利用多个无线资源进行通信的通信装置中的切换方式

摘要

本发明提供一种即使在MC－CDMA中也具有足够的性能、并高效的终端移动性保证方式。根据从终端对各无线资源的接收状态通信信息，以在网络侧全部资源合计所得的数据通信率是否满足期望通信率为基准，判断软切换结束，强制结束软切换。通过进行该处理，可缩短软切换期间，在终端上保持所需要的足够接收强度，保证终端的移动性，并且可以将网络传输负荷、终端处理负荷、无线资源占有时间控制在所需要的最低限度内。

说明书

技术领域

本发明适用于支持移动电话及无线LAN等终端的移动性无线通信系统，特别是采用MC-CDMA(Multi Carrier Code Divislon MultipleAccess)方式的无线通信系统、终端、基站的无线通信装置。

背景技术

现有移动电话等的无线通信系统，以“何时、何地”都能通信、在移动中通信也不间断(即保证终端的移动性)为目标，实现了通信区域的扩大及基站间切换技术的支持。

另一方面，近些年来，附加照片及动态图像文件的邮件、TV电话等动态图像数据等，一个用户交换信息的数据量飞速增加，要求通信容量更加增强。

无线LAN及WiMAX等，虽然终端移动性低，但可以进行与有线相当的大容量通信的新的无线通信系统正迅速台头，作为今后的移动电话系统，探讨平衡实现保证终端的移动性和大容量化是当务之急。

作为大容量化的措施，通过使现有终端只用1个载波频率与基站进行通信时，可以同时在多个载波上进行通信，使通信容量增加N倍的方法。例如，作为采用1个载波的CDMA方式的通信规格，有3GPP2的1xEV-DO方式(3GPP2C.SOO24-A_v2.0)(8、7、6、1、6、3 Active Set Maintecance)(非专利文献1)，但是，当将其扩充到N条载波，将每个终端的通信容量增强到N倍时，在与现有同样的软切换方式中，存在效率和稳定性的问题。下面对这些问题详细进行说明。

为了理解该问题，需要对软切换方式进行理解，首先，对于采用1个载波时，从终端移动性保证的方法进行说明。

在现有的1xEV-DO方式的系统中，采用被称为基站间软切换的方式，即使终端在通信过程中从一个基站的通信区域向邻接的其他基站的通信区域移动，通信也不会间断，保证终端的移动性。所谓软切换，是指通信区域邻接的2个以上基站相配合，对于一个终端分担传输一系列下行发送数据的方式。虽然从终端的各基站接收的导引信号强度因衰减及终端的移动而时时刻刻发生变化，但是，从多个备选中依次选择接收状态最好的基站，发送数据，终端可以总是保持良好接收状态(通信不间断)在通信区域间移动。下面利用非专利文献1和图4，详细说明软切换方式。在图4中，按时间顺序记载了实施软切换时的时序。

时序(401)

终端和基站，将终端能以一定以上强度接收下行(基站→终端)导引信号的附近基站清单作为该终端的Active Set进行管理。ActiveSet的管理，在通信开始前由终端侧，而通信开始后由基站侧网络上连接的控制装置(ANC)进行。终端(AT)在与某基站(ANTS-A)通信开始后，当检测出从别的新基站(ANTS-B)接收的导引信号强度在阈值以上时，发送Route Uptate消息(401)，请求在ANC管理的该终端的Active Set中加ANTS-B。

时序(402)

ANC通过ANTS-A接收该请求(401)，进行对ANTS-B也分配发给该终端的下行发送数据(即，开始软切换)的准备，指示在ANTS-B中进行与该终端的发送接收时所需要的无线通道的资源分配。当可以分配时，更新终端的Active Set，并通过ANTS-A将这一意思通知给终端(402)。ANTS-B开始向终端的通信。

时序(403)

终端在本终端的Active Set中所登录的基站中，选择接收状态最好的基站，由上行(终端→基站)控制通道中所包含的DRCCover或DSC的信号指定其ID。

时序(404)

由DRCCover或DSC指定的基站，在经过一定补偿时间后，向终端开始发送下行数据。

时序(405)

终端对Active Set中所包含的各基站监视导引信号的接收强度，如果检测出低于阈值超过一定时间的基站(ANTS-A)时，则发送Router Update消息，请求从ANC管理的该终端的Active Set中删除ANTS-A。

时序(406)

如果ANC通过ANTS-A或ANTS-B接收该请求(405)时，则结束软切换处理，在更新Active Set的基础上，指示终端切断与ANTS-A的通信。接受该指示，ANTS-A切断与终端的连接。

下面说明为了大容量化而扩充到多个载波时的软切换方式。图1表示作为第1网络构成例，1个终端同时用3个载波的频率，与基站进行通信时的图。载波频率f1～f3的下行线路发送数据，从PDSN(Packet Data Serving Node)101经过基站控制节点的ANC(AccessNode Controller)102，从ANTS(Access Node Transmitting System)-A103发送给AT(Access Terminal)105。此处，上述基站相当于ANTS，终端相当于AT。AT(使用的用户)105从ANTS-A103的通话区域向ANTS-B104的通话区域移动。由于电波具有根据传播的距离而衰减的性质，从而从ANTS-A103接收的信号功率逐渐减弱。随之，在各载波上发生上述的软切换处理，最后如图2中所示，3个载波都转移到在与ANTS-B104之间进行通信的状态。软切换，在上述2状态的中间，AT在存在于双方ANTS的通信区域的过渡状态时进行。

从图1的状态向图2的状态的转移，最简单的方法是全部载波一齐进行切换的方法。但是，当全部载波一齐切换时终端的接收特性恶化，最坏的情况是通信有可能间断。其原因是当存在多路总线时，传输通路具有频率的选择性。这是指在频率不同的各载波上传输通路不同。从而，终端上的导引接收强度变动在每个载波是各不相同的(在某个频率f1、f2上，ANTS-B比ANTS-A接收强度高，而其他频率f3在相同定时上ANTS-B并不一定高)。在无线系统中，也可能存在每个载波上从基站的发送强度不同的情况、及附近基站的频率重复图形不同的情况。从以上看出，全部载波一齐切换，接收特性恶化，通信有可能间断。

那么，是否各载波独立进行软切换处理就可以了呢，并不如此。切换状态，将在多个无线站消耗无线资源及装置资源。例如如图3中所示，当在3个载波上处于与2个基站切换状态时，AT105最大需要共6个载波的控制处理，根据处理的多少电池持续时间缩短。另外，由于一台终端使用共计6个载波的无线通道资源，所以当该软切换处理时间增长时，在多个用户之间应进行的资源共享的结构不能有效发挥作用，使系统整体的利用效率下降。

下面，利用图8对第2网络构成例中的软切换进行说明。在本构成例中，ANC设置在各AP内部，AP之间由CR(Router)连接。载波频率f1～f3的下行线路发送数据，从PDSN(Packet Date ServingNode)801经过CR-A(Roucer)802，开始从AP(Access Roint)-A803发送给AT(Access Terminal)805。AP803(804)包括相当于图1～3的ANC102和ANTS103两个功能。在本构成中，当进行软切换时，AP-A803中的ANC是主体，经过CR-A802和CR-B806向AP-B804传输数据，在终端805的Active Set中所包含的AP-A803和AP-B804之间进行软切换，本构成中同样当长期为软切换状态时，由于AP-A803和AP-B804之间的数据传输等要消耗网络的资源，所以缩短软切换处理时间成为重要问题。

发明内容

本发明的目的在于，为了解决上述问题，提供一种即使在MC-CDMA中也具有足够的性能、并高效的终端移动性保证方式。本发明，不仅是MC-CDMA，而且，只要是1台终端利用多个无线资源，与基站进行通信的功能，并在多个基站间具有进行软切换功能的系统，则在采用OFDMA、OFDM、OFCDMA等多路方式的无线通信系统中也发挥同样的效果。

(非专利文献1)3GPP2 C.S0024-A_v2.0(8、7、6、1、6、3 ActiveSet Maintenance)

根据从终端发出的对各无线资源的接收状态通知信息，以在网络侧全部资源所得到的数据通信率是否满足了所期望通信率为基准，判断软切换结束，强制结束软切换。

根据本发明，可以缩短一台终端使用多个载波同时进行通信时的软切换处理时间，在终端上保持所需足够的接收强度，保证终端的移动性，并且可以将网络传输负荷、终端处理负荷、无线资源占有时间控制在所需最低限度。

附图说明

图1是表示在第1网络构成例中，用3个载波同时通信进行软切换时的通信结构图；

图2是表示在第1网络构成例中，用3个载波同时通信进行软切换时，使全部载波一齐切换时的结构图；

图3是表示在第1网络构成例中，用3个载波同时通信进行软切换时，根据本发明从网络侧强制软切换结束时的通信结构图；

图4是现有的1个载波的系统中的软切换流程图；

图5是表示在第一网络构成例中本发明的第1实施例的处理顺序的流程图；

图6是表示本发明的第1实施例方法中的软切换结束判断处理顺序的流程图；

图7是表示在第一网络构成例中，本发明的第3实施例的处理顺序的流程图；

图8是表示在第二网络构成例中，用3个载波同时通信进行软切换时的通信结构图；

图9是表示在第二网络构成例中，本发明的第2实施例的处理顺序的流程图；

图10是表示在第二网络构成例中，本发明的第4实施例的处理顺序的流程图；

图11是在第一网络构成例中的ANC构成图；

图12是在第一网络构成例中的ANTS构成图；

图13是在第二网络构成例中的AP构成图。

具体实施方式

(实施例1)

下面，利用图5说明本发明的第1实施例。在本实施例中，以图3中所示的第1网络构成例为例进行说明。在本实施例中，重点是周期性进行软切换的结束判断、保持稳定性、避免冗余的软切换状态。为此，根据下面的时序，结束软切换。

时序(500)

假定在3个频率(f1、f2、f3)上是软切换状态。记载了该步骤。这些步骤既可以同时处于软切换状态，也可以根据传输情况依次处于软切换状态。各终端的Active Set，以各载波为单位进行管理。详细情况与图4中记载的时序(401)～(404)一致。时序(501)之前的f1-3的各消息，表示了在载波f1及f2上，由于来自ANTS-B的接收信号质量良好，所以从ANTS-B接收数据，而在载波f3上，由于来自ANTS-A的接收信号质量良好，所以从ANTS-A接收数据的情形。

时序(501)

在多个载波间的软切换状态，在ANC上周期性进行后述的软切换结束判断。

时序(502)

表示在ANC中，即使终端AT在f1～f3的载波上只与ANTS-B进行通信，也判断了整体可得到足够好的通信质量的情况。这时ANC，对于载波f3来说还是ANTS-A的接收信号质量好，即使是从终端还未接收由Route Update消息产生的ANTS-A切断请求的阶段，也对ANTS-A指示对全部载波f1～f3切断与终端的连接。接受这些指示的ANTS-A向AT发送指示通信结束的Connection Close消息，接收该消息的AT返回Acknowledgement后，切断与ANTS-A的连接。另外，ANC对载波f1～f3从分别管理的Active Set中删除ANTS-A，通过ANTS-B对终端通知更新。

软切换强制结束后，在规定期间内即使从终端再次对ANTS-A发送Route Update消息，ANC也不会向Active Set进行增加，或者在终端侧，在规定期间内，来自ANTS-A的接收强度即使在阈值以上也不发送Route Update消息。后者不会因无用的消息交换而消耗无线资源，可以获得更高的效率。

由现有技术构成的软切换结束条件，只限于各载波，而对多个载波并未规定软切换的结束条件。但是，由本专利构成的实施例，在ANC上周期性进行软切换的结束判断，而且如果适合特定的条件，则不管各载波的状况如何，从网络侧强制结束软切换，可以缩短软切换期间，提高无线资源的运用效率，降低终端的电池消耗量。

图6表示上述实施例中的ANC的软切换结束判断流程图的例子。作为前提条件，全部载波f1～f3的发送接收数据属于相同数据流(即，将原来一个数据流分配给3个载波进行发送接收)。另外，ANC具有终端对上述的数据流所期望的接收通信率的信息，或者具有对应于预先估计的期望通信率的判断阈值。

步骤600

进行有关期望通信率的判断。如果判断对象的数据流是保证规定的QoS的QoS呼叫，则转到步骤603，如果不是QoS呼叫，则转到步骤604。

步骤601

当判断为QoS呼叫时，对于上述的数据流，将应由QoS保证的通信率作为该终端全部载波合计的期望合计通信率。

步骤602

如果不是QoS呼叫，则是尽力呼叫，对于尽力呼叫将预先确定的应最低限度保证的通信率作为该终端全部载波合计的期望合计通信率。

步骤603

ANC对于各载波，可以从终端取得通过基站ANTS-A或ANTS-B所通知的DRCCover或DSC及由此附带的DRCRate(终端可接收的最大传输通信率和通信格式的指定)。DRCCover或DSC，是在终端的Active Set中所登录的基站中，指定接收状态最好基站的上行控制信息。ANC根据这些信息，对于切换目标基站(ANTS-B)推测对全载波进行合计的可接收的通信率。推测方法，例如使DRCCover或DSC指定切换目标基站(ANTS-B)时的DRCRate保持特定的时间，进行时间平均，计算推测通信率的方法等是有效的。本专利的特征是从所推测的各载波可接收的通信率，推测该终端全部载波量的合计值，只要附合该目的可采用种种方法，是本专利的范畴。然后判断将推测的全部载波进行合计的可接收通信率是否超过了期望合计通信率。

步骤604

步骤603的结果，即使瞬时超过了期望合计通信率，也可能由于传输通路的变动立刻变成期望合计通信率以下。但是，结束切换后，再立刻开通与ANTS-A的通信，返回软切换状态(将该动作称为“切断回归”)时，在基站和终端间需要多次交换控制消息，需要很长处理时间。不仅终端上的接收信号质量恶化，而且网络传输负荷、终端处理负荷增大，无线资源的利用效率也会降低。为此，只在某种程度上只要与ANTS-B的通信确认满足期望合计通信率的基础上，即使停止从切换源(ANTS-A)的发送，也可判断已经得到足够的接收质量。测量确实性的方法，有以603的判断结果连续规定次数以上成立作为条件的方法，及将603的判断结果在时间方向上平均，以一定期间内规定次数以上成立作为条件的方法。

步骤605

对切换源ANTS-A指示软切换结束(即通话断)。

在ANC中，下行线路的调度程序工作。调度程序根据对该终端的传输是否保证QoS，改变通道分配的方法。从而ANC预先知道有关QoS的信息，利用该信息，也可判断软切换的结束条件。

上述中，对于步骤602中的尽力呼叫，保证通信率也可以根据无线的状况及终端的优先级进行变更。例如也可以根据基站的装置资源改变保证通信率。当在装置资源中有余量时提高保证通信率，对终端来说可以确保高的用户通信率，从而可提高系统的服务水平。另外，也可以根据由基站测量的干扰功率信息改变保证通信率。在干扰功率大时，可以预测无线资源很紧张。这时，变更系统以便降低保证通信率，可以连接更多的终端。另外，只要是应该优先的终端，也可以将保证的通信率设定的较高。这样，例如可以按收费体系提供服务水平。

另外，在步骤601上，也可以对软切换源的ANTS-A的合计可接收通信率和期望合计通信率进行比较，判断软切换目标(以后在Active Set中增加的)ANTS-B的软切换强制结束。

在实施例1中，由于可以使终端的全部载波一起进行软切换的结束，所以除了对每个载波管理Active Set的方法之外，也可以不对每个载波管理Active Set，而是以一个终端整体管理一个Active Set的方法。另外，在实施例1及其他实施例中，以一个例子说明了载波是3个时的情况，但是只要是载波为多个，不管载波数量多少都可以实施本发明。

(实施例2)

图9表示在上述的第2网络构成例中使用上述第1实施例时的流程图。本实施例也与实施例1一样，重点是周期性进行软切换的结束判断，保持稳定性，避免冗余的软切换状态。为此，根据以下的时序结束软切换。

时序(900)

假定在3个频率(f1、f2、f3)上是软切换状态。记载了该步骤。这些步骤既可以是同时处于软切换状态，也可以是根据传输情况依次变成软切换状态。详细情况与图4中所记载的时序(401)～(404)相同。不同点是由于图4中的ANC分成多个，所以在软切换结束之前从PCF/PDSN向软切换源的ANC-A发送数据，软切换结束的时刻转换到软切换目标的ANC-B。在软切换过程中，终端请求向软切换目标的ANTS-B发送数据时，从ANC-A向ANC-B传输数据，从ANC-B通过ANTS-B向终端发送数据。采取这种形式的理由，是为了避免在ANC-A和ANC-B之间发生上述的“切断回归”。

时序(902)

以AP-A内部的ANC-A901为主体，判断软切换可否结束。

时序(904)

当对AP-A判断强制结束软切换时，从ANC-A向AP-B内部的ANC-B903和PCF/PDSN，发送请求对该终端的数据流继续控制的切换请求消息。接收切换请求的ANC-B从PCF/PDSN接收数据，进行向ANTS-B传输的准备。PCF/PDSN也进行将发送给现有AP-A的数据，向AP-B进行路由的准备。

时序(906)

当从ANC-B返回通知接受切换请求的ACK905时，ANC-A对ANTS-A指示对全部载波f1～f3切断与终端间的连接。接受通信切断指示的ANTS-A及AT的操作，与实施例1时相同。

(实施例3)

下面，利用图7说明本发明的第3实施例。在本实施例中，对于多个载波中的一个载波，以从终端接收(相当于时序405)软切断结束的Route Update消息为契机，进行与第1实施例同样的软切换结束判断(701)。例如如图5的500，当对于载波f1-3全部处于软切换状态时，从终端接收了对f1结束软切换意思的通知时，对于还处于软切换状态的载波f2、3也指示结束软切换。

这时，也能通过缩短软切换期间，提高无线资源的运用效率，降低终端的电池消耗量。另外，与从软切换开始一直周期性判断可否进行ANTS-A的切换的实施例1相比，通过等待1个载波的软切断结束，可以将上述的“切断回归”发生的危险性控制到很低。另外，由于判断实施期间短，所以也可抑制ANC的处理负荷。

(实施例4)

图10表示在上述第2网络构成中，适用与上述第3实施例同样的软切换结束的判断基准时的流程图。与图9一样，AP-A的ANC-A1001是主体，根据从终端接收的某一个载波的软切换结束通知，判断该终端对于全部载波的软切换可否结束(1002)，对AP-B内部的ANC-B1003和PCF/PDSN，发送请求对该终端继续进行数据流控制的切换请求消息(1004)。当从ANC-B返回通知接受切换请求的ACK905时，ANC-A对ANTS-A指示对全部载波f1～f3切断与终端间的连接。接受通信切断指示的ANTS-A及AT的操作，与实施例3情况相同。

(实施例5)

在实施例1中，为了避免使用多个载波的软切换，对软切换结束进行了说明，但是即使从软切换状态结束，也由于接收强度关系，立刻从终端产生新的Route Update消息，再次恢复到多个载波的软切换状态，可以预测本专利的效果骤减。为此，对于图5的500中所示的部分也必须下功夫。以下的2个方法就成了本专利的第5实施例。

第1，抑制Route Update消息。当终端变为软切换状态时，根据连接的载波数量，变更在新的载波上发送Route Update消息的导引接收功率判断式中的阈值。例如当现在不是软切换状态时，在第1载波上新的基站的导引接收功率超过阈值1时，开始第1载波上的软切换。接着当在第2载波上新的基站的导引接收功率超过阈值2时，开始在第2载波上的软切换。接着当在第3载波上新的基站的导引接收功率超过阈值3时，开始在第3载波上的软切换。这时的阈值关系设定为阈值1<阈值2<阈值3。由于只由终端不能推测适当值的阈值，所以从基站广播指示阈值1、阈值2、阈值3的消息。这样，通过阈值操作可以同时在多个载波上控制软切换的概率。从而问题得到解决。

在本实施例中，根据QoS或者尽力呼叫改变上述阈值也属该范畴。尽力呼叫的阈值，通过阈值1<<阈值2<<阈值3(使各阈值的差很大)保证最低通信率，而对于QoS呼叫可以通过阈值1<阈值2<阈值3(使各阈值之差很小)，构成容易进行QoS保证的系统。

第2，对Route Update消息进行拒绝(废弃)的方法。在本实施例中，从终端频繁发出Route Update消息，但是切换目标的ANTS对其予以拒绝。ANTS在时间限制内存储软切换的终端的ID，在一定时间以内废弃与再次请求软切换的终端的连接。这样，可以实现具有滞后的软切换，例如通过与实施例1的组合，课题可以得到解决。

(实施例6)

下面，利用图11说明第一网络构成例中的ANC构成。ANC，具有在与PCF/PDSN之间进行控制消息及通信数据发送接收的网络接口部1101、在与各ANTS之间进行通信数据发送接收的网络接口部1102、控制部1103、及进行通信数据处理的数据处理部1104。控制部1103进行Active Set的管理，在软切换开始时及结束时根据控制消息的接收进行相应的终端Active Set信息的改写。除了进行图6中说明的软切换结束判断之外，还进行软切换开始、结束控制所需要的各控制消息的发送接收控制。另外，在软切换过程中及其前后，进行将终端的通信数据分配给ANTS的通信数据发送控制。

(实施例7)

下面，利用图12说明第一网络构成例中的ANTS构成。ANTS，具有在与ANC之间进行控制消息及通信数据发送接收的网络接口部1201、在与AT之间进行控制消息及通信数据发送接收的无线部1202、控制部1203、及进行通信数据处理的数据处理部1204。控制部1203具有根据上述图6说明的软切换结束判断所需要的使每个载波的终端可以接收的通信率信息对ANC进行通信的消息接口。

(实施例8)

第二网络构成例中的AP，具有将图11的ANC和图12的ANTS的功能合在一个机箱中的构成。具体地说，如图13中所示，具有在与CR之间进行控制消息及通信数据发送接收的网络接口部1301、在与AT之间进行控制消息及通信数据发送接收的无线部1302、担当与图11的ANC控制部及数据处理部同样功能的ANC控制部1303及ANC数据处理部1304、担当与图12的ANTS控制部及数据处理部同样功能的ANTS控制部1305及ANTS数据处理部1 306。1303-1306各部的操作功能与图11、12对应各部大体相同。不过，当该AP是对切换源时，ANC控制部通过CR向切换目标AP的ANC进行传输发给终端的通信数据的控制，当该AP是对切换目标时，通过CR进行从切换源AP的ANC接收发给终端的通信数据传输的控制。另外，ANC控制部还进行AP间切换的控制消息处理。