JP4318860B2 - 個人ベースステーション通信を提供する方法及びシステム - Google Patents

Description

【０００１】
I．発明の分野
本発明は無線通信システムに関する。より詳細には、本発明はセルラー（移動電話）・ベースステーションの通達範囲領域又はサービスエリア内で個人ベースステーション通信を提供する新規で改善された方法及びシステムに関する。
【０００２】
II．関連技術の説明
無線通信システムは社会により普及してくると、より優れると共により多くの洗練されたサービスに対する需要が生じてきた。無線通信システムの能力ニーズを満たすため、限られた通信リソース（通信資源）に対する多重的なアクセスの技術が開発されてきている。符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）変調技術の使用が多数のシステム・ユーザが存在する通信を補助する幾つかの技術における１つである。時分割多元接続（ＴＤＭＡ）及び周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）等の他の多重接続技術は当業界で公知である。しかしながらＣＤＭＡの拡散スペクトル多元接続技術は、多元接続通信システムに対する他のこれら変調技術を凌いで著しい長所を有する。
【０００３】
ＣＤＭＡ技術の多元接続通信システムでの使用は、本発明の譲受人に譲渡された１９９０年２月１３日発行の「ＳＰＲＥＡＤ ＳＰＥＣＴＲＵＭ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＡＣＣＥＳＳ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ ＵＳＩＮＧ ＳＡＴＥＬＬＩＴＥ ＯＲ ＴＥＲＲＥＳＴＲＩＡＬ ＲＥＰＥＡＴＥＲＳ」と題する米国特許第４，９０１，３０７号に開示されており、ここに引用することで合体させる。更にＣＤＭＡ技術の多元接続通信システムでの使用は、本発明の譲受人に譲渡された１９９２年４月７日発行の「ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＧＥＮＥＲＡＴＩＮＧ ＳＩＧＮＡＬ ＷＡＶＥＦＯＲＭＳ ＩＮ Ａ ＣＥＬＬＵＬＡＲ ＴＥＬＥＰＨＯＮＥ ＳＹＳＴＥＭ」と題する米国特許第５，１０３，４５９号に開示されており、ここに引用することで合体させる。また更にＣＤＭＡ技術の多元接続通信システムでの使用は、本発明の譲受人に譲渡された１９９２年３月３１日発行の「ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ ＰＲＯＶＩＤＩＮＧ Ａ ＳＯＦＴ ＨＡＮＤＯＦＦ ＩＮ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ ＩＮ Ａ ＣＤＭＡ ＣＥＬＬＵＬＡＲ ＳＹＳＴＥＭ」と題する米国特許第５，１０１，５０１号に開示されており、ここに引用することで合体させる。
【０００４】
以上に述べた特許の教示は、次いで公衆電話回線網（ＰＳＴＮ）にインターフェースするセルラー（移動電話）・システム等の比較的大きな無線通信システムに適用されてきている。このようにして移動電話等の加入者ステーションのユーザは、一般に、その加入者ステーションがその移動電話システムに属する任意の無線ベースステーションの地理的通達範囲領域内に位置している限り、ＰＳＴＮに接続されている他の任意の通信装置から電話をかけたり、或は、電話を受けたりすることができる。これらベースステーションに対する通達範囲領域は、一般に、数マイルに及んでいる。これらセルラー・ステーションのベースステーションは、一般に、「マクロ」・ベースステーションと呼称され、それらの各セル・サイトは「マクロ」・セル−サイトと呼称されている。
【０００５】
従来の地上通信線電話サービスと比べてこれらマクロ・ベースステーションを通じての移動電話サービスの比較的高いコストによって、個人が望む電話通信の全てに対して移動電話を使用することは現在のところ費用効果的ではない。よって、移動電話のユーザは一般に好都合な地上通信線接続が利用可能でないときにだけ、例えば家庭或はオフィスから離れているときなどに移動電話を使用している。これは、家庭或はオフィスに入るか或は去るかする際、電話の切り換えをしなければならないので不都合をきたす。
【０００６】
幾つかの先行技術に係る無線電話が二重モードのセルラー／コードレス方式で共通の電話機で動作するようにしたものが提案されてきている。これら先行技術に係る無線電話は、セルラー通信システムのマクロ・セルを通じてＰＳＴＮへのセルラー・サービスと、標準的なコードレス電話ベース・ユニット等の「ミクロ」・ベースステーションを通じてＰＳＴＮへのコードレス・サービスとを提供する。二重モードのセルラー／コードレス電話機は、そのユーザがマイクロ・ベースステーションの通達範囲領域内へ転移すると、標準的なセルラー・モード動作及びコードレス・モード動作の間を自動的に切り換わる。よって、ユーザは家庭から離れると、セルラー・モードで二重モード電話を使用して、セルラー・サービス費用を被る。しかしながらユーザがコードレス電話ベース・ユニットの通達範囲領域内、典型的には家庭或はオフィスの内側に入ると、コードレス・モードで二重モード電話を使用し、セルラー・サービス費用を回避する。
【０００７】
先行技術に係る解決策の問題は、二重モード電話は２つの異なる周波数帯で動作しなければならず、２つの異なる通信プロトコル及び変調方式を用いる必要性があるので、付加的で費用が嵩む構成要素を含まなければならないことである。例えばそうした二重モード電話は、典型的には、セルラー及びコードレス信号に対する別個の送信及び受信の経路、複雑なスイッチ、並びに、特別な制御回路を含む。これら付加的な構成要素はコスト、サイズ、並びに、重量を先行技術に係る二重モード電話に追加する。
【０００８】
必要とされていることは、セルラー・サービス及びローカル無線サービスを、時間、費用、或は、加入者ステーションの複雑性を増大すること無しに、同時に提供する通信ステーションである。
【０００９】
発明の概要
本発明は、セルラー・ベースステーションの「セル」内に個人ベースステーション通信を提供する新規で改善された方法及びシステムである。ここで規定されて使用されているように、用語「セル」は地理的な通達範囲領域を言及する一方、用語「セル−サイト」は通信を実行するために使用される物理的装備、即ち１つ或はそれ以上のベースステーションを言及するために使用される。本発明は、個人ベースステーションの順方向リンク（ベースステーション対加入者ステーション）がセルラー通信システムに属するマクロ・ベースステーションの順方向リンクと同一の周波数割り当て上である個人ベースステーションの動作に対する方法及びシステムを提供する。マクロ・ベースステーションと同一の周波数割り当てで個人ベースステーションを動作することによって、オペレータはマクロ・ベースステーションを支援するために付加的なスペクトルを使用する必要性がない。オペレータは割り振られた固定量のスペクトルを有すると共に、オペレータがその現行のスペクトルの全てを使用していたならば、オペレータは周波数を解放するためにより多くのセルを付加すべく著しい費用を被る必要性はなくなる。本発明はＣＤＭＡシステムを参照してここで開示されているが、こうした教示は、ディジタルであろうが或はアナログであろうがに拘わらず、そして採用される変調方式に拘わらず、他の無線通信方式に同等に適用できる。
【００１０】
本発明において、第１無線ベースステーションは第２無線ベースステーションと同一の周波数帯上で動作される。第１無線ベースステーション、即ち「マクロ」・ベースステーションは第１順方向リンク・データ信号を生成して伝送し、第１加入者ステーションと通信する。第２無線ベースステーション、即ち「ミクロ又はマイクロ」・ベースステーションは第２順方向リンク・データ信号を生成して伝送し、第２加入者ステーションと通信する。第２無線ベースステーションは第１順方向リンク・データ信号を受信し、それを自体の第２順方向リンク・データ信号と組み合わせて、組み合わせ順方向リンク・データ信号を形成し、次いで第２無線ベースステーションはその組み合わせ順方向リンク・データ信号を伝送する。よって、マクロ・ベースステーションと通信している第１加入者ステーションは、ミクロ・ベースステーションによって伝送された組み合わせ順方向リンク・データ信号からマクロ・ベースステーションの順方向リンク・データを受信し、マクロ・ベースステーションの順方向リンク・データをダイバーシティ組み合わせでき、さもなければミクロ・ベースステーションに隣接して生ずる信号対ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）を改善する。
【００１１】
本発明の第１実施例において、ミクロ・ベースステーションは第１順方向リンク信号を自体の出す第２順方向リンク信号と無線周波数（ＲＦ）で組み合わせる。本発明の第２実施例において、ミクロ・ベースステーションは第１順方向リンク信号を自体の出す第２順方向リンク信号と中間周波数（ＩＦ）で組み合わせる。
【００１２】
本発明は、受信された第１順方向リンク・データ信号を第２順方向リンク・データ信号と組み合わせる前に所定の遅延期間だけ遅延させて、第１加入者ステーションには、分解可能なマルチパス（多重路又は多数路）信号のように見せる。自己干渉を回避するために、第２無線ベースステーションは、第１順方向リンク・データ信号の受信と、所定切り換え（スイッチング）期間での組み合わせ順方向リンク・データ信号の伝送とを切り換える。好適実施例において、所定切り換え期間は約５０％の伝送デューティ・サイクルとなる。よって、ミクロ・ベースステーションは略連続的に伝送しないが、むしろ、組み合わせ信号の伝送と、マクロ・ベースステーションからの第１順方向リンク信号の受信との間である所定の時間間隔の「半間隔」でおおまかには切り換わる。
【００１３】
本発明の別の局面において、電力測定器は遅延済みの受信された第１順方向リンク・データ信号の電力レベルを測定し、利得調整器（ゲイン・アジャスタ）は、第１順方向リンク・データ信号を第２順方向リンク・データ信号に対してスケーリングするために電力レベル測定に応じて遅延済みの受信された第１順方向リンク・データ信号を調整する。このスケーリングは、第２加入者ステーションでミクロ・ベースステーション自体の順方向リンク・データのＳ／Ｎ比を不当に劣化すること無しに、第１加入者ステーションでの再伝送されたマクロ・ステーションの順方向リンク・データの充分なエネルギーを保証すべく実行される。
【００１４】
本発明の別の局面に従えば、ミクロ・ベースステーションと通信している第２加入者ステーションからの容認できない干渉は、第２加入者ステーションとの通信を終了するか、或は、第２加入者ステーションが所定閾値を超えた際にマクロ・ベースステーションへの該第２加入者ステーションのハンドオフを実行するかの何れかでミクロ・ベースステーションによって回避される。この点に関して、ミクロ・ベースステーションにおける電力制御コマンド生成器は電力制御コマンドを生成し、その各々が伝送電力の増大或は減少を示している。ミクロ・ベースステーションにおけるトランスミッタ（伝送器）はこれら電力制御コマンドを第２加入者ステーションへ伝送する。過剰な干渉を回避するために、ミクロ・ベースステーションは、もし当該ミクロ・ベースステーションが伝送電力に関する増大を示す連続した電力制御コマンドの所定数を伝送すれば、第２加入者ステーションとの通信を終了する。代替的な実施例において、ベースステーションは最大電力の第２加入者ステーションに、ミクロ・ベースステーションを用いる該第２加入者ステーションは伝送することが許容されていることを知らせる。第２加入者ステーションは、ミクロ・ベースステーションと通信中にこの電力を超えることが許容されていない。ミクロ・ベースステーションを使用している第２加入者ステーションがこの限界に到達すると、ミクロ・ベースステーションは該第２加入者ステーションにその出力電力を増大させるように電力制御コマンドを連続的に送信するが、第２加入書ステーションはその伝送電力を増大させない。次いで、ミクロ・ベースステーションは、第２加入者ステーションが通達範囲の周辺にあることを検知して、そのコールを解除できる。ミクロ・ベースステーションは、第２加入者ステーションがマクロ・ベースステーションから受け取る電力量をモニタすることによって伝送することが許容される最大量の電力を設定できる。
【００１５】
本発明の別の局面に従えば、マクロ・ベースステーションは、典型的には、極端に正確な時間及び周波数基準を維持する手段を含む。これはグローバル位置決めシステム（ＧＰＳ）衛星レシーバ（受信器）或は他の高価な装置によって達成される。しかしながら、そうした精密な装置をミクロ・ベースステーションに設けることは費用が法外になり得る。よって、本発明でのミクロ・ベースステーションはマクロ・ベースステーションから精密な時間及び周波数基準を獲得する。この点に関して、ミクロ・ベースステーションは受信された第１順方向リンク・データ信号を復調する復調器と、その復調された受信第１順方向リンク・データ信号から時間基準を決定する時間基準決定手段とを含む。更にミクロ・ベースステーションはその復調された受信第１順方向リンク・データ信号から周波数基準を決定する周波数基準決定手段とを含む。
【００１６】
本発明の特徴、目的、並びに、長所等は、同様参照符号が図面を通じて対応するように識別している図面と組み合わせて以下に記述された詳細な説明からより明確となるであろう。
【００１７】
好適実施例の詳細な説明
「Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｔａｔｉｏｎ − Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ Ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ Ｄｕａｌ−Ｍｏｄｅ Ｗｉｄｅｂａｎｄ Ｓｐｒｅａｄ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｃｅｌｌｕｌａｒ Ｓｙｓｔｅｍ」と題された米国電気通信工業会（ＴＩＡ）／電子工業会（ＥＩＡ）暫定規格ＩＳ−９５によって記載されたようなＣＤＭＡセルラー・システムにおいて、順方向リンク（ベースステーションからモバイル・ステーションへ）は例えばＩＳ−９５に従えば１．２５ＭＨｚ周波数チャンネルで動作し、ベースステーションの順方向リンクは、８６９．７０ＭＨｚから８９３．３１ＭＨｚ範囲内にある複数の１．２５ＭＨｚワイドＣＤＭＡチャンネル間から割り当てられた特定の１．２５ＭＨｚＣＤＭＡチャネルで動作し得る。
【００１８】
単一ＣＤＭＡベースステーションはその多数の加入者ステーションの各々へ同一の１．２５ＭＨｚ周波数チャンネルを介して異なる情報信号を伝送し得る。ＣＤＭＡベースステーションは各情報信号を、その情報信号を周波数に関して拡散又は分散する異なる疑似雑音（ＰＮ）符号（コード）で変調し得る。次いで特定の加入者ステーションは、その信号を変調すべくベースステーションで使用された同一ＰＮ符号で受信された信号を相関させることによって、当該特定加入者ステーション向けの対象となる情報信号を識別でき、それによって所望の情報信号のみを拡散解除する。符号が合致しない情報信号の残りのものは帯域において拡散解除されない。その結果、これらの他の情報信号はその加入者ステーション受信器でのノイズ（雑音）に寄与し、ＣＤＭＡシステムによって生成される自己干渉を表す。同様の理由のため、隣接するベースステーションからの信号もその加入者ステーション受信器（レシーバ）でのノイズに寄与する。
【００１９】
動作環境における所望情報信号対ノイズ電力スペクトル密度（Ｎ_０）のビット当たりのエネルギー（Ｅ_ｂ）の比が充分に大きい限り、所望情報信号は首尾良く復調され得る。しかしながら所望情報信号のＥ_ｂ／Ｎ_０が低いと、例えば他のベースステーションからの著しい干渉が存在する場合、誤り率（エラー・レート）は容認できない程に高くなる。こうした理由のため、加入者ステーションが第１ベースステーションの通達範囲領域から第２ベースステーションの通達範囲領域まで移動している場合、第２ベースステーションからの信号が所定閾値を超える際には第１ベースステーションから第２ベースステーションへ「ハンドオフ（ｈａｎｄｏｆｆ）」を一般的には実行することなる。これら一般的な原則は上述した特許により詳細に記載されている。容認できる信号対ノイズ比の同一の一般的な原則は他の無線通信システムにも適用される。
【００２０】
これは、もし個人ベースステーションが隣接するマクロ・ベースステーションと同一の割り当て１．２５ＭＨｚ周波数チャンネルで動作されれば重大な問題を提示する。この問題は図１によって図示されている。線１０２はマクロ・ベースステーションから加入者ステーションで受け取られる、該マクロ・ベースステーションからの距離の関数としての時間電力を表している。線１０４は、ここでは「ミクロ」・ベースステーションとも言及されている個人ベースステーションから加入者ステーションで受け取られた、該ミクロ・ベースステーションからの距離の関数としての電力を表している。よって、マクロ・ベースステーション内で通信している加入者ステーションが該マクロ・ベースステーションから遠方へそして該マクロ・ベースステーションへ向かって移動するに連れて、ミクロ・ベースステーションから受け取る相対的な電力は増大する。安価に済ますために、個人ベースステーションは比較的小さく、もしそうすることが望ましいとしても、隣接するマクロ・ベースステーションからのハンドオフを受け入れるリソースを有していない。更にミクロ・ベースステーションがハンドオフを受け入れるリソースを持っていたとしても、マクロ・ベースステーションからの全てのハンドオフ又はコールを受け入れるようにミクロ・ベースステーションを動作することは望ましいことではない可能性がある。よって、「Ｄ」と指定されるある距離において、マクロ・ベースステーションと通信中の加入者ステーションにとっては干渉を表す、ミクロ・ベースステーションから受け取られる電力は容認できない程に高い復調誤り率を生ずるに充分な大きさとなる。
【００２１】
図１に図示されるジレンマの一例は、車中のモバイル電話を介してマクロ・ベースステーションと通信中のモバイル電話ユーザが、マクロ・ベースステーションの順方向リンクと同一の周波数割り当てでの順方向リンクを動作している個人ベースステーションを有する家までドライブしている場合である。この個人ベースステーションがホーム所有者に所属しているので、「ホーム（ｈｏｍｅ）」加入者ステーションのみ（即ち、ミクロ・ベースステーションに関連されたもの）からのコール開始或はハンドオフを受け入れて、「フォーリン（ｆｏｒｅｉｇｎ）」加入者ステーション（即ち、ミクロ・ベースステーションと関連されていないもの）からのコール開始或はハンドオフを受け入れないように一般的にはプログラムされている。これを達成するには、例えば、ハンドオフを開始または実行することを可能とするＩＭＳＩ或はＥＳＮ等のモバイル・ステーションのアイデンティティをミクロ・ベースステーションが認識することである。これは、「ホーム」加入者ステーション及びマイクロ・ベースステーションによって共有される承認キー或は個人識別番号（ＰＩＮ）の使用によって欺瞞を防止するために確認され得る。ミクロ・ベースステーションにも承認されたモバイル・ステーションから成るネットワークによって知らせることが可能であり、そしてそれらのＩＭＳＩ或はＥＳＮを介してそれらのモバイルを認識することができる。よって、モバイル電話ユーザが家に近づくと、個人ベースステーションからの干渉は、本発明無しには、容認できない程に高くなる。
【００２２】
１．ミクロ・ベースステーション・リピータ
本発明は、個人ベースステーションの順方向リンクが、隣接する無線通信システムに所属するマクロ・ベースステーションの順方向リンクと同一周波数チャンネル上である個人ベースステーションの動作に対する方法及び装置を提供する。解決策は、個人ベースステーションが時間の一部の間にマクロ・ベースステーションが加入者ステーションへのその順方向リンク上で何を伝送しているかを「傾聴」することである。次いでミクロ・ベースステーションはマクロ・ベースステーションの順方向リンク・データをその自体の出す順方向リンク・データと組み合わせる。これら２つの信号は相互にスケーリングされて組み合わされて、通過加入者ステーションは、ミクロ・ベースステーションによって伝送された組み合わせ信号からマクロ・ベースステーションで開始するその所望の情報信号を復調し得る。本発明のシステム２００の概観が図２に図示されている。
【００２３】
図２において、モバイル・ステーション２２２はマクロ・ベースステーション２０４と通信状態にある場合が示されている。よって、マクロ・ベースステーションの順方向リンク・データの一部としてのモバイル・ステーション２２２に対する所望情報信号は、マクロ・ベースステーション・アンテナ２１６及び順方向リンク路２２６を介してトランシーバ（ＸＣＶＲ）２１８によって伝送される。モバイル・ステーション２２２はアンテナ２２０を介してマクロ・ベースステーションの順方向リンク・データを受信する。またモバイル・ステーション２２２は、アンテナ２２０及び逆方向リンク路２２８を介してマクロ・ベースステーション・アンテナ２１６によって取り込まれると共にＸＣＶＲ２１８によって受信される逆方向リンク信号を伝送する。よってモバイル・ステーション２２２は、ミクロ・ベースステーション２０２と関連されていない「フォーリン」加入者ステーションに略対応することになる。
【００２４】
図２に更に示されているのは、ミクロ・ベースステーション２０２と通信状態の携帯ステーション２３６である。ミクロ・ベースステーションによって伝送された順方向リンク信号は順方向リンク路２３２を介してこの携帯ステーション２３６によって受信される。携帯ステーション２３６も逆方向リンク路２３４を介してミクロ・ベースステーション２０２で受信される逆方向リンク信号を伝送する。よって携帯ステーション２３６は、ミクロ・ベースステーションに関連された「ホーム」加入者ステーションに対応する。携帯ステーション２３６は、その順方向リンク上でマクロ・ベースステーション２０４から何等かの信号を受信することもできる。しかしながらこの発明は、モバイル・ステーションはマクロ・ベースステーションとソフト・ハンドオフ状態ではないことを仮定している。よって、マクロ・ベースステーション２０４は携帯ステーション２３６に対する何等かの干渉を提供し得ると共に、携帯ステーション２３６はマクロ・ベースステーション２０４から所望のユーザ情報を伴う信号を獲得できない可能性がある。同様に、マクロ・ベースステーション２０４は携帯ステーション２３６から何等かの信号を受信し得る可能性があるが、携帯ステーション２３６からの逆方向リンクを扱うことがなく、よって受信信号は干渉である。
【００２５】
留意すべきことは、モバイル・ステーション２２２及び携帯ステーション２３６の双方は、モバイルであろうが、携帯であろうが、或は、その他であろうが、任意のタイプの無線加入者ステーションであることが可能である。しかしながら、図示の明瞭化及び簡略化の目的で、それはここではモバイル・ステーション２２２及び携帯ステーション２３６として言及されることになる。
【００２６】
ミクロ・ベースステーション２０２は、マクロ・ベースステーション２０４によって順方向リンク路２２４を介して伝送された順方向リンク・データ信号をも受信する。この信号はミクロ・ベースステーション・アンテナ２０６によって取り込まれて、デュプレクサ（ＤＵＰＬ）２０８によってコンバイナ２１４へ向かって経路指定される。コンバイナ２１４はマクロ・ベースステーション２０４によって伝送された順方向リンク・データ信号をミクロ・ベースステーション自体の順方向リンク・データと組み合わせる。その結果としての組み合わせ順方向リンク・データ信号は、次いで、デュプレクサ２０８及びアンテナ２０６を通じて伝送される。モバイル・ステーション２２２はこの順方向リンク路２３０を介してこの組み合わせ順方向リンク・データ信号を受信する。よってモバイル・ステーション２２２は、順方向リンク路２２６及び順方向リンク路２３０の双方を介してマクロ・ベースステーションの順方向リンク・データを受信しダイバーシティ組み合わせて、さもなければミクロ・ベースステーション２０２の近辺で生ずるであろう信号対ノイズ比を改善する。同一の組み合わせ順方向リンク・データ信号は順方向リンク路２３２を介して携帯ステーションによっても受信される。
【００２７】
デュプレクサ２０８は携帯ステーション２３６の伝送周波数をミクロ・ベースステーションの伝送周波数から分離する別の機能にも役立つ。携帯ステーション２３６によって受信された信号は、次いで、図２に示されていないレシーバ及び復調器に供給される。これらレシーバ及び復調器はマクロ・ベースステーション２０４で使用されたものの形態と同様である。しかしながらミクロ・ベースステーション２０２は、典型的には、１つのコール或は数個のコールのみを取り扱うように設計され、よってミクロ・ベースステーション２０２のレシーバ及び復調器はマクロ・ベースステーション２０４のレシーバ及び復調器よりも設計の点に関して相当に簡略化されている。
【００２８】
本発明の第１実施例において、ミクロ・ベースステーション２０２はマクロ・ベースステーションの順方向リンク信号をそれ自体の出す順方向リンク信号と無線周波数（ＲＦ）で組み合わせる。図３は本発明のこの第１実施例を図示している。マクロ・ベースステーションの順方向リンク信号は、順方向リンク路２２４を介してミクロ・ベースステーション２０２によって受信される。アンテナ２０６はこの受信された順方向リンク信号を遅延要素３０４へデュプレクサ２０８を通じて進ませる。遅延要素３０４は、以下に詳細に議論されることになる所定時間遅延を受信された順方向リンク信号内に導入する。この遅延順方向リンク信号はスケーリング要素３２０まで進まされ、それがその遅延された順方向リンク信号を利得調整要素３１２によって生成されたスケーリング係数ｇに従ってスケーリングする。スケーリング要素３２０は減衰器、増幅器、或は、それら双方を含むことができて、マクロ・ベースステーション２０４からの信号レベルを補正レベル又は調整レベルに調整するように為す。これら要素から成る構造は当業界では周知である。
【００２９】
好適実施例において、デュプレクサ２０８は図３及び図４に示されるようにスイッチである。上記したように、それはより従前的なデュプレクサと組み合わされ得て、アンテナ２０６が携帯ステーション２３６の伝送を受信するように使用されることを可能とする。この使用において、デュプレクサ２０８は携帯ステーション２３６から受信された伝送を分離し、それらをレシーバ３２４に供給する。これは当業界では周知であるので図面中に示されていない。
【００３０】
好適実施例においてスケーリング係数ｇは、トランスミッタ（ＸＭＴＲ）３１４で伝送されるミクロ・ベースステーションの順方向信号の利得と共に、電力測定器３１０で測定された順方向リンク信号の受信された電力に従って決定される。スケーリング係数ｇは、受信されたマクロ・ベースステーションの順方向リンク信号を、上方変換で且つＸＭＴＲ３１４によって増幅されたミクロ・ベースステーションの順方向リンク・データ信号に対してスケーリングする手段を提供している。このスケーリングが実行される訳は、ミクロ・ベースステーション・ユーザの携帯ステーション２３６でのミクロ・ベースステーション自体の順方向リンク・データに関するＥ_ｂ／Ｎ_０を不当に劣化すること無しに、モバイル・ステーション２２２での再伝送されたマクロ・ベースステーションの順方向リンク・データの充分なＥ_ｂ／Ｎ_０を保証するためである。スケーリングされたマクロ・ベースステーションの順方向リンク信号は、コンバイナ３２２において、ＸＭＴＲ３１４によって生成されたミクロ・ベースステーションの順方向リンク信号と組み合わされる。結果としての組み合わせ順方向リンク信号はアンテナ２０６にデュプレクサ２０８を通じて提供され、そのデュプレクサで、順方向リンク路２３０及び２３２を介して放射される。
【００３１】
本発明の第２実施例において、ミクロ・ベースステーション２０２はマクロ・ベースステーションの順方向リンク信号をそれ自体の出す順方向リンク信号と中間周波数（ＩＦ）で組み合わせる。図４は、本発明のこの第２実施例を図示している。この第２実施例でのマクロ・ベースステーションの順方向リンク信号は順方向リンク路２２４を介してミクロ・ベースステーション２０２によって受信される。アンテナ２０６はこの受信された順方向リンク信号をデュプレクサ２０８を通じてレシーバ４０３まで進ませ、そこでその信号はＩＦまで下方変換される。このＩＦマクロ・ベースステーションの順方向リンク信号は、次いで、そのマクロ・ベースステーションの順方向リンク信号内へ所定の時間遅延を導入する遅延要素３０４まで進まされる。この遅延されたＩＦマクロ・ベースステーション信号はスケーリング要素３２０まで進まされて、そこでその遅延された順方向リンク信号を利得調整要素３１２によって生成されたスケーリング係数ｇに従ってスケーリングする。この好適実施例において、そのスケーリング係数ｇは、前置増幅器４１５によって増幅されたＩＦミクロ・ベースステーションの順方向リンク信号の利得と共に、電力測定器３１０によって測定された順方向リンク信号の受信された電力に従って決定される。このスケーリング係数ｇは、ＩＦマクロ・ベースステーションの順方向リンク信号を、前置増幅器４１５によって増幅されたＩＦミクロ・ベースステーションの順方向リンク・データ信号に対してスケーリングする手段を提供する。スケーリングされたＩＦマクロ・ベースステーションの順方向リンク信号は、コンバイナ３２２において、ＩＦミクロ・ベースステーションの順方向リンク信号と組み合わされる。その結果としての組み合わせ順方向リンク信号はトランスミッタ（ＸＭＴＲ）４１４に提供され、そこで上方変換され、増幅され、そして、デュプレクサ２０８を通じ順方向リンク路２３０及び２３２にわたって放射されるアンテナ２０６を介して伝送される。
【００３２】
その結果、マクロ・ベースステーション２０４の順方向リンクにおける伝送電力は図１の曲線に追随する。詳細には、マクロ・ベースステーション２０４の順方向リンクにおける実効的な電力密度（又はモバイル・ステーション２２２によって受け取られた電力）は、該モバイル２２２がミクロ・ベースステーション２０２に接近するまで、マクロ・ベースステーション２０４だけによって放射されたもの（曲線１０２）と非常に近い曲線１０６に追随する。その点に関して、モバイル・ステーション２２２はミクロ・ベースステーション２０２及びマクロ・ベースステーション２０４の双方を受け取ることができ、その結果は曲線１０２を幾分か上回る。もしモバイル・ステーション２２２がミクロ・ベースステーション２０２に非常に接近していれば、電力は実質的にミクロ・ベースステーション２０２だけのものであり曲線１０４に追随する。
【００３３】
マクロ・ベースステーション２０４の順方向リンクはミクロ・ベースステーション２０２の順方向リンクと同一周波数割り当て上であるので、ミクロ・ベースステーション２０２自体が伝送中である間に該ミクロ・ベースステーション２０２がマクロ・ベースステーション２０４を「傾聴」しないことは本発明にとって重大である。明らかにこれは容認できない自己干渉を生ずることになる。よって、本発明はこの自己干渉を回避するタイミング方式を提供する。
【００３４】
図５Ａ及び図５Ｂは、本発明のタイミング方式を図示している。図５Ａは、時間期間にわたるマクロ・ベースステーションの順方向リンク・エネルギーのグラフである。この模範的な例示において、マクロ・ベースステーションの順方向リンクは時間間隔Ｔ_０〜Ｔ_５にわたって図示されている。時間間隔Ｔ_０〜Ｔ_５におけるデータは、それぞれ、図５ＡにおいてＣ_１〜Ｃ_５として表されている。図５Ａから理解して頂けるように、前記ＩＳ−９５規格に準拠するシステムで典型的に為されるようにマクロ・ベースステーションは時間間隔Ｔ_０〜Ｔ_５にわたってデータを連続的に伝送し得る。よって、図５Ａは、図２乃至図４の順方向リンク路上に観察される経時的なマクロ・ベースステーションの順方向リンク信号の包括例を表す。
【００３５】
図５Ｂは、図５Ａと同一の時間間隔にわたるミクロ・ベースステーションの順方向リンク・エネルギーのグラフである。時間間隔の陰影部はミクロ・ベースステーション２０２が伝送しないが、図５Ａによって表されているようにマクロ・ベースステーションの順方向リンク信号を「傾聴」している際の時間を示している。非陰影部は、ミクロ・ベースステーション２０２がミクロ・ベースステーションの順方向リンク・データ及びマクロ・ベースステーションリンク・データを含む組合せ信号を伝送している際の時間を表している。図５Ｂから理解し得るように、ミクロ・ベースステーション２０２は時間間隔Ｔ_０〜Ｔ_５にわたって実質的に連続的に伝送しないが、組合せ信号の伝送と、マクロ・ベースステーションの順方向リンク信号の受信との間である各時間間隔の「半間隔」上で大まかに切り換わっている。この好適実施例において、マクロ・ベースステーションが組合せ信号を送信しないと共にマクロ・ベースステーションの順方向リンク信号を受信しない短いガード期間をも提供されている。このガード期間は、図５Ｂにおいて、連続的な陰影ブロック及び非陰影ブロックの間の短い空白期間によって表されている。よって、図５Ｂは図２乃至図４の順方向リンク路２３０上に観察される経時的なミクロ・ベースステーションの組み合わせ順方向リンク信号の包括例を表す。
【００３６】
この好適実施例において、図５Ｂのタイミング方式は遅延要素３０４及びデュプレクサ２０８のスイッチング（切り換え）手段によって達成される。代替的には、レシーバ３２４（図３）又は４０３（図４）、及び、トランスミッタ３１４（図３）又は４１４（図４）のそれぞれが伝送信号及び受信信号を代替的にマスキングすることでこのスイッチング手段を具現化し得る。この好適実施例において、図５Ｂの陰影期間によって表せる時間中、デュプレクサ２０８は入ってくるマクロ・ベースステーションの順方向リンク信号を遅延要素３０４及びレシーバ３２４（図３）又は４０３（図４）へ向けて経路指定する。よってミクロ・ベースステーションは、図５Ａの各マクロ・ベースステーションの順方向リンク・データ間隔Ｃ_１〜Ｃ_５の第１半部を「傾聴」する。先に述べたように、遅延要素３０４は所定時間遅延を受信されたマクロ・ベースステーションの順方向リンク信号内に導入する。この所定時間遅延はスイッチング（切り換え）期間、即ち１つの半間隔と同等である。図５Ｂの非陰影部によって表される時間期間中、デュプレクサ２０８は出て行く組合せ順方向リンク信号をアンテナ２０６へ向けて経路指定し、順方向リンク路２３０及び２３２にわたって放射する。よって、図５Ｂの非陰影部によって表されるミクロ・ベースステーションによって伝送された組合せ信号は、半間隔直前からマクロ・ベースステーションの順方向リンク・データを含む。
【００３７】
ミクロ・ベースステーション２０２は、該ミクロ・ベースステーション２０２自体が伝送している際にマクロ・ベースステーション２０４の順方向リンクを「傾聴」できないので、ミクロ・ベースステーション２０２はマクロ・ベースステーション２０４の順方向リンク上に伝送されるデータの半分を本質的には「見逃し」を為すことになる。即ち、各マクロ・ベースステーション２０４の順方向リンク・データ間隔Ｃ_１〜Ｃ_５の第２半部を遅延及び再伝送することができなくなる。よって、スイッチング間隔の期間は、好ましくは、そうした「見逃し」が為されたデータが、組合せ順方向リンク信号を復調及び復号するモバイル・ステーション２２２或は携帯ステーション２３６に対して最小限の影響をもたらすように選択される。容認できるスイッチング期間の決定はマクロ・ベースステーション２０４及びミクロ・ベースステーション２０２によって使用される順方向リンクの設計に大きく依存している。
【００３８】
図６には、マクロ・ベースステーション２０４或はミクロ・ベースステーション２０２の順方向トラフィック・チャンネルに対する模範的な順方向リンク符号化及び変調方式が図示され、そしてＩＳ−９５に基づいている。理解されるべきことは、パイロット及び合成チャンネル等の他の通信チャンネルが同様にして符号化され且つ変調され得ることである。しかしながら明瞭化及び簡略化のため、トラフィック・チャンネルの動作はここで議論される。
【００３９】
図６において、複数フレームに多重化された順方向リンク情報データはコンボルーション符号器６０２に提供される。この模範的実施例において、コンボルーション符号はレート１／２であり、それによって符号器への各データ・ビット入力に対数２つの符号記号を生成する。またこの模範的実施例において、符号器６０２は９の拘束長を有する。コンボルーション符号化は、当業界で周知なように、順次時間遅延入力データ・シーケンスの選択されたタップのモジュロ２の加算を含む。データ・シーケンス遅延の長さは、Ｋを拘束長とすれば、Ｋ−１に等しい。よって、コンボルーション符号器６０２の出力は入力のレートの２倍であり、結果としてのコンボルーション符号化変調記号の各々は拘束長に従った他の隣接する変調記号に依存している。明らかに、他の符号レート及び拘束長も使用され得る。
【００４０】
コンボルーション符号器６０２の出力は記号リピータ６０４に提供される。この模範的実施例において、記号リピータ６０４は情報データ・レートに従って各コンボルーション符号化変調記号を繰り返し、一定の変調記号レートを有する出力を生ずる。例えば、もし情報データ・レートが９６００ｂｐｓの最高レートであれば、記号繰り返しはない。最高レートの半分の情報データ・レート又は４８００ｂｐｓの場合、各符号記号は一度繰り返される（各記号は連続した２回生ずる）。最高レートの１／４の情報データ・レート又は２４００ｂｐｓの場合、各符号記号は３回繰り返される。そして最高レートの１／８の情報データ・レート又は１２００ｂｐｓの場合、各符号記号は７回繰り返される。理解されるように、この例は記号リピータ６０４から出力される毎秒１９，２００個の変調記号一定変調記号レートを生ずることになる。明らかに、他のレート設定が利用可能である。
【００４１】
記号リピータ６０４からの出力記号は、毎秒１９，２００個の記号の模範的変調記号レートでの３８４個の変調記号と等価である２０ミリ秒に伸びるトラフィック・チャンネルの模範的実施例におけるブロック・インタリーバ（ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅｒ）６０６に提供される。インタリーバ・アレイは２４行×１６列である。これらの記号は列によってブロック・インタリーバ６０６のアレイ内に書込まれ、隣接変調記号を大きく拡散するパターン状に読み出される。
【００４２】
順方向トラフィック・チャンネルの模範的な場合、ブロック・インタリーバ６０６から読み出されてインタリーブされた変調記号は、モジュロ２の加算器６０８へ入力され、そこでそれらがモバイル・ステーション２２２に割り当てられた長符号ＰＮシーケンスによってマスクされる。長符号生成器６１４は１．２２８８ＭｃｐｓのレートでＰＮシーケンスを生成し、その後それはデシメータ（ｄｅｃｉｍａｔｏｒ）６１６によって１９，２００ｋｓｐｓまで下方サンプリングされて、変調記号レートに合致させる。ＰＮシーケンスはデシメータ６１８によって更に下方サンプリングされて、マルチプレクサ（ＭＵＸ）６１０によって順方向トラフィック・チャンネル内にパンクチャ（ｐｕｎｃｔｕｒｅｄ）される電力制御ビットの配置をマスクするか或は任意の順序に配列する。
【００４３】
その後、順方向トラフィック・データは、モジュロ２加算器６１２における１．２２８８Ｍｃｐｓの固定チップ・レートを有する割り当てトラフィック・チャンネルのウォルシュ関数によって、他の順方向チャンネルに対して直交拡散される。次いで、この順方向トラフィック・データはＩ及びＱチャンネルＰＮ拡散シーケンスＰＮ_Ｉ及びＰＮ_Ｑによってそれぞれ直角拡散され、モジュロ２のチャンネル内のデータはフィルタ６２４及び６２６でそれぞれ濾過されてから、ミキサー６２８及び６３９によって搬送波周波数ｆ_Ｃまで上方変換される。その結果としてのＩ及びＱチャンネルＲＦ信号は、次いで、コンバイナ６３２内で組み合わされて、更なる電力増幅及びアンテナ２１６を介しての放射（図２参照）のために出力される。図６のこの模範的な符号化及び変調方式は、先に参照した米国特許第５，１０３，４５９号により詳細に説明されている。
【００４４】
以上に説明した模範的な符号化及び変調方式は非常に頑強で且つ誤り防止性がある。その結果、「傾聴」時間の量がデータを著しく損失すること無しに５０％デューティ・サイクルを幾分下回ることが可能である。よって、強力な誤り符号化方式等を利用する通信システムにおける本発明で用いられるスイッチング（切り換え）期間は、より狭い帯域幅を有し且つそれ故により脆弱な方式を使用しなければならないシステムで用いられるものよりも、より大きな範囲にわたって変動可能である。例えば、以上に説明された模範的実施例において、各情報ビットはレート１／２コンボルーション符号器６０２によって符号化させられた。それ故に、各ビットは少なくとも２つの変調記号を有し、そのより低いレートは記号リピータ６０４によって加算された更に大きな冗長性を有する。更には隣接する変調記号はブロック・インタリーバ６０６によって経時的に大きく拡散される。加えて、コンボルーション符号器６０２の拘束長と使用される符号記号の一意性は双方とも符号化方式の頑強性に付加される。その結果、伝送された信号の充分なエネルギーを想定した場合、スイッチング期間はデータの著しい損失無しにミリ秒台となり得る。２０ミリ秒フレームを仮定した場合、そのスイッチング期間は１０ミリ秒に接近し得る。代替的には、スイッチング期間はより小さく、即ち単一変調記号の期間台になり得て、その場合、それぞれの他の記号は喪失される。更に別の実施例において、スイッチング期間は一層小さく、即ち単一ＰＮチップの期間台となり得る。また更に別の実施例において、スイッチング期間は無作為に選択され得る。容認できるスイッチング期間の決定は、各順方向リンク上におけるマクロ・ベースステーション２０４及びミクロ・ベースステーション２０２によって使用される順方向リンクの設計に大きく依存する。ＩＳ−９５規格に準拠するシステム例において、期間Ｔ_ｉ＋１−Ｔ_ｉは充分に長くすべきであって、その結果、遅延は２つのＰＮ拡散チップ以上となり（その結果、ミクロ・ベースステーション２０２で作成された多数路は少なくとも１つのチップによって分離される）、そして、伝送されたスペクトルはオリジナルのＩＳ−９５信号のものとなる。しかしながら期間Ｔ_ｉ＋１−Ｔ_ｉは、モバイル・ステーション２２２がベースステーションの位相及びタイミングをトラッキング出来なくなる程に長くすべきではない。更なる考察が、ウォルシュ関数によって分離される直交順方向リンクを伴うＩＳ−９５システムに関して思い浮かぶ。モバイル・ステーションがウォルシュ関数の一部のみを受信する場合、直交性は幾分か失われ、必要とされる信号対ノイズ比は順方向リンクのウォルシュ・チャンネル間のカップリングにより増大する。直交性を維持するために、スイッチングは各ウォルシュ関数毎に実行されるか、或は、ウォルシュ関数の時間的スパンの正確な多重倍と為すことである。ＩＳ−９５システムに関して更に特殊であることは、電力制御ビット箇所が無作為に選ばれており、図６に示されるようにデータ・ストリームに多重化されている。これらの電力制御ビットは、順方向リンク上で、１．２５ミリ秒毎に１つ或は２つのウォルシュ関数を占有する。ＩＳ−９５システムのために、スイッチングの時間を無作為に選択することができて、マクロ・ベースステーション２０４を受信するモバイル・システム２２２は電力制御ビットの全てを受信することになる。選択される正確なスイッチング期間及び正確なスイッチング時間は、これらの項目と、遅延３０４の複雑性等の他の項目とに依存する。
【００４５】
留意すべきことは、マクロ・ベースステーション２０４と通信しているモバイル・ステーション２２２（図２参照）が逆方向リンク・データを逆方向リンク路２２８を介してマクロ・ベースステーション２０４へ伝送し続けていることである。モバイル・ステーション２２２がミクロ・ベースステーションの順方向リンク路２３０を介してミクロ・ベースステーション２０２から組み合わせ順方向信号を受信しているとしても、ミクロ・ベースステーション２０２はモバイル・ステーション２２２からの信号が復調するに充分強力であるとしてもそのモバイル・ステーション２２２からの信号を復調しない。言い換えれば、モバイル・ステーション２２２は、先に参照した米国特許第５，１０１，５０１号で議論されているようにミクロ・ベースステーション２０２のパイロット信号強度がハンドオフに対する公称閾値を超えていたとしても、ミクロ・ベースステーション２０２へのハンドオフを実行しない。
【００４６】
順方向リンク路２３０を介してミクロ・ベースステーション２０２から受信された組み合わせ順方向リンク信号は、モバイル・ステーション２２２にとって、その信号が半間隔で「チョップ（切り刻み）」されていることを除いて、マクロ・ベースステーション２０４で出す他の任意の多重路成分と非常に類似しているように見える。よって、この好適実施例では多重路信号のダイバーシティ組み合わせを行うことができるモバイル・ステーション２２２は、容認できない高復調誤り率を回避するために順方向リンク路２３０で提供された付加的なエネルギーで充分に補助されることになる。更には、ミクロ・ベースステーション２０２は特定の周波数割り当て、即ち、全マクロ・ベースステーション・リンク上で何を受信しようが再伝送するので、より多くの「フォーリン」・モバイル・ユニット２２２の追加はミクロ・ベースステーション２０２に対して負荷を増大しない。
【００４７】
多くの場合、ミクロ・ベースステーション２０２は１つのマクロ・ベースステーション２０４の通達範囲領域内である。この場合、それはその１つのマクロ・ベースステーション２０４の順方向リンクのみで再伝送される。しかしながら、１９９２年３月３１日に発行の「ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ ＰＲＯＶＩＤＩＮＧ Ａ ＳＯＦＴ ＨＡＮＤＯＦＦ ＩＮ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ ＩＮ Ａ ＣＤＭＡ ＣＥＬＬＵＬＡＲ ＳＹＳＴＥＭ」と題された米国特許第５，１０１，５０１号に開示されているように、同一の周波数及びソフト・ハンドオフ上でのＣＤＭＡベースステーション伝送の全てはモバイル・ステーションによって使用可能である。この場合、ミクロ・ベースステーション２０２は、１５ミクロ・ベースステーション２０２によって受信されている強度に比例する電力で受信するそれらベースステーションの信号を再伝送することになる。
【００４８】
ＩＩ．時間及び周波数基準
本発明の別の局面に従えば、ミクロ・ベースステーション２０２は、マクロ・ベースステーション２０４の順方向リンク信号の少なくとも１つの論理チャンネルを復調して、安定した時間及び周波数基準を獲得する。先に説明されたように、マクロ・ベースステーション２０４は極端に正確な時間及び周波数基準を維持する手段を典型的には含む。これは、一般的には、グローバル位置決めシステム（ＧＰＳ）衛星レシーバ（不図示）或は他の高価な装置又は設備によって達成される。しかしながらそうした精密設備をミクロ・ベースステーション２０２に設けることは費用が法外にとなり得る。よって、本発明でのミクロ・ベースステーションはマクロ・ベースステーション２０４から正確な時間及び周波数基準を獲得する。
【００４９】
図３に戻って参照すれば、アンテナ２０６は順方向リンク路２２４からマクロ・ベースステーションの順方向リンク信号を取り込み、それはデュプレクサ２０８を介してレシーバ（ＲＣＶＲ）３２４へ経路指定する。レシーバ３２４はそのＲＦ信号を下方変換して、それを復調器（ＤＥＭＯＤ）３２６へ進める。復調器３２６はマクロ・ベースステーションの順方向リンク信号の一部として伝送されたパイロット・チャンネルを調査し、取得し、そして復調する。模範的なＣＤＭＡシステムにおいて、このパイロット信号は初期システム合成を獲得して、頑強な時間周波数とマクロ・ベースステーションの順方向リンク信号のトラッキングを為す位相とを提供すべく使用され得る。また、模範的なＣＤＭＡシステムにおいて、各ベースステーションは同一ＰＮシーケンス及びＰＮ位相をパイロット・チャンネルとして使用し、何時そのパイロット・チャンネルがトラッキングされようかにかかわらず復調され得る合成チャンネルを伝送する。この合成チャンネルはマクロ・ベースステーション２０４識別及び正しいマクロ・ベースステーション２０４のパイロットＰＮ搬送波位相オフセットを含むメッセージを搬送する。
【００５０】
この合成情報は復調器３２６から時間及び周波数ユニット（ＴＦＵ）３３０まで進まされる。次いでＴＦＵ３３０は、正しいシステム時間を決定できると共に、安定した周波数基準をそのマクロ・ベースステーション２０４から獲得することができる。ＴＦＵ３３０は、次いで、このタイミング及び周波数の情報をトランスミッタ３１４及びレシーバ３２４に提供すると共に、もしデュプレクサ２０８がスイッチング機能を実行していればタイミング情報をそのデュプレクサ２０８に提供する。ＩＳ−９５システムに関連してミクロ・ベースステーション２０２は、マクロ・ベースステーション識別及びパイロットＰＮ搬送波位相オフセットを獲得すべく、マクロ・ベースステーション２０４の同期チャンネルを復調する必要性はない可能性がある。これは、ミクロ・ベースステーション２０２が移動せず、且つ、この情報が静的であるからである。よって、この情報はミクロ・ベースステーション２０２のインストーラ等の他の手段によって該ミクロ・ベースステーションに供給され得る。
【００５１】
同一の教示はレシーバ４０３及びトランスミッタ４１４に関する図４の実施例に適用できる。ミクロ・ベースステーション２０２はマクロ・ベースステーションのパイロット・チャンネルを連続的にトラッキングし得るか、或は、所定期間にわたって「フリーホィール」であり得て、システム時間及び周波数基準の更新を周期的にのみ獲得する。
【００５２】
留意すべきことは、本発明の時間及び周波数基準化の局面がここでは模範的なＣＤＭＡシステムを参照して説明されたが、他の通信システムに対して、ディジタルであろうがアナログであろうかにかかわらず、利用されている変調或はチャンネル化方式にかかわらず、本発明の教示は同等に適用できる。例えば、本発明は、マクロ・ベースステーションのパイロット・チャンネル自体がシステム時間基準を搬送し得る通信システムにも使用され得る。加えて、パイロット・チャンネルは任意の他の順方向リンク・チャンネルと同一の搬送波周波数或は時間スロット上であり得ない。本発明はここに示された特定例に限定されるべく意図されておらず、当業者はその教示を広範な通信システムに適用し得る。
【００５３】
ＩＩＩ．ミクロ・ベースステーション電力制御
本発明の別の局面に従えば、ミクロ・ベースステーション２０２は携帯ステーション２３６の逆方向リンク電力レベルを制御して、マクロ・ベースステーション２０４で受信されるモバイル・ステーション２２２等の他の加入者ステーションの逆リンク信号に対する過剰な干渉を回避する。当業界で周知なように、無線通信システム２００はオープン・ループ及びクローズド・ループ電力制御方法を用いて、容量を最大化し、加入者ステーション間の過剰な干渉を防止する。オープン・ループ電力制御方法において、パイロット信号伝送電力は加入者ステーションで受信されて測定される。次いで応答として加入者ステーションはその伝送電力を反対に調整し、受信信号がより弱ければ、加入者ステーションのトランスミッタ電力はより強力となる。クローズド・ループ電力制御方法において、セル−サイトは電力調整コマンドを加入者ステーションへ伝送して、名目上、その加入者ステーションのトランスミッタ電力を所定量だけ増減する。そうした電力制御システム及び方法は、１９９１年１０月８日に発行され、「ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ ＴＲＡＮＳＭＩＳＳＩＯＮ ＰＯＷＥＲ ＩＮ Ａ ＣＤＭＡ ＣＥＬＬＵＬＡＲ ＭＯＢＩＬＥ ＴＥＬＥＰＨＯＮＥ ＳＹＳＴＥＭ」と題され、本発明の譲受人に譲渡され、引用することでここに合体させる米国特許第５，０５６，１０９号に開示されている。
【００５４】
以上に記した特許において、オープン・ループ及びクローズド・ループの電力制御の組み合わせは、実質的に同一所定電力レベルでマクロ・ベースステーション２０４に到着するように、該マクロ・ベースステーション２０４と通信中である全てのモバイル・ステーション２２２の伝送電力を調整すべく使用される。同一電力制御技術は、実質的に同一所定電力レベルでミクロ・ベースステーション２０２に到着するように、該ミクロ・ベースステーション２０２と通信中である全ての携帯ステーション２３６の伝送電力を調整すべく使用される。しかしながら携帯ステーション２３６は、典型的には、それがミクロ・ベースステーション２０２と充分な通信を為している限り（セルラー・システム・アクセス課金を回避すべく）、マクロ・ベースステーション２０２と通信することがないので、マクロ・ベースステーション２０４は携帯ステーション２３６に指示すべくクローズド・ループ電力制御コマンドを使用することができず、そのトランスミッタ電力を「小さく又はターン・ダウン」する。図２に示されるように、ミクロ・ベースステーション２０２から受信された電力は、携帯ステーション２３６がミクロ・ステーション２０２からより遠方へ移動するに連れてより弱くなる。オープン・ループ及びクローズド・ループ電力制御の双方の結果、ミクロ・セル２０２と通信する携帯ステーション２３６は該ミクロ・セル２０２で受信されるに充分な電力を伝送することになる。結果として、携帯ステーション２３６がミクロ・ベースステーション２０２からより遠方へ移動するに連れ、それはその電力を逆方向リンク路２２８上に容認できな干渉を生じ得るレベルまで増大し続ける。
【００５５】
本発明においてこの容認できない干渉は、携帯ステーション２３６の伝送電力が所定閾値を超えた際、携帯ステーション２３６との通信を終了するか、或は、携帯ステーション２３６のマクロ・ベースステーション２０４へのハンドオフを実行するかの何れかでミクロ・ベースステーション２０２によって回避される。第１実施例において、ミクロ・ベースステーション２０２自体は携帯ステーション２３６の伝送電力があまりにも高くなるときを決定する。
【００５６】
この第１実施例において、図３或は図４の何れかに適用できるように、携帯ステーション２３６からの逆方向リンク信号はアンテナ２０６で受信されて、レシーバ３２４（図３）或はレシーバ４０３（図４）へ進められる。レシーバ３２４或は４０３は、先に議論されたように受信された逆方向リンク信号を下方変換し、それを復調器３２６へ進める。電力制御コマンド生成器３３２は携帯ステーション２３６からの復調された逆方向リンク信号の平均電力を測定し、その平均電力を所望閾値と比較して、先に参照した米国特許第５，０５６，１０９号で議論されたようにトランスミッタ３１４（図３）或は４１４（図４）を通じて携帯ステーション２３６へ伝送のために「ターン・アップ」或は「ターン・ダウン」するコマンドの何れかを生成する。
【００５７】
直感的に、携帯ステーション２３６はミクロ・ベースステーションから遠方へ移動するに連れて、電力制御コマンド生成器３３２で測定された平均的な逆方向リンク信号電力は経路損失によって減少しがちとなる。それに対して、電力制御コマンド生成器３３２は一連の「ターン・アップ」コマンドを携帯ステーション２３６へ伝送することになる。この第１実施例において、電力制御コマンド生成器３３２はそれがどの程度頻繁に「ターン・アップ」のコマンドを携帯ステーション２３６へ伝送する必要性があるかの経過を追う。もしそれが、逆方向リンク路２３４を介して充分な逆方向リンク信号を提供するために比較的高い電力レベルで携帯ステーション２３６が伝送しなければならない状況に対応して、電力制御コマンドのシーケンスで所定数以上の「ターン・アップ」のコマンドを伝送すれば、ミクロ・ベースステーション２０２は携帯ステーション２３６との通信を終了するか、或は、携帯ステーション２３６のマクロ・ベースステーション２０４へのハンドオフを実行するかの何れかを為す。例えば、もしミクロ・ベースステーションがＮ個の電力制御コマンドから成る群においてＫ個の電力アップのコマンドを伝送したならば、ミクロ・ベースステーションは個人ステーションが所望範囲を超えたことを決定し得る。
【００５８】
第２実施例において、携帯ステーション２３６の伝送電力はミクロ・ベースステーション２０２と通信している際に所定最大レベルに限定されている。これは携帯ステーション２３６のプログラミングにおける予め決められた幾つかの規則によって達成され得て、携帯ステーションがミクロ・ベースステーション２０２を使用している際、その伝送電力はその所定最大レベルに限定される。留意されるべきことは携帯ステーション２３６が、マクロ・ベースステーション２０４と通信している際、そうした限定を行うことがない。この電力限定は当業者には容易に達成され得て、例えば、先に参照した米国特許第５，０５６，１０９号の教示を変更して、携帯ステーション２３６がミクロ・ベースステーション２０２と通信している間にその伝送電力が所定最大レベルを超えたならば、該携帯ステーション２３６に「ターン・アップ」・コマンドを無視させることによって容易に達成され得る。携帯ステーション２３６の伝送電力が所定閾値を超えた後に「ターン・アップ」・コマンドを無視するように設計された回路は、１９９５年９月１９日に発行され、「ＲＥＶＥＲＳＥ ＬＩＮＫ， ＴＲＡＮＳＭＩＴ ＰＯＷＥＲ ＣＯＲＲＥＣＴＩＯＮ ＡＮＤ ＬＩＭＩＴＡＴＩＯＮ ＩＮ Ａ ＲＡＤＩＯＴＬＥＰＨＯＮＥ ＳＹＳＴＥＭ」と題され、本発明の譲受人に譲渡され、引用することでここに合体させる米国特許第５，４５２，４７３号に開示されている。この実施例においてミクロ・ベースステーション２０２は、携帯ステーション２３６が一連の「ターン・アップ」・コマンドに従わなかったことを留意することで、該携帯ステーション２３６がセル通達範囲の縁にあることを検知することができる。次いでミクロ・ベースステーション２０２はそのコールを解放し得る。しかしながら、従来の最大電力レベルはマクロ・ベースステーション２０４と通信している際に携帯ステーション２３６によって使用されることになる。
【００５９】
また携帯ステーション２３６の電力限定は、携帯ステーション２３６にその伝送電力を最大レベルに限定することを示唆するミクロ・ベースステーション２０２からのコマンドによっても達成され得る。ミクロ・ベースステーション２０２は、マクロ・ベースステーション２０４から受け取った電力量を（図３及び図４の電力測定器３１０によって）モニタすることによってこの最大レベルを決定し得る。マクロ・ベースステーション２０４からの受信電力がより高ければ、携帯ステーション２３６の許容された最大伝送電力が、マクロ・ベースステーション２０４のセル内で動作する他のモバイル・ステーションに対する不当な干渉を生ずること無しに、より高くなり得る。
【００６０】
代替的には、携帯ステーション２３６は、該携帯ステーションがその電力限定又は電力閾値に達したことを示唆する信号メッセージによってミクロ・ベースステーション２０２に合図することができる。この信号メッセージと共に、現行のＩＳ−９５パイロット強度測定メッセージによって為されているように、且つ、先に参照された米国特許第５，１０１，５０１号に更に詳細に記載されているように、携帯ステーション２３６は取り囲んでいる複数のベースステーションのパイロット強度を示唆することができる。これはミクロ・ベースステーション２０２がどのようにして携帯ステーション２３６をマクロ・ベースステーション２０４に対してハンドオフさせるかを決定させることを許容する。
【００６１】
以上の各種好適実施例の説明は当業者が本発明を実行するか或は使用することを可能とするために提供されている。これら実施例に対する様々な変更等は当業者にとっては容易に明らかとなると共に、ここで規定された包括的原則は発明的技量の使用無しに他の実施例に適用され得る。よって、本発明はここで示された実施例に限定されるようには意図されておらず、ここで開示された原理及び新規な特徴と一貫した最も広い範囲に適合するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 マクロ・ベースステーション及び本発明に係るミクロ・ベースステーションからの距離の関数としての受け取り電力のグラフである。
【図２】 本発明に係るシステムの概観ブロック線図である。
【図３】 本発明に係るミクロ・ベースステーションの第１実施例のブロック線図である。
【図４】 本発明に係るミクロ・ベースステーションの第２実施例のブロック線図である。
【図５Ａ】 任意の時間間隔にわたって伝送されたマクロ・ベースステーションの順方向リンクの模範的な部分のグラフである。
【図５Ｂ】 図５Ａと同時の任意の時間間隔にわたって伝送されたミクロ・ベースステーションの組み合わされた順方向リンクの模範的な部分のグラフである。
【図６】 マクロ・ベースステーションの模範的なコード化及び変調化装置のブロック線図である。
【符号の説明】
２００ 無線通信システム
２０２ ミクロ・ベースステーション
２０４ マクロ・ベースステーション
２０６，２１６，２２０ アンテナ
２０８ デュプレクサ
２１４ コンバイナ
２１８ トランシーバ
２２２ モバイル・ステーション
２２４，２２６，２３０，２３２ 順方向リンク路
２２８，２３４ 逆方向リンク路
２３６ 携帯ステーション
３１４ トランスミッタ
３１０ 電力測定器
３０４ 遅延
３１２ 利得調整
３３２ 電力制御コマンド発生器
４１５ 前置増幅器
６０２ コンボルーション符号器
６０４ 記号リピータ
６０６ ブロック・インタリーバ
６１４ 長符号生成器
６１６，６１８ デシメータ
６２４，６２６ フィルタ

Claims (32)

1. 第１順方向リンク・データ信号を生成し伝送して第１加入者ステーションと通信する第１無線ベースステーションを、第２順方向リンク・データ信号を生成し伝送して第２加入者ステーションと通信する第２無線ベースステーションと同一の周波数帯域で運転する方法であって、
   ａ．前記第２無線ベースステーションで前記第１順方向リンク・データ信号を受信し、
   ｂ．前記第２無線ベースステーションで組み合わせ順方向リンク・データ信号を形成するため、前記受信された第１順方向リンク・データ信号を前記第２順方向リンク・データ信号と組み合わせ、
   ｃ．前記第２無線ベースステーションから前記組み合わせ順方向リンク・データ信号を伝送する、
   ステップを含む方法。
2. 前記受信された第１順方向リンク・データ信号を遅延期間だけ遅延するステップを更に含む、請求項１の方法。
3. 切り換え期間において前記第１順方向リンク・データ信号の前記受信ステップと前記組み合わせ順方向リンク・データ信号の前記伝送ステップとの間でのスイッチングステップを更に含む、請求項２の方法。
4. 前記スイッチングステップが５０％デューティ・サイクルで実行される、請求項３の方法。
5. 前記遅延期間が持続期間中に１つのＰＮ拡散チップより大きい、請求項３の方法。
6. 前記スイッチングステップがウォルシュ関数境界でのみ生ずる、請求項３の方法。
7. 前記スイッチング期間が任意期間である、請求項３の方法。
8. ａ．前記遅延済みの受信された第１順方向リンク・データ信号の電力レベルを測定し、
   ｂ．前記測定ステップに応じて、前記遅延済みの受信された第１順方向リンク・データ信号の前記電力レベルを調整する、
   ステップを更に含む、請求項３の方法。
9. ａ．各々が伝送電力に関する増減を示す電力制御コマンドを前記第２加入者ステーションへ伝送し、
   前記第２ベースステーションが伝送電力に関する増大を示す所定数の連続的な電力制御コマンドを伝送すれば、前記第２加入者ステーションとの通信を終了する、
   ステップを更に含む、請求項３の方法。
10. ａ．各々が伝送電力に関する増減を示す電力制御コマンドを前記第２加入者ステーションへ伝送し、
    ｂ．前記第２ベースステーションが伝送電力に関する増大を示す所定数の連続的な電力制御コマンドを伝送すれば、前記第２加入者ステーションの前記第１ベースステーションへのハンドオフを実行する、
    ステップを更に含む、請求項３の方法。
11. 前記第２ベースステーションとの通信の際、前記第２加入者ステーションが伝送電力を所定最大レベルに限定するステップであり、前記所定最大レベルが、前記第１ベースステーションとの通信の際に使用される従来の最大レベル未満であることを更に含む、請求項３の方法。
12. 前記第２ベースステーションが、前記第２加入者ステーションに伝送電力を前記所定最大レベルに限定するように命令するステップを更に含む、請求項１１の方法。
13. 前記第２加入者ステーションが、当該第２加入者ステーションは前記第２ベースステーションに対して前記所定最大レベルで伝送していることを示す信号メッセージを伝送するステップを更に含む、請求項１１に記載の方法。
14. ａ．前記第２ベースステーションにおいて、前記受信された第１順方向リンク・データ信号を復調し、
    ｂ．前記復調済みの受信された第１順方向リンク・データ信号から時間基準を決定する、
    ステップを更に含む、請求項３の方法。
15. ａ．前記第２ベースステーションにおいて、前記受信された第１順方向リンク・データ信号を復調し、
    ｂ．前記復調済みの受信された第１順方向リンク・データ信号から周波数基準を決定する、
    ステップを更に含む、請求項３の方法。
16. 無線通信システムの通達範囲領域内に個人ベースステーション運転を提供するシステムであって、
    ａ．所定周波数帯域上で第１順方向リンク・データ信号を生成し伝送する第１無線ベースステーションと、
    ｂ．第２順方向リンク・データ信号を生成する第２無線ベースステーションであり、
    （１）前記第１順方向リンク・データ信号を受信するレシーバと、
    （２）前記受信された第１順方向リンク・データ信号を前記第２順方向リンク・データ信号と組み合わせて、組み合わせ順方向リンク・データ信号を形成するコンバイナと、
    （３）前記組み合わせ順方向リンク・データ信号を前記所定周波数帯域で伝送するトランスミッタと、
    を具備する第２無線ベースステーションと、
    を備えるシステム。
17. 前記受信された第１順方向リンク・データ信号を遅延期間だけ遅延させる遅延要素を更に備える、請求項１６のシステム。
18. 切り換え期間において前記レシーバ及び前記トランスミッタの間での切り換えを為す切り換え手段を更に備える、請求項１７のシステム。
19. 前記切り換え手段が、５０パーセントのデューティ・サイクルで前記レシーバ及び前記トランスミッタの間での切り換えを為す、請求項１８のシステム。
20. 前記遅延期間が持続期間中に１つのＰＮ拡散チップより大きい、請求項１８のシステム。
21. 前記切り換え手段が、ウォルシュ関数境界でのみ前記レシーバ及び前記トランスミッタの間での切り換えを為す、請求項１８のシステム。
22. 前記切り換え期間が任意期間である、請求項１８のシステム。
23. ａ．前記受信された第１順方向リンク・データ信号の電力レベルを測定する電力測定器と、
    ｂ．前記受信された第１順方向リンクの電力レベル測定での前記電力レベルを調整する利得調整器と、
    を更に備える、請求項１８のシステム。
24. 各々が伝送電力の増減を示す電力制御コマンドを生成する電力制御コマンド生成器を更に備え、前記第２ベースステーションが、ＫがＮ未満の所定数である場合にＮ個の電力制御コマンド群内で伝送電力に関する増大を示すＫ個の電力制御コマンドを伝送すれば、第２加入者ステーションとの通信を終了する、請求項１８のシステム。
25. 各々が伝送電力の増減を示す電力制御コマンドを生成する電力制御コマンド生成器を更に備え、前記第２ベースステーションが、伝送電力に関する増大を示す連続する所定数の電力制御コマンドを伝送すれば、前記第２加入者ステーションの前記第１ベースステーションへのハンドオフを実行する、請求項１８のシステム。
26. 前記第２加入者ステーションが、前記第２ベースステーションとの通信の際、伝送電力を所定の最大レベルに限定し、該所定最大レベルが前記第１ベースステーションとの通信の際に使用される従来の最大レベル未満である、請求項１８のシステム。
27. 前記第２ベースステーションが、前記第２加入者ステーションに伝送電力を前記所定最大レベルに限定するように命令する、請求項２６のシステム。
28. 前記第２加入者ステーションが、当該第２加入者ステーションは前記所定最大レベルで前記第２ベースステーションへ伝送していることを示す信号メッセージを伝送する、請求項２６のシステム。
29. ａ．前記受信された第１順方向リンク・データ信号を復調する復調器と、
    ｂ．前記復調済みの受信された第１順方向リンク・データ信号から時間基準を決定する時間基準決定手段と、
    を更に備える、請求項１８のシステム。
30. ａ．前記受信されたデータ信号を復調する復調器と、
    ｂ．前記復調済みの受信されたリンク・データ信号からの周波数基準のための周波数基準決定手段と、
    を更に備える、請求項１８のシステム。
31. 前記第２ベースステーションが、前記第２加入者ステーションに、該加入者ステーションの出力電力が閾値を超えたときを検出するように使用されるこの閾値を具備するように命令する、請求項１８のシステム。
32. 前記第２加入者ステーションが、当該第２加入者ステーションは前記所定レベルで前記第２ベースステーションへ伝送していることを示す信号メッセージを伝送する、請求項３１のシステム。

Images