JPH10164652A

JPH10164652A - 移動通信装置

Info

Publication number: JPH10164652A
Application number: JP8336233A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Watanabe; 昌俊渡邊
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-12-03
Filing date: 1996-12-03
Publication date: 1998-06-19

Abstract

(57)【要約】【課題】ＣＤＭＡ／ＴＤＤ方式を用いたセルラシステ
ムにおいてＶＯＸ制御時の送信電力制御および送信スペ
ースダイバーシチの性能劣化を抑える。【解決手段】移動局が送信オフの場合、移動局は、先
頭スロットＡの状態通知ビットを送信オフとして送信
し、制御信号をスロットＡおよびＥを用いて送信する。
基地局はスロットＡにおいて受信した信号からスロット
Ｂ〜Ｅにおける送信アンテナを選択し、スロットＥにお
いて受信した信号からスロットＦ、Ｇ、Ｈおよび次フレ
ームスロットＡにおける送信アンテナの選択をする。基
地局が送信オフの場合、基地局は先頭スロットＡの状態
通知ビットを送信オフとして送信し、制御信号をスロッ
トＡおよびＥを用いて送信する。移動局では、状態通知
ビットを受信し受信フレームにデータがないことを通知
され、スロットＡについて希望信号のパワを検出し、ス
ロットＡ〜Ｄに対する送信電力制御を行ない、スロット
Ｅについて希望信号のパワを検出し、スロットＥ〜Ｈに
対する送信電力制御を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディジタル自動車
電話・携帯電話等のセルラ無線通信システムに用いる移
動通信装置に関し、特にＶＯＸ制御を行なう場合にオー
プンループ送信電力制御および送信ダイバーシチの性能
劣化を抑制する移動通信装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Acc
ess：符号分割多元接続）方式は、自動車電話、携帯電
話等のセルラシステムにおいて、同一の周波数帯域で複
数の局が同時に通信を行なう際の多元アクセス方式技術
の一つである。他の技術としては、ＦＤＭＡ（Frequenc
y Division Multiple Access：周波数分割多元接続）
方式、ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access：時
分割多元接続）方式等が知られているが、ＣＤＭＡ方式
はこれらの技術と比較して高い周波数利用効率が図れ、
より多くの利用者を収容できる方式である。

【０００３】ＣＤＭＡ方式は、情報信号のスペクトル
を、本来の情報帯域幅に比べて十分に広い帯域に拡散し
て伝送するスペクトル拡散通信によって多元接続を行な
う。直接拡散方式とは、拡散において拡散コードをその
まま情報信号に乗じる方式であり、複数の移動局の信号
は同一の周波数領域、かつ同一の時間領域において多重
化される。

【０００４】ＴＤＤ（Time Division Duplex）とは送受
信同一帯域方式のことで、ピンポン方式とも呼ばれ、同
一の無線周波数を送信／受信に時間分割して通信を行な
う方式である。ＴＤＤに対し、ＦＤＤ(Frequency Divis
ion Duplex)方式は、送信／受信を異なる周波数を用い
て通信を行なう方式である。

【０００５】図６(１)はＴＤＤ方式の概念図、図６(２)
はＦＤＤ方式の概念図を示したものである。図６(１)に
おいて、時刻Ｔ１では基地局が送信、移動局が受信を行
ない、次の時刻Ｔ２では移動局が送信、基地局が受信を
行なう。これを繰り返すことにより、単一の周波数帯域
を用いた通信を実現している。図６(２)において、周波
数ｆ１では基地局送信・移動局受信、周波数ｆ２では移
動局送信・基地局受信を行なっている。この送信または
受信時間単位をスロットと呼ぶ。

【０００６】直接拡散を用いたＣＤＭＡ方式には、希望
の送信局が遠方にあり、非希望の送信局（干渉局）が近
くにある場合、希望の送信局からの受信信号より、干渉
局からの信号の方が受信電力が大きくなり、処理利得
（拡散利得）だけでは拡散符号間の相互相関を抑圧でき
ず、通信不能となる「遠近問題」がある。このため、直
接拡散ＣＤＭＡ方式を用いたセルラシステムでは、移動
局から基地局への上り回線において、各伝送路の状態に
応じた送信電力制御が必須のものとなっている。

【０００７】また、陸上移動通信において回線品質の劣
化の原因であるフェージングへの対策としても、送信電
力を制御することによって受信電力の瞬時値変動の補償
を行なう方法が考えられている。

【０００８】論文“ＣＤＭＡ／ＴＤＤ伝送における送信
電力制御の検討"(宮、林、加藤、1994年信学春期全大、
B-418)および“POWER CONTROL IN PACKETS SWITCHED TI
ME DIVISION DUPLEX SEQUENSE SPREAD SPECTRUM COMMUN
ICATIONS"(R.ESMAILZADEH、M.NAKAGAWA、A.KAJIWARA、 pro
c. of VTC'92. pp.989-992、1992)には、ＣＤＭＡ／ＴＤ
Ｄ方式における送信電力制御を行なう方法が示されてい
る。

【０００９】フェージングは、同一周波数帯域であれ
ば、送受の変動が同一であるという対称性を有してい
る。そのため、ＣＤＭＡ／ＴＤＤ方式は、受信信号のパ
ワーを検出し、これにより伝搬状況を把握し、送信パワ
ーレベルを決定し送信を行なうオープンループ送信電力
制御を用いることで、ＦＤＤ方式と比較し、簡易な方法
で高速で高精度の送信電力制御を行なうことができると
いう特徴を持っている。

【００１０】フェージング対策としては、スペースダイ
バーシチ技術もまた有効である。これは、位置の異なる
複数のアンテナを用いて受信し、合成して復調するとい
うもので、受信信号のフェージング変動がその伝搬路毎
に無相関であることから、フェージングにより受信電力
レベルが落ち込む確率を低減して受信品質の劣化を抑え
る技術である。ＴＤＤ方式では、やはり無線伝搬路のフ
ェージング変動の送受対称性を利用し、基地局に複数の
アンテナを設置し、基地局受信においては基地局側でダ
イバーシチ受信を行ない、アンテナ毎の伝搬環境を検出
し、最も良好なアンテナを基地局送信時に用いること
で、移動局のアンテナが１本でも下り回線においてスペ
ースダイバーシチを行なうことができ、移動局のハード
規模を増やすことなく通信品質を向上できる。論文“Ｃ
ＤＭＡ／ＴＤＤ方式における基地局送受信ダイバーシチ
方式の提案"(宮他、ＲＣＳ94-73、p.25-30、1994-09)に
はＣＤＭＡ／ＴＤＤ方式における送信スペースダイバー
シチ方法が示されている。

【００１１】ＶＯＸ(Voice Operated Transmitter)は携
帯電話等において、伝送する音声のあるときのみ送信を
行ない、伝送する音声のないときは送信をＯＦＦするこ
とで省電力化を図る技術であるが、ＣＤＭＡにおいて
は、ＶＯＸはシステム容量を増大する上で重要な技術で
ある。ＴＤＭＡ、ＦＤＭＡにおいてシステム容量が固定
的に定まるのに対し、ＣＤＭＡにおいてはシステム容量
は同時に通信を行なうユーザからの干渉量によって定ま
る。これをソフトキャパシティと呼ぶ。従って、干渉を
低減することで容量を増大することができる。ＶＯＸに
より送信を停止することは、そのまま他のユーザに与え
る干渉が低減することとなり、システム容量が増大する
ことにつながる。例として全ユーザの有音／無音率が５
０パーセントのとき、統計的に同時に送信しているユー
ザ数は半分になり、結果的に容量は２倍となる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＣＤＭ
Ａ／ＴＤＤ方式において、ＶＯＸ制御を行なった場合、
無音の時は送信しないスロットが存在することとなる。
これに伴い、受信側においては送信されないスロットに
おいては受信時信号から伝搬路の状態が推定できず、オ
ープンループ送信電力制御および送信スペースダイバー
シチを行なうことができず、制御が追従できるフェージ
ング変動の速度が遅くなり速度性能が劣化するという課
題があった。

【００１３】本発明は前記課題を解決するもので、ＶＯ
Ｘ制御を行なう場合にオープンループ送信電力制御およ
び送信ダイバーシチの性能劣化を抑制する移動通信装置
を提供することを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、ＶＯＸ制御において移動局は基地局から常
時送信している制御信号等の固定信号区間の送信周期を
最小となるよう配置し、移動局は前記固定信号区間の受
信レベルを用いてオープンループ送信電力制御を行な
い、基地局は前記固定信号区間を受信レベルを用いて送
信スペースダイバーシチを行なうようにしたものであ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、多元アクセス方式として直接拡散ＣＤＭＡ／ＴＤＤ
（符号分割多元接続／時分割複信）方式による通信手段
を備えた複数の基地局および複数の移動局を持ち、基地
局および移動局において、通信中送信データの有無に応
じて送信をオン／オフするＶＯＸ機能と、送信オフのチ
ャネルにおいても、常時送信する固定送信信号について
送信周期が最小になるように配置する機能とを備え、さ
らに前記基地局において、複数のアンテナと、ＴＤＤの
受信時刻において、前記複数のアンテナで受信した信号
を合成する受信ダイバーシチ機能と、ＴＤＤの受信時刻
において受信電力が最大であったアンテナを用いて、Ｔ
ＤＤの送信時刻において送信を行なう送信ダイバーシチ
機能とを備えることを特徴とする移動通信装置としたも
のであり、ＶＯＸ制御において移動局が送信オフの場合
でも最小の周期となるように配置した固定信号スロット
によって基地局における送信スペースダイバーシチ性能
の劣化を抑えることができるという作用を有する。

【００１６】本発明の請求項２に記載の発明は、前記移
動局において、ＴＤＤの受信時刻において受信信号の電
力レベルを検出する機能と、前記受信信号レベルを用い
てＴＤＤの送信時刻において送信電力を制御する送信電
力制御機能と、基地局の送信オフの際においては前記固
定送信信号のみの受信信号レベルを用いて送信電力制御
を行なう機能とを備える請求項１記載の移動通信装置と
したものであり、前記請求項１記載の発明が有する作用
と合わせ、ＶＯＸ制御において基地局が送信オフの場合
でも固定信号スロットによってオープンループ送信電力
制御の性能劣化を抑えることができるという作用を有す
る。

【００１７】本発明の請求項３に記載の発明は、前記基
地局および前記移動局における送信オフのチャネルにお
いて、常時送信する固定送信信号を全スロットに対して
均一に配分し、ＴＤＤの送信時刻内の前記固定送信信号
の送信位置をチャネル毎に異なる位置にずらして配置す
る機能を備えた請求項１または請求項２記載の移動通信
装置としたものであり、送信オフ時においても全スロッ
トに送信信号が存在するので送信信号がある場合と比較
して制御遅延は劣化しないという作用を有する。

【００１８】以下、本発明の実施の形態について、図１
から図６を用いて説明する。

【００１９】（第１の実施の形態）図１は本発明の第１
の実施の形態における移動通信装置の構成を示すブロッ
ク図である。

【００２０】セルラシステムでは基地局は同時に複数の
移動局と通信を行なうことから、基地局側装置１は同時
に通信できる最大移動局数分のベースバンド処理部２を
備えている。ＴＤＤの基地局送信スロットにおいて、あ
る移動局への送信データ３および送信制御信号４はベー
スバンド処理部２に入力され、符号器５において符号
化、フレーム組立、拡散器６において移動局毎に異なる
拡散コードを用いた拡散処理が行なわれ、スイッチ７に
よって第１の加算器８と第２の加算器９のどちらかに出
力する。

【００２１】第１の加算器８および第２の加算器９は複
数のベースバンド処理部の出力を加算し、それぞれ第１
の送信ＲＦ部10および第２の送信ＲＦ部11に出力する。
第１の送信ＲＦ部10および第２の送信ＲＦ部11は入力に
対し変調、周波数変換、増幅処理を行ない、それぞれ第
１の送受切換スイッチ12および第２の送受切換スイッチ
13を通してそれぞれ第１のアンテナ14および第２のアン
テナ15より無線伝搬路に送信する。

【００２２】ＴＤＤの基地局受信スロットにおいては、
第１のアンテナ14および第２のアンテナ15は複数の移動
局からの多重信号が異なる無線伝搬路を通ってきたもの
を受信し、それぞれ第１の受信ＲＦ部16および第２の受
信ＲＦ部17に出力する。第１の受信ＲＦ部16および第２
の受信ＲＦ部17では多重化された受信信号に対し周波数
変換、ＡＧＣ処理、復調処理を行ない、複数のベースバ
ンド処理部に出力する。

【００２３】ベースバンド処理部２では、第１の受信Ｒ
Ｆ部16および第２の受信ＲＦ部17の出力をそれぞれ第１
の相関器18および第２の相関器19において移動局毎に異
なる拡散コードによる相関処理により自分宛の信号を分
離しＲＡＫＥ合成器20および21によりＲＡＫＥ合成を行
ないダイバーシチ合成器22に出力する。ダイバーシチ合
成器22は第１のＲＡＫＥ合成出力および第２のＲＡＫＥ
合成出力を合成し、復号器23に出力する。

【００２４】また、第１のＲＡＫＥ合成出力および第２
のＲＡＫＥ合成出力を比較し、次のＴＤＤの送信スロッ
トにおいて第１のアンテナ14で送信するか第２のアンテ
ナ15で送信するか判断し、選択信号をスイッチ７に出力
する。復号器23は入力に対し復号を行ない、受信データ
24および受信制御信号25を得る。

【００２５】移動局側装置26では、ＴＤＤの移動局送信
スロットにおいて、送信データ27および制御部28から出
力される送信制御信号は符号器29において符号化、フレ
ーム組立が行なわれ、拡散器30に入力される。拡散器30
は入力に対し移動局毎に異なる拡散コードを用いた拡散
処理を行ない、送信ＲＦ部31に出力する。送信ＲＦ部31
では入力に対し変調、周波数変換、増幅処理を行ない、
送受切換スイッチ32を通してアンテナ33より無線伝搬路
に送信する。

【００２６】ＴＤＤの移動局受信スロットにおいて、ア
ンテナ33は基地局からの信号を受信し、受信ＲＦ部34に
出力する。受信ＲＦ部34では多重化された受信信号に対
し周波数変換、ＡＧＣ処理、復調処理を行ない、相関器
35に出力する。相関器35は受信ＲＦ部の出力から移動局
毎に異なる拡散コードによる相関処理により自分宛の信
号を分離し、ＲＡＫＥ合成器36によりＲＡＫＥ合成を行
ない、復号器37において復号を行ない、受信データ38お
よび受信制御信号を得る。受信制御信号は制御部28に入
力される。

【００２７】送信データは、図２に示すように、フレー
ムを構成しており、フレーム単位で送信データの有無を
切り替える。またフレームは、複数のスロットで構成さ
れており、フレーム内では基地局の送信スロットが先頭
となるようにする。

【００２８】図２の例では８スロットで１フレームを構
成している。フレームの先頭スロットには状態通知ビッ
ト39を挿入し、フレーム内のデータの有無を通知する。
従って送信データのない場合でもフレーム先頭のスロッ
トは送信する必要がある。また、送信データのない場合
でも制御信号40は常時送信する必要がある。図２の例で
は制御信号は２スロット分を占めている。

【００２９】以上のような構成を前提にＶＯＸ制御時の
動作について説明する。移動局が送信オフの場合、移動
局は、図３(１)のように、先頭スロットＡの状態通知ビ
ット39を送信オフとして送信し、制御信号40をスロット
ＡおよびＥを用いて送信する。従って、基地局はスロッ
トＡにおいて第１のアンテナ14と第２のアンテナ15で受
信した信号から相関器18、19およびＲＡＫＥ合成器20、
21において希望信号を分離した信号のパワによりスロッ
トＢ〜Ｅにおける送信アンテナを選択し、スロットＥに
おいて第１のアンテナ14と第２のアンテナ15で受信した
信号から相関器18、19およびＲＡＫＥ合成器20、21にお
いて希望信号を分離した信号のパワによりスロットＦ、
Ｇ、Ｈおよび次フレームスロットＡにおける送信アンテ
ナの選択をすることで移動局の送信データがない場合で
も制御信号をスロットＡ、Ｂに詰めて配置するよりも送
信スペースダイバーシチを行なう周期を半分に抑えるこ
とができる。

【００３０】（第２の実施の形態）本発明の第２の実施
の形態での基地局側装置の構成は前記第１の実施の形態
と同一であり、移動局側装置の構成のみ異なる。図４は
本発明の第２の実施の形態における移動通信装置の移動
局側装置の構成を示すブロック図である。

【００３１】移動局側装置41では、ＴＤＤの移動局送信
スロットにおいて、送信データ42および制御部43から出
力される送信制御信号44は符号器45において符号化、フ
レーム組立が行なわれ、拡散器46に入力される。拡散器
46は入力に対し移動局毎に異なる拡散コードを用いた拡
散処理を行ない、送信ＲＦ部47に出力する。送信ＲＦ部
47は入力に対し変調、周波数変換、増幅処理を行ない、
送受切換スイッチ48を通してアンテナ49より無線伝搬路
に送信する。

【００３２】ＴＤＤの移動局受信スロットにおいて、ア
ンテナ49は基地局からの信号を受信し、受信ＲＦ部50に
出力する。受信ＲＦ部50では多重化された受信信号に対
し周波数変換、ＡＧＣ処理、復調処理を行ない、相関器
51に出力する。相関器51は受信ＲＦ部50の出力から移動
局毎に異なる拡散コードによる相関処理により自分宛の
信号を分離し、ＲＡＫＥ合成器52によりＲＡＫＥ合成を
行ない、復号器53において復号を行ない、受信データ54
および受信制御信号55を得る。受信制御信号55は制御部
43に入力される。

【００３３】一方、相関器51の出力は受信レベル検出回
路56に入力される。受信レベル検出回路56では移動局送
信スロット内の相関出力の平均パワを検出し、これを用
いてＴＤＤの次の送信スロットの送信電力を決定し、制
御信号を送信ＲＦ部47に出力する。

【００３４】以上のような構成を前提に基地局がＶＯＸ
制御による送信オフの場合の動作を図３(２)を用いて説
明する。基地局は先頭スロットＡの状態通知ビット39を
送信オフとして送信し、制御信号40をスロットＡおよび
Ｅを用いて送信する。移動局では、状態通知ビット39を
受信し受信フレームにデータがないことを通知され、ス
ロットＡについて受信レベル検出回路56は希望信号のパ
ワを検出し、スロットＡ〜Ｄに対する送信電力制御を行
ない、スロットＥについて受信レベル検出回路56は希望
信号のパワを検出し、スロットＥ〜Ｈに対する送信電力
制御を行なう。従って、基地局から送信信号がない場合
でも送信電力制御の制御間隔を最小限に抑制することが
できる。

【００３５】（第３の実施の形態）本発明の第３の実施
の形態での基地局側装置および移動局側装置の構成は前
記第２の実施の形態と同一であり、動作のみ異なる。図
５を用いて本発明の第３の実施の形態の動作を説明す
る。

【００３６】移動局において送信オフの場合、図５(１)
に示すように制御信号40を全スロットに均一に分配して
送信する。従って、基地局では全スロットにおいて制御
信号受信区間の受信レベルを用いることにより送信信号
がある場合と比較して制御遅延劣化なしに送信ダイバー
シチを行なうことができる。また、図中の移動局１と移
動局２のように、スロット内の制御信号40の送信位置を
異なる位置に配置することにより、相互干渉を低減し、
システム容量を増加することができる。

【００３７】基地局において送信オフの場合においても
図５(２)に示すように送信することにより、移動局の送
信電力制御の制御間隔は送信信号がある場合と比較して
劣化することなく行なうことができ、また複数の移動局
宛にスロット内の制御信号40の送信位置をずらして配置
することにより干渉を低減することができる。

【００３８】

【発明の効果】以上のように本発明は、ＣＤＭＡ／ＴＤ
Ｄ方式を用いたセルラシステムにおいて、ＶＯＸ制御に
おいて移動局は基地局から常時送信している制御信号等
の固定信号区間の送信周期を最小となるよう配置し、移
動局は前記固定信号区間の受信レベルを用いてオープン
ループ送信電力制御を行ない、基地局は前記固定信号区
間の受信レベルを用いて送信スペースダイバーシチを行
なうようにしたものであり、ＶＯＸ制御を行なう場合で
もオープンループ送信電力制御および送信ダイバーシチ
の性能の劣化を抑制する効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における移動通信装
置の構成を示すブロック図、

【図２】本発明の第１の実施の形態におけるフレーム構
成を示す図、

【図３】（１）本発明の第１の実施の形態における移動
局送信オフの場合のフレーム構成を示す図、（２）本発
明の第２の実施の形態における基地局送信オフの場合の
フレーム構成を示す図、

【図４】本発明の第２の実施の形態における移動局側装
置の構成を示すブロック図、

【図５】（１）本発明の第３の実施の形態における移動
局送信オフの場合のフレーム構成を示す図、（２）本発
明の第３の実施の形態における基地局送信オフの場合の
フレーム構成を示す図、

【図６】（１）ＴＤＤ方式の概念を示す図、（２）ＦＤ
Ｄ方式の概念を示す図である。

【符号の説明】

１基地局側装置２ベースバンド処理部３、27、42 送信データ４、44 送信制御信号５、29、45 符号器６、30、46 拡散器７スイッチ８第１の加算器９第２の加算器 10 第１の送信RF部 11 第２の送信RF部 12 第１の送受切換スイッチ 13 第２の送受切換スイッチ 14 第１のアンテナ 15 第２のアンテナ 16 第１の受信RF部 17 第２の受信RF部 18 第１の相関器 19 第２の相関器 20 第１のRAKE合成器 21 第２のRAKE合成器 22 ダイバーシチ合成器 23、37、53 復号器 24、38、54 受信データ 25、55 受信制御信号 26、41 移動局側装置 28、43 制御部 31、47 送信RF部 32、48 送受切換スイッチ 33、49 アンテナ 34、50 受信RF部 35、51 相関器 36、52 RAKE合成器 39 状態通知ビット 40 制御信号 56 受信レベル検出回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多元アクセス方式として直接拡散ＣＤＭ
Ａ／ＴＤＤ（符号分割多元接続／時分割複信）方式によ
る通信手段を備えた複数の基地局および複数の移動局を
持ち、基地局および移動局において、通信中送信データの有無
に応じて送信をオン／オフするＶＯＸ機能と、送信オフ
のチャネルにおいても、常時送信する固定送信信号につ
いてスロット送信周期が最小になるように配置する機能
とを備え、さらに前記基地局において、複数のアンテナと、ＴＤＤ
の受信時刻において、前記複数のアンテナで受信した信
号を合成する受信ダイバーシチ機能と、ＴＤＤの受信時
刻において受信電力が最大であったアンテナを用いて、
ＴＤＤの送信時刻において送信を行なう送信ダイバーシ
チ機能とを備えることを特徴とする移動通信装置。
【請求項２】前記移動局において、ＴＤＤの受信時刻
において受信信号の電力レベルを検出する機能と、前記
受信信号レベルを用いてＴＤＤの送信時刻において送信
電力を制御する送信電力制御機能と、基地局の送信オフ
の際においては前記固定送信信号のみの受信信号レベル
を用いて送信電力制御を行なう機能とを備える請求項１
記載の移動通信装置。
【請求項３】前記基地局および前記移動局における送
信オフのチャネルにおいて、常時送信する固定送信信号
を全スロットに対して均一に配分し、ＴＤＤの送信時刻
内の前記固定送信信号の送信位置をチャネル毎に異なる
位置にずらして配置する機能を備えた請求項１または請
求項２記載の移動通信装置。