JP2001218257A - セルラ無線通信ネットワークとこのネットワークを動作させる方法 - Google Patents
セルラ無線通信ネットワークとこのネットワークを動作させる方法Info
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Abstract
ーザに対し、異なるシグニチャーを割り当てることな
く、同一セル内で周波数を再使用(Same cell reuse:
SCR)する方法を提供すること。 【解決手段】 本発明に依れば、アップリンク上のSD
MAユーザ間にタイムシフトを導入し、ダウンリンクに
対しては導入しない。
Description
ットワークと、このネットワークを動作させるプロトコ
ルとコンピュータプログラムに関する。
クを例に説明する。本発明は、他の種類のネットワーク
にも一般的に適用できる。GSMのようなTDMA移動
無線システムにおいて、空間分割多重アクセス(space
division multiple access:SDMA)素子は、周波数
の再利用及びスペクトラムの効率的な使用を提供でき
る。これに関しては、C. Farsakh, J. A. Nossek, 著の
“Application of Space Division Multiple Access to
mobile radio”, in Proc. PIMRC, pp. 736-739,1994.
を参照のこと。
より高級なイコライザを必要とすることなく、SDMA
の構成素子による影響を受けない。さらにハードウェア
およびソフトウェアを付加することは、アンテナ列を具
備した基地局には制約となる。このアンテナ列を用い
て、空間ビームフォーミングあるいは空間−時間信号処
理の手段によりコヒレントなマルチパス環境において、
ウェブフロントを分離している。SDMAユーザが同一
の物理的チャネルを共有するようにする従来の方法は、
異なるシグニチャー(トレーニングシーケンス)をセル
内の異なるユーザに割り当てることである。これらのト
レーニングシーケンスは、アップリンクで背伝送チャネ
ルおよび/またはウェブフロントの到着方向(directio
n-of arrival:DOA)を予測するのに用いられてい
る。その後この情報は、ダウンリンクでビームフォーミ
ングを形成するよう用いられる。これに関しては、C. F
arsakh, J. A. Nossek, 著の“Application of Space D
ivision Multiple Access to mobile radio”, in Pro
c. PIMRC, pp. 736-739, 1994. と、P. E. Morgansen,
P. Zetterberg, H. Darn, P. Leth-Espensen, F. Frede
riksen, 著の“Algorithns and antenna array recomme
ndations (Part 1)”, Technical Report TSUNAMIII AC
O201AUC/A1.2/DR/P/OO5/b1, May 1997, と、Z. Avona
r, P. lung, L. Kamrnerlander, (Editors), 著の“GSM
evolution towards 3rd generation systems”, Kluwe
r Academic Publishers, Boston/Dordreht/London,199
9. を参照のこと。
直接適用できるものではない。所望のユーザと共通チャ
ネル干渉との間を区別するために、8個の異なるトレー
ニングシーケンスがGSMの通常のバーストに対し特定
される。これに関しては、GSm 03.03 (ETS 300 927),
“Digital cellular telecommunications system (Phas
e 2+); Numbering, addressing and identification”;
and GSM 05.02 (ETS 300 574), “Digital celluler t
elecommunications system (Phase 2+); Multiplexing
and multiple access on the radio path”. を参照の
こと。
識別コード(Base Station Identity Code:BSIC)
の一部であり、トレーニングシーケンスの番号はセル内
のすべてのチャネルに対し共通である。この問題の解決
方法は、前掲のP. E. Morgensen, P.とZ. Zvoner, P. l
ung, に記載されている。
SMシステムのSDMAユーザに割り当てることが可能
となる。この場合、SDMA基地局を具備する単一の物
理的セルは、数個の論理GSMセルに分割される。この
解決方法の欠点は、現在のGSM仕様と適合しないこと
である。そのため、基地局サブシステム(Base Station
Sub-System:BSS)のソフトウェアに対する変更お
よび標準の修正が必要となる。さらにまた限られた数の
トレーニングシーケンスが利用可能となると、上記のア
プローチは、異なるトレーニングシーケンスを同一周波
数を使用する近隣のすべてのセルに割り当てることが不
可能となるような状況となる。そのため、共通セルユー
ザ間を区別することは、セル間干渉に関する脆弱性が増
加して初めて達成できることになる。
対し、時分割多重アクセスのセルラ無線通信ネットワー
クが存在し、このネットワークにおいては物理的チャネ
ルが同一セル内で再利用され、そしてアップリンク上の
再使用されたチャネルは、それらの間に設けられたタイ
ムシフトにより区別される。
ルの再使用(Same cell reuse:SCR)は、同一の物
理的チャネルを共有するSDMAユーザに対し異なるシ
グニチャーを割り当てることなく、TDMA(GSM)
システムで実現することができる。本発明は、アップリ
ンク上のSDMAユーザ間にタイムシフトを導入するこ
とである。
ク信号を利用する。チャネルを再使用する(基地局)に
対するタイミングアドバンス情報は、ダウンリンク上で
送信される。再使用されたチャネルはすべて同一のシグ
ニチャーを利用する。
線通信ネットワークの方法に拡張でき、このネットワー
クにおいては物理的チャネルは、同一セル内で再使用さ
れ、アップリンク上の再使用されたチャネルは、それら
の間のタイムシフトにより区別される。さらにまた本発
明は、上記に述べた方法を実行するプロトコルおよびコ
ンピュータプログラムまで拡張できる。
明により変更された伝送プロトコルの例を図1に示す。
タイムシフトは、伝搬チャネル内の時間遅延の長さ以上
であり、別のユーザからのパス内の伝搬遅延がその信号
の同時到着を引き起こさないようにする。
り導入される性能の劣化を回避するために、ガードイン
ターバルの継続時間を大幅に超えることはない。(図1
のユーザ1、2に対する干渉)。
ク内に位相差を導入することにより達成できる。基準ク
ロックは、共通のタイムスロット内で移動局ユーザの共
通セルチャネルを同期化するものである。各SDMAユ
ーザに対して、基地局は、基準クロックを独自にタイム
シフトしたバーションに基づいて、タイミングアドバン
ス情報を生成し、かくして移動局のそれぞれ位置に起因
する異なる往復遅延を補償する。各ユーザのバーストの
到着時間の許容差は、GSM05.10 (ETS 300 579), “Digi
tal celluler telecommunications system (Phase 2+);
Radio subsystem synchronisation”. に詳細に説明さ
れている。
クで採用され、ダウンリンクは、全てのSDMAユーザ
に対し同一の基準クロックで支配される。これにより、
セル内で、1つの共通の放送信号処理(放送制御チャネ
ル(broadcast control channel (BCCH)),周波数修正
チャネル(frequency correction channel (FCCH),同
期チャネル(synchronisation channel (SCH))の伝送
が可能となる。これに関しては、GSM05.02(E
TS 300574)”Disital celluar telecommunic
ation system (Phase 2+) ; Multipexing and multiple
access on theradio path" を参照のこと。
の空間または空間−時間処理が、処理インターバル(図
1)に基づいて行われ、チャネル/DOAを予測し、送
信されたデータを再生する。標準の最小二乗アルゴリズ
ムにより調整された空間−時間フィルタの利用例を、通
常のGSM都市部(伝搬チャネルの長さが約4シンボ
ル)を例に図2に示す。共通のGSMトレーニングシー
ケンス番号0の2人のSDMAユーザの場合における、
生のBERは異なる値のタイムシフトに対し示される。
結果は、一波長分だけ離間した4個の素子からなるアン
テナ列でもって得られる。図2は、両方のユーザが再生
され、タイムシフトの最適値が、ガードインターバルの
持続時間(8シンボル)に近い場合を示す。
行例を、図3、4に示す。参照として図5は、現在のG
SM基地トランシーバ局(base transceiver station:
BTS)のアーキテクチャーを示す。図5おいては、1
本あるいは複数本のアンテナ6が、各GSMキャリアに
対しアップリンクで用いられる。各アンテナ6が受信し
た信号はデュプレクサ8を介して受信器10に送られ、
そこでフィルタ処理され、RF段とIF段のベースバン
ドに変換される。このベースバンドの波形はデジタル信
号に変換され、イコライザ12とチャネルデコーダ/エ
ンコーダ14により処理される。ダウンリンクに対して
は符号化され変調されたデータは、RF段とIF段に送
られる。RF信号は、パワー増幅器(power amplifie
r:PA)で増幅され、1本のアンテナにより送信され
る。イコライザと復号化器とPAを具備したRF段とI
F段内のデジタル信号処理の動作は、GSMタイミング
機能部により提供された時間基準の装置でもって制御さ
れる。そしてこれが次にGSM仕様に従って内部ソース
あるいは外部ソースのいずれかからの基準信号を受領す
る。
チャーを示す。時間シフトしたプロトコルを実行するた
めに、同一場所に配置された基地局は、基準クロック信
号を生成するマスターBTS(図3)と、外部入力から
基準クロック信号を受領するスレーブBTS(図4)を
具備する。この実施例においては、各BTSのM個の素
子からなるアンテナ列16においては、アンテナアレイ
の素子が受領したM個の信号は、M個の受信器18によ
りベースバンドにコヒレントにダウンコンバートされ、
(アナログまたはデジタルの)空間−時間処理装置20
に送られる。空間−時間処理装置20の出力はチャネル
デコーダ/エンコーダ14により処理される。送信器側
においては、送信器22内の符号化処理および変調処理
の後、ビームフォーミングがビーム形成装置24で行わ
れる。この実施例においては、別個の増幅器26を各ア
ンテナ素子に対し用いている。BTSに対する時間基準
は、GSMタイミング機能部により与えられる。マスタ
ーBTSは、アップリンクとダウンリンクの両方に対し
内部時間基準を用いる。スレーブBTSは移動局に送信
すべきタイミングアドバンス情報の計算とアップリンク
に関連する処理に対しては、シフトした時間基準を用
い、一方残りの操作は、マスターBTSと同期して行わ
れる。マスターBTSのみが、セル内でBCCHバース
トと、周波数修正と、同期バーストとを放送する。セル
内に同局ユーザにより送信されたランダムアクセスバー
ストは、マスターBTSにより復調される。図3、4に
示すようにマスターBTSは、ユーザのSDMA基地局
への割当てを制御する。
は、BTSがシフトした時間基準で動作する2つの受信
器を具備している場合には、セルごとに1つの基地局に
より実行される。
理チャネルを用いた二人のユーザのデータフローを表す
図。
す図。
ーを表す図。
ーを表す図。
Claims (18)
- 【請求項1】 物理チャネルが同一セル内で再利用さ
れ、 アップリンク上の再利用されたチャネルは、チャネル間
のタイムシフトにより区別されることを特徴とするセル
ラ無線通信ネットワーク。 - 【請求項2】 前記再利用されたチャネルは、共通のク
ロック信号を利用することを特徴とする請求項1記載の
ネットワーク。 - 【請求項3】 チャネルを再利用する、各基地局に対す
るタイミングアドバンス情報は、ダウンリンク上で送信
されることを特徴とする請求項1、または2記載のネッ
トワーク。 - 【請求項4】 前記再利用されたチャネルは、全て同一
のシグニチャーを用いることを特徴とする請求項1−3
のいずれかに記載のネットワーク。 - 【請求項5】 同一場所に配置されたマスター基地局と
スレーブ基地局を有し、 前記マスター基地局が、共通基準クロックを生成し、 前記スレーブ基地局が、タイムシフト情報を移動局に送
るために、シフトした基準クロックを用いることを特徴
とする請求項1−4のいずれかに記載のネットワーク。 - 【請求項6】 基地局は、互いにシフトした時間基準で
動作する2つの受信器を有することを特徴とする請求項
1−4のいずれかに記載のネットワーク。 - 【請求項7】 前記タイムシフト量は、再利用されたチ
ャネル内の伝搬遅延よりも長いことを特徴とする請求項
1−6のいずれかに記載のネットワーク。 - 【請求項8】 前記タイムシフト量は、ガードインター
バルに等しいことを特徴とする請求項1ないし7のいず
れかに記載のネットワーク。 - 【請求項9】 物理チャネルが同一セル内で再利用さ
れ、 アップリンク上の再利用されたチャネルは、チャネル間
のタイムシフトにより区別されることを特徴とするセル
ラ無線通信ネットワークの動作方法。 - 【請求項10】 前記再利用されたチャネルは、共通の
クロック信号を利用することを特徴とする請求項9記載
の方法。 - 【請求項11】 チャネルを再利用する、各基地局に対
するタイミングアドバンス情報は、ダウンリンク上で送
信されることを特徴とする請求項9、または10記載の
方法。 - 【請求項12】 前記再利用されたチャネルは、全て同
一のシグネチャーを用いることを特徴とする請求項9、
または11のいずれかに記載の方法。 - 【請求項13】 同一場所に配置されたマスター基地局
とスレーブ基地局を有し、 前記マスター基地局が、共通基準クロックを生成し、 前記スレーブ基地局が、タイムシフト情報を移動局に送
るために、シフトした基準クロックを用いることを特徴
とする請求項12記載の方法。 - 【請求項14】 基地局内の2つの受信器が、相互にシ
フトした時間基準で動作することを特徴とする請求項1
3記載の方法。 - 【請求項15】 前記タイムシフト量は、再利用された
チャネル内の伝搬遅延よりも長いことを特徴とする請求
項9−14のいずれかに記載の方法。 - 【請求項16】 前記タイムシフト量は、ガードインタ
ーバルに等しいことを特徴とする請求項9−15のいず
れかに記載の方法。 - 【請求項17】 請求項9−16のいずれかに記載の方
法のステップのすべてを実行するプロトコル。 - 【請求項18】 請求項9−16のいずれかに記載の方
法のステップのすべてを実行するコンピュータプログラ
ム。
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