JP3309223B2 - 通信システムおよびその方法 - Google Patents

通信システムおよびその方法

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、通信システムに関し、さらに詳しくは、多
数の異なるエア・インタフェース技術で動作するための
通信システムおよびその方法に関する。
発明の背景 移動通信サービスを将来提供するため、重複するカバ
ー・エリアで多数のエア・インタフェース技術が採用さ
れ、また特定のサービスおよび環境に対処するために、
このような混在した技術の採用が必要になると考えられ
る。
米国では、時分割多元接続（TDMA:Time Division Mul
tiple Access）方式（米国デジタル・セルラUSDSなど）
および符号分割多元接続（CDMA:Code Division Multipl
e Access）方式（Qualcommシステムの変形など）が、パ
ーソナル通信システム（PCS）の広域セルラ・サービス
として採用されると思われる。WACS（Bellcore社によっ
て定められるWireless Access communications System
s）は別のTDMAシステムであり、マイクロ・セルラおよ
びピコ・セルラ環境で採用されると考えられる。欧州で
は、CDMA第３世代システム（RACE CODIT研究プロジェ
クトに基づく）は、GSM（Global System for Mobile Co
mmunications）およびDECT（Digital European Cordles
s Telephony）などの第２世代TDMAシステム、ならびに
第３世代TDMAシステムと共存できる。
このような混在したシステムの採用では、ハンドセッ
トはマルチモード動作と、TDMAおよびCDMAなどのアクセ
ス技術間のシームレスなハンドオーバの両方が可能であ
ることが望ましい。
第１図は、RACE CODITシステムで採用されるよう
に、異なる周波数上で同様なCDMAシステムを運用するセ
ル間のハンドオフの従来技術を示す。このシステムで
は、ハンドオフは、移動局（MS:mobile station）と、
時間圧縮動作モードに入る両方の基地局（BS:basestati
on）とによって達成される。この時間圧縮モードでは、
移動通信は、各システム上で２倍のビット・レートにて
半分の時間で行うことができる。
これは、チップ・レートが一定のままでデータ・レー
トが増加するように、圧縮モード時に拡散率（spreadin
g factor）を低減することによって、CDMAシステムにお
いて可能となる。低減された拡散率を補償して、同一チ
ャンネル干渉から保護するため、圧縮モード時の電力は
増加される。このように、MSはCDMAシステムとの通信を
継続でき、また呼が新たなシステムに転送中に、別の周
波数を同時に監視し、実質的にアクセスできる。
ハンドオフ・シーケンスを開始するため、MSは新たな
周波数上で候補BSを監視する。第１図は、２つのCDMAシ
ステム間のハンドオフを詳述する４つのグラフからな
り、グラフ10は、MSと第1CDMA BS（BS1）との間のアッ
プリンク伝送を示し、グラフ20は、MSと第2CDMA BS（B
S2）との間のアップリンク伝送を示し、グラフ30は、第
1CDMA BS（BS1）とMSとの間のダウンリンク伝送を示
し、グラフ40は、第2CDMA BS（BS2）とMSとの間のダウ
ンリンク伝送を示す。「アップリンク」という用語は、
MSからBSへの通信を定義するために用いられ、「ダウン
リンク」という用語は、BSからMSへの通信を定義するた
めに用いられる。
２つの周波数の監視およびハンドオフ実行プロセスを
促進するため、MSは、グラフ10に示すように、時間圧縮
動作モード12をBS1から要求する。グラフ30は、BS1（3
2）によって実行される第１時間圧縮動作モードへの切
替えを示す。MSは、BS2（34）のアクティビティを監視
する、次に、MSはBS2へのハンドオフをBS1から要求す
る。次のタイムスロットにおいて、MSは時間圧縮動作モ
ードを利用して、時間の半分をBS1（16）に伝送し、残
り時間半分をBS2（22）に伝送する。「タイムスロッ
ト」という用語は、切替え時間（switching time），ガ
ード時間（guard time），ランプ時間（ramp time）お
よびスロット時間を含む。
グラフ20,40は、MSとBS2との間の通信を示す。MSとBS
2との間のリンクは、まず時間圧縮モード22において確
立される。短い期間の後、MSとBS2との間のリンクは通
常（非時間圧縮）動作モード24に戻る。また、グラフ1
0,20,30,40は、圧縮モード動作を確立し、解放するため
に用いられるシグナリング・チャネル18を示す。シグナ
リング・チャネル18は、トラヒック・チャネルに符号分
割多重化される。
２つの異種アクセス技術間でハンドオフが必要な場
合、新たな方法が必要になる。特に、候補システムがTD
MAシステムの場合がある。定義上、TDMは時間的に不連
続で、そのため従来技術では、一般的なTDMAシステムに
アクセスするのに十分でない。これは、従来技術におけ
る圧縮伝送の特性は50％デューティ・サイクルおよび２
倍の伝送電力に固定されるためである。
従って、柔軟時間領域システム（flexible time doma
in system）と第２の時間領域システムとの間のハンド
オフが可能なマルチモード・ハンドセットならびにその
動作方法を備えることが望ましい。
発明の概要 本発明に従って、移動局と、一方が第１の柔軟時間領
域システムである少なくとも２つの時間領域システムと
を有する通信システムが提供され、この通信システム
は、移動局により、第１柔軟時間領域システム上で時間
調整済み動作を開始する手段と、移動局により、移動局
の少なくとも一つの特定のアクティビティ条件を柔軟時
間領域システムに通知する手段とによって構成される。
また、２つの時間領域システム間でMSをハンドオフす
る方法も提供され、時間領域システムの少なくとも一方
は、柔軟時間領域システムであり、この方法は、MSが柔
軟時間領域システム上で時間調整済み動作モードを開始
する段階と、MSの少なくとも一つの特定のアクティビテ
ィ条件を柔軟時間領域システムに通知する段階とによっ
て構成される。
好適な実施例では、第１柔軟時間領域システムはCDMA
技術を採用し、第２時間領域システムはTDMA技術を採用
する。
図面の簡単な説明 第１図は、２つのCDMAシステム間のハンドオフのため
従来技術に関するアップリンクおよびダウンリンク伝送
の時間領域グラフを示す。
第２図は、通信システムの好適な実施例のブロック図
を示す。
第３図は、本発明による第２図の２つの通信システム
間のハンドオフの方法についてのフローチャートであ
る。
第４図は、第２図のハンドオフ動作の好適な実施例に
ついて、２つの時間領域システムと移動局との間の伝送
を詳述する時間領域グラフである。
第５図は、第２図のハンドオフ動作の好適な実施例に
おいてCDMAシステムの高圧縮率が必要とされる時間領域
伝送を詳述する時間領域グラフを示す。
図面の詳細な説明 第２図を参照して、本発明の好適な実施例による通信
システムのブロック図を示す。この通信システムは、移
動局（MS）50,第１柔軟時間領域システム上で動作する
基地局（BS）52および第２時間領域システムで動作する
BS54によって構成される。MSは、第１柔軟時間領域シス
テム56および第２時間領域システム58の両方と通信でき
る。
第３図は、第１柔軟時間領域システムと第２時間領域
システムとの間のハンドオフについてのフローチャート
を示す。本発明の好適な実施例では、第１柔軟時間領域
システムは符号分割多元接続（CDMA）システムであり、
第２時間領域システムは時分割多元接続（TDMA）システ
ムである。ステップ100において、MSはCDMAシステムと
通信中である。MSは、ステップ102のように、時間調整
済みモードで別の候補システムを絶えず走査する。ステ
ップ104のようにMSがTDMAシステムにハンドオフするこ
とを決定すると、MSは、ハンドオフ・プロセス・ステッ
プ106中にCDMAシステムへの伝送が行われるフレーム毎
のサブフレーム数「Ｎ」を判定する。Ｎの値は、受信し
たTDMA伝送とCDMA伝送との間のMSにおける競合を避ける
ように選択される。また、MSは、ステップ108のようにT
DAMシステムのダウンリンク・タイミング・パラメータ
を監視し、またステップ110のようにCDMA BSに時間調
整済みモードに入るように通知し、「Ｎ」およびTDMA
BSのダウンリンク・タイミング・パラメータを指定す
る。MSがTDMAシステム上で同時に動作するように、CDMA
システム上で伝送が用意される。CDMA BSおよびMSは、
「Ｎ」と反比例するようにCDMAシステム上の伝送電力レ
ベルを調整し、ステップ112のように最も高いエネルギ
・サブフレームが検出され、処理される。次に、呼はス
テップ114において判定されるように、TDMAシステムに
転送される。次に、CDMAリンクはステップ118のように
放棄され、呼はステップ120のようにTDMAシステム上で
進行する。ステップ116のようにMSがTDMAシステムにア
クセスできない場合、MSはステップ102のように走査モ
ードに戻る。
本発明の好適な実施例では、MSおよびBSは時間連続CD
MAチャネルを介して通信中である。当業者に周知なよう
に、必要に応じて同じシステム内の同一周波数上のセル
間でソフト・ハンドオフが行われる。しかし、新たに搬
送波上で動作するセルへのハンドオフが必要な場合があ
る。これが一般に必要になるのは、移動局がカバレッジ
条件（例えば、マイクロセルが採用される都市エリアか
ら出る場合）や、移動性条件（例えば、ユーザの速度が
上昇して、より大きなセルが適切な場合）により、新た
なセル・タイプに切り替えることが必要なためである。
第４図は、MSがCDMAシステムおよびTDAMシステムと同
時に通信するMSのマルチモード動作と、本発明の好適な
実施例のCDMAシステムとTDMAシステムとの間のハンドオ
フ動作とを詳述する時間領域グラフを示す。第４図は、
MSとCDMA BS（BS1）との間のアップリンク伝送を示す
グラフ60と、MSとTDMA BS（BS2）との間のアップリン
ク伝送を示すグラフ70と、MSとCDMA BS（BS1）との間
のダウンリンク伝送を示すグラフ80と、TDAM BS（BS
2）とMSとの間のダウンリンク伝送を示すグラフ90とを
含む。
MSについて候補システムの監視を可能にするため、グ
ラフ60は、MSがCDMAシステム62の時間調整済み動作モー
ドを要求することを示し、所望の圧縮率と、伝送をディ
セーブルするための時間オフセットとを指定する。CDMA
ダウンリンク・フレームは、グラフ80に示すように、
（Ｎ）個のスロット82に分割される。次に、CDMA BS
は、増加した電力84で、時間調整済みモードにてダウン
リンク上で送信し、移動局がTDMAシステム86を監視する
ことを可能にする。（従来技術に比べて）低い圧縮率に
移動できることには、伝送の割り込みが短いために多く
のCDMAシステムで採用される閉ループ電力制御に対する
障害が少ないこと、および低ピーク電力条件を含め、い
くつかの利点がある。
TDMAシステム86を監視した後、MSはこのTDMAシステム
にハンドオフすることを希望することがあり、そのため
時間調整済みモード64に再度入る要求をCDMAシステムに
送信する。このとき、時間調整済みモードは、MSがTDMA
システムに登録しなければならず、またCDMAシステムか
らのリンクを放棄する前に呼を転送しなければならない
ので、多くのCDMAフレーム分だけ継続することがある。
CDMA BSは、TDMAシステムに関するパラメータ、特に、
フレーム時間およびスロット期間（ガード時間，ランプ
時間および切替え時間を含む）と、CDMAフレームに対す
る第１ダウンリンクTDMAスロットの位置が通知される。
さらに、MS66およびCDMA BS88は、CDMAフレーム毎に特
定数のCDMAスロット上で伝送することを合意する。この
情報は、ハンドオフ要求の一部として渡される。あるい
は、特定のパラメータのセットを特定のTDMA技術につい
て呼び出すことができ、CDMAフレームとTDMAフレームと
の間の相対的時間オフセットを移動局によって供給でき
る。
グラフ60は、MSが合意した数のCDMAタイムスロット66
上で伝送することを示す。MSが伝送する特定のタイムス
ロットは、TDMAシステムとの競合を防ぐため、MSによっ
て決定される。CDMA BSは、CDMAフレームから最も高い
エネルギ・スロットの数を選択する。あるいは、MSは、
どのCDMAタイムスロットを利用するかをグラフ60のアッ
プリンク上であらかじめ指示してもよい。ただし、これ
はより高いシグナリング・オーバヘッドを必要とする。
グラフ80に示すCDMAダウンリンク上で、CDMA BSはMS
が伝送を受信できるのがどのスロットかを計算し、その
うち、CDMA BSは必要な数のスロット88上で伝送する。
MSは、受信すべき最も高いエネルギのCDMAスロットを選
択する。あるいは、CDMA BSが伝送するCDMAスロットの
所定のパターンがあってもよい。
グラフ70およびグラフ90は、MSとTDMA BS（BS2）と
の間の通信を示す。TDMA通信リンクは、72に示すように
確立される。一部のTDMAシステムでは、ランダム・アク
セスが生じたら、シグナリング用の新たなスロットをMS
に割り当てることができる。この場合、MSはダウンリン
ク伝送用の新たなタイミング情報をCDMAアップリンク上
で送信しなければならない。TDMAリンクが確立したら、
CDMA通信は必要に応じて放棄できる。
第５図は、本発明の好適な実施例のCDMAおよびTDMAシ
ステムに対する典型的なマルチモード伝送を示すグラフ
100と、CDMA伝送の高圧縮率が必要で、その結果、ピー
ク電力が著しく増加した場合を示すグラフ110と、高圧
縮率がそれ以外で必要な場合における本発明の好適な実
施例を示すグラフ120とからなる、異なるTDMAフレーム
時間の例を示す。
本発明の好適な実施例では、CDMA伝送がCDMAフレーム
の固定タイムスロットにおいてのみ生じると仮定する。
TDMAフレーム時間が極めて短い（例えば、2ms）特定の
状況では、時間調整済みも動作モードを採用すると、き
わめて高い圧縮率112を必要とし、これはMSによって送
信される高ピーク電力を必要とするが、このことはグラ
フ110に示すように望ましくない。この問題は、本発明
の好適な実施例では、グラフ120に示すように、重複す
るサブフレーム位置を設けることによって軽減される。
サブフレームの重複は、CDMAサブフレーム位置の選択
におけるより大きな自由が得られ、そのため伝送は、ス
ロット期間を維持しながら、フレームにおけるさらに多
くの（重複する）位置122を占める。
原理的には、本発明は任意の位置における任意のスロ
ット長を可能にするために一般化できる。
従って、マルチモード移動局が２つの異なるアクセス
・システム間でハンドオフできる通信システムおよびそ
の方法が提供される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロビンソン，ウィリアム・ネイル 英国サリー、ジー・ユー９、９エイチ・ エイチ、ウェイボーン、ファーンハム、 ウエントワース・クローズ15 (72)発明者 ギブス，ジョナサン・アラステア 英国ハンプシャー、エス・オー３、３ユ ー・エル、サウサンプトン、ヘッジ・エ ンド、マルバーン・ガーデンズ56 (56)参考文献 特表 平６−510656（ＪＰ，Ａ) 国際公開94／29981（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04Q 7/00 - 7/38 H04B 7/24 - 7/26

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】通信装置であり、時間連続フレーム構造お
    よび当該通信装置と通信する移動局を有する第１通信シ
    ステムから成り、前記移動局が、前記不連続フレーム構
    造を有する第２通信システムと通信可能である、ところ
    の通信装置であって： 各フレームの一部について伝送を不能にする、前記第１
    通信システムの時間圧縮動作モードを開始するための、
    前記移動局内の手段； 前記不能期間の間、第２の通信システムにアクセスする
    ための、前記移動局内の手段； 前記第１通信システムに対して、前記第２通信システム
    のフレーム構造情報を特定する、前記移動局内の手段； 時間圧縮動作モードを調整して、各フレームのＮ回のス
    ロット中に前記移動局との通信が生じ、各フレーム内の
    各スロットの幅および位置が、前記第２通信システムと
    の通信との競合を避けるようにするための前記第１通信
    システム内の手段； から構成される通信装置。
  2. 【請求項２】時間連続フレーム構造を有する第１通信シ
    ステムと時間不連続フレーム構造を有する第２通信シス
    テムとの間での移動局のハンドオフを容易にする方法で
    あって： 各フレームの一部について伝送を不能にする、前記第１
    通信システムの時間圧縮動作モードを、前記移動局によ
    り開始する段階； 前記不能期間の間、前記移動局内で前記第２の通信シス
    テムにアクセスする段階； 前記移動局により、前記第１通信システムに対して前記
    第２通信システムのフレーム構造情報を特定する段階； 各フレームのＮ回のスロット中に前記移動局との通信が
    生じ、各フレーム内の各スロットの幅および位置が前記
    第２通信システムとの通信との競合を避けるようにする
    ために、第１通信システム内で時間圧縮動作モードを調
    整する段階； から構成される方法。
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