JP2010506473A - セルラ通信システム、通信装置及びブロードキャスト通信方法 - Google Patents

Abstract

無線サービス通信装置は、ブロードキャストされる信号を受信及び処理する信号プロセッサと、信号プロセッサに動作可能に結合され、セクタ化された複数のセルでブロードキャスト信号を送信する複数の送信機とを有する。無線サービス通信装置は、処理された信号を複製し、複数のレプリカ信号を生成する論理装置と、異なる遅延を有する複製されたブロードキャスト信号が、セクタ化された複数のセルから1つ以上の無線加入者通信装置に送信されるように、処理された1つ以上のレプリカ信号に1つ以上の遅延を導入する論理装置とを有する。

Description

本発明は、セルラ通信システムにおける通信リソースの有効利用に関し、特に、第3世代パートナーシッププロジェクト(3GPP)セルラ通信システムにおけるブロードキャスト通信をサポートすることに関連するがこれに限定されない。

現在、第3世代セルラ通信システムは、移動電話ユーザに提供する通信サービスを更に向上させるよう発展しつつある。最も広く採用されている第3世代通信システムは、符号分割多重アクセス(CDMA)技術に基づいている。CDMAシステムの場合、同じキャリア周波数で動作し且つ同じ時間インターバルを使用する様々なユーザに対して異なる拡散及び／又はスクランブルコードを割り当てることで、ユーザの分離がなされる。この点、時分割多重アクセス(TDMA)システムと対称的であり、TDMAの場合、ユーザの分離は異なる時間スロットを異なるユーザに割り当てることで達成される。

CDMA通信システムの具体例は、ユニバーサル移動通信システム(UMTS)である。CDMA、特にUMTSにおけるワイドバンドCDMA(WCDMA)モードに関する更なる説明は、非特許文献1に記載されている。通常のセルラ通信システムの場合、互いに近接しているセル同士には重複しない通信リソースが割り当てられる。例えば、CDMAネットワークでは、互いに近接するセルには、同じキャリア周波数が共通に割り当てられるが、(上りリンクの通信方向及び下りリンクの通信方向の双方で使用される)異なる拡散コードが割り当てられる。これは、拡散コードは同じであるが、セル固有の異なるスクランブルコードを、各セルで使用することによって達成されてもよい。これらの組み合わせは、各セルに事実上異なる拡散コードをもたらす。

セルラネットワークのユニキャスト容量−即ち、同時にサポート可能なユーザ数−を増やす技法、及び／又は送信電力を事実上増やす技法は、オムニ指向のカバレッジ領域を有する既存のセルラ基地局において、その領域を複数の独立したセクタに分割することである。そのような状況では、これらの新たなセクタの各々は、それ自身の送信機、指向性アンテナ及び縮小したカバレッジ領域を有する別個のセルになる。そのようなネットワークは、セクタ化されたセルラネットワークと言及される。

更に優れた通信サービスを提供するため、第3世代セル他通信システムは、多種多様な優れたサービスをサポートするように設計されている。そのような優れたサービスの1つはマルチメディアである。移動電話及び他の携帯装置で受信可能なマルチメディアサービスの需要は、ここ数年の間に急速に伸びている。しかしながら、通信されるデータコンテンツの性質に起因して、マルチメディアサービスは広帯域を必要とする。

無線スペクトルは貴重なので、できるだけ多くのブロードキャストサービスをユーザに提供し、移動電話ユーザ(加入者)に最も幅広いサービスの選択肢を提供するには、スペクトル効率の良い伝送技法が必要になる。マルチメディアサービスで提案されているそのようなスペクトル効率の良い伝送技法の1つは、マルチメディア信号をユニキャスト(即ち、1対1)で送信するのではなく、いくつかのマルチメディア信号を「ブロードキャスト」するものである。そのような伝送技法の場合、例えば、ニュース、映画、スポーツ等を伝送するチャネル(典型的には何十ものチャネル)が、通信ネットワークで同時にブロードキャストされる。

ブロードキャストサービスは、通常、(通常の地上のテレビジョン／ラジオ送信と同様に)ネットワークの送信機及び中継器(リピータ)から送信される。これらの送信機及びリピータは、一般的には、オムニ指向性のアンテナ及びハイパワー送信機を備えた大きなアンテナ塔を有する。従って、そのようなシステムの各送信機のカバレッジ領域は、通常、非常に広い。このような議論は、例えばDVB-Hのような移動可能な携帯用の無線加入者通信装置を意図した最近のディジタルブロードキャスト技術にも該当する。

セルラネットワークでは通常ユニキャストユーザトラフィックしか伝送されないが、ブロードキャストサービスは、セルラネットワークで伝送することも可能である。しかも、セルラネットワークでブロードキャストサービスを配信することは、少なくとも以下の理由から非常に魅力的である：
(i) 首尾一貫した通信システムを提供できる。即ち、(例えば、暗号鍵のやりとりのような)必要なシグナリング及び(インタラクティブサービスをサポートするための)上りリンクデータが、ブロードキャストサービスを配信するのに使用されるのと同じシステムで伝送可能である。
(ii) これらの新しいサービスを提供する際、セルラオペレータは既存のインフラストラクチャを再利用できる。
(iii) セルラオペレータが既に所有しているスペクトルを彼らは利用できる。

セルラシステムでマルチメディアブロードキャストサービスを配信する技術、例えばUMTSのモバイルブロードキャストマルチキャストサービス(MBMS)は、ここ数年にわたって発展してきている。これらのブロードキャストセルラシステムでは、通常のセルラシステム内の隣接するセルにおいて、同じブロードキャスト信号が重複しない物理リソースで送信され、これは例えばCDMAシステムで事実上異なる拡散コードを使用することでなされる。従って、無線加入者装置において、受信機は、接続しているセルからのブロードキャスト信号を検出できなければならない。これは、追加的な干渉するおそれのあるブロードキャスト信号(隣接セルの重複しない物理リソースで伝送される)が存在する場合でも検出できなければならないことに留意を要する。

ブロードキャスト伝送の改良は、シングル周波数ネットワーク(SFN: single frequency network)として知られている技法を利用することでなされるかもしれない。その場合、セルラネットワークの隣接するセルで、同じブロードキャスト信号が同じ物理リソースで送信される。これらの同じ物理リソースは、例えば、キャリア周波数、CDMA拡散コード、タイムスロット等を含んでよい。このようなセルラネットワークの隣接セルからの送信は、上記の干渉するおそれのある信号ではなく、受信機で受信される同じ信号のマルチパス成分のように見える。受信信号を同じ信号のマルチパス成分として取り扱うことで、加入者装置の受信機で干渉の低減効果が観測され、より高いデータスルーレートで配信できるようにする。

しかしながら、同期したセクタ化されたセルラネットワークにおけるブロードキャスト伝送は次善策かもしれないことを、本願の発明者等は確認した。そのようなセルラネットワークは、例えば、SFN方式を利用する同期したセクタ化されたネットワークであり、全てのセルが、同じ時間に同じ信号(SFN)を送信する。この場合、セルが同様に位置していた場合(例えば、セクタ化された基地局が使用される場合)、異なるセクタからの受信信号は時間的に同期した形式で合成される。受信機では、同じ基地局の異なるセクタからの信号が一緒になって見えるであろう(同時に現れるであろう)。

フェージングの影響を受けていない(減衰していない)複数の信号がランダムな位相と共に合成されると、フェージングの影響を受けた信号になることが知られている。従って、同期したセクタ化されたブロードキャストネットワークでSFNを利用すると、当初は良好な伝搬チャネル(例えば、フェージングの影響を受けていないチャネル状態を示す伝搬チャネル)を、激しいレイリーフェージングを受けた伝搬チャネルに変えてしまうおそれがある。このことは、維持できるデータスループットレートに有害な影響を与える。

‘WCDMA for UMTS’, Harri Holma(editor), Antti Toskala(Editor), Wiley & Sons, 2001, ISBN 0471486876

本発明の課題は、上記の問題点の1つ以上を軽減する改善された通信システム、通信装置及びブロードキャスト方法を提供することである。

従って、本発明は、上記の1つ以上の問題点を単独に又は何らかの組み合わせで緩和、軽減又は解消しようとする。

本発明の第1形態によれば、ブロードキャストされる信号を受信及び処理する信号プロセッサを有する無線サービス通信装置が使用される。無線サービス通信装置は、前記信号プロセッサに動作可能に結合され、セクタ化された複数のセルでブロードキャスト信号を送信する複数の送信機を有する。無線サービス通信装置は、処理された信号を複製し、複数のレプリカ信号を生成する論理装置と、異なる遅延(delay)を有する複製されたブロードキャスト信号の複数個が、セクタ化された複数のセルから送信されるように、処理された1つ以上のレプリカ信号に1つ以上の遅延を導入する論理装置とを有する。

本発明の一実施例による3GPPセルラ通信システムを示す図。 本発明の一実施例で使用されるセクタ化された基地局及び関連するカバレッジ領域を示す図。 無線加入者通信装置と通信する本発明の一実施例によるセルラ通信基地局を示す図。 本発明の一実施例による散乱性の環境におけるマルチパス合成の様子を示す図。 本発明の一実施例による見通し線パスの合成の様子を示す図。 本発明の一実施例によるブロードキャスト動作モードのフローチャート。

例えば、ノードBのような1つの無線サービス通信装置から、より効果的なブロードキャストを行うことで、本発明は、通信システムの通信リソースの有効活用を更に図ることができる。本発明はエンドユーザにより観測される改善されたパフォーマンスをもたらし、例えば、更にダウンリンクブロードキャストを更に良好に復元する能力をもたらす。本発明は、例えば更に効率的なブロードキャスト法に起因して、改善されたスループットレートをもたらし、無線サービス通信装置が、受信した同じブロードキャスト信号の時間的に分散した複数のコピーを、非常に強くフェージングの影響を受けたチャネルとして解釈する危険性を減らす。

本発明の選択的な特徴によれば、ブロードキャスト送信は、同一場所の無線サービス通信装置により実行される。この場合、無線加入者通信装置は、複数の無線サービス通信装置から複合的なブロードキャスト信号を受信し、一般的な等化回路を使って、ブロードキャスト信号を復元する。

本発明の選択的な特徴によれば、無線サービス通信装置は、複製され遅延させられたブロードキャスト信号をブロードキャスト管理論理装置から受信する。このように、複製された信号の遅延した送信内容各々を使用するブロードキャスト送信は、無線サービス通信装置からブロードキャストされる。

本発明の選択的な特徴によれば、無線サービス通信装置は、チャネル推定長より短い遅延を、及び／又は等化ウインドウ長より短い遅延を、ブロードキャスト送信に使用する。これにより、無線サービス通信装置は、複数の各自の遅延と共に受信したブロードキャスト信号が、無線加入者通信装置の標準的な等化処理により復元できることを保証できる。

本発明の選択的な特徴によれば、無線サービス通信装置が、直交周波数分割多重(OFDM)変調を使用するよう構築される場合、無線サービス通信装置は、OFDMシンボルのサイクリックプレフィックス長より短い遅延を、ブロードキャスト送信に使用する。これにより、無線サービス通信装置は、複数の各自の遅延と共に受信したブロードキャスト信号が、無線加入者通信装置の標準的な等化処理により復元できることを保証できる。

本発明の選択的な特徴によれば、無線サービス通信装置は、非同期のブロードキャスト送信を行うように、1つ以上の遅延をブロードキャスト信号に導入する。このように、同期情報を非同期ブロードキャスト情報に適用することで、ブロードキャスト信号は、標準的な等化法を使って、より効果的に復元できるようになる。

本発明の第2形態によれば、セルラ通信システム用のブロードキャスト管理論理装置が使用される。ブロードキャスト管理論理装置は、ブロードキャスト信号を複製するように構築される。更に、ブロードキャスト管理論理装置は、複数の無線サービス通信装置の内の1つ以上に送信することに備えて、複製された1つ以上のブロードキャスト信号に1つ以上の遅延を与える。

本発明の第3形態によれば、無線サービス通信装置を有するセルラ通信システムで信号をブロードキャストする方法が使用され、前記無線サービス通信装置は、複数の送信機に動作可能に結合された信号プロセッサを有する。本方法は、ブロードキャスト信号を処理するステップと、処理されたブロードキャスト信号を、複数のレプリカ信号に複製するステップと、処理された1つ以上のレプリカ信号に1つ以上の遅延を導入するステップとを有する。異なる遅延を有する複製されたブロードキャスト信号は、セクタ化された複数のセルから送信される。

本発明の第4形態によれば、無線サービス通信装置を有するセルラ通信システムで信号をブロードキャストする方法が使用され、前記無線サービス通信装置は、複数の送信機に動作可能に結合された信号プロセッサを有する。本方法は、1つ以上の遅延を有する複数のレプリカ信号を形成するブロードキャスト信号を、管理論理装置から受信するステップと、異なる遅延を有するブロードキャスト信号を、セクタ化された複数のセルから送信するステップとを有する。

本発明の第5形態によれば、無線サービス通信装置を有するセルラ通信システムで信号をブロードキャストするプログラムコードを含むコンピュータプログラム製品が使用され、前記無線サービス通信装置は、複数の送信機に動作可能に結合された信号プロセッサを有する。コンピュータプログラム製品を構成するプログラムコードは、ブロードキャスト信号を処理するステップと、処理された信号を、複数のレプリカ信号に複製するステップと、 処理された1つ以上のレプリカ信号に1つ以上の遅延を導入するステップと、異なる遅延を有する複製されたブロードキャスト信号を、セクタ化された複数のセルから送信するステップとをコンピュータに実行させる。

本発明の第6形態によれば、無線サービス通信装置を有するセルラ通信システムで信号をブロードキャストするプログラムコードを含むコンピュータプログラム製品が使用され、無線サービス通信装置は、複数の送信機に動作可能に結合された信号プロセッサを有する。コンピュータプログラム製品を構成するプログラムコードは、1つ以上の遅延を有する複数のレプリカ信号を形成するブロードキャスト信号を、管理論理装置から受信するステップと、異なる遅延を有するブロードキャスト信号を、セクタ化された複数のセルから送信するステップとをコンピュータに実行させる。

本発明の第7形態によれば、無線サービス通信装置を有するセルラ通信システムが使用され、前記無線サービス通信装置は、ブロードキャストされる信号を処理する信号プロセッサと、前記信号プロセッサに動作可能に結合され、セクタ化された複数のセルでブロードキャスト信号を送信する複数の送信機とを有する。前記無線サービス通信装置は、処理された信号を複製し、複数のレプリカ信号を生成する論理装置と、異なる遅延を有するブロードキャスト信号を、セクタ化された複数のセルから送信するように、処理された1つ以上のレプリカ信号に1つ以上の遅延を導入する論理装置とを有する。

本発明に関するこれら及び他の形態、特徴及び利点は、以下に説明される実施例により更に明確かつ明瞭になるであろう。

以下、添付図面と共に単なる例示として本発明の実施例を説明する。

以下の説明は、UMTS(ユニバーサル移動通信システム)に適用可能な本発明の実施例に焦点を合わせ、特に、第3世代パートナーシッププロジェクト(3GPP)システムにおけるUMTS地上波無線アクセスシステム(UTRAN)に関連する。しかしながら、本発明はその特定のセルラ通信システムに限定されず、セクタ化された基地局を介してブロードキャストコンテンツが配信される如何なるセルラ通信システムにも適用可能なことが、理解されるであろう。

概して、ブロードキャスト信号を送信する既存のセクタ化されたセルラネットワークは、次にように考えられる：同一の、チャネル周波数、拡散コード、データ等を利用して、同じ信号が複数のアンテナから送信されている。これは、単一周波数ネットワーク(SFN)による送信としてしばしば言及されている。但し、上述したように、同一周波数の特性より多くの特性に関して同じになるように送信は合わせられている。

このような状況において、ここで説明する発明原理は、既存のインフラストラクチャを使用して、複数のセクタ化されたセル／サイトで同じ信号を送信する１つの基地局／ノードB(NodeB)から提供するブロードキャストサービスを改善することを提案している。そのような改善は次のようにして達成される：複数のセクタ／セルで送信を行う際、１つの基地局／ノードBからの同一信号のブロードキャスト送信各々にオフセット(遅延)を与え、無線加入者通信装置で受信される複合的なブロードキャスト信号が、時間的に分散して見えるようにし、通常の方法で等化し、複数のセルのブロードキャスト送信が、激しいフェージングの影響を受けた信号として見える可能性を減らすようにする。

シングル周波数ネットワーク(SFN)を利用することで、配信方法はスペクトル的にかなり効率的になり、その場合、同じブロードキャスト信号がネットワーク内の複数のセルから同時に送信される。図3に示されるような現在設計されている無線加入者通信装置は、多数のセクタ／セルからの信号を合成し、受信信号電力を増やし、その結果より高いデータレートを達成することができるようになる。

上記の改善結果により、ブロードキャスト動作モードに関するセルラネットワークの設計段階において、単独の高電力増幅器を備えることよりも、各基地局をセクタ化し且つアンテナ及び送信電力増幅器を複数個備える方が、経済的に有利になることが予想される。

一実施例では、セクタ化された基地局と共にSFN動作モードを使用する場合、そのSFN送信に修正を加えることでシステムパフォーマンスを改善できる。このような修正は以下で詳細に説明される。

図1を参照するに、本発明の一実施例によるセルラ通信システム100が示されている。この例の場合、セルラ通信システム100は、ユニバーサル移動通信システム(UMTS)エアインターフェースに準拠し、それを介して動作するネットワーク要素を含む。

複数の無線加入者通信装置(又は、UMTSの用語ではユーザ装置(UE))114，116は、無線リンク119，120，121を介して複数の基地局(UMTSの用語ではノードB)124，126と通信する。システムは多くの他のUE及びノードBを含んでもよいが、図示の簡明化のためそれらは示されてない。特に、ノードB124，126はセクタ化されたノードBとして示されており、同じ信号を複数のセクタでブロードキャスト送信できる。従って、無線加入者通信装置114は、(少なくとも)2つの無線リンク120，121を介して1つのノードB124から(更には、可能性としてノードB126からも)、同一信号のブロードキャスト伝送を受信できる。

無線通信システムは、ネトワークオペレータのネットワークドメインとしてしばしば言及され、例えばインターネットのような外部ネットワーク134に接続される。ネットワークオペレータのネットワークドメインは、以下のものを含む：
(i) コアネットワーク。即ち、少なくとも1つのゲートウエーゼネラルパケット無線システム(GPRS)サポートノード(GGSN)(図示せず)及び少なくとも1つのサービングGPRSサポートノード(SGSN)142，144；及び
(ii) アクセスネットワーク。即ち：
＿(i) UMTS無線ネットワークコントローラ(RNC)136，140；及び
＿(ii) UMTSノードB124，126。

GGSN(図示せず)又はSGSN142,144は、公衆網とのUMTSインターフェースを行う責務を有し、例えば公衆網は、公衆交換データ網(PSDN)(例えば、インターネット)134又は公衆交換電話網(PSTN)である。SGSN142，144は、トラフィックのルーティング及びトンネリングを実行し、GGSNは外部パケット網にリンクする。

ノードB124，126は、RNC136,140 のような無線ネットワーク制御局(RNC)、及びSGSN144のような移動交換センタ(MSC)を介して外部ネットワークに接続される。セルラ通信システムは一般的にはそのような多数のインフラストラクチャ要素を有するが、図1では簡明化のため僅かに限定されたもののみが示されている。

ノードB124，126の各々は、1つ以上のトランシーバ装置を含み、UMTS仕様で規定されているようなIubインターフェースを介して残りのセルラシステムインフラストラクチャと通信を行う。ノードB124は地理的領域185の通信を賄い、ノードB126は地理的領域190の通信を賄う。

各RNC136，140は、1つ以上のノードB124，126を制御する。SGSN142，144は、外部ネットワークに対するゲートウェイを提供する。処理及び管理センタ(OMC)146は、RNC136，140及びノードB124，126に動作可能に接続される。OMC146は、セルラ通信システム100のセクションを管理及び運営するための処理機能要素(図示せず)及び論理装置152を有する。

本発明の一実施例によれば、OMC(又は、等価的なネットワーク要素マネジャ若しくは同様な機能を備えたコントローラ)は、以下に説明するように合わせられる。以下、無線通信システムの「セントラル(中央)」管理要素(エンティティ)は、「管理論理装置(management logic)」と言及される。管理論理装置146は、1つ以上のRNC136，140と通信を行い、RNCは、無線ベアラを設定するノードB及びUEに対するシグナリング158，160を行う(即ち、ブロードキャスト伝送に使用されるこれらの物理通信リソースに関するシグナリングを行う。)。

本発明の一実施例では、管理論理装置146は、ブロードキャストモード論理装置150を有する、或いはそれに動作可能に接続されるように構築される。ブロードキャストモード論理装置150は、1つ以上のノードB124，126を介して1つ以上の無線加入者通信装置に送信される同一のブロードキャスト信号を、複製して遅らせる手段を有する。或いは、ブロードキャストモード論理装置150は、1つ以上の無線加入者通信装置にブロードキャストされる同じ信号を個々に遅延させて送信することを、無線サービング通信装置各々に対して指示するように構築されてもよい。このように、複数のセクタ／セルでの送信の際、多数のノードBから個々にオフセットさせた(遅延させた)ブロードキャスト送信が実行され、1つ以上の加入者通信装置で受信される複合的な信号が、通常の方法で等化され、複数のセルからの送信が、強いフェージングチャネルの影響を受けた信号のようになる危険性を軽減するようにする。

ブロードキャストモード論理装置150は、RNC136,140 のようなネットワーク内の他のアーキテクチャに動作可能に結合されること、或いはそのようなアーキテクチャ内に設けられてもよいことが考えられる。ブロードキャストモード論理装置150は、OMC146から距離を隔てていてもよく、及び／又はその機能は複数のシステム要素間で分散されていてもよいことが、考えられる。

図2を参照するに、セルラネットワーク200のセクタ化されている様子が詳細に示されている。セクタ化されたノードB124のセル230，235，240は一般的には互いに同期しており、共通の回路を利用できるようにし、及び／又はセクタ230，235，240間の通信のスケジューリング調整を可能にする。ノードB124のカバレッジエリアに在圏して動作している無線加入者通信装置114は、各セル230，235，240から事実上同時に信号を受信する。通常のユニキャストトラフィックの場合、一般に、これらの信号全てが無線加入者通信装置114宛ではなく、従って、全てのセルが同じキャリア周波数で送信する場合、特定の無線加入者通信装置宛ではない信号は、干渉成分を表すことになる。各セルは指向性アンテナ210，215，220を有するが、それでも一般的には、或るセル230のカバレッジエリア内の無線加入者通信装置114は、少なくとも１つの他のセクタからの信号を同時に受信する可能性がある。

本発明の一実施例では、セクタ化されたサイトを制御する単独のノードB124は、(SFN)方式でブロードキャスト信号を配信し、その場合、信号は複製され、複数のセルでその同じ信号を送信する際に1つ分以上の遅延(単位遅延期間の1つ分以上)が導入される。これは、同じ信号が各セルのアンテナから同時には送信されないことを保証する。従って、無線加入者通信装置114において、受信される全ての信号は、無線加入者通信装置114宛になり、従って標準的な等化の技法を使用することで干渉成分項は顕著に低減される。

散乱性の環境の場合、無線加入者通信装置114でセルから受信されるブロードキャスト信号は、様々な遅延伝搬経路を構成する。これらは、その伝搬環境における様々な反射物及び散乱体に起因する。これらの各経路は、一般に、無線加入者通信装置及び／又は反射物／散乱体が動く場合に独立に減衰をもたらし、この性質はレイリーイルプロファイル (Rayleigh profile)として知られている。そのような伝搬環境に対処するように設計された無線加入者通信装置は、それらの遅延した伝搬経路(遅延パス)各々からのエネルギを収集し、それらをコヒーレントに合成することができる。これは等化として知られている。

図3を参照するに、無線加入者通信装置114と通信するノードB124のブロック図が示されており、そのノードBは本発明の一実施例による発明原理に基づいて動作する。

ノードB124は、送信部310及び受信部(図示せず)を含むトランシーバを有する。送信部310は、ネットワーク(例えば、図1の管理論理装置146)からのデータを受信する信号プロセッサ308を有し、そのデータは、1つ以上の無線加入者通信装置114に送信されるものである。信号プロセッサ308は、送信機／変調回路322に直列に結合される。以後、何らかの送信信号が、無線周波数(RF)電力増幅器324を経て伝送され、アンテナ302から放射される。送信機／変調回路322は、コントローラ314に応じて動作し、デュプレクサフィルタ又はアンテナスイッチ304に結合された電力増幅器324から信号が出力される。送信機／変調回路322は、周波数を広域に変換するアップコンバージョン機能部及び周波数を低域に変換するダウンコンバージョン機能部(図示せず)を有する。

本発明の一実施例によれば、ノードB124の信号プロセッサ308は、管理論理装置からブロードキャストされる信号を受信し、それらの信号を処理するように構築される。本発明の一実施例では、信号プロセッサ308は、処理されたブロードキャスト信号を複数のレプリカ信号に複製するよう構築された論理装置を有する、又はそのような論理装置に動作可能に結合される。更に、信号プロセッサ308は、1つ以上の処理されたレプリカ信号に1つ以上の遅延を導入するよう構築された論理装置を有する、又はそのような論理装置に動作可能に結合される。そして、レプリカ信号は、セクタアンテナ各々に結合された１つの送信機に伝送され、或いは各自の送信部に伝送され、複数のセクタ化されたセルの中で多数の遅延したブロードキャスト信号を送信する。

本発明の一実施例では、ブロードキャスト送信の非同時性が無線サービング通信装置によって導入されるようにする方法は、信号プロセッサ308により、次のようなものの1つ以上として設定されてもよいことが、考えられる：固定された遅延時間の1つ分以上、ランダムな遅延時間の1つ以上、プログラム可能な遅延時間の1つ以上、遠隔的にプログラム可能な遅延時間の1つ以上。これらは例えば図1のブロードキャストモード論理装置150により指示される。

無線加入者通信装置114はアンテナ352を含み、アンテナはノードB124から複数のブロードキャスト送信されたものを受信する。無線加入者通信装置114はデュプレクサフィルタ又はアンテナスイッチ304に結合され、デュプレクサフィルタ等は、無線加入者通信装置114内で受信部350及び送信部(図示せず)間の分離をもたらす。当該技術分野で知られているように、受信部350は、一般的には、送信側のノードB124から受信した複数の信号に関する受信フロントエンド回路356(事実上、受信機能、選別機能、中間周波数への変換機能又はベースバンド周波数への変換機能を含む)を含む。受信フロントエンド回路356は、アップコンバージョンを行う周波数変換機能部及びダウンコンバージョンを行う周波数変換機能部(図示せず)を有する。受信フロントエンド回路356は、信号処理論理装置358(しばしば、ディジタル信号処理プロセッサ(DSP)として実現される)に直列に結合される。信号プロセッサは、時間的に分散した受信ブロードキャスト信号を等化する等化論理装置(図示せず)を有する、又はそのような等化論理装置に動作可能に結合される。

信号プロセッサ358は、無線加入者装置の制御全体を行うコントローラ364に結合される。コントローラ364は、受信フロントエンド回路356及びメモリ装置366にも結合され、メモリ装置は、デコード／エンコード機能等のような動作形態を格納する。タイマ368はコントローラ364に結合され、無線加入者通信装置114の中で(時間に依存する信号の送信及び受信の)動作のタイミングを制御する。

本発明の一実施例では、ノードB124からのブロードキャスト信号に導入された1つ以上の遅延に基づいて、無線サービング通信装置から複数のセクタ／セルを介して、複数のレプリカ信号を様々な時点で受信するように、信号処理論理装置358は構築される。有利なことに、無線サービング通信装置からの複数のレプリカ信号が様々な時点で受信される際、信号プロセッサ358は、標準的な等化技法を使って、その複数のレプリカ信号を処理することができる。

無線加入者通信装置114が、ノードB124の複数のセクタ化されたセルから送信された同一ブロードキャスト信号を受信する場合、各信号は、一般に、他のセルの信号とは独立にフェージングの影響を受ける。

図4に示されるように、無線加入者通信装置において、同一信号のこれら遅延したバージョンは合成され、新しい複合的なマルチパス遅延プロファイル425をもたらす。異なるセクタ／セルから各自のパス415，420を介して伝送される時間方向に並んだ伝搬経路(遅延パス)405，410は、強め合うように又は弱め合うように組み合わさり、そのような散乱性の環境の場合、結果の複合的なマルチパス伝搬チャネルは、個々のセクタの信号より強い信号エネルギを有する傾向がある。この点に関し、各セクタからの支配的なパスは時間的に一致する(time coincident)ことに留意を要する。

従って、支配的なパスは強め合うように又は弱め合うように干渉する。しかしながら、2つのセクタから必ずしも時間的に一致しない弱いパスの集合もある。従って、正味の結果は信号エネルギを瞬時的に増やす。同じ大きさの2つのパスがランダムな位相で合成される場合でさえ、合成時の各自の位相の協同的な及び非協同的な性質に起因して、瞬時的なエネルギは揺らぐことになるが、長時間の平均的なエネルギは、１パス自身のものより強くなる。

しかしながら、伝搬環境が散乱性でない場合、直接的な見通し線(LOS: Line−of−sight)が支配的な場合がしばしばある。この伝搬パスは、パスのLOSの性質に起因して、フェージングの影響を受けにくい。無線加入者通信装置114が、セクタ化されたブロードキャストネットワークに在圏し、各セクタが同じ信号を送信している場合、一般的には、同じ基地局の複数のセクタ／セルからLOS伝搬パスを受信する。これらセクタ化されたセルが同期していることに起因して、様々なLOS伝搬パスは、通常的には、無線加入者通信装置114において同じ時点で受信される。従って、それらは、無線加入者通信装置のアンテナで一緒に合成される。しかしながら、これらの様々なLOS信号の位相は、(セクタ化されたセル各々からの送信の位相がロックされていない限り)互いにランダムになる。従って、無線加入者通信装置において、LOS信号は、協同的に又は非協同的に影響し合う。

受信した複合的なパスの平均電力は、セクタ化されたセル各々からの個々のLOS成分の総電力になるが、瞬時的には、受信した複合的なパスの電力は、LOS成分が協同的に及び非協同的に影響し合うように変化する。従って、無線加入者通信装置でLOS成分が一般に同時に到着するということは、当初は良性の伝搬環境を、事実上フラットフェージング環境に変えてしまうことになる。このことは、ある時点において、受信信号は或る程度非協同的に干渉することを意味し、無線加入者通信装置で受信した複合的なパスは、送信された信号を適切に復調するには電力が低すぎる場合がある。散乱性の環境の場合、この問題は深刻ではない。なぜなら、複数の伝搬パスが存在するからであり、時間的に同時に全てがかなりフェージングの影響を受ける確率は大幅に削減される。しかしながら、非散乱性の環境の場合、2つのパスが破壊的に受信され合成されてしまう危険が大きい。この問題は、上記の発明概念により対処できる。

本発明の一実施例によれば、同じ基地局に属するセクタ化されたセル(例えば、地理的に並存しているセル)からの重複的な送信に対して、1つ以上の遅延が導入される。

例えば、基地局が例えば3つのセクタにセクタ化されていた場合、セルの各々又は複数のセルから同一の信号を送信することは、1つより多くのこれらのセルから信号を受信する無線加入者通信装置114が、異なる時点でそのように動作することを保証する。例えば、図5を参照するに、セクタ1からのブロードキャスト信号505は、通信リンク515を介して無線加入者通信装置114に送信され、セクタ2から無線加入者通信装置114に送信されるブロードキャスト信号510は、通信リンク520を介し、遅延δ530が導入されている。従って、無線加入者通信装置114でフェージングの影響を受けた複合的な伝搬パスが生じる代わりに、複合的なマルチパスプロファイル525が登場し、無線加入者通信装置114の受信機は、そのマルチパスを通常の方法で等化を行うことができる。

本発明の一実施例における発明概念は次のように考えてもよい：セクタ化されたセルラネットワークが、同期したブロードキャスト信号をSFN方式で伝搬し、同一の信号がネットワークで各送信機から送信され、基地局レベルで意図的に非同期にする。従って、基地局のセクタ各々からの送信は、互いに相対的に遅延させられ、無線加入者通信装置は、時間的に異なる時点で1つより多くのセクタから信号を受信することができる。無線加入者通信装置は、通常の方法で受信信号を等化することができ、通信を中断させるほど信号がフェージングを受けてしまう確率を減らすことができる。

複製されたブロードキャスト信号に導入される遅延の長さは、その無線加入者通信装置の受信機がどのように処理できるかに依存して設計されてもよい。例えば、直交周波数分割多重(OFDM)変調方式の場合、導入される遅延は、OFDMシンボルのサイクリックプレフィックスの長さより短く設定されてもよい。通常の変調方式の場合、例えば、多くのセルラ通信システムで使用されるガウシアン平均シフトキー変調(Gaussian Mean Shift Keyed Modulation)方式の場合、導入される遅延は、チャネル推定及び等化のウインドウの長さより短く設定されてもよい。

上述したように、一実施例の場合、図6のフローチャートに示されるように、タイミング遅延は、１つのサイト内で又は追加的にネットワークレベルのサイト間で調整されてもよい。ネットワークレベルでサイト間で調整されるタイミング遅延は、ネットワーク設計及び伝搬ツールを利用して、単一周波数セルラ通信システムのパフォーマンスを最適化することを含む(ステップ605)。

図6のフローチャートのステップ610において、セルラ通信システムの中で或るエリアの存否を確認する判断がなされ、そのエリアでは、システムパフォーマンスが、同一サイトに属するセルからの見通し線(LOS)パスの合成に起因して被害を被っている。システムパフォーマンスが、同一サイトに属するセルからの見通し線(LOS)パスの合成に起因して被害を被っている、セルラ通信システム内のエリアが、ステップ610で確認された場合、本方法は、ブロードキャスト信号の1つ以上のレプリカを用意する。ステップ615に示されるように、同一サイトに属するセクタ各々又は複数のセクタにより、互いに異なるタイミングのブロードキャスト信号が、(ブロードキャスト信号の1つ以上の複製バージョンを遅延させることで)生成されることを、本方法はさらに提案する。

ステップ625に示されるように、システムパフォーマンスが、異なるサイトに属するセルからのLOSパスの合成に起因して被害を被っている、セルラ通信システムのエリアの存否を、本方法は判断する。システムパフォーマンスが、異なるサイトに属するセルからLOSパスの合成に起因して被害を被っている、セルラ通信システムのエリアが存在していた場合、本方法は、ネットワーク規模でずれるように調整されたスタガードタイミング(staggered timing)を使用する。例えば、ブロードキャスト管理論理装置は、無線加入者通信装置に対して送信を行う場合、複数の様々なサイトからのレプリカブロードキャスト送信を裁量に遅延させる方法を探す。この探索(評価)を実行する1つの方法は、ステップ630に示されるように、ネットワーク伝搬／設計ツールを使用することかもしれない。この場合、本方法は、(ブロードキャストモード論理装置により)隣接するセル／セクタ間でスタガードタイミング(遅延)を最適化する。この機能を支援するため、ネットワークは、ステップ635において、1つ以上のレプリカブロードキャスト信号に1つ分以上の遅延時間を設定することで、1つ以上のタイミングオフセットを設定する。

ステップ625において、システムパフォーマンスが、異なるサイトに属するセルからのLOSパスの合成に起因して被害を被っている、セルラ通信システムのエリアが存在していなかった場合、セル／セクタ各々に更なる時間オフセットは適用されない。

同一基地局の異なるセル／セクタからの同じブロードキャスト信号の送信に導入される遅延は、ネットワーク内の多数の同様なノードB(基地局)で使用されてもよい。或いは、そのような遅延は、ある特別な方法で、同一基地局の異なるセル／セクタからの同一信号の送信に導入されてもよい。即ち、送信遅延は、基地局個別になされ、ネットワーク規模の変更を一切要しないようにしてもよいし、或いはネットワーク規模のレベルで調整されてもよい。後者の方法は、ネットワーク中の如何なる隣接するセルも、それらが連携していてもいなくても、異なる送信遅延を使用することを保証するように、ネットワーク設計度合いを促進する。

明確化のため、様々な機能部及びプロセッサを参照しながら本発明の実施例を説明してきたことが理解されるであろう。しかしながら、異なる機能部、プロセッサ又は論理要素の間で、本発明を損なうことなく、適切ないかなる機能の分散がなされてもよいことは、 明らかであろう。例えば、別個のプロセッサ又はコントローラで実行されるよう図示されている機能は、同じプロセッサ又はコントローラで実行されてもよい。従って、特定の機能部のリファレンスは、説明された機能をもたらす適切な手段を指すリファレンスにすぎず、厳密な論理装置、物理的構造又は組織に必ずしも対応しない。

本発明は、ハードウエア、ソフトウエア、ファームウエア又はそれらの適切な如何なる組み合わせを含む適切な如何なる形態で実現されてもよい。選択的に、本発明は少なくとも部分的に、コンピュータソフトウエアとして実現されてもよく、コンピュータソフトウエアは、1つ以上のデータプロセッサ及び／又はディジタル信号プロセッサで動作する。従って、本発明の実施例の要素及び一部分は、物理的に、機能的に及び論理的に適切な如何なる方法で実現されてもよい。その場合、機能は1つの装置で、複数の装置で又は他の機能部の一部分として実現されてもよい。

かくて、セルラネットワークがセクタ化され且つブロードキャスト送信が例えばシングル周波数ネットワーク(SFN)を用いて同期されている場合、セルラネットワークを介したブロードキャストサービスの提供は、上記の方法により、強化されたパフォーマンスを提供できる。

本発明は或る実施例に関して説明されてきたが、それは、ここで述べた特定の形態に限定されることを意図するものではない。そうではなく、本発明は添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。更に、特定の実施例に関して或る特徴が示されたが、当業者は、説明された実施例の様々な特徴が本発明により結合されてもよいことを理解するであろう。特許請求の範囲において、「有する(comprising)」という言葉は、他の要素やステップの存在を排除するものではない。

更に、複数の手段、要素又は方法ステップは、別個に列挙されていたが、1つの装置やプロセッサにより実現されてもよい。更に、個々の特徴が個々の請求項に含まれるが、これらは有利に結合されもよく、異なる請求項に含まれていることは、特徴の結合が実現可能でないこと及び／又は有利でないことを示唆するものではない。また、或るカテゴリの請求項の特徴を含むことは、そのカテゴリに対する制限を意味するものではなく、むしろ、適切ならばその特徴が他の請求項のカテゴリに等しく適用可能であることを示す。

更に、請求項における特徴の順番は、その特徴が実行される必要のある何らかの特別な順番を示唆するものではなく、特に、方法請求項における個々のステップの順番は、ステップがその順番で実行される必要のあることを示すものではない。むしろ、それらのステップは適切な如何なる順番で実行されてよい。更に、1つのという言葉が付いていないものは、それが1つであることも複数であることも排除するものではない。従って、「ある」、「或る」、「第1」、「第2」等に関するものは、複数であることを排除しない。

Claims (29)

1. ブロードキャストされる信号を処理する信号プロセッサと、
   前記信号プロセッサに動作可能に結合され、セクタ化された複数のセルでブロードキャスト信号を送信する複数の送信機と、
   を有する無線サービス通信装置であって、
   処理された信号を複製し、複数のレプリカ信号を生成する論理装置と、
   異なる遅延を有する複製されたブロードキャスト信号が、セクタ化された複数のセルから送信されるように、処理された1つ以上のレプリカ信号に1つ以上の遅延を導入する論理装置と、
   を有する無線サービス通信装置。
2. 1つ以上の遅延を導入する前記論理装置が、チャネル推定長より短い遅延を、ブロードキャスト送信に使用する、請求項1記載の無線サービス通信装置。
3. 1つ以上の遅延を導入する前記論理装置が、等化ウインドウ長より短い遅延を、ブロードキャスト送信に使用する、請求項1又は2に記載の無線サービス通信装置。
4. 当該無線サービス通信装置が、直交周波数分割多重(OFDM)変調を使用するよう構築され、1つ以上の遅延を導入する前記論理装置が、OFDMシンボルのサイクリックプレフィックス長より短い遅延を、ブロードキャスト送信に使用する、請求項1乃至3の何れか１項に記載の無線サービス通信装置。
5. 当該無線サービス通信装置が、1つ以上の遅延を導入する前記論理装置に動作可能に結合された受信機を更に有し、前記受信機は、同期したブロードキャスト信号を受信するよう構築され、1つ以上の遅延を導入する前記論理装置は、非同期のブロードキャスト送信を行うように1つ以上の遅延を導入する、請求項1乃至4の何れか1項に記載の無線サービス通信装置。
6. 1つ以上の遅延を導入する前記論理装置が、一定の遅延、ランダムな遅延、プログラム可能な遅延、遠隔的にプログラム可能な遅延の内の1つ以上を導入する、請求項1乃至5の何れか1項に記載の無線サービス通信装置。
7. 当該無線サービス通信装置が、第3世代パートナーシッププロジェクト(3GPP)セルラ通信システムで動作する、請求項1乃至6の何れか1項に記載の無線サービス通信装置。
8. セルラ通信システム用のブロードキャスト管理論理装置であって、複数の無線サービス通信装置の内の1つ以上に送信することに備えて、ブロードキャスト信号を複製し、複製された1つ以上のブロードキャスト信号に1つ以上の遅延を与える、ブロードキャスト管理論理装置。
9. 当該ブロードキャスト管理論理装置が、オペレーションマネジメントセンタ(OMC)である、請求項8記載のブロードキャスト管理論理装置。
10. 無線サービス通信装置を有するセルラ通信システムで信号をブロードキャストする方法であって、前記無線サービス通信装置は、複数の送信機に動作可能に結合された信号プロセッサを有し、当該方法は、
    ブロードキャスト信号を処理するステップと、
    処理されたブロードキャスト信号を、複数のレプリカ信号に複製するステップと、
    処理された1つ以上のレプリカ信号に1つ以上の遅延を導入するステップと、
    異なる遅延を有する複製されたブロードキャスト信号を、セクタ化された複数のセルから送信するステップと、
    を有する方法。
11. 異なる遅延を有する複製されたブロードキャスト信号を、セクタ化された複数のセルから送信するステップが、同一場所の複数の無線サービス通信装置から前記ブロードキャスト信号を送信するステップを有する、請求項10記載の方法。
12. 1つ以上の遅延を導入する前記ステップが、チャネル推定長より短い遅延を、ブロードキャスト送信に使用する、請求項10又は11に記載の方法。
13. 1つ以上の遅延を導入する前記ステップが、等化ウインドウ長より短い遅延を、ブロードキャスト送信に使用する、請求項10乃至12の何れか1項に記載の方法。
14. セルラ通信システムが直交周波数分割多重(OFDM)変調を使用するよう構築される場合、 1つ以上の遅延を導入する前記ステップが、OFDMシンボルのサイクリックプレフィックス長より短い遅延を、ブロードキャスト送信に使用する、請求項10乃至13の何れか１項に記載の方法。
15. 1つ以上の遅延を導入する前記ステップは、非同期のブロードキャスト送信を行うように1つ以上の遅延を導入する、請求項10乃至14の何れか1項に記載の方法。
16. 無線サービス通信装置を有するセルラ通信システムで信号をブロードキャストする方法であって、前記無線サービス通信装置は、複数の送信機に動作可能に結合された信号プロセッサを有し、当該方法は、
    1つ以上の遅延を有する複数のレプリカ信号を形成するブロードキャスト信号を、管理論理装置から受信するステップと、
    異なる遅延を有するブロードキャスト信号を、セクタ化された複数のセルから送信するステップと、
    を有する方法。
17. 無線サービス通信装置を有するセルラ通信システムで信号をブロードキャストするプログラムコードを含むコンピュータプログラム製品であって、前記無線サービス通信装置は、複数の送信機に動作可能に結合された信号プロセッサを有し、前記プログラムコードは、
    ブロードキャスト信号を処理するステップと、
    処理された信号を、複数のレプリカ信号に複製するステップと、
    処理された1つ以上のレプリカ信号に1つ以上の遅延を導入するステップと、
    異なる遅延を有する複製されたブロードキャスト信号を、セクタ化された複数のセルから送信するステップと、
    をコンピュータに実行させるコンピュータプログラム製品。
18. 無線サービス通信装置を有するセルラ通信システムで信号をブロードキャストするプログラムコードを含むコンピュータプログラム製品であって、前記無線サービス通信装置は、複数の送信機に動作可能に結合された信号プロセッサを有し、前記プログラムコードは、
    1つ以上の遅延を有する複数のレプリカ信号を形成するブロードキャスト信号を、管理論理装置から受信するステップと、
    異なる遅延を有するブロードキャスト信号を、セクタ化された複数のセルから送信するステップと、
    をコンピュータに実行させるコンピュータプログラム製品。
19. 無線サービス通信装置を有するセルラ通信システムであって、
    前記無線サービス通信装置は、
    ブロードキャストされる信号を処理する信号プロセッサと、
    前記信号プロセッサに動作可能に結合され、セクタ化された複数のセルでブロードキャスト信号を送信する複数の送信機と、
    を有し、前記無線サービス通信装置は、
    処理された信号を複製し、複数のレプリカ信号を生成する論理装置と、
    異なる遅延を有するブロードキャスト信号を、セクタ化された複数のセルから送信するように、処理された1つ以上のレプリカ信号に1つ以上の遅延を導入する論理装置と、
    を有するセルラ通信システム。
20. 無線加入者通信装置により、該複数の無線サービス通信装置から、複合的なブロードキャスト信号が受信されるように、前記ブロードキャスト信号の送信は、同じ場所の複数の無線サービス通信装置により実行さる、請求項19記載のセルラ通信システム。
21. 当該セルラ通信システムはブロードキャスト管理論理装置を更に有し、該ブロードキャスト管理論理装置は、複数の無線サービス通信装置に動作可能に結合され、ブロードキャスト送信を行うため、複製されたブロードキャスト信号を、複数の無線サービス通信装置に転送する、請求項19又は20に記載のセルラ通信システム。
22. 前記無線サービス通信装置が、チャネル推定長より短い遅延を、ブロードキャスト送信に使用する、請求項19乃至21の何れか1項に記載のセルラ通信システム。
23. 前記無線サービス通信装置が、等化ウインドウ長より短い遅延を、ブロードキャスト送信に使用する、請求項19乃至22の何れか1項に記載のセルラ通信システム。
24. 当該セルラ通信システムが、直交周波数分割多重(OFDM)変調を使用するよう構築され、前記無線サービス通信装置が、OFDMシンボルのサイクリックプレフィックス長より短い遅延を、ブロードキャスト送信に使用する、請求項19乃至23の何れか１項に記載のセルラ通信システム。
25. 管理論理装置が、同期したブロードキャスト信号を前記無線サービス通信装置に送信し、該無線サービス通信装置は、1つ以上の遅延をブロードキャスト信号に導入し、非同期のブロードキャスト送信を行う、請求項19乃至24の何れか1項に記載のセルラ通信システム。
26. 前記無線サービス通信装置により導入される1つ以上の遅延が、一定の遅延、ランダムな遅延、プログラム可能な遅延、遠隔的にプログラム可能な遅延の内の1つ以上を含む、請求項19乃至25の何れか1項に記載のセルラ通信システム。
27. 当該セルラ通信システムが、第3世代パートナーシッププロジェクト(3GPP)セルラ通信システムである、請求項19乃至26の何れか1項に記載のセルラ通信システム。
28. 請求項19乃至27の何れか1項に記載のセルラ通信システムで動作する無線サービス通信装置。
29. 請求項19乃至27の何れか1項に記載のセルラ通信システムで動作するブロードキャスト管理論理装置。

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