(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信ネットワークの容量を増加させるためのシステムであって、
変調制御デバイス（２１４、３１４）を備え、この変調制御デバイスは、
周波数位相チャネルの伝送品質を測定するしきい値検出器（２１８、３１８）と、
該伝送品質の測定結果に基づいて利用可能な複数の周波数チャンネルを選択する変調制御機構（２２０、３２０）とを有し、
該変調制御デバイスは、位相調整値および周波数チャンネルの識別を含む複数の変調パラメータと、該利用可能な複数の周波数チャンネルのうちの周波数又は周波数チャンネルとを、複数の周波数チャンネルのうちの１つのみを用いている移動体の呼に対して割り当て、該変調制御デバイスは、少なくとも該変調パラメータを用いて該呼を変調し、および該呼と、該移動体と、該周波数又はパラメータとを識別するよう動作し、そして該位相調整値の割り当ては、情報符号化変調方式とは独立してなされるものであることを特徴とするシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムにおいて、
該無線通信ネットワークが、新型移動電話システムのネットワークから成り、および該変調制御デバイスが、選択された周波数チャンネルおよび位相調整値を含む複数の変調パラメータを送受信機（２１６）に対して転送して、該呼を変調し、および該呼、該移動体および該周波数チャンネルを識別するよう動作するシステム。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムにおいて
該変調制御デバイスが、タイムスロットと、選択された周波数と、位相調整値とを含む複数の変調パラメータを送受信機（３１６）に対して転送して、該呼を変調し、および該呼、該移動体および該周波数を識別するよう動作するシステム。
【請求項４】
請求項３に記載のシステムにおいて、
該無線通信ネットワークが、時分割多元アクセス無線ネットワークから成るものであるシステム。
【請求項５】
請求項３に記載のシステムにおいて、
該無線通信ネットワークが、時分割多元アクセス・パーソナル・コミュニケーション・システム・ネットワークから成るものであるシステム。
【請求項６】
請求項３に記載のシステムにおいて、
該無線通信ネットワークが、移動体通信ネットワーク用の時分割多元アクセス・グローバル・システムから成るものであるシステム。
【請求項７】
請求項１に記載のシステムにおいて、
該変調制御デバイスが、複数の無線周波数チャンネルのうちの１つに該呼を割り当てる無線通信受信機（２１６、３１６）に接続されているシステム。
【請求項８】
請求項１に記載のシステムにおいて、
該変調制御デバイスが、該変調パラメータを計算して、該周波数チャンネルに割り当てるよう動作するシステム。
【請求項９】
請求項１に記載のシステムにおいて、
該変調制御デバイスが、複数の変調パラメータを記憶するようになっているシステム。
【請求項１０】
請求項１に記載のシステムにおいて、
該変調制御デバイスが、単一の周波数チャンネル上で、異なる呼を区別する変調パラメータを選択するよう動作するシステム。
【請求項１１】
請求項１に記載のシステムにおいて、
該変調制御デバイスが、該周波数チャンネル上で該呼についての特有の結果として生じる変調パラメータ値を与える変調パラメータを選択するよう動作するシステム。
【請求項１２】
請求項１に記載のシステムにおいて、
該変調制御デバイスが、該無線通信ネットワークを介して該変調パラメータを受信し、および該変調パラメータを、復調中の呼検索のため、および送信中の変調のために送受信機に対して提供するよう動作するシステム。
【請求項１３】
無線通信ネットワークの容量を増加させる方法であって、
周波数チャンネルの伝送品質を測定するステップ（４１０）と、
該伝送品質の測定結果に基づいて利用可能な複数の周波数チャンネルを選択するステップ（４２０、４２５）と、
該通信ネットワークの複数の周波数チャネルのうちの１つを用いている移動体の呼に対して、変調パラメータを割り当てるステップ（４３０）であって、少なくとも位相調整値および該利用可能な複数の周波数チャンネルのうちの周波数もしくは周波数チャンネル識別を含む変調パラメータにより、該呼、該移動体および該周波数チャネルもしくは周波数チャンネルが識別され、および該位相調整値割り当てが情報符号化変調方式とは独立してなされるステップと、を含むことを特徴する方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法において、
該伝送品質の測定結果に基づいて利用可能な周波数チャンネルを選択するステップが、適切な伝送品質を有する最初の３０個の周波数チャンネルが識別されるまでに各周波数チャンネルの伝送品質を評価するステップ（４２０、４２５）からなる方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法において、さらに、該変調パラメータが、該呼を送信するために用いられ、および該呼を受信するために参照され得るように、該変調パラメータを該呼と関連づけるステップを含む方法。
【請求項１６】
請求項１４に記載の方法において、
該評価するステップが、該周波数チャネルの伝送品質を、該伝送品質が所定の値を超えるまで該所定の値と比較するステップから成る方法。
【請求項１７】
請求項１３に記載の方法において、さらに、
該呼と関連付けられる移動体ユニットに対して該変調パラメータを通信するステップ（４４０）と、
該変調パラメータを該呼を送信するために用い、および該呼を受信するために参照することができるように、該変調パラメータを該呼と関連づけられるステップ（４５０）とを含む方法。
【請求項１８】
請求項１３に記載の方法において、さらに、
該変調パラメータを、該呼を送信するために用い、および該呼を受信するために参照することができるように、該変調パラメータを該呼と関連づけるステップ（４５０）を含む方法。
【請求項１９】
請求項１３に記載の方法において、さらに、
周波数チャンネルと関連づけられている複数のタイムスロットの各々の期間に該複数の周波数チャンネルの伝送品質を個別に測定するステップ（４１０）と、
適切な伝送品質を有する最初の周波数チャネルが識別されるまで、各タイムスロットの期間に各周波数チャンネルの送信品質を評価するステップ（４２０、４２５）とを含む方法。
【請求項２０】
請求項１３に記載の方法において、さらに、
周波数チャネル上で受信された最初の呼を少なくとも部分的に識別する変調パラメータを受信するステップ（５１０）と、
該変調パラメータを利用して、該周波数チャネル上の最初の呼を復調するステップ（５２０）と、を含む方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の方法において、さらに、
ノイズを濾過するステップ（５３０）を含む方法。
【請求項２２】
請求項１３に記載の方法において、さらに、
無線通信ネットワークの通信チャンネル内の移動ユニットの最初の呼を、少なくとも部分的に識別する変調パラメータを受信するステップと、
該変調パラメータの値を利用して該呼を変調ステップ（５２０）と、を含む方法。
【請求項２３】
請求項１９に記載の方法において、
該評価するステップが、該伝送品質が所定の値を超えるまで、各タイムスロットの期間に該周波数チャンネルの伝送品質を該所定の値と比較するステップ（４２５）から成る方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、無線通信ネットワークに関し、特に、無線通信ネットワークの容量を増加させることに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、無線通信ネットワークの人気および成長は著しく高まってきた。事実、無線ネットワークは、容量の増加に対する需要に追随すると共に、信頼のおける許容可能なサービスを維持していくように迫られ続けている。現存するネットワークの容量を増加させるために絶え間なく方策が講じられているが、無線通信のおびただしい成長のために、さらに大きな容量に対する需要は依然として存在する。
【０００３】
従来の無線通信ネットワークは、セルとして知られるサービスエリアに分割される。セル内の移動ユニットは、セルにサービスする基地局と、無線リンクを通して通信する。基地局は、公衆交換電話網に接続され陸上ネットワークにアクセスする。利用可能な周波数チャネルのプール(pool)は、許容できない同一チャネル干渉を避けるために同じ周波数チャネルが十分な距離だけ十分に分離された他のセル内で再使用され得るように各セルに割り当てられる。これらの周波数チャネル再使用パターンは、均一に分布したトラフィック負荷を有する同等のサイズで規則的に間隔を置いたセルを有するという仮定で実現され得る。再使用パターンはまた、使用パターンおよび容量増加のための地形などの現実を考慮した上で容量を増加させるように調整され得る。典型的な無線通信ネットワークの設計および動作については、Belcherの「新型移動電話サービス(Advanced Mobile Phone Service)」（IEEE Transactions on Vehicular Technology、第VT29巻、第2号、1980年5月、第238頁乃至第244頁）に記載されている。
【０００４】
ディジタル無線ネットワークの容量をさらに増加させる試みとして、ＩＳ−９５ディジタル無線標準に基づいた符号分割多元アクセス（Ｃode Ｄivision Ｍultiple Ａccess：ＣＤＭＡ）アーキテクチャを用いてきた。ＩＳ−９５とは、ＣＤＭＡアーキテクチャを実現するために、電子工業会（Ｅlectronics Ｉndustries Ａssociation：ＥＩＡ）および通信工業会（Ｔelecommunications Ｉndustries Ａssociation：ＴＩＡ）によって設定された標準のことである。ＣＤＭＡシステムでは、特有のコードが各移動ユニットに割り付けられ、すべての呼は、広い周波数帯域（即ち、ＩＳ−９５に対しては１．２５ＭＨｚ）にわたって同時に通信され、呼のエネルギーを大きな帯域幅に広げる。呼は、移動ユニットの特有のコードを知ることによって復号化され、特定の呼が取り出される。
【０００５】
無線通信ネットワークのための容量を増加させる他の試みは、時分割多元アクセス（Ｔime Ｄivision Ｍultiple Ａccess：ＴＤＭＡ）アーキテクチャを用いて実現されている。ＴＤＭＡは、多数の呼が異なるタイムスロットを用いることによって共有の周波数チャネルを用いることを可能にする手段である。ＴＤＭＡアーキテクチャを実現するための標準は、ＥＩＡ／ＴＩＡ文書ＩＳ−５４／ＩＳ−１３６に従って、電子工業会（ＥＩＡ）および通信工業会（ＴＩＡ）によって設定されている。移動通信のためのグローバルシステム（Ｇlobal Ｓystem for Ｍobile communications：ＧＳＭ）と呼ばれる欧州ディジタル無線ネットワークもまた、ＴＤＭＡアーキテクチャを用いる。周波数チャネルはタイムスロットに分割され、各移動ユニットには少なくとも１つのタイムスロットが割り当てられ、その間、移動ユニットは基地局と通信することができる。ＩＳ−５４／ＩＳ−１３６については、各周波数チャネルには、６つのタイムスロットに分割される３０ｋＨｚの帯域幅が割り付けられる。フルレート動作では、各移動ユニットには、周波数チャネルの６つのタイムスロットのうちの２つが割り当てられる。ハーフレート動作では、各移動ユニットには、１つのタイムスロットしか割り当てられない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＴＤＭＡにおいて容量を増加させるための技術は、拡張時分割多元アクセス（Ｅnhanced −Ｔime Ｄivision Ｍultiple Ａccess：Ｅ−ＴＤＭＡ）と呼ばれ、この技術によると、移動ユニットにはタイムスロットが動的に割り付けられ、それによって、一方向に交代する会話から生じるデッドスペース(dead space)および人間のスピーチの冗長な特質が利用される。従って、移動ユニットには呼持続時間に対する永久的なタイムスロットは割り当てられないが、移動ユニットは必要なときのみ通信するためのタイムスロットを受ける。しかし、Ｅ−ＴＤＭＡは設計が複雑であるため、非実用的ではないとしても実現が困難である。Ｅ−ＴＤＭＡシステムのコストもまた、その受容に対するもう１つの障害となっている。
【０００７】
現存する無線通信ネットワークの成長は、ネットワークの容量制限によって脅かされている。より多くのセルを用いるとコストが高くなる。なぜなら、さらに基地局が必要となり、また、その基地局サイトを確保するための問題が生じるからである。また、現存する多くの無線通信プロバイダは、すでに特定のアーキテクチャに対する機器にかなりの投資をしているため、他のアーキテクチャに転換することは商業上実行可能な選択ではない。従って、現存する無線通信ネットワークのサービスを低下させずに、効率よく経済的に容量をさらに増加させることが所望される。また、機器および容量の問題に取り組む際に、新しい無線通信プロバイダにさらに広範囲な選択肢を与えることも所望される。
【０００８】
【発明の概要】
本発明は、現存するおよび新規の無線通信ネットワークにおいて経済的に実現され得る、容量を増加させるための変調制御デバイスおよび方法を提供する。本発明による変調制御デバイスは、周波数チャネルの送信品質を評価し、受容可能であれば、変調制御デバイスは周波数チャネルを位相分割する。例えば、本発明による変調制御デバイスは、恐らくは１つより多くの呼が、位相変調によって、ＡＭＰＳネットワークに対して同じ周波数チャネルまたはＴＤＭＡネットワークに対して同じタイムスロット内で同じ周波数チャネルを同時に用いることを可能にする。
【０００９】
変調制御デバイスは、好ましくは使用されている情報符号化変調技術とは独立した位相調整値を呼に割り当てる。次に、呼は割り当てられた位相変調値によって送信中に変調され、割り当てられた位相変調値によって受信中に識別され得る。本発明はさらに、位相を変更することによって呼を変調し、無線通信ネットワーク内の容量を増加させる方法を提供する。
【００１０】
本発明の１つの態様によると、無線通信ネットワークにおいて呼を複数の無線周波数チャネルの１つに割り当てるためのシステムは、無線送受信機および使用される呼に対する周波数チャネルを識別する変調制御デバイスを有する。次に、変調制御デバイスは、少なくとも位相を含む少なくとも１つの割り当て変調パラメータを送受信機に転送し、呼を周波数チャネルに割り当てる。変調制御デバイスが周波数チャネルおよび位相を含む変調パラメータを送受信機に転送する際、無線通信ネットワークは、新型移動電話システム（Ａdvanced Ｍobile Ｐhone Ｓsystem：ＡＭＰＳ）無線ネットワークを有し得る。変調制御デバイスが位相だけでなくタイムスロットおよび周波数を含む変調パラメータを送受信機に転送する際、無線通信ネットワークは、パーソナルコミュニケーションシステム（Ｐersonal Ｃommunications Ｓystem：ＰＣＳ）ネットワークまたは移動通信のためのグローバルシステム（ＧＳＭ）ネットワークを含む時分割多元アクセス（ＴＤＭＡ）無線ネットワークを含み得る。
【００１１】
本発明による変調制御デバイスは、周波数チャネルの送信品質を測定する閾値検出器、および送信品質測定に基づいて得られる周波数チャネルを選択する変調制御機構を有し得る。閾値検出器は、異なるタイムスロットにおいて、周波数チャネルの送信品質を測定するように構成され得る。変調制御機構はまた、位相変調値を選択するか、または所定の位相調整値を保持するための論理を有し得る。変調制御機構は、周波数チャネル上の呼間の位相分離を最大にするように位相調整値を選択することができる論理を有し得る。さらに、変調制御機構は、呼に対して得られる特有の位相値を提供する位相調整値を選択する論理を有し得る。
【００１２】
本発明はまた、位相調整値を用いて送信された呼を受信することが可能な移動ユニットを提供する。これらの移動ユニットは、それぞれ、基地局から受信した位相調整値を用いて、基地局から呼を受信し、呼を基地局に送信する移動変調制御デバイスを有し得る。
【００１３】
本発明はまた、無線通信ネットワークにおいて用いられる、呼を周波数チャネルに割り当てるための方法を求め、その方法として概念化され得る。この方法の１つの実施例では、周波数チャネルおよび位相調整値を呼に割り当てるステップが含まれる。次に、位相調整値は、その呼と関連する移動ユニットに伝達され、移動ユニットは、位相調整値を用いて呼を送信し、位相調整値を参照して呼を受信することができる。この方法の変形には、周波数チャネルが呼に割り当てられる前に、周波数チャネルの送信品質を個別に測定するステップが含まれる。周波数チャネルの送信品質が所定値を上回る場合には、呼は上記のようにその周波数に割り当てられ得る。
【００１４】
本発明はまた、ＴＤＭＡ技術を用いる無線通信ネットワークにおいて呼を割り付けるための方法を求め、その方法として概念化され得る。例えば、周波数チャネルの送信品質は、各タイムスロット内で個別に測定され得る。タイムスロット内の周波数チャネルの送信品質が所定値を上回る場合、呼はそのタイムスロット内の周波数チャネルに割り当てられ、本発明の実施例に従って位相調整値が割り当てられ得る。この位相調整値は、呼と関連する移動ユニットに伝達される。同様に、基地局は、位相調整値と呼とを関連づけ、位相調整値は、呼を移動ユニットに送信するために用いられ、呼を移動ユニットから受信するために参照され得る。
【００１５】
本発明はまた、位相調整値を用いて送信される呼を受信するための移動ユニットによって用いられる方法を求め、その方法として概念化され得る。この方法は、呼を少なくとも部分的に識別する基地局からの位相調整値を受信するステップと、その位相調整値を用いてその呼を復調するステップとを含む。この方法はまた、必要に応じてノイズを濾過するステップを含む。本発明はまた、位相調整値が割り当てられた呼を送信するための移動ユニットによって用いられる方法を求め、その方法として概念化され得る。この方法は、移動ユニットが基地局から呼に対する位相調整値を受信するステップと、移動ユニットが位相調整値を用いて呼を基地局に送信するステップとを含む。
【００１６】
本発明の他の特徴および利点は、以下の図面および詳細な説明を参照することによって、当業者に明白となる。このようなさらなる特徴および利点はすべて、請求項に定義されている本発明の範囲内に含まれるものとする。
【００１７】
【発明の詳細な記述】
以下、本発明を添付の図面を参照しながらさらに詳細に説明する。添付の図面には本発明の好ましい実施例が示されている。しかし、本発明は、異なる形態で実施され、本明細書に提示する実施例に限定されるものとして解釈してはならない。むしろ、これらの実施例は、本開示が完璧かつ完全なものとなり、本発明の範囲を当業者に十分伝えるように提供される。図面の構成要素は必ずしも一定の縮尺で例示されているわけではなく、本発明の原理を明確に例示するために強調がなされている。さらに、明細書全体にわたって、同様の参照符号は同様の構成要素を指す。以下の説明では、ＡＭＰＳシステムに適した第１の好ましい実施例およびＩＳ−５４／ＩＳ−１３６ＴＤＭＡシステムに適した第２の好ましい実施例の無線通信ネットワークの一般的な概観を示す。
【００１８】
まず、図１参照する。図１は、本発明を用いるのに適した無線通信ネットワーク１２を示す。無線通信ネットワーク１２は、当該技術分野で周知のように、特定の地理領域をカバーするように構成された複数のセル１４を含む。言うまでもなく、セル１４の形状および構成は、産業上で一般に用いられるものを単に例示しただけで、本発明の一部を構成するものではないことを理解されたい。図１のセル１４は、７セル繰り返しパターンで構成され、各セルが無線通信ネットワーク１２のチャネル総数の７分の１を占める。今日の北米無線ネットワークでは、各７セルパターンにおいて通常４２０のチャネルが再使用される。従って、各セル１４は６０のチャネルが割り付けられている。各セル１４には基地局１５があり、基地局１５は複数の移動ユニット１６を無線インタフェースに提供する。搬送波設備１７は、各基地局１５を移動通信交換局（Ｍobile ＴelecommunicationＳwitching Ｏffice：ＭＴＣＯ）１８に相互接続する。各搬送波設備１７は、信号を各基地局１５からＭＴＳＯ１８に送信するのに適した送信媒体を含む。ＭＴＳＯ１８は、無線通信ネットワーク１２の無線部分を公衆交換電話網（Ｐublic Ｓwitch Ｔelephone Ｎetwork：ＰＳＴＮ）２０に相互接続する。
【００１９】
さらに、ＭＴＳＯ１８は、基地局制御器２６およびリンク２９によって相互接続される無線交換機２８を有する。基地局制御器２６は、ネットワーク１２の無線部分を無線交換機２８に実質的にインタフェースで接続する。基地局制御器２６は、ＭＴＳＯ１８の移動管理機能、例えば、チャネルルーティング機能およびハンドオフ（handoff）機能を行う。従って、無線交換機２８は、顧客の移動または帯域幅管理（即ち、セル間の帯域幅を利用するために基地局制御器２６によって開始される切り換え）によって生じる呼の変化から保護されている。無線交換機２８は、リンク３２を通してＰＳＴＮ２０とインタフェースで接続される。リンク３２は、当該技術分野で周知のように、種々の長距離交換搬送波やローカル交換搬送波へのリンクを含み得る。
【００２０】
好ましい実施例において、本発明は、基地局１５を改変して、無線通信ネットワーク１２の容量を増加させる。しかし、本発明は、セル１４、ＭＴＳＯ１８、もしくは基地局制御器２６に配置される、または無線通信ネットワーク１２の異なるエレメント間で分布する基地局１５で実施され得ることに留意されたい。
【００２１】
Ｉ．本発明によるＡＭＰＳのための変調制御デバイスの実現
新型移動電話システム（ＡＭＰＳ）は、無線通信ネットワークを実現するための周知の方法である。ＡＭＰＳは、周波数ブロックを通常３０ｋＨｚの周波数チャネルに分割することによって多元アクセスを提供する。従って、このようなシステムにおける多元アクセスは、図２Ａに例示される一次元(single dimension)の周波数に基づいている。本発明によると、多数のユーザへのアクセスは、図２Ｂに二次元システム４０で例示するように、２つの次元（周波数および位相）によって支配される。この付加された次元は、単なる周波数分割よりもＰ倍多くのユーザを可能にし得る。ここで、Ｐは、呼を割り付けるために選択される異なる位相調整値の数である。理論的に制限はないが、実際のところ、周波数チャネルの物理的制限（例えば、周波数チャネルのノイズおよび信号を回復するための能力）によって可能な位相調整値の数は制限されている。典型的な実現においては、４つの位相調整値が用いられ得る。
【００２２】
ＡＭＰＳは、情報を搬送波周波数に符号化するための周波数シフトキーイング（Ｆrequency Ｓhift Ｋeying：ＦＳＫ）を用いる。従って、位相調整値は、情報が位相によって符号化されている場合に生じ得る混乱を気にせずに、位相調整値間の位相分離を最大にするように選択され得る。
【００２３】
ここで図３を参照する。図３は、本発明の実施例による基地局２００を例示する。本発明の実施例において、基地局２００は、少なくとも１つの移動ユニット２０４とインタフェースで接続するための無線機器２０２を用いる。基地局２００はさらに、変調制御デバイス２１４および送受信機２１６を有する。変調制御デバイス２１４は送受信機２１６に通信接続される。
【００２４】
変調制御デバイス２１４は、閾値検出器２１８および変調制御機構２２０を有する。閾値検出器２１８は、複数の周波数チャネル２２２の送信品質（信号品質およびノイズ）を測定し、これらの測定値を変調制御機構２２０に送達するように構成される。
【００２５】
この実現は、第１の移動ユニット２０４が、呼に対する初期サービスを基地局２００から要求することで開始する。変調制御機構２２０は、閾値検出器２１８で得られた第１の周波数チャネル２２２の送信品質測定値と、所定の閾値レベルとを比較する。第１の周波数チャネル２２２の測定された送信品質が所定の閾値レベルよりも大きい場合には、変調制御機構２２０は第１の周波数チャネル２２２および位相調整値を移動ユニット２０４の呼に割り当て、これらの割り当てパラメータ（即ち、セルが割り当てられた位相調整値および周波数チャネルの識別）を保持する。第１の周波数チャネル２２２の測定された送信品質が所定の閾値レベルよりも小さい場合には、変調制御機構２２０は、第２の周波数チャネル２２２の送信品質と所定の閾値レベルとを比較する。第２の周波数チャネル２２２の測定された送信品質が所定の閾値レベルよりも大きい場合には、変調制御機構２２０は、第２の周波数チャネル２２２および位相調整値を、上記で示したように、移動ユニット２０４の呼に割り当てる。第２の周波数チャネル２２２の測定された送信品質が所定の閾値レベルよりも小さい場合には、変調制御機構２２０は、呼を周波数チャネル２２２に割り付けることができるまで（即ち、周波数チャネルの品質測定値が所定のレベルを上回るまで）、複数の周波数チャネル２２２を連続して調べる。複数の周波数チャネル２２２の最後の周波数チャネル２２２に到達すると、変調制御機構２２０は複数の周波数チャネル２２２の第１の周波数チャネル２２２に戻り、位相調整値を次の位相値に増加させる。一旦、複数の周波数チャネル２２２の最後の周波数チャネル２２２に到達し、複数のこのような値の最後の位相調整値に到達すると、変調制御機構２２０は第１の周波数チャネル２２２に戻り、位相調整値を初期位相値にリセットする。
【００２６】
次の任意の移動ユニット２０４が呼に対するサービスを基地局２００に要求すると、変調制御機構２２０は、実質的に上記と同様に（但し、変調制御機構２２０が前に割り付けられた呼の位相調整値で始まり、前の呼が割り付けられた周波数チャネル２２２の後の次の周波数チャネル２２２で開始することを除く）、呼に対する周波数チャネル２２２および位相調整値を識別する。
【００２７】
周波数チャネル２２２および位相調整値が一旦移動ユニット２０４の呼に割り付けられると、割り付けられた周波数チャネルおよび位相調整値は、当該技術分野で周知のように、制御チャネルを通して移動ユニット２０４に伝達され得る。基地局２００が第１の移動ユニット２０４に送信している間、変調制御機構２２０は、送受信機２１６と通信し得る。ここで、送受信機２１６は複数の変調器／復調器２３０を有し得る。変調制御機構２２０は、第１の移動ユニット２０４の呼に対する周波数チャネル２２２および位相調整値を送受信機２１６に伝達し、複数の変調器／復調器２３０の少なくとも１つはこれらの割り当てパラメータに基づいて呼を変調し得る。Ａ（ｔ）ｃｏｓ（２πｋ（割り当てられた周波数チャネル（ｔ））＋位相調整値）（ｋは、ＦＳＫのための情報符号化を制御するための変数を示す）が複数の変調器／復調器２３０の少なくとも１つによって生成される波形を示すものとする。波形は、周波数チャネル上で情報搬送信号の位相分割を示す。さらに使用された位相調整値のそれぞれについて、各周波数チャネルに対してさらなる変調器／復調器が必要とされ得ることに留意されたい。
【００２８】
あるいは、変調制御デバイス２１４は、移動ユニット２０４が送信を識別することができるように、基地局制御器２６と相互作用し、位置調整値を成し遂げ得る。さらにあるいは、変調制御デバイス２１４は、送受信機２１６から独立した変調器／復調器と通信し、移動ユニット２０４に対する呼を、関連づけられた位相調整値を用いて変調し得る。関連づけられた位相調整値を用いて呼を変調するためのさらなる変調器／復調器は、現存する基地局２００に付加され、本発明の実施例の実施を容易にすることができる。
【００２９】
基地局２００が移動ユニット２０４からの呼中に送信を受けると、送受信機２１６は変調制御機構２２０と通信し、移動ユニット２０４の識別を可能にし得る。例えば、呼中に受信された送信が復調された後、変調制御機構２２０は、信号の位相を、割り付けられた位相調整値と比較し、送信を行った移動ユニット２０４を識別し得る。
【００３０】
図４は、本発明の実施例により用いられる移動ユニット２６０の構成要素のいくらかを示す。移動ユニット２６０は復調器２６２、フィルタ２６４、変調器２７０、および移動変調制御デバイス２７２を有する。移動ユニット２６０が呼に対して割り付けられた周波数チャネル２２２および位相調整値を基地局２００から受信すると、これらの値は、移動ユニット２０４の呼が持続している間移動変調制御デバイス２７２によって保持される。移動ユニット２０４が基地局２００から送信を受けると、移動変調制御デバイス２７２は、割り付けられた位相調整値を復調器２６２に伝達する。従って、呼は位相変調値を用いて復調され得る。次に、復調器２６２の出力は、フィルタ２６４に渡され、ノイズが除去され、基地局２００からの呼に対する望ましい送信が得られる。移動ユニット２０４が送信を望むとき、移動変調制御デバイス２７２は、割り付けられた位相調整値および周波数チャネルを変調器２７０に伝達し得る。従って、移動ユニット２６０は、基地局２００が、どの移動ユニット２０４が送信を行い、それに従って送信がどの呼に属するかを識別することを可能にする割り付けられた位相調整値を有する信号を送信する。
【００３１】
ＩＩ．ＴＤＭＡのための本発明による変調制御デバイスの実現
本発明の第２の好ましい実施例はＴＤＭＡシステムにおいて用いられる。周波数チャネルがタイムスロットに分割されるＴＤＭＡシステムは、セルラ周波数帯域、ＧＳＭ周波数帯域、およびＰＣＳ周波数帯域におけるシステムを含む。ＴＤＭＡセルラシステムを支配するＩＳ−５４／ＩＳ−１３６標準は、３０ｋＨｚのセルラチャネルを６つのタイムスロットに分割する。従って、呼は特定のタイムスロット内で用いられる周波数チャネルに割り当てられる。この２次元多元アクセスシステム（タイムスロットおよび周波数チャネル）は、図５Ａにおいて２次元システム６０によって示される。本発明によると、多数のユーザへのアクセスは、図５Ｂに３次元システム７０で示すように、ＴＤＭＡに対する３次元（周波数、タイムスロット、および位相）によって支配される。従って、本発明の実施例は、ネットワークにおいて呼を割り当て、識別するために３つの次元を必要とし得る。
【００３２】
ＴＤＭＡ８００ＭＨｚセルラシステムおよび1900ＭＨｚＰＣＳシステムを支配するＩＳ−５４／ＩＳ−１３６標準は、搬送波に情報を符号化するために、当該技術分野で周知の変調技術であるπ／４−差動４相シフトキーイング（π／４−Ｄifferential Ｑuaternary Ｐhase Ｓhift Ｋeying：π／４−ＤＱＰＳＫ）を用いる。この変調技術π／４−ＤＱＰＳＫは、搬送波の位相を変更することによって情報を符号化する。本発明は、位相を調整し、同じタイムスロット内の同じ周波数チャネル上で送信するための呼を多重化することを可能にする。従って、情報符号化位相および位相調整値の集合が確実に特有なものとなるように、位相調整値を選択する際に注意を払わなければならない。位相調整値が不十分に選択される場合、Ａ＋ＢがＣ＋Ｄと等しいとき、Ａの位相調整値およびＢの情報符号化位相を有する呼は、同じ集合位相をＣの位相調整値およびＤの情報符号化位相を有することが可能である。
【００３３】
π／４−ＤＱＰＳＫ変調では、情報は前の位相および現在の位相を参照することによって搬送される。搬送波の位相は、π／４またはその倍数であればよい。集合位相値が特有なものとなるように位相調整値を選択するための１つの可能な方法として、素数を用いることが挙げられる。
【００３４】
π／４−ＤＱＰＳＫ変調と共に用いる以下の例に留意されたい。Ｐが呼を割り当てるための位相レベル（選択される異なる位相値）の数を示すものとする。上記のように、典型的な実現は４つのレベル（Ｐ＝４）を用い得る。ＭがＰよりも大きい最小素数を示すものとする。次に、位相調整値は、以下の式を用いて選択され得る。位相調整値Ｐ＝ｐ（２π／Ｍ）、ここで、ｐ＝１からＰである。従って、π／４−ＤＱＰＳＫの位相調整値は、２π／５、４π／５、６π／５、および８π／５であり得る。
【００３５】
ここで図６を参照する。図６は、本発明による基地局３００を実現するための１つの実施例を示す。この実施例は、少なくとも１つの移動ユニット３０４とインタフェースで接続する無線機器３０２を備えた基地局３００を有する。
【００３６】
基地局３００は、変調制御デバイス３１４および送受信機３１６をさらに有し、変調制御デバイス３１４は送受信機３１６に通信接続される。送受信機３１６は、タイムスロットを実現するための複数のタイムマルチプレクサ３１７を有する。
【００３７】
変調制御デバイス３１４は、閾値検出器３１８および変調制御機構３２０を有する。閾値検出器３１８は、複数のタイムスロット内の複数の周波数チャネル３２２の送信品質（信号品質およびノイズ）を測定し、これらの測定値を変調制御機構３２０に送達するように構成される。
【００３８】
この実現は、第１の移動ユニット３０４が呼に対する初期サービスを基地局３００から要求することで開始する。変調制御機構３２０は、第１タイムスロット内の、閾値検出器３１８で測定された、第１の周波数チャネル３２２の送信品質測定値と、所定の閾値レベルとを比較する。第１のタイムスロット内の第１の周波数チャネル３２２の測定送信品質が所定の閾値レベルよりも大きい場合には、変調制御機構３２０は、周波数チャネル３２２、タイムスロット、および位相調整値を移動ユニット３０４の呼に割り当て、これらの割り当てパラメータ（即ち、呼が割り当てられた位相調整値、周波数チャネル３２２の識別、およびタイムスロット）を保持する。第１のタイムスロット内の第１の周波数チャネル３２２の測定送信品質が所定の閾値レベルよりも小さい場合には、変調制御機構３２０は、第１の周波数チャネル３２２の第２のタイムスロットの送信品質と、所定の閾値レベルとを比較する。第１の周波数チャネル３２２の第２のタイムスロットの測定送信品質が所定の閾値レベルよりも大きい場合には、変調制御機構３２０は、第１の周波数チャネル３２２の第２のタイムスロットおよび位相調整値を、上記で示したように、移動ユニット３０４の呼に割り当てる。第１の周波数チャネル３２２の第２のタイムスロットの測定送信品質が所定の閾値レベルよりも小さい場合には、変調制御機構３２０は、呼が周波数チャネル３２２内のタイムスロットに割り当てられ得るまで（即ち、タイムスロット内の周波数チャネルの測定値が所定のレベルを上回るまで）複数の周波数チャネル３２２内の複数のタイムスロットを連続して調べる。
【００３９】
周波数チャネル３２２の複数のタイムスロットの最後のタイムスロットに一旦到達すると、変調制御機構３２０は複数の周波数チャネル３２２の次の周波数チャネル３２２の第１のタイムスロットを評価し、移動ユニット３０４の呼がタイムスロットおよび周波数チャネル３２２に割り当てられ得るまで、複数のタイムスロットおよび複数の周波数チャネル３２２を連続して調べる。
【００４０】
複数の周波数チャネル３２２の最後の周波数チャネル３２２内の複数のタイムスロットの最後のタイムスロットに一旦到達すると、変調制御機構３２０は、複数の周波数チャネル３２２の第１の周波数チャネル３２２の第１のタイムスロットに戻り、位相調整値を次の値まで増加させ、得られるタイムスロットを検索し続ける。一旦、複数の周波数チャネル３２２の最後の周波数チャネル３２２内の複数のタイムスロットの最後のタイムスロットに到達し、複数のこのような値の最後の位相調整値に到達すると、変調制御機構３２０は第１の周波数チャネル３２２の第１のタイムスロットに戻り、位相調整値を第１の位相調整値にリセットし、次に、周波数チャネル３２２内で得られるタイムスロットを検索し続ける。
【００４１】
次の任意の移動ユニット３０４が基地局３００からのサービスを要求すると、変調制御機構３２０は、実質的に上記と同様に（但し、変調制御機構３２０が前に割り当てられた呼の位相調整値で始まり、前の呼が割り当てられた周波数チャネル３２２の次のタイムスロットで開始することを除く）、周波数チャネル、タイムスロット、および位相調整値を識別する。
【００４２】
タイムスロット、周波数チャネル３２２、および位相調整値が一旦移動ユニット３０４の呼に割り当てられると、これらのタイムスロット、周波数チャネル３２２、および位相調整値パラメータは、当該技術分野で周知のように、制御チャネルを通して移動ユニット３０４に伝達され得る。
【００４３】
基地局３００が第１の移動ユニット３０４に送信している間、変調制御機構３２０は、送受信機３１６と通信し得る。ここで、送受信機３１６は複数の変調器／復調器３３０を有し得る。変調制御機構３２０は、第１の移動ユニット３０４の呼に対するタイムスロット、周波数チャネル、および位相調整値を送受信機３１６に伝達し、送受信機の変調器／復調器３３０は、位相調整値に基づいて呼を変調し得る。
【００４４】
Ａ（ｔ）ｃｏｓ（２π（割り当てられた周波数チャネル（ｔ））＋ψi+位相調整値）が複数の変調器／復調器３３０の少なくとも１つによって生成される波形を示すものとする。ここで、ψはπ／４−ＤＱＰＳＫのための情報符号化を制御するための変数を示し、ｉは呼が送信および／または受信のために割り当てられたタイムスロットを示す。波形は、タイムスロット内の周波数チャネル上での情報搬送信号の位相分割を示す。さらに使用された位相調整値のそれぞれについて、各周波数チャネルに対してさらなる変調器／復調器が必要とされ得ることに留意されたい。
【００４５】
当該技術分野で周知のように、従来のＩＳ−５４／ＩＳ−１３６ＴＤＭＡシステムは、周波数チャネルに対するタイムスロットを作成するための時間マルチプレクサを用い、それによって６つの呼の容量を可能にする。図６Ａは、本発明の実施例によるＴＤＭＡネットワークにおける単一周波数チャネルの位相分割の機能態様を示し、ここでは、４レベルの位相分割（即ち、４つの別個の位相調整値Ｐ＝４）が選択されている。４レベル位相分割は、各位相調整値に対するタイムスロットを作成するために、さらなる時間マルチプレクサ３４０（各位相調整値に対するさらなる時間マルチプレクサ３４０が図示される）を必要とし得る。本実施例に示すように、時間マルチプレクサ３４０および変調器３４５は割り当てられた各位相調整値について示される。この実現は、単一の周波数チャネルを共有する２４個の呼を可能にする。異なる位相調整値が割り当てられた４つの呼は、この単一周波数チャネル内で同じタイムスロットを共有する。
【００４６】
あるいは、変調制御デバイス３１４は、移動ユニット３０４が送信を識別することができるように（即ち、移動ユニット３０４が割り当てられた位相調整値を用いて復調によって送信を取り出すことができるように）基地局制御器２６と相互作用し、位相調整値変調を成し遂げ得る。さらにあるいは、変調制御デバイス３１４は、送受信機３１６から独立した変調器／復調器と通信し、移動ユニット３０４に対する呼を位相調整値で変調し得る。関連づけられた位相調整値を用いて呼を変調するためのさらなる変調器／復調器、およびさらなる時間マルチプレクサが現存する基地局３００に付加され、本発明の実施例の実施を容易にすることができる。
【００４７】
基地局３００が呼の最中に中に移動ユニット３０４から送信を受けると、送受信機３１６は変調制御機構３２０と通信し、移動ユニット３０４の識別を可能にし得る。呼中に受けた送信が復調された後、変調制御機構３２０は、送信位相と割り当てられた位相調整値とを比較し、送信を行った移動ユニット３０４を識別し得る。
【００４８】
図７は、本発明の実施例により用いられる移動ユニット３６０の構成要素を示す。移動ユニット３６０は、復調器３６２、フィルタ３６４、割り当てられたタイムスロットを分離するためのタイムスロット検出器／マルチプレクサ３６８、変調器３７０、および移動変調制御デバイス３７２を有する。移動ユニット３６０は、呼に対して割り当てられた周波数チャネル３２２、タイムスロット、および位相調整値を基地局３００から受信すると、これらの値は、移動変調制御デバイス３７２によって呼が持続している間保持される。移動ユニット３６０が基地局３００から送信を受けると、移動変調制御デバイス３７２は割り当てられた位相調整値を復調器３６２に伝達する。従って、基地局３００からの送信は、割り当てられた位相調整値を用いて復調され得る。次に、復調器３６２の出力は、フィルタ３６４に渡され、ノイズが除去され、呼に対する望ましい送信が基地局３００から得られる。移動ユニット３６０が送信を望むとき、移動変調制御デバイス３７２は、割り当てられた位相調整値、周波数チャネル３２２、およびタイムスロットを変調器３７０に伝達し得る。従って、移動ユニット３６０は、基地局３００が、どの移動ユニット３０４が送信を行い、従って送信がどの呼に属するかを識別することを可能にする割り当てられた位相調整値を有する信号を送信する。
【００４９】
ＩＩＩ．本発明による変調制御デバイスの動作
本発明の実施例による無線基地局の動作を図８に例示する。ブロック４００において、無線通信ネットワークにおける基地局は、移動ユニットが最初にサービスを要求すると、呼に対する周波数チャネルを検索する。次に、ブロック４１０において、第１の周波数チャネルの送信品質が、閾値検出器によって測定される。次に、ブロック４２０において、変調制御デバイスは、周波数チャネルの送信品質測定値と所定値とを比較する。決定ブロック４２５において、周波数チャネルの送信品質測定値が所定値を上回る場合、ブロック４３０で示すように、変調制御デバイスは周波数チャネルおよび位相調整値を呼に割り当てる。しかし、決定ブロック４２５で示すように、周波数チャネルの送信品質測定値が所定値を上回らない場合には、ブロック４２０において、変調制御デバイスは、閾値検出器から受信した、次の周波数チャネルの送信品質測定値と所定値とを比較する。
【００５０】
ブロック４３０で示すように、呼に周波数チャネルおよび位相調整値が割り当てられた後、位相調整値は、ブロック４４０において、呼と関連する移動ユニットに伝達される。次に、変調制御デバイスは、割り当てられた位相調整値を呼に関連づけ、位相調整値は、移動ユニットとの通信のための変調中に加えられ得るか、または受信中に基地局によって参照され、ブロック４５０において、呼が移動ユニットによるものであるとされる。
【００５１】
変調制御デバイスの動作がＴＤＭＡネットワークについても同様であることに留意されたい。ＴＤＭＡネットワークでは、変調制御デバイスは、複数の周波数チャネル内の各タイムスロットを調べる。変調制御デバイスは、第１の周波数チャネル内の第１のタイムスロットを調べ、そのタイムスロットの周波数チャネルが受容可能でない場合には、変調制御デバイスは、受容可能な送信品質測定値が見出されるまで、第１の周波数チャネル内の残りのタイムスロットを検索し続ける。送信品質測定値が第１の周波数チャネル内のいずれのタイムスロットに対しても受容可能でないと見出される場合には、変調制御デバイスは、第２の周波数チャネル内の第１のタイムスロットに続行する。変調制御デバイスは、周波数チャネルがタイムスロットに対して受容可能な送信品質測定値を有するまで、第２のチャネル内のタイムスロットを１ステップずつ処理する。この検索は、周波数チャネル内のタイムスロットが受容可能であると見出されるまで、複数の周波数チャネル内の複数のタイムスロットを通して続行される。その後、位相調整値を割り当て、伝達するための方法は、上記のように行われる。
【００５２】
図９は、本発明の実施例による無線移動ユニットの動作を示す。ブロック５００に示すように、移動ユニットが基地局からサービスを要求すると、移動ユニットの動作が始まる。次に、ブロック５１０に示すように、移動ユニットは、好ましくは制御チャネルにわたって基地局から割り当てられた位相調整値を受信する。次に、ブロック５２０に示すように、移動ユニットは、受信した送信を復調し、割り当てられた位相調整値を用いて出力送信を変調する。次に、ブロック５３０に示すように、移動ユニットは、不要なノイズを濾過し得る。
【００５３】
図面および明細書では、本発明の典型的な好ましい実施例を開示した。特定の用語を用いているが、これらは、総称的かつ記述的な意味で用いられ、限定を目的とするものではない。本発明の範囲は請求の範囲に記載される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を用いるのに適した無線通信ネットワークのブロック図である。
【図２Ａ】従来技術による新型移動電話サービス無線通信ネットワークの動作の次元図である。
【図２Ｂ】本発明の実施例による新型移動電話サービス無線通信ネットワークの動作の次元図である。
【図３】本発明の実施例による新型移動電話サービス無線通信ネットワークのための基地局を例示する概略ブロック図である。
【図４】本発明の実施例による新型移動電話サービス無線通信ネットワークのための移動ユニットを例示する概略ブロック図である。
【図５Ａ】従来技術による時分割多元アクセス無線通信ネットワークの動作の次元図である。
【図５Ｂ】本発明の実施例による時分割多元アクセス無線通信ネットワークの動作の次元図である。
【図６】本発明の実施例による時分割多元アクセス無線通信ネットワークのための基地局を例示する概略ブロック図である。
【図６Ａ】本発明の実施例による時分割多元アクセス無線通信ネットワークにおける周波数チャネル用の４レベルの位相分割を例示する機能図である。
【図７】本発明の実施例による時分割多元アクセス無線通信ネットワークのための移動ユニットを例示する概略ブロック図である。
【図８】本発明の実施例による無線基地局の動作を示すフローチャートを示す図である。
【図９】本発明の実施例による無線移動ユニットの動作を示すフローチャートを示す図である。
【符号の説明】
１２  無線通信ネットワーク
１４  セル
１５  基地局
１６  移動ユニット
１７  搬送波設備
１８  ＭＴＳＯ
２０  公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）
２６  基地局制御器
２８  無線交換機
２９  リンク
３２  リンク
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図６Ａ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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