(57)【要約】  本発明は、複数の無線セルに分割された無線通信システムの同期合わせ方法に関する。この場合、各無線セルは、それらに割り当てられた複数の移動局に無線サービスを提供する基地局を有している。本発明によれば基地局は自身の無線セルの移動局信号のほか、隣り合う無線セルからの移動局信号も受信する。基地局はこれらの移動局信号に基づき移動局数を求め、それを所定の閾値と比較する。移動局数がこの閾値を下回った場合、基地局とこの基地局に割り当てられた移動局との同期合わせのために、無線通信システムに割り当てられた伝送標準に対応する第１の同期合わせ方式が用いられる。また、移動局数が上述の閾値を超えた場合、基地局とこの基地局に割り当てられた移動局との同期合わせのために、第２の同期合わせ方式が用いられる。
2009514259.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
時分割多重接続によりデータが伝送され、各無線セルは、該無線セルに割り当てられている複数の移動局に無線サービスを提供する基地局を有している、
複数の無線セルに分割された無線通信システムの同期合わせ方法において、
基地局は自身の無線セルにおける移動局信号のほかに、隣接無線セルからの移動局信号も受信し、
基地局は前記移動局信号に基づき移動局数を求め、該移動局数を少なくとも１つの所定の閾値と比較し、
移動局数が前記少なくとも１つの閾値を下回ったとき、基地局および該基地局に割り当てられた移動局を同期合わせするため、前記無線システムのために設けられた伝送標準に対応する第１の同期合わせ方式が使用され、
移動局数が前記少なくとも１つの閾値を超えたとき、基地局および該基地局に割り当てられた移動局を同期合わせするため第２の同期合わせ方式が使用され、該第２の同期合わせ方式により基地局と移動局との間の同期合わせ情報の通常の伝送が省かれることを特徴とする、
無線通信システムの同期合わせ方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、
前記第２の同期合わせ方式によれば、基地局は受信した移動局信号から時間同期値と周波数同期値を求め、該値に合わせて基地局が同期合わせされ、
前記第２の同期合わせ方式によれば、移動局は自身の無線セルの基地局信号のほか隣り合う無線セルの基地局信号も受信し、
前記第２の同期合わせ方式によれば、移動局は受信した基地局信号から時間同期値と周波数同期値を求め、該値に合わせて移動局が同期合わせされ、
隣り合う無線セルの複数の基地局は、データ伝送用に該複数の基地局に共通に割り当てられている無線伝送リソースのストックを利用することを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の方法において、
前記第２の同期合わせ方式によれば、基地局は無線伝送リソースとして共通に割り当てられているキャリア周波数のタイムスロットを利用することを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項記載の方法において、
前記第２の同期合わせ方式によれば、隣り合う少なくとも２つの基地局（ＢＴＳ１，ＢＴＳ３）は、それぞれ割り当てられている移動局（Ｔ１４，Ｔ３２）に無線サービスを提供するため、１つのキャリア周波数（ｆ５）における１つのタイムスロット（ＴＳ５）を同時に共通に利用し、該タイムスロット（ＴＳ５）は、共通に割り当てられている無線伝送リソースのうち該タイムスロット（ＴＳ５）における干渉状況を考慮して選択されることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項記載の方法において、
前記第２の同期合わせ方式によれば、基地局も移動局も加入者局固有に利用されるキャリア周波数とタイムスロット送信時点を追従制御することを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項記載の方法において、
基地局および／または移動局において同一チャネル干渉が干渉抑圧方式により最小化されることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項記載の方法において、
基地局側の無線伝送リソースは、隣り合う無線セルにおける同一チャネル干渉が最小化されるように割り当てられることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項記載の方法において、
無線通信システムにおいてＯＦＤＭ無線伝送方式が用いられることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項記載の方法において、
無線通信システムにおいてＴＤＤ無線伝送方式またはＦＤＤ無線伝送方式が用いられることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項記載の方法において、
前記第２の同期合わせ方式によれば、時間偏差が相関により求められ、周波数偏差が周波数領域への変換後の順次連続するシンボルの相回転を検出することにより求められることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項記載の方法において、
前記第２の同期合わせ方式は、基地局と該基地局に割り当てられた移動局との間における比較的高いレベルのプロトコルレイヤによる付加的なシグナリングを用いることなく実施されることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか１項記載の方法において、
同期合わせ方式の選択は、閾値範囲により設定される時間に依存するヒステリシス関数を用いて実行されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載の複数の無線セルに分割された無線通信システムの同期合わせ方法に関する。
【０００２】
セルラ無線通信システムの場合、キャリア周波数の多重利用が必要とされることから、隣り合う無線セルにおいて同一チャネル干渉"Cochannel-Interference"が引き起こされる。このような干渉を低減する目的で、利用可能なキャリア周波数が個々のキャリア周波数サブリソースに割り当てられる。この場合、各キャリア周波数サブリソースは、いわゆる「周波数再利用」計画によってそれぞれ１つの無線セルに固定的に割り当てら、この割り当てによって、各無線セル間の最小空間距離が考慮されて無線セル内で最低限の同一チャネル干渉しか引き起こされないようにしている。
【０００３】
キャリア周波数もしくはそれらの伝送リソースのこのような固定的な割り当てが殊に不利となるのは、隣り合う無線セルにおいて加入者局数が不均一に分散している場合である。この場合、複数の無線セルのうち、増加した加入者局数にサービスをしなければならない隣接基地局においては、伝送リソースに対する要求が高い。伝送リソースの不足が発生すると、隣接無線セルにおいて新たなデータ伝送を要求する加入者局は拒否される。
【０００４】
したがって加入者局数が高められると無線通信システム内の同一チャネル干渉が増大し、決められた周波数繰り返しファクタ（周波数再利用ファクタFrequency-Reuse-Factor）による「周波数再利用」計画であることから、そのような同一チャネル干渉は制限されたかたちでしか制御できない。
【０００５】
たとえば別の基地局をあとから組み入れることによって大規模な形態となったときに実施される伝送リソースの増加は、同一チャネル干渉が増大することから単純な手段を用いてもそのまま実現できるわけではない。場合によっては、煩雑な「周波数再利用」計画を新たに実行しなおさなければならない。
【０００６】
セルラ構造による次世代の移動無線ネットワークについては殊に、いわゆる「直交周波数分割多重 Orthogonal-Frequency-Division-Multiplexin」略してＯＦＤＭの伝送技術の利用が非常に重要となる。このようなＯＦＤＭ移動無線ネットワークのためには、たとえばビデオ伝送用に高いデータレートが必要とされ、これはＯＦＤＭ伝送技術を用いて効率的なコストで伝送することができる。この場合、加入者局データ流を伝送するために複数のいわゆるサブキャリア周波数が互いに並行して同時に利用される。広帯域の伝送チャネルは、一般に等しい帯域幅をもつ複数の無線伝送チャネルによって実現される。他方、この種のＯＦＤＭ移動無線ネットワークは、同一チャネル干渉を考慮して実施すべき「周波数再利用」計画に依存して構築しなければならない。
【０００７】
広帯域の無線伝送チャネルは「時間的に分散」しており、周波数選択性フェージングを受けるので、一般的に受信側で複雑な等化処理が必要とされる。ＯＦＤＭ伝送の場合、無線伝送チャネルは狭帯域の複数のサブチャネルに分割され、その結果、これらのサブチャネル各々に対しては周波数選択性フェージングではなく「フラットフェージング flat-fading」が生じることになり、これによって著しく簡単な典型的には「シングルタップ single-tap」の等化が可能となる。
【０００８】
最も簡単な事例では、これらの無線伝送チャネルの各々にそれぞれ等しい変調パターンが割り当てられ、つまりは等しい伝送ビットレートが割り当てられる。この場合、割り当てられる伝送ビットレートは、個々の無線伝送チャネルの干渉に依存して決定される。干渉の少ない無線伝送チャネルにおいては、干渉の多い無線伝送チャネルよりもハイレベルの変調方式が使用される。これにより各無線伝送チャネルごとに、必要とされるサービス品質を伴った伝送たとえば誤り率を考慮した伝送を実施することができる。このようなＯＦＤＭ多重キャリア方式は、ベースバンドで行われるライン接続された伝送のケースでは、「離散的マルチトーン伝送 discrete multitone transmission」略してＤＭＴという呼び名でも知られている。
【０００９】
図３には、あらゆる移動無線システムの代表として、従来技術によるＯＦＤＭ無線通信システムが示されている。隣り合う３つの無線セルＦＺ１〜ＦＺ３は、それぞれ割り当てられた基地局ＢＴＳ０１〜ＢＴＳ０３を有している。基地局ＢＴＳ０１〜ＢＴＳ０３の各々は、個々の無線セルＦＺ１〜ＦＺ３に割り当てられている複数の移動局Ｔ０１〜Ｔ０１２にサービスエリアを提供している。この場合、周波数再利用計画に基づきもっぱらデータ伝送のために、第１の無線セルＦＺ１における第１の基地局ＢＴＳ０１には合わせて４つのキャリア周波数ｆ９〜ｆ１２が割り当てられており、第２の無線セルＦＺ２における第２の基地局ＢＴＳ０２には合わせて４つのキャリア周波数ｆ１〜ｆ４が、さらに第３の無線セルＦＺ３における第３の基地局ＢＴＳ０３には合わせて４つのキャリア周波数ｆ５〜ｆ８が割り当てられている。
【００１０】
キャリア周波数ｆ１〜ｆ１２の各々は、「ダウンリンク」ＤＬと称する基地局から移動局へのコネクション方向において、伝送リソースとして７つのタイムスロットＴＳ１〜ＴＳ７を有する一方、キャリア周波数ｆ１〜ｆ１２の各々は、「アップリンク」ＵＬと称する移動局から基地局へのコネクション方向において、伝送リソースとして５つのタイムスロットＴＳ１〜ＴＳ５を有する。未使用の空きタイムスロットはこの例ではキャリア周波数ｆ２，ｆ７，ｆ１１に割り当てられており、これらの空きタイムスロットには頭文字Ｆが付されている。
【００１１】
図４には、図３に示した無線セルＦＺ１〜ＦＺ３における従来技術による同期合わせ状況の概観が描かれている。
【００１２】
個々の基地局ＢＴＳ０１〜ＢＴＳ０３は、周波数についても時間についても互いに同期がとられていない。垂直方向には、基地局ＢＴＳ０１〜ＢＴＳ０３の各々についてそれぞれ基地局固有のキャリア周波数偏差Δ０１〜Δ０３が書き込まれている。これらのキャリア周波数偏差Δ０１〜Δ０３は、基地局ＢＴＳ０１〜ＢＴＳ０３の各々において個々の基地局の電気的なコンポーネントたとえば基地局固有の局部発振器によって引き起こされる。移動局Ｔ０１〜Ｔ０１２は、割り当てられている個々の基地局ＢＴＳ０１〜ＢＴＳ０３に対して同期合わせされるので、基地局ＢＴＳ０１〜ＢＴＳ０３および相応に割り当てられている移動局Ｔ０１〜Ｔ０１２相互間でも、やはり個々のキャリア周波数偏差Δ０１〜Δ０３を有している。
【００１３】
本発明の課題は、セルラ無線通信システムたとえばＯＦＤＭ無線伝送システムにおいて、最小限の同一チャネル干渉となるよう留意しながらトラフィック量が大きくても少なくても無線伝送リソースを最適に利用して、加入者局に無線サービスを提供できるようにすることにある。
【００１４】
本発明によればこの課題は請求項１の特徴により解決される。従属請求項には有利な実施形態が記載されている。
【００１５】
本発明によれば、基地局の側でアクティブな移動局の個数が突き止められて、まえもって定められた少なくとも１つの閾値と比較する。そして１つもしくは複数の閾値に依存して、第１の同期合わせ方式または第２の同期合わせ方式が選択され、もしくは使用される。
【００１６】
以下では、代表および例示として１つの所定の閾値であるものとする。
【００１７】
アクティブな移動局の個数が少ない場合、つまり移動局の個数が所定の閾値を下回った場合、第１の同期合わせ方式が使用され、この方式は無線通信システムに割り当てられた伝送標準に従って構成されている。たとえばＵＭＴＳ無線通信システムでは、割り当てられたＵＭＴＳ標準に基づき基地局と移動局の同期合わせが行われる。
【００１８】
アクティブな移動局の個数が多い場合、つまり移動局の個数が所定の閾値を上回った場合、あとで説明する第２の同期合わせ方式が使用される。
【００１９】
第１の同期合わせ方式の場合、第２の同期合わせ方式よりも僅かな個数のアクティブな移動局を前提としているので、この場合には同期合わせ情報の伝送に十分な伝送容量が存在している。
【００２０】
アクティブな移動局の個数が僅かなときに第１の同期合わせ方式を利用することにより、同期合わせの所要精度が保証される。
【００２１】
第２の同期合わせ方式により、セルラ無線通信システムにおける時間同期および周波数同期が簡単な手段で実現される。第２の同期合わせ方式により、これまで基地局と移動局との間において比較的高いレベルのプロトコルレイヤで交換しなければならなかった同期合わせのためのシグナリング情報の伝送が省かれるので、無線伝送リソースが空いたままとなり、それを有効データ（ペイロード）伝送の実行に利用することができる。
【００２２】
殊に有利には第２の同期合わせ方式によれば、たとえば隣り合う基地局はデータ伝送用に複数の基地局に共通に割り当てられた伝送リソースのストックないしは蓄えを利用できるようになる。これにより、殊に効率的な無線リソースマネージメントが可能となる。この場合、個々の無線セルにおいて用いることのできる無線伝送リソースのダイナミックな利用が導入され、もしくは実現される。
【００２３】
第２の同期合わせ方式によれば、目下のトラフィック負荷に応じて利用可能な無線伝送リソースがそれぞれ最適に割り当てられ、その際、殊に有利には不均一に分散した加入者局の配置状態が補償される。
【００２４】
１つの有利な実施形態において、第２の同期合わせ方式によれば無線伝送リソースの配分が、選択すべき無線伝送リソースにおける干渉状況を考慮しながら行われる。これによりたとえば、各々それぞれ自身に割り当てられた移動局に対し無線サービスを提供する隣り合う２つの基地局は、１つのキャリア周波数における１つのタイムスロットを無線伝送リソースとして同時に複数の移動局の無線サービスのために共通に利用することができるようになり、このことは選択されたタイムスロットにおける干渉状況がこのことを許容するかぎり行うことができる。
【００２５】
無線伝送リソースはたとえば、共通に割り当てられたキャリア周波数のタイムスロットにより指定される。
【００２６】
自律的に受信側の信号処理および基地局もしくは移動局における同期状態の追従制御によってのみ実施される第２の同期合わせ方式により、個々の無縁セルにおいて用いることのできる無線伝送リソースのダイナミックな利用が行われる。目下のトラフィック負荷に応じて、利用可能な無線伝送リソースが常に最適に割り当てられる。その際に殊に有利には、隣り合う無線セルにおいて不均一に分散した加入者局の配置状態が補償される。
【００２７】
第２の同期合わせ方式によれば、干渉抑圧方式を基地局の側および／または移動局の側で利用することができる。それというのも、干渉抑圧方式は殊に相互に同期のとられた有効信号と干渉信号に対して最適化されているからである。
【００２８】
第２の同期合わせ方式によれば、たとえば大規模な形態において別の基地局をあとから追加することや、それに付随して生じる無線セル数の変更を簡単に実現することができる。
【００２９】
第１の同期合わせ方式の場合も第２の同期合わせ方式の場合も、追加された基地局は、隣り合う無線セルもしくはそれらの無線セルにそれぞれ割り当てられている移動局に対する同一チャネル干渉が最小化されるよう、無線伝送リソースをダイナミックに選択する。
【００３０】
本発明による方法は殊に有利にはＯＦＤＭ無線通信システムにおいて用いられ、このシステムは高いデータレートを伴うサービスのために殊に有利に使用される。
【００３１】
本発明による方法には、複数の閾値に基づく同期合わせ方式の選択もしくは利用も含まれる。たとえば２つの閾値によって閾値範囲が設定され、これにより「ソフトな」選択もしくは各同期合わせ方式間の切り替えを実現できる。
【００３２】
適切に構成された閾値範囲を用いることによりたとえば、同期合わせ方式の選択にあたり場合によっては時間に依存して実行されるヒステリシス関数を使用することができる。
【００３３】
殊に有利には、ときおり受信状態が悪くなる移動局により同期合わせ方式の選択に及ぼされる影響が低減される。
【００３４】
次に、図面を参照しながら第２の同期合わせ方式について詳しく説明する。
図１は、本発明による第２の同期合わせが行われるＯＦＤＭ無線通信システムを示す図である。
【００３５】
図２は、図１の基地局の側で実施される本発明による第２の同期合わせについて示す図である。
【００３６】
図３は、既述のように代表として説明した従来技術によるＯＦＤＭ無線通信システムを示す図である。
【００３７】
図４は、既述の従来技術に相応する同期合わせ状況を示す図である。
【００３８】
図１には、今後の移動無線システムの代表としてＯＦＤＭ無線通信システムが本発明による第２の同期合わせとともに示されている。
【００３９】
この場合、隣り合う３つの無線セルＦＺ１〜ＦＺ３は、それぞれ割り当てられた基地局ＢＴＳ１〜ＢＴＳ３を有している。基地局ＢＴＳ１〜ＢＴＳ３の各々は、個々の無線セルＦＺ１〜ＦＺ３に割り当てられている複数の移動局Ｔ１１〜Ｔ３３にサービスエリアを提供している。この場合、第１の基地局ＢＴＳ１には無線サービスのために合わせて４つの移動局Ｔ１１〜Ｔ１４が割り当てられている一方、第２の基地局ＢＴＳ２には無線サービスのために合わせて５つの移動局Ｔ２１〜Ｔ２５が割り当てられている。さらに第３の基地局ＢＴＳ３には、無線サービスのために合わせて３つの移動局Ｔ３１〜Ｔ３３が割り当てられている。
【００４０】
３つの基地局ＢＴＳ１〜ＢＴＳ３すべては、加入者局データを伝送するために同じ権限で１つの共通のキャリア周波数リソースを利用し、これらは合わせて１２個のキャリア周波数ｆ１〜ｆ１２を有している。
【００４１】
キャリア周波数ｆ１〜ｆ１２の各々は、「ダウンリンク」ＤＬと称する基地局から移動局へのコネクション方向において、伝送リソースとして７つのタイムスロットＴＳ１〜ＴＳ７を有する一方、キャリア周波数ｆ１〜ｆ１２の各々は、「アップリンク」ＵＬと称する移動局から基地局へのコネクション方向において、伝送リソースとして５つのタイムスロットＴＳ１〜ＴＳ５を有する。この実施例ではキャリア周波数ｆ２，ｆ８，ｆ１２について示されている未使用の空きタイムスロットには、頭文字Ｆが付されている。
ここで図３と比較すると本発明による第２の同期合わせによれば、キャリア周波数ｆ１〜ｆ１２と基地局もしくは無線セルとの専有の割り当てが廃止されている。
【００４２】
次に、第２および第３の無線セルＦＺ２，ＦＺ３の代表として、第１の無線セルＦＺ１に基づき本発明による第２の同期合わせ方式について詳しく説明する。ここで「同期合わせ」という用語は、キャリア周波数におけるタイムスロットの時間的な同期合わせのこともキャリア周波数の周波数同期合わせのことも意味する。
【００４３】
第１の無線セルＦＺ１における第１の基地局ＢＴＳ１はアップリンクＵＬを介して、これらの基地局に割り当てられている移動局Ｔ１１〜Ｔ１４からの信号に加えて、隣接する無線セルＦＺ２およびＦＺ３の移動局からの信号も受信する。この受信は、他の周波数帯域を付加的に監視することなく自動的に行われる。
【００４４】
たとえば第１の移動局ＢＴＳ１はアップリンクＵＬを介して、第２の無線セルＦＺ２における移動局ＴＳ２１，ＴＳ２２の信号も第３の無線セルＦＺ３における移動局Ｔ３１，Ｔ３２の信号も受信する。第１の基地局ＢＴＳ１は、隣接無線セルＦＺ２，ＦＺ３の受信移動局信号に基づき第１の時間偏差および第１の周波数偏差を求め、これらの値から適切な時間同期値および周波数同期値を導出する。これらに合わせて第１の基地局ＢＴＳ１が最終的に同期合わせされる。これについては、一例としてあとで図２を参照しながら説明する。
【００４５】
すべての移動局の代表として説明すると、ダウンリンクＤＬを介して第１の無線セルＦＺ１における第３の移動局１３は、自身の無線セルＦＺ１の基地局ＢＴＳ１からの信号のほか、無線セルＦＺ２，ＦＺ３における隣接基地局ＢＴＳ２，ＢＴＳ３からの信号も受信する。この場合、第３の移動局Ｔ１３は受信した基地局信号に基づき第２の時間偏差と第２の周波数偏差を求め、これらの値から適切な時間同期値と周波数同期値を導出する。これらに合わせて移動局Ｔ１３が最終的に同期合わせされる。
【００４６】
本発明による第２の同期合わせ方式はたとえばフレームごとに繰り返され、その結果、時間平均として自己組織形すなわち自律型の時間および周波数の同期合わせが行われることになる。
【００４７】
殊に有利なことに第２の同期合わせ方式によって、格別にフレキシブルであり適応的に実現される無線リソースマネージメントが達成される。その理由は、すべての基地局が無線伝送リソースにおける共通のストックないしは蓄えにアクセスできるからである。その際にたとえば、最小限の同一チャネル干渉となるよう考慮しながらキャリア周波数選択が行われる。移動局における伝送リソースの割り当ては、もっぱら個々の移動局にそれぞれ割り当てられている基地局によって実施される。
【００４８】
キャリア周波数と基地局もしくは無線セルとの専有の割り当てを廃止したことにより、たとえば基地局は移動局Ｔ１４に対する無線サービス提供のために、また、基地局ＢＴＳ３は移動局Ｔ３２に対する無線サービス提供のために、キャリア周波数ｆ５のタイムスロットＴＳ５を同時に利用できるようになり、これはタイムスロットＴＳ５における干渉状況によってそのことが許容される場合に行われる。この干渉状況はたとえば、基地局におけるセクタ化された受信アンテナおよび／または送信アンテナにより影響が及ぼされ、あるいは無線信号の伝播特性または各加入者局間の空間距離等によって影響が及ぼされる。
【００４９】
セクタ化されている場合、基地局は無線信号の送信および／または受信のためにたとえば３つのアンテナアレイを有しており、これらのアンテナアレイのうち各々１つのセクタが１２０°の開口角で無線サービスを行う。これにより無線信号の空間的な分離もしくは判別が達成され、セクタの開口角の選定に応じて干渉状況を改善することができる。
【００５０】
無線セルが不均一に利用されている状況では３つの基地局の各々は必要に応じて、キャリア周波数の伝送リソース全体にアクセスすることもできるし、あるいはその一部分だけをアクセスすることもでき、これによって個々の無線セルにおいて伝送容量が一斉に占有されたときに生じる各無線セルのボトルネックが解消される。
【００５１】
本発明による第２の同期合わせ方式は自律的に実行され、煩雑なシグナリングも手間のかかるＧＰＳ時間同期合わせも不要である。
【００５２】
図１に関連して図２には、基地局ＢＴＳ１の側で実施される第２の同期合わせ方式について示されている。
【００５３】
垂直方向には、移動局各々についてそれぞれ移動局固有のキャリア周波数偏差が書き込まれている。ここで考察する第１の基地局ＢＴＳ１はアップリンクＵＬを介して移動局Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ１２，Ｔ１３，Ｔ１１，Ｔ３１，Ｔ３２から送信された信号を受信し、それらの信号から同期値ｄ１を求める。この値は、この図では平均値としてハッチングされた矩形によって例示されている。基地局ＢＴＳ１は自身の同期合わせを、正の同期値ｄ１の方向で相応に補正する。他の基地局ＢＴＳ２，ＢＴＳ３についても同じことがあてはまる。
【００５４】
これと同様なやり方で、ここでは詳しくは説明しない個々の移動局の同期合わせが行われる。
【００５５】
上述のセルラ無線通信システムにおいてＴＤＭＡ／ＦＤＭＡ分割多重接続方式を個別にあるいは互いに組み合わせて利用し、伝送についてはいわゆる時分割多重伝送モード（ＴＤＤモード）を検討するならば、基地局において受信された信号ｒ（ｔ）は、ＦＤＭＡ分割多重方式で同時に送信を行うすべての無線セルの移動局からの複数の信号が重畳されたものとなる。
【００５６】
各基地局は受信信号ｒ（ｔ）から、隣接無線セル内に位置する移動局からの重畳されたＯＦＤＭシンボルの平均受信時点を算出する。
【００５７】
ＯＦＤＭシンボル長Ｎの間隔で位置する隣り合うサンプリング値の相関をとることによって、サンプリング値ｋについてメトリックλ（ｋ）が得られ、この値はＯＦＤＭシンボル長Ｎを有するＦＤＭＡアップリンクの場合も周期的な値を有する。
【００５８】
ここで次式が成り立つ：
【００５９】
【数１】
2009514259.tif 000003
【００６０】
式中、Ｍは窓の長さを表し、ノイズ低減の目的でこの窓の長さにわたってメトリック値の平均が形成される。これは一般に、いわゆる「ガードインターバルGuard-Intervall」と等しい。場合によっては、相関をとる値の間隔Ｎと窓の長さＭについて、検出特性向上のため異なる長さが選定される。
【００６１】
メトリックの絶対値｜λ（ｋ）｜は、個々の基地局における移動局の信号成分の平均時間偏差の位置で、そのセルから受信した移動局の信号の全出力に比例する値をとる。この理由により、メトリック絶対値｜λ（ｋ）｜の最大値がメトリック値計算後に探索され、最大絶対値の位置が個々の基地局における時間オフセットの推定値としてそれ以降利用される。メトリック値は残留キャリア周波数偏差が依然として残っている場合には複素数であり、それゆえメトリック最大値において測定された位相からキャリア周波数の小さい値について、ＯＦＤＭシンボルにおいて受信された信号に関する平均キャリア周波数偏差の近似を求めることができる。
【００６２】
それぞれ異なる移動局のＦＤＭＡ信号を分離する目的で、周波数領域における受信信号の評価を行うのが有利である。なぜならば、それらはそれぞれ異なるサブキャリアに割り当てられているからである。この場合、個々のキャリア周波数偏差は、各サブキャリアにおいて受信されたＯＦＤＭシンボルの相回転によって生じることになる。
【００６３】
その際、サブキャリア周波数δｆ（ｋ）の周波数偏差は、相前後する２つのＯＦＤＭシンボル間のサブキャリア周波数ｋの伝達係数Ｈ（ｎ，ｋ）であり、これは時間間隔Ｔｓにおける時間インデックスｎおよびｎ＋１を有する。したがって次式が成り立つ：
【００６４】
【数２】
2009514259.tif 000004
【００６５】
周波数領域における推定後に得られる隣接無線セルのキャリア周波数偏差の値から評価に続いて推定の品質に従い、たとえば隣接無線セルから受信された移動局の平均キャリア周波数偏差が求められる。
【００６６】
個々の時間偏差は、同じ基地局に割り当てられている移動局により受信されたＯＦＤＭシンボルの各サブキャリア間の相回転から求められる。
【００６７】
周波数領域における推定後に得られる隣接無線セルのキャリア周波数偏差の値から評価に続いて推定の品質に従い、たとえば隣接無線セルから受信された移動局の平均時間偏差が求められる。
【００６８】
求められた時間偏差およびキャリア周波数偏差を用いて各基地局は個々の固有のキャリア周波数ならびに固有の送信時点を、求められた値に従い追従制御する。閉ループ制御のループフィルタを適切に設計すればこのプロセスによって、収束する推定が自動的に得られる。
【００６９】
本発明による第２の同期合わせ方式に関して、ＴＤＤ無線通信システムに基地局が新たに加えられる場合に以下のステップが必要とされる：
−ＴＤＤフレーム構造を突き止めるためにアップリンクとダウンリンクをモニタリングするステップ
−測定されたすべての受信時点について絶対送信時点を求めるステップ
−上述のパターンに従い信号を評価するステップ
各基地局はアップリンクフェーズ各々において、無線セル内でアクティブな移動局の有効出力と、サブキャリアごとの隣接無線セルからの同一チャネル干渉出力を求める。
【００７０】
これらの情報に基づき各基地局は、占有すべき帯域幅に関する自律的な判定を下す。この場合、最小干渉出力をもつサブキャリアが選択される。その際に基地局は、無線セル内に存在する移動局に対し最適にサービスを提供できるようにする目的で、達成可能なチャネル品質に依存して、占有すべきサブキャリアの位置と個数ならびに利用すべき物理的な伝送パラメータに関する適応的な判定を下す。各セルを超えた組織化ないしは編成すなわち異なるセルに及ぶ組織化ないしは編成は不要である。
【００７１】
この種の多重接続によって、無線セル内および隣接無線セルにおける各移動局間の干渉が回避される。この場合、利用される多重接続に関して異なる無線セルに及ぶ自己組織形ないしは自律形の最適化が実施される。このことは、無線伝送チャネル特性ならびにセルラ環境における目下の干渉状況が考慮されながら行われる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明による第２の同期合わせが行われるＯＦＤＭ無線通信システムを示す図
【図２】図１の基地局の側で実施される本発明による第２の同期合わせについて示す図
【図３】既述のように代表として説明した従来技術によるＯＦＤＭ無線通信システムを示す図
【図４】既述の従来技術に相応する同期合わせ状況を示す図
【図１】
2009514259.tif 000005
【図２】
2009514259.tif 000006
【図３】
2009514259.tif 000007
【図４】
2009514259.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成17年2月10日(2005.2.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
キャリア周波数ｆ１〜ｆ１２の各々は、「ダウンリンク」ＤＬと称する基地局から移動局へのコネクション方向において、伝送リソースとして７つのタイムスロットＴＳ１〜ＴＳ７を有する一方、キャリア周波数ｆ１〜ｆ１２の各々は、「アップリンク」ＵＬと称する移動局から基地局へのコネクション方向において、伝送リソースとして５つのタイムスロットＴＳ１〜ＴＳ５を有する。未使用の空きタイムスロットはこの例ではキャリア周波数ｆ２，ｆ７，ｆ１１に割り当てられており、これらの空きタイムスロットには頭文字Ｆが付されている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
図４には、図３に示した無線セルＦＺ１〜ＦＺ３における従来技術による同期合わせ状況の概観が描かれている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
個々の基地局ＢＴＳ０１〜ＢＴＳ０３は、周波数についても時間についても互いに同期がとられていない。垂直方向には、基地局ＢＴＳ０１〜ＢＴＳ０３の各々についてそれぞれ基地局固有のキャリア周波数偏差Δ０１〜Δ０３が書き込まれている。これらのキャリア周波数偏差Δ０１〜Δ０３は、基地局ＢＴＳ０１〜ＢＴＳ０３の各々において個々の基地局の電気的なコンポーネントたとえば基地局固有の局部発振器によって引き起こされる。移動局Ｔ０１〜Ｔ０１２は、割り当てられている個々の基地局ＢＴＳ０１〜ＢＴＳ０３に対して同期合わせされるので、基地局ＢＴＳ０１〜ＢＴＳ０３および相応に割り当てられている移動局Ｔ０１〜Ｔ０１２相互間でも、やはり個々のキャリア周波数偏差Δ０１〜Δ０３を有している。
US 5,872,774によれば、「スレーブ基地局 slave base station」を「基準基地局 reference base station」に同期合わせすることが知られている。この場合、「スレーブ基地局」は、これら２つの基地局間のいわゆる「ソフトハンドオフ領域 soft handoff region」に位置する移動局を介して「基準基地局」のメッセージを受信する。その際、「ラウンドトリップディレイ round trip delay」測定を利用して「スレーブ基地局」の同期合わせが行われる。
WO 00/35117 A2によれば、隣り合う基地局間の時間差が着目対象の基地局においてじかに測定されるようにした同期合わせが知られている。この場合、まえもって既知である基地局位置座標に基づき、相対的な時間誤差が求められ、それが排除される。着目対象の基地局が隣り合う基地局の基地局信号をじかに測定できない状況では基地局信号を転送するために、いわゆる「ソフトハンドオフ領域」に位置する「定置された移動局 fixed mobile」が利用される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明の課題は、セルラ無線通信システムたとえばＯＦＤＭ無線伝送システムにおいて、最小限の同一チャネル干渉となるよう留意しながらトラフィック量が大きくても少なくても無線伝送リソースを最適に利用して、加入者局に無線サービスを提供できるようにすることにある。
【手続補正５】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
時分割多重接続によりデータが伝送され、各無線セルは、該無線セルに割り当てられている複数の移動局に無線サービスを提供する基地局を有しており、
基地局は自身の無線セルにおける移動局信号のほかに、隣接無線セルからの移動局信号も受信し、
基地局は前記移動局信号に基づき移動局数を求め、該移動局数を少なくとも１つの所定の閾値と比較し、
移動局数が前記少なくとも１つの閾値を下回ったとき、基地局および該基地局に割り当てられた移動局を同期合わせするため、前記無線システムのために設けられた伝送標準に対応する第１の同期合わせ方式が使用され、
移動局数が前記少なくとも１つの閾値を超えたとき、第２の同期合わせ方式が使用され、基地局は受信した移動局信号から時間同期値と周波数同期値を求め、該時間同期値と周波数同期値に合わせて基地局が同期合わせされる、
複数の無線セルに分割された無線通信システムの同期合わせ方法において、
移動局数が前記少なくとも１つの閾値を超えたとき、移動局は自身の無線セルにおける基地局信号のほかに、隣り合う無線セルからの基地局信号も受信し、
移動局は受信した基地局信号から時間同期値と周波数同期値を求め、該時間同期値と周波数同期値に合わせて移動局が同期合わせされることを特徴とする、
無線通信システムの同期合わせ方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、
隣り合う無線セルの複数の基地局は、データ伝送用に該複数の基地局に共通に割り当てられている無線伝送リソースのストックを利用することを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の方法において、
前記第２の同期合わせ方式によれば、基地局は無線伝送リソースとして共通に割り当てられているキャリア周波数のタイムスロットを利用することを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項記載の方法において、
前記第２の同期合わせ方式によれば、隣り合う少なくとも２つの基地局（ＢＴＳ１，ＢＴＳ３）は、それぞれ割り当てられている移動局（Ｔ１４，Ｔ３２）に無線サービスを提供するため、１つのキャリア周波数（ｆ５）における１つのタイムスロット（ＴＳ５）を同時に共通に利用し、該タイムスロット（ＴＳ５）は、共通に割り当てられている無線伝送リソースのうち該タイムスロット（ＴＳ５）における干渉状況を考慮して選択されることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項記載の方法において、
前記第２の同期合わせ方式によれば、基地局も移動局も加入者局固有に利用されるキャリア周波数とタイムスロット送信時点を追従制御することを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項記載の方法において、
基地局および／または移動局において同一チャネル干渉が干渉抑圧方式により最小化されることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項記載の方法において、
基地局側の無線伝送リソースは、隣り合う無線セルにおける同一チャネル干渉が最小化されるように割り当てられることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項記載の方法において、
無線通信システムにおいてＯＦＤＭ無線伝送方式が用いられることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項記載の方法において、
無線通信システムにおいてＴＤＤ無線伝送方式またはＦＤＤ無線伝送方式が用いられることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項記載の方法において、
前記第２の同期合わせ方式によれば、時間偏差が相関により求められ、周波数偏差が周波数領域への変換後の順次連続するシンボルの相回転を検出することにより求められることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項記載の方法において、
前記第２の同期合わせ方式は、基地局と該基地局に割り当てられた移動局との間における比較的高いレベルのプロトコルレイヤによる付加的なシグナリングを用いることなく実施されることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか１項記載の方法において、
同期合わせ方式の選択は、閾値範囲により設定される時間に依存するヒステリシス関数を用いて実行されることを特徴とする方法。
【国際調査報告】
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