JP4138237B2 - 同期装置およびそのための方法 - Google Patents

Description

（発明の属する技術分野）
本発明は、時分割セルラ電話システムで使用される同期装置およびそのための方法に関し、このようなシステムにはＧＳＭシステム（移動通信用グローバル・システム）のようなＴＤＭＡ（時分割多元アクセス）システム等がある。
【０００１】
（背景技術）
ＴＤＭＡに基づくセルラ電話システムでは、所与のユーザ端末と基地局との間で信号がバーストで伝送される。このようなバーストは当該技術分野ではＴＤＭＡバーストとして知られており、このバーストには所与のユーザ端末と基地局との間の特定の信号伝送に対応する所望のＴＤＭＡバーストが含まれる。さらに、所望のＴＤＭＡバーストと部分的または実質的に同時に、基地局と他のユーザ端末との間の他のＴＤＭＡバーストも伝送される。例えば周波数計画(frequency planning)に起因して信号の直交性が達成されていない場合、他のＴＤＭＡバーストの全部または一部が所望のＴＤＭＡバーストに重複してしまい問題となる。
【０００２】
第１の問題としては、所望のＴＤＭＡバーストを受信すると、所望のＴＤＭＡバーストのミッドアンブル(midamble)が高い干渉レベルに委ねられ、他のＴＤＭＡバーストとの全部または一部の重複を招く。
【０００３】
第２に、適応アンテナを利用するシステムにおいて、所望のバーストの伝送中に、他のＴＤＭＡバーストによる干渉特性が各ＴＤＭＡバーストの部分的重複に起因して変化し、基地局で別のアンテナ重みの設定をしなければならなくなる。
【０００４】
したがって本発明は、ＴＤＭＡバーストに関連する上記の問題点を克服することを目的とする。
【０００５】
（発明の開示）
本発明の第１態様によれば、第１データ・バーストを第１セル内の第１基地局に伝送することが可能な第１遠隔端末と、監視要素より成る通信システムが提供され、この監視要素は、第２端末からの電磁干渉を前記第１セル内で監視し、この監視された電磁干渉に基づいて前記第１データ・バーストのトレーニング・シーケンスを伝送するのに最適な時間を調べる。
【０００６】
本発明の第２態様によれば、第１遠隔端末からの第１データ・バーストを受信することが可能な基地局が提供され、この基地局は監視要素を備え、この監視要素は、第２端末からの電磁干渉を前記第１セル内で監視し、この監視された電磁干渉に基づいて前記第１データ・バーストのトレーニング・シーケンスを伝送するのに最適な時間を調べる。
【０００７】
本発明の第３態様によれば、第１データ・バーストを第１セル内の第１基地局に伝送することが可能な第１遠隔端末が提供される。第１セル内には監視要素が備えられ、この監視要素は、第２端末からの電磁干渉を前記第１セル内で監視し、この監視された電磁干渉に基づいて前記第１データ・バーストのトレーニング・シーケンスを伝送するのに最適な時間を調べる。
【０００８】
本発明の第４態様によれば、第１遠隔端末から第１セル内の第１基地局に第１データ・バーストを伝送する方法が提供される。この方法は、第２端末からの電磁干渉を前記第１セル内で監視し、監視された前記電磁干渉に基づいて前記第１データ・バーストのトレーニング・シーケンスを伝送するのに最適な時間を調べる。
【０００９】
本発明によれば、データ・バーストの重複を減少させ、干渉を抑制する同期装置及び方法が提供される。
【００１０】
（発明を実施するための最良の形態）
以下の説明は主にＧＳＭシステムに関連するものである。しかしながら、これは、本発明がそのようなシステムに限定されることを意図するものではない。本発明は他の時分割システムにも応用することが可能である。
【００１１】
ＴＤＭＡシステム１００(図１)は、第１セル１０２および第２セル１０４を有し、各セルは第１基地局１０６および第２基地局１０８をそれぞれ有する。監視要素１０５は第１基地局１０６に結合される。第１移動端末またはハンドセット１１０が第１セル１０２内に位置しており、第２移動端末またはハンドセット１１２が第２セル１０４内に位置している。
【００１２】
第１および第２基地局１０６，１０８は、任意の適切な時分割システムで良く知られているもので構成することが可能であり、例えばMotorola, Limitedにより製造される一組のMセル基地局がある。
【００１３】
第１および第２ハンドセット１１０，１１２はも同様に周知のセルラ電話ハンドセットで構成することが可能であり、例えばMotorola GmbHにより製造されるSTARTAC（商標）GSMセルラ電話がある。
【００１４】
図２を参照する。第１ハンドセット１１０は、一連の各タイムスロットS₀, S₁, S₂,..., S₇内に含まれる一連のデータ・バーストH₁B₀, H₁B₁, H₁B₂,...,H₁B₇の第１の繰返系列（以下、「第１系列」という。）を伝送することが可能である。第1データ・バーストH₁B₀は５７７μs継続し、２６ビットのミッドアンブル３００より成り（図３）、このミッドアンブル３００は第１データ・バーストH₁B₀の中央に位置する。データ・バーストH₁B₁, H₁B₂,..., H₁B₇も同様なミッドアンブルを有する。良く知られているように、第１データ・バースト３００のミッドアンブルは既知のビットの所定の系列より成る。
【００１５】
第２ハンドセットも一連の各タイムスロットS₀, S₁, S₂,..., S₇内に含まれる一連のデータ・バーストH₂B₀, H₂B₁, H₂B₂,...,H₂B₇の第２の繰返系列（以下、「第２系列」という。）を伝送することが可能である。第１系列のタイムスロットS₀, S₁, S₂,..., S₇の組は、第２系列のタイムスロットS₀, S₁, S₂,..., S₇の組と同期することが可能であるが、必須の要件ではない。伝播遅延に起因して、同期するタイムスロットを採用するシステムでさえも、例えば第１基地局１０６におけるデータ・バーストの到着時刻が異なる場合がある。このデータ・バーストは第１データ・バーストH₁B₀に関連して述べたようなものと同一構造を有する。
【００１６】
次に、本発明の実施例による動作を説明する。
【００１７】
図４を参照すると、第１ハンドセット１１０は第１系列H₁B₁,..., H₁B₇を第１基地局１０６に伝送する。同様に第２ハンドセット１１２は第２系列H₂B₁,..., H₂B₇を第２基地局１０８に伝送する。
【００１８】
無線周波数（ＲＦ）信号の伝播特性に起因して、第１基地局１０６は、第２ハンドセット１１２により伝送された第２系列H₂B₁,..., H₂B₇を受信することが可能である。
【００１９】
こんため、第１基地局での第１系列H₁B₁,..., H₁B₇の受信は、第１基地局で余計な第２系列H₂B₁,..., H₂B₇を受信することにより障害を受けてしまう。すなわち、干渉が生じる。
【００２０】
第１ハンドセット１１０から伝送された第１データ・バーストH₁B₀および.第２ハンドセット１１２により伝送されたH₂B₀に関連して、更に説明する。ただし、この例は、説明の便宜上および明確化のためのものであり、本発明が第１および第２データ・バーストH₁B₀, H₂B₀の間の干渉に限定されることを意図するものではない。実際のところ干渉は、第１系列H₁B₀,..., H₁B₇より成るデータ・バースト中の任意のものと、第２系列H₂B₀,..., H₂B₇より成るデータ・バースト中の任意のものとの間で生じ得る。
【００２１】
図５に示されているように、第１ハンドセット１１０からの第１データ・バーストH₁B₀は、第２ハンドセット１１２からの第２データ・バーストH₂B₀と一時的に（部分的に）重複する。第１ハンドセット１１０からの第１データ・バーストH₁B₀の部分的な重複は、第２ハンドセット１１２からのデータ・バーストH₂B₀,..., H₂B₇の内の任意のものとの間で生じ得る。また、隣接セル（図示せず）中のデータ・バーストを伝送する他のハンドセットからのものに対しても生じ得る。
【００２２】
第１系列H₁B₀,..., H₁B₇と第２系列H₂B₀,..., H₂B₇との間の干渉を避けるためには、第１ハンドセット１１０からの第１データ・バーストH₁B₀のミッドアンブル３００が、第２ハンドセット１１２からの第１データ・バーストH₂B₀と部分的に干渉／重複しないことを保証することで足りる。ミッドアンブル同士の部分的重複を避けることにより、例えば空間フィルタリング(spatial filtering)のような既存の信号処理手法を利用して、重複しているデータ・バーストの残りの部分（重複していない部分）を抽出することが可能である。
【００２３】
ミッドアンブルの部分的重複を回避するためには、第１データ・バーストH₁B₀を伝送する最適時間を決定し、第１ハンドセット１１０からの第１データ・バーストH₁B₀の伝送において、そのデータ・バーストのミッドアンブルが第２ハンドセット１１２からの第１データ・バーストH₂B₀のミッドアンブル３００と部分的に重複しないようにする必要がある。
【００２４】
図６,７を参照する。第１データ・バーストH₁B₀を伝送するための最適時間を調べるため、監視要素１０５により干渉の電力特性６００が生成される（ステップ７００）。例えばこの電力特性は、当該技術分野で既知の振幅測定手法を利用して発呼が設定される前または音声／データの非連続伝送(DTX: Discontinuous Transmission)のような非伝送期間中に、生成することが可能である。あるいは、他の端末により発せられた干渉信号と、第１データ・バーストH₁B₀のような伝送されるべきデータ・バーストのミッドアンブルとの間の相互相関により、電力特性６００を生成することも可能である。このような相互相関または振幅測定により、干渉信号のバースト遅延特性が得られる。マルチパス・フェージングによるバースト遅延特性上の変動を抑制するために、いくつかのバーストにわたってバースト遅延特性の時間平均をとることも可能である。
【００２５】
電力特性を監視し（ステップ７０２）、第１データ・バーストH₁B₀を伝送するのに最適な時間を検出する（ステップ７０４）。
【００２６】
本発明に対して必須のことではないが、バースト遅延特性は、必要とされる最少伝送電力の良好な指標を与え、アンテナ重みの良好な収束性を得るために充分なゲイン調整を行うことも可能である。
【００２７】
この必要とされる最少伝送電力(Setting_minreq)は、以下の式により計算される。
【００２８】
Setting_minreq=InterferLev_abs+PathLoss_est+Margin_req
ここで、InterferLev_absは最適伝送期間における干渉レベルの絶対値であり、PathLoss_estは基地局からの移動機の距離に基づいて推定された経路損失であり、Margin_reqは良好な重み収束性を得るために必要とされるマージンである。
【００２９】
最少の干渉性を与える最適時間および第１データ・バーストH₁B₀の伝送用の最少条件を設定する必要最少伝送電力が決定されると（ステップ７０４）、第１データ・バーストH₁B₀の伝送に関連する先行タイミングを変化させて、第１データ・バーストH₁B₀のミッドアンブル３００が図８に示されるような最適位置で伝送されることが可能になる。このため、第１ハンドセット１１０からの第１データ・バーストH₁B₀のミッドアンブル３００は、他のデータ・バーストのミッドアンブルと一時的に部分的に重複することなく、干渉を除去または抑制することが可能になる。その後第１データ・バーストH₁B₀は伝送され（ステップ７０６）、次に伝送されるべきデータ・バーストのために上記のプロセスが繰り返される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 隣接セルの一対を示す概略図である。
【図２】 データ・フレーム構造の概略図である。
【図３】 あるタイム・スロットにおけるデータ・バーストの概略図である。
【図４】 図１に対する概略側面図である。
【図５】 データ・バーストの重複の様子を示す概略図である。
【図６】 本発明の実施例に関するデータ・バーストに対する電力と時間との関係を表わすグラフである。
【図７】 図５のデータ・バーストを伝送するためのフロー・チャートである。
【図８】 本発明の実施例によるデータ・バーストの様子を示す概略図である。

Claims (21)

1. 第１データ・バーストを第１セル内の第１基地局に伝送することが可能な第１遠隔端末と、
   第２端末からの電磁干渉を前記第１セル内で監視する監視要素と、
   監視された電磁干渉に基づいて前記第１データ・バーストのトレーニング・シーケンスを伝送するのに最適な時間を調べる制御部とを備え、
   前記制御部は、監視された電磁干渉を小さくするように前記第１データ・バーストのミッドアンブルの位置を制御することを特徴とする通信システム。
2. さらに第２基地局を有する第２セルを有する請求項１記載の通信システムであって、前記第２端末は、前記第２セル内に位置し、第２データ・バーストを前記第２基地局に伝送することが可能であり、前記第２端末からの電磁干渉は前記第２データ・バーストに対応する電磁エネルギを含むことを特徴とする請求項１記載の通信システム。
3. 前記トレーニング・シーケンスがミッドアンブルであり、前記第１データ・バーストを伝送するための最適時間が前記第１データ・バーストの前記ミッドアンブルを伝送するのに最適な時間であることを特徴とする請求項１記載の通信システム。
4. 前記監視要素が、前記第１データ・バーストの前記ミッドアンブルと、前記第２端末からの前記電磁エネルギとの相互相関をとることを特徴とする請求項１記載の通信システム。
5. 前記第１セルが、前記第１基地局に更なるデータ・バーストを伝送することが可能な遠隔端末を有し、前記電磁干渉は前記更なるデータ・バーストに対応する電磁エネルギを含むことを特徴とする請求項１記載の通信システム。
6. 第１遠隔端末からの第１データ・バーストを受信することが可能な第１セルのための基地局であって、
   第２端末からの電磁干渉を前記第１セル内で監視する監視要素と、
   監視された前記電磁干渉に基づいて前記第１データ・バーストのトレーニング・シーケンスを伝送するのに最適な時間を調べる制御部とを備え、
   前記制御部は、監視された電磁干渉を小さくするように前記第１データ・バーストのミッドアンブルの位置を制御することを特徴とする基地局。
7. 第２基地局を有する第２セルを有する請求項６記載の基地局であって、前記第２端末は、第２データ・バーストを前記第２基地局に伝送することが可能であり、前記第２端末からの電磁干渉は前記第２データ・バーストに対応する電磁エネルギを含むことを特徴とする請求項６記載の基地局。
8. 前記トレーニング・シーケンスがミッドアンブルであり、前記第１データ・バーストを伝送するための最適時間が前記第１データ・バーストの前記ミッドアンブルを伝送するのに最適な時間であることを特徴とする請求項６記載の基地局。
9. 前記監視要素が、前記第１データ・バーストの前記ミッドアンブルと、前記第２端末からの前記電磁エネルギとの相互相関をとることを特徴とする請求項６記載の基地局。
10. 前記第１セルが、前記第１基地局に更なるデータ・バーストを伝送することが可能な端末を有し、前記電磁干渉は前記更なるデータ・バーストに対応する電磁エネルギを含むことを特徴とする請求項６記載の基地局。
11. 第１データ・バーストを第１セル内の第１基地局に伝送することが可能な遠隔端末であって、前記第１基地局は、
    第２端末からの電磁干渉を前記第１セル内で監視する監視要素と、
    監視された前記電磁干渉に基づいて前記第１データ・バーストのトレーニング・シーケンスを伝送するのに最適な時間を調べる制御部とを備え、
    前記制御部は、監視された電磁干渉を小さくするように前記第１データ・バーストのミッドアンブルの位置を制御することを特徴とする遠隔端末。
12. 第２セル内に第２基地局が設けられ、前記第２基地局は第２データ・バーストを前記第２基地局に伝送することが可能であり、前記第２端末からの電磁干渉は前記第２データ・バーストに対応する電磁エネルギを含むことを特徴とする請求項１１記載の遠隔端末。
13. 前記トレーニング・シーケンスがミッドアンブルであり、前記第１データ・バーストを伝送するための最適時間が前記第１データ・バーストの前記ミッドアンブルを伝送するのに最適な時間であることを特徴とする請求項１１記載の遠隔端末。
14. 前記監視要素が、前記第１データ・バーストの前記ミッドアンブルと、前記第２端末からの前記電磁エネルギとの相互相関をとることを特徴とする請求項１１記載の遠隔端末。
15. 前記第１セルが、前記第１基地局に更なるデータ・バーストを伝送することが可能な遠隔端末を有し、前記電磁干渉は前記更なるデータ・バーストに対応する電磁エネルギを含むことを特徴とする請求項１１記載の遠隔端末。
16. 前記第１データ・バーストを伝送するのに最適な時間の前記第１基地局による決定に応答して、前記第１データ・バーストを伝送する送信機を更に備えることを特徴とする請求項１１記載の遠隔装置。
17. 第１遠隔端末から第１セル内の第１基地局に第１データ・バーストを伝送する方法であって、
    第２端末からの電磁干渉を前記第１セル内で監視する段階と、
    監視された前記電磁干渉に基づいて前記第１データ・バーストのトレーニング・シーケンスを伝送するのに最適な時間を調べる段階とを備え、
    前記第１データ・バーストのトレーニング・シーケンスを伝送するのに最適な時間を調べる段階は、監視された電磁干渉を小さくするように前記第１データ・バーストのミッドアンブルの位置を制御する段階からなることを特徴とする方法。
18. さらに第２基地局を有する第２セルが備えられており、第２端末から前記第２セル内の前記第２基地局に第２データ・バーストを伝送し、前記第２端末からの電磁干渉は前記第２データ・バーストに対応する電磁エネルギを含むことを特徴とする請求項１７記載の方法。
19. 前記トレーニング・シーケンスがミッドアンブルであり、
    前記第１データ・バーストの前記ミッドアンブルを伝送するのに最適な時間に前記第１データ・バーストを伝送する段階を含むことを特徴とする請求項１７記載の方法。
20. さらに、前記第１データ・バーストの前記ミッドアンブルと、前記第２端末からの前記電磁エネルギとの相互相関をとる段階より成ることを特徴とする請求項１７記載の方法。
21. さらに、前記第１セル内の更なる遠隔端末から前記第１基地局に更なるデータ・バーストを伝送する段階より成り、前記電磁干渉は前記更なるデータ・バーストに対応する電磁エネルギを含むことを特徴とする請求項１７記載の方法。

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