JPH09504414A - 移動電話システム内呼処理に対する航法援助 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ＴＤＭＡ又はＣＤＭＡを採用する移動無線電話システムにおいて、移動ユニット（５、７）は、基地局への送信に必要なタイミング及び近似電力をしばしば決定しなければならない。基地局による情報放送は、移動局に、受信された平均信号強度に基づいて各基地局（１）からのその距離を近似しかつそれによって粗セクタ所在を決定することを可能にする。放送情報は、信号強度対距離の平均径方向分布を含むことがある。放送情報から、移動局（５、７）は、基地局への伝送に対する伝搬損失及び伝送のための適当な電力レベルとタイミングを決定する。したがって、移動局（５、７）は、決定信号タイミング及び電力レベルで基地局（１）へ信号を送信する。

Description

【発明の詳細な説明】 移動電話システム内呼処理に対する航法援助 本発明の分野 本発明は、移動セルラー無線電話通信システム内時分割多元接続（ＴＤＭＡ） 及び符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）のような時間ベース多元接続方法の使用、特 に移動局における送信機電力及びこのような伝送のタイミングを制御する方式に 関する。 本発明の背景 セルラー電話産業は、米国ばかりでなく世界の残りの部分においても商業運転 に長足の進歩を遂げている。大都市圏における成長は、期待を遥かに超えかつシ ステム容量を凌駕すつつある。もしこの傾向が続くならば、急成長の影響は、間 もなく、最小市場へも及ぶことになる。これらの増大する容量需要に応えるため ばかりでなく、高品質サービスを維持しかつコスト上昇を回避するために、革新 的解決が必要とされる。 世界を通して、セルラーシステムにおける１つの重要なステップは、アナログ からディジタル伝送へ変更することである。同等に重要なのは、セルラー技術の 次世代を実現するための有効なディジタル伝送方式の選択である。なお更に、（ 快適に携帯されかつ家庭、事務所、街路、車等内で呼を発する又は受けるのに使 用され得る低コスト、ポケット寸法、コードレス電話を採用する）パーソナルコ ンミュニケーションネットワーク（ＰＣＮ）の第１世代が次世代ディジタルシス テムインフラストラクチャ及びセルラー周波数を使用するセルラー通信事業者(c arrier)によって提供されるであろうと、広く信じられている。これらの新シス テムにおいて要求される重要な特徴は、増大トラフィック容量である。 ＴＤＭＡ又はＣＤＭＡのような時間ベース多元接続方法を使用する移動セルラ ー無線電話システムにおいては、移動送信機にとって、基地局からのそれらの距 離に依存して適当な送信機電力及び基地局へのそれらの種々な伝搬遅延に関連し た適正な送信機タイミングが、しばしば必要である。適正な送信電力選択は、基 地局で受信される全ての移動送信機信号をほぼ同じレベルに維持して強信号によ る干渉を生じるおそれがある過剰レベル差を回避する。 ＴＤＭＡシステムにおいては、移動送信機信号のタインミングは、信号がそれ らの正しい、割当てタイムスロット内に基地局に到達し、かつオーバラップしな いことを保証するために、基地局からの距離の関数として制御される。ＣＤＭＡ システムにおいては、タイミングは、特に移動局が送信を開始したとき、コード 相関受信機が捜索しなければならないタイミング不確定領域の幅を縮小するよう に制御される。両型式のシステムにおいて、いったん移動局が基地局と２重通信 を達成すると、基地局から送信される情報が移動局の電力及びタイミングを連続 的に制御することができる。 ＣＤＭＡ応用においては、電力及びタイミング正確性は、維持するのが最も困 難である。正しい電力レベルを維持することは、信号が時間及び周波数において オーバラップするとき最も重要である。もし電力レベルにおける差が実質的でな いならば、信号は、受信信号を相当する拡散防止（despreading）コードと相関 させることによって受信機において分離されることがある。 従来のＣＤＭＡ受信機においては、相関プロセスでの不要信号の抑制は、いわ ゆる処理利得によって制限される。もし不要信号が処理利得より大きな量だけ所 望信号を超えるならば、所望信号はデコードされ得ない。 本発明者による、共に名称「ＣＤＭＡ減法変調（ＣＤＭＡSubtractive Modula tion）」を有する、米国特許第５，１５１，９１９号及び第５，２１８，６１９ 号において、全ての信号が最強から最弱信号の順に基地局でデコードされるシス テムが説明されている。強信号は、弱信号をデコードした後かつ復調する前に複 合信号から減算される。結果として、どんな信号が存在してかつそれらの信号の 強度ランキングを受信機が知っているとき大きいレベル差が許容され得る。しか しながら、革新的減法ＣＤＭＡシステムであっても、任意の信号レベルにおける 新信号の突然の、予期しない出現については困難に陥る。 本発明は、基地局への第１伝送を行うために必要な電力及び／又はタイミング 進みを推定することができる方法を採用することによって先行技術の問題を克服 する。 発明の概要 本発明は、多元接続、拡散スペクトル通信システムの基地局による情報放送が 、移動局に平均受信信号強度に基づいてそれぞれの基地局からのその距離を近似 することを可能にし、かつ移動局に基地局へ伝送を行うのに必要な特性を推定す ることを更に可能にする方法及び装置である。基本的実施例において、放送情報 は信号強度対距離の平均径方向分布を含み、かつその方位方向に無関係である。 更に他の実施例においては、信号強度の径方向分布が様々な方向で様々である事 実が解明されかつ基地局が様々なセクタに関する情報を追加的に放送する。 移動局は、いくつかのやり方でそれがどの粗セクタ内に位置付けされているか を決定することができる。移動局はそれがどの周囲基地局を受信することができ るかを決定することができ、又は基地局は様々な周波数で以て様々な粗セクタを 照射するすることができ、又は基地局は１対の位相アンテナを使用して回転信号 パターンを放送することができ、その信号の位相は放送データ内のマーカに関係 していて移動局にその方位を決定することを可能にする。 移動局は、基地局信号を受信し、及びそれらそれぞれの信号強度を測定しかつ 平均する。基地局からの放送情報を受信した後、移動局は、基地局への伝送の伝 搬損失かつそれゆえ逆方向において使用する適当な電力を決定する。なおまた、 移動局は、移動局が位置付けされているセクタに対して適当な径方向伝搬法則を 使用して基地局からの距離を推定することができる。その結果、所望の時刻に基 地局で受信されるために移動局伝送にとって必要とされるタイミング進みが、推 定され得る。 更に、移動局は、基地局を回る角に従って変動する無線航法変調方法で以て放 送信号を変調することによって、そのセクタ及び方位を一層正確に決定すること ができる。例えば、基地局放送信号は、回転信号強度パターンを生成するように 連続的に回転する相対位相差を伴って２つの分離アンテナで放射され得る。選択 された位相は、移動局が基地局に対してその方位を決定できるようにデータ変調 内のタイミングマーカによって関係付けられる。無線航法のこの技術は、コンソ ル（ＣＯＮＳＯＬ）システムとして知られている。 しばしば基地局は、異なる電力を使用し、異なる半径セルを有効範囲に入れ、 互いに対してセル内に異なる信号強度を有する。その結果、移動局にその電力及 びタイミングを決定することを可能とさせるために、放送情報は各特定セルに適 応していなければならない。したがって、本発明の更に他の実施例は、放送情報 を各セルに適応させるために必要な費用のかかる信号強度調査作業を実施する必 要をなくす。むしろ、基地局との会話中、移動局はそれらが受信しつつある信号 強度及びそれらが使用しつつあるタイミング進みを報告する。それゆえに、基地 局は、それ自身の送信ＥＲＰ（実効放射電力）及び移動局信号の到着時間を知っ ており、或る時間区間にわたって、様々な移動局によって報告されるに従って、 移動局までの距離及び信号強度と距離との間の関係を決定することができる。 本発明の更に他の実施例は、基地局がＣＤＭＡ伝送を行っている際に実現され る。ＣＤＭＡシステム内の必要パラメータを正しく選択することによって、周囲 の基地局は同じ周波数を再使用することができる。支持することのできるスペク トルのメガヘルツ当たり平方キロメートル当たり同時会話数における増大を含む システム容量上の利点が実現される。ＣＤＭＡシステムにおいては、移動局は、 隣接基地局からばかりでなくその現行割当て基地局から放送情報を同時に受信す ることができる。同じ周波数上の全ての基地局がＣＤＭＡ伝送を同期させている とき、移動局はその位置を３つの異なる受信基地局の相対時間から決定すること ができる。基地局から移動局への放送情報は、移動局の絶対位置又は放送基地局 の有効距離及び隣接基地局に対する方位を決定するために絶対基地局座標を含む ことができる。これは、移動局にその相対位置を決定することを可能にする。 図面の簡単な設明 本発明を、例としてのみ与えられた、かつ付図に図解された、本発明の好適実 施例を参照して、いまから説明するが、これらの付図において、 第１図は実例セルラー電話システム内のセルラー有効範囲パターンであり、 第２図は本発明による基地局のブロック図であり、 第３図は本発明による移動局のブロック図である。 好適実施例の詳細な説明 次の説明は携帯又は移動無線電話及び／又は個人通信ネットワークを伴うセル ラー通信システムに関連しているが、本発明が他の通信応用に適用されることが あることは当業者によって理解されよう。例えば、好適実現がＣＤＭＡシステム に関して説明されるが、しかしながら、本発明はＦＤＭＡ又はＴＤＭＡシステム における過剰信号レベル差を回避するために適用されることがあり、さもなけれ ば過剰信号レベル差は受信機にとって困難な仕様、又はＴＤＭＡシステムにおけ る初期伝送にとってタイミング進みの予測に継がり得る。 第１図は、簡単化セルラー有効範囲パターンであって、セル（Ｂ₀）が或る基 地局によって有効範囲に入れられ、隣接セル（Ｂ₁）から（Ｂ₆）によって取り囲 まれ、これらの各々がそれら自身のそれぞれ基地局によって有効範囲に入れられ ていることを示す。図解目的のために、移動局は、セル（Ｂ₀）内に位置付けさ れていると仮定する。簡単のため、セルは等しい寸法の円として示されているが 、しかし実際には様々な基地局アンテナによって照射されるエリヤは円、だ円、 又は種々の不規則形のセクタであり得る。 基地局は同じ周波数でＣＤＭＡ信号を送信するが、しかし各基地局は異なるコ ードを使用する。移動局受信機は、既知順序をその移動局に応答性の基地局の及 び隣接基地局の各々のコードと相関させることによってＣＤＭＡ信号をデコード し、かつ隣接基地局の放送チャネルを聴く。しばしば、移動局にとって、或るい くつかの基地局の伝送をピックアップすることが困難なことがある。例えば、縁 を接するセル（Ｂ₁）と（Ｂ₀）上の移動局は、セル（Ｂ₄）内の基地局からの伝 送をおそらく受信しないことになる。しかしながら、この移動局は、それがその 特定伝送を受信できないエリヤ内に位置付けされていることを知るであろうし、 かつそれゆえ、それが位置付けされているのはセル（Ｂ₀）の６つの粗セクタの うちのどれであるかについての指示を有するであろう。 （Ｂ₀）からの情報放送は、好適には、（Ｂ₀）と（Ｂ₁）を結ぶ線に沿う信号 強度プロファイルばかりでなく線（Ｂ₀−Ｂ₂、Ｂ₀−Ｂ₃）等に沿う信号強度プロ ファイルを含む。信号強度プロファイル情報の正確書式は、重要ではない。例え ば、信号強度プロファイルはセル中心からの等間隔距離におけるｄＢｍでの期待 信号強度値のリスト、又は逐次等間隔リング間のデルタ、又は等間隔信号強度に 対する距離のリスト、又は距離の関数として信号強度を生じる又はこの関係を逆 にした数式に使用される径方向距離のべきのような係数であり得る。同様に、 類似の情報が、他のセルから放送される。それゆえ、もし移動局が少なくとも或 るときは（Ｂ₀）からまた或るときは（Ｂ₁）から受信することの効用に基づき線 （Ｂ₀−Ｂ₁）にまたがるセクタ内にそれ自体を置くことができるならば、そこで 線（Ｂ₀−Ｂ₁）に沿う距離についての２つの択一的推定を得ることができ、その １つは（Ｂ₀）を原点とし、他は（Ｂ₁）を原点とする。これら２つの推定を合成 して不確定性を減少するために更に推定を得る。もし移動局が或るときに（Ｂ₂ ）を又は（Ｂ₆）を検出するならば、そこで、その位置の更に推定がなされる。 好適実施例においては、セル（Ｂ₀−Ｂ₆）内に位置付けされた基地局は同期Ｃ ＤＭＡコードを用いて送信し、そうであるから、移動局が２つの基地局を同時に 、又は敏速に逐次に受信するとき、タイミング差が相関受信機から得られ、この ことがその移動局を或る双曲線上に一層正確に置く。時折り、第３局を受信する と、これによって移動局をこの双曲航法システムを使用して正確に位置付けする ことが可能になる。 更に、移動局を位置付けするために必要な情報は、その隣接局からの各局の径 方向距離及び方位を含み、情報が各基地局制御チャネル上に放送される。したが って、（Ｂ₀）は線（Ｂ₀−Ｂ₁、Ｂ₀−Ｂ₂、Ｂ₀−Ｂ₃）等の距離及び方位を放送 するのに対して、（Ｂ₁）は中でも（Ｂ₁−Ｂ₀、Ｂ₁−Ｂ₂、Ｂ₁−Ｂ₆）の距離及 び角を放送する。移動局の計算を援助するために、距離はマイルやキロメートル の代わりにＣＤＭＡチップ期間（chip period）の単位で遅延項内に記述される 。 移動局は、ＣＤＭＡチップ期間の単位で基地局からの距離を決定するために移 動局の推定位置と基地局の所与の位置を使用する。そこで、受信基地局信号から 導出されたタイミング基準に対する１方向伝搬時間を２倍することによって、基 地局への移動局第１伝送に対する適当な時間進みが決定され、その結果、信号が その出信号とほぼ同時整列をして基地局で復帰受信され、そこでは時間整列の公 称差を超えることはない。 例えば、基地局放送情報は、各角セクタ対して、第１表のような表を提供する ことがある。 そこで、移動局は、距離の推定を得るために表記入事項間を補間するために測 定信号強度値を使用することができる。そこで、移動局は、この距離を光の速度 で２回走行するのに相当する周遊伝搬遅延を知る。それゆえ、復帰信号が所望の タイミング関係を取って基地局へ復帰到達するように移動局はその送信信号タイ ミングが基地局から受信された信号に対してどのくらい進んでいるかを計算する ことができる。実際には、タイミング進みの単位で、例えば、チップの１／４の 単位で既に目盛もられた距離情報を放送することによって、移動局は計算の大き な量を節約させられると云える。 これは、位置決定システムの最も未熟な例であり、地勢の不規則性又は陰影発 生に起因して信号強度対距離の実際曲線が単調でないのに災いされることがあり 得る。異常性を減少しかつ性能を高めるために、いくつかの受信可能基地局から の距離推定を採用することができる。もし隣接基地局を受信することができるな らば、移動局は伝送を受信することができるセルの中心に近接して存在すると云 う公算がある。未熟な航法システムの精度を高める更に既知の方法は、カルマン フィルタを採用する。これらは推定位置に平滑化を適用する位置又は速度を同時 に変化する移動局の限定能力を解明し、平滑化は瞬時位置又は速度変化を禁止し 、かつ、例えば０．２ｇ未満の合理的加速度のみを許す。 更に他の高揚は、移動局がそれぞれの信号の相対到達時間をかつそれゆえデル タ距離を決定できるように、基地局からのＣＤＭＡ伝送の同期化を含む。このこ とは双曲線航法システムを形成するが、それは２つの基地からの所与のデルタ距 離を持つ可能移動局位置の軌跡が双曲線であるからである。また、使用すること のできるコンソル型方位決定システムがあり、このシステムにおいては移動局が 受信する信号が基地局からの方位の３６０度にわたり変動特徴を持つように、位 相を取ったアンテナアレイから基地局が信号を送信する。この特徴を測定するこ とによって、移動局がその方位を決定する。それゆえ、２つの局からの方位決定 が、移動局を位置付けする。基地局放送情報は、このような計算に使用される局 の座標を含むものとする。 例えば、ＴＤＭＡシステムにおいて、異なる移動局が、アップリンク及びダウ ンリンク方向に従って異なるタイムスロットを割り当てられる。第１移動局に対 する信号はダウンリンクにおいて送信される第１タイムスロット内に位置付けさ れるのに対して、第２移動局に対する信号は第１タイムスロットに直ぐ続く第２ タイムスロット内に位置付けされる等である。これに反して、アップリンクにお いては、第１移動局は第２タイムスロット上で送信し、第２移動局は第３タイム スロット上で送信する、等である。移動局が同時に送受信する必要がないように 、第１移動局は第１タイムスロットを受信しかつ第２タイムスロット中に送信す る。 移動局は基地局からの変動距離において位置付けされるので、基地局から送信 された信号は様々な時間遅延を伴って受信される。したがって、もし受信後なら ば、移動局は立場を変えて送信し、その送信信号が１タイムスロットオフセット と往復遅延との和を伴って基地局によって受信されることになる。それゆえ、遠 隔移動局からの受信信号にとって、これらの信号が次順のタイムスロット内の近 労の移動局からの信号とオーバラップしかつ干渉するほど甚だしく遅延させられ ることが可能である。したがって、ＴＤＭＡ移動局は、それらの伝送が正しいタ イムスロット内に到達するようにループ伝搬遅延の２倍だけそれらの送信タイミ ングを進ませることができる。送信タイミングが受信タイミングを侵害しないこ とを保証するために、全アップリンクスロッティング書式を、１タイムスロット より僅かに多い量だけ、すなわち、最大有効距離にあるとき移動局が適用しなけ ればならないと云える最大タイミング進みに相当する量だけ、ダウンリンクスロ ッティングフォーマットからオフセットさせる。 ＣＤＭＡシステムにおいて、伝送フォーマットは、タイムスロットに分割され る必要はない。典型的に、移動局信号は、オーバラップすることを故意に許され ている。しかしながら、異なる移動局信号の間の過剰相対遅延を回避することは 、いくつかの理由から依然重要である。第１に、異なる移動局に対して直交拡散 コードを使用することが好ましいと云える。直交拡散コードは、互い間に零相関 を有する。それゆえ、これらのコードを使用する移動局は、たとえそれらが時間 上及び周波数上でオーバラップしても互いに干渉することはない。しかしながら 、直交性は、コード語が互いの上に正確に整列しているときにのみ維持され得る 。もしそれらのコードが１チップ以上の相対的偏移を有するならば、直交性は失 われると云える。それゆえ、移動局の直交ＣＤＭＡコードがチップの何分の１か の精度に正確に互いの上に受信されるように、基地局からのそれら移動局の距離 に従ってそれらの伝送を時間進みさせることが望ましいであろう。これは帰還ル ープで以て達成さ得るのであって、それによって基地局はダウンリンク伝送内に ビットを含み、このビットはいったん双方向会話が確立されると小さな進み又は 遅れが適当であることを周期的に指示する。本発明の目的の１つは、呼設定に先 立ちかつ双方向会話が確立される前に適正タイミングへ合理的に接近を遂げるこ とである。これが望ましいのは、もし基地局がＣＤＭＡ信号を拡散防止するため にどんなコード整列を使用するのか知らないならば基地局にとってＣＤＭＡ移動 局からの呼を検出することがまた一層困難であるからである。基地局は、１チッ プのステップで相関コードの種々な偏移を使用して移動局呼を捜索することにな る。しかし、もしこれらのチップが僅か０．８マイクロ秒の長さでありかつ０〜 ３０キロメートルの距離に起因する遅延不確定性が例えば０〜２００マイクロ秒 であるならば、２５０相関コード偏移を以てしても捜索することが困難である。 したがって、基地局が出合うタイミング不確定性を減少するために呼設定に先立 って移動局送信タイミングをプリセットすることが好ましい。 本発明の好適実施例を、第２図及び第３図を援用してていまから説明するが、 これらの図はそれぞれ適当な基地局及び移動局のブロック図を示す。第２図にお いて、基地局ＣＤＭＡ送信機（１）が示され、これは様々なコードを使用して同 じ周波数で多数の、オーバラッピング信号を送信する。或る信号はトラフィック 搬送チャネルであってこれらは様々な移動局へコード化音声信号を搬送する。オ ーバラッピング信号の少なくとも１つは放送かつ発呼チャネルであって、これら は或る情報を全ての移動局へ放送し、かつまたそのメッセージ内に移動局ＩＤコ ード又は電話番号を含むことによって或る呼を特定の移動局へアドレス指定させ る。制御コンピュータ（３）は、位置推定機能に関する移動局に対する放送情報 をＣＤＭＡ送信機（１）に提供する。次の情報は、放送チャネルに含まれる、す なわち、（ｉ）各隣接基地局までのＣＤＭＡチップ期間の単位での距離、（ｉｉ ）各隣接基地局までのπ／１２８の単位での方位、（ｉｉｉ）各隣接基地局で使 用中のＣＤＭＡコード、（ｉｖ）ｄＢＷの単位での基地局送信機電力、及び（ｖ ）１ＣＤＭＡチップ期間遅延のステップでの各隣接基地局への線に沿う種々の点 における０ｄＢアンテナ利得を持つ移動局受信機で期待される平均信号強度、信 号強度は第１値をｄＢｍでの絶対値として各逐次点間のデルタ−ｄＢｓによって コード化される。 基地局制御コンピュータ（３）は、ＣＤＭＡ受信機（２）を経由して移動局か ら情報を収集し、それによってコンピュータ（３）は放送情報を導出しかつ連続 的に更新することができる。放送情報は、トラフィック情報と多重化されている 関連制御チャネル（ＡＣＣＨ）と呼ばれるチャネルを使用して進行トラフィック 会話中の移動局によって基地局へ送信される。移動局によって送信される情報は 次を含む、すなわち、（ｉ）使用中の移動局送信機電力レベル、（ｉｉ）チップ 期間での現在使用中の移動局タイミグ進み、（ｉｉｉ）現行会話を維持している 基地局から現在受信されつつあるｄＢｍでの信号強度、（ｉｖ）最近（すなわち 、先行２秒内に）成功裡に復調された発呼チャネルを有する同じ周波数上の全て の周囲基地局から（すなわち、最新２秒にわたり）受信された平均信号強度、及 び（ｖ）ＣＤＭＡチップ期間内で他の基地局からの受信信号と現行割当て基地局 からの受信信号との間の相対遅延。 制御コンピュータ（３）は、移動局の位置を決定するために粗位置決定プログ ラム内で全ての上掲情報を処理する。決定位置において移動局によって報告され た信号強度は、同じ位置を近似的に表示した他の移動局からの全ての先行報告と 共に平均されて、そのセル内の信号強度マップを発生する。平均信号強度マップ は、それによって、その基地局が放送する必要のある情報を提供する。 好適実施例に対する移動局ブロック図が、第３図に示されている。移動局ＣＤ ＭＡ送信機（５）及び移動局ＣＤＭＡ受信機（６）は固定周波数オフセットで以 て動作し、それであるからこれらはデプレクサ（４）を使用して同じ移動アンテ ナに接続され得る。移動局内のＣＤＭＡ送信機（５）は、１ＣＤＭＡコード化信 号を送信するのみである。これに反して、基地局ＣＤＭＡ送信機（１）は、多く の異なるコードを使用して送信する。移動局送信機（５）によって使用されるコ ードは、移動局制御プロセッサ（７）によって指示される。しかしながら、移動 局ＣＤＭＡ受信機（６）は、制御プロセッサ（７）によって提供される多くの異 なるコードで以て相関することができ、それゆえ多くのオーバラッピングＣＤＭ Ａ信号を一括して復調する。採用される復調技術は、好適には、上掲の米国特許 第５，１５１，９１９号に説明されたような、スクランブルドウォルシュ−アダ マール（scrambled Walsh-Hadamard）直交コーディングと関連した減法ＣＤＭＡ 変調であるが、しかしいくつかのオーバラッピング信号を変調する能力のあるど のＣＤＭＡ受信機も使用され得る。 更に、例えば、名称「ダイバーシティＲＡＫＥ受信機」を有する、同時系属許 可米国特許出願第８５７，４３３号に説明されたような、ＲＡＫＥ受信として知 られた技術がまた使用される。ＲＡＫＥ受信機相関を用いて、入力信号サンプル の様々な時間偏移と相関が遂行されて、タイミグ不確定性及び反響を解明し、及 び相関結果がコヒーレント又は非コヒーレント加重のいずれかによって組み合わ される。様々な時間偏移との相関の結果がまた制御プロセッサ（７）へ送られて 、異なる信号間の到達時間差を決定する。 移動局によって復調された信号は、この移動局が位置付けされるセルの放送チ ャネル、及び強く受信される、すなわち、或るしきい値を超える隣接セルのどの 放送チャネルをも含む。基地局との会話が確立されると、移動局受信機（６）は 、また、基地局によって送信されたトラフィック方位ＣＤＭＡ信号を復調し、か つ移動局送信機はディジタル化、コード化音声のようなトラフィック信号で以て 変調される。 移動局は、その割当て基地局の放送チャネル上の種々のデータを受信する。結 果として、移動局は、平均受信信号強度からのＣＤＭＡチップ周期の時間遅延単 位で基地局からのその距離を推定する。瞬時信号強度指示が、受信信号の様々な 時間偏移についての相関測定値の形でＣＤＭＡ受信機（２）から制御コンピュー タ（３）へ提供される。制御コンピュータ（３）は、相関測定値内のエネルギー を組み合わせかつ全エネルギーの運動平均を計算する。 基地局からの放送チャネルは、好適には、各々が２０ｍｓ持続時間、３２０ｍ ｓ毎にサイクルを繰り返す１６メッセージスロットの時分割フォーマットに組織 される。ネットワークが移動局を呼ぶとき、その呼は、例えば、移動局電話番号 又はＩＤコードの最後の数字又は最後のいくつかの数字に従って１タイムスロッ ト内に送られる。残りのタイムスロット中、移動局は「休眠（sleep）」するこ とができ、その時間の１５／１６の間電池電力を節約し、割当てタイムスロット 内のデータを捕捉するために目覚めるだけである。特定のタイムスロット内に呼 ばれると云える移動局は、集約的に「休眠モード群」と称される。一般に、休眠 モード群中の移動局は、電話番号によって関係付けられる必要はなく、むしろ各 々が分離的にプログラム入力されたコードによって関係付けられている。 放送チャネルフォーマットに依存して、移動局は、位置推定に関係する情報が 放送される他のタイムスロット中目覚めると云える。好適実施例においては、こ の情報は、移動局へのネットワーク起源呼間の遊び時間中に放送される。この情 報が同時に放送されるように、全ての基地局は、好適には、同期させられる。こ れは、移動局が隣接基地局を受信するために追加のタイムスロット中目覚めなけ ればならないことを防止する。 移動局制御プロセッサ（７）は、検出され得る全ての隣接基地局からの信号強 度及び相対タイミング測定値ばかりでなく、隣接基地局間の相対距離及び方位を 提供する放送情報、隣接基地局への径方向に沿う期待信号強度プロファイルを、 ＣＤＭＡ受信機（６）から受信する。 移動局制御プロセッサ（７）は、位置発見又は航法プログラム内で全ての上の 情報を処理する。このプログラムは、隣接基地局を聞くことができるかどうかに 基づき動作する様々なモードを含む。１モードにおいては、隣接基地局を聞くこ とができず、それゆえ、航法プログラムは受信信号強度に基づきもっぱらその割 当て基地局からの距離を推定しなければならない。移動局が位置付けされている セクタを過去の履歴に基づき決定することは可能である。例えば、もし先にセル Ｂ₁にロックされていた移動局が現行セルＢ₀内へ移動するならば、そこでこの移 動局が線Ｂ₀−Ｂ₁をまたぐセクタ内にあると仮定される。もし隣接基地局を聞く ことができなければ、そこで航法プログラムはその移動局セルが最大半径の７０ ％内にあると仮定し、かつ更に移動局の所在を推定するために信号強度対距離情 報を使用することへ進行する。 他のモードにおいては、少なくとも１つの隣接基地局を聞くことができる。両 基地局からの距離が信号強度から推定される一方、これら基地局間の距離差が受 信信号間のタイミング差に基づいて推定され得る。これは移動局のそれ自身のセ ル中心からの距離についての一層正確な推定を提供する。もし３つ以上の基地局 を聞くことができるならば、移動局は双曲線航法計算によって位置付けされる。 位置推定プログラムの精度は、移動局の限定速度を明らかにすることによって 改善される。例えば、カルマンフィルタリングの既知技術は、移動局の位置及び 速度の推定を維持するために使用され得る。 カルマン技術は、次の仕方で操作する。すなわち、（１）過去位置及び速度推 定を使用し、ここで移動局位置が新位置推定を得るために補間される、（２）基 地局からの情報放送を使用し、ここで異なる基地局から受信されるべき信号強度 、及びタイミング差分が予測される、（３）実際信号強度及びタイミング差分測 定値が推定値と比較され、かつしたがって位置及び速度推定値が更新される。 いったん基地局までの距離の推定が得られると、移動局は、最初に基地局へ信 号を送信するときこの距離にわたる伝搬遅延の２倍に相当する適当な時間進みを 使用する。制御プロセッサ（７）は、ＣＤＭＡ送信機（５）へタイミング進みを 提供する。 移動局は、また、提供された受信平均信号強度に依存して第１接触に対する電 力レベルを使用することがある。その根底にある仮定は、移動局送信機から基地 局受信機への平均伝搬損失が他の方向の平均伝搬損失と同じであると云うことで ある。それゆえ、もし基地局送信電力及び受信信号強度が知られているならば、 基地局での所望信号強度に対する移動局送信電力を計算することができる。 基地局放送情報は、もし必要ならば、放送信号のＥＲＰについての情報を含む ことになる。受信信号強度をＥＲＰと比較することによって、移動局はダウンリ ンク方向での伝搬損失を決定する。そこで、移動局は伝搬損失がアップリンク方 向においても同等と仮定するが、ただしトークアウト（talk-out）／トークイン （talk-in）差として知られる、基地局の受信アンテナ利得のその送信アンテナ 利得からの差を指示する放送情報を、基地局が有さな場合に限る。この場合には 、移動局は、この因子を使用してダウンリンク伝搬損失をアップリンク伝搬損失 推定に変換する。 ランダムアクセスメッセージが移動局から基地局へ計算電力レベルで送られる 。ランダムアクセスメッセージ内の主要情報は、移動局識別番号である。基地局 が同じ移動局識別番号へアドレス指定されたメッセージで以て応答するとき、ラ ンダムアクセス手順は極めて完璧である。基地局からのメッセージは、移動局に 現在の呼を維持するために異なる周波数及びコードへスイッチするように命令す ることがある。２重接触を確立すると、移動局は、上に説明されたように受信信 号強度及びタイミングについての情報を基地局へ報告する。基地局制御プロセッ サ（３）は、この情報を処理して、そのセル内の信号強度マップを更新する。 本発明の特定の実施例が説明されかつ図解されたが、云うまでもなく、本発明 はこれに限定されない、それは変形が当業者によってなされると云えるからであ る。本願は、ここに開示されかつ請求される根底にある発明の精神及び範囲に含 まれるいかなるかつあらゆる変形を予想する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．第１無線局と第２無線局との間に通信を確立する方法であって、 タイミング基準を含む第２局からの放送信号を前記第１局において受信するス テップ、 受信放送信号に従って前記第２局への伝搬遅延を前記第１局において推定する ステップ、 伝搬遅延を２倍することによって前記タイミング基準を進めることに基づいて 前記第１局において伝送信号に対する信号タイミングを決定するステップ、及び 決定信号タイミングで以て前記第１局から前記第２局へ前記伝送信号を送信す るステップ を含む方法。 ２．多元接続、拡散スペクトル通信システムにおいて、移動局と基地局との間 に通信を確立する方法であって、 少なくとも１つの基地局から前記移動局へ信号を放送するステップにおいて前 記少なくとも１つの基地局からの放送信号がデータを含む、前記放送するステッ プ、 前記少なくとも１つの基地局の放送信号を前記移動局において受信するステッ プ、 前記受信放送信号について平均信号強度を決定するステップ、及び 前記データと前記受信放送信号の前記平均信号強度とに基づいて移動局と前記 少なくとも１つの基地局との間の距離を推定するステップ を含む方法。 ３．請求の範囲第２項による方法であって、 放送信号の前記データ内のタイミング基準と前記推定距離とに基づいて信号伝 送タイミングを決定するステップ、 決定信号伝送タイミングに従って前記移動局から前記少なくとも１つの基地局 へ信号を送信するステップ を更に含む方法。 ４．請求の範囲第２項による方法において、前記放送信号内の前記データが前 記少なくとも１つの基地局からの変動距離における信号強度を含む、方法。 ５．請求の範囲第４項による方法において、前記放送信号内の前記データが前 記少なくとも１つの基地局から隣接基地局への距離と伝搬時間遅延との少なくと も１つを更に含む、方法。 ６．請求の範囲第５項による方法において、前記放送信号内の前記データが前 記少なくとも１つの基地局から隣接基地局への方位を更に含む、方法。 ７．請求の範囲第６項による方法において、前記放送信号内の前記データが前 記少なくとも１つの基地局絶対位置と前記少なくとも１つの基地局を独特に識別 する識別子コードとを更に含む、方法。 ８．請求の範囲第２項による方法であって、前記少なくとも１つの基地局と前 記移動局との間の推定距離と前記移動局によって受信された平均信号強度とを前 記移動局から前記少なくとも１つの基地局へ報告するステップを更に含む方法。 ９．請求の範囲第８項による方法であって、 放送信号の前記データ内のタイミング基準と前記推定距離とに基づいて信号伝 送タイミングを決定するステップ、及び 決定信号タイミングを前記移動局から前記少なくとも１つの基地局へ報告する ステップ を更に含む方法。 １０．請求の範囲第９項による方法であって、 前記少なくとも１つの基地局から同様の距離における他の移動局からの先行信 号強度報告を平均することによって様々な距離における前記少なくとも１つの基 地局の信号強度を前記少なくとも１つの基地局において決定するステップを更に 含む方法。 １１．請求の範囲第１０項による方法であって、 前記他の移動局と前記少なくとも１つの基地局との間の推定距離を前記他の移 動局から報告するステップ、 報告推定距離を用いて前記少なくとも１つの基地局から同様の距離における各 他の移動局を識別するステップを更に含む方法。 １２．請求の範囲第１１項による方法において、他の基地局が前記少なくとも １つの基地局と共通のタイミング基準を有する、方法。 １３．請求の範囲第１２項による方法であって、 無線リンク又は陸線ネットワークを通して前記少なくとも１つの基地局のタイ ミング基準に対する移動局信号の到着時間を前記他の基地局から前記少なくとも １つの基地局へ報告するステップ、 到着時間報告と報告推定距離とを使用して前記少なくとも１つの基地局から距 離をとった前記他の移動局を識別するステップ を更に含む方法。 １４．多元接続、拡散スペクトル通信システムにおいて、移動局と基地局との 間に通信を確立する方法であって、 第１基地局から前記移動局へ信号を放送するステップにおいて前記第１基地局 放送信号が前記第１基地局から第２基地局の広い方向内の様々な距離における信 号強度プロファイルを含む、前記放送するステップ、 前記第２基地局から前記移動局へ信号を放送するステップにおいて前記第２基 地局放送信号が前記第２基地局から第１基地局の広い方向内の異なる距離におけ る信号強度プロファイルを含む、前記第２基地局から前記移動局へ信号を放送す るステップ、 前記第１基地局放送信号及び前記第２基地局放送信号の平均信号強度を測定す るステップ 前記第１情報、前記第２情報、及び前記測定平均信号強度に基づいて前記第１ 基地局から移動局への方位が前記第２基地局の広い方向内にあるかどうか決定す るステップ、及び もし方位が第２基地局の広い方向内にあるならば前記第１基地局信号強度プロ ファイルを使用して前記移動局から前記第１基地局への距離を推定するステップ を含む方法。 １５．請求の範囲第１４項による方法において、前記第１情報が前記第２基地 局を識別する独特識別子コードを含む、方法。 １６．多元接続、拡散スペクトル通信システムにおいて、移動局と前記移動局 へ割り当てられた基地局との間に通信を確立する方法であって、 前記割当て基地局からの放送信号を前記移動局において受信するステップ、 前記放送信号の受信信号強度を測定するステップ、 受信信号強度に基づいて移動局の位置を推定するステップ、及び 推定位置に従い移動局から割当て基地局への信号伝送に対する適当なタイミン グ進みを決定するステップ、 を含む方法。 １７．請求の範囲第１６項による方法であって、 少なくとも１つの隣接基地局から放送信号を受信するステップ、 前記少なくとも１つの隣接基地局から受信された放送信号間のタイミング差を 測定するステップにおいて移動局の位置を前記推定するステップが測定タイミン グ差に更に基いている、前記測定するステップ を更に含む方法。 １８．請求の範囲第１７項による方法において、 前記少なくとも１つの隣接基地局から放送信号が割当て基地局を前記少なくと も１つの隣接基地局と接続する線に沿う信号強度プロファイルを含む、方法。 １９．請求の範囲第１８項による方法であって、 第１隣接基地局と第２隣接基地局とから前記第１隣接基地局と前記第２隣接基 地局との間の径方向距離と方位とを含む放送信号を受信するステップを更に含み 、前記第１隣接基地局が前記第２隣接基地局に隣接している、方法。 ２０．請求の範囲第１８項による方法において、 前記移動局によって受信された前記放送信号が前記割当て基地局と前記少なく とも１つの隣接基地局とからの同期信号である、方法。 ２１．請求の範囲第１６項による方法において、前記位置を推定するステップ が移動局の速度を推定するステップを更に含む、方法。 ２２．請求の範囲第２１項による方法において、推定速度がカルマンフィルタ リング技術を使用して決定される、方法。 ２３．請求の範囲第１６項による方法において、前記タイミング進みが移動局 から割当て基地局への距離にわたる伝搬遅延を２倍することに相当する、方法。 ２４．多元接続、拡散スペクトル通信システムにおいて、移動局と前記移動局 へ割り当てられた基地局との間に通信を確立する方法であって、 前記割当て基地局から信号を放送するステップ、 割当て基地局からの放送信号を移動局において受信するステップであって、放 送信号が送信電力レベルを含む、前記受信するステップ、 前記受信放送信号の信号強度を測定するステップ、及び 前記信号強度と前記送信電力レベルとに基づいて前記移動局から前記割当て基 地局への信号伝送に対する適当な電力レベルを決定するステップ、 を含む方法。 ２５．請求の範囲第２４項による方法であって、決定電力レベルで以て前記移 動局から前記割当て基地局へ信号を送信するステップを更に含む方法。 ２６．多元接続、拡散スペクトル通信システムにおいて、移動局と前記移動局 へ割り当てられた基地局との間に通信を確立する方法であって、 近接基地局から割当て基地局へ信号を放送するステップであって、前記放送信 号が方位情報を含む、前記放送するステップ、 前記移動局において放送信号を受信するステップ、 放送信号に従って移動局に対する前記割当て基地局と前記近接基地局との方位 を計算するステップ、 前記計算方位に基づいて移動局から割当て基地局への距離と前記移動局から前 記割当て基地局へ信号を送信することに対する信号タイミングとを推定するステ ップ、及び 前記推定タイミングで以て前記移動局から前記割当て基地局へ前記信号を送信 するステップ を含む方法。 ２７．請求の範囲第２６項による方法において、前記推定するステップが前記 移動局から前記割当て基地局への伝搬遅延を決定することを更に含み、前記信号 タイミングが前記伝搬遅延の約２倍である、方法。 ２８．請求の範囲第２７項による方法において、前記放送信号が位相アンテナ を使用する放送である、方法。 ２９．移動局と前記移動局へ割り当てられた基地局との間に通信を確立するた めに前記割当て基地局への距離と伝搬遅延との少なくとも１つの粗推定を前記移 動局において導出する位置発見システムであって、 前記移動局へタイミング基準を用いて信号を放送する、前記割当て基地局にお ける、手段、 前記移動局において前記放送信号を受信する手段、 前記放送信号の伝搬遅延を推定する手段、 前記伝搬遅延の２倍だけ前記放送信号の前記タイミング基準を進めることに基 づいて信号伝送タイミングを決定する手段、及び 前記信号伝送タイミングを使用して前記割当て基地局へ伝送信号を送信する、 前記移動局における、手段 を含むシステム。