JP2863975B2 - Cdma方式送信装置および受信装置、cdma方式送信方法およびcdma方式移動通信システム - Google Patents
Cdma方式送信装置および受信装置、cdma方式送信方法およびcdma方式移動通信システムInfo
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Description
設することのできるCDMA方式送信装置等例えば、自
動車・携帯電話システムに関するものである。
em Design Aspectsof Code
Division Multipule Access
(CDMA) Applied to Digital
Cellular andPersonal Com
munications Network( 1992
年 Vehicle Technology Conf
erence)”に述べられているように、符号分割多
元接続方式の自動車・携帯電話システムが実用化に向け
て開発されている。かかる符号分割多元接続方式の自動
車・携帯電話システムの従来例の構成を図3に示す。こ
の図において、符号1は基地局等の送信側装置、2は自
動車電話、携帯電話等の受信側装置を表す。符号3、
4、5は送信側装置1において各ユーザに割り当てられ
たチャネル番号に対応して設けられ、それぞれのユーザ
の情報が入力される情報入力線で、情報入力線3は#
1、情報入力線4は#2、情報入力線5は#mに対応す
る。符号6、7、8は情報入力線3、4、5のそれぞれ
に接続され前記各チャネル番号に対応する拡散系列で拡
散処理を行なう拡散変調器、9は複数ユーザ分の拡散信
号を合成して送信する合成器である。また、符号10は
受信側装置2において各ユーザに割り当てられたチャネ
ルの拡散系列で逆拡散処理を行なう逆拡散器である。送
信側装置1において、拡散変調器6、7、8にはそれぞ
れ直交拡散系列としてW1(t)、W2(t)、Wm
(t)のパラメータが、また擬似雑音系列としてPN
(t)のパラメータが入力され、これら直交拡散系列と
擬似雑音系列を乗じることにより各チャネルに対応する
拡散系列が得られ、この拡散系列で拡散処理が行なわれ
る。以下の説明においては、擬似雑音系列を「PN系
列」という。受信側装置2については、各機器が逆拡散
器10を有しており、図3に示す受信側装置2のチャネ
ル番号が#iであれば、その逆拡散器10には直交拡散
系列としてWi(t)のパラメータが、またPN系列と
してPN(t)のパラメータが入力されることにより、
そのチャネルに対応する拡散系列で逆拡散処理が行なわ
れる。このような拡散、逆拡散処理を行なうための、或
るセル内において、各ユーザに割り当てられたチャネル
番号に対応して用いられる拡散系列の例を図4に表にし
て示す。
システムにおいて、送信側装置1においては、各情報入
力線3、4、5からユーザ情報が所定の情報伝送速度
(例えばB(bps)とする)入力されると、そのユー
ザに割り当てられたチャネル番号に対応する拡散系列で
拡散変調器6、7、8により拡散処理を行なった後、合
成器9で複数ユーザ分の拡散信号を合成して送信する。
他方、受信側装置2においては、合成された拡散信号を
受信すると、各ユーザに割り当てられたチャネル番号の
拡散系列で逆拡散器10により逆拡散処理を行なうこと
によって情報を情報伝送速度B(bps)で再生し情報
出力線11から出力する。
きたユーザ情報としての信号が拡散処理され、送信さ
れ、さらに逆拡散される場合の波形変化の状況を図5乃
至図7に示す。ユーザ情報はそれぞれの情報入力線3、
4、5から入力されるが、そのユーザ情報は帯域幅B、
パワースペクトル密度Pのスペクトル信号12の形で入
力される。このスペクトル信号12が拡散変調器6、
7、8で拡散処理されると、前記帯域幅B内のパワーが
図6の回線上の拡散多重スペクトルの拡散帯域幅S上に
分散され、この図6に示すような拡散信号13になる。
拡散変調器6、7、8は各ユーザに割り当てられたチャ
ネル番号に対応しており、それぞれのチャネル番号に対
して拡散系列は図4に示すように異なった値に設定され
ているから、拡散信号13は各チャネル相互間について
異なった信号となり多重構造となる。図6では4チャネ
ル拡散多重スペクトルの例を示す。
逆拡散処理すると、受信側装置2では直交拡散系列がW
i(t)、PN系列がPN(t)で逆拡散処理を行なう
から、前記4チャネル拡散多重スペクトルのうち、この
拡散系列に対応するチャネルの拡散信号、すなわち希望
波14のパワーが再び帯域幅Bに集中し、多重されてい
る他ユーザの信号(3チャネル分)は拡散されたままの
波形となり、この拡散されたままの波形は干渉波15と
して存在することになる。そして、受信側装置2におい
て帯域Bを切り出すフィルターをかけると図7に示すよ
うな逆拡散後の希望波14及び干渉波15スペクトルの
ようになり、希望波14のパワーと干渉波15のパワー
の比であるSIR(信号対干渉比)が所定の値を確保で
きていれば、所要の通信品質を保つことができるように
なっている。
送速度が9600bpsの場合においては、対干渉とい
う観点から見て、SIRが所定の値を確保できる範囲内
で最大64チャネルを設定することができるため、直交
拡散系列として64種類のウォルシュ符号を用いた自動
車・携帯電話システムの例がある。
た従来の自動車・携帯電話システムでは、一つのセルの
下り回線(基地局から自動車電話や携帯電話へ向かう方
向の回線)の最大チャネルは直交拡散系列の系列数(m
とする)で制限されており、例えば将来、通信分野で現
状の半分のレートの音声コーデックを適用することがで
きるようになった場合などにも、所要SIRの観点から
は一つのセル内にmチャネル以上の回線設定がなされて
いても、通信を行なうのに所要品質を保てるにも拘ら
ず、割り当てる系列数が足りないために加入者容量を増
やすことができない虞があった。
ートとなった場合は、図8に示すようにユーザ情報の信
号スペクトル16において帯域幅はB/2となり、パワ
ースペクトル密度をP0とするとき、このスペクトル信
号16が拡散変調器6、7、8で拡散処理されると、前
記帯域幅B/2内のパワーが図9の回線上の拡散多重ス
ペクトルの拡散帯域幅S上に分散され、この図9に示す
ような拡散信号17になる。上で述べたように、拡散変
調器6、7、8ではそれぞれのチャネル番号に対して拡
散系列が異なった値に設定されているから、拡散信号1
7は各チャネル相互間について異なった信号となり多重
構造となる。図9では7チャネル拡散多重スペクトルの
例を示す。
逆拡散処理すると、受信側装置2では、逆拡散器10に
より直交拡散系列がWi(t)、PN系列がPN(t)
で逆拡散処理を行なうから、前記7チャネル拡散多重ス
ペクトルのうち、この拡散系列に対応するチャネルの拡
散信号、すなわち希望波18のパワーが再び帯域幅B/
2に集中し、多重されている他ユーザの信号(6チャネ
ル分)は拡散されたままの波形となり、この拡散された
ままの波形は干渉波19として存在することになる。そ
して、受信側装置2において帯域Bを切り出すフィルタ
ーをかけると図10に示すような逆拡散後の希望波18
及び干渉波19スペクトルのようになり、希望波18の
パワーと干渉波19のパワーの比であるSIR(信号対
干渉比)が所定の値を確保できていれば、所要の通信品
質を保つことができるようになっている。このハーフレ
ートの場合、前記SIRが所定の値を確保できるための
干渉波19の数は、前記現状レートの2倍まで増大させ
ることができる。なお、図5乃至7の例(現状)と図8
乃至10の例(将来)では説明を簡単にするため多重チ
ャネル数を少なくしているが、現実にはもっと多重チャ
ネルは多い(現状では64チャネル)ので多重チャネル
数でほぼ2倍(この場合では128チャネル)に増大で
きる。したがって割り当てる系列数が足りないことを理
由に加入者容量を増やさず現状のままにしておくこと
は、この自動車・携帯電話システムを無駄に使用するこ
とになる。
で、その目的は、直交拡散系列の割り当てができないほ
どにユーザーが増加した場合や情報伝送速度の変更等に
基づいて加入者容量を簡単に増加させることの可能なC
DMA方式送信装置等を提供することである。
成するために、拡散変調手段は、各チャネルに直交拡散
系列と疑似雑音系列とを乗じて得られる拡散系列、もし
くは前記直交拡散系列と前記疑似雑音系列の位相を変化
させたものとを乗じて得た拡散系列を割り当てることを
要旨とする。
系列は同じで時間位相のみを異ならせた状態で乗算して
拡散系列を生成し、これをチャネルに割り当てるから、
例えば、同一セル内のチャネル数を直交拡散系列の系列
数の2倍まで確保でき、例えば将来、現状の半分のレー
トの音声コーデックが適用できるようになった場合など
に、所要SIRの観点からは一つのセル内にmチャネル
以上の回線設定がなされていても所要品質を保つことが
できる範囲内で、必要な限りの系列数を割り当てて加入
者容量を増やすことが可能となる。
しながら説明する。図1は本発明の一実施例における自
動車・携帯電話システムの構成を示すブロック図、図2
はこの実施例におけるチャネル構成を表にした図であ
る。図1において、符号21は基地局等の送信側装置、
22は自動車電話、携帯電話をはじめとする移動局等の
受信側装置を表す。符号23、24、25、26、2
7、28は送信側装置21において各ユーザに割り当て
られたチャネル番号に対応して設けられ、それぞれのユ
ーザ情報が入力される情報入力線、29、30、31は
情報入力線23〜25のそれぞれに接続され前記各チャ
ネル番号に対応する拡散系列で拡散処理を行なう第1の
拡散変調手段たる拡散変調器、32、33、34は情報
入力線26〜28のそれぞれに接続され前記各チャネル
番号に対応する拡散系列で拡散処理を行なう第2の拡散
変調手段たる拡散変調器、35はチャネル番号#1から
#2mまでのユーザ分の拡散信号を合成して送信する合
成器である。情報入力線23〜28および拡散変調器2
9〜34のうち、情報入力線23〜25および拡散変調
器29〜31はチャネル番号#1から#mまでに対応し
て系列数mの第1チャネルグループを構成する一方、情
報入力線26〜28および拡散変調器32〜34はチャ
ネル番号#(m+1)から#2mまでに対応して系列数
mの第2チャネルグループを構成している。また、符号
36は受信側装置22において各ユーザに割り当てられ
たチャネルの拡散系列で逆拡散処理を行なう逆拡散器で
ある。
ループの拡散変調器29、30、31にはそれぞれ直交
拡散系列(系列数m)としてW1(t)、W2(t)、
Wm(t)のパラメータが、またPN系列としてPN
(t)のパラメータが入力されることにより、各チャネ
ルに対応する拡散系列で拡散処理が行なわれるように設
定されている。また、第2チャネルグループの拡散変調
器32、33、34にはそれぞれ直交拡散系列としては
前記第1チャネルグループの拡散変調器29、30、3
1と同じくW1(t)、W2(t)、Wm(t)のパラ
メータが、またPN系列としてPN(t−φ)のパラメ
ータが入力されることにより、各チャネルに対応する拡
散系列で拡散処理が行なわれるように設定されている。
前記PN系列のうちPN(t−φ)は、先のPN(t)
と系列は同じであるが時間位相だけが或る一定位相だけ
異なっている。こうすることにより、この実施例の自動
車・携帯電話システムでは一つのセルの下り回線に最大
2m個のチャネルが設定される。もちろん、mの整数倍
ある拡散系列の全てについてチャネルを割り当てて使用
する必要はないことは言うまでもない。
散器36を有しており、図1に示す受信側装置2のチャ
ネル番号が#iであれば、その逆拡散器36には直交拡
散系列としてWi(t)のパラメータが、またPN系列
としてPN(*)のパラメータが入力される。ここでP
N(*)は、 i≦mの場合は PN(*)=PN(t)であり、 i≧m+1の場合は PN(*)=PN(t−φ)である。 そして、前記直交拡散系列とPN系列とが乗じられて拡
散系列が得られ、そのチャネルに対応する拡散系列で逆
拡散処理を行なうことにより自己宛のユーザ信号を再生
する。このような拡散、逆拡散処理を行なうための、チ
ャネル構成を図2に表にして示す。
テムについて、以下動作を説明する。送信側装置21に
おいては、各情報入力線23〜28からユーザ情報が所
定の情報伝送速度(例えばB/2(bps)、すなわち
Bに対してハーフレートとする)入力されると、そのユ
ーザに割り当てられたチャネルに対応する拡散系列で拡
散変調器29〜34により拡散処理を行なった後、合成
器35で複数ユーザ分の拡散信号を合成して送信する。
他方、受信側装置22においては、合成された拡散信号
を受信すると、各ユーザに割り当てられたチャネル番号
の拡散系列で逆拡散器36により逆拡散処理を行なうこ
とによって情報を情報伝送速度B/2(bps)で再生
し情報出力線37から出力する。なお、前記ハーフレー
トによる情報伝送速度で送られてきたユーザ情報として
の信号が拡散処理され、送信され、さらに逆拡散される
場合の波形変化の動作状況は図8乃至図10を参照して
既に説明したのでここでは説明を省略する。
半分のレートの音声コーデックが適用できるようになっ
た場合などに、所要SIRの観点からは一つのセル内に
mチャネル以上の回線設定がなされていても所要の通信
品質を保てる場合には、最大2mチャネルを同時に設定
することができ、現状の自動車・携帯電話システムに対
応して製作された機器を大幅に改良したり、或いはそっ
くり入れ替えたりすることなく加入者容量を増やすこと
が可能となる。なお、所要SIRの観点から前記通信品
質をを保てるようにするためには、送信側装置21すな
わち基地局において回線設定した各ユーザの情報伝送速
度を基に、そのセル内に同時に設定してよい回線数の最
大値を判定し、その最大値以内でユーザの回線設定を許
可するようにすればよい。
列に乗じるPN系列の位相は2通りの例を示したが、何
通りのPN系列をとるべきかは任意に決めることができ
る。例えば非常に低速の情報伝送速度のサービスをシス
テムとして提供し、そのサービスを受けるユーザが多い
ような場合には、所要SIRの観点からは一つのセル内
に非常に多くのユーザに回線設定がなされていても所要
の品質を保てることがあり得る。そのようなシステムで
は、直交拡散系列に乗じるPN系列の位相は2通りにす
る代わりに3通り以上にすることで、割り当てる拡散系
列の系列数を大幅に増やし、加入者容量をさらに増やす
ことができる。
直交拡散系列に乗じるPN系列の位相を異ならせて何通
りかのPN系列をとり、同一セル内のチャネル数を直交
拡散系列の系列数mの倍数単位で確保することができる
ようにしたため、将来、現状の半分のレートの音声コー
デックが適用できるようになった場合などに、機器を大
幅に作り変えなくても、SIRの観点からは一つのセル
内にmチャネル以上の回線設定がなされていても所要品
質を保つことができる範囲内で、必要な限りの拡散系列
を割り当てて加入者容量を増やすことが可能となる。
の構成を示すブロック図
を表にして表す図
ブロック図
を表にして表す図
のスペクトル信号を表す図
重スペクトル信号を表す図
得た希望波及び干渉波スペクトルを表す図
で送られてきたユーザ情報のスペクトル信号を表す図
して得た拡散多重スペクトル信号を表す図
処理して得た希望波及び干渉波スペクトルを表す図
Claims (9)
- 【請求項1】ユーザー情報をチャネルに対応する拡散系
列で拡散処理する拡散変調手段を有する送信装置であっ
て、 前記拡散変調手段は、各チャネルに直交拡散系列と疑似
雑音系列とを乗じて得られる拡散系列、および前記直交
拡散系列と前記疑似雑音系列の位相を変化させたものと
を乗じて得た拡散系列を割り当てることを特徴とするC
DMA方式送信装置。 - 【請求項2】ユーザー情報をチャネルに対応する拡散系
列で拡散処理し、この拡散処理された信号を送信出力す
るCDMA方式送信方法であって、 各チャネルには、直交拡散系列と疑似雑音系列とを乗じ
て得られる拡散系列、および前記直交拡散系列と前記疑
似雑音系列の位相を変化させたものとを乗じて得た拡散
系列を割り当てることを特徴とするCDMA方式送信方
法。 - 【請求項3】請求項1記載のCDMA方式送信装置によ
り送信された信号を前記ユーザーに割り当てられたチャ
ネルに対応する拡散系列で逆拡散する逆拡散手段を有す
るCDMA方式受信装置。 - 【請求項4】ユーザー情報をチャネルに対応する拡散系
列で拡散処理する拡散変調手段と、拡散処理された信号
を合成して送信出力する合成手段とを有する送信装置
と、拡散処理された信号を前記ユーザーに割り当てられ
たチャネルに対応する拡散系列で逆拡散する逆拡散手段
を有する受信装置とを有するCDMA方式移動通信シス
テムであり、 拡散変調手段は、各チャネルに直交拡散系列と疑似雑音
系列とを乗じて得られる拡散系列、および前記直交拡散
系列と前記疑似雑音系列の位相を変化させたものとを乗
じて得た拡散系列を割り当てることを特徴とするCDM
A方式移動通信システム。 - 【請求項5】 複数の直交拡散系列と第1の疑似雑音系列
とを乗じて第1の複数の拡散系列を得、ユーザー情報を
チャンネルに割り当てられた前記第1の複数の拡散系列
を用いて拡散する第1の拡散変調手段と、 前記複数の直交拡散系列と前記第1の疑似雑音系列と同
じコードで位相の異なる第2の疑似雑音系列とを乗じて
第2の複数の拡散系列を得、ユーザー情報をチャンネル
に割り当てられた前記第2の複数の拡散系列を用いて拡
散する第2の拡散変調手段と、 前記第1およぴ第2の拡散変調手段によって拡散された
ユーザー情報を合成して、送信すべき情報データを得る
合成手段とを含むCDMA方式送信装置。 - 【請求項6】複数の直交拡散系列と第1の疑似雑音系列
とを乗じて第1の複数の拡散系列を得る段階と、 ユーザー情報をチャンネルに割り当てられた前記第1の
複数の拡散系列を用いて拡散する段階と、 前記複数の直交拡散系列と、前記第1の疑似雑音系列と
同じコードで位相の異なる第2の疑似雑音系列とを乗じ
て第2の複数の拡散系列を得る段階と、 ユーザー情報をチャンネルに割り当てられた前記第2の
複数の拡散系列を用いて拡散する段階と、 前記第1の拡散系列および第2の拡散系列で拡散された
ユーザー情報を合成して、送信すべき情報データを得る
段階とを含むCDMA方式送信方法。 - 【請求項7】請求項5記載のCDMA方式送信装置によ
り送信された情報データを、チャンネルに割り当てられ
た前記第1および第2の複数の拡散系列を用いて逆拡散
する逆拡散手段を有するCDMA方式受信装置。 - 【請求項8】複数の直交拡散系列と第1の疑似雑音系列
とを乗じて第1の複数の拡散系列を得、ユーザー情報を
チャンネルに割り当てられた前記第1の複数の拡散系列
を用いて拡散する第1の拡散変調手段と、 前記複数の直交拡散系列と、前記第1の疑似雑音系列と
同じコードで位相の異 なる第2の疑似雑音系列とを乗じ
て第2の複数の拡散系列を得、ユーザー情報をチャンネ
ルに割り当てられた前記第2の複数の拡散系列を用いて
拡散する第2の拡散変調手段と、 前記第1および第2の拡散変調手段によって拡散された
ユーザー情報を合成して、送信すべき情報データを得る
合成手段とを含むCDMA方式送信装置と、 前記合成された情報データをチャンネルに割り当てられ
た前記第1および第2の複数の拡散系列を用いて逆拡散
する逆拡散手段を含むCDMA方式受信装置とからなる
CDMA方式移動通信システム。 - 【請求項9】請求項1または5記載のCDMA方式送信
装置により送信された無線信号を受信するCDMA方式
受信装置。
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