JP4117138B2 - CDMA base station apparatus - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アレイアンテナを用いたCDMA(CodeDivision Multiple Access)セルラー移動体無線通信システム等に用いるCDMA基地局装置に関するものである。通信中の既存の移動局の通信品質への影響を考慮した上で、新規ユーザの移動局に対する新規通信チャネル割当の可否を決定するものである。
【0002】
【従来の技術】
第3世代移動通信方式の1つにW-CDMA(Wide band - Code Division Multiple Access)があり、音声のみならず動画像等の高速・広帯域の通信が期待されている。さらに最近では第3世代方式の約10倍程度の高速・広帯域伝送を目指した第4世代移動通信方式の検討が始まっている。有限の周波数資源で高速のサービスを提供するためには、一層の周波数有効利用を図る必要があり、その対応策の1つとして基地局にアダプティブアレイアンテナを用いることが検討されている。
CDMA通信システムにおいては、異なる拡散符号を用いることにより、同一の周波数帯で、多数のユーザが同時に通信できる。しかし、同時通信ユーザ数が多くなると符号間干渉が無視できなくなる。そこで、基地局アンテナにアダプティブアレイアンテナを用いれば、干渉信号を低減させることができる。
【0003】
しかし、新たに通信を求める新規呼(発信呼,着信呼)が発生したときの新規通信チャネル割当要求を受け付けると、アダプティブアレイアンテナの指向特性を変更することになり、通信中の移動局の通信品質が大幅に劣化し、通信が継続できなくなる場合がある。
図7は、アダプティブアレイアンテナを用いたCDMA移動通信システムの一例を示す説明図である。
図7(a)において、21はユーザ1の移動局、22はユーザ2の移動局、24は基地局、25は基地局のアダプティブアレイアンテナであって、25a,25bはそのアンテナ素子である。素子数は任意である。受信時に各アンテナ素子の出力信号に乗算するアンテナウエイトを制御することによって、受信ビームパターンを自由に制御できる。26は基地局24のカバーエリア(セル)である。
各移動局21,22からの送信波を基地局24で受信する上り回線において、ユーザ1の移動局21に対しては、ユーザ1指向性31として示したビームパターンで受信する。ユーザ1指向性31は、ユーザ1の移動局21方向にメインローブを有し、ユーザ2の移動局22の方向にビームヌルを有する。同様なことは、ユーザ2の移動局22に対する、ユーザ2指向性32についても言える。
しかし、アダプティブアレイアンテナによって制御できるビームヌルの数は、(アレイアンテナの素子数−1)という自由度で決まる。ところが、CDMA通信システムでは、通常、アレイアンテナの素子数を超えるユーザと同時通信する。
【0004】
図7(b)は、図7(a)に示したような、アンテナ素子数に等しい数の2ユーザが同時通信している状態において、ユーザ3の移動局23が新たに通信を求めた場合を示す。ユーザ3の移動局23が発呼する場合と、カバーエリア26の内外に位置するユーザの発呼に対し、基地局24を経由して、ユーザ3の移動局23に着呼する場合とがある。
仮にユーザ3の移動局23が新たに通信を始めたとすれば、通信中のユーザ数がアンテナ素子数を超えるので、他局にビームヌルを向けることができない。また、ユーザ数がアンテナ素子数以下である場合も含め、各ユーザの角度差が分解能以上に接近している場合には、あるユーザの指向性が他ユーザに対するビームヌルの方向に接近してしまうため、利得が低下し、干渉量が増大してしまうという問題もある。
このように、新規のユーザ3の移動局23、および、通信中のユーザ1の移動局21、ユーザ2の移動局22を含めた角度関係等によって干渉量が大きく異なってくる。さらに、この干渉は、既に通信中のユーザ1の移動局21やユーザ2の移動局22の通信品質に大きな影響を与える。
【0005】
そのため、新規のユーザ3の移動局23が新しい呼に対して、新規通信チャネルの割当てを要求したときも、他ユーザ(ユーザ1,ユーザ2)の移動局21,22の既に通信中の通信品質が所要品質を上回っていて、影響がない場合もあるが、新規のユーザ3の移動局23の位置によっては、新規のユーザ3の移動局23の通信品質だけでなく、既に通信中の、例えばユーザ2の移動局22の通信品質も劣化する場合があり、通信途中で通信不能に至る場合があった。
従って、アダプティブアレイアンテナでは、新たに通信を求める新規呼(発信呼,着信呼)に対し、新規通信チャネル割当要求を受け付けるか否かを判断する新規通信チャネル割当制御は、非常に重要である。しかし、CDMA方式にアダプティブアレイアンテナを適用した場合の、アンテナ素子数を遙かに超えるユーザが同時通信を行う新規通信チャネル割当制御方法については、殆ど検討が行われていなかった。
【0006】
CDMA方式で、アダプティブアレイアンテナを用いずに、通常のオムニアンテナあるいはセクターアンテナを用いた場合を検討すると、送信電力制御により、同一セル内の干渉レベルは通信中の移動局数(または、1移動局が複数の通信チャネルを使用可能な場合には、通信中の通信チャネル数)にほぼ比例するものと見なせることから、新規呼が発生したとき、現在通信中の全移動局数(または、全通信チャネル数)および各移動局の伝送速度と、周辺セルからの干渉量等を考慮して予め設定された、基地局に収容可能な全移動局数(または、全通信チャネル数)とを比較すれば、容易に新規通信チャネル割当の可否を判断できる。
しかし、アダプティブアレイアンテナを適用した場合、通信中のユーザ数やその位置によってアダプティブアレイアンテナの指向性パターンは変化するため、その新規通信チャネル割当の可否を判断する方法は複雑となる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたもので、新規ユーザの発着信時に新規通信チャネル割当要求信号を受け付けたときにも、通信中のユーザの通信品質を保証し、通信中の無線ゾーン内のトラフィック変動に伴う通信品質変動を一切気にすることなく、アレイアンテナを用いて干渉信号を低減させた通信が可能となるCDMA基地局装置を提供することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、請求項1に記載の発明においては、複数のセクターに角度分割された無線ゾーン内の複数の移動局との間で、前記各セクター毎に配置された複数のアレイアンテナを用いて、前記セクター毎に符号分割多元接続によって通信を行うCDMA基地局装置であって、
前記複数の移動局のうち、新規通信チャネルの割当てを要求する新規移動局から、制御チャネルを使用して新規通信チャネル割当要求信号を前記アレイアンテナから受信する制御チャネル受信手段と、
前記複数の移動局のうち、通信中の移動局および前記新規移動局からの個々の到来波に関する推定到来方向および推定受信電力を前記アレイアンテナの受信信号を用いて、前記通信中の移動局および前記新規移動局が位置するセクター毎に推定する推定手段と、
前記制御チャネル受信手段が前記新規通信チャネル割当要求信号を受信したとき、前記アレイアンテナの受信信号および前記新規通信チャネル割当要求信号および前記推定手段によって推定された前記個々の到来波に関する推定到来方向および推定受信電力、に基づいた通信品質の情報により、前記新規移動局に対する新規通信チャネルの割当の可否を決定する通信チャネル割当制御手段を有し、
前記通信チャネル割当制御手段は、前記制御チャネル受信手段が前記新規通信チャネル割当要求信号を受信したとき、前記アレイアンテナの受信信号および前記新規通信チャネル割当要求信号および前記推定手段によって推定された、前記無線ゾーン内の全ての前記セクターに位置する前記通信中の移動局および新規移動局から対応するセクターのアンテナで受信した前記個々の到来波に関する情報、に基づいた前記通信品質の情報により、前記新規移動局に対する前記新規通信チャネルの割当の可否を決定するとともに、
前記新規移動局が前記通信チャネルを使用して通信を行うと、前記新規移動局および前記無線ゾーン内の前記通話中の各移動局のうち、少なくとも1つの移動局が予め規定した通信品質を満たす通信を行うことができないと判断した場合には、前記新規移動局に対する新規通信チャネル割当を拒否するものである。
【0010】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明のCDMA基地局装置の実施の一形態を説明するためのフローチャートである。
図2は、本発明の実施の一形態で使用する通信チャネル管理テーブルおよび通信中移動局の情報の一例を示す説明図である。
図2(a)は通信チャネル管理テーブル、図2(b)は通信中移動局の情報を示す説明図である。
本発明のCDMA基地局装置の実施の一形態の構成は、図示を省略するが、複数の移動局のうち、新規通信チャネルの割当てを要求する新規移動局から、制御チャネルを使用して新規通信チャネル割当要求信号をアレイアンテナから受信する制御チャネル受信部と、前記複数の移動局のうち、通信中の移動局および前記新規移動局からの個々の到来波に関する情報をアレイアンテナの受信信号を用いて推定する推定部と、制御チャネル受信部が新規通信チャネル割当要求信号を受信したとき、前記アレイアンテナの受信信号および新規通信チャネル割当要求信号および推定手段によって推定された個々の到来波に関する情報、に基づいた通信品質の情報により、新規移動局に対する新規通信チャネルの割当の可否を決定する通信チャネル割当制御部を有する。
【0011】
図1,図2を参照して、新規のユーザの移動局に対する新規呼(発呼あるいは着呼)発生時の、新規通信チャネル割当の可否を決定する新規通信チャネル割当制御動作を説明する。
ここでは、特に、新規ユーザの要求通信チャネル数が未使用通信チャネル数以下であり、かつ、全移動局の推定通信品質が、各々の所要通信品質を満たす場合にのみ、新規呼に新規通信チャネル割当を行う場合を取り上げて例示する。
図1のフローチャートにおいて、図2(a)に示した通信チャネル管理テーブルからの所要のデータの読み出しおよび書き込み、および、通信中の移動局からの到来波に関する到来波情報の推定は、新規通信チャンネル割当制御動作のフローとは区別して記載している。
すなわち、図2(a)に示した通信チャネル管理テーブルは、図1のフローとは別に、現在使用中の通信チャネルの状態を管理し、通信チャネルの確保、開放に応じて随時更新される。これは、使用中の通信チャネルと未使用の通信チャネルとを区別するとともに、未使用の通信チャネル数を超える新規通信チャネル割当要求があった場合に呼損とするためのものである。
基地局の全通信チャネル数をNc、通信中の全ユーザ数をKとし、各ユーザk(k=1〜K)を特定する移動局番号をk1〜kKとする。
【0012】
本テーブルには、通信チャネル番号1〜Ncに対応して、各通信チャネルを使用しているユーザを特定するための情報である、移動局番号k1〜kKが書き込まれている。例えば、ユーザ2が通信チャネル番号1,2の2つの通信チャネルを使用しているとすれば、通信チャネル番号1,2のそれぞれに対応して、移動局番号k2が書き込まれている。使用されていない通信チャネルについては、その通信チャネル番号に対応して「空」を示す情報が書き込まれている。
通信中の全ユーザ数Kおよび全ユーザが使用している全チャネル数Nは、上述したテーブル内の情報から計算できるが、直接、この通信チャネル管理テーブルに書き込んでおいてもよい。
なお、各ユーザが1チャネルずつしか使用しないことを前提にするのであれば、使用チャネル数N=ユーザ数Kとなる。
図2(b)に示した通信中移動局の情報は、新規通信チャネル割当制御時の通信品質に必要な移動局の情報である。この通信中移動局の情報は、図1のフローとは別に管理する必要がある情報である。
【0013】
図2(b)を参照して、まず、収集される移動局情報の内容の一例について説明する。
通信中のユーザ(k=1〜K)に関する個別の通信中移動局情報は、推定到来方向θk、推定受信電力Pk、通信チャネル割当可能CINR(Carrierto Interference plus Noise Ratio)であるγ(k)req等である。
推定到来方向θkは、基地局から見たユーザkの移動局の方向であり、推定受信電力Pkは、この移動局からの到来波の受信電力である。なお、アレイ伝搬ベクトルvkを用いるなら、推定到来方向θkは不要である。
先に説明した推定部は、通信中の各移動局からの到来波に関する到来波情報として、この推定到来方向θk(あるいはアレイ伝搬ベクトルvk)および推定受信電力Pkを、アレイアンテナの受信信号(このアレイアンテナの各エレメントのアレイ入力信号)を用いて随時推定する。
到来波の推定は、周知のMUSIC(MUltiple SIgnal Classification)やESPRIT(Estimation of Signal Parametersvia Rotational Invariance Techniques)、あるいは、ビームフォーマ(beamformer)法などによって行うことができる。
CINRは、搬送波帯における通信品質のパラメータである。新規通信チャネル割当制御に用いる通信品質のパラメータは、CINRと相互に換算できるものであればよい。例えば、ベースバンド帯におけるSINR(Signalto Interference plus Noise Ratio)やBER(Bit Error Rate)等を用いてもよい。
これらの情報は、上述した通信品質の推定を行う必要がある場合に必要なものであるので、図2(a)に示した通信チャネル管理テーブルのように、必ずしもテーブルとして管理して記憶する必要はない。しかし、通信品質推定の処理を速めるために、通信チャネル管理テーブルの一情報として記憶してもよい。
【0014】
図1において、新たな移動局(新規ユーザk=K+1)から発呼時の新規通信チャネル割当要求があったとき、その要求通信チャネル数をNreqとする。移動局からの送信レートが高いときには、1ユーザが複数の通信チャネルを使用し、各通信チャネルに割り当てられた拡散符号を用いて送信する。
まず、図2(a)に示した通信チャネル管理テーブルより、通信中の全ユーザが使用している全通信チャネル数Nを読み出す。
S1において、上述したNにNreqを加算した値が、基地局が保有する全通信チャネル数Nc以下であるか否かを判定する。Nc以下であれば、S2に処理を進め、Ncを超えれば、通信チャネルに余裕がないので新規通信チャネル割当要求の受付を拒否する。その結果、新規呼も受け付け拒否されることになる。
S2において、新規ユーザ(k=K+1)の移動局から受信した発呼時の新規通信チャネル割当要求信号に基づいて、新規ユーザの移動局からの受信信号の到来波推定を行う。
ここで、図2(b)に示した、通信中の各ユーザk(k =1〜K)の通信中移動局情報を収集する。すなわち、推定到来方向θk、推定受信電力Pk、通信チャネル割当可能CINRしきい値であるγ(k)reqを収集する。新規ユーザk=K+1の通信チャネル割当可能CINRしきい値であるγ(K+1)reqは、新規ユーザの要求チャネル数Nreqに応じて決定するか、あるいは、予め決められていればこれを収集する。
【0015】
S3において、新規ユーザ(k=K+1)の発呼時の新規通信チャネル割当要求を仮に受け付けて通信が行われるとした場合の、最適ウエイトwkを計算する。ここで、k=1〜K+1であって、通信中の各ユーザの移動局および新規ユーザの移動局について行う。次の、S4において最初にk=1としてS5に進める。
S5において、kがK+1以下であるか否かを判定し、K+1以下のときにはS6に処理を進め、K+1を超えるときにはS7に処理を進める。
S6において、仮に新規ユーザを受け付けたとしたときの、k番目のユーザのCINR(k)を予測する。具体的にどのようにしてCINR(k)を計算するかについては、後述することとして、ここでは説明を省略する。S8において、このCINR(k)が、k番目のユーザの所要CINRであるγ(k)req以上であるか否かを判定し、γ(k)req以上であれば、S9に処理を進め、γ(k)req未満であれば新規呼の新規通信チャネル割当要求の受付を拒否することによって、新規呼の受付を拒否する処理に進める。従って、受信CINR(k)がγ(k)reqを満たさないユーザkが検出されれば、残りのユーザの移動局に対する受信CINR(k)の予測計算は行わず、その時点で、新規呼の新規通信チャネル割当要求の受付を拒否し、その結果、新規呼も受け付け拒否されることになり、生成した新規呼を呼損とする。
なお、上述した通信チャネル割当可能CINRしきい値であるγ(k)reqの値は、新規通信チャネル割当の可否を判断するためのものであるので、移動局が通信を行うことができる任意の値を規定すればよい。通常、通信チャネルを用いて通信しているときの所要CINRの値と一致させるが、必ずしもこの所要CINRの値とは一致させなくてよい。また、トラフィックの状況等により、このしきい値を変化させることもあり得る。
S9においては、kの値を+1して、次の番号のユーザに対してS5以下のステップを繰り返させる。
【0016】
一方、S5からS7に処理が進められるのは、新規呼のユーザを含め全てのユーザについてCINR(k)がγ(k)req以上である条件を満たした場合である。S7において、通信中の全ユーザが使用している全通信チャネル数Nに、新規ユーザの要求通信チャネル数Nreqを加算してNの値を更新し、ウエイト更新および新規呼に対する通信チャネル割当てをすることにより、新規呼を受け付ける処理に進める。
その際、図2(b)に示した通信チャネル管理テーブルに新規ユーザ(k=K+1)を登録するとともに、割り当てられた通信チャネルの番号に対応して新規ユーザの移動局番号kK+1を書き込む。
ここで、ウエイト更新とは、S3において計算された、新規ユーザ(k=K+1)の発呼時の新規通信チャネル割当要求を受け付けたとしたときの最適ウエイトwk(k=1〜K+1)を、新規ユーザを含む、通信中の各ユーザk(k=1〜K+1)の移動局に対するウエイトに設定することを意味する。
【0017】
上述したフローは、全体として見れば、先に説明した通信チャネル割当制御部の機能に対応する。
しかし、S2のステップは、先に説明した個々の到来波に関する情報を推定する推定部が、新規ユーザの移動局に関して実行する機能である。
通信チャネル割当制御部は、S6において、アレイアンテナからの受信信号および新規通信チャネル割当要求信号および推定手段によって推定された前記個々の到来波に関する情報、に基づいた通信品質の情報により新規移動局に対する新規通信チャネル割当の可否を決定している。特に、新規移動局が通信チャネルを使用して通信を行う場合について、新規移動局および通信中の各移動局のうち、少なくとも1つの移動局が予め規定した通信品質を満たす通信を行うことができないと判断した場合には、新規移動局に対する新規通信チャネル割当を拒否している。
【0018】
上述したフローにおいて、S1における判定処理、すなわち、要求通信チャネル数Nreq以上の空き通信チャネルがあるか否かの判定は省略可能である。基地局に十分な通信チャネル数Ncが設定されている場合には省略できる。仮に、この判定を省略した結果、同時接続通信チャネル数が多くなりすぎたときには、S7において受信CINRが劣化していることがわかるので、新規呼の受付は拒否されることになる。
なお、S3における最適ウエイト計算は、必ずしも、k=1〜K+1の全ての移動局について計算しなくてもよい。例えば、その受信電力の大きさなどから、ウエイト計算をするまでもなく、受信CINRが十分大きいと推測されたり、γ(k)reqよりも十分小さいと推測されたりする移動局については、省略することも可能である。後者の場合、S4〜S9の処理をスキップして、直ちに新規呼受付拒否を行わせることができる。
【0019】
図3は、本発明の実施の一形態において、複数のユーザからの発呼時の新規通信チャネル割当要求がどのように処理されるかを示す説明図である。ここでは、通信チャネル割当可能なCINRしきい値γ(k)reqを所要CINRの値としている。
図中、発呼イベントを白丸で、終呼イベントを黒丸で、呼損を×で、CINR予測計算を△で示し、各ユーザ1〜Kについて、時系列を横軸にとって説明している。CINR予測計算は、図1のS2〜S9のステップによる処理を意味する。図1では、要求通信チャネル判定を行っているが、図3では、この要求通信チャネル判定を行わないか、または、要求通信チャネル判定結果が常にOKとなる場合について説明する。
【0020】
時点1において、ユーザ1は、通信中のユーザがいない状態で発呼時の新規通信チャネル割当要求を行う。ユーザ1の予測CINRについて所要CINRを満たすか否かの判定結果がOKとなる。その結果、ユーザ1の新規呼の新規通信チャネル割当要求が受け付けられる。
時点2において、ユーザ2が発呼時の新規通信チャネル割当要求を行い、ユーザ1,2のCINR予測計算を行う。ユーザ1,2の予測CINRについて、所要CINRを満たすか否かの判定結果がOKとなる。その結果、ユーザ2の新規呼の新規通信チャネル割当要求も受け付けられる。
時点3において、ユーザ3が発呼時の新規通信チャネル割当要求を行い、ユーザ1,2,3のCINR予測計算を行う。ユーザ1,2,3の予測CINRの少なくとも1つについて、所望CINRを満たすか否かの判定結果がNGとなる。その結果、ユーザ2の新規呼の新規通信チャネル割当要求は受付拒否され、呼損が発生する。
時点4において、ユーザ2が通信を終了して終呼となり、空き通信チャネルが発生する。
【0021】
時点5において、ユーザ3が、再び発呼時の通信チャネル割当要求を行い、ユーザ1,3のCINR予測計算を行う。ユーザ1,3の予測CINRについて、所望CINRを満たすか否かの判定結果がOKとなる。その結果、今度はユーザ3の新規呼の新規通信チャネル割当要求が受け付けられる。
時点6において、ユーザKが発呼時の新規通信チャネル割当要求を行い、ユーザ1,3,KのCINR予測計算を行う。ユーザ1,3,Kの予測CINRの少なくとも1つについて、所望CINRを満たすか否かの判定結果がNGとなる。その結果、ユーザKの新規呼の新規通信チャネル割当要求は受付拒否され、呼損が発生する。
時点7において、ユーザ3が通信を終了して終呼となる。
時点8において、ユーザKが発呼時の新規通信チャネル割当要求を行い、ユーザ1,KのCINR予測計算を行う。ユーザ1,Kの予測CINRについて、所望CINRを満たすか否かの判定結果がOKとなる。その結果、今度はユーザKの新規呼の新規通信チャネル割当要求が受け付けられる。
時点9においてはユーザ1が終呼となり、時点10においてはユーザKが終呼となる。
【0022】
上述した説明では、通信中のユーザの移動局に対するCINR予測計算は、新規ユーザの発呼があった時点で必要となる。そのため、CINRを予測するために必要な、到来波推定、および、最適ウエイト計算も、発呼があった時点で行えばよい。しかし、計算には時間がかかるので、通信中のユーザの移動局に対する到来波推定に関しては、新規呼の有無にかかわらず、通信中に随時、例えば、所定時間間隔で行うようして、新規呼の発生時に、直前の推定値あるいは測定値を用いるようにしてもよい。
また、通信中の移動局に対する最適ウエイト計算は、通信中のアダプティブアレイアンテナの指向性制御に必要である。この最適ウエイトは、ユーザの移動局の位置の変化あるいは終呼の発生によっても変化する。従って、通信品質をさらに向上させるため、通信中に、例えば、所定時間間隔で、およびまたは、終呼イベントが発生したときに行ってもよい。
【0023】
上述した説明では、新規呼の新規通信チャネル割当要求が、セル内の新規ユーザの移動局からの発呼時における新規通信チャネル割当要求である場合を説明した。これに対し、新規呼の新規通信チャネル割当要求が、セル内の新規ユーザの移動局への着呼時の新規通信チャネル割当要求である場合についても同様に行うことができる。
例えば、この着呼時の新規通信チャネル割当要求は、基地局から移動局への着信要求信号に対する移動局からの応答信号として行われる。この場合、要求通信チャネル数は、基地局側で先にわかるので、S1のステップが実行される。ここで、新規着呼に対する新規通信チャネル割当要求の受付拒否が行われない場合には、次に、基地局から新規ユーザへ着信要求信号を送信し、その後に、この新規ユーザの移動局から応答信号を制御チャネルを用いて受信する。この応答信号に基づいて、S2において新規ユーザ移動局の到来方向推定及び受信電力推定を行い、S3以下のステップを実行し、同様に、ウエイト更新および新規着信呼のチャンル要求の受付、または、新規着信呼の新規通信チャネル割当要求の受付拒否を行う。
【0024】
ここで、新規ユーザK+1の移動局からの受信信号に関する到来波推定、新規ユーザ受付時における最適ウエイトwk計算、および、CINR予測についての一例を補足的に説明しておく。
新規ユーザK+1の移動局は、新規呼の新規通信チャネル割当要求信号を、上り回線の共通制御チャネル(ランダムアクセスチャネル)を用いて送信し、基地局に対して、新規通信チャネル割当を要求する。すなわち、通信のリンク確立を要求する。
新規ユーザK+1の移動局からの発呼時の新規通信チャネル割当要求信号が基地局に受信され、この受信信号に含まれたパイロット信号を用いて発呼時の新規通信チャネル割当要求信号の到来方向θK+1を推定する。これらの処理は非常に短い時間間隔で行われるので、個別通信チャネルを用いて、ユーザデータが基地局に送信される段階になっても、到来方向はほとんど変わらないから、このとき推定された到来方向を通信中における到来方向θK+1と見なすことができる。
【0025】
一方、新規ユーザの移動局K+1から通信チャネルを用いてユーザデータが送信される段階での到来波の受信電力PK+1は、例えば、伝送速度(移動局送信レート)で決めることができる。DS-CDMAの場合、同じ変調方式であれば、伝送速度に比例した送信電力が必要である。この伝送速度情報は、通常、要求通信チャネル数Nreqと対応関係があるので、要求通信チャネル数Nreqを兼ねることができる。
新規通信チャネル割当要求信号に伝送速度情報を含めるようにすれば、要求通信チャネル数Nreqもわかる。また、新規通信チャネル割当要求信号に伝送速度情報とともに要求通信チャネル数Nreqも含めるようにしてもよい。
受信電力PK+1については、また、制御チャネルを用いて受信された新規通信チャネル割当要求信号の受信電力に基づいて、通信チャネルを用いて受信されるときの受信電力PK+1を推定するようにしてもよい。
【0026】
上述した新規ユーザK+1の移動局からの到来波の到来方向θK+1および受信電力PK+1に基づいて、新規ユーザK+1の移動局からの到来波のみによるアレイアンテナの受信信号(各エレメントのアレイ入力信号)が計算される。移動局k(k=1〜K)と通信中の現在の状態におけるアレイアンテナの受信信号に、上述した新規ユーザK+1の移動局からの到来波のみによるアレイアンテナの受信信号を加算したものが、新規ユーザK+1を含めたと仮定した場合のアレイアンテナの受信信号となる。このアレイアンテナの受信信号に応じて、新規ユーザ受付時における、移動局k(k=1〜K+1)の最適ウエイトwk(以下、wk’という)が、例えば、最小2乗誤差法(MMSE)に基づいて計算される。
【0027】
次に、CINRについて説明を補足しておく。
菊間信良「アレーアンテナによる適応信号処理」、科学技術出版(1998-11)p.26,27には、アレイアンテナの出力に対するSINR(Signal to Interference plusNoise Ratio)(本明細書でいうCINRを拡散利得PGで正規化した値に相当)に関して記載されている。
あるユーザkのCINR(k)は、ターゲットユーザkの拡散符号で逆拡散されたアレイアンテナの出力信号に含まれている、所望波のアレイアンテナ出力電力(C)の、熱雑音を含めた干渉波のアレイアンテナ出力電力(I+N)に対する比、と定義される。
【0028】
あるユーザkの所望波のアレイアンテナ出力電力(C)は、ユーザkの移動局からの到来波(推定到来方向θk、推定受信電力Pk)の各アンテナエレメントにおけるアレイアンテナの受信信号を、新規ユーザに通信チャネルを割り当てたと仮定した後の最適ウエイトwk’を用いて合成出力したときの電力として計算される。より具体的には、推定到来方向θkおよび推定受信電力Pkから計算される自己相関行列と上述した最適ウエイトwk’によって求められる。
一方、熱雑音を含めた干渉波のアレイアンテナ出力電力(I+N)は、既に説明した、新規ユーザK+1を含めたと仮定した場合のアレイアンテナの受信信号を、上述した最適ウエイトwk’を用いて合成出力したときの電力から、上述したユーザkの所望波のアレイアンテナ出力電力(C)を減算した値として計算される。
あるユーザkの通信品質CINR(k)を推定するには、最適ウエイトwk’、推定到来方向θk、および、推定受信電力Pkがわかればよく、他のユーザについては、わからなくてよい。従って、図1におけるステップS3は、ステップS5とステップS6の間において実行させてもよい。従って、最適ウエイトwk’の計算も、S6におけるCINR(k)と同様に、受信CINR(k)がγ(k)reqを満たさないユーザkが検出されれば、残りのユーザの移動局に対する計算を省略できる。
【0029】
上述した通信品質CINR(k)の推定には、到来方向θkの情報を直接に推定する必要はない。θkの代わりに、アレイの配置、周波数、到来方向θkによって求まるアレイ伝搬ベクトルvkを直接推定し、これを用いて相関行列を計算し、通信品質を推定してもよい。アレイ伝搬ベクトルについては、前掲書、アレーアンテナによる適応信号処理」P.28〜31を参照。
なお、干渉波は、通信チャネルを用いた通信を行っている他ユーザによってのみ発生するのではない。CDMA通信システムでは、既に説明した通信チャネル割当のための制御チャネルや、移動局の位置登録等のための制御チャネルを使用しており、通信チャネルを用いて通信していないときでも符号拡散信号を送信している。従って、上述した干渉波には、通信チャネルを用いて通信を行っている他ユーザからの干渉以外にこれらの通信チャネルを用いない非通信中に送信される信号、さらには、他の無線ゾーン(周辺セル)から到来する電波による干渉も含まれている。
【0030】
上述したCDMA通信システムでは、図7に示したように、基地局24のカバーエリア(セル)は、等方性のオムニセルであった。これに対し、周波数の利用効率を向上させるために、後述する図5に例示するように、オムニセルであったカバーエリアを複数のセクターに角度分割する場合がある。この個々のセクターを、オムニセルに置き換えて、セルラー移動体通信システムが設計されている。
このようなセクターを用いるCDMAセルラー移動体無線通信システムにおいては、アレイアンテナは各セクター毎に配置され、符号分割多元接続はセクター毎に行われる。
【0031】
図1に示した新規呼(発呼または着呼)の新規通信チャネル割当要求信号を受け付けるか否かの通信チャネル割当制御は、セクター毎に行う。図2に示した通信チャネル管理テーブルも、セクター毎に管理する。個々の到来波に関する情報を推定する推定手段は、通信中の移動局および新規移動局が位置するセクター毎に推定する。通信チャネルを使用して通信中の移動局に関する移動局情報は、通信中の移動局が位置しているセクター毎に収集する。
しかし、各セクターで受信CINRの許容値限界で動作させている場合には、他のセクターからの干渉が影響を及ぼすことになる。従って、上述した通信チャネル割当制御部は、制御チャネル受信部が新規通信チャネル割当要求信号を受信したとき、アレイアンテナの受信信号および新規通信チャネル割当要求信号および推定手段によって推定された、無線ゾーン内の全てのセクターに位置する通信中の移動局および新規移動局からの前記個々の到来波に関する情報、に基づいた通信品質の情報により、前記新規移動局に対する前記新規通信チャネルの割当の可否を決定する。
【0032】
図4は、本発明の実施の一形態において、セクター化されたシステムでは、複数のユーザからの発呼時の新規通信チャネル要求がどのように処理されるかを示す説明図である。図中の記号は、図3と同様であるので説明を省略する。各ユーザの所属するセクターを、ユーザ番号の下付数字で示している。
時点1において、ユーザ11は、通信中のユーザがいない状態で発呼時の新規通信チャネル割当要求を行う。ユーザ11の予測CINRについて所望CINRを満たすか否かの判定結果がOKとなる。その結果、ユーザ11の新規呼の新規通信チャネル割当要求が受け付けられる。
時点2において、第2セクターのユーザ12が発呼時の新規通信チャネル割当要求を行い、ユーザ11,12のCINR予測計算を行う。ユーザ11,12の予測CINRについて、所望CINRを満たすか否かの判定結果がOKとなる。その結果、ユーザ12の新規呼の新規通信チャネル割当要求も受け付けられる。
時点3において、第3セクターのユーザ13が発呼時の新規通信チャネル割当要求を行い、ユーザ11,12,13のCINR予測計算を行う。ユーザ11,12,13の予測CINRについて、所望CINRを満たすか否かの判定結果がOKとなる。その結果、ユーザ13の新規通信チャネル割当要求も受け付けられる。
時点4において、第1セクターのユーザ21が発呼時の新規通信チャネル割当要求を行い、ユーザ11,21,12,13のCINR予測計算を行う。ユーザ11,21,12,13の予測CINRについて、所望CINRを満たすか否かの判定結果がOKとなる。その結果、ユーザ21の新規通信チャネル割当要求も受け付けられる。
【0033】
時点5において、第1セクターのユーザ31が発呼時の新規通信チャネル割当要求を行い、ユーザ11,21,31,12,13のCINR予測計算を行う。ユーザ11,21,31,12,13の予測CINRの少なくとも1つについて、所望CINRを満たすか否かの判定結果がNGとなる。その結果、ユーザ31の新規通信チャネル割当要求は受付拒否され、呼損が発生する。
時点6においてユーザ13が、時点7においてユーザ12が、通信を終了して終呼となる。
時点8において、ユーザ31が、再び発呼時の新規通信チャネル割当要求を行い、ユーザ11,21,31のCINR予測計算を行う。ユーザ11,21,31の予測CINRについて、所望CINRを満たすか否かの判定結果がOKとなる。その結果、今度はユーザ31の新規通信チャネル割当要求が受け付けられる。
時点9においてユーザ31が、時点10においてユーザ21が、時点12においてユーザ11が、通信を終了して終呼となる。
なお、複数のセルが存在する場合、新規通信チャネルを割り当てた場合の周辺セルへ与える干渉を考慮することが望ましい。各基地局の通信チャネル割当可能なCINRしきい値γ(k)reqに対し、予めマージンを取ってしきい値を大きく設定しておくことにより、周辺のセルへ与える干渉を考慮することができる。
【0034】
図5は、セクター化されたセルの説明図である。
図5(a)はセルモデルの説明図であり、図5(b)はセクター化されたセルにおけるアダプティブアレイアンテナの指向性パターンの一例を示す説明図である。
図5(a)において、11はセクター化された6角形セルであって、オムニセルが3セクターに分割されている。12は各セクターに設けられたアレイアンテナ、13は各アレイアンテナを構成するアンテナ素子の個々の指向特性を示す。
図5(b)において、14、15、16は、ユーザ1〜3の移動局である。1つのセクター内に1ユーザの移動局が位置している場合を示している。各セクターのアレイアンテナの素子数は8であり、17(実線),18(破線)、19(一点鎖線)はその指向特性を示している。ターゲットユーザに対してメインローブが向けられ、他ユーザ方向に対してビームヌルが向けられている。
【0035】
図5に示したアンテナ素子数8のセルモデルを用いて、シミュレーションを行った。3セクター構成であるので、トータルのアンテナ素子数は8×3=24となる。
周辺セルからの干渉がない孤立セルとし、移動局はセル内で一様分布する。発呼時の新規通信チャネル割当要求信号は、1セクター内で平均発生間隔Taのポアソン生起に従う。移動局が要求する通信チャネル数は全て1通信チャネルとする。各移動局からの送信電力は、基地局までの距離変動が補償されるように調整されているものとする。
各通信チャネルが必要とする通信品質を満たすための所要CINRは、全ユーザについて一定のγreq=10dBとし、全ユーザが同じ速度で通信すると仮定する。なお、上り回線では各拡散コード間に完全な直交性はないので、拡散率(拡散符号による処理利得)をPGとすると、干渉量は1/PGとなる。ここでは、PG=20dBとしてシミュレーション結果を示している。
全移動局の到来方向および受信電力は正確に推定できたものとして、アダプティブアレイアンテナの最適ウエイトをそれぞれのユーザについて求め、受信CINRを推定する。新規通信チャネル割当要求が受け付けられたユーザは、保留時間ts秒間だけ、通信チャネルを使用した後に切断される。この保留時間は、平均保留時間Ts(=ρTa)が120秒の指数分布となるように決定した。
【0036】
図6は、本発明の実施の一形態および従来技術のシミュレーション結果を示すグラフである。
図6(a)は、通信品質のパラメータであるCINRの累積確率を示すグラフである。縦軸の累積確率は、CINRの値が横軸の値以下となる確率を示す。セクター当たりρ=25アーランの呼量を発生させている。CINRの所要値γreqは全ユーザについて10dBとした。基地局の通信チャネル数は制限しなかった。
実線は、新規通信チャネル割当制御を行う場合、破線は新規通信チャネル割当制御を行わない場合の、シミュレーション結果を示す。
新規通信チャネル割当制御を行わない場合は、CINRが所要値10dB以下となる累積確率が約1%ある。この値は通信中のCINR劣化率を意味する。一方、新規通信チャネル割当制御を行った場合は、このCINR劣化率にほぼ等しい呼損が発生することになる。しかし、一旦通信チャネルが割り当てられれば、通信中においてCINRが10dB以下とはならないので、呼制御が有効に働いていることがわかる。
【0037】
図6(b)は、生起呼量に対する呼損率の特性を、呼制御ありの場合について示すグラフである。
図6(c)は、生起呼量に対する呼損率の特性を、呼制御なしの場合について示すグラフである。
いずれも、基地局の各セクターに割り当てられた通信チャネル数(設備数)を20ch〜50chとした場合を示し、実線は呼損率、破線はCINR劣化率を示す。呼損率とCINR劣化率とは同じ目盛を使用する。なお、図6(c)の20chにおけるCINR劣化率は図示の範囲よりも下方になるので図示されていない。
【0038】
図6(b)からわかるように、上述した新規通信チャネル割当制御を行った場合には、通信チャネル数や生起呼量に関係なく、受信CINR(通信品質)は劣化しない。
一方、図6(b)からわかるように、新規通信チャネル割当制御を行わない場合には、通信チャネル数および生起呼量に応じて受信CINRの劣化率は大きく変化する。従って、呼制御なしで劣化を所定値以下に抑制するためには、通信チャネル数および生起呼量という2つのパラメータに予め制限をかける必要があり、制御が複雑になる。そのため、アダプティブアレイアンテナの性能を十分に活かすことができない。
このように、上述した新規通信チャネル割当制御を行うことにより、生起呼量や通信チャネル数が変化しても通信品質が劣化しないので、通信品質を一切気にしないでアダプティブアレイアンテナを適用することができる。
【0039】
上述した説明では、上り回線の通信品質に着目して新規呼の発生時に、新規通信チャネル割当要求を受け付けるか否かを決定するという呼制御方法であった。下り回線の通信品質については評価が難しいので考慮しなかった。しかし、下り回線の通信品質についても評価を行えば、この評価も考慮して、通信チャネル割当要求を受け付けるか否かを決定することが望ましい。
【0040】
【発明の効果】
上述した説明から明らかなように、本発明によれば、アレイアンテナを用いてセル内の複数の移動局との間で符号分割多元接続を行う場合、通信中の上り回線の通信品質を保証し、通信中のセル内のトラフィック変動に伴う通信品質変動を一切気にすることなく、アレイアンテナを用いて干渉信号を低減させた通信が可能となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のCDMA基地局装置の実施の一形態を説明するためのフローチャートである。
【図2】本発明の実施の一形態で使用する通信チャネル管理テーブルの一例を示す説明図である。
【図3】本発明の実施の一形態において、複数のユーザからの発呼時の新規通信チャネル割当要求がどのように処理されるかを示す説明図である。
【図4】本発明の実施の一形態において、セクター化されたシステムでは、複数のユーザからの発呼時の新規通信チャネル割当要求がどのように処理されるかを示す説明図である。
【図5】セクター化されたセルの説明図である。
【図6】本発明の実施の一形態および従来技術のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図7】アダプティブアレイアンテナを用いたCDMA移動通信システムの一例を示す説明図である。
【符号の説明】
21…ユーザ1の移動局、22…ユーザ2の移動局、23…ユーザ3の移動局、24…基地局、31…ユーザ1指向性、32…ユーザ2指向性、25…アダプティブアレイアンテナ、25a…アンテナ素子
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a CDMA base station apparatus used in a CDMA (Code Division Multiple Access) cellular mobile radio communication system using an array antenna. In consideration of the influence on the communication quality of an existing mobile station in communication, whether to allocate a new communication channel to a mobile station of a new user is determined.
[0002]
[Prior art]
One of the third generation mobile communication systems is W-CDMA (Wide band-Code Division Multiple Access), and high-speed and wide-band communication such as moving images as well as voice is expected. Recently, the study of the 4th generation mobile communication system aiming at high-speed and broadband transmission about 10 times that of the 3rd generation system has begun. In order to provide a high-speed service with limited frequency resources, it is necessary to make further effective use of frequencies. As one of countermeasures, use of an adaptive array antenna for a base station is being studied.
In a CDMA communication system, a large number of users can communicate simultaneously in the same frequency band by using different spreading codes. However, if the number of simultaneous communication users increases, intersymbol interference cannot be ignored. Therefore, if an adaptive array antenna is used as the base station antenna, interference signals can be reduced.
[0003]
However, when a new communication channel assignment request is received when a new call (outgoing call, incoming call) for which communication is newly requested occurs, the directivity characteristics of the adaptive array antenna are changed, and the communication of the mobile station in communication In some cases, the quality is greatly deteriorated and communication cannot be continued.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of a CDMA mobile communication system using an adaptive array antenna.
In FIG. 7A, 21 is a mobile station of user 1, 22 is a mobile station of user 2, 24 is a base station, 25 is an adaptive array antenna of the base station, and 25a and 25b are antenna elements thereof. The number of elements is arbitrary. The reception beam pattern can be freely controlled by controlling the antenna weight by which the output signal of each antenna element is multiplied during reception. Reference numeral 26 denotes a cover area (cell) of the base station 24.
In the uplink where the base station 24 receives transmission waves from the mobile stations 21 and 22, the mobile station 21 of the user 1 receives the beam pattern shown as the user 1 directivity 31. The user 1 directivity 31 has a main lobe in the direction of the mobile station 21 of the user 1 and a beam null in the direction of the mobile station 22 of the user 2. The same applies to the user 2 directivity 32 with respect to the mobile station 22 of the user 2.
However, the number of beam nulls that can be controlled by the adaptive array antenna is determined by the degree of freedom (number of elements of the array antenna-1). However, in a CDMA communication system, communication is usually performed simultaneously with users exceeding the number of elements of the array antenna.
[0004]
FIG. 7B shows a case where the mobile station 23 of the user 3 newly requests communication in the state where two users equal to the number of antenna elements are simultaneously communicating as shown in FIG. Indicates. There are a case where the mobile station 23 of the user 3 makes a call and a case where the user's call located inside or outside the cover area 26 calls the mobile station 23 of the user 3 via the base station 24. .
If the mobile station 23 of the user 3 newly starts communication, the number of users in communication exceeds the number of antenna elements, so that beam null cannot be directed to other stations. In addition, when the number of users is less than the number of antenna elements and the angle difference between each user is close to the resolution or more, the directivity of a certain user approaches the beam null direction with respect to other users. There is also a problem that the gain decreases and the amount of interference increases.
In this way, the amount of interference varies greatly depending on the angle relationship including the mobile station 23 of the new user 3, the mobile station 21 of the user 1 in communication, and the mobile station 22 of the user 2. Further, this interference greatly affects the communication quality of the mobile station 21 of the user 1 and the mobile station 22 of the user 2 that are already communicating.
[0005]
Therefore, even when the mobile station 23 of the new user 3 requests allocation of a new communication channel for a new call, the communication quality of the mobile stations 21 and 22 of other users (users 1 and 2) already in communication However, depending on the position of the mobile station 23 of the new user 3, not only the communication quality of the mobile station 23 of the new user 3, The communication quality of the mobile station 22 of the user 2 may also deteriorate, and communication may be disabled during communication.
Therefore, in the adaptive array antenna, new communication channel allocation control for determining whether or not to accept a new communication channel allocation request for a new call (outgoing call, incoming call) for newly requesting communication is very important. However, when an adaptive array antenna is applied to the CDMA system, a new communication channel assignment control method in which users who far exceed the number of antenna elements perform simultaneous communication has not been studied.
[0006]
Considering the case of using a normal omni antenna or sector antenna in the CDMA system without using an adaptive array antenna, the interference level in the same cell is set to the number of mobile stations in communication (or one mobile by the transmission power control). If a station can use multiple communication channels, it can be considered to be almost proportional to the number of communication channels in communication), so when a new call occurs, the total number of mobile stations currently in communication (or all The number of communication channels) and the transmission speed of each mobile station are compared with the total number of mobile stations (or the total number of communication channels) that can be accommodated in the base station, taking into account the amount of interference from surrounding cells. Then, it is possible to easily determine whether new communication channels can be allocated.
However, when an adaptive array antenna is applied, the directivity pattern of the adaptive array antenna changes depending on the number of users in communication and its position, so that the method for determining whether or not to allocate the new communication channel becomes complicated.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made to solve the above-described problems. Even when a new communication channel assignment request signal is received when a new user makes or receives a call, the communication quality of the user in communication is guaranteed and the communication is in progress. An object of the present invention is to provide a CDMA base station apparatus that can perform communication with an interference signal reduced by using an array antenna without worrying about communication quality fluctuations associated with traffic fluctuations in the wireless zone. is there.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  In the invention according to claim 1, the present invention provides:Angle-divided into multiple sectorsBetween multiple mobile stations in the wireless zoneA plurality of each sector arrangedWith array antenna, For each sectorA CDMA base station apparatus that performs communication by code division multiple access,
  Control channel receiving means for receiving a new communication channel assignment request signal from the array antenna using a control channel from a new mobile station requesting assignment of a new communication channel among the plurality of mobile stations;
  Of the plurality of mobile stations, the estimated arrival direction and the estimated received power for each incoming wave from the communicating mobile station and the new mobile station are obtained using the received signal of the array antenna.For each sector in which the communicating mobile station and the new mobile station are locatedEstimating means for estimating;
  When the control channel receiving means receives the new communication channel assignment request signal, the received signal of the array antenna, the new communication channel assignment request signal, and the estimated arrival direction related to the individual incoming waves estimated by the estimating means and Communication channel assignment control means for deciding whether or not to assign a new communication channel to the new mobile station based on communication quality information based on the estimated received power;
  The communication channel allocation control means is estimated by the reception signal of the array antenna and the new communication channel allocation request signal and the estimation means when the control channel reception means receives the new communication channel allocation request signal, The communication quality information based on the information on the individual incoming waves received from the communicating mobile stations located in all the sectors in the radio zone and the antennas of the corresponding sectors from the new mobile stations, Determining whether the new communication channel can be allocated to a mobile station;
  The new mobile station communicates using the communication channel.If you doThe new mobile station andWithin the radio zoneWhen it is determined that at least one mobile station among the mobile stations in a call cannot perform communication satisfying the communication quality defined in advance, a new communication channel assignment to the new mobile station is rejected. is there.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a flowchart for explaining an embodiment of a CDMA base station apparatus of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of a communication channel management table and information on a mobile station in communication used in an embodiment of the present invention.
FIG. 2 (a) is a communication channel management table, and FIG. 2 (b) is an explanatory diagram showing information on mobile stations in communication.
Although the configuration of the embodiment of the CDMA base station apparatus of the present invention is not shown, a new communication using a control channel is performed from a new mobile station that requests allocation of a new communication channel among a plurality of mobile stations. A control channel receiver that receives a channel allocation request signal from the array antenna, and information on individual incoming waves from the mobile station in communication and the new mobile station among the plurality of mobile stations, using the received signal of the array antenna And when the control channel receiving unit receives a new communication channel assignment request signal, the received information of the array antenna and the new communication channel assignment request signal and information on individual incoming waves estimated by the estimating means, Channel assignment to determine whether new communication channels can be assigned to new mobile stations based on communication quality information based on With a control unit.
[0011]
With reference to FIGS. 1 and 2, a new communication channel assignment control operation for determining whether or not a new communication channel can be assigned when a new call (calling or incoming call) to a new user's mobile station occurs will be described.
Here, in particular, only when the number of requested communication channels of the new user is equal to or less than the number of unused communication channels and the estimated communication quality of all the mobile stations satisfies the respective required communication quality, the new communication channel is used for a new call. The case of assignment is taken up and illustrated.
In the flowchart of FIG. 1, reading and writing of required data from the communication channel management table shown in FIG. 2A and estimation of arrival wave information regarding an incoming wave from a mobile station in communication are performed by a new communication channel. It is described separately from the flow of the allocation control operation.
That is, the communication channel management table shown in FIG. 2 (a) manages the state of the communication channel currently in use separately from the flow of FIG. 1, and is updated as needed as the communication channel is secured and released. This is for distinguishing between a communication channel in use and an unused communication channel and making a call loss when there is a new communication channel allocation request exceeding the number of unused communication channels.
The total number of communication channels of the base station is Nc, the total number of users in communication is K, and the mobile station number identifying each user k (k = 1 to K) is k1~ KKAnd
[0012]
In this table, the mobile station number k, which is information for identifying the user using each communication channel, corresponding to the communication channel numbers 1 to Nc.1~ KKHas been written. For example, if user 2 is using two communication channels of communication channel numbers 1 and 2, mobile station number k corresponds to communication channel numbers 1 and 2, respectively.2Has been written. For communication channels that are not used, information indicating “empty” is written corresponding to the communication channel number.
The total number K of users in communication and the total number N of channels used by all users can be calculated from the information in the above-described table, but may be directly written in this communication channel management table.
If it is assumed that each user uses only one channel, the number of used channels N = the number of users K.
The information on the mobile station in communication shown in FIG. 2B is information on the mobile station necessary for the communication quality during the new communication channel assignment control. This information on mobile stations in communication is information that needs to be managed separately from the flow of FIG.
[0013]
With reference to FIG.2 (b), an example of the content of the mobile station information collected is demonstrated first.
Individual in-communication mobile station information regarding users in communication (k = 1 to K) is estimated arrival direction θ.k, Estimated received power PkCommunication channel allocatable CINR (Carrierto Interference plus Noise Ratio) γ(k)req etc.
Estimated direction of arrival θkIs the direction of the mobile station of user k as seen from the base station, and the estimated received power PkIs the received power of the incoming wave from this mobile station. Note that the array propagation vector vkThe estimated direction of arrival θkIs unnecessary.
The estimation unit described above uses the estimated arrival direction θ as the arrival wave information about the arrival wave from each mobile station in communication.k(Or array propagation vector vk) And estimated received power PkIs estimated at any time using the received signal of the array antenna (the array input signal of each element of the array antenna).
The arrival wave can be estimated by a well-known MUSIC (MUltiple SIgnal Classification), ESPRIT (Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques), or a beamformer method.
CINR is a parameter of communication quality in the carrier wave band. The communication quality parameter used for the new communication channel assignment control only needs to be mutually convertible with CINR. For example, SINR (Signal to Interference plus Noise Ratio) or BER (Bit Error Rate) in the baseband may be used.
Since these pieces of information are necessary when it is necessary to estimate the communication quality described above, they need to be managed and stored as a table like the communication channel management table shown in FIG. There is no. However, in order to speed up the communication quality estimation process, it may be stored as one piece of information in the communication channel management table.
[0014]
In FIG. 1, when there is a new communication channel assignment request at the time of a call from a new mobile station (new user k = K + 1), the number of requested communication channels is Nreq. When the transmission rate from the mobile station is high, one user uses a plurality of communication channels and transmits using spreading codes assigned to each communication channel.
First, the number N of all communication channels used by all users in communication is read from the communication channel management table shown in FIG.
In S1, it is determined whether or not the value obtained by adding Nreq to N is equal to or less than the total number of communication channels Nc held by the base station. If it is Nc or less, the process proceeds to S2, and if it exceeds Nc, there is no room in the communication channel, so the acceptance of a new communication channel allocation request is rejected. As a result, new calls are also rejected.
In S2, the arrival wave estimation of the received signal from the mobile station of the new user is performed based on the new communication channel allocation request signal at the time of the call received from the mobile station of the new user (k = K + 1).
Here, the in-communication mobile station information of each user k (k = 1 to K) in communication shown in FIG. 2B is collected. That is, the estimated arrival direction θk, Estimated received power Pk, Which is the CINR threshold that can be assigned to the communication channel, γ(k)Collect req. Γ which is the CINR threshold value that can be assigned to the communication channel of new user k = K + 1(K + 1)req is determined according to the number of requested channels Nreq of the new user, or is collected if it is determined in advance.
[0015]
In S3, the optimum weight w when it is assumed that a communication is performed by accepting a new communication channel assignment request at the time of calling a new user (k = K + 1)kCalculate Here, k = 1 to K + 1, which is performed for each user's mobile station and new user's mobile station in communication. Next, in S4, k = 1 is first set and the process proceeds to S5.
In S5, it is determined whether or not k is equal to or less than K + 1. If K + 1 or less, the process proceeds to S6, and if it exceeds K + 1, the process proceeds to S7.
In S6, if the new user is accepted, the CINR of the kth user(k)Predict. Specifically how CINR(k)As to whether or not is to be calculated, description thereof will be omitted here. In S8, this CINR(k)Is the required CINR of the kth user γ(k)Determine whether or not req is greater than or equal to γ(k)If req or more, the process proceeds to S9, and γ(k)If it is less than req, it refuses acceptance of a new communication channel allocation request for a new call, and proceeds to a process of rejecting acceptance of a new call. Therefore, receive CINR(k)Is γ(k)If a user k that does not satisfy req is detected, the received CINR for the mobile station of the remaining users(k)At that time, the acceptance of the new communication channel assignment request for the new call is rejected. As a result, the acceptance of the new call is rejected, and the generated new call is regarded as a call loss.
Note that γ which is the above-described communication channel assignable CINR threshold value(k)Since the value of req is for determining whether or not a new communication channel can be allocated, an arbitrary value that allows the mobile station to perform communication may be defined. Normally, the required CINR value during communication using the communication channel is made to match, but it is not always necessary to match this required CINR value. In addition, this threshold value may be changed depending on traffic conditions.
In S9, the value of k is incremented by 1, and the user of the next number is made to repeat the steps from S5.
[0016]
On the other hand, the process proceeds from S5 to S7 for all users including the user of the new call.(k)Is γ(k)This is a case where a condition equal to or higher than req is satisfied. In S7, the number of requested communication channels Nreq of the new user is added to the number of all communication channels N used by all users in communication to update the value of N to update the weight and allocate the communication channel for the new call. Thus, the process proceeds to accepting a new call.
At that time, a new user (k = K + 1) is registered in the communication channel management table shown in FIG. 2B, and the mobile station number k of the new user corresponding to the assigned communication channel number.K + 1Write.
Here, the weight update is the optimum weight w calculated when the new communication channel allocation request at the time of outgoing call of the new user (k = K + 1) received in S3 is accepted.kThis means that (k = 1 to K + 1) is set as a weight for the mobile station of each user k (k = 1 to K + 1) in communication including a new user.
[0017]
The flow described above corresponds to the function of the communication channel assignment control unit described above when viewed as a whole.
However, the step of S2 is a function executed by the estimation unit that estimates information on each incoming wave described above with respect to the mobile station of the new user.
In S6, the communication channel allocation control unit performs communication with the new mobile station based on communication quality information based on the received signal from the array antenna, the new communication channel allocation request signal, and the information on the individual incoming waves estimated by the estimation unit. Whether or not to allocate a new communication channel has been determined. In particular, when a new mobile station communicates using a communication channel, at least one mobile station out of the new mobile station and each mobile station in communication cannot perform communication satisfying communication quality defined in advance. If it is determined, the new communication channel assignment to the new mobile station is rejected.
[0018]
In the above-described flow, the determination process in S1, that is, the determination of whether or not there are free communication channels equal to or greater than the required communication channel number Nreq can be omitted. This can be omitted if a sufficient number of communication channels Nc is set in the base station. If, as a result of omitting this determination, the number of simultaneously connected communication channels becomes too large, it is found that the received CINR has deteriorated in S7, so the acceptance of a new call is rejected.
Note that the optimal weight calculation in S3 does not necessarily have to be performed for all mobile stations of k = 1 to K + 1. For example, a mobile station whose reception CINR is estimated to be sufficiently large or sufficiently smaller than γ (k) req without needing to perform weight calculation from the magnitude of the reception power is omitted. It is also possible. In the latter case, the processing of S4 to S9 can be skipped and the new call acceptance rejection can be immediately performed.
[0019]
FIG. 3 is an explanatory diagram showing how a new communication channel assignment request at the time of a call from a plurality of users is processed in the embodiment of the present invention. Here, the CINR threshold γ that can be assigned to the communication channel(k)req is the required CINR value.
In the figure, the call event is indicated by a white circle, the call end event is indicated by a black circle, the call loss is indicated by ×, the CINR prediction calculation is indicated by Δ, and the time series of each of the users 1 to K is described on the horizontal axis. CINR prediction calculation means processing by steps S2 to S9 in FIG. In FIG. 1, the request communication channel determination is performed. In FIG. 3, a case where the request communication channel determination is not performed or the request communication channel determination result is always OK will be described.
[0020]
At time 1, user 1 makes a new communication channel assignment request at the time of outgoing call with no user in communication. The determination result of whether or not the required CINR is satisfied for the predicted CINR of user 1 is OK. As a result, a new communication channel assignment request for a new call of user 1 is accepted.
At time 2, user 2 makes a new communication channel assignment request at the time of calling and performs CINR prediction calculation for users 1 and 2. For the predicted CINRs of users 1 and 2, the determination result whether or not the required CINR is satisfied is OK. As a result, a new communication channel assignment request for a new call of user 2 is also accepted.
At time 3, user 3 makes a new communication channel assignment request at the time of calling and performs CINR prediction calculation for users 1, 2, and 3. The determination result of whether or not the desired CINR is satisfied for at least one of the predicted CINRs of the users 1, 2, and 3 is NG. As a result, the new communication channel assignment request for the new call of user 2 is rejected, and a call loss occurs.
At time 4, user 2 terminates communication and ends the call, and a free communication channel is generated.
[0021]
At time 5, the user 3 makes a communication channel assignment request at the time of calling again, and performs CINR prediction calculation for the users 1 and 3. As for the predicted CINRs of the users 1 and 3, the determination result as to whether or not the desired CINR is satisfied is OK. As a result, a new communication channel assignment request for a new call of user 3 is accepted this time.
At time 6, user K makes a new communication channel allocation request at the time of calling and performs CINR prediction calculation for users 1, 3, and K. For at least one of the predicted CINRs of users 1, 3, and K, the determination result as to whether or not the desired CINR is satisfied is NG. As a result, the new communication channel assignment request for the new call of user K is rejected and a call loss occurs.
At time 7, the user 3 ends the communication and is terminated.
At time 8, user K makes a new communication channel allocation request at the time of calling and performs CINR prediction calculation for users 1 and K. For the predicted CINR of users 1 and K, the determination result of whether or not the desired CINR is satisfied is OK. As a result, a new communication channel allocation request for a new call of user K is accepted this time.
At time 9, user 1 is terminated, and at time 10, user K is terminated.
[0022]
In the above description, the CINR prediction calculation for the mobile station of the user in communication becomes necessary when a new user makes a call. Therefore, arrival wave estimation and optimum weight calculation necessary for predicting CINR may be performed at the time when a call is made. However, since the calculation takes time, the incoming wave estimation for the user's mobile station during communication is performed at any time during communication, for example, at a predetermined time interval, regardless of whether there is a new call. At the time of occurrence, the immediately preceding estimated value or measured value may be used.
Moreover, the optimum weight calculation for the mobile station in communication is necessary for the directivity control of the adaptive array antenna in communication. This optimum weight also changes depending on the change in the location of the user's mobile station or the occurrence of a call termination. Therefore, in order to further improve the communication quality, it may be performed during communication, for example, at predetermined time intervals and / or when a call termination event occurs.
[0023]
In the above description, a case has been described in which the new communication channel assignment request for a new call is a new communication channel assignment request at the time of a call from a mobile station of a new user in the cell. On the other hand, when the new communication channel assignment request for the new call is a new communication channel assignment request at the time of the incoming call to the mobile station of the new user in the cell, it can be made in the same manner.
For example, the new communication channel allocation request at the time of the incoming call is made as a response signal from the mobile station to the incoming request signal from the base station to the mobile station. In this case, since the required number of communication channels is known first on the base station side, step S1 is executed. Here, if acceptance of a new communication channel allocation request for a new incoming call is not rejected, an incoming request signal is then transmitted from the base station to the new user, and then a response is received from the mobile station of this new user. A signal is received using the control channel. Based on this response signal, the arrival direction estimation and the reception power estimation of the new user mobile station are performed in S2, and the steps after S3 are executed. Similarly, the wait request and the new incoming call channel request acceptance or the new Refusal to accept new communication channel assignment request for incoming call.
[0024]
Here, the arrival wave estimation for the received signal from the mobile station of the new user K + 1, the optimum weight w when the new user is acceptedkAn example of calculation and CINR prediction will be supplementarily described.
The mobile station of the new user K + 1 transmits a new communication channel assignment request signal for a new call using the uplink common control channel (random access channel), and requests the base station to assign a new communication channel. To do. That is, the communication link establishment is requested.
A new communication channel assignment request signal at the time of outgoing call from the mobile station of the new user K + 1 is received by the base station, and a new communication channel assignment request signal at the time of outgoing call is received using the pilot signal included in the received signal. Direction of arrival θK + 1Is estimated. Since these processes are performed in a very short time interval, the direction of arrival hardly changes even when user data is transmitted to the base station using the dedicated communication channel. Direction of arrival θ during communicationK + 1Can be considered.
[0025]
On the other hand, the received power P of the incoming wave at the stage where user data is transmitted from the mobile station K + 1 of the new user using the communication channel.K + 1Can be determined by, for example, the transmission rate (mobile station transmission rate). In the case of DS-CDMA, transmission power proportional to the transmission rate is required for the same modulation scheme. Since this transmission rate information normally has a correspondence relationship with the required communication channel number Nreq, it can also serve as the required communication channel number Nreq.
If the transmission rate information is included in the new communication channel allocation request signal, the required communication channel number Nreq can also be obtained. Further, the requested communication channel number Nreq may be included in the new communication channel allocation request signal together with the transmission rate information.
Received power PK + 1In addition, based on the received power of the new communication channel allocation request signal received using the control channel, the received power P when received using the communication channelK + 1May be estimated.
[0026]
Arrival direction θ of the incoming wave from the mobile station of new user K + 1 described aboveK + 1And received power PK + 1Based on the above, the reception signal of the array antenna (the array input signal of each element) based only on the incoming wave from the mobile station of the new user K + 1 is calculated. The array antenna received signal from the mobile station of the new user K + 1 described above is added to the array antenna received signal in the current state during communication with the mobile station k (k = 1 to K). Is a received signal of the array antenna when it is assumed that the new user K + 1 is included. The optimum weight w of the mobile station k (k = 1 to K + 1) at the time of accepting a new user according to the received signal of this array antennak(Hereafter, wk') Is calculated based on, for example, the least square error method (MMSE).
[0027]
Next, the explanation of CINR will be supplemented.
Nobuyoshi Kikuma “Adaptive signal processing by array antenna”, Science and Technology Publication (1998-11) p.26, 27, SINR (Signal to Interference plus Noise Ratio) for the output of the array antenna (Corresponding to the value normalized by PG).
CINR of a certain user k(k)Is the array antenna output power (I + N) of the interference wave including the thermal noise of the array antenna output power (C) of the desired wave, which is included in the output signal of the array antenna despread with the spreading code of the target user k. )).
[0028]
The array antenna output power (C) of the desired wave of a certain user k is the arrival wave (estimated arrival direction θk, Estimated received power Pk) The optimum weight w after assuming that the received signal of the array antenna at each antenna element of FIG.kIt is calculated as electric power when it is combined and output using ′. More specifically, the estimated arrival direction θkAnd estimated received power PkAutocorrelation matrix calculated from the optimal weight w described abovek'
On the other hand, the array antenna output power (I + N) of the interference wave including the thermal noise is equal to the optimum weight w described above when the received signal of the array antenna is assumed to include the new user K + 1.kIt is calculated as a value obtained by subtracting the above-described array antenna output power (C) of the desired wave of the user k from the power when combined and output using ′.
Communication quality CINR of a certain user k(k)To estimate the optimal weight wk′, Estimated arrival direction θk, And estimated received power PkIt is only necessary to know, and other users need not be understood. Therefore, step S3 in FIG. 1 may be executed between step S5 and step S6. Therefore, optimum weight wkThe calculation of 'is also the CINR in S6(k)Like the received CINR(k)Is γ(k)If a user k that does not satisfy req is detected, the calculations for the mobile stations of the remaining users can be omitted.
[0029]
Communication quality CINR described above(k)For the direction of arrival θkThere is no need to estimate the information directly. θkInstead of array placement, frequency, direction of arrival θkThe array propagation vector v determined bykMay be estimated directly, and a correlation matrix may be calculated using this to estimate communication quality. For the array propagation vector, see the above-mentioned adaptive signal processing by array antennas, pages 28-31.
Note that the interference wave is not generated only by another user who performs communication using the communication channel. In the CDMA communication system, the control channel for communication channel allocation already described and the control channel for mobile station location registration, etc. are used, and the code spread signal is transmitted even when communication is not performed using the communication channel. Sending. Therefore, the interference wave described above includes signals transmitted during non-communication that does not use these communication channels other than interference from other users who are communicating using the communication channels, and other wireless zones ( Interference due to radio waves coming from neighboring cells is also included.
[0030]
In the CDMA communication system described above, as shown in FIG. 7, the cover area (cell) of the base station 24 is an isotropic omnicell. On the other hand, in order to improve the frequency utilization efficiency, as illustrated in FIG. 5 described later, a cover area that is an omni cell may be divided into a plurality of sectors. A cellular mobile communication system is designed by replacing each individual sector with an omni cell.
In a CDMA cellular mobile radio communication system using such a sector, an array antenna is arranged for each sector, and code division multiple access is performed for each sector.
[0031]
Communication channel assignment control for determining whether or not to accept a new communication channel assignment request signal for a new call (outgoing call or incoming call) shown in FIG. 1 is performed for each sector. The communication channel management table shown in FIG. 2 is also managed for each sector. The estimation means for estimating information on each incoming wave estimates for each sector in which a communicating mobile station and a new mobile station are located. Mobile station information relating to a mobile station in communication using a communication channel is collected for each sector in which the mobile station in communication is located.
However, if each sector is operated at the allowable limit of the reception CINR, interference from other sectors will have an effect. Therefore, when the control channel receiving unit receives the new communication channel assignment request signal, the communication channel assignment control unit described above includes the received signal of the array antenna, the new communication channel assignment request signal, and the estimation means. Whether to allocate the new communication channel to the new mobile station is determined based on communication quality information based on the information on the individual incoming waves from the mobile station in communication and the new mobile station located in all sectors To do.
[0032]
FIG. 4 is an explanatory diagram showing how a new communication channel request at the time of a call from a plurality of users is processed in the sectorized system according to the embodiment of the present invention. The symbols in the figure are the same as those in FIG. The sector to which each user belongs is indicated by a subscript number of the user number.
At time 1, user 11Makes a new communication channel allocation request at the time of a call with no user in communication. User 11The determination result of whether or not the predicted CINR satisfies the desired CINR is OK. As a result, user 11A new communication channel assignment request for a new call is accepted.
At time 2, user 1 in the second sector2Makes a new communication channel assignment request at the time of call, and user 11, 12Perform CINR prediction calculation. User 11, 12For the predicted CINR, the determination result of whether or not the desired CINR is satisfied is OK. As a result, user 12New communication channel assignment requests for new calls are also accepted.
User 3 in sector 3 at time 3ThreeMakes a new communication channel assignment request at the time of call, and user 11, 12, 1ThreePerform CINR prediction calculation. User 11, 12, 1ThreeFor the predicted CINR, the determination result of whether or not the desired CINR is satisfied is OK. As a result, user 1ThreeNew communication channel assignment requests are also accepted.
At time 4, the user 21 in the first sector makes a new communication channel allocation request at the time of calling, and user 11, 21, 12, 1ThreePerform CINR prediction calculation. User 11, 21, 12, 1ThreeFor the predicted CINR, the determination result of whether or not the desired CINR is satisfied is OK. As a result, user 21New communication channel assignment requests are also accepted.
[0033]
At time 5, user 3 in sector 11Makes a new communication channel assignment request at the time of call, and user 11, 21, 31, 12, 1ThreePerform CINR prediction calculation. User 11, 21, 31, 12, 1ThreeThe determination result of whether or not the desired CINR is satisfied for at least one of the predicted CINRs is NG. As a result, user 31The new communication channel allocation request is rejected and a call loss occurs.
User 1 at time 6ThreeBut user 1 at time 72However, the communication is terminated and the call is terminated.
At time 8, user 31Makes a new communication channel assignment request at the time of outgoing call,1, 21, 31Perform CINR prediction calculation. User 11, 21, 31For the predicted CINR, the determination result of whether or not the desired CINR is satisfied is OK. As a result, this time user 31The new communication channel allocation request is accepted.
User 3 at time 91But user 2 at time 101But at time 12 user 11However, the communication is terminated and the call is terminated.
When there are a plurality of cells, it is desirable to consider the interference given to neighboring cells when a new communication channel is assigned. CINR threshold γ that can be assigned to the communication channel of each base station(k)By setting a large threshold value with a margin in advance with respect to req, it is possible to consider interference given to surrounding cells.
[0034]
FIG. 5 is an explanatory diagram of a sectorized cell.
FIG. 5A is an explanatory diagram of a cell model, and FIG. 5B is an explanatory diagram showing an example of a directivity pattern of an adaptive array antenna in a sectorized cell.
In FIG. 5A, 11 is a sectorized hexagonal cell, and the omnicell is divided into three sectors. Reference numeral 12 denotes an array antenna provided in each sector, and 13 denotes individual directivity characteristics of the antenna elements constituting each array antenna.
In FIG.5 (b), 14, 15, and 16 are the mobile stations of the users 1-3. The case where the mobile station of one user is located in one sector is shown. The number of elements of the array antenna in each sector is 8, and 17 (solid line), 18 (broken line), and 19 (dashed line) indicate the directivity characteristics. The main lobe is directed toward the target user, and the beam null is directed toward the other user direction.
[0035]
The simulation was performed using the cell model with eight antenna elements shown in FIG. Since it has a three-sector configuration, the total number of antenna elements is 8 × 3 = 24.
The mobile station is uniformly distributed within the cell, with the isolated cell having no interference from neighboring cells. The new communication channel assignment request signal at the time of calling follows the occurrence of Poisson with an average generation interval Ta within one sector. All communication channels requested by the mobile station are assumed to be one communication channel. It is assumed that the transmission power from each mobile station is adjusted so as to compensate for the variation in distance to the base station.
The required CINR for satisfying the communication quality required by each communication channel is assumed to be constant γreq = 10 dB for all users, and it is assumed that all users communicate at the same speed. Since there is no complete orthogonality between the spreading codes in the uplink, the amount of interference is 1 / PG when the spreading factor (processing gain by spreading code) is PG. Here, the simulation results are shown with PG = 20 dB.
Assuming that the arrival directions and received power of all the mobile stations can be accurately estimated, the optimum weight of the adaptive array antenna is obtained for each user, and the received CINR is estimated. The user who has received the new communication channel assignment request is disconnected after using the communication channel for the holding time ts seconds. This holding time was determined so that the average holding time Ts (= ρTa) had an exponential distribution of 120 seconds.
[0036]
FIG. 6 is a graph showing a simulation result of the embodiment of the present invention and the prior art.
FIG. 6A is a graph showing the cumulative probability of CINR, which is a communication quality parameter. The cumulative probability on the vertical axis indicates the probability that the value of CINR is less than or equal to the value on the horizontal axis. A call volume of ρ = 25 erlangs per sector is generated. The required value γreq of CINR is 10 dB for all users. The number of base station communication channels was not limited.
A solid line indicates a simulation result when new communication channel allocation control is performed, and a broken line indicates a simulation result when new communication channel allocation control is not performed.
When the new communication channel allocation control is not performed, there is a cumulative probability of approximately 1% that the CINR is less than the required value of 10 dB. This value means the CINR degradation rate during communication. On the other hand, when new communication channel allocation control is performed, a call loss almost equal to the CINR deterioration rate occurs. However, once the communication channel is assigned, the CINR does not become 10 dB or less during communication, and it can be seen that call control is working effectively.
[0037]
FIG. 6B is a graph showing the characteristics of the call loss rate with respect to the amount of calls made, with call control.
FIG. 6C is a graph showing the characteristics of the call loss rate with respect to the amount of calls made when no call control is performed.
In either case, the number of communication channels (number of facilities) assigned to each sector of the base station is 20 ch to 50 ch, the solid line indicates the call loss rate, and the broken line indicates the CINR deterioration rate. The same scale is used for the call loss rate and the CINR deterioration rate. It should be noted that the CINR deterioration rate in 20ch of FIG. 6C is not shown because it is below the range shown.
[0038]
As can be seen from FIG. 6B, when the above-described new communication channel allocation control is performed, the received CINR (communication quality) does not deteriorate regardless of the number of communication channels and the number of calls generated.
On the other hand, as can be seen from FIG. 6B, when the new communication channel assignment control is not performed, the degradation rate of the received CINR greatly varies depending on the number of communication channels and the amount of calls made. Therefore, in order to suppress deterioration below a predetermined value without call control, it is necessary to limit two parameters such as the number of communication channels and the number of calls generated in advance, and the control becomes complicated. Therefore, the performance of the adaptive array antenna cannot be fully utilized.
In this way, by performing the above-described new communication channel allocation control, the communication quality does not deteriorate even if the amount of outgoing calls or the number of communication channels changes. Can do.
[0039]
In the above description, the call control method is to determine whether or not to accept a new communication channel assignment request when a new call is generated by paying attention to uplink communication quality. The downlink communication quality was not considered because it was difficult to evaluate. However, if the communication quality of the downlink is also evaluated, it is desirable to determine whether or not to accept the communication channel assignment request in consideration of this evaluation.
[0040]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, when performing code division multiple access with a plurality of mobile stations in a cell using an array antenna, the communication quality of the uplink during communication is guaranteed. There is an effect that communication with reduced interference signals can be performed using the array antenna without worrying about any communication quality fluctuations due to fluctuations in traffic in the cell during communication.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart for explaining an embodiment of a CDMA base station apparatus of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of a communication channel management table used in an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing how a new communication channel allocation request at the time of a call from a plurality of users is processed in the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing how a new communication channel allocation request at the time of a call from a plurality of users is processed in the sectorized system in the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a sectorized cell.
FIG. 6 is a graph showing a simulation result of the embodiment of the present invention and the prior art.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of a CDMA mobile communication system using an adaptive array antenna.
[Explanation of symbols]
21 ... User 1 mobile station, 22 ... User 2 mobile station, 23 ... User 3 mobile station, 24 ... Base station, 31 ... User 1 directivity, 32 ... User 2 directivity, 25 ... Adaptive array antenna, 25a ... Antenna element

Claims (1)

複数のセクターに角度分割された無線ゾーン内の複数の移動局との間で、前記各セクター毎に配置された複数のアレイアンテナを用いて、前記セクター毎に符号分割多元接続によって通信を行うCDMA基地局装置であって、
前記複数の移動局のうち、新規通信チャネルの割当てを要求する新規移動局から、制御チャネルを使用して新規通信チャネル割当要求信号を前記アレイアンテナから受信する制御チャネル受信手段と、
前記複数の移動局のうち、通信中の移動局および前記新規移動局からの個々の到来波に関する推定到来方向および推定受信電力を前記アレイアンテナの受信信号を用いて、前記通信中の移動局および前記新規移動局が位置するセクター毎に推定する推定手段と、
前記制御チャネル受信手段が前記新規通信チャネル割当要求信号を受信したとき、前記アレイアンテナの受信信号および前記新規通信チャネル割当要求信号および前記推定手段によって推定された前記個々の到来波に関する推定到来方向および推定受信電力、に基づいた通信品質の情報により、前記新規移動局に対する新規通信チャネルの割当の可否を決定する通信チャネル割当制御手段を有し、
前記通信チャネル割当制御手段は、前記制御チャネル受信手段が前記新規通信チャネル割当要求信号を受信したとき、前記アレイアンテナの受信信号および前記新規通信チャネル割当要求信号および前記推定手段によって推定された、前記無線ゾーン内の全ての前記セクターに位置する前記通信中の移動局および新規移動局から対応するセクターのアンテナで受信した前記個々の到来波に関する情報、に基づいた前記通信品質の情報により、前記新規移動局に対する前記新規通信チャネルの割当の可否を決定するとともに、
前記新規移動局が前記通信チャネルを使用して通信を行うと、前記新規移動局および前記無線ゾーン内の前記通話中の各移動局のうち、少なくとも1つの移動局が予め規定した通信品質を満たす通信を行うことができないと判断した場合には、前記新規移動局に対する新規通信チャネル割当を拒否する、
ことを特徴とするCDMA基地局装置。
CDMA that performs communication by code division multiple access for each sector using a plurality of array antennas arranged for each sector with a plurality of mobile stations in a radio zone that is angle-divided into a plurality of sectors A base station device,
Control channel receiving means for receiving a new communication channel assignment request signal from the array antenna using a control channel from a new mobile station requesting assignment of a new communication channel among the plurality of mobile stations;
Among the plurality of mobile stations, an estimated arrival direction and estimated received power for each incoming wave from the communicating mobile station and the new mobile station are used to obtain the estimated mobile station and Estimating means for estimating for each sector in which the new mobile station is located ;
When the control channel receiving means receives the new communication channel assignment request signal, the received signal of the array antenna, the new communication channel assignment request signal, and the estimated arrival direction related to the individual incoming waves estimated by the estimating means and Communication channel assignment control means for deciding whether or not to assign a new communication channel to the new mobile station based on communication quality information based on the estimated received power;
The communication channel allocation control means is estimated by the reception signal of the array antenna and the new communication channel allocation request signal and the estimation means when the control channel reception means receives the new communication channel allocation request signal, The communication quality information based on the information on the individual incoming waves received from the communicating mobile stations located in all the sectors in the radio zone and the antennas of the corresponding sectors from the new mobile stations, Determining whether the new communication channel can be allocated to a mobile station;
Wherein when a new mobile station performs communication using the communication channel, said one of the new mobile station and each mobile station in the call in the wireless zone, satisfies the communication quality at least one mobile station previously defined If it is determined that communication cannot be performed, the new communication channel assignment for the new mobile station is rejected.
A CDMA base station apparatus.
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