JP2001502150A - Ｔｄｍａとｃｄｍａの組み合わせを使用するチャネル割り当て方法及び無線システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、無線システム、及び、カバレージエリア（３０４）内の端末（３０８から３１４）と通信する少なくとも１つの基地局（３００）を備える無線システムにおけるチャネル割り当て方法に関する。この方法では、エアーインターフェースリソースが、時間多元接続と符号多元接続とを組み合わせた方法で、１もしくは１よりも多数の端末の信号が各々のタイムスロット（ＴＳＯからＴＳ６）で伝送されるといったように、異なる端末に割り当てられる。エアーインターフェースリソースが異なる接続に効率的に割り当てられるために、本発明の方法では、端末信号（３０８から３１４）が、各々の端末の接続特性に基づいて異なるタイムスロットに分けられる。

Description

【発明の詳細な説明】 ＴＤＭＡとＣＤＭＡの組み合わせを使用する チャネル割り当て方法及び無線システム 本発明は、基地局のカバレージエリア内のいくつかは不連続伝送を使用するよ うな端末と通信する少なくとも１つの基地局を備える端末の無線システムにおけ るチャネル割り当て方法に関し、その方法では、エアーインターフェースリソー スは、時分割多元接続と符号分割多元接続を組み合せた方法で、１もしくは１よ りも多数の端末の信号が各々のタイムスロットで伝送されるといったように、異 なる端末に割り当てられる。 従来技術 無線システムを設計し実施する際に最も重要である問題の１つは周波数の効率 的な利用である。無線トラフィック量が継続的に増大するにつれて、この問題は ますます重要になってきている。システムが所定の周波数帯域をより効率的に利 用可能であればあるほど、システムの可能なユーザー数はより多くなる。新しい 無線システムが開発される場合、エアーインターフェースの多元接続方法は研究 の中心分野である。 このように、多元接続方法の目的は、周波数、換言するとエアーインターフェ ースリソースを可能な限り効率的に利用することである。ユーザーの数が増大す るにつれて、容量を制限する最も重大な要因はチャネル相互間の干渉であり、結 果として、ユーザーを異なるチャネルに分ける方法が、容量を最大化するのに非 常に重要となる。特に移動通信システムにおいて、問題は、一方では、容量の要 求を地理的に変化させるユーザーの可動性であり、一方では、信号強度の低速及 び高速の変化を引き起こす無線波の伝播の観点からの環境の差異及び複数経路伝 播である。従って、多元接続方法は、システム全体を考慮してユーザー間でチャ ネルを有利に分割可能にするように、任意の要因の影響下で適用可能でなければ ならない。 周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）では、ユーザーは周波数によって互いに分け られ、別個の周波数帯域は各々のユーザーのデータ信号に割り当てられる。時分 割多元接続（ＴＤＭＡ）では、周波数帯域は連続するタイムスロットに分割され 、各々のユーザーのデータ信号は別個の反復的なタイムスロットで伝送される。 このような複数の周波数帯域を使用可能であり、この場合には、この方法はＦＤ ＭＡ／ＴＤＭＡの組み合わせと呼ばれる。たとえ不連続伝送を使用することによ って平均伝送電力を制限することを目標としていても、従来のＴＤＭＡシステム では、送信器の電力が大きい場合、チャネル相互の干渉のために同一のタイムス ロットを隣接するセルで使用することはできない。この問題は、再利用パターン を採用し、再利用パターンに従って、共通の周波数を隣接するセルで使用しない ことによって解決されてきた。しかしながら、これは、周波数の利用に関して十 分でない。更に、不連続伝送によって引き起こされる平均干渉レベルの減少を十 分に利用して、再利用構成を減少することはできない。何故ならば、再利用構成 は、１ユーザーによって引き起こされるチャネル相互の干渉のピーク値によって 殆ど決定されるからである。 符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）は、拡散−スペクトル技術に基づく多元接続方 法である。従来のＣＤＭＡでは、ユーザーの狭帯域データ信号は、データ信号よ りも広い帯域幅を有する拡散符号によって比較的広い帯域に変調される。拡散コ ードは複数のビットを含む。拡散符号のビット速度はデータ信号のビット速度よ りもずっと高速であり、データビットやデータシンボルと区別して、拡散符号ビ ットをチップと呼ぶ。ユーザーの各々のデータシンボルは全ての拡散符号チップ によって拡散される。同一セルの各々のユーザーは別個の拡散符号を有する。何 人かのユーザーは同一の周波数帯域上で同時に伝送し、データ信号は、拡散符号 に基づいて受信器において互いに識別される。ＣＤＭＡシステムにおいて、送信 器の電力調整は妨害制御において最適に機能すると仮定されている。異なる電力 レベルで動作するユーザーは同一の周波数帯域上にあり、電力調整の機能はシス テムにとって重大である。更に、ダウンリンクの伝送で、大きな電力差異を使用 するのは難しい。 本発明の方法は、無線システム、特にＴＤＭＡ／ＣＤＭＡを組み合わせた方法 を使用する無線システムに適用され得る。従って、チャネルは、１もしくは１よ りも多数の別個の拡散符号によって各々拡散される１もしくは１よりも多数の端 末の信号を伝送する連続するタイムスロットから成るといったように、エアーイ ンターフェースリソースは分割される。本方法に、ＦＤＭＡを含むこともでき、 その場合には、各々がＴＤＭＡ／ＣＤＭＡを組み合わせた方法を利用するいくつ かの異なる周波数が使用されている。ＴＤＭＡ／ＣＤＭＡを組み合わせた方法は Baier P.W，A Critical Review of CDMA，Proceedings of VTC96，pp．6-10に詳 細に記述されている。 発明の概要 本発明の目的は、任意の要因の作用を効率的に平均化でき、異なる動作及び環 境状況に容易に適合可能であるような多元接続及びチャネル割り当てのための方 法を実施することである。 これは前文で説明された方法で実現され、不連続伝送を使用する端末の信号は 同一のタイムスロットに分けられ、連続伝送を使用する端末の伝送はそれら自体 のタイムスロットに分けられるといったように、端末の信号が、各々の端末の接 続特性に基づいて異なるタイムスロットに分けられることを特徴とする。 本発明はまた、カバレージエリア内の端末と通信する少なくとも１つの基地局 を備える無線システムにおけるチャネル割り当て方法に関し、そのシステムは回 線交換サービスとパケット交換サービスとの両方を備え、その方法では、エアー インターフェースリソースは、時間多元接続と符号多元接続を組み合わせた方法 で、１もしくは１よりも多数の端末の信号が各々のタイムスロットで伝送される といったように、異なる端末に割り当てられる。回線交換サービスを使用する端 末の信号は同一のタイムスロットに分けられ、パケット交換サービスを使用する 端末の伝送はそれら自体のタイムスロットに分けられるといったように、各々の 端末の接続特性に基づいて、端末信号が異なるタイムスロットに分けられること を、本発明に従うチャネル割り当て方法は特徴とする。 本発明は更に、カバレージエリア内の端末と通信する少なくとも１つの基地局 を備え、１もしくは１よりも多数の端末の信号は各々のタイムスロットで伝送さ れるといったように、時分割多元接続と符号分割多元接続を組み合わせた方法を 使用する無線システムに関し、このシステムにおいて、端末のいくつかは固定で あり、いくつかは可動である。固定端末の信号は同一のタイムスロットに分けら れ、移動端末の伝送はそれら自体のタイムスロットに分けられるといったように 、各々の端末の接続特性に基づいて、端末信号が異なるタイムスロットに分けら れることを、本発明に従う無線システムは特徴とする。 いくつかの利点が本発明の方法で実現される。端末をそれらの電力レベルに従 って異なるタイムスロットに分けることによって、チャネル相互の干渉を減少す ることができる。この結果として、再使用構成を減少することができ、これによ って、より容易なセルラー設計及び周波数スペクトルのより効率的な使用が可能 となる。また、１タイムスロット内の電力レベル変化の減少によって、チャネル の干渉レベル測定の信頼性の改善が可能となる。 このように、本発明の方法は、ＴＤＭＡ／ＣＤＭＡシステム、及び、それらに 加えて、ＦＤＭＡすなわち複数の周波数チャネルも含むシステムに適用され得る 。従って、タイムスロットの割り当てにおいて、タイムスロットに小電力のユー ザーが割り当てらるか、大電力のユーザーが割り当てられるかによって、隣接す るチャネルの利用可能性を判断することができる。更に、本発明は、ＦＤＤ（周 波数分割デュプレックス（Frequency Division Duplex））方法及び（時分割デ ュプレックス（Time Division Duplex））方法に適用され得る。 図面の簡単な説明 添付図に従って、例を参照して、本発明を以下により詳細に説明する。 図１は、ＴＤＭＡ／ＣＤＭＡ方法のフレーム構成の一例を示す。 図２及び図３は、異なるタイムスロットへの端末信号の割り当ての例を示す。 好ましい実施態様の説明 本発明に従う解決策は、例えばＴＤＭＡ／ＣＤＭＡを組み合わせた方法を利用 する無線システムにおいて実施され得る。多元接続方法によると、信号は、一般 的に所定の大きさのフレームに分けられるタイムスロットに時間ドメインで割り 当てられる。良好な品質のサービスを提供するために、各々のユーザーは、実際 の信号対干渉比が所望のサービスの品質を確保するのに十分であるようなタイム スロットを与えられなければならない。図１は、ＴＤＭＡ／ＣＤＭＡ方法のフレ ーム構成の一例を示す。図１の例では、フレームはＴＳ０、ＴＳ１からＴＳ７ま での８つのタイムスロットを備える。符号分割の方法によると、複数の端末の信 号を各々のフレームに伝送することができ、各々の信号は、受信端における信号 間の識別を可能にする拡散符号で符号化される。そして、チャネル相互間の干渉 は、符号によって識別されるいくつかの信号の和として形成される。図１では、 フレームの第１のタイムスロットＴＳ０は、フレームの第１のタイムスロットＴ Ｓ０は３つの端末の信号１００から１０４を備える。同様に、第２のタイムスロ ットＴＳ１は１つの端末の信号１０６を備え、第３のタイムスロットＴＳ２は２ つの信号１０８及び１１０を備える。 本発明の解決策では、異なる端末の伝送は、各々の端末の接続特性に基づいて 異なるタイムスロットに分けられる。本発明の好ましい実施態様によると、端末 伝送はダウンリンク方向で使用される伝送電力に基づいて電力区分に分けられ、 各々の電力区分内の端末の伝送は同一のタイムスロットに割り当てられる。本解 決策では、タイムスロット内での電力調整のダイナミックスは小さいままである が、一方、基地局は、異なるタイムスロットにおいて明確に異なる電力レベルを 使用することができる。これは、カバレージエリア内に複数の端末２０２から２ ０８を有する基地局２００を示している図２に例示されている。基地局の近くに 位置する端末２０４、２０６の接続２１２、２１４は小さい電力レベルを使用す ることができ、本発明によると、これらは同一のタイムスロット、図２の例では タイムスロットＴＳ２に割り当てられる。同様に、大きな経路損失のために上記 の接続よりも大きな電力レベルを使用しなければならない基地局から離れて位置 する端末２０２及び２０８の接続２１０、２１６は、同一のタイムスロット、図 ２ではタイムスロットＴＳ０に分けられる。 伝送は、妨害を引き起こす電力の不必要に大きな減少及び増大を防ぐために、 連続するタイムスロットの電力レベルの差異が可能な限り小さくなるといったよ うにタイムスロットに割り当てられるのが有利である。 本発明の別の好ましい実施態様によると、端末の伝送は、各々の端末の伝送電 力レベルに基づいて異なるタイムスロットに分けられる。各々のタイムスロット におけるユーザーの最大数は、１もしくは１よりも多数の隣接するセル内のユー ザーの電力レベルに基づいて制限される。電力レベルが小さい場合には、ユーザ ー数はセル−特定で制限される。隣接するセルのエリア内のチャネル相互の干渉 の危険が増大するような使用される電力レベルが大きい場合には、ユーザー数の 制限を複数の隣接するセル間で生じる。その場合には、一種のタイムスロット− 特定の再使用構成が関係する。 本実施態様は、カバレージエリア内に複数の端末を有する、すなわち、基地局 ３００のカバレージエリア３０４内に端末３０８から３１４を有し、基地局３０ ２のカバレージエリア３０６内に端末３１６から３２０を有する２つの基地局３ ００及び３０２を示す図３に例示される。両方の基地局が同一の周波数帯域を使 用すると仮定する。図は各々の基地局によって使用されるフレーム構成３２２、 ３２４を例示する。基地局３００は、その基地局の近くにあり、従って、小さい 伝送電力を使用する端末３０８、３１０をタイムスロットＴＳ０に割り当てる。 同様に、基地局３０２は、小さい伝送電力を使用する近くの端末３１８を同一の タイムスロットＴＳ０に割り当てる。遠くに位置して大きな伝送電力を使用する 端末３１２及び３１４はタイムスロットＴＳ１及びＴＳ２に割り当てられる。同 様に、基地局３０２は、遠くに位置する端末３１６及び３２０をタイムスロット ＴＳ１及びＴＳ２に割り当てる。隣接するセル中の小さい伝送電力を使用する端 末を全て同一のタイムスロットに割り当てることができる。何故ならば、隣接す るセルの伝送は、それらの小さい伝送電力によって互いに干渉しないからである 。チャネル相互の干渉が過度に増大しないように、大きな伝送電力を使用する端 末のタイムスロットあたりの数は各々のセルで制限されなければならない。 端末をそれらの電力レベルに基づいて異なるタイムスロットに分けることによ って、このように、チャネル相互の干渉を減少することができる。分けない場合 には、同一チャネル上の全ての符号は、制限された電力ダイナミックス内で伝送 されなければならない。その場合、最大電力を要求するユーザーが、全ての符号 に対する全てのダウンリンクの伝送電力をダイナミックレンジ内で決定する。結 果として、基地局の近くに配置されたユーザーの符号もまた、隣接するセルにお いて不必要なチャネル相互の干渉を引き起こす。 本発明はまた、いくつかの端末が、無線システムにおけるチャネル相互の干渉 を減少することを目的とする不連続伝送を使用するようなシステムにも適用され 得るのが好ましい。不連続伝送は、送信器が、伝送されるべき情報がある場合に だけ信号を送り、他の場合には、信号は伝送されないというような方法に関する 。例えば、音声を伝送する場合、送信器は、ユーザーが話さない時には抑止され る。ＴＤＭＡシステムでは、不連続伝送の利点は必ずしも完全には得られない。 何故ならば、伝送がオンである時に、伝送がつくる干渉レベルはそれでもやはり 大き過ぎるからである。本発明の好ましい実施態様によると、不連続伝送を使用 する端末の伝送は同一のタイムスロットに分けられ、連続伝送を使用する端末の 伝送はそれら自体のタイムスロットに分けられる。従って、不連続伝送の利点を 以前よりもより良く利用できる。同一のタイムスロットがいくつかの拡散符号ユ ーザーに割り当てられる場合、ユーザーによって引き起こされる干渉レベルは不 連続伝送によってより確実に減少する。何故ならば、ユーザー数が増大する場合 、全干渉に対する１ユーザーによって引き起こされる干渉の比率は減少するから である。 本発明はまた、回線交換サービス及びパケット交換サービスの両方を有するシ ステムにも適用され得る。不連続伝送の場合のように、パケット伝送で得られる 利点を本発明の解決策においてより良く利用することができ、その解決策では、 回線交換サービスを利用する端末の信号は同一のタイムスロットに分けられ、パ ケット交換サービスを利用する端末の伝送はそれら自体のタイムスロットに分け られる。 異なるタイムスロットへの分類を可能にする場合、階層的なセルの異なるセル レベルの相互干渉の最小化もまた考慮することができる。従って、マクロセルや ピコセルのユーザーと同様に、マイクロセルのユーザーを同一のタイムスロット に割り当てることができる。 本発明はまた、ユーザーを異なるタイムスロットに分ける場合、各々のタイム スロットで伝送されるユーザーの最大数を制限する時に、使用されるチャネルコ ーディングを考慮するといったようにも適用され得る。より効率的なチャネルコ ーディングを使用する場合には、あまり効率的でないチャネルコーディングを使 用する場合よりも多くの伝送を同一のタイムスロットにおいて可能にできる。 ユーザーを異なるタイムスロットに分ける時に、各々のタイムスロットのユー ザーの最大数を一時的に、例えば、シグナリングの間増大することができる。何 故ならば、接続に関して使用されるエラー訂正アルゴリズムが、ユーザー数の一 時的な増大によって引き起こされる一時的な妨害を管理すると仮定できるからで ある。 本発明はまた、移動加入者接続と固定の無線加入者接続の両方を提供するシス テムにも適用され得るのが好ましい。固定の無線加入者接続は、無線リンクを使 用する端末が固定の場所に位置するような接続である。本発明の好ましい実施態 様によると、固定の端末の伝送は同一のタイムスロットに分けられ、移動端末の 伝送はそれら自体のタイムスロットに分けられる。当然、異なる端末タイプを含 むタイムスロット内で、分類は本発明の他の実施態様に従って実施され得る。 添付図に従って、例を参照して、本発明を上記に説明したけれども、本発明は それらに限定されず、添付の請求の範囲に開示されている本発明の思想の範囲内 において様々に変更され得ることは明白である。

───────────────────────────────────────────────────── 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，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ， ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ピルホーネン リク フィンランド エフイーエン―00200 ヘ ルシンキ ギルデニンティエ 10エー85

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．カバレージエリア（３０４）内のいくつかは不連続伝送を使用するような端 末（３０８から３１４）と通信する少なくとも１つの基地局（３００）を備え る無線システムにおけるチャネル割り当て方法であって、エアーインターフェ ースリソースが、時間多元接続と符号多元接続とを組み合わせた方法で、１も しくは１よりも多数の端末が各々のタイムスロット（ＴＳＯからＴＳ６）で伝 送されるといったように、異なる端末に割り当てられる方法において、 端末信号（３０８から３１４）が、各々の端末の接続特性に基づいて、不連 続伝送を使用する端末信号は同一のタイムスロットに分けられ、連続伝送を使 用する信号の伝送はそれら自体のタイムスロットに分けられるといったように 、異なるタイムスロットに分けられることを特徴とする方法。 ２．カバレージエリア（３０４）内の端末（３０８から３１４）と通信する少な くとも１つの基地局（３００）を備え、回線交換サービスとパケット交換サー ビスの両方を備える無線システムにおけるチャネル割り当て方法であって、エ アーインターフェースリソースは、時間多元接続と符号多元接続とを組み合わ せた方法で、１もしくは１よりも多数の端末が各々のタイムスロット（ＴＳＯ からＴＳ６）で伝送されるといったように、異なる端末に割り当てられる方法 において、 端末信号（３０８から３１４）は、各々の端末の接続特性に基づいて、回線 交換サービスを使用する端末信号は同一のタイムスロットに分けられ、パケッ ト交換サービスを使用する信号の伝送はそれら自体のタイムスロットに分けら れるといったように、異なるタイムスロットに分けられることを特徴とする方 法。 ３．端末（３０８から３１４）の信号は、ダウンリンク方向で使用される伝送電 力に基づいて電力区分に分けられ、各々の電力区分内の端末の伝送は、同一の タイムスロットに分けられる請求項１に記載の方法。 ４．端末（３０８から３１４）の信号は、各々の端末の伝送電力に基づいて異な るタイムスロットに分けられる請求項１に記載の方法。 ５．等しい電力で伝送する端末の信号は同一のタイムスロットに分けられる請求 項４に記載の方法。 ６．端末（３０８から３１４）の信号は異なるタイムスロットに基地局−特定で 分けられる請求項１もしくは請求項４に記載の方法。 ７．端末（３０８から３２０）の信号を分ける時に、複数の基地局（３００、３ ０２）のエリア内に位置する端末の接続特性が考慮される請求項１もしくは請 求項４に記載の方法。 ８．端末（３０８から３１４）の信号を異なるタイムスロットに分ける時に、使 用されるチャネルコーディングが考慮される請求項１もしくは請求項４に記載 の方法。 ９．端末（３０８から３１４）の信号を異なるタイムスロットに分ける時に、連 続するタイムスロット間の電力の差異が最小化される請求項１もしくは請求項 ４に記載の方法。 10．エアーインターフェースリソースを割り当てる時に、周波数多元接続方法も また使用され、端末（３０８から３１４）の信号を異なるタイムスロットに分 ける時に、タイムスロットに大きな電力のユーザーが割り当てられるか小さな 電力のユーザーが割り当てられるかによって、隣接するチャネルの利用可能性 が判断される請求項１もしくは請求項４に記載の方法。 11．カバレージエリア（３０４）内に端末（３０８から３１４）と通信する少な くとも１つの基地局（３００）を備える無線システムであって、時間多元接続 と符号多元接続とを組み合わせた方法が、１もしくは１よりも多数の端末の信 号が各々のタイムスロット（ＴＳＯからＴＳ６）で伝送されるといったように 使用され、端末（３０８から３１４）のあるものは固定であり、また、他のも のは移動電話である無線システムにおいて、 端末（３０８から３１４）の信号は、各々の端末の接続特性に基づいて、固 定の端末の信号は同一のタイムスロットに分けられ、移動端末の伝送はそれら 自体のタイムスロットに分けられるといったように、異なるタイムスロットに 分けられることを特徴とするシステム。 12．端末（３０４から３１４）の信号は、ダウンリンク方向で使用される伝送電 力に基づいて電力区分に分けられ、各々の電力区分の伝送は同一のタイムスロ ットに割り当てられる請求項１１に記載のシステム。 13．端末（３０８から３２０）の信号を分ける時に、複数の基地局（３００、３ ０２）のエリア内に位置する端末の接続特性が考慮される請求項１１に記載の システム。