(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ィジタル移動無線システムにおける消費電力削減方法において、
移動無線局が専用モードにある場合、
（ａ）前記移動無線局によって、報告期間の間に、前記移動無線局のために稼働しているセルの周辺セルをカバーする無線基地局の周辺チャネルキャリアの電力測定を行うステップと、
（ｂ）有効な測定サンプルを得るように、前記移動無線局の無線周波数ハードウェアによって許可されるフレーム当たりの最適回数の電力測定を行うステップと、
（ｃ）前記報告期間のフレームに対して前記電力測定を不均一に分布させるステップと、
（ｄ）フレーム当たりの前記電力測定が前記報告期間の当該フレームに対して均一に分布された場合に電力測定を実行するのに必要であった時間間隔において前記移動無線局をパワーダウンするステップと、
を有する、消費電力削減方法。
【請求項２】
請求項１に記載の消費電力削減方法において、前記電力測定がｎフレーム（ｎは整数）ごとに行われ、消費電力の削減は、その他のフレームの間になされる、消費電力削減方法。
【請求項３】
請求項２に記載の消費電力削減方法において、ｎは２に等しい、消費電力削減方法。
【請求項４】
請求項１に記載の消費電力削減方法において、単一フレーム当たり最大回数の測定が割り当てられ、最大数の測定しないフレームを得るために、前記報告期間にわたり全体的として可及的に均一な分布の必要回数の測定が行われる、消費電力削減方法。
【請求項５】
請求項１に記載の消費電力削減方法において、前記専用モードがコールモードである、消費電力削減方法。
【請求項６】
請求項１に記載の消費電力削減方法において、前記専用モードは、専用チャネルがコールの設定のため又は前記移動無線局と前記無線基地局を含むネットワークとの間の専用情報の交換のために前記移動無線局に割り当てられているモードである、消費電力削減方法。
【請求項７】
請求項１の方法を適用している移動無線局。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、請求項１のプリアンブルで定義したようなディジタル移動無線システムにおける消費電力削減方法に関する。
本発明はさらに、移動無線局に関する。
背景技術
このような消費電力削減方法は、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８．１．３章、“GSM Digital cellular telecommunications system (phase 2); Radio subsystem link control (GSM 05.08)”（ＧＳＭディ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システムの如きディジタル移動無線システムにおいては、ＲＦ電力制御を用いて、当該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化している。こうした送信電力レベルの最小化によって、共用チャネルのユーザへの干渉（混信）が減少する。さらに、移動局においては、バッテリーの寿命が延びるとコール時間や待機時間が増すので、電力を節約することが重要である。この電力節減の理由のために、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ず努力している。前記ＥＴＳＩ資料の８．１．３章では、移動局が、専用モードにおいて、すなわちトラフィックチャネルに又は専用の制御チャネルに割り当てられた場合において、隣接又は周辺のセルのＢＣＣＨキャリアにつき、どのようにして受信信号強度測定を行うべきかを規定している。このようなＢＣＣＨキャリアは、トランシーバ基地局ベース毎にトランシーバ基地局についての一般情報を同時送信すなわち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は規定されており、また番号は当該システムが利用可能な全ての無線周波数チャネルに割り当てられている。それぞれのセルは、セル割当て（セルアロケーション）として規定されており、これらチャネルのサブセットを割り当てられる。ＢＣＣＨキャリアは、セル割当ての特別な無線周波数のチャネルであり、このキャリア又はチャネルを使用して、同期情報及び前記一般情報を搬送する。かかる情報には、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などのいわゆる共通制御チャネルの構成が含まれる。８．１．３章では、移動局はＴＤＭＡ（時分割多元接続）フレームごとに隣接のセルキャリアについて、少なくとも１回の電力測定を行うべきであることが記載されている。この測定は、制御チャネルを経由して無線ネットワークに報告される。この無線ネットワークは、これらの測定及び／又は移動局及び／又は無線ネットワークにおける他の測定に基づいて、移譲の決定を行うことができる。記述されている方法は、移動局における電力節約に関しては最適なものではない。
発明の開示
本発明の目的は、隣接又は周辺セルについての電力測定を最適化し、専用モードに移動無線局がある間に、移動無線システムにおける電力消費量を削減する方法を提供することである。
この目的のために、請求項のプリアンブルで定義したような消費電力削減方法は、請求項１の特徴付けられた部分で請求したような特徴を有する。これにより、移動局は一層長い期間電力消費量を下げることができるので、より大幅な電力の制約を行うことができる。
本発明は、移動局のハードウェアを最適に使用することによって、すなわち、シンセサイザーを迅速に安定化すること及びフレーム当たり最適な回数の測定を行うことによって、単一フレームにおいてより多くの測定を割り当てる可能性を作り、これにより、他のフレームはより少ない回数の電力測定をなすか、或いはそれどころか電力測定の全く無いものとすることができる、という洞察に基づいている。これらの「静寂した」期間においては、移動局はパワーダウンモードをとることができる。これにより、ＧＳＭ規格を適用した場合のように、より大幅な電力の節約が図られ、もって移動局の一層長い通話（通信）及び待機時間が得られる。請求項に記載した方法はＧＳＭ規格に反するが、この規格を改変する提案をすることができることが分かる。さらに、請求項１に記載したような極めて最適な方法は、将来の移動無線規格に効果的に適用できる。
各実施の形態は、各従属請求項に記載されている。
【図面の簡単な説明】
以下、本発明を、例示により、添付図面を参照しつつ説明する。かかる図面中、
第１図は、本発明によるディ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、電力測定を実行する従来技術のタイミングダイアグラムを示し、
第７図は、本発明による消費電力削減方法を表すタイミングダイアグラムを示す。
これらの図を通して、同一の参照符号は、同一の機能又は特徴に対して用いられている。
発明を実施するための最良の形態
第１図は、本発明によるディ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を備え、これら基地局がカバーする無線セル（又は単位区域）又は無線ゾーン（又は領域）において移動無線局のために機能する。かかるセルは、六角形の構造体として示される。移動無線局ＭＳ１及びＭＳ２は、第１図に示される。この移動無線局は、無線基地局ＢＳ１に近いため、最も可能性のあるＢＳ１が稼働基地局であり、ＢＳ２からＢＳ７は、隣接又は周辺基地局すなわち最も稼働してない可能性のある基地局である。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内を放浪して移動していることを示している。この移動無線局ＭＳ１が放浪して移動しているときには、他の基地局が稼働局になることもある。さらに、多数の基地局に結合される基地局コントローラＢＳＣを示しているが、ここでは、無線基地局ＢＳ１，ＢＳ５及びＢＳ６を例として挙げている。この基地局コントローラＢＳＣは、移動体切換えセンタ（モバイル交換センタ）ＭＳＣに結合されており、この移動体切換えセンタＭＳＣにはさらに、基地局コントローラが結合可能となっている。移動体切換えセンタの幾つかは、有線電話ＷＰＨの如き固定網（ネットワーク）の加入者の公衆交換電話網ＰＳＴＮへのゲートを有する。この固定網ＰＳＴＮには、他の移動電話システムも結合できる。様々なオペレータによって動作させられる移動電話システムは、地理的に分離又は重なり合った領域をカバーでき、また同じ周波数帯域を共有したり又は複数の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。このようなディ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させられるシステムのいずれの組み合わせであってもよい。本例では、当該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（ＤＣＳ１８００から派生したシステム、米国では１９００ＭＨｚ帯域で動作する）相当であるため、当該システムは単一、２つ又は３つの帯域のシステムとすることができる。こうした組み合わせは、Ｅ−ＧＳＭ（拡張ＧＳＭ：Extended GSM）＋ＤＣＳ１８００＋ＰＣＳとすることもできる。ＥＴＳＩ（欧州通信規格学会）が規格化したＧＳＭシステムは、２つの２５ＭＨｚ帯域を有するディジタル移動無線システムである。かかる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（換言すれば上り結合帯域）と、基地局が移動局に送信する９３５〜９６０ＭＨｚのダウンリンク帯域（下り結合帯域）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。かかるＧＳＭシステムは、絶対無線周波数チャネルナンバーＡＲＦＣＮ（absolute ratio frequency channels numbers）が与えられている１２４の有���（アクティブ）周波数チャネルを有している。これにより、上記アップリンク帯域とダウンリンク帯域とにおける周波数は、それぞれ８９０ＭＨｚ＋０．２ＭＨｚ×ｎと当該アップリンクチャネルの周波数＋４５ＭＨｚと定義される。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ることができる１ないし１６個の周波数を有している。いわゆるＥ−ＧＳＭ（拡張ＧＳＭ：Extented GSM）では、１７４個の周波数チャネルがある。ＤＣＳ１８００では、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帯域を占有するとともに、その二重スペーシングは９５ＭＨｚである。２００ＭＨｚの周波数チャネルの帯域幅に伴い、ＤＣＳ１８００は３７４個の周波数チャネルを有する。ＧＳＭ及びＥ−ＧＳＭと識別するために、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、物理的無線チャネルの資源すなわちリソースは、ＦＤＭＡ及びＴＤＭＡ（時分割多元接続）ベースで割り当てられる。ＴＤＭＡでは、各周波数は、０から７に番号付けされた８つの異なるタイムスロットにさらに細分割され、それらの各々は、移動電話の加入者すなわちユーザに割り当て可能である。８つのタイムスロットのセットは、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システムのさらに詳細な説明については、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。
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、デュプレクサすなわちアンテナ共用器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とを備えており、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。復調器２４及び変調器２５は、ベースバンドでかつオーディオの処理及び制御ユニット２８と結合されている。このコントロールユニット２８は、ディジタル信号処理器と、プログラムメモリ及びランダムアクセスメモリと、当該移動無線局ＭＳ１内の構成要素を制御する入力／出力ポートと、その他従来技術で周知の処理機能部といったような構成部を有する。また、受信したオーディオチャネルの電界強度を測定するための受信信号強度インジケータ２９が示されている。このインジケータ２９は、かかる無線パートと制御ユニット２８との間に結合されている。さらに、所望の無線チャネルを調整するコントローラブル周波数シンセサイザー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別の受信経路３３及び送信経路３４により、この移動無線局が、例えば、ＧＳＭの信号やＤＣＳ１８００の信号を受信できる二重バンド局、或いは３つの異なるシステムからの信号を受信できる三重バンド局のような、マルチバンド局とされ得ることが示される。この移動局ＭＳ１においては、電力消費量を削減するため、ユニット２８は、図示したブロックを有する集積回路やその他の回路の電源をオフ（パワーダウン）することができる。次に、本発明による電力消費量の削減について説明する。
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、そのうちの１つのトランシーバをより詳細に示している。図示のトランシーバは、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備えている。かかる増幅器／フィルタ及び電力増幅器は、デュプレクサ４４と結合され、このデュプレクサ４４はさらにアンテナ４５に結合されている。さらに他のミキサ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、プログラムされたコンピュータ装置４８に復調器や変調器（詳細には図示していない）を介して結合される。この装置４８は、ＧＳＭシステムにおける周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。図示の例では、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、当該移動局は、番号２ないし７及び０の付いた中間のタイムスロットの間では、少なくともその送信器をオフに切り換える。ＧＳＭにおいて、アップリンクとダウンリンクのタイムスロットは、３スロットだけずれている。このため、全二重動作がＴＤＤ（時分割二重）ベースにて達成される。記述の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コントロール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み合わせを示している。これら論理チャネル、トラフィック及びコントロールチャネルは、図示の物理チャネルにマッピングされる。ここで図示されているのは、物理チャネルでダウンリンク方向に搬送される、論理チャネル組体からなる５１フレームマルチ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のために、該信号方式フレームは、番号０のフレームにおいて周波数補正チャネルＦと、これに続くフレームにおいて同期チャネルを有する。フレーム２〜５は、無線基地局から移動局へ同報通信すなわち放送されたシステムメッセージであるＢＣＣＨデータを搬送し、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や要求に応じて移動局に専用信号を許可す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。当該ネットワークに周波数及び時間同期をとった後、移動局はＢＣＣＨからシステム及びセルデータを読み取る。図示の５１・マルチ・フレームは、セルで使用可能ないずれかの周波数で伝送できるが、番号０のタイムスロットで常に送信される。これにより移動局は、常に容易に同期情報やシステム放送メッセージを見つけることができる。かかる組み合わせが送信される周波数は、隣接又は周辺のセルにおいて基準（リファレンス）として使用され、隣接又は周辺セルとしてそれをマークする、すなわち、隣接又は周辺セルの中の移動局は、タイムスロット０の間にこの周波数の周期的な測定を行うのである。
第６図は、電力測定を実行する従来技術のタイミング図を示している。前記の欧州通信規格原案ＥＴＳ  ３００  ５７８の８．１．３章においては、専用モードにある間どのようにして隣接又は周辺セルのＢＣＣＨキャリアに対し移動局が電力測定すなわち電界強度の測定を行うべきかが明記されている。専用モードにある移動無線局ＭＳ１は、当該測定期間の各ＴＤＭＡフレームＦＲにおいて、隣接又は周辺セルに対して少なくとも１回は電力測定を行うべきものと規定されている。測定結果は、関連するチャネルを介して、移動無線ネットワークに報告される。電力節約の観点からすると、このような測定方法は効率が悪い。第６図では、「Ｒ」は稼働しているセルのタイムスロットにおいて受信したバーストの受信と等化を示しており、本例では、そのセルは無線基地局ＢＳ１でカバーされている。「Ｔ」は、稼働セルにおける移動無線局によるバーストの送信を示しており、「Ｍ」は、隣接又は周辺の各セルのＢＣＣＨキャリアにつき電力測定を示している。ＢＣＣＨを経由して、移動無線局ＭＳ１は、これらの隣接するＢＣＣＨキャリアについて報告される。
第７図は、本発明による電力消費量削減方法を示すタイミング図を示す。周波数シンセサイザ３０の安定化能力内で、できるだけ多くの電力測定が単一フレーム内で割り込まれる。一実施例においては、フレームＦＲ１で２回の電力測定が行われ、直後のフレームＦＲ２では電力測定は行われない。これにより、期間ＰＤＮの間に無線回路の電源を落とすことができるため、電力の節減が達成される。単一フレーム内で３回の電力測定を行うことができる場合、次の２つの後続フレームでは電力測定は免れ、これらのフレームにおいて移動無線局はパワーダウンモードをとることができる。このため、より一層の電力削減がなされる。全体的に、かかる免除の程度の数は単一フレームに割り込める追加の測定の数とともに増加するが、かかる測定バーストをできるだけ平坦に分布させるように構成することもできる。これにより、現在のＧＳＭ規格により近いメカニズムが得られる。かかる専用モードは、コールモード又は専用の信号モードとすることができる。
以上の説明から分かるように、当業者であれば、添付した請求の範囲によって以下に定義したような本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく種々の改変を行うことができ、もって本発明がここで提示した具体例に限定されないことは明白であると思料する。
【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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【図７】
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