JPH09501805A

JPH09501805A - 時分割多元接続無線システム、セル内容量割当て方法、及びセル内ハンドオーバを実行する方法

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Publication number: JPH09501805A
Application number: JP7503839A
Authority: JP
Inventors: ユッカスオンヴィエリ
Original assignee: ノキアテレコミュニカシオンスオサケユキチュア
Priority date: 1993-07-05
Filing date: 1994-06-30
Publication date: 1997-02-18
Anticipated expiration: 2017-02-04
Also published as: EP0707779A1; JP3252911B2; NO960039L; AU675339B2; EP0707779B1; CN1083225C; NO960039D0; US6047181A; FI97594B; FI933092A; WO1995002307A1; AU7125894A; ATE190453T1; FI97594C; DE69423355T2; FI933092A0; CN1135277A; DE69423355D1

Abstract

(57)【要約】本発明は、ディジタル時分割多元接続（ＴＤＭＡ）無線システム、そのような無線システムにおける局所セル内容量割当て、及びそのような無線システムにおけるセル内ハンドオーバに関する。ＴＤＭＡ無線システムでは、移動局（ＭＳ１、ＭＳ２）の送信時間は、基地局と移動局の間の距離によってもたらされた送信遅延を補償するタイミング・アドバンスによってセル（Ｃ１、Ｃ２）の基地局（ＢＴＳ１、ＢＴＳ２）に関して進められる。本発明は、セルの無線容量の部分が所与のタイミング・アドバンス範囲内でけをサーブして移動局がセルの所与のエリア内に配置されるようにこのタイミング・アドバンスを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】時分割多元接続無線システム、セル内容量割当て方法、及びセル内ハンドオーバを実行する方法発明の分野本発明は、ディジタル時分割多元接続（ＴＤＭＡ）無線システム、そのような無線システムにおける局所セル内容量割当て、及びそのような無線システムにおけるセル内ハンドオーバに関する。発明の背景ディジタル時分割多元接続（ＴＤＭＡ）無線システムでは、複数の移動無線局は、基地局との通信に対して時分割に基づく同じ無線チャネルを用いうる。無線チャネル上の通信は、必要によりユーザーに割り当てられた、多数の連続タイムスロット、例えば８タイムスロットで行われる。移動無線局は、基地局からの信号に同期され、かつそれは、移動局からの信号がこの特定の移動局に対して割り当てられたタイムスロットにおける基地局で受信されるようにこのｓｙｎｃに従って送信する。しかしながら、移動局は、基地局から異なる距離で配置されて、この距離によってもたらされた伝播遅延は、信号が正しいタイムスロットにおける基地局で受信されるように基地局との各移動局の送信のタイミングの同期において考慮されなければならない。この目的のために、基地局は、それが移動局に対する適切なタイミング・アドバンスを画定することに基づいて、それ自体の送信と移動局から受信した送信との間の時差を測定する。移動局は、基地局から受信したｓｙｎｃによって画定される基本時刻に関するその送信の時間を進めるためにこのタイミング・アドバンスを用いる。種々のシステム内機能がタイミング・アドバンスをある一定の上限に制限する。タイミング・アドバンスのこの上限は、次に、システムの基地局がサーブできる最大セル・サイズを指図する。汎欧州移動無線システムＧＳＭ（移動通信用グローバル・システム）では、例えば、タイミング・アドバンスは、０〜２３３μｓ（マイクロ秒）の範囲で変化しうる、即ち、３５ｋｍの最大半径を有するセル・サイズを意味する。一般に、無線システムのセルは、セル全体のエリア内で同じレベルのサービスを提供する。しかしながら、ある場合には、セル内のある一定のエリアに対してだけ、永久的または一時的に、セルの無線容量の一部を割り当てることが必要でありうる。例えば、緊急または災害、或いは重要なトラヒックエリア（例えば空港）のピーク時間に、容量を一時的に集中されることが必要でありうる。区分されたセル及び指向性アンテンの使用によりある程度セル内無線容量を割り当てる試みが以前になされたが、しかしこれらの手段は、十分に柔軟で、効率的かつ正確な方法で容量をある一定の地理的対象物に割り当てさせない。発明の目的および概要本発明の目的は、セルの無線容量をセル内の所望のエリアに、効率的に、柔軟に、かつ正確に割り当てさせることである。これら及び他の利点は、移動局の送信時間が、基地局と移動局の間の距離によってもたらされた送信遅延を補償するタイミング・アドバンスによってセルの基地局に関して進められる時分割多元接続（ＴＤＭＡ）無線システムにおける局所セル内容量割当てに対する本発明の方法で達成される。方法は、所与のタイミング・アドバンス範囲内だけでサーブすべくセルの無線容量の部分を割り当て、そえにより移動局がセルの所与のエリア内に配置される。本発明の別の態様は、移動局の送信時間が、基地局と移動局の間の距離によってもたらされた送信遅延を補償するタイミング・アドバンスによってセルの基地局に関して進められる時分割多元接続（ＴＤＭＡ）無線システムである。本発明によるシステムは、セルの無線容量の部分が、所与のタイミング・アドバンス範囲内だけでサーブし、それにより移動局がセルの所与のエリア内に配置されることを特徴とする。本発明は、少なくともセルの無線容量の部分が、所与のタイミング・アドバンス範囲だけに、即ち、セル内の所与の地理的目標物またはエリアに割り当てられるような方法でＴＤＭＡ無線システムのタイミング・アドバンスを用いる。移動局への接続が設定されたときには、無線システムは、移動局に割り当てられたタイミング・アドバンス値を検査する。局所的に割り当てられた無線容量は、検査が、移動局のタイミング・アドバンス値が該タイミング・アドバンス範囲内であることを示すときにだけ移動局に割り当てられる。タイミング・アドバンス値がタイミング・アドバンス範囲内に入らないならば、セルの他の無線容量が利用可能であるならば移動局に割り当てられる。換言すると、セルの所与のエリア内の移動局は、混雑(congestion)の場合に、それらが確実(certainty)にかまたはセルのどこかに配置された移動局よりも少なくとも高い確率でサーブされるように、優先される。災難（破壊）(catastrophy)の場合には、これは、例えば、全ての他のエリアにおけるサービスのほぼ完全なブロッキングを表しうる。タイミング・アドバンスに基づく本発明による容量割当ては、既存システムに取り入れるために非常に簡単である。更に、割当ては、タイミング・アドバンスに設定された範囲（リミット）を変えるだけで各状況に素早くかつ柔軟に適応することができる。タイミング・アドバンスにより、容量は、基地局からある一定の距離に配置された移動局に非常に正確に割り当てられうる。指向性アンテナが用いられるときには、サービス・エリアは、さらに、セルの横方向(lateral dir ection)でさえも非常に正確に確定されうる。本発明の更なる目的は、移動局の送信時間が、基地局と移動局の間の距離によってもたらされた送信遅延を補償するタイミング・アドバンスによりセルの基地局に関して進められる時分割多元接続（ＴＤＭＡ）無線システムにおいてセル内ハンドオーバを実行する方法を提供することである。方法は、第１及び第２のタイミング・アドバンス範囲が互いに重複しており、第１のタイミング・アドバンス範囲内だけでサーブすべくセルのトラヒック・チャネルの第１のグループを割り当ててそれにより移動局をセルの第１のエリア内に配置し、第２のタイミング・アドバンス範囲内だけでサーブすべくセルのトラヒック・チャネルの第２のグループを割り当ててそれにより移動局をセルの第２のエリア内に配置し、移動局のタイミング・アドバンスを監視し、移動局に割り当てられたタイミング・アドバンスに基づいて第１及び第２のトラヒック・チャネル・グループの間のハンドオーバを実行する段階を具備することを特徴とする。タイミング・アドバンスに基づいて形成された二つのサービス・エリア間のセル内ハンドオーバは、基準として移動局ＭＳに割り当てられたタイミング・アドバンス値を用いて実行される。実施例以下、添付した図面を参照して実施例により本発明を詳細に説明する。本発明は、タイミング・アドバンスが基地局と移動無線局の間の距離によってもたらされた送信遅延を補償し、かつ移動無線局の送信が正しいＴＤＭＡタイムスロットの基地局で受信されるように基地局から送信されたｓｙｎｃ信号によって設定された時刻に関して移動無線局の送信の時間をシフトするためにタイミング・アドバンスを採り入れかつディジタル時分割多元接続（ＴＤＭＡ）を用いているあらゆる無線ネットワークに適用されることを意図している。本発明は、ＧＳＭ及びＤＣＳ１８００移動無線システムにおける使用に特に適する。ＧＳＭ（移動通信用グローバルシステム）は、世界的標準に発展した汎欧州移動電話システムである。図１は、それらの特性またはシステムの他の部分の詳細な記載がない簡略化したＧＳＭシステムの基本構成部分を示す。ＧＳＭシステムのより正確な記載については、ＧＳＭ勧告及びM．Mouly及びM-B．Pautet 著、“ The GSM System for Mobile Communications”(Palaiseau，France，1992，ISBN ：2-9507190-0-7)を参照されたい。移動交換局ＭＳＣは、入力通話及び出力通話を切り換える。その機能は、公衆交換電話ネットワークにおける交換のものに類似する。さらに、移動交換局は、加入者所在地管理のような、移動通信に特有な機能を有する。移動局ＭＳは、基地局システムにより交換局ＭＳＣに接続される。基地局システムは、基地局コントローラＢＳＣ及び基地局ＢＴＳを備えている。基地局コントローラＢＳＣは、複数の基地局ＢＴＳを制御するために用いられる。ＢＳＣは、例えば、同じＢＳＣによって制御されるは二つの基地局間または基地局内でハンドオーバが行われる場合にハンドオーバを実行する。図１は、無線受信可能範囲エリアが対応する無線セルＣ１及びＣ２を形成する、二つの基地局ＢＴＳ１及びＢＴＳ２に基地局コントローラＢＳＣが接続される基地局システムを示す。通常のシステムでは、基地局ＢＴＳの容量は、基地局の全受信可能範囲エリア、即ちセルＣ１、Ｃ２をサーブするために均等に割り当てられる。セル内の異なるエリアに容量を異なるように割当てることは、区分されたセルまたは指向アンテナの使用によりある程度可能である。本発明は、無線容量の局所セル内割当てに対して移動局ＭＳのタイミング・アドバンスを用いる。図２は、ＴＤＭＡ無線システムの本発明による基地局を示す。基地局に関しては、本発明の理解に必要な部分及び機能だけを記載する。さらに、ＴＤＭＡシステムにおけるタイミング・アドバンスの使用を記載する。図２では、無線送信機Ｔｘ１及び無線受信機Ｒｘ１は、構造及び動作において通常の基地局トランシーバに完全に類似するトランシーバを形成する。基地局のタイムスロット・クロック発生器２５及びフレーム・クロック発生器２６は、トランシーバに必要なタイムスロット・クロック２５Ａ及びフレーム・クロック２６Ａをそれぞれ発生する。図３を参照すると、トランシーバＴｘ１／Ｒｘ１のＴＤＭＡフレーム周期は、フレーム・クロック・パルス２６Ａによって画定される時間ｔ₀でスタートし、フレームの第１のタイムスロットは、同じ時間で始まる。フレームの後続タイムスロットは、新しいフレームが新しいフレーム・クロック・パルス２６Ａによって決定される時間ｔ₀で始まるまで、タイムスロット・クロック・パルス２５Ａによって決定された時間ｔ₁−ｔ₇で始まる。この特定な場合には、１フレームは、従って８タイムスロットを包含するが、タイムスロットの数は、システムにより、例えば４のように、小さいかまたは大きいであろう。図３では、タイムスロットは、ＴＳ０からＴＳ７まで番号が付けられる。通常に稼動している、トランシーバＴｘ１／Ｒｘ１では、受信機及び送信機の両方のフレーム周期は、同じ時間ｔ₀で始まる。それに対応して、タイムスロットは、同じ時間ｔ₀−ｔ₇で始まる。しかしながら、タイムスロットの番号付けは、スロット数が送信側の対応タイムスロット数よりも３タイムスロット遅く受信側で発生する度に異なる。トランシーバＴｘ１／Ｒｘ１の動作は、移動無線局ＭＳ１及びトランシーバＴｘ１／Ｒｘ１がＴＤＭＡタイムスロット２で通信することを想定して、図２及び図３を参照して説明する。クロック信号２５Ａ及び２６Ａの制御下で、送信機Ｔｘ１は、時間ｔ₂の後で移動局ＭＳＩにアドレスされたバーストの送信をスタートする。組合せ無線周波数バーストは、搬送波Ｆ１で送信アンテナ３０を介して移動局ＭＳ１に送信される。移動局ＭＳ１は、バーストを受信し、バーストに包含された同期情報に基づいて基地局に同期され、おおよそ３タイムスロット遅れて搬送波Ｆ２で無線周波数バーストを基地局に送信する。受信機Ｒｘ１は、ｔ₅ とｔ₆の間の受信タイムスロット２で受信アンテナ３１を介してバーストを受信する。成功的受信は、移動局ＭＳ１から受信したバーストが受信機Ｒｘ１で正しいタイムスロット内に入るべきであることを必要とする。しかしながら、移動局ＭＳ１が基地局から遠く離れているならば、距離によってもたらされた伝播遅延は、隣接タイムスロットを用いて移動局ＭＳからのバーストが重複するような程度にバーストを遅延しうる。この理由のために、トランシーバＴｘ１／Ｒｘ１は、基地局と移動局の間の距離によりトランシーバ及び移動局の送信間で生ずる時差を測定する。測定に基づいて、トランシーバは、距離によってもたらされた伝播遅延を補償するために移動局に必要なタイミング・アドバンスを計算する。基地局は、タイミング・アドバンスにより基地局から受信したバーストによって決定された時間からその送信の時間を進める、移動局ＭＳＩにこのタイミング・アドバンス情報を送る。このように、移動局によって送信されたバーストは、正しい時間で基地局受信機Ｒｘ１に到達する。しかしながら、種々のシステム内制限がタイミング・アドバンスに対する最大値Ａ／Ｄ_MAXを設定し、次に、この最大値は、伝播遅延がまだ補償されうる最大距離を決定する。図２は、また、それが搬送波Ｆ３で送信しかつ搬送波Ｆ４で受信することを除いてトランシーバＴｘ１／Ｒｘ１と同じである、別のトランシーバＴｘ２／Ｒｘ２を示す。トランシーバＴｘ２／Ｒｘ２は、所与の範囲内に、例として、最も広い可能タイミング・アドバンス範囲が０からＡ／Ｄ_MAXである、Ａ／Ｄ₁とＡ／Ｄ_MAXの間にそのタイミング・アドバンスが入る移動局ＭＳだけをサーブすることに専用される。図４を参照すると、Ａ／Ｄ_MAXは、基地局からの距離ｒ₂に対応しかつＡ／Ｄ₁は、基地局からの距離ｒ₁に対応する。それゆえに、トランシーバＴｘ２／Ｒｘ２は、基地局からｒ₁〜ｒ₂の距離にあるそれらの移動局だけをサーブする。従って、トランシーバＴｘ２／Ｒｘ２は、そのタイミング・アドバンスがＡ／Ｄ₁ より小さくかつ基地局からのその距離がｒ₁より短いそれらの移動局ＭＳをサーブしない。基地局の近隣は、０〜Ａ／Ｄ₂のタイミング・アドバンス範囲内である、即ち基地局から０〜ｒ₃の距離にあるそれらの移動局だけを受け入れる、トランシーバＴｘ１／Ｒｘ１によってサーブされる。値は、Ａ／Ｄ₂＞Ａ／Ｄ₁かつｒ₃＞ｒ₁であるように選択されるのが好ましい；それゆえにトランシーバＴｘ１／Ｒｘ１及びＴｘ２／Ｒｘ２のサービス・エリアがある程度重複し、一つのトランシーバから他のトランシーバまで基地局内で妨害なしのハンドオーバを許容する、ハンドオーバエリアを形成する。上述したように、基地局の無線容量は、セルの異なるエリアに非均等に割り当てることができる。例えば、エリアｒ₁−ｒ₂は、セルの容量の８０％が割り当てられ、エリア０−ｒ₃は、容量の２０％だけが割り当てられうる。セルは、また、この種の複数のエリアを包含しうる。セル全体のエリアに通常の方法で容量の部分を割り当て、容量のある一定の部分だけをより正確に画定されたエリアに割り当てることも可能である。システムは、、他の時間では例えば時間または日、またはネットワークの負荷によって、ある一定のピーク期間でのみ使用するべくこれらのエリアを設定して、他の時間では、セル全体の容量が通常の方法で用いられる。無線システムは、日、時間またはネットワークの負荷により、タイミング・アドバンス範囲を動的に変化しうる。上記調整は、それらのあるものは、例えばタイマー機能により、基地局で局所的に実行することもできるけれども、例えば、交換局ＭＳＣ、基地局コントローラＢＳＣ、またはネットワークの稼動及び保守センターＯＭＣによって実行されるのが好ましい。図４は、全方向性アンテナによる理想的条件下で達成される、環状セルを示す；理想的な場合には、指向性アンテナの使用は、円錐形または楕円形のセル形状を供給する。実際には、セル形状は、当業者に知られているように、地形の配列により及び他の理由のためにあまり明確ではない。タイミング・アドバンスは、径方向に非常に正確に画定されるべくサービスが供給されるための、エリア、即ち距離を許容する。指向性アンテナが用いられるならば、サービス・エリアは、図４の放射ビーム４１によって示されるように、円周方向にも画定されうる。この場合には、本発明によるセル内サービス・エリアは、空港のような、所望の対象物により非常に正確に画定されうる。図２に示す例では、基地局のトランシーバは、セル内の異なるエリアをサーブすることに専用される。実際には、これは、所与の無線チャネルがある一定のエリアにおいてのみ用いることができることを意味する。代替的に、しかしながら、一つのトランシーバの、異なるタイムスロット、即ちトラヒック・チャネルを、セル内の異なるエリアに割り当てることも可能である。異なるエリアへの無線チャネルまたはトラヒック・チャネルの割当てが、本発明のタイミング・アドバンス範囲と同じように時間または負荷により調整されうるならば、それも利点である。通常のセルに加えて、本発明は、本願と同じ発明者及び出願人による、「基地局」と名称された発明である、同時係属出願に記載されている、通称、拡張セルにも適用することができる。移動局ＭＳが本発明の一つのサービス・エリアからセル内の別のサービス・エリアに通話中に移動するときには、基地局は、内部ハンドオーバを実行しなければならない。本発明によれば、用いられたハンドオーバ基準は、移動局に割り当てられたタイミング・アドバンスである。例えば、サービス・エリアｒ₁−ｒ₂内に配置された移動局ＭＳが、サービス・エリア０−ｒ₃まで矢印Ａ１で示された方向に移動するときには、基地局は、移動局ＭＳに割り当てられたタイミング・アドバンスが所定値以下になるときに強制セル内ハンドオーバを実行する。それに対応して、移動局ＭＳがサービス・エリア０−ｒ₃からサービス・エリアｒ₁− ｒ₂に移動するときには、基地局は、移動局ＭＳに割り当てられたタイミング・アドバンスが所定値を越えるときに強制セル内ハンドオーバを実行する。ハンドオーバは、システムにより、基地局、基地局コントローラＢＳＣまたは交換局ＭＳＣ内の制御装置によって制御することができる。それらに関する図及び記述は、本発明を説明するためにだけ企図される。その詳細において、本発明による方法及び無線システムは、添付した請求の範囲の範疇内で変更されうる。図面の簡単な説明図１は、ＧＳＭ無線システムを示す図である。図２は、本発明による基地局を示す図である。図３は、基地局のタイミングを示す図である。図４は、本発明によるセルを示す図である。

【手続補正書】特許法第１８４条の８【提出日】１９９５年２月３日【補正内容】明細書時分割多元接続無線システム、セル内容量割当て方法、及びセル内ハンドオーバを実行する方法発明の分野本発明は、ディジタル時分割多元接続（ＴＤＭＡ）無線システム、そのような無線システムにおける局所セル内容量割当て、及びそのような無線システムにおけるセル内ハンドオーバに関する。発明の背景ディジタル時分割多元接続（ＴＤＭＡ）無線システムでは、複数の移動無線局は、基地局との通信に対して時分割に基づく同じ無線チャネルを用いうる。無線チャネル上の通信は、必要によりユーザーに割り当てられた、多数の連続タイムスロット、例えば８タイムスロットで行われる。移動無線局は、基地局からの信号に同期され、かつそれは、移動局からの信号がこの特定の移動局に対して割り当てられたタイムスロットにおける基地局で受信されるようにこのｓｙｎｃに従って送信する。しかしながら、移動局は、基地局から異なる距離で配置されて、この距離によってもたらされた伝播遅延は、信号が正しいタイムスロットにおける基地局で受信されるように基地局との各移動局の送信のタイミングの同期において考慮されなければならない。この目的のために、基地局は、それが移動局に対する適切なタイミング・アドバンスを画定することに基づいて、それ自体の送信と移動局から受信した送信との間の時差を測定する。移動局は、基地局から受信したｓｙｎｃによって画定される基本時刻に関するその送信の時間を進めるためにこのタイミング・アドバンスを用いる。種々のシステム内機能がタイミング・アドバンスをある一定の上限に制限する。タイミング・アドバンスのこの上限は、次に、システムの基地局がサーブできる最大セル・サイズを指図する。汎欧州移動無線システムＧＳＭ（移動通信用グローバル・システム）では、例えば、タイミング・アドバンスは、０〜２３３μｓ（マイクロ秒）の範囲で変化しうる、即ち、３５ｋｍの最大半径を有するセル・サイズを意味する。一般に、無線システムのセルは、セル全体のエリア内で同じレベルのサービスを提供する。しかしながら、ある場合には、セル内のある一定のエリアに対してだけ、永久的または一時的に、セルの無線容量の一部を割り当てることが必要でありうる。例えば、緊急または災害、或いは重要なトラヒックエリア（例えば空港）のピーク時間に、容量を一時的に集中されることが必要でありうる。区分されたセル及び指向性アンテンの使用によりある程度セル内無線容量を割り当てる試みが以前になされたが、しかしこれらの手段は、十分に柔軟で、効率的かつ正確な方法で容量をある一定の地理的対象物に割り当てさせない。発明の目的および概要本発明の目的は、セルの無線容量をセル内の所望のエリアに、効率的に、柔軟に、かつ正確に割り当てさせることである。これら及び他の利点は、移動局の送信時間が、基地局と移動局の間の距離によってもたらされた送信遅延を補償するタイミング・アドバンスによってセルの基地局に関して進められる時分割多元接続（ＴＤＭＡ）無線システムにおける局所セル内容量割当てに対する本発明の方法で達成される。方法は、所与のタイミング・アドバンス範囲内だけでサーブすべくセルの無線容量の部分を割り当て、そえにより移動局がセルの所与のエリア内に配置され、別のタイミング・アドバンス範囲内だけまたはその範囲内を主にサーブすべくセルの無線容量の別の部分を割り当て、移動局がセルの別なエリアに配置される。本発明の別の態様は、移動局の送信時間が、基地局と移動局の間の距離によってもたらされた送信遅延を補償するタイミング・アドバンスによってセルの基地局に関して進められる時分割多元接続（ＴＤＭＡ）無線システムである。本発明によるシステムは、セルの無線容量の第１の部分が所与のタイミング・アドバンス範囲内だけをサーブしてセルの所与のエリア内に移動局を配置し、セルの無線容量の第２の部分が別のタイミング・アドバンス範囲内だけをサーブしてセルの別のエリア内に移動局を配置することを特徴とする。本発明は、少なくともセルの無線容量の部分が、所与のタイミング・アドバンス範囲だけに、即ち、セル内の所与の地理的目標物またはエリアに割り当てられるような方法でＴＤＭＡ無線システムのタイミング・アドバンスを用いる。移動局への接続が設定されたときには、無線システムは、移動局に割り当てられたタイミング・アドバンス値を検査する。局所的に割り当てられた無線容量は、検査が、移動局のタイミング・アドバンス値が該タイミング・アドバンス範囲内であることを示すときにだけ移動局に割り当てられる。タイミング・アドバンス値がタイミング・アドバンス範囲内に入らないならば、セルの他の無線容量が利用可能であるならば移動局に割り当てられる。換言すると、セルの所与のエリア内の移動局は、混雑(congestion)の場合に、それらが確実(certainty)にかまたはセルのどこかに配置された移動局よりも少なくとも高い確率でサーブされるように、優先される。災難（破壊）(catastrophy)の場合には、これは、例えば、全ての他のエリアにおけるサービスのほぼ完全なブロッキングを表しうる。タイミング・アドバンスに基づく本発明による容量割当ては、既存システムに取り入れるために非常に簡単である。更に、割当ては、タイミング・アドバンスに設定された範囲（リミット）を変えるだけで各状況に素早くかつ柔軟に適応することができる。タイミング・アドバンスにより、容量は、基地局からある一定の距離に配置された移動局に非常に正確に割り当てられうる。指向性アンテナが用いられるときには、サービス・エリアは、さらに、セルの横方向(lateral dir ection)でさえも非常に正確に確定されうる。本発明の更なる目的は、移動局の送信時間が、基地局と移動局の間の距離によってもたらされた送信遅延を補償するタイミング・アドバンスによりセルの基地局に関して進められる時分割多元接続（ＴＤＭＡ）無線システムにおいてセル内ハンドオーバを実行する方法を提供することである。方法は、第１及び第２のタイミング・アドバンス範囲が互いに重複しており、第１のタイミング・アドバンス範囲内だけでサーブすべくセルのトラヒック・チャネルの第１のグループを割り当ててそれにより移動局をセルの第１のエリア内に配置し、第２のタイミング・アドバンス範囲内だけでサーブすべくセルのトラヒック・チャネルの第２のグループを割り当ててそれにより移動局をセルの第２のエリア内に配置し、移動局のタイミング・アドバンスを監視し、移動局に割り当てられたタイミング・アドバンスに基づいて第１及び第２のトラヒック・チャネル・グループの間のハンドオーバを実行する段階を具備することを特徴とする。タイミング・アドバンスに基づいて形成された二つのサービス・エリア間のセル内ハンドオーバは、基準として移動局ＭＳに割り当てられたタイミング・アドバンス値を用いて実行される。実施例以下、添付した図面を参照して実施例により本発明を詳細に説明する。本発明は、タイミング・アドバンスが基地局と移動無線局の間の距離によってもたらされた送信遅延を補償し、かつ移動無線局の送信が正しいＴＤＭＡタイムスロットの基地局で受信されるように基地局から送信されたｓｙｎｃ信号によって設定された時刻に関して移動無線局の送信の時間をシフトするためにタイミング・アドバンスを採り入れかつディジタル時分割多元接続（ＴＤＭＡ）を用いているあらゆる無線ネットワークに適用されることを意図している。本発明は、ＧＳＭ及びＤＣＳ１８００移動無線システムにおける使用に特に適する。ＧＳＭ（移動通信用グローバルシステム）は、世界的標準に発展した汎欧州移動電話システムである。図１は、それらの特性またはシステムの他の部分の詳細な記載がない簡略化したＧＳＭシステムの基本構成部分を示す。ＧＳＭシステムのより正確な記載については、ＧＳＭ勧告及びM．Mouly及びM-B．Pautet 著、“ The GSM System for Mobile Communications”(Palaiseau，France，1992，ISBN ：2-9507190-0-7)を参照されたい。移動交換局ＭＳＣは、入力通話及び出力通話を切り換える。その機能は、公衆交換電話ネットワークにおける交換のものに類似する。さらに、移動交換局は、加入者所在地管理のような、移動通信に特有な機能を有する。移動局ＭＳは、基地局システムにより交換局ＭＳＣに接続される。基地局システムは、基地局コントローラＢＳＣ及び基地局ＢＴＳを備えている。基地局コントローラＢＳＣは、複数の基地局ＢＴＳを制御するために用いられる。ＢＳＣは、例えば、同じＢＳＣによって制御されるは二つの基地局間または基地局内でハンドオーバが行われる場合にハンドオーバを実行する。図１は、無線受信可能範囲エリアが対応する無線セルＣ１及びＣ２を形成する、二つの基地局ＢＴＳ１及びＢＴＳ２に基地局コントローラＢＳＣが接続される基地局システムを示す。通常のシステムでは、基地局ＢＴＳの容量は、基地局の全受信可能範囲エリア、即ちセルＣ１、Ｃ２をサーブするために均等に割り当てられる。セル内の異なるエリアに容量を異なるように割当てることは、区分されたセルまたは指向アンテナの使用によりある程度可能である。本発明は、無線容量の局所セル内割当てに対して移動局ＭＳのタイミング・アドバンスを用いる。図２は、ＴＤＭＡ無線システムの本発明による基地局を示す。基地局に関しては、本発明の理解に必要な部分及び機能だけを記載する。さらに、ＴＤＭＡシステムにおけるタイミング・アドバンスの使用を記載する。図２では、無線送信機Ｔｘ１及び無線受信機Ｒｘ１は、構造及び動作において通常の基地局トランシーバに完全に類似するトランシーバを形成する。基地局のタイムスロット・クロック発生器２５及びフレーム・クロック発生器２６は、トランシーバに必要なタイムスロット・クロック２５Ａ及びフレーム・クロック２６Ａをそれぞれ発生する。図３を参照すると、トランシーバＴｘ１／Ｒｘ１のＴＤＭＡフレーム周期は、フレーム・クロック・パルス２６Ａによって画定される時間ｔ₀でスタートし、フレームの第１のタイムスロットは、同じ時間で始まる。フレームの後続タイムスロットは、新しいフレームが新しいフレーム・クロック・パルス２６Ａによって決定される時間ｔ₀で始まるまで、タイムスロット・クロック・パルス２５Ａによって決定された時間ｔ₁−ｔ₇で始まる。この特定な場合には、１フレームは、従って８タイムスロットを包含するが、タイムスロットの数は、システムにより、例えば４のように、小さいかまたは大きいであろう。図３では、タイムスロットは、ＴＳ０からＴＳ７まで番号が付けられる。通常に稼動している、トランシーバＴｘ１／Ｒｘ１では、受信機及び送信機の両方のフレーム周期は、同じ時間ｔ₀で始まる。それに対応して、タイムスロットは、同じ時間ｔ₀−ｔ₇で始まる。しかしながら、タイムスロットの番号付けは、スロット数が送信側の対応タイムスロット数よりも３タイムスロット遅く受信側で発生する度に異なる。トランシーバＴｘ１／Ｒｘ１の動作は、移動無線局ＭＳ１及びトランシーバＴｘ１／Ｒｘ１がＴＤＭＡタイムスロット２で通信することを想定して、図２及び図３を参照して説明する。クロック信号２５Ａ及び２６Ａの制御下で、送信機Ｔｘ１は、時間ｔ₂の後で移動局ＭＳ１にアドレスされたバーストの送信をスタートする。組合せ無線周波数バーストは、搬送波Ｆ１で送信アンテナ３０を介して移動局ＭＳ１に送信される。移動局ＭＳ１は、バーストを受信し、バーストに包含された同期情報に基づいて基地局に同期され、おおよそ３タイムスロット遅れて搬送波Ｆ２で無線周波数バーストを基地局に送信する。受信機Ｒｘ１は、ｔ₅ とｔ₆の間の受信タイムスロット２で受信アンテナ３１を介してバーストを受信する。成功的受信は、移動局ＭＳ１から受信したバーストが受信機Ｒｘ１で正しいタイムスロット内に入るべきであることを必要とする。しかしながら、移動局ＭＳ１が基地局から遠く離れているならば、距離によってもたらされた伝播遅延は、隣接タイムスロットを用いて移動局ＭＳからのバーストが重複するような程度にバーストを遅延しうる。この理由のために、トランシーバＴｘ１／Ｒｘ１は、基地局と移動局の間の距離によりトランシーバ及び移動局の送信間で生ずる時差を測定する。測定に基づいて、トランシーバは、距離によってもたらされた伝播遅延を補償するために移動局に必要なタイミング・アドバンスを計算する。基地局は、タイミング・アドバンスにより基地局から受信したバーストによって決定された時間からその送信の時間を進める、移動局ＭＳＩにこのタイミング・アドバンス情報を送る。このように、移動局によって送信されたバーストは、正しい時間で基地局受信機Ｒｘ１に到達する。しかしながら、種々のシステム内制限がタイミング・アドバンスに対する最大値Ａ／Ｄ_MAXを設定し、次に、この最大値は、伝播遅延がまだ補償されうる最大距離を決定する。図２は、また、それが搬送波Ｆ３で送信しかつ搬送波Ｆ４で受信することを除いてトランシーバＴｘ１／Ｒｘ１と同じである、別のトランシーバＴｘ２／Ｒｘ２を示す。トランシーバＴｘ２／Ｒｘ２は、所与の範囲内に、例として、最も広い可能タイミング・アドバンス範囲が０からＡ／Ｄ_MAXである、Ａ／Ｄ₁とＡ／Ｄ_MAXの間にそのタイミング・アドバンスが入る移動局ＭＳだけをサーブすることに専用される。図４を参照すると、Ａ／Ｄ_MAXは、基地局からの距離ｒ₂に対応しかつＡ／Ｄ₁は、基地局からの距離ｒ₁に対応する。それゆえに、トランシーバＴｘ２／Ｒｘ２は、基地局からｒ₁〜ｒ₂の距離にあるそれらの移動局だけをサーブする。従って、トランシーバＴｘ２／Ｒｘ２は、そのタイミング・アドバンスがＡ／Ｄ₁ より小さくかつ基地局からのその距離がｒ₁より短いそれらの移動局ＭＳをサーブしない。基地局の近隣は、０〜Ａ／Ｄ₂のタイミング・アドバンス範囲内である、即ち基地局から０〜ｒ₃の距離にあるそれらの移動局だけを受け入れる、トランシーバＴｘ１／Ｒｘ１によってサーブされる。値は、Ａ／Ｄ₂＞Ａ／Ｄ₁かつｒ₃＞ｒ₁であるように選択されるのが好ましい；それゆえにトランシーバＴｘ１／Ｒｘ１及びＴｘ２／Ｒｘ２のサービス・エリアがある程度重複し、一つのトランシーバから他のトランシーバまで基地局内で妨害なしのハンドオーバを許容する、ハンドオーバエリアを形成する。上述したように、基地局の無線容量は、セルの異なるエリアに非均等に割り当てることができる。例えば、エリアｒ₁−ｒ₂は、セルの容量の８０％が割り当てられ、エリア０−ｒ₃は、容量の２０％だけが割り当てられうる。セルは、また、この種の複数のエリアを包含しうる。セル全体のエリアに通常の方法で容量の部分を割り当て、容量のある一定の部分だけをより正確に画定されたエリアに割り当てることも可能である。システムは、、他の時間では例えば時間または日、またはネットワークの負荷によって、ある一定のピーク期間でのみ使用するべくこれらのエリアを設定して、他の時間では、セル全体の容量が通常の方法で用いられる。無線システムは、日、時間またはネットワークの負荷により、タイミング・アドバンス範囲を動的に変化しうる。上記調整は、それらのあるものは、例えばタイマー機能により、基地局で局所的に実行することもできるけれども、例えば、交換局ＭＳＣ、基地局コントローラＢＳＣ、またはネットワークの稼動及び保守センターＯＭＣによって実行されるのが好ましい。図４は、全方向性アンテナによる理想的条件下で達成される、環状セルを示す；理想的な場合には、指向性アンテナの使用は、円錐形または楕円形のセル形状を供給する。実際には、セル形状は、当業者に知られているように、地形の配列により及び他の理由のためにあまり明確ではない。タイミング・アドバンスは、径方向に非常に正確に画定されるべくサービスが供給されるための、エリア、即ち距離を許容する。指向性アンテナが用いられるならば、サービス・エリアは、図４の放射ビーム４１によって示されるように、円周方向にも画定されうる。この場合には、本発明によるセル内サービス・エリアは、空港のような、所望の対象物により非常に正確に画定されうる。図２に示す例では、基地局のトランシーバは、セル内の異なるエリアをサーブすることに専用される。実際には、これは、所与の無線チャネルがある一定のエリアにおいてのみ用いることができることを意味する。代替的に、しかしながら、一つのトランシーバの、異なるタイムスロット、即ちトラヒック・チャネルを、セル内の異なるエリアに割り当てることも可能である。異なるエリアへの無線チャネルまたはトラヒック・チャネルの割当てが、本発明のタイミング・アドバンス範囲と同じように時間または負荷により調整されうるならば、それも利点である。通常のセルに加えて、本発明は、本願と同じ発明者及び出願人による、「基地局」と名称された発明である、同時係属出願に記載されている、通称、拡張セルにも適用することができる。移動局ＭＳが本発明の一つのサービス・エリアからセル内の別のサービス・エリアに通話中に移動するときには、基地局は、内部ハンドオーバを実行しなければならない。本発明によれば、用いられたハンドオーバ基準は、移動局に割り当てられたタイミング・アドバンスである。例えば、サービス・エリアｒ₁−ｒ₂内に配置された移動局ＭＳが、サービス・エリア０−ｒ₃まで矢印Ａ１で示された方向に移動するときには、基地局は、移動局ＭＳに割り当てられたタイミング・アドバンスが所定値以下になるときに強制セル内ハンドオーバを実行する。それに対応して、移動局ＭＳがサービス・エリア０−ｒ₃からサービス・エリアｒ₁− ｒ₂に移動するときには、基地局は、移動局ＭＳに割り当てられたタイミング・アドバンスが所定値を越えるときに強制セル内ハンドオーバを実行する。ハンドオーバは、システムにより、基地局、基地局コントローラＢＳＣまたは交換局ＭＳＣ内の制御装置によって制御することができる。それらに関する図及び記述は、本発明を説明するためにだけ企図される。その詳細において、本発明による方法及び無線システムは、添付した請求の範囲の範疇内で変更されうる。図面の簡単な説明図１は、ＧＳＭ無線システムを示す図である。図２は、本発明による基地局を示す図である。図３は、基地局のタイミングを示す図である。図４は、本発明によるセルを示す図である。請求の範囲１．基地局と移動局の間の距離によってもたらされた送信遅延を補償するタイミング・アドバンスによって移動局の送信時間がセルの基地局に関して進められる時分割多元接続（ＴＤＭＡ）無線システムにおける局所セル内容量割当てのための方法であって、所与のタイミング・アドバンス範囲内だけをサーブすべく前記セルの前記無線容量の部分を割り当て、それにより移動局が該セルの与えられたエリア内に配置され、別のタイミング・アドバンス範囲内だけをサーブすべく前記セルの前記無線容量の別の部分を割り当て、それにより移動局が該セルの別のエリア内に配置されることを特徴とする方法。２．前記第１のタイミング・アドバンス範囲及び前記第２のタイミング・アドバンス範囲は、重複することを特徴とする請求項１に記載の方法。３．基地局と移動局の間の距離によってもたらされた送信遅延を補償するタイミング・アドバンスによって移動局の送信時間がセルの基地局に関して進められる時分割多元接続（ＴＤＭＡ）無線システムであって、前記セルの前記無線容量の第１の部分は、所与のタイミング・アドバンス範囲内だけをサーブして、それにより移動局が該セルの与えられたエリア内に配置され、前記セルの前記無線容量の第２の部分は、別のタイミング・アドバンス範囲内だけをサーブして、それにより移動局が該セルの別のエリア内に配置されることを特徴とする無線システム。４．前記第１のタイミング・アドバンス範囲及び前記第２のタイミング・アドバンス範囲は、重複することを特徴とする請求項３に記載の無線システム。５．基地局と移動局の間の距離によってもたらされた送信遅延を補償するタイミング・アドバンスによって移動局の送信時間がセルの基地局に関して進められる時分割多元接続（ＴＤＭＡ）無線システムにおいてセル内ハンドオーバを実行する方法であって、第１のタイミング・アドバンス範囲内だけをサーブすべく前記セルのトラヒック・チャネルの第１のグループを割り当て、それにより移動局が該セルの第１のエリア内に配置され、第２のタイミング・アドバンス範囲内だけをサーブすべく前記セルのトラヒック・チャネルの第２のグループを割り当て、それにより移動局が該セルの第２のエリア内に配置され、該第１及び第２のタイミング・アドバンス範囲が互いに重複し、前記移動局のタイミング・アドバンスを監視し、前記移動局に割り当てられた前記タイミング・アドバンスに基づいて前記第１及び第２のトラヒック・チャネル・グループの間のハンドオーバを実行する段階を具備することを特徴とする方法。６．前記第１のトラヒック・チャネル・グループの前記サービス・エリア内に配置された移動局の前記タイミング・アドバンスが所定値を越えるときに該第１のトラヒック・チャネル・グループから前記第２のトラヒック・チャネル・グループにハンドオーバを実行することを特徴とする請求項５に記載の方法。７．前記第２のトラヒック・チャネル・グループの前記エリア内に配置された移動局の前記タイミング・アドバンスが所定値以下になるときに該第２のトラヒック・チャネル・グループから前記第１のトラヒック・チャネル・グループにハンドオーバを実行することを特徴とする請求項５または６に記載の方法。

Claims

【特許請求の範囲】１．基地局と移動局の間の距離によってもたらされた送信遅延を補償するタイミング・アドバンスによって移動局の送信時間がセルの基地局に関して進められる時分割多元接続（ＴＤＭＡ）無線システムにおける局所セル内容量割当てのための方法であって、所与のタイミング・アドバンス範囲内だけをサーブすべく前記セルの前記無線容量の部分を割り当て、それにより移動局が該セルの与えられたエリア内に配置されることを特徴とする方法。２．別のタイミング・アドバンス範囲内だけまたは当該範囲内を主にサーブすべく前記セルの前記無線容量の別の部分を割り当て、それにより移動局が該セルの別のエリア内に配置されることを特徴とする請求項１に記載の方法。３．前記第１のタイミング・アドバンス範囲及び前記第２のタイミング・アドバンス範囲は、重複することを特徴とする請求項２に記載の方法。４．基地局と移動局の間の距離によってもたらされた送信遅延を補償するタイミング・アドバンスによって移動局の送信時間がセルの基地局に関して進められる時分割多元接続（ＴＤＭＡ）無線システムであって、前記セルの前記無線容量の部分は、所与のタイミング・アドバンス範囲内だけをサーブして、それにより移動局が該セルの与えられたエリア内に配置されることを特徴とする無線システム。５．前記セルの前記無線容量の別の部分は、別のタイミング・アドバンス範囲内だけをサーブして、それにより移動局が該セルの別のエリア内に配置されることを特徴とする請求項４に記載の無線システム。６．前記第１のタイミング・アドバンス範囲及び前記第２のタイミング・アドバンス範囲は、重複することを特徴とする請求項５に記載の無線システム。７．基地局と移動局の間の距離によってもたらされた送信遅延を補償するタイミング・アドバンスによって移動局の送信時間がセルの基地局に関して進められる時分割多元接続（ＴＤＭＡ）無線システムにおいてセル内ハンドオーバを実行する方法であって、第１のタイミング・アドバンス範囲内だけをサーブすべく前記セルのトラヒック・チャネルの第１のグループを割り当て、それにより移動局が該セルの第１のエリア内に配置され、第２のタイミング・アドバンス範囲内だけをサーブすべく前記セルのトラヒック・チャネルの第２のグループを割り当て、それにより移動局が該セルの第２のエリア内に配置され、該第１及び第２のタイミング・アドバンス範囲が互いに重複し、前記移動局のタイミング・アドバンスを監視し、前記移動局に割り当てられた前記タイミング・アドバンスに基づいて前記第１及び第２のトラヒック・チャネル・グループの間のハンドオーバを実行する段階を具備することを特徴とする方法。８．前記第１のトラヒック・チャネル・グループの前記サービス・エリア内に配置された移動局の前記タイミング・アドバンスが所定値を越えるときに該第１のトラヒック・チャネル・グループから前記第２のトラヒック・チャネル・グループにハンドオーバを実行することを特徴とする請求項７に記載の方法。９．前記第２のトラヒック・チャネル・グループの前記エリア内に配置された移動局の前記タイミング・アドバンスが所定値以下になるときに該第２のトラヒック・チャネル・グループから前記第１のトラヒック・チャネル・グループにハンドオーバを実行することを特徴とする請求項７または８に記載の方法。