JP4092026B2 - 基地局探索窓の大きさの調節方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コード分割多重接続(Code Division Multiple Access；以下“ＣＤＭＡ"と略称する）システムの基地局に関するもので、特にデジタル移動通信で基地局が移動局の信号を捕捉するために探索する探索窓の大きさを基地局のサービス半径によって調節する基地局探索窓の大きさの調節方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的なＣＤＭＡシステムが図１に図示される。このようなＣＤＭＡシステムは、移動する場合や特定されていない地点に停止する場合に運用される移動局（ＭＳ；Mobile Station)１０と、前記移動局１０の呼処理要求を受信し、制御局３０の呼伝送要求を前記の移動局１０に送信する基地局（ＢＴＳ；Base Transceiver Station)２０と、前記の基地局２０と交換局４０と間の信号処理を制御する制御局（ＢＳＣ；Base Station Controller)３０と、前記制御局３０の制御によって、前記移動局１０の呼処理要求を、空中網または専用網を通して空中電話交換網（ＰＳＴＮ；Public Switching Telephone Network)やＡＭＰＳ(Advanced Mobile Phone Service)と他の通信網に伝送して個人携帯通信サービスが行われ得るようにする交換局（ＭＳＣ；Mobile Switching Center)４０と、前記の交換局４０と連結されて前記の交換局４０に加入した移動局１０の位置情報と、前記交換局４０のサービス半径に進入した移動局１０の位置情報を貯蔵しているホーム／訪問者位置登録部（ＨＬＲ／ＶＬＲ；Home Location Register/Visitor Location Register)５０と、前記制御局３０と連結されて前記の制御局３０を管理し、基地局探索窓の大きさパラメータ情報を備えた制御局管理部（ＢＳＭ；Base Station Manager)６０と、前記の交換局４０と連結されて音声により伝達される特性情報とファクス情報等を交換させて、音声／ファクス情報のサービスを行う音声／ファクス情報システム（ＶＭＳ／ＦＭＳ；Voice Mail System/Fax Mail System)７０とから構成された。
【０００３】
このように構成された一般的なＣＤＭＡシステムは、加入者が自分の移動局１０を持って交換局４０のサービス半径以内で個人携帯通信（ＰＣＳ；Personal Communication System)サービスを利用しようとすれば、交換局４０はホーム／訪問者位置登録部５０を通して移動局１０の位置を把握し、移動局１０の要求によって音声／ファクス情報サービスを行うかまたは、他の通信網と連結させて個人携帯通信サービスを行う。
【０００４】
ここにおいて、制御局管理部６０は、制御局３０と接続されて基地局２０の探索窓の大きさパラメータ情報を備えた状態で、初期基地局２０の設置時にこれを基地強２０側にローディングさせて、探索窓の大きさが設定されるようにする。
【０００５】
このようなＣＤＭＡシステムで、基地局は移動局が送る信号を捕捉するために探索する時間範囲、即ち探索窓(search window)を設定して、移動局の接続プリアンブル(access preamble)を探す。図２に接続チャネルの構成を示す構成図が図示されている。接続信号(Access Probe)は、接続プリアンブルとメッセージ部分とから構成される。接続プリアンブルは、９４個の“０"が続けられる信号で基地局が移動局を獲得するために使用され、メッセージ部分は接続に必要な情報を含む。
【０００６】
移動局の接続プリアンブルは９４個の“０"から構成されているので、基地局では“０"が入ってくる個数を確認して接続プリアンブルを探す。その確認方法は、基地局探索機(searcher)は、基地局から入力される信号等をワルシシンボルインデックス(Walsh Symbol Index)０と相関(correlation)させて、“０"から構成されたプリアンブルが入ってくるかを確認することですむ。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
一方、従来は、移動局の信号を捕捉するための探索窓(Search Window)が、基地局のサービス半径の大きさに関係なく一定値（例えば、１２８０）に設定されていた。
従って、基地局が移動局の接続信号を捕捉する時、基地局サービス半径の大きさに関係なく探索窓の位置と大きさを同一に使用することによって、小さいサービス半径を有する基地局では、移動局を探す時に必要ない探索窓まで検索するようになって移動局の接続信号捕捉に長時間が所要され、それにより移動局の接続信号捕捉に失敗する場合が発生した。そして、大きいサービス半径を有する基地局では、サービス地域の縁付近でサービスを提供することができない場合が発生して、移動通信サービスの質を低下させるという問題点があった。
【０００８】
本発明は、前記のような従来のＣＤＭＡ移動通信システムの諸般問題点を解消するために提案されたもので、本発明の目的は、探索窓の大きさを基地局のサービス半径によって調節することによって移動局接続信号の捕捉効率を高め、探索窓の位置を変更させてサービス地域を調整することができる基地局探索窓の大きさの調節方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記のような目的を達成するための本発明による基地局探索窓の大きさの調節方法は、移動局の接続信号を捕捉することができる基地局のサービス半径を決定する。前記の決定されたサービス半径に該当するプリアンブルの探索範囲と探索窓の大きさを、データベースに貯蔵された探索窓の大きさを決定する表から読み込む。前記の読み込んだプリアンブルの探索範囲と探索窓の大きさによって、基地局システムのパラメータを変更して探索窓を変更する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、前記のように構成した本発明による基地局探索窓の大きさの調節方法の技術的な思想による一実施例を詳細に説明すると下記のとおりである。
図３は、本発明による基地局探索窓の大きさの調節方法を示した流れ図である。
ここに図示されているとおり、移動局１０の接続信号を捕捉することができる基地局２０のサービス半径を決定する段階（ＳＴ１）と、前記の決定したサービス半径に該当するプリアンブルの探索範囲と探索窓の大きさを、データベースに貯蔵された探索窓の大きさを決定する表から読み込む段階（ＳＴ２）と、前記の読み込んだプリアンブルの探索範囲と探索窓の大きさによって基地局システムのパラメータを変更して探索窓の大きさを変更する段階（ＳＴ３）とから構成される。
【００１１】
このように構成された本発明による基地局探索窓の大きさの調節方法の動作を、添付図面により詳細に説明すると下記のとおりである。
まず、ＣＤＭＡ方式を用いるデジタル移動通信システムの全ての基地局２０は、ＣＤＭＡシステム基準時間を基準として時間合わせて同期をとる。移動局１０もまた基地局２０から提供される時間情報を利用して、ＣＤＭＡシステム時間に時間を合わせて同期をとる。ここにおいて、基地局はＧＰＳを利用してシステム基準時間を得るが、移動局は基地局から伝送された時間情報を利用して基地局との時間を合わせて同期をとる。
【００１２】
従って、移動局の基準時間は、基地局２０から伝送された時間情報が移動局１０に到着するまでかかる伝播遅延時間ほど遅延された時点となる。ここにおいて遅延程度は、移動局１０と基地局２０と間の相対距離と周辺の環境によって異なる。
【００１３】
前記移動局１０が該当通話可能圏域の基地局システムに接続するためには、図２の図示のとおり接続チャネル(Access Channel)を利用する。前記の接続チャネルは移動局から基地局への逆方向チャネルとして、移動局が登録するかまたは呼を要求する時に用いられるチャネルであり、接続チャネルスロット(Access Channel Slot)という単位で構成される。従って、接続チャネルメッセージは、１個の接続チャネルスロットに割り当てられ、この接続チャネルメッセージは、大きさによって最少４フレーム(Frame:20ms)から最大２６フレームまでに構成され、システムによって適切な値を使用する。
【００１４】
前記の接続チャネルメッセージは、スロットが始まる時点に合わせてメッセージフレームを伝送し、次のメッセージはスロットが始まる時まで待ってから伝送するので、接続チャネルスロットの境界はフレームの境界と一致する。ここにおいてフレームの境界は、ゼロオフセットＰＮシーケンスの始まりが偶数秒(Even Second)の始まりと一致するように周期が設定されているので、基地局２０から提供される時間情報（システム時間）の偶数秒(Even Second)の境界と一致する。
【００１５】
一方、移動局１０が通話可能圏域の基地局システムに接続を試みる時は、接続チャネルを使用して発信メッセージ(Origination Message)を送信するようになり、この時一回の発信メッセージ送信には、１個の接続チャネルスロットを使用するようになる。前記において、発信メッセージは移動局の自体情報（端末機番号、移動局がＣＤＭＡ専用モードであるかデュアルモードであるかを表すモード、ＰＣＳであるかセルラーフォンであるかを表すクラス等が明示）及び着信番号等の情報がある。
【００１６】
移動局１０が接続チャネルを通して送信した発信メッセージに対して、一定時間（基地局から移動局に伝送するアクセスパラメータメッセージにＡｃｃ＿Ｔｍｏ(Acknowledgement Timeout)とＰｒｏｂｅ Ｂａｃｋｏｆｆの和により決定される）以内にシステム（基地局）からの確認応答(Acknowledge)を受信すると、システム接続試みは成功的に終結される。
【００１７】
しかし、移動局が一定時間以内にシステム（基地局）から確認応答を受信できなかった場合は、発信メッセージを再伝送して確認応答を待つ。また確認応答を受信することができなかった場合は、再び再伝送を試みる。再伝送が可能な回数は規定されていて（基地局から移動局に伝送されるアクセスパラメータメッセージにＮｕｍ＿Ｓｔｅｐ(the number of step)とＭａｘ＿Ｒｅｑ＿Ｓｅｑ(Maximum number of access probe sequence)の和により決定される）、規定回数ほど再伝送をしてもシステムから確認応答がない場合は、システム接続試みは失態に終結される。
【００１８】
従って、基地局２０としては、移動局がいつ接続を試みるかが分からないので、継続的に接続チャネルを監視するようになる。ここにおいて移動局は、接続チャネルスロットを利用してメッセージを送信するので、全体時間の間接続信号を探索することは無意味であり、２０ｍｓ毎のフレーム境界を基準として移動局１０の接続信号が到達することができる一定範囲内で移動局１０の接続信号を探索することが移動局の信号捕捉に最も有利である。基地局２０が移動局１０の接続信号を捕捉するために探索する時間範囲を探索窓(Search Window)という。
【００１９】
探索窓は、基地局のサービス半径による伝播遅延及び基本処理遅延を考えて決定し、基地局のサービス半径は、基地局設計及び最適化段階で決定される。各基地局のサービス半径は、周辺環境や周辺基地局及び人口密集度等によって適切に調整可能である。人口が密集されていて、周囲の建物が多い地域に設けられる基地局は、サービス半径を小さく（例えば、１−３Km程度）し、周囲に建物がほとんどなく人口密集度が低い地域は、サービス半径を大きく（例えば２０−３０Km程度）する。
【００２０】
このように設定された各基地局のサービス半径に対するプリアンブル探索窓の大きさの設定過程は図３のとおりである。
まず、探索窓の大きさを設定するための基地局のサービス半径を決定する（ＳＴ１）。
【００２１】
次に、図４のようなサービス半径に対するプリアンブル探索窓の大きさの参照表で、前記のサービス半径に該当するプリアンブルの探索範囲と探索窓の大きさを読み込む（ＳＴ２）。
ここにおいて、図４のような探索窓の大きさの参照表を作るためには、両方向伝播遅延、または移動局の処理遅延及びＰＮオフセット(Offset)等を考慮しなければならない。
【００２２】
以下では、前記のような探索窓の大きさを決定する多様な要因の考慮理由及びその値等の設定過程を説明する。
まず、移動局１０の接続信号が基地局に到着することができる時間範囲を計算してみると下記のとおりである。
移動局１０の接続信号が基地局に到達することができる最少時間は、移動局１０がすぐ隣にある場合（空中上の伝搬遅延(Propagation Delay)がない場合）である。この場合の到着時間は、基地局２０の送信遅延、移動局１０の処理遅延、基地局２０の受信遅延時間の和となる。そして、移動局１０の接続信号が基地局２０に到達することができる最大時間は、移動局１０が基地局２０サービス地域の最外郭にある場合である。この場合の到着時間は、前記の最少時間と空中上の伝播遅延＊２の和となる。
【００２３】
ここにおいて空中上の伝播遅延が２度合わせられることは、移動局１０が基地局２０に信号を送る時、基地局２０の時間情報を基準として送るからであり、実際に移動局１０が得た時間は基地局から移動局までの遅延により遅延された時間である。従って、移動局の接続を試みる時、基地局に信号が到達する時間は、元の遅延された時間（基地局から移動局に時間情報が伝達されるまでの遅延時間）に、移動局から基地局に信号が到達するまでの遅延時間を合わせなければならない。このような理由により、前記空中上の伝播遅延を往復遅延（ＲＴＤ：Round Trip Delay)とも称する。
従って、探索窓のスタート点を最少時間の位置に置いて、探索窓の終点を最大時間に置くと、最も最適に基地局２０が移動局１０の信号を探索することができるようになる。
【００２４】
そして基地局２０のサービス半径は、無線網設計及び地域の特性によってその変化幅が非常に大きい。これによって、無線網を設計する時、該当地域の地形的な特性、人口及び構造物の配列等により基地局サービス半径を制限する。即ち、基地局のサービス半径は、基地局設計及び最適化段階で決定される。人口が密集されていて周囲に建物が多い地域はサービス半径を小さくし、周囲に建物がほとんどなく人口密集度が低い地域はサービス半径を大きくする。
【００２５】
一般的に人口が密集されていて周囲に高い建物が散在する地域を都心地域(URBAN)、人口があまりなく周囲に高い建物がほとんどない地域を外郭地域(RURAL)、都心地域と外郭地域との中間程度の地域を都心外郭地域(SUBURBAN)とに区分する。通常、都心地域のサービス半径は２−４ｋｍであり、都心外郭地域のサービス半径は５−８ｋｍであり、外郭地域のサービス半径は１０ｋｍ以上となる。従って、基地局２０のサービス半径によって変化する空中上の伝播遅延を考えて探索窓の終点を設定するように、システムのパラメータを変更して探索窓の大きさを調節することによって（ＳＴ３）、移動局１０の接続信号が到着できない地点で不必要な探索時間を短縮させる。
【００２６】
即ち、探索窓のスタート点と探索窓の大きさは各基地局別に管理されるので、定められた基地局サービス半径によって基地局Configuration Data Base(PLD:Program Loading Data)のパラメータ値を変更して調節する。この変更されたデータベース（ＰＬＤ）は基地局にローディングされ、基地局はこの値を読んで探索窓の大きさを設定し、移動局の接続チャネルを獲得するようになる。
【００２７】
ここにおいて図４は、本発明による探索窓のスタート位置と大きさの計算結果を示した表である。
図４の図示の通り、探索窓のスタート点は、移動局の信号は絶対時間以前には到達しないので、プリアンブル疑似符号オフセット(Preamble PN(Pseudo Number) Offset)により決定され、終点はプリアンブルＰＮオフセット＋プリアンブル探索窓の大きさ(Preamble Window Size)となる。ここにおいて、前記の探索窓の設定のための計算結果は、基地局２０の送信遅延０マイクロ秒、移動局２０の処理遅延１マイクロ秒、基地局２０の受信遅延２５マイクロ秒に設定して計算した値であるので、探索窓のスタート点は２６マイクロ秒となる。また、現在ＣＤＭＡ方式のデジタルセルラー移動通信システムにおいて１ＰＮチップは（１２２８８００Ｈｚ）−１＝８１４ナノ秒である。そしてＣＤＭＡシステムで探索窓の単位は１／８ＰＮチップでありスタート点(Preamble PN Offset)は２６０となる。
【００２８】
これによって、基地局サービス半径が１０ｋｍである場合、図４に図示された探索窓の大きさの参照表において、往復伝播遅延は（１０ｋｍ／伝播の速度）＊２＝３３．３３＊２μsec＝６６．６６μsecであり、これをＰＮチップ単位で換算すると、８１．９ＰＮチップとなる。この時、基地局及び端末機の送受信遅延は、２６μsec(通常、２１−２６μsec）であり、これをＰＮチップ単位で換算すると３１．９８ＰＮチップとなる。従って、総遅延は８１．９ＰＮチップ＋３１．９８ＰＮチップ＝１１３．９ＰＮチップとなり、これを更に１／８ＰＮチップ単位で換算すると、９１１．２（１／８ＰＮチップ）となる。この時、プリアンブル探索窓の大きさは、前記の９１１．２から初期ＰＮオフセット（Offset：本発明では２６０ １／８ＰＮチップに設定される）を減算すべきであるので、最終プリアンブル探索窓の大きさは６５１となる。
【００２９】
このような例は、サービス半径が３０ｋｍである場合まで１ｋｍ間隔で測定した。ここにおいて図４の計算結果は、全く余裕を考慮しなかった値であり、実際システムに適用する場合は、直接経路(Direct Path)のない場合もあるので、プリアンブル探索窓の大きさに±１００程度の余裕を置くことが好ましい。
もし、前記のような方法により探索窓を設定した後、その設定した探索窓が適合するように設定したかの可否、即ちサービス半径によって探索窓を設定した状態で、そのサービス半径内の任意の位置の全ての移動局信号を正確に捕捉することができるかの可否を把握するためには、試験者が移動局を持ち上げて該当サービス半径内で位置を任意に移動しつつ、基地局との接続可否を確認すればよい（ＳＴ４）。
【００３０】
このような確認結果設定したサービス半径内で通話されない領域が存在すると、更にサービス半径決定段階（ＳＴ１）、（ＳＴ２）にリターンして、サービス半径を再設定しなければならない。勿論、サービス半径の再設定時には、システムパラメータも再び変更して探索窓を調節しなければならない。そして、前記基地局２０のサービス半径が適合すると判断される場合は、前記の段階（ＳＴ３）で変更されたパラメータにより設定された探索窓に移動局１０信号を獲得すればよい。
【００３１】
このように、探索窓のスタート点を調整して、サービス可能な最少半径を決定し、終点を調整してサービス可能な最大半径を決定し、この決定に基づいてサービス半径によって探索窓の大きさを調節することによって、移動局接続信号の捕捉効率を高め、サービス地域を調整することができるようになる。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、本発明による基地局探索窓の大きさの調節方法は、探索窓のスタート位置及び大きさを基地局のサービス半径によって調整することによって、移動局接続信号を最適に獲得してサービスの質を向上させ得る効果がある。
また、探索窓のスタート点を調整することによってサービス可能な最少半径を決定することができ、終点を調整することによって、サービス可能な最大半径を決定し、基地局のサービス地域を制御することができるようになる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 一般的なＣＤＭＡ移動通信システムのブロック構成図である。
【図２】 一般的なＣＤＭＡ移動通信システムで用いられる接続チャネルの構造図である。
【図３】 本発明による基地局探索窓の大きさの調節方法を示した流れ図である。
【図４】 一般的なＣＤＭＡ移動通信システムの遅延時間と、本発明によるサービス半径による探索窓のスタート位置と大きさの計算結果を示した表である。
【符号の説明】
１０ 移動局、２０ 基地局、３０ 制御局、４０ 交換局、５０：ホーム／訪問者の位置登録部、６０：制御局管理部、７０：音声／ファクス情報システム。
【発明の属する技術分野】
本発明は、コード分割多重接続(Code Division Multiple Access；以下“ＣＤＭＡ"と略称する）システムの基地局に関するもので、特にデジタル移動通信で基地局が移動局の信号を捕捉するために探索する探索窓の大きさを基地局のサービス半径によって調節する基地局探索窓の大きさの調節方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的なＣＤＭＡシステムが図１に図示される。このようなＣＤＭＡシステムは、移動する場合や特定されていない地点に停止する場合に運用される移動局（ＭＳ；Mobile Station)１０と、前記移動局１０の呼処理要求を受信し、制御局３０の呼伝送要求を前記の移動局１０に送信する基地局（ＢＴＳ；Base Transceiver Station)２０と、前記の基地局２０と交換局４０と間の信号処理を制御する制御局（ＢＳＣ；Base Station Controller)３０と、前記制御局３０の制御によって、前記移動局１０の呼処理要求を、空中網または専用網を通して空中電話交換網（ＰＳＴＮ；Public Switching Telephone Network)やＡＭＰＳ(Advanced Mobile Phone Service)と他の通信網に伝送して個人携帯通信サービスが行われ得るようにする交換局（ＭＳＣ；Mobile Switching Center)４０と、前記の交換局４０と連結されて前記の交換局４０に加入した移動局１０の位置情報と、前記交換局４０のサービス半径に進入した移動局１０の位置情報を貯蔵しているホーム／訪問者位置登録部（ＨＬＲ／ＶＬＲ；Home Location Register/Visitor Location Register)５０と、前記制御局３０と連結されて前記の制御局３０を管理し、基地局探索窓の大きさパラメータ情報を備えた制御局管理部（ＢＳＭ；Base Station Manager)６０と、前記の交換局４０と連結されて音声により伝達される特性情報とファクス情報等を交換させて、音声／ファクス情報のサービスを行う音声／ファクス情報システム（ＶＭＳ／ＦＭＳ；Voice Mail System/Fax Mail System)７０とから構成された。
【０００３】
このように構成された一般的なＣＤＭＡシステムは、加入者が自分の移動局１０を持って交換局４０のサービス半径以内で個人携帯通信（ＰＣＳ；Personal Communication System)サービスを利用しようとすれば、交換局４０はホーム／訪問者位置登録部５０を通して移動局１０の位置を把握し、移動局１０の要求によって音声／ファクス情報サービスを行うかまたは、他の通信網と連結させて個人携帯通信サービスを行う。
【０００４】
ここにおいて、制御局管理部６０は、制御局３０と接続されて基地局２０の探索窓の大きさパラメータ情報を備えた状態で、初期基地局２０の設置時にこれを基地強２０側にローディングさせて、探索窓の大きさが設定されるようにする。
【０００５】
このようなＣＤＭＡシステムで、基地局は移動局が送る信号を捕捉するために探索する時間範囲、即ち探索窓(search window)を設定して、移動局の接続プリアンブル(access preamble)を探す。図２に接続チャネルの構成を示す構成図が図示されている。接続信号(Access Probe)は、接続プリアンブルとメッセージ部分とから構成される。接続プリアンブルは、９４個の“０"が続けられる信号で基地局が移動局を獲得するために使用され、メッセージ部分は接続に必要な情報を含む。
【０００６】
移動局の接続プリアンブルは９４個の“０"から構成されているので、基地局では“０"が入ってくる個数を確認して接続プリアンブルを探す。その確認方法は、基地局探索機(searcher)は、基地局から入力される信号等をワルシシンボルインデックス(Walsh Symbol Index)０と相関(correlation)させて、“０"から構成されたプリアンブルが入ってくるかを確認することですむ。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
一方、従来は、移動局の信号を捕捉するための探索窓(Search Window)が、基地局のサービス半径の大きさに関係なく一定値（例えば、１２８０）に設定されていた。
従って、基地局が移動局の接続信号を捕捉する時、基地局サービス半径の大きさに関係なく探索窓の位置と大きさを同一に使用することによって、小さいサービス半径を有する基地局では、移動局を探す時に必要ない探索窓まで検索するようになって移動局の接続信号捕捉に長時間が所要され、それにより移動局の接続信号捕捉に失敗する場合が発生した。そして、大きいサービス半径を有する基地局では、サービス地域の縁付近でサービスを提供することができない場合が発生して、移動通信サービスの質を低下させるという問題点があった。
【０００８】
本発明は、前記のような従来のＣＤＭＡ移動通信システムの諸般問題点を解消するために提案されたもので、本発明の目的は、探索窓の大きさを基地局のサービス半径によって調節することによって移動局接続信号の捕捉効率を高め、探索窓の位置を変更させてサービス地域を調整することができる基地局探索窓の大きさの調節方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記のような目的を達成するための本発明による基地局探索窓の大きさの調節方法は、移動局の接続信号を捕捉することができる基地局のサービス半径を決定する。前記の決定されたサービス半径に該当するプリアンブルの探索範囲と探索窓の大きさを、データベースに貯蔵された探索窓の大きさを決定する表から読み込む。前記の読み込んだプリアンブルの探索範囲と探索窓の大きさによって、基地局システムのパラメータを変更して探索窓を変更する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、前記のように構成した本発明による基地局探索窓の大きさの調節方法の技術的な思想による一実施例を詳細に説明すると下記のとおりである。
図３は、本発明による基地局探索窓の大きさの調節方法を示した流れ図である。
ここに図示されているとおり、移動局１０の接続信号を捕捉することができる基地局２０のサービス半径を決定する段階（ＳＴ１）と、前記の決定したサービス半径に該当するプリアンブルの探索範囲と探索窓の大きさを、データベースに貯蔵された探索窓の大きさを決定する表から読み込む段階（ＳＴ２）と、前記の読み込んだプリアンブルの探索範囲と探索窓の大きさによって基地局システムのパラメータを変更して探索窓の大きさを変更する段階（ＳＴ３）とから構成される。
【００１１】
このように構成された本発明による基地局探索窓の大きさの調節方法の動作を、添付図面により詳細に説明すると下記のとおりである。
まず、ＣＤＭＡ方式を用いるデジタル移動通信システムの全ての基地局２０は、ＣＤＭＡシステム基準時間を基準として時間合わせて同期をとる。移動局１０もまた基地局２０から提供される時間情報を利用して、ＣＤＭＡシステム時間に時間を合わせて同期をとる。ここにおいて、基地局はＧＰＳを利用してシステム基準時間を得るが、移動局は基地局から伝送された時間情報を利用して基地局との時間を合わせて同期をとる。
【００１２】
従って、移動局の基準時間は、基地局２０から伝送された時間情報が移動局１０に到着するまでかかる伝播遅延時間ほど遅延された時点となる。ここにおいて遅延程度は、移動局１０と基地局２０と間の相対距離と周辺の環境によって異なる。
【００１３】
前記移動局１０が該当通話可能圏域の基地局システムに接続するためには、図２の図示のとおり接続チャネル(Access Channel)を利用する。前記の接続チャネルは移動局から基地局への逆方向チャネルとして、移動局が登録するかまたは呼を要求する時に用いられるチャネルであり、接続チャネルスロット(Access Channel Slot)という単位で構成される。従って、接続チャネルメッセージは、１個の接続チャネルスロットに割り当てられ、この接続チャネルメッセージは、大きさによって最少４フレーム(Frame:20ms)から最大２６フレームまでに構成され、システムによって適切な値を使用する。
【００１４】
前記の接続チャネルメッセージは、スロットが始まる時点に合わせてメッセージフレームを伝送し、次のメッセージはスロットが始まる時まで待ってから伝送するので、接続チャネルスロットの境界はフレームの境界と一致する。ここにおいてフレームの境界は、ゼロオフセットＰＮシーケンスの始まりが偶数秒(Even Second)の始まりと一致するように周期が設定されているので、基地局２０から提供される時間情報（システム時間）の偶数秒(Even Second)の境界と一致する。
【００１５】
一方、移動局１０が通話可能圏域の基地局システムに接続を試みる時は、接続チャネルを使用して発信メッセージ(Origination Message)を送信するようになり、この時一回の発信メッセージ送信には、１個の接続チャネルスロットを使用するようになる。前記において、発信メッセージは移動局の自体情報（端末機番号、移動局がＣＤＭＡ専用モードであるかデュアルモードであるかを表すモード、ＰＣＳであるかセルラーフォンであるかを表すクラス等が明示）及び着信番号等の情報がある。
【００１６】
移動局１０が接続チャネルを通して送信した発信メッセージに対して、一定時間（基地局から移動局に伝送するアクセスパラメータメッセージにＡｃｃ＿Ｔｍｏ(Acknowledgement Timeout)とＰｒｏｂｅ Ｂａｃｋｏｆｆの和により決定される）以内にシステム（基地局）からの確認応答(Acknowledge)を受信すると、システム接続試みは成功的に終結される。
【００１７】
しかし、移動局が一定時間以内にシステム（基地局）から確認応答を受信できなかった場合は、発信メッセージを再伝送して確認応答を待つ。また確認応答を受信することができなかった場合は、再び再伝送を試みる。再伝送が可能な回数は規定されていて（基地局から移動局に伝送されるアクセスパラメータメッセージにＮｕｍ＿Ｓｔｅｐ(the number of step)とＭａｘ＿Ｒｅｑ＿Ｓｅｑ(Maximum number of access probe sequence)の和により決定される）、規定回数ほど再伝送をしてもシステムから確認応答がない場合は、システム接続試みは失態に終結される。
【００１８】
従って、基地局２０としては、移動局がいつ接続を試みるかが分からないので、継続的に接続チャネルを監視するようになる。ここにおいて移動局は、接続チャネルスロットを利用してメッセージを送信するので、全体時間の間接続信号を探索することは無意味であり、２０ｍｓ毎のフレーム境界を基準として移動局１０の接続信号が到達することができる一定範囲内で移動局１０の接続信号を探索することが移動局の信号捕捉に最も有利である。基地局２０が移動局１０の接続信号を捕捉するために探索する時間範囲を探索窓(Search Window)という。
【００１９】
探索窓は、基地局のサービス半径による伝播遅延及び基本処理遅延を考えて決定し、基地局のサービス半径は、基地局設計及び最適化段階で決定される。各基地局のサービス半径は、周辺環境や周辺基地局及び人口密集度等によって適切に調整可能である。人口が密集されていて、周囲の建物が多い地域に設けられる基地局は、サービス半径を小さく（例えば、１−３Km程度）し、周囲に建物がほとんどなく人口密集度が低い地域は、サービス半径を大きく（例えば２０−３０Km程度）する。
【００２０】
このように設定された各基地局のサービス半径に対するプリアンブル探索窓の大きさの設定過程は図３のとおりである。
まず、探索窓の大きさを設定するための基地局のサービス半径を決定する（ＳＴ１）。
【００２１】
次に、図４のようなサービス半径に対するプリアンブル探索窓の大きさの参照表で、前記のサービス半径に該当するプリアンブルの探索範囲と探索窓の大きさを読み込む（ＳＴ２）。
ここにおいて、図４のような探索窓の大きさの参照表を作るためには、両方向伝播遅延、または移動局の処理遅延及びＰＮオフセット(Offset)等を考慮しなければならない。
【００２２】
以下では、前記のような探索窓の大きさを決定する多様な要因の考慮理由及びその値等の設定過程を説明する。
まず、移動局１０の接続信号が基地局に到着することができる時間範囲を計算してみると下記のとおりである。
移動局１０の接続信号が基地局に到達することができる最少時間は、移動局１０がすぐ隣にある場合（空中上の伝搬遅延(Propagation Delay)がない場合）である。この場合の到着時間は、基地局２０の送信遅延、移動局１０の処理遅延、基地局２０の受信遅延時間の和となる。そして、移動局１０の接続信号が基地局２０に到達することができる最大時間は、移動局１０が基地局２０サービス地域の最外郭にある場合である。この場合の到着時間は、前記の最少時間と空中上の伝播遅延＊２の和となる。
【００２３】
ここにおいて空中上の伝播遅延が２度合わせられることは、移動局１０が基地局２０に信号を送る時、基地局２０の時間情報を基準として送るからであり、実際に移動局１０が得た時間は基地局から移動局までの遅延により遅延された時間である。従って、移動局の接続を試みる時、基地局に信号が到達する時間は、元の遅延された時間（基地局から移動局に時間情報が伝達されるまでの遅延時間）に、移動局から基地局に信号が到達するまでの遅延時間を合わせなければならない。このような理由により、前記空中上の伝播遅延を往復遅延（ＲＴＤ：Round Trip Delay)とも称する。
従って、探索窓のスタート点を最少時間の位置に置いて、探索窓の終点を最大時間に置くと、最も最適に基地局２０が移動局１０の信号を探索することができるようになる。
【００２４】
そして基地局２０のサービス半径は、無線網設計及び地域の特性によってその変化幅が非常に大きい。これによって、無線網を設計する時、該当地域の地形的な特性、人口及び構造物の配列等により基地局サービス半径を制限する。即ち、基地局のサービス半径は、基地局設計及び最適化段階で決定される。人口が密集されていて周囲に建物が多い地域はサービス半径を小さくし、周囲に建物がほとんどなく人口密集度が低い地域はサービス半径を大きくする。
【００２５】
一般的に人口が密集されていて周囲に高い建物が散在する地域を都心地域(URBAN)、人口があまりなく周囲に高い建物がほとんどない地域を外郭地域(RURAL)、都心地域と外郭地域との中間程度の地域を都心外郭地域(SUBURBAN)とに区分する。通常、都心地域のサービス半径は２−４ｋｍであり、都心外郭地域のサービス半径は５−８ｋｍであり、外郭地域のサービス半径は１０ｋｍ以上となる。従って、基地局２０のサービス半径によって変化する空中上の伝播遅延を考えて探索窓の終点を設定するように、システムのパラメータを変更して探索窓の大きさを調節することによって（ＳＴ３）、移動局１０の接続信号が到着できない地点で不必要な探索時間を短縮させる。
【００２６】
即ち、探索窓のスタート点と探索窓の大きさは各基地局別に管理されるので、定められた基地局サービス半径によって基地局Configuration Data Base(PLD:Program Loading Data)のパラメータ値を変更して調節する。この変更されたデータベース（ＰＬＤ）は基地局にローディングされ、基地局はこの値を読んで探索窓の大きさを設定し、移動局の接続チャネルを獲得するようになる。
【００２７】
ここにおいて図４は、本発明による探索窓のスタート位置と大きさの計算結果を示した表である。
図４の図示の通り、探索窓のスタート点は、移動局の信号は絶対時間以前には到達しないので、プリアンブル疑似符号オフセット(Preamble PN(Pseudo Number) Offset)により決定され、終点はプリアンブルＰＮオフセット＋プリアンブル探索窓の大きさ(Preamble Window Size)となる。ここにおいて、前記の探索窓の設定のための計算結果は、基地局２０の送信遅延０マイクロ秒、移動局２０の処理遅延１マイクロ秒、基地局２０の受信遅延２５マイクロ秒に設定して計算した値であるので、探索窓のスタート点は２６マイクロ秒となる。また、現在ＣＤＭＡ方式のデジタルセルラー移動通信システムにおいて１ＰＮチップは（１２２８８００Ｈｚ）−１＝８１４ナノ秒である。そしてＣＤＭＡシステムで探索窓の単位は１／８ＰＮチップでありスタート点(Preamble PN Offset)は２６０となる。
【００２８】
これによって、基地局サービス半径が１０ｋｍである場合、図４に図示された探索窓の大きさの参照表において、往復伝播遅延は（１０ｋｍ／伝播の速度）＊２＝３３．３３＊２μsec＝６６．６６μsecであり、これをＰＮチップ単位で換算すると、８１．９ＰＮチップとなる。この時、基地局及び端末機の送受信遅延は、２６μsec(通常、２１−２６μsec）であり、これをＰＮチップ単位で換算すると３１．９８ＰＮチップとなる。従って、総遅延は８１．９ＰＮチップ＋３１．９８ＰＮチップ＝１１３．９ＰＮチップとなり、これを更に１／８ＰＮチップ単位で換算すると、９１１．２（１／８ＰＮチップ）となる。この時、プリアンブル探索窓の大きさは、前記の９１１．２から初期ＰＮオフセット（Offset：本発明では２６０ １／８ＰＮチップに設定される）を減算すべきであるので、最終プリアンブル探索窓の大きさは６５１となる。
【００２９】
このような例は、サービス半径が３０ｋｍである場合まで１ｋｍ間隔で測定した。ここにおいて図４の計算結果は、全く余裕を考慮しなかった値であり、実際システムに適用する場合は、直接経路(Direct Path)のない場合もあるので、プリアンブル探索窓の大きさに±１００程度の余裕を置くことが好ましい。
もし、前記のような方法により探索窓を設定した後、その設定した探索窓が適合するように設定したかの可否、即ちサービス半径によって探索窓を設定した状態で、そのサービス半径内の任意の位置の全ての移動局信号を正確に捕捉することができるかの可否を把握するためには、試験者が移動局を持ち上げて該当サービス半径内で位置を任意に移動しつつ、基地局との接続可否を確認すればよい（ＳＴ４）。
【００３０】
このような確認結果設定したサービス半径内で通話されない領域が存在すると、更にサービス半径決定段階（ＳＴ１）、（ＳＴ２）にリターンして、サービス半径を再設定しなければならない。勿論、サービス半径の再設定時には、システムパラメータも再び変更して探索窓を調節しなければならない。そして、前記基地局２０のサービス半径が適合すると判断される場合は、前記の段階（ＳＴ３）で変更されたパラメータにより設定された探索窓に移動局１０信号を獲得すればよい。
【００３１】
このように、探索窓のスタート点を調整して、サービス可能な最少半径を決定し、終点を調整してサービス可能な最大半径を決定し、この決定に基づいてサービス半径によって探索窓の大きさを調節することによって、移動局接続信号の捕捉効率を高め、サービス地域を調整することができるようになる。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、本発明による基地局探索窓の大きさの調節方法は、探索窓のスタート位置及び大きさを基地局のサービス半径によって調整することによって、移動局接続信号を最適に獲得してサービスの質を向上させ得る効果がある。
また、探索窓のスタート点を調整することによってサービス可能な最少半径を決定することができ、終点を調整することによって、サービス可能な最大半径を決定し、基地局のサービス地域を制御することができるようになる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 一般的なＣＤＭＡ移動通信システムのブロック構成図である。
【図２】 一般的なＣＤＭＡ移動通信システムで用いられる接続チャネルの構造図である。
【図３】 本発明による基地局探索窓の大きさの調節方法を示した流れ図である。
【図４】 一般的なＣＤＭＡ移動通信システムの遅延時間と、本発明によるサービス半径による探索窓のスタート位置と大きさの計算結果を示した表である。
【符号の説明】
１０ 移動局、２０ 基地局、３０ 制御局、４０ 交換局、５０：ホーム／訪問者の位置登録部、６０：制御局管理部、７０：音声／ファクス情報システム。
Claims (5)
- 移動局１０の接続信号を捕捉する基地局２０のサービス半径を決定する段階（ＳＴ１）と、
前記決定した基地局のサービス半径に該当するプリアンブルの探索範囲と探索窓の大きさを、データベースに貯蔵された探索窓の大きさを決定する表から読み込む段階（ＳＴ２）と、
前記読み込んだプリアンブルの探索範囲と探索窓の大きさによって、基地局システムの探索窓調節パラメータを変更して探索窓の大きさを変更する段階（ＳＴ３）と
を含んでなることを特徴とする基地局探索窓の大きさの調節方法。 - 前記の探索範囲は、前記探索窓のスタート点を基地局の送信遅延と移動局の処理遅延と基地局の受信遅延時間との和である最少時間の位置に置いて、前記探索窓の終点を最少時間と空中上の伝播遅延時間＊２の和である最大時間に置いて探索範囲を設定することを特徴とする請求項１記載の基地局探索窓の大きさの調節方法。
- 前記探索窓の大きさは、前記探索窓のスタート点を調整してサービス可能な最少半径を決定し、その決定された最少半径によって基地局のサービス地域が調整されるように探索窓の大きさを決定することを特徴とする請求項１記載の基地局探索窓の大きさの調節方法。
- 前記探索窓の大きさは、前記探索窓の終点を調整してサービス可能な最大半径を決定し、その決定された最大半径によって基地局のサービス地域が調整されるように探索窓の大きさを決定することを特徴とする請求項１記載の基地局探索窓の大きさの調節方法。
- 前記段階（ＳＴ２）のサービス半径による探索窓の大きさの参照表は、制御局管理部内のデータメモリに予め貯蔵されていることを特徴とする請求項１記載の基地局探索窓の大きさの調節方法。
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