JP4273080B2 - 自己組織化無線通信システムでの分散同期方法 - Google Patents

Description

本発明は、独立請求項１の上位概念に記載の、つまり、エアインターフェースを介して相互の無線到達範囲内に位置している幾つかの移動局を有する、少なくとも部分的に自己組織化無線通信システムでの分散同期方法に関する。

本発明は、更に、請求項１３記載上位概念に記載の、少なくとも部分的に自己組織化無線通信システム内の移動局に関する。

通信システムは、経済的な領域内でのみならず、個人的な領域内でも大きな意味を有している。ケーブル接続された通信システムと無線通信システムとを接続する技術開発が活発に行われている。そのようにして、ハイブリッド通信システムが確立されると、利用できるサービスの数が増大するのみならず、通信の点から大きなフレキシビリティも達成できる。従って、種々異なるシステムを利用することができる（マルチホーミング）装置が開発されている。

その際、無線通信システムは、加入者の可能な移動可能性に基づいて、大きな技術的な意義を提供する。

無線通信システムでは、情報（例えば、音声、画像情報、ビデオ情報、ＳＭＳ［ショートメッセージサービスＳｈｏｒｔ Ｍｅｓｓａｇｅ Ｓｅｒｖｉｃｅ］又は他のデータ）が、電磁波を用いて、無線インターフェースを介して送／受信局間（基地局乃至加入者局）で伝送される。その際、電磁波の放射は、各々のシステム用にも設けられた周波数帯域内の搬送波周波数で行われる。

確立された、移動通信のグローバルシステムＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）用に、周波数９００ＭＨｚ、１８００ＭＨｚ及び１９００ＭＨｚが利用される。このシステムは、実質的に音声、テレファックス、ショートメッセージサービスＳＭＳ（Ｓｈｏｒｔ Ｍｅｓｓａｇｅ Ｓｅｒｖｉｃｅ）をデジタルデータとして伝送する。

ＣＤＭＡ又はＴＤ／ＣＤＭＡ伝送方式を有する移動無線システム、例えば、ＵＭＴＳ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）又は第３世代の他のシステム用には、約２０００ＭＨｚの周波数帯域内の周波数が設けられている。この第３世代のシステムは、ワールドワイドで無線領域をカバーするという目的のために開発されており、データ伝送サービスを広範囲に提供し、殊に、無線通信システムに極めて小さい資源とのインターフェースしかない無線インターフェースの容量をフレキシブルに管理するという目的のために開発されている。この無線通信システムでは、特に、無線インターフェースのフレキシブルな管理によって、必要な場合に、加入者局が高いデータ速度で大きなデータ量を送／受信することができるようになる。

伝送媒体、例えば、時間、周波数、伝送効率（スループット）又はスペースの共通の無線資源に局がアクセスするのは、この無線通信システムで、多重アクセス（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ，ＭＡ）方式によって調整される。

時分割多重アクセス方式（ＴＤＭＡ）では、各送／受信周波数帯域がタイムスロットに分割されており、その際、周期的に繰り返される１つ又は複数のタイムスロットが局に割り当てられている。ＴＤＭＡによって、無線資源である時間が、局特有に分離される。

周波数分割多重アクセス方式（ＦＤＭＡ）では、全周波数領域が狭帯域領域に分割され、その際、１つ又は複数の狭帯域周波数帯域が局に割り当てられる。ＦＤＭＡによると、無線資源である周波数が局特有に分離される。

符号分割多重アクセス方式（ＣＤＭＡ）では、多数の個別の所謂チップからなる拡散符号によって、伝送すべき伝送効率（スループット）／情報が局特有に符号化され、そうすることによって、伝送すべき伝送効率（スループット）が符号に依存してランダムに大きな周波数領域に亘って拡散される。種々異なる局によって利用される、セル／基地局内の拡散符号は、各々相互に直交方向又はほぼ直交方向であり、そうすることによって、受信局は、当該受信局に割り当てられた信号伝送効率（スループット）を検出し、別の信号を抑制する。ＣＤＭＡによって、無線資源である伝送効率（スループット）が、拡散符号によって局特有に分離される。

直交周波数分割多重アクセス方式（ＯＦＤＭ）では、データは広帯域で伝送され、その際、周波数帯域は、等距離の直交サブキャリア（副搬送波）内に割り振られており、その結果、サブキャリア（副搬送波）が同時に位相シフトすることにより、２次元データ流が時間周波数領域内に形成される。ＯＦＤＭによって、無線資源である周波数は、直交サブキャリア（副搬送波）を用いて局特有に分離される。１時間単位中直交サブキャリア（副搬送波）に伝送される統合されたデータシンボルは、ＯＦＤＭシンボルと呼ばれる。

多重アクセス方式を組み合わせてもよい。そうすると、多数の無線通信システムが、ＴＤＭＡとＦＤＭＡ方式の組合せを利用し、その際、各狭帯域周波数帯域がタイムスロットに区分される。

上述のＵＭＴＳ移動無線システムでは、所謂ＦＤＤモード（周波数分割複信 Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）と、ＴＤＤモード（時分割複信 Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）とが区別されている。ＴＤＤモードは、殊に、アップ（上り）リンク（ＵＬ）での信号伝送にも、ダウン（下り）リンク（ＤＬ）での信号伝送にも使用されることによって特徴付けられ、両伝送方向でのＦＤＤモードは、各々種々異なる周波数帯域を利用する。

第２及び／又は第３世代の無線通信コネクションでは、情報は、回線交換（ＣＳ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｓｗｉｔｃｈｅｄ）又はパケット交換（ＰＳ Ｐａｃｋｅｔ Ｓｗｉｔｃｈｅｄ）で伝送することができる。

個別局間のコネクションは、無線通信インターフェース（エアインターフェース）を介して行われる。基地局と無線網制御装置は、通常のように基地局サブシステム（ＲＮＳ Ｒａｄｉｏ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ）の構成要素である。セルラ無線通信システムは、一般的に、コアネット（ＣＮ Ｃｏｒｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ）に接続された複数の基地局サブシステムを有している。その際、基地局サブシステムの無線網制御装置は、一般的にコアネットのアクセス装置と接続されている。

このように階層的に生成されたセルラ無線通信システムの他に、自己組織型ワイヤレス無線通信システム、例えば、所謂Ａｄ Ｈｏｃ システムが、セルラ無線通信システムでも、重要性を増している。

自己組織型無線通信システムにより、一般的に、各移動端末装置間で直接通信することもでき、必ずしも伝送メディアへのアクセスを制御する、中央のエンティティを有する必要はない。

自己組織型無線通信システムにより、データパケットを直接各可動無線局間で基地局を介在させずに交換することができる。従って、そのような無線網では、基地局の形式でのインフラストラクチュアをセルラ構造内に必要としない。その代わりに、相互に無線到達範囲内の可動無線局間で、データパケットを交換することができる。各データパケットを基本的に交換することができるためには、一般的に可動の無線局間で同期を必要とする。つまり、電磁波を介してのワイヤレス伝送の場合には、例えば、搬送波周波数（周波数同期）と、タイムスロットパターン（時間同期）とをバランスさせる必要がある。

移動データ無線網での同期のためには、種々の解決手段を考えることができる。つまり、移動局は、例えば、ＧＰＳを介して伝送される共通の規準を利用することができる。従って、システムには、全ての移動局が従うことができるグローバルに知られている時間情報が形成される（例えば、ＶＤＬ モード４，ＷＯ９３／０１５７６，”Ａ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ”）。この方式の欠点は、一方では、全ての移動局がコストがとても高いＧＰＳ受信機を利用する必要がある。他方では、ＧＰＳ信号の受信機は、例えば、建築物内では、必ずしもいつも可能とは限らない。例えば、ＴＥＴＲＡのような他のシステムだと、それに配属された周波数帯域用の「クロック発生器」の機能を担うマスターを選択することができる。そのような方式では、何れにせよ、時間（ＴＤＭＡ）及び／又は符号（ＣＤＭＡ）についての高い粒度（ｇｒａｎｕｌａｒｉｔｙ）は得られない。加入者の分離のために、ＦＤＭＡコンポーネントが有利に使用される。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１のような第３グループのシステムは、共通のタイムスロットパターンで作動しない。移動局は、各々の受信されたデータバーストで、ワンショット同期の形式で同期される。ここでは、何れにせよ、ＱｏＳを保証するために、タイムスロットの形式での資源の確保は、もはや可能でない。

本発明の課題は、冒頭に記載した形式の移動局及び無線通信システムを、自己組織化データ無線網用の可動無線局間での時間同期を可能にし、このためにセルラインフラストラクチュアを設ける必要がないようにすることにある。同期は、ＧＰＳに依存せず、中心部以外で分散して生成することができる。それにも拘わらず、フレーム構造は、時間の変化に強く依存する網のトポロジー内でサポートされる必要があり、殊に、加入者の移動度が高い場合に同期する必要があり、即ち、網トポロジーの膨張が強い場合に（例えば、移動する車両内での移動局の場合であり、図１参照）同期する必要がある。付加的に、後続ステップでは、同期に関して、非同期作動クラスタのマージを考慮する必要があり、その際、相互の無線到達範囲内に位置している移動局は、クラスタと呼ばれる。

この課題は、請求項１記載の各要件を有する方法、請求項１３記載の各要件を有する移動局、及び、請求項１５記載の各要件を有する無線通信システムにより解決される。

有利な実施例は、従属請求項に記載されている。

本発明によると、少なくとも幾つかの移動局に、幾つかの移動局から同期シーケンスを伝送し、該同期シーケンスを用いて、前記移動局の幾つか又は全てを、幾つかの移動局に同期させるのである。

セルラインフラストラクチュア、及び、殊に、基地局の同期とは無関係に、分散して行うことができる。加入者局は、移動することがあるが、必ずしも移動している必要はない。以下、この加入者局を移動局と呼ぶ。

本発明は、殊にＴＤＤ／ＴＤＭＡベースのテクノロジー、例えば、移動通信の次世代として話題になっている技術に適している。例えば、本発明は、移動通信の（現在の）第３世代の変形でも使用することができ、というのは、高移動データ無線網用の分散組織化同期は、ＵＬＴＲＡ ＴＤＤのＬｏｗ Ｃｈｉｐ Ｒａｔｅ（ＬＣＲ）バリアント用に構成することができる。ＴＳＭ乃至ＨＣＲでのアルゴリズムのポートを簡単に変換することができる。更に、他のタイムスロットオリエンテッドのアクセスシステム、例えば、ＤＥＣＴに用いることも可能である。

自己組織化無線網が中央組織化同期と一致すると、クラスタ内で、移動局は、クロック発生器の機能を果たす。この役割は、網構成の初めに決めることができる。しかし、時間的に限定した期間でもよい。相応の移動局の選択を生成するプロトコルメカニズムは、公知である（例えば、ＨＩＰＥＲＬＡＮ２参照）。

本発明の分散組織化同期では、個別移動局がクロック発生器の機能を果たすのではなく、関与している全ての移動局の部分集合がクロック発生器の機能を果たす。極端な場合には、移動局全てを同期の維持のために利用することができる。

本来の有効（ペイロード）データの他に、この移動局は同期シーケンスも伝送する。その際、この同期シーケンスは、情報を搬送するデータパケットの部分である。しかし、この同期シーケンスは、別個に専用の、即ち、有効データ伝送から分離された、周波数、時間、及び／又は、符号多重化を定義する同期通信路によって、無線網で利用することができる。

同期化された移動局は、他の移動局の同期位置Ｔ_{ＳＹＮＣ，ｉ}を検出し、当該同期化された移動局自身の同期位置を、この他の移動局の同期位置Ｔ_{ＳＹＮＣ，ｉ}から導出する。その際、個別に検出された同期位置の質は（例えば、この同期位置の受信信号強度から導出することができる）、同期された移動局の先行の同期位置と同様に考慮することができる。

時間同期位置Ｔ_ＳＹＮＣのために、例えば、以下の関係を設定することができる：

その際、αは、同期化された移動局の先行の同期位置Ｔ_{ＳＹＮＣｏｌｄ}用の重み係数である。他の移動局ｉの実際に検出された同期位置の重み付けｇ_ｉのためには、種々のストラテジがある。以下、例として２つの挙げられている：
１．） 最大値の検出：ｇ_ｉ＝１ 最大受信レベルの場合
０ それ以外の場合
２．） 受信レベルを用いた重み付け
分散同期のコンバーゼンスのためには、先行同期時点を考慮することが特に重要であり、従って、有利には、他の移動局の同期位置と組み合わせて同期を決定するのに使われることが分かる。このようにして、このようにして、評価値を「連続的に」改善することができる。

移動局の同期時点は、一般的に複数の規準点から導出されるので（信号伝搬時間は、何れにせよ、個別移動局間の種々異なった距離に基づいて極めて種々異なることがある）、中央組織化網（例えば、基地局）での同期化とは異なり、同期位置の変動は場合によっては大きい。この変動は、相応のガード間隔のディメンショニングの場合に考慮することができる。到達距離１ｋｍの場合、例えば、３μｓまでもの付加的な許容偏差が、伝搬時間差に基づいて生じ、これを補償することができる必要がある。

以下、幾つかの変形実施例について説明する：
Ａ． 同期データの送信は、データを搬送するのと同じバーストにしてよい。その際、本来のデータシーケンスに対する同期データの位置（例えば、プリアンブル又はミッドアンブルとして）は重要ではない。

Ｂ． この方法は、同期データと本来のデータシーケンスを一緒に伝送することに基づくのではない。同期データは、選択的に別のバースト（ＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ又はＦＤＭＡコンポーネントによって、本来のデータバーストから分離される）を介して伝送してもよい。決定的なのは、単に、このバーストの、本来のデータバーストに対する相対的な位置を一義的に決定する必要がある点である。

Ｃ． 同期を維持するために、同期シーケンスをサイクリックに（必ずしも周期的である必要はない）送信することは重要である。１つ、複数又は全ての移動局は、このエアインターフェースの「サービス」を利用できるようにする必要がある。これは、殊に、関与している移動局のどれも有効（ペイロード）データを伝送しない場合でも当てはまる。特に、同期シーケンスも搬送するバースト（以下、ビーコンとも呼ぶ）のサイクリックな送信は、ここで説明している方法による分散同期でも、自己組織化網の組織化でも、例えば、無線到達範囲内に位置している隣りを識別するために、並びに、「隣接リスト」のアクチュエートのために極めて有利である。

Ｄ． 各移動局は、各移動局の同期到達範囲内に位置している各移動局の各同期信号から自己の規準クロックを導出する。この規準クロックの質が極めて種々異なっていることがある。移動局の一方は、規準クロックもＧＰＳ信号も使用するが、移動局の他方は、他の移動局の各受信信号から、その他方の移動局の規準クロックだけを導出することができる。同期の改善のために、例えば、ビーコン内に規準クロックの質の程度を示すことができ、その際、それにより、最適なサンプリング時点を算出する際に、相応の重み付けによって考慮することができる。

Ｅ． 複数のタイムスロットを１つのフレーム内又は幾つかのフレーム内で所謂スーパーフレームにまとめるアクセス方法の場合、フレーム同期をサポートするメカニズムを定義する必要がある。ここでは、各々のタイムスロットをマーキングすることが提供され、その結果、このマーキングから、各々のフレーム内での位置を推定することができる。

簡単な手段は、例えば、図２に例１に示されているように、第１のタイムスロット用の別の同期シーケンスを用いる場合である。図２は、例１でのフレーム同期用の同期シーケンスのマーキングを示す。この方法の欠点は、何れにせよ、フレーム開始点を見つけるための期間が比較的長いという点にある。最も有利でない場合には、フレームを定義する相応のシーケンスが繰り返される迄、完璧なフレーム期間待機する必要がある（少なくとも、各加入者の一人がビーコンを最初のタイムスロット内で生成するようにされることが前提とされる）。フレーム同期の比較的高速の手段は、図３の例２に示されている。図３には、例２のフレーム同期用の同期シーケンスのマーキングが示されている。ここでは、同期シーケンスは、常に、フレーム内での位置に依存しており、即ち、各タイムスロットには、一義的な同期シーケンスが配属されている（乃至、一義的な同期シーケンスセット）。従って、タイムスロット同期により、内在的にフレーム同期が提供される。欠点は、何れにせよ、高い計算コストにある。つまり、個別の各同期シーケンス毎に、自己相関器を提供する必要がある。

連続同期−ジョイントシンクロニゼーション：
分散同期は、同期シーケンスが個別移動局によってではなく、複数の移動局によって送信することができることによって特徴付けられる。基本的には、種々異なる移動局の同期シーケンスは、種々異なるか、又は、同じ無線資源（周波数帯域、タイムスロット及び／又は符号によって決定される）をカバーすることができる。従って、分散同期の２つのタイプが、この発明の範囲内で区別される：
・連続同期
・ジョイントシンクロニゼーション
説明のために、両モードの場合に、分散同期が、ＵＴＲＡ−ＴＤＤモード（Ｌｏｗ Ｃｈｉｐ Ｒａｔｅ）用の３ＧＰＰによって定義されたフレーム構造に基づいて説明する。これは、図４に略示されている（３ＧＰＰ ＴＳ ２５．２２１ Ｖ４．１．０］。

図４に対して補完的に以下の説明が示される：
タイムスロット＃ｎ（ｎは、０〜６）：ｎ番目のトラフィックタイムスロット、８６４チップ周期：
ＤｗＰＴＳ：ダウン（下り）リンクパイロットタイムスロット、９６チップ周期；
ＵｐＰＴＳ：アップ（上り）パイロットタイムスロット、１６０チップ周期；
ＧＰ：ＴＤＤのメインガード周期、９６チップ周期；
選択されたフレーム構成は、ＴＳＭ用にも該当する。ＵＴＲＡ−ＴＤＤのハイ（高速）チップレート（速度）バリアントにポーティングするのは、問題なく可能である。

連続同期：
ＵＴＲＡ−ＴＤＤのフレーム構造は、セルラネットワーク内での作動用に最適化されている。自己組織化無線網内での作動用には、少し変形する必要がある。特に、パワーインペアメントの問題の解決用に、１つのタイムスロット内に１つの移動局だけが、送信作動を開始することができるようにすることが提案されている。１６個までもの種々異なる符号が、種々異なった受信移動局をアドレッシングするために使用される。常に「ダウン（下り）リンクモード」で作動されるので、１つのタイムスロット内での異なったミッドアンブルをなくすことができる。つまり、受信移動局の各々が、唯一の通信路の評価にしか関係していないからである。各々のタイムスロットの特徴的なミッドアンブルに相関することによって、各々の移動局のタイミングを自己のタイミングに関係付けて決定することができる。見つけられた同期位置についての平均化により、どの程度、自己の「タイムスロットパターン」が補償される必要があるか示される。コスト低減のために、全てのタイムスロット内で、同じミッドアンブルで作動することができる。フレーム同期のために、何れにせよ、１つのスロットを特別にマーキングする必要があり、その際、例えば、このスロットのために、特別な同期シーケンスが指示される。更に、この場合、このスロットが常に１つの移動局によって利用されるようにされる。つまり、さもないと、フレーム同期を維持し続けることができないからである。

ジョイントシンクロニゼーション（Ｊｏｉｎｔ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ）：
本来のデータ搬送バーストに対して付加的に、ここでは、移動局の一部分によって同じ同期シーケンス／ビーコンが同時に１つの特別なタイムスロット内で送信される。こうすることによって、同期用のコストを著しく簡単にすることができる。

・フレーム同期は、内在的（インプリシット）にアルゴリズムの構成部分であり、
・自己の同期位置を見つけるためのコスト高な平均値形成は必要ない。平均値形成は、所定のように、同期シーケンスを搬送する信号の重畳によって伝送メディア上で行われる。

・同期のメカニズムは、移動局が時間毎に自ずから同期シーケンスを送出することは別にして、完全に、セルラの場合での作動と同一である。

ＵＴＲＡ−ＴＤＤ ＬＣＲの場合には、２つの特別な同期タイムスロットが利用される。両方とも、ジョイントシンクロニゼーションの場合に有意義に使用することができる。一方のタイムスロットは、周囲の移動局の同期シーケンスの受信のために使用され、他方のタイムスロットは、自己の同期シーケンスの送信のために使用される。従って、全ての移動局は、各フレーム内で１回その同期シーケンスを送信し、それと同時に１回、その環境での位置内で同期化することができる。移動局が既存のクラスタに同期した場合、何れにせよ、この規則を除いて、可能な両同期タイムスロットが受信モジュール内で作動することができる。同期タイムスロットの区別のために、第１及び第２のタイムスロットに種々異なる同期シーケンスが割り当てられる。各移動局は、その同期シーケンスの送信を、比較的僅かな受信電力のタイムスロットに配属し、従って、ほぼ均一に移動局を両タイムスロットに割り当てることができるようになる。特に、クラスタの構築時に、第２のアクティブな移動局が、占有されていないタイムスロットに配属される。

シーケンシャルディセントラルシンクロニゼーション（連続分散同期）及びジョイントディセントラルシンクロニゼーションの説明のために、図５を参照されたい。図５の図５Ａの上側部分に、シーケンシャルディセントラルシンクロニゼーションが示されており、下側部分に、ジョイントディセントラルシンクロニゼーションが示されている。

以下、非同期クラスタ／局の同期について考察する。その際、ガードゾーン方式（ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ｇｕａｒｄ ｚｏｎｅ）が使用される。

自己組織化移動網内で同期化を行う主要なチャレンジの１つが、図６に示されている。ここでは、相互に独立した２つのクラスタが（各々３つの局を有する）構成され、２つのクラスタは、その距離に基づいて（両クラスタは、その相互の無線到達範囲外に位置する）相互に非同期に作動することができる。例えば、ＧＰＳ又は移動無線システムの基地局のような規準なしには、両クラスタを同期することができない。この発明の範囲内では、殊に、「マージされる」クラスタの場合に、種々異なるクラスタの移動局間でテータを交換する前に、同期パラメータを「ローカルに」調整することができるようになる。

図示の解決手段は、中央で組織化された同期を有するが、それとは独立している自己組織化無線網に該当する。

データ無線到達範囲及び同期化到達範囲：
その際、データ無線到達範囲は、可能な受信局が固定のＢＥＲを「ちょうど」保証することができる到達範囲を定義する。それに相応して、同期化到達範囲は、例えば、タイムスライスのような同期化パラメータの正確な検出が、所定の確率の可能な受信局によって保証することができる到達範囲として定義される。

ガードゾーン：
本発明によると、１つの局の同期到達範囲は、有効データの合成された到達範囲（「データ無線到達範囲」）よりも大きい必要がある。その際、同期化情報の過剰到達範囲は、所謂ガードゾーンを定義し、このガードゾーンは、有利には、同じクラスタの各局間のデータ交換を、第２の近いクラスタの１つ又は複数の局の伝送によってはっきりと妨害される前に、所定のシステムパラメータの局所同期を達成するために利用することができる。

図７には、アクティブガードゾーン及びパッシブガードゾーンの方式が示されている。規準となる局が送信局又は受信局として作動するかどうかに応じて、アクティブ乃至パッシブガードゾーンが相応する。最初の場合、つまり、アクティブガードゾーンが相応する場合、ガードゾーンにより、局Ｎ１によって送信されたデータを受信するデータ無線到達範囲内の全ての局が、第２の場合、つまり、パッシブガードゾーンが相応する場合、局Ｎ１のデータ無線到達範囲内の全ての局が、非同期作動する第２のクラスタを妨害せずに、データを送給することができる。

データ無線到達範囲よりももっと高い同期到達範囲の目標は、技術的に、以下の方法によって実現することができる（同期シーケンスに用いられる）：
−比較的高い送信電力（別個の周波数帯域内に要求される位置）
−比較的低い変調指数
−帯域拡散技術を用いた場合に比較的高い拡散係数
−比較的高い受信機感度
−データ検出のために必要な最小受信レベルの（最適な）決定
の各方法によって実現することができる。

ＵＬＴＲＡ ＴＤＤ ＬＣＲの例でのガードゾーンの説明：
以下の説明では、アクティブ乃至パッシブガードゾーンでの要件について、ＵＴＲＡ ＴＤＤ ＬＣＲに基づく自己組織化網の場合で詳細に考察する。以下を仮定するものとする：
−全ての局の送信電力Ｓは同じ大きさである（ＵＥ クラス２： ２５０ｍＷ： ２４ｄＢｍ）
−データバーストと同期バーストの送信電力は同じ大きさである
−データ用の拡散係数は、最大１６であり；同期用の拡散係数は、１４４である
−信号−ノイズ比（ＳＮＲ）．．
．．９５％の確率で
成功する同期の場合には、δ_Ｓ＝−７．０ｄＢであり、
．．データ検出δ_Ｄの場合には−パケットエラーレート＜１０^−２が保証される必要があり−最大である。

δ_Ｄ＝７ｄＢ，それにより、Δδ＝δ_Ｄ−δ_Ｓ＝１４ｄＢが生じる。
−データの受信感度Ｅ_Ｄ０は、標準に相応してＥ_Ｄ０＝−１０５ｄＢｍである。

同期の受信感度は、ΔδだけＥ_Ｄ０よりも敏感であり、従って、Ｅｓ＝Ｅ_Ｄ０−Δδである。データ到達範囲の低減のために、（任意に）データ検出用に必要な受信レベルＥ_Ｄをε_Ｄ＞０ｄＢだけ上昇することができ、即ち、Ｅ_Ｄ＝Ｅ_Ｄ０＋ε_Ｄ＝−１０５ｄＢｍ＋ε_Ｄである。以下、２つの例が示されており、その際、第１の例では、ガードゾーンを保持するために、受信レベルを高める必要があり、第２の例では、レベルを高めず、従って、比較的大きな到達範囲を達成することができる。

同期到達範囲は、送信レベルと受信感度Ｅ_Ｓとの差から決められ、従って、同期用のリンクバジェット（Ｌｉｎｋ Ｂｕｄｇｅｔ）は、
ξ_Ｓ＝Ｓ−Ｅ_Ｓ＝Ｓ−Ｅ_Ｄ０＋Δδ
＝１２９ｄＢ＋Δδ
相応して、データ到達範囲には、
ξ_Ｄ＝Ｓ−Ｅ_Ｄ＝Ｓ−Ｅ_Ｄ０−ε_Ｄ＝ξ_Ｓ−Δδ−ε_Ｄ
＝１２９ｄＢ−ε_Ｄ
が当てはまる。

そのために、図８を考察する。

アクティブガードゾーンでの要件について、上述のダイアグラムを用いて少し説明する。局Ｎ_１によるデータバーストの伝送により、データ到達範囲も、（ミッドアンブルの同時送信による）同期到達範囲も、従って、（局Ｎ_１用の）ガードゾーンも決定される。局Ｎ_２は、Ｎ_１のデータ無線到達範囲内に位置している。可能なノイズ源（局Ｎ_１）のノイズ電力を、局Ｎ_１によって伝送されるデータパケットの受信電力よりもδ_Ｄだけ低くする必要がある。受信局Ｎ_２と可能なノイズ源Ｎ_４との間の伝搬損は、それに応じて_Ｄδ＋ξ_Ｄである。Ｎ_１とＮ_２との間、及びＮ_４とＮ_２との間の種々異なる伝搬路に基づいて、同期到達範囲は、少なくともξ_Ｓ＝２ξ_Ｄ＋δ_Ｄにする必要がある。従って、データ受信用の所要レベルは、ε_Ｄ＝０．５（Ｓ−Ｅ_Ｄ０＋δ_Ｓ）＝６１ｄＢだけ高めてＥ_Ｄ＝−４４dＢｍする必要がある。

ρ／ｄＢ＝３２．４４＋２０ｌｏｇ_１０（ｒ／ｋｍ）＋２０ｌｏｇ_１０（ｆ_ｃ／ＭＨｚ）
の自由空間減衰により、従って、データ到達範囲＜５０ｍとなる。

図９には、以下のように示されている：
アクティブガードゾーンとは異なり、パッシブガードゾーンは、Ｎ_１のデータ到達範囲内に位置している第３の局のデータ受信をガードするのではなく、Ｎ_２，Ｎ_３のような局からＮ_１へのデータ伝送が、近傍の第２のクラスタによりノードＮ_４，Ｎ_５，Ｎ_６からの妨害を大して受けないようにすることができる。こうすることによって、ガードゾーンへの要件を著しく簡単にすることができる。同期到達範囲は、ここでは、単に
ξ_Ｓ＝ξ_Ｄ＋δ_Ｄ
の距離を保証する必要がある。従って、受信感度をデータ検出用の最小受信レベルに高めるために、ε_Ｄ＝δ_Ｓ＜０ｄＢが成り立つ。これにより、受信感度を高める必要はない。７ｄＢのリザーブが残る。達成可能なデータ到達範囲は、明らかに１０ｋｍ以上である。

その際、以下のことが可能である：
・パッシブガードゾーンにより、アクティブガードゾーンを用いた場合よりも著しく高い到達範囲を達成することができる。
・同期用のコストは、パッシブガードゾーンの場合著しく高い。パッシブガードゾーンは、可能な送信局を「ガード」する必要があり、つまり、その可能な送信局の同期シーケンスを定常的／サイクリックに伝送する必要がある。これは、原則としてクラスタの全ての局に該当する。これに対して、アクティブガードゾーンは、伝送の直前に相応の局に対してのみ構築すればよい。無線資源を効率的に利用するために、パッシブガードゾーンがジョイントシンクロニゼーション（ここでは、１つの資源のみが、クラスタの全移動局によって共通に占有されている）と組み合わされている。
・種々異なった送信電力で作動する場合、同期シーケンスの伝送のために、別個の周波数帯域内に分岐する（及び、そこで、最大送信電力で作動する）か、又は、最大送信電力と最小送信電力との差が電力バジェットで考慮する必要がある。

移動データ無銭網では、殊に、相互に独立して同期される２つのクラスタ、従って、一般的には非同期クラスタのマージの際、分散同期が高く要求される。本発明によると、１つの局の同期到達範囲は、有効データの残りの到達範囲よりも大きくする必要がある。その際、同期情報のオーバーリーチ（ｏｖｅｒｒｅａｃｈ）により、所謂ガードゾーンが定義され、このガードゾーンにより、有利に、同じクラスタの各局間でのデータ交換が、近傍の第２のクラスタの１つ又は複数の局の伝送によって妨害される前に、所定のシステムパラメータの局所同期を達成するために利用することができる。データ無銭到達範囲よりも高い同期到達範囲の目標は、以下の方法（同期シーケンスに用いられる）によって達成することができる：
−比較的高い送信電力
−比較的低い変調指数
−帯域拡散技術の使用時の比較的高い拡散係数
−比較的高い受信機感度
−データ検出用の最小所要受信レベルの（任意の）決定
以下、別の変形実施例について提案する：
スロッテッドＡＬＯＨＡ方法に基づく自己組織化データ無線網用の分散スロット同期
ピュアＡＬＯＨＡ方法による無線システムでは、各加入者は、当該加入者のデータを当該データの発生後、固定長のデータパケットで送信する。無線通信路の実際の占有は、送信前にはチェックされないので、他の加入者からの送信と衝突し易い。２つのデータパケットの各送信が衝突すると、即ち、ほんの僅かでも時間が重畳すると、２つのデータパケットが消失してしまう。

成功した伝送数を明らかに改善するには、加入者が所定時点でのみ送信するようにするとよい。ピュアＡＬＯＨＡ方法の、このような変形は、スロッテッドＡＬＯＨＡと呼ばれる。スロッテッドＡＬＯＨＡのためには、ピュアＡＬＯＨＡに較べて、２つのデータパケットが衝突することがある時間間隔は半分になる。

スロッテッドＡＬＯＨＡでのタイムスロット内で伝送されるバーストは、例えば、図１０に示された構造を有している。本来のデータシーケンスの他に、バーストは、少なくとも１つの付加的なシーケンスを有しており、このシーケンスは、送信局も受信局も分かっており、同期用にも通信路評価用にも利用することができる。このバースト内の構成に依存して、プリアンブル又はミッドアンブルも相応する。この所謂ガード期間（ＧＰ）は、伝搬時間差の補償、並びに、加入者の規準クロック許容偏差にも使われる。通常、同期のために、信号拡散技術を用いて作動される。従って、タイムスロットの同期のために、点３で呈示されている分散スロット同期を、有利に使用することができる。

上述の図の説明：
図１：自己組織化データ移動無線網の網構造、
図２：フレーム同期用の同期シーケンスのマーキング用の第１の例、
図３：フレーム同期用の同期シーケンスのマーキング用の第２の例、
図４：ＵＴＲＡ−ＴＤＤモード用のフレーム構造（Ｌｏｗ Ｃｈｉｐ Ｒａｔｅ）、
図５：−部分図Ａ：
連続分散同期の例、
−部分図Ｂ：
共通分散同期の例、
図６：２つの非同期クラスタの例、
図７：アクティブガードゾーンとパッシブガードゾーンの図、
図８：アクティブガードゾーンと３つの移動局Ｎ_４，Ｎ_５及びＮ_６へのノイズ到達範囲の図、
図９：パッシブガードゾーンと３つの移動局Ｎ_４，Ｎ_５及びＮ_６へのノイズ到達範囲の図、
図１０：ＵＴＬＡ−ＴＤＤモード（Ｌｏｗ Ｃｈｉｐ Ｒａｔｅ）用のフレーム構造

自己組織化データ移動無線網の網構造を示す図 フレーム同期用の同期シーケンスのマーキング用の第１の例を示す図 フレーム同期用の同期シーケンスのマーキング用の第２の例を示す図 ＵＴＲＡ−ＴＤＤモード用のフレーム構造（Ｌｏｗ Ｃｈｉｐ Ｒａｔｅ）を示す図 連続分散同期の例を示す図 共通分散同期の例を示す図 ２つの非同期クラスタの例を示す図 アクティブガードゾーンとパッシブガードゾーンの図 アクティブガードゾーンと３つの移動局Ｎ_４，Ｎ_５及びＮ_６へのノイズ到達範囲の図 パッシブガードゾーンと３つの移動局Ｎ_４，Ｎ_５及びＮ_６へのノイズ到達範囲の図 ＵＴＬＡ−ＴＤＤモード（Ｌｏｗ Ｃｈｉｐ Ｒａｔｅ）用のフレーム構造を示す図

Claims (15)

1. エアインターフェースを介して相互の無線到達範囲内に位置している幾つかの移動局を有しており、
   少なくとも幾つかの前記移動局に、幾つかの当該移動局から同期シーケンスを伝送し、該同期シーケンスを用いて、前記移動局の幾つか又は全てを、幾つかの移動局に同期させる、少なくとも部分的に自己組織化する無線通信システムでの同期方法において、
   各移動局の少なくとも１つに対して、送信される同期シーケンスの到達範囲を、当該移動局によって送信された有効データの到達範囲よりも大きくし、それによって形成された比較的大きな、同期化情報の到達範囲、即ち、同期化情報の過剰到達範囲が、別の近い各移動局間のデータ交換が妨害される前に同期を達成するために利用されるガードゾーンを定義することを特徴とする方法。
2. 同期シーケンスを、情報伝送データパケットの一部分にする請求項１記載の方法。
3. 同期シーケンスを、専用の同期通信路で伝送する請求項１記載の方法。
4. 同期された移動局により、他の移動局の同期位置を検出し、該他の移動局の同期位置から、前記同期された移動局自身の同期位置を導出する請求項1から3迄の何れか1記載の方法。
5. 自己の同期位置を決めるために、移動局により、個別に検出された同期位置の質及び／又は該個別に検出された同期位置の先行同期位置を考慮する請求項４記載の方法。
6. 同期データを、有効データを搬送する同じバースト内で生成する請求項１から５迄の何れか1記載の方法。
7. 同期データを、本来の有効データバーストから分離された別のバーストを介して伝送する請求項１から５迄の何れか1記載の方法。
8. 同期シーケンスを、サイクリック又は周期的に伝送する請求項１から７迄の何れか1記載の方法。
9. 同期の改善のために、参照データの質の程度を示す請求項１から８迄の何れか1記載の方法。
10. 同期データを、本来の有効データから分離された別のバーストを介して伝送する請求項１から９迄の何れか1記載の方法。
11. タイムスロット用の同期を時間フレームの同期のために使用する請求項１から１０迄の何れか1記載の方法。
12. １タイムスロット内で１移動局だけにより、送信動作を行う請求項１から１１迄の何れか1記載の方法。
13. 同期シーケンスを送信するための手段が設けられており、該同期シーケンスを用いて、別の移動局が同期化される、少なくとも部分的に自己組織化する無線通信システム内の移動局において、
    送信される同期シーケンスの到達範囲は、当該移動局によって送信された有効データの到達範囲よりも大きく、それによって形成された比較的大きな、同期化情報の到達範囲、即ち、同期化情報の過剰到達範囲が、別の近い各移動局間のデータ交換が妨害される前に同期を達成するために利用されるガードゾーンを定義する手段が構成されていることを特徴とする移動局。
14. 幾つかの移動局から、幾つかの移動局の同期シーケンスを受信するための手段が設けられている請求項１３記載の移動局。
15. 請求項１３又は１４記載の複数の移動局を有する無線通信システム。

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