JP4390151B2 - マルチ・ネットワークにおける重なり合うセルの検出 - Google Patents

Description

本発明は、移動（モバイル）通信装置が第１の無線（ワイヤレス）通信ネットワークから第２のネットワークへ移行できるようにする技術に関する。

無線電話技術は発展を続けている。ごく最近、ＥＴＳＩ（Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ：欧州電気通信標準化協会）は移動電話サービスに関する新しい規格を発表している。このサービスは、ユニバーサル移動体通信システム（ＵＭＴＳ：Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ）として知られ、ブロードバンドの、パケットをベースとする、音声／テキスト／ビデオ／マルチメディア情報を高レート（２Ｍｂｓ）で送信する。提案されたＵＭＴＳ規格は、各々が「ノードＢ」と称される１つまたは複数の無線アクセス・ノードを含む無線ネットワークについて記述する。１つまたは複数の無線ネットワーク・コントローラ（ＲＮＣ）は、ＵＭＴＳネットワーク内に在り、無線アクセス・ノードを管理する。各無線ネットワーク・コントローラ（ＲＮＣ）は、ＡＡＡ（Ａｕｔｈｏｒｉｚａｔｉｏｎ，Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｃｃｏｕｎｔｉｎｇ：認証、許可および課金）機能を提供するＵＭＴＳコア・ネットワークへのブロードバンド接続を、ＡＴＭリンク（Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｍｏｄｅ Ｌｉｎｋ：非同期転送モード・リンク）の形態で有する。

無線（ワイヤレス）ＬＡＮ技術の進歩により、休憩所、喫茶店、図書館などの公共の施設で公的にアクセスできる無線ＬＡＮ（例えば、「ホット・スポット」）が出現している。現在、無線ＬＡＮは移動通信装置のユーザに、私的データ・ネットワーク（例えば、企業内イントラネット）、或いは公的データ・ネットワーク（例えば、インターネット）へのアクセスを提供する。無線ＬＡＮの運営は比較的低コストで且つ高帯域幅（通常、１０Ｍｅｇａｂｉｔｓ／秒）を利用できるので、無線ＬＡＮは、移動通信装置のユーザが外部の構成要素とパケット交換できる理想的なアクセス機構となっている。

無線ＬＡＮにより低コストのアクセスと高帯域幅が与えられると、移動通信装置のユーザは、無線電話ネットワーク（例えば、ＵＭＴＳネットワーク）から無線ＬＡＮへ移行するのが有利であることを知る。現在、多くの無線ＬＡＮの運営者はＵＭＴＳネットワークの受信可能範囲（ｃｏｖｅｒａｇｅ ａｒｅａ：カバレッジ・エリア）と重なり合う受信可能範囲を提供している。また、多数の移動通信装置の製造者は、装置内にデュアル（二重）プロトコル・スタック（ｄｕａｌ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｓｔａｃｋ）を具え、装置のユーザが複数のネットワーク間を移行できるようにしている。

理想的には、無線電話ネットワークから無線ＬＡＮへの（またはその逆の）移行は、シームレスな（ｓｅａｍｌｅｓｓ：継ぎ目なく）、即ち、通信の損失なしに、行われるべきである。ＵＭＴＳネットワークから無線ＬＡＮへのシームレスな移行を達成するために移動通信装置は最初に、無線電話ネットワークから無線ＬＡＮへ移行する前に、無線ＬＡＮの受信可能範囲へのエントリを検出しなければならない。現在、移動通信装置は無線ＬＡＮを検出するために、第１の受信機が無線電話ネットワークに同調している間、無線ＬＡＮに同調する第２の受信機を作動させている。第１と第２の受信機を同時に絶えず作動させていると移動通信装置（しばしば貴重品である）内のバッテリを消耗させる。

従って、前述の従来技術の不利な点を解決し、移動通信装置が１つの無線ネットワークから別の無線ネットワークへシームレスに移行できるようにする技術が必要である。

（発明の概要）
簡潔に言えば、本発明の原理により、第１の無線通信ネットワーク（例えば、無線電話ネットワーク）から第２の無線ネットワーク（例えば、無線ＬＡＮ）へ移動通信装置が移行できるようにする技術が提供される。このような移行を可能にするため、同期信号（以下、「第２のネットワーク同期信号」と称す）が、第２のネットワークに特有の同期パターンを有する第２の無線ネットワーク内に発生される。換言すれば、第２のネットワーク同期信号は、第１のネットワークで発生される第１のネットワーク同期信号と容易に見分けられる。第２の無線ネットワークは、第１のネットワーク同期信号も受信する移動通信装置内の共通の受信機で受信される第２ネットワーク同期信号を放送する。第２のネットワーク同期信号を受信すると、移動通信装置は第２の無線ネットワークと通信セッションを確立して、第１の無線通信ネットワークから第２の無線ネットワークへの移行を可能にする。第１のネットワーク同期信号を受信する移動通信装置内の同じ受信機で受信される第２のネットワーク同期信号を伝送することにより、２つの別個の受信機を絶えず作動させる必要がなく、従って、バッテリの消耗を減じることができる。

図１は、１つまたは複数の移動通信装置１６に通信サービスを提供するために第２の無線通信ネットワークと相互作用する第１の無線通信ネットワーク１２を具える通信システム１０のブロック図である。実際には、移動通信装置１６は、無線電話ハンドセット（子機）、無線ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄａｔａ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、または無線モデムを有するパーソナル・コンピュータから成る。この実施例で、第１の無線通信ネットワーク１２は、周知のユニバーサル移動体通信（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ）即ち、第３世代（３Ｇ）規格に適合するアーキテクチャを有する無線電話ネットワークから成る。無線電話ネットワーク１２は、少なくとも１つ（複数が好ましい）の無線アクセス・ノード１８（各々が「ノードＢ」と呼ばれる）を含み、各ノードは、該当する領域（エリア、セル）２０内で無線電話サービスを提供する。

無線電話ネットワーク１２（図１）は、無線アクセス・ノード１８（１つまたは複数）を制御する少なくとも１つの無線ノード・コントローラ（ＲＮＣ：Ｒａｄｉｏ Ｎｏｄｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２２を具える。セル２０の数に依存し、従って無線アクセス・ノード１８の数に依存して異なるが、無線電話ネットワーク１２は複数の無線ノード・コントローラ（ＲＮＣ）２２を具える。各々のＲＮＣ２２は、コア・ネットワーク２４によって制御される。コア・ネットワーク２４は、少なくとも、サービング・ゲートウェイ・サービス・ノード（ＳＧＳＮ：Ｓｅｒｖｉｎｇ Ｇａｔｅｗａｙ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｎｏｄｅ）（図示せず）を具え、コア・ネットワーク内でＡＡＡ（Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ，Ａｕｔｈｏｒｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｃｃｏｕｎｔｉｎｇ：認証、許可および課金）機能を提供する。第２の無線ネットワーク１４は、複数のセル２０のうちの第１のセルによって、部分的にまたは完全に重なり合う。図１は、完全に重なり合ったセル（ｏｖｅｒｌａｉｄ ｃｅｌｌ：オーバーレイド・セル）２０を示す。

図２について、第２の無線通信ネットワーク１４は、１つまたは複数のアクセス・ポイント２６を含む無線ＬＡＮの形態をとる。無線ＬＡＮ１４内の各アクセス・ポイント２６は、無線周波数（ＲＦ）信号を、移動通信装置１６に送信し、且つ移動通信装置から受信する無線トランシーバ（図示せず）を含んでいる。無線ＬＡＮ１４の１つまたは複数のアクセス・ポイント２６は、無線電話ネットワーク１２（図１）の複数のセル２０のうちの１つの中に在る。従って、移動通信装置１６は、セルの中に在る間、無線ＬＡＮ１４の複数のアクセス・ポイント２６のうちの１つの受信可能範囲に入り、無線ＬＡＮと通信セッションを開始する。

理想的には、無線電話ネットワーク１２（図１）から無線ＬＡＮ（図２）への無線通信装置１６の移行（ハンドオフ）はシームレスに行われるべきである。換言すれば、無線電話ネットワーク１２と通信状態にある間、移動通信装置１６が無線ＬＡＮ１６と通信セッションを確立できる能力が必要である。無線ＬＡＮ１４と通信セッションを確立するために、無線通信装置１６は無線ＬＡＮの存在を検出できる能力が要求される。

従来、移動通信装置１６は、２つのプロトコル・スタック、および２つの受信機（図示せず）、１つは無線電話ネットワーク１２に同調し、他の１つは無線ＬＡＮ１４に同調することを絶えず作動させている。このようにして、移動通信装置は、無線電話ネットワークと通信状態にありながら無線ＬＡＮの存在を検出できる。複数のネットワーク間でシームレスな移行を達成するこの方法は効果的ではあるが、２つの別個の受信機を継続的に使用する必要があり、それに付随して貴重なバッテリの電力を消耗させる。

本発明の原理によれば、移動通信装置１６内で２つの別個の受信機を同時に作動させる必要なしに、シームレスな移行を実現できる。移動通信装置１６が装置内の第１の受信機（図示せず）により無線ＬＡＮ１４の存在を検出できるようにするため、無線ＬＡＮ１４は、無線電話ネットワーク１２で送信される同期信号と同じ周波数の識別信号を送信する基本送信機３０を具える。基本送信機３０（図２）より送信される識別信号が有するフォーマットは、無線電話ネットワーク１２に適合しており無線ＬＡＮ１４に特有のものであり、それによって、無線電話ネットワーク１２からの同期信号との干渉が回避される。実際に、基本送信機３０で送信される識別信号は、無線ＬＡＮ１４の受信可能範囲に対応する信号強度を有する。

送信機３０より送信される識別信号は幾つかの形態のうちの１つをとる。図３で、送信機３０からの信号は、無線電話ネットワーク１２内で送信されるダウンリンク信号に対応する一次同期チャネル（Ｐ−ＳＣＨ：Ｐｒｉｍａｒｙ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｃｈａｎｎｅｌ（一次ＳＣＨ））の形をとり、セル・サーチ（探索）の開始時に同期を達成する。図３に示す一次同期チャネル（Ｐ−ＳＣＨ）信号は、１フレームにつき１５スロットを有する周期的な同期コードから成り、典型的に各フレームの長さは１０ｍｓである。この同期コードは、各スロットについて同じであり、無線ＬＡＮ１４（図２）に特有のフォーマットを有し、移動通信装置はコードを受信すると、無線ＬＡＮ１４を特定して識別できる。

実際に、移動通信装置１６は、無線ＬＡＮ１４を識別するために、受信したＰ−ＳＣＨチャネルの特性を、メモリ内に記憶された複数のパターンのうちの１つと整合（マッチ）させる、各パターンは特定の無線ネットワーク技術に対応する。移動通信装置１６は、無線ＬＡＮ１４を識別すると、整合のためのセル・サーチ（探索）をやめる。その後、移動通信装置１６は、関連する無線ＬＡＮ技術を専用とする第２の受信機の動作を開始させ、無線電話ネットワーク１２（図１）からの移行を実行する。図示する実施例で、無線電話ネットワーク１２がＷＣＤＭＡ（広帯域符号分割多重アクセス）技術を具現化するとき、周波数分割多重（ＦＤＤ：Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）モードが想定される。ＴＤＭＡ（時分割多重アクセス）技術を具現化する無線電話ネットワークにおいて、時分割多重（ＴＤＤ：Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）モードまたは同様な機構が適用される。

代替解決法として、図４に示すように、送信機３０は、無線電話ネットワーク１２よって送信されるダウンリンク信号に類似するＳ−ＳＣＨ（二次同期チャネル）を送信し、セル・サーチの一部としてフレーム同期とスクランブル・コード検出を行う。Ｓ−ＳＣＨ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｃｈａｎｎｅｌ）チャネルは、１５の二次同期コード（ＳＳＣ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｃｏｄｅ）から成る１シーケンスの反復に相当する。各コードは、そのような１６のコードの中から選択され、一定のタイム・スロット内で変調される。６４の異なる組合せ（ＳＳＣシーケンス）が存在し、各シーケンスは、別個のスクランブル・コード・グループに対応し、各シーケンスは、１ラジオ・フレームの集合的な１５のスロットと同じ持続期間を有する。二次同期コード（ＳＳＣ）シーケンスを受信すると、移動通信装置１６内の第１の受信機はそのシーケンスを対応する記憶された値（そのスクランブル・コード・グループを表示する）に整合させる。その後、移動通信装置１６内の第１の受信機はスクランブル・コード・グループを見出し、基本送信機３０にフレーム同期される。

スクランブル・コード・グループを見出した後、移動通信装置１６内の第１の受信機は、指定されたビット・シーケンス（全てのセルについて同じ）を配信する一次共通パイロット・チャネル（ＣＰＩＣＨ：Ｃｏｍｍｏｎ ＰＩｌｏｔ ＣＨａｎｎｅｌ）を探す。スクランブル・コード・グループについての知識から、受信機は、記憶された値と一次共通パイロット・チャネル（ＣＰＩＣＨ）のビット・シーケンスとの整合（８シーケンスの中の１つ）を試みる。この方法で、第１の受信機は無線ＬＡＮ１４を検出する。無線ＬＡＮの検出機構は、無線電話ネットワーク１２と無線ＬＡＮ１４の相互作用に対して割り当てられる、スクランブル・コード・グループとそのグループ内のスクランブル・コードとの組合せに基づく。

無線ＬＡＮ１４の運営者が複数のＬＡＮ技術を実施する場合、上述した検出機構は、２つの方法のうち１つにおける拡張を必要とする：
第１の解決方法：
・ 新しい無線ＬＡＮの相互作用技術の各々は、それ自身のスクランブル・コードを受信する。この解決法の標準化は、ダウンリンクの一次スクランブル・コードの数が限られているので、問題を起こす可能性がある。
第２の解決法：
・ この無線ＬＡＮスクランブル・コードを認識後に、移動通信装置１６は追加的ステップを通り、無線ＬＡＮの技術を識別するために、システム情報を配信する一次ＣＣＰＣＨ（Ｐｒｉｍａｒｙ ＣＣＰＣＨ（Ｃｏｍｍｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｈａｎｎｅｌ：Ｐ−ＣＣＰＣＨ））を探求する。Ｐ−ＣＣＰＣＨチャネルは、指定されたチャネル化コードを有し、従って、新しいタイプのシステム・メッセージをもたらし、移動通信装置１６は、それ自身（装置１６）が入りつつある無線ＬＡＮセルのタイプを発見することができる。
第２の解決法を実施するために、以下のものが要求される：
・ 移動通信装置１６は、リストに掲載のセル（無線ＬＡＮ１４を含む）をモニタしなければならない。セルを識別するために、移動通信装置１６はその一次スクランブル・コード（５１２のうちの１つ）を識別しなければならない。この解決法は、モニタされたリストにセルが属している限り有効である。典型的に、移動通信装置１６は、装置が並列に測定できるセルの最大数に関して制約を受ける。
・ 無線ＬＡＮ１４を検出すると、移動通信装置１６はセル・サーチ（探索）をやめ、もはや測定を行わず、その後検出されるセルの存在をセル・モニタに信号を発しない。検出された後、無線ＬＡＮ１４は、移動通信装置１６との更なる通信を管理する。

理想的には、３ＧＰＰ標準化組織などによる無線ＬＡＮ技術を専用とするスクランブル・コードの標準化がなされるべきである。加えて、メッセージのフォーマット（形式）およびコンテンツの標準化もなされるべきである。メッセージ・フォーマットおよびコンテンツの標準化は強制的なものでないが、そのような標準化により、全ての移動端末、携帯端末が、ネットワークの運営者に関りなく、規格に準拠することになる。

以上、バッテリの不必要な消耗がなく、無線電話ネットワークから無線ＬＡＮへ移動通信装置が、シームレスに移行できるようにする技術について述べた。

第２の無線通信ネットワークと相互に作用する第１の無線通信ネットワークをブロック図で示す。 本発明の原理により変更される第２の無線通信ネットワークの詳細をブロック図で示す。 移動通信装置を第２の無線通信ネットワーク（図１と図２）と同期させる同期信号の第１の実施例を示す。 移動通信装置を第２の無線通信ネットワーク（図１と図２）と同期させる同期信号の第２の実施例を示す。

Claims (11)

1. 移動通信装置が、第１の無線通信ネットワークから第２の無線通信ネットワークに移行できるようにする方法であって、
   前記第２の無線通信ネットワークに特有の定められたパターンを有する第２のネットワーク同期チャネルを前記第２の無線通信ネットワーク内に発生するステップと、
   前記第１の無線通信ネットワークからの第１のネットワーク同期チャネルと共に前記移動通信装置内の共通の受信機で受信するための前記第２のネットワーク同期チャネルを放送し、前記移動通信装置が前記第２の無線通信ネットワークと同期し、且つ前記第２の無線通信ネットワークに移行できるようにするステップと、
   から成り、
   前記第２のネットワーク同期チャンネルが、前記第１のネットワーク同期チャンネルと同じ周波数を有する、前記方法。
2. 前記発生するステップに、セル・サーチのために第１の無線通信ネットワーク内で利用されるタイプの一次同期チャネルを発生するステップを含む、請求項１記載の方法。
3. 前記発生するステップに、前記第１の無線通信ネットワーク内で利用されるタイプの二次同期チャネルを発生して、セル・サーチに関連してフレームの同期およびスクランブル・コードの検出を達成するステップを含む、請求項１記載の方法。
4. 移動通信装置を操作し、第１の無線通信ネットワークから第２の無線通信ネットワークのシームレスな移行を可能にする方法であって、
   第１の無線通信ネットワークからの第１のネットワーク同期チャネルと共に、第２の無線通信ネットワークからの第２のネットワーク同期チャネルを移動通信装置内の共通の受信機で受信するステップであって、前記第２のネットワーク同期チャンネルが、前記第２の無線通信ネットワークに特有のパターンを有するとともに、前記第１の同期チャンネルと同じ周波数を有する、当該ステップと、
   前記第２のネットワーク同期チャネルのパターンを前記第２の無線通信ネットワークに関連するパターンと整合させ、前記第２の無線通信ネットワークの識別を確立するステップと、
   前記第２の無線通信ネットワークの識別が確立された後、前記第２の無線通信ネットワークに移行するステップと、
   から成る、前記方法。
5. 前記移動通信装置が、周波数分割多重モードで動作している間に前記確立するステップが実行される、請求項４記載の方法。
6. 前記移動通信装置が、時分割多重モードで動作している間に前記設定するステップが実行される、請求項４記載の方法。
7. 前記第２のネットワーク同期チャネルが、セル・サーチのために前記第１の無線通信ネットワーク内で利用されるタイプの一次同期チャネルから成る、請求項４記載の方法。
8. 前記第２のネットワーク同期チャネルが、前記第１の無線通信ネットワーク内で利用されるタイプの二次同期チャネルから成り、セル・サーチに関連してフレームの同期およびスクランブル・コードの検出を達成する、請求項４記載の方法。
9. 無線電話ネットワークと通信できる移動通信装置と情報を交換するために少なくとも１つのアクセス・ポイントを有する無線ネットワークとの組合せにおいて、
   前記無線電話ネットワークより送信される第１の同期チャネルと共に前記移動通信装置内で共通の受信機で受信するための第２のネットワーク同期チャネルを送信し、前記移動通信装置が前記無線ネットワークと同期し、且つ前記無線ネットワークに移行できるようにする送信機であって、前記第２のネットワーク同期チャンネルが、前記第１の同期チャンネルと同じ周波数を有する、当該送信機。
10. 前記第２のネットワーク同期チャネルが、セル・サーチのために無線電話ネットワーク内で利用されるタイプの一次同期チャネルから成る、請求項９記載の送信機。
11. 前記送信機が、第１の無線通信ネットワーク内で利用されるタイプの二次同期チャネルを送信して、セル・サーチに関連してフレームの同期およびスクランブル・コードの検出を達成する、請求項９記載の送信機。

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