JP2009513076A - 拡散スペクトル・セルラ・システムにおける移動局からのアップリンク上のデータの伝送 - Google Patents

Abstract

本発明は、セルラ・システム内の少なくとも１つの移動局と基地局との間の無線通信のための方法および装置を提供する。この方法は、基地局へのアップリンクでの伝送で少なくとも２つのキャリアを用いてデータを伝送するために、時間ドメインおよび周波数ドメインで所望の拡散を提供するステップを含む。基地局が所望の拡散を可能にするための標識を移動局に提供することもできるし、あるいは、移動局が標識を要求することもできる。拡散スペクトル・セルラ・システムが移動局に二次元拡散を提供させるようにできて、その移動局が拡散を時間方向および周波数方向に分散する。単一の二次元拡散符号または少なくとも２つの一次元拡散符号が１つの二次元拡散を提供できる。

Description

本発明は全般的には遠隔通信に関し、より詳細には無線通信に関する。

無線通信システムまたは移動体遠隔通信システムは、通常、無線通信装置の様々なユーザまたは加入者に多様なサービスを提供する。その無線通信装置は移動体ユニットまたは固定ユニットでよく、１つ以上の無線ネットワークに渡る地理的地域に置かれていてよい。移動局（ＭＳ）、アクセス端末、またはユーザ機器などの無線通信装置のユーザまたは加入者は、特定の無線ネットワーク内（または外）で絶えず移動する可能性がある。

無線通信システムは、一般的には、移動局との間に無線リンクを確立できる１つ以上の基地局（ＢＳ）を含む。基地局は、ノードＢまたはアクセス・ネットワークと呼ばれることもある。移動局と基地局との間に無線通信リンクを形成するには、移動局が、基地局からブロードキャストされる使用可能なチャネル／キャリアのリストにアクセスする。その目的のために、拡散スペクトル無線通信システムなどの無線通信システムは、複数のユーザが同じ広帯域無線チャネル内で同時に伝送できるようにし、拡散スペクトル技術に基づいて周波数再利用を可能にする。

多くのセルラ・システム、例えば、拡散スペクトル・セルラ・システムは、ＩＳ−９５、ＣＤＭＡ２０００、またはユニバーサル移動体通信システム（ＵＭＴＳ）準拠の広帯域ＣＤＭＡ（ＷＣＤＭＡ）などの符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）プロトコルを使用して、所望の規格と矛盾しない無線ネットワーク内でデータを伝送する。拡散スペクトル・セルラ・システムは、一般的に、基地局がダウンリンク（順方向（ＦＬ）リンクとも呼ばれる）でサービスを提供する１つ以上の移動局に関連付けられた伝送を行う。したがって、移動局から単一セクタ（基地局）への伝送はアップリンク（逆方向（ＲＬ）リンクとも呼ばれる）で行うことができる。

セルラ・システム内で無線通信を確立するには、基地局（ＢＳ）が、移動局（ＭＳ）からＢＳへのリンク（逆方向リンク、ＲＬ）でＢＳがサービスを提供している種々の移動局（ＭＳ）の伝送をスケジュールする。この目的のために、基地局は、ＢＳからＭＳへのリンク（順方向リンク、ＦＬ）で移動局へコマンドを送信できる。例えば、特定のセルラ・システムにおいては、移動局は、基地局への逆方向リンク（ＲＬ）で伝送するために、普通は時間スロットと呼ばれる時間単位ベースの無線アクセスを使用できる。時間スロットは、通常、移動局（ＭＳ）と基地局（ＢＳ）の間で（例えば、スロット境界近傍で）擬似同期化される。

同様に、逆方向リンク（ＲＬ）上では、１つ以上の移動局が、例えば、２つの伝送モードでサービス基地局と通信することができる。すなわち、逆方向リンクで通信するとき、移動局の特定のサブセットからサービス基地局への伝送が基地局において相互に干渉し合う場合、それらの移動局は、非直交モードと呼ばれる第１の伝送モードになっている可能性がある。例えば、逆方向リンクで通信するために移動局のサブセットが無線アクセス用にＣＤＭＡまたは多重キャリアＣＤＭＡ（ＭＣ−ＣＤＭＡ）プロトコルを使用すると、移動局のそのサブセットは第１の送信モードになる可能性がある。この場合、移動局のサブセットからサービス基地局への伝送は、非直交符号を使用している間は同じ周波数帯域で行われる。その結果、伝送は相互に直交することができず、したがって、基地局において相互に干渉し合う。移動局が非直交モードで伝送する場合、この状態はパイロット（復調用またはシンク推定用に使用される）チャネルまたはベアラ／トラフィック用チャネルのどちらかに、またはその両方のチャネルに適用される可能性がある。

しかし、逆方向リンク上の移動局のサブセットからの伝送が、サービス基地局で相互に干渉しないようなものであれば、そのサブセットの移動局は第２の伝送モードであると見なされる。第２の伝送モードでは、このサブセットの移動局は直交モードであると言われる。例えば、そのような直交モードは、移動局のサブセットについて、そのサブセットの移動局が無線アクセス技術として直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）方式を使用して逆方向リンク上で通信する場合に生じ得る。この場合には、基地局のサービスを受けている、このサブセットの移動局からの伝送は異なる無線周波数で行われ、相互に直交する。その結果、第２の伝送モードでの伝送は基地局で相互に干渉し合わない。この場合にも、非直交モードでの状態と同様に、このシナリオは、移動局が直交モードで伝送しているとき、パイロット・チャネルまたはベアラ／トラフィック用チャネルのどちらかに、またはその両方のチャネルに適用される可能性がある。順方向リンクで１つ以上のメッセージを送信することにより、基地局（ＢＳ）は、２つの制御モードでの移動局伝送を制御することができる。

ＭＣ−ＣＤＭＡモードで動作している間、移動局（ＭＳ）は、周波数ドメイン内の拡散など、種々のタイプの拡散技術を使用できる。しかし、セルラ・システム内の移動局がＭＳからＢＳへのリンク（逆方向リンク、ＲＬ）伝送でＭＣ−ＣＤＭＡモードを使用する場合、ほとんどの従来の拡散技術が一般に高いパケット・エラー率に苦しんでいる。その結果、ＭＣ−ＣＤＭＡモードでは、セルラ・システムのシステム・パフォーマンスが著しく低下する。例えば、パケット伝送の成功率が不本意に低下すると、高速移動体ユーザに対するシステム・パフォーマンスに重大な影響を与えかねない。システム・パフォーマンスの低下の一例として、平均再伝送回数の増加がある。ＭＣ−ＣＤＭＡモードのユーザは、ボイス・オーバーＩＰ（インターネット・プロトコル）（ＶｏＩＰ）サービスの低速のユーザであってよいので、一定のレベルを超えたパケット遅延は受け入れられなくなるだろう。さらに、セルラ・システムにおいて、符号語のひずみが原因でセル内干渉が発生する可能性があり、そのため、干渉に関する望ましくない影響に対処するために何らかの抑制が必要になるだろう。

以下で、本発明のいくかの態様の基本的な理解を促すために、本発明の簡単な概要を説明する。この概要は、本発明の包括的な概説ではない。また、本発明のキーまたは重要な要素を特定することも、本発明の範囲を概説することも意図されていない。その唯一の目的は、後述される、より詳細な説明の序文として、簡略な形で多少の概念を提示することである。

本発明は、上述された問題の１つ以上の影響の克服、または少なくとも低減に関するものである。

本発明の１つの実施形態において、セルラ・システム内の少なくとも１つの移動局と基地局との間の無線通信のための方法が提供されている。この方法は、基地局へのアップリンクでの伝送で少なくとも２つのキャリアを用いてデータを伝送するために、時間ドメインおよび周波数ドメインで所望の拡散を提供するステップを含む。

本発明の別の実施形態において、セルラ・システム内の少なくとも１つの移動局と基地局との間の無線通信のための方法が提供されている。この方法は、基地局へのアップリンクでの伝送で少なくとも２つのキャリアを用いてデータを伝送するために、時間ドメインおよび周波数ドメインで所望の拡散を可能にするための標識を少なくとも１つの移動局に提供するステップを含む。

本発明は、添付の図面と関連付けて記載される以下の説明を参照することにより理解できるであろう。この説明の中では、同じ参照番号は同じ要素を識別する。

本発明は、種々の修正および代替形態が可能であるが、本発明の具体的な実施形態を図面に例示の目的で示し、本明細書において詳細に説明する。ただし、本明細書における具体的な実施形態の説明は、本発明を、開示された特定の形に限定するようには意図されておらず、それどころか、意図するところは、添付の特許請求の範囲で定義された本発明の精神および範囲内に入るすべての修正、均等物、および代替形態を包含することであることを理解されたい。

本発明の実施形態の例を以下で説明する。明瞭にするために、本明細書では、実際の実施態様のすべての特徴は説明しない。当然ながら、そのような実際の実施形態の開発において、実施態様ごとに異なるシステム関連および業務関連の制約を順守するなど、開発者の特定の目標を達成するために多くの実施態様固有の決定を行えることが理解されよう。さらに、そのような開発の努力は複雑で時間を消費するかもしれないが、それにもかかわらず、本開示の利益を得る当業者にはルーチン作業になる可能性があることを理解されたい。

大ざっぱに言えば、セルラ・システム内の少なくとも１つの移動局と基地局との間の無線通信のための方法および装置が提供されている。この方法は、基地局へのアップリンクでの伝送で少なくとも２つのキャリアを用いてデータを伝送するために、時間ドメインおよび周波数ドメインで所望の拡散を提供するステップを含む。基地局が、所望の拡散を可能にするための標識を移動局に提供することができる。あるいは、移動局が、所望の拡散についての標識を要求することができる。拡散スペクトル・セルラ・システムが移動局に二次元拡散を提供させるようにできて、その移動局が拡散を時間方向および周波数方向に分散する。このように、多重キャリア符号分割多重接続（ＭＣ−ＣＤＭＡ）プロトコルを使用するアップリンク伝送で、移動局に関連付けられた送信機が、データ部分を時間ドメインおよび周波数ドメインに拡散されるように変更することにより、データのジョイント拡散を提供できる。ＭＣ−ＣＤＭＡプロトコルに従うと、ジョイント拡散を提供するために、送信機は、伝送中の拡散を分散するように、拡散符号を時間方向および周波数方向に分散することを示すことができる。二次元拡散を提供するために、１つの実施形態において、送信機は単一の二次元拡散符号を使用できる。あるいは、送信機は、二次元拡散を提供するために、少なくとも２つの一次元拡散符号を使用することもできる。例えば、少なくとも２つの一次元拡散符号を縦続接続することにより、送信機は、１つの二次元拡散符号を形成することができる。１つの実施形態において、所望の長さの１つの二次元拡散符号を形成するために、送信機は、同じ長さ、すなわち所望の長さの１つの拡散符号を使用できる。所望のピーク対平均比を提供するために拡散符号を選択することができる。ＭＣ−ＣＤＭＡプロトコルの使用時、移動局は、アップリンク伝送で１つ以上の拡散フォーマットを選択できる。アップリンク伝送で時間ダイバーシティおよび周波数ダイバーシティを使用すると、再伝送の回数を平均で減少させることができるので、パケット伝送の成功率を上げることができる。ＭＣ−ＣＤＭＡモードの移動局のユーザにとっては、パケット遅延を減少させることができる。フレキシブルな方法で特定の拡散フォーマットを使用すると、一般的に符号語のひずみが原因で発生するセル内干渉を抑制することができる。

図１を参照すると、拡散スペクトル・セルラ・システム１００は、基地局（ＢＳ）１１０（１〜ｋ）のセット、および本発明の１つの実施形態の例に従って、アップリンク１２０で少なくとも２つのキャリアを用いて伝送するために、複数のドメインで所望の拡散を提供できる複数の移動局（ＭＳ）１１５（１〜ｍ）を含むことが図示されている。基地局１１０（１〜ｋ）のセットは、任意の所望のプロトコルに従った、少なくとも１つの移動局１１５（１）との無線接続を提供することができる。プロトコルの例には、符号分割多重接続（ＣＤＭＡ、ＣＤＭＡ２０００）プロトコル、広帯域ＣＤＭＡ（ＷＣＤＭＡ）プロトコル、ユニバーサル移動体通信システム（ＵＭＴＳ）プロトコル、移動体通信用グローバルシステム（ＧＳＭ）プロトコルなどがある。

移動局１１５（１〜ｍ）の例には、セルラ電話、パーソナル・デジタル・アシスタント（ＰＤＡ）、およびデジタル・セルラＣＤＭＡネットワークなどの高速無線データ・ネットワークで稼働するための拡散スペクタル・セルラ・システム１００を使用する全地球測位システム（ＧＰＳ）など、しかし、それらに限定されるわけではない無線通信装置のホストがある。移動局１１５（１〜ｍ）の他の例として、スマートホン、テキスト・メッセージ装置などがある。

拡散スペクトル・セルラ・システム１００において、基地局１１０（１〜ｋ）のセットと各移動局１１５（１〜ｍ）との間でメッセージを伝達する移動体通信は、符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）プロトコルを使用する無線周波数（ＲＦ）中間チャネルなどの無線チャネル１３５を介して空気インターフェース上で行われる。図示されていないが、無線チャネル１３５は、移動局１１５（１〜ｍ）と基地局１１０（１〜ｋ）との間の無線通信を促す中間装置を含んでよい。例えば、無線チャネル１３５は、様々な中継器、アンテナ、ルータ、および無線通信を提供できる任意の所望の通信構成要素またはネットワーク構成要素を使用することができる。各移動局１１５（１〜ｍ）は、無線チャネル１３５上で、アップリンク（逆方向リンク）１２０を使用する基地局１１０（１〜ｋ）のセットとさらに通信することができる。

無線ネットワーク・コントローラ１３０は、ユーザが１つの基地局１１０（１）の担当域を離れて別の基地局１１０（ｋ）に入るときの移動体通信のハンドオーバを調整することができる。すなわち、移動体通信のハンドオーバは、移動局１１５（１）については、通信の担当が基地局１１０（１）のサービスを受けている第１のセル・セクタから、他の基地局１１０（ｋ）のサービスを受けている第２のセル・セクタへ切り換わるときに発生する。

本発明の１つの実施形態の例によると、拡散スペクトル・セルラ・システム１００は、両方の基地局に接続されたフレーム選択ユニット（ＦＳＵ）を備えることができ、基地局１１０（１）および１１０（ｋ）で受信されたフレームを比較して、良いほうのフレームを識別することができる。これにより、基地局１１０（１〜ｋ）のセットのうちの２つ（または２つ以上）の基地局が移動局１１５（１〜ｍ）をシームレスにサポートすることが可能になる。

異なる基地局１１０（１〜ｋ）と通信するために、移動局１１５（１）は受信機（ＲＸ）１４２および送信機（ＴＸ）１４５を備えることができる。受信機１４２が基地局１１０（１〜ｋ）のセットからのパケット・データの伝送を受信している間、送信機１４５は、伝送１２５でパケット・データを送信することができる。伝送１２５は、基地局のセル・セクタに関連付けることができる基地局１１０（１）へのパケット・データを含んでいてよい。

基地局１１０（１）は、本発明の１つの実施形態において、受信機（ＲＸ）１５０および送信機（ＴＸ）１５５を備えることができる。受信機１５０が移動局１１５（１〜ｍ）からのパケット・データの伝送を受信している間、送信機１５５は、基地局１１０（１）がアップリンク１２０で移動局１１５（１）にサービスを提供する場合、パケット・データおよび信号メッセージを送信できる。１つの実施形態において、移動局１１５（１）は、アップリンク１２０で通信するために、符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）プロトコルまたは多重キャリアＣＤＭＡ（ＭＣ−ＣＤＭＡ）無線アクセス技術を使用できる。

本発明の１つの実施形態に従うと、送信機１４５は、拡散スペクトル無線セルラ・システム１００において、移動局１１５（１）による時間および周波数ジョイント拡散を提供できる。例えば、送信機１４５は、基地局１１０（１）へのアップリンク１２０での伝送１２５で少なくとも２つのキャリアを使用することができる。拡散スペクトル・セルラ・システム１００で複数のキャリアをそのように使用する１つの例として、多重キャリア／符号分割多重接続（ＭＣ−ＣＤＭＡ）プロトコルがある。このように、移動局１１５（１）がＭＣ−ＣＤＭＡをデプロイする場合、データを伝送するには、時間ドメインおよび周波数ドメインの両方でデータ１６５を選択的に拡散することにより、送信機１４５はアップリンク１２０で移動局１１５（１）による所望の拡散を提供できる。移動局１１５（１）はパケット・エラー率を下げることができる。１つの実施形態において、パケット・エラー率が下がると、拡散スペクトル・セルラ・システム１００のシステム・パフォーマンスが大幅に上がる。

１つの実施形態において、時間および周波数ジョイント拡散は、少なくとも２つのサブチャネルを使用できるフレーム・フォーマットなど、特定のフレーム構造に適用することができる。例えば、フレーム・フォーマットは、移動局１１５（１）からアップリンク１２０を経て基地局１１０（１）への伝送１２５の第１の部分および第２の部分用の少なくとも２つの異なる伝送フォーマットを使用することができる。本発明の１つの実施形態の例によると、フレーム・フォーマットは、それぞれが異なる伝送フォーマットに関連付けられた複数のアクセス・モードに基づいた伝送１２５の多重化を可能にすることができる。伝送１２５の第１の部分を伝送する目的で、フレーム・フォーマットは、第１のアクセス・モードに対して多重キャリア符号分割多重化を使用し、伝送１２５の第２の部分を伝送するために第２のアクセス・モードに対して時間および周波数分割多重化を使用することができる。伝送１２５の２つの部分は、アップリンク１２０で時間的、スペクトル的、および／または空間的ドメインに分離することができる。

詳細には、送信機１４５は、時間ドメイン内のデータ１６５の第１のデータ部分１６５（１）を周波数ドメイン内のデータ１６５の第２のデータ部分１６５（２）とジョイントさせて拡散させることができる。拡散因数１５８は、伝送１２５における時間方向および周波数方向の所望の拡散を定義することができる。拡散因数１５８に基づいて、送信機１４５は、時間ドメインおよび周波数ドメイン内の所望の拡散を提供するために、伝送１２５のデータ１６５の第１および第２のデータ部分１６５（１、２）を選択的に変更することができる。このようにすると、移動局１１５（１）と基地局１１０（１）との間の無線通信について、アップリンク１２０上のパケット・データ伝送の成功率は大幅に上がるだろう。

アップリンク１２０でデータ１６５を伝送するために拡散因数１５８に基づいて所望の拡散を提供するために、送信機１４５は、拡散スペクトル・プロトコル１７０、および第１のキャリア１２５（１）および第２のキャリア１２５（２）を含む少なくとも２つのキャリアを使用することができる。第１および第２のキャリア１２５（１、２）の１つの例として、移動局１１５（１）と基地局１１０（１）との間の空気インターフェースを介してデータ１６５の伝送を可能にする無線チャネルがある。拡散因数１５８は、拡散スペクトル・セルラ・システム１００内のアップリンク１２０上の伝送１２５に割り振られたデータ１６５を時間ドメインおよび周波数ドメインにまたがって拡散させるための拡散符号を利用することができる。

１つの実施形態において、基地局１１０（１）は、移動局１１５（１）で使用される、第１のデータ部分１６５（１）に関連付けられた第１のビット数および第２のデータ部分１６５（２）に関連付けられた第２のビット数を指定することができる。複数の移動局１１５の各移動局に対して、基地局１１０（１）は、第２のデータ部分１６５（２）用の第２のビット数とは異なる第１のビット数の値を示すことができる。あるいは、移動局１１５（１）が、第１および第２のデータ部分１６５（１、２）に関連付けられたビット数を要求することもできる。

より詳細には、移動局１１５（１）が基地局１１０（１）に、二次元のデータ・ブロックの第１のビット値および第２のビット値を決定する標識１７５を提供するように要求することができる。移動局１１５（１）の送信機１４５は、二次元のデータ・ブロックの第１および第２のビット値を入手して、時間・周波数インターリーブを二次元のデータ・ブロックに適用することができる。言い換えれば、基地局１１０（１）が標識１７５を指定または提供するか、または移動局１１５（１）が標識１７５を要求するかどうかにかかわらず、二次元のデータ・ブロックに対する第１および第２のビット値に基づいて時間ドメインおよび周波数ドメインにおける所望の拡散を得ることができる。送信機１４５は、基地局１１０（１）へのアップリンク１２０の伝送１２５で、第１のキャリア１２５（１）および第２のキャリア１２５（２）など、少なくとも２つのキャリアを用いてデータ・ブロックを伝送することができる。

より詳細には、標識１７５は、データ１６５の二次元ビットに対する第１の次元ビット値１６０（１）および第２の次元ビット値１６０（２）を含むことができる。この第１および第２の次元ビット値１６０（１、２）に基づいて、送信機１４５はデータ１６５を、時間および周波数ジョイント拡散フォーマットに基づいて少なくとも１つの二次元ブロックに拡散させることができる。標識１７５に応答して、移動局１１５（１）は、アップリンク１２０の伝送１２５で時間ダイバーシティおよび周波数ダイバーシティを使用することができる。言い換えれば、基地局１１０（１）は、移動局１１５（１）にアップリンク１２０の伝送１２５で時間ダイバーシティおよび周波数ダイバーシティを使用させることができる。移動局１１５（１）は、標識１７５が送信機１４５に全帯域幅の一部に周波数拡散を行うように指示しているかを判定する。それが指示されている場合、移動局１１５（１）は、周波数ダイバーシティに対して符号ホッピングを使用することができる。

各移動局１１５は、伝送１２５でデータ・パケットなどのトラフィック・パケットを伝送することができる。多くの場合、トラフィック・パケットは、移動局１１５の特定のユーザ用に意図された情報を含む。例えば、トラフィック・パケットは、音声情報、画像、映像、インターネット・サイトから要求されたデータなどを含むことができる。標識１７５は移動局１１５（１）で使用されることを意図することができるが、拡散スペクトル・セルラ・システム１００の他の要素もこの標識を使用することができる。この目的で、標識１７５は、構成メッセージ、セットアップ命令、切替え命令、ハンドオフ命令などもさらに含むことができる。

拡散スペクトル・セルラ・システム１００において、無線データ・ネットワークは、基地局１１０（１〜ｋ）と移動局１１５（１〜ｍ）との間に任意の所望のプロトコルに従った無線通信を使用可能にするために、任意の所望のプロトコルをデプロイすることができる。そのようなプロトコルの例として、ＣＤＭＡプロトコル、ＷＣＤＭＡプロトコル、ＵＭＴＳプロトコル、ＧＳＭプロトコルなどがある。移動局１１５（１）のユーザがセルラ・ネットワークなどのネットワークでパケット・データを伝達できるようにするために、無線ネットワーク・コントローラ（ＲＮＣ）１３０を基地局１１０（１）および１１０（ｋ）に結合してもよい。セルラ・ネットワークの１つの例として、第３世代（３Ｇ）パートナーシップ・プロジェクト（３ＧＰＰ）仕様で指定されるような、ＣＤＭＡプロトコルに基づいたデジタル・セルラ・ネットワークがある。

そのようなプロトコルの他の例として、ＷＣＭＤＡプロトコル、ＵＭＴＳプロトコル、ＧＳＭプロトコルなどがある。無線ネットワーク・コントローラ１３０は、移動局１１５（１〜ｍ）と基地局１１０（１〜ｋ）との間の無線通信の交換を本発明の例示した１つの実施形態に従って管理することができる。図１には２つの基地局１１０（１〜ｋ）および１つの無線ネットワーク・コントローラ１３０が示されているが、本開示の受益者である当業者は、基地局１１０および無線ネットワーク・コントローラ１３０を所望の任意の数だけ使用できることを理解されたい。

基地局１１０（１〜ｋ）（ノードＢと呼ばれることもある）のそれぞれが、無線データ・ネットワーク内の関連の地理的地域との接続を提供することができる。当業者は、そのような無線データ・ネットワークの部分は、ハードウェア、ソフトウェア、またはそれらの組合せを用いて他の構成要素を組み込むように種々の方法で適切に実装できることを理解されたい。無線データ・ネットワークは当業者には周知なので、本明細書では、明瞭にするために、無線データ・ネットワークの、本発明に関する態様のみを説明する。

１つの実施形態によると、各移動局１１５は、第１および第２の基地局１１０（１〜ｋ）に結合された無線ネットワーク・コントローラ１３０を介して、逆方向リンク１２０上でアクティブ基地局１１０と通信できる。各移動局１１５はアップリンク１２０を介してアクティブ基地局と通信することができて、各アクティブ基地局は一般的にサービス基地局またはサービス・セクタと呼ばれる。第３世代パートナーシップ・プロジェクト（３ＧＰＰ）規格は、サービス基地局またはサービス・セクタおよびサービス無線ネットワーク・コントローラの役割を３ＧＰＰ仕様に基づいて定義する。

１つの実施形態では、アップリンク１２０およびダウンリンク１４０は複数のチャネル上に確立できる。トラフィック・チャネルおよび制御チャネルなどのチャネルは、個別のチャネル周波数を関連付けられてよい。例えば、チャネル番号および周波数を関連付けられたＣＤＭＡチャネルが高速パケット・データの伝送用の無線通信リンクを形成できる。ダウンリンク１４０では、例えば、移動局１１５（１〜ｍ）は、順方向トラフィック・チャネルまたは順方向制御チャネルで伝送を受信するためのデータ転送速度で基地局１１０（１）を更新することができる。トラフィック・チャネルはユーザ・データ・パケットを搬送する。制御チャネルは制御メッセージを搬送し、ユーザ・トラフィックも搬送できる。ダウンリンク１４０は、逆方向パワー制御（ＲＰＣ）チャネル、データ転送速度制御ロック（ＤＲＣＬｏｃｋ）チャネル、ＡＣＫチャネル、および逆方向アクティビティ（ＲＡ）チャネルを備えた４つのサブチャネルを含む順方向ＭＡＣチャネルを使用してよい。

アップリンク１２０では、移動局１１５（１）はアクセス・チャネルまたはトラフィック・チャネルで伝送できる。アクセス・チャネルはパイロット・チャネルおよびデータ・チャネルを含む。トラフィック・チャネルはパイロット・チャネル、ＭＡＣチャネル、およびデータ・チャネルを含む。ＭＡＣチャネルは、データ・チャネルが逆方向トラフィック・チャネルで伝送されているかどうか、およびデータ転送速度を示すために用いられる逆方向転送速度表示（ＲＲＩ）サブチャネルを含む４つのサブチャネルを有する。別のサブチャネルは、移動局１１５（１）が、順方向トラフィック・チャネルが最善のサービス・セクタでサポートしてよいデータ転送速度を第１の基地局１１０（１）に示すために用いるデータ転送速度制御（ＤＲＣ）である。受信通知（ＡＣＫ）サブチャネルは、移動局１１５（１）によって、順方向トラフィック・チャネルで伝送されたデータ・パケットが正常に受信されたかどうかを基地局１１０（１）に知らせるために用いられる。データ・ソース制御（ＤＳＣ）サブチャネルは、基地局セクタのうちのどれが順方向リンク・データを送信しているはずであるかを示すために用いられる。

別の実施形態では、移動局１１５（１）はパケット・データの伝送１２５を、図１に示されているように、基地局１１０（１〜ｋ）のセットのうちの１つ以上の基地局に関連付けられた少なくとも２つのセル・セクタに提供することができる。１つの実施形態では、拡散スペクトル・セルラ・システム１００はセルラ・ネットワークに基づいていてよく、そのセルラ・ネットワークは、少なくとも部分的に、ユニバーサル移動体通信システム（ＵＭＴＳ）規格に基づいていてよい。セルラ・ネットワークは、ＵＭＴＳ、ＣＤＭＡ２０００などのプロトコルのいずれか１つを採用した２Ｇ、３Ｇ、または４Ｇ規格のいずれか１つに関連付けられることができるが、特定の規格または特定のプロトコルの使用は設計上の選択の問題であって、本発明には必ずしも重要ではない。

１つの実施形態では、従来のオープン・システム・インターコネクション（ＯＳＩ）モデルは、移動局１１５（１）と基地局１１０（１〜ｋ）のセットとの間でパケット・データ、およびメッセージ、パケット、データグラム、フレームなどの他のデータの伝送を可能にすることができる。用語「パケット・データ」には、情報、または所望の方法で配置されたメディア・コンテンツを含むことができる。パケット・データは、無線リンク・プロトコル（ＲＬＰ）フレーム、信号リンク・プロトコル（ＳＬＰ）フレーム、または他の任意の所望のフォーマットなど、しかしそれらに限定されるわけではないフレームとして送信することができる。パケット・データの例としては、音声、映像、信号、メディア・コンテンツ、または特定の用途に基づいた任意の他のタイプの情報を表すペイロード・データ・パケットがある。

図２を参照すると、この図は、本発明の実施形態の１つの例に従って、図１に示された移動局１１５（１）から基地局１１０（１）へのアップリンク１２０の伝送１２５で少なくとも２つのキャリア１２５（１、２）を用いてデータ１６５を伝送するための、時間ドメインおよび周波数ドメインにおける所望の拡散２００を概略的に示している。この目的のために、送信機１４５は、データ１６５の伝送１２５で、時間ドメインおよび周波数ドメイン用に二次元拡散フォーマットを使用することができる。

一例を挙げれば、データ１６５は二次元ビットを含むことができる。送信機１４５がデータ１６５の二次元ビットを、移動局１１５（１）のユーザ（１）のために、時間および周波数ジョイント拡散の二次元ブロック２００（１）に拡散することができる。このように、拡散スペクトル・セルラ・システム１００は、ユーザ・データの二次元ビットを、それぞれ、対応する二次元ブロック２００（１〜４）に拡散することにより、ユーザ（１〜４）のためにアップリンク１２０上で時間および周波数ジョイント拡散を提供することができる。

例えば、送信機１４５は、ＭＣ−ＣＤＭＡ伝送において、時間ドメインおよび周波数ドメインの両方で所望の拡散２００を可能にすることができる。この目的のために、送信機１４５は、周波数ドメインの拡散因数１５８を「Ｘ」、時間ドメインの拡散因数を「Ｙ」と定義することができる。送信機１４５は、ユーザ用のデータ１６５のＭ＊ＮビットをＸ＊Ｙ周波数・時間ブロック２００（１〜４）に拡散できる。Ｘ＝Ｍ＊Ｎ、Ｙ＝１の場合には、この拡散は、ＭＣ−ＣＤＭＡシステムに適している。Ｘ＝１、Ｙ＝Ｍ＊Ｎの場合には、この拡散は、ＭＣ−ＤＳ−ＣＤＭＡシステムに適している。

図３を参照すると、この図は、本発明の１つの実施形態の例に従って、拡散を時間方向および周波数方向に分散する二次元の拡散３００を概略的に示している。詳細には、二次元の拡散３００は、第１の分散である時間方向の拡散３０５および第２の分散である周波数方向の拡散３１０を有している。

符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）プロトコル・ベースの通信またはセルラ・システムなどの拡散スペクトル・セルラ・システム１００において、移動局１１５（１）は、所望の拡散２００を提供するために拡散符号を使用することができる。拡散符号とは、大ざっぱに言えば、アップリンク１２０でデータを伝送するために割り振られた周波数スペクトル全体を包含するようにデータ信号を拡散するために使用される符号である。例えば、広帯域ＣＤＭＡ（ＷＣＤＭＡ）通信システムにおいて、拡散コードは、データ転送に割り振られる広帯域スペクトル全体を使用するようにデータ信号を拡散することができる。拡散符号は、拡散スペクトル・セルラ・システム１００などの無線通信システムにおいて、空気インターフェース上のデータ・チャネル同士を互いに分離することができる。異なるセル同士を分離するために拡散符号の１つのセットをダウンリンク１４０（順方向リンクとしても知られる）で使用し、拡散符号の別のセットがアップリンク（逆方向リンクとしても知られる）１２０の個々の移動局１１５を分離することができる。

例えば、送信機１４５は、ＭＣ−ＣＤＭＡ伝送において、単一の二次元拡散符号を用いるか、または２つの縦続接続された一次元拡散符号を用いることにより、時間方向および周波数方向の両方で二次元拡散３００を使用可能にすることができる。送信機１４５は、チップを時間方向および周波数方向に分散しておいて、長さＬの拡散符号から長さＬの二次元拡散符号を形成することができる。縦続接続された拡散符号を形成するには、送信機１４５は、適切なピーク対平均比（ＰＡＰＲ）特性を持つ拡散符号、例えば、相補的Ｇｏｌａｙ符号を使用することができる。

移動局１１５（１）からの要求がＭおよびＮの所望の値を提供することができる。あるいは、基地局１１０（１）がＭおよびＮの所望の値を指定することもできる。ただし、各移動局１１５が使用するＭおよびＮは異なってよい。所望の最大周波数ダイバーシティ・ゲインは、１つの実施形態では、大きいＭ値で得ることができる。一方、小さいＭ値を選択することにより、送信機１４５は、基地局１１０（１）での直交性を基本的に保持しながら、実質的に符号のゆがみに対処することができる。送信機１４５は、２００（１）などのＭ＊Ｎデータ・ブロックに時間・周波数インターリーブを適用することができる。周波数拡散が合計の使用可能帯域幅の一部に実施される場合、移動局１１５（１）は、周波数ダイバーシティをさらに高めるために符号ホッピングを使用することができる。

図４に進むと、本発明の１つの実施形態に従って、アップリンク伝送の方法を実施するための説明が様式化されて示されている。この方法は、データ１６５の第１および第２のデータ部分１６５（１、２）を時間ドメインおよび周波数ドメインに拡散されるように変更することにより、ジョイント拡散を提供することができる。データ１６５を伝送するために、移動局１１５（１）は、伝送１２５で多重キャリア符号分割多重接続（ＭＣ−ＣＤＭＡ）プロトコルを使用することができる。

したがって、ブロック４００において、送信機１４５は、移動局１１５（１）などの少なくとも１つの移動局が、アップリンク１２０の伝送１２５の時間ドメインおよび周波数ドメインで所望の拡散を提供するようにできる。すなわち、拡散スペクトル・セルラ・システム１００内のアップリンク１２０でデータを伝送するために、移動局１１５（１）は、基地局１１０（１）への無線通信用に時間ドメインおよび周波数ドメインの拡散を提供できる。

ブロック４０５において、送信機１４５は、時間ドメイン内の第１のデータ部分１６５（１）を周波数ドメイン内のデータ１６５の第２のデータ部分１６５（２）とジョイントさせて拡散させることができる。拡散因数１５８は、ブロック４１０に示されているように、伝送１２５における時間方向および周波数方向の所望の拡散を定義することができる。ブロック４１５において、移動局１１５（１）は、アップリンク１２０上の伝送１２５で第１および第２のキャリア１２５（１、２）を用いてデータ１６５を基地局１１０（１）に伝送することができる。

判断ブロック４２０の検査は、拡散因数１５８の変更が示されているかどうかを確かめることができる。判断ブロック４２０で拡散因数１５８の変更が示されている場合、送信機１４５は、時間ドメインおよび周波数ドメインで所望の拡散を得るために、ブロック４２５に示されているように、伝送１２５のデータ１６５の第１および第２のデータ部分１６５（１、２）の分散を選択的に変更することができる。しかし、拡散因数１５８の変更が示されていない場合、送信機１４５は、ブロック４１０に示されているように、拡散因数１５８を引き続いて使用できる。

１つの実施形態では、アップリンク１２０において、専用物理データ制御チャネル（ＤＰＤＣＨ／ＤＰＣＣＨ）を、拡散因数１５８を用いて所与のチップ・レートに拡散することができる。拡散因数１５８は、特定のサービスがアップリンク１２０において専用物理データ制御チャネルを拡散するためのユーザ・ビット・レートを示すことができる。

１つの実施形態では、拡散スペクトル・セルラ・システム１００は、各ユーザまたは企業が所望する速度およびカバレージで移動データを無線で伝達することができる。１つの実施形態によると、高速無線データ・ネットワークは、インターネット・プロトコル（ＩＰ）ネットワークがインターネットおよび公衆電話システム（ＰＳＴＮ）を含むように、１つ以上のデータ・ネットワークを含むことができる。第３世代（３Ｇ）移動体通信システム、すなわち、ユニバーサル移動体通信システム（ＵＭＴＳ）は、第３世代パートナーシップ・プロジェクト（３ＧＰＰ）仕様に従ったマルチメディア・サービスをサポートする。ＵＭＴＳは、広帯域符号分割多重接続（ＷＣＤＭＡ）とも呼ばれ、パケット交換ネットワークであるコア・ネットワーク（ＣＮ）、例えば、ＩＰベースのネットワークを含む。インターネットのアプリケーションと移動体のアプリケーションが併合されるため、ＵＭＴＳユーザは遠隔通信およびインターネット・リソースの両方にアクセスできる。ユーザにエンド・ツー・エンド・サービスを提供するために、ＵＭＴＳネットワークは、第３世代パートナーシップ・プロジェクト（３ＧＰＰ２）規格に指定されたＵＭＴＳベアラ・サービス階層化アーキテクチャをデプロイすることができる。エンド・ツー・エンド・サービスの規定は複数のネットワークに渡って伝えられ、プロトコル層の対話によって実現される。

本発明の部分および対応する詳細な説明は、ソフトウェア、またはアルゴリズムおよびコンピュータ・メモリ内のデータ・ビットに対する動作の記号表現に関して示される。このような説明および表現は、当業者がその仕事の実体を他の当業者に効果的に伝える手段として使用されるものである。アルゴリズムとは、この用語が本明細書で使用された場合、一般に使用された場合と同様に、所望の結果に導く、自己矛盾のない一連のステップであると考えられる。これらのステップは、物理量の物理的操作を必要とするものである。通常、ただし必須ではないが、これらの量は、記憶、転送、組合せ、比較、およびそうでなければ操作が可能な光学的、電気的、または磁気的信号の形をとる。主として一般的な習慣が理由で、これらの信号をビット、値、要素、記号、文字、用語、数字などと呼ぶと便利であることが時々証明されている。

ただし、これらの用語および同様の用語はすべて、適切な物理量に関連付けられており、これらの量に適用される便利なラベルにすぎないことを記憶に留めておくべきである。他に特に断りがない限り、あるいは説明から明らかなように、「処理」、「コンピューティング」、「計算」、「判定」、「表示」などの用語は、コンピュータ・システムのレジスタおよびメモリ内の物理的、電子的量として表されるデータを操作し、コンピュータ・システムのメモリまたはレジスタまたは他のそのような情報記憶、送信、または表示装置内で同様に物理量として表される他のデータに変換する、コンピュータ・システムまたは同様の電子計算装置のアクションおよびプロセスを指す。

また、ソフトウェアが実現する本発明の態様は、普通は、何らかの形のプログラム記憶媒体上に符号化されるか、またはいずれかのタイプの送信媒体を介して実現されることにも留意されたい。プログラム記憶媒体は磁気式（例えば、フロッピー（登録商標）・ディスクまたはハード・ドライブ）または光学式（例えば、コンパクト・ディスク読取専用メモリ、すなわち「ＣＤ ＲＯＭ」）であってよいし、読取専用またはランダム・アクセスであってよい。同様に、送信媒体は対のより線、同軸ケーブル、光ファイバ、または当業者に知られている他の適切な送信媒体であってよい。本発明は、所与の実装のこれらの態様によって限定されることはない。

上述の本発明を、添付の図を参照しながら説明する。種々の構造、システム、およびデバイスを、説明を目的としてのみ、さらに当業者に周知の詳細で本発明をあいまいにしないように、図面に概略的に示す。それでも、添付の図面は、本発明の例示的な例を挙げて説明するために記載されている。本明細書で使用される語および句は、当業者による、その語および句の解釈と矛盾しない意味を持つものと理解および解釈されたい。本明細書の用語または句の一貫した用法によって、その用語または句の特別な定義、すなわち、当業者によって解釈される通常の、習慣的な意味と異なる定義を意味することは意図されていない。用語または句が特別な意味、すなわち、当業者による解釈以外の意味を持つことが意図されている限り、そのような特別な定義が、明細書の中で、その用語または句の特別な定義を直接的に、明確に提供する定義らしい方法で明示的に記載される。

本発明は、本明細書の中では遠隔通信ネットワーク環境で有用として例示されているが、他の接続環境においても用途がある。例えば、上述のデバイスのうちの２つ以上を、ハード配線、無線周波数信号（例えば、８０２．１１（ａ）、８０２．１１（ｂ）、８０２．１１（ｇ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈなど）、赤外線結合、電話線とモデムなどのデバイス間接続によって結合することができる。本発明は、２人以上のユーザが相互に接続され、互いに通信できるすべての環境で用途があり得る。

当業者は、本明細書の種々の実施形態に示された種々のシステム層、ルーチン、またはモジュールは、実行可能な制御ユニットでよいことを理解するであろう。このような制御ユニットとしては、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、（１つ以上のマイクロプロセッサまたはコントローラが組み込まれた）プロセッサ・カードまたは他の制御またはコンピューティング・デバイス、および１つ以上のストレージ・デバイスに収納された実行可能な命令があり得る。このストレージ・デバイスとしては、データおよび命令を記憶するための１つ以上の機械可読記憶媒体があり得る。この記憶媒体としては、動的または静的ランダム・アクセス・メモリ（ＤＲＡＭまたはＳＲＡＭ）、消去可能なプログラマブル読取専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的に消去可能なプログラマブル読取専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）およびフラッシュ・メモリなどの半導体メモリ・デバイス、固定、フロッピー（登録商標）、取外し可能ディスクなどの磁気ディスク、テープなどの他の磁気媒体、コンパクト・ディスク（ＣＤ）またはデジタル・ビデオ・ディスク（ＤＶＤ）などの光媒体など様々な形のメモリがあり得る。様々なシステム内の種々のソフトウェア層、ルーチン、またはモジュールを構成する命令はそれぞれのストレージ・デバイスに記憶されていてよい。命令が個々の制御ユニットによって実行されると、対応するシステムが、プログラムされた動作を実行する。

本発明は、本明細書の教示の受益者である当業者には明らかな、異なるが均等の方法で修正および実施できるので、本明細書で開示された特定の実施形態は例示のためだけである。さらに、添付の特許請求の範囲に記載されたことを除いて、本明細書に示された構成または設計の詳細に限定されることは意図されていない。したがって、本明細書で開示された特定の実施形態は変更または修正することが可能であることは明らかであり、そのような変形は、本発明の範囲および精神から逸脱しないと考えられる。したがって、本明細書で求める保護は、添付の特許請求の範囲の記載のとおりである。

本発明の１つの実施形態の例に従って、移動局が、所望の拡散が行われたデータをアップリンクで少なくとも２つのキャリアを用いて伝送できるようにする拡散スペクトル・セルラ・システムを概略的に示す図である。 本発明の１つの実施形態の例に従って、図１に示された移動局から基地局へのアップリンクの伝送で、少なくとも２つのキャリアを用いてデータを伝送するための、時間ドメインおよび周波数ドメインにおける所望の拡散を概略的に示す図である。 本発明の１つの実施形態の例に従って、拡散を時間方向および周波数方向に分散する二次元拡散を概略的に示す図である。 本発明の１つの実施形態の例に従って、多重キャリア符号分割多重接続プロトコルを使用してデータ部分を時間ドメインおよび周波数ドメインに拡散されるように変更することによりデータのジョイント拡散を提供するアップリンク伝送の方法を実施する説明を様式化して示す図である。

Claims (10)

1. セルラ・システム内の少なくとも１つの移動局と基地局との間の無線通信の方法であって、
   前記基地局へのアップリンクでの伝送で少なくとも２つのキャリアを用いてデータを伝送するために、時間ドメインおよび周波数ドメインで所望の拡散を提供するステップを含む方法。
2. 時間ドメイン内の前記データの第１の部分を周波数ドメイン内の前記データの第２の部分とジョイントさせて拡散させるステップと、
   前記伝送における時間方向および周波数方向の所望の拡散を拡散因数に基づいて定義するステップと、
   前記伝送における前記データの前記第１および第２の部分を、前記時間ドメインおよび前記周波数ドメインで所望の拡散用に前記拡散因数に基づいて選択的に変更するステップと
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記少なくとも２つのキャリアに基づいて、前記アップリンクで前記データを伝送するために拡散スペクトル・プロトコルを使用するステップ
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
4. 符号分割多重接続に関連付けられた前記少なくとも２つのキャリアを、前記少なくとも１つの移動局からの前記アップリンクでの前記伝送用の拡散スペクトル・プロトコル用に選択するステップと、
   二次元の１つ以上のビットを含む前記データを前記伝送で拡散させるための、周波数ドメインおよび時間ドメインの拡散因数を定義するステップと、
   前記データの前記二次元の１つ以上のビットを時間および周波数ジョイント拡散の二次元の１つ以上のブロックに拡散させるステップと
   をさらに含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記基地局からの標識を受信するステップと、
   前記標識に応答して、前記少なくとも１つの移動局が前記データを伝送するために時間ドメインおよび周波数ドメイン内で前記拡散を提供できるようにするステップと
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記データの前記伝送における前記時間ドメインおよび前記周波数ドメイン用の二次元拡散フォーマット、前記二次元拡散を提供するための単一の二次元拡散符号、前記二次元拡散を提供するための少なくとも２つの一次元拡散コードの少なくとも１つを使用し、前記所望の長さの拡散符号を用いて所望の長さの二次元拡散符号を形成するステップをさらに含み、前記拡散符号は所望のピーク対平均比を持つ、請求項１に記載の方法。
7. 複数の移動局のそれぞれの移動局で使用される、前記データの前記第１の部分に関連付けられた異なる値の第１のビット数および前記データの前記第２の部分に関連付けられた第２のビット数を提供するステップを
   さらに含む、請求項６に記載の方法。
8. セルラ・システム内の少なくとも１つの移動局と基地局との間の無線通信の方法
   であって、
   前記基地局へのアップリンクでの伝送で少なくとも２つのキャリアを用いてデータを伝送するために、時間ドメインおよび周波数ドメインで所望の拡散を可能にするための標識を前記少なくとも１つの移動局に提供するステップを含む方法。
9. 前記少なくとも１つの移動局に標識を提供するステップが、時間および周波数ジョイント拡散フォーマットに基づいて少なくとも１つの二次元データ・ブロックに拡散される少なくとも１つの二次元ビットのデータの第１の次元ビット値および第２の次元ビット値を組み込むステップを
   さらに含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記標識に応答して、前記少なくとも１つの移動局に、前記少なくとも１つの移動局からの前記アップリンクでの前記伝送において時間ダイバーシティおよび周波数ダイバーシティを使用させるようにするステップ
    をさらに含む、請求項９に記載の方法。

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