス（４０６）
ＡＮＣはＡＮＴＳ−Ａ又はＡＮＴＳ−Ｂを通じてそのリクエスト（４０５）を受けたら、ソフトハンドオフ処理を終了し、Active Setを更新した上、ＡＮＴＳ−Ａと端末に通信断を指示する。この指示を受け、ＡＮＴＳ−Ａは端末との接続を切断する。
【００１４】
次に大容量化のため、複数キャリアに拡張する場合のソフトハンドオフ方式について考える。図１に第１のネットワーク構成例として、１つの端末が同時に３キャリア分の周波数を用いて基地局と通信を行う場合の図を示す。キャリア周波数ｆ１〜ｆ３の下り回線送信データは、ＰＤＳＮ（Packet Data Serving Node）１０１から基地局の制御ノードであるＡＮＣ（Access Node Controller）１０２を経由し、ＡＮＴＳ（Access Node Transmitting System）−Ａ１０３からＡＴ（Access Terminal）１０５に送信されている。ここで、前記基地局はＡＮＴＳ、端末はＡＴに相当する。ＡＴ（を使用しているユーザー）１０５はＡＮＴＳ−Ａ１０３の通話エリアからＡＮＴＳ−Ｂ１０４の通話エリアへ向けて移動している。電波は伝搬する距離に依存して減衰する性質があるため、しだいにＡＮＴＳ−Ａ１０３から受信される信号電力は弱まっていく。それに伴い、各キャリアにおいて上記のソフトハンドオフ処理が発生し、最終的には図２のように、3キャリアともＡＮＴＳ−Ｂ１０４との間で通信する状態へ遷移する。ソフトハンドオフは上記2状態の中間で、ＡＴが両方のＡＮＴＳの通信エリアに存在する過渡的な状況で実施される。
【００１５】
図1の状態から図2の状態への遷移として最も単純なやり方は、全キャリア一斉にハンドオフする方法である。しかし、全キャリア一斉にハンドオフすると端末の受信特性が劣化し、最悪の場合、通信が途絶えてしまう可能性がある。何故なら、マルチパスが存在する場合、伝搬路は周波数の選択性を持っている。このことは、周波数の異なる各キャリアでは伝搬路が異なることを指している。したがって、端末におけるパイロット受信強度変動はキャリア毎にバラバラである（ある周波数ｆ１、ｆ２でＡＮＴＳ−ＡよりＡＮＴＳ−Ｂの方が、受信強度が高いからといって、他の周波数ｆ３でも同じタイミングでＡＮＴＳ−Ｂの方が高いとは限らない。）さらに無線システムでは、キャリア毎に基地局からの送信強度が異なる場合や、近接基地局における周波数繰り返しパターンが異なる場合も想定される。以上より、全キャリア一斉のハンドオフは受信特性が劣化し、通信が途絶える可能性がある。
【００１６】
では、各キャリア独立にソフトハンドオフ処理を行えばよいかというと、そうではない。ハンドオフ状態は、複数の無線局で無線リソースや装置リソースを消費する。例えば、図3に示すように３キャリアで２つの基地局とハンドオフ状態にある場合、ＡＴ１０５では最大で計６キャリア分の制御処理が必要となり、処理量の多さによりバッテリー持続時間が短縮される。また、一台の端末で合計６キャリア分の無線チャネルリソースを使用するため、このソフトハンドオフ処理時間が長引くと、複数のユーザー間で行うべきリソース共有の仕組みが有効に機能せず、システム全体としての利用効率が低下してしまう。
【００１７】
次に図8を用いて、第2のネットワーク構成例におけるソフトハンドオフについて説明する。本構成例では、ＡＮＣが各ＡＰの内部に併設されており、ＡＰ間がＣＲ（Ｒｏｕｔｅｒ）で接続されている。キャリア周波数ｆ１〜ｆ３の下り回線送信データは、ＰＤＳＮ（Packet Data Serving Node）８０１からＣＲ−Ａ（Router）８０２を経由し、初めはＡＰ（Access Point）−Ａ８０３からＡＴ（Access Terminal）８０５に送信されている。ＡＰ８０３（８０４）は、図１〜３のＡＮＣ１０２とＡＮＴＳ１０３に相当する機能を両方含んでいる。本構成においてソフトハンドオフを行う際には、ＡＰ−Ａ８０３の中のＡＮＣが主体となり、ＣＲ−Ａ８０２とＣＲ−Ｂ８０６を経由してＡＰ−Ｂ８０４へとデータを転送し、端末８０５のActive Setに含まれるＡＰ−Ａ８０３とＡＰ−Ｂ８０４との間でソフトハンドオフが行なわれる。本構成の場合も、ソフトハンドオフ状態が長期になるとＡＰ−Ａ８０３とＡＰ−Ｂ８０４との間のデータ転送などによりネットワークのリソースを消費するため、ソフトハンドオフ処理時間の短縮が重要な課題となっていた。
【００１８】
整理すると、本発明の目的は、上記課題を解決し、ＭＣ−ＣＤＭＡにおいても十分な性能を持ち、かつ効率的な端末モビリティ保証方式を提供することにある。本発明はＭＣ−ＣＤＭＡだけでなく、1台の端末が複数の無線リソースを用いて基地局と通信する機能を有し、また複数基地局間でソフトハンドオフを行う機能を有するシステムであれば、ＯＦＤＭＡ、ＯＦＤＭ、ＯＦＣＤＭＡ等の多重方式を用いた無線通信システムにおいても同じ効果を発揮する。
【００１９】
【非特許文献１】3GPP2 C.S0024-A_v2.0(8.7.6.1.6.3 Active Set Maintenance)
【課題を解決するための手段】
【００２０】
各無線リソースに対する端末からの受信状態通知情報を元に、ネットワーク側で全リソース合わせて得られるデータレートが所望レートを満たしているかどうかを基準にソフトハンドオフ終了を判断し、強制的にソフトハンドオフを終了する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、一台の端末が複数キャリアを用いて同時に通信を行う場合のソフトハンドオフ処理時間を短縮し、端末において必要十分な受信強度を保ち、端末のモビリティを保証する一方で、ネットワーク転送負荷、端末処理負荷、無線リソース占有時間を必要最低限に抑えることが可能である。
【実施例１】
【００２２】
本発明における第１の実施例を図５を用いて説明する。本実施例では、図3に示す第1のネットワーク構成例を例に説明する。本実施例では、周期的にソフトハンドオフの終了判定を行い、安定性を保ちつつ、冗長なソフトハンドオフ状態を回避するところがポイントである。そのため、以下のシーケンスに基づきソフトハンドオフを終了させる。
【００２３】
シーケンス（５００）
３つの周波数（ｆ１、ｆ２、ｆ３）においてソフトハンドオフ状態であると仮定する。そのための手順が記載されている。これらは同時にソフトハンドオフ状態になってもよいし、順次、伝搬状況に応じてソフトハンドオフ状態になってもよい。各端末のActive Setは、各キャリア単位で管理される。詳細は図４で記載したシーケンス（４０１）〜（４０４）と一致する。シーケンス（５０１）までのf1−3についての各メッセージは、キャリアf1およびf2ではANTS-Bからの受信信号品質の方が良好なためANTS-Bからデータを受信していて、キャリアf3ではANTS-Aからの受信信号品質の方が良好なためANTS-Aからデータを受信している様子を示している。
【００２４】
シーケンス（５０１）
複数キャリア間におけるソフトハンドオフ状態において、ＡＮＣにおいて周期的に後述するソフトハンドオフ終了判定を行う。
【００２５】
シーケンス（５０２）
ANCにおいて、端末ATがf1-f3のキャリアについてANTS-Bとだけ通信を行っても全体として十分な通信品質が得られると判断した場合を考える。この時ANCは、キャリアf3についてはまだANTS-Aの方が受信信号品質が良く、端末からまだRouteUpdateメッセージによるANTS-A切断リクエストを受信していない段階であっても、ANTS-Aに対し、全てのキャリアf1-f3について端末との接続を切断するよう指示する。これらの指示を受けたANTS-Aは、ATに向けて通信終了を指示するConnectionCloseメッセージを送信し、これを受信したATはAcknowledgementを返した後、ANTS-Aとの接続を切断する。またANCはキャリアf1-f3につき、それぞれ管理しているActiveSetからANTS-Aを削除し、ANTS-Bを通じて端末に更新を通知する。
【００２６】
ソフトハンドオフが強制終了された後、所定の期間においては、端末から再びANTS-Aに対するRouteUpdateメッセージが送られてきても、ANCではActiveSetへの追加を行わないようにする。または端末側で、所定の期間においては、ANTS-Aからの受信強度が閾値以上になってもRoute Updateメッセージの送信を行なわないようにする。後者の方が無駄なメッセージのやり取りで無線リソースを消費せず、より高い効果を挙げることができる。
【００２７】
従来の技術からなるソフトハンドオフの終了条件は、各キャリアに閉じており、複数のキャリアを鑑みてソフトハンドオフの終了条件を定めていなかった。しかしながら、本特許からなる実施例では、ＡＮＣにおいて、周期的にソフトハンドオフの終了判定を行い、なおかつ特定の条件に適合するならば、各キャリアの状況によらずネットワーク側から強制的にソフトハンドオフを終了させ、ソフトハンドオフ期間を短縮して、無線リソースの運用効率の向上や、端末のバッテリー消費量の低減が可能となる。
【００２８】
上記実施例におけるＡＮＣにおけるソフトハンドオフ終了判定のフロー図の例を図６に示す。前提条件として、全てのキャリアf1-f3の送受信データが同じデータフローに属していること（すなわち、もともと１つのデータフローを3キャリアに分配して送受信している）とする。また、ＡＮＣは前述のデータフローに対し端末が所望する受信レートに関する情報をもっているか、あるいは予め想定された所望レートに対応する判定閾値をもっているとする。
【００２９】
ステップ６００
所望レートに関する判定を行う。判断対象となるデータフローが所定のQoSを保証するＱｏＳ呼であればステップ６０３に、ＱｏＳ呼以外であればステップ６０４に移る。
【００３０】
ステップ６０１
ＱｏＳ呼と判断された場合、前述のデータフローに対しＱｏＳで保証すべきレートを該端末の全キャリア合計分の所望合計レートとする。
【００３１】
ステップ６０２
ＱｏＳ呼以外であればベストエフォート呼とし、ベストエフォート呼に対し予め定められた最低限保証すべきレートを該端末の全キャリア合計分の所望合計レートとする。
【００３２】
ステップ６０３
ＡＮＣは各キャリアについて、端末から基地局ANTS-A又はANTS-Bを介して通知されるＤＲＣＣｏｖｅｒ又はＤＳＣ及び、それに付随するＤＲＣＲａｔｅ（端末が受信可能な最大伝送レートと通信フォーマットの指定）を取得することができる。ＤＲＣＣｏｖｅｒ又はＤＳＣは、端末のActive Setに登録されている基地局のうち、最も受信状態の良い基地局を指定する上りの制御情報である。ＡＮＣはこれらの情報を基にハンドオフ先基地局（ＡＮＴＳ−Ｂ）について、全キャリア分を合計した受信可能レートを推測する。推測方法としては、例えば、ＤＲＣＣｏｖｅｒ又はＤＳＣがハンドオフ先基地局（ＡＮＴＳ−Ｂ）を指定している際のＤＲＣＲａｔｅを、特定の時間だけ保持し、時間平均して平均推定レートを算出する方法などが有効である。本特許の特徴は、推定された各キャリアの受信可能レートから該端末の全キャリア分の合計値を推測することであり、その目的に合うものであれば様々な方法がとれ、本特許の範疇である。そして推定した全キャリア分を合計した受信可能レートが所望合計レートを上回っているかどうかを判定する。
【００３３】
ステップ６０４
ステップ６０3の結果、瞬時的に所望合計レートを上回った場合でも、伝播路の変動によりまたすぐ所望合計レート以下になる可能性も考えられる。しかし、一旦ソフトハンドオフを終了した後、またすぐにＡＮＴＳ−Ａとの通信を再開し、ソフトハンドオフ状態に戻る（この動作を「切り戻し」という）には、基地局と端末間で何度も制御メッセージをやりとりする必要があり、処理時間を長く要する。端末での受信信号品質が悪化するだけでなく、ネットワーク転送負荷、端末処理負荷が増大し、無線リソースの利用効率も低下する。そこで、ある程度確実にANTS-Bとの通信だけで所望合計レートが満たせることを確認した上で、ハンドオフ元（ＡＮＴＳ−Ａ）からの送信を停止しても既に十分な受信品質が得られると判断する。確実性を測るための方法としては、603の判定結果が所定回数以上連続して成立することを条件とする方法や、603の判定結果を時間方向に平均し、一定期間内に所定回数以上成立することを条件とする方法が考えられる。
【００３４】
ステップ６０５
ハンドオフ元であるANTS-Aにソフトハンドオフ終了（すなわち通信断）を指示する。
【００３５】
ＡＮＣでは、下り回線のスケジューラが動作している。スケジューラは当該端末向けの伝送がＱｏＳを保証するかに応じて、チャネル割り当ての方法を変えている。したがって、ＱｏＳに関する情報は予めＡＮＣは知っており、その情報を利用して、ソフトハンドオフの終了条件も判断する。
【００３６】
上記で、ステップ602におけるベストエフォート呼に対し保証するレートは、無線の状況や端末の優先度に応じて変更してもよい。例えば、基地局の装置リソースに依存して保証レートを変えてもよい。装置リソースに余裕がある場合には保証レートを上げることで、端末にとっては高いユーザレートを確保することができるため、システムのサービス性が向上する。また、基地局で測定している干渉電力情報に基づいて保証レートを変えてもよい。干渉電力が大きい場合には、無線リソースの逼迫が予測できる。こうした場合には、保証レートを下げ、より多くの端末が接続できるようにシステムを変更する。また、優先すべき端末であれば保証するレートを高めに設定することもできる。このようにすることで、例えば料金体系に応じたサービス性を提供することができる。
【００３７】
また、ステップ６０１では、ソフトハンドオフ元のANTS-Aについての合計受信可能レートと所望合計レートを比較し、ソフトハンド先（後からActive Setに追加された）ANTS-Bのソフトハンドオフ強制終了を判断してもよい。
【００３８】
なお、実施例１の場合は、ソフトハンドオフの終了を端末の全キャリア分まとめて行うことができるため、キャリアごとにActive Setを管理する方法の他に、キャリアごとにActive Setを管理せず、一端末全体として一つのActive Setを管理する方法も可能である。また、実施例１および他の実施例では、一例としてキャリアが３つある場合を説明したが、キャリアが複数あればキャリア数に関係なく本発明を実施することができる。
【実施例２】
【００３９】
前述の第2のネットワーク構成例において上記第１の実施例を適用した場合のフロー図を図9に示す。本実施例でも、実施例１と同様で、周期的にソフトハンドオフの終了判定を行い、安定性を保ちつつ、冗長なソフトハンドオフ状態を回避するところがポイントである。そのため、以下のシーケンスに基づきソフトハンドオフを終了させる。
【００４０】
シーケンス（９００）
３つの周波数（ｆ１、ｆ２、ｆ３）においてソフトハンドオフ状態であると仮定する。そのための手順が記載されている。これらは同時にソフトハンドオフ状態になってもよいし、順次、伝搬状況に応じてソフトハンドオフ状態になってもよい。詳細は図４で記載したシーケンス（４０１）〜（４０４）と同等である。異なる点は、図４におけるＡＮＣが複数に分かれるため、ＰＣＦ／ＰＤＳＮからは、ソフトハンドオフが終了するまでソフトハンドオフ元のＡＮＣ−Ａにデータを送っており、ソフトハンドオフが終了する時点でソフトハンドオフ先のANC−Bに切り替える点である。ソフトハンドオフ中は、端末がソフトハンドオフ先のANTS-Bにデータ送信を要求した場合、ＡＮＣ−ＡからＡＮＣ−Ｂへデータを転送し、ANC-BからANTS-Bを通じて端末へデータを送信する点である。このような形式を取る理由は、前述した「切り戻し」がANC-AとANC-Bとの間で発生することを回避するためである。
【００４１】
シーケンス（９０２）
ＡＰ−Ａの内部にあるＡＮＣ−Ａ９０１が主体となってソフトハンドオフの終了可否を判定する。
【００４２】
シーケンス（９０４）
AP-Aについてソフトハンドオフを強制終了すると判断した場合、ANC-AからＡＰ−Ｂの内部にあるＡＮＣ−Ｂ９０３とPCF/PDSNに、該端末に対するデータフロー制御の引継ぎを要求するハンドオフ要求メッセージを送信する。ハンドオフ要求を受信したANC-Bは、PCF/PDSNからのデータを受け取り、ANTS-Bに転送する準備を行う。PCF/PDSNも従来AP-Aに送信していたデータを、AP-Bに向けてルーティングする準備を行う。
【００４３】
シーケンス（９０６）
ANC−Aは、ＡＮＣ−Ｂからハンドオフ要求の受け入れを通知するＡＣＫ９０５が返ってきたら、ANTS-Aに対し、全てのキャリアf1-f3について端末との接続を切断するよう指示する。通信断の指示を受けたANTS-AおよびATの動作は、実施例１の場合と同様である。
【実施例３】
【００４４】
本発明における第３の実施例を図７を用いて説明する。本実施例では、複数キャリアのうち一つのキャリアについてソフトハンドオフ終了のRoute Updateメッセージを端末から受信（シーケンス４０５に相当）することを契機に、第１の実施例の場合と同様なソフトハンドオフ終了判定を行う（７０１）。例えば、図５の５００のようにキャリアf1-3全てについてソフトハンドオフ状態にあるときにf1についてソフトハンドオフを終了する旨の通知を端末側から受信した場合に、まだソフトハンドオフ状態にあるキャリアf2,3についてもソフトハンドオフを終了するように指示する。
【００４５】
この場合にもソフトハンドオフ期間を短縮することにより、無線リソースの運用効率を向上させ、端末のバッテリー消費量を低減することが可能となる。また、ソフトハンドオフ開始からずっと周期的にＡＮＴＳ−Ａの切断可否を判定する実施例１の場合と比べて、1キャリアのソフトハンドオフ終了まで待つことで前述の「切り戻し」が発生する危険性を低く抑えることができる。また判定実施期間が短くなることからＡＮＣの処理負荷も抑えられる。
【実施例４】
【００４６】
前述の第2のネットワーク構成例において上記第３の実施例と同様のソフトハンドオフ終了の判定基準を適用した場合のフロー図を図１０に示す。図9と同様にＡＰ−ＡのＡＮＣ−Ａ１００１が主体となって、端末から受信されるいずれか１つのキャリアについてのソフトハンドオフ終了通知に基づいてその端末の全キャリアについてのソフトハンドオフの終了可否を判定し（１００２）、ＡＰ−Ｂの内部にあるＡＮＣ−B１００３とPCF/PDSNに、該端末に対するデータフロー制御の引継ぎを要求するハンドオフ要求メッセージを送信する（１００４）。ANC−Aは、ANC-Bからハンドオフ要求の受け入れを通知するＡＣＫ１００５が返ってきたら、ANTS-Aに対し、全てのキャリアについて端末との接続を切断するよう指示する。通信断の指示を受けたANTS-AおよびATの動作は、実施例３の場合と同様である。
【実施例５】
【００４７】
実施例１では、複数キャリアを使ったソフトハンドオフの回避のため、ソフトハンドオフの終了について説明しているが、一旦ソフトハンドオフ状態から終了しても、受信強度の関係で、すぐに端末から新たなRoute Updateメッセージが挙がり、再び複数キャリアによるソフトハンドオフ状態に復帰することが考えられ、本特許の効果は激減することが予測される。そのため、図５の５００で示す部分についても工夫が必要である。以下の２つの方法は、本特許の第５の実施例となる。
【００４８】
第１には、Route Updateメッセージの抑制が挙げられる。端末が、ソフトハンドオーバ状態になる場合に、接続するキャリア数に応じて、新たなるキャリアでのＲｏｕｔｅＵｐｄａｔｅメッセージを送信するためのパイロット受信電力判定式における閾値を変更する。例えば現在ソフトハンドオフ状態でない場合に、第１のキャリアにおいて新たな基地局のパイロット受信電力が閾値１を超えた場合に、第１キャリアでのソフトハンドオフを開始する。次に第２のキャリアにおいて新たな基地局のパイロット受信電力が閾値２を超えた場合に、第２キャリアでのソフトハンドオフを開始する。次に第３のキャリアにおいて新たな基地局のパイロット受信電力が閾値３を超えた場合に、第３キャリアでのソフトハンドオフを開始する。このとき閾値の関係は、閾値１＜閾値２＜閾値３となるように設定される。端末だけでは、閾値として適当な値を推定することができないため、基地局から上記の閾値１、閾値２、閾値３を指示するメッセージをブロードキャストする。これにより、閾値操作によって同時に複数のキャリアにおいてソフトハンドオフになる確率をコントロールすることができる。よって課題は解決される。
【００４９】
本実施例では、ＱｏＳかベストエフォートかによって上記の閾値を変えることも範疇である。ベストエフォートの閾値は、閾値１＜＜閾値２＜＜閾値３（各閾値の差を大きく）とすることで最低レートを保証し、ＱｏＳ呼については、閾値１＜閾値２＜閾値３（各閾値の差を小さく）とすることで、ＱｏＳの保証を行いやすいシステムとすることができる。
【００５０】
第２にはRoute Updateメッセージに対して拒否（リジェクト）する方法である。本実施例では、端末からは頻繁にRoute Updateメッセージが上がるが、それに対してハンドオフ先ＡＮＴＳが拒否するものである。ＡＮＴＳは時限的にソフトハンドオフした端末のＩＤを記憶しておき、一定時間以内で再ソフトハンドオフを要求してくる端末への接続をリジェクトする。これにより、ヒステリシスを持ったソフトハンドオフが実現でき、例えば、実施例１との組合せにより、課題は解決できる。
【実施例６】
【００５１】
図１１を用いて、弟一のネットワーク構成例におけるANCの構成を説明する。ANCは、PCF/PDSNとの間で制御メッセージや通信データの送受信を行うためのネットワークインタフェース部１１０１、各ANTSとの間で通信データの送受信を行うためのネットワークインタフェース部１１０２、制御部１１０３、および通信データの処理を行うデータ処理部１１０４を有する。制御部１１０３は、Active Setの管理を行い、ソフトハンドオフの開始時および終了時に制御メッセージの受信に応じて該当する端末のActive Set情報の書き換えを行なう。図６で説明したソフトハンドオフ終了判定をはじめ、ソフトハンドオフの開始、終了の制御に必要な各制御メッセージの送受信制御も行う。また、ソフトハンドオフ中および前後において端末の通信データをANTSに振り分けるための通信データ送信制御を行う。
【実施例７】
【００５２】
図１２を用いて、第一のネットワーク構成例におけるANTSの構成を説明する。ANTSは、ANCとの間で制御メッセージや通信データの送受信を行うためのネットワークインタフェース部１２０１、ATとの間で制御メッセージや通信データの送受信を行うための無線部１２０２、制御部１２０３、および通信データの処理を行うデータ処理部１２０４を有する。制御部１２０３は、前述の図6に基づいて説明したソフトハンドオフ終了判定のために必要な、キャリア毎の端末受信可能レートの情報をANCに通信するためのメッセージインタフェースを備える。
【実施例８】
【００５３】
第二のネットワーク構成例におけるAPは、図１１のANCと図１２のANTSの機能を一つの筐体の中に併せ持つ構成となる。具体的には、図１３に示したように、CRとの間で制御メッセージや通信データの送受信を行うためのネットワークインタフェース部１３０１、ATとの間で制御メッセージや通信データの送受信を行うための無線部１３０２、図１１のANCの制御部およびデータ処理部と同様の機能をつかさどるANC制御部１３０３およびANCデータ処理部１３０４、図１２のANTSの制御部およびデータ処理部と同様の機能をつかさどるANTS制御部１３０５およびANTSデータ処理部１３０６を有する。１３０３−１３０６の各部の動作機能は図１１、１２の対応各部とほぼ同様である。ただし、ANC制御部は、当該APがハンドオフ元にあたる場合にはCRを介してハンドオフ先のAPのANCに向けて端末宛の通信データを転送するための制御を行い、該APがハンドオフ先にあたる場合にはCRを介してハンドオフ元のAPのANCから端末宛の通信データの転送を受ける制御を行う。また、ANC制御部は、AP間のハンドオフのための制御メッセージの処理も行う。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】第一のネットワーク構成例において３キャリアで同時通信しながらソフトハンドオフする際の通信の仕組みを示す図。
【図２】第一のネットワーク構成例において３キャリアで同時通信しながらソフトハンドオフする際、全キャリアを一斉にハンドオフする場合の仕組みを示す図。
【図３】第一のネットワーク構成例において３キャリアで同時通信しながらソフトハンドオフする際、本発明にしたがってネットワーク側から強制的にソフトハンドオフ終了する際の通信の仕組みを示す図。
【図４】従来の1キャリアのシステムにおけるソフトハンドオフのフロー図。
【図５】第一のネットワーク構成例において本発明による第１の実施例の処理順序を示すフロー図。
【図６】本発明による第１の実施例の方法における、ソフトハンドオフ終了判定の処理順序を示すフロー図。
【図７】第一のネットワーク構成例において本発明による第３の実施例の処理順序を示すフロー図。
【図８】第二のネットワーク構成例において３キャリアで同時通信しながらソフトハンドオフする際の通信の仕組みを示す図。
【図９】第二のネットワーク構成例において本発明による第２の実施例の処理順序を示すフロー図。
【図１０】第二のネットワーク構成例において本発明による第４の実施例の処理順序を示すフロー図。
【図１１】第一のネットワーク構成例におけるANCの構成図。
【図１２】第一のネットワーク構成例におけるANTSの構成図。
【図１３】第二のネットワーク構成例におけるAPの構成図。
【符号の説明】
【００５５】
１０１…ＰＤＳＮ（Ｐａｃｋｅｔ Ｄａｔａ Ｓｅｒｖｉｎｇ Ｎｏｄｅ）、１０２…ＡＮＣ（Ａｃｃｅｓｓ Ｎｏｄｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、１０３…ＡＮＴＳ（Ａｃｃｅｓｓ Ｎｏｄｅ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）−Ａ、１０４…ＡＮＴＳ（Ａｃｃｅｓｓ Ｎｏｄｅ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）−Ｂ、１０５…ＡＴ（Ａｃｃｅｓｓ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）。
【出願人】 【識別番号】０００１５３４６５
【氏名又は名称】株式会社日立コミュニケーションテクノロジー
【出願日】 平成１８年８月３１日（２００６．８．３１）
【代理人】 【識別番号】１００１００３１０
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 学
【公開番号】 特開２００８−６０８７８（Ｐ２００８−６０８７８Ａ）
【公開日】 平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【出願番号】 特願２００６−２３４８９７（Ｐ２００６−２３４８９７）