JP2001257641A - マルチアクセス無線通信システム用のアップリンクタイミング同期およびアクセス制御 - Google Patents

マルチアクセス無線通信システム用のアップリンクタイミング同期およびアクセス制御

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JP2001257641A JP2001033039A JP2001033039A JP2001257641A JP 2001257641 A JP2001257641 A JP 2001257641A JP 2001033039 A JP2001033039 A JP 2001033039A JP 2001033039 A JP2001033039 A JP 2001033039A JP 2001257641 A JP2001257641 A JP 2001257641A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本願は、一般的には無線通信システムに関
し、特に、マルチアクセス無線通信システムにおいてア
ップリンクタイミング同期およびアクセス制御を実現す
る技術を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明における移動局は、インターバル
の１つにおいて汎用アップリンクアクセス信号を送信す
る。このアクセスが許可されると、基地局は、初期タイ
ミングと電力補正とを含んだアクセス確認を、移動局が
呼設定プロセスを開始できる初期チャネルの指定と共に
送信する。再同期のため、移動局は、専用のタイミング
およびアクセスインターバルにおいてタイミング同期信
号を送信する。基地局は、信号の到着時間を測定し、適
切なタイミング修正を返信する。これにより、移動局間
の直交性が確実に維持されるようにすなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【関連出願】本発明は、R.Laroia等の発明者名で本願と
共に提出された、本願明細書に参照により援用されてい
る、 「多重アクセス無線通信システムにおけるアップ
リンクの時間同期及びアクセス制御に対する信号構造、
検出及び推定（Signal Construction, Detection and E
stimation for Uplink Timing Synchronization andAcc
ess Control in a Multi-Access Wireless Communicati
on System)」という名称の、米国特許出願代理人整理番
号Laroia 14-7-3-3号に記載の発明に関する。
【０００２】
【発明の分野】本発明は、概して、無線通信システムに
関し、特に、マルチアクセス無線通信システムにおいて
アップリンクタイミング同期およびアクセス制御を実現
するための技術に関する。
【０００３】
【発明の背景】近年、次世代のセルラ無線システムで使
用する多重アクセススキームとして、直交周波数分割多
重（Ｏrthogonal Ｆrequency Ｄivision Ｍultiplexin
g：ＯＦＤＭ）が提案された。これらシステムの設計に
おける重要な点は、厳密なタイミング同期およびアクセ
ス制御の要求である。タイミング同期およびアクセス制
御技術は広範囲にわたって研究され、多くのこのような
技術が当該技術分野に周知であるが、ＯＦＤＭマルチユ
ーザ環境における同期およびアクセス制御は、従来の技
術では適切に解決できない多くの独特な難題を抱えてい
る。
【０００４】例えば、他のマルチユーザシステムと違っ
て、ＯＦＤＭシステムにおける移動局は通常、個別に同
期することが不可能である。従って、セル内での直交性
を維持し、符号間干渉（ＩnterＳymbol Ｉnterferenc
e：ＩＳＩ）を避けるために、ＯＦＤＭ送信は、全ての
移動局からの全ての信号パスが、基地局サンプリング期
間の指定された周期範囲（extention）内で同期してい
る所定の基地局に到着することをしばしば要求する。そ
の結果、ＯＦＤＭタイミング同期が、セル内のユーザ間
で何らかの形の調整とフィードバックを必要とする。
【０００５】さらに、ＯＦＤＭ同期エラーは上述の周期
範囲に吸収されなければならないため、同期エラーはシ
ンボル期間よりもずっと小さくなければならない。しか
し、この小さいシンボルタイミング(fractional symbol
e timing)の正確性を標準のＯＦＤＭデータシンボルか
ら得ることは難しい。これは、一般に、ＯＦＤＭデータ
シンボルが、期間をシンボル期間と同じだけ長くするこ
とが可能な直線変調された離散的なトーンを備えている
ためである。このような狭帯域幅信号からタイミングを
正確に推定することは難しいことがある。
【０００６】従って、ＯＦＤＭシステムで使用するため
の向上したタイミング同期およびアクセス制御技術が必
要である。
【０００７】
【発明の概要】本発明は、直交周波数分割多重（ＯＦＤ
Ｍ）マルチアクセス無線システムのアップリンクチャネ
ルでの使用に特に適した、向上したタイミング同期およ
びアクセス制御技術を提供する。本発明によれば、移動
局は、専用のタイミングおよびアクセスインターバルに
おいて特定のタイミングおよびアクセス信号を送信す
る。タイミングおよびアクセスインターバルは、アップ
リンク・データ・ストリームにおいて定期的に発生する
可能性があり、また、これらのインターバルの間に全て
のアップリンクデータ送信を保留(suspend)することが
できる。データ送信の保留によって、事前に指定され
た、広帯域幅のタイミングおよびアクセス信号を使用す
ることが可能になる。
【０００８】さらに詳細には、本発明の専用のタイミン
グおよびアクセスインターバルを用いることにより、タ
イミング同期とアクセス制御をデータ通信から分離する
ことができる。この分離により、タイミングおよびアク
セスが、データ通信のものとは異なるシグナリングを使
用することが可能になり、これらの通信間の干渉が除去
される。例えば、タイミングおよびアクセス信号を、デ
ータ信号よりも広い帯域幅に配置することができるた
め、タイミングおよびアクセス信号から移動局のタイミ
ングをより簡単に推定することができる。また、専用の
タイミングおよびアクセスインターバルを使用すること
で、「新規の」移動局、つまり、タイミング同期も電力
制御もされていない、所定の基地局への初期アクセスを
試みる移動局が、アクセスを試みている最中にデータト
ラフィックが中断されることがない。
【０００９】例示的な実施例では、ＯＦＤＭ無線システ
ムにおける各基地局は、そのダウンリンクタイミングお
よびアップリンクタイミングを同期させる。異なる基地
局のダウンリンクとアップリンクを同期させる必要はな
い。所定の基地局とのアップリンクアクセスを望む移動
局は、その送信タイミングを受信タイミングと同期する
ことによる開ループタイミング同期で始まる。この開ル
ープダウンリンク同期は、アップリンクを、基地局と移
動局の間のラウンドトリップ伝搬遅延において自動的に
同期する。
【００１０】開ループ同期の後に、移動局はアップリン
クチャネルにアクセスを試み、アップリンク同期を向上
させることができる。この目的のために、移動局は事前
に指定されたアクセス信号の指定された組から信号を１
つ選択し、選択された信号をいずれかのタイミングおよ
びアクセスインターバルに送信する。各々のタイミング
およびアクセスインターバルにおいて、基地局は１つま
たはそれ以上のアクセス信号の存在を検索する。アクセ
ス信号が検出され、アクセスが許可されると、基地局は
確保したダウンリンクチャネルにおいて確認を送信する
ことができる。この確認は、初期タイミングおよび電力
補正と共に、初期アップリンクおよびダウンリンク割当
てを含んでいてもよい。次に、移動局は割り当てられた
チャネル上で通話の初期化を開始することができる。
【００１１】本発明の重要な特徴は、移動局も、要求さ
れているサービスもアクセス信号自体の中では識別され
ないという意味で、アクセス信号を汎用にすることがで
きることである。識別および通話初期化は全て、確認が
許可された後、割り当てられたチャネル上で実行され
る。この２段階手順は送信を１組のランダムアクセスに
留め、非同期タイミングとアクセスインターバルを最小
に抑えることが好ましい。さらに、指定されたインター
バルに汎用アクセス信号を使用することにより、基地局
の検索スペースが縮小される。
【００１２】初期のチャネル取得とタイミング同期の後
にも、移動局は、同じ基地局との接続の継続時間のため
に再同期の実行を維持する。移動局は、再同期のため
に、事前に決められたタイミング再同期信号を、タイミ
ングおよびアクセスインターバルにおいて基地局へ送信
する。基地局は信号の到着時間を測定し、適当なタイミ
ング修正を移動局に送信する。再同期を継続して維持す
ることにより、移動局がクロックドリフト(clock drif
t)と、移動局から基地局への伝搬遅延の変化を追跡する
ことができる。
【００１３】一般に、移動局はタイミングおよびアクセ
スインターバル毎に再同期する必要はない。そのため、
各インターバルにおいて限られた数の移動局のみが再同
期すればよい。各インターバルで同期する移動局の数を
減少することにより、移動局がタイミング信号をより広
い帯域幅で使用することが可能になり、一方で、アクセ
ス信号用の追加の帯域幅を解放することも可能になる。
【００１４】
【発明の詳細な記述】次に、本発明を、直交周波数分割
多重（ＯＦＤＭ）に基づいた例示的な多重アクセス無線
通信システムについて説明する。しかし、本発明はいか
なる特定のタイプの無線通信システムとの使用にも限定
されるものではないことを理解すべきである。
【００１５】上記に参照した米国特許出願代理人整理番
号Laroia 14-7-3-3号には、本発明との共用に適した信
号の構成、検出、推定技術が記載されている。
【００１６】タイミングおよびアクセスインターバル 本発明によれば、移動局は特定の予め特定された、広帯
域幅タイミングおよびアクセス信号を、指定されたタイ
ミングおよびアクセスインターバルで伝送する。タイミ
ングおよびアクセスインターバルは、アップリンク・デ
ータ・ストリームにおいて定期的に発生し、また、これ
らのインターバルの最中は、全てのアップリンクデータ
の伝送が保留される。
【００１７】タイミングおよびアクセスインターバル
は、通常のアップリンクデータ伝送がインターバル中に
保留されるという意味で専用である。専用インターバル
を使用することにより、データとタイミングが、異なる
シグナリングを使用することが可能になり、同期された
データ伝送がまだ同期されていない新規の移動局が干渉
されることを回避することができる。
【００１８】アップリンクアクセスまたは同期を望む全
ての移動局は、アップリンク・データ・ストリーム中の
タイミングおよびアクセスインターバルの位置について
知っていなければならない。この目的で、アップリンク
フレーム内の、固定された、おそらく周期的な位置に、
タイミングおよびアクセスインターバルを置くことがで
きる。
【００１９】インターバルの頻度とサイズは基本設計の
パラメータを表す。より頻繁なインターバルによって、
より多くのアクセスを試みることができ、再同期の度合
いも大きくなる。より長いインターバルでは、検出と評
価の正確性を向上することが可能な長いアクセス信号が
許容される。しかし、タイミングおよびアクセスインタ
ーバル中にはアップリンクデータ伝送は行われないた
め、インターバルのサイズと頻度はアップリンクデータ
帯域幅上のダイレクトオーバーヘッドを表す。
【００２０】上記の専用インターバルを用いたタイミン
グおよびアクセスシステムを、次に示す移動局のアップ
リンク通信の次の３つのステップにおいて説明する。す
なわち、１）初期開ループ同期、２）アクセスおよび初
期アップリンク同期、３）アップリンク再同期、であ
る。下記に、これらのアップリンク通信ステップの各々
について詳細に説明する。
【００２１】初期開ループ同期 オープン同期では、移動局が通信する基地局を識別し、
ダウンリンク同期を確立し、アップリンクを近似同期す
る。特に、開ループ同期を実行した後には、移動局はタ
イミングおよびアクセスインターバルを近似的に位置付
けすることができるようになる。
【００２２】移動局の所望のアクセスは、キャリアがそ
の範囲内で利用可能であれば識別することにより開始さ
れ、また、この場合、適切な基地局からのダウンリンク
に受信側を同期させる。本発明の例示的な実施例によれ
ば、移動局はまず、その送信タイミングを受信タイミン
グと同期させる。さらに、例示的な実施例における全て
の基地局の各々が、そのアップリンクタイミングおよび
ダウンリンクタイミングを同期させる。このようなシス
テムでは、異なる基地局がアップリンクまたはダウンリ
ンクを互いに同期させる必要はない。
【００２３】初期開ループ同期の重要な面は、移動局が
その送信および受信タイミングを基地局のダウンリンク
と同期させると、移動局のアップリンクが、最大で１ラ
ウンドトリップの誤差で、自動的に基地局のアップリン
クに初期同期される点である。この開ループ同期の正確
性は、データ伝送に十分なものとは意図されていない。
アクセス手順を開始するのに適したおおよそのレベルの
同期を提供することのみを意図している。特に、アップ
リンクストリーム内の決まった時点においてタイミング
およびアクセスインターバルが発生するため、開ループ
同期を完了した移動局は、ラウンドトリップ伝搬遅延内
にタイミングおよびアクセスインターバルを置くことが
できる。
【００２４】本願明細書中では、この初期のダウンリン
ク同期に使用される特定の手順については詳しく述べて
いない。例示的な実施例から、各基地局が、何らかの形
式のダウンリンク・パイロットトーン、ダウンリンクシ
ンボル、フレームタイミングを絶えず送信することが推
測される。移動局は、この何らかの形式のダウンリンク
・パイロットトーンから搬送周波数を取得することがで
きる。このダウンリンク同期は、標準の位相ロックルー
プとその他の装置を用いて、例えば、次に示すような文
献、S.Guptaの「Phase-Locked Loops」（Proceedings I
EEE, Vol.63, pp.291-306,February 1975、W.Lindsey及
びC.Chieの「A survey of digital phase-locked loop
s」(Proceedings IEEE, Vol.69,pp.410-432,1981)、L.F
ranksの「Synchronization subsystems: Anasyssis and
design」(Digital Communications, Satellite/Earth
Station Engineering,K.Feher,ed.,,Prentice-Hall,Eng
lewood Cliffs, NJ,1981）、H.Meyr及びG.Ascheidの「S
ynchronization in DigitalCommunications」(New Yor
k, NY: Wiley Interscience,1990)、及びJ.Proakisの
「Digital Communications」(New York, NY: McGraw-Hi
ll,3rd ed.,1995）に記載されている公知の技術を使用
する従来の方法で実施することができる。
【００２５】開ループ同期の目的のために、いかなる移
動局も、パイロットを受信した後に、基地局を選ぶこと
ができ、その基地局からダウンリンクタイミングを取得
し、そのアップリンク送信機タイミングをタイミングエ
ラーなくダウンリンクと同調させることができる。
【００２６】ダウンリンク同期は、移動局が基地局へい
かなるデータも送信することなく行える点に留意された
い。そのため、移動局は、チャンネルアクセスが即座に
要求されない際、または、１つのチャンネルの使用が完
了した後でさえも開ループ同期を維持することができ
る。この方法では、多重チャンネルアクセスの場合に
は、開ループの再同期を繰り返す必要はない。これによ
り、頻繁に伝送を行わない移動局にとってのアクセス待
ち時間が短縮される。
【００２７】アクセス制御 初期開ループ同期の後、移動局はアップリンクおよびダ
ウンリンクチャンネルの同期の取得およびリファインを
開始することができる。アップリンクチャネルを取得し
たい移動局は、タイミングおよびアクセスインターバル
の間に、指定されたアクセス信号の組のうちの１つを送
信する。各タイミングおよびアクセスインターバルにお
いて、基地局は１つまたはそれ以上のアクセス信号が存
在するかを検索する。アクセス信号の検出は、移動局か
らのアクセスの試みを表している。
【００２８】アクセス信号が良好に検出されたら、基地
局アクセス制御論理が、そのアクセスを許可するかどう
か決定する。また、基地局は到着時間と、受信した信号
の電力を推測することができる。基地局は、到着時間か
ら移動局の初期のタイミングエラーを推測することがで
きる。このタイミングエラーは、移動局と基地局の間の
ラウンドトリップ伝搬遅延である開ループ同期からのエ
ラーである。
【００２９】アクセスが検出され、許可されると、基地
局がアクセス確認を、反転(reverse)したダウンリンク
チャネルにて移動局へ返送する。移動局には、この確認
のためのダウンリンクチャネルの位置を知らせなければ
ならない。アクセス確認はさらに、タイミングおよび電
力補正、初期のアップリンクおよびダウンリンクチャン
ネル割り当てを含んでおり、また、その他の呼設定情報
を含むこともできる。移動局は、アクセス確認を受信す
ると、タイミングおよび電力をこのアクセス確認に準拠
して調整し、割り当てられたチャネル上で通信を開始す
ることができる。
【００３０】不十分な電力またはチャネルフェーディン
グにより、アクセス信号が検出されないこともある。ま
た、アクセス信号が検出されたとしても、リソースが使
用できなければ基地局がアクセスを許可しない場合もあ
る。アクセスが拒否されたり、検出されない場合は、基
地局は否定応答を送信するか、または単純に何の確認も
送らないことができる。
【００３１】アクセス制御論理とリソーススケジューリ
ングの一般的問題は当該技術分野では周知であるため、
本明細書中では詳しい説明を省く。しかし、基地局は、
移動局が適切なタイミング同期で始めるには、タイミン
グが十分且つ正確に推定されなかったと決定した場合に
は、アクセスは許可されるべきではない。タイミング推
定が十分に正確であるかどうかを決定する方法の１つ
に、アクセス信号の受信信号電力が十分に高いかどうか
を調べることがある。
【００３２】移動局または要求されたサービスがアクセ
ス信号自体では識別されないという意味で、移動局が送
信するアクセス信号が汎用であることに留意されたい。
移動局は、タイミングと電力の修正の後、その識別、認
証、その他、割り当てられたチャネル上でのあらゆる呼
設定を実行する。この２段階アクセスにより、移動局
が、呼の初期化を、指定された非ランダムアクセスチャ
ネル上で同期させながら確実に実行でき、これにより、
呼の初期化に必要なリソースと遅延を減少させることが
できる。さらに、タイミングおよびアクセスインターバ
ル内に１組の汎用信号を用いることにより、基地局はあ
る特定のインターバル内の小さな組の信号のみを検索す
ればよいため、ランダムアクセスの検索手順が簡単にな
る。
【００３３】２台以上の移動局が、同じタイミングおよ
びアクセスインターバル内の同じアクセス信号を使用す
ることが可能である。このような場合には、基地局と移
動局が衝突検出および/またはランダムバックオフとラ
ンダム信号選択スキームの組み合わせを使用することが
できる。衝突検出では、基地局が、同じタイミングおよ
びアクセスインターバル内に同じアクセス信号を２つ以
上検索する。衝突が検出された場合、同報通信チャネル
上に否定応答を送信してもよいし、または何の応答も送
信しなくてもよい。さらに、特定の衝突警告信号を送信
することもできる。
【００３４】確認を受信しない、または否定応答を受信
した移動局は、次のタイミングおよびアクセスインター
バルへのアクセスを再度試みることができる。後続の試
みで衝突が繰り返される可能性を減らすために、各移動
局は、指定されたアクセス信号の組から新規のアクセス
信号をランダムに選ぶことができる。さらに、従来のス
ロット化ＡＬＯＨＡ多重アクセス技術と似た方法で、移
動局は、アクセス試みとアクセス試みの間にランダムな
バックオフを実行することができる。
【００３５】衝突に加えて、移動局からのアクセス信号
が十分な電力で受信されなかったために確認が送信され
ないかもしれないという別の理由もある。そのため、移
動局は、次のアクセス試みで送信電力を増加しなければ
ならない。しかし、移動局が特定の衝突警告を受信した
場合には、電力増加は必ずしも必要ではないかもしれな
い。
【００３６】特定の環境では、基地局が衝突検出を実行
することが難しいことがある。例えば、遅延スプレッド
が大きい場合には、複数の移動局によって送信された同
じ信号のコピーが、１つの移動局からのマルチパスコピ
ーと混同してしまうことがある。衝突が発生してそれが
検出されないと、２台以上の移動局が、同じ指定チャネ
ル上でアクセスの第２段階を開始することができる。こ
のエラーを検出するために、基地局と移動局は実行可能
な２つのテストを行うことができる。
【００３７】まず、基地局は、指定されたアップリンク
チャネル上のデータにエラー検出コーディングチェック
(error-detection coding check)を実行する。２台以上
の移動局が同じような電力で同じチャネルを使用してい
る場合には、アップリンクチャネル上のデータが損なわ
れ、チェックに失敗するようである。この場合、基地局
は、チャネルをドロップする旨の信号を全ての移動局に
向けて送信し、また、移動局は、上述した適切なランダ
ムバックオフと予め所望されたランダム信号選択でアク
セス手順を再開することができる。
【００３８】追加のチェックとして、移動局は、割り当
てられたアップリンクチャネル上の呼の初期化における
一意の識別を送信することができ、また、基地局は、受
信した識別をダウンリンクにて移動局へ再度返送するこ
とができる。これにより、移動局は、それが指定された
チャネルの目的とするユーザであることを確認すること
ができる。２台以上の移動局がそのチャネルを使用して
おり、その１つがずっと高い電力で受信された場合に
は、基地局が顕著な方の移動局の識別のみを受信し、フ
ィードバックする。この方法で、顕著でない方の移動局
は識別を受信せず、また、チャネルをドロップし、上述
した適切なランダムバックオフとランダム信号選択でア
クセス手順を再度開始する。
【００３９】再同期(Re-synchronization) 初期チャネルとタイミングを取得した後、移動局は、引
き続き、伝搬遅延におけるトラック変更と、移動局と基
地局間のタイミングドリフトを再同期(re-synchronizat
ion)をする必要がある。再同期するために、移動局は所
定のタイミング再同期信号を基地局に、所定のタイミン
グおよびアクセスインターバルで送信することができ
る。基地局は、信号の到着時間を測定し、ダウンリンク
チャネルにおいて、適切なタイミング修正を移動局に送
り戻すことができる。
【００４０】再同期は、初期タイミング同期とアクセス
制御で使用したものとは別のタイミングおよびアクセス
インターバルのサブセットを用いてもよい。あるいは、
再同期と初期アクセス制御は同じタイミングおよびアク
セスインターバルを使用してもよいが、その場合は異な
る信号のセットを使う。
【００４１】再同期の周波数は、可能な限り最大のクロ
ックドリフトをカバーし、ラウンドトリップ伝搬遅延を
変更するのに十分であればよい。従って、全ての移動局
が全てのタイミングおよびアクセスインターバルにおい
て再同期する必要はない。各タイミングおよびアクセス
インターバルにおいて少数の移動局だけを再同期させる
ことにより、再同期する移動局の各々が、より正確なタ
イミング推定のために、より大きな帯域幅信号を自由に
使用することができるようになる。さらに、再同期およ
び初期アクセス制御が同じタイミングおよびアクセスイ
ンターバルを使用する場合には、タイミングおよびアク
セスインターバルにおいて再同期する移動局の数が少な
くなればアクセス信号用の帯域幅が自由になる。
【００４２】各移動局の再同期スケジュール、つまり、
タイミング再同期信号とタイミングおよびアクセスイン
ターバルの指定を通話初期化の段階で決定することがで
きる。さらに、基地局は、必要であれば再同期を移動局
から明白に要求することもできる。この場合、基地局
は、ダウンリンクにて、タイミングおよびアクセスイン
ターバルの指定と、再同期を実行するための移動局用の
再同期信号と共に再同期要求を移動局へ送信する。
【００４３】図１は、移動局の再同期のためのタイミン
グおよびアクセスインターバルが定期的に反復する単純
な再同期スケジュールの一例を示す。各移動局は、シス
テムに入ると、Ｍ個のグループの１つに割り当てられ
る。各タイミングインターバルにおいて、移動局のＭ個
のグループの特定の１つが同期され（黒のタイミングス
ロットで示す。）、その一方で、Ｍ−１個のグループが
その送信を保留する（影付きのタイミングスロットで示
す。）。同期されるグループは、例えばラウンドロビン
方式(round-robin manner)で選択することができる。つ
まり、グループ１がタイミングインターバル１におい
て、グループ２がタイミングインターバル２において、
Ｍ個のタイミングインターバル毎に繰り返す同期サイク
ルで同期されるということである。その他多くの再同期
スケジュールを本発明と併用してもよく、これらその他
多くの再同期スケジュールは当業者に明白になるであろ
う。
【００４４】基地局と移動局の実現 次に、図２および図３を参照しながら、上述した本発明
の例示的な実施例の実現に適した処理要素の特定の配列
について説明する。しかし、これらは例にすぎず、これ
以外の多数の配列も使用できる点を理解するべきであ
る。
【００４５】図２は、移動局アップリンクアクセスおよ
び同期システム１００を示している。システム１００は
移動局内に常駐し、その移動局用のチャネル取得とタイ
ミング同期の信号送信の機能を果たす。システム１００
はさらに、基地局からのタイミングオフセット測定に基
づいてアップリンクシンボルクロックを調整する。シス
テム１００は同期信号挿入ユニット１０２、タイミング
およびアクセス信号データベース１０４、可変時間アド
バンスユニット１０６、クロックオフセット調整ユニッ
ト１１０を備えている。
【００４６】同期信号挿入ユニット１０２は、タイミン
グおよびアクセス信号を送信（ＴＸ）データストリーム
に挿入する。インターバルの位置はタイミングおよびア
クセス・インターバル・インジケータによって示され
る。インターバルの位置は、この例ではダウンリンクタ
イミングから引き出されると推測される。タイミングお
よびアクセス信号は、タイミングおよびアクセス信号デ
ータベース１０４に記憶される。
【００４７】移動局のアップリンクタイミングは可変時
間アドバンスユニット(variable time advance unit)１
０６、クロックオフセット調整ユニット１１０において
引き出される。受信（ＲＸ）シンボルクロックは、可変
時間アドバンスユニット１０６への入力であり、基地局
ダウンリンクから引き出される。可変時間オフセットア
ドバンスユニット１０６は、可変時間オフセットによっ
てＲＸクロックを進めることにより、ＴＸクロックを生
成する。ＴＸクロックはＲＸクロックと同じ周波数を有
しているが、移動局のデータを所望の時間に基地局に確
実に到着させるために時間的にオフセットされる。
【００４８】クロックオフセット調整ユニット１１０
は、基地局から受信したタイミングエラー推定に基づい
てタイミングオフセットを選択する。クロックオフセッ
ト調整回路１１０は、基地局での不良な推定、またはフ
ィードバック信号の損失のために、不要なエラー推定を
フィルタリングしようとする。
【００４９】アップリンクチャネルを取得するために、
移動局は、同期信号挿入ユニット１０２を用いて、あら
ゆるタイミングおよびアクセスインターバルにおけるア
クセス信号を送信する。この例のタイミングおよびアク
セスインターバルは、ダウンリンクフレームとシンボル
タイミングによって決定される時間において定期的に発
生する。毎回の取得の試みにおいて、アクセス信号が、
全ての移動局に共通で全ての基地局が認識している信号
のグループの１つからランダムに選択される。アクセス
信号のセットはタイミングおよびアクセス信号データベ
ース１０４に記憶される。アップリンクチャネルへのア
クセス要求を送信した移動局があるかどうかを決定する
ために、各基地局は、アクセス信号についてタイミング
およびアクセスインターバルを走査する。
【００５０】アクセスが検出され、許可されると、基地
局は、アップリンクチャネル指定、初期時間および電力
補正、その他のあらゆる呼設定情報と共に、アクセス確
認をダウンリンクの確保した信号チャネルにて送信す
る。移動局にアップリンクチャネルが許可された後、ま
た、そのチャネルを使用する間中ずっと、移動局は、特
定のタイミング同期信号を基地局へ周期的に送信する。
タイミング同期信号は、同期信号挿入ユニット１０２に
よって、指定されたタイミングおよびアクセスインター
バル内のＴＸデータストリームへ挿入される。基地局と
接続している各移動局に、その移動局が送信を行う固有
のタイミング信号とタイミングインターバルが指定され
る。信号およびインターバルの指定を、呼設定の最中に
基地局によって移動局に提供することができる。
【００５１】基地局は、移動局送信の所望の到着時間と
実到着時間の間のタイミングエラーを決定するために、
タイミング同期信号の到着時間を推定する。推定された
タイミングエラーは、ダウンリンクを介して移動局のク
ロックオフセット調整ユニット１１０へ返送される。ク
ロックオフセット調整ユニット１１０は、タイミングエ
ラー推定によってタイミングオフセットを調整する。移
動局のデータが所望の時間に基地局に確実に到着するよ
うにするために、ＴＸクロックが、可変時間アドバンス
ユニット１０６内のタイミングオフセットによってＲＸ
シンボルクロックから進められる。さらに、クロックオ
フセット調整ユニット１１０は、基地局における不良な
推定のため、またはフィードバック信号の損失のため
に、不要なタイミングエラー推定をフィルタリングして
除外しようと試みる。
【００５２】図３は、基地局アップリンクアクセスおよ
び同期システム１２０を示す。基地局システム１２０は
無線システムの各基地局内に常駐しており、アクセス要
求の検出と、同期信号からのタイミングオフセットの推
定機能を果たす。まず、タイミングおよびアクセス・イ
ンターバル・データ除去ユニット１２２内のＲＸデータ
ストリームから、タイミングおよびアクセスインターバ
ルからのデータが除去される。信号遅延および電力推定
ユニット１２５が、アクセス信号の有無について、各イ
ンターバルのデータを走査する。検索するアクセス信号
は、タイミングおよびアクセス信号データベース１２８
に予め記憶しておくことができる。アクセス信号の存在
は、移動局からのアップリンクアクセス要求を示してお
り、図に示すように、検出要素１３０内のアクセス要求
の検出を基地局アクセス制御論理へ転送することができ
る。
【００５３】アクセスおよび同期システム１２０はさら
に、各タイミング同期信号の到着時間を推定する。アク
セス信号の場合と同様に、タイミング信号をデータベー
ス１２８に予め記憶することができる。タイミング同期
信号の到着時間推定は、移動局の送信の所望の到着時間
と実到着時間の間のエラーを決定するために使用され
る。信号遅延および電力推定ユニット１２５からの遅延
推定と電力推定が移動局へ送信される。移動局へのタイ
ミング信号の指定を、アクセス制御論理によって更新さ
れるデータベースに記憶してもよい。このようなデータ
ベースからの情報を、測定されたタイミングエラーが適
切な移動局へ、ダウンリンクにおいて確実に返送される
ようにするために使用することができる。
【００５４】上述した実施例は例示のみを目的としたも
のである。別の実施例を、例えば、データトラフィック
の扱いに適した衝突検出の形式で実現することも可能で
ある。さらに、上述した説明において、例示的な実施例
の分析に関連して行った仮定は、図面の簡略化と明瞭化
を目的としたものであり、本発明の範囲を限定すること
を意図したものではない。当然、本発明は、これらの仮
定が当てはまらないシステムにおいても実現することが
できる。さらに、ここで説明した以外の処理要素の多く
の異なるタイプ、配列、構成を用いて本発明を実現する
ことも可能である。付属の請求項の範囲内にあるこれら
またその他の代替実施例は、当業者には容易に明白とな
るであろう。
【００５５】
【発明の効果】移動局がタイミング信号をより広い帯域
幅で使用することが可能になり、一方で、アクセス信号
用の追加の帯域幅を解放することが可能になる
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の例示的な実施例におけるタイミングお
よびアクセスインターバルの例証的な配列を示す図であ
る。
【図２】本発明による移動局アップリンクアクセスおよ
び同期システムを示す図である。
【図３】本発明による基地局アップリンクアクセスおよ
び同期システムを示す図である。
【符号の説明】
１００ 移動局アップリンクアクセスおよび同期シス
テム １０２ 同期信号挿入ユニット １０４ アクセス信号データベース １０６ 可変時間アドバンスユニット １１０ クロックオフセット調整ユニット １２０ 基地局アップリンクアクセスおよび同期シス
テム １２２ タイミングおよびアクセスインターバルデー
タ除去ユニット １２５ 信号遅延および電力推定ユニット １２８ タイミングおよびアクセス信号データベース １３０ 検出要素
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジュンイ リ アメリカ合衆国 07921 ニュージャーシ ィ，ベッドミンスター，ウレン レーン 357 (72)発明者 サンディープ ランガン アメリカ合衆国 07030 ニュージャーシ ィ，ホボークン，ブルームフィールド ス トリート 610，アパートメント １ (72)発明者 サスイアデヴ ヴェンカタ アッパラ アメリカ合衆国 07076 ニュージャーシ ィ，スコッチ プレインズ，スプルース ミル レーン 281

Claims (34)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 無線通信システムの移動局と基地局間の
    アップリンク通信の方法であって、該方法は、 少なくとも１つの追加の移動局から基地局への標準のア
    ップリンクデータ送信が少なくとも部分的に保留される
    繰り返しインターバルの特定の１組において、少なくと
    も１つのアップリンクアクセス信号とアップリンクタイ
    ミング同期信号とを、該移動局から該基地局へ送信する
    段階からなることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の方法において、該無線
    システムは直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）システムか
    らなることを特徴とする方法。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載の方法において、該周期
    的に繰り返しインターバルの組は、該基地局と該移動局
    間に確立したダウンリンクに同期された1組のタイムス
    ロットからなることを特徴とする方法。
  4. 【請求項４】 請求項８に記載の方法において、汎用ア
    ップリンクアクセス信号に応動して、該基地局は該移動
    局にアップリンクチャネルを指定し、次に、電力制御と
    同期情報を該移動局へ送信することにより、該移動局が
    指定されたアップリンクチャネルにかけて呼設定プロセ
    スを開始することを特徴とする方法。
  5. 【請求項５】 請求項１に記載の方法において、アップ
    リンク同期は、複数の移動局の各々がＭ個のグループの
    １つに指定されるグループ毎のベースで実施され、該イ
    ンターバルの少なくとも１つのサブセットにおいて、該
    移動局のＭ個のグループのうちの特定の１つにおける該
    移動局の各々は、アップリンクタイミング同期信号を送
    信し、一方で、別のＭ−１グループにおける該移動局の
    各々はアップリンク送信を保留し、該アップリンク同期
    サイクルがＭ個のインターバルの各々について繰り返さ
    れることを特徴とする方法。
  6. 【請求項６】 請求項１に記載の方法において、該複数
    の移動局の少なくとも１つのサブセットはそのアップリ
    ンク送信時間を調整し、これらが該基地局に同期された
    状態で受信されることを特徴とする方法。
  7. 【請求項７】 請求項１に記載の方法において、該ダウ
    ンリンクおよび該アップリンクタイミングが該基地局に
    おいて同期され、該移動局は該基地局ダウンリンクと初
    期同期し、そして該移動局は最大で１つのラウンドトリ
    ップ伝搬遅延のタイミング誤差と初期同期することを特
    徴とする方法。
  8. 【請求項８】 請求項８に記載の方法において、該移動
    局は、アップリンクチャネルを取得する前に初期同期を
    取得し、アクセスが即座に要求されない場合にもこの方
    法で同期した状態を維持することを特徴とする方法。
  9. 【請求項９】 請求項１に記載の方法において、該移動
    局は、アクセスを獲得するために、該基地局へのアクセ
    スを試みる全ての移動局に共通で既知の、指定されたア
    クセス信号の組の１つを、タイミングおよびアクセスイ
    ンターバルにおいて送信することを特徴とする方法。
  10. 【請求項１０】 請求項１に記載の方法において、該基
    地局は、ある移動局がアクセスを試みているかどうかを
    判断するために、複数のタイミングおよびアクセスイン
    ターバルの各々において、送信されたアクセス信号の存
    在を検索し、かつ、アクセスを検出した後、該アクセス
    が許可されるかどうかを判断するために制御論理を用い
    ることを特徴とする方法。
  11. 【請求項１１】 請求項１に記載の方法において、アク
    セス信号の検出の成功に応答して、該基地局は、ダウン
    リンクチャネル内の、複数の移動局の各々に既知の確認
    または否定の応答を同報通信するように構成されてお
    り、該確認は、該移動局が呼設定プロセスを開始する、
    アップリンクおよび/またはダウンリンクチャネル指定
    を含むことを特徴とする方法。
  12. 【請求項１２】 請求項１に記載の方法において、該基
    地局は、該受信した信号電力と、該移動局のアクセス信
    号の到着時間とを推定するべく操作可能であるため、該
    アクセスが許可されると、該基地局は、初期電力とアク
    セス確認内のタイミング修正情報を送信することができ
    ることを特徴とする方法。
  13. 【請求項１３】 請求項１に記載の方法において、該タ
    イミング推定が所望レベルの正確性を確実に有するよう
    にするために、該アクセス信号が十分な電力で受信され
    ない場合にはアクセスは拒否されることを特徴とする方
    法。
  14. 【請求項１４】 請求項１に記載の方法において、該移
    動局は、該基地局との相互作用を介して電力レベルとタ
    イミングが修正された後に、指定したアップリンクおよ
    びダウンリンクチャンネル上で識別、認証、呼設定プロ
    セス開始動作を実行するべく操作可能であることを特徴
    とする方法。
  15. 【請求項１５】 請求項１に記載の方法において、該基
    地局は、２つ以上の移動局が、同じタイミングおよびア
    クセスインターバルにおいて、同じアクセス信号を送信
    した状況を検出するために衝突検出動作を実行し、さら
    に、衝突が検出された場合、該アクセスが拒否され、該
    基地局は、ダウンリンクチャネル上に、複数の移動局に
    既知である特定の衝突警告信号を同報通信することを特
    徴とする方法。
  16. 【請求項１６】 請求項１に記載の方法において、否定
    応答または未確認に応答して、該移動局は、後のタイミ
    ングおよびアクセスインターバルにおいてアクセス信号
    を再送するよう操作可能であることを特徴とする方法。
  17. 【請求項１７】 請求項１に記載の方法において、衝突
    が反復する可能性を減少させるために、複数の移動局の
    各々は、特定の移動局によって選択された前のアクセス
    信号とは別の方法で、アクセス信号の組から次のアクセ
    ス信号を選択するよう操作可能であることを特徴とする
    方法。
  18. 【請求項１８】 請求項１に記載の方法において、複数
    の移動局のは、後続するアクセス試みとアクセス試み間
    の時間を決定するために、かつ、前回のアクセス試みが
    失敗した場合、次のアクセス信号をより高い電力で送信
    するために、ランダムなバックオフ手順を利用するよう
    操作可能であることを特徴とする方法。
  19. 【請求項１９】 請求項１５に記載の方法において、衝
    突検出が実行されない場合、または、検出が十分に信頼
    性の高いものでなかった場合に、該基地局は、２つ以上
    の移動局が割り当てられたチャネルを使用しようと試み
    たかどうかを決定するべく、該割り当てられたチャネル
    に関連したデータに信頼性テストを実行するよう操作可
    能であることを特徴とする方法。
  20. 【請求項２０】 請求項１に記載の方法において、該移
    動局は、一意の識別を、呼設定プロセスの1部分として
    送信するよう操作可能であり、また、該基地局は、該一
    意の識別をダウンリンクにおいて該移動局へ再度返送す
    るよう操作可能であるため、該移動局は、それが目的と
    するチャネルのユーザであることを確認することを特徴
    とする方法。
  21. 【請求項２１】 請求項１に記載の方法において、タイ
    ミングにおけるドリフトを追跡するため、また、初期同
    期を改善するために、該移動局は、該基地局と接続して
    いる期間全体を通して引き続き再同期を続けるよう操作
    可能であることを特徴とする方法。
  22. 【請求項２２】 請求項１に記載の方法において、該移
    動局は、所定のタイミング再同期信号を、指定されたタ
    イミングおよびアクセスインターバルにおいて送信する
    ことにより、再同期するべく操作可能であり、さらに、
    該基地局は、該信号の到着時間を測定し、適切なタイミ
    ング修正をダウンリンクにおいて該移動局へ返送するべ
    く操作可能であることを特徴とする方法。
  23. 【請求項２３】 請求項１に記載の方法において、複数
    のタイミングおよびアクセスインターバルの各々におい
    て、該基地局に接続している移動局の組の指定されたサ
    ブセットのみが再同期信号を送信し、これにより、該移
    動局が、再同期のために、そうでない場合に使用可能な
    最大の広帯域幅信号よりも広い広帯域幅信号の使用を許
    可され、また、アクセス信号用の追加の帯域幅を解放さ
    れることを特徴とする方法。
  24. 【請求項２４】 請求項１に記載の方法において、該移
    動局に、呼設定プロセスの最中に使用する一連のインタ
    ーバルと再同期信号を有する再同期スケジュールが指定
    され、さらに、該再同期スケジュールにより、再同期の
    タイミングは、最大クロックドリフトと、連続する再同
    期間のラウンドトリップ伝搬遅延の変更とを十分にカバ
    ーできるほどに頻繁であることを特徴とする方法。
  25. 【請求項２５】 請求項１に記載の方法において、該基
    地局は、追加の再同期が必要であると決定すると、特定
    の移動局のためにかかる再同期を要求するべく操作可能
    であることを特徴とする方法。
  26. 【請求項２６】 無線通信システムの移動局と基地局の
    間のアップリンク通信用の装置であり、該装置は、 該移動局から該基地局へ、少なくとも１つのアップリン
    クアクセス信号とアップリンクタイミング同期信号と
    を、少なくとも１つの追加の移動局から該基地局への通
    常のアップリンクデータ送信が少なくとも部分的に保留
    される、繰り返しインターバルの特定の１組において送
    信する手段からなることを特徴とする装置。
  27. 【請求項２７】 無線通信システムで使用する装置であ
    って、該装置は、 少なくとも１つの追加の移動局から基地局への通常のア
    ップリンクデータ送信が少なくとも部分的に保留される
    繰り返しインターバルの組のうちの特定の１つにおい
    て、該システムの該基地局へ、少なくとも１つのアップ
    リンクアクセス信号とアップリンクタイミング同期信号
    を送信するべく操作可能な移動局アップリンクアクセス
    および同期システムからなることを特徴とする装置。
  28. 【請求項２８】 無線通信システムの移動局と基地局の
    間のアップリンク通信方法であって、該方法は、 少なくとも１つの追加移動局から該基地局への通常のア
    ップリンクデータ送信が少なくとも部分的に保留される
    繰り返しインターバルの組のうちの特定の１つにおい
    て、該移動局から送信された少なくとも１つのアップリ
    ンクアクセス信号とアップリンクタイミング同期信号を
    該基地局において受信する段階からなることを特徴とす
    る方法。
  29. 【請求項２９】 無線通信システムの移動局と基地局の
    間のアップリンク通信用装置であって、該装置は、 少なくとも１つの追加の移動局から該基地局への通常の
    アップリンクデータ送信が少なくとも部分的に保留され
    る繰り返しインターバルの組の内の特定の１つにおい
    て、該移動局から送信された少なくとも１つのアップリ
    ンクアクセス信号とアップリンクタイミング同期信号を
    該基地局において受信する手段からなることを特徴とす
    る装置。
  30. 【請求項３０】 無線通信システムで使用する装置であ
    って、該装置は、 少なくとも１つの追加の移動局から該基地局への通常の
    アップリンクデータ送信が少なくとも部分的に保留され
    る繰り返しインターバルの組のうちの特定の１つにおい
    て、該移動局から送信された少なくとも１つのアップリ
    ンクアクセス信号とアップリンクタイミング同期信号を
    受信するべく操作可能な基地局アップリンクアクセスお
    よび同期システムからなることを特徴とする装置。
  31. 【請求項３１】 無線通信システムの移動局と基地局の
    間のアップリンク通信方法であって、該方法は、 該移動局から該基地局へ、少なくとも１つの追加の移動
    局から該基地局への通常のアップリンクデータ送信が少
    なくとも部分的に保留される繰り返しインターバルの組
    の内の特定の１つにおいて、アップリンクアクセス信号
    を送信する段階からなることを特徴とする方法。
  32. 【請求項３２】 無線通信システムの移動局と基地局の
    間のアップリンク通信方法であって、該方法は、 該移動局から該基地局へ、少なくとも１つの追加の移動
    局から該基地局への通常のアップリンクデータ送信が少
    なくとも部分的に保留される繰り返しインターバルの組
    の内の特定の１つにおいて、アップリンクタイミング同
    期信号を送信する段階からなることを特徴とする方法。
  33. 【請求項３３】 無線通信システムの移動局と基地局の
    間のアップリンク通信方法であって、該方法は、 少なくとも１つの追加の移動局から該基地局への通常の
    アップリンクデータ送信が少なくとも部分的に保留され
    る繰り返しインターバルの組の内の特定の１つにおい
    て、該移動局から送信されたアップリンクアクセス信号
    を該基地局にて受信する段階からなることを特徴とする
    方法。
  34. 【請求項３４】 無線通信システムの移動局と基地局の
    間のアップリンク通信方法であって、該方法は、 少なくとも１つの追加の移動局から該基地局への通常の
    アップリンクデータ送信が少なくとも部分的に保留され
    る繰り返しインターバルの組の内の特定の１つにおい
    て、該移動局から送信されたアップリンクタイミング同
    期信号を該基地局にて受信する段階からなることを特徴
    とする方法。
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