JPH11509065A - デュアルモード衛星/セルラー端末 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
時分割多重アクセスおよび適応型送信および受信を使用して情報を通信する方法および装置が開示されている。TDMA送信機からTDMA受信機へ信号バーストが送信され、そこでは、前記送信機が情報を符号化し、符号化された情報を反復的TDMAフレーム周期中の複数個のタイムスロットのうちの2個のタイムスロットの少なくとも一方を使用して送信するようになっている。送信機が1つのタイムスロットを使用して送信したか、2つのタイムスロットを使用して送信したかに関わらず、2つのタイムスロットが両方とも受信されて、受信された信号は意図されたものと意図されないものとに分類される。意図されたものとして分類された受信信号を連続的に組み合わせることによって情報を再現するためのデコードのための1つのブロックが得られる。
Description
【発明の詳細な説明】
デュアルモード衛星/セルラー端末 開示の分野
本発明は、地上通信に基づくセルラーシステムを介して、あるいは地上セルラ
ー基地局が近くにない場合には軌道衛星を介して動作する、移動型または携帯型
の無線式電話機に関するものであり、更に詳細には、モード間でスイッチングを
行う場合に、コストを削減するために、無線式電話機の部品の再利用を容易にす
るための衛星信号フォーマットの選択手段に関する。開示の背景
衛星通信に使用される信号の帯域幅およびチャンネル間隔は一般にセルラーシ
ステムに使用される信号の帯域幅とは異なっている。この違いの1つの理由は、
衛星通信が熱雑音によって制限されることである。その結果、衛星通信ではより
狭い帯域幅および符号化レートが使用されている。他方、セルラー通信では、干
渉効果が制限となるため、より広い帯域幅および符号化レートが使用される。
例えば、GSMのセルラーシステムのチャンネル間隔は200KHzであり、
他方、INMARSAT−M衛星システムは5KHzまたは10KHzのチャン
ネル間隔を使用している。後者の狭帯域モードでは、前者の広帯域の場合と比べ
て、移動端末または移動局にとって、周波数雑音および位相雑音がかなり厄介な
問題である。このため、両モードにおいて回路を再利用するために、経済的な端
末を実現する場合に問題が起こる。
ここに引用して本明細書の一部として援用する米国特許出願第08/305,
780号は、狭帯域衛星通信のチャンネル間隔とGSMの間隔との両方を経済的
に提供する新規な周波数シンセサイザー回路を備えたデュアルモード端末につい
て述べており、それは狭帯域の衛星モードにおける厳しい雑音要求とGSMの周
波数ホッピングモードにおける高速スイッチング要求のいずれにも応えるもので
ある。
2つのモードの間で同じ部品を経済的に再利用するデュアルモードの端末につ
いてのその他の従来技術による説明は、例えば、ここに参考のために引用する”
多重モード信号処理(Multi−mode signal processi
ng)”と題する米国特許出願第07/585,910号に見い出されよう。こ
の出願はAMPSセルラー標準に従うFM信号とTIA標準IS54に従うデジ
タル式のセルラー信号とを切り替えて処理するために、同じ部品を再利用する方
法について述べている。
GSM標準は、同じビットレートのTDMAバーストをより少ない頻度で送信
することによって、低速のビットレートでの通信の可能性について開示している
。GSM標準は、8タイムスロット毎ではなくて、16タイムスロット毎に1つ
のバーストを送信する、いわゆる”ハーフレート”モード(half rate
mode)について述べている。しかしながら、アップリンク(移動端末から
基地へ)で使用されるのと同じフォーマットがダウンリンク(基地から移動端末
へ)で使用されるので、衛星システムでの移動電話機に対して高いピーク電力が
要求されるという問題がある。
ここに引用して本願明細書の一部として援用する米国特許出願第08/179
,954号は非対称なTDMAフォーマットを開示しており、そこにおいては、
アップリンクのTDMAフォーマットのほうが、対応するダウンリンクのTDM
Aフォーマットと比べて、より少数のタイムスロットと狭帯域周波数チャンネル
のより大きい汎用性とを組み合わせることによって、移動端末に要求されるピー
ク対平均の電力比を低減化している。しかし、上述の出願に開示された発明を実
施する場合、その端末はGSMセルラーの標準的なアップリンク波形と互換性を
持たない。開示の要約
GSMのような、既知のデジタル式セルラー標準に従って動作する手段を有す
る携帯型の無線端末についてここに開示する。そのような手段は、TDMAバー
ストを受信してそれをデジタル化するための受信機無線周波数部品と、前記バー
ストをデコードして音声またはデータ信号を再構築するための信号処理部品とを
含んでいる。本発明の端末は、同じビットレートおよび同じフォーマットを採用
することが好ましいものの、より低いビットレートで符号化される衛星からのデ
ジタル音声信号のためにより少ない頻度で発生する衛星からのTDMAバースト
を受信するために同じ受信機部品を使用している。本端末は、受信ビットレート
の約数レートで比例的に長い時間に亘って、比例的に狭い帯域幅の送信周波数チ
ャンネルを使用してTDMAバーストを送信する。送信タイムスロットおよび送
信周波数チャンネルの割り当ては、端末での送信と受信とが重ならないように、
そしてループ伝搬遅延を補償するタイミングコントローラによって決まるほぼ一
定の相対的タイミング関係を有するように、受信周波数およびタイムスロット割
り当てとリンクされている。
本発明の一実施例によれば、時分割多重アクセスと、適応型の送信および受信
とを使用する情報通信の方法が開示される。まず、TDMA送信手段からの信号
バーストがTDMA受信手段へ送信されるようになっており、ここにおいて、前
記送信手段は前記情報を符号化し、符号化された情報を、反復的なTDMAフレ
ーム周期中の複数のタイムスロットのうちの2つのタイムスロットの少なくとも
一方を用いて前記受信手段へ送信するようになっている。前記送信手段が前記1
つまたは前記2つのタイムスロットのいずれを用いて送信を行ったかに関わらず
、前記2つのタイムスロットの両方が受信されて、受信された信号は意図された
ものまたは意図されないものとして分類される。次に、意図されたものとして分
類された信号を連続的に組み合わせることによって1つのブロックが得られ、そ
のブロックがデコードされることによって前記情報が再現される。
本発明の別の実施例によれば、進歩した送信機電力レベル制御能力を備えたT
DMA通信装置が開示される。バースト受信手段が、反復的TDMAフレーム周
期の割り当てられた受信タイムスロットの間にTDMA信号バーストを受信して
、受信した信号の強度を測定する。バースト送信手段は、電力制御手段の制御下
で反復的TDMAフレーム周期の割り当てられた送信タイムスロットの間にTD
MA信号バーストを送信する。最後に、送信電力制御手段は、前記測定された受
信信号強度に基づいて伝送経路の変化を補償するために必要な等価的バースト送
信電力レベルを計算して、前記バースト送信手段が前記TDMAフレーム周期の
各各の中の前記割り当てられた送信タイムスロットにおいて制御された電力レベ
ルで前記バースト送信手段が信号をバーストを送信するように制御する。
本発明のこれらおよびその他の特徴および利点は、図面と一緒に参照すること
によって以下に書かれた説明から当業者には明かであろう。図面の簡単な説明
図1は、世界的範囲での個人向けの衛星通信サービスに対する周波数割り当て
を示す。
図2は、既知のGSM時分割多重アクセス用フォーマットを示す。
図3は、再利用距離の関数として、同一チャンネルの搬送波/干渉を示す。
図4は、200KHzチャンネル当たりのタイムスロット数を示す。
図5は、本発明の一実施例に従う、8、16、24、および32スロットのフ
ォーマットを示す。
図6は、本発明の一実施例に従う、アップリンクとダウンリンクの間の対応を
示す。
図7は、本発明の一実施例に従う、デュアルモードの衛星/セルラー端末を示
す。
図8は、本発明の一実施例に従う、衛星モードに関するバースト処理の方法を
示す。
図9は、本発明の一実施例に従う、衛星から移動端末への送信に関するチャン
ネルユニットを示す。
図10は、本発明の一実施例に従う、地上局を示す。
図11は、本発明の一実施例に従う、セルラーネットワークに使用されるマク
ロダイバーシティを示す。
図12は、本発明の一実施例に従う、セクター境界に位置する移動局に関する
セクターダイバーシティを示す。
図13は、本発明の一実施例に従う、適応型電力制御を採用した端末を示す。
図14は、本発明の一実施例に従う、偶数/奇数フレーム同期化器を示す。
図15は、本発明の一実施例に従う、適応型TDMAのフォーマッティングを
示す。
図16は、本発明の一実施例に従う、適応型フォーマッティングに付随するベ
ースバンド周波数ホッピングを示す。開示の詳細な説明
図1は、世界領域R1、R2、およびR3におけるパーソナル・サテライトコ
ミュニケーション(PSC)サービスに対する周波数の割り当てを、新しい地上
をベースとするパーソナル・コミュニケーション・サービス(PCS)に関して
競売によって提示される新しい周波数に関するFCCの提案と比較して示してい
る。明らかなように、DEFGと記されたPCSバンドが衛星PSCバンドと衝
突している。しかし、FCCは現時点では周波数バンドDEFGをPCSに割り
当てる計画を放棄しており、計画された周波数競売はA、B、およびCと記され
たバンドに限定されている。2つに分かれたA、B、およびCのグループはそれ
ぞれ移動端末から基地へ、および基地から移動端末へのアップおよびダウンリン
クのバンドを表しており、80MHzの分離は二重化間隔(duplex sp
acing)として知られている。
アップリンクとダウンリンクのバンド間では、周波数はライセンス無しまたは
ほとんど規制なしで提供されている。規制のないバンドは想定される周波数二重
化間隔は存在せず、一重、半二重、プレストーク(press−to−talk
)システム、あるいはデジタル・ヨーロッピアン・コードレステレフォン・スタ
ンダード(DECT)のように同じ周波数を時間二重化動作で使用するシステム
のみに適している。
衛星アップリンクバンドとダウンリンクバンドとの間の二重化間隔はこれより
も幾分広いと考えられる。このことは同時に同じアンテナを通して送信と受信と
を許容する小型で低損失の送受切り替え器(duplexer)を構築すること
を容易にするものの、送受切り替え器は単なる部品でしかなく、それは少なくと
も携帯型の電話端末では時間二重化方式を採用することによって回避することが
望ましい。そのような周波数選択性の高い部品を回避することはまた、PCS受
信バンドの1930−1970MHzと、PSC受信バンドの両方をカバーする
受信機の構築を容易にする。
本発明は、図1に示されたバンドにおけるデュアルモードのPCS/PSC端
末の構成を含むがそれに限定されない。本発明は、セルラーバンドが900MH
z帯にあるデュアルモード端末にも適用できる。あるいは、実際には衛星お
よびセルラー周波数バンドがどんな周波数帯にある場合にも適用できる。
現状の衛星システムでは、数百万とも言われる加入者に対してサービスを提供
できる地上をベースとするセルラーシステムの容量に到達することはできない。
従って、デュアルモードのセルラー衛星端末を提供することの目的は、加入者に
対して、利用できる限りは大容量のセルラーシステムを使用して、一時的にセル
ラーのカバーできる範囲から出た加入者だけが限定された容量の衛星を利用する
ことを保証することである。しかし、衛星システムは全世界的な範囲をカバーで
きるため、加入者が互換性のないセルラーシステムを有する国へ旅行した場合な
どにも衛星システムへの呼び出しを転送する主要な理由付けは生ずる。
衛星の負荷は、実際には、互換性のない外国方式セルラーの範囲内には居るが
、自分の電話が動作するように設計された自国のセルラーシステムの外側に一時
的に居る”巡回セールスマン”と呼ばれる種類の加入者によって主として支配さ
れることになろう。そのような加入者でもここに述べる本発明のデュアルモード
端末の衛星モードを利用するサービスを受信することができる。
ヨーロッパでは、PCSの割り当てられた周波数バンドは米国のPCSバンド
よりもわずかに低い周波数帯にあり、二重化間隔は80MHzではなくて95M
Hzである。ヨーロッパのPCSシステムはDCS1800として知られており
、より高い周波数バンドへ移された900MHz GSM標準を使用している。
周波数選択性の高い二重化フィルターを回避することはまた、米国およびヨー
ロッパの両PCSバンドで動作できる端末を構築することも容易にする。このよ
うに、米国のPCSシステムおよびヨーロッパのDCS1800システムの両方
において自在に動作するPCS/PSC端末を考案することによって、限られた
衛星容量へ更に負荷を加えることを回避できる。加入者に対するサービス料金の
請求などの管理上の理由から、そのような端末は、例えば、米国PCSシステム
のオペレータでの加入、ヨーロッパDCS1800またはGSMシステムのオペ
レータでの加入、および世界的な衛星システムへの加入の、3組までの加入デー
タを記憶できるように設計されよう。GSM標準は、電話機外部のプラグイン式
の”スマートカード”に、セキュリティおよび利用権に関するキーワードを含む
加入情報を記憶するための機構について述べている。本発明の一実施例は、電子
的に電話機へ読み込まれる代替え加入情報を含むのみならず、加入データが使用
中の場合に電話機の信号処理が採用する代替えモードおよび信号波形についての
記述を含むスマートカードを使用することを含むことができる。しかし、加入者
の便宜および販売の便宜上、好適実施例は、電話番号を含む加入データの同じ組
を採用するようになっており、加入者がシステム間を徘徊する時にすべてのシス
テムにおいてデータが有効と受け入れられることを保証するようになっている。
不必要に衛星システムに負荷を与えないようにすることは、実際に衛星のオペ
レータの収入を増やすことになる。それは、システムの飽和の危険を冒すことな
しに、加入権が非常に大勢の加入者の間で売買され、料金が集金できるためであ
る。衛星システムを通して同時に呼び出しを行っている加入者の数よりも加入者
の全体数が大幅に上回るようになると、加入権収入は、利用料金を大幅に上回る
ことになる。従って、一時的にセルラーのカバー範囲外にいて、衛星を通して接
続することを必要とする加入者に対して、割り増し料金を課することは不要であ
る。従って、サービスがどのように行われようと、すなわち、衛星を介してであ
ろうと地上ネットワークを介してであろうと、呼び出し料金および請求は同じレ
ベルに留まるので、衛星あるいは地上ネットワークの利用は加入者に対しては全
く透明になる。
図2は、900MHzおよび1800MHzの両バンドにおけるGSMで採用
されているTDMA送信フォーマットを示す。スーパーフレームは4×26個の
TDMAフレームを含む。引き続く26個のTDMAフレームの中で、最初の1
2個はトラフィック情報を運ぶ。第13フレームはアイドルで、移動端末が近隣
の基地局から識別データを読み出すために使用することができる。第14−25
フレームはトラフィック情報を運び、第26フレームは低速付随制御チャンネル
メッセージ(SACCH)の四分の一を運ぶ。1つのSACCHメッセージを分
配するためにはこのような26個のフレームからなるブロックが4個必要であり
、他方、26フレームの各グループは6個の20mSスピーチボコーダ(voc
oder)データブロックを表すトラフィックデータを分配する。スピーチ波形
の1つの区分を表す符号化データの各20mSブロックは、ブロック対
角インターリーブ(block−diagonal interleaving
)として知られるプロセスの中で、8個の引き続くTDMAフレームに亘って広
がっている。8フレームの各インターリーブブロックは隣接するスピーチブロッ
クの4フレームと融合するように半分ずつ重なり合って、各タイムスロットの半
分を1個のスピーチフレームからのビットで、残りの半分を別のスピーチフレー
ムからのビットで埋めている。次に、TDMAフレームの各々は、干渉平均(i
nterference averaging)またはインターフェアラダイバ
ーシティ(interferer diversity)として知られたメリッ
トを得るように、周波数ホッピングを利用して異なる周波数で送信される。
約4.615mSの長さの各TDMAフレーム20は、8個のタイムスロット
22に分割される。1つの移動端末信号は各フレーム中の8個のタイムスロット
のうちの1つしか使用せず、他のタイムスロットは他の移動端末信号が使用する
。図1はまた、各スロット中のデータシンボルの内部構造を示している。既知の
シンボルのうちの26ビットの同期ワード(syncword)30はスロット
の中央に位置しており、送信チャンネルの特性を決定し、最適な復調を実行する
ように等化器を訓練するために使用される。同期ワードの両側にそれぞれ2個の
フラグビット32および34が配置されている。スピーチブロックがインターリ
ーブされた8個の引き続くフレームからのフラグビットが多数決結合されて、そ
のインターリーブされたブロックがスピーチであるか、あるいは高速付随制御チ
ャンネル(FACCH)メッセージであるかの表示を形成する。スピーチブロッ
クは緊急のFACCHメッセージを送るために盗用することができ、例えば、そ
の移動端末がセルの端に到達して隣接セルへ受け渡されるべきであることを表示
し、更にフラグビットはその電話機に対して、ブロックがFACCHのために盗
用されたことを表示する。
フラグビットの両側にはそれぞれ57ビットのデータ36および38があって
、上述のスピーチブロックまたはFACCHメッセージの一部を構成している。
114ビットの半分は1つのスピーチまたはFACCHブロックに属し、残りの
半分は隣接するインターリーブブロックに属する。スロットの両端にはテールビ
ット40および42がそれぞれ付け加えられている。テールビットの周期は、部
分
的には遅延エコーに対する等化を行う場合に復調器の等化動作を明瞭に終端させ
るためと、部分的にはスペクトルが隣接の周波数チャンネルに広がってしまわな
いように送信機の電力が滑らかに上昇または下降することを許容するために用い
られる。
符号化された1つのスピーチフレームはこのように、8個の引き続くスロット
からの114ビットの半分を含むことになる。それは、20mS当たり456ビ
ットまたは平均して毎秒22.8キロビットである。456ビットのうちの一部
は、エラー対策のために2:1の冗長性を備えて送信される意味的に重要なスピ
ーチビットを表す。この目的のために、1/2の比率の畳み込み符号が使用され
る。デコードの後で、ビットのこの部分について2:1の冗長さが取り除かれて
デコードされるビットレートは従って、平均して13キロビット/秒となる。ス
ピーチボコーダは13KB/sの速度で動作する。これは、背景雑音のような非
音声入力に対しても良好な音質を提供する。
衛星システムは、通常は高品質のボコーダの特徴のいくらか、すなわち直前に
述べた背景雑音に対する耐性などを犠牲にして、送信される情報レートを下げ、
衛星および移動端末の電池電力を節約する。長距離が絡むので衛星との通信に関
して電力は特に重要である。典型的な場合、衛星通信システムは毎秒4キロビッ
トで動作するスピーチボコーダを使用するであろう。干渉で制限されるのではな
く雑音で制限される場合には、スピーチビットの一部分に対してのみエラー修正
の符号化を適用することは有利ではなく、毎秒4キロビットの全体に対して1/
2の比率の符号化が適用されて、符号化されたビットレートを8kB/Sへ上昇
させる。これはGSM符号化の情報レートのおよそ三分の一である。衛星から移
動端末への低速ビットレートの送信は、比例的に狭い帯域幅を利用して行うこと
ができる。しかし、受信機の帯域幅を確立するために使用されるフィルタ部品が
大型で高価なため好ましくなく、本発明の1つの目的は、セルラー帯域幅および
それと異なる衛星の帯域幅の両方のために二重の受信機フィルタを使用する事態
を回避することである。
あるいは、削減されたビットレートでの衛星送信は、同じ帯域幅の、より少な
いビットを含む短いタイムスロットで行うこともできる。その場合、TDMAフ
レーム中のタイムスロットの数は、他の移動端末の会話に使えるように増やすこ
とができる。会話当たりに使用されるエネルギーはこのように削減することがで
き、これが低速のボコーダを使用する目的である。しかし、より少ない情報ビッ
トを含む短いタイムスロットは、同期ワード、フラグビット、およびテールビッ
トのオーバーヘッドがスループット全体に占める割合が高くなるにつれて、効率
低下および容量の損失につながるため好ましくない。従って、本発明は、スロッ
ト当たりに同じ数のビットを送信する代わりに、スロット間の時間を長くして平
均のビットレートを下げること、すなわち、スロット数を増やしてTDMAフレ
ーム周期を長くすることを含んでいる。
フレーム周期の中でスロット数の増大倍率は明確な小さい整数でなければなら
ない。生のビットレートおよび200MHzの搬送波当たりに取り扱える信号数
に対するこの倍率の効果が下記の表に示されている。
フレーム中のスロット数が増加するにつれて、システムの容量が増大するのが
分かる。しかし、これは同一チャンネルの干渉効果を無視している。符号化が少
ない場合には、干渉に対する耐性は低くなって、同じチャンネルを使用する移動
端末間の距離を長くとることが必要となって、周波数の再利用はより疎なグリッ
ド上でのみ許容されることになる。このトレードオフについては、ここに引用し
てその本願明細書の一部として援用する。”進歩した周波数再利用を行うセルラ
ー/衛星通信システム(A Cellular/Satellite Comm
unication System with Improved Frequ
ency Reuse)”と題する米国特許出願第08/179,958号に詳
細に説明されている。このトレードオフについては、ここでフレーム
長(スロット数)をどのように選ぶかに関して繰り返される。
クラーク(Clark)およびケイン(Cain)による、”デジタル通信用
のエラー修正符号化(Error Correction coding fo
r Digital Communication)”は、1、3/4、2/3
、1/2、および1/3の束縛長(constraint length)6の
畳み込みの符号化レートに対する、0.1%のBERのために必要なEb/No
を次のように与えている。
r BER=0.1%に対するEb/No
1 6.7dB
3/4 3.9dB
2/3 3.5dB
1/2 3.0dB
1/3 2.6dB
1/4および1/5の低いレートに対する値は外挿によって見積もられる。こ
れらの数字は干渉なしの場合であり、もしも搬送波対干渉の比率(C/I)(C
arrier to Interference ratio)によって示され
るレベルの、同一チャンネルの干渉が存在すれば、増えるはずである。干渉を補
償するために、それぞれ0.5、1、および3dBのEb/Noの増加を必要と
するC/Iは次の表に与えられる。
与えられたエラーレートに対して必要とされるEb/Noが符号の増大ととも
に平坦化するのに対して、C/Iの要求は、徐々に連続して増大する帯域幅につ
れて符号化が増大するとともにリラックスすることが分かるであろう。このこと
は、デコードにおける処理利得のスペクトルの広がりにつながる。
静的なチャンネルに関する上述の結果はフェーディングチャンネルに関しては
悲観的である。リシアンまたはレイリーフェーディングが存在する時には、同じ
エラーレートを保持するためには静的なEb/No要求よりも平均のEb/No
を増やさなければならない。しかし、衛星ダウンリンクでは、C/I比率はフェ
ーディングを示さない。それは、IおよびCの両成分が正確に同じチャンネル上
で与えられた移動端末に到達し、正確に等しい量だけフェードするからである。
こうして、Eb/Noが10dBフェードする時も、C/Iは10dB減衰する
ことなく元の値に留まる。ほとんどのエラーは、Eb/Noがその平均値よりも
大幅にフェードする時に発生するので、10dBという付加的なC/Iの効果は
この時点ではさほど重要でない。
1、2、3、または4に等しいフレーム長因子の選択に戻って、これらの数は
、4キロビットの未符号化音声ビットレートを送信する場合には、それぞれ、4
/22.8=約1/5;4/11.4=約1/3;4/7.6=約1/2;およ
び
4/5.7=約2/3レートにほぼ等しい。
従って、上記の表から、Eb/No電力収支の0.5dBよりも少ない劣化の
ために要するC/Iは、静的ガウス状雑音チャンネルでのQPSK変調を使用し
た場合、およそ次の表のようになる。
従って、スロット数を増大させると、容量が増大するように見えると同時に、
C/I要求も増大し、それは同一チャンネル利用者間に長い距離を保たなければ
ならないことを意味し、従ってメガヘルツ当たりの会話のエリア密度を下げる。
同一チャンネルでの干渉効果の別の原因は、衛星送信機電力増幅器の相互変調
(IM)である。相互変調は減らすことはできるが、それは高価な太陽電池で発
生した直流電力を無線周波数の通信電力へ変換する電力変換効率を犠牲にしての
み可能である。ここに引用して本願明細書の一部として援用する、”電力増幅器
における廃棄エネルギーの制御および管理(Waste Energy Con
trol And Management in Power Amplifi
ers)”と題する米国特許出願第08/179,947号に開示されているI
M削減技術を使用して、零dBの入力バックオフにおいて−20dBの相互変調
を実現することが可能である。このことは、送信機の電力増幅器
がms値に等しい瞬間的な信号レベルにおいて既に飽和することを意味する。−
20dBの相互変調が存在する時に必要とされるC/Iは上記の表の最後から2
番目の欄に示されている。
干渉効果の別の原因は隣接するチャンネルの干渉である。GSM変調は0.3
のBT積を有するガウスフィルタを備えたガウス状最小シフトキーイング(GM
SK)であり、ここでBTは−3dBの帯域幅Bとビット周期Tとの積である。
このことはGSM仕様により詳しく述べられている。GMSK(BT=0.3)
変調は、+/−200KHz離れた隣接チャンネル中で、主要ローブエネルギー
上で約18−20dB低下したエネルギーにつながる。衛星が隣接するチャンネ
ル信号を必要とされる信号を間に挟んで同じ電力レベルで放射する限り、両隣接
チャンネルからの干渉の総和は必要とされる信号に対して−15および−17d
Bの間になろう。中間値の−16dBを使用すれば、上記の表の最後の欄は−2
0dBのPA相互変調および合計で−16dBの隣接チャンネル干渉の両方に要
求される同一チャンネルC/Iを与える。これは32タイムスロットオプション
が、不十分な符号化のために、わずか0.5dB低下というEb/No特性を備
えた、要求される信号品質にも応えることができないことを示している。第2の
表は、1dB低下のEb/No特性に要求されるC/Iを示しており、32スロ
ットでも原理的に尚、適応できることを示している。
実際には、干渉効果を緩和する2つの因子がある。
(1)同一チャンネルC/Iがフェーディングによって変化しないという既
に述べた事実、および
(2)不連続な送信の利用、これは同一チャンネルおよび隣接チャンネルの
インターフェアラ(interferer)の半分が瞬時的に沈黙することを意
味する。
しかし、上述の緩和因子に反して、隣接するチャンネルのインターフェアラが
必要とされる信号と同じレベルにあるという仮定は正しくないかもしれない。衛
星またはセルラーシステムでは、一時的に不利な状況におかれた移動端末に対し
てのみ追加電力を与え、良好な状況にある移動端末に対しては電力を削減するた
めの自動的な電力制御を採用することが好ましい。このようにすれば、合計のダ
ウンリンク電力をサポートされているリンク数で除した値は、平均の伝搬にフェ
ーディング損失を加えたもので決まり、最悪のケースではない。電力制御のアル
ゴリズムは、隣接チャンネル信号と独立的に動作するものであり、必要とされる
信号電力が減少してもそれらは増えるようにできる。隣接チャンネル信号が、必
要とされる信号よりも10dB高い電力を有することを許容するためには、変調
のスペクトルの広がりが減って、隣接チャンネルエネルギーが−18dBないし
−20dB範囲から−28ないし−30dB範囲へと減少することが好ましい。
GMSKを使用した場合の隣接チャンネルエネルギーは、それが定振幅変調で
あることから決まる。定振幅変調は、一定の包絡線の送信機が不定の包絡線また
は線形送信機よりも簡単で、より効率的であるため、移動端末からの送信に適し
ている。しかし、衛星からのダウンリンクで直線変調を利用することには不利な
点はない。それは、能動的整相列の衛星トランスポンダはどんな場合にも、合成
された総和が変動する振幅を有する多重信号を取り扱うように適応できるためで
ある。GSM移動電話の受信機は更に、受信した信号をそれがあたかも直線変調
された信号であるかのように処理するように適応できるのが普通である。GMS
Kを直線変調された信号で近似するこの処理は受信機の設計を簡単化し、セルラ
ーシステムに何等影響をもたらさない程度のわずかなEb/No特性の損失のみ
を引き起こす。衛星ダウンリンクに直線変調を使用することは、それに対してG
SM移動電話の受信機は完全に適応できるため、隣接チャンネルのエネルギーを
削減すると同時に、GMSKの送信と比べて改善された受信機特性をもたらすで
あろう。GSM受信機と互換性のある直線変調は、オフセット直角位相シフト・
キーイング(OQPSK)の1つの形態である。この変調は、偶数番目のデータ
ビットを表す正または負の信号インパルスを1つのフィルタチャンネル(Iチャ
ンネル)へ供給することと、奇数番目のデータビットを表す信号インパルスを第
2のフィルタチャンネル(Qチャンネル)へ供給することとを交互に行うことに
よって実現される。フィルタを通ったIおよびQチャンネルの出力は、次に、乗
算的にそれぞれ余弦波および正弦波搬送波形を変調し、それらが次に加算されて
OQPSK信号を形成する。このように、フィルタ特性が送信されるスペクトル
を決定する。GSMは、BT積0.3によって定義されるガウス状フィルタ形状
を使用する。これは帯域幅を制限し、シンボル間の干渉をいくらか引き起こすが
、それにも拘らず等化受信機によって補償される。例えば、BT積を0.25に
減らすことで、より多くのISIを導入する犠牲を払って隣接チャンネルエネル
ギーの抑制が改善される。これは、地上を移動する端末電波の伝送環境において
山や高い建物などからの反射によって引き起こされる遅延エコーから生ずるIS
Iを処理する能力を等化器が保持することを要求されるGSMシステムでは好ま
しくない。しかし、衛星から移動端末への伝送経路では、経路がほぼ直線である
ので、そのような遅延エコーの影響を被ることは少ない。従って、衛星通信の隣
接チャンネル抑制は、GMSK互換の直線変調を使用することの他、ガウス的な
予備変調フィルタのBT積を減少させることなど、更にフィルタを通すことによ
って改善することができる。これら両技術は既存のGSM移動電話受信技術と完
全に互換である。
それにも拘らず、これは、動的な電力制御動作のせいで、必要とされる信号よ
りも大きくなる可能性のある隣接チャンネル電力の効果を緩和するだけであるた
め、上の表での仮定は有効である。この結果は、32スロットの場合の符号化の
ための空きがわずかに不十分であるということが、32スロットのフォーマット
をこれが唯一の利用可能な波形であるとして採用することに関する潜在的な問題
であることを示している。
異なる量の符号化のために必要な同一チャンネルC/I値を実現するために、
移動局による同じチャンネルの再利用は地上で十分分離されなければらなない。
ここに参考のために引用された前記出願は、同一チャンネル動作のために要求さ
れる分離を満足するように移動端末をグループ分けするやり方を開示している。
C/I値が大きくなれば必要な分離も大きくなり、それはその周波数を使用する
場合のエリア当たりの容量を低下させることにつながる。将来的には、与えられ
た周波数スペクトル量を使用するための権利についての競売で高額が支払われる
であろうから、購入された各周波数において利用できる容量を減らすことは経済
的に好ましいことではない。しかし、与えられた周波数スペクトルの量の中で利
用できる容量は、必要なC/Iを実現するために要する再利用の距離と各信号に
よって占有される帯域幅との組み合わせに依存する。このC/I要求と帯域幅と
は両方とも、符号化の量とは逆の方向へ変化する。与えられたC/Iを実現する
ための再利用の距離は、優れた角度分解能を有するより大型のアンテナアレイを
使用することで短縮できるであろうが、このことは衛星のコストを引き上げ、従
って一定のアンテナアパーチャに基づいて異なる選択の間で比較を行う必要があ
る。
他のアンテナビームまたは方向からの同一チャンネル干渉によって引き起こさ
れるC/Iは、アンテナパターンのサイドローブ特性の関数である。サイドロー
ブおよび、従って隣接ビームからの干渉はアレイ間の電力分布にテーパーを付け
ることで減少させることができよう。しかし、テーパーの付いた照射はアパーチ
ャ効率を下げ、従って均一照射と比較した場合の利得を下げる。更に、大型整相
列のサイドローブレベルは位相および振幅の許容差に大きく依存する。従って、
これは、上述の特許出願の中に述べられているように適応的に制御されることが
好ましい。非適応型制御、完全な位相および振幅のマッチング、および一様なア
パーチャ照射について、同一チャンネルC/Iが図3に再利用距離の関数として
示されている。ここでの距離は主要放射ローブの−3dB径で与えられている。
図3からタイムスロット数(符号化の量)の関数として表現した0.5および
1dBのC/I低下に対するグリッド間隔はそれぞれ、次のものよりも大きくな
ければならない。
16スロット(0.5dBC/I低下)および24スロット(1dBC/I低
下)の場合の値のばらつきは、DTXによる3dBのC/I増加という楽観的な
計上と、分離距離に対するC/Iのカーブのピークが、周波数再利用グリッドの
不規則性、あるいはサイドローブパターンに明瞭な零を示していないアレイ放射
ダイアグラムによって均されてしまうであろうという悲観的な仮定とのためであ
る。適応型アレイ信号処理を使用することはより大きい数値を与え、非適応型ア
レイ処理はより小さい数値を与える傾向がある。
このような容量の見積についての要約が図4に示されている。より小さい値へ
向かう傾向のある16または24を選択することによって、電力効率に対する与
えられたインパクトに対して最も大きなスペクトル上の効率が得られることが明
かであろう。1/2の比率の符号化(24タイムスロットの場合)と比べて、1
/3の比率の符号化(16タイムスロットの場合)を使用する場合に符号化利得
から付加的な0.4dBが減ずる時、C/Iによる1dBの低下を有する16ス
ロットの場合の電力効率が、0.5dBの低下を有する24スロットの場合と等
価になる。しかし、これらの2つの場合についての容量見積は16および24タ
イムスロットに対してそれぞれ14および6であり、このことは数少ないタイム
スロットおよびより多い符号化の場合の議論、すなわち16タイムスロットの選
択を補強することになる。このように、いわゆるGSMハーフレートのTDMA
フォーマットが、電力効率の点からも帯域幅効率の点からも最適に近い衛星通信
波形の選択であることを示したが、これは本発明の中では、GSM標準に描かれ
たものとは違うやり方で使用されている。ハーフレートTDMAフォーマットは
、GSMの中では半分の情報レートで送信するように使用されているが、本発明
ではこのフォーマットは2倍の符号化で1/4の情報レートで送信を行うように
使用されている。このことは、デュアルモードの衛星/セルラー端末の構築を容
易にし、更に、信号レベルがマージンに近づいてリンクを保持するために必要で
あれば4キロビットのボコーダに降下するし、リンクマージンが許せば高品質の
衛星通信を実現する目的で衛星モードにおいてGSMハーフ情報レートのスピー
チボコーダへ復帰する可能性を残す。
1/3の代わりにおよそ2/3の符号化レートを使用した公称16スロットフ
レームで、割り当てられたスロットを1つおきにしか送信しない、すなわち条件
が許せば32スロットフレームを採用することによって時折送信を行うというオ
プションも残される。ここに引用して本願明細書の一部として援用する、”衛星
ダイバーシティ(Satellite Diversity)”と題する米国特
許出願第08/354,904号に述べられているように、経路ダイバーシティ
を得るために、第1および第2の衛星から交互に16スロットフレームで割り当
てられたスロットを送信する別のオプションがある。各衛星によって送信される
ビットは好ましくはそれぞれ2/3の比率の符号化を構成するように選ばれるべ
きであり、それによって信号の品質が許せばいずれか一方だけでも効率的にデコ
ードでき、いずれか一方だけでは信号の品質が不適当な場合には両方を組み合わ
せて1/3の比率の符号化でデコードすることができる。この方法に従う衛星ダ
イバーシティは、利用者が頭を回して一方の衛星からの信号を遮るものの、他方
からの信号は受信できるような場合に生ずる、各衛星からの信号が独立的にフェ
ードする場合に優れた特性を提供する。最後のオプションは、2/3の比率の符
号化で情報を受信する能力に着目して、信号の品質が許せば32番目のスロット
のみを使用するもので、このモードは、特定の不均一なトラフィック分散の場合
に、隣接するセルが軽負荷の時に、特定のセルのピーク容量を増やすために有用
である。その他のセルにおけるトラフィック要求が低いためにそれらのセルが同
じ周波数チャンネルを使用する必要がない時には、C/Iは改善されて、2/3
の比率の符号化を許容し、32タイムスロットのフォーマットで十分であり、そ
のため、高トラフィックを要求されるセルの容量は二倍になる。本発明の一態様
に従えば、衛星システムによって任意の時に、例えば、2/3の比率の符号化を
使用して32番目毎に情報を送信する、あるいは二倍の符号化を使用して16番
目毎にスロットを送信するやり方を選ぶことができて、しかも移動電話に対して
予め変化を警告することなしに動的に行うことができる。本発明に従えば、移動
局は常に16番目毎にスロットを受信するが、そのスロットが意図した情報を含
んでいること、およびそれがエラー修正デコーダの入力において削除されたか、
あるいは実質零の値のような失われたビットとしてラベル付けされていないかを
決定する。このシステムは、例えば、1つのスロットの中で送信された情報が特
定の電話機に対して意図されたものでなく、別の電話機に対して意図されたもの
である時に、図2に従うTDMAバーストに埋め込まれた異なる同期ワードパタ
ーンを使用してそのことを表示する。この異なる同期ワードは、区別を容易にす
るために、直交的なパターンになるように選ばれるのが好ましい。それぞれ奇数
番目と偶数番目の16スロットフレームを使用して、2つの電話機に対して2つ
の会話が行われている時でも、すなわち、各移動端末が他の移動端末との間でイ
ンターリーブされた32番目のスロットを受け取る場合、時間(DTX)の半分
で発生するように一方の話し手が一時的に沈黙すれば、他方の移動端末は16番
目毎にスロットを送信することができて、両移動端末に対して少なくとも時間の
半分は二重符号化保護が提供できる。
図5は、8、16、24、および32スロットフレームを使用した場合に形成
できるTDMAフレーム構造を示している。16スロットのTDMAフレームの
場合には、16個の独立的なSACCHメッセージ送信を設けることも必要であ
る。このことは、アイドルフレーム(13)を消去して代わりに二倍長のSAC
CHフレームを形成することによって行われる。アイドルフレームはもはや不要
であり、もし受信機がトラフィックデータを失うことなしに交番チャンネルをス
キャンする必要があっても、16スロットのフォーマットはGSMの8スロット
フォーマットと比べて、すべてのTDMAフレームの中に元々の8スロット周期
の1つ分のフリーな時間を提供するので、もし必要ならば他の信号に対するスキ
ャンのための適当なスペア時間がフォーマット中で利用できるようになる。
SACCHフレームはまた、スピーチフレームと一致するように16スロット
へ変換することができる。これによれば、8スロット構造の元々のアイドルフレ
ーム位置において付加的な8個のSACCHメッセージを送信するのよりもより
規則的な構造が得られる。16スロットフレーム構造はまた、すべてのチャンネ
ルに対して同じインターリーブパターンで以て、120mSの構造繰り返し周期
当たりに、20mS音声フレーム6個または40mS音声フレーム3個のデータ
を提供する。残念なことに、この望ましい特徴は24フレームフォーマットでは
実現困難である。8スロットフレーム3個を組み合わせて24スロットのTDM
Aフレームを形成した場合、120mSの構造周期当たりの24スロットフレー
ムの数は8になる。しかし、TDMAフレーム8個の間に、20mS音声フレー
ム6個、または40mS音声フレーム3個をインターリーブしなければならない
。8は3で割り切れないので、これと同じインターリーブパターンがすべてのス
ピ
ーチフレームで使用できるわけではない。平均して、24スロット中の1つのT
DMAバーストは1つの20mSスピーチフレームの3/4を含まなければなら
ず、従ってスピーチフレーム全体を受け入れるためには1と1/3のバーストが
必要となる。インターリーブパターンは、インターリーブ遅延を3個のTDMA
バーストの倍数、例えば24の幅に広げることだけで、規則的なもの、すなわち
、すべてのスピーチフレームおよびチャンネルに対して同じものとすることがで
きる。しかし、これは付随してスピーチ遅延が増大することや、ボコーダ分析フ
レーム周期を20mSまたは40mSから15mSまたは30mSへ変更して、
そのため120mSの構造周期が規則的なやり方で8個のTDMAフレームに亘
って分散される8または4個のボコーダフレームを含むようになるため、好まし
いことではない。ほとんどの利用可能なボコーダは20mSまたは40mSフレ
ームで動作するので、15mSまたは30mSのボコーダフレームは好ましいオ
プションではない。
図5はまた、32スロットフレーム構造を示している。これは帯域幅の効率の
観点から必ずしも32人の独立した利用者をサポートすることを意味するわけで
はない。そのためにはSACCHメッセージの32個の独立したチャンネルが必
要であろう。このことは翻って、元々のGSMフレーム周期52個毎に、一度3
2スロットSACCHフレームを得るように構造周期を240mSへ増大させる
ことを要求する。これは、追加のスピーチ遅延を加えることになる遅延バッファ
手段によって橋渡しされる必要のある16mSの隙間をスピーチ送信の中に導入
するため、好ましいやり方ではない。32スロットTDMA構造は、主として衛
星の電力利用の展望からより多くの利用者を受け入れるように、信号の品質が許
せば、第2フレーム毎に16スロットTDMAフレームに割り当てられた1つの
バーストとみなされることを意図している。1つのビームで送信されないスロッ
トは、周辺ビームの半分および同じビームの両隣接チャンネルで送信されるスロ
ットと一致するように選ばれることができて、これによってC/Iが改善される
。言い替えれば、同じビーム中の別の周波数チャンネルは16スロットフレーム
のスロットを交互に送信し、一方、第2ビーム中の同一チャンネルは第1ビーム
中の隣接チャンネルに対応するスロット中で送信する。もし32スロット構造の
特
徴を利用して、既に述べたように、トラフィックの分布が不均一で、重い負荷が
課せられたセルでの容量を増大させることになれば、SACCHメッセージを、
メッセージ本体中の奇数/偶数表示器ビットを使用することによって、交番フレ
ーム中の同じチャンネルを共有している1つまたは別の移動端末へ向けることが
できる。
1/3の比率の符号は2/6の比率の符号として構成することができる。後者
は入力される2つの情報ビット毎に6個の符号化ビットを発生させる。更に、6
個の符号化されたビットは2つの引き続くTDMAフレームの間にインターリー
ブして分散させることができ、それによって各6個のうちの3個が両フレーム中
で発生し、交番フレームのみを使用した場合でも良好な2/3の比率の符号が構
成されて、これは孔の開いた(punctured)2/6比率の符号とみなさ
れよう。孔の開いた2/6比率の符号化では、もしも6個の符号化ビットにP1
、P2...P6と記号を与えるとすれば、P1、P2、P3を1つのバースト
に割り当て、P4、P5、P6を各情報ビット対のうちの次のバーストに割り当
てる必要はなく、例えば、エンコーダへの偶数データビット対シフトに対する符
号化ビットP1、P2、P3を奇数データビット対に対するP4、P5、P6と
一緒に同じバーストへ割り当てるという意味に解釈してよい。このことは、奇数
または偶数のTDMAフレームを受信する移動端末によって同様な2/3比率の
符号化特性が得られることを保証する。これは、いずれの場合でも6個のエンコ
ード多項式すべてが等量使用されているためである。孔の開いた1/3比率の符
号化はまた、P1を偶数データビットに対する偶数TDMAフレームに割り当て
、P2、P3を偶数ビットに対する奇数フレームに割り当てるか、あるいはこれ
らの逆の割り当てを行うことによっても採用できる。このこともまた、奇数フレ
ームのみ、あるいは偶数フレームのみの受信の場合に同様な特性を保証する。
16スロットフォーマットを使用し、異なる衛星から交番フレームを送信する
場合には、これらのフレームを同じ周波数で送信してもしなくてもよい。GSM
フォーマットは、周波数シンセサイザーが周波数ホッピングシステムを構成する
ために偶数フレームと奇数フレームとの間で周波数を変更することを許容するよ
うに、十分な保護時間を含んでいる。こうして、衛星ダイバーシティは、1つの
衛星から周波数f0、f2、f4...で偶数フレームを送信し、その間に別の
衛星から周波数f1、f3、f5...で奇数フレームを送信することによって
与えられる。
1個の衛星のみが利用可能な時は、それはリンクマージンおよび必要な符号化
利得に従って、偶数バーストのみ、奇数バーストのみ、あるいは両方での送信を
行う。偶数バーストのみが送信される時は、奇数バーストは、使用中の別の16
個の移動端末および32スロットのTDMAシステムのために利用されよう。任
意の二重変換では、一方のパーティは他方のパーティが話しているため、平均し
て時間の半分は沈黙している。このように、異なる複数の移動端末が偶数スロッ
トおよび対応する奇数スロットをそれぞれ使用している時でも、両スロットは、
移動端末の1つが一時的に沈黙している時は、各移動端末に対して平均して時間
の半分は送信を行うために利用可能である。更に、奇数フレームおよび偶数フレ
ームに対して独立した周波数ホッピングを使用すれば、特定の移動端末に割り当
てられた偶数スロットに対応する奇数スロットを常にその同じ他の移動端末に付
随させることのないように配置することができる。こうして、対応するスロット
が沈黙する確率、従って送信を強化するために利用できる確率はフレーム毎にば
らつきがあるものの50%である。このことは、各移動端末が時間の半分は他の
沈黙から利益を得るという点で、DXTを使用した先の説明に対する改善である
。両方が話していて、どちらもすべてのフレームを受信することから利益を得て
いない期間は、本発明のように周波数ホッピングを採用すれば長くは続かない。
本発明のこの態様に従えば、1つの移動端末がそれが常に情報を受信すること
に対して優先権を与えられる、TDMA信号構造の32スロットのうちの第1の
スロットを割り当てられ、更に、もしそこに含まれる表示によって情報を受信す
ることが示されていれば第2のスロットを割り当てられる。第2の移動端末は、
前記第2のスロットにおいて情報を受信する優先権が与えられており、他方、前
記第1の移動端末が会話を一時的に沈黙させるという指示に従って優先権を必要
としない時に、前記第1のスロットも使用して情報を受信する。更に、特定の移
動端末に対して情報が送信される、または送信されるであろう周波数は、周波数
ホッピングシーケンス発生器手段によって16スロット毎に変化する。そのため
、
2つの対になった移動端末は上述のように、常に同じ2つの移動端末ではなく、
フレーム毎に疑似ランダム的にその他のものと対を組む。
本発明の上記態様を利用して、1つの移動端末は、16番目のスロットがすべ
て意図する情報を含んでいるのか、あるいは32番目のスロットがすべて意図す
る情報を含んでいるのかを予測することはできない。従って、移動端末は、奇数
および偶数の両スロットを受信して、そのスロットがその移動端末に対して意図
するものであるか、あるいは異なる移動端末に対して意図されたものであるかを
、識別器をチェックすることによって決定する。GSMフォーマットは、スロッ
ト中央部に26ビットの同期ワードを含んでおり、それは意図された移動端末に
対して常に同じパターンになっている。そのスロットを使って送信のできる他の
移動端末は、意図された同期ワードに対角的な別の同期ワードを割り当てられる
ことが好ましく、それによってそれら意図した情報が容易に区別できることが好
ましい。
GSM標準は、20mSスピーチ区分を表すスピーチデータのブロックを、6
4スロットのインターバルで8フレーム毎に8番目のスロットを使うことによっ
て、8個のフルレートフレーム上に亘ってインターリーブすることについて開示
している。スピーチブロックは、最初の4フレームの中に前のブロックの半分を
、二番目の4フレームの中に後続のブロックの半分を備えて、このインターバル
に亘って対角的にインターリーブされる。
16スロットフレームフォーマットでは、この同じインターリーブ周期が長い
フレーム4個のみを含んでおり、これらのフレームの2個が上で説明した偶数フ
レームであり、2個が奇数フレームである。各フレームは、別の移動端末の信号
が沈黙しているかどうかに依存して、同じ移動端末に対するデータを含んでいて
もそうでなくてもよい。従って、各移動端末は、奇数および偶数フレームの両方
を受信し、その移動端末が、そのスロットがその端末用のデータを含んでいるか
どうかを決定する。意図するデータを含むとみなされるスロットが復調されて符
号化ビットが得られる。この符号化されたビットは、そのビットの信号対雑音比
に関する品質情報を含む、”ソフトデジジョン(soft decision)
”の形になっている。意図する情報を含まないとみなされたスロットに対応する
受
信されないビットは、シンボル削除に対応する零の品質またはソフト値を与えら
れる。削除表示を有するビットは、孔開けされたと言われ、デコードプロセスに
おいて、孔開けされた、あるいは消去された符号ビットを含めないようにするこ
とで後続のエラー修正デコード作業で資源が節約される。デ・インターリーブの
後、スロット全体が意図したものでないとして隣接ブロックから元々孔開けされ
ているビットは、非零品質ビット間に分散されており、それによってエラー修正
デコーダは符号化データの任意のセクションで多くの良ビットを受信して、それ
によってそれが情報へデコードされることを許容する。任意のスピーチブロック
において、2個のスロットは、2個の情報ビット当たりに3個の符号化ビット、
すなわち4個の情報ビットに対して6個の符号化ビットを与える有効なデータを
明確に含むことになり、他方、その他の半分の2個のスロットは意図したデータ
を含むことになって、同じ4個のデータビットを表すために平均して3ビットを
追加して与えることになろう。このように、得られた平均の符号化レートは4個
のデータビット当たりに9個の符号化ビット、あるいは1/2の比率よりも優れ
た符号化となる。得られる最低の符号化は2/3の比率であり、得られる最高の
符号化は4個の引き続くスロットすべてが同じ移動端末に向けられている場合に
1/3の比率となる。1つのスピーチフレームと別のスピーチフレームとの間で
発生する、2/3、1/2、および1/3の比率間でのランダムな変動は、特に
重大な問題ではない。認識されるスピーチの品質は通常、フレーム削除レート(
FER)と呼ばれる、平均のスピーチブロックエラー率に関連している。1つの
スピーチブロックの正しいデコードはそのブロックに周期冗長検査符号を含める
ことによってチェックできよう。CRC符号の助けによってデコード時にエラー
があったとして検出されたブロックは消去済みとされる。スピーチ波形の20m
S区分を表す消去済みブロックは、それを、先に正しく受信された音声区分で以
て置き換えることによって、イヤホーンに雑音のバーストあるいは耳障りなクリ
ック音を引き起こさないように取り除かれる。この”不良フレーム置換(bad
frame replacement)”の方法は、ここに引用して本願明細
書の一部として援用する、英国特許第2 103 052号および米国特許第4
,532,636号に開示されている。スピーチ区分を数値パラメータ
の組で表すように音声符号化器に対して行われた各種適用例も一般的に”パラメ
ータ補間(parameter interpolation)”という表現で
知られている。パラメータ補間は、エラーによって失われたスピーチフレームを
橋渡しするために使用することができ、電話コールでの許容できるスピーチ品質
はFERが5%またはそれより小さい時に得られると考えられている。このよう
に、その他のものよりもより多くの符号化およびエネルギーをいくつかのフレー
ムに与えることによって、32スロットフォーマットのみの送信と比べて低いF
ERを得ることができ、従って永久的に32フォーマットが使用されるかのよう
にスペクトル中に同じ数の移動端末が受け入れられた場合でも、品質基準を達成
することができる。
上述の方法は、不連続な送信(DTX)を利用することによって、信号当たり
平均的に符号量を増やしながら、同じ帯域幅の中で二倍の利用者を受け入れるこ
とによって、スペクトルの利用効率を改善している。DTXは、衛星トランスポ
ンダを飽和の方向へ3dB厳しく駆動することによって沈黙している信号の半分
を補償することだけで、電力効率に3dBを与えるように常に利用できる。能動
的信号は、この手段によって、電力で平均してほぼ二倍に増強される。
ここで、対応するアップリンクのフォーマットに注意を向けることにする。ボ
コーダのビットレートが低下している時に、アップリンクのTDMAフレームの
スロット数を増やすことは好ましくない。そのことによって移動電話機の送信機
のピーク対平均の比率が増大するためである。携帯型の電池駆動電話機は平均電
流とともにピーク電流も、電池の内部抵抗のために、電池から効率的に引き出す
ことのできる電流値は制限されている。内部抵抗は寿命が切れる頃には増大する
。従って、アップリンクのための好適な解決策は送信の帯域幅を減らすか、ある
いはより多くの符号を使用するかである。いずれの方法もピーク対平均の電力比
の増大を回避するように行われる。ダウンリンクの場合に明かであったように、
冗長符号を使用して帯域幅を広げることは必ずしもスペクトルの効率および容量
の損失をもたらさない。しかし、周波数再利用距離の減少によって逆のことが起
こる。
図6は、米国特許出願第08/179,954号に開示された発明を使用した
時の、アップリンクとダウンリンクとの間での周波数およびタイムスロットの対
応を示している。ここで、アップリンクは50KHzの4チャンネルの各々に4
個のタイムスロットを含んでいる。これらは、200KHzのダウンリンクのチ
ャンネル当たりの16個のタイムスロットと1:1の関係になっている。ここに
開示する発明は、すべてのチャンネルに対して送信と受信との間で公称で一定の
時間二重化間隔を提供しており、これは移動電話機の設計および動作を簡略化す
る点で有用である。
ダウンリンクにおいて32スロットと16スロットの動作モードを交互に動的
に組み合わせたように、本発明はアップリンクにおいても、対応するように、8
スロットと4スロットモードを交互に含んでいる。4番目のアップリンクスロッ
ト毎に、あるいは8番目のアップリンクスロット毎に送信を行うことの移動端末
による動機および動的選択は、ダウンリンクにおける32か26スロットフォー
マットかのシステムの動機とは異なる。本システムは、電力制約時には16スロ
ットフォーマットでの送信を選択し、帯域幅制約時にはそうしない。これは、1
6スロットフォーマットがより多くの符号を含み、電力効率が優れているからで
ある。衛星の多重搬送波電力増幅器は、このように、16スロットモードを使用
する時は、それらの合計電力の少しの部分を特別な1つの移動端末へ割り当てる
ことが必要である。
これと対照的に、移動ユニットは4スロットフォーマットではなくて8スロッ
トフォーマットで送信を行う時は電力を節約する。それは、二倍の時間低電力で
送信を行う場合よりも、半分の時間を大電力で送信を行うほうが効率的だからで
ある。移動端末は多重搬送波電力増幅器を有していないため、その送信機はフル
パワー時に最大効率を達成する。この動作モードでは、移動ユニットは、4番目
毎にアップリンクを割り当てられるが、それはしばしば交番スロットの送信を省
略することを選択し、8スロットフォーマットを採用したり、あるいは話し手が
一時的に沈黙したりすれば(DTX)全く送信を行わなかったりして、ほとんど
の電力を節約する。しかし、SACCHフレームは、音声の活動度に関わらず常
にアップリンクおよびダウンリンクの両方で送信されて、それによってリンクの
同期化が保持される。移動端末はまたフルパワーで送信を行うことができること
の他に、電池充電間の”トーク時間(talk time)”が利用者にとって
厳しい関心事であれば、電池電力の節約手段によって電力を徐々に低下させなが
ら、複数の電力レベルのうちの任意のレベルにおいて送信を行うこともできる。
電力レベルおよび4または8スロットのアップリンクのいずれのモードを使用
するのかの選択は、電力制御アルゴリズムを用いて移動端末によって決定される
。好適な電力制御アルゴリズムは、次の式で定義される、開ループおよび閉ルー
プ要素の両方を含んでいる。
等価的送信電力レベル=定数−受信された信号強度
ここで、すべての量は対数スーケルで表したデシベルであることを理解されたい
。例えば、利用可能な最大効率の送信電力レベルが0.5ワット(+27dBm
)で、最小のデコード可能な信号強度が−112dBmであれば、上の式は次の
ようになる。
等価的送信電力(dBm)=(−85)−受信された信号強度(dBm)
上の式は、受信された信号強度が最小の利用可能な値である−112dBmで
あれば、等価的送信電力を最大の値である+27dBmに設定することが証明で
きる。これは、ダウンリンク経路がマージンに近づく時にはアップリンクの経路
もまたマージンに近づいて、そのため最大の送信電力を必要とするという妥当な
仮定に基づいている。上述の電力制御アルゴリズムの閉ループ要素は、地上基地
局または衛星中継局を介して固定されたネットワークが、移動端末で使用される
定数の値を上で述べた−85という例の値とは違う別の値へ制御することを許容
することを含んでいる。例えば、もしネットワークが電力レベルを制御してそれ
を移動端末のレベルに割り当てたとすれば、ダウンリンク伝送経路が一定の減衰
を有していても、割り当てられたダウンリンクの電力レベルによって、移動端末
に受信される信号強度は変化する。従って、固定されたネットワークは、時々S
ACCHメッセージ装置手段によって、移動端末に対して命令を発して、その移
動端末に許可されているダウンリンクの平均電力レベルに依存して異なる定数の
値を使用するように指示するべきである。あるいは、または閉ループ電力制御を
実行するための低速のSACCH機構に加えて、高速の帰還法を採用することが
できる。この方法は、送信されるデータの1つのビットを、移動端末に対して、
例えば、定数の値を増分または減分することによって、それの送信機電力を与え
られた量だけステップアップまたはステップダウンすべきであることを表すため
に割り当てるものである。しかし、衛星システムでの伝搬遅延を考慮すると、S
ACCHを使用した場合に対する速度上のメリットはそれほど大きくない。
移動ユニットに対して、アップリンクおよびダウンリンクの両方で使用される
電力をもっと制御できる別の電力制御システムを使用することもできる。通常、
システムオペレータは、移動ユニットに制御を委ねることを欲しない。しかし、
請求額を衛星の消費電力に従って調整できる衛星通信の場合には、潜在的な乱用
の問題はもっと取り扱いが容易である。SACCHメッセージ装置を使用して、
ダウンリンクで最近受信した信号の品質および強度について報告を行うことは、
どんな場合でも通常の移動ユニットで行われていることである。ネットワーク局
は、すべての活動的な移動端末から衛星を経て中継された情報を受信して、それ
らの受信された信号の品質を、報告された信号の品質に基づいて等化するように
ダウンリンクの電力を再割り当てする。
ネットワークが、報告された信号の品質に基づいてダウンリンクの電力を割り
当てするために使用するアルゴリズムを決定的なもの、あるいは予測可能なもの
とすることによって、移動端末は信号強度の報告を送信した後で、予め、ダウン
リンクにおいてネットワークが、衛星および地上のネットワークとの間でのルー
プ伝搬遅延によって遅延した将来のある時点でのフレーム中でその移動端末に対
してどの程度の電力を割り当てるかを予測することができる。こうして、移動端
末は、それ自身で、定数の値を調節してダウンリンク電力の将来の変動を補償す
ることができる。
電力制御アルゴリズムの上述の変形のどれが使用されるかに関わらず、必要と
される送信電力が移動端末の制御プロセッサ内部の数値としてまず決められる。
計算された電力レベルは、次に、移動端末の送信機のバースト電力レベルおよび
デューティ因子(4または8スロットモード)を設定するために使用される。最
大の電力レベルが要求される時は、もしネットワークが以前にその移動端末が4
番目のスロット毎に送信を行うことを表示していれば、その移動端末は、最大の
バースト電力で4スロットモードを使用する。そうでなければ、最大のバースト
電力で8スロットモードが使用される。
最大と最大から3dB下がったところとの間にある電力レベルに対しては、こ
れも最大3dBの低下を行った電力レベルで4スロットモードが使用される。最
大から3dBあるいはそれ以上下がった電力レベルでは、フルバーストパワー(
フルパワー−3dBの要求に対応する)か、フルパワーより低いレベルのいずれ
において、8スロットが使用される。代替え法として、移動端末は、4スロット
モードと8スロットモードとの間で交番するように、フレーム毎に以前のダウン
リンクバーストで受信されたダウンリンク信号品質に依存して、8毎の第2のス
ロットで送信すべきか、あるいは8のうちの1つだけで送信すべきかを効率的に
決定することができる。
このように、好適な電力制御法は、電力制御範囲の上部3dBを有効に使って
1/4と1/8との間のデューティ因子の変動を採用するものであることが分か
るであろう。このことは、バースト送信中、送信機をそれの最も効率的なフルパ
ワー域に留めたままで実現することができる。電力を3dB以上削減することが
要求された時は、好適な方式は、移動端末に、最も高く最も効率的な電力レベル
で、しかしより低いあるいは利用できる最も低いデューティ因子で送信を行わせ
るものである。衛星またはセルラーシステムでは、移動端末の位置や移動に依存
して発生するフェーディングや陰影効果に対処するためにかなり大きなリンクマ
ージンが利用可能でなければならない。しかし、常に最大マージンが要求される
わけではない。上で述べたような、動的な電力制御は、移動ユニットに対して必
要に応じて大電力またはデューティ因子を使用することだけで、平均してかなり
の電池電力節約を実現できる。
アップリンク電力制御手段として1/8と1/4が交互になったデューティ因
子を使用することは、それを用いて、帯域幅が限定されたセルの容量を二倍にす
ることとは別のことである。しかし、両モードとも、呼び出し時の設定やコール
中におけるSACCHまたはFACCHメッセージまたはその他の機構を使用す
ることによって、システムが移動端末に対して時々それが採用すべきモードを指
示する限り、同じシステムの中で使用することができる。例えば、負荷の高いセ
ルの中の移動端末は、いかなる理由があろうと4または8スロットモードを動的
に利用することが許容されるべき信号強度不利な1つのグループと、8スロット
動作によってより好ましく配置され、それによってそのグループの容量を二倍に
される1つのグループとにネットワークによって分類することができる。移動ユ
ニットが好ましい状態に配置されている状況から好ましくない状態に配置されて
いる状況へ変化すれば、再分類を動的に行うことができる。2つの衛星が同じ地
域を照射する時は、両方が各移動端末の送信を受信することを試みることができ
る。従って、ここに参考のために引用された上述の出願に開示されているように
して、衛星のダイバーシティによってアップリンクの信号品質を改善することが
できる。従って、いずれの衛星によっても受信のために好ましくない状態に配置
されている移動端末だけを4タイムスロット毎に送信を行うグループに属するよ
うにする必要がある。
更に、双方向の会話では、一般に、一時に1つの方向のみにスピーチトラフィ
ックの流れが生ずるため、4スロット対8スロットのアップリンク使用時の利益
のようには、16スロット対32スロットのダウンリンク使用の利益は同じ移動
端末で同時に必要とはされないことに注意されたい。従って、もし第1の移動端
末がそれがダウンリンクで16番目のスロット毎に情報を受信していることを検
出すると、それは、一時的に対を組む第2の移動端末がダウンリンクにおいて沈
黙していること、従って多分アップリンクで活動していることを表示する。第1
の移動端末は、次に、8スロットのアップリンクモードを採用するか、あるいは
沈黙すべきである(DTXされる)。他方、第1の移動端末で32タイムスロッ
トのうちの1つだけでそれに対して送信が行われていることが検出されることに
よって、第2の移動端末のダウンリンクもまた活動的であることが表示され、8
のうちの1つ毎、または4アップリンクスロットのうちの1つ毎に送信が許容さ
れる。このように、アップリンクのクラッシュはダウンリンクがスピーチ活動の
主要方向にある時に限定される。
図7は、本発明に使用するのに適したデュアルモードの衛星/セルラー端末を
示す。デュアルモード受信機112はセルラーまたは衛星の周波数バンドのいず
れかで動作することができ、割り当てられたタイムスロットで受信される受信信
号を下方変換し、デジタル化する。バーストセレクタ113は、受信した信号バ
ーストが8番目のバースト毎にデジタル化されるのか、あるいは16番目のバー
スト毎にデジタル化されるのかを決定する。もしネットワークからの命令によっ
て16スロットフォーマットが特に無効化されていれば、次の指定までは、32
スロット毎にデジタル化が行われる。
バーストプロセッサ114は、デジタル化された信号を受信して、それらをG
SMモード(8スロット、フルレートまたは16スロットのハーフレート)また
は衛星モード(16スロットまたは32スロット)のいずれかのモードで処理す
る。バーストは、既知の同期パターンと相関づけて各バーストに対するチャンネ
ル係数を得ることによって処理される。チャンネル係数は、各バーストを復調さ
せてソフト情報ビットを得るために使用される。ソフト情報ビットは極性および
品質の属性を有しており、ここで品質零という属性は消去されたデータまたは受
信されなかったデータのシンボルを意味する。ソフト情報はデ・インターリーブ
されて、デコードのためのシンボルブロックを作る。シンボルブロックは、付随
のソフト情報を用いてデコードされて、スピーチ区分データおよびエラー隠ぺい
情報を作る。スピーチデコーダ115中でのスピーチデコーディングは、デコー
ドされたスピーチブロックをアナログスピーチ波形へ変換する。アナログスピー
チ波形の中では、エラー隠ぺい情報(conceal infotmation
)を用いて、受信されなかったりあるいは誤ったデコーディングを施されたブロ
ックによる雑音やグリッチが橋渡しされる。
送信方向においては、マイクロホン120からのスピーチがエンコーダ121
の中で典型的には4KB/Sの衛星モードか、あるいは13KB/SのGSMモ
ードかのいずれかでデジタル化され、符号化される。デジタル化され、ソース符
号化されたマイクロホン120からのスピーチは、GSMモードおよび衛星モー
ドのためのエラー修正符号化を含むバーストビルダー122へ送られる。衛星モ
ードでは、同じデータが偶数フレームと奇数フレームの両方での送信のために符
号化される。バーストビルダーモードは、GSMまたは衛星ビットフォーマット
のいずれかでバーストを発生させるように中央コントローラ140で制御される
。
バースト変調器123は、バーストデータを受信して、GSMバーストビット
レート、あるいは、衛星モードではバースト長の4倍に対するビットレートの1
/4のいずれかの無線周波数搬送波でそれを変調する。変調された搬送波は送信
機124の中でシンセサイザー134からの局部発振信号の助けを借りて最終的
な周波数へ上方変換される。
セルラーモードにおけるT/Rスイッチ132または衛星モードにおけるT/
Rスイッチ131は、中央タイミングコントローラ140によって制御されて、
アンテナをバースト受信中は受信機112へ、バースト送信中は送信機124へ
つなぐ。図7は、衛星毎のセルラー送信用として別々のアンテナ130および1
33を示しているが、これは共通アンテナの使用、あるいは共通T/Rスイッチ
、周波数バンド、およびその他の設計上で許された考慮事項を排除することを意
味しているわけではない。
図8は、衛星モードでのバースト処理の流れを示している。GSMモードにお
けるバースト処理は従来技術のGSM移動電話機で既知であるのでここには示し
ていない。
受信機112から16番目のスロット毎にデジタル化が行われる場合は、その
バーストが偶数フレーム/バーストか、あるいは奇数フレームバーストのいずれ
のものとして処理すべきかをソーター150が決定するようになっている。この
決定は、16スロットカウンタの最下位ビットを調べることよりも大きい負担と
はならないであろう。偶数フレームは、同期相関器151の中で、偶数フレーム
の中で期待される同期ワードを使用して処理される。奇数フレームは、奇数フレ
ーム中で期待される同期ワードを使用して同期相関器151の中で処理される。
特別な移動端末に対しては、奇数同期ワードと偶数同期ワードとが同じであっ
て、その場合、同じスロットを使用することのできる別の移動端末に対する同期
ワードは対角的に選ばれる。あるいは、移動端末Aは偶数スロットで同期ワード
1を使用し、奇数スロットで同期ワード2を使用することができる。他方、移動
端末Bは、偶数スロットで同期ワード2を使用し、奇数スロットで同期ワード1
を使用することができる。同期相関器151は、常に両同期ワードの相関を取る
操作を実行することができて、同期ワードの1と2のどちらが送信されたかを決
める。もし期待される同期ワードが送信されたものと違うならば、そのバースト
は消去されたものとみなされる。この決定は、同期ワード1および2に対する相
関値の振幅を比較することによって行うことができる。この決定を受けて、復調
器153の中でバースト処理を行うか、あるいは行わないか(消去)のいずれか
が行われる。もしそのバーストが消去とみなされれば、復調器153は、品質属
性が零である失われたシンボルに対するソフト情報を生成する。
図8には同期相関器151およびバースト復調器153が別々のブロックで示
されているが、それらは異なる時間帯に(それぞれ偶数フレームと奇数フレーム
)動作する同じ処理ハードウエアであることが好ましい。ソフト復調されたシン
ボル(ビット)は、極性またはシンボル値と品質という属性(ソフト情報)を有
する。値と品質とが一緒になってソフトシンボル決定を構成する。
エラー修正デコーダ154は、ソフトシンボルを処理して、失われたものや誤
ってデコードされたブロックを含むためエラーの多いスピーチブロックと、FA
CCHまたはSACCHメッセージのいずれかを再構築する。エラー表示は、後
続の音声デコーダがスピーチ波形を再構築するのを手助けするためにスピーチブ
ロックに提供される。再構築されたスピーチ波形では、誤ってデコードされたブ
ロックによる雑音や歪みは橋渡しされるか、あるいは隠ぺいされている。
図9は、衛星または空中中継局を介して移動ユニットへ送信するためのTDM
Aバーストを発生させるための、地上局に採用されたチャンネルユニットを示し
ている。送信のためのスピーチは、PSTNから衛星ネットワークスイッチング
センター経由で標準的なPCMの形で到着する。このPCMのスピーチの流れは
チャンネルユニット200で処理されて、偶数および奇数のTDMAバーストと
なる。それらは、同じ衛星(単一衛星ダイバーシティ)または異なる衛星(2衛
星ダイバーシティ)から送信されるか、あるいは送信されない。いずれの場合に
も、偶数バーストは、奇数バーストと同じ周波数、または異なる周波数で衛星中
継から移動端末へ送信されよう。
チャンネルユニット200は、PCMスピーチを衛星通信用の典型的な4KB
/Sレートへ処理するためのトランスコーダ(transcoder)160を
含んでいる。それはまた、スピーチ活動度表示を生成するが、それについては後
ほど図15および図16の説明の中で述べる。
区分化器(segmenter)161は、スピーチビットを送信のための符
号ワードにグループ分けし、最適なグループ分けを実現するために、どの符号化
ビットが意味解釈上で他のものより重要であるかについての知識を利用する。例
えば、ビットは、10mS毎に送信するための40ビットのブロックに分類する
ことができる。そのやり方は、任意の1つのブロックを受信するのに失敗した時
に、スピーチ波形を再構築するためにすべての重要なビットを消去するのではな
く、エラー隠ぺいアルゴリズムの助けを借りて、失われた情報を補充するように
隣接ブロックを使用することを許容するものである。
各40ビットブロックは、エラー修正符号化器162を用いて2個の60ビッ
トブロックに符号化される。ここで、いずれかの60ビットブロック1個だけを
受信すれば40ビットブロックを再構築するのに十分であるようになっている。
他方、2つのブロックを両方とも受信すれば、より不利な信号対雑音比の条件下
でも40ビットブロックの再構築が可能となる。60ビットブロックは、暗号ユ
ニット163の中で、問題の移動端末加入者に対する秘密のキーを用いて別々に
暗号化される。通信システムでは、暗号化は内部構造の各種レベルで行うことが
できるが、無線搬送波への変調の直前、すなわちエラー修正符号化の後でビット
を暗号化することは、意図していない同一チャンネルの信号が作り出す干渉がエ
ラー修正デコード処理の間にフィルタでうまく除去されるので、好ましいことで
ある。もし暗号化アルゴリズム163がキーストリームのモジュロ2加算によっ
て動作するのであれば、それは機密を保持するように、異なるキーストリームビ
ットを用いてAおよびBワード出力を暗号化すべきである。この目的のために、
120個のキーストリームビットが、10ミリ秒毎にアルゴリズム163によっ
て生成される。
暗号化された60ビットのAワードは、遅延を減らすためにブロック対角イン
ターリーブを使用して、引き続く2個の偶数TDMAに亘って、インターリーバ
164によってインターリーブされる。これは、以前に2個の40ビットスピー
チ区分であったものに対して生成された2個の60ビットのAワードが、先行お
よび現行の偶数バースト間に分割されて、他方、2個の現行の40ビット区分に
対応する2個の60ビットのAワードが現行バーストと次のバーストとに分割さ
れて、バースト当たりに常に120ビットの送信が行われることを意味する。符
号化されたスピーチに対するインターリーブパターン、SACCHバーストをビ
ットスキップすることは13番目のフレーム毎に発生するため、スピーチは、ト
ラフィックスーパーフレーム構造の13フレームのうちの12フレームへインタ
ーリーブされる。このインターリーブパターンは、スピーチデコーダおよび意味
解釈上のエラー隠ぺいアルゴリズムの特別な特性に関して注意深く選ばれること
が好ましい。
暗号化された60ビットのBワードもインターリーバ164bを用いて奇数フ
レームバーストへ同様にインターリーブされる。偶数フレームバーストは、A衛
星用のアップリンク変調器へ送られ、奇数フレームバーストは、もし2衛星ダイ
バーシティが採用されていれば、B衛星用のアップリンク変調器へ送られる。奇
数および偶数の両方のバーストを同じ衛星(単一衛星ダイバーシティ)への上方
へのフィーダーリンク上で交互に変調することもできる。どちらの場合でも、バ
ーストフォーマットは、インターリーバ164aまたは164bによって、2個
の60ビットのインターリーブされたAまたはBワードの間に挿入された22ビ
ットの同期ワードを含んでおり、更に、開始および終了時において保護時間(ア
ップダウンのランプ状変化)とともに、テールビットを含んでいる。
2衛星ダイバーシティを利用するのに適した地上局の詳細が図10に示されて
いる。偶数データバーストが、32個のチャンネルユニット200から集められ
て、マルチプレクサ180aを用いて同じTDMA搬送波周波数での送信のため
に多重化される。奇数データバーストも、マルチプレクサ180bを用いて同様
に集められる。マルチプレクサ180aおよびマルチプレクサ180bが同じチ
ャンネルユニット200から偶数バーストおよび奇数バーストをそれぞれ集める
時は、そのチャンネルは16スロットまたはダイバーシティモードで動作してい
る。
信号が地上の同じセルまたはサブ領域へ異なる衛星を介して中継される時は、
移動ユニットまでに異なる遅延を経験することになる。時間整合ユニット181
aおよび181bは、これらの遅延をほぼ等化するように働き、それによって移
動ユニットは偶数フレームおよび奇数フレームを時間的にほぼ等間隔で受信する
。異なる衛星中継はまた、共通に照射されるサブ領域との間での速度を異なるも
の
とする。この結果、異なるドップラー周波数シフトが生ずる。
OQPSK変調波形発生器182aおよび182bは、変調データを変調され
た波形へ変換して、予想されるドップラーシフトを補償するために送信周波数を
予め修正するための手段を含むことができる。この周波数修正は、セル、ビーム
、またはサブ領域毎に、領域の中心に対して正確にあるように実行することがで
きる。あるいは、移動端末リンク毎に(タイムスロット毎に)実行することもで
きて、それによってすべての移動端末が、それの特定の位置において経験するド
ップラーシフトを正確に修正された信号を経験できるようになる。時間および周
波数を整合させた後で、変調された信号はアンテナ184aを介して衛星Aへ送
信するための上方変換器(upconverter)183a、またはアンテナ
184bを介して衛星Bへ送信するための上方変換器183bへ供給される。
図11は、本発明のダイバーシティ方式をセルラー基地局のネットワークへ応
用したものを示している。基地局のコントローラ210は、複数のセルラーサイ
ト213および212からの送信を制御する。各サイトは、そのサイトからサー
ビスを受けるエリアを、サイト213に対しては3個の120度セクターA1、
A2、A3へ、サイト212に対してはB1、B2、B3へ分割するための区分
化されたアンテナを含むことができる。基地局コントローラ210は、例えば、
移動ユニット220への送信のために、移動スイッチングセンター211からト
ラフィックを受信する。ここで移動ユニット220は、2つのサービスエリアの
境界に位置することができ、サイト213のセクターA2またはサイト212の
セクターB1中の送信を介して同等の頻度でアクセスされることができる。従っ
て、基地局コントローラは、サイト212に対して、セクターA1中で偶数フレ
ームのバーストを、またセクターB2中で奇数フレームのバーストを送信するよ
うに指示することができる。基地局コントローラ210は、サイト213または
サイト212、あるいはその他のサイトに位置していてもよく、あるいは移動端
末スイッチングセンター211と同じ位置にあることもできる。基地局コントロ
ーラは、すべてのサイトに分布していることが好ましく、特別な移動端末に対す
る通信をサポートするために、別の基地局に対してマスターあるいはスレーブの
役目を果たすことができる。こうすれば、移動端末は、(例えば偶数のフレーム
のみを使用して)マスターのBSCによってのみサービスを提供されるようにで
きるし、あるいは境界エリアにある時には、それぞれマスターおよびスレーブの
BSCから送信される偶数および奇数の両方のフレームでサービスを提供される
ようになっていてもよく、更に、境界エリアを通過した後ではスレーブのBSC
が新しいマスターBSCとなって奇数フレームのみを送信するようにし、こうす
ることで、ソフト的なハンドオーバー、あるいは”メークビフォーブレイク(m
ake−before−break)”ハンドオーバーを完成する。
図12は、同じサイトのセクター間でのメークビフォーブレイクハンドオーバ
ーが本発明の適応型フレームフォーマットを用いて実現できる様子を示している
。メークビフォーブレイクハンドオーバーは、移動ユニット220が、サイト、
セル、またはセクター間のハンドオーバーゾーンにある時に偶数および奇数の両
方のフレームを送信する能力を持つように、アップリンクへ適用することができ
る。
移動端末が、偶数および奇数両方のフレームを送信する時は、それは原理的に
同じピーク電力に対して二倍のエネルギーを送信しており、3dBの増加となっ
ている。図13は、電力制御範囲の上部3dBを偶数フレームまたは奇数フレー
ムのいずれかのフレームだけを適応的に送信すること、または偶数および奇数フ
レームの両方を送信することによって実現される方法に基づいた、移動端末にお
ける本発明の適応型電力制御アルゴリズムを示している。
バースト受信機101は、既に述べたように、偶数および奇数のフレームを受
信して、それらを処理してイヤホン116へのスピーチを再構築する。更に、最
後に受信した”意図したもの”とみなされるバーストを用いて計算された受信信
号の電力の測定値がコントローラ303の電力制御アルゴリズム部分へ与えられ
る。当業者には理解されるように、電力制御アルゴリズム304は、コントロー
ラ303の内部に、別の時間帯にはその他の関数を実行する時分割プロセッサの
中で電力制御関数を実行するように適応するソフトウエアルーチンを含むことが
できる。電力制御アルゴリズム304はまた、SACCHまたはFACCHいず
れかの型の信号メッセージを受信する。これらは電力制御メッセージとして表示
される。アルゴリズム304は、メッセージ情報を電力測定値と一緒に処理して
、次の送信バーストを送信する場合の電力レベルを決める。もし電力レベルが最
大
電力レベルと、そこから3dB下がったレベルとの間にあれば、次のバーストは
、最大値から0ないし3dB低いレベルに対応する電力で送信されることになろ
う。もし電力レベルが最大値から3dB以上下がったレベルにあれば、前の(例
えば、偶数)バーストが送信されていれば、次のバースト(例えば、奇数バース
ト)は送信されない。次に続くバーストは、送信されなかった奇数バーストを補
償するように、+3dBの決められた電力レベルで送信されることになろう。以
上は、概念を分かりやすいように簡略化してアルゴリズムを説明したものである
。実際には、電力レベルの決定の中には、既知のインターリーブパターンが与え
られたとして、前のバーストを送信したりしなかったりすることの各40ビット
スピーチ区分に対する影響をより正確に決定することが含まれる。更に、送信す
るかしないか、および現行のバーストの電力レベルは、同じスピーチ区分に影響
を及ぼす過去に送信されたバーストの電力レベルに基づいて決定されるであろう
。
偶数または奇数のバーストを送信することの決定は、電力制御アルゴリズム3
04から周波数、タイミング、およびモードコントローラ305へ送られる。こ
れは、送信することが決まったバーストの周波数およびタイミングを選択する。
また、送信周波数を設定するためにシンセサイザー306へ同調符号を提供する
ことを含んでいる。
図14は、ユニット305内のタイミングコントローラの動作を示している。
循環的32スロットTDMA周期が、スロット0から出発してスロット31で終
了するサイクルとして示されている。カウンタ400は、32スロットサイクル
を発生するために、例えばダウンリンクのビットレートの8倍の基準クロック周
波数を計数する。このサイクルは、最初の16個のスロットと、次の16個のス
ロットとに分割される。複数の”警告設定(alarm setting)”が
サイクルの周りに分散していて、カウンタ400が予め定められた計数値に到達
すると、トリガーされてハードウエアストローブ信号を発生する。例えば、偶数
バーストをデジタル化する受信機402をスタートさせるためにストローブ信号
を発生させることができる。第2のストローブ信号は、公称的には最初のストロ
ーブが奇数バーストのデジタル化をスタートできるようになってから約180度
外れた位置にあるが、実際にはそうでもない。それらの間では、バーストの送信
をスタートおよび停止させるための受信バーストストローブが生成される。
各ストローブは、サイクルの偶数フレームの半分または奇数フレームの半分の
いずれかの中に存在する予めプログラムされた計数を検出するように設定された
比較器(130−1、130−2...130−N)によって生成される。これ
ら比較器は、各々の所望のストローブを発生すべき時点を設定するようにコント
ローラ403によってプログラムされている。このように、タイミングの同期化
は、異なるフレームタイミングを有する2つの異なる衛星または基地局で動作す
るように、偶数および奇数バーストに対して別々に保持および更新されるように
なっている。
図15は、それによって地上局が偶数または奇数バーストのいずれか、あるい
は両方を適応的に送信することのできるようになった手段を示している。地上局
に対する動機はさほど電力制御的なものではなく、むしろスロットの利用性に関
するものである。もし平均して等しい品質で偶数および奇数スロットの両方を受
信できる移動ユニットに対して送信を行うために、偶数および奇数の両スロット
が利用可能であれば、両方を送信して、もし必要なら電力レベルを下げることが
常によりよい。両方が送信される場合は、使用されるエネルギーを同じに保ちな
がら電力レベルは3dBだけ下げられるが、40ビットのスピーチ区分当たりに
120個の符号化されたビットを受信するために符号化利得が追加され、更に1
20ビットが2個の偶数および2個の奇数バーストまたは周波数に亘って広げら
れることによって得られるダイバーシティ利得のために、同じ区分エラー確率の
ために必要とされるエネルギーもまた減少する。このように、もし利用可能であ
れば、奇数および偶数バーストの両方を使用することで、移動端末のリンク当た
りの衛星電力の合計は節約される。
1つの移動端末が偶数バーストを占有し、別のものが奇数バーストを占有する
時でも、他のものが沈黙している時はいつでも、両方のバーストを一方の移動端
末で使用することができる。図9のチャンネルユニット200のトランスポンダ
160からのスピーチ活動度表示は、マルチプレクサ180aまたは180bへ
のその移動端末リンクに対するスピーチデータに付随するものである。それぞれ
偶数スロットおよび対応する奇数スロットを使用する移動端末に対するスピーチ
活動度表示は、プライオリタイザー185の中で処理されて、各スロットをどち
らの移動端末が使用するかを決定する。例えば、移動端末Xに対するトラフィッ
クは、Xを0ないし15の間の値であるとして、スロットXを優先的に使用する
ことができる。移動端末x+16(モジュロ32)に対するトラフィックは、も
し移動端末Xに対するトラフィックがスピーチなしの活動度表示を有し、移動端
末X+16に対するトラフィックが正のスピーチ活動度表示を有していれば、ス
ロットXを優先的に使用することができる。プライオリタイザー(priori
titizer)185は、これを変換して、トラフィック信号X+16の代わ
りに、マルチプレクサ180aまたは180bの入力Xへトラフィック信号X+
16を選択するためのスイッチ186aの制御信号を得る。逆に、プライオリタ
イザー185は、信号X+16が負のスピーチ活動度を有し、信号Xが正の活動
度表示を有する時には、マルチプレクサ入力X+16へトラフィック信号Xを選
択するようにスイッチ186aを制御する。もし両方が正であれば、それらはそ
れぞれ対応して、信号XのためにスロットXを、信号X+16のためにスロット
X+16を使用するだけであり、またもし両方が負であれば、いずれのスロット
にも信号の送信は行われない(DTX)。奇数および偶数の両方のスロットで信
号の送信が許容される時は、使用される電力レベルは、さもなければ単一スロッ
ト送信で使用されたであろうレベルと比べて半分になるであろうが、この決定は
、ダウンリンクの電力制御アルゴリズムおよび周波数ホッピングが使用されるか
否かに関連している。従って、プライオリタイザー185は、スイッチ186a
、186bと一緒に、一方または他方の移動ユニットへのトラフィックでマルチ
プレクサ容量が満たされたままとなるように動作する。
図10は、地上局の多重化動作を周波数ホッピングと関連付けて示している。
1つのセルまたは衛星から放射されたビームの中での周波数ホッピングは、同じ
タイムスロットを使用するが異なる搬送波周波数での衛星から移動端末リンクへ
のランダムな周波数の交換を含んでいる。例えば、もしビームまたはセルが25
6個の別々の会話を含んでいれば、各々32スロットの8個のダウンリンク搬送
波が使用中となる。移動端末リンク0、32、64、96...224は、搬送
波0、1、2...7上でスロット0を使用するように指定することができて、
他方、移動端末リンク1、33、65...225はスロット1を使用する、等
等である。しかし、ユニークな搬送波周波数0ないし7のうちの1つを移動端末
0、32、64...224へ割り当てることは、周波数ホッピングアルゴリズ
ムに従ってフレーム毎に変更することができる。少なくとも同じセルの中でクラ
ッシュなしに各々のリンクに対してユニークな周波数を保証するアルゴリズムは
、直交周波数ホッピングと呼ばれる。
直交周波数ホッピングは、フレーム毎に各移動端末リンクに対する周波数シン
セサイザーを変更するか、あるいは特定の移動端末へのトラフィックストリーム
がフレーム毎にベースバンドホッピングスイッチマトリクス手段500によって
異なる固定周波数搬送波変調器へスイッチングされるようになった、図16のベ
ースバンドホッピング方式のいずれかによって実行される。スイッチマトリクス
500への入力は、M個の異なる搬送波上の同じタイムスロットでの、移動端末
リンク1ないしMに対するデータバーストである。直交周波数ホップ発生器50
1からの制御信号は、各トラフィック信号を搬送波1ないしMに対応するユニー
クな出力へ誘導するが、この誘導は32個のスロットの各引き続くTDMAフレ
ームに対して異なるマッピングを実現する。各データバーストに付随するスピー
チ活動度表示は、選ばれた出力へも送られる。同じ搬送波周波数で異なるタイム
スロットを指定された異なるタイムスロットに対するその他のベースバンドホッ
ピングユニット500ないし501からの出力が、マルチプレクサ180aまた
は180bの入力に集められる。図16は、周波数チャンネル1に対するマルチ
プレクサだけを分かりやすいように示している。その他の搬送波周波数に対して
も、それぞれ図15の全体ブロック図に従うのと同様なマルチプレクサが存在す
ることは暗黙のうちに了解されている。マルチプレクサ180aは、付随するプ
ライオリタイザー185と、スイッチ186aおよび186bを有しており、こ
れらスイッチは、スロットX+16に対して優先権を与えられた信号が一時的に
負の音声活動度表示を有していれば、スロットXに優先権を与えられている信号
に対してスロット番号X+16を割り当てるであろう。周波数ホッピングセレク
タ500によって、スロットXの信号と対をなすスロット(X+16)の信号は
、もはや同じものではなく、異なるランダムな周波数選択を発生するようにプロ
グ
ラムされたスロットXおよびスロット(X+1)に対するホッピング発生器50
1の動作のために、フレーム毎にランダムに変動する。これは、GSMに対して
開示されているように、同じ搬送波上で異なるスロットを割り当てられた移動端
末が一緒にホップするようになった周波数ホッピングとは対照的である。この手
段によって、各移動端末は、50%の確率で正または負のスピーチ活動度を有す
る移動端末とフレーム毎に対をなすことによって、時間の50%を偶数および奇
数の両方のスロットで送信するようになる。
これまで述べた本発明の動的なTDMAスロット割り当ての使用は、受信され
た情報が意図されたものであるかどうかを自動的に検出することができ、それに
従ってそれを使用するか破棄するように働く復調およびデコード作用と組み合わ
されることによって、上で述べたような数多くの特徴を有するが、これは1つの
例でしかなく、以下の請求の範囲によって定義される本発明のスコープを限定す
るものではない。
【手続補正書】特許法第184条の8第1項
【提出日】1997年8月29日
【補正内容】
2つのモードの間で同じ部品を経済的に再利用するデュアルモードの端末につ
いてのその他の従来技術による説明は、例えば、ここに参考のために引用する”
多重モード信号処理(Multi−mode signal processi
ng)”と題する米国特許出願第07/585,910号に見い出されよう。こ
の出願はAMPSセルラー標準に従うFM信号とTIA標準IS54に従うデジ
タル式のセルラー信号とを切り替えて処理するために、同じ部品を再利用する方
法について述べている。
M.R.L.ホッジス(M.R.L.Hodges)による、”GSM無線イ
ンターフェース(The GSM Radio Interface)”と題す
る論文(英国テレコム技術ジャーナル誌の第8巻、第1号、1990年1月号の
頁31−43)は、グループスペシャルモービル(GSM)デジタルセルラー無
線システムについて論じている。GSMシステムに従えば、移動局は、周囲の基
地局化らの送信をスキャンする能力を有し、それによって測定結果をサービスを
提供している基地局へ報告することができる。
ヨーロッパ特許第0 560 388号は、時分割多重アクセスデジタル電話
システムにある基地局を使用するための送信および受信システムを開示している
。このシステムは、フルレートからハーフレートシステムへの即座の移行を可能
とする。
ヨーロッパ特許出願第0 275 118号は、衛星を介して複数の地上局間
で通信を行うために使用する時分割多重アクセスシステムを開示している。
米国特許第5,398,247号は、時分割多重アクセスデジタル無線通信シ
ステムを開示している。そこにおいて、1つの物理的な送信チャンネルが時分割
によって異なる通信に割り当てられる複数の論理チャンネルに分割されており、
各論理チャンネルは一定長の連続したフレーム中で同じシリアル番号を有するタ
イムスロットを含んでいる。
E.デルレ(E.Del Re)等による、”集積化宇宙/地上移動通信シス
テム用のプロトコル定義に関する問題(Issues on the Prot
ocol Definition for an Integrated Sp
ace/Terrestrial Mobile
Communication System)”と題する論文(1993年11
月2−4日にマンチェスター市で開催された衛星通信ヨーロッパ会議(Euro
pean Conference on Satellite communi
cations)) は、集積された宇宙/地上システムに関するものであって
、そこでは、衛星が地上のセルラーネットワークと協同して利用者にサービスを
提供するようになっている。
GSM標準は、同じビットレートのTDMAバーストをより少ない頻度で送信
することによって、低速のビットレートでの通信の可能性について開示している
。GSM標準は、8タイムスロット毎ではなくて、16タイムスロット毎に1つ
のバーストを送信する、いわゆる”ハーフレート”モード(half rate
mode)について述べている。しかしながら、アップリンク(移動端末から
基地へ)で使用されるのと同じフォーマットがダウンリンク(基地から移動端末
へ)で使用されるので、衛星システムでの移動電話機に対して高いピーク電力が
要求されるという問題がある。
ここに引用して本願明細書の一部として援用する米国特許出願第08/179
,954号は非対称なTDMAフォーマットを開示しており、そこにおいては、
アップリンクのTDMAフォーマットのほうが、対応するダウンリンクのTDM
Aフォーマットと比べて、より少数のタイムスロットと狭帯域周波数チャンネル
のより大きい汎用性とを組み合わせることによって、移動端末に要求されるピー
ク対平均の電力比を低減化している。しかし、上述の出願に開示された発明を実
施する場合、その端末はGSMセルラーの標準的なアップリンク波形と互換性を
持たない。開示の要約
GSMのような、既知のデジタル式セルラー標準に従って動作する手段を有す
る携帯型の無線端末についてここに開示する。そのような手段は、TDMAバー
ストを受信してそれをデジタル化するための受信機無線周波数部品と、前記バー
ストをデコードして音声またはデータ信号を再構築するための信号処理部品とを
含んでいる。
請求の範囲
1.送信および受信のための第1の複数個のタイムスロットを有するTDMA
フレームの割り当てられた1つのスロットで時分割多重アクセス信号のバースト
を地上をベースとするネットワーク局に対して送信するための手段(112)お
よび受信するための手段(124)にして、別の送信モードにおいて前記第1の
複数よりも少ない第2の複数個の送信用タイムスロットを有するTDMAフレー
ムの割り当てられた1つのタイムスロットで時分割多重アクセス信号のバースト
を軌道上にある中継局に対して送信するように適応できる送信および受信手段、
を含むことを特徴とする通信ユニット。
2.時分割多重アクセスと、適応型の送信および受信とを使用して、情報を通
信する方法であって、
TDMA送信手段からTDMA受信手段(112)へ信号バーストを送信する
工程であって、前記送信手段が前記情報を符号化し、符号化された情報を反復的
TDMAフレームの一周期内の複数個のタイムスロットのうちの2つのタイムス
ロットの少なくとも一方を使用して前記受信手段(112)へ送信するようにな
っている信号バースト送信工程と、
前記送信手段が前記1つのタイムスロットで送信を行ったか、あるいは前記2
つのタイムスロットで送信を行ったかに関わらず、前記2つのタイムスロットの
両方で受信を行い、受信信号を意図されたものと意図されないものとに分類する
工程、
意図されたものとして分類された受信信号を連続的に組み合わせてデコードの
ための1つのブロックを得る工程と、
前記ブロックをデコードして前記情報を再現する工程を含み、
前記2つのタイムスロットを使用した場合、前記バースト送信機手段が、前記
2つのタイムスロットの第1のものにおいて第1のやり方で既に送信された少な
くともいくつかの情報シンボルを前記2つのタイムスロットの第2のものにおい
て第2のやり方で符号化して送信するようになっている、
ことを特徴とする方法。
3.請求項第2項記載の情報通信の方法であって、前記第1の符号化のやり方
が、前記符号化器への入力が前記少なくともいくつかの情報シンボルである時に
はエラー修正符号化器の出力ビットの半分を選択する工程を含んでおり、また、
前記第2の符号化のやり方が、前記出力ビットの残り半分を選択する工程を含ん
でいることを特徴とする方法。
4.改良された送信機電力レベル制御を備えたTDMA通信装置であって、
反復的TDMAフレーム周期の割り当てられた受信タイムスロットの中でTD
MA信号をバーストを受信し、受信した信号強度を測定するためのバースト受信
手段(101)と、
反復的TDMAフレーム周期の割り当てられた送信タイムスロットの中で、電
力制御手段の制御下でTDMA信号バーストを送信するためのバースト送信手段
(124)と、
前記測定された受信信号強度に基づいて伝送経路の変化を補償するために好ま
しい等価的バースト送信電力レベルを計算して、前記TDMAフレーム周期の各
各の中で割り当てられた前記送信タイムスロットにおける制御された電力レベル
で、信号バーストを送信するように前記バースト送信手段を制御するための送信
電力制御手段(140)とを含み、
前記送信電力制御手段(140)が、特定のフレーム周期において送信をスキ
ップするように前記バースト送信手段を制御して、それによって前記制御された
電力レベルと送信されたフレームの平均的な比率との組み合わせが前記計算され
た好ましい電力レベルに等しい等価的な通信送信電力レベルを与えるようになっ
ている、
ことを特徴とするTDMA通信装置。
5.請求項第4項記載のTDMA通信装置であって、前記特定のフレーム周期
が奇数番目のフレーム周期であることを特徴とするTDMA通信装置。
6.請求項第4項記載のTDMA通信装置であって、前記特定のフレーム周期
が偶数番目のフレーム周期であることを特徴とするTDMA通信装置。
7.時分割多重アクセスを使用する携帯型の衛星通信端末であって、
反復的TDMAフレーム周期の受信タイムスロットの中で信号バーストを受信
および受信信号を分析して、モード命令を含むデコードされた情報を生成するた
めのTDMAバースト受信手段(101)と、
情報および前記信号品質表示を符号化して、送信のための符号化された信号バ
ーストを生成して、偶数番目のTDMAフレーム中の割り当てられた送信タイム
スロットと、条件に応じては前記モード命令に依存して奇数番目のTDMAフレ
ーム中の割り当てられたタイムスロットとで、符号化されたバーストを送信する
ためのTDMAバースト送信手段(124)と
を含むことを特徴とする携帯型の衛星通信端末。
8.請求項第7項記載の携帯型の衛星端末であって、更に、
引き続くTDMAフレーム間で、前記TDMAバースト受信手段の無線チャン
ネル周波数を変更するための手段
を含むことを特徴とする携帯型の衛星端末。
9.請求項第7項記載の携帯型の衛星端末であって、更に、
前記偶数番目のフレームと奇数番目のフレームとの間で、前記TDMAバース
ト送信手段の無線チャンネル周波数を変更するための手段
を含むことを特徴とする携帯型の衛星端末。
10.請求項第7項記載の携帯型の衛星端末であって、更に、
偶数番目および奇数番目のそれぞれのフレームでの信号バーストの受信に対し
て独立的に、前記TDMAバースト受信手段のタイミング同期を保つための手段
(181a、181b)
を含むことを特徴とする携帯型の衛星端末。
11.時分割多重アクセスを使用する携帯型の衛星通信端末であって、
反復的TDMAフレーム周期の割り当てられた受信タイムスロットの中で信号
バーストを受信および受信信号を分析して、デコードされた情報および信号品質
表示を生成するための、同期化手段によって同期化されるTDMAバースト受信
手段(101)と、
前記TDMAフレーム周期の偶数番目および奇数番目のフレームに対して独立
的に、前記TDMAバースト受信手段を同期化するための同期化手段(151)
と
情報および前記信号品質表示を符号化して、送信のための符号化された信号バ
ーストを生成して、前記反復的TDMAフレーム周期中の割り当てられた送信タ
イムスロットにおいて、符号化されたバーストを送信するためのTDMAバース
ト送信手段(124)と
を含むことを特徴とする携帯型の衛星通信端末。
12.デジタル的に符号化された音声信号を複数の遠隔局の各々に対して中継
するための通信システムであって、
音声信号をデジタル化および符号化して、時間幅にわたってその音声信号の1
つの区分を表す固定数ビットを含むデジタルデータのフレームを生成して、更に
付随する音声あり/音声なしフラグを生成するための音声符号化手段(160)
と、
前記音声フレームの各々を符号化して、各々が前記スピーチフレームの対応す
る1つを表す、第1の符号化されたシンボルブロックおよび第2の符号化された
シンボルブロックを生成するためのエラー修正符号化手段(162)と、
反復的TDMAフレーム周期中の割り当てられたタイムスロットを使用してそ
れぞれ意図される遠隔局へ前記第1の符号化されたシンボルブロックを中継する
ためのTDMAバースト送信手段と、
前記バースト送信手段を制御して、前記付随フラグが音声なしを表示する時に
、第1の符号化されたシンボルブロックを、異なる遠隔局を意図した第2の符号
化されたシンボルブロックで置換するための制御手段と
を含むことを特徴とする通信システム。
13.請求項第12項記載の通信システムであって、更に、
それぞれ割り当てられたタイムスロットおよび交番スロットにおいて前記符号
化されたシンボルブロックを受信して、前記割り当てられたスロットにおいて受
信された前記シンボルブロックが前記第1の符号化されたシンボルブロックの意
図されたものであるかどうかを検出するための遠隔局TDMAバースト受信およ
びデコード手段
を含むことを特徴とする通信システム。
14.請求項第13項記載の通信システムであって、前記遠隔局TDMAバー
スト受信およびデコード手段が更に、前記交番スロットにおいて受信された前記
シンボルブロックが前記第2の符号化されたシンボルブロックの意図されたもの
であるかどうかを検出するための検出を含んでいることを特徴とする通信システ
ム。
15.請求項第14項記載の通信システムであって、意図された第1の符号化
シンボルブロックおよび意図された第2の符号化シンボルブロックの検出時に、
前記TDMAバーストデコード手段が両ブロックのデコードを結び付けることに
よって、前記音声信号区分を正しく再現する確率を強化するようになっており、
そうでなければ、前記第1の符号化ブロックが意図されたものであることが検出
されて、前記第2の符号化ブロックが意図されたものとして検出されなければ、
前記第1の符号化ブロックのみをデコードするようになっていることを特徴とす
る通信システム。
16.少なくとも2つの中継局を含むネットワークと複数の遠隔局との間で周
波数ホッピング式の時分割多重アクセスを用いて無線通信を行う改良された方法
であって、
前記中継局の1つから前記遠隔局の特定の1つに対して、反復的TDMAフレ
ームの指定されたタイムスロットの中で、第1の周波数ホッピングシーケンス発
生器を用いて各引き続くフレーム周期に対して選ばれた無線チャンネルを用いて
、信号を送信する工程と、
前記中継局の別の1つから前記遠隔局の前記特定の1つに対して、前記反復的
TDMAフレームの指定された交番タイムスロットの中で、第2の周波数ホッピ
ングシーケンス発生器を用いて各引き続くフレーム周期に対して選ばれた無線チ
ャンネルを用いて、信号を送信する工程と
を含むことを特徴とする方法。
17.請求項第16項記載の通信方法であって、前記第1および第2の周波数
ホッピングシーケンス発生器が、異なる周波数組から周波数を選ぶようになって
いることを特徴とする通信方法。
18.請求項第16項記載の通信方法であって、前記第1および第2の周波数
ホッピングシーケンス発生器が、同じ周波数組から直交的に周波数を選ぶように
なっていることを特徴とする通信方法。
19.請求項第16項記載の通信方法であって、前記第1の周波数ホッピング
シーケンス発生器が互いに直交する複数のシーケンスを発生するようになってお
り、前記特定の遠隔局に対して連続的に選ばれる無線チャンネルが前記直交シー
ケンスの1つに属しており、他の直交シーケンスが他の遠隔局用として使用され
るようになっていることを特徴とする通信方法。
20.ネットワーク局と複数の遠隔局との間でトラフィックおよびシングナリ
ングデータを送信するための時分割多重アクセスフォーマットであって、
スーパーフレーム周期を奇数個のTDMAフレーム周期に分割する工程と、
各TDMAフレーム周期を偶数個のタイムスロットに分割する工程と、
前記奇数個のTDMAフレームのうちの1つの中の前記偶数個のタイムスロッ
トを使用して、対応する偶数個の遠隔局のそれぞれに宛ててシングナリング情報
を送信し、また、前記スーパーフレーム中の残りのTDMAフレームを使用して
、トラフィック情報を送信する工程と、
トラフィック情報を送信するために使用される前記残りの複数フレームを、第
1のトラフィックフレームグループと第2のトラフィックフレームグループとに
分割する工程と、
前記第1のトラフィックフレームグループ中の前記偶数個のタイムスロットを
使用して、対応する偶数個の遠隔局へトラフィックデータを送信し、また前記第
2のトラフィックフレームグループ中のタイムスロットを使用して、対応する数
の他の遠隔局へトラフィックデータを送信する工程と
を含むことを特徴とするフォーマット。
21.請求項第20項記載の方法であって、前記シグナリング情報が、前記情
報が前記第1のトラフィックフレームグループの各々からの1つのタイムスロッ
トを使用してトラフィック情報が送信された前記遠隔局の1つに宛てられている
か、あるいは前記第2のトラフィックフレームグループの中のタイムスロットを
使用してトラフィック情報が送信された前記遠隔局の1つに宛てられているのか
を示す表示を含んでいることを特徴とする方法。
22.請求項第20項記載の方法であって、同じ遠隔局と通信するための前記
第1のフレームグループ中の前記タイムスロットと前記第2のフレームグループ
中の前記対応するタイムスロットの両方を使用した場合の通信信号の品質に依存
して、前記第1のトラフィックフレームグループ中の前記偶数個のタイムスロッ
トの1つを使用して、前記遠隔局の第1のものへトラフィックデータを送信する
ことと、前記第2のトラフィックフレームグループ中の対応するタイムスロット
を使用して別の遠隔局へデータを送信することを交番的に行うようになっている
ことを特徴とする方法。
23.TDMA信号バーストを送信するために、移動局、セルラーネットワー
ク局、および衛星中継局を含む、TDMAを使用するデュアルモード衛星/セル
ラー無線電話システムであって、
特定の移動局に宛てて前記TDMAフォーマット形式のバーストを、セルラー
ネットワーク局からの第1の反復レートと、衛星中継局からの前記第1の反復レ
ートの約数である第2の反復レートとで交番的に送信する方法と、
前記第1の反復レートで送信されたバーストを、それぞれトラフィックバース
ト、低速付随制御チャンネルバースト、および送信された情報バーストを含まな
いアイドルバーストを含むスーパーフレームグループに分割する方法と、
前記特定の移動局において、前記アイドルフレームを使用して、それのTDM
Aバースト受信機チャンネル周波数を、隣接セルラーネットワーク局のそれに、
あるいは衛星中継局のチャンネル周波数に変更して、そのチャンネル周波数にお
いて受信される信号を分析する方法と
を含むことを特徴とする電話システム。
24.請求項第23項記載の方法であって、更に、
前記移動局から前記ネットワーク局へ、前記信号分析の結果を報告する工程を
含むことを特徴とする方法。
25.請求項第23項記載の方法であって、前記方法が更に、前記隣接のチャ
ンネル周波数および前記衛星中継局のチャンネル周波数をネットワーク局から前
記移動局へ通信する工程を含んでいることを特徴とする方法。
26.請求項第24項記載の方法であって、前記ネットワーク局において前記
報告された信号分析を用いて、前記移動局を前記ネットワーク局の1つからでは
なく、衛星中継局からデータを受信するように切り替えるべき時を決定するよう
になっていることを特徴とする方法。
27.移動局加入者端末を含む複数のエリアを含み、各エリアが対応するアン
テナビームを備えたTDMA衛星またはセルラー通信システムにおける容量割り
当てのための改良された方法であって、
各々のエリア内の各移動端末に対して、各TDMAフレーム周期中に1つのタ
イムスロットと、データを受信するための周波数組の中の1つのチャンネル周波
数とを割り当てることによって、同じエリア内の移動端末が異なるタイムスロッ
トと周波数割り当てとを受けるようにし、異なるエリア内の移動端末が同じタイ
ムスロットと周波数割り当てとを受けるようにする工程と、
前記与えられたエリア内でサービスを受ける移動端末の合計数が周辺エリア内
でサービスを受ける移動端末の数と似たものであり、更に各エリア内に予想され
る移動端末の平均数とも近い時に、前記TDMAフレーム周期のすべてについて
それぞれ対応して割り当てられるタイムスロットを使用して、与えられたエリア
内の移動端末へ符号化された情報ビットを送信する工程と、
前記与えられたエリア内でサービスを受ける移動端末数が本質的に前記平均数
よりも多く、また隣接エリア内でサービスを受ける移動端末数が平均して前記平
均数よりも少ない時に、前記TDMAフレーム周期の各交番周期毎にそれぞれ対
応して割り当てられたタイムスロットを使用して、また異なる移動端末へ符号化
された情報を送信するためのフレーム周期の残り半分における対応するタイムス
ロットを使用して、与えられたエリア内の移動端末へ符号化された情報ビットを
送信する工程と
を含むことを特徴とする方法。
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フロントページの続き
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L
U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF
,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,
SN,TD,TG),AP(KE,LS,MW,SD,S
Z,UG),UA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD
,RU,TJ,TM),AL,AM,AT,AU,AZ
,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,CZ,
DE,DK,EE,ES,FI,GB,GE,HU,I
L,IS,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LK
,LR,LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK,
MN,MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,R
U,SD,SE,SG,SI,SK,TJ,TM,TR
,TT,UA,UG,UZ,VN
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.送信および受信のための第1の複数個のタイムスロットを備えるTDMA フレームの割り当てられた1つのスロットで時分割多重アクセス信号のバースト を地上をベースとするネットワーク局に対して送信するための手段および受信す るための手段にして、別の送信モードにおいて前記第1の複数よりも少ない第2 の複数個の送信用タイムスロットを有するTDMAフレームの割り当てられた1 つのタイムスロットで時分割多重アクセス信号のバーストを軌道上にある中継局 に対して送信するように適応できる送信および受信手段を含むデュアルモード移 動通信ユニット 2.時分割多重アクセスと、適応型の送信および受信とを使用して、情報を通 信する方法であって、 TDMA送信手段からTDMA受信手段へ信号バーストを送信する工程にして 、前記送信手段が前記情報を符号化し、符号化された情報を反復的TDMAフレ ームの一周期内の複数個のタイムスロットのうちの2つのタイムスロットの少な くとも一方を使用して前記受信手段へ送信するようになった信号バースト送信工 程と、 前記送信手段が前記1つのタイムスロットで送信を行ったか前記2つのタイム スロットで送信を行ったかに関わらず、前記2つのタイムスロットの両方で受信 を行い、受信信号を意図されたものと意図されないものとに分類する工程と、 意図されたものとして分類された受信信号を連続的に組み合わせてデコードの ための1つのブロックを得る工程と、 前記ブロックをデコードして前記情報を再現する工程と を含む方法。 3.請求項第2項記載の情報通信の方法であって、前記送信手段が畳み込み符 号を用いて前記情報の符号化を行うようになっている方法。 4.請求項第2項記載の情報通信の方法であって、前記送信手段が送信のため の前記符号化された情報の中へ基地のシンボルパターンを挿入するようになって いる方法。 5.請求項第4項記載の情報通信の方法であって、前記受信手段が前記基地の パターンの検出に基づいて前記受信信号を意図されたものと意図されないものと に分類するようになっている方法。 6.請求項第2項記載の方法であって、前記バースト送信手段が前記TDMA によって良好なデコード情報品質を得るために必要と判断された場合には前記2 つのスロットを使用するようになっており、1つのタイムスロットでも良好なデ コード情報品質を与えられると判断された場合には1つのスロットのみを前記バ ースト送信手段が使用するようになっている方法。 7.請求項第2項記載の情報通信の方法であって、前記2つのタイムスロット が使用される場合に、前記バースト送信機が、前記2つのタイムスロットの第1 のもので既に送信された符号化シンボルを前記2つのタイムスロットの第2のも のでも繰り返すようになっている方法。 8.請求項第2項記載の情報通信の方法であって、前記2つのタイムスロット が使用される場合に、既に前記2つのタイムスロットの第1のものの中で第1の やり方で符号化して送信した少なくともいくつかの情報シンボルを、前記2つの タイムスロットの第2のものの中で第2のやり方で符号化して送信するようにな っている方法。 9.請求項第8項記載の情報通信の方法であって、前記第1の符号化のし方が 、前記符号化器への入力が前記少なくともいくつかの情報シンボルである時には エラー修正符号化器の出力ビットの半分を選択する工程を含んでおり、また、前 記第2の符号化のやり方が、前記出力ビットの残り半分を選択する工程を含んで いる方法。 10.請求項第2項記載の情報通信の方法であって、前記2つのタイムスロッ ト送信が使用される場合に、前記TDMAバースト送信手段が、前記2つのタイ ムスロットの第1のものにおいて送信を行う第1のTDMA送信手段と、前記2 つのタイムスロットの第2のものにおいて送信を行う第2の別になったTDMA 送信手段とを含んでいる方法。 11.請求項第10項記載の情報通信の方法であって、前記第1および第2の TDMA送信手段が同一場所にない方法。 12.請求項第10項記載の情報通信の方法であって、前記第1および第2の TDMA送信手段が、それぞれ第1および第2の軌道上衛星中継局を含んでいる 方法。 13.請求項第10項記載の情報通信の方法であって、前記第1および第2の TDMA送信手段が、それぞれ第1および第2の空中中継局を含んでいる方法。 14.請求項第10項記載の情報通信の方法であって、前記第1および第2の TDMA送信手段が、それぞれ第1および第2のセルラー基地局送信機を含んで いる方法。 15.請求項第14項記載の情報通信の方法であって、前記第1および第2の セルラー基地局送信機がセクター化された送信アンテナの別々になったセクター 入力へつながれている方法。 16.請求項第11項記載の情報通信の方法であって、前記第1および第2の TDMA送信手段が、異なるセルラー基地局およびサイトを含んでいる方法。 17.請求項第10項記載の情報通信の方法であって、前記TDMAバースト 受信手段が前記第1および第2のTDMAバースト送信手段間のハンドオーバー 域に位置する時に、前記2つのタイムスロット送信が採用されるようになってい る方法。 18.改良された送信機電力レベル制御を備えたTDMA通信装置であって、 反復的TDMAフレーム周期の割り当てられた受信タイムスロットの中でTD MA信号をバーストを受信し、受信した信号強度を測定するためのバースト受信 手段と、 反復的TDMAフレーム周期の割り当てられた送信タイムスロットの中で、電 力制御手段の制御下でTDMA信号バーストを送信するためのバースト送信手段 と、 前記測定された受信信号強度に基づいて伝送経路の変化を補償するために好ま しい等価的バースト送信電力レベルを計算して、前記TDMAフレーム周期の各 各の中で割り当てられた前記送信タイムスロットにおける制御された電力レベル で、信号バーストを送信するように前記バースト送信手段を制御するための送信 電力制御手段と を含むTDMA通信装置。 19.請求項第18項記載のTDMA通信装置であって、前記送信電力制御手 段が特定のフレーム周期において送信をスキップするように前記バースト送信手 段を制御して、それによって前記制御された電力レベルと送信されたフレームの 平均的な比率との組み合わせが前記計算された好ましい電力レベルに等しい等価 的な通信送信電力レベルを与えるようになっているTDMA通信装置。 20.請求項第19項記載のTDMA通信装置であって、前記特定のフレーム 周期が奇数番目のフレーム周期であるTDMA通信装置。 21.請求項第19項記載のTDMA通信装置であって、前記特定のフレーム 周期が偶数番目のフレーム周期であるTDMA通信装置。 22.進歩した送信および受信ダイバーシティ動作を提供するTDMA通信装 置であって、 前記符号化器へのすべての情報ビット入力毎に複数の符号化された出力ビット が生成されるように情報のビットストリームを符号化するための符号化手段と、 反復的フレーム周期の第1のTDMAタイムスロットおよび無線チャンネル周 波数の第1のシーケンスを使用して、前記複数の符号化されたビットの半分を送 信するための第1のTDMAバースト送信手段と、 反復的フレーム周期の第2のタイムスロットおよび無線チャンネル周波数の第 2のシーケンスを使用して、前記複数の符号化されたビットの残り半分を条件に 応じて送信するための第2のTDMAバースト送信手段と、 前記第1の周波数シリーズ中の周波数での前記第1のタイムスロットでの受信 と前記第2のシリーズ中の周波数での前記第2のタイムスロットでの受信を交番 的に行って、デコーダへ復調された出力信号を生成するためのTDMA受信手段 と、 前記第1および第2のタイムスロットにおいて受信された前記出力信号をそれ ぞれ意図された信号および意図されない信号に分類して、意図されたものとして 分類された信号をデコードして前記情報のビットストリームを再現するためのデ コード手段と を含むTDMA通信装置。 23.請求項第22項記載のTDMA通信装置であって、前記第2のTDMA バースト送信手段による前記条件に応じての送信が、前記TDMA受信手段によ ってデコードされた信号の品質に基づいて行われるようになっているTDMA通 信装置。 24.時分割多重アクセスを使用する携帯型の衛星通信端末であって、 反復的TDMAフレーム周期の受信タイムスロットの中で信号バーストを受信 および受信信号を分析して、デコードされた情報および信号品質表示を生成する ためのTDMAバースト受信手段と、 情報および前記信号品質表示を符号化して、送信のための符号化された信号バ ーストを生成して、偶数番目のTDMAフレーム中の割り当てられた送信タイム スロットと、条件に応じては前記信号品質表示に依存して奇数番目のTDMAフ レーム中の割り当てられたタイムスロットとで、符号化されたバーストを送信す るためのTDMAバースト送信手段と を含む携帯型の衛星通信端末。 25.時分割多重アクセスを使用する携帯型の衛星通信端末であって、 反復的TDMAフレーム周期の受信タイムスロットの中で信号バーストを受信 および受信信号を分析して、モード命令を含むデコードされた情報を生成するた めのTDMAバースト受信手段と、 情報および前記信号品質表示を符号化して、送信のための符号化された信号バ ーストを生成して、偶数番目のTDMAフレーム中の割り当てられた送信タイム スロットと、条件に応じては前記モード命令に依存して奇数番目のTDMAフレ ーム中の割り当てられたタイムスロットとで、符号化されたバーストを送信する ためのTDMAバースト送信手段と を含む携帯型の衛星通信端末。 26.請求項第25項記載の携帯型の衛星端末であって、更に、 引き続くTDMAフレーム間で、前記TDMAバースト受信手段の無線チャン ネル周波数を変更するための手段、 を含む携帯型の衛星端末。 27.請求項第25項記載の携帯型の衛星端末であって、更に、 前記偶数番目のフレームと奇数番目のフレームとの間で、前記TDMAバース ト送信手段の無線チャンネル周波数を変更するための手段 を含む携帯型の衛星端末。 28.請求項第25項記載の携帯型の衛星端末であって、更に、 偶数番目および奇数番目のそれぞれのフレームでの信号バーストの受信に対し て独立的に、前記TDMAバースト受信手段のタイミング同期を保つための手段 を含む携帯型の衛星端末。 29.時分割多重アクセスを使用する携帯型の衛星通信端末であって、 反復的TDMAフレーム周期の割り当てられた受信タイムスロットの中で信号 バーストを受信および受信信号を分析して、デコードされた情報および信号品質 表示を生成するための、同期化手段によって同期化されるTDMAバースト受信 手段と、 前記TDMAフレーム周期の偶数番目および奇数番目のフレームに対して独立 的に、前記TDMAバースト受信手段を同期化するための同期化手段と、 情報および前記信号品質表示を符号化して、送信のための符号化された信号バ ーストを生成して、前記反復的TDMAフレーム周期中の割り当てられた送信タ イムスロットにおいて、符号化されたバーストを送信するためのTDMAバース ト送信手段と を含む携帯型の衛星通信端末。 30.複数個の第1の複数局に対して、中継局のネットワークの助けを借りて 通信サービスを提供するための通信システムであって、前記中継局の各々が、 前記第1の複数局に対する送信用としてデータを符号化して信号バーストを生 成するための符号化手段と、 反復的TDMAフレーム周期中の対応するタイムスロットを使用して前記第1 の複数局の各々へ宛てた前記信号バーストを中継して、前記第1の複数局の各々 がそれぞれに対応するタイムスロットの中で信号バーストを受信するようにする ためのTDMAバースト送信手段と、 前記第1の複数局の1つに対して一時的にデータを送る必要のない時を検出す るための検出手段と、 前記検出手段によって制御されて、前記第1の複数局の別の1つに宛てた信号 バーストを一時的にデータを受信しない前記第1の複数局のうちの前記1つに対 して指定されたタイムスロットの中で送信し、更に前記別の1つに指定されたタ イムスロットの中でも信号バーストを送信するようになっている手段と を含む通信システム。 31.デジタル的に符号化された音声信号を複数の遠隔局の各々に対して中継 するための通信システムであって、 音声信号をデジタル化および符号化して、時間幅にわたってその音声信号の1 つの区分を表す固定数ビットを含むデジタルデータのフレームを生成して、更に 付随する音声あり/音声なしフラグを生成するための音声符号化手段と、 前記音声フレームの各々を符号化して、前記スピーチフレームの対応する1つ を表す、第1の符号化されたシンボルブロックおよび第2の符号化されたシンボ ルブロックを生成するためのエラー修正符号化手段と、 反復的TDMAフレーム周期中の割り当てられたタイムスロットを使用してそ れぞれ意図される遠隔局へ前記第1の符号化されたシンボルブロックを中継する ためのTDMAバースト送信手段と、 前記バースト送信手段を制御して、前記付随フラグが音声なしを表示する時に 、第1の符号化されたシンボルブロックを、異なる遠隔局を意図した第2の符号 化されたシンボルブロックで置換するための制御手段と を含む通信システム。 32.請求項第31項記載の通信システムであって、更に、 それぞれ割り当てられたタイムスロットおよび交番スロットにおいて前記符号 化されたシンボルブロックを受信して、前記割り当てられたスロットにおいて受 信された前記シンボルブロックが前記第1の符号化されたシンボルブロックの意 図されたものであるかどうかを検出するための遠隔局TDMAバースト受信およ びデコード手段、 を含む通信システム。 33.請求項第32項記載の通信システムであって、前記遠隔局TDMAバー スト受信およびデコード手段が更に、前記交番スロットにおいて受信された前記 シンボルブロックが前記第2の符号化されたシンボルブロックの意図されたもの であるかどうかを検出するための検出を含んでいる通信システム。 34.請求項第33項記載の通信システムであって、意図された第1の符号化 シンボルブロックおよび意図された第2の符号化シンボルブロックの検出時に、 前記TDMAバーストデコード手段が両ブロックのデコードを結び付けることに よって、前記音声信号区分を正しく再現する確率を強化するようになっており、 そうでなければ、前記第1の符号化ブロックが意図されたものであることが検出 されて、前記第2の符号化ブロックが意図されたものとして検出されなければ、 前記第1の符号化ブロックのみをデコードするようになっている通信システム。 35.少なくとも2つの中継局を含むネットワークと複数の遠隔局との間で周 波数ホッピング式の時分割多重アクセスを用いて無線通信を行う進歩した方法で あって、 前記中継局の1つから前記遠隔局の特定の1つに対して、反復的TDMAフレ ームの指定されたタイムスロットの中で、第1の周波数ホッピングシーケンス発 生器を用いて各引き続くフレーム周期に対して選ばれた無線チャンネルを用いて 、信号を送信する工程と、 前記中継局の別の1つから前記遠隔局の前記特定の1つに対して、前記反復的 TDMAフレームの指定された交番タイムスロットの中で、第2の周波数ホッピ ングシーケンス発生器を用いて各引き続くフレーム周期に対して選ばれた無線チ ャンネルを用いて、信号を送信する工程と を含む方法。 36.請求項第35項記載の通信方法であって、前記第1および第2の周波数 ホッピングシーケンス発生器が、異なる周波数組から周波数を選ぶようになって いる通信方法。 37.請求項第35項記載の通信方法であって、前記第1および第2の周波数 ホッピングシーケンス発生器が、同じ周波数組から直交的に周波数を選ぶように なっている通信方法。 38.請求項第35項記載の通信方法であって、前記第1の周波数ホッピング シーケンス発生器が互いに直交する複数のシーケンスを発生するようになってお り、前記特定の遠隔局に対して連続的に選ばれる無線チャンネルが前記直交シー ケンスの1つに属しており、他の直交シーケンスが他の遠隔局用として使用され るようになっている通信方法。 39.ネットワーク局と複数の遠隔局との間でトラフィックおよびシングナリ ングデータを送信するための時分割多重アクセスフォーマットであって、 スーパーフレーム周期を奇数個のTDMAフレーム周期に分割する工程と、 各TDMAフレーム周期を偶数個のタイムスロットに分割する工程と、 前記奇数個のTDMAフレームのうちの1つの中の前記偶数個のタイムスロッ トを使用して、対応する偶数個の遠隔局のそれぞれに宛ててシングナリング情報 を送信し、また、前記スーパーフレーム中の残りのTDMAフレームを使用して 、トラフィック情報を送信する工程と、 トラフィック情報を送信するために使用される前記残りの複数フレームを、第 1のトラフィックフレームグループと第2のトラフィックフレームグループとに 分割する工程と、 前記第1のトラフィックフレームグループ中の前記偶数個のタイムスロットを 使用して、対応する偶数個の遠隔局へトラフィックデータを送信し、また前記第 2のトラフィックフレームグループ中のタイムスロットを使用して、対応する数 の他の遠隔局へデータを送信する工程と、 を含むフォーマット。 40.請求項第39項記載の方法であって、前記シグナリング情報が、前記情 報が前記第1のトラフィックフレームグループの各々からの1つのタイムスロッ トを使用してトラフィック情報が送信された前記遠隔局の1つに宛てられている か、あるいは前記第2のトラフィックフレームグループの中のタイムスロットを 使用してトラフィック情報が送信された前記遠隔局の1つに宛てられているのか を示す表示を含んでいる方法。 41.ネットワークと複数の遠隔局との間でトラフィックおよびシグナリング 情報を送信するための適応型の時分割多重アクセスフォーマットであって、 スーパーフレーム周期を奇数個のTDMAフレーム周期に分割する工程と、 各TDMAフレーム周期を偶数個のタイムスロットに分割する工程と、 前記奇数個のTDMAフレームのうちの1つの中の前記偶数個のタイムスロッ トを使用して、前記遠隔局宛ててシングナリング情報を送信し、また、前記スー パーフレーム中の残りのTDMAフレームを使用してトラフィック情報を送信す る工程と、 トラフィック情報を送信するために使用される前記残りの複数フレームを、第 1のトラフィックフレームグループと第2のトラフィックフレームグループとに 分割する工程と、 同じ遠隔局と通信するための前記第1のフレームグループ中の前記タイムスロ ットと前記第2のフレームグループ中の前記対応するタイムスロットの両方を使 用した場合の通信信号の品質に依存して、前記第1のトラフィックフレームグル ープ中の前記偶数個のタイムスロットの1つを使用して、前記遠隔局の第1のも のへトラフィックデータを送信することと、前記第2のトラフィックフレームグ ループ中の対応するタイムスロットを使用して別の遠隔局へデータを送信するこ とを交番的に行う工程と、 を含むフォーマット。 42.TDMA信号バーストを送信するために、移動局、セルラーネットワー ク局、および衛星中継局を含む、TDMAを使用するデュアルモード衛星/セル ラー無線電話システムであって、 特定の移動局に宛てて前記TDMAフォーマット形式のバーストを、セルラー ネットワーク局からの第1の反復レートと、衛星中継局からの前記第1の反復レ ートの約数である第2の反復レートとで交番的に送信する方法と、 前記第1の反復レートで送信されたバーストを、それぞれトラフィックバース ト、低速付随制御チャンネルバースト、および送信された情報バーストを含まな いアイドルバーストを含むスーパーフレームグループに分割する方法と、 前記特定の移動局において、前記アイドルフレームを使用して、それのTDM Aバースト受信機チャンネル周波数を、隣接セルラーネットワーク局のそれに、 あるいは衛星中継局のチャンネル周波数に変更して、そのチャンネル周波数にお いて受信される信号を分析する方法と、 を含む電話システム。 43.請求項第42項記載の方法であって、更に、 前記移動局から前記ネットワーク局へ、前記信号分析の結果を報告する工程を 含む方法。 44.請求項第42項記載の方法であって、前記方法が更に、前記隣接のチャ ンネル周波数および前記衛星中継局のチャンネル周波数をネットワーク局から前 記移動局へ通信する工程を含んでいる方法。 45.請求項第43項記載の方法であって、前記ネットワーク局において前記 報告された信号分析を用いて、前記移動局を前記ネットワーク局の1つからでは なく、衛星中継局からデータを受信するように切り替えるべき時を決定するよう になっている方法。 46.移動局加入者端末を含む複数のエリアを含み、各エリアが対応するアン テナビームを備えたTDMA衛星またはセルラー通信システムにおける容量割り 当てのための改良された方法であって、 各々のエリア内の各移動端末に対して、各TDMAフレーム周期中に1つのタ イムスロットと、データを受信するための周波数組の中の1つのチャンネル周波 数とを割り当てることによって、同じエリア内の移動端末が異なるタイムスロッ トと周波数割り当てとを受けるようにし、異なるエリア内の移動端末が同じタイ ムスロットと周波数割り当てとを受けるようにする工程と、 前記与えられたエリア内でサービスを受ける移動端末の合計数が周辺エリア内 でサービスを受ける移動端末の数と似たものであり、更に各エリア内に予想され る移動端末の平均数とも近い時に、前記TDMAフレーム周期のすべてについて それぞれ対応して割り当てられるタイムスロットを使用して、与えられたエリア 内の移動端末へ符号化された情報ビットを送信する工程と、 前記与えられたエリア内でサービスを受ける移動端末数が本質的に前記平均数 よりも多く、また隣接エリア内でサービスを受ける移動端末数が平均して前記平 均数よりも少ない時に、前記TDMAフレーム周期の各交番周期毎にそれぞれ対 応して割り当てられたタイムスロットを使用して、また異なる移動端末へ符号化 された情報を送信するためのフレーム周期の残り半分における対応するタイムス ロットを使用して、与えられたエリア内の移動端末へ符号化された情報ビットを 送信する工程と、 を含む方法。
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