JP2000515347A - 周波数変換型中継器を使用する時分割セルラーシステムのセル拡張 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ＴＤＭＡセルラー移動通信システムにおいて、移動ステーションとベースステーションとの間の無線インターフェイスは、多数のタイムスロットを含むトラフィックフレームで形成され、アップリンク方向フレームの１つのタイムスロットにおいて、移動ステーションは、トラフィックのための無線接続をネットワークに指定すべきであるという要求をアクセスバーストにおいて送信することができる。このシステムには中継器が追加され、ベースステーションと移動ステーションとの間の無線接続は、必要に応じてこの中継器を通ることができる。中継器は、ベースステーションにより使用される搬送波周波数を移動ステーションにより使用される搬送波周波数に変換し、そして移動ステーションにより使用される搬送波周波数をベースステーションにより使用される搬送波周波数に変換する。中継器は、それ自身のバーストを移動ステーションのアクセスバーストに追加し、このバーストは、中継器を識別する情報を含む。

Description

【発明の詳細な説明】 周波数変換型中継器を使用する時分割 セルラーシステムのセル拡張発明の分野 本発明は、移動ステーションとベースステーションとの間の無線インターフェ イスが多数のタイムスロットより成るトラフィックフレームで形成され、移動ス テーションが、アップリンクフレームの１つのタイムスロット内で、トラフィッ クのための無線接続を与えるべきであるという要求をアクセスバーストにおいて ネットワークへ送信できるような時分割セルラー移動通信システムに係る。先行技術の説明 時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）をベースとする無線システムは、送信及び受 信フレームがタイムスロットで形成されるようなフレーム構造を特徴としている 。送信は、ある周波数及びあるタイムスロットにおいて生じ、そして受信も、あ る周波数及びあるタイムスロットにおいて生じる。送信及び受信周波数は、例え ば、ＤＥＣＴシステムの場合のように同じ周波数であってもよいし、或いは例え ば、ＧＳＭ及びＤＣＳシステムの場合のように異なる周波数であってもよく、こ れらは両方とも時分割及び周波数分割システムである。ＴＤＭＡシステムの例と して、ＧＳＭ／ＤＣＳシステムについて以下に説明する。このシステムでは、１ つのＴＤＭＡフレームの長さは、４．６１５ｍｓであり、そして０から７まで番 号付けされた８つのタイムスロットで構成される。タイムスロットの番号は、Ｔ Ｎ（タイムスロットナンバー）と称される。１つのタイムスロットの巾は、（５ ７６＋１２／１３）μｓ又は（１５６＋１／４）ビットの巾として定義される。 全速度のトラフィックチャンネルＴＣＨは、各８番目のタイムスロットの繰り返 しで構成され、従って、ネットワークの観察点から１つの搬送波を使用して８つ のトラフィックチャンネルを形成することができる。移動ステーションからベー スステーションへのトラフィック（アップリンク方向）及びベースステーション から移動ステーションへのトラフィック（ダウンリンク方向）は、ベースステー ションでの受信が送信より３つのバースト巾だけ後に生じるように構成される。 この場合に、送信フレームの送信タイムスロット番号ＴＮと、受信フレームのタ イム スロット番号ＴＮは同一である。これが図１に示されており、その上部は、ある 送信搬送波の連続的なタイムスロットを示し、そしてその下部は、この搬送波に 関連した受信周波数の連続的なタイムスロットを示す。周波数は、トランシーバ ＴＲＸを用いて発生される。ＴＲＸユニットは、その周波数を切り換えることが でき、この場合には、各タイムスロット中に異なる周波数を使用することができ る。１つのタイムスロット内に多数の周波数を使用できるように多数のＴＲＸユ ニットが存在しなければならない。 ベースステーションにおけるある周波数の受信フレームの連続的なタイムスロ ットＴＮ＝０は、ＲＡＣＨ（ランダムアクセスチャンネル）を形成し、そしてこ のチャンネルでは、チャンネルリソースへのアクセスを得ようとして移動ステー ションにより送信された要求をネットワークが受信する。ＲＡＣＨは、アップリ ンクチャンネルのみである。要求が受け入れられた場合には、ネットワークは、 要求の確認と、移動ステーションがどのチャンネルに切り換えねばならないかの 情報とをＰＡＧＣＨ（ページング及びアクセス許可チャンネル）に送信する。Ｐ ＡＧＣＨは、ダウンリンクチャンネルのみであり、ある送信周波数のフレームの 連続的なタイムインターバルＴＮ＝０で形成される。 次のバースト、即ちアクセスバースト、Ｆ及びＳバースト、及び通常バースト は、互いに区別することができる。それらの間の相違は、それらの時間―振幅プ ロファイルにある。 通常バーストは、全ての中の最も長いバーストであり、その巾は１４８ビット で、トラフィックチャンネル及びほとんどの信号伝送の場合に使用される。これ は、５８ビットの２つのシーケンスを含み、これらシーケンスは、２６ビットの トレーニングシーケンスで分離されており、そしてバーストの始めと終わりに３ つのテールビットがある。通常バーストの巾は、ベースステーションが受信する ときに、隣接タイムスロットで送信されるバーストが重畳しないように、１つの タイムスロットより若干小さくなければならない。移動ステーションにおける通 常バーストの送信は、ベースステーションにおいて受信タイムスロットが始まる よりもタイミング進みＴＡの量だけ前にスタートし、この場合に、バーストは、 タイムスロットにおいてスロットの始めに正しく到着し、全バーストがスロット 内にぴったり入る。Ｆ及びＳバーストは、周波数補正及び同期チャンネルにおい てダウンリンク方向にのみ送信され、これらのバーストは、移動ステーションが それら自身をベースステーションに同期させるとき及び移動により生じた周波数 エラーを修正するために使用される。 アクセスバーストは、ベースステーションと移動ステーションとの間の伝播遅 延が未知であるときに、接続の始めに、アップリンク方向にのみ使用される。こ れは、移動ステーションがＲＡＣＨを経てネットワークにコンタクトするときの 状態であると共に、ある場合には、移動ステーションが新たなセルへ移動すると きのハンドオーバー状態である。アクセスバーストは、４１ビットのトレーニン グシーケンスと、３６の情報ビットと、始めの７つのトレーニングビットと、終 わりの３つのトレーニングビットとを含み、即ち全部で８７ビットを含む(通常 バーストの長さは、１４８ビットである)。従って、アクセスバーストは、非常 に短く、ＲＡＣＨには他のバーストは使用されない。ベースステーションは、Ｒ ＡＣＨにおいて、換言すれば、タイムスロットＴＮ＝０においてアクセスバース トを受信し、そしてネットワークが多数のバーストを同時に受信する場合には、 それらを全て拒絶する。移動ステーションは、要求が受け入れられそしてトラフ ィックチャンネルが移動ステーションに指定されるまでアクセスバーストを再送 信する。バーストのトレーニングシーケンスは、通常バーストより長く、従って 、バーストの復調における成功の確率が高い。これは、受信器がバーストのレベ ル、周波数エラー、又はタイムスロット内での到着時間を知らないので、重要で ある。アクセスバーストを使用するときには、移動ステーションとベースステー ションとの間の伝播遅延が分からないので、ベースステーションへのアクセスバ ーストの到着は、受信タイムスロットに比して時間エラーがあることを特徴とし 、その長さは、伝播遅延の長さの２倍である。これを補償するために、アクセス バーストの巾は、アクセスバーストが受信タイムスロットから外れるまでに移動 ステーションが３５ｋｍまで進行し得るように短くされている。 この３５ｋｍは、同時に、理論的に、ネットワークの最大セル半径でもある。 少なくとも主要道路をカバーするようにシステムの無線有効到達範囲を構成する ことにより過疎領域又は無人領域へとシステムを拡張することが所望されるとき には、フル装備のベースステーションを７０ｋｍの間隔で配備しなければ、完全 な無線有効到達範囲を達成することはできない。これは、経費のかかる解決策で ある。というのは、フル装備のベースステーションは、高価な部品を多数含み、 そしてベースステーションのリンクマストを非常に高くしなければならないから である。しかしながら、特に平坦な地域では、ベースステーションマストを若干 高く作り、そしてフレームの１つおきのタイムスロットのみを使用することによ り、距離を伸ばすことができる。使用するタイムスロットは、偶数のタイムスロ ットである。というのは、タイムスロットＴＮ＝０は、アクセスバーストに指定 されているからである。１つおきのタイムスロットのみを使用するときは、達成 されるタイミング進み値が非常に大きくなり、従って、セル半径を３５ｋｍより 非常に大きな値に拡張できるが、チャンネルの効率が犠牲となる。 一方、人口密度の高い領域において良好な無線有効到達範囲を得ることが所望 されるときには、フル装備のベースステーションを互いに非常に接近して配置し なければならない。これは、当然、高いトラフィック効率のために行わねばなら ないが、特に、駐車場やデパートや地下鉄の駅等の屋内空間、換言すれば、大勢 の人々がいるが無線波が侵入し難い場所に有効到達領域を配置することが所望さ れるときにも行なわねばならない。又、高い地形間及び高い地形の背後の陰にな る領域に無線有効到達範囲を配置することが所望される場合にも多数のベースス テーションを確立しなければならない。ベースステーションを追加するときには 、ベースステーションコントローラＢＳＣと、それにより制御されるベースステ ーションとの間のインターフェイスを含むＡｂｉｓインターフェイスの数も増加 する。 特許出願ＦＩ−９３３０９１号は、セル半径を３５ｋｍより相当に大きな値に 拡張する方法を開示している。この特許出願は、１つのトランシーバユニットの 受信器のタイミングを送信器に対して遅延することを示唆している。これは、フ レームクロック及び受信器のタイムスロットクロックを遅延することにより行わ れる。この場合に、３５ｋｍ以上の距離から到着するバーストは、遅延された受 信タイムスロットに当たる。３５ｋｍ以内の距離から到着するバーストは、この タイムスロットには当たらないが、通常のタイミングをもつタイムスロットを 使用する。従って、遅延された受信器のユニットは、実際の基本的なセルの周り の円形領域にサービスする。このように、半径３５ｋｍのセルを、半径６０ｋｍ のセルへと増大することができる。 システムを拡張しそして屋内及び屋外の陰の領域において完全な無線有効到達 範囲を得るためには、更に完全に装備されたベースステーションを必要とし、こ れはコストを著しく高めることになる。このため、中継ステーションをベースス テーションとして使用する可能性が研究されている。中継ステーションの考え方 は、例えば、放送技術から長年にわたって知られており、アナログのセルラーシ ステムにおいてある程度使用されている。これら解決策の特徴は、中継ステーシ ョンが到来信号を単に増幅しそしてそれを同じ周波数で再送信することである。 この方法の適用は、ＡＭＰＳ及び他の周波数分割デュープレックス（ＦＤＤ）シ ステムに良く適している。というのは、受信信号の包絡線がレイリーフェージン グ信号の包絡線に対応するからである。しかしながら、これまでのところ、この 考え方を時分割ＴＤＭＡシステム又はＦＤＤ／ＴＤＤシステムに適用することが できていない。というのは、主としてシステムの時分割特性のためであり、この 場合には、時間分散（周波数選択度）を考慮しなければならないからである。 第１に、受信信号は、もはや、単一のレイリーフェージング信号ではなく、多 経路伝播のために、異なる遅延をもつ多数のレイリーフェージング信号の和とな る。ベースステーション及び移動ステーションの受信器のチャンネルイコライザ ー、並びにビットパターン又はトレーニングシーケンスは、システムが受信信号 を１６μｓの遅延まで修正できるというものであるが、中継ステーションが時分 割マルチプレクスシステムにおいてベースステーションの周波数をそのまま中継 する場合には、ベースステーションは、信号がベースステーションに意図された ものか中継器に意図されたものかをもはや区別できず、そして一般的に、同じ周 波数で到着する信号をもはや互いに区別することができない。 第２に、ネットワークの観点から、ベースステーション及びこれにリンクされ た中継ステーションが１つのセルを形成し、そしてネットワークは、移動ステー ションがベースステーションのエリア内に位置するか、ベースステーションにリ ンクされた中継ステーションのエリア内に位置するかに関する情報を得ることが できない。又、現在の時分割セルラーネットワークは、無線経路が中継器のよう な余計な要素を含むかどうか検出できるようにするために使用される要素を含ん でいない。これは、特に、個々の料金表をもつことが所望される場合に重大な欠 点となる。オペレータは、例えば、陰の領域でなされたコールに対してより多く の料金を課することにより陰の領域の有効到達構成により生じるコストを補償し ようとすることがある。 従って、本発明の目的は、時分割マルチプレクスセルラーシステムに適したベ ースステーション構成体であって、ベースステーション内及びベースステーショ ン間にインターフェイスを追加せずに拡張セルを使用できると共に陰の領域をカ バーすることができ、更に、どの中継ステーションのエリアでコールがなされた かを検出することのできるベースステーション構成体を提供することである。 この目的は、独立請求項に記載したシステムを使用することにより達成される 。発明の要旨 中継器のエリアからの全ての接続は、同じベースステーションを経てベースス テーションコントローラへ通される。多数の中継器の接続をベースステーション に通すこともでき、この場合に、多数の中継器により形成された中継器グループ は、セルの陰の領域をカバーすることもできるし、或いはベースステーションの 無線有効到達範囲を拡張して広いエリアをカバーし、換言すれば、いわゆる拡張 セルを形成するように、中継器を使用することもできる。ベースステーションは 、それに指定された周波数においてネットワークプランニングを行うように動作 するが、各中継器は周波数変換を行い、従って、トラフィック接続中に、移動ス テーションは、中継器とベースステーションとの間のトラフィックに使用される ものに比して、中継器の方向に対して異なる送信／受信周波数で動作する。周波 数が異なるので、移動ステーションの送信信号が、同一チャンネル干渉を生じる ことによりベースステーションの動作を妨げることはない。 異なる周波数の使用により、中継器エリア内に周波数ホッピングを使用できる ようになる。この場合に、ベースステーションは、中継器により使用される周波 数帯域内で移動ステーションがある周波数から別の周波数へとジャンプするのと 同時に、ネットワークプランニングにおいてそれに指定された周波数から別の周 波数へと通常の仕方でジャンプする。 又、異なる周波数の使用により、中継器内にハンドオーバー機能を使用できる ようになる。移動ステーションは、それが動作している周波数より良好な新たな 信号周波数を聴取するエリアへ移動するときに、そのことをベースステーション コントローラに通知する。ベースステーションコントローラは、移動ステーショ ンに新たな周波数へ切り換えるが古い周波数でそれ自身の動作を続けるよう指令 し、換言すれば、ベースステーションと中継器との間の周波数は変化しない。 中継器がセル内に位置するときには、タイミングを変更する必要がなく、ネッ トワークにより移動ステーションに指示されるタイミング進み値ＴＡは、そのま ま有効である。中継器がセルの境界に位置しそしてその有効到達エリアがセルを 拡張する場合には、それまでシステムにおいて可能であった以上のタイミング進 みを必要とする状態となる。この場合には、特許出願ＦＩ−９９３０９１に基づ く方法を使用しそしてベースステーションにおける受信を遅延することができる 。又、中継器の方向に対してベースステーションの受信タイムスロットと移動ス テーションの送信タイムスロットとの間に１対１の関係がないような解決策を実 施することもできる。接続のダウンリンク方向のタイムスロットについても同じ ことが言える。この場合、中継器はバッファを含まねばならず、この場合、中継 器は、先ず、移動ステーションにより送信されたバーストを受信し、そしてベー スステーションの受信タイムスロットにおける遅延の後にバーストを中継する。 しかしながら、これは、困難な方法である。 本発明の別の特徴によれば、中継器は、それ自身をベースステーションからの 送信に同期させ、そしてそこから異なる目的に使用するタイムスロットを決定す る。このように、中継器は、アップリンク方向ＲＡＣＨのタイムスロットを検出 し、この場合、中継器のエリアからタイムスロット内に到達するアクセスバース トがあるかどうか観察することができる。中継器は、それがバーストを受信する と、その移動ステーションアクセスバーストをベースステーションへ送信するの と同じタイムスロットにおいて、中継器の個々の識別子を含む余分なバーストも 送信する。この識別子は、トレーニングシーケンスと同様のコードである。ベー スステーションコントローラは、その識別子をデコードし、この場合、移動ステ ーションが接続を開始したときに通る中継器を識別することができる。ベースス テーションコントローラは、チャンネルの状態を知り、従って、空きトラフィッ クチャンネルをベースステーションコントローラに割り当て、そしてベースステ ーションチャンネルと同じでなく中継器により使用されるチャンネルの１つであ るトラフィックチャンネルに移動ステーションを指令する。ベースステーション は、これを知らずに、通常の仕方で動作する。 好ましい実施形態によれば、中継器グループのリソース使用効率は、中継器間 のハンドオーバーを行うことができ、ベースステーションにより使用されるトラ フィックタイムスロットがハンドオーバーの前と同じに保たれ、換言すれば、ベ ースステーションの観点から、ハンドオーバーが同じタイムスロットに対して行 われるように、改善することができる。この場合に、たとえベースステーション が空きタイムスロットを有していなかったとしても、中継器グループ内である中 継器から別の中継器へと切り換えを行うことができる。図面の簡単な説明 以下、添付図面を参照して、本発明を詳細に説明する。 図１は、ベースステーションの送信及び受信タイムスロットを示す図である。 図２は、拡張セルの場合の中継器構成を示す図である。 図３は、セルに使用される周波数を示す図である。 図４は、中継器の使用により達成できる最大有効到達範囲を示す図である。 図５は、陰のエリアをカバーするための中継器の使用を示す図である。 図６は、セルに使用される周波数を示す図である。 図７は、中継器内で実行されるハンドオーバーを示す図である。 図８は、アクセスタイムスロットに中継器識別子を追加する場合を示す図であ る。 図９は、ある中継器から別の中継器へのハンドオーバーを示す図である。 図１０Ａ−１０Ｄは、中継器間のハンドオーバーにおけるタイムスロットの使 用を示す図である。好ましい実施形態の詳細な説明 図２は、ベースステーションＢＴＳ１を使用することにより達成できる３５ｋ ｍの最大セル半径を示す。このセルは、中継ステーションＲ１により拡張されて おり、この中継ステーションに対し約２５ｋｍまでの距離から伝播遅延内で接続 することができる。ネットワークプランニングの観点から、中継器は、実際のセ ルラーシステムの仕様から決定された全てのパラメータを有する独立したベース ステーションを形成する。中継ステーションは、ベースステーションＢＴＳを経 てベースステーションコントローラ（図示せず）へ常に接続され、従って、ベー スステーションコントローラと中継器との間の個別の接続は不要である。ＧＳＭ ／ＤＣＳシステムでは、これは、余計なＡｂｉｓインターフェイスが不要である ことを意味する。 図３は、図２の構成を「上から」示すもので、ベースステーション及び中継ス テーションの搬送波の円錐が容易に明らかである。ベースステーションＢＴＳ１ は、全方向に放射せず、異なる搬送波を異なる方向に送信する。この方法は、特 に無線有効到達範囲を高速道路に配置するときに一般的であり、この場合に、搬 送波周波数の１つのグループが１つの方向に放射され、そして別のグループが道 路の逆方向に放射される。明瞭化のために、ベースステーションは、一対の周波 数を使用し、換言すれば、図示されたセルの円錐における接続に対して１つのチ ャンネルを使用し、そして中継器も、一対の周波数、即ち円錐当たり１つのチャ ンネルを使用すると仮定する。以下、周波数という用語は、アップリンク及びダ ウンリンク周波数より成るチャンネルを指すものとする。ベースステーションＢ ＴＳ１は、２つのＢＣＣＨ搬送波を中継器Ｒ１の方向に放射し、ＢＣＣＨ１は、 周波数ｆ₁であり、そしてＢＣＣＨ２は、周波数ｆ₂である。後者の周波数は、単 にベースステーションと中継器との間のトラフィックに意図されたものであり、 一方、最初の周波数ＢＣＣＨ１は、ベースステーションセルに意図されたもので 、換言すれば、図２の３５ｋｍの距離までに意図されたものである。中継器Ｒ１ は、ベースステーションＢＴＳ１により周波数ｆ₂で送信された放送チャンネル ＢＣＣＨ２をベースステーションの方向に中継するが、それを周波数ｆ₃に変更 する。対応的に、中継器は、移動ステーションから周波数ｆ₃で到着する送信を 周波数ｆ₂に変換し、この周波数で情報をベースステーションに中継する。中継 器は、逆方向には、ＢＣＣＨ周波数ｆ₄を使用する。 図１及び２に示す中継器により行われる周波数変換は、ネットワークプランニ ングにおいてベースステーションに指定される周波数に関わりなく、より一般的 なレベルでも有効である。多数のＲＦユニットを中継器に設置することができ、 従って、多数の周波数対を使用することができる。この場合に、多数の周波数間 で周波数変換を行なわねばならない。周波数変換を行なわない場合には、移動ス テーションにより送信された信号が２つの異なる経路を使用することによりべー スステーションへ送られ、不良接続又は完全な欠陥接続を招くことになる。その 理由は、同じ周波数で異なる距離を進行するビットが異なる時間にベースステー ションに到着し、ビットをもはや検出できないからである。ここで、移動ステー ションは、周波数ｆ₃で中継ステーションＲ１に接続され、そしてこの接続は、 中継ステーションから周波数ｆ₂でベースステーションへと続く。対応的に、移 動ステーションが中継ステーション（図１及び２）の右側にある場合には、中継 ステーションとベースステーションとの間の接続が周波数ｆ₄を使用し、このと き、ベースステーションにより使用される周波数は、依然、ｆ₂である。従って 、中継ステーションは、「ベースステーションと中継ステーションとの間に使用 される周波数」⇔「中継ステーションと移動ステーションとの間に使用される周 波数」の周波数変換を常に行うことができる。 中継器が全方向性である場合には、そのエリアに位置する全ての移動ステーシ ョンは、１つの周波数（即ち、８つのトラフィックチャンネル）しかなければ、 同じ周波数で動作し、或いは多数の周波数がある場合には周波数グループの中の 同じ周波数で動作する。中継器は、常に周波数変換を実行し、ベースステーショ ンがそのエリア内に位置する移動ステーションへの直接接続に使用する周波数を 使用することはない。 ２つの中継器の使用によりセルが拡張されるときには、若干低い７０ｍの高さ のアンテナ（図４）を使用することにより１７０ｋｍの理論的なセル直径を得る ことができる。この場合に、ベースステーションは、セルの中央に配置され、そ して中継ステーションＲ１及びＲ２は、セルの縁に配置される。 図５及び６は、実際のベースステーションＢＴＳ１のセルにおいて陰のエリア をカバーするために中継器が使用される場合を示す。簡単化のために、ベースス テーション及び中継器は、２つの搬送波のみを使用すると仮定する。ベースステ ーションと中継器Ｒ１との間の高い地形障害は、ベースステーションに割り当て られた周波数ｆ₁においてベースステーションと車両内に位置する移動ステーシ ョンとの間の接続を妨げる。中継ステーションは、問題とする陰の領域をカバー するように配置される。ベースステーションは、障害地形を経て中継ステーショ ンに接続することができ、そしてこの接続のために、周波数ｆ₂が割り当てられ た搬送波ＢＣＣＨ２を使用する。中継ステーションは、ＢＣＣＨ２情報を再送信 するが、周波数ｆ₃を使用する。移動ステーションと中継器との間の接続も周波 数ｆ₃を使用する。従って、中継器は、本発明による周波数変換ｆ₂⇔ｆ₃を実行 する。 車両が最初に位置ａにある場合には、移動ステーションが周波数ｆ１において ベースステーションと直接接続する。車両が丘の背後の位置ｂに進むと、陰のエ リアに到達し、この点において、周波数ｆ₃でハンドオーバーが実行され、接続 は、直接接続から、中継器Ｒ１を通る接続へと切り換えられる。車両が中継器に 向かって更に進行すると、陰のエリアを出、この点で、ベースステーションとの 直接接続を再び使用することができる。これは、別のハンドオーバーを必要とし 、従って、中継器Ｒ１を通る接続を維持するのが好ましい。 ハンドオーバーは、良く知られたようにスタートし、従って、移動ステーショ ンが、周波数ｆ₁でベースステーションに接続されたベースステーションのエリ アを出て、例えば、図２の中継器のエリアに到達するときには、ベースステーシ ョンの送信よりも大きくなるべき中継器の送信ｆ₃の信号強度を測定する。移動 ステーションは、その情報を測定レポートにおいてベースステーションを経てべ ースステーションコントローラへ通知する。ベースステーションコントローラは 、移動ステーションに、周波数ｆ₃に切り換えるがそれ自身周波数ｆ₂で中継ステ ーションとのトラフィックを継続するように指令する。中継器により周波数変換 が実行される。ハンドオーバーでは、ベースステーションコントローラは、周波 数ｆ₃に対応するリンク周波数ｆ₂を知るように、対応する周波数交差接続ｆ₂⇔ ｆ₃を実行できねばならない。 又、セルラーネットワークに使用される周波数ホッピングを中継器のエリアに 適用することもできるし、多数の中継器より成る中継器グループのエリアに適用 することもできる。この場合に、異なる周波数で動作する多数のＲＦコンバータ を中継器に設置しなければならない。次いで、ベースステーションは、ネットワ ークプランニングにおいてそれに指定された周波数、例えば、図７に示す周波数 ｆ₄及びｆ₅を「聴取」する。しかしながら、中継器と移動ステーションとの間に は、周波数ｆ₃、ｆ₆及びｆ₇が使用される。周波数ホッピングでは、移動ステー ションと中継器との間の周波数が接続中に切り換えられる。ベースステーション と中継器との間に使用される周波数は、同じに保たれてもよいし、又は各周波数 ジャンプの間に切り換えられてもよい。後者の方法は、現在のシステムへの特殊 な変更を必要としないので、実施が容易であり、ネットワークは、周波数ジャン プアルゴリズムに基づいて周波数を切り換えるようにベースステーションに指令 し、そして中継器は、周波数変換を自動的に実行し、その結果、移動ステーショ ンと中継器との間に使用される周波数が対応的に切り換わる。周波数変換は、例 えば、ｆ₂⇔ｆ₃、ｆ₄⇔ｆ₅及びｆ₅⇔ｆ₇となる。ＧＳＭシステムでは、移動割り 当てテーブルを対応的に更新しなければならず、そして動作中に適当に処理しな ければならない。 中継器に単一の周波数のみを使用することができる。チャンネルジャンプ動作 が使用される場合には(この場合、ＲＦ中継ユニットの数を増加しなければなら ない)、使用可能な周波数の数が増加し、同時に、中継器のエリアにおけるトラ フィック容量が増加する。 上記全ての場合において、セルラーネットワークの通常のタイミング進み手順 を使用することができる。ベースステーション、又は実際には、ベースステーシ ョンコントローラは、ベースステーションコントローラにより送信及び受信され るバースト間の時間差に基づいて移動ステーションの距離を測定し、そして移動 ステーションにタイミング進み値ＴＡを通知し、この量だけ移動ステーションは その送信の実行を早めに調整しなければならない。セルの陰のエリアをカバーす るように中継器を使用する場合には、ベースステーションは、信号がある点にお いて中継器を通過したことを全く検出しない。図２及び３に示すように、３５ｋ ｍの半径を越えてセルを拡張するように中継器を使用する場合には、１つおきの タイムスロットのみをフレームにおいて使用できるか、又は特許出願ＦＩ―９３ ３０９１号に開示された遅延受信を使用しなければならないほど相当早めに送信 の実行を調整しなければならない状態に到達し得る。 セルを拡張しそしてセルの陰の領域をカバーするように中継器を使用すること について以上に説明した。現在のセルラーシステムでは、ネットワークは、セル の領域内に位置する移動ステーションがコールの他方の当事者であるときには、 どのセルにおいてコールか発生し又は終了するか常に分かる。その情報は、コー ル後に発生される加入者記録に含まれ、そしてコールが発生したセルを識別する ことが所望されるときにはインボイス発行において重要となる。無線経路におい て、ベースステーションは、信号周波数ＢＣＣＨと、放送チャンネルに使用され たトレーニングシーケンスを決定するベースステーションカラーコードＢＣＣと の組み合わせから識別することができる。従って、中継器は、カラーコードを切 り換えることができず、中継器のセルを識別することが所望されるときには、そ れとベースステーションとの間に個別の搬送波を使用しなければならない。この 場合に、ベースステーションは、どの周波数において各中継ステーションが動作 するかを知り、この場合に、当該ベースステーションのもとで行なわれる接続を 正しいトラフィックチャンネルに向けることができる。しかしながら、中継器を それら自身のＢＣＣＨ搬送波なしで識別することはできない。というのは、現在 のネットワークは、移動ステーションとベースステーションとの間の無線経路に 位置する余分な中継器を識別するのに使用できる要素を何ら含んでいないからで ある。 本発明の第２の特徴によれば、中継ステーションは、周波数変換を実行するの に加えて、ベースステーションの方向の送信において中継ステーションを識別す るコードも報告する。中継ステーションは、この情報をランダムアクセスタイム スロットにおいて送信される移動ステーションのアクセスバーストにおいて報告 する。このため、中継器には、それ自身をベースステーションの放送に同期させ 、そこからの異なるタイムスロットを検出し、そしてその後、アップリンク方向 のランダムアクセスタイムスロットＴＮ＝０がいつ発生するかを計算できるよう な著しいインテリジェンスが与えられる。これが決定されたときには、中継器が こ のタイムスロットの間に移動ステーションからのアクセスバーストを検出するた びに、それ自身の識別バーストを追加し、そして両バーストをランダムアクセス タイムスロットにおいてベースステーションへ更に中継する。セルラーシステム にとって一般的なこととして、アクセスバーストは、ランダムアクセスタイムス ロットの始めに正しく配置され、そしてこのために、中継器は、その識別コード を含むバーストをランダムアクセスタイムスロットの終わりに追加する。それ故 、中継器は、ランダムアクセスタイムスロットの典型的なタイミングを知らねば ならず、これは、ベースステーションから中継器までの距離が分かったときに一 定にセットすることができる。選択されたコードは、コード及び実際のアクセス バーストがタイムスロットにおいて重畳する場合にネットワークがそれらを誤っ て検出しないようにしなければならない。 ベースステーションには、中継器により追加されるバーストをデコードし、コ ードを認識し、そしてそのコードをベースステーションコントローラに送信する ための装置が設けられる。ベースステーションコントローラには、中継器を個別 のベースステーションとして論理的に取り扱うための装置が設けられるが、その チャンネルリソースは共用される。 図８は、ランダムアクセスタイムスロットに使用されるバーストを示す。初期 状態において、移動ステーションがそれ自身をネットワークに同期したときに、 その同期情報は、ベースステーションから移動ステーションへの信号の伝播時間 と同一であるタイミングエラーΔＴを含む。移動ステーションＭＳがランダムア クセスタイムスロットの始めにアクセスバーストを送信するときに(タイムスロ ットは対角線で指示されたエリア間に位置する)、バーストは中継器Ｒに到達し 、この中継器は、更に、それをバーストとしてベースステーションＢＴＳへ送信 し、その受信タイムスロット（対角線で指示されたエリア間）において、バース トは、２ｘΔＴの遅延で到着する。ベースステーションにより受信されたアクセ スバーストは、バーストａ”として示されている。これは認識された発生である 。中継器Ｒは、それがアクセスバーストａを認識すると、それを、中継器の識別 コードを含むバーストｂに加え、そして両方のバーストを、それ以上の遅延を伴 わずにベースステーションＢＴＳに送信する。その結果、ベースステーシ ョンは、アクセスバーストタイムスロットの始めに移動ステーションのアクセス バーストａ”を受信し、そしてタイムスロットの終わりに、中継ステーションの 識別子を含むバーストｂ’を受信する。バーストコードは、それらが互いに重畳 するようにドリフトする場合に、誤った解釈を生じさせないように選択される。 識別コードのビットパターンは、トレーニングシーケンスに類似した適当なシー ケンスである。８個の異なるパターンが充分な数である。 ベースステーションは、バーストに含まれた情報をベースステーションコント ローラへ送信し、該コントローラは、次いで、チャンネルの空き／予約情報を決 定し、そして移動ステーションにトラフィックチャンネルを割り当てる。ここで 、ネットワークは、どの中継器のエリアでコールが発生したかを知り、従って、 当該中継器セルで使用できるトラフィックチャンネルに関する情報を移動ステー ションに送ることができる。又、ネットワークは、インボイス発行の目的でこの 情報を使用することもできる。 中継器を、１つのベースステーションに接続されたグループへと集合させるこ とができ、この場合に、各中継器を識別できるときには、ベースステーションの 共用リソースを完全に利用することができる。図９において、中継器Ｒ１及びＲ ２は、このような中継器グループを形成する。中継器、例えばＲ１から別の中継 器、例えばＲ２へのハンドオーバーを、古い中継ステーションＲ１との接続中に 使用した実際のベースステーションＢＴＳの同じタイムスロットへと戻るように 実行できるようにすることにより、中継器グループの効率を更に改善することが できる。これは、トラフィック使用においてハンドオーバーバーストを受け入れ る準備のできたチャンネルをベースステーションにおいて同時に作動できること を必要とする。この場合に、たとえ空きタイムスロットが得られなくても中継器 グループ内である中継器から別の中継器へと切り換えることができる。 この考え方が図１０ａないし１０ｄに示されている。図１０ａは、ベースステ ーションのタイムスロットを示す。図１０ｂは中継器Ｒ１のタイムスロットを示 し、図１０ｃは中継器Ｒ２のタイムスロットを示し、そして図１０ｄは移動ステ ーションのタイムスロットを示す。これらタイムスロットは、送信タイムスロッ トでもよいし又は受信タイムスロットでもよい。移動ステーションが中継器Ｒ１ を経てベースステーションに接続されるときには、矢印Ａ及びＢから接続が形成 され、矢印Ａは、移動ステーションＭＳと中継器Ｒ１との間の周波数ｆ₂の接続 を示し、そして矢印Ｂは、中継器とベースステーションとの間の周波数ｆ₁の接 続を示す。これらの接続は、タイムスロットＮにおいて行なわれる。ベースステ ーションは、問題とする瞬間に使用できる１つの空きタイムスロットＮ＋２のみ を有すると仮定する。ベースステーションは、このタイムスロットを中継器Ｒ１ から中継器Ｒ２へのハンドオーバーに割り当てることができ、この場合に、矢印 Ｃ及びＤで示すようにタイムスロットＮ＋２において接続が形成される。しかし 、これを行う場合には、ベースステーションのフレームにおいてタイムスロット Ｎが空きとなる。ここで、本発明によれば、ベースステーションのタイムスロッ トは、ハンドオーバーの前と同じに維持され、そして移動ステーションは、新た な周波数又は中継器Ｒ２の周波数へ切り換えられるが同じタイムスロットＮを依 然使用するように指令される。この場合に、接続は、矢印Ｅ及びＦに基づいて形 成される。これが可能となるのは、ベースステーションチャンネル又は換言すれ ば周波数―タイムスロット対において周波数が解放されるからであり、この場合 に、中継器Ｒ２の方向に使用される周波数を新たな周波数として選択することが できる。この方法における顕著な効果は、固定ネットワーク、換言すれば、移動 交換センターとベースステーションとの間において、チャンネル（＝ＰＣＭタイ ムスロット）が同じに保たれるために新たな接続を行う必要がないことである。 中継器の構成は、請求の範囲に記載した安全回路内で多数の異なる仕方で実施 することができる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年１０月１６日（１９９８．１０．１６） 【補正内容】請求の範囲 １．中継器を伴う時分割マルチアクセス移動通信システムであって、移動ステー ションとベースステーションとの間の無線インターフェイスが多数のタイムス ロットを含むトラフィックフレームで構成され、移動ステーションは、アップ リンク方向フレームの１つのタイムスロット内でアクセスバーストにおいてト ラフィックのための無線接続を指定すべきであるという要求をネットワークへ 送信することができ、上記システムは中継器を含み、ベースステーションと移 動ステーションとの間の無線接続はこの中継器を通ることができ、上記中継器 は、ベースステーションにより使用される搬送波周波数を移動ステーションに より使用される搬送波周波数に変換する装置と、移動ステーションにより使用 される搬送波周波数をベースステーションにより使用される搬送波周波数に変 換する装置とを備えた移動通信システムにおいて、 上記中継器は、更に、移動ステーションがアクセスバーストを送信できると ころのアップリンク方向のタイムスロットを位置決めするための装置を備え、 ベースステーションと移動ステーションとの間の通信を、直接接続と中継器 を通る接続との間で切り換えられるようにハンドオーバーを実行できることを 特徴とする移動通信システム。 ２．上記中継器は、移動ステーションがそのアクセスバーストを送信するところ のアップリンク方向フレームのタイムスロットに、中継器を特定する識別子を 含む余分なバーストを追加する請求項１に記載の移動通信システム。 ３．上記中継器は、アクセスバーストの後に上記余分なバーストを送信し、この 場合、その余分なバーストは、タイムスロットの終わりにベースステーション に到着する請求項２に記載の移動通信システム。 ４．上記ベースステーションが中継器を経て移動ステーションに接続されるとき に、ベースステーションの受信トラフィックフレームは、移動ステーションと 直接接続するときにベースステーションが使用するトラフィックフレームに比 して遅延される請求項１に記載の移動通信システム。 ５．多数の中継器で中継器グループが形成され、その各々が同じベースステーシ ョンに接続され、そして同じチャンネルリソースを使用する請求項１に記載の 移動通信システム。 ６．上記ネットワークは、ハンドオーバー中に移動ステーションに、搬送波周波 数を切り換えるが、ベースステーションにより使用される搬送波周波数をその まま維持するように指令する請求項１に記載の移動通信システム。 ７．ベースステーションに接続された中継器から、そのベースステーションに接 続された別の中継器へハンドオーバーを実行し、ベースステーションにより使 用されるタイムスロット、ひいては、移動ステーションにより使用されるタイ ムスロットを不変に維持する請求項１に記載の移動通信システム。 ８．ベースステーションと、それに接続された中継器との間でハンドオーバーを 実行し、ベースステーションにより使用されるタイムスロット、ひいては、移 動ステーションにより使用されるタイムスロットを不変に維持する請求項１に 記載の移動通信システム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ， ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，Ｍ Ｘ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．移動ステーションとベースステーションとの間の無線インターフェイスが多 数のタイムスロットを含むトラフィックフレームで構成され、移動ステーショ ンが、アップリンク方向フレームの１つのタイムスロット内でアクセスバース トにおいてトラフィックのための無線接続を指定すべきであるという要求をネ ットワークへ送信できるような時分割マルチアクセス移動通信セルラーシステ ムにおいて、 上記システムは中継器を含み、ベースステーションと移動ステーションとの 間の無線接続はこの中継器を通ることができ、 上記中継器は、ベースステーションにより使用される搬送波周波数を移動ス テーションにより使用される搬送波周波数に変換するための手段と、移動ステ ーションにより使用される搬送波周波数をベースステーションにより使用され る搬送波周波数に変換するための手段と、移動ステーションがアクセスバース トを送信できるところのアップリンク方向のタイムスロットを位置決めするた めの装置とを備えたことを特徴とするシステム。 ２．上記中継器は、移動ステーションがそのアクセスバーストを送信するところ のアップリンク方向フレームのタイムスロットに、中継器を特定する識別子を 含む余分なバーストを追加する請求項１に記載の移動通信システム。 ３．上記中継器は、アクセスバーストの後に上記余分なバーストを送信し、この とき、その余分なバーストは、タイムスロットの終わりにベースステーション に到着する請求項２に記載の移動通信システム。 ４．上記中継器は、セルの縁に配置され、このとき、上記中継器は、移動ステー ションをベースステーションと接続できる距離を伸ばす請求項１に記載の移動 通信システム。 ５．上記ベースステーションは、中継器を経て移動ステーションに接続され、ベ ースステーションの受信トラフィックフレームは、移動ステーションと直接接 続するときにベースステーションが使用するトラフィックフレームに比して遅 延される請求項４に記載の移動通信システム。 ６．上記中継器は、ベースステーションと移動ステーションとの間に直接無線接 続を確立することができない陰の領域をカバーするようにセル内に配置される 請求項１に記載の移動通信システム。 ７．多数の中継器で中継器グループが形成され、その各々が同じベースステーシ ョンに接続され、そして同じチャンネルリソースを使用する請求項１に記載の 移動通信システム。 ８．上記ネットワークは、ハンドオーバー中に移動ステーションに、搬送波周波 数を切り換えるが、ベースステーションにより使用される搬送波周波数をその まま維持するように指令する請求項１に記載の移動通信システム。 ９．ベースステーションに接続された中継器から、そのベースステーションに接 続された別の中継器へハンドオーバーを実行し、ベースステーションにより使 用されるタイムスロット、ひいては、移動ステーションにより使用されるタイ ムスロットを不変に維持する請求項１に記載の移動通信システム。 10．ベースステーションと、それに接続された中継器との間でハンドオーバーを 実行し、ベースステーションにより使用されるタイムスロット、ひいては、移 動ステーションにより使用されるタイムスロットを不変に維持する請求項１に 記載の移動通信システム。