JP4161455B2 - 移動体通信システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、移動体通信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、移動体通信において、通信品質向上手段として時間的に複数回数送信処理を行う時間ダイバーシチ技術、連送技術、再送技術が採用されている。図８は、文献「移動体通信の基礎」奥村、進士：電子情報通信学会に記載されている「時間ダイバーシチ」動作を示すものである。
図８において、１は基地局、２は移動局、３および４はバースト、５はフェージング伝送路である。
時間ダイバーシチは複数回数送バーストを送信することによって、通信品質の向上を図っている。基地局１から移動局２に情報を送信するにあたり、いまバースト伝送を想定した場合、バースト３を送信する。
【０００３】
そして、ある時間経過後、同じバースト４を再度送信する。移動機２は、バースト３とバースト４両方を受信することにより、通信品質向上を図る。特に図８のフェージング伝送路５のような場合、バースト３受信時、フェージングによる受信電界強度の落ち込みによってバースト３が受信できなかった場合でも、良好な伝送路状態時にバースト４を受信することによって、通信品質を向上することが可能になる。特に、２つのバーストの送信間隔を、フェージングの時間相関が小さくなる時間間隔以上離すことで、効果は増大する。
【０００４】
図９は、再送技術を説明したものである。図９において、基地局１からバースト３が移動局２に送信される。回線状態が悪い等の原因により移動局２がバースト３の受信に失敗した場合、移動局２は受信が失敗したことを連絡するためにNACK信号を基地局１に送信する。次に基地局１は、NACK信号を受信して、移動局２がバースト３の受信に失敗したことを認識し、同じ情報をバースト４として再送信する。移動局２がバースト４を受信できた場合は、ACK信号を基地局１に送信する。基地局１は、ACK信号より移動局２がバースト４を受信できたことを認識し、次の新しい情報の送信を開始する。このような再送技術により通信品質の向上が図れる。特にフェージング伝送路において、再送間隔をフェージングの時間相関が小さくなる間隔以上に設定することで、効果は増大する。
【０００５】
さらに、同じ情報のバーストを連続して送信する連送技術によって、通信品質を向上することもできる。いずれの場合も、時間的に複数回数同じバーストを送信することにより通信品質の向上が期待できる。しかし、フェージング伝送路において効果を向上しようとすると、送信間隔をフェージングの時間相関が小さくなる時間以上離す必要があり、フェージング変動がゆっくりな場合や、伝送するビットレートが高い場合などは、必要以上に送信間隔をあける必要があったり、送信間隔を短く設定した場合には十分な効果が得られなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、時間的に複数回数送信する時間ダイバーシチ技術、再送技術、連送技術を採用した場合、時間変動の遅い（ドップラー周波数の遅い）フェージング伝送路や伝送速度が高い場合は、伝送路の状態がほぼ同じであるため、十分な効果が得られないという問題があった。例えば、１つめのバーストをフェージングより劣悪な伝送路状態で送信した場合、フェージングのドップラー周波数が遅かったり、伝送速度が速いときは、２つめのバーストを送信する時の伝送路状態がほぼ同じなため、十分な効果が得られないという問題があった。また、効果を得るために時間間隔を十分にあけると、本来、再送や連送に必要な時間間隔以上あける必要が生じ、回線効率が落ちるという問題が生じてしまう。
【０００７】
この発明は上記のような欠点を解決するためになされたもので、時間的に複数回数送信するシステムで、低速フェージング伝送路環境および高い伝送速度環境においても、必要以上に時間間隔を離さずに、時間間隔を離した場合とほぼ同様な効果を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係わる移動体通信システムは、基地局から移動局へ時間的に複数回数同じバーストデータを送信する移動体通信システムにおいて、
上記基地局は、
送信するバーストデ−タを所定の時間間隔を置いてインタ−リ−ブ処理する第１から第ｎのインタ−リ−バと、
この第１のインタ−リ−バから第ｎのインタ−リ−バの出力のいずれを送信するか選択する選択回路と、
選択した上記選択回路からの信号をマルチキャリア変調し出力するマルチキャリア変調回路と、
このマルチキャリア変調回路の出力を送信する送信手段とを有し、
上記移動局は、
受信信号をマルチキャリア復調方式で復調したバーストデ−タを出力するマルチキャリア復調回路と、
このマルチキャリア復調回路からのバーストデ−タを所定の時間間隔を置いてデインタ−リ−ブ処理する、第１から第ｎのデインタ−リ−バと、
この第１から第ｎのデインタ−リ−バの出力のいずれを受信するかを選択する選択回路と、
この選択回路が選択したデインタ−リ−バのデータを出力する出力手段とを有するものである。
【０００９】
第２の発明に係わる移動体通信システムは、移動局の、第１から第ｎのデインタ−リ−バが複数のデインタ−リ−ブ処理後、各出力をダイバ−シチ合成するものである。
【００１０】
第３の発明に係わる移動体通信システムは、基地局のバースト単位で送信するアンテナを切り替えるものである。
【００１１】
第４の発明に係わる移動体通信システムは、基地局の変調回路がマルチキャリア変調方式の直交周波数分割多重化変調方式で復調し、
上記移動局の復調回路がマルチキャリア復調方式の直交周波数分割多重化復調方式で復調するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は第１の発明を示すブロック図である。基地局１０は、本発明の変調部１１を含み、変調部１１で変調処理された信号は基地局１０より送信される。基地局１０は、第１のバースト信号１４を送信したあと、第２のバースト信号１５を送信する。移動局１２は本発明の復調部１３を含み、基地局１０で送信された信号は、移動局１２で受信され、復調部１３で復調処理を行う。
【００１３】
図２は、変調部１１の構成を示すブロック図であり、送信されるデータ系列（通常、誤り訂正符号化処理出力データ系列）は、入力端子２０からスイッチ２１に入力される。スイッチ２１は、送信するバースト単位で出力先が切り替わるもので、後述するスイッチ２４と連動する。なお、ここでは簡単のためスイッチ２１の出力先数は２としている。第１のバースト信号１４を送信する場合、スイッチ２１は、第１のインターリーバ２２に入力され、第１のインターリーブ処理を施される。そして、スイッチ２４を通ってマルチキャリア変調器２５でマルチキャリア変調され、出力端子２６から外部へ出力される。第２のバースト信号１５を送信する場合は、スイッチ２１、２４は反対側に設定され、第２のインターリーブ処理が施される。ここで、第１のインターリーブ処理と第２のインターリーブ処理は直交、あるいは擬似直交している。
【００１４】
図３は、復調部１３の構成を示すブロック図であり、受信された信号は、入力端子３０を通ってマルチキャリア復調器３１で復調処理される。そして、スイッチ３２を通って、デインターリーブ処理が施される。スイッチ３２は後述するスイッチ３５と連動する。なお、第1のバースト１４を受信した場合は、第１のデインターリーブ部３３に入力され、第２のバースト１５を受信した場合は、第２のデインターリーブ部３４に入力され。そして、スイッチ３５、出力端子３６を通って出力される。出力端子３６の出力信号は、通常、誤り訂正復号処理が施される。
【００１５】
次に動作について説明する。いま簡単のため２つのバーストを連続して送信する２連送処理を想定する。基地局１０は、第１のバースト１４を移動局１２に送信する。第１のバースト信号１４は、第１のインターリーバ２２によって第１のインターリーブ処理が施されている。次に、基地局１０は、第２のバースト１５を移動局１２に送信する。第２のバースト１５は第２のインターリーブ処理が施されている。
【００１６】
また、本発明では、マルチキャリア変調器２５、マルチキャリア復調器３１において、マルチキャリア変復調方式が採用されているが、本実施の形態においては、マルチキャリア変復調方式の１つである、直交周波数分割多重化（OFDM : Orthogonal Frequency Division Multiplexing）変復調方式を想定する。OFDM変復調方式に関しては、文献：「OFDM変復調方式」都竹、電子情報通信学会誌 Vol.79 No.8 pp.831-834 (1996年8月）に記載がある。いま８波のサブキャリア変調を想定した場合の周波数スペクトルを図４に示す。
【００１７】
図５は、第１のバースト１４と第２のバースト１５の周波数スペクトルとインターリーブされた８ビットのデータビットの一例を示したものであり、図５（ａ）は、第１のインターリーバ２２とマルチキャリア変調器２５を通った場合の出力を示し、図５（ｂ）は、第２のインターリーバ２３とマルチキャリア変調器２５を通った場合の出力を示す。このように第１のバースト１４と第２のバースト１５とでは、送信されるデータビットは（１−８）と同様だが、異なるインターリーブ処理が施されている。いま、第１のバースト１４と第２のバースト１５が図５（ｃ）に示される周波数選択性フェージング伝送路を通過するとする。
【００１８】
この場合、８波のサブキャリアの中心の２つが受信不可能となるが、第１のインターリーブ処理の場合は、４，５の２ビットが受信不可能となるが、第２のインターリーブ処理の場合は、３，６の２ビットが受信不可能となる。これら両方の信号は、デインターリーブ処理後は、１−８の順番に並びかえられるが、第１のバースト１４時は誤ったビットが連続となり（４，５），第２のバースト１５時は連続しない２ビット（３，６）となって、異なる誤りパターンとなる。この異なる誤りパターン出力を誤り訂正復号処理した場合、復号後の誤り率は異なり、この結果、２つのバースト送信時の伝送路状態が同じでも、良好な通信品質が確保できる。
【００１９】
以上のように、時間的に複数のバースト伝送する場合に、マルチキャリア変調方式を採用し、バースト毎にインターリーブ処理を変更することで、バースト送信間隔が短く伝送路環境が十分変動していなくとも、良好な通信品質が得られる。
【００２０】
実施の形態２．
図６は、実施の形態２を示すブロック図で、４０は、第１のデインターリーバ３３と第２のデインターリーバ３４出力を合成するダイバーシチ合成部、４１はその出力を外部へ出力する出力端子である。図５（ａ）（ｂ）のようなインターリーブ処理を施し、図５（ｃ）のような周波数選択性フェージング伝送路を通った場合でも、デインターリーブ処理後にダイバーシチ合成することで、周波数ダイバーシチ効果を得ることができ、良好な通信品質を得ることができる。
【００２１】
実施の形態３．
図７は、実施の形態３を示すブロック図で、５０は、送信バースト単位で切り替わるスイッチ、５１は第１の送信アンテナ、５２は第２の送信アンテナを示す。ここで、相２つの送信アンテナ５１、５２は、空間ダイバーシチ利得が十分得られるように間隔が取られているものとする。このようにすることで、インターリーブによる利得と空間ダイバーシチによる利得を得ることが可能になり、良好な通信品質が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１によるブロック図である。
【図２】 変調部の構成を示すブロック図である。
【図３】 復調部の構成を示すブロック図である。
【図４】 8波のサブキャリア変調を想定した場合の周波数スペクトラムを示す図である。
【図５】 2つのバースト周波数スペクトラムとインタリーブされた８ビットのデータビットの一例を示す図である。
【図６】 実施の形態２によるブロック図である。
【図７】 実施の形態３によるブロック図である。
【図８】 従来例による時間ダイバーシチの動作を示す。
【図９】 従来例による送信データが受信失敗したときの、再送するシーケンスを示す図である。
【符号の説明】
5 フェージング伝送路
１０ 基地局
１１ 変調部
１２ 移動局
１３ 復調部
１４ 第１のバースト信号
１５ 第２のバースト信号
２０ 入力端子
２１ スイッチ
２２ 第１のインターリーバ
２３ 第２のインターリーバ
２４ スイッチ
２５ マルチキャリア変調器
２６ 出力端子
３０ 入力端子
３１ マルチキャリア復調器
３２ スイッチ
３３ 第１のデインターリーバ部
３４ 第２のデインターリーバ部
３５ スイッチ
３６ 出力端子
４０ ダイバーシチ合成部
４１ 出力端子
５０ スイッチ
５１ 第１の送信アンテナ
５２ 第２の送信アンテナ

Claims (7)

1. 基地局から移動局へ時間的に複数回数同じバーストデータを送信する移動体通信システムにおいて、
   上記基地局は、
   送信するバーストデ−タを所定の時間間隔を置いてインタ−リ−ブ処理する第１から第ｎのインタ−リ−バと、
   この第１のインタ−リ−バから第ｎのインタ−リ−バの出力のいずれを送信するか選択する選択回路と、
   選択した上記選択回路からの信号をマルチキャリア変調し出力するマルチキャリア変調回路と、
   マルチキャリア変調回路の出力を送信する送信手段とを有し、
   上記移動局は、
   受信信号をマルチキャリア復調方式で復調したバーストデ−タを出力するマルチキャリア復調回路と、
   このマルチキャリア復調回路からのバーストデ−タを所定の時間間隔を置いてデインタ−リ−ブ処理する、第１から第ｎのデインタ−リ−バと、
   上記第１から第ｎのデインタ−リ−バが複数のデインタ−リ−ブ処理後、各出力をダイバ−シチ合成するダイバーシチ合成手段と、
   このダイバーシチ合成手段の出力を出力する出力手段と
   を有することを特徴とする移動体通信システム。
2. 基地局から移動局へ時間的に複数回数同じバーストデータを送信する移動体通信システムにおいて、
   上記基地局は、
   送信するバーストデ−タを所定の時間間隔を置いてインタ−リ−ブ処理する第１から第ｎのインタ−リ−バと、
   この第１のインタ−リ−バから第ｎのインタ−リ−バの出力のいずれを送信するか選択する選択回路と、
   選択した上記選択回路からの信号をマルチキャリア変調し出力するマルチキャリア変調回路と、
   マルチキャリア変調回路の出力を送信するアンテナおよびバースト単位で送信する上記アンテナを切り替えるスイッチを含む送信手段とを有し、
   上記移動局は、
   受信信号をマルチキャリア復調方式で復調したバーストデ−タを出力するマルチキャリア復調回路と、
   このマルチキャリア復調回路からのバーストデ−タを所定の時間間隔を置いてデインタ−リ−ブ処理する、第１から第ｎのデインタ−リ−バと、
   この第１から第ｎのデインタ−リ−バの出力のいずれを受信するかを選択する選択回路と、
   この選択回路が選択したデインタ−リ−バのデータを出力する出力手段とを有することを特徴とする移動体通信システム。
3. 上記基地局は、上記変調回路がマルチキャリア変調方式の直交周波数分割多重化変調方式で変調し、
   上記移動局は、上記復調回路がマルチキャリア復調方式の直交周波数分割多重化復調方式で復調することを特徴とする請求項１または２に記載の移動体通信システム。
4. 基地局から移動局へ時間的に複数回数同じバーストデータを送信する移動体通信システムにおける基地局において、
   送信するバーストデ−タを所定の時間間隔を置いてインタ−リ−ブ処理する第１から第ｎのインタ−リ−バと、
   この第１のインタ−リ−バから第ｎのインタ−リ−バの出力のいずれを送信するか選択する選択回路と、
   選択した上記選択回路からの信号をマルチキャリア変調し出力するマルチキャリア変調回路と、
   マルチキャリア変調回路の出力を送信するアンテナおよびバースト単位で上記アンテナを切り替えるスイッチを含む送信手段と、
   を有することを特徴とする基地局。
5. 上記変調回路がマルチキャリア変調方式の直交周波数分割多重化変調方式で変調することを特徴とする請求項４に記載の基地局。
6. 基地局から移動局へ時間的に複数回数同じバーストデータを送信する移動体通信システムにおける移動局であって、
   上記基地局が送信するバーストデ−タを所定の時間間隔を置いて第１から第ｎのインターリーバでインタ−リ−ブ処理し上記第１から第ｎのインターリーバの出力から選択した信号をマルチキャリア変調して送信した信号、を受信信号として受信する受信手段と、
   上記受信信号をマルチキャリア復調方式で復調したバーストデ−タを出力するマルチキャリア復調回路と、
   このマルチキャリア復調回路からのバーストデ−タを所定の時間間隔を置いてデインタ−リ−ブ処理する第１から第ｎのデインタ−リ−バと、
   上記第１から第ｎのデインタ−リ−バが複数のデインタ−リ−ブ処理後、各出力をダイバ−シチ合成するダイバーシチ合成手段と、
   このダイバーシチ合成手段の出力を出力する出力手段と
   を有することを特徴とする移動局。
7. 上記復調回路がマルチキャリア復調方式の直交周波数分割多重化復調方式で復調することを特徴とする請求項６に記載の移動局。

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