JP2009170990A

JP2009170990A - 移動局、移動通信システムおよび同期制御方法

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Publication number: JP2009170990A
Application number: JP2008003843A
Authority: JP
Inventors: Koji Hoshina; 浩二保科
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2008-01-11
Filing date: 2008-01-11
Publication date: 2009-07-30

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、４０ＧＰＳ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

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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。