(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通周波数帯を共有し、少なくとも１つの広帯域ＣＤＭＡ無線基地局（４００）と、少なくとも１つの狭帯域ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ無線基地局（２００）を有する無線通信ネットワーク（１００）を動作する方法であって、前記少なくとも１つの広帯域ＣＤＭＡ無線基地局と前記少なくとも１つの狭帯域ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ無線基地局は共通の周波数範囲で動作し、前記広帯域ＣＤＭＡ無線基地局は前記共通周波数範囲で広帯域ＣＤＭＡ信号を送信及び受信可能であって、前記狭帯域ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ無線基地局は前記共通周波数範囲で複数の狭帯域周波数チャネルで送信及び受信可能である前記方法において、
前記少なくとも１つの狭帯域ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ無線基地局と前記少なくとも１つの広帯域ＣＤＭＡ無線基地局の動作を共通のタイミング基準に同期させる同期ステップと、
前記狭帯域ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ無線基地局から少なくとも１つの第１期間であって少なくとも１つの第２期間以外の期間に前記複数の狭帯域周波数チャネルのいずれかを使って狭帯域信号バーストを送信し、前記広帯域ＣＤＭＡ無線基地局から前記少なくとも１つの第２期間に広帯域ＣＤＭＡ信号バーストを送信する送信ステップであって、前記少なくとも１つの第１期間と前記少なくとも１つの第２期間は前記共通のタイミング基準に関して互いに重複しないように定義されている送信ステップとを有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記送信ステップは、前記少なくとも１つの第１期間及び前記少なくとも１つの第２期間において、パイロット・チャネルを前記広帯域ＣＤＭＡ無線基地局から送信するステップを有することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記同期ステップは、前記少なくとも１つの狭帯域ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ無線基地局と前記少なくとも１つの広帯域ＣＤＭＡ無線基地局の動作を連続する複数のタイム・フレーム（３１０）に同期するステップを含み、前記複数の共通タイム・フレームは複数のタイム・スロット（３００）に分割可能であることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記送信ステップは、
前記複数の共通タイム・フレームの少なくとも１つの第１タイム・スロットにおいて前記少なくとも１つの狭帯域ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ無線基地局から狭帯域信号バーストを送信するステップと、
前記複数の共通タイム・フレームの少なくとも１つの第２タイム・スロットにおいて前記少なくとも１つの広帯域ＣＤＭＡ無線基地局から広帯域信号バーストを送信するステップを含むことを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記少なくとも１つの狭帯域ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ無線基地局は、ＧＳＭ規格にしたがって動作することを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記送信ステップは、
前記複数の共通タイム・フレームの少なくとも１つの第１タイム・フレームの複数のタイム・スロットにおいて前記少なくとも１つの狭帯域ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ無線基地局からの狭帯域信号バーストを送信するステップと、
前記複数の共通タイム・フレームの少なくとも１つの第２タイム・フレームの複数のタイム・スロットにおいて前記少なくとも１つの広帯域ＣＤＭＡ無線基地局から広帯域信号バーストを送信するステップを含むことを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項７】
前記少なくとも１つの狭帯域ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ無線基地局は、ＩＳ−１３６規格にしたがって動作することを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
通信ネットワーク（１００）であって、
選択された周波数範囲において複数の狭帯域周波数チャネルで送信可能な少なくとも１つの狭帯域ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ無線基地局（２００）と、
前記選択された周波数範囲においてＣＤＭＡ信号を送信及び受信可能な少なくとも１つの広帯域ＣＤＭＡ無線基地局（４００）と、
前記少なくとも１つの狭帯域ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ無線基地局と前記少なくとも１つの広帯域ＣＤＭＡ無線基地局に接続され、前記少なくとも１つの狭帯域ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ無線基地局と前記少なくとも１つの広帯域ＣＤＭＡ無線基地局の動作を同期させる基地局制御装置とを有し、
前記少なくとも１つの狭帯域ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ無線基地局は、少なくとも１つの第１期間であって少なくとも１つの第２期間以外の期間に前記複数の狭帯域周波数チャネルのいずれかを使って狭帯域信号バーストを送信し、前記少なくとも１つの広帯域ＣＤＭＡ無線基地局は、前記少なくとも１つの第２期間に広帯域ＣＤＭＡ信号バーストを送信し、前記少なくとも１つの第１期間と前記第２の少なくとも１つの第２期間は互いに重複しないことを特徴とする通信ネットワーク。
【請求項９】
前記少なくとも１つの広帯域ＣＤＭＡ無線基地局は、前記第１期間及び前記第２期間の選択された周波数帯域内のパイロット・チャネルで送信することを特徴とする請求項８記載の通信ネットワーク。
【請求項１０】
前記基地局制御装置は、前記少なくとも１つの狭帯域ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ無線基地局と前記少なくとも１つの広帯域ＣＤＭＡ無線基地局の動作を連続する複数のタイム・フレーム（３１０）に同期させ、前記複数の共通タイム・フレームは複数のタイム・スロット（３００）に分割可能であることを特徴とする請求項８または９記載の方法。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの第１期間は前記複数の共通タイム・フレームの少なくとも１つの第１タイム・スロットを有し、前記少なくとも１つの第２期間は、前記複数の共通タイム・フレームの少なくとも１つの第２タイム・スロットを有することを特徴とする請求項１０記載の通信ネットワーク。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの狭帯域ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ無線基地局は、ＧＳＭ規格にしたがって動作する基地局を有することを特徴とする請求項１１記載の通信ネットワーク。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの第１期間は前記複数の共通タイム・フレームの少なくとも１つの第１タイム・フレームを有し、前記少なくとも１つの第２期間は、前記複数の共通タイム・フレームの少なくとも１つの第２タイム・フレームを有することを特徴とする請求項１０記載の通信ネットワーク。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの狭帯域ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ無線基地局は、ＩＳ−１３６規格にしたがって動作する基地局を有することを特徴とする請求項１３記載の通信ネットワーク。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
発明の分野
本発明は、一般的に、電気通信システムに関し、更に特定すれば、共通周波数範囲内で動作する、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）通信システムおよび周波数分割多元接続／時分割多元接続（ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ）通信システムを含む電気通信ネットワークの動作方法および装置に関するものである。
従来技術の歴史
ヨーロッパの国々の殆どでは、全ヨーロッパ群特殊移動（ＧＳＭ：Group Speciale Mobile）セルラ通信システムによる使用のために、９３５ないし９６０ＭＨＺおよび８９０ないし９１５ＭＨＺ間の無線周波数帯域が予約されている。ＧＳＭは、周波数二重構成を使用することによって、上側の周波数範囲（９３５ないし９６０ＭＨＺ）を基地局から移動局へのダウンリンク送信に用い、下側の周波数範囲（８９０ないし９１５）を移動局から既知局へのアップリンク送信に用いている。ＧＳＭは、混成周波数分割多元接続／時分割多元接続（ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ）システムであり、２５ＭＨＺ幅のアップリンク帯およびダウンリンク帯が各々、１２５対のチャネルに再分割され、各チャネルは２００ｋＨｚ幅となっている。各２００ｋＨｚ幅のチャネルは、更に８つのタイム・スロットに再分割される。数人のオペレータが同じ地理的領域を占有する場合、割り当てられる周波数間にガード・バンドを設けなければならないため、その結果使用可能な帯域幅が多少失われることになる。ＧＳＭシステムでは、遅い周波数ホッピングも用いることができる。遅い周波数ホッピングでは、８タイム・スロットの１つにおいて単一のユーザが送信する周波数が、送信バーストの間で変化する。次に、ユーザの送信は、システムの周波数範囲全体に効果的に拡散される。遅い周波数ホッピングを用いる場合、ＧＳＭは混成ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ／ＣＤＭＡシステムと見なすことができ、この場合ＣＤＭＡが周波数ホッピング符号分割多元接続（ＦＨ−ＣＤＭＡ）である。
別の混成ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡシステムが、ＴＩＡ／ＥＩＡインターリム規格ＩＳ−１３６（ＩＳ−１３６）によって記載されている。ＩＳ−１３６も、周波数二重構成を採用しており、ダウンリンク周波数が８６９ないし８９４ＭＨＺ範囲、アップリンク周波数が８２４ないし８６９ＭＨＺ範囲となっている。３０ｋＨｚチャネル間隔およびチャネル当たり３つのタイム・スロットによって、ＩＳ−１３６は、デジタル通信のために、８３２対の周波数／タイム・スロットの組み合わせを提供する。また、ＩＳ−１３６規格は、ある周波数におけるアナログ通信も許可しており、この周波数は、ＴＩＡ／ＥＩＡ−５５３（ＡＭＰＳ）規格によるアナログ通信のために、システム・オペレータによって予約することができる。
混成ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ／ＣＤＭＡシステムと見なし得るシステムの１つが、ＴＩＡ／ＥＩＡインターリム規格ＩＳ−６６１によって記載されている。ＩＳ−６６１では、直接シーケンスＣＤＭＡ（ＤＳ−ＣＤＭＡ）変調を用いるが、一意のタイム・スロットおよび周波数の組み合わせを用いることによって、ユーザ間に直交性（orthogonality）を設けている。
混成ＦＤＭＡ／ＤＳ−ＣＤＭＡシステムの別の例が、ＴＩＡ／ＥＩＡインターリム規格ＩＳ−９５Ａ（ＩＳ−９５）によって記載されている。ＩＳ−９５は、ＩＳ−１３６と同じ周波数範囲上で動作し、これも周波数二重化を採用している。アップリンクおよびダウンリンク周波数帯域は、各々２０対の１．２５ＭＨＺ幅のチャネルに分割される。周波数対におけるユーザ通信の分離は、直交拡散符号（orthogonal spreading code）の使用によって行われ、電力制御は、スロット状時分割電力制御群の使用によって行われている。また、ＩＳ−９５規格は、ある周波数においてアナログ通信も許可しており、この周波数は、ＡＭＰＳ規格にしたがってシステム・オペレータが予約することができる。
このように、競合するワイヤレス多元接続技法が増大したため、同じ地理的領域において異なるシステムを動作させる方法がいくつか提案されている。このような異なるシステムの組み合わせの１つが、ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡシステムおよびＣＤＭＡシステムであろう。
ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡおよび／またはＣＤＭＡシステムを重ね合わせ、共通の地理的領域内で他のシステムと共に動作させる最も単純な方法は、比較的容易に実施することができる。何故なら、周波数スペクトルの異なる部分を単に各システムに割り当てればよいからである。これは、例えば、ＩＳ−９５では、あるシステム・オペレータがデジタルＤＳ−ＣＤＭＡ通信のために周波数スペクトルの一部を割り当て、更にＴＩＡ／ＥＩＡ５５３（ＡＭＰＳ）規格を用いたアナログＦＤＭＡ通信のために周波数スペクトルの別の部分を割り当てる場合に行われる。
ＩＳ−９５システムのようなＦＤＭＡ／ＣＤＭＡシステムにおいて用いられる周波数帯域の帯域幅が１．２５ＭＨＺを超えて拡大すると、比較的狭い帯域のＦＤＭＡ／ＴＤＭＡシステムと広帯域のＦＤＭＡ／ＣＤＭＡとの間に直交性を得るために周波数計画(frequency planning)を用いる解決策は、一層困難になる。例えば、広帯域ＣＤＭＡシステムの帯域幅が１０ＭＨＺの場合、多数のオペレータが存在する直交周波数計画では、周波数システムの割り当てが設定されていると、事実上不可能となる可能性があり、そのため、２つのシステムの周波数重複がある程度不可避となる。
ＣＤＭＡシステムにおける信号エネルギは広い帯域幅全体に拡散されるので、ＣＤＭＡシステムは、狭帯域ＦＤＭＡまたはＦＤＭＡ／ＴＤＭＡシステムに対して重大なノイズ源となることはない。これは、ＣＤＭＡシステムの帯域幅が拡大する程、正しいことが一層明確となる。したがって、ＣＤＭＡシステムの帯域幅が十分に広い場合、広帯域ＣＤＭＡシステムの同時動作が、狭帯域ＦＤＭＡまたはＦＤＭＡ／ＴＤＭＡシステムに重大な影響を与えることはない。しかしながら、狭帯域ＦＤＭＡまたはＦＤＭＡ／ＴＤＭＡシステムが発生する干渉は、広帯域ＣＤＭＡシステムにかなり大量の干渉を与え、双方の同時動作を妨げる。
北アメリカにおいて提案されている１９００ＭＨＺ個人通信サービス（ＰＣＳ：personal communications service）では、ＰＣＳのオペレータに、帯域内の狭帯域マイクロ波ユーザを他の周波数範囲に移動させることを要求することによって、干渉の問題を克服している。
ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡおよびＣＤＭＡのシステム共存問題に対する他の解決策が、米国特許第５，１８５，７６２号および第５，３５１，２６９号に記載されている。これらは、種々の方法で、結合フィルタ(combine filter)の使用を採用し、ＤＳ−ＣＤＭＡシステムの帯域幅内に発生する狭帯域ＦＤＭＡまたはＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ信号を排除するか、あるいは狭帯域信号と干渉し得るＤＳ−ＣＤＭＡ信号を排除する。
別の解決策が、米国特許第５，１６１，１６８号および米国特許第５，２２８，０５３号に記載されている。これらの特許では、狭帯域ＦＤＭＡまたはＦＤＭＡ／ＴＤＭＡシステムの帯域幅よりも何倍も広い帯域幅を有する広帯域ＤＳ−ＣＤＭＡシステムを、狭帯域アンテナ・ユーザの放射ローブの外側に配置する。
更に別の解決策が、米国特許第５，３７７，２２３号に記載されており、いわゆるノッチ・ゲートを用いて、選択された対象の帯域においてフーリエ級数係数を排除することによって、周波数ドメインにおける狭帯域ＦＤＭＡまたはＦＤＭＡ／ＴＤＭＡから、ＤＳ−ＣＤＭＡ信号を排除している。この技法は、ＤＳ−ＣＤＭＡシステムの送信側および受信側双方において用いられる。
上述の解決策の各々は、共存システムの動作において、ある種の非効率性を呈する。これらの解決策は、各システムに割り当てられる周波数を制限すること、あるいは追加の機器をＣＤＭＡシステムに追加することのいずれかを必要とする。したがって、周波数の使用を制限したり、複雑な追加機器を必要とせずに、広帯域ＣＤＭＡシステムおよび既存の狭帯域ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡシステムが、共通の周波数範囲内において動作可能とする方法および装置が必要とされている。
発明の概要
本発明は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）通信システムおよび周波数分割多元接続／時分割多元接続（ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ）通信システムを含む電気通信ネットワークを、共通の地理的領域内において、双方のシステムに共通の周波数範囲を用いて動作させる方法および装置を提供する。
ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡシステム内の複数の無線周波数チャネル上の狭帯域ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ信号の送信および受信を同期させて、各無線周波数チャネル上の少なくとも１つのタイム・スロットをＣＤＭＡ送信のために予約する。次に、空いているタイム・スロットの間に、ＣＤＭＡシステムにおけるＣＤＭＡ信号の送信および受信を行う。このようにして、ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡシステムおよびＣＤＭＡシステムの送信を、互いに時間直交状とする。
時間直交性の原理を用いることにより、空間フィルタ処理、周波数計画、またはアンテナの配置は全く不要となる。典型的な無線基地局内の送受信機は全て同じ基準に同期されているので、ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ基地局に特殊な機器は必要ない。
本発明の一実施形態では、セルラ無線通信ネットワークの各セル内に配置されている無線基地局回路は、群特殊移動（ＧＳＭ）システム規格にしたがって動作するＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ無線基地局と、約１０ＭＨＺの帯域幅内で動作する広帯域ＣＤＭＡ無線基地局とを含む。ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡおよびＣＤＭＡ無線基地局の帯域幅は、共通周波数範囲において重複している。更に、無線基地局回路は、ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡおよびＤＳ−ＣＤＭＡ無線基地局の動作の同期を取る基地局制御装置を含む。
ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡおよびＣＤＭＡ無線基地局の各々は、ダウンリンク無線チャネル上でＦＤＭＡ／ＴＤＭＡおよびＣＤＭＡ移動局に対してそれぞれ送信を行い、アップリンク無線チャネル上でＦＤＭＡ／ＴＤＭＡおよびＣＤＭＡ移動局からそれぞれ受信を行う。ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡおよびＣＤＭＡ基地局の動作は、ＴＤＭＡフレームの少なくとも１つのタイム・スロットを予約し、その中でＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ基地局がＣＤＭＡ基地局の送信および受信のために送信および受信を行うことによって、時間直交とされる。基地局制御装置は、ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡおよびＣＤＭＡ基地局の動作を同期させるので、システムは干渉しないように動作する。
本発明の別の実施形態では、ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ無線基地局は、ＩＳ−１３６システム規格にしたがって動作する。この実施形態では、ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡおよびＣＤＭＡ基地局の動作は、一連の連続するＴＤＭＡタイム・フレームの少なくとも１つのタイム・フレームを予約し、その中でＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ基地局がＣＤＭＡ基地局の送信および受信のために送信および受信を行うことによって、直交とされる。
本発明の特徴および利点は、以下に記載した説明を図面と関連付けて読むことにより、当業者には容易に明白となろう。尚、図面では、同様の参照番号は、同様の要素に言及するものとする。
【図面の簡単な説明】
これにより、本発明の実施形態の一例を、添付図面を参照しながら、詳細に説明する。
図１Ａおよび図１Ｂは、本発明の一実施形態によるセルラ無線通信ネットワークを示す。
図２は、本発明の一実施形態による、ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ無線基地局のブロック図である。
図３は、本発明の一実施形態において使用可能な、ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡフレームおよびタイム・スロット構造を示す。
図４は、本発明の一実施形態による、ＣＤＭＡ無線基地局のブロック図である。
図５は、本発明の一実施形態において使用可能な広帯域ＣＤＭＡダウンリンク信号フォーマットの図である。
図６は、本発明の一実施形態による基地局制御装置のブロック図である。
図７は、本発明の一実施形態による、図１のＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ通信システムおよびＣＤＭＡ通信システムに対して可能な周波数割り当ての図である。
図８Ａは、本発明の一実施形態による、図１のＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ通信システムおよびＣＤＭＡ通信システム間のタイミング関係の図である。
図８Ｂは、本発明の別の実施形態による、図１のＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ通信システムおよびＣＤＭＡ通信システム間のタイミング関係の一例の図である。
詳細な説明
以下の説明では、限定ではなく説明の目的のために、特定の回路、回路構成物、技法等のような具体的な詳細について明記し、本発明の完全な理解が得られるようにしている。しかしながら、本発明は、これら具体的な詳細からは逸脱する他の実施形態においても実施可能であることは、当業者には明白であろう。その一方で、不必要な詳細によって本発明の説明を不明瞭にしないために、既知の方法、装置、および回路についての詳細な説明は省略する。
これより図１Ａおよび図１Ｂを参照すると、本発明の一実施形態によるセルラ無線通信ネットワーク１００が示されている。電気通信ネットワーク１００は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）通信システムと、周波数分割多元接続／時分割多元接続（ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ）通信システムとを含み、これらは双方とも共通周波数範囲内において動作する。図示のように、ネットワーク１００がサービスを提供する地理的領域は、セルとして知られている多数の小さな無線カバレッジ領域に再分割されている。図１では、３つのセル、即ち、セル１１０ａ〜１１０ｃが示されており、セル１１０ａ〜１１０ｃの各々には、それぞれの無線基地局回路１７０ａ〜ｃが関連付けられている。図示するセルは３つであるが、システム１００に含み得るセルの数は、３つ以上でも以下でもよい。無線基地局回路１７０ａ〜ｃの各部分には、無線タワー１３０ａ〜ｃが関連付けられており、ここに送信および受信アンテナ（図示せず）が配置されている。尚、六角形状のセルを用いるのは、特定の基地局に関連する無線カバレッジ領域を図示するには、地理的に都合がいい方法であるために過ぎないことを注記しておく。実際には、セルは不規則な形状であったり、重複していたり、必ずしも隣接していない場合もある。セル１１０ａ〜ｃ内には、複数の移動局１２０ａ〜ｃが分散されている。基地局１７０ａ〜ｃは、各セル内に位置する移動局１２０ａ〜ｃとの双方向無線通信を行う。移動局１２０ａ〜ｃは、電気通信ネットワーク１００のセル全体を動き回ることができる。無線基地局回路１７０ａ〜ｃの各部分は、公衆電話交換網（ＰＳＴＮ：public switched telephone network）１６０への接続を与えるインターフェース１９０ａ〜ｃを通じて、移動電話交換局（ＭＴＳＯ：mobile telephone switching office）１５０に結合されている。
図１Ｂは、無線基地局回路１７０ａを示す、図１Ａのシステムのセルを示す。無線基地局回路１７０ｂ，１７０ｃの詳細は、無線基地局１７０ａのそれと同一である。無線基地局回路１７０ａは、狭帯域ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ無線基地局２００と、広帯域ＣＤＭＡ無線基地局４００とを備えている。別個の基地局制御装置５００が、インターフェース２８０および４８０によって、それぞれ、各基地局２００および４００の動作を制御する。狭帯域ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ無線基地局２００、広帯域ＣＤＭＡ基地局４００、および基地局制御装置５００は別個の要素として示されているが、これらの要素は単一の無線基地局に結合してもよいことは、当業者には明白であろう。また、図１Ｂは、１つの無線アンテナ・タワー１３０ａを用いて、無線基地局回路１７０ａの狭帯域ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ無線基地局２００および広帯域ＣＤＭＡ基地局４００を示している。これは、コストを削減する手段としては好適であるが、各基地局に別個のアンテナ・タワーを用いてもよいこと、および別個のアンテナ・タワーを地理的に共通配置(colocate)しなくてもよいことも本発明によって予想される。図１の３つのセルについて説明しているが、本発明は、種々のサイズ、形状、およびカバレッジの多くのセルを有するシステムにも適用可能であることは、当業者には明白であろう。
狭帯域ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ無線基地局２００のブロック図を図２に示す。図１に示す実施形態では、ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ無線基地局２００は、ＧＳＭシステム規格にしたがって動作する。制御装置２２０は、インターフェース１９０ａを通じてＭＴＳＯ１５０との通信を制御する。無線基地局２００は、１つ以上のＴＤＭＡチャネル送受信機２１０ａ〜ｎを備え、送受信機２１０ａ〜ｎの各々は、特定の無線周波数帯域上でアップリンクおよびダウンリンク無線通信を行うように調整されている。各送受信機２１０ａ〜ｎに対する特定の周波数帯域は固定であるか、あるいは電子的に同調可能としてもよい。各送受信機２１０ａ〜ｎの出力は、結合器２４０に結合され、これが複数の入力を単一の出力に結合し、その出力を、電力増幅器２７５したがってアンテナ・タワー１３０ａに、アンテナ２７０を介して結合する。受信側では、アンテナ・タワー１３０ａからアンテナ２６０ａ，２６０ｂ上で受信された無線信号は、それぞれ、低ノイズ増幅器２６５ａ，２６５ｂに、したがって電力分割器(power splitter)２５０ａ，２５０ｂに結合される。電力分割器２５０ａ，２５０ｂは、受信した増幅無線周波数信号を複数の出力に分割し、これらを図示のように送受信機２１０ａ〜ｎに結合する。各送受信機２１０ａ〜ｎは、アンテナ・タワー１３０ａの少なくとも２つのアンテナから信号を受信する。その２つのアンテナは、空間的に分離されており、未相関のフェーディングを有する無線信号が各アンテナ２６０ａ，２６０ｂにおいて受信されるようになっている。受信信号は、既知の技法にしたがって、ダイバシティ結合される。送受信機２１０ａ〜ｎは、例えば、前述のＧＳＭ周波数範囲内に位置する２００ｋＨｚ幅の周波数帯域のような、特定の周波数帯域で動作する。各無線周波数帯域は、更に、例えば、８つのタイム・スロットに再分割され、各ユーザは特定のタイム・スロットに割り当てられる。送受信機２１０ａ〜ｎの同期は、制御装置２２０およびフレーム・タイマ２３０によって与えられる。これらは、インターフェース２８０を通じた基地局制御装置５００との信号交換によって、他の基地局１７０ａ〜ｃ全てと同期を取ることも可能である。
次に図３を参照すると、本発明の一実施形態において利用可能なＦＤＭＡ／ＴＤＭＡフレームおよびタイム・スロット構造が示されている。図３のフレーム構造は、ＧＳＭにおいて用いられるフレーム構造と同一である。各ＴＤＭＡフレームは４．６１５ｍｓ長であり、各々期間が約０．５７７ｍｓの８つのタイム・スロット３００に分割される。各タイム・スロット３００は、同期フィールド、データ・フィールド、およびエラー訂正フィールドから成る。セルラ通信ネットワーク１００内の各移動局１２０ａ〜ｃには、特定の周波数およびタイム・スロットの組み合わせが割り当てられ、それを通じて制御および／またはトラフィック情報が移動局に同報通信され、ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ基地局２００によって移動局から受信される。ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡフレームは、より長いマルチフレーム３２０に配列され、その中にトラフィック（即ち、音声およびデータ）が制御情報と相互に混合されている。
ＴＤＭＡでは、共通チャネル干渉（co-channel interference）を回避する際に、一意のタイム・スロット／周波数の組み合わせを用いることにより、同じ地理的領域にいる２人のユーザが同時に同じタイム・スロット／周波数の組み合わせを、いずれの一時点においても使用しないようにする。対照的に、ＣＤＭＡシステムでは、移動局は、同時に同じ周波数範囲を用い、直交符号集合の使用によって分離を達成している。技術的現状において公知のかかるシステムの１つが、ＩＳ−９５である。ＩＳ−９５のダウンリンクでは、ユーザには、一意のウオルシュ・コードが割り当てられる。同じセルにおける他のユーザに割り当てられるコードは、算術的に互いに直交状となっている。全ての信号が基地局にほぼ同じ電力レベルで到達する場合、基地局は、複合受信信号を、特定のユーザ・コードに相関付けることができる。このユーザ・コードは、他のユーザに意図した信号の部分の相関を解除するようにも機能する。この技法は、直接シーケンスＣＤＭＡ（ＤＳ−ＣＤＭＡ）として知られている。
次に図４を参照すると、図１ＢのＤＳ−ＣＤＭＡ基地局４００のブロック図が示されている。ＣＤＭＡ送信機４１０ａ〜ｎは、例えば、図５に示すような疑似ランダム・スペクトル拡散変調信号を発生する。図５において、ユーザｎからの情報ビット（即ち、符号化音声情報のようなユーザ・データ）は、加算器５３０ｎにおいて、ユーザｎに割り当てられた一意の拡散コード５１０ｎとのモジュロ２の加算が施される。通常、一意の拡散コードと同じ数のユーザが可能である。また、パイロット・コード・シーケンス（例えば、全て０または全て１の級数）をパイロット拡散符号５２０と加算することによって、パイロット・コード・チャネルも発生する。パイロット拡散コード５２０は、ユーザ・コードの集合からの予約コードとしてもよい。符号化されたユーザ情報および符号化されたパイロット・チャネルは組み合わされ、この複合信号を、疑似ランダム・コード発生器５５０において発生した疑似ランダム・ノイズ（ＰＮ）コードと加算することによって、スペクトル拡散変調を行う。図４に示すように、各送受信機からのＰＮ変調信号は、送信結合器４６０、したがって電力増幅器４７０に結合される。電力増幅器４７０は、変調信号を増幅し、増幅した信号を、アンテナ４９０を介して、アンテナ・タワー１３０ａに結合し、アンテナ・タワー１３０ａがこの信号を移動局に放射する。各広帯域ＣＤＭＡ無線基地局４００からは、１つ以上のパイロット・チャネルを同報通信してもよい。制御装置４３０は、インターフェース１９０ａを通じて、ＭＴＳＯ１５０との通信を制御する。
アンテナ・タワー１３０ａによって移動局から受信されたＰＮ変調信号は、アンテナ４９５を通じて受信され、ロー・ノイズ増幅器４８５、したがって電力分割器４５０に結合され、電力分割器４５０は、受信した増幅信号を複数の出力に分割する。各出力は、広帯域ＣＤＭＡ受信機４２０ａ〜ｎのそれぞれの受信機に結合される。次に、広帯域受信機４２０ａ〜ｎの各々は、複合受信信号を特定のコードと相関付け、既知の技法にしたがって、基本の情報信号を抽出する。
図６は、本発明の一実施形態による、基地局制御装置のブロック図である。基地局制御装置５００は、シンクロナイザ６０２、プロセッサ６０４、および割り当てメモリ６０６を備えている。シンクロナイザ６０２は、インターフェース２８０および４８０を介して、それぞれＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ無線基地局２００およびＣＤＭＡ無線基地局４００と通信し、同期制御を行う。プロセッサ６０４は、ＭＴＳＯ１５０から、アンテナ１９０ａを通じて同期情報を受信する。
ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ無線基地局およびＣＤＭＡ基地局の共通周波数範囲内において、図１の実施形態に対して可能な周波数割り当て計画を図７に示す。図７に示すように、この実施形態では、広帯域ＣＤＭＡ周波数帯域７０２は、約１０ＭＨＺであり、二重化通信のために別個のアップリンク帯およびダウンリンク帯を有する。他の帯域幅や二重化構成も可能であることは明らかである。本実施形態では、狭帯域ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ周波数範囲７０４は、ＧＳＭ周波数範囲を含む。特定のセルに対して、第１組の２００ｋＨｚ幅の周波数帯域７０６〜７１２が受信用に割り当てられ、更に第２組の２００ｋＨｚ幅の周波数帯域７１４〜７２０が送信用に割り当てられる。図７に示す周波数割り当てでは、狭帯域ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ無線基地局に割り当てられる広帯域ＣＤＭＡ周波数帯域およびＦＤＭＡチャネルは、共通周波数範囲と重複する。
ネットワーク１００の狭帯域ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ無線基地局と広帯域ＣＤＭＡ基地局との間の干渉は、本発明によれば、あるＴＤＭＡタイム・スロットを狭帯域ＦＤＡＭ／ＴＤＭＡ無線基地局による使用のために予約し、その他のタイム・スロットを広帯域ＣＤＭＡ基地局による使用のために予約することによって回避する。一例として、ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ基地局２００およびＣＤＭＡ無線基地局４００間のタイミング関係を図８Ａに示す。図８Ａに示すように、ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ無線基地局２００の狭帯域無線チャネルｏ〜ｎ全てにおいてタイム・スロット１は、広帯域ＣＤＭＡ無線基地局４００による使用のために予約されている。残りの７つのタイム・スロットの間、狭帯域ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ無線基地局２００は、通常に動作し、広帯域ＣＤＭＡ基地局４００はオフとなる。広帯域ＣＤＭＡ基地局４００上においてスループットの向上が必要な場合、図８Ｂに示すように、２タイム・スロット以上を予約することができる。無線基地局２００および４００の管理および同期は、基地局制御装置５００によって行われる。他の基地局も、各セルに割り当てられる狭帯域周波数チャネルが異なる場合があることを除いて、同じタイム・スロットの割り当てを用いて同様に動作する。
図１の実施形態では、狭帯域ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ無線基地局２００がＧＳＭ基地局であり、狭帯域ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡシステムの動作に事実上全く影響を及ぼすことなく、ダウンリンク・タイム・スロットを、広帯域ＣＤＭＡ基地局４００による使用のために予約することが可能である。ＧＳＭでは、移動局がシステムとの同期を維持するために、全てのダウンリンク・タイム・スロットにおいて送信する必要はない。
別の実施形態において、狭帯域ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ無線基地局２００がＩＳ−１３６基地局である場合、広帯域ＣＤＭＡ基地局４００による使用のためにダウンリンク・タイム・スロットを予約することはできない。これは、ダウンリンク・タイム・スロット間にガード・バンドがなく、１つのみがアクティブな場合でも、無線基地局は３つのタイム・スロット全てにおいて送信しなければならないという事実によるものである。この場合、本発明の別のタイミング関係を用い、タイム・スロットではなく、完全なフレームを、広帯域ＣＤＭＡ基地局４００による使用のために予約する。
広帯域ＣＤＭＡ無線基地局４００が、常にパイロット・チャネルを送信し、移動局が同期および復調のためのコヒーレントな基準を得るようにする必要がある場合もある。狭帯域動作のために予約されたタイム・スロット（またはフレーム）内にパイロット・チャネルが存在しても、狭帯域ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ基地局の送信および受信には、測定可能な干渉は全く生じない。何故なら、いずれの２００ｋＨｚ帯域幅における広帯域パイロット・チャネルの信号エネルギも、共通チャネル干渉および熱ノイズのレベル未満である可能性が非常に高いからである。
以上、特定の実施形態に関して本発明を説明したが、当業者は、本発明がここに記載に図示した特定の実施例に限定される訳ではないことを認めよう。ここに図示し説明したもの以外の異なる実施形態および改造、ならびに多くの変様、変更および等価な構成も、本発明の実態または範囲から逸脱することなく、今や前述の明細書および図面によって合理的に示唆されよう。ここでは、本発明の好適な実施形態に関連付けて本発明の詳細な説明を行ったが、この開示は本発明の例示および一例に過ぎず、単に本発明を完全にしかも実施可能に開示するという目的のために過ぎない。したがって、本発明はここに添付する請求の範囲の精神および範囲によってのみ限定されることを意図するものである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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