JP2001523915A - セルラ通信システムおよび無線ブロードキャスト・システムの両方を含むハイブリッド無線通信システム用のブロードキャスト・ネットワーク選択技法 - Google Patents

セルラ通信システムおよび無線ブロードキャスト・システムの両方を含むハイブリッド無線通信システム用のブロードキャスト・ネットワーク選択技法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダウンリンクの無線通信サービスに、高いデータレートを提供するためブロードキャスト（サイマルキャスト）技術を使用した、セルラ／ブロードキャストのハイブリッド・システムにおいて、ブロードキャスト・ネットワークを選択する方法およびシステムを提供する。 【解決手段】 複数の可能なネットワークから最適なブロードキャスト・ネットワークを選択する様々な技法が検討されている。これらの選択技法で使用されるパラメータは、計算の複雑性を減少するように推定される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 ［背景］ 本発明は概して無線通信システムに関し、より詳細には、そのようなシステム
においてデータを受信するブロードキャスト・ネットワークを選択する方法およ
びシステムに関する。
【０００２】 セルラ電話産業は、米国においても世界の他の国や地域と同様に、商業的実施
において驚くべき発展を遂げた。大都市圏における発展は予想をはるかに越え、
急速にシステムの容量を追い越している。もしこの傾向が続くのであれば、最も
小さい市場にさえもこの産業の影響が及ぶであろう。これら増大する容量に適合
する革新的な解決策が、高い品質のサービスの維持と価格の上昇を避けることと
同様に要求されている。
【０００３】 世界を通じて、無線通信システムの進歩における重要なステップの一つはアナ
ログからデジタル伝送への変更である。同様に重要なのは、次世代技術を実現す
るための有効なデジタル伝送方式の選択である。更にまた、例えば、次世代デジ
タル・セルラ・システムのインフラストラクチャを使用するセルラのキャリアに
よって、快適に携帯でき、家庭、会社、街頭、車等で発呼および呼の受信に使用
される、低価格でポケットサイズの無線電話を使用した、第１世代のパーソナル
通信ネットワークが提供されると広く信じられている。これらの新たなシステム
で望まれる重要な特徴は、トラフィック容量と現在のシステムがサポートするべ
く設計されたデータレートよりも高いデータレートでの通信能力とを増大するこ
とである。
【０００４】 現在、セルラ・システムにおけるチャネル・アクセスは、主に周波数分割多元
アクセス（ＦＤＭＡ）および時分割多元アクセス（ＴＤＭＡ）方式を用いて達成
されている。ＦＤＭＡでは、通信チャネルは単一の無線周波数帯であり、その中
に信号の伝送パワーが集中されている。通信チャネルと干渉することがある信号
は、隣接チャネルで伝送された信号を含み（隣接チャネル干渉）、他のセルの同
じチャネルで伝送された信号を含んでいる（共チャネル干渉）。隣接チャネルと
の干渉は、特定の周波数帯にある信号エネルギーだけを通過させるバンドパス・
フィルターの使用によって制限される。共チャネル干渉は、同じ周波数チャネル
が使用されるセル間の最小離間距離を設けてチャネルの再使用を制限することに
より、許容できるレベルに減少する。このため、各チャネルに異なった周波数を
割り当てることで、利用できる周波数並びにチャネルの再使用に課せられた限定
によって、システム容量が限定される。ＦＤＭＡは、ＡＭＰＳなどの第１世代の
システムでのチャネル・アクセスに使用された。
【０００５】 ＴＤＭＡシステムでは、チャネルは例えば、同じ周波数での時間間隔の周期的
つながりのタイムスロットからなる。複数のタイムスロットからなる各機関をフ
レームと呼ぶ。所与の信号のエネルギーはこれらタイムスロットの１つに閉じ込
められる。隣接チャネル干渉は、適切な時間で受信された信号エネルギーのみを
通過させる、タイムゲートや同期要素の使用により制限される。このため、各チ
ャネルに異なったタイムスロットを割り当てることで、利用できるタイムスロッ
ト並びに上記でＦＤＭＡに関して述べたようにチャネルの再使用に課せられた限
定によって、システム容量が限定される。
【０００６】 情報技術および通信技術が共に密接に発展するにつれて、高いデータレート（
例えば５６ｋｂｐｓより大きい）のサポートに対する要求が、特にインターネッ
トの出現および画像情報を伝送する要求により急速に増大している。既存の無線
通信システムはそのような高いデータレートを扱うように設計されていない。
【０００７】 高いデータレートに対する要求を受け入れるために検討されているシステムの
１つのタイプは、ダウンリンク（すなわち、基地局から移動体への方向）で高い
データレートがサポートされ、アップリンク（すなわち、移動体から基地局への
方向）ではより低いデータレートがサポートされる、ハイブリッド・システムで
ある。例えば、セルラ技術のシステムをアップリンク・トラフィック・チャネル
、低いデータレートのダウンリンク・トラフィック・チャネルおよびコントロー
ル・チャネル（アップリンクおよびダウンリンク）をサポートするのに使用し、
ブロードキャスト伝送システムを高いデータレート、およびダウンリンク・トラ
フィック・チャネルをサポートするのに使用する、ハイブリッド・システムを提
供できることが提案されている。特に、デジタル・オーディオ・ブロードキャス
ティング・システム（ＤＡＢ）として知られており、「無線ブロードキャスティ
ング・システム；移動体、携帯および固定受信器に対するデジタル・オーディオ
・ブロードキャスティング（ＤＡＢ）（Radio Broadcasting Systems；Digital
Audio Broadcasting system (DAB) to mobile, portable and fixed receivers ）」という題名でＥＴＳ ３００４０１として１９９７年２月に欧州電気通信標
準で特定され、その内容を本明細書に組み込む、ブロードキャスト・システムが
、汎欧州標準であるＧＳＭで指定されるセルラ技術と組合わせてハイブリッド・
システムで高いデータレートのダウンリンク・チャネルをサポートするのに使用
することが提案されている。
【０００８】 ブロードキャスト・システム、例えばＦＭラジオのシステムは、長年に渡りセ
ルラ・システムとは独立して使用されてきた。ＤＡＢに従って設計されたシステ
ム等のいくつかのブロードキャスト・システムは、サイマルキャスト・システム
でもある。ブロードキャストするサイマルキャスト・システムでは、セルラ無線
システムと異なり、いくつかのトランスミッタにより同じ情報が複数のリモート
ユニットにブロードキャストされる。これらのシステムは、セルラ・システムと
比べて大きな帯域を有しているので、高いデータレートでの送信に有効である。
しかしながら、ブロードキャストとセルラ技術とを組合わせると、多くの対処す
べき設計の問題が生じ、特に、ダウンリンク・チャネルで高いデータレートでの
情報の受信を開始するのに、ブロードキャスト・ネットワークにどのようにリモ
ート・ユニットを割り当てるかが問題となる。
【０００９】 当業者には周知のように、ＧＳＭやＤ−ＡＭＰＳなどの従来のセルラ・システ
ムは、高いトラフィック容量と高い受信信号品質との組合わせを提供するために
多くの異なった技術を使用している。例えば、周波数の再使用は、容量を増やす
ためにこれらのシステムで共通に使用される技法である。ここでは、同じ周波数
での同時伝送による共チャネル干渉が、移動局での受信信号品質を許容できなく
なるほど悪化させないように、（他のシステムの設計要因を取り入れて）十分な
距離によって離間されたセル内で周波数を再使用することを意味する。
【００１０】 従来のセルラ・システムで高い受信信号品質を維持するのに共通に使用される
別の技法は、移動局を通信に使用できるチャネルの信号品質を評価する測定プロ
ーブとして使用し、測定した品質パラメータに関するレポートをシステムに提供
することである。そしてこの情報はセルラ・システムで、例えば、新たな接続を
確立するのにどのチャネルを使用するべきか、並びに既存の接続をあるセルから
別のセル（あるいはセル内）へハンドオフするのを決定するのに使用される。
【００１１】 一方、従来のブロードキャスト／サイマルキャストを行う無線システムでは、
同じ情報を送信するのに単一の周波数がネットワーク内の全ての送信器で使用さ
れるように無線ネットワークが設計される。このため、リモート端末は、単純に
その周波数に同調し、その送信器または地理的に最も近い送信器を聴取する。従
って、セルラ・システムとは異なり、ほとんどのブロードキャスト・システムは
、リモート局にダウンリンク・データを聴取するネットワークを選択する機構を
何ら備えていない。
【００１２】 しかしながら、あるＦＭ放送システム（無線データ・サービス（ＲＤＳ機能）
を含む）は、受信器の受信信号品質が低下したときに代替周波数に変更する機構
を有している。このシステムでは、同じブロードキャスト情報をより良い受信信
号品質で受信し続けることができるであろうという予想の元で、受信器は単純に
所定の周波数へ切り換える。受信器は、切り換えのために特定の周波数を識別す
るのに測定を行わず、切り換えの前に代替周波数が実際に許容できる受信信号品
質をもたらすのかもわからない。従って、ＲＤＳに応じて動作する受信器は、一
方の周波数が十分な受信信号品質をもたらすまで、２つの代替周波数間で切り換
えを繰り返す「ピンポン」効果に遭遇することがある。
【００１３】 上述の提案されたハイブリッド・システムでは、特に（以下に述べるように）
、地理的に最も近いブロードキャスト・ネットワークが最良の受信信号品質をも
たらすとは限らないので、ブロードキャスト・ネットワークを選択するための有
効な技法が重要となる。従って、従来のシステムの欠点を解消する、ブロードキ
ャスト・ネットワークを選択するための新たな技法を提供することが望ましい。
【００１４】 ［概要］ 従って、本発明の目的は、特定の接続に対して最良のダウンリンク品質をもた
らすブロードキャスト・ネットワークを選択するための技法を提供して、上記の
欠点を解消することである。本発明の他の目的は、ブロードキャスト／セルラの
ハイブリッド無線通信ネットワークにおいて、リモート局がいくつかのブロード
キャスト・ネットワークから情報を受信するブロードキャスト・ネットワークを
選択することを可能とする技法を提供することである。
【００１５】 以下に複数のネットワーク選択技法を記載する。これらの技法は以下のパラメ
ータ、すなわち、リモート局で受信された合計パワー、リモート局が干渉する送
信機から受信したパワー、リモート局が受信した有効パワー、および信号対干渉
比、の１つ以上を、呼の設定および／またはハンドオフに対する最良のブロード
キャスト・ネットワークを識別するのに使用する。
【００１６】 本発明の上記および他の目的、特徴および利点は、図面と共に以下の詳細な説
明を参照することによって当業者には容易に理解されよう。
【００１７】 ［詳細な説明］ 以下の記載において、具体的な回路、回路部品、技法などの特定の詳細な記述
は限定のためでなく説明のために記載したものであり、本発明をより良く理解す
るためのものである。例えば、変調および送信の代表的技法について様々な詳細
事項を記載した。しかしながら、本発明をこれら特定の詳細事項とは異なる他の
実施形態で実現できることは、当業者には明白であろう。他の場合においては、
不必要な詳細事項により本発明の記載が解りにくくならないように、周知の方法
、装置および回路の詳細な記載は省略した。
【００１８】 図１は、ＧＳＭ／ＤＡＢの代表的ハイブリッド無線通信システム１００を示し
ている。図示されたように、ＧＳＭシステムによってサービスされる地理的領域
は、セルとして知られるｎ個のより小さな領域の無線カバー範囲１１０ａ〜ｎに
細分化され、セルはそれぞれ周知のＧＳＭ仕様に従って動作する対応する基地局
１７０ａ〜ｎを有している。本発明によるブロードキャスト・ネットワークを選
択する技法およびシステムが、セルラ部分が他の基準に従って設計されたような
セルラ・ネットワークやハイブリッド・ネットワークに対しても使用できること
は当業者には明白であろう。
【００１９】 各無線基地局１７０ａ〜ｎには、送信および受信アンテナ１３０ａ〜ｎがそれ
ぞれ接続されている。なお、６角形型のセル１１０ａ〜ｎは、特定の基地局１７
０ａ〜ｎに関連する無線カバー範囲を示すのに便利であるため用いられている。
実際には、セル１１０ａ〜ｎは不規則な形状であってり、重なっていたりしてお
り、連続している必要はない。各セル１１０ａ〜ｎは、基地の方法により複数の
セクタに更に細分化されてもよい。セル１１０ａ〜ｎ内には、ｍ個の移動局１２
０ａ〜ｍが分配されている。実際のシステムでは、移動局の数ｍはセルの数ｎよ
りもはるかに大きい。基地局１７０ａ〜ｎは、とりわけ、それぞれのセル内に位
置する移動局１２０ａ〜ｍと２方向無線通信を提供する、基地局送信器および基
地局受信器（不図示）を備えている。図１に示されているように、基地局１７０
ａ〜ｎは、とりわけ、公衆電話交換網（ＰＳＴＮ）１６０への接続を提供し、そ
こから通信装置１８０ａ〜ｃへの接続を提供する、移動電話交換局（ＭＴＳＯ）
１５０に接続されている。セルラの概念は当業者には基地であるので、ここでは
これ以上説明しない。
【００２０】 図１のハイブリッド・システムには、複数のＤＡＢネットワークも含まれてい
る。簡潔にするため、図においては２つのＤＡＢネットワーク１９０ａおよび１
９０ｂを破線の円により示しているが、所望のシステム容量を満足するためおよ
び当業者に容易に理解できる他の設計基準を考慮して、必要に応じてより多いネ
ットワークが設けられてもよい。更に、図１に示した破線の円はセルを表わすの
に使用した６角形よりも小さいが、ＤＡＢネットワークの実際のカバー範囲はも
ちろん、各基地局のカバー範囲よりも大きくても小さくてもよい。
【００２１】 セル１１０ａ、１１０ｂおよび１１０ｃとは異なり、各ＤＡＢネットワーク１
９０ａおよび１９０ｂは一般的に複数の送信器を含む（ある種のＤＡＢネットワ
ークでは１つの送信器だけを含む）。ＤＡＢネットワーク１９０ａおよび１９０
ｂは、互いの干渉をなくすために異なった周波数帯域で動作するのが好ましい。
しかしながら、各ネットワーク内では、複数の送信器が同じ情報を同じ周波数帯
域で同時にブロードキャストする。従って、例えば、移動局１２０ｍのダウンリ
ンク接続にＤＡＢネットワーク１９０ａが割り当てられていると、移動局１２０
ｍは、移動局１２０ｍの位置、ＤＡＢネットワークの送信パワーなどの様々な要
因に応じて、ＤＡＢネットワーク１９０ａ内の複数の送信器からデータを受信す
る。この概念は図２に示されている。
【００２２】 ここで、リモート局２００は４つのＤＡＢ送信器２１０ａ、２０１ｂ、２１０
ｃおよび２１０ｄのそれぞれからの信号を受信している。送信器とリモート局と
の無線伝搬経路に応じて、送信器２１０ｄからの２本の線によって概念的に表わ
されているように、リモート局は各送信器から１つ以上の信号線（エコー）を受
信することがある。マルチパス伝搬およびブロードキャスト・ネットワークを使
用したリモート局へのデータ送信に関連した信号受信は、以下で詳細に検討する
ように、どのネットワークを選択するかを考える際の重要な要因である。
【００２３】 ここに記載した代表的実施形態では、ＤＡＢネットワークは高いレートでダウ
ンリンクデータをリモート局に提供するのに使用される。例えば、最初のトラフ
ィック・チャネル割り当ておよびハンドオフのために、ブロードキャスト・ネッ
トワーク間の選択を行う技法を完全に理解するのを容易とすべく、最初にＤＡＢ
信号送信の基本について記載し、次に代表的受信信号品質の測定について記載す
る。興味のある読者は、ＤＡＢ信号送信に関する詳細な記載を、上記のＥＴＳＩ
標準で参照されたい。
【００２４】 代表的ＤＡＢ信号のフレーム構造を図３に示す。ここで、各フレームが３つの
フィールドを含んでいることが解るであろう。第１のフィールド３００は、リモ
ート・ユニットが送信された信号と同期を取るのに使用される同期（ＳＹＮＣ）
ワードを含んでいる。この場合、同期ワードは２つのシンボルを含んでいる。第
２のフィールド３１０は、メイン・サービス・チャネル（ＭＳＣ）３２０の現在
の構成に関する情報を伝えるｎ個のシンボルを使用する、高速情報チャネル（Ｆ
ＩＣ）である。ＭＳＣ３２０は、負荷データのｍ個のシンボルを含んでいる。
【００２５】 ＤＡＢシステムでは、フレーム構造はいくつかのＯＦＤＭ（直交周波数分割多
重）信号を用いて送信される。ＯＦＤＭ方式では、帯域幅は、平行して送信され
る多数の直交する、峡帯域のサブチャネルに分割される。ＯＦＤＭ方式では、高
いデータレートのデータ・ストリームこれら多数のサブチャネル上で変調される
。データ・ストリームのレートは極めて高いが、各サブチャネルの変調比は比較
的低く、これにより各シンボルを比較的長くできる。この結果、ＯＦＤＭシンボ
ルが、ブロードキャスト・システムにおいて問題となる、マルチパス伝搬の影響
を受けにくくなる。更に、追加の保護期間（ＯＦＤＭ信号の時間の拡張）が、連
続したＯＦＤＭ信号の間に挿入され、これにより、遅延がより一層広がる影響を
減少する。
【００２６】 異なったサブチャネル上の信号は、時間領域において直交しているが、周波数
領域において重なっている。より詳細には、ＯＦＤＭ信号は、以下の式により規
定される。
【００２７】
【数１】
【００２８】 ここで、Ｐｔｘは送信パワー、Ｎはキャリアの数、Ｄｋはキャリアｋ上の情報
、Ｔはシンボルの存続期間、Ｔｇは保護期間である。従って、ＯＦＤＭ信号は、
Ｔ＋Ｔｇ秒毎に送信される。
【００２９】 本発明を実施するのに使用できるＯＦＤＭ送信器のブロック図を図４に示した
。ここで、送信すべき高いデータレートのデータ・ストリームは、最初にブロッ
ク４００でベースバンド変調される。変調されたデータは、シリアル／パラレル
変換器４１０で所望数のサブチャネルに分離される。各サブチャネルは、マルチ
プレクサ４２０でそれぞれに割り当てられた無線周波数にアップコンバートされ
る。そして、サブチャネルは一緒に多重化されて伝送用のコンポジット信号ｘ（
ｔ）が形成される。
【００３０】 各リモート局の受信器では、図５に示したように逆の工程が適用される。受信
したコンポジット信号ｓ（ｔ）は、ブロック５００および５１０で各サブチャネ
ル周波数と相関をとられ、コンポジット信号から各サブチャネルが抽出される。
そして、パラレル／シリアル変換器がブロック５２０でパラレル化されたデータ
を抽出する。最後に、ブロック５３０でシンボルの推定が行われ、受信した情報
シンボルが復号される。ＯＦＤＭ送信器および受信器の代替的実施形態は、逆高
速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）および高速フーリエ変換（ＦＦＴ）をそれぞれ使用
することにより設計できる。
【００３１】 ＤＡＢシステムでは、各フレームの同期フィールド３００は、２つのＯＦＤＭ
サブチャネルを使用して送信される。１つのサブチャネルは、受信器で大まかな
時間同期に使用されるヌル信号を運ぶ。第２のＯＦＤＭサブチャネルは、受信し
た信号を復調するための基準として使用され、この代表的実施形態によれば、差
分変調方式、例えば、差分４相位相変調（ＤＱＰＳＫ）を用いて変調される。
【００３２】 先に述べたように、ＤＡＢ無線ネットワークと従来のセルラ無線ネットワーク
との間には、ＤＡＢネットワークのための選択基準をどのように測定するかを決
定するときに考慮する必要のあるいくつかの違いがある。特に、ＤＡＢシステム
のサイマルキャストは人工的な遅延の拡散を引き起こし、リモート局は受信器の
検出ウィンドウに重なる遅延したＯＦＤＭ信号に遭遇し、これにより干渉が生じ
る。信号が実質的に遅延すると、シンボル間干渉（ＩＳＩ）に影響するだけでな
く、サブチャネル間の直交度の損失によりチャネル間干渉にも影響する。このタ
イプの干渉は、ネットワーク自身で自己の干渉を生成するので、しばしば自己干
渉と呼ばれる。このように、受信器の信号対干渉比（ＳＩＲ）は、ネットワーク
の構成（すなわち、伝搬遅延）に依存する。ＤＡＢネットワークにおけるＳＩＲ
の測定値は以下の式により求められる。
【００３３】
【数２】
【００３４】 ここでは、ＤＡＢネットワークｊ内の全ての送信器Ｎｊが、全てのサブチャネ
ルで同時に送信していると仮定している。ＤＡＢネットワークｊに属する送信器
ｉからの受信したパワーの合計（低速フェージングを含む）はＰj iで示されてお
り、ネットワークｊ内の送信器からの送信に関する自己干渉はＰｊ selfで示され
ており、Ｑ（）は遅延したＯＦＤＭ信号により有効とみなされる受信したパワー
の合計の割合を表わす重み付け関数である。この重み付け関数を図６に示す。到
着した信号と受信器が信号の検出を開始した時刻との時間差をτｉ−ｔｒで示さ
れている。他のＤＡＢネットワークからの干渉はＰｊ extで与えられ、ノイズレ ベルはＮoで示されている。
【００３５】 本発明によれば、リモート局は、受信することができる様々なＤＡＢネットワ
ーク各々に関する受信信号品質を測定し、あるいはハイブリッド・システムのＧ
ＳＭ部分内の基地局によって送信された制御チャネルに関する測定値のために識
別された信号を受信する。この情報は接続をサポートするＤＡＢネットワークを
１つ選択するのに使用することができ、この決定はリモート局でも品質測定値が
報告されていればシステムでも行うことができる。ＳＩＲはネットワーク選択の
基準として使用され推定される１つのパラメータである。しかしながら、ＳＩＲ
の推定はあまりに複雑となることがあるので、他の代表的実施形態では、他の測
定値も使用されることがある。
【００３６】 ＤＡＢネットワークｊが考えられるネットワークの組（例えば、地理的に最も
近接した７つのネットワーク）から選択されるときの、６つの代表的ネットワー
ク選択方式を以下に述べる。以下の方法においては、受信したパワーがノイズレ
ベルよりもはるかに大きいと仮定しており、従ってノイズレベルＮoを省略して いる。
【００３７】
【数３】
【００３８】 方法ＩおよびＶは、端末の受信パワーの合計が最高および有効受信パワーが最
高となるＤＡＢネットワークをそれぞれ選択する。方法ＩＩは外部の干渉を含む
受信したパワーの合計が最高のＤＡＢネットワークを選択する。方法ＩＩＩ、Ｉ
ＶおよびＶはＳＩＲの基づいている。これらの方法は計算の複雑さが異なる。例
えば、方法ＩはＰj iの推定値のみを必要とするが、方法ＩＩ〜ＩＶはパラメータ
Ｐｊ extの推定値も必要とする。方法ＶおよびＶＩは、受信信号間の相対伝搬遅 延（τｉ−ｔｒ）の推定も更に必要とするので、より更に複雑となる。
【００３９】 本出願人はＤＡＢネットワーク間の選択における有効性を判定すべく、これら
代表的実施形態のそれぞれをシミュレートした。このシミュレーションの結果を
、各手法について累積分布関数（ｃｄｆ）に対する信号対干渉比の変化を図７の
グラフに示した。このグラフは６つの代表的実施形態の結果を示しており（ただ
し、グラフの解像度は、方法ＩおよびＶとＩＩＩ、ＩＶおよびＶＩのシミュレー
ション結果が互いにほぼ重なるようにしている）、比較のため、端末が地理的に
最も近いＤＡＢネットワークに常に接続されている場合のシステムのプロット結
果も示している（点線）。方法ＩＩの結果は最も近いＤＡＢネットワークを選択
するのに基づいた手法と比べて比較的性能が悪いが、他の技法全ては良好な性能
をもたらす。方法ＩＩＩ、ＩＶおよびＶＩ（ＳＩＲベース）の結果が最良の性能
である。
【００４０】 次に、上記に述べた選択基準を採用するのに必要なパラメータを推定するため
の本発明による技法について説明する。これらの推定技法を生成するときに行わ
れる検討の１つは、どのリモート局がシステムに現在接続されているか（すなわ
ち、ダウンリンク・トラフィック・チャネルを割り当てられているか）であり、
測定値はデータの受信に干渉しない。従って、ＤＡＢ受信器は、受信器自身の信
号に関する以外は、ＦＩＣおよびＭＳＣブロックが受信されたときに推定を行わ
ない。代わりに、ＤＡＢ受信器はヌル信号が受信された間の時間の長さを用いて
、選択基準を推定するのに使用する測定を行う。ヌルシンボルの間に、受信器は
別のＤＡＢネットワークの代替周波数に切り換え（１つ以上の代替周波数のリス
トがＦＩＣによって供給されてもよく、および／またはハイブリッド・システム
のセルラ部分によって制御チャネルで送信されてもよい）、推定を行う。ヌルシ
ンボル期間が経過したら、受信器は現在のＤＡＢネットワークが送信されている
周波数に戻り、そのデータの検出を続ける。現在の周波数で受信信号品質の推定
値を求めるために、受信器は順新データの検出／復号を同時に行い、上記推定方
式の１つを適用することができる。
【００４１】 選択基準で使用されるパラメータの推定は、異なったＤＡＢネットワークが送
信の同期を行っていればそれほど複雑ではない。そして、計算を簡単にするため
、提案した推定方式のいくつかでＤＡＢヌル信号（シンボル）の構成の知識を使
用する。より詳細には、ヌル信号は、ＤＡＢネットワーク内の各送信器があるサ
ブチャネルでだけ送信する特別なＯＦＤＭ信号である。サブチャネルの対の組か
らなる各送信器に割り当てられた独特のパターンは以下のように表わされる。
【００４２】
【数４】
【００４３】 ここで、対は１／Ｔの周波数だけ離れた隣接する２つのサブチャネルである。
ヌル信号のこの構造を長い保護期間と組合わせると、自己干渉およびヌル信号に
おけるサブチャネル間の外部干渉が減少される。従って、サブチャネルは上記の
ようなＳＩＲとはならない。その代わり、サブチャネルｋでの相互作用後の受信
出力は、以下のように近似される。
【００４４】
【数５】
【００４５】 ここで、Ｄk,NULLはサブチャネルｋで送信されたデータであり、Ｐj iは受信し
たパワー全てを含み、Ｈi k,NULLは高速フェージングを含む復号経路（チャネル ）ゲインであり、ｎk,NULLは全白色ガウス雑音（ＡＷＧＮ）である。そして、選
択アルゴリズムでＰj iを使用する上記の方法に対して、このパラメータは以下の
式で推定される。
【００４６】
【数６】
【００４７】 ここで、ｃ（Ｍi j）は、組Ｍi j内の要素の数、すなわち、組の計量数(cardina
l number)である。
【００４８】 選択アルゴリズムでＰj extを使用する上記の方法に対して、外部干渉を起こす
送信器、すなわち、他のＤＡＢネットワークによって送信されるサブチャネルに
対して以外は、上記のＰj iに関するのと同じ式を使用できる。選択アルゴリズム
でＰj totを使用する上記の方法に対して、Ｐj totの結果について上記で述べたよ
うに、Ｐj iおよびＰj extが計算され得る。しかしながら、受信器の現在の周波数
帯域に関しては、以下の式により受信したパワーの合計に関するより良い推定値
を得ることができる。
【００４９】
【数７】
【００５０】 ｛ＦＩＣ，ＭＳＣ｝は、図３に示した同期フィールドで使用されないＯＦＤＭ
シンボルの全て（あるいはサブセット）である。
【００５１】 例えば、上記の方法ＶおよびＶＩで、使用された時間差τｉ−ｔｒの推定値を
得るために、受信信号の到着時間とその信号の検出を受信器が開始した時間との
差を推定する、既知のあらゆる技法を使用することができる。例えば、サブチャ
ネルのセパレーションおよびτｉ−ｔｒに依存する位相シフトが小さいと、２つ
の隣接するサブチャネル間の相関が非常に大きくなることが多い。この相関は以
下の式で表わされる。
【００５２】
【数８】
【００５３】 ここで＊は複素共役である。従って、τｉ−ｔｒは以下のように推定される。
【００５４】
【数９】
【００５５】 上記で述べたようにして推定されたパラメータを、上述のＩ〜ＶＩの選択アル
ゴリズムの１つ以上に代入することにより、リモート局にダウンリンク・サービ
スを提供する最適なネットワークを決定するための特定のネットワークの選択が
行われる。
【００５６】 ＤＡＢネットワーク間で送信器が非同期で送信するシステムに対しては、リモ
ート局がＦＩＣおよびＭＳＣデータを失わずに他のＤＡＢネットワークの周波数
ｕに関する測定を安全に行える期間がない。そのため受信器は選択アルゴリズム
に代入するための、上記のような有効なおよび干渉するパワーを測定することが
できない。しかしながら以下のように、受信パワーの合計を測定することによっ
て、推定値を求めることが可能であり、その後方法ＩＩを使用することができる
。
【００５７】
【数１０】
【００５８】 このように本発明の方法によれば、ダウンリンクにおいても高いデータレート
を提供する無線システムの容量を拡張することができる。ここで述べたシミュレ
ーション結果は、方法ＩＩＩ、ＩＶおよびＶＩが、非常に密集したネットワーク
であっても、比較的低い周波数再利用係数で、非常に良好なカバー範囲が提供さ
れる。
【００５９】 これらの方法で使用したパラメータの推定は、既存のＤＡＢ信号構造を使用し
て行うことができる。本発明による選択方式は、追加のハードウェアを必要とせ
ずにソフトウェアで容易に実施できるという付加的利益をもたらす。
【００６０】 本発明の方法は接続の最初の確立だけでなく、ハンドオーバ処理の間にも使用
できる。例えば、ＳＩＲに関する推定値は、ハンドオーバを行うときに検出する
のが重要である。このように、ここで述べた方法は、ハンドオーバの間に使用で
きるネットワーク選択方式を提供する。
【００６１】 理解を容易にするために本発明を特定の実施形態に関して説明した。しかしな
がら、上記の実施形態は限定するものではなく説明のためのものである。当業者
には、本発明の中心的概念および範疇から逸脱することなく、上記の実施形態か
ら様々な変形が可能であることが容易に理解されよう。従って、本発明は上記の
実施形態に限定されるものとみなすべきではなく、特許請求の範囲ならびにその
等価物を含むものであるとみなすべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 セルラ／ブロードキャストのハイブリッド無線通信システムを示す図である。
【図２】 ブロードキャスト送信システムにおけるマルチパス伝搬を示す図である。
【図３】 ＤＡＢフレーム構造の例を示す図である。
【図４】 ＯＦＤＭ送信器の構造を示すブロック図である。
【図５】 ＯＦＤＭ受信器の構造を示すブロック図である。
【図６】 所与の遅延されたＯＦＤＭ信号の受信信号パワーの有効部分を表わす、重み付
け関数を示すグラフである。
【図７】 本発明によるＤＡＢネットワークを選択する６つの代表的技法それぞれの、受
信信号品質を、従来の技法と比較したシミュレーション結果を示すグラフである
。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，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，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ， ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，Ｌ Ｕ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ， ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，Ｕ Ｇ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 各々がセルに関連しており、リモート局とのデータ通信をサ
    ポートする、複数のセルラ無線トランシーバと、 前記リモート局とのダウンリンクのデータ通信をサポートする複数のブロード
    キャスト・ネットワークであって、各々が異なった周波数で動作し、各ブロード
    キャスト・ネットワークが該ブロードキャスト・ネットワークに関連するそれぞ
    れの周波数でデータを送信する送信器を少なくとも１つ有する、複数のブロード
    キャスト・ネットワークと、 前記リモート局との前記ダウンリンクのデータ通信を提供するために、前記複
    数のブロードキャスト・ネットワークの各々を評価し、前記複数のブロードキャ
    スト・ネットワークの１つを選択する手段と、 を備えることを特徴とするハイブリッド無線通信システム。
  2. 【請求項２】 前記少なくとも１つの送信器が、直交周波数分割多重を用い
    て信号を送信することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド無線通信シス
    テム。
  3. 【請求項３】 前記評価する手段が、前記複数のブロードキャスト・ネット
    ワークの各々から前記リモート局が受信したパワーの合計を測定し、受信したパ
    ワーの合計が最も大きいブロードキャスト・ネットワークを選択することを特徴
    とする請求項１に記載のハイブリッド無線通信システム。
  4. 【請求項４】 前記評価する手段が、前記複数のブロードキャスト・ネット
    ワークの各々から前記リモート局が受信した有効パワーの合計を測定し、受信し
    た有効パワーの合計が最も大きいブロードキャスト・ネットワークを選択するこ
    とを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド無線通信システム。
  5. 【請求項５】 前記パワーの合計が、干渉する送信器からの信号に関するパ
    ワーを含むことを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド無線通信システム。
  6. 【請求項６】 前記評価する手段が、前記複数のブロードキャスト・ネット
    ワークの各々から前記リモート局が受信した信号に関する信号対干渉比（ＳＩＲ
    ）を測定し、ＳＩＲが最も高いブロードキャスト・ネットワークを選択すること
    を特徴とする請求項１に記載のハイブリッド無線通信システム。
  7. 【請求項７】 前記評価する手段が、前記複数のブロードキャスト・ネット
    ワークの各々から前記リモート局が受信したパワーの合計と前記パワーの合計に
    干渉する送信器からのパワーを加えた値との比率を測定し、該比率が最も高いブ
    ロードキャスト・ネットワークを選択することを特徴とする請求項１に記載のハ
    イブリッド無線通信システム。
  8. 【請求項８】 前記評価する手段が、前記複数のブロードキャスト・ネット
    ワークの各々から前記リモート局が受信したパワーの合計と干渉する送信器から
    のパワーとの比率を測定し、該比率が最も高いブロードキャスト・ネットワーク
    を選択することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド無線通信システム。
  9. 【請求項９】 前記複数のネットワークが、同期して送信することを特徴と
    する請求項１に記載のハイブリッド無線通信システム。
  10. 【請求項１０】 前記評価する手段が、同期シンボルが送信されている期間
    内に測定を行うことを特徴とする請求項９に記載のハイブリッド無線通信システ
    ム。
  11. 【請求項１１】 前記複数のネットワークが、非同期で送信することを特徴
    とする請求項１に記載のハイブリッド無線通信システム。
  12. 【請求項１２】 リモート局にデータを送信するための複数のブロードキャ
    スト・ネットワークから１つを選択する方法であって、 前記複数のブロードキャスト・ネットワークの各々から直交周波数分割多重を
    用いてデータをブロードキャストするステップと、 リモート局で前記複数のブロードキャスト・ネットワークの各々を選択アルゴ
    リズムを使用して評価するステップと、 前記選択アルゴリズムの出力に基づいて、前記複数のブロードキャスト・ネッ
    トワークの１つを選択するステップと、 を備えることを特徴とする方法。
  13. 【請求項１３】 前記評価するステップが、 前記複数のブロードキャスト・ネットワークの各々から前記リモート局が受信
    したパワーの合計を測定し、受信したパワーの合計が最も大きいブロードキャス
    ト・ネットワークを選択するステップを更に含むことを特徴とする請求項１２に
    記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記評価するステップが、 前記複数のブロードキャスト・ネットワークの各々から前記リモート局が受信
    した有効パワーの合計を測定し、受信した有効パワーの合計が最も大きいブロー
    ドキャスト・ネットワークを選択するステップを更に含むことを特徴とする請求
    項１２に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記パワーの合計が、干渉する送信器からの信号に関する
    パワーを含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記評価するステップが、 前記複数のブロードキャスト・ネットワークの各々から前記リモート局が受信
    した信号に関する信号対干渉比（ＳＩＲ）を測定し、ＳＩＲが最も高いブロード
    キャスト・ネットワークを選択するステップを更に含むことを特徴とする請求項
    １２に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 前記評価するステップが、 前記複数のブロードキャスト・ネットワークの各々から前記リモート局が受信し
    たパワーの合計と前記パワーの合計に干渉する送信器からのパワーを加えた値と
    の比率を測定し、該比率が最も高いブロードキャスト・ネットワークを選択する
    ステップを更に含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記評価するステップが、 前記複数のブロードキャスト・ネットワークの各々から前記リモート局が受信し
    たパワーの合計と干渉する送信器からのパワーとの比率を測定し、該比率が最も
    高いブロードキャスト・ネットワークを選択するステップを更に含むことを特徴
    とする請求項１２に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 前記複数のブロードキャスト・ネットワーク間でデータを
    同期して送信するステップを更に含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法
    。
  20. 【請求項２０】 前記評価するステップが、 同期シンボルが送信されている間に前記複数のブロードキャスト・ネットワー
    クの推定を行うステップを更に含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
  21. 【請求項２１】 前記複数のブロードキャスト・ネットワーク間でデータを
    非同期で送信するステップを更に含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法
    。
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