JPH11261481A - Cdma移動通信システム - Google Patents
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Abstract
回線のみの非対称通信時においても、上り回線の送信電
力制御を行いつつ下り回線の拡散コード不足を回避する
こと。 【解決手段】 上り回線のみの非対称通信時において、
フレーム構成部109は、パイロット信号と送信電力制
御ビットのみをスロット単位に構成した信号として送信
する。送信電力制御方法は通常の通信の場合と同様に行
う。この場合、下り回線において伝送する信号は、パイ
ロット信号と送信電力制御ビットのみであるので、キャ
リアレートを非常に低くし、送信電力を送信信号振幅制
御部111で低くして送信することができる。更に、そ
の場合、拡散器110において用いる拡散コードを符号
長の長い階層直交系列として送信する。
Description
電話・携帯電話等のセルラシステムに用いるCDMA移
動通信システムに関する。
Access:符号分割多元接続)方式は、自動車電話、携帯
電話等の無線通信において、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、FDMA(Frequency Divis
ion 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。
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
う。CDMA方式の一つに、拡散において拡散符号をそ
のまま情報信号に乗じる直接拡散方式がある。この直接
拡散方式においては、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。
を希望する送信局が遠方にあり、希望しない送信局(干
渉局)が近くにある場合、通信を希望する送信局からの
受信信号より、干渉局からの受信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。
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
償を行う方法が考えられている。
拡散CDMA方式を用いたセルラシステムの送信電力制
御方法の一例が示されている。図5はその構成を示した
ものである。このセルラシステムは、基地局側装置と移
動局側装置とからなり、通常複数の移動局側装置と一つ
の基地局側装置との間で通信を行う。
からの多重信号をアンテナ501で受信し、アナログ受
信器502に供給する。アナログ受信器502におい
て、受信信号の増幅、周波数変換等の処理が行われ、処
理後の信号が各移動局用のディジタル受信器503に供
給される。
移動局に用いられている拡散符号を用いて相関検出を行
うことにより、多重化された受信信号からこの移動局の
信号を分離し、ベースバンド処理回路504及び受信レ
ベル検出回路506に供給する。ベースバンド処理回路
504では、分離後の信号から受信データを得る。ま
た、上記移動局への送信データを送信信号として変調器
505に供給する。
局から受信した信号のレベルを測定し、レベルに応じて
電力制御ビットを発生し、これを変調器505に供給す
る。この電力制御ビットは、上記移動局の送信電力の調
節に用いられる。
504からの送信信号と受信レベル検出回路506から
の電力制御ビットに対して上記移動局に割り当てられた
拡散符号を乗じて加算器507に出力する。加算器50
7では、複数の移動局用の変調器からの拡散信号を多重
化する。多重化された信号は、RF周波数への変換、増
幅等の処理を経てアンテナ501より送信される。
した基地局側装置からの信号をアナログ受信器509に
供給する。アナログ受信器509では、受信信号に対し
て増幅、周波数変換等の処理を行い、ディジタル受信器
510に供給する。また、アナログ受信器509は、受
信信号の総合電力レベルの測定回路を有しており、測定
された電力レベルは、送信レベル制御回路513に入力
される。
重化された信号から相関検出により自分当ての信号を分
離し、ベースバンド処理回路511に供給する。また、
分離した信号から電力制御ビットを取り出し、送信レベ
ル制御回路513に供給する。ベースバンド処理回路5
11では、分離後の信号から受信データを得る。同時
に、基地局への送信データを送信信号として変調器51
2に供給する。
511からの送信信号に対し、割り当てられた拡散符号
を乗じて拡散を行い、送信レベル制御回路513に供給
する。送信レベル制御回路513では、アナログ受信器
509からの総合電力レベル及び受信信号より取り出し
た電力制御ビットを用いて拡散信号の送信電力の制御を
行う。送信レベル制御回路513の出力信号は、RF周
波数のへの変換、増幅等の処理を経てアンテナ508よ
り送信される。
送信電力制御方法では、まず、移動局側装置のアナログ
受信器502において測定した総合の電力レベルを用い
て送信電力レベルを制御し、これにより移動局の位置が
変動して移動局と基地局との間の距離が変化することに
起因する基地局受信レベルの中央値変動を補償する。こ
の方法は、オープンループによる送信電力制御方法と呼
ばれている。
506で測定した、上記移動局からの受信レベルが、あ
らかじめ設定された基準レベルよりも低かった場合に、
移動局の送信レベルを上げるように電力制御ビットを決
定し、逆に基準レベルよりも高かった場合に移動局のレ
ベルを上げるように電力制御ビットを決定し、これらの
電力制御ビットを移動局に送信する。
り出した電力制御ビットを用いて送信レベルを制御し、
上り回線(移動局→基地局)と下り回線(基地局→移動局)
で異なるフェージングによる瞬時値変動に対する補償を
行う。この方法はクローズドループによる送信電力制御
方法と呼ばれている。
は、オープンループ及びクローズドループによる送信電
力制御方法が用いられている。
散コードとして直交性の高いコードを使用することが容
量増大の上で有効である。直交性の高いコードとして知
られるWalsh符号や直交Gold符号は、その数が
符号長と同数に限られている。したがって、ユーザに割
り当てる拡散コード数を確保するために、情報のシンボ
ル長と周期の等しいショートコードとショートコードよ
り周期の長いロングコードを足し合わせて使用する方法
がとられる。
用するロングコードを1コードとし、各基地局に異なる
ロングコードを割り当てる方法をとることで、同一セル
内の全ユーザの直交性は保たれ、更に他セルの信号は異
なるロングコードで拡散されているため雑音化され、干
渉を低く抑えることができる。その場合、直交性を保つ
ために、下り回線ではユーザ数がコード符号長以下に限
定される。
において移動局と基地局との間の距離が異なり、基地局
受信信号の拡散コードタイミングが移動局間で揃わない
ために、符号の直交性を確保できない。したがって、上
り回線では、ユーザ数が符号長によって限定されない。
6のように生成行列を階層的に組み合わせることで生成
され、そのどの階層によって生成された拡散コードも相
互に直交関係にあるという特徴を持つ。例えば、C10
からC13は相互に直交しており、C20からC27は
相互に直交している。また、C20及びC24は、共に
要素としてC10及びその符号反転したもので構成され
るので、C20とC24は、C10を除外したC11か
らC13と直交関係にある。
り回線の通信情報速度は等しいが、セルラシステムでデ
ータ通信等のマルチメディアサービスを行う場合、上り
回線と下り回線の情報速度は非対称になり得る。ここで
は、例えば移動局側からのみ情報が送られてくるよう
な、上り回線と下り回線で情報速度が非対称である場合
の通信を非対称通信といい、上り回線と下り回線で情報
速度がほぼ同じである場合の通信を対称通信という。
下り回線においては情報を伝送しないサービスを仮定し
た場合、クローズドループ送信電力制御を行うために
は、下り回線においても送信電力制御ビットを伝送する
ために拡散コードを確保する必要がある。
を行うために下り回線の拡散コード資源を使ってしまう
ため、逆に下り回線信号のみのサービスを収容しようと
した場合等において、システム容量上は問題なく収容で
きても拡散コード不足で収容できないという課題があ
る。また、送信電力制御ビットを伝送しないとして下り
拡散コードを確保しようとすると、送信電力制御を行わ
ないことになり、上り回線の品質が劣化し、上り回線の
システム容量が劣化する。
あり、CDMAセルラシステムにおいて、上り回線のみ
の非対称通信時においても、上り回線のオープンループ
送信電力制御を行いつつ下り回線の拡散コード不足を回
避することができるCDMA移動通信システムを提供す
ることを目的とする。
に、本発明は以下の手段を講じた。請求項1記載のCD
MA移動通信システムに関する発明は、非対称通信を行
う場合に、基地局装置が送信電力制御ビットを送信し、
移動局装置側が前記送信電力制御ビットを受信し、前記
送信電力制御ビットにより送信電力を決定する構成を採
る。
関する発明は、非対称通信を行う場合に、基地局装置が
送信電力制御ビットを送信し、移動局装置側が前記送信
電力制御ビットを受信し、前記送信電力制御ビットによ
り送信電力を決定する構成を採る。
伝送する情報が存在しない場合、すなわち非対称通信の
場合に送信電力制御ビットを送信することにより、下り
回線において他のユーザに与える干渉を低減することが
できる。なお、送信電力ビットの他にパイロット信号も
加えてフレーム構成し、低い伝送レートで送信するよう
にしても良い。
DMA移動通信システムにおいて、送信電力制御ビット
の伝送に用いる回線の伝送レートを非対称通信を行わな
い場合の伝送レートより低く設定する構成を採る。
のCDMA移動通信方法において、送信電力制御ビット
の伝送に用いる回線の伝送レートを非対称通信を行わな
い場合の伝送レートより低く設定する構成を採る。
力を低く設定することにより、他ユーザに与える干渉を
更に低減することができる。
項2記載のCDMA移動通信システムにおいて、基地局
送信において非対称通信を行う回線の拡散コードとし
て、対称通信を行う回線の拡散コードに対して符号長の
長い拡散コードを用い、この符号長の長い拡散コード
は、他の非対称通信を行う回線に使用されている拡散コ
ードと直交している構成を採る。
請求項12記載のCDMA移動通信方法において、基地
局送信において非対称通信を行う回線の拡散コードとし
て、対称通信を行う回線の拡散コードに対して符号長の
長い拡散コードを用い、この符号長の長い拡散コード
は、他の非対称通信を行う回線に使用されている拡散コ
ードと直交している構成を採る。
項2記載のCDMA移動通信システムにおいて、基地局
送信における拡散コードとして階層型直交系列を用い、
非対称通信を行う回線の拡散コードとして、対称通信を
行う回線の拡散コードに対して周期の長い階層の拡散コ
ードを用い、この周期の長い階層の拡散コードは、他の
非対称通信を行う回線に使用されている拡散コードと直
交している構成を採る。
請求項12記載のCDMA移動通信方法において、基地
局送信における拡散コードとして階層型直交系列を用
い、非対称通信を行う回線の拡散コードとして、対称通
信を行う回線の拡散コードに対して周期の長い階層の拡
散コードを用い、この周期の長い階層の拡散コードは、
他の非対称通信を行う回線に使用されている拡散コード
と直交している構成を採る。
直交符号を用いているので、下り回線容量を増大するこ
とができ、更に上り回線のみの非対称通信を行うユーザ
に対して長周期の直交系列を用いているので、直交性を
保持しつつ拡散コード数を多く確保することができる。
は、非対称通信の際に送信電力ビットでフレーム構成す
るフレーム構成手段と、前記送信電力ビットの送信信号
の伝送レートを対称通信の伝送レートよりも低くする伝
送レート制御手段と、を具備する構成を採る。
低い伝送レートで送信するので、他の移動局に対する干
渉を小さくすることができる。しかも、送信電力ビット
を送信するので、上り回線の送信電力制御を行うことが
できる。なお、送信電力ビットの他にパイロット信号も
加えてフレーム構成し、低い伝送レートで送信するよう
にしても良い。
地局装置において、対称通信を行う回線の拡散コードに
対して符号長の長い拡散コードを用いて前記送信電力ビ
ットの送信信号を拡散する拡散手段を具備する構成を採
る。
地局装置において、拡散コードとして階層型直交系列を
用い、対称通信を行う回線の拡散コードに対して周期の
長い階層の拡散コードを用いて前記送信電力ビットの送
信信号を拡散する拡散手段を具備する構成を採る。
トで送信電力ビットを送信することができると共に、直
交性の問題で対称通信において使用不可である拡散コー
ドを有効利用することができる。したがって、非対称通
信を行っても直交性を保持しつつ拡散コード数を多く確
保することができる。
おいては、請求項8記載の発明のように、拡散手段が、
他の回線に使用されている拡散コードと直交している拡
散コードを選択して使用する構成を採る。
うに、請求項6乃至請求項8のいずれかに記載の基地局
装置と無線通信を行うことを特徴とする移動局装置を提
供する。
ように、階層型直交系列の拡散コードにおいて、対称通
信を行う回線の拡散コードに対して周期の長い階層の拡
散コードであって、他の回線に使用されている拡散コー
ドと直交している拡散コードを選択することを特徴とす
る拡散コード選択方法を提供する。
て、添付図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発
明の実施の形態1に係るCDMA移動通信システムの構
成を示すブロック図である。このCDMA移動通信シス
テムは、基地局側装置と移動局側装置とから構成され
る。
は符号器101に入力され、伝送路符号化等の処理が行
われ、フレーム構成部103に出力される。また、パイ
ロット信号発生器102は、データパターンが固定であ
るパイロット信号を発生し、フレーム構成部103に出
力される。
の出力、パイロット信号発生器102からのパイロット
信号、及び送信電力制御ビット生成部104からの送信
電力制御ビットが入力され、フレーム構成が行われて拡
散器105に出力される。拡散器105では、フレーム
構成されたデータに拡散処理が行われ、拡散後の信号が
送信信号振幅制御部106に出力される。
た信号に対して、振幅を制御して加算器107に出力さ
れる。加算器107では、送信信号振幅制御部106の
出力と他の移動局用の送信部からの信号を加算して送信
RF部108に出力する。送信RF部108では、入力
に対し変調、周波数変換が行われ、この送信信号がアン
テナ109より送信される。
の受信信号は、受信RF部110において周波数変換、
復調が行われ、相関器111及び他の移動局用受信処理
部に出力される。相関器111では、移動局送信に用い
られた拡散コードで逆拡散が行われて希望波信号が分離
される。分離され、逆拡散されたデータは、復号器11
2及び受信SIR(希望波対干渉波電力比)測定器11
3に出力される。
われ、受信データが得られる。受信SIR測定器113
では、受信信号から受信SIRが測定され、その測定結
果が送信電力制御ビット生成部104に出力される。送
信電力制御ビット生成部104では、入力した受信SI
Rと基準SIRとを比較し、基準SIRに近づくよう移
動局に対する送信電力制御ビットが生成され、その送信
電力制御ビットがフレーム構成部103に出力される。
より受信した基地局からの信号が受信RF部115に出
力される。受信RF部115では、入力に対して周波数
変換、復調が行われて相関器116に出力される。相関
器116では、基地局送信に用いられた拡散コードで逆
拡散が行われ、逆拡散されたデータが復号器117に出
力される。
われ、受信データが得られる。また、送信電力制御ビッ
トが得られ、この送信電力制御ビットが送信電力制御部
118に出力される。送信電力制御部118では、基地
局から送信された送信電力制御ビットを用いて送信電力
が決定され、送信RF部120に送信電力値が出力され
る。
ベースバンド処理部119において伝送路符号化、拡散
処理が行われ、送信RF部120に出力される。送信R
F部120では、入力に対して変調、周波数変換が行わ
れ、この送信信号がアンテナ114より送信される。
ムにおいて、まず通常の送信電力制御処理の動作につい
て説明する。
信号を時間的に示した図である。図2から分かるよう
に、下り回線信号は、フレーム構成部103によってパ
イロット信号、送信電力制御ビット、及び送信データが
スロット単位で時間的に多重された信号であり、このよ
うにフレーム構成されて基地局から送信される。
信号であり、移動局において復調のための伝送路推定に
使用される。上り回線信号も下り回線と同様にスロット
周期の信号として送信されるが、送信電力制御遅延を最
小にするために、下り回線に対してタイミングにオフセ
ットが付加されている。
上り回線信号のスロット先頭部分の受信SIRを測定す
る。受信SIRは、回線の品質を表すものである。測定
された受信SIRは、送信電力制御ビット生成部104
に送られ、送信電力制御ビット生成部104において、
測定された受信SIRと所要品質としてあらかじめ与え
られている基準SIRとが比較される。
電力を上げるように指示するコマンドとして送信電力制
御ビットを生成し、受信SIRが高かった場合は移動局
の送信電力を下げるように指示するコマンドとして送信
電力制御ビットを生成し、次スロットにおいて移動局に
通知する。
信し、送信電力制御部118において送信電力値を決定
し、次の上り回線スロット先頭の送信電力に反映する。
信時における送信電力制御方法について図3を用いて説
明する。なお、下り回線に送信データは存在しないの
で、フレーム構成部103は、パイロット信号と送信電
力制御ビットのみをスロット単位に構成された信号とし
て送信する。この場合、送信電力制御方法は、通常の通
信の場合と同様に行う。
は、パイロット信号と送信電力制御ビットのみであるの
で、キャリアレートを非常に低くする。このように伝送
レートを制御することにより、送信電力を送信信号振幅
制御部106で低くして送信することができる。更に、
その場合、拡散器105において用いる拡散コードとし
て符号長の長い階層直交系列のコードを用いる。このよ
うに送信電力を低くして送信することができるので、他
の移動局に対する干渉を小さくすることができる。
図6を用いて説明する。ここで、通常の上り下り対称通
信時において使用する拡散コード資源をC10からC1
3の4種類とする。
例えばキャリアレートを1/2にしたとき、拡散帯域を
同じとするので下り回線の拡散コードとしては符号長が
2倍のものを使用することができる。すなわち、C20
からC27の8種類の拡散コードを使用することができ
る。
0を使用した場合、C20は1階層前の拡散コードのC
10を要素として使用している。このため、C20は、
C10との間の直交性を保持できなくなるので、通常の
下り回線に用いる拡散コードとしては使用不可となる。
ユーザがもう1人存在する場合、下り回線の拡散コード
としてC24を割り当てる。C24は、C20と同様に
C10を要素に持ち、C10との間の直交性を保持でき
ないものである。
している。したがって、通常の下り回線に用いる拡散コ
ードとしては使用不可であるC20とC24をパイロッ
ト信号及び送信電力制御ビット用の拡散コードとして用
いることができる。その結果、通常の下り回線に用いる
拡散コードを減少させることなく、ユーザを増やすこと
ができる。
コードとしては使用不可となる拡散コードを非対称通信
の際のパイロット信号及び送信電力制御ビット用の拡散
コードとして用いるので、拡散コード資源を有効利用す
ることができ、ユーザ数を増加させることができる。し
かも、パイロット信号及び送信電力制御ビットについて
は、キャリアレートを低くすることができるので、他の
移動局に対する干渉を抑えることができる。
ムにおいては、移動局の送信電力制御と同様に基地局の
クローズドループ送信電力制御を適用することができ
る。その場合、下り回線の送信電力制御ビットの品質を
良くすることが可能である。
に、下り回線のスロットを複数のサブスロットに分割し
て、それぞれのサブスロットを異なる非対称通信ユーザ
の下り回線信号として用いることにより、下り回線の拡
散コードを使用せずに更に多くのユーザをシステム内に
収容することができる。この場合についても、基地局の
送信電力制御を適用することができる。
拡散コードに階層直交系列を用い、上り回線のみの通信
のような非対称通信において下り回線のキャリアレート
を低く設定し、符号長の長い階層の拡散コードを用いて
下り回線において送信電力制御ビットを送信するように
したものであり、CDMAセルラシステムにおいて、上
り回線のみの非対称通信時においても、上り回線のオー
プンループ送信電力制御を行いつつ、下り回線の拡散コ
ード不足を回避することができる。
システムの構成を示すブロック図
ムにおける通常時の信号伝送方法及び送信電力制御方法
を示すタイミング図
ムにおける非対称通信時の信号伝送方法及び送信電力制
御方法の一例を示すタイミング図
ムにおける非対称通信時の信号伝送方法及び送信電力制
御方法の他の例を示すタイミング図
を示すブロック図
Claims (14)
- 【請求項1】 非対称通信を行う場合に、基地局装置が
送信電力制御ビットを送信し、移動局装置側が前記送信
電力制御ビットを受信し、前記送信電力制御ビットによ
り送信電力を決定することを特徴とするCDMA移動通
信システム。 - 【請求項2】 送信電力制御ビットの伝送に用いる回線
の伝送レートを非対称通信を行わない場合の伝送レート
より低く設定することを特徴とする請求項1記載のCD
MA移動通信システム。 - 【請求項3】 基地局送信において非対称通信を行う回
線の拡散コードとして、対称通信を行う回線の拡散コー
ドに対して符号長の長い拡散コードを用い、この符号長
の長い拡散コードは、他の非対称通信を行う回線に使用
されている拡散コードと直交していることを特徴とする
請求項1又は請求項2記載のCDMA移動通信システ
ム。 - 【請求項4】 基地局送信における拡散コードとして階
層型直交系列を用い、非対称通信を行う回線の拡散コー
ドとして、対称通信を行う回線の拡散コードに対して周
期の長い階層の拡散コードを用い、この周期の長い階層
の拡散コードは、他の非対称通信を行う回線に使用され
ている拡散コードと直交していることを特徴とする請求
項1又は請求項2記載のCDMA移動通信システム。 - 【請求項5】 非対称通信の際に送信電力ビットでフレ
ーム構成するフレーム構成手段と、前記送信電力ビット
の送信信号の伝送レートを対称通信の伝送レートよりも
低くする伝送レート制御手段と、を具備することを特徴
とする基地局装置。 - 【請求項6】 対称通信を行う回線の拡散コードに対し
て符号長の長い拡散コードを用いて前記送信電力ビット
の送信信号を拡散する拡散手段を具備することを特徴と
する請求項5記載の基地局装置。 - 【請求項7】 拡散コードとして階層型直交系列を用
い、対称通信を行う回線の拡散コードに対して周期の長
い階層の拡散コードを用いて前記送信電力ビットの送信
信号を拡散する拡散手段を具備することを特徴とする請
求項5記載の基地局装置。 - 【請求項8】 拡散手段は、他の非対称通信を行う回線
に使用されている拡散コードと直交している拡散コード
を選択して使用することを特徴とする請求項6又は請求
項7記載の基地局装置。 - 【請求項9】 請求項6乃至請求項8のいずれかに記載
の基地局装置と無線通信を行うことを特徴とする移動局
装置。 - 【請求項10】 階層型直交系列の拡散コードにおい
て、対称通信を行う回線の拡散コードに対して周期の長
い階層の拡散コードであって、他の非対称通信を行う回
線に使用されている拡散コードと直交している拡散コー
ドを非対称通信を行う改選に用いる拡散コードとして選
択することを特徴とする拡散コード選択方法。 - 【請求項11】 非対称通信を行う場合に、基地局装置
が送信電力制御ビットを送信し、移動局装置側が前記送
信電力制御ビットを受信し、前記送信電力制御ビットに
より送信電力を決定することを特徴とするCDMA移動
通信方法。 - 【請求項12】 送信電力制御ビットの伝送に用いる回
線の伝送レートを非対称通信を行わない場合の伝送レー
トより低く設定することを特徴とする請求項11記載の
CDMA移動通信方法。 - 【請求項13】 基地局送信において非対称通信を行う
回線の拡散コードとして、対称通信を行う回線の拡散コ
ードに対して符号長の長い拡散コードを用い、この符号
長の長い拡散コードは、他の非対称通信を行う回線に使
用されている拡散コードと直交していることを特徴とす
る請求項11又は請求項12記載のCDMA移動通信方
法。 - 【請求項14】 基地局送信における拡散コードとして
階層型直交系列を用い、非対称通信を行う回線の拡散コ
ードとして、対称通信を行う回線の拡散コードに対して
周期の長い階層の拡散コードを用い、この周期の長い階
層の拡散コードは、他の非対称通信を行う回線に使用さ
れている拡散コードと直交していることを特徴とする請
求項11又は請求項12記載のCDMA移動通信方法。
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