(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各セルに少なくとも１つのベースステーション(100-104)を有し、このベースステーションがそのエリア内の加入者ターミナル(106-110)と通信するセルラー無線ネットワーク内でマクロダイバーシティを実行する方法であって、ベースステーションとターミナルとの間にパケット交換接続(116-126)を与え、これら接続は実際のトラフィックチャンネル及び個別の制御チャンネルを含み、信号送信において、ターミナルは、トラフィック及び制御チャンネルが異なる岐路で送信されるべくマルチプレクスされるようなＩＱ変調を使用し、そしてターミナルは、２つ以上のベースステーションと同時に通信することができる方法において、ターミナルと１つのベースステーションのみとの間に実際のトラフィックチャンネル接続を維持し、そしてターミナルと前記１つのベースステーションを含む２つ以上のベースステーションそれぞれとの間に専用の双方向制御チャンネル接続を同時に維持することを特徴とする方法。
【請求項２】
制御チャンネル接続に対して測定を実行し、そしてトラフィックチャンネル上でターミナルと通信するベースステーションを、制御チャンネル接続の測定結果に基づいて選択する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
トラフィック及び制御チャンネルは、トラフィックチャンネルがＩ岐路に送信されそして制御チャンネルがＱ岐路に送信されるように、ターミナルにおいてマルチプレクスされる請求項１に記載の方法。
【請求項４】
トラフィックチャンネル及び制御チャンネルの両方に特定のチャンネル化拡散コードを最初に乗算し、その後、制御チャンネル情報を複素数形態に変換し、トラフィックチャンネル情報及び制御チャンネル情報を合成し、そしてその合成信号に共通の拡散コードを乗算する請求項３に記載の方法。
【請求項５】
ターミナルとのトラフィックチャンネル接続を有するベースステーションは、トラフィックチャンネル及び制御チャンネルの信号を受信して復調し、トラフィックチャンネルパケットに対してエラー修正を実行し、受信したトラフィックチャンネルパケットをネットワークの他の部分へ転送し、そしてエラーパケットの再送信要求を発生する役割を果たす請求項１に記載の方法。
【請求項６】
ターミナルとのトラフィックチャンネル接続を有するベースステーションは、トラフィックチャンネルパケット及び制御チャンネル信号の両方をターミナルへ送信する請求項１に記載の方法。
【請求項７】
ターミナルとの制御チャンネル接続を有するベースステーションは、トラフィックチャンネル及び制御チャンネル信号を受信し、そして制御チャンネル信号のみを復調する請求項１に記載の方法。
【請求項８】
ターミナルとの制御チャンネル接続を有するベースステーションは、トラフィックチャンネル及び制御チャンネル信号を受信して復調し、エラーパケットの数をカウントし、そしてエラーパケットに関する情報をネットワークの他の部分へ転送する請求項１に記載の方法。
【請求項９】
ターミナルとの制御チャンネル接続を有するベースステーションは、所定時間中に受信したパケットを記憶し、そしてそれらパケットを、ネットワークが送信要求を送った場合にネットワークの他の部分へ転送する請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
ターミナルとの制御チャンネル接続を有するベースステーションは、制御チャンネル信号のみをターミナルへ送信する請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
ターミナルとのトラフィック接続を有するベースステーションは、トラフィックチャンネル及び制御チャンネル信号を同じチャンネルにマルチプレクスして送信し、そしてターミナルとの制御チャンネル接続を有するベースステーションは、制御チャンネル信号のみをターミナルへ送信しそしてトラフィックチャンネル記号により送信を休止する請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
ターミナルとのトラフィック接続を有するベースステーションは、トラフィックチャンネル及び制御チャンネル信号を同じチャンネルにマルチプレクスして送信し、そしてターミナルとの制御チャンネル接続を有するベースステーションは、制御チャンネル信号をターミナルへ送信し、トラフィックチャンネル記号を実質的に低い電力レベルで送信する請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
セルラー無線ネットワークにおけるベースステーションであって、該ベーステーションは、
実際のトラフィックチャンネル及び個別の制御チャンネルを含むパケット交換接続を用いて、そのエリア内の加入者ターミナル(106-110)と通信し、
トラフィックチャンネル及び制御チャンネルがＩＱ変調信号として異なる岐路でマルチプレクスされた信号を加入者ターミナルから受信するものであり、
加入者ターミナルとの間に専用の双方向制御チャンネル接続だけを常に維持し、必要とされる場合にトラフィックチャンネルを接続するように構成されことを特徴とするベースステーション。
【請求項１４】
トラフィックチャンネル信号と制御チャンネル信号を受信して復調し、トラフィックチャンネル信号におけるエラーパケットの数をカウントし、そしてエラーパケットに関する情報をネットワークの他の部分へ転送するように構成されている請求項１３に記載のベースステーション。
【請求項１５】
制御チャンネル信号だけを復調するように構成されている請求項１４に記載のベースステーション。
【請求項１６】
制御チャンネル信号だけを加入者ターミナルへ送信するように構成されている請求項１４に記載のベースステーション。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、各セルに少なくとも１つのベースステーションを有し、このベースステーションがそのエリア内の加入者ターミナルと通信するセルラー無線ネットワーク内でマクロダイバーシティを実行する方法であって、ベースステーションとターミナルとの間にパケット交換接続を与え、これら接続は実際のトラフィックチャンネル及び個別の制御チャンネルを含み、信号送信において、ターミナルは、トラフィック及び制御チャンネルが異なる岐路で送信されるべくマルチプレクスされるようなＩＱ変調を使用し、そしてターミナルは、２つ以上のベースステーションと同時に通信することができる方法に係る。
【０００２】
【背景技術】
本発明は、特にコード分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）を使用するセルラー無線システムに使用するのに適している。ＣＤＭＡは、拡散スペクトル技術をベースとする多重アクセス方法であり、最近、従来のＦＤＭＡ及びＴＤＭＡ方法に加えてセルラー無線システムに適用されている。
【０００３】
典型的な移動電話環境においては、ベースステーションと移動ステーションとの間の信号が多数の経路を経て送信器と受信器との間を伝播する。この多経路伝播は、主として、周囲面からの信号の反射によって生じる。異なる経路を経て伝播した信号は、伝播遅延が異なるために異なる時間に受信器に到達する。ＣＤＭＡでは、多経路伝播は、ダイバーシティと同様に信号受信に利用することができる。送信に使用される拡散コードの自己相関特性は、異なる遅延成分を互いに分離できるようにする。広く使用されているＣＤＭＡ受信器の解決策は、多岐路のレーキ受信器構造であり、各異なる岐路が、異なる経路を経て伝播した信号成分と同期される。デジタル受信ユニットは、多数のレーキ岐路より成り、そして各岐路は、独立した受信要素であって、そのタスクは、とりわけ、１つの受信信号成分を拡散解除して復調することである。ＣＤＭＡ受信器は、デジタル受信ユニットの異なる要素の信号を効果的に合成し、良好なクオリティの信号が得られるようにする。
【０００４】
ＣＤＭＡシステムでは、移動ステーションが多数のベースステーションと同時に通信できるソフトハンドオーバーを適用することもできる。これは、マクロダイバーシティとも称する。従って、ハンドオーバー中の移動ステーションの接続クオリティが高く保たれ、そしてユーザは接続の切断に気付かない。従来のマクロダイバーシティでは、２つ以上のベースステーションが同じ信号をダウンリンク送信方向に（ベースステーションからターミナルへ）送信する。ベースステーションは、同じ周波数を使用するので、ターミナルは、２つ以上の送信器から同時に受信することになる。異なるベースステーションからの信号は、異なるレーキ岐路により遅延成分と同様に分離される。アップリンク送信方向（ターミナルからベースステーションへ）では、２つ以上のベースステーションが、ターミナルにより送信された同じ信号を受信する。信号は、信号経路上の第１の共通点において合成される。マクロダイバーシティは、最適な電力制御を可能にし、ネットワークの干渉レベルを最小にし、ひいては、ネットワーク容量を最大にする。
【０００５】
回路交換は、所定量の送信容量を接続に割り当てることによりユーザ間に接続を設定する方法である。送信容量は、全接続時間中に上記接続のみに割り当てられる。既知の移動電話システム、例えば、ＧＳＭをベースとするＧＳＭ９００／ＤＣＳ  １８００／ＰＣＳ  １９００システム、並びにＣＤＭＡ技術を使用した米国のＩＳ９５無線システムは、回路交換をベースとしたものである。
【０００６】
パケット交換は、実際の情報に加えてアドレス及び制御情報を含むパケットの形態でデータを送信することによりユーザ間に接続を設定する方法である。多数の接続が同じデータリンクを同時に使用できる。パケットプロトコルに関連してＡＲＱプロトコルがしばしば使用される。ＡＲＱ（自動繰り返し要求）プロトコルは、送信された情報を再送信することにより送信されるべきデータの信頼性を改善するよう試みる手順を指す。このプロトコルによれば、受信器は、受信したデータが信頼できないと考えられる場合に、データ繰り返し要求を送信器へ送信する。データが信頼できないことは、例えば、受信したパケットからのチェック和を調べることにより検出される。
【０００７】
特にデータ送信に対してパケット交換無線システムを使用することが近年研究されている。というのは、パケット交換方法は、送信されるべきデータが、例えば、対話型ソフトウェアの使用により必要とされるバーストにおいて発生される場合に、データ送信に良く適しているからである。この場合には、全接続時間中データリンクを指定する必要がなく、パケット送信の時間中に指定するだけでよい。これは、ネットワークの形成段階及び動作段階の両方においてコスト及び容量を著しく節約する。
【０００８】
パケット交換接続がＣＤＭＡシステムに適用されるときには、マクロダイバーシティの実施が問題となる。パケット交換接続では、トラフィックが連続的でなく、バーストにおいて生じる。従来のマクロダイバーシティでは、特に、ベースステーションからターミナルへの送信方向において、多数のベースステーションからの送信が著しい干渉を発生し、多数のベースステーション間でパケットの再送信を制御することが困難となる。その結果、公知の解決策では、パケット交換接続がマクロダイバーシティなしに行なわれる。マクロダイバーシティが使用されないので、全てのハンドオーバーは、いわゆるハードハンドオーバーとして行なわねばならず、この場合、古いベースステーションへの接続が切断された後に新たなベースステーションへの接続が設定される。これは、特に、新たなベースステーションの選択に問題を引き起こし、そして特にカバレージエリアの境界において電力制御に問題を引き起こす。
【０００９】
【発明の開示】
本発明の目的は、上記問題を解消する方法を提供することである。これは、冒頭で述べた方法において、ターミナルと１つのベースステーションのみとの間に実際のトラフィックチャンネル接続を維持し、そしてターミナルと２つ以上のベースステーションとの間に制御チャンネル接続を同時に維持することを特徴とする方法によって達成される。
【００１０】
本発明の方法は、多数の効果を発揮する。本発明は、最適な電力制御を可能にし、そしてパケットトラフィックに、常に、所与の時間に最良の接続が割り当てられるよう確保する。更に、ベースステーションからターミナルへの送信方向にトラフィックがあまり生じないので、パケットトラフィックにより生じる干渉がシステムにおいて減少される。自動繰り返し要求ＡＲＱプロトコルも明確に実施することができる。更に、制御チャンネル接続がベースステーションへのリンクを形成するので、パケットチャンネル接続へのハンドオーバーを迅速且つ確実に実施することができる。
【００１１】
【発明を実施するための最良の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
本発明の方法を適用できるセルラー無線システムを示した図１について説明する。無線システムは、加入者ターミナル１０６−１１０と通信するベースステーション１００−１０４を備えている。ベースステーションコントローラ１１２が１つ以上のベースステーションの動作を制御する。無線システムでは、トラフィック及び制御チャンネルを使用することによりベースステーションと加入者ターミナルとの間にユーザスピーチ及びデータトラフィックが送信される。ベースステーションコントローラ１１２は、移動サービス交換センター１１４へトラフィックを送信し、これを経てトラフィックは固定ネットワーク又は無線システムの他の部分へ送られる。
【００１２】
図示された状態では、ターミナル１０６は、マクロダイバーシティを使用せずにベースステーション１００との接続１１６を有している。ターミナル１０８は、ベースステーション１００、１０２及び１０４とのマクロダイバーシティ接続１１８−１１２を有する。ターミナル１１０は、２つのベースステーション１００及び１０４とのマクロダイバーシティ接続１２４、１２６を有する。
【００１３】
ターミナル及びベースステーションは、トラフィック及び制御チャンネルを使用することにより互いに通信する。トラフィックチャンネルは、実際のコールのスピーチ又はデータのようなペイロード情報を送信するのに使用される。制御チャンネルは、コールの維持に関連した情報、例えば、電力制御コマンド及び電力制御測定結果を送信するのに使用される。多レートデータシステムにおいては、制御チャンネルは、トラフィックチャンネルに必要とされる送信レートに関する情報を送信するのに使用される。
【００１４】
本発明の方法を効果的に適用できるセルラー無線システムにおいては、トラフィックチャンネルがパケット形態のプロトコルを使用する。信号送信では、ターミナルは、トラフィック及び制御チャンネルが異なる岐路に送信されるべくマルチプレクスされるＩＱ変調を使用する。次いで、ターミナルのトラフィックチャンネル及び制御チャンネル信号の送信を示した図２ａを説明する。図２ａの例において、トラフィックチャンネル情報はＩ岐路に送信され、そして制御チャンネル情報はＱ岐路に送信される。送信されるべきトラフィックチャンネル情報２００は乗算器２０４へ送られ、この乗算器は、その情報にチャンネル化拡散コードＣDを乗算する。対応的に、制御チャンネル情報２０２は第２の乗算器２０６に送られ、この乗算器は、その情報にチャンネル化コードＣCを乗算する。オフセット変調が使用されるときには、乗算された制御チャンネル信号が更に遅延手段２０８に送られ、この遅延手段は、通常、信号を半チップの時間中即ち拡散コードビットの時間中遅延する。チャンネル化拡散コードＣD及びＣCは、互いに異なる。このように乗算された信号は、加算器２１０において合成され、従って、Ｉ＋ｊＱの形態の複素数信号が得られる。
【００１５】
この複素数信号Ｉ＋ｊＱは第３の乗算器２１２へ送られ、この乗算器は、通常短い拡散コードであるスクランブル拡散コードＣSを信号に乗算する。チャンネル化及びスクランブル拡散コードは、例えば、アダチＦ、サワハシＭ及びオカワＫ著の「ＤＳ−ＣＤＭＡ移動体の順方向リンクに対する異なる長さの直交拡散コードのツリー構造発生(Tree-structured generation of orthogonal spreading codes with different lengths for forward link of DS-CDMA mobile)」、エレクトリニックス・レターズ、第３３巻、第１号、第２７−２８ページに掲載された直交可変拡散ファクタ技術によって選択されるのが好ましい。各ターミナルにおいて、スクランブル拡散コードは、特定のセル内で互いに異なる。信号は乗算器２１２から分岐し、そしてフィルタ２１４及び２１６を経て乗算器２１８及び２２０へ送られ、これら乗算器は、信号に搬送波周波数のコサイン及びサイン関数を乗算する。このようにして得られた変調された実数及び虚数信号は、加算器２２２において合成され、そして更に、送信器の他の部分へ送られ、例えば、増幅器を経てアンテナ（図示せず）へ送られる。当業者に明らかなように、ターミナルの細部は、上記解決策と異なってもよい。上記説明は、ＩＱ変調の１つの実施形態を例示するに過ぎない。
【００１６】
図２ｂは、図２ａと同様の例であるが、オフセット変調は使用されない。この場合に、ターミナルは遅延手段２０８を含まない。その他の点では、この装置の構造は、上記と同じである。
本発明のマクロダイバーシティ解決策では、実際のトラフィックチャンネル接続、即ちパケット交換接続は、ターミナルと１つのベースステーションのみとの間に維持され、そして制御チャンネル接続は、ターミナルと２つ以上のベースステーションとの間に同時に維持される。しかしながら、ターミナルは１つの信号のみを送信し、トラフィックチャンネル及び制御チャンネル情報は、上述したように、Ｉ及びＱ岐路に分離される。ターミナルと通信する各ベースステーションは、同じ信号を受信するが、本発明の解決策では、受信した信号を異なるやり方で処理する。
【００１７】
再び、図１を説明する。この図に示された状態では、ターミナル１１０は、２つのベースステーション１００及び１０４とのマクロダイバーシティ接続を有すると仮定する。更に、ベースステーション１００は、ターミナル１１０へのトラフィックチャンネル接続を維持すると仮定する。ベースステーション１０４は、ターミナル１１０との制御チャンネル接続しか有していない。
本発明の好ましい実施形態によれば、ターミナルとのトラフィックチャンネル接続を有するベースステーション、即ち図１の例ではベースステーション１００は、ターミナルから信号１２４を受信し、そしてトラフィックチャンネル及び制御チャンネル信号を復調する。ベースステーションにおいて、トラフィックチャンネルパケットに対してエラー修正が行なわれ、そしてこの場合には、ベースステーションは、エラーパケットの再送信要求をターミナルへ発生する役割も果たす。ベースステーション１００は、デコードされたトラフィックチャンネルパケットをネットワークの他の部分へ転送する。
【００１８】
逆の送信方向において、ベースステーション１００は、トラフィックチャンネル及び制御チャンネル情報をターミナル１１０に送信する。次いで、ベースステーション１００のトラフィックチャンネル及び制御チャンネル信号の送信を示した図３ａについて説明する。ベースステーション１００において、従来のＩＱ変調がトラフィック及び制御チャンネルに対して実行される。Ｉ岐路に送信されるべきトラフィックチャンネル情報３００は、この情報にチャンネル化拡散コードＣDを乗算する乗算器３０４へ送られる。対応的に、制御チャンネル情報３０２は、この情報にチャンネル化拡散コードＣCを乗算する第２の乗算器３０６へ送られる。このようにして得られた信号は、信号を合成する第１の加算器３１２へ送られる。Ｑ岐路に送信されるべきトラフィックチャンネル情報３００は、この情報にチャンネル化拡散コードＣDを乗算する乗算器３０８へ送られる。対応的に、制御チャンネル情報３０２は、この情報にチャンネル化拡散コードＣCを乗算する第２の乗算器３１０へ送られる。このようにして得られた信号は、信号を合成する第２加算器３１４へ送られる。加算されたＱ岐路信号は、更に、遅延手段３１６へ送られ、この遅延手段は、通常、半チップの時間中即ち拡散コードビットの時間中信号を遅延する。換言すれば、オフセット変調が含まれる。Ｉ及びＱ岐路信号は、信号を合成する第３の加算器３１８へ送られ、これにより、Ｉ＋ｊＱの形態の複素数信号３２０が得られ、そして図２に示したように、スクランブル拡散コードで乗算されて変調されるように送られる。スクランブル拡散コードは、全てのユーザに対して同一である。上記ケースと同様に、チャンネル化拡散コードＣD及びＣCは、互いに異なる。又、異なるユーザのコードも、互いに異なる。
【００１９】
図３ｂは、図３ａについて述べたものと同様の例を示すが、オフセット変調が使用されない。この場合に、第２の加算器３１４から得られた信号は、これを遅延手段に送ることなく、第３の加算器３１８へ直接送られる。この実施形態は、図３ａの解決策よりも若干効果的に実行することができる。
本発明の好ましい実施形態によれば、ターミナルとの制御チャンネル接続を有するベースステーション、即ち図１の例ではベースステーション１０４は、トラフィックチャンネル及び制御チャンネル信号より成る信号１２６をターミナルから受信するが、ベースステーション１０４は、制御チャンネル信号しか復調せず、トラフィックチャンネル情報は復調しない。電力制御は、制御チャンネル情報のみに基づいて実行される。逆の送信方向では、ベースステーションは、制御チャンネル信号しか送信しない。変調は、図３を参照して述べたように実行されるが、データ信号は存在しない。
【００２０】
本発明の第２の好ましい実施形態では、ターミナルとの制御チャンネル接続を有するベースステーション、即ち図１の例ではベースステーション１０４は、トラフィックチャンネル及び制御チャンネル信号を受信するが、トラフィックチャンネル及び制御チャンネル信号の両方を復調する。電力制御は、制御チャンネル情報のみに基づいて実行される。ベースステーションは、トラフィックチャンネル情報からのパケットが正しいことを検出するが、パケットをネットワークの他の部分へ転送しない。エラーパケットの数のみがターミナルへ報告されるか又はベースステーション交換センターを経てネットワークへ報告される。逆の送信方向では、ベースステーションは、制御チャンネル信号のみを送信する。変調は、図３について述べたように実行されるが、データ信号は存在しない。
【００２１】
本発明の第３の好ましい実施形態では、ターミナルとの制御チャンネル接続を有するベースステーション、即ち図１の例ではベースステーション１０４は、トラフィックチャンネル及び制御チャンネル信号を受信するが、トラフィックチャンネル及び制御チャンネル信号の両方を復調する。電力制御は、制御チャンネル情報のみに基づいて実行される。ベースステーションは、トラフィックチャンネル情報からのパケットが正しいことをチェックし、そして所定の時間中パケットを記憶するが、パケットをネットワークの他の部分へ自動的に転送しない。エラーパケットの数のみがターミナルへ報告されるか、又はベースステーション交換センターを経てネットワークへ報告される。ネットワークが要求を送信する場合には、ベースステーションは、その要求が記憶時間内に到着するならば、パケットをベースステーションコントローラへ送信する。逆の送信方向では、ベースステーションは、制御チャンネル信号のみを送信する。変調は、図３について述べたように実行されるが、データ信号は存在しない。
【００２２】
図１を参照すれば、ターミナル１０４は、次いで、２つのベースステーション１００及び１０４から信号を受信する。ベースステーション１００の信号は、トラフィックチャンネル及び制御チャンネル信号を含むが、ベースステーション１０４の信号は、制御チャンネル信号しか含まない。ターミナルは、ベースステーション１０４との制御チャンネル接続を有しているので、もし必要であれば、ベースステーション１００からベースステーション１０４への迅速なトラフィックチャンネルハンドオーバーを実行することができる。ハンドオーバーは迅速に行うことができる。というのは、ベースステーション１０４がターミナルの送信と同期しそして拡散コードをサーチする必要がないからである。これは、制御チャンネル接続がこれら動作の実行を既に行えるようにしているためである。
【００２３】
不連続送信の場合には、例えば、ターミナルの送信については上記のＩＱマルチプレクシングが特に効果的である。ベースステーションの送信においては、不連続送信のパルス動作が重要でない。というのは、ベースステーション送信が他のチャンネルも含み、それ故、連続的な包絡線を有するからである。本発明の解決策では、ベースステーションの送信は、従来のＱＰＳＫ変調を適用することもでき、この場合、制御チャンネル情報及びトラフィックチャンネル情報は、ターミナル送信から区別されて、ＱＰＳＫ信号に時間マルチプレクスされる。制御接続が含まれるときには、他のベースステーションは、制御器号のみを送信し、データ記号は送信せず、一方、トラフィック接続及び制御接続の両方を有するベースステーションは、完全な信号を送信する。制御接続の別の実施形態では、ベースステーションは、制御記号を通常のやり方でターミナルへ送信するが、トラフィックチャンネル記号は、実質的に低い電力レベルで送信される。
添付図面の例を参照して本発明を以上に説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、請求の範囲に記載した本発明の考え方の範囲内で種々の変更がなされ得ることが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の解決策を適用できるセルラー無線システムを示す図である。
【図２ａ】  ターミナル送信の実施を示す図である。
【図２ｂ】  ターミナル送信の実施を示す図である。
【図３ａ】  ベースステーション送信の実施を示す図である。
【図３ｂ】  ベースステーション送信の実施を示す図である。
【図１】
0003745224.tif 000002
【図２ａ】
0003745224.tif 000003
【図２ｂ】
0003745224.tif 000004
【図３ａ】
0003745224.tif 000005
【図３ｂ】
0003745224.tif 000006