JP2009170990A - 移動局、移動通信システムおよび同期制御方法 - Google Patents

移動局、移動通信システムおよび同期制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】基地局で設定されるシンボル同期タイミングに対する移動局の送信信号のシンボル到着タイミングのずれを小さくする。
【解決手段】移動局からの受信信号の到着タイミングをシンボル単位で揃えるための基準シンボル同期タイミングStに係わる情報と基地局の位置情報とを含む基準同期信号B10を受信する受信部と、移動局の位置情報を算出する位置情報算出部と、基準同期信号から抽出される基地局の位置情報と移動局の位置情報とに基づいて、基準シンボル同期タイミングStと移動局からの信号のシンボル到着タイミングの時間差T1を算出する時間差算出部と、移動局における送信信号のシンボル送信タイミングであり基準同期信号に基づいて設定される第1のシンボル同期タイミングSrを、時間差に基づいて調整して第2のシンボル同期タイミングSrmを生成し、第2のシンボル同期タイミングSrmにより所定の信号を基地局へ送信する制御部とを備える。
【選択図】図4

Description

本発明は、移動局、移動通信システムおよび同期制御方法に関し、特に、多元接続される複数の移動局、これらを含む移動通信システムおよび同期制御方法に関する。
多元接続技術の一つとして、スペクトル拡散通信技術を利用したCDMA(Code Division Multiple Access:符号分割多元接続)方式が知られている。CDMA方式は、複数の移動局が同一の周波数を同時に使用することができるという長所を有する。その一方で、CDMA方式は、上りリンク(移動局から基地局への信号送信)において、移動局間の信号同士が干渉すると言う問題を抱えており、この他局間干渉問題を解消する様々な提案がなされている。
CDMA方式の移動体通信システムにおいて、基地局の通信エリア内に存在する複数の移動局は、それぞれに直交する拡散符号を用いて通信を行っており、移動局間で完全に同期が取れた場合、他局間干渉をゼロとすることができる。しかしながら、移動局の移動に伴い、移動局間の完全な同期制御は困難であり、これを補うために、準同期制御が提案されている。
準同期制御の一例として、上りリンクの同期タイミングを制御する方法を挙げることができる。例えば、特許文献1は、各移動局からの信号を受信した際、移動局からの送信信号のシンボル到着タイミングと基地局で設定するシンボル同期タイミングの時間差を計測し、該時間差を移動局に通知する基地局を開示する。各移動局は、通知された時間差に基づいて信号送信の時間を制御する。この制御により、基地局における信号の到着タイミングを揃えることができる。
特許文献1に開示された上記の上りリンク同期タイミング制御について図6を用いて詳細に説明する。図6は、この上りリンク同期タイミング制御の動作を説明するタイムチャートである。
基地局において、移動局からの受信信号の到着タイミングをシンボル単位で揃えることができるシンボル同期タイミングStが所定の周期で刻まれている。基地局は、時刻A1においてこのシンボル同期タイミングStの情報を含む基準同期信号A10を移動局へ送信する。移動局は、基準同期信号A10に基づいて、移動局における送信信号のシンボル送信タイミングであるシンボル同期タイミングSrを決定する。時刻A2において、移動局は、任意の送信信号A11を基地局へ送信する。時刻A3において、基地局は、受信した送信信号A11のシンボル到着タイミングと基地局自らが設定するシンボル同期タイミングStの時間差T1を計測する。時刻A4において、基地局は、計測した時間差T1を含む情報A12を移動局へ通知する。
時刻A5において、移動局は、送信信号のシンボル同期タイミングをSrから時間差T1だけ調整してSrmとする。時刻A6において、移動局は、任意の送信信号A13を、シンボル同期タイミングSrmにより基地局へ送信する。時刻A7において、基地局は、シンボル同期タイミングStに同期した信号を受信する。
なお、関連する技術として、特許文献2は、所定の補正値により送受信タイミングのオフセット量を調整するCDMA移動通信システムを開示する。特許文献3は、GPS(Global Positioning System)受信信号から得られる測位情報を基にした通信距離情報による遅延時間を考慮したタイミング信号を用いることにより、送信側と受信側とのタイムスロットの同期をとるCDMA移動通信システムを開示する。特許文献4は、予約パケットにて伝搬遅延時間を測定し、伝搬遅延時間だけ経過したタイミングで伝送パケットの受信を開始する基地局を含むCDMA移動通信システムを開示する。
特開2005−269061号公報 特開2001−237743号公報 特開2000−184433号公報 特開平10−145329号公報
特許文献1に開示された準同期制御の場合、移動局からの送信信号A11のシンボル到着タイミングと基地局自らが設定するシンボル同期タイミングStの時間差T1は、基地局側で計算された後に移動局へ通知される。従って、同期制御を開始してから信号を送信するまでの時間(図6中の時間Td)は、長くなってしまう。従って、同期制御中に移動局が移動している場合、基地局における各移動局間のシンボル到着タイミングが揃わなくなる可能性が高まる。各移動局からのシンボル到着タイミングが揃わないと、拡散符号の直交性が崩れ、他局間干渉が大きくなり、結果として、システムの帯域容量が減少する。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、基地局で設定されるシンボル同期タイミングに対する移動局の送信信号のシンボル到着タイミングのずれを小さくすることができる移動局、移動通信システムおよび同期制御方法を提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、本発明の移動局は、多元接続される複数の移動局の内の少なくとも1つの移動局であって、移動局からの受信信号の到着タイミングをシンボル単位で揃えるための基準シンボル同期タイミングに係わる情報と基地局の位置情報とを含む基準同期信号を受信する受信部と、移動局の位置情報を算出する位置情報算出部と、前記基準同期信号から抽出される基地局の位置情報と移動局の位置情報とに基づいて、前記基準シンボル同期タイミングと移動局からの信号のシンボル到着タイミングの時間差を算出する時間差算出部と、移動局における送信信号のシンボル送信タイミングであり前記基準同期信号に基づいて設定される第1のシンボル同期タイミングを、前記時間差に基づいて調整して第2のシンボル同期タイミングを生成し、第2のシンボル同期タイミングにより所定の信号を基地局へ送信する制御部と、を備える。
本発明の移動通信システムは、多元接続される複数の移動局と、この移動局と通信する基地局とを備え、前記基地局は、移動局からの受信信号の到着タイミングをシンボル単位で揃えるための基準シンボル同期タイミングに係わる情報と基地局の位置情報とを含む基準同期信号を移動局へ送信し、複数の移動局の内の少なくとも1つの移動局は、前記基準同期信号から抽出される基地局の位置情報と移動局の位置情報とに基づいて、前記基準シンボル同期タイミングと移動局からの信号のシンボル到着タイミングの時間差を算出し、移動局における送信信号のシンボル送信タイミングであり前記基準同期信号に基づいて設定される第1のシンボル同期タイミングを、前記時間差に基づいて調整して第2のシンボル同期タイミングを生成し、第2のシンボル同期タイミングにより所定の信号を基地局へ送信する。
本発明の同期制御方法は、多元接続される複数の移動局から基地局への上りリンクにおける同期制御方法であって、移動局からの受信信号の到着タイミングをシンボル単位で揃えるための基準シンボル同期タイミングに係わる情報と基地局の位置情報とを含む基準同期信号を基地局から移動局へ送信し、複数の移動局の内の少なくとも1つの移動局において、前記基準同期信号から抽出される基地局の位置情報と移動局の位置情報とに基づいて、前記基準シンボル同期タイミングと移動局からの信号のシンボル到着タイミングの時間差を算出し、移動局における送信信号のシンボル送信タイミングであり前記基準同期信号に基づいて設定される第1のシンボル同期タイミングを、前記時間差に基づいて調整して第2のシンボル同期タイミングを生成し、第2のシンボル同期タイミングにより所定の信号を基地局へ送信する。
本発明の移動局、移動通信システムおよび同期制御方法によれば、基地局で設定されるシンボル同期タイミングに対する移動局の送信信号のシンボル到着タイミングのずれを小さくすることができる。
図1は、本発明の実施形態に係わる移動通信システム10の制御ブロック図の一例である。移動通信システム10は、少なくとも1つの基地局12と、この基地局12と無線通信する複数の移動局14とを備える。この場合、複数の移動局14同士は、多元接続される。以下では、複数の移動局14同士がスペクトル拡散通信技術を利用したCDMA(Code Division Multiple Access:符号分割多元接続)方式により多元接続される場合を例に挙げる。
基地局12は、移動局14からの受信信号の到着タイミングをシンボル単位で揃えるための基準シンボル同期タイミングに係わる情報と基地局12の位置情報とを含む基準同期信号を移動局14へ送信する。複数の移動局14の内の少なくとも1つの移動局14は、基準同期信号から抽出される基地局12の位置情報と移動局14の位置情報とに基づいて、基準シンボル同期タイミングと移動局14からの信号のシンボル到着タイミングの時間差を算出する。移動局14は、移動局14における送信信号のシンボル送信タイミングであり基準同期信号に基づいて設定される第1のシンボル同期タイミングを、上記算出された時間差に基づいて調整して第2のシンボル同期タイミングを生成する。移動局14は、第2のシンボル同期タイミングにより所定の信号を基地局12へ送信する。従って、基地局12で設定されるシンボル同期タイミングに対する移動局14の送信信号のシンボル到着タイミングのずれが抑制される。
以下、上記の実施形態について詳細に説明する。図2は、図1に示す基地局12の制御ブロック図の一例である。基地局12は、GPS(Global Positioning System)受信部20と、位置情報算出部22と、情報変調部24と、スペクトル拡散信号生成部26と、拡散符号生成部28とを備える。
GPS受信部20は、複数のGPS衛星からの電波を受信する。位置情報算出部22は、GPS受信部20にて受信した電波から得られる情報に基づいて基地局12の位置を算出する。情報変調部24は、移動局14へ送信するデータ系列を一次変調する。スペクトル拡散信号生成部26は、拡散符号を用いてデータ系列を二次変調する。拡散符号生成部28は、スペクトル拡散信号生成部26において使用される拡散符号を生成する。
基地局12は、以上の構成により、例えば、自己の位置情報を含む基準同期信号を移動局14へ送信する。
図3は、図1に示す移動局14の制御ブロック図の一例である。複数の移動局14の内の少なくとも1つの移動局14は、GPS受信部40と、位置情報算出部42と、位置情報復調部44と、時間差計算部46と、シンボルタイミング制御部48と、情報変調部50と、スペクトル拡散信号生成部52と、拡散符号生成部54と、制御部56とを備える。
GPS受信部40は、複数のGPS衛星からの電波を受信する。位置情報算出部42は、GPS受信部40にて受信した電波から得られる情報に基づいて移動局14の位置を算出する。位置情報復調部44は、基地局12から受信した信号から基地局12の位置情報を復調し、復調した位置情報を時間差計算部46へ出力する。
時間差計算部46は、位置情報算出部42から得る移動局14の位置情報と位置情報復調部44から得る基地局12の位置情報とに基づいて、基地局12と移動局14との間の距離を求め、その距離情報から、基地局12側で設定される基準シンボル同期タイミングと移動局14からの信号のシンボル到着タイミングの時間差を計算する。この時間差情報は、制御部56へ出力される。
シンボルタイミング制御部48は、スペクトル拡散信号生成部52で送信する信号のシンボル送信タイミングを制御する。情報変調部50は、移動局12へ送信するデータ系列を一次変調する。スペクトル拡散信号生成部52は、拡散符号を用いてデータ系列を二次変調する。拡散符号生成部54は、スペクトル拡散信号生成部52において使用される拡散符号を生成する。
制御部56は、基地局12からの基準同期信号に基づいて、第1のシンボル同期タイミングを設定し、さらに、第1のシンボル同期タイミングを時間差情報に基づいて調整して第2のシンボル同期タイミングを生成する。制御部56は、シンボルタイミング制御部48、スペクトル拡散信号生成部52および拡散符号生成部54を制御して、所定の信号を第2のシンボル同期タイミングに同期させて基地局12へ送信する。
図4は、以上説明した移動通信システム10の、第1の代表的な上りリンク同期制御方法を説明するタイミングチャートである。基地局12において、基準シンボル同期タイミングStが所定の周期で刻まれている。基準シンボル同期タイミングStは、移動局14からの受信信号の到着タイミングをシンボル単位で揃えるためのタイミングである。
時刻B1において、基地局12のGPS受信部20は、GPS衛星からの電波を受信する。位置情報算出部22は、GPS受信部20にて受信した電波から得られる情報に基づいて基地局12の位置を算出する。基地局12は、基準シンボル同期タイミングStに係わる情報と基地局12の位置情報とを含む基準同期信号B10を移動局14へ送信する。
時刻B2において、移動局14は、基地局12から基準同期信号B10を受信する。位置情報復調部44は、基準同期信号B10から基地局12の位置情報を復調する。時間差計算部46は、位置情報復調部44から基地局12の位置情報を取得するとともに、位置情報算出部42から移動局14の位置情報を取得する。そして、時間差計算部46は、基地局12の位置情報と移動局14の位置情報とに基づいて、基準シンボル同期タイミングStと移動局14からの信号のシンボル到着タイミングの時間差T1を計算する。制御部56は、基準同期信号B10に基づいて第1のシンボル同期タイミングSrを決定する。
時刻B3において、制御部56は、移動局14における送信信号のシンボル同期タイミングを、第1のシンボル同期タイミングSrから時間差T1だけ調整した第2のシンボル同期タイミングSrmとする。
時刻B4において、制御部56は、任意の送信信号B20を、第2のシンボル同期タイミングSrmにより基地局12へ送信する。時刻B5において、基地局12は、送信信号20をシンボル同期タイミングStに同期して受信する。
以上説明したように、本実施形態の移動通信システム10は、基地局12が設定する基準シンボル同期タイミングと移動局14からの信号のシンボル到着タイミングの時間差T1の計算処理を、基地局12および移動局14の各々の位置情報を用いて、移動局14側で行う。すなわち、時間差T1は、基地局12の処理を介さずに移動局14側で直接的に算出される。従って、同期制御を開始してから信号を送信するまでの時間は、短縮される。これにより、移動局14が移動している場合でも、シンボル同期タイミングに対する移動局14の送信信号のシンボル到着タイミングのずれを小さくすることができる。
尚、基地局12および移動局14の位置を検出する構成は、必ずしもGPSに限定されない。基地局12および移動局14の位置を検出できるのであれば、いかなる構成であってもよい。例えば、ロランシステム等の地上系の電波航法システムを用いた位置検出方法を採用することもできる。
図5は、以上説明した移動通信システム10の、第2の代表的な上りリンク同期制御方法を説明するタイミングチャートである。この同期制御方法の特徴は、複数(例えば、2台)の移動局14A、14Bの同期制御を行う点にある。
基地局12において、基準シンボル同期タイミングStが所定の周期で刻まれている。時刻E1において、基地局12は、基準シンボル同期タイミングStに係わる情報と移動局12の位置情報とを含む基準同期信号E10を移動局14Aおよび移動局14Bへ送信する。移動局14Aは、基準同期信号E10に基づいて第1のシンボル同期タイミングSr1を決定する。移動局14Bは、基準同期信号E10に基づいて第1のシンボル同期タイミングSr2を決定する。
時刻E2において、移動局14Aは、基準同期信号E10を受信する。移動局14Aの時間差計算部46は、基地局12の位置情報と移動局14Aの位置情報とに基づいて、基準シンボル同期タイミングStと移動局14Aからの信号のシンボル到着タイミングの時間差T1を計算する。
時刻E3において、移動局14Bは、基準同期信号E10を受信する。移動局14Bの時間差計算部46は、基地局12の位置情報と移動局14Bの位置情報とに基づいて、基準シンボル同期タイミングStと移動局14Bからの信号のシンボル到着タイミングの時間差T2を計算する。また、時刻E3において、移動局14Aの制御部56は、移動局14Aにおける送信信号のシンボル同期タイミングを、第1のシンボル同期タイミングSr1から時間差T1だけ調整した第2のシンボル同期タイミングSr1mとする。
時刻E4において、移動局14Bの制御部56は、移動局14Bにおける送信信号のシンボル同期タイミングを、第1のシンボル同期タイミングSr2から時間差T2だけ調整した第2のシンボル同期タイミングSr2mとする。
時刻E5において、移動局14Bは、第2のシンボル同期タイミングSr2mにより任意の送信信号E40を基地局12へ送信する。時刻E6において、移動局14Aは、第2のシンボル同期タイミングSr1mにより任意の送信信号E30を基地局12へ送信する。
時刻E7において、基地局12は、シンボル同期タイミングStに同期した送信信号E30および送信信号E40を受信する。
以上説明したように、複数の移動局14A、14Bの同期制御を行うことにより、他局間干渉が抑制される。他局間干渉の抑制に伴い、システムの帯域容量を増加させることができる。
本発明の実施形態に係わる移動通信システムの制御ブロック図の一例である。 図1に示す移動通信システムを構成する基地局の制御ブロック図の一例である。 図1に示す移動通信システムを構成する移動局の制御ブロック図の一例である。 移動通信システムの第1の代表的な上りリンク同期制御方法を説明するタイミングチャートである。 移動通信システムの第2の代表的な上りリンク同期制御方法を説明するタイミングチャートである。 本発明に関連する技術としての上りリンク同期タイミング制御の動作を説明するタイムチャートである。
符号の説明
10 移動通信システム
12 基地局
14、14A、14B 移動局
20、40 GPS受信部
22、42 位置情報算出部
24、50 情報変調部
26、52 スペクトル拡散信号生成部
28、54 拡散符号生成部
44 位置情報復調部
46 時間差計算部
48 シンボルタイミング制御部
56 制御部

Claims (9)

  1. 多元接続される複数の移動局の内の少なくとも1つの移動局であって、
    移動局からの受信信号の到着タイミングをシンボル単位で揃えるための基準シンボル同期タイミングに係わる情報と基地局の位置情報とを含む基準同期信号を受信する受信部と、
    移動局の位置情報を算出する位置情報算出部と、
    前記基準同期信号から抽出される基地局の位置情報と移動局の位置情報とに基づいて、前記基準シンボル同期タイミングと移動局からの信号のシンボル到着タイミングの時間差を算出する時間差算出部と、
    移動局における送信信号のシンボル送信タイミングであり前記基準同期信号に基づいて設定される第1のシンボル同期タイミングを、前記時間差に基づいて調整して第2のシンボル同期タイミングを生成し、第2のシンボル同期タイミングにより所定の信号を基地局へ送信する制御部と
    を備えることを特徴とする移動局。
  2. 前記多元接続の方式は、CDMA(Code Division Multiple Access:符号分割多元接続)方式であることを特徴とする請求項1記載の移動局。
  3. 前記基地局および前記移動局の位置情報は、GPS(Global Positioning System)を用いて取得されることを特徴とする請求項1または2記載の移動局。
  4. 移動通信システムであって、
    多元接続される複数の移動局と、この移動局と通信する基地局とを備え、
    前記基地局は、移動局からの受信信号の到着タイミングをシンボル単位で揃えるための基準シンボル同期タイミングに係わる情報と基地局の位置情報とを含む基準同期信号を移動局へ送信し、
    複数の移動局の内の少なくとも1つの移動局は、前記基準同期信号から抽出される基地局の位置情報と移動局の位置情報とに基づいて、前記基準シンボル同期タイミングと移動局からの信号のシンボル到着タイミングの時間差を算出し、移動局における送信信号のシンボル送信タイミングであり前記基準同期信号に基づいて設定される第1のシンボル同期タイミングを、前記時間差に基づいて調整して第2のシンボル同期タイミングを生成し、第2のシンボル同期タイミングにより所定の信号を基地局へ送信する
    ことを特徴とする移動通信システム。
  5. 前記多元接続の方式は、CDMA方式であることを特徴とする請求項4記載の移動通信システム。
  6. 前記基地局および前記移動局の位置情報は、GPSを用いて取得されることを特徴とする請求項4または5記載の移動通信システム。
  7. 多元接続される複数の移動局から基地局への上りリンクにおける同期制御方法であって、
    移動局からの受信信号の到着タイミングをシンボル単位で揃えるための基準シンボル同期タイミングに係わる情報と基地局の位置情報とを含む基準同期信号を基地局から移動局へ送信し、
    複数の移動局の内の少なくとも1つの移動局において、前記基準同期信号から抽出される基地局の位置情報と移動局の位置情報とに基づいて、前記基準シンボル同期タイミングと移動局からの信号のシンボル到着タイミングの時間差を算出し、移動局における送信信号のシンボル送信タイミングであり前記基準同期信号に基づいて設定される第1のシンボル同期タイミングを、前記時間差に基づいて調整して第2のシンボル同期タイミングを生成し、第2のシンボル同期タイミングにより所定の信号を基地局へ送信する
    ことを特徴とする同期制御方法。
  8. 前記多元接続の方式は、CDMA方式であることを特徴とする請求項7記載の同期制御方法。
  9. 前記基地局および前記移動局の位置情報は、GPSを用いて取得されることを特徴とする請求項7または8記載の同期制御方法。
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