JP3893382B2 - Cdmaディスパッチ・コールを迅速に確立するための方法および装置 - Google Patents

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Description

本発明は、概して、無線通信の分野に関し、特に符号分割多元接続(CDMA)通信システム、およびディスパッチ・グループ・コール通信システムに関する。
(関連出願への相互参照)
本出願は、本出願の譲受人に譲渡され、すべて引用によって本明細書の記載に援用する、本出願と同じ日付ですべて出願された下記の同時係属出願に関する:
「移動発信CDMAディスパッチ・ソフト・ハンドオフのための方法および装置」(METHOD AND APPARATUS FOR MOBILE−INITIATED,
CDMA−DISPATCH SOFT HANDOFF)、「基地局発信CDMAディスパッチ・ソフト・ハンドオフのための方法および装置」(METHOD AND APPARATUS FOR BASE−INITIATED, CDMA−DISPATCH SOFT HANDOFF)、「CDMAディスパッチ・ソフト・ハンドオフのための方法および装置」(METHOD AND APPARATUS FOR CDMA−DISPATCH SOFT HANDOFF)、「CDMAディスパッチ・コールを迅速に確立するための基地サイトおよび方法」(BASE SITE AND METHOD FOR QUICKLY ESTABLISHING A CDMA DISPATCH CALL)。
通常のディスパッチ二方向無線通信システムは、通信ユニット、通信リソース、通信サイトおよび通信リソース・アロケータ(resource allocator)を備える。各サイトは、実質的に異なる有効範囲エリアを有し、システム内に地理的に位置している。各サイトは、また、そのサイトに割り当てられた多数の通信リソースを有する。この場合、通信リソースの中の少なくとも1つは制御チャネルとして使用され、一方、多数の残りの通信リソースは音声チャネルとして使用される。このようなシステムが、送信を再同報通信(rebroadcast transmission)するために、周波数分割多元接続(FDMA)と時分割多元接続(TDMA)方法の両方を使用するのは周知である。
通信ユニットは、通常、通信グループ(トークグループ)内に配置され、システム内の任意の場所(任意のサイト内)に位置することができる。トークグループの通信ユニットがグループ・コールを要求した場合には、通信ユニットは自身が位置するサイトの制御チャネルを介して通信リソース・アロケータに着信信号メッセージを送信する。(グループ・コールは、通常、システム内に位置する同じトークグループのすべてのメンバーが、相互に通信できるようにする。)着信信号メッセージは、通常、要求を行っている通信ユニットの個々の識別番号、要求を行っている通信ユニットのトークグループ、およびグループ・コールに対する要求を含む。着信信号メッセージを受信した場合には、通信リソース・アロケータは、各サイト内の音声チャネルを、要求を行っている通信ユニットのトークグループに割り当てる。
それ故、FDMAおよびTDMAディスパッチ・システムにおいては、順方向リンクが確立され(通信ユニットが位置する各サイト内に1つ)、そのサイト内でのグループ・コールに関連するすべてのユニットにより監視され、1つの逆方向リンクが他のメンバーに、現在送信中のグループ・メンバーにより使用される。送信を行っていないトークグループのメンバーは、通常、受信専用モード(すなわち、他のメンバーが話している間は送信できないモード)になっていて、それ故、専用逆方向リンクには割り当てが行われない。
TDMAシステムにおいては、例えば、タイムスロットが何人かのユーザに割り当てられる。割り当てられた逆方向リンクで送信中のトークグループのメンバーは、割り当てられたタイムスロット内の信号の短いバーストをサポートするために全電力送信を使用することができる。このアプローチは不連続で、また離散もしているのだが、視聴者には連続的サービスのように感じられるものを受信する。
最近の10年間に、移動および個人用携帯通信に対するますます加速する世界的要求に応じて、スペクトル拡散デジタル技術の中の1つのCDMAと呼ばれる技術が、所与の無線スペクトル割当てに対する帯域幅の効率を遥かに高いものにし、それによりこの技術が、アナログ技術または他のデジタル技術よりも、多数の多重アクセス・ユーザにサービスを行うための優れた代替方法であることがわかった。広い周波数スペクトル内に埋め込まれた符号化信号を抽出するために、CDMAは処理電力に依存する。多くの積み重ねられた他の不必要な信号の中から必要な信号を抽出する唯一の方法は、正しいコードを有することである。符号化を使用すれば、搬送波を重ねることによりもっと多くのチャネルを入手することができ、帯域幅の各ヘルツ当たりの入手チャネルという点で性能を非常に向上することができる。
CDMAは、セルラ通信に適しているが、従来のディスパッチ・システムでは使用されたことはなかった。現在のCDMAシステムは、ある種の順方向電力制御を使用する。このことは、通常の1対1の(セルラ)会話の場合には、通信ユニットは、周期的に基地局に送信信号の受信状況を知らせることを意味する。可能ならば、基地局は送信電力を低減する。必要な場合には、基地局は送信電力を増大する。基地局と通信ユニットとの間のこの通信は、両者の間に二方向の通信リンクを必要とする。ディスパッチ状況の場合には、大部分の直感的送信電力制御スキームは、それを要求する任意のユニットからの電力の増大の要求に応答するための基地局用のスキームである。しかし、このようなことは、そのディスパッチ・コールに関連するすべてのユニットが、確立された二方向の通信リンクを有する場合だけに起こる。
逆方向電力制御は、CDMAシステムのもう1つの重要な態様である。(実際、逆方向電力制御は、順方向電力制御よりも遥かに重要である。)逆方向電力制御は、特定の基地局により制御されるすべての通信ユニットに対する受信信号電力を等化しようとする。基地局に受信ユニットからの電力を監視させる(従って変化させる)ことによりCDMAの効率が向上する。
逆方向リンク上の過度の干渉を避けるために、最初に(すなわち、逆方向電力制御が確立する前に)チャネルにアクセスしている通信ユニットは、「アクセス・プローブ」と呼ばれるものを使用する。このことは、通信ユニットは、低電力でチャネルにアクセスし、固定端部からの応答が通信ユニットにその信号を受信したことを通知するまで、ゆっくりと次第にその電力を増大することを意味する。セルラ通信の場合には、このアクセス方法による時間の遅れは無視することができる。一方、ディスパッチ・グループ・コール中の追従呼(follow−up call)用のリンクの設定の際の時間的遅れは、無視できないもので、必ず前もって確立しておかなければならない。ディスパッチ中、トークグループのメンバーの中の1人が着信メッセージの送信を要求することができ、次に受信状態に戻ることができる。各アクセスがアクセス・プローブを要求した場合には、品質ディスパッチ・サービスの場合には、遅延は我慢することができなくなる。1つの解決方法は、CDMAシステム用に複数の逆方向(着信)信号リンクを確立する方法である。しかし、これらのリンクは、ディスパッチ・サービスの厳格なタイミング要件に適合するような方法で確立しなければならない。
今日のディスパッチ・システムにおいては、トークグループのメンバーの位置が追跡さ
れる。すなわち、通信ユニットがある基地サイトから他の基地サイトに移動すると、システムは、何時でも各ユニットにサービスを行っている基地サイトを知ることができる。それ故、ディスパッチ・グループ・コールが始まると、システムは、その呼をサポートするために、どの基地サイトが無線リソースを割り当てなければならないかを非常に迅速に決定することができる。しかし、CDMAセルラ・システムは、位置呼び出しを使用する。個々のユニットを連続的に追跡する代わりに、どの基地サイトがその呼をサポートしなければならないかを判断するために、呼設定中呼び出しがユニットに同報通信される。移動ユニットは、呼び出しチャネルを監視し、呼び出された場合には、そのサービスを行っている基地サイトを示す呼び出し応答で応答する。通常、応答ユニットは、システムの干渉を最低限度に低減するために、アクセス・プロービングを使用する。
これは、1つのユニットの位置だけを知るだけですみ、呼び出しおよび呼び出し応答のための呼設定中に十分な時間があるセルラ呼の場合にはうまく機能するが、ディスパッチ・コールに与えられた短い呼設定時間内に複数のユニットの位置を発見しなければならない場合にはうまく機能しない。システムのユーザのニーズにより、ディスパッチ・トーク・グループは、10名またはそれ以上のメンバーを含むことができ、もっと大きなグループを生成するために一緒に結合することができる。1つの呼び出しに応答するグループのメンバーが衝突する(collide)恐れがあり、その結果再試行を行わなければならなくなったり、応答が遅延したりすることになる。その上、アクセス・プロービングを使用するとさらに応答が遅れる。それ故、現在のディスパッチ・システムのディスパッチ・サービスのようなディスパッチ・サービスをサポートするために、CDMAシステムは、与えられた短いディスパッチ・コール設定時間内にディスパッチ・コールをサポートするためにはどの基地サイトが必要なのかを決定しなければならない。
それ故、CDMAディスパッチ・コールを迅速に確立するための装置および方法の開発が待望されている。
CDMAディスパッチ・コールを迅速に確立するための装置および方法に対する要求を満たすために、本発明は、呼び出し移動局が呼について通知し、次に呼参加者からの呼び出し応答を待たずに、ディスパッチ・コールをスタートする上記呼び出し移動局を提供する。ディスパッチ・コールは、最初、呼参加者を含むことができるすべてのサービス有効範囲エリアの基地サイトにより送信され、次にある時間の間に呼び出し応答を受信しないこれら基地サイトのところでストップする。それ故、ディスパッチ・コールは、「呼設定」が有効に継続している間に確立される。
図1〜図4を参照すれば、本発明をよりよく理解することができる。これらの図面中では類似の参照番号は類似の構成要素を示す。図1は、本発明の好ましい実施形態による通信システム100のブロック図である。無線通信システム100は、例えば、当業者であれば周知の米国電気通信工業会/米国電子工業会暫定規格95(EIA/TIA IS−95)による、広帯域スペクトル拡散デジタル・セルラ・システムのような適切に修正したCDMAシステムである。システム100は、異なるトークグループの各メンバーである、複数の通信ユニット120〜123を備える。好ましい実施形態の場合には、各通信ユニット120〜123は、通信を物理的に二重にすることができるが、通常のグループ通信の場合には、1つの通信ユニットだけが一度に送信する。
固定インフラストラクチャは、通常、無線システム100内の通信をサポートするため
に必要な素子を備え、好ましい実施形態の場合には、通常のCDMAアーキテクチャに適合する。より詳細に説明すると、無線CDMA通信インフラストラクチャは、基地サイト110〜112およびその各サービス有効範囲エリア101〜103のような周知の構成要素を備える。実際には、基地サイト110〜112は、通常、1つまたはそれ以上の基地サイト・コントローラ、スイッチ、および図示していない追加の周知のインフラストラクチャ装置と通信する。本発明を簡単に簡潔に説明するために、通信インフラストラクチャを図1に示すものに限定する。
図2は、本発明の好ましい実施形態による基地サイト111および移動局(MS)120のブロック図である。(本明細書全体を介して、一般に使用されている「移動局」という用語を「通信ユニット」と同じ意味で使用する。)基地サイト111は、送信機141、受信機142およびコントローラ140を備える。基地サイト全体および基地サイト送信機、受信機および特にコントローラは、当業者であれば周知のものである。コントローラ140は、好適には、1つまたはそれ以上のメモリ素子およびマイクロプロセッサのような処理装置、およびコンピュータ・メモリを備えることが好ましい。好ましい実施形態の場合には、基地サイト111のメモリ素子内に記憶しているソフトウェア/ファームウェア・アルゴリズムの制御の下で、基地サイト111は周知の基地サイト動作に必要なこれらのタスクを実行し、さらに図3で説明する方法を実行する。
各通信ユニット120〜123は、一組の共通な素子を備える。より詳細に説明すると、通常は、1つまたはそれ以上の処理装置(例えば、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ等)およびメモリ素子を備えるプロセッサ150は、送信機151および受信機152に接続している。これらの各素子は当業者であれば周知のものである。好ましい実施形態の場合には、MS120のメモリ素子内に記憶しているソフトウェア/ファームウェア・アルゴリズムの制御の下で、MS120は、周知のMS動作に必要なこれらのタスクおよびさらに図4で説明する方法を実行する。
CDMA通信チャネル130〜136は、例えば、直交ウォルシュ・コード(orthogonal Walsh code)および疑似ランダム・ノイズ(PN)シーケンスの組合せのような周知の技術によるコードを使用して効果的に供給される。好ましい実施形態の場合には、チャネル130〜132は送信呼び出しチャネルを含み、チャネル133〜135は基地サイト110〜112がそれぞれ送信する送信トラヒック・チャネルを含む。最後に、チャネル136は、好適には、それによりMSが基地サイト111に信号を送ることができる受信アクセス・チャネルであることが好ましい。
好適な通信システム100の動作はほぼ下記のように行われる。ディスパッチ・コールがスタートすると、送信トラヒック・チャネル133〜135が、基地サイト110〜112によりそれぞれ割り当てられ、チャネル133〜135をディスパッチ・コールに使用することができることを示す同報通信呼び出しが、送信呼び出しチャネル130〜132を介して送信される。インフラストラクチャ・ネットワークを介して、または発信MSからディスパッチ・コール信号を受信すると、基地サイト110〜112は、トラヒック・チャネル133〜135を介してそれぞれディスパッチ・コールを送信する。それ故、MS120〜123は、ディスパッチ・コールによりアドレス指定された場合には、そのサービスを行っている基地サイトからそれぞれ呼び出しを受信し、サービスを行っている基地サイトは、それぞれの呼び出しによりディスパッチ・コールが送信される、サービスを行っているサイト・トラヒック・チャネルに送る。それ故、ディスパッチ・コールによりアドレス指定されたMSは、予め基地サイトに信号を送らなくてもディスパッチ・コールの受信を始めることができる。
対照的に、従来技術のCDMAシステムは、基地サイトにMSの位置を通知するために
、MSの基地サイトに送る呼び出し応答を必要とし、新しい呼をサポートするために、チャネル・リソース(例えば、トラヒック・チャネル)を必要とする。発明の背景のところですでに説明したように、呼び出し応答の送信および受信は、呼特にディスパッチ・コールの設定にかなりの遅延を追加する恐れがある。
本発明は、トラヒック・チャネルを割り当て、呼を送信する前に呼び出し応答を行わないでこの問題を解決する。しかし、インフラストラクチャは、呼をスタートする前には、ディスパッチ・コールがアドレス指定したすべてのMSの位置を知らないので、インフラストラクチャはトラヒック・チャネルを割り当て、このようなMSにサービスを行うことができる各基地サイトのところで、上記呼を送信する。しかし、チャネルを割り当てる1つまたはそれ以上の基地サイトが、実際にはその呼がターゲットにする任意のMSにサービスを行わない可能性がある。この問題を解決するために、基地サイト110〜112は、呼び出し応答を監視し、時間内に応答を受信しなかった場合には、送信を中止しトラヒック・チャネルの割当てを解除する。
例えば、MS120および122が、トラヒック・チャネル134により送信中のディスパッチ・コールがターゲットとするトークグループのメンバーでない基地サイト111の場合には、MS120もMS122も呼び出しチャネル131により同報通信される呼び出しに応答しない。受信機142は、呼び出し応答用のアクセス・チャネル136を監視し、時間内に何も受信しなかった場合には、コントローラ140は、トラヒック・チャネルの割当てを解除し、送信機141にトラヒック・チャネルを介してのディスパッチ・コールの送信を中止するように指示する。
好ましい実施形態の場合には、トラヒック・チャネルの割当てを解除する前に、基地サイトが呼び出し応答を待つ時間は予め指定されている。この時間は、好適には、呼び出しを受信し、応答に成功するために、少なくとも1つのMSに対する理論的に最悪の場合のシナリオに基づいて決めることが好ましい。別の方法としては、インフラストラクチャが記録する実際のMSの応答時間の履歴に基づいて、上記時間を動的に調整することができる。
他のディスパッチ・コールがスタートし、MS120が、ターゲットとするトークグループのメンバーである場合について考えてみよう。受信機152は、プロセッサ150により指示された場合には、その呼に対する呼び出しを受信し、トラヒック・チャネル134を介してその呼の受信をスタートする。進行中の呼を結合した後で、送信機151は、プロセッサ150により指示された場合、アクセス・チャネル136を介して基地サイト111に呼び出し応答を送信する。呼び出し応答のためにアクセス・チャネル136を監視している受信機142は、MS120から呼び出し応答を受信する。少なくとも1つの呼び出し応答を受信した後で、基地サイト111は、受信を継続するためにMS120に対するディスパッチ・コールを引き続き送信する。
従来技術のシステムで呼び出し応答のためにディスパッチ・サービスが起こす問題の中の1つは、同じ同報通信呼び出しに応答する場合の共通のアクセス・チャネルに対するコンテンション(contention)である。ディスパッチ・コールにアドレス指定された多くのMSは、同じサービス有効範囲エリア内でその位置を知ることができるので、多くのMSは、すべてその呼をアナウンスする呼び出しに応答するために、同じアクセス・チャネルを使用するために競合する。好ましい実施形態の場合には、受信共通アクセス・チャネル136は、MSがその呼び出し応答を送信するスロットをランダムに決定することができるスロット付き応答チャネルである。別の方法としては、MSはその一意のIDをハッシュすることにより応答するスロットを決定することができる。両方の実施例は、複数の応答を送信した呼び出しに広げる働きをし、両方の実施例は、衝突(Colli
sion)が起こり、応答をさらに遅延させる可能性を少なくする。
それ故、本発明は、セルラ呼と比較した場合、呼設定の背景内に呼び出し応答を供給することにより、CDMAディスパッチ・コールを迅速に確立することができる。呼をスタートした直後に呼び出し応答を全然受信しなかった基地サイトは、必要としないチャネルを解放するために、呼から「外される(pruned)」。それ故、本発明は、ディスパッチ・コールのスタートを遅らせないで、呼設定中に複数の通信ユニットの位置を知るための比較的簡単な解決法を提供する。ディスパッチ・サービスの受容品質(perceived quality)にとって呼設定時間は非常に重要なものなので、本発明は、ディスパッチの優先順位と一致するトレードオフ(tradeoff)による解決方法を提供する。
図3は、本発明の好ましい実施形態による基地サイトが実行する工程の論理フローチャートである。論理フローチャート300は、基地サイトが、ディスパッチ・コールにすでに割り当てた送信トラヒック・チャネルを示す呼び出しを送信(工程304)した時にスタートする(工程302)。ディスパッチ・コールソース信号を受信すると、基地サイトは、トラヒック・チャネルを介してディスパッチ・コールの送信をスタートする(工程306)。基地サイトは、また、それにより任意の呼び出し応答が送信される共通のアクセス・チャネルの監視をスタートする(工程308)。図では、呼び出し応答を監視する前にディスパッチ・コールの送信が論理的に行われているが、基地サイトはアクセス・チャネル上で信号を引き続き受信し、復号することができる。これらの中の任意のものは、このディスパッチ・コール用の呼び出しに対する応答であってもよい。それ故、実際には、基地サイトは、呼び出し応答にかかわらず、できる場合にはすぐに(しかし、多くの場合、インフラストラクチャの他の部分のイベントにより異なるけれども)ディスパッチ・コールの送信をスタートし、同時に呼び出し応答用のアクセス・チャネルを監視しながら送信をスタートすることができる。
呼び出し応答を受信した場合には(工程310)、基地サイトは、ディスパッチ・コールの送信を単に継続し(工程312)、論理フローは終了する。代わりに、時間内に呼び出し応答を受信しなかった場合には(工程314において)、基地サイトはディスパッチ・コールの送信を中止し(工程316)、他のサービスのために解放するためにトラヒック・チャネルの割当てを解除する(工程318)。それ故、論理フロー300は終了する(工程320)。
図4は、本発明の好ましい実施形態による移動局が実行する工程の論理フローチャートである。論理フロー400は、MSに対するディスパッチ・コール、それにより呼を受信することができる送信トラヒック・チャネルを示す呼び出しをMSが受信した場合に(工程404)スタートする(工程402)。最初に、MSは、トラヒック・チャネルを介してディスパッチ・コールの受信をスタートする(工程406)(基地サイトが呼の送信をすでにスタートしたと仮定した場合)。次に、MSは、引き続きトラヒック・チャネルを介してディスパッチ・コールを受信しながら、アクセス・チャネルのランダムに決定したスロットにより、基地サイト呼び出しに呼び出し応答を送信する(工程408)。それ故、論理フロー400は終了する(工程410)。
特定の実施形態を参照しながら本発明を詳細に図示し、説明してきたが、当業者であれば、本発明の精神および範囲から逸脱することなしに、本発明内の形状および詳細な点を種々に変更することができることを理解することができるだろう。
本発明の好ましい実施形態による通信システムのブロック図。 本発明の好ましい実施形態による図1の通信システムからの基地サイトおよび移動局(MS)のブロック図。 本発明の好ましい実施形態による基地サイトが実行する工程の論理フローチャート。 本発明の好ましい実施形態による移動局が実行する工程の論理フローチャート。

Claims (10)

  1. 基地サイトがCDMAディスパッチ・コールを迅速に確立するための方法であって、
    ディスパッチ・コールのために使用される送信トラヒック・チャネルを示す送信呼び出しチャネルを介して同報通信呼び出しを送信する工程と、
    該同報通信呼び出しに対する移動局からの応答連絡を受信し終わらずに、前記トラヒック・チャネルを介して前記ディスパッチ・コールの送信をスタートする工程と、
    前記同報通信呼び出しに対する呼び出し応答用の受信アクセス・チャネルを監視する工程と、
    時間内に呼び出し応答を受信しなかった場合に、前記トラヒック・チャネルを介しての前記ディスパッチ・コールの送信を中止する工程と、
    前記トラヒック・チャネルの割当てを解除する工程と、からなる方法。
  2. 前記時間内に少なくとも1つの呼び出し応答を受信した場合に、前記トラヒック・チャネルを介して前記ディスパッチ・コールの送信を継続する工程、をさらに含む請求項1に記載の方法。
  3. 基地サイトであって、
    送信機と;
    受信機と;
    前記送信機および受信機に接続していて、送信呼び出しチャネルを介して、
    ディスパッチ・コール用に使用する送信トラヒック・チャネルを示す同報通信呼び出しを送信すべく前記送信機に指示することができ、
    該同報通信呼び出しに対する移動局からの応答連絡を受信し終わらずに、前記トラヒック・チャネルを介して前記ディスパッチ・コールを送信すべく前記送信機に指示することができ、
    前記同報通信呼び出しへの呼び出し応答用の受信アクセス・チャネルを監視すべく前記受信機に指示することができ、
    時間内に呼び出し応答を受信しなかった場合には、前記トラヒック・チャネルの割当てを解除し、前記トラヒック・チャネルを介して前記ディスパッチ・コールの送信を中止すべく前記送信機に指示することができるコントローラと;を備える基地サイト。
  4. CDMA移動局(MS)がCDMAディスパッチ・コールを迅速に接続するための方法であって、
    送信呼び出しチャネル上で、ディスパッチ・コールのために使用する送信トラヒック・チャネルを示す同報通信呼び出しを受信する工程と、
    前記トラヒック・チャネルを介して前記ディスパッチ・コールの受信をスタートする工程と、
    前記ディスパッチ・コールの受信をスタートした後で、前記同報通信呼び出しへの呼び出し応答を送信する工程と、を含む方法。
  5. 前記呼び出し応答を送信した後で、前記トラヒック・チャネルを介して前記ディスパッチ・コールの受信を継続する工程、をさらに含む請求項4に記載の方法。
  6. 前記MSが、受信共通アクセス・チャネル上で前記呼び出し応答を送信する請求項4に記載の方法。
  7. 前記MSが、他のMSによる同時呼び出し応答を回避する方法で前記呼び出し応答を送信する請求項6に記載の方法。
  8. 前記受信共通アクセス・チャネルがスロット付き応答チャネルであり、前記MSがランダムに決定したスロットにより前記呼び出し応答を送信する請求項7に記載の方法。
  9. 前記受信共通アクセス・チャネルがスロット付き応答チャネルであり、前記MSがMS識別番号に基づいて決定したスロットにより前記呼び出し応答を送信する請求項7に記載の方法。
  10. 移動局(MS)であって、
    送信機と、
    送信呼び出しチャネル上でディスパッチ・コールのために使用した送信トラヒック・チャネルを示す同報通信呼び出しを受信することができる受信機と、
    前記送信機および受信機に接続していて、前記トラヒック・チャネルを介して前記ディスパッチ・コールの受信をスタートすべく前記受信機に指示することができ、その後で前記同報通信呼び出しへ呼び出し応答を送信すべく前記送信機に指示することができるプロセッサと、を備える移動局。
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