JP5811420B2 - 携帯電話通信ネットワークにおける双方向通信方法および通信ネットワーク - Google Patents

Description

本発明は、ダウンリンクおよびアップリンクネットワークが別個に管理されるセルラー方式の移動通信ネットワークにおける双方向通信方法に関する。

８０年代に市場に登場して以来、セルラー方式の通信可能範囲を有する移動通信ネットワークは急速に発展している。

初期の携帯電話通信ネットワークは、主に音声通話サービスをサポートしていたが、現在、最も切迫している主要な需要は、データサービスである。

多様な種類のデータアプリケーションの利用が拡大し、より多くの帯域幅が必要とされているが、利用可能な無線資源は限られている。

ネットワーク通信速度および容量の性能向上に対する需要に応えるべく、技術を進化させる試みがなされている。

ネットワーク容量を拡大させるのに適用可能な技術的解決策は、主に２つのカテゴリーに分類することができる。１つは、セルの数を増やすことにより（すなわち、セルのサイズをより小さくすることにより）、周波数の再利用を拡大すること、そして、もう1つは、適時利用可能な周波数帯において大容量のデータを送信可能とするより効率的な変調方式を定義することである。

しかしながら、セルの数および変調効率には、物理的に（および経済的に）限界がある。ピコセル受信可能範囲の限界は主に、必要となる設備が多くなる（装置、設置、メンテナンス、保守）ことによるコスト増加に起因する。

しかしながら、セルサイズを小さくする、すなわち、無線基地局間の距離、例えば、様々な無線送受信機システム（"受信送信固定無線"すなわちＲＴＦＲ）間の距離を短くすると、ネットワークプランニングの複雑性が増すことになるので、実際にはセルサイズを小さくすることには限界がある。この場合、セルサイズの限界は、伝播状態に依存する。

一方、変調効率の限界は、過度に変調を行うと、受信に要求される信号対ノイズ比のレベル（ＳＮＲ）が上がり、実際の伝送システムでこれを達成するのが難しいことに起因する。

現在、採用されている高度な送信誤り訂正コードによれば、論理的なシャノン（Shannon）限界に近い送信容量が達成可能であるが、実際には、信号対ノイズ比を信号の帯域占有率と引き換えに送信容量を達成可能としている。すなわち、端末から無線基地局への送信（アップリンク）の場合に特に顕著となるのだが、帯域幅および電力制約の範囲内においての送信スピードの最適化となっている。

セルラー方式の移動通信体システムの容量に影響を及ぼすその他のメカニズムとして、"スケジューリング、"様々なダイバーシチ技術を使用したアンテナシステム、および、ＭＩＭＯ（複数入力複数出力）等が挙げられ、これらは既に研究されており、実際に、現在の技術で可能とされる複雑性の限界の範囲内で既に適用されている。

しかしながら、データ送信の需要が著しく増加し、周波数資源を効率的に利用することが最も重要な課題となっている。

利用者の数と比較して周波数資源が乏しいことに加えて、通信事業者の数に対しても周波数が不足している。特に、後者の点に関しては、競争市場を生成するには、周波数帯が十分でないために、利用可能な周波数帯が分割されてしまい、トランキング効率が低くなっている。

より小さなセルまたはより多くの指向性アンテナを採用することによる大幅な周波数の再利用では、ダウンリンク（ＤＬ）送信で発生する技術的な問題とアップリンク送信（ＵＬ）で発生する技術的な問題との間に、大きな違いが生じる。

ダウンリンク伝送の場合、空間ダイバーシチおよび指向性ビームを生成するべく、大きなアンテナシステムを利用することができる。送信電力レートが高く、大きな受信可能エリアおよび高い送信速度を提供することができ、高い周波数を使用することができる。また、高度な低ノイズ受信機を利用することができ、装置を条件が整った環境に収容することができる。

一方、アップリンク伝送は、送信電力および空間ダイバーシチの利用を制限するサイズ、重量および放射レベルの制約がある送受信機を利用する。

アップリンク方向で提供される高ビットレートサービスは、特に、相対的に"遠い（ｆａｒ）"サイトに関連して問題が生じる。実際に、現在提供されているアップリンク送信速度は、ダウンリンク送信速度よりも遅くなっている。

セルラー移動通信サービスのネットワーク端末を、１つのネットワークに固定して、（利用可能な場合に）要求される時々に通信サービスをサポートすることが可能な無線リソースを割り当てることができる信号伝送システムが知られている。

このような信号送信システムは、要約すると、次のように表すことができるメッセージのシーケンスに基づいている。
様々な送受信無線基地局からの"ブロードキャスト"信号を端末が受信する。
様々な基準（受信した信号の品質のうち）に基づいて、端末を複数の送受信無線基地局のうちの１つに固定するが、この基地局をサービング送受信無線基地局（または、ＲＴＦＲ）と称する。
端末は、サービング送受信無線基地局に対する任意の接続要求を送信するのに必要（ブロードキャスト制御信号から取得するまたは規格により提供されている）な情報全てを有する。
そして、サービング送受信無線基地局は、任意のセルに到達したことを端末に知らせ、任意の接続を確立するのに必要な情報を全て有する。
端末が接続を要求するまたはネットワークからの端末の呼び出し（ｃａｌｌ）が発生すると、ネットワークは、次の通信段階に対する無線資源を割り当てる。

ここで、端末が最初に送受信を行うべき無線基地局は、端末自身によって選択されるが、その後は、端末によってまたはネットワークによって無線基地局の再選択を行うことができる。いずれにせよ、端末は、自分が属するサービング送受信無線基地局についての情報を持つ。

また、米国特許第7,177,666号公報には、アップリンク伝送と、ダウンリンク伝送とが区別されている携帯電話ユーザのための通信ネットワークが記載されている。より詳細には、アップリンク伝送は、アップリンク伝送専用の一方向無線基地局によって少なくとも一部保証され、ダウンリンク伝送は、ダウンリンク伝送専用の一方向無線基地局によって少なくとも一部保証されている。

しかしながら、米国特許第7,177,666号公報では、アップリンク部分におけるユーザ端末にサービスを提供する受信無線基地局を選択する方法について示唆されていない。

本発明は、ネットワーク自体の容量を拡大することが可能となるセルラー移動通信ネットワークにおける双方向通信方法を提供することを目的とする。

また、ネットワーク内のデータ送信を改善するのに適用される符号化および／または変調を可能とするセルラー方式の移動通信ネットワークにおける双方向通信方法を提供することを目的とする。

更に、本発明は、ダウンリンクネットワークの機能を最大限活用すると同時に、ネットワークにおけるセルの品質を最適化するべく、アップリンク伝送とダウンリンク伝送とを分離することを可能とするセルラー移動通信ネットワークにおける双方向通信方法を提供することを目的とする。

本発明は、更に、大きなインフラ資源を有するネットワーク事業者と小さな受信可能範囲に信号伝送を提供するネットワーク事業者が共存可能なシナリオを構成できるセルラー移動通信ネットワークにおける双方向通信方法を提供することを目的とする。

本発明のこれらおよびその他の目的は、本明細書の一部を構成する添付の特許請求の範囲に記載される双方向通信方法および通信ネットワークによって達成される。

すなわち、本発明は、インフラまたはインフラを介して移動通信サービスをサポートする方法を教示するものであり、インフラから端末へのダウンリンク通信のための無線資源の割り当ておよび端末からインフラへのアップリンク通信のための無線資源の割り当てを、最も柔軟に行うことができる方法を提供する。

多くの場合、無線送受信システムが設置されるサイトは、アップリンクとダウンリンクでは異なる。これは、送受信無線基地局に加えて、無線送信のみに適した無線基地局または無線受信のみに適した基地局が存在する場合があるからである。

更に、システム設計段階では、２つの方向と関連付けられる周波数が決定されない場合がある。

一般的に、アップリンク方向およびダウンリンク方向の２つの方向間で、無線基地局の技術が同じでないまたは予め決められていない場合がある。更に、異なる複数のネットワーク管理事業者／事業者が存在し、全ての通信をサポートするという負担を分かち合っている。

すなわち、アップリンク通信およびダウンリンク通信はそれぞれ、同じネットワークまたは異なる２つのネットワークに属している場合がある。

本発明は、一般的なおよび複雑なシナリオにおいて、移動通信サービスインスタンスが必要とする通信資源を取得するためのプロセスを扱う方法について教示する。この方法は、信号通知メッセージに適切な情報を含めることおよび新規の信号通知メッセージを利用することにより、達成可能である。

シナリオは、基本的に、周知のセルラー方式ネットワークの無線基地局と実質的に同様な特性を有するダウンリンクネットワークの送信専用無線基地局、および、無線受信機のみに適したアップリンクネットワークの受信無線基地局を含む。

ある場所では、送信専用無線基地局は、受信専用無線基地局と一体化され、このようなシステムは、送受信無線基地局と見なすことができる。

本発明の方法を採用する通信ネットワークの特徴として、ネットワーク自身が、端末によって送信された信号を受信可能な無線基地局の全てからアップリンク通信をサポートするように指定されるサービング受信無線基地局を選択することが挙げられる。

一般的に、ネットワークは、自身の基準に基づいて選択を行うことができ、選択は、柔軟に行うことができる。

いかなる場合であっても、ネットワークは、ネットワーク構造に応じて異なっていてもよい自身が有する情報に基づいて選択を行い、特に、信号メッセージに入力されてもよい情報に基づいて選択を行う。

本発明の更なる特徴および目的は、本明細書を共に構成する特許請求の範囲に記載され、本発明の教示は、添付の図面と共に、以下に記載される望ましいおよび非制限的な実施形態の例の詳細な説明から明らかとなるであろう。

端末が１つのダウンリンク局に固定される様々な種類の無線基地局を有する通信ネットワークを含むセルラー方式の移動通信システムを示した図である。 端末がネットワークへの信号メッセージを発行する場合の図１のシステムを示した図である。 端末、ダウンリンク局およびアップリンク局の間の通信の確立に注目した図１のシステムを示した図である。

図１には、通信ネットワーク２および３つの異なる種類の無線基地局３、５、７を含むセルラー方式の移動通信システム１が示されている。３つの無線通信基地局は、受信専用無線基地局３（ＲＯＦＲ）、送信専用無線基地局５（"送信のみ固定無線"：ＴＯＦＲ）、および、送受信無線基地局７（ＲＴＦＲ）である。

通信ネットワーク２は、異なるトポロジーを有してもよい１以上の通信ネットワークを含んでもよい。

端末１０、より具体的には、ユーザ端末は、セルラー移動通信ネットワークと同様に、通信ネットワーク２のダウンリンクネットワークの送信専用基地局５に固定される。これに替えて、端末１０は、送受信無線基地局７の送信部分に固定されてもよい。

図２に示すように、端末１０は、セルラーネットワークへのランダムアクセスに使用される種類のメッセージ、（以下、ランダムアクセスを介したアップリンク要求：ＵＲＲＡメッセージと称する）をブロードキャストする。上記のＵＲＲＡメッセージにより、端末１０は、受信無線基地局３、７を含むアップリンクネットワークに自分の存在を示すことができる。以下に、この受信を保証する方法について説明する。

ＵＲＲＡメッセージは、ランダム型またはＩＤであってもよい端末１０の識別子のＩＤ、Ｔ＿ＩＤを含む。別の実施形態では、ＵＲＲＡメッセージはまた、商用目的で、サービング送信無線基地局６のＩＤ、ＴＯＲＦｓ＿ｉｄを含んでもよい。

ＵＲＲＡメッセージは更に、例えば、端末１０の送信電力、サービング送信無線基地局６および任意のその他の送信専用無線基地局５両方からの端末１０の受信に関する品質パラメータ、端末１０の地理的推定位置等の情報を含んでもよい。

ＵＲＲＡメッセージを受信する受信専用無線基地局３および送受信無線基地局７は、サービング無線基地局８（ＲＯＦＲ）の候補となる、すなわち、端末１０に対するアップリンク受信サービスの実行に適する受信無線基地の候補となる。

この場合、関係するネットワーク要素を直接的に介するまたは間接的に介するに関わらず、受信無線基地局３，７は、少なくとも自身のＩＤ ＲＯＦＲ＿ｉｄおよび端末１０のＩＤ Ｔ＿ＩＤを含む確認メッセージを、サービング送信無線基地局６が属するネットワーク、すなわち、ダウンリンクネットワークに転送する。確認メッセージはまた、サービング送信無線基地局６のＩＤ ＴＯＦＲｓ＿ｉｄ、受信無線基地局３、７が端末１０のＵＲＲＡメッセージを受信した電力レベル、および、端末１０との接続を確立可能な伝送資源のＩＤを含んでもよい。

サービング送信無線基地局６のダウンリンクネットワークは、自身の基準に従って、確認メッセージを送信した受信無線基地局３、７のいずれから、端末１０のアップリンクサービング局として動作すべき基地局（すなわち、ＲＯＦＲ）を選択して、受信された確認メッセージによって設定される制限内、および、ネットワークコントローラおよび管理システムによって課されるその他の基準に従って、どの伝送資源を、アップリンク接続およびダウンリンク接続専用にするかを決定する。

この時、送信無線基地局６は、図３に示すように、アップリンク接続を確立するのに、後で必要となる情報を含む端末１０にメッセージを送信する。

そして最後に、サービング送信無線基地局６は、サービング受信無線基地局８および端末１０とのアグリーメントに基づいて、双方向接続を開通する。

端末１０に対する呼び出し（call）が発生すると、プロセスは、端末１０が発する呼び出しについて上記で説明したものと同様となるが、先に、端末１０の"ページング（paging）"を行う、すなわち、通信ネットワーク２が"ロケーションエリア（ＧＳＭ（登録商標）／ＵＭＴＳ用語）"または"トラッキングエリア（ＬＴＥ用語）"でブロードキャストする端末１０に対するコールアラート信号を送信する。端末１０がコールアラート信号１０を受信すると、端末１０は、ＵＲＲＡメッセージを送信する。端末１０とネットワーク２との間の情報の交換は、双方向接続が確立されるまで実質的に同様な態様で続けられる。

ロケーション（またはトラッキング）エリアにおける端末１０のローカリゼーションは、送受信機無線基地局７のみを使用して、または、１つの送信専用無線基地局５および１つの受信専用無線基地局３の組を使用して、行われてもよい。ロケーション（またはトラッキング）エリアは、複数の送信専用無線基地局５および複数の受信専用無線基地局３を含んでもよい。

更に、端末１０によって送信された信号は、複数の受信無線基地局３，７によって同時に受信および処理が行われ、端末１０が出力した信号の受信品質を協働して改善する。同様に、ダウンリンクネットワークから端末１０へと送信された信号は、使用される送信技術に従って、複数のダウンリンク無線基地局５，７によって同時に送信されてもよく、ダウンリンク送信を改善するべく、端末１０の受信システム内で、これらの信号を結合させることができる。

上述したように、ネットワーク２は、ネットワークの基準に基づいて、複数の受信無線基地局３，７からサービング受信無線基地局６を選択する。選択基準の第１の例は、少量の情報に基づくものである。本例の場合、ネットワークは、ユーザＩＤ、端末が参照する通信事業者（すなわち、端末の所有者が加入している通信事業者）、および、受信無線基地局３，７それぞれによってＵＲＲＡメッセージが受信される電力を知る。この場合、選択基準として、電力レベルが優先され、商用の制約内で、アップリンク送信サポートが、最も電力の高いＵＲＲＡメッセージを受信した無線基地局３，７に割り当てられてもよい。

これに替えて、候補である受信無線基地局３，７が、異なる複数の通信事業者によって管理されていると仮定し、特定の通信事業者を優先して、望ましい通信事業者の基地局から最良の受信無線基地局３，７を選択する。望ましい通信事業者が十分な品質を提供する無線基地局を有さない場合に、異なる優先順位を付与してその他の通信事業者の受信無線基地局３，７を考慮してもよい。

基本的な少数の情報を受信する場合であっても、サービング受信無線基地局６を選択する基準は大きく異なってもよいことは、明らかである。受信無線基地局３，７の候補にはそれぞれ、例えば、無線管理事業者に基づいておよび対象のコールを提供する際の品質に基づいて、点数が付与されてもよい。そして、この場合、最も高い点数を有する受信無線基地局３，７を選択してもよい。

受信無線基地局６を選択する基準として考えられる別の情報として、トラフィックに関する情報が挙げられ、統計的にトラフィックが飽和状態となる頻度が少なく、新しい要求が到達する可能性が高い無線基地局の容量を確保できるような無線基地局を利用するように勧める方式をとってもよい。

より複雑なシナリオでは、無線アクセスシステムを生成するのに好適な異なる複数の技術が共存し、本発明の教示に従って協働するべく統合されてもよい。このような場合、受信無線基地局３，７の選択は、端末１０によってどの技術がサポートされているかを考慮する必要があってもよい。または、異なる性能レベルを提供する複数の技術が使用される場合、受信無線基地局６の選択は、サポートする必要があるサービスの情報に基づいてもよい。例えば、通話サービスにはＧＳＭ（登録商標）局を使用してもよいが、高度なデータサービスには適していないため、その他の種類の局が採用される。

受信無線基地局３，７の選択を行う基準として、商用的な理由が挙げられる。例えば、特定の受信無線基地局３，７を、高品質サービスまたはその顧客のために確保して、そのようなサービスに対しては異なる料金が設定されてもよい。

以上のように、選択基準は、考慮するネットワークシナリオ２に依存してもよく、ＵＲＲＡメッセージに含まれる情報、提供されるサービスの種類、および、その他の商用の理由に依存してもよい。

ＵＲＲＡメッセージに含まれる情報は、機能的な観点から必ず必要とされるセットに限定されてもよいし、商用情報および要求されたサービスの種類についての情報または端末１０の能力を記載した情報を含む付加情報を含むセットに拡張されてもよい。後者の情報は、端末１０のＩＤに始まり、端末１０の所有者が加入している通信事業者が維持するデータベースに照会することによって入手されてもよい。本発明に係る双方向通信を確立するためのプロトコルは、非常に一般的なものである。ＵＲＲＡメッセージに入力される情報に応じて、１つのネットワークの範囲内で確立される通信をサポートしてもよいし、全ての端末が、通信ネットワーク２のような複数の通信事業者／複数の技術が存在するネットワークへのアクセスを有するようなシナリオを可能としてもよい。ネットワーク２が複数の通信事業者を含むネットワークである場合、サービング送信無線局６の選択は、複数の通信事業者のうちの１つによって行われ、望ましくは、サービング送信無線基地局６を管理する通信事業者によって行われる。

本発明の第１実施形態によれば、セルラー方式の移動通信システム１は、ＦＤＤ（周波数分割複信：Frequency Division Duplex）モードで、無線チャネルの合致した複数の対で動作し、複数のチャネル対（ダウンリンクチャネルとアップリンクチャネル）はそれぞれ、同じ帯域幅を有し、予め固定される複信間隔で周波数が分離される、すなわち、ダウンリンクチャネルとアップリンクチャネルとの間に周波数距離が存在する。

チャネルはそれぞれ、周知の時分割技術を使用して複数のユーザで共有されてもよい。

第２実施形態では、システムは、ＦＤＤモードで無線チャネルの複数の対で動作し、チャネルの対はそれぞれ、同じ帯域幅を有するが、可変複信周波数でチャネル間が分離される。可変複信周波数は、２つの伝送方向に使用される無線資源が決定される時に割り当てられてもよいし、ダウンリンク周波数の関数として予め定められていてもよい。可変複信周波数の場合、利用可能な周波数帯域をより柔軟な方法で利用することができ、アップリンク部分で使用される無線チャネルの数を、ダウンリンク部分で使用されるチャネルの数と異ならせることが可能となる。この場合であっても、時分割を使用して、複数のユーザで伝送資源を共有することができる。

第３の実施形態では、システムは、無線チャネルの複数の対を有するＦＤＤモードで動作することができ、チャネルの対はそれぞれ、異なる帯域幅を有し、帯域幅は、可変複信周波数で分離されているので、利用可能な周波数帯域は、より柔軟に使用できる。チャネルの帯域幅、特に、アップリンクチャネルの帯域幅および複信周波数は、２つの伝送方向に使用する無線資源を決定する時に割り当てられてもよいし、ダウンリンク周波数の関数として予め定められていてもよい。この場合であっても、時分割を使用して、複数のユーザで伝送資源を共有することができる。

無論、発明は、ＴＤＤモード（時分割複信モード）で動作するシステムにも適用可能であり、現在では、高度な柔軟性を提供できることから、ＦＤＤモードが望ましいと考えられる。

更なる実施形態では、ＵＲＲＡメッセージを受信する受信専用無線基地局３は、端末１０が固定されている送信専用無線基地局５に関して異なるおよび技術的に異質なシステムに属してもよい。例えば、受信専用無線基地局３は、Ｗｉ−Ｆｉ無線ＬＡＮのアクセスポイントであってもよい。上記のアクセスポイントをＵＲＲＡメッセージを受信可能な受信機に適用する場合、Ｗｉ−Ｆｉインターフェースを備える端末のアップリンクトラフィックをサポートするのに適すると考えられる。無論、このような異質の接続を確立する場合には、様々なネットワーク事業者間の適切な合意および好適なネットワーク接続プロセスが必要となる。しかしながら、ＵＲＲＡ信号メッセージは、必要な情報を転送するべく規格化されてもよく、このようなシナリオの類似の型をサポートするのに適合される。

端末１０が存在するエリアの全ての受信専用無線基地局３および全ての送受信無線基地局７が双方向通信を確立可能とし、端末が発行するＵＲＲＡメッセージを受信可能とするのを確かにする方法が数多く存在する。以下に、これに限定するわけではないが、実施形態の３つの例を記載する。

ＣＤＭＡ２０００およびＷ−ＣＤＭＡのようなＣＤＭＡ（符号分割多元接続）に基づく接続システムのように、第１の例では、受信専用無線基地局３の全ておよび送受信無線基地局７の受信機が、同じ無線チャネルで動作する。この場合、受信専用無線基地局３および送受信無線基地局７の受信機が周波数を合わせる無線チャネルにおいて、端末１０が出力する信号はそれぞれ、端末１０の送信範囲に位置する全ての受信専用無線基地局３の全ておよび送受信無線基地局７の全ての受信機によって受信可能であり、これは、上記のＣＤＭＡ２０００およびＷ−ＣＤＭＡシステムと同様である。

第２の例では、受信専用無線基地局３および送受信無線基地局７の受信機は、端末１０が認識している無線チャネルの限定されたセット上で動作する。無線チャネルのセットは予め定められる、または、送信専用無線基地局５のネットワークのブロードキャストチャネルによってブロードキャストされる信号でその特性（周波数、帯域幅、変調等）が宣言されている、または、このような特性が既に、サービング送信無線基地局６によって送信される好適なメッセージによって端末１０に伝達されていることによって、端末１０が無線チャネルのセットを知ることになる。この場合、端末１０は、ＵＲＲＡメッセージを全ての上記の無線チャネルにおいてＵＲＲＡメッセージを送信する。

第３の例では、システムは、ＵＲＲＡメッセージの送信を特に専門に行う無線チャネルを含み、端末１０はそれぞれ、ＵＲＲＡメッセージを必要な技術仕様を有するチャネルで送信すると同時に、全ての受信専用無線基地局３および送受信無線基地局７は、このチャネルにチューニングされＵＲＲＡメッセージを受信するのに適した受信機を有する。

本発明の特徴および効果は、上記の説明から明らかとなる。

本発明の第１の効果は、本発明の方法によれば、ダウンリンク伝送により効率的に適用可能な高度な符号化および／または変調を使用することができる。

例えば、ＭＩＭＯ符号化は、ダウンリンク方向に最大の効率レベルをもたらすことができる。より高度な変調および符号化技術を利用する側面における改良により、アップリンク方向と比較してダウンリンク方向における帯域の不足は緩和される傾向にある。そして、アップリンク伝送では、より小さなセルを使用することによって周波数を再利用することを目指すことになる。その一方で、周波数再利用によるセル間干渉がダウンリンク方向でより大きな影響を及ぼすようになり、小さなサイズの多数のアップリンクセルを採用することを考えることが現実的になってきている。

本発明の第２の効果は、本発明の方法によれば、ダウンリンクの数個の無線基地局を使用しアップリンクの無線基地局を共有することにより、多数の無線基地局を最適化することができることである。実際、多くの国で、サイトの共有は、電磁放射限界に従う必要があることから限定されているのに対して、非伝送アップリンクサイトの共有にはそのような限界が適用されない。更に、場合によってはダウンリンク伝送を行わない１つの通信事業者にアップリンク伝送を任せ、サービス提供エリア内に存在する通信事業者の全ての周波数上で基地局から動作する方が問題が発生する確率が少なく、このような態様で、アップリンクサイトの数を大幅に削減することが可能である。例えば、このサービスを、全ての移動通信事業者、少なくとも人口過密エリアに提供する候補として、固定ネットワーク事業者が挙げられる。

本発明の更なる効果は、ダウンリンクとアップリンクを分離することにより、ダウンリンクにおける基地局の指向性に関する能力を最大限利用することが可能となることである。

本発明の別の効果は、ネットワーク管理者および事業者が異なり、全ての通信をサポートする責任を共有するのに、最も好適であると考えられる周波数を使用するので、ダウンリンク用およびアップリンク用の周波数を設計する必要がないことである。

本発明の更なる効果は、本発明の方法によれば、更なる最適化の幅を有する革新的なネットワーク構築シナリオを導入できることである。実際に、本発明は、インフラ資源を合理化できるので、システム容量を拡大するのに必要な投資を削減することにつながる。複数の事業者間の適切な合理を行うことにより、通信資源の最適化を図ることができる。

アップリンク伝送範囲とダウンリンク伝送範囲を独立させることによる上記したおよびその他の数多くの効果は、本発明に係る信号伝送プロトコルを使用することによって、特に、適切な信号通知メッセージを導入することによって、容易に得ることができる。

セルラー方式の移動通信ネットワークにおける双方向通信方法および関連する通信ネットワークについて上記に例示されたが、これらは、本発明の思考の発明の精神から逸脱することなく様々な変形例が考え得る。また、本発明の実施においては、例示された詳細事項は、異なる形状であってもよいし、その他の技術的に等価な要素と置き換えられてもよい。

したがって、本発明は、上記のセルラー方式の移動通信ネットワークおよび関連する通信ネットワークに限定されず、添付の特許請求の範囲に明確に規定される本発明の思考から逸脱することなく、多くの変形例、改良または等価な部品および要素で置換することが可能である。

Claims (15)

1. セルラー移動通信ネットワークにおける双方向通信の方法であって、
   端末、ダウンリンクネットワーク、および少なくとも１つのアップリンクネットワークを備え、
   前記ダウンリンクネットワークは、送信専用基地局および送受信基地局の少なくとも１つを含む複数の送信無線基地局を含み、
   前記少なくとも１つのアップリンクネットワークは、受信専用基地局および送受信基地局の少なくとも１つを含む複数の受信無線基地局を含み、
   前記端末は、前記セルラー移動通信ネットワークの前記ダウンリンクネットワークの少なくとも１つの送信無線基地局によって送信される信号を受信し、前記ダウンリンクネットワークの前記複数の送信無線基地局から１つのサービング送信無線基地局を選択し、
   前記端末は、前記少なくとも１つのアップリンクネットワークの少なくとも１つの無線通信チャネルで、前記少なくとも１つのアップリンクネットワークの前記複数の受信無線基地局によって受信可能なランダムアクセス信号メッセージ（ＵＲＲＡ）をブロードキャストし、
   前記ダウンリンクネットワークの事業者は、前記端末のアップリンク部分に対するサービング受信無線基地局として、前記端末によって送信された前記ランダムアクセス信号メッセージ（ＵＲＲＡ）を受信した少なくとも１つの受信無線基地局から１つの受信無線基地局を選択し、
   前記ランダムアクセス信号メッセージ（ＵＲＲＡ）を受信する前記少なくとも１つの受信無線基地局は、前記端末が固定されている前記サービング送信無線基地局に対して技術的に異質の異なるシステムに属する、方法。
2. 前記少なくとも１つの受信無線基地局は、Ｗｉ−Ｆｉ、または無線ＬＡＮネットワークのアクセスポイントである、請求項１に記載の方法。
3. 前記セルラー移動通信ネットワークの前記事業者は、前記少なくとも１つのアップリンクネットワークの少なくとも１つの受信無線基地局からの前記ランダムアクセス信号メッセージ（ＵＲＲＡ）の受信を確認する確認メッセージに含まれる情報および前記事業者の１以上の選択基準に基づいて、前記サービング受信無線基地局を選択する請求項１または２に記載の方法。
4. 前記複数の受信無線基地局の少なくとも１つは、前記セルラー移動通信ネットワークの他の無線基地局を運営する事業者とは異なるネットワーク事業者により運営される、請求項１から３のいずれか１つに記載の方法。
5. 前記サービング送信無線基地局を運営する前記ネットワーク事業者によって前記選択が行われる請求項４に記載の方法。
6. 前記選択基準は、最も電力の高い前記ランダムアクセス信号メッセージ（ＵＲＲＡ）を受信した受信無線基地局に、アップリンク通信を割り当てる選択肢を含む請求項３に記載の方法。
7. 前記選択基準は、望ましい事業者の受信無線基地局にアップリンク通信を割り当てる選択肢を含む請求項３に記載の方法。
8. 前記選択基準は、前記端末によりサポートされる無線通信規格に基づいて、アップリンク通信を割り当てる選択肢を含む請求項３に記載の方法。
9. 前記選択基準は、前記双方向通信によってサポートされるサービスに従ってアップリンク通信を割り当てる選択肢を含む請求項３に記載の方法。
10. 前記選択基準は、請求項６から請求項９のいずれか１つに記載された基準のうちの少なくとも２つからなる組み合わせを含む請求項３に記載の方法。
11. 送信専用基地局および送受信基地局の少なくとも１つを含む複数の送信無線基地局を含むダウンリンクネットワークと、
    受信専用基地局および送受信基地局の少なくとも１つを含む複数の受信無線基地局を含む少なくとも１つのアップリンクネットワークと、
    セルラー移動通信ネットワークの前記ダウンリンクネットワークの少なくとも１つの送信無線基地局によって送信される信号を受信し、前記ダウンリンクの前記複数の送信無線基地局のうちから１つのサービング送信無線基地局を選択する端末と
    を備え、
    前記端末は、前記少なくとも１つのアップリンクネットワークの少なくとも１つの無線通信チャネルで、前記少なくとも１つのアップリンクネットワークの前記複数の受信無線基地局が受信可能なランダムアクセス信号メッセージ（ＵＲＲＡ）をブロードキャストし、
    前記ダウンリンクネットワークの事業者は、前記端末によって送信された前記ランダムアクセス信号メッセージ（ＵＲＲＡ）を受信した前記少なくとも１つのアップリンクネットワークの１以上の受信無線基地局から１つのサービング受信無線基地局を選択し、
    前記ランダムアクセス信号メッセージ（ＵＲＲＡ）を受信する少なくとも１つの受信無線基地局は、前記端末が固定されている前記サービング送信無線基地局に対して、技術的に異質の異なるシステムに属する、セルラー移動通信ネットワーク。
12. 前記ランダムアクセス信号メッセージ（ＵＲＲＡ）を受信する前記少なくとも１つの受信無線基地局は、ＷｉＦｉまたは無線ＬＡＮネットワークのアクセスポイントである、請求項１１に記載のセルラー移動通信ネットワーク。
13. セルラー移動通信ネットワークの端末であって、
    前記セルラー移動通信ネットワークのダウンリンクネットワークの、送信専用基地局および送受信基地局の少なくとも１つを含む複数の送信無線基地局によって送信される信号を受信する手段と、
    前記セルラー移動通信ネットワークのアップリンクネットワークの、受信専用基地局および送受信基地局の少なくとも１つを含む複数の受信無線基地局に信号を送信する手段と、
    前記ダウンリンクネットワークの前記複数の送信無線基地局から１つのサービング送信無線基地局を選択する手段と、
    前記セルラー移動通信ネットワークの前記少なくとも１つのアップリンクネットワークの少なくとも１つの無線通信チャネルで、ランダムアクセス信号メッセージ（ＵＲＲＡ）をブロードキャストする手段と、
    を備え、
    前記端末は、前記端末が固定されている前記サービング送信無線基地局に対して、技術的に異質の異なるシステムに属する少なくとも１つの受信無線基地局に、前記ランダムアクセス信号メッセージ（ＵＲＲＡ）をブロードキャストする手段をさらに備える、端末。
14. 前記少なくとも１つの受信無線基地局は、ＷｉＦｉ、または無線ＬＡＮネットワークのアクセスポイントである、請求項１３に記載の端末。
15. 請求項１から請求項１０のいずれか１つに係る双方向通信方法を実装する手段を更に備える請求項１３または１４に記載の端末。

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