JP2004336814A - 無線端末 - Google Patents

Abstract

【課題】通信品質の異なるマルチメディア通信環境下でＣＤＭＡ通信システムを効率良く運用する。
【解決手段】ＭＳ１，２と、これらのＭＳ１，２とＣＤＭＡ方式でデータの送受信を行うＢＳ３とを有するＣＤＭＡ通信システムにおいて、ＭＳ１，２とＢＳ３間で送受信されるデータの通信品質に応じてコード多重数を時間的に分割して管理する。具体的には物理チャネルの無線フレームにある複数のタイムスロットを異なる複数のサービスクラス１，２，３に分割して管理する。
【選択図】図１

Description

本発明は、符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）方式の通信システムに用いられる無線端末に関する。

ユーザ容量の増大、通信品質の向上を可能とする通信システムとして、次世代移動通信システムがあるが、この次世代移動通信システムには、無線伝送方式として、符号分割多元接続（Code Division Multiple Access:以下ＣＤＭＡと略す）方式が採用されている。

このＣＤＭＡ方式は、各無線回線に特定の符号を割り当て、同一搬送周波数の変調波をこの符号でスペクトル拡散して送信する一方、受信側では、それぞれ符号同期をとり、所望の無線回線を識別するようにした多元接続方式である。

このＣＤＭＡ方式は、ＰＨＳなどに採用されている方式、つまり時分割多元接続（Time Division Multiple Access:以下ＴＤＭＡと称する）とは異なり、無線基地局が無線端末を識別するための符号を決めておきさえすれば、無線端末がアクセスしたいときに常に無線基地局にアクセスし通信を行える、つまり直接呼毎に通信できるという利点があり、また秘話性及び耐干渉性に優れているという特長もある。

このＣＤＭＡ方式を利用した無線通信システムの実現形態としては、例えば図１６に示すような形態が考えられる。

すなわち、１つの無線基地局ＢＳが管轄するサービス圏内に移動端末ＭＳ１，ＭＳ４や固定端末ＭＳ２，ＭＳ３などの多数の無線端末が存在する場合である。移動端末ＭＳ１，ＭＳ４と呼ばれる無線端末は、通常、主に人が持ち歩く携帯型の無線電話機などであり、固定端末ＭＳ２，ＭＳ３などは、パーソナルコンピュータにデータ通信用の無線アダプタを取り付けたものであり、主にデータ通信が行われることが多い。無線電話機は一般に呼の設定を伴う通信形態、つまりコネクションオリエンテッド型通信（ＣＯ型通信）であり、パーソナルコンピュータは上記ＣＯ型通信や呼設定を伴わない通信形態、コネクションレス型通信（ＣＬ型通信）なども可能であり、この場合、異なる通信品質が混在するようになる。このようにＣＯ型通信やＣＬ型通信などの異なる通信品質が混在するマルチメディア通信を行う複数の無線端末を１台の無線基地局に収容する場合、図１７に示すように、無線端末に個別の通信チャネル（コード）が割当てられていてもコード多重数が増加すると、すべての通信品質が徐々に劣化し、ある一定以上のコード多重数を超えると、すべてが通信不能となってしまうという欠点がある。

そこで、異なる通信品質が混在するマルチメディア通信を行う複数の無線端末を１台の無線基地局に収容するためには、コード多重数を、最も通信品質の要求が厳しいトラヒックの限界多重数に合わせる必要がある。

しかしながら、このようにすると、無線基地局側が予め相当の余裕をもったしきい値を設定しなければならず、期待したほどユーザ容量の増大をみこめないことがある。

このように従来のＣＤＭＡ方式の通信システムでは、通信品質が一様なトラヒックを収容する場合には効率良くユーザを収容することができるものの、異なる通信品質が混在するマルチメディア通信環境下では、コード多重数を、最も通信品質の要求が厳しいトラヒックの限界多重数に合わせる必要があるため、期待したほどユーザ容量の増大につながらず、マルチメディア通信では通信の効率が低下するという問題点があった。

本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、１台の無線基地局がコード多重数を、通信不能に陥ることのない、しきい値以下に確実に管理すると共に、その中でできるだけ多くの無線端末を収容することができる無線端末を提供することを目的としている。

上記した課題を解決するために、本発明の無線端末は、無線基地局と符号分割多重接続方式によりデータを送受信する無線端末において、前記無線基地局から報知されたサービスクラス毎の送信許可確率の情報を受信する手段と、受信されたサービスクラス毎の送信許可確率の情報に基づいて前記無線基地局にアクセスする手段とを具備したことを特徴としている。
また、本発明の無線端末は、無線基地局と符号分割多重接続方式によりデータを送受信する無線端末において、一つ以上の無線端末から共通でアクセスされる共通チャネルと、一つの無線端末が専用にアクセスする個別チャネルとに分割した物理チャネルを有する無線回線を張り、前記無線端末が前記個別チャネルにアクセスするコード多重数の管理と、前記無線端末が前記共通チャネルにアクセスするコード多重数の管理とを別個に行い、通信を開始したい無線端末の送信情報のサービスクラス毎にアクセス許可確率の情報を生成し報知する前記無線基地局から報知されたサービスクラス毎の送信許可確率の情報を受信する手段と、受信されたサービスクラス毎の送信許可確率の情報に基づいて前記無線基地局にアクセスする手段とを具備したことを特徴としている。

通信システムは、少なくとも一つ以上の無線端末と、前記無線端末と符号分割多重接続方式によりデータを送受信する無線基地局とを有するＣＤＭＡ通信システムにおいて、前記無線端末と無線基地局間で送受信されるデータの通信品質に応じてコード多重数を時間的または周波数的に分割して管理する。
通信システムは、少なくとも一つ以上の無線端末と、前記無線端末と符号分割多重接続方式によりデータを送受信する無線基地局とを有するＣＤＭＡ通信システムにおいて、前記データを送受信するための無線回線の物理チャネルを、前記一つ以上の無線端末から共通でアクセスされる共通チャネルと、一つの無線端末が専用にアクセスする個別チャネルとに分割し、前記個別チャネルにアクセスされるコード多重数の管理と、前記共通チャネルにアクセスされるコード多重数の管理とを別個に行う。
無線基地局は、少なくとも一つ以上の無線端末と符号分割多重接続方式によりデータを送受信する無線基地局において、前記一つ以上の無線端末から共通でアクセスされる共通チャネルと、一つの無線端末が専用にアクセスする個別チャネルとに分割した物理チャネルを有する無線回線を張り、前記無線端末が前記個別チャネルにアクセスするコード多重数の管理と、前記無線端末が前記共通チャネルにアクセスするコード多重数の管理とを別個に行う。

本発明の場合、無線端末は、無線基地局から受信されたサービスクラス毎の送信許可確率の情報に基づいて無線基地局にアクセスするので、１台の無線基地局がコード多重数を、通信不能に陥ることのない、しきい値以下に確実に管理すると共に、その中でできるだけ多くの無線端末を収容することができる。

また、無線端末と無線基地局間で送受信されるデータの通信品質に応じてコード多重数を時間的または周波数的に分割して管理することにより、ＣＤＭＡ方式の通信システムで所望の通信品質を保ちながら高スループットを維持してシステムの効率的な運用を実現することができる。
さらに、個別チャネルのコード多重数の管理と、共通チャネルのコード多重数の管理とをシステム側で別々に行うことにより、ＣＤＭＡ方式で無線通信を行う上で通信品質の異なるマルチメディア通信を効率良く行うことができる。
また、無線端末が個別チャネルにアクセスするコード多重数の管理と、無線端末が共通チャネルにアクセスするコード多重数の管理とを無線基地局が別々に行うことにより、ＣＤＭＡ方式で無線通信を行う上で通信品質の異なるマルチメディア通信を効率良く行うことができる。

以上説明したように本発明によれば、１台の無線基地局がコード多重数を、通信不能に陥ることのない、しきい値以下に確実に管理すると共に、その中でできるだけ多くの無線端末を収容することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明に係る第１の実施形態のＣＤＭＡ通信システムの構成を示す図である。

図１に示すように、この第１の実施形態のＣＤＭＡ通信システムは、少なくとも一つの無線端末１，２（以下ＭＳ１，２と称す）と、無線基地局３（以下ＢＳ３と称す）とから構成されいてる。ＢＳ３とそのサービスエリア内に存在するＭＳ１，２とは符号分割多重接続方式による無線回線（以下ＣＤＭＡ無線回線と称す）にてデータの送受信を行う。

ＭＳ１，２はＢＳ３とＣＤＭＡ無線回線を介して、符号（コード）チャネルを用いてデータの送受信を行う端末である。これらのＭＳ１，２は少なくともＩＰパケットなどのコネクションレス型通信（以下ＣＬ型通信と言う）を行うと共に、音声データなどのコネクションオリエンテッド型通信（以下ＣＯ型通信と言う）も可能な端末である。

ＢＳ３は、少なくとも一つ以上のＭＳ１，２を収容しＣＤＭＡ無線回線を介して、符号（コード）チャネルを用いてデータの送受信を行う装置である。このＢＳ３とＭＳ１，２との間で、ＩＰパケットなどのＣＬ型通信を行うと共に音声などのＣＯ型通信も行う。

ＢＳ３とＭＳ１，２との間の無線インターフェースは、図２に示すような論理チャネルと、各コードが通信品質数（異なるサービスクラスの数）に時間的に分割された図３〜図６に示すような物理チャネルとが定義されている。

図２に示す論理チャネルは、制御情報の送受信を行うために用いられる制御チャネル（ＣＣＨ：Control Channel)と、ユーザ情報の送受信を行うために用いられる通信チャネル（ＴＣＨ：Traffic Channel)とからなる。ＴＣＨはユーザ情報を運ぶための双方向または下り／上り単方向チャネルであり、音声等のリアルタイム系ユーザ情報（ＣＯ型通信のデータが中心）を通信するために用いられる通信チャネル（ＤＴＣＨ：Dedicated Traffic Channel)と、ユーザ情報を運ぶための双方向または上り／下り単方向チャネルでパケットデータ情報を送受信するためのユーザパケットチャネル（ＵＰＣＨ：User Specific Packet Channel）とから構成されている。パケットデータ情報は、通常、ＣＯ型通信のデータが中心であるが、ＣＬ型通信のデータ情報を含んでも良く、またユーザが定義した制御情報を含んでも良い。

ＣＣＨはコネクションレスメッセージを運ぶポイント−マルチポイントの制御チャネルである共通制御チャネル（ＣＣＣＨ：Common Control Channel）と、ポイント−ポイントの双方向の制御チャネルである専用制御チャネル（ＤＣＣＨ：Dedicated Control Channel)とから構成されている。

ＣＣＣＨは無線端末への情報報知に使用されるチャネルであり、無線端末が網にアクセスする前に受信して網番号、無線基地局番号、セクタ番号、位置登録エリア番号、止まり木チャネル数、止まり木チャネル番号、規制情報、制御チャネル構造情報、拡張情報要素などのシステム情報を取得するためのポイント−マルチポイント下り単方向の共通制御チャネルである報知チャネル（ＢＣＣＨ：Broadcast Control Channel)と、呼確立要求、網からの問い合わせに対する応答などのメッセージを運ぶ上り単方向の共通制御チャネルであるランダムアクセスチャネル（ＲＡＣＨ：Random Access Channel)と、無線端末への問い合わせや無線関連資源割当などのメッセージを運ぶ（パケットデータ情報も運んでも良い）下り単方向の共通制御チャネルであるフォワードアクセスチャネル（ＦＡＣＨ：Forward Access Channel）と、無線端末着信接続時の無線端末一斉呼出し（ページング）に用いられる下り単方向の共通制御チャネルである一斉呼出チャネル（ＰＣＨ：Paging Channel）とから構成されている。

ＤＣＣＨはＴＣＨを割り当てる等に用いられるポイント−ポイント双方向の専用制御チャネルである個別制御チャネル（ＳＤＣＣＨ：Stand alone DedicatedControl Channel)と、ＴＣＨまたはＤＣＣＨと必ず一緒に割り当てられる（必要に応じてＵＰＣＨとも一緒に割り当てられる）ポイント−ポイント双方向の専用制御チャネルである付随制御チャネル（Associated Control Channel）とから構成されている。

図３，図４に示す物理チャネルは、下り共通制御チャネル（ＢＣＣＨ、ＰＣＨ、ＦＡＣＨ）の構成である。図３の例は、一つのスーパーフレームが複数の無線フレーム（フレーム＃１〜フレーム＃（L+M+N)）からなる。一つの無線フレームは複数のタイムスロット＃１〜タイムスロット＃（l+m+n)）からなる。そして一つのタイムスロット毎にＢＣＣＨ、ＰＣＨ、ＦＡＣＨが多重（混在）されている例である。

図４の例は、一つのスーパーフレームが複数の無線フレーム（フレーム＃１〜フレーム＃（L+M+N））からなる。一つの無線フレームは複数のタイムスロット＃１〜タイムスロット＃（l+m+n））からなる。そして、無線フレーム毎にＢＣＣＨ、ＰＣＨ、ＦＡＣＨが多重（混在）されており、さらにタイムスロット一つづつにもＢＣＣＨ、ＰＣＨ、ＦＡＣＨが多重（混在）されている例である。

なお、物理チャネルは、上記以外に、例えばタイムスロットレベルまたは無線フレームレベルでそれぞれＢＣＣＨ、ＰＣＨ、ＦＡＣＨが多重される（混在した）構成であっても良い。またこの物理チャネルは、図示していないが、スーパーフレームレベルでＢＣＣＨ、ＰＣＨ、ＦＡＣＨが多重される構成（常にＢＣＣＨ、ＰＣＨ、ＦＡＣＨを送信可能な構成）であっても良い。

図５，図６に示す物理チャネルは、サービスクラス１，サービスクラス２，サービスクラス３などの３つの異なるサービスクラスに時間的またはキャリア的（周波数的）に分割されている。サービスクラス１はランダムアクセスによる制御情報の通信など、高信頼／高通信品質保証型のＣＬ型通信のためのサービスクラスである。サービスクラス２は音声通信など、遅延などの通信品質保証のＣＯ型通信を行うためのサービスクラスである。サービスクラス３はパケット通信など、Best Effort 型のＣＬ型通信を行うためのサービスクラスである。

図５は物理チャネルがタイムスロットレベルで複数のサービスクラスに分割されている例であり、図６は物理チャネルが無線フレームレベルで複数のサービスクラスに分割されている例である。それぞれのＲＡＣＨはサービスクラス１にマッピングされている。またＳＤＣＣＨ、ＡＣＣＨ、ＤＴＣＨ、一部のＵＰＣＨはサービスクラス２にマッピングされている。ＵＰＣＨの一部はサービスクラス３にマッピングされている。

このＣＤＭＡ通信システムにおいて、ＭＳ１，２が、ＢＳ３と音声などのＣＯ型通信を行う場合は、ＢＳ３がＭＳ１，２に個別にコードを割り当て、各ＭＳ１，２はＢＳ３から割り当てられたコードを用いてデータの送信を行う。

ＢＳ３では、サービスクラス１，２，３毎に多重数の管理を別々に行っており、ＭＳ１，２が、例えばパケットなどのＣＬ型通信を行う場合は、ＭＳ１，２が無制限にパケットを送信しないように、ＢＳ３からＭＳ１，２に対して、各サービスクラス１，２，３毎の送信許可確率情報を報知する。

ＭＳ１，２はＢＳ３から報知された送信許可確率情報に基づき、ＭＳ１，２が共通に割り当てられた符号（コード）を用いてデータの送信を行う。

一方、ＭＳ１，２は、例えばＣＬ型通信を行う場合には、各サービスクラス１，２，３毎の送信許可確率情報に基づいてパケットを送信する。

これにより、ＢＳ３側で、各サービスクラス１，２，３毎の多重数を、設定されたしきい値以下に抑えるように管理することができる。

以下、電話などの音声通信とパケット通信などのデータ通信とを行うときの動作とその際の多重化管理の方法についてより具体的に説明する。なおパケット通信を行うときの動作はランダムアクセスによる制御情報の通信の動作も含むものとする。

ＭＳ１，２は、まず、ＢＳ３からＢＣＣＨを用いて周期的に報知されているチャネル構造などのシステム関連情報を受信し、受信した報知情報に基づき動作する。

ここでは、まず初めに、音声通信時の動作として音声送信時の動作について説明する。

ＭＳ１，２が音声送信を行う場合には、サービスクラス１のＲＡＣＨ，ＦＡＣＨ及びサービスクラス２のＳＤＣＣＨを用いて呼設定を行うことで、ＢＳ３からはサービスクラス２の個別チャネル（ＤＴＣＨ）が割り当てられて互いの間でのデータ通信が可能になる。

この際、ＭＳ１，２がＲＡＣＨを用いたランダムアクセスを行うときは、ＢＣＣＨなどを用いてＢＳ３から周期的に報知されているサービスクラス１の送信許可確率情報に基づきパケットを送信する。これにより、ＢＳ３では、サービスクラス１の通信品質を満足するように多重数を管理することができる。

一方、ＭＳ１，２が音声を受信する場合、ＢＳ３から、ＰＣＨに基づきＭＳ１，２に呼び出しがあると、ＭＳ１，２は、サービスクラス１のＲＡＣＨを用いてＢＳ３へ着信応答する。すると、ＢＳ３によりサービスクラス２のＳＤＣＣＨ等を用いてサービスクラス２の個別チャネル（ＤＴＣＨ）が割り当てられて、互いの間でデータ通信が可能になる。

この際、ＭＳ１，２がＲＡＣＨを用いてランダムアクセスを行う場合、音声送信時と同様にサービスクラス１の送信許可確率情報に基づきパケットを送信する。 次にパケット通信時の動作としてパケット送信時の動作について説明する。ＭＳ１，２がパケット送信を行う場合には、パケット通信に要求される通信品質に応じて、サービスクラス２またはサービスクラス３のＵＰＣＨのいずれを用いるかを選択し、選択されたサービスクラス用に予め割り当てられたコード群からランダムにコードを選択してパケットを送信する。

この際、ＭＳ１，２がＵＰＣＨを用いたランダムアクセスを行う場合、ＭＳ１，２は、ＢＣＣＨなどを用いてＢＳ３から周期的に報知されているサービスクラス２またはサービスクラス３の送信許可確率情報に基づきパケットを送信する。

ここで、サービスクラス２のＵＰＣＨは、音声送信時と同様にサービスクラス１のＲＡＣＨ、ＦＡＣＨおよび必要に応じてサービスクラス２のＳＤＣＣＨを用いて呼設定を行う。すると、ＢＳ３によってサービスクラス２の個別チャネルとしてＵＰＣＨが割り当てられ、通信が可能になる。

一方、ＭＳ１，２がパケットを受信する場合、ＢＳ３からＰＣＨに基づきＭＳ１，２に呼び出しがあると、ＭＳ１，２は、サービスクラス１のＲＡＣＨで着信応答する。すると、ＢＳ３はＦＡＣＨを用いてサービスクラス２のＵＰＣＨ（個別チャネル）、またはサービスクラス３のＵＰＣＨ（共有チャネル）が割り当てられる。これにより、ＭＳ１，２は、割り当てられたＵＰＣＨに基づきパケットを受信する。

ここで、パケット受信時のＵＰＣＨの割り当ては、上述したようにＲＡＣＨとＦＡＣＨとを用いて行われるようにしても良く、またＰＣＨでパケット受信用のＵＰＣＨ（コード）を割り当てるようにしても良い。

このような構成とすることにより、パケット受信のためのチャネル割当を行うために必要なランダムアクセスを減らすことができるというメリットがある。

また、ＰＣＨで呼び出す代わりに、パケット通信専用の呼び出しチャネルをＵＰＣＨの一つに定義し、パケット通信時に呼び出し用のＵＰＣＨを用いて、呼び出しまたは／およびパケット受信用のＵＰＣＨの割り当てを行うようにしても良い。

以下に、より具体的に、ＣＬ型通信のパケット送信時のＲＡＣＨ、ＵＰＣＨがＣＯ型通信の上り通信パケットに混在している場合のコード多重数の管理方法を説明する。

ＢＳ３からは、サービスクラス毎の送信許可確率情報がＭＳ１，２に対して周期的に報知されている。

ＭＳ１，２は送信すべきＣＬ型通信の情報がある場合には、そのとき受信した送信すべき情報のサービスクラスｉの送信許可確率ＰＡｉに基づいてパケットを送信する。

ＢＳ３では、以下のような計算式に基づいて、サービスクラスｉ毎の送信許可確率を、次の報知タイミング（Δｔの間に）までに計算して、更新された送信許可確率をＭＳ１，２に報知するように動作する。

◎送信許可確率ＰＢｉ＝送信許可確率の計算値ＰＡｉ＞＝１→１
送信許可確率の計算値ＰＡｉ＜ １→計算値
○送信許可確率の計算値ＰＡｉ＝サービスクラス別の空きチャネル数ＮＥｉ
／サービスクラス別の発呼予測数ＮＤｉ
（新規コード多重数の予測値）
●サービスクラス別の空きチャネル数ＮＥｉ
＝サービスクラス別のしきい値コード多重数ＴＨｉ
−サービスクラス別のコード多重数Ｃｉ
−γ（余裕分）
ＮＥｉ＝ＴＨｉ−Ｃｉ（ｔ＋Δｔ）−γ
★サービスクラス別のコード多重数Ｃｉ（ｔ＋Δｔ）
＝サービスクラス別の割当コード多重数Ｃｉ（ｔ）
＋サービスクラス別の新規発呼コード数ＣＡｉ（Δｔ）
−サービスクラス別の新規終呼ロード数ＣＢｉ（Δｔ）
Ｃｉ（ｔ＋Δｔ）＝Ｃｉ（ｔ）＋ＣＡｉ（Δｔ）−ＣＢｉ（Δｔ）
●サービスクラス別の発呼予測数ＮＤｉ
＝基地局内未通信端末数ＮＢ×コード数Ｍｉ
×サービスクラス別の発呼率ＱＢｉ
×パケット発生比率（占有率）α
＋基地局内通信中端末数ＮＡ×コード数Ｍｉ
×サービスクラス別の発呼率ＱＣｉ
×パケット発生比率（占有率）
ＮＤｉ＝ＮＢ×Ｍｉ×ＱＢｉ×α＋ＮＡ×Ｍｉ×ＱＣｉ×α
★基地局内通信中端末数ＮＡ
＝サービスクラス別の基地局内通信中端末数の和ΣＮＡｉＮＡ
＝ΣＮＡｉ（ｔ＋Δｔ）
☆サービスクラス別基地局内通信中端末ＮＡｉ（ｔ＋Δｔ）
＝サービスクラス別基地局内通信中端末数ＮＡｉ（ｔ）
＋サービスクラス別の発呼端末数ＭＡｉ（Δｔ）
−サービスクラス別の終呼端末数ＭＢｉ（Δｔ）
ＮＡｉ（ｔ＋Δｔ）＝ＮＡｉ（ｔ）＋ＭＡｉ（Δｔ）−ＭＢｉ（Δｔ）
★基地局内未通信端末数ＮＢ
＝基地局内総端末数Ｎ−基地局内通信中端末数ＮＡ
ＮＢ＝Ｎ−ＮＡ
このようにＢＳ３においてサービスクラスｉ毎の送信許可確率を次のタイミングまでに再計算して更新した送信許可確率をＭＳ１，２に報知する。

すなわち、ＭＳ１，２とＢＳ３間の無線インターフェースの物理チャネル構成が、複数のサービスクラスにタイムスロットレベルまたは無線フレームレベルで時間的に分割された構成で、ＭＳ１，２とＢＳ３間でデータを送受信する場合、その通信品質に応じて所望のサービスクラスにマッピングされるので、ＢＳ３から報知されている各サービスクラス毎の送信許可確率情報に基づきＭＳ１，２が動作すれば、この時点におけるデータの送受信量（コード多重数）をＢＳ３側で管理することができる。

このようにこの第１実施形態のＣＤＭＡ通信システムによれば、ＭＳ１，２とＢＳ３間で送受信されるデータの通信品質に応じてコード多重数を分割して管理するので、最も要求品質の厳しいチャネルに多重数が制限されることがなくなる。これは要求品質の緩いサービスクラスのチャネルのコード多重数を、要求品質の厳しいサービスクラスのチャネルのコード多重数に比較して大きくするなど通信品質に応じて多重数を変えて管理するからであり、これにより１台のＢＳ３における端末収容数を増加することができる。特に、パケット通信などの、Best Effort なＣＬ型通信のユーザパケットの多重数を大きくすれば、端末を効率よく収容することができる。

また、データの通信品質に応じてコード多重数を分割して管理することにより、パケット通信など、Best Effort なＣＬ型通信のユーザパケットを転送するのに用いられる共有チャネルにアクセスが集中した場合にも、制御用の共有チャネルやＣＯ型通信などに主として用いられる個別チャネルの通信品質を所望の値以上に保つことができる。この結果、チャネル利用効率の高いＣＤＭＡ通信システムを実現できる。

次に、図７を参照して本発明に係るＣＤＭＡ通信システムの第２実施形態について説明する。図７は本発明に係るＣＤＭＡ通信システムの第２の実施形態の構成を示す図である。

図７に示すように、このＣＤＭＡ通信システムは、無線端末１０〜１２（以下ＭＳ１０〜１２と称す）、無線基地局２０〜２Ｎ、３０〜３Ｎ（以下ＢＳ２０〜２Ｎ、ＢＳ３０〜３Ｎと称す）、無線基地局制御局４０、４１（以下ＢＳＣ４０、４１と称す）、移動交換局５０、５１（以下ＭＳＣ５０、５１と称す）、バックボーン網６０、固定端末７０、電話端末７１などから構成されている。

バックボーン網６０には、固定端末７０、ＭＳＣ５０、５１などが接続されている。ＭＳＣ５０には、ＢＳＣ４０が接続されている。ＢＳＣ４０にはＢＳ２０〜２Ｎが接続されている。またＭＳＣ５１には、ＢＳＣ４１が接続されている。ＢＳＣ４１にはＢＳ３０〜３Ｎが接続されている。各ＢＳ２０〜２Ｎ、３０〜３Ｎは自局のサービスエリア内に存在するＭＳ１０〜１２と無線回線を張り、上記固定端末７０とＭＳ１０〜１２との間でデータの送受信を行うものである。この際の無線回線のインターフェースには、上記に説明した図３に示すような論理チャネルが定義されている。ＭＳ１０〜１２はＢＳ２０〜２Ｎ、３０〜３Ｎの中のいずれかとそれぞれ無線回線を張ることによりデータの送受信を行う端末である。これらのＭＳ１０〜１２は少なくともＩＰパケットなどのＣＬ型通信を行うと共に、音声などのＣＯ型通信も可能な端末である。

例えばＢＳ２０は、図８に示すように、複数のアンテナ１００と、これらのアンテナ１００を利用してＲＦ信号を送受すると共に、ＲＦ送信信号とＲＦ受信信号とを分離多重し複数のアンテナ１００に接続する送受信増幅部（ＡＭＰ）１０１と、この送受信増幅部（ＡＭＰ）１０１の受信アンプから出力されたＲＦ受信信号を検波して、さらにＡ／Ｄ変換してベースバンド信号処理部（ＢＢ）１０３に伝送すると共に、ベースバンド信号処理部（ＢＢ）１０３によりベースバンド拡散された送信信号をＤ／Ａ変換し、直交変調によりＲＦ送信信号に変換する無線部（ＴＲ）１０２と、送信データの誤り訂正符号化、フレーム化、データ変調、拡散変調および受信信号の逆拡散、チップ同期、誤り復号、データの多重分離、セクタ間ハンドオーバ時の最大比合成などのベースバンド信号処理を行うベースバンド信号処理部１０３と、ＢＳＣ４０、ＭＳＣ５０との制御信号の送受信を行い、無線回線管理、無線回線の設定、解放などを行う基地局制御部（ＢＴＣ−ＣＮＴ１０４と、外部のＢＳＣ４０との通信インターフェースであって、非同期転送モード処理機能（ＡＴＭ処理機能）、ATM Adaptation Layer type2機能（ＡＡＬ２機能）、ATM Adaptation Layer type5機能（ＡＡＬ５機能）などを有し、伝送路から得られる情報を基に自身の動作クロックを生成する伝送路インターフェース部（ＢＳ−ＩＦ）１０５とから構成されている。送受信増幅部１０１には、送信ＲＦ信号を増幅する送信アンプと、受信ＲＦ信号を増幅する受信アンプと、ＲＦ送信信号とＲＦ受信信号とを分離または多重しアンテナ１００に接続する機能が備えられている。なお、このＢＳ２０以外のＢＳ、例えばＢＳ２ＮやＢＳ３０〜３Ｎなどの構成も同様である。

各ＢＳ２０〜２Ｎ、３０〜３Ｎ内部では、図９に示すような処理が行われる。なおデータを受信する場合とデータを送信する場合とで処理が異なる。

例えばＢＳ２０などが受信物理チャネルで複数のタイムスロット＃１〜＃ｎのデータを受信すると、各タイムスロットのデータを組み立て、無線ユニットを生成する。続いて、無線ユニットに対してビットデインターリーブを行い、ビタビ復号化し、無線パケットヘッダ、データ、ＣＲＣ、ＴＡなどからなる無線パケットを生成し、ＣＲＣにより誤り訂正を行う。この後、データ部分を内符号化し、内符号化単位に分割し、データ、ＰＡＤ、トレイラなどからなる可変長パケットとする。

一方、ＢＳ２０がデータを送信する場合、可変長パケット内のデータを内符号化単位に結合し、無線パケットヘッダ、データ、ＣＲＣ、ＴＡなどからなる無線パケットを生成する。

続いて、無線パケットを畳み込み符号化してビットインターリーブを行い、無線ユニットを生成する。

この後、無線ユニットを複数のタイムスロットに分解して、送信物理チャネルの複数のタイムスロット＃１〜＃ｎにデータを載せて送信する。

上記ＢＳＣ４０などは、図１０に示すように、外部のＢＳ２０〜２ｎとの通信インターフェースであって、ＡＴＭ処理機能、ＡＡＬ２機能、ＡＡＬ５機能などを有する伝送路インターフェース部（ＢＳＣ−ＩＦ）２０１と、複数のＢＳ２０〜２ｎからのユーザデータと制御信号に対して選択合成を行う機能と複数のＢＳ２０〜２ｎに対してユーザデータ及び制御信号の分配を行う機能とを有し、ＭＳ１０〜１２などに対してダイバーシチハンドオーバ処理を行うダイバーシチハンドオーバ処理部（ＤＨＯ）２０２と、音声データの符号化／複合化およびその変換を行うコーデック部（ＣＯＤＥＣ）２０３と、主に無線回線制御、ＤＨＯ２０２に対する制御機能とＣＯＤＥＣ２０３に対する制御機能とを有する基地局制御局制御部（ＢＳＣ−ＣＮＴ）２０４と、このＢＳＣ−ＣＮＴ２０４からの命令に従って、上記各部、つまりＢＳＣ−ＩＦ２０１、ＤＨＯ２０２、ＣＯＤＥＣ２０３、ＢＳＣ−ＣＮＴ２０４間を送受されるユーザ情報および制御情報などのスイッチングを行う無線基地制御局スイッチ部（ＢＳＣ−ＳＷ）２０５とから構成されている。なお、ＢＳＣ４１の構成はＢＳＣ４０と接続先が異なるだけであり同様である。

ＭＳＣ５０は、図１１に示したように、音声データの符号化／復号化およびその変換を行うコーデック部（ＣＯＤＥＣ）３０１と、ユーザデータの信号処理機能を有し、パケット処理やモデムの再送処理などを行うアダプタ部（ＡＤＰ）３０２と、音声のアナログ信号とＰＣＭ信号の変換機能を有し、バックボーン網６０とのインターフェース機能を有する外部インターフェース部（ＥＸ−ＩＦ）３０３と、交換制御機能、呼制御機能およびＡＤＰ３０２に対する制御機能などを有する移動交換局制御部（ＭＳＣ一ＣＮＴ）３０４と、このＭＳＣ−ＣＮＴ３０４からの命令に従い、ＡＤＰ３０２、ＥＸ−ＩＦ３０３間のスイッチングを行う機能を有し、ユーザデータ及び制御情報をスイッチングする移動交換局スイッチ部（ＭＳＣ−ＳＷ）３０５とから構成されている。なお、ＭＳＣ５１の構成はＭＳＣ５０と接続先が異なるだけであり同様である。

バックボーン網６０はＭＳＣ５０、５１、固定端末７０、電話端末７１などを相互に接続し、データ、音声などの通信を実現するスイッチング、ルーティング機能を有するＡＴＭ交換網、ＩＳＤＮ、インターネットなどである。

固定端末７０はバックボーン網６０に接続され、少なくともＭＳ１０〜１２との間でＩＰパケットを用いてデータ通信を行うことができる端末である。

この固定端末７０とＭＳ１０〜１２との間のＩＰパケット伝送は、ＭＳＣ５０、５１、ＢＳＣ４０、４１、さらにＢＳ２０〜２Ｎ、３０〜３Ｎを経由して行われ、ＭＳ１０〜１２が上記のどのＢＳのサービスエリア内に移動しても通信を継続して行うことが可能である。

電話端末７１はバックボーン網７１と接続されており、少なくともＭＳ１０〜１２との間で音声通信を行うことができる端末である。この電話端末７１とＭＳ１０〜１２との間の音声伝送は、ＭＳＣ５０、５１、ＢＳＣ４０、４１、さらにＢＳ２０〜２Ｎ、３０〜３Ｎを経由して行われ、ＭＳ１０〜１２が上記のどのＢＳ２０〜２Ｎ、３０〜３Ｎのサービスエリア内に移動しても通信を継続して行うことが可能である。

この第２の実施形態のＣＤＭＡ通信システムにおいて、無線インターフェースの物理チャネルは、図１２、図１３に示すような構成であり、以下のように論理チャネルとマッピングされる。

すなわち、図１２に示す物理チャネルは、連続する複数のスーパーフレームから構成されている。各スーパーフレームは複数の無線フレームから構成されている。各無線フレームは複数のタイムスロットから構成されている。

各無線フレームの構成としては、スロット構成１、スロット構成２、スロット構成３の３つのスロットの中の少なくとも一つがあるような構成をとる。

スロット構成１としては無線フレーム内のスロット構成がｍ個の個別チャネル用スロットとｎ個の共有チャネル用スロットとに時間的に分割されている。

スロット構成２としては無線フレーム内のスロット構成がすべて個別チャネル用スロット（ｍ＋ｎ個）として定義されている。

スロット構成３としては無線フレーム内のスロット構成がすべて共有チャネル用スロット（ｍ＋ｎ個）として定義されている。

ＢＣＣＨ、ＦＡＣＨ、ＰＣＨ、ＲＡＣＨはスロット構成３にマッピングされている。ＳＤＣＣＨ、ＡＣＣＨ、ＤＴＣＨ、一部のＵＰＣＨはスロット構成２にマッピングされている。ＵＰＣＨの一部はスロット構成１にマッピングされている。 さらに、ＢＣＣＨ、ＦＡＣＨ、ＰＣＨ、ＲＡＣＨはサービスクラス１にマッピングされている。ＳＤＣＣＨ、ＡＣＣＨ、ＤＴＣＨ）一部のＵＰＣＨはサービスクラス２にマッピングされている。ＵＰＣＦＩの一部はサービスクラス３にマッピングされている。

また、図１３に示す物理チャネルは、連続する複数のスーパーフレームから構成されている。各スーパーフレームは複数の無線フレームから構成されている。各スーパーフレームの構成としては、フレーム構成１とフレーム構成２の２つのフレームの双方またはいずれか一方があるような構成をとる。フレーム構成１は、ｐ個の個別チャネル用フレームとｑ個の共有チャネル用フレ一ムとが別個に定義、つまり時間的に分割されているフレームである。フレーム構成２は、各無線フレーム毎に個別チャネル用フレームまたは共有チャネル用フレームのいずれか一方が定義されており、各フレームが任意に時間的に分割されて混在しているフレームである。

つまり、各スーパーフレームはフレーム構成１とフレーム構成２とのいずれか一方または双方があるような個別チャネル用フレームと共有チャネル用フレームとが混在した物理チャネル構成をとる。

ＢＣＣＨ、ＦＡＣＨ、ＰＣＨ、ＲＡＣＨ、ＵＰＣＨの一部はフレーム構成１またフレーム構成２の共有チャネル用フレームにマッピングされている。

ＳＤＣＣＨ、ＡＣＣＨ、ＤＴＣＨ、一部のＵＰＣＨはフレーム構成１またはフレーム構成２の個別チャネル用フレ一ムにマッピングされている。

ＢＣＣＨ、ＦＡＣＨ、ＰＣＨ、ＲＡＣＨはサービスクラス１にマッピングされている。ＳＤＣＣＨ、ＡＣＣＨ、ＤＴＣＨ、一部のＵＰＣＨはサービスクラス２にマッピングされている。ＵＰＣＨの一部はサービスクラス３にマッピングされている。

ここで、図１４、図１５を参照し、より具体的な物理チャネルと論理チャネルとのマッピングについて説明する。

図１４に示すように、上りの物理チャネルと論理チャネルとのマッピングは、各ＢＳ２０〜２Ｎ、３０〜３Ｎの無線インターフェースにおいて、ＲＡＣＨに割り当てられたキャリア２ａのコード＃Ａ１のフレーム番号１〜８はすべて共通制御チャネルである。ＳＤＣＣＨに割り当てられたキャリア２ａのコード＃Ｂ１〜Ｂｎのフレーム番号１〜８はすべて個別制御チャネルである。ＤＴＣＨに割り当てられたキャリア２ｂのコード＃５１〜５ｍのフレーム番号１〜８、キャリア２ｃのコード＃６１〜６ｍのフレーム番号１〜４はすべてＣＯ型通信の個別通信チャネルである。ＵＰＣＨに割り当てられたキャリア２ｂのコード＃５１〜５ｍのフレーム番号１〜８はすべてＣＬ型通信の個別通信チャネル、キャリア２ｃのコード＃６１〜６ｍのフレーム番号５〜８はすべてＣＬ型通信の共通通信チャネルである。

また、図１５に示すように、下りの物理チャネルと論理チャネルとのマッピングは、各ＢＳ２０〜２Ｎ、３０〜３Ｎの無線インターフェースにおいて、ＢＣＣＨに割り当てられたキャリア１ａのコード＃１１のフレーム番号１〜８は、すべて共通制御チャネルである。またＰＣＨに割り当てられたキャリア１ａのコード＃２１のフレーム番号１〜８は、すべて共通制御チャネルである。ＦＡＣＨに割り当てられたキャリア１ａのコード＃３１のフレーム番号１〜８は、すべて共通制御チヤネルである。ＳＤＣＣＨに割り当てられたキャリア１ａのコード４１〜４ｍのフレーム番号１〜８は、すべて個別制御チャネルである。ＤＴＣＨに割り当てられたキャリア１ｂのコード＃４１〜４ｍのフレーム番号１〜８は、キャリア１ｃのコード＃５１〜５ｍのフレーム番号１〜４は、すべてＣＯ型通信の個別通信チャネルである。ＵＰＣＨに割り当てられたキャリア１ｂのコード＃４１〜４ｍのフレーム番号１〜８は、すべてＣＬ型通信の個別通信チャネルで、キャリア１ｃのコード＃５１〜５ｍのフレーム番号５〜８は、すべてＣＬ型通信の共通通信チャネルである。

図１２，図１３に示した物理チャネルの例は、スロットレベルまたはフレームレベルで個別チャネルと共通チャネルとが時間的または周波数的に分割された構成となっており、上述した第１の実施形態と同様の手法により、ＭＳ１０〜１２とＢＳ２０〜２Ｎ、３０〜３Ｎ間で送受信されるデータの通信品質に応じてコード多重数を別々に管理することにより、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、上記第１および第２の実施形態では、ＭＳとＢＳ間で送受信されるデータの通信品質に応じて（サービスクラス毎に）コード多重数を時間的または／及び周波数的に完全に分割された物理チャネルの構成を示したが、必ずしも完全に分離されていなくても良い。

例えば異なるサービスクラスと時間的またはキャリアとしてオーバーラップされるような構成でも良く、この場合、サービスクラス毎にコード多重数を管理することにより、上記各実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、この場合、そのサービスクラスの物理チャネルに対しては、図７に示したようなインターリーブなどを併用して用いることにより、同一サービスクラス内で時間的に不均一である通信品質を一様化することができる。

また、この他、例えばチャネル割り当ての際に、多重の低いフレーム、スロットから順番にチャネル割当てを行うことや、共通チャネルと個別チャネルとが時間的に重なっているスロット、フレームはなるべく個別チャネル割り当てには使用せずに、ハンドオフ時などのチャネル不足時に通信品質が多少劣化しても構わないときなどの割り当てに用いることなどが考えられる。さらに、上り／下りのチャネルの多重数管理を別々に行うことなども考えられる。

以上説明したように、無線端末と無線基地局間で送受信されるデータの通信品質に応じてコード多重数を時間的または周波数的分割して管理することにより、符号分割多元接続方式の通信システムで所望の通信品質を保ちながら高スループットを維持してシステムの効率的な運用を実現することができる。
また、個別チャネルにアクセスされるコード多重数の管理と、共通チャネルにアクセスされるコード多重数の管理とを別々に行うことにより、符号分割多元接続方式で無線通信を行う上で通信品質の異なるマルチメディア通信を効率良く行うことができる。

本発明のＣＤＭＡ通信システムの第１の実施形態の構成を示す図。 第１の実施形態のＣＤＭＡ通信システムの無線回線の論理チャネル構成を示す図。 第１の実施形態のＣＤＭＡ通信システムの無線回線の物理チャネルの第１の構成を示す図。 第１の実施形態のＣＤＭＡ通信システムの無線回線の物理チャネルの第２の構成を示す図。 タイムスロットレベルでサービスクラスが分割されている例を示す図。 無線フレームレベルでサービスクラスが分割されている例を示す図。 本発明のＣＤＭＡ通信システムの第２の実施形態の構成を示す図。 第２の実施形態のＣＤＭＡ通信システムのＢＳの構成を示す図。 第２の実施形態のＣＤＭＡ通信システムのＢＳの内部処理を示す図。 第２の実施形態のＣＤＭＡ通信システムのＢＳＣの構成を示す図。 第２の実施形態のＣＤＭＡ通信システムのＭＳＣの構成を示す図。 第２の実施形態のＣＤＭＡ通信システムにおいて、各タイムスロット毎に定義した物理チャネルを示す図。 第２の実施形態のＣＤＭＡ通信システムにおいて、各フレーム毎に定義した物理チャネルを示す図。 第２の実施形態のＣＤＭＡ通信システムの上り物理チャネルと論理チャネルのマッピング例を示す図。 第２の実施形態のＣＤＭＡ通信システムの下り物理チャネルと論理チャネルのマッピング例を示す図。 従来のＣＤＭＡ通信システムにおいて、上り送信パケットがＢＳに集中する様子を示す図。 従来のＣＤＭＡ通信システムにおける多重数の管理の様子を示す図。

符号の説明

１，２…無線端末（ＭＳ）、３…無線基地局（ＢＳ）、１０〜１２…無線端末（ＭＳ）、２０〜２Ｎ，３０〜３Ｎ…無線基地局（ＢＳ）、４０，４１…無線基地局制御局（ＢＳＣ）、５０，５１…移動交換局（ＭＳＣ）、６０…バックボーン網、７０…固定端末、７１…電話端末。

Claims (2)

1. 無線基地局と符号分割多重接続方式によりデータを送受信する無線端末において、
   前記無線基地局から報知されたサービスクラス毎の送信許可確率の情報を受信する手段と、
   受信されたサービスクラス毎の送信許可確率の情報に基づいて前記無線基地局にアクセスする手段と
   を具備したことを特徴とする無線端末。
2. 無線基地局と符号分割多重接続方式によりデータを送受信する無線端末において、
   一つ以上の無線端末から共通でアクセスされる共通チャネルと、一つの無線端末が専用にアクセスする個別チャネルとに分割した物理チャネルを有する無線回線を張り、前記無線端末が前記個別チャネルにアクセスするコード多重数の管理と、前記無線端末が前記共通チャネルにアクセスするコード多重数の管理とを別個に行い、通信を開始したい無線端末の送信情報のサービスクラス毎にアクセス許可確率の情報を生成し報知する前記無線基地局から報知されたサービスクラス毎の送信許可確率の情報を受信する手段と、
   受信されたサービスクラス毎の送信許可確率の情報に基づいて前記無線基地局にアクセスする手段と
   を具備したことを特徴とする無線端末。

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