(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線周波数キャリアのタイムスロットのフレームの形態で周波数分割及び時分割無線手段を含み、少なくとも１つの無線基地局及び複数の移動無線局を有するデジタル移動無線システムにおける電力消費量削減方法であって、
移動無線局が非呼び出しモードにあるとき、
（ａ）多重帯域無線周波数キャリアの受信信号強度を測定することで前記移動無線局による電力測定を実施するステップ
を有する電力消費量削減方法において、
前記電力消費量削減方法は、更に
（ｂ）１つの周波数チャネルから他の周波数チャネルへ移動無線局を同調するとき、有意義な測定サンプルを得るために、前記移動無線局の無線周波数のハードウェアによって許容されるような、フレーム毎に最適な数の電力測定を実行するステップと、
（ｃ）前記多重帯域にわたる前記無線周波数キャリアの電力測定のほぼ一様な広がりが得られるような、前記多重帯域の各々の周波数帯域の電力測定をインタリーブするステップと、
を有することを特徴とする電力消費量削減方法。
【請求項２】
１つの無線周波数チャネルから他の無線周波数チャネルへ切換えた後、前記移動無線局のハードウェアを安定するのに必要である、同一の周波数帯域に対する電力測定の近接ブロックにおける電力測定間の安定化時間ギャップが、異なる周波数帯域に対する先行する電力測定間の安定化時間ギャップよりも短くなることを特徴とする請求項１に記載の電力消費量削減方法。
【請求項３】
前記非呼び出しモードが初期セル選択モードであることを特徴とする請求項１又は２に記載の電力消費量削減方法。
【請求項４】
前記非呼び出しモードが前記移動無線局が公有地移動無線ネットワークに対する検索を実行するモードであることを特徴とする請求項１又は２に記載の電力消費量削減方法。
【請求項５】
前記非呼び出しモードは、緊急停止モードであるとき、前記移動無線モードがそのホーム公有地移動無線ネットワークに対する検索を実行するモードであることを特徴とする請求項１又は２に記載の電力消費量削減方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法を施す移動無線局。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、請求項１の序文で定義したようなデジタル移動無線システムにおける電力消費量削減方法に関する。
本発明はさらに、移動無線局に関する。
背景技術
このような電力消費量削減方法は、ＥＴＳＩにより発行された１９９７年３月、第９版、欧州通信規格原案ＥＴＳ ３００ ５７８の６．２章、“GSM Digitalcellular telecommunications system（phase 2）；Radio subsystem link control（GSM 05.08）”（ＧＳＭデジタルセルラー通信システム（フェーズ２）；無線サブシステムリンク制御（ＧＳＭ ０５．０８））に記述されている。一般に、ＧＳＭシステムのようなデジタル移動無線システムにおいて、ＲＦ電力制御は、無線リンクの品質を維持しながら、移動局又は基地局サブシステムが必要とする送信電力を最小にするのに用いられる。この送信電力レベルの最小化によって、共用チャネルの使用者への干渉（混信）が減少する。その上、移動局において、バッテリーの寿命が延びると呼び出し時間（コールタイム）及び待機時間が増すので、電力を節約することが重要である。電力を節約するために、移動局機器の製造業者は、移動局機器の電力消費量を削減させるために絶え間なく努力している。前記ＥＴＳＩ資料の６．２章において、移動局がＧＳＭ又はＤＣＳ１８００ＲＦチャネルがＢＣＣＨキャリアであるという事前の知識を持たないとき、それの停止モードタスクの一つとしての移動局がどのように通常のセル選択に対する測定を行うべきかを規定する。このようなＢＣＣＨキャリアは、ベース送受信機（トランシーバ）基地局毎に送受信機基地局についての一般情報を放送する放送制御チャネルである。ＧＳＭにおいて、無線周波数チャネルが定められ、番号は当該システムで利用可能な全ての無線周波数チャネルに割り当てられる。各セルは、セル割当て（セルアロケーション）として定められたように、これらのチャネルのサブセットを割り当てられる。ＢＣＣＨキャリアは、同期情報及び前記一般情報を搬送するのに用いられるセル割当ての特別な無線周波数チャネルである。これら情報には、ページングチャネル、ランダムアクセスチャネル及び移動局とＧＳＭネットワークとの間の無線リンクを設定するのに用いられるアクセス許可チャネルのようないわゆる共通制御チャネルの構成が含まれる。６．２章では、移動局がこのシステムにおける全ＲＦチャネルを検索し、各ＲＦチャネルに関する受信ＲＦチャネル信号強度の読み取りを行い、各々に対する受信レベル平均、即ち３秒から５秒に及ぶＲＦキャリア毎に少なくとも５つの測定サンプルと、この期間中に一様に及ぶ別々のＲＦキャリアからの測定サンプルとに基づく平均を計算することが規定される。ＢＣＣＨキャリアを見つけた場合、移動局はそれと同期し、ＢＣＣＨ情報を読み取ろうとする。移動局は、単一帯域移動局又は多重帯域移動局とすることができる。多重帯域移動局の実施例は、二重帯域ＧＳＭ（９００ＭＨｚ）／ＤＣＳ１８００（１８００ＭＨｚ）移動局である。６．２章において、多重帯域移動局が上述のような動作の帯域内に全てのチャネルを検索することが規定される。次いで、検索されたチャネル数が動作の各帯域上のチャネルの合計となる。
発明の開示
本発明の目的は、移動無線局が非呼び出しモードにある間に、移動無線システムにおける電力消費量削減方法を提供し、このシステムにおいて、電力測定フェーズは、多重帯域移動局に関する初期セル選択前、すなわちＰＬＭＮ（Public Land Mobile Radio Network）検索中である停止モード及びホームＰＬＭＮ検索中である緊急停止モードにおいて特に速くなる。
このために、請求項の序文に定められるような電力消費量削減方法は、請求項１の特徴部に記載されるような特徴を持つ。これによって、電力測定フェーズが最適化されるので、移動局は最短に可能な時間内で電力低下状態を利用できる。従って、このフェーズにおいて、最適な電力消費量の削減が達成され、更に良好な使用者はこの性能に気づいている。
ＥＴＳ３００５７８の６．２章において、期間の要求（３から５秒）が、動作の各帯域上の各測定フェーズに求めるのか、全体の多重帯域測定フェーズに求めるのかを述べているのではない。更に、移動局が実行可能である電力測定数は、この移動局の特定のハードウェア、例えば、チャネルを切換えた後、周波数シンセサイザがどのくらい早く安定させるか、移動局がどのくらい早く新規無線チャネルに同期するかに依存する。本発明は、洞察に基づいて、移動局のハードウェアの可能手段を最大限に利用し、ＥＴＳ３００５７８、６．１章に記載の測定の一様な広がり達成している間及びＰＬＭＮ検索又はホームＰＬＭＮ検索を実行するときも、別々の周波数帯域の電力測定を総合的な測定フェーズに最適に分割する方法である。最適なハードウェアの可能手段を用いてフレーム毎に４つの測定し、フレーム毎に３つの測定を施すことと比較して、通常行われるようにインタリーブする二重帯域移動局、及び帯域測定毎に後続するストレートフォワードにおいて、本発明による方法は、電力消費量のフェーズを５０％削減する。三重帯域移動局において、フレーム毎に５つの測定で、更にすごい削減が得られる。
請求項２に記載の実施例において、更にすごい削減が得られる。これは、同じ帯域内の内部チャネルシンセサイザの安定化が１つの帯域から他の帯域へのシンセサイザの安定化よりも迅速であるという洞察に基づいている。
請求項３，４及び５において、請求項１に記載の方法を施した別々の実施例は、移動局の非呼び出しモード、言い換えると停止モードでは初期セル選択及びＰＬＭＮ検索、緊急停止モードではホームＰＬＭＮ検索が記載されている。
本発明は、添付する図面を参照して、実施例を介して説明される。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明によるデジタル移動無線システムを概略的に示し、
第２図は、本発明による移動無線局のブロック図を示し、
第３図は、無線基地局のブロック図を示し、
第４図は、ＴＤＭＡフレームを示し、
第５図は、物理チャネルを介して搬送すべき論理チャネルの組み合わせを示し、
第６図は、本発明による電力消費削減方法を表すタイミング図を示す。
これらの図を通して、同一の参照符号は、同一の機能に用いられている。
発明を実施するための最良の形態
第１図は、本発明によるデジタル移動無線システム１を概略的に示している。このシステム１は、多数の基地局ＢＳ１，ＢＳ２，ＢＳ３，ＢＳ４，ＢＳ５，ＢＳ６及びＢＳ７を有し、これら基地局がカバーする無線セル又は無線領域において移動無線局のために機能する。これらセルは、六角形の構造体として示されている。移動無線局ＭＳ１及びＭＳ２を第１図に示す。この移動無線局は、無線基地局ＢＳ１に近いため、大体はＢＳ１が稼働基地局であり、ＢＳ２からＢＳ７は、隣接基地局すなわち大体は非稼働基地局である。移動無線局ＭＳ１からの破線は、この移動無線局ＭＳ１が移動無線システム１内を動き回れることを示している。この移動無線局ＭＳ１が動き回っているときには、他の基地局が稼働局になることもある。さらに、本実施例では、無線基地局ＢＳ１，ＢＳ５及びＢＳ６としている多数の基地局に結合される基地局制御器ＢＳＣを示している。この基地局制御器ＢＳＣは、移動局切換えセンタＭＳＣに結合されており、この移動局切換えセンタＭＳＣには他の基地局制御器が結合されている。移動局切換えセンタの幾つかは、有線電話ＷＰＨのような固定ネットワークの加入者の公衆交換電話ネットワークＰＳＴＮへのゲートを有する。この固定ネットワークＰＳＴＮには、他の移動電話システムも結合できる。別々のオペレータによって動作する移動電話システムは、地理的に分離又は重なり合った範囲をカバーでき、同じ周波数帯域を共有したり又は異なる周波数帯域で動作することもできる。周波数は、原則として種々のシステムが互いに干渉しないように、それぞれ異なるオペレータに割り当てられる。このようなデジタル移動無線システム１は、９００ＭＨｚ帯域で動作するＧＳＭシステム及び／又は１８００ＭＨｚ帯域で動作するＤＣＳ１８００システム、或いは同一又は異なるオペレータにより動作するシステムの如何なる組み合わせでもよい。本実施例では、この移動無線システムは、ＧＳＭ及び／又はＤＣＳ１８００システム及び／又はＰＣＳシステム（通信用の個人システムであり、１９００ＭＨｚ帯域で動作するＤＣＳ１８００のＵＳ誘導体）であるため、本システム、即ち移動局は、単一、二重又は三重帯域のシステム、即ち移動局とすることができる。三重帯域システムの他の組み合わせは、Ｅ−ＧＳＭ（Expand GSM）＋ＤＣＳ＋ＰＣＳである。ＥＴＳＩ（欧州通信規格学会）により規格化されたＧＳＭシステムは、２つの２５ＭＨｚ帯域を有するデジタル移動無線システムである。これら２つの２５ＭＨｚ帯域は、移動局が当該ネットワークに送信する８９０〜９１５ＭＨｚのアップリンク帯域と、基地局が移動局に送信する９３５〜９６０ＭＨｚのダウンリンク帯域であり、これらの帯域内の周波数チャネルは、２００ｋＨｚの帯域幅を有する。移動局と基地局との間の無線通信は、４５ＭＨｚ二重スペーシングと伴う全二重通信である。ＧＳＭシステムは、絶対無線周波数チャネル番号ＡＲＦＣＮ（absolute ratio frequency channels numbers）が与えられた１２４のアクティブ周波数チャネルを有している。これによって、アップリンク帯域及びダウンリンク帯域における周波数は、それぞれ８９０ＭＨｚ＋０．２ＭＨｚ×ｎ及びこのアップリンクチャネルの周波数＋４５ＭＨｚと定めら���る。無線セルは通常、ＦＤＭＡ（周波数分割多元接続）ベースでセル内の移動局に割り当てられる１から１６個の周波数を有している。いわゆるＥ−ＧＳＭにおいては、１７４個の周波数チャネルがある。ＤＣＳ１８００においては、そのアップリンクが１７１０〜１７８５ＭＨｚ帯域を占め、ダウンリンクは１８０５〜１８８０ＭＨｚ帯域を占め、その二重スペーシングは９５ＭＨｚである。２００ＭＨｚの周波数チャネル帯域幅に伴い、ＤＣＳ１８００は３７４個の周波数チャネルを有する。ＧＳＭとＥ−ＧＳＭとを識別するために、ＤＣＳ１８００は、５１２〜８８５の範囲にＡＲＦＣＮを有する。これら全てのシステムにおいて、物理無線チャネルの資源は、ＦＤＭＡ及びＴＤＭＡ（時分割多重接続）ベースで割り当てられる。ＴＤＭＡにおいては、各周波数は、０から７まで番号付けされた８つの異なるタイムスロットに更に細分割され、これらタイムスロットの各々は、移動電話の加入者又は使用者に割り当て可能である。８つのタイムスロットの組は、ＧＳＭにおいて４．６１５ｍｓｅｃの継続時間を有する物理フレームを形成する。ＧＳＭシステムの更なる詳細な説明は、Ｓ．Ｍ．レドル（S.M.Redl）らの、ハンドブック「ＧＳＭの紹介（An Introduction to GSM）」、アーテックハウス社（Artech House,Inc.,）、１９９５年、第７１〜７７頁，第８６〜１００頁，第１１１頁及び第１６３〜１６５頁を参照されたい。Ｅ−ＧＳＭのスーパーセットは、Ｒ−ＧＳＭ（Railway GSM、現在標準化）である。
第２図は、本発明による移動無線局ＭＳ１のブロック図を示す。この移動無線局ＭＳ１は、アンテナ２０を有し、このアンテナは、アンテナ送受切換器２１を介して受信経路及び送信経路と結合される。この受信経路は、ＲＦ増幅器及びフィルタ２２と、ダウンミキサ２３と、復調器２４とを有し、送信経路は、変調器２５と、アップミキサ２６と、電力増幅器２７とを備えている。これら復調器２４及び変調器２５は、ベース帯域及びオーディオ処理及び制御ユニット２８と結合されている。このユニット２８は、デジタル信号処理器と、プログラムされたメモリ及びランダムアクセスメモリのような部品、移動無線局ＭＳ１内の部品を制御する入力／出力ポート及びその他従来知られた処理機能部を有する。更に、受信オーディオチャネルの電界強度を測定する受信信号強度表示装置２９が示されている。この表示装置２９は、無線部分と制御ユニット２８との間に結合され、所望の無線チャネルを調整する制御可能な周波数シンセサイザ３０と、マイクロフォン３１と、スピーカ３２とが示されている。前述の受信経路及び送信経路と同様の構成を持つ他の受信経路３３及び送信経路３４により、この移動無線局が、例えば、ＧＳＭ信号及びＤＣＳ１８００信号を受信可能である二重帯域局又は３つの異なるシステムから信号を受信可能である三重帯域局のような、多重帯域局とすることが示される。この移動局ＭＳ１において、電力消費量を削減するため、ユニット２８は、示されるブロックを有する集積回路及びその他の回路をオフに（パワーダウン）することができる。結果的に、本発明による電力消費量の削減が説明される。
第３図は、多数のトランシーバ（送受信装置）を備える無線基地局ＢＳ１のブロック図を示しており、その中の１つのトランシーバを詳細に示している。示されたトランシーバは、ＲＦ増幅器／フィルタ４０及びダウンミキサ４１を有する受信経路と、アップミキサ４２及び電力増幅器４３を有する送信経路とを有している。これら増幅器／フィルタ及び電力増幅器は、送受切換器４４に結合され、この送受切換器４４はさらにアンテナ４５に結合されている。他のミキサ４６，４７及びミキサ間の破線は、同じトランシーバの構成が繰り返されることを示している。全てのミキサは、復調器や変調器（詳細には図示せず）を介してプログラムされたコンピュータ装置４８に結合される。この装置４８は、ＧＳＭシステムにおける公知の信号処理タスクや基地局内部制御タスクを実行するようにプログラムされている。
第４図は、ＴＤＭＡフレームＦＲを示している。本実施例では、番号１の付いたタイムスロットが、移動無線局に割り当てられている。電力を節約するために、この移動局は、番号２から７及び０の付いた中間タイムスロット間に、少なくともその送信器をオフに切換える。ＧＳＭにおいて、アップリンク及びダウンリンクのタイムスロットは、３スロットずれている。これによって、全二重動作がＴＤＤ（時分割二重）ベースにて達成される。記載された周波数及びタイムスロットの物理ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡチャネル構成は、論理トラフィック及び制御データを搬送する搬送手段である。
第５図は、物理チャネルを介して搬送されるべき論理チャネルの組合せを示している。これら論理チャネル、トラフィック及び制御チャネルは、示される物理チャネル上にマッピングされる。ここで示されているのは、物理チャネルでダウンリンク方向に搬送される論理チャネル組合せからなる５１フレームの多重フレーム信号方式フレームである。移動局の移動無線ネットワークへの初期同期に対し、この５１多重フレームは、番号０のフレームにおける周波数補正チャネルＦと、先行するフレームにおける同期チャネルとを有する。フレーム２〜５は、ＢＣＣＨデータを搬送し、システムメッセージは無線基地局から移動局へ放送され、フレーム６〜９は、移動局をページングするページングチャネルＰＣＨ、及び要求に応じて移動局に専用信号を与えるアクセス許可チャネルのような共通制御チャネルを搬送する。このネットワークとの周波数及び時間同期後、移動局はＢＣＣＨからシステム及びセルデータを読み取る。示される５１多重フレームは、セルを使用可能にする如何なる周波数で伝送できるが、番号０のタイムスロットでは常に送信される。これにより移動局は、同期情報及びシステム放送メッセージを常に容易に見つけることができる。この組合せが送信される周波数は、それを調節セルとしてマークするこの隣接セルにおける基準として使用される。すなわち、隣接セル内の移動局は、タイムスロット０間にこの周波数の周期的な測定を行う。
第６図は、本発明による電力消費量削減方法を説明したタイミング図を示す。前記欧州通信規格原案ＥＴＳ３００５７８の６．２章において、移動局が初期セル選択前に電力測定をどのように行うべきかを特定している。単一帯域移動局に対し、この移動局はその動作帯域の各周波数で一様に分布される多くの電力測定を実行すべきことが規定される。多重帯域移動局に対し、前記測定が各帯域に行われていることが規定される。本発明に従い、多重帯域移動局に関し、前記測定が各々の帯域に対しインタリーブされ、さらに、最大数の測定が周波数シンセサイザ３０の安定性許容範囲内で、有意義な測定が未だ達成するような単一のフレームに割り込まれる。本発明に従い、走査された帯域は、フレームベースによってフレームで変化する。各周波数帯域における各々の周波数は、少なくとも５回測定される。第６図は、Ｍは測定（Measurement）を示す二重帯域ＧＳＭ／ＤＣＳ１８００移動無線局ＭＳ１に対し、フレーム毎に４つ測定する実施例を示す。ＧＳＭ帯域は、１２４個のチャネルを有し、ＤＣＳ１８００帯域は、３７４個のチャネルを有する。第１フレームにおいて、ＧＳＭ帯域の周波数チャネルｆ１，ｆ２，ｆ３及びｆ４が走査され、第２フレームにおいて、ＤＣＳ１８００帯域の周波数チャネルｆ１’，ｆ２’，ｆ３’及びｆ４’が走査され、次いで各々のＧＳＭ及びＤＣＳ１８００帯域の周波数ｆ５，ｆ６，ｆ７及びｆ８並びにｆ５’，ｆ６’，ｆ７’及びｆ８’から周波数ｆ１２１，ｆ１２２，ｆ１２３及びｆ１２４並びにｆ１２１’，ｆ１２２’，ｆ１２３’及びｆ１２４’まで交互に走査される。この後、ＧＳＭ帯域の周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３及びｆ４の測定が繰り返され、周波数ｆ１２５’，ｆ１２６’，ｆ１２７’及びｆ１２８’でのＤＣＳ１８００測定まで続く。通常の３回のフレーム毎の測定で、帯域走査後のストレートフォワード帯域と比較することで、本発明による方法は、５０％短くなった測定フェーズ、すなわち６秒ではなく３秒を与える。これによって、初期セル選択間の移動局の活性化期間が比較的減少するので、かなりの電力削減が達成される。その上、性能に気づく良好な使用者が達成される。ユニット２８は、他の目的では必要とされない回路の大半をオフに（パワーダウン）する。特に周波数シンセサイザ３０をオフにすることは、かなりの電力の削減となる。有利なことに、ＲＳＳＩ２９を用いるユニット２８は、異なる帯域の電力測定間よりも、同じ周波数帯域内の電力測定間により短いシンセサイザの安定化期間を使用する。これは第６図において期間ｔ２よりも短い期間ｔ１で示される。同じ帯域において先行する測定に対し、シンセサイザのジャンプが異なる帯域において先行する測定に対するのよりもかなり小さいので、これが行われる。三重帯域移動無線局に対し、３つの帯域の測定はインタリーブされる。同様のインタリーブされた測定シーケンスは、停止モード時には、多重帯域移動局においてＰＬＭＮ検索を減少させ、緊急停止モード時には、多重帯域移動局においてホームＰＬＭＮ検索を減少させる。ＧＳＭ基準が後者（ホームＰＬＭＮ）の検索に対し一様に広がることを規定していなくても、一様な広がりは、移動局が多重経路信号受信状態で動くとき���良好な測定性能が与えられる。ＰＬＭＮ検索中、初期セル検索測定フェーズと同様な測定フェーズが開始される。
上述の事項の観点において、従属する請求項によって以下に定められるような本発明の精神及び範囲内で様々な改良を行うこと、及び本発明が提供した実施例に制限されないことは当業者には明らかなことである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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