JP4455798B2 - 高速通信システムにおいてハンドオフを実行するための方法および装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワイヤレス通信、特に、ワイヤレス通信システムにおいてハンドオフを実行するための新規で改良された方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
サービスプロバイダにとって顧客に高速ワイヤレスサービスを提供できるということが、大変重要となってきている。高速ワイヤレス通信システムは、“より高レートのパケットデータ送信のための方法および装置”と題され、１９９７年１１月３日に出願された、係属中の米国特許出願番号第０８／９６３，３８６号（’３８６出願）で開示されており、この米国特許出願は本発明の譲受人に譲渡されて参照によりここに取り込まれている。’３８６出願において、基地局は、フレームを送ることによって加入者局に送信する。このフレームには、フレーム内に時間多重化され、加入者局から基地局に送信されるチャネル情報に基づいたレートで送信されるパイロットバーストが含まれている。このシステムは、デジタルデータのワイヤレス送信に関して最適化されている。
【０００３】
コード分割多元接続すなわちＣＤＭＡはその高いスペクトル効率によって、ワイヤレスサービスプロバイダにとって主流な選択であることを実証してきた。そのようなＣＤＭＡ通信システムは“デュアルモード広帯域スペクトル拡散セルラシステムのためのＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ−９５加入者局−基地局互換性標準規格”において説明され、これより後ＩＳ−９５標準規格として参照される。ＩＳ−９５ＣＤＭＡシステムは地上リンクを通してのユーザ間の音声およびデータの通信に対応している。多元接続通信システムにおけるＣＤＭＡ技術の利用は、“衛星または地上中継器を用いるスペクトル拡散多元接続通信システム”と題された米国特許第４，９０１，３０７号および、“ＣＤＭＡセルラ電話システムにおいて波形を発生させるためのシステムおよび方法”と題された米国特許第５，１０３，４５９号で開示されており、これら米国特許はどちらも本発明の譲受人に譲渡されて参照によりここに取り込まれている。
【０００４】
この明細書において、基地局は加入者局と通信するハードウェアに関係している。セルは、この用語が使用される文脈に応じて、ハードウェアまたは地理的なカバレッジ領域に関係している。セクタはセルの一部分である。ＣＤＭＡシステムのセクタはセルの属性を有するので、セルに関して説明される教示はセクタへと容易に拡張される。
【０００５】
ＣＤＭＡシステムにおいて、ユーザ間の通信は１つ以上の基地局を介して行なわれる。１つの加入者局における第１のユーザは、リバースリンク上でデータを基地局に送信することにより、第２の加入者局における第２のユーザに通信する。基地局はこのデータを受信し、他の基地局へルーティングすることができる。データは、同一の基地局、または第２の基地局のフォワードリンク上で第２の加入者局に送信される。フォワードリンクは基地局から加入者局への送信に関し、リバースリンクは加入者局から基地局への送信に関する。ＩＳ−９５システムでは、フォワードリンクおよびリバースリンクは別々の周波数に割当てられる。
【０００６】
加入者局は、通信中少なくとも１つの基地局と通信する。ＣＤＭＡ加入者局は、ソフトハンドオフ中に複数の基地局と同時に通信することができる。ソフトハンドオフとは、先の基地局とのリンクを切断する前に新しい基地局とのリンクを確立するプロセスのことである。ソフトハンドオフによって、失われる通話の確率が最小となる。ソフトハンドオフ処理中に１つより多い基地局を介して加入者局との通信を提供するための方法およびシステムは、“ＣＤＭＡセルラ電話システムにおける移動局にアシストされたソフトハンドオフ”と題された米国特許第５，２６７，２６１号で開示されており、この米国特許出願は本発明の譲受人に譲渡されて参照によりここに取り込まれている。ソフターハンドオフは、同一の基地局によりサービスされ複数のセクタにわたって通信を生じさせるプロセスである。ソフターハンドオフのプロセスは、“共通基地局のセクタ間でハンドオフを実行する方法および装置”と題され、１９９６年１２月１１日に出願された係属中の米国特許出願番号第０８／７６３，４９８号で詳細に説明されており、この米国特許出願は本発明の譲受人に譲渡されて参照によりここに取り込まれている。
【０００７】
音声サービスとデータサービスとの大きな相違は、前者が厳しくかつ固定された遅延要求を課すという点にある。一般的に、音声フレームの総一方向遅延は１００ミリ秒より小さくなければならない。逆にデータ遅延は、データ通信システムの効率を最適化するために用いられる可変パラメータとすることができる。特に、音声サービスによって許容され得る遅延よりも非常に大きな遅延を要求する、より効率的なエラー訂正コーディング技術が利用可能である。データに関する例示的な効率的コーディングスキームは、“畳み込みエンコードされたコードワードをデコードするための軟決定出力デコーダ”と題され、１９９６年１１月６日に出願された、米国特許出願番号第０８／７４３，６８８号で開示されており、この米国特許出願は本発明の譲受人に譲渡されて参照によりここに取り込まれている。
【０００８】
音声サービスとデータサービスとの他の大きな相違は、前者が全ユーザに対して固定かつ共通なサービスグレード（ＧＯＳ）を要求していることである。一般的に音声サービスを提供するデジタルシステムに関して、このことは全ユーザに対しては固定かつ等しい送信レートと言い換えられ、音声フレームのエラーレートに対しては最大許容値と言い換えられる。逆に、データサービスに関しては、ＧＯＳはユーザによって異なっていてもよく、データ通信システムの全体的な効率を増すために最適化されたパラメータとなってよい。データ通信システムのＧＯＳは一般的に予め定められた量のデータの転送の際に受けた総遅延であると定義され、この予め定められた量のデータはこれより後データパケットとして言及する。
【０００９】
音声サービスとデータサービスとのさらに他の相違は、前者が例示的なＣＤＭＡ通信システムにおいて、ソフトハンドオフにより提供される信頼性のある通信リンクを要求していることである。ソフトハンドオフは、信頼性を高めるために２つ以上の基地局から冗長な送信を招く。しかし、誤って受信されたデータパケットは再送信することができるため、データ送信に関してはこのようなさらなる信頼性は要求されない。データサービスに関して、ソフトハンドオフをサポートするために用いられる送信電力は、追加のデータを送信するためにより効率的に利用することができる。
【００１０】
データ通信システムの品質および有効性を測るパラメータはデータパケットを転送するために要求される送信遅延と、このシステムの平均スループットレートである。送信遅延は、データ通信では音声通信の場合と同一の影響を有しないが、データ通信システムの品質を測定するための重要な尺度となる。平均スループットレートは通信システムのデータ送信容量の効率性の尺度である。
【００１１】
セルラシステムにおいて、任意の所定ユーザの信号対雑音干渉比Ｃ／Ｉがカバレッジ領域内のユーザの位置の関数であることは良く知られている。サービスの任意のレベルを維持するために、ＴＤＭＡおよびＦＤＭＡシステムは周波数を繰り返し利用する技術を頼る。すなわち、全ての周波数チャネルおよび／または時間スロットが各基地局で用いられるわけではない。ＣＤＭＡシステムにおいて、同一の周波数割当てがこのシステムの全てのセルで繰り返し利用され、これにより全体の効率が向上する。任意の所定ユーザの加入者局が到達するＣ／Ｉは基地局からユーザの加入者局へのこの特定のリンクのためにサポートされ得る情報レートを決定する。本発明がデータ送信のために最適化することを要求している、送信のために用いられる特定の変調およびエラー訂正方法が与えられると、所定レベルの性能がＣ／Ｉの対応するレベルで達成される。六角形のセルの配置を有し、全てのセルで共通の周波数を利用する理想化されたセルラシステムに対して、この理想化されたセル内で達成されるＣ／Ｉ分布を計算することができる。
【００１２】
任意の所定ユーザが達したＣ／Ｉは、パス損失の関数であり、これは地上セルラシステムに関してｒ³からｒ⁵で増加し、ここでｒは放射源までの距離である。さらに、パス損失は電波パス内の人為または自然の妨害によってランダムな変化を受ける。これらのランダム変化は一般に８ｄＢの標準偏差を有するログノーマルシャドーイングランダムプロセスとしてモデル化される。全方向性基地局アンテナ、ｒ⁴伝播法則、および８ｄＢ標準偏差を有するシャドーイングプロセスを備えた理想的な六角形セルラ配置に対して達成されたＣ／Ｉ分布が結果的に生じた。
【００１３】
獲得されたＣ／Ｉ分布は、各基地局との物理的な距離にかかわらず、いつでもどの場所でも、最大Ｃ／Ｉ値を達成しているとして定義される最良基地局により加入者局が取り扱われる場合にのみ、達成することが可能である。上述したパス損失がランダムな性質を持つため、最大Ｃ／Ｉを有する信号が加入者局に最も近い基地局によって必ずしも送信されるわけではない。逆に、加入者局が最短距離の基地局を介してのみ通信するものであった場合には、Ｃ／Ｉは大きく低下することがある。したがって、常時最良のサービイング基地局との間で通信し、これにより最適のＣ／Ｉ値を達成することが、加入者基地局にとって有益である。前記理想化されたモデルにおいて、達成されたＣ／Ｉの値が最高値と最低値との差が１０，０００と同じだけの大きさとなりうるような範囲にあると観察することができる。実際の実施では、その範囲は一般的に、約１：１００または２０ｄＢまでに制限される。以下のような関係を考えることができるので、したがって、ＣＤＭＡ基地局が１００倍と同程度に変化可能な情報ビットレートで加入者局を取り扱うことができる。
【数１】

ここで、Ｒ_bは特定の加入者局に対する情報レートを示し、Ｗはスペクトル拡散信号により占められる総帯域幅を示し、Ｅ_b／Ｉ_oは所定レベルの性能に達するために必要な干渉密度に対する、ビットあたりのエネルギを示す。例えば、スペクトル拡散信号が１．２２８８ＭＨｚの帯域幅Ｗを占め、信頼性のある通信を行なうために３ｄＢに等しい平均Ｅ_b／Ｉ_oが必要とされる場合には、最良の基地局に対して３ｄＢのＣ／Ｉ値を達成する加入者局は１．２２８８Ｍｂｐｓもの高いデータレートで通信することが可能である。これとは異なり、加入者局が近接した基地局から大きな干渉を受け、−７ｄＢのＣ／Ｉに達することしかできない場合には、１２２．８８Ｋｐｂｓより大きいレートでは信頼性のある通信をサポートすることができない。したがって、平均スループットを最適化するよう設計された通信システムは、最良のサービイング基地局から、遠隔ユーザが確実にサポート可能な最高データレートＲ_bでそれぞれの遠隔ユーザを取扱いしようとする。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明のデータ通信システムは、上記に引用された特徴を利用し、ＣＤＭＡ基地局から加入者局へのデータスループットを最適化する。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基地局が加入者局からリバースリンク送信を受信可能なことを考慮した、ワイヤレス通信システムにおいてハンドオフを実行するための新規で改良された方法である。
【００１６】
加入者局は、そのアクティブセット中の全基地局からパイロット信号とリバースリンク電力制御コマンドとを受信する。加入者局は、フォワードリンクトラフィック信号をコヒーレントに復調し、各信号からの信号の強度を決定するために、受信したパイロット信号を利用する。例示的な実施形態において、各基地局からの電力制御コマンドは、その送信エネルギを所定の量だけ増加または減少させるよう加入者局に命令する。例示的な実施形態において、アクティブセット中の全基地局がその送信エネルギを増加させるよう加入者局に要求したときは、加入者局はその送信エネルギを増加させることだけを行なう。
【００１７】
前掲の米国特許出願番号第０８／９６３，３８６号で説明された通信システムの例示的な実施形態では、高速フォワードリンクトラフィックデータは１つの基地局のみから送信される。すなわち、フォワードリンクトラフィックはソフトハンドオフでは提供されない。これは、総システム容量の観点からは望ましい制約である。というのも、冗長な送信によってソフトハンドオフが総システム容量を著しく減少させてしまうからである。例示的な実施形態では、加入者局はアクティブセット中の各基地局から受信した信号の信号エネルギを測定し、どの基地局が最強の受信信号を送信しているかを示すデータ要求制御（ＤＲＣ）信号を送る。さらに、ＤＲＣは選択された基地局から受信した信号の強度に基づいて加入者局が選択するデータレートを示す。
【００１８】
本発明の例示的な実施形態において、加入者局は、各基地局によって送信された電力制御コマンドの組み合わせの表示を記憶する。すなわち、各基地局に関して、送信エネルギの減少を要求する電力制御コマンド数に対する送信エネルギの増加を要求するコマンドの相対数についてのインジケータが記憶される。この統計値は各基地局からの電力制御コマンドをフィルタリングすることによって生じさせることができる。例えば、コマンドの平均化を実施するために無限インパルス応答フィルタを用いることができる。フィルタの平均化を行なうことは技術的に知られている。
【００１９】
代替実施形態において、加入者局は各基地局からの生電力制御コマンドを記憶する。別の代替実施形態では、加入者局は、各基地局からの送信エネルギを増加させる、連続またはほぼ連続した要求数の表示を記憶する。送信エネルギを増加させる一連の要求は、基地局がリバースリンク信号を受信していないことを示す。
【００２０】
加入者局は基地局の初期選択を行なって、その基地局に対してフォワードリンクデータを送信する。例示的な実施形態において、加入者局が各基地局からの時間多重されたパイロット信号のエネルギを測定して、全マルチパス成分を含むときに、干渉に対する最高チップエネルギ（Ｃ／Ｉ）を持った基地局を選択する。例示的な実施形態において、加入者局は、各基地局からの信号のマルチパス成分を個別に変調するＲＡＫＥ受信機を含む。ＲＡＫＥ受信機の例示的な実施形態は米国特許第５，１０３，３９０号で説明されている。
【００２１】
加入者局は選択された基地局がハンドオフを要求しているかどうかを決定する。言い換えれば、選択された基地局が最後のフレーム間隔で送信するのに選択された基地局と同じであるかどうかを決定する。
【００２２】
選択された基地局がハンドオフを要求している場合、本発明の方法を用いて、加入者局は選択された基地局がそのリバースリンク送信を受信しているかどうかを決定する。例示的な実施形態において、加入者局は、選択された基地局により送信されたリバースリンク電力制御コマンドの履歴を考察することによってこの決定をなす。予め定められた基地局による十分な数の電力制御コマンドは、そのリバースリンク信号が十分なエネルギを持つ基地局によって受信されていることを示す。このコマンドは、その送信エネルギを減少させるよう加入者局に要求する。この分析を行なう他の方法も同様に適用することができ、例えば、基地局が受信リバースリンク信号の平均品質を示すメッセージを断続的に送信することができることは理解されるであろう。
【００２３】
そのリバースリンク信号が選択された基地局により十分なエネルギを持って受信されていると加入者局が決定した場合、ハンドオフが許可される。加入者局は、選択された基地局と加入者局に送信することが要求されたレート（または送信電力の変化）とを示すメッセージを送信する。
【００２４】
そのリバースリンク信号が選択された基地局により十分なエネルギを持って受信されていないと加入者局が決定した場合、ハンドオフは禁止される。例示的な実施形態において、十分なエネルギを持ってそのリバースリンク送信を受信する、フォワードリンクトラフィックデータの送信のための代替基地局を加入者局は選択する。加入者局は上記代替基地局と加入者局に送信することが要求されたレートとを示すメッセージを送信する。要求されたレートは、上記代替基地局から受信したパイロット信号の強度に基づく。
【００２５】
ハンドオフが必要でない場合、加入者局は再び選択された基地局（最後のフレームで加入者局に送信するよう選択された基地局）がそのリバースリンク信号を確実に受信しているかどうかを決定する。そのリバースリンク信号が選択された基地局により十分なエネルギを持って受信されていると加入者局が決定した場合、加入者局は選択された基地局と加入者局に送信することが要求されたレートとを示すメッセージを送信する。
【００２６】
そのリバースリンク信号が選択された基地局によって十分なエネルギを持って受信されていないと加入者局が決定した場合、ハンドオフが強制される。加入者局はフォワードリンクトラフィックデータを送信するために、代替基地局を選択する。この代替基地局は十分なエネルギを持つそのリバースリンク送信を受信している。加入者局は、上記代替基地局と加入者局に送信することが要求されたレートとを示すメッセージを送信する。要求されたレートまたは電力は上記代替基地局から受信されるパイロット信号の強度に基づく。
【００２７】
【発明の実施の形態】
Ｉ．概要
本発明の特徴、目的および効果は、同一の参照文字が全体を通して対応したものを識別している図面を参照すれば、後述の詳細な説明からより明らかになるであろう。
【００２８】
図１を参照すると、加入者局はブロック１００でそのアクティブセット中の全基地局からパイロット信号とリバースリンク電力制御コマンドとを受信する。加入者局は、フォワードリンクトラフィック信号をコヒーレントに復調し、各基地局からの信号の強度を決定するために、受信パイロット信号を使用する。例示的な実施形態において、各基地局からの電力制御コマンドは、その送信エネルギを増加または減少させるよう加入者局に命令する。例示的な実施形態において、アクティブセット中のどの基地局もその送信エネルギを減少させるよう加入者局に要求しない場合には、加入者局はその送信エネルギを増加させることだけを行なう。
【００２９】
前掲の米国特許出願番号第０８／９６３，３８６号で説明された通信システムの例示的な実施形態では、高速トラフィックデータが１つの基地局のみから送信される。すなわち、フォワードリンクトラフィックはソフトハンドオフでは提供されない。これは、総システム容量の観点からは望ましい制約である。例示的な実施形態では、加入者局は加入者局のアクティブセット中の各基地局からの信号の信号エネルギを測定し、どの基地局が最強の受信信号を送信しているかを示すデータ要求制御（ＤＲＣ）信号を送る。さらに、ＤＲＣ信号は選択された基地局から受信した信号の強度に基づいて加入者局が選択するデータレートを示す。
【００３０】
ブロック１０２で、加入者局は、各基地局からのリバースリンク電力制御コマンドをメモリに記憶する。代替実施形態では、加入者局は各基地局から受信した電力制御コマンドを示す統計値を記憶する。これは、所定数の先行フレームで送信エネルギの減少を要求した受信コマンドの一部分、または基地局の要求と加入者局によってなされた応答との不一致数などである。
【００３１】
ブロック１０４で、加入者局は基地局の初期選択を行なって、その基地局に対してフォワードリンクデータを送信する。例示的な実施形態において、加入者局が各基地局からの時間多重されたパイロット信号のエネルギを測定して、全マルチパス成分を含むときに、干渉に対する最高チップエネルギ（Ｃ／Ｉ）を持った基地局を選択する。例示的な実施形態において、加入者局は、各基地局からの信号のマルチパス成分を個別に復調するＲＡＫＥ受信機を含む。ＲＡＫＥ受信機の例示的な実施形態は米国特許第５，１０３，３９０号で説明されている。
【００３２】
ブロック１０６で、加入者局は選択された基地局がハンドオフを要求しているかどうかを決定する。言い換えれば、選択された基地局が最後のフレーム間隔で送信するのに選択された基地局と同じであるかどうかを決定する。
【００３３】
選択された基地局がハンドオフを要求している場合、プロセスはブロック１０８へ進む。ブロック１０８で、加入者は選択された基地局がそのリバースリンク送信を受信しているかどうかを決定する。例示的な実施形態において、加入者局は、選択された基地局により送信されたリバースリンク電力制御コマンドの履歴を考察することによってこの決定をなす。加入者局にその送信エネルギを減少させるよう要求する十分な数の電力制御コマンドは、そのリバースリンク送信の信号強度が選択された基地局により受信されていることを示す。この分析を行なうための他の方法も同様に適用することができ、例えば、基地局が受信リバースリンク信号の平均的な品質を示すメッセージを断続的に送信することができることは理解されるであろう。
【００３４】
そのリバースリンク信号が選択された基地局により確実に受信されていると加入者局が決定した場合、プロセスは１１０へと進む。ブロック１１０で、ハンドオフが許可される。加入者局は、選択された基地局と加入者局に送信することが要求されたレートとを示すデータレート制御（ＤＲＣ）メッセージを送信する。
【００３５】
そのリバースリンク信号が選択された基地局により確実に受信されていないと加入者局が決定した場合、プロセスはブロック１１２へ進む。ブロック１１２で、ハンドオフは禁止される。例示的な実施形態において、そのリバースリンク送信を確実に受信する、フォワードリンクトラフィックデータの送信のための代替基地局を加入者局は選択する。加入者局は上記代替基地局と加入者局に送信することが要求されたレートとを示すＤＲＣメッセージを送信する。要求されたレートは、代替基地局から受信したパイロット信号の強度に基づく。
【００３６】
ブロック１０６に戻り、ハンドオフが必要でない場合、プロセスはブロック１１４へ進む。ブロック１１４において、加入者局は再び選択された基地局（予め選択された基地局）が十分なエネルギを持つそのリバースリンク信号を受信しているかどうかを決定する。基地局が確実にリバースリンク信号を受信しているか否かという決定は、上述のブロック１０８に関して説明されたように続く。
【００３７】
そのリバースリンク信号が選択された基地局により十分なエネルギを持って受信されていると加入者局が決定した場合、プロセスはブロック１１６へ進む。ブロック１１６で、加入者局は、選択された基地局と加入者局に送信することを要求されたレートとを示すメッセージを送信する。
【００３８】
そのリバースリンク信号が選択された基地局によって確実に受信されていないと加入者局が決定した場合、プロセスはブロック１１８へ進む。ブロック１１８でハンドオフが強制される。加入者局はフォワードリンクトラフィックデータを送信するために代替基地局を選択し、この代替基地局は十分なエネルギを持つそのリバースリンク送信を受信している。加入者局は、上記代替基地局と加入者局に送信することが要求されたレートとを示すＤＲＣメッセージを送信する。要求されたレートは代替基地局から受信されるパイロット信号の強度に基づく。
【００３９】
ＩＩ． ネットワークの説明
図を参照すると、図２は複数のセル２００ａ〜２００ｆを含む本発明の例示的なデータ通信システムを示す。セル２００のそれぞれは、対応する基地局２０２または基地局２０４によってサービスされる。基地局２０２は加入者局２０６とのアクティブ通信状態にあり、加入者局２０６のアクティブセットを構成すると言われる。基地局２０４は加入者局２０６との通信状態にないが、受信信号の強度が伝播パス特性の変化によって増加する場合には、アクティブセットに加えて、加入者局２０６により監視されるべき十分な強度をもつ信号を有する。基地局２０４は加入者局２０６の候補セットを構成すると言われる。
【００４０】
例示的な実施形態において、加入者局２０６は各時間スロットでフォワードリンク上において多くとも１つの基地局２０２から情報を受信するが、加入者局２０６がソフトハンドオフ状態にあるかどうかによっては、リバースリンク上で１つ以上の基地局２０２と通信状態となることが可能である。図１に示されるように、各基地局２０２は、任意の所定の瞬間において１つの加入者局２０６にデータを送信することが好ましい。加入者局２０６、特にセルの境界付近に位置する加入者局は、候補セット中の複数の基地局２０４からパイロット信号を受信することができる。パイロット信号が所定のしきい値より上である場合、加入者局２０６は、その基地局２０４を加入者局２０６のアクティブセットに加えるよう要求することができる。例示的な実施形態において、加入者局２０６はアクティブセットのゼロまたは１つのメンバからのデータ送信を受信することができる。
【００４１】
ＩＩＩ． フォワードリンク構造
本発明の例示的なフォワードリンクアーキテクチャのブロック図が図３に示されている。データはデータパケットに分けられ、ＣＲＣエンコーダ３１２に提供される。各データパケットに対して、ＣＲＣエンコーダ３１２はフレームチェックビット（例えば、ＣＲＣパリティビット）を発生させ、コードテールビットを挿入する。ＣＲＣエンコーダ３１２からのフォーマットされたパケットは、データ、フレームチェックおよびコードテールビット、ならびに以下に記される他のオーバーヘッドビットを有する。フォーマットされたパケットはエンコーダ３１４に提供され、例示的な実施形態では、エンコーダ３１４は、畳み込みエンコーディングフォーマットまたはターボエンコーディングフォーマットにしたがってデータをエンコードする。エンコーダ３１４からのエンコーディングされたパケットは、インターリーバ３１６に提供される。このインターリーバ３１６はパケット中のコードシンボルを再順序付けする。インターリーブされたパケットは、以下で記される方法でパケットの一部を取り除くフレームパンクチャエレメント３１８に提供される。パンクチャされたパケットは、スクランブラ３２２からのスクランブルシーケンスでデータをスクランブルする乗算器３２０に提供される。乗算器３２０からの出力はスクランブルされたパケットを有する。
【００４２】
スクランブルされたパケットは、パケットをＫ個の並列な同位相および直角位相チャネルに多重分離する可変レート制御装置３３０に提供され、ここでＫはデータレートに依存する。例示的な実施形態において、スクランブルされたパケットはまず同位相（Ｉ）および直角位相（Ｑ）ストリームに多重分離される。例示的な実施形態において、Ｉストリームは偶数インデックスのシンボルを有し、Ｑストリームは奇数インデックスのシンボルを有する。
【００４３】
各ストリームは、各チャネルのシンボルレートが全データレートに対して固定されるようにＫ個の並列チャネルにさらに多重分離される。各ストリームのＫ個のチャネルは、ウォルシュ関数で各チャネルをカバーして直交チャネルを提供するウォルシュカバーエレメント３３２に提供される。直交チャネルデータは、全データレートに関してチップ当たり一定の総エネルギ（したがって、一定の出力電力）を維持するためのデータをスケーリングする利得エレメント３３４に提供される。利得エレメント３３４からのスケーリングデータはプリアンブルシーケンスでデータを多重化するマルチプレクサ（ＭＵＸ）３６０に提供される。ＭＵＸ３６０からの出力は、トラフィックデータ、電力制御ビット、およびパイロットデータを多重化するマルチプレクサ（ＭＵＸ）３６２に提供される。ＭＵＸ３６２からの出力はＩウォルシュチャネルおよびＱウォルシュチャネルを有する。
【００４４】
リバースリンク電力制御（ＲＰＣ）ビットは、各ＲＰＣビットを所定の回数繰り返すシンボルリピータ３５０に提供される。繰り返されたＲＰＣビットはＲＰＣインデックスに対応するウォルシュカバーでビットをカバーするウォルシュカバーエレメント３５２に提供される。カバーされたビットは、一定の総送信電力を維持するために、変調前にビットをスケーリングする利得エレメント３５４に提供される。
【００４５】
さらに、フォワードアクティビティビットもまたシンボルリピータ３５０に提供される。フォワードアクティビティビットは、基地局がフォワードリンクデータを送信しないやがて来るブランクフレームを加入者局１０６に対してアラート通知する。この送信は、加入者局１０６が基地局１０２からの信号のＣ／Ｉをより正確に推定できるようにするために行なわれる。フォワードアクティビティビットの繰り返されたバージョンは、ウォルシュカバーされた電力制御ビットに直交するように、ウォルシュカバーエレメント３５２でウォルシュカバーされる。カバーされたビットは、一定の総送信電力を維持するために、変調前にビットをスケーリングする利得エレメント３５４に供給される。
【００４６】
さらに、ビジートーンがシンボルリピータ３５０に供給される。ビジートーンは、リバースリンク負荷状態を加入者局１０６に対してアラート通知する。例示的な実施形態において、ビジートーンは、リバースリンクに完全に負荷がかかっているかまたは空き容量を持っているかを示す単一ビットである。好ましい実施形態において、ビジートーンは、それらのリバースリンク送信のレートを確定的に増加または減少させるか、もしくはそれらのリバースリンク送信のレートを確率的に増加または減少させるという基地局１０２による要求をそのカバレッジ領域内の加入者局１０６に対して示す２ビット信号である。ビジートーンの繰り返されたバージョンは、ウォルシュカバーされた電力制御ビットおよびフォワードアクティビティビットに直交するように、ウォルシュカバーエレメント３５２でウォルシュカバーされる。カバーされたビットは、一定の総送信電力を維持するために、変調前にビットをスケーリングする利得エレメント３５４に提供される。
【００４７】
パイロットデータは、乗算器３５６に提供される全てのゼロ（または全て１）のシーケンスを有する。乗算器３５６はパイロットデータをウォルシュコードＷ_０でカバーする。ウォルシュコードＷ_０は全てのゼロのシーケンスであることから、乗算器３５６の出力はパイロットデータである。パイロットデータはＭＵＸ３６２によって時間多重化され、複素乗算器３６６（図４を参照）内のショートＰＮ_Ｉコードにより拡散されるＩウォルシュチャネルに提供される。例示的な実施形態において、パイロットデータは、パイロットバースト中にＭＵＸ３７６によりゲートオフされるロングＰＮコードで拡散されず、全加入者局３７６による受信を可能にする。パイロット信号は、したがって、未変調ＢＰＳＫ信号である。
【００４８】
データを変調するために用いられる例示的な変調器のブロック図が図４で図示される。ＩウォルシュチャネルおよびＱウォルシュチャネルは加算器３６４ａと３６４ｂにそれぞれ提供され、これらの加算器はＫ個のウォルシュチャネルを加算して、それぞれ信号Ｉ_sumおよびＱ_sumを提供する。Ｉ_sumおよびＱ_sum信号は複素乗算器３６６に提供される。複素乗算器３６６は乗算器３７８ａと３７８ｂからＰＮ＿ＩおよびＰＮ＿Ｑもそれぞれ受信し、次式にしたがって２つの複素入力を乗算する。
(I_mult+jQ_mult) = (I_sum+jQ_sum)・(PN_I+iPN_Q) （２）
= (I_sum・PN_I-Q_sum・PN_Q)+j(I_sum・PN_Q+Q_sum・PN_I)
ここで、Ｉ_multおよびＱ_multは複素乗算器３６６からの出力であり、ｊは複素表現である。Ｉ_multおよびＱ_mult信号は、信号をフィルタリングするフィルタ３６８ａおよび３６８ｂにそれぞれ提供される。フィルタ３６８ａおよび３６８ｂからのフィルタリングされた信号は、乗算器３７０ａおよび３７０ｂにそれぞれ提供され、これらの乗算器は、同位相シヌソイドＣＯＳ（ｗ_cｔ）および直角位相シヌソイドＳＩＮ（ｗ_cｔ）で信号をそれぞれ乗算する。Ｉ変調信号およびＱ変調信号は、信号を加算してフォワード変調波形Ｓ（ｔ）を提供する加算器３７２に提供される。
【００４９】
例示的な実施形態において、データパケットはロングＰＮコードおよびショートＰＮコードで拡散される。ロングＰＮコードは、あるパケットが宛先とする加入者局１０６のみがそのパケットをデスクランブルできるようにパケットをスクランブルする。例示的な実施形態において、パイロットおよび電力制御ビットと制御チャネルパケットはショートＰＮコードで拡散されるが、ロングＰＮコードでは拡散されず、全加入者局１０６がこれらのビットを受信可能にする。ロングＰＮシーケンスはロングコード発生器３７４により発生され、乗算器（ＭＵＸ）３７６に提供される。ロングＰＮマスクはロングＰＮシーケンスのオフセットを決定し、宛先加入者局１０６に一意的に割当てられる。ＭＵＸ３７６からの出力は、送信のデータ部分の間においてはロングＰＮシーケンスであり、さもなければゼロである。（例えば、パイロットおよび電力制御部分の間）。ＭＵＸ３７６からのゲート制御されたロングＰＮシーケンスおよび、ショートコード発生器３８０からのショートＰＮ_I信号とＰＮ_Qシーケンスは、乗算器３７８ａおよび３７８ｂにそれぞれ提供され、これらの乗算器は２セットのシーケンスを乗算してＰＮ＿Ｉ信号とＰＮ＿Ｑ信号をそれぞれ形成する。ＰＮ＿Ｉ信号とＰＮ＿Ｑ信号は複素乗算器３６６に提供される。
【００５０】
図３および図４に示される例示的なトラフィックチャネルのブロック図は、フォワードリンク上でのデータエンコーディングおよび変調をサポートする数々のアーキテクチャのひとつである。ＩＳ−９５標準規格に準拠するＣＤＭＡシステムでのフォワードリンクトラフィックチャネル用のアーキテクチャなどの他のアーキテクチャもまた利用可能であり、本発明の範囲内である。
【００５１】
ＩＶ． フォワードリンクフレーム構造
本発明の例示的なフォワードリンクフレーム構造の図は、図５で図示される。トラフィックチャネル送信はフレームに分けられ、例示的な実施形態では、これらのフレームはショートＰＮシーケンス長または２６．６７ミリ秒で定義される。各フレームは、全加入者局１０６に対してアドレス指定された制御チャネル情報（制御チャネルフレーム）と、特定の加入者局１０６に対してアドレス指定されたトラフィックデータ（トラフィックフレーム）とを搬送することができるか、または空とする（アイドルフレーム）ことができる。各フレームのコンテンツは送信基地局１０２により実行されるスケジューリングによって決定される。例示的な実施形態において、各フレームは１６個の時間スロットを有し、各時間スロットは１．６６７ミリ秒の持続期間を持つ。１．６６７ミリ秒の時間スロットは、加入者局１０６がフォワードリンク信号のＣ／Ｉ測定の実行が可能であるために十分である。１．６６７ミリ秒の時間スロットは、効率的なパケットデータ送信のための十分な時間も表している。
【００５２】
例示的な実施形態において、各フォワードリンクデータパケットは１０２４または２０４８ビットを有する。したがって、各データパケットを送信するために必要な時間スロットの数はデータレートに依存し、３８．４Ｋｂｐｓレート用の１６個の時間スロットから１．２２８８Ｍｂｐｓ以上のレート用の１つの時間スロットまでの範囲をとる。
【００５３】
本発明のフォワードリンクスロット構造の例示的な図は図６で示される。例示的な実施形態において、各スロットは、４つの時間多重化チャネル；トラフィックチャネル、制御チャネル、パイロットチャネル、およびオーバーヘッド制御チャネルのうちの３つを有する。例示的な実施形態において、パイロット信号は２つのバーストで送信され、オーバーヘッド制御チャネルは第２のパイロットバーストの一方のサイド上で送信される。トラフィックデータはスロットの３つの部分（４０２ａ、４０２ｂおよび４０２ｃ）で搬送される。
【００５４】
第１のパイロットバースト４０６ａは乗算器３６２によりスロットの前半に時間多重化される。第２のパイロットバースト４０６ｂはスロットの後半に時間多重化される。第２のパイロットバースト４０６ｂのどちらか一方のサイドで、フォワードアクティビティビット、ビジートーンおよび電力制御ビットを含むオーバーヘッドチャネルデータ４０８はスロット内に多重化される。
【００５５】
Ｖ． 加入者局
図７は本発明の加入者局１０６を図示する。フォワードリンク信号はアンテナ５００で受信され、デュプレクサ５０２を介して受信機５０４に提供される。例示的な実施形態において、受信機５０４は４位相シフトキーイング（ＱＰＳＫ）受信機である。当該技術分野の技術を有する者にとって、本発明はＢＰＳＫまたはＱＡＭなどの他のいかなる変調フォーマットにも等しく適用可能であることが理解されるであろう。
【００５６】
受信信号の同位相および直角位相成分はＰＮ逆拡散器５０６に提供される。例示的な実施形態においては、複数のＰＮ逆拡散器５０６Ａ−５０６Ｎが設けられる。逆拡散器５０６のそれぞれは、加入者局１０６のアクティブセット中の異なる基地局からの信号または基地局からの信号の異なるマルチパス成分の復調が可能である。
【００５７】
ＰＮ逆拡散信号は電力制御コマンド（ＰＣＣ）復調器５０８に提供される。例示的な実施形態において、ＰＣＣ復調器５０８は受信電力制御シンボルにＦＨＴを実行し、基地局が加入者局１０６にその送信エネルギの増加または減少を要求しているかどうかを決定する。
【００５８】
逆拡散された電力制御シンボルは電力制御コマンド合成器５１６に提供される。例示的な実施形態において、電力制御コマンド合成器５１６は、単一の基地局からの電力制御コマンドシンボルのマルチパス成分をソフト合成して、各基地局からの電力制御コマンドの硬推定値を発生させる。基地局のそれぞれからの硬判定はメモリ５１８に記憶される。代替実施形態では、各基地局からの電力制御コマンドの最近の履歴を表す統計値がメモリ５１８に記憶される。
【００５９】
その後、電力制御コマンド合成器５１６はダウンの論理和動作を実行し、ここで加入者局１０６の送信エネルギは、全電力制御コマンドが送信エネルギの増加の必要性を示した場合にのみ、増加を行なう。電力制御コマンド合成器５１６は制御信号を送信機（ＴＭＴＲ）５２８に提供し、加入者局１０６からのリバースリンク信号のその増幅を増加または減少させる。
【００６０】
ＰＮ逆拡散器５０６からのＰＮ逆拡散信号もまたパイロット復調器５１０に提供される。パイロット復調器５１０はパイロット信号を逆拡散する。例示的な実施形態では、パイロット信号を拡散するためにウォルシュ０関数が用いられ、このようなことからパイロット復調器５１０は累算器として構成される。逆拡散パイロット信号はエネルギ計算器５１２に提供される。エネルギ計算器５１２は復調されたパイロットバーストのエネルギを計算する。例示的な実施形態において、この動作は復調されたシンボル振幅の平方を加算することにより実行される。計算されたエネルギ値は制御プロセッサ５２０に提供される。
【００６１】
制御プロセッサ５２０は共通基地局のマルチパス成分からのエネルギを合算し、各基地局に関する干渉対チップエネルギ比を発生させる。制御プロセッサ５２０はその後最高の（Ｃ／Ｉ）を持つ基地局を選択し、その基地局に関して要求されたレートを選択する。基地局が選択された後、図１で説明された動作が制御プロセッサ５２０により実行される。
【００６２】
図１に関して説明された選択プロセスが実行された後、選択された基地局を示す信号および要求されたレートを示す信号が拡散エレメント５２４に提供される。例示的な実施形態において、レート要求は選択された基地局を示す信号により拡散される。この信号はリバースレートインジケータ（ＲＲＩ）やパイロットシンボルのような他のオーバーヘッドデータとともに多重化される。例示的な実施形態において、このデータは送信ＱＰＳＫ信号の同位相成分上に提供される。リバースリンクトラフィックデータは変調され、送信ＱＰＳＫ信号の直角位相成分上で送信するために提供される。
【００６３】
送信機５２８は送信のために信号を増幅し、アップコンバートし、さらにフィルタする。例示的な実施形態において、送信機５２８はまた、擬似雑音シーケンスにしたがってリバースリンク信号を拡散する。この信号は、アンテナ５００を介して送信するためにデュプレクサ５０２に提供される。
【００６４】
好ましい実施形態の先の説明は、当該技術分野における技術を有するすべての者が本発明を作り、または利用することを可能にするために提供されている。これらの実施形態に対する様々な修正は、当該技術の技術を有する者にとって容易に明らかとなるであろうし、ここに定義された一般的な原理は発明力を用いることなく他の実施形態に適用されてもよい。したがって、本発明はここに示された実施形態によって限定されることを意図するものではなく、ここに開示された原理および新規な特徴と矛盾しない最も広い範囲にしたがうべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の方法を図示しているフローチャートである。
【図２】 図２は、本発明のハンドオフ状態を図示している基本図である。
【図３】 図３は、本発明の基地局の例示的な実施形態のブロック図である。
【図４】 図４は、本発明の基地局の例示的な実施形態のブロック図である。
【図５】 図５は、本発明のフレーム構造の図である。
【図６】 図６は、本発明のスロット構造の図である。
【図７】 図７は、本発明の加入者局のブロック図である。

Claims (25)

1. 通信システムにおいてハンドオフを実行する方法において、
   パイロット信号およびリバースリンク電力制御コマンドを１つ以上の基地局から加入者局によって受信することと、
   １つ以上の基地局から受信されたパイロット信号のエネルギに少なくとも部分的に基づいて、加入者局へのフォワードリンクデータの送信のための第１の基地局を選択することと、
   第１の基地局から受信されたリバースリンク電力制御コマンドの履歴に部分的に基づいて、加入者局により送信された信号が十分なエネルギで第１の基地局により受信されている場合に、第１の基地局に対するハンドオフを実行することとを含む方法。
2. １つ以上の基地局から受信されたリバースリンク電力制御コマンドに対応する情報を記憶することをさらに含む請求項１記載の方法。
3. 第１の基地局に対するハンドオフを実行することが必要であるかどうかを決定することと、
   ハンドオフを実行することが必要である場合で、加入者局により送信された信号が十分なエネルギで第１の基地局により受信された場合に、第１の基地局に対するハンドオフを許可することとをさらに含む請求項１記載の方法。
4. 加入者局により送信された信号が十分なエネルギで第１の基地局により受信されなかった場合に、第１の基地局に対するハンドオフを禁止することをさらに含む請求項３記載の方法。
5. 禁止することは、加入者局へのフォワードリンクデータの送信のための代替基地局を選択することを含む請求項４記載の方法。
6. ハンドオフを実行することが必要でない場合に、加入者局へのフォワードリンクデータの送信に現在使用されている基地局が、加入者局からの信号を十分なエネルギで受信するかどうかを決定することと、
   現在使用されている基地局が加入者局からの信号を十分なエネルギで受信しなかった場合に、代替基地局に対するハンドオフを実行することをさらに含む請求項３記載の方法。
7. 代替基地局に対するハンドオフを実行することは、加入者局により送信された信号が十分なエネルギで代替基地局により受信されたことを示す、代替基地局から受信されたリバースリンク電力制御コマンドに基づいて代替基地局を選択することを含む請求項６記載の方法。
8. 第１の基地局に対するハンドオフを許可することは、第１の基地局の識別子を示すメッセージを加入者局により送信することを含む請求項３記載の方法。
9. メッセージは、加入者局に送信するように要求されたレートをさらに示す請求項８記載の方法。
10. パイロット信号およびリバースリンク電力制御コマンドを１つ以上の基地局から受信する受信機と、
    １つ以上の基地局から受信されたパイロット信号のエネルギに少なくとも部分的に基づいて、加入者局へのフォワードリンクデータの送信のための第１の基地局を選択し、第１の基地局から受信されたリバースリンク電力制御コマンドの履歴に部分的に基づいて、加入者局により送信された信号が十分なエネルギで第１の基地局により受信されている場合に、第１の基地局に対するハンドオフを実行するプロセッサとを具備する装置。
11. １つ以上の基地局から受信されたリバースリンク電力制御コマンドに対応する情報を記憶するメモリをさらに具備する請求項１０記載の装置。
12. プロセッサは、第１の基地局に対するハンドオフを実行することが必要であるかどうかを決定し、第１の基地局に対するハンドオフを実行することが必要である場合で、加入者局により送信された信号が十分なエネルギで第１の基地局により受信された場合に、第１の基地局に対するハンドオフを許可する請求項１１記載の装置。
13. 加入者局により送信された信号が十分なエネルギで第１の基地局により受信されなかった場合に、プロセッサが第１の基地局に対するハンドオフを禁止する請求項１２記載の装置。
14. プロセッサは、加入者局へのフォワードリンクデータの送信のための代替基地局を選択する請求項１３記載の装置。
15. プロセッサは、
    第１の基地局に対するハンドオフを実行することが必要でない場合に、加入者局へのフォワードリンクデータの送信に現在使用されている基地局が加入者局からの信号を十分なエネルギで受信するかどうかを決定し、
    現在使用されている基地局が加入者局からの信号を十分なエネルギで受信しなかった場合に、代替基地局に対するハンドオフを実行する請求項１２記載の装置。
16. プロセッサは、加入者局により送信された信号が十分なエネルギで代替基地局により受信されたことを示す、代替基地局から受信されたリバースリンク電力制御コマンドに基づいて代替基地局を選択する請求項１５記載の装置。
17. プロセッサは、第１の基地局の識別子を示すメッセージを送信する請求項１２記載の装置。
18. メッセージは、加入者局に送信するように要求されたレートをさらに示す請求項１７記載の装置。
19. 通信システムにおいてハンドオフを実行する装置において、
    加入者局において、パイロット信号およびリバースリンク電力制御コマンドを１つ以上の基地局から受信する手段と、
    １つ以上の基地局から受信されたパイロット信号のエネルギに少なくとも部分的に基づいて、加入者局へのフォワードリンクデータの送信のための第１の基地局を選択する手段と、
    第１の基地局から受信されたリバースリンク電力制御コマンドの履歴に部分的に基づいて、加入者局により送信された信号が十分なエネルギで第１の基地局により受信されている場合に、第１の基地局に対するハンドオフを実行する手段とを具備する装置。
20. １つ以上の基地局から受信されたリバースリンク電力制御コマンドに対応する情報を記憶する手段をさらに具備する請求項１９記載の装置。
21. 第１の基地局に対するハンドオフを実行することが必要であるかどうかを決定する手段と、
    ハンドオフを実行することが必要である場合で、加入者局により送信された信号が第１の基地局により十分なエネルギで受信された場合に、第１の基地局に対するハンドオフを許可する手段とをさらに具備する請求項１９記載の装置。
22. 加入者局により送信された信号が十分なエネルギで第１の基地局により受信されなかった場合に、第１の基地局に対するハンドオフを禁止する手段をさらに具備する請求項２１記載の装置。
23. 第１の基地局に対するハンドオフを実行することが必要でない場合に、加入者局へのフォワードリンクデータの送信に現在使用されている基地局が、加入者局からの信号を十分なエネルギで受信するかどうかを決定する手段と、
    現在使用されている基地局が加入者局からの信号を十分なエネルギで受信しなかった場合に、代替基地局に対するハンドオフを実行する手段とをさらに具備する請求項２１記載の装置。
24. 第１の基地局に対するハンドオフを許可する手段は、第１の基地局の識別子を示すメッセージを送信する手段を含む請求項２１記載の装置。
25. メッセージは、加入者局に送信するように要求されたレートをさらに示す請求項２４記載の装置。

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