アクティブ／スタンドバイ・リクエストチャネルを用いるメンテナンスリンク
【課題】ＣＤＭＡシステムにおけるフィールドユニットは、共有フォワードおよびリバースリンクチャネルを用いてベースステーションと通信するために同期化され、ベースステーションからメッセージを受け取る為にフォワードリンクチャネルの中でタイムスロットを割り当てる方法を提供する。
【解決手段】フィールドユニットの各々とベースステーションとの間のタイミングの一致およびパワーレベルコントロールは、各フィールドユニットによりメッセージが送信される対応するタイムスロット内でベースステーションにおいて受信されるメッセージを分析する。その後、メッセージは該当のタイムスロットの中のベースステーションから特定のフィールドユニットにタイミング、又はパワーレベルを調節し、フィールドユニットからの将来送信されるメッセージが希望のパワーレベルでベースステーションでの適切なタイムスロットの中で受信されるように送信される。
【解決手段】フィールドユニットの各々とベースステーションとの間のタイミングの一致およびパワーレベルコントロールは、各フィールドユニットによりメッセージが送信される対応するタイムスロット内でベースステーションにおいて受信されるメッセージを分析する。その後、メッセージは該当のタイムスロットの中のベースステーションから特定のフィールドユニットにタイミング、又はパワーレベルを調節し、フィールドユニットからの将来送信されるメッセージが希望のパワーレベルでベースステーションでの適切なタイムスロットの中で受信されるように送信される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、ワイヤレス電話およびコンピュータに関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤレス電話および個人使用のコンピュータの普及は、かつては特別な用途にしか使用出来なかった近代的な通信サービスの需要を増大させることになった。１９８０年代になると無線音声通信は、携帯電話ネットワークを利用することで一般に普及した。しかし、このサービスは加入コストが高いと予測された為に最初はビジネスの特定分野にのみ利用可能と考えられていた。同じ現象は、遠隔地に分布するコンピュータネットワークへのアクセスにも見られ、ごく最近迄必要なコンピュータおよびワイヤラインアクセス機器を利用出来るのはビジネスマンおよび大規模な研究所に限られていた。
【０００３】
利用可能な新しいテクノロジーの範囲が拡大した結果、今や大衆が次第にインターネットおよびプライベートイントラネットへのワイヤラインアクセスのみならず、ワイヤレスアクセスをも希望する時代を迎えた。ワイヤレステクノロジーは、ポータブルコンピュータ、ラップトップコンピュータ、手持ち式のデジタル機器等を使用して、電話線に接続することなしにこのようなネットワークにアクセスすることを好むユーザにとって特に便利である。
【０００４】
インターネット、プライベートイントラネットおよび既存のワイヤレスインフラストラクチャーを用いる他のネットワークに対する低コスト、高速のアクセスを可能にする為の満足できる解決法は未だ広く望み得ないのが実情である。これは次の幾つかの過去の不幸な例に見出すことが出来る。第一に、ワイヤラインネットワークによる商用上の高速データサービス提供の為の代表的な方法は、大抵の家庭又はオフィスで利用出来るボイスグレードサービスには容易に適用出来ないことである。例えば、このような標準高速データサービスは、必ずしも標準の携帯電話による効果的な通信を可能にはしないのである。何故ならばワイヤレスネットワークは元来音声サービスの提供のみを目的としているからである。従って現在のデジタル無線通信システムは、音声通話用に最適化されているが、しかしＣＤＭＡの様な或る方法はデータ送信を可能にする非対称性挙動の手段を提供する。例えば、フォワードトラフィックチャネル上のＩＳ−９５に対してTelecommunication Industry Association （ＴＩＡ）により定められたデータレートは、いわゆるRate Set １に対しては１．２ｋｂｐｓから９．６ｋｂｐｓの範囲の増分で調節可能であり、Rate Set ２に対しては１．８ｋｂｐｓから１４．４ｋｂｐｓの範囲の増分で調節可能である。リバースリンクトラフィックチャネルでもデータレートはかなり低い。
【０００５】
従って、既存のワイヤレスシステムは、通常はせいぜいフォワードリンク方向に毎秒１４．４kilobits（ｋｂｐｓ）の最大データレート伝送を可能にする無線チャネルを提供するのみである。この様に低データレートチャネルは、現在は割安なワイヤラインモデムを用いることにより、一般的に利用可能である２８．８又は５６．６ｋｂｐｓのレートでさえデータを直接送信するのには適さない、ましてや統合サービス・デジタル・ネットワーク（ＩＳＤＮ）タイプ機器で利用可能な１２８ｋｂｐｓの様な高レートには到底適さない。これらのレベルのデータレートは、ウェブページをブラウジングするなどの動作に利用し得る最小限のレートに急速になりつつある。
【０００６】
ワイヤラインネットワークは、携帯システムが最初に開発された時には知られていたが、セルラーネットワークトポロジーにより高速ＩＳＤＮ−又は×ＤＳＬ−グレードのデータサービスを提供するワイヤレスシステムのための手段は存在しなかった。
【０００７】
ほとんどのワイヤレスシステムに於いて、無線チャネル資源よりも遥かに多くのユーザーが期待出来る。デマンドベースのマルチプルアクセスシステムが従って必要である。
【０００８】
マルチプルアクセスが一群の無線周波数搬送波信号でのアナログ変調を用いる伝統的な周波数区分マルチプレックス・アクセス（ＦＤＭＡ）もしくは、又は時間分割多アクセス（ＴＤＭＡ）、もしくはCode Division Multiple Access （ＣＤＭＡ）を用いる無線搬送波周波数の共有を可能にする方式により提供されるかは関係なく、無線スペクトラムの性質は共有されるものである。この事は、ワイヤライン媒体が比較的低廉であり、通常は共有されないというデータ送信を支持する従来の条件とは全く似てはいない。
【０００９】
ワイヤレスシステムの設計に於いて考える可き他の要因はデータ自体の特性である。例えば、ウェブページへのアクセスが一般にリバースおよびフォワード方向の非対称性データレート伝送規定を持ち、バーストに基づくものであると考えることとする。一般的な用途では遠隔クライアントコンピュータのユーザは、先ずブラウザプログラムに対するウェブページのアドレスを定める。次にブラウザプログラムはサーバーコンピュータへのネットワークを用い通常１００バイト又はそれ以下のウェブページアドレスデータを送信する。サーバコンピュータは次に１０キロバイトから数メガバイトのテキスト、画像、オーディオデータ、又はビデオデータさえも含む要求されたウェブページのコンテンツを以って応答する。ユーザは、別のウェブページをダウンロードする前に、そのウェブページのコンテンツを数秒又は数分かけて読む。
【００１０】
オフィス環境では、大部分の従業員のコンピュータ作業習慣は、通常２,３のウェブページをチェックし、次に、局所的に記憶されたデータにアクセスする、又はコンピュータの使用全体を打切るなどの何かを他の作業を長い時間にわたり実施するというようなものである。従ってこの様なユーザーは、一日中インターネット、又はプライベートイントラネットに常時接続されていても高速データリンクの実際の使用は通常極めて散発的である。
【００１１】
インターネット接続性を支持するワイヤレスデータ送信サービスがワイヤレス音声通信と共存する場合、ワイヤレスＣＤＭＡシステムの利用可能な資源の使用を最適化することが益々重要になって来る。周波数の再使用およびトラフィックチャネルの動的な割り当ては、高性能ワイヤレスＣＤＭＡ通信システムの効率を高めることができる要素であるが、利用可能な資源のより効率的な利用の必要性が依然望まれている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、ＣＤＭＡコミュニケーションシステムにおけるワイヤレスリンクを最適化する為の幾つかの斬新な特徴を提供する。図示された実施形態では、一対の共有チャネルが、ベースステーションをフィールドユニットに同期化する為に所定の時点においてフィールドユニットからベースステーションに、メッセージを伝送する為に割り当てられる。さらに詳しくは、共有されたチャネル対の何れかにおいてフィールドユニットからベースステーションにおいて受け取られるメッセージは分析されて、割り当てられた時間セグメント中に伝送する為にフィールドユニットが正しくベースステーションに同期化されていることを判定する。タイミングを進める、又は遅らせる為の最小タイミングフィードバックメッセージが次にフォワードリンクでフィールドユニットに伝送される為、フィールドユニットによるその後のメッセージが適切な時間セグメント中に伝送される。好ましくは、リンクの同期化はベースステーションと多数のフィールドユニットの各々との間で同時に維持される。従って本発明の共有コミュニケーションシステムの構成によれば、最小の資源が多数のフィールドユニットとの同期化リンクを維持するように割り当てられる為、ワイヤレス資源は高帯域幅データ伝送の為に取っておくことが出来る。
【００１３】
好ましい実施形態においては、フォワードリンクチャネルはベースステーションから多数のフィールドユニットの各々へ時間分割されたメッセージ伝送をサポートする為に割り当てられる。リバース方向には、リバースリンクチャネルがフィールドユニットからベースステーションへの時間分割されたメッセージ伝送をサポートする為に割り当てられる。従って、各チャネルはタイムスロット、又は時間セグメント（時間区分）に分割され、上記フォワードチャネルのタイムスロットは、ベースステーションから対応するフィールドユニットへの通信を導くようにフィールドユニットに割り当てられる。同様に、リバースチャネルのタイムスロットは、メッセージをベースステーションに伝送する為にフィールドユニットに割り当てられる。フォワードリンクおよびリバースリンク通信の両者に対してタイムスロット自体の相対位置は、メッセージがベースステーションから何れのフィールドユニットに伝送されているか、又は何れのフィールドユニットからメッセージがベースステーションに伝送されているかを示す。
【００１４】
或る用途では、フォワードリンクチャネルは“アクティブ"および"スタンドバイ"タイムスロットの両者を含む様に分割される。アクティブタイムスロットは、フィールドユニットに割り当てられており、このことはリバースリンクトラフィックチャネルが現在、リバースリンクにおいてベースステーションにデータペイロードを伝送する為に用いられていることを示している。スタンドバイタイムスロットは、フィールドユニットが現在リバースリンク上でデータペイロードを伝送していなくてもベースステーションとの同期化を維持する為にフィールドユニットに割り当てられる。従ってスタンドバイモードのフィールドユニットは、新たに割り当てられたリバースリンクチャネル上で再同期化の為の長い遅延を生じることなしに直ちに伝送することが出来る。何故ならばフィールドユニットは既にベースステーションと同期化されているからである。
【００１５】
ベースステーションは、フィールドユニットを監視して、アクティブモードに移るフィールドユニットによる要求を確認する。アクティブタイムスロットに空きがあるときには、そのタイムスロットを、リンクを要求するフィールドユニットに割り当てられ、トラフィックチャネルはリバースリンクにおいて要求しているフィールドユニットとベースステーションとの間のデータペイロード転送を支持する。特定のリンク上のデータ転送に続いて、フィールドユニットは、スタンドバイタイムスロットに再割り当てされることにより最小ではあるがベースステーションと同期化されたリンクを維持する。
【００１６】
好ましい実施形態においては、フォワードリンクおよび一対のリバースリンクのコードを持つチャネルの各々に割り当てられた、所定数の定期的に反復するタイムスロットがある。従ってベースステーション、又はフィールドユニットからのメッセージは、共有チャネルの適当なタイムスロット内で周期的に伝送される。好ましくは、ベースステーションからのデータを受け取る為の第１チャネルにおけるフィールドユニットに割り当てられるタイムスロットは、フィールドユニットからベースステーションへのタイミング表示マーカを伝送する為の対のチャネルに割り当てられた対応するタイムスロットに関して時間的に食い違っている。これによりベースステーションタイムは、タイムスロット内で受け取られたメッセージのタイミングを分析し、タイミング調節フィードバックメッセージを作り出し、これをフォワードチャネルの適切なタイムスロットにおける対応するフィールドユニットに伝送することが可能となる。
【００１７】
割り当てられたタイムスロットにおけるベースステーションにおいて多数のフィールドユニットの各々から受け取られたメッセージは、対応するフィールドユニットにおける将来のメッセージ伝送のタイミングをいかに調節すべきかを決定する為に分析される。詳しくは、フィールドユニットからのメッセージ伝送は、割り当てられたタイムスロット、又は時間セグメントにおいてベースステーションでメッセージが受け取られる様に調節される。これはタイミング調節メッセージをベースステーションからフォワードリンクを経てフィールドユニットに伝送することにより達成され、このフィールドユニットにおいてタイミング調節メッセージは、将来のメッセージの伝送が所望のタイムスロット内に合致する様にメッセージの伝送のタイミングを速める、又は遅らせるべきかを示す。この様にして、同一のリバースリンクチャネルの隣り合うタイムスロットにおいてメッセージを伝送する複数のフィールドユニットは互いに阻害し合うことはない。これにより同一チャネルの干渉が減少する。
【００１８】
リバースリンクチャネルを介してフィールドユニットからベースステーションに伝送されたメッセージは、好ましくは対応するユニットをベースステーションと同期化する為のマーカを含む。メッセージの中で伝送されるマーカは、タイミング修正情報を作り出す為にタイムスロット自体の中で正確な基準点を提供する。例えば、ベースステーションはタイムスロットの中のマーカを分析し、フィールドユニットが適切な時間セグメントにおいてその後のメッセージを伝送する間、リバースリンクにおいてそのタイミングを調節せねばならぬ度合いを決定する。好ましくは、適切に配列されたパイロットシンボルの列がタイムスロットにおいて時間基準マーカとして用いられる。上記に代り短い擬似ランダム・ノイズ（ＰＮ）コードがタイムスロットにおける時間基準マーカとして用いることが出来る。勿論、任意のタイプのマーカがベースステーションにより検出される限り使用可能である。
【００１９】
アクティブモードにおいてはトラフィックチャネルの対応するタイムスロットにおけるマーカは、フィールドユニットとベースステーションとの間のタイミングの一致をサポートする為に分析される。アクティブでない、又はスタンドバイモードにおいて一対の割り当てられたリバースリンクチャネルの何れか一つのタイムスロットにおけるマーカは、フィールドユニットとベースステーションとの間のタイミングの一致をサポートする為に分析される。
【００２０】
上述の様に共有のフォワードリンクチャネルは、ベースステーションから多数のフィールドユニットへリンククオリティメッセージ、又はタイミング調節メッセージを伝送するのに用いられる。反対の方向において、リバースリンクは一対の独特のコードを持つ第１および第２チャネルを含む。この一対のチャネルの各々は特定の目的に用いられる。例えば、リバースリンクチャネルの時間セグメント、又はタイムスロットは、ベースステーション表示メッセージを伝送する為のフィールドユニットに割り当てられる。第１チャネルを介したフィールドユニットからのデータ伝送は、ベースステーションへの第１タイプのメッセージを示すのに対し、第２チャネルを介したフィールドユニットからのデータ伝送は、ベースステーションへの第２タイプのメッセージを示す。したがって、特定のチャネル自体上の単なる伝送は、ベースステーションに対する表示、又はメッセージを提供する。これにより、コード化されたデータペイロードはベースステーションと通信する為に伝送される必要はない。
【００２１】
或る用途では、一つのチャネル上のタイムスロットにおけるマーカ伝送は、対応するフィールドユニットによるアクティブへの移行の要求を示す。即ち、割り当てられたタイムスロットにおけるマーカの伝送は、リバースリンクトラフィックチャネルがフィールドユニットからベースステーションへのデータペイロードを伝送する為にユーザに割り当てられるようにフィールドユニットが要求していることを示している。この事は、フィールドユニットが現在スタンドバイモードであることを示している。あるいはフィールドユニットは、マーカをリバースリンクチャネルの一対のうちの第２チャネルを介して伝送することにより、フィールドユニットはアクティブモードへの移行を要求していないことを示す。例えば、フィールドユニットはリバースリンクチャネル上でデータを伝送することを望んでいない。むしろフィールドユニットは、随時再び動作が出来るように、動作はしていないがベースステーションと同期化されていることを要求する。
【００２２】
上述の様に同期化は、多数のフィールドユニットの各々に対してベースステーションにおいて受け取られたマーカを監視することにより、かつ、将来の伝送がタイムスロットの中で正しく一致する様にリバースリンクにおいて調節メッセージを伝送することにより達成される。好ましい用法では、フィールドユニットは、三つのリバースリンクチャネルの少なくとも一つにおいてマーカを伝送することにより、ベースステーションとフィールドユニットとを同期化出来る。例えば、正確なタイミングの一致は、フィールドユニットが第１の共有リバースリンクチャネルのタイムスロットにおいて伝送されるマーカを介してスタンドバイモードに在るときに達成される。フィールドユニットがアクティブモードに移行しようとする時、フィールドユニットは、第１の共有チャネルにおいてマーカの伝送を中断し、同じ時間セグメントにおいて第２チャネルを介しマーカを伝送する。第２チャネルを介したこの伝送には二つの目的がある。第１の目的は、フィールドユニットがアクティブモードに移行しようとしていることを示すことに在る。第２の目的は、ベースステーションがフィールドユニットが正しく同期化されているかどうかを分析し続けることが出来るようにフィールドユニットからマーカを伝送することに在る。リバースリンクトラフィックチャネルが特定のフィールドユニットにより使用の為に割り当てられる場合には、フィールドユニットは同期化を維持する為に第１、又は第２チャネルの何れかにおいてマーカの伝送を中断する。むしろフィールドユニットは、この時マーカを割り当てられたリバースリンクトラフィックチャネルにおいて伝送する。上述の方法と同様にベースステーションは、この時フィールドユニットがタイムスロットの中で伝送する為に正しく同期化されているか否かを決定する為にリバースリンクトラフィックチャネル内で伝送されるマーカの一部分を監視する。この様にしてフィールドユニットの各々に対するフィードバックは、フィールドユニットのモードには関係なく割り当てられたタイムスロットの中でデータを伝送する為にそれらが正しく一致されていることを保証する。言い換えれば、フィールドユニットへの特定のリンクの正確なタイミングの一致は、フィールドユニットがスタンドバイモードであるか、アクティブモードへの移行を要求中か、又は現在一つもしくは多数の割り当てられたリバースリンクトラフィックチャネル上でデータペイロードを伝送しているかには関係なく最適に維持される。
【００２３】
好ましい実施形態に於いて、ベースステーションに関してタイミングを調整する為にベースステーションからフィールドユニットに送られるメッセージは、フィールドユニットに於いてスロットタイミング基準を進ませるか遅らせる可きかを示す単一ビットを含む。対応するフィールドユニットに於けるタイムスロットに於いて受け取られるビットの状態に基づいてフィールドユニットは、そのスロットタイミングを所定時間の長さ、例えばチップの１／８だけ進め、又は遅らせる。フィールドユニットにおける連続的なフィードバックメッセージに於いて受け取られた単一ビットの状態が、ｎ回続けて同じ状態である、即ち連続的にｎ箇（予め定められた数）のロジック１又はゼロが受け取られる時には、同じ状態にあるその後のビットはチップの１／８よりも大きい、例えばチップの１／２の様な予め定められた時間に基づいてフィールドユニットにそのタイミングを進めさせ、又は遅れさせる。従って、ベースステーションとの同期化が大巾に狂っているフィールドユニットは、チップの１／８のような小さい固定調節時間がタイミングを連続的に調節するのに用いられている時よりも迅速に同期化される。
【００２４】
新たに参加したフィールドユニットを同期化するには、ベースステーションは、このベースステーションと共に新しいリンクを作るフィールドユニットによる要求の為にアクセスチャネルを監視する。ランダム、又は擬似ランダムリンク要求メッセージがベースステーションのアクセスチャネルを介して受け取られるタイムは、ベースステーションとのタイミング同期化を実現することを要求するフィールドユニットに於いて行われるべき初期のタイミング調節を始めるのに用いることが出来る。
【００２５】
更に詳細には、ベースステーションとフィールドユニットとの間のタイムスロットの初期の同期化を達成するには、粗いタイミング調節メッセージが各フィールドユニットに送信されて、ベースステーションとの大まかなタイミング調節をいかに実現すべきかを示す。粗いタイミング調節メッセージは、好ましくはマルチビット値であり、ベースステーションとの同期化を達成するために初期のタイミングを進ませる、又は遅らせる量をフィールドユニットに知らせる。従って、フィールドユニットは、割り当てられたタイムスロットにおいてメッセージを受け取り、また発信するために大まかに又は正確に同期化される。
【００２６】
好ましくは、粗いタイミング調節メッセージは、ページングチャネルを介してフィールドユニットを要求するリンクに送られる。同様に動的タイムスロット割り当て情報は、ページングチャネルを介してフィールドユニットに伝送される。
【００２７】
本発明の別の実施形態に於いては、ワイヤレス通信システムのコード化されたチャネルは、多数の送信器の各々および受信器からの同期化された通信を支持するために割り当てられる。コード化されたチャネルの第１部分は、第１送信器による使用のために割り当てられて受信器に基準信号を送信するのに対し、チャネルの第２部分は第２送信器による使用のために割り当てられて受信器にメッセージを送信する。好ましくはコード化されたチャネルは複数のタイムスロットに分割され、各送信器は適切なタイムスロットにおいて受信器に送信する。
【００２８】
この方法によれば、多数の送信器はコード化されたチャネルを介して受信器に異なるタイプの情報を伝達することが出来る。例えば、第１の送信器により伝送される基準信号は、受信器により分析されるタイミング基準信号である。タイミング調節およびフィードバックリンクのパワーレベルコントロールメッセージは、この時第１送信器に伝達されて、そのタイミングおよびパワーレベルを調節する。同時にメッセージは、コード化されたチャネルを介して第２送信器により受信器に伝送される。
【００２９】
好ましくは、第１送信器により生成される基準信号は、フォワードエラー修正情報を含んでいないのに対して、第２送信器により送信されるメッセージはフォワードエラー修正情報を含む。特定の用途では、第２送信器から受信器に送信されるメッセージは、受信器と対応する送信器との間の伝送のリバースリンククオリティを示すリンククオリティメッセージを含むフィードバックメッセージである。
【００３０】
本発明の別の実施形態では、第１および第２のコード化されたチャネルは、送信器から受信器への同期化された通信を支持するために割り当てられる。好ましくは、第１および第２のコード化されたチャネルは、複数のタイムスロットに分割され、そのタイムスロットにおいて送信器は、調節されたパワーレベルで送信器から受信器への信号を生成するにより対象となる受信器に表示(指示)を送信する。上述の様に第１又は第２のコード化されたチャネル自体を介した送信は受信器に対してメッセージを示す。例えば、第１のコード化されたチャネルのタイムスロット内の伝送は、受信器に対しフィールドユニットがスタンドバイモードにとどまることを望んでいるのを示すのに対し、第２のコード化されたチャネルを介した伝送は、受信器に対し送信器が追加して割り当てられたトラフィックチャネルを介して受信器にデータペイロードを送信しようとすることを示す。
【００３１】
タイムスロットに於ける第１又は第２チャネルを介して送信される表示は、受信器に於いて分析されて受信された信号の強度を判定する。信号強度が所望のレベルよりも低い場合には、受信器により生成されるフィードバックメッセージは、第１又は第２のコード化されたチャネル上で後の送信のためそのパワーレベルを調節するために送信器に伝達される。このようにして、送信器のパワーレベルをワイヤレスシステムにおける同一チャネルの干渉を抑制するために調節することが出来る。詳しくは、送信装置のパワーレベルは徐々に増減出来るため、他のチャネルへの影響は最小に抑えられる。
【００３２】
受信器から送信器に送信されたパワー調節メッセージは、送信器が後の伝送のためにパワー出力を増やす、又は減らすべきかを示す単一ビットを含むことが出来る。従って、パワーは、ノイズ比に対する信号がほとんど瞬時に変化することのある動的環境に於いてさえも最適に調節される。
【００３３】
パワーを調節するこの方法は、フィードバックメッセージを介して送信器を受信器に対して同期化する上述の方法に似ている。しかし、この実施形態に於いて、送信器のパワーレベル出力は、タイミングの代りにフィードバックメッセージを介して調節される。従って、送信器のパワーレベルは、スタンドバイモードの間に調節することが出来るため、送信器が動作して、受信器にデータペイロードを送信する場合に送信器のパワーレベルが同一チャネル干渉を減少させるために最適化される。パワーおよびタイミングフィードバックループの両方を、同時に実施することが出来るため、送信器のパワー出力レベルおよびタイミングは潜在的に散発的なデータ送信用に最適化される。
【００３４】
本発明の一つの構成は、ベースステーションと多数のフィールドユニットの各々との間に最小の資源を用いてリンクを提供することである。ベースステーションと通信するために上述の方法を用いて共有チャネルを提供することは、多数のフィールドユニットとの同期化されたリンクを維持するために必要なＣＤＭＡチャネルの数を減らすことになる。従って、ベースステーションとフィールドユニットとの間のデータ転送を支持するために、より多くのチャネル、又は資源が利用可能である。これにより割り当てられた搬送波周波数での潜在的な処理資源が増大する。
【００３５】
本発明の別の構成は、ベースステーションと多数のフィールドユニットの各々との間のタイミングの一致およびパワーレベルコントロールを支持するための最小フィードバックループを提供する斬新な方法を包含する。ベースステーションは、割り当てられたタイムスロットに於いて受け取られた各メッセージに用いられている基準マーカを分析して、ベースステーションに向けられたフィールドユニット信号、又は表示が、ベースステーションにおよび好ましいタイミングに関して早いか遅いかを検出する。単一の進め、又は遅らせるコントロールビットのようなメッセージは、対応するフィールドユニットに伝達し戻されてそのメッセージタイミングが進められるか、又は遅らされるため、フィールドユニットからの将来のメッセージ伝送は適切なタイムスロットにおけるベースステーションに於いて受け取られる。従って、共有リバースリンクチャネル上で信号を伝送する多数のフィールドユニットは、隣接するタイムスロットにおいて伝達するとき、互いに干渉することはない。更にフォワードリンク上で送られるタイミング情報は、フィールドユニットがフォワードリンク上で割り当てられたタイムスロットの中でメッセージを受け取るためにベースステーションに対して自らを同期化することを可能にする。多数の同期化されたリンクの各々を維持する結果として、対応するフィールドユニットは、データ送信の前にベースステーションと再同期化するための長いプロセスを経由することなくリバースリンク方向にデータペイロードを直ちに伝送することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
本発明の上記のおよびその他の目的、特徴および長所は、その中で同じ部品には一貫して類似の記号が用いられる添付の図面に図示されている本発明の好ましい実施形態の下記のさらに詳細な記述から明らかとなる。図面は必ずしも縮尺を使用せず、むしろ本発明の原理を図示するために強調が行われている。
【図１】本発明の原理によるワイヤレス通信システムを示す全体図である。
【図２】本発明の原理によるハートビートおよびＬＱＭスロットタイミングを示すタイムチャート図である。
【図３】本発明の原理によるＬＱＭスロットのビットの規定例を示す図である。
【図４】本発明の原理による動作することを要求するフィールドユニット、およびリバースリンク方向にデータペイロードを伝送するためのトラフィックチャネルの割り当てを示すグラフである。
【図５】本発明の原理によるチャネル同期化をサポートするブロック図である。
【図６ａ】本発明の原理によるフォワードおよびリバースチャネルの同期化を示すフローチャートである。
【図６ｂ】本発明の原理によるフォワードおよびリバースチャネルの同期化を示すフローチャートである。
【図７】本発明の原理によるフォワードおよびリバースチャネルを同期化するためのタイミングマークを特定するためのパルスサンプリング技法を示すグラフである。
【図８】本発明の原理によるフィールドユニットをベースステーションに同期化するためのアクティブ、スタンバイおよびアイドルのモードを示すテーブルである。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
図１は本発明の原理によるワイヤレス通信システム１００のダイアグラムである。ベースステーション２５は、図示された複数のフィールドユニット４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ（フィールドユニット４２と総称する）の各々とワイヤレス通信リンクを維持する。このようなワイヤレスリンクは、ベースステーション２５とフィールドユニット４２との間のフォワードリンク７０およびリバースリンク６５にメモリ領域を割り当てることにより確立される。各リンク６５または７０は、通常いくつかのロジカルリバースリンクチャネル５５およびいくつかのロジカルフォワードリンクチャネル６０から成っている。
【００３８】
図示されたように通信システム１００は、インターフェース５０とネットワーク２０との間のワイヤレス通信をサポートする。通常、ネットワーク２０は、パケット交換電話網（Packet Switched Telephone Network(ＰＳＴＮ)） 、もしくはインターネット、インターネットまたはイントラネットのようなコンピュータネットワークである。インターフェース５０は、好ましくはネットワーク２０に対するワイヤレスアクセスを提供するためにポータブルコンピュータ１２のようなデジタルプロセス装置に接続される。したがって、ポータブルコンピュータ装置１２は、配線接続およびワイヤレスデータリンクの両者を組み合わせることによる通信に基づいてネットワーク２０に対してアクセスを持つ。
【００３９】
好ましい実施形態において、フォワードリンクチャネル６０およびリバースリンクチャネル５５は、符号分割多元接続方式（Code Division Multiple Access(ＣＤＭＡ)） チャネルとしてワイヤレス通信システム１００に規定される。即ち、各ＣＤＭＡチャネルはコード化され、データを擬似雑音（ＰＮ）コードシーケンスを増大させられたチャネルを介したデータの送信により規定される。ＰＮコード化されたデータは無線周波数搬送波に変調される。これにより受信器は、特定のチャネルに対して割り当てられた特別に増大したＰＮコードのみを知る別のものから一つのＣＤＭＡチャネルを解読することが可能となる。好ましい実施形態によれば、各チャネルは好ましくはＩＳ−９５ＣＤＭＡ規格を満し、38.4ｋｂｐｓで送信することのできる1.25ＭＨｚ帯域を占有する。
【００４０】
フォワードリンクチャネル７０は、少なくとも３つのロジカルチャネルを含む。図示されたようにこの中にはリンク品質マネージメント（Link Quality Management （ＬＱＭ））チャネル６０Ｌ、ページングチャネル６０Ｐおよび多数のトラフィックチャネル６０Ｔが含まれる。
【００４１】
リバースリンク６５は、ハートビートスタンバイ５５ＨＳ、ハートビートリクエストアクティブチャネル５５ＨＲＡ、アクセスチャネル５５Ａおよび多数のトラフィックチャネル５５Ｔを含む。一般にリバースリンクチャネル５５は、フォワードリンクチャネル６０Ｔに似ているが各リバースリンクトラフィックチャネル６０Ｔは、2.4 ｋｂｐｓから最大160 ｋｂｐｓの間の種々なデータ伝送速度をサポートすることができる。
【００４２】
ベースステーション２５とフィールドユニット４２Ａとの間で伝送されるデータは、通常ウェブページデータのようなコード化されたデジタル情報からなる。リバースリンク６５、またはフォワードリンク７０における多数のトラフィックチャネルの割り当てに基づいてベースステーション２５およびフィールドユニット４２Ａとの間の特定のリンクにおいてデータ伝送の高いレートを実現することができる。しかし、多数のフィールドユニット４２が帯域巾の割り当てをめぐり競合するから、フィールドユニット４２は、データペイロードを伝送するためにメモリ領域（リソース）が自由に割り当てられたトラフィックチャネルになるまで待たなければならないことがある。
【００４３】
図２に示されたように、フォワードリンクＬＱＭチャネル６０Ｌは、多数のフィールドユニット４２の各々にメッセージを伝送するための予め定められた数の周期的に反復するタイムスロット３１０に分割される。各フィールドユニット４２は、その割り当てられたタイムスロット３１０において受け取られたメッセージに基づいて送られたメッセージを識別する。言い換えれば、フィールドユニット４２は、ベースステーション２５からの情報を受け取るためにそれぞれ割り当てられたタイムスロット３１０において受け取られた情報をモニタリングする。
【００４４】
リバースリンクハートビートスタンバイチャネル５５ＨＳおよびハートビートリクエストアクティブチャネル５５ＨＲＡもまた多数のユーザの間で共有される。これらのチャネルは、それが各ハートビートチャネルの中で互いに一致するように周期的に反復するタイムスロット３１０およびＬＱＭチャネル６０Ｌのタイムスロットの両者に分割される。リバースリンクハートビートチャネル５５ＨＳまたは５５ＨＲＡのタイムスロット３１０は、ハートビートスタンバイチャネル５５ＨＳまたはハートビートリクエストアクティブチャネル５５ＨＲＡのいずれかを介してハートビートタイプメッセージをベースステーション２５に伝送するために多くのフィールドユニット４２の一つに割り当てられる。したがって、ベースステーション２５は、いずれのフィールドユニット４２Ａからメッセージが特定のタイムスロットの中でメッセージの受け取りに基づいて伝送されるかを特定する。
【００４５】
リバースリンク中の共有されるチャネルの対は、ハートビートチャネルと呼ばれる。なぜならば本発明の一つの構成は、ベースステーション２５と同期状態に保たれるためにフィールドユニット４２Ａからの最小の表示（指示）の伝達を包含するからである。ハートビートチャネル５５ＨＳ、５５ＨＲＡおよびＬＱＭチャネル６０Ｌは次に詳述される。
【００４６】
上述のように、本発明の別の構成は、複数のフィールドユニットの各々およびベースステーション２５の間にそれらが現在データペイロードをリバースリンク方向に伝送していない時にも最小のメンテナンスリンクの維持を包含している。同期化を維持するこの方式は、多数のフィールドユニットの各々が散発的に動作することを要求し、データをリバースリンクに伝送する用途には特に有利である。フィールドユニット４２の各々が最小リンクを介してベースステーション２５とは既に同期化しているから、フィールドユニット４２Ａは、リバースリンクトラフィックチャネル５５を割り当てられ、割り当てとほとんど同時に他のチャネルに干渉することなくリバースリンク方向にデータペイロードを送信する。即ち、フィールドユニット４２Ａは、トラフィックチャネルがその用途に割り当てられる時にベースステーション２５との再同期化の長いプロセスを経由することを必要としない。
【００４７】
下記の記述には再び図１が参照されるが、ＬＱＭチャネル６０およびハートビートチャネル５５Ｈのさらなる詳細が図２と関連付けられる。
【００４８】
ベースステーション２５との同期化されたリンクを確立するために、フィールドユニット４２は、メッセージをアクセスチャネルでベースステーション受信器３５にフィールドユニット送信器４０を介して送る。これらのメッセージはベースステーション２５において確認され、プロセスされる。可能な場合には、要求するフィールドユニット４２Ａとの間に双方向の通信リンクを作るためにベースステーション２５によりメモリ領域が割り当てられる。
【００４９】
フォワードリンク７０の中では、ページングチャネル６０Ｐがベースステーション送信器３０により使用されてオーバヘッドまたはページングメッセージまたは命令をフィールドユニット受信器４５に送る。オーバヘッド情報は、フィールドユニット４２と共にワイヤレスリンクを作るためにシステムコンフィグレーションパラメータのようなデータを含む。
【００５０】
上述のように、ワイヤレス通信システム１００はハートビートチャネル５５ＨＳおよびハートビートリクエストアクティブチャネル５５ＨＲＡをリバースリンク６５に、またリンク品質マネージメントチャネル（ＬＱＭ）６０Ｌをフォワードリンク７０の中に含む。これらのチャネルは、ベースステーション２５および多数のフィールドユニット４２との間で共有される。即ち、ベースステーション２５は、メッセージを多数のフィールドユニット４２に同じフォワードリンクＬＱＭチャネル６０Ｌを用いて送信するのに対し、特定のフィールドユニット４２Ａへのメッセージは、割り当てられたタイムスロット３１０の中で伝送される。このようにタイムスロット割り当ては、メッセージを特定のフィールドユニットおよび対応するコミュニケーションリンクに対しアドレスするための方法として用いられる。
【００５１】
本発明の原理は、オンデマンドおよび散発的なデータの高速処理をワイヤレス通信リンクにおいて要求するユーザをサポートするために有利に運用される。例えば、ＰＣ装置１２の遠隔ユーザは、ウェブページのようなオブジェクトファイルをダウンロードするためのオンデマンド高速処理能力をサポートするワイヤレスリンクによりインターネットに接続することができる。ユーザは、データペイロードがリバースリンク方向に送信されない時にはスタンバイモードにとどまることができる。例えば、リンクのユーザは、ある時間セグメントでは最小であることが可能であるために、ウェブページを点検することができる。このようなユーザをサポートするためにリンクがデータの送信、または受信に用いられていない時でもベースステーション２５との同期化を維持することは有利である。このことは、ワイヤレス通信システム１００においてベースステーション２５と特定のフィールドユニット４２Ａとの間にデータが伝送されていない時でもベースステーション２５との最小接続を維持することにより達成される。
【００５２】
フィールドユニット４２Ａとベースステーション２５との間の最小接続の一つの構成は、そのタイミングがベースステーション２５と正しく一致するためにフィールドユニット４２Ａの調節タイミングを包含する。最小接続の別の構成は、フィールドユニット４２Ａのパワーレベル出力をそれが低くはあるが、しかし検出可能なパワーレベルで送信するように調節することを包含する。
【００５３】
上述のようにリンクを散発的にしか必要としないユーザに対して反復的に作り出され、または存続する接続は、時間を多く費やし、メモリ領域の非効率な利用を招くことになる。また現在データを伝送していない加入者に対して連続ベースでトラフィックチャネル５５Ｔのようなメモリ領域を保有することもまた非効率的である。したがって、トラフィックチャネル５５Ｔは、必要時のみ割り当てられることによりデータ伝送をサポートし、ワイヤレス交信システム１００での利用可能なメモリ領域の使用を最適化することになる。
【００５４】
図２は、タイミングダイアグラムで、特にハートビートスタンバイチャネル５５ＨＳ、ハートビートリクエストアクティブチャネル５５ＨＲＡおよびＬＱＭチャネル６０Ｌを図示している。好ましくは、コード化されたチャネルは、通常対で割り当てられるから２つのハートビートスタンバイチャネル５５ＨＳおよび２つのハートビートリクエストアクティブチャネル５５ＨＲＡを含む合計４つのハートビートタイプチャネルと組み合わされた２つのＬＱＭチャネルが存在する。しかし、図示の目的のために図２には各チャネルタイプは、一つのみ示されているに過ぎない。もちろん、チャネルの対となるセットがユーザの数の２倍をサポートするために用いることができる。
【００５５】
図示されているように、ハートビートスタンバイ５５ＨＳ、ハートビートリクエストアクティブチャネル５５ＨＲＡおよびＬＱＭ６０Ｌチャネルの各々において６４のタイムスロット（各方向）が、ＥＰＯＣＨ時間毎に規定される。スタンバイモードでの最高４８フィールドユニット４２は、アクティブモードでの最高１６ユーザと共にサポートされることができる。図示された実施形態におけるＥＰＯＣＨ時間は、13.3ｍＳであるために各タイムスロットは208 ｍＳまたは２５６ＰＮコードチップである。タイムスロットは、周期的に反復するためにベースステーション２５は特定のフィールドユニット４２とＥＰＯＣＨ、または13.3ｍＳ毎に情報を交換することができる。
【００５６】
ＬＱＭチャネル６０Ｌでのデータの伝送は、好ましくはマスタータイミング基準として用いられるベースステーション２５により維持される。したがって、フィールドユニット４２は、ベースステーション２５と交信し、割り当てられたタイムスロットの中で送信するために自己をベースステーション２５、特にＬＱＭチャネル６０Ｌに同期化する必要がある。
【００５７】
一般にベースステーション２５とフィールドユニット４２Ａとの間のリンクは、３つのモード、即ちアクティブ、スタンバイまたはアイドルのいずれかで保持されている。ベースステーション２５および特定のフィールドユニット４２Ａとの間の正確な周期化は、アクティブおよびスタンバイモードにあるフィールドユニット４２に対してのみ維持される。図７は、ベースステーション２５とフィールドユニット４２Ａとの間の特定のリンクに対して維持されるモードタイプに関するさらなる詳細を示す。本発明のこの構成は明細書の中で後述される。
【００５８】
スタンバイまたはアクティブモードでの各フィールドユニット４２Ａは、フォワードリンクＬＱＭチャネル６０Ｌにおいて一つのタイムスロットを、またリバースリンクハートビートタイプチャネルでは一つの時間セグメントを割り当てられる。したがって、情報はメッセージの特定のタイムスロットでの伝送に基づきフィールドユニット４２Ａを目標とされる。例えば、タイムスロット＃１に割り当てられたフィールドユニット４２Ａは、フォワードリンクＬＱＭチャネル６０Ｌ上のタイムスロット＃１において受け取った情報を復調し、解読するのに対し、ベースステーション２５に戻されたデータは、リバースリンクハートビートスタンバイチャネル５５ＨＳまたはハートビートリクエストアクティブチャネル５５ＨＲＡのタイムスロット＃１の中のフィールドユニット４２Ａにより送信される。ベースステーション２５およびフィールドユニット４２Ａの両者は、いずれのリンクにメッセージが特定のタイムスロット３１０でのメッセージの受領に基づいて表示されているかを特定する。
【００５９】
好ましくは、各対応するチャネルにおけるタイムスロット間にはタイミングのズレが存在し、ベースステーション２５に割り当てられたタイムスロットにおいて受け取られたメッセージを処理し、次にサイクルの残りの部分でＬＱＭチャネル６０Ｌを用いて適切に応答するための時間を与える。したがってＬＱＭチャネル６０Ｌにより伝送されたメッセージは、フィールドユニット４２Ａの伝送特性を調節するのに用いられるフィードバックメッセージを含む。
【００６０】
ＬＱＭチャネル６０Ｌは、上述のようにタイミング基準として用いられるが、本発明の原理はフォワードリンクにハートビートタイプチャネル５５ＨＳおよび５５ＨＲＡが用いられ、リバースリンクにはＬＱＭ−タイプチャネルが用いられる時に同等に適用される。言い換えれば、ベースステーション２５はフィールドユニット４２Ａに関して選択的に同期化される。
【００６１】
スタンバイモードでは、同期化は、ＬＱＭチャネル６０Ｌの対応するタイムスロットにおいて送られたメッセージに基づいてフォワードリンクＬＱＭチャネル６０Ｌとリバースリンクハートビートスタンバイチャネル５５ＨＳとの間で保持され、特定のフィールドユニット４２に対してベースステーション２５にそのフィールドユニット４２から送られたメッセージが適切なタイムスロットにおいて受け取られるか否かを表示する。例えば、フィールドユニット送信器４０からベースステーション２５へのメッセージ送信は、ベースステーション受信器３５において分析されてベースステーション２５と多数のフィールドユニット４２の各々との間の微調整に役立てられる。
【００６２】
図２に示されているように、ＬＱＭチャネル６０ＬのタイムスロットＡ１ からＡ１６は、アクティブモードでのフィールドユニット４２に対して留保されており、トラフィックチャネルはリバースリンク方向でのフィールドユニット４２Ａに割り当てられ、データはフィールドユニット４２からベースステーション２５に伝送される。逆にＬＱＭチャネル６０Ｌのタイムスロット１−４８は、フィールドユニット４２に対して留保され、通信システム１００のリバースリンクを用いてデータペイロードを現在送信していないスタンバイモードで操作している。
【００６３】
随時、対応するフィールドユニット４２に割り当てられているのは、ハートビートチャネル５５ＨまたはＬＱＭチャネル６０Ｌの６４のタイムスロットの内の４８以下であることが望ましい。このことは、フィールドユニット４２Ａとベースステーション２５との間のデータ伝送の完了時にアクティブタイムスロットを割り当てられたアクティブモードでのフィールドユニット４２Ａがスタンバイモードに戻り、使用されないスタンバイモードタイムスロット３１０を再び割り当てられることを保障する。
【００６４】
好ましくは、スタンバイモードのフィールドユニット４２は、それらがアクティブモードにある時にはできる限りＥＰＯＣＨマークＭ１に近い形で、使用されないアクティブタイムスロット３１０を割り当てられる。例えば、４８のフィールドユニットがスタンバイモードＬＱＭスロットＳ１ ，Ｓ２ …Ｓ４８を割り当てられる時には、アクティブモードにセットされたフィールドユニット４２ＡはＬＱＭチャネルの中の割り当てられたアクティブモードタイムスロットＡ１ である。フィールドユニット４２Ａに割り当てられるべき次のアクティブタイムスロット３１０は、Ａ１がその時に使用されていることを仮定してＡ２ のような低い番号の使用されていないタイムスロットとなる。
【００６５】
ハートビートスタンバイチャネル５５ＨＳは、アクティブフィールドユニット４２Ａからのメッセージを伝送するための追加のタイムスロットをも包含し、即ちリバースリンクにおいて割り当てられたトラフィックチャネルを用いてベースステーション２５にデータを送信するフィールドユニット４２Ａである。好ましくは、リバースＬＱＭタイムスロット２５０は、対応するアクティブフィールドユニット４２Ａからベースステーション２５にリンク品質情報を送信するために割り当てられる。このようにしてベースステーション２５は、ベースステーション２５とフィールドユニット４２との間のフォワードチャネルに関する送信の対応するリンク品質を通知することができる。
【００６６】
リバースＬＱＭタイムスロット２５０を用いる特定の用途では、フィールドユニット４２Ａはベースステーション２５からのフォワードリンク信号の品質をモニタリングし、フォワードエラー修正情報を含む変調されたメッセージを割り当てられたＬＱＭタイムスロット２５０におけるベースステーション２５に送信することができる。ＬＱＭタイムスロット２５０において伝送されるこれらのフィードバックメッセージに基づいてベースステーション２５からの伝送された信号の性質は、フォワードリンクチャネルでのその後のフィールドユニット４２Ａへのメッセージが正しく検出することのできるように調節することができる。例えば、フィールドユニット４２Ａは、フォワードリンクトラフィックチャネルを通してベースステーション２５により伝送される信号が適切なパワーレベルで送られるために受信された信号のパワーレベルが希望の範囲内にあるか否か、例えば選ばれた信号対ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）であるか否かをモニタリングすることができる。この場合、リバースＬＱＭタイムスロット２５０において送られたメッセージは、ベースステーション２５がフォワードチャネルにおけるそのパワーレベル出力を増大させまたは低下させるかを示すことができる。
【００６７】
ハートビートスタンバイチャネル５５ＨＳは、多数のフィールドユニット４２とベースステーション２５との間の通信の少なくとも２つのタイプをサポートする。スタンバイモードでの第１フィールドユニット４２Ａは、対応するフィールドユニット４２Ａのタイミングの一致およびパワーレベルを調節するためにベースステーション２５においてモニタリングされるタイミング基準信号を送信する。最近話題となっているようにアクティブモードでの第２フィールドユニット４２Ｂは、メッセージをベースステーション２５に送信するためにリバースＬＱＭタイムスロット２５０を割り当てられる。好ましくは、リバースＬＱＭタイムスロット２５０において伝送されるメッセージは、メッセージの内容を決定するためにベースステーション２５において復調され解読されるデータメッセージを含む。
【００６８】
スタンバイモード自身においてフィールドユニット４２Ａによるハートビートスタンバイチャネル５５ＨＳでのタイムスロット中の単なる無線周波数の伝送は、フィールドユニット４２Ａがスタンバイモードにとどまることを望むことのベースステーション２５に対する表示である。上述のように、フィールドユニット42Ａによるスタンバイモードでの後者の送信は、フォワードエラー修正情報を含む解読され復調されたメッセージを含まない。
【００６９】
図3は、本発明の原理によるフォワードリンクＬＱＭタイムスロット３１０におけるビットのマッピングの例を示すタイムチャート図である。図示されているように、各々タイムスロット３１０において送信される１６ビットが存在するが、これは用途によって変化することがある。ＬＱＭタイムスロット３１０の一つのビットは、少なくともメッセージサイクルにおいてベースステーション２５で受信されたフィールドユニットメッセージ送信が正確に割り当てられたタイムスロット３１０の中で受け取られたか否かを示すＬＱＭタイミングビット３１１である。このことは、同じリバースリンクチャネル６５の隣接するタイムスロットにおけるメッセージを送信する他のフィールドユニット４２は互いに干渉することのないことを保障する。
【００７０】
好ましい実施形態においては、ＬＱＭタイミングビット３１１は、フィールドユニット４２Ａがリバースリンク６５上でのタイミングを進めるべきか、または遅らせるべきかを示す。ロジックワンは、タイミングをチップの１／８だけ進ませるべきことを示すのに対し、ロジックゼロは、タイミングをチップ１／８だけ遅らせるべきことを示す。このようにしてベースステーション２５は、ベースステーション２５と複数のフィールドユニット４２の各々との間の通信リンクを個々に同期化する。言い換えれば、対応するフィールドユニット４２からのメッセージ送信のタイミングはしばしば調節されるために、対応するメッセージはベースステーション２５の割り当てられたタイムスロットの中で受け取られる。したがって、フィールドユニット４２は、ベースステーション２５に比較してきわめて高速で動くにもかかわらず、ベースステーション２５に同期化することができる。
【００７１】
好ましい実施形態において、ベースステーション２５は、ＢＨＣコード化に基づいてＬＱＭチャネル６０Ｌ上で情報を伝送する。これにより受信フィールドユニット４２はエラーを検出し修正することができる。たとえば、１５．７コード使用は、最大2つのエラーを修正し、最大3つのエラーを検出することを可能にする。図3に示されるように、エラーの修正と検出のために8つのパリティービット３１３が用いられている。
【００７２】
再び図2によれば、タイムチャート図は、ハートビートスタンバイチャネル５５ＨＳおよびハートビートリクエストアクティブチャネルＨＲＡを示す。図示されたように、タイムスロットのナンバリングは、互いに順番に並ぶように両チャネルに対して選ばれている。例えば、各ハートビートチャネルのタイムスロット＃１は、その時の時間セグメントＴslotの中で互いに一致している。
【００７３】
ハートビートスタンバイチャネル５５HSおよびハートビートリクエストアクティブチャネル５５ＨＲＡは、異なった機能を発揮する。例えば、特定のタイムスロット３１０の使用を割り当てられたフィールドユニット４２は、スタンバイモードにとどまることを望むことをベースステーション２５に示すために、ハートビートスタンバイチャネル５５Ｈを介して送信する。他方、フィールドユニット４２Ａは、選択的にフィールドユニット１２がフィールドユニット４２Ａからベースステーション２５までデータペイロードを送信するためにリバースリンクトラフィックチャネルの割り当てを望むことをベースステーション２５に表示するためにハートビートリクエストアクティブチャネル５５ＨＲＡの対応するタイムスロット３１０を介して送信する。
【００７４】
好ましい用途では、ハートビートスタンバイチャネル５５ＨＳ、ハートビートリクエストアクティブチャネル５５ＨＲＡおよびＬＱＭチャネル６０Ｌは、長いＰＮ（擬似雑音）コードのような独特のコードによりすべて規定される。したがって、ベースステーション２５は、割り当てられたタイムスロットにおけるフィールドユニット４２Ａからのメッセージを、フィールドユニット４２ＡがＲＦ（無線周波数）信号を対応する固有のコード化されたチャネル上を送信するか否かを検出することによって検出する。いずれかのハートビートチャネルの割り当てられたタイムスロットの中の伝送は、復調されるべき重要な意味を持つデータペイロードを含むことを必要としない。なぜならばチャネル自身の時間内のフィールドユニット４２Ａによる単なるコード化されたＲＦ伝送は、ベースステーション２５に対し対応するフィールドユニット４２Ａがスタンバイモードにとどまるか、または動作することを望むか否かを示すからである。
【００７５】
ある用途において、フィールドユニット４２Ａは、短いＰＮコード、長いＰＮコードおよびＷａｌｓｈコードのような直交コードを含む復調されないデータを、ハートビートタイプチャネル、即ちハートビートリクエストアクティブチャネル５５ＨＲＡのハートビートスタンバイチャネル５５ＨＳの割り当てられたタイムスロット３１０の中で送信する。このように、タイムスロット３１０の中で受信されたメッセージは、対応するデータペイロードメッセージを解読することなしに容易に特定される。フィールドユニット４２Ａは、コード化されたメッセージまたはデータペイロードを含む表示を伝送した時には、通常必要とされるよりも低いパワーレベルで送信する。
【００７６】
フィールドユニット４２Ａは、割り当てられた時間セグメント中はハートビートスタンバイチャネル５５ＨＳおよびハートビートリクエストアクティブチャネル５５ＨＲＡを含むハートビートチャネルの対の一つのみを送信するから、これらのチャネル上で送信されたＲＦパワーの組合せは、単一チャネルの場合と同じ効果を示す。
【００７７】
マーカは、いずれかのハートビートチャネルのタイムスロット化されたメッセージ内に含まれるのが望ましく、したがってベースステーション２５は、対応するフィールドユニット４２が正しく同期化されるか否かを分析することができる。特に、フィールドユニット４２はマーカをタイムスロットル３１０の中の予め定められた位置に伝送し、ベースステーション２５は、次にフォワードリンクＬＱＭチャネル６０Ｌの適切なタイムスロット３１０の中でメッセージを送ることにより、フィールドユニットが将来のメッセージ送信のタイミングを進ませるかまたは遅らせるかを示す。
【００７８】
本発明の別の構成は、多数のフィールドユニット４２の各々とベースステーション２５との間にパワーフィードバックループを維持することを包含する。ハートビートスタンバイチャネル５５ＨＳまたはハートビートリクエストアクティブチャネル５５ＨＲＡのタイムスロットの中で送信される表示または基準信号は、ベースステーション２５において分析されることにより対応するフィールドユニット４２Ａにより送信される受信ＲＦ信号の強度を決定する。例えばフィールドユニット４２Ａのパワー出力は、ベースステーション２５において受信される信号の信号対ノイズ比に基づいて調節することができる。信号の強度が希望のレベルより低いか、またはベースステーション２５により検出されるような定められた範囲外にある時には、ベースステーション２５により作り出されたフィードバックメッセージは、ハートビートタイプチャネル上のその後の送信のためのパワーレベルを調節するために、対応するフォワードリンクにおけるフィールドユニット４２Ａに伝えられる。このようにしてフィールドユニット４２Ａのパワーレベルは、連続するＬＱＭタイムスロット３１０におけるフィールドユニット４２Ａに送信されたパワー調節メッセージに基づいて同チャネル干渉を抑制するように調節されることができる。送信器のパワーレベルは徐々に増減されることができるので、他のチャネルに及ぼす影響は最小となる。
【００７９】
フィールドユニット４２Ａのパワー出力レベルを調節する上記の方法は、フィードバックメッセージを介してフィールドユニット４２Ａをベースステーション２５に同期化するために前述された方法に似ている。しかし、パワーフィードバックコントロールループでは、フィールドユニット４２Ａのパワーレベル出力がタイミングの代わりにパワーフィードバックメッセージを介して調節される。したがって、フィールドユニット４２Ａのパワーレベルは、スタンバイモード中は調節することが可能であり、送信器がデータペイロードを受信器に送信する時には、送信器のパワーレベルは同チャネル干渉を減少させるように最適化される。
【００８０】
パワーフィードバックループは、特定のパワーレベルにおいてＲＦ信号を送信するための基準を提供するために、フィールドユニット４２Ａはいかなるレベルでフィールドユニット４２ＡがＦＥＣ（フォワードエラー修正）コード化メッセージをリバースリンクトラフィックチャネルのような他のチャネルにより送信すべきかを決定することができる。特に、最近アクティブモード化されたフィールドユニット４２Ａは、基準としてハートビートチャネル上でパワーレベル送信を用いてデータペイロードを送信する使用されるべき変調タイプおよびＦＥＣコードによりデータペイロードをいかなるレベルでベースステーション２５に送信すべきかを決定することができる。
【００８１】
パワーおよびタイミングフィードバックループの両者は、同時に実施されることができるためにフィールドユニット４２Ａのパワー出力レベルおよびタイミングが散発的データ送信のために最適化される。したがって、フィールドユニット４２Ａのパワーおよびタイミングフィールドユニット４２Ａの信号対ノイズ比および信号経路送信遅延がほとんど瞬時に変化するダイナミックな状況下でも最適に調節することができる。周囲の状況が変化する時にもリンクは維持される。
【００８２】
スタンバイモードでは、フィールドユニット４２Ａからベースステーション２５へのＲＦ送信が適切なパワーレベルで受信されるか否かを特定のフィールドユニット４２Ａに示すＬＱＭチャネル６０Ｌ上の適切なタイムスロット３１０において送られたメッセージに基づいてパワーレベル最適化が達成される。例えば、フィールドユニット送信器４０からベースステーション２５への信号の送信は、ベースステーション受信器３５において分析されて多数のフィールドユニット４２の各々に対してパワーレベルの微調整が達成される。
【００８３】
図３は、本発明の原理によるフォワードリンクＬＱＭタイムスロット３１０におけるビットのマッピング例を図示している。開示されたように、各タイムスロット３１０においては少なくとも１６ビットが送信されるが、これは用途により変えられる。
【００８４】
ＬＱＭタイムスロット３１０の一つのビットは、前のＥＰＯＣＨサイクル中にベースステーション２５において受信されたハートビートスタンバイチャネル５５ＨＳまたはハートビートリクエストアクティブチャネル５５ＨＲＡ上のフィールドユニット送信が定められたパワーレベルより高いかまたは低いか検知された結果を示すＬＱＭパワーレベルコントロールビット３１２である。ＬＱＭタイムスロット３１０の中でのこのフィードバックメッセージは、フィールドユニット４２Ａにおいてモニタリングされてフィールドユニット４２Ａのパワー出力レベルを調節するために、フィールドユニット４２Ａのパワー出力は最小であるが、ベースステーション２５において検出可能である。もちろん、フィールドユニット４２Ａのパワー出力レベルは、最低検出可能レベルより上に調節されるために、フィールドユニット４２Ａからの送信は、たとえ外界条件にわずかな変化が現れてもなお検出可能である。
【００８５】
注目すべきはフィールドユニット４２Ａによる送信が極めて低いためにベースステーション２５では検出不可能である時には、ＬＱＭタイムスロット３１０でのフィードバックメッセージが作り出されて、フィールドユニット４２Ａが予め定められた量だけパワー出力レベルを高めることにより、ベースステーション２５は、後続のＥｐｏｃｈにおけるフィールドユニット４２Ａにより送信を検出できる可能性を示すことである。多数Ｅｐｏｃｈにわたりフィールドユニット４２Ａに送信されるパワーフィードバックメッセージは、そのパワー出力レベルを徐々に調節するために用いることができる。このフィールドユニット４２Ａによるパワー出力の漸次の変化は、他のチャネルの品質へのインパクトを最小にする。言い換えれば、フィールドユニット４２Ａは、好ましくは他のコード化されたチャネル上で送信する他のフィールドユニット４２に不当な干渉をもたらす程の高いパワーレベルで送信しないものとする。
【００８６】
特定の用途では、ＬＱＭパワーレベルコントロールビット３１２は、フィールドユニット４２Ａがリバースリンク６５上の送信のためのパワーレベル出力を増大させるべきか、減少させるべきかを示す。ロジック１は、タイミングを例えば１／２ｄＢだけ高めるべきことを示すのに対し、ロジックゼロは、ベースステーション２５での受信された信号が希望の信号対ノイズ比のレンジに収まるように、フィールドユニット４２Ａのパワーレベル出力が１／２ｄＢだけ引き下げられるべきことを示す。このようにして、ベースステーション２５は、ベースステーション２５と複数のフィールドユニット４２のそれぞれとの間の通信リンクのパワーレベルを個別に調節する。言い換えれば、対応するフィールドユニット４２のパワー出力レベルはしばしば調節されるために、対応する表示は、ベースステーション２５の所望のパワーレベルにおいて受信される。したがって、フィールドユニット４２のパワー出力レベルは連続的に調節されるために、たとえフィールドユニット４２Ａがベースステーション２５に対して極めて速く移動しても、すなわちリバースリンクパス損失が変化して、フィールドユニット４２Ａのパワー出力レベルがベースステーション２５との連続的な通信をサポートするために適切に調節されるときにも、最適にセットされる。
【００８７】
前述のように、パワー調節は、ＬＱＭタイミングビット３１２の状態に基づいて、フィールドユニット４２Ａにおいて行われる。最初、タイミングは、このビットの状態に応じて適切な方向に１／２ｄＢのようなあらかじめ定められた最初の量により調節される。しかし、フィールドユニット４２Ａが、ある列で８つの“ｉｎｃｒｅａｓｅ”パワービットを、またはある列で８つの“ｄｅｃｒｅａｓｅ”パワービットを、多くのＥＰＯＣＨｓについて受信する時には、フィールドユニット４２Ａのパワー調節は、同じ状態の後続のＬＱＭパワーコントロールビット３１２に対しては、１／２ｄＢの代りに１ｄＢに基づいて行われる。このようにして、フィールドユニット４２Ａの最適のパワー出力レベルは、リンクのためのパワーレベルが大きく調節を乱されている時にはより迅速に実現される。
【００８８】
フィールドユニット４２Ａは、パワー出力レベルが過剰修正されること、すなわちＬＱＭタイミングビット３１２の極性があるｅｐｏｃｈから別のｅｐｏｃｈに状態を変化させることを認めると、フィールドユニット４２Ａでのパワー出力調節は、その後に受信される各ＬＱＭパワーコントロールビット３１２に対してのもとの１／２ｄＢに戻される。フィールドユニット４２とベースステーション２５との間にパワー同期化が達成される時には、ＬＱＭパワーコントロールビット３１２は、通常、いくつかの継続するＥＰＯＣＨサイクルに対し、ロジック１とゼロが交互に続くように設定される。言い換えれば、フィールドユニットにおけるパワーコントロール出力は、ベースステーション２５およびフィールドユニット４２Ａの間で同期化が実際に果たされる時には、１／２ｄＢだけジッタする。このジッタ量は、このような同期化リンクを維持するためには耐容することができる。もちろん、フィルタがフィールドユニット４２Ａに設けられることができるために、パワー出力は、フィールドユニット４２Ａの一つのＥｐｏｃｈから次のＥｐｏｃｈに移る時にジッタはおきない。
【００８９】
単一ＬＱＭパワーコントロールビット３１２を送信する代りに、ＬＱＭタイミングスロット３１０は、また、対応するフィールドユニット４２Ａがそのパワー主Ｔ力レベルを増減すべき量を示すマルチビットメッセージを含んでもよい。
【００９０】
図４は、本発明の原理により割り当てられたリバースリンクトラフィックチャネルとなることを要求する、フィールドユニット４２Ａを図示するタイミングダイアグラムである。図示されているように、スタンバイモードでのフィールドユニット４２Ａは、Ｅｐｏｃｈ Ｅ1に特定のタイムスロット３１１を割り当てられる。前述のように、フィールドユニット４２は、ハートビートスタンバイチャネル５５ＨＳの割り当てられたタイムスロット３１０を経て、スタンバイモードにとどまることを送信する。フィールドユニット４２Ａからのこのリバースリンク表示に対する応答にあたって、ベースステーション２５は、リンクの同期化を維持するために、Ｅｐｏｃｈ Ｅ1におけるＬＱＭチャネル６０Ｌの対応するタイムスロット３１０において、フィードバックメッセージを送信する。前述のように、このフィードバックメッセージは、パワーおよびタイミングのコントロール調節情報の両者を含むことができる。
【００９１】
Ｅｐｏｃｈ Ｅ2は、フィールドユニット４２Ａが引き続きスタンバイモードにとどまることを要求する類似の状況を示す。したがって、タイムスロット３１０の中でタイミングマーカをモニタリングし、リバースリンクにおいてＬＱＭチャネル６０Ｌを経て対応するフィードバックを提供する反復機は、フィールドユニット４２がデータペイロードをリバースリンク方向に送信することを望む場合に対応するリンクが同期化されることを保障する。
【００９２】
後続のＥｐｏｃｈ Ｅ3において、フィールドユニット４２Ａは、ベースステーション２５に対しデータペイロードを送信するためにリバースリンクトラフィックチャネルを割り当てられるよう機能を付与されることの要求を示す。前述のように、これは、ハートビートリクエストアクティブチャネル５５ＨＲＡの適切なタイムスロット３１０においてＲＦ信号を作ることにより果たされる。利用可能なリバースリンクトラフィックチャネルの数によっては、フィールドユニットが機能を付与されることを要求する時点と、トラフィックチャネルが実際にフィールドユニット４２Ａにより使用されるために実際に割り当てられる時点との間に遅れの生じることがある。したがって、ベースステーション２５においてハートビートリクエストアクティブチャネル５５ＨＲＡの割り当てられたタイムスロット３１０において送信することにより機能状態に移行する要求を反復することが望ましい。タイミング調節フィードバックメッセージは、また、ハートビートリクエストアクティブチャネル５５ＨＲＡ上で受信されたメッセージに基づいてフィールドユニット４２Ａに送信されるから、ベースステーション２５とフィールドユニット４２との間の対応するリンクの精密な同期化およびパワーコントロールは、その後のＥｐｏｃｈ Ｅ4およびＥ5に対して維持される。
【００９３】
Ｅｐｏｃｈ Ｅ5の前、またはＥｐｏｃｈ Ｅ5中、フィールドユニット４２Ａは、いずれのトラフィックチャネルがそのデータペイロードをリバースリンク方向に送信するために割り当てられるかを知らされる。
【００９４】
Ｅｐｏｃｈ Ｅ6およびＥ7は、フィールドユニット４２Ａがデータペイロードを送信するためにリバースリンクトラフィックチャネル５５Ｔの使用を割り当てられたことを示す。注目すべきは、フィールドユニット４２Ａは、ハートビートスタンバイチャネル５５ＨＳまたはハートビートリクエストアクティブチャネル５５ＨＲＡのいずれを介しても、ベースステーション２５にもはや表示を送ることのないことである。しかし、リンク品質メッセージは、フィールドユニット４２のタイミングを調節するためにベースステーション２５からフォワードリンク方向に依然として送信されている。タイミング調節フィードバックメッセージは、リバースリンクトラフィックチャネル５５Ｔを経て送信されたマーカに基づいている。図示されたように、Ｅｐｏｃｈ Ｅ6およびＥ7において、ＬＱＭメッセージは、新たに割り当てられたＡ1とＡ6との間のアクティブタイムスロットにおいてフィールドユニット４２Ａに送信される。したがって、ベースステーション２５からフィールドユニット４２Ａへの送信は、新たなタイムスロット３１０に移行した。もちろん、Ｅｐｏｃｈ Ｅ6以前には、フィールドユニット４２Ａは、それがデータペイロード３１０を送信するトラフィックチャネル５５Ｔおよびフィールドユニット４２ＡがタイムスロットされたＬＱＭメッセージを受信する新たに割り当てられたアクティブタイムスロット３１０を知らされねばならない。
【００９５】
前述のように、マーカは、リバースリンクトラフィックチャネル５５Ｔを経てそれらが分析されるベースセクション２５へのデータペイロード送信に含まれる。この場合には、最小のフィードバックタイミング調節メッセージは、リバースリンクトラフィックチャネル５５Ｔの中で受信されるマーカに基づいて作り出される。タイミング調節メッセージは、フォワードリンクＬＱＭチャネル６０Ｌの新たに割り当てられたアクティブタイムスロットＡ1において送信される。
【００９６】
データペイロードがリバースリンクトラフィックチャネル５５Ｔを経て送信された後、フィールドユニット４２ＡはＥｐｏｃｈ Ｅ8およびＥ9に示されているスタンバイモードに移行する。したがって、同期化は、フィールドユニット４２Ａとベースステーション２５との間のフィードバックループに基づいて再び維持される。特に、ハートビートスタンバイチャネル５５ＨＳのタイムスロット３１０において送信されたメッセージは、ベースステーション２５において再び分析され、タイミング調節フィードバック情報は、フォワードリンクＬＱＭにおいて送信されてフィールドユニット４２Ａをベースステーション２５に精密に同期化する。
【００９７】
図５は、リバースリンク６５およびフォワードリンク７０の同期化ならびにパワーコントロールを探すために用いられるベースステーション２５でのハードウェアコンポネントを示す。フィールドユニット４２Ａにより使用されるように割り当てられたタイムスロット３１０において送信された情報は、ハートビートスタンバイコリレーションフィルタ４４０、またはハートビートリクエストアクティブコリレーション４４５のような対応するハートビートコリレーションフィルタにより分析される。一般に、各ハートビートチャネルの固有のコードは、各種のタイムスロット３１０の中でモニタリングされて、対応するフィールドユニット４２Ａが機能モードにとどまることの要求を検出する。その後、ベースステーション２５は、フィールドユニット４２Ａを、機能モードへの移行の要求が検出された時に適切なリソースをそれに与えることにより機能モードに設定する。ハートビートスタンバイコリレーションフィルタ４４０が、スタンバイモードにとどまることのフィールドユニット４２Ａの要求に対応する長いＰＮコードを特定するのに対し、ベースステーション２５でのハートビートリクエストアクティブコリレーションフィルタ４４５は、機能モードに移行する要求に対応する長いＰＮコードを特定する。
【００９８】
フィールドユニット４２Ａが、いずれのハートビートタイプチャネル上で、割り当てられたタイムスロット３１０において送信するかには関係なく、フィールドユニット４２Ａからのマーカは、パルスタイミングアナライザ４２２によりモニタリングされる。次に、対応するフィールドユニット４２Ａによるメッセージ伝送が、ベースステーション２５でのタイムスロット３１０内で早く、または遅く受信されるかが求められる。好ましくは、あるタイムスロット３１０において受信された最強の相違点ストリングは、ハートビートスタンバイチャネル５５ＨＳ、またはハートビートリクエストアクティブチャネル５５ＨＲＡを介して受信されたメッセージのタイミングを分析するためのタイムアライメントストリングと命名される。
【００９９】
タイムスロットアライメントは、前述のコリレーションフィルタを用いて分析される特定のストリングにおけるパイロットのコリレーションプロファイルに基づくのが好ましい。コリレーションフィルタ４４０、４４５の出力は、２５６サンプルを含み、６４ラグに相当し、ラグ当たり４サンプルの割合である。２５６サンプル出力ウィンドウは、ベースステーション２５の全コリレーション時間間隔をあらわす。好ましくは、タイムアライメントポイントまたはマーカは、サンプルナンバー８０であり、プレカーソルに対して２０ラグを、またポストカーソルチャネル情報に対して４４ラグを可能にする。
【０１００】
一般に、タイムアライメントエラーの計算は、特定のサンプルストリングの中のどこに質量中心またはピークが存在するかを求めることが基礎となっている。例えば、アートビートスタンバイチャネル５５ＨＳまたはハートビートリクエストアクティブチャネル５５ＨＲＡのいずれかを経て指定されたタイムスロット３１０において送信する各フィールドユニット４２Ａは、マーカを、すなわちタイムスロットの中のあらかじめ定められた位置にあるピーク信号を含む。主経路のいずれかの側のチャネルおよび２サンプルに対する最強のパイロットパス、すなわち１および１／４チップは、タイムスロットの中の質量中心またはマーカのピークを求めるために統計的に分析される。図６のサンプルの質量中心は、下記の式に基づいて計算される。
【０１０１】
【数１】
【０１０２】
ここで、Ｌはタイムスロットにおける質量中心の位置であり、ｔはＸ−軸に沿ったサンプル時間、Ｑ（ｔ）は特定のサンプルタイムにおけるサンプルの大きさである。例えば、Ｌは、図６に示された結果に基づいて計算される。
【０１０３】
【数２】
【０１０４】
再度、タイミングアライメントエラーは、算定された質量中心のタイミングを、タイムスロット３１０の中のタイミングアライメントのための基準点として選ばれる所望の８０の時間設定点と比較することにより、求められる。前記の例における質量中心は、７８．３１７と推定されるから、タイミングは早いことになり、したがって対応するＬＱＭタイミングビット３１１は、ロジック“１”にセットされ、対応するフィールドユニットは、そのタイミング基準をチップの１／８だけ進めることにより、その後のメッセージは、タイムスロット３１０の中でチップの１／８だけ遅らされる。本発明の中のこの総合的なフィードバック技法は、ベースユニット２５と多数のフィールドユニット４２のそれぞれの間のタイムアライメントの連続微調整を保障する。
【０１０５】
好ましくは、タイムエラーは、所望の設定点サンプル８０とＬとの差の２倍の整数を用いることにより計算される。例えば、 タイム＿エラー＝整数［（Ｌ−８０）×２］
タイムエラーが負の値となると、ＬＱＭタイミグビット３１１はロジック“１”に設定される。逆に、ＬＱＭタイミグビット３１１は、タイム＿エラーが正の値となるときにはロジック“ゼロ”に設定される。
【０１０６】
再び図5によれば、プロセッサ４２６はタイミングデータを分析し、リバースリンクハートビートチャネル５５HおよびフォワードリングLQMチャネル６０Lを同期化するためのタイム＿エラーを作り出す。ＬＱＭタイムスロット化されたメッセージは、次に、ＬＱＭチャネル♯１ ６０Ｌ上のＬＱＭ信号発生機４５０により送信されて、前述の対応するフィールドユニット４２Ａに対するタイミング調節を可能にする。
【０１０７】
スタンバイモードでのフィールドユニット４２Ａが、ハートビートリクエストアクティブチャネル５５ＨＲＡの割り当てられたタイムスロットの中で送信することにより、機能モードへの移行の要求を送信する時には、このような要求は、ハートビートリクエストアクティブコリレーションフィルタ４４５において検出される。前述のように、ハートビートリクエストアクティブコリレーションフィルタ４４５において検出されたアクティブモードリクエストのタイミング特性もまた分析されて、ベースステーション２５と各フィールドユニット４２Ａとの間の特定のリンク上での整合を維持するために前述のようにタイミングエラーを求める。
【０１０８】
トラフィックチャネル５５Ｔを割り当てるためのリソースが利用可能であれば、要求するフィールドユニット４２Ａはベースステーション２５によりアクティブモードに移され、データの移行のための構成の詳細はプロセッサ４２６により操作される。例えば、新しいＬＱＭタイムスロットの割り当てに関する情報、すなわちアクティブモードタイムスロットＡ1…Ａ6の割り当ては、例えばページングチャネル６０Ｐを介して対応するフィールドユニット４２Ａに送られる。リバースリンクトラフィックチャネル５５Ｔは、次にフィールドユニット４２Ａからベースステーション２５にデータペイロードを送るために割り当てられる。
【０１０９】
アクティブモードの間、フォワードおよびリバースリンクの同期化は、ＬＱＭチャネル６０Ｌおよびトラフィックチャネル５５Ｔを介したメッセージに基づいて維持される。なぜならば、ハートビートチャネルタイムスロットは、リバースフィールドユニット４２Ａによる使用のためにリバースリンク６５専用のものではなくなっているからである。特に、タイミングマーカがリバースリンクトラフィックチャネル送信に含まれるために、ベースステーション２５は、データペイロードフィールドユニット４２Ａがタイミングに関して早いか遅いかをモニタリングすることができる。
【０１１０】
アクティブモードでのフィールドユニット４２Ａにより送信されるメッセージは、トラフィックチャネル５５Ｔを経てベースステーション２５に送信され、対応するトラフィックチャネル信号は、パイロットシンボルタイミングマーカを検出するためにベースステーション２５においてトラフィックチャネルコリレーションフィルタ４３０に送られる。好ましくは、フィールドユニット４２Ａは、タイミングマーカとして割り当てられたタイムスロット３１０の中で３２のパイロットシンボルのシーケンスを送信する。トラフィックチャネル５５Ｔは、次にパルスタイミングアナライザ４２０により分析されて、どのようなメッセージがベースステーション２５とのフィールドユニット４２の所望の同期化に関して早いか遅いかを判断される。
【０１１１】
質量中心を推定するためのパルスまたはマーカを分析するプロセスは、ハートビートチャネル５５ＨＳまたは５５ＨＲＡのいずれかの長いＰＮコードのようなメッセージおよび対応するマーカに対する仕様に前述されているものに類似している。しかし、フィールドユニット４２Ａがアクティブモードにある時には、トラフィックチャネル５５Ｔの中のパイロットシンボルが、長いＰＮコードよりもむしろタイミング基準マークとして用いられる。フィールドユニット４２Ａがそのタイミングを進めるかまたは遅らせるかを確定するために、タイミングマーカがいかに分析されるかに関する詳細については、図７および関連の考察を再度参照のこと。
【０１１２】
図８は、本発明の原理による各種の運転モードおよび同期化が、フィールドユニットおよびベースステーションとの間で、各モードに対していかに維持されるかを図示するテーブルである。
【０１１３】
好ましくは、ベースステーション２５およびフィールドユニット４２のタイミングアライメントは、フォワードリンク７０上の割り当てられたアクティブタイムスロットＡ1…Ａ16において送信されたＬＱＭタイミングビット３１１に基づく。アクティブフィールドユニット４２により送信されたデータメッセージの受け取りが、割り当てられたタイムスロットに関して早過ぎるかまたは遅過ぎる時には、ＬＱＭタイミングビット３１１は、トラフィックチャネル５５Ｔ上の将来のメッセージ送信のタイミングを早めるかまたは遅らせるために設定される。
【０１１４】
単一トラフィックチャネルコリレーションフィルタ４３０が単一トラフィックチャネル５５Ｔにおけるマーカを検出するために示されるが、多数のトラフィックチャネル５５Ｔが選択的に分析されて、リバースリンク６５とフォワードリンク７０との間のタイミングアライメントを調整する。
【０１１５】
前述のように、ベースステーション２５との間に同期化リンクを確立するための要求を送信するために、アクセスチャネル５５Ａがフィールドユニット４２により用いられる。通常、アクセスチャネル５５Ａ上のメッセージはランダム方式で送信される。したがって、リンクを要求する２つ以上のフィールドユニット４２が、偶然同時にアクセスチャネル５５Ａ上でリンク要求メッセージを送信して、メッセージの衝突が起きることがある。
【０１１６】
衝突がアクセスチャネル５５Ａ上で検出される時には、ページングチャネル６０Ｐを介してページングチャネル信号発生機４５５により作られたメッセージに基づきフィールドユニット４２に知らせる。各フィールドユニット４２は、次に、ランダムバックオフタイムにもとづいてアクセスチャネル５５Ａ上で同期化リンクを確立するそれらの要求を再送信することにより、衝突の出現を第2のまたは他のその後の試みの際に抑制する。
【０１１７】
図5に示されているアクセスチャネル５５Ａは、アクセスチャネルコリレーションフィルタ４３５に送られる。好ましくは、フィールドユニット４２は、同期化リンクを要求するフィールドユニット４２Ａを特定する情報を含む３２のパイロットシンボルのシーケンスを送信する。受け取られた一連のパイロットシンボルは、パルスタイミングアナライザ４２２により分析されることにより、ベースステーション２５に関してフィールドユニット４２Ａの最初のタイミング情報を求められる。フィールドユニット４２は、アクセスチャネル５５Ａ上で要求を無作為に送信するから、フォワードおよびリバースリンクチャネルの概略同期化を達成するために、フィールドユニット４２とベースステーション２５との間の始めのタイミングエラーを求めることが必要である。
【０１１８】
ベースステーション２５により、同期化リンクがベースステーション２５と要求フィールドユニット４２Ａとの間に確立されることが認められる時には、適切な確認メッセージがフォワードページングチャネル６０Ｐを経てベースステーション２５から対応するフィールドユニット４２Ａに送信される。フォワードページングチャネル６０Ｐを経てフィールドユニット４２Ａに送信される他の情報の中で、ハートビートタイムスロットの割り当て、ＬＱＭタイムスロットの割り当て、および概略タイミング調節情報のような同期化情報も、フィールドユニット４２に送られる。このように、スタンバイモードに新たに移されたフィールドユニット４２Ａは、ベースステーション２５との間でさらに精密な同期化を維持するために、ハートビートタイプチャネルの一つを介して表示を送信することができる。
【０１１９】
前述のように、概略タイミング調節情報は、フォワードページングチャネル６０Ｐ上をベースステーション２５に関してリンク要求フィールドユニット４２Ａを概略的に同期化するために送信される。好ましくは、１０ビットのサイン番号がフィールドユニット４２Ａに送信されて、アクセスチャネル５５Ａ上を以前に送信されたフィールドユニット４２のリンク要求メッセージに関してそのタイミングを早めるか、または遅らせる量を表示する。１０ビットサイン番号のすべてのleast significant bit (LSB)は、適切に加重される。例えば、あるＬＳＢは１６チップを表すことができる。このタイミング修正情報に基いて、対応するフィールドユニット４２Ａは、その概略の、ベースステーション２５に相対的なタイミングを調節する。その後、メッセージは、ハートビートチャネル５５ＨＳ，５５ＨＲＡ、またはトラフィックチャネル５５Ｔの適切なリバースリンクタイムスロットの中で送信される。微調整は、その後のベースステーション２５におけるフィールドユニット４２Ａによる送信を分析すること、およびＬＱＭチャネル６０Ｌフィールドバック経路を経て同期化情報を提供することにより、果たされる。
【０１２０】
適切なタイムスロットの中での送信に加え、概略および精密なベースステーション２５との同期化は、フィールドユニットが、フォワードリンクにおける割り当てられたタイムスロットの中で情報を受け取ることを可能にする。
【０１２１】
図５ａおよび５ｂは、フィールドユニット４２Ａおよびベースステーション２５の間にワイヤレスコミュニケーションリンクがいかに確立するかの詳細を提供するフローチャートである。通常、すべての移動ユニットまたはフィールドユニット４２Ａがベースステーション２５に関して種々な間隔を隔てて位置する特定のサービスエリアの中に通信リンクを要求する、多数のフィールドユニット４２が存在する。例えば、あるフィールドユニット４２は、ベースステーション２５にきわめて接近して存在することができるのに対し、他のものはきわめて離れた位置にある。したがって、信号が特定のフィールドユニット４２Ａからベースステーション２５に移行するための時間は、各フィールドユニット４２について相違する。したがって、特定のフィールドユニット４２とベースステーション２５の精密なタイミングの整合は、隣接するタイムスロットの中で送信するフィールドユニット４２の間の衝突を防止しまたは最小に抑えるために重要である。
【０１２２】
すべてのフィールドユニット４２が、ベースステーション２５までの距離および対応する遅れを考慮することなくリアルタイムで送信したならば、特定のフィールドユニットからの割り当てられたタイムスロットにおけるメッセージ通信は、歪んで、すなわちベースステーションでのメッセージが割り当てられたタイムスロットからわずかに外れて受信される。したがって、各フィールドユニット４２Ａからのメッセージの送信は、この歪み現象を防止するために、前述のとおり精密に調節される。
【０１２３】
フィールドユニット４２Ａからベースステーション２５までの距離のみならず、フィールドユニット４２Ａがメッセージを送信する外界条件も、タイミングの整合に影響を及ぼす。例えば、建造物の構造、大気条件および他の地形条件も、フィールドユニット４２Ａからベースステーション２５に送信される信号の通路に影響を及ぼす。したがって、数秒間に数フィールド程度に位置を変えるフィールドユニット４２でも、信号路のタイミングに大きな影響を及ぼす。本発明の原理に基いて共有されるリバースチャネル６５の連続的に調節されるタイミング送信の前記方法は、隣り合うタイムスロットの中でのベースステーション２５に送信する多数のフィールドユニット４２の間の衝突を最小に抑える。
【０１２４】
図６ａのステップ５１０は、ワイヤレス交信リンクを作るフローチャートの開始点を示す。ステップ５１５において、アクセスチャネル５５Ａは、フィールドユニット４２の要求を検出するためにベースステーション２５によりモニタリングされ、ベースステーション２５とのワイヤレス同期リンクが確立される。ベースステーション２５において受信されるリンクを要求するメッセージは、一連のパイロットシンボルに続いて、リンクを要求するフィールドユニット４２Ａを特定するデータを含む。アクセスチャネル５５Ａを介して受け取られるデータ情報に基いて、ベースステーション２５は、対応するフィールドユニット４２の特性にアクセスすることができる。
【０１２５】
新たな同期化リンクを作るためのスタンバイタイムスロットが得られない時には、フィールドユニット４２Ａによる接続要求は、ステップ５２５に示されているように拒否される。この時メッセージは、フォワードリンクページチャネル６０Ｐ上の対応するフィールドユニット４２Ａに送られることにより、タイムスロットが存在しないことを示し、フィールドユニット４２Ａは、その後改めてスタンバイ同期化リンクの確立を試みなければならない。
【０１２６】
ステップ５２０において新しいリンクを確立するための資源が利用できる場合、ベースステーション２５はステップ５３０のアクセスチャネル５５Ａ上のフィールドユニット４２Ａから受け取った要求メッセージのタイミングを分析する。上述の様に、３２パイロットシンボルのシーケンスが分析されてリバースリンク６５におけるピークパルス、又はマーカの位置が決定される。このランダムメッセージがベースステーションのマスタタイム基準ＥＰＯＣＨマーク、Ｍ１に関して受け取られる時間およびフィールドユニット４２Ａがベースステーション２５から離れている距離に基づいて粗い時間調節メッセージがベースステーション２５により生成されてリンクを要求するフィールドユニット４２Ａとベースステーション２５との間のタイミングを同期化する。この粗いタイミング情報、好ましくは１０ビットサイン番号は、フィールドユニットをベースステーションＥＰＯＣＨマークに一致させるためにフィールドユニット４２は、そのタイミングをいかに調節すべきかを示し、ステップ５３５のフォワードリンクページングチャネル６０Ｐを経てフィールドユニット４２Ａに送られる。次にフィールドユニット４２Ａは、その後のメッセージがリバースリンク６５上で割り当てられたタイムスロットの中で送信されるようにそのタイミング基準を調節する。また、タイミングの一致はフィールドユニット４２ＡがフォワードリンクＬＱＭチャネル６０Ｌの適切なタイムスロットの中でベースステーション２５からのメッセージを受け取ることが出来ることを保証する。
【０１２７】
ステップ５４０によれば、ベースステーション２５は二つのタイムスロットをリンク要求フィールドユニット４２Ａにページングチャネル６０Ｐを介して割り当てる。一つのタイムスロット割り当ては、フィールドユニット４２ＡがＬＱＭチャネル６０Ｌ上でベースステーション２５からＬＱＭメッセージを受け取るタイムスロットを示す。別のタイムスロット割り当ては、リバースリンクフィールドユニット４２のいづれかのタイムスロット３１０においてハートビートタイプチャネルを経てベースステーション２５に送信すべきかを示す。これらのタイムスロット割り当てに基づいてベースステーション２５およびフィールドユニット４２は、いずれのリンクにメッセージが属するかを決定することが出来る。なぜならば、タイムスロット自体はメッセージがどの対象に向かっているかを示すからである。
【０１２８】
スタンドバイモード中、ベースステーション２５はハートビートスタンドバイチャネル５５ＨＳ、又はハートビートリクエストアクティブチャネル５５ＨＲＡのいずれかで対応するフィールドユニット４２Ａによる送信のために割り当てられたタイムスロットにおける周期的メッセージを監視する。例えば、いずれかのチャネルのタイムスロットにおいて受け取られたマーカは、ベースステーション２５において分析されてベースステーション２５とフィールドユニット４２Ａとの間のタイミングの一致を修正する。タイムスロットの中のメッセージがベースステーション２５で受け取られるタイミングが早過ぎるか遅すぎる場合には、リバースリンクハートビートチャネル上で割り当てられたタイムスロット３１０におけるフィールドユニット４２による将来の送信のタイミングは、ステップ５４２において特定のフィールドユニット４２ＡのためのＬＱＭタイミングビット３１１に基づいて適切に遅らせる、又は進められる。
【０１２９】
タイミング調節は、ＬＱＭタイミングビット３１１の状態に基づいてフィールドユニット４２Ａにおいて行われる。最初、タイミングはこのビットの状態に基づいて適切な方向でチップの１／８ずつ調節される。しかし、フィールドユニット４２Ａが多くのＥＰＯＣＨ のように連続的に８つの後退ビット、又は連続的に８つの前進ビットを受け取る場合、フィールドユニット４２Ａの基準タイミング調節は、同じ状態にある後続のＬＱＭビット３１１に対してはチップの１／８ではなくチップの１／２を基準とする。この様にして、ベースステーション２５とフィールドユニット４２との間の同期化はリンクのためのタイミングが大きくずれている時には、より迅速に達成される。
【０１３０】
フィールドユニット４２Ａが、タイミングが過剰修正される、即ちＬＱＭタイミングビット３１１の極性が1つのｅｐｏｃｈから別のｅｐｏｃｈへ状態を変化することを判定すると、フィールドユニット４２でのタイミング調節は、その後に受け取られるＬＱＭタイミングビット３１１の各々に対してチップの１／８に戻される。フィールドユニット４２とベースステーション２５との間で同期化が達成される時には、ＬＱＭタイミングビット３１１はいくつかの連続ＥＰＯＣＨサイクルに対してロジックの１と０が交互に設定される。言い換えれば、フィールドユニットにおけるタイミングは、同期化がベースステーション２５とフィールドユニット４２Ａとの間で実現される時にはチップの１／８をジッタする。このジッタ量は、この様な同期化リンクを維持するために許される。
【０１３１】
フィールドユニット４２Ａが１６連続のＬＱＭビット３１１が同じ状態であるように別の８サイクルのタイミング調整修正を同じ方向で受ける場合には、時間調節修正は、受け取ったＬＱＭタイミングビット３１１当り１チップに設定される。上述の様に、修正が過剰であることが判明した時には、フィールドユニットにおけるタイミング調節は、受け取られたＬＱＭタイミングビット３１１の各々に対し再びチップの１／８を基準とする。
【０１３２】
各フィールドユニット４２のメッセージ送信を一致させる為にタイミングパルスを監視することに加えてベースステーション２５は、いずれのハートビートチャネル上でフィールドユニット４２Ａがその割り当てられた時間区分Ｔslotの間に送信するか決定する。次にステップ５４７においてフィールドユニット４２Ａが、ハートビートリクエストアクティブチャネル５５ＨＲＡにおいて送信するか否かによってフィールドユニット４２Ａが、アクティブモードに設定されるか否かを決定する。上記の通りであれば、ベースステーションはステップ５５０のデータ送信を支持するためにリバースリンク６５におけるトライックチャネル５５Ｔの様な適切な資源を割り当てる。さらに、ベースステーション２５は、フィールドユニット４２による使用の為にアクティブタイムスロット、即ちＡ1-Ａ16の間の一つの利用可能なタイムスロットをフォワードリンクＬＱＭチャネル６０Ｌの中において割り当てられることにより同期化ループを維持する。アクティブモード中は、上述の様にフィールドユニット４２Ａは、ベースステーション２５がフォワードリンクＬＱＭタイミングビット３１１を用いて適切なタイムスロット３１０の中でタイミング調節を行うトラフィックチャネル５５Ｔ内の正しく配列されたパイロットシンボルマーカのシーケンスに基づいてベースステーション２５との同期化を維持する。更に、フィールドユニット４２Ａはステップ５６０において再び主ループに戻る前にステップ５５５においてリバースリンクトラフィックチャネル５５Ｔを経てデータを送信する。再び主ループに入る時に、このフィールドユニット４２は、スタンバイモードタイムスロット３１０を再び割り当てられる。
【０１３３】
フィールドユニット４２Ａがステップ５６０において余り長くスタンバイモードなかった場合には、ベースステーション２５は、フィールドユニット４２Ａがステップ５７２においてベースステーション２５と該当するフィールドユニット４２Ａとの間のワイヤレスリンクを切断する要求をするかどうか決定する。リンクを切断する要求がなければプロセスループはステップ５４２に戻る
【０１３４】
フィールドユニット４２がステップ５７２で対応するリンクを切断する要求を生成する場合には、ベースステーション２５はステップ５７５においてメッセージをフィールドユニット４２に送ることにより、この様な要求を確認し、通信リンクを切断する。これはステップ５８０に示されたフローチャートを終了するための一つの方法である。
【０１３５】
ステップ５６０によれば、フィールドユニット４２Ａが長い間、動作していない、即ちデータを送らぬスタンバイモードが長く続くことが判明した場合には、ベースステーションは、他のユーザが使用できるようにＬＱＭおよびハートビートチャネルスロットの割り当てを取り消し、ステップ５６５においてフィールドユニット４２Ａとはアイドル接続を維持する。
【０１３６】
フィールドユニット４２Ａがステップ５８２において再びアクティブモードに移行することを要求することが判明した時には、ステップ５７０において同期化リンクを再構築する為にプロセスフローは、フローチャートの初めにおいて継続する。この様な場合には、一部は以前の接続に基づいて接続度が再度構築される。例えば、再接続のために全プロセスを再び実施する必要はない。何故ならば対応する最近動作を始めたリンクに関して維持されるデータは、以前の接続の復活に伴うオーバーヘッドを最小にする為に有利に使用出来るからである。
【０１３７】
ベースステーション２５は、ステップ５８２において再びアクティブモードに移行するフィールドユニット４２による要求を検出出来ぬ時にはステップ５８５においてフローは継続する。ベースステーション２５がステップ５８５において一定のタイムアウト時間内にアイドルフィールドユニット４２Ａからの応答を受け取ることが出来ぬ時には、ベースステーション２５はフォワードページチャネル６０Ｐ上でフィールドユニット４２をｐｉｎｇして、ステップ５８７のフィールドユニット４２による応答を引き出す。フィールドユニット４２Ａがステップ５９０において応答せぬ時には、フィールドユニット４２Ａは停止し、従ってアイドル接続は、その特定のフィールドユニット４２に対してはもはや維持されない。フィールドユニット４２Ａがステップ５９０においてｐｉｎｇに応答する時には、プロセスフローはステップ５９５においてスタンドバイ接続としてのリンクを再構築する為にフローチャートのＳＴＡＲＴ(ステップ５１０)において継続する。
【０１３８】
本発明を好ましい実施形態により図示し、説明してきたが、当業者には添付の特許請求項に包含される本発明の範囲から逸脱することなく、形状または細部の各種の変更が実行可能であることは理解されるであろう。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、ワイヤレス電話およびコンピュータに関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤレス電話および個人使用のコンピュータの普及は、かつては特別な用途にしか使用出来なかった近代的な通信サービスの需要を増大させることになった。１９８０年代になると無線音声通信は、携帯電話ネットワークを利用することで一般に普及した。しかし、このサービスは加入コストが高いと予測された為に最初はビジネスの特定分野にのみ利用可能と考えられていた。同じ現象は、遠隔地に分布するコンピュータネットワークへのアクセスにも見られ、ごく最近迄必要なコンピュータおよびワイヤラインアクセス機器を利用出来るのはビジネスマンおよび大規模な研究所に限られていた。
【０００３】
利用可能な新しいテクノロジーの範囲が拡大した結果、今や大衆が次第にインターネットおよびプライベートイントラネットへのワイヤラインアクセスのみならず、ワイヤレスアクセスをも希望する時代を迎えた。ワイヤレステクノロジーは、ポータブルコンピュータ、ラップトップコンピュータ、手持ち式のデジタル機器等を使用して、電話線に接続することなしにこのようなネットワークにアクセスすることを好むユーザにとって特に便利である。
【０００４】
インターネット、プライベートイントラネットおよび既存のワイヤレスインフラストラクチャーを用いる他のネットワークに対する低コスト、高速のアクセスを可能にする為の満足できる解決法は未だ広く望み得ないのが実情である。これは次の幾つかの過去の不幸な例に見出すことが出来る。第一に、ワイヤラインネットワークによる商用上の高速データサービス提供の為の代表的な方法は、大抵の家庭又はオフィスで利用出来るボイスグレードサービスには容易に適用出来ないことである。例えば、このような標準高速データサービスは、必ずしも標準の携帯電話による効果的な通信を可能にはしないのである。何故ならばワイヤレスネットワークは元来音声サービスの提供のみを目的としているからである。従って現在のデジタル無線通信システムは、音声通話用に最適化されているが、しかしＣＤＭＡの様な或る方法はデータ送信を可能にする非対称性挙動の手段を提供する。例えば、フォワードトラフィックチャネル上のＩＳ−９５に対してTelecommunication Industry Association （ＴＩＡ）により定められたデータレートは、いわゆるRate Set １に対しては１．２ｋｂｐｓから９．６ｋｂｐｓの範囲の増分で調節可能であり、Rate Set ２に対しては１．８ｋｂｐｓから１４．４ｋｂｐｓの範囲の増分で調節可能である。リバースリンクトラフィックチャネルでもデータレートはかなり低い。
【０００５】
従って、既存のワイヤレスシステムは、通常はせいぜいフォワードリンク方向に毎秒１４．４kilobits（ｋｂｐｓ）の最大データレート伝送を可能にする無線チャネルを提供するのみである。この様に低データレートチャネルは、現在は割安なワイヤラインモデムを用いることにより、一般的に利用可能である２８．８又は５６．６ｋｂｐｓのレートでさえデータを直接送信するのには適さない、ましてや統合サービス・デジタル・ネットワーク（ＩＳＤＮ）タイプ機器で利用可能な１２８ｋｂｐｓの様な高レートには到底適さない。これらのレベルのデータレートは、ウェブページをブラウジングするなどの動作に利用し得る最小限のレートに急速になりつつある。
【０００６】
ワイヤラインネットワークは、携帯システムが最初に開発された時には知られていたが、セルラーネットワークトポロジーにより高速ＩＳＤＮ−又は×ＤＳＬ−グレードのデータサービスを提供するワイヤレスシステムのための手段は存在しなかった。
【０００７】
ほとんどのワイヤレスシステムに於いて、無線チャネル資源よりも遥かに多くのユーザーが期待出来る。デマンドベースのマルチプルアクセスシステムが従って必要である。
【０００８】
マルチプルアクセスが一群の無線周波数搬送波信号でのアナログ変調を用いる伝統的な周波数区分マルチプレックス・アクセス（ＦＤＭＡ）もしくは、又は時間分割多アクセス（ＴＤＭＡ）、もしくはCode Division Multiple Access （ＣＤＭＡ）を用いる無線搬送波周波数の共有を可能にする方式により提供されるかは関係なく、無線スペクトラムの性質は共有されるものである。この事は、ワイヤライン媒体が比較的低廉であり、通常は共有されないというデータ送信を支持する従来の条件とは全く似てはいない。
【０００９】
ワイヤレスシステムの設計に於いて考える可き他の要因はデータ自体の特性である。例えば、ウェブページへのアクセスが一般にリバースおよびフォワード方向の非対称性データレート伝送規定を持ち、バーストに基づくものであると考えることとする。一般的な用途では遠隔クライアントコンピュータのユーザは、先ずブラウザプログラムに対するウェブページのアドレスを定める。次にブラウザプログラムはサーバーコンピュータへのネットワークを用い通常１００バイト又はそれ以下のウェブページアドレスデータを送信する。サーバコンピュータは次に１０キロバイトから数メガバイトのテキスト、画像、オーディオデータ、又はビデオデータさえも含む要求されたウェブページのコンテンツを以って応答する。ユーザは、別のウェブページをダウンロードする前に、そのウェブページのコンテンツを数秒又は数分かけて読む。
【００１０】
オフィス環境では、大部分の従業員のコンピュータ作業習慣は、通常２,３のウェブページをチェックし、次に、局所的に記憶されたデータにアクセスする、又はコンピュータの使用全体を打切るなどの何かを他の作業を長い時間にわたり実施するというようなものである。従ってこの様なユーザーは、一日中インターネット、又はプライベートイントラネットに常時接続されていても高速データリンクの実際の使用は通常極めて散発的である。
【００１１】
インターネット接続性を支持するワイヤレスデータ送信サービスがワイヤレス音声通信と共存する場合、ワイヤレスＣＤＭＡシステムの利用可能な資源の使用を最適化することが益々重要になって来る。周波数の再使用およびトラフィックチャネルの動的な割り当ては、高性能ワイヤレスＣＤＭＡ通信システムの効率を高めることができる要素であるが、利用可能な資源のより効率的な利用の必要性が依然望まれている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、ＣＤＭＡコミュニケーションシステムにおけるワイヤレスリンクを最適化する為の幾つかの斬新な特徴を提供する。図示された実施形態では、一対の共有チャネルが、ベースステーションをフィールドユニットに同期化する為に所定の時点においてフィールドユニットからベースステーションに、メッセージを伝送する為に割り当てられる。さらに詳しくは、共有されたチャネル対の何れかにおいてフィールドユニットからベースステーションにおいて受け取られるメッセージは分析されて、割り当てられた時間セグメント中に伝送する為にフィールドユニットが正しくベースステーションに同期化されていることを判定する。タイミングを進める、又は遅らせる為の最小タイミングフィードバックメッセージが次にフォワードリンクでフィールドユニットに伝送される為、フィールドユニットによるその後のメッセージが適切な時間セグメント中に伝送される。好ましくは、リンクの同期化はベースステーションと多数のフィールドユニットの各々との間で同時に維持される。従って本発明の共有コミュニケーションシステムの構成によれば、最小の資源が多数のフィールドユニットとの同期化リンクを維持するように割り当てられる為、ワイヤレス資源は高帯域幅データ伝送の為に取っておくことが出来る。
【００１３】
好ましい実施形態においては、フォワードリンクチャネルはベースステーションから多数のフィールドユニットの各々へ時間分割されたメッセージ伝送をサポートする為に割り当てられる。リバース方向には、リバースリンクチャネルがフィールドユニットからベースステーションへの時間分割されたメッセージ伝送をサポートする為に割り当てられる。従って、各チャネルはタイムスロット、又は時間セグメント（時間区分）に分割され、上記フォワードチャネルのタイムスロットは、ベースステーションから対応するフィールドユニットへの通信を導くようにフィールドユニットに割り当てられる。同様に、リバースチャネルのタイムスロットは、メッセージをベースステーションに伝送する為にフィールドユニットに割り当てられる。フォワードリンクおよびリバースリンク通信の両者に対してタイムスロット自体の相対位置は、メッセージがベースステーションから何れのフィールドユニットに伝送されているか、又は何れのフィールドユニットからメッセージがベースステーションに伝送されているかを示す。
【００１４】
或る用途では、フォワードリンクチャネルは“アクティブ"および"スタンドバイ"タイムスロットの両者を含む様に分割される。アクティブタイムスロットは、フィールドユニットに割り当てられており、このことはリバースリンクトラフィックチャネルが現在、リバースリンクにおいてベースステーションにデータペイロードを伝送する為に用いられていることを示している。スタンドバイタイムスロットは、フィールドユニットが現在リバースリンク上でデータペイロードを伝送していなくてもベースステーションとの同期化を維持する為にフィールドユニットに割り当てられる。従ってスタンドバイモードのフィールドユニットは、新たに割り当てられたリバースリンクチャネル上で再同期化の為の長い遅延を生じることなしに直ちに伝送することが出来る。何故ならばフィールドユニットは既にベースステーションと同期化されているからである。
【００１５】
ベースステーションは、フィールドユニットを監視して、アクティブモードに移るフィールドユニットによる要求を確認する。アクティブタイムスロットに空きがあるときには、そのタイムスロットを、リンクを要求するフィールドユニットに割り当てられ、トラフィックチャネルはリバースリンクにおいて要求しているフィールドユニットとベースステーションとの間のデータペイロード転送を支持する。特定のリンク上のデータ転送に続いて、フィールドユニットは、スタンドバイタイムスロットに再割り当てされることにより最小ではあるがベースステーションと同期化されたリンクを維持する。
【００１６】
好ましい実施形態においては、フォワードリンクおよび一対のリバースリンクのコードを持つチャネルの各々に割り当てられた、所定数の定期的に反復するタイムスロットがある。従ってベースステーション、又はフィールドユニットからのメッセージは、共有チャネルの適当なタイムスロット内で周期的に伝送される。好ましくは、ベースステーションからのデータを受け取る為の第１チャネルにおけるフィールドユニットに割り当てられるタイムスロットは、フィールドユニットからベースステーションへのタイミング表示マーカを伝送する為の対のチャネルに割り当てられた対応するタイムスロットに関して時間的に食い違っている。これによりベースステーションタイムは、タイムスロット内で受け取られたメッセージのタイミングを分析し、タイミング調節フィードバックメッセージを作り出し、これをフォワードチャネルの適切なタイムスロットにおける対応するフィールドユニットに伝送することが可能となる。
【００１７】
割り当てられたタイムスロットにおけるベースステーションにおいて多数のフィールドユニットの各々から受け取られたメッセージは、対応するフィールドユニットにおける将来のメッセージ伝送のタイミングをいかに調節すべきかを決定する為に分析される。詳しくは、フィールドユニットからのメッセージ伝送は、割り当てられたタイムスロット、又は時間セグメントにおいてベースステーションでメッセージが受け取られる様に調節される。これはタイミング調節メッセージをベースステーションからフォワードリンクを経てフィールドユニットに伝送することにより達成され、このフィールドユニットにおいてタイミング調節メッセージは、将来のメッセージの伝送が所望のタイムスロット内に合致する様にメッセージの伝送のタイミングを速める、又は遅らせるべきかを示す。この様にして、同一のリバースリンクチャネルの隣り合うタイムスロットにおいてメッセージを伝送する複数のフィールドユニットは互いに阻害し合うことはない。これにより同一チャネルの干渉が減少する。
【００１８】
リバースリンクチャネルを介してフィールドユニットからベースステーションに伝送されたメッセージは、好ましくは対応するユニットをベースステーションと同期化する為のマーカを含む。メッセージの中で伝送されるマーカは、タイミング修正情報を作り出す為にタイムスロット自体の中で正確な基準点を提供する。例えば、ベースステーションはタイムスロットの中のマーカを分析し、フィールドユニットが適切な時間セグメントにおいてその後のメッセージを伝送する間、リバースリンクにおいてそのタイミングを調節せねばならぬ度合いを決定する。好ましくは、適切に配列されたパイロットシンボルの列がタイムスロットにおいて時間基準マーカとして用いられる。上記に代り短い擬似ランダム・ノイズ（ＰＮ）コードがタイムスロットにおける時間基準マーカとして用いることが出来る。勿論、任意のタイプのマーカがベースステーションにより検出される限り使用可能である。
【００１９】
アクティブモードにおいてはトラフィックチャネルの対応するタイムスロットにおけるマーカは、フィールドユニットとベースステーションとの間のタイミングの一致をサポートする為に分析される。アクティブでない、又はスタンドバイモードにおいて一対の割り当てられたリバースリンクチャネルの何れか一つのタイムスロットにおけるマーカは、フィールドユニットとベースステーションとの間のタイミングの一致をサポートする為に分析される。
【００２０】
上述の様に共有のフォワードリンクチャネルは、ベースステーションから多数のフィールドユニットへリンククオリティメッセージ、又はタイミング調節メッセージを伝送するのに用いられる。反対の方向において、リバースリンクは一対の独特のコードを持つ第１および第２チャネルを含む。この一対のチャネルの各々は特定の目的に用いられる。例えば、リバースリンクチャネルの時間セグメント、又はタイムスロットは、ベースステーション表示メッセージを伝送する為のフィールドユニットに割り当てられる。第１チャネルを介したフィールドユニットからのデータ伝送は、ベースステーションへの第１タイプのメッセージを示すのに対し、第２チャネルを介したフィールドユニットからのデータ伝送は、ベースステーションへの第２タイプのメッセージを示す。したがって、特定のチャネル自体上の単なる伝送は、ベースステーションに対する表示、又はメッセージを提供する。これにより、コード化されたデータペイロードはベースステーションと通信する為に伝送される必要はない。
【００２１】
或る用途では、一つのチャネル上のタイムスロットにおけるマーカ伝送は、対応するフィールドユニットによるアクティブへの移行の要求を示す。即ち、割り当てられたタイムスロットにおけるマーカの伝送は、リバースリンクトラフィックチャネルがフィールドユニットからベースステーションへのデータペイロードを伝送する為にユーザに割り当てられるようにフィールドユニットが要求していることを示している。この事は、フィールドユニットが現在スタンドバイモードであることを示している。あるいはフィールドユニットは、マーカをリバースリンクチャネルの一対のうちの第２チャネルを介して伝送することにより、フィールドユニットはアクティブモードへの移行を要求していないことを示す。例えば、フィールドユニットはリバースリンクチャネル上でデータを伝送することを望んでいない。むしろフィールドユニットは、随時再び動作が出来るように、動作はしていないがベースステーションと同期化されていることを要求する。
【００２２】
上述の様に同期化は、多数のフィールドユニットの各々に対してベースステーションにおいて受け取られたマーカを監視することにより、かつ、将来の伝送がタイムスロットの中で正しく一致する様にリバースリンクにおいて調節メッセージを伝送することにより達成される。好ましい用法では、フィールドユニットは、三つのリバースリンクチャネルの少なくとも一つにおいてマーカを伝送することにより、ベースステーションとフィールドユニットとを同期化出来る。例えば、正確なタイミングの一致は、フィールドユニットが第１の共有リバースリンクチャネルのタイムスロットにおいて伝送されるマーカを介してスタンドバイモードに在るときに達成される。フィールドユニットがアクティブモードに移行しようとする時、フィールドユニットは、第１の共有チャネルにおいてマーカの伝送を中断し、同じ時間セグメントにおいて第２チャネルを介しマーカを伝送する。第２チャネルを介したこの伝送には二つの目的がある。第１の目的は、フィールドユニットがアクティブモードに移行しようとしていることを示すことに在る。第２の目的は、ベースステーションがフィールドユニットが正しく同期化されているかどうかを分析し続けることが出来るようにフィールドユニットからマーカを伝送することに在る。リバースリンクトラフィックチャネルが特定のフィールドユニットにより使用の為に割り当てられる場合には、フィールドユニットは同期化を維持する為に第１、又は第２チャネルの何れかにおいてマーカの伝送を中断する。むしろフィールドユニットは、この時マーカを割り当てられたリバースリンクトラフィックチャネルにおいて伝送する。上述の方法と同様にベースステーションは、この時フィールドユニットがタイムスロットの中で伝送する為に正しく同期化されているか否かを決定する為にリバースリンクトラフィックチャネル内で伝送されるマーカの一部分を監視する。この様にしてフィールドユニットの各々に対するフィードバックは、フィールドユニットのモードには関係なく割り当てられたタイムスロットの中でデータを伝送する為にそれらが正しく一致されていることを保証する。言い換えれば、フィールドユニットへの特定のリンクの正確なタイミングの一致は、フィールドユニットがスタンドバイモードであるか、アクティブモードへの移行を要求中か、又は現在一つもしくは多数の割り当てられたリバースリンクトラフィックチャネル上でデータペイロードを伝送しているかには関係なく最適に維持される。
【００２３】
好ましい実施形態に於いて、ベースステーションに関してタイミングを調整する為にベースステーションからフィールドユニットに送られるメッセージは、フィールドユニットに於いてスロットタイミング基準を進ませるか遅らせる可きかを示す単一ビットを含む。対応するフィールドユニットに於けるタイムスロットに於いて受け取られるビットの状態に基づいてフィールドユニットは、そのスロットタイミングを所定時間の長さ、例えばチップの１／８だけ進め、又は遅らせる。フィールドユニットにおける連続的なフィードバックメッセージに於いて受け取られた単一ビットの状態が、ｎ回続けて同じ状態である、即ち連続的にｎ箇（予め定められた数）のロジック１又はゼロが受け取られる時には、同じ状態にあるその後のビットはチップの１／８よりも大きい、例えばチップの１／２の様な予め定められた時間に基づいてフィールドユニットにそのタイミングを進めさせ、又は遅れさせる。従って、ベースステーションとの同期化が大巾に狂っているフィールドユニットは、チップの１／８のような小さい固定調節時間がタイミングを連続的に調節するのに用いられている時よりも迅速に同期化される。
【００２４】
新たに参加したフィールドユニットを同期化するには、ベースステーションは、このベースステーションと共に新しいリンクを作るフィールドユニットによる要求の為にアクセスチャネルを監視する。ランダム、又は擬似ランダムリンク要求メッセージがベースステーションのアクセスチャネルを介して受け取られるタイムは、ベースステーションとのタイミング同期化を実現することを要求するフィールドユニットに於いて行われるべき初期のタイミング調節を始めるのに用いることが出来る。
【００２５】
更に詳細には、ベースステーションとフィールドユニットとの間のタイムスロットの初期の同期化を達成するには、粗いタイミング調節メッセージが各フィールドユニットに送信されて、ベースステーションとの大まかなタイミング調節をいかに実現すべきかを示す。粗いタイミング調節メッセージは、好ましくはマルチビット値であり、ベースステーションとの同期化を達成するために初期のタイミングを進ませる、又は遅らせる量をフィールドユニットに知らせる。従って、フィールドユニットは、割り当てられたタイムスロットにおいてメッセージを受け取り、また発信するために大まかに又は正確に同期化される。
【００２６】
好ましくは、粗いタイミング調節メッセージは、ページングチャネルを介してフィールドユニットを要求するリンクに送られる。同様に動的タイムスロット割り当て情報は、ページングチャネルを介してフィールドユニットに伝送される。
【００２７】
本発明の別の実施形態に於いては、ワイヤレス通信システムのコード化されたチャネルは、多数の送信器の各々および受信器からの同期化された通信を支持するために割り当てられる。コード化されたチャネルの第１部分は、第１送信器による使用のために割り当てられて受信器に基準信号を送信するのに対し、チャネルの第２部分は第２送信器による使用のために割り当てられて受信器にメッセージを送信する。好ましくはコード化されたチャネルは複数のタイムスロットに分割され、各送信器は適切なタイムスロットにおいて受信器に送信する。
【００２８】
この方法によれば、多数の送信器はコード化されたチャネルを介して受信器に異なるタイプの情報を伝達することが出来る。例えば、第１の送信器により伝送される基準信号は、受信器により分析されるタイミング基準信号である。タイミング調節およびフィードバックリンクのパワーレベルコントロールメッセージは、この時第１送信器に伝達されて、そのタイミングおよびパワーレベルを調節する。同時にメッセージは、コード化されたチャネルを介して第２送信器により受信器に伝送される。
【００２９】
好ましくは、第１送信器により生成される基準信号は、フォワードエラー修正情報を含んでいないのに対して、第２送信器により送信されるメッセージはフォワードエラー修正情報を含む。特定の用途では、第２送信器から受信器に送信されるメッセージは、受信器と対応する送信器との間の伝送のリバースリンククオリティを示すリンククオリティメッセージを含むフィードバックメッセージである。
【００３０】
本発明の別の実施形態では、第１および第２のコード化されたチャネルは、送信器から受信器への同期化された通信を支持するために割り当てられる。好ましくは、第１および第２のコード化されたチャネルは、複数のタイムスロットに分割され、そのタイムスロットにおいて送信器は、調節されたパワーレベルで送信器から受信器への信号を生成するにより対象となる受信器に表示(指示)を送信する。上述の様に第１又は第２のコード化されたチャネル自体を介した送信は受信器に対してメッセージを示す。例えば、第１のコード化されたチャネルのタイムスロット内の伝送は、受信器に対しフィールドユニットがスタンドバイモードにとどまることを望んでいるのを示すのに対し、第２のコード化されたチャネルを介した伝送は、受信器に対し送信器が追加して割り当てられたトラフィックチャネルを介して受信器にデータペイロードを送信しようとすることを示す。
【００３１】
タイムスロットに於ける第１又は第２チャネルを介して送信される表示は、受信器に於いて分析されて受信された信号の強度を判定する。信号強度が所望のレベルよりも低い場合には、受信器により生成されるフィードバックメッセージは、第１又は第２のコード化されたチャネル上で後の送信のためそのパワーレベルを調節するために送信器に伝達される。このようにして、送信器のパワーレベルをワイヤレスシステムにおける同一チャネルの干渉を抑制するために調節することが出来る。詳しくは、送信装置のパワーレベルは徐々に増減出来るため、他のチャネルへの影響は最小に抑えられる。
【００３２】
受信器から送信器に送信されたパワー調節メッセージは、送信器が後の伝送のためにパワー出力を増やす、又は減らすべきかを示す単一ビットを含むことが出来る。従って、パワーは、ノイズ比に対する信号がほとんど瞬時に変化することのある動的環境に於いてさえも最適に調節される。
【００３３】
パワーを調節するこの方法は、フィードバックメッセージを介して送信器を受信器に対して同期化する上述の方法に似ている。しかし、この実施形態に於いて、送信器のパワーレベル出力は、タイミングの代りにフィードバックメッセージを介して調節される。従って、送信器のパワーレベルは、スタンドバイモードの間に調節することが出来るため、送信器が動作して、受信器にデータペイロードを送信する場合に送信器のパワーレベルが同一チャネル干渉を減少させるために最適化される。パワーおよびタイミングフィードバックループの両方を、同時に実施することが出来るため、送信器のパワー出力レベルおよびタイミングは潜在的に散発的なデータ送信用に最適化される。
【００３４】
本発明の一つの構成は、ベースステーションと多数のフィールドユニットの各々との間に最小の資源を用いてリンクを提供することである。ベースステーションと通信するために上述の方法を用いて共有チャネルを提供することは、多数のフィールドユニットとの同期化されたリンクを維持するために必要なＣＤＭＡチャネルの数を減らすことになる。従って、ベースステーションとフィールドユニットとの間のデータ転送を支持するために、より多くのチャネル、又は資源が利用可能である。これにより割り当てられた搬送波周波数での潜在的な処理資源が増大する。
【００３５】
本発明の別の構成は、ベースステーションと多数のフィールドユニットの各々との間のタイミングの一致およびパワーレベルコントロールを支持するための最小フィードバックループを提供する斬新な方法を包含する。ベースステーションは、割り当てられたタイムスロットに於いて受け取られた各メッセージに用いられている基準マーカを分析して、ベースステーションに向けられたフィールドユニット信号、又は表示が、ベースステーションにおよび好ましいタイミングに関して早いか遅いかを検出する。単一の進め、又は遅らせるコントロールビットのようなメッセージは、対応するフィールドユニットに伝達し戻されてそのメッセージタイミングが進められるか、又は遅らされるため、フィールドユニットからの将来のメッセージ伝送は適切なタイムスロットにおけるベースステーションに於いて受け取られる。従って、共有リバースリンクチャネル上で信号を伝送する多数のフィールドユニットは、隣接するタイムスロットにおいて伝達するとき、互いに干渉することはない。更にフォワードリンク上で送られるタイミング情報は、フィールドユニットがフォワードリンク上で割り当てられたタイムスロットの中でメッセージを受け取るためにベースステーションに対して自らを同期化することを可能にする。多数の同期化されたリンクの各々を維持する結果として、対応するフィールドユニットは、データ送信の前にベースステーションと再同期化するための長いプロセスを経由することなくリバースリンク方向にデータペイロードを直ちに伝送することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
本発明の上記のおよびその他の目的、特徴および長所は、その中で同じ部品には一貫して類似の記号が用いられる添付の図面に図示されている本発明の好ましい実施形態の下記のさらに詳細な記述から明らかとなる。図面は必ずしも縮尺を使用せず、むしろ本発明の原理を図示するために強調が行われている。
【図１】本発明の原理によるワイヤレス通信システムを示す全体図である。
【図２】本発明の原理によるハートビートおよびＬＱＭスロットタイミングを示すタイムチャート図である。
【図３】本発明の原理によるＬＱＭスロットのビットの規定例を示す図である。
【図４】本発明の原理による動作することを要求するフィールドユニット、およびリバースリンク方向にデータペイロードを伝送するためのトラフィックチャネルの割り当てを示すグラフである。
【図５】本発明の原理によるチャネル同期化をサポートするブロック図である。
【図６ａ】本発明の原理によるフォワードおよびリバースチャネルの同期化を示すフローチャートである。
【図６ｂ】本発明の原理によるフォワードおよびリバースチャネルの同期化を示すフローチャートである。
【図７】本発明の原理によるフォワードおよびリバースチャネルを同期化するためのタイミングマークを特定するためのパルスサンプリング技法を示すグラフである。
【図８】本発明の原理によるフィールドユニットをベースステーションに同期化するためのアクティブ、スタンバイおよびアイドルのモードを示すテーブルである。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
図１は本発明の原理によるワイヤレス通信システム１００のダイアグラムである。ベースステーション２５は、図示された複数のフィールドユニット４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ（フィールドユニット４２と総称する）の各々とワイヤレス通信リンクを維持する。このようなワイヤレスリンクは、ベースステーション２５とフィールドユニット４２との間のフォワードリンク７０およびリバースリンク６５にメモリ領域を割り当てることにより確立される。各リンク６５または７０は、通常いくつかのロジカルリバースリンクチャネル５５およびいくつかのロジカルフォワードリンクチャネル６０から成っている。
【００３８】
図示されたように通信システム１００は、インターフェース５０とネットワーク２０との間のワイヤレス通信をサポートする。通常、ネットワーク２０は、パケット交換電話網（Packet Switched Telephone Network(ＰＳＴＮ)） 、もしくはインターネット、インターネットまたはイントラネットのようなコンピュータネットワークである。インターフェース５０は、好ましくはネットワーク２０に対するワイヤレスアクセスを提供するためにポータブルコンピュータ１２のようなデジタルプロセス装置に接続される。したがって、ポータブルコンピュータ装置１２は、配線接続およびワイヤレスデータリンクの両者を組み合わせることによる通信に基づいてネットワーク２０に対してアクセスを持つ。
【００３９】
好ましい実施形態において、フォワードリンクチャネル６０およびリバースリンクチャネル５５は、符号分割多元接続方式（Code Division Multiple Access(ＣＤＭＡ)） チャネルとしてワイヤレス通信システム１００に規定される。即ち、各ＣＤＭＡチャネルはコード化され、データを擬似雑音（ＰＮ）コードシーケンスを増大させられたチャネルを介したデータの送信により規定される。ＰＮコード化されたデータは無線周波数搬送波に変調される。これにより受信器は、特定のチャネルに対して割り当てられた特別に増大したＰＮコードのみを知る別のものから一つのＣＤＭＡチャネルを解読することが可能となる。好ましい実施形態によれば、各チャネルは好ましくはＩＳ−９５ＣＤＭＡ規格を満し、38.4ｋｂｐｓで送信することのできる1.25ＭＨｚ帯域を占有する。
【００４０】
フォワードリンクチャネル７０は、少なくとも３つのロジカルチャネルを含む。図示されたようにこの中にはリンク品質マネージメント（Link Quality Management （ＬＱＭ））チャネル６０Ｌ、ページングチャネル６０Ｐおよび多数のトラフィックチャネル６０Ｔが含まれる。
【００４１】
リバースリンク６５は、ハートビートスタンバイ５５ＨＳ、ハートビートリクエストアクティブチャネル５５ＨＲＡ、アクセスチャネル５５Ａおよび多数のトラフィックチャネル５５Ｔを含む。一般にリバースリンクチャネル５５は、フォワードリンクチャネル６０Ｔに似ているが各リバースリンクトラフィックチャネル６０Ｔは、2.4 ｋｂｐｓから最大160 ｋｂｐｓの間の種々なデータ伝送速度をサポートすることができる。
【００４２】
ベースステーション２５とフィールドユニット４２Ａとの間で伝送されるデータは、通常ウェブページデータのようなコード化されたデジタル情報からなる。リバースリンク６５、またはフォワードリンク７０における多数のトラフィックチャネルの割り当てに基づいてベースステーション２５およびフィールドユニット４２Ａとの間の特定のリンクにおいてデータ伝送の高いレートを実現することができる。しかし、多数のフィールドユニット４２が帯域巾の割り当てをめぐり競合するから、フィールドユニット４２は、データペイロードを伝送するためにメモリ領域（リソース）が自由に割り当てられたトラフィックチャネルになるまで待たなければならないことがある。
【００４３】
図２に示されたように、フォワードリンクＬＱＭチャネル６０Ｌは、多数のフィールドユニット４２の各々にメッセージを伝送するための予め定められた数の周期的に反復するタイムスロット３１０に分割される。各フィールドユニット４２は、その割り当てられたタイムスロット３１０において受け取られたメッセージに基づいて送られたメッセージを識別する。言い換えれば、フィールドユニット４２は、ベースステーション２５からの情報を受け取るためにそれぞれ割り当てられたタイムスロット３１０において受け取られた情報をモニタリングする。
【００４４】
リバースリンクハートビートスタンバイチャネル５５ＨＳおよびハートビートリクエストアクティブチャネル５５ＨＲＡもまた多数のユーザの間で共有される。これらのチャネルは、それが各ハートビートチャネルの中で互いに一致するように周期的に反復するタイムスロット３１０およびＬＱＭチャネル６０Ｌのタイムスロットの両者に分割される。リバースリンクハートビートチャネル５５ＨＳまたは５５ＨＲＡのタイムスロット３１０は、ハートビートスタンバイチャネル５５ＨＳまたはハートビートリクエストアクティブチャネル５５ＨＲＡのいずれかを介してハートビートタイプメッセージをベースステーション２５に伝送するために多くのフィールドユニット４２の一つに割り当てられる。したがって、ベースステーション２５は、いずれのフィールドユニット４２Ａからメッセージが特定のタイムスロットの中でメッセージの受け取りに基づいて伝送されるかを特定する。
【００４５】
リバースリンク中の共有されるチャネルの対は、ハートビートチャネルと呼ばれる。なぜならば本発明の一つの構成は、ベースステーション２５と同期状態に保たれるためにフィールドユニット４２Ａからの最小の表示（指示）の伝達を包含するからである。ハートビートチャネル５５ＨＳ、５５ＨＲＡおよびＬＱＭチャネル６０Ｌは次に詳述される。
【００４６】
上述のように、本発明の別の構成は、複数のフィールドユニットの各々およびベースステーション２５の間にそれらが現在データペイロードをリバースリンク方向に伝送していない時にも最小のメンテナンスリンクの維持を包含している。同期化を維持するこの方式は、多数のフィールドユニットの各々が散発的に動作することを要求し、データをリバースリンクに伝送する用途には特に有利である。フィールドユニット４２の各々が最小リンクを介してベースステーション２５とは既に同期化しているから、フィールドユニット４２Ａは、リバースリンクトラフィックチャネル５５を割り当てられ、割り当てとほとんど同時に他のチャネルに干渉することなくリバースリンク方向にデータペイロードを送信する。即ち、フィールドユニット４２Ａは、トラフィックチャネルがその用途に割り当てられる時にベースステーション２５との再同期化の長いプロセスを経由することを必要としない。
【００４７】
下記の記述には再び図１が参照されるが、ＬＱＭチャネル６０およびハートビートチャネル５５Ｈのさらなる詳細が図２と関連付けられる。
【００４８】
ベースステーション２５との同期化されたリンクを確立するために、フィールドユニット４２は、メッセージをアクセスチャネルでベースステーション受信器３５にフィールドユニット送信器４０を介して送る。これらのメッセージはベースステーション２５において確認され、プロセスされる。可能な場合には、要求するフィールドユニット４２Ａとの間に双方向の通信リンクを作るためにベースステーション２５によりメモリ領域が割り当てられる。
【００４９】
フォワードリンク７０の中では、ページングチャネル６０Ｐがベースステーション送信器３０により使用されてオーバヘッドまたはページングメッセージまたは命令をフィールドユニット受信器４５に送る。オーバヘッド情報は、フィールドユニット４２と共にワイヤレスリンクを作るためにシステムコンフィグレーションパラメータのようなデータを含む。
【００５０】
上述のように、ワイヤレス通信システム１００はハートビートチャネル５５ＨＳおよびハートビートリクエストアクティブチャネル５５ＨＲＡをリバースリンク６５に、またリンク品質マネージメントチャネル（ＬＱＭ）６０Ｌをフォワードリンク７０の中に含む。これらのチャネルは、ベースステーション２５および多数のフィールドユニット４２との間で共有される。即ち、ベースステーション２５は、メッセージを多数のフィールドユニット４２に同じフォワードリンクＬＱＭチャネル６０Ｌを用いて送信するのに対し、特定のフィールドユニット４２Ａへのメッセージは、割り当てられたタイムスロット３１０の中で伝送される。このようにタイムスロット割り当ては、メッセージを特定のフィールドユニットおよび対応するコミュニケーションリンクに対しアドレスするための方法として用いられる。
【００５１】
本発明の原理は、オンデマンドおよび散発的なデータの高速処理をワイヤレス通信リンクにおいて要求するユーザをサポートするために有利に運用される。例えば、ＰＣ装置１２の遠隔ユーザは、ウェブページのようなオブジェクトファイルをダウンロードするためのオンデマンド高速処理能力をサポートするワイヤレスリンクによりインターネットに接続することができる。ユーザは、データペイロードがリバースリンク方向に送信されない時にはスタンバイモードにとどまることができる。例えば、リンクのユーザは、ある時間セグメントでは最小であることが可能であるために、ウェブページを点検することができる。このようなユーザをサポートするためにリンクがデータの送信、または受信に用いられていない時でもベースステーション２５との同期化を維持することは有利である。このことは、ワイヤレス通信システム１００においてベースステーション２５と特定のフィールドユニット４２Ａとの間にデータが伝送されていない時でもベースステーション２５との最小接続を維持することにより達成される。
【００５２】
フィールドユニット４２Ａとベースステーション２５との間の最小接続の一つの構成は、そのタイミングがベースステーション２５と正しく一致するためにフィールドユニット４２Ａの調節タイミングを包含する。最小接続の別の構成は、フィールドユニット４２Ａのパワーレベル出力をそれが低くはあるが、しかし検出可能なパワーレベルで送信するように調節することを包含する。
【００５３】
上述のようにリンクを散発的にしか必要としないユーザに対して反復的に作り出され、または存続する接続は、時間を多く費やし、メモリ領域の非効率な利用を招くことになる。また現在データを伝送していない加入者に対して連続ベースでトラフィックチャネル５５Ｔのようなメモリ領域を保有することもまた非効率的である。したがって、トラフィックチャネル５５Ｔは、必要時のみ割り当てられることによりデータ伝送をサポートし、ワイヤレス交信システム１００での利用可能なメモリ領域の使用を最適化することになる。
【００５４】
図２は、タイミングダイアグラムで、特にハートビートスタンバイチャネル５５ＨＳ、ハートビートリクエストアクティブチャネル５５ＨＲＡおよびＬＱＭチャネル６０Ｌを図示している。好ましくは、コード化されたチャネルは、通常対で割り当てられるから２つのハートビートスタンバイチャネル５５ＨＳおよび２つのハートビートリクエストアクティブチャネル５５ＨＲＡを含む合計４つのハートビートタイプチャネルと組み合わされた２つのＬＱＭチャネルが存在する。しかし、図示の目的のために図２には各チャネルタイプは、一つのみ示されているに過ぎない。もちろん、チャネルの対となるセットがユーザの数の２倍をサポートするために用いることができる。
【００５５】
図示されているように、ハートビートスタンバイ５５ＨＳ、ハートビートリクエストアクティブチャネル５５ＨＲＡおよびＬＱＭ６０Ｌチャネルの各々において６４のタイムスロット（各方向）が、ＥＰＯＣＨ時間毎に規定される。スタンバイモードでの最高４８フィールドユニット４２は、アクティブモードでの最高１６ユーザと共にサポートされることができる。図示された実施形態におけるＥＰＯＣＨ時間は、13.3ｍＳであるために各タイムスロットは208 ｍＳまたは２５６ＰＮコードチップである。タイムスロットは、周期的に反復するためにベースステーション２５は特定のフィールドユニット４２とＥＰＯＣＨ、または13.3ｍＳ毎に情報を交換することができる。
【００５６】
ＬＱＭチャネル６０Ｌでのデータの伝送は、好ましくはマスタータイミング基準として用いられるベースステーション２５により維持される。したがって、フィールドユニット４２は、ベースステーション２５と交信し、割り当てられたタイムスロットの中で送信するために自己をベースステーション２５、特にＬＱＭチャネル６０Ｌに同期化する必要がある。
【００５７】
一般にベースステーション２５とフィールドユニット４２Ａとの間のリンクは、３つのモード、即ちアクティブ、スタンバイまたはアイドルのいずれかで保持されている。ベースステーション２５および特定のフィールドユニット４２Ａとの間の正確な周期化は、アクティブおよびスタンバイモードにあるフィールドユニット４２に対してのみ維持される。図７は、ベースステーション２５とフィールドユニット４２Ａとの間の特定のリンクに対して維持されるモードタイプに関するさらなる詳細を示す。本発明のこの構成は明細書の中で後述される。
【００５８】
スタンバイまたはアクティブモードでの各フィールドユニット４２Ａは、フォワードリンクＬＱＭチャネル６０Ｌにおいて一つのタイムスロットを、またリバースリンクハートビートタイプチャネルでは一つの時間セグメントを割り当てられる。したがって、情報はメッセージの特定のタイムスロットでの伝送に基づきフィールドユニット４２Ａを目標とされる。例えば、タイムスロット＃１に割り当てられたフィールドユニット４２Ａは、フォワードリンクＬＱＭチャネル６０Ｌ上のタイムスロット＃１において受け取った情報を復調し、解読するのに対し、ベースステーション２５に戻されたデータは、リバースリンクハートビートスタンバイチャネル５５ＨＳまたはハートビートリクエストアクティブチャネル５５ＨＲＡのタイムスロット＃１の中のフィールドユニット４２Ａにより送信される。ベースステーション２５およびフィールドユニット４２Ａの両者は、いずれのリンクにメッセージが特定のタイムスロット３１０でのメッセージの受領に基づいて表示されているかを特定する。
【００５９】
好ましくは、各対応するチャネルにおけるタイムスロット間にはタイミングのズレが存在し、ベースステーション２５に割り当てられたタイムスロットにおいて受け取られたメッセージを処理し、次にサイクルの残りの部分でＬＱＭチャネル６０Ｌを用いて適切に応答するための時間を与える。したがってＬＱＭチャネル６０Ｌにより伝送されたメッセージは、フィールドユニット４２Ａの伝送特性を調節するのに用いられるフィードバックメッセージを含む。
【００６０】
ＬＱＭチャネル６０Ｌは、上述のようにタイミング基準として用いられるが、本発明の原理はフォワードリンクにハートビートタイプチャネル５５ＨＳおよび５５ＨＲＡが用いられ、リバースリンクにはＬＱＭ−タイプチャネルが用いられる時に同等に適用される。言い換えれば、ベースステーション２５はフィールドユニット４２Ａに関して選択的に同期化される。
【００６１】
スタンバイモードでは、同期化は、ＬＱＭチャネル６０Ｌの対応するタイムスロットにおいて送られたメッセージに基づいてフォワードリンクＬＱＭチャネル６０Ｌとリバースリンクハートビートスタンバイチャネル５５ＨＳとの間で保持され、特定のフィールドユニット４２に対してベースステーション２５にそのフィールドユニット４２から送られたメッセージが適切なタイムスロットにおいて受け取られるか否かを表示する。例えば、フィールドユニット送信器４０からベースステーション２５へのメッセージ送信は、ベースステーション受信器３５において分析されてベースステーション２５と多数のフィールドユニット４２の各々との間の微調整に役立てられる。
【００６２】
図２に示されているように、ＬＱＭチャネル６０ＬのタイムスロットＡ１ からＡ１６は、アクティブモードでのフィールドユニット４２に対して留保されており、トラフィックチャネルはリバースリンク方向でのフィールドユニット４２Ａに割り当てられ、データはフィールドユニット４２からベースステーション２５に伝送される。逆にＬＱＭチャネル６０Ｌのタイムスロット１−４８は、フィールドユニット４２に対して留保され、通信システム１００のリバースリンクを用いてデータペイロードを現在送信していないスタンバイモードで操作している。
【００６３】
随時、対応するフィールドユニット４２に割り当てられているのは、ハートビートチャネル５５ＨまたはＬＱＭチャネル６０Ｌの６４のタイムスロットの内の４８以下であることが望ましい。このことは、フィールドユニット４２Ａとベースステーション２５との間のデータ伝送の完了時にアクティブタイムスロットを割り当てられたアクティブモードでのフィールドユニット４２Ａがスタンバイモードに戻り、使用されないスタンバイモードタイムスロット３１０を再び割り当てられることを保障する。
【００６４】
好ましくは、スタンバイモードのフィールドユニット４２は、それらがアクティブモードにある時にはできる限りＥＰＯＣＨマークＭ１に近い形で、使用されないアクティブタイムスロット３１０を割り当てられる。例えば、４８のフィールドユニットがスタンバイモードＬＱＭスロットＳ１ ，Ｓ２ …Ｓ４８を割り当てられる時には、アクティブモードにセットされたフィールドユニット４２ＡはＬＱＭチャネルの中の割り当てられたアクティブモードタイムスロットＡ１ である。フィールドユニット４２Ａに割り当てられるべき次のアクティブタイムスロット３１０は、Ａ１がその時に使用されていることを仮定してＡ２ のような低い番号の使用されていないタイムスロットとなる。
【００６５】
ハートビートスタンバイチャネル５５ＨＳは、アクティブフィールドユニット４２Ａからのメッセージを伝送するための追加のタイムスロットをも包含し、即ちリバースリンクにおいて割り当てられたトラフィックチャネルを用いてベースステーション２５にデータを送信するフィールドユニット４２Ａである。好ましくは、リバースＬＱＭタイムスロット２５０は、対応するアクティブフィールドユニット４２Ａからベースステーション２５にリンク品質情報を送信するために割り当てられる。このようにしてベースステーション２５は、ベースステーション２５とフィールドユニット４２との間のフォワードチャネルに関する送信の対応するリンク品質を通知することができる。
【００６６】
リバースＬＱＭタイムスロット２５０を用いる特定の用途では、フィールドユニット４２Ａはベースステーション２５からのフォワードリンク信号の品質をモニタリングし、フォワードエラー修正情報を含む変調されたメッセージを割り当てられたＬＱＭタイムスロット２５０におけるベースステーション２５に送信することができる。ＬＱＭタイムスロット２５０において伝送されるこれらのフィードバックメッセージに基づいてベースステーション２５からの伝送された信号の性質は、フォワードリンクチャネルでのその後のフィールドユニット４２Ａへのメッセージが正しく検出することのできるように調節することができる。例えば、フィールドユニット４２Ａは、フォワードリンクトラフィックチャネルを通してベースステーション２５により伝送される信号が適切なパワーレベルで送られるために受信された信号のパワーレベルが希望の範囲内にあるか否か、例えば選ばれた信号対ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）であるか否かをモニタリングすることができる。この場合、リバースＬＱＭタイムスロット２５０において送られたメッセージは、ベースステーション２５がフォワードチャネルにおけるそのパワーレベル出力を増大させまたは低下させるかを示すことができる。
【００６７】
ハートビートスタンバイチャネル５５ＨＳは、多数のフィールドユニット４２とベースステーション２５との間の通信の少なくとも２つのタイプをサポートする。スタンバイモードでの第１フィールドユニット４２Ａは、対応するフィールドユニット４２Ａのタイミングの一致およびパワーレベルを調節するためにベースステーション２５においてモニタリングされるタイミング基準信号を送信する。最近話題となっているようにアクティブモードでの第２フィールドユニット４２Ｂは、メッセージをベースステーション２５に送信するためにリバースＬＱＭタイムスロット２５０を割り当てられる。好ましくは、リバースＬＱＭタイムスロット２５０において伝送されるメッセージは、メッセージの内容を決定するためにベースステーション２５において復調され解読されるデータメッセージを含む。
【００６８】
スタンバイモード自身においてフィールドユニット４２Ａによるハートビートスタンバイチャネル５５ＨＳでのタイムスロット中の単なる無線周波数の伝送は、フィールドユニット４２Ａがスタンバイモードにとどまることを望むことのベースステーション２５に対する表示である。上述のように、フィールドユニット42Ａによるスタンバイモードでの後者の送信は、フォワードエラー修正情報を含む解読され復調されたメッセージを含まない。
【００６９】
図3は、本発明の原理によるフォワードリンクＬＱＭタイムスロット３１０におけるビットのマッピングの例を示すタイムチャート図である。図示されているように、各々タイムスロット３１０において送信される１６ビットが存在するが、これは用途によって変化することがある。ＬＱＭタイムスロット３１０の一つのビットは、少なくともメッセージサイクルにおいてベースステーション２５で受信されたフィールドユニットメッセージ送信が正確に割り当てられたタイムスロット３１０の中で受け取られたか否かを示すＬＱＭタイミングビット３１１である。このことは、同じリバースリンクチャネル６５の隣接するタイムスロットにおけるメッセージを送信する他のフィールドユニット４２は互いに干渉することのないことを保障する。
【００７０】
好ましい実施形態においては、ＬＱＭタイミングビット３１１は、フィールドユニット４２Ａがリバースリンク６５上でのタイミングを進めるべきか、または遅らせるべきかを示す。ロジックワンは、タイミングをチップの１／８だけ進ませるべきことを示すのに対し、ロジックゼロは、タイミングをチップ１／８だけ遅らせるべきことを示す。このようにしてベースステーション２５は、ベースステーション２５と複数のフィールドユニット４２の各々との間の通信リンクを個々に同期化する。言い換えれば、対応するフィールドユニット４２からのメッセージ送信のタイミングはしばしば調節されるために、対応するメッセージはベースステーション２５の割り当てられたタイムスロットの中で受け取られる。したがって、フィールドユニット４２は、ベースステーション２５に比較してきわめて高速で動くにもかかわらず、ベースステーション２５に同期化することができる。
【００７１】
好ましい実施形態において、ベースステーション２５は、ＢＨＣコード化に基づいてＬＱＭチャネル６０Ｌ上で情報を伝送する。これにより受信フィールドユニット４２はエラーを検出し修正することができる。たとえば、１５．７コード使用は、最大2つのエラーを修正し、最大3つのエラーを検出することを可能にする。図3に示されるように、エラーの修正と検出のために8つのパリティービット３１３が用いられている。
【００７２】
再び図2によれば、タイムチャート図は、ハートビートスタンバイチャネル５５ＨＳおよびハートビートリクエストアクティブチャネルＨＲＡを示す。図示されたように、タイムスロットのナンバリングは、互いに順番に並ぶように両チャネルに対して選ばれている。例えば、各ハートビートチャネルのタイムスロット＃１は、その時の時間セグメントＴslotの中で互いに一致している。
【００７３】
ハートビートスタンバイチャネル５５HSおよびハートビートリクエストアクティブチャネル５５ＨＲＡは、異なった機能を発揮する。例えば、特定のタイムスロット３１０の使用を割り当てられたフィールドユニット４２は、スタンバイモードにとどまることを望むことをベースステーション２５に示すために、ハートビートスタンバイチャネル５５Ｈを介して送信する。他方、フィールドユニット４２Ａは、選択的にフィールドユニット１２がフィールドユニット４２Ａからベースステーション２５までデータペイロードを送信するためにリバースリンクトラフィックチャネルの割り当てを望むことをベースステーション２５に表示するためにハートビートリクエストアクティブチャネル５５ＨＲＡの対応するタイムスロット３１０を介して送信する。
【００７４】
好ましい用途では、ハートビートスタンバイチャネル５５ＨＳ、ハートビートリクエストアクティブチャネル５５ＨＲＡおよびＬＱＭチャネル６０Ｌは、長いＰＮ（擬似雑音）コードのような独特のコードによりすべて規定される。したがって、ベースステーション２５は、割り当てられたタイムスロットにおけるフィールドユニット４２Ａからのメッセージを、フィールドユニット４２ＡがＲＦ（無線周波数）信号を対応する固有のコード化されたチャネル上を送信するか否かを検出することによって検出する。いずれかのハートビートチャネルの割り当てられたタイムスロットの中の伝送は、復調されるべき重要な意味を持つデータペイロードを含むことを必要としない。なぜならばチャネル自身の時間内のフィールドユニット４２Ａによる単なるコード化されたＲＦ伝送は、ベースステーション２５に対し対応するフィールドユニット４２Ａがスタンバイモードにとどまるか、または動作することを望むか否かを示すからである。
【００７５】
ある用途において、フィールドユニット４２Ａは、短いＰＮコード、長いＰＮコードおよびＷａｌｓｈコードのような直交コードを含む復調されないデータを、ハートビートタイプチャネル、即ちハートビートリクエストアクティブチャネル５５ＨＲＡのハートビートスタンバイチャネル５５ＨＳの割り当てられたタイムスロット３１０の中で送信する。このように、タイムスロット３１０の中で受信されたメッセージは、対応するデータペイロードメッセージを解読することなしに容易に特定される。フィールドユニット４２Ａは、コード化されたメッセージまたはデータペイロードを含む表示を伝送した時には、通常必要とされるよりも低いパワーレベルで送信する。
【００７６】
フィールドユニット４２Ａは、割り当てられた時間セグメント中はハートビートスタンバイチャネル５５ＨＳおよびハートビートリクエストアクティブチャネル５５ＨＲＡを含むハートビートチャネルの対の一つのみを送信するから、これらのチャネル上で送信されたＲＦパワーの組合せは、単一チャネルの場合と同じ効果を示す。
【００７７】
マーカは、いずれかのハートビートチャネルのタイムスロット化されたメッセージ内に含まれるのが望ましく、したがってベースステーション２５は、対応するフィールドユニット４２が正しく同期化されるか否かを分析することができる。特に、フィールドユニット４２はマーカをタイムスロットル３１０の中の予め定められた位置に伝送し、ベースステーション２５は、次にフォワードリンクＬＱＭチャネル６０Ｌの適切なタイムスロット３１０の中でメッセージを送ることにより、フィールドユニットが将来のメッセージ送信のタイミングを進ませるかまたは遅らせるかを示す。
【００７８】
本発明の別の構成は、多数のフィールドユニット４２の各々とベースステーション２５との間にパワーフィードバックループを維持することを包含する。ハートビートスタンバイチャネル５５ＨＳまたはハートビートリクエストアクティブチャネル５５ＨＲＡのタイムスロットの中で送信される表示または基準信号は、ベースステーション２５において分析されることにより対応するフィールドユニット４２Ａにより送信される受信ＲＦ信号の強度を決定する。例えばフィールドユニット４２Ａのパワー出力は、ベースステーション２５において受信される信号の信号対ノイズ比に基づいて調節することができる。信号の強度が希望のレベルより低いか、またはベースステーション２５により検出されるような定められた範囲外にある時には、ベースステーション２５により作り出されたフィードバックメッセージは、ハートビートタイプチャネル上のその後の送信のためのパワーレベルを調節するために、対応するフォワードリンクにおけるフィールドユニット４２Ａに伝えられる。このようにしてフィールドユニット４２Ａのパワーレベルは、連続するＬＱＭタイムスロット３１０におけるフィールドユニット４２Ａに送信されたパワー調節メッセージに基づいて同チャネル干渉を抑制するように調節されることができる。送信器のパワーレベルは徐々に増減されることができるので、他のチャネルに及ぼす影響は最小となる。
【００７９】
フィールドユニット４２Ａのパワー出力レベルを調節する上記の方法は、フィードバックメッセージを介してフィールドユニット４２Ａをベースステーション２５に同期化するために前述された方法に似ている。しかし、パワーフィードバックコントロールループでは、フィールドユニット４２Ａのパワーレベル出力がタイミングの代わりにパワーフィードバックメッセージを介して調節される。したがって、フィールドユニット４２Ａのパワーレベルは、スタンバイモード中は調節することが可能であり、送信器がデータペイロードを受信器に送信する時には、送信器のパワーレベルは同チャネル干渉を減少させるように最適化される。
【００８０】
パワーフィードバックループは、特定のパワーレベルにおいてＲＦ信号を送信するための基準を提供するために、フィールドユニット４２Ａはいかなるレベルでフィールドユニット４２ＡがＦＥＣ（フォワードエラー修正）コード化メッセージをリバースリンクトラフィックチャネルのような他のチャネルにより送信すべきかを決定することができる。特に、最近アクティブモード化されたフィールドユニット４２Ａは、基準としてハートビートチャネル上でパワーレベル送信を用いてデータペイロードを送信する使用されるべき変調タイプおよびＦＥＣコードによりデータペイロードをいかなるレベルでベースステーション２５に送信すべきかを決定することができる。
【００８１】
パワーおよびタイミングフィードバックループの両者は、同時に実施されることができるためにフィールドユニット４２Ａのパワー出力レベルおよびタイミングが散発的データ送信のために最適化される。したがって、フィールドユニット４２Ａのパワーおよびタイミングフィールドユニット４２Ａの信号対ノイズ比および信号経路送信遅延がほとんど瞬時に変化するダイナミックな状況下でも最適に調節することができる。周囲の状況が変化する時にもリンクは維持される。
【００８２】
スタンバイモードでは、フィールドユニット４２Ａからベースステーション２５へのＲＦ送信が適切なパワーレベルで受信されるか否かを特定のフィールドユニット４２Ａに示すＬＱＭチャネル６０Ｌ上の適切なタイムスロット３１０において送られたメッセージに基づいてパワーレベル最適化が達成される。例えば、フィールドユニット送信器４０からベースステーション２５への信号の送信は、ベースステーション受信器３５において分析されて多数のフィールドユニット４２の各々に対してパワーレベルの微調整が達成される。
【００８３】
図３は、本発明の原理によるフォワードリンクＬＱＭタイムスロット３１０におけるビットのマッピング例を図示している。開示されたように、各タイムスロット３１０においては少なくとも１６ビットが送信されるが、これは用途により変えられる。
【００８４】
ＬＱＭタイムスロット３１０の一つのビットは、前のＥＰＯＣＨサイクル中にベースステーション２５において受信されたハートビートスタンバイチャネル５５ＨＳまたはハートビートリクエストアクティブチャネル５５ＨＲＡ上のフィールドユニット送信が定められたパワーレベルより高いかまたは低いか検知された結果を示すＬＱＭパワーレベルコントロールビット３１２である。ＬＱＭタイムスロット３１０の中でのこのフィードバックメッセージは、フィールドユニット４２Ａにおいてモニタリングされてフィールドユニット４２Ａのパワー出力レベルを調節するために、フィールドユニット４２Ａのパワー出力は最小であるが、ベースステーション２５において検出可能である。もちろん、フィールドユニット４２Ａのパワー出力レベルは、最低検出可能レベルより上に調節されるために、フィールドユニット４２Ａからの送信は、たとえ外界条件にわずかな変化が現れてもなお検出可能である。
【００８５】
注目すべきはフィールドユニット４２Ａによる送信が極めて低いためにベースステーション２５では検出不可能である時には、ＬＱＭタイムスロット３１０でのフィードバックメッセージが作り出されて、フィールドユニット４２Ａが予め定められた量だけパワー出力レベルを高めることにより、ベースステーション２５は、後続のＥｐｏｃｈにおけるフィールドユニット４２Ａにより送信を検出できる可能性を示すことである。多数Ｅｐｏｃｈにわたりフィールドユニット４２Ａに送信されるパワーフィードバックメッセージは、そのパワー出力レベルを徐々に調節するために用いることができる。このフィールドユニット４２Ａによるパワー出力の漸次の変化は、他のチャネルの品質へのインパクトを最小にする。言い換えれば、フィールドユニット４２Ａは、好ましくは他のコード化されたチャネル上で送信する他のフィールドユニット４２に不当な干渉をもたらす程の高いパワーレベルで送信しないものとする。
【００８６】
特定の用途では、ＬＱＭパワーレベルコントロールビット３１２は、フィールドユニット４２Ａがリバースリンク６５上の送信のためのパワーレベル出力を増大させるべきか、減少させるべきかを示す。ロジック１は、タイミングを例えば１／２ｄＢだけ高めるべきことを示すのに対し、ロジックゼロは、ベースステーション２５での受信された信号が希望の信号対ノイズ比のレンジに収まるように、フィールドユニット４２Ａのパワーレベル出力が１／２ｄＢだけ引き下げられるべきことを示す。このようにして、ベースステーション２５は、ベースステーション２５と複数のフィールドユニット４２のそれぞれとの間の通信リンクのパワーレベルを個別に調節する。言い換えれば、対応するフィールドユニット４２のパワー出力レベルはしばしば調節されるために、対応する表示は、ベースステーション２５の所望のパワーレベルにおいて受信される。したがって、フィールドユニット４２のパワー出力レベルは連続的に調節されるために、たとえフィールドユニット４２Ａがベースステーション２５に対して極めて速く移動しても、すなわちリバースリンクパス損失が変化して、フィールドユニット４２Ａのパワー出力レベルがベースステーション２５との連続的な通信をサポートするために適切に調節されるときにも、最適にセットされる。
【００８７】
前述のように、パワー調節は、ＬＱＭタイミングビット３１２の状態に基づいて、フィールドユニット４２Ａにおいて行われる。最初、タイミングは、このビットの状態に応じて適切な方向に１／２ｄＢのようなあらかじめ定められた最初の量により調節される。しかし、フィールドユニット４２Ａが、ある列で８つの“ｉｎｃｒｅａｓｅ”パワービットを、またはある列で８つの“ｄｅｃｒｅａｓｅ”パワービットを、多くのＥＰＯＣＨｓについて受信する時には、フィールドユニット４２Ａのパワー調節は、同じ状態の後続のＬＱＭパワーコントロールビット３１２に対しては、１／２ｄＢの代りに１ｄＢに基づいて行われる。このようにして、フィールドユニット４２Ａの最適のパワー出力レベルは、リンクのためのパワーレベルが大きく調節を乱されている時にはより迅速に実現される。
【００８８】
フィールドユニット４２Ａは、パワー出力レベルが過剰修正されること、すなわちＬＱＭタイミングビット３１２の極性があるｅｐｏｃｈから別のｅｐｏｃｈに状態を変化させることを認めると、フィールドユニット４２Ａでのパワー出力調節は、その後に受信される各ＬＱＭパワーコントロールビット３１２に対してのもとの１／２ｄＢに戻される。フィールドユニット４２とベースステーション２５との間にパワー同期化が達成される時には、ＬＱＭパワーコントロールビット３１２は、通常、いくつかの継続するＥＰＯＣＨサイクルに対し、ロジック１とゼロが交互に続くように設定される。言い換えれば、フィールドユニットにおけるパワーコントロール出力は、ベースステーション２５およびフィールドユニット４２Ａの間で同期化が実際に果たされる時には、１／２ｄＢだけジッタする。このジッタ量は、このような同期化リンクを維持するためには耐容することができる。もちろん、フィルタがフィールドユニット４２Ａに設けられることができるために、パワー出力は、フィールドユニット４２Ａの一つのＥｐｏｃｈから次のＥｐｏｃｈに移る時にジッタはおきない。
【００８９】
単一ＬＱＭパワーコントロールビット３１２を送信する代りに、ＬＱＭタイミングスロット３１０は、また、対応するフィールドユニット４２Ａがそのパワー主Ｔ力レベルを増減すべき量を示すマルチビットメッセージを含んでもよい。
【００９０】
図４は、本発明の原理により割り当てられたリバースリンクトラフィックチャネルとなることを要求する、フィールドユニット４２Ａを図示するタイミングダイアグラムである。図示されているように、スタンバイモードでのフィールドユニット４２Ａは、Ｅｐｏｃｈ Ｅ1に特定のタイムスロット３１１を割り当てられる。前述のように、フィールドユニット４２は、ハートビートスタンバイチャネル５５ＨＳの割り当てられたタイムスロット３１０を経て、スタンバイモードにとどまることを送信する。フィールドユニット４２Ａからのこのリバースリンク表示に対する応答にあたって、ベースステーション２５は、リンクの同期化を維持するために、Ｅｐｏｃｈ Ｅ1におけるＬＱＭチャネル６０Ｌの対応するタイムスロット３１０において、フィードバックメッセージを送信する。前述のように、このフィードバックメッセージは、パワーおよびタイミングのコントロール調節情報の両者を含むことができる。
【００９１】
Ｅｐｏｃｈ Ｅ2は、フィールドユニット４２Ａが引き続きスタンバイモードにとどまることを要求する類似の状況を示す。したがって、タイムスロット３１０の中でタイミングマーカをモニタリングし、リバースリンクにおいてＬＱＭチャネル６０Ｌを経て対応するフィードバックを提供する反復機は、フィールドユニット４２がデータペイロードをリバースリンク方向に送信することを望む場合に対応するリンクが同期化されることを保障する。
【００９２】
後続のＥｐｏｃｈ Ｅ3において、フィールドユニット４２Ａは、ベースステーション２５に対しデータペイロードを送信するためにリバースリンクトラフィックチャネルを割り当てられるよう機能を付与されることの要求を示す。前述のように、これは、ハートビートリクエストアクティブチャネル５５ＨＲＡの適切なタイムスロット３１０においてＲＦ信号を作ることにより果たされる。利用可能なリバースリンクトラフィックチャネルの数によっては、フィールドユニットが機能を付与されることを要求する時点と、トラフィックチャネルが実際にフィールドユニット４２Ａにより使用されるために実際に割り当てられる時点との間に遅れの生じることがある。したがって、ベースステーション２５においてハートビートリクエストアクティブチャネル５５ＨＲＡの割り当てられたタイムスロット３１０において送信することにより機能状態に移行する要求を反復することが望ましい。タイミング調節フィードバックメッセージは、また、ハートビートリクエストアクティブチャネル５５ＨＲＡ上で受信されたメッセージに基づいてフィールドユニット４２Ａに送信されるから、ベースステーション２５とフィールドユニット４２との間の対応するリンクの精密な同期化およびパワーコントロールは、その後のＥｐｏｃｈ Ｅ4およびＥ5に対して維持される。
【００９３】
Ｅｐｏｃｈ Ｅ5の前、またはＥｐｏｃｈ Ｅ5中、フィールドユニット４２Ａは、いずれのトラフィックチャネルがそのデータペイロードをリバースリンク方向に送信するために割り当てられるかを知らされる。
【００９４】
Ｅｐｏｃｈ Ｅ6およびＥ7は、フィールドユニット４２Ａがデータペイロードを送信するためにリバースリンクトラフィックチャネル５５Ｔの使用を割り当てられたことを示す。注目すべきは、フィールドユニット４２Ａは、ハートビートスタンバイチャネル５５ＨＳまたはハートビートリクエストアクティブチャネル５５ＨＲＡのいずれを介しても、ベースステーション２５にもはや表示を送ることのないことである。しかし、リンク品質メッセージは、フィールドユニット４２のタイミングを調節するためにベースステーション２５からフォワードリンク方向に依然として送信されている。タイミング調節フィードバックメッセージは、リバースリンクトラフィックチャネル５５Ｔを経て送信されたマーカに基づいている。図示されたように、Ｅｐｏｃｈ Ｅ6およびＥ7において、ＬＱＭメッセージは、新たに割り当てられたＡ1とＡ6との間のアクティブタイムスロットにおいてフィールドユニット４２Ａに送信される。したがって、ベースステーション２５からフィールドユニット４２Ａへの送信は、新たなタイムスロット３１０に移行した。もちろん、Ｅｐｏｃｈ Ｅ6以前には、フィールドユニット４２Ａは、それがデータペイロード３１０を送信するトラフィックチャネル５５Ｔおよびフィールドユニット４２ＡがタイムスロットされたＬＱＭメッセージを受信する新たに割り当てられたアクティブタイムスロット３１０を知らされねばならない。
【００９５】
前述のように、マーカは、リバースリンクトラフィックチャネル５５Ｔを経てそれらが分析されるベースセクション２５へのデータペイロード送信に含まれる。この場合には、最小のフィードバックタイミング調節メッセージは、リバースリンクトラフィックチャネル５５Ｔの中で受信されるマーカに基づいて作り出される。タイミング調節メッセージは、フォワードリンクＬＱＭチャネル６０Ｌの新たに割り当てられたアクティブタイムスロットＡ1において送信される。
【００９６】
データペイロードがリバースリンクトラフィックチャネル５５Ｔを経て送信された後、フィールドユニット４２ＡはＥｐｏｃｈ Ｅ8およびＥ9に示されているスタンバイモードに移行する。したがって、同期化は、フィールドユニット４２Ａとベースステーション２５との間のフィードバックループに基づいて再び維持される。特に、ハートビートスタンバイチャネル５５ＨＳのタイムスロット３１０において送信されたメッセージは、ベースステーション２５において再び分析され、タイミング調節フィードバック情報は、フォワードリンクＬＱＭにおいて送信されてフィールドユニット４２Ａをベースステーション２５に精密に同期化する。
【００９７】
図５は、リバースリンク６５およびフォワードリンク７０の同期化ならびにパワーコントロールを探すために用いられるベースステーション２５でのハードウェアコンポネントを示す。フィールドユニット４２Ａにより使用されるように割り当てられたタイムスロット３１０において送信された情報は、ハートビートスタンバイコリレーションフィルタ４４０、またはハートビートリクエストアクティブコリレーション４４５のような対応するハートビートコリレーションフィルタにより分析される。一般に、各ハートビートチャネルの固有のコードは、各種のタイムスロット３１０の中でモニタリングされて、対応するフィールドユニット４２Ａが機能モードにとどまることの要求を検出する。その後、ベースステーション２５は、フィールドユニット４２Ａを、機能モードへの移行の要求が検出された時に適切なリソースをそれに与えることにより機能モードに設定する。ハートビートスタンバイコリレーションフィルタ４４０が、スタンバイモードにとどまることのフィールドユニット４２Ａの要求に対応する長いＰＮコードを特定するのに対し、ベースステーション２５でのハートビートリクエストアクティブコリレーションフィルタ４４５は、機能モードに移行する要求に対応する長いＰＮコードを特定する。
【００９８】
フィールドユニット４２Ａが、いずれのハートビートタイプチャネル上で、割り当てられたタイムスロット３１０において送信するかには関係なく、フィールドユニット４２Ａからのマーカは、パルスタイミングアナライザ４２２によりモニタリングされる。次に、対応するフィールドユニット４２Ａによるメッセージ伝送が、ベースステーション２５でのタイムスロット３１０内で早く、または遅く受信されるかが求められる。好ましくは、あるタイムスロット３１０において受信された最強の相違点ストリングは、ハートビートスタンバイチャネル５５ＨＳ、またはハートビートリクエストアクティブチャネル５５ＨＲＡを介して受信されたメッセージのタイミングを分析するためのタイムアライメントストリングと命名される。
【００９９】
タイムスロットアライメントは、前述のコリレーションフィルタを用いて分析される特定のストリングにおけるパイロットのコリレーションプロファイルに基づくのが好ましい。コリレーションフィルタ４４０、４４５の出力は、２５６サンプルを含み、６４ラグに相当し、ラグ当たり４サンプルの割合である。２５６サンプル出力ウィンドウは、ベースステーション２５の全コリレーション時間間隔をあらわす。好ましくは、タイムアライメントポイントまたはマーカは、サンプルナンバー８０であり、プレカーソルに対して２０ラグを、またポストカーソルチャネル情報に対して４４ラグを可能にする。
【０１００】
一般に、タイムアライメントエラーの計算は、特定のサンプルストリングの中のどこに質量中心またはピークが存在するかを求めることが基礎となっている。例えば、アートビートスタンバイチャネル５５ＨＳまたはハートビートリクエストアクティブチャネル５５ＨＲＡのいずれかを経て指定されたタイムスロット３１０において送信する各フィールドユニット４２Ａは、マーカを、すなわちタイムスロットの中のあらかじめ定められた位置にあるピーク信号を含む。主経路のいずれかの側のチャネルおよび２サンプルに対する最強のパイロットパス、すなわち１および１／４チップは、タイムスロットの中の質量中心またはマーカのピークを求めるために統計的に分析される。図６のサンプルの質量中心は、下記の式に基づいて計算される。
【０１０１】
【数１】
【０１０２】
ここで、Ｌはタイムスロットにおける質量中心の位置であり、ｔはＸ−軸に沿ったサンプル時間、Ｑ（ｔ）は特定のサンプルタイムにおけるサンプルの大きさである。例えば、Ｌは、図６に示された結果に基づいて計算される。
【０１０３】
【数２】
【０１０４】
再度、タイミングアライメントエラーは、算定された質量中心のタイミングを、タイムスロット３１０の中のタイミングアライメントのための基準点として選ばれる所望の８０の時間設定点と比較することにより、求められる。前記の例における質量中心は、７８．３１７と推定されるから、タイミングは早いことになり、したがって対応するＬＱＭタイミングビット３１１は、ロジック“１”にセットされ、対応するフィールドユニットは、そのタイミング基準をチップの１／８だけ進めることにより、その後のメッセージは、タイムスロット３１０の中でチップの１／８だけ遅らされる。本発明の中のこの総合的なフィードバック技法は、ベースユニット２５と多数のフィールドユニット４２のそれぞれの間のタイムアライメントの連続微調整を保障する。
【０１０５】
好ましくは、タイムエラーは、所望の設定点サンプル８０とＬとの差の２倍の整数を用いることにより計算される。例えば、 タイム＿エラー＝整数［（Ｌ−８０）×２］
タイムエラーが負の値となると、ＬＱＭタイミグビット３１１はロジック“１”に設定される。逆に、ＬＱＭタイミグビット３１１は、タイム＿エラーが正の値となるときにはロジック“ゼロ”に設定される。
【０１０６】
再び図5によれば、プロセッサ４２６はタイミングデータを分析し、リバースリンクハートビートチャネル５５HおよびフォワードリングLQMチャネル６０Lを同期化するためのタイム＿エラーを作り出す。ＬＱＭタイムスロット化されたメッセージは、次に、ＬＱＭチャネル♯１ ６０Ｌ上のＬＱＭ信号発生機４５０により送信されて、前述の対応するフィールドユニット４２Ａに対するタイミング調節を可能にする。
【０１０７】
スタンバイモードでのフィールドユニット４２Ａが、ハートビートリクエストアクティブチャネル５５ＨＲＡの割り当てられたタイムスロットの中で送信することにより、機能モードへの移行の要求を送信する時には、このような要求は、ハートビートリクエストアクティブコリレーションフィルタ４４５において検出される。前述のように、ハートビートリクエストアクティブコリレーションフィルタ４４５において検出されたアクティブモードリクエストのタイミング特性もまた分析されて、ベースステーション２５と各フィールドユニット４２Ａとの間の特定のリンク上での整合を維持するために前述のようにタイミングエラーを求める。
【０１０８】
トラフィックチャネル５５Ｔを割り当てるためのリソースが利用可能であれば、要求するフィールドユニット４２Ａはベースステーション２５によりアクティブモードに移され、データの移行のための構成の詳細はプロセッサ４２６により操作される。例えば、新しいＬＱＭタイムスロットの割り当てに関する情報、すなわちアクティブモードタイムスロットＡ1…Ａ6の割り当ては、例えばページングチャネル６０Ｐを介して対応するフィールドユニット４２Ａに送られる。リバースリンクトラフィックチャネル５５Ｔは、次にフィールドユニット４２Ａからベースステーション２５にデータペイロードを送るために割り当てられる。
【０１０９】
アクティブモードの間、フォワードおよびリバースリンクの同期化は、ＬＱＭチャネル６０Ｌおよびトラフィックチャネル５５Ｔを介したメッセージに基づいて維持される。なぜならば、ハートビートチャネルタイムスロットは、リバースフィールドユニット４２Ａによる使用のためにリバースリンク６５専用のものではなくなっているからである。特に、タイミングマーカがリバースリンクトラフィックチャネル送信に含まれるために、ベースステーション２５は、データペイロードフィールドユニット４２Ａがタイミングに関して早いか遅いかをモニタリングすることができる。
【０１１０】
アクティブモードでのフィールドユニット４２Ａにより送信されるメッセージは、トラフィックチャネル５５Ｔを経てベースステーション２５に送信され、対応するトラフィックチャネル信号は、パイロットシンボルタイミングマーカを検出するためにベースステーション２５においてトラフィックチャネルコリレーションフィルタ４３０に送られる。好ましくは、フィールドユニット４２Ａは、タイミングマーカとして割り当てられたタイムスロット３１０の中で３２のパイロットシンボルのシーケンスを送信する。トラフィックチャネル５５Ｔは、次にパルスタイミングアナライザ４２０により分析されて、どのようなメッセージがベースステーション２５とのフィールドユニット４２の所望の同期化に関して早いか遅いかを判断される。
【０１１１】
質量中心を推定するためのパルスまたはマーカを分析するプロセスは、ハートビートチャネル５５ＨＳまたは５５ＨＲＡのいずれかの長いＰＮコードのようなメッセージおよび対応するマーカに対する仕様に前述されているものに類似している。しかし、フィールドユニット４２Ａがアクティブモードにある時には、トラフィックチャネル５５Ｔの中のパイロットシンボルが、長いＰＮコードよりもむしろタイミング基準マークとして用いられる。フィールドユニット４２Ａがそのタイミングを進めるかまたは遅らせるかを確定するために、タイミングマーカがいかに分析されるかに関する詳細については、図７および関連の考察を再度参照のこと。
【０１１２】
図８は、本発明の原理による各種の運転モードおよび同期化が、フィールドユニットおよびベースステーションとの間で、各モードに対していかに維持されるかを図示するテーブルである。
【０１１３】
好ましくは、ベースステーション２５およびフィールドユニット４２のタイミングアライメントは、フォワードリンク７０上の割り当てられたアクティブタイムスロットＡ1…Ａ16において送信されたＬＱＭタイミングビット３１１に基づく。アクティブフィールドユニット４２により送信されたデータメッセージの受け取りが、割り当てられたタイムスロットに関して早過ぎるかまたは遅過ぎる時には、ＬＱＭタイミングビット３１１は、トラフィックチャネル５５Ｔ上の将来のメッセージ送信のタイミングを早めるかまたは遅らせるために設定される。
【０１１４】
単一トラフィックチャネルコリレーションフィルタ４３０が単一トラフィックチャネル５５Ｔにおけるマーカを検出するために示されるが、多数のトラフィックチャネル５５Ｔが選択的に分析されて、リバースリンク６５とフォワードリンク７０との間のタイミングアライメントを調整する。
【０１１５】
前述のように、ベースステーション２５との間に同期化リンクを確立するための要求を送信するために、アクセスチャネル５５Ａがフィールドユニット４２により用いられる。通常、アクセスチャネル５５Ａ上のメッセージはランダム方式で送信される。したがって、リンクを要求する２つ以上のフィールドユニット４２が、偶然同時にアクセスチャネル５５Ａ上でリンク要求メッセージを送信して、メッセージの衝突が起きることがある。
【０１１６】
衝突がアクセスチャネル５５Ａ上で検出される時には、ページングチャネル６０Ｐを介してページングチャネル信号発生機４５５により作られたメッセージに基づきフィールドユニット４２に知らせる。各フィールドユニット４２は、次に、ランダムバックオフタイムにもとづいてアクセスチャネル５５Ａ上で同期化リンクを確立するそれらの要求を再送信することにより、衝突の出現を第2のまたは他のその後の試みの際に抑制する。
【０１１７】
図5に示されているアクセスチャネル５５Ａは、アクセスチャネルコリレーションフィルタ４３５に送られる。好ましくは、フィールドユニット４２は、同期化リンクを要求するフィールドユニット４２Ａを特定する情報を含む３２のパイロットシンボルのシーケンスを送信する。受け取られた一連のパイロットシンボルは、パルスタイミングアナライザ４２２により分析されることにより、ベースステーション２５に関してフィールドユニット４２Ａの最初のタイミング情報を求められる。フィールドユニット４２は、アクセスチャネル５５Ａ上で要求を無作為に送信するから、フォワードおよびリバースリンクチャネルの概略同期化を達成するために、フィールドユニット４２とベースステーション２５との間の始めのタイミングエラーを求めることが必要である。
【０１１８】
ベースステーション２５により、同期化リンクがベースステーション２５と要求フィールドユニット４２Ａとの間に確立されることが認められる時には、適切な確認メッセージがフォワードページングチャネル６０Ｐを経てベースステーション２５から対応するフィールドユニット４２Ａに送信される。フォワードページングチャネル６０Ｐを経てフィールドユニット４２Ａに送信される他の情報の中で、ハートビートタイムスロットの割り当て、ＬＱＭタイムスロットの割り当て、および概略タイミング調節情報のような同期化情報も、フィールドユニット４２に送られる。このように、スタンバイモードに新たに移されたフィールドユニット４２Ａは、ベースステーション２５との間でさらに精密な同期化を維持するために、ハートビートタイプチャネルの一つを介して表示を送信することができる。
【０１１９】
前述のように、概略タイミング調節情報は、フォワードページングチャネル６０Ｐ上をベースステーション２５に関してリンク要求フィールドユニット４２Ａを概略的に同期化するために送信される。好ましくは、１０ビットのサイン番号がフィールドユニット４２Ａに送信されて、アクセスチャネル５５Ａ上を以前に送信されたフィールドユニット４２のリンク要求メッセージに関してそのタイミングを早めるか、または遅らせる量を表示する。１０ビットサイン番号のすべてのleast significant bit (LSB)は、適切に加重される。例えば、あるＬＳＢは１６チップを表すことができる。このタイミング修正情報に基いて、対応するフィールドユニット４２Ａは、その概略の、ベースステーション２５に相対的なタイミングを調節する。その後、メッセージは、ハートビートチャネル５５ＨＳ，５５ＨＲＡ、またはトラフィックチャネル５５Ｔの適切なリバースリンクタイムスロットの中で送信される。微調整は、その後のベースステーション２５におけるフィールドユニット４２Ａによる送信を分析すること、およびＬＱＭチャネル６０Ｌフィールドバック経路を経て同期化情報を提供することにより、果たされる。
【０１２０】
適切なタイムスロットの中での送信に加え、概略および精密なベースステーション２５との同期化は、フィールドユニットが、フォワードリンクにおける割り当てられたタイムスロットの中で情報を受け取ることを可能にする。
【０１２１】
図５ａおよび５ｂは、フィールドユニット４２Ａおよびベースステーション２５の間にワイヤレスコミュニケーションリンクがいかに確立するかの詳細を提供するフローチャートである。通常、すべての移動ユニットまたはフィールドユニット４２Ａがベースステーション２５に関して種々な間隔を隔てて位置する特定のサービスエリアの中に通信リンクを要求する、多数のフィールドユニット４２が存在する。例えば、あるフィールドユニット４２は、ベースステーション２５にきわめて接近して存在することができるのに対し、他のものはきわめて離れた位置にある。したがって、信号が特定のフィールドユニット４２Ａからベースステーション２５に移行するための時間は、各フィールドユニット４２について相違する。したがって、特定のフィールドユニット４２とベースステーション２５の精密なタイミングの整合は、隣接するタイムスロットの中で送信するフィールドユニット４２の間の衝突を防止しまたは最小に抑えるために重要である。
【０１２２】
すべてのフィールドユニット４２が、ベースステーション２５までの距離および対応する遅れを考慮することなくリアルタイムで送信したならば、特定のフィールドユニットからの割り当てられたタイムスロットにおけるメッセージ通信は、歪んで、すなわちベースステーションでのメッセージが割り当てられたタイムスロットからわずかに外れて受信される。したがって、各フィールドユニット４２Ａからのメッセージの送信は、この歪み現象を防止するために、前述のとおり精密に調節される。
【０１２３】
フィールドユニット４２Ａからベースステーション２５までの距離のみならず、フィールドユニット４２Ａがメッセージを送信する外界条件も、タイミングの整合に影響を及ぼす。例えば、建造物の構造、大気条件および他の地形条件も、フィールドユニット４２Ａからベースステーション２５に送信される信号の通路に影響を及ぼす。したがって、数秒間に数フィールド程度に位置を変えるフィールドユニット４２でも、信号路のタイミングに大きな影響を及ぼす。本発明の原理に基いて共有されるリバースチャネル６５の連続的に調節されるタイミング送信の前記方法は、隣り合うタイムスロットの中でのベースステーション２５に送信する多数のフィールドユニット４２の間の衝突を最小に抑える。
【０１２４】
図６ａのステップ５１０は、ワイヤレス交信リンクを作るフローチャートの開始点を示す。ステップ５１５において、アクセスチャネル５５Ａは、フィールドユニット４２の要求を検出するためにベースステーション２５によりモニタリングされ、ベースステーション２５とのワイヤレス同期リンクが確立される。ベースステーション２５において受信されるリンクを要求するメッセージは、一連のパイロットシンボルに続いて、リンクを要求するフィールドユニット４２Ａを特定するデータを含む。アクセスチャネル５５Ａを介して受け取られるデータ情報に基いて、ベースステーション２５は、対応するフィールドユニット４２の特性にアクセスすることができる。
【０１２５】
新たな同期化リンクを作るためのスタンバイタイムスロットが得られない時には、フィールドユニット４２Ａによる接続要求は、ステップ５２５に示されているように拒否される。この時メッセージは、フォワードリンクページチャネル６０Ｐ上の対応するフィールドユニット４２Ａに送られることにより、タイムスロットが存在しないことを示し、フィールドユニット４２Ａは、その後改めてスタンバイ同期化リンクの確立を試みなければならない。
【０１２６】
ステップ５２０において新しいリンクを確立するための資源が利用できる場合、ベースステーション２５はステップ５３０のアクセスチャネル５５Ａ上のフィールドユニット４２Ａから受け取った要求メッセージのタイミングを分析する。上述の様に、３２パイロットシンボルのシーケンスが分析されてリバースリンク６５におけるピークパルス、又はマーカの位置が決定される。このランダムメッセージがベースステーションのマスタタイム基準ＥＰＯＣＨマーク、Ｍ１に関して受け取られる時間およびフィールドユニット４２Ａがベースステーション２５から離れている距離に基づいて粗い時間調節メッセージがベースステーション２５により生成されてリンクを要求するフィールドユニット４２Ａとベースステーション２５との間のタイミングを同期化する。この粗いタイミング情報、好ましくは１０ビットサイン番号は、フィールドユニットをベースステーションＥＰＯＣＨマークに一致させるためにフィールドユニット４２は、そのタイミングをいかに調節すべきかを示し、ステップ５３５のフォワードリンクページングチャネル６０Ｐを経てフィールドユニット４２Ａに送られる。次にフィールドユニット４２Ａは、その後のメッセージがリバースリンク６５上で割り当てられたタイムスロットの中で送信されるようにそのタイミング基準を調節する。また、タイミングの一致はフィールドユニット４２ＡがフォワードリンクＬＱＭチャネル６０Ｌの適切なタイムスロットの中でベースステーション２５からのメッセージを受け取ることが出来ることを保証する。
【０１２７】
ステップ５４０によれば、ベースステーション２５は二つのタイムスロットをリンク要求フィールドユニット４２Ａにページングチャネル６０Ｐを介して割り当てる。一つのタイムスロット割り当ては、フィールドユニット４２ＡがＬＱＭチャネル６０Ｌ上でベースステーション２５からＬＱＭメッセージを受け取るタイムスロットを示す。別のタイムスロット割り当ては、リバースリンクフィールドユニット４２のいづれかのタイムスロット３１０においてハートビートタイプチャネルを経てベースステーション２５に送信すべきかを示す。これらのタイムスロット割り当てに基づいてベースステーション２５およびフィールドユニット４２は、いずれのリンクにメッセージが属するかを決定することが出来る。なぜならば、タイムスロット自体はメッセージがどの対象に向かっているかを示すからである。
【０１２８】
スタンドバイモード中、ベースステーション２５はハートビートスタンドバイチャネル５５ＨＳ、又はハートビートリクエストアクティブチャネル５５ＨＲＡのいずれかで対応するフィールドユニット４２Ａによる送信のために割り当てられたタイムスロットにおける周期的メッセージを監視する。例えば、いずれかのチャネルのタイムスロットにおいて受け取られたマーカは、ベースステーション２５において分析されてベースステーション２５とフィールドユニット４２Ａとの間のタイミングの一致を修正する。タイムスロットの中のメッセージがベースステーション２５で受け取られるタイミングが早過ぎるか遅すぎる場合には、リバースリンクハートビートチャネル上で割り当てられたタイムスロット３１０におけるフィールドユニット４２による将来の送信のタイミングは、ステップ５４２において特定のフィールドユニット４２ＡのためのＬＱＭタイミングビット３１１に基づいて適切に遅らせる、又は進められる。
【０１２９】
タイミング調節は、ＬＱＭタイミングビット３１１の状態に基づいてフィールドユニット４２Ａにおいて行われる。最初、タイミングはこのビットの状態に基づいて適切な方向でチップの１／８ずつ調節される。しかし、フィールドユニット４２Ａが多くのＥＰＯＣＨ のように連続的に８つの後退ビット、又は連続的に８つの前進ビットを受け取る場合、フィールドユニット４２Ａの基準タイミング調節は、同じ状態にある後続のＬＱＭビット３１１に対してはチップの１／８ではなくチップの１／２を基準とする。この様にして、ベースステーション２５とフィールドユニット４２との間の同期化はリンクのためのタイミングが大きくずれている時には、より迅速に達成される。
【０１３０】
フィールドユニット４２Ａが、タイミングが過剰修正される、即ちＬＱＭタイミングビット３１１の極性が1つのｅｐｏｃｈから別のｅｐｏｃｈへ状態を変化することを判定すると、フィールドユニット４２でのタイミング調節は、その後に受け取られるＬＱＭタイミングビット３１１の各々に対してチップの１／８に戻される。フィールドユニット４２とベースステーション２５との間で同期化が達成される時には、ＬＱＭタイミングビット３１１はいくつかの連続ＥＰＯＣＨサイクルに対してロジックの１と０が交互に設定される。言い換えれば、フィールドユニットにおけるタイミングは、同期化がベースステーション２５とフィールドユニット４２Ａとの間で実現される時にはチップの１／８をジッタする。このジッタ量は、この様な同期化リンクを維持するために許される。
【０１３１】
フィールドユニット４２Ａが１６連続のＬＱＭビット３１１が同じ状態であるように別の８サイクルのタイミング調整修正を同じ方向で受ける場合には、時間調節修正は、受け取ったＬＱＭタイミングビット３１１当り１チップに設定される。上述の様に、修正が過剰であることが判明した時には、フィールドユニットにおけるタイミング調節は、受け取られたＬＱＭタイミングビット３１１の各々に対し再びチップの１／８を基準とする。
【０１３２】
各フィールドユニット４２のメッセージ送信を一致させる為にタイミングパルスを監視することに加えてベースステーション２５は、いずれのハートビートチャネル上でフィールドユニット４２Ａがその割り当てられた時間区分Ｔslotの間に送信するか決定する。次にステップ５４７においてフィールドユニット４２Ａが、ハートビートリクエストアクティブチャネル５５ＨＲＡにおいて送信するか否かによってフィールドユニット４２Ａが、アクティブモードに設定されるか否かを決定する。上記の通りであれば、ベースステーションはステップ５５０のデータ送信を支持するためにリバースリンク６５におけるトライックチャネル５５Ｔの様な適切な資源を割り当てる。さらに、ベースステーション２５は、フィールドユニット４２による使用の為にアクティブタイムスロット、即ちＡ1-Ａ16の間の一つの利用可能なタイムスロットをフォワードリンクＬＱＭチャネル６０Ｌの中において割り当てられることにより同期化ループを維持する。アクティブモード中は、上述の様にフィールドユニット４２Ａは、ベースステーション２５がフォワードリンクＬＱＭタイミングビット３１１を用いて適切なタイムスロット３１０の中でタイミング調節を行うトラフィックチャネル５５Ｔ内の正しく配列されたパイロットシンボルマーカのシーケンスに基づいてベースステーション２５との同期化を維持する。更に、フィールドユニット４２Ａはステップ５６０において再び主ループに戻る前にステップ５５５においてリバースリンクトラフィックチャネル５５Ｔを経てデータを送信する。再び主ループに入る時に、このフィールドユニット４２は、スタンバイモードタイムスロット３１０を再び割り当てられる。
【０１３３】
フィールドユニット４２Ａがステップ５６０において余り長くスタンバイモードなかった場合には、ベースステーション２５は、フィールドユニット４２Ａがステップ５７２においてベースステーション２５と該当するフィールドユニット４２Ａとの間のワイヤレスリンクを切断する要求をするかどうか決定する。リンクを切断する要求がなければプロセスループはステップ５４２に戻る
【０１３４】
フィールドユニット４２がステップ５７２で対応するリンクを切断する要求を生成する場合には、ベースステーション２５はステップ５７５においてメッセージをフィールドユニット４２に送ることにより、この様な要求を確認し、通信リンクを切断する。これはステップ５８０に示されたフローチャートを終了するための一つの方法である。
【０１３５】
ステップ５６０によれば、フィールドユニット４２Ａが長い間、動作していない、即ちデータを送らぬスタンバイモードが長く続くことが判明した場合には、ベースステーションは、他のユーザが使用できるようにＬＱＭおよびハートビートチャネルスロットの割り当てを取り消し、ステップ５６５においてフィールドユニット４２Ａとはアイドル接続を維持する。
【０１３６】
フィールドユニット４２Ａがステップ５８２において再びアクティブモードに移行することを要求することが判明した時には、ステップ５７０において同期化リンクを再構築する為にプロセスフローは、フローチャートの初めにおいて継続する。この様な場合には、一部は以前の接続に基づいて接続度が再度構築される。例えば、再接続のために全プロセスを再び実施する必要はない。何故ならば対応する最近動作を始めたリンクに関して維持されるデータは、以前の接続の復活に伴うオーバーヘッドを最小にする為に有利に使用出来るからである。
【０１３７】
ベースステーション２５は、ステップ５８２において再びアクティブモードに移行するフィールドユニット４２による要求を検出出来ぬ時にはステップ５８５においてフローは継続する。ベースステーション２５がステップ５８５において一定のタイムアウト時間内にアイドルフィールドユニット４２Ａからの応答を受け取ることが出来ぬ時には、ベースステーション２５はフォワードページチャネル６０Ｐ上でフィールドユニット４２をｐｉｎｇして、ステップ５８７のフィールドユニット４２による応答を引き出す。フィールドユニット４２Ａがステップ５９０において応答せぬ時には、フィールドユニット４２Ａは停止し、従ってアイドル接続は、その特定のフィールドユニット４２に対してはもはや維持されない。フィールドユニット４２Ａがステップ５９０においてｐｉｎｇに応答する時には、プロセスフローはステップ５９５においてスタンドバイ接続としてのリンクを再構築する為にフローチャートのＳＴＡＲＴ(ステップ５１０)において継続する。
【０１３８】
本発明を好ましい実施形態により図示し、説明してきたが、当業者には添付の特許請求項に包含される本発明の範囲から逸脱することなく、形状または細部の各種の変更が実行可能であることは理解されるであろう。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクセスチャネルである第１のチャネル、トラフィックデータを搬送する第２のチャネルおよび前記第２のチャネルのためのリソースを割り当てられていないという条件で送信される第３のチャネル上で信号を送信するよう構成された回路
を備え、前記回路は、前記第３のチャネルで、トラフィックデータを送信するために前記第２のチャネルの割り当てを要求しているとの指示であって、少なくとも１つのタイムスロットの期間および直交シーケンスのためのデータ値によって生成される指示を送信するようさらに構成されたことを特徴とするアクセスユニット。
【請求項２】
前記直交シーケンスは、Ｗａｌｓｈシーケンスであることを特徴とする請求項１に記載のアクセスユニット。
【請求項３】
前記指示を送信することを許可されたタイムスロットを示す割り当て情報を受信することを特徴とする請求項１に記載のアクセスユニット。
【請求項４】
前記割り当て情報は、前記指示を送信することを許可されたタイムスロットの反復パターンを示すことを特徴とする請求項３に記載のアクセスユニット。
【請求項５】
前記送信された指示は、追加のシーケンスによってさらに生成されることを特徴とする請求項１に記載のアクセスユニット。
【請求項６】
アクセスユニットにより、アクセスチャネルである第１のチャネル、トラフィックデータを搬送する第２のチャネルおよび前記第２のチャネルのためのリソースを割り当てられていないという条件で送信される第３のチャネル上で信号を送信するステップと、
前記アクセスユニットにより、トラフィックデータを送信するために前記第２のチャネルの割り当てを要求しているとの指示であって、少なくとも１つのタイムスロットの期間および直交シーケンスのためのデータ値によって指示を生成し、前記第３のチャネルで送信するステップと
を備えたことを特徴とする方法。
【請求項７】
前記直交シーケンスは、Ｗａｌｓｈシーケンスであることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記アクセスユニットにより、前記指示を送信することを許可されたタイムスロットを示す割り当て情報を受信するステップをさらに備えたことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記割り当て情報は、前記指示を送信することを許可されたタイムスロットの反復パターンを示すことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記送信された指示は、追加のシーケンスによってさらに生成されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
アクセスユニットから、アクセスチャネルである第１のチャネル、トラフィックデータを搬送する第２のチャネルおよび前記アクセスユニットが前記第２のチャネルのためのリソースを割り当てられていないという条件で送信される第３のチャネル上で信号を受信するよう構成された回路
を備え、前記回路は、前記第３のチャネルで、前記アクセスユニットがトラフィックデータを送信するために前記第２のチャネルの割り当てを要求しているとの指示であって、少なくとも１つのタイムスロットの期間および直交シーケンスのためのデータ値によって生成される指示を受信するようさらに構成され、
前記回路は、前記指示の受信に応答して、前記アクセスユニットに前記第２のチャネルを割り当てるようさらに構成されたことを特徴とする無線ネットワーク。
【請求項１２】
前記直交シーケンスは、Ｗａｌｓｈシーケンスであることを特徴とする請求項１１に記載の無線ネットワーク。
【請求項１３】
前記指示を送信することを許可されたタイムスロットを示す割り当て情報を受信することを特徴とする請求項１１に記載の無線ネットワーク。
【請求項１４】
前記割り当て情報は、前記指示を送信することを許可されたタイムスロットの反復パターンを示すことを特徴とする請求項１３に記載の無線ネットワーク。
【請求項１５】
前記送信された指示は、追加のシーケンスによってさらに生成されることを特徴とする請求項１１に記載の無線ネットワーク。
【請求項１】
アクセスチャネルである第１のチャネル、トラフィックデータを搬送する第２のチャネルおよび前記第２のチャネルのためのリソースを割り当てられていないという条件で送信される第３のチャネル上で信号を送信するよう構成された回路
を備え、前記回路は、前記第３のチャネルで、トラフィックデータを送信するために前記第２のチャネルの割り当てを要求しているとの指示であって、少なくとも１つのタイムスロットの期間および直交シーケンスのためのデータ値によって生成される指示を送信するようさらに構成されたことを特徴とするアクセスユニット。
【請求項２】
前記直交シーケンスは、Ｗａｌｓｈシーケンスであることを特徴とする請求項１に記載のアクセスユニット。
【請求項３】
前記指示を送信することを許可されたタイムスロットを示す割り当て情報を受信することを特徴とする請求項１に記載のアクセスユニット。
【請求項４】
前記割り当て情報は、前記指示を送信することを許可されたタイムスロットの反復パターンを示すことを特徴とする請求項３に記載のアクセスユニット。
【請求項５】
前記送信された指示は、追加のシーケンスによってさらに生成されることを特徴とする請求項１に記載のアクセスユニット。
【請求項６】
アクセスユニットにより、アクセスチャネルである第１のチャネル、トラフィックデータを搬送する第２のチャネルおよび前記第２のチャネルのためのリソースを割り当てられていないという条件で送信される第３のチャネル上で信号を送信するステップと、
前記アクセスユニットにより、トラフィックデータを送信するために前記第２のチャネルの割り当てを要求しているとの指示であって、少なくとも１つのタイムスロットの期間および直交シーケンスのためのデータ値によって指示を生成し、前記第３のチャネルで送信するステップと
を備えたことを特徴とする方法。
【請求項７】
前記直交シーケンスは、Ｗａｌｓｈシーケンスであることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記アクセスユニットにより、前記指示を送信することを許可されたタイムスロットを示す割り当て情報を受信するステップをさらに備えたことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記割り当て情報は、前記指示を送信することを許可されたタイムスロットの反復パターンを示すことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記送信された指示は、追加のシーケンスによってさらに生成されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
アクセスユニットから、アクセスチャネルである第１のチャネル、トラフィックデータを搬送する第２のチャネルおよび前記アクセスユニットが前記第２のチャネルのためのリソースを割り当てられていないという条件で送信される第３のチャネル上で信号を受信するよう構成された回路
を備え、前記回路は、前記第３のチャネルで、前記アクセスユニットがトラフィックデータを送信するために前記第２のチャネルの割り当てを要求しているとの指示であって、少なくとも１つのタイムスロットの期間および直交シーケンスのためのデータ値によって生成される指示を受信するようさらに構成され、
前記回路は、前記指示の受信に応答して、前記アクセスユニットに前記第２のチャネルを割り当てるようさらに構成されたことを特徴とする無線ネットワーク。
【請求項１２】
前記直交シーケンスは、Ｗａｌｓｈシーケンスであることを特徴とする請求項１１に記載の無線ネットワーク。
【請求項１３】
前記指示を送信することを許可されたタイムスロットを示す割り当て情報を受信することを特徴とする請求項１１に記載の無線ネットワーク。
【請求項１４】
前記割り当て情報は、前記指示を送信することを許可されたタイムスロットの反復パターンを示すことを特徴とする請求項１３に記載の無線ネットワーク。
【請求項１５】
前記送信された指示は、追加のシーケンスによってさらに生成されることを特徴とする請求項１１に記載の無線ネットワーク。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６ａ】
【図６ｂ】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６ａ】
【図６ｂ】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１８６８４４（Ｐ２０１２−１８６８４４Ａ）
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１２１２６５（Ｐ２０１２−１２１２６５）
【出願日】平成２４年５月２８日（２０１２．５．２８）
【分割の表示】特願２００１−５５７１８９（Ｐ２００１−５５７１８９）の分割
【原出願日】平成１３年２月７日（２００１．２．７）
【出願人】（５０４４０７１０３）アイピーアール ライセンシング インコーポレイテッド (51)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年５月２８日（２０１２．５．２８）
【分割の表示】特願２００１−５５７１８９（Ｐ２００１−５５７１８９）の分割
【原出願日】平成１３年２月７日（２００１．２．７）
【出願人】（５０４４０７１０３）アイピーアール ライセンシング インコーポレイテッド (51)
【Ｆターム（参考）】
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