JP2004502390A - 無線デジタル加入者回線システム用制御チャネル - Google Patents

Abstract

無線デジタル加入者回線システム等や、または持続的な方式で局との間で低いデータ伝送速度の接続を提供する制御チャネルが有利となる他の通信システムのための新規の制御チャネルを提供する。制御チャネルは、通信システムの伝送容量を効率よく利用できるようにし、スロット型フレームを採用する構造を有し、ユーザには、ユーザのデータ伝送要求を満たすべく複数のスロット、一つのスロットまたは一つ未満のスロット（即ち、他のユーザと共有するスロット）を割り当てることができる。また、一つ以上のスロットを、ユーザが必要に応じてアロハ型または他のランダムアクセスプロトコルを通じてアクセスできるランダムアクセススロットとして指定することができる。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線デジタル加入者回線（ｗＤＳＬ）システム等のための制御チャネルに関し、より詳しくは、ｗＤＳＬシステム等において、基地局と加入者局との間における少なくとも所望する制御信号の通信を達成するために比較的少ない量の伝送容量を使用する制御チャネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近では、無線システムを介して音声及びデータ加入者回線サービスを提供することに多くの関心が示されている。無線デジタル加入者回線（ｗＤＳＬ）システムは、銅配線に取って代わって無線信号を用いて加入者を公衆電話交換網（ＰＳＴＮ）及び／またはインターネットのようなその他のネットワークに接続し、加入者と交換機及び／またはゲートウェイとルータとの間の接続の全部または一部を通じて情報をやり取りするシステムである。無線加入者回線（ＷＬＬ）システムは、現在までは、加入者回線サービス用銅配線インフラを確立する費用が非常に高価である主に第３世界または開発途上国のようなあらゆる国に配設されてきている。銅配線インフラが既に存在する国を含む、北米のようなより産業化された国でも市内接続サービスの競争を誘導すべくｗＤＳＬに多くの関心がもらたれている。
【０００３】
現在まで開発及び／または提案された多くのＷＬＬまたはｗＤＳＬシステムは、アナログセルラー及びＧＳＭまたはＣＤＭＡセルラーを含むセルラー式モバイルシステム用として開発された技術及び技法に基づいている。かかるシステムは、現在までのところ、モバイル無線通信を提供するのに非常に成功をおさめるものであることが立証済みであり、かかる技術に関連して多くの開発が行われている。
【０００４】
かかるシステムにおいて、制御チャネルは、一般に、衝突及びその他の故障が起こりやすいアロハ型ランダムアクセスプロトコル下で動作するランダムアクセスチャネル（ＲＡＣＨ）を介して、またはトラフィックチャネル（ＤＴＣＨ）を介して、加入者局と基地局との間で伝送され、この場合、システムリソースは、両装置との間の通信のために予約される。しかし、かかるセルラーシステムにおけるＲＡＣＨ及びＤＴＣＨチャネルの構造は、音声通信用セルラー電話の通常的な動作特性により動作し、即ち、多くの電話が多くの遊休時間を消費し、接続のある場合、大部分の接続が平均３分間持続する。従って、チャネルの設定が比較的まれに発生し、かかる設定には、通常的な３分の接続持続時間に比べて非常に少ない接続時間／帯域幅を必要とする。
【０００５】
しかし、本願の発明者らは、モバイルセルラー技術をベースとするｗＤＳＬシステムが、適する音声性能を提供することはできるものの、これらのシステムは、広範囲に配置され、及び／または音声及びデータサービスを提供するｗＤＳＬシステムに求められる帯域幅効率を提供することはできないことを確認した。ユーザの数が増加し、制御信号用トラフィックチャネルの使用により、ユーザへのサービスの提供に必要とされる有用な伝送容量が消費される場合、ＲＡＣＨチャネルが早期に飽和状態になる。また、音声と異なってデータの伝送は、通常、爆発的な量であり、また多くの任意の時間に通常のセルラータイプで発生し、設定要求値は通常の短くて爆発的なデータの伝送に比べて過度である。
【０００６】
ゆえに、広範囲な配置に非常に適する無線通信を通じてデジタル加入者回線サービスを提供するシステム、装置及び方法が有利である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前述した従来の技術の問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、無線デジタル加入者回線等のための新規の制御チャネルと、このための方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様によると、基地局と複数の加入者局との間の通信のための無線通信システムが提供され、該システムは、前記複数の加入者局が前記基地局と通信するようにし、複数の専用チャネル及び少なくとも一つの制御チャネルを備えるアップリンクチャネル構造と、複数の専用チャネル及び少なくとも一つの制御チャネルを備え、専用チャネルが割り当てられていない加入者局と通信するようにするダウンリンクチャネル構造と、を含み、前記少なくとも一つの制御チャネルが、前記基地局と前記複数の加入者局の少なくとも一つとの間において第１の持続時間を有するフレームでデータを伝送し、前記フレームのそれぞれが、前記第１の持続時間のサブセットを表示する一連の時間スロットを含み、前記制御チャネルを採用する各加入者局に前記フレームのスロットの少なくとも一部が割り当てられている。
【０００９】
本発明の他の態様によると、基地局と複数の加入者局との間の通信のための無線通信システムが提供され、該システムは、前記基地局と通信するように前記複数の加入者局に動的に割り当てることができる複数の専用チャネルと、少なくとも前記加入者局のうちの専用チャネルが割り当てられていない加入者局と前記基地局との間の通信のための少なくとも一つの制御チャネルと、を含み、前記それぞれの制御チャネルが、前記専用チャネルのうちの一つより無線リソースを少なく占める。
【００１０】
本発明は、無線デジタル加入者回線システム等や、または作動状態の局との間で低いデータ伝送速度の接続を提供する制御チャネルが有利となる他の通信システムのための新規の制御チャネルを提供し、該制御チャネルは、通信システムの伝送容量を効率よく利用できるようにする。制御チャネルは、スロット型フレームを採用する構造を有し、ユーザには、ユーザのデータ伝送要求を満たすべく複数のスロット、一つのスロットまたは一つ未満のスロット（即ち、他のユーザと共有するスロット）を割り当てることができる。また、一つ以上のスロットを、ユーザが必要に応じてアロハ型または他のランダムアクセスプロトコルを介してアクセスすることができるランダムアクセススロットとして指定することができる。ソフトウェアのアップデートまたは他のシステム特徴のダウンロードでもよい電力制御データを、制御チャネルを介して伝送することができる。
【００１１】
また、本発明は、電力アップデートの速度を必要に応じて適切に変更することができ、また最新の電力制御情報を制御チャネルを介して入手することができ、効率良い方式で局間の間において専用チャネルを確立する、ＣＤＭＡ遠隔通信システム用の新規の電力制御システムを提供する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１には、ＣＤＭＡ遠隔通信システムが２０で示されている。システム２０は、一つ以上の基地局２４が複数の加入者局２８ａ、２８ｂ、・・・、２８ｎと通信する無線デジタル加入者回線（ｗＤＳＬ）システムである。各加入者局２８は、通常の電話、ファクシミリ等のような一つ以上の電話方式装置３２及び／またはパーソナルコンピュータ、インターネット装備のような一つ以上のデータ装置３６、または自動盗難警報機３８のようなその他の装置に接続することができ、前記警報機は、他の位置に配設された装置またはシステムにデータ接続する必要がある。ブルートゥーストランシーバーのような近距離無線装置４０を提供し、加入者局２８と、近傍のデータ装置及び／または補完的な無線トランシーバーが取り付けられた電話方式装置との間の無線または有線通信を許容することができ、イーサネット（登録商標）ネットワークアダプタのような他の接続技術を提供し、家庭またはオフィスでのネットワーキングを許容することもできる。
【００１３】
加入者局２８は、通信リンク４２を介して基地局２４と通信し、本発明のこの実施例における通信リンクは、多重接続技術としてＣＤＭＡを採用する無線リンクである。基地局２４は一つ以上のバックホール４４により他の基地局、及び／または公衆電話交換網（ＰＳＴＮ）及びインターネットのようなネットワークに接続されており、前記バックホールは、Ｔ１、Ｔ３、ＯＣ３、マイクロ波、またはバックホールとして使用するに適するその他のリンク及び適切なゲートウェイでよい。
【００１４】
システム２０において、加入者局２８は、音声及び／またはデータを受信することができるセルラー電話のようなモバイルユニットでよいが、より好ましくは、ｗＤＳＬ局のような固定またはノーマディック接続装置である。好適な実施例では、通常の使用時に、加入者局２８は、移動する車両や歩行者によっては使用されず、使用時にまたはノーマディック使用時は、（固定された）一つの位置に保持される、即ち、加入者局２８が、使用中の間のみ一つの固定位置から他の固定位置に移動する。
【００１５】
本願の発明者らは、ＩＳ−９５式システムやＣＤＭＡ２０００、３ＧＰＰ等の提案されたシステムのように主に音声を運ぶように意図されたモバイルシステムとは異なって、システム２０のようなｗＤＳＬシステムにおいては、加入者局２８と基地局２４との間で専用（音声またはデータ）接続が割り当てられていない場合でも、少なくとも所望するセットの制御信号をやり取りできるようにする制御チャネルを備えることが相当に有利であることを確認した。
【００１６】
主に音声を運ぶ既存のモバイルシステムは、モバイルユニットで聴取できるフェージング及び他の制御チャネルを備えるが、モバイルユニットは、専用接続が設定されていないかまたは発生していない時は、基地局と通信できない。本発明は、次のような長所を提供するが、かかる長所に限定されるものではない。かかる長所には、基地局２４と加入者局２８との間の専用通信チャネルをより早期に確立することと、効果的な開ルール及び閉ループの電力制御と、基地局２４と加入者局２８との間で伝送速度の遅いデータまたは優先順位が低いデータを効率良く伝送すること等が含まれる。
【００１７】
従って、本発明の実施例では、無線リンク４２が共通の制御チャネルとユーザチャネルの両方を提供するように構成される。図２は、無線リンク４２のダウンリンク方向に伝送容量を割り当てる構造７０を示している。本明細書で使用されるように、伝送容量という用語は、データを受信機に伝送する遠隔通信装置の能力を包括することを意図する。採用された多重接続技術に応じて、伝送容量は、周波数、コード空間等を含むことができる。
【００１８】
ダウンリンク構造７０の全伝送容量は、Ｔｄｏｗｎ_ｔｏｔであり、ダウンリンク共通制御チャネルは、パイロットチャネル８０、第１の同期化チャネル８４及び第２の同期化チャネル８８、ブロードキャスト構成チャネル９２とを含み、これらのチャネルのそれぞれは、例えば、これらの機能を行うべく提案された３ＧＰＰチャネルと類似し得る。ダウンリンク構造７０は、データパケットを基地局２４からシステム２０内の適切にアドレスされた加入者局２８に分配する共用データチャネル９６のようなユーザチャネルと、接続のためのＱｏＳ要求条件が共用チャネル９６が満たし得るそれより厳しい場合に、必要に応じて加入者局２８と基地局２４との間の通信のために割り当てられる複数の専用チャネル１００とを更に含む。専用チャネル１００は双方向性であり、従って、無線チャネル４２のアップリンク構造１０２においても出現するが、これについては、図３を参照して以下で説明する。ダウンリンク構造７０での最終ユーザチャネルは、双方向制御チャネル１０４である。
【００１９】
図３には、無線リンク４２のアップリンク構造１０２が示されており、該構造の全伝送容量は、Ｔｕｐ_ｔｏｔである。アップリンク構造１０２は、前述した専用チャネル１００、一つ以上の制御チャネル１０４及びランダムアクセスチャネル１０８とを含み、該ランダムアクセスチャネルが、システム２０上の電源がオン状態になる時に加入者局２８で使用され、該加入者局を基地局２４及びシステム２０と共に初期化する。ランダムアクセスチャネル１０８は、アロハ型ランダムアクセスプロトコルを採用する。以下で説明するように、アップリンク構造１０２及びダウンリンク構造７０に提供される制御チャネル１０４の実際の数は、システム２０の加入者局２８の数及び／またはそれらの状態に関連している（専用チャネル１００が割り当てられている加入者局２８には制御チャネルを用いる必要がない）。
【００２０】
本明細書で使用されるように、双方向という用語は、加入者局２８と基地局２４との間の両方向の通信を可能にすべくアップリンクチャネルとダウンリンクチャネルとを関連づける任意の適合する方法を包括することを意図される。例としては、時分割二重通信（ＴＤＤ）と周波数分割二重通信（ＦＤＤ）とが含まれ、周波数分割二重通信方式は、ＧＳＭのようなＰＣＳ電話システム及びＩＳ−９５式システムに採用される技術である。従って、図２の専用ダウンリンクチャネル１００は、図３の関連アップリングチャネル１００を有し、これらの両チャネルを一括して双方向チャネルとして言及する。
【００２１】
制御チャネル１０４と関連して、これらの双方向チャネルは、相違する方向に相違する量の伝送容量を更に含むことができる。例えば、加入者局２８は、双方向制御チャネル１０４のアップリンク部分における伝送容量の２倍の伝送容量を双方向制御チャネル１０４のダウンリンク部分に割り当てることができる。
【００２２】
当業者にとっては明らかなように、図２及び図３が実際の大きさを示しているのではなく、例えば、共用チャネル９６には、通常、第１の同期化チャネル８４及び第２の同期化チャネル８８に割り当てる伝送容量より相当に（例えば、示された大きさに相応するか、またはそれ以上に）多くの伝送容量が割り当てられている。また、本発明の多くの実施例では、共用チャネル９６に割り当てられた無線リンク４２の伝送容量の量が、必要に応じて専用チャネル１００を形成するか排除すべく伝送容量を割り当てるか割り当て解除することによりネットワーク要求条件を満たすように調整される。専用チャネル１００が殆ど必要でない場合には、未使用伝送容量を共用チャネル９６に割り当て、該チャネルの容量を増加させることができ、それと逆にすることもできる。
【００２３】
制御チャネル１０４が、必要に応じてシステム２０により確立され、制御チャネル１０４の一部が各作動加入者局２８に割り当てられ、（例えば、加入者局２８で電力が強化される時の作動順番における電力の一部として、基地局２４への無線リンク４２が故障した後、加入者局２８が一つの基地局２４から他の基地局にハンドオフされた後、または加入者局２８が省電力／スリープモードから解除された後、加入者局２８が再度基地局２４と通信できる時の作動の再獲得順番の一部として）加入者局２８がシステム２０内で活性化される時にシステム２０の相応する基地局２４と通信する。
【００２４】
以下で更に説明する如く、一旦、制御チャネル１０４の一部が加入者局２８に割り当てられると、かかる割り当てられた部分は、基地局２４と加入者局２８との間で専用チャネル１００が確立するまで、システム２０の通常の作動中に保持される。かかる専用チャネル１００が加入者局２８と基地局２４との間で確立されている間、該専用チャネルが制御チャネル１０４により行われていた制御信号またはその他の信号の伝送を行い、それにより、加入者局２８に割り当てられていた制御チャネル１０４のリソースを解放することができる。一旦、専用チャネル１００が加入者局２８より割り当てを解除されると、制御チャネル１０４の一部が加入者局２８に再割り当てられ、制御及び／またはその他の信号の伝送が中断されない。
【００２５】
当業者にとっては明らかなように、無線リンク４２の伝送容量（帯域幅、コード空間等）は制限され、各基地局２４が多くの加入者局２８にサービスを提供するため注意深く管理する必要がある。従って、制御チャネル１０４は、それに割り当てられている伝送容量を効率良く使用できるように設計される。
【００２６】
具体的には、本発明の実施例では、制御チャネル１０４が１０ミリ秒のフレーム長と１５個の時間スロットを有する構造で構成されるのが好ましいが、該構造は、３ＧＰＰ文書の、３Ｇ ＴＳ ２５．２１１ Ｖ３．１．１（１９９９年１２月）で説明され、３ＧＰＰ組織のウェッブサイトｗｗｗ．３ｇｐｐ．ｏｒｇで入手可能なＤＤＣＨ（ｓの構造と類似する。本発明の本実施例では、多重接続技術としてＣＤＭＡを採用し、５１２の固定された拡散因子を採用し、各加入者局２８には、該加入者局２８に専用チャネル１００が割り当てられていない度に制御チャネル１０４のスロットまたはスロットの一部が割り当てられる。例えば、これにより、一つの制御チャネル１０４が１５個の加入者局２８をサービスすることができ、各加入者局２８には、１５個の利用可能スロットのうちの一つが割り当てられる。同様に、システム２０に専用チャネル１００が割り当てられていない３００個の加入者局２８が存在する場合には、全部で２０個の制御チャネル１０４を採用して各加入者局に一つのスロットを割り当てることができる。
【００２７】
以下でより詳細に説明する如く、加入者局２８への伝送容量の追加が必要であり、及び／または有利である場合には、制御チャネル１０４の一つ以上のスロットを加入者局２８に割り当てることも可能である。これは、例えば、制御チャネル１０４を介して加入者局２８にファームウェアアップグレードのような大量のデータを低い優先順位に伝送できるようにすべく採用することができる。加入者局２８に制御チャネル１０４の一つ未満のスロットを割り当てることも可能である。言い換えれば、例えば、第１の加入者局２８が奇数番号フレーム上のスロットに伝送できるようにし、第２の加入者局２８が偶数番号フレーム上の同一スロットに伝送できるようにすることで、または当業者であれば知っている任意の他の適する共有技術により、加入者局２８との間でスロットを共有することができる。
【００２８】
明らかになるように、スロット型構造を採用することにより、一つのモデムがフレームのスロットにより“共有”されるため、基地局２４でのモデム要求値は減少する。具体的には、１５個以上の加入者局２８が一つのフレームを介して通信する場合にも、該フレームを処理するには一つのモデムだけが必要となる。
【００２９】
制御チャネル１０４は、ランダムアクセスチャネルではないものの、好ましくは隣接する一つ以上のスロットをシステム２０の全ての加入者局２８または全ての加入者局の一部にランダムアクセススロットとして指定することができ、制御チャネル１０４が可変的な量の専用伝送容量及びランダム伝送容量を含むことができる。これらの変形のそれぞれを、以下でより詳しく説明する。
【００３０】
３ＧＰＰ ＤＤＣＨチャネルと類似する制御チャネル１０４のためのチャネル構造を採用する本実施例においては、一つのスロットが２５６０個のチップ（３．８４ミリオンチップ／秒のチップ速度で）であり、それにより、５１２個の拡散因子では、スロットが５個のシンボルを伝送することができる。ＱＰＳＫ変調方式を仮定すると、これらの５個のシンボルが約１０ビットの情報を伝送することができるようになる。これらのビットは、制御チャネル１０４により伝送された情報に対し適切に低い誤り率を確実に保障すべく、一般に、所定の誤り訂正エンコーディングを含む。
【００３１】
ダウンリンク方向においては、制御チャネル１０４のスロット構造は、基地局２４で実行するのに比較的簡単である。しかし、明らかなように、アップリンク方向においては、基地局２４から数百フィート乃至１０マイル以上に上る任意の場所に位置されている加入者局２８のように、比較的分散された地域に位置することができる複数の加入者局との間ではスロット伝送タイミングを調整する必要がある。
【００３２】
アップリンク制御チャネル１０４が加入者局２８の可変スロット伝送タイミングを確実に処理できるようにする一つの方法は、ガードタイムを提供することであるが、これは、時分割多重接続（ＴＤＭＡ）システムに通常的に使用されている。加入者局２８と基地局２４との間の最大距離を１０マイルと仮定し、３．８４ミリオンチップ／秒のチップ速度を考慮すると、最大の予想伝送経路遅延は、約４００個のチップと同等である。従って、（５００個のチップのように）適切なガード帯域を各スロットの初期部に提供することができ、その結果、制御チャネル１０４の伝送容量が約２５％（５００／２６５０）減少されるか、または伝送シンボルが５個から４個に、即ち８ビット／スロットに減少される。
【００３３】
ＣＤＭＡベースのシステムでの他の代案は、フレームの偶数番号のスロットだけを第１の制御チャネル１０４で使用し、フレームの奇数番号のスロットだけを第２の制御チャネルで使用してガード帯域を提供する式であって、制御チャネル１０４の数を２倍に採用することである。かかる構造は、若干の時間遅延（平均約１フレーム）に加えて、基地局２４で必要とされる受信機を追加することにより、前述した例でもたされた伝送容量の２０％の損失を防止することができる。当業者にとって明らかなように、未使用スロットがシステム２０の伝送容量に必ずしも悪影響を及ぼすことではないが、これは未使用スロットがＣＤＭＡシステムにおいて干渉することなく、伝送容量を使用しないためである。
【００３４】
また他の代案は、加入者局２８と基地局２４との間の伝送経路遅延を決めることである。前述の如く、加入者局２８が固定またはノーマディック構造で作動するため、加入者局の位置及び／または一般にそれらの伝送経路が急激に変化することはない。従って、各加入者局２８における伝送経路遅延が以下に説明するような適切な手段と、加入者局２８のクロックに適用された相応するオフセットとにより決められ、システム２０でのスロット伝送タイミングを同期化し、ガードタイムに対する必要性を低減するか排除することができる。
【００３５】
加入者局２８と基地局２４との間の伝送経路遅延を決める一つの方法は、該局間のラウンドトリップ遅延時間を決め、その全体遅延時間を半分に分割することである。発信局、即ち該当加入者局２８または基地局２４が、受信局、即ち、基地局２４または加入者局２８にタイミング信号を適切な間隔で伝送することができる。受信局がタイミング信号を転送することで発信局に応答し、発信局が基地局２４と加入者局２８との間のラウンドトリップ伝送遅延時間を決めることができる。従って、かかるラウンドトリップ伝送遅延時間は、発信局により半分になり、基地局２４が発信局である場合、加入者局２８に伝送され、伝送経路遅延に適する加入者局のスロット伝送時間を補正するオフセットとして加入者局２８で採用し得る。かかる方式にて、ガード帯域に対する要求を低減、または排除でき、なお、間欠的なタイミング信号を伝送するのに必要な伝送容量と、伝送容量から伝送遅延を決めるのに必要な処理電力を犠牲しているだけである。
【００３６】
全体のアップリンクチャネル構造１０２及びダウンリンクチャネル構造７０は既に説明したため、以下では、制御チャネル１０４の構造、動作及び一部の用途をより詳細に説明することにする。
【００３７】
図４ａは、制御チャネル１０４用スロット型フレームの一構造を示しており、時間ｔが図面の左側から右側に向かうにつれて増加し、フレーム１２４の各スロット１２０_１乃至１２０_１５が相違して指示された加入者局２８_１乃至２８_１５にそれぞれ割り当てられている。図４ｂは、制御チャネル１０４の他の構造を示しており、該構造では、一部の加入者局に一つ以上のスロット１２０が割り当てられている。具体的には、フレーム１２４のスロット１２０_１、１２０_２が加入者局２８_１に割り当てられ、スロット１２０_３、１２０_４、１２０_５が加入者局２８_２に割り当てられ、それぞれのスロット１２０_６乃至１２０_１５が各加入者局２８_３乃至２８_１２に割り当てられている。
【００３８】
図４ｃは、制御チャネル１０４の他の構造を示しており、該構造では、一部のスロット１２０を一つ以上の加入者局２８で共有している。具体的にはスロット１２０_１がそれを共有する加入者局２８_１、２８_２に割り当てられ、スロット１２０_２がそれを共有する加入者局２８_３、２８_４に割り当てられている方式となっており、加入者局２８_１１乃至２８_２０は、それぞれに独占的にスロットが割り当てられている。明らかなように、任意のスロットを一つまたは二つ以上の加入者局２８に割り当てることができ、かかる共有スロットは、各加入者局２８が決められたラウンドロビン方式（ｒｏｕｎｄ ｒｏｂｉｎ ｂａｓｉｓ）（第１の加入者局２８が第１のフレーム１２４のスロット１２０を採用し、第２の加入者局２８が第２のフレーム１２４のスロット１２０を採用する等の方式）でスロットを採用するといったように適切な共有メカニズムを通じて加入者局２８で活用される。
【００３９】
図４ｄは、制御チャネル１０４の更に別の構造を示しており、該構造では、一つ以上のスロット１２０（図示の例では、スロット１２０_１、１２０_２、１２０_３）をランダムアクセススロットとして指定しており、該スロットは、アロハプロトコルのような適切なランダムアクセスプロトコルを採用することにより加入者局２８で使用することができる。また、図示したように、残りのスロット１２０_４乃至１２０_１５を一つ以上の加入者局２８に割り当てることができる。
【００４０】
前述した説明から明らかなように、制御チャネル１０４により加入者局２８と基地局２４との間に比較的に低いデータ伝送速度の接続を提供しながらシステム２０の伝送容量を効率良く利用できるようになる。加入者局２８が通常動作する時は、常に制御チャネル１０４を介して基地局２４と加入者局２８との間の接続を保持することができ、この場合、専用チャネル１００は該加入者局に割り当てられていない。加入者局２８に専用チャネル１００が割り当てられている場合に、加入者局２８は、独占的な配置であれ共有の配置であれ、該加入者局に割り当てられている制御チャネル１０４のスロット１２０を解放し、専用チャネル１００は、該専用チャネルが加入者局２８に割り当てられていた間のデータの外に以前にスロット１２０が運んでいたデータを運ぶ。
【００４１】
通常、他の加入者局２８に共有される（図４ｄのスロット１２０_１、１２０_２、１２０_３のような）ランダムアクセススロットを加入者局２８に割り当てた場合、システム２０は、加入者局２８が前記ランダムアクセススロットを使用不可能にすることもでき、専用チャネル１００が割り当てられた時のみそれらのスロットを使用することを中止させることもできるが、本実施例では、前者の方が好ましい。加入者局２８の接続がランダムアクセススロット１２０に限定された場合に、システム２０は、予定された数の加入者局２８がランダムアクセススロットのセットに割り当てられることだけを保障する。従って、かかるスロットに対する加入者局２８の接続が解除されると、システム２０は、他の加入者局２８にそれらのスロットを非順次にアクセスさせる能力を割り当てることができる。
【００４２】
加入者局２８において専用チャネル１００がそれ以上不要である場合に、スロット１２０または該スロット１２０の一部、または制御チャネル１０４の一つ以上のランダムアクセススロットが、好ましくは、専用チャネルが解除される前に加入者局２８に割り当てられる。加入者局２８に割り当てられているスロットまたは複数のスロット１２０が、以前に該加入者局２８に割り当てられていたスロット１２０と相違することもあり得る。
【００４３】
制御チャネル１０４をシステム２０において様々な方式で使用することができる。例えば、制御チャネル１０４は、閉ループ電力制御信号、共用制御チャネル９６を介して伝送されたデータパケット用のＡＣＫｓ及びＮＡＣＫｓを含む制御信号のセットを運ぶことができる。他の比較的に速度が遅い及び／または優先順位が低いデータ、及び／または自動盗難警報機状態またはその他のデータや情報のようなポーリングデータ（ｐｏｌｌｅｄ ｄａｔａ）を、かかる方式で伝送することができるが、これは、かかるデータを極めて遅い平均データ伝送速度で伝送できる時、フレーム１２４のスロット１２０を一つ以上の加入者局で共有し得る場合である。
【００４４】
例えば、加入者局２８用の比較的に小さいソフトウェアまたはファームウェアを制御チャネル１０４を介してアップグレードすることができるが、これは、かかるアップグレードが必要である時、平均データ伝送速度を向上すべくフレーム１２４の一つ以上のスロット１２０を加入者局２８に割り当て得る場合である。加入者局２８が、かかるアップグレードを回転方式で受信することができ、第１の加入者局２８には、アップグレードデータの該加入者局への伝送が済むまでフレーム１２４の二つ以上のスロット１２０が割り当てられる。この時、第１の加入者局２８に割り当てられていた追加のスロット１２０をアップグレードすべき次の加入者局２８に割り当てることができる。かかる方式で、ネットワークリソースに対し過度な負担を加えないながらも各加入者局２８を時間によってアップグレードすることができる。
【００４５】
制御チャネル１０４の重要で可能な用途は、電力を制御することである。良く知られているように、ＩＳ−９５セルラーシステムのようなＣＤＭＡベースの遠隔通信システムの性能は、基地局と移動局の両方における伝送電力を制御するシステムの能力に大きく依存する。セルの移動ユニットからの伝送は、セル内の他のモバイルユニットの伝送に対する干渉として働き、基地局からの伝送は、隣接セルの基地局からの伝送に対する干渉として働く。効果的な方式で達成される多重接続の場合に、各移動ユーザの信号は、接続のために、同意した品質のサービスが達成できる最低の電力レベルで基地局で受信しなければならなく、基地局は、可能な最低の伝送電力で伝送しなければならない。
【００４６】
従って、ＣＤＭＡシステム内の伝送電力を制御することがシステムの帯域幅とリソースを効率良く使用するに当たって重要なファクターである。２種の電力制御技術がＩＳ−９５及びその他のシステムに採用されている。即ち、（１）開ループ電力制御と、（２）閉ループ電力制御が採用される。
【００４７】
開ループ電力制御では、モバイルユニットが基地局からの伝送信号を受信するレベルを測定し、該レベルを（モバイルユニットと知られた）基地局が信号を伝送するレベルと比べて、経路信号損失の推定値を得る。それにより、モバイルユニットが、自己の伝送レベルを適切に調整し、モバイルユニットから基地局に至る経路に同一の損失が発生する。
【００４８】
閉ループ電力制御を使用して、速いフェージングと、ＦＤＤ実行等においてアップリンクチャネルとダウンリンクチャネルとの間で発生し得る経路損失の差を補償する。閉ループ電力制御は、各モバイルユニットから実際に受信した信号対ノイズの比（ＳＮＲ）を測定し、各モバイルユニットに自己の伝送電力を相応して増加若しくは減少させることを指示する基地局を備える。ＩＳ−９５システムでは、かかる電力調整が秒当り８００回行われ、電力制御信号は、モバイルユニットに伝送された、電力制御信号を含む信号を間引きすることにより基地局からモバイルユニットに至るデータチャネル内に挿入される。
【００４９】
ＩＳ−９５システム等はモバイルユニットと適切に作動するが、該システムは、電力制御、特に閉ループ電力制御を実行するのに必要な計算の複雑性と、閉ループ電力制御信号を送るのに必要な帯域幅（伝送容量）の大きさと関連することで高価の制御システムである。後者の場合は、電力制御ビットの伝送により発生する間引きが、基地局とモバイルユニットとの間の効率的なデータ伝送速度を低減及び／または信号に対するビット誤り可能性を増加させる。
【００５０】
システム２０では、加入者局２８で得たＳＮＲを含む開ループ及び閉ループ電力制御情報のいずれもが、基地局２４と加入者局２８との間に専用チャネルが確立されていない時、制御チャネル１０４を介して伝送される。この場合の一つの利点は、基地局２４と加入者局２８とが通常の動作中に制御チャネル１０４を介して通信し続ける時（専用チャネル１００が割り当てられていない時）、電力制御情報がシステム２０で持続的にやり取りされるということである。従って、専用チャネル１０４が加入者局２８に割り当てられる時、関連電力制御情報を既に基地局２４と加入者局２８で利用可能であり、電力補正された通信を即時開始することができる。これにより、専用チャネル１００が早期に確立され、かかる確立中にセル内の他の加入者局２８に対する干渉がより少なく発生し得る。これとは異なって、ＩＳ−９５システム、及び接続設定のためにランダムアクセスチャネル（ＲＡＣＨ）を採用する類似するシステムでは、電力制御情報は、初期には接続に使は用することができず、相当な干渉が存在する、及び／またはＣＤＭＡシステムでの接続設定中に遅延をもたらし得る。
【００５１】
システム２０に制御チャネル１０４を使用する時の他の利点は、電力制御の速度が適合的であるということである。具体的には、加入者局２８が固定またはノーマディックユニットである場合に、加入者局は、速いフェージング、またはその他、迅速に変更され得る経路損失と、モバイルユニットに適用され得る電力制御結果を被ることがない。従って、本願の発明者らは、モバイルユニットのないシステム２０のようなＣＤＭＡ遠隔通信システムでの電力制御に、アップデート速度を必要に応じて設定することができる電力制御メカニズムを採用することができるということを確認した。
【００５２】
具体的には、適合的な電力制御とは、各加入者局２８で被った条件に適するアップデート速度で行われる電力制御をいう。加入者局２８に専用チャネル１００が割り当てられていない場合には、データが希に及び／または比較的遅い速度で伝送され、加入者局２８がそれのＳＮＲを低速で報告することができるため、電力制御がしばしば非常に遅い速度で行われ得る。加入者局２８に専用チャネル１００が割り当てられている場合には、専用チャネルの高いデータ伝送速度に対する要求条件及び／またはそれの重要性を満たすことができるように、電力制御を行い、被ったＳＮＲレベルを報告する速度が必要な場合に相応して増加される。
【００５３】
本発明の一実施例で、電力制御は、速度が加入者局２８における条件の変更速度に応じて変更されるように適切に行われる。具体的には、加入者局２８に専用チャネル１００が確立されていない場合には、加入者局２８から報告されたＳＮＲレベルが基地局２４で検査され、適切な電力制御アップデート速度が選択され、加入者局２８に進む。
【００５４】
従って、加入者局２８に専用チャネル１００が割り当てられている場合、８００回／秒の電力制御アップデート速度を採用することができる。専用チャネル１００を割り当て解除する場合、基地局２４は、加入者局２８が報告した最後の２０個のＳＮＲレベルを検査することができ、ＳＮＲレベルが、２０個の報告されたレベルを通じて、以下で“デルタ”として言及する予定された大きさ（例えば、１ｄｂ）以上に変更されない場合、基地局は、電力アップデートの速度が半分の４００回／秒になることを制御チャネル１０４を介して加入者局２８に知らせることができる。次に、基地局２４が加入者局２８より報告を受けた後、２０個の（より低速の）ＳＮＲレベルを調査する過程が繰り返される。
【００５５】
それでもまだデルタを超えない場合に、基地局２４は、再度速度を減少して制御チャネル１０４を介して加入者局２８に通知することができる。該過程は、電力制御が４回／秒のように所定の予定された最小の速度に到達するまで繰り返すことができる。
【００５６】
１回の繰り返しで２０個の報告されたＳＮＲレベル内でデルタを超える場合、基地局は、デルタをどれぐらい多く超えたかを測定することができる。デルタを、以下で“イプシロン”として言及される（１／２ｄｂのように）予め選択された値以上を超えた場合、基地局２４は、加入者局２８にそれの電力アップデート速度を増加させるよう指示することができ、その後、工程は、基地局２４が次の２０個の報告されたＳＮＲレベルを考慮する前まで繰り返される。他方、デルタをイプシロン未満だけ超えた場合には、基地局２４は同一の電力アップデート速度を保持することができる。
【００５７】
加入者局２８に専用チャネル１００が割り当てられている場合、基地局２４は、２０個の報告されたＳＮＲレベルを継続してモニタし、それにより、電力アップデート速度を調整することもでき、本好適な実施例では、専用チャネル１００のための割り当て工程の一部として、基地局２４が８００回／秒のような適切な速度で電力アップデート速度を増加させるべく加入者局２４に即時に指示する。
【００５８】
専用チャネル１００が加入者局２８に割り当てられた時にも適切な速度の電力制御を採用することができ、ここで、該加入者局２８は、固定またはノーマディックタイプである。かかる場合、加入者局２８に専用チャネル１００が割り当てられている間、予め選択された数の報告されたＳＮＲレベルを検討し、前述したように電力制御速度を調整する過程が更に行われる。
【００５９】
本発明は、無線デジタル加入者回線システム等や、または持続的な方式で局との間で低いデータ伝送速度の接続を提供する制御チャネルが有利となる他の通信システムのための新規の制御チャネルを提供し、該制御チャネルは、通信システムの伝送容量を効率よく利用できるようにする。制御チャネルは、スロット型フレームを採用する構造を有し、ユーザには、ユーザのデータ伝送要求を満たすべく複数のスロット、一つのスロットまたは一つ未満のスロット（即ち、他のユーザと共有するスロット）を割り当てることができる。また、一つ以上のスロットを、ユーザが必要に応じてアロハ型または他のランダムアクセスプロトコルを介してアクセスすることができるランダムアクセススロットとして指定することができる。
【００６０】
本発明は、電力アップデートの速度を必要に応じて適切に変更することができ、また最新の電力制御情報を制御チャネルを介して入手することができ、効率良い方式で局間の間における専用チャネルを確立する、ＣＤＭＡ遠隔通信システム用の新規の電力制御システムを提供する。
【００６１】
本発明の前述した実施例は、本発明を例示するものに過ぎず、当業者であれば、添付された特許請求の範囲によってのみ限定される本発明の範囲を逸脱しないで前記実施例に対し各種の変更及び修正を加え得ることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による無線デジタル加入者回線（ｗＤＳＬ）システムを示す図である。
【図２】本発明の実施例によるｗＤＳＬシステムにおけるダウンリンク伝送容量の活用のための構造を示す図である。
【図３】本発明の実施例によるｗＤＳＬシステムにおけるアップリンク伝送容量の活用のための構造を示す図である。
【図４ａ】本発明の実施例による制御チャネル用のフレーム構造を示す図である。
【図４ｂ】本発明の実施例による制御チャネル用の他のフレーム構造を示す図である。
【図４ｃ】本発明の実施例による制御チャネル用の他のフレーム構造を示す図である。
【図４ｄ】本発明の実施例による制御チャネル用の他のフレーム構造を示す図である。

Claims (14)

1. 基地局と複数の加入者局との間の通信のための無線通信システムであって、
   前記複数の加入者局が前記基地局と通信するようにし、複数の専用チャネル及び少なくとも一つの制御チャネルを備えるアップリンクチャネル構造と、
   複数の専用チャネル及び少なくとも一つの制御チャネルを備え、専用チャネルが割り当てられていない加入者局と通信するようにするダウンリンクチャネル構造と、
   を含み、
   前記少なくとも一つの制御チャネルが、前記基地局と前記複数の加入者局の少なくとも一つとの間において第１の持続時間を有するフレームでデータを伝送し、前記フレームのそれぞれが、前記第１の持続時間のサブセットを表示する一連の時間スロットを含み、前記制御チャネルを採用する各加入者局に前記フレームのスロットの少なくとも一部が割り当てられている無線通信システム。
2. 少なくとも一つの加入者局に前記フレームのスロットが割り当てられている請求項１に記載の無線通信システム。
3. 少なくとも一つの加入者局に前記フレームの少なくとも二つのスロットが割り当てられている請求項１に記載の無線通信システム。
4. 二つの加入者局が前記フレームのスロットを共有する請求項１に記載の無線通信システム。
5. 前記二つの加入者局が連続するフレームの前記スロットを交互に採用する請求項４に記載の無線通信システム。
6. 前記フレームの少なくとも一つのスロットが、ランダムアクセスプロトコルを介して二つ以上の選択された加入者局が使用することができるランダムアクセススロットと見做される請求項１に記載の無線通信システム。
7. 電力制御情報が、前記制御チャネルを介して伝送される請求項１に記載の無線通信システム。
8. ソフトウェアアップデートが、前記制御チャネルを介して少なくとも一つの加入者局に伝送される請求項１に記載の無線通信システム。
9. 前記ダウンリンクチャネル構造が、共用データチャネルを更に備え、前記共用データチャネルからパケットを受信した旨の通知が受信加入者局から前記制御チャネルを介して前記基地局に伝送される請求項１に記載の無線通信システム。
10. 加入者局に専用チャネルが割り当てられた時は、前記制御チャネルのスロットの前記部分が該加入者局から割り当て解除される請求項１に記載の無線通信システム。
11. 基地局と複数の加入者局との間の通信のための無線通信システムであって、
    前記基地局と通信するように前記複数の加入者局に動的に割り当てることができる複数の専用チャネルと、
    少なくとも前記加入者局のうちの専用チャネルが割り当てられていない加入者局と前記基地局との間の通信のための少なくとも一つの制御チャネルと、
    を含み、前記それぞれの制御チャネルが、前記専用チャネルのうちの一つよりも少ない無線リソースを少なく占める無線通信システム。
12. 前記専用チャネルが双方向性である請求項１１に記載の無線通信システム。
13. 前記少なくとも一つの制御チャネルが双方向性である請求項１１に記載の無線通信システム。
14. 前記システムが少なくとも一つの共用データチャネルを更に含む請求項１１に記載の無線通信システム。