JP2000511024A - 汎用無線通信システム、送信プロトコル、無線通信局及び無線基地局 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 スペクトル効率の端部で動作されると共に最適な電力セービングが許容送信条件の下で得られるように無線通信局を動作可能にする少なくとも二つの無線サブシステムを有する汎用無線通信システムが提案されている。一つのサブシステムの無線基地局が、他の一つのサブシステムの無線通信局により自身のサブシステムのチャネル内で隣接チャネル干渉が生じているかどうか測定する。そうである場合、前記無線基地局は、前記他のサブシステムの前記無線通信局に命令を出し、送信スペクトルがより狭くなるように自身のスペクトル送信特性を調整させる。干渉が検出されない場合、前記他のサブシステムの前記無線通信局は、フィルタリング等のそれ程複雑ではない送信信号処理を適用することができる、即ち、電力セービングが達成されるように自身のスペクトルを広げることが許可される。

Description

【発明の詳細な説明】 汎用無線通信システム、送信プロトコル、無線通信局及び無線基地局 技術分野 本発明は、利用可能な無線周波数スペクトルが少なくとも第１及び第２の無線 サブシステムに分割され、前記第１の無線サブシステムは少なくとも第１の無線 基地局と第１の複数の無線通信局とを有し、前記第２の無線サブシステムは少な くとも第２の無線基地局と第２の複数の無線通信局とを有する汎用無線通信シス テムに関する。このような汎用無線通信システムは、地上セルラー又はコードレ ス無線システム、無線ローカルエリアネットワーク、衛星システム若しくはいか なる他の適切な無線通信サブシステムを有することができる。これらサブシステ ムは、互いに独立して動作可能である。 本発明は更に、そのようなシステムにおいて使用する送信プロトコル、無線通 信局及び無線基地局に関する。 背景技術 上述の種の汎用無線通信システムは、汎用無線通信システムの多くの公知文献 から、例えば、"Third Generation Mobile-UMTS and FPLMTS"，D．MacFarlane,7 th World Telecommunication Forum，Technology Summit，Vol．2，pp．185-188 ，ITU，Geneva，3-11，October，1995の文献から一般的に知られている。プライ ベートの又は公共の無線サブシステムの多数の扱い者が利用可能な周波数帯域を 共用するそのような将来のシステム及び既存のシステムにおいては、無線資源が 不足してきているので、このような無線資源を効率的に使用する必要性がある。 他方において、とりわけ商業的な観点から、前記システムにおける無線通信局が 、そのような無線通信局に具備される付勢手段が効率的に用いられるように、即 ち、周囲環境を与えて、前記無線通信局の使用電力ができるだけ低くなるように 動作することが特に望まれる。多くの加入者が種々のサブシステムにおいて無線 通信局を動作させる場合、ＲＦ搬送波上でこれら通信局により送信される信号 により、隣接するＲＦ搬送波又は周波数帯域上の信号に干渉が生じる。とりわけ インターナルのサブシステムの境界における利用可能な周波数スペクトルの効率 的な使用をなすために、前記システムが、無線通信局の干渉の減少且つ経済的な 動作に関して最適性が達成されるように動作することが非常に望まれる。 発明の開示 本発明は、利用可能な周波数スペクトルの効率的な使用をなすと同時に電力消 費に関して経済的に無線通信局が動作する上述の種の汎用無線通信システムを提 供することを目的とする。 このために、本発明によるシステムは、スペクトル帯域の限界まで当該無線通 信システムを動作させると同時に最小の電力消費が許容送信条件の下で得られる ように無線通信局を動作可能にするために、前記無線通信システムが、無線通信 局のスペクトル送信特性を適合させる送信プロトコルを有し、該プロトコルは、 ａ）前記一つの無線サブシステムの無線基地局が、他の無線サブシステムの無線 通信局が該一つの無線サブシステムのチャネル内に隣接チャネル干渉を引き起こ しているかどうかを決定し、これにより、前記他のサブシステムの前記無線通信 局は前記無線基地局により識別される工程、 ｂ）前記一つの無線サブシステムの前記無線基地局が前記決定された干渉状況に 応じて前記他の無線サブシステムの前記無線通信局にコマンドを出す工程、及び ｃ）前記識別された無線通信局が前記コマンドに応じて第１の特性から第２の特 性に自身のスペクトル送信特性を調整する工程を有することを特徴とする。本願 発明は、一つのサブシステム内の干渉している無線通信局のスペクトル送信特性 の他のサブシステムのシステム資源による個別の制御が、調整されていない送信 スペクトルを整形する場合よりも、当該システムにおけるより良好に全体的に干 渉制御を達成すると共に当該システムにおける無線通信局においてより良好に全 体的に電力セービングを達成する。更に、そのような干渉帯域幅／エネルギ調整 は、情報帯域幅即ち他のＲＦ特性に影響を与えない。セルラー及びコードレス無 線システムがサブシステムの場合においては、そのようなサブシステムは、隣接 周波数帯域で動作されている無線通信局から干渉を認識する場合のコマンドの発 行を越えてそのようなサブシステム間のいかなる更なる相互調整なしにワイドバ ンドＣＤＭＡまたはワイドバンドＴＤＭＡを適用すると共に隣接周波数帯域を用 いることができる。無線通信システムにおける電力消費は、典型的には、無線通 信局が煩雑ではないシステムにおいて動作される場合に減少させることができる 。本発明による送信プロトコルを用いて、スペクトル効率を向上させるようにＲ Ｆ搬送波を緻密にパックすることが可能である。 本発明による汎用無線通信システムの一実施例は、前記無線基地局が、とりわ けトレーニングシーケンスにおいて定期的に送信されるコードから前記無線通信 局を識別し、定期的に既知のトレーニングシーケンスの信号が変更するように、 前記コードは、前記無線通信局により送信されることを特徴とする。これにより 、干渉している無線通信局を、パワーアップされた後に容易に識別することがで き、且つ該無線通信局に当該システムにおける干渉状態に応じて即座に自身の送 信スペクトルを調整するように命令を出すことができる。 本発明による汎用無線通信システムの一実施例は、干渉測定が、エネルギ対ビ ット誤りの測定に基づいて行われ、前記コマンドは、干渉が許容できない場合前 記識別された干渉している送信スペクトルを狭くするように指示し、干渉が許容 できる場合前記送信スペクトルを広げることを許可するように指示することを特 徴とする。スペクトルの種々の部分に、即ち、干渉されるチャネルの内外におけ る信号エネルギを測定することにより、干渉状態があるかどうかを決定すること ができ、干渉しているものを識別することができる。好ましくは、干渉されてい ないチャネルに関するビット誤り率対受信された信号エネルギの特性を、ルック アップテーブルに記憶することができる。この場合、実際に測定されたエネルギ ーと誤り特性から、干渉状態が存在するかを容易に決定することができ、所定の ビット誤り率誤り特性に対応するエネルギよりも高いエネルギを測定した場合、 干渉が存在していることを指示している。 本発明による汎用無線通信システムの一実施例は、前記スペクトル送信特性は 、変調形式を調整することにより及び／又は電力増幅器の直線性を修正すること により及び／又は送信信号処理特性を調整することにより及び／又は送信電力フ ィルタ特性を調整することにより調整されることを特徴とする。好ましくはスペ ク トル送信特性は送信フィルタ特性を調整することにより調整されるが、干渉状態 の元でスペクトルを狭くするより複雑なフィルタと比較して、非干渉状態の元で 、結果として広い送信スペクトルになるそれ程複雑ではないフィルタ、好ましく は、ディジタルフィルタを用いて無線通信局を動作する場合に多大な電力がセー ブされると言う事実のために、可調整フィルタ手段を組合わせるか、組合わせな いかして、他の手段によりスペクトルを広げる又は狭くすることもできる。 本発明による汎用無線通信システムの好ましい実施例においては、前記コマン ドが、当該システムの共通制御チャネルを介して出されることを特徴とする。こ のような制御チャネルは、当該システム内の全てのサブシステムか、当該システ ム内のサブシステムのサブセットか、又は同様のものを制御することができ、優 先される制御チャネルとすることができる。即ち、このような制御チャネルは、 内的サブシステム制御チャネルとして用いられる。とりわけ、干渉している無線 通信局は、先に記載の機構で送信している識別コードにより認識される。 本発明による汎用無線通信システムの他の実施例においては、前記コマンドが 、前記第１及び前記第２の無線サブシステムが結合される当該システムに具備さ れる回線網を介して出されることを特徴とする。この例においては、スペクトル 効率が好ましい実施例におけるよりもある程度良好であるようにスペクトル資源 が内的サブシステム制御チャネルに用いられていないが、これは、種々のサブシ ステムの扱い者にそのような内的なオペラビリティを許可しないようなケースで あり得よう。 図面の簡単な説明 ここで、本発明を、例として、添付の図を参照して述べる。 第１図は、本発明による汎用無線通信システムを図的に示している。 第２図は、前記汎用通信システムに利用可能な周波数スペクトルを示している 。 第３図は、本発明による干渉制御を示している。 第４図は、本発明による汎用無線通信システムにおいて使用する無線基地局の ブロック図である。 第５図は、ビット誤り率対エネルギーの特性を示している。 第６図は、所望のチャネルを取り囲むＦＦＴ窓を示している。 第７図は、本発明による汎用無線通信システムにおいて使用する無線通信局の ブロック図を示している。 これら図の全体にわたって、同一の参照番号は、同一のフィーチャーに使用さ れている。 発明を実施するための最良の形態 第１図は、本発明による汎用無線通信システム１を図的に示している。このシ ステムは、第１及び第２の扱い者のディジタルセルラーシステムであり得る第１ の無線サブシステム２及び第２の無線サブシステム３を有し、これらサブシステ ム２及び３は、公衆交換電話回線網４に結合されている。一般的に、サブシステ ム２及び３のカップリングは、いかなる回線網及び接続手段によりなされ得る。 更に、システム１は、対応するハンドセット７を持つ無線基地局６が示されてい るコードレス電話システムであり得る第３の無線サブシステム５を有している。 第１のサブシステム２は、移動交換局１０を介して公共回線網４に結合される無 線基地局８及び９、並びに複数の無線通信局１１、１２及び１３を有している。 第２のサブシステムは、移動交換局１６を介して交換回線網４に結合される無線 基地局１４及び１５、並びに複数の無線通信局１７及び１８を有している。サブ システム２、３及び４は、少なくとも部分的に地理的にオーバーラップしている 。回線網４に具備されるカップリング装置１９が示されていて、該装置は、サブ システム２、３及び５を結合し、これらサブシステム２、３及び５間で情報を交 換する。本発明による一実施例においては、サブシステム２、３及び５の一つに おける無線基地局からのコマンドが、無線通信局又はハンドセットにその周波数 特性を第１の特性から第２の特性に調整するよう命令するため、前記サブシステ ムの他の一つの該無線通信局又はハンドセットに伝送される。一例においては、 所定のチャネルにおいて、干渉が前記他のサブシステムにおける前記無線通信局 又はハンドセットから前記一方のサブシステムにおける前記無線基地局により検 出される場合、相対的に狭い送信スペクトルを得るように送信特性が調整され、 干渉が検出されない場合、相対的に広いスペクトルを得るように送信特性が調整 さ れる。干渉する無線通信局又はハンドセットは、例えばコードにより各メッセー ジが送信されるトレーニングシーケンスを時折交換することにより前記無線通信 局又はハンドセットにより定期的に送信される該コードから前記無線基地局が干 渉を検出することにより認識される。他の好ましい実施例においては、干渉され る基地局からのコマンドが、前記システム又はサブシステムのサブセットに対し グローバルであり得る制御チャネルにおいてエアーインタフェースを介して送信 される。衛星システム等の更なるサブシステムを、システム１に包含することが できる。 第２図は、周波数割当当局(Frequency Allocating Authorities)により割当て られる汎用無線通信システム１に利用可能な周波数スペクトル２０を示している 。このスペクトル２０は、コードレスサブシステム５用の周波数帯域Ａ、公共デ ィジタルセルラー無線サブシステム２及び３用の周波数帯域Ｂ１及びＢ２、更に 、プライベートの汎用無線通信サブシステム（図示せず）用の周波数帯域Ｃ、汎 用無線通信衛星サブシステム（図示せず）用の周波数帯域Ｄ、並びにとりわけ本 発明によるコマンドを交換するためのグローバル制御チャネルのサブバンドを有 する地上帯域Ｅを有している。サブシステムは、ＦＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＣＤＭＡ 、ＡＴＭ又はそれらの組合せ等の利用可能な送信機構(scheme)のいかなる一つ又 は他のいかなる送信機構に応じて実行され得る。広帯域搬送波から小帯域搬送波 まで又はそれらのいかなる組合せにおけるいかなる搬送波のスペーシングを使用 することができる。 第３図は、本発明による干渉制御を示している。サブシステム２内の無線通信局 １２及び１３のチャネル並びにサブシステム３内の無線通信局１７の干渉してい るチャネルを示すエネルギ密度周波数スペクトル３０が示されている。無線基地 局９が、無線通信局１２及び１３と無線通信を行い、無線基地局１４が、無線通 信局１７と無線通信を行う。与えられた例において、無線通信局１７によりチャ ネル１３における隣接チャネル干渉が生じていることを無線基地局９が検出する 場合、該基地局は、無線通信局１７にグローバル制御チャンネルの一つを介して コマンドを送信し、該無線通信局１７に自身の送信周波数スペクトルを狭くする ように指示する。干渉が検出されない場合、前記無線通信局は、自身の送信周 波数スペクトルを広げることが許可される。これらのオペレーションは、好まし くは、干渉が検出されない場合著しく電力をセーブするようにそれ程複雑ではな い送信フィルタを適用し、干渉が検出される場合より複雑な送信フィルタを適用 することによりなされるが、本願の冒頭に記載されるような他の手段によっても なされ得る。２ステップからなる調整の代わりに、検出される隣接チャネル干渉 のレベルに依存し、２ステップ以上で調整することもでき、この場合、フィルタ の複雑性が検出される干渉のレベルの増加に伴い増加する。好ましくは、前記フ ィルタは、ディジタル信号プロセッサで実行されるディジタルフィルタであり、 この場合、複雑性は、例えば、サンプル毎の全加算数で表現される。 第４図は、本発明による汎用無線通信システム１で使用する無線基地局９のブ ロック図を示している。無線基地局９は、アンテナ４０と、受信／送信スイッチ ４１と、無線フロントエンド４２、周波数選択フィルタ４３、サンプラ４４及び 復調されたビットストリームを提供するデモジュレータ４５を有する受信枝とを 有している。無線基地局９は、更に、送信枝（詳細には図示されていない）及び サンプラ４４からのサンプルを処理するディジタル信号プロセッサ４６を有して いる。周波数合成及びチャネル選択等の他の通例の機能は詳細に示されていない 。ディジタル信号プロセッサ４６は、とりわけ高速フーリエ変換を実行するよう に構成され、ＲＯＭ及びＲＡＭメモり（図示せず）を有している。 第５図は、ビット誤り率ＢＥＲ対エネルギＥＮの誤り特性ＣＨＲを示している 。このような特性は、既知の信号形式及び受信機構造に関する干渉されていない チャネルに対するビット誤り率対エネルギに関する周知の関係を示している。こ の特性は、ディジタル信号プロセッサ４６のＲＯＭ内のルックアップテーブル内 に記憶される。 第６図は、所望のチャネルＣｈｄを取り囲む周波数スペクトル窓を示している 。前記窓は、サンプラ４４により生成されたサンプルのフーリエ変換の後得られ 、実線６０は、所望のチャネルＣｈｄにおける所望の信号のフーリエ変換を示し ている。周波数領域内の所望のエネルギと測定されたエネルギとの差から、無線 基地局９は、干渉があるかどうかを決定し、この場合、干渉している無線通信局 １７から受信されたコードからその固有性を決定し、それに応じて無線通信局１ ７ に命令する。所望のチャネルに隣接するチャネルにおいて、受信エネルギが所定 のビット誤り率で期待される受信エネルギよりも高い場合干渉が存在する。非干 渉チャネルに関するビット誤り率と期待される受信エネルギとの関係は、前記ル ックアップテーブルに記憶される。 第７図は、本発明による汎用無線通信システム１において使用する無線通信局 １７のブロック図を示している。この通信局１７は、変調されるべきデータスト リームを提供するデータ処理ユニット７０及び無線通信局１７の送信枝の横枝に チャネル符号化ビットストリームを提供するチャネル符号化ユニット７１を有し ている。前記横枝は、データ採集用ディジタルフィルタ(sampled digital filte r)７２、ＤＡコンバータ７３、アンチエーリアシングフィルタ(anti-aliasing f ilter)７４及び搬送波モジュレータ７４、並びにデータ採集用ディジタルフィル タ７６、ＤＡコンバータ７７、アンチエーリアシングフィルタ７８及び搬送波モ ジュレータ７９を各々が有している。前記横枝の出力信号は、加算装置８０に供 給される。加算装置８０は、送信電力増幅器８１に結合される。送信電力増幅器 ８１は、受信／送信スイッチ８２に結合される。受信／送信スイッチ８２は、ア ンテナ８３に結合される。無線通信局１７は更に、受信枝（詳細に図示せず）を 有している。 このように、基地局において無線通信局により生じた干渉の測定に応じて該無 線通信局のスペクトル送信特性を調整するように該無線通信局に命令を出す機構 が提供される。これにより、隣接する周波数帯域の扱い者は、それら周波数帯域 をその帯域端まで用いることができる。プライベートのサブシステムは、利用可 能な帯域内で調整を受けずに操作される、即ち、帯域が複数のサブシステムに対 して共通の帯域として使用される。各帯域内での搬送波の帯域幅及びタイミング 構造は異なり、周波数帯域を計画するよりむしろ予期せぬ要求により推進される 。上述の記載を考慮して、以下の請求項により規定されるように種々の変形が本 発明の精神及び範囲内において可能である、即ち、本発明は提供された例に限定 されないことは当業者にとって明らかであろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｑ 7/36

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．利用可能な無線周波数スペクトルが少なくとも第１及び第２の無線サブシス テムに分割され、前記第１の無線サブシステムは少なくとも第１の無線基地局と 第１の複数の無線通信局とを有し、前記第２の無線サブシステムは少なくとも第 ２の無線基地局と第２の複数の無線通信局とを有する汎用無線通信システムにお いて、 スペクトル帯域の限界まで当該無線通信システムを動作させると同時に最小の 電力消費が許容送信条件の下で得られるように無線通信局を動作可能にするため に、前記無線通信システムが、無線通信局のスペクトル送信特性を適合させる送 信プロトコルを有し、該プロトコルは、 ａ）前記一つの無線サブシステムの無線基地局が、他の無線サブシステムの無線 通信局が該一つの無線サブシステムのチャネル内に隣接チャネル干渉を引き起こ しているかどうかを決定し、これにより、前記他のサブシステムの前記無線通信 局は前記無線基地局により識別される工程、 ｂ）前記一つの無線サブシステムの前記無線基地局が前記決定された干渉状況に 応じて前記他の無線サブシステムの前記無線通信局にコマンドを出す工程、及び ｃ）前記識別された無線通信局が前記コマンドに応じて第１の特性から第２の特 性に自身のスペクトル送信特性を調整する工程を有することを特徴とする汎用無 線通信システム。 ２．請求項１に記載の汎用無線通信システムにおいて、 前記無線基地局が、とりわけトレーニングシーケンスにおいて定期的に送信さ れるコードから前記無線通信局を識別し、定期的に既知のトレーニングシーケン スの信号が変更するように、前記コードは、前記無線通信局により送信されるこ とを特徴とする汎用無線通信システム。 ３．請求項１又は２に記載の汎用無線通信システムにおいて、 前記一つの無線サブシステムのチャネルにおいて干渉があるかどうか決定され 、そうである場合、干渉している前記無線通信局の固有性を決定することを特徴 とする汎用無線通信システム。 ４．請求項３に記載の汎用無線通信システムにおいて、 干渉測定は、エネルギ対ビット誤りの測定に基づいて行われ、前記コマンドは 、干渉が許容できない場合前記識別された干渉している送信スペクトルを狭くす るように指示し、干渉が許容できる場合前記送信スペクトルを広げることを許可 するように指示することを特徴とする汎用無線通信システム。 ５．請求項１、２、３又は４に記載の汎用無線通信システムにおいて、 前記スペクトル送信特性は、変調形式を調整することにより及び／又は電力増 幅器の直線性を修正することにより及び／又は送信信号処理特性を調整すること により及び／又は送信電力フィルタ特性を調整することにより調整されることを 特徴とする汎用無線通信システム。 ６．請求項１乃至５の何れか一項に記載の汎用無線通信システムにおいて、 前記コマンドは、当該システムの共通制御チャネルを介して出されることを特 徴とする汎用無線通信システム。 ７．請求項１乃至６の何れか一項に記載の汎用無線通信システムにおいて、 前記コマンドは前記第１及び前記第２の無線サブシステムが結合される当該シ ステムに具備される回線網を介して出されることを特徴とする汎用無線通信シス テム。 ８．利用可能な無線周波数スペクトルが少なくとも第１及び第２の無線サブシス テムに分割され、前記第１の無線サブシステムは少なくとも第１の無線基地局と 第１の複数の無線通信局とを有し、前記第２の無線サブシステムは少なくとも第 ２の無線基地局と第２の複数の無線通信局とを有する汎用無線通信システム用の 送信プロトコルにおいて、 スペクトル帯域の限界まで当該無線通信システムを動作させると同時に最小の 電力消費が許容送信条件の下で得られるように無線通信局を動作可能にするため に、前記送信プロトコルは、無線通信局のスペクトル送信特性を、 ａ）前記一つの無線サブシステムの無線基地局が、他の無線サブシステムの無線 通信局が該一つの無線サブシステムのチャネル内に隣接チャネル干渉を引き起こ しているかどうかを決定し、これにより、前記他のサブシステムの前記無線通信 局は前記無線基地局により識別される工程、 ｂ）前記一つの無線サブシステム前記無線基地局が前記決定された干渉状況に応 じて前記他の無線サブシステムの前記無線通信局にコマンドを出す工程、及び ｃ）前記識別された無線通信局が前記コマンドに応じて第１の特性から第２の特 性に自身のスペクトル送信特性を調整する工程に応じて適合させるように構成さ れることを特徴とする送信プロトコル。 ９．請求項１乃至８の何れか一項に記載のシステムで使用するのに適した無線通 信局であって、前記無線基地局から出されるコマンドを処理し、該コマンドに応 じて自身の送信特性を適合させるように構成される無線通信局。 １０．請求項１乃至８の何れか一項に記載のシステムの一つのサブシステムにお いて使用する無線基地局であって、該無線基地局により実行される隣接チャネル 測定に応じて自身の送信特性を適合させるように当該システムの他のサブシステ ムの無線通信局にコマンドを出すように構成される無線基地局。