JP2001517892A - Ｃｄｍａ通信システムにおけるタイミング同期を支援された移動局 - Google Patents

Ｃｄｍａ通信システムにおけるタイミング同期を支援された移動局

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＣＤＭＡ通信システムにおける移動局支援タイミング同期 【解決手段】 本発明では、スレーブ基地局（６４）は、基準基地局（６２）とスレーブ基地局（６４）間にあるソフトハンドオフ領域中の移動局（６０）との間で送受信されるメッセージによって基準基地局（６２）との同期を達成する。最初に、移動局（６０）と基準基地局（６２）間の往復遅延が基準基地局（６２）によって測定される。移動局（６０）は、スレーブ基地局（６４）から信号を捕獲すると、基準基地局（６２）から自身のところまで信号が走行するに要する時間とスレーブ基地局（６４）から自身のところまで信号が走行するに要する時間との差を測定して報告する。必要な最後の測定はスレーブ基地局（６４）による、自身が逆方向リンク信号を移動局（６０）から受信した時点と自身が信号を移動局に送信した時点との時間差の測定である。ここに詳述する一連の計算は測定された時間値に基づいて実行されて、スレーブ基地局（６４）間の時間差を決定し、スレーブ基地局（６４）のタイミングはその値に基づいて調整される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （技術分野） 本発明は通信システムに関する。より具体的には、本発明は、同期化された基
地局と同時に通信している移動局から送信された信号によって基地局を同期化す
る新規で改良された方法と装置に関する。
【０００２】 （背景技術） 符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）変調技法の使用は、大量のシステムユーザ
が存在する通信を容易化するいくつかの技法の内の１つである。時分割多重アク
セス（ＴＤＭＡ）や周波数分割多重アクセス（ＦＤＭＡ）などの他の技法及び振
幅拡張単一側波帯（ＡＣＳＳ）などのＡＭ変調スキームが周知であるとはいえ、
ＣＤＭＡはこれらの変調技法にない重要な利点を有している。多重アクセス通信
システムでＣＤＭＡ技法を用いることは、双方共が本発明の譲受人に譲受されて
おり引用してここに組み込まれる、「衛星又は地上中継器を用いたスペクトル拡
散多重アクセス通信システム」（ＳＰＲＥＡＤ ＳＰＥＣＴＲＵＭ ＭＵＬＴＩ
ＰＬＥ ＡＣＣＥＳＳ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ ＵＳＩＮ
Ｇ ＳＡＴＥＬＬＩＴＥ ＯＲ ＴＥＲＲＥＳＴＲＩＡＬ ＲＥＰＥＡＴＥＲＳ
）と題された米国特許第４，９０１，３０７号と「ＣＤＭＡセルラー電話システ
ムで信号波形を発生するシステムと方法」（ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯ
Ｄ ＦＯＲ ＧＥＮＥＲＡＴＩＮＧ ＳＩＧＮＡＬ ＷＡＶＥＦＯＲＭＳ ＩＮ
Ａ ＣＤＭＡ ＣＥＬＬＵＬＡＲ ＴＥＬＥＰＨＯＮＥ ＳＹＳＴＥＭ）と題
された米国特許第５，１０３，４５９号とに開示されている。ＣＤＭＡ移動通信
を実行する方法は、本書ではＩＳ−９５−Ａと呼ばれる「デュアルモード広帯域
スペクトル拡散セルラーシステムの移動局ベースの局コンパティビリティ基準」
（Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｔａｔｉｏｎ−Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ Ｃｏｍｐａｔｉ
ｂｉｌｉｔｙ Ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ Ｄｕａｌ−Ｍｏｄｅ Ｗｉｄｅｂａ
ｎｄ Ｓｐｒｅａｄ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｃｅｌｌｕｌａｒ Ｓｙｓｔｅｍ）と
題されたＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ−９５−Ａの米電子通信工業会によって米国内で
標準化されている。
【０００３】 この特許には、各々がトランシーバを有する多くの移動局のユーザが、符号分
割多重アクセス（ＣＤＭＡ）スペクトル拡散通信信号を用いている衛星中継器又
は地上の基地局（セル基地局とかセルサイトとしても知られている）によって通
信する多重アクセス技法が開示されている。ＣＤＭＡ通信を利用することによっ
て、周波数スペクトルは何回でも再使用可能であり、したがって、システムのユ
ーザ容量が増加する。ＣＤＭＡ技法を用いることによって、他の多重アクセス技
法を用いた場合よりも遙かに高いスペクトル効率が得られることになる。
【０００４】 １つの基地局から様々な伝搬経路に沿って走行してきたデータを同時に復調し
、また、２つ以上の基地局から冗長に提供されたデータを同時に復調する方法が
、本発明の譲受人に譲受され、個々に引用して組み込まれる「ＣＤＭＡセルラー
通信システムにおけるダイバーシチ受信機」（ＤＩＶＥＲＳＩＴＹ ＲＥＣＥＩ
ＶＥＲＳ ＩＮ Ａ ＣＤＭＡ ＣＥＬＬＵＬＡＲ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯ
Ｎ ＳＹＳＴＥＭ）と題された米国特許第５，１０９，３９０号に開示されてい
る。第‘３９０号特許では、別々に復調された信号を合成して、どの１つの経路
によって復調された又はどの１つの基地局から復調されたデータよりも高い信頼
性を有する送信済みデータの推定値を提供する。
【０００５】 ハンドオフは一般に２つのカテゴリ、すなわちハードハンドオフとソフトハン
ドオフに分類される。ハードハンドオフでは、移動局が発信元の基地局から離れ
、宛先の基地局に入ると、この移動局はこの発信元の基地局との自身の通信リン
クを遮断してから宛先の基地局との新しい通信リンクを設立する。ソフトハンド
オフでは、移動局は、発信元の基地局との自身の通信リンクを遮断する前に宛先
基地局との通信リンクを完了する。したがって、ソフトハンドオフでは、移動局
は、発信元の基地局と宛先の基地局との双方と同じ期間にわたって冗長に通信す
る。
【０００６】 ソフトハンドオフは、ハードハンドオフよりも通話をはるかに落としにくい。
加えて、移動局が基地局のカバレージ境界に近づくと、環境の小さい変化に反応
して、ハンドオフ要求を繰り返すことがある。ピンポン現象と呼ばれるこの問題
もまた、ソフトハンドオフによって大幅に軽減される。ソフトハンドオフを実行
するプロセスが、本発明の譲受人に譲受され、個々に引用してここに組み込まれ
る「ＣＤＭＡセルラー電話システムでの通信にソフトハンドオフを提供する方法
とシステム」（ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ ＰＲＯＶＩＤＩ
ＮＧ Ａ ＳＯＦＴ ＨＡＮＤＯＦＦ ＩＮ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ
ＩＮ Ａ ＣＤＭＡ ＣＥＬＬＵＬＡＲ ＴＥＬＥＰＨＯＮＥ ＳＹＳＴＥＭ）
と題された米国特許第５，１０１，５０１号に詳述されている。
【０００７】 本発明の譲受人に譲受され、引用してここに組み込まれる「ＣＤＭＡセルラー
通信システムにおける移動局支援ソフトハンドオフ」（ＭＯＢＩＬＥ ＳＴＡＴ
ＩＯＮ ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＯＦＴ ＨＡＮＤＯＦＦ ＩＮ Ａ ＣＤＭＡ
ＣＥＬＬＵＬＡＲ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ ＳＹＳＴＥＭ）と題された
米国特許第５，２６７，２６１号に開示されている。第‘２６１号特許では、ソ
フトハンドオフプロセスは、各基地局から送信された「パイロット」信号の強度
を移動局で測定することによってソフトハンドオフプロセスが改善されている。
これらのパイロット強度の測定値は、存続可能な基地局ハンドオフの候補の識別
を容易化することによるソフトハンドオフプロセスにおける支援の測定値である
。
【０００８】 この基地局候補は４つの集合に分類することができる。アクティブな集合と呼
ばれる第１の集合は、現時点で移動局と通信中の基地局を含むものである。候補
集合と呼ばれる第２の集合は、移動局に対して使用するには十分な強度を持つが
現時点では使用されていないと判断された信号を持つ基地局を含むものである。
所定のしきい値ＴＡＤＤを越えるパイロットエネルギの測定値を持つ基地局は候
補集合に加えられる。第３の集合は、移動局の近傍にある（ただし、アクティブ
集合にも候補集合にも含まれない）基地局の集合である。第４の集合は他のすべ
ての基地局から成る残余集合である。
【０００９】 ＩＳ−９５では、候補基地局は、そのパイロットチャネルの疑似雑音（ＰＮ）
シーケンスの位相オフセットにより特徴付けられる。基地局は、基地局候補から
のパイロット信号の強度を決定しようと探索する場合、相関操作を実行して、フ
ィルタリングされた受信済み信号を１集合のＰＮオフセット仮説に対して相関さ
せる。この相関操作を実行する方法と装置が、本発明の譲受人に譲受され、引用
してここに組み込まれる「ＣＤＭＡ通信システムにおいて探索・捕獲を実行する
方法と装置」（ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＰＥＲＦ
ＯＲＭＩＮＧ ＳＥＡＲＣＨ ＡＣＱＵＩＳＩＴＩＯＮ ＩＮ Ａ ＣＤＭＡ
ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ）と題された、１９９６年７月２６
日に出願された同時係属米国特許出願第０８／６８７，６９４号に詳述されてい
る。
【００１０】 基地局と移動局との間の伝搬遅延は未知である。この未知の遅延によって未知
のズレがＰＮ符号中に発生する。探索プロセスは、このＰＮ符号の未知のズレを
測定しようとする。このために、移動局は、その探索ＰＮ符号発生器の出力を時
間的にずらせる。この探索ズレの範囲は探索ウインドウ(search window)と呼ば れる。この探索ウインドウの中心はＰＮズレ仮説(PN shift hypothesis)の周辺 にある。基地局は、その物理的近傍にある基地局パイロットのＰＮオフセットを
示すメッセージを移動局に送信する。移動局は自身の探索ウインドウの中心をＰ
Ｎオフセット仮説の周辺に位置付けする。
【００１１】 探索ウインドウの適切なサイズは、パイロットの優先順位や探索プロセッサの
速度や多重経路到達の予測される遅延拡散などを含むいくつかの要因によって異
なる。ＣＤＭＡ基準（ＩＳ−９５）では、３つの探索ウインドウパラメータを定
義している。アクティブ集合と候補集合双方のパイロットの探索は、探索ウイン
ドウ「Ａ」で統括される。近隣集合のパイロットはウインドウ「Ｎ」上で探索さ
れ、残余集合のパイロットはウインドウ「Ｒ」上で探索される。探索ウインドウ
のサイズを表１に示すが、ここでチップは１／１．２２８８ＭＨｚである。 表１
【表１】
【００１２】 ウインドウサイズの決定は、探索速度と、探索ウインドウ外にある強力な経路
を見失う確率とのトレードオフである。
【００１３】 基地局は、移動局に、この移動局が自身のＰＮオフセットを基準として探索す
べきであるとするＰＮ仮説を指定するメッセージを送信する。例えば、発信元の
基地局は、移動局に、自身のＰＮオフセットの前方にあるパイロット１２８ＰＮ
チップを探索するように命令することがある。移動局は、これに反応して、自身
の探索復調器(searcher demodulator)１２８チップを出力チップサイクルの前方
に設定して、この指定されたオフセットの周辺に中心を持つ探索ウインドウを用
いてこのパイロットを探索する。移動がＰＮ仮説を探索してハンドオフを実行す
るに当たって利用可能なリソースを決定することを命令すると、宛先の基地局パ
イロットのＰＮオフセットが出力されたオフセットに時間的に非常に近いことが
重要である。探索速度は基地局境界の近傍では非常に重要であるが、その理由は
、必要な探索の実行での遅延は通話をドロップする結果となりかねないからであ
る。
【００１４】 米国内におけるＣＤＭＡシステムにおいては、基地局は各基地局にグローバル ポジショニング衛星(Global Positioning Satellite)（ＧＰＳ）受信機を装備
することによって同期される。しかしながら、基地局がＧＰＳ信号を受信できな
い場合がある。例えば、地下鉄やトンネル内では、ＧＰＳ信号は、基地局やマイ
クロ基地局の時間同期には使用できない程度にまで減衰してしまう。本発明は、
ネットワークのフラクション（ｆｒａｃｔｉｏｎ）が集中したタイミング信号を
受信しこれに基づいてタイミング付けすることが可能であり、同時に、基地局の
１部分がこの集中タイミング信号を受信できないこれらの環境下でタイミングの
同期をとる方法とシステムを提供する。
【００１５】 （発明の開示） 本発明は、１部の基地局が集中したタイミング信号を受信できるネットワーク
上でこの集中タイミング信号を受信できない基地局を時間同期する新規で改良型
の方法と装置である。基準基地局は、集中タイミング信号又は他の手段を受信す
ることによってタイミング同期を有する。この例示の実施形態では、基準基地局
は、グローバル ポジショニング衛星（ＧＰＳ）受信機を用いて同期を取る。ス
レーブ基地局(slave base station)は同期を取る機能がないが、その理由は、例
えば集中タイミング信号を受信することが不可能であるからである。
【００１６】 本発明においては、スレーブ基地局は、基準基地局とスレーブ基地局の間のソ
フトハンドオフ領域にある移動局から送信されたメッセージと該移動局によって
受信されたメッセージとによって基準基地局との同期を取る。最初に、移動局と
基準基地局との間の往復遅延は、基準基地局によって測定される。次に、スレー
ブ基地局は、逆方向リンク信号を呼ばれる移動局から送信された信号を捕獲する
まで探索する。この逆方向リンク信号が捕獲されると、それに反応して、スレー
ブ基地局は、移動局が、順方向リンク信号と呼ばれるその信号を捕獲できるよう
に自身のタイミングを調整する。このステップは、スレーブ基地局のタイミング
誤差があまり深刻でない場合は不必要である。
【００１７】 移動局は、スレーブ基地局から信号を捕獲すると、基準基地局から自身のとこ
ろまで信号を送るに要する時間とスレーブ基地局から自身に信号を送るに要する
時間との差を測定して報告する。最後の必要とされる測定値は、スレーブ基地局
が測定する、自移動から逆方向リンク信号を受信した時点と移動局に信号を送信
した局時点の時間差の測定値である。
【００１８】 ここに詳述する一連の計算は測定された時間値に基づいて実行され、これによ
って、スレーブ基地局間の時間差を決定し、スレーブ基地局のタイミングは、こ
の時間差に従って調整される。以上述べた測定はすべてＩＳ−９５ＣＤＭＡ通信
システムの正常な動作中に実行されることに注意すべきである。
【００１９】 （発明を実施するための最良の形態） 本発明の特徴、目的及び利点は、全体にわたって同様の参照符号が同様の部品
を示す図面を参照して以下に記載する詳細な説明を読めばより明瞭となるであろ
う。 Ｉ． タイミング誤差の計算の概要 図１を参照すると、移動局６０が、基地局カバレージ境界６１によって定めら
れるカバレージエリア内にほぼ存在していて基地局６２と通信している。基地局
６２は、グローバル ポジショニングシステム（ＧＰＳ）などの中央タイミング
システムによってネットワークの残余との同期を取る。これと対照的に、基地局
６４は、中央タイミングシステムとは同期を取られていない。基地局コントロー
ラ６６は、ＰＳＴＮからのコールをＴ１回線又は他の手段によって基地局６２又
は６４に対して経路指定する。加えて、Ｔ１回線によって基地局６４の周波数の
同期を取る。
【００２０】 短期間にわたってであるが、技術上周知の方法によってＴ１回線を介して容認
可能なレベルの精度で周波数の同期を取ることができる。しかしながら、周波数
情報を提供するこれらのスキームではグリッチ(glitches)はよくあることである
。このようなグリッチがあるとタイミング誤差が発生するが、これは本発明によ
って補正可能である。位相と周波数との関係のため、本発明では位相を間欠的に
補正することによって、必要に応じて精度の低い周波数ソースを利用できるよう
にしている。
【００２１】 図２を参照すると、スレーブ基地局６４のタイミングを基準基地局６２の同期
済みタイミングと同期させるために用いられる送信とそれに対応する時間間隔と
が示されている。信号経路５００は、基準基地局６２から移動局６０への順方向
リンク信号の送信を示している。この送信が発生する時間間隔はτ1と示されて いる。移動局６０では、逆方向リンク上でのフレーム送信の開始時点は、順方向
リンク上へのフレームの到達の時点と整合した時間である。この時間整合はＩＳ
−９５に標準化されており、また、この整合を実施する方法と装置が技術上周知
のものであるように、この基準に適合させて設計されたハードウエアに組み込ま
れている。
【００２２】 送信５０２は、移動局６０から基準基地局６２への逆方向リンクフレームの送
信を示している。信号５００が基地局６２から移動局６９に至るに要する時間（
τ1）は、信号５０２が基地局６０２から移動局６０に至るに要する時間（これ またτ1）に等しい。基地局６２は自身が信号５００を送信した時点と信号５０ ２を受信した時点とを知っているので、基地局６０２は、時間誤差（τ０’−τ ０ ）の計算に必要とされる第１の値である往復遅延時間（ＲＴＤ１）を計算する
ことが可能である。
【００２３】 信号経路５０４は、移動局６０から別の伝搬経路に沿ってスレーブ基地局６４
に至る逆方向リンクでの信号送信である。信号５０４が移動局６０からスレーブ
基地局６４に至るに要する時間はτ２と示される。逆方向リンク信号５０４が基
地局６４に到達する時間はＴ２と指定される。順方向リンク信号５０６が基地局
６４から移動局６０に至るに要する時間もまたτ２に等しい。加えて、スレーブ
基地局６４は、自身が逆方向リンク信号を移動局６０から受信した時点と自身が
自身の順方向リンク信号を移動局６０に送信した時点との時間差を測定すること
ができる。この時間差はＲＴＤ２と示される。これらの時間が分かっているので
、時間誤差（τ０’−τ０）を計算できる。時間誤差τ０’を計算する方法を以
下に説明する。
【００２４】 最初に、図２から以下のことが分かる： Ｔ2＝τ1＋τ２ 及び （１） τ1＋△Ｔ＝Ｔo’＋Ｔ2
（２） 式（１）と式（２）の項を操作して、次式を得る： Ｔ2 ＋△Ｔ＝Ｔo’ +２・τ２ （３） ２・τ２ｈ＝Ｔ2−Ｔo’＋△Ｔ （４） この式表示を簡略化するために、新しい変数ＲＴＤ２を次のように定義する： ＲＴＤ２＝Ｔ2−Ｔo’ （５） 図２から、次のことが分かる： τ２＝（ＲＴＤ２／２）＋(△Ｔ／２) （ ６） Ｔ2 ＝Ｔ0＋τ1＋τ２ （７） したがって、 Ｔ2−Ｔ0 ＝τ1＋τ２、及び （８） ＲＴＤ２＝２・τ２−△Ｔ 置換によって、時間誤差（Ｔ０’−Ｔ０）が次式に等しいことが分かる： Ｔ０’−Ｔ０＝τ1−τ２＋△Ｔ （９） Ｔ０’−Ｔ０＝τ1−[（ＲＴＤ２／２）＋(△Ｔ／２)] （ １０） Ｔ０’−Ｔ０＝（ＲＴＤ1／２）−（ＲＴＤ２／２）+(△Ｔ／２)] （ １１） Ｔ０’−Ｔ０＝（ＲＴＤ1＋△Ｔ−ＲＴＤ２）／２ （ １２） 基地局６４は、自身の時間誤差（Ｔ０’−Ｔ０）が分かったら、自身を基地局 ６２のタイミングに同期させるように自身のタイミングを調整する。これらの測
定値は誤差を持つので、ある好ましい実施形態では、これら測定値の多くを冗長
な値として、タイミング補正の精度を保証している。
【００２５】 式（１２）中のこれら必要とされる時間値の各々を測定する方法と装置を以下
に説明する。 ＩＩ． 往復遅延（ＲＴＤ１）の測定 図３は、スレーブ基地局６４を基準基地局６２のタイミングに同期させる本発
明による方法を示すフロー図である。ステップ３００からこの同期方法は始まっ
て、移動局６０は、スレーブ基地局６４との通信が可能であるような範囲内で基
準基地局６２と通信する。ステップ３０２では、信号が基準基地局６２から移動
局６０に走行して移動局６０から基準基地局６２に戻ってくる往復遅延（ＲＴＤ １ ）が測定される。これは、移動局６０によって受信されているフレームのフレ
ーム境界を移動局６０によって送信されているフレームのフレーム境界に整合さ
せることによって実行される。この整合を実行する方法と装置は技術上周知であ
る。したがって、往復遅延（ＲＴＤ１）は、基準基地局６２がフレームの送信を
開始する時点と移動局６０から基準基地局６２に対するフレームの受信開始時点
との時間差として測定される。
【００２６】 図４を参照すると、基準基地局６２からのデータの順方向リンクフレームはア
ンテナ２で受信されて、デュプレクサ３を介して受信機（ＲＣＶＲ）４に提供さ
れる。受信機４は受信した信号をダウン変換し、フィルタリングし、増幅してか
ら、それをサーチャ５０とトラフィック復調器（ＴＲＡＦＦＩＣ ＤＥＭＯＤＳ
）５４に提供する。サーチャ５０は、基準基地局６２から提供された近隣リスト
に従ってパイロットチャネルを探索する。この近隣リストは、基準基地局６２か
らのトラフィックチャネル上の信号通知データとして提供される。基準基地局６
２からの受信されたフレームの開始を示す信号は、制御プロセッサ５５に提供さ
れる。制御プロセッサ５５は、時間整合信号(a time alignment signal)を発生 して、トラフィック変調器５８に提供し、トラフィック変調器５８は、移動局６
０から送信されたフレームの開始を移動局６０で受信されたフレームの開始と整
合させる。
【００２７】 移動局６０の使用者からのデータのフレームはトラフィック変調器５８に提供
され、トラフィック変調器５８は、制御プロセッサ５５からのタイミング信号に
反応して、送信機（ＴＭＴＲ）５６を介して送信されたフレームを、基準基地局
６２から移動局６０で受信されたフレームと時間整合させる。逆方向リンクフレ
ームは、送信機５６によってアップ変換され、フィルタリングされ、増幅されて
、アンテナ２から送信するためにデュプレクサ３を介して提供される。 ＩＩＩ． スレーブ基地局による移動局の捕獲(acquisition) 図６に移動局６０のトラフィックチャネル変調器５８を示す。データのフレー
ムは、フレームフォーマッタ(frame formatter)２００に提供される。この例示 の実施形態では、フレームフォーマッタ２００は、１集合の巡回冗長検査(cycli
c redundancy cheeck)（ＣＲＣ）ビットを発生して添付して、１集合のテールビ
ットを発生する。この例示実施形態では、フレームフォーマッタ２００は、ＩＳ
−９５に標準化され、本発明の譲受人に譲受され、参照してここに組み込まれる
「送信チャネル誘導誤差をマスクするためのボコーダデータの配置のための方法
とシステム」（ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ ＴＨＥ ＡＲＲ
ＡＮＧＥＭＥＮＴ ＯＦ ＶＯＣＯＤＥＲ ＤＡＴＡ ＦＯＲ ＴＨＥ ＭＡＳ
ＫＩＮＧ ＯＦ ＴＲＡＮＳＭＩＳＳＩＯＮ ＣＨＡＮＮＥＬ ＩＮＤＵＣＥＤ
ＥＲＲＯＲＳ）と題された米国特許第５，６００，７５４号に詳述されている
フレームフォーマットのプロトコルに従って動作する。
【００２８】 フォーマッティングされたデータフレームはエンコーダ２０２に提供され、こ
こで、このデータを誤差補正と検出のために符号化する。この例示実施形態では
、エンコーダ２０２は畳み込みエンコーダである。符号化されたデータ記号はイ
ンタリーバ２０４に提供され、ここで、所定のインタリーブフォーマットに従っ
て記号を再順序化する(reorder)。再順序化された記号はウオルシュマッパー２ ０６に提供される。この例示実施形態では、ウオルシュマッパー２０６は８個の
コーディングされた記号を受信して、その記号集合を６４チップウオルシュシー
ケンスにマッピングする。ウオルシュ記号は拡散手段２０８に提供され、ここで
、ウオルシュ記号を、長拡散符号に従って拡散する。長ＰＮ符号発生器２１０は
、データを拡散して、逆方向リンクからのデータを近傍にある他の移動局から送
信されたデータから区別する。
【００２９】 この例示実施形態では、データは、ＩチャネルとＱチャネルが短ＰＮシーケン
スに従って拡散される第４位相シフトキーイング（ＱＰＳＫ）変調フォーマット
に従って送信される。拡散データは拡散手段２１４と２１６に提供され、ここで
、それぞれＰＮ発生器（ＰＮＩとＰＮＱ）２１２と２１８によって提供された短
ＰＮシーケンスに従ってデータに対して第２の拡散操作を実行する。
【００３０】 ステップ３０４では、スレーブ基地局６４は、移動局６０から送信された逆方
向リンク信号を捕獲する。基地局コントローラ６６は、移動局６２が自身の逆方
向リンク信号を拡散するために用いているＰＮ符号オフセットを示す信号をスレ
ーブ基地局６４に送出する。この信号を基地局コントローラ６６から受信すると
それに反応して、スレーブ基地局６４は、基地局コントローラ６６からの信号が
示すＰＮオフセットの周辺に中心を持つ移動局６０を探索する。
【００３１】 この例示実施形態では、スレーブ基地局６４のバンク(bank)は、基地局コント
ローラ６６からの信号に従って、そのサーチャに長符号ＰＮ発生器１０６並びに
その短符号ＰＮ発生器１０８及び１１０（図９を参照）を搭載している。スレー
ブ基地局６４のサーチャプロセスを以下にさらに詳述する。
【００３２】 図７にスレーブ基地局６４の装置を示す。スレーブ基地局６４においては、基
地局コントローラ６０からの、移動局６０のＰＮを示す信号が受信される。この
メッセージは制御プロセッサ１００に提供される。制御プロセッサ１００は、こ
れに反応して、指定されたＰＮオフセットに中心を持つウインドウ探索範囲を計
算する。制御プロセッサ１００は探索パラメータをサーチャ１０１に提供し、こ
のパラメータに反応して、スレーブ基地局６４は、移動局６０から送信された信
号を探索する。スレーブ基地局６４のアンテナ１０２で受信されたこの信号は受
信機１０４に提供され、ここで、この受信信号をダウン変換し、フィルタリング
し、増幅して、それをサーチャ１０１に提供する。さらに、この受信された信号
はトラフィック復調器１０５に提供され、ここで、逆方向リンクトラフィックデ
ータを復調してそのデータを基地局コントローラ６０に提供する。すると、基地
局コントローラ６６はそれを公衆電話交換網（ＰＳＴＮ）に提供する。
【００３３】 図９にサーチャ１０１をさらに詳しく示す。逆方向リンク信号の復調は、双方
とも本発明の譲受人に譲受され、参照してここに組み込まれる「スペクトル拡散
多重アクセス通信システムのセルサイト復調器アーキテクチャ」（ＣＥＬＬ Ｓ
ＩＴＥ ＤＥＭＯＤＵＫＡＴＯＲ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ ＦＯＲ Ａ Ｓ
ＰＲＥＡＤ ＳＰＥＣＴＲＵＭ ＭＵＴＩＰＬＥ ＡＣＣＥＳＳ ＣＯＭＭＵＮ
ＩＣＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ）と題された１９９５年１月１３日に出願された
同時係属米国特許出願第０８／３７２，６３２号と「スペクトル拡散多重アクセ
ス通信システムの多重経路乱作プロセッサ」（ＭＵＬＴＩＰＡＴＨ ＳＥＡＲＣ
Ｈ ＰＲＯＣＥＳＳＯＲ ＦＯＲ Ａ ＳＰＲＥＡＤ ＳＰＥＣＴＲＵＭ ＭＵ
ＬＴＩＰＬＥ ＡＣＣＥＳＳ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ）と
題された１９９４年９月３０日に出願された同時係属米国特許出願第０８／３１
６，１７７号とに詳述されている。移動局６０のＰＮの推定値は基地局コントロ
ーラ６６から制御プロセッサ１００に提供される。基地局コントローラ６０から
提供されたＰＮオフセットの推定値に反応して、制御プロセッサ１００は、スレ
ーブ基地局６４によって実行される探索用に初期長ＰＮシーケンス仮説と初期短
ＰＮシーケンス仮説とを発生する。この例示実施形態では、制御プロセッサ１０
０のバンクは、ＰＮ発生器１０６、１０８及び１１０のシフトレジスタを搭載し
ている。
【００３４】 アンテナ１０２によって受信されたこの信号はダウン変換され、フィルタリン
グされ、増幅されて、相関器１１６に送られる。相関器１１６は受信した信号を
合成された長短ＰＮシーケンス仮説に相関させる。この例示実施形態では、ＰＮ
シーケンス仮説は、ＰＮ発生器１０８と１１０が発生した短ＰＮ仮説にＰＮ発生
器１０６が発生した長ＰＮシーケンス仮説を乗算することによって発生する。こ
の合成されたＰＮシーケンス仮説の内の一方を用いて受信されたＱＰＳＫ信号の
Ｉチャネルを逆拡散し、他方を用いてＱチャネルを逆拡散する。
【００３５】 この２つのＰＮ逆拡散信号は、高速アダマル変換(Hadamad)（ＦＨＴ）プロセ ッサ１１８と１２０に提供される。高速アダマード変換プロセッサの設計と動作
は、本発明の譲受人に譲受され、参照してここに組み込まれる「高速アダマード
変換を実行する方法と装置」（ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ Ｆ
ＯＲ ＰＥＲＦＯＲＭＩＮＧ Ａ ＦＡＳＴ ＨＡＤＡＭＡＲＤ ＴＲＡＮＳＦ
ＯＲＭ）と題された１９９３年１２月２２日に出願された同時係属米国特許出願
第０８／１７３，４６０号に詳述されている。ＦＨＴプロセッサ１１８と１２０
は、この逆拡散された信号を可能なあらゆるウオルシュ符号を相関させて、結果
として得られる振幅のマトリックスをエネルギ計算手段（Ｉ２＋Ｑ２）１２２に
提供する。エネルギ計算手段１２２は、この振幅マトリックスの要素のエネルギ
を計算して、そのエネルギ値を最大値検出器１２４に提供し、ここで、最大のエ
ネルギ相関を選択する。この最大相関エネルギは累算器１２６に提供され、ここ
で、複数のウオルシュ符号のエネルギを累算して、これらの累算されたエネルギ
に基づいて、移動局６０をそのＰＮオフセットで捕獲できるか否か判断する。 ＩＶ． スレーブ基地局による初期タイミング調整 移動局６０が捕獲されると、ブロック３０６で、スレーブ基地局６４が、移動
局６０がその順方向リンク送信を成功裏に捕獲できるようにそのタイミングを調
整する。スレーブ基地局６４は、自身が逆方向リンク信号を移動局６０から捕獲
したＰＮオフセットと基準基地局６２が移動局６０から逆方向リンク信号を受信
する際に用いたＰＮオフセットとの差を決定することによって初期タイミング調
整値を計算する。このＰＮオフセット差を用いて、スレーブ基地局６４は、その
パイロット信号のタイミングを調整し、これによって、移動局６０が、そのパイ
ロット信号を探索する場合に、移動局６０の探索ウインドウ内にあるようにする
。 Ｖ． 移動局によるスレーブ基地局の捕獲 移動局信号を捕獲する際には、スレーブ基地局６４にとって時間を示すものを
必要とする。この好ましい実施形態では、スレーブ基地局６４の時間誤差は、交
番同期スキームによって１ｍｓ以下に維持される。ＧＰＳ信号を受信できないス
レーブ基地局６４に、低レベルの精度で時間を付けることを可能とするスキーム
がある。初期同期の程度を得る１つの可能な方法は、スレーブ基地局６４の時間
をある時間間隔で手動で設定することである。第２の方法は、ＷＷＶ受信機を用
いて時間を設定することである、この実現方法は技術上周知である。ＧＰＳ信号
と異なって、ＷＷＶ集中タイミング信号は非常に低い周波数で送信され、したが
って、トンネルや地下鉄中に侵入することができる。しかしながら、ＷＷＶ受信
機は、ＣＤＭＡ通信を提供するに必要な程度の時間同期を与えることができない
。
【００３６】 この例示の実施形態では、スレーブ基地局６４は、移動局６０がスレーブ基地
局６４にすぐ隣接して位置しているという仮定に従って自身のタイミングを調整
する。したがって、初期タイミング調整は、スレーブ基地局６４と移動局６０の
間に伝搬遅延がないという仮定に基づいてなされる。この後で、スレーブ基地局
６４は、スレーブ基地局６４と移動局６０間の遅延時間が大きくなることを見込
んた時間だけ先行するように、自身のＰＮシーケンス発生器７２と７４を調整す
る。移動局６０がスレーブ基地局６４のパイロットチャネルを捕獲すると、通常
の手順を用いて、スレーブ基地局６４のタイミングの最終的な調整は、上記の計
算に従って実行される。
【００３７】 技術上周知なように、そして、ＩＳ−９５に標準化されているように、様々な
基地局のパイロットチャネルは自身のＰＮ発生器の位相によって互いに区別され
る。基準基地局６２は、移動局６０に、近隣リストによってスレーブ基地局６４
を探索するように命令する。基準基地局６２は、信号通信データによって、スレ
ーブ基地局６４のパイロットを、基準基地局６２の受信済みＰＮオフセットに対
して記述されたＰＮ位相オフセットで捕獲できることを示す。このメッセージは
、トラフィック復調器５４によって復調され、復号化されて、サーチャ５０に提
供される。これに反応して、サーチャ５０は、基準基地局６２からの信号に示さ
れているＰＮ位相に関するＰＮ位相オフセットを中心に探索を実行する。
【００３８】 このパイロット信号は一般的には、線形フィードバックシフトレジスタによっ
て発生されるが、その実現方法は上記の特許に詳述されている。スレーブ基地局
６４からのパイロット信号を捕獲するために、移動局６０は、位相φと周波数ω
の双方の点で、スレーブ基地局６４からの受信信号に同期しなければならない。
このサーチャに動作の目的は、受信した信号の位相φを発見することである。す
でに述べたように、比較的正確な周波数同期を、技術上周知な基地局６６からの
Ｔ１リンクによってスレーブ基地局６４に供給することができる。移動が受信信
号の位相を発見するような方法は、探索ウインドウと呼ばれる１集合の位相仮説
を試験するステップと、これらオフセット仮説の内の１つが正しいか否か判断す
るステップと、から成る。
【００３９】 図５に移動局サーチャ５０をさらに詳しく図示する。スペクトル拡散信号はア
ンテナ２で受信される。この装置の目的は、ＰＮシーケンス発生器２０が発生し
た疑似ランダム雑音（ＰＮ）シーケンスと、スレーブ基地局６４から送信された
未知の位相を持つ同じＰＮシーケンスによって拡散された受信済みスペクトル拡
散信号と、の間の同期を取ることである。この例示実施形態では、パイロット信
号発生器７６（図７）とＰＮ発生器２０は双方とも、パイロット信号をそれぞれ
拡散、逆拡散させるためにＰＮ符号シーケンスを発生する最大長シフトレジスタ
である。したがって、受信されたパイロット信号を逆拡散するために用いられる
符号と受信されたパイロット信号のＰＮ拡散符号との間で同期を取る操作には、
シフトレジスタの時間オフセットを決定する操作が伴う。
【００４０】 スペクトル拡散信号はアンテナ２から受信機４に提供される。受信機４はこの
信号をダウン変換し、フィルタリングし、増幅して、その信号を逆拡散素子６に
提供する。逆拡散素子６は、この受信した信号をＰＮ発生器２０が発生したＰＮ
符号で乗算する。ＰＮ符号はランダム雑音のような性質を持つため、ＰＮ符号と
受信信号との積は、同期の時点以外では実質的にゼロである。
【００４１】 サーチャコントローラ１８はオフセット仮説をＰＮ発生器２０に提供する。こ
のオフセット仮説は、基準基地局６２から移動局６０に送信された信号に従って
決定される。この例示の実施形態では、受信された信号は第４位相シフトキーイ
ング（ＱＰＳＫ）によって変調され、したがって、ＰＮ発生器２０は、Ｉ変調成
分のＰＮシーケンスとＱ変調成分の別のシーケンスとを逆拡散素子６に提供する
。逆拡散素子６はＰＮシーケンスをその対応する変調成分で乗算して、２つの出
力成分の積をコヒーレント累算器(coherent accumulators)８と１０に提供する 。
【００４２】 コヒーレント累算器８と１０は、積のシーケンスの全長にわたって積を合計す
る。コヒーレント累算器８と１０は、サーチャコントローラ１８からの信号に反
応して、この合計期間をリセットし、ラッチし、設定する。これらの積の和は加
算器８と１０から自乗手段１４に提供される。自乗手段１４はこれら和の各々を
自乗してこれら自乗値を一緒に加算する。
【００４３】 これら自乗の和は自乗手段１２から非コヒーレント合成器１４に提供される。
非コヒーレント合成器１４は自乗手段１２の出力に基づいてエネルギ値を決定す
る。非コヒーレント累算器１４は、基地局送信クロックと移動局受信クロック間
の周波数誤差の影響に対向する働きをして、フェージング環境中の統計を検出す
る支援となる。非コヒーレント累算器１４は、エネルギ信号を比較手段１６に提
供する。比較手段１６は、このエネルギ値をサーチャコントローラ手段１８から
供給された所定のしきい値と比較する。次に、この比較の各々の結果が探索機コ
ントローラ１８にフィードバックされる。この結果のサーチャコントローラ１８
へのフィードバックには、相関エネルギの測定値とＰＮオフセットの測定値の双
方が含まれている。
【００４４】 本発明においては、サーチャコントローラ１８は、自身が基地局６４に同期し
た際のＰＮ位相を出力する。このオフセットを用いて、以下にさらに述べる時間
誤差を計算する。
【００４５】 この例示の実施形態では、移動局６０は、スレーブ局６４を捕獲すると、受信
がスレーブ基地局６４から信号を受信したときの時点と基準基地局６２から信号
を受信した際の時点との差を計算する。この値はメッセージ発生器５２に提供さ
れ、メッセージ発生器５２はこの差の値を示すメッセージを発生する。このメッ
セージは、信号通知データとして逆方向リンクを介して基準基地局６２とスレー
ブ基地局６４に送信され、これら２つの局はこのメッセージを基地局コントロー
ラ６６に送り返す。 ＶＩ． スレーブ基地局からの順方向リンク信号の送信とスレーブ基地局での逆
方向リンク信号の受信との間の遅延の測定 ステップ３１１で、スレーブ基地局６４は、自身が逆方向リンク信号を移動局
６０から受信したときの時点（Ｔ２）と自身が自身の順方向リンク信号を移動局
６０に送信した際の時点（Ｔ１）との時間差を測定する。スレーブ基地局６４は
、自身が自身の順方向リンク信号を送信する際のＰＮオフセットを記憶しておい
て、移動局６０から逆方向リンク信号を検出すると、時間差ＲＴＤ２を計算する
。この例示の実施形態では、この計算された時間差はスレーブ基地局６４から基
地局コントローラ６６に提供されて、タイミング調整値の計算は基地局６６で実
行される。本発明は、これらの計算が基地局又は移動局で実行される場合にも拡
張されることが当業者には理解されよう。 ＶＩＩ． スレーブ基地局のタイミング調整 これに反応して、基地局コントローラ６６は、式（１２）の計算を実行して、
必要なタイミング調整値の指示をスレーブ基地局６４に送出する。図７をまた参
照すると、タイミング調整信号はスレーブ基地局６４のコントロールプロセッサ
１００で受信される。コントローラプロセッサ１００は制御信号を発生してタイ
ミング調整プロセッサ９９に提供する。タイミング調整プロセッサ９９は、基地
局コントローラ６６からの信号中に示される時間量だけタイミングソース９８の
時間を変化させる信号を発生する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 基準基地局とスレーブ基地局を含む無線通信システムのネットワーク構成を示
すブロック図である。
【図２】 移動局と同期基地局と非同期基地局の間での様々な送信と、これに伴う時間間
隔とを示す図である。
【図３】 集中タイミング信号を受信できない基地局の同期を取る方法を示すフロー図で
ある。
【図４】 本発明による移動局のブロック図である。
【図５】 本発明による移動局中のサーチャのブロック図である。
【図６】 本発明による移動局のトラフィックチャネル変調器のブロック図である。
【図７】 本発明による基地局のブロック図である。
【図８】 本発明による基地局の送信システムのブロック図である。
【図９】 本発明による基地局の受信システムのブロック図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年３月１６日（２０００．３．１６）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１７】 移動局は、スレーブ基地局から信号を捕獲すると、基準基地局から自身のとこ
ろまで信号を送るに要する時間とスレーブ基地局から自身に信号を送るに要する
時間との差を測定して報告する。最後の必要とされる測定値は、スレーブ基地局
が測定する、自身が移動局から逆方向リンク信号を受信した時点と移動局に信号
を送信した時点の時間差の測定値である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(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，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ， ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ， ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，Ｕ Ｚ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ティードマン、エドワード・ジー・ジュニ ア アメリカ合衆国、カリフォルニア州 92122 サン・ディエゴ、ブロムフィール ド・アベニュー 4350 【要約の続き】 づいて調整される。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１の基地局を基準基地局に時間同期させる方法であって： 前記基準基地局から前記基準基地局と通信中の移動局への送信と、前記移動局
    から前記基準基地局への返送との往復遅延時間間隔を測定するステップと； 前記第１の基地局からの順方向リンク信号の受信時点と、前記基準基地局から
    の順方向リンク信号の受信時点との間の第１の時間差を前記移動局において測定
    するステップと； 前記移動局からの逆方向リンク信号の受信時点と前記第１の基地局からの順方
    向リンク信号の送信時点との間の第２の時間差を前記スレーブ基地局において測
    定するステップと； 前記測定された往復遅延時間間隔と前記第１の時間差と前記第２の時間差とに
    従ってタイミング補正値を計算するステップと； を具備する前記方法。
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