JP4307554B2 - ディスパッチシステム内の遠隔装置の電力を保存する方法および機器 - Google Patents
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Description
I.発明の分野
本発明は、概して、多元接続システムでの遠隔装置運用に関し、さらに特定すると、遠隔装置内での電力節約に関する。
II.関連技術の説明
無線電話通信システムにおいて、多くのユーザーは、無線チャンネル上で通信し、他の無線電話システムおよび有線電話システムに接続する。無線チャンネル上での通信は、多様な多元接続技法の内の1つである。これらの多元接続技法は、時分割多重アクセス(TDMA)、周波数分割多重アクセス(FDMA)、および符号分割多重アクセス(CDMA)を含む。CDMA技法は多くの利点を有している。典型的なCDMAシステムは、本発明の譲受人に譲渡され、参照してここに組み込まれる、1990年2月13日にK.Gilhousenらに対し発行され、「衛星または地上中継器を使用するスペクトル拡散多元接続通信システム(SPREAD SPECTRUMMULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS)」と題する米国特許第4,901,307号に記述される。
いま言及した特許においては、各自がトランシーバを有する大多数の移動電話システムユーザーが、CDMAスペクトル拡散通信信号を使用して衛星中継器、航空機搭載の中継器、または地上基地局を通して通信する、多元接続技法が開示される。CDMA通信を使用する上で、周波数スペクトルは、複数回、再利用することが可能で、システムユーザー容量の増加を可能にする。
CDMAセルラシステムにおいては、各基地局が、限られた地理的な地域にカバレージを提供し、その有効範囲領域内の遠隔装置を、セルラ交換機を介して公衆加入電話網(PSTN)にリンクする。遠隔装置が新しい基地局の有効範囲領域に移動すると、遠隔装置の呼の経路選択はその新しい基地局に移される。その基地局から遠隔装置への信号伝送経路が順方向リンクと呼ばれ、その遠隔装置から基地局への信号伝送経路が順方向リンクと呼ばれる。
典型的なCDMAシステムでは、各基地局は、他の基地局のパイロット信号からの符号位相でオフセットされる1つの共通擬似ランダム雑音(PN)拡散符号を有するパイロット信号を送信する。システム運用中、遠隔装置は、それを通して通信が確立される、その基地局を取り囲む近接基地局に対応する符号位相オフセットの一覧の提供を受ける。遠隔装置は、それを使って、近接基地局を含む基地局のグループからパイロット信号の信号強度を追跡調査する検索要素を具備される。
ハンドオフプロセスの間に複数の基地局を通して遠隔装置との通信を提供するための方法およびシステムは、本発明の譲受人に譲渡される、1993年11月30日に発行された、「CDMAセルラ通信システムの移動補助式ソフトハンドオフ(MOBILE ASSISTED SOFT HANDOFF IN A CDMA CELLULAR COMMUNICATION SYSTEM)」と題する、米国特許第5,267,261号に開示される。このシステムを使用すると、遠隔装置とエンドユーザーの間の通信は、最初の基地局からそれ以降の基地局への最終的なハンドオフにより途切れない。この種のハンドオフは、以後の基地局との通信が、最初の基地局との通信が終了する前に確立されるという点で、「ソフト」ハンドオフと見なされることがある。遠隔装置が2つの基地局と通信中であるとき、遠隔装置は、1つの共通基地局からのマルチパス信号が結合されるのと同じ方法で、各基地局から受信される信号を結合する。
通常のマクロセルラ(macrocellular)システムにおいては、エンドユーザーのために各基地局によって受信される信号から単一信号を作成するために、システムコントローラが利用されることがある。各基地局内では、1つの共通した遠隔装置から受信される信号が、それらが復号化される前に結合され、したがって受信された複数の信号を完全活用する。各基地局からの復号化された結果は、システムコントローラに提供される。信号はいったん復号化されると、それは他の信号と「結合」することはできない。したがって、システムコントローラは、単一遠隔装置により通信が確立される相手の各基地局によって作り出される複数の復号化された信号の間で選択しなければならない。最も有利な復号化された信号が基地局からの信号のセットから選択され、選択されなかった信号はただ廃棄される。
遠隔装置補助式ソフトハンドオフは、遠隔装置によって測定される基地局の複数のセットのパイロット信号強度に基づいて動作する。アクティブセットとは、それを通してアクティブ通信が確立される基地局の集合である。候補セットとは、通信を確立するために十分な信号レベルでのパイロット信号強度を有する近隣セットまたは残りセットから選択される基地局の集合である。近隣セットとは、通信を確立するために十分なレベルの信号強度を持つ高い確率を有する基地局を含むアクティブ基地局を取り囲む基地局の集合である。残りセットは、アクティブセット、候補セット、または近隣セットの要素ではないシステム内のすべての基地局のことである。
通信が最初に確立されると、遠隔装置は第1基地局を通して通信し、アクティブセットは第1基地局だけを含む。その遠隔装置は、アクティブセット、候補セット、近隣セットおよび残りセットの基地局のパイロット信号強度をモニタする。近隣セットまたは残りセット内のある基地局のパイロット信号が予め定められたしきい値レベルを超えると、基地局は候補セットに加えられる。その遠隔装置は、第1基地局に対し新しい基地局を識別するメッセージを通信する。システムコントローラは、その新しい基地局と遠隔装置の間で通信を確立するかどうかを決定する。システムコントローラが通信を確立すると決定すると、システムコントローラはその新しい基地局に対し、その遠隔装置についての情報を識別するメッセージと、それと通信を確立するためのコマンドを送る。メッセージは、第1基地局を通してその遠隔装置にも送信される。そのメッセージは、第1基地局と新しい基地局を含む新しいアクティブセットを識別する。遠隔装置は、新しい基地局によって送信された情報信号を検索し、第1基地局を通る通信を終了しないでその新しい基地局と通信が確立される。このプロセスは、追加の基地局と続行できる。
遠隔装置は、複数の基地局を通して通信しているとき、それはアクティブセット、候補セット、近隣セットおよび残りセットの基地局の信号強度をモニタし続ける。アクティブセットの基地局に対応する信号強度が予め定められた時間期間の間、予め定められたしきい値を下回ると、遠隔装置がそのイベントを報告するためのメッセージを作成し、送信する。システムコントローラは、遠隔装置が通信中である相手基地局の少なくとも1つを通してこのメッセージを受信する。システムコントローラは、弱いパイロット信号強度を持つ基地局を通る通信を終了することを決定することがある。
システムコントローラは、基地局を通る通信の終了を決定すると、基地局の新しいアクティブセットを識別するメッセージを作成する。この新しいアクティブセットは、それを通した通信が終了されることになる基地局を含まない。それを通して通信が確立される基地局は、遠隔装置にメッセージを送る。システムコントローラは情報を基地局にも通信し、その遠隔装置との通信を終了する。したがって、遠隔装置通信は、新しいアクティブセットで識別される基地局を通してだけ送られる。
遠隔装置は、ソフトハンドオフプロセス中つねに少なくとも1つの基地局を通してエンドユーザーと通信しているため、遠隔装置とエンドユーザーの間では通信の中断は発生しない。ソフトハンドオフは、他のセルラ通信システムで利用される、従来の「ブレークビフォアメーク」技法に優る、それ固有の「メークビフォアブレーク(make before break)」技法で重要な利点を提供する。
無線電話システムにおいては、取り扱うことができる同時電話呼の数という点でシステムの容量を最大限にすることは、きわめて重要である。各遠隔装置の送信電力が、それぞれの送信された信号が基地局受信機に同じレベルで到達するように制御される場合に、スペクトル拡散システムのシステム容量は最大限にすることができる。実際のシステムでは、各遠隔装置は、許容できるデータ回復を可能にする信号対雑音比を作り出す最小の信号レベルを送信する。遠隔装置によって送信される信号が低すぎる電力レベルで基地局受信機に到達すると、他の遠隔装置からの干渉のために、ビット誤り率は高すぎて、高品質通信を許さない可能性がある。他方、遠隔送信によって送信された信号が基地局で受信されたときに高すぎる電力レベルにあると、この特定の遠隔装置との通信は許容できるが、この高い電力信号が他の遠隔装置に対する干渉としての機能を果たす。この干渉は、他の遠隔装置との通信に悪影響を及ぼす可能性がある。
したがって、典型的なCDMAスペクトル拡散システムでの容量を最大限にするためには、基地局の有効範囲領域内の各遠隔装置の送信電力は、基地局によって制御され、基地局で同じ名目受信信号電力を生じさせる。理想的なケースでは、基地局で受信される総信号電力が、基地局の有効範囲領域内で送信中の遠隔装置の数で乗算される、各遠隔装置から受信される名目電力に、近接する基地局の有効範囲領域内にある遠隔装置からの基地局で受信される電力を加えたものに等しくなる。
無線チャンネルでの経路損失は、平均経路損失とフェージングという2つの別個の現象によって特徴付けられる。基地局から遠隔装置への順方向リンクは、遠隔装置から基地局への逆方向リンクとは異なる周波数で動作する。ただし、順方向リンクと逆方向リンクの周波数は同じ一般的な周波数バンド内にあるため、2つのリンクの平均経路損失の間の重要な相関関係が存在する。他方、フェージングは、順方向リンクと逆方向リンクに対して独立した現象であり、時間の関数として変化する。
典型的なCDMAシステムにおいては、各遠隔装置は、遠隔装置への入力での総電力に基づき順方向リンクの経路損失を概算する。総電力は、遠隔装置によって知覚されるのと同じ周波数割当で動作するすべての基地局からの電力の総計である。遠隔装置は、平均順方向リンク経路損失の概算から、逆方向リンク信号の送信レベルを設定する。2つのチャンネルの独立したフェージングのために同じ遠隔装置の順方向リンクチャンネルに比較して、1つの遠隔装置の逆方向リンクチャンネルが突然改善すると、この遠隔装置から基地局で受信される信号の電力が上昇する。この電力の上昇によって、同じ周波数割当を共用するすべての信号に対する追加の干渉が引き起こされる。したがって、チャンネルでの突然の改善に対する遠隔装置送信電力の急激な応答は、システム性能を改善するだろう。したがって、基地局に、頻繁に、遠隔装置の電力制御機構に貢献させることが必要である。
また、遠隔装置送信電力が、1つまたは複数の基地局によって制御される場合がある。遠隔装置が通信している各基地局は、遠隔装置から受信された信号強度を測定する。測定された信号強度は、その特定の遠隔装置に関する希望される信号強度レベルに比較される。電力調整コマンドは、各基地局によって生成され、順方向リンクで遠隔装置に送信される。遠隔装置は、基地局電力調整コマンドに応えて、予め決められた量、遠隔装置送信電力を増加または減少する。この方法により、チャンネルでの変化に対する急激な反応が達成され、平均システム性能が改善される。通常のセルラシステムにおいては、基地局が密接に接続されておらず、システム内の各基地局が、他の基地局が遠隔装置の信号を受信する電力レベルを認識していないことを注意する。
遠隔装置が複数の基地局と通信中であるとき、電力調整コマンドは各基地局から提供される。遠隔装置は、これらの複数の基地局電力調整コマンドに作用し、他の遠隔装置通信に不利に干渉し、しかも遠隔装置から基地局の少なくとも1つへの通信をサポートするために十分な電力を提供する可能性がある送信電力レベルを回避する。この電力制御機構は、遠隔装置に、遠隔装置と通信している各基地局が電力レベルでの上昇を要求する場合にだけ、その送信信号レベルを上昇させることによって達成される。遠隔装置は、その遠隔装置が通信中である基地局が、電力が減少することを要求する場合に、その送信信号レベルを減少させる。基地局と遠隔装置の電力制御用のシステムは、本発明の譲受人に譲渡される、1991年10月8日に発行された、「CDMAセルラ移動電話システムで伝送電力を制御するための方法および機器(METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING TRANSMISSION POWER IN A CDMA CELLULAR MOBILE TELEPHONE SYSTEM)」と題する米国特許第5,056,109号に開示される。
各遠隔装置によって送信される制御情報に応えて、基地局によって送信される各データ信号で使用される相対的な電力を制御することも望ましい。このような制御を提供する主要な理由とは、一定の場所では順方向チャンネルリンクがひどく不利を受ける可能性があるという事実に対処するためである。不利を受ける遠隔装置に送信されている電力が増加されない限り、信号品質は許容できなくなる可能性がある。このような場所の例は、1つまたは2つの近接の基地局への通路損失が、遠隔装置と通信中の基地局に対する通路損失とほぼ同じである点である。このような場所では、総干渉は、その基地局に比較的に近い点にある遠隔装置によって見られる干渉より3倍も増加するだろう。さらに、近接の基地局から生じる干渉は、アクティブ基地局から生じる干渉の場合でのように、アクティブ基地局からの信号に一致してフェードしない。このような環境にある遠隔装置は、適切な性能を達成するためには、アクティブ基地局からの3dBから4dB追加された信号電力を必要とする可能性がある。
それ以外のときには、遠隔装置は、信号対干渉比が異常に優れている場所に配置してもよい。このようなケースでは、基地局は、通常より低い送信機電力を使用して希望される信号を送信し、システムによって送信されている他の信号への干渉を削減できるだろう。
前記目的を達成するために、信号対干渉測定機能が遠隔装置受信機内で提供できる。この測定は、希望される信号の電力を総干渉雑音電力に比較することによって実行される。測定された比が予め定められた値より小さい場合、遠隔装置は、順方向リンク信号での追加電力を求める要求を基地局に送信する。比が予め定められた値を超えると、遠隔装置は、電力削減の要求を送信する。遠隔装置受信機が信号対干渉比をモニタすることができる1つの方法は、結果として生じる信号のフレームエラーレート(FER)をモニタすることによる。別の方法は、受信済みと宣言された消去の数を測定することによる。
基地局は、各遠隔装置から電力調整要求を受信し、予め定められた量で、対応する順方向リンク信号に割り当てられる電力を調整することによって応答する。調整は、通常、約0.5dBから1.0dB、つまり約12%のように小さい。電力の変化の速度は、逆方向リンクに使用される率よりやや、おそらく1秒あたり1度、遅い可能性がある。好ましい実施態様においては、調整の動的範囲は、通常、名目を下回る4dBから名目送信電力を上回る約6dBに限られる。
基地局は、特定の遠隔装置の要求に準拠するかどうかを決定する際に、他の遠隔装置によって行われる電力要求も考慮する必要がある。例えば、基地局が容量に負荷されると、追加電力に対する要求が許可される可能性があるが、通常の12%の代りに6%以下だけである。この制度(regime)では、電力の削減に対する要求は、依然として通常の12%変化で許可されるだろう。
最初のセルラ電話ライセンスが政府によって発行されたとき、スペクトルの使用に対する制約の1つは、通信事業者がディスパッチシステムサービスを提供できなかったことである。しかしながら、CDMAシステムの大きな利点および民間ディスパッチシステムの配備と保守の固有の費用と問題のため、政府は、この問題を再検討中である。政府自体、このようなサービスから大きく利益を得るだろう。
通常の無線および有線の電話サービスは2地点間サービスを提供するが、ディスパッチサービスは、1対多(one−to−many)のサービスを提供する。ディスパッチサービスの共通の用法は、地元警察無線システム、タクシー急送システム、連邦捜査局、および諜報活動、および汎用軍事通信システムである。
ディスパッチシステムの基本的なモデルは、ユーザーの一斉送信ネットから成り立っている。各一斉送信ネットユーザーは、共通の一斉送信順方向リンク信号をモニタする。ネットユーザーが話をしたいと考えると、ユーザーはプッシュツートーク(Push−to−Talk)(push to talk)(PTT)ボタンを押す。通常、話をしているユーザーの声は、一斉送信順方向リンク上で、逆方向リンクから送られる。理想的には、ディスパッチシステムは、システムへの陸線および無線のアクセスを可能にする。
前述されるように2地点間装置としての機能を果たす遠隔装置用の電力制御機構が、直接的にディスパッチシステムに応用できないことに注意する。ディスパッチシステムにおいては、複数の遠隔装置が、同じ順方向リンク信号を聞いている。ディスパッチシステムでは、過半数の遠隔装置が、任意の一時点で受動的である(つまり、ただ聞いている)。また、順方向リンク一斉送信チャンネルが音声情報を送信しない場合、長い時間期間が経過する可能性があることにも注意する。本発明はかなりの静かな時間を利用し、遠隔装置の電力消費を削減する。
発明の概要
プッシュツートーク(Push−to−Talk)システムにおいては、遠隔装置が、バッテリを交換しないで、フィールドでアクティブであり続ける能力がきわめて重要である。しかし、一方の遠隔装置でプッシュツーボタンを押すことと、他方の遠隔装置で対応する音声信号を受信することの間の待ち時間が許容できる範囲に保たれることも重要である。したがって、遠隔装置は、動作中、多くの状態を横切って行く。音声情報が順方向リンク一斉送信チャンネル上で送信されない時間期間が経過すると、遠隔装置は活動休止状態に入る。活動休止状態において、それが順方向リンク一斉送信チャンネルをモニタする時間を制限することによって、その電力消費を減少させる。活動休止状態内で、それぞれが異なる電力消費とプッシュツートーク(Push−to−Talk)待ち時間に異なるスロットを持つ、多くのサブ状態(substate)がある場合がある。ネット内の任意の遠隔装置がそのプッシュツートーク(Push−to−Talk)ボタンを押すと、システム全体が目覚める。電力制御は、システムが目覚めるときに、それが通常の動作を開始する準備が完了するように、活動休止モードで動作し続ける。
【図面の簡単な説明】
本発明の特徴、目的、および優位点は、図面とともに解釈されるときに、以下に述べられる詳細な説明からさらに明らかになるだろう。
図1は、通常のディスパッチシステムを示し、
図2は、本発明に従う順方向一斉送信チャンネル電力制御を示すフローチャートであり、
図3は、遠隔装置の状態とその間での遷移を引き起こすことがある励振を示す状態図であり、
図4は、遠隔装置の状態と、その間での遷移を引き起こすことがある励振を示す状態図で、活動休止状態は、基地局によって制御されている。
好ましい実施態様の説明
図1は、通常のディスパッチシステムを示す。好ましい実施態様においては、遠隔装置10、20、22および24は、ディスパッチ装置と2地点間電話の両方として機能できる。図1では、遠隔装置10は、現在、能動的な話し手であり、遠隔装置20、22および24が現在は受動的な聞き手である。基地局30、32、および34は、遠隔装置20、22および24に対し一斉送信順方向リンクチャンネルを提供する。基地局30は、遠隔装置10への専用トラフィックチャンネルを提供する。専用トラフィックチャンネルは、遠隔装置10が、それ自体の音声信号を受信しない可能性があるという点を除き、順方向リンク一斉送信チャンネルに類似している。また、基地局30は、アクティブな遠隔装置10から逆方向リンク信号を受信している。移動交換センタ(MSC)38は、基地局への、および基地局からのシグナリングを調整する。通信マネージャ40が、遠隔装置の内の2つが「プッシュツートーク(Push−to−Talk)」(PTT)ボタンを同時に押した場合に要求に優先順位を付けることのような、ネットを制御する。好ましい実施態様では、エアインタフェースシグナリングと変調は、一般的には、ただIS−95と呼ばれる「二重モード広帯域スペクトル拡散セルラシステム用移動局−基地局互換性規格(Mobile Station−Base Station Compatibility Standard for Dual−Mode Wideband Spread Spectrum Cellular Systems)」TIA/EIA/IS−95に説明される符号分割多重アクセス(CDMA)システムに準じている。IS−95では、遠隔装置が、移動局と呼ばれる。
技術では、基地局は、例えば3つのセクタにsectorizedされることがあることがよく知られている。基地局という用語が本文中で使用される場合、その用語は、基地局全体または複数の扇形に区分された(multisectored)基地局の内のただ1つのセクタを指す可能性があることが暗示される。
図1では、アクティブな遠隔装置10は、基地局30との確立された双方向リンクを有する。アクティブになるために、遠隔装置は、基地局30へのトラフィックチャンネルを要求するアクセスチャンネルメッセージを送る。アクセスメッセージはアクセスチャンネル上で送られる。アクセスチャンネルは、基地局に対し通信するために遠隔装置によって使用される逆方向リンクチャンネルである。アクセスチャンネルは、発呼、ページへの応答、および登録のような短いシグナリングメッセージ交換に使用される。アクセス試行は、一連のアクセスプローブ内で遠隔装置により送られる。各アクセスプローブが同じ情報を伝搬するが、過去の電力レベルより高い電力レベルで送信される。アクセスプローブは、基地局の肯定応答が遠隔装置で受信されるまで続く。
アクセスチャンネルは、共用されたスロット(slotted)ランダムアクセスチャンネルである。ただ1つの遠隔装置だけが、一度にアクセスチャンネルを無事に使用することができる。また、各継続アクセスプローブは、過去の電力レベルに比較して高められた電力レベルで送られ、アクセスチャンネルは電力制御されていないため、アクセスチャンネルは他の逆方向リンク信号への干渉としての機能を果たす。これらの理由から、アクセス試行の数を最小限にとどめることが有利である。
遠隔装置10は、通信リンクを確立したときに、それは専用順方向リンクトラフィックチャンネル上で順方向一斉送信チャンネルのシグナリングを受信する。このようにして、遠隔装置10は、順方向リンク一斉送信チャンネルをモニタせず、独自の専用順方向リンクトラフィックチャンネルでディスパッチシステム情報のすべてを受信する。遠隔装置10は、専用逆方向チャンネルで基地局30へ通信し返す。好ましい実施態様では、順方向リンクと逆方向リンク上での電力制御は、IS−95に従って前述されるように実行される。遠隔装置10は、それ自体の専用の順方向リンク信号経路を有するため、遠隔装置に特殊なメッセージ通信をシグナリングに含めることができる。例えば、遠隔装置10にディスパッチシステム遠隔装置と2地点間電話装置の両方として動作する機能がある場合、遠隔装置10は、順方向リンクトラフィックチャンネル上で入信2地点間呼が遠隔装置10に向かって向けられている旨を通知されることができる。
他方、図1では、受動的な遠隔装置20、22、および24は、基地局のどれに対しても確立された逆方向リンク信号を持たない。遠隔装置20、22、および24が完全にパッシブである場合、個々の基地局は、遠隔装置がその対応する有効範囲領域内にあるかどうか気づいていない可能性があることに注意する。遠隔装置が基地局の有効範囲領域に入ったときに、その基地局で登録したとしても、基地局は、いつ遠隔装置がいつその基地局の有効範囲領域を離れたのかを知ることはできない。
遠隔装置20、22、24がパッシブであっても、それらは依然としてアクセスチャンネルを使用し、基地局と通信することができる。好ましい実施態様では、パッシブ遠隔装置20、22、および24は、アクセスチャンネルを使用し、基地局に、それらが順方向リンク一斉送信チャンネルからさらに多くの電力を必要としているかどうかを知らせる。電力要求アクセスメッセージには、いくつかの信号レベルまたは品質の表示が含まれることがある。例えば、遠隔装置が基地局からのパイロット信号を知覚する強度を示すフィールドがある場合がある。あるいは、遠隔装置が順方向リンク一斉送信チャンネルを知覚する強度または品質を示すフィールドがある可能性がある。パイロットチャンネルと順方向リンク一斉送信チャンネルの両方の信号強度つまり品質を示すフィールドがある場合もある。パイロット信号強度と順方向リンク一斉送信チャンネル強度の間の差、つまり順方向リンク一斉送信チャンネル強度に対するパイロット信号強度の比を示すフィールドがある場合がある。
標準的なセルラシステムは、そのそれぞれが限られた有効範囲領域内に位置する遠隔装置に通信を提供する複数の基地局から構成されている。協力して、複数の基地局は、サービスエリア全体にカバレージを提供する。ディスパッチシステムが、賃貸関係者(leasing party)により賃貸されるときに、賃貸関係者は、サービスエリア全体にカバレージを提供することを希望することがある。しかし、順方向リンク一斉送信信号が、システム内の各基地局からつねに送信されると、システムのコストはきわめて高くなる可能性がある。システムにさらに高い総合的な容量を提供するより効率的かつ経済的な方法は、遠隔装置が位置するそれらの基地局内にある順方向リンク一斉送信チャンネルだけを送信し、信頼できる通信を提供するのに必要とされる最小レベルで順方向リンク一斉送信を送信することである。
順方向リンク一斉送信チャンネルが送信されていない場合、対応する資源が、他の2地点間ユーザーまたは一斉送信ユーザーに利用できる。さらに、順方向リンク一斉送信チャンネルを送信していない基地局の有効範囲領域内のその他のユーザーは、それからの干渉にはさらされない。順方向リンク一斉送信チャンネルが送信されているかどうかに関係なく、パイロット信号が各基地局から頻繁に(continually;即ち、絶え間なく)送信されることを覚えていること。
基地局間の通信のハンドオフも、遠隔装置が2地点間装置として動作しているときとは、一斉送信モードで異なる。前記に詳しく説明されたように、遠隔装置が2地点間装置として動作しているとき、ハンドオフは、遠隔装置によって行われるパイロット信号強度測定のセットに関して制御される。アクティブセットは、アクティブ通信がそれを通して確立される基地局の集合である。候補セットとは、通信を確立するために十分な信号レベルでパイロット信号強度を有する近隣セットまたは残りセットから選択される基地局の集合である。近隣セットは、通信を確立するために十分なレベルの信号強度を持つ高い確率を有する基地局を含む、アクティブ基地局を取り巻く基地局の集合である。残りセットは、アクティブセット、候補セット、または近隣セットの要素ではないシステム内のすべての基地局を含む。
遠隔装置が2地点間装置として動作しているとき、基地局の近隣セットに対応するパイロット信号が、残りセットに対応するパイロット信号より高い周波数で検索されるという点で、基地局の近隣セットは、残りセットより好まれる。例えば、好ましい実施態様では、最初に、近隣セットが検索されてから、残りセットの1つの要素が検索される。第2に、近隣セット全体がもう一度検索され、残りセットの次に連続する要素が検索される。動作は、周期的に続行する。
遠隔装置がアクティブな2地点間通信リンクを確立させると、移動交換センタ内に位置するシステムコントローラは、各遠隔装置に、近隣セットを含む基地局の一覧を送る。近隣セットは、遠隔装置の位置に依存する。そのようなものとして、近隣セットは、ある遠隔装置内で、それが別の遠隔装置内で含んでいるのとは異なる基地局のセットを含む。システムコントローラは、近隣セットの基地局の個々に区別されたリストを、確立された順方向リンクトラフィックチャンネルを介して対応する遠隔装置に送ることができる。
しかし、一斉送信モードでは、順方向リンク一斉送信チャンネルは、すべての遠隔装置に対し同じではなく、そのようなものとして、近隣セット情報の各遠隔装置への伝送は、一斉送信モードでは洗練(elegant)されていないことに注意する。また、一斉送信モードでは、遠隔装置と逆方向リンクが確立されていないため、システムコントローラは、近隣セットを決定するために、遠隔装置の位置を知らない。一斉送信モードの好ましい実施態様では、一斉送信モードで動作する各遠隔装置の近隣セットは空である。このようにして、一斉送信モードで動作している遠隔装置は、順方向リンク一斉送信チャンネルをモニタするときに、頻繁に残りセットから直接的に検索する。アクティブセットの要素のパイロット信号強度が、指定された時間量より多く、しきい値、T―ドロップ(T_DROP)を下回ると、アクティブセット内の対応するエントリが削除され、対応するエントリが残りセットに追加される。遠隔装置は、対応する基地局から、もはや順方向リンク一斉送信チャンネルをモニタしなくなる。このようにして、候補セットの使用も排除されることに注意する。
残りセットの要素である基地局のパイロット信号が、一定のしきい値、T―アド(T_ADD)を上回るとき、遠隔装置は、対応するエントリをアクティブセットに追加することができる。遠隔装置は、その基地局から順方向リンク一斉送信チャンネルを復調する。遠隔装置は、新規に追加された基地局からの信号を、それが受信している他の基地局からの信号とダイバシティー結合し始める。遠隔装置が順方向リンク一斉送信チャンネルを復調できない場合、それは基地局に対し電力要求アクセスメッセージを送ることがある。
基地局が、順方向リンク一斉送信チャンネルが確立されていないときに電力要求アクセスメッセージを受信すると、それは、応えて基地局に初期に確立されたレベルで順方向リンク一斉送信チャンネルの送信の開始するように命令するシステムコントローラに知らせる。基地局は図2に従って電力制御を実行し始め、開始ブロック50で開始する。図2のブロック52は、所定の間隔で実行される。ブロック50が実行される間隔が、動作の電力制御速度を設定する。ブロック52では、基地局が、電力要求アクセスメッセージが受信されたかどうかを確認する。受信されていなかった場合、そうすることが送信電力を所定の最低、MINを下回るまで減少しないならば、現在の送信電力を予め定められた量、δ、削減するブロック54が実行される。フローはブロック56に続く。ブロック56では、基地局送信電力が、所定の時間間隔Tより長く最低であった場合、順方向リンク一斉送信チャンネルの伝送が、ブロック58に示されるように終了され、図2の実行が、ブロック60に示されるように終了する。このようにして、すべてのパッシブ遠隔装置が基地局の有効範囲領域を出ると、基地局は、最終的に、送信レベルを最低に減少し、予め定められた期間Tの間、最低レベルで送信することによって順方向リンク一斉送信チャンネルの伝送を排除する。送信レベルがTより長く最低に等しくなかった場合にもう一度ブロック56に戻ると、フローはブロック52に戻って続行する。
電力要求アクセスメッセージが受信されると、実行は、ブロック52からブロック66に流れる。送信電力が最近(例えば、最後のXフレーム内で)上昇した場合、フローはブロック52に戻り、要求が無視される。このようにして、2つの遠隔装置が互いに密接に示唆して電力増加を要求する場合、電力は一度だけ増加される。どちらかの遠隔装置がまださらに多くの電力を必要とする場合は、それは別の要求を送信する。したがって、システムは、順方向一斉送信チャンネル電力レベルを不当に、他のシステムユーザーに損害を与えて過剰に増加しない。
送信電力レベルが最後のXフレーム内で上昇しなかった場合、基地局は、それが、遠隔装置が基地局パイロット信号を受信する、ブロック68、強度に基づき、その分、電力を増加する量△を決定する。遠隔装置がカバレージの端に近づいていくと、それは電力を増加するために、電力要求アクセスメッセージを基地局に送る。それがサービスエリアの外に移動すると、基地局はその遠隔装置に信号を提供する必要はなくなる。量△は、遠隔装置によって送られる信号強度メッセージに基づき、△1と△2の間で選択される。例えば、遠隔装置が電力の増加を要求し、遠隔装置によって測定されるパイロット信号と順方向リンク一斉送信チャンネルの間の電力レベルの差が小さい場合、△の規模は、電力レベルの差が大きい場合より少なくなる。ブロック70では、送信電力は、量△、またはさらに低い送信電力レベルを出す最大送信値MAXまで増加する。このようにして、基地局の最大送信電力は制限される。ブロック70から、フローはブロック52に戻って続く。明らかに、△という値が固定されるケースは、本発明の範囲内にある。
システムパラメータT、MIN、およびMAXが、賃貸関係者により、自分たちのニーズと支払う能力に従って設定できることに注意する。例えば、中央情報局、CIAがきわめて秘密かつ危険な使命を遂行している場合、それは、出力要求アクセスメッセージさえ送られない完全にパッシブな遠隔装置動作を持つことを希望する可能性がある。このようなケースでは、MINとMAXは両方とも最大限の電力に等しく設定され、Tは無限に設定される。このようにして、システム内のすべての基地局は、最大限の電力で頻繁に送信し、有効範囲領域内の遠隔装置は、電力要求アクセスメッセージを送信する必要はない。
遠隔装置が、それがさらに多くの電力を必要とすることを決定する方法は、IS−95に従って動作している遠隔装置で使用される方法に類似する。例えば、遠隔装置はフレーム消去レートをしきい値に比較することがある。遠隔装置は、フレームのスライド式ウィンドウ内で消去の数をカウントすることがある。遠隔装置は、連続消去の数をカウントすることがある。遠隔装置がさらに多くの電力を必要としているかどうかを決定するために、信号対雑音比のような他のリンク品質測定を使用してもよい。対応するパイロット信号のパイロット信号強度がT―ドロップ(T_DROP)を下回る場合、遠隔装置は、電力要求アクセスメッセージを送らない。
基地局資源の節約は重要であるが、遠隔装置電力の節約も重要である。遠隔装置がフィールド内にあるとき、その遠隔装置は、通常、バッテリによって動力を供給されている。バッテリ電力を節約する1つの方法は、遠隔装置が順方向リンク一斉送信チャンネルをモニタしている時間の量を制限することである。例えば、図3は、遠隔装置の状態と、その間の遷移を引き起こす可能性がある励振を示す状態図である。
ネットが初期に確立されると、脳力のある装置がネット番号をダイヤルする。ネットに参加することを希望する各遠隔装置も、同じ番号に電話をかける。番号のダイヤルを回すのは手動でなくてもよい。それは、ただ装置に電源を入れるだけで、自動的に実行されてよい。それは、限られた数のキーストロークを押すことによってダイヤルされることがある。図3では、ブロック100が、ネット番号がダイヤルされる前の遠隔装置の状態を表す。サービスは起動され116、遠隔装置がダイヤルされた番号を送信し、遠隔装置が初期化状態102に入ることを示す。初期化状態102では、遠隔装置は登録し、IS−95の第6.6.5.5.2項に従った他の初期化手順を実行する。
初期化状態102から、遠隔装置は、ネットが一斉送信イナクティブ118を通してまだ確立されていない場合にアイドル状態104に入る。遠隔装置は、ネットが確立されるまで、初期化アイドル状態104にとどまる。遠隔装置は、ネットが確立されたことを通知されると、遠隔装置は、ページングされた遠隔装置122を介して受話(listen)状態に入る。遠隔装置は、ネットが確立されている場合、一斉送信アクティブ120を介して初期化状態102から直接受話状態106に入ることがある。
受話状態106では、遠隔装置は、順方向リンク一斉送信チャンネルを頻繁にモニタする。ネット内の遠隔装置のどれも、T1を上回る時間期間の間、PTTボタンを押さない場合、遠隔装置はタイムアウト124を介して活動休止状態108に入る。好ましい実施態様においては、活動休止状態108は、複数の状態から構成されている。例えば、活動休止状態108は、2つのスロットモード状態D1134とD2136から構成される。遠隔装置は、最初にタイムアウト124から、遠隔装置が順方向リンク一斉送信チャンネルを頻繁にモニタしなくなったD1134に入る。代りに、遠隔装置は、ほんの少しの時間だけ順方向リンク一斉送信チャンネルをモニタする。例えば、順方向リンク一斉送信チャンネルをほんの少しの時間だけモニタする1つの方法は、定期的なスロットサイクルを使用することである。定期的なスロットサイクルを使用して、遠隔装置は、TD1秒ごとに短い時間期間の間、順方向リンク一斉送信チャンネルをモニタする。遠隔装置が順方向リンク一斉送信チャンネルをモニタしていないとき、それはその回路のかなりの部分の電源を切り、その電力消費を大幅に削減する。状態D1134の典型的なスロットサイクルは2−3秒である。遠隔装置は順方向リンク一斉送信チャンネルを2−3秒ごとにモニタしているだけなので、信号が順方向リンク一斉送信チャンネル上の伝送に使用できる時間と、遠隔装置がそれを受信するために目覚めているときの間には、平均で、1秒から1.5秒の待ち時間遅延がある。
遠隔装置がD1134状態にある時間の間、一斉送信警報が遠隔装置によって受信されると、遠隔装置は、一斉送信警報126を介して受話状態106に再び入る。ネットの任意のメンバーがPTTボタンを押すと、一斉送信警報が作成される。遠隔装置がD1134にある時間中、一定の時間期間T2の後も一斉送信警報が受信されないと、遠隔装置はタイムアウト138を介してD2136に入る。D2136では、遠隔装置が、さらに少ないほんの少しの時間期間、順方向リンク一斉送信チャンネルをモニタする。例えば、定期的なスロットサイクルを使用して、遠隔装置は、TD2秒ごとに短い時間期間の間、順方向リンク一斉送信チャンネルをモニタする。状態D1134の間の典型的なスロットサイクルは、5−10秒なので、さらに大きい平均待ち時間を犠牲にして、さらに多くの遠隔装置電力を保存する。遠隔装置がD2136にある時間の間、一斉送信警報が遠隔装置によって受信されると、遠隔装置は、一斉送信警報126を介して受話状態106に再び入る。好ましい実施態様では、T1、TD1、T2およびTD2は、各ネットユーザーが個別にかつ動的に待ち時間のためにコストを犠牲にするように、すべてプログラマブルである。
好ましい実施態様では、各遠隔装置は、例えば、遠隔装置識別番号とハッシュ関数を使用して、スロットサイクルインデックスを求める。遠隔装置はスロットサイクルインデックスを使用し、それがその間に順方向リンク一斉送信チャンネルをモニタするタイムスロットを選択する。このようにして、異なる遠隔装置がさまざまなときに順方向リンク一斉送信チャンネルをモニタする。そのようなものとして、基地局は、すべての遠隔装置が活動休止状態にある順方向リンク一斉送信チャンネルをモニタするまで、十分な期間一斉送信警報を繰り返さなければならない。
活動休止状態108では、遠隔装置は、前述されるように、依然として電力制御を実行することに注意する。例えば、遠隔装置がD2136のスロットの間順方向リンク一斉送信チャンネルをモニタするときに、それが、順方向リンク一斉送信チャンネルが受信されるレベルが不十分であると判断する場合、遠隔装置は、電力要求アクセスメッセージを使用し、D2136状態を終了しないでさらに多くの電力を要求することができる。また、好ましい実施態様は、活動休止状態108内の2つの異なる状態で示されているが、さらに少ない数またはさらに多くの数の異なる状態が完全に本発明と一致していることにも注意する。
遠隔装置のユーザーが、活動休止状態108にある間に、自分自身でPTTボタンを押下すると、遠隔装置は、押下されたPTT128を介して、PTTアクセス状態110に入る。PTTアクセス状態110では、遠隔装置は、アクセスチャンネルを使用し、アクティブ会話(talking)遠隔装置になるための許可を取得しようと試みる。遠隔装置がPTTアクセス状態110に入り、システムにアクセスしようと試みると、同じネット内の他の遠隔装置は一斉送信警報メッセージを受信する。PTTが拒絶されるか、あるいはトラフィックチャンネルが割り当てられる前にユーザーがPTTボタンを放すと、遠隔装置は、PTT拒絶済み/PTT解放済み132を介して、受話状態106に入る。遠隔装置は、受話状態106から、PTTボタンを押下することによって、PTT押下済み130を介してPTTアクセス状態110に直接入る。
遠隔装置ユーザーが、活動休止状態108の間にすばやくPTTボタンを押下し、解放すると、何が起こるのかに注意する。このユーザーは自分自身を受話状態106に入れるだけではなく、ユーザーがPTTボタンを押下し、放したために作成される一斉送信警報は、ネット上のあらゆる遠隔装置を受話状態に遷移する。このようにして、完全に活動休止したシステムは、単一遠隔装置の動作により目覚めることができる。システムの使用の訓練を受けたオペレータは、この方法を使用して、システムを目覚めさせることができる。例えば、ネットユーザーの集合が何日もの間、監視されている場合、なんの動作も起きていないときにはネットユーザーが通信する理由がないため、システムが活動休止である可能性がある。オペレータは、容疑者が車の接近のような場面に近づいてくることがある徴候を見るとすぐに、PTTボタンを押下し、放し、ネット全体が活動休止状態から抜け出る。その後任意のネットユーザーがPTTボタンを押して、メッセージを送信すると、ネットの応答は即座である。
再びPTTアクセス状態110に戻ると、ユーザーがPTTボタンを押下し続け、PTT要求が許可されると、遠隔装置は、PTT許可済み140を介して、会話状態112に入る。遠隔装置のいくつかがD2136にある場合、それらが、信号の受信を即座に開始するために使用できない可能性があることに注意する。遠隔装置オペレータは、PTTボタン押下と解放方法を使用しシステムを目覚めさせるか、あるいはPTTボタンを押してから、重大な情報を話し始める前に数秒間待機するように訓練されることがある。この状況に対処する別の方法が、装置内の音声情報の初期伝送を遅延させることである。遠隔装置は、ユーザーがPTTボタンを放すまで、あるいはユーザーの伝送が別のネットユーザーによって先取りされ(preempted)、その場合遠隔装置がPTT解放/PTT先取り142を介して受話状態106に再び入るまで、会話状態112にとどまる。
図3の代替実施例は、図4に示される。図4では、タイムアウト124、タイムアウト138、D1134、D2136と、図3の活動休止状態108が置き換えられている。図4では、遠隔装置は、活動休止モードに入るようにというコマンドが、基地局144からの活動休止コマンドを介して受信されるときに、活動休止状態148のために受話状態106を終了する。基地局からの活動休止コマンドは、どのくらい頻繁にそれが順方向リンク一斉送信チャンネルをモニタするのかを決定するために遠隔装置が使用するスロット時間期間を含む。このようにして、すべての遠隔装置は、同時に活動休止になるように命令されることがある。システムが活動休止モードを変更することを希望すると、基地局は、さらに長いまたはさらに短いスロット時間期間のある、次の活動休止コマンドを送る。活動休止状態148にある遠隔装置は、基地局146からの活動休止コマンドを介して活動休止状態148にとどまっている間にそれが順方向リンク一斉送信チャンネルをモニタする間隔を変更することによって応答する。通常、基地局は、PTT解放表示が最終的に残っている話者から受信されると、第1タイマを開始する。第1タイマが次のPTT表示が受信される前に切れると、基地局は、かなり短いスロットサイクルのある活動休止モードを命令する可能性がある。期限切れ後、第2タイマ、PTT表示が受信される前に、基地局は、さらに長いスロットサイクルのある活動休止モードを命令することがある。システムに、PTT表示がまもなく来る可能性があると考えさせるイベントが発生すると、スロットサイクル期間が減少できる。このようなイベントの例は、軍事用途の夜明けまたはタクシーシステム用の大型ローカル航空路線の飛行機の着陸である。
好ましい実施態様の前記説明は、当業者が本発明を作成したり、使用できるようにするために提供される。これらの実施例に対する多様な修正は、当業者にすぐに明らかになり、ここに定められる一般原則は、発明の能力を使用しなくても他の実施例に応用できる。したがって、本発明はここに示される実施例に限られることを意図されるのではなく、ここに開示される原則と新規特徴と一致するもっとも幅広い範囲を与えられなければならない。
Claims (15)
- 1対多のサービスを提供するディスパッチシステムの遠隔装置において電力を節約する方法であって、
第1遠隔装置によって受話状態に入り、なお前記第1遠隔装置は順方向リンク一斉送信チャンネルを絶えずモニタし、そして必要ならば一斉送信電力を増加する要求を送信し、
前記順方向リンク一斉送信チャンネルにおける活動レベルが予め定められた活動レベルを下回る場合は、前記第1遠隔装置によって第1活動休止状態に入り、なお、前記第1活動休止状態において、前記第1遠隔装置は、時間的に離れて配置された第1の予め定められたセットのタイムスロットの期間のみ、前記順方向リンク一斉送信チャンネルをモニタし、必要ならば、一斉送信電力を増加する要求を送信し、そして
前記第1活動休止状態において、前記第1遠隔装置によって消費される電力の量を削減するステップ
を含む方法。 - さらに、前記第1活動休止状態を終了し、そして第2活動休止状態に入り、なお、前記第1遠隔装置は、前記第1の予め定められたセットのタイムスロットより時間的にさらに大きく離れて配置された、第2の予め定められたセットのタイムスロットの期間のみ、前記順方向リンク一斉送信チャンネルをモニタし、必要ならば、一斉送信電力を増加する要求を送信するステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第1遠隔装置は、前記順方向リンク一斉送信チャンネルでのコマンドに応えて、前記第2活動休止状態に入る、請求項2に記載の方法。
- さらに、一斉送信警報が前記順方向リンター斉送信チャンネルにおいて送信された場合は、前記第1活動休止状態を終了し、前記受話状態に再び入るステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 基地局が、第2遠隔装置からのプッシュツートーク(Push−to−Talk)アクセスメッセージの受信に応えて前記一斉送信警報を作成する、請求項4に記載の方法。
- さらに、前記第1活動休止状態を終了し、前記第1遠隔装置によって作成されたプッシュツートーク(Push−to−Talk)表示に応えてアクセス状態に入るステップを含む、請求項1に記載の方法。
- さらに、前記プッシュツートーク(Push−to−Talk)表示の解放に応えて、前記アクセス状態から前記受話状態に再び入るステップを含む、請求項6に記載の方法。
- さらに、第2遠隔装置に、第2装置活動休止状態を終了させ、第2装置受話状態に入らせるように、前記プッシュツートーク(Push−to−Talk)表示に応えて、前記順方向リンク一斉送信チャンネルで一斉送信警報を送信するステップを含む、請求項6に記載の方法。
- 前記第1遠隔装置が、前記第1活動休止状態に自律的に入る、請求項1に記載の方法。
- 前記第1遠隔装置が、前記順方向リンク一斉送信チャンネルでのコマンドに応えて、前記第1活動休止状態に入る、請求項1に記載の方法。
- さらに、ネット番号をダイヤルし、信号を基地局に送信することによって通信を初期化するステップを含む、請求項1に記載の方法。
- さらに、一斉送信ネットが確立されていない場合にはアイドル状態に入るステップを含む、そして前記受話状態に入る前記ステップが、前記一斉送信ネットが確立されたことを示す前記基地局からのページに応えて実行される、請求項11に記載の方法。
- 前記順方向リンク一斉送信チャンネルが、符号分割多重アクセスシグナリングを使用する、請求項11に記載の方法。
- 前記第1遠隔装置が、プッシュツートーク(Push−to−Talk)ディスパッチ装置としてだけではなく、2地点間電話としても使用される、請求項1に記載の方法。
- 前記基地局が、ディスパッチ基地局だけではなく、2地点間基地局として機能する、請求項11に記載の方法。
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