JP2010527545A - 低カバレージ領域におけるオーバーヘッドパラメータの一斉配信システムおよび方法 - Google Patents

Abstract

ＷＷＡＮカバレージを改善するために、アクセスノード１０２は、第１のチャネル環境をカバーする第１のチャネルおよび第２のチャネル環境をカバーする第２のチャネルに関するオーバーヘッドメッセージを、カバレージ領域１０６内において一斉配信する。オーバーヘッドメッセージは、無線移動装置１０４がセルラシステム１００内においてトラフィックチャネルを取得し維持することを可能とするためのネットワークオーバーヘッドパラメータを伝送する。オーバーヘッドメッセージチャネルは、ユーザがカバレージ領域１０６内において異なるチャネル環境１０８間を移動している間に無線サービスを中断されることなく感知するように構成される。一実施形態において、オーバーヘッドメッセージチャネルは、異なる環境をカバーするために異なる一斉配信パラメータを備えた個別の物理チャネルである。他の実施形態において、オーバーヘッドパラメータ情報は、個別の物理チャネルに符号化され階層変調される基本成分と拡張成分に分離される。無線移動装置は、階層変調を用いることで、低カバレージ領域において基本成分を受信できる。基本成分には、ＷＷＡＮチャネルを取得するためのオーバーヘッドパラメータが含まれる。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般的には無線通信システムに関し、より詳しくは、ネットワークオーバーヘッドパラメータを無線移動装置に対して一斉配信するための改良された方法およびシステムに関する。

近年、ＷｉＦｉ（８０２．１１）、３Ｇ（ＣＤＭＡ）、ＷｉＭａｘ（８０２．１６）等、様々な無線技術が急激に増えている。これら全ての技術は、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）、直交周波数分割多重アクセス（ＯＦＤＭＡ）等の異なる変調方式およびアクセス方法を用いている。これらの異なる技術を用いるネットワークサービスにアクセスするために、マルチモード移動装置が開発されている。マルチモード装置は、異なる無線技術と選択的に接続するように構成されたエンドユーザ装置である。これによりユーザは、基となるアクセス技術とは関係なく無線通信ネットワークに接続することが可能となる。

マルチモード無線装置のユーザの多くは、基となるアクセス技術とは関係のない特定のアプリケーションに対するネットワークサポートに関心を持っている。より重要なことは、どのようなアクセス技術であっても無中断のサービスを受けることに、ユーザの関心があることである。無中断のサービスは、シームレス移動と呼ばれるシステム設計コンセプトにより可能である。シームレス移動により、異なる無線技術、およびＷｉＦｉネットワークを含むワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）や携帯電話ネットワーク等のワイヤレスワイドエリアネットワーク（ＷＷＡＮ）等の異なる無線ネットワークに跨がるシームレスアクセスおよび接続性がユーザに提供される。ＷＬＡＮ技術からＷＷＡＮ技術へのハンドオフをユーザに対し透過的に行うことで、簡単且つシームレスな移動通信が実現可能になる。

ＧＳＭ、ＣＤＭＡ２０００等のＷＷＡＮエアインターフェース技術は、その基地局（セル）を囲む領域をカバーするように設計されているが、意図するカバレージ領域内の全てのエリアでＷＷＡＮサービスを受けることができるわけではない。そのカバーされないエリアは、一般的に、カバレージホールとして知られている。ＷＷＡＮカバレージホールは、建物の中で頻繁に発生する。建物の中またはその他のカバレージホール内で無線サービスを受けるために、マルチモード装置は、その建物またはＷＷＡＮカバレージホール内をカバーするＷＬＡＮに接続することが多い。しかしながら、ＷＬＡＮ／ＷＷＡＮのハンドオフを行う場合、ある屋内環境において作動しているマルチモード装置に対してドロップアウトが発生し、サービスが中断される。確実なシームレス移動を提供するためには、屋内または他の種類のＷＷＡＮカバレージホールにおいて作動しているマルチモード装置は、該カバレージホールを出る際に、無中断のＷＷＡＮサービスを透過的に取得可能でなければならない。よって、カバレージが低い、またはない状況下にあるユーザがＷＷＡＮサービスをシームレスに取得できるようにＷＷＡＮ技術を改善する必要がある。

本発明は、ＷＷＡＮサービスが利用できない場所において、ＷＷＡＮオーバーヘッド情報をＷＷＡＮカバレージホール内へ一斉配信するシステムおよび方法を提供できる利点がある。オーバーヘッド情報には、無線移動装置にＷＷＡＮサービスを取得させるためのネットワークパラメータが含まれる。ＷＷＡＮカバレージホールにおいてＷＷＡＮオーバーヘッド情報へアクセスすることで、マルチモード装置がＷＬＡＮからＷＷＡＮへ移行する際に、ユーザへのサービスが中断されることなく、シームレスなハンドオフを容易に行うことができる。

以下の図面および詳細な説明を吟味すれば、当業者には本発明の他の利点が明らかである、または、明らかとなるであろう。そのような他の全ての利点は本明細書中に含まれ、本発明の範囲内にあり、添付の特許請求の範囲によって保護されることが意図されている。

図１は、本発明の典型的な実施形態による無線通信システムの概念図である。 図２は、図１の通信システムに含まれるアクセスノードおよび無線移動装置の詳細を説明するブロック図である。 図３は、図１の通信システムにおいてネットワークオーバーヘッドパラメータを一斉配信する第１の方法を説明するフローチャートである。 図４は、図１の通信システムにおいてネットワークオーバーヘッドパラメータを一斉配信する第２の方法を説明するフローチャートである。 図５は、図４の方法によりネットワークオーバーヘッドパラメータを一斉配信するためのアクセスノードの構成要素を説明する図である。 図６は、基本論理チャネルおよび拡張論理チャネルの多重化を説明する概念図である。 図７は、図５に示した階層変調部の用いるＱＡＭ信号点配置を例示したものである。 図８は、一斉配信されたオーバーヘッドパラメータを無線移動装置において受信する方法を説明するフローチャートである。 図９は、一斉配信されたオーバーヘッドパラメータを受信する無線移動装置の構成要素を説明する図である。

図面を参照、包含する以下の詳細な説明によって本発明の１つ以上の具体的な実施形態を説明、図示する。これらの実施形態は、本発明を限定するためではなく、本発明を例示、教示するためのものである。これらの実施形態を十分に詳細に示し、説明することで、当業者は本発明を実現することができる。本発明が不明瞭となることを避けるため、当業者にとって公知の情報の説明は適宜省略する。

図１は、本発明の典型的な実施形態による無線通信システム１００の概念図である。無線通信システム１００には、複数のセルを有するワイヤレスワイドエリアネットワーク（ＷＷＡＮ）およびＷＷＡＮのカバレージエリア内の１つ以上のワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）が含まれる。

図面を簡略化するために、図１には、ＷＷＡＮアクセスノード（ＡＮ）１０２が備える単一のＷＷＡＮセル（ＷＷＡＮカバレージ領域１０６）だけを示す。図示した例において、ＷＷＡＮカバレージ領域１０６は、ＷＷＡＮアクセスポイント（ＡＰ）１１２が備える単一のＷＬＡＮカバレージ領域１１４に重なる。ＷＷＡＮカバレージ領域１０６には、他のＷＬＡＮカバレージ領域やＡＰが存在してもよいが、便宜上図１では省略した。

１つ以上の無線移動装置１０４（例えば、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）等）は、通信システム１００に含まれており、ＡＮ１０２を介してＷＷＡＮと無線通信が可能である。無線移動装置１０４としては、ＷＷＡＮ−ＡＮ１０２およびＷＬＡＮ−ＡＰ１１２の両方と無線通信が可能なマルチモード無線装置が含まれる。ＷＬＡＮ上で能動的に作動する無線移動装置１０４は、以下でさらに詳細に説明するように、ＷＷＡＮオーバーヘッド情報を監視し受信できる。

例示したＷＷＡＮカバレージ領域１０６は、３つの異なるタイプの無線チャネル環境、すなわち屋内環境１０８、屋外環境１１０、および屋外から屋内への環境を含む。屋内環境１０８は、ビル等の建造物内に位置することを特徴とする。建造物は、壁などの永久的または一時的な構造物または構成要素をその中に有してもよい。他のものがあってもよい。例えば、内壁を有さず空、あるいは内壁を有さず貨物のコンテナが天井まで積み上げられている倉庫でもよい。ビルや構造物によっては、無線信号を劣化、またはブロックする。屋外環境とは、通常オープンスペースであり、自然および人工の構造物を含んでもよい。屋外から屋内への環境は、無線信号が屋外環境１１０から屋内環境１０８に対して伝送される時に存在する。屋外から屋内への環境は、通常ＷＷＡＮ―ＡＮ１０２が、ビルや他の障害物となる構造物の屋内に位置する無線移動装置１０４に伝送しようとする際に生じるものである。

実際には、これらの異なるチャネル環境は、いくつかのＷＷＡＮカバレージ領域（セル）において発生する。これらの異なるチャネル環境が単一のカバレージ領域において存在するために、カバレージホールが発生することがある。カバレージホールの発生には主に２つの要因、すなわち無線信号の減衰化（ブロッキングを含む）およびフェージングである。また、異なるチャネル環境は、無線移動装置１０４が、ＷＬＡＮを介して無線サービスを受けている屋内のＷＬＡＮカバレージ領域１１４からＷＬＡＮからＷＷＡＮへのハンドオフがある屋外環境１１０へ移動する際に、ドロップアウトを引き起こす可能性もある。

ＷＷＡＮカバレージを向上するために、ＷＷＡＮ―ＡＮ１０２は、第１のチャネル環境（例えば、屋外環境１１０）をカバーする第１のチャネル（オーバーヘッドＣｈ．１）および第２のチャネル環境（例えば、屋内環境１０８）をカバーする第２のチャネル（オーバーヘッドＣｈ．２）に関するオーバーヘッドメッセージをＷＷＡＮカバレージ領域１０６内に一斉配信する。オーバーヘッドメッセージは、無線移動装置１０４が、通信システム１００内においてＷＷＡＮトラフィックチャネルを取得し維持することを可能とするためのネットワークオーバーヘッドパラメータを伝送する。オーバーヘッドメッセージチャネルは、ユーザがＷＷＡＮカバレージ領域１０６内において異なるチャネル環境間を移動している間に、無線サービスが中断されることなく感知されるように構成され、アクセスされる。

２つの異なるチャネルに関するネットワークオーバーヘッドパラメータを一斉配信することで、ＷＷＡＮ−ＡＮ１０２は、無線移動装置１０４がデータサービス用のＷＬＡＮを用いる屋内の環境にいる間でも、無線移動装置１０４の屋外のＷＷＡＮ−ＡＮ１０２との「接続を保持する」ことができる。この解決手法は、ＷＬＡＮとＷＷＡＮが異なる演算器および／またはエアインターフェース技術を用いる、異なる周波数帯域において動作する場合に特に効果的である。

本開示の目的として、「接続を保持する」とは、無線移動装置１０４が少なくともＷＷＡＮ信号を取得でき、ネットワークオーバーヘッドパラメータを含むオーバーヘッドメッセージを復調できることを意味する。「接続を保持する」状態において、無線移動装置１０４は、必ずしも能動的に専用チャネルに関するデータを伝送しなければならないわけではない。

ＷＷＡＮは、ＣＤＭＡ２０００、ＷＣＭＤＡ、ＧＳＭ、ＵＴＭＳネットワーク等のセルラネットワークであることが好ましい。ＷＷＡＮには、無線移動装置１０４との無線音声通信および無線データ通信をサポートするために必要なこれらのネットワーク構成要素を含むインフラが含まれる。無線通信のインフラには、コントローラ、トランシーバ、無線移動装置１０４および他の端末装置との無線通信を確立して維持するバックホール等の機器が含まれる。無線インフラにおける機器のタイプおよび数は、特定の無線ネットワークによって決まる。例えば、一般的なセルラネットワークには、移動交換センタ（ＭＳＣ）に接続された基地局コントローラ（ＢＳＣ）に接続された、いくつかの基地トランシーバ局（ＢＴＳ）に接続されたセクタアンテナが含まれる。セルラ基地局コントローラは、一般的には、インターネット等のＩＰネットワークとパケットデータサービスノード（ＰＤＳＮ）を介してＩＰベースのネットワークと通信可能である。また、基地局は、ＭＳＣを介して公衆交換電話ネットワーク（ＰＳＴＮ）と通信可能である。このように、ＷＷＡＮに含まれる従来型のセルラ基地局は、ＭＳＣおよびＰＳＴＮを用いて無線移動装置１０４と他の電話装置間の従来型の音声接続や電話サービスを、ＷＷＡＮを介して提供する。また、ＷＷＡＮの基地局は、ＰＤＳＮおよびインターネットを用いて、無線移動装置１０４とＷＷＡＮと通信するインターネットプロトコル（ＩＰ）ノードとの間のボイスオーバーＩＰ（ＶｏＩＰ）やショートメッセージサービス（ＳＭＳ）等のパケットデータサービスを提供する。

音声通信のシームレス移動のために、ＶｏＩＰをＷＬＡＮとＷＷＡＮの両方により提供してもよい。このタイプの通信システムにおいて、ＷＷＡＮ−ＡＮは、ＢＴＳと置換してもよく、ＰＣＦ（パケットコール機能）は、ＷＷＡＮのＢＳＣと置換してもよい。ＰＣＦはＰＤＳＮに直接接続する。

あるＷＷＡＮにおいて、ＩＰマルチメディアサブシステム（ＩＭＳ）は、コアネットワークとして働く。ＩＭＳは、ＷＷＡＮおよびＷＬＡＮをサポートでき、２種類の技術の間のシームレスなハンドオフを提供する。具体的には、ＷＬＡＮは、携帯電話通信業者により制御されるＩＷＦ（網間接続機能）によってＩＭＳに接続可能である。

また、免許不要移動アクセス（ＵＭＡ）技術を用いるＷＷＡＮにおいて、ＧＳＭおよびＧＰＲＳ移動サービスがＷｉＦｉを介して利用可能である。ＷｉＦｉネットワークは、ＩＰアクセスネットワークおよびＵＭＡネットワークコントローラを介してセルラコアネットワークに接続される。

ＷＬＡＮは、ＷｉＦｉネットワーク（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｂ／ｇ／ｎ）等のパケットベースのネットワークであることが好ましい。ＷＬＡＮには、マルチモード機能を有するこれらの無線移動装置１０４とのデータ通信および音声通信をサポートするために必要なネットワークの構成要素が含まれる。例えば、ＷＬＡＮは、ＷｉＦｉ接続を介してボイスオーバーＩＰ（ＶｏＩＰ）サービスをサポートしてもよい。

図２は、ＷＷＡＮ−ＡＮ１０２および図１の通信システム１００に含まれる無線移動装置１０４のうちの１つの一般的な詳細を説明する図である。本発明は、ＷＷＡＮ−ＡＮ１０２の特定の具体例に限定されるわけではないが、ＷＷＡＮ−ＡＮ１０２は、上述したようにセルラ基地局であることが好ましく、そのセルラ基地局は、１つ以上のアンテナ２０１に接続または１つ以上のアンテナ２０１を含み、また、プロセッサ２０２、メモリ２０４、および無線移動装置１０４と通信するための送信部（Ｔｘ）２０８および受信部（Ｒｘ）２１０を有する無線周波数トランシーバ２０６とのエアインターフェースを含む。プロセッサ２０２は、本明細書中において説明するオーバーヘッドメッセージを一斉配信する方法のうち少なくとも１つの方法を行うように構成されており、デジタル化された情報に他のベースバンド処理を行ってもよい。この処理には、一般的には、変調・復調、符号化・復号化、インターリービング・デインターリービング、多重化、誤り訂正操作等が含まれる。このように、プロセッサ２０２は、一般的には１つ以上のデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）および／または特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）において実現される。メモリ２０４は、プロセッサ２０２が実行する１つ以上のソフトウェアプログラムを記憶し、その機能を行う。

ＡＮ１０２は、他のアーキテクチャによっても実現できる。例えば、トランシーバ２０６および／またはアンテナ２０１は、ＡＮ１０２がＡＮ１０２に接続されていれば、ＡＮ１０２の外にあってもよい。

各無線移動装置１０４は、少なくとも１つのアンテナ２１９、プロセッサ２２０、メモリ２２２、およびＷＷＡＮ−ＡＮ１０２と通信するための送信部（Ｔｘ）２２６と受信部（Ｒｘ）２２８を有する無線周波数トランシーバ２２４とのエアインターフェースを含む。また、マルチモード機能を有するこれらの無線移動装置１０４には、ＷＬＡＮ−ＡＰ１１２と通信するための別のネットワークインターフェースと、トランシーバが含まれる。プロセッサ２２０は、ＷＷＡＮ−ＡＮ１０２が本明細書中において説明する一斉配信の方法のうち１つ以上の方法により一斉配信するオーバーヘッドメッセージを抽出するように構成される。また、プロセッサ２２０は、デジタル化した情報に他のベースバンド処理を行ってもよい。この処理には、一般的には、変調・復調、符号化・復号化、インターリービング・デインターリービング、多重化・逆多重化、誤り訂正操作等が含まれる。このように、プロセッサ２２０は、一般的には１つ以上のデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）および／または特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）において実現される。メモリ２２２は、プロセッサ２２０が実行する１つ以上のソフトウェアプログラムを記憶し、その機能を実行する。

図３は、図１の通信システム１００にネットワークオーバーヘッドパラメータを一斉配信する第１の方法を説明するフローチャート３００である。この方法では、オーバーヘッドメッセージチャネルは、異なる一斉配信パラメータを有する個別の物理チャネルであり、異なるチャネル環境におけるカバレージを提供する。具体的には、ＡＮ１０２は、例えば、屋内環境１０８や屋外環境１１０等の異なるタイプのチャネル環境をサポートするように設計された一斉配信パラメータの異なる組をそれぞれが有する２つ以上のパイロットチャネルおよび制御チャネルを一斉配信する。

例示した通信システム１００において、ＡＮ１０２は、屋外にいるユーザに対して、第１のパイロットチャネル（ＰＣｈ１）と第１の制御チャネル（ＣＣｈ１）を一斉配信する（ステップ３０２）。同時にＡＮ１０２は、建物の中にいる、不動の（またはゆっくりと動いている）ユーザに対して第２の制御チャネル（ＣＣＨ２）を一斉配信する（ステップ３０４）。ＣＣｈ２がＣＣｈ１とは別のアンテナから伝送される場合、ＡＮ１０２は第２のパイロットチャネル（ＰＣｈ２）も伝送する。個別のパイロットＰＣｈ２は、通常、ＣＣｈ２が伝送のためにＣＣｈ１とは異なるアンテナの組を用いる場合に必要とされる。複数のチャネルは、例えば、異なるウォルシュコードを該チャネルに割り当てることにより分離可能である。

無線移動装置１０４は、チャネル推定を用いてＰＣｈ１およびＰＣｈ２を監視し、オーバーヘッドメッセージに対してのどのチャネルを監視するべきかを判断する。ＣＣｈ１およびＣＣｈ２が、同じアンテナの組を用いる場合は、無線移動装置１０４は、上記判断を下すためにＰＣｈ１だけを監視することもできる。

それに加えて、またはその代わりに、マルチモード無線通信装置は、ＷＬＡＮサービスを受けている間は、低カバレージ領域内にいるとみなすように構成することができる。低カバレージ領域では、マルチモード無線移動装置は、オーバーヘッドメッセージに対してＣＣｈ２を監視する。よって、この構成により、無線移動装置は、いつＷＬＡＮ上でサービスを受けているかを判断するようにプログラムされる。無線移動装置は、ＷＷＡＮからＷＬＡＮへのハンドオフを検知することにより、この判断を行うこともできる。ＷＬＡＮを受けていると判断すると、無線移動装置は、ＷＬＡＮサービスを受けている間ＣＣｈ２だけに関するオーバーヘッドメッセージを監視し受信する。無線移動装置はＣＣｈ１とＣＣｈ２を切り替える。そして、ＷＬＡＮからＷＷＡＮへ戻るハンドオフを検知すると、無線移動装置は、ＣＣｈ１に関するオーバーヘッドメッセージを監視し受信し始める。

パイロットチャネルおよび制御チャネル一斉配信パラメータは、ＷＷＡＮカバレージ領域１０６に存在するチャネル環境およびシステム１００において用いられているＷＷＡＮエアインターフェース技術に応じて設定可能である。例えば、ＯＦＤＭベースのＷＷＡＮにおいて、屋外環境１１０に対して、ＰＣｈ１およびＣＣｈ１パターンおよびフォーマットパラメータを約０．２ミリ秒の遅延拡散の二乗平均（ｒｍｓ）、高いドップラー、および高速フェージングに基づいて設定可能である。屋外環境１１０の条件として、特定の符号レート、ＣＣｈ１パターンの変調オーダーと周期的プリアンブル長、周波数・時間スロット（ＦＴスロット）内の長さ等が要求される。ＰＣｈ１−ＦＴスロットサイズおよびパターンも屋外環境用に具体的に設定する。

一方、屋内環境１０８に対して、ＰＣｈ２およびＣＣｈ２パターンおよびフォーマットパラメータを、小さい遅延拡散（ｒｍｓ）および低速フェージングに基づいて設定可能である。屋内環境１０８の条件として、特定の符号レート、ＣＣｈ２の変調オーダーと周期的プリアンブル長、ＦＴスロット内のＰＣｈ２パイロットパターンやサイズ等が要求される。これらのパラメータの設定は、ＰＣｈ１およびＣＣｈ１とは異なる。

また、各環境に対して異なる監視動作周期を有することも可能である。例えば、建物の中にいるユーザが、屋外において毎時６０マイルで動く車の中でＰＣｈ１、ＣＣＨ１を監視しているユーザよりも低い頻度でＰＣｈ１、ＣＣＨ２を監視することを選好してもよい。監視動作頻度を遅く設定することで節電ができる。

ＷＷＡＮカバレージ領域１０６に２つのオーバーヘッドメッセージチャンネルを一斉配信することには多くの利点がある。屋内環境１０８に位置する無線移動装置１０４は、基本データサービス用にＷＬＡＮを使用でき、同時に、ＰＣｈ２およびＣＣｈ２を監視することによってＷＷＡＮとの接続を保持することもできる。これにより、シームレス移動の提供を助ける。これは、無線移動装置が屋内にいる間、ＷＷＡＮの同期性、タイミング、チャネル品質および利用可能性の情報を継続的に利用できるためである。これにより、屋内から屋外、または屋外から屋内へのチャネル環境の移行において、無線サービスが中断されにくくなる。無線移動装置１０４、あるいはＷＷＡＮまたはＷＬＡＮネットワークは、ＷＬＡＮからＷＷＡＮへのシームレス移行を要求してもよい。最も一般的な方法の１つは、オーバーヘッドメッセージの正常な復調等のＷＬＡＮとＷＷＡＮとの間の相対的信号強度を監視することによりハンドオフ要求をトリガする方法である。

また、ＰＣｈ２およびＣＣｈ２を監視することにより、最小コストでいくつかのさらなるメリットをもたらす。例えば、ネットワーク管理情報は、ＣＣｈ２を介して一斉配信される。この情報の多くは、無線移動装置１０４からの確認ＡＣＫを必要としない。このネットワーク管理情報には、ソフトウェアアップグレード、場所に基づいたサービス、他のユーザの有無、広告等が含まれてもよい。この追加的なオーバーヘッドメッセージチャネルも、屋内環境１０８内において高速なＷＷＡＮ通話設定時間を促進するので、Ｅ９１１サービスなどのような緊急呼出しの際に有益である。

図４は、通信システム１００においてＷＷＡＮ−ＡＮ１０２から無線移動装置１０４へネットワークオーバーヘッドメッセージを一斉配信する第２の方法を説明するフローチャート４００である。この方法により、オーバーヘッドパラメータ情報は、個別の論理チャネルに符号化され階層変調された基本成分および拡張成分に分離される。無線移動装置１０４は、階層変調を用いて、低カバレージ領域において基本成分を受信可能である。基本成分には、ＷＷＡＮトラフィックチャネルを取得するためのオーバーヘッドパラメータが含まれ、拡張成分には、ＷＷＡＮトラフィックチャネルを維持するためのこれらのオーバーヘッドパラメータが含まれる。

ステップ４０２において、ＡＮ１０２は、オーバーヘッドメッセージを基本成分と拡張成分に分ける。基本成分には、無線移動装置１０４が素早くＷＷＡＮを取得するために必要な重要なパラメータが含まれる。基本成分に含まれる情報には、同期性情報、タイミング情報、ページングチャネル情報、逆アクティビティチャネル（ＲＬ妨害レベル）等の逆方向リンクトラフィックチャネルの開始に関連する全てのパラメータ情報、好ましいＡＮのリスト等が含まれてもよい。

拡張成分には、ネットワーク取得にとって重要性が低いと見なされる、オーバーヘッドメッセージ中の残りのパラメータが含まれる。拡張成分に含まれる情報には、逆電力制御パラメータ（ＲＬ閉ループ）、スケジューリング情報、隣接セクタのリスト等の逆方向リンクトラフィックチャネルの維持に関連する全ての情報、およびネットワークパラメータ等が含まれてもよい。

ステップ４０４において、ＡＮ１０２は、基本成分と拡張成分を、基本チャネルおよび拡張チャネルの２つの個別論理チャネルに構成する。これらのチャネルのそれぞれは、ＡＮ１０２によって独立に符号化、インターリーブされる。また、基本成分および拡張成分に対する他の処理も独立に行われる。

ステップ４０６において、ＡＮ１０２は、階層変調を用いて２つのチャネルを多重化、変調する。階層直交振幅変調（ＱＡＭ）を用いることが好ましい。階層変調は、オーバーヘッドメッセージの２つの論理チャネルへの分離をサポートする。階層変調を用いることで、無線移動装置１０４は、悪いチャネル状態において基本成分を復調可能である。カバレージ状態が良い（例えば、屋外環境１１０）無線移動装置１０４は、比較的容易に基本成分と拡張成分を復調できる。

ステップ４０８において、ＡＮ１０２は、受信側の無線移動装置１０４がパイロット信号を受信可能な場合、基本論理チャネルを正常に復調できるように、基本成分と拡張成分に対するゲイン（Ｇ_ｂ）を必要に応じて調整する。

ステップ４１０において、基本成分と拡張成分との両方は、ＷＷＡＮ−ＡＮ１０２によって、パイロット信号とともに無線移動装置１０４に対して一斉配信される。

図４に示した一斉配信の方法には、第２のオーバーヘッドメッセージ物理チャネルが必要ないという利点がある。これにより、ＷＷＡＮのオーバーヘッドの量が減り、第２のオーバーヘッドチャネルの伝送による通信障害が減少、または排除される。また、図４の方法は、建物侵入損失による比較的高い信号損失を移動無線装置１０４に対して被る屋外環境から屋内環境への移行において、特に有益である。しかしながら、一般的に本方法は、チャネル状態が悪い全ての環境において有益である。

一般的に、屋外環境から室内環境への移行において、無線移動装置１０４は、ＷＷＡＮ−ＡＮ１０２から充分なエネルギーを受信可能であり、同期化およびチャネル推定に用いられるパイロットチャネルを検出する。しかしながら、無線移動装置１０４は、一斉配信チャネルを介して送信されたオーバーヘッドメッセージを含む従来のＷＷＡＮデータチャネルを復調するために充分な信号エネルギーを受信しなくてよい。オーバーヘッドメッセージを基本成分と拡張成分に分け、階層変調をこれらの成分に施すことにより、無線移動装置１０４はより低い受信信号レベルで、重要な基本成分を復調できる。基本成分における低次変調は比較的にロバストである。

図５は、図４の方法によりネットワークオーバーヘッドパラメータを一斉配信するためのＡＮ１０２の構成要素を説明する図である。ＡＮ１０２には、基本成分エンコーダ５００と基本成分インターリーバ５０２、拡張成分エンコーダ５０４と拡張成分インターリーバ５０６、マルチプレクサ（Ｍｕｘ）５０８、階層変調部５１０、それぞれパイロットチャネルと制御チャネル用のウォルシュコード（Ｗ_０， Ｗ_ｃ）乗算部５１２、５１２、５１８、ゲイン乗算部５１６、５２０、時分割マルチプレクサ（ＴＤＭ）５２２および送信部２０８が含まれる。図５の要素５００〜５２２は、ＡＮプロセッサ２０２に実装可能である。

エンコーダ５００、５０４およびインターリーバ５０２、５０６は、誤り訂正処理を行う。エンコーダ５００、５０４は、ターボ符号化等の任意の適切な誤り訂正符号化を採用してよく、インターリーバ５０２、５０６は、任意の適切なインターリービングアルゴリズムを採用してもよい。１つの論理チャネルが用いる符号化およびインターリービング方式は、他の論理チャネルが用いるものと異なっていてもよい。

図５〜図７は、論理チャネルが階層変調シンボルにマップされる様子を実質的に説明するものである。図５に示すように、基本成分および拡張成分のそれぞれは、個別に符号化、そしてインターリーブされる。図６に示すように、論理チャネルＢ_ｉ，Ｅ_ｊの出力はＭｕｘ５０８によって多重化される。基本成分を構成するパラメータの数によって多重化は異なる。例えば、多重化用の各成分のビットを交互にする代わりに、３つの拡張論理ビットが各基本論理ビットの後に続くようにしても良い。

図７は、階層変調部５１０によって生成された階層変調シンボルを説明する１６−ＱＡＭ信号点配置７００を例示したものである。この例において、各変調シンボルは、４つの多重化ビット（例えばＳ３、Ｓ２、Ｓ１、Ｓ０）を表す。基本成分からの多重化ビットは、Ｓ０とＳ２で表され、拡張成分からの多重化ビットは、Ｓ１とＳ３で表される。変調シンボルはＳ０とＳ２が同じ象限内で変化しないように構成されている。そのため、基本成分からの多重化ビットは、基本的にＱＰＳＫ変調されており、拡張成分からの多重化ビットは、１６−ＱＡＭ変調されている。

図５に示したように、基本成分および拡張成分は変調され、そして、パイロット信号とともに伝送される。パイロットゲイン（Ｇ_ｐ）は、基本論理チャネルおよび拡張論理チャネルに対するゲイン（Ｇ_ｂ）から独立である。

基本成分の受信を向上するために、ＡＮ１０２は、受信側の無線移動装置１０４がパイロット信号を正常に受信する場合、基本論理チャネルを正常に復調できるようにゲインＧ_ｂを調整可能である。

また、基本成分の受信をさらに向上するために、ＡＮ１０２は、図７に示すように基本成分を支持するための１６−ＱＡＭ変調シンボルのエネルギーレベルを調整可能である。これは、象限（Ｅｘ）内の変調シンボル間の距離に対して各象限（Ｅ_ｂ）の中心間距離を長くすることにより成される。

図８は、一斉配信されたオーバーヘッドパラメータを無線移動装置１０４のうちの１つにおいて修復する方法を説明するフローチャート８００である。ステップ８０２において、無線移動装置１０４は、ＡＮ１０２からパイロット信号を受信する。ステップ８０４において、無線移動装置１０４は、キャリア対干渉比（Ｃ／Ｉ）等の従来のネットワークパラメータを用いてパイロット信号の強度を判断することでチャネル推定を行う。決定ステップである８０６において、パイロット信号の強度を閾値（ＴＨ_Ｃ／Ｉ）と比較する。パイロット信号の強度がＴＨ_Ｃ／Ｉよりも大きい場合、無線移動装置１０４は、オーバーヘッドメッセージの基本成分および拡張成分の両方を復調、逆多重化、復号、およびデインターリービングする処理（ステップ８０８〜８１２）に移る。ＴＨ_Ｃ／Ｉ以下の場合、無線移動装置１０４は、基本成分のみを復調、逆多重化、復号、デインターリービングする（ステップ８１４〜８１６）。

あるいは、無線移動装置１０４は、一斉配信された信号の強度を監視し、閾値と比較することなく一斉配信されたオーバーヘッドメッセージを修復する試みを行ってもよい。この場合、無線移動装置１０４は、基本成分および拡張成分の両方を常に復調する。基本成分および拡張成分は、例えば、成分毎のＣＲＣ（巡回冗長検査）またはそれに相当するもの等の誤り検査の結果によってオーバーヘッドメッセージの修復の成功を示してもよい。

いずれの場合においても、無線移動装置１０４は、図８の方法を用いてＷＷＡＮオーバーヘッドメッセージを監視し受信している間にＷＬＡＮを介してサービスを受けるマルチモード装置であってよい。

それに加えて、またはその代わりに、マルチモード無線通信装置は、ＷＬＡＮサービスを受けている間は低カバレージ領域内にいると見なすように構成することができる。低カバレージ領域では、マルチモード無線移動装置は基本チャネルのみを監視し復調する。よって、この構成により、無線移動装置は、ＷＬＡＮ上でいつサービスを受けているかを判断するようにプログラムされる。無線移動装置は、ＷＷＡＮからＷＬＡＮへのハンドオフを検知することにより、この判断を行うこともできる。ＷＬＡＮを受けていると判断されれば、無線移動装置は、ＷＬＡＮサービスを受けている間、基本チャネルのみに関するオーバーヘッドパラメータを監視し受信する。ＷＷＡＮとＷＬＡＮとの間のハンドオフを検知すると、無線移動装置は、基本チャネルのみの復調と基本チャネルおよび拡張チャネルの両方の復調を切り替える。よって、ＷＬＡＮからＷＷＡＮへ戻るハンドオフを検知すると、無線移動装置は、基本チャネルおよび拡張チャネルの両方に関するオーバーヘッドメッセージを復調し受信し始める。

図９は、一斉配信されたオーバーヘッドパラメータを修復するための無線移動装置１０４の構成要素を説明する図である。図９に示した構成要素によって、無線移動装置１０４は、基本成分を復調することでＷＷＡＮ制御チャネルの少なくとも一部の情報を受信することが可能となる。無線移動装置１０４には、受信部２２８、遅延バッファ９０２、ウォルシュコード（Ｗ_０，Ｗ_Ｃ）および係数（Ｗ）マルチプレクサ９０４、９０６、９０８、９１０、９１２、チャネル推定部９１４、閾値コンパレータ９１６、階層復調部９１８、デマルチプレクサ９２０、基本成分デインターリーバ９２６と基本成分デコーダ９２８、および拡張成分デインターリーバ９２２と拡張成分デコーダ９２４が含まれる。図９に示す構成要素９０２〜９２８は、無線移動装置プロセッサ２２０に実装可能である。

チャネル推定部９１４は、信号強度であるＣ／Ｉを閾値コンパレータ９１６に提供し、それにより、階層復調部９１８が用いるＱＡＭ変調オーダーを判断する。閾値コンパレータ９１６は、１つ以上の参照用テーブル（ＬＵＴ）を含むことができ、信号対ノイズ比（ＳＮＲ）の範囲および対応する変調オーダー値を記憶する。ＳＮＲのＬＵＴは、伝送されたパイロットレベルがトラフィック状況により変化することがあるため、パイロットゲイン（Ｇ_Ｐ）および基本成分に用いたゲインの相対的なレベルに基づいて更新してもよい。ＬＵＴは符号レートの情報を含んでもよい。閾値コンパレータ９１６が、ＳＮＲが充分であることを示す場合、１６―ＱＡＭ復調部を用いて基本成分および拡張成分の両方を正常に復調することができる。

一方、閾値コンパレータ９１６が、ＳＮＲが低いことを示す場合、基本成分のみを正常に復調することが可能である。この場合、受信した各１６―ＱＡＭシンボルに対して、階層復調部９１８は、どの象限においてシンボルが最小のエラー率を有するかを判断しさえすればよい。１６個の可能な１６−ＱＡＭシンボルの中から選択せずに、階層復調部９１８は、４つの可能な結果に基づいた判断をすればよいだけである（ＱＰＡＫ復調と同様）。これが可能な理由は、象限毎の変調シンボルは、基本成分ビットに対して変化しないためである。

オーバーヘッドメッセージを一斉配信する第３の方法は、基本成分に対する誤り訂正のレベルを向上させるために、階層変調ではなく、基本成分および拡張成分に対して異なる符号化方式を用いることを必要とする。図４で説明した第２の一斉配信方法のように、ＡＮ１０２は、オーバーヘッドメッセージを基本成分および拡張成分に分ける。これらの成分は２つの論理チャネルを形成する。各論理チャネルは、それぞれ異なる符号化およびインターリービングを用いる。しかしながら、この代替方法において、基本論理チャネルはより強靱な符号化方式（例えば、符号化速度１／５のターボ符号化）を用いる。一方、拡張成分論理チャネルはより強靱性の低い符号化方式（例えば、符号化速度１／３のターボ符号化）を用いる。１／５符号化は、低情報ビットレートを犠牲にして冗長度が増す。これにより、符号化速度１／３のターボ符号よりも高い誤り訂正のレベルが可能となる。同様に、インターリービングパラメータは、フェージング状態（例えば、屋外環境における高速フェージングや屋内環境における低速フェージング）によって変えることができる。符号化速度の組み込まれた差により、２つの論理チャネルを、階層変調を用いることなく多重化し変調することができる。

特定の通信システム１００を詳細に上述したが、ここに記載した方法およびシステムは、任意の適切な通信システムのアーキテクチャまたはエアインターフェース技術（例えばＣＤＭＡ、ＯＦＤＭＡ等）にも適用可能である。該記載したシステムおよび方法を組み込むことのできるＣＤＭＡ−ＷＷＡＮシステム用の基本無線システムパラメータおよび通話処理手順の例が、アメリカ電気通信工業会によって１９９５年５月に発行され、「Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System」と題したものがＴＩＡの仕様書、ＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ−９５−Ａに説明されている。以下「ＩＳ−９５Ａ」と呼ぶ。ＩＳ−９５ＡおよびＪ−ＳＴＤ−００８（ＩＳ−９５Ａに類似したＰＣＳの仕様書）更新および改定されたものがＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ−９５−Ｂであり、ＴＩＡにより１９９９年３月に初版された。以下「ＩＳ−９５Ｂ」と呼ぶ。ＩＳ−９５ＡおよびＩＳ−９５Ｂ規格は、合せて第２世代または「２Ｇ」ＣＤＭＡシステム規格として公知である。第３世代または「３Ｇ」ＣＤＭＡシステムは、ＴＩＡ１によって２０００年３月に初版された「cdma2000 Series」と題したものがＴＩＡの仕様書、ＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ−２０００−Ａで説明されている。以下「ＩＳ−２０００」と呼ぶ。ｃｄｍａ２０００ファミリ標準用の他のＴＩＡエアインターフェースの仕様書には、「cdma2000 High Rate Packet Data Air Interface Specification」と題するＴＩＡ―８５６および「Ultra Mobile Broadband Air Interface Specification」と題するＴＩＡ―１１２１が含まれる。上述したＩＳ−９５Ａ、ＩＳ−９５Ｂ、ＩＳ−２０００および他のＴＩＡ規格、またそれらのアップデート版は、ＣＤＭＡ通信システムに関するそれらの技術を参照することにより本明細書に援用されている。

当業者であれば、通常、これらの技術の観点から本発明の他の実施形態及び変形例を容易に考えつくことは明らかである。上記の概略および明細書は、説明するためのものであり限定するものではない。本発明は、以下の特許請求の範囲によってのみ限定され、該特許請求の範囲は、上述した明細書及び添付の図と併せて鑑みた際には、他の実施形態や変形例の全てを含む。よって、本発明の範囲は、上記の概略および明細書に限定されるべきではなく、添付の特許請求の範囲と共にその均等物の全ての範囲によって決定されるべきである。

Claims (25)

1. カバレージ領域内の第１のチャネル環境をカバーするための第１のチャネルに関する第１のオーバーヘッドメッセージと、前記カバレージ領域内の第２のチャネル環境をカバーするための第２のチャネルに関する第２のオーバーヘッドメッセージとを一斉配信するように構成されたアクセスノードを備える無線通信システム。
2. 前記第１のチャネルは、前記第１のチャネル環境をサポートするために選択された所定のパラメータの第１の組を有し、前記第２のチャネルは、前記第２のチャネル環境をサポートするために選択された所定のパラメータの第２の組を有する請求項２に記載の無線通信システム。
3. 前記所定のパラメータは、符号レート、インターリービングパラメータ、変調オーダー、制御チャネル周期的プリアンブル長、周波数−時間スロット内のパイロットチャネルパターン、周波数−時間スロットを有するパイロットチャネル長、およびこれらの適切な組み合わせからなる群から選択される請求項１に記載の無線通信システム。
4. 前記第１および第２のチャネルは、それぞれ第１および第２の一斉配信制御チャネルであり、前記アクセスノードも前記第１の一斉配信制御チャネルに対応する第１のパイロットチャネルと、前記第２の一斉配信制御チャネルに対応する第２のパイロットチャネルとを一斉配信する請求項１に記載の無線通信システム。
5. 前記第１および第２のオーバーヘッドメッセージには、同一のオーバーヘッド情報が含まれる請求項１に記載の無線通信システム。
6. ネットワークオーバーヘッドメッセージは、第１の成分および第２の成分からなり、前記第１のオーバーヘッドメッセージには、前記第１の成分が含まれ、前記第２のオーバーヘッドメッセージには、前記第２の成分が含まれる請求項１に記載の無線通信システム。
7. 前記第１のオーバーヘッドメッセージには、無線移動装置がトラフィックチャネルを取得するためのオーバーヘッド情報が含まれ、前記第２のオーバーヘッドメッセージには、前記無線移動装置が前記トラフィックチャネルを維持するためのオーバーヘッド情報が含まれる請求項６に記載の無線通信システム。
8. 前記第１のオーバーヘッドメッセージにおける前記オーバーヘッド情報は、同期化情報、タイミング情報、逆方向リンクトラフィックチャネルを開始するための情報、ページングチャネル情報、およびこれらの適切な組み合わせからなる群から選択される請求項７に記載の無線通信システム。
9. 前記第２のオーバーヘッドメッセージにおける前記オーバーヘッド情報は、逆方向リンク電力制御情報、トラフィックチャネルスケジューリング情報、隣接セクションリスト、ネットワークパラメータ、ページング情報、およびこれらの適切な組み合わせからなる群から選択される請求項７に記載の無線通信システム。
10. 前記第１および第２のチャネルは、２つの個別の論理チャネルである請求項１に記載の無線通信システム。
11. 前記アクセスノードは、
    前記第１のオーバーヘッドメッセージを前記第１のチャネルに、符号化する第１のエンコーダ、およびインターリーブする第１のインターリーバと、
    前記第２のオーバーヘッドメッセージを前記第２のチャネルに、符号化する第２のエンコーダ、およびインターリーブする第２のインターリーバと、
    を備える請求項１０に記載の無線通信システム。
12. 前記第１のエンコーダは、前記第２のエンコーダよりロバストである請求項１１に記載の無線通信システム。
13. 前記アクセスノードは、
    前記第１および第２のチャネルを多重化するためのマルチプレクサと、
    多重化された前記第１および第２のチャネルを変調するための階層変調部と、
    をさらに備える請求項１１に記載の無線通信システム。
14. 前記階層変調部は、前記第１および第２のチャネルに関するビットを表す変調シンボルを出力するように構成されたＱＡＭ変調部を備え、
    前記第１のチャネルを表す前記ビットは、前記ＱＡＭ変調部のＱＡＭ信号点配置の同じ象限内では変化しない請求項１３に記載の無線通信システム。
15. 前記アクセスノードは、
    パイロット信号、前記第１のチャネル、および前記第２のチャネルを伝送する送信部と、
    前記パイロット信号を正常に復調した無線移動装置が前記第１のチャネルも正常に復調するように前記第１のチャネルのゲインを調整する手段と、
    を備える請求項１３に記載の無線通信システム。
16. ワイヤレスワイドエリアネットワーク（ＷＷＡＮ）のアクセスノードから一斉配信された第１のオーバーヘッドメッセージチャネルおよび第２のオーバーヘッドメッセージチャネルを受信するための受信部と、
    前記ＷＷＡＮのアクセスノードから一斉配信されたチャネルの信号強度を監視するための手段と、
    前記第１のオーバーヘッドメッセージチャネルまたは前記第２のオーバーヘッドメッセージチャネルを、前記信号強度に基づいて選択的に復調するための復調部と、
    を備える無線移動装置。
17. 前記第１のオーバーヘッドメッセージチャネルは、前記第２のオーバーヘッドメッセージチャネルの変調オーダーよりも低い変調オーダーを有する請求項１６に記載の無線移動装置。
18. 前記第１のオーバーヘッドメッセージチャネルは、オーバーヘッドメッセージの第１の成分を伝送し、前記第２のオーバーヘッドメッセージチャネルは、前記オーバーヘッドメッセージの第２の成分を伝送する請求項１６に記載の無線移動装置。
19. 前記第１の成分には、前記無線移動装置にＷＷＡＮチャネルを取得させるためのオーバーヘッド情報が含まれ、前記第２の成分には、前記無線移動装置に前記ＷＷＡＮチャネルを維持させるためのオーバーヘッド情報が含まれる請求項１８に記載の無線移動装置。
20. いつ前記無線移動装置がワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）サービスを受けているかを判断する手段と、
    前記ＷＬＡＮサービスを受けている間に前記第１のオーバーヘッドメッセージチャネルを監視する手段と、
    をさらに備える請求項１６に記載の無線移動装置。
21. 前記ＷＷＡＮとワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）との間のハンドオフを検出する手段と、
    前記ハンドオフの検出に応じて、前記第１のオーバーヘッドメッセージチャネルと前記第２のオーバーヘッドメッセージチャネルを切り替える手段と、
    をさらに備える請求項１６に記載の無線移動装置。
22. 第１のチャネル環境および第２のチャネル環境を含むカバレージ領域においてアクセスノードから無線移動装置へオーバーヘッド情報を送信する方法であって、
    前記第１のチャネル環境をカバーするための第１のチャネルに関する前記オーバーヘッド情報の少なくとも一部を含む第１のオーバーヘッドメッセージを一斉配信し、
    前記第２のチャネル環境をカバーするための第２のチャネルに関する前記オーバーヘッド情報の少なくとも一部を含む第２のオーバーヘッドメッセージを一斉配信する方法。
23. 第１のインターリーバを用いて前記第１のオーバーヘッドメッセージを前記第１のチャネルにインターリーブし、
    第２のインターリーバを用いて前記第２のオーバーヘッドメッセージを前記第２のチャネルにインターリーブする請求項２２に記載の方法。
24. 前記第１および第２のチャネルを多重化し、
    多重化された前記第１および第２のチャネルを、階層変調方式を用いて変調する請求項２２に記載の方法。
25. 前記変調する工程は、
    前記第１および第２のチャネルに関するビットを表すＱＡＭ変調シンボルを出力すること含み、
    前記第１のチャネルを表す前記ビットは、ＱＡＭ信号点配置の同じ象限内では変更しない請求項２４に記載の方法。

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