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技術 CDMA、FDMA、およびTDMA多元接続構成要素での電気通信のための電気通信システム

出願人 ジーメンスアクティエンゲゼルシャフト
発明者 アンヤクラインマーカスナスハン
出願日 1998年10月6日 (22年2ヶ月経過) 出願番号 2000-518467
公開日 2001年11月13日 (19年1ヶ月経過) 公開番号 2001-522162
状態 特許登録済
技術分野 時分割方式以外の多重化通信方式 時分割多重化通信方式 移動無線通信システム
主要キーワード 拡張係数 遠距離伝送 特別号 上り区間 下り区間 双方向伝送装置 コンフォート コンピュータサービス
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図面 (7)

課題・解決手段

この電気通信システムでは既知の「マルチコードオプションダウンリンク基地局から移動局への伝送方向)で、および既知の「マルチスロット」オプションがアップリンク(移動局から基地局への伝送方向)で使われる。

概要

背景

概要

この電気通信システムでは既知の「マルチコードオプションダウンリンク基地局から移動局への伝送方向)で、および既知の「マルチスロット」オプションがアップリンク(移動局から基地局への伝送方向)で使われる。

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請求項1

DMAFDMATDMA多元接続構成要素での電気通信のための電気通信システムにおいて、(a)電気通信システムの決められた周波数帯域周波数が、多くのタイムスロットにそれぞれ決められたタイムスロット時間(ZSD)で分けられ、(b)電気通信システムの周波数帯域で、決められた人数の電気通信加入者(TKT1...TKT8)により電気通信回線を同時に作ることができ、単方向または双方向で、上り回線および/または下り回線で、伝送する加入者信号には区別するために個別に割り当てられたコードがつけられ、(c)それぞれの加入者(TKT1...TKT8)に複数のタイムスロット(ZS1...ZT8)および/または複数のコードが割り当てられる電気通信システムであって、(d)下り回線の場合は電気通信加入者(TKT1...TKT8)に複数のコードを割り当て可能であり、(e)上り回線の場合は電気通信加入者(TKT1...TKT8)に複数のタイムスロット(ZS1...ZS8)を割り当て可能であることを特徴とする電気通信システム。

請求項2

(a)上り回線の場合は電気通信加入者(TKT1...TKT8)にタイムスロット(ZS1...ZS8)ごとに最大1つのCDMAコードが割り当て可能であり、(b)下り回線の場合は電気通信加入者(TKT1...TKT8)にタイムスロット(ZS1...ZS8)ごとに1つ以上CDMAコードを割り当て可能であることを特徴とする請求項1に記載の電気通信システム。

請求項3

周波数帯域の周波数が、それぞれ所定のタイムスロット時間(ZSD)約577μsで8つのタイムスロット(ZS1...ZS8)に分けられることを特徴とする請求項1または2に記載の電気通信システム。

請求項4

電気通信システムの周波数帯域で、本質的には8人の電気通信加入者(TKT1...TKT8)による電気通信回線が同時に作れることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電気通信システム。

請求項5

電気通信システムがJD−CDMA電気通信システムであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電気通信システム。

0001

情報源と情報取り出し部との間に情報伝送区間のある情報システムでは、情報処理情報伝達のために送受信機器送信機および受信機)が使われ、その際

0002

1)情報処理および情報伝送は好適な伝送装置(単方向運転)で、または双方向伝送装置(双方向運転)で可能であり、

0003

2)情報処理はアナログまたはデジタルであり、

0004

3)遠距離伝送区間での情報伝送はケーブルで行うか、またはいくつかの情報伝送方式FDMA周波数分割多元接続)、TDMA時分割多元接続)および/またはCDMA符号分割多元接続)に基づいて、たとえば、DECT、GSM、WACS、またはPACS、IS−54、IS−95、PHS、PDCなどのような無線標準に従って無線で(たとえば、無線伝送によって)行う[参照:IEE通信雑誌、1995年1月、50−57ページ;D.D.Falconerほか:「無線式パーソナル通信のための時分割多元接続]。

0005

「情報」とは、意味内容インフォメーション)および物理的表現(信号)を意味する上位概念である。1つの情報の同じ意味内容 — つまり同じインフォメーション — であっても異なる信号形態が生じることがある。それ故、たとえば1つの対象に関する情報を

0006

(1)画像として

0007

(2)話される言葉として

0008

(3)書かれた言葉として

0009

(4)暗号化された言葉または画像として伝送できる。

0010

(1)...(3)の伝送方法の場合、通常は連続的な(アナログ)信号が特徴であり、(4)の伝送方法では普通は非連続信号(たとえば、パルスデジタル信号)が発生する。

0011

情報システムのこうした一般的な定義を基礎にして、本発明は、請求項1の上位概念に従ったCDMA、FDMA、およびTDMA多元接続構成要素での電気通信のための電気通信システムに関する。

0012

以下の刊行物提示され、説明されている電気通信を伴う電気通信システムは、汎用動電気通信システム(UMTS)を視野に入れ、第3世代の将来の電気通信シナリオとして表現される。(1):情報技術エレクトロニクスベルリン45、1995、1巻、10−14ページ、および2巻、24−27ページ;P.Jung、B.Steiner:「第3移動無線世代の共通検波CDMA移動無線システムコンセプト」;(2):情報技術エレクトロニクス、ベルリン41、1991、6巻、223−227ページおよび234ページ;P.W.Baier、P.Jung、A.Klein:「CDMA周波数選択および時間変数移動無線チャネルのための好都合多元接続方式」;(3):エレクトロニクスを基礎にしたIEICEトランザクションコミュニケーションコンピュータサービス、E79—A号、12番、1996年12月、1930−1937ページ;P.W.Baier、P.Jung:「CDMA 神話と現実」;(4):IEEEパーソナル通信、1995年2月、38−47ページ;A.Urie、M.Streeton、C.Mourot:「UMTSのための進化したTDMA移動接続システム;(5):テレコムプラクシス、5/1995、9−14ページ;P.W.Baier:「スプレッドスペクトラム技術およびCDMA本来の事技術が民間分野を開拓」;(6):IEEEパーソナル通信、1995年2月、48−53ページ;P.G.Andermo、L.M.Ewerbring:「UMTSのための進歩したCDMAに基づく無線接続構想」;(7):ITG専門報告124(1993)、ベルリン、オッフェンバッフ:VDE出版ISBN3−8007−1965−7、67−75ページ、Dr.T.Zimmermann、シーメンス(株):「移動通信におけるCDMAの利用」;(8):テレコムレポート16、(1993)、1巻、38−41ページ;Dr.T.Ketseoglou、シーメンス(株)およびDr.T.Zimmermann、シーメンス(株):「移動通信第3世代のための効率的な加入者接続— 多元接続方式CDMAはエアインタフェースフレキシブルにする」。

0013

第2世代の電気通信シナリオは、現在はFDMA/TDMA/FDD伝送原理周波数分割デュプレックス)を基礎にしたGSM特有の電気通信システムのマイクロセル領域とマクロセル領域では、Groupe Speciale Mobileまたは移動通信用グローバルシステムで定められ[参照(1):インフォマティック・スペクトラム14(1991)6月、3号、ベルリン、DE;A.Mann:「GSM標準—デジタル欧州移動無線網の基礎」、137−152ページ;(2):R.Steele:「移動無線通信」、ベンテックプレス、1992(再印刷1994)、8章:「汎欧州デジタルセルラー移動無線システム— GSM」、677ページ以降;(3):テレコムプラクシス4/1993、P.Smolka:「GSM無線インタフェース— 要素と機能」、17−24ページ)]、ピコセル領域においてはFDMA/TDMA/TDD伝送原理(時分割デュプレックス)を基本にしたDECT電気通信システム[デジタル強化(以前は:欧州)コードレス電気通信システムで定められる[参照:(1):情報技術エレクトロニクス42(1992)1月/2月、1号、ベルリン、DE;U.Pilger:「DECT標準の構造」、23−29ページ、ETSI刊行物ETS300175−1...9、1992年10月に関連する論文(2):テレコムレポート16(1993)、1号、J、H.Koch:「コードレス電気通信のためのデジタルコンフォート— DECT標準は新しい利用分野を開く」、26−27ページ(3):tec2/93 −アスコム技術雑誌「汎用移動電気通信の道」、35−42ページ;(4):フィリップス電気通信レビュー49巻、3番、1991年9月、R.J.Mulder:「DECT、汎用コードレス接続システム」;(5):WO93/21719(図1から図3および説明)]。

0014

図1は、トラフィックチャネル(Traffic Channel TCH)の有効データ伝送用GSM移動無線コンセプトのTCH多重フレームTDMAフレーム、およびTDMAタイムスロット構造を示す。これは以下の刊行物から既知である。(1):インフォマティック・スペクトラム14(1991)6月、3番、ベルリン、DE;A.Mann:「GSM標準— 欧州移動無線網の基礎」、137−152ページ;(2):R.Steel:移動無線通信、ベンテックプレス、1992年(再印刷1994年)、8章:「汎欧州デジタルセルラー移動無線システム—GSM、677ページ以降;(3):テレコムプラクシス4/1993、P.Smolka:「GSM無線インタフェース— 要素と機能」、17ページ、24ページ。この場合、提示されている構造にはめ込まれたデータは、FDD原理に従って上り区間ないし上り方向では(アップリンク移動局から基地局への伝送)、周波数帯域890MHZから915MHzの間で伝送され、下り区間ないし下り方向では(ダウンリンク;基地局から移動局への伝送)、周波数935MHzから960MHzの間で伝送される。

0015

図2は、刊行物「情報技術エレクトロニクス42(1992)1月/2月、1番、ベルリン、DE;U.Pilger「DECT標準の構造」、23−29ページ」によって知られているDECT移動無線コンセプトの多重フレーム、TDMAフレーム、TDMAタイムスロット構造を示す。この場合、提示された構造に、はめ込まれるデータはTDD原理に従って下り区間ないし下り方向では(ダウンリンク;基地局から移動局への伝送)、タイムスロット0...11で伝送され、上り区間ないし上り方向では(アップリンク;移動局から基地局への伝送)、タイムスロット12...23で伝送される。

0016

図3は、刊行物、情報技術エレクトロニクス、ベルリン45、1995、1巻、10−14ページ、および2巻、24−27ページ;P.Jung、B.Steiner:「第3移動無線世代共通検波CDMA移動無線システムのコンセプト」を基礎にしたCDMA、FDMA、TDMA多元接続構成要素、たとえば、ジョイント検波多元接続構成要素を持つ電気通信システムの上り区間(アップリンク;移動局から基地局への伝送方向)および下り区間(ダウンリンク;基地局から移動局への伝送方向)のための、FDMA/TDMA/CDMA多元接続を示す。この場合、GSMシステム図1参照)のように、データはFDD原理に従って、上り区間ないし上り方向で(アップリンク;基地局から移動局への伝送)、および下り区間ないし下り方向で(ダウンリンク;移動局から基地局への伝送)さまざまな周波数帯域で伝送される。

0017

タイムスロットに同時にアクティブ加入者の人数はたとえばk=8である。

0018

図4は、図3の多元接続図式をもとにして、刊行物(情報技術エレクトロニクス、ベルリン45、1995、1巻、10−14ページ、および2巻、24−27ページ;P.Jung、B.Steiner:「第3移動無線世代共通検波CDMA移動無線システムのコンセプト」)から知られており、特にその刊行物の図に提示されたジョイント検波CDMA移動無線コンセプトの上り区間(アップリンク:移動局から基地局への伝送)のタイムスロット構造(バースト構造)を示す。

0019

図4に提示されている有効データ区画の24のデータ符号は、Q=14の拡張係数を持つ加入者特有の拡張コード拡張されるので、個々のデータ符号には「チップ」として作られるデータ要素が含まれる。

0020

図5は、たとえば、2つの無線セルでのGSM無線シナリオとその中の基地局(Base Transceiver Station)をベースにした、— この場合第1の基地局BTS1(送信機・受信機)は第1の無線セルFZ1を、第2の基地局BTS2(送信機・受信機)は第2の無線セルFZ2を全方向で「照らす」 —FDMA/TDMA/CDMA無線シナリオとを示す。この場合、基地局BTS1、BTS2は、FDMA/TDMA/CDMA無線シナリオのために設けられたエアインタフェースを介して、無線セルFZ1、FZ2に入っている複数の基地局MS1...MS5(送信機・受信機)と、対応する伝送チャネルTRC(Transmission Channel)での無線単方向電気通信または双方向電気通信 —上り方向UL(アップリンク)および/または下り方向DL(ダウンリンク)− によって接続しているか、または接続可能である。基地局BTS1、BTS2は既知の方法で(参照:GSM電気通信システム)基地局制御装置(Basestation Controller)と接続しており、これは基地局の制御装置の枠内で周波数管理交換機能とを引き受ける。基地局制御装置BSCは移動交換局MSC(Mobile Switching Center)を介して上位の電気通信網、たとえば、PSTN(Public Switched Telecommunication Network)と接続している。移動交換局MSCは叙述されている電気通信システムのための管理センターである。これは完全なコール管理を行い、附属するレジスタ(叙述されていない)で電気通信加入者の認証および網の地区監視を行う。

0021

移動局で伝送可能なデータ率は、刊行物「情報技術エレクトロニクス、ベルリン45、1995、1巻、10−14ページ、および2巻、24−27ページ」(参照:特別号2、26ページ、左の欄の4列から8列目;P.Jung、B.Steiner:「第3移動無線世代共通検波CDMA移動無線システムのコンセプト」)に従って、加入者に複数のタイムスロット(Multi−slotオプション)および/または複数のCDMAコード(Multi−Codeオプション)を割り当てることによって変化する。

0022

Multi—slotオプションとMulti−codeオプションは移動局から見ると以下のような特性を持つ。
Multi−slot オプション(タイムスロットごとに最大1つのCDMAコードが1人の加入者に割り当てられる):
送信機としての移動局:
— HF部分の直線性が幾分要求される。なぜなら送信信号はほぼ一定の包絡線をもつからである。
— 割り当てられたタイムスロットの個数が増えると継続的な送信運転の方へ移行する。移動局にたとえば1つのTDMAフレームの8つのタイムスロットがすべて割り当てられるならば、まさに継続的な送信運転の事例となる。この事例はEMVから見ると好都合である。
受信機としての移動局:
—すべてのタイムスロットは検波されなければならず、その際、移動局に1つのCDMAコードが割り当てられる。その際、信号処理オーバーヘッドが生じることは次の観点から見ると短所となる。つまり移動局にたとえば8つの「アクティブな」CDMAコードの内の1つのCDMAコードだけが割り当てられるなら、たとえば、「ジョイント検波」プロセスではそれでも8つが検波される。7つの割り当てられなかったコードのデータは処理されない。

0023

マルチ・コード」オプション(タイムスロットごとに1人の加入者に1つ以上のCDMAコードが割り当てられる):
送信器としての移動局:
—HF部分に対する高度な要求がある。なぜなら送信信号は一定の包絡線を持たないからである。
受信機としての移動局:
—受信機では信号処理にわずかにオーバーヘッドが生じる。移動局に1つのタイムスロットのすべてのアクティブなCDMAコードが割り当てられると、オーバーヘッドは生じない。

0024

本発明の基礎になる課題は、たとえば、CDMA、FDMA、TDMA多元接続構成要素を持つ電気通信のための電気通信システムにおける移動局で伝送可能なデータ率を変える際の、先に述べたような短所を避けることである。

0025

この課題は、請求項1の上位概念に定義した電気通信システムを基礎にして、請求項1の特徴部分に記述した特徴によって解決される。

0026

本発明の基礎になる考え方は、「マルチコード」オプションをダウンリンク(基地局から移動局への伝送方向)で、および「マルチスロット」オプションをアップリンク(移動局から基地局への伝送方向)で利用することである。

0027

ダウンリンクではタイムスロットごとに1つ以上のCDMAコードが割り当て可能であり、アップリンクではスロットごとに最大1つのCDMAコードが割り当て可能であれば、これは請求項2に従って長所となる。

0028

そのほかの有利な形態については下位請求項に記す。

0029

本発明の1つの実施例を図6を用いて説明する。

0030

図6は、図5に基づいた修正されたFDMA/TDMA/CDMA無線シナリオである。この場合、伝送チャネルTRCの下り方向(ダウンリンク)「基地局BTS1、BTS2から移動局MT1、、MT5」では、移動局MT1...MT5に、たとえば、タイムスロットごとに1つ以上のCDMAコードが割り当てられ、その一方で移動局MT1...MT5には、伝送チャネルTRCの上り方向(アップリンク)「移動局MT1...MT5から基地局BT1、BT2」では複数のタイムスロット、たとえば、タイムスロットごとにそれぞれ最大1つのCDMAコードが割り当てられる。

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