JP4402831B2

JP4402831B2 - Ｃｄｍａ、ｆｄｍａ、およびｔｄｍａ多元接続構成要素での電気通信のための電気通信システム

Info

Publication number: JP4402831B2
Application number: JP2000518467A
Authority: JP
Inventors: クラインアンヤ; ナスハンマーカス
Original assignee: ジーメンスアクティエンゲゼルシャフト
Priority date: 1997-10-27
Filing date: 1998-10-06
Publication date: 2010-01-20
Anticipated expiration: 2018-10-06
Also published as: AU1554299A; HK1033721A1; JP2001522162A; CN1278381A; BR9813150A; WO1999022474A3; ES2232030T3; AU749546B2; KR20010031497A; KR100451674B1; EP1027782B1; DE19747370C1; DE59812419D1; WO1999022474A2; US6741583B1; EP1027782A2; CN1139213C; CA2307767A1

Description

【０００１】
【技術分野および背景技術】
情報源と情報取り出し部との間に情報伝送区間のある情報システムでは、情報処理と情報伝達のために送受信機器（送信機および受信機）が使われ、その際
１）情報処理および情報伝送は好適な伝送装置（単方向運転）で、または双方向伝送装置（双方向運転）で可能であり、
２）情報処理はアナログまたはデジタルであり、
３）遠距離伝送区間での情報伝送はケーブルで行うか、またはいくつかの情報伝送方式ＦＤＭＡ（周波数分割多元接続）、ＴＤＭＡ（時分割多元接続）および／またはＣＤＭＡ（符号分割多元接続）に基づいて、たとえば、ＤＥＣＴ、ＧＳＭ、ＷＡＣＳ、またはＰＡＣＳ、ＩＳ−５４、ＩＳ−９５、ＰＨＳ、ＰＤＣなどのような無線標準に従って無線で（たとえば、無線伝送によって）行う［参照：ＩＥＥＥ通信雑誌、１９９５年１月、５０−５７ページ；Ｄ．Ｄ．Ｆａｌｃｏｎｅｒほか：「無線式パーソナル通信のための時分割多元接続］。
【０００２】
「情報」とは、意味内容（インフォメーション）および物理的表現（信号）を意味する上位概念である。１つの情報の同じ意味内容 ― つまり同じインフォメーション ― であっても異なる信号形態が生じることがある。それ故、たとえば１つの対象に関する情報を
（１）画像として
（２）話される言葉として
（３）書かれた言葉として
（４）暗号化された言葉または画像として伝送できる。
【０００３】
（１）．．．（３）の伝送方法の場合、通常は連続的な（アナログ）信号が特徴であり、（４）の伝送方法では普通は非連続信号（たとえば、パルス、デジタル信号）が発生する。
情報システムのこのような一般的定義を基にして、本発明は、請求項１の上位概念に従った、特にＣＤＭＡ、ＦＤＭＡ、ＴＤＭＡ多元接続構成要素を持つ電気通信のための方法に関する。
【０００４】
以下の刊行物に提示され、説明されている電気通信を伴う電気通信システムは、汎用移動電気通信システム（ＵＭＴＳ）を視野に入れ、第３世代の将来の電気通信シナリオとして表現される。（１）：情報技術エレクトロニクス、ベルリン４５、１９９５、１巻、１０−１４ページ、および２巻、２４−２７ページ；Ｐ．Ｊｕｎｇ、Ｂ．Ｓｔｅｉｎｅｒ：「第３移動無線世代の共通検波ＣＤＭＡ移動無線システムのコンセプト」；（２）：情報技術エレクトロニクス、ベルリン４１、１９９１、６巻、２２３−２２７ページおよび２３４ページ；Ｐ．Ｗ．Ｂａｉｅｒ、Ｐ．Ｊｕｎｇ、Ａ．Ｋｌｅｉｎ：「ＣＤＭＡ周波数選択および時間変数の移動無線チャネルのための好都合な多元接続方式」；（３）：エレクトロニクスを基礎にしたＩＥＩＣＥトランザクション、コミュニケーションとコンピュータサービス、Ｅ７９―Ａ号、１２番、１９９６年１２月、１９３０−１９３７ページ；Ｐ．Ｗ．Ｂａｉｅｒ、Ｐ．Ｊｕｎｇ：「ＣＤＭＡ神話と現実」；（４）：ＩＥＥＥパーソナル通信、１９９５年２月、３８−４７ページ；Ａ．Ｕｒｉｅ、Ｍ．Ｓｔｒｅｅｔｏｎ、Ｃ．Ｍｏｕｒｏｔ：「ＵＭＴＳのための進化したＴＤＭＡ移動接続システム；（５）：テレコム・プラクシス、５／１９９５、９−１４ページ；Ｐ．Ｗ．Ｂａｉｅｒ：「スプレッド・スペクトラム技術およびＣＤＭＡ本来の軍事技術が民間分野を開拓」；（６）：ＩＥＥＥパーソナル通信、１９９５年２月、４８−５３ページ；Ｐ．Ｇ．Ａｎｄｅｒｍｏ、Ｌ．Ｍ．Ｅｗｅｒｂｒｉｎｇ：「ＵＭＴＳのための進歩したＣＤＭＡに基づく無線接続構想」；（７）：ＩＴＧ専門報告１２４（１９９３）、ベルリン、オッフェンバッフ：ＶＤＥ出版ＩＳＢＮ３−８００７−１９６５−７、６７−７５ページ、Ｄｒ．Ｔ．Ｚｉｍｍｅｒｍａｎｎ、シーメンス（株）：「移動通信におけるＣＤＭＡの利用」；（８）：テレコムレポート１６、（１９９３）、１巻、３８−４１ページ；Ｄｒ．Ｔ．Ｋｅｔｓｅｏｇｌｏｕ、シーメンス（株）およびＤｒ．Ｔ．Ｚｉｍｍｅｒｍａｎｎ、シーメンス（株）：「移動通信第３世代のための効率的な加入者接続 ― 多元接続方式ＣＤＭＡはエアインタフェースをフレキシブルにする」。
【０００５】
第２世代の電気通信シナリオは、現在はＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ／ＦＤＤ伝送原理（周波数分割デュプレックス）を基礎にしたＧＳＭ特有の電気通信システムのマイクロセル領域とマクロセル領域では、ＧｒｏｕｐｅＳｐｅｃｉａｌｅＭｏｂｉｌｅまたは移動通信用グローバルシステムで定められ［参照（１）：インフォマティック・スペクトラム１４（１９９１）６月、３号、ベルリン、ＤＥ；Ａ．Ｍａｎｎ：「ＧＳＭ標準 ― デジタル欧州移動無線網の基礎」、１３７−１５２ページ；（２）：Ｒ．Ｓｔｅｅｌｅ：「移動無線通信」、ベンテックプレス、１９９２（再印刷１９９４）、８章：「汎欧州デジタルセルラー移動無線システム ― ＧＳＭ」、６７７ページ以降；（３）：テレコムプラクシス４／１９９３、Ｐ．Ｓｍｏｌｋａ：「ＧＳＭ無線インタフェース ― 要素と機能」、１７−２４ページ）］、ピコセル領域においてはＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ／ＴＤＤ伝送原理（時分割デュプレックス）を基本にしたＤＥＣＴ電気通信システム［デジタル強化（以前は：欧州）コードレス電気通信システムで定められる［参照：（１）：情報技術エレクトロニクス４２（１９９２）１月／２月、１号、ベルリン、ＤＥ；Ｕ．Ｐｉｌｇｅｒ：「ＤＥＣＴ標準の構造」、２３−２９ページ、ＥＴＳＩ刊行物ＥＴＳ３００１７５−１．．．９、１９９２年１０月に関連する論文（２）：テレコムレポート１６（１９９３）、１号、Ｊ、Ｈ．Ｋｏｃｈ：「コードレス電気通信のためのデジタルコンフォート ― ＤＥＣＴ標準は新しい利用分野を開く」、２６−２７ページ（３）：ｔｅｃ２／９３ − アスコム技術雑誌「汎用移動電気通信の道」、３５−４２ページ；（４）：フィリップス電気通信レビュー４９巻、３番、１９９１年９月、Ｒ．Ｊ．Ｍｕｌｄｅｒ：「ＤＥＣＴ、汎用コードレス接続システム」；（５）：ＷＯ９３／２１７１９（図１から図３および説明）］。
【０００６】
図１は、トラフィックチャネル（ＴｒａｆｆｉｃＣｈａｎｎｅｌＴＣＨ）の有効データ伝送用ＧＳＭ移動無線コンセプトのＴＣＨ多重フレーム、ＴＤＭＡフレーム、およびＴＤＭＡタイムスロット構造を示す。これは以下の刊行物から既知である。（１）：インフォマティック・スペクトラム１４（１９９１）６月、３番、ベルリン、ＤＥ；Ａ．Ｍａｎｎ：「ＧＳＭ標準 ― 欧州移動無線網の基礎」、１３７−１５２ページ；（２）：Ｒ．Ｓｔｅｅｌ：移動無線通信、ベンテックプレス、１９９２年（再印刷１９９４年）、８章：「汎欧州デジタルセルラー移動無線システム―ＧＳＭ、６７７ページ以降；（３）：テレコムプラクシス４／１９９３、Ｐ．Ｓｍｏｌｋａ：「ＧＳＭ無線インタフェース ― 要素と機能」、１７、２４ページによって知られているＧＳＭ移動無線コンセプトのＴＣＨマルチフレーム、ＴＤＭＡフレーム、およびＴＤＭＡタイムスロット構造を示し、その際、タイムスロット時間５７７μｓで前記構造に組み込まれたデータは、ＦＤＤ原理に従って上り区間ないし、上り方向では（アップリンク；移動局から基地局への伝送）、周波数帯域８９０ＭＨＺから９１５ＭＨｚの間で伝送され、下り区間ないし下り方向では（ダウンリンク；基地局から移動局への伝送）、周波数９３５ＭＨｚから９６０ＭＨｚの間で伝送される。
【０００７】
図２は、刊行物「情報技術エレクトロニクス４２（１９９２）１月／２月、１番、ベルリン、ＤＥ；Ｕ．Ｐｉｌｇｅｒ「ＤＥＣＴ標準の構造」、２３−２９ページ」によって知られているＤＥＣＴ移動無線コンセプトの多重フレーム、ＴＤＭＡフレーム、ＴＤＭＡタイムスロット構造を示す。この場合、提示された構造に、はめ込まれるデータはＴＤＤ原理に従って下り区間ないし下り方向では（ダウンリンク；基地局から移動局への伝送）、タイムスロット０．．．１１で伝送され、上り区間ないし上り方向では（アップリンク；移動局から基地局への伝送）、タイムスロット１２．．．２３で伝送される。
図３は、刊行物、情報技術エレクトロニクス、ベルリン４５、１９９５、１巻、１０−１４ページ、および２巻、２４−２７ページ；Ｐ．Ｊｕｎｇ、Ｂ．Ｓｔｅｉｎｅｒ：「第３移動無線世代共通検波ＣＤＭＡ移動無線システムのコンセプト」を基礎にしたＣＤＭＡ、ＦＤＭＡ、ＴＤＭＡ多元接続構成要素、たとえば、ジョイント検波多元接続構成要素を持つ電気通信システムの上り区間（アップリンク；移動局から基地局への伝送方向）および下り区間（ダウンリンク；基地局から移動局への伝送方向）のための、ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ／ＣＤＭＡ多元接続を示す。この場合、ＧＳＭシステム（図１参照）のように、データはＦＤＤ原理に従って、上り区間ないし上り方向で（アップリンク；基地局から移動局への伝送）、および下り区間ないし下り方向で（ダウンリンク；移動局から基地局への伝送）さまざまな周波数帯域で伝送される。
タイムスロットに同時にアクティブな加入者の人数はたとえばｋ＝８である。
【０００８】
図４は、図３の多元接続図式をもとにして、刊行物（情報技術エレクトロニクス、ベルリン４５、１９９５、１巻、１０−１４ページ、および２巻、２４−２７ページ；Ｐ．Ｊｕｎｇ、Ｂ．Ｓｔｅｉｎｅｒ：「第３移動無線世代共通検波ＣＤＭＡ移動無線システムのコンセプト」）から知られており、特にその刊行物の図に提示されたジョイント検波ＣＤＭＡ移動無線コンセプトの上り区間（アップリンク：移動局から基地局への伝送）のタイムスロット構造（バースト構造）を示す。
図４に提示されている有効データ区画の２４のデータ符号は、Ｑ＝１４の拡張係数を持つ加入者特有の拡張コードで拡張されるので、個々のデータ符号には「チップ」として作られるデータ要素が含まれる。
【０００９】
図５は、たとえば、２つの無線セルでのＧＳＭ無線シナリオとその中の基地局（ＢａｓｅＴｒａｎｓｃｅｉｖｅｒＳｔａｔｉｏｎ）をベースにした、― この場合第１の基地局ＢＴＳ１（送信機・受信機）は第１の無線セルＦＺ１を、第２の基地局ＢＴＳ２（送信機・受信機）は第２の無線セルＦＺ２を全方向で「照らす」 ― ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ／ＣＤＭＡ無線シナリオとを示す。この場合、基地局ＢＴＳ１、ＢＴＳ２は、ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ／ＣＤＭＡ無線シナリオのために設けられたエアインタフェースを介して、無線セルＦＺ１、ＦＺ２に入っている複数の基地局ＭＳ１．．．ＭＳ５（送信機・受信機）と、対応する伝送チャネルＴＲＣ（ＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＣｈａｎｎｅｌ）での無線単方向電気通信または双方向電気通信 ― 上り方向ＵＬ（アップリンク）および／または下り方向ＤＬ（ダウンリンク）− によって接続しているか、または接続可能である。基地局ＢＴＳ１、ＢＴＳ２は既知の方法で（参照：ＧＳＭ電気通信システム）基地局制御装置（ＢａｓｅｓｔａｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）と接続しており、これは基地局の制御装置の枠内で周波数管理と交換機能とを引き受ける。基地局制御装置ＢＳＣは移動交換局ＭＳＣ（ＭｏｂｉｌｅＳｗｉｔｃｈｉｎｇＣｅｎｔｅｒ）を介して上位の電気通信網、たとえば、ＰＳＴＮ（ＰｕｂｌｉｃＳｗｉｔｃｈｅｄＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＮｅｔｗｏｒｋ）と接続している。移動交換局ＭＳＣは叙述されている電気通信システムのための管理センターである。これは完全なコール管理を行い、附属するレジスタ（叙述されていない）で電気通信加入者の認証および網の地区監視を行う。
【００１０】
移動局で伝送可能なデータ率は、刊行物「情報技術エレクトロニクス、ベルリン４５、１９９５、１巻、１０−１４ページ、および２巻、２４−２７ページ」（参照：特別号２、２６ページ、左の欄の４列から８列目；Ｐ．Ｊｕｎｇ、Ｂ．Ｓｔｅｉｎｅｒ：「第３移動無線世代共通検波ＣＤＭＡ移動無線システムのコンセプト」）に従って、加入者に複数のタイムスロット（Ｍｕｌｔｉ−ｓｌｏｔオプション）および／または複数のＣＤＭＡコード（Ｍｕｌｔｉ−Ｃｏｄｅオプション）を割り当てることによって変化する。
Ｍｕｌｔｉ―ｓｌｏｔオプションとＭｕｌｔｉ−ｃｏｄｅオプションは移動局から見ると以下のような特性を持つ。
Ｍｕｌｔｉ−ｓｌｏｔオプション（タイムスロットごとに最大１つのＣＤＭＡコードが１人の加入者に割り当てられる）：
送信機としての移動局：
― ＨＦ部分の直線性が幾分要求される。なぜなら送信信号はほぼ一定の包絡線をもつからである。
― 割り当てられたタイムスロットの個数が増えると継続的な送信運転の方へ移行する。移動局にたとえば１つのＴＤＭＡフレームの８つのタイムスロットがすべて割り当てられるならば、まさに継続的な送信運転の事例となる。この事例はＥＭＶから見ると好都合である。
受信機としての移動局：
―すべてのタイムスロットは検波されなければならず、その際、移動局に１つのＣＤＭＡコードが割り当てられる。その際、信号処理にオーバーヘッドが生じることは次の観点から見ると短所となる。つまり移動局にたとえば８つの「アクティブな」ＣＤＭＡコードの内の１つのＣＤＭＡコードだけが割り当てられるなら、たとえば、「ジョイント検波」プロセスではそれでも８つが検波される。７つの割り当てられなかったコードのデータは処理されない。
【００１１】
「マルチ・コード」オプション（タイムスロットごとに１人の加入者に１つ以上のＣＤＭＡコードが割り当てられる）：
送信器としての移動局：
―ＨＦ部分に対する高度な要求がある。なぜなら送信信号は一定の包絡線を持たないからである。
受信機としての移動局：
―受信機では信号処理にわずかにオーバーヘッドが生じる。移動局に１つのタイムスロットのすべてのアクティブなＣＤＭＡコードが割り当てられると、オーバーヘッドは生じない。
本発明の基礎になる課題は、特にＣＤＭＡ、ＦＤＭＡ、ＴＤＭＡ多元接続構成要素を持つ電気通信のための電気通信システムにおいて、たとえば、移動局で伝送可能なデータ率を変える際の、先に説明した短所を避けることである。
【００１２】
【発明の開示】
この課題は、請求項１の上位概念で定義した電気通信のための方法を基礎にして、請求項１の特徴部分に提示した特徴によって解決される。
本発明の基礎になる考え方は、「マルチコード」オプションをダウンリンク（基地局から移動局への伝送方向）で、および「マルチスロット」オプションをアップリンク（移動局から基地局への伝送方向）で利用することである。
ダウンリンクではタイムスロットごとに１つ以上のＣＤＭＡコードが割り当て可能であり、アップリンクではスロットごとに最大１つのＣＤＭＡコードが割り当て可能であれば、これは請求項２に従って長所となる。
そのほかの有利な形態については下位請求項に記す。
【００１３】
【発明を実施するための最良の形態】
本発明の１つの実施例を図６を用いて説明する。
図６は、図５に基づいた修正されたＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ／ＣＤＭＡ無線シナリオである。この場合、伝送チャネルＴＲＣの下り方向（ダウンリンク）「基地局ＢＴＳ１、ＢＴＳ２から移動局ＭＴ１、、ＭＴ５」では、移動局ＭＴ１．．．ＭＴ５に、たとえば、タイムスロットごとに１つ以上のＣＤＭＡコードが割り当てられ、その一方で移動局ＭＴ１．．．ＭＴ５には、伝送チャネルＴＲＣの上り方向（アップリンク）「移動局ＭＴ１．．．ＭＴ５から基地局ＢＴ１、ＢＴ２」では複数のタイムスロット、たとえば、タイムスロットごとにそれぞれ最大１つのＣＤＭＡコードが割り当てられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】トラフィックチャネルの有効データ伝送用ＧＳＭ移動無線コンセプトのＴＣＨ多重フレーム、ＴＤＭＡフレーム、およびＴＤＭＡタイムスロット構造を示す。
【図２】ＤＥＣＴ移動無線コンセプトの多重フレーム、ＴＤＭＡフレーム、ＴＤＭＡタイムスロット構造を示す。
【図３】ＦＤＭＡ/ＴＤＭＡ/ＣＤＭＡ多元接続図を示す。
【図４】ジョイント検波ＣＤＭＡ移動無線コンセプトの上り区間のタイムスロット構造を示す。
【図５】ＧＳＭ無線シナリオと、その中の基地局をベースにしたＦＤＭＡ/ＴＤＭＡ/ＣＤＭＡ無線シナリオとを示す。
【図６】図５に基づいた修正されたＦＤＭＡ/ＴＤＭＡ/ＣＤＭＡ無線シナリオを示す。

Claims

特にＣＤＭＡ、ＦＤＭＡ、ＴＤＭＡ多元接続構成要素を持つ電気通信のための方法において、
（ａ）決められた周波数帯域の周波数が、それぞれ多くのタイムスロット（ＺＳ１．．．ＺＳ８）に、決められたタイムスロット時間（ＺＳＤ）で分けられ、
（ｂ）周波数帯域で、決められた人数の電気通信加入者による電気通信回線が同時に作られ、その際、単方向または双方向で、上り回線および／または下り回線において伝送可能な加入者信号には、区別するために個別に割り当てられるコードがつけられ、
（ｃ）それぞれの電気通信加入者に、複数のタイムスロット（ＺＳ１．．．ＺＴ８）および／または複数のコードが割り当てられるような方法であって、
（ｄ）個々の電気通信加入者に、下り回線では複数のコードが割り当てられ、
（ｅ）個々の電気通信加入者に、上り回線では複数のタイムスロット（ＺＳ１．．．ＺＳ８）が割り当てられ、
（ｆ）前記個々の電気通信加入者に、上り回線では最高で１つのコードがタイムスロット（ＺＳ１．．．ＺＳ８）ごとに割り当てられ、
（ｇ）前記個々の電気通信加入者に、下り回線ではタイムスロット（ＺＳ１．．．ＺＳ８）ごとに複数のコードが割り当てられることを特徴とする方法。
周波数帯域の周波数がそれぞれ８つのタイムスロット（ＺＳ１．．．ＺＳ８）に、所定のタイムスロット時間（ＺＳＤ）約５７７μｓで分けられることを特徴とする請求項１に記載の方法。