JP2004253835A - 無線通信方法及び基地局 - Google Patents
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Abstract
【課題】同一セクタ内のＰ−ＳｃｒとＳ−Ｓｃｒ符号を使用する通信チャネルの混在を解決し、Ｃｈ符号再利用の制限となる干渉を防ぐことによってシステム通信容量の増大を図る。
【解決手段】通信チャネルを所定の符号により周波数帯域内に拡散し、管轄するセル内に在圏する移動局に対して通信を行う基地局であって、前記セル内にエリア境界線を設定し、該セルを複数のエリアに分割するエリア境界設定部３と、前記エリア境界設定部により分割された各エリアについて個別的にスクランブル符号を割り当てるスクランブル符号割当部２とを有する。
【選択図】 図１
【解決手段】通信チャネルを所定の符号により周波数帯域内に拡散し、管轄するセル内に在圏する移動局に対して通信を行う基地局であって、前記セル内にエリア境界線を設定し、該セルを複数のエリアに分割するエリア境界設定部３と、前記エリア境界設定部により分割された各エリアについて個別的にスクランブル符号を割り当てるスクランブル符号割当部２とを有する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動通信システムにおいて、スペクトル拡散を用いた符合分割多元接続（ＣＤＭＡ： Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式によるセクタセルラ構成によって無線通信を行うシステムにおいて、特に複数アンテナを用いて指向性ビーム送受信を行う無線通信方法及び基地局に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、移動通信システムにおいては、複数の基地局をセル状に配置することによりサービスエリアを面的にカバーするセルラシステムが適用されている。また、このセルラシステムにおいては、近年、１セルを複数のセクタに分割し、セクタ毎に基地局アンテナを設置してサービスエリアを形成するセクタセル構成が用いられる。現在の移動通信サービスでは、図１４に示すように一般的に３セクタあるいは６セクタ構成が適用されている。
【０００３】
ＤＳ−ＣＤＭＡを無線アクセス方式とする場合、図１５に示すように、下りリンク全ての無線通信チャネルは、各セクタに個別に割り当てられるスクランブル符号（Ｓｃｒ符号）と、セクタ内の各通信チャネルに個別に割り当てられるチャネル符号（Ｃｈ符号）により無線周波数帯域上に拡散される。Ｓｃｒ符号はセクタ間干渉を雑音レベルに抑圧し、Ｃｈ符号はセクタ内の通信チャネル間干渉を抑圧する。
【０００４】
ところが、Ｃｈ符号の数には限りがあり、セクタ内の通信量が大きくなると不足する可能性がある。この場合、従来では、既にセクタ内で使用されていたＳｃｒ符号、Ｐ−Ｓｃｒ符号、に加えてＳ−Ｓｃｒ符号が用いられ、Ｃｈ符号を再利用する方法が採られている。つまり、一セクタ内にて同じＣｈ符号で拡散される通信チャネルには、異なるＳｃｒ符号を割り当てることにより識別している。
【０００５】
また、移動通信システムにおける他ユーザからの干渉電力を抑圧する技術として指向性ビーム送受信技術がある。これは複数のアンテナを用いて送受信し、ユーザ毎に各アンテナの入力信号を適当な重み（ウェイト）をして合成することにより形成した指向性ビームを擁して送受信し、他ユーザからの干渉電力を低減するものである。
【０００６】
この指向性ビーム送受信は、主に適応アンテナアレイとマルチビーム方式の２種類に分けることができる。適応アンテナアレイでは、ユーザ毎に独立な指向性ビームを用いて、ユーザが移動しても、アンテナウェイトを常時更新することによりユーザの動きに追従する。
【０００７】
例えば、非特許文献１では、ＤＳ−ＣＤＭＡ無線アクセス方式において、パイロットシンボルを用いるコヒーレント適応アンテナアレイダイバーシチ（ＣＡＡＤ：Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ａｎｔｅｎｎａ Ａｒｒａｙ）受信方式が提案されている。一方マルチビーム方式では、固定の指向性ビームパタンとそれを作り出すアンテナウェイトを予めいくつか用意し、各ビームの受信信号電力を測定する。そして、受信信号電力が最大となるビームパタンを用いて送受信する。
【０００８】
また、下りリンクにおいても、非特許文献２のように、上りリンクで形成したビームパタンに、無線回路で生じる振幅・位相変動の補償を行った後、指向性ビーム送信を適用することにより、同一セクタの他ユーザ干渉電力及び他セル・セクタからの他ユーザ干渉電力を低減することができる。
【０００９】
下りリンクにおけるチャネル構成は、大別して、各ユーザの個別情報データを伝送するための個別チャネルと全ユーザに共通の制御データを伝送するための共通チャネルがある。図１６に適応アンテナアレイによる指向性ビーム送受信を適用する基地局における、下りリンクにおける個別チャネル及び共通チャネルの送信ビームパタンの一例を示す。
【００１０】
同図（ａ）に示すように、指向性ビーム送信により、各ユーザの個別チャネルのビームを絞って送信することにより、ユーザ間の干渉電力を低減することができる。一方、制御情報を伝送するための共通チャネルはセクタ内の全てのユーザが受信できるようにする必要があることから、同図（ｂ）に示すように、無指向性ビームにより送信する。
【００１１】
【非特許文献１】
Ｓ． Ｔａｎａｋａ， Ｍ． Ｓａｗａｈａｓｈｉ， ａｎｄ Ｆ． Ａｄａｃｈｉ著、’Ｐｉｌｏｔ ｓｙｍｂｏｌ−ａｓｓｉｓｔｅｄ ｄｅｃｉｓｉｏｎ−ｄｉｒｅｃｔｅｄ ｃｏｈｅｒｅｎｔ ａｄａｐｔｉｖｅ ａｒｒａｙ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｆｏｒ ＤＳ−ＣＤＭＡ ｍｏｂｉｌｅ ｒａｄｉｏ ｒｅｖｅｒｓｅ ｌｉｎｋ’、ＩＥＩＣＥ Ｔｒａｎｓ． Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ， ｖｏｌ． Ｅ８０−Ａ， ｐｐ２４４５−２４５４， Ｄｅｃ． １９９７
【００１２】
【非特許文献２】
Ｈ． Ｔａｏｋａ， Ｓ． Ｔａｎａｋａ， Ｔ． Ｉｈａｒａ， ａｎｄ Ｍ． Ｓａｗａｈａｓｈｉ著、’Ａｄａｐｔｉｖｅ ａｎｔｅｎｎａ ａｒｒａｙ ｔｒａｎｓｍｉｔ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｉｎ ＦＤＤ ｆｏｒｗａｒｄ ｌｉｎｋ ｆｏｒ ＷＣＤＭＡ ａｎｄ ｂｒｏａｄｂａｎｄ ｐａｃｋｅｔ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ａｃｃｅｓｓ‘、ＩＥＥＥ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ， ｐｐ． ２−１０， Ａｐｒｉｌ ２００２
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の無線通信システムにおいて、各セクタにはＰ−ＳｃｒとＳ−Ｓｃｒ符号が割り当てられ、さらにセクタ内の各無線通信チャネルにはＣｈ符号が個別に割り当てられている。そして、セクタ内でＣｈ符号が不足した場合、Ｓｃｒ符号を使い分けることによってＣｈ符号を再利用している。
【００１４】
しかしながら、異なるＳｃｒ符号を用いる通信チャネル間の干渉が雑音レベルになるのは、電波の伝播距離に差がある異なったセクタ間の場合であり、図１７に示すように、一セクタ内でのＰ−ＳｃｒとＳ−Ｓｃｒ符号を用いる場合には、セクタ内において、通信チャネル間の干渉が生じる可能性がある。このため、Ｓ−Ｓｃｒ符号を用いても、同一セクタ内でのＣｈ符号の再利用は満足にできず、システム通信容量は制限されていた。
【００１５】
また、上述した、従来における他ユーザからの干渉電力を抑圧する技術である指向性ビーム送受信を適用した環境においては、そのビームの指向性によりユーザ間の干渉を防止することができるが、同一セクタ内でＰ−Ｓｃｒ符号とＳ−Ｓｃｒ符号を使用する場合には、干渉を十分に防止することができないという問題があった。
【００１６】
これについて詳述すると、先ず、指向性ビーム送受信を適用していないセクタでは、図１８（ａ）に示すように、各通信チャネルの電力はセクタ全域に及ぶので各移動局に割り当てるＳｃｒ符号を移動局の在圏エリアに応じて分割することができない。この場合、Ｐ−Ｓｃｒ符号を用いる通信チャネルには同一セクタ内のＳ−Ｓｃｒ符号を用いる全ての通信チャネルから、また、Ｓ−Ｓｃｒ符号を用いる通信チャネルは同一セクタ内のＰ−Ｓｃｒ符号を用いる全ての通信チャネルから干渉を受けてしまう。そのため、Ｐ−ＳｃｒとＳ−Ｓｃｒ符号を用いる通信チャネル間の干渉が高く、Ｃｈ符号の再利用が十分に実施できない。
【００１７】
一方、図１８（ｂ）に示すように、指向性ビーム送受信を適用した場合、各無線通信チャネルの電力は基地局から移動局の方向に向けて絞っているので、図１８（ａ）に示した場合のように一通信チャネルがセクタ内で異なるＳｃｒ符号を用いる全通信チャネルの干渉を受けることはない。
【００１８】
しかし、基地局ＢＳからみて、同じ方向に異なるＳｃｒ符号を用いる移動局ＭＳが存在する場合、ビームが重複するため干渉が発生することとなる。すなわち、図１８（ｂ）に示すように、移動局ＭＳ１は干渉を受けないが、移動局ＭＳ２と移動局ＭＳ３は互いに干渉を及ぼす結果となる。
【００１９】
そこで、本発明は、以上の点に鑑みてなされたもので、同一セクタ内のＰ−ＳｃｒとＳ−Ｓｃｒ符号を使用する通信チャネルの混在を解決し、Ｃｈ符号再利用の制限となる干渉を防ぐことによってシステム通信容量の増大を図ることのできる無線通信方法及び基地局を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、通信チャネルを所定の符号により周波数帯域内に拡散し、セルを管轄する基地局と、セル内に在圏する移動局との間で通信を行う際に、セル内にエリア境界線を設定し、セルを複数のエリアに分割するとともに、分割された各エリアについて個別的にスクランブル符号を割り当てる。
【００２１】
このような本発明によれば、例えば、Ｐ−Ｓｃｒ符号とＳ−Ｓｃｒ符号というように、分割された各エリア（セクタ）について個別的にスクランブル符号を割り当てることにより、異なる符号を使用する無線通信チャネルが混在するのを回避させて、チャネル間の干渉を防ぎ、チャネル符号再利用の制限を低減することによってシステム通信容量を増大させることができる。
【００２２】
上記発明においては、複数のアンテナ素子で構成されたアレイアンテナにより、エリア境界線に基づいて、指向性ビーム送受信の水平ビームパタンの角度によりセルの分割を行うことが好ましい。この場合には、指向性ビームによりセルを複数のエリア（セクタ）に分割することができ、通信チャネル混在を効果的に防止することができる。
【００２３】
上記発明においては、移動局からの受信信号の到来方向の推定を行い、この推定結果に応じてエリア境界線の設定を行うようにしてもよい。この場合には、移動局の方向を推定してから、スクランブル符号の割り当て、及びエリア境界線の設定を行うため、移動局の在圏位置に応じたスクランブル符号の分割が可能となる。
【００２４】
上記発明においては、セル内において共通に使用される共通チャネルの受信状態を監視し、この監視結果に応じて受信信号の到来方向を推定することが好ましい。この場合には、セル全体に及ぶ共通チャネルを利用して移動局の在圏位置を推定することができるため、在圏位置推定のための特別な信号の送受信を行うことなく、通信開始時に適正にスクランブル符号の割り当て、及びエリア境界線の設定を実行することができる。
【００２５】
上記発明においては、エリア内の通信チャネルについて個別的に割り当てられるチャネル符号の使用率を検出し、この検出結果に応じてエリア境界線の設定を行うことが好ましい。この場合には、チャネル符号の使用率に応じてスクランブル符号の割り当てを行うことが可能となり、チャネル符号の再利用を考慮した、スクランブル符号の割り当てを実現することができる。
【００２６】
また、上記発明においては、予め、使用率に応じて段階的にスクランブル符号の割り当て量の閾値を複数設定し、チャネル符号の使用率の変動を監視し、この監視結果に応じて所定の閾値を選択するとともに、選択された閾値と、チャネルの使用率との比較結果に応じて、エリア境界線の設定を行うことができる。この場合には、エリア境界の設定及びスクランブル符号の割り当てを段階的に実行することができるため、通信状況に応じて精度良くチャネル間の干渉を防止することができる。
【００２７】
上記発明においては、複数の閾値は、チャネル符号の使用率が低い場合には、セル内において共通に使用される共通チャネルに割り当てられたスクランブル符号と同一のスクランブル符号を優先的に割り当て、チャネル符号の使用率が高くなるに従って、共通チャネルに割り当てられたスクランブル符号と異なるスクランブル符号の使用量を増加させるように設定し、前記比較結果に応じて、チャネル符号の使用率が高くなるに従って、共通チャネルに割り当てられたスクランブル符号と異なるスクランブル符号を使用するエリアが拡大するようにエリア境界線を設定することが好ましい。この場合には、これにより、共通チャネルと同一のスクランブル符号を使用する場合であっても、干渉を発生する可能性が高いスクランブル符号の使用量を必要最小限に抑えることができる
【００２８】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、第１実施形態に係る移動通信システムにおける基地局の構成を示すブロック図である。なお、本実施形態では、各セクタに個別にスクランブル符号（Ｓｃｒ符号）を割り当てるとともに、セクタ内の各通信チャネルに個別にチャネル符号（Ｃｈ符号）を割り当て、通信チャネルを無線周波数帯域上に拡散するとともに、このスクランブル符号としてはプライマリ−スクランブル符号（Ｐ−Ｓｃｒ）とセカンダリ−スクランブル符号（Ｓ−Ｓｃｒ）の両方を使用することを前提とする。
【００２９】
本実施形態に係る移動通信システムは、各セルに在圏する移動局ＭＳ（適宜、ＭＳ１〜３と表記する。）と、セル毎に設置された基地局ＢＳにより構成される。基地局ＢＳは、複数のアンテナ素子で構成されるアレイアンテナ５を備えており、このアレイアンテナによる指向性ビーム送受信により、セル内の複数のセクタに在圏する移動局ＭＳに対して通信を行う。
【００３０】
基地局ＢＳは、具体的には、同図に示すように、通信部１と、スクランブル符号割当部２と、エリア境界設定部３と、アンテナ制御手段４とを備えている。通信部１は、複数のアンテナ素子で構成されたアレイアンテナ５を通じて、セル内に在圏する移動局ＭＳとの間で、信号の送受信を行う通信モジュールである。アンテナ制御手段４は、アレイアンテナ５のビームパタンを制御するモジュールである。スクランブル符号割当部２は、通信部１を介して送信される信号について、スクランブル符号（Ｓｃｒ符号：Ｓ−Ｓｃｒ符号又はＰ−Ｓｃｒ符号）を割り当てるモジュールである。また、エリア境界設定部３は、Ｓ−Ｓｃｒ符号とＰ−Ｓｃｒ符号を割り当てる境界線を設定し、セル（又はセクタ）をエリア＃１とエリア＃２とに分割するモジュールである。
【００３１】
そして、本実施形態では、図２に示すように、指向性ビーム送受信を適用することによって、２種類のスクランブル符号、Ｓ−Ｓｃｒ符号とＰ−Ｓｃｒ符号とをエリアによって振り分ける。すなわち、エリア境界設定部３により設定した境界線の左右において送受信される信号について、スクランブル符号割当部２により、それぞれＳ−Ｓｃｒ符号とＰ−Ｓｃｒ符号を割り当てる。ここでは、エリア境界の左側のエリア＃１ではＰ−Ｓｃｒ符号のみを使用し、右側のエリア＃２ではＳ−Ｓｃｒ符号のみを使用している。
【００３２】
このように、エリア境界を設け、その左右において異なるＳｃｒ符号を用いることにより、エリア内で、通信チャネルの電力ビームが重複するのを回避することができ、相互に干渉を生じることを防止することができる。詳述すると、移動局ＭＳ２と移動局ＭＳ３に対する指向性ビームが、エリア＃２において重複しているが、移動局ＭＳ２及びＭＳ３に対する信号について同じＳｃｒ符号を使用してる場合は、これらの信号におけるＣｈ符号間は直交していることから、同一パス内では干渉を生じない。この結果、指向性ビーム送受信を適用するセクタにてＳｃｒ符号をエリアによって使い分けると、異なるＳｃｒ符号を用いる通信チャネル間の干渉は無くなりＣｈ符号の再利用が最大限に行え、システム通信容量の増大を図ることができる。
【００３３】
［第２実施形態］
次いで、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明する。図３は、第２実施形態に係る移動通信システムの構成を示すブロック図である。本実施形態における状況は、上述した第１実施形態と同様に、Ｐ−ＳｃｒとＳ−Ｓｃｒ符号の両方をセクタ内にて用いる場合の状態を示す。
【００３４】
そして、本実施形態では、基地局ＢＳにおいてアレイアンテナ５により受信される上り受信信号を用いて、各移動局ＭＳからの信号の到来方向（ＤＯＡ：Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ Ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ）の推定を行い、このＤＯＡ推定値に基づいてＭＳの在圏セクタを判定する。すなわち、図３に示すように、上述した第１実施形態で説明した基地局ＢＳに、制御信号監視部６及びＤＯＡ推定部７を設ける。
【００３５】
制御信号監視部６は、通信部１で受信される上り共通チャネルに含まれるパイロット信号等の制御信号を定期的に監視し、その内容を解析するモジュールである。この制御信号監視部６は、通信部１において共通チャネルによる制御信号が受信されると、ＤＯＡ推定部７に対してトリガー信号とともに受信した制御信号を出力する。
【００３６】
ＤＯＡ推定部７は、制御信号監視部６からのトリガー信号に応じて、受信された制御信号の到来方向を推定し、その推定結果をスクランブル符号割当部２及びエリア境界設定部３に出力するモジュールである。このＤＯＡ推定方法としては、例えば、基地局ＢＳにおいてアレイアンテナのメインローブを全方向に渡って単位ステップ角（例えば１°）毎に走査し、アレイ合成後受信電力が最も大きくなる方向をＤＯＡ推定値として求める。
【００３７】
以下に、本実施形態における処理動作について説明する。図４は、本実施形態におけるエリアの状態を示す説明図であり、図５は、処理手順を示すフローチャート図である。
【００３８】
図５に示すように、先ず、共通チャネルを介して、エリア内の移動局との間で制御信号の送受信を行う（Ｓ１０１）。具体的には、図６（ａ）に示すように、セクタ内に在圏し、未だ通信を行っていない移動局に対し、基地局は、セクタ全体に向けられている共通チャネルを介して制御信号の送受信を行う。このとき、制御信号監視部６により共通チャネルの監視を行い、制御信号の送受信があった際に、ＤＯＡ推定部７に対してトリガー信号を出力する。
【００３９】
そして、このトリガー信号に応じて、ＤＯＡ推定部７において、上りリンクにおける受信信号を用いてＤＯＡ推定を行い移動局の方角（制御信号の到来方向）を検出する（Ｓ１０２）。ここでは、図６（ｂ）に示すように、左のエリア＃１にＭＳ１が在圏し、右のエリア＃２にＭＳ２が在圏している。
【００４０】
その後、ＤＯＡ推定部７で検出された到来方向と、エリア境界設定部３において、現在、設定されているＰ−Ｓｃｒ符号とＳ−Ｓｃｒ符号のエリア境界の設定角度と比較する（Ｓ１０３）。ここでは、ＭＳ１への方向角は設定角度より大きく、ＭＳ２への方向角は、設定角度より小さい。次いで、この比較結果に基づいて、スクランブル符号割当部２においてＳｃｒ符号の割り当てを行う（Ｓ１０４）。
【００４１】
このような本実施形態に係る基地局ＢＳによれば、共通チャネルを利用して移動局の方向を推定してから、スクランブル符号の割り当て、及びエリア境界線の設定を行うため、移動局の在圏位置に応じたスクランブル符号の分割が可能となる。
【００４２】
なお、この第２実施形態に係る無線通信システムによれば、図６に示すように、セクタ内にてＰ−ＳｃｒとＳ−Ｓｃｒ符号の両方を用いている際に、通信中の移動局がセクタ内でエリアを移動した場合にも対応することができる。なお、ここで例示した通信状況は、エリア＃１においてＰ−Ｓｃｒ符号を使用し、エリア＃２においてＳ−Ｓｃｒ符号を使用している。
【００４３】
以下に、本実施形態における処理動作について説明する。図７は、本実施形態における処理動作を示すフローチャート図である。先ず、移動局がセクタ内でエリア間を移動すると（Ｓ２０１）、基地局ＢＳの制御信号監視部６が制御信号の受信状態が変化したことを察知し、ＤＯＡ推定部７において制御信号の到来方向の推定を行う（Ｓ２０２）。このＤＯＡ推定部７の推定結果に応じて、エリア境界設定部３によりエリア境界の再設定を行い、この再設定されたエリア境界に従って、スクランブル符号割当部２において、各移動局に割り当ててあるＳｃｒ符号を切り替える（Ｓ２０３）。
【００４４】
このような本実施形態に係る基地局及び無線通信方法によれば、通信中の移動局がセクタ内でエリアを移動した場合であっても、干渉が発生するのを回避することができる。
【００４５】
［第３実施形態］
次いで、本発明の第３実施形態を図面に基づいて説明する。図８は、第３実施形態に係る移動通信システムの構成を示す。なお、本実施形態における状況は、上述した第１及び第２実施形態と同様に、Ｐ−ＳｃｒとＳ−Ｓｃｒ符号の両方を、同一セクタ内にて用いている。
【００４６】
そして、本実施形態では、Ｐ−Ｓｃｒ符号及びＳ−Ｓｃｒ符号の使用状況に応じて、Ｐ−Ｓｃｒ符号とＳ−Ｓｃｒ符号のエリア境界を決定することを特徴とする。すなわち、図８に示すように、上述した第２実施形態で説明した基地局ＢＳの構成に加え、チャネル使用率検出部８と、比較部９と、閾値記憶部１０とを設ける。
【００４７】
チャネル使用率検出部８は、通信部１により送受信される信号について、チャネル符号の使用率を検出するモジュールである。比較部９は、閾値記憶部１０内に格納されたチャネル使用率の閾値と、チャネル使用率検出部８の検出結果とを比較し、その比較結果をスクランブル符号割当部２及びエリア境界設定部３に出力するモジュールである。閾値記憶部１０は、メモリやハードディスク等の記憶装置であり、各セクタ毎に設定されたチャネル使用率の閾値を格納する。
【００４８】
以下に、本実施形態における処理動作について説明する。図９は、本実施形態における処理動作を示すフローチャート図である。
【００４９】
先ず、セクタ内にてＰ−Ｓｃｒと共にＳ−Ｓｃｒ符号の使用を開始する際、チャネル符号の使用率と閾値の比較を行う（Ｓ３０１）。具体的には、制御信号監視部６により共通チャネル受信状態について変動が検出されると、制御信号監視部６からＤＯＡ推定部７及びチャネル使用率検出部８にトリガー信号が出力される。このトリガー信号に応じて、ＤＯＡ推定部７によりＤＯＡ推定を開始するとともに、チャネル使用率検出部８においてセル内におけるチャネルの使用率の検出を行う。次いで、比較部９において、このチャネル使用率検出部８による検出結果と、閾値記憶部１０に記憶されている閾値との比較を行う。このステップＳ３０１において、チャネル符号が足りていると判断したとき、すなわちチャネル符号の使用率が閾値を超えていないときは、図１０（ａ）に示すように、Ｓ−Ｓｃｒ符号を使用せず、全ての無線通信チャネルについてＰ−Ｓｃｒ符号を割り当てる（Ｓ３０５）。
【００５０】
一方、ステップＳ３０１において、チャネル符号の使用率が閾値を超えているときは、Ｓ−Ｓｃｒ符号を使用するエリア内に在圏する移動局がＰ−Ｓｃｒ符号を使用しているか否かを判断する（Ｓ３０２）。具体的には、ＤＯＡ推定部７が推定した各移動局の方向と、現在のエリア境界との比較を行い、エリア＃２内にＰ−Ｓｃｒ符号を使用している移動局が存在するか否かを判断する。そして、Ｐ−Ｓｃｒ符号を使用している移動局が在圏していない場合は、そのままＳ−Ｓｃｒ符号の使用を開始する（Ｓ３０４）。
【００５１】
一方、ステップＳ３０２において、Ｐ−Ｓｃｒ符号を使用している移動局が在圏していると判断したときには、図１０（ｂ）に示すように、該当する移動局のＰ−Ｓｃｒ符号をＳ−Ｓｃｒ符号に切り替える（Ｓ３０３）。その後、Ｓ−Ｓｃｒ符号の使用を開始する（Ｓ３０４）。
【００５２】
このような本実施形態に係る基地局及び無線通信方法によれば、Ｃｈ符号の使用率に応じてスクランブル符号の割り当てを行うことが可能となるとともに、エリアに在圏する移動局のスクランブル符号を適宜切り替えるため、例えばＣｈ符号の使用率の閾値を超えたときにＳ−Ｓｃｒ符号を使用するエリアにて通信中だった移動局において干渉が発生するのを防止することができる。
【００５３】
［第４実施形態］
次いで、本発明の第５実施形態を図面に基づいて説明する。図１１は、第４実施形態に係る移動通信システムの構成を示す。なお、本実施形態における状況は、上述した第１乃至３実施形態と同様に、Ｐ−ＳｃｒとＳ−Ｓｃｒ符号の両方を同一のセクタ内にて使用しているとともに、セクタ全体に向け基地局から送信される制御用の共通チャネルにはＰ−Ｓｃｒ符号が用いられている。
【００５４】
そして、本実施形態では、基地局にてＣｈ符号の使用率の閾値を複数設定し、Ｃｈ符号の使用率が閾値を上回る度にＳ−Ｓｃｒ符号を使用するエリアを拡大し、逆にＣｈ符号の使用率が閾値を下回る度にＳ−Ｓｃｒ符号を使用するエリアが縮小することを特徴とする。
【００５５】
具体的には、上述した第３実施形態で説明した基地局の構成に加えて、使用率変動監視部１１を設けるとともに、閾値記憶部１０に、使用率に応じて段階的に設定した複数の閾値を格納する。使用率変動監視部１１は、チャネル使用率検出部８に接続され、チャネル使用率により検出されたＣｈ符号の使用率の変動を監視するモジュールであり、使用率に変動があった際に、その比較部９にその旨を通知する。比較部９は、図１２に示すように、この通知に応じて、変動後の使用率に応じたチャネル使用率と、チャネル使用率に応じた閾値を適宜選択し、両者の比較を行う。
【００５６】
以下に、本実施形態における処理動作について説明する。図１３は、本実施形態における処理動作を示すフローチャート図である。
【００５７】
先ず、チャネル使用率検出部８において定期的にＣｈ符号の使用率を検出し、その検出結果を使用率変動監視部１１に出力する。使用率変動監視部１１では、Ｃｈ符号の使用率が変動するか否かについて監視を行い、Ｃｈ符号が変動する毎に、比較部９に変動があった旨の通知を出力する。比較部９では、この通知に応じてチャネル符号の使用率と閾値とを比較する（Ｓ４０１）。
【００５８】
そして、比較部９による比較結果に応じて、エリア境界設定部３では、エリア境界の設定を変更する。具体的には、Ｃｈ符号の使用率が閾値を上回る度（ステップＳ４０１における”使用率＞閾値”）にセクタ内のエリア境界の角度をＳ−Ｓｃｒ符号を使用するエリアが増大するように変動させ（Ｓ４０２）、逆に、Ｃｈ符号の使用率が閾値を下回る度（ステップＳ４０１における”使用率＜閾値”）にエリア境界の角度をＳ−Ｓｃｒ符号を使用するエリアが縮小するように変動させる（Ｓ４０３）。
【００５９】
なお、上記ステップＳ４０１〜Ｓ４０３の処理は、ループ処理により繰り返し実行し、常に、Ｃｈ符号の使用率の変動に追従させてエリア境界の設定を変更する。
【００６０】
これにより、Ｐ−Ｓｃｒ符号を用いて共通チャネルを送受信するシステムであっても、Ｐ−Ｓｃｒ符号に比べて干渉を発生する可能性が高いＳ−Ｓｃｒ符号の使用量を必要最小限に抑えることができる。
【００６１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、同一セクタ内のＰ−ＳｃｒとＳ−Ｓｃｒ符号を使用する通信チャネルの混在を解決し、Ｃｈ符号再利用の制限となる干渉を防ぐことによってシステム通信容量の増大を図ることができる。
【００６２】
詳述すると、例えば、セクタ内でＣｈ符号が不足してＰ−Ｓｃｒ符号と共にＳ−Ｓｃｒ符号を使用してＣｈ符号の再利用行う際に、異なるＳｃｒ符号を用いることによる無線通信チャネル同士の干渉が生じるのを回避し、Ｃｈ符号の再利用を最大限に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る移動通信システムにおける基地局の構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態に係る移動通信システムにおけるセクタセル構成を示す説明図である。
【図３】第２実施形態に係る移動通信システムにおける基地局の構成を示すブロック図である。
【図４】第２実施形態に係る移動通信システムにおけるセクタセル構成を示す説明図である。
【図５】第２実施形態に係る移動通信システムの処理動作を示すフローチャート図である。
【図６】第２実施形態に係る移動通信システムにおいて移動局が移動した場合のセクタセル構成を示すブロック図である。
【図７】第２実施形態に係る移動通信システムにおいて移動局が移動した場合の処理動作を示すフローチャート図である。
【図８】第３実施形態に係る移動通信システムにおける基地局の構成を示すブロック図である。
【図９】第３実施形態に係る移動通信システムの処理動作を示すフローチャート図である。
【図１０】第３実施形態に係る移動通信システムにおけるセクタセル構成を示す説明図である。
【図１１】第４実施形態に係る移動通信システムにおける基地局の構成を示すブロック図である。
【図１２】第４実施形態に係る移動通信システムにおけるセクタセル構成を示す説明図である。
【図１３】第４実施形態に係る移動通信システムの処理動作を示すフローチャート図である。
【図１４】従来の移動通信システムにおけるセクタセル構成を示す説明図である。
【図１５】従来の移動通信システムにおけるセクタ間の干渉を示す説明図である。
【図１６】従来の移動通信システムにおけるビームパタンを示す説明図である。
【図１７】従来の移動通信システムにおけるセクタ間の干渉を示す説明図である。
【図１８】従来の移動通信システムにおいて、指向性ビーム送受信の際の干渉を示す説明図である。
【符号の説明】
ＢＳ…基地局
ＭＳ…移動局
１…通信部
２…スクランブル符号割当部
３…エリア境界設定部
４…アンテナ制御手段
５…アレイアンテナ
６…制御信号監視部
７…ＤＯＡ推定部
８…チャネル使用率検出部
９…比較部
１０…閾値記憶部
１１…使用率変動監視部
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動通信システムにおいて、スペクトル拡散を用いた符合分割多元接続（ＣＤＭＡ： Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式によるセクタセルラ構成によって無線通信を行うシステムにおいて、特に複数アンテナを用いて指向性ビーム送受信を行う無線通信方法及び基地局に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、移動通信システムにおいては、複数の基地局をセル状に配置することによりサービスエリアを面的にカバーするセルラシステムが適用されている。また、このセルラシステムにおいては、近年、１セルを複数のセクタに分割し、セクタ毎に基地局アンテナを設置してサービスエリアを形成するセクタセル構成が用いられる。現在の移動通信サービスでは、図１４に示すように一般的に３セクタあるいは６セクタ構成が適用されている。
【０００３】
ＤＳ−ＣＤＭＡを無線アクセス方式とする場合、図１５に示すように、下りリンク全ての無線通信チャネルは、各セクタに個別に割り当てられるスクランブル符号（Ｓｃｒ符号）と、セクタ内の各通信チャネルに個別に割り当てられるチャネル符号（Ｃｈ符号）により無線周波数帯域上に拡散される。Ｓｃｒ符号はセクタ間干渉を雑音レベルに抑圧し、Ｃｈ符号はセクタ内の通信チャネル間干渉を抑圧する。
【０００４】
ところが、Ｃｈ符号の数には限りがあり、セクタ内の通信量が大きくなると不足する可能性がある。この場合、従来では、既にセクタ内で使用されていたＳｃｒ符号、Ｐ−Ｓｃｒ符号、に加えてＳ−Ｓｃｒ符号が用いられ、Ｃｈ符号を再利用する方法が採られている。つまり、一セクタ内にて同じＣｈ符号で拡散される通信チャネルには、異なるＳｃｒ符号を割り当てることにより識別している。
【０００５】
また、移動通信システムにおける他ユーザからの干渉電力を抑圧する技術として指向性ビーム送受信技術がある。これは複数のアンテナを用いて送受信し、ユーザ毎に各アンテナの入力信号を適当な重み（ウェイト）をして合成することにより形成した指向性ビームを擁して送受信し、他ユーザからの干渉電力を低減するものである。
【０００６】
この指向性ビーム送受信は、主に適応アンテナアレイとマルチビーム方式の２種類に分けることができる。適応アンテナアレイでは、ユーザ毎に独立な指向性ビームを用いて、ユーザが移動しても、アンテナウェイトを常時更新することによりユーザの動きに追従する。
【０００７】
例えば、非特許文献１では、ＤＳ−ＣＤＭＡ無線アクセス方式において、パイロットシンボルを用いるコヒーレント適応アンテナアレイダイバーシチ（ＣＡＡＤ：Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ａｎｔｅｎｎａ Ａｒｒａｙ）受信方式が提案されている。一方マルチビーム方式では、固定の指向性ビームパタンとそれを作り出すアンテナウェイトを予めいくつか用意し、各ビームの受信信号電力を測定する。そして、受信信号電力が最大となるビームパタンを用いて送受信する。
【０００８】
また、下りリンクにおいても、非特許文献２のように、上りリンクで形成したビームパタンに、無線回路で生じる振幅・位相変動の補償を行った後、指向性ビーム送信を適用することにより、同一セクタの他ユーザ干渉電力及び他セル・セクタからの他ユーザ干渉電力を低減することができる。
【０００９】
下りリンクにおけるチャネル構成は、大別して、各ユーザの個別情報データを伝送するための個別チャネルと全ユーザに共通の制御データを伝送するための共通チャネルがある。図１６に適応アンテナアレイによる指向性ビーム送受信を適用する基地局における、下りリンクにおける個別チャネル及び共通チャネルの送信ビームパタンの一例を示す。
【００１０】
同図（ａ）に示すように、指向性ビーム送信により、各ユーザの個別チャネルのビームを絞って送信することにより、ユーザ間の干渉電力を低減することができる。一方、制御情報を伝送するための共通チャネルはセクタ内の全てのユーザが受信できるようにする必要があることから、同図（ｂ）に示すように、無指向性ビームにより送信する。
【００１１】
【非特許文献１】
Ｓ． Ｔａｎａｋａ， Ｍ． Ｓａｗａｈａｓｈｉ， ａｎｄ Ｆ． Ａｄａｃｈｉ著、’Ｐｉｌｏｔ ｓｙｍｂｏｌ−ａｓｓｉｓｔｅｄ ｄｅｃｉｓｉｏｎ−ｄｉｒｅｃｔｅｄ ｃｏｈｅｒｅｎｔ ａｄａｐｔｉｖｅ ａｒｒａｙ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｆｏｒ ＤＳ−ＣＤＭＡ ｍｏｂｉｌｅ ｒａｄｉｏ ｒｅｖｅｒｓｅ ｌｉｎｋ’、ＩＥＩＣＥ Ｔｒａｎｓ． Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ， ｖｏｌ． Ｅ８０−Ａ， ｐｐ２４４５−２４５４， Ｄｅｃ． １９９７
【００１２】
【非特許文献２】
Ｈ． Ｔａｏｋａ， Ｓ． Ｔａｎａｋａ， Ｔ． Ｉｈａｒａ， ａｎｄ Ｍ． Ｓａｗａｈａｓｈｉ著、’Ａｄａｐｔｉｖｅ ａｎｔｅｎｎａ ａｒｒａｙ ｔｒａｎｓｍｉｔ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｉｎ ＦＤＤ ｆｏｒｗａｒｄ ｌｉｎｋ ｆｏｒ ＷＣＤＭＡ ａｎｄ ｂｒｏａｄｂａｎｄ ｐａｃｋｅｔ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ａｃｃｅｓｓ‘、ＩＥＥＥ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ， ｐｐ． ２−１０， Ａｐｒｉｌ ２００２
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の無線通信システムにおいて、各セクタにはＰ−ＳｃｒとＳ−Ｓｃｒ符号が割り当てられ、さらにセクタ内の各無線通信チャネルにはＣｈ符号が個別に割り当てられている。そして、セクタ内でＣｈ符号が不足した場合、Ｓｃｒ符号を使い分けることによってＣｈ符号を再利用している。
【００１４】
しかしながら、異なるＳｃｒ符号を用いる通信チャネル間の干渉が雑音レベルになるのは、電波の伝播距離に差がある異なったセクタ間の場合であり、図１７に示すように、一セクタ内でのＰ−ＳｃｒとＳ−Ｓｃｒ符号を用いる場合には、セクタ内において、通信チャネル間の干渉が生じる可能性がある。このため、Ｓ−Ｓｃｒ符号を用いても、同一セクタ内でのＣｈ符号の再利用は満足にできず、システム通信容量は制限されていた。
【００１５】
また、上述した、従来における他ユーザからの干渉電力を抑圧する技術である指向性ビーム送受信を適用した環境においては、そのビームの指向性によりユーザ間の干渉を防止することができるが、同一セクタ内でＰ−Ｓｃｒ符号とＳ−Ｓｃｒ符号を使用する場合には、干渉を十分に防止することができないという問題があった。
【００１６】
これについて詳述すると、先ず、指向性ビーム送受信を適用していないセクタでは、図１８（ａ）に示すように、各通信チャネルの電力はセクタ全域に及ぶので各移動局に割り当てるＳｃｒ符号を移動局の在圏エリアに応じて分割することができない。この場合、Ｐ−Ｓｃｒ符号を用いる通信チャネルには同一セクタ内のＳ−Ｓｃｒ符号を用いる全ての通信チャネルから、また、Ｓ−Ｓｃｒ符号を用いる通信チャネルは同一セクタ内のＰ−Ｓｃｒ符号を用いる全ての通信チャネルから干渉を受けてしまう。そのため、Ｐ−ＳｃｒとＳ−Ｓｃｒ符号を用いる通信チャネル間の干渉が高く、Ｃｈ符号の再利用が十分に実施できない。
【００１７】
一方、図１８（ｂ）に示すように、指向性ビーム送受信を適用した場合、各無線通信チャネルの電力は基地局から移動局の方向に向けて絞っているので、図１８（ａ）に示した場合のように一通信チャネルがセクタ内で異なるＳｃｒ符号を用いる全通信チャネルの干渉を受けることはない。
【００１８】
しかし、基地局ＢＳからみて、同じ方向に異なるＳｃｒ符号を用いる移動局ＭＳが存在する場合、ビームが重複するため干渉が発生することとなる。すなわち、図１８（ｂ）に示すように、移動局ＭＳ１は干渉を受けないが、移動局ＭＳ２と移動局ＭＳ３は互いに干渉を及ぼす結果となる。
【００１９】
そこで、本発明は、以上の点に鑑みてなされたもので、同一セクタ内のＰ−ＳｃｒとＳ−Ｓｃｒ符号を使用する通信チャネルの混在を解決し、Ｃｈ符号再利用の制限となる干渉を防ぐことによってシステム通信容量の増大を図ることのできる無線通信方法及び基地局を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、通信チャネルを所定の符号により周波数帯域内に拡散し、セルを管轄する基地局と、セル内に在圏する移動局との間で通信を行う際に、セル内にエリア境界線を設定し、セルを複数のエリアに分割するとともに、分割された各エリアについて個別的にスクランブル符号を割り当てる。
【００２１】
このような本発明によれば、例えば、Ｐ−Ｓｃｒ符号とＳ−Ｓｃｒ符号というように、分割された各エリア（セクタ）について個別的にスクランブル符号を割り当てることにより、異なる符号を使用する無線通信チャネルが混在するのを回避させて、チャネル間の干渉を防ぎ、チャネル符号再利用の制限を低減することによってシステム通信容量を増大させることができる。
【００２２】
上記発明においては、複数のアンテナ素子で構成されたアレイアンテナにより、エリア境界線に基づいて、指向性ビーム送受信の水平ビームパタンの角度によりセルの分割を行うことが好ましい。この場合には、指向性ビームによりセルを複数のエリア（セクタ）に分割することができ、通信チャネル混在を効果的に防止することができる。
【００２３】
上記発明においては、移動局からの受信信号の到来方向の推定を行い、この推定結果に応じてエリア境界線の設定を行うようにしてもよい。この場合には、移動局の方向を推定してから、スクランブル符号の割り当て、及びエリア境界線の設定を行うため、移動局の在圏位置に応じたスクランブル符号の分割が可能となる。
【００２４】
上記発明においては、セル内において共通に使用される共通チャネルの受信状態を監視し、この監視結果に応じて受信信号の到来方向を推定することが好ましい。この場合には、セル全体に及ぶ共通チャネルを利用して移動局の在圏位置を推定することができるため、在圏位置推定のための特別な信号の送受信を行うことなく、通信開始時に適正にスクランブル符号の割り当て、及びエリア境界線の設定を実行することができる。
【００２５】
上記発明においては、エリア内の通信チャネルについて個別的に割り当てられるチャネル符号の使用率を検出し、この検出結果に応じてエリア境界線の設定を行うことが好ましい。この場合には、チャネル符号の使用率に応じてスクランブル符号の割り当てを行うことが可能となり、チャネル符号の再利用を考慮した、スクランブル符号の割り当てを実現することができる。
【００２６】
また、上記発明においては、予め、使用率に応じて段階的にスクランブル符号の割り当て量の閾値を複数設定し、チャネル符号の使用率の変動を監視し、この監視結果に応じて所定の閾値を選択するとともに、選択された閾値と、チャネルの使用率との比較結果に応じて、エリア境界線の設定を行うことができる。この場合には、エリア境界の設定及びスクランブル符号の割り当てを段階的に実行することができるため、通信状況に応じて精度良くチャネル間の干渉を防止することができる。
【００２７】
上記発明においては、複数の閾値は、チャネル符号の使用率が低い場合には、セル内において共通に使用される共通チャネルに割り当てられたスクランブル符号と同一のスクランブル符号を優先的に割り当て、チャネル符号の使用率が高くなるに従って、共通チャネルに割り当てられたスクランブル符号と異なるスクランブル符号の使用量を増加させるように設定し、前記比較結果に応じて、チャネル符号の使用率が高くなるに従って、共通チャネルに割り当てられたスクランブル符号と異なるスクランブル符号を使用するエリアが拡大するようにエリア境界線を設定することが好ましい。この場合には、これにより、共通チャネルと同一のスクランブル符号を使用する場合であっても、干渉を発生する可能性が高いスクランブル符号の使用量を必要最小限に抑えることができる
【００２８】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、第１実施形態に係る移動通信システムにおける基地局の構成を示すブロック図である。なお、本実施形態では、各セクタに個別にスクランブル符号（Ｓｃｒ符号）を割り当てるとともに、セクタ内の各通信チャネルに個別にチャネル符号（Ｃｈ符号）を割り当て、通信チャネルを無線周波数帯域上に拡散するとともに、このスクランブル符号としてはプライマリ−スクランブル符号（Ｐ−Ｓｃｒ）とセカンダリ−スクランブル符号（Ｓ−Ｓｃｒ）の両方を使用することを前提とする。
【００２９】
本実施形態に係る移動通信システムは、各セルに在圏する移動局ＭＳ（適宜、ＭＳ１〜３と表記する。）と、セル毎に設置された基地局ＢＳにより構成される。基地局ＢＳは、複数のアンテナ素子で構成されるアレイアンテナ５を備えており、このアレイアンテナによる指向性ビーム送受信により、セル内の複数のセクタに在圏する移動局ＭＳに対して通信を行う。
【００３０】
基地局ＢＳは、具体的には、同図に示すように、通信部１と、スクランブル符号割当部２と、エリア境界設定部３と、アンテナ制御手段４とを備えている。通信部１は、複数のアンテナ素子で構成されたアレイアンテナ５を通じて、セル内に在圏する移動局ＭＳとの間で、信号の送受信を行う通信モジュールである。アンテナ制御手段４は、アレイアンテナ５のビームパタンを制御するモジュールである。スクランブル符号割当部２は、通信部１を介して送信される信号について、スクランブル符号（Ｓｃｒ符号：Ｓ−Ｓｃｒ符号又はＰ−Ｓｃｒ符号）を割り当てるモジュールである。また、エリア境界設定部３は、Ｓ−Ｓｃｒ符号とＰ−Ｓｃｒ符号を割り当てる境界線を設定し、セル（又はセクタ）をエリア＃１とエリア＃２とに分割するモジュールである。
【００３１】
そして、本実施形態では、図２に示すように、指向性ビーム送受信を適用することによって、２種類のスクランブル符号、Ｓ−Ｓｃｒ符号とＰ−Ｓｃｒ符号とをエリアによって振り分ける。すなわち、エリア境界設定部３により設定した境界線の左右において送受信される信号について、スクランブル符号割当部２により、それぞれＳ−Ｓｃｒ符号とＰ−Ｓｃｒ符号を割り当てる。ここでは、エリア境界の左側のエリア＃１ではＰ−Ｓｃｒ符号のみを使用し、右側のエリア＃２ではＳ−Ｓｃｒ符号のみを使用している。
【００３２】
このように、エリア境界を設け、その左右において異なるＳｃｒ符号を用いることにより、エリア内で、通信チャネルの電力ビームが重複するのを回避することができ、相互に干渉を生じることを防止することができる。詳述すると、移動局ＭＳ２と移動局ＭＳ３に対する指向性ビームが、エリア＃２において重複しているが、移動局ＭＳ２及びＭＳ３に対する信号について同じＳｃｒ符号を使用してる場合は、これらの信号におけるＣｈ符号間は直交していることから、同一パス内では干渉を生じない。この結果、指向性ビーム送受信を適用するセクタにてＳｃｒ符号をエリアによって使い分けると、異なるＳｃｒ符号を用いる通信チャネル間の干渉は無くなりＣｈ符号の再利用が最大限に行え、システム通信容量の増大を図ることができる。
【００３３】
［第２実施形態］
次いで、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明する。図３は、第２実施形態に係る移動通信システムの構成を示すブロック図である。本実施形態における状況は、上述した第１実施形態と同様に、Ｐ−ＳｃｒとＳ−Ｓｃｒ符号の両方をセクタ内にて用いる場合の状態を示す。
【００３４】
そして、本実施形態では、基地局ＢＳにおいてアレイアンテナ５により受信される上り受信信号を用いて、各移動局ＭＳからの信号の到来方向（ＤＯＡ：Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ Ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ）の推定を行い、このＤＯＡ推定値に基づいてＭＳの在圏セクタを判定する。すなわち、図３に示すように、上述した第１実施形態で説明した基地局ＢＳに、制御信号監視部６及びＤＯＡ推定部７を設ける。
【００３５】
制御信号監視部６は、通信部１で受信される上り共通チャネルに含まれるパイロット信号等の制御信号を定期的に監視し、その内容を解析するモジュールである。この制御信号監視部６は、通信部１において共通チャネルによる制御信号が受信されると、ＤＯＡ推定部７に対してトリガー信号とともに受信した制御信号を出力する。
【００３６】
ＤＯＡ推定部７は、制御信号監視部６からのトリガー信号に応じて、受信された制御信号の到来方向を推定し、その推定結果をスクランブル符号割当部２及びエリア境界設定部３に出力するモジュールである。このＤＯＡ推定方法としては、例えば、基地局ＢＳにおいてアレイアンテナのメインローブを全方向に渡って単位ステップ角（例えば１°）毎に走査し、アレイ合成後受信電力が最も大きくなる方向をＤＯＡ推定値として求める。
【００３７】
以下に、本実施形態における処理動作について説明する。図４は、本実施形態におけるエリアの状態を示す説明図であり、図５は、処理手順を示すフローチャート図である。
【００３８】
図５に示すように、先ず、共通チャネルを介して、エリア内の移動局との間で制御信号の送受信を行う（Ｓ１０１）。具体的には、図６（ａ）に示すように、セクタ内に在圏し、未だ通信を行っていない移動局に対し、基地局は、セクタ全体に向けられている共通チャネルを介して制御信号の送受信を行う。このとき、制御信号監視部６により共通チャネルの監視を行い、制御信号の送受信があった際に、ＤＯＡ推定部７に対してトリガー信号を出力する。
【００３９】
そして、このトリガー信号に応じて、ＤＯＡ推定部７において、上りリンクにおける受信信号を用いてＤＯＡ推定を行い移動局の方角（制御信号の到来方向）を検出する（Ｓ１０２）。ここでは、図６（ｂ）に示すように、左のエリア＃１にＭＳ１が在圏し、右のエリア＃２にＭＳ２が在圏している。
【００４０】
その後、ＤＯＡ推定部７で検出された到来方向と、エリア境界設定部３において、現在、設定されているＰ−Ｓｃｒ符号とＳ−Ｓｃｒ符号のエリア境界の設定角度と比較する（Ｓ１０３）。ここでは、ＭＳ１への方向角は設定角度より大きく、ＭＳ２への方向角は、設定角度より小さい。次いで、この比較結果に基づいて、スクランブル符号割当部２においてＳｃｒ符号の割り当てを行う（Ｓ１０４）。
【００４１】
このような本実施形態に係る基地局ＢＳによれば、共通チャネルを利用して移動局の方向を推定してから、スクランブル符号の割り当て、及びエリア境界線の設定を行うため、移動局の在圏位置に応じたスクランブル符号の分割が可能となる。
【００４２】
なお、この第２実施形態に係る無線通信システムによれば、図６に示すように、セクタ内にてＰ−ＳｃｒとＳ−Ｓｃｒ符号の両方を用いている際に、通信中の移動局がセクタ内でエリアを移動した場合にも対応することができる。なお、ここで例示した通信状況は、エリア＃１においてＰ−Ｓｃｒ符号を使用し、エリア＃２においてＳ−Ｓｃｒ符号を使用している。
【００４３】
以下に、本実施形態における処理動作について説明する。図７は、本実施形態における処理動作を示すフローチャート図である。先ず、移動局がセクタ内でエリア間を移動すると（Ｓ２０１）、基地局ＢＳの制御信号監視部６が制御信号の受信状態が変化したことを察知し、ＤＯＡ推定部７において制御信号の到来方向の推定を行う（Ｓ２０２）。このＤＯＡ推定部７の推定結果に応じて、エリア境界設定部３によりエリア境界の再設定を行い、この再設定されたエリア境界に従って、スクランブル符号割当部２において、各移動局に割り当ててあるＳｃｒ符号を切り替える（Ｓ２０３）。
【００４４】
このような本実施形態に係る基地局及び無線通信方法によれば、通信中の移動局がセクタ内でエリアを移動した場合であっても、干渉が発生するのを回避することができる。
【００４５】
［第３実施形態］
次いで、本発明の第３実施形態を図面に基づいて説明する。図８は、第３実施形態に係る移動通信システムの構成を示す。なお、本実施形態における状況は、上述した第１及び第２実施形態と同様に、Ｐ−ＳｃｒとＳ−Ｓｃｒ符号の両方を、同一セクタ内にて用いている。
【００４６】
そして、本実施形態では、Ｐ−Ｓｃｒ符号及びＳ−Ｓｃｒ符号の使用状況に応じて、Ｐ−Ｓｃｒ符号とＳ−Ｓｃｒ符号のエリア境界を決定することを特徴とする。すなわち、図８に示すように、上述した第２実施形態で説明した基地局ＢＳの構成に加え、チャネル使用率検出部８と、比較部９と、閾値記憶部１０とを設ける。
【００４７】
チャネル使用率検出部８は、通信部１により送受信される信号について、チャネル符号の使用率を検出するモジュールである。比較部９は、閾値記憶部１０内に格納されたチャネル使用率の閾値と、チャネル使用率検出部８の検出結果とを比較し、その比較結果をスクランブル符号割当部２及びエリア境界設定部３に出力するモジュールである。閾値記憶部１０は、メモリやハードディスク等の記憶装置であり、各セクタ毎に設定されたチャネル使用率の閾値を格納する。
【００４８】
以下に、本実施形態における処理動作について説明する。図９は、本実施形態における処理動作を示すフローチャート図である。
【００４９】
先ず、セクタ内にてＰ−Ｓｃｒと共にＳ−Ｓｃｒ符号の使用を開始する際、チャネル符号の使用率と閾値の比較を行う（Ｓ３０１）。具体的には、制御信号監視部６により共通チャネル受信状態について変動が検出されると、制御信号監視部６からＤＯＡ推定部７及びチャネル使用率検出部８にトリガー信号が出力される。このトリガー信号に応じて、ＤＯＡ推定部７によりＤＯＡ推定を開始するとともに、チャネル使用率検出部８においてセル内におけるチャネルの使用率の検出を行う。次いで、比較部９において、このチャネル使用率検出部８による検出結果と、閾値記憶部１０に記憶されている閾値との比較を行う。このステップＳ３０１において、チャネル符号が足りていると判断したとき、すなわちチャネル符号の使用率が閾値を超えていないときは、図１０（ａ）に示すように、Ｓ−Ｓｃｒ符号を使用せず、全ての無線通信チャネルについてＰ−Ｓｃｒ符号を割り当てる（Ｓ３０５）。
【００５０】
一方、ステップＳ３０１において、チャネル符号の使用率が閾値を超えているときは、Ｓ−Ｓｃｒ符号を使用するエリア内に在圏する移動局がＰ−Ｓｃｒ符号を使用しているか否かを判断する（Ｓ３０２）。具体的には、ＤＯＡ推定部７が推定した各移動局の方向と、現在のエリア境界との比較を行い、エリア＃２内にＰ−Ｓｃｒ符号を使用している移動局が存在するか否かを判断する。そして、Ｐ−Ｓｃｒ符号を使用している移動局が在圏していない場合は、そのままＳ−Ｓｃｒ符号の使用を開始する（Ｓ３０４）。
【００５１】
一方、ステップＳ３０２において、Ｐ−Ｓｃｒ符号を使用している移動局が在圏していると判断したときには、図１０（ｂ）に示すように、該当する移動局のＰ−Ｓｃｒ符号をＳ−Ｓｃｒ符号に切り替える（Ｓ３０３）。その後、Ｓ−Ｓｃｒ符号の使用を開始する（Ｓ３０４）。
【００５２】
このような本実施形態に係る基地局及び無線通信方法によれば、Ｃｈ符号の使用率に応じてスクランブル符号の割り当てを行うことが可能となるとともに、エリアに在圏する移動局のスクランブル符号を適宜切り替えるため、例えばＣｈ符号の使用率の閾値を超えたときにＳ−Ｓｃｒ符号を使用するエリアにて通信中だった移動局において干渉が発生するのを防止することができる。
【００５３】
［第４実施形態］
次いで、本発明の第５実施形態を図面に基づいて説明する。図１１は、第４実施形態に係る移動通信システムの構成を示す。なお、本実施形態における状況は、上述した第１乃至３実施形態と同様に、Ｐ−ＳｃｒとＳ−Ｓｃｒ符号の両方を同一のセクタ内にて使用しているとともに、セクタ全体に向け基地局から送信される制御用の共通チャネルにはＰ−Ｓｃｒ符号が用いられている。
【００５４】
そして、本実施形態では、基地局にてＣｈ符号の使用率の閾値を複数設定し、Ｃｈ符号の使用率が閾値を上回る度にＳ−Ｓｃｒ符号を使用するエリアを拡大し、逆にＣｈ符号の使用率が閾値を下回る度にＳ−Ｓｃｒ符号を使用するエリアが縮小することを特徴とする。
【００５５】
具体的には、上述した第３実施形態で説明した基地局の構成に加えて、使用率変動監視部１１を設けるとともに、閾値記憶部１０に、使用率に応じて段階的に設定した複数の閾値を格納する。使用率変動監視部１１は、チャネル使用率検出部８に接続され、チャネル使用率により検出されたＣｈ符号の使用率の変動を監視するモジュールであり、使用率に変動があった際に、その比較部９にその旨を通知する。比較部９は、図１２に示すように、この通知に応じて、変動後の使用率に応じたチャネル使用率と、チャネル使用率に応じた閾値を適宜選択し、両者の比較を行う。
【００５６】
以下に、本実施形態における処理動作について説明する。図１３は、本実施形態における処理動作を示すフローチャート図である。
【００５７】
先ず、チャネル使用率検出部８において定期的にＣｈ符号の使用率を検出し、その検出結果を使用率変動監視部１１に出力する。使用率変動監視部１１では、Ｃｈ符号の使用率が変動するか否かについて監視を行い、Ｃｈ符号が変動する毎に、比較部９に変動があった旨の通知を出力する。比較部９では、この通知に応じてチャネル符号の使用率と閾値とを比較する（Ｓ４０１）。
【００５８】
そして、比較部９による比較結果に応じて、エリア境界設定部３では、エリア境界の設定を変更する。具体的には、Ｃｈ符号の使用率が閾値を上回る度（ステップＳ４０１における”使用率＞閾値”）にセクタ内のエリア境界の角度をＳ−Ｓｃｒ符号を使用するエリアが増大するように変動させ（Ｓ４０２）、逆に、Ｃｈ符号の使用率が閾値を下回る度（ステップＳ４０１における”使用率＜閾値”）にエリア境界の角度をＳ−Ｓｃｒ符号を使用するエリアが縮小するように変動させる（Ｓ４０３）。
【００５９】
なお、上記ステップＳ４０１〜Ｓ４０３の処理は、ループ処理により繰り返し実行し、常に、Ｃｈ符号の使用率の変動に追従させてエリア境界の設定を変更する。
【００６０】
これにより、Ｐ−Ｓｃｒ符号を用いて共通チャネルを送受信するシステムであっても、Ｐ−Ｓｃｒ符号に比べて干渉を発生する可能性が高いＳ−Ｓｃｒ符号の使用量を必要最小限に抑えることができる。
【００６１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、同一セクタ内のＰ−ＳｃｒとＳ−Ｓｃｒ符号を使用する通信チャネルの混在を解決し、Ｃｈ符号再利用の制限となる干渉を防ぐことによってシステム通信容量の増大を図ることができる。
【００６２】
詳述すると、例えば、セクタ内でＣｈ符号が不足してＰ−Ｓｃｒ符号と共にＳ−Ｓｃｒ符号を使用してＣｈ符号の再利用行う際に、異なるＳｃｒ符号を用いることによる無線通信チャネル同士の干渉が生じるのを回避し、Ｃｈ符号の再利用を最大限に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る移動通信システムにおける基地局の構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態に係る移動通信システムにおけるセクタセル構成を示す説明図である。
【図３】第２実施形態に係る移動通信システムにおける基地局の構成を示すブロック図である。
【図４】第２実施形態に係る移動通信システムにおけるセクタセル構成を示す説明図である。
【図５】第２実施形態に係る移動通信システムの処理動作を示すフローチャート図である。
【図６】第２実施形態に係る移動通信システムにおいて移動局が移動した場合のセクタセル構成を示すブロック図である。
【図７】第２実施形態に係る移動通信システムにおいて移動局が移動した場合の処理動作を示すフローチャート図である。
【図８】第３実施形態に係る移動通信システムにおける基地局の構成を示すブロック図である。
【図９】第３実施形態に係る移動通信システムの処理動作を示すフローチャート図である。
【図１０】第３実施形態に係る移動通信システムにおけるセクタセル構成を示す説明図である。
【図１１】第４実施形態に係る移動通信システムにおける基地局の構成を示すブロック図である。
【図１２】第４実施形態に係る移動通信システムにおけるセクタセル構成を示す説明図である。
【図１３】第４実施形態に係る移動通信システムの処理動作を示すフローチャート図である。
【図１４】従来の移動通信システムにおけるセクタセル構成を示す説明図である。
【図１５】従来の移動通信システムにおけるセクタ間の干渉を示す説明図である。
【図１６】従来の移動通信システムにおけるビームパタンを示す説明図である。
【図１７】従来の移動通信システムにおけるセクタ間の干渉を示す説明図である。
【図１８】従来の移動通信システムにおいて、指向性ビーム送受信の際の干渉を示す説明図である。
【符号の説明】
ＢＳ…基地局
ＭＳ…移動局
１…通信部
２…スクランブル符号割当部
３…エリア境界設定部
４…アンテナ制御手段
５…アレイアンテナ
６…制御信号監視部
７…ＤＯＡ推定部
８…チャネル使用率検出部
９…比較部
１０…閾値記憶部
１１…使用率変動監視部
Claims (8)
- 通信チャネルを所定の符号により周波数帯域内に拡散し、セルを管轄する基地局と、セル内に在圏する移動局との間で通信を行う無線通信方法であって、
前記セル内にエリア境界線を設定し、該セルを複数のエリアに分割するステップと、
分割された各エリアについて個別的にスクランブル符号を割り当てるステップと
を有することを特徴とする無線通信方法。 - 通信チャネルを所定の符号により周波数帯域内に拡散し、管轄するセル内に在圏する移動局に対して通信を行う基地局であって、
前記セル内にエリア境界線を設定し、該セルを複数のエリアに分割するエリア境界設定部と、
前記エリア境界設定部により分割された各エリアについて個別的にスクランブル符号を割り当てるスクランブル符号割当部と
を有することを特徴とする基地局。 - 複数のアンテナ素子で構成され、前記エリア境界設定部により設定されたエリア境界線に基づいて、指向性ビーム送受信の水平ビームパタンの角度により前記セルの分割を行うアレイアンテナを有することを特徴とする請求項２に記載の基地局。
- 前記移動局からの受信信号の到来方向の推定を行う到来方向推定部を有し、
前記エリア境界設定部は、前記到来方向推定部の推定結果に応じて前記エリア境界線の設定を行うことを特徴とする請求項２又は３に記載の基地局。 - セル内において共通に使用される共通チャネルの受信状態を監視する監視部を備え、
前記到来方向推定部は、前記監視部による監視結果に応じて受信信号の到来方向を推定することを特徴とする請求項４に記載の基地局。 - 前記エリア内の通信チャネルについて個別的に割り当てられるチャネル符号の使用率を検出するチャネル使用率検出部を有し、
前記エリア境界設定部は、前記チャネル使用率検出部の検出結果に応じて前記エリア境界線の設定を行うことを特徴とする請求項２又は３に記載の基地局。 - 前記使用率に応じて段階的に前記スクランブル符号の割り当て量の閾値を複数記憶する閾値記憶部と、
前記チャネル符号の使用率の変動を監視する使用率変動監視部と、
前記使用率変動監視部の監視結果に応じて所定の閾値を選択するとともに、選択された閾値と、前記チャネル使用率検出部による検出結果とを比較する比較部と
をさらに備え、
前記エリア境界設定部は、前記比較部の比較結果に応じて、前記エリア境界線の設定を行うことを特徴とする請求項６に記載の基地局。 - 前記複数の閾値は、前記チャネル符号の使用率が低い場合には、セル内において共通に使用される共通チャネルに割り当てられたスクランブル符号と同一のスクランブル符号を優先的に割り当て、前記チャネル符号の使用率が高くなるに従って、共通チャネルに割り当てられたスクランブル符号と異なるスクランブル符号の使用量を増加させるように構成され、
前記エリア境界設定部は、前記比較部の比較結果に応じて、前記チャネル符号の使用率が高くなるに従って、共通チャネルに割り当てられたスクランブル符号と異なるスクランブル符号を使用するエリアが拡大するように前記エリア境界線を設定することを特徴とする請求項７に記載の基地局。
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