JP2004336635A

JP2004336635A - 移動通信システムとその送信制御方法

Info

Publication number: JP2004336635A
Application number: JP2003133145A
Authority: JP
Inventors: Yuki Kogure; 佑樹小暮
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2003-05-12
Filing date: 2003-05-12
Publication date: 2004-11-25

Abstract

【課題】通信回線のサービス品質を低下させずに、基地局から下り回線への送信電力を低減することのできるＣＤＭＡ移動通信システムを提供する
【解決手段】移動局は、同時に設定されたパスから、下り回線において受信品質が第１の閾値以上のパスの数を良好パス数として求め（ステップ２０２）、受信品質が最も良いパスを最良パスとして求める（ステップ２０３）。そして、移動局は、良好パス数および最良パスの情報を含む下り送信情報を上り回線に送信する（ステップ２０４）。基地局は、良好パス数と最良パスの情報に基づいて下り回線への信号の送信を制御する（ステップ２０５）。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＤＭＡ移動通信システムの下り送信電力制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＤＭＡ通信方式とは、送信側においてユーザ信号を拡散符号により拡散して送信し、受信側においてそれと同一の拡散符号を用いて逆拡散を行うことにより元のユーザ信号を得る方式である。
【０００３】
そして、ＣＤＭＡ移動通信システムでは、複数の送信側が互いに直交性を有する異なる拡散符号を各々に使用して拡散を行い、受信側は逆拡散を行う際に使用する拡散符号を選択することにより所望の通信を特定する。これにより、複数の通信が同時に同一の周波数帯を使用することができる。
【０００４】
しかし、使用する拡散符号の全てに相互に完全な直交性を持たせることは困難であり、実際にはそれぞれの拡散符号は完全な直交とならず、他符号との間に相関成分を有することとなる。これらの相関成分が自通信にとって干渉成分となり、通信品質の劣化要因となる。
【０００５】
このような要因で干渉成分が生じるため、通信の数が増えるに従って干渉成分も増える。そして、ある一定以上の干渉があると、正常な通信を維持できなくなる。したがって、ある周波数帯域に多重された通信の各々の送信電力を低減することにより干渉を低減すれば、１つの周波数帯に多重可能な通信回線数は多くなる。一方、送信電力を低減しすぎても正常な通信を維持できなくなる。
【０００６】
そのため、ＣＤＭＡ移動通信システムにおける基地局は、各移動局との間に設定された通信回線の各々の通信品質を最低限のＥｂ／Ｉ０（希望受信波電力（Ｅｂ）対干渉波電力（Ｉ０）比）に維持するように、各移動局の送信電力を制御する。
【０００７】
具体的には、基地局から移動局に送信される下り回線に、移動局に対して送信電力のアップ／ダウンを指示するためのＴＰＣ（ＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＰｏｗｅｒＣｏｎｔｒｏｌｌ：送信電力制御）情報が含まれており、基地局は、このＴＰＣ情報により各移動局に対して送信電力のアップまたはダウンを指示する。
【０００８】
下り回線の送信電力制御に関しても、同様にアップ／ダウン制御は行われている。しかし、基地局から端末への下り回線では、ＳＨＯ（ＳｏｆｔＨａｎｄＯｖｅｒ：ソフトハンドオーバ）が実行されているとき、複数の基地局が下り回線に同じ移動局宛ての同じ情報を送信する。その分、１通信あたりの下り回線の送信電力が多くなり、その結果、各通信について相互に干渉電力が増え、１周波数帯当りに収容できる通信数（通信容量）が少なくなる。
【０００９】
なお、移動局から基地局への上り回線については、常時、移動局から１通信あたり１送信であり、複数の基地局がそれを受信することにより、ＳＨＯの効果を得ているので、ＳＨＯが実行されても干渉が増加するというような問題は発生しない。
【００１０】
このような下り回線にて生じる通信容量の制約を改善するために、従来より、ＳＨＯ時に下り回線への送信を最も伝搬損失の少ない１つの基地局からだけにすることにより、１通信あたりの下り回線の送信電力を減らす方法が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【００１１】
図５は、従来のＣＤＭＡ移動通信システムの動作を説明するための図である。図５を参照すると、従来のＣＤＭＡ移動通信システムは、交換局１４０、基地局制御装置１３０、基地局１２０_１，１２０_２を有している。移動局１１０は基地局と無線電波で信号を送受信することにより、通信の確立および解除の制御や実際の通信を行う。移動体通信網を構成する交換局１４０に基地局制御装置１３０が接続されており、その基地局制御装置１３０に基地局１２０_１，１２０_２が接続されている。基地局１２０_１，１２０_２の各々は、無線電波で所定のエリアをカバーするセル１５０を形成している。
【００１２】
この例では、移動局１１０は、ＳＨＯを実行しており、移動局１１０から送出された上り回線の信号は基地局１２０_１，１２０_２の双方で受信されているが、下り回線については、最も伝播損失の低い基地局１２０_１からだけ送出されている。これによって、図５のＣＤＭＡ移動通信システムは、１通信当りの下り回線の送信電力を減らしている。
【００１３】
【非特許文献１】
古川［日本電気］“ＤＳ−ＣＤＭＡセルラーシステムの下り回線における基地局選択型電力送信制御”電子情報通信学会通信ソサエティ大会Ｂ−５−１１８１９９８年３月
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
非特許文献１に記載されているような従来の下り送信電力制御方法では、ＳＨＯ時の移動局１１０に対して下り信号を送信するのは常に１つの基地局１２０_１だけなので、その通信回線のフェージングが大きければ、通信の品質を確保できなくなる。
【００１５】
マルチメディア通信では、従来の音声通話中心の通信と比べて、ネットワーク側にあるデータベースなどから下り回線を使って大容量のデータを移動局に送るような通信形態の割合が高くなると予測されている。今後、マルチメディア通信の比重が高まれば、上り回線よりも下り回線の方が大きな無線回線容量を必要とすることとなる。そのため、ＣＤＭＡ移動通信システムにおける下り回線の送信電力を減らすことが強く望まれている。
【００１６】
本発明の目的は、通信回線のサービス品質を低下させずに、基地局から下り回線への送信電力を低減することのできるＣＤＭＡ移動通信システムを提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の移動通信システムは、１つの通信に対して複数のパスを同時に設定することが可能な移動通信システムであって、同時に設定されたパスから、下り回線において受信品質が第１の閾値以上のパスの数を良好パス数として求め、受信品質が最も良いパスを最良パスとして求め、前記良好パス数および前記最良パスの情報を含む下り送信情報を上り回線に送信する少なくとも１つの移動局と、前記移動局が前記上り回線に送信した前記下り送信情報を受信し、前記良好パス数と前記最良パスの情報に基づいて下り回線への信号の送信を制御する少なくとも１つの基地局とを有している。
【００１８】
また、前記基地局は、前記良好パス数が第２の閾値より大きいとき、自身と前記移動局の間のパスが前記最良パスに該当すれば、下り回線への信号の送信をオンとし、該当しなければ、下り回線への信号の送信をオフとする。
【００１９】
したがって、本発明によれば、移動局における受信品質の最も良い最良パスにだけ基地局から信号が送信され、他のパスには信号が送信されないので、最良パスにより受信品質を維持しつつ、他の移動局の通信に対する干渉を低減させることができる。
【００２０】
また、本来の送り先である移動局における受信品質の低いパスは他の移動局に対して大きな干渉成分となる可能性が高いが、そのパスへの信号の送信をオフすることで、効率良く干渉を低減することができる。
【００２１】
また、本発明によれば、移動局における下り回線の信号の受信品質に関する情報に基づいて、基地局から下り回線への信号の送信を制御するため信頼性の高い制御が可能である。
【００２２】
本発明の移動通信システムにおいて、前記前記移動局が、同時に設定された全ての前記パスの下り回線の伝搬損失をさらに求め、その情報を前記下り送信情報に含めて上り回線に送信し、
前記基地局が、前記良好パス数と前記最良パスに加え、前記伝播損失の情報に基づいて下り回線への信号の送信を制御することとしてもよい。
【００２３】
また、前記基地局は、全ての前記パスの伝搬損失のが第３の閾値より大きければ、下り回線への信号の送信をオンとし、いずれかの前記パスの伝搬損失が前記第３の閾値以下であれば、前記良好パス数と前記最良パスの情報に基づいて下り回線への信号の送信を制御することとしてもよい。
【００２４】
したがって、フェージング等による伝搬損失が小さいパスがあれば、移動局との間で通信回線が設定されている基地局のうち、最も移動局での受信品質の高いパスが設定されている基地局のみが、下り回線への信号の送信を継続し、他の基地局は信号の送信を停止することとなる。また、全てのパスの伝搬損失が大きければ、下り回線への信号の送信をオフせず、マルチパス合成により受信品質を維持する。そのため、フェージング等による伝搬損失に従って最適な方法を選択するので、様々な環境下で受信品質の維持と干渉の抑制を両立させることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本発明の一実施形態によるＣＤＭＡ移動通信システムの構成を示すブロック図である。図１を参照すると、ＣＤＭＡ移動通信システムは、交換局４０、基地局制御装置３０、基地局２０_１，２０_２、および移動局１０を有している。
【００２７】
交換局４０は、移動体通信網を構成する交換局装置であり、通常、システム内に複数の交換局４０が存在する。また、それら複数の交換局４０の中には他の網へのゲートウェイの役割りを果たすものもある。
【００２８】
基地局制御装置３０は、交換局４０および基地局２０_１，２０_２に接続されており、基地局２０_１，２０_２を制御して、移動体１０とその通信相手との通信を確立または解除し、通信を中継する。通常、１つの基地局制御装置３０に複数の基地局が収容される。
【００２９】
基地局２０_１，２０_２は、移動局１０と無線電波で信号を送受信し、移動局１０とその通信相手との通信を中継する。基地局２０_１，２０_２の各々は、無線電波で所定のエリアをカバーするセル５０を形成している。各基地局２０_１，２０_２の形成するセル５０同士は一部でオーバラップしており、ソフトハンドオーバ（ＳＨＯ）を可能にしている。
【００３０】
移動局１０は基地局と無線電波で信号を送受信することにより、通信の確立および解除や実際の通信を行う。セル５０内にある移動局１０は、そのセルを形成している基地局と無線電波の送受信が可能である。
【００３１】
移動局１０は、基地局との間で通信回線を設定して通信を行うが、移動するうちに、その基地局のセルから外に出てしまうことがある。その場合には、移動局１０は、移動先のセルを構成している他の基地局との間で新たな通信回線を設定してハンドオーバーを行う。ＣＤＭＡ移動通信システムでは、ハンドオーバに伴う瞬断等を回避してサービス品質を保つために、基地局間でＳＨＯが行われる。
【００３２】
ＳＨＯは、図１に示したように、１つの移動局１０が複数の基地局２０_１，２０_２と同時に通信を行うものであり、複数の通信回線が同一無線周波数に共存できるスペクトラム拡散通信に特有の機能である。ＳＨＯの際、本実施形態のＣＤＭＡ移動通信システムは、下り回線への信号送信の制御について以下に示すように動作する。
【００３３】
図２は、本実施形態のＣＤＭＡ移動通信システムにおける動作を示すフローチャートである。図２を参照すると、まず、移動局１０は、ＳＨＯにおいて各基地局との間に設定されているパスの下り回線の受信レベルを求める（ステップ２０１）。
【００３４】
次に、移動局１０は各基地局２０_１，２０_２との各パスのうち、受信レベルが所定の閾値レベル以上のパスの数（以下、良好パス数と称す）を求める（ステップ２０２）。受信レベルが閾値レベル以上であることは、そのパスの受信品質が所定以上であることを示す。
【００３５】
次に、移動局１０は各基地局２０_１，２０_２からの受信レベルが所定の閾値レベル以上のパスの中で、受信レベルが最大のパス（以下、最良パスと称す）を決定する（ステップ２０３）。
【００３６】
次に、移動局１０は、上り回線を用いて各基地局２０_１，２０_２に、良好パス数と最良パスの情報を含む下り送信情報を通知する（ステップ２０４）。
【００３７】
基地局２０_１，２０_２は、移動局１０からの下り送信情報を受信すると、良好パス数を所定の閾値数と比較し、良好パス数が閾値数以上であれば、最良パスの下り回線に対する信号の送信をオンし、他のパスの下り回線に対する信号の送信をオフする（ステップ２０５）。最良パスは１つしかないので、いずれか１つの基地局が下り回線への信号を継続し、他の基地局は送信を停止することとなる。
【００３８】
なお、ここでは、受信レベルにより各パスの受信品質の良否を判断することとしたが、本発明はそれに限定されない。その他に、ＣＰＩＣＨ（ＣｏｍｍｏｎＰｉｌｏｔＣｈａｎｎｅｌ：共通パイロットチャネル）の電力、信号雑音比ＳＩＲ、受信信号エネルギー対雑音比Ｅｃ／Ｎ０、伝搬損失（例えばビットエラレートやフレームエラーレート）などを用いてパスの受信品質を判断してもよく、あるいはそれらの中の複数の組み合わせを用いてもよい。
【００３９】
また、移動局１０が、良好パス数と最良パスの情報を下り送信情報として上り回線に送信するタイミングについては様々な例が考えられるが、例えば、周期的、良好パス数が変化したとき、または最良パスが入れ替わったときである。
【００４０】
図３は、図２中の基地局の動作を示すフローチャートである。図３を参照すると、まず、基地局は、移動局１０からの下り送信情報を上り回線から検出する（ステップ３０１）。次に、基地局は、その良好パス数（Ｐ）と所定の閾値数（Ｘ）とを比較する（ステップ３０２）。ＰがＸ以下であれば、基地局は、下り送信のオン／オフ制御を行わず、通常のＳＨＯの動作に従って、移動局１０に信号を送信しつつ、次の下り送信情報の検出を待つ。
【００４１】
ＰがＸより大きければ、基地局は、最良パス（Ｂ）の情報から、自身と移動局１０の間に設定されているパスがＢに該当するか否か判定する（ステップ３０３）。
【００４２】
自身のパスが最良パス（Ｂ）に該当すれば、基地局は、そのパスの下り回線への信号の送信をオンとする（ステップ３０５）。自身のパスが最良パスに該当しなければ、基地局は、そのパスの下り回線への信号の送信をオフとする（ステップ３０４）。これにより、移動局１０との間で通信回線が設定されている複数の基地局のうち、最も移動局での受信品質の高い通信回線が設定されている基地局のみが、下り回線への信号の送信を継続し、他の基地局は信号の送信を停止することとなる。
【００４３】
以上、説明したように、本実施形態によれば、図２、３の動作の結果、ＳＨＯのマルチパスのうち移動局１０における受信レベルが最大の最良パスの設定されている基地局だけが信号を送信し、他のパスの設定されている基地局は信号の送信を停止するので、最良パスにより受信品質を維持しつつ、他のパスの送信を停止することにより他の移動局の通信に対する干渉を低減させることができる。
【００４４】
また、本来の送り先である移動局１０における受信品質の低いパスは他の移動局１０に対して大きな干渉成分となる可能性が高いが、そのパスへの信号の送信をオフすることで、効率良く干渉を低減することができる。
【００４５】
また、本実施形態によれば、移動局１０における下り回線の信号の受信品質に関する情報に基づいて、下り回線への信号の送信を制御するため信頼性の高い制御が可能である。
【００４６】
また、本実施形態によれば、移動局におけるＲＡＫＥ合成するパス数を平準化することができる。
【００４７】
図３に示した動作によれば、静止しているようなフェージングが少ない環境や、低速フェージングの環境下の移動局では、最良パスだけに信号を送信し、その送信電力をＴＰＣ情報によりアップ／ダウンさせることで受信品質を維持することができる。なお、フェージングとは、無線電波の反射や回折によるマルチパス現象や移動局の移動により時間差で到来する複数の信号を受信したとき、各信号の相互の位相のずれにより、合成信号の受信レベルの強度が強めあったり、弱め合ったりする現象である。
【００４８】
ところが、フェージングが大きいときのように各パスの伝搬損失が大きいときには、最良パスの送信電力をアップ／ダウンさせるよりも、マルチパス合成により受信品質の維持に大きな効果が得られる場合がある。
【００４９】
本発明の他の実施形態のＣＤＭＡ移動通信システムは、フェージングの大きさを考慮して送信信号を制御する。本実施形態による移動局は、各パスの下り回線の伝搬損失を測定しており、下り送信情報に各パスの伝搬損失情報を含めて送信する。
【００５０】
図４は、本発明の他の実施形態の基地局の動作を示すフローチャートである。図４を参照すると、まず、基地局は、良好パス数、最良パス、および各パスの下り回線の伝搬損失の情報を含む下り送信情報を検出する（ステップ４０１）。
【００５１】
次に、基地局は、全てのパスの伝搬損失が所定の閾値より大きいか否か判定する（ステップ４０２）。
【００５２】
少なくともいずれか１つのパスの伝搬損失が閾値以下であれば、基地局は、図３のステップ３０２〜３０５と同様に動作する（ステップ４０３〜４０６）。すなわち、基地局は、その良好パス数（Ｐ）と所定の閾値数（Ｘ）とを比較し（ステップ４０３）、ＰがＸ以下であれば、下り送信のオン／オフ制御を行わない。ＰがＸより大きければ、基地局は、最良パス（Ｂ）の情報から、自身と移動局１０の間に設定されているパスがＢに該当するか否か判定し（ステップ４０４）、該当すれば、そのパスの下り回線への信号の送信をオンとし（ステップ４０６）、該当しなければ、そのパスの下り回線への信号の送信をオフとする（ステップ４０５）。
【００５３】
全てのパスの伝搬損失が閾値より大きければ、基地局は、ステップ４０６の処理に進み、そのパスの下り回線への信号の送信をオンとする。
【００５４】
これにより、フェージング等による伝搬損失が小さいパスがあれば、移動局１０との間で通信回線が設定されている複数の基地局のうち、最も移動局での受信品質の高いパスが設定されている基地局のみが、下り回線への信号の送信を継続し、他の基地局は信号の送信を停止することとなる。また、全てのパスの伝搬損失が大きければ、下り回線への信号の送信をオフせず、マルチパス合成により受信品質を維持する。そのため、フェージング等による伝搬損失に従って最適な方法を選択するので、様々な環境下で受信品質の維持と干渉の抑制を両立させることができる。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、移動局における受信品質の最も良い最良パスにだけ基地局から信号が送信され、他のパスには信号が送信されないので、最良パスにより受信品質を維持しつつ、他の移動局の通信に対する干渉を低減させることができる。
【００５６】
また、本来の送り先である移動局における受信品質の低いパスは他の移動局に対して大きな干渉成分となる可能性が高いが、そのパスへの信号の送信をオフすることで、効率良く干渉を低減することができる。
【００５７】
また、本発明によれば、移動局における下り回線の信号の受信品質に関する情報に基づいて、基地局から下り回線への信号の送信を制御するため信頼性の高い制御が可能である。
【００５８】
また、フェージング等による伝搬損失が小さいパスがあれば、移動局との間で通信回線が設定されている基地局のうち、最も移動局での受信品質の高いパスが設定されている基地局のみが、下り回線への信号の送信を継続し、他の基地局は信号の送信を停止することとなる。また、全てのパスの伝搬損失が大きければ、下り回線への信号の送信をオフせず、マルチパス合成により受信品質を維持する。そのため、フェージング等による伝搬損失に従って最適な方法を選択するので、様々な環境下で受信品質の維持と干渉の抑制を両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるＣＤＭＡ移動通信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態によるＣＤＭＡ移動通信システムの構成を示すブロック図である。
【図３】図２中の基地局の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の他の実施形態の基地局の動作を示すフローチャートである。
【図５】従来のＣＤＭＡ移動通信システムの動作を説明するための図である。
【符号の説明】
１０移動局
２０_１，２０_２基地局
３０基地局制御装置
４０交換局
５０セル
２０１〜２０５，３０１〜３０５，４０１〜４０６ステップ

Claims

１つの通信に対して複数のパスを同時に設定することが可能な移動通信システムであって、
同時に設定されたパスから、下り回線において受信品質が第１の閾値以上のパスの数を良好パス数として求め、受信品質が最も良いパスを最良パスとして求め、前記良好パス数および前記最良パスの情報を含む下り送信情報を上り回線に送信する少なくとも１つの移動局と、
前記移動局が前記上り回線に送信した前記下り送信情報を受信し、前記良好パス数と前記最良パスの情報に基づいて下り回線への信号の送信を制御する少なくとも１つの基地局とを有する移動通信システム。
前記基地局は、前記良好パス数が第２の閾値より大きいとき、自身と前記移動局の間のパスが前記最良パスに該当すれば、下り回線への信号の送信をオンとし、該当しなければ、下り回線への信号の送信をオフとする、請求項１記載の移動通信システム。
前記前記移動局は、同時に設定された全ての前記パスの下り回線の伝搬損失をさらに求め、その情報を前記下り送信情報に含めて上り回線に送信し、
前記基地局は、前記良好パス数と前記最良パスに加え、前記伝播損失の情報に基づいて下り回線への信号の送信を制御する、請求項１記載の移動通信システム。
前記基地局は、全ての前記パスの伝搬損失のが第３の閾値より大きければ、下り回線への信号の送信をオンとし、いずれかの前記パスの伝搬損失が前記第３の閾値以下であれば、前記良好パス数と前記最良パスの情報に基づいて下り回線への信号の送信を制御する、請求項３記載の移動通信システム。
前記移動局は、ソフトハンドオーバ時に複数の前記パスを設定する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の移動通信システム。
前記受信品質は、受信レベル、信号対雑音比、エネルギー対雑音比、伝搬損失、共通パイロットチャネルの電力の少なくとも１つによって定まる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の移動通信システム。
１つの移動局の通信に対して該移動局と複数の基地局との間にパスを同時に設定することが可能な移動通信システムにおける基地局の信号の送信を制御するための送信制御方法であって、
前記移動局において、同時に設定されたパスから、下り回線において受信品質が第１の閾値以上のパスの数を良好パス数として求める第１のステップと、
受信品質が最も良いパスを最良パスとして求める第２のステップと、
前記良好パス数および前記最良パスの情報を含む下り送信情報を上り回線に送信する第３のステップと、
前記基地局において、前記移動局が前記上り回線に送信した前記下り送信情報を受信する第４のステップと、
前記良好パス数と前記最良パスの情報に基づいて下り回線への信号の送信を制御する第５のステップとを有する送信制御方法。
前記第５のステップにおいて、前記基地局が、前記良好パス数が第２の閾値より大きいとき、自身と前記移動局の間のパスが前記最良パスに該当すれば、下り回線への信号の送信をオンとし、該当しなければ、下り回線への信号の送信をオフとする、請求項７記載の送信制御方法。
前記前記移動局において、同時に設定された全ての前記パスの下り回線の伝搬損失をさらに求め、前記第３のステップにおいて、その情報を前記下り送信情報に含めて上り回線に送信し、
前記第５のステップにおいて、前記基地局が、前記良好パス数と前記最良パスに加え、前記伝播損失の情報に基づいて下り回線への信号の送信を制御する、請求項７記載の送信制御方法。
前記第５のステップにおいて、前記基地局が、全ての前記パスの伝搬損失のが第３の閾値より大きければ、下り回線への信号の送信をオンとし、いずれかの前記パスの伝搬損失が前記第３の閾値以下であれば、前記良好パス数と前記最良パスの情報に基づいて下り回線への信号の送信を制御する、請求項９記載の送信制御方法。