JP2001526012A - 伝送方向を決定する方法及び無線システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、伝送方向を決定する無線システム及び方法に関する。無線システムは少なくとも１つの基地局（１００）を備え、基地局は、全セルエリア中に広がる放射パターン（１１０）、及び、セルエリアの一部のみをカバーする指向性放射パターン（１１２−１１６）を放射することによって基地局のエリア内の端末（１０２−１０６）と通信する。基地局は、共通制御チャネルで基地局関連情報を端末に伝送する。本発明の解決策では、基地局によって伝送された基地局関連情報は、汎用部分及びビーム特定部分を含む。基地局は、汎用部分を伝送する時に全セルエリア中に広がる放射パターン（１１０）を使用する。各々のビーム特定部分は、特定の放射パターン（１１２−１１６）を使用することによって伝送される。端末は、１もしくは１よりも多数のビーム特定部分を、基地局から受信された情報から検知し、検知結果に関する情報を基地局に伝送する。その情報に基づいて、基地局は、端末と通信する時にどの指向性放射パターンを使用するかを決定する。本発明は、基地局に関して、端末方向の迅速な決定を可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】 伝送方向を決定する方法及び無線システム発明の分野 本発明は、無線システムにおいて伝送方向を決定する方法に関し、無線システ ムは、少なくとも１つの基地局を備えており、基地局は、そのエリア内の端末と 、全セルエリア中に広がる放射パターン、及び、セルエリアの一部のみをカバー する指向性放射パターンを放射することによって通信し、また、基地局は、基地 局関連情報を共通の制御チャネルで端末に伝送する。従来技術 本発明は、指向性アンテナビームを使用する無線システムに適用され得る。一 般に、指向性アンテナビームは、所定の方向に向いている狭帯域ビームである。 ビームを固定的に送ることができ、それによって、基地局のカバレージエリアは 、いくつかの放射状の指向性ビームによってカバーされるか、もしくは、代わり に、ビームを１もしくは１よりも多数の特定の端末に送ることができ、その場合 には、もし、端末が移動するならば、ビームは端末の位置に追随する。ユーザー が、それらの位置に基づいて相互に識別される方法は、ＳＤＭＡ（Space Divisi on Multiple Access（空間分割多元接続））方法と称される。この目的のために 、一般的に、適応性アンテナアレー、すなわちフェーズドアンテナ、及び、移動 局を監視できるようにする受信信号の処理が基地局で使用される。ＳＤＭＡは、 信号対妨害比もしくは信号対雑音比を例えば移動電話システムの基地局において 改善できるようにする。 ＳＤＭＡ方法の使用の問題は、どのように基地局の伝送のために加入者端末の 方向を決定するかである。使用を所望されるビームが狭ければ狭い程、方向決定 は、より正確でなければならない。また、ビームを狭くすることは有益である。 何故ならば、それは妨害を減じるからである。 無線チャネルが両方の伝送方向で十分に類似していると仮定して、加入者局に よって伝送され、基地局によって受信された信号に基づいて、方向を決定するこ とは既に既知である。このような方法での方向の正確な決定は相当に長時間を要 する。何故ならば、伝送経路の妨害及びフェージングは不正確を引き起こし、そ の削減には、結果の平均化が必要とされる。一方、方向決定は、できる限り迅速 に実施されなければならない。これは、特に高速パケット交換無線システムでは 重要である。何故ならば、接続は高速に、信頼性高く、周波数リソースを浪費す ることなく確立されなければならないからである。発明の概要 従って、本発明の目的は、上記の問題を解決する方法を実施する方法及び無線 システムを提供することである。これは、導入部に示されるタイプの方法で実現 され、その方法は、基地局によって伝送される基地局関連情報が汎用部分とビー ム特定部分とを備え、汎用部分を伝送する時には、基地局は、全セルエリア中に 広がる放射パターンを使用し、各々のビーム特定部分は特定放射パターンを使用 することによって伝送され、端末は１もしくは１よりも多数のビーム特定部分を 基地局から受信された情報から検知して、検知結果に関する情報を基地局に伝送 し、基地局は、その情報に基づいて、端末と通信する時にどの指向性放射パター ンを使用するかを決定することを特徴とする。 本発明は更に、基地局の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関する。その基地局は、全セルエリア中に広がる放射パタ ーン、及び、セルエリアの一部のみをカバーする指向性放射パターンを放射する ための手段と、基地局関連情報を共通の制御チャネルで端末に伝送するための手 段とを備える。本発明の無線システムは、基地局が、汎用部分とビーム特定部分 とを備える基地局関連情報を伝送するようにされ、基地局は、汎用部分を伝送す る時に全セルエリア中に広がる放射パターンを使用するための手段と、特定の指 向性放射パターンを使用することによって、各々のビーム特定部分を伝送するた めの手段とを備え、端末は、１もしくは１よりも多数のビーム特定部分を基地局 から受信された情報から検知するための手段と、検知結果に関する情報を基地局 に伝送するための手段とを備え、基地局は、その情報に基づいて、端末と通信す る時に、どの指向性放射パターンを使用するかを決定するための手段を備えるこ とを特徴とする。 本発明の好ましい実施態様は、従属請求項に開示されている。本発明は、加入 者局が、一般的に制御チャネルで、基地局によって伝送された信号を受信すると いう事実に基づく。本発明の解決策では、基地局が、加入者端末への狭いビーム 接続を可能にするために送るべき方向を、この信号から推定することができる。 本発明の方法及びシステムは多くの利点を提供する。本発明の解決策は、以前 よりも端末方向のより迅速かつ信頼性の高い決定を可能にする。図面の簡単な説明 以下では、添付図を参照して、好ましい実施例で、本発明をより詳細に説明す る。 図１は本発明を適用可能なシステムを示す。 図２ａ及び図２ｂは、本発明のシステムで使用される基地局内の受信側及び送 信側の構成の一例を示すブロック図である。 図３は、トラフィックチャネル上の基地局の代表的なビームの形を例示する。 図４ａ及び図４ｂは、基地局の一般的なビームの形を例示する。 図５は、接続確立の中で本発明の方法を適用する一例を示す。 図６ａ及び図６ｂは、本発明のシステムで使用されるフレーム構成の例を示す 。 図７は、本発明のシステムの加入者端末構成の一例を示すブロック図である。発明の詳細な説明 最初に、本発明の無線システムのセルの一例を示す図１をより詳細に調べる。 システムは、基地局１００、及び、各々のセル内の多数の加入者端末１０２−１ ０８を備える。図１に従う状況では、呼が加入者端末１０２−１０６で進行中で あり、基地局は、狭いビーム放射パターン１１２−１１６を使用することによっ てトラフィックチャネル信号を端末に伝送する。端末１０８は、基地局とアクテ ィブに通信しない。 代表的な加入者特定トラフィックチャネルに関して、目的は、伝送を小さいエ リアに送り、他の接続との妨害を避けるために、できる限り狭いビームを得るこ とである。トラフィックチャネルに加えて、基地局は、制御及びページングチャ ネルで基地局関連情報を送り、その情報は、基地局、及び、使用される周波数帯 域を識別するために端末によって使用され、使用される周波数帯域によって、端 末は、接続確立メッセージを基地局へ伝送することができる。狭いビームをこれ らのチャネルで使用することはできず、伝送は全セルエリアに送られなければな らない。図１の例では、基地局１００は、全方向性放射パターン１１０を使用し て、全セルエリア中に制御チャネルを伝送する。アンテナビームは、実際は、図 １に示されるのと殆ど異ならない狭いビームであるが、アンテナの構成によって 、一般的に、放射パターンはいくつかの最大及び最小点を含む。すなわち、いく つかのビームは大きさが変わる。放射パターンは、主ビームと多数の小さい副ロ ーブとを含み、副ローブは、用途次第で、伝送で使用されるかもしれず、使用さ れないかもしれない。 次に、本発明のシステムで使用される基地局の構成の一例を示す図２ａ及び図 ２ｂに表されるブロック図をより詳細に調べる。基地局は、多数のパラレル送信 器及び受信器、もしくはそれらに関する無線周波数部分、及び、共通信号処理ブ ロックを備える。図２ａは、受信方向の基地局の構成を例示する。基地局は、加 入者端末信号を所望の方向から受信するために使用されるアンテナ手段２００ａ 、２００ｂを備える。アンテナによって受信された信号は、帯域パスフィルタ２ ０２ａ、２０２ｂ及び中間周波数増幅器２０４ａ、２０４ｂに加えられる。増幅 器から、信号はミキサー２０６ａ、２０６ｂに加えられ、そこでは、信号は、ロ ーカル発信器２０８ａ、２０８ｂの出力周波数によって拡散され、それによって 信号を低周波数に変換することができる。変換された信号は、フィルタ２１０ａ 、２１０ｂを介して、信号をアナログからデジタル形式に変換するＡ／Ｄコンバ ータ２１２ａ、２１２ｂに加えられる。デジタル化された信号は信号プロセッサ ２１４に送られ、ここでは、信号を所望のように更に処理することができる。処 理は、当業者にとって明白なように、例えばデーインターリービング及びデコー ディングを含む。信号２１６は、信号プロセッサから基地局の他の部分に送られ る。また、基地局は、例えば所定の時間に所望の方向にアンテナをフェージング する といったような基地局の他の部分の動作を制御するプロセッサ手段２１８を備え る。汎用目的のプロセッサもしくは信号プロセッサ、もしくは、離散ロジックに よって、プロセッサ手段２１８を実施することができる。 図２ｂは、受信方向の基地局の構成を例示する。基地局は、信号が所望の方法 で処理される信号プロセッサ２２０を備える。プロセッサから、信号はＤ／Ａコ ンバータ２２２ａ、２２２ｂに加えられ、ここで、信号はアナログ形式に変換さ れる。コンバータから、アナログ信号はミキサー２２４ａ、２２４ｂに加えられ 、ここで、信号はローカル発信器２２６ａ、２２６ｂの出力周波数で拡散され、 それによって、信号を高周波数に変換することができる。ミキサーから、信号は 、増幅器２２８ａ、２２８ｂ及び帯域パスフィルタ２３０ａ、２３０ｂを介して 、信号を伝送するために使用されるアンテナ手段２３２ａ、２３２ｂに加えられ る。また、基地局は、例えば所定の時間に所望の方向へアンテナをフェージング するといったような基地局の他の部分の動作を制御するプロセッサ手段２３４を 備える。汎用目的プロセッサもしくは信号プロセッサ、もしくは、離散ロジック によって、プロセッサ手段２３４を実施することができる。 ＳＤＭＡ基地局では、一般的に、位相制御アンテナアレーがアンテナ手段２０ ０ａ、２００ｂ、２３２ａ、２３２ｂとして使用されるが、別個のアンテナも使 用することができる。アンテナと共にＳＤＭＡ無線装置は、増幅及びビーム幅が 、例えば使用されるアンテナ素子、すなわちエミッターの数次第で決まる適応放 射パターンを形成する。アンテナアレーの素子の数が多ければ多い程、より狭い ビーム及びより大きい増幅が実現される。本発明の基地局では、アンテナのフェ ージングを既知の方法で実施することができる。 図３は、１つのトラフィックチャネル上の基地局の代表的なビームの形を例示 する。図では、水平軸は角度を表し、垂直軸は振幅を表す。そして、表されるビ ームは、図１に表される放射パターン１２２−１１６のいずれかに対応する。目 的は、トラフィックチャネルのための可能な最も狭い放射ビームを得ることであ る。しかしながら、全セルエリア中に広がる放射パターンが、制御チャネルのた めに必要とされる。その場合には、適切な方法で信号をフェージングすることに よって、いくつかのアンテナ要素の使用も可能であり、その場合、アンテナパタ ーンは、図４ａに表されるものと同一になり得る。図では、軸は図３と同一の意 味を有する。次に、図４ｂは、指向性ビームによるいくつかのトラフィックチャ ネルの同時伝送を例示する。図は、異なる方向に向いている４つのビーム４００ −４０６を示す。もし、ビーム特定信号が独立、すなわち直交であるならば、別 個のビームの同時伝送は上手くいく。 本発明の解決策では、図４ａ及び図４ｂに従う伝送方法は、共通情報が図４ａ に示される伝送方法で伝送され、ビーム特定情報が図４ｂに示される方法で伝送 されるといったように統合される。図５は、接続確立の中で本発明の方法を適用 する一例を示す。図１に関して、端末１０８は呼を確立することを所望している と仮定する。基地局１００は、全セルエリアに送られる放射パターン１１０を使 用して、基地局関連情報を伝送する。また、その情報はビーム特定部分を含み、 そのビーム特定部分は各々のビームによって伝送され、各々のビーム内で異なる 。図５は、端末１０８近くに届く３つのビーム５００−５０４を例示する。換言 すると、各々のビームは、他とは異なる部分を含む信号を伝送する。端末は、基 地局から受信された基地局関連情報を検知し、端末が検知したビーム特定部分に 関する情報を基地局に伝送する。このようにして、基地局は、端末が位置する方 向、及び、トラフィックチャネル伝送のためのビームが送られるべき方向を推定 することができる。図５の例の解決策では、端末はビーム５０２を最良に検知す ることができる。端末は、端末が検知した１もしくは１よりも多数のビーム特定 識別子に関する情報を基地局に伝送することができる。端末は、端末が受信した 情報がビーム特定であると知る必要は必ずしもないが、例えば、その伝送で受信 されたトレーニングシーケンスを使用することによって、端末が受信したビーム 特定情報をエコーとして返すことができる。 好ましい実施例によると、基地局は、フレーム構成形式で基地局関連情報を伝 送する。その場合には、フレームは、汎用部分とビーム特定部分とを含む。フレ ームの汎用部分を伝送する時、基地局は全セルエリア中に広がる放射パターンを 使用する。フレームの各々のビーム特定部分は、特定の狭いビーム放射パターン を使用して伝送される。これは、本発明のシステムで使用されるフレーム構成の 一例を示す図６に例示される。フレームは、開始ビット６００及び終了ビット６ ０２、実際の情報６０４、６０６、トレーニングシーケンス６０８及びカラーコ ード６１０を含む。カラーコード６１０が伝送される時以外は、図４ａに示され る伝送方法が全ての他のブロックで使用される。カラーコード６１０は、図４ｂ に示される伝送方法に従って伝送されるビーム特定識別子である。カラーコード は、端末による信頼性の高い検知を保証するために相互に直交のコードシーケン スから形成されるのが好ましい。十分な、しかし限定された数のカラーコードが 必要とされる。 加入者端末は、例えば受信された信号を各々のカラーコードと相関させること によってカラーコードを検知する。最良の相関結果が示すビームからは、最強の 信号を受信することができる。２もしくは２よりも多数の良好な相関結果の取得 は、無線環境の散乱角度が大きく、基地局がより広い伝送ビームを使用するべき であることを示す。端末は、基地局が端末と加入者特定接続を確立する時に使用 することができる最良の１もしくは１よりも多数のビームを基地局に通知する。 また、端末は、適切に量子化された相関結果も基地局に通知することができ、そ れによって、基地局は、適切なビーム方向および幅に関して自由に決定すること ができる。 もし、符号分割多元接続がシステムにおいて使用されるならば、各々のビーム 特定部分を異なる拡散コードから構成することによってビーム特定部分を実施す ることができる。また、１つの代替案は、同一の拡散コードを使用することによ って、しかし、異なる位相で汎用部分及びビーム特定部分を伝送することである 。その場合には、端末は位相差異に基づいて伝送を識別する。換言すると、端末 は、狭いビーム伝送と広いビーム伝送との間のコード位相シフトを測定する。 次に、本発明の無線システムで使用される加入者端末の構成の一例を示す図７ をより詳細に調べる。伝送方向では、加入者端末は、伝送される信号７００をコ ーディングするための手段７０２を備え、その手段の出力は機能的に変調手段７ ０４の入力に接続され、その変調手段の出力は送信器ユニット７０６に加えられ る。送信器ユニットでは、信号は無線周波数に変換されて増幅される。信号は、 デュプレックスフィルタ７０８を介して送信器ユニットからアンテナ７１０に加 えられる。 受信方向では、加入者端末は、受信器ユニット７１２を更に備える。その受信 器ユニットへは、アンテナ７１０によって受信された信号がデュプレックスフィ ルタ７０８を介して加えられる。受信された信号は、受信器ユニット７１２で中 間周波数に変換され、ユニットの出力信号は機能的に変換器手段７１４の入力に 接続される。変換器手段では、信号はデジタル形式に変換される。変換された信 号は検知器手段７１６に加えられ、検知器手段では、基地局から受信された基地 局関連情報が検知される。装置は、上記の他のブロックの動作を制御する制御及 び計算手段７１８を更に備える。一般的に、制御及び計算手段は、プロセッサも しくは離散ロジックによって実施される。 検知器手段に加えて、制御プロセッサはビーム特定部分を検知し、送信器側の 手段７０２−７０６を使用することによって基地局に情報を伝送する。 本発明の実施例によると、フレームに含まれるトレーニングシーケンスはビー ム特定部分として使用される。これは図６ｂに例示される。この場合には、フレ ームは、開始ビット６００及び終了ビット６０２、実際の情報６０４、６０６、 及び、トレーニングシーケンス６０８を含む。これは、より良い相関特性に通じ るより長いシーケンスが取得されるという利点を提供する。不利な点は、全トレ ーニングシーケンスを調べなければならず、それによって計算はより多くのリソ ースを必要とするということである。 添付図に従う例で上記に本発明を説明したけれども、本発明はそれらに限定さ れず、請求の範囲に示される本発明の思想の範囲内で多くの方法で変更され得る 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，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，ＭＬ，ＭＲ， ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，Ｌ Ｓ，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，ＤＫ，Ｅ Ｅ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，Ｍ Ｄ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ， ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，Ｕ Ｚ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ヴィカマー サカリ フィンランド エフイーエン―90540 オ ウル ヴァルピュセンティエ 25

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．少なくとも１つの基地局（１００）を備え、基地局は、全セルエリア（１１ ０）中に広がる放射パターン、及び、セルエリア（１１２−１１６）の一部分 のみをカバーする指向性放射パターンを放射することによって、基地局のエリ ア内の端末（１０２−１０６）と通信し、また、基地局は、共通制御チャネル で基地局関連情報を端末に伝送するような無線システムにおいて伝送方向を検 知する方法において、 基地局によって伝送される基地局関連情報は、汎用部分及びビーム特定部分 を含み、 基地局は、汎用部分を伝送する時に全セルエリア中に広がる放射パターン（ １１０）を使用し、 各々のビーム特定部分は、特定放射パターン（１１２−１１６）を使用する ことによって伝送され、 端末は、１もしくは１よりも多数のビーム特定部分を、基地局から受信され た情報から検知し、検知結果に関する情報を基地局に伝送し、 基地局は、その情報に基づいて、端末と通信する時にどの指向性放射パター ンを使用するかを決定することを特徴とする方法。 ２．基地局によって伝送される基地局関連情報のビーム特定部分は、基地局によ って伝送される各々の指向性放射パターンで異なるコードを含む請求項１に記 載の方法。 ３．端末は、１もしくは１よりも多数の検知されたビーム特定識別子に関する情 報を基地局に伝送する請求項１に記載の方法。 ４．基地局は、フレーム構成形式で基地局関連情報を伝送し、フレームは、汎用 部分とビーム特定部分とを含み、 基地局は、フレームの汎用部分を伝送する時に全セルエリア中に広がる放射 パターンを使用し、 フレームの各々のビーム特定部分は、特定の指向性放射パターンを使用する ことによって伝送される請求項１に記載の方法。 ５．フレームは、ビーム特定部分として使用されるトレーニングシーケンスを含 む請求項４に記載の方法。 ６．基地局は、アンテナを介して伝送される信号をフェージングすることによっ て、いくつかの要素から構成されるアンテナを使用して、全セルエリア中に広 がる放射パターン及び指向性放射パターンを形成する請求項１に記載の方法。 ７．指向性放射パターンは、狭いビームの放射パターンである請求項１から請求 項６のいずれか１項に記載の方法。 ８．符号分割多元接続がシステムにおいて使用される請求項１に記載の方法。 ９．各々のビーム特定部分は、異なる拡散コードから構成される請求項８に記載 の方法。 10．汎用部分及びビーム特定部分が、同一の拡散コードを使用することによって 、しかし、異なる位相で伝送される請求項８に記載の方法。 11．少なくとも１つの基地局を備え、基地局はそのエリア内の端末と通信し、基 地局は、全セルエリア中に広がる放射パターン、及び、セルエリアの一部のみ をカバーする指向性放射パターンを放射するための手段（２３２ａ、２３２ｂ 、２３４）、及び、共通制御チャネルで基地局関連情報を端末に伝送するため の手段（２３２ａ、２３２ｂ、２３４、２２０）を備えるような無線システム において、 基地局は、汎用部分及びビーム特定部分を含む基地局関連情報を伝送するよ うにされ、 基地局は、汎用部分を伝送する時に全セルエリア中に広がる放射パターンを 使用するための手段（２３２ａ、２３２ｂ、２３４）、及び、 特定の指向性放射パターンを使用することによって、各々のビーム特定部分 を伝送するための手段（２３２ａ、２３２ｂ、２３４）を備え、 端末は、１もしくは１よりも多数のビーム特定部分を、基地局から受信され た情報から検知するための手段（７１６、７１８）、及び、検知結果に関する 情報を基地局に伝送するための手段（７０２−７０６、７１８）を備え、 基地局は、その情報に基づいて、端末と通信する時にどの指向性放射パター ンを使用するかを決定するための手段（２１８、２３４）を備えることを特徴 とする無線システム。 12．基地局は、いくつかの要素から構成されるアンテナアレー（２００ａ、２０ ０ｂ、２３２ａ、２３２ｂ）、及び、指向性放射パターンを形成するためにア ンテナを介して伝送される信号をフェージングするための手段（２１８、２３ ４）を備える請求項１１に記載の無線システム。 13．基地局は、基地局関連情報のビーム特定部分を、それが基地局によって伝送 される各々の指向性放射パターンで異なるコードを含むように形成するための 手段（２２０、２３４）を備える請求項１１に記載の無線システム。