(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＯＦＤＭマルチアクセス無線通信システムの所与の移動局と基地局との間のアップリンク通信の方法であって、
少なくとも１つの該所与の移動局以外の移動局から基地局への標準のアップリンクデータ送信が少なくとも部分的に保留される、反復するアクセスインターバルの特定の１つの集合において、少なくとも１つのアップリンクアクセス信号と、アップリンクタイミング同期信号とを、該所与の移動局から該基地局に対して送信するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、周期的に反復する該アクセスインターバルの集合が、該基地局と該所与の移動局の間に確立したダウンリンクに同期された1組のタイムスロットからなる方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、該アップリンクアクセス信号が汎用アップリンクアクセス信号から成り、該基地局が該汎用アップリンクアクセス信号に応動して、該所与の移動局に対してアップリンクチャネルを割り当て、次に、ひきつづいて電力制御と同期情報を該所与の移動局へ送信することにより、該所与の移動局が割り当てられたアップリンクチャネルにかけて呼設定プロセスを開始するようになっている方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法において、アップリンク同期は、複数の移動局の各々がＭ個のグループの１つに割り当てられるようなグループ毎の基準で実施され、該アクセスインターバルの少なくとも１つの部分集合において、該移動局のＭ個のグループのうちの特定の１つにおける該移動局の各々は、アップリンクタイミング同期信号を送信し、一方で、別のＭ−１グループにおける該移動局の各々はアップリンク送信を保留し、該アップリンク同期サイクルがＭ個のインターバルの各々について繰り返されるようになっている方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法において、ダウンリンクおよびアップリンクタイミングが該基地局において同期され、そして該所与の移動局が最大で１つのラウンドトリップ伝搬遅延のタイミング誤差と初期同期されるように、該所与の移動局が該基地局ダウンリンクと初期同期するようになっている方法。
【請求項６】
ＯＦＤＭマルチアクセス無線通信システムの移動局と所与の基地局の間のアップリンク通信用の装置であって、
アップリンクアクセス信号とアップリンクタイミング同期信号のうちの少なくとも１つを発生する手段と、
少なくとも１つの該所与の移動局以外の移動局から該所与の基地局への標準のアップリンクデータ送信が少なくとも部分的に保留される、反復するアクセスインターバルの特定の１つの集合において、発生された該少なくとも１つの反復するアクセス信号とを、該所与の移動局から該基地局に対して送信する手段を含むことを特徴とする装置。
【請求項７】
ＯＦＤＭマルチアクセス無線通信システムで使用する装置であって、
所与の移動局であって、少なくとも１つの該所与の移動局以外の移動局から基地局への標準のアップリンクデータ送信が少なくとも部分的に保留される、反復するアクセスインターバルの集合のうちの特定の１つにおいて、該システムの該基地局に対して、少なくとも１つのアップリンクアクセス信号とアップリンクタイミング同期信号を送信するよう動作する所与の移動局を備えることを特徴とする装置。
【請求項８】
ＯＦＤＭマルチアクセス無線通信システムの所与の移動局と基地局の間のアップリンク通信方法であって、
少なくとも１つの該所与の移動局以外の移動局から該基地局への標準のアップリンクデータ送信が少なくとも部分的に保留される、反復するアクセスインターバルの集合のうちの特定の１つにおいて、該所与の移動局から送信された少なくとも１つのアップリンクアクセス信号とアップリンクタイミング同期信号とを所与の基地局において受信するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
ＯＦＤＭマルチアクセス無線通信システムの所与の移動局と基地局の間のアップリンク通信用装置であって、
少なくとも１つの該所与の移動局以外の移動局から該基地局への標準のアップリンクデータ送信が少なくとも部分的に保留される反復するアクセスインターバルの集合の内の特定の１つにおいて、該所与の移動局から送信された少なくとも１つのアップリンクアクセス信号とアップリンクタイミング同期信号とを該基地局において受信する手段と、
受信された該少なくとも１つの信号を処理する手段と、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項１０】
ＯＦＤＭマルチアクセス無線通信システムで使用する装置であって、該装置は、
該通信システムの所与の移動局から送信された少なくとも１つのアップリンクアクセス信号とアップリンクタイミング同期信号を、
少なくとも１つの該所与の移動局以外の移動局から該基地局への標準のアップリンクデータ送信が少なくとも部分的に保留される反復するアクセスインターバルの集合のうちの特定の１つにおいて、受信するよう動作する基地局を備えることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【関連出願】
本発明は、R.Laroia等の発明者名で本願と共に提出された、本願明細書に参照により援用されている、 「多重アクセス無線通信システムにおけるアップリンクの時間同期及びアクセス制御に対する信号構造、検出及び推定（Signal Construction, Detection and Estimation for Uplink Timing Synchronization and Access Control in a Multi-Access Wireless Communication System)」という名称の、米国特許出願代理人整理番号Laroia 14-7-3-3号に記載の発明に関する。
【０００２】
【発明の分野】
本発明は、概して、無線通信システムに関し、特に、マルチアクセス無線通信システムにおいてアップリンクタイミング同期およびアクセス制御を実現するための技術に関する。
【０００３】
【発明の背景】
近年、次世代のセルラ無線システムで使用する多重アクセススキームとして、直交周波数分割多重（Ｏrthogonal Ｆrequency Ｄivision Ｍultiplexing：ＯＦＤＭ）が提案された。これらシステムの設計における重要な点は、厳密なタイミング同期およびアクセス制御の要求である。タイミング同期およびアクセス制御技術は広範囲にわたって研究され、多くのこのような技術が当該技術分野に周知であるが、ＯＦＤＭマルチユーザ環境における同期およびアクセス制御は、従来の技術では適切に解決できない多くの独特な難題を抱えている。
【０００４】
例えば、他のマルチユーザシステムと違って、ＯＦＤＭシステムにおける移動局は通常、個別に同期することが不可能である。従って、セル内での直交性を維持し、符号間干渉（ＩnterＳymbol Ｉnterference：ＩＳＩ）を避けるために、ＯＦＤＭ送信は、全ての移動局からの全ての信号パスが、基地局サンプリング期間の指定された周期範囲（extention）内で同期している所定の基地局に到着することをしばしば要求する。その結果、ＯＦＤＭタイミング同期が、セル内のユーザ間で何らかの形の調整とフィードバックを必要とする。
【０００５】
さらに、ＯＦＤＭ同期エラーは上述の周期範囲に吸収されなければならないため、同期エラーはシンボル期間よりもずっと小さくなければならない。しかし、この小さいシンボルタイミング(fractional symbole timing)の正確性を標準のＯＦＤＭデータシンボルから得ることは難しい。これは、一般に、ＯＦＤＭデータシンボルが、期間をシンボル期間と同じだけ長くすることが可能な直線変調された離散的なトーンを備えているためである。このような狭帯域幅信号からタイミングを正確に推定することは難しいことがある。
【０００６】
従って、ＯＦＤＭシステムで使用するための向上したタイミング同期およびアクセス制御技術が必要である。
【０００７】
【発明の概要】
本発明は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）マルチアクセス無線システムのアップリンクチャネルでの使用に特に適した、向上したタイミング同期およびアクセス制御技術を提供する。本発明によれば、移動局は、専用のタイミングおよびアクセスインターバルにおいて特定のタイミングおよびアクセス信号を送信する。タイミングおよびアクセスインターバルは、アップリンク・データ・ストリームにおいて定期的に発生する可能性があり、また、これらのインターバルの間に全てのアップリンクデータ送信を保留(suspend)することができる。データ送信の保留によって、事前に指定された、広帯域幅のタイミングおよびアクセス信号を使用することが可能になる。
【０００８】
さらに詳細には、本発明の専用のタイミングおよびアクセスインターバルを用いることにより、タイミング同期とアクセス制御をデータ通信から分離することができる。この分離により、タイミングおよびアクセスが、データ通信のものとは異なるシグナリングを使用することが可能になり、これらの通信間の干渉が除去される。例えば、タイミングおよびアクセス信号を、データ信号よりも広い帯域幅に配置することができるため、タイミングおよびアクセス信号から移動局のタイミングをより簡単に推定することができる。また、専用のタイミングおよびアクセスインターバルを使用することで、「新規の」移動局、つまり、タイミング同期も電力制御もされていない、所定の基地局への初期アクセスを試みる移動局が、アクセスを試みている最中にデータトラフィックが中断されることがない。
【０００９】
例示的な実施例では、ＯＦＤＭ無線システムにおける各基地局は、そのダウンリンクタイミングおよびアップリンクタイミングを同期させる。異なる基地局のダウンリンクとアップリンクを同期させる必要はない。所定の基地局とのアップリンクアクセスを望む移動局は、その送信タイミングを受信タイミングと同期することによる開ループタイミング同期で始まる。この開ループダウンリンク同期は、アップリンクを、基地局と移動局の間のラウンドトリップ伝搬遅延において自動的に同期する。
【００１０】
開ループ同期の後に、移動局はアップリンクチャネルにアクセスを試み、アップリンク同期を向上させることができる。この目的のために、移動局は事前に指定されたアクセス信号の指定された組から信号を１つ選択し、選択された信号をいずれかのタイミングおよびアクセスインターバルに送信する。各々のタイミングおよびアクセスインターバルにおいて、基地局は１つまたはそれ以上のアクセス信号の存在を検索する。アクセス信号が検出され、アクセスが許可されると、基地局は確保したダウンリンクチャネルにおいて確認を送信することができる。この確認は、初期タイミングおよび電力補正と共に、初期アップリンクおよびダウンリンク割当てを含んでいてもよい。次に、移動局は割り当てられたチャネル上で通話の初期化を開始することができる。
【００１１】
本発明の重要な特徴は、移動局も、要求されているサービスもアクセス信号自体の中では識別されないという意味で、アクセス信号を汎用にすることができることである。識別および通話初期化は全て、確認が許可された後、割り当てられたチャネル上で実行される。この２段階手順は送信を１組のランダムアクセスに留め、非同期タイミングとアクセスインターバルを最小に抑えることが好ましい。さらに、指定されたインターバルに汎用アクセス信号を使用することにより、基地局の検索スペースが縮小される。
【００１２】
初期のチャネル取得とタイミング同期の後にも、移動局は、同じ基地局との接続の継続時間のために再同期の実行を維持する。移動局は、再同期のために、事前に決められたタイミング再同期信号を、タイミングおよびアクセスインターバルにおいて基地局へ送信する。基地局は信号の到着時間を測定し、適当なタイミング修正を移動局に送信する。再同期を継続して維持することにより、移動局がクロックドリフト(clock drift)と、移動局から基地局への伝搬遅延の変化を追跡することができる。
【００１３】
一般に、移動局はタイミングおよびアクセスインターバル毎に再同期する必要はない。そのため、各インターバルにおいて限られた数の移動局のみが再同期すればよい。各インターバルで同期する移動局の数を減少することにより、移動局がタイミング信号をより広い帯域幅で使用することが可能になり、一方で、アクセス信号用の追加の帯域幅を解放することも可能になる。
【００１４】
【発明の詳細な記述】
次に、本発明を、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）に基づいた例示的な多重アクセス無線通信システムについて説明する。しかし、本発明はいかなる特定のタイプの無線通信システムとの使用にも限定されるものではないことを理解すべきである。
【００１５】
上記に参照した米国特許出願代理人整理番号Laroia 14-7-3-3号には、本発明との共用に適した信号の構成、検出、推定技術が記載されている。
【００１６】
タイミングおよびアクセスインターバル
本発明によれば、移動局は特定の予め特定された、広帯域幅タイミングおよびアクセス信号を、指定されたタイミングおよびアクセスインターバルで伝送する。タイミングおよびアクセスインターバルは、アップリンク・データ・ストリームにおいて定期的に発生し、また、これらのインターバルの最中は、全てのアップリンクデータの伝送が保留される。
【００１７】
タイミングおよびアクセスインターバルは、通常のアップリンクデータ伝送がインターバル中に保留されるという意味で専用である。専用インターバルを使用することにより、データとタイミングが、異なるシグナリングを使用することが可能になり、同期されたデータ伝送がまだ同期されていない新規の移動局が干渉されることを回避することができる。
【００１８】
アップリンクアクセスまたは同期を望む全ての移動局は、アップリンク・データ・ストリーム中のタイミングおよびアクセスインターバルの位置について知っていなければならない。この目的で、アップリンクフレーム内の、固定された、おそらく周期的な位置に、タイミングおよびアクセスインターバルを置くことができる。
【００１９】
インターバルの頻度とサイズは基本設計のパラメータを表す。より頻繁なインターバルによって、より多くのアクセスを試みることができ、再同期の度合いも大きくなる。より長いインターバルでは、検出と評価の正確性を向上することが可能な長いアクセス信号が許容される。しかし、タイミングおよびアクセスインターバル中にはアップリンクデータ伝送は行われないため、インターバルのサイズと頻度はアップリンクデータ帯域幅上のダイレクトオーバーヘッドを表す。
【００２０】
上記の専用インターバルを用いたタイミングおよびアクセスシステムを、次に示す移動局のアップリンク通信の次の３つのステップにおいて説明する。すなわち、１）初期開ループ同期、２）アクセスおよび初期アップリンク同期、３）アップリンク再同期、である。下記に、これらのアップリンク通信ステップの各々について詳細に説明する。
【００２１】
初期開ループ同期
オープン同期では、移動局が通信する基地局を識別し、ダウンリンク同期を確立し、アップリンクを近似同期する。特に、開ループ同期を実行した後には、移動局はタイミングおよびアクセスインターバルを近似的に位置付けすることができるようになる。
【００２２】
移動局の所望のアクセスは、キャリアがその範囲内で利用可能であれば識別することにより開始され、また、この場合、適切な基地局からのダウンリンクに受信側を同期させる。本発明の例示的な実施例によれば、移動局はまず、その送信タイミングを受信タイミングと同期させる。さらに、例示的な実施例における全ての基地局の各々が、そのアップリンクタイミングおよびダウンリンクタイミングを同期させる。このようなシステムでは、異なる基地局がアップリンクまたはダウンリンクを互いに同期させる必要はない。
【００２３】
初期開ループ同期の重要な面は、移動局がその送信および受信タイミングを基地局のダウンリンクと同期させると、移動局のアップリンクが、最大で１ラウンドトリップの誤差で、自動的に基地局のアップリンクに初期同期される点である。この開ループ同期の正確性は、データ伝送に十分なものとは意図されていない。アクセス手順を開始するのに適したおおよそのレベルの同期を提供することのみを意図している。特に、アップリンクストリーム内の決まった時点においてタイミングおよびアクセスインターバルが発生するため、開ループ同期を完了した移動局は、ラウンドトリップ伝搬遅延内にタイミングおよびアクセスインターバルを置くことができる。
【００２４】
本願明細書中では、この初期のダウンリンク同期に使用される特定の手順については詳しく述べていない。例示的な実施例から、各基地局が、何らかの形式のダウンリンク・パイロットトーン、ダウンリンクシンボル、フレームタイミングを絶えず送信することが推測される。移動局は、この何らかの形式のダウンリンク・パイロットトーンから搬送周波数を取得することができる。このダウンリンク同期は、標準の位相ロックループとその他の装置を用いて、例えば、次に示すような文献、S.Guptaの「Phase-Locked Loops」（Proceedings IEEE, Vol.63, pp.291-306,February 1975、W.Lindsey及びC.Chieの「A survey of digital phase-locked loops」(Proceedings IEEE, Vol.69,pp.410-432,1981)、L.Franksの「Synchronization subsystems: Anasyssis and design」(Digital Communications, Satellite/Earth Station Engineering,K.Feher,ed.,,Prentice-Hall,Englewood Cliffs, NJ,1981）、H.Meyr及びG.Ascheidの「Synchronization in Digital Communications」(New York, NY: Wiley Interscience,1990)、及びJ.Proakisの「Digital Communications」(New York, NY: McGraw-Hill,3rd ed.,1995）に記載されている公知の技術を使用する従来の方法で実施することができる。
【００２５】
開ループ同期の目的のために、いかなる移動局も、パイロットを受信した後に、基地局を選ぶことができ、その基地局からダウンリンクタイミングを取得し、そのアップリンク送信機タイミングをタイミングエラーなくダウンリンクと同調させることができる。
【００２６】
ダウンリンク同期は、移動局が基地局へいかなるデータも送信することなく行える点に留意されたい。そのため、移動局は、チャンネルアクセスが即座に要求されない際、または、１つのチャンネルの使用が完了した後でさえも開ループ同期を維持することができる。この方法では、多重チャンネルアクセスの場合には、開ループの再同期を繰り返す必要はない。これにより、頻繁に伝送を行わない移動局にとってのアクセス待ち時間が短縮される。
【００２７】
アクセス制御
初期開ループ同期の後、移動局はアップリンクおよびダウンリンクチャンネルの同期の取得およびリファインを開始することができる。アップリンクチャネルを取得したい移動局は、タイミングおよびアクセスインターバルの間に、指定されたアクセス信号の組のうちの１つを送信する。各タイミングおよびアクセスインターバルにおいて、基地局は１つまたはそれ以上のアクセス信号が存在するかを検索する。アクセス信号の検出は、移動局からのアクセスの試みを表している。
【００２８】
アクセス信号が良好に検出されたら、基地局アクセス制御論理が、そのアクセスを許可するかどうか決定する。また、基地局は到着時間と、受信した信号の電力を推測することができる。基地局は、到着時間から移動局の初期のタイミングエラーを推測することができる。このタイミングエラーは、移動局と基地局の間のラウンドトリップ伝搬遅延である開ループ同期からのエラーである。
【００２９】
アクセスが検出され、許可されると、基地局がアクセス確認を、反転(reverse)したダウンリンクチャネルにて移動局へ返送する。移動局には、この確認のためのダウンリンクチャネルの位置を知らせなければならない。アクセス確認はさらに、タイミングおよび電力補正、初期のアップリンクおよびダウンリンクチャンネル割り当てを含んでおり、また、その他の呼設定情報を含むこともできる。移動局は、アクセス確認を受信すると、タイミングおよび電力をこのアクセス確認に準拠して調整し、割り当てられたチャネル上で通信を開始することができる。
【００３０】
不十分な電力またはチャネルフェーディングにより、アクセス信号が検出されないこともある。また、アクセス信号が検出されたとしても、リソースが使用できなければ基地局がアクセスを許可しない場合もある。アクセスが拒否されたり、検出されない場合は、基地局は否定応答を送信するか、または単純に何の確認も送らないことができる。
【００３１】
アクセス制御論理とリソーススケジューリングの一般的問題は当該技術分野では周知であるため、本明細書中では詳しい説明を省く。しかし、基地局は、移動局が適切なタイミング同期で始めるには、タイミングが十分且つ正確に推定されなかったと決定した場合には、アクセスは許可されるべきではない。タイミング推定が十分に正確であるかどうかを決定する方法の１つに、アクセス信号の受信信号電力が十分に高いかどうかを調べることがある。
【００３２】
移動局または要求されたサービスがアクセス信号自体では識別されないという意味で、移動局が送信するアクセス信号が汎用であることに留意されたい。移動局は、タイミングと電力の修正の後、その識別、認証、その他、割り当てられたチャネル上でのあらゆる呼設定を実行する。この２段階アクセスにより、移動局が、呼の初期化を、指定された非ランダムアクセスチャネル上で同期させながら確実に実行でき、これにより、呼の初期化に必要なリソースと遅延を減少させることができる。さらに、タイミングおよびアクセスインターバル内に１組の汎用信号を用いることにより、基地局はある特定のインターバル内の小さな組の信号のみを検索すればよいため、ランダムアクセスの検索手順が簡単になる。
【００３３】
２台以上の移動局が、同じタイミングおよびアクセスインターバル内の同じアクセス信号を使用することが可能である。このような場合には、基地局と移動局が衝突検出および/またはランダムバックオフとランダム信号選択スキームの組み合わせを使用することができる。衝突検出では、基地局が、同じタイミングおよびアクセスインターバル内に同じアクセス信号を２つ以上検索する。衝突が検出された場合、同報通信チャネル上に否定応答を送信してもよいし、または何の応答も送信しなくてもよい。さらに、特定の衝突警告信号を送信することもできる。
【００３４】
確認を受信しない、または否定応答を受信した移動局は、次のタイミングおよびアクセスインターバルへのアクセスを再度試みることができる。後続の試みで衝突が繰り返される可能性を減らすために、各移動局は、指定されたアクセス信号の組から新規のアクセス信号をランダムに選ぶことができる。さらに、従来のスロット化ＡＬＯＨＡ多重アクセス技術と似た方法で、移動局は、アクセス試みとアクセス試みの間にランダムなバックオフを実行することができる。
【００３５】
衝突に加えて、移動局からのアクセス信号が十分な電力で受信されなかったために確認が送信されないかもしれないという別の理由もある。そのため、移動局は、次のアクセス試みで送信電力を増加しなければならない。しかし、移動局が特定の衝突警告を受信した場合には、電力増加は必ずしも必要ではないかもしれない。
【００３６】
特定の環境では、基地局が衝突検出を実行することが難しいことがある。例えば、遅延スプレッドが大きい場合には、複数の移動局によって送信された同じ信号のコピーが、１つの移動局からのマルチパスコピーと混同してしまうことがある。衝突が発生してそれが検出されないと、２台以上の移動局が、同じ指定チャネル上でアクセスの第２段階を開始することができる。このエラーを検出するために、基地局と移動局は実行可能な２つのテストを行うことができる。
【００３７】
まず、基地局は、指定されたアップリンクチャネル上のデータにエラー検出コーディングチェック(error-detection coding check)を実行する。２台以上の移動局が同じような電力で同じチャネルを使用している場合には、アップリンクチャネル上のデータが損なわれ、チェックに失敗するようである。この場合、基地局は、チャネルをドロップする旨の信号を全ての移動局に向けて送信し、また、移動局は、上述した適切なランダムバックオフと予め所望されたランダム信号選択でアクセス手順を再開することができる。
【００３８】
追加のチェックとして、移動局は、割り当てられたアップリンクチャネル上の呼の初期化における一意の識別を送信することができ、また、基地局は、受信した識別をダウンリンクにて移動局へ再度返送することができる。これにより、移動局は、それが指定されたチャネルの目的とするユーザであることを確認することができる。２台以上の移動局がそのチャネルを使用しており、その１つがずっと高い電力で受信された場合には、基地局が顕著な方の移動局の識別のみを受信し、フィードバックする。この方法で、顕著でない方の移動局は識別を受信せず、また、チャネルをドロップし、上述した適切なランダムバックオフとランダム信号選択でアクセス手順を再度開始する。
【００３９】
再同期(Re-synchronization)
初期チャネルとタイミングを取得した後、移動局は、引き続き、伝搬遅延におけるトラック変更と、移動局と基地局間のタイミングドリフトを再同期(re-synchronization)をする必要がある。再同期するために、移動局は所定のタイミング再同期信号を基地局に、所定のタイミングおよびアクセスインターバルで送信することができる。基地局は、信号の到着時間を測定し、ダウンリンクチャネルにおいて、適切なタイミング修正を移動局に送り戻すことができる。
【００４０】
再同期は、初期タイミング同期とアクセス制御で使用したものとは別のタイミングおよびアクセスインターバルのサブセットを用いてもよい。あるいは、再同期と初期アクセス制御は同じタイミングおよびアクセスインターバルを使用してもよいが、その場合は異なる信号のセットを使う。
【００４１】
再同期の周波数は、可能な限り最大のクロックドリフトをカバーし、ラウンドトリップ伝搬遅延を変更するのに十分であればよい。従って、全ての移動局が全てのタイミングおよびアクセスインターバルにおいて再同期する必要はない。各タイミングおよびアクセスインターバルにおいて少数の移動局だけを再同期させることにより、再同期する移動局の各々が、より正確なタイミング推定のために、より大きな帯域幅信号を自由に使用することができるようになる。さらに、再同期および初期アクセス制御が同じタイミングおよびアクセスインターバルを使用する場合には、タイミングおよびアクセスインターバルにおいて再同期する移動局の数が少なくなればアクセス信号用の帯域幅が自由になる。
【００４２】
各移動局の再同期スケジュール、つまり、タイミング再同期信号とタイミングおよびアクセスインターバルの指定を通話初期化の段階で決定することができる。さらに、基地局は、必要であれば再同期を移動局から明白に要求することもできる。この場合、基地局は、ダウンリンクにて、タイミングおよびアクセスインターバルの指定と、再同期を実行するための移動局用の再同期信号と共に再同期要求を移動局へ送信する。
【００４３】
図１は、移動局の再同期のためのタイミングおよびアクセスインターバルが定期的に反復する単純な再同期スケジュールの一例を示す。各移動局は、システムに入ると、Ｍ個のグループの１つに割り当てられる。各タイミングインターバルにおいて、移動局のＭ個のグループの特定の１つが同期され（黒のタイミングスロットで示す。）、その一方で、Ｍ−１個のグループがその送信を保留する（影付きのタイミングスロットで示す。）。同期されるグループは、例えばラウンドロビン方式(round-robin manner)で選択することができる。つまり、グループ１がタイミングインターバル１において、グループ２がタイミングインターバル２において、Ｍ個のタイミングインターバル毎に繰り返す同期サイクルで同期されるということである。その他多くの再同期スケジュールを本発明と併用してもよく、これらその他多くの再同期スケジュールは当業者に明白になるであろう。
【００４４】
基地局と移動局の実現
次に、図２および図３を参照しながら、上述した本発明の例示的な実施例の実現に適した処理要素の特定の配列について説明する。しかし、これらは例にすぎず、これ以外の多数の配列も使用できる点を理解するべきである。
【００４５】
図２は、移動局アップリンクアクセスおよび同期システム１００を示している。システム１００は移動局内に常駐し、その移動局用のチャネル取得とタイミング同期の信号送信の機能を果たす。システム１００はさらに、基地局からのタイミングオフセット測定に基づいてアップリンクシンボルクロックを調整する。システム１００は同期信号挿入ユニット１０２、タイミングおよびアクセス信号データベース１０４、可変時間アドバンスユニット１０６、クロックオフセット調整ユニット１１０を備えている。
【００４６】
同期信号挿入ユニット１０２は、タイミングおよびアクセス信号を送信（ＴＸ）データストリームに挿入する。インターバルの位置はタイミングおよびアクセス・インターバル・インジケータによって示される。インターバルの位置は、この例ではダウンリンクタイミングから引き出されると推測される。タイミングおよびアクセス信号は、タイミングおよびアクセス信号データベース１０４に記憶される。
【００４７】
移動局のアップリンクタイミングは可変時間アドバンスユニット(variable time advance unit)１０６、クロックオフセット調整ユニット１１０において引き出される。受信（ＲＸ）シンボルクロックは、可変時間アドバンスユニット１０６への入力であり、基地局ダウンリンクから引き出される。可変時間オフセットアドバンスユニット１０６は、可変時間オフセットによってＲＸクロックを進めることにより、ＴＸクロックを生成する。ＴＸクロックはＲＸクロックと同じ周波数を有しているが、移動局のデータを所望の時間に基地局に確実に到着させるために時間的にオフセットされる。
【００４８】
クロックオフセット調整ユニット１１０は、基地局から受信したタイミングエラー推定に基づいてタイミングオフセットを選択する。クロックオフセット調整回路１１０は、基地局での不良な推定、またはフィードバック信号の損失のために、不要なエラー推定をフィルタリングしようとする。
【００４９】
アップリンクチャネルを取得するために、移動局は、同期信号挿入ユニット１０２を用いて、あらゆるタイミングおよびアクセスインターバルにおけるアクセス信号を送信する。この例のタイミングおよびアクセスインターバルは、ダウンリンクフレームとシンボルタイミングによって決定される時間において定期的に発生する。毎回の取得の試みにおいて、アクセス信号が、全ての移動局に共通で全ての基地局が認識している信号のグループの１つからランダムに選択される。アクセス信号のセットはタイミングおよびアクセス信号データベース１０４に記憶される。アップリンクチャネルへのアクセス要求を送信した移動局があるかどうかを決定するために、各基地局は、アクセス信号についてタイミングおよびアクセスインターバルを走査する。
【００５０】
アクセスが検出され、許可されると、基地局は、アップリンクチャネル指定、初期時間および電力補正、その他のあらゆる呼設定情報と共に、アクセス確認をダウンリンクの確保した信号チャネルにて送信する。移動局にアップリンクチャネルが許可された後、また、そのチャネルを使用する間中ずっと、移動局は、特定のタイミング同期信号を基地局へ周期的に送信する。タイミング同期信号は、同期信号挿入ユニット１０２によって、指定されたタイミングおよびアクセスインターバル内のＴＸデータストリームへ挿入される。基地局と接続している各移動局に、その移動局が送信を行う固有のタイミング信号とタイミングインターバルが指定される。信号およびインターバルの指定を、呼設定の最中に基地局によって移動局に提供することができる。
【００５１】
基地局は、移動局送信の所望の到着時間と実到着時間の間のタイミングエラーを決定するために、タイミング同期信号の到着時間を推定する。推定されたタイミングエラーは、ダウンリンクを介して移動局のクロックオフセット調整ユニット１１０へ返送される。クロックオフセット調整ユニット１１０は、タイミングエラー推定によってタイミングオフセットを調整する。移動局のデータが所望の時間に基地局に確実に到着するようにするために、ＴＸクロックが、可変時間アドバンスユニット１０６内のタイミングオフセットによってＲＸシンボルクロックから進められる。さらに、クロックオフセット調整ユニット１１０は、基地局における不良な推定のため、またはフィードバック信号の損失のために、不要なタイミングエラー推定をフィルタリングして除外しようと試みる。
【００５２】
図３は、基地局アップリンクアクセスおよび同期システム１２０を示す。基地局システム１２０は無線システムの各基地局内に常駐しており、アクセス要求の検出と、同期信号からのタイミングオフセットの推定機能を果たす。まず、タイミングおよびアクセス・インターバル・データ除去ユニット１２２内のＲＸデータストリームから、タイミングおよびアクセスインターバルからのデータが除去される。信号遅延および電力推定ユニット１２５が、アクセス信号の有無について、各インターバルのデータを走査する。検索するアクセス信号は、タイミングおよびアクセス信号データベース１２８に予め記憶しておくことができる。アクセス信号の存在は、移動局からのアップリンクアクセス要求を示しており、図に示すように、検出要素１３０内のアクセス要求の検出を基地局アクセス制御論理へ転送することができる。
【００５３】
アクセスおよび同期システム１２０はさらに、各タイミング同期信号の到着時間を推定する。アクセス信号の場合と同様に、タイミング信号をデータベース１２８に予め記憶することができる。タイミング同期信号の到着時間推定は、移動局の送信の所望の到着時間と実到着時間の間のエラーを決定するために使用される。信号遅延および電力推定ユニット１２５からの遅延推定と電力推定が移動局へ送信される。移動局へのタイミング信号の指定を、アクセス制御論理によって更新されるデータベースに記憶してもよい。このようなデータベースからの情報を、測定されたタイミングエラーが適切な移動局へ、ダウンリンクにおいて確実に返送されるようにするために使用することができる。
【００５４】
上述した実施例は例示のみを目的としたものである。別の実施例を、例えば、データトラフィックの扱いに適した衝突検出の形式で実現することも可能である。さらに、上述した説明において、例示的な実施例の分析に関連して行った仮定は、図面の簡略化と明瞭化を目的としたものであり、本発明の範囲を限定することを意図したものではない。当然、本発明は、これらの仮定が当てはまらないシステムにおいても実現することができる。さらに、ここで説明した以外の処理要素の多くの異なるタイプ、配列、構成を用いて本発明を実現することも可能である。付属の請求項の範囲内にあるこれらまたその他の代替実施例は、当業者には容易に明白となるであろう。
【００５５】
【発明の効果】
移動局がタイミング信号をより広い帯域幅で使用することが可能になり、一方で、アクセス信号用の追加の帯域幅を解放することが可能になる
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の例示的な実施例におけるタイミングおよびアクセスインターバルの例証的な配列を示す図である。
【図２】本発明による移動局アップリンクアクセスおよび同期システムを示す図である。
【図３】本発明による基地局アップリンクアクセスおよび同期システムを示す図である。
【符号の説明】
１００    移動局アップリンクアクセスおよび同期システム
１０２    同期信号挿入ユニット
１０４    アクセス信号データベース
１０６    可変時間アドバンスユニット
１１０    クロックオフセット調整ユニット
１２０    基地局アップリンクアクセスおよび同期システム
１２２    タイミングおよびアクセスインターバルデータ除去ユニット
１２５    信号遅延および電力推定ユニット
１２８    タイミングおよびアクセス信号データベース
１３０    検出要素
【図１】
0004077162.tif 000002
【図２】
0004077162.tif 000003
【図３】
0004077162.tif 000004