JP2007043331A - セルラ移動通信システム及びセルラ移動通信システムの基地局選択制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 基地局から離れた地点で希望信号の減衰量の増加及び干渉信号量の増加によって通信品質の低下を招き、高速データ通信が困難になるという問題点を解決するセルラ移動通信システム及び基地局選択制御方法を提供する。
【解決手段】 所定の通信データ量を略最大の通信速度で送信を行う第１の通信モード、前記所定の通信データ量を分割し、通信速度を低下させる代わりに、通信品質を高めて送信を行う第２の通信モード、又は前記所定の通信データ量を分割せずに、前記第１又は第２の通信モードと同様に、１つの基地局とのみ通信を行い、通信速度を低下させ通信品質を高めて送信を行う第３の通信モードを送信し、受信するそれぞれの構成を備え、通信環境状態に応じて、これらの通信モードを選択して、送信および受信する。
【選択図】 図２７
【解決手段】 所定の通信データ量を略最大の通信速度で送信を行う第１の通信モード、前記所定の通信データ量を分割し、通信速度を低下させる代わりに、通信品質を高めて送信を行う第２の通信モード、又は前記所定の通信データ量を分割せずに、前記第１又は第２の通信モードと同様に、１つの基地局とのみ通信を行い、通信速度を低下させ通信品質を高めて送信を行う第３の通信モードを送信し、受信するそれぞれの構成を備え、通信環境状態に応じて、これらの通信モードを選択して、送信および受信する。
【選択図】 図２７
Description
本発明は、セルラ移動通信システム及びセルラ移動通信システムの基地局選択制御方法に関し、特に、干渉が大きい等の通信状態が良好でない場合においても、通信の高速度化を図るセルラ移動通信システム及びセルラ移動通信システムの基地局選択制御方法に関する。
従来、サービスエリアを限られた範囲の領域（セル）に分割してそれぞれ基地局を配置しセル内の移動局との通信を行うセルラ方式が携帯電話のための通信システムとして用いられてきた。ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ／Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）技術に基づく第２世代移動通信システムでは、隣接するセルの信号が互いに干渉しないようにセルによって割当てる周波数を変える方法が用いられている。これに対し、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）技術に基づく第３世代移動通信システムではスペクトル拡散によって得られる耐干渉性によって隣接セルでも同一周波数の利用が可能になった。
第４世代の移動通信システムでは、より高速なデータ通信に対する需要が見込まれており、移動通信環境で広帯域の信号を用いた高速データ伝送が可能なＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）技術の利用が有望視されている。しかし、ＯＦＤＭは、隣接するセルで同一周波数を用いるシステムに利用する場合には耐干渉性の低さが問題となるため、ＯＦＤＭ技術とＣＤＭＡ技術を組み合わせて、より高い耐干渉性を有する通信方式が提案されている。
上記方式として、拡散ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）およびＭＣ−ＣＤＭＡ（Ｍｕｌｔｉ−Ｃａｒｒｉｅｒ Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式がある。これらは、ＯＦＤＭ技術をベースにスペクトル拡散と符号多重の考えを取り込んだものである。
上記のようにＯＦＤＭ技術にスペクトル拡散と符号多重の技術を組み合わせて、複数のサブキャリアやＯＦＤＭシンボルに割当てる方式を拡散ＯＦＤＭとし、以下、ＯＦＤＭ方式と拡散ＯＦＤＭ方式の送受信機の動作について簡単に説明する。
まず、ＯＦＤＭ方式の送信機および受信機の動作について説明する。
図３７は、ＯＦＤＭ方式を用いた送受信機のブロック図である。図３７（ａ）は、送信機のブロック図あり、図３７（ｂ）は、受信機のブロック図である。
１フレームの送信データシンボル数をＮｆ＝Ｎｓ×Ｎｃとする。
ここで、Ｎｃはサブキャリア数、ＮｓはＯＦＤＭシンボル数である。これ以外にチャネル推定用のパイロットシンボルが含まれるのが通常であるがここでは省略する。
送信シンボルは、シリアル／パラレル変換部（以下、「Ｓ／Ｐ」（Ｓｅｒｉａｌ／Ｐａｒａｌｌｅｌ）と呼ぶ）５００により、Ｎｃシンボルごとに並列化され、並列化された送信シンボルは、それぞれのサブキャリア成分となり、逆高速フーリエ変換部（以下、「ＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）」という）５０１により、逆ＦＦＴされ、パラレル／シリアル変換部（以下、「Ｐ／Ｓ」（Ｐａｒａｌｌｅｌ／Ｓｅｒｉａｌ）と呼ぶ）５０２によって時間信号列に変換される。
なお、ＩＦＦＴ処理（後記するＦＦＴ処理も同一）の処理単位がＯＦＤＭの１シンボルとなる。
「ＡｄｄＧＩ」ブロック５０３では、ＯＦＤＭの１シンボルごとにガードインターバル（以下、ＧＩと呼ぶ）が追加される。
図３８は、ＯＦＤＭシンボルとＧＩとの配置関係を説明するである。
ＧＩは、図３８に示す様に、ＯＦＤＭシンボルの後方の信号をＯＦＤＭシンボルの前に挿入されるデータである。このＧＩによって、無線通信路の遅延波による干渉を防ぐことができる。
図３９は、ＯＦＤＭにおける１フレーム内の送信信号における送信シンボルの配置を示した図である。
図３９で示す例では、１フレームはＮｓ個のＯＦＤＭシンボルからなり、ＯＦＤＭシンボルの中で送信シンボルは周波数方向に順次並んだ形になっている。
上記送信信号を受信する受信機では、「ＲｅｍｏｖｅＧＩ」ブロック５０４により、タイミング検出器５０５の制御の下、ＯＦＤＭシンボルすなわちＦＦＴ処理単位の切り出しが行われ、切り出されたＯＦＤＭシンボルは、Ｓ／Ｐ変換器５０６により変換された後、高速フーリエ変換部（以下、「ＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）」と呼ぶ）５０７によって、ＦＦＴ処理されて各サブキャリア成分が抽出される。その後、Ｐ／Ｓ５０８によってＰ／Ｓ変換されて、送信フレームのシンボル配列と同じ順序のシンボル列が得られる。
次に、拡散ＯＦＤＭ方式の概念を簡単に説明する。
拡散ＯＦＤＭ方式は、周波数領域、または時間領域の拡散を行うために、図４０に示すように複数のサブキャリア、または複数のＯＦＤＭシンボルにわたって同じ送信シンボルを配置する。図４０（ａ）では、周波数領域の拡散率が４であり、４つのサブキャリアで同じデータシンボルが送信される。図４０（ｂ）では周波数領域と時間領域の拡散率が共に２であり、２つのサブキャリア、２つのＯＦＤＭシンボルで同じデータシンボルが送信される。これらの例では拡散率４の拡散が行われることになるため、送信シンボルの伝送速度は、１／４に低下する。
このように、拡散ＯＦＤＭ方式は、送信シンボルの伝送速度を犠牲にして、干渉に対して耐性を有する方式となっている。
図４１は、周波数領域拡散を行う拡散ＯＦＤＭ方式の送受信機のブロック図である。図４１（ａ）は、送信機のブロック図であり、図４１（ｂ）は、受信機のブロック図である。
図４１では、周波数領域拡散の拡散率をＳＦとしている。１フレームの送信シンボル数は、ＯＦＤＭに比べて１／ＳＦになる。
図４１（ａ）に示す送信機では、Ｓ／Ｐブロック５００によって、Ｎｃ／ＳＦシンボルごとに並列化されたシンボルは、周波数領域拡散処理部６００によって周波数領域拡散が行われ、それぞれのサブキャリア成分となる。この周波数領域拡散は、１シンボルをＳＦ個のサブキャリア成分にコピーし、拡散符号を乗算して行われる。さらに、ＩＦＦＴ５０１、Ｐ／Ｓ変換５０２されて時間信号列となる。「ＡｄｄＧＩ」ブロック５０３ではＯＦＤＭシンボルごとにガードインターバル（以下、「ＧＩ」と呼ぶ）が追加される。
図３７（ａ）に示したＯＦＤＭ方式の送信機と比較して、周波数領域拡散を行う拡散処理部６００がＩＦＦＴ５０１の前に挿入されている以外は同じ構成となっている。
一方、図４１（ｂ）に示す受信機も、同様に、検出されたキャリア成分を逆拡散処理する周波数領域逆拡散処理部６０１がＦＦＴ５０７の後に挿入されている以外は同じ構成となっており、最終処理段階のＰ／Ｓ変換器５０８を経て、送信フレームのシンボル配列と同じ順序のシンボル列が得られる。
以下、上記説明した移動通信環境で広帯域の信号を用いた高速データ伝送が可能なＯＦＤＭ及び拡散ＯＦＤＭ方式を利用した従来例または現在提案されているセルラ移動通信システムについて説明する。
第４世代のセルラ移動通信システムとしてＯＦＤＭをベースとするＳＣＳ−ＭＣ−ＣＤＭＡ方式（「非特許文献１」参照）や、同じくＯＦＤＭをベースとするＶＳＦ−ＯＦＣＤＭ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｓｐｒｅａｄｉｎｇ Ｆａｃｔｏｒ−Ｏｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｎｄ Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式（「非特許文献２」参照）が提案されている。ＳＣＳ−ＭＣ−ＣＤＭＡ方式は制御チャネルと通信チャネルを周波数軸上の異なるサブキャリアに配置する。一方、ＶＳＦ−ＯＦＣＤＭ方式は、時間領域に拡散した通信チャネルと時間・周波数両領域に拡散した制御チャネルとを直交符号を用いて多重化する方法である。
また、第４世代のセルラ移動通信システムでは、雑音や他の干渉信号への耐性を得、通信品質を確保する手段として、減衰の大きい地点のユーザに対してより大きな電力でデータ通信を行う送信電力制御に代って、適応変調符号化方式が提案されている。
上記適応変調符号化方式は、基地局に近い、すなわち減衰の小さい、地点のユーザに対しては多値変調と高符号化率の誤り訂正符号を用いることにより最大通信速度を高くし、セルの境界など減衰が大きく、また干渉が大きい地点のユーザに対しては変調多値数と符号化率を小さくして通信速度を低くすることによって、通信品質を確保する方法である。
また、ＯＦＤＭ方式とＭＣ−ＣＤＭＡ方式とを相互に利用し、それぞれの通信方式における欠点を解決する技術が、特許文献１（「特開２００４−１５８９０１号公報」）に開示されている。これは、セルラ移動通信システムにおいて移動端末−基地局間の通信路状態によって、ＯＦＤＭ方式を用いるかＭＣ−ＣＤＭＡ方式を用いるかを送信スロット単位で切り替えるというものである。
さらに、ＯＦＤＭ方式を利用して、セルラ移動通信システムにおける通信品質を確保する手段として、移動局までの伝搬遅延差が上記記載したＧＩの時間ＴGIと電波の伝搬速度Ｃを掛けた距離Ｉが基地局間の距離Ｄより大きくならないように基地局の配置又時間ＴGIを設定し、複数の基地局が同期して送信を行うことによって、チャネル相互間の干渉を緩和し、通信品質を高めるＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ）ダイバーティ復調等の干渉緩和復調を可能とするＳＣ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｃｏｈｅｒｅｎｔ）−ＯＦＤＭ方式の技術が非特許文献３に開示されている。
特開２００４−１５８９０１号公報
長手他、「ＳＣＳ−ＭＣ−ＣＤＭＡ方式における共通制御チャネル同期の一検討」、２００４年電子情報通信学会総合大会Ｂ−５−８１
岸山他、「下りリンクＶＳＦ−ＯＦＣＤＭブロードバンド無線アクセスにおける適応変復調・チャネル符号化の屋外実験結果」、２００４年電子情報通信学会総合大会Ｂ−５−９４
Ｋｅｖｉｎ Ｌ．Ｂａｕｍ、"Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｏｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ、Ｍｅｔｈｏｄ、Ｓｏｆｔｗａｒｅ ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅ" ＶＴＣ‘９９ ｐｐ２２２２−２２２６、１９９８
しかしながら、上述した移動通信環境で広帯域の信号を用いた高速データ伝送が可能なＯＦＤＭ及び拡散ＯＦＤＭ方式を利用した従来例では、いずれも、減衰が大きく、また、干渉が大きい地点のユーザに対しては、データの通信速度を犠牲にして、通信品質の確保を優先するシステムがとられており、最大通信速度を上げられないという問題点がある。
そこで、本発明は、上記課題の解決を図るべく、提案したものであり、基地局から離れた地点で希望信号の減衰量の増加及び干渉信号量の増加によって通信品質の低下を招き、高速データ通信が困難になるという問題点を解決するセルラ移動通信システム及び基地局選択制御方法を提供することを目的とする。
本発明は、上記目的を達成するために、以下に記載する構成を採用するとともに、以下の特徴を備えている。
本発明に係るセルラ移動通信システムは、複数の基地局と、近傍の複数の基地局から無線信号を略同時に受信できる移動局の受信装置と、基地局コントローラと、を備えるセルラ移動通信システムであって、前記複数の基地局の各々は、前記移動局から送信されたアクセス要求を受信して、該アクセス要求を前記基地局コントローラに送信する送信手段を備え、前記基地局コントローラは、前記アクセス要求を受けた前記複数の基地局のうち、どの前記基地局に対して、どの位のデータ量を配分するかを決定する通信リソース決定手段を備えることを特徴とする。
また、本発明に係るセルラ移動通信システムは、近隣の基地局と同一グループに属さないように、グループ分けされた前記複数の基地局は、該グループに対応する基地局識別番号を有していることを特徴とする。
また、本発明に係るセルラ移動通信システムの基地局選択制御方法は、複数の基地局と、近傍の複数の基地局から無線信号を略同時に受信できる移動局の受信装置と、基地局コントローラと、を備えるセルラ移動通信システムの基地局選択制御方法であって、前記複数の基地局から適切な基地局を選択し、さらに、前記基地局コントローラの制御の下に決定された基地局からの送信データを受信する際の移動局受信装置の受信制御工程と、前記移動局が、前記受信制御方法に従って１局または複数局の基地局を経由して、前記基地局コントローラに対して、アクセス要求した場合に、各基地局のトラフィック量および通信路品質に応じて、接続する最終の基地局を選択するステップを有する前記基地局コントローラの基地局選択工程と、を備えたことを特徴とする。
また、本発明に係るセルラ移動通信システムの基地局選択制御方法において、前記基地局コントローラの基地局選択工程は、前記移動局が前記受信制御工程に従って1局または複数局の基地局を経由して、前記基地局コントローラに対してアクセス要求した場合に、リアルタイム性、優先度および通信路品質に対応して、接続する基地局を選択するステップを有することを特徴とする。
また、本発明に係るセルラ移動通信システムの基地局選択制御方法において、前記移動局受信装置の受信制御工程は、複数の基地局の送信信号が混在した受信信号から前記複数の基地局と該移動局の間の通信路状態を測定するステップと、前記通信路状態を測定するステップの結果に基づいて、１局または複数局の基地局を選択するステップと、前記選択された基地局のうち、すべての基地局または一部の基地局に対して、アクセス要求を送信するステップと、前記選択された基地局のうち、すべての基地局または一部の基地局の制御チャネル信号を復調して自局宛のトラフィック情報が含まれるかを判定するステップと、自局宛のトラフィック情報が含まれる場合に、該基地局のトラフィックチャネル信号を復調してトラフィック情報を抽出するステップと、を備えたことを特徴とする。
また、本発明に係るセルラ移動通信システムの基地局選択制御方法は、近隣の基地局と同一グループに属さないように、グループ分けされ、該グループに対応する基地局識別番号を有している前記複数の基地局において、前記通信路状態を測定するステップが、同一の前記識別番号を有する基地局のうち、それぞれ最大受信信号レベルを有する基地局の受信信号レベルを測定するステップであることを特徴とする。
また、本発明に係るセルラ移動通信システムの基地局選択制御方法は、近隣の基地局と同一グループに属さないように、グループ分けされ、該グループに対応する基地局識別番号を有している前記複数の基地局において、前記通信路状態を測定するステップが、同一の前記識別番号を有する基地局のうち、それぞれ受信タイミングの最も早い基地局の受信信号のタイミングを測定するステップであることを特徴とする。
また、本発明に係るセルラ移動通信システムの基地局選択制御方法において、前記１局または複数局の基地局を選択するステップは、前記複数の受信信号レベルのうち最高値をＸとしたとき、Ｘに対して所定の閾値Ｙを設け、受信信号レベルがＸ−Ｙより大きい受信信号レベルを有する所定数の前記基地局を選択するステップであることを特徴とする。
また、本発明に係るセルラ移動通信システムの基地局選択制御方法において、前記１局または複数局の基地局を選択するステップは、前記複数の受信信号レベルのうち、前記最大受信信号レベルを有する複数の基地局を選択し、選択された複数の前記基地局のうち受信信号レベルが大きい順に所定数の前記基地局を選択するようにしたことを特徴とする。
また、本発明に係るセルラ移動通信システムの基地局選択制御方法において、前記１局または複数局の基地局を選択するステップは、前記複数の受信信号レベルからそれぞれの伝播損失を計算し、計算された伝播損失の最小値Ｘに対して、閾値Ｙを設け、伝搬損失がＸ＋Ｙより小さい伝搬損失を有する所定数の基地局を選択するようにしたことを特徴とする。
また、本発明に係るセルラ移動通信システムの基地局選択制御方法において、前記１局または複数局の基地局を選択するステップは、前記複数の受信信号レベルからそれぞれの伝播損失を計算し、選択された複数の前記基地局のうち受信信号の伝搬損失が小さい順に所定数の前記基地局を選択するようにしたことを特徴とする。
また、本発明に係るセルラ移動通信システムの基地局選択制御方法において、前記１局または複数局の基地局を選択するステップは、前記複数の受信タイミングのうち最も早いタイミング時刻Ｘに対して、閾値Ｙを設け、受信タイミング時刻がＸ＋Ｙより早い受信タイミング時刻を有する所定数の基地局を選択するようにしたことを特徴とする。
また、本発明に係るセルラ移動通信システムの基地局選択制御方法において、前記１局または複数局の基地局を選択するステップは、前記複数の受信タイミングのうち受信タイミングの早い方から所定数の基地局を選択するようにしたことを特徴とする。
また、本発明に係るセルラ移動通信システムの基地局選択制御方法において、前記１局または複数局の基地局を選択するステップは、前記複数の受信タイミングからそれぞれの伝播遅延時間を計算し、最小の伝搬遅延時間Ｘに対して、閾値Ｙを設け、伝搬遅延時間がＸ＋Ｙより小さい伝搬遅延時間を有する所定数の基地局を選択するようにしたことを特徴とする。
また、本発明に係るセルラ移動通信システムの基地局選択制御方法において、前記１局または複数局の基地局を選択するステップは、前記複数の受信タイミングからそれぞれの伝播遅延時間を計算し、伝播遅延が小さい順に所定数の基地局を選択するようにしたことを特徴とする。
また、本発明に係るセルラ移動通信システムの基地局選択制御方法において、前記アクセス要求を送信するステップは、前記１局または複数局の基地局を選択するステップで選択された基地局の各々にアクセス要求を送信するステップであり、前記自局宛のトラフィック情報が含まれるかを判定するステップは、前記１局または複数局の基地局を選択するステップで選択されたすべての基地局の制御チャネル信号を各々復調して制御情報を抽出することによって自局宛のトラフィック情報が含まれるかを判定することを特徴とする。
また、本発明に係るセルラ移動通信システムの基地局選択制御方法において、前記アクセス要求を送信するステップは、前記１局または複数局の基地局を選択するステップで選択された基地局のうちもっとも通信路状態の良い基地局に対してアクセス要求を送信するステップであり、前記自局宛のトラフィック情報が含まれるかを判定するステップは、前記アクセス要求を送信するステップで送信した基地局の制御チャネル信号を復調して制御情報を抽出することによって自局宛のトラフィック情報がどの基地局のトラフックチャネルに含まれるかを判定することを特徴とする。
また、本発明に係るセルラ移動通信システムの基地局選択制御方法において、前記アクセス要求を送信するステップは、前記１局または複数局の基地局を選択するステップで選択された基地局のうちもっとも通信路状態の良い基地局に対してアクセス要求を送信するステップであり、前記自局宛のトラフィック情報が含まれるかを判定するステップは、前記１局または複数局の基地局を選択するステップで選択されたすべての基地局の制御チャネル信号を各々復調して制御情報を抽出することによって自局宛のトラフィック情報が含まれるかを判定することを特徴とする。
また、本発明に係るセルラ移動通信システムの基地局選択制御方法は、さらに、移動局近傍の１つまたは複数の基地局から呼び出し信号を受信するステップを備えることを特徴とする。
以上説明したように、本発明のセルラ移動通信システム及びセルラ移動通信システムの基地局選択制御方法によれば、所定の通信データ量を最大の通信速度で送信を行う第１の通信モードと、前記所定の通信データ量を分割し、通信速度を低下させる代わりに、通信品質を高めて送信を行う第２の通信モードと、前記所定の通信データ量を分割せずに、通信速度を低下させて、通信品質を高めて、１つの基地局と送信を行う第３の通信モードを有し、通信状態に応じて、基地局の稼働率を高めるとともに、基地局の送信装置から移動局の受信装置へのデータ通信速度の高速化を図ることが可能である。
また、本発明のセルラ移動通信システム及び基地局選択制御方法によれば、制御チャネル信号生成部によって、それぞれ基地局の信号を区別してほぼ同時に受信可能とするため、基地局識別番号に応じた直交コードを乗じて、制御チャネル信号が生成され、移動局の受信機が前記基地局識別番号の異なる複数の前記基地局から前記制御チャネル信号を、干渉をあまり受けることなく分離し、前記制御情報を取得することが可能である。
また、本発明のセルラ移動通信システム及び基地局選択制御方法によれば、制御チャネル信号とトラフィックチャネル信号を合成して送信することにより、伝送効率の向上を図り、ひいては基地局の送信装置から移動局の受信装置へのデータ通信速度を高めることが可能である。
また、本発明のセルラ移動通信システム及び基地局選択制御方法によれば、複数の同一のデータに対してそれぞれ一定の間隔づつ離れた周波数の直交サブキャアを割当てて、マルチキャリア伝送を行い、耐干渉性をより高くする等の高通信品質化を図ることができる。
以下、添付図面を参照して、本発明に係るセルラ移動通信システム及び基地局選択制御方法の一実施形態について詳細に説明する。
図１〜図４１は、本発明に係るセルラ移動通信システム及び基地局選択制御方法の実施形態の一例であって、図中、同一の符号を付した部分は同一物を表すものとする。
まず、本発明に係るセルラ移動通信システムの基本概念について、図１から図５を用いて、以下に説明する。
図１は、本発明に係るセルラ移動通信システムの基本概念を説明するシステム概念図である。
図１に示すように、サービスを限られた範囲の領域（セル）に分割して、それぞれの基地局を配置し、移動局との通信を行うセルラ移動通信システムにおいて、代表する３つのセル１０，１１，１２内に基地局Ａ，Ｂ，Ｃがそれぞれ配置されている様子を示している。
また、移動局Ｍがセル１０（基地局Ａ）の近傍地点Ｄにあった場合と、移動局Ｍが移動し、３つのセル１０，１１，１２が重なる境界領域１３内の地点Ｅあった場合におけるデータ通信の例を示している。
図２は、基地局コントローラ１４と各基地局間トラフィックデータと制御情報の接続を示すネットワーク構成図である。
図２に示すように、基地局コントローラ１４は、無線リソースの制御を行う装置であり、例えば、インターネット１６に接続されたコアネットワーク１５及び各基地局と接続され、インターネット１６からコアネットワーク１５を介して、送信データを移動局Ｍに宛てて送信する際に、前記複数の基地局のうち、どの基地局（ここでは基地局Ａ，Ｂ，Ｃ）の無線チャネルの割当てを行うか、また、各基地局に上記送信データのうちのどのデータをどのように配分するかなどのシステム全体の無線リソース制御を行う。
また、図１に示すように、本実施形態では、基地局コントローラ１４が、システムに１つ存在している場合を示しているが、より規模の大きいシステムでは複数の基地局コントローラがそれぞれ複数の基地局と接続する形となる。また、本発明に関連する基地局コントローラの機能は各基地局内に設けるようなシステム構成も可能である。すなわち、複数の基地局が直接情報を交換して、移動局Ｍに対して送信を行う基地局や通信モードを決定するような構成も考えられる。
ここで、通常、地点Ｄのような、電波の減衰が小さく、高い耐干渉性が要求されない地点では、基地局Ａと移動局Ｍ間で、例えば、ＯＦＤＭ信号を用いて（以下、ＯＦＤＭ又は拡散ＯＦＤＭ信号を使用して説明する）、この通信方式での最大の通信速度で、データ通信が行われる。この場合、基地局コントローラ１４は、データｘ、ｙ、ｚの全データを基地局Ａに宛てて、伝送する。データ受信した基地局Ａは、後述するトラフィックチャネルを介してデータｘ、ｙ、ｚをまとめて移動局Ｍに伝送する。この通信のモードを第１の通信モードと呼ぶことにする。
一方、移動局Ｍが地点Ｄから地点Ｅに移動した場合、この境界領域１３内の地点Ｅは、基地局Ａ，Ｂ，Ｃのどの基地局からも遠い位置にあり、電波の減衰や干渉が大きい。従って、移動局Ｍは、データの通信速度を高めるためには高い耐干渉性等が要求される。
この要求を満たすために、データｘ、ｙ、ｚを３分割して、それぞれの基地局Ａ，Ｂ，Ｃにデータｘ、ｙ、ｚを割当てることによって、１つの基地局のデータ伝送量を３分の１に小さくする。基地局コントローラ１４は、基地局Ａに対してはデータｘ、基地局Ｂに対してはデータｙ、基地局Ｃに対してはデータｚを送信し、一基地局あたりのデータ割り当て量を小さくする。このデータ伝送量を小さくすることで、例えば、干渉に強い拡散ＯＦＤＭ信号を利用して、耐干渉性を高くした上で、３つの基地局Ａ，Ｂ，Ｃからほぼ同時にデータｘ、ｙ、ｚを送信し、移動局Ｍにおいてほぼ同時に受信することで、上記第１の通信モードの通信速度に対して、できるだけ同等の通信速度となるように、通信パラメータ等を選択し、所定の速度のデータ伝送を実現することが可能となる。この通信モードを第２の通信モードと呼ぶ。
さらに、移動局Ｍが地点Ｅのような通信環境の悪い地点にある場合であって、他に多くの移動局が同時に通信を行っている場合や、より優先度の高い移動局が存在する場合には、移動局Ｍに多くの無線リソースを割り当てることができない場合がある。このような場合に、例えば、移動局Ｍは、基地局Ａのみと通信を行い、第２の通信モードと同様に、干渉に強い拡散ＯＦＤＭ信号を利用して、耐干渉性を高くして、通信の信頼性を上げ、通信の品質を確保する。この通信モードを第３の通信モードと呼ぶ。
ここで、上記説明した第１，２，３の通信モードを実行する場合において、基地局の選択方法及び任意の通信モードから他の通信モードへの移行方法について、簡単に説明しておく。
各通信モードの必要性については、上記に説明した通りであるが、図１に示したように、周辺基地局と移動局Ｍとの位置関係の変化や、通信環境状態の変化、あるいは各セルのトラフィックや移動局Ｍおよび他の移動局に対する通信に要求される通信品質の変化に応じて、適切な通信モードの移行即ち、モード選択を行う必要がある。例えば、上記第１の通信モードから第２の通信モード又は第３の通信モードへのモード移行は、現在選択されている基地局Ａ（第１の通信モードでは、基地局Ａのみが選択されている）のパイロット（後記する）受信信号レベルを常時検出しておき、通信環境条件の変化に伴って、所定の受信パワーレベル以下となった場合に、通信モード移行を行うようにしてもよい。あるいは、基地局Ａの受信信号レベルとあわせて干渉レベルを測定し、希望信号電力対干渉信号電力比（ＳＩＲ：Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ）を計算して、ＳＩＲが所定レベル以下になった場合に、通信モード移行を行うようにしてもよい。
上記第２の通信モードへの移行を行う場合は、通信環境条件の時間変化に応じて、現在選択されている基地局Ａを再度見直し、移動局Ｍ又は基地局コントローラ１４の基地局選択手段、又はこれらの組み合わせによって基地局Ａ'，Ｂ’，Ｃ'を選択し、第３の通信モードへの移行の場合も、現在選択されている基地局Ａを見直し、基地局Ａ’を選択する必要がある。
上記基地局Ａ'，Ｂ'，Ｃ'を選択する方法として、例えば、移動局Ｍの基地局選択手段が選択を行う場合、後述するように、常時周辺の複数の基地局からのパイロット信号を受信し、所定の受信パワーレベル以上を有する基地局Ａ'，Ｂ'，Ｃ'を選択する。なお、基地局Ａを選択した段階における情報を加味して、基地局Ａ'、Ｂ'、Ｃ'を選択するようにしても良い。
上記基地局Ａ'，Ｂ'，Ｃ'を選択する方法として、例えば、移動局Ｍの基地局選択手段が選択を行う場合、後述するように、常時周辺の複数の基地局からのパイロット信号を受信し、所定の受信パワーレベル以上を有する基地局Ａ'，Ｂ'，Ｃ'を選択する。なお、基地局Ａを選択した段階における情報を加味して、基地局Ａ'、Ｂ'、Ｃ'を選択するようにしても良い。
なお、後述する制御チャネルデータはトラフィックチャネルに比較してデータ量が少ないが同時に高い信頼性が要求される。そのため、周波数領域拡散、または時間領域の拡散（あるいは両方の領域での拡散）を行った拡散ＯＦＤＭ信号を利用して、高い耐干渉性を持たせて、さらに、基地局間の干渉を抑える処理をした上で、各基地局Ａ，Ｂ，Ｃから送信される。
また、第２および第３の通信モードにおいては、後述するように、それぞれ一定間隔づつ離れた直交サブキャアを利用し、複数のチャネルを得ることで、周波数ダイバーシティを行うことができ、耐干渉性をより高いものにすることができる。
次に、上述した本発明に係るセルラ移動通信システムの基本概念について、さらに詳しく説明する。
上記基地局Ａ，Ｂ，Ｃの３つの基地局を使用しての第２の通信モードである並列伝送を行う基本概念について概略説明したが、この基本概念は、並列伝送によって高速伝送を可能にするＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）技術とマルチパスに強いという特徴をもつＯＦＤＭの技術を利用するものである。
通常、ＭＩＭＯによる並列伝送は、マルチアンテナを用いて行うが、本実施形態では、複数の基地局からの並列送信によってマルチインプットを実現している。
なお、ＯＦＤＭでは、ＧＩの範囲内に遅延波が収まればマルチパスによる符号間干渉を抑えることができる。
通常のマルチアンテナを用いたＭＩＭＯによる並列伝送であれば、送信基地局のアンテナはほぼ同じ位置にあるので伝搬遅延差はマルチパスによる遅延に比べて特に考慮する必要はないが、本実施形態の場合は、複数の基地局からの送信をほぼ同時に行うため、基地局から移動局までの伝搬遅延差がＧＩより大きくならないようにすることが望ましい。
また、移動局は、携帯性を高めるために複数のアンテナを備えることが困難である。
そこで、この問題を解決するために、本実施形態では、ＯＦＤＭ信号の替わりに、周波数領域拡散を行う拡散ＯＦＤＭ信号を用いる。すなわち、周波数領域で拡散を行った後に周波数の離れたサブキャリアに信号を割当てることにより、伝搬路特性の異なる複数のチャネルを得ることができる。これによってマルチアウトプットを実現している。
図３は、複数のセルにおける基地局の配置を示す図である。
それぞれの基地局（基地局の位置を記号「＋」で示している）に＃０から＃３までの基地局識別番号を振っている。同じ基地局識別番号の基地局は隣接しないように配置し、移動局は基地局識別番号の異なる基地局の信号を区別して同時に受信する。
図４はＯＦＤＭのＧＩを説明する図である。
同時に受信する可能性のある基地局、あるいは大きな干渉を与える可能性のある基地局の信号がＧＩを超えて受信されないためには、Ｄ＞ＴGI×Ｃであることが望ましい。ここで、ＧＩ長をＴGI秒とし、隣接する基地局の距離をＤメートルとする。また、Ｃは電波の伝搬速度である。
次に、上述した本発明に係るセルラ移動通信システムの基本概念に基づく高速並列伝送を発揮させるためのパイロットチャネル、制御チャネルおよびトラフィックチャネルの信号構成について説明する。
図５は、本発明に係るセルラ移動通信システムに使用する各チャネル信号の時間及び周波数軸における構成図である。
各基地局（図５では、代表する基地局Ａ，Ｂ，Ｃとする）は、移動局Ｍに音声、画像等のデータを送信するためのトラフィックチャネル、トラフィックチャネルデータのあて先情報を含む制御情報等を送信するための制御チャネルおよびチャネル推定（各基地局の受信パワーレベルの測定等を含む）を行うためのパイロットチャネルを用いて、各チャネル信号をほぼ同時に送信する。
図５に示すように、例えば、パイロット信号は、基地局Ａ，Ｂ，Ｃからほぼ同時に送信されるため、移動局Ｍ側で、それぞれ干渉を起こすことなく分離して、受信する必要がある。そのため、各基地局からのパイロット信号は、後述する（数式１に示す）基地局識別番号に対応する直交コードを用いて、送信される。また、制御チャネル信号、トラフィック信号についても、パイロット信号と同様に、後述するように移動局Ｍで容易に分離できるように工夫がなされている。
パイロットチャネルは時間多重される。すなわち、図５に示すように、パイロット信号は、フレーム先頭の時間０からＮｐ間に時間的に別のＯＦＤＭシンボルを用いて伝送される。一方、制御チャネル信号やトラフィックチャネル信号は、時間Ｎｐ以降に送信される。
制御チャネル信号は、本実施形態では、周波数領域拡散された拡散ＯＦＤＭ信号として生成される。周波数拡散後、スクランブルコードでスクランブルされる。このスクランブルコードは、制御チャネル用の共通のコードとする。
トラフィックチャネルは、基地局毎に異なるランダム系列を用いてスクランブルされ、制御チャネル信号と非直交信号多重される。
また、パイロットシンボルもトラフィックチャネルと同一のランダム系列でスクランブルされるが、異なる基地局番号のパイロット信号とは時間方向で、直交化するようなパイロットパターンを用いることによって、基地局間の干渉を抑圧する。
パイロット信号はフレームの先端に配置されているが、フレームの前後あるいは中間に分けて配置することも可能である。あるいは、Ｎｃサブキャリアのうちいくつかのサブキャリアだけを用いてもよい。また、トラフィックチャネル信号と制御チャネル信号については、トラフィック信号がない場合に制御信号だけが送信される場合があってもかまわないし、トラフィック信号と制御信号を異なるＯＦＤＭシンボルや異なるサブキャリアに割当てることにより、互いの干渉をなくすことも可能である。
上記に示したように、パイロットチャネル、制御チャネルおよびトラフィックチャネルの信号構成を基地局間の干渉を可能な限り抑えて多重化する構成としたことにより、複数個の基地局を選択する場合の基地局の識別を容易にし、かつ、信号の伝送効率を高めることが可能となり、本システムの目的である通信環境条件に応じて基地局と移動局間の高速データ伝送を行うための基本のデータ構成となる。
パイロット信号はフレームの先端に配置されているが、フレームの前後あるいは中間に分けて配置することも可能である。あるいは、Ｎｃサブキャリアのうちいくつかのサブキャリアだけを用いてもよい。また、トラフィックチャネル信号と制御チャネル信号については、トラフィック信号がない場合に制御信号だけが送信される場合があってもかまわないし、トラフィック信号と制御信号を異なるＯＦＤＭシンボルや異なるサブキャリアに割当てることにより、互いの干渉をなくすことも可能である。
上記に示したように、パイロットチャネル、制御チャネルおよびトラフィックチャネルの信号構成を基地局間の干渉を可能な限り抑えて多重化する構成としたことにより、複数個の基地局を選択する場合の基地局の識別を容易にし、かつ、信号の伝送効率を高めることが可能となり、本システムの目的である通信環境条件に応じて基地局と移動局間の高速データ伝送を行うための基本のデータ構成となる。
次に、上記の各チャネル構成に基づいて、基地局の送信機および移動局の受信機それぞれの構成および動作についてブロック図を用いながら以下に詳細に説明する。
図６は、基地局の送信機のブロック図であり、図１０は、携帯端末（移動局）の受信機のブロック図である。
図６に示すように、基地局の送信機１７は、基地局コントローラ１４（図１に図示）から通信モードを選択するための情報等を含む制御情報を受けて、制御チャネルデータの生成、通信モード切替え等の制御信号の生成等を行う制御部２０と、生成された制御チャネルデータを一旦バッファする制御チャンネルバッファ部１８と、制御チャネルシンボルを生成する制御チャネルシンボル生成部２１と、トラフィックチャネルデータを一旦バッファするトラフィックチャネルバッファ部１９と、トラフィックチャネルデータを入力して、トラフィックチャネルシンボルを生成するトラフィックチャネルシンボル生成部２２と、パイロット信号を生成するパイロットチャネル信号生成部２３と、制御信号を生成する制御チャネル信号生成部２４と、トラフィック信号を生成するトラフィックチャネル信号生成部２５と、制御チャネル信号生成部２４により生成された制御信号とトラフィックチャネル信号生成部２５により生成されたトラフィック信号とを合成して、その合成信号を生成する合成器２６と、フレーム開始から発生するパイロット信号が終了した後、上記合成信号に切替える切替器２７と、合成信号又はパイロット信号を送信するアンテナ２８とを備えて構成される。
一方、図１０に示すように、移動局の受信機３９は、基地局の送信部から送信された制御チャンネル信号又は制御チャネル信号とトラフィックチャネル信号の合成信号又はパイロット信号を受信するアンテナ４０と、受信されたパイロット信号からパイロットシンボルを生成するパイロットチャネル信号処理部４１と、受信された制御チャネル信号から制御チャネルシンボルを抽出する制御チャネル信号処理部４２と、抽出された制御チャネルシンボルから制御チャネルデータを抽出する制御チャネルデータ再生部４４と、受信されたトラフィックチャネル信号からトラフィックチャネルシンボルを抽出するトラフィックチャネル信号処理部４３と、抽出されたトラフィックチャネルシンボルからトラフィックチャネルデータを抽出するトラフィックチャネルデータ再生部４５と、さらに、トラフィックチャネル信号処理部に入力する通信モード切替え制御信号（制御チャネル情報）を生成する統括制御部４６と、を備えて構成されている。統括制御部４６は、さらに、受信信号から複数基地局からの受信信号レベルを測定し、アクセス要求を行う基地局を選択する基地局選択手段を備える。
また、上記制御チャネル情報は、基地局コントローラから送信される通信モード選択情報等を含む制御情報から生成されるものである。
また、上記制御チャネル情報は、基地局コントローラから送信される通信モード選択情報等を含む制御情報から生成されるものである。
まず、上記のように構成される基地局の送信機及び移動局の受信機において、パイロットチャネル信号の生成およびチャネル推定について、送信機のパイロットチャネル信号生成部２３のブロック図である図７及び受信機のパイロットチャネル信号処理部４１のうち、１つの基地局に対応するパイロットチャンネル信号処理部のブロック図１１を参照して説明する。
図７は、基地局の送信機におけるパイロットチャネル信号生成部２３のブロック図である。
図１１は、移動局の受信機におけるパイロットチャネル信号処理部４１のうち、１つの基地局に対応するパイロットチャンネル信号処理部を示すブロック図である。
パイロットシンボルの各サブキャリア成分をｐ（ｉ，ｊ）で記す。
ここで、ｉは時間方向のインデックスで０からＮｐ−１の値をとる。ｊは、周波数方向のインデックスであり、０からＮｃ−１の値をとる。
図７に示すように、パイロット信号の生成には、基地局番号の異なる基地局間で直交する直交コードをコピー器３０によって、コピーし、パイロット用スクランブルコード乗算部３１によって、この直交コードと基地局固有のスクランブルコードとを掛け合わして周波数拡散される。ここでは、図３に対応して＃０から＃３の基地局識別番号を用い、パイロットシンボル数Ｎｐを４とする。
以降では、４つの基地局識別番号を用いることを仮定して実施例の説明を行うが、より多くの基地局識別番号を用いることも可能であり、本発明の範囲は４つの基地局識別番号を用いる場合に限定されるものではない。より多くの基地局識別番号を用いる場合には、以下に示す数式等の修正が必要になるが、本発明の原理に基づいてこれらの修正を行うことは当業者によれば容易に行うことができる。
以降では、４つの基地局識別番号を用いることを仮定して実施例の説明を行うが、より多くの基地局識別番号を用いることも可能であり、本発明の範囲は４つの基地局識別番号を用いる場合に限定されるものではない。より多くの基地局識別番号を用いる場合には、以下に示す数式等の修正が必要になるが、本発明の原理に基づいてこれらの修正を行うことは当業者によれば容易に行うことができる。
基地局ｌに固有のスクランブルコードをｘ0 (l)，ｘ1 (l)，・・・，ｘNc-1 (l)で表す。
また、基地局ｌに対応する基地局識別番号をｎ（ｌ）で表す。基地局識別番号ｎ（ｌ）に対応する長さ４の直交コードをｗ0 (n(l))，ｗ1 (n(l))，ｗ2 (n(l))，ｗ3 (n(l))で表す。この時、パイロットシンボルの成分ｐ(l)（ｉ，ｊ）は、下記に示す式で表される。
ここで、ｘ(l)は、例えば周期がＮｃより長いＭａｘｉｍａｌ Ｌｅｎｇｔｈ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ（ｍ系列）の一部をそれぞれ異なる基地局に割り当ても良い。また、ｗ(n(l))はアダマール系列の直交する各行をそれぞれの基地局識別番号に割当ても良い。
このような構成で得られた基地局０，１，２のパイロット信号成分はそれぞれ図１４、１５、１６のようになる。
さらに、ｐ(l)（ｉ，ｊ）は必ずしも数式１に示される式で構成される必要はなく、基地局識別番号の異なる基地局ｌとｌ’に対して次式の関係を満たすものであれば、異なる信号を用いても構わない。
このような構成で得られた基地局０，１，２のパイロット信号成分はそれぞれ図１４、１５、１６のようになる。
さらに、ｐ(l)（ｉ，ｊ）は必ずしも数式１に示される式で構成される必要はなく、基地局識別番号の異なる基地局ｌとｌ’に対して次式の関係を満たすものであれば、異なる信号を用いても構わない。
複数の基地局（ｌ＝０，１，・・・・・，Ｍ−１）から信号を受信した場合、移動局の受信機は、以下の式に示す受信信号を受信する。
上記ｈ（ｌ，ｊ）は、基地局ｌと移動局間のサブキャリアｊにおけるチャネルゲインである。
また、上記チャネルゲインは、時間方向の変動は小さいと仮定し、時間方向のインデックスは省略している。
受信信号ｒ（ｉ，ｊ）に対して、受信機３９のパイロットチャネル信号処理部４１のチャネル推定信号生成部５０は、下式に示すように基地局のパイロットシンボルの複素共役を掛けて時間平均することにより、チャネルゲインの推定値を算出することができる。この推定されたチャネルゲインは、下記に示す式で表される。
上記式において、２行目に記載されている式において、Σは、基地局識別番号がチャネルゲイン推定値を算出したい基地局ｌ’と等しい基地局の成分についての和をとっていることを意味している。
このように展開することができるのは、基地局識別番号の異なる基地局のパイロット信号は、パイロットシンボルの直交性により排除することができるためである。
また、上記３行目の式は、算出したい基地局の信号成分と、基地局識別番号は同じであるが基地局番号の異なる基地局の成分に分けて表記したものである。
同じ基地局識別番号で異なる基地局に対しては距離が離れており減衰量が大きくなるため、第２項は小さくなる。さらに、精度の高いチャネルゲインの情報を得るためには、隣接する複数のサブキャリア成分を平均化することも可能である。
次に、基地局の送信機及び移動局の受信機において、制御チャネル信号の生成および制御チャネルシンボルの生成について、送信機の制御チャネル信号生成部２４のブロック図である図８及び受信機の制御チャネル信号処理部４２のうち、１つの基地局に対応する制御チャンネル信号処理部を示すブロック図１２を参照して説明する。
図８は、基地局の送信機における制御チャネル信号生成部２４のブロック図である。
図１２は、移動局の受信機における制御チャネル信号処理部４２のうち、１つの基地局に対応する制御チャンネル信号処理部を示すブロック図である。
図８に示すように、制御信号周波数拡散部３２は、以下に示す制御チャネル用スクランブルコードによって、制御チャネルシンボルをスクランブルする。
制御チャネル用スクランブルコードz(l)は、制御チャネル用共通コードｙ0，ｙ1，・・・，ｙNc-1と、前述のｘ(l)，ｗ(n(l))を用いて、下記に示す式のようになる。
ここで、ｊｍｏｄ４は、ｊを４で割った余りを意味し、はｘを越えない最大の整数を意味する。制御チャネルシンボルは、連続する４サブキャリアで１シンボルを送信する。すなわち、スクランブル前の制御チャネルシンボルをｃ(l)（ｉ，ｊ）で表すと、下記に示す式となる。
ここで、ｊ＝０，１，・・・・Ｎc−１，ｉ＝０，１，・・・・Ｎd−１であり、制御チャネルシンボルを含む最初のＯＦＤＭシンボルに対してｉ＝０と定義している。
数式５に示す制御チャネル用スクランブルコードと数式６に示す制御チャネルシンボルとから生成される制御チャネル信号は下記の式で表される。
このような構成で得られた基地局０，１，２の制御チャネル信号成分はそれぞれ図１７、１８、１９のようになる。
数式５に示す制御チャネル用スクランブルコードと数式６に示す制御チャネルシンボルとから生成される制御チャネル信号は下記の式で表される。
さらに、制御チャネル用スクランブルコードz(l)についても、必ずしも数式４に示される式で構成される必要はなく、基地局識別番号の異なる基地局ｌとｌ’に対して次式の関係を満たすものであれば、異なるコードを用いても構わない。時間方向で固定のパターンを用いる必要もない。
基地局の送信機１９から送信された上記示す制御信号は、移動局の受信機３９によって受信され、さらに、図１２に示すように制御チャネル信号処理部４２のうち、１つの基地局に対応する制御チャンネル信号処理部によって制御チャネルのシンボルが抽出される。
以下に、制御チャネルシンボルの抽出手順を説明する。
移動局の受信機３９が複数の基地局（ｌ＝０，１，・・・Ｍ−１）から信号を受信した受信信号は、下記に示す式で表される。
まず、受信機３９の制御チャネルシンボル逆拡散部５１は、共通コードｙの複素共役を乗ずることによって、下記に示す式で表される信号を出力する。
さらに、
であるので、隣接するサブキャリアのチャネルゲインが下記の式に示すように、
ほぼ等しいと仮定すると、複数の基地局の信号が混じった受信信号を、下式に示すように基地局識別番号の異なる４つの信号に変換することができる。
但し、ｊは４の倍数である。即ち、基地局識別番号ｎ（ｌ）に対応する長さ４の直交コードｗjn (l)を上記数式８に乗ずることによって、隣接する基地局の制御チャネル信号を分離して、基地局識別番号の異なる基地局の制御チャネル信号を同時に受信し別々に抽出することができることを意味している。
さらに、パイロット信号から求めたチャネルゲインと固有のスクランブルコードを掛けて逆拡散を行えば、各基地局の制御チャネルシンボルｃ(l)（ｉ、ｊ）を抽出することができる。
この制御チャネルシンボルの抽出過程を示す式を以下に記す。
ここで、Ｇは合成後のチャネルゲインであり、Ｉは干渉信号成分である。上式では、推定したチャネルゲインを重みに用いたため、Ｇ≒｜ｈ（ｌ、ｊ）｜2となるが、推定したチャネルゲインから、異なる重みを求めることも可能である。例えば、通信路の遅延分散が大きく、周波数選択性の強い環境では数式９の仮定が成り立たず、干渉信号成分Ｉが大きくなる場合がある。このような場合にはＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ）基準に基づく重みを用いることにより、干渉と雑音を抑えることができる。
このように、基地局識別番号の異なる複数の基地局の制御情報を受信することにより、移動局の受信機３９は、制御チャネル信号と同時に受信したトラフィックチャネル信号に含まれるデータが自局宛てのデータか、また、どの基地局から送信されたものであるかを判断することができる。
このように、基地局識別番号の異なる複数の基地局の制御情報を受信することにより、移動局の受信機３９は、制御チャネル信号と同時に受信したトラフィックチャネル信号に含まれるデータが自局宛てのデータか、また、どの基地局から送信されたものであるかを判断することができる。
次に、基地局の送信機及び移動局の受信機において、トラフィックチャネル信号の生成およびトラフィックシンボルの生成について、送信機のトラフィックチャネル信号生成部２５のブロック図である図９及び受信機のトラフィックチャネル信号処理部４３のうち、１つの基地局に対応するトラフィックチャンネル信号処理部を示すブロック図１３を参照して説明する。
移動局Ｍが基地局Ａの近傍の地点Ｄに位置している場合には、上述したように、通信モードが第１の通信モードとなり、基地局Ａのみが選択される。すなわち、図９に示すスイッチ（ＳＷ Ａ，ＳＷ Ｂ）が、制御部２０からの制御信号によって、それぞれ下側に倒れ、トラフィックチャネルシンボルは、下側のトラフィックチャンネル信号生成部に入力される。そして、基地局Ａと移動局Ｍの間で、一対一の通信が行われ、そのトラフィックチャネルのデータは、最大の速度で伝送される。そのため、従来例の図２９（ａ）に示すようにＯＦＤＭ信号がそのまま使用される。なお、図９では、通信モードの切替えをＳＷで示しているが、あくまでも、論理的なものであって、必ずしも実際のハードウェアを意味するものではない。
このときのトラフィックチャネル信号は、
となる。すなわち、トラフィックチャネル信号は、トラフィック用スクランブルコード乗算部３４によって、基地局ｌに固有のスクラブルコードｘ0 (l)，ｘ1 (l)，・・・・ｘNc-1 (l)を用いてスクランブルされる。
また、ＯＦＤＭシンボルの各サブキャリア成分ｄ(l)（ｉ、ｊ）は、送信シンボルｓ（ｋ）に対して、次式のようになる。
ｊ＝０，１，・・・・Ｎc−１，ｉ＝０，１，・・・・Ｎd−１、ｌは特定の基地局の番号である。
このような構成で得られた基地局０，１，２のトラフィックチャネル信号成分はそれぞれ図２０、２１、２２のようになる。
また、トラフィックチャネルのスクランブルコードとして、ｘ(l)を用いているが、これは必ずしもパイロットチャネルのスクランブルコードとおなじものを用いている必要はなく、基地局によって異なる任意のパターンを用いても構わない。
このような構成で得られた基地局０，１，２のトラフィックチャネル信号成分はそれぞれ図２０、２１、２２のようになる。
また、トラフィックチャネルのスクランブルコードとして、ｘ(l)を用いているが、これは必ずしもパイロットチャネルのスクランブルコードとおなじものを用いている必要はなく、基地局によって異なる任意のパターンを用いても構わない。
ここで、トラフィックチャネル信号に用いるスクランブルコードと制御チャネル用のスクランブルコードとは異なるようにするため、両チャネルの信号は、互いに独立の信号となる。従って、図５に示すチャネル構成図に示すように、トラフィックチャネル信号と制御チャネル信号は、合成器２６により合成されて送信される。この合成信号は、下記の式で表される。
受信されたトラフィックチャネル信号と制御チャネル信号とが合成された上記合成信号は、制御チャネル信号処理部４２およびトラフィックチャネル信号処理部４３によって、それぞれ独立に、分離されて各選択された基地局の制御チャネルシンボルおよびトラフィックチャネルシンボルが再生される。なお、分離された制御チャネル信号から制御チャネルシンボルが再生される手順は、上述した通りである。
一方、第１の通信モードにおけるトラフィックシンボルの再生の手順について、以下に説明する。
図１３に示すスイッチ（ＳＷ Ｃ，ＳＷ Ｄ）は、統括制御部４６からの制御チャネル情報によって、それぞれ下側に倒れ、トラフィックチャネルシンボルは、下側のトラフィックチャンネル信号処理部に入力され、トラフィック信号処理部４３のトラフィックチャネルシンボル再生部５２ｂにおいて、単に、トラフィック信号に基地局ｌに固有のスクランブルコードｘ0 (l)，ｘ1 (l)，・・・・ｘNc-1 (l)の複素共役および推定チャネルゲインの複素共役を乗じた後、そのまま、Ｐ／Ｓ変換器５０８ｂに伝達される。これによって、トラフィックチャネルシンボルが再生されることになる。
次に、移動局Ｍが位置Ｄから通信環境条件の良好でない地点Ｅ（図３に示す地点Ｅ）に移動し、上述した第２の通信モードでの通信が開始された場合におけるトラフィックチャネル信号の生成とトラフィックチャネルシンボルの生成について説明する。
地点Ｅのような環境に移動局Ｍがある場合、地点Ｅの移動局Ｍは、基地局から離れているため信号の減衰も大きく干渉信号電力も大きいため地点Ｄの場合と同じ様な信号を同じ強度で送信したのでは地点Ｅではうまく受信できない。
そこで、基地局Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞれ異なるトラフィックデータを移動局に対して送信する。すなわち、周波数方向の全体でＮｃ個のシンボルを１／３づつに分けられてそれぞれの基地局によって伝送される。１つの基地局は、１つのシンボルを３つの同じシンボルに拡散させて伝送することができる。
これによって、干渉に強い拡散ＯＦＤＭ信号を用いることが可能であり、通信品質を高めることができる。ここで、図９に示すスイッチ（ＳＷ Ａ，ＳＷ Ｂ）が、制御部２０からの制御信号によって、それぞれ上側に倒れ、トラフィックチャネルシンボルは、上側のトラフィックチャンネル信号生成部２５のトラフィック信号周波数拡散部３３に入力され、それぞれ３つのサブキャリアを用いて同じ３つのデータシンボルが送信される。しかしながら、隣接したサブキャリアを使用せずに、サブキャリア間隔のＮｃ／３倍ずつ周波数が離れたサブキャリアを用いて、データシンボルが送信される。これを式で示すと、
となる。
ここで、ｊ＝０，１，・・・・，Ｎc／３−１、ｉ＝０，１，・・・・，Ｎd−１，
ここで、ｊ＝０，１，・・・・，Ｎc／３−１、ｉ＝０，１，・・・・，Ｎd−１，
ｌ＝０，１，２である。
このような構成で得られた基地局０，１，２のトラフィックチャネル信号成分はそれぞれ図２３、２４、２５のようになる。
このような構成で得られた基地局０，１，２のトラフィックチャネル信号成分はそれぞれ図２３、２４、２５のようになる。
そして、携帯端末の受信機では、図１３に示すスイッチ（ＳＷ Ｃ，ＳＷ Ｄ）は、統括制御部４６からの制御チャネル情報によって、それぞれ上側に倒れ、トラフィックチャネル信号は、上側のトラフィックチャンネル信号処理部に入力され、図１３のトラフィックチャネルシンボル逆拡散部５２ａに示すように、サブキャリア間隔のＮc／３倍ずつ周波数が離れた３つのサブキャリアの信号成分が合成され、復調されて、トラフィックチャネルシンボルが再生される。このように、周波数ダイバーシティ効果を得ることができるため、サブキャリアのレベルの変動を平均化して通信品質を高めることができる。
また、１局あたりのデータ伝送速度は、前述したように１／３になるが、３つの基地局から、ほぼ同時に信号を受信することにより、移動局Ｍが地点Ｅでも地点Ｄと同じ伝送速度を実現することができる。
なお、制御チャネル信号とトラフィックチャネル信号は、合成された合成信号によりほぼ同時に送信されてくるため、この２つのチャネル信号が干渉し合う場合もある。この場合、最初に制御チャネルを復調し、この制御チャネル信号成分を合成信号からキャンセルした後に、トラフィック信号を復調するようにしても良い。これにより、トラフィックチャネル信号の通信品質を向上することができる。
ここで、図９に示すトラフィックチャネル信号生成部２５および図１３に示すトラフィック信号処理部４３において、上述した１つの基地局の送信機と携帯端末とで通信を行う第３の通信モードは、第２の通信モードを実行する上部のブロックを使用して実行される。なお、このブロックは、全体のシンボルのうち１／３のみを処理されるため、全体のデータを処理する時間は、３倍の処理時間を必要とする。そのため、データの伝送速度は、１／３に低下する。
図１３に示すトラフィックチャネルの処理では、推定したチャネルゲインの複素共役を重みに用いているが、制御チャネルの場合と同様に異なる重みを求めることも可能である。すなわち、ほぼ同時に送信された他の基地局信号の影響が小さくなるような重みをＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ）基準に基づいて求めることで、干渉と雑音を抑えることができる。
あるいは、複数の基地局の信号を同時に処理して最も確からしい送信シンボルの組み合わせをみつけるＭＬＤ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）に基づく復調方法や、各基地局から送信されるトラフィックチャネルシンボルの各ビットの尤度情報を出力し復号器で軟判定復号を行うことで、より誤りの少ないトラフィックチャネルデータを得ることができる。
次に、上述した基地局コントローラ、複数の基地局及び移動局間のデータ通信において、基地局コントローラによる基地局の選択及び通信モード選択を行う基地局選択工程、移動局の受信機による通信すべき基地局の候補の選択及び最終基地局からのデータの受信制御工程を含むシステム全体の基地局選択制御方法の実施例についてフロー図面を用いて、以下に説明する。
＜第１の実施例の説明＞
本実施例は、移動局の受信機が、各基地局の受信レベルを測定し、通信路の品質に応じて、基地局の候補を選択した後、最終の基地局の選択（結果的に通信モードの選択がなされる）も行う場合の基地局選択制御方法の例である。
図２６は、移動局の受信機の基地局選択手段により１つの基地局を選択し、基地局コントローラにより第１の通信モードが選択される場合の手順を示すフローチャートである。
以下に、図２６に示すフローチャートに基づいて、基地局コントローラ、基地局及び移動局の動作を説明する。
本実施例は、移動局の受信機が、各基地局の受信レベルを測定し、通信路の品質に応じて、基地局の候補を選択した後、最終の基地局の選択（結果的に通信モードの選択がなされる）も行う場合の基地局選択制御方法の例である。
図２６は、移動局の受信機の基地局選択手段により１つの基地局を選択し、基地局コントローラにより第１の通信モードが選択される場合の手順を示すフローチャートである。
以下に、図２６に示すフローチャートに基づいて、基地局コントローラ、基地局及び移動局の動作を説明する。
まず、パイロットチャネル信号処理部４１は、周辺の基地局のパイロット信号を受信する（ステップＳ１００）。そして、パイロットチャネル信号処理部４１は、周辺の各基地局の受信信号レベルを測定する（ステップＳ１０１）。
次に、統括制御部４６の基地局選択手段は、基地局識別番号（＃０〜＃３）が等しい複数の基地局の中から、ステップＳ１０１において、上記測定された基地局の受信信号レベルの内、最大の受信信号レベルを有する基地局を基地局識別番号ごとに選択し、例えば、４つの基地局を選択する（ステップＳ１０２）。
次に、最大受信信号レベルの基地局より、所定のｄＢ以上低いレベルの基地局を除外する（ステップＳ１０３）。さらに、選択された基地局が３より多ければ、最小の受信レベルを除外する。（ステップＳ１０４）。本実施例(図２６)では、移動局Ｍが基地局Ａに近い地点にいる例を示しており、基地局Ａの受信レベルのみが非常に大きく基地局Ａのみが選択されることになる。
次に、ステップＳ１０５では、選択された基地局Ａに対してアクセス要求を送信する。そして、選択された基地局Ａの情報、通信品質パラメータ等のデータを基地局Ａに送信する。
アクセス要求を受けた基地局Ａは、基地局コントローラ１４に移動局Ｍからのアクセス要求を送信するとともに、上記情報の選択された基地局Ａの情報、通信品質パラメータを送信する（ステップＳ１０６）。
基地局コントローラ１４は、基地局Ａからのアクセス要求を受け付けると、基地局Ａに対して、アクセス許可を送信すると共に、通信モードを第１の通信モードに決定し、制御情報及びトラフィックデータを送信する（ステップＳ１０７）。
基地局コントローラ１４は、基地局Ａからのアクセス要求を受け付けると、基地局Ａに対して、アクセス許可を送信すると共に、通信モードを第１の通信モードに決定し、制御情報及びトラフィックデータを送信する（ステップＳ１０７）。
次に、基地局コントローラからのアクセス許可を受けた基地局Ａは、制御チャネル信号及びトラフィックチャネル信号の合成信号を含むフレーム生成を行い、移動局Ａに送信する（ステップＳ１０８）。そして、移動局Ｍの受信機は、選択された基地局Ａからの制御チャネル信号を復調する（ステップＳ１０９）。
さらに復号された制御チャネルデータに誤りがないかをＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ−Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ−Ｃｈｅｃｋ）符号等で判定し（ステップＳ１１０）、誤りなく受信できた場合（ステップＳ１１０；Ｙｅｓ）には、トラフィックチャネル信号に自局宛ての情報が含まれているかどうかを受信した制御情報に基づいて判断し（ステップＳ１１１）、自局宛ての情報が含まれている場合（ステップＳ１１１；Ｙｅｓ）、基地局Ａのトラフィックチャネルを復調、復号する（ステップＳ１１２）処理を行う。
ステップＳ１１０において、受信した制御チャネルデータに誤りがあった場合（ステップＳ１１０；Ｎｏ）、また、ステップＳ１１１において、自局宛ての情報が含まれていないことが判明した場合（ステップＳ１１１；Ｎｏ）には、基地局Ａのトラフィックチャネル信号に対するそれ以降の処理を行わない（ステップＳ１１３）。
ここで、受信候補基地局の制御チャネルを受信し、ＣＲＣ符号等で誤り検出を行い、誤りが無ければ（ステップＳ１１０；Ｙｅｓ）、制御チャネル信号のレプリカを生成して、受信信号からキャンセルし、基地局信号のトラフィックチャネルを復調する方法をとってもよい。
また、基地局を選択する基準としては、上記の受信信号レベルによる方法以外にも、無線通信路の伝搬損失によって順序づけする方法であってもよい。さらに、基地局との距離を基準にするために、受信信号タイミングや伝搬遅延量によって順序づけする方法も考えられる。
＜第２の実施例の説明＞
本実施例は、移動局の受信機が、各基地局の受信レベルを測定し、通信路の品質に応じて、基地局の候補を選択した後、複数の最終基地局の選択を行う場合の基地局選択制御方法の例である。前記実施例１と異なる点は、トラフィック量の余裕に応じて、基地局コントローラが最終的な通信モードを決定する基地局選択制御方法の例である。
また、図２７は、移動局の受信機の基地局の選択手段により複数の基地局候補を選択し、最終的な基地局を決定した後、基地局コントローラにより第２の通信モードが選択される場合の手順を示すフローチャートである。
さらに、図２８は、基地局コントローラにより第３の通信モードが選択される場合の手順を示すフローチャートである。
以下に、図２７、２８に示すフローチャートに基づいて、基地局コントローラ、基地局及び移動局の動作を説明する。
本実施例は、移動局の受信機が、各基地局の受信レベルを測定し、通信路の品質に応じて、基地局の候補を選択した後、複数の最終基地局の選択を行う場合の基地局選択制御方法の例である。前記実施例１と異なる点は、トラフィック量の余裕に応じて、基地局コントローラが最終的な通信モードを決定する基地局選択制御方法の例である。
また、図２７は、移動局の受信機の基地局の選択手段により複数の基地局候補を選択し、最終的な基地局を決定した後、基地局コントローラにより第２の通信モードが選択される場合の手順を示すフローチャートである。
さらに、図２８は、基地局コントローラにより第３の通信モードが選択される場合の手順を示すフローチャートである。
以下に、図２７、２８に示すフローチャートに基づいて、基地局コントローラ、基地局及び移動局の動作を説明する。
ステップＳ１００〜ステップＳ１０４までは、図２６に示したフローと同じ処理であるので、説明は省略する。ただし、本実施例(図２７，２８)では、移動局Ｍが基地局ＡとＢの境界付近にいる例を示しており、基地局Ａ及びＢの受信レベルがほぼ同じレベルであり、基地局ＡおよびＢが選択されることになる。ステップＳ１０４において、受信レベルの差が所定の範囲にある基地局Ａ，Ｂが選択されると、移動局Ｍは、基地局Ａ，Ｂに対してアクセス要求を送信するとともに、それぞれが選択された情報およびそれぞれの通信品質パラメータを送信する（ステップＳ２００）。
基地局Ａは、アクセス要求を受け付けると、基地局コントローラに移動局Ｍからのアクセス要求を送信し、基地局Ａの通信品質パラメータも送信する（ステップＳ２０１）。同様に、基地局Ｂもアクセス要求を受け付けると、基地局コントローラに移動局Ｍからのアクセス要求を送信し、基地局Ｂの通信品質パラメータも送信する（ステップＳ２０２）。
基地局Ａ，Ｂからのアクセス要求を受け付けた基地局コントローラは、基地局Ａ，Ｂの各セルのトラフィック量に余裕があるか等の判定を行う（ステップＳ２０３）。トラフィック量に余裕がある場合には（ステップＳ２０３；Ｙｅｓ）、基地局Ａ，Ｂに対して、アクセス許可を送信するとともに、基地局コントローラは、通信モードを第２の通信モードとし、この通信モードに対応して、制御情報、トラフィックデータを送信する（ステップＳ２０４）。
アクセス許可を受け付けた基地局Ａ及びＢは、それぞれ移動局Ｍにフレーム生成し、ほぼ同時に送信する（ステップＳ２０５、ステップＳ２０６）。
次に、移動局Ｍの受信機は、選択された基地局Ａ、Ｂからの制御チャネル信号をほぼ同時に受信し、復調する（ステップＳ２０７）。移動局Ｍの受信機は、基地局Ａ、Ｂのそれぞれに対して制御チャネルデータが誤りなく受信できたかどうかを判定し（ステップＳ２０８）、誤りなく受信できた場合（ステップＳ２０８；Ｙｅｓ）には、制御チャネルデータに自局宛ての情報が含まれているかの判断を行い（ステップＳ２０９）、自局宛ての情報が含まれている場合（ステップＳ２０９；Ｙｅｓ）、トラフィックチャネルを復調、復号処理を行う（ステップＳ２１０）。
ステップＳ２０８において、受信に誤りがあった場合（ステップＳ２０８；Ｎｏ）、また、ステップＳ２０９において、自局宛ての情報が含まれていない場合（ステップＳ２０９；Ｎｏ）には、トラフィックチャネル信号の復調をせず（ステップＳ２１１）、自局宛ての情報が含まれることが判明した基地局の信号のみ処理する。
次に、ステップＳ２０３において、判定条件が満たさない場合（ステップＳ２０３；Ｎｏ）には、図２８に示す（Ａ）の処理に移行する。２つの基地局Ａ，Ｂが選択された状態で、どちらか通信条件の良い基地局Ａ又はＢを選択する。ここでは基地局Ａが選択されたものとする。基地局コントローラは通信モードを第３の通信モードとし、基地局Ａに対してアクセス許可を発行し制御情報とトラフィックデータを送信する（ステップＳ２２０）。
アクセス許可を受け付けた基地局Ａは、フレーム生成し、移動局Ｍに送信する（ステップＳ２２１）。
移動局Ｍはこの時点ではモード３が選択され基地局Ａからデータが送られるという情報を持っていない。そのため、移動局Ｍがアクセス要求を送信した基地局Ａ、Ｂ両方の信号を受信するように動作する。移動局Ｍの受信機は、基地局Ａ、Ｂの制御チャネル信号をほぼ同時に受信し、復調する（ステップＳ２２２）。復調された基地局Ａ又はＢの制御チャネルデータが誤りなく受信できたかどうかを判定し（ステップＳ２２３）、誤りなく受信できた場合（ステップＳ２２３；Ｙｅｓ）には、制御チャネルデータに自局宛ての情報が含まれているかの判断を行い（ステップＳ２２４）、自局宛ての情報が含まれている場合（ステップＳ２２４；Ｙｅｓ）にその基地局のトラフィックチャネルを復調、復号処理を行う（ステップＳ２１０）。
ステップＳ２２３において、受信に誤りがあった場合（ステップＳ２２３；Ｎｏ）、また、ステップＳ２２４において、自局宛ての情報が含まれていない場合（ステップＳ２２４；Ｎｏ）には、トラフィックチャネル信号に対するそれ以降の処理を行わない（ステップＳ２２６）。
＜第３の実施例の説明＞
本実施例は、移動局の受信機が、各基地局の受信レベルを測定し、最大受信レベルの基地局の候補を選択した後、最終基地局の選択を基地局コントローラが行う場合の基地局選択制御方法の例である。
また、図２９は、移動局の受信機の基地局選択手段により最大受信レベルの基地局候補を選択し、基地局コントローラの基地局選択手段により、最終基地局の選択、第１の通信モード選択が実行される場合の手順を示すフローチャートである。
以下に、図２９に示すフローチャートに基づいて、基地局コントローラ、基地局及び移動局の動作を説明する。
本実施例は、移動局の受信機が、各基地局の受信レベルを測定し、最大受信レベルの基地局の候補を選択した後、最終基地局の選択を基地局コントローラが行う場合の基地局選択制御方法の例である。
また、図２９は、移動局の受信機の基地局選択手段により最大受信レベルの基地局候補を選択し、基地局コントローラの基地局選択手段により、最終基地局の選択、第１の通信モード選択が実行される場合の手順を示すフローチャートである。
以下に、図２９に示すフローチャートに基づいて、基地局コントローラ、基地局及び移動局の動作を説明する。
ステップＳ１００〜ステップＳ１０２までは、図２６に示したフローと同じ処理であるので、説明は省略する。本実施例(図２９)では、移動局Ｍが基地局Ａ付近にいる例を示しており、基地局Ａの受信レベルが最大レベルであり、基地局Ａが選択されることになる（ステップＳ３０１）。移動局Ｍは、基地局Ａに対してのみアクセス要求を送信するとともに、ステップＳ１０２で選択された基地局の選択候補Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの受信レベル情報および通信品質パラメータを送信する（ステップＳ３０２）。
基地局Ａは、アクセス要求を受け付けると、基地局コントローラに移動局Ｍからのアクセス要求を送信し、基地局Ａ、Ｂ，Ｃ，Ｄの通信品質パラメータを送信する（ステップＳ３０３）。
基地局Ａからのアクセス要求を受け付けた基地局コントローラの基地局選択手段は、選択された基地局Ａ，Ｂ、Ｃ，Ｄ各セルのトラフィック量の余裕、通信品質パラメータを考慮して、最終的に基地局Ａを選択する（ステップＳ３０４）。そして、通信モードを第１の通信モードとし、基地局Ａにアクセス許可を与えて、トラフィックデータを送信する（ステップＳ３０５）。
アクセス許可を受け付けた基地局Ａは、それぞれ移動局Ｍにフレーム生成し、送信する（ステップＳ３０６）。
次に、移動局Ｍの受信機は、選択された基地局Ａからの制御チャネル信号を受信し、復調する（ステップＳ３０７）。基地局Ａの制御チャネルデータが誤りなく受信できたかどうかを判定し（ステップＳ３０８）、誤りなく受信できた場合（ステップＳ３０８；Ｙｅｓ）には、制御チャネルデータに自局宛ての情報が含まれているかの判断を行い（ステップＳ３０９）、自局宛ての情報が含まれている場合（ステップＳ３０９；Ｙｅｓ）、トラフィックチャネルを復調、復号処理を行う（ステップＳ３１０）。
ステップＳ３０８において、受信に誤りがあった場合（ステップＳ３０８；Ｎｏ）、また、ステップＳ２０９において、自局宛ての情報が含まれていない場合（ステップＳ３０９；Ｎｏ）には、トラフィックチャネル信号の復調をせず（ステップＳ３１１）、自局宛ての情報が含まれることが判明した基地局の信号のみ処理する。
＜第４の実施例の説明＞
本実施例は、移動局の受信機が、各基地局の受信レベルを測定し、最大受信レベルの基地局の候補を選択した後、最終基地局の選択を基地局コントローラが行う場合の基地局選択制御方法の例である。
また、図３０は、移動局の受信機における基地局の選択手段により最大受信レベルの基地局候補を選択し、基地局コントローラの基地局選択手段により、最終基地局の選択、第２の通信モード選択が実行される場合の手順を示すフローチャートである。
第３の実施例と異なる点は、移動局が基地局Ａ，Ｂの境界付近に存在する場合であり、ステップ３０４において、選択基地局のトラフィック量と、通信品質パラメータから、基地局コントローラの基地局選択手段は、最終的に基地局Ａ，Ｂを選択する。そして、通信モードを第２の通信モードとし、基地局Ａ，Ｂに対してアクセス許可を行い、それぞれに対してトラフィックデータを送信する。これ以降の処理は、第２の実施例と同様である。
本実施例は、移動局の受信機が、各基地局の受信レベルを測定し、最大受信レベルの基地局の候補を選択した後、最終基地局の選択を基地局コントローラが行う場合の基地局選択制御方法の例である。
また、図３０は、移動局の受信機における基地局の選択手段により最大受信レベルの基地局候補を選択し、基地局コントローラの基地局選択手段により、最終基地局の選択、第２の通信モード選択が実行される場合の手順を示すフローチャートである。
第３の実施例と異なる点は、移動局が基地局Ａ，Ｂの境界付近に存在する場合であり、ステップ３０４において、選択基地局のトラフィック量と、通信品質パラメータから、基地局コントローラの基地局選択手段は、最終的に基地局Ａ，Ｂを選択する。そして、通信モードを第２の通信モードとし、基地局Ａ，Ｂに対してアクセス許可を行い、それぞれに対してトラフィックデータを送信する。これ以降の処理は、第２の実施例と同様である。
＜第５の実施例の説明＞
本実施例は、移動局の受信機が、各基地局の受信レベルを測定し、通信路の品質に応じて、基地局の候補を選択した後、複数の最終基地局の選択を行う場合の基地局選択制御方法の例であり、上述の第２の実施例とほぼ同じ処理内容である。第２の実施例と異なる点は、伝送するデータがリアルタイムデータ（優先データ）であるか否かを、基地局コントローラが判定して、最終的な通信モードを決定する点である。
図３１は、移動局の受信機の基地局選択手段により基地局候補を選択し、最終的な基地局を決定した後、基地局コントローラの基地局選択手段により第２の通信モードが選択される場合の手順を示すフローチャートである。
また、図３２は、基地局コントローラの基地局の選択手段により第３の通信モードが選択される場合の手順を示すフローチャートである。
伝送するデータがリアルタイムデータ（優先データ）であるか否かを、基地局コントローラが判定する判断処理が、図３１に示すステップＳ４００である。ステップＳ４００において、リアルタイムデータである場合（ステップＳ４００；Ｙｅｓ）には、ステップＳ２０４の通信モード決定処理に移行し、リアルデータでない場合（ステップＳ４００；Ｎｏ）には、（Ｂ）に示す図３２のステップ２２０に移行する。
本実施例は、移動局の受信機が、各基地局の受信レベルを測定し、通信路の品質に応じて、基地局の候補を選択した後、複数の最終基地局の選択を行う場合の基地局選択制御方法の例であり、上述の第２の実施例とほぼ同じ処理内容である。第２の実施例と異なる点は、伝送するデータがリアルタイムデータ（優先データ）であるか否かを、基地局コントローラが判定して、最終的な通信モードを決定する点である。
図３１は、移動局の受信機の基地局選択手段により基地局候補を選択し、最終的な基地局を決定した後、基地局コントローラの基地局選択手段により第２の通信モードが選択される場合の手順を示すフローチャートである。
また、図３２は、基地局コントローラの基地局の選択手段により第３の通信モードが選択される場合の手順を示すフローチャートである。
伝送するデータがリアルタイムデータ（優先データ）であるか否かを、基地局コントローラが判定する判断処理が、図３１に示すステップＳ４００である。ステップＳ４００において、リアルタイムデータである場合（ステップＳ４００；Ｙｅｓ）には、ステップＳ２０４の通信モード決定処理に移行し、リアルデータでない場合（ステップＳ４００；Ｎｏ）には、（Ｂ）に示す図３２のステップ２２０に移行する。
＜第６及び７の実施例の説明＞
本実施例６、７は、移動局の受信機が、各基地局の受信レベルを測定し、最大受信レベルの基地局の候補を選択した後、最終基地局の選択を基地局コントローラが行う場合の基地局選択制御方法の例であり、上述の第３，４の実施例とほぼ同様な処理内容である。第３，４の実施例と異なる点は、基地局コントローラが、伝送するデータがリアルタイムデータ（優先データ）であるか否かを判定し、基地局の決定を行っている点である（ステップＳ３３０、ステップＳ３４０）。
図３３は、移動局の受信機の基地局選択手段により最大受信レベルの基地局候補を選択し、基地局コントローラの基地局選択手段により、最終基地選択、第１の通信モード選択が実行される場合の手順を示すフローチャートである。
また、図３４は、移動局の受信機の基地局選択手段により最大受信レベルの基地局候補を選択し、基地局コントローラの基地局選択手段により、最終基地選択、第２の通信モード選択が実行される場合の手順を示すフローチャートである。
本実施例６、７は、移動局の受信機が、各基地局の受信レベルを測定し、最大受信レベルの基地局の候補を選択した後、最終基地局の選択を基地局コントローラが行う場合の基地局選択制御方法の例であり、上述の第３，４の実施例とほぼ同様な処理内容である。第３，４の実施例と異なる点は、基地局コントローラが、伝送するデータがリアルタイムデータ（優先データ）であるか否かを判定し、基地局の決定を行っている点である（ステップＳ３３０、ステップＳ３４０）。
図３３は、移動局の受信機の基地局選択手段により最大受信レベルの基地局候補を選択し、基地局コントローラの基地局選択手段により、最終基地選択、第１の通信モード選択が実行される場合の手順を示すフローチャートである。
また、図３４は、移動局の受信機の基地局選択手段により最大受信レベルの基地局候補を選択し、基地局コントローラの基地局選択手段により、最終基地選択、第２の通信モード選択が実行される場合の手順を示すフローチャートである。
＜第８及び９の実施例の説明＞
本実施例８、９は、移動局の受信機が、各基地局の受信レベルを測定し、最大受信レベルの基地局の候補を選択した後、最終基地局の選択を基地局コントローラが行う場合の基地局選択制御方法の例であり、上述の第６，７の実施例とほぼ同様な処理内容である。第６，７の実施例とは以下の点で異なる。
伝送するデータがリアルタイムデータ（優先データ）であるか否かを、基地局コントローラが判定して、最終的な通信モードを決定し、選択した基地局は、フレーム生成し、トラフィックデータを移動局に送信する。この場合、移動局は、通信路状態が最も良い基地局にアクセスを要求し、その基地局の制御チャネルデータを復調して、自局宛て情報のある基地局のトラフックチャネルデータを復調する（ステップＳ３５１、ステップＳ３５２）。
本実施例８、９は、移動局の受信機が、各基地局の受信レベルを測定し、最大受信レベルの基地局の候補を選択した後、最終基地局の選択を基地局コントローラが行う場合の基地局選択制御方法の例であり、上述の第６，７の実施例とほぼ同様な処理内容である。第６，７の実施例とは以下の点で異なる。
伝送するデータがリアルタイムデータ（優先データ）であるか否かを、基地局コントローラが判定して、最終的な通信モードを決定し、選択した基地局は、フレーム生成し、トラフィックデータを移動局に送信する。この場合、移動局は、通信路状態が最も良い基地局にアクセスを要求し、その基地局の制御チャネルデータを復調して、自局宛て情報のある基地局のトラフックチャネルデータを復調する（ステップＳ３５１、ステップＳ３５２）。
図３５は、移動局の受信機の基地局選択手段により最大受信レベルの基地局候補を選択し、基地局コントローラの基地局選択手段により、最終基地選択、第１の通信モード選択が実行される場合の手順を示すフローチャートである。
また、図３６は、移動局の受信機の基地局選択手段により最大受信レベルの基地局候補を選択し、基地局コントローラの基地局選択手段により、最終基地選択、第２の通信モード選択が実行される場合の手順を示すフローチャートである。
また、図３６は、移動局の受信機の基地局選択手段により最大受信レベルの基地局候補を選択し、基地局コントローラの基地局選択手段により、最終基地選択、第２の通信モード選択が実行される場合の手順を示すフローチャートである。
以上説明したように、通信環境状態に応じて、適切な基地局の選択及び通信モードの選択を自動的に実行することが可能となる。
以上は、移動局側から物理チャネルの設定要求（アクセス要求）を出して、最終的には基地局コントローラで下りリンクのデータを送信する基地局を決定する方法について述べた。しかし、アプリケーションのレベルでは移動局からインターネット上のサーバにアクセスしてデータをダウンロードする場合もあれば、インターネット上の例えばメールサーバなどから移動局にデータ送信を送信する場合もある。無線アクセスネットワークに属する移動局同士がデータのやり取りをする場合もある。また、本明細書には上りリンクの物理チャネル設定方法や、移動局への呼び出し要求について記していないが、これらは既存の技術と組み合わせて解決可能である。
移動局がインターネット上のサーバや他の移動局から無線ネットワークを経由して呼び出しを受ける場合、基地局コントローラは移動局が最後にアクセスした基地局あるいはその周辺の複数の基地局を通して呼び出し信号を送信し、呼び出し信号を受けた移動局が上記したＳ１００以降のステップに従って無線通信チャネルの設定を行うことも可能である。
以上は、移動局側から物理チャネルの設定要求（アクセス要求）を出して、最終的には基地局コントローラで下りリンクのデータを送信する基地局を決定する方法について述べた。しかし、アプリケーションのレベルでは移動局からインターネット上のサーバにアクセスしてデータをダウンロードする場合もあれば、インターネット上の例えばメールサーバなどから移動局にデータ送信を送信する場合もある。無線アクセスネットワークに属する移動局同士がデータのやり取りをする場合もある。また、本明細書には上りリンクの物理チャネル設定方法や、移動局への呼び出し要求について記していないが、これらは既存の技術と組み合わせて解決可能である。
移動局がインターネット上のサーバや他の移動局から無線ネットワークを経由して呼び出しを受ける場合、基地局コントローラは移動局が最後にアクセスした基地局あるいはその周辺の複数の基地局を通して呼び出し信号を送信し、呼び出し信号を受けた移動局が上記したＳ１００以降のステップに従って無線通信チャネルの設定を行うことも可能である。
尚、本発明に係るセルラ移動通信システムは、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
１０、１１，１２ セル
１３ 境界領域
１４ 基地局コントローラ
１５ コアネットワーク
１６ インターネット
１７ 基地局の送信機
１８ 制御チャネルデータバッファ部
１９ トラフィックチャネルデータバッファ部
２０ 制御部
２１ 制御チャネルシンボル生成部
２２ トラフィックチャネルシンボル生成部
２３ パイロットチャネル信号生成部
２４ 制御チャネル信号生成部
２５ トラフィックチャネル信号生成部
２６ 合成部
２７ 切替部
２８ アンテナ
３０ コピー部（ｃｏｐｉｅｒ）
３１ パイロット用スクランブルコード乗算部
３２ 制御信号周波数拡散部
３３ トラフィック信号周波数拡散部
３４ トラフィック用スクランブルコード乗算部
３９ 移動局の受信機
４０ アンテナ
４１ パイロットチャネル信号処理部
４２ 制御チャネル信号処理部
４３ トラフィックチャネル信号処理部
４４ 制御チャネルデータ再生部
４５ トラフィックチャネルデータ再生部
４６ 統括制御部
５０ チャネル推定信号生成部
５１ 制御チャネルシンボル逆拡散部
５２ａ トラフィックチャネルシンボル逆拡散部
５２ｂ トラフィックチャネルシンボル再生部
５００ Ｓ／Ｐ変換器
５０１ ＩＦＦＴ
５０２ Ｐ／Ｓ変換器
５０３ ＡｄｄＧＩ
５０４ ＲｅｍｏｖｅＧＩ
５０５ タイミング検出器
５０６ Ｓ／Ｐ変換器
５０７ ＦＦＴ
５０８ Ｐ／Ｓ変換器
６００ 周波数領域拡散部
６０１ 周波数領域逆拡散部
１３ 境界領域
１４ 基地局コントローラ
１５ コアネットワーク
１６ インターネット
１７ 基地局の送信機
１８ 制御チャネルデータバッファ部
１９ トラフィックチャネルデータバッファ部
２０ 制御部
２１ 制御チャネルシンボル生成部
２２ トラフィックチャネルシンボル生成部
２３ パイロットチャネル信号生成部
２４ 制御チャネル信号生成部
２５ トラフィックチャネル信号生成部
２６ 合成部
２７ 切替部
２８ アンテナ
３０ コピー部（ｃｏｐｉｅｒ）
３１ パイロット用スクランブルコード乗算部
３２ 制御信号周波数拡散部
３３ トラフィック信号周波数拡散部
３４ トラフィック用スクランブルコード乗算部
３９ 移動局の受信機
４０ アンテナ
４１ パイロットチャネル信号処理部
４２ 制御チャネル信号処理部
４３ トラフィックチャネル信号処理部
４４ 制御チャネルデータ再生部
４５ トラフィックチャネルデータ再生部
４６ 統括制御部
５０ チャネル推定信号生成部
５１ 制御チャネルシンボル逆拡散部
５２ａ トラフィックチャネルシンボル逆拡散部
５２ｂ トラフィックチャネルシンボル再生部
５００ Ｓ／Ｐ変換器
５０１ ＩＦＦＴ
５０２ Ｐ／Ｓ変換器
５０３ ＡｄｄＧＩ
５０４ ＲｅｍｏｖｅＧＩ
５０５ タイミング検出器
５０６ Ｓ／Ｐ変換器
５０７ ＦＦＴ
５０８ Ｐ／Ｓ変換器
６００ 周波数領域拡散部
６０１ 周波数領域逆拡散部
Claims (19)
- 複数の基地局と、近傍の複数の基地局から無線信号を略同時に受信できる移動局の受信装置と、基地局コントローラと、を備えるセルラ移動通信システムであって、
前記複数の基地局の各々は、前記移動局から送信されたアクセス要求を受信して、該アクセス要求を前記基地局コントローラに送信する送信手段を備え、
前記基地局コントローラは、前記アクセス要求を受けた前記複数の基地局のうち、どの前記基地局に対して、どの位のデータ量を配分するかを決定する通信リソース決定手段を備えることを特徴とするセルラ移動通信システム。 - 近隣の基地局と同一グループに属さないように、グループ分けされた前記複数の基地局は、該グループに対応する基地局識別番号を有していることを特徴とする請求項１に記載のセルラ移動通信システム。
- 複数の基地局と、近傍の複数の基地局から無線信号を略同時に受信できる移動局の受信装置と、基地局コントローラと、を備えるセルラ移動通信システムの基地局選択制御方法であって、
前記複数の基地局から適切な基地局を選択し、さらに、前記基地局コントローラの制御の下に決定された基地局からの送信データを受信する際の移動局受信装置の受信制御工程と、
前記移動局が、前記受信制御工程に従って１局または複数局の基地局を経由して、前記基地局コントローラに対して、アクセス要求した場合に、各基地局のトラフィック量および通信路品質に応じて、接続する最終の基地局を選択するステップを有する前記基地局コントローラの基地局選択工程と、
を備えたことを特徴とするセルラ移動通信システムの基地局選択制御方法。 - 前記基地局コントローラの基地局選択工程は、前記移動局が前記受信制御工程に従って１局または複数局の基地局を経由して、前記基地局コントローラに対してアクセス要求した場合に、リアルタイム性、優先度および通信路品質に対応して、接続する基地局を選択するステップを有することを特徴とする請求項３に記載のセルラ移動通信システムの基地局選択制御方法。
- 前記移動局受信装置の受信制御工程は、
複数の基地局の送信信号が混在した受信信号から前記複数の基地局と該移動局の間の通信路状態を測定するステップと、
前記通信路状態を測定するステップの結果に基づいて、１局または複数局の基地局を選択するステップと、
前記選択された基地局のうち、すべての基地局または一部の基地局に対して、アクセス要求を送信するステップと、
前記選択された基地局のうち、すべての基地局または一部の基地局の制御チャネル信号を復調して自局宛のトラフィック情報が含まれるかを判定するステップと、
自局宛のトラフィック情報が含まれる場合に、該基地局のトラフィックチャネル信号を復調してトラフィック情報を抽出するステップと、
を備えたことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のセルラ移動通信システムの基地局選択制御方法。 - 近隣の基地局と同一グループに属さないように、グループ分けされ、該グループに対応する基地局識別番号を有している前記複数の基地局において、
前記通信路状態を測定するステップは、同一の前記識別番号を有する基地局のうち、それぞれ最大受信信号レベルを有する基地局の受信信号レベルを測定するステップであることを特徴とする請求項５に記載のセルラ移動通信システムの基地局選択制御方法。 - 近隣の基地局と同一グループに属さないように、グループ分けされ、該グループに対応する基地局識別番号を有している前記複数の基地局において、
前記通信路状態を測定するステップは、同一の前記識別番号を有する基地局のうち、それぞれ受信タイミングの最も早い基地局の受信信号のタイミングを測定するステップであることを特徴とする請求項５に記載のセルラ移動通信システムの基地局選択制御方法。 - 前記１局または複数局の基地局を選択するステップは、前記複数の受信信号レベルのうち最高値をＸとしたとき、Ｘに対して所定の閾値Ｙを設け、受信信号レベルがＸ−Ｙより大きい受信信号レベルを有する所定数の前記基地局を選択するステップであることを特徴とする請求項６に記載のセルラ移動通信システムの基地局選択制御方法。
- 前記１局または複数局の基地局を選択するステップは、前記複数の受信信号レベルのうち、前記最大受信信号レベルを有する複数の基地局を選択し、選択された複数の前記基地局のうち受信信号レベルが大きい順に所定数の前記基地局を選択するようにしたことを特徴とする請求項６に記載のセルラ移動通信システムの基地局選択制御方法。
- 前記１局または複数局の基地局を選択するステップは、前記複数の受信信号レベルからそれぞれの伝播損失を計算し、計算された伝播損失の最小値Ｘに対して、閾値Ｙを設け、伝搬損失がＸ＋Ｙより小さい伝搬損失を有する所定数の基地局を選択するようにしたことを特徴とする請求項６に記載のセルラ移動通信システムの基地局選択制御方法。
- 前記１局または複数局の基地局を選択するステップは、前記複数の受信信号レベルからそれぞれの伝播損失を計算し、選択された複数の前記基地局のうち受信信号の伝搬損失が小さい順に所定数の前記基地局を選択するようにしたことを特徴とする請求項６に記載のセルラ移動通信システムの基地局選択制御方法。
- 前記１局または複数局の基地局を選択するステップは、前記複数の受信タイミングのうち最も早いタイミング時刻Ｘに対して、閾値Ｙを設け、受信タイミング時刻がＸ＋Ｙより早い受信タイミング時刻を有する所定数の基地局を選択するようにしたことを特徴とする請求項７に記載のセルラ移動通信システムの基地局選択制御方法。
- 前記１局または複数局の基地局を選択するステップは、前記複数の受信タイミングのうち受信タイミングの早い方から所定数の基地局を選択するようにしたことを特徴とする請求項７に記載のセルラ移動通信システムの基地局選択制御方法。
- 前記１局または複数局の基地局を選択するステップは、前記複数の受信タイミングからそれぞれの伝播遅延時間を計算し、最小の伝搬遅延時間Ｘに対して、閾値Ｙを設け、伝搬遅延時間がＸ＋Ｙより小さい伝搬遅延時間を有する所定数の基地局を選択するようにしたことを特徴とする請求項７に記載のセルラ移動通信システムの基地局選択制御方法。
- 前記１局または複数局の基地局を選択するステップは、前記複数の受信タイミングからそれぞれの伝播遅延時間を計算し、伝播遅延が小さい順に所定数の基地局を選択するようにしたことを特徴とする請求項７に記載のセルラ移動通信システムの基地局選択制御方法。
- 前記アクセス要求を送信するステップは、前記１局または複数局の基地局を選択するステップで選択された基地局の各々にアクセス要求を送信するステップであり、
前記自局宛のトラフィック情報が含まれるかを判定するステップは、前記１局または複数局の基地局を選択するステップで選択されたすべての基地局の制御チャネル信号を各々復調して制御情報を抽出することによって自局宛のトラフィック情報が含まれるかを判定することを特徴とする請求項５から１５に記載のセルラ移動通信システムの基地局選択制御方法。 - 前記アクセス要求を送信するステップは、前記１局または複数局の基地局を選択するステップで選択された基地局のうちもっとも通信路状態の良い基地局に対してアクセス要求を送信するステップであり、
前記自局宛のトラフィック情報が含まれるかを判定するステップは、前記アクセス要求を送信するステップで送信した基地局の制御チャネル信号を復調して制御情報を抽出することによって自局宛のトラフィック情報がどの基地局のトラフックチャネルに含まれるかを判定することを特徴とする請求項５から請求項１５に記載のセルラ移動通信システムの基地局選択制御方法。 - 前記アクセス要求を送信するステップは、前記１局または複数局の基地局を選択するステップで選択された基地局のうちもっとも通信路状態の良い基地局に対してアクセス要求を送信するステップであり、
前記自局宛のトラフィック情報が含まれるかを判定するステップは、前記１局または複数局の基地局を選択するステップで選択されたすべての基地局の制御チャネル信号を各々復調して制御情報を抽出することによって自局宛のトラフィック情報が含まれるかを判定することを特徴とする請求項５から請求項１５に記載のセルラ移動通信システムの基地局選択制御方法。 - さらに、移動局近傍の１つまたは複数の基地局から呼び出し信号を受信するステップを備えることを特徴とする請求項５から１８に記載のセルラ移動通信システムの基地局選択制御方法。
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