JP3312194B2 - スペクトル拡散通信システム - Google Patents

スペクトル拡散通信システム

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JP3312194B2
JP3312194B2 JP9675696A JP9675696A JP3312194B2 JP 3312194 B2 JP3312194 B2 JP 3312194B2 JP 9675696 A JP9675696 A JP 9675696A JP 9675696 A JP9675696 A JP 9675696A JP 3312194 B2 JP3312194 B2 JP 3312194B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、スペクトル拡散
(SS:Spread Sectrum)通信システムに係り、特に
は、直接拡散(DS:Direct Spread)変調方式に基づ
くCDMA(CodeDivision Multiple Access)通信
により、上リ回線における送信電力制御手法の軽減、お
よび自局ならびに隣接基地局への干渉を抑圧する技術に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、SS通信システムには、拡散用符
号により直接拡散する直接拡散(DS)変調方式や、搬送
波を符号列によリ切換えて拡散する周波数ホッピング
(FH)変調方式などがある。特に、直接拡散(DS)変調
方式を利用したCDMA通信(以下、DS/CDMA方
式と称す)は、加入者容量が大きいこと、マルチパスフ
ェージングに強いこと、さらに高品質通信が可能である
ことなどの特長を有している。
【0003】ところで、上記の加入者容量は、干渉量に
より制限される。特に、DS/CDMA方式では、すべ
てのユーザが同―周波数を同時に共有するため、基地局
と移動局の距離から生じる、いわゆる遠近問題によって
加入者容量、通信品質が制限を受ける。
【0004】このような遠近問題は、主として上り回線
(移動局から基地局への送信)で生じるため、遠近問題の
解決には、各移動局が送信した信号を基地局において同
―受信レベルになるように各移動局の送信電力を調整す
る、いわゆるパワーコントロールが不可欠となる。
【0005】このことを以下でさらに具体的に説明す
る。
【0006】図11は、移動体通信でのセル構造を示し
たもので、通常は、多くのセルから成っているが、ここ
では説明を簡単にするために、セルAとセルBの2つの
セルから成り立っているものと仮定する。そして、セル
A内には1つの基地局BSAとその基地局BSAの管理下
で2つの移動局MS1,MS2が存在し、一方の移動局M
1は、基地局BSA近くに位置し、他方の移動局MS2
は、その基地局BSAから遠く離れて他のセルBの境界
近くのサービスエリア付近に位置しているものとする。
【0007】ここで、例えば、各移動局MS1,MS2
共に同―電力で送信した場合、基地局BSAで受信され
る電力は、移動局MS1,MS2の距離差に基づく伝搬損
失のために、一方の移動局MS1からの信号よりも他方
の移動局MS2からの信号の方が小さく減衰してしま
う。したがって、セルAの基地局BSAにとって、基地
局BSAから遠く離れた他方の移動局MS2からの送信信
号を受信する場合には、一方の移動局MS1側からの強
大な信号が干渉波となってしまう。
【0008】そこで、このような遠近問題を解決するた
めに、セルAの基地局BSAは、各移動局MS1,MS2
からの受信電力が同―となるように、両移動局MS1
MS2の送信電力を制御する、送信電力制御を行う。
【0009】すなわち、この例では、他方の移動局MS
2が一方の移動局MS1よりも大電力で送信するように送
信電力制御を行う。
【0010】このような手法については、『CDMA移
動通信における送信電力制御誤差のチャネル容量に及ぼ
す影響』(1991年電子情報通信学会秋季大会B―2
45)、および『CDMA陸上移動体通信システムのチ
ャネル容量に関する―検討』(電子情報通信学会技術研
究報告RC892―2)に詳細が述ベられている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】ところで、DS/CD
MA方式において送信電力制御を行う場合でも、マルチ
パスフェージング等によって受信電力が大きく変動した
り、移動局MS1,MSの移動速度等によって受信電
力が時間的にも急峻に変化するため、このような変動に
追従するために短時間で送信電力制御を精度良く行うこ
とは極めて困難で、誤差を生じやすい。
【0012】そして、このうよな送信電力制御の誤差が
あると、上記の各文献に示されているように、加入者容
量は大きく減少し、例えば、1dBの制御誤差があると
加入者容量は約25%減少し、2dBの制御誤差がある
と加入者容量は約55%減少する。
【0013】したがって、送信電力制御は1dB以下の
精度が要求されることになり、非常に複雑な送信電力制
御の手法を確立しなければならず、実用化が容易でな
い。
【0014】また、上記のような送信電力制御を行う場
合には、さらに、干渉の問題が生じる。
【0015】すなわち、先の図11で示したように、一
つのセルAの基地局BSAに着目したとき、この基地局
BSAにとっては、そこから遠方にある移動局MS2が大
電力で送信するように送信電力制御を行うことは、各移
動局MS1,MS2からの受信電力が同―となるので遠近
問題が解消されものの、他方のセルBの基地局BSB
着目したとき、この基地局BSBとっては、移動局MS2
は管理下対象外のものである。そして、この移動局MS
2が大電力で送信すれば、このセルB内に存在する図示
しない移動局に対する強大な干渉波となり、セルBの基
地局BSBにとっては干渉量が増大して、加入者容量が
減少してしまう。
【0016】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、DS/CDMA方式のスペクトル拡散
通信システムおいて、上り回線における送信電力制御を
簡便化するとともに、自局および隣接セルへの干渉を軽
減して加入者容量を増大させるようにすることを課題と
する。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するため、移動局がセルの中心近傍またはセルの境
界近傍のいずれに位置するかに応じて、プロセスゲイン
を変化させるようにした点に特徴がある。
【0018】より具体的には、上り回線において、セル
の中心に位置する基地局から周辺までの距離に応じて複
数の領域に分割し、基地局近傍の領域に位置する移動局
に対しては、データ伝送速度を一定にしたまま直接拡散
の拡散速度を高速にして拡散帯域幅を広げることによ
り、プロセスゲインを増大させる一方、基地局から遠方
の領域に位置する移動局に対しては、直接拡散の拡散速
度を一定にしたままデータ伝送速度を低速にすることに
より、プロセスゲインを増大させるようにした点に特徴
がある。
【0019】そのための、課題解決手段として、本発明
では、特許請求の範囲に記載するように、直接拡散変調
方式に基づくCDMA通信のスペクトル拡散通信システ
ムにおいて、次の構成を採用している。
【0020】すなわち、請求項1記載に係る発明では、
自局のセル内において、セルの中心に位置する基地局か
ら移動局までの離間距離に応じてプロセスゲインを調整
するために、基地局の近傍に位置する移動局に対して
は、データ伝送速度を一定にしたまま直接拡散の拡散速
度を高速にして拡散帯域幅を広げる一方、基地局の遠方
に位置する移動局に対しては、直接拡散の拡散速度を一
定にしたままデータ伝送速度を低速にすることにより、
共にプロセスゲインを増大させるプロセスゲイン調整手
段を設け、自局の基地局、および隣接する基地局への干
渉を抑圧することを特徴としている。
【0021】請求項2に係る発明では、請求項1記載の
構成において、前記プロセスゲイン調整手段に加えて、
複数の規定された送信電力を選択する手段を備えること
を特徴としている。
【0022】
【0023】
【0024】
【0025】
【発明の実施の形態】この実施形態では、説明を簡単に
するために、図11で示したように、セルAとセルBの
2つのセルを対象とし、一つのセルA内には基地局BS
Aとその基地局BSAの管理下で2つの移動局MS1,M
2が存在し、一方の移動局MS1は、基地局BSA近く
に位置し、他方の移動局MS2は、その基地局BSAから
遠く離れて他のセルBの境界近くのサービスエリア付近
に位置しているものとする。
【0026】ただし、本発明はこのような例に限定され
るものではなく、多数のセル内が存在し、各セル内には
基地局からの距離が異なる多数の移動局が存在する場合
にも、本発明は適用可能である。
【0027】実施形態1 図1は本発明の実施形態1に係るDS/CDMA方式の
スペクトル拡散通信装置のブロック図である。
【0028】図1に示す構成のスペクトル拡散通信装置
は、基地局BSAおよび各移動局MS1,MS2に設けら
れるもので、SS送信部1とSS受信部2とを備えてい
る。
【0029】SS送信部1においては、音声、データ、
画像等からなる情報データは、情報送信部10におい
て、データクロック発生器9からのデータクロックによ
って一次変調されて所定のデータ伝送速度をもつ情報デ
ータとして生成された後、次段の拡散変調部11に入力
される。
【0030】また、PNクロック発生器13からのPN
クロックがPN発生器12に入力されることにより、P
N発生器12からは、所定の拡散速度のPN信号14が
生成され、このPN信号が拡散変調部11に入力され
る。
【0031】拡散変調部11では、先の情報データ10
がPN信号によって直接拡散変調され、その直接拡散変
調された信号(以下、SS信号という)15が周波数変換
部16によって無線周波数に変換された後、電力増幅器
17によって増幅されてアンテナ18から送信される。
【0032】一方、SS受信部2においては、アンテナ
19によって受信されたSS信号が増幅部20で増幅さ
れた後、周波数変換部21によって中間周波数、または
ベースバンド周波数に変換され、続いて、相関部23に
よって相関同期された後、次段の情報復調部24におい
て情報データとして復調される。
【0033】図2はこの実施形態1において、基地局B
Aに到達する移動局MS1,MS2からのSS信号の周
波数スペクトルを示している。
【0034】前述の図11において、セルAの基地局B
A近傍に位置する移動局MS1、基地局BSAから遠く
離れた位置の移動局MS2とが、同じデータ伝送速度D1
(bps)で、かつ、同じ拡散速度C1(chip/sec)で送信し
たとすれば、基地局BSAと移動局MS1,MS2との距
離に依存した伝搬損失を受けるため、セルAの基地局B
Aで受信した各々の移動局MS1,MS2からの電力ス
ペクトルは、それぞれ図2の符号P1,P2に示すよう
に、受信したSS信号の帯域幅は2C1で同じである
が、電力スペクトルは、基地局BSAから各移動局M
1,MS2までの距離に依存するため、両者P1,P2
大きな差ΔPが生じる。
【0035】そこで、従来は、基地局BSAで受信する
電力スペクトルがいずれも同じになるように、つまり、
ΔP≒0となるように各移動局MS1,MS2の送信電力
を制御している。つまり、他方の移動局MS2が一方の
移動局MS1よりも大電力で送信するようにしている。
【0036】これに対して、この実施形態1では、基地
局BSAの近傍に位置している移動局MS1においては、
データ伝送速度D1は一定に保ったまま、PNクロック
発生器13のクロック周波数をC1(chip/sec)からC
2(chip/sec)(>C1)に変更することで、拡散変調部1
1において情報データを直接拡散するときの拡散速度を
高速にする。
【0037】ここで、一般に、電力スペクトルは拡散速
度に逆比例し、また、拡散帯域幅は拡散速度に比例する
関係があるので、上記のように拡散速度を高速にするこ
とは、拡散帯域幅が広がることを意味する。
【0038】このことは、図3に示すように、PN系列
の1チップ時間Tcをもつ矩形波f(t)(同図(a))をフーリ
エ変換した周波数スペクトルF(f)(同図(b))との関係、
および次式から理解することができる。
【0039】すなわち、 f(t)←→F(f)=Tc{sin(πfTc)/(πfTc)} (1) Tc=1/C (2) ここに、 f(t):時間幅Tcの矩形波 F(f):f(t)のフーリエ変換 f:周波数 Tc:チップ時間 C:拡散速度(chip/sec) であるから、直接拡散の拡散速度をC1(chip/sec)から
2(chip/sec)に変更して高速化すると、(2)式からチ
ップ時間Tcが小さくなるので、(1)式および図3(b)か
ら分かるように周波数スペクトルF(f)の振幅が小さく
なって電力スペクトル密度が低下する一方で、図2に示
すように、拡散帯域幅が2C1から2C2に広がる。
【0040】ところで、プロセスゲインPGは、次式で
与えられる。
【0041】 PG=C/D (3) ここに、 C:拡散速度(chip/sec) D:データ伝送速度(bps) いま、いずれの移動局MS1,MS2もデータ伝送速度が
1(bps)で同じとすれば、(3)式から、 PG1=C1/D1 PG2=C2/D1 となるが、C1<C2であるから、PG1<PG2となり、
等価的にプロセスゲインがPG1からPG2に増大したこ
とになる。
【0042】したがって、本例では、基地局BSAの近
傍に位置する移動局MS1の拡散速度をC1からC2に変
更して高速化すれば、拡散帯域幅が広がり、電力スペク
トル密度が低くなるので、基地局BSAにおいては、セ
ルAの境界に存在している移動局MS2からの受信電力
スペクトルと、基地局BSAの近傍に位置する移動局M
1からの受信電力スペクトルとをほぼ同―レベルにす
ることが可能となり、遠近問題を軽減することができ
る。
【0043】このように、各移動局MS1,MS2に対す
る直接拡散速度を調整して、基地局BSAでの受信電力
スペクトルをほぼ同―にするためには、次の,のよ
うな調整手段を採用することが考えられる。
【0044】 基地局BSAが送信したパイロツト信
号(または移動局MS1,MS2に向けてのCDMA信号)
を移動局MS1,MS2が受信し、その受信信号レベルを
検出することにより、基地局BSAからの距離を推定す
る。そして、この距離の推定値に基づいて拡散速度C(c
hip/sec)を調整する手段を設ける。
【0045】 移動局MS1,MS2が送信した信号を
基地局BSAが受信し、その受信信号レベルに基づい
て、基地局BSAは、各移動局MS1,MS2が基地局B
Aの近傍に位置するか、またはセルAの境界に位置す
るかを判定する。そして、この判定結果を基地局BSA
が各移動局MS1,MS2に向けて通告することにより、
各移動局MS1,MS2が拡散速度C(chip/sec)を調整
する手段を設ける。
【0046】ここでは、の調整手段を採用した場合に
ついて、さらに具体的に説明する。
【0047】一つのセルAにおける基地局BSAは、パ
イロツト信号(あるいは移動局MS1,MS2に向けての
CDMA信号)を送信し、その信号が各移動局MS1,M
2で受信される。
【0048】図4は、前記SS受信部2の周波数変換部
21と相関部23との詳細を示すブロック図である。
【0049】周波数変換部21は、周波数変換用局部発
振器26、ミキサ25、フィルタ27、増幅器28、お
よび検波器29から構成されている。そして、検波器2
9からの出力35は、すべての受信信号の合成波の電力
(相関前の受信信号電力)を示している。
【0050】周波数変換部21の出力22は、中間周波
数、またはベースバンド周波数のSS(CDMA)信号で
あり、相関部23に入力される。また、パイロット信
号、または目的の移動局MS1,MS2に固有のコードに
対応したPNコード34をPNコード発生器30により
生成し、同様に相関部23に入力される。
【0051】相関部23を構成する相関器31は、入力
された受信SS(CDMA)信号22とPNコード発生器
30において生成されたPNコード34との相関を取る
ことにより、所望するSS信号を選択出力する。そし
て、相関器31の出力35が相関レベル検出器32に入
力され、ここで所望の受信信号の信号レベル検出が行わ
れる。
【0052】そして、この相関レベル検出器32によっ
て検出された受信信号レベルのモニタ結果に基づいて、
SS受信部2において基地局BSAと各移動局MS1,M
2との距離を推定する。
【0053】この距離推定は、次のようにして行われ
る。
【0054】一般に、自由空間での伝搬損失は、距離の
2乗に逆比例するので、受信電力は次式で表わされる。
【0055】 P1=AP0r-2 (4) ここに、 P0:送信電力 P1:受信電力 r:送受信間の距離(ここでは基地局と移動局との距離) A:比例定数 しかし、移動体通信のようなマルチパス環境下では、例
えば、距離の4乗に逆比例すると言われているため、
(4)式に代えて次式が適用される。
【0056】 P1=AP0r-4 (5) そして、この(5)式において、受信電力P1は相関レベ
ル検出器32に入力された受信信号の信号レベル検出で
分かり、また、送信電力P0は基地局BSAから移動局M
1,MS2に送信する情報に予め含ませるようにしてお
けば、両者P0,P1が既知であるから、基地局BSA
移動局MS1,MS2との間の距離rを推定できる。
【0057】こうして、基地局BSAからの距離rが推定
されると、各移動局MS1,MS2は、この距離rの推定
結果に基づいて拡散速度を調整する。この拡散速度の調
整は、前述のように、図1に示したSS送信部1におい
て、PN発生器12に供給すべきPNクロック発生器1
3のクロック周波数を制御することにより行なわれる。
【0058】以上の説明は、オープンループによる各移
動局MS1,MS2が行う拡散速度制御であるが、より一
層正確な制御を行うためには、以下のフィードバックル
ープをさらに追加することもできる。
【0059】すなわち、上述のようにして拡散速度を制
御した移動局(ここではMS1)が送信するSS信号を基
地局BSAで受信する。ここで、基地局BSAが拡散速度
の変化した移動局MS1からのSS信号を受信するため
には、変化後の拡散速度を認識する必要がある。
【0060】そこで、たとえば、移動局MS1が基地局
BSAに対してSS信号を送信する際には、図5に示す
ように、新たに変更した拡散速度C2(chip/sec)でデー
タBを送信する前段にデータAを付加し、かつ、このデ
ータAを拡散速度が変化する前の元々の拡散速度C1(ch
ip/sec)で送信する。そして、この領域Aに対しては、
予め、領域Bで使用する変更後の拡散速度C2(chip/se
c)、移動局MS1,MSの区別、領域Aの時間長など
の情報を含ませるようにしておく。その場合、領域Aの
時間長としては、領域Aでの情報復調が可能で、かつ領
域Bの情報復調に支障を生じない範囲のできるだけ短い
時間長とするのが望ましい。
【0061】基地局BSが移動局MS1からのSS信
号を受信した場合、領域Aは、元々の拡散速度C1(chip
/sec)によるSS信号のため、その電力スペクトルは、
図2のP1で示すように高レベルであり、したがって、
基地局BSAは通常の相関同期により領域Aの信号を十
分に復調することができる。
【0062】たとえば、領域Aで用いるPNコードを拡
散速度の変更後の領域Bで使用している移動局MS1
MS2固有のPNコードと同―になるように設定してお
けば、基地局BSAは、領域Aで使用しているPNコー
ドを図4に示すPNコード発生器30から生成し、相関
器31で相関をとって情報を復調できる。
【0063】そして、この領域Aには領域Bで使用する
変更後の拡散速度C2(chip/sec)の情報が含まれている
から、基地局BSAは、変化後の拡散速度C2(chip/se
c)を十分認識することができ、また、相関レベル検出器
32によって、領域AのSS信号の信号レベルをモニタ
することができる。なお、拡散速度を変更するための情
報を与える領域Aは、移動局のPNコードとは異なる種
類のPNコードとすることも可能である。
【0064】次いで、基地局BSAは、モニタされた受
信信号レベルに基づいて、各移動局MS1,MS2に対し
て設定すべき拡散速度を指定する。本例では、各々の移
動局MS1,MS2に固有のPNコードを用いて、一方の
移動局MS1に対しては拡散速度としてC2(>C1)を、
他方の移動局MS2に対しては拡散速度としてC1の情報
を知らせる。あるいは、パイロット信号、制御信号チャ
ネル、ページング信号等、すべての移動局MS1,MS2
に共通なチャネル(PNコード)によって、各移動局MS
1,MS2宛に情報を伝えることもできる。
【0065】こうして、各移動局MS1,MS2が基地局
BSAから設定すべき新たな拡散速度C1,C2(chip/se
c)の情報を得たならば、各移動局MS1,MS2は、この
調整した拡散速度C1,C2(chip/sec)を図1に示すP
Nクロック発生器13に設定することにより、最終的な
拡散速度を設定する。
【0066】ところで、移動体通信では、マルチパスが
存在するためにフェージングが生じる。そして、図11
において、一方の移動局MS1は基地局BSAの近傍に位
置しているため、主要なマルチパス波の遅延時間は小さ
くなる傾向がある。
【0067】一方の移動局MS1における直接拡散の拡
散速度を上述のようにC1からC2と大きくすると、1チ
ップ時間はTc1(=1/C1)からTc2(=1/C2)へと短
くなる。そして、自己相関波形のメインロープの時間幅
は時間分解能に対応するため、1チップ時間Tcを短く
することにより、時間分解能が向上する。
【0068】図6は、基地局BSAにおいて逆拡散を行
った時の相関波形を示したものである。
【0069】同図(a)のS1(実線)は拡散速度C1(chip/
sec)の下でマルチパスフェージングが存在している場合
の劣化した相関波形の例であり、同図(a)のS2(破線)で
示すマルチパスが存在しない直接波のみの相関波形から
大きく崩れていることが分かる。
【0070】一方、同図(b)は拡散速度をC2(chip/se
c)に高速化して、時間分解能を上げてマルチパス波を分
離した例であり、S3(破線)が直接波、S41,S42,S
43(実線)がマルチパスフェージングが存在する遅延波で
ある。このように、基地局BSAの近傍に位置する移動
局MS1は、拡散速度を高速化しているために時間分解
能が向上し、遅延時間が小さいマルチパス波S41
42,S43を分離することができる。このように、マル
チパス波S41,S42,S43が分離できれば、これを除く
こともできるし、直接波S3の強度不足を補うために利
用することもできる。
【0071】一方、基地局BSAから遠方に位置してい
る移動局MS2からの受信信号は、伝搬距離が長いの
で、主要なマルチパス波の遅延時間は大きくなる傾向が
ある。このため、拡散速度を高速化せずに元の拡散速度
1(chip/sec)にしたままでもマルチパス波を十分に分
離することができる。
【0072】以下に、直接拡散の拡散速度を高速にすれ
ば、時間分解能が高まり、遅延時間が小さいマルチパス
波を分離でき、また、電力スペクトルも小さくなること
の具体例を示す。
【0073】ここでは、データ伝送速度D=50kbp、
拡散速度C1=5Mchip/sec,C2=2OMchip/secと
すれば、各チップ時間長Tc1,Tc2は、(2)式の関係か
ら、 Tc1=I/C1=200nsec Tc2=1/C2=50nsec となる。したがって、C2=2OMchip/secは、C1
5Mchip/secより4倍の時間分解能がある。
【0074】同様に、図3および前述の(1)式の関係か
ら、電力スペクトルは、1チップ時間長Tcに比例(拡散
速度Cに逆比例)するため、拡散速度を5Mchip/secか
ら20Mchip/secに高速化することにより、電力スペ
クトルは1/4(6dB減少)になる。
【0075】このように、この実施形態1では、基地局
BSAの近傍に位置する移動局MS1に対して拡散速度を
高速化するので、その結果、拡散帯域幅が広がり、電力
スペクトル密度が低くなる。したがって、この移動局M
1から送信されるSS信号は、基地局BSAの近傍に位
置しているにもかかわらず、基地局BSAでの受信電力
スペクトル密度が低くなり、結果として、各移動局MS
1,MS2からの受信電力スペクトルは略同一レベルにな
って遠近問題が軽減される。
【0076】しかも、この実施形態1では、拡散速度を
調整することでプロセスゲインを増大させるので、従来
のような高精度の送信電力制御を行う必要がなく、この
ため、マルチパスフェージングや移動局MS1,MS2
移動速度等に起因する受信電力の変動による送信電力制
御の影響が軽減されるため、十分な加入者容量を確保す
ることができる。
【0077】実施形態2 図7は、本発明の実施形態2に係るもので、基地局BS
Aに到達する移動局MS1,MS2からのSS信号の電力
スペクトル(実線)、および基地局BSAで受信したSS
信号を逆拡散した後の電力スペクトル(破線)をそれぞれ
示している。
【0078】セルAのセル境界に位置する移動局MS2
がデータ伝送速度D1(bps)で、拡散速度C1(chip/sec)
でSS信号を送信し、基地局BSAでこれを受信した場
合、その電力スペクトルは、図2の電力スペクトルP2
と同じになる。
【0079】これに対して、セルAの境界に位置する移
動局MS2において、拡散速度C1を一定にしたままで、
図1に示すSS送信部1におけるデータクロック発生器
9のクロック周波数を低速化することにより、データ伝
送速度をD2(bps)(<D1)と遅くした場合、基地局BSA
で受信したSS信号の電力スペクトルP4は、先の電力
スペクトルP2の場合と同じであるが、プロセスゲイン
PG2は、データ伝送速度がD1(bps)の場合のプロセス
ゲインPG1よりも大きくなる。すなわち、前述の(3)
式の関係から、 PG1=C1/D1 PG2=C1/D2 となるが、D2<D1であるから、PG1<PG2となり、
等価的にプロセスゲインがPG1からPG2に増大したこ
とになる。
【0080】その結果、基地局BSAで受信したSS信
号の電力スペクトルはP2,P4共に同―であるにもかか
わらず、データ伝送速度をD2(bps)と遅くした信号を逆
拡散して得られる電力スペクトルP4'は、プロセスゲイ
ンおよびデータ伝送速度の差のために、データ伝送速度
がD1(bps)の信号を逆拡散して得られる電力スペクトル
2'より大きくなる。つまり、基地局BSAでの所要信
号キャリア電力対雑音電力比特性(以下、C/N特性と
いう)が改善される。
【0081】したがって、基地局BSAから離れたセル
A境界の近傍にある移動局MS2は、従来では、送信電
力を距離または伝搬損失に依存して増大させて、基地局
BSAでの受信電力が一方の移動局MS1による電力スペ
クトルP1と同―レベルになるようにしていたが、本発
明では、移動局MS2に対して大電力で送信する必要が
ないため、セルBの基地局BSBヘの干渉を大きく低減
することができる。
【0082】したがって、対象となるセルAにおける加
入者容量が増大できるだけでなく、隣接セルBヘの干渉
が軽減されるので、隣接セルBでの加入者容量を抑圧す
ることがない。さらに、C/N特性が改善されるため、
誤り訂正能力を強化にすることも可能となる。
【0083】このように、各移動局MS1,MS2に対す
るデータ伝送速度D1,D2を調整して、基地局BSA
のプロセスゲインを増加させるためには、実施形態1で
述べたのと同じく、次の,の手段を設けることが考
えられる。
【0084】 基地局BSAが送信したパイロツト信
号(または移動局MS1,MS2に向けてのCDMA信号)
を移動局MS1,MS2が受信し、その受信信号レベルを
検出することにより、基地局BSAからの距離を推定す
る。そして、この距離の推定値に基づいてデータ伝送速
度D(bps)を調整する手段を設ける。
【0085】 移動局MS1,MS2が送信した信号を
基地局BSAが受信し、その受信信号レベルに基づい
て、基地局BSAは、各移動局MS1,MS2が基地局B
Aの近傍に位置するか、またはセルAの境界に位置す
るかを判定する。そして、この判定結果を基地局BSA
が各移動局MS1,MS2に向けて通告することにより、
各移動局MS1,MS2がデータ伝送速度D(bps)を調整
する手段を設ける。
【0086】ここでは、の手段について、さらに具体
的に説明する。
【0087】一つのセルAにおける基地局BSAがパイ
ロツト信号(あるいは移動局MS1,MS2に向けてのC
DMA信号)を送信し、この信号が各移動局MS1,MS
2で受信される。
【0088】図4に既に示したように、周波数変換部2
1で周波数されたSS信号は、次段の相関部23で所望
の信号が選択され、続いて、相関レベル検出器32によ
って希望した受信信号の信号レベルが検出される。そし
て、この相関レベル検出器32によって検出された受信
信号レベルのモニタ結果に基づいて、SS受信部2にお
いて基地局BSAと当該移動局MS1またはMS2の距離
を、前述の(5)式に基づいて推定する。
【0089】こうして、基地局BSAからの距離rが推定
されると、各移動局MS1,MS2は、この距離rの推定
結果に基づいてデータ伝送速度を調整する。このデータ
伝送速度の調整は、前述のように、図1に示すSS送信
部1において、データクロック発生器9のクロック周波
数を制御することにより行なわれる。
【0090】以上の説明はオープンループによる各移動
局MS1,MS2が行うデータ伝送速度制御であるが、よ
り一層正確な制御を行うためには、以下のフィードバッ
クループをさらに追加することもできる。
【0091】すなわち、上述のようにしてデータ伝送速
度を制御した移動局(ここではMS2)が送信するSS信
号を基地局BSAで受信する。ここで、基地局BSAがデ
ータ伝送速度が変化した移動局MS2からのSS信号を
受信するためには、変化後のデータ伝送速度を認識する
必要がある。
【0092】そこで、たとえば、移動局MS1が基地局
BSAに対してSS信号を送信する際には、図8に示す
ように、新たに変更したデータ伝送速度D2(bps)でデー
タFを送信する前段にデータEを付加し、かつ、このデ
ータEをデータ伝送速度が変化する前の元々のデータ伝
送速度D1(bps)で送信する。そして、この領域Eに対し
ては、予め、領域Fで使用する変更後のデータ伝送速度
2(bps)、移動局MS1,MS2の区別、領域Eの時間長
などの情報を含ませるようにしておく。その場合、領域
Eの時間長としては、領域Eの情報復調が可能で、かつ
領域Fの情報復調に支障を生じない範囲のできるだけ短
い時間長とするのが望ましい。
【0093】そして、この領域Eには領域Fで使用する
変更後のデータ伝送速度D2(bps)の情報が含まれている
から、基地局BSAは、変化後のデータ伝送速度D2を十
分認識することができ、また、相関レベル検出器32に
よって、領域EのSS信号の信号レベルをモニタするこ
とができる。なお、データ伝送速度を変更するための情
報を与える領域Eは、移動局のPNコードとは異なる種
類のPNコードとすることも可能である。また、領域E
は、元々のデータ伝送速度D1(bps)によるSS信号のた
め、その電力スペクトルは、図7のP2で示すように低
レベルとなるので、基地局BSAが領域Eの信号復調を
容易に行うためには、図9に示すように、移動局MS2
は、領域Eでの送信するSS信号の電力レベルを大きく
してもよい。この場合、領域Eの時間長は短いので、他
のセルへの干渉は少なくて済む。
【0094】基地局BSAは、モニタされた受信信号レ
ベルに基づいて、移動局MS1,MS2に対して設定すべ
きデータ伝送速度を指定する。
【0095】こうして、各移動局MS1,MS2が基地局
BSAから設定すべき新たなデータ伝送速度D1,D2(bp
s)の情報を得たならば、各移動局MS1,MS2は、この
変更したデータ伝送速度D1,D2(bps)を図1に示すデ
ータクロック発生器9に設定することにより、最終的な
データ伝送速度を設定する。
【0096】このように、この実施形態2では、基地局
BSAから遠い所に位置する移動局MS2は、拡散速度を
一定にしてデータ伝送速度を下げるようにするので、結
果的に、基地局BSAでのC/N特性が改善される。し
たがって、移動局MS2は基地局BSAから遠く離れてい
るにもかかわらず、大電力で信号を出力する必要性がな
くなり、遠近問題が軽減できる。しかも、上記のように
大電力の信号出力が不要となるため、セルA境界に近い
所に位置する移動局MS2は、隣接する他のセルBの基
地局BSBヘの干渉も大きく軽減することができる。
【0097】しかも、この実施形態2では、データ伝送
速度を調整することでプロセスゲインを増大させるの
で、従来のような高精度の送信電力制御を行う必要がな
く、このため、マルチパスフェージングや移動局M
1,MS2の移動速度等に起因する受信電力の変動によ
る送信電力制御の影響が軽減されるため、十分な加入者
容量を確保することができる。
【0098】実施形態3 上記の実施形態1では、基地局BSAの近傍に位置する
移動局MS1に対して、データ伝送速度を一定にしたま
ま直接拡散の拡散速度を高速にして拡散帯域幅を広げる
ことにより、プロセスゲインを増大させるようにし、ま
た、実施形態2では、基地局BSAの遠方に位置する移
動局MS2に対して、直接拡散の拡散速度を一定にした
ままデータ伝送速度を低速にすることにより、プロセス
ゲインを増大させるようにしているが、両調整手段を組
み合わせた構成とすることも可能である。
【0099】すなわち、セルAの基地局BSA近傍に位
置する移動局MS1においては、データ伝送速度がD1(b
ps)で、拡散速度C2(chip/sec)を高速にする―方、基
地局BSAから離れてセルAの境界に位置する移動局M
2においは、データ伝送速度をD2(bps)(<D1)と遅く
して、拡散速度をC1(chip/sec)(<C2)で送信するよ
うにする。
【0100】図10には、本発明の実施形態3におい
て、基地局BSAに到達する移動局MS1,MS2からの
SS信号の電力スペクトル(実線)、および基地局BSA
で受信したSS信号を逆拡散した後の電力スペクトル
(破線)をそれぞれ示している。
【0101】セルAの基地局BSAの近傍に位置する移
動局MS1から送信されたSS信号を受信した電力スペ
クトルがP3であり、図2の電力スペクトルP3と同―で
ある。―方、セル境界に位置する移動局MS2から送信
されたSS信号を受信した電力スペクトルがP4であ
り、図7の電力スペクトルP4と同一である。
【0102】これらの電力スペクトルP3,P4を基地局
BSAにおいて逆拡散すれば、各電力スペクトルP3',
4'になり、いずれもプロセスゲインが増大しているた
めに、実施形態1,2の場合よりもさらに一層確実な信
号再生が可能で、干渉量も軽減することができる。
【0103】上記の各実施形態1〜3では、基地局BS
Aから移動局MS1,MS2までの離間距離に応じて拡散
速度やデータ伝送速度を変化させることによってプロセ
スゲインを調整するようにしているが、このプロセスゲ
インの調整手段に加えて、各移動局MS1,MS2での送
信電力を可変する手段を付加する、または複数の規定さ
れた送信電力を選択する手段を付加することにより、従
来よりはるかに簡便な送信電力制御であるにもかかわら
ず、干渉量を低減することができる。
【0104】
【発明の効果】本発明によれば、次の効果を奏する。
【0105】(1) 請求項1記載に係る発明では、D
S/CDMA方式において、自局のセル内において、セ
ルの中心に位置する基地局から移動局までの離間距離に
応じてプロセスゲインを調整するために、基地局の近傍
に位置する移動局に対しては、データ伝送速度を一定に
したまま直接拡散の拡散速度を高速にして拡散幅を広げ
ることにより、プロセスゲインを増大する一方、基地局
の遠方に位置する移動局に対しては、直接拡散の拡散速
度を一定にしたままデータ伝送速度を低速にすることに
より、プロセスゲインを増大するので、従来のような高
精度の送信電力制御を行う必要がなく、このため、マル
チパスフェージングや移動局の移動速度等に起因する受
信電力の変動の影響が軽減される。しかも、自局および
隣接セルへの干渉を軽減できるので、遠近問題が解消さ
れて加入者容量の増大を図ることができる。
【0106】(2) 請求項2記載に係る発明では、
数の規定された送信電力を選択する手段を備えるように
しているので、従来よりはるかに簡便な送信電力制御で
あっても、干渉量を低減することができる。
【0107】
【0108】
【0109】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1に係るDS/CDMA方式
のスペクトル拡散通信装置のブロック図である。
【図2】実施形態1において、基地局に到達する各移動
局からの直接拡散信号の周波数スペクトルである。
【図3】矩形波と、この矩形波をフーリエ変換した周波
数スペクトルの関係を示す説明図である。
【図4】図1の構成のスペクトル拡散通信装置におい
て、SS受信部の周波数変換部と相関部との詳細を示す
ブロック図である。
【図5】実施形態1において、移動局から基地局へ送信
する信号の構成を示す説明図である。
【図6】逆拡散を行った時のマルチパスによる相関波形
を示すもので、同図(a)はマルチパスにより劣化した相
関波形、同図(b)は拡散速度を高速化するこによりマル
チパス波を分離した相関波形を示している。
【図7】実施形態2において、基地局に到達する各移動
局からの直接拡散信号の電力スペクトル、および基地局
で受信した直接拡散信号を逆拡散した後の電力スペクト
ルである。
【図8】実施形態2において、移動局から基地局へ送信
する信号の構成を示す説明図である。
【図9】実施形態2において、移動局から基地局へ送信
する信号の他の構成を示す説明図である。
【図10】実施形態3において、基地局に到達する各移
動局からの直接拡散信号の電力スペクトル、および基地
局で受信した直接拡散信号を逆拡散した後の電力スペク
トルである。
【図11】移動体通信でのセル構造を示す説明図であ
る。
【符号の説明】
1…SS送信部、2…SS受信部、9…データクロック
発生器、10…情報送信部、12…PN発生器、13…
PNクロック発生器、21…周波数変換部、23…相関
部、30…PNコード発生器、31…相関器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−276176(JP,A) 特開 平6−334626(JP,A) 特表 平8−509349(JP,A) 特表 平10−511835(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04B 7/24 - 7/26 102 H04Q 7/00 - 7/38

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直接拡散変調方式に基づくCDMA通信
    のスペクトル拡散通信システムにおいて、 自局のセル内において、セルの中心に位置する基地局か
    ら移動局までの離間距離に応じてプロセスゲインを調整
    するために、基地局の近傍に位置する移動局に対して
    は、データ伝送速度を一定にしたまま直接拡散の拡散速
    度を高速にして拡散帯域幅を広げる一方、基地局の遠方
    に位置する移動局に対しては、直接拡散の拡散速度を一
    定にしたままデータ伝送速度を低速にすることにより、
    共にプロセスゲインを増大させるプロセスゲイン調整手
    段を設け、自局の基地局、および隣接する基地局への干
    渉を抑圧することを特徴とするスペクトル拡散通信シス
    テム。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のスペクトル拡散通信シス
    テムにおいて、 前記プロセスゲイン調整手段に加えて、複数の規定され
    た送信電力を選択する手段を備える ことを特徴とするス
    ペクトル拡散通信システム。
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