JPH04504939A - デジタル無線通信システムおよび２方向無線機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 デジタル無線通信システムおよび２方向無線機発明の背景 この発明は一般的には２方向無線通信システムに関し、かつより特定的には通信 セルが異なる動作特性を持つことができるシステムに関する。

伝統的なセルラ型２方向無線通信システムにおいては、携帯用または車両用無線 機のような移動無線機が１つの位置から他の位置に移動した時、しばしば該無線 機を１つのセルから他のものに転送しまたはハンドオフする必要がある。セルラ 型システムにおいては、単一の万能カバレージ領域を有するよりはむしろ、より 小さな領域またはセルが１つまたはそれ以上のベースステーションによってカバ ーされる。典型的には、隣接セルは干渉を避けるため異なる周波数で動作する。

伝統的なセルラ型電話システムにおいては、移動ステーションがセルの間を移動 した場合、中央コントローラが移動無線機に対し信頼できる通信のために他のセ ルにアクセスするためにどの周波数にそれが移動すべきであるかに関し指令する 必要がある。そうするためには、制御ステーションはどのセルが該移動ステーシ ョンと最善の通信を有するかを決定しなければならい。これは本質的には異なる セルの受信機が移動無線信号の強度または品質について報告しかつ中央ステーシ ョンがこれによって移動ステーションをある通信セルに割当てる票決構成により 行われる。そのような手法はセルのハンドオフに供することができるが、それは かなりの基本的設備の投資および複雑性を必要とする。各々のセルに受信信号強 度を判定するための受信機がなければならず、該受信機のすべてが中央ステーシ ョンに接続し戻されなければならず、該中央ステーションは移動ステーションと の通信のための適切なセルを決定しなければならない。移動ステーションがセル のハンドオフ決定をそれによって行い、制御ステーションによって行う決定のた めに必要とされる実質的な基本設備の投資を除去することが望ましい。

発明の概要 本デジタル無線通信システムおよび２方向デジタル無線機は異なる動作特性を有 する複数のセルを含む。移動ステーションに隣接セルの内のどれが無線通信にと って適切であるかを決定するための手段が設けられる。

本通信システムは２方向デジタル無線通信を提供するための複数のセルを含む。

本発明の１つの観点においては、前記セルの各々は少なくとも１つの入り（ｉｎ ｂｏｕｎｄ）通信スロットおよび少な（とも１つの出（ｏｕｔｂｏｕｎｄ）通信 スロットを有する通信フレームを使用する。各セルのこのようなフレームは好ま しくは同期されかつ長さが一様である。少なくとも１つのセルは前記セルの内の 他のもののそれと異なるデータレートを有する。本発明の別の観点においては、 少なくとも１つのセルが前記セルの他のもののフレームより多くのスロットを有 するフレームを有する。本発明の他の観点においては、各スロットのビット数は ビットレートに関わりなく同じである。

本発明の１つの観点においては、通信システムは複数のセルを含み、その内の少 なくともいくつかは異なる動作特性を有している。該セルの内の１つにおいて動 作しているデジタル無線機は該セルに近接または隣接するセルの動作特性に関す る情報を提供している。本発明の別の観点においては、該動作特性は動作周波数 、ビットレート、および／または通信スロット情報を含むことができる。

通信システムにおいて使用するための２方向デジタル無線機は、隣接セルの周波 数ビットレートおよびタイムスロット割当てについての情報を記憶するためのメ モリ手段を含む。該無線機は隣接セルの信号を評価するための信号評価手段を含 む。本発明の１つの態様においては、該無線機は信号を評価する場合に記憶され たビットレート情報に基づき無線受信機の特性を調整するための手段を含む。本 発明の他の態様においては、該無線機は受入れ可能な信号特性を有する隣接セル の識別情報（ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）を送信するための手段を含む。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明に関わる無線通信システムのカバレージを示す図である。

第２図は、本発明に関わるデジタル２方向無線機のブロック図である。

第３図は、異なる無線機セルに対するフレームおよびスロットを示す図である。

好ましい実施例の説明 次に参照文字により図面を参照し、まず最初に第１図を参照すると、無線通信シ ステム１０か複数のセル１１−２８を含んでおり、これらのセルの各々がそのセ ルの範囲内の無線機と２方向通信を行うための１つまたはそれ以上のベースステ ーションを含んでいることが理解されるであろう。このシステムにおいては、種 々の大きさのセルが設けられている。セルのステーションの各々は中央コントロ ーラ３０とたとえば有線、光ファイバ、または無線リンクによって通信する。中 央コントローラ３１は通信システム１０と電話ネットワーク３１との間の相互接 続を提供し伝統的な電話システムと該無線システム内で動作する無線機との間の ２方向通信を許容する。

該通信システム１０はデジタルシステムであり、音声またはデータメツセージが アナログ信号としてではなく、好まし２くは２進形式の、デジタルで送信される 。デジタル無線システムにおいては、情報が信頼性よく送信できる速度またはビ ットレートは、ある程度まで、ベースステーションへのカバレージの範囲によっ て決定される。典型的には、カバレージまたはセルの大きさの範囲が大きくなれ ばなるほど、信頼性ある通信のためにはビットレートはより低くならなければな らない。これは実際のシステムにおいて存在するフェーディング、マルチパス時 間遅延広がり、および他の妨害条件による。その結果、高密度の通信トラフィッ ク領域がより小さなセルによって最もよくカバーでき、これはより高いデータレ ートを可能にしかつその結果、より低い密度の通信トラフィックの領域をカバー するために使用されるより大きなセルよりも高いデータスループットか得られる 。

システム１０においては、セル１１−２８のすべてが、たとえば、８ミリセカン ドのフレームのような同じデータフレームを使用する。種々のフレームが第３図 に図示されている。各フレームの最初の半分は出部分（ｏｕｔｂｏｕｎｄ　ｐｏ ｒｔｉｏｎ）でありかつ２番目の半分は入り部分（ｉｎｂｏｕｎｄ　ｐｏｒｔ　 １ｏｎ）とすることができる。出部分はその間にデータが種々のセルのベースス テーションから移動無線機に送信される時間である。入り期間ハ種々の移動無線 機からセルのベースステーションへの送信のために使用される。従って、本シス テムは時分割多重アクセスシステム（Ｔ　Ｄ　Ｍ　Ａ　）である。各フレームの 入りおよび出部分はさらにたとえば該セル内の特定の無線機へのあるいは特定の 無線機からの通信に対応させることかできるスロットに細分できる。好ましくは 、該スロットは各々データレートにかかわりなく同じ数のビットを含む。これは 最も高いデータレートを有するフレームが送信がより低いデータレートで行われ るフレームまたはセルのものよりより多くのスロットを有することを意味する。

最も小さなセル１１−１．３は単一の建物または建物の一部をカバーするよう設 計されたセルに対応することができる。この場合、第３Ａ図に示されるように、 ６．４ｍｂｐＳのレートでデータを送信しかつ６４の入りおよび６４の出スロッ トを持つことができるであろう。次の大きさのより大きなセル１４−１７は非常 に高い能力のセルでありかつデータを１．６ｍｂｐｓで送信し、それにより第３ Ｂ図に示されるように１６の入りおよび出スロットを提供する。

次に大きなセル１８−１９は、より大きな領域をカバーする高い能力のセルであ るが、４００ｋｂｐｓてデータを送信することかできかつ第３Ｃ図に示されるよ うに４つの入りおよび４つの出スロットを持つ。中間能力のセル２０−２１は第 ３Ｄ図に示されるようにデータを２００ｋｂｐｓで送信するために２つの入りお よび２つの出スロットを持つことができるのみである。低い能力のセル２２−２ ８は第３Ｅ図に示されるように８ミリセカンドのフレームの間に単一の入りおよ び出スロットを有するのみてありデータを１００ｋｂｐｓで送信する。

もちろん、セルの間の妨害を避ける必要がある。妨害を避けるための２つの手法 があり、それらの両方をシステム１０において同時に使用することができる。第 １の手法は個々のセルに対し異なる周波数を用いることを含む（ＦＤＭＡ）。し かしながら、セルの数が増大するに応じて、すべてのセルを収容するために十分 な数の周波数を得ることは可能ではなくなるであろう。また、そのような手法は 周波数の利用の見地から非常に効率か悪いかもしれない。周波数の再利用は遠く 離れたセルについて用いることができるが、いくつか場合、セルの時分割多重も また使用できる。

たとえば、個々の建物がそれら自身のセルを持つことが望ましいかもしれない。

その建物において使用される高いデータレートでは、該周波数は十分使用されな いかもしれない。同じ周波数がそのセルが同じタイムスロットを使用しなければ 隣接または遠隔のセルによって利用できる。たとえば、セル１２は１つのフレー ムの最初の３２の入りおよび出スロットを使用することができ、一方セル１１は 最後の３２の入りおよび出スロットを使用することができる。

異なるスロットを用いることにより同じ周波数を利用することができるセルの数 は個々のセルに対して必要とされるスロットの数によってのみ制限される。セル １１−２８の動作特性は固定する必要はない。それは通信の要求に基づき中央コ ントローラ３０の制御の下に動的に変更できる。

１つまたはそれ以上のセルの周波数、ビットレートおよび／またはタイムスロッ トは独立に制御できる。

システム１０において使用するのに適した無線機４０が第２図に示されている。

信頼性のために、無線機４０は、Ｔ／Ｒスイッチングを提供するのみならず、最 善の受信を有するアンテナを選択するためにダイバシティ・アンテナスイッチ４ ３を備えた一対のアンテナ４１．４２を含む。

アンテナスイッチ４３の出力は可変中心周波数および帯域幅を有するＲＦフィル タ４４に供給される。

周波数シンセサイザ４５の出力はフィルタ４４のＲＦ信号出力をＩＦ周波数にミ キシングダウンするためのミキサ４６に印加される。該ＩＦ倍信号切替え可能な ＩＦセクション４７に印加され、該ＩＦセクション４７は選択可能な帯域幅およ び受信信号強度（Ｒ３ＳＩ）出力を有する。ＩＦ４７の帯域幅は受信されている 信号のデータレートに基づきセットされる。ＩＦデータ信号は次に検波器５０に 渡されかつ次に適切な受信出データスロットからデータを取出すプログラム可能 ＴＤＭＡ５１に渡される。データの異なる部分は次にコーデック（ｃｏｄｅｃ） ５２およびマイクロコントローラ５３に印加される。コーデック５２はデジタル 音声データをアナログフォーマットに変換してスピーカ５４を駆動する。マイク ロコントローラ５３に供給される制御および情報データはメモリ５５に記憶する ことができる。

音声送信については、マイクロホン５６からのオーディオがコーデック５２にか つ次にプログラム可能なＴ　Ｄ　Ｍ　Ａ回路５１に印加される。マイクロコント ローラ５３からの制御および情報データもまたプログラム可能Ｔ　Ｄ　Ｍ　Ａ回 路５１に印加され、該プログラム可能ＴＤＭＡ回路５１はデジタルデータを送信 のために適切な入りスロットに詰込む。

該データは変調器５７に印加されかつ次にオフセット発振器６０に渡される。オ フセット発振器６０の出力はミキサ６１においてシンセサイザ４５の出力と混合 される。ミキサ６１の出力はダイバシティアンテナ４１および４２による送信の ためにＲＦ−ＰＡ　６２に印加される。

マイクロプロセッサ・コントローラ５３は種々の無線機機能を制御するための制 御手段を構成する。メモリ５５はプログラム記憶および使用のためのＲＡ　Ｍお よびＲＯＭを含むことができる。

無線機４０は規則的に隣接セルの信号強度をチェックする。無線機４０が移動し た場合、それが携帯型または車両型無線機であっても、受信信号強度が変化する であろう。

マイクロコントローラ５３は切替え可能なＩ　Ｆ４７のＲ３５Ｉ出力を監視する 。もし無線機４０がある期間の間他のセルがより高い信号強度を有するものと判 定すると、該無線機はそのセルからのサービスを要求する。該無線機が隣接セル を走査するためには、それは該セルの動作周波数、およびそれらのビットレート 、そして好ましくは動作のタイムスロットを知らなければならない。もしある特 定のセルが出スロットのすべての間で動作しておらなければ、無線機がどのスロ ットの間それがそのセルからの信号を探すことができるかを知ることが望ましい 。ビットレート情報は重要であるが、その理由はもし隣接セルが異なるビットレ ートで動作しておれば、該無線機はその信号を通過させて信号強度の決定が行わ れかつセルのＩＤが受信できるようにするためにそのＩＦフィルタを切替えるこ とができなければならないからである。

動作においては、無線機４０がある特定のセル内で通信を始める時には常に、ハ ンドオフに利用できるすべての隣接するまたは近接するセルについての情報が・ その無線機に送信される。この情報は隣接セルの走査に使用するためにメモリ５ ５に記憶される。たとえば、もし無線機４０がセル１８で動作しておれば、該無 線機は隣接セル１１．１２゜１６．２１．２３．２４および２５を走査しこれら のセルの信号強度を評価するためにＲ３５Ｉ出力を使用するであろう。マイクロ コントローラ５３は受信信号強度を記憶しかつ比較しそして隣接セルの各々によ って送信されたアドレスをデコードしかつ記憶するであろう。一旦最適のセルが 無線機によって決定されると、望ましい新しいセルの識別情報が該新しいセル（ たとえば、セル１６）に送信するための要求とともにその現在のセル１８におけ る無線機の入りスロットの間送信される。セル１８のベースステーションは該情 報を中央コントローラ３０に中継し、該中央コントローラ３０は次に通信をセル １６に導きかつセル１８を介し無線機４０に新しいセルにおいてどのスロットに よって使用すべきかを通知するコマンドを送信する。ハンドオフ処理の間のセル の選択は次に本質的に個々の無線機４０によって制御され、中央コントローラ３ ０はセルの選択よりはむしろ通信の再ルーティングを取扱うのみである。

ＦＩＧ、１ トー８　ＭＳフレーム−Ｈ ＦＩＧ、３Ｂ ＦＩＧ、３Ｃ ＦＩＧ、３Ｄ ＦＩＧ、３ 国際調査報告

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. １．デジタル無線機とともに使用するためのデジタル無線通信システムであって 、 前記デジタル無線機との２方向デジタル無線通信を提供するための少なくとも１ つのベースステーションを各々含む複数のセルであって、前記セルの各々のベー スステーションは少なくとも１つの入り通信スロットおよび少なくとも１つの出 通信スロットを有する通信フレームを使用し、各セルのフレームは長さにおいて 一様であり、前記セルの第１のものは前記セルの少なくとも第２のものと異なる データレートを有するもの、 を具備するデジタル無線機とともに使用するためのデジタル無線通信システム。
2. ２．前記第１のセルのデータレートは前記第２のセルのデータレートより大きく 、前記第１のセルは前記第２のセルよりもフレームあたりより多くの通信スロッ トを有する、請求の範囲第１項に記載のデジタル無線通信システム。
3. ３．前記第１のセルの入り通信スロットは前記第２のセルの入り通信スロットと 同じ数のビットを含む、請求の範囲第１項に記載のデジタル無線通信システム。
4. ４．前記第１のセルの出通信スロットは前記第２のセルの出通信スロットと同じ 数のビットを含む、請求の範囲第１項に記載のデジタル無線通信システム。
5. ５．デジタル無線機とともに使用するためのデジタル無線通信システムであって 、 各々少なくとも１つのベースステーションを含む複数のセルであって、該セルの 内の少なくともいくつかは異なる動作特性を有するもの、そして 前記セルの内の１つにおいて動作しているデジタル無線機に前記第１のセルに近 接するセルのベースステーションの動作特性に関する情報を提供するための手段 、を具備するデジタル無線機とともに使用するためのデジタル無線通信システム 。
6. ６．前記異なる動作特性は動作周波数を含む、請求の範囲第５項に記載のデジタ ル無線通信システム。
7. ７．前記異なる動作特性はビットレートを含む、請求の範囲第３項に記載のデジ タル無線通信システム。
8. ８．前記異なる動作特性は通信スロット情報を含む、請求の範囲第５項に記載の デジタル無線通信システム。
9. ９．前記異なる動作特性は動作周波数およびビットレートを含む、請求の範囲第 ５項に記載のデジタル無線通信システム。
10. １０．前記異なる動作特性は動作周波数および通信スロット情報を含む、請求の 範囲第５項に記載のデジタル無線通信システム。
11. １１．前記異なる動作特性はビットレートおよび通信スロット情報を含む、請求 の範囲第５項に記載のデジタル無線通信システム。
12. １２．前記異なる動作特性は動作周波数、ビットレートおよび通信スロット情報 を含む、請求の範囲第５項に記載のデジタル無線通信システム。
13. １３．前記セルの内の少なくとも１つの動作特性を制御するための手段を含む、 請求の範囲第５項に記載のデジタル無線通信システム。
14. １４．異なる周波数、データレート、および／またはタイムスロットで動作する ベースステーションを備えた隣接セルを有する通信システムにおいて使用するた めの２方向デジタル無線機であって、 隣接セルの周波数、ビットレート、およびタイムスロットに関する情報を記憶す るためのメモリ手段、そして隣接セルのベースステーションの信号を評価するた めの信号評価手段、 を具備する２方向デジタル無線機。
15. １５．さらに、信号を評価する場合に前記記憶されたビットレート情報に基づき 無線機の受信特性を調整するための手段を含む、請求の範囲第１４項に記載の２ 方向デジタル無線機。
16. １６．さらに、受入れ可能な信号特性を有する隣接セルの識別情報を送信するた めの手段を含む、請求の範囲第１４項に記載の２方向デジタル無線機。