JP4668492B2

JP4668492B2 - ハードハンドオフのような無線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システム

Info

Publication number: JP4668492B2
Application number: JP2001515652A
Authority: JP
Inventors: サーカール、サンディップ; ティードマン、エドワード・ジー・ジュニア; オデンワルダー、ジョセフ・ピー
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 1999-08-11
Filing date: 2000-08-11
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2020-08-11
Also published as: UA72764C2; IL181977A; US7245597B2; IL181977A0; CN1370382A; NO333534B1; KR20080109911A; BR0013206A; IL147721A; JP4778102B2; KR20070100387A; ATE292359T1; AU776461B2; US8199716B2; DE60019137T2; US20020093922A1; NO20020624L; NO20020624D0; IL204550A; KR100897212B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信システムに関し、特にそのようなシステムのセル間にハードハンドオフを提供するための方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）システムにおいて、大部分のハンドオフは同じＣＤＭＡチャネル上のセル間に起こり、ソフトハンドオフ手順を使用する。いくつかの場合において、移動局は、異なるＣＤＭＡチャネル上のセル間においてハンドオフを行なう必要がある。この場合そのようなチャネルは無線周波数（ＦＲ）が異なり、しばしば周波数間ハードハンドオフと呼ばれる。そのような状況は一般的に異なるオペレータ間のハンドオフ、キャパシティの理由のために割当てられた異なるＲＦチャネル間のハンドオフまたは、異なる信号変調技術間のハンドオフであるが、これに限定されるものではない。
【０００３】
周波数間ハードハンドオフを行なう前に、移動局は基地局により新しい目標周波数に同調し、無線環境（例えば受信信号等のパイロット信号強度）を測定し、その測定値を基地局に戻すように仕向けられる。そのような手順はＴＩＡ／ＥＩＡ−９５−Ｂに規定され周波数間ハンドオフの成功の確率を大いに高める。
【０００４】
目標周波数上の測定の必須の要件はしばしば「サーチイクスカーション(search excursion)と呼ばれるが、始発周波数上の現在のサービスの崩壊を最小にすることである。適当な事前のサンプリングなしに第２の周波数へのハンドオフは信号性能が劣化する結果となる。一方、長時間のサンプリングは第１の周波数の信号を完全に喪失させるかもしれない。以下に述べる方法は、移動局がサーチ時間を最小にし、サービスの崩壊を制限することを可能にする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
移動局はパイロットチャネルおよび少なくとも１つの情報チャネルを含む複数のチャネルを送信する。例示実施形態において、基地局は、逆方向リンクパイロット信号の受信されたエネルギーに従って逆方向リンク信号の送信エネルギーの適切性を決定する。この発明において、移動局により送信される少なくとも１つの他のチャネルの送信エネルギーを増大させながら、パイロットチャネルの送信電力は周波数サーチイクスカーション前のレベルに維持される。さらに、移動局が情報チャネルの全ての送信エネルギーを増大させることができないとき、移動局は異なる情報チャネルの重要性の順位を発生し、これらのチャネルの送信電力を選択的に増大する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図において、同一部には同符号を付す。特定のエレメントの説明を確認するのを容易にするために、参照符号の最上位桁はそのエレメントが最初に現われる図番を示す。（例えばエレメント２０４は図２において最初に導入され説明される。）
目標の周波数に対するサーチイクスカーション時間および始発周波数上の現在のサービスの崩壊を最小にするための方法および装置の詳細がここに記載される。以下の説明において、多数の特定の詳細がこの発明の完全な理解を与えるために提供される。しかしながら、関連技術に熟練したものは、本発明がこれらの特定の詳細なしに、あるいは他のエレメントあるいはステップを用いて実施可能であることは直ちに認識される。他の例において、本発明をあいまいにするのを回避するために良く知られた構成および方法は詳細に図示されない。
【０００７】
図１はユーザ局（例えば移動電話）のユーザおよびセルサイトまたは基地局との間で通信するためのコード分割多元アクセス（ＣＤＭＡ）のような多重アクセス技術を使用するセルラ加入者通信システム１００を示す。図１において、移動ユーザ局１０２は１つ以上の基地局１０６ａ、１０６ｂ等により基地局コントローラ１０４と通信する。同様に、固定ユーザ局１０８は、基地局１０６ａおよび１０６ｂのように１つ以上の所定かつ近似の基地局によってのみ基地局コントローラ１０４と通信する。
【０００８】
基地局コントローラ１０４は、基地局１０６ａおよび１０６ｂにシステム制御を供給するためのインターフェースおよび処理回路に接続され、一般的には含む。基地局コントローラ１０４は他の基地局あるいは他の基地局コントローラと接続可能であり通信可能である。基地局コントローラ１０４は移動交換センター１１０に接続され、移動交換センター１１０はホームロケーションレジスタ１１２に接続される。この分野において知られているように、各呼の最初の部分で各ユーザ局の登録中に、基地局コントローラ１０４と移動交換センター１１０は、ユーザ局から受信した登録信号をホームロケーションレジスタ１１２に含まれるデータと比較する。この技術に熟練した人によって知られているように、ハンドオフは基地局コントローラ１０４と他の基地局コントローラとの間、および移動交換センター１１０と他の移動交換センターとの間でも起こり得る。
【０００９】
システム１００が音声またはデータトラフィック呼を処理するとき、基地局コントローラ１０４は、移動局１０２および固定局１０８との無線リンクを確立し、維持し、終端し、一方移動交換センター１１０は公衆電話交換網（ＰＳＴＮ）との通信を確立し、維持し、終端する。以下の説明は基地局１０６ａと移動局１０２との間で送信される信号に的を絞るが、この技術に熟練した者は、この説明が他の基地局および固定局１０８にも等価に適用されることを認識するであろう。ここでは、「セル」と「基地局」は一般に交互に使用される。
【００１０】
図２を参照すると、移動局１０は信号を基地局１０６ａに送信し、基地局１０６ａから信号を受信するアンテナ２０２を含む。送受切換器２０３は基地局からの順方向リンクチャネルまたは信号を移動受信システム２０４に供給する。受信システム２０４は、受信した信号をダウンコンバートし、復調し、復号する。次に、受信システム２０４は所定のパラメータまたはパラメータ群を品質測定回路２０６に供給する。パラメータの例は、測定された信号対雑音比（ＳＮＲ）、測定された受信電力、または、シンボルエラーレート、ヤマモトメトリック（Yamamoto metric）またはパリティビットチェック表示のようなデコーダパラメータを含むかもしれない。ここに記載された本発明に使用するためにメモリバッファ２０７を含めることができる。移動局１０２（および基地局１０６ａ）の動作に関するさらなる詳細は、例えば、この発明の譲受人に譲渡され、参照することにより本明細書に組み込まれる米国特許第５，７５１，７２５号（発明の名称：「可変レート通信システムにおける受信データのレートを決定するための方法および装置」）に記載されている。
【００１１】
品質測定回路２０６は受信システム２０４からパラメータを受信し、品質測定信号または受信信号の電力レベルを決定する。品質測定回路２０６は各フレームの部分またはウインドウからビットあたりのエネルギー（Ｅ_ｂ）測定値およびシンボルあたりのエネルギー（Ｅ_ｓ）測定値を発生することができる。この技術において知られているように、望ましくは、ビットあたりのエネルギー測定値またはシンボルあたりのエネルギー測定値は正規化され（例えばＥ_ｂ／Ｎ_ｏ）、または正規化され干渉ファクタ（例えばＥ_ｂ／Ｎ_ｔ）を含む。これらの測定値に基づいて、品質測定回路２０６は電力レベル信号を生成する。
【００１２】
電力制御プロセッサ２０８は品質測定回路２０６から電力レベル信号を受信し、その信号をしきい値と比較し、その比較に基づいて電力制御メッセージを生成する。各電力制御メッセージは、順方向リンク信号のための電力の変化を示すことができる。あるいは、この技術において知られているように、受信した順方向リンク信号の絶対電力をあらわす電力制御メッセージを生成する。電力制御プロセッサ２０８は、望ましくは、フレームあたりのいくつかの電力レベル信号に応答していくつかの（例えば１６の）電力制御メッセージを生成する。品質測定回路２０６および電力制御プロセッサ２０８は一般にここでは、別箇の部品として記載したが、そのような部品はモノリシックに集積可能であり、あるいはそのような部品により実行される動作は単一のマイクロプロセッサにより実行可能である。
【００１３】
移動送信システム２１０は送受切替え器２０３およびアンテナ２０２を介して電力制御メッセージを符号化し、変調し、増幅しおよびアップコンバートする。図示実施形態において、移動送信システム２１０は出て行く逆方向リンクフレームの所定の位置に電力制御メッセージを供給する。
【００１４】
移動送信システム２１０は移動局のユーザから、音声または一般的なコンピュータデータのような逆方向リンクトラフィックデータも受信する。移動送信システム２１０は、送信すべきトラフィックデータに基づいて基地局１０６ａから（電力／レート）を含む特定サービスを要求する。特に、移動送信システム２１０は、特定のサービスに適当な帯域割当てを要求する。システムに電力制限がある場合には、基地局１０６ａは、移動局１０２および他のユーザからの要求に基づいて帯域（電力／レート）資源を計画または割当て、そのような資源の割当てを最適化する。従って、システムの送信電力を効率的に管理することにより、より効率のよい帯域の使用が可能となる。
【００１５】
基地局１０６ａは移動局１０２から逆方向リンクフレームを受信する受信アンテナ２３０を含む。基地局１０６ａの受信機システム２３２は逆方向リンクトラフィックをダウンコンバートし、増幅し、復調し、復号する。迂回中継トランシーバ２３３は逆方向リンクトラフィックを受信し基地局コントローラ１０４に送る。受信機システム２３２はまた各逆方向リンクトラフィックフレームから電力制御メッセージを分離し、その電力制御メッセージを電力制御プロセッサ２３４に供給する。
【００１６】
電力制御プロセッサ２３４は電力制御メッセージを監視し、順方向リンク送信機電力信号を順方向リンク送信機システム２３６に出力する。それに応答して、順方向リンク送信システム２３６は順方向リンク信号の電力を増大するか、維持するかまたは減少する。次に、順方向リンク信号は、送信アンテナ２３８を介して送信される。さらに、電力制御プロセッサ２３４は移動局１０２からの逆方向リンク信号の品質を解析し、適当なフィードバック制御メッセージを順方向リンク送信機システム２３６に供給する。それに応答して順方向リンク送信機システム２３６は送信アンテナ２３８および順方向リンクチャネルを介してフィードバック制御メッセージを移動局１０２に送信する。送信機システム２３６はまた迂回中継トランシーバ２３３を介して基地局コントローラ１０４から順方向リンクトラフィックデータを受信する。順方向リンク送信機システム２３６は順方向リンクトラフィックデータを符号化し、変調し、アンテナ２３８を介して送信する。
【００１７】
ここで別段の記載が無い限り、図１、図２および他の図に示す種々のブロックおよびエレメントは一般的に設計される動作するものである。従って、そのようなブロックおよびエレメントは当業者には理解されるので、詳細に説明する必要が無い。さらなる説明は、簡単化のため、およびこの発明の詳細な説明を不明にすることを回避するために省略されている。図１および図２の通信システム１００のブロックに必要な変形またはそこに示す他のシステムは、ここに記載された詳細な説明に基づいて当業者により即作成可能である。
【００１８】
移動局１０２および基地局１０６ａを含むユーザ局のための閉ループ電力制御システムは、ユーザの伝播条件に基づいて各ユーザ毎の送信電力を動的に調節し、音声サービスのために各ユーザごとに同じフレームエラーレート（ＦＥＲ）を生じる（例えば１％ＦＥＲ）。しかしながら、上述したように、多くのユーザは、ファクシミリ、ｅメール、および一般的なコンピュータデータのように音声サービスの代わりにデータサービスのための送信を要求するかもしれない。これらのデータはすべて遅延に鈍感であり、より低いＦＥＲ（すなわち低ビットエラーレート（ＢＥＲ））を必要とする。ユーザはより低いＦＥＲのみならず遅延に鈍感なビデオサービスを要求するかもしれない。基地局１０６ａは公知技術の下に、各ユーザからの要求に基づいて送信レートを動的に割当てる。
【００１９】
電気通信産業協会の「ＴＩＡ／ＥＩＡ−９５−Ａデュアルモード広域スペクトル拡散セルラシステムのための移動局―基地局互換性規格」に記載された１つのＣＤＭＡ規格では、各基地局はパイロット、同期、ページング、および順方向トラフィックチャネルをそのユーザに送信する。パイロットチャネルは、各基地局により連続的に送信された変調されていない、ダイレクトシーケンススペクトル拡散信号である。パイロットチャネルは各ユーザが基地局により送信されるチャネルのタイミングを獲得することを可能にし、ココヒーレント復調のための位相基準を供給する。パイロットチャネルはまた基地局間の信号強度比較のための手段を提供し、（セル間でいつ移動するかのように）基地局間でいつハンドオフするかを決定する。最近専用時間多重（「ＤＴＭＰ」）パイロットシンボルを用いたＣＤＭＡ変調技術が提案された。ＤＴＭＰ手法において、独立したパイロットシンボルが各ユーザのトラフィックチャネル上で時間多重化される。各ユーザはパイロットシンボル（および情報シンボル）を順次逆拡散する。さらに他の共通符号多重化パイロット（「ＣＣＭＰ」）手法がある。この手法において、１つの同一チャネルはパイロット信号を放送するのに専用に使用される。パイロットシンボルは専用チャネルと多重化されず、すべてのユーザはパイロットシンボルと変調情報信号を並列に逆拡散（de-spread）する。そのようなシステムは、この発明の同一譲受人に譲渡された１９９８年８月３１日に出願された米国特許出願第０９／１４４，４０２号（発明の名称：「挿入されたパイロットシンボルを使用する無線通信信号のような通信信号における振幅変化および干渉を低減するための方法および装置」）に詳細に記載されている。
【００２０】
周波数間サーチ
次に図３を参照すると、サーチイクスカーションを実行する際に関係する異なるタイミングの図が示される。図３は当業者にとっては自明であるが、簡単な説明を行なう。参照符号t_searchは周波数ｆ２でＮ個のサンプルを収集するのに必要な時間に相当する。合計時間はt_searchプラスオリジナルの周波数ｆ１に戻った後サンプルを処理するのにかかる時間であろう。時間t_synthおよびt_settleはそれぞれ新しい周波数で切替えおよび安定するのに必要な時間に相当する。Ｎｓ×Ｔｃの時間期間はN_samplesのサンプリング時間を表し、t_processはサンプルを処理するための時間を表す。
【００２１】
別の周波数へのサーチ時間を最小にするための方法は以下のように記載することができる。
【００２２】
第１に、移動局は現在オリジナルすなわち第１の周波数ｆ１を復調している。ある信号品質の測定値（例えば上述した測定値）が所定のしきい値以下になるときのように目標周波数ｆ２への周波数間ハードハンドオフが必要になるかもしれない。そのような下落した品質を基地局１０６ａに報告すると、移動局１０２は基地局により（例えば候補周波数サーチ要求／制御メッセージ（「ＣＦＳＣＭ」）を介して）目標周波数ｆ２へのサーチイクスカーションを実行するように指示される。
【００２３】
移動局は周波数ｆ２に同調し、Ｎチップサンプルを収集する（１チップは、直交符号化されたシンボルのための例えば１０２４ｂｐｓにおける１ビットの擬似雑音である）。サンプルはメモリバッファに記憶される。移動局は周波数ｆ２で動作している間はパイロットサーチおよびパイロット強度測定を行なわない。移動局はオリジナル周波数ｆ１に戻り、順方向リンクの受信と逆方向リンクの送信を再開し、同時に周波数ｆ２で収集されたＮサンプルを処理する。
【００２４】
移動局は、オリジナル周波数ｆ１で受信した信号を同時に処理しながら記憶されたサンプルを処理するサーチャ(searcher)を用いて周波数ｆ２で収集したサンプルを処理する。移動局は周波数ｆ２から対応するパイロット強度測定値を基地局に報告する。この技術に熟練した者は、上記サーチャを認識し、サーチャを提供または得るための必須の技術を持っているであろう。
【００２５】
上記方法は、参照することにより組み込まれるＴＩＡ／ＥＩＡ−９５−Ｂ規格により定義される候補周波数サーチ要求制御メッセージに基づいて基地局１０６ａが周波数変更コマンドを移動局１０２に送信するステップ４１０で始まるルーチン４００として図４に示される。このコマンドに応答して移動局１０２はステップ４２０において目標周波数に同調する。
【００２６】
ステップ４３０において、移動局１０２は目標周波数ｆ２において、信号サンプルを収集し、そのサンプルをメモリバッファ２０７に局部的に記憶する。ステップ４４０において、移動局１０２は第１周波数ｆ１に同調を戻し、ステップ４５０において、メモリバッファ２０７に記憶された信号サンプルを処理する。ステップ４４０と４５０は同時に実行可能である。
【００２７】
上述したように、信号サンプルが処理された後、移動局１０２はステップ４６０において、信号サンプル処理結果を基地局１０６ａに送信する。
【００２８】
現在のフレームに対するサーチイクスカーションの影響を最小にする
移動局が周波数間サーチを実行するために別の周波数ｆ２に同調すると、t_search時間期間に基地局により送信される順方向リンクシンボルは、移動局により受信することはできない。現在の順方向リンクフレームおよび逆方向リンクフレームに対するこの損失の影響を最小にするために、移動局および基地局は、サーチイクスカーションにより悪い影響の与えられたシンボルの順方向エラー訂正符号化され、インターリーブされたフレームの他のシンボルに割当てられた電力の量を増大する。フレームが正しく復調されるために、サーチイクスカーションにより悪い影響を与えられないシンボルに必要な追加電力量はここに述べるようにサーチイクスカーション時間t_searchの関数である。
【００２９】
サーチ巡回中の順方向リンク電力制御
t_search時間期間中の順方向リンクシンボルの損失を克服するために、移動局は順方向リンク閉ループ高速電力制御の目標Ｅｂ／ＮｏをΔ_targetｄＢだけ増大する。
【００３０】
サーチイクスカーション前にＫ個の電力制御グループ（ＰＣＧ）にこの新しい目標Ｅｂ／Ｎｏが設定される。従前のＰＣＧの必要数Ｋがサーチイクスカーション前に影響を受け、目標Ｅｂ／Ｎｏ（Δ_target）の必要な増大はサーチイクスカーションt_searchの期間に依存する。t_search が長ければ長い程、Ｋは大きくなる。目標Ｅｂ／Ｎｏの増大の結果、順方向リンク電力は、周波数間サーチの前に立ち上がるであろう。
【００３１】
図５は周波数間サーチイクスカーションに関連した順方向リンクレベルの遷移を示す。図５は当業者には自明であるが、簡単な説明を行なう。サーチイクスカーションの後、移動局１０２は現在のフレームの順方向リンクシンボルの復調を再開する。この段階において、移動局１０２は現在のフレームで受信した合計シンボルエネルギーを知り、これをフレームあたりの必要エネルギーと比較し、目標のフレームエラーレートを得ることができる。移動局１０２はこの測定基準を用いてフレームの残りの電力制御グループのための目標Ｅｂ／Ｎｏを増大または減少する。サーチイクスカーションがフレーム境界を越えて拡張すると、移動局１０２は、フレームの第１の部分の失われたシンボルを埋め合わせするために次のフレーム期間にその目標Ｅｂ／Ｎｏを増大することができる。閉ループ電力制御に関する詳細は、この発明の譲受人に譲渡され１９９６年１１月２０日に出願された米国出願第０８／７５２，８６０号（発明の名称：「まだ実行されていない電力制御コマンドを予測して受信した信号のしきい値および測定値を調節するための方法および装置」）および１９９７年６月２０日に出願された米国出願第０８／８７９，２７４号（発明の名称：「電力適応制御および閉ループ通信のための方法および装置」）に見出すことができる。
【００３２】
サーチ巡回中の逆方向リンク電力制御
目標周波数ｆ２のサーチの間、基地局１０６は移動局１０２との通信を喪失し、t_search時間期間の間シンボルを受信しない。これらのシンボルの損失を克服するために、移動局１０２は量ΔsearchｄＢだけ逆方向リンク上の合計送信電力を増大させることができる。量Δsearchはサーチt_searchの期間に依存し、t_search 期間中のシンボルの損失を克服し、基地局１０６ａがフレームを正しく復調することを可能にするためにフレームの剰余に関する付加的必要シンボルエネルギーに相当する。基地局１０６ａは移動局１０２に対して、移動局が周波数間サーチ（例えば「ＦＣＳＭ」において）を実行するように指示するメッセージの最大許容増分Δsearchを知らせることができる。この値は、基地局１０６ａにより現在決定された最大許容可能干渉に依存することができる。
【００３３】
図６はサーチイクスカーション期間中の逆方向リンク電力増分の遷移を示す。図６は当業者には自明であるが、簡単に説明する。ある電力増分を有して送信された周波数間サーチフレーム期間に、基地局１０６ａは、移動局にその電力を低減するように命令するダウンコマンドを送信する。移動局１０２は、図６に示すように周波数間サーチフレームの終端までこれらのダウンコマンドを単に無視する。これらのアップコマンドおよびダウンコマンドは図６においてそれぞれ大きな黒い矢印６０２、６０４により表される。サーチイクスカーションがフレーム境界を越えて拡張すると、移動局１０２は、次のフレームの最初のシンボルの損失を克服するために、上述したと同様の態様で次のフレームの期間その合計送信電力を増大することができる。通常の電力制御は図６に示すようにフレーム境界の後に再開する。
【００３４】
従って、図４に関連して上述した方法は、サーチイクスカーションの期間、通信が阻止されないことを保証するように変更することができる。図７は基地局１０６が周波数変更コマンド（ＦＣＳＭ）を移動局１０２に送信するステップ７１０で始まる変更された方法のステップを示す。
【００３５】
移動局１０２が目標周波数に同調する前に、順方向リンク閉ループ高速電力制御の目標値Ｅｂ／Ｎｏは上述したように第１レベルから第２レベルに増加する。上述しかつステップ７２０に示すように、移動局１０２は逆方向リンクの合計送信電力を量Δ_searchｄＢだけ増加する。
【００３６】
次に、ステップ７３０および７４０において、移動局は目標周波数に同調し、チップサンプルデータのような目標周波数信号サンプルを収集し、その信号サンプルをメモリ２０７に記憶する。
【００３７】
ステップ７５０において、信号サンプルの収集が完了すると、移動局１０２は第１周波数に同調を戻す。移動局１０２はメモリバッファ内の信号サンプルを処理し、第１周波数ｆ１において、基地局１０６ａとの通信を再開する。ステップ７６０に示すように、通信を再開する際に、移動局１０２はフレーム内の残りの電力制御グループの目標値Ｅｂ／Ｎｏを調節し、Δtargetだけ目標値ＥＢ／Ｎｏを減少し、そして、逆方向リンク合計送信電力は通常制御を再開する。
【００３８】
最後に、ステップ７７０において、パイロット強度測定値のような信号サンプル処理結果が基地局に送信される。
【００３９】
多重チャネル逆方向リンクを用いたオフラインサーチ方法
上述したものを適用するにあたり、遭遇するかも知れない問題点は閉ループ電力制御の結果である。移動局がオフラインの期間を補償するためにその送信エネルギーを増加させる期間中に、受信する基地局は受信した信号のエネルギーが高すぎることを検出するであろう。これに応答して、基地局は、移動局がオフラインサーチを実行中の期間を完全に補償するために、逆方向リンク送信の引き上げのエネルギーを早期に削減させる一連のダウンコマンドを送信するであろう。
【００４０】
この例示実施形態において、移動局８５０は、パイロットチャネルおよび少なくとも１つの情報チャネルを含む複数のチャネルを送信する。例示実施形態において、基地局１０６は、逆方向リンクパイロット信号の受信されたエネルギーに従って逆方向リンク信号の送信エネルギーの妥当性を決定する。例示実施形態において、閉ループ電力制御コマンドを決定するためにパイロットチャネルエネルギーを使用する理由は、パイロットチャネルエネルギーはレートに依存しないからである。従って、この発明の好適実施形態において、移動局により送信される少なくとも１つの他のチャネルの送信エネルギーを増加させながら、周波数サーチイクスカーション前のレベルでパイロットチャネル送信電力が維持される。
【００４１】
図８は移動局８５０の例示実施形態の機能ブロック図である。図８に示される種々の機能ブロック図はこの発明の他の実施形態に示されていないかもしれない。図８の機能ブロック図は、ＴＩＡ／ＥＩＡ規格ＩＳ−９５Ｃ、またＩＳ−２０００とも呼ばれる規格による動作に有効である実施形態に相当する。この発明の他の実施形態は規格体ＥＴＳＩおよびＡＲＩＢにより提案される広域ＣＤＭＡ（ＷＣＤＭＡ）規格を含む他の規格に有効である。ＷＣＤＭＡ規格の逆方向リンク変調およびＩＳ−９５ｃ規格の逆方向リンク変調との間の広範囲にわたる類似性によりＷＣＤＭＡ規格へのこの発明の拡張は容易に成就されることが当業者には理解される。
【００４２】
図８の例示実施形態において、無線通信装置は、上述の米国出願第０８／８８６，６０４に記載された短い直交拡散シーケンスにより互いに区別可能な複数の区別可能なチャネルの情報を送信する。５つの別箇の符号チャネルが無線通信装置により送信される：１）第１補足データチャネル８３８、２）パイロットシンボルおよび電力制御シンボルの時間多重チャネル８４０、３）専用制御チャネル８４２、４）第２補足データチャネル８４４および５）基本チャネル８４６。第１補足データチャネル８３８および第２補足データチャネル８４４は、ファクシミリ、マルチメディアアプリケーション、ビデオ、電子メールメッセージあるいは他の形態のデジタルデータのような基本チャネル８４６の容量を越えるデジタルデータを運ぶ。パイロットシンボルと電力制御シンボルの多重チャネル８４０は基地局によるデータチャネルのコヒーレント復調を考慮するためにパイロットシンボルと、移動局８５０と通信する基地局および基地局群の送信のエネルギーを制御するための電力制御ビットを運ぶ。制御チャネル８４２は無線通信装置８５０の動作のモード、移動局８５０の能力、および他の必要な信号情報のような制御情報を基地局に運ぶ。基本チャネル８４６は移動局から基地局に基礎的な情報を運ぶのに使用される。音声送信の場合には、基本チャネル８４６は音声データを運ぶ。
【００４３】
補足データチャネル８３８および８４４は図示しない手段により符号化され処理され変調器８２６に供給される。電力制御ビットは繰り返し発生器８２２に供給される。繰り返し発生器８２２は、ビットをマルチプレクサ（ＭＵＸ）８２４に供給する前に電力制御ビットの繰り返しを供給する。マルチプレクサ８２４において、冗長な電力制御ビットはパイロットシンボルと時間多重化されライン８４０を介して変調器８２６に供給される。
【００４４】
メッセージ発生器８１２は必要な制御情報メッセージを発生し、その制御メッセージをＣＲＣおよびテールビット発生器８１４に供給する。ＣＲＣおよびテールビット発生器８１４は、基地局における復号の精度をチェックするために使用されるパリティビットである一連の巡回冗長検査ビットを付加し、所定のテールビット群を制御メッセージに付加して基地局受信サブシステムにおけるデコーダのメモリをクリアする。このメッセージは次にエンコーダ８１６に供給される。エンコーダ８１６は制御メッセージ上に順方向エラー訂正コーディングを供給する。符号化されたシンボルは繰り返し発生器８２０に供給される。繰り返し発生器は符号化されたシンボルを繰り返し、送信における付加的時間ダイバーシチを供給する。繰り返し発生器に続いて、パンクチュアリングエレメント(puncturing element)（ＰＵＮＣ）８１９によるある所定のパンクチュアリングパターンに従ってパンクチャアドされ、フレーム内に所定数のシンボルを供給する。次にシンボルはインターリーバ(interleaver)８１８に供給される。インタリーバは所定のインターリーブフォーマットに従ってシンボルを整理し直す。インターリーブされたシンボルはライン８４２を介して変調器８２６に供給される。
【００４５】
可変レートデータ源８０１は可変レートデータを発生する。例示実施形態において、可変レートデータ源８０１は、上述した米国特許第５，４１４，７９６号に記載されるような可変レート音声エンコーダである。可変レート音声エンコーダは無線通信では、流行している。これは、その使用によって無線通信装置のバッテリ寿命を増大し、感知される音声品質に与える影響を最小にしてシステムの能力を増大する。電気通信産業協会は最もポピュラーな可変レート音声エンコーダを暫定規格ＩＳ−９６および暫定規格ＩＳ−７３３のような規格に成分化した。これらの可変レート音声エンコーダはフルレート、ハーフレート、１／４レート、１／８レートと呼ばれる４つの可能なレートで音声信号を符号化する。レートは音声のフレームを符号化するのに使用されるビット数を示し、フレーム毎に変化する。フルレートはフレームを符号化するために所定の最大ビット数を使用する。ハーフレートはフレームを符号化するために所定の最大ビット数の１／２を使用する。１／４レートはフレームを符号化するために所定の最大ビット数の１／４を使用する。１／８レートはフレームを符号化するために所定の最大ビット数の１／８を使用する。可変レートデータ源８０１は符号化された音声フレームをＣＲＣおよびテールビット発生器８０２に供給する。ＣＲＣおよびテールビット発生器８０２は、基地局における復号の精度をチェックするのに使用されるパリティビットである一連の巡回冗長検査ビットを付加し、さらに基地局におけるデコーダのメモリをクリアするために所定のテールビット群を制御メッセージに付加する。フレームは次にエンコーダ８０４に供給される。エンコーダ８０４は順方向エラー訂正コードを音声フレームに供給する。符号化されたシンボルは、繰り返し発生器８０８に供給される。繰り返し発生器８０８は符号化されたシンボルの繰り返しを供給する。繰り返し発生器に続いて、フレーム内に所定数のシンボルを供給するために所定のパンクチュアリングパターンに従ってパンクチュアリングエレメント８０９によりパンクチャアドされる。次にシンボルはインターリーバ８０６に供給される。インターリーバ８０６は所定のインターリービングフォーマットに従ってシンボルを整理し直す。インターリーブされたシンボルは、ライン８４６を介して変調器８２６に供給される。
【００４６】
例示実施形態において、変調器８２６はコード分割多元接続変調フォーマットに従ってデータチャネルを変調し、変調された情報をトランスミッタ（ＴＭＴＲ）８２８に供給する。ＴＭＴＲ８２８は信号を増幅しおよびフィルタをかけ、その信号を送信のためにデュプレクサ８３０を介してアンテナ８３２に供給する。
【００４７】
ＩＳ−９５およびｃｄｍａ２０００システムにおいて、２０ｍｓフレームは電力制御グループと呼ばれる１６個の等しい数のシンボルに分割される。電力制御の言及は、各電力制御グループに対してフレームを受信する基地局は、基地局において受信された逆方向リンク信号の十分性の決定に応答して電力制御コマンドを発行するという事実に基づいている。
【００４８】
図９は図８の変調器８２６の例示実施形態の機能ブロック図である。第１の補足データチャネルデータはライン８３８を介して拡散エレメント９５２に供給される。拡散エレメント９５２は所定の拡散シーケンスに従って補足チャネルデータをカバーする。例示実施形態において、拡散エレメント９５２は短いウオルシュシーケンス（＋＋――）を用いて補足チャネルデータを拡散する。拡散データは相対利得エレメント９５４に供給される。相対利得エレメント８５４はパイロットおよび電力制御シンボルのエネルギーに関連して拡散補足チャネルデータの利得を調節する。利得調節された補足チャネルデータは加算器９５６の第１加算入力に供給される。パイロットおよび電力制御多重化されたシンボルはライン８４０を介して加算器９５６の第２加算入力に供給される。
【００４９】
制御チャネルデータは、ライン８４２を介して拡散エレメント９５８に供給される。拡散エレメント９５８は所定の拡散シーケンスに従って補足チャネルデータをカバーする。例示実施形態において、拡散エレメント９５８は、短いウオルシュシーケンス（＋＋＋＋＋＋＋＋――――――――）を用いて補足チャネルデータを拡散する。拡散データは、相対利得エレメント９６０に供給される。相対利得エレメント９６０は、パイロットおよび電力制御シンボルのエネルギーに関連して拡散制御チャネルデータの利得を調節する。利得調節された制御データは、加算器９５６の第３加算入力に供給される。加算エレメント９５６は、利得調節された制御データシンボルと、利得調節された補足チャネルシンボルと、時間多重化されたパイロットおよび電力制御シンボルとを加算し、その加算値を乗算器９７２の第１入力および乗算器９７８の第１入力に供給する。
【００５０】
第２の補足チャネルはライン８４４を介して拡散エレメント９６２に供給される。拡散エレメント９６２は所定の拡散シーケンスに従って補足チャネルデータをカバーする。例示実施形態において、拡散エレメント９６２は短いウオルシュシーケンス（＋＋――）を用いて補足チャネルデータを拡散する。拡散データは、相対利得エレメント９６４に供給される。相対利得エレメント９６４は拡散補足チャネルデータの利得を調節する。利得調節された補足チャネルデータは加算器９６６の第１の加算入力に供給される。
【００５１】
基本チャネルデータはライン８４６を介して拡散エレメント９６８に供給される。拡散エレメント９６８は所定の拡散シーケンスに従って基本チャネルデータをカバーする。例示実施形態において、拡散エレメント９６８は短いウオルシュシーケンス（＋＋＋＋――――＋＋＋＋――――）を用いて基本チャネルデータを拡散する。拡散データは、相対利得エレメント９７０に供給される。相対利得エレメント９７０は、拡散基本チャネルデータの利得を調節する。利得調節された基本チャネルデータは加算器９６６の第２入力に供給される。
【００５２】
加算器９６６は利得調節された第２補足チャネルデータシンボルと基本チャネルデータシンボルを加算し、その加算値を乗算器９７４の第１入力および乗算器９７６の第１入力に供給する。
【００５３】
例示実施形態において、２つの異なる短いＰＮシーケンス（ＰＮ_ＩおよびＰＮ_Ｑ）を用いた擬似雑音拡散はデータを拡散するのに使用される。例示実施形態において、短いＰＮシーケンスＰＮ_ＩおよびＰＮ_Ｑ’は長いＰＮコードと乗算され付加的プライバシーを供給する。擬似雑音シーケンスの発生はこの技術において良く知られており、上述した米国特許第５，１０３，４５９号に詳細に記載されている。長いＰＮシーケンスは乗算器９８０および９８２の第１入力に供給される。短いＰＮシーケンスＰＮ_Ｉは乗算器９８０の第２入力に供給され、短いＰＮシーケンスＰＮ_Ｑは乗算器９８２の第２入力に供給される。
【００５４】
乗算器９８０から結果として得られるＰＮシーケンスは乗算器９７２および９７４の各第２入力に供給される。乗算器９８２から結果として得られるＰＮシーケンスは乗算器９７６および乗算器９７８の各第２入力に供給される。乗算器９７２からの積シーケンスは減算器９８４の加算入力に供給される。乗算器９７４からの積シーケンスは加算器９８６の第１加算入力に供給される。乗算器９７６から積シーケンスは減算器９８４の減算入力に供給される。乗算器９７８からの積シーケンスは加算器９８６の第２加算入力に供給される。
【００５５】
減算器９８４からの差分シーケンスはベースバンドフィルタ９８８に供給される。ベースバンドフィルタ９８８は差分シーケンスに必要なフィルタリングを行い、フィルタをかけたシーケンスを利得エレメント９９２に供給する。利得エレメント９９２は信号の利得を調節し、利得調節された信号をアップコンバータ９９６に供給する。アップコンバータ９９６はＱＰＳＫ変調フォーマットに従って利得調節された信号をアップコンバートし、アップコンバートされた信号を加算器１０００の第１の入力に供給する。
【００５６】
加算器９８６からの加算シーケンスはベースバンドフィルタ９９０に供給される。ベースバンドフィルタ９９０は差分シーケンスに必要なフィルタリングを行い、フィルタをかけたシーケンスを利得エレメント９９４に供給する。利得エレメント９９４は信号の利得を調節し、利得調節された信号をアップコンバータ９９８に供給する。アップコンバータ９９８はＱＰＳＫ変調フォーマットに従って利得調節された信号をアップコンバートし、アップコンバートされた信号を加算器１０００の第２入力に供給する。加算器１０００は２つのＱＰＳＫ変調された信号を加算し、その結果を送信機８２８に供給する。
【００５７】
上述したように、移動局８５０が周波数間サーチを行う為にべつの周波数ｆ２に同調すると、t_search期間に基地局により送信された順方向リンクシンボルは移動局により受信することができない。同様に、t_search期間に送信せず、基地局はt_search期間に逆方向リンク信号を失う。
【００５８】
目標周波数ｆ２をサーチしている間に、基地局１０６ａは移動局８５０との通信を失い、t_search 期間にシンボルを受信しないであろう。これらのシンボルの喪失を克服するために、オフラインサーチに先んじたレベルに、多重化された電力制御コマンドおよびパイロットシンボルチャネル８４０の送信電力を維持しながら、移動局は、第１補足チャネル８３８、第２補足チャネル８４４、制御チャネル８４２および基本チャネル８４６を含む情報チャネルの送信電力を増大する。
【００５９】
量Δ_searchはサーチt_searchの期間に依存し、t_search の期間のシンボルの喪失を克服して、基地局が依然としてフレームを正しく復調可能とするために、フレームの剰余に関して付加的必要シンボルエネルギーに相当する。基地局１０６ａは、（例えば「ＦＣＳＭ」において）周波数間サーチを移動局に行なわせるように指示するメッセージ内の最大許容増分Δ_searchを移動局８５０に知らせることができる。この値は現在基地局１０６ａにより決定される最大許容干渉に依存することができる。
【００６０】
オフラインサーチアルゴリズムから戻ると、利得エレメント９５４、９６０、９６４、９７０には、これらのチャネルの利得をΔ_searchｄＢだけ増加させる制御信号が供給される。しかしながら、パイロットチャネルの送信エネルギーは影響されない。逆方向リンク電力制御コマンドは、逆方向リンクパイロット信号の受信されたエネルギーに従って発生されるので、閉ループ電力制御コマンドは、オフラインサーチを補償するために供給された増分Δ_searchに応答しないであろう。
【００６１】
好適実施形態において、ΔsearchｄＢだけ、送信された情報チャネルのすべての送信電力を増大させることはできないけれども、移動局８５０は電源の制限のために情報チャネルの送信エネルギーを増大させることもできないという条件に移動局８５０は応答することができる。好適実施形態において、移動局８５０は、その逆方向リンク送信が阻止されない重要性に従って送信しているチャネルを順位づけする。順位づけに考えられる要因は、送信されるデータの種類、再送信プロトコルの可用性、供給される順方向エラー訂正の種類等を含むことができる。従って、移動局８５０は、この順位づけに従ってこれらのチャネルの送信電力を増大する。
【００６２】
基地局１０６ａと移動局１０２および８５０は上記プロセスを成就するように構成可能である。上記プロセスを成就するためのソースコードは、ここに記載された詳細な説明に基づいてこの技術の通常の知識を有する者により容易に発生可能である。
【００６３】
この発明の好適実施形態について図示および説明したが、この発明の精神および範囲を逸脱することなく種々の変更が可能である。例えば、移動局１０２および８５０は、周波数間サーチを実行するためにフレーム内の開始位置を選択するために、長いコードマスクの状態を使用することができる。移動局１０２および８５０は、周波数間サーチが一般にフレームを越えて拡張しないようにランダム化期間を選択することができる。異なる移動局間のサーチイクスカーション位置のランダム化は、逆方向リンクの干渉を低減しかつ順方向リンクの合計電力要件を減少させる。従って、この発明は以下のクレームの範囲によってのみ制限される。
【００６４】
具体例のために、この発明の特定の実施形態およびこの発明のための例について説明したが、当業者には理解できるように、この発明の範囲を逸脱することなく種々の等価な変形例を作ることができる。例えば実施例では、ソフトウエアにより実現されプロセッサにより実行されるものとして一般に図示および記載している。そのようなソフトウエアは、半導体チップに記憶されたマクロコード、コンピュータ読み出し可能なディスク、ダウンロードされ、サーバから記憶されるようにいかなるコンピュータ読み出し可能な媒体にも格納することができる。この発明は、ＤＳＰやＡＳＩＣのようにハードウエアで等価に実現することができる。
【００６５】
ここに提供されるこの発明の開示は、必ずしも上述した図示通信システムに限らず他の通信システムにも適用可能である。例えば、この発明は一般に、ＣＤＭＡ通信システム１００に採用されるものとして記載したが、他のデジタルまたはアナログセルラ通信システムに等価に適用可能である。この発明は、すべて参照することにより組み込まれる、上述したシステム、回路、種々の特許および規格の観点を採用するように変更可能である。
【００６６】
上述した詳細な説明からこれらのおよびその他の変更をこの発明に行なうことができる。一般に以下のクレームにおいて、用語は明細書およびクレームに開示された特定の実施形態に限定するように解釈されるべきでない。従って、この発明は開示により制限されず、その範囲は以下のクレームにより全体的に決定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用することのできる典型的な無線通信システムを示す図である。
【図２】本発明を適用することのできる図１の無線通信システムに見られる典型的なコンポーネントのブロック図である。
【図３】周波数間サーチイクスカーションのタイミング図である。
【図４】本発明の実施形態において、周波数サーチイクスカーションを実行するための方法のフローチャートである。
【図５】周波数間サーチイクスカーションに関連する順方向リンク電力レベルの遷移を示す電力対時間のグラフである。
【図６】サーチイクスカーション中の逆方向リンクの電力増加を示す電力対時間のグラフである。
【図７】本発明の他の実施形態に従ってサービスの崩壊を最小にしながら周波数サーチイクスカーションを実行するための方法のフローチャートである。
【図８】本発明のマルチチャネル遠隔局を示す図である。
【図９】本発明の逆方向リンク変調器を示す図である。
【符号の説明】
１００・・・セルラ加入者通信システム
１０２・・・移動ユーザ局
１０４・・・基地局コントローラ
１０６ａ、１０６ｂ・・・基地局
１０８・・・固定ユーザ局
１１０・・・移動交換センタ
１１２・・・ホームロケーションレジスタ
２０２・・・アンテナ
２０３・・・送受切換器
２０４・・・移動受信システム
２０６・・・品質測定回路
２０７・・・メモリバッファ
２０８・・・電力制御プロセッサ
２１０・・・移動送信システム
２３０・・・受信アンテナ
２３２・・・受信機システム
２３３・・・迂回中継トランシーバ
２３６・・・順方向リンク送信機システム
２３８・・・送信アンテナ

Claims

基地局と通信を交換するユーザ局を有する無線通信システムにおいて、下記工程を具備する周波数サーチ時間を最小化するための方法：
前記ユーザ局を目標周波数に同調させ、前記目標周波数から信号サンプルを収集して記憶する；
前記ユーザ局をオリジナル周波数に同調させ、前記記憶したサンプルを処理する；
サンプル処理結果を基地局に送信する；
周波数サーチイクスカーションが行なわれている間、順方向リンクシンボルおよび逆方向リンクシンボルの損失の影響を最小限にするために前記周波数サーチイクスカーションにより影響を受けた情報チャネルに関するフレームシンボルのその他に割当てられた電力量を増大する；および
パイロットチャネルの送信エネルギーを前記周波数サーチイクスカーション前のパイロットチャネルの送信エネルギーと等価に維持する。
さらに下記工程を具備する請求項１の方法：
前記ユーザ局が前記情報チャネルの送信電力を所望の程度まで増加できるかどうかを決定する；
前記ユーザ局が前記情報チャネルの送信電力を前記所望の程度まで増加できない時前記情報チャネルの送信電力を選択的に増加する。
前記情報チャネルの送信電力を選択的に増加する工程は、下記工程を具備する請求項２の方法：
遮断されない逆方向リンク送信を有することの重要性に従ってチャネルを順位づけする；および
前記順位づけに従って前記情報チャネルの送信エネルギーを調節する。
前記情報チャネルは、制御チャネル、少なくとも１つの補足チャネルおよび基本チャネルから構成される、請求項１記載の方法。
基地局と通信を交換するユーザ局を有する無線通信システムにおいて周波数サーチ時間を最小にする方法において、
前記ユーザ局を目標周波数に同調させ、前記目標周波数からサンプルを収集して記憶する手段と、
前記ユーザ局をオリジナル周波数に同調させ、前記記憶したサンプルを処理する手段と、
サンプル処理結果を基地局に送信する手段と、
周波数サーチイクスカーション(frequency search excursion)により影響を受けた情報チャネルに関するフレームのその他に割り当てられた電力量を増加させて前記周波数サーチイクスカーションの期間中のフォワードおよびリバースリンクシンボルの損失の影響を最小にする手段と、
パイロットチャネルの送信エネルギを、前記周波数サーチイクスカーションの前のパイロットチャネルの送信エネルギと等価に維持する手段と、
を備えた、装置。
前記ユーザ局が前記情報チャネルの送信電力を所望の程度まで増加できるかどうかを決定する手段と、
前記ユーザ局が前記情報チャネルの送信電力を前記所望の程度まで増加できないとき、前記情報チャネルの送信電力を選択的に増加する手段と、
をさらに備えた、請求項５の装置。
前記情報チャネルの送信電力を選択的に増加する手段は、
遮断されない逆方向リンク送信を有することの重要性に従って前記チャネルを順位づけする手段と、
前記順位付けに従って前記情報チャネルの送信エネルギを調節する手段と、
を備えた、請求項６の装置。
前記情報チャネルは、制御チャネル、少なくとも１つの捕捉チャネル、および基本チャネルから構成される、請求項１の記載方法。