JP2000514263A - Ｔｄｍａメッセージ通信サービスマイクロセル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 セルラーメッセージ通信ネットワークは、無線電話ネットワークに接続される交換制御器を備える。一つ以上の基地局マイクロ／ピコセル再送信機が、交換制御器に接続される。基地局マイクロ／ピコセル送信機は、ディジタルトラフィックチャネル機能を有しない簡単な制御機器を使用する。各基地局マイクロ／ピコセル再送信機は、ディジタル制御チャネル中の音声チャネル割り当て信号とショートメッセージ通信信号とを識別すること（３８）、音声チャネル割り当て信号を破棄すること（４０）、およびディジタル制御チャネルによってショートメッセージ通信信号を再ブロードキャストすること（４２）が可能である。一つ以上の受信機が、ＩＳ−１３６プロトコルディジタル制御チャネルを経由して基地局マイクロ／ピコセル再送信機に接続される。基地局マイクロ／ピコセル再送信機は、ツイストペア電話線を経由して、交換制御器に接続することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 ＴＤＭＡメッセージ通信サービスマイクロセル 発明の分野 本発明は、広くは、セルラー通信に関し、特に、セルラーメッセージ通信ネッ トワークに関する。 発明の背景 大都市地域における携帯電話需要は、顕著に増加してきた。しかし、アナログ システムは、携帯電話加入者の数の増加に対応することがますます不可能になり つつある。さらに、この増加を処理するために、米国において１９９３年に、商 用ディジタルセルラー電話システムの営業が、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）シス テムの方式で開始された。そのＴＤＭＡディジタルセルラー電話システムによっ て、米国電気通信工業会（Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｉｎｄｕｓ ｔｒｙ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）（ＴＩＡ）が公表したＩＳ−５４Ｂ標準に基 づくディジタル音声（デュアルモード）が実現された。ＩＳ−５４Ｂは、制御信 号のためのアナログ制御チャネルならびに音声およびデータ信号のためのディジ タルトラッフィックチャネルを規定している。そのデュアルモードディジタルシ ステムは、ＩＳ−５４Ｂ標準に基づいて、発信呼および着信呼をアナログ方式で 制御し、音声およびデータ信号をディジタル方式で伝送する。ＩＳ−５４Ｂ Ｔ ＤＭＡセルラー電話システムの通信容量は、アナログ制御チャネルの容量によっ て制限される。 ＩＳ−５４Ｂ ＴＤＭＡシステムのアナログ制御チャネルによって通信容量が 制限されるので、完全なディジタルシステム（たとえば、ディジタル制御チャネ ルを有する）が開発され、周波数がさらに有効に利用されるようになった。１９ ９４年に、ＴＩＡは、ディジタル制御チャネルおよび一つ以上のディジタルトラ フィックチャネルを有する完全なディジタルＴＤＭＡシステムを標準化した。完 全なディジタルＴＤＭＡシステムは、ＩＳ−１３６標準と呼ばれる。ＩＳ−１３ ６プロトコルに従うＴＤＭＡシステムの制御チャネルのディジタル化は、制御チ ャネルの容量をアナログ容量の１０倍に増加させ、たとえば、プライベート（構 内）ネットワークサービスなどの新アプリケーションを提供し、ショートメッセ ージサービスを提供し、さらに、携帯電話のページングを支援することによって 携帯セルラー電話の電力消費を減少させることにより携帯セルラー電話が休止モ ードから脱することを促進する。 携帯セルラー電話は、従来のＩＳ−１３６ ＴＤＭＡシステムによって、ディ ジタル制御チャネルおよびすべてのディジタルトラフィックチャネルを送信およ び受信する。ディジタル制御チャネルは、現在は、セットアップおよびモニタリ ング機能のために使用されるが、多くの場合、利用可能であるが使用されていな いまたは最小限度にしか使用されていない通信容量を有する。 メッセージ通信サービスは、ますます、商業上重要になりつつある。メッセー ジ通信サービスを成功させるためには、たとえば、フェージングなどによるメッ セージ紛失を最小とする必要がある。メッセージ通信サービスは、１００％信頼 できる状態に限りなく近づく必要がある。ローカルエリア内でメッセージ通信を 実現するために、セルの局所部分領域内におけるブロードキャストメッセージ通 信信号の再送信によって、信頼性を改良することができる（セルの局所部分領域 はマイクロ／ピコセルと呼ばれる場合がある）。しかし、通常のＩＳ−１３６の インフラストラクチャを使用し、マイクロ／ピコセル内においてメッセージ通信 信号を再ブロードキャストすることは、結果的に相当の費用と複雑さを招く。 発明の概要 本発明によって、ＩＳ−１３６ディジタル制御チャネルの通信容量を一層効果 的に使用する、セルラーメッセージ通信ネットワークの受信機および基地局マイ クロ／ピコセル再送信機が提供される。本発明によれば、セルラーショートメッ セージネットワークの基地局マイクロ／ピコセル再送信器は、現在、ＩＳ−１３ ６プロトコルに従っているネットワークおよび通信機器の費用および複雑さの大 部分を回避するように設計される。この回避は、ディジタルトラフィックチャネ ルをサポートするインフラストラクチャを省略することによって実現される。マ イクロ／ピコセル再送信機によるディジタルトラフィックチャネルの送信および 受信をサポートするインフラストラクチャを削除することによって、そのような ネットワークを構築する費用を削減することができる。 本発明の原理によれば、セルラーメッセージ通信ネットワークは、ディジタル 制御チャネル中の使用されていないまたは最小限度しか使用されていないタイム スロットを最大限に利用する。この利用は、ＩＳ−１３６プロトコルによるショ ートメッセージ通信情報専用のディジタル制御チャネルの特定のタイムスロット においてメッセージ通信をサポートすること、およびＩＳ−１３６プロトコルに 現在規定されている他のタイムスロット、たとえば音声チャネルの割り当てに関 する信号のためのスロットなど、を破棄することによって実現される。例示した 実施形態において、音声チャネルの割り当てに関するこれらの信号は、破棄する ことが可能である。その理由は、セルラーメッセージ通信ネットワークは、ディ ジタルトラフィックチャネルをサポートしないからである。セルラーメッセージ 通信ネットワークは、たとえば、無線電話ネットワークに接続される交換制御器 を含み、この交換制御器は、一般加入電話網（ＰＳＴＮ）に接続することができ る。一つ以上の無線基地局マイクロ／ピコセル再送信機が、有線または無線イン タフェースによって、交換制御器に接続される。一つ以上の受信機が、ＩＳ−１ ３６プロトコルディジタル制御チャネルを経由して、基地局マイクロ／ピコセル 再送信機に接続される。基地局マイクロ／ピコセル再送信機は、ディジタルトラ フィックチャネルを破棄し、ディジタル制御チャネルのみを再送信する。各基地 局マイクロ／ピコセルは、ＩＳ−１３６に従う被変調搬送波を交換制御器から受 け取るための接続、および被変調搬送波信号を処理するための内部回路を備える 。内部回路は、被変調搬送波信号を復調して時分割多重ディジタル信号を生成し 、音声チャネルの割り当てに関連する信号と、他の信号、たとえば、多重ディジ タル信号中のショートメッセージ通信情報に関連する信号などとを識別し、音声 チャネルの割り当てに関連する信号を破棄する。本発明の文脈において、このよ うな破棄は、それ以上の処理が行われないことを含んでもよい。類似の回路構成 を受信機に設け、前述した機能を実行することもできる。 ピコセルセルラーメッセージ通信ネットワークの基地局マイクロ／ピコセル再 送信機は、トラフィック（すなわち、音声またはデータ）チャネル機能を有しな い簡単な制御機器を使用することができる。基地局マイクロ／ピコセル再送信機 は、ツイストペア電話線によって交換制御器に接続することもできる。 本発明の他の特徴および利点は、例として本発明の特徴を示す添付図面を参照 して、以下の詳細な説明から明らかになる。 図面の簡単な説明 図１は、本発明の原理によるセルラーメッセージ通信ネットワークの例を示す 図である。 図２は、本発明の原理によるディジタル制御チャネルのフレームの例を示す図 である。 図３は、図１に示すセルラーメッセージ通信ネットワークにおいて使用するた めの基地局マイクロ／ピコセル再送信機の処理プロセスの例を示す流れ図である 。 図４は、本発明の原理による、図１に示すセルラーメッセージ通信ネットワー クにおいて使用するための基地局マイクロ／ピコセル再送信機の例を示す図であ る。 好適な実施の形態の詳細な説明 説明のために図に示すように、本発明は、ＩＳ−１３６ ＴＤＭＡシステムの トラフィック（すなわち、音声およびデータ）チャネルをサポートするインフラ ストラクチャを省略し、信頼性のある費用効率の高いメッセージ通信サービスを 提供するセルラーメッセージ通信ネットワークおよびその通信機器として実現さ れる。地理的に比較的大きなセルは、比較的小さなマイクロ／ピコセルにさらに 分割され、各マイクロ／ピコセルは基地局マイクロ／ピコセル再送信機を備え、 セル全域においてメッセージ紛失を防止する。基地局マイクロ／ピコセル再送信 機により、ディジタルトラフィックチャネルをサポートするインフラストラクチ ャを省略できるので、セルラーメッセージ通信ネットワークは商業的に実行可能 である。 図１についで述べると、複数の地理的に隣接するマイクロ／ピコセル（セル群 ） のためのセルラーメッセージ通信ネットワーク１０は、ディジタル交換制御器（ ＳＣ）１２を備える。交換制御器１２は、無線電話ネットワーク（ＷＴＮ）１４ に接続され、さらに、一般加入電話網（ＰＳＴＮ）１５に接続されることができ る。複数の無線基地局マイクロ／ピコセル送信機１６か、それそれ、陸上通信線 または無線インタフェースのいずれかによって、ディジタル交換制御器１２に接 続される。複数の携帯用トランシーバ１８が、一つ以上のＩＳ−１３６ディジタ ル制御チャネル２０を経由して、複数の基地局マイクロ／ピコセル再送信機１６ に接続される。本明細書において使用されるように、「携帯用トランシーバ」は 、ＴＤＭＡポケットベル、ＴＤＭＡおよびＣＤＭＡ受信機、携帯用セルラー電話 、自動車電話、および、他の、おそらくは大型の、音声およびデータメッセージ 通信装置を含むものとして定義される。携帯用トランシーバは、たとえば受信信 号に応じて通知する以外の処理を実行しない、簡単な設計及び機能を持つものと することができる。代わりの態様においては、携帯用トランシーバ１８が一つの セルから別のセルに移動するとき、交換制御器１２は、携帯用トランシーバ１８ の無線電話ネットワーク１４との接触が連続して維持されるよう、各セルに関連 する各基地局マイクロ／ピコセル再送信機への接続を自動的に切り替える。携帯 用トランシーバ１８が作動しているときは、携帯用トランシーバ１８は、ディジ タル制御チャネル２０を使用し、セルラーメッセージ通信ネットワーク１０に登 録する。初期化処理の後、交換制御器１２は、ディジタル制御チャネル２０によ る携帯用トランシーバ１８からの信号をモニタし、それによって携帯用トランシ ーバ１８の処理を制御する。携帯用トランシーバ１８にメッセージを送信するた めに、交換制御器１２は、宛先の携帯用トランシーバ１８（休止モードの場合が ある）にページングを行い、次に、、ディジタル制御チャネル２０を使用してメ ッセージを送信する。 時分割多元接続（ＴＤＭＡ）は、伝送媒体を共用するための多重化技術である 。伝送媒体の帯域は、一連のタイムスロット（サブチャネル）を確立することに よって共用され、タイムスロットの中では、個々の発信源が信号を伝送すること ができる。伝送媒体の全帯域は、制限された時間間隔中、各利用者が周期的に使 用できる。通常、ＴＤＭＡシステムのタイムスロットは、長さが等しく、フレー ム 間隔と呼ばれる共通の繰り返し周期を有する。各サブチャネルは、タイムスロッ ト期間および繰り返しレートによって決定される伝送容量を割り当てられる。標 準的なディジタルＴＤＭＡ階層構造において、高いレベル信号は、低いレベル信 号の組み合わせによって実現することができる。ＩＳ−１３６プロトコルによる 通信は、ＴＩＡによって公表されるように、下記の４つのレイヤを使用する。 上位レイヤ群：ショートメッセージサービス（ＳＭＳ）のためのメッセージ送 信サービス、およびページングサービスを実行する。ＳＭＳ通信構成は、ポイン ト・ツー・ポイント通信モードおよびマルチプルアドレス通信モードを含む。 レイヤ３：携帯用トランシーバ、たとえば、発信および着信呼、および位置登 録を制御する。 レイヤ２：無線基地局マイクロ／ピコセル再送信機とのデータリンクによって 、レイヤ３メッセージの分割（dissembly）、組立、および再送信制御を実行す る。 レイヤ１：フレーム同期を確立し、コーディングを処理し、ＴＤＭＡを制御す る。 ＩＳ−１３６標準は、ディジタル制御チャネルに関して、８００ＭＨｚの周波 数帯域、３０ｋＨｚのチャネル間隔、ＶＳＥＬＰ音声符号化システム、およびＱ ＰＳＫ変調を規定する。 ＩＳ−１３６ ＴＤＭＡシステムにおけるディジタル制御チャネルは、図２に 示すように、一つ以上のフレームの列として構成される。各フレーム２２は、た とえば、同期（ＳＹＮＣ）スロット:２４、オーバーヘッド（ＯＨ）スロット２ ６、音声チャネル割り当てに関する信号（ＶＣＡ）のためのスロット２８、およ び特定の携帯用トランシーバに向けられるショートメッセージ通信サービス（Ｓ ＭＳ）情報を有する信号のためのスロット３０、３２、３４を含む。 セルラーメッセージ通信ネットワーク１０の無線基地局マイクロ／ピコセル再 送信機１６（図１）は、ディジタル制御チャネルおよび一つ以上のディジタルト ラフィック（すなわち、音声およびデータ）チャネルを受信し、ディジタルトラ フィックチャネルを破棄する。基地局マイクロ／ピコセル再送信機１６は、音声 チャネル割り当ておよびショートメッセージ通信情報に関する信号を、ディジタ ル制御チャネル２０によって、各携帯用トランシーバ１８に再ブロードキャスト する。ある態様では、基地局マイクロ／ピコセル再送信機は、再ブロードキャス トの前に、音声チャネル割り当てに関する信号を能動的に遮蔽し破棄する。セル ラーメッセージ通信ネットワークにおいて、携帯用トランシーバは、メッセージ を求めてディジタル制御チャネルをモニタする。携帯用トランシーバがそのトラ ンシーバに向けて送信される信号を検出した場合、その携帯用トランシーバは、 例えば最強の信号を送信する無線基地局マイクロ／ピコセル再送信機を選択する 。携帯用トランシーバは、ディジタル制御チャネル経由で、交換制御器１２に対 し、携帯用トランシーバとさらにメッセージ通信するためにどの基地局マイクロ ／ピコセル再送信機を使用するかを示す確認メッセージを送信することができる 。 本発明によれば、セルラーメッセージ通信ネットワークによる携帯用トランシ ーバと無線基地局マイクロ／ピコセル再送信機との通信は、ＩＳ−１３６ディジ タル制御チャネルプロトコルを使用する。しかし、重要なことは、ディジタルト ラフィックチャネル（ディジタル制御チャネルとは分離され区別される）をサポ ートするインフラストラクチャが、基地局マイクロ／ピコセル再送信機およびネ ットワーク機器から削除され、費用および複雑さが低減されることである。基地 局マイクロ／ピコセル再送信機の内部回路構成によって、音声およびデータトラ フィックチャネルの割り当てに関するディジタル制御チャネルの信号を能動的に 遮蔽し削除することが可能である。なぜなら、これらの信号は本明細書に述べる ようにセルラーネットワークによるメッセージ通信に必要でないからである。 例示した実施形態においては、基地局マイクロ／ピコセル再送信機１６は、Ｉ Ｓ−１３６プロトコルに従うディジタル制御チャネルによって、ショートメッセ ージを受信し送信することができる。図３について述べると、ステップ３６にお いて、基地局マイクロ／ピコセル再送信機１６は、音声チャネルの割り当てに関 する音声チャネル割り当て信号およびショートメッセージに基づくショートメッ セージ通信信号を、ディジタル制御チャネルから得る。ステップ３８において、 基地局マイクロ／ピコセル再送信機は、音声チャネル割り当て信号とショートメ ッセージ通信信号とを識別する。ステップ４０において、基地局マイクロ／ピコ セル再送信機は、音声チャネル割り当て信号をその後の処理から遮蔽する。その 後、ステップ４２において、ショートメッセージ通信信号が携帯用トランシーバ １８に対して再ブロードキャストされる。 図４について述べると、別の実施形態において、音声チャネル割り当てに関す る信号の識別およびスクリーニング（遮蔽）は、本発明による基地局マイクロ／ ピコセル再送信機によって実行することができる。基地局マイクロ／ピコセル再 送信機１６は、ＩＳ−１３６プロトコルに従う被変調搬送波信号を交換制御器１ ２から受信するアンテナ４６、電磁気遮蔽材料からなりアンテナ４６がその上に 取り付けられるハウジング４８、およびハウジング４８を介してアンテナ４６に 接続され被変調搬送波信号を受信する内部回路５０を備える。内部回路５０は、 アンテナ４６に結合され被変調搬送波信号を復調し、ベースバンドディジタル信 号のオーバーサンプリング版を生成する受信フロントエンド５２を含む。ディジ タル信号は、ＴＤＭＡフォーマットで時分割多重化されている。多重化ディジタ ル信号は、音声チャネルの割り当てに関連する信号及びショートメッセージ通信 情報を含む他の信号にそれぞれ対応する各サブチャネルで表される。多重化ディ ジタル信号のオーバーサンプリング版は、バッファメモリ５４に送られる。タイ ミング再生回路５６は、バッファメモリ５４に結合され、タイミング再生信号を 生成し、オーバーサンプリングされた多重化ディジタル信号のサンプルを、適切 なタイミングで、バッファメモリ５４から選択する。多重化ディジタル信号は、 デマルチプレクサ５８に送られる。デマルチプルクサ５８は、音声チャネルの割 り当てに関連する信号と、ショートメッセージ通信情報を含む他の情報とを、多 重化ディジタル信号から分離する。音声チャネルの割り当てに関連する信号と、 ショートメッセージ通信情報を含む他の信号とは、スクリーニング回路６０に送 られる。スクリーニング回路６０は、音声チャネルの割り当てに関連する信号を 破棄する。ショートメッセージ通信情報を含む他の信号は、その後デコードされ る。 前述した機能を実行する類似の回路構成を、携帯用トランシーバにおいて実現 することが可能である。 本発明による幾つかの特定の形態を示し述べたが、本発明の思想および範囲か ら逸脱することなく、種々の変形を実行できることは明らかであろう。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．セルラーメッセージ通信ネットワークにおいて使用するために、ディジタル 制御チャネルでメッセージを受け取る方法であって、 （Ａ）前記ディジタル制御チャネルから、音声チャネルの割り当てに関する音 声チャネル割り当て信号と、前記メッセージに基づくショートメッセージ通信信 号とを受け取るステップと、 （Ｂ）前記音声チャネル割り当て信号と、前記ショートメッセージ通信信号と を識別するステップと、 （Ｃ）前記音声チャネル割り当て信号を破棄するステップと、 を含むことを特徴とする方法。 ２．請求の範囲１に記載の方法において、前記音声チャネル割り当て信号および 前記ショートメッセージ通信信号は、ディジタル制御チャネルにおいて時分割多 重化されていることを特徴とする方法。 ３．請求の範囲１に記載の方法において、ステップ（Ａ）は、 前記ディジタル制御チャネルを多重分離するステップを含むことを特徴とする 方法。 ４．請求の範囲１に記載の方法において、さらに、 前記ショート・メッセージ通信信号を使用し、前記セルラーメッセージ通信ネ ットワーク内の受信機にページングを行うステップを、含むことを特徴とする方 法。 ５．ディジタル制御チャネルと共に使用するための基地局再送信機であって、 交換制御器に接続し、被変調搬送波信号を前記交換制御器から受け取る手段と 、 前記被変調搬送波信号を受け取るために結合された内部回路と、 を備え、前記内部回路は、 前記被変調搬送波信号を復調し、多重化ディジタル信号を生成する手段と、 前記多重化ディジタル信号を多重分離し、音声チャネル割り当て信号およびシ ョートメッセージ通信信号を生成する手段と、 前記音声チャネル割り当て信号を破棄する手段と、 を備えることを特徴とする基地局再送信機。 ６．請求の範囲５に記載の基地局再送信機において、 前記多重化ディジタル信号は、一つ以上のフレームの列で表わされることを特 徴とする基地局再送信機。 ７．請求の範囲５に記載の基地局再送信機において、さらに、 前記復調のための手段に結合されたバッファメモリであって、タイミング再生 信号に応じて前記多重化ディジタル信号を生成することができるバッファメモリ を備えることを特徴とする基地局再送信機。 ８．請求の範囲７に記載の基地局再送信機において、さらに、 前記バッファメモリに結合され、タイミング回復信号を生成するための手段を 備えることを特徴とする基地局再送信機。 ９．請求の範囲５に記載の基地局再送信機において、さらに、 前記ショート・メッセージ通信信号をブロードキャストするためのアンテナを 備えることを特徴とする基地局再送信機。 １０．セルラーメッセージ通信ネットワークであって、 無線電話ネットワークに機能的に結合された交換制御器と、 前記交換制御器に機能的に結合された一つ以上の基地局マイクロ／ピコセル再 送信機と、 前記一つ以上の基地局マイクロ／ピコセル再送信機に、ディジタル制御チャネ ルを介して機能的に結合された一つ以上の受信機と、 を備え、 各基地局マイクロ／ピコセル再送信機は、 前記交換制御器に接続し、被変調搬送波信号を前記交換制御器から受け取る手 段と、 前記被変調搬送波信号を受け取るために結合された内部回路と、 を備え、前記内部回路は、 前記被変調搬送波信号を復調し、多重化ディジタル信号を生成する手段と、 前記多重化ディジタル信号中の音声チャネルの割り当てに関連する信号と、シ ョートメッセージ通信情報を含む他の信号と、を識別する手段と、 前記音声チャネルの割り当てに関連する前記信号を破棄する手段と、 を備えることを特徴とするセルラーメッセージ通信ネットワーク。 １１．請求の範囲１０に記載のネットワークにおいて、 前記多重化ディジタル信号は、一つ以上のフレームの列として表わされること を特徴とするネットワーク。 １２．請求の範囲１０に記載のネットワークにおいて、 前記音声チャネル割り当てに関連する信号、および前記ショートメッセージ通 信情報を含む他の信号は、前記多重化ディジタル信号内で時分割多重化されるこ とを特徴とするネットワーク。 １３．請求の範囲１０に記載のネットワークにおいて、 各受信機は携帯可能であることを特徴とするネットワーク。 １４．多重化ディジタル信号内のメッセージを求める信号処理方法であって、前 記多重化ディジタル信号は、音声チャネル割り当て信号のための音声チャネル割 り当てサブチャネルと、シヨョートメッセージ通信信号のためのショートメッセ ージ通信サブチャネルとを含み、前記方法は、 （Ａ）前記多重化ディジタル信号を受け取るステップと、 （Ｂ）前記多重化ディジタル信号を多重分離し、ショートメッセージ通信信号 および音声チャネル割り当て信号を生成するステップと、 （Ｃ）前記音声チャネル割り当て信号を、それ以上の処理から遮蔽するステッ プと、 （Ｄ）前記ショートメッセージ通信信号からメッセージを求めるステップと、 を含むことを特徴とする方法。 １５．請求の範囲１４に記載の方法において、 前記多重化ディジタル信号は、ＴＤＭＡフォーマットで表わされることを特徴 とする方法。 １６．請求の範囲１４に記載の方法において、 前記音声チャネル割り当てサブチャネルおよび前記ショートメッセージ通信サ ブチャネルは、前記ディジタル信号内で時分割多重化されていることを特徴とす る方法。 １７．請求の範囲１４に記載の方法において、 前記多重化ディジタル信号は、一つ以上のフレームの列を含むことを特徴とす る方法。