JPH09504417A - 加入者装置を同期する方法、ベースステーション及び加入者装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、ベースステーション、加入者装置、及びデジタルセルラー無線ネットワークにおいて加入者装置をベースステーションの送信と同期させる方法に係り、デジタルセルラー無線ネットワークは、ＣＤＭＡ多重アクセス方法を使用するもので、各セルに、そのエリア内の加入者装置(MS)と通信する少なくとも１つのベースステーション(BTS)を備え、そして上記ネットワーク内でベースステーションは、所定の分散コードが与えられた個別のパイロットチャンネルを送信する。加入者装置の同期を容易にするために、本発明の方法では、ベースステーション(BTS)がデータ変調信号をパイロットチャンネル上に送信する。

Description

【発明の詳細な説明】 加入者装置を同期する方法、ベースステーション及び加入者装置発明の分野 本発明は、デジタルセルラー無線ネットワークにおいて加入者装置をベースス テーションの送信と同期させる方法に係り、上記無線ネットワークは、ＣＤＭＡ 多重アクセス方法を使用するもので、各セルに、そのエリア内の加入者装置と通 信する少なくとも１つのベースステーションを備え、更に、上記ネットワーク内 では、上記ベースステーションが所定の分散コードが設けられた個別のパイロッ トチャンネルを送信する。先行技術の説明 コード分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）とは、分散スペクトル技術に基づく多重 アクセス方法であって、公知のＦＤＭＡ（周波数分割多重アクセス）及びＴＤＭ Ａ（時分割多重アクセス）方法に加えてセルラー無線システムに最近適用されて きたものである。ＣＤＭＡは、例えば、スペクトル効率、周波数プランニングの 簡単さ、及びトラフィック容量といった公知方法に勝る多数の効果を有する。 ＣＤＭＡ方法では、ユーザの狭帯域データ信号が、このデータ信号よりも相当 に広い帯域を有する分散コードにより比較的広い帯域のトラフィックチャンネル へと乗算される。既知のセルラーネットワークテストシステムでは、１．２５Ｍ Ｈｚ、１０ＭＨｚ及び２５ＭＨｚのような帯域巾が使用されている。乗算に関し ては、データ信号は、使用されるべき全帯域へと分散する。全てのユーザは、同 じ周波数帯域、即ちトラフィックチャンネルを同時に用いることにより送信を行 う。ベースステーションと加入者装置との間の各接続に対して個別の分散コード が使用され、受信器において各接続の分散コードに基づいてユーザの信号を互い に区別することができる。 従来のＣＤＭＡ受信器に設けられた相関装置は、信号の分散コードに基づいて 確認された所望の信号と同期される。データ信号は、これに送信段階と同じ分散 コードを再び乗算することにより受信器において元の帯域へと復帰される。送信 段階において他の分散コードで乗算された信号は、理想的な場合は、受信器にお いて使用される分散コードと相関せず、狭帯域へと復帰されない。従って、それ らは、所望の信号に対してノイズのように見える。システムの分散コードは、各 システムのセルに使用されるコードが相互に直交するように、即ち互いに相関し ないように選択されるのが好ましい。 典型的な移動電話環境においては、ベースステーションと移動ステーションと の間の信号は、送信器と受信器との間の多数の経路に沿って伝播する。この多重 経路伝播は、主として、周囲面からの信号の反射によるものである。異なる経路 に沿って伝播された信号は、送信遅延が異なるために異なる時間に受信器に到達 する。ＣＤＭＡは、信号の受信に多重経路伝播を利用できるという点で、従来の ＦＤＭＡ及びＴＤＭＡとは異なる。ＣＤＭＡシステムに一般に使用される受信器 は、１つ以上のレーキブランチより成るいわゆるレーキ受信器である。各ブラン チは、独立した受信ユニットであり、その機能は、１つの受信信号成分を構成し 復調することである。各レーキブランチは、個々に経路に沿って伝播された信号 成分と同期させることができ、従来のＣＤＭＡ受信器においては、受信器のブラ ンチの信号が好ましくは合成され、良質の信号が得られる。 ＣＤＭＡ受信器のブランチによって受け取られた信号成分は、１つ又は多数の ベースステーションから送信される。後者のケースは、マクロダイバーシティと 称するもので、移動ステーションとベースステーションとの間の接続の質を改善 できるようなダイバーシティの形態である。ＣＤＭＡセルラー無線ネットワーク においては、「ソフトハンドオーバー」とも称するマクロダイバーシティは、ベ ースステーションの境界付近での電力制御の効率を確保すると共に円滑なハンド オーバーを行えるようにするために使用される。従って、マクロダイバーシティ においては、移動ステーションが２つ以上のベースステーションと同時に通信す る。同じ情報が各接続を経て送信される。 ＣＤＭＡセルラー無線システムにおいては、ベースから加入者装置への送信方 向、即ちダウンリンク方向に、いわゆるパイロットチャンネルを使用することが 可能である。パイロットチャンネルとは、実際のトラフィックチャンネルが位置 した同じ周波数帯域を用いて特定の分散コードと共に送信される信号であり、パ イロット信号は、分散コードのみに基づいてトラフィックチャンネルと区別する ことができる。パイロット信号は、セルエリア内の全ての加入者装置に知られて いてそれらにより聴取されるチャンネルであり、例えば、電力測定やコヒレント な位相基準の発生に使用される。システムの各ベースステーションは、それ自身 のパイロット信号を送信し、これに基づいて加入者装置は、異なるベースステー ションの送信を互いに区別することができる。ＣＤＭＡでは、全てのベースステ ーションが同じ周波数帯域を用いて送信することができる。 ここに参照する米国特許第５，１０９，３９０号、及びＥＩＡ／ＴＩＡ暫定規 格：二重モード広帯域分散スペクトルセルラーシステムのための移動ステーショ ン−ベースステーション互換性規格(Mobile Station - Base Station Compatibi lity Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System)、 ＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ−９５、１９９３年７月は、所定の分散コードを用いるこ とにより送信される個別のパイロットチャンネルを用いた公知のＣＤＭＡセルラ ー無線システムを開示している。パイロットチャンネルの信号は、データ非変調 であり、即ちデータ情報を含んでいない。 図１は、ベースステーションにおいてパイロット信号を発生するための公知の 構成を示しており、ゼロ記号（０００・・・）のみを含む信号１０は、乗算器１ ２において、パイロット信号の分散コード１１で乗算される。これにより得られ た信号は、乗算器１３においてキャリア周波数ＯＳＣ１で乗算され、送信フィル タ１４でフィルタされ、そしてアンテナ１５によって送信される。従って、パイ ロット信号は、データ情報を含まず、分散コードのみを含む。 上記のように、加入者装置は、それ自身を、それがベースステーションから受 け取った信号と同期しなければならない。同期を必要とする状態は２種類あり、 即ちコールセットアップ中と、ハンドオーバー中である。ＣＤＭＡにおいては、 ２つの異なるレベルの同期、即ちコード及びフレーム同期を区別することができ る。公知構成においては、パイロットチャンネルの信号を使用してコード同期を 達成し、一方、フレーム同期は、個別の制御チャンネルによって与えられる。既 知の構成は、この目的で２つの個別の制御チャンネルの使用を必要とする。 ２つのベースステーション間でソフトハンドオーバーを行うべきとき、即ち２ つ以上のベースステーションと同時に接続を維持すべきときは、ターミナル装置 を両方のベースステーションと同期させねばならない。システムが同期式であっ て、即ちベースステーションが例えばＧＰＳ信号のような共通のクロック信号を 有する場合には、異なるベースステーションとの同期が通常は問題を生じさせな い。むしろ、セルラー無線システムが非同期であって、即ちベースステーション が互いに同期しておらず、それらの各々がそれ自身のクロックを有する場合は、 従来システムでの同期は、困難且つ低速な動作となる。 ＣＤＭＡでは、ベースステーションとターミナル装置との間の接続、及びベー スステーション間のハンドオーバーの両方の確立が高速となるように同期を迅速 且つ確実に行わねばならない。従って、現在のシステムは、同期を可能にするた めに１つ又は多数の制御チャンネルを必要とする。これらのチャンネルは、実際 のトラフィックチャンネルの容量を消費し、ハンドオーバー中に、非同期システ ムにおける隣接ベースステーションの送信との同期が困難となる。発明の要旨 本発明の目的は、加入者装置をそれら自身のベースステーション及び隣接ベー スステーションの両方の送信と迅速に且つ確実に同期できるようにする方法を実 現することである。 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がデータ変調 信号をパイロットチャンネルに送信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、各セルにそのエリア内の加入者装置と通信する少なくとも１つ のベースステーションを備えそして所定の分散コードが設けられた別々のパイロ ットチャンネルを送信する手段を備えたＣＤＭＡセルラー無線ネットワークに使 用されるベースステーションにも係る。本発明によるベースステーションは、デ ータ変調された信号をパイロットチャンネルに送信する手段を備えたことを特徴 とする。 更に、本発明は、各セルにそのエリア内の加入者装置と通信する少なくとも１ つのベースステーションを備えそしてこのベースステーションが所定の分散コー ドが設けられた別々のパイロットチャンネルを送信するＣＤＭＡセルラー無線ネ ットワークに使用される加入者装置にも係る。本発明による加入者装置は、パイ ロットチャンネルに含まれた信号によりベースステーションの送信と同期するた めの手段を備えたことを特徴とする。 データ変調された情報がパイロット信号に含まれた本発明による方法は、従来 の方法に勝る多数の効果を発揮する。本発明の好ましい実施形態においては、デ ータ変調は、パイロットチャンネル上に送信される分散コードシーケンスの１つ 又は多数の記号が反転されるように実現される。従って、受信器は、システムに 必要とされる個別の同期チャンネルをもたずにベースステーションの送信と同期 することができ、これにより、チャンネルに必要とされる帯域巾をトラフィック チャンネルの必要性に対して使用することができる。特に、ハンドオーバー状態 においては、ターミナル装置が、フレーム同期を得るために隣接ベースステーシ ョンからのパイロットチャンネル以外の他のチャンネルを必要としないという効 果がある。図面の簡単な説明 以下、添付図面を参照し、本発明の実施形態を詳細に説明する。 図１は、パイロット信号を発生するための公知の構成を示す図である。 図２は、本発明による方法を適用できるシステムを示す図である。 図３は、本発明によるベースステーションの構造を示すブロック図である。 図４は、本発明による加入者装置の構造を示すブロック図である。好ましい実施例の詳細な説明 本発明による方法が好ましく適用される非同期のセルラー無線システムでは、 異なるベースステーションの内部クロックが互いに同期されない。従って、隣接 するベースステーションのクロックの時間差ですら、数十ミリ秒となる。このた め、それ自身のエリアのベースステーションに同期された加入者装置は、別のベ ースステーションの送信を受け取るべき場合には、コード及びフレームの両方の レベルにおいて再同期されねばならない。 同期式のセルラー無線ネットワークにおいては、信号の記号率がベースステー ションとターミナル装置との間の無線経路における信号伝播遅延に比して高くな る状態が生じる。その差は、多数の記号周期となる。従って、本発明による方法 は、受信器において更に正確なフレーム同期を与えるために、同期システムにも 便利に適用することができる。従って、ハンドオーバー中に、加入者装置は、隣 接ベースステーションのフレームがいつ始まるかを知る必要がない。 上記のように、同期が必要とされる状態は、２種類あり、コールセットアップ 中と、ハンドオーバー中である。以下の説明において、本発明による方法の使用 は、コールセットアップから始めて両方の場合について説明する。 本発明による方法の好ましい実施形態では、送信されるべき信号における１つ 又は多数の記号を反転することによりパイロットチャンネルにおいてデータ変調 を実現化することができる。これらの反転された記号は受信器において検出して 同期プロセスに使用することができる。コード同期が迅速になるようにパイロッ トチャンネルには短い分散コードがしばしば使用される。本発明による方法を適 用するときには、反転された記号が、コードシーケンスにおいて、１つ又は多数 の記号の間、例えば、各フレームの第１記号の間に使用される。 公知解決策においてデータ信号１０がゼロ信号のみである図１に比して、本発 明による方法の信号は、あるデータ情報を含み、即ちゼロ以外の値を有すること ができる。 加入者装置は、スイッチオンされると、ベースステーションのパイロット送信 を見つけるのに使用される周波数帯域を走査する。この走査は、例えば、チップ の半分のステップで行われる。チップとは、分散コードのビットの長さを指し、 従って、ユーザのデータビットの長さよりも時間的に著しく短い。ベースステー ションのクロックは同期されないので、それらがパイロットチャンネルにおいて 使用する分散コードは、異なるコードでなければならない。同期システムにおい ては、パイロットチャンネルにおいて同じコードの異なる位相を使用することが できる。ターミナル装置は、周波数帯域を走査するときには、それがランダムな 順序で探索するところのコードを選択できるか、又はその装置がスイッチオフさ れたときにパイロットチャンネルに使用された分散コードから始めることができ る。受信器において、基準分散コードの位相は、例えば、チップの半分のステッ プで変更され、コードによる相関の計算は各位相において実行される。相関装置 の出力においてピークが見える場合には、パイロット信号が見つかっている。タ ーミナル装置は、パイロットチャンネルを見つけると、受信信号のコードインデ ックス、コード位相及び強度を読み取る。強度が所定のスレッシュホールドより 大きい場合には、その値がメモリに記憶される。発見されたパイロット送信は互 いに比較され、最も高い電力で受信したベースステーションが選択される。 パイロットチャンネルをサーチする際は、サーチ側の相関装置の出力の平方値 又は絶対値が使用され、これにより、データ変調の影響が排除される。従って、 サーチは、既知の方法を用いることによって実現される。本発明による方法の好 ましい実施形態では、反転した記号が受け取られたときに相関装置の出力の極性 が変化する。従って、送信されたデータ変調は、受信器において容易に検出する ことができ、この情報は、フレーム同期に使用することができる。 ここで、加入者装置は、選択されたベースステーションへコールセットアップ メッセージを送信することができる。コールセットアップメッセージは、ベース ステーションのターミナル装置によって共用されたチャンネルであるランダムア クセスチャンネル（ＲＡＣＨ）においてランダムアクセスメッセージとして最も 頻繁に送信される。ベースステーションはメッセージを検出し、ターミナル装置 へ確認を送信し、そしてコールセットアップが既に知られた方法で続けられる。 ソフトハンドオーバーの場合には、加入者装置は、隣接するベースステーショ ンのパイロットチャンネルを探索して周波数帯域を走査する。ターミナル装置が 通信するベースステーションは、隣接セルのベースステーションによって使用さ れる分散コードをパイロットチャンネルを経てターミナル装置へ送信している。 上記のように、コールセットアップ中に走査が行われる。ターミナル装置は、そ れが見つけたパイロットチャンネルの信号強度を測定し、そして１つ又は多数の パイロットの強度が所与のスレッシュホールドを越える場合に、ターミナル装置 は、この情報を、ソフトハンドオーバープロセスをおそらくスタートさせるベー スステーションへ送信する。又、ターミナル装置は、ソフトハンドオーバーを作 動することもできる。 本発明による方法は、ソフトハンドオーバーの場合に特に効果的である。とい うのは、ターミナル装置がその隣接チャンネルのパイロット信号を見つけ、それ 自体をこの信号にコード同期させ、そしてその強度を測定したときに、ターミナ ル装置は、同期のためにベースステーションによって送信された個別の制御チャ ンネルを探す必要なくその信号と直ちにフレーム同期することができるからであ る。これは、ソフトハンドオーバーの間にターミナル装置に必要とされる動作を 低減し、これにより、ソフトハンドオーバーを従来よりも迅速且つ確実に実行で きるからである。 図３は、本発明によるベースステーションの構造を示すブロック図である。本 発明によるベースステーションにおいては、所定の分散コードが与えられたパイ ロットチャンネルを送信する手段３０は、データ情報を含む信号３２を発生する ための手段３１を備え、この信号は、乗算器１２において、パイロットチャンネ ルの分散コード１１で乗算される。データ情報を含むこの広帯域信号は、これに 乗算器１３において発振器ＯＳＣ１から得たキャリア波を乗算することにより、 キャリア周波数へと移行され、それにより得られた信号は、フィルタ１４を通し てアンテナ１５へ送られる。 本発明の好ましい実施形態では、ベースステーションは、送信されるべき信号 の各フレームの始めに１つ又は多数の記号が反転されるようにデータ変調を実現 化する手段１１、１２及び３１を備えている。 実現されるべきベースステーションは、当然、フィルタや増幅ユニットのよう な他の要素も備えているが、これらの要素は、本発明の基本的な考え方の中心を なすものではないから、明瞭化のために、図面及び説明から省いてある。 図４は、本発明によるＣＤＭＡセルラー無線ネットワークの加入者装置の構造 を示すブロック図である。受信方向に、加入者装置は、信号を受信するアンテナ ４０を備え、この信号は、無線周波数部分４１を経てＡ／Ｄコンバータ４２へ送 られる。この変換された信号は、整合フィルタ４４ａないし４４ｄへ送られ、そ の各々は、個々の経路に沿って伝播される信号成分と同期される。更に、変換さ れた信号は、サーチ相関装置４３へも送られ、その機能は、所望の分散コードと 共に送信される信号成分をサーチすることである。整合フィルタから信号は手段 ４５へ送られ、これは、受信した信号成分を合成しそして信号を検出するのが好 ましい。この合成器から、信号は、チャンネルデコーダ４６へ送られ、そしてそ こから、スピーチデコーダ４７を経てスピーカ４８へ送られる。本発明によるタ ーミナル装置は、更に、パイロットチャンネルに含まれた信号により加入者装置 をベースステーションの送信と同期させる手段４３、４５を備えている。本発明 によるターミナル装置では、手段４３は、ベースステーションから送信されたパ イロット信号と相関し、そして手段４５を使用することにより、ターミナル装置 は、パイロット信号によりベースステーションの送信とフレーム同期される。 送信方向において、加入者ターミナルは、信号を発生するマイクロホン４９を 備え、この信号は、スピーチコーダ５０及びチャンネルコーダ５１を経て分散コ ーダ５２へ送られる。又、ターミナル装置は、無線周波数手段４１も備え、これ により、送信されるべき信号がアンテナへ送られる。ターミナル装置は、更に、 上記要素の動作を制御する手段５３も備えている。 加入者ターミナルは、当然、フィルタのような他の要素も備えているが、これ らの要素は、本発明の基本的な考え方の中心をなすものではないから、明瞭化の ために、図面及び説明から省いてある。 以上、添付図面の例を参照して本発明を説明したが、本発明はこれに限定され るものではなく、請求の範囲に開示した本発明の考え方の中で多数の仕方で変更 できることが明らかであろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ケスキタロ イルッカ フィンランド エフイーエン‐90500 オ ウル コスキティエ ５アー ８

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．デジタルセルラー無線ネットワークにおいて加入者装置をベースステーシ ョンの送信と同期させる方法であって、上記デジタルセルラー無線ネットワーク は、ＣＤＭＡ多重アクセス方法を使用するもので、各セルに、そのエリア内の加 入者装置(MS)と通信する少なくとも１つのベースステーション(BTS)を備え、そ して上記ネットワーク内で、上記ベースステーションが、所定の分散コードが与 えられた個別のパイロットチャンネル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(BTS)がデータ変調信号をパイロットチャンネル上に送信するこ とを特徴とする方法。 ２．上記ターミナル装置(MS)は、それ自身を上記ベースステーション(BTS)の 送信とコード及びフレーム同期するときに上記パイロットチャンネルの送信を利 用する請求項１に記載の方法。 ３．上記ターミナル装置(MS)は、それ自身を上記ベースステーション(BTS)の 送信とコード及びフレーム同期するときに隣接セルのベースステーションにより 送信されたパイロットチャンネルを利用する請求項１に記載の方法。 ４．パイロットチャンネル上に送信される分散コードシーケンスの１つ又は多 数の記号が反転される請求項１に記載の方法。 ５．短い分散コードシーケンスがパイロットチャンネル上に送信され、そして 送信されるべき各フレームの始めに１つ又は多数の記号が反転される請求項１に 記載の方法。 ６．上記加入者装置(MS)は、上記ベースステーション(BTS)により送信された パイロットチャンネルをサーチし、それが受け取ったパイロットチャンネル信号 を相関させ、そしてその受け取ったパイロット信号からフレーム同期のために必 要な情報を読み取る請求項１に記載の方法。 ７．異なるセルに位置したベースステーションの送信は非同期である請求項１ に記載の方法。 ８．各セルにそのエリア内の加入者装置(MS)と通信する少なくとも１つのベー スステーション(BTS)を備えそして所定の分散コードが与えられた個々のパイロ ットチャンネルを送信する手段(30)を備えたＣＤＭＡセルラー無線ネットワーク に使用されるベースステーションにおいて、データ変調された信号をパイロット チャンネル上に送信する手段(11,12,31)を備えたことを特徴とするベースステー ション。 ９．上記ベースステーションは、パイロットチャンネル上に短い分散コードシ ーケンスを送信するための手段(11,12,31)を備え、上記シーケンスの１つ又は多 数の記号は、送信されるべき各フレームの始めに反転される請求項８に記載のベ ースステーション。 １０．各セルにそのエリア内の加入者装置(MS)と通信する少なくとも１つのベ ースステーション(BTS)を備えそしてこのベースステーションが所定の分散コー ドが与えられた個別のパイロットチャンネルを送信するＣＤＭＡセルラー無線ネ ットワークに使用される加入者装置において、パイロットチャンネルに含まれた 信号により上記ベースステーションの送信と同期するための手段(43,45)を備え たことを特徴とする加入者装置。 １１．上記加入者装置は、上記ベースステーションにより送信されたパイロッ トチャンネルをサーチする手段(43)と、受け取ったパイロットチャンネル信号を 相関させる手段(43)と、そしてその受け取ったパイロット信号からフレーム同期 のために必要な情報を読み取る手段(45)とを備えた請求項１０に記載の加入者装 置。