JPH08500947A - 通信システムにおける信号処理 - Google Patents
通信システムにおける信号処理Info
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Abstract
(57)【要約】
AMPSシステムは、移動局(125)によって送信されたDS CDMA信号の受信および処理を容易にする。AMPSシステムは、DS CDMA受信機(509)システムによって受信される信号の別の経路を提供する。DS CDMA受信機システムは、AMPSシステムと整合性のある信号を生成し、生成信号をDS CDMA信号に比例するように調整し、この調整信号(510)をAMPSシステムに入力する。次に、AMPSシステムは、DS CDMAシステムからAMPSシステムへの移動局(125)のハンドオフのため、調整信号を処理する。
Description
【発明の詳細な説明】
通信システムにおける信号処理
関連発明
本出願と同じ出願日に出願され、関連主題を含み、本発明の譲受人に譲渡され
た、Kotzin et al.による米国特許出願(文書番号#CE02443R)“Tran
smissionand Reception of Signals in Communicationsystems”を参照。
発明の分野
本発明は、一般に、スペクトル拡散
(spread-spectrum)信号および周波数変調信号(FM)を採用するデュアル・
モード通信システムに関し、さらに詳しくは、システムのスペクトル拡散信号部
分からシステムのFM信号部分に移動局をハンドオフすることに関する。
発明の背景
短期間中に多数の遠隔移動局と通信し、共通の無線スペクトル資源を共有する
特性を備えるべく設計された通信シ
ステムは、多重接続(multiple access)通信システムと呼ばれる。多重接続シ
ステムとなりうる通信システムの種類の一つにスペクトル拡散システムがある。
スペクトル拡散システムにおいて、通信チャネル内の広周波数バンドで送信信号
が拡散される変調方法が用いられる。この周波数バンドは、送出される情報を送
信するために必要な最小帯域幅よりもはるかに広い。例えば、音声信号は、情報
自体の帯域幅のわずか2倍の帯域幅で振幅変調(AM)によって送信できる。低
偏移周波数変調(FM)または単側波帯AMなどの他の形式の変調でも、情報自
体の帯域幅に相当する帯域幅で情報を送信できる。しかし、スペクトル拡散シス
テムでは、送信される信号の変調は、数キロヘルツ程度の帯域幅でベースバンド
信号をとり、被送信信号をメガへルツ幅の周波数バンドで分散することを含む場
合が多い。これは、送信される情報と広帯域符号化信号とで被送信信号を変調す
ることによって実現される。
情報(すなわち、メッセージ信号)は、いくつかの方法によってスペクトル拡
散信号に重畳できる。1つの方法では、拡散変調に用いられる前に情報を拡散符
号に追加する。この方法は、直接シーケンス(direct sequence)および周波数
ホッピング(frequency hopping)システムで利用できる。拡散符号と、一般に
バイナリ符号である情報とは、法2の加算(modulo-2 addition)を伴うので、
送信される情報は、これを拡散符号に追加する前に、デジタル形式
でなければならない。あるいは、情報またはメッセージ信号は、これを拡散する
前にキャリアを変調するために利用できる。
従って、スペクトル拡散システムは、2つの特性、すなわち(1)被送信帯域
幅は、送信される情報の帯域幅またはレートよりもはるかに大きくなければなら
ないこと、および(2)送信される情報以外のある機能を利用して、その変調チ
ャネル帯域幅を決定することの2つの特性を有していなければならない。
直接シーケンスとして知られる特定の種類のスペクトル拡散通信方法は、ビッ
ト・レートが情報信号帯域幅よりもはるかに高いデジタル符号シーケンスでキャ
リアを変調することによって動作する。
多重通信チャネルは、無線スペクトルの一部内で複数の拡散符号を利用して割
り当てられ、各符号は移動局に固有に割り当てられる。固有拡散符号は、拡散符
号間の相互相関がほぼゼロとなるように、好ましくは互いに直交である。特定の
被送信信号は、通信チャネルにおける信号の和を表す信号を、通信チャネルから
取り出される特定の被送信信号に関する拡散符号で収縮(despread)することによ
り、通信チャネルから取り出すことができる。さらに、拡散符号が互いに直交す
る場合、特定の拡散符号に関する所望の信号のみが取り出されるように、受信信
号は特定の拡散符号と相関できる。
スペクトル拡散システムにおいてセル局間でスペクトル拡散移動局をハンドオ
フすることは、移動局のMAHO(Mobile Assisted Handoff)機能を利用して
実現できる。一般に、スペクトル拡散移動局は、各セル局に所属するパイロット
・チャネルについて測定を行う。パイロット・チャネルとは、移動局があらかじ
め把握しているスベクトル拡散システムにおける固有符号である。任意の1つの
パイロット・チャネルを測定することは、強度表示と、スペクトル拡散システム
で採用される時間基準に対するパイロットの位相測定とからなる。ハンドオフ適
正の判定において移動局が利用するパイロット・チャネルのリストは、呼設定時
間において、またはトラヒック・チャネル動作中に特殊メッセージを介して、移
動局に交信される。特定のパイロット・チャネルの被測定強度が特定の閾値を越
えたことを移動局が判断すると、この移動局はこの情報を基地局に通知し、ハン
ドオフを要求する。ここで、基地局装置の判断によってハンドオフが行われる。
「ソフト・ハンドオフ」と呼ばれる特殊な形式のハンドオフも直接シーケンス
・スペクトル拡散システムで可能である。これは、移動局と基地局との間のすべ
ての通信は、同一周波数/通信チャネルで行われるという事実による。ソフト・
ハンドオフにより、移動局はいくつかの基地局と同時に通信できるため、基地局
装置および移動局の両方による受信が向上される。
狭帯域周波数変調(FM)システムは、所定の範囲(最大偏移)内でキャリア
の周波数を変えることにより、キャリアに情報を与える。このようなシステムは
周知であり、セルラ通信に適用されるこのような例の1つに、アメリカ電子工業
界(EIA:Electronic IndustriesAssociation)によつて規定されたAMP
S(AdvancedMobile Phone Service)セルラ・システムがある。AMPSのよ
うな狭帯域システムはMAHOをサポートしないので、1つのセル局から別のセ
ル局への移動局のハンドオフは、セルラ・システムの介入を必要とする。狭帯域
システムにおける移動交換局(MSC:Mobile SwitchingCenter)は、ハンド
オフを必要とする呼の可能なターゲット候補を決定する。特に、走査型または位
置判定受信機は、(低い受信信号強度に基づいて)ハンドオフの必要を検出する
ために、現在のサービス提供セル局で利用でき、あるいは呼をサポートするため
のそのセルの適正を判定するためにターゲット候補セル局において(MSCのコ
マンドにより)利用できる。多くのハンドオフ・アルゴリズムが存在するが、移
動局の信号強度が現在のサービス提供セル局よりも強いと1つのセル局が判断し
たときに、ハンドオフは実行される。
スペクトル拡散技術が次世代セルラ・システムに導入されると、セルラ・シス
テムの性質に起因する実際的なシステム上の問題が発生する。例えば、スペクト
ル拡散および
狭帯域FMチャネルの両方を採用するセルラ・システムでは、条件が合えば、両
方のチャネル・セット間でハンドオフを実行する必要がでてくる。このようなハ
ンドオフは、スペクトル拡散および狭帯域信号の両方をサポートするデュアル・
モードの性質を有する移動局でのみ行われる。移動局がスペクトル拡散チャネル
上でセルラ・システムと通信している際には、送信は狭帯域チャネルよりも大き
い帯域幅で拡散しているので、システムの狭帯域部分は移動局のハンドオフ適正
を決定できない。さらに、セルラ・システムのFM部分はスペクトル拡散パイロ
ット・チャネルをサポートしない。システムのスペクトル拡散部分およびシステ
ムの狭帯域部分が重複しないように、システムを構築できる。従って、スペクト
ル拡散カバレッジおよび狭帯域カバレッジの両方を採用するセルラ・システムは
、移動局がスペクトル拡散カバレッジ・エリアから狭帯域カバレッジ・エリアに
移動する際に、呼の連続性を保持するようにハンドオフを実行する必要がある。
これは、セルラ・システム用に設計された移動局がデュアル・モードであり、か
つスペクトル拡散および狭帯域信号の両方を生成・解析できることにより可能で
ある。システムのスペクトル拡散部分からシステムの狭帯域部分へのハンドオフ
に対する従来の解決方法では、これらの部分の間でRFカバレッジの重複を想定
していた。そのため、非重複システムにおけるハンドオフ完了時に、移動局が適
切なRFカバレッジを受け
ることを保証する直接の方法はなかった。
従って、狭帯域装置の装置コストを増加せずに、セルラシステムのスペクトル
拡散部分から狭帯域部分へハンドオフを行うことができ、しかもハンドオフ・プ
ロセス完了時に、移動局がセルラ・システムの狭帯域部分内で適切なRFカバレ
ッジを有することを保証する機構が必要とされる。
図面の簡単な説明
第1図は、本発明を有利に採用するために利用できる通信システムにおいて、
それぞれのMSCに結合されたDS CDMA基地局およびAMPS基地局を示
す。
第2図は、第1図のAMPS基地局内にある基地局コントローラ(BSC)お
よびトランシーバを示すブロック図である。
第3図は、第2図のBSC内にあり、第2図にある走査および音声トランシー
バを制御するために用いられる音声チャネル・コントローラ(VCC)を示す。
第4図は、本発明により狭帯域信号を受信および処理するために用いられる受
信機を示す構成図である。
第5図は、本発明によるAMPSセル局におけるDSCDMA信号の別の経路
を示す。
好適な実施例の詳細な説明
第1図を参照して、セル100における基地局130によって表される第1通
信システム (スペクトル拡散システム)と、セル105〜108における基地
局135〜138によって表される周辺の第2通信システム (アナログ・シス
テム)とによって構成されるセルラ・システムが示される。好適な実施例では、
スペクトル拡散システムは、直接シーケンス符号分割多重接続(DS CDAM
)通信システムであり、アナログ・システムは、AMPS(Advanced Mobile
Phone system)である。DS CDMAシステムの一例は、1990年6月2
5日に出願されたGilhousen et al.による米国特許第5,103,459号
で説明され、これは本明細書に参考として含まれる。システムの順方向チャネル
は、トラヒック搬送チャネルと、システム・オーバヘッド情報のページングおよ
び通信のためのチャネルと、同期チャネルと、ハンドオフ用および移動局受信機
システムによる位相追跡用のパイロット・チャネルとによって構成される。第1
図に示すように、移動局125は、DS CDMAシステムとアクティブ・コー
ルに関与する。DS CDMAシステムは、便宜上、1つのセル100としての
み示されるが、現実には、DS CDMAは多くのセルによって構成できる。D
S CDMAセルによって取り囲まれると、移動局125は、これらの周辺のD
S CDMAシステム・セルの基地局から放射され
るパイロット信号について測定を行い、DS CDMAシステム内でハンドオフ
が必要かどうかを調べる。
第1図に示す状況では、DS CDMAシステムはAMPSによって取り囲ま
れる。移動局125がDS CDMAセル100の境界を越えてAMPSセル、
例えばセル106に入ると、DS CDMA基地局130は、移動局125によ
って供給されたパイロット測定の結果を利用してハンドオフの必要性を検出する
。移動局125によって供給された測定に基づいて、DS CDMA基地局13
0は、移動局125がDS CDMAカバレッジ・エリアを越えたこと、および
AMPS基地局、例えば、AMPS基地局136にとってハンドオフが望ましい
ことを判断する。
各AMPS基地局135〜138は、少なくとも1つのデュプレクス信号チャ
ネルと、複数のデュプレクス音声チャネルとで動作する複数の送信機および受信
機とを含む。1つの従来のシステムでは、Motorola ServicePublications, S
chaumburg, IL.によつて1989年に出版されたMotorola Instruction Ma
nual No.68P81058E05-Aで説明されている種類の送信機および受信機を採用する
。第2図は、AMPS基地局135〜138内にあるトランシーバおよび関連制
御ハードウエアを示す。基地局コントローラ(BSC:base−siteco
ntroller)200は一般に4つの回路カードからなり、AMPS基地局
135〜138とAMPS MSC120
との間のインターフエースとなる。基地局コントローラ(BSC)200は、セ
ル局コントローラ (CSC:cell-site controller)203と、音声チヤネ
ル・コントローラ(VCC:voice channel controller)212と、信号
チャネル・コントローラ(SCC:signallingchannel controller)
206と、外部多重ポート・インタフエース(EMPI:external m
ultiple portinterface)(図示せず)とによって構成さ
れる。同じ第2のカード・セットを利用して、BSC冗長性を提供できる。これ
らのカードは、一体で、音声チャネル割り当て,信号チャネル制御,性能監視,
および呼を発呼し、チャネル割り当てを決定し、ハンドオフ判定を行うためにA
MPS MSC120によって利用される他の制御機能を行う。
VCC212は、主音声トランシーバ222〜225と走査受信機221とを
制御する。第3図は、本発明を実施するために利用できるVCC212のブロッ
ク図を示す。中央処理装置(CPU3O6)は、モトローラ社製MC6809な
どのマイクロプロセッサでもよい。このCPU306は、RAMおよびEPR0
M312に格納されたプログラミングされたステップに基づいて、主音声チャネ
ル・トランシーバ222〜225および走査受信機221を制御するために用い
られる。本発明の非冗長構成では、VCC212は、30チャネルまでの無線装
置と、SSDA310,音声トランシーバ・インタフエース320および走
査受信機インタフエース322を採用する1つの走査受信機とを制御できる。信
号データ符号化および復号は、SSDA308および信号符号化および復元イン
タフェース318を介して制御される。トランシーバは、イネーブル・ドライバ
324によって選択され、このイネーブル・ドライバ324は、周辺インタフエ
ース・アダプタ(PIA:peripheral interface adaptor)314を介してC
PU306によって制御される。2つのVCCを必要とする冗長構成では、各ト
ランシーバ(デュアル・ポート型)は、両方のVCCと交信できる。通常の動作
状態では、各VCCはチャネルの半分をアクティブに制御し、残りの半分と制御
およびステータス・メッセージを交信する。冗長CSCとのインタフエースは、
ADLC304を介して行われる。
AMPSシステムでは、移動局125からの被送信狭帯域信号は、マトリクス
RF基板(図示せず)を介して音声トランシーバ222〜225の1つに入るか
、あるいはセクタ・スイッチ基板(図示せず)を介して走査受信機221に入る
。第4図は、被送信狭帯域信号を復調し、かつ信号の信号品質値または信号強度
表示(SSI:signalstrength indication)を決定するために利用される受信
機ハードウェアの構成図を示す。第4図を参照して、受信機は、ダイバーシチ受
信のため偶数および奇数信号を入力として有する。偶数ミキサ/IF基板405
は偶数信号を
受け、奇数ミキサ/IF基板410は奇数信号を受ける。両方のミキサ/IF基
板405,410は、ミキシングのため第1局部発振器(LO)として機能する
サイドステップ・シンセサイザ(sidestep synthesizer)400からの入力を有
する。注入/アンプ基板415は、各ミキサ/IF基板405,410に別の入
力を与え、ミキシングのための第2LOとして機能する。好適な実施例では、
Signetrics社から入手可能な部品番号TDA1576であるIF IC445,
450は、制限,直交検波および増幅を行い、音声出力信号を生成し、この信号
はさらに増幅され、音声制御基板420に送られて、狭帯域信号を処理する。S
SI検出は、IF IC445,450内部の回路と、ディスクリートSSI検
出範囲拡張回路(discreteSSI detection range extension circuitry)と
によって行われる。IF IC445,450の出力は、個別に線形SSI信号
となる。これらのSSI信号は、音声制御基板420に送られ、ここでこれらの
信号はダイバーシチ・スイッチ425を駆動するために用いられ、このダイバー
シチ・スイッチ425は、音声スイッチ430をイネーブル/ディセーブルする
ために用いられる。音声スイッチ430からの出力は、加入者125からの通信
を表す音声である。この音声は、従来の電話回線を介してAMPS MSC12
0に出力される。
AMPSセル105〜108において、AMPS基地局
135〜138内にある走査受信機221は、例えば第5図のアンテナ500お
よびフロントエンド装置503など、アンテナおよびフロントエンド装置を介し
て信号を受信する。AMPS基地局135〜138内の走査受信機221は、潜
在的なハンドオフ候補である移動局125などの移動局について測定を行い、A
MPSセル局制御階層における次に高いレベルの装置、すなわち、好適な実施例
では、AMPS MSC120にこれらの測定結果を報告する。
また、第5図は、本発明によるAMPSセル局105〜108におけるDS
CDMA信号の別の経路を示す。この別経路は、DS CDMA音声/デ一タ・
トラヒック・チャネル上で通信する移動局の信号を処理する装置521に入る。
装置521は、例えば、音声/データ・トラヒック・チャネル上の特定のDS
CDMA通信に相当するDS CDMA信号の信号強度に同期・測定する機能を
有するDS CDMA受信機を含む。移動局125がDS CDMA基地局13
0と通信し、DS CDMAからAMPSにハンドオフを必要とする場合、AM
PSセル局105〜108にある装置521は、DS CDMAシステムからA
MPSにハンドオフするため、移動局125によって送信されるDS CDMA
信号を測定するために用いられる。
また、装置521は、CDMA受信機506を制御するCDMA受信制御ユニ
ット515を含む。ハンドオフを必
要とするCDMA通信に関する情報は、CDMA MSC121からCDMA受
信制御ユニット515に転送される。この情報は、特に、該当する特定の通信の
ためのアップリンク(移動局125の送信)変調に関し、ユーザ・ロング・コー
ド(User Long code),ウォルシュ割り当て,移動局125の現在出力パワ
ー,およびCDMA基地局130に対する疑似ランダム雑音(PN)位相整合オ
フセットを含む。この情報により、CDMA受信機506は、周知の適応位相同
期方法(CDMA受信機506は、初期化時にDS CDMAシステムにすでに
同期されている)を利用して、該当する通信の信号レベルに同期・測定(あるい
は検出)する。この信号レベルは、量子化・符号化され、AMPS送信機509
に送られる。また、AMPSと整合性のある信号を生成するために用いられる符
号化AMPSおよびSAT(Supervisory audio tone:管理オーディオトーン)
に関する情報も、AMPS送信機509に入力される。また、AMPS送信機5
09は、生成された信号のレベルを、CDMA受信機506によって検出された
信号に実質的に比例するように調整する。ただし、目的のパワー・レンジは走査
受信機221のパワー・レンジに制限されるので、AMPS送信機の出力パワー
・レンジは、入力DS CDMA信号のダイナミック・レンジに等しい必要は
ない。AMPS送信機509の出力は、調整・生成された信号510であり、こ
の信号は、AMPSの機能に関する処
理のため走査受信機221に入力される。
重要な点は、ハンドオフ測定要求プロセスのタイミングである。CDMA受信
制御ユニット515は、SATを有するAMPSチャネルを生成し、かつ走査受
信機221が所要の測定を行うのに要する時間期間だけこの信号を保持しなけれ
ばならない。この保持時間は、AMPS基地局135〜138のインフラ供給業
者間で異なってもよく、CDMA受信機506に対するパラメータ入力を介して
制御してもよい。装置521は、1つのCDMA通信を別のCDMA通信から区
別する際の問題を防ぐため、任意のCDMA受信機によって用いられるAMPS
チャネル/SAT生成の組合せを管理する必要がある。また、重要な点は、AM
PS送信機509は、異なるSAT割り当てを有するいくつかの異なるAMPS
周波数を同時に生成するために利用できることである。これは、AMPSセルへ
の複数のハンドオフが同時に発生した場合に必要となる。
本発明について、特定の実施例を参照して詳しく図説してきたが、発明の精神
および範囲から逸脱せずに、形式および詳細におけるさまざまな変更が可能なこ
とが当業者に理解される。
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フロントページの続き
(51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI
7739−5K H04J 13/00 G
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.第1通信システムにおいて、移動局によって送信された信号のレベルを検出 する段階; 第2通信システムと整合性のある信号を生成する段階; 第2通信システムと整合性のある生成された信号のレべルを、第1通信システ ムにおいて移動局によって送信された信号の被検出レベルに実質的に比例するよ うに調整する段階;および 第2通信システムの機能に関する処理のため、調整された生成信号を第2通信 システムに入力する段階; によって構成されることを特徴とする信号処理方法。 2.前記第1通信システムは、時分割多重接続(TDMA)通信システムまたは 符号分割多重接続(CDMA)通信システムのいずれか一方をさらに含んで構成 されることを特徴とする請求項1記載の方法。 3.前記第2通信システムは、アナログ・セルラ無線電話システムをさらに含ん で構成されることを特徴とする請求項1記載の方法。 4.異なる通信システム間のハンドオフを容易にする方法であって: 第1通信システムの受信機において、この第1通信システム内で通信する移動 局によって送信された信号のレベルを検出する段階; 第2通信システムと整合性のある送信信号を生成する段階; 第2通信システムと整合性のある送信信号のレベルを、第1通信システムと通 信する移動局によって送信された信号の被検出レベルに実質的に比例するように 調整する段階;および ハンドオフ機能に関連する処理のため、調整された生成信号を第2通信システ ムの受信機に入力する段階; によって構成されることを特徴とする方法。 5.前記第1通信システムは、時分割多重接続(TDMA)通信システムまたは 符号分割多重接続(CDMA)通信システムのいずれか一方をさらに含んで構成 されることを特徴とする請求項4記載の方法。 6.前記第2通信システムは、アナログ・セルラ無線電話システムをさらに含ん で構成されることを特徴とする請求項4記載の方法。 7.異なる通信システム間のハンドオフを容易にする装置であって: 第1通信システム内で移動局によって送信された信号のレベルを検出する手段 ; 第2通信システムと整合性のある信号を生成する手段; 第2システムと整合性のある生成信号を、第1通信システム内で移動局によっ て送信された信号の被検出レベルに実質的に比例するように調整する手段;およ び ハンドオフ機能に関する処理のため、第2通信システムと整合性のある調整さ れた生成信号を第2通信システムに送信する手段; によって構成されることを特徴とする装置。 8.前記第1通信システムは、符号分割多重接続(CDMA)通信システムをさ らに含んで構成され、前記第2通信システムは、アナログ・セルラ無線電話シス テムをさらに含んで構成されることを特徴とする請求項7記載の装置。 9.第2通信システムと整合性のある信号を生成する前記手段は、変調された管 理オーディオトーン(SAT:supervisory audio tone)を有する周波数変調 (FM)信号を生成する手段をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項 7記載の装置。 10.符号分割多重接続(CDMA)通信システムで通信する移動局の測定を、 目標のアナログ無線電話システムにおいて可能にする装置であって: 移動局によって送信された信号の信号強度を検出するCDMA受信機; アナログ無線電話システムと整合性のある信号を生成する手段; アナログ無線電話システムと整合性のある生成信号の信号強度を、移動局によ って送信された信号の信号強度に実質的に比例するように調整する手段;および 前記調整された生成信号をアナログ無線電話システムの 受信機に入力する手段; によって構成されることを特徴とする装置。
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