JPH06506807A - ３個のセルの無線通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はセルラー無線通信／ステムに関する。より詳しくは、本発明は３個のセ ルの繰り返しパターンを含むセルラー無線通信システムに関するっ２　関係する 技術の説明 無線通信７・ス千ムにお乙１ては、一般に、受信機はその動作領域において、１ つの信号は受け入れるが他の信号は受け入れないというように複数の信号の間で 識別を行う必要がある。当該技術における１つの一般的な方法は周波数分割（Ｆ Ｄ〜１．へ）であり、ここでは、別々の周波数が各通信チャンネルに割り当てら れる。

当該技術における他の一般的な方法は、時間分割（ＴＤＭ、Ａ、）てあり、ここ ては、周期的な１つの時間フレームにおいて別々の時間スロットが各通信チャン ネルに割り当てられる。

当該技術において生じていた１つの問題１点は、無線通信を用いる大きな領域の 連続的なサービス範囲は多数のセルを有し、従って１つのセル当たって利用可能 なただ・ｊ＼数の周波数を有するセルラー形状を必要とする。ＦＤＭＡシステム においては、丁度隣接するセルではなく比較的近いセルのすべては異なった複数 の周波数で動作する必要があり、当該複数の周波数は、これらの周波数を用いる 局がもはや干渉しないように十分に離れていれば再び用いてもよい。一般に、等 しい条件のちとて等しい送信電力の送信機を用いるときに、複数の周波数セルの 境界線間の距離は１つのセルの直径の少なくとも２倍から３倍である必要がある 。このことは、セルラーネットワークのための共通の使用において７つのセルの 形状を導いてきた。

３次元の形状において複数のセルを設けるときに、特に多くの送信機がきわめて 近接した低い電力のアプリケーンヨンにおいて、もう１つの問題が生じていた。

近接した送信機に対して干渉の問題を避けることに加えて、これらのシステムは 、自動軍属を１つのセルからもう１つのセルに受け渡しかつ用いられていない周 波数を再び割り当てるための複雑な技術を必要とするかもしれない。このことは 、各セルの中心局の物理的な位置決めを非常に正確に位置させる必要があるよう なりリティ力ルな状態にし、従って、全体の通信システムの１／イアウドの注！ ！、ｎい調整を必要とする。

米匡特許第４．７９０．０００号は当該技術を説明している。

従って、本発明の目的は、減少された数のセルを有するパターンを含む無線通信 システムを提供することにある。本発明の他の別の目的は、複雑さを軽減し、セ ルの大きさを減少させ、２次元の形状から３次元の形状に容易に拡張することが でき、干渉の問題を解決することができ、かつ多重の通信システムの独立した提 供を可能にすることができる無線通信システムを提供することにある。

発明の概要 本発明は、各セルのための基地局送信機とユーザ局送信機とに、そのセルにおい て無線信号通信を変調するためのスペクトル拡散コードを割り当てることができ る、複数のセルの繰り返しパターンを含む無線通信システムを提供する。従って 、そのセルにおいて用いられる無線信号は、ある隣接するセルにおける基地局受 信機とユーザ局受信機の両方が１つのセルにおいて発信する通信を別のセルから の発信と識別することができるように十分に広い帯域幅にわたって拡散される。

（好ましくは、隣接する複数のセルは複数の識別可能な周波数と複数の識別可能 なコードを使用してもよいが、そのことは、もし複数の隣接するセルは複数の識 別可能な周波数と複数の同一のコードとを使用するならば十分である。）複数の セルの繰り返しパターンは、複数のコードのそれぞれを複数のセルにおいて再び 用いることを可能にしている。

好ましい実施例においては、制限された数（３が好ましい。）のスペクトル拡散 ニードを、最小の相互相関属性に対して選択され、複数のセルを図〕−に示すよ うに３個のセルの繰り退しパターンにおいて設けてもよい。局ＩＤ情報は、複数 の基地局と複数のユーザ局とが複数の送信局と複数のアドレス受信局とを識別す ることができるようにデータ通信メツセージとともに含めてもよい。複数の自動 車ユーザ局は１つのセルから次のセルに移動するときの基地局間で受け渡しをす るようにしてもよい。

好ましい実施例においては、複数のコードは、他の複数のシステムによる使用の ための課金処理を実行した後、複数の独立した通信システムのそれぞれによって 各セルに対して動的に割り当ててもよい。好ましくは、もし第２のシステムのた めの制御局は、２個のコードが当該制御局に最も近い使用中であるとき、当該制 御局はその最も近いセルにおける使用のための第３のコードを選択してもよく、 その初期の割り当てに対して課金するために他の複数のセルのための複数のコー ドを動的に割り当ててもよい。第１のシステムのための制御局はまた、第２のシ ステムの存在のために課金処理を実行するために、複数のコードを再び動的に割 り当ててもよい。好ましべは、この技術はまた３次元形状の複数のセルに対して 適用してもよい。

好ましい実施例においては、時間分割と周波数分割は複数の局送信機間の干渉の 可能性を軽減する。好ましい実施例においては、各独立した通信システムは、複 数のコードが制限された数のコードから動的に割り当てられかつ再び割り当てら れる方法と同様に、他の複数のシステムによる使用に対して課金処理を実行した 後、制限された数（３が好ましい。）の周波数から使用すべき１つの周波数又は 複数の周波数を動的に割り当て（再び割り当て）でもよい。

図面の簡単な説明 図１は３個のセルの繰り返しパターンを示す。

図２は無線通信システムを示す。

図３は複数の独立した通信／ステムを有する１つの領域を示す。

好ましい実施例の説明 図１は３個のセルの繰り返しパターンを示す。

図２は無線通信システムを示す、 複数のユーザ局２０２開の通信のための無線通信システムは、複数のセル２０３ を含み、各セルは、典型的にはセル２０３の中心Ｊこ位置する基地局２０４を有 する。各局（複数の基地局２０４と複数のユーザ局２０２の両方）は一般に、１ つの受信機と１つの送信機を備える。

好ましい実施例においては、制御局２０５（また］っの受信機と１つの送信機を 備える）は、当該システム２０１の複数の資源を管理する。制御局２０５は、そ のセル２０３における無線信号通信を変調するためのスペクトル拡散コードを各 セル２０３における複数の基地局２０４と複数のユーザ局２０２に対して割り当 てる。従って、そのセル２０３において用いる複数の無線信号は、ある隣接する セル２０６における基地局２０４の複数の受信機とユーザ局２０２の複数の受信 機の両方が第１のセル２０３において発信する通信を、隣接するセル２０６にお いて発信する通信と識別することができるように十分に広い帯域幅にわたって拡 散される。

好ましい実施例においては、隣接するセル２０３は複数の識別可能な周波数と複 数の識別可能なコードとを使用してもよいが、それはもし隣接するセル２０３が 複数の識別可能な周波数と複数の同一のコードとを使用するならば十分である。

従って、間に介在するセル２０３によって分離される複数のセル２０３は、複数 の周波数を１つのきっちりと詰め込まれた繰り返しパターンにおいて再び使用で きるように、同一の周波数と識別可能なコードを使用してもよい。ここで述べる ように、高い直交性（又は高い相互相関性）を有する複数のスペクトル拡散コー ドはより容易に識別可能であり、それ故好ましい。

セル２０３は図１に図示するように、繰り返しパターンにおいて設けてもよい。

セル２０３は、次の３つのクラス（ｃｌａｓｓ　組、種類、階級、集合）のうち の１つであろう　第１のクラスＡ２０７、第２のクラスＢ２Ｏ３、又は第３のク ラスＣ２０９ｏクラスＡ２０７のセル２０３はクラスＡ２０７の任意の他のセル ２０３に隣接することはなく、クラスＢ２Ｏ３のセル２０３はクラスＢ２Ｏ３の 任意の他のセル２０３に隣接することはなく、クラスＣ２０９のセル２０３はク ラスＣ２０９の任意の他のセル２０３に隣接することはない。好ましい実施例に おいては、３個のスペクトル拡散コードは、例えば最小の相互相関属性に対して 、予め選択してもよく、そのような１つのコードが割り当てられるように、複数 のセル２０３の各クラスに割り当てられる。

しかしながら、ここにおける明細書と図面と請求の範囲の精読の後には、複数の セル２０３の変形例の配置がまた動作可能であることが、当業者の一人に対して 明らかになるであろう。例えば、複数のセル２０３は異なったパターンで位置さ せてもよい。とって代わって、各基地局２０４と各ユーザ局２０２は１つの独立 したコードを割り当てられることができ、このときこのコードはその局を識別す るために用いられる。例えば共通のコードを複数の局の指定されたクラスに対し て割り当てるなど、これら２つの極端なものの間の混成物は環境が利点を有する ところで好ましいかもしれない。そのような変形例は実行可能であって当該発明 の節回内に含まれることは、当業者の一人に明らかになるであろう。

好ましい実施例においては、ただ１つのコードが１つのセル２０３におけるすべ ての基地局２０４とユーザ局２０２に対して用いられる。基地局２０４又はユー ザ局２０２によって送信されるメソセージ２１０は、例えば送信局に対する唯一 なＩＤのような局ＴＤ情報を含む部分２１１を備えてもよい。このことは、複数 の基地局２０４と複数のユーザ局２０２が送信局を識別することを可能にすると ともに、メツセーフ２１０の１つ又は複数の受信局のアドレス指定を可能にして いる。

１つの自動車ユーザ局２０２が第１のセル２０３に存在し隣接するセル２０６に 入ったとき、ユーザ局２０２は、当該技術において公知であるように、第１のセ ル２０３から隣接するセル２０６に受け渡される。ユーザ局２０２が受け渡され るべきときの決定は、信号強度、ピットエラーレート、相互相関の干渉度の測定 、到着時間又は位置測定に基づ（距離の測定、又は当該技術において公知である 他の技術を含むいくつかの方法のうちの１つを用いて実行してもよい。とって代 わって、自動車ユーザ８２０２は、第１のセル２０３の基地局２０４との通信を 簡単に切断し、また当該技術において公知である技術の方法によって、隣接する セル２０６の基地局２０４との通信を再び確立してもよい。

図３は、複数の独立した通信システムを有する１つの領域を示す。

好ましい実施例においては、１つの領域３０１は、無線通信のために、第１のシ ステム３０２と第２のシステム３０３との両方を備えてもよい。第１のシステム ３０２の複数のセル２０３は、第２のシステム３０３の複数のセル２０３とは異 なるであろう。第１のシステム３０２又は第２のシステム３０３のいずれがの複 数のセル２０３を、衝突するかもしれない、すなわち一致しないがもしれない複 数の繰り返しパターンに設けるよりはむしろ、複数のセル２０３のそれぞれは、 第２のシステム３０３による使用及びそれへの使用に対する課金処理を実行しな がら、第１のシステム３０２とともに、動的に割り当てられた（又は再び割り当 てられた）１つのコードを有するようにしてもよい。

好ましい実施例においては、第１のシステム３０２は、例えば図１のそれのよう に、制限された組のコードと繰り返されたパターンとに基づいて、１つのコード を複数のセル２０３のそれぞれに対して割り当ててもよい。次いで、第２のシス テム３０３は、第２のシステム３０３のための制御局２０５に最も近接した使用 中である制限された組におけるこれらの複数のコードを決定してもよい。次いで 、第２のシステム３０３は、残っている複数のコードのうちの１つを選択しても よく、当該選択されたコードをその制御局２０５を備えたセル２０３に対して割 り当ててもよい。次いで、第２のシステム３０３のための制御局２０５は、例え ば図１におけるそれのように、同一の制限された組の複数のコードと１つの繰り 返しパターンとに基づいて１つのコードを第２のシステム３０３における複数の セル２０３のそれぞれに対して割り当ててもよい。好ましい実施例においては、 当該制限された組は、３つのコードを備え、最大２つのそれのような最も近接し たコードを決定してもよい。

より一般的には、第１のシステム３０２と第２のシステム３０３はそれぞれ、制 限された組の共通のニードに基づいて、１つのコードをそれらの各システムにお いて複数のセル２０３の各々に対して割り当ててもよい。複数のセル２０３のそ れぞれのために、第１のシステム３０２又は第２の／ステム３０３のいずれかは 、そのセル２０３の基地局２０４を管理するであろうし、従ってそのセル２０３ の制御のちとにあるであろう。そのセル２０３の制御のもとてのシステムは、セ ル２０３のための基地局２０４に対して最も近接した使用中である制限された組 からそれらの複数のコードを動的に決定してもよく、残っている複数のコードの １つを選択し、次いで、上記選択されたコードをセル２０３に対して割り当てて もよい。

ここにおける明細書、図面及び請求の範囲の精読後に、複数のセル２０３に対し て３次元の形状のセル２０３で複数のコードを動的に割り当てる（及び再び割り 当てる）ための開示された技術のアプリケーションは用いることが動作可能であ って、本発明の範囲に含まれるということは、当業者の一人に明らかになるであ ろう。

好ましい実施例においては、時間分割がまた用いられる。当該技術でよく知られ ているように、パルス送信機をベースとするシステム、最小化されたノくルス数 、及び各パルスの最小化された周期は、衝突（干渉）の確率を減少させる。従っ て、当該技術でよく知られているように、多重の複数の送信機はすべて同一のコ ードと同一の周波数を使用してもよい。

好ましい実施例においては、周波数分割がまた用いられる。次の３つの技術が開 示される。第３は多くの想像された環境のための好ましい実施例である。しかし ながら、ここにおける明細書、図面及び請求の範囲の精読後に、他の技術が動作 可能であって、本発明の範囲に含まれるということは、当業者の一人に明ら力１ になるであろう。また、これらの技術は、周波数分割の代わりにスペクトル拡散 周波数オフセット技術を使用してもよいことが、当業者の一人に明らかになるで あろう。

（１）もし領域３０１は第１のシステム３０２のみを備えているならば、２つの 周波数を用いてもよい。基地局２０４のすべては第１の周波数を使用する一方、 ユーザ局２０２のすべてが第２の周波数を使用する。従って、基地局２０４のす べては、ユーザ局２０２のすべてから信号を受信することができるが、十分に相 互相関性を有する多重のスペクトル拡散コードの使用は、各基地局２０４がそれ 自身のセル２０３の外側からの信号を拒絶させることを可能にする。（高い相互 相関性を有する複数のスペクトル拡散コードが好ましい。）第１の周波数と第２ の周波数は、干渉が生じないように十分に分離される必要がある。

（２）もし領域３０１が第１のシステム３０２と第２のシステム３０３の両方を 備えるならば、周波数が動的に割り当てられてもよい。各システムにおける基地 局２０４の送信機のすべては、ある制限された組から選択された第１の周波数を 使用する。各システムにおけるユーザ２０２の送信機のすべては、必ずしも同一 の組ではないある制限された組から選択された第２の周波数を使用する。さらに 、各システムは、コードの動的な割り当てと再割り当てのために上記で開示され た方法と同様に、複数の周波数を動的に割り当てかつ再割り当てしてもよい。

コードに関する同様の方法において、好ましい実施例においては、上記制限され た組は、３個の周波数を含んでもよいし、最大２個のそのような最も近接した周 波数を決定してもよい。

（３）もし領域３０１が第１のシステム３０２と第２のシステム３０３の両方と を備えているならば、複数の周波数が動的に割り当てしてもよい。各セル２０３ における基地局２０４の送信機のすべてとユーザ局２０２の送信機のすべては、 ある制限された組から選択された１つの周波数を使用する。各基地局２０４は動 的に、当該基地局２０４に最も近接した使用中の上記制限された組からそれらの 周波数を動的に決定し、セル２０３における使用のために残っている複数の周波 数のうちの１つを選択する。基地局２０４の送信機とユーザ局２０２の送信機は 時間分割多重で動作されてもよい。（時間分割多重は、当該技術でよ（知られて いる。）複数のコードに関する同様の方法において、好ましい実施例においては 、上記制限された組は３つの周波数を含んでもよいし、最大２個のそのような最 も近接した周波数を決定してもよい。

周波数間で要求される周波数分離量（また、コード分割及び時間分割技術を用い て）は信号で符号化される変調と復調のために用いられる技術に依存するのと同 様に、各セル２０３におけるユーザ局２０２間の距離に依存する。当該技術でよ く知られているように、幾つかの変調技術は、中心周波数が他の相互相関信号間 で識別するために必要な最小量だけオフセントされる上記中心周波数を有する広 帯域信号を重ね合わせることを可能にする。好ましい実施例においては、そのよ うな変調技術を用いてもよく、これによって、周波数スペクトルのより効率的な 使用を可能にするとともに、複数の周波数をより近接した状態て再使用すること を可能にする。

とって変わる実施例 複数の好ましい実施例がここで開示されているが、本発明の範囲に入る多くの変 形例が可能であって、これらの変形例は、ここにおける明細書、図面及び請求の 範囲の精読の後に、当業者の１人に明らかになるであろう。

例えば、ここにおける明細書、図面及び請求の範囲の精読の後に、例えば調整可 能な電力制御、セルのセクタリング（セルを扇形に分割すること）、方向性アン テナ、アンテナ・ダイパーシティなどの他の及び別の技術を、本発明の原理を使 用する無線通信システムの性能を高めるために用いてもよいことが、当業者の１ 人に明らかになるであろう。さらに、そのような及び別の技術をまた利用する１ つの／ステムは動作可能であって、本発明の範囲に入ることが、当業者の１人に 明らかになるであろう。

７ｊ Ｚ／ ／Ｚぐ！ 平成５年１０月８日

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. １．各セルが基地局を有する繰り返しパターンの複数のセルと、ユーザ局とを備 え、 上記１つのセルにおける上記基地局の送信機と上記ユーザ局の送信機は、上記１ つのセルにおける無線通信を変調するためのスペクトル拡散コードが割り当てら れ、 これによって、上記１つのセルにおいて用いられる無線信号が、１つの隣接した セルにおける基地局の受信機とユーザ局の受信機の両方が１つのセルにおいて発 信する通信を他のセルからの通信と識別することができるように十分に広い帯域 幅にわたって拡散され、 これによって、上記コードはそれぞれ、複数のセルにおいて再使用される無線通 信システム。
2. ２．上記繰り返しパターンは、３次元の形状を有する請求項１記載の無線通信シ ステム。
3. ３．上記繰り返しパターンは、図１に図示されたパターンである請求項１記載の 無線通信システム。
4. ４．上記ユーザ局の送信機は、局識別情報を含むデータ通信メッセージを送信す る請求項１記載の無線通信システム。
5. ５．上記コードは各セルのために動的に割り当てられる請求項１記載の無線通信 システム。
6. ６．上記コードは、他のシステムによる使用に対する課金処理の後に、複数の独 立した通信システムのそれぞれによって、各セルのために動的に割り当てられる 請求項１記載の無線通信システム。
7. ７．上記使用は、同時発生の使用である請求項６記載の無線通信シスナム。
8. ８．上記使用は、前の使用である請求項６記載の無線通信システム。
9. ９．上記コードは、最小の相互相関属性を有する１組のコードを備える請求項１ 記載の無線通信システム。
10. １０．上記コードは制限された数の予め決められたコードを含み、上記複数のセ ルは繰り返しパターンの３個のセルで配置された請求項１記載の無線通信システ ム。
11. １１．上記制限された数は３である請求項１０記載の無線通信システム。
12. １２．時間分割及び周波数分割をさらに備えた請求項１０記載の無線通信システ ム。
13. １３．複数の周波数は動的に割り当てられる請求項１２記載の無線通信システム 。
14. １４．複数の周波数は、他のシステムによる使用に対する課金処理を実行した後 、複数の独立した通信システムのそれぞれによって、動的に割り当てられる請求 項１２記載の無線通信システム。
15. １５．上記使用は、同時発生の使用である請求項１４記載の無線通信システム。
16. １６．上記使用は、前の使用である請求項１４記載の無線通信システム。