JP4271374B2 - 無線通信システム - Google Patents

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、ランダムアクセスチャンネルを有する無線通信システムを動作させる方法に関する。更に、本発明は、上記のようなシステム、並びに斯かるシステムに使用する一次側及び二次側局にも関する。本明細書は、出現中の国際移動体通信システム（ＵＭＴＳ：Universal Mobile Telecommunication System）に特に関連してシステムを説明するが、斯かる技術は他の移動体無線システムにも等しく適用可能であると理解されたい。
【０００２】
【背景技術】
ランダムアクセスチャンネルは、無線通信システムの通常の構成要素であり、移動局（ＭＳ）が基地局（ＢＳ）に対して短いメッセージを送るのを可能にする。用途は、ＭＳが電源オンされた場合のＢＳへの通知、ＭＳが通話に関わっていない場合のＢＳへのデータパケットの送付、及びＢＳに対するＭＳが使用する資源を割り付けることの要求を含む。
【０００３】
ランダムアクセスチャンネルの実施化に関する種々の方法が提案されている。ＵＭＴＳ（広帯域符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）周波数分割二重モードにおける）での使用に関する一例が、図２に示されている。ＭＳは、メッセージパケット（ＭＳＧ）104が後続するプリアンブル（Ｐ）102を送信することによりアップリンクチャンネルにアクセスする。ＢＳは、上記プリアンブル102が受信された場合に、上記メッセージパケット104の処理を開始することができる。一旦メッセージ104を受信すると、該ＢＳはダウンリンクチャンネル上に肯定応答（ＡＣＫ）106を送出して、メッセージ104が正しく受信され復号されたことを上記ＭＳに示す。典型的には、プリアンブルは１ms持続し、これには0.25msの時間間隔、次いで１０msのメッセージ104が後続する。
【０００４】
この方法の問題は、如何なる電力制御も無いことである。理想的には、ＭＳの送信電力は、プリアンブル102及びメッセージ104が該メッセージ104の正しい復号に必要とされる電力レベルにおいてＢＳにより受信されるように、選定されるべきである。ＭＳが高過ぎる電力レベルで送信すると、その信号がＢＳにおいて受信される他の信号を圧倒してしまう可能性があり、一方、低過ぎる電力レベルで送信すると、その信号はＢＳによっては全く受信されなくなる可能性がある。
【０００５】
ここで、ＭＳはダウンリンクチャンネルを介してＢＳから受信される電力を測定し、この測定値を用いてアップリンクにおける経路損失を推定することにより、送信する電力を決定するとする。しかしながら、このような方法は非常に信頼性がない。２つの問題は、ＢＳにおける必要とされる受信電力は一定ではなく無線チャンネルの条件及びＭＳの速度に従い変化する点、及びアップリンク及びダウンリンクチャンネルは必ずしも相互的なものではない点にある。
【０００６】
ＢＳによりメッセージ104が正しく受信されない場合は、なんの肯定応答106も送信されない。ＭＳは、肯定応答106が無いことから、そのアクセス試行が失敗したと判断し、或るバックオフ（back-off）期間待った後、試行を繰り返す。この方法は、数度の再送信が必要となる可能性があり、大幅は遅れの可能性を引き起こすという欠点を有する。
【０００７】
改善された方法が図３に示されている。ＭＳは、先ず、低減された電力レベルでプリアンブル102を送信する。ＢＳが該プリアンブルを正しく受信し且つ復号した場合は、該ＢＳはプリアンブルの肯定応答（Ａ）204を送信する。図３に示す例では、最初のプリアンブルが送信された後、割り当てられたスロット202（典型的には、１msの長さとすることができる）内で肯定応答が返送されていない。したがって、ＭＳは、より高い電力レベルで他のプリアンブル102を送信する。ここでも、スロット202内で肯定応答が受信されないので、ＭＳは更に高い電力で他のプリアンブル102を送信する。このプリアンブルはＢＳにより受信され且つ復号され、該ＢＳは肯定応答204を送信する。これを受信すると、ＭＳはメッセージ104を送信することができる。
【０００８】
しかしながら、この改善された方法も依然としてメッセージ104に対しては閉ループ電力制御を提供しておらず、これは、通常のデータ伝送よりも高いEb/No（ビット当たりエネルギ／ノイズ密度）を必要とするであろうことを意味する。かくして、ＭＳは平均して一層大きな送信機電力を使用する必要があり、通常よりも多い干渉を生じ、システムのアップリンク能力が浪費されることになる。
【０００９】
【発明の開示】
本発明の一つの目的は、ランダムアクセスチャンネル用の閉ループ電力制御を提供することにある。
【００１０】
本発明の第１の特徴によれば、二次側局が一次側局に対してメッセージを送信するのを可能にするランダムアクセスチャンネルを有するような無線通信システムを動作させる方法であって、前記二次側局が署名を用いて符号化されたプリアンブルを前記一次側局に対して前記ランダムアクセスチャンネル上に送信すると共に、次いで前記メッセージを送信するようなステップを有する方法において、前記一次側局が前記プリアンブルの成功裏の受信の後に電力制御情報を含む制御チャンネルを送信するステップと、これに応答して前記二次側局が自局の送信機の出力電力を調整するステップとを有していることを特徴とする方法が提供される。
【００１１】
本発明の第２の特徴によれば、一次側局と二次側局と前記二次側局から前記一次側局へメッセージを送信するためのランダムアクセスチャンネルとを有し、前記二次側局が前記ランダムアクセスチャンネル上へ署名を用いて符号化されたプリアンブルを送信する手段を有するような無線通信システムにおいて、前記一次側局は前記プリアンブルの成功裏の受信の後に電力制御情報を含む制御チャンネルを送信する手段を有し、前記二次側局は前記制御チャンネルの受信に応答して自局の送信機の出力電力を調整する手段を有していることを特徴とする無線通信システムが提供される。
【００１２】
本発明の第３の特徴によれば、無線通信システムに使用する一次側局であって、該システムは二次側局から前記一次側局へのメッセージの送信のためのランダムアクセスチャンネルを有し、前記一次側局が前記二次側局により送信された前記ランダムアクセスチャンネル上の署名を用いて符号化されたプリアンブルを受信する手段と、前記二次側局から受信された伝送の電力を決定する手段とを有するような一次側局において、前記プリアンブルの成功裏の受信の後に制御チャンネルを送信する手段が設けられ、該制御チャンネルは前記二次側局が自局の送信機の出力電力を変化させるための電力制御情報を含んでいることを特徴とするような一次側局が提供される。
【００１３】
本発明の第４の特徴によれば、無線通信システムに使用する二次側局であって、該システムは一次側局へのメッセージの送信のためのランダムアクセスチャンネルを有し、前記二次側局が前記ランダムアクセスチャンネル上へ署名を用いて符号化されたプリアンブルを送信する手段を有するような二次側局において、前記二次側局は、前記一次側局により送信された制御チャンネルの受信に応答して自局の送信機の出力電力を調整する手段を有していることを特徴とするような二次側局が提供される。
【００１４】
【発明を実施するための最良の形態】
以下、本発明の実施例を添付図面を参照して、例示として、説明する。尚、各図において同一の符号は対応する特徴部を示すために使用されている。
【００１５】
図１に示すシステムは、一次側局（ＢＳ）５０と、複数の二次側局（ＭＳ）６０とを有している。ＢＳ５０は、マイクロコントローラ（μＣ）５２と、無線伝送手段５６に接続された送受信機手段５４と、ＰＳＴＮ又は専用ネットワークに接続するための接続手段５８とを有している。各ＭＳ６０は、マイクロコントローラ（μＣ）６２と、無線伝送手段６６に接続された送受信機手段６４と、送信される電力レベルを変化させる電力制御手段６８とを有している。ＢＳ５０からＭＳ６０への通信はダウンリンクチャンネル７２上でなされ、一方、ＭＳ６０からＢＳ５０への通信はアップリンクチャンネル７４上でなされる。
【００１６】
本発明の適用の一例として使用されるＵＭＴＳシステムは、基地及び移動局に対する伝送チャンネルの割り当てに関してＣＤＭＡシステムを使用する。ダウンリンクチャンネル７２上では、異なるユーザのための伝送を分離するために多数のチャンネル化コードが使用され、送信するＢＳ５０を区別するために追加のスクランブルコードが適用される。したがって、自局用のメッセージを復号するためにＭＳ６０は、当該データを送っているＢＳ５０用のコードと、そのチャンネル用のコードとの両方を知る必要がある。
【００１７】
同様に、アップリンク７４上では、ＭＳ６０が送信しようとするチャンネルを選択するためにチャンネル化コードが使用され、当該ＭＳ６０に固有のスクランブルコードが使用される。プリアンブルの間に、ＭＳ６０は、ランダムに選択された固有のコード系列であるような署名を送信する。
【００１８】
本発明の基本的な実施化が、図４に図示されている。ＭＳ６０は、メッセージパケット104が後続するプリアンブル102を送出することにより、図２に示したのと同様な方法でアップリンクチャンネル７４にアクセスする。メッセージ104は、固定長を有するものと規定することもでき、可変長の場合は、長さ指示情報を含むことができる。ＢＳ５０が上記プリアンブル102を検出すると、該ＢＳはダウンリンクチャンネル７２上に物理的制御チャンネル（ＰＣＣＨ）302を送信する。該ＰＣＣＨは、上記ＭＳ６０に対して該ＭＳが送信電力レベルを上昇すべきか又は低下すべきかを示すための電力制御情報を含み、上記メッセージ104の持続期間の間継続する。
【００１９】
制御チャンネル302に使用されるチャンネル化コードは、上記電力制御情報を復号することができるように上記ＭＳ６０により事前に知られていなければならないので、該コードは事前割り当てされる必要がある。該コードは、更に、異なる移動体からの要求に応じてのダウンリンクチャンネル７２上での競合を最小にするために、上記プリアンブルの署名に対して固有のものであるべきである。該事前割り当ては、コードの不足に繋がる可能性がある。
【００２０】
この問題に対する解決策は、主ダウンリンク伝送に使用されるものとは異なるスクランブルコードを制御チャンネル302に使用することである。ＢＳ５０による斯かる二次スクランブルコードの使用は、システムの能力には無視することができる程度の影響しか有さない。何故なら、ビットレート及びデューティサイクルは共に低いであろうからである。
【００２１】
上記プリアンブルとメッセージとの間の時間間隔は、制御チャンネル302がメッセージ104の開始時に又は開始前に確立され、これにより該メッセージがエラー無しで受信される機会を最大化するのを保証するために、充分に長くなければならない。この時間は、ＢＳ５０の処理時間及び伝搬遅延を見越したものとする。例えば、約３８km（典型的な２kmよりも大幅に大きい）までの半径のセルでの使用を可能にするためには、上記間隔は少なくとも２５０μｓでなければならない。
【００２２】
電力制御情報をアップリンク伝送（既にＰＣＣＨを有する）に加えることも可能であろう。これは、ダウンリンク制御チャンネル302の電力制御を可能にするであろう。もっとも、実際には、これはビットレートが低いので必要ではなさそうである。
【００２３】
プリアンブルの電力傾斜化を採用するシステムでの使用に関する他の実施化例が、図５に示されている。この方法は、メッセージ104の初期電力レベルが、そのレベルが制御チャンネル302内の電力制御情報に応答して調整され得る前に略正しくなるという利点を有している。ＢＳ５０によるプリアンブル102の正しい受信を確認するという主たる機能と同様に、肯定応答204は、当該システムがビジー状態である又はアクセスが拒否されたことを示すような他の機能を果たすこともできる。
【００２４】
図６は、この方法の変形例を図示し、該変形例においては肯定応答機能と電力制御機能とが単一制御チャンネル502に合成されている。このようなシステムにおいては、制御チャンネル502の開始は、ＢＳ５０によるプリアンブル102の受信を示すことになるであろう。この場合、制御チャンネル502の中断は、アップリンク伝送が崩れてしまったことを示すために使用することができ、ＭＳ６０が再送を試みる前に当該メッセージ104の送信を終了するのを可能にする。アップリンク伝送の崩れを示す斯様な方法は、上述した何れの他の方法からも独立に又は、それらとの組み合わせで使用することもできる。
【００２５】
本開示を読むことにより、当業者にとっては他の変形例が明らかとなるであろう。このような変形例は、無線通信システム及びそれらの構成部品において既知であり、且つ、ここで既述した特徴の代わりに又は加えて使用することができるような他の特徴を含むことができる。
【００２６】
本明細書及び特許請求の範囲において、単数で記載された構成要素は複数の斯かる構成要件の存在を除外するものではない。更に、“有する”なる用語は、掲載されたもの以外の構成要素又はステップの存在を除外するものではない。
【００２７】
本発明は、例えばＵＭＴＳのような無線通信システムの分野に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明による無線通信システムのブロック図である。
【図２】 図２は、前述した、電力制御の無い基本的ランダムアクセスチャンネル方法を図示する。
【図３】 図３は、前述した、プリアンブル電力の傾斜化及び高速肯定応答を伴うランダムアクセスチャンネル方法を図示する。
【図４】 図４は、本発明による電力制御を有する基本的ランダムアクセスチャンネル方法を図示する。
【図５】 図５は、本発明による電力制御を有するプリアンブル電力傾斜を伴うランダムアクセスチャンネル方法を図示する。
【図６】 図６は、本発明による肯定応答及び電力制御を有するプリアンブル電力傾斜を伴うランダムアクセスチャンネル方法を図示する。
【符号の説明】
５０…一次側局（基地局）
６０…二次側局（移動局）
１０２…プリアンブル
１０４…メッセージ
１０６…肯定応答
３０２、５０２…制御チャンネル

Claims (16)

1. 無線通信システムに使用する基地局であって、該システムは移動局から前記基地局へのメッセージの送信のためのランダムアクセスチャンネルを有し、前記基地局が前記移動局により送信された前記ランダムアクセスチャンネル上の署名を用いて符号化されたプリアンブルを受信する手段と、前記移動局から受信された伝送の電力を決定する手段と、前記プリアンブルの成功裏の受信の後に、前記移動局が自局の送信機の出力電力を変化させるための電力制御情報を含んでいる制御信号を送信する手段とを有するような基地局において、
   前記制御信号を搬送するチャンネル用に、前記プリアンブルの前記署名に対して固有のものであるチャンネル化コードを選択する手段が設けられていることを特徴とする基地局。
2. 請求項１に記載の基地局において、前記プリアンブルの成功裏の受信の後に肯定応答を送信する手段が設けられていることを特徴とする基地局。
3. 請求項２に記載の基地局において、所要の前記肯定応答を供給するために前記制御信号の送信を開始する手段が設けられていることを特徴とする基地局。
4. 請求項１乃至３の何れか一項に記載の基地局において、前記メッセージの少なくとも一部が崩れた状態で受信されたことを示すために前記制御信号の送信を中断する手段が設けられていることを特徴とする基地局。
5. 無線通信システムに使用する移動局であって、該システムは基地局へのメッセージの送信のためのランダムアクセスチャンネルを有し、前記移動局が前記ランダムアクセスチャンネル上へ署名を用いて符号化されたプリアンブルを送信する手段と、次いで前記メッセージを送信する手段と、前記基地局により送信された制御信号の受信に応答して自局の送信機の出力電力を調整する手段とを有するような移動局において、
   前記プリアンブルの前記署名に対して固有のものであるチャンネル化コードを用いて前記制御信号を復号する手段が設けられていることを特徴とする移動局。
6. 請求項５に記載の移動局において、順次のプリアンブルを増加する電力レベルで且つ所定の間隔で送信する手段と、前記基地局から肯定応答を受信する手段と、該肯定応答の受信の後に前記メッセージを送信する手段とが設けられていることを特徴とする移動局。
7. 請求項５又は６に記載の移動局において、前記制御信号の中断に応答して前記メッセージの送信を終了する手段が設けられていることを特徴とする移動局。
8. 請求項１乃至４の何れか一項に記載の基地局と請求項５乃至７の何れか一項に記載の移動局とを有する無線通信システム。
9. 移動局から基地局へのメッセージの送信のためのランダムアクセスチャンネルを有する無線通信システムにおいて該基地局を動作させる方法であって、前記移動局により送信された前記ランダムアクセスチャンネル上の署名を用いて符号化されたプリアンブルを受信するステップと、前記移動局から受信された伝送の電力を決定するステップと、前記プリアンブルの成功裏の受信の後に、前記移動局が自局の送信機の出力電力を変化させるための電力制御情報を含んでいる制御信号を送信するステップとを有するような方法において、
   前記制御信号を搬送するチャンネル用に、前記プリアンブルの前記署名に対して固有のものであるチャンネル化コードを選択するステップを有することを特徴とする方法。
10. 請求項９に記載の基地局を動作させる方法において、前記プリアンブルの成功裏の受信の後に肯定応答を送信するステップを有することを特徴とする方法。
11. 請求項１０に記載の基地局を動作させる方法において、所要の前記肯定応答を供給するために前記制御信号の送信を開始するステップを有することを特徴とする方法。
12. 請求項９乃至１１の何れか一項に記載の基地局を動作させる方法において、前記メッセージの少なくとも一部が崩れた状態で受信されたことを示すために前記制御信号の送信を中断するステップを有することを特徴とする方法。
13. 基地局へのメッセージの送信のためのランダムアクセスチャンネルを有する無線通信システムにおいて移動局を動作させる方法であって、前記ランダムアクセスチャンネル上へ署名を用いて符号化されたプリアンブルを送信するステップと、次いで前記メッセージを送信するステップと、前記基地局により送信された制御信号の受信に応答して自局の送信機の出力電力を調整するステップとを有するような方法において、
    前記プリアンブルの前記署名に対して固有のものであるチャンネル化コードを用いて前記制御信号を復号するステップを有することを特徴とする方法。
14. 請求項１３に記載の移動局を動作させる方法において、順次のプリアンブルを増加する電力レベルで且つ所定の間隔で送信するステップと、前記基地局から肯定応答を受信するステップと、該肯定応答の受信の後に前記メッセージを送信するステップとを有することを特徴とする方法。
15. 請求項１３又は１４に記載の移動局を動作させる方法において、前記制御信号の中断に応答して前記メッセージの送信を終了するステップを有することを特徴とする方法。
16. 請求項９乃至１２の何れか一項に記載の基地局を動作させる方法と請求項１３乃至１５の何れか一項に記載の移動局を動作させる方法とを有する無線通信システムを動作させる方法。

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