JP2011082972A - 同一周波数帯域上に２つのｃｄｍａをオーバレイするための方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】既存の基地局のタイミングにオーバレイ基地局のタイミングを合わせるために、システム内に導入される同期装置を提供する。
【解決手段】同期装置１２８は第１信号を受信するように構成された第１受信機を有する。第１信号は第１のＣＤＭＡチャネライゼーションを有する。第１受信機は、第１信号のタイミングの表示を出力するように構成される。同期装置１２８はまた第２信号を受信するように構成された第２受信機を有する。第２信号は第２のＣＤＭＡチャネライゼーションを有する。第２受信機は第２信号のタイミングの表示を出力するように構成される。同期装置１２８はさらに、第１信号のタイミングと第２信号のタイミングを比較しその相対タイミングオフセットを決定するように構成されたタイム誤差検出装置を有する。
【選択図】図３

Description

この発明は通信システムに関する。特に、この発明はオーバレイ符号分割多元接続通信システムに関する。

無線媒体は、音声情報とデジタルデータを近代社会において転送する優位を占める手段の１つになりつつある。無線通信システムにおいては、１つの基地局が複数の遠隔装置に信号を送信することが一般的である。複数の遠隔装置にシグナリングを供給しつつ厳しいマルチパス無線送信チャネルと戦うために、効率のよいデータ転送並びにユーザチャネライゼーションを供給する変調および符号化機構が開発された。一般に、これらの機構は、基地局からの各信号が同期化されたタイミングで送信されるとき、最も効率的に動作する。例えば、一般的な符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）システムにおいて、信号群は異なるコードを使用して互いに区別される。基地局から遠隔装置への送信の場合、これらのコードは例えばウオルシュ関数のような直交コード群である。１つの直交チャネルに対応する送信が他のチャネルに対応する送信と調整不良になった場合には、符号の直交の性質が劣化し、送信は著しく干渉し合う。

図１は地上無線通信システム１０の例示実施形態である。図１は３つの遠隔装置１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃおよび２つの基地局１４を示す。実際には、典型的な無線通信システムはさらに多くの遠隔装置と基地局を有する。図１において、遠隔装置１２Ａは車に実装された移動電話装置として示される。図１はまたポータブルコンピュータ遠隔装置１２Ｂおよび無線加入回線や検針システムに見られるような固定ロケーション遠隔装置１２Ｃも示す。最も一般的な実施形態において、遠隔装置は、何らかの種類の通信装置であり得る。例えば、遠隔装置はハンドヘルドポータブル装置、パーソナルデータアシスタントのようなポータブルデータ装置あるいは、検針機器のような固定ロケーションデータ装置であり得る。図１は、基地局１４から遠隔装置１２への順方向リンク信号１８と、遠隔装置１２から基地局１４への逆方向リンク信号２０を示す。

以下の説明においては、図を簡単にするために、この発明は一般に知られる無線リンク産業規格を参照して記載される。事実、この発明の包括的な原理は多くの多重アクセス通信システムに直接適用できる。以下の説明は、一般的にＩＳ−９５と呼ばれる「デュアルモード広域スペクトル拡散セルラシステム」というタイトルの電話業界連合により発行され、その内容がこの明細書に組み込まれる、ＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ−９５−Ａおよびその所産に記載されたシステムに従う動作を仮定する。

図１に示すように典型的な無線通信システムにおいて、いくつかの基地局は複数のセクタを有する。マルチセクタ基地局は複数の独立した送受信アンテナ並びに独立した処理回路から構成される。ここで述べる原理は、マルチセクタ基地局の各セクタおよび単一セクタ独立基地局に等しく適用される。それゆえ、このセクタの残りの部分について、「基地局」という用語はマルチセクタ基地局のセクタあるいは単一セクタ基地局を参照すると仮定することができる。

ＩＳ−９５を用いたシステムにおいて、遠隔装置は、システムの全ての基地局と通信するための共通周波数帯域を使用する。共通の周波数帯域を使用することは、システムに柔軟性を付加するとともに多くの利点を提供する。例えば、共通周波数帯域の使用により、遠隔装置は１つ以上の基地局からの通信信号を同時に受信することができ、ならびに複数の基地局により受信されるための単一の信号を送信することができる。遠隔装置は、スペクトル拡散ＣＤＭＡ波形特性の使用を介して種々の基地局からの同時に受信した信号を弁別する。

無線システムにおいて、取り扱うことのできる同時呼の数の観点からシステムの容量を最大化することは極めて重要である。最小受け入れ可能な信号量が特定されると、基地局を介して通信できる同時ユーザの数の上限を計算することができる。多少簡略化すると、遠隔装置が送信しなければならない電力量は式１により与えられる。

但しＮは共通の範囲領域内で動作する遠隔装置の数である。Ｒはすべての遠隔装置に対して同じであると仮定される平均データレートである。Ｗは拡散レートである。Ｎ０は基地局の熱雑音フロア（floor)プラス非電力制御源からの干渉である。

は、各遠隔装置に対して等しく仮定される、遠隔装置のための雑音スペクトル密度あたりの必要エネルギーである。αは他のすべての範囲領域からの干渉結合係数である。同時ユーザの数の上限は一般にシステムのポールキャパシティ(pole capacity)と呼ばれ式１の分母が１に等しいときに与えられる。ポールキャパシティに対する実際のユーザ数の比はシステムの負荷として定義される。実際のユーザの数がポールキャパシティに近づくにつれ、負荷は統一に近づく。統一に近づく負荷は、システムの潜在的に不安定な動作を意味する。不安定な動作は、音声品質の観点から劣化した性能、高いエラーレート、ハンドオフの失敗、および呼の欠落を引き起こす。さらに、負荷が増大するにつれ、遠隔装置の必要な出力電力が増大する。遠隔装置の出力電力は制限されるので、無負荷カバーエリアの外縁上のユーザは、基地局の負荷が重くなると、受け入れ可能な信号品質で基地局と通信するための十分な電力を送信することができないように基地局のカバーエリアのサイズが減少する。式１は特に逆方向リンクのためのものである。しかしながら、類似の効果を有した順方向リンクのための類似の式がある。順方向リンクの場合、負荷が増大するにつれ、基地局の必要とされる出力電力が増大する。

これらの理由のために、負荷がポールキャパシティの特定のパーセンテージを越えないようにシステムをアクセスするユーザの数を制限することは利点がある。システムの負荷を制限する１つの方法は、システムの負荷が所定のレベルに到達したらシステムへのアクセスを否定することである。例えば、負荷がポールキャパシティの７０％以上に増大したならば、さらなる接続開始のための要求を否定し、既存のハンドオフを受付けることをやめることが都合がよい。

２つのＣＤＭＡシステムが共通の帯域内で動作するとき、これらの同じ負荷の問題並びに時間および位相の同期化はやはり重要である。２つのシステムが内在する特性に注意を払わずにオーバレイされるなら、その結果得られるキャパシティは非常に低いものになる。これは特に、基地局により放出される信号が一般に直交する順方向リンクの場合に当てはまる。例えば、上述したＩＳ−９５に記載された順方向リンク波形は互いに直行している。オーバレイされた信号セットが既存の信号セットに対して直交していないなら、キャパシティの減少は非常に大きくなる。直交性を維持するために、２つのシステムは時間において互いに同期しなければならない。さらに、第１のシステムの負荷は第２への干渉として作用し、それにより第２システムのキャパシティを減少し、第２システムの負荷は第１への干渉として作用し、それにより第１のシステムのキャパシティを減少するという点において２つのシステムのキャパシティは関連している。

パイロット信号の使用は順方向リンクのキャパシティを改善する。パイロット信号は、例えばタイミング、位相、電力制御、および受信されたシンボルの重み付けのような同期捕そくとチャネル推定のために使用される。基地局により送信された他の信号はパイロット信号に対して公知のかつ一定の位相整合を有する。複数のパイロット信号の送信を回避するために、オーバレイされたチャネルに対して一定の位相整合を維持することが望ましい。

既存のシステムが存在する場合に、第２のＣＤＭＡシステムを配置すると、既存のシステムは一般に第２のシステムとインタフェースする能力を有して構成されない。それゆえ、既存のシステムは、一般に、２つのシステム間で同期を取り負荷を調整するのに必要な出力を供給したり入力を受付けたりしない。それにひきかえ、新しいシステムは、そのようなオーバレイ構成を心に留めて設計することができる。第２のオーバレイシステムを配置するコストを低減するために、既存のシステムの変形を回避することが重要である。

それゆえ、２つのＣＤＭＡシステムを同一周波数帯域にオーバレイするためのシステムと方法の技術の必要性がある。

既存のシステムに第２のＣＤＭＡシステムをオーバレイするために、各システムにより送信される信号のタイミングを整合する必要がある。既存のシステムを変更することを回避するために、第１および第２システムからの信号を受信するために同期装置が使用される。信号のタイミングを比較することにより、タイミングオフセットを示すエラー信号が発生される。タイミングエラー信号は第２ＣＤＭＡシステムに接続され、２つのシステム間のタイミング差を低減するために第２システムのタイミングを調節するのに使用される。ある場合には、２つのシステムの位相は同様の態様で整合される。

第２のＣＤＭＡシステムが既存のシステムをオーバレイすると、各システムのキャパシティは他方のシステムの負荷により制限される。一実施形態において、同期装置は両方のシステムにより送信される信号セットの電力も測定し、負荷のレベルを決定する。

例示する地上無線通信システムのブロック図である。 ｃｄｍａ２０００システムおよびＩＳ−９５システムのスペクトル特性を示す周波数ドメインスペクトルプロットである。 この発明を実現するために使用可能な基本構造を示すブロック図である。 この発明の同期ユニットのブロック図である。 オーバレイシステムが補助パイロットチャネルを利用するセルラシステムのブロック図である。 指向性スポットアンテナの使用を示す代表的図である。 この発明による位相同期を示すフローチャートである。 この発明による負荷制御を示すフローチャートである。

従前により早期の世代のＣＤＭＡシステムを供給するサービスエリアに第３世代のブロードバンド符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）システムが配置されると、既存のシステムにブロードバンドの動作スペクトルをオーバレイすることはしばしば利点がある。例えば１．２２８８Ｍｃｐｓ（約１．２５ＭＨｚの帯域）の１Ｘモード拡散レートを用いたｃｄｍａ２０００システムは、１．２２８８Ｍｃｐｓ（約１．２５ＭＨｚの帯域）の拡散レートを使用するより古い世代のＩＳ−９５システムにオーバレイ可能である。ｃｄｍａ２０００システムはまた、３×１．２２８８Ｍｃｐｓ（約３．７５ＭＨｚの帯域）の拡散レートを使用する３Ｘモードを有する。ｃｄｍａ２０００ ３Ｘモードの１つはより古い世代のＩＳ−９５システムあるいはｃｄｍａ２０００１Ｘシステムをオーバレイすることのできるマルチキャリア順方向リンクを有する。

図２はｃｄｍａ２０００システムとＩＳ−９５システムの順方向リンクのスペクトル特性を示すスペクトルプロットである。スペクトル１００は３Ｘモードで動作するｃｄｍａ２０００システムの１つのチャネルを表す。スペクトル１０２、１０４、および１０６は３ ＩＳ−９５またはｃｄｍａ２０００１Ｘモードチャネルのスペクトルを表す。スペクトル１０２、１０４、１０６はｃｄｍａ２０００ ３Ｘマルチキャリアシステムの各キャリアを表す。そのようなオーバレイシステムを正しく動作させるために、両システムは共通のタイミングで動作し、従ってシステムは互いに過度の干渉を生じない。共通のパイロットチャネルが使用されるなら、２つのシステムは、共通順方向リンクパイロットチャネル位相に整合される共通位相を用いた順方向リンク符号チャネルを送信する。さらに、これらのシステムは同一帯域を共有しているので、２つのシステムの結合された負荷は、システム安定性を維持するためにある動作しきい値以下に維持しなければならない。

図３はこの発明を実現するために使用可能な基本構造を示すブロック図である。移動切換センタ（ＭＳＣ）１１０はセルラシステムを公衆電話交換網（ＰＳＴＮ）に接続する。ＭＳＣ１１０は既存システムのための１つ以上の基地局コントローラ（ＢＳＣ）１１２に接続される。ＢＳＣ１１２は基地局送受信サブシステム（ＢＴＳ）１１４のような基地局群のための制御を供給する。ＢＳＣ１１２は順方向リンク信号の基地局送受信サブシステムへの分配、並びに基地局送受信サブシステムから受信した逆方向リンク信号のための信号結合のような制御機能を提供する。ＢＴＳ１１４のような基地局送受信サブシステムは一般に、対応する基地局カバーエリアにサービスを提供するためにシステムのカバーエリアの全体に渡って分散される。ＢＴＳ１１４は、１Ｘまたは３Ｘモードで動作するＩＳ−９５またはｃｄｍａ２０００システムのような、既存のシステムのための無線リンクを介して送信のための無線周波（ＲＦ）信号を作るために符号化、および変調並びに物理リンクの他の特徴を供給する。基地局送受信サブシステムは一般に、アンテナ、ダイバーシチアンテナあるいは図３のアンテナ１２２に示すようなアンテナアレイに直接接続される。

既存システムに加えて、図３はまたオーバレイシステムも示す。代替実現を開発できるけれども、図３において、オーバレイシステムはＭＳＣ１１０の制御により動作する。ＭＳＣ１１０は、図３に示すオーバレイＢＴＳ１１８のようなオーバレイ基地局受信機群の制御を供給するオーバレイ基地局コントローラ１１６に接続される。図３の例において、オーバレイされたＢＳＣ１１６と既存のＢＳＣ１１２は同一ＭＳＣ１１０に接続される。しかしながら、各既存のＢＳＣとオーバレイされたＢＳＣは異なるＭＳＣに接続可能である。オーバレイＢＴＳ１１８は１Ｘまたは３Ｘモードで動作するＩＳ−９５システムまたはｃｄｍａ２０００システムのような第２ＣＤＭＡプロトコルに従って無線リンクシグナリングを作成し受信する。

共通の位相とタイミングを維持するために、各システムから送信された信号は共通のアンテナを介して送信することができる。それゆえ、結合器１２０は既存のＢＴＳ１１４とオーバレイＢＴＳ１１８をアンテナ１２２に接続する。図３に示すように、結合器１２０は既存のＢＴＳ１１４とオーバレイＢＴＳ１１８の電力増幅器（図示せず）の出力を結合する。しかしながら、一般に、結合器１２０は送信チェーン内の多くの段の１つで実現可能である。例えば、一実施形態において、結合器はアナログベースバンドまたはデジタルベースバンドにおいて、中間周波数で動作する。

同様に、図３に示す構成において、結合器１２０はアンテナ１２２を既存のＢＴＳ１１４とオーバレイＢＴＳ１１８内の低雑音増幅器（図示せず）に接続する。しかしながら、他の実施形態において、結合器は受信チェーン内の他のポイントにおいて接続することもできる。さらに他の実施形態において、既存の基地局１１４とオーバレイ基地局１１８の受信パスは互いに独立している。例えば図３は、結合された既存のＢＴＳとオーバレイＢＴＳの送信部および受信部を示す。しかしながら、送信セクションと受信セクションを分離し、異なるアンテナを使用するようにしてもよい。

オーバレイシステムの導入は同期装置１２８により容易となる。一実施形態において、同期装置１２８は、アンテナ１２２のカバーエリア内に位置する独立したアンテナ１２６に接続される。他の実施形態において、同期装置は、結合器１２０とアンテナ１２２との間の送信ラインに方向性結合器のような結合器を用いて、タイミング、信号位相および負荷を抽出するために使用される信号エネルギーを取得する。さらに他の実施形態において、同期装置は、既存の基地局の送信チェーンまたは送信ラインの一方の結合器と、オーバレイ基地局の送信チェーンまたは送信ラインの他方の結合器の１対の結合器を介してタイミング情報および位相情報を取得する。この発明のからみで、送信チェーンはＢＴＳハードウエア自体の一部であり、送信ラインはＢＴＳの電力増幅器の出力からアンテナへのフィードラインである。一般に、送信された信号は、タイミング、位相、ローディングを決定するために必要な適切な情報を得ることができるポイントから得ることができる。ＢＴＳの送信チェーンから得た情報を用いると、すべての情報のための単一ロケーションを使用する必要はない。例えば、タイミング信号はＢＴＳの一方の部分において得ることができ、電力レベルはＢＴＳの別の部分から得ることができる。しかしながら、アンテナ以外のものが使用された場合には、その情報が得られるロケーションとアンテナにより放出された信号との間にエラーが起こる可能性がある。これらのエラーの結果、タイミングの設定、位相の設定あるいは負荷の決定の精度は低下し得る。これらの問題は、この発明の開示を理解する当業者には公知である。図３に示すように、同期装置１２８はまたオーバレイＢＴＳ１１８にも接続される。しかしながら、他の実施形態において、同期装置１２８はオーバレイ基地局１１８の代わりに既存の基地局１１４に接続可能である。しかしながら、一般に同期装置１２８は、既存のシステムへのさらなる入力または出力を必要なしに２つのシステムの時間と位相の同期を容易にする。同期装置１２８はオーバレイ基地局のタイミングと位相を既存の基地局のタイミングと位相に同期させるように機能する。

既存のＢＴＳ１１４により送信される信号とオーバレイＢＴＳ１１８により送信される信号との間の直交性を維持するために、対応するカバーエリア内の遠隔装置により感知されるようにＢＴＳ１１４および１１８のタイミングは互いに合わせられなければ成らない。ｃｄｍａ２０００システムにおいて、タイミングのみがＩＳ−９５との直交性を維持するために合わせられなければならない。しかしながら、他のシステムは信号位相も合わせる必要があるかもしれない。さらに、共通のパイロットチャネルを使用するために、位相は既存のシステムとオーバレイシステムとの間で合わせられなければ成らない。

例えば、ｃｄｍａ２０００システムをＩＳ−９５システムとオーバレイするときは、コードチャネルは、ＰＮチップの約１／１６すなわち約５０ナノ秒内に時間合わせしなければならない。時間合わせ誤差が増大すると、既存の基地局およびオーバレイ基地局により送信された信号の直交性は小さくなる。直交していない信号は互いに干渉し合い、システムキャパシティは低くなる。

一実施形態において、オーバレイシステムは既存システムと同じパイロットチャネルを使用する。この実施形態において、オーバレイＢＴＳ１１８により送信された各ＣＤＭＡコードチャネルの位相は、既存のＢＴＳ１１４により送信されるパイロット信号に位相合わせされていなければならない。なぜならば、遠隔装置は、オーバレイＢＴＳ１１８からのデータ信号を復調するために位相基準を形成するように既存のＢＴＳ１１４から送信されるパイロット信号を使用するからである。

図４は同期装置１２８のブロック図である。一実施形態において、同期装置１２８はパイロット信号受信機１４０を含む。ＣＤＭＡシステムにおいて、パイロット信号を受信する公知の技術を実現するためにパイロット信号受信機の構成は遠隔装置の構成に非常に類似し得る。さらに、同期装置１２８は、オーバレイ基地局からチャネルを受信するように作用するオーバレイチャネル受信機１４２を含む。例えばｃｄｍａ２０００システムにおいて、オーバレイチャネル受信機１４２（これもまた公知の技術に従って構成し得る）は、順方向共通制御チャネル（Ｆ−ＣＣＣＨ）、順方向ブロードキャスト制御チャネル（Ｆ−ＢＣＣＨ）あるいは、オーバレイ局により送信される他の信号を受信するために使用することができる。望ましくは、監視される信号は連続的に送信される。パイロット信号受信機１４０はタイミングおよび位相信号を発生する。オーバレイチャネル受信機１４２もタイミングおよび位相信号を発生する。一実施形態において、タイミングと位相の両方を示す単一信号が発生される。位相が必要ないこの発明の他の実施形態において、タイミング情報のみを取得する必要がある。

位相弁別器１４４はパイロット信号受信機１４０により出力された位相信号と、オーバレイチャネル受信機１４２により出力される位相信号を比較し、これらの信号間の位相差を示す誤差信号を発生する。位相弁別器１４４の構成は位相誤差または位相差分を決定するための技術を実現するためのいくつもの公知の装置に従うことができる。他の実施形態において、同期装置は、ページングチャネルあるいは同期チャネルのような既存の基地局により送信された他のチャネルを監視することができる。さらに他の実施形態において、オーバレイＢＴＳ１１８は同期装置１２８により監視されるパイロット信号を送信し、同期装置１２８は既存のＢＴＳ１１４により送信される他のチャネルを監視する。

同期装置１２８により出力される位相誤差信号はオーバレイＢＴＳ１１８の位相誤差入力に接続される。オーバレイＢＴＳ１１８は、位相誤差のサイズを減少するために、位相誤差信号を用いてオーバレイＢＴＳ１１８からの送信された信号の位相を変更する。このプロセスは、オーバレイＢＴＳ１１８の個々の設計に応じて多くの公知の方法により成就可能である。例えば位相誤差は、オーバレイＢＴＳ１１８に対して１つ以上の局部発振周波数を発生するために使用される電圧制御発振器（ＶＣＯ）を制御するために、使用可能である。あるいは、同期装置１２８からの誤差信号により制御されるアナログまたはデジタル回路内に位相シフタあいは遅延線を作ることができる。他の実施形態において、同期装置１２８の出力は既存の基地局１１４に接続することができ、その位相を調節するのに使用される。一般に、このプロセスはオーバレイＢＴＳにより送信された信号の位相を既存のＢＴＳにより送信される信号合わせる。既存のＢＴＳからの信号は互いに合わせられるので、この合わせは、すべての信号を互いに位相合わせする効果を有する。

ほぼ同じ態様で、同期装置１２８はオーバレイＢＴＳ１１８のタイミングを既存ＢＴＳ１１４のタイミングに合わせるのに使用することができる。同期装置１２８内の時間誤差検出装置１４６は既存の基地局１１４とオーバレイ基地局１１８により出力される信号の相対タイミングを反映する誤差信号を発生する。同期装置１２８により発生されるタイミング誤差信号はタイミング発生器に接続して既存の基地局１１４とオーバレイ基地局１１８との間のタイミングを調節することができ、それ故タイミング誤差が減少する。既存のＢＴＳからの信号は互いに合わされ、オーバレイＢＴＳからの信号が互いに合わされるので、この合わせはすべての信号が互いに位相合わせする効果を有する。

既存のＣＤＭＡシステムに第２のＣＤＭＡシステムをオーバレイすることに関連した他の重要な観点は、各システムの負荷を制御することの必要性である。負荷は承認方針を確定するために重要である。承認方針は、追加される別途の音声またはデータ呼を許可するかどうかや、使用されるより高いデータレートを許可するかどうかについて無線システムが為すべき決定に関連するものである。これら承認方針はその結果として負荷を増大または減少する。上述したように、一般にアクティブトラフィックチャネルの数はシステムの負荷を示すが、明確なものではない。従って単にアクティブトラヒックチャネルの数をカウントし、この情報を既存のＢＴＳ１１４から既存のＢＳＣ１１２およびＭＳＣ１１０に送り、そこからオーバレイＢＳＣ１１６にそして最終的にオーバレイＢＴＳ１１８に送ることはシステムの負荷の正確な推定を供給しない。さらに、そのような機構は既存のシステムの変更を含む。各システムでの勝手な承認制限を回避するには、負荷の複合測定を策定することが有利である。負荷の複合測定は、オーバレイＢＴＳ１１６と既存のＢＴＳ１１４の承認方針に作用して、各ＢＴＳでの合計負荷が合理的な限度内にとどまるように利用可能である。

一実施形態において、同期装置１２８はまた既存のシステムへの変更必要なしにオーバレイシステムに負荷情報を提供するのにも使用される。例えば電力測定装置１４８はアンテナ１２６に接続され、既存のシステムおよびオーバレイシステムの両方により発生された各順方向リンク符号チャネルの電力を測定する。さらに、パイロット信号受信機１４０はパイロットチャネルの電力を決定する。この情報に基づいて比較装置１５０は下記式２に従って負荷表示αを決定することができる。

但し、αは安定したシステム動作を示すための１未満にとどまる負荷表示である。Ｅ_ｐはパイロット信号のエネルギーである。Ｉｃはパイロットチャネルを含む順方向リンク符号チャネルの合計エネルギーである。

はシステムの安定動作を保証する所定のパイロットチャネル分数である。

は、現在のパイロットチャネル分数に等しい。

一実施形態において、比較装置１５０は式２に従う負荷表示を計算しこの情報をオーバレイＢＴＳ１１８に供給する。オーバレイＢＴＳ１１８はこの値を承認アルゴリズムに用いる。一実施形態において、既存のＢＴＳ１１４はオーバレイＢＴＳ１１８の導入以前と同じ態様で所定の承認アルゴリズムを使用し続ける。

図４を参照すると、電力測定装置１４８は既存のシステムの各チャネル並びに新しいオーバレイシステムの各チャネルのための各順方向リンクコードの電力を測定する。それゆえ、図２を参照すると、一実施形態において、電力測定装置１４８は図示されたチャネルの各々の各順方向リンクコードの電力を測定する。

パイロット信号受信機１４０、オーバレイチャネル受信機１４２および電力測定装置１４８は各々信号の復調を実行する。それゆえ、一実施形態において、これらのブロックは単一の時間共有装置で効率よく実現できる。他の実施形態において、受信機ハードウエアの少なくとも一部はこれらのユニット間で共有される。

今記載した実施形態において、単一のパイロット信号は既存のシステムあるいはオーバレイシステムのいずれかにより送信される。共通パイロット信号は、トラフィックチャネル信号を復調するために使用される位相基準を決定するために両方のシステムにおいて動作する遠隔装置により使用される。他の実施形態において、補助パイロットチャネル動作の原理は既存のシステムまたはオーバレイシステムのいずれかに適用できる。補助パイロットは、オーバレイされた基地局からの信号を復調する際に遠隔装置により使用される位相基準を供給する。

図５はオーバレイシステムが補助パイロットチャネルを利用するシステムのブロック図である。図５において、オーバレイＢＳＣ１１６はオーバレイＢＴＳ１６０に接続される。オーバレイＢＴＳ１６０は指向性スポットアンテナ１６２に接続される。指向性スポットアンテナ１６２は既存のシステムのカバー範囲内のカバーのエリアを供給する。例えば、図６は指向性スポットアンテナの使用を示す。大きな領域１７０はアンテナ１２２のカバーエリアを表し、小さなカバーエリア１７２は指向性スポットアンテナ１６２のカバーエリアを表す。実際のシステムにおいて、指向性スポットアンテナは主として特に高い負荷領域を含むカバーエリアを提供するように使用することができる。例えば指向性スポットアンテナは、フットボールスタジアム、ショッピングモール、あるいは大学のキャンパスに対するカバーエリアを供給するように使用することができる。一実施形態において、スポットアンテナ１６２はアンテナ１２２と同じ範囲を持つことができる。さらに、補助パイロットチャネルを使用するために別箇のアンテナを持つ必要がない。この場合、補助パイロットチャネルは、図３により示される態様で、オーバレイされた基地局により送信される信号のための位相基準を供給するように使用することができる。この実施形態において、同期装置１６４はオーバレイされた基地局１１８または１６２に対する既存の基地局１１４のタイミングを供給する。

この実施形態において、オーバレイＢＴＳ１６０は既存のＢＴＳ１１４により送信されるパイロット信号に直交する独立したパイロットを送信する。オーバレイされたＢＴＳが既存のＢＴＳより小さいカバーエリアを有する実施形態において、遠隔装置はカバーエリア１７０内からカバーエリア１７２に駆動するので、遠隔装置は公知の技術に従って既存のシステムからオーバレイシステムへのハンドオフを実行する。カバーエリア１７２内において、遠隔装置は、位相基準としてオーバレイＢＴＳ１６０により送信されたパイロット信号を使用する。このため、オーバレイ基地局１６０から送信された信号が、遠隔装置により感知された既存のＢＴＳ１１４から送信された信号と位相同期する必要がない。

ＩＳ−９５システムをオーバレイするｃｄｍａ２０００システムの場合に、補助パイロットがオーバレイシステムにより使用されると、位相同期は既存のシステムとオーバレイシステムとの間で必要ないけれども、時間同期は信号の直交性を与えるために依然として重要である。それゆえ、図５において、同期ユニット１６４とアンテナ１６６は時間同期情報のみをオーバレイ基地局１６０に供給すればよい。

いくつかの実施形態において、オーバレイシステム１６０により使用されるパイロット信号は既存のＢＴＳよりも長いウオルシュシーケンスを使用する。例えば、一実施形態において、既存のＢＴＳ１１４により送信されるパイロット信号は６４チップの長さであり、一方オーバレイＢＴＳ１６０からパイロットを送信するのに使用されるウオルシュシンボルは５１２チップの長さである。より長いウオルシュシーケンスを使用するとさらに多くの直交信号を発生することができるので、システム内において、補助パイロットチャネルをより多く割当てることができる。補助パイロットチャネルに関するさらなる情報は、この発明の譲受人に譲渡され、参照することによりその全体が組み込まれる米国特許出願第０８／９２５，５２１（’５２１出願）（発明の名称：「直交スポットビーム、セクタおよびピコセルを供給するための方法および装置」、出願日：１９９７年９月８日）に記載されている。’５２１出願は利用可能なウオルシュチャネルの数に与える影響を最小にするさらなるパイロットチャネルを供給するための方法及び装置を記載する。’５２１出願はウオルシュシーケンスの組合せとウオルシュシーケンスの補数を結びつけて補助パイロット基準シーケンスを供給する。

図７はこの発明に従う位相同期を示すフローチャートである。図７の開示は時間同期に直接適用可能である。ブロック２００において、既存のＢＴＳ１１４は第１のチャネライゼーション(channelization)を用いてアンテナ１２２にパイロット信号を送信する。ブロック２０２において、同期装置１２８はアンテナ１２６を介してパイロット信号を受信する。ブロック２０４において、オーバレイＢＴＳ１１８は第２のＣＤＭＡチャネライゼーションを用いて情報信号を送信し、それをアンテナ１２２に送信する。この情報信号はトラフィックチャネルまたは他の遠隔装置の特定信号であり得る。あるいは同期チャネルまたはページングチャネル送信のようなブロードキャスト信号であり得る。ブロック２０６において、同期装置１２８はアンテナ１２６を介して情報信号を受信する。ブロック２０８において、同期チャネル１２８はパイロット信号の位相を情報信号の位相と比較し、位相誤差表示を発生する。ブロック２１０において、オーバレイＢＴＳ１１８は、位相誤差信号に応答して情報信号が送信される位相を調節する。

タイミング同期化の場合、ブロック２０８は、パイロット信号のタイミングを情報信号のタイミングと比較してタイミング誤差信号を発生するブロックに置き換えることができる。同様に、ブロック２１０は情報信号が送信されるタイミングを調節するブロックに置き換えることができる。

図８は、この発明による負荷制御機構の一実施形態を示すフローチャートである。ブロック２２０において、既存の基地局１１４は、第１のＣＤＭＡチャネライゼーションを用いてパイロット信号と１つ以上の情報信号アンテナ１２２に送信する。ブロック２２２において、同期装置１２８はアンテナ１２６を介してパイロット信号を受信し、パイロット信号の電力レベルを決定する。ブロック２２４において、オーバレイ基地局１１８は第２のＣＤＭＡチャネライゼーションを用いて１つ以上の情報信号をアンテナ１２２に送信する。ブロック２２６において、同期装置１２８は第１および第２のＣＤＭＡチャネライゼーションを用いてアンテナ１２６を介して情報信号を受信し、各情報信号の電力レベルを決定する。ブロック２２８において、同期装置１２８は電力測定に基づいて負荷のレベルを決定する。他の実施形態において、負荷の決定は、オーバレイＢＴＳ１１８内又はその他のロケーションにおいて計算できる。ブロック１３０において、第２のＣＤＭＡチャネライゼーションを用いてオーバレイＢＴＳ１１８から送信された更なる信号の承認のための承認基準を決定するのに負荷のレベルが使用される。

図７、図８および上述した代替実施形態に関して、第２のアンテナを介して信号エネルギーを得るプロセスは、方向性結合器あるいは上述した他の信号エネルギー結合機構を用いて実行可能である。

この発明はその精神あるいは必須の特性から逸脱ることなく他の特定の形態に具現化することができる。例えば、一実施形態において、オーバレイシステムはより狭いチャネル帯域を有したシステムであり、既存のシステムはより広い帯域チャネルを有する。一実施形態において、２以上のシステムが互いにオーバレイされる。記載した実施形態はあらゆる点で実例としてのみ考慮され制限するものはでない。それゆえ、この発明のクレームの範囲は上述した記載よりもむしろ添付したクレームにより示される。クレームの意味と等価の範囲内にはいるすべての変更はそれらの範囲内に包含される。

１００・・・チャネル
１０２、１０４、１０６・・・スペクトル
１１０・・・移動切換センタ
１１２・・・基地局コントローラ
１１４・・・基地局送受信サブシステム
１１６・・・オーバレイ基地局コントローラ
１１８・・・オーバレイＢＴＳ
１２０・・・結合器
１２２、１２６・・・アンテナ
１２８・・・同期装置
１４０・・・パイロット信号受信機
１４２・・・オーバレイチャネル受信機
１４４・・・位相弁別器
１４６・・・時間誤差検出装置
１４８・・・電力測定装置
１５０・・・比較装置
１６０・・・オーバレイＢＴＳ
１６２・・・指向性スポットアンテナ
１７０・・・大きな領域
１７２・・・カバーエリア

Claims (43)

1. 下記工程を具備する、第１のＣＤＭＡシステムに第２のＣＤＭＡシステムをオーバレイする方法：
   第１のＣＤＭＡチャネライゼーションを用いて第１の信号を送信する；
   第２のＣＤＭＡチャネライゼーションを用いて第２の信号を送信する、前記第１および第２のＣＤＭＡチャネライゼーションは共通周波数スペクトルの少なくとも一部を共有し、前記第１の信号および前記第２の信号は共通のカバーエリアに送信される；
   前記第１の信号に相当する信号エネルギーを取得する；
   前記第２の信号に相当する信号エネルギーを取得する；
   前記第１の信号の位相を前記第２の信号の位相と比較し、前記取得した信号エネルギーに基づいて位相誤差表示を発生する；および
   前記位相誤差表示に応答して前記第２の信号が送信される位相を調節する。
2. 前記第１の信号はパイロット信号である、請求項１の方法。
3. 前記第１および第２の信号を送信する工程は前記第１および第２の信号を第１のアンテナを介して送信する工程から構成される、請求項１の方法。
4. 前記第１および第２の信号に相当する信号エネルギーを取得する工程は第２のアンテナを介して前記第１および第２の信号を受信する工程から構成される、請求項３の方法。
5. 前記第２の信号に対応する信号エネルギーを取得する工程は、結合器を用いた工程から構成される、請求項１の方法。
6. 前記第２のＣＤＭＡチャネライゼーションは前記第１のＣＤＭＡチャネライゼーションよりも広いスペクトルを有する、請求項１の方法。
7. 前記第１のＣＤＭＡチャネライゼーションは前記第２のＣＤＭＡチャネライゼーションより広いスペクトルを有する、請求項１の方法。
8. 前記第２の信号は遠隔装置特定信号である、請求項１の方法。
9. 前記第２の信号は情報信号である、請求項１の方法。
10. 前記第２の信号はブロードキャスト信号である、請求項１の方法。
11. 下記工程を具備する、第１のＣＤＭＡシステムに第２のＣＤＭＡシステムをオーバレイする方法：
    第１のＣＤＭＡチャネライゼーションを用いて第１信号を送信する；
    第２のＣＤＭＡチャネライゼーションを用いて第２の信号を送信する、前記第１および第２のＣＤＭＡチャネライゼーションは共通周波数スペクトルの少なくとも一部を共有し、前記第１の信号および前記第２の信号は共通カバーエリアに送信される；
    前記第１の信号に対応する信号エネルギーを取得する；
    前記第２の信号に対応する信号エネルギーを取得する；
    前記第１の信号のタイミングを前記第２の信号のタイミングと比較し前記取得した信号エネルギーに基づいてタイミング誤差表示を発生する；および
    前記タイミング誤差表示に応答して前記第２の信号が送信されるタイミングを調節する。
12. 前記第１の信号はパイロット信号である、請求項１１の方法。
13. 前記第１および第２の信号を送信する工程は第１のアンテナを介して前記第１および第２の信号を送信する工程から構成される、請求項１１の方法。
14. 前記第１および第２の信号に対応する信号エネルギーを取得する工程は、第２のアンテナを介して前記第１および第２の信号を受信する、請求項１３の方法。
15. 前記第２の信号に対応する信号エネルギーを取得する工程は結合器を使用する工程から構成される、請求項１１の方法。
16. 前記第２のＣＤＭＡチャネライゼーションは前記第１のＣＤＭＡチャネライゼーションより広いスペクトルを有する、請求項１１の方法。
17. 前記第１のＣＤＭＡチャネライゼーションは前記第２のＣＤＭＡチャネライゼーションよりも広いスペクトルを有する、請求項１１の方法。
18. 前記第２の信号は遠隔装置特定信号である、請求項１１の方法。
19. 前記第２の信号は情報信号である、請求項１１の方法。
20. 前記第２の信号はブロードキャスト信号である、請求項１１の方法。
21. 下記工程を具備する、第１のＣＤＭＡシステムに第２のＣＤＭＡシステムをオーバレイする方法：
    第１の信号および１つ以上の第１の情報信号を受信する、前記第１の情報信号は第１のＣＤＭＡチャネライゼーションを使用し、第１のカバーエリアにサービスを供給する；
    １つ以上の第２の情報信号を受信する、前記第２の情報信号は第２のＣＤＭＡチャネライゼーションを使用し、前記第１のカバーエリアの少なくとも一部にサービスを供給する；
    前記第１の信号の電力レベルを決定する；
    前記１つ以上の第１の情報信号の各々の電力レベルを決定する；
    前記１つ以上の第２の情報信号の各々の電力レベルを決定する；および
    前記第１の信号の前記電力レベルおよび前記１つ以上の第１および第２情報信号の電力レベルに基づいて前記第１のカバーエリアの前記少なくとも前記部分内の負荷のレベルを決定する。
22. 第１のアンテナを介して前記１つ以上の第１の情報信号および前記１つ以上の第２の情報信号を送信する工程をさらに具備する、請求項２１の方法。
23. 受信する工程は第２のアンテナを介して信号エネルギーを受信する工程から構成される、請求項２２の方法。
24. 受信する工程は結合器を使用する工程から構成される、請求項２１の方法。
25. 前記第２のＣＤＭＡチャネライゼーションを用いて送信される情報信号の承認のための承認基準を決定するために前記負荷のレベルを使用することをさらに具備する、請求項２１の方法。
26. 前記第２のＣＤＭＡチャネライゼーションは前記第１のＣＤＭＡチャネライゼーションよりも広いスペクトルを有する、請求項２１の方法。
27. 前記第１のＣＤＭＡチャネライゼーションは前記第２のＣＤＭＡチャネライゼーションよりも広いスペクトルを有する、請求項２１の方法。
28. 前記第１の信号はパイロット信号である、請求項２１の方法。
29. 下記手段を具備するＣＤＭＡシステム：
    第１の信号を送信するように構成された第１の基地局；
    第２の信号を送信するように構成された第２の基地局；
    前記第１の信号および前記第２の信号を受信するように構成され、前記第１の信号と第２の信号間の相対的位相差を決定するように構成された同期装置；
    前記第２の基地局は、前記相対的位相差に基づいて前記第２の信号が送信される位相を調節するようにさらに構成される。
30. 前記第１および第２の基地局と接続され、前記第１の信号および前記第２の信号を放出するように構成された第１のアンテナをさらに具備する請求項２９のＣＤＭＡシステム。
31. 前記第１の信号はパイロット信号であり、前記第２の信号は情報信号である請求項２９のＣＤＭＡシステム。
32. 前記第１の信号は第１のＣＤＭＡチャネライゼーションを用いて送信され、前記第２の信号は第２のＣＤＭＡチャネライゼーションを用いて送信される、請求項２９の方法。
33. 下記手段を具備するＣＤＭＡシステム：
    第１の信号を送信するように構成された第１の基地局；
    第２の信号を送信するように構成された第２の基地局；および
    前記第１の信号および前記第２の信号を受信するように構成され、前記第１および第２の信号の間の相対タイミング差を決定するように構成された同期装置、
    前記第２基地局は、前記相対タイミング差に基づいて前記第２信号が送信されるタイミングを調節するようにさらに構成される。
34. 下記手段を具備するＣＤＭＡシステム：
    第１の信号および１つ以上の第１の情報信号を送信するように構成された第１の基地局、前記第１の情報信号は第１のカバーエリアにサービスを供給する；
    第２のＣＤＭＡチャネライゼーションを有する１つ以上の第２の情報信号を送信するように構成された第２の基地局、前記第２の情報信号は、前記第１のカバーエリアの少なくとも一部にサービスを供給する；および
    前記第１の信号および前記１つ以上の第１および第２の情報信号の各々に対応した電力レベルを取得するように構成された同期装置；
    前記第２同期装置は、前記第１信号の電力測定値および前記１つ以上の第１および第２の情報信号の電力測定値に基づいて前記第１のカバーエリアの少なくとも前記一部内の負荷のレベルを決定するようにさらに構成される。
35. 前記第２の基地局は、前記第２のＣＤＭＡチャネライゼーションを用いて送信された情報信号の承認のための承認基準を決定するようにさらに構成される、請求項３４のＣＤＭＡシステム。
36. 下記手段を具備する同期装置：
    第１のＣＤＭＡチャネライゼーションを有する第１の信号を受信し、前記第１の信号のタイミングの表示を出力するように構成された第１受信機；
    第２のＣＤＭＡチャネライゼーションを有する第２の信号を受信し、前記第２の信号の表示を出力するように構成された第２受信機；および
    前記第１の信号の前記タイミングと前記第２の信号の前記タイミングを比較し、前記第２の信号の送信タイミングを調節するために使用される相対タイミングオフセット表示を決定するように構成されたタイム誤差検出装置。
37. 前記同期装置は、前記第１および第２信号が受信されるアンテナをさらに具備する、請求項３６の同期装置。
38. 前記同期装置は、前記第１および第２信号が受信される結合器をさらに具備する、請求項３６の同期装置。
39. 前記第１および第２の受信機ハードウエアの少なくとも一部を共有する、請求項３６の同期装置。
40. 前記第１および第２の受信器は単一の時間共有装置である、請求項３６の同期装置。
41. 前記第１の信号の位相と前記第２の信号の位相を比較し、前記第２の信号の送信位相を調節するために使用される相対位相オフセット表示を決定するように構成された位相誤差検出装置をさらに具備する、請求項３６の同期装置。
42. 前記第１および第２の信号の電力レベルを決定するように構成された電力測定装置と；
    前記第１および第２の信号に対応するカバーエリア内の負荷のレベルを決定するように構成された比較装置をさらに具備する、請求項３６の同期装置。
43. 下記手段を具備する同期装置：
    第１の信号と第１のＣＤＭＡチャネライゼーションを有する１つ以上の第１の情報信号を受信するように構成された第１受信機、前記第１情報信号は第１のカバーエリアにサービスを供給する；
    第２のＣＤＭＡチャネライゼーションを有する１つ以上の第２の情報信号を受信するように構成された第２受信機、前記第２情報信号は前記第１カバーエリアの少なくとも一部にサービスを供給する；
    前記第１の信号の電力レベル、前記１つ以上の第１の情報信号の各々の電力レベル、および前記１つ以上の第２の情報信号の各々の電力レベルを決定するように構成された電力測定装置；および
    前記第１の信号の電力レベルおよび前記１つ以上の第１および第２の情報信号の電力レベルに基づいて前記第１のカバーエリアの前記少なくとも一部内の負荷のレベルを決定するように構成された比較装置。

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