(57)【要約】  本発明によると、ＦＤＤ方式に従って作動するセルラー通信システム（１）において、１つの上り回線キャリア（ＵＬ１、ＵＬ２）と１つの下り回線キャリア（ＤＬ１、ＤＬ２）のキャリア対に、柔軟なデュープレックス周波数間隔距離が与えられる。システムで使用される少なくとも第１のキャリア対が、第２のキャリア対と異なるデュープレックス周波数間隔距離を有する。デュープレックス周波数間隔距離は、１つのセル（１２Ｈ、Ｊ）内および／または同一のシステム（Ｉ）内の異なるセル間（１２Ｈ、Ｊ）で、好ましくはトラフィック状況に依存して、好ましくは接続毎またはコード毎に、変化することが可能である。異なる利用可能な上り回線と下り回線を組合わせるための柔軟性の増加によって、全体的な通信容量を増加させるために、システム（１）内の異なる種類の非対称性をマッチングすることを可能にする。
2005512426.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の上り回線キャリア（３０、４０、４９）および複数の下り回線キャリア（３２、４２、４９）を使用するセルラー通信システム（１）であって、
移動ユニット（２０）と通信するための基地局（１０）と、
該基地局（１０）間を接続するためのコアネットワーク（１４、１６）とを有し、
該基地局（１０）が、該移動ユニット（２０）との通信のために１つの該上り回線キャリアと１つの該下り回線キャリアからなるキャリア対を使用し、
該キャリア対のうち少なくとも第１のキャリア対が、該キャリア対のうち第２のものと異なるデュープレックス周波数間隔を有することを特徴とするセルラー通信システム（１）。
【請求項２】
第１の基地局が、前記第１のキャリア対を使用し、第２の基地局が前記第２のキャリア対を使用することを特徴とする請求項１に記載のセルラー通信システム。
【請求項３】
前記第１の基地局がマクロセル（５０）の基地局であって、前記第２の基地局が該マクロセル（５０）内のマイクロセル（５６）環境の基地局であることを特徴とする請求項２に記載のセルラー通信システム。
【請求項４】
前記第１の基地局が、前記第２の基地局が使用していない上り回線キャリアを少なくとも１つ使用していることを特徴とする請求項３に記載のセルラー通信システム。
【請求項５】
基地局が、第１の移動ユニットとの通信に前記第１のキャリア対を使用し、第２の移動ユニットとの通信に前記第２のキャリア対を使用することを特徴とする請求項１ないし４のうちいずれか１項に記載のセルラー通信システム。
【請求項６】
前記上り回線キャリアの少なくとも１つが、不対のキャリア（４９）であることを特徴とする請求項１ないし５のうちいずれか１項に記載のセルラー通信システム。
【請求項７】
前記下り回線キャリアの少なくとも１つが、不対のキャリア（４９）であることを特徴とする請求項１ないし６のうちいずれか１項に記載のセルラー通信システム。
【請求項８】
下り回線放送チャネル上にデュープレックス周波数間隔に関する情報を含ませるための手段をさらに有することを特徴とする請求項１ないし７のうちいずれか１項に記載のセルラー通信システム。
【請求項９】
対応するデュープレックス周波数間隔に関する情報を含む隣接セルのリストをさらに有することを特徴とする請求項１ないし８のうちいずれか１項に記載のセルラー通信システム。
【請求項１０】
複数の上り回線キャリア（３０、４０、４９）および複数の下り回線キャリア（３２、４２、４９）にアクセス可能なセルラー通信システム（１）のノード（１０、１４）であって、
移動ユニット（２０）と通信するための送受信手段（１５２）を有し、
該送受信手段（１５２）が、該移動ユニット（２０）との通信のために１つの該上り回線キャリアと１つの該下り回線キャリアからなるキャリア対を使用し、
該キャリア対のうち少なくとも第１のキャリア対が、該キャリア対のうち第２のものと異なるデュープレックス周波数間隔を有することを特徴とするノード（１０、１４）。
【請求項１１】
前記セルラー通信システムにおけるキャリアの使用を改善するために前記キャリア対を選択するための手段（１５０）をさらに有することを特徴とする請求項１０に記載のノード。
【請求項１２】
前記キャリア対を選択するための手段（１５０）が、接続毎および／またはコード毎に作動することを特徴とする請求項１１に記載のノード。
【請求項１３】
異なるデュープレックス周波数間隔のキャリア対間のハンドオーバを行うための手段をさらに有することを特徴とする請求項１０ないし１２のうちいずれか１項に記載のノード。
【請求項１４】
下り回線放送チャネル上にデュープレックス周波数間隔に関する情報を含ませるための手段をさらに有することを特徴とする請求項１０ないし１３のうちいずれか１項に記載のノード。
【請求項１５】
対応するデュープレックス周波数間隔に関する情報を含む隣接セルのリストをさらに有することを特徴とする請求項１０ないし１４のうちいずれか１項に記載のノード。
【請求項１６】
複数の上り回線キャリア（３０、４０、４９）および複数の下り回線キャリア（３２、４２、４９）にアクセス可能なセルラー通信システム（１）において使用される移動ユニット（２０）であって、
基地局（１０）と通信するための送受信手段（１６２）を有し、
該送受信手段（１６２）が、該移動ユニットとの通信のために１つの該上り回線キャリアと１つの該下り回線キャリアからなるキャリア対を使用し、
該送受信手段（１６２）が、異なるデュープレックス間隔を有するキャリア対を使用することができ、
異なるデュープレックス周波数間隔を有するキャリア対間のハンドオーバを行うための手段を有することを特徴とする移動ユニット（２０）。
【請求項１７】
下り回線放送チャネル信号からデュープレックス周波数間隔に関する情報を抽出するための手段をさらに有することを特徴とする請求項１６に記載の移動ユニット。
【請求項１８】
対応するデュープレックス周波数間隔に関する情報を含む隣接セルのリストをさらに有することを特徴とする請求項１６または１７に記載の移動ユニット。
【請求項１９】
セルラー通信システム（１）においてキャリアを供給するための方法であって、
複数の上り回線キャリア（３０、４０、４９）のうち１つを複数の下り回線キャリア（３２、４２、４９）のうち１つに対応付けてキャリア対を形成する過程を有し、
該キャリア対のうち少なくとも第１のキャリア対が、該キャリア対のうち第２のものと異なるデュープレックス周波数間隔を有することを特徴とする方法。
【請求項２０】
トラフィック情報データを提供する過程をさらに有し、
前記対応付けの過程が、該トラフィック情報データに応じて変更されることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記対応付けの過程が、接続毎またはコード毎に行われることを特徴とする請求項１９または２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記下り回線キャリアのうち少なくとも１つが不対のキャリア（４９）であることを特徴とする請求項１９ないし２１のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
前記上り回線キャリアのうち少なくとも１つが不対のキャリア（４９）であることを特徴とする請求項１９ないし２２のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
前記セルラー通信システム（１）の同一のセルにおいて前記第１および第２のキャリア対を使用する過程をさらに有する請求項１９ないし２３のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５】
前記セルラー通信システム（１）の異なるセルにおいて前記第１および第２のキャリア対を使用する過程をさらに有する請求項１９ないし２４のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６】
前記第１のキャリア対がマクロセル（５０）内で使用され、前記キャリア対が該マクロセル（５０）内のマイクロセル（５６）内で使用されることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記マクロセル（５０）が、前記マイクロセル（５６）が使用しない上り回線キャリアを少なくとも１つ使用することを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
下り回線放送チャネル上にデュープレックス周波数間隔に関する情報を提供する過程をさらに有することを特徴とする請求項１９ないし２７のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項２９】
対応するデュープレックス周波数間隔に関する情報を隣接セルのリスト上に提供する過程をさらに有することを特徴とする請求項１９ないし２８のうちいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本発明は一般的にセルラー通信システムに関し、特にセルラー通信システムにおける無線キャリアの使用に関する。
【０００２】
現在のセルラー通信システムの殆どは、本来、比較的明確に定義され、対称性が高く、帯域幅がある程度限られた典型的な電話接続を取り扱うことを想定して開発されたものである。しかしながら、現在のセルラー通信システムには、より高いデータレートを提供する動向があり、それにはブロードバンド通信が必要である。また、今後のトラフィックは、上り回線と下り回線接続においてそれぞれに要求されるデータレートが非対称になってくることが予想される。ＵＭＴＳ（ユニバーサル移動通信方式）等の新しいブロードバンドセルラー規格は、高データレートのサービスを提供することができる。しかし、高データレートを得るための条件として、広い変調スペクトルが必要であり、従ってＲＦ（無線周波数）キャリア間に比較的大きな周波数間隔が必要である。例えば、ＵＭＴＳにおける標準のＲＦキャリア間隔は５ＭＨｚである。各オペレータが使用することが許可された周波数スペクトルは限られているため、ＲＦキャリア間の周波数間隔が大きい場合、各オペレータが使用可能なキャリアの数が比較的少ないことになる。
【０００３】
例えば、ＵＭＴＳのＦＤＤ（周波数分割デュープレックス）は、ＷＣＤＭＡ（広帯域符号分割多重接続）とも言うが、各オペレータは、通常は２×１０ＭＨｚ、場合によっては２×１５ＭＨｚの周波数スペクトル間隔を使用することが許可されている。従って、オペレータは、トラフィックに与えるために、通常は２つ（または３つ）の隣接する許可キャリアの上り回線／下り回線ＵＬ／ＤＬ対からなるブロックを１つ有する。上り回線と下り回線の対はハードカップリングされており、すなわち、両周波数間の周波数間隔が固定されている。従って、例えば、２１１０〜２１７０ＭＨｚのＷＣＤＭＡ下り回線帯域は、１９０ＭＨｚを隔てた上り回線帯域と直接結ばれる。この１９０ＭＨｚは、デュプレックス距離と云う。他の方式においてデュープレックス距離は異なることはあるが、当該通信システム内では一定である。
【０００４】
オペレータは、サービス品質を損わずに、スペクトル上にできるだけ多くのトラフィックを維持する必要がある。例えば、少量のトラフィックを有する広い領域にカバレージを提供するとともに、局所的にいわゆる「ホットスポット」に高トラフィック容量を提供しなくてはならない。このような「ホットスポット」が発生し易い場所として、役所、オフィスビル、駅、空港等がある。「ホットスポット」の問題は、従来では、オーバレイ／アンダーレイ構造を設けることで解決された。広いマクロセルのカバレージ領域内に複数の小さいピコまたはマイクロセルが設置される。通常、マイクロセルは屋内に設置されており、マクロセルは屋外に設置されている。両構造間のハンドオーバを提供することで、局所的に小セル構造が必要となるのは、非常に高いトラフィックが必要である時または一部の屋内の場所のようにマクロセルによるカバレージが不十分である時にのみ必要になる。ただし、小セル構造は、屋外の構造または屋内と屋外の組合せによる構造であってもよい。また、２つより多くの異なる規模のセル構造を重複させることもできる。
【０００５】
従来では、狭帯域のセルラー規格に対して、オーバレイ／アンダーレイ型のセルインフラストラクチャーを採用したオペレータは、セルレイヤー間の相互干渉を軽減するために異なるセルレイヤーに各々異なる無線通信キャリアを使用した。各オペレータが扱えるキャリアが比較的多い狭帯域オペレータにとって、これは当然の手段である。マイクロセル構造内で複数のキャリアが使用されている場合でも、マクロセルにおいて複数のキャリアが利用可能である。
【０００６】
しかし、ブロードバンドシステムでは、キャリア対の数がかなり少なくなっているため、同様の構造を適用すると問題が発生する。ＷＣＤＭＡ形式では、オペレータが使用できるキャリア対は、通常では２、３程度である。限られた数のキャリア対を有するオペレータは、如何にして効率的にキャリアをマクロ／マイクロセル構造に割当てられるかという問題を抱える。従来技術では、オペレータは以下の２つの方法のうちいずれか一方、すなわち、（Ａ）オペレータがマイクロセルとマクロセルに対して異なる上り回線／下り回線キャリア対を割当てる方法、あるいは（Ｂ）オペレータがマクロセルに割当てられた上り回線／下り回線キャリア対の一部または全てをマイクロセルが使用することを許可する方法、を採用した。
【０００７】
Ａの場合、利用可能なキャリア対はセルレイヤー間で隔離されるので、利用可能なスペクトルが非効率的に使用される可能性がある。例えば、オペレータが２対のキャリアにしかアクセスできない場合、マクロセルの容量を５０％減らさないとマイクロセル構造が全く作動しない。殆どのシステムにおいて、これは不十分である。このようなシステムのオペレータは、インフラストラクチャー内の両レイヤーにおいて同一のキャリア対が再使用されるＢを適用することになる。これは、アンダーレイセルにおけるトラフィックが軽い限り、可能である。
【０００８】
しかし、アンダーレイセルのトラフィックは、マクロセルのトラフィックと干渉することがあり、セル内のトラフィックが増加すると、そのうちマクロセルの容量が容認できるレベルを下回ってしまう可能性がある。それでも、容量の観点から、オペレータはＡと同様の状況に陥り、アンダーレイセルによって使用されるキャリア対が、マクロセルが殆ど使えないものになる。要するに、従来技術では、利用可能なキャリア対が限られたオペレータがオーバレイ／アンダーレイ型のセル構造を適用したい場合、実質的なオーバレイ（マクロ）セル容量が減少する状態か、アンダーレイ（マイクロ）セルトラフィックが増加すると干渉状況が難しくなる状態かを選択せざるを得ない。
【０００９】
一般的なセルラー通信システムでは、移動ユニットから基地局への通信があり、これがいわゆる上り回線トラフィックであり、基地局から移動ユニットへの通信もあり、これがいわゆる下り回線トラフィックである。上り回線トラフィックと下り回線トラフィックとの間の干渉を避けるために、通常は時間的または周波数的に隔離されている。従って、上り回線トラフィックと下り回線トラフィックが周波数的に隔離されるシステムの場合、一方の周波数を上り回線トラフィックのためにのみ使用し、他方の周波数を下り回線トラフィックのためにのみ使用する。上り回線周波数と下り回線周波数との間の周波数間隔を、デュープレックス距離と言う。通常の音声通信の場合、上り回線トラフィックと下り回線トラフィックの負担が比較的対称である。そのため、一般的な周波数帯域割当て方法では、各システム内で一定のデュープレックス距離を有する上り回線／下り回線対として割当てられる。
【００１０】
しかし、より汎用的な通信に移ると、一般的な傾向として、トラフィックがより非対称になる。多くの場合、上り回線トラフィックよりも、それに対応する下り回線トラフィックの方が大きな容量を必要とする。非対称のセルラーシステムにおいて、上り回線と下り回線は、変調方法、スロット形式、インターリーブ方法および符号化方法が異なることがある。しかし、上り回線と下り回線リソースを対として使用すると、周波数スペクトルの使用に問題が生じる畏れがある。下り回線トラフィックの方が重い場合、上り回線リソースに容量が残っている状態で下り回線リソースの最大容量に到達してしまう可能性がある。従来のシステムでは、こうした未使用の上り回線容量を利用することができなかった。同様に、下り回線トラフィックよりも上り回線の方が重い場合、未使用の下り回線容量を利用できないまま、上り回線リソースが完全に占有されてしまう。この２つの状況は、同一のセルラーシステムにおける異なるセルで同時に発生する可能性もある。
【発明の開示】
【００１１】
従来の周波数分割デュープレックス（ＦＤＤ）方式のセルラー通信システムの一般的な問題は、レイヤー構造および／または非対称のトラフィック状況において利用可能な周波数スペクトルが非効率的に使用されていることに集約される。
【００１２】
そのため、本発明は、利用可能な周波数スペクトルをより効率的に使用することを可能にする方法、システムおよび装置を提供することを目的とする。また、本発明は、上り回線キャリアと下り回線キャリアをより柔軟に割当てることを可能にする方法、システムおよび装置を提供することをさらなる目的とする。また、本発明は、周波数分割複信方式に対して不対の周波数スペクトルを使用する方法、システムおよび装置を提供することをさらなる目的とする。
【００１３】
上記目的は、添付の特許請求の範囲に記載された方法、システムおよび装置によって達成できる。概して、１つの上り回線キャリアと１つの下り回線キャリアからなるキャリア対に、柔軟なデュープレックス周波数間隔が与えられている。少なくとも部分的に周波数分割デュープレックス方式に従って作動するセルラー通信システムに使用される少なくとも第１のキャリア対が、第２のキャリア対と異なるデュープレックス周波数間隔を有する。デュープレックス周波数間隔は、好ましくはトラフィック状況に依存して、好ましくは接続毎にあるいは（ＣＤＭＡシステムにおいて）コード毎に、１つのセル内および／または複数のセル間で変化する。異なる利用可能な上り回線キャリアと下り回線キャリアの対を組む際の高い柔軟性によって、全体的な通信容量を増加するために、システムにおける異なる種類の非対称性を組合わせることが可能になる。そのため、ＦＤＤシステムにおいて不対のスペクトルを使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１に、一般的なセルラー通信システム１を示す。セルラー通信システム１は、少なくとも部分的に周波数分割デュープレックス（ＦＤＤ）方式に基づくシステムであり、すなわち、上り回線トラフィックと下り回線トラフィックを隔離するために異なる周波数を使用している。以下に説明する実施形態は、ＷＣＤＭＡ方式を前提とするが、本発明は、上り回線トラフィックと下り回線トラフィックの周波数が隔離されているその他のセルラー通信システムにも適用可能である。
【００１５】
特定のカバレージ領域またはセル１２に属する複数の基地局１０が、広い地域をカバーする。基地局１０は、固定接続１６によって、コア無線ネットワークのノード１４に接続されている。また、コア無線ネットワークは、相互接続１８によって、他の外部通信システムにも接続されている。移動局２０が、セルラー通信システム１の全体的なカバレージ領域内に存在する。移動局２０は、いずれかの基地局１０と無線連絡２２を行っている。移動局２０と、その移動局２０が存在するセル１２に属する基地局１０との間の無線通信は、さらに、隣接するセル１２内の移動局２０または基地局１０と干渉２４する可能性がある。
【００１６】
本明細書において、「キャリア」とは、通信が行われる特定のＲＦ周波数を意味する。「下り回線」通信とは、基地局から移動局への通信を意味する。従って、「上り回線」通信とは、移動局から基地局への通信を意味する。また、「キャリア対」とは、１つの上り回線通信用のキャリアと１つの下り回線通信用のキャリアからなる対を意味する。
【００１７】
ＦＤＤ方式では、基地局と移動局間のあらゆる双方向通信は、異なるキャリアを介して行われる。移動局を特定の基地局に固定する過程中、または異なるセル間のハンドオーバの際に、システムが実際に採用する基準によって、異なるキャリアが採用される可能性がある。このような過程におけるキャリアの使用方法も、本発明に従って行うことができる。しかし、本発明の主な課題は、移動局と基地局間の通信のアクティブモードに対するキャリアの選択方法である。電話またはセッションを開始したい時、基地局と移動局との間の通信がキャリア対に割当てられる。この選択および割当処理は、通常は、基地局またはコア無線ネットワークにおけるその他のノードによって行われる。従来技術によるシステムにおいて、移動局は基地局に対して上り回線または下り回線キャリアの周波数および／または識別情報を与える。従来技術のシステムはデュープレックス距離が固定されているため、移動局が１つのキャリアを知ると、他方のキャリアに対して使用すべき周波数も求めることができる。このようなキャリアの割当処理は、通常は、特定のサービス品質を保証するために、地理的関係、すなわちセルの規模および形状、信号強度、干渉状況等に基づいて、コアネットワークによって行われる。
【００１８】
本発明によるシステムにおいて、キャリア対のデュープレックス距離は、システム内で、同一のセル内であっても可変である。従って、より柔軟に、上り回線キャリアと下り回線キャリアを組合わせることができる。特定のセッションまたは電話のために使用すべきキャリアを移動局に指示する時、一方のキャリア周波数では足りず、他方のキャリア周波数またはこの場合に実際に使用されるデュープレックス距離もともに報告する必要がある。このような柔軟なキャリア対の割当方法の利点を、以下に示す実施例を通じて説明する。
【００１９】
先ず、一般的なセルラー通信システムに関連する例を幾つか説明する。その後、オーバレイ／アンダーレイ型のシステムに対する本発明の好適な適用例を説明する。
【００２０】
図２Ａに、一般的なセルラー通信システム１の一部を概略的に示す。７つのセル１２Ａ〜Ｇを、そのセルの境界線によって示される。このシステムのオペレータは、各々１０ＭＨｚを占有する２つの周波数帯域を使用することが許されているので、各々２×５ＭＨｚの帯域幅を有する２つのキャリア対を使用することができる。隣接するセル間の干渉を避けるために、オペレータによって、各セルが１つのキャリア対を使用することしか許されない。セル１２Ａ、１２Ｄおよび１２Ｇは、それぞれＵＬ１およびＤＬ１の第１対の上り回線と下り回線キャリアへのアクセスが可能であり、残りのセルは第２のキャリア対ＵＬ２およびＤＬ２を使用する。システムは２つのキャリアを再使用することができる。
【００２１】
セル１２Ａにおける周波数帯域状況を図２Ｂに示す。図中、長方形３０、３２によって示すＤＬ１およびＵＬ１を通信用に使用することができる。セル１２Ｄも同一のキャリア対を使用し、セルが近接して配置されているため、両セルが同時にキャリアの同一のリソースを使用している場合、干渉のリスクが高い。干渉を避けるため、セル１２Ａおよびセル１２Ｄは、利用可能なキャリアリソースを、この例においては５０％ずつ互いに分かち合う。このようなリソースの分割は、例えば、符号化またはタイムスロット技術を使用して行うことができる。図２Ｂに、下り回線トラフィックが上り回線トラフィックの倍あることを前提にして、セル１２Ａが利用可能な最大容量が使用される状況が示されている。利用可能な下り回線キャリアＤＬ１３２のリソースを半分使用することができるため、システムは、斜線で示した長方形３６で表すように、下り回線キャリアＤＬ１３２の全容量の半分に対応する下り回線トラフィックを可能にする。その場合、対応する上り回線トラフィックは、斜線で示した長方形３４で表すように、上り回線ＵＬ１３０の容量の１／４を占有する。未使用の通信容量が多く存在することは一目瞭然である。
【００２２】
図２Ｃは、セル１２Ｂにおける状況を示す対応図である。斜線で示した長方形４６で示すとおり、下り回線キャリアＤＬ２４２が５０％まで使用され、斜線で示した長方形４４に示すとおり、上り回線キャリアＵＬ２４０が１／４まで使用される。また、容量の使用が比較的少ない。トラフィックがさらに増加すると、干渉のリスクが大きくなり、サービスの品質を保証することができなくなる。
【００２３】
図２Ａ〜Ｃは、従来技術によるシステムを示すものである。
【００２４】
図３Ａにおいて、同様のシステムを本発明によって制御する。上り回線キャリアＵＬ１およびＵＬ２が利用可能であり、下り回線キャリアＤＬ１およびＤＬ２も利用可能である。また、不対の周波数キャリアＵＰも利用可能である。従来技術によるシステムでは、固定デュープレックス距離に対応する上り回線キャリアがないため、このようにキャリアリソースを追加することによって状況が変ることがなかった。しかし、本発明によるシステムは、このような追加リソースによって、大きく改善され得る。また、セル１２Ａ〜Ｇに、使用すべき特定のキャリア対が与えられるが、デュープレックス距離が可変である。図面によると、セル１２ＡにＤＬ１およびＵＬ１の対が割当てられ、セル１２Ｂにさらに不対のＵＰキャリアおよびＵＬ２の対が割当てられ、セル１２Ｃにさらに不対のＵＰキャリアおよびＵＬ１のキャリア対が割当てられる。
【００２５】
図３Ｂ〜Ｅに、セル１２Ａ、１２Ｄ、１２Ｃおよび１２Ｂにおける状況をそれぞれ示すものである。セル１２Ａにおいて、ＵＬ１３０およびＤＬ１３２が利用可能である。ここで、ＤＬ１３２が完全に使用されており、ＵＬ１３０が５０％使用されている。セル１２Ｄにおいて、ＵＬ２４０およびＤＬ２が利用可能である。ここで、ＤＬ２４２が完全に使用され、ＵＬ２４０が５０％使用されている。この２つのセル間の干渉の畏れはない。セル１２Ｃにおいて、ＵＰ４９が下り回線キャリアとして、ＵＬ１３０が上り回線キャリアとして利用可能である。ＵＰ４９は、セル１２Ａまたは１２Ｄのいずれの下り回線キャリアに対しても干渉しない。ＵＬ１３０は、さらに、セル１２Ａによって使用され、利用可能なリソースはこの２つのセル間で分割されなければいけない。下り回線トラフィックのほうが圧倒的に多いため、ＵＬ１３０は、両方の下り回線キャリアＤＬ１３２およびＵＰ４９に対応する上り回線トラフィックを取り扱うために十分な容量を有する。同様に、セル１２ＢはＵＰ４９を下り回線キャリアとして、ＵＬ２４０を上り回線キャリアとして使用される。また、ＵＬ２４０は２つの隣接するセル間で共有される。
【００２６】
この例に従って、本発明による柔軟なデュープレックス距離を導入することで、従来技術のシステムにおいては無駄になっていた、本来の容量の２５％に対応する追加キャリアによって、システムに使用可能な容量が１００％増加することが確認された。本発明の着想では、トラフィックの非対称性に対応して、利用可能な上り回線／下り回線キャリアが非対称性になっている。この対応によって、特定の状況下では、スペクトルの使用効率を大幅に向上することができる。本実施形態によると、デュープレックス距離は各セル内では一定であるが、システム内ではセル毎に変化する。
【００２７】
オペレータが使用するために新しくスペクトルを割当てる時、上り回線と下り回線が使用できる量が異なることがあり、一部の不対キャリアが、上り回線ブロックまたは下り回線ブロックの近辺に残される可能性がある。このような不対キャリアは、従来技術において不対スペクトルをＦＤＤ技術に適用することが不可能であるため、主にＴＤＤ技術による使用を目的として許可される。不対スペクトルとは、従来のＦＤＤ技術において、上り回線と下り回線のために同一の帯域幅と同一のキャリア間隔を使用し、固定デュープレックス間隔周波数距離と固定的に対応させて対を形成していたために使用する。上記の例に見えるように、本発明を使用することで、ＦＤＤシステムにおいて不対スペクトルを容易に導入することができる。
【００２８】
特にオーバレイ／アンダーレイ技術を使用しない他のシステムを図４Ａに示すが、セルラー通信システム１の２つのセル１２Ｈおよび１２Ｊが見える。システムのオペレータは、ＵＬ１／ＤＬ１およびＵＬ２／ＤＬ２の２つの従来の上り回線／下り回線対へアクセスが可能である。セル１２Ｈが使用するために一対が付与され、セル１２Ｊが使用するために他方の対が付与される。ここで、セル１２Ｈにおいて、下り回線トラフィックが上り回線トラフィックの３倍であることを想定する。そして、セル１２Ｊにおける状況がその反対、すなわち上り回線トラフィックが下り回線トラフィックの３倍であることとする。従来技術によると、最終的なトラフィック状況は図４Ｂおよび４Ｃのようになる。図４Ｂ中、セル１２Ｈにおいて、ＤＬ１３２がトラフィックで充満し、ＵＬ１３０が1／３しか使用されていない。図４Ｃ中、セル１２Ｊにおいて、ＵＬ２４０がトラフィックで充満し、ＤＬ２４２が１／３しか使用されていない。周波数スペクトルの大部分が未使用である。
【００２９】
図５Ａに、同様のセル１２Ｈおよび１２Ｊを、本発明の原理を適用した通信システムに使用した様子を示す。システムのオペレータは、依然として２つの上り回線／下り回線対しかアクセスできないが、これからはいずれの上り回線キャリアにもいずれの下り回線キャリアを割当てることができる柔軟性を有する。図５Ａにおいて、セル１２Ｈは、ＵＬ１３０をＤＬ１３２またはＤＬ２４２のいずれかと組合わせて使用することができる。さらに、セル１２Ｊは、ＤＬ２４２をＵＬ１３０またはＵＬ２４０と組合わせて使用することができる。図５Ｂに示すとおり、本発明によると、セル１２Ｈは、その目的を果たすために、ＤＬキャリア３２全体とＤＬキャリア４２の半分を使用する。対応する上り回線トラフィックはＵＬ１３０が扱う。従って、同一セル内で、下り回線トラフィックの1／３が、残りの下り回線トラフィックに対して異なるデュープレックス距離を有する。また、図５Ｃに示すとおり、セル１２Ｊは、その目的を果たすために、ＵＬ２キャリア４０全体とＵＬ１キャリア３０を半分使用する。対応する下り回線トラフィックはＤＬ２４２が扱う。ここにおいても、同一のセル内でデュープレックス距離が変化する。
【００３０】
図５Ａ〜Ｃの例によると、特定のトラフィック状況において、本発明の提案を導入することだけで、キャリアの利用可能性を変らずして最大トラフィック容量の５０％増加が可能であることが解かる。ここで、容量を増加させるために、各セルにおけるトラフィックの非対称性が、セル間のトラフィックの非対称性によって補われている。
【００３１】
当業者であれば、完全に対称な条件を有する完全に対称なシステムであれば、本発明を適用することによる利点がないことは理解されるであろう。ただし、このような理想的なシステムは現実的には存在し得ないため、実際に使用されているシステムであればある程度の利益が期待できる。また、本発明を最適に実施するためには、実際の現在のトラフィック状況が非常に重要である。そのため、実現できる容量の増加は実際のトラフィック状況による。上述の２つの例は、有利な条件で実現されているが、他の状況下でも、容量の増加は意外に大きい。
【００３２】
本発明の好ましい実施形態によると、使用すべき上り回線／下り回線対の選択が、現在および／またはその後に見込まれるトラフィック状況に従って、常に適応されている。各セル内でデュープレックス距離を変化させることが可能なシステムにおいては、接続毎あるいはコードに基づいて適応させることさえできる。異なるセル間でしかデュープレックス距離を変えることができないシステムにおいて、トラフィック状況に応じて割当処理を適応させるための柔軟性がある程度制限され、統計的に求められたトラフィック状況に基づき予め準備された設定であると思われる。
【００３３】
有益なキャリアの割当てを実現するために、システム内で複数の異なる非対称性を使用することができる。マイクロセルとマクロセルの多層セル構造において、予想される干渉確率の非対称性を利用して効率を大きく向上することができる。
【００３４】
以下に、本発明の実施形態を屋内／屋外の環境に適用した場合を示す。屋内アンダーレイインタフェースはマクロセルのカバレージ領域内に存在する。この環境を説明するために、まずは、典型的な実内セルラー環境を分析することが重要である。屋内と屋外のインフラストラクチャー間のハンドオーバが基本的な条件である。従って、２つのインフラストラクチャーの層は、１つの公衆アクセス用のセルラーネットワークの一部を形成している。
【００３５】
現在では、屋内のインフラストラクチャーによる屋内セルラー無線カバレージは、分散アンテナシステム（ＤＡＳ）によってほぼ独占されている。また、ＤＡＳは、５、１０年先までは、最も一般的な屋内セルラーインフラストラクチャーであり続けることが予想される。さらに、ＤＡＳは、例えばＵＭＴＳやＷＣＤＭＡに最適である。ＤＡＳに関するさらなる説明については、例えば、"Practical Strategies for Designing, Planning and Implementing In-Building Solutions", Stephan Merric, REMEC, Post Conference Workshop, IIR's European Summit 202, In-Building Coverage, 22nd-25th April 2002, Barcelonaを参照されたい。
【００３６】
ＤＡＳは、マクロセルをオフロードし、品質および容量が制御された室内無線環境を提供する。マクロ／マイクロ無線基地局ＲＢＳを介してコアネットワークに接続された屋内の分散アンテナシステムは、屋内のカバレージを実現するための非常に魅力的な方法である。複数のオペレータや技術を共通の屋内分散アンテナシステムに接続することも可能である。これは、空港、商店街等の公共の屋内施設においては主要の条件である外、複数の企業に賃借された私用オフィス施設においてもそうである。また、屋内サービスは、自動的にマクロコアネットワークのサービスの変化に応じて変化する。現在ＧＳＭ方式のＲＢＳに接続されている分散アンテナシステムは、将来、ＷＣＤＭＡ方式のＲＢＳを接続することでさらにＵＭＴＳＦＤＤサービスもサポートするようになる。
【００３７】
図６に、屋内／屋外セルラー通信システム１を示す。マクロセル５０は、３つのビル５２を包囲する領域をカバーする。ビル内の各フロアは、自己のＤＡＳ５８（読取り易くするために１つしか示されていない）を有する単一のマイクロセル５６を構成する。アンテナヘッドやフィーダを有する各ＤＡＳ５８は、個別のマイクロ／マクロＲＢＳ５４によって供給される。
【００３８】
特定のオペレータに対しては、ビル全体が１つのマイクロセルからなることも考えられる。これは、ビル全体に存在するすべてのアンテナヘッドおよびフィーダが、オペレータが所有する同一のマイクロ／マクロＲＢＳに接続されていることを意味する。しかし、容量を増加させるために、アンテナヘッドとそのフィーダを、例えば、２フロア毎または上述のように各フロア毎に、個別のマイクロ／マクロＲＢＳによって供給される個別のマイクロセルが形成されるようにすることができる。
【００３９】
図７に、各種の技術に対する柔軟性が示してある。ここで、合成ボックス６０が、各技術とマイクロセルとの間の合成器／分割器として作動する。ここで、例えばＧＳＭ９００システム６２、ＧＳＭ１８００システム６４およびＷＣＤＭＡシステム６６への接続が、セル内のＤＡＳ５８に選択的に接続される。
【００４０】
図６に戻ると、シミュレーションや分析によれば、ＷＣＤＭＡＤＡＳでは、各セル（フロア）において、干渉による容量の低下が殆どない状態で、同一のＵＬ／ＤＬキャリア対を再使用することができる。これは、フロア間が元々隔離状態にあるためである。従って、各フロアは、隔離されたＷＣＤＭＡセルの容量を提供することができる。ハンドオーバは、勿論、屋内セル間で行われなければならない。
【００４１】
マクロセルにおけるＵＬ／ＤＬキャリア対の容量は、通常は、隔離されたセルの容量の半分である。これは、隣接するセルの干渉する負荷が同一のキャリアを再使用するためである。マクロセルは、異なるフロア間で、屋内セルよりも相互の隔離が少ない。
【００４２】
よって、マクロセルのカバレージ内の（複数の）屋内設備に対して単一のＷＣＤＭＡＵＬ／ＤＬキャリア対を使用することによって、提供される容量がマクロセル内で同一のＵＬ／ＤＬキャリア対を使用する場合の数倍になることが解かる。
【００４３】
屋内のインフラストラクチャーの配備作業が高価であることが難点である。主に、空港、商店街等の大規模の公衆屋内場所において経済的であり、大多数の屋内個所は、屋外セルからのカバレージに頼っている。従って、従来技術の方式のうちの１つ（Ａ）によると、２つまたは３つのＤＬ／ＵＬキャリア対しか有しないオペレータは、屋内個所のためだけに１つのキャリア対を保留することでマクロセル容量を１／２または１／３低減することはできない。
【００４４】
他方の従来技術による方式（Ｂ）によると、屋内システムによって使用されるＤＬ／ＵＬキャリア対が、さらにマクロセルレイヤーにも使用される。この形態は細かく分析されている。詳細な調査の結果によると、屋内セルにおけるアンテナヘッドとユーザとの間の距離が短いため、同一のキャリアを使用するマクロセルによる干渉を受けないように設計することが容易である。また、屋内セルからマクロセルへの容量の低減は、下り回線ではなく、上り回線側にあることが解かった。この上り回線の低減は、主に、マクロ個所の視野内にある上部フロアによるものである。従って、マイクロセルのキャリアの上り回線通信のみが同一キャリアのマクロセルトラフィックと干渉する。マイクロセルにおける下り回線通信は、マクロセルにおける同一のキャリア上の下り回線通信と殆ど干渉しない。本発明は、このような下り回線と上り回線との間の干渉を利用している。
【００４５】
まず、比較のために、図８Ａに示すような従来技術によるシステムの容量を考える。図８Ａの上部にマイクロセルの容量を示し、その下部にマクロセルの容量を示す。２つの上り回線／下り回線対ＵＬ１、ＵＬ２、ＤＬ１、ＤＬ２が利用可能である。同一のマクロセル内に（図６のように）３つのマイクロセルシステムが存在することとする。各システムは、マクロセル個所の視野内にある上部フロアのセルによる干渉に付与する。さらに、上り回線／下り回線の非対称性があり、ここでは３対１の割合で下り回線トラフィックが上り回線より多いこととする。また、制限が通常発生する屋内の高トラフィック状況であることとする。マイクロセル内ではＤＬ１／ＵＬ１を使用することが許容されている。よって、ＤＬ１３２が完全に使用され、ＵＬ１３０が部分的に使用される。マクロシステムでは、いずれの対も使用できるが、デュープレックス距離が固定されているという制限がある。従って、ＤＬ２４２を完全に使用できることができ、従ってＵＬ２４０は部分的に使用される。さらに、マイクロセル内のＤＬ１３２上の下り回線トラフィックとマクロセル内のＤＬ１３２トラフィックとの間に干渉がないため、ＤＬ１３２は、原則的にそのすべてが使用できる。しかし、ここで、マイクロセルとマクロセルのＵＬ１３０間の干渉によって制限される。各屋内システムにおいて、ＵＬ１３０の１／３が屋内トラフィックに占有されているため、マクロセルが利用できる容量がＵＬ１に残されない。この観点から、ＵＬ１３０をマクロセルに使用することが完全に不可能である。この例において、屋内容量が完全に使用される時、屋外容量が５０％軽減される。
【００４６】
本発明の実施形態によると、図８Ｂに示す状況を実現することができる。この場合、マクロセルは、３つのキャリア対ＤＬ１／ＵＬ１、ＤＬ２／ＵＬ２およびＤＬ１／ＵＬ２を使用することができる。図の上部に示すとおり、マイクロセルにおける状況は変っていない。マクロセル内では、従来からのキャリア対を使用して従来技術の形態と同じトラフィックを取り扱う。しかし、異なるデュープレックス距離を有するキャリア対ＤＬ１／ＵＬ２を使用することができるため、マクロセルにおけるＤＬ１の容量も使用することができる。このトラフィックに対して、ＵＬ２キャリアにおける利用可能な容量を上り回線として使用する。マイクロセルにおける容量の要求に係らず、マクロセルにおいて、（想定される上り回線／下り回線非対称性が不変の場合）両方の下り回線キャリアの最大容量を使用することができる。
【００４７】
本発明のさらなる実施形態によると、図８Ｃに示す状況を実現することができる。ここで、マイクロセルはキャリア対ＤＬ１／ＵＬ１およびＤＬ２／ＵＬ２のうちいずれも使用することができる。同様に、マクロセルは、キャリア対ＤＬ１／ＵＬ２およびＤＬ２／ＵＬ２のうちいずれも使用することができる。下り回線トラフィックは相互に干渉しないため、各セルは、両方の下り回線キャリアの全容量を、各上り回線キャリアの容量が使い果たされるまで使用することができる。想定される上り回線／下り回線非対称性では、従来技術の場合と比較して、マクロセルの容量は倍になり、マイクロセル容量もそうなる。
【００４８】
上り回線キャリアと下り回線キャリアのあらゆる組合せを可能にするシステムが、システムにおける総合容量の使用をさらに柔軟にすることが容易に理解される。
【００４９】
前述の例で説明したような不対のスペクトルの使用も、屋内／屋外システムにおける容量を増加させるために効率的である。本発明のさらなる実施形態によると、図８Ｄに示す状況が実現できる。不対スペクトルは、マイクロセルにおける上り回線トラフィックのために使用される。従って、マイクロセルは、キャリア対ＤＬ１／ＵＰおよびＤＬ２／ＵＰ、すなわち異なるデュープレックス距離を有する２対のいずれも使用することができる。ここで、マクロセルは、従来技術に従って設計されており、デュープレックス距離の等しいキャリア対ＤＬ１／ＵＬ１およびＤＬ２／ＵＬ２の使用が可能である。マイクロセルとマクロセル間間で、上り回線キャリアの間にしか干渉が存在しないため、すべての干渉は、マイクロセルの使用されている上り回線キャリアをマクロセルの上り回線キャリアから離すことによって取除かれる。マクロセルを完全に、すなわち両方の下り回線キャリアの下り回線容量をすべて、使用することができる。マイクロセルは、１つの上り回線キャリアにしかアクセスできないことによって制限されるが、想定される上り回線／下り回線トラフィックの非対称性を考慮すると、単一の上り回線キャリアが、２つの下り回線キャリアを取り扱うのに十分である。本来の総合帯域幅の２５％のみに相当するさらなるキャリアを使用することで、従来技術の状況と比較して、屋内セル容量が１００％増加し、屋外セル容量も同様に増加する。
【００５０】
さらなる実施形態において、上り回線キャリアと下り回線キャリアの対を形成するのに、完全な柔軟性を提供する。
【００５１】
本発明のさらなる実施形態によると、図８Ｅに示す状況が実現できる。このような実施形態は、従来技術によるシステムと本発明によるシステムとの間の移行に適している。マイクロセルは、利用可能な上り回線キャリアおよび下り回線キャリアのあらゆる組合せを使用することができる。従って、下り回線方向の容量をすべてマイクロセルに使用することができる。柔軟なデュープレックス距離設備を備えた移動ユニットが少ない第１の段階では、殆どの移動ユニットが、従来の上り回線／下り回線キャリア対を使用する必要がある。しかし、マクロセルのために利用可能な上り回線キャリア容量を軽減するために、マイクロセルの少なくとも１つの上り回線キャリアに、認証制御設備を備えることが望ましい。本実施形態において、ＵＬ１が認証制御を備えていることを想定している。
【００５２】
従来技術による移動ユニットがマイクロセルを登録したい時、通常のデュープレックス距離を有する上り回線／下り回線対を割当てる必要がある。低トラフィック状況の場合、ＤＬＡ２／ＵＬ２の対を使用することができる。このキャリア対が完全に使用されていると、認証制御が許可すればＤＬ１／ＵＬ１の対を使用することができる。本発明による機能性を有する移動ユニットはより柔軟であり、例えばマクロシステムと干渉しないＤＬ１／ＵＬ２の対を使用することができる。
【００５３】
従来技術による移動ユニットの場合、マクロシステムにおいてＤＬ１／ＵＬ１の対を使用する。マイクロセルへのハンドオーバ時、マイクロセルのＤＬ２／ＵＬ２へのハードハンドオーバを行っても良いし、マイクロセルのＤＬ１／ＵＬ１へのソフトハンドオーバを行った後、ＵＬ１／ＤＬ１に負担を掛けすぎないようにマイクロセル内でＤＬ１／ＵＬ１からＤＬ２／ＵＬ２に移動することもできる。
【００５４】
本発明による移動ユニットの数が比較的多くなると、「旧式」の移動ユニットがＤＬ２／ＵＬ２対の全部以上を占める確率が小さくなるため、認証制御をそのうち省略することができる。
【００５５】
屋内／屋外の例について、次のことが分かる。すなわち、ＷＣＤＭＡＤＡＳへの応用に期待できる。屋内ＤＡＳシステムは、同一のキャリアを使用するマクロセルから殆ど影響を受けず、隣接するキャリア上に作動するマクロセルに接続された訪問中の移動局からも影響を受けない。各フロアおよび各ビルに同じＤＡＳキャリアを再使用することができる。各フロアの容量は、隔離されたセルの容量に近い。マクロセルのように、同一のキャリアを使用して屋内ＤＡＳを実行すると、ＤＡＳが公衆にアクセス可能な場合、マクロセルとオフロードする。マクロセルシステムは、視野外のフロアにおけるＤＡＳトラフィックの増加の影響を（既にオフロードされたもの以外に）殆ど受けない。従って、結果として、ＤＡＳに対して、マクロセル構造全体において同一のキャリアが使用されることが好ましい。特に上部のフロアでは、頻繁に使用されると、ＤＡＳによる上り回線干渉のためにＤＡＳキャリア上のマクロセル容量が非常に低くなるが、マクロセル領域内の総合トラフィックはこのキャリア上では本来のマクロセルトラフィックより数倍多くなる。
【００５６】
オペレータは、マクロセルインフラストラクチャーのために少なくとも２つのＦＤＤキャリアを備えておくことが好ましい。これは、主としてマクロセルサービスのためにできるだけ多くの利用可能な容量が必要になるためであるが、関係のないＤＡＳを有するビルへのアクセスを可能にするためでもある。また、これは、ＤＡＳへのハンドオーバを実現することができない、ＤＡＳＷＣＤＭＡキャリアと隣接するキャリア上で作動する外来のＷＣＤＭＡ移動局が、干渉の影響を受けることが多いためである。ＤＡＳキャリアにおけるキャリア距離が１０ＭＨｚである第２のマクロセルキャリアへのハンドオーバができれば大幅に低下させることができる。すべてのキャリアを使用してＷＣＤＭＡ屋外マクロセルの作動を開始し、ＤＡＳの必要性が発生し次第、そのキャリアのうち１つのみをＤＡＳキャリアとして使用することが安全な方法である。
【００５７】
本発明によると、ＦＤＤの上り回線と下り回線間の固定組合せおよび／または固定キャリア周波数間隔をなくすことにより、特に屋内ＤＡＳとマクロセルを組合わせた環境において、スペクトルの使用を改善することができる。実際、マクロセルの容量を削減しなくてもすべての屋内ＤＡＳトラフィックをライセンスされたマクロセルスペクトル上に追加することができる。本発明によると、マクロセルシステムと広帯域ＣＤＭＡＦＤＤ（ＷＣＤＭＡ）システムオペレータの屋内システムは同一の下り回線キャリアを使用することができるが、マクロセル容量は、屋内システムによって使用される上り回線キャリア上の利用可能な上り回線キャリア容量に対して殆ど独立になる。
【００５８】
図１１に、本発明の実施形態による方法の基本的な工程を示す。方法は、ステップ２００で開始する。ステップ２０２において、１つの上り回線キャリアと１つの下り回線キャリアを組合わせることで第１のキャリア対を選択する。上り回線キャリアと下り回線キャリアとの間の周波数差はＦ１である。ステップ２０４において、１つの上り回線キャリアと１つの下り回線キャリアを組合わせることで第２のキャリア対を選択する。この第２の対における上り回線キャリアと下り回線キャリアとの間の周波数差はＦ２である。周波数差Ｆ２とＦ１は異なる。ステップ２０６において方法が終了する。ステップ２０２と２０４は、同一のセルラー通信システム内で行われる。同一のセル内で行われても、セルラーシステムの異なるセルで行われても構わない。組合せは接続毎またはコード毎に行われることが好ましい。
【００５９】
さらに、異なるデュープレックス周波数距離を有するＦＤＤセル間のハンドオーバのために特定の方法を使用する必要がある。その目的で、下り回線放送／制御情報、隣接セルリストおよび／またはハンドオーバメッセージはデュープレックス距離に関する上方を含んでいる。必要な新しいハンドオーバ方法は、異なるデュープレックス周波数距離を有するキャリア間のハンドオーバを行う時、原則的に下り回線でソフトハンドオーバを、上り回線でハードハンドオーバを使用するものであってもよい。上述したレイヤーを有するシステムの特徴として好ましいのは、両レイヤーで同一の下り回線を使用することができるところである。従って、通常の非圧縮ハンドオーバモードに続いて（両方のリンクの）ハードハンドオーバを行うか、上り回線に対してハードハンドオーバを行い、下り回線に対してある種類のソフトハンドオーバを行うことができる。このような下り回線のソフトハンドオーバは、実現し難い可能性がある。上り回線がハードハンドオーバを行うと、電力制御ループでハードスイッチングが行われる。両方の下り回線に対して電力制御を維持できる可能性はある。例えば、ＲＢＳ間の電力情報交換と組合わせて、単一の作動中の上り回線上に、両方の下り回線に関する電力制御情報を送信することができる。より現実的な方法として、移動局が新しい上り回線に切り換えた後、数秒間のハングオーバ時間の途中に、古い下り回線を最後の電力設定に維持することが考えられる。どのようなハンドオーバが行われるかに係らず、移動局がハンドオーバを行うべき隣接セルを検出すると、デュープレックス距離に関する情報を新しい上り回線に供給する必要がある。この情報は、隣接セルリストに含まれるものであってもよいが、システム側からの実際のハンドオーバ指令と共にメッセージとして提供することも可能である。
【００６０】
従来技術におけるハンドオーバに関する課題、特にソフトハンドオーバとハードハンドオーバやＷＣＤＭＡ用のレイヤーインフラストラクチャーは、例えば、3GPP TSG RAN 25 331 "RRC Protocol Specification (Release 1999)", September 2001や"Microcell Engineering in CDMA Cellular Networks", IEEE Transactions on Vehicular Technology, Vol. 43, No. 4, Nov. 1994, pp. 817-825等に解説がある。
【００６１】
移動局には、異なるデュープレックス距離を有するキャリア間の作動や、その間のハンドオーバを可能にする手段が必須である。異なるデュープレックス周波数距離を有するキャリア間のハンドオーバが行える移動局の構成には、通常は２つの局部発振器またはＶＣＯが必要である。図１０に、無線周波数で基地局と通信するためのアンテナ１６４を有する移動局２０を示す。無線信号の送受信は、送受信機１６２によって制御される。アクティブモードを開始すると、移動局２０は、使用されるキャリア対について知らされる。送受信機１６２におけるデュープレックス距離ユニット１６０がこの情報を受信し、好ましくは保存し、指定された上り回線と下り回線キャリアを使用するよう送受信ユニット１６２に指示する。
【００６２】
送受信ユニット１６２は、さらに、異なるデュープレックス周波数距離のキャリア対間のハンドオーバを行う。
【００６３】
同様に、基地局は、上り回線と下り回線のキャリア対の間で可変の組合せおよび／または異なるＲＦキャリア周波数間隔に備えている必要がある。キャリアの組合せが柔軟である場合、例えば高速電力制御機能等の制御機能がいずれも劣化しないことが重要である。さらに、移動局がアクセル要求を送信すべき上り回線キャリアを知るために、ＲＢＳ下り回線放送／制御情報はデュープレックス距離に関する直接的または間接的な情報を含むものでなくてはならない。図９に、移動局に対して無線周波数で通信を行うためのアンテナ１５４を有する基地局１０を示す。送受信ユニット１５２が、無線信号の送受信を制御する。移動局が登録されるか、移動局がアクティブモードを開始すると、その後の通信を行うための通信用のキャリア対を認識する必要がある。基地局１０におけるキャリア使用ユニット１５０が適切な上り回線／下り回線対を提供し、両方の周波数あるいは片方の周波数と実際の周波数間隔に関する情報を送受信ユニット１５２に提供する。この情報が当該移動局に転送される。使用中のキャリアや現在のトラフィック状況等に関する情報を交換するたあめに、キャリア使用ユニット１５０がコアネットワークに接続されていることが好ましい。キャリア使用ユニット１５０は、必要に応じて検索される所定のキャリア対を保存するものである。その代わりあるいはその他に、キャリア使用ユニット１５０は有利なキャリア対を断続的または連続的に計算する。
【００６４】
送受信ユニット１５２は、さらに、異なるデュープレックス周波数間隔のキャリア対間のハンドオーバを行うための手段１５６を有する。
【００６５】
図９において、キャリア使用ユニット１５０が基地局１０内に設けられている。ただし、キャリア使用ユニット１５０はセルラー通信システムのその他のノードに配置したり、キャリア使用ユニット１５０を、各部分がコアネットワークの異なるレベルに設けられた分散設計にすることも可能である。高い柔軟性が用いられるシステムにおいて、キャリア使用ユニット１５０の位置がより中央に近いことが好ましい。
【００６６】
基地局と移動局との間の通信プロトコルは、両キャリアの実際の周波数、あるいは、片方の周波数と使用されるデュープレックス距離を示す情報を含むものでなくてはならない。そのように、既存のプロトコルを変更することは容易であると思われる。現在ヨーロッパで採用されているＷＣＤＭＡにおいて、ＲＡＣＨ情報（＃５）を含む各下り回線の放送メッセージはシステム情報を含む。現在では、このメッセージは明確なＵＬキャリア情報を含んでいない。移動局を適切な上り回線周波数に固定するために、ハードカップリンクされた１９０ＭＨｚのデュープレックス距離が使用される。しかし、下り回線帯域が同じであるが、上り回線帯域が異なる米国で作動するために、ＲＡＣＨ上り回線キャリア周波数情報を付加した新しい放送メッセージ（＃５ｂｉｓ）を追加するために、ＷＣＤＭＡ規格が変更される。このようにして、移動局は、初めてシステムに登録される時、一定であるものの、異なるデュープレックス距離を有するシステム内に位置することを認識することができる。
【００６７】
このようなメッセージは、本発明に実際に必要であるデュープレックス距離を示すためにしようすることができる。キャリア対が割当てられるあらゆる状況に対してこのようなメッセージを使用することで、本発明の原理を利用することができる。他の種類のシステムについても、既存の通信プロトコルを若干変更することで基地局と移動ユニットとの間で必要な情報を交換することができる。
【００６８】
また、本発明の原理をＧＳＭのようなシステム等にも適用可能である。この場合、固定された上り回線と下り回線の組合せを解除することによって、上り回線と下り回線の最適化解除再使用パターンに用いることができる。
【００６９】
また、本発明を現在のシステムに連続的に導入することができる移動方式がある。従来技術に従って作動する基地局を本発明に従って作動する基地局と共に使用することができる。システム全体におけるキャリア対の組合せ方法もそれに従って変更することが必要である。さらに、大多数の移動局がシステムを使用している場合、オペレータは、各セルが従来技術による一定のデュープレックス距離に従ってキャリア対を使用できるようにしなくてはならない。アンダーレイシステムが完全に新しい方式に従って作動し、柔軟なデュープレックス距離に対応していない移動局がマクロセルのみを使用するよう指示されるオーバーレイ／アンダーレイシステムについては例外である。柔軟なデュープレックス距離通信に対応する移動局が十分に多い場合、これは特に興味深い。従来技術のシステムと、完全に新しい原理に従って作動するシステムとの間の相性が比較的良いため、２つの方式間を、ステップバイステップに移行することを容易にする。
【００７０】
本発明は、一般的に、セルラー方式を実施する場合のスペクトルの使用率を実質的に増加する。公衆のマクロセルや屋内の形態と組合わせると特に効果的である。典型的なヨーロッパのスペクトル割当て方式のオペレータが、高容量の屋内アンダーレイインフラストラクチャーと組合わせる時に利用可能なマクロセル容量を倍増させることができるＷＣＤＭＡのスペクトル割当て方式に特に効果的であるが、それに限定されるわけではない。
【００７１】
当業者であれば、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲を逸脱せずに、様々な変更や変形が可能であることが理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】図１は、セルラー通信システムを示す説明図である。
【図２】図２ａは、従来技術によるセルラー通信システムにおけるキャリアの割当例を示す説明図である。図２ｂ〜ｃは、図２ａにおける２つのセルの通信容量を示す説明図である。
【図３】図３ａは、本発明によるセルラー通信システムのキャリアの割当例を示す説明図である。図３ｂ〜ｅは、図３ａにおける４つのセルの通信容量を示す説明図である。
【図４】図４ａは、従来技術によるセルラー通信システムにおける２つのセルのキャリアの割当例を示す説明図である。図４ｂ〜ｃは、図４ａにおけるセルの通信容量を示す説明図である。
【図５】図５ａは、本発明によるセルラー通信システムにおける２つのセルのキャリアの割当例を示す説明図である。図５ｂ〜ｃは、図５ａにおけるセルの通信容量を示す説明図である。
【図６】図６は、屋内／屋外レイヤーを有するセルラー通信システムを示す説明図である。
【図７】図７は、図６によるシステムに対する異なる無線技術の導入例を示す説明図である。
【図８】図８ａは、従来技術を使用した図６のシステムにおける通信容量を示す説明図である。図８ｂ〜ｅは、本発明による技術を利用した場合の図６のシステムにおける通信容量を示す説明図である。
【図９】図９は、本発明の実施形態によるセルラー通信システムノードを示す概略図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施形態による移動局を示す概略図である。
【図１１】図１１は、本発明による方法の実施形態における基本的な過程を示すフロー図である。
【図１】
2005512426.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2005512426.tif 000011
【図１０】
2005512426.tif 000012
【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年6月25日(2003.6.25)
【手続補正１】
【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】
複数の上り回線キャリア（３０、４０、４９）および複数の下り回線キャリア（３２、４２、４９）を使用するセルラー通信システム（１）であって、
移動ユニット（２０）と通信するための基地局（１０）と、
該基地局（１０）間を接続するためのコアネットワーク（１４、１６）とを有し、
該基地局（１０）が、該移動ユニット（２０）との通信のために、該複数の上り回線キャリア（３０、４０、４９）から選択された１つの上り回線キャリアと、該複数の下り回線キャリア（３２、４２、４９）から選択された１つの下り回線キャリアからなる複数のキャリア対を使用し、
該キャリア対のうち少なくとも第１のキャリア対が、該キャリア対のうち第２のキャリア対と異なるデュープレックス周波数間隔を有し、
該第１のキャリア対と該第２のキャリア対が同一の下り回線キャリアを有することを特徴とするセルラー通信システム（１）。
【請求項２】
第１の基地局が、前記第１のキャリア対を使用し、第２の基地局が前記第２の基地局を使用することを特徴とする請求項１に記載のセルラー通信システム。
【請求項３】
前記第１の基地局がマイクロセル（５６）の基地局であって、前記第２の基地局がマクロセル（５０）の基地局であり、該マイクロセル（５６）が該マクロセル（５０）内に位置することを特徴とする請求項２に記載のセルラー通信システム。
【請求項４】
前記第２の基地局が、前記第１の基地局が使用していない上り回線キャリアを少なくとも１つ使用していることを特徴とする請求項３に記載のセルラー通信システム。
【請求項５】
前記複数の上り回線キャリアが第１および第２の上り回線キャリアを含み、前記複数の下り回線キャリアが第１および第２の下り回線キャリアを含み、該第１の上り回線キャリアと該第１の下り回線キャリアとの間の周波数間隔が、該第２の上り回線キャリアと該第２の下り回線キャリアとの間の周波数間隔に等しく、前記マイクロセルの基地局が該第１の上り回線キャリアと該第１の下り回線キャリアからなるキャリア対を使用し、前記マクロセルの基地局が該第２の上り回線キャリアと該第１の下り回線キャリアからなるキャリア対を使用することを特徴とする請求項３または４に記載のセルラー通信システム。
【請求項６】
前記マクロセルの基地局が、前記第１の上り回線キャリアと前記第１の下り回線キャリアからなるキャリア対および前記第２の上り回線キャリアと前記第２の下り回線キャリアからなるキャリア対をさらに使用することを特徴とする請求項５に記載のセルラー通信システム。
【請求項７】
基地局が、第１の移動ユニットとの通信に前記第１のキャリア対を使用し、第２の移動ユニットとの通信に前記第２のキャリア対を使用することを特徴とする請求項１ないし４のうちいずれか１項に記載のセルラー通信システム。
【請求項８】
前記上り回線キャリアの少なくとも１つが、不対のキャリア（４９）であることを特徴とする請求項１ないし４および７のうちいずれか１項に記載のセルラー通信システム。
【請求項９】
前記下り回線キャリアの少なくとも１つが、不対のキャリア（４９）であることを特徴とする請求項１ないし４および７ないし８のうちいずれか１項に記載のセルラー通信システム。
【請求項１０】
下り回線放送チャネル上にデュープレックス周波数間隔に関する情報を含ませるための手段をさらに有することを特徴とする請求項１ないし９のうちいずれか１項に記載のセルラー通信システム。
【請求項１１】
対応するデュープレックス周波数間隔に関する情報を含む隣接セルのリストをさらに有することを特徴とする請求項１ないし１０のうちいずれか１項に記載のセルラー通信システム。
【請求項１２】
複数の上り回線キャリア（３０、４０、４９）および複数の下り回線キャリア（３２、４２、４９）にアクセス可能なセルラー通信システム（１）のノード（１０、１４）であって、
移動ユニット（２０）と通信するための送受信手段（１５２）を有し、
該送受信手段（１５２）が、該移動ユニット（２０）との通信のために、該複数の上り回線キャリア（３０、４０、４９）から選択された１つの上り回線キャリアと、該複数の下り回線キャリア（３２、４２、４９）から選択された１つの下り回線キャリアからなるキャリア対を使用し、
該キャリア対のうち少なくとも第１のキャリア対が、該キャリア対のうち第２のキャリア対と異なるデュープレックス周波数間隔を有し、
該第１のキャリア対と該第２のキャリア対が同一の下り回線キャリアを有することを特徴とするノード（１０、１４）。
【請求項１３】
前記セルラー通信システムにおけるキャリアの使用を改善するために前記キャリア対を選択するための手段（１５０）をさらに有することを特徴とする請求項１２に記載のノード。
【請求項１４】
前記キャリア対を選択するための手段（１５０）が、接続毎および／またはコード毎に作動することを特徴とする請求項１３に記載のノード。
【請求項１５】
異なるデュープレックス周波数間隔のキャリア対間のハンドオーバを行うための手段をさらに有することを特徴とする請求項１２ないし１４のうちいずれか１項に記載のノード。
【請求項１６】
下り回線放送チャネル上にデュープレックス周波数間隔に関する情報を含ませるための手段をさらに有することを特徴とする請求項１２ないし１５のうちいずれか１項に記載のノード。
【請求項１７】
対応するデュープレックス周波数間隔に関する情報を含む隣接セルのリストをさらに有することを特徴とする請求項１２ないし１６のうちいずれか１項に記載のノード。
【請求項１８】
複数の上り回線キャリア（３０、４０、４９）および複数の下り回線キャリア（３２、４２、４９）にアクセス可能なセルラー通信システム（１）において使用される移動ユニット（２０）であって、
基地局（１０）と通信するための送受信手段（１６２）を有し、
該送受信手段（１６２）が、該移動ユニットとの通信のために、該複数の上り回線キャリア（３０、４０、４９）から選択された１つの上り回線キャリアと、該複数の下り回線キャリア（３２、４２、４９）から選択された１つの下り回線キャリアからなるキャリア対を使用し、
該送受信手段（１６２）が、デュープレックス周波数間隔が異なるが、同一の下り回線キャリアを有するキャリア対を使用することができ、
異なるデュープレックス周波数間隔を有するキャリア対間のハンドオーバを行うための手段を有することを特徴とする移動ユニット（２０）。
【請求項１９】
下り回線放送チャネル信号からデュープレックス周波数間隔に関する情報を抽出するための手段をさらに有することを特徴とする請求項１８に記載の移動ユニット。
【請求項２０】
対応するデュープレックス周波数間隔に関する情報を含む隣接セルのリストをさらに有することを特徴とする請求項１８または１９に記載の移動ユニット。
【請求項２１】
セルラー通信システム（１）においてキャリアを供給するための方法であって、
複数の上り回線キャリア（３０、４０、４９）のうち１つの上り回線キャリアを複数の下り回線キャリア（３２、４２、４９）のうち１つの下り回線キャリアに対応付けてキャリア対を形成する過程を有し、
該キャリア対のうち少なくとも第１のキャリア対が、該キャリア対のうち第２のキャリア対と異なるデュープレックス周波数間隔を有し、
該第１のキャリア対と該第２のキャリア対が同一の下り回線キャリアを有することを特徴とする方法。
【請求項２２】
トラフィック情報データを提供する過程をさらに有し、
前記対応付けの過程が、該トラフィック情報データに応じて変更されることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記対応付けの過程が、接続毎またはコード毎に行われることを特徴とする請求項２１または２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記下り回線キャリアのうち少なくとも１つが不対のキャリア（４９）であることを特徴とする請求項２１ないし２３のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５】
前記上り回線キャリアのうち少なくとも１つが不対のキャリア（４９）であることを特徴とする請求項２１ないし２４のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６】
前記セルラー通信システム（１）の同一のセルにおいて前記第１および第２のキャリア対を使用する過程をさらに有する請求項２１ないし２５のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７】
前記セルラー通信システム（１）の異なるセルにおいて前記第１および第２のキャリア対を使用する過程をさらに有する請求項２１ないし２６のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８】
前記第１のキャリア対マイクロセル（５６）内で使用され、前記キャリア対がマクロセル（５０）内で使用され、該マイクロセル（５６）が該マクロセル（５０）内に位置することを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記マクロセル（５０）が、前記マイクロセル（５６）が使用しない上り回線キャリアを少なくとも１つ使用することを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記マクロセルの基地局が、それぞれ第１の上り回線キャリアまたは第２の上り回線キャリアと第２の下り回線キャリアまたは第２の下り回線キャリアからなるキャリア対を使用し、前記マクロセルが、該第１上り回線キャリアと該第１下り回線キャリアからなるキャリア対を使用することを特徴とする請求項２８または２９に記載の方法。
【請求項３１】
下り回線放送チャネル上にデュープレックス周波数間隔に関する情報を提供する過程をさらに有することを特徴とする請求項２１ないし３０のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項３２】
対応するデュープレックス周波数間隔に関する情報を隣接セルのリスト上に提供する過程をさらに有することを特徴とする請求項２１ないし３１のうちいずれか１項に記載の方法。
【国際調査報告】
2005512426.tif 000014
2005512426.tif 000015