JP3078997B2 - 直接拡散通信方式の多元接続方法及びそれに使用される多元接続装置 - Google Patents

直接拡散通信方式の多元接続方法及びそれに使用される多元接続装置

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JP3078997B2
JP3078997B2 JP32650394A JP32650394A JP3078997B2 JP 3078997 B2 JP3078997 B2 JP 3078997B2 JP 32650394 A JP32650394 A JP 32650394A JP 32650394 A JP32650394 A JP 32650394A JP 3078997 B2 JP3078997 B2 JP 3078997B2
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    • HELECTRICITY
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    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/24Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts
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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、直接拡散(Direct Seq
uence Spread Spectrum :以下略してDS/SSとす
る) 通信方式を利用した符号分割多元接続(Code Divis
ion Multiple Access :以下略してCDMAとする)シ
ステムのリンク接続(link access)装置に係り、符号
分割によって移動局及び基地局が多元接続を遂行すると
きに発生する遠近問題を改善するための多元接続装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】DS/SS−CDMAシステムは、図3
に示すように、1つの基地局BS(Base Station)に多
数の移動局M1、M2、…、Mm、…、Mn−1、Mn
(以下M1〜Mnと表示)が符号分割(Code Divisio
n)で多元接続されている。このような多元接続のDS
/SS−CDMAシステムにおける通信は、基地局BS
から移動局M1〜Mnへの通信接続であるダウンリンク
(Down-link :DL)と、移動局M1〜Mnから基地局
BSへの通信接続であるアップリンク(Up-link :U
L)とが遂行される。
【0003】このような通信のために基地局BSには、
多数の移動局M1〜Mnへのダウンリンク接続を可能に
する多元接続装置としてダウンリンク送信機が備えられ
ている。図4に、図3に示したDS/SS−CDMAシ
ステムの基地局BS内に設けられたダウンリンク送信機
を示す。このダウンリンク送信機は、各移動局M1〜M
nへ伝送する基底帯域データD1、D2、…、Dn−
1、Dn(以下D1〜Dnと表示)について、各移動局
M1〜Mnに固有の擬似雑音(Pseudo Noise:PN)コ
ードを用いて変調し出力するPN変調手段16、22、
…、28、34を備えている。基底帯域データD1〜D
nは基地局BSから移動局M1〜Mnへ伝送される通信
データで、PN変調手段16、22、…、28、34に
よって変調出力される変調データは帯域拡散されたもの
となる。
【0004】PN変調手段16、22、…、28、34
は、それぞれ固有のPNコードを発生するPNコード発
生器14、20、…、26、32と、各移動局M1〜M
nに伝送する基底帯域データD1〜Dn及び各PNコー
ド発生器14、20、…、26、32によるPNコード
をそれぞれ混合してPNコード変調した変調データを出
力する混合器12、18、…、24、30と、から構成
される。PNコード発生器14、20、…、26、32
は、基底帯域データD1〜Dnにより異なるPNコード
をそれぞれ発生する。
【0005】またこのダウンリンク送信機には、PN変
調手段16、22、…、28、34から出力される変調
データを加算して出力する加算器36と、この加算器3
6の出力に、搬送波発生器40から発生される搬送波周
波数fcdを混合して出力端42に伝送する混合器38
と、が備えられている。搬送波発生器40から発生され
るダウンリンク用の搬送波周波数fcdには、移動局M
1〜Mnへ伝送する基底帯域データD1〜Dnに関係の
ない同じ周波数のものが使用される。出力端42は基地
局BSの出力端となり、混合器50から出力される通信
信号である帯域拡散信号を各移動局M1〜Mnへ通信出
力する。
【0006】一方、図5に、図3のような一般的なDS
/SS−CDMAシステムに備えられる移動局Mから基
地局BSへのアップリンク接続を可能とする多元接続装
置を示す。この多元接続装置はDS/SS−CDMAシ
ステムの移動局M1〜Mn内に含まれるようになってお
り、一例としてn番目の移動局Mn内の装置を代表的に
説明する。
【0007】アップリンク接続を行うための多元接続装
置は、基地局BSへ伝送するデータTDnをPNコード
発生器44から発生される固有のPNコードPNnと混
合し、PNコード変調された変調データとして出力する
混合器46と、この混合器46から出力される変調デー
タ及び搬送波発生器48で発生される搬送波周波数fc
uを混合して出力端52へ出力する混合器50と、から
構成される。PNコード発生器44から出力されるPN
コードPNnは、n番目の移動局Mnに固有のものであ
る。また、出力端52から基地局BSへ帯域拡散信号が
通信出力されることになる。
【0008】移動局Mnから基地局BSへ伝送される基
底帯域データTDnは混合器46でPNコード発生器4
4からのPNコードにより変調され、そしてその変調デ
ータが混合器50に出力される。混合器50は、搬送波
発生器48から出力されるアップリンク用の搬送波周波
数fcu及び混合器46から出力される変調データを混
合して出力端52へ出力する。
【0009】このようなDS/SS−CDMAシステム
の多元接続方法では、多数の移動局Mから1つの基地局
BSへ通信データを伝送する際にも、すべての移動局M
で同一の搬送波を使用するようになっている。そして、
PNコードを固有にして違いをもたせることで各移動局
Mを区別し多重通信を遂行する。すなわち、多数の移動
局Mすべてで同じ搬送波を使用する一方で各移動局Mに
対応させたPNコードを使用して区別し、1つの基地局
BSとの多元接続を遂行する。
【0010】ところで、DS/SS−CDMAシステム
には、基地局BSと移動局Mとの間の各通信距離が異な
ることで遠近現像(Near−far effect)が発生すること
はよく知られている。すなわち、2つの移動局Mが同じ
強さの信号を基地局BSへ伝送しても、2つの移動局M
の基地局BSに対する通信距離の差によって基地局BS
では強い信号及び弱い信号が同時に受信される。この場
合、受信された弱い信号は強い信号による干渉を受けて
しまい、その影響で弱い信号を正確に復調することが難
しくなる。このように通信距離と信号の高周波出力の強
さとは密接に関係し、これが遠近現像といわれる。
【0011】したがって、図5のような多元接続装置を
用いる構成では、多数の移動局Mと基地局BSとの間で
多重通信を行うために、各移動局Mから基地局BSに到
達する高周波出力がすべて同じ強さになるように移動局
Mの高周波出力を精密調整しなければならない。このた
めの技術として、Zeger 等による1992年5月24日
付米国特許第5,099,493号の“Multiple Signa
l Receiver For Direct Sequence, Code Division Mult
iple Access, Spread Spectrum Signals”が提案されて
いる。この技術は、多数の移動局から受信される信号の
強さを等しくするために受信信号を選択的に増幅/減少
させ、移動局から受信される信号レベルを一定にするも
のである。
【0012】しかしながら、多数の移動局の高周波出力
を同じ強さに操作する作業は非常に難しく高度な技術を
要するため、実際の製品に適用するには各種問題点があ
り、量販品向け技術は未だ完成されていないのが現状で
ある。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、DS/SS−CDMAシステムにおける多元接続
方法について、より簡単な構成で実用的な多元接続装置
を用いることが可能な多元接続方法を提供することにあ
る。そして、その多元接続方法に最適な多元接続装置を
提供せんとするものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】このような目的のため本
発明の多元接続方法によれば、基地局に多元接続される
各移動局にそれぞれ固有の識別周波数を設定し、そして
搬送波周波数をその識別周波数で変調してPNコード変
調された基底帯域データと混合し、通信を行うようにす
ることを特徴としている。
【0015】そして、その多元接続方法に使用される多
元接続装置として、基底帯域データをPNコードを用い
て変調し、そしてこの変調データを識別周波数により変
調した搬送波と混合して帯域拡散信号とし出力する送信
手段と、送信手段に対応するPNコードと送信手段に対
応する識別周波数で変調した搬送波とを混合して復調搬
送波を発生し、さらにこの復調搬送波を送信手段からの
帯域拡散信号と混合してから積分し、そして積分後の信
号を復調しディジタル信号として出力する復調手段と、
から構成されることを特徴とする多元接続装置を提供す
る。
【0016】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例を添付の図面を
参照して説明する。
【0017】図1及び図2はDS/SS−CDMAシス
テムにおける本発明による多元接続装置の一例を示すブ
ロック図で、本発明を明確にするために図5に示したよ
うな多元接続装置と同様の構成に対し本発明を適用した
ものである。
【0018】図1に示すのは本発明における多元接続装
置の送信手段であり、移動局Mに設けられる。この送信
手段は、各移動局Mに固有のPNコードを発生するPN
コード発生器54と、PNコード発生器54から出力さ
れるPNコードにより基底帯域データTDをPNコード
変調(帯域拡散)して出力する混合器56と、搬送波周
波数fcuを各移動局Mに固有の識別周波数fidで変
調した搬送波周波数fcu+fidを発生する搬送波変
調発生器58と、混合器56から出力される変調データ
及び搬送波変調発生器58から出力される搬送波周波数
fcu+fidを混合して変調し出力端62へ送る混合
器60と、から構成される。
【0019】この図1に示す送信手段をn番目の移動局
Mnに適用したとすると、PNコード発生器54による
PNコードはPNn、搬送波変調発生器58による搬送
波はfcu+fnidで表すことができる。そして、n
番目の移動局Mnの出力端62に出力される帯域拡散信
号をRn(t)とする場合、次の数式1のように表すこ
とができる。
【0020】
【数1】Rn(t) =dn(t) Pn(t) COS〔2πfcu(t) +2πfn
id(t) +φn〕
【0021】この数式1において、dn(t)は基地局
BSへ伝送する移動局Mnでの基底帯域データTDn、
Pn(t)は移動局MnのPNコード(コード)、fn
id(t)は移動局Mnの識別周波数、φnは移動局M
nでのデータの初期位相である。
【0022】図2に、本発明による多元接続装置におけ
る復調手段を示す。この復調手段は図1の送信手段に対
応させて基地局BS内に備えられている。
【0023】m番目の移動局Mmに対応するものを代表
的に説明すると、PNコードPNmを発生するPNコー
ド発生器64と、移動局Mmに固有の識別周波数fmi
dで搬送波周波数fcuを変調した搬送波周波数fcu
+fmidを発生する搬送波変調発生器66と、PNコ
ード発生器64から出力されるPNコードPNm及び搬
送波変調発生器66から出力される搬送波周波数fcu
+fmidを混合して復調搬送波Y(t)を発生する混
合器68と、移動局Mmから帯域拡散されて受信される
帯域拡散信号R(t)に混合器68から出力される復調
搬送波Y(t)を混合する混合器70と、混合器70の
出力を積分する積分器72と、積分器72の出力Z
(t)を判定して移動局Mmの通信データを復元する判
定回路74と、から構成される。
【0024】搬送波変調発生器66は、搬送波周波数f
cuを発生すると共に、各移動局Mに固有の変調信号f
idcの入力に応答して搬送波周波数fcuを移動局M
mに固有の識別周波数fmidで変調することでアップ
リンク用の搬送波周波数fcu+fmidを発生して混
合器68に出力する。
【0025】以下、図1〜図3を参照してDS/SS−
CDMAシステムでの遠近現像を解決することを可能と
した本発明の多元接続方法を説明する。
【0026】説明に先立って、まず、図3に示すような
基地局BSと移動局M1〜Mnとの間で相互に制御信号
を送受信することで、移動局M1〜Mnが基地局BSを
アクセスする際に、移動局M1〜Mnは基地局BSから
受信した命令に応答して各固有のPNコード及び変調信
号fidを生成する。このときの移動局M1〜Mnと基
地局BSとの間での制御信号送受信は、通常の一般的な
送受信方法によって遂行可能で、これはすでによく知ら
れた技術であり本発明に大きく関連するものではないの
で詳細な説明は省略する。
【0027】基地局BSと移動局M1〜Mnとで制御信
号の送受信が行われると、通信対象の移動局M1〜Mn
で、PNコード発生器54及び搬送波変調発生器58か
らそれぞれPNコード及び搬送波周波数fcu+fid
が発生され出力される。このとき、搬送波変調発生器5
8は固有の変調信号fidcの入力に応答し、帯域拡散
された基底帯域データ、すなわちPNコード変調された
変調データを搬送用に変調する搬送波周波数fcuを、
固有の識別周波数fidで変調して搬送波周波数fcu
+fidを発生し出力する。
【0028】したがって、このような初期動作によっ
て、n個の移動局M1〜Mnが基地局BSと通信を行う
場合に、n個の移動局M1〜Mnには相互に異なるPN
コード及び相互に異なる変調信号fidcがそれぞれ割
当てられる。変調信号fidcによる識別周波数fid
は移動局Mを識別する周波数となり、各移動局M1〜M
nからの通信データを基地局BSで復調するときに信号
間の相互干渉を減少させ、復調時に発生し得るエラーを
抑制できるようになる。
【0029】固有の変調信号fidを割当てられた移動
局M1〜Mnが基地局BSへデータを伝送する際には、
まず移動局M1〜Mn内の混合器56に基底帯域データ
TDが入力される。以下、m番目の移動局Mmのアップ
リンク接続について代表的に説明する。
【0030】混合器56は、入力された基底帯域データ
TDmをPNコード発生器54から発生されるPNコー
ドPNmを用いてPNコード変調し、その変調データを
混合器60に出力する。つまり、混合器56は基底帯域
データTDmをPNコードPNmにより帯域拡散して混
合器60に出力する。そして混合器60で、混合器56
から出力された変調データに搬送波変調発生器58から
発生される搬送波周波数fcu+fmidが混合され、
その後、出力端62を通じて基地局BSへ通信信号とし
て帯域拡散信号が伝送される。
【0031】このときに搬送波変調発生器58は、搬送
波周波数fcuを発生するだけでなく、前述の制御信号
送受信により予め設定された固有の変調信号fidcの
入力に応答して搬送波周波数fcuを識別周波数fmi
dで変調し、搬送波周波数fcu+fmidを発生して
混合器60に出力する。すなわち、搬送波変調発生器5
8は、変調信号fidcに従って搬送波周波数fcuを
識別周波数fmidだけ位相移動させて搬送波周波数f
cu+fmidを発生する。
【0032】このように、各移動局M1〜Mnに対し初
期に基地局BSとの制御信号送受信で予め識別周波数f
idをそれぞれ割当て、これにより搬送波周波数fcu
を変調して通信データに混合し、通信を行うと、移動局
M1〜Mnから基地局BSへ伝送される各搬送波は、識
別周波数fidの違いをもった各移動局M1〜Mnに固
有のものとなる。
【0033】固有の識別周波数fmidをもって移動局
Mmから基地局BSへ伝送される通信信号は、基地局B
S内で図2の復調手段により次のようにして復調され
る。
【0034】まず、各移動局M1〜Mnから伝送されて
復調手段に受信される帯域拡散信号をR(t)とする
と、下記数式2のように表せる。前記数式1は、n番目
の移動局Mnから伝送されて復調手段に受信される信号
のみを表しているので、数式2は、この数式1を拡張す
ることにより得られる。
【0035】
【数2】
【0036】この数式2におけるkは移動局Mがn個あ
ることを示すための変数である。実際の受信信号R
(t)は、各移動局M1〜Mnから伝送されるデータが
混ざった信号となる。
【0037】PNコード発生器64は、移動局MmのP
Nコードと同じPNコードPNmを発生して混合器68
に出力する。そして混合器68は、PNコードPNmに
搬送波変調発生器66から出力される搬送波周波数fc
u+fmidを混合して下記数式3で表される復調搬送
波Y(t)を発生し、受信信号R(t)が入力される混
合器70に出力する。
【0038】
【数3】Y(t) =Pm(t) COS〔2πfcu(t) +2
πfmid(t) 〕
【0039】この数式3において、Pm(t)はPNコ
ード発生器64から発生されるPNコード、fmid
(t)は搬送波変調発生器66による識別周波数であ
る。
【0040】数式2で表される受信信号R(t)と数式
3で表されるPNコードを含んだ復調搬送波Y(t)と
を受けた混合器70は、これら2つの信号を混合して積
分器72に出力し、そして積分器72が入力された信号
を積分して出力する。この積分器72の出力をZ(t)
とすると、下記数式4のように表すことができる。
【0041】
【数4】
【0042】この数式4において、1/Tは受信された
基底帯域のデータ率と同じか、又は小さく設定する。こ
のとき、混合器70に十分に多数の搬送波が入力される
とすれば、数式4は下記数式5のように簡単に表すこと
ができる。
【0043】
【数5】
【0044】この数式5におけるρk,mは次の数式6
を表しており、数式5を展開すると下記数式7のように
なる。
【0045】
【数6】
【0046】
【数7】
【0047】この数式7の要素中のfkid−fmid
が1/Tの整数倍であると、すなわち、移動局Mmの識
別周波数fmidと移動局Mm以外の多数移動局Mの識
別周波数fkidの違いが1/Tの整数倍であると、移
動局Mm以外の通信信号について積分器72の出力信号
Z(t)は移動局M1〜Mnに固有のPNコードの相関
関係にかかわらず、ほぼ“0”となる。したがって、移
動局Mm以外の各移動局Mから伝送されてくる信号は存
在しなくなる。
【0048】一方、移動局Mmの通信信号には搬送波周
波数fcu及び識別周波数fmidが両方含まれている
ので、数式7の要素のうち、fkid−fmidがfm
id−fmid=0になり、積分器72の出力信号Z
(t)は移動局Mmからの基底帯域データであるdk
(t)のみを有することになる。したがって、移動局M
mから基地局BSへ伝送された基底帯域データが積分器
72から出力される信号となる。
【0049】以上の過程は要するに、各移動局Mの搬送
波に積分器72の積分時間Tの逆数に相当する周波数の
ずれを設けることによって基地局BSで復調するときの
各移動局Mの通信信号の相互干渉を抑制するもので、こ
れにより遠近現象を効果的に解決することができる。こ
の場合のfkid−fmid=1/T(整数倍)は、拡
散帯域(伝送路において拡散された信号の占める帯域)
に比べてかなり狭いので、移動局Mの数が相当多くなけ
れば全システムに占める多元接続のための周波数帯域は
それほど増加することはない。
【0050】積分器72で積分された信号Z(t)を受
ける判定回路74は、入力信号を信号処理してディジタ
ル信号に復調する。この判定回路74は、移動局Mから
伝送されて混合及び積分された信号の大きさ、位相を判
定する。そしてこれに従って復元すべきデータを決定し
て出力端76に出力する。
【0051】以上の実施例ではアップリンク接続につい
て主に説明したが、送信手段を基地局に、復調手段を移
動局に設けるようにすれば、ダウンリンク接続にも応用
できることは容易に理解できよう。
【0052】
【発明の効果】以上述べてきたように本発明よれば、各
移動局の搬送波を固有の識別周波数で少しずつずらして
多重通信を行う多元接続としたことにより、復調する際
の信号干渉を効果的に抑制できる。すなわち、DS/S
S−CDMAシステムにおける遠近現象を簡単で実用的
な構成で解決できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による多元接続装置における送信手段の
構成例を示すブロック図。
【図2】本発明による多元接続装置における復調手段の
構成例を示すブロック図。
【図3】一般的なDS/SS−CDMAシステムの概念
図。
【図4】図3のようなDS/SS−CDMAシステムに
おけるダウンリンク接続用の多元接続装置の従来例を示
すブロック図。
【図5】図3のようなDS/SS−CDMAシステムに
おけるアップリンク接続用の多元接続装置の従来例を示
すブロック図。
【符号の説明】
54、64 PNコード発生器 56、60、68、70 混合器 58、66 搬送波変調発生器 72 積分器 74 判定回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04B 1/69 - 1/713 H04B 7/26 H04J 13/00 - 13/06 H04Q 7/00 - 7/38

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直接拡散通信方式で基地局と移動局とを
    多元接続する多元接続方法において、 基地局に多元接続される各移動局にそれぞれ固有の識別
    周波数を設定し、そして搬送波周波数をその識別周波数
    で変調してPNコード変調された基底帯域データと混合
    し、通信を行うようにしたことを特徴とする多元接続方
    法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の多元接続方法に使用され
    る多元接続装置であって、 基底帯域データをPNコードを用いて変調し、そしてこ
    の変調データを識別周波数により変調した搬送波と混合
    して帯域拡散信号とし出力する送信手段と、送信手段に
    対応するPNコードと送信手段に対応する識別周波数で
    変調した搬送波とを混合して復調搬送波を発生し、さら
    にこの復調搬送波を送信手段からの帯域拡散信号と混合
    してから積分し、そして積分後の信号を復調しディジタ
    ル信号として出力する復調手段と、から構成されること
    を特徴とする多元接続装置。
  3. 【請求項3】 送信手段は、PNコードを出力するPN
    コード発生器と、PNコード発生器の出力と基底帯域デ
    ータとを混合してPNコード変調された変調データを出
    力する第1混合器と、搬送波周波数を識別周波数で変調
    して搬送波を出力する搬送波変調発生器と、第1混合器
    の出力と搬送波変調発生器の出力とを混合して帯域拡散
    信号を出力する第2混合器と、から構成される請求項2
    記載の多元接続装置。
  4. 【請求項4】 復調手段は、送信手段と対応するPNコ
    ードを出力するPNコード発生器と、送信手段と対応す
    る識別周波数で搬送波周波数を変調し搬送波として出力
    する搬送波変調発生器と、PNコード発生器の出力と搬
    送波変調発生器の出力とを混合し復調搬送波として出力
    する第1混合器と、送信手段からの帯域拡散信号と第1
    混合器の出力とを混合して出力する第2混合器と、第2
    混合器の出力を積分する積分器と、積分器の出力を判定
    してディジタル信号に復元する判定回路と、から構成さ
    れる請求項2又は請求項3記載の多元接続装置。
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