(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
符号分割多元接続（CDMA）通信システムにおいて受信のため信号を時間整合させる方法であって：
基地局において、複数の加入者ユニットによって送信された信号を受信する段階；
各信号を表す複数の遅延放射信号のパワーの推定値に基づいて、各加入者ユニットからの受信信号の時間位置を判定する段階；および
前記複数の加入者ユニットによって送信される後続信号が前記基地局によって実質的に時間整合して受信されるように、前記判定する段階において得られた各加入者ユニットからの受信信号の時間位置にそれぞれ基づいて各加入者ユニットについて生成された整合信号を前記基地局から前記複数の加入者ユニットに送信する段階；
によって構成されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記複数の加入者ユニットによって送信され、前記基地局によって実質的に時間整合して受信される前記後続信号は、互いに直交する拡散符号で変調されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記送信される後続信号のうち１つの信号の受信および復調は、残りの送信される後続信号に対して実質的にゼロの相互相関を与えることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
信号を表す複数の遅延放射信号のパワーの推定値に基づいて、各受信信号の時間位置を判定する前記段階は、信号を表す複数の遅延放射信号のパワーの最強推定値の着信時間に基づいて、各受信信号の時間位置を判定する段階をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
信号を表す複数の遅延放射信号のパワーの推定値に基づいて、各受信信号の時間位置を判定する前記段階は、信号を表す複数の遅延放射信号の着信時間の平均値に基づいて、各受信信号の時間位置を判定する段階をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
符号分割多元接続（CDMA）通信システムにおいて受信のため信号を時間整合させる基地局であって：
複数の加入者ユニットによって送信される信号を受信する手段；
前記受信する手段に結合され、各信号を表す複数の遅延放射信号のパワーの推定値に基づいて、各加入者ユニットからの受信信号の時間位置を判定する手段；および
前記判定する手段に結合され、前記複数の加入者ユニットによって送信される後続信号が前記基地局によって実質的に時間整合して受信されるように、各加入者ユニットからの受信信号の時間位置にそれぞれ基づいて各加入者ユニットについて生成された整合信号を前記複数の加入者ユニットに送信する手段；
によって構成されることを特徴とする基地局。
【請求項７】
前記整合信号は、前記複数の加入者ユニットのそれぞれに周期的に送信される前進／後退ビットをさらに含んで構成されることを特徴とする請求項６記載の基地局。
【請求項８】
前記整合信号は、少なくともタイミング値フィールドと極性フィールドとを含むメッセージをさらに含んで構成されることを特徴とする請求項６記載の基地局。
【請求項９】
マイクロセルラ符号分割多元接続（CDMA）通信システムにおいて受信のため信号を時間整合させる方法であって：
第１および第２マイクロセル内の基地局において、加入者ユニットの第１および第２グループによって送信される信号を受信する段階；
信号の各グループについて、互いに関連する受信グループ内の信号の時間位置を判定する段階；
各グループについて、前記時間位置を比較する段階；および
加入者ユニットの前記グループによって送信される後続信号が、他のマイクロセル内の基地局によって受信される信号と実質的に時間整合して、前記第１または第２マイクロセル内の基地局によって受信されるように、前記比較する段階に基づいて、前記第１または第２基地局から、加入者ユニットの対応する第１または第２グループに整合信号を送信する段階；
によって構成されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、一般的に、通信システムに関し、さらに詳しくは、符号分割多元接続通信システムにおいて受信のため信号を時間整合させることに関する。
発明の背景
符号分割多元接続（CDMA:code−division multiple access）通信システムにおいて、基地局と加入者ユニットとの間の通信は、通信チャネルの周波数帯域上で送信される各信号を固有のユーザ拡散符号（user spreading code）で拡散することによって達成される。その結果、送信信号は通信チャネルの同じ周波数帯域であり、固有のユーザ拡散符号によってのみ分離される。これらの固有のユーザ拡散符号は、好ましくは、互いに直交し、拡散符号間の相互相関（cross−correlation）は実質的にゼロである。
特定の送信信号は、通信チャネルにおける信号の和を表す信号を、通信チャネルから取り出すべき特定の送信信号に関連するユーザ拡散符号で拡散解除（despread）することによって取り出すことができる。さらに、ユーザ拡散符号が互いに直交する場合、受信信号は特定のユーザ拡散符号と関連づけることができ、そのため特定の拡散符号と関連する所望のユーザ信号のみを強調し、他のすべてのユーザについての他の信号を大幅に強調（de−emphasize）しないようにする。
すべてのチャネル間で直交性を維持するため、チャネルはチップ単位で実質的に時間整合（time align）しなければならない。順方向チャネル送信（基地局から加入者ユニット）の場合、この時間整合は、各基地局においてトラヒック・チャネルを互いに合成する同期プロセスによって容易に達成される。しかし、逆方向チャネル信号（加入者ユニットから特定の基地局）の時間整合は、加入者ユニットによる送信の時間的ランダム性のためそれほど簡単ではない。基地局において逆方向チャネル信号を同期する試みがなされたが、かかる試みでは基地局において余分な回路を必要とし、そのため基地局の複雑化およびコストの追加が生じた。
従って、CDMA通信システムにおいて受信のため信号を時間整合させる簡単かつコスト効率的な方法および装置が必要とされる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による通信システムのブロック図を示す。
第２図は本発明により前進／後退ビットが挿入された順方向チャネル・フレームを示す。
第３図は本発明により採用できる送信機の別の実施例のブロック図を示す。
第４図は本発明によるマイクロ・セルラシステムを示す。
好適な実施例の詳細な説明
コヒーレント逆方向チャネル，チップ単位拡散機能（per−chip spreading function），直交拡散機能，およびすべてのトラヒック・チャネルの時間整合は、本発明により、各チャネルの主信号が互いのチップの数分の１内で基地局に着信するように実施される。これにより、すべてのチャネル間の直交性は維持され、復調されたときに、目的のチャネル以外のすべてのチャネルは残りの信号に対して実質的にゼロの相互相関を与える。このように、一般的なCDMA通信システムにおいて少なくとも3dBの余分な感度が達成でき、また遅延拡散影響が生じにくいパーソナル通信システム（PCS:personal communication system）環境では最大10dBもの感度が達成される。
第１図は、本発明による通信システムのブロック図を示す。好適な実施例において、第１図の通信システムは、1993年３月11日に出願され、Fuyun Lingによって発明され、本明細書に参考として含まれる米国特許出願第08/031,258号″Method and Apparatus for Coherent Communication in a Spread Spectrum Communication System″において実質的に図説されているコヒーレント通信システムである。また、第１図には、比較器169,変調器170,復調器178およびクロック151も示す。
比較器169は、クロック151から出力されるクロック信号149と、パワー推定器146から出力されるパワー推定信号148とを入力として有する。好適な実施例では、パワー推定器146は、加算および二乗する方法を利用して、パワー推定を行い、これは当技術分野で周知である。動作中、復調器122は信号148,149（とりわけ、復調器123の場合、対応するクロック信号153およびパワー推定信号155）を比較器169に出力し、ここで最強の推定パワーを有する信号が決定される。好適な実施例では、加入者ユニットからの単一の送信を受信するため、４つの復調器が利用される。各復調器は、遅延放射線または遅延放射信号（delayed  ray）のエネルギによって決定される割り当てに基づいて、加入者ユニットの送信の遅延放射線を復調する。個別に図示されていないが、各４つの復調器は基地局に結合された任意の複数のアンテナ間で切り換えることができる。さらに、最強の推定パワーを有する復調器からのクロック信号は、比較器169において、受信された遅延放射線の着信時間と基準値とを比較するために用いられ、各信号の時間位置を判定する。実質的に同じ遅延を有する２つの放射線または放射信号は、比較器169において合成されてから、基準値と比較される。さらに、信号を表す複数（４つ）の遅延放射線の着信時間の平均値も、比較器169において基準値と比較するため同様に利用できる。
好適な実施例において、基準値は、信号（すなわち、単一加入者ユニットの送信）の（絶対的な）予想着信時間か、あるいは互いに対する（すなわち、加入者ユニット送信のグループに対する）信号の着信時間に関連する値でもよい。例えば、互いに対する信号の着信時間に関連する値は、すべての信号（および／またはその遅延放射線）の着信時間の平均値や、すべての信号の着信時間のうち最新の着信時間などでもよい。当業者に理解されるように、基準値を決定するため、信号／放射線の多くの特性／組み合わせが存在する。
信号の時間位置が判定されると、比較器169は、整合信号171を生成し、この整合信号（alignment signal）171は、とりわけブロック100,116からなる加入者ユニットなど、加入者ユニットに送信される。加入者ユニットは、整合信号を受信し、この整合信号に基づいてクロックを調整し、この調整済みクロックを利用して情報を基地局に送信する。このように、本発明による方法は、基地局から見て、加入者ユニットの送信を前進／後退（advance/retard）するために利用される。
好適な実施例では、変調器170の動作は、変調器117の動作と実質的に同等である。整合信号171は、信号172（信号114と実質的に同等）と同様に、変調器170に入力される。次に、変調器170は、とりわけ、整合信号171を対応する加入者ユニットに送信し（また他の整合信号を他の対応する加入者ユニットに送信し）、そのため複数の加入者ユニットによってその後送信される信号は、実質的に時間整合して基地局によって受信される。
好適な実施例では、整合信号171は、いくつかの方法で生成できる。まず第１に、この信号はメッセージとして生成してもよい。Telecommunications Industry Association,2001 Pennsylvania Avenue NW,
Washington,D.C.によって出版されたIS95では、機器製造業者がカスタム・メッセージを作成すること許す″Ordered Messages″という機能がある。本発明による整合信号171では、メッセージは以下の表１にあるメッセージのようなる：
0003565856.tif 000002
ここで、nnnnnnnは、タイミング変化（ナノ秒）の値を有するタイミング値フィールドであり、ｓは変化の極性（前進／後退）を有する極性変化フィールドである。メッセージは、（例えば）「011111」のオーダ・コードで、順方向トラヒック・チャネル上で送信され、「時間整合オーダ（Time Alignment Order）」と呼ばれることがある。
第２実施例は、第２図に示すように、順方向チャネル・フレームに挿入された前進／後退ビット（advance/retardbit）を具現する。フレームは、IS95規格で規定される順方向チャネル・フレームの修正版である。ビット位置１において、メッセージ・モード（MM）が「０」のとき、加入者ユニットは前進／後退が必要なことを知る。ビット位置２において、前進／後退（AR）ビットは、どのアクションをとるべきかを通知し、AR＝「１」の場合、前進タイミングであり、AR＝［０］の場合、後退タイミングである。一般に、タイミング変化はチップの数分の１である（例えば、チップの期間の10分の１以下である）。
通信システム内の各加入者ユニットについて、それに関連する固有拡散符号が存在する。基地局が整合信号171を各特定の加入者ユニットに送信するとき、各加入者ユニットは、基地局によって受信・復調されるときにその後の送信が時間整合するように、自局の送信を前進／後退させる。
第３図は、本発明により採用できる送信機の別の実施例のブロック図を示す。この実施例では、送信部116は、線形パワー増幅器（LPA）318に結合された、当技術分野で周知な直交位相シフト・キーイング（QPSK:quadrature phase shift keyed）変調器からなる。回路306がチップ毎に位相をπ/4ラジアンだけ回転する場合には、第３図の送信部116は、π/4QPSK変調器を利用して同様に構成できる。また、当業者であれば、送信部116はオフセットQPSK変調を行うように容易に適応できることがわかる。
当業者に周知なように、CDMA通信システムはソフト・ハンドオフ（soft hand−off）を採用する。ソフト・ハンドオフの場合、加入者ユニットは２つ以上の基地局からの送信を受信（同期）する。そのため、本発明により送信された整合信号を受信する加入者ユニットは、好適な実施例では、複数の送信を受信するが、これらの送信のうち１つの送信（例えば、加入者ユニットから見て最強のパワーを有する送信）内に含まれる前進／後退コマンドにのみ従う。別の実施例では、加入者ユニットは、基地局のうち特定の基地局の受信されたタイミング・コマンドに従うように基地局によって指示することができる。
本発明による時間整合は、第４図に示すような一般的なマイクロセルラ・システム（microcellular system）に適用でき、ここでコントローラ400はマイクロセル403,406におけるそれぞれの基地局409,412を互いに結合する。また、第４図には、同様にコントローラ400に結合された（ただし、結合リンクは図示せず）基地局418を有するセルラ・システムのセル415も示す。一般的なマイクロセルラ・システムにおいて、セル403,406は、第４図からわかるように、従来のセルラ・システムのセル415に比べて実質的に小さい。
その結果、タイミング前進／後退は、マイクロセルラ・システムでは一般に問題にならない。なぜならば、セルの小さい寸法のため、マイクロセルラ403または406内の個別加入者ユニットの送信は、実質的に時間整合して着信するためである。しかし、連接マイクロセル403,406は、セルラ・システムの隣接セルの場合と同様に、互いのマイクロセル間で干渉を発生する。そのため、互いに対する信号の着信時間に関連する値を利用して、（特定のマイクロセル内の）加入者ユニット送信のグループ全体を共通の時間だけ調整して、隣接マイクロセル間で直交性の原理を有利に利用できる。例えば、（加入者ユニット間で実施される直交拡散符号と比較して）直交拡散符号がマイクロセル間で実施される場合、（特定のマイクロセル内の）加入者ユニット送信のグループ全体を、（隣接マイクロセル内の）加入者ユニット送信のグループ全体と実質的に時間整合させる調整は、上記の好適な実施例における加入者ユニット間で見て、マイクロセル間の直交性の利点を提供する。この別の実施例では、単一の加入者ユニット送信を復調する各受信機について、比較器169は、コントローラ400に入力される出力（図示せず）を有する。コントローラ400は、整合信号の「グループ」時間を判定し、グループ内の各加入者ユニットにそれに応じて調整させるように基地局409,412に指示する。マイクロセル403,406内のグループ全体を調整することにより、マイクロセル間の相互相関が実質的にゼロになるように、隣接マイクロセル間で直交性の原理を有利に利用できる。グループ時間前進／後退の用途の一例として、重負荷のマイクロセルが有利となるように、軽負荷のマイクロセルにおける加入者ユニットのグループを時間前進／後退させることがある。
本発明について特定の実施例を参照して図説してきたが、発明の精神および範囲から逸脱せずに、形式および詳細についてさまざまな変更が可能なことが当業者に理解される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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