JPH06505613A - 通信システムにおける動的チャネル割当て - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 通信システムにおける動的チャネル割当て発明の分野 本発明は一般的には通信システムに関しかつより特定的には加入者との通信を維 持するためにハンドオフを行う通信システムに関する。

発明の背景 通信システム、かつ特にセルラ無線電話システム、は典型的には加入者ユニット 、または移動ユニットの、信号強度、および多分通信品質の他の尺度、を測定す るよう試みることによって加入者ユニットの通信を１つのセルから他のものへと 転送する。セルラ無線電話システムにおいては、より良好な通信経路を選択する ために品質測定を使用するプロセスはハンドオフとして知られている。デジタル セルラ無線電話システムが成熟するに応じて、加入者／ベースステーション通信 のアップリンクおよびダウンリンク経路の品質のような、さらに他の信号品質基 準がハンドオフ処理を助けるために実施できる。しかしながら、すべての所望の 信号品質基準を測定するプロセスは、少なくとも数秒のオーダで、時間を必要と する。該ハンドオフに関与する交換機とベースステーションの間のシグナリング のような、ハンドオフを行うために必要なシグナリングが含まれる場合、既に時 間集約的なタスクに加えてさらに数秒が加えられる。

あるセルラ無線電話システム領域においては、トラフィック処理容量はセルサイ ズを一層小さくすることによってのみ増大できる。セルサイズの縮小が続くに応 じて、伝統的なセルはミニセル、あるいはマイクロセルとなる。通常のセルとマ イクロセルとの間の差は容易に区別できる。例えば、通常のセルは典型的には１ 平方マイルより大きなカバレージ領域を持つことにより特徴付けることができ、 アンテナは大部分の近隣の構造よりかなり高く上げられて得られる放射パターン が主としてアンテナそれ自身によって決定され、かつ必要とされるカバレージ領 域内の良好な市街（ｉｎ−ｓ　ｔ　ｒｅｅ　ｔ）信号強度によって特徴付けられ る。これに対し、マイクロセルは１平方マイルより小さな、通常ずっと小さな、 カバレージ領域を有し、アンテナは数多くの近隣の構造より低く従って得られる 放射パターンは主に近隣の反射物によって決定されかつアンテナの指向性によっ て決定されないこと、およびそのカバレージ領域内で良好な建物内信号強度を持 つことによって特徴付けられる。前記カバレージ領域は多かれ少なかれ良好な信 号強度の領域によって決定される。建物内の通信の使用が増大しおよび／または 必要性が生じるに応じて、スペクトルのより多くがマイクロセルに割当てられる ことになる。

マイクロセルラシステムにおいては、測定される信号強度の変動は種々の伝搬上 の理由のためより大きな、通常のセルシステムのものより大きくなる。信号強度 の平均値の変動が大きくなると前記平均を得るためにさらに長い測定時間が必要 となり、かつこれがなぜ受け入れられないかに関するいくつかの理由が存在する 。第１に、加入者ユニットはセルを通って前記測定が行われる時間までにセルか ら加入者ユニットが出るような速度で移動し得ることである。

第２に、前記平均信号強度の予期された迅速な変動は突然前記信号強度を受け入 れ可能なレベルよりかなり低く低下させることがある。これは加入者ユニットが 単に都市環境におけるコーナを曲りかつその信号が一時的に衰えた場合に生じ得 る。これらの要因は、組合わされた時、マイクロセルが取り得る最小の大きさを 制限するよう作用し、セルの大きさは一般には概略的なセルの半径またはある領 域にサービスする必要があるベースサイトの間の距離によって測定される。ある 数の加入者にサービスをするためのシステムの能力はセルの大きさに正比例する から、これらの要因は、伝統的なセルラシステム設計においては、システムの容 量を直接制限することになる。

マイクロセルラシステムの使用もまた同一チャネル妨害の固有の問題を生じる。

より大きな、通常のセルラシステムの場合のように、マイクロセルラシステムに おける再使用パターンの使用は同一チャネル妨害を軽減しあるいは除去するのに 役立つ。しかしながら、再使用パターンはセルごとのベース（ｐｅｒ−ｃｅｌｌ 　ｂａｓｉｓ）で見た時全体の加入者容量を制限する。

従って、信号品質基準の急速な変動を受け入れかつ伝統的な通信システムよりも 高い加入者容量を維持しながら同一チャネル妨害の影響を軽減するマイクロセル ラ構造を導入した無線電話システムの必要性が存在する。

発明の概要 通信システムにおける動的チャネル割当ての方法である。

該通信システムは、各々動き回る加入者に通信可能な、少なくとも２つの固定ベ ースステーションを有する。前記方法は少なくとも前記２つの固定ベースステー ションにおいて、前記加入者によって送信された信号の品質を評価する段階、お よび前記評価された信号の相対的品質にもとづき前記加入者と通信するために選 択されたベースステーションを割当てる段階を具備する。

図面の簡単な説明 第１図は、セルラ無線電話システムの物理的トポロジーを概略的に示す。

第２図は、第１図のセルラ無線電話システムの論理的表現を概略的に示す。

第３図は、典型的なＴＤＭＡフレームを示す。

第４図は、本発明に係わる動的チャネル割当てを導入したＴＤＭＡフレームを示 す。

第５図は、ブロック図形式で、本発明に係わる動的チャネル割当てを有利に実施 できるベースステーション１１１〜１１８を概略的に示す。

第６図は、第５図のＭＬＳＥ５０６、修正回路５０８、および出力回路５１０の 動作を非常に詳細に示す。

第７図は、本発明に従って交換機２１０が発生しかつ維持するテーブルを示す。

第８図は、本発明に係わる動的チャネル割当てを達成するために交換機２１０が 行う各ステップを概略的に示す。

好ましい実施例の詳細な説明 好ましい実施例においてはセルラ無線電話システムである、本通信システムは、 より小さなマイクロセルラシステムにおいであるいは加入者が密集して居住する 都市環境において、信号変動は典型的には伝統的に測定されてきたものよりも数 ｄＢ大きいことを認識することにより個々のセルラ無線電話呼の品質を高いレベ ルに維持するよう作用する。マイクロセルラシステムにより柔軟性を持たせるた めには、該マイクロセルのカバレージ領域に、本発明に従って、システム全体に とって利用できるセルラ周波数の部分集合、および理想的にはすべて、を共有す るベースステーションを設ける。このようにして、任意の特定の瞬間に、任意の ベースステーションは任意の周波数を受信しかつ任意の周波数を送信することか でき、従って同一チャネル妨害の影響を軽減する。

第１図は、概略的に本発明に係わるセルラ無線電話システムのトポロジーを示す 。第１図に示されるように、該セルラ無線電話システムは種々の大きさのカバレ ージ領域を有するセルからなる。例示のため、すべてのセルが典型的な大きさの セルに関してマイクロセルであるとする。セルラ無線電話システムにおいて一般 的であるように、動き回ることができる（移動する）加入者１００はベースステ ーション１１１と通信し、ベースステーション１１１はほぼセル１０１の中心に ある。加入者１００がセル１０１にわたり移動するに応じて、加入者１００によ って送信される信号Ｃ１の信号強度はベースステーション１１１で測定した場合 変動することになる。第１図に示されたセルはマイクロセルであるから、加入者 １００はハンドオフが必要な場合にはセル１０１の外側にあるかもしれずかつ伝 統的なハンドオフ技術が使用される。また、もし数多（の加入者、移動ユニット であれあるいは手持ち形携帯用ユニットであれ、第１図に示されたマイクロセル ラカバレージ領域に対してオーバロードになれば、マイクロセルラシステムはこ れらの加入者の内のできるだけ多くに対して通信経路を提供しなければならない 。

現在の、大きなセルの無線電話システムは加入者１００とベースステーション１ １１との間の通信を維持するために全２重チャネルを導入している。全２重チャ ネルは一対の固定された方向性リンク、すなわちアップリンクおよびダウンリン ク、を含み、この場合１つのリンクは送信のためでありかつ他のリンクは受信の ためである。好ましい実施例においては、前記ダウンリンク経路はベースステー ションから加入者への通信であり、一方向性リンク経路は加入者からベースステ ーションへの通信である。特定のシステムに対する割当て周波数範囲は前記リン クによって通信が行われる周波数を規定する。全２重チャネルによって通信を行 う場合、加入者１００およびベースステーション１１１は典型的には通信の持続 期間中同じチャネル（周波数）に留まっている。

第２図は、セルラ無線電話システムの論理的表現を概略的に示す。第２図を参照 すると、ベースステーション１１１〜１１８は説明の明瞭化のために一緒にグル ープ化されている。同様に、加入者１００，１２０および１２１は複数の他の可 能な加入者と共にグループ化されて示されている。交換機（ｓｗｉｔｃｈ）２１ ０がリンク２２１〜２２８を介してベースステーション１１１〜１１８に結合さ れている。好ましい実施例においては、前記リンクは２，０４８Ｍｂｉｔ／秒の デジタルスパン（ｄｉｇｉｔａｌ　５ｐａｎｓ）であってドイツ国では“ＤＳ− ２”と称され、英国においては“Ｍｅｇａｓｔｒｅａｍ”と称され、かつアメリ カ合衆国においては“ＴＩ　５ｐａｎｓ”と称されている。同様に、前記交換機 はＭｏｔｏｒｏｌａ、Ｉｎｃ。

から入手可能であり、かつアメリカ合衆国イリノイ州、シャンバーブの、Ｍｏｔ ｏｒｏｌａ　５ｅｒｖｉｃｅ　Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｓによって発行されたＭ ｏｔｏｒｏｌａ　Ｉｎ５ｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｍａｎｕａｌ　Ｎｏ、６８Ｐ８１０ ５４Ｅ５９に説明されたＥＭＸ交換機とすることができる。さらに、交換機２１ ０は陸上電話ネットワーク２００に結合されており、該陸上電話ネットワーク２ ００は好ましい実施例では公共交換電話ネットワーク（ＰＳＴＮ）である。

第２図は、ベースステーション１１１〜１１８に通信しようと試みている加入者 １００，１２０，１２１を示す。

加入者１００がメツセージを送信する場合（アップリンク経路）、加入者１００ の近傍の任意のベースステーション１１１〜１１８は送信されたメツセージを受 信することができ、かつ受信する。はぼ同時に、ベースステーション１１１〜１ １８は全く同じアップリンク周波数を使用して異なる加入者１２０，１２１から アップリンクメツセージを受信するかもしれない。もしシステムが、１９９０年 ３月の、ＧＳＭ勧告１．０２．バージョン３．　０．　０に記載されたＧＳＭ　 Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｃｅ１ｌｕｌａｒ　Ｓｙｓｔｅｍのような、時分割マルチアク セス（ＴＤＭＡ）システムであれば、前記アップリンクメツセージは個々のタイ ムスロット内で送信された情報パケットを含むことになる。

第３Ａ図は、概略的に受信ベースステーション１１１といくつかの加入者１００ ，１２０．１２１との間の送信を含むタイムスロットを有する典型的なＴＤＭＡ フレーム３００を示す。各ＴＤＭＡフレーム３００のタイムスロット０３０５は 好ましい実施例では制御情報のために使用される。タイムスロット１〜７は典型 的には音声データ送信のために使用され、かつ事実上加入者１００，１２０，１ ２１がその中で音声データを送信するタイムスロットである。

この実施例では、ＴＤＭＡフレーム３００は任意の与えられた時間に多くても７ 個の異なる加入者を収容できる。

第２図および第３図を参照すると、送信Ｃ１〜Ｃ３は同じ周波数で行われている が、デジタル的に符号化されて与えられたＴＤＭＡフレーム３００内の各タイム スロットに分離できるようになる。重要なことは、第２図はアップリンク送信の みを示しているが、当業者はベースステーション１１１から加入者１００，１２ ０．１２１へのダウンリンク送信は全２重リンクの池の半分によって行われるこ とを認識するであろう。さらに、伝統的なＴＤＭＡセルラ無線電話システムにお いては、加入者１００，１２０，１２１による送信０１〜Ｃ３は特定の周波数に おけるタイムスロットに分離されかつ前記送信はその呼の残りの間そのタイムス ロットに留まっている。第３Ｂ図は、呼が継続する場合にそれらの割当てられた タイムスロットに留まっている送信０１〜Ｃ３を示す。５１個のＴＤＭＡフレー ム３００の−続きである、マルチフレーム３１０は通話パーティ間で呼が維持さ れている限り同じタイムスロットで（すなわち、Ｃ２は常にタイムスロット２で 、Ｃ１は常にタイムスロット３で、Ｃ３は常にタイムスロット６て）送信Ｃ１〜 Ｃ３を連続的に繰り返しかつ同じタイムスロットに送信０１〜Ｃ３を含む。この ＴＤＭＡ構成のいくらか制限的な性格が与えられれば、ベースステーション１１ １は交換機２１０にベースステーションＩＤ（ベースステーション１１１）、キ ャリア番号（周波数）、タイムスロット番号、および対応する音声データのよう な情報を送信する。このＴＤＭＡ構成においてベースステーション１１１から交 換機２１０に転送される典型的なメツセージが第３Ｃ図に示されている。該メツ セージは交換機２１０によって使用され、もし選択されれば適切なダウンリンク 送信のためにベースステーション１１１を構築する。このようにして、（前記メ ツセージを使用して）交換機２１０はダウンリンク音声データを適切なタイムス ロットの間に適切なキャリアで送信するために適切なベースステーション１１１ に伝達する。

伝統的な無線電話システムにおいては、加入者１００゜１２０および１２１がベ ースステーション１１１から他のベースステーションへのハンドオフを要求する 場合、ベースステーション１１１は交換機２１０に特定の加入者の送信の信号品 質およびキャリアの利用可能性の双方のために近隣のベースステーションにポー リングを行うことを要求しなければならない。もし交換機２１０が候補者の近隣 ベースサイトを見つければ、交換機２１０はベースステーション１１１に前記特 定の加入者に新しいキャリアおよびタイムスロットを指令するよう通知する。こ のハンドオフプロセスは完了するのに数秒までの時間を必要とし、マイクロセル ラ構成の小さなサイズとこの長いハンドオフプロセスが与えられれば、前記特定 の加入者は貧弱な信号品質を経験しかつ、最悪の場合には、呼を放棄するであろ う。

第４図は、本発明に係わる動的チャネル割当てを取り入れたＴＤＭＡフレームを 示す。第４Ａ図は、ベースステーション１１１によって受信されるＴＤＭＡフレ ーム４００を示す。第４Ａ図においては、送信Ｃ１〜Ｃ３は同じタイムスロット の間同じキャリア（周波数）によることができる。第４Ａ図は、ベースステーシ ョン１１１によって受信されるＴＤＭＡフレーム４００の、時間的な、スナップ ショットであり、引き続＜ＴＤＭＡフレーム４００の間に、タイムスロット２は 、そして多分、第４Ｂ図に示されるように、総合的に異なる加入者からの１つま たはそれ以上の異なる送信を含むことができ、かつ多分含むであろう。交換機２ １０による増強された判断の実行を可能にするため、第３Ｃ図に示されたメツセ ージは加入者ＩＤメツセージおよびそれに加えられた信号品質値メツセージを持 つことが必要である。本発明に従って交換機２１０に送信される得られたメツセ ージは第４Ｃ図に示されている。

第５図は、本発明に係わる動的チャネル割当てを有利に実施できるベースステー ション１１１〜１１８を、ブロック図形式で、概略的に示す。共通のタイムスロ ット（第４Ａ図に示されるもののような）間に共通のキャリアによって送信され る信号０１〜Ｃ３はアンテナ５０１によって受信される。０１〜Ｃ３からのデー タを含む、信号は直角位相復調器５００に入り、該直角位相復調器５００は前記 バースト信号をＩおよびＱ成分に復調する。この点において、前記直角位相復調 器は前記バーストが３つの別個の送信Ｃ１〜Ｃ３を含んでいることに気付いてお らず、それは特定のタイムスロット内のどのようなデータでも単に復調する。

復調されたデータはＡ／Ｄ変換器５０４に送られ、該Ａ／Ｄ変換器５０４は前記 復調されたＩおよびＱ成分を対応するデジタル信号５０５に変換する。Ａ／Ｄ変 換器５０４から出力される前記デジタル信号５０５は最尤シーケンス推定装置（ ｍａｘｉｍｕｍ　１ｉｋｅｌｉｈｏｏｄ　５ｅｑｕｅｎｃｅ　ｅｓｔｉｍａｔｏ ｒ：ＭＬＳＥ）５０６と修正回路（ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｃｉｒｃｕｉｔ ｒｙ）５０８の双方に入力される。ＭＬＳＥ５０６および修正回路は本質的に前 記デジタル信号５０５を再構成または再生するために使用される。再生後、再生 された信号はＭＬＳＥ５０６から出力回路５１０に出力される。出力回路５１０ から出た信号５１２はチャネル／音声デコードブロック５１３に入り、該チャネ ル／音声デコードブロック５１３において前記信号５１２は適切な音声信号にデ コードされる。出力回路５１０からはまた信号５１１が出力され、該信号５１１ は修正回路５０８に供給される。最後に、修正回路５０８から出力されるのは信 号５１４であり、該信号５１４は決定を行なう目的のために最終的に交換機２１ ０に転送される信号品質値を表す。

第６図は、ＭＬＳＥ５０６、修正回路５０８、および出力回路５１０の動作をよ り詳細に示す。修正回路５０８に入力するデジタル信号５０５は前記復調された ＩおよびＱ信号のデジタル値（ＩＤおよびＱＤ）を表す。信号ＩＤおよびＱＤは 基準記憶装置６１４に記憶された適切な所定のミツドアンプル（ｍｉ　ｄ−ａｍ ｂ　１　ｅ）の場合のように、相関回路６１２に入力される。相関回路６１２は 次に信号■　およびＱＤのミツドアンプルを前記所定のミツドアンプルと相関さ せる。相関回路６１２からの出力は本質的に回路６１２による相関によって達成 された前記相関を、時間的に、示す相関信号Ｃ（ｔ）である。相関信号Ｃ（ｔ） の大きさは次の式によって規定される。

この場合、Ｉ　およびＱＤＮは、それぞれ、ＩＤおよりＮ びＱＤの小さなｎ次すンプルである。同期回路６１０は、次にタップ修正ブロッ ク６０８に供給される相関信号Ｃ（１）への同期を提供する。タップ修正ブロッ ク６０８からの出力は修正されたチャネルインパルス応答５０７であり、該イン パルス応答５０７はマツチドフィルタ６００を構築するために必要なタップを含 んでいる。また、タップ修正ブロック６０８からの出力はプリＭＬＳＥ処理ブロ ック６１６に入る信号である。プリＭＬＳＥ処理ブロック６１６から出た信号５ ０９はＭＬＳＥ５０６に入りかつビタービアルゴリズム（Ｖｉｔｅｒｂｉ　ａｌ ｇｏｒｉｔｈｍ：ＶＡ）６０６ブロツクに入る。

ＭＬＳＥ５０６の動作は次のようになる。前と同様にＩＤおよびＱＤで表される デジタル信号５０５がマツチドフィルタ６００に入力される。マツチドフィルタ ６００は適応フィルタでありかつ前記修正されたチャネルインパルス応答５０７ の関数である係数が与えられる。マツチドフィルタ６００は複素−実変換器６０ ２に供給される信号を発生し、該複素−実変換器６０２は次に選択的ピットイン バータ６０４に供給される実信号を発生する。ピットインバータ６０４は非反転 出力信号５１５を発生し、該非反転出力信号５１５はビタービアルゴリズムブロ ック６０６に供給される。前述のように、ビタービアルゴリズムブロック６０６ はライン５０９上の修正されたチャネルインパルス応答の関数である係数が与え られる。

ビタービアルゴリズム６０６はライン５１５上の信号の印加に応答してデータの シーケンスを推定するよう動作するトレリス（ｔｒｅｌｌｉｓ）を形成する。推 定シーケンスは発生されかつピットマツパ６２０に供給される。ビットマツパ６ ２０は供給された２進値データストリームを演算値（すなわち、正および負の１ の値）に変換するよう動作スる。ビットマツパ６２０によって形成された前記算 術データストリームはライン６２２上に発生されかつフィルタ６３０に供給され 、該フィルタ６３０は９タツプの実ＦＩＲフィルタからなる。フィルタ６３０に は前記修正されたチャネルインパルス応答の関数である実係数が供給される。該 係数はライン６２６上に供給され、かつコンバータ６２４によって実形式となる よう変換されかつライン６３１によってフィルタ６３０に供給される。前に述べ たように、フィルタ６３０の中心タップの係数はゼロの値となっている。（フィ ルタ６４０の特性はマツチドフィルタ６００の影響を補償するために修正される 。）ライン６２２上に発生される算術データストリームはさらにフィルタ６３２ に供給され、該フィルタ６３２もまた前記修正されたチャネルインパルス応答の 関数である係数を有する９タツプ実ＦＩＲフイルタである。フィルタ６３２はす べてのマルチパス信号成分が存在するチャネルを合成する。前記データストリー ムの印加によって送信チャネルにおける信号の送信の合成が可能になる。フィル タ６３２によって形成される信号の反転されたものが加算器６３３に供給される 。

加算器６３５および６３３はさらに遅延要素６２８によって時間的に適切に遅延 されピットインバータ６０４によって発生される非反転信号を受ける。ライン５ １５はピットインバータ６０４と遅延要素６２８とを相互接続し、かつ遅延要素 ６２８は遅延された、負でない信号をライン６２７上に発生し、該信号は加算器 ６３５および６３３に供給される。加算器６３３の出力はエラー信号ｘ１、であ り、■ かつブロック６３４に供給され、該ブロック６３４は入力信号のサンプル分散（ ｓａｍｐｌｅ　ｖａｒｉａｎｃｅ）を計算する。該サンプル分散はブロック６３ ４内に示された式に従って計算される。計算されたサンプル分散はブロック６２ ６に供給され、そこで該サンプル分散はさらに１／　Ｓ　ｒ　ｏの係数によって さらにスケーリングされる。ＳｒＯはマツチドフィルタ係数のゼロ遅れ、自己相 関であり、さらに、Ｓ　ｒ　ｏはマツチドフィルタ係数の複素ベクトルとそれ自 身の相互積（ｉｎｔｅｒｐｒｏｄｕｃｔ）である。

ブロック６３６において計算されたスケーリングされたサンプル分散はライン５ １１を介して修正回路５０８に供給される。ライン５１１上のスケーリングされ たサンプル分散は受信信号におけるノイズとひずみを加えたものを表す。

修正回路５０８を参照すると、プリＭＬＳＥ処理ブロック６１６からの出力はブ ロック６１８に入力され、該ブロック６１８は前記復調されかつ相関されたバー ストのエネルギの２乗を計算する。ブロック６１８からの出力は除算器６１３に 入力され、該除算器６１３は受信信号のノイズとひずみを加えたものをブロック ６１８によって生成されたエネルギの２乗により除算する。前記除算器からの出 力はこのようにして前記信号品質値となり交換機２１０に転送されかつ決定実行 （ｄｅｃｉｓｉｏｎ　ｍａｋｉｎｇ）のために使用される。

第４Ｃ図に示される、ベースステーション１１１〜１１８によって測定されかつ 第５図の出力信号５１４によって示される信号品質値は次の式で与えられる。

σ２／Ｅ２ この場合、好ましい実施例においては、σ２は前記受信信号におけるノイズとひ ずみを加えたもの（ｎｏｉｓｅｐｌｕｓ　ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）の尺度であり 、か−）Ｅ２は前記２乗された信号のエネルギの尺度である。前記両σ２／Ｅ２ は前記バーストのエラーの数と強く相関され、かつσ２または１／Ｅ２のいずれ かのみよりもさらに効果的である。

前記ノイズとひずみを加えた値σ２はＩＳＩキャンセラフィルタ出力から劣化さ れている。ベースステーション１１１〜１１８のＭＬＳＥ５０６により検出され る各ビットはそれに関連してＩＳＩキャンセラ値、ｘｌ、すなわち、を有する。

前記８２項は記憶された基準との相関からサンプルがとられる受信機の相関／同 期部分から得ることができる。これらのサンプルはＴまたはＴ／２離れたインタ ーバルでとられ、この場合Ｔは受信シンボル時間である。たとえば、もしそのよ うなサンプリング点が９個あれば、９個の点の種々の集合がそれらの和が最大に なるまで試される。前記（ｎ−ｒ）を表し、この場合ｙ サンプルはサンプルρ、２ （ｍ）は受信信号であり、ｚ（ｍ）は記憶された基準であり、かつｎおよびｍは 前記サンプルされた関数の指数である。前記値τは特定の打消し値が計算される 場合におけるそれらの間の相対シフトである。Ｅｌまたはバーストエネルギ値は 次の式で表される。

（ｎ−ｒ）におけるサンプル点の数は９もちろんρ、２ に制限される必要はない。前記バーストエネルギは次に信号品質値測定において 使用するために２乗される。

前記送信を受信する各々のベースステーションが前記信号品質値を決定した後、 第４Ｃ図のメツセージは交換機２１０に転送することができる。交換機２１０に おいて、第４Ｃ図におけるメツセージからの情報が第７図に示されるテーブルに 記憶される。本発明に従って交換機２１０が動的チャネル割当てを行うステップ は第８図に示されている。

ステップ８０２において、交換機２１０は各々のキャリアおよびタイムスロット に対し各ベースステーション受信機から信号レポートを受信する。交換機２１０ はステップ８０４において、各々の受信に対するユーザ（加入者）を識別し、す なわち加入者は加入者ＩＤ、キャリア番号およびタイムスロット番号によって識 別される。交換機は次に、ステップ８０６において、加入者の各受信を前記加入 者テーブルに記憶し、かつ、ステップ８０８において、各受信からのデータを最 も高い品質レート（最も高い信号品質値）を有するテーブルに保存する。交換機 ２１０は、ステップ８１０において、どのベースステーションが各ユーザに対す る受信機であったかを注目しかつステップ８１２において所定のしきい値より上 の品質値を有する全ての出（ｄ。

ｗｎｌｉｎｋ）送信を前記対応する信号レポートを受信したベースステーション に割当てる。ステップ８１４において、交換機２１０は未だ割当てられていない 自送信を有する各加入者に対し最も強い信号品質値を検出する（前記所定のしき い値より上でない信号品質値）。交換機２１０は次に、ステップ８１６において 、前記所定のしきい値より低い信号品質値を有する各信号レポートに対し第２の ベースステーションを検出し、かつ、ステップ８１８において、この受信を記憶 したベースステーションをサーチする。交換機は次に、ステップ８２０において 、前記所定のしきい値より低い信号品質値を有するこれらの自送信をこれらのベ ースステーションに導きかつ、ステップ８２２において、次の受信を待つ。

同じアップリンクキャリアおよびタイムスロットが２個（またはそれ以上）の異 なる加入者１００，１２０．１２１によって使用される場合は、ベースステーシ ョン１１１によって受信される情報のパケットは同一チャネル妨害により貧弱な 受信品質を持つことになる。実際に、前記パケットのいくらかのビット、たぶん 該ビットの大部分がエラーになり得る。しかしながら、地理的および伝搬上の影 響のため、その送信されたパケットを受け入れ可能なレベルの品質であるいは符 号化およびインクリーピングのような技術と組合わせた場合、最終的に受け入れ 可能な結果を生じる品質レベルで前記送信パケットを受信するいくらかのベース ステーションがシステム内に存在するであろう。しかしながら、その品質にかか わらず、前記パケットから検出されるビット並びにアップリンクメツセージを受 信するベースステーション１１１〜１１８によって決定される信号品質値は交換 機２１０に送信される。交換機２１０はシステムに割当てられた全ての個々のキ ャリア（周波数）を操作しかつ特定のキャリアおよびタイムスロットで前記アッ プリングメツセージを受信した全てのベースステーション１１１〜１１８からの 品質レポートを分析し、そしてその特定のパケットに対し最善の品質レポートを 与えるベースステーションからのみキャリア上の個々のパケットを受け入れる。

伝統的なセルラシステムにおいては、１つのベースステーションは一般には１つ の特定の加入者ユニットのための専用のパケット受信点であり、たとえば、加入 者ユニット１００に対してはベースステーション１１１である。前記専用のベー スステーションは加入者ユニット１００による送信の品質を監視しかつハンドオ フが必要な場合に目標ベースステーションに通知する。該目標ベースステーショ ンは加入者ユニット１００の送信品質を測定し、交換機２１０に通知し、かつ該 交換機は選択された目標ベースステーションに通信のために新しい周波数に同調 するよう通知する。本発明に係わる、マイクロセルラシステムは伝統的なセルラ システムと、任意のベースステーションが第１の部分集合の周波数内で特定の加 入者に対して受信点となり得ること、およびこの「受信」ベースステーションの 割当ては実際に新しいパケットが加入者ユニット１００によって送信される各々 の単一の時間の極端な場合に実際に変えることができるという点で異なっている 。加入者ユニット１００がマイクロセルのカバレージ領域を移動するに応じて、 該カバレージ領域内の全てのベースステーションは該加入者ユニット１００の送 信を測定し、かつ測定結果を交換機２１０に報告する。交換機２１０は前記相対 品質測定値を評価しかつ最善の相対品質を報告するベースステーションを加入者 ユニット１００のアップリンク送信を受信するよう割当てる。さらに、交換機２ １０は元のベースステーションによるダウンリンク送信を維持するよう決定しそ れによって選択されたベースステーションが加入者ユニット１００にダウンリン ク信号を送信する必要がないようにすることができる。アップリンク経路をダウ ンリンク経路から動的に分離することにより、マイクロセルラ無線電話システム は加入者ユニット１００によって行われる最善のアップリンク送信を常に受信す ることにより同一チャネル妨害を補償する。さらに、本システムは低減された制 御メツセージを可能にし、これは割当てを行うことができる速変を増大する。

送信パケットを受信するベースステーションの変更は加入者ユニット１００に対 して透明であり（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ）、この動的ヘースステーション受信 機割当てを行うために加入者ユニット１００に対して何らの制御信号を送信する 必要もないことを認識することは重要である。

その結果、加入者ユニット１００がマイクロセルラカバレージ領域にわたり移動 する場合に、その送信の各々は実際に何らのシグナリングなしに、かつ従ってそ の知識なしに異なるベースステーションによって実際に受信できる。その結果、 伝統的なシステムにおいて必要とされたハンドオフかない。

もしシステムが該システムの任意のチャネルに通信を動的に割当てることができ れば、チャネルは、ある意味では、セルからセルへとさまよい、あるいは（伝統 的な再使用パターンに対して）何らの伝統的なチャネル対も形成されないことに なる。システムのこの「柔軟性」は意図しない領域におけるチャネルの束ね（ｂ ｕｎｃｈｉｎｇ）につながる可能性がある。この束ねを低減するためには、シス テムはそれ自身を適切な再使用パターンへと動的に再構築することができるべき である。システムがそれ自身を再構築するために考慮しなければならない要素は 、制御対トラフィックチャネルの束ね、物理的セル対論理的セルの構成、移動可 能なチャネルセット対静止チャネルセット、動的に更新される各セルにおける使 用できないチャネルのリスト、動的に更新される各セルにおける可能なハンドオ ーバチャネルのリスト、その他を含む。このようにして、システムは伝統的なシ ステムのように特定の再使用パターンに決して制約されず、従ってチャネルの使 用、およびその結果加大音容量、は常に最適化される。

ダウンリンク送信が必要な場合、交換機２１０はどのベースステーション１１１ 〜１１８が特定の加入者１００゜１２０．１２１に送信するかを決定する。パケ ットを受信する任意のベースステーションによってアップリンクメツセージにお いて測定された信号品質値は記憶され、かつ交換機２１０はどのベースステーシ ョン１１１〜１１８がダウンリンクパケットを加入者１００に送信すべきかを決 定する。もし前記パケットを受信したいずれかのベースステーションが所定のし きい値より上の信号品質値を報告すれば、その特定のベースステーションは加入 者１００へのダウンリンク経路における送信のための主たるベースステーション である。たとえば、もし加入者１００および１２０の送信が共通のタイムスロッ トの間に共通のキャリアによってベースステーション１１１，１１２．１１７に よって受信されれば、これらのベースステーション１１１，１１２．１１７は前 記送信のパケット品質値を測定しかつそれを交換機２１０に報告する。もしベー スステーション、たとえばベースステーション１１１、によって報告された信号 品質値のうちの１つが加入者１００に対する特定の所定のしきい値により高けれ ば、ベースステーション１１１は加入者１００への送信のための主たるベースス テーションになる。もしベースステーション１１１が利用できなければ、次に最 も高い品質値を有する次のベースステーション、たとえばベースステーション１ １２、が選択される。この反復プロセスはベースステーションかダウンリンク送 信のために利用可能になるまで継続する。もし、これに対して、ベースステーシ ョン１１１，１１２，１１７によって報告された品質値のいずれも前記所定のし きい値より高くなければ、ダウンリンク送信は好ましくは２つのベースステーシ ョンから行われることになる。好ましい実施例においては、該２つのベースステ ーションは特定の加入者１００に対して最も高い測定パケット品質値を有する２ つのベースステーションである。これは、事実上、ダウンリンク送信グイバシテ ィ効果を生成する。２つの選ばれたベースステーションは、実際には、かなりの 距離だけ離れており、かつこれは統計的に独立なダウンリンク送信経路を発生し かつ特定の加入者１００において効果のないダイバシティを生成する傾向になる 。多数の加入者が前記ダイバシティ効果によってサービスを受ける状況を取り入 れるため、システムはサービスを受ける加入者の数よりも多い、たぶんかなり多 い、出チャネルを必要とすることになる。

好ましい実施例においては、ある与えられたカバレージ領域は多数のベースステ ーションによってカバーされ、該ベースステーションの各々は理想的にはシステ ムに割当てられた周波数のうちの任意の１つによって受信しかつ送信することが できる。第１図はシステムに導入された少しの割合のベースステージ９ン１１１ 〜１１８を示すのみであるが、実際には、システム内の各セルはそれ自身のベー スステーションを持っている。システム内のこれらのベースステーションの全集 合は第２図の交換機２１０に接続されており、該交換機２１０は種々のベースス テーションの各々から情報（信号品質値、加入者ＩＤ、その他）を受け入れかつ 決定を行うことができる。さらに、交換機２１０は任意のベースステーションか ら送信されるべき全てのダウンリンクトラフィックを任意の特定の加入者ユニッ トに導くことができる。従って、あるカバレージ領域に対する全てのトラフィッ クは交換機２１０を通る。もし前記カバレージ領域が大きければ、単一のものの 代りに他のものと通信するいくつかの交換機２１０を持つことが可能であろう。

別の実施例においては、前記マイクロセルはより大きな、アンブレラセル（ｕｍ ｂｒｅｌｌａ　ｃｅｌｌ）の部分集合とすることができる。たとえば、第１図を 参照すると、セル１０３．１０８はここで説明したマイクロセルの特性を持つこ とができ、一方セル１０２は伝統的なセルラ特性を持つことかできる。同一チャ ネル妨害を防止するため、前記マイクロセルは割当てられたチャネルの集合内の 第１の部分集合のチャネルを割当てられ、一方前記アンプレラセルは同じ割当て られたチャネルの集合内の第２の部分集合のチャネルが割当てられる。第１図か ら、マイクロセル１０３および１０８は前記あらかじめ定められたアンブレラセ ル１０２のカバレージ領域と共通のカバレージ領域（第１図の影をつけた部分） を持つ。もし加入者ユニット１００が今その共通のカバレージ領域内を移動して いれば、ベースステーション１１２．１１３および１１８は該加入者ユニット１ ００のアップリンク送信を測定するであろう。

（第２図に示される）交換機２１０は前記アップリンク送信の測定された相対品 質を評価しかつそれに応じて通信を割当てる。もし加入者ユニット１００が始め にベースステーション１１８、すなわち第１のマイクロセルのベースステーショ ン、に通信していれば、交換機はベースステーション１１３、すなわち第２のマ イクロセルのベースステーション、をもしそれが最善の相対品質測定値を報告す れば前記アップリンク送信を受信するよう割当てる。前記マイクロセルシステム 内で、ベースステーション１１８は前記加入者ユニット１００へのダウンリンク 通信を維持し、一方ベースステーション１１３は加入者ユニット１００へのアッ プリンク通信を維持することになる。これは加入者ユニット１００の観点から見 たときチャネル変更とはならない。しかしながら、もしベースステーション１１ ２が最善の相対品質測定値を報告すれば、伝統的なハンドオフ技術が必要とされ るが、その理由はマイクロセルおよびアンブレラセルは同一チャネル軽減目的の ために異なるチャネル区分を持つからである。この場合、アップリンクおよびダ ウンリンク通信の双方はアンブレラセル１０２のベースステーション１１２にハ ンドオフされ、かつ該ハンドオフは第１の部分集合のチャネル内の第１のチャネ ルから第２の部分集合のチャネル内の第２のチャネルへと行われる。

本システムのアイデアはＦＤＭＡ／ＴＤＭＡまたはＣＤＭＡ形システムと両立性 がある。ＦＤＭＡおよびＴＤＭＡの場合は、送信されるべきデジタル情報はフレ ーム化されかつ個々の加入者は各フレーム内の何らかの独自のビットパターンに よって識別されることになる。これは個々の加入者１００，１２０に割当てられ た特定の同期シーケンスとなりあるいはそれは前記フレーム化された情報内の他 のカスタムシーケンスと組合わせて同期シーケンスとなる。

ＣＤＭＡの場合は、個々の加入者１００．１２０はそれらの拡散コード（ｓｐｒ ｅａｄｉｎｇ　ｃｏｄｅｓ）によって識別できる。いずれの場合も、システムコ ントローラ２１５がシステムにわたり情報をどのように受け渡すかの決定を行う ためにどのベースステーション１１１〜１１７からのどの品質レポートを前記品 質情報と比較するかを決定できるようにするのはこれらの識別子（ｉｄｅｎｔ　 ｉ　ｆ　１ｅｒｓ）である。従って、ＦＤＭＡまたはＴＤＭＡの場合には、ベー スステーション１１１〜１１７は全ての可能な識別子（同期コード）といくつか の付加的な識別ビットとを加えたものを識別できることが必要である。ＣＤＭＡ の場合は、ベースステーション１１１〜１１７は全ての個々の拡散コードを識別 できることが必要である。しかしながら、加入者１００，１２０はより簡単にす ることができ、その理由はこれらは異なる識別子によって複数の送信を区別せず 、与えられた加入者ｉｏｏ、１２０に対して意図されたすべてのものはそれ自身 の識別子またはそれ自身の拡散コードと共に送信されるからである。従って、加 入者１００．１２０は予期された識別子に対して予期された時間に予期された周 波数または周波数の集合を見ることのみが必要であるにすぎない。

ＦＩＧ、１ ｒ　−−−−−一呻−−−町 ＦＩＣ！、８

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．通信システムにおける動的チャネル割当て方法であって、前記通信システム は少なくとも２つの固定ベースステーションを有し、各々のベースステーション は移動する加入者と通信可能であり、前記方法は、前記少なくとも２つの固定ベ ースステーションにおいて、前記加入者によって送信されたアップリンク信号の 品質を評価する段階、 前記固定ベースステーションの１つから、前記評価された信号品質に基づき前記 アップリンク信号を受け入れる段階、そして 前記固定ベースステーションのうちの少なくとも前記１つを前記信号の評価され た品質に基づき前記加入者に対応するダウンリンク信号を送信するよう割当てる 段階、を具備する通信システムにおける動的チャネル割当て方法。
2. ２．前記評価段階はさらに前記加入者によって送信された信号の信号強度を評価 する段階を具備する、請求の範囲第１項に記載の方法。
3. ３．前記選択されたベースステーションは前記加入者に信号を送信する必要がな い、請求の範囲第１項に記載の方法。
4. ４．選択されたベースステーションが受信するよう割当てる前記段階は加入者に とって透明な状態で行われる、請求の範囲第１項に記載の方法。
5. ５．無線電話システムにおける動的通信割当て方法であって、前記無線電話シス テムは各々加入者ユニットに通信可能な複数のベースステーションを有し、前記 方法は、第１のベースステーションにより、第１のチャネルのアップリンクおよ びダウンリンク経路によって加入者ユニットに通信する段階、 少なくとも第１のベースステーションおよび第２のベースステーションにおいて 、前記第１のチャネルの前記アップリンク経路の相対品質を評価する段階、そし て前記第２のベースステーションによって評価された前記相対品質が前記第１の ベースステーションによって評価された前記相対品質を超える場合に前記第２の ベースステーションを前記第１のチャネルの前記アップリンク経路を受信するよ う割当てる段階、 を具備する無線電話システムにおける動的通信割当て方法。
6. ６．前記第２のベースステーションは前記第１のチャネルの前記ダウンリンク経 路によって前記加入者に通信する必要がない、請求の範囲第５項に記載の方法。
7. ７．前記第２のベースステーションが受信するよう割当てる前記段階はさらに前 記第１のベースステーションによって評価された前記椙対品質が前記第２のベー スステーションによって評価された相対品質を超える場合に前記アップリンク経 路の受信を前記第１のベースステーションに割当て戻す段階を具備する、請求の 範囲第５項に記載の方法。
8. ８．前記第２のベースステーションを前記アップリンク経路を受信するよう割当 てる前記段階は加入者ユニットに透明な状態で行われる、請求の範囲第５項に記 載の方法。
9. ９．動的通信割当てを有する無線電話システムであって、該無線電話は加入者ユ ニットに通信可能な少なくとも２つのベースステーションを有し、前記少なくと も２つのベースステーションは交換機を介して相互接続され、前記無線電話シス テムは、 少なくとも前記２つのベースステーションにおいて、前記加入者ユニットによっ て送信されたアップリンク信号の品質を測定するための手段、 前記交換機において、前記少なくとも２つのベースステーションの各々によって 測定された前記アップリンク信号の品質を評価するための手段、そして 前記交換機において、前記評価された品質に基づき前記少なくとも２つのベース ステーションのうちの１つを前記アップリンク信号を受信するよう割当てるため の手段、を具備する動的通信割当てを有する無線電話システム。
10. １０．動的チャネル割当てを有する無線電話システムであって、該無線電話シス テムは各々所定のカバレージ領域を有する複数のセルを有し、前記セルのうちの 少なくとも１つは複数のマイクロセルを有するアンブレラセルとして動作し、少 なくとも２つのマイクロセルは前記アンブレラセルの対応する所定のカバレージ 領域と共通のカバレージ領域を有し、各セルおよびマイクロセルはその対応する カバレージ領域のための無線電話カバレージを提供するためにそのカバレージ領 域内にベースステーションを有し、前記無線電話システムは、 第１のマイクロセルに対応する第１のベースステーションによって、第１のチャ ネルのアップリンクおよびダウンリンク経路の双方により加入者ユニットに通信 するための手段、 前記第１のマイクロセルに対応する前記第１のベースステーションにおいて、少 なくとも第２のマイクロセルに対応する少なくとも第２のベースステーションに おいて、かっ前記アンブレラセルに対応する第３のベースステーションにおいて 、前記第１のチャネルの前記アップリンク経路の品質を測定するための手段、 前記交換機において、前記第２または第３のベースステーションのいずれかが前 記加入者ユニットと通信すべきかを決定するための手段、そして 前記交換機において、前記決定に基づき前記第１のベースステーションからの通 信の前記第２または第３のベースステーションのいずれか１つへの転送を開始す るための手段、 を具備する動的チャネル割当てを有する無線電話システム。