KR20020014840A

KR20020014840A - 무선 통신 시스템, 통신 단말 장치 및 기지국 장치

Info

Publication number: KR20020014840A
Application number: KR1020027001216A
Authority: KR
Inventors: 미야가즈유키
Original assignee: 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤
Priority date: 2000-05-30
Filing date: 2001-05-24
Publication date: 2002-02-25
Also published as: US20020105932A1; CN1381155A; WO2001093621A1; JP2001339770A; AU5883401A; EP1204291A1; EP1204291A4

Abstract

통신 단말 장치인 이동 기지국 MS(201)로부터 송신된 주파수 f1의 음성 신호는 기지국 BS(202)에서 수신되어, 소정의 처리가 이루어져 얻어진 수신 데이터는 무선 네트워크 제어국(203)을 통해 이동 교환국(204)으로 송신된다. MSC에서는, 몇몇 기지국으로부터의 데이터가 번들링(bundling)되어 전화 회선망(207)으로 송신된다. 한편, 이동국 MS(201)으로부터 송신된 주파수 f2의 고속 패킷은 기지국 BS(205)에서 수신되어, 소정의 처리가 이루어져 얻어진 수신 데이터는 라우터(206)에 의해 라우팅되어 IP(인터넷 프로토콜)망(208)으로 송신된다.

Description

무선 통신 시스템, 통신 단말 장치 및 기지국 장치{RADIO COMMUNICATION SYSTEM AND COMMUNICATION TERMINAL APPARATUS USED THEREIN}

최근의 인터넷 관련 기술의 발달에 따라, 인터넷으로 음악을 배신하는 등의 여러 가지의 서비스를 제공할 수 있게 되었다. 이러한 서비스에서는 다운 링크의 전송량이 대단히 많아진다. 다운 링크의 전송량이 많은 서비스를 실현하기 위해서, 다운 링크에 있어서의 고속 패킷 전송에 큰 기대가 모아지고 있다. 그리고, 이 다운 링크에 있어서의 고속 패킷 전송에 대하여, 여러 가지의 기술 개발이 행하여지고 있다.

셀룰러 시스템에 있어서, 고속 패킷의 무선 전송 시스템으로서, HDR(High Data Rate)라고 불리는 시스템이 제안되어 있다. 이러한 시스템은, 종래의 IS-95라고 불리는 CDMA(Code Division Multiple Access) 시스템 및 업다운 링크 모두가 동일 대역폭(1.25 MHz)을 사용한다. 이러한 HDR 시스템은 무선 구간에서 음성이나저속 패킷을 수용하는 IS-95 시스템 및 주파수에 따라 분리되고, 또한 백본(backbone)(인프라(infra))에서도 IS-95 시스템으로부터 분리되어 인터넷 액세스에 특정시키고 있다.

HDR 시스템에서는 송신 전력 제어를 하지 않는 무선 전송 방식을 채용하고 있어, 항상 최대 전력으로 전송함으로써, 저속 레이트의 음성을 서비스하는 IS-95와 동일한 커버 영역으로 고속 패킷 전송의 서비스를 실현하고 있다. 이 때문에, 이러한 시스템에서는, 도 1에 도시하는 바와 같이 IS-95(음성 서비스 : f1)와 HDR 시스템(고속 패킷 전송 서비스 : f2)에 대해 셀 및 안테나를 공유하고 있다.

일반적으로, 패킷은 음성 등에 비해, 전송 지연을 허용할 수 있기 때문에, HDR에서는 소프트 핸드 오버는 실행하지 않고, 하드 핸드 오버에 의한 전환을 행한다. 그러나, 하드 핸드 오버를 행하는 경우에도 서비스 영역에 빈틈이 생기지 않도록, 즉 어디에서나 통신이 가능하게 하기 위해서는, 커버 영역의 에지까지 회선을 유지할 필요가 있다.

고속 패킷은 심벌 레이트가 높기 때문에 소요되는 송신 전력이 저속 레이트의 채널에 비해 크다. 따라서, 커버 영역의 에지까지 고속 패킷의 회선을 유지하는 데에는 상당한 송신 파워가 필요하게 된다. 이 때문에, 고속 패킷의 채널이 다른 채널과 심하게 간섭되고, 그 결과 시스템 용량을 감소시키는 요인이 된다.

이러한 문제를 해결하기 위해, HDR 시스템에서는, 항상 최대 파워로 송신하고, 회선 상황에 따라 할당하여 시간이나 전송 레이트를 변경하도록 되어 있다. 즉, 도 2에 도시하는 바와 같이 개개의 사용자에 대해서는 동일한 최대 파워로 송신하지만, 개개의 사용자의 회선 상황에 따라 할당 시간이나 전송 레이트를 변경한다. 이와 같이, HDR 시스템에서는 커버 영역의 에지에서 전송 레이트(평균 처리량)를 떨어뜨림으로써 회선을 유지하도록 하고 있다.

전술한 바와 같이, HDR 시스템에서는 기지국 바로 아래에서 높은 전송 레이트(처리량)를 확보할 수 있지만, 커버 영역의 에지로 향해 감에 따라 전송 레이트가 떨어지는 문제가 있다. 이는 음성 서비스를 실행하는 IS-95 시스템과 동일한 커버 영역을 확보함으로써 양 시스템의 셀 및 안테나를 공유할 수 있는 것을 특징으로 하기 때문이다.

또한, HDR 시스템에서는 동일 영역내에서 수용 채널 수가 증가하면, 한정된 캐리어 주파수내에서는 각 캐리어에서의 평균 처리량을 떨어뜨려 수용할 필요가 있다. 이와 달리, 각 채널의 평균 처리량을 유지하기는 데에는 한정된 캐리어 주파수에 너무 많은 사용자를 수용할 수 없도록 하기 위해 채널 수(사용자 수)를 제한할 필요가 있다.

발명의 개시

본 발명의 목적은 커버 영역의 에지에서 전송 레이트(처리량)가 열화되는 것을 방지하고, 또한 여간섭(旅干涉)을 억제함으로써 주파수 이용 효율을 높여 평균 처리량을 떨어뜨리지 않고 수용 채널 수를 늘릴 수 있는 무선 통신 시스템 및 그에 이용하는 통신 단말 장치를 제공하는 것이다.

고속 이동 단말의 수용에 관해서는, 셀 반경을 너무 작게 하면 핸드 오버의빈도가 많아지게 되어, 그 제어에 의해 회선 효율의 저하가 문제로 되기 때문에, 보다 큰 셀 반경(매크로 셀)에 수용하는 것이 바람직하다. 그 때문에, 고속 이동하는 단말은 매크로 셀에 수용하고 저속 이동하는 단말은 마이크로 셀에 수용하는 오버레이 구조를 채용하여, 보다 효율적으로 단말을 수용하는 방법이 검토되고 있다. 즉, 통상의 오버레이 구조의 발상은 동일한 시스템을 주파수에 따라 2개의 셀(마이크로/매크로)로 분리하여, 이동 속도에 따라 효율적으로 단말을 수용하는 것이다.

본 발명자는 이러한 오버레이 구조에 착안하여 캐리어 주파수가 상이한 2개이상의 다수의 시스템, 예컨대 HDR 방식, IS-95 방식, CDMA-FDD 방식, CDMA-TDD 방식 등과 같이, 무선 전송 방식이 상이한 적어도 2개의 시스템으로 구성된 오베레이 구조에서, 통신 서비스나 통신 환경(전파로 상태, 혼잡도)에 따라 어느 하나의 셀(시스템)을 선택함으로써 다운 고속 패킷 전송을 효율적으로 실행할 수 있는 것을 발견하여 본 발명을 하기에 이르렀다.

즉, 본 발명의 주제는 비교적 넓은 영역의 셀 및 이러한 셀 보다도 좁은 영역의 셀이 겹치는 오버레이 구조를 갖는 무선 통신 시스템에 있어서, 이동국이 각 셀의 시스템으로부터 원하는 접속을 희망하는 시스템을 선택하고, 선택한 시스템과 통신을 행함으로써 다운 고속 패킷 전송을 효율적으로 실행하는 것이다. 또는, 이동국이 한쪽의 시스템에 통신 환경이나 이동 속도의 측정 결과 및 접속 희망을 보고하고, 기지국측의 판단에 근거하여 접속을 결정해서 통신을 실행함으로써, 통신을 실행하는 다운 링크에 있어서의 고속 패킷을 효율적으로 실행하는 것이다.

본 발명은 디지털 무선 통신 시스템에서 사용되는 통신 단말 장치에 관한 것이다.

도 1은 기지국의 커버 영역을 설명하기 위한 도면,

도 2는 HDR 시스템에 있어서의 사용자 할당을 설명하기 위한 도면,

도 3은 본 발명의 실시예 1의 무선 통신 시스템에 있어서의 오버레이 구조를 나타내는 도면,

도 4는 본 발명의 실시예 1의 무선 통신 시스템에 있어서의 개략적 구성을 나타내는 도면,

도 5는 본 발명의 실시예 1의 무선 통신 시스템에 있어서의 통신 단말 장치의 구성을 나타내는 블록도,

도 6은 본 발명의 실시예 1의 무선 통신 시스템의 개략적 구성의 다른 예를 나타내는 도면,

도 7은 본 발명의 실시예 2의 무선 통신 시스템의 통신 단말 장치의 구성을 나타내는 블록도,

도 8은 본 발명의 실시예 3의 무선 통신 시스템의 기지국 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 본 발명의 실시예에 대해서는 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

(실시예 1)

도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 무선 통신 시스템의 오버레이 구조를 도시한 도면이다. 또한, 도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 무선 통신 시스템의 개략적 구성을 도시한 도면이다.

도 3에 나타내는 오버레이 구조에서는, 비교적 넓은 영역을 커버하는 매크로 셀(101)내에 비교적 좁은 영역을 커버하는 마이크로 셀(102)이 겹쳐져 있다. 여기서는 설명을 간단히 하기 위해, 매크로 셀(101)에서 서비스 A를 제공하고, 마이크로 셀(102)에서 서비스 B를 제공하는 경우에 대하여 설명한다. 또, 오버레이 구조에 있어서, 겹치는 셀은 2개에 한하지 않고 3개 이상이라도 마찬가지로 생각할 수 있다. 또한, 무선 전송 방식이 다른 시스템에 관해서도 2개에 한하지 않고 3개 이상이라도 마찬가지로 적용할 수 있다.

또한, 여기서는 서비스 A가 음성 서비스로서 주파수 f1을 이용하여 전송되고, 서비스 B가 고속 패킷 전송 서비스로서 주파수 f2를 이용하여 전송되는 경우에 대하여 설명한다. 여기서, 고속 패킷이란, "고속 전송하는 패킷" 또는 "전송 레이트가 높은 패킷"을 의미한다.

즉, 본 실시예에서는 「무선상에서의 전송 레이트가 높은 채널을 포함하는 시스템」을 마이크로 셀(102)에 수용한다. 이 경우, 「무선상에서의 전송 레이트가 높은 채널을 포함하는 시스템」은 무선상에서의 전송 레이트가 높은 채널만으로 구성된 시스템이나 무선상에서의 전송 레이트가 높은 채널을 주로 포함하는 시스템을 의미하며, 화상이나 음악 등과 같이 데이터량이 방대한 것을 고속으로 전송하는시스템은 물론, 음성과 같이 데이터량은 적지만 고속 패킷으로 순간적으로(짧은 전송 시간으로) 전송하는 시스템도 포함한다.

도 4에 나타내는 무선 통신 시스템에서는, 통신 단말 장치인 이동국(MS) (20l)으로부터 송신된 주파수 f1의 음성 신호는 기지국(BS)(202)에서 수신되고, 소정의 처리가 이루어져 얻어진 수신 데이터가 무선 네트워크 제어국(이하, RNC(Radio Network Contro1ler)라 약칭함)(203)을 거쳐서 이동 교환국(이하, MSC(Mobile Switching Center)라 약칭함)(204)으로 보내어진다. MSC(204)에서는 몇 개의 기지국으로부터의 데이터가 번들링되어 전화 회선망(207)으로 보내어진다. 또한, MSC(204)와 IP 패킷망(208)도 접속되어 있고, 필요에 따라 후술하는 바와 같이, 일반적으로 터널링 기술을 사용하여 IP 패킷 신호를 전송한다. 또한, 전화 회선망(207)으로서는 PSTN, ISDN 등을 포함하는 것으로 한다.

한편, 이동국(MS)(201)으로부터 송신된 주파수 f2의 고속 패킷은 기지국(BS) (205)에서 수신되고, 소정의 처리가 이루어져 얻어진 수신 데이터가 라우터(206)에서 라우팅되어 IP(인터넷 프로토콜) 패킷망(208)으로 송신된다.

이와 같이, 한쪽의 시스템이 RNC(203)으로부터 MSC(204)를 통해 전화 회선망에 접속되고, 다른쪽의 시스템이 무선 자원 관리 등의 제어 기능을 갖는 라우터(206)를 통해 IP 패킷망(208)에 접속되어 있다. 라우터를 통해 IP 패킷망에 접속함으로써 교환기를 거칠 필요가 없고, 인프라의 구축 및 관리 비용을 저감할 수 있고, 이에 따라 통신료를 저감시킬 수 있다.

서비스가 상이한 시스템의 오버레이 구조를 갖는 시스템에서의 이동국은 도5에 나타내는 구성을 갖는다. 또한, 이동국은 복수의 시스템(기지국)과의 통신이 가능하며, 복수의 수신 계열을 구비하고 있지만, 도 5에서는 설명을 간단히 하기 위해서 1 계열만을 나타내고 있다.

안테나(301)를 통해 수신한 신호는 무선 회로(302)에서 소정의 무선 수신 처리(다운컨버트, A/D 변환 등)가 수행된다. 무선 수신 처리 신호는 복조 회로(303)에 보내어지고, 복조 처리됨으로써 수신 데이터가 된다. 또한, 무선 수신 처리된 신호 및/또는 복조 처리된 신호는 모니터 회로(304)로 보내진다.

모니터 회로(304)에서는 기지국(202) 및 기지국(205)으로부터의 제어 신호에 의해 기지국(202) 및 기지국(205)이 어떠한 서비스인지를 인식하여 그 제어 신호를 제어 회로(305)에 출력한다. 또한, 모니터 회로(304)에서는 기지국으로부터의 신호를 이용하여 수신 품질이나 이동 속도를 측정하고, 기지국간의 전파로 상황을 추정하거나, 자국의 이동 속도가 어느 정도인지를 인식한다. 전파로 추정 결과 및 이동 속도의 정보를 제어 신호로서 제어 회로(305)에 출력한다.

제어 회로(305)에서는 모니터 회로(304)로부터의 제어 신호, 송수신 요구나 전송 레이트의 정보로부터, 어느 시스템과 접속할지를 나타내는 취지의 제어 데이터를 가산기(306)에 출력하고, 접속할 서비스에 대응하는 시스템의 주파수로 전환한다는 취지의 전환 제어 신호를 무선 회로(302)에 출력한다. 가산기(306)에서는 송신 데이터에 상기 시스템 접속용 제어 데이터를 다중화하여 변조 회로(307)에 출력한다. 변조 회로(307)에서는 다중화된 송신 데이터 및 제어 데이터를 디지털 변조 처리하여, 무선 회로(302)에 출력한다.

무선 회로(302)에서는 송신 데이터와 제어 데이터에 대하여 소정의 무선 송신 처리(D/A 변환, 업컨버트 등)가 수행된다. 또한, 무선 회로(302)에는 제어 회로(305)로부터 접속할 시스템의 주파수로 전환한다는 취지의 전환 제어 신호가 입력되기 때문에, 무선 회로(302)는 그 전환 제어 신호에 따라서 주파수를 전환한다. 무선 송신 처리 후의 송신 데이터는 안테나(301)를 통해 기지국에 대해 송신된다.

다음에, 상기 구성을 갖는 무선 통신 시스템에 있어서의 동작에 대하여 설명한다.

도 4에 있어서, 이동국(201)은 기지국(202) 및 기지국(205)으로부터 신호를 수신하고, 내부의 모니터 회로(304)에서 기지국(202) 및 기지국(205)이 어떠한 서비스를 제공하고 있는지를 인식한다. 이 기지국의 서비스를 나타내는 제어 신호는 제어 회로(305)로 보내어진다.

이동국(201)은 고속 패킷 전송을 요구하는 경우, 그 요구가 제어 회로(305)로 보내어진다. 제어 회로(305)는 기지국의 서비스를 나타내는 제어 신호와 고속 패킷 전송을 요구하는 취지에 의해, 기지국(205)에 접속해야 하는 것을 선택하고, 그 선택 결과(접속을 희망하는 취지)를 나타내는 제어 데이터를 기지국(205)에 보내는 송신 데이터에 다중화한다.

또한, 제어 회로(305)는 기지국(205)에 접속해야 하는 것을 판단했기 때문에, 기지국(205)의 시스템 주파수 f2로 전환한다는 취지의 전환 제어 신호를 무선 회로(302)에 출력한다. 무선 회로(302)는 전환 제어 신호에 따라 주파수를 f2로 전환한다.

기지국(205)은 이동국(201)으로부터 송신된 신호를 수신하면, 신호에 포함되는 제어 데이터, 즉 접속을 희망하는 취지를 나타내는 데이터에 근거하여 이동국(201)과의 접속 동작으로 이행한다. 그리고, 기지국(205)과 이동국(20l)이 접속되면, 고속 패킷 전송이 개시된다. 이동국(201)은 고속 패킷을 수신하는 경우, 예컨대, 다운 로드하는 경우에는, IP 패킷망(208)으로부터 라우터(206)를 통해 기지국(205)으로부터 고속 패킷을 수신한다.

또한, 이동국(20l)은 음성 서비스를 이용하는 경우, 그 요구가 제어 회로(305)로 보내어진다. 제어 회로(305)는 기지국의 서비스를 나타내는 제어 신호와 음성 서비스를 요구하는 취지에 따라, 기지국(202)에 접속해야 하는 것을 선택하고, 그 선택 결과(접속을 희망하는 취지)를 나타내는 제어 데이터를 기지국(202)에 보내는 송신 데이터에 다중화한다.

제어 회로(305)는 기지국(202)에 접속해야 하는 것을 판단했기 때문에, 기지국(202)의 시스템 주파수 f1로 전환한다는 취지의 전환 제어 신호를 무선 회로(302)에 출력한다. 무선 회로(302)는 전환 제어 신호에 따라서 주파수를 f1로 전환한다.

기지국(202)은 이동국(201)으로부터 송신된 신호를 수신하면, 신호에 포함되는 제어 데이터, 즉 접속을 희망하는 취지를 나타내는 데이터에 근거하여 이동국(201)과의 접속 동작으로 이행한다. 그리고, 기지국(202)과 이동국(201)이 접속되면, 음성 통신이 개시된다. 이동국(201)은, 음성 통신을 행하는 경우에는, RNC(203) 및 MSC(204)를 통해 전화 회선망(207)과 접속된다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서는, 오버레이 구조를 도입하고, 음성 서비스와 고속 패킷 전송 서비스를 동일한 커버 영역으로 하는 것이 아니라, 매크로 셀과 셀 반경을 작게 한 마이크로 셀로 각각 수용시키고 있다. 이 때, 고속 패킷 전송 서비스를 수용하는 마이크로 셀의 면적 반복 수를 많게 하고 있다. 이와 같이, 고속 패킷 전송은 마이크로 셀로 수용되기 때문에, HDR에서 과제로 되는 셀 에지, 셀 에지에서 전송 레이트(처리량)가 저하되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 마이크로 셀로 고속 패킷 전송 서비스를 수용시키는 것에 의해, 전파 거리가 짧게 됨으로써, 간섭을 방지할 수 있다. 그 결과, 주파수 이용 효율이 증가하고, 평균 처리량을 떨어뜨리지 않고 수용 채널 수를 늘리는 것, 즉 채널 당 전송 레이트의 고속화 및 시스템 용량의 증가를 실현할 수 있다.

또한, 고속 레이트 전송의 채널을 셀 반경을 작게 한 마이크로 셀로 수용함으로써, 전파 거리가 짧아지는 만큼 송신 전력을 절감할 수 있다. 이 때문에, 기지국에서 큰 출력의 송신 증폭기가 불필요하게 되어, 기지국의 장치 비용을 저감할 수 있게 된다.

상기 설명에서는, 캐리어 주파수가 상이한 2개의 시스템이 오버레이 구조를 구성하고 있는 경우에서, 기지국으로부터의 제어 신호로 기지국에 있어서의 서비스를 인식하고, 그 서비스에 근거하여, 즉 실시간성이 요구되는 음성이나 비실시간성인 저속 패킷을 매크로 셀에 수용하는 서비스가 되도록, 비실시간성인 고속 패킷을 마이크로 셀에 수용하는 서비스가 되도록, 시스템을 전환하는 것에 관해서 설명했다. 본 발명에 있어서는 시스템 전환의 요인으로서 이에 한정되지 않고, 이동국의이동 속도나 통신 환경(전파로 상태나 혼잡도)에 따라, 어느 한쪽의 시스템을 선택하여 접속하도록 해도 무방하다.

이러한 경우, 이동 속도에 관해서는, 고속 이동의 이동국은 셀간의 핸드오버의 회수를 적게 하기 위해서 매크로 셀로 수용하고, 저속 이동의 이동국은 기본적으로는 마이크로 셀로 수용한다. 이 때, 이동국에서는 기지국으로부터의 수신 신호로부터 도플러 주파수 등을 모니터 회로에서 측정하고, 그 정보에 근거하여 제어 회로에 의해 접속할 시스템(기지국)을 선택한다.

이와 같이, 기본적으로 이동 속도로 이동국의 수용 시스템 목적지를 선택한 후, 실시간성을 요구하는 서비스(음성 등)에 있어서, 예컨대 음질을 중시하는 경우에는 매크로 셀(회선 교환)에 접속하도록, 즉 기지국(202)에 접속하도록 선택하고, 통화 요금을 저렴하게 하고자 하는 등의 경우에는 마이크로 셀에 접속하도록, 즉 기지국(205)에 접속하도록 선택한다. 또한, 음성으로 기지국(205)에 접속하여 통신을 행하는 경우에는 IP 전송(Voice over IP : V0IP)를 실행하는 것도 생각할 수 있다.

또한, 시스템 전환의 요인으로서 통신 환경(전파로 상태나 혼잡도)을 이용하는 경우에는 통신 환경이 양호한 이동국은 커버 영역을 널리 취하는 매크로 셀에 수용하고, 통신 환경이 불량한 이동국은 마이크로 셀에 수용한다. 이 때, 이동국에서는 기지국으로부터의 수신 신호로부터 수신 품질(SIR 등)을 모니터 회로에서 측정하고, 그 정보에 근거하여 제어 회로에 의해 접속할 시스템(기지국)을 선택한다.

상기 설명에서는, 음성 서비스를 실행하는 기지국(202)(매크로 셀)은 RNC(203) 및 MSC(204)를 통해 전화 회선망(207)에 접속되고, 고속 패킷 전송 서비스를 실행하는 기지국(마이크로 셀)(205)은 라우터(206)를 통해 IP 패킷망(208)에 접속되어 있는 경우에 대하여 설명했다. 본 발명에 있어서, 도 4에 도시하는 바와 같은 음성 서비스를 실행하는 기지국(메크로 셀)(202) 및 고속 패킷 전송 서비스를 실행하는 기지국(205)(마이크로 셀)도 공통의 RNC(203) 및 MSC(204)를 통해 백본(전화 회선망(207)이나 IP 패킷망(208))에 접속되는 구성이라도 무방하다. 이러한 경우, 상기와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

도 6에 도시하는 바와 같이, IP 패킷 신호를 RNC(203) 및 MSC(204)를 통해 전화 회선망(207)이나 IP 패킷망(208)으로 전송하는 경우에는, 일반적으로 터널링 기술을 사용한다. 즉, 통신 단말의 IP 어드레스 또는 모바일 IP 등의 모빌리티를 고려한 IP 어드레스를 보고, BS(202) 또는 BS(205)로부터 MSC(204) 사이를 직접 라우팅하는 것이 아니라, 이동 통신망으로서의 BTS까지의 접속 목적지를 별도로 관리하며, 이동 통신망으로서 독자적인 패스(로컬 어드레스, 노드 어드레스)를 확장하여, IP 패킷망(208)으로부터의 신호를 전송하는 방법을 채용할 수 있다.

(실시예 2)

본 실시예는 오버레이 구조를 구성하는 시스템이 CDMA 시스템의 FDD(Frequency Division Duplex)와 TDD(Time Division Duplex)인 경우에 대하여 설명한다.

본 실시예에 따른 무선 통신 시스템에 있어서의 구성은, 도 4 또는 도 6에 나타내는 구성과 동일하다. 이 때문에, 본 실시예에서는 도 4를 적절히 참조하여 설명한다. 서비스가 상이한 시스템의 오버레이 구조를 갖는 시스템에 있어서의 이동국은 도 7에 나타내는 구성을 갖는다. 또한, 이동국은 복수의 시스템(기지국)과 통신 가능하고, 복수의 수신 계열을 구비하고 있지만, 도 7에서는 설명을 간단히 하기 위해서 1 계열만을 나타내고 있다.

안테나(501)를 통해 수신한 신호는 무선 회로(502)에서 소정의 무선 수신 처리(다운컨버트, A/D 변환 등)가 수행된다. 무선 수신 처리된 신호는 매칭 필터(503)로 보내어지고, 매치 필터(503)에 있어서 기지국에서 사용된 확산 코드로 역확산 처리된다. 이것에 의해, 수신 신호로부터 자국으로 송신된 신호를 추출한다.

역확산 처리 신호는 복조 회로(504)로 보내어지고, 복조 처리됨으로써 수신 데이터로 된다. 또한, 역확산 처리 신호 및/또는 복조 처리된 신호는 모니터 회로(505)로 보내어진다.

모니터 회로(505)에서는 기지국(202)과 기지국(205)으로부터의 제어 신호에 의해 기지국(202)과 기지국(205)이 어떠한 서비스인지를 인식하고, 그 제어 신호를 제어 회로(506)에 출력한다. 또한, 모니터 회로(505)는 기지국으로부터의 신호를 이용하여 수신 품질이나 이동 속도를 측정하고, 기지국간의 전파로 상황을 추정하거나, 자국의 이동 속도가 어느 정도인지를 인식한다. 전파로 추정 결과나 이동 속도의 정보를 제어 신호로 하여 제어 회로(506)에 출력한다.

제어 회로(506)에서는 모니터 회로(505)로부터의 제어 신호, 송수신 요구나 전송 레이트의 정보로부터 어느 시스템과 접속할지를 나타내는 취지의 제어 데이터를 가산기(507)에 출력하고, 또한 접속할 서비스에 대응하는 시스템의 주파수로 전환한다는 취지의 전환 제어 신호를 무선 회로(502)에 출력한다. 가산기(507)에서는 송신 데이터에 상기 시스템 접속용의 제어 데이터를 다중화하여 변조 회로(508)에 출력한다. 변조 회로(508)에서는 다중화한 송신 데이터와 제어 데이터를 디지털 변조 처리하여, 확산 변조 회로(509)에 출력한다. 확산 변조 회로(509)에서는 소정의 확산 코드를 이용하여 다중화한 송신 데이터와 제어 데이터에 대하여 확산 변조 처리를 행하여, 확산 변조 후의 신호를 무선 회로(502)에 출력한다.

무선 회로(502)에서는 송신 데이터와 제어 데이터에 대하여 소정의 무선 송신 처리(D/A 변환, 업컨버트 등)가 행해진다. 또한, 무선 회로(502)에는 제어 회로(506)로부터 접속할 시스템의 주파수로 전환한다는 취지의 전환 제어 신호가 입력되기 때문에, 무선 회로(502)는 그 전환 제어 신호에 따라서 주파수를 전환한다. 무선 송신 처리 후의 송신 데이터는 안테나(501)를 통해 기지국에 대해 송신된다.

도 7에 도시된 구성을 갖는 이동국을 포함하는 무선 통신 시스템에 있어서도, 실시예 1에서 설명했던 동작에 의해, 서비스에 따라 시스템을 전환하는 것이 가능해진다. 이 경우, 예를 들어 고속 패킷 전송 서비스를 마이크로 셀(기지국(205))의 TDD 시스템으로 수용하고, 음성 서비스를 매크로 셀(기지국(202))의 FDD 시스템으로 수용한다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 무선 통신 시스템에 있어서도, 고속 패킷 전송은 마이크로 셀로 수용되기 때문에, HDR에서 과제로 되는 셀 에지, 셀 에지에서의 전송 레이트(처리량)가 저하되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 마이크로 셀로 고속 패킷 전송 서비스를 수용시키는 것에 의해 전파 거리가 짧게 됨으로써, 간섭을 억제할 수 있다. 그 결과, 주파수 이용 효율이 상승하여, 평균 처리량을 떨어뜨리지 않고 수용 채널 수의 증가, 즉 채널 당 전송 레이트의 고속화 실현과 시스템 용량의 증가를 실현할 수 있다.

또한, 고속 레이트 전송 채널을 셀 반경을 작게 한 마이크로 셀로 수용함으로써, 전파 거리가 짧은 분만큼 송신 전력을 저절감할 수 있다. 이 때문에, 기지국에서 큰 출력의 송신 증폭기가 불필요하게 되고, 기지국의 장치 비용을 저감할 수 있게 된다.

여기서, 본 실시예에 있어서의 특유의 효과에 대하여 설명한다.

CDMA-TDD 시스템은 업 링크와 다운 링크 사이의 전파 지연에 의해 발생하는 충돌(Collision)을 방지하기 위해 가드 타임을 마련하고 있다. 이러한 가드 타임의 시간 폭은 셀 반경에 의존하고 있어, 셀 반경이 커질수록 길게 할 필요가 있다. 이것은, 셀 반경이 커지면, 셀 에지와 기지국 사이에서 전파 지연도 크게 되어, 이 경우에 가드 타임이 불충분하게 되면, 기지국에서의 수신에 있어서 지연되어 수신되는 업 링크 신호가 다운 링크 신호의 송신 타이밍과 겹치게 되어, 충돌이 발생되기 때문이다.

셀 반경을 크게 하면, 전술한 바와 같이 가드 타임을 크게 할 필요가 있고, 그 부분만큼 오버헤드 비율(전체 통신 시간에 있어서의 실제로는 송수신 신호가 없는 구간이 차지하는 비율)이 커지게 되어 전송 효율을 열화시키게 된다. 따라서, 일반적으로, TDD 시스템에서는 큰 셀 반경은 적절하지 않으리라 생각된다. 그 때문에, TDD 시스템은 비교적 셀 반경이 작은 마이크로 셀 또는 피코 셀에 적합하다.

이러한 가드 타임은 핑퐁 전송인 TDD 시스템에 고유한 것이며, FDD 시스템에서는 불필요하다. 이 때문에, FDD 시스템에서는, 가드 타임에 기인하는 셀 반경의 크기에 대한 제약이 없기 때문에, 마이크로 셀 또는 피코 셀보다도 큰 매크로 셀에 적용하는 것이 가능하다.

FDD 시스템은 업다운 링크에서 동일한 무선 주파수 대역을 갖는 경우, 기본적으로는 업 다운 링크에서 동일한 정도의 시스템 용량을 갖게 되기 때문에, 예컨대 인터넷 접속 및 음악 배신과 같이, 다운 링크의 전송량은 많고 업 링크의 전송량이 적은 비대칭 전송 채널을 많이 수용하는 경우에는, 업다운 링크의 총 전송량이 불균형하게 되어, 주파수 효율이 나빠지게 된다. 이에 대하여, TDD 시스템에서는 업다운 링크의 시간 비율(슬롯 수 등)을 비대칭으로 함으로써, 용이하게 업다운 링크의 시스템 용량을 비대칭으로 하는 것이 가능하다. 이 때문에, 다운 링크의 고속 채널(패킷)을 효율적으로 수용할 수 있다. 이와 같이, TDD 시스템은 비대칭 전송에 적합하다.

또한, 고속 패킷 전송에는, 소요되는 송신 전력이 크기 때문에, 셀 반경을 크게 취하는 것은 곤란하다. 따라서, 고속 패킷 전송과 같이, 송신 전력이 큰 서비스에 대해서는 마이크로 셀이나 피코 셀로 수용하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 비대칭 전송인 다운 고속 채널(패킷) 전송을, 셀 반경이 작은 마이크로 셀로서 TDD 시스템에 수용하고그 이외의 전송은 매크로 셀로서 FDD 시스템에 수용하여, 시스템 있어서의 효율을 좋게 할 수 있다. 특히, 상이한 채널끼리가 확산 코드로 분할되어, 채널끼리의 간섭을 전제로 하는 CDMA 시스템에서는 본 실시예에 따른 무선 통신 시스템이 유용하다.

상기 실시예 1 및 실시예 2에서는 각 서비스를 수용하는 시스템을 선택하고, 전환하여 접속하는 경우에 대하여 설명하고 있지만, 하나의 이동국의 접속이 택일적인 것은 아니며, 서비스마다 시스템을 변경한다면, 동시에 각 시스템에 대해 회선을 접속하더라도 무방하다.

즉, 하나의 이동국에 대하여, 서비스마다 시스템의 선택 결과가 달라도 무방하고, 예를 들어, 음성 서비스에 대하여 매크로 셀(기지국(202))을 선택하고, 고속 패킷 전송 서비스에 대하여 마이크로 셀(기지국(205))을 선택하도록, 서비스마다 상이한 선택 결과가 나오더라도, 각각의 서비스에 대하여 각각의 기지국과 통신을 동시에 실행할 수 있다.

(실시예 3)

본 실시예에서는 이동국으로부터 한쪽의 시스템에 통신 환경이나 이동 속도의 측정 결과 및 접속 희망을 보고하고, 기지국측의 판단에 근거하여 접속을 결정하여 통신을 행하는 경우에 대하여 설명한다.

도 8은 본 발명의 실시예 3에 따른 무선 통신 시스템에 있어서의 기지국 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

먼저, 이동국으로부터는 상기 실시예 1 및 실시예 2에서 설명한 바와 같이, 각 서비스나 통신 환경, 이동 속도 등의 측정에 근거하여 접속 희망의 취지를 나타내는 제어 신호(접속 희망 정보)나 상기 측정의 결과가 보내어진다.

이들 제어 신호나 측정 결과를 포함하는 신호는 안테나(601)를 통해 수신되고, 무선 회로(602)에서 소정의 무선 수신 처리(다운컨버트, A/D 변환 등)가 행해진다. 무선 수신 처리된 신호는 복조 회로(603)로 보내어지고, 복조 처리됨으로써 수신 데이터가 된다. 또한, 복조 처리된 신호는 판단 회로(604)에 보내어진다.

판단 회로(604)에서는, 이동국으로부터 접속 희망 정보나 측정 결과 정보, 이에 덧붙여, 자국에서 감시하고 있는 통신 상태 정보 등에 근거하여 이동국과 접속하는지 여부의 판단을 행한다. 예컨대, 이동국으로부터 고속 패킷 전송의 접속 요구를 수신하였을 때, 통신 상태가 불량하거나 혼잡도가 높거나 하는 경우에는, 현재 고속 패킷 전송을 수용할 수 없다고 판단하여, 접속 불가를 나타내는 제어 데이터를 가산기(605)에 출력한다. 한편, 현재 고속 패킷 전송을 수용할 수 있다고 판단했을 경우에는, 접속 가능을 나타내는 제어 데이터를 가산기(605)에 출력한다.

가산기(605)에서는 송신 데이터에 상기 시스템 접속용의 제어 데이터를 다중화하여 변조 회로(606)에 출력한다. 변조 회로(606)는 다중화한 송신 데이터와 제어 데이터를 디지털 변조 처리하여 무선 회로(602)에 출력한다.

무선 회로(602)에서는 송신 데이터와 제어 데이터에 대해 소정의 무선 송신 처리(D/A 변환, 업컨버트 등)가 행해진다. 무선 송신 처리 후의 송신 데이터는 안테나(601)를 통해 이동국에 대해 송신된다.

이렇게 하여, 본 실시예에 따른 기지국 장치는 접속 요구 정보 및 자국에서 측정한 통신 상황 정보에 근거하여 이동국에 대한 접속의 가부를 판단하여, 그 판단 결과가 접속 가능한 경우에 이동국과 통신 접속을 행하고, 그 판단 결과가 접속 불가능한 경우에 이동국에 접속 불가를 통지한다. 이것에 의해, 이동국이 시스템을 선택하여 기지국에 접속 요구를 내었을 때에, 통신 상태 등의 여러 가지의 요인을 고려하여 기지국이 접속의 가부를 판단한다.

상기 설명에서는, 기지국이 접속 가능한지 여부를 판단하고 그 판단 결과를 통지하는 경우에 대하여 설명했다. 본 발명에 있어서, 기지국이 접속 가능한지 여부를 판단하는 것뿐만 아니라, 이동국을 어느 쪽의 시스템에 수용하면 좋은지를 판단하도록 하더라도 무방하다.

이 경우, 도 6에 도시하는 바와 같이 공통의 제어국(RNC)으로 구성되는 경우에는, RNC(203) 또는 MSC(204)에 있어서, 이동국을 어느 쪽의 시스템에 수용하면 좋은지를 판단한다. 또한, 도 3에 도시하는 바와 같이, RNC(203)와 라우터(206)를 독립적으로 설계하는 경우에는, RNC(203)(또는 MSC(204))와 라우터(206) 사이에 이동국을 어느 쪽의 시스템으로 수용할지를 판단하는 장치를 마련하고, 그 장치에서 이동국을 어느 쪽의 시스템으로 수용할 것인지를 판단하여, 그 판단 결과를 이동국에 통지한다.

본 발명은 상기 실시예 1 내지 실시예 3에 한정되지 않고, 여러 가지로 변경하여 실시하는 것이 가능하다. 예컨대, 상기 실시예 2에서는, 액세스 방식이 CDMA인 경우에 대하여 설명하고 있지만, 본 발명에 있어서는 액세스 방식으로서TDMA(Time Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access)를 채용하더라도 상관없다.

또한, 상기 실시예에서는, 오버레이 구조를 구성하는 시스템이 2개의 경우인 대하여 설명하고 있지만, 본 발명에서는 오버레이 구조를 구성하는 시스템이 3개 이상인 경우에도 적용할 수 있다.

또한, 상기 실시예에서는 이동 속도나 통신 환경에 대하여 선택하는 시스템을 판단하는 경우에 대하여 설명하고 있지만, 이러한 경우는 하나의 예이며, 서비스, 이동 속도, 통신 환경을 단독으로 또는 조합하여, 선택 기준을 적절하게 변경해서 실시할 수 있다.

본 발명의 무선 통신 시스템은, 비교적 넓은 영역의 제 1 셀 및 상기 제 1 셀보다는 좁은 영역의 제 2 셀이 겹치는 오버레이 구조를 갖는 무선 통신 시스템에 있어서, 상기 제 1 셀의 시스템과 상기 제 2 셀의 시스템 사이에서 무선 전송 방식이 상이하고, 상기 제 2 셀의 시스템은 전송 레이트가 높은 회선을 포함하는 시스템이며, 이동국이 상기 제 1 셀의 시스템과 상기 제 2 셀의 시스템 중에서 원하는 접속을 희망하는 시스템을 선택하여, 선택한 시스템과 통신을 행하는 구성을 채용한다.

이 구성에 의하면, 오버레이 구조를 도입하여, 상이한 서비스를 동일한 커버 영역으로 하는 것이 아니라, 비교적 넓은 영역의 셀(매크로 셀)과 셀 반경을 작게 한 마이크로 셀로 각각 수용시키고 있다. 이에 따라, 최적의 시스템을 선택할 수 있기 때문에, 시스템에 있어서 보다 효율적인 통신, 특히 다운 고속 데이터 통신을실행할 수 있다.

본 발명의 무선 통신 시스템은 상기 구성에 있어서, 상기 제 1 셀의 시스템 및 상기 제 2 셀의 시스템이 공통의 제어국에 의해 제어되어, 교환기를 통해 전화 회선망에 접속되는 구성을 채용한다.

본 발명의 무선 통신 시스템은 상기 구성에 있어서, 상기 제 1 셀의 시스템 및 상기 제 2 셀의 시스템중 적어도 한쪽의 시스템이 라우터를 통해 IP 패킷망에 접속되는 구성을 채용한다.

이 구성에 의하면, 라우터 등의 IP 네트워크 기기를 거쳐서 IP 패킷망에 접속함으로써 교환기를 거칠 필요가 없고, 인프라의 구축 및 관리 비용을 저감시킬 수 있고, 이에 의해 통신료를 저감시킬 수 있다.

본 발명의 무선 통신 시스템은 상기 구성에 있어서, 상이한 회선으로 동시에 상기 제 1 셀의 시스템 및 상기 제 2 셀의 시스템과 통신을 행하는 것이 가능한 구성을 채용한다.

이 구성에 의하면, 각각의 시스템에 대해 각각의 기지국과 통신을 동시에 실행할 수 있다.

본 발명의 무선 통신 시스템은 상기 구성에 있어서, 이동국이 제 1 셀 및 제 2 셀에 있어서의 서비스, 통신 환경 및 자국의 이동 속도로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나를 고려하여 시스템을 선택하는 구성을 채용한다.

이러한 구성에 의하면, 서비스 등에 따라 최적의 시스템을 선택할 수 있기 때문에, 시스템에 있어서 보다 효율적인 통신, 특히 다운 고속 데이터 통신을 실행할 수 있다.

본 발명의 무선 통신 시스템은 상기 구성에 있어서, 제 1 셀에서 CDMA-FDD 시스템이 채용되고, 제 2 셀에서 CDMA-TDD 시스템이 채용되는 구성을 채용한다.

이러한 구성에 의하면, 비대칭 전송인 다운 링크의 고속 전송을 셀 반경이 작은 마이크로 셀로서 TDD 시스템에 수용하고, 그 이외의 전송을 마이크로 셀로서 FDD 시스템에 수용하기 때문에, 시스템 전체에 있어서의 주파수 이용 효율을 좋게 할 수 있다. 특히, 다른 채널끼리가 확산 코드로 분할되어, 채널끼리의 간섭을 전제로 하는 CDMA 시스템에 있어서는 특히 유용하다.

본 발명의 통신 단말 장치는 비교적 넓은 영역의 제 1 셀 및 상기 제 1 셀보다는 좁은 영역의 제 2 셀이 겹치는 오버레이 구조를 갖는 무선 통신 시스템의 각 셀로부터의 다운 링크 신호를 감시하는 감시부와, 상기 감시부에서 감시된 정보 및 자국의 접속 요구로부터 접속해야 할 셀의 시스템을 선택하는 선택부와, 상기 선택부에서 선택된 시스템의 기지국과 통신 접속을 행하는 통신 접속부를 구비하는 구성을 갖는다.

이러한 구성에 의하면, 최적의 시스템을 선택할 수 있기 때문에, 시스템에 있어서 보다 효율적인 통신을 행할 수 있다.

본 발명의 통신 단말 장치는 상기 구성에 있어서, 선택부가 제 1 셀 및 제 2 셀에 있어서의 서비스, 통신 환경 및 자국의 이동 속도로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나를 고려하여 시스템을 선택하는 구성을 채용한다.

이 구성에 의하면, 서비스 등에 따라 최적의 시스템을 선택할 수 있기 때문에, 시스템에 있어서 보다 효율적인 통신, 특히 다운 고속 데이터 통신을 실행할 수 있다.

본 발명의 기지국 장치는, 상기 구성의 통신 단말 장치로부터의 접속 요구 정보 및 자국에서 측정한 통신 상황 정보에 근거하여 상기 통신 단말 장치에 대한 접속의 가부를 판단하는 판단부와, 상기 판단부의 판단 결과가 접속 가능한 경우에 상기 통신 단말 장치와 통신 접속을 행하고, 상기 판단부의 판단 결과가 접속 불가능한 경우에 상기 통신 단말 장치에 접속 불가를 통지하는 통신 접속부를 구비하는 구성을 갖는다.

이 구성에 의하면, 이동국이 시스템을 선택하여 기지국에 접속 요구를 내었을 때, 통신 상태 등의 여러 가지 요인을 고려하여 기지국이 접속 여부를 판단한다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 무선 통신 시스템은, 비교적 넓은 영역의 셀 및 이 셀보다는 좁은 영역의 셀이 겹치는 오버레이 구조를 갖고, 이동국이 각 셀의 시스템으로부터 원하는 접속을 희망하는 시스템을 선택하여, 선택한 시스템과 통신을 행하는 것으로, 통신을 행하는 다운 링크에 있어서의 고속 패킷을 효율적으로 실행하는 것이다. 그 결과, 커버 영역의 에지에서 전송 레이트(처리량)가 저하하는 것을 방지하고, 또한 여간섭을 억제함으로써 주파수 이용 효율을 높이고, 평균 처리량을 떨어뜨리지 않고도 수용 채널 수를 증가시킬 수 있다.

본 명세서는 2000년 5월 30일 출원된 특허 출원 제 2000-160426 호에 근거한다. 이 내용을 모두 본 명세서에 포함시켜 놓는다.

본 발명은 액세스 방식이 CDMA, TDMA, FDMA 등의 디지털 무선 통신 시스템에 적용할 수 있다.

Claims

비교적 넓은 영역의 제 1 셀 및 상기 제 1 셀보다도 좁은 영역의 제 2 셀이 겹치는 오버레이 구조를 갖는 무선 통신 시스템에 있어서,

상기 제 1 셀의 시스템과 상기 제 2 셀의 시스템 사이에서 무선 전송 방식이 상이하고, 상기 제 2 셀의 시스템이 전송 레이트가 높은 회선을 포함하는 시스템 이며, 이동국이 상기 제 1 셀의 시스템과 상기 제 2 셀의 시스템중에서 원하는 접속을 희망하는 시스템을 선택하여, 선택한 시스템과 통신을 행하는

무선 통신 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 셀의 시스템 및 상기 제 2 셀의 시스템은 공통의 제어국에 의해 제어되어, 교환기를 거쳐서 전화 회선망에 접속되는 무선 통신 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 셀의 시스템 및 상기 제 2 셀의 시스템의 적어도 한쪽의 시스템이 라우터를 거쳐서 IP 패킷망에 접속되는 무선 통신 시스템.
제 1 항에 있어서,

상이한 회선으로 동시에 상기 제 1 셀의 시스템 및 상기 제 2 셀의 시스템과 통신을 행하는 것이 가능한 무선 통신 시스템.
제 1 항에 있어서,

이동국은 제 1 셀 및 제 2 셀에 있어서의 서비스, 통신 환경 및 자국의 이동 속도로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나를 고려하여 시스템을 선택하는 무선 통신 시스템.
제 1 항에 있어서,

제 1 셀에서 CDMA-FDD 시스템이 채용되고, 제 2 셀에서 CDMA-TDD 시스템이 채용되는 무선 통신 시스템.
비교적 넓은 영역의 제 1 셀 및 상기 제 1 셀보다도 좁은 영역의 제 2 셀이 겹치는 오버레이 구조를 갖는 무선 통신 시스템에 있어서의 각 셀로부터의 다운 링크 신호를 감시하는 감시 수단과,

상기 감시 수단에서 감시된 정보 및 자국의 접속 요구로부터 접속해야 할 셀의 시스템을 선택하는 선택 수단과,

상기 선택 수단에서 선택된 시스템의 기지국과 통신 접속을 행하는 통신 접속 수단

을 구비하는 통신 단말 장치.
제 7 항에 있어서,

선택 수단은 제 1 셀 및 제 2 셀에 있어서의 서비스, 통신 환경 및 자국의 이동 속도로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나를 고려하여 시스템을 선택하는 통신 단말 장치.
청구항 7에 기재된 통신 단말 장치로부터의 접속 요구 정보 및 자국에서 측정한 통신 상황 정보에 근거하여 상기 통신 단말 장치에 대한 접속의 가부를 판단하는 판단 수단과,

상기 판단 수단의 판단 결과가 접속 가능한 경우에 상기 통신 단말 장치와 통신 접속을 행하고, 상기 판단 수단의 판단 결과가 접속 불가능한 경우에 상기 통신 단말 장치에 접속 불가를 통지하는 통신 접속 수단을 구비하는 기지국 장치.