JP4458901B2

JP4458901B2 - 基地局装置及び送信元識別方法

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Publication number: JP4458901B2
Application number: JP2004108551A
Authority: JP
Inventors: 忍藤本
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2010-04-28
Anticipated expiration: 2024-03-31
Also published as: JP2005295284A

Description

本発明は基地局装置及び送信元識別方法に関する。

例えばＳＤＭＡ（Space Division Multiple Access，空間分割多重接続）方式を使用するＰＨＳシステム等の移動体通信システムで使用する基地局装置においては、送信元である移動局装置ごとに異なるＵＷ（Unique Word，同期ワード）を用いて、各移動局装置からの信号の分離を行う場合がある。また、スペクトラム拡散方式を使用するＣＤＭＡ２０００や無線ＬＡＮ等の移動体通信システムで使用する基地局装置においても、送信元である移動局装置やコンピュータ装置ごとに異なる拡散符号を用いて各装置からの信号の分離を行う場合がある。

上記のように、同じ周波数の電磁波に複数の送信元を重畳する移動体通信システムにおいては、異なる送信元識別情報を使用することにより基地局装置における移動局装置等の分離を行う場合がある。そして、従来は基地局装置単位で異なる送信元識別情報を用いることにより、１の基地局装置と通信する移動局装置を識別している。

なお、特許文献１には、ＳＤＭＡ方式の通信システムにおいて、ユーザを空間多重により他のユーザと同じ情報チャネル又は通話チャネルに割当てる方法に関する発明が開示されている。
特開２００２−２７１８４６号公報

しかしながら、上記従来の方式では、当該基地局装置と通信している移動局装置からの信号を分離することは可能であるが、他の基地局装置と通信している移動局装置からの送信に係る送信元を上記送信元識別情報により分離することはできない。特に該他の基地局装置の地理的周辺にある基地局装置と通信する移動局装置からの信号が分離できないことによる通信への影響が大きい。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、他の基地局装置と通信する通信装置について送信元識別情報による送信元の識別を可能とする基地局装置及び送信元識別方法を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明は、ネットワークを介して接続される複数の基地局装置と、各々が前記複数の基地局装置のいずれかと無線通信する複数の移動局装置とを含む無線通信システムにおいて使用される前記複数の基地局装置のうちのいずれかの基地局装置であって、前記無線通信システム内の他の基地局装置と前記無線通信システム内の第１移動局装置との無線通信において無線送信される無線信号を受信する受信部と、前記他の基地局装置と前記第１移動局装置との間で無線送信され、前記受信部において受信された無線信号から、少なくとも送信元を識別するために無線信号に含めて使用される第１送信元識別情報を取得する取得部と、前記無線通信システム内の第２移動局装置との無線通信において、少なくとも送信元を識別するために無線信号に含めて使用される第２送信元識別情報の候補である候補識別情報が複数保存されている候補識別情報群を記憶する記憶部と、前記取得部により取得された前記第１送信元識別情報との内積が閾値より小さい第２送信元識別情報を前記記憶部の前記候補識別情報群の中から選択する選択部と、前記選択部により選択された前記第２送信元識別情報を、前記第２移動局装置に無線送信する送信部と、を備える基地局装置である。

また、本発明の基地局装置は、前記選択部は、前記受信部により受信された前記第１送信元識別情報の受信電力に基づいて前記第２送信元識別情報を選択する、とすることができる。

また、本発明の基地局装置では、前記記憶部に保存される前記候補識別情報群は、前記候補識別情報群に含まれる各前記候補識別情報の内積の合計に基づいて作成されている、とすることができる。

本発明の通信方法は、ネットワークを介して接続される複数の基地局装置と、各々が前記複数の基地局装置のいずれかと無線通信する複数の移動局装置とを含む無線通信システムにおいて使用される前記複数の基地局装置のうちのいずれかの基地局装置の通信方法であって、前記無線通信システム内の他の基地局装置と前記無線通信システム内の第１移動局装置との無線通信において無線送信される無線信号を受信する受信工程と、前記他の基地局装置と前記第１移動局装置との間で無線送信され、前記受信工程において受信された無線信号から、少なくとも送信元を識別するために無線信号に含めて使用される第１送信元識別情報を取得する取得工程と、前記無線通信システム内の第２移動局装置との無線通信において、少なくとも送信元を識別するために無線信号に含めて使用される第２送信元識別情報の候補である候補識別情報が複数含まれる候補識別情報群の中から、前記取得工程により取得された前記第１送信元識別情報との内積が閾値より小さい第２送信元識別情報を選択する選択工程と、前記選択工程により選択された前記第２送信元識別情報を、前記第２移動局装置に無線送信する送信工程と、を備える通信方法である。

本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

本実施の形態に係る移動体通信システム４は、図１に示すように、複数の移動局装置１、複数の基地局装置２及び通信ネットワーク３と、を含んで構成されている。基地局装置２は、通常通信ネットワーク３及び移動局装置１と通信を行う。

移動局装置１は、図２に示すように、制御部１１と、通信部１２と、記憶部１３と、操作部１４と、表示部１５とを含んで構成されている。制御部１１は、移動局装置１の各部を制御し、通話やデータ通信に関わる処理を実行している。通信部１２は、空中線を備え、制御部１１から入力される指示に従って、音声信号や通信用パケット等を変調して空中線を介して出力したり、空中線に到来する音声信号や通信用パケット等を受信して復調し、制御部１１に出力したり、といった処理を行う。記憶部１３は、制御部１２のワークメモリとして動作する。また、この記憶部１３は、制御部１２によって行われる各種処理に関わるプログラムやパラメータを保持している。操作部１４は、例えばテンキー等であり、利用者から電話番号や文字列の入力を受けて制御部１２に出力している。表示部１５は、例えば液晶表示装置を含んで構成されており、制御部１２から入力される信号に従って情報を表示出力する。

次に、基地局装置２は、図３に示すように、制御部２１と、ネットワークインターフェイス部２２と、無線通信部２３と、記憶部２４とを含んで構成されている。制御部２１は、基地局装置２の各部を制御し、通話やデータ通信に関わる処理を実行している。ネットワークインターフェイス部２２は、通信ネットワーク３と接続されており、通信ネットワーク３からの音声信号や通信用パケット等を受信して制御部２１に出力したり、制御部２１の指示に従って音声信号や通信用パケット等を通信ネットワーク３に対して送信したりする。無線通信部２３は、空中線を備え、移動局装置１からの音声信号や通信用パケット等をそれぞれ受信して復調し、制御部２１に出力したり、制御部２１から入力される指示に従って、制御部２１から入力される音声信号や通信用パケット等を変調して空中線を介して出力したり、といった処理を行う。記憶部２４は、制御部２１のワークメモリとして動作する。また、この記憶部２４は、制御部２１によって行われる各種処理に関わるプログラムやパラメータを保持している。

移動体通信システム４においては、基地局装置２の通信エリアは基地局装置２と移動局装置１が通信できる範囲となる。そして、各基地局装置２が移動局装置１と通信できるエリアは、通常重複していることが多い。その例を図４に示す。図４においては、基地局装置２−１の通信エリア２−１と、基地局装置２−２の通信エリア２−２が重複している。このため、移動局装置１−１や移動局装置１−２が重複エリア内にある場合には、基地局装置２−１、基地局装置２−２双方と通信をすることが可能である。また、移動局装置１−１や移動局装置１−２が重複エリア内にない場合でも、各移動局装置１からの電磁波が通信中でない基地局装置２に届くことは通常あり得る。このため、移動局装置１−１が基地局装置２−１と通信し、移動局装置１−２が基地局装置２−２と通信している場合でも、基地局装置２−１においては移動局装置１−２からの電磁波も受信し、基地局装置２−２においては移動局装置１−１からの電磁波も受信する場合がある。

そしてこのような場合、各基地局装置２においては移動局装置１−１及び移動局装置１−２からの電磁波による信号を分離する必要がある。この各移動局装置１からの電磁波による信号を分離するための方法のひとつとして、各信号に移動局装置１ごとに個別の送信元識別情報を設定することにより、分離する方法がある。例えばＳＤＭＡ方式では送信元識別情報としてＵＷが用いられる。また、ＣＤＭＡ方式ではＰＮ符号が用いられる。従来のＰＨＳでは、該ＵＷは基地局装置２ごとに一意なビット列であり、通信している基地局装置２が異なる移動局装置１は、同じＵＷを使用する場合があり、そのような場合には各移動局装置１からの信号を分離できない。

図５は、ＰＨＳで使用されるＵＷの具体的な例である。ＰＨＳでは、制御用チャネルと通信用チャネルでＵＷのビット数が異なっている。具体的には、制御チャネルでは３２ビット、通信用チャネルでは１６ビットである。ＵＷが異なれば、各移動局装置１からの信号を分離することが可能となっている。

そして本発明では、後述する方法を用いて、異なる基地局装置２と通信している移動局装置１からの電磁波による信号を分離することを可能にしている。

図６は、本実施の形態で使用される基地局装置２の機能ブロック図である。基地局装置２は、機能的には受信部３０、取得部３２、選択部３４、記憶部３６及び送信部３８を含んで構成されている。

受信部３０は、他の基地局装置２からの電磁波を受信し、取得部３２に出力する。具体的には、他の基地局装置２が送信する報知チャネルを受信することとしてもよいし、移動局装置１と通信するための電磁波を受信することとしてもよい。また、受信する対象は、該基地局装置２からの電磁波が届く範囲の基地局装置２としてもよいし、該基地局装置２と通信している移動局装置１からの電磁波を受信することとしてもよい。該受信部３０は、取得部３２において他の基地局装置２が使用する送信元識別情報を取得するために、他の基地局装置２からの電磁波を受信する。このため、他の基地局装置２が使用する送信元識別情報が取得できるような方法であれば、他の基地局装置２からの電磁波を受信する方法に限られるものではなく、例えば他の基地局装置２と通信している移動局装置１からの電磁波を受信することとしてもよいし、または、通信ネットワーク３を介して他の基地局装置２が使用する送信元識別情報を含む電磁波を受信することとしてもよい。この場合において、送信元識別情報は、通信ネットワーク３に設けられるサーバ等で管理されるとすることもできる。そして受信する電磁波を復調する等の処理を行い、該電磁波に含まれる信号を取得部３２に出力する。

そして取得部３２は、受信部３０から入力される電磁波から送信元識別情報を抽出することにより取得する。送信元識別情報が例えばＵＷである場合には、上述したように３２ビットの場合もあるし、１６ビットの場合もあるので、受信部３０はそれぞれを含む電磁波を受信し、取得部３２はそれぞれを抽出することが好適である。各電磁波に異なるＵＷが含まれている。なお図７は、受信される電磁波に含まれる送信元識別情報であるＵＷのイメージである。そして取得部３２は、取得した送信元識別情報を、選択部３４へ出力する。

なお受信部３０は、受信する電磁波のＲＳＳＩ（Receive Signal Strength Identifier，受信電力）を取得し、取得部３２へ上記信号を出力するとともに、該ＲＳＳＩも出力することとしてもよい。該ＲＳＳＩは、後述する選択部３４において使用される。

選択部３４は、取得部３２から入力された送信元識別情報に基づいて、当該基地局装置２で使用する送信元識別情報を選択する。選択に際しては、ＲＳＳＩも考慮することができる。具体的な選択の方法を以下に説明する。

まず、送信元識別情報を送信元識別情報群として管理する場合と、そうでない場合とが考えられる。送信元識別情報群として管理しない場合には、例えば取得部３２が取得する送信元識別情報とは異なる送信元識別情報を選択することができる。そして、該送信元識別情報を選択するに際しては、取得部３２が取得する送信元識別情報との類似度に応じて選択する送信元識別情報を決定することが好適である。類似度が低ければ、送信元識別情報により電磁波の送信元を識別する際に、例えばビットエラー等が発生したとしても、識別可能となる可能性が高いからである。具体的には、例えば送信元識別情報同士の直交性によって類似度を決めることができる。直交性は、送信元識別情報の内積によって決定される。以下に、送信元識別情報がＰＨＳで使用される４相位相変調方式において使用される１６ビットのＵＷを例に取り、内積を求める方法の一例を説明する。

４相位相変調方式では、２ビットの情報Ｓは、式（１）のように表される。ここで、ｅはネピア数、ｊは虚数、ｆは位相を表し、該ｆがπ／４，３π／４，５π／４，７π／４の数値を取ることにより、２ビットの情報を表現している。

１６ビットのＵＷは、該Ｓを８個並べたものとなる。そして、２つのＵＷの内積は以下のようになる。なお、一方のＵＷの位相をｆ１ｉ（ｉ＝１〜８）、他方のＵＷの位相をｆ２ｉ（ｉ＝１〜８）とする。また、＊は複素共役を表す。

上記式（２）で表される内積が小さければ小さいほど、２つのＵＷの直交性が高い。すなわち類似度が低い。このため、選択部３４は、送信元識別情報を選択するに際しては、取得部３２が取得する送信元識別情報との内積が所定の閾値以下であるものを選択することが好適である。もちろん、該内積が零であればさらに好ましい。

なお、例えば取得部３２が取得する送信元識別情報と同じ送信元識別情報を選択することもできる。その場合には、例えば直交性が所定の閾値以下であるものを選択するのが望ましいことは上述の通りであるが、例えば取得部３２が受信部３０から入力されるＲＳＳＩを選択部３４に出力し、選択部３４は該ＲＳＳＩを送信元識別情報とともに記憶し、該ＲＳＳＩが低い基地局装置２が使用する送信元識別情報から選択することとすることもできる。ＲＳＳＩが低いということは、当該基地局装置２において受信する電磁波が弱いということを意味し、信号が分離できないことによる通信への影響が少ないと考えられるからである。

次に、送信元識別情報群として管理する場合について説明する。

記憶部３６において、送信元識別情報を送信元識別情報群として記憶して管理する。図８は、この際に記憶されるテーブルの例である。同図では、Ｍ個の送信元識別情報群であるＵＷ群と、各群にそれぞれＮ個の送信元識別情報のパターンが記憶されている。そして、各送信元識別情報群は、互いに類似度が低いように記憶されることが好適である。すなわち、直交性が高いように記憶されることが好適である。送信元識別情報群相互の直交性は、各送信元識別情報群に含まれる送信元識別情報の直積集合の各要素の内積の合計で表すことができる。具体的には、図８のＵＷ群１とＵＷ群２を例に取れば、式（３）のようになる。

そして、選択部３４は、取得部３２から取得する送信元識別情報に基づいて、他の基地局装置２の少なくとも一部が使用する送信元識別情報群を、記憶部３６から読み出すことにより取得する。つまり、取得部３２から取得する送信元識別情報が含まれる送信元識別情報群を、記憶部３６から読み出すことにより取得する。そして、該送信元識別情報群に基づいて選択する送信元識別情報を決定する。具体的には、該送信元識別情報群との類似度が低い送信元識別情報群を選択することが好適である。なお、取得部３２から取得する送信元識別情報が記憶部３６に含まれていない場合には、該送信元識別情報との類似度が低い送信元識別情報群を選択することとしてもよい。この場合の類似度は、該送信元識別情報と、送信元識別情報群に含まれる送信元識別情報の内積の合計により決定することもできる。そして、該送信元識別情報群に含まれる送信元識別情報を読出し、選択する送信元識別情報として決定する。

またこの場合にも、例えば取得部３２が取得する送信元識別情報が含まれる送信元識別情報群と同じ送信元識別情報群を選択することもできる。その場合には、例えば送信元識別情報群相互の直交性が所定の閾値以下であるものを選択するのが望ましいことは上述の通りであるが、例えば取得部３２が受信部３０から入力されるＲＳＳＩを選択部３４に出力し、選択部３４は該ＲＳＳＩを送信元識別情報とともに記憶し、該ＲＳＳＩが低い基地局装置２が使用する送信元識別情報が含まれる送信元識別情報群から選択することとすることもできる。

上記処理を、さらに具体的にフロー図を参照しながら説明する。

図９は、ＰＨＳにおいて、他の基地局装置２のＵＷを取得する処理のフローを示すフロー図の例である。

まず、所定時間内であるか否かを判断する（Ｓ１００）。所定時間は、該フロー図に示す処理を開始してからの経過時間の制限を表す。そして経過時間が所定時間内であれば、他の基地局装置からの電磁波を受信しているか否かを判断し（Ｓ１０２）、受信していれば、該電磁波に含まれる送信元識別情報であるＵＷとＲＳＳＩ及びＣＳＩＤ（Cell Station Identification，基地局識別番号）を読み出し、それぞれを対応付けて周辺基地局情報リストとして記憶する（Ｓ１０３）。該処理を、所定時間が経過するまで繰り返す。

そして、所定時間が経過すれば、当該基地局装置２で使用するＵＷを決定する処理を実行する。この処理の例を図１０に示す。

図１０は、ＲＳＳＩが最大であるＵＷを選択しないように、ＵＷを選択する処理の例である。まず、上記周辺基地局情報リストをＲＳＳＩの降順にソートする（Ｓ１２０）。そして、他基地局使用中ＵＷ登録用テーブルを作成する（Ｓ１２２）。他基地局使用中ＵＷ登録用テーブルには、ＵＷ、ＲＳＳＩ及びＣＳＩＤが対応付けられて記憶される。そして、周辺基地局情報リストのＲＳＳＩが高い順に選択し（Ｓ１３０）、他基地局使用中ＵＷ登録用テーブルに登録する（Ｓ１３２）。なお、この際、周辺基地局情報リストから削除することとしてもよい。そして、周辺基地局情報リストに残りがなくなったか否かを判断する（Ｓ１２４）。或いは他基地局使用中ＵＷ登録用テーブルに登録できる最大数が登録されたか否かを判断する（Ｓ１２６）。周辺基地局情報リストに残りがなくなったか、又は他基地局使用中ＵＷ登録用テーブルに登録できる最大数（ＵＷ登録スレッシュ）が登録された場合には、他基地局使用中ＵＷ登録用テーブルに登録されていないＵＷパターン、すなわち送信元識別情報を選択する。周辺基地局情報リストに残りがあり、かつ他基地局使用中ＵＷ登録用テーブルに登録できる最大数が登録されていない場合には、Ｓ１３０及びＳ１３２の処理を繰り返す。このようにして、ＲＳＳＩが高い基地局装置２の使用する送信元識別情報を使用しないように、送信元識別情報を選択することができる。

以上のようにして、選択部３４で選択された送信元識別情報は、送信部３８に出力される。そして送信部３８は、該送信元識別情報を移動局装置１に通知する。なお、送信元識別情報は、移動局装置１ごとに異なっていることが望ましいため、選択部３４は移動局装置１ごとに異なる送信元識別情報を選択して送信部３８に出力することが好適である。

そして図示していないが、送信元識別情報を通知された移動局装置１は、該送信元識別情報を使用して通信することができる。このようにすることで、基地局装置２は、当該基地局装置２と通信している移動局装置１のみでなく、他の基地局装置２と通信している移動局装置１をも含めた移動局装置１ごとに、異なる送信元識別情報を含む信号を受信することができる。このため、他の基地局装置と通信する通信装置について送信元識別情報による送信元の識別をすることが可能となる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、送信元識別情報は候補が予め記憶されていて、記憶されている送信元識別情報から選択することとしてもよいし、取得部３２が取得する送信元識別情報との直交性が高い送信元識別情報を算出することにより選択してもよい。また、上記実施の形態はＳＤＭＡ方式のＰＨＳを例に取り説明したが、ＣＤＭＡ方式を用いた移動体通信システム等、複数の基地局装置を有し、異なる送信元識別情報を用いることによる送信元の分離が必要な無線通信システムであればどのような無線通信システムにも適用可能である。また、送信元識別情報は、上りの通信（移動局装置から基地局装置への通信）だけでなく、下りの通信（基地局装置から移動局装置への通信）にも使用され、その場合の送信元識別情報にも本発明により選択される基地局装置ごとに異なる送信元識別情報を使用することができる。また、上記実施の形態で説明した処理は、例えば通信ネットワーク３上に設置される交換機やサーバで行われることもできる。

本発明の実施の形態に係る移動体通信システムの構成図である。本発明の実施の形態に係る移動局装置の構成ブロック図である。本発明の実施の形態に係る基地局装置の構成ブロック図である。本発明の実施の形態に係る通信エリアの説明図である。ＰＨＳで使用される信号の信号フォーマット図である。本発明の実施の形態に係る基地局装置の機能ブロック図である。本発明の実施の形態に係る受信される電磁波に含まれる送信元識別情報の説明図である。本発明の実施の形態に係る送信元識別情報を送信元識別情報群として記憶するテーブルを示す図である。本発明の実施の形態に係る処理のフロー図である。本発明の実施の形態に係る処理のフロー図である。

符号の説明

１移動局装置、２基地局装置、３通信ネットワーク、４移動体通信システム、１１，２１制御部、１２通信部、１３，２４，３６記憶部、１４操作部、１５表示部、２２ネットワークインターフェイス部、２３無線通信部、３０受信部、３２取得部、３４選択部、３８送信部。

Claims

ネットワークを介して接続される複数の基地局装置と、各々が前記複数の基地局装置のいずれかと無線通信する複数の移動局装置とを含む無線通信システムにおいて使用される前記複数の基地局装置のうちのいずれかの基地局装置であって、
前記無線通信システム内の他の基地局装置と前記無線通信システム内の第１移動局装置との無線通信において無線送信される無線信号を受信する受信部と、
前記他の基地局装置と前記第１移動局装置との間で無線送信され、前記受信部において受信された無線信号から、少なくとも送信元を識別するために無線信号に含めて使用される第１送信元識別情報を取得する取得部と、
前記無線通信システム内の第２移動局装置との無線通信において、少なくとも送信元を識別するために無線信号に含めて使用される第２送信元識別情報の候補である候補識別情報が複数保存されている候補識別情報群を記憶する記憶部と、
前記取得部により取得された前記第１送信元識別情報との内積が閾値より小さい第２送信元識別情報を前記記憶部の前記候補識別情報群の中から選択する選択部と、
前記選択部により選択された前記第２送信元識別情報を、前記第２移動局装置に無線送信する送信部と、を備える基地局装置。
前記選択部は、前記受信部により受信された前記第１送信元識別情報の受信電力に基づいて前記第２送信元識別情報を選択する、ことを特徴とする請求項１に記載の基地局装置。
前記記憶部に保存される前記候補識別情報群は、前記候補識別情報群に含まれる各前記候補識別情報の内積の合計に基づいて作成されている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の基地局装置。
ネットワークを介して接続される複数の基地局装置と、各々が前記複数の基地局装置のいずれかと無線通信する複数の移動局装置とを含む無線通信システムにおいて使用される前記複数の基地局装置のうちのいずれかの基地局装置の通信方法であって、
前記無線通信システム内の他の基地局装置と前記無線通信システム内の第１移動局装置との無線通信において無線送信される無線信号を受信する受信工程と、
前記他の基地局装置と前記第１移動局装置との間で無線送信され、前記受信工程において受信された無線信号から、少なくとも送信元を識別するために無線信号に含めて使用される第１送信元識別情報を取得する取得工程と、
前記無線通信システム内の第２移動局装置との無線通信において、少なくとも送信元を識別するために無線信号に含めて使用される第２送信元識別情報の候補である候補識別情報が複数含まれる候補識別情報群の中から、前記取得工程により取得された前記第１送信元識別情報との内積が閾値より小さい第２送信元識別情報を選択する選択工程と、
前記選択工程により選択された前記第２送信元識別情報を、前記第２移動局装置に無線送信する送信工程と、を備える通信方法。