JPH08510627A - 周波数ホッピングを実現する方法及びベースステーション装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、ベースステーション装置に係ると共に、デジタルセルラー無線システムのベースステーションにおいて周波数ホッピングを実施する方法であって、上記ベースステーションにおいて基本帯域データ信号（16）で変調された第１信号（23）が中心キャリア周波数（26）で送信され、この信号は、時間ドメインにおいて多数のタイムスロットに分割され、その１つのタイムスロットはベースステーション装置の共通の制御チャンネル（BCCH）を送信し、そして他のタイムスロットは異なる接続に関する情報を送信するような方法にも係る。１つのトランシーバユニットを備えたベースステーションにおいて周波数ホッピングを経済的に実施するために、上記ベースステーションは、更に、あるキャリア周波数（27）において同じ基本帯域のデータ信号（16）で変調された第２の信号（24）を送信し、この第２の信号（24）は、時間ドメインにおいて多数のタイムスロットに分割され、その各々は、ベースステーション装置の共通の制御チャンネル（BCCH）を送信するタイムスロット以外は、第１信号（23）と同じ情報を送信し、そして上記キャリア周波数（27）はタイムスロットに対して特定に変化され、周波数がキャリア周波数（26）と同じであるか又はそれとは異なるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】 周波数ホッピングを実現する方法及びベースステーション装置発明の分野 本発明は、デジタルセルラー無線システムのベースステーションにおいて周波 数ホッピングを実施する方法であって、ベースステーションにおいて基本帯域デ ータ信号で変調された第１信号が中心キャリア周波数で送信され、この信号は、 時間ドメインにおいて多数のタイムスロットに分割され、その１つのタイムスロ ットはベースステーション装置の共通の制御チャンネルを送信し、そして他のタ イムスロットは異なる接続に関する情報を送信するような方法に係る。先行技術の説明 セルラー無線システムにおいては、無線チャンネルの質が時間及び場所の関数 として変化する。多くの場合に、送信アンテナ及び受信アンテナは、その視線内 の地形やビルにより障害物が形成されるために互いに視野内になく、従って、受 信器で検出される信号は、異なる経路を進み、障害物で反射され、更には、異な る位相をもつビームの和となる。異なる位相をもつ多数の信号の和は、ランダム に分布した位相の場合にレイリー分布に従う。 更に、信号のフェージングは、信号の周波数によって左右される。従って、２ つの信号間の周波数差が充分に大きい場合には、それらのフェージングが相関し ない。例えば、１ＭＨｚの差は、信号フェージングが互いに独立したものとなる に充分な大きさである。 上記した信号の周波数選択性のフェージングは、デジタルセルラー無線ネット ワークに周波数ホッピング技術を導入する１つの理由である。周波数ホッピング とは、接続に使用される送信周波数が所定の間隔で変化することを意味する。こ の周波数ホッピングにより、特に、ターミナル装置が非常にゆっくりと移動し、 例えば携帯電話の場合にしばしばそうであるように全くならない状況において、 送信の質を改善することができる。 周波数ホッピングによって得られる周波数ダイバーシティはさておき、上記の 方法は、多数の周波数における無線接続により生じる干渉を分配するという効果 があり、この場合は、いずれの周波数における瞬間的な干渉も小さく保たれる。 公知の解決策において、ベースステーションによりサービスされるセルに周波 数ホッピングが所望された場合に、ベースステーション装置には、基本帯域区分 と無線周波数区分を含む少なくとも２つの完全なトランシーバユニットを設けな ければならなかった。このような各ユニットは、独立したベースステーションを 形成できるが、周波数ホッピングを実施するためには、それらを多数同じセル内 に置かねばならない。これにより、周波数ホッピングを行い得るベースステーシ ョン装置は、必要とされる容量に比して小さなセル内で不均衡に大きくなってし まう。従って、周波数ホッピングを実施するには、著しい投資を必要とする。発明の要旨 従って、本発明の目的は、ベースステーション装置において周波数ホッピング を経済的に且つ過剰な容量を生じることなく実施することである。 これは、冒頭で述べた形式の方法において、ベースステーションは、更に、あ るキャリア周波数において同じ基本帯域のデータ信号で変調された第２の信号を 送信し、この第２の信号は、時間ドメインにおいて多数のタイムスロットに分割 され、その各々は、基本帯域装置の共通の制御チャンネルを送信するタイムスロ ット以外は第１信号と同じ情報を送信し、そして上記キャリア周波数は、タイム スロットに対して特定に変化され、周波数がキャリア周波数と同じであるか又は それとは異なるようにすることを特徴とする方法によって達成される。 又、本発明は、デジタルセルラー無線システムのベースステーション装置であ って、基本帯域データ信号を発生する手段と、あるキャリア周波数で変調された 信号を送信する第１の手段とを備え、上記信号は時間ドメインにおいて多数のタ イムスロットに分割され、その１つはベースステーション装置の共通の制御チャ ンネル（ＢＣＣＨ）を送信し、そして他のタイムスロットは異なる接続に関する 情報を送信し、更に、アンテナを備えているベースステーション装置において、 キャリア周波数で変調された信号を送信するための第２の手段と、該第２手段に 使用されるキャリア周波数をタイムスロットに対して特定に変化させる素子と、 上記基本帯域信号を上記第１及び第２の送信手段に分配する手段とを更に備え、 第２手段により送信される信号は時間ドメインにおいて多数のタイムスロットに 分割され、その各々は、ベースステーション装置の共通の制御チャンネル（ＢＣ ＣＨ）を送信するタイムスロット以外は、第１手段により送信される信号と同じ 情報を送信することを特徴とする装置にも係る。 本発明の方法は、１つのトランシーバユニットを備えたセルにおいて周波数ホ ッピングを実施するのに適用できる。本発明によるベースステーションは、従来 の非ホッピングのベースステーションと同様に構成でき、送信器のＲＦ区分にお いて変更が必要とされるだけである。１つの基本帯域区分しか必要とされない。 周波数ホッピングが不要な場合には、本発明のベースステーションは、ベースス テーションから移動ステーションへの方向において空間ダイバーシティを容易に 実施することができる。弱い接続においてのみ周波数ホッピングを使用するよう に周波数の使用を最適化することができる。図面の簡単な説明 以下、添付図面を参照し、本発明を一例として詳細に説明する。 図１は、タイムスロットに対して特定の周波数ホッピングを示す図である。 図２は、本発明によるベースステーション装置の構造の一例を示す図である。 図３は、本発明によるベースステーション装置の構造の別の例の図である。 図４ａ及び４ｂは、送信手段の出力信号のタイムスロット構造を説明する図で ある。好ましい実施形態の詳細な説明 従って、本発明は、例えばＧＳＭシステムのようなデジタルセルラー無線シス テムのベースステーション装置に適用できる。以下の説明において、本発明は、 ＧＳＭシステムに使用される形式のタイムスロット構造に適用して説明するが、 これに限定されるものではない。 図１は、タイムスロットに特定の周波数ホッピングの実施を示している。横軸 は時間を表し、そして縦軸は周波数を表す。この図は、タイムスロットに基づく １つのチャンネルの周波数変化を示している。ベースステーションは、各タイム スロットの始めにキャリア周波数を変化するが、タイムスロット中には周波数は 変化されない。周波数は所定のシーケンスに基づいて変化され、この場合、受信 器は、ホッピングを監視して、正しい周波数において各タイムスロットに含まれ た情報を受信することができる。ベースステーションにおいて、各接続は、それ 自身のホップシーケンスをもつことができ、この場合に、タイムスロットに使用 される周波数は、オーバーラップしない。 図２は、本発明の方法が適用されるベースステーション装置の構造を示すブロ ック図である。この装置は、基本帯域信号を発生する手段１５を含んでいる。該 手段１５の出力１６は、基本帯域信号分割器の助けにより、２つの送信ユニット １０、１８に接続される。第１の送信ユニット１０は、キャリア発生器１２を含 み、その出力２６は変調手段１３に接続され、その第２の入力は、基本帯域信号 分割器１７からの基本帯域データ信号である。基本帯域信号で変調された時分割 キャリア信号２３は、出力増幅器１４を経てアンテナ１１に接続される。送信ユ ニットの第１信号は、ベースステーションのサービスを受けるセルの共通の制御 チャンネルＢＣＣＨを含んでいる。この信号を聞くことにより、移動ステーショ ンは、ベースステーションの情報を得、必要に応じてそれにコンタクトすること ができる。ＧＳＭシステムでは、ＢＣＣＨチャンネルのトラフィックが、番号０ で示されたフレームの第１タイムスロットにおいて送信される。ＧＳＭシステム では７つある他のタイムスロットは、接続に関するデータであるか又はタイムス ロットが使用されていない場合にはダミーバーストである信号を送信する。図４ ａに示されたＧＳＭフレームの構造では、第１タイムスロット０がＢＣＣＨチャ ンネルを含み、第２タイムスロット１がダミーバーストを含み、タイムスロット ２、３、４及び６がデータ情報を含み、そしてタイムスロット５及び７がダミー バーストを含む。送信器１０のキャリア周波数は、ｆ１で示されており、これは 一定である。 第２の送信ユニット１８も、対応的に、キャリア発生器２０を含み、その出力 ２７は変調手段２１に接続され、その第２入力は、基本帯域信号分割器１７から の基本帯域データ信号であり、即ち第１送信ユニットの入力と同じ信号である。 図示された例では、基本帯域信号により変調された時分割キャリア信号２４は、 出力増幅器１４を経てアンテナ１９へ送られる。第２の送信ユニットの信号は、 共通の制御チャンネルＢＣＣＨを含まず、そのタイムスロットは送信されない。 他のタイムスロット１−７では、ある接続に関するデータが送信され、又はタイ ムスロットが使用されない場合には送信器がスイッチオフされる。 第２の送信ユニットによって使用されるキャリア周波数は、手段２５の制御の もとで、タイムスロットに対して特定にホップし、各接続（即ち、タイムスロッ ト）において周波数は所定のシーケンスで変化する。２つのアンテナが使用され た図２のベースステーションにおいては、第２の送信ユニットのキャリア周波数 が、第１の送信ユニットによって使用される周波数ｆ１と瞬間的に同じになる。 第２の実施形態によれば、両方の送信ユニットが同じ周波数であるとき、同時 送信を避けるために第２の送信ユニットがオフにされる。 第２の送信ユニットは、あるタイムスロットにおいてのみ周波数ホッピングが 行われるようにタイムスロットに対して特定に制御することができる。周波数ホ ッピングを適用しない接続において２つのアンテナが使用中である場合には、両 方の送信器が同じ周波数において同じ信号を送信し、空間ダイバーシティが得ら れる。 周波数の使用は、周波数ホッピングが質の悪い接続のみに適用されるように、 最適化することができる。通信の質を判定するために、信号強度と、ビットエラ ーと、信号対雑音比を標準として使用することができる。 図３は、本発明の方法を実現するベースステーション装置の別の構造を示すブ ロック図である。この装置は、２つの送信ユニット１０、１８からの信号を合成 して１つのアンテナ１１を経て送信するための手段３０を備えている。図３にお けるベースステーションの動作は、１つのアンテナが使用されるときに、第２の 送信ユニットが、そのキャリア周波数が第１送信ユニットの周波数と同じである 場合にスイッチオフされる以外は、上記と同様である。 上記要素に加えて、ここに例示するベースステーションは、上記したもの以外 の要素、例えば、フィルタ及び分割増幅器も備えているが、これらは、本発明に とって重要ではないから明瞭化のために図面から省略してある。 上記のように、図４ａは、第１送信ユニットによって送信されるフレーム構造 を示しており、第１のタイムスロット０はＢＣＣＨチャンネルを含み、タイムス ロット２、３、４及び６は、データ情報（Ｃ１−Ｃ４）を含み、そしてタイムス ロット１、５及び７は、ダミーバースト（Ｂ１−Ｂ３）を含む。第１送信器のキ ャリア周波数はｆ１で示されており、これは一定である。 図４ｂは、第２の送信ユニットによって送信されるフレーム構造を示す。この 図に示す例では、送信ユニットは、３つの異なる周波数ｆ２、ｆ３及びｆ４を周 波数ホッピングに使用する。周波数の数は、もちろん、実際には幾つでもよい。 タイムスロット２、３及び６を用いる接続Ｃ１、Ｃ２及びＣ４は、周波数ホッピ ングを使用するが、タイムスロット４を用いる接続Ｃ３は、ホッピングを使用し ない。このような場合に、第２の送信ユニットは、図示されたように、各瞬間に 上記キャリア周波数ｆ２−ｆ４の１つを用いてタイムスロット２、３及び６にお いて信号を送信する。又、第２の送信ユニットは、その用途にもよるが、第１送 信ユニットの周波数ｆ１を使用することもできる。各接続において各瞬間に使用 される周波数は、各接続に対して特定の選択されたホッピングシーケンスに基づ く。 第２の送信ユニットは、例えば、図４ｂに基づいてフレームを送信し、従って タイムスロット２は周波数ｆ２を使用し、タイムスロット３は周波数ｆ３を使用 し、そしてタイムスロット６は周波数ｆ４を使用する。次のフレームにおいて、 タイムスロットが変更され、タイムスロット２は周波数ｆ３を使用し、タイムス ロット３は周波数ｆ４を使用し、そしてタイムスロット６は周波数ｆ３を使用す るようになる。タイムスロットの周波数は、互いに独立しており、それらは同じ であってもよい。 ２つの個別のアンテナが使用されるときには、第２の送信ユニットは、第１の 送信ユニットと同じ周波数において当該タイムスロットを非ホッピング接続を経 て送信することができ、この場合は、送信端に空間ダイバーシティが得られる。 従って、上記の例では、第２の送信ユニットは、周波数ｆ１においてタイムスロ ット４で接続Ｃ４の信号を送信することができる。 ２つの個別のアンテナを使用するときでも、両送信ユニットの周波数が同じで ある場合には、第２の送信ユニットをスイッチオフすることができ、これは同時 送信を回避するために行うことができる。 以上、添付図面を参照して本発明を一例として説明したが、本発明はこれに限 定されるものではなく、請求の範囲内で種々の変更がなされ得ることが明らかで あろう。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 ア周波数（27）はタイムスロットに対して特定に変化さ れ、周波数がキャリア周波数（26）と同じであるか又は それとは異なるようにする。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．デジタルセルラー無線システムのベースステーション装置であって、基本 帯域データ信号（20）を発生する手段（15）と、あるキャリア周波数で変調され た信号（23）を送信する第１の手段（10）とを備え、上記信号は時間ドメインに おいて多数のタイムスロットに分割され、その１つはベースステーション装置の 共通の制御チャンネル（BCCH）を送信し、そして他のタイムスロットは異なる接 続に関する情報を送信し、そして更に、アンテナ（11）を備えているベースステ ーション装置において、キャリア周波数で変調された信号（24）を送信する第２ の手段（18）と、該第２手段（18）に使用されるキャリア周波数をタイムスロッ トに対して特定に変化させる素子（25）と、上記基本帯域信号（20）を上記第１ 及び第２の送信手段（10,18）に分配する手段（17）とを更に備え、これにより 、第２手段（18）によって送信される信号は時間ドメインにおいて多数のタイム スロットに分割され、その各々は、ベースステーション装置の共通の制御チャン ネル（BCCH）を送信するタイムスロット以外は、第１手段（10）により送信され る信号と同じ情報を送信することを特徴とする装置。 ２．上記第１及び第２の手段（10,18）は、キャリア波を発生する手段（12,20 ）と、キャリア波を基本帯域信号で変調する手段（13,21）と、その変調された 信号を増幅する手段（14,22）とを備えた請求項１に記載の装置。 ３．上記装置は、上記増幅手段（22）に接続された第２アンテナ（19）を備え た請求項１に記載の装置。 ４．上記装置は、１つのアンテナ（11）を経て送信されるべき２つの送信器（ 10,18）からの信号を合成する手段（30）を備えた請求項１に記載の装置。 ５．上記素子（25）は、上記第２手段（18）により使用されるキャリア周波数 を所定のシーケンスに基づいて変更する請求項１に記載の装置。 ６．上記素子（25）は、上記シーケンスにより指示された周波数が上記手段（ 10）により使用される周波数と同じであるときに上記第２手段（18）をスイッチ オフする請求項４及び５に記載の装置。 ７．デジタルセルラー無線システムのベースステーションにおいて周波数ホッ ピングを実施する方法であって、上記ベースステーションにおいて基本帯域デー タ信号（16）で変調された第１信号（23）が中心キャリア周波数（26）で送信さ れ、この信号は、時間ドメインにおいて多数のタイムスロットに分割され、その １つのタイムスロットはベースステーション装置の共通の制御チャンネル（BCCH ）を送信し、そして他のタイムスロットは異なる接続に関する情報を送信するよ うな方法において、上記ベースステーションは、更に、あるキャリア周波数（27 ）において同じ基本帯域のデータ信号（16）で変調された第２の信号（24）を送 信し、この第２の信号（24）は、時間ドメインにおいて多数のタイムスロットに 分割され、その各々は、基本帯域装置の共通の制御チャンネルを送信するタイム スロット以外は、第１信号（23）と同じ情報を送信し、そして上記キャリア周波 数（27）はタイムスロットに対して特定に変化され、周波数がキャリア周波数（ 26）と同じであるか又はそれとは異なるようにすることを特徴とする方法。 ８．上記キャリア周波数（27）は、所定のシーケンスをたどるようにタイムス ロットに対して特定に変えられる請求項７に記載の方法。 ９．上記第１及び第２の両信号は、それら自身の各アンテナを経て送信される 請求項７に記載の方法。 １０．上記第１及び第２の両信号は、同じアンテナを経て送信される請求項７ に記載の方法。 １１．上記シーケンスによって指示されそして第２信号によって使用されるキ ャリア周波数（27）が、上記第１信号（26）によって使用されるキャリア周波数 と各タイムスロットにおいて同じである場合に、上記第２信号は送信されない請 求項７及び１０に記載の方法。 １２．上記第２信号（24）は、タイムスロットにおいて送信された信号の質が 受信端において所定のスレッシュホールド値よりも悪いときに、タイムスロット に対して特定に送信される請求項７に記載の方法。