JP4263261B2 - Ｄｓ−ｃｄｍａセルラー電話のマルチキャスト通信 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セルラー電話に関し、特に、ダイレクトシーケンス符号分割マルチプルアクセスセルラー電話システム用のマルチキャスト通信の方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
セルラー電話通信網は、移動局と基地局との間の２方向無線通信のために広く使用されている。多数の基地局が相互に接続されて通信網を形成する。移動局が陸線電話又は他のセルラー電話と通信できるように、基地局は陸線電話通信網に接続される。
【０００３】
ダイレクトシーケンス符号分割マルチプルアクセス（ＤＳ−ＣＤＭＡ）セルラーシステムでは、移動局（ＭＳ）と基地局（ＢＳ）との間での通信メッセージはデジタル情報である。ＤＳ−ＣＤＭＡセルラーシステムの例がＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ−９５Ａ規格に記述されている。ＩＳ−９５Ａ型のシステムでは、デジタル情報はデータ又は圧縮されデジタル化された音声である。ＢＳは通常は、共通の周波数で通信する各ＭＳに割り当てられている固有の拡散符号でデジタル情報を拡散することにより、順方向リンクを介して一度に２つ以上のＭＳと通信する。また、デジタル情報は、拡散の前に、固有のロングコードでスクランブルされる。ＭＳは、そのＭＳ自身に割り当てられている拡散符号で拡散されている情報を受け取るだけで、他のＭＳに送られる情報を無視する。他の拡散符号で拡散されている情報は、暗騒音として現れて信号対雑音比を低下させる。ＭＳは如何なる符号チャネルで拡散されている情報も受け取ることができるけれども、そのデータをスクランブルするために使われたロングコードを知らなければ、その情報をスクランブル解除することはできない。
【０００４】
図１は、ＩＳ−９５Ａに準拠するＤＳ−ＣＤＭＡ受信装置の順方向リンクにおける信号処理のブロック図である。ロングコード発生器１００は、加算器１１０によりデータをスクランブルするために使用される疑似ランダム符号を発生する。ロングコードは、スクランブルされるデータ転送速度に等しい速度で順序づけられるシリアル・ビット・パターンであり、スペクトル拡散はない。ロングコードは、ロングコードマスクと、シーケンス発生器の状態ベクトルとのモジュロ２の内積である。６４ビットのウォルシュ符号シーケンスがウォルシュ符号発生器１２０により送信チップ速度で発生され、スペクトル拡散を行う加算器１３０に入力される。
【０００５】
各セルで数個の周波数チャネルが使用される。各順方向リンク周波数チャネルは６４個の直交ウォルシュ符号の集合から選択される最大６４個の拡散符号を使用する。ＭＳが呼を発し或いはＭＳが呼を受け取るときに行われるサービス・ネゴシエーションの一部分として拡散符号、スクランブル符号、及び周波数チャネルが各ＭＳに割り当てられる。
【０００６】
同じデータ又は音声情報の複数のＭＳへの送信はＩＳ−９５Ａ規格によっては直接には支援されない。それは、その送信を受け取るべき各ＭＳに割り当てられている互いに異なる拡散符号で情報を拡散させることによって実行される。従って、各ＭＳへの送信のために、利用可能な６４個の拡散符号のうちの一つが必要である。信号対雑音比が低下するので送信される信号の追加のたびに使用可能なシステムの容量が使用される。
【０００７】
多数のユーザーにデータ又は音声情報を送るのは、システムの容量に対して大きな影響を及ぼすから、非現実的である。システムの容量は、信号対雑音比及び利用可能な拡散符号を含む幾つかの要素により限定される。従来のマルチキャスト通信には、システム容量を過度に消費するとともに、利用できる拡散符号の数により制限を受けるという欠点がある。
【０００８】
ＩＳ−９５Ａ型のＤＳ−ＣＤＭＡは、周波数二重化を行って順方向リンクと逆方向リンクとを分離する。ＢＳからＭＳへの送信は順方向リンクで１つの周波数で行われ、ＭＳからＢＳへの通信は逆方向リンクで他の周波数で行われる。両方のリンクで同時送信が行われる。いずれのリンクでも追加の信号トラヒックはそのリンクのノイズを増大させるので、許容できる信号対雑音比を達成するために、より大きな送信出力を必要とする。逆方向リンクで情報が全く送信されていないときにも、ＢＳの受信装置の同期を維持するためにＭＳから低速信号が送信される。これがトラヒックを追加し、従って使用可能なシステム容量を減少させる。逆方向リンクの容量は概してシステム容量の全体に対して制限要因となるので、逆方向リンクで不要な信号伝送を行わないようにすることが重要である。
【０００９】
数個の移動局に情報をマルチキャストしなければならない場合、即ち同時に送らなければならない場合には、その情報のために順方向リンクが必要である。マルチキャストは受信のみの信号であるので、逆方向リンクは通常は不要である。従来技術では、たとえ不要であっても逆方向リンクは依然として使用される。そのために、マルチキャスト通信を受信しているＭＳは、電池の電力を無駄に消費する不要な信号を送信する。逆方向リンクで追加された信号はノイズも加えるので、その周波数チャネルで２方向通信を行っている他のＭＳはより高い出力レベルで送信せざるを得なくなる。従って、従来技術のマルチキャストには、不要な信号送信を行わせ、システムの容量を無駄に消費し、マルチキャスト通信を受信している移動局だけでなくてマルチキャスト通信を受信していない移動局でも電池の電力を過度に消費させる、という欠点がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ＩＳ−９５Ａで指定されているＣＤＭＡセルラー通信の在来の実現態様は、効率の良いマルチキャスト通信を視野に入れてはいない。使用可能なシステム容量を制限したり電池の電力を浪費したりせずに同じ情報を多数の移動局に効率よく送るために、改良されたマルチキャスト通信方法が必要である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、非効率的なマルチキャスト通信の問題を解決しようとするものである。本発明により、拡散符号及びスクランブル符号が各マルチキャスト・サービスに割り当てられる。サービス・ネゴシエーション時に、移動局は特定のマルチキャスト・サービスを求める要求を基地局に送ることができる。基地局は、そのマルチキャスト・サービスのために使用される拡散符号とスクランブル符号とを移動局に送る。移動局は、その割り当てられた拡散符号を使って順方向リンクで信号を受け取るが、逆方向リンクでの応答の送信は行わない。従って、本発明の方法には、信号を受け取る移動局の数に関わらず各マルチキャスト・サービスにつき１つの拡散符号のみを使用するという利点がある。また、逆方向リンクは使用されないので逆方向リンクの容量に大きな影響が及ぶことはない。
【００１２】
本発明の実施例では、ＭＳは、マルチキャスト・サービスを要求するために在来の発呼メッセージ（Origination Message ）の SPECIAL＿SERVICE （特別サービス）フィールドと SERVICE＿OPTION（サービス・オプション）フィールドとを使用する。本発明に従って、独特のサービス・オプション番号が全てのマルチキャスト・サービスに割り当てられる。そのマルチキャスト・サービス要求を受け取って、ＭＳがマルチキャスト・サービスを受け取ることを許可されていることを確認した後、ＢＳは所望のマルチキャスト・サービスのために使用される拡散符号とスクランブル符号とを指定する拡張ハンドオフ管理メッセージをＭＳに送る。
【００１３】
マルチキャスト・サービスは有料又は無料サービスとして利用可能である。サービス・ネゴシエーションが行われるとき、ＭＳは、例えばそのＭＳの電話番号及び電子シリアル番号などの、識別情報を送る。有料サービスの場合には、そのＭＳがそのサービスを有効に予約していなければ、通信網はその要求されたマルチキャスト・サービスへのアクセスを拒否することができる。
【００１４】
ＭＳがマルチキャスト・サービスから受け取った情報はいろいろな方法で使用されることができる。サービスと情報の性質とにより、その情報は、ユーザーに知られることなくそのＭＳの内部で使用されたり、ＭＳのディスプレイに表示されたり、或いはそのＭＳがパソコン等の外部装置に接続されたりする。パソコン・アプリケーションでは、その情報をソフトウェアで処理してからパソコンのスクリーンに表示させることができる。
【００１５】
本発明の目的は、同じ情報を複数のユーザーに送信するマルチキャスト方法を提供することである。
【００１６】
本発明の他の目的は、通信網の利用可能な容量が最大となるマルチキャスト通信方法を提供することである。
【００１７】
本発明の他の目的は、移動局の電力消費量が最小となるマルチキャスト通信方法を提供することである。
【００１８】
本発明の他の目的は、マルチキャスト・サービスを予約している移動局だけがそのマルチキャスト情報を受け取ることができるマルチキャスト通信方法を提供することである。
【００１９】
本発明の他の目的は、既存のＤＳ−ＣＤＭＡセルラーシステムと両立するマルチキャスト通信方法を提供することである。
【００２０】
本発明の特徴は、信号を受け取る移動局の数に関わらず各マルチキャスト・サービスが唯一の符号チャネルを使用することである。
【００２１】
本発明の他の特徴は、移動局が順方向リンクで受信専用モードで動作して逆方向リンクで連続送信を行わないことを可能にすることである。
【００２２】
本発明の他の特徴は、各マルチキャスト・サービスにユーザーがそのマルチキャスト・サービスを選択できるようにサービス符号の固有の割り当てを行うことである。
【００２３】
本発明の他の特徴は、データをスクランブルして、無許可の移動局がそのデータを受け取れないようにするために使われる固有のロングコードマスクを各マルチキャスト・サービスに割り当てることである。
【００２４】
本発明の他の特徴は、マルチキャスト・サービスのネゴシエーションが既存の定義されているメッセージの拡張部分を使用することである。
【００２５】
本発明の利点は、ユーザーの数とは無関係に、一定量のシステム容量を使いながら各セル内の無制限の数の移動局に情報をマルチキャストすることができることである。
【００２６】
本発明の他の利点は、移動局がマルチキャスト情報を受信している間は逆方向チャネルの容量が使用されないことである。
【００２７】
本発明の他の利点は、逆方向リンク送信が不要であるのでマルチキャスト・サービスを受け取るときに移動局の電池寿命が延びることである。
【００２８】
本発明の他の利点は、マルチキャスト・サービスが存在してもその影響は逆方向リンク信号トラフィックには及ばないので、同じセル内のマルチキャスト・サービスを受信していない他の移動局には大きな影響は及ばないということである。
【００２９】
本発明の他の利点は、マルチキャスト・サービスを支援しない移動局及び基地局との両立性が維持され、既存のメッセージ構造にごく僅かな変更が加えられるに過ぎないことである。
【００３０】
本発明の上記の及びその他の利点及び特徴は、実施例についての以下の記述を図面と併せて検討すれば一層明かとなろう。
【００３１】
【発明の実施の形態】
図２は、移動局をマルチキャスト・サービスに接続するために行われるステップを示す。例えば普通譲渡された米国特許第５、４９１、７１８号の図２を参照して、移動局の受信回路の適当な具体例をブロック図の形で示すことができる。米国特許第５、４９１、７１８号の開示内容を参照により本書に取り入れるものとする。呼セットアップ１０は、ＭＳが呼を発するために行うステップから成る。呼セットアップは従来通りに行われる。その一部分が表１に示されている、ＩＳ−９５Ａのセクション６．７．１．３．２．４で定められている発呼メッセージがＭＳからＢＳへアクセス・チャネルで送られる。発呼メッセージには、SPEC IAL＿SERVICE インジケータ・フィールドと、要求されているサービス・オプションの数値を保持する付随の SERVICE＿OPTION フィールドとが含まれている。 SPECIAL＿SERVICE フィールドが１にセットされているときには、 SERVICE＿OPTION フィールドは１６ビットの値を保持する。特定のマルチキャスト・サービスには固有のサービス・オプション番号が割り当てられる。サービス・オプション番号は、新しいサービス・オプションを取り入れるために時折改訂されるＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ−５８で定められている。
【００３２】
表１ 発呼メッセージの一部分
フィールド名 長さ（ビット）
SPECIAL ＿SERVICE １
SERVICE ＿OPTION ０又は１６
【００３３】
発呼メッセージの構造は、本発明の特徴に従って、変更されない。サービス・オプションの値は、新しいマルチキャスト・サービスを表す。マルチキャスト・サービスを支援しない基地局が移動局からマルチキャスト・サービスを求める要求を受け取ると、その基地局はその要求を無視して、その基地局には何の影響も及ばないという結果となる。この様にして、マルチキャスト・サービスを支援しない基地局との両立性が保たれる。
【００３４】
サービス・ネゴシエーションを完了して基地局からマルチキャスト・サービス・パラメータを受け取るためにＭＳは従来の方法で仮トラヒックチャネルに割り当てられる。
【００３５】
もう一度図２のステップ２０を参照する。マルチキャスト・サービスに相当するサービス・オプションを含む発呼メッセージを受け取り、そのＭＳを仮トラヒックチャネルに割り当てると、ＢＳは、例えば、ＩＳ−９５Ａのセクション７．７．３．３．２．１７で定められている拡張ハンドオフ管理メッセージ（Extended Handoff Direction Message (EHDM))を用いてマルチキャスト・サービス・パラメータを送ることができる。表２は、ＭＳがマルチキャスト情報を受信できるように本発明に従ってＥＨＤＭに付加されるメッセージ・フィールドを示す。その追加のフィールドは、マルチキャスト情報を受信するためにＭＳにより使用されるロングコードマスクを指定するための MULTICAST＿ACTIVE（マルチキャスト・アクティブ）と MULTICAST＿GROUP （マルチキャスト・グループ）とである。 MULTICAST＿ACTIVE が１にセットされているときには、４２ビット MULTICAST＿GROUP が次のフィールドとなる。
【００３６】
表２ ＥＨＤメッセージに付加されるフィールド
フィールド名 長さ（ビット数）
MULTICAST ＿ACTIVE １
MULTICAST ＿GROUP ０又は４２
【００３７】
これらの追加フィールドはＥＨＤＭ中に、ＥＨＤＭについて既に定められている RESERVED （予備）フィールド内の特定のビット・パターンの使用によって表示される存在と結合され得る。マルチキャスト・サービスを要求する発呼メッセージは、マルチキャスト受信を支援する移動局によってのみ発信され得るので、その移動局は、修正されたＥＨＤＭを受信することができることになる。
【００３８】
従来技術で定められているＥＨＤＭは、ＭＳが順方向トラヒックチャネルで使用する符号チャネル・インデックスを指定する CODE ＿CHAN フィールドを含んでいる。そのチャネルは、ＢＳが本発明に従ってマルチキャスト情報を送信するときに使用するチャネルと同じチャネルであって、データ信号を拡散するために使用されるウォルシュ符号インデックスに対応する。
【００３９】
マルチキャスト・パラメータを含むＥＨＤＭを受け取った後、仮トラヒックチャネルを解放することができる。
【００４０】
発呼メッセージ及びＥＨＤＭメッセージの使用は、例である。他の逆方向チャネル・メッセージを使用してマルチキャスト・サービスを要求することもできる。他のタイプの順方向チャネル・メッセージを使用してマルチキャスト・グループ情報を移動局に送ることができる。同じ目的を達成するために新しいメッセージを定めることもできる。
【００４１】
ステップ３０において、指定されたウォルシュ・チャネルを受信して、それを MULTICAST＿GROUP フィールドに含まれているロングコードマスクで生成されるロングコードを使用してスクランブル解除するためにＭＳはＣＤＭＡ受信装置を調節する。ステップ４０で、マルチキャスト情報は、ＣＤＭＡ受信装置の出力で利用可能となり、ステップ５０でＭＳのディスプレイへ向けて経路選択され、或いはステップ６０でベースバンド・データ接続を通してパソコン等の外部装置へ経路選択され、またはその両方へ向けて経路選択されることができる。
【００４２】
ステップ７０は呼終端である。在来の呼終端シーケンスを用いてマルチキャスト受信を終わらせることもでき、或いはＭＳが単に信号の受信をやめてもよい。
【００４３】
上の記述は移動局から発せられる呼についてのものであるが、本発明のマルチキャスト方法は移動局で終端する呼にも使用されることができる。移動局で終端する呼の例では、基地局が移動局への呼を開始する。マルチキャスト・サービスは、移動局発の呼について述べたのと同様にしてＥＨＤＭで指定される。通信網がセル内の多数の移動局に情報を放送する必要があるときには、移動局のユーザーがマルチキャスト・サービスを要求していなくても、移動局で終端するマルチキャスト通信を使用することができる。
【００４４】
図３は、マルチキャスト・グループ・ロングコードマスクの例である。ロングコードマスクを表すために使用されるビット３２〜４１はマルチキャスト信号用である。このパターンは、全てのマルチキャスト・ロングコードマスクについて同一とすることができる。これらのビットは、公衆用ロングコードマスク、私用ロングコードマスク、及びその他の、ＩＳ−９５Ａで既に定められているロングコードマスクとは異なる独特のものとなるように選択される。この特定のビット・パターンはさほど重要ではない。ビット０〜３１は、特定のマルチキャストのためのビット・パターンであって、各マルチキャスト・サービスについてそれぞれ異なる。マルチキャスト・ロングコードはＢＳの送信装置でデータをスクランブルするために使用され、ＭＳの受信装置で該データをスクランブル解除するために使用される。
【００４５】
ＢＳは、呼セットアップ時に発呼メッセージで送られた情報からマルチキャスト・サービスを要求しているＭＳの身元を知らされる。マルチキャスト・ロングコードマスク値をＭＳに予め記憶させておく代わりに、その値をＭＳに送るステップを含むようにこの方法を構成すれば、通信網はマルチキャスト情報へのアクセスを管理することができる。或るサービスが、例えば代金を払ってそのサービスを予約しているユーザーなどの、一定のユーザーだけに限定されているならば、確認済みの加入者にだけマルチキャスト・ロングコードマスクが送られる。通信網は、マルチキャスト・サービス・オプション番号を変えずに随意のマルチキャスト・サービス用のマルチキャスト・ロングコードマスクを変更することによって移動局への影響を防止することもできる。
【００４６】
ユーザーが受信したいと希望している各マルチキャスト・サービスに対応するサービス・オプション番号はＭＳにプログラムされる。これは、サービス・オプション番号を発呼メッセージで送れるようにするためである。ＭＳへのサービス・オプション番号のプログラムは、例えばＭＳユーザー・インターフェースに組み込まれているメニュー構造或いはＭＳでのキーを押すシーケンスを用いるなど、幾つかの方法で実行することができる。他のメニュー・オプションは、呼を開始する前に、プログラムされているマルチキャスト・サービスのリストからマルチキャスト・サービスを選択できるようにする。
【００４７】
現在好ましい実施例の文脈で説明をしたけれども、それらの実施例を種々に修正することができ、それらの修正が請求項の範囲内にあることが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ＤＳ−ＣＤＭＡシステムにおける順方向リンク（基地局から移動局へ）信号処理のブロック図である。
【図２】 本発明による移動局発のマルチキャスト・サービス・ネゴシエーションのフローチャートである。
【図３】 本発明のマルチキャスト・グループ・ロングコードマスクの例を示す。
【符号の説明】
１００…ロングコード発生器
１１０…加算器
１２０…ウォルシュコード発生器
１３０…加算器

Claims (8)

1. 基地局から移動局へ、ダイレクトシーケンス符号分割マルチプルアクセスセルラー電話システム用のマルチキャスト通信を行う方法において、
   前記移動局で、前記基地局へ、特定のマルチキャスト・サービスのデータの送信の開始を求める要求を含むセルラー電話呼を発するステップと、
   前記基地局から、前記特定のマルチキャスト・サービスの前記データの送信のための符号チャネルとロングコードマスクとを備えるマルチキャスト・サービス・パラメータを、前記移動局に送るステップと、
   前記符号チャネルと前記ロングコードマスクとを使って前記基地局から前記移動局に前記データを送るステップと、
   前記移動局において前記符号チャネルと前記ロングコードマスクとを用いて前記基地局によって送られた前記データを受信するステップと、を有することを特徴とする方法。
2. 前記マルチキャスト通信に含まれている情報を前記移動局のディスプレイで表示する更なるステップを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記マルチキャスト通信に含まれている情報を前記移動局の外部の装置に伝達する更なるステップを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記移動局からの逆方向リンク信号伝送を禁止する更なるステップを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 基地局から移動局への、ダイレクトシーケンス符号分割マルチプルアクセスセルラー電話システム用のマルチキャスト通信を、前記移動局において受信する方法において、
   前記移動局で、前記基地局へ、特定のマルチキャスト・サービスのデータの送信の開始を求める要求を含むセルラー電話呼を発するステップと、
   前記移動局において、前記基地局から、前記特定のマルチキャスト・サービスの前記データの送信のための符号チャネルとロングコードマスクとを備えるマルチキャスト・サービス・パラメータを受け取るステップと、
   前記基地局が送信した前記データを前記移動局において前記符号チャネルと前記ロングコードマスクとを用いて受信するステップと、を有することを特徴とする方法。
6. 基地局から移動局への、ダイレクトシーケンス符号分割マルチプルアクセスセルラー電話システム用のマルチキャスト通信を、前記基地局において送信する方法において、
   前記移動局から、特定のマルチキャスト・サービスのデータの送信の開始を求める要求を含むセルラー電話呼を受信するステップと、
   前記基地局から、前記特定のマルチキャスト・サービスの前記データの送信のための符号チャネルとロングコードマスクとを備えるマルチキャスト・サービス・パラメータを、前記移動局に送るステップと、
   前記符号チャネルと前記ロングコードマスクとを用いて前記基地局から前記データを前記移動局に送るステップと、を有することを特徴とする方法。
7. ダイレクトシーケンス符号分割マルチプルアクセスセルラー電話システム用のマルチキャスト通信を受信するための装置において、
   基地局へ、特定のマルチキャスト・サービスのマルチキャスト信号の送信の開始を求める要求を含むセルラー電話の呼を発するための手段と、
   前記基地局から送信された、前記特定のマルチキャスト・サービスの前記マルチキャスト信号の送信のための符号チャネルとロングコードマスクとを備えるマルチキャスト・サービス・パラメータを受信するための手段と、
   前記マルチキャスト・サービス・パラメータを受け入れるように適応している受信手段と、を備え、
   前記受信手段は、更に、前記基地局から送信された前記マルチキャスト信号を前記符号チャネルと前記ロングコードマスクとを使って受信するように適応していることを特徴とする装置。
8. ダイレクトシーケンス符号分割マルチプルアクセスセルラー電話システム用のマルチキャスト通信を送信するための装置において、
   移動局から、特定のマルチキャスト・サービスのマルチキャスト信号の送信の開始を求める要求を含むセルラー電話呼を受信するための手段と、
   前記特定のマルチキャスト・サービスの前記マルチキャスト信号の送信のための符号チャネルとロングコードマスクとを備えるマルチキャスト・サービス・パラメータを前記移動局へ送信するための手段と、
   前記符号チャネルと前記ロングコードマスクとを使って前記マルチキャスト信号を前記移動局へ送信するための手段と、を備えることを特徴とする装置。

Images