JP2000502232A - サテライト・ダイバーシチ方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 移動体電気通信システム内の移動体装置のような送信機−受信機に、基地局又はサテライトのような１つ以上の制御局と通信信号を交換させるダイバーシチ方式。このダイバーシチ方式の模範的実施例によれば、移動体装置は、空きタイム・スロット中第２サテライトの制御チャネルについて走査する一方、活性タイム・スロット中第１サテライトと通信する。いったん移動体装置が第２サテライトからの制御チャネルを検出すると、移動体装置は、同期情報を記憶し、かつ、もしシャドーイング又は他の厳しいフェージングが原因で第１サテライトと確立した通信リンクを通しての信号品質をしきい値の下に落とすならば、第２サテライトとの通信リンクを確立する。このダイバーシチ方式はまた、移動体装置に、交代ＴＤＭＡフレームを使用して、２つのサテライトと同時に通信させる。 【選択図】図３

Description

【発明の詳細な説明】 サテライト・ダイバーシチ方式 発明の分野 本発明は、一般に移動体通信に関する。特に、本発明は、移動体装置が多数の サテライトと選択的に信号を交換することができるサテライト移動体通信方法及 びシステムに関する。 発明の背景 図１は、典型的セルラ移動体無線通信システムを示す。この典型的システムは 、基地局１１０に類似したいくつのもの基地局及び移動体（ｍｏｂｉｌｅ）１２ ０に類似したいくつもの移動体装置（ｍｏｂｉｌｅ ｕｎｉｔ）又は移動局 （ｍｏｂｉｌｅ ｓｔａｔｉｏｎ）を含む。音声通信及び（又は）データ通信は 、これらの装置又はこれらの装置の等価装置を使用して遂行することができる。 基地局は制御及び処理装置１３０を含み、この装置はＭＳＣ（移動体交換センタ ）１４０に接続され、ＭＳＣは、立ち代わって、公衆加入電話網（図示されてい ない）に接続される。 基地局１１０はセルにサービスしかつ音声チャネル・トランシーバ１５０によ って扱われる複数の音声チャネルを含み、トランシーバ１５０は制御及び処理装 置１３０によって制御される。また、各基地局は制御チャネル・トランシーバ１ ６０を含み、このトランシーバは２つ以上の制御チャネル上の制御信号を交換す る能力を典型的に有する。制御チャネル・トランシーバ１６０は、制御及び処理 装置１３０によって制御される。制御チャネル・トランシーバ１６０は、基地局 又はセルの制御チャネルを通してこの制御チャネルにロックした移動体に制御情 報を放送する。音声チャネル・トランシーバはトラフィック・チャネル又は音声 チャネルを放送し、これらのチャネルはディジタル・チャネル位置情報を含むこ とができる。 移動体１２０がまず空きモードに入ると、移動体１２０はこれにアドレス指定 されたページング・バーストの存在について基地局１１０のような基地局の制御 チャネルを周期的に走査する。ページング・バーストは、移動体１２０にどのセ ルにロック・オン（ｌｏｃｋ ｏｎ）又はキャンプ・ツー（ｃａｍｐ ｔｏ）す るべきかを報せる。移動体１２０は、その音声及び制御チャネル・トランシーバ １７０で制御チャネル上の絶対及び相対情報放送を受信する。次いで、処理装置 １８０が受信された制御チャネル情報を評価し、この情報は候補セルの特性を含 みかつ移動局がどのセルにロックするべきかを決定する。受信された制御チャネ ル情報は、この情報が関連しているセルに関する絶対情報を含むだけでなく、ま たその制御チャネルが関連しているセルの直ぐ隣の他のセルに関する相対情報を 含む。これら隣接セルは、主制御チャネルを監視している間に、より適当な候補 があるかどうか判定するために周期的に走査される。移動体実施及び基地局実施 についての特定の詳細（ｓｐｅｃｉｆｉｃｓ）に関する追加情報は、１９９２年 １０月２７日に出願され、Ｐ・デント（Ｐ．Ｄｅｎｔ）及びＢ・エクランド（Ｂ ．Ｅｋｅｌｕｎｄ）に発行された「マルチモード信号処理（Ｍｕｌｔｉ−Ｍｏｄ ｅ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）」と題する米国特許出願第０７／９ ６７，０２７号に見付けることができ、この特許出願の全体は言及することによ ってその内容が本明細書に組み入れられる。察知されるように、サテライト利用 （ｓａｔｅｌｌｉｔｅ−ｂａｓｅｄ）無線通信システムでは基地局を１つ以上の サテライトで置き換えてよい。 無線通信システム容量を増大するために、周波数分割多元接続 （Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ； ＦＤＭＡ）、時分割多元接続（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌ ｅ Ａｃｃｅｓｓ； ＴＤＭＡ）、及び符号分割多元接続（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉ ｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ； ＣＤＭＡ）のようなディジタル 通信及び多元接続技術が使用されると云ってよい。これらの多元接続の各々の目 的は、異なる発信源（ｓｏｕｒｃｅ）からの信号を、それらの宛先で、相互干渉 を伴わずに異なるチャネルを分離できるように、これらの信号を共通伝送媒体上 へ組み合わせることである。ＦＤＭＡシステムでは、利用者は、周波数領域で無 線スペクトルを共用する。各利用者は、会話全体を通して使用される周波数帯域 の一部を配分される。ＴＤＭＡシステムでは、利用者は、時 間領域で無線スペクトルを共用する。各無線チャネル又は搬送周波数は一連のタ イム・スロットに分割され、タイム・スロット中個々の利用者はシステムに配分 された全周波数帯域にアクセスする（広帯域ＴＤＭＡ）か又はその帯域の一部に のみアクセスする（狭帯域ＴＤＭＡ）。各タイム・スロットは、データ源からの 情報の「バースト」、例えば、音声会話のディジタル的に符号化された部分を含 む。タイム・スロットは、所定持続時間を有する逐次ＴＤＭＡフレームにまとめ られる。各ＴＤＭＡフレーム内のタイム・スロットの数は、無線チャネルを同時 に共用することができる異なる利用者の数に関係する。もしＴＤＭＡフレーム内 の各スロットが異なる利用者に割り当てられるならば、ＴＤＭＡフレームの持続 時間は、同じ利用者に割り当てられた逐次タイム・スロット間の最少量の時間で ある。ＣＤＭＡは、ＦＤＭＡと.ＴＤＭＡを組み合わせる。ＣＤＭＡシステムで は、各利用者は、周波数時間領域に独特にアクセスするために特有の疑似ランダ ム利用者符号を割り当てられる。ＣＤＭＡ技術の例は、スペクトル拡散及び周波 数ホッピングを含む。 ＴＤＭＡシステムでは、同じ利用者に割り当てられた逐次タイム・スロットは 搬送波上で常に連続タイム・スロットであるとは限らず、これらは利用者のディ ジタル・トラフィック・チャネルを構成し、このチャネルはその利用者に割り当 てられた論理チャネルと考えられる。例としてＧＳＭ標準規格を使用するＴＤＭ Ａチャネルの組織を図２に示す。ＴＤＭＡチャネルは、トラフィック・チャネル ＴＣＨ及び信号チャネルＳＣを含む。ＴＣＨチャネルは、音声信号及び（又は） データ信号を伝送する通常料金チャネル（ｆｕｌｌ−ｒａｔｅ ｃｈａｎｎｅｌ ）及び半額料金チャネル（ｈａｌｆ−ｒａｔｅ ｃｈａｎｎｅｌ）を含む。信号 チャネルＳＣは、移動体装置とサテライト（又は基地局）との間に信号情報を転 送する。信号チャネルＳＣは、３つのタイプの制御チャネル、すなわち、放送制 御チャネル（ＢＣＣＨ）、多数の加入者間に共用される共通制御チャネル（ＣＣ ＣＨ）、及び単一加入者に割り当てられる専用制御チャネル（ＤＣＣＨ）を含む 。ＢＣＣＨチャネルは、周波数補正チャネル（ＦＣＨ）及び同期チャネル（ＳＣ Ｈ）を含み、これらの両方共ダウンリンク・チャネルである。共通制御チャネル （ＣＣＣＨ）は、ダウンリンク・ページング・チャネル（ＰＣＨ）及びアクセス 承認 （ａｃｃｅｓｓ ｇｒａｎｔ； ＡＧＣＨ）チャネルばかりでなく、アップリン ク・ランダム・アクセス・チャネル（ＲＡＣＨ）を含む。専用制御チャネルＤＣ ＣＨは、高速関連制御チャネル（ＦＡＣＣＨ）、低速関連制御チャネル（ＳＡＣ ＣＨ）、及び独立専用制御チャネル（ＳＤＣＣＨ）を含む。低速関連制御チャネ ルは、トラフィック（音声又はデータ）チャネル又は独立専用制御チャネル（Ｓ ＤＣＣＨ）に割り当てられる。ＳＡＣＣＨチャネルは、電力及びフレームの調節 及び制御情報を移動体装置に供給する。 放送制御チャネルの周波数補正チャネルＦＣＨは、移動体装置に基地局に精確 に同調させる情報を搬送する。放送制御チャネルの同期チャネルＳＣＨは、移動 体装置にフレーム同期データを供給する。 ランダム・アクセス・チャネルＲＡＣＨは、移動体によってシステムにアクセ ス・リクエストするために使用される。ＲＡＣＨ論理チャネルは、単方向アップ リンク・チャネル（移動体から基地局又はサテライトへ）であり、かつ分離移動 体装置によって共用される（たとえ重使用の期間中であっても、セル当たり１Ｒ ＡＣＨが典型的システム内で充分である）。移動体装置は、チャネルが話中か又 は空いているかどう力伴リ定するためにＲＡＣＨチャネルの状態を連続的に監視 する。もしＲＡＣＨチャネルが空いているならば、アクセスを望む移動体装置は 、その移動体識別番号を所望電話番号と一緒に、ＲＡＣＨ上を基地局又はサテラ イトへ送信する。ＭＳＣは、基地局又はサテライトからこの情報を受信し、かつ 空き音声チャネルを移動局に割り当て、基地局又はサテライトを通して移動体へ チャネル識別を伝送し、それであるから移動局はそれ自体を新チャネルに同調さ せることができる。ＲＡＣＨアップリンク・チャネル上の全てのタイム・スロッ トが、コンテンション制又は予約制のどちらかで、移動体アクセス・リクエスト に使用される。予約制アクセスは、１９９３年１０月２５日に出願された「移動 無線システム内でランダム・アクセスを達成する方法（Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｅ ｆｆｅｃｔｉｎｇ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ ｉｎ ａ Ｍｏｂｉｌｅ Ｒ ａｄｉｏ Ｓｙｓｔｅｍ）」と題する米国特許出願第０８／１４０，４６７号に 説明されており、この特許出願は言及することによってその内容が本明細書に組 み人れられる。ＲＡＣＨ動作の重要な特徴は、或るダウンリンク情報の受信が 要求され、それによって移動局がそれらがアップリンク上を送信したことごとく のバーストに対する実時間フィードバックを受信することである。これはレイヤ ２（Ｌａｙｅｒ ２）ＡＲＱ、すなわちＲＡＣＨ上の自動繰返しリクエストとし て知られている。ダウンリンク情報は、アップリンクに特定のレイヤ２情報を、 他のダウンリンクで、搬送するのに専用された他のダウンリンク・サブチャネル のものであると考えてよい２２ビットを、好適には、含む。共用チャネル・フィ ードバックと呼ぶことができるこの情報の流れは、ＲＡＣＨのスループット容量 を増強し、それであるから移動局はどれかのアクセス企図のどれかのバーストが 成功裡に受信されたかどうか敏速に判定することができる。図２に示されたよう に、このダウンリンク情報は、チャネルＡＧＣＨ上を伝送される。 ＴＤＭＡシステム内の信号の伝送は、バッファ・アンド・バースト （ｂｕｆｆｅｒ−ａｎｄ−ｂｕｒｓｔ）、つまり不連続伝送モードで起こる。す なわち、各移動体装置は、その移動体装置に割り当てられた周波数でＴＤＭＡ内 のその割り当てられたタイム・スロット中にのみ送信又は受信する。フルレート では、例えば、移動局はスロット１中送信し、スロット２中受信し、スロット３ 中空き、スロット４中送信し、スロット５中受信し、スロット６中空き、次いで 後続ＴＤＭＡフレーム中このサイクルを繰り返す。電池式であることがある移動 局を、それが送信も受信もしないタイム・スロット中電力を節約するためにスイ ッチ・オフする（又は「休眠（ｓｌｅｅｐ）させる」ことができる。 移動性及び携帯性を向上するために、無線通信加入者は、大形アンテナ又は指 向性アンテナを有する移動体装置よりも比較的小形、全方向性（したがって、あ まり強力でない）アンテナを有する移動体装置を好む傾向がある。この好みのゆ えに、小形の、全方向性アンテナを有する典型的移動体装置と移動体交換センタ （ＭＳＣ）又はサテライトとの間の通信信号の交換のために充分な信号強度を供 給することがときには困難である。この問題は、サテライト利用移動体無線通信 では特に深刻である。 サテライト利用移動体無線通信システムは、部分的に重なり合う１つ以上のサ テライト・ビームを使用して地球上の特定地域に無線通信サービスを提供する。 各サテライト・ビームは、約１０００ｋｍまでの半径を有する。サテライトの電 力限界のため、ことごとくのビームに同時に高リンク・マージンを提供すること は実際的でない。 移動体サテライト・リンクは電力を厳しく制限されているので、通信はライシ ーン（Ｒｉｃｅａｎ）フェージングを伴う見通しチャネルに典型的に限定されて いる。ライシーン・フェージングは、弱い建物反射波と共に、強い見通し経路と 大地反射波との組合わせから起こる。これらのチャネルは、移動電話装置アンテ ナが適性に展開され、かつその装置が障害物のない位置にあるときのような、理 想条件又は理想に近い条件で音声通信を達成するために、約８ｄＢ以下の通信リ ンク・マージンを要求する。これら理想に近い条件では、移動体装置は、入呼を 検出するためにうまくにページング・チャネルを監視することができる。移動体 装置のアンテナが展開されないか又は移動体装置が障害物（例えば、建築物、木 等）に因って「シャドー（ｓｈａｄｏｗ）」されるときのような、非理想条件で は、大地反射波及び建築物反射波を含む反射波がかなりひどくなる。これらの非 理想条件におけるチャネルは、厳しい減衰を伴う平坦レーリー（ｆｌａｔ Ｒａ ｙｌｅｉｇｈ）フェージング（最も厳しい型式のフェージング）によって特徴付 けられる。このようなチャネルでは、音声通信を達成するために３０ｄＢほど又 はこれ以上のリンク・マージンが要求され、かつ移動体装置は入呼を検出するた めにページング・チャネルを監視するのに困難をきたすことがある。用語「リン ク・マージン」又は「信号マージン」は、理想条件、すなわち、相加性白色ガウ ス雑音（ａｄｄｉｔｉｖｅ ｗｈｉｔｅ Ｇａｕｓｓｉａｎ ｎｏｉｓｅ； Ａ ＷＧＮ）以外の侵害（ｉｍｐａｉｒｍｅｎｔ）を持たないチャネルの下で要求さ れる電力のほかに更に、適当なサービスを提供するために要求された追加電力を 指す。「侵害」は、信号振幅のエージング、ドップラー偏移、位相変動、信号シ ャドーイング（ｓｉｇｎａｌ ｓｈａｄｏｗｉｎｇ）又は信号ブロッケージ（ｓ ｉｇｎａｌ ｂｌｏｃｋａｇｅ）、実施損失（ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｌｏｓｓ）、及びアンテナ放射パターンの異常を含む。 シャドーイングの悪影響を回避するために、移動体装置に２つ以上のサテライ トと通信信号を交換させることが望まれるであろう。しかしながら、このような サテライト・ダイバーシチ方式では、異なる位置又は異なる相対速度を有する異 なるサテライトに対して精確な補償を達成することは困難である。もしサテライ トが非静止軌道を有するならば、サテライトと移動体装置との間の通信リンクの 信号周波数はドップラー効果を受け、この効果は信号周波数をサテライトの運動 に従って変化させる原因となる。信号周波数の変化は、１つのチャネル上の信号 を他のチャネル内へ漂遊させる原因となるおそれがある。更に、各移動体装置と サテライトとの間の距離、したがって、伝搬遅延がかなり変動する。この伝搬遅 延は、信号を正しくないタイム・スロットでサテライトに到着させる原因となる おそれがある。ドップラー効果及び伝搬遅延を打ち消すために、予期されるドッ プラー偏移をサテライト位置及び移動体装置とサテライトとの間の相対速度に基 づいて決定しなければならない。予期されるドップラー偏移及び伝搬遅延は、伝 送された信号を補償するために使用されて、伝送された信号が適当なＴＤＭＡタ イム・スロットでかつ正しい周波数で到着することを保証する。 １つの解決は、サテライト・ダオバーシチ方式を、互いに比較的接近して位置 検出された移動体装置に限定することである。この場合、各サテライトは同じド ップラー効果及び各移動体装置からの同じ伝搬遅延を経験することになり、それ であるから各移動体装置からの信号は適当な信号周波数でかつ適当なタイム・ス ロットで到着することになる。 ＦＤＭＡシステムにおける隣接周波数を割り当てられた移動体装置、又は代わ りにＴＤＭＡ搬送波上の隣接タイム・スロットを割り当てられた移動体装置が物 理的に隣接しているシステムが提案されている。提案されたシステムは、一次元 時間軸又は一次元周波数軸をサテライトによってサービスされる地球の二次元表 面にマップすることによって実施されてよい。代わりに、二次元時間−周波数面 を二次元トラフィック・サービス・エリアにマップしてよい。 シャドーイングの影響を回避するために、移動体装置のような送信機−受信機 に、サテライトのような多数の制御局と通信信号を交換させることが、移動体通 信システムにとって望ましいでろう。これは、送信機−受信機の位置を制限せず かつ複雑なマッピング手順を必要としない。 発明の要約 従来の通信システム及び方法の上に挙げた制限及び他の制限は本発明によって 克服され、本発明は、例えば、サテライト利用通信システム内の移動装置が多数 の移動サテライトと選択的に通信するダイバーシチ方式を提供する。明確に云う と、移動体装置は、ＴＤＭＡ通信リンクの活性タイム・スロットを使用して第１ サテライトと通信する一方、ＴＤＭＡリンクの空きタイム・スロット中第２サテ ライトの制御チャネルについて走査する。もし第２サテライトの制御チャネルが 検出されるならば、移動体装置はその制御チャネルからの同期情報を記憶し、か つ空きタイム・スロット中その制御チャネルを監視し続ける一方、活性タイム・ スロット中第１サテライトと通信する。もし第１サテライトとの通信リンクの信 号品質がシャドーイング又は他の干渉の結果、第１しきい値の下になり、かつ第 ２サテライトとの通信リンクの信号品質が第２しきい値の上にあるならば、移動 体装置は第２サテライトとの通信リンクを確立しかつ第１サテライトからの同期 情報を記憶する。移動体装置は、第１サテライトからの制御チャネルを監視する ことができるか、又は他のチャネルからの制御チャネルの存在について走査する ことができる。 もし移動体装置とサテライトの各々との間の通信リンクの信号品質が充分であ るならば、又は移動体装置がサテライト間遷移を行いつつある間に、その移動体 装置は、交代（ａｌｔｅｒｎａｔｅ）ＴＤＭＡフレーム内の活性タイム・スロッ トを使用して、各サテライトと同時に通信することができる。 図面の簡単な説明 本発明の上掲の目的、特徴、及び利点は、添付図面と関連して次の好適実施例 の詳細な説明を読むならばいっそう容易に理解される。これらの図面において、 図１は模範的移動体無線通信システムのブロック図である。 図２は典型的ＧＳＭデイジタル無線通信システム内のチャネルの組織を示す線 図である。 図３は本発明のダイバーシチ方式をそれ内で実施してよいサテライト利用移動 体無線通信システムの線図である。 図４は本発明の実施例による通信信号の伝送を説明する流れ図である。 好適実施例の詳細な説明 次の説明は移動体装置のような送信機−受信機、及び基地局又はサテライトの ような制御局を有する無線通信システム内で実施されるダイバーシチ方式を目的 とするが、察知されるように、本発明の原理はまた、他の型式の通信システムに 応用することができる。 サテライト利用無線通信システムでは、音声又はデータを伝送する通信リンク が、１つのサテライト、多数のサテライト、又は１つ以上のサテライトとＰＳＴ Ｎ（公衆交換電話網）との組合わせを通して移動局と標準電話機又は第２移動局 のどちらかとの間に確立される。図３に示されたようなシステムは、地方エリア のような、少数の基地局しかない又は基地局がない、かつ追加基地局が実行困難 である広い地理的カバレージを達成するために望ましいと云ってよい。サテライ トの固有の電力限界のため、サテライトと移動局との間の音声通信リンクは、理 想条件又は理想に近い条件、すなわち、適性に展開された移動局のアンテナとの 見通し通信のような条件を要求する。移動局がシャドーされている（例えば、建 築物の内側にある等）とき又は移動局アンテナが適性に展開されていないときの ような非理想条件では、チャネル内の大きくなった減衰に因り、通信に対する電 力マージン要件又は信号マージン要件がかなり増大する。（図３にＭＵz として 示された）このような状況では、レーリー・フェージングが、満足な通信をしば しば妨げ、したがって、移動局に第２サテライトを通して通信させることが望ま しい。本発明は、このようなサテライト・ダイバーシチ方式を提供する。 説明のみの目的のためにかつ本発明の範囲を限定することなく、ＴＤＭＡチャ ネルを使用するサテライト利用ＧＳＭ無線通信システムは次の条件を示すと想定 してよい。通信チャネルは見通し成分を有さず、かつ厳しい減衰を伴う平坦レリ ー・フェージングを受ける。技術の熟練者によって察知されるように、レーリー （又は多重路）フェージングは、サービス・エリア内の物理的構造からの反射に 因って多重路波が定在波対を形成するときに起こる現象である。一緒に加算され た定在波対は、不規則波フェージング構造を形成する。移動体装置が定在してい るとき、この装置は定信号を受信する。しかしながら、移動体装置が運動する又 はシャドーされるとき、このフェージング構造はフェージンを引き起こさせ、こ のフェージングは移動体装置が高速で運動するに連れて甚だしくなる。非理想レ ーリー・チャネルの平均信号レベルは、理想に近い見通しチャネルの信号レベル より約１０〜３０ｄＢ低い。 図４は、本発明のダイバーシチ方式を説明する流れ図を示す。ステップ１００ で、移動体装置は第１サテライトと通信リンクを確立しており、かつこの移動体 装置は第１通信リンクを通してこのサテライトと通信信号を交換する。移動体装 置はなんらかの携帯無線通信送信機−受信機であってよく、かつこの通信リンク は、好適には、ＴＤＭＡリンクであり、このリンク内で各ＴＤＭＡフレームが、 例えば、８タイム・スロットを含む。ステップ１００で、移動体装置は、ＴＤＭ Ａフレームの活性タイム・スロットｎを使用して通信信号を伝送し、かつＴＤＭ Ａフレームの活性タイム・スロットｍ上で通信信号を受信する。通信リンクの空 き時間（各ＴＤＭＡフレームの空きタイム・スロット）中、移動体装置は他のサ テライトからの新制御チャネルについて走査する。移動体装置は、第１サテライ トとの通信リンクの信号品質にかかわらず、ステップ１００で走査動作を遂行す る。 ステップ１０２で、第１通信リンクの空きタイム・スロット中、移動体装置は 第２サテライトからの新制御チャネルが存在するかどうか判定し、かつこの移動 体装置はステップ１００で確立した第１通信リンクの活性タイム・スロットを通 して第１サテライトと通信信号を交換し続ける。もし新制御チャネルが検出され ないならば、プロセスはステップ１００を繰り返す。もし新制御チャネルが検出 されるならば、プロセスはステップ１０４へ進む。ステップ１０４で、第１通信 リンクの空き時間中、移動体装置は、ステップ１０２で検出した制御チャネルか ら、第２サテライトと通信リンクを確立するために必要な同期パラメータを決定 する。移動体装置は、ステップ１００で確立した第１通信リンクの活性タイム・ スロットを通して第１テライトと通信信号を交換し続ける。 ステップ１０６で、移動体装置は、ステップ１０４で決定した同期パラメータ をメモリに記憶し、かつ第１通信リンクの空き時間中第２サテライトの新制御チ ャネルを監視し続ける一方、第１通信リンクの活性タイム・スロットを通して第 １サテライトと通信信号を交換する。 いったん移動体装置がステップ１０４で第２サテライトと通信リンクを確立す るために必要な同期パラメータを決定したならば、移動体装置は、第２サテライ トと通信信号を交換する能力を有する。しかしながら、移動体装置は、第１通信 リンクの信号品質が第１しきい値を超える限り第１通信リンクの活性タイム・ス ロット上で第１サテライトと通信信号を交換し続ける。 ステップ１０８で、移動体装置は、第１通信リンクの信号品質が（例えば、シ ャドーイングに因って）第１しきい値の下に落ちたかどうかかつ第２サテライト との第２通信リンクの信号品質が第２しきい値の上にあるかどうか判定する。も しこれらの条件の両方が満たされるならば、移動体装置はステップ１１０で第２ 通信リンクを確立し、そうでなければ、プロセスはステップ１０６へ復帰し、か つこの移動体装置は新制御チャネルを監視し続ける。いったん第２リンクが確立 されると、移動体装置は、第２通信リンクの活性タイム・スロットを通して通信 信号を交換し、かつ第１通信リンクを通しての通信信号の交換を停止する。 ステップ１１０の後、第２通信リンクの空きタイム・スロット中、移動体装置 は、第１通信リンクに対する同期パラメータをそのメモリに記憶しかつ第１サテ ライトからの制御チャネルを監視することができるか、又は他のサテライトの制 御チャネルについて走査することができる。もし移動体装置が第３サテライトの 制御チャネルについて走査するならば、プロセスはステップ１０２へ復帰し、か つ第３サテライトの同期パラメータが検出の際にこの移動体装置のメモリに記憶 される。もし移動体装置が第１通信リンクからの同期パラメータを記憶するなら ば、プロセスはステップ１０６へ復帰し、かつこの移動体装置は第２通信リンク の空きタイム・スロット中第１サテライトの制御チャネルを監視する。すなわち 、第１サテライトが「新」サテライトになる。もし第２通信リンクの信号品質が しきい値の下になり、かつ第１サテライト又は第３サテライトとの通信リンクの 信号品質がしきい値を超えるならば、その移動体装置は第１サテライト又は第３ サテライトと新通信リンクを確立する。 代わりに、移動体装置が、２つのサテライトと、２つの通信リンクの間の遷移 中又は両サテライトとの通信リンクが充分な信号品質を提供する状況においての どちらかで、同時に通信信号を交換してもよい。この代替方式を実施するために 、移動体装置は、偶数番号ＴＤＭＡフレームの組のようなＴＤＭＡフレームの１ つ の組の活性タイム・スロット中第１サテライトと通信し、かつ奇数番号ＴＤＭＡ フレームの組のようなＴＤＭＡフーレムの交代組の活性タイム・スロット中第２ サテライトと通信する。察知されるように、移動体装置に信号を２つのサテライ トに伝送させることによって、有効信号マージンを増大するために分離伝送を地 上局又は基地局で統合することができる。この代替方式を使用して、約３ｄＢの マージン利得を達成することができる。 察知されるように、本発明のダオバーシチ方式は、移動体無線通信装置のよう な送信機−受信機、及びサテライトのような制御局を有し、図１に示した全般的 な特性を有する無線通信システム内で実施することができる。 上掲の説明は多くの特殊性を含むが、開示された模範的実施例は解説目的のみ のためであって、本発明を制限するのではない。添付の請求の範囲及びこれらの 適法等価事項によって明確にされたように、本発明の精神と範囲に反することが ない多くの変形実施例は、技術の熟練者に容易に明らかである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９８年１月１５日（１９９８．１．１５） 【補正内容】 体装置にフレーム同期データを供給する。 ランダム・アクセス・チャネルＲＡＣＨは、移動体によってシステムにアクセ ス・リクエストするために使用される。ＲＡＣＨ論理チャネルは、単方向アップ リンク・チャネル（移動体から基地局又はサテライトへ）であり、かつ分離移動 体装置によって共用される（たとえ重使用の期間中であっても、セル当たり１Ｒ ＡＣＨが典型的システム内で充分である）。移動体装置は、チャネルが話中か又 は空いているかどうか判定するためにＲＡＣＨチャネルの状態を連続的に監視す る。もしＲＡＣＨチャネルが空いているならば、アクセスを望む移動体装置は、 その移動体識別番号を所望電話番号と一緒に、ＲＡＣＨ上を基地局又はサテライ トへ送信する。ＭＳＣは、基地局又はサテライトからこの情報を受信し、かつ空 き音声チャネルを移動局に割り当て、基地局又はサテライトを通して移動体へチ ャネル識別を伝送し、それであるから移動局はそれ自体を新チャネルに同調させ ることができる。ＲＡＣＨアップリンク・チャネル上の全てのタイム・スロット が、コンテンション制又は予約制のどちらかで、移動体アクセス・リクエストに 使用される。予約制アクセスは、米国特許第５，４２０，８６４号に説明されて おり、この特許は言及することによってその内容が本明細書に組み入れられる。 ＲＡＣＨ動作の重要な特徴は、或るダウンリンク情報の受信が要求され、それに よって移動局がそれらがアップリンク上を送信したことごとくのバーストに対す る実時間フィードバックを受信することである。これは、レイヤ２（Ｌａｙｅｒ ２）ＡＲＱ、すなわちＲＡＣＨ上の自動繰返しリクエストとして知られている 。ダウンリンク情報は、アップリンクに特定のレイヤ２情報を、他のダウンリン クで、搬送するのに専用された他のダウンリンク・サブチャネルのものであると 考えてよい２２ビットを、好適には、含む。共用チャネル・フィードバックと呼 ぶことができるこの情報の流れは、ＲＡＣＨのスループット容量を増強し、それ であるから移動局はどれかのアクセス企図のどれかのバーストが成功裡に受信さ れたかどうか敏速に判定することができる。図２に示されたように、このダウン リンク情報は、チャネルＡＧＣＨ上を伝送される。 ＴＤＭＡシステム内の信号の伝送は、バッファ・アンド・バースト （ｂｕｆｆｅｒ−ａｎｄ−ｂｕｒｓｔ）、つまり不連続伝送モードで起こる。す なわち、各移動体装置は、その移動体装置に割り当てられた周波数でＴＤＭＡ内 のその割り当てられたタイム・スロット中にのみ送信又は受信する。フルレート では、例えば ット内に到着することになる。 ＦＤＭＡシステムにおける隣接周波数を割り当てられた移動体装置、又は代わ りにＴＤＭＡ搬送波上の隣接タイム・スロットを割り当てられた移動体装置が物 理的に隣接しているシステムが提案されている。提案されたシステムは、一次元 時間軸又は一次元周波数軸をサテライトによってサービスされる地球の二次元表 面にマップすることによって実施されてよい。代わりに、二次元時間−周波数面 を二次元トラフィック・サービス・エリアにマップしてよい。 移動体装置で、近くの基地からの信号を監視し、かつもし監視した信号が現在 の活性通信リンクの信号より大きいと判定するならばハンドオーバをリクエスト することもまた、知られている。このようなシステムは、例えば、米国特許第５ ,４４４，６９６号、欧州特許出願ＥＰ−Ａ−４４８ ０１５、及び「ＧＳＭ無 線インタフェース」、ブリテッシュ・テレコム・テクニカル・ジャーナル、８巻 、１号、１９９０年、１月、３１〜４３頁（”Ｔｈｅ ＧＳＭ ｒａｄｉｏ ｉ ｎｔｅｒｆａｃｅ”，Ｂｒ．Ｔｅｌｅｃｏｍ Ｔｅｃｈ．Ｊ．Ｖｏｌ．８，Ｎｏ ．１，Ｊａｎｕａｒｙ １９９０，ｐａｇｅｓ ３１−４３）に説明されている 。 シャドーイングの影響を回避するために、移動体装置のような送信機−受信機 に、サテライトのような多数の制御局と通信信号を交換させることが、移動体通 信システムにとって望ましいでろう。これは、送信機−受信機の位置を制限せず かつ複雑なマッピング手順を必要としない。 発明の要約 従来の通信システム及び方法の上に挙げた制限及び他の制限は本発明によって 克服され、本発明は、例えば、サテライト利用通信システム内の移動装置が多数 の移動サテライトと選択的に通信するダイバーシチ方式を提供する。明確に云う と、移動体装置は、ＴＤＭＡ通信リンクの活性タイム・スロットを使用して第１ サテライトと通信する一方、ＴＤＭＡリンクの空きタイム・スロット中第２サテ ライトの制御チャネルについて走査する。もし第２サテライトの制御チャネルが 検出されるならば、移動体装置はその制御チャネルからの同期情報を記憶し、か つ空きタイム・スロット中その制御チャネルを監視し続ける一方、活性タイム・ スロット中第１サテライトと通信する。もし第１サテライトとの通信リンクの信 号品質がシャドーイング又は他の干渉の結果、第１しきい値の下になり、かつ第 ２サテライトとの通信リンクの信号品質が第２しきい値の上にあるならば、移動 体装置は第２サテライトとの通信リンクを確立しかつ第１サテライトからの同期 情報を記憶する。移動体装置は、第１サテライトからの制御チャネルを監視する どちらかで、同時に通信信号を交換してもよい。この代替方式を実施するために 、移動体装置は、偶数番号ＴＤＭＡフレームの組のようなＴＤＭＡフレームの１ つの組の活性タイム・スロット中第１サテライトと通信し、かつ奇数番号ＴＤＭ Ａフレームの組のようなＴＤＭＡフーレムの交代組の活性タイム・スロット中第 ２サテライトと通信する。察知されるように、移動体装置に信号を２つのサテラ イトに伝送させることによって、有効信号マージンを増大するために分離伝送を 地上局又は基地局で統合することができる。この代替方式を使用して、約３ｄＢ のマージン利得を達成することができる。 察知されるように、本発明のダオバーシチ方式は、移動体無線通信装置のよう な送信機−受信機、及びサテライトのような制御局を有し、図１に示した全般的 な特性を有する無線通信システム内で実施することができる。 上掲の説明は多くの特殊性を含むが、開示された模範的実施例は解説目的のみ のためであって、本発明を制限するのではない。添付の請求の範囲によって明確 にされたように、本発明の範囲に反することがない多くの変形実施例は、技術の 熟練者に容易に明らかである。

───────────────────────────────────────────────────── 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 ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ， ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，Ｇ Ｅ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ， ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，Ｐ Ｌ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 ハッサン，アマー，エイ. アメリカ合衆国27513 ノースカロライナ 州ケイリイ，キイ ウエスト ミューズ 412 (72)発明者 モルナー，バーバラ アメリカ合衆国27513 ノースカロライナ 州ケイリイ，フライイング リーフ コー ト 110 (72)発明者 モルナー，カール アメリカ合衆国27513 ノースカロライナ 州ケイリイ，フライイング リーフ コー ト 110 (72)発明者 ラメッシュ，ラジャラム アメリカ合衆国27511 ノースカロライナ 州ケイリイ，ハミルトン コート 1226エ フ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． ＴＤＭＡ通信リンクが活性タイム・スロットと空きタイム・スロットと を有するＴＤＭＡフレーム含み、前記ＴＤＭＡ通信リンクを通して信号を交換す る方法であって、 活性タイム・スロットの第１組を使用して送信機−受信機と第１制御局との間 に第１信号強度で通信信号を交換するステップと、 前記送信機−受信機と前記第１制御局との間に通信信号を交換する間に、前記 送信機−受信機で、前記空きタイム・スロット中第２制御局からの第２制御チャ ネルの存在を検出するステップと、 前記送信機−受信機と前記第１制御局との間に通信信号を交換する間に、前記 送信機−受信機で、前記第２制御チャネルから前記第２制御局との通信に必要な 同期パラメータを決定するステップと、 前記送信機−受信機と前記第１制御局との間に通信信号を交換する間に、前記 送信機−受信機で、前記同期パラメータを記憶するステップと、 前記送信機−受信機と前記第１制御チャネルとの間に通信信号を交換する間に 、前記送信機−受信機で、前記第２制御チャネルを監視するステップと、 もし前記第１信号強度が第１しきい値の下になり、かつ第２信号強度が第２し きい値より大きいならば、活性タイム・スロットの第２組を使用して前記送信機 −受信機と前記第２制御チャネルとの間で第２信号強度で通信信号を交換するス テップと を含む方法。 ２． 請求項１記載の方法であって、 前記送信機−受信機と前記第２制御局との間で通信信号を交換する間に、前記 第１制御局との通信に必要な同期パラメータを記憶するステップと、 前記送信機−受信機と前記第２制御局との間で通信信号を交換する間に、前記 第１制御局からの第１制御チャネルを監視するステップと、 もし前記第１信号強度が前記第１しきい値より大きくかつ前記第２信号強度が 前記第２しきい値の下にあるならば、活性タイム・スロットの第１組を使用して 前記送信機−受信機と前記第１制御チャネルとの間で第１信号強度で通信信号を 交換するステップと を更に含む方法。 ３． 請求項１記載の方法であって、 前記送信機−受信機と前記第２制御局との間で通信信号を交換する間に、前記 送信機−受信機で、前記空きタイム・スロット中第３制御局からの第３制御チャ ネルの存在を検出するステップと、 前記送信機−受信機と前記第２制御局との間で通信信号を交換する間に、前記 送信機・受信機で、前記第３制御チャネルから前記第３制御局との通信に必要な 同期パラメータを決定するステップと、 前記送信機−受信機と前記第２制御局との間で通信信号を交換する間に、前記 送信機−受信機で、前記同期パラメータを記憶するステップと、 前記送信機−受信機と前記第２制御局との間で通信信号を交換する間に、前記 送信機−受信機で、前記第３制御チャネルを監視するステップと、 もし前記第２信号強度が前記第２しきい値の下になり、かつ前記第３信号強度 が第３しきい値を超えるならば、活性タイム・スロットの第３組を使用して前記 送信機−受信機と前記第２制御局との間で第３信号強度で通信信号を交換するス テップと を更に含む方法。 ４． 請求項２記載の方法であって、 もし前記第１信号強度が前記第１しきい値の上にありかつ前記第２信号強度が 前記第２しきい値の上にあるならば、ＴＤＭＡフレームの第１組の間、前記送信 機−受信機と前記第１制御局との間で通信信号を交換しかつＴＤＭＡフレームの 第２組の間、前記送信機−受信機と前記第２制御局との間で通信信号を交換する ステップを更に含む方法。 ５． 請求項４記載の方法であって、 前記送信機−受信機と前記第１制御局との間で交換された前記通信信号と前記 送信機−受信機と前記第２制御局との間で交換された前記通信信号とを組み合わ せるステップ を更に含む方法。 ６． 請求項５記載の方法において、前記組み合わせるステップが基地局にお いて遂行される方法。 ７． 請求項１記載の方法において、前記送信機−受信機が移動体無線通信装 置である方法。 ８． 請求項１記載の方法において、前記第１制御局と前記第２制御局とが無 線通信サテライトである方法。 ９． 請求項３記載の方法において、前記第３制御局が無線通信サテライトで ある方法。 １０． 請求項１記載の方法において、前記第１制御局と前記第２制御局とが 基地局である方法。 １１． 請求項４記載の方法において、ＴＤＭＡフレームの前記第１組が偶数 番号フレームを含み、かつＴＤＭＡフレームの前記第２組が奇数番号フレームを 含む方法。 １２． 前記ＴＤＭＡ通信リンクを通して通信信号を交換する送信機−受信機 であって、 活性タイム・スロットの第１組を使用して第１信号強度で第１制御局と通信信 号を交換する送信−受信手段と、 前記第１制御局と通信信号を交換する間に空きタイム・スロット中第２制御局 からの第２制御チャネルの存在を検出する検出器と、 前記第１制御局と通信信号を交換する間に前記第２制御チャネルから前記第２ 制御局との通信に必要な同期パラメータを決定する手段と、 前記第１制御局と通信信号を交換する間に前記同期パラメータを記憶するメモ リと、 前記第１制御チャネルと通信信号を交換する間に前記第２制御チャネルを監視 する手段と、 もし前記第１信号強度が第１しきい値の下になり、かつ第２信号強度が第２し きい値より大きいならば、活性タイム・スロットの第２組を使用して前記第２制 御チャネルと前記第２信号強度で通信信号を交換する手段と を含む送信機−受信機。 １３． 請求項１２記載の送信機−受信機であって、 前記送信−受信手段が前記第２制御局と通信信号を交換する間に前記第１制御 局との通信に必要な同期パラメータを記憶する手段と、 前記送信−受信手段が前記第２制御局と通信信号を交換する間に前記第１制御 局からの第１制御チャネルを監視する手段と を更に含み、 前記送信−受信手段は、もし前記第１信号強度が前記第１しきい値より大きく かつ前記第２信号強度が前記第２しきい値の下になるならば、活性タイム・スロ ットの前記第１組を使用して前記第１制御チャネルと第１信号強度で通信信号を 交換する 送信機−受信機。 １４． 請求項１２記載の送信機−受信機であって、 前記送信−受信手段が前記第２制御局と通信信号を交換する間に前記空きタイ ム・スロット中第３制御局からの第３制御チャネルの存在を検出する手段と、 前記送信−受信手段が前記第２制御局と通信信号を交換する間に前記第３制御 チャネルから前記第３制御局との通信に必要な同期パラメータを決定する手段と 、 前記送信−受信手段が前記第２制御局と通信信号を交換する間に前記同期パラ メータを記憶する手段と、 前記送信−受信手段が前記第２制御局と通信信号を交換する間に前記第３制御 チャネルを監視する手段と を更に含み、 前記送信−受信手段は、もし前記第２信号強度が前記第２しきい値の下になり 、かつ第３信号強度が第３しきい値を超えるならば、活性タイム・スロットの第 ３組を使用して前記第２制御局と第３信号強度で通信信号を交換する 送信機−受信機。 １５． 請求項１３記載の送信機−受信機において、前記送信−受信手段は、 もし前記第１信号強度が前記第１しきい値の上にありかつ前記第２信号強度が前 記第２しきい値の上にあるならば、ＴＤＭＡフレームの第１組中前記第１制御局 と通信信号を交換しかつＴＤＭＡフレームの第２組中前記第２制御局と通信信号 を交換する送信機−受信機。 １６． 請求項１２記載の送信機−受信機において、前記送信機−受信機が移 動体無線通信装置である送信機−受信機。 １７． 請求項１２記載の送信機−受信機において、前記第１制御局と前記第 ２制御局とが無線通信サテライトである送信機−受信機。 １８． 請求項１４記載の送信機−受信機において、前記第３制御局が無線通 信サテライトである送信機−受信機。 １９． 請求項１２記載の送信機−受信機において、前記第１制御局と前記第 ２制御局とが基地局である送信機−受信機。 ２０． 請求項１５記載の送信機−受信機において、ＴＤＭＡフレームの前記 第１組が偶数番号フレームを含み、かつＴＤＭＡフレームの前記第２組が奇数番 号フレームを含む送信機−受信機。