(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイムスロット中に少なくとも１つのトラヒックチャネルで送信するデータを発生させる回路と、
前記回路から、次のタイムスロット中に異なる周波数で送信するデータをそれぞれ受信することができる複数の送信器と、
を備える基地局であって、
前記複数の送信器のそれぞれに接続される制御チャネル信号バスを備え、
前記複数の送信器のそれぞれは、
制御チャネル周波数で送信するデータを受信したときは、前記次のタイムスロットで前記制御チャネル周波数での送信が予定されていることを指示すべく前記制御チャネル信号バスを駆動することが可能であり、
送信するデータを受信しなかったときは、前記制御チャネル信号バスを監視し、該監視の結果に基づいて前記次のタイムスロットにおける前記制御チャネル周波数での送信を保証するように構成されている
ことを特徴とする基地局。
【請求項２】
前記複数の送信機のそれぞれは、前記制御チャネル信号バスを監視するプロセッサを含むことを特徴とする請求項１に記載の基地局。
【請求項３】
前記プロセッサは、前記回路から受信したデータが前記制御チャネル周波数で送信するデータである場合に制御チャネルがビジーになることを指示すべく前記制御チャネル信号バスを駆動することが可能であることを特徴とする請求項２に記載の基地局。
【請求項４】
前記複数の送信機のそれぞれは、ユニークなタイムアウト時限を有し、この時限中に、送信するデータを受信しなかった各送信器が前記制御チャネル信号バスを監視することを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の基地局。
【請求項５】
送信するデータを受信せず、かつ、前記制御チャネルがビジーではないことを検出した送信器が、前記次のタイムスロットにおけるフィラーバーストを準備するとともに、前記制御チャネルがビジーであることを指示すべく前記制御チャネル信号バスを駆動することを特徴とする請求項４に記載の基地局。
【請求項６】
前記複数の送信器のうちの１つの送信器が、前記制御チャネル周波数に割り当てられることを特徴とする請求項１から５までのいずれかに記載の基地局。
【請求項７】
制御チャネル周波数の各タイムスロットにおける送信を保証する方法であって、
複数の送信機のそれぞれに対して、次のタイムスロット中に送信するために受信したデータが、前記制御チャネル周波数に関連しているか否かを決定するステップと、
前記複数の送信器の１つが前記制御チャネル周波数に関連するデータを受信した場合、制御チャネル信号バスを駆動するステップと、
前記次のタイムスロット中に送信するデータを受信しなかった前記複数の送信器の少なくとも１つによって、前記制御チャネル信号バスを監視するステップと、
前記監視するステップの結果に基づいて、前記次のタイムスロット中に送信するデータを受信しなかった前記複数の送信器の少なくとも１つによって、前記次のタイムスロット中にフィラーバーストを送信するステップと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
背景
本発明は、一般に移動体無線通信に関し、より詳細には、基地局がもっと柔軟にフィラーデータを送信できるようにする方法とシステムに関する。
いろいろな種類の移動体無線通信システムが多数知られておりかつ使用されている。これらのシステムのすべては、接続に使用可能な周波数帯域が、そのシステムに可能な同時接続の数、つまりそのシステムの容量を限定している。周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）システムの同一無線周波数、または時分割多元接続（ＴＤＭＡ）システムの同一無線周波数の同一タイムスロットで送信している２つの基地局または移動局は相互に干渉する。同一無線チャネルを利用するために発生する干渉なので、この種の干渉を同一チャネル干渉(co-channel interference)と呼ぶことがある。干渉信号の強度に比べて、接続の１つに関係する信号の信号強度が十分に強くない場合、第１の接続の情報は、ほとんど理解できないであろう。しかし、干渉する移動体または基地局が相互に十分遠距離にあれば、干渉信号に比べ接続に関係する信号が十分に強いので、接続の情報が受信されて正しく解読される。
１つ以上の接続に対して、ＦＤＭＡシステムにおける同一無線チャネル、またはＴＤＭＡシステムにおける同一無線チャネルの同一タイムスロットの利用を可能にするため、ある種の移動体無線システムはセルラーシステムとして設置される。かかるシステムによってカバーされる地理的区域は、セルと呼ばれる小さな区域に分割され、セル内の移動体はそのセルの基地局と交信する。利用できる無線チャネルのいくつかまたはすべては、周波数計画に従って複数のセルの間で配分される。
従来の周波数計画は、隣接セルつまり隣のセルのクラスタに異なる無線チャネルが割り当てられるようになっている。同一クラスタ内の２つのセルは同時に同一無線チャネルを利用することはできない。しかし、異なるクラスタ内のセルは同一無線チャネルを利用することができる。したがって、同時に重複して無線チャネルを利用することができる。かかる重複利用のことを、チャネル再利用または周波数再利用と呼ぶことがある。同一無線チャネルを利用するセル間の距離は、再利用距離として知られている。再利用距離は、同一チャネル干渉が許容可能レベルに維持されるように選択される。１つの接続中ずっと同一無線チャネルが利用される従来のＦＤＭＡシステムまたはＴＤＭＡシステムにおいては、同一無線チャネルでほとんど同時に送信が行われる場合、この２つの接続が継続しているあいだ、どの同一チャネル干渉も継続する。したがって、容認できる最低の信号品質が維持されることを保証するため、周波数計画およびセルクラスタの設計に、最悪の状態を考慮しなければならない。
周波数ホッピング（frequency hopping）は、接続の全継続時間とはちがって、周波数をホップする間隔の１つよりも長い間、最悪ケースの干渉状態が続かないことを保証する１つの方法であり、この特徴は、干渉ダイバーシティ（interferer diversity）として一般に知られている。また周波数ホッピングは、低速で移動する移動局に対するフェーディングに対処する周波数ダイバーシティにもなっている。欧州のＧＳＭ規格には、この周波数ホッピングシステムが記述されており、本規格は、各周波数チャネルの４．６ミリ秒の時間周期が、異なるユーザに占有される５６０マイクロ秒の８つのタイムスロットに分割される時分割多元接続（ＴＤＭＡ）と、異なる８つのタイムスロットのそれぞれの周波数が相互に独立でかつ４．６ミリ秒ごとに変わる周波数ホッピングとの組み合わせを基本としている。
しかし、一般的に周波数ホッピングシステムに関連し、そして特にＧＳＭの実現に関連する難しい問題がいくつかある。たとえば、ＧＳＭにおける周波数ホッピングは、それぞれが一定の異なる周波数で送信する異なる送信器をタイムスロットごとに選択することにより、歴史的に実現されてきた。図１に示す代表的基地局を参照してこの形式のシステムを説明する。本図中で、各チャネルには、ブロック１〜５で表され、各チャネルに結合する処理回路がある。図を簡明にするため５つの信号処理ブロックだけが示されているが、当業者ならば、普通の基地局にはこの回路がもっと多く含まれていることが理解できるはずである。
また、図１の基地局には複数の送信器６〜１０がある。これらの送信器は、単一搬送周波数で送信しかつ信号処理ユニットのどれか１つから送信するデータを受信するように構成されている。このデータは、ベースバンドスイッチバス１１を介して転送される。送信器６〜１０のそれぞれには、このバスの中に専用ラインがあり、参照番号１２で示すスイッチングジャンクション（switching junction）などのスイッチを介して、信号処理ユニット１〜５をそれぞれ別々にこの専用ラインに接続することができる
想像できるように、バス１１およびスイッチ１２で図示されるスイッチングシステムは、図１に示す５つの代表的分岐回路（branches）と異なり、特に基地局の信号処理ユニットと送信器との実際の数を考慮すると、かなり複雑であり、多数の配線が必要である。このスイッチングシステムの複雑さに対する部分的解決方法は、信号プロセッサから送信器で受信されたデータによって制御されるとおり、各送信器が異なる周波数で送信できるようにすることである。しかし、この解決方法は、従来のシステムの制御チャネルの処理方法に関連する別の難しい問題には対処できない。
制御チャネルは、同期化、システム情報の放送、呼設定などのシステム機能をサポートする。ＧＳＭにおいては、信号強度を測定するため移動体によって制御チャネルが利用され、この測定から得られた情報は、最初にアクセスする基地局の識別と、通話中チャネル切り替え（handover）の候補になる適切な基地局の決定とに利用される。たとえば移動局は、隣接セルの基地局の制御チャネルで測定するため能動（active）スロット間の空き（idle）時間を利用してもよい。この測定には、少数のタイムスロットが利用できるだけなので、各基地局の制御チャネルに利用されるダウンリンク周波数の全タイムスロットで、一定の出力電力を送信することが基地局に要求される。
図２は、制御チャネルのダウンリンク周波数として利用される搬送波Ｃ０のタイムスロット０に、論理制御チャネルの組み合わせを多重化することが示されている。他のタイムスロット１〜７のそれぞれは、音声またはデータトラヒックを搬送するために利用できる。本図中、「Ｆ」は周波数訂正チャネル（frequency correction channel: ＦＣＣＨ）を表し、「Ｓ」は同期化チャネル（ＳＣＨ）を表し、「Ｂ」は放送制御チャネル（broadcast control channel: ＢＣＣＨ）を表し、「Ｃ」は、呼び出し（paging）チャネルまたはアクセス許可  チャネル  （access grant channel）を含む共通制御チャネル（common control channel: ＣＣＣＨ）を表し、そして「Ｉ」は空き（idle）を表す。しかし、ある時刻においては、制御チャネルで送信する意義のある情報が存在しない。たとえば、ＣＣＣＨには送信すべき呼び出しメッセージがないかもしれない。その上、他のタイムスロット１〜７には、サポートする音声またはデータトラヒックがないかもしれない。これらの時刻において、制御チャネル周波数Ｃ０の各タイムスロットを全電力で送信するという条件を満たすため、ＧＳＭは、この時刻以外では空きのタイムスロットで送信されるフィラーデータのダミーバーストを用意している。
たとえば図１の送信器７のように、従来は制御チャネル周波数に１つの送信器を割り当てることにより、この条件を満たしていた。この方法によると、その送信器で送信すべきタイムスロットにダミーバーストを挿入する必要のある場合を、容易に決定することがシステムに可能になる。この解決方法に対する問題点は、フィラー送信器７が故障すると制御チャネルが消失し、新しい送信器が組み込まれて制御チャネルが運用されるまで、そのセルの中でトラヒックがまったく処理されないことである。
要約
代表的な実施例によれば、制御チャネルのダウンリンク周波数でフィラーつまりダミー情報を送信する機能は、各送信器に配分されている。この方法では、１つまたはそれ以上の送信器が故障しても、制御チャネル周波数は連続して送信される。
たとえば、制御チャネル信号バスが用意されていて、各送信器はこのバスを監視して、どの送信器が、次のタイムスロットの制御チャネル周波数で送信するデータを受信したかを決定することができる。制御チャネル周波数で送信することがどの送信器にも予定されていない場合は、空き送信器が、次のタイムスロットでフィラー情報を送信する用意をする。また、この空き送信器は制御チャネル信号バスを駆動して、このバスを監視している他の空き送信器に対し、次のタイムスロットで制御チャネルが使用中になることを表示するので、制御チャネル周波数で送信する送信器は１つだけである。この方法では、無線通信システムにおけるフィラー機能がそのシステムの全送信器に具備されるので、どれか特定の送信器が故障しても、その基地局に関連する制御チャネルは消失しない。
【図面の簡単な説明】
添付の図面とともに以下の詳細な説明を読むと、本発明の前述した目的、その他の目的、特徴そして利点が容易に理解されるであろう。添付の図面中、
図１は、従来の基地局を示す。
図２は、ＴＤＭＡフレームのタイムスロット０に制御チャネルを多重化する従来の方法を示す。
図３は、移動局および基地局を含むセルの配置を示す。
図４は、本発明の代表的実施例による基地局を示す。
図５は、送信器が制御チャネル周波数で送信するデータを受信した場合の、図４の基地局の代表的動作のタイミング図を示す。
図６は、どの送信器も制御チャネル周波数で送信するデータを受信しない場合の、図４の基地局の代表的動作のタイミング図を示す。
図７は、本発明の代表的実施例による各種送信器の監視動作のタイムアウトを示す。
詳細な説明
図３は、代表的なセルラー移動体無線システムにおける１０個のセルＣ１〜Ｃ１０を示す。各セル、Ｃ１〜Ｃ１０に対し、これに対応して、Ｂ１〜Ｂ１０で表す基地局がある。基地局はセルの中心に位置しており無指向性アンテナを備えている。また、９つの移動局、Ｍ１〜Ｍ９も示されている。これらの移動局は、小型のハンドヘルド局または乗り物に実装された局である。移動局は、セル内を移動できるとともに１つのセルから別のセルへ移動することができる。ＭＳＣと省略されている移動体通信交換センタ（mobile switching center）は、ケーブルあるいは、無線リンクまたは光リンクなどの通信媒体によってすべての基地局に接続されている。簡明にするため、図１ではこれらのケーブルのいくつかが省略されている。またＭＳＣは、ケーブルまたはリンクによって固定公衆電話網または（図示されていない）同様な固定通信網に接続されている。
運用されている場合、移動局は、いろいろな基地局に対して無線信号を送信し、いろいろな基地局から無線信号を受信することにより、システムの固定部分と交信している。システム内の１つの移動局と別の移動局との間に、電話の呼、またはデータ通信リンクあるいは他の通信経路を設定することができる。また、別のシステムの移動体または固定網の加入者に対しても呼を設定することができる。この考察のため、呼が移動局で発生するか、移動局で終るかに関係なく、これらの状態をすべて接続と呼ぶことにする。
通常、システムにはもっと多数のセルと基地局が含まれているから、図３の代表的なシステムが単純化されていることは勿論である。たとえば、１群の微小セルでもカバーされる区域をそれぞれカバーする複数の傘型セル（umbrella cells）があってもよい。また移動局の数はもっと多いのが普通である。セル境界の近くにあり、セクターアンテナを備えた基地局も一般的である。いくつかのセルは１つ以上の基地局によってサービスされてもよい。通常、基地局が接続されているいくつかの異なるＭＳＣも存在するし、また移動局も、これらのＭＳＣを介して自由に通信できるのが普通である。
たとえば、図４の一般的ブロック図に示すように、本発明の代表的実施例による基地局を図示することができる。図１と同様、本図中でも、図を簡明にするため少数の送信分岐回路だけが示されている。信号処理ユニット１１〜１４のそれぞれは、送信ユニット１５〜１８の関連する１つに接続されているように示されている。しかし図１の従来システムと比較すると、従来のシステムに見られる複雑なベースバンドスイッチバス１１およびスイッチングジャンクション１２が無いことが直ちに判る。そのかわり、図４の代表的システムには、送信器１５〜１８のそれぞれと両方向で接続される制御チャネル信号バス２０が含まれている。つぎに、この代表的システムの動作を説明する。
送信器１５〜１８のそれぞれは、周波数ホッピングが可能になるように構成されるている。したがって、対応する信号処理ユニットによって送られるトラヒックデータとともに、送信用周波数を含む制御データも送信器に送られる。現在のトラヒック負荷および他のシステムの稼働予定（scheduling factors）によっては、すべての送信器がすべてのタイムスロットで送信しているとは限らない。ある送信器は、次のタイムスロットで送信するトラヒック・制御データ（traffic and control data）のパケットを受信しないかもしれないのが、本明細書ではそのような送信器を「空き送信器」と呼ぶことにする。上述のとおり、送信器の１つは各タイムスロットの制御チャネル周波数で送信しなければならない。本発明のためには、制御チャネル周波数に制御チャネル送信器を割り当ててもよいし、あるいは送信器１５〜１８のどれか１つに命令して、異なるタイムスロットの制御チャネル周波数でバーストを送信させてもよいであろう。
いかなる場合でも、送信器１５〜１８の１つは、タイムスロットのほとんどに対して、次のタイムスロット中に制御チャネル周波数でバーストを送信するように命令するトラヒック・制御データのパケットを受信する。この情報を受信する送信器は、その送信器に関連する（図示されていない）マイクロプロセッサによって認識されると、制御チャネル信号バスを能動状態に駆動して、次のタイムスロットで制御チャネルがビジーになることを表示する。以下に説明するとおり、送信器１５〜１８のどれか１つが、続いて次のタイムスロットで空きになることを決定すると、制御チャネル信号バス２０を監視して、制御チャネル信号バス２０が能動状態（つまり次のタイムスロット中、制御チャネルはビジー）か、非能動状態（つまり現在制御チャネルは、次のタイムスロット中に送信を予定されていない）かを決定する。以下さらに詳細に説明するとおり、送信器１５〜１８のそれぞれには、ユニークなタイムアウト時限が割り当てられており、このタイムアウト時限中、送信器１５〜１８のそれぞれは、制御チャネル信号バス２０が次のタイムスロットで空きか否かを監視する。この方法では、制御チャネル信号バスが非能動状態であることを空き送信器が検出すると、その送信器は、次のタイムスロット中のフィラーバーストの送信を準備して、制御チャネル信号バス２０を能動状態に駆動するので、続いて制御チャネル信号バス２０を監視する送信器が次のタイムスロット中にフィラーバーストを送信することはない。図４に示すとおり、制御チャネル信号バスを能動状態と非能動状態に変えるためプルアップ抵抗器を利用することができる。しかし、信号線をハイレベルとロウレベルに駆動する公知の手法は多数あり、本発明のこの側面を実現するためにこれらの手法を利用できることは、当業者には容易に判ることである。つぎに図５〜７のいくつかの例を使用して、前に説明した本発明による基地局の動作を説明する。
図５は、通常のトラヒック状態を図示するタイミング図であり、本図中、送信器の１つは、制御チャネル周波数で送信することをこの送信器に命令するデータパケットを受信する。したがって図５の例では、送信器１５は、次のタイムスロットで送信するため、タイムスロットのデータパケット２２を受信する。情報中とくにこのパケット２２は、データを周波数Ｃ１で送信しなければならないことを示している。同様に送信器１６は、送信器１６が次のタイムスロット中に搬送波Ｃ２で送信しなければならないことを示すパケット２４を受信する。送信器１７は、このタイムスロット中にパケットを受信しないので、次のタイムスロット中は空きである。しかし、送信器１８は、次のタイムスロット中に制御チャネル周波数Ｃ０で送信すべきことを示すパケット２６を受信する。上に説明したとおり、パケットに含まれるトラヒックデータは、制御チャネルまたは制御チャネル周波数に多重化される別のチャネルと結合することができる。送信器１８の（図示されていない）マイクロプロセッサは、制御チャネル周波数で送信するように命令されたことを認識した後、制御チャネル信号バスをロウ（本実施例では能動状態）に駆動する。以下で明瞭になるように、この方法によると、空き送信器１７が制御チャネル周波数でフィラーバーストを送信することはない。
図６は、動作の別の例を示しており、この中ではどの送信器も、次のタイムスロット中に制御チャネル搬送周波数Ｃ０で送信する命令を受信しない。本図で判るように、送信器１５，１６は、パケット２８、３０でそれぞれ搬送波Ｃ２、Ｃ３で送信する命令を受信する。この例でも、送信器１７は、このタイムスロット中に命令を受信しないので、別の動作を伴わない（absent any further activity）次のタイムスロット中は空きである。本例では、パケット３２を介して、搬送波Ｃ１で送信する命令を送信器１８が受信する。したがって、どの送信器も制御チャネル搬送周波数で送信する命令を受信していないので、制御チャネル信号バスは非能動状態（ハイ）を続ける。
次のタイムスロットに対する命令を受信しなければならない時限が経過すると、たとえば本例の送信器１７など、空き送信器は、制御チャネル信号バス２０が非能動状態か否かを決定するため、制御チャネル信号バス２０を監視する。非能動状態の場合、制御チャネル信号バスが非能動状態の間、そのバスを監視する第１の送信器は、制御チャネル周波数でフィラーバーストを送信する準備をする。本例では、制御チャネル信号バスが非能動状態（本例ではハイ）であることを送信器１７が検出すると、送信器１７は次のタイムスロット中に制御チャネルがビジーになること表示するため、制御チャネル信号バスを能動状態（ロー）に駆動する。
図７は、制御チャネル信号バスを監視するため、空き送信器のタイミングをとることができるようにする一方法を示す。他の送信器が、制御チャネル周波数で送信する命令を受信しなかった場合、空き送信器が制御チャネル周波数で送信することは望ましいが、複数の空き送信器がそれと同じことをすることは望ましくない。したがって、送信ユニットごとに個別のタイムアウト４０を与えることにより、１つの空き送信器だけがフィラー機能を備えることになる。図７に示すとおり、トラヒック・制御データのパケットを送信した送信器のそれぞれは、スロット中に少なくともある時間Ｔだけパケットを受信する。それ以後のある時刻に第１の送信器のタイムアウト０が発生する。タイムアウト０に対応する送信器が空きの場合、その送信器は、制御チャネル信号バス２０を監視してその状態を決定する。図７の例では、タイムアウト０、１に対応する送信ユニットはデータパケットを受信してしまっているので、タイムアウトになって制御チャネルバスを監視することはない。何故ならば、データパケットを受信してしまっている送信ユニットは、次のタイムスロット中にフィラー機能を実行できないからである。一方、送信ユニット２はタイムアウトし、現在非能動状態（ハイ）である制御チャネル信号バスをチェックし、次のタイムスロット中にフィラー動作を実行するかどうかを決定する。続いて制御チャネル信号バスを監視する残りのどの送信ユニットも、第２の送信ユニットによって制御チャネル信号バスが能動状態（ロー）に駆動されたことが判るであろう。
上に説明した本発明の代表的実施例は、限定的ではなく、すべての観点から例示的であるように意図されている。したがって、ここに含めた説明から当業者によって導出できる詳細な実現の中で、本発明は多くの変更が可能である。次に示す請求の範囲に定義されているとおり、かかる変更や修正のすべては本発明の範囲および趣旨の中にあるものと考えられる。
【図１】
0003835702.tif 000002
【図２】
0003835702.tif 000003
【図４】
0003835702.tif 000004
【図３】
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【図５】
0003835702.tif 000006
【図６】
0003835702.tif 000007
【図７】
0003835702.tif 000008