JP2002542658A - 基地局に対する同期化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 無線通信システムの基地局を同期化する本発明の方法では、基地局と加入者局とは、伝送方向のＴＤＤ分割を有する無線インタフェースを介して接続される。ここでは第１基地局は、下り方向と上り方向との移行の際に同期化信号を送信し、この同期化信号は第２基地局によって受信される。第２基地局は、この同期間信号から時間的基準を導出し、この時間的基準をその時間的な同期化に使用する。本発明ではガードタイムを利用する。移行中、すなわちガードタイムの直前またはガードタイム中に同期化信号を送信することにより、無線技術的資源はまったく不要であるか、または比較的少ない無線技術的資源しか付加的に必要としない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は方法および基地局に関しており、ここでこの方法および基地局によっ
て無線通信システムの基地局の同期化が行われ、この無線通信システムは無線イ
ンタフェースの伝送方向のＴＤＤ分割を有する。

【０００２】 無線通信システムでは情報（例えば音声、画像情報または別のデータ）は、電
磁波により無線インタフェースを介して送信側および受信側の無線局（例えば基
地局と加入者局）との間で伝送される。ここで加入者局は、移動局またはその他
の移動または固定の端末装置である。ここでは電磁波の放射は、各システムに対
して設けられた周波数帯域にある搬送波周波数で行われる。無線インタフェース
を介するＣＤＭＡまたはＴＤ／ＣＤＭＡ伝送方式を有する将来の移動無線システ
ム、例えばＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunication System）または第
３世代の別のシステムに対して、約２０００ＭＨｚの周波数帯域にある周波数が
設けられている。

【０００３】 ＤＥ１９８１８３２５およびＥＰ９８１０７７６３にすでに述べられているよ
うに、ＴＤＤ（Time Division Duplex）伝送方式では基地局間の同期化が、干渉
を最小化するために必要である。ＥＰ９８１０７７６３には例えば、スノーボー
ル方式（Schneeballprinzip）で、すなわち基地局が順次に、先に同期化された
基地局から情報を得て、その後その送信時点を調整することが示されている。ド
イツで運用されているＣ−Ｎｅｔ（telcom report 9 (1986), "Network Synchro
nisation in the C450 Mobile Radio System"の第４９〜５１頁を参照されたい
）からさらにセンタ基地局を時間的基準として利用することが公知であり、この
センタ基地局に周辺の基地局をつねに同期化することが可能である。ここでは無
線技術的な資源を拘束する帯域外シグナリングが利用される。この方法では同期
化の集中的なコントロールないしは起動が必要であり、これを相応に監視しなけ
ればならない。コストは、相応に高くつきかつ無線通信システムが密になるとさ
らに増大する。

【０００４】 別の同期化方法では、高い安定性を有する時間的基準、例えば高い安定性を有
する発振器またはＧＰＳ（global positioning system）受信機が基地局に設け
られている。しかしながらこれらの手段は極めてコストが高く、各基地局でロー
カルに維持する必要がある。ＧＳＰを利用する際には、閉じられた空間に取り付
けられた基地局を同期化することはできない。それはＧＰＳ衛星への無線コンタ
クトがないからである。

【０００５】 同期化を無線インタフェースを介して利用する場合、このために固有のチャネ
ルを設けなければならず、これは、無線技術的な資源を拘束し、データ伝送時に
失われる。単一の周波数帯域における伝送の上りおよび下り方向のＴＤＤ分割（
Time Division Duplex）では、無線技術的な資源は殊に余裕がない。それはＦＤ
Ｄ分割（Frequency Division Duplex）に比べて半分の帯域幅しか利用できない
からである。

【０００６】 したがって本発明の課題は、同期化のための方法と基地局とを提供することで
あり、これによりわずかな無線技術的資源しか拘束しないようにすることである
。この課題は請求項１の特徴部分に示された構成を有する方法と、請求項１４の
特徴部分の構成を有する基地局とによって解決される。本発明の有利な発展形態
は従属請求項に記載されている。

【０００７】 無線通信システムの基地局を同期化する本発明の方法では、基地局と、加入者
局とを、伝送方向のＴＤＤ分割を有する無線インタフェースを介して接続するこ
とができる。ここでは第１基地局により、下り方向と上り方向との間の移行の際
に同期化信号が送信され、この同期化信号は第２基地局によって受信される。第
２基地局により、同期化信号から時間的基準を導出し、この時間的基準をその時
間的な同期化に使用する。無線インタフェースの枠内においてタイムスロットが
下り方向に対しても、上り方向に対しても共に存在し、これはガードタイムによ
って分割されており、これによってクロストークが阻止される。このガードタイ
ムは、２×無線セル内の最大信号走行時間のオーダーである。このガードタイム
は殊に、セルの縁部にある加入者局には必要である。ここでこの加入者局は、基
地局の下り方向の最後の送信を極めて遅れて受信し、これに続く上り方向の、隣
接する加入者局による送信によってすでに妨害されてしまうことがないようにす
べきである。

【０００８】 本発明は上記のガードタイムを利用する。この同期化信号を移行中に送信する
ことによって、すなわちガードタイムの少し前またはガードタイム中に送信する
ことによって、比較的少ない無線技術的資源しか付加的に必要としないか、また
はこれを全く必要としない。この同期化信号は任意の複合的な信号であるが、こ
こでは例えばチップ列を、同期化列、ディラックパルスないしはディラックパル
ス列、チャネルコード（チャネル化コード）の集合からの拡散コード、または正
弦波振動として利用可能である。

【０００９】 本発明の有利な発展形態にしたがって相異なる基地局に別個の同期化信号が利
用される場合、これらの基地局を区別することができ、かつ場合によっては基地
局の既知の構成を考慮することにより、時間的な同期化をより精確に行うことが
できる。

【００１０】 無線通信システムにおける干渉が低減されるのは、同期化信号が別の基地局の
同期化にも、加入者の同期化にも共に使用される場合である。この発展形態によ
うに同期化信号を多重に利用することにより、同期化に対する無線技術的資源の
必要量がさらに低減される。

【００１１】 本発明は、階層的な同期化にも同等の同期化にも共に使用可能である。下りお
よび上り方向の間のガード間隔および同期化信号の長さを構成して、１フレーム
内で基地局が同期化を受信も送信も行うようにすることが可能である。これによ
って同期化過程は加速され、所定の時間間隔後のサイクリックな同期化も簡単に
実現可能である。

【００１２】 本発明の実施例を添付の図面に基づいて詳しく説明する。ここで、 図１は、無線通信システムを示しており、 図２は、無線通信システムのセル構造を示しており、 図３は、無線インタフェースを示しており、 図４は、同期化信号の送受信を示しており、 図５は、基地局の概略構造を示している。

【００１３】 図１に示した、無線通信システムの例としての移動無線システムは、複数の移
動交換局ＭＳＣからなり、これは相互にネットワーク接続されているか、ないし
は固定網ＰＳＴＮへのアクセスを形成する。さらにこの移動交換局ＭＳＣは、そ
れぞれ少なくとも１つの装置ＲＮＣ、すなわち無線資源マネージャに接続されて
おり、ここでこれは基地局ＢＳを制御し、無線技術的資源を割り当てる。各装置
ＲＮＣは、少なくとも１つの基地局とのコネクションを可能にする。このような
基地局ＢＳは、無線インタフェースを介して加入者局、例えば移動局ＭＳまたは
別の移動および固定の端末装置とのコネクションを確立可能である。各基地局Ｂ
Ｓによって少なくとも１つの無線セルが構成される。

【００１４】 図１には例として、有効情報ｎｉおよびシグナリング情報ｓｉを伝送するコネ
クションＶ１，Ｖ２，Ｖ３が加入者局ＭＳと基地局ＢＳとの間のポイントツーポ
イントコネクションとして示されており、組織チャネルＢＣＣＨが基地局ＢＳか
ら加入者局ＭＳへのポイントツーマルチポイントコネクションとして示されてお
り、また加入者局ＭＳから基地局ＢＳへのランダムアクセスを有するチャネルＲ
ＡＣＨが示されている。

【００１５】 オペレーションおよびメンテナンスセンタＯＭＣによってこの移動無線システ
ムに対するないしはその一部に対するコントロールおよび保守が実現される。こ
の構造の機能は別の無線通信システムに転用可能であり、そこでは、例えば無線
の加入者アクセスを有する加入者アクセス網に対して本発明を使用することが可
能である。例えば１９９８年９月のＣＡＴＴの"TD-SCDMA Radio Tranmission Te
chnology for IMT-2000" Draft V.0.4よる移動無線システムにおいて使用される
。

【００１６】 基地局ＢＳは、変更可能な指向特性を有するアンテナを含んでおり、これによ
り、受信および所定の送信に対して方向を決定した後、指向特性を適切に加入者
局ＭＳに調整可能である。組織チャネルＢＣＣＨは全方向性に送信され、またラ
ンダムアクセスを有するチャネルＲＡＣＨにおける加入者局ＭＳの第１アクセス
も全方向に受信される。基地局ＢＳの残りの送信および受信は指向性が選択され
て行われる。このことは、ランダムアクセスを有するチャネルＲＡＣＨのおける
、成功した第１アクセスに続く送信にも該当する。場合によっては基地局ＢＳは
、変更可能な指向特性を備えるアンテナを有していないため、組織チャネルＢＣ
ＣＨにおいて情報がフラグの形態で送信され、ここでこのフラグは、どのアンテ
ナタイプをこの基地局が有するかを加入者局に示す。

【００１７】 この移動無線システムのセル構造は図２に示されている。基地局Ｍ，Ｓは、重
なり合う無線セルが生じて、加入者局ＭＳがコネクションの中断なしに１無線セ
ルからつぎの無線セルに移動できるように配置されている。ここで２つの基地局
Ｍ，Ｓ間の間隔は、セル半径の２倍よりも小さい。例えば最大セル半径は２０ｋ
ｍであり、これに対して２つの基地局Ｍ，Ｓ間の距離は３０ｋｍである。複数の
基地局のうちの１つが図２のマスター局Ｍであり、別の２つがスレーブ局Ｓとし
て形成されている基地局の同期化は、あとで図４に基づき説明する。

【００１８】 無線インタフェースは、Ｂ＝１．６ＭＨｚ（したがって３×５ＭＨｚ毎の周波
数帯域）の広帯域無線インタフェースとして形成されており、これは５または１
０ｍｓのフレーム持続時間と、フレームｆｒ毎に１０個のタイムスロットｔｓ０
〜ｔｓ９と、１６個の相異なる拡散コードｃ０〜ｃ１５を利用するＣＤＭＡ（Co
de Division Multiple Access）加入者分割とを有する。

【００１９】 図３（尺度は考慮されていない）では、タイムスロットの一部ｔｓ０〜ｔｓ５
がＴＤＤ方式にしたがい下り方向ＤＬに利用され、残りのｔｓ６〜ｔｓ０が上り
方向ＵＬに利用される。下り方向ＤＬの最後のタイムスロットｔｓ５にガードタ
イムｇが続いており、このガードタイムｇによりフレームｆｒ内の切換点ＳＰ中
に伝送方向ＤＬ，ＵＬの分割が行われる。最大セル半径が２０ｋｍに等しい場合
、ガードタイムｇは少なくとも２＊２０ｋｍ／（３００，０００ｋｍ／ｓ）＝１
３３μｓに等しくなければならない。

【００２０】 上り方向ＵＬの第１タイムスロットｔｓ６は、コネクション確立およびパケッ
ト伝送を開始するための、ランダムアクセスを有するチャネルである。つぎに上
り方向ＵＬのトラヒックチャネルに対するタイムスロットｔｓが続く。トラヒッ
クチャネルで伝送されるデータは、個別の拡散コードｃ０〜ｃ１５によって拡散
され、これはシンボル毎にＱ個のチップを含み、ここでこのデータにはチャネル
推定のためのミッドアンブルｔｓｅｑが埋め込まれている。このトラヒックチャ
ネルの無線ブロックも、ガードタイムｇｐで終了する。

【００２１】 図４には、図３の下りおよび上り方向ＤＬ，ＵＬに対するタイムスロットｔｓ
ならびに下り方向ＤＬの最後のタイムスロットｔｓと上り方向ＵＬの最初のタイ
ムスロットとの間のガードタイムが拡大されて示されている。このガードタイム
において第１基地局は同期化信号を送信（ｔｘ）し、ここではこれは同期化列Ｓ
ＹＮＣの形態のチップ列である。すでにガードタイム中に第２基地局ＢＳは同期
化列ＳＹＮＣを受信（ｒｘ）する。第２基地局ＢＳよって受信時点が決定され、
時間的基準が導き出される。この時間的基準は引き続いて第２基地局ＢＳの時間
的な同期化に使用される。これは例えば、固有の時間パターンを調整することに
よって行われる。ガードタイムの定義は、同期化列ＳＹＮＣを含むことも、含ま
ないことも可能である。例えば、同期化列ＳＹＮＣが加入者局ＭＳに対しても設
けられる場合、このガードタイムは信号走行時間の２倍に伸ばされる。

【００２２】 図４には択一的な実施例として、同期化列ＳＹＮＣの一部（または全体でもよ
い）が下り方向ＤＬの最後のタイムスロットｔｓ中にすでに送信される場合も示
されている。この同期化列ＳＹＮＣは並行して加入者局ＭＳによっても受信され
、その時間的同期化に使用される。伝送方向間の移行の際の送信、つまりガード
タイムの前にすでに送信が行われるのが殊に有利であるのは、無線セルが相異な
るサイズを有する（マクロおよびマイクロセル）か、または同期化が複数の無線
セルを越えて行われる場合である。

【００２３】 図２を参照すると、同期化を階層構造に相応して行うことができる。マスター
局Ｍは、ＧＰＳにより、極めて精確な内部時計により、または線路接続によって
同期化され、これに対してスレーブ局Ｓは無線インタフェースを介して同期化さ
れる。スレーブ局Ｓは、同期化列ＳＹＮＣを固有に送信することによってさらに
別のスレーブ局Ｓを同期化することができる。同等の同期化の同様に可能である
。この場合、新たに取り付けられた基地局ＢＳはまず、すでに動作している残り
の基地局ＢＳの同期化列ＳＹＮＣを受信し、同期化後はそれ自体で同期化列ＳＹ
ＮＣを送信する。したがって同期化が、ＥＰ９８１０７７６３にしたがう平均値
形成により可能である。

【００２４】 同期化列ＳＹＮＣとして６４個のチップの列を使用する場合、チップ持続時間
は約１μｓであり、ガードタイムは１３３μｓであるため、同期化列ＳＹＮＣは
、第２基地局ＢＳにガードタイムの開始後約１００μｓで到達する。これは同期
化列ＳＹＮＣがガードタイムのはじめに第１基地局ＢＳから送信された場合であ
る。上り方向ＵＬにおけるタイムスロットｔｓの障害は部分的に発生する。それ
はマルチパス伝搬によって同期化列ＳＹＮＣ６４μｓ＋時間的な遅延（遅延拡散
）を所要するからである。したがってガードタイムを長くするか（例えば、場合
によっては加入者局ＭＳによっても評価される同期化列ＳＹＮＣの持続時間分）
、この列を短くするか、またはガードタイムの開始の前に送信を実行する。十分
な時間が同期化列ＳＹＮＣのランピングに対して設けられている場合、スレーブ
局Ｓはそれ自体でも同期化列ＳＹＮＣを同じガードタイムで送信することができ
る。

【００２５】 セル半径は５ｋｍしかなく、基地局ＢＳの間隔は７．５ｋｍであり、ガードタ
イムはこれまでと同様に１３３μｓであるという構成配置を考察すると、同期化
列ＳＹＮＣはスレーブ局Ｓにすでにかなり前に到達する。スレーブ局Ｓそれ自体
が、同期化列ＳＹＮＣを送信しなければならない場合、これはマスター局Ｍの同
期化列ＳＹＮＣを検出できない。この場合には、マスター局Ｍは、４８個のチッ
プの列を有する、短縮された同期化列ＳＹＮＣをガードタイム開始後の例えば４
０μｓで送信する。この同期化列ＳＹＮＣはスレーブ局Ｓによってガードタイム
内で検出され、このスレーブ局による同期化列ＳＹＮＣの送信が許容される。択
一的には、６４μｓの列を有する同期化列ＳＹＮＣを、ガードタイムの開始後、
短時間で、すなわち＜４０μｓで送信することが可能である。

【００２６】 基地局ＢＳの構造は図５に示されており、ここで基地局ＭＳは簡略的に、アン
テナＡＥと、信号を上り方向ＵＬと下り方向ＤＬとで分割するデュプレクサＤＸ
と、送信装置ＴＸと、受信装置ＲＸと、制御装置ＳＥとを含む。

【００２７】 制御装置ＳＥによって、同期化列ＳＹＮＣと、同期化列ＳＹＮＣに対する送信
時点とが決定され、同期化列ＳＹＮＣ Ｉを時間通りに送信することが送信装置
ＴＸに指示される。同期化列ＳＹＮＣを有する送信信号は、デュプレクサＤＸと
アンテナＡＥとを介して放射される。この一方で基地局ＢＳは、受信装置ＲＸの
アンテナＡＥとデュプレクサＤＸとを介して、別の基地局ＢＳの同期化列ＳＹＮ
Ｃを受信し、かつ受信時点、ひいては時間的基準を決定し、これに基づき制御装
置ＳＥによってその時間的な同期化を調整する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 無線通信システムを示す図である。

【図２】 無線通信システムのセル構造を示す図である。

【図３】 無線インタフェースを示す図である。

【図４】 同期化信号の送受信を示す図である。

【図５】 基地局の概略構造図である。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１３年５月１６日（２００１．５．１６）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【０００１】 本発明は方法および基地局に関しており、ここでこの方法および基地局によっ
て無線通信システムの基地局の同期化が行われ、この無線通信システムは無線イ
ンタフェースの伝送方向のＴＤＤ分割を有する。 ＵＳ５７８４３６８Ａでは、１タイムフレームにおいて連続して情報はまず上
り方向に、引き続き下り方向に伝送される。これに続くこのフレームのタイムス
ロットではこの基地局によって、別の基地局を同期化するための同期化信号が送
信される。

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基地局（ＢＳ）と、加入者局（ＭＳ）とが、伝送方向（ＵＬ
   ，ＤＬ）のＴＤＤ分割を有する無線インタフェースを介して接続されている、無
   線通信システムの基地局（ＢＳ）を同期化する方法において、 第１基地局（ＢＳ）により、下り方向（ＤＬ）と上り方向（ＵＬ）との間の移
   行の際に同期化信号（ＳＹＮＣ）を送信し、 第２基地局（ＢＳ）により前記同期化信号を受信し、 該第２基地局（ＢＳ）により、前記同期化信号から時間的基準を導出し、かつ
   該時間的基準を当該第２基地局の時間的な同期化に使用することを特徴とする、 無線通信システムの基地局を同期化する方法。
2. 【請求項２】 前記同期化信号（ＳＹＮＣ）を、チップ列により同期化列と
   して構成する 請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 前記同期化信号（ＳＹＮＣ）を、正弦波振動によって構成す
   る 請求項１に記載の方法。
4. 【請求項４】 前記同期化信号（ＳＹＮＣ）を、ディラックパルスによって
   構成する 請求項１に記載の方法。
5. 【請求項５】 前記同期化信号（ＳＹＮＣ）を、チャネルコードの集合から
   の拡散コードによって構成する 請求項１に記載の方法。
6. 【請求項６】 相異なる基地局（ＢＳ）に別個の同期化信号を利用する 請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。
7. 【請求項７】 前記同期化信号（ＳＹＮＣ）を別の基地局（ＢＳ）の同期化
   にも、加入者局（ＭＳ）の同期化にも共に使用する 請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法。
8. 【請求項８】 階層的依存関係で、前記第１基地局（ＢＳ）は、時間的基準
   を別のタイムベースから得るマスター局であり、前記第２基地局（ＢＳ）は、前
   記同期化について依存的なスレーブ局である 請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法。
9. 【請求項９】 スレーブ局は、別の基地局（ＢＳ）に対するマスター局であ
   る 請求項８に記載の方法。
10. 【請求項１０】 スレーブ局によって、下り方向（ＤＬ）と上り方向（ＵＬ
    ）との移行の際に同期化信号（ＳＹＮＣ）が受信され、かつ固有の同期化信号（
    ＳＹＮＣ）が送信される 請求項９に記載の方法。
11. 【請求項１１】 複数の基地局（ＢＳ）が同等に、同期化信号を送信すると
    共に受信する 請求項１から１０までのいずれか１項に記載の方法。
12. 【請求項１２】 前記第１基地局（ＢＳ）によって、同期化信号（ＳＹＮＣ
    ）が下り方向（ＤＬ）と上り方向（ＵＬ）との間の移行のはじめに送信される 請求項１から１１までのいずれか１項に記載の方法。
13. 【請求項１３】 前記第１基地局（ＢＳ）によって、前記同期化信号（ＳＹ
    ＮＣ）が下り方向（ＤＬ）での伝送中にすでに送信され、 前記第２基地局（ＢＳ）によって、前記同期化信号（ＳＹＮＣ）が、下り方向
    （ＤＬ）と上り方向（ＵＬ）との間のガード領域または該ガード領域のすぐ後に
    受信される 請求項１から１２までのいずれか１項に記載の方法。
14. 【請求項１４】 伝送方向（ＵＬ，ＤＬ）のＴＤＤ分割を有する無線インタ
    フェースを介して加入者局（ＭＳ）に接続されている、無線通信システムに対す
    る基地局（ＢＳ）において、 送信装置（ＴＸ）と、制御装置（ＳＥ）とを有しており、 前記送信装置によって、同期化信号（ＳＹＮＣ）が送信され、 該同期化信号は、第２基地局（ＢＳ）に使用されて、受信後に時間的基準が導
    出されかつ該第２基地局が時間的に同期化され、 前記制御装置（ＳＥ）により、同期化信号（ＳＹＮＣ）の送信が下り方向（Ｕ
    Ｌ）と上り方向（ＤＬ）との間の移行の際に時間的に調整されることを特徴とす
    る 無線通信システムに対する基地局。