(57)【要約】【課題】無線通信システムを提供する。【解決手段】通信ネットワークは、基地局によってサービス提供される少なくとも１つの第１の領域を備える。この領域は、基地局の周りに円周を画定するように配置された複数のブリッジ局も含む。各ブリッジ局は、主に円周の外側にあるカバーエリアを生成するように動作可能な１つ以上の指向性アンテナを備える。この結果、動作に際して、ブリッジ局によってサービス提供される、主として円周の外側にある外側区域と、基地局によってサービス提供される円周内の内側区域とが形成される。基地局は、相互の通信から十分に低いレベルの相互干渉を受けるブリッジ局によってサービス提供される外側区域のそれぞれの領域内の移動局に、同じＣＤＭＡ拡散符号を割り当てるように動作可能である。【選択図】図４
2006340372.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルの内側区域内に位置する移動局と直接通信を行うように構成された無線通信用基地局であって、前記内側区域は、主として、前記基地局の周りに配置された複数のブリッジ局によって形成される円周内にあり、さらに基地局は、主として前記円周の外側にある前記セルの外側区域内に位置する移動局と前記ブリッジ局を介して間接的に通信を行うように構成され、相互の通信から十分に低いレベルの相互干渉を受けるブリッジ局によってサービス提供される前記外側区域のそれぞれの領域内の移動局に同じＣＤＭＡ拡散符号を割り当てるように動作する、基地局。
【請求項２】
前記ブリッジ局は前記セル内で実質的に１８０°反対の位置にある、請求項１に記載の基地局。
【請求項３】
通信がスクランブル符号化される、請求項１または２に記載の基地局。
【請求項４】
自セル内の移動局およびブリッジ局との通信におけるＣＤＭＡ信号に、基地局特有のスクランブル符号を適用する、請求項１から３のいずれか１項に記載の基地局。
【請求項５】
前記内側区域内の移動局との通信におけるＣＤＭＡ信号に、内側区域移動局スクランブル符号を適用する、請求項４に記載の基地局。
【請求項６】
前記外側区域内の移動局との通信におけるＣＤＭＡ信号に、外側区域移動局用スクランブル符号を適用する、請求項４から５のいずれか１項に記載の基地局。
【請求項７】
各ブリッジ局との通信におけるＣＤＭＡ信号に、ブリッジ局特有のスクランブル符号を適用する、請求項４から６のいずれか１項に記載の基地局。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の基地局によってサービス提供される、少なくとも１つの第１の領域を備える通信ネットワークであって、前記基地局の周りに円周をえがくように前記基地局の周りに配置された複数のブリッジ局をさらに備え、各ブリッジ局は、主として前記円周の外側にあるカバーエリアを生成するように動作可能な１つ以上の指向性アンテナを備え、これによって、主として前記円周の外側にあり、前記ブリッジ局によってサービス提供される外側区域を形成する、通信ネットワーク。
【請求項９】
コンピュータにロードされると、前記コンピュータを、請求項１から７のいずれか１項に記載の基地局として動作させる、コンピュータ可読命令から構成されるデータキャリア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システム内の情報通信に関する。本発明は、これだけに限らないが、特に、データがセルラネットワークで送信される無線通信システムの容量に関する。
【背景技術】
【０００２】
欧州電気通信標準化協会（ＥＴＳＩ）によって１９９８年に設定され、同協会によって管理される第３世代（３Ｇ）電気通信規格集は、パケット形式でのデータ転送のための機能を提供できる電気通信装置を表すものである。３Ｇ規格の本質は、パケット形式が、データの性質に関係なくデータ転送を可能にすることである。よって、音声データおよび情報に基づくデータが同等に通信できる。さらには、マルチメディアデータも通信できる。というのは、マルチメディアデータは、パケット形態で通信できるからである。
【０００３】
ユーザが、概ね、ますます大量のマルチメディアデータ、および／または音声データを、改善されたサービス品質で転送したいと望んでいる点から見て、システムにおいてパケットデータのより高いスループットを可能にする方式を提供するための改善を追求することが、引き続き一般に必要とされている。
【０００４】
特に、暫定的に４Ｇ（第４世代）と呼ばれている、別の規格ポートフォリオが現在策定中である。４Ｇは、３Ｇの容量を少なくとも１桁拡張し、完全なパケット交換網を提供することを目的としている。３Ｇは、少なくとも一部は、後方互換性があり、よって、３Ｇネットワークはしばしば、以前の、おそらく非パケットベースの規格と互換性のある装置を含むが、４Ｇネットワーク要素は、完全にパケットベースであることが意図されている。４Ｇで利用可能なデータ転送速度は、（高機動性ユーザでは）１００Ｍｂｐｓであることが期待されており、（低機動性ユーザでは）最大１Ｇｂｐｓを提供するようになることが期待されている。
【０００５】
明らかに、電気通信の分野における発展は、通常、データスループットのさらなる増大をもたらすことが期待され、このため、本発明の性能の上限は、現在達成可能であると言われている目標の現在の理解から推論することはできない。
【０００６】
後者の数字は、自動車内で使用されるものではなく、歩行者によって使用されるモバイル機器に関して提供される可能性が最も高い。これは、データ転送速度が、モバイル機器の比較的高速な移動によって損なわれる可能性があるからである。
【０００７】
このような背景において、本発明の分野を、セルラ構造に基づく移動通信システムを例として説明する。セルラ構造は、モバイル通信サービスによってカバーされる地理的領域（サービスエリア）内のモバイル機器のユーザに、カバレッジおよび容量を提供するようになっている。一般に、移動通信システムは、サービスエリア内の任意のポイントにおいて、このサービスエリア内の基地局と移動局の間で通信が確立できるように設計される。これは、各基地局が、セルラ構造の各セルを概ね統括するように、基地局を、おそらく規則的なパターンで、または地表上の物理的地形を考慮に入れてできるだけ近くに配置することによって実現される。各基地局は、ネットワークバックボーンを形成するように相互に接続される。このバックボーンは、通常、有線接続によって実施される。
【０００８】
移動通信システムが有用であるためには、加入者に最小限のサービス品質が提供されなければならない。これは、システムにおいて移動局と基地局との通信に関して様々な技術的基準を満たすことを伴う。これらの基準の中にはシステムの有効範囲（すなわち、サービスエリアの範囲）および容量が含まれる。加入者は、移動中に、基地局および／またはリレーの有効範囲外または全く提供されない地域に入った場合、サービス品質に不満を持つことになる。さらに、加入者は、通話の接続を要求しているときに、ネットワークが容量の限界にある場合にもやはり不満を持つことになる。
【０００９】
図１に、改善された有効範囲および拡張された容量を提供する３Ｇ規格に準拠した構成の例示的実施形態を示す。この構成は、図示のように、それぞれが（六角形をなすように間隔を置いて配置されたアンテナによって）慣例的に実質上六角形として示されるビームパターンを有する、基地局（図示せず）を備える。これら六角形のビームパターンのおかげで、セルラフィールドパターンが、一定の間隔を置いた基地局によって設定され得る。これは、このサービスエリアをカバーする、広域のマクロセル構造を画定する。マクロセルは、このセルの基地局とこのセル内の移動局との通信の機能に、高レベルの機動性と、潜在的に低いデータスループットを提供する。これに加えて、各局がより小さいカバーエリアを提供する、別の基地局が配置される。この例示的構成においては、これらのより小さいカバーエリアもやはり実質的に六角形であり、このようにミクロセルを提供する。ミクロセルは、ミクロセル内での移動局の機動性を犠牲にしてではあるが、マクロセルの場合より高いデータスループットを提供することを特徴とする。すなわち、より小さいミクロセルでは所与の速度で移動する移動局に、あるミクロセルから別のミクロセルへのハンドオーバによる頻繁な制御をもたらす。また、ミクロセルよりもさらに小さいセルを有するセルラ構造が、提供されることにより、これらのセルはピコセルと呼ばれる。これらもやはり、所与の速度で移動する移動局に必要とされるハンドオーバの回数がマクロセル構造に対する場合よりもはるかに多くなるという点で、移動局の機動性に関して問題となるが、送信電力強度、および基地局への近接性がより高いデータスループットを可能にする。
【００１０】
したがって、この手法の主要な欠点は、ネットワークバックボーン上における基地局の追加配置によるインフラコストの実質的増大、追加基地局間で通信を実施する必要に起因するネットワーク構造の拡大、および各基地局の、マクロ、ミクロ、およびピコセルネットワークへの配置に関連する組織的要件、ならびに、データスループットが様々に限定され、車両ベースの移動局には３８４Ｋｂｐｓを提供し、静止またはほぼ静止状態の移動局には２Ｍｂｐｓを提供することである。さらに、バックボーン上には、セル間およびセル階層の重なり合うレイヤ間でのハンドオーバによる相当量のシグナリングトラフィックが生じる。
【００１１】
加えて、このセルラ構造を用いる移動通信システムで使用される無線情況は、多少、予測不可能なところがある。これは、建物や地形的特徴など、地表に物理的構造があることによって生じるマルチパス効果の存在によるものである。マルチパス伝搬は、かかるシステムにおける無線通信の正常な動作にとって有害なことがある。というのは、マルチパス伝搬は、信号自体の反響の形で信号に雑音を付加するからである。この雑音は、通話やストリーミングビデオなどの稼動中のセッションを終了させるためには十分となり得る。このような終了は、ネットワークサービス提供者（ネットワーク運用者）の観点からすると全く望ましくないものであり、モバイル電話機器ユーザ（加入者）の観点からすると間違いなく許容しがたいものである。
【００１２】
マルチパス伝搬、および加入者が被るサービス品質に対する影響の問題に対処するために、ネットワーク運用者が、１つ以上のリレー、またはリピータを用いることが知られている。「リレー」および「リピータ」という用語は、既存の文献において、区別なく使用されていることはいうまでもない。これらは、各基地局に関連付けられるサービスエリアの各セル部分の有効範囲を拡張して、移動局と基地局の間の接続性を向上させるために、サービスエリア内の各基地局との関連で配置される。リレーは、受信信号を各リレーの基地局に向けてブラインドリレーするものとして動作する。すなわち、リレーは、復号化機能を行わず、このため、リレーにおける受信データに関連するどんなサービス品質特性も向上させることができない。よって、あるリレーの有効範囲によってカバーされる移動局は、単に、信号強度増大を受けるだけである。
【００１３】
N.BadruddinおよびR.Negi、「Capacity improvement in a CDMA system using bridging」(Wireless Communications and Networking Conference,2004、WCNC.2004（ＩＥＥＥ、第１巻、２００４年３月２１日から２５日、２４３頁から２４８頁）には、容量も向上させる、ＣＤＭＡベースのセルのための拡張リレーシステムが提案されている。この論文において、BadruddinおよびNegiは、各リレーの比較的近くにある移動局（ＭＳ）が、より遠くにある基地局（ＢＳ）と直接高出力で通信を行っているときに、リレーにとって著しい干渉問題が生じることに留意する。かかる状況は、例えば、あるＭＳが基地局から０．９ｋｍのところにあり、他方、リレーが基地局から１．０ｋｍのところにある場合に生じる可能性がある。
【００１４】
この干渉はこのセルの容量に強い影響を及ぼす。
【００１５】
BadruddinおよびNegiは、３つのタイムスロットのそれぞれについて、１つのセルの１２０°区分内の直接通信を行うＭＳと、セルの反対側の１２０°区分内の中継ＭＳとが１つのタイムスロットを占め、相反的区分の「蝶ネクタイ」構成を形成する、時分割多重化（ＴＤＭ）方式を提案している。これは、直接通信中のＭＳと中継器との間の距離を最大にし、これらの間の干渉を最小限に抑える。これは、結果として、より大きな容量をもたらすが、このＴＤＭ方式においてスループットを維持するには、各１２０°区分が、直接および間接に、順次通信を行うことができるように、元のデータ転送速度の３倍での送信を必要とするという大きな欠点を有する。
【００１６】
この問題を制限するために、この論文では、６つの６０°区分を使って、例えば、第１のタイムスロットにおいては、区分１、３および５が直接に通信を行い、区分２、４および６は、中継通信を行うようにすることを提起している。第２のタイムスロットにおいては、これらのモードが入れ替わる。これは、反対の区分が常に反対のモードであるという概念を保つが、今度は、隣接する区分も反対のモードであり、このため、各中継器における干渉の緩和が少なくなり、容量の向上が低減される。加えて、この構成は、依然として、今度は２つのタイムスロットによるＴＤＭ方式を使用するものであり、このため、スループットを維持するにはデータ転送速度を２倍にする必要がある。
【００１７】
さらに、両方式とも、時分割多重化を動作させるために、ＭＳ、中継器および基地局の間の正確なタイミングを必要とし、データ転送速度の大幅な増大を必要とする。
【００１８】
代替として、または前述のように物理的に干渉を回避しようとする試みに加えて、セル容量を増大させる一方式は、信号間のマルチユーザ干渉を低減させる改善された多重アクセス符号化方式を用いることができる。
【００１９】
かかる方式の一例が、符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）である。ＣＤＭＡスペクトル拡散通信システムでは、ベースバンド信号が、ＲＦ搬送波を変調する前に、これを（チップレートと呼ばれる）はるかに高いビットレートの拡散シーケンスと合成することによって拡散される。受信側において、このベースバンド信号は、受信信号および拡散シーケンスを相関器に送り込み、同期がとれるまで一方に他方をすらして掛けあわすことによって復号される。
【００２０】
かかるシステムは、拡散符号が知られている場合にのみベースバンド信号が回復できるために、符号分割多重化と呼ばれる。スペクトル拡散通信システムは、異なる拡散シーケンスを用いる多数の送信機がすべてＲＦスペクトルの同じ部分を使用することを可能にし、受信機は、適切な拡散シーケンスを選択することによって、事実上、所望の信号を復調する。
【００２１】
これが可能なのは、拡散シーケンス、または符号が、相互に直交するように選択されるからである。符号は、符号の内積（スカラ積）がゼロであるときに直交するという。例えば、シーケンス（１，１，１，１）と（１，１，−１，−１）は、（１＊１）＋（１＊１）＋（１＊−１）＋（１＊−１）＝０であり、直交する。このように相互に直交する拡散符号を使用することによって、相関器は、正しい拡散符号が受信信号と同期して相互作用するときにのみ、強く応答（ロックオン）することになる。この場合、元のデータを復号することは簡単である。
【００２２】
したがって、合計ユーザ数Ｎは、拡散率ＳＦと呼ばれる利用可能な直交拡散シーケンスの数によって限定される。よって、一般に、Ｎ＝ＳＦである。
【００２３】
しかしながら、この手法の１つの欠点は、すべてのユーザのデータが共通の符号化方式を使って変調されるため、すべてのユーザに対して情報転送速度が同じであるという事である。様々な通信オプションを提供する３Ｇや、将来の４Ｇなどのサービスには、これは厳しい制約である。
【００２４】
直交可変拡散率（ＯＶＳＦ）は、相互直交性を維持しながら、ユーザによって異なる長さの拡散符号を可能にすることにより、この問題への解決を提供する。チップレートは同じままであるため、１情報ビット当たりより短い拡散符号を用いれば、より高い情報伝送速度が可能になる。
【００２５】
次に図２を参照すると、ＯＶＳＦ符号は、符号木を使って生成できる。木の各段階は、ＳＦ＝１、ＳＦ＝２、ＳＦ＝４、およびＳＦ＝８で表される、異なる拡散率を有する。明確にするために、これら最初の４つの拡散率だけを示してあるが、より高い拡散率を有する、この木のさらに多くの段階が可能であることはいうまでもない。
【００２６】
各符号は、木が発展するにつれて、以下の規則に従って分岐する。
【００２７】
ｉ．木の第１の要素は１である。
【００２８】
ｉｉ．各要素ごとに、本明細書で上側下位要素および下側下位要素と呼ぶ、２つの可能な下位要素がある。
【００２９】
ｉｉｉ．上側下位要素は、親下位要素を２回繰り返すことによって構築される。よって、（１）の上側下位要素は（１，１）になるはずである。
【００３０】
ｉｖ．下側下位要素は、親下位要素を、これ自体の逆と連結することによって構築される。よって、（１）の下側下位要素は（１，−１）になるはずである。
【００３１】
慣習により、各符号は、各符号の拡散率および各符号の符号集合内での序数で呼ばれる。よって、図２を参照すると、符号ｃ４，３＝（１，−１，１，−１）である。
【００３２】
結果として生じる各符号は、長さに関係なく、木での各符号自体と反対側の分岐上にある符号と相互に直交するという特性を有する。しかしながら、符号は、符号自体の子とは直交しない。
【００３３】
この結果、ユーザ数と、各ユーザにとって利用可能な情報転送速度はトレードオフである。よって、例えば、符号ｃ２，１が割り当てられている高情報転送速度のユーザは、符号ｃ４，１およびｃ４，２上の２人の中転送速度ユーザのためのアクセス、または符号ｃ８，（１，２，３，４）上の４人の低転送速度ユーザのためのアクセスを妨げる。
【００３４】
原則としてこのトレードオフは、依然として、利用可能な帯域幅で送信される合計情報量を保持する。しかしながら、符号木のトポロジに直交性制約条件を結合することにより、別の問題が生じる。
【００３５】
図２で示される最大符号容量はＮ＝ＳＦ＝８である。例えば、２人の低情報転送速度のユーザがＳＦ＝８符号ｃ８，１およびｃ８，８を使って通信を行い、１人の中情報転送速度のユーザがＳＦ＝４符号ｃ４，３を使って通信を行っていると仮定する。システム上の残りの容量は、ｃ８，２、ｃ８，５、ｃ８，６およびｃ８，７上の４人のＳＦ＝８ユーザでのものである。これは、前述のように、１人の高情報転送速度のＳＦ＝２ユーザと情報として等価である。しかしながら、このセルで通信を行おうとするＳＦ＝２ユーザは通信を行うことができない。というのは、まだ少なくとも１人の占有者をサポートしていないＳＦ＝２符号の下位分岐がなく、したがって、この符号は直交しないはずだからである。
【００３６】
これに対して、もしＳＦ＝２ユーザがｃ２，１を割り当てられる場合には、この他の３人のユーザはｃ４，３およびｃ８，７およびｃ８，８を使うことができる。
【００３７】
したがって明らかに、ＯＶＳＦはリソースの最適な使用を保証することができない。というのは、占有のレベルは、ユーザがセル内で通信を開始するランダムな順序で決まるからである。
【００３８】
符号容量を改善する他の手段も存在する。セルラシステムの同時ユーザ数を増大するために、ゴールド符号などのスクランブル符号によってデータをさらに拡散させることができる。スクランブル符号は、通常、隣接するセルを区別して、各基地局が、これに隣接する基地局とは独立に設定される拡散符号を使用できるようにするために使用される。
【００３９】
スクランブル符号は信号帯域幅を変更せず、異なるユーザとの間の信号が相互に区別できるようにする。スクランブル符号は、拡散符号と共に使用される。よって、この場合、拡散符号のチップレートでの信号にスクランブル符号を乗算して、同じチップレートのスクランブル信号を生じる。
【００４０】
また、１セル内のユーザ数も、F.Vanhaverbekeらによる、「Increasing CDMA capacity using multiple orthogonal spreading sequence sets and successive interference cancellation」、ＩＥＥＥ通信国際会議２００２、第３巻、１５１６頁から１５２０頁などに記載されている方法によって増大できる。この論文では、並列なＮ符号ユーザの集合に擬似ランダムスクランブル符号を適用して、各集合を相互に雑音に似させ、次いで、各集合におけるユーザデータを、既知のスクランブル符号に基づいて反復雑音推定技法を使って復号した。これは容量を改善するが、各ユーザごとの信号対雑音比が増大するためにビット誤り率（よって、最終的には、サービス品質）に強い影響を及ぼす。
【００４１】
よって、セルアーキテクチャ、データ符号化技法、またはこの両者の相互作用による干渉の低減に基づく、セル容量の改善手法の余地があるように思われる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００４２】
本発明は、かかる手法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００４３】
本発明の第１の態様において、セルラ基地局は、動作に際して、セルの内側区域内に位置する移動局と直接通信を行うように構成され、上記内側区域は、実質的に、上記基地局の周りに配置された複数のブリッジ局によって形成される円周で画定され、基地局は、さらに、上記ブリッジ局を介して、主に上記円周の外側にあるこのセルの外側区域内に位置する移動局と通信を行うように動作可能であり、基地局はさらに、相互の領域から十分に低い信号漏れを受信するブリッジ局によってサービス提供されるカバーエリア内の移動局に対してどのＣＤＭＡ拡散符号を重複させて割り当てるか決定するようにも動作可能である。
【００４４】
上記態様の一構成において、基地局は、実質的に１８０°反対の位置にあるブリッジ局によってサービス提供されるカバーエリアに位置する移動局との通信のために、同じＣＤＭＡ拡散符号を割り当てるように動作可能である。
【００４５】
上記態様の一構成では、動作に際して、拡散符号の後に１つ以上のスクランブル符号も適用される。
【００４６】
本発明は、さらに、本発明の第１の態様による基地局によってサービス提供される、少なくとも１つの第１の領域を備える通信ネットワークを提供することができ、基地局はさらに、複数のブリッジ局によって、上記ブリッジ局とほぼ一致する円周を描くように取り囲まれ、各ブリッジ局は、基地局に対する上記円周の外側方向を感知し、これによって、基地局によってサービス提供される、主としてこの円周内にある内側区域と、複数のブリッジ局によってサービス提供される、主としてこの円周の外側にある外側区域とが形成される。
【００４７】
本発明の一態様において、データキャリアは、コンピュータによって解釈されると、コンピュータを本明細書で開示する基地局として動作させるコンピュータ読み取り可能を備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
無線通信システムを開示する。以下の説明では、本発明の各実施形態の完全な理解を提供するために、例として、いくつかの具体的詳細を提示する。しかしながら、本発明を実施するのにこれらの具体的詳細を用いる必要はないことが、当業者には明らかである。
【００４９】
次に、図３を参照すると、本発明の一実施形態において、新規のセルアーキテクチャは、例えば、移動交換局（図示せず）への有線接続などによって、セルラネットワークバックボーン（図示せず）に接続された基地局（ＢＳ）１３０を備える。基地局（ＢＳ）の周りには、ある距離をおいて、バックボーンに接続されないブリッジ局（ＢＲＳ）１２１から１２６が配置される。
【００５０】
ブリッジ局１２１から１２６は、基地局１３０に対して実質的に外側の方向に通信を提供するように構成されたビーム形成アンテナを備える。よって、各ブリッジ局は、各々、外側に向いたカバーエリア１０１から１０６を提供する。
【００５１】
この結果、基地局と、配置されたブリッジ局との間に位置する移動局（ＭＳ）１３１から１３４は、基地局１３０だけを認知し、このため、基地局と直接通信を行う。
【００５２】
これに対して、配置されたブリッジ局の外側にあり、外向きのカバーエリア１０１から１０６のうちの１つに位置する移動局１４１から１４３は、ＢＳ３０と１つ以上のＢＲＳの両方を認知するが、通信を行うために（例えば、ブロードキャストチャネル上などで）最も強い信号を有するＢＲＳを選択する。
【００５３】
この結果、セル内に２つの区域が作成される。すなわち、ＭＳに基地局だけが見え、このため、基地局と直接通信を行う内側区域（図３に斜線領域で示す）と、ＭＳがそれぞれのブリッジ局と通信することを選択するカバーエリア１０１から１０６からなる区分化された外側区域である。
【００５４】
有利には、ブリッジ局１２１から１２６の指向性は、内側区域内のＭＳがブリッジ局を検出しないだけではなく、ブリッジ局１２１から１２６も内側区域のＭＳを検出せず、これらのＭＳからの干渉を受けないことを意味する。
【００５５】
同様に、外側区域内のＭＳは、最も近くにあるＢＲＳと通信を行うように出力を調整し、これによって、ＢＳ１３０と、他のＢＲＳに対して引き起こす干渉を最小限に抑える。
【００５６】
よって、従来技術であった、時分割多重化や下位セルの階層的配置という不都合なしに、干渉の大幅な全体的低減および対応する容量の増大が実現される。
【００５７】
実際には、各区域からの多少の信号が他の区域において認知できることはいうまでもない。例えば、外側区域内にある建物による後方散乱のために、内側区域内のＭＳからの（大幅に減衰した）信号がＢＲＳに達することもある。同様に、大部分の指向性アンテナは、主として、好ましい方向範囲において感知するが、他の方向における感度が残存することもある。よって、ＢＲＳは、内側区域内のＭＳを検出することもあるが、このＢＲＳ自体の外向きのカバーエリア内にあるＭＳに比べると、著しく減衰した感度で検出する。逆に、内側区域内のＭＳがＢＲＳを検出することもあるが、比較的微弱な信号として検出される。
【００５８】
よって、実際には、各ブリッジ局は、基地局の周りに円周を形成するように配置されているとみなされ、この円周内でのブリッジ局信号強度は重要ではなく、この円周外でのブリッジ局の信号強度が、各ブリッジ局のカバーエリア内において優勢である。この結果、この円周内の領域は内側区域を形成し、各ブリッジ局カバーエリアが外側区域を形成する。
【００５９】
本発明の実施形態では、ブリッジ局１２１から１２６は、あたかも、関連するＢＲＳまでのホップを介して外側区域内のＭＳとＢＳ１３０の間の通信を可能にする、マルチホップネットワークの一部として働くことによって、外側区域内のＭＳと内側区域内のＢＳ１３０との間の通信を円滑化する。マルチホップネットワークを設ける機構は当技術分野でよく知られている。しかしながら、ブリッジ局の固定された性質のために、（ＭＳからＢＲＳまでとＢＲＳからＢＳまでの）２ホップだけしか必要とされないことが予期される。
【００６０】
セル内に内側区域および区分化された外側区域を作成することによって生じる干渉の有益な低減は、ＣＤＭＡ符号化技術の適合によってさらに活用することができる。
【００６１】
次に図４を参照すると、明確にするために、図３に示す構成の概略図が、内側区域３１０と、対応するブリッジ局３２１から３２６によってサービス提供される外側区域の６つの区分３３１から３３６とを備えるものとして提示されている。
【００６２】
有利には、この構成は、全体的なＣＤＭＡ符号容量の大幅な増大を可能にする。
【００６３】
図４において、各区分は、対向する対（３３１、３３４）、（３３２、３３５）、（３３３、３３６）として網掛けされている。これらの対向する各対は、このセルにおける最小の相互干渉を受けることになる。というのは、これらの対は、相互に反対向きに有効範囲を向けると共に、内側区域３１０の直径の分だけ物理的に離れているからである。
【００６４】
よって、本発明の一実施形態において、基地局は、外側区域区分の対向する各対において同じ拡散符号を割り当てる。この場合、合計ＳＦ個の可能な拡散符号について、外側区域内におけるＭＳの実質的に均一な分布を想定する場合、潜在的に２Ｎ個のＭＳが基地局と通信を行うことができる。より一般的には、２（Ｎ−Ｋ）個のＭＳが外側区域から通信を行うことができ、ここでＫは、内側区域において拡散符号を使用するＭＳの数であることはいうまでもない。
【００６５】
対応する通信方法は、
ｉ．ＢＳが、それぞれのＢＲＳを介して外側区域内のＭＳと通信を行うステップと、
ｉｉ．ＢＳが、外側区域の実質的に対向する区分内のＭＳとの通信のために同じ拡散符号を割り当てるステップと、
を備える。
【００６６】
加えて、前述のセルアーキテクチャは、ＯＶＳＦ符号を使用するときに、より大きな柔軟性を提供する。次に、ＯＶＳＦ符号を用いるこの通信方法の２つの具体例を詳細に論じる。
【００６７】
図５Ａを参照すると、ＯＶＳＦ−ＣＤＭＡシステムで基地局スクランブル符号だけが使用されるときの符号再使用のための本発明の一実施形態では、各ユーザが、外側区域を含めて、セル全体にわたって実質上均一に分布し、かつ各ブリッジ局内でＲＡＫＥ受信処理が利用可能であると想定される。また、各ブリッジ局と基地局の間の通信が、比較的狭い指向性ビームによるものであるとも想定される。内側区域内の各ＭＳをＭＳｉと呼び、外側区域内の各ＭＳをＭＳｏと呼ぶ。この例の各ブリッジ局には、１．．ｋ．．６の指標を付ける。
【００６８】
各ステップの動作は以下の通りである。
【００６９】
ステップ５．１−基地局からの送信：
・ＢＳ３３０は、ＯＶＳＦ符号およびＢＳのスクランブル符号ＳＣＢＳを使用するすべてのＭＳｉ、すべてのＭＳｏおよびすべてのＢＲＳに送信を行う。
【００７０】
ここで、
ＳＣＢＳ符号は、ＢＳによってサービス提供されるすべてのＭＳおよびＢＲＳにおいて同じであり、
ＯＶＳＦ符号は、どの区域内にあるかに関係なくＭＳ分離に使用され、
ＯＶＳＦ符号は、各ＭＳがどこにあるかに応じて適宜、使用または再使用のために選択される。
【００７１】
ステップ５．２−ＢＲＳｋによる受信：
ステップ５．２Ａ
・ＢＲＳｋは、ＳＣＢＳ符号を使って信号を逆スクランブルする。
【００７２】
ステップ５．２Ｂ
・次いで、信号は、ＭＳｉの共通チャネルからの干渉を除去するように処理される。
【００７３】
固定のＢＳ−ＢＲＳｋリンクなので、良好なチャネル推定が可能であり、チャネル干渉の良好な推定、したがって、信号の良好な再推定を可能にすることはいうまでもない。
【００７４】
・ＲＡＫＥ合成器が、ＢＲＳｋで受け取ったマルチパス信号を合成する。
【００７５】
・共通パイロットチャネル（ＣＰＩＣＨ）が符号多重化される。
【００７６】
ＢＳによって送信されるＣＰＩＣＨは、セル境界を包含することが意図され、比較的高出力のものであり、比較的高い干渉を生じることはいうまでもない。しかしながら、セルを内側区域と外側区域とに分割することにより、各区域をカバーするためのＣＰＩＣＨの相対的出力レベルが低減できる。
【００７７】
ステップ５．２Ｃ：
・ＢＲＳｋは、ＳＣＢＳ符号を使って信号を再スクランブルする。
【００７８】
ステップ５．３Ａ−内側区域内のＭＳｉによる受信：
・ＭＳｉは、信号を逆拡散する前に、ＳＣＢＳ符号を使ってＢＳからの直接信号を逆スクランブルする。
【００７９】
ステップ５．３Ｂ−外側区域内のＭＳｏ，ｋによる受信：
・ＭＳｏ，ｋ、すなわち、ＢＲＳｋによってサービス提供される外側区域区分内のＭＳは、信号を逆拡散する前に、ＳＣＢＳ符号を使ってＢＲＳｋからの直接信号を逆スクランブルする。
【００８０】
次に、図５Ｂも参照して、上記ステップ５．１における拡散符号の割り振りをより詳細に示す。拡散符号を求める要求を受け取ると、基地局３３０は、ステップｓ５．１ｉおよびｓ５．１ｉｉで、割り当てる符号を求めて符号木をサーチする。ステップｓ５．１ｉｉｉで、ＢＳは、この符号がすでに割り当てられているかどうかチェックする。割り当てられていない場合、ＢＳは、ステップｓ５．１ｖｉで符号を割り当てる。そうでない場合、ステップｓ５．１ｉｖおよびｓ５．１ｖで、ＢＳは、この符号が、現在新しい符号を要求しているＭＳの外側区域区分の反対側の外側区域区分にあるＭＳに、割り当てられているかどうかチェックする。割り当てられている場合、この符号が、要求側ＭＳにも割り振られる。割り当てられていない場合、ＢＳは、ステップｓ５．１ｉに戻って、別の符号を求めてサーチする。
【００８１】
次に、前述の、あるセルにおいてＳＦ＝２のユーザに対処するという例題に戻って、内側と外側の区域分けの効果を付け加えることができる。
【００８２】
前述のように、最大符号容量をＮ＝ＳＦ＝８と仮定する。次に、２人の低情報転送速度（ＳＦ＝８）符号ユーザに以下のように割り当てを行うものとする。
【００８３】
ＭＳ（１）ｏ，１（外側区域区分１のユーザ１）は符号ｃ８，１を使用し、
ＭＳ（２）ｏ，４（外側区域区分４のユーザ２）は符号ｃ８，８を使用する。
【００８４】
同様に、中情報転送速度（ＳＦ＝４）符号ユーザＭＳ（３）ｉ（内側区域内のユーザ３）が符号ｃ４，２を使用するものとする。これらは元の例で使用された符号と同じであることはいうまでもない。
【００８５】
次に、新しい高情報転送速度（ＳＦ＝２）ユーザが外側区域区分１に参加しようとする場合、元の例と対照的に、基地局は、今度は、このユーザに符号ｃ２，２を割り当てることができる。というのは、すでに割り当てられている非直交符号ｃ８，８が、反対側の外側区分において動作しているからである。
【００８６】
よって、上記のブリッジ局の構成による、セルの各区域と各区分へのセクタ化は、セル内のユーザの配置に従ってＯＶＳＦ符号木のトポロジを一部切り離すことによって、さらなる柔軟性を提供する。
【００８７】
次に図６Ａを参照すると、ＯＶＳＦ−ＣＤＭＡシステムで別のスクランブル符号も適用される、本発明の別の実施形態では、各ユーザが、外側区域を含めて、セル内に実質上均一に分布し、かつ各ブリッジ局内でＲＡＫＥ受信処理が利用可能であると想定される。また、この場合、基地局は、全方向性ビームを用いて各ブリッジ局と通信を行い、そのため、別スクランブルを必然的に伴うことも想定される。ただし、各ブリッジ局はそれぞれ、狭いビームを使って基地局と通信を行う。内側区域内の各ＭＳをＭＳｉと呼び、外側区域内の各ＭＳをＭＳｏと呼ぶ。各ブリッジ局には、１．．ｋ．．６の指標を付ける。
【００８８】
各ステップの動作は以下の通りである。
【００８９】
ステップ６．１−基地局からの送信：
・ＢＳはすべてのＭＳおよびＢＲＳに送信を行う。
【００９０】
ステップ６．１Ａ
ＭＳｉ送信は、ＳＣＢＳおよびＳＣＭＳｉ符号を使って拡散され、ここでＳＣＢＳは基地局スクランブル符号であり、ＳＣＭＳｉは内側区域移動局ＯＶＳＦ拡散符号であり、結果として２つの符号層が生じる。
【００９１】
ステップ６．１Ｂ
ＭＳｏ送信はＳＣＢＳ、ＳＣＢＲＳｋおよびＳＣＭＳｏ符号を使用し、ここで、ＳＣＢＲＳｋはブリッジ局スクランブル符号であり、ＳＣＭＳｏは外側区域移動局ＯＶＳＦ拡散符号であり、結果として３つの符号層が生じる。
【００９２】
ステップ６．２−ブリッジ局ｋにおける受信：
ステップ６．２Ａ
・ＢＲＳｋは、ＳＣＢＳを使い、次いで、ＳＣＢＲＳｋを使って信号を逆スクランブルする。
【００９３】
ステップ６．２Ｂ
・前述のように、共通チャネル干渉はこの時点において緩和できる。
【００９４】
・前述のように、ＲＡＫＥ合成器がＢＲＳｋで受け取ったマルチパス信号を結合する。
【００９５】
・前述のように、共通パイロットチャネル（ＣＰＩＣＨ）が符号多重されている。
【００９６】
ステップ６．２Ｃ
・ＢＲＳｋは、ＳＣＢＲＳｋおよびＳＣＢＳを使って信号を再スクランブルする。
【００９７】
ＳＣＢＲＳｋはＢＳによって最初に割り当てられたものと同じとすることもでき、新しいスクランブル符号とすることもできる。
【００９８】
ステップ６．３Ａ−内側区域における受信：
・ＭＳｉは、ＳＣＢＳを使って信号を逆スクランブルし、次いで、ＳＣＭＳｉを使って信号を逆拡散する。
【００９９】
ステップ６．３Ｂ−外側区域における受信：
・ＭＳｏ，ｋ（ＢＲＳｋによってサービス提供される外側区域内のＭＳ）は、ＳＣＢＳを使い、次いでＳＣＢＲＳｋを使って信号を逆スクランブルし、次いで、ＳＣＭＳｏを使って信号を逆拡散する。
【０１００】
よって、例えば、１つのＭＳｉと２つのＭＳｏが与えられたとすると、ＢＳから送信される信号は、
ＳＣＢＳ×（ＭＳ（１）ｉ×ＳＣＭＳｉ＋ＳＣＢＲＳｋ×（ＭＳ（２）ｏ，ｋ×ＳＣＭＳｏ，ｋ＋ＭＳ（３）ｏ，ｋ×ＳＣＭＳｏ，ｋ））
である。
【０１０１】
式中、ＳＣＢＳは基地局のスクランブル符号であり、ＳＣＭＳは移動局の拡散符号であり、ＳＣＢＲＳｋはブリッジ局のスクランブル符号である。
【０１０２】
次に図６Ｂも参照すると、上記ステップ６．１Ａ／Ｂにおける拡散符号の割り当てが、より詳細に示されている。拡散符号を求める要求を受け取ると、基地局３３０は、ステップｓ６．１ｉおよびｓ６．１ｉｉで、割り当てる符号を求めて符号木をサーチする。ステップ６．１ｉｉｉで、ＢＳは、この符号がすでに割り当てられているかどうかチェックする。割り当てられていない場合、ＢＳは、ステップ６．１ｖで符号を割り当てる。そうでない場合、ステップｓ６．１ｉｖで、ＢＳは、この符号が、現在新しい符号を要求しているＭＳのものと同じセルのセクタにあるＭＳに割り当てられているかどうかチェックする。割り当てられている場合、ＢＳは、ステップｓ６．１ｉに戻って、別の符号をサーチする。割り当てられていない場合、ステップｓ６．１ｖで、この符号が、要求しているＭＳに割り当てられる。
【０１０３】
この場合、ＯＶＳＦ符号木全体が、外側区域区分のそれぞれにおいて利用可能である。というのは、各外側区域区分が、これ自体のＢＲＳｋスクランブル符号によって区別されるからである。また、この符号木全体が、内側区域にとっても利用可能である。結果として、セル内の容量が大幅に増大する。
【０１０４】
ＯＶＳＦ符号以外の拡散シーケンス／符号も、この構成による恩恵を受けるはずであることはいうまでもない。
【０１０５】
本発明の別の実施形態では、ＢＳからＢＲＳまでとＢＳからＭＳまでの周波数帯が異なる場合、ＢＲＳとＢＳの間のリンクも、ＭＳ通信と並列に完全な拡散符号集合を独立に使用することができる。例えば、移動局との通信は、４Ｇ認可を受けた帯域とし、基地局とブリッジ局の間の通信は、より高い帯域幅の通信に適したより高い周波数に集中させることもできる。
【０１０６】
図３および図４には、均等に分布し、それぞれ類似のサイズの領域をカバーする６つのブリッジ局が示されているが、実際には、任意の適切な数のブリッジ局を配置することができ、これらのブリッジ局は、セル領域全体でのトポロジおよびトラフィック要件に適用できる実質的に外向きのカバーエリアを持ち得ることはいうまでもない。よって、内側区域および外側区域を識別する円周の形態は任意とすることができ、ブリッジ局の密度は、適用できる場合には、ミクロセルおよびピコセルサイズのカバー区域を作成するように変動できる。
【０１０７】
結果として、相互に正反対の位置にあるのではない外側区域の各区分に、同一のＣＤＭＡ拡散符号を割り当てることができることは、当業者には明らかであろう（例えば、奇数のブリッジ局がある場合や、１つの比較的大きい外側区域区分が２つの相対的に小さい外側区域区分と１８０°反対の位置にある場合など）。
【０１０８】
よって、本発明の一実施形態において、基地局は、十分に低いレベルの相互干渉を有するそれぞれの外側区域区分において、同一拡散符号を自由に割り当てることができ、単に対向する区分だけに限定されない。
【０１０９】
同様に、本発明の実施形態では、セルの範囲とＢＳのカバーエリアが一致する必要はない。というのは、ＢＲＳが外側区域内のＭＳとの通信リンクを提供するからである。結果として、基地局の出力制御は、複数のブリッジ局を用いた有効範囲の連続性を維持できる、最小限のカバーエリアを提供するように構成する。
【０１１０】
ＣＤＭＡ方式と併せたブリッジ局の使用は、いくつかの利点を提供することはいうまでもない。
【０１１１】
ｉ．対向する外側区域のブリッジ局を使用することによってユーザの信号を物理的に十分に隔離する。結果として、これらの対向する区分においてＣＤＭＡ符号を再使用することができ、したがって、潜在的に容量が倍増する。
【０１１２】
ｉｉ．ブリッジ局の使用によって、実質的に、内側区域内の信号を外側区域から隔離する。ＢＳにおいて、外側区域のＭＳからの干渉が十分に低い場合、ＣＤＭＡ符号を、内側区域において、外側区域とは独立に使用できる。
【０１１３】
ｉｉｉ．ブリッジ局の使用によって、新しいユーザにＯＶＳＦ符号特に、より高い情報転送速度の符号を割り当てるときにより大きな柔軟性を可能にする。同じチップレートでより高い情報転送速度での送信は、改善されたサービスを提供し、送信時間を短縮することにより、携帯型機器におけるバッテリ寿命を延ばす。
【０１１４】
ｉｖ．ブリッジ局の使用によって、現在スクランブル符号が全セル間での区別を行うのと同じように、別々のスクランブル符号が、セルの各セクタを区別することを可能にする。
【０１１５】
これらの利点のそれぞれは、別個に、または組み合わさって、ＣＤＭＡ通信を使用するセルの容量および柔軟性を向上させるのに役立つ。
【０１１６】
ＣＤＭＡが符号分割多重化技術全般での包括的用語であり、Ｗ−ＣＤＭＡやＣＤＭＡ−２０００といった変形を包含するものであることは、当業者には明らかであろう。
【０１１７】
同様に、本発明が、無線ローカルループなどの有線インフラストラクチャにさらにリンクする中央局にモバイル通信機器がリンクする、他の無線アーキテクチャにも適することも、当業者には明らかであろう。
【０１１８】
本発明の実施形態は、適切な装置または動作を提供する任意の適切なやり方で実施され得ることが、当業者には明らかであろう。よって、基地局は、単一の個別エンティティからなることも、コンピュータなどの従来のホスト機器に付加された複数のエンティティからなることもあり、コンピュータなどの従来のホスト機器の既存の部分を適合させることによって形成することもできる。代替として、付加エンティティと適合エンティティとの組み合わせも考えることができる。例えば、基地局の製造において使用される構成部品は、適切に再構成されるときにはブリッジ局の構築にも使用できる。よって、従来の機器の既存部分の適合は、例えば、従来の機器に含まれる１つ以上のプロセッサのプログラム書換えなどを含むことができる。したがって、必要とされる適合は、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、ＰＲＯＭ、ＲＡＭ、あるいはこれらまたはその他の記憶媒体または信号の任意の組み合わせといった記憶媒体上に記憶される、プロセッサで実施可能な命令を備えるコンピュータプログラム製品の形で実施できる。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】当技術分野で知られている３Ｇセルラネットワークおよび結果として生じるカバー方式を示す概略図である。
【図２】当技術分野で知られているＯＶＳＦ拡散符号木を示す概略図である。
【図３】本発明の一実施形態による基地局およびブリッジ局の、結果として生じるカバーエリアを示す概略図である。
【図４】本発明の一実施形態による基地局およびブリッジ局の、基地局とブリッジ局の間の通信を示す概略図である。
【図５Ａ】本発明の一実施形態による通信方法を示すフローチャートである。
【図５Ｂ】本発明の一実施形態による符号割り当て方法を示すフローチャートである。
【図６Ａ】本発明の一実施形態による通信方法を示すフローチャートである。
【図６Ｂ】本発明の一実施形態による符号割り当て方法を示すフローチャートである。
【図１】
2006340372.tif 000003
【図２】
2006340372.tif 000004
【図３】
2006340372.tif 000005
【図４】
2006340372.tif 000006
【図５Ａ】
2006340372.tif 000007
【図５Ｂ】
2006340372.tif 000008
【図６Ａ】
2006340372.tif 000009
【図６Ｂ】
2006340372.tif 000010
【外国語明細書】
2006340372000001.pdf