JP3650305B2 - 移動通信システム及び無線基地局装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、符号分割多元接続方式を用いて複数の無線移動局装置と通信を行う移動通信システム及び無線基地局装置に係り、特に、目的の復調信号に含まれる他の無線移動局装置の信号による干渉雑音成分の抑圧処理を行って復調処理を施した信号を有線伝送路側へ伝送することによりチャネル使用効率を向上させた移動通信システム及び無線基地局装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
符号分割多元接続方式を用いた無線通信システムは、他のシステムからの相互干渉に強い、マルチパスに強い、ハンドオフが容易、秘匿性に優れている等の移動通信に適した特徴を持っている。しかし、符号分割多元接続方式の通信システムは、他の多元接続方式と異なり、同一の基地局セル内に存在している複数の端末ユーザーが同時に同一の周波数と同一の周波数帯域とを用いて通信を行っているため、チャネル使用の効率性に対する問題点も持ち合わせている。この問題点は、遠近問題存在下における基地局に近いユーザーの強い通信信号が他の弱い通信信号を覆うことにより生じる干渉や、自局からの不必要な送信電力により生じる他局への干渉等がチャネルの使用効率の低下を招いてしまうために生じる。
【0003】
チャネルの使用効率の低下を防止する対策として、信号の広帯域化による広帯域利得の利用、相互相関の小さい符号系列の使用、遠近問題の解決を行う電力制御の採用等が行われている。特に、電力制御は、自局からの不必要な送信電力を抑え、自局の送信電力を必要最小に抑えることにより他局への干渉を最小限の抑えるばかりでなく、遠近問題を解決するためにも有効である。
【0004】
しかし、これらの対策を用いても同時通信を行っているユーザー数の増加による相互相関干渉の増加(信号対雑音比の劣化)に伴う通信品質の低下を防ぐことは困難である。
【0005】
前述した問題点を解決するための手段として、他のチャネルからの干渉の除去を行う干渉キャンセル技術が有効であり、様々な方式の干渉キャンセル技術が検討されている。他のユーザーからの干渉は受信機において予測可能であり、干渉を除去するための処理を行うことが可能である。これらの干渉キャンセル方式のうち、復調の対象となる複数のユーザー信号情報を利用するマルチユーザー受信方式の干渉キャンセル方式が提案されている。この方式を用いた干渉キャンセル装置は、復調の対象となる複数のユーザー信号を復調処理し、復調処理を施した信号から再拡散処理と合成処理とを施してレプリカ信号を作成し、多重波受信信号との減算処理を行い復調処理を行うことによって干渉成分の抑圧を行うものである。そして、干渉キャンセル処理をカスケード接続された多段型の構成として行うことにより干渉成分の抑圧効果を高めている。
【0006】
なお、この種の干渉キャンセルに関する情報として、例えば、特開平10−51353号公報、特開平10−190494号公報等に記載された技術が知られている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
前述したような符号分割多元接続を用いた移動通信システムは、同時に通信を行っているユーザー数の増加による相互相関干渉の増加が避けられず、干渉キャンセル技術が必須の技術となっている。これら干渉キャンセル方式のうち、マルチユーザー受信方式の干渉キャンセラ方式は、復調の対象となる複数のユーザー信号情報を利用するため、複数の相関器や再拡散器などを含めた相互相関干渉成分の抑圧処理を行う信号処理部を必要としている。この相互相関干渉成分の抑圧処理を行う信号処理部は、相互相関干渉成分の抑圧効果を高めるため多段構成となっているため装置規模が大きくなってしまう。また、マルチユーザー受信方式の干渉キャンセラ方式は、復調の対象となるユーザー信号を利用し信号処理を行っているため、信号処理部により処理が行われている各受信信号を適切に管理・制御する必要がある。そのため、このような干渉キャンセル方式を使用する通信システムは、基地局装置の装置規模と信号処理規模とが大きくなってしまい、コストが増大するという問題点を有するものとなっている。
【0008】
本発明の目的は、前述した従来技術の問題点を解決し、装置規模と信号処理規模とが大きくなることがなく、しかも、チャネル使用効率の向上を図ることのできる移動通信システム及び無線基地局装置を提供することにある。
【0009】
前述した目的を達成し、復調信号に含まれる干渉雑音成分の抑圧を行う干渉抑圧処理部を有する無線基地局装置の開発を行うためには、装置規模、信号処理規模、信号処理方法も含め、以下にあげるような問題点の解決が必要である。すなわち、
(1)装置規模と信号処理規模とを大きくしないための複数のユーザー信号と複数のステージ段とにより行われる信号処理部の構成方法、
(2)複数のステージ段の多段構成となっている信号処理部において使用される拡散符号の生成方法、
(3)復調の対象となるユーザー信号を利用し信号処理を行っているため、増減する通信ユーザーの信号に対する信号処理方法、
(4)マルチパスやフェージングなど通信環境により変動する受信パスの受信電力強度や受信パス数などのパス情報管理方法と受信パスの信号処理方法、
(5)複数のステージ段の多段構成となっている信号処理部を通信ユーザー数や干渉雑音量に合わせステージ段数を可変させるための装置構成方法
などの問題点を解決する必要がある。
【0010】
そして、本発明の目的は、符号分割多元接続を用いた移動通信システムの複数の無線移動局装置と同時通信を行っている無線基地局装置とにおいて、通信ユーザー数の増加により生じる相互相関干渉によるチャネル効率の低下を防止するための干渉キャンセル部の開発において、前述した問題点についての解決方法を提案し、干渉キャンセラ部の装置規模と信号処理規模との増加を軽減し、無線基地局装置の装置規模とコストの削減を行いながらチャネル効率の低下を防止して高品質の通信を行うことを可能とした移動通信システム及び無線基地局装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば前記目的は、無線移動局装置との通信を行い、複数の無線移動局装置からのスペクトラム拡散信号が合成されている多重波信号を入力信号とし、目的信号の復調に対して希望波以外の干渉雑音成分抑圧処理を行う信号処理手段を有する無線基地局装置とを備える移動通信システムにおいて、前記信号処理手段は、前記入力信号について個々のスペクトラム拡散信号毎の復調信号に含まれている希望信号以外の干渉雑音成分の抑圧を行う複数の干渉キャンセルステージが多段に構成され、該複数の干渉キャンセルステージの中間段の干渉キャンセルステージの一部が、受信同期処理部及びパス検出部と、復調手段とを備える干渉キャンセラ部と、該干渉キャンセラ部の初段の干渉キャンセルステージの前段に設けられた受信同期処理部及びパス検出部と、前記干渉キャンセラ部の最終段の干渉キャンセルステージの出力段に設けられた信号の復調処理を行う復調手段とを備え、前記複数の干渉キャンセルステージのそれぞれは、前記受信同期処理部及びパス検出部からの同期処理結果及びパス検出結果を、干渉雑音成分の抑圧を行う信号処理のために使用して信号処理を行うことにより達成される。
【0012】
また、前記目的は、前記干渉キャンセラ部が、最終段の干渉キャンセルステージの出力段に設けられた復調手段からの信号と前記中間段の干渉キャンセルステージの出力段に設けられた復調手段からの信号との一方を選択する選択手段を備えることにより達成される。
【0013】
また、前記目的は、前記干渉キャンセラ部に含まれる複数の干渉キャンセルステージのそれぞれが、逆拡散処理後の信号を個々の相関検出時に使用した拡散符号を用いて再拡散処理を行う手段と、再拡散処理を行った信号を加算・合成してレプリカ信号の生成を行う手段と、該レプリカ信号を入力信号から減算する減算処理手段と、減算処理後の信号について相関検出による逆拡散を行う逆拡散手段と、減算処理後の逆拡散信号と再拡散処理前の逆拡散信号との加算を行う加算処理手段とを備えることにより達成される。
【0014】
また、前記目的は、前記再拡散処理を行った再拡散信号を加算・合成したレプリカ信号を受信信号から減算する処理を行う前段に、通信を行っているユーザの多重数に応じて可変される“1”以下の重み係数を乗じる手段を備えることにより、また、信号をフルナイキスト特性のフィルタを通過させ波形整形を行う手段を備えることにより達成される。
【0015】
また、前記目的は、前記干渉キャンセラ部に含まれる複数の干渉キャンセルステージのそれぞれが、前記受信同期処理部で得られた同期処理結果を後段の干渉キャンセルステージにおいて使用可能に伝送する信号伝送手段を備えることにより達成される。
【0016】
さらに、前記目的は、前記干渉キャンセラ部に含まれる複数の干渉キャンセルステージのそれぞれはが前記パス検出部で得られたパス検出結果のパス情報を収集する手段と、収集したパス情報について条件判定処理を行う手段とを備え、条件判定処理を行った結果により干渉雑音成分の抑圧のための信号処理を行うか否かを各パス毎に選択することにより、また、前記干渉雑音成分の抑圧のための信号処理を行わないパスの信号を何の処理も行わずに後段にスルーに出力する手段を備えることにより達成される。
【0017】
本発明の無線基地局装置の受信部における干渉キャンセラ部は、受信信号の受信同期処理を行う同期処理部と干渉キャンセル処理を行う干渉キャンセル処理部と干渉キャンセル後の信号について同期検波、RAKE合成などの復調処理を行う復調処理部とにより構成され、受信した複数の無線移動局装置からのスペクトラム拡散信号が合成されている多重波信号について、ベースバンド受信部の入力初段にて個々のスペクトラム拡散信号毎に受信同期処理が行われる。受信部入力初段の受信同期処理部により受信同期処理が行われた信号は、受信同期処理結果をもとに個々のスペクトラム拡散信号毎に逆拡散処理が施され、逆拡散処理が行われた後の信号に対して干渉キャンセル処理が行われる。
【0018】
干渉キャンセル処理部は、逆拡散信号の再拡散処理を行う再拡散器と、再拡散信号の合成処理を行う合成処理部と、合成信号と受信信号の減算処理を行う減算器と、減算信号の逆拡散処理を行う相関器とにより構成される。この干渉キャンセル処理部は、前述した課題1を解決し、装置規模と信号処理規模とを大きくしないための装置構成として、干渉キャンセル処理を行うために必要な機能である再拡散処理や逆拡散処理などの信号処理部のみを持つ構成とし、同期処理部や信号処理に必要とされる拡散符号生成部を持たない構成となっている。このため、本発明は、一連の干渉キャンセル処理を行う信号処理部を干渉キャンセルステージとすると、1つの干渉キャンセルステージので回路規模が小さくすることができ、ステージの多段構成も容易となる。
【0019】
また、前述した課題2を解決するため、各干渉キャンセルステージは、拡散符号生成部を持たない構成とし、そのため、拡散符号の生成を受信部入力初段の受信同期処理部により行われる同期処理結果を用いる構成とし、受信同期結果により得られる拡散符号を干渉キャンセル処理を行う各干渉キャンセル処理部に伝送して使用できるような構成とした。
【0020】
さらに、干渉キャンセルステージにより行われる再拡散信号の合成処理を行う合成処理部は、干渉成分の抑圧処理を行うための手段として、通信を行っているユーザー数に応じて動的に可変される“1”以下の係数の係数乗算とナイキストフィルタ処理を行う構成を備えて構成される。この係数乗算とナイキストフィルタ処理とは、前述の課題1に挙げた装置規模と信号処理規模とを大きくしないための装置構成として、個々の再拡散信号について乗算処理とフィルタ処理を行うのではなく、再拡散信号の合成処理が行われた後の信号について乗算処理とフィルタ処理とを行うようにされている。このような構成にすることにより個々の再拡散信号に対して係数の乗算とナイキストフィルタ処理部とを設ける必要がなくなり装置規模・信号処理規模を軽減することがを可能となる。
【0021】
本発明の無線基地局装置受信部の干渉キャンセラ部は、受信信号の受信同期処理と、パス検出を行う同期処理部と、パス検出結果を収集しパスの管理と信号処理部への通知を行う制御部と、各干渉キャンセル処理部に設けたセレクタSWにより信号処理を行う信号の選択を可能とした構成を備えている。干渉キャンセラ部の同期処理部は、受信信号の同期処理とパス検出処理とを行う。同期処理は、受信信号のタイミング検出を行い、パス検出処理は、受信信号の畳み込み処理による遅延プロファイルの測定を行い、マルチパスによるフェージングにより時間差を持って受信される複数の遅延信号をRAKE合成部により受信する複数のパスとして検出を行う。
【0022】
パス検出処理部で検出されたパス検出結果は、パス検出結果の収集・管理を行う制御部に送られパスの条件判定と選択処理が行われる。制御部におけるパスの条件判定は、初期時に外部より設定された閾値をもとに判定処理が行われ、判定結果は、各信号処理部に通知される。パスの判定結果が通知される各信号処理部には、再拡散処理や相関器などの信号処理部間に信号の選択を行うセレクタSWが設けられており、パスの判定結果通知によりセレクタSWの開閉処理が行われる。このセレクタSWは、通常OFF状態とし、そのままでは信号処理が行われないようになっており、このセレクタSWの開閉処理により前述の課題3の増減するユーザー信号の信号処理を可能にしている。
【0023】
また、信号処理部に設けられているセレクタSWは、パス検出処理部で検出された複数のパスの選択処理が可能となっており、パス選択の情報管理は、パス検出結果の収集を行う制御部によって行われ、受信処理を開始した各ユーザー信号のそれぞれのパスに対して選択処理が行われる。そのため、各信号処理部に設けられているセレクタSWは、制御部からの制御情報により、マルチパスやフェージングなどにより増減するそれぞれのパスについてセレクタSWの開閉制御を行い、前述した課題4の受信パスの選択処理を可能にしている。
【0024】
本発明の無線基地局受信部の干渉キャンセラ部は、干渉キャンセル処理を行う信号処理部を複数段備え、繰り返し処理を行う構成としており、同様の信号処理を繰り返し行うことにより相互相関干渉成分の抑圧効果を高めている。しかし、受信ユーザー数が少ない場合などでは、復調信号に含まれている干渉成分が少ないため、干渉キャンセル処理を行うステージ数が少なくて良い場合などがある。そのような場合、干渉キャンセルステージ数を減少させ、少ない処理で信号の復調処理を行う方がよい。そのため、干渉キャンセラ部は、前述のセレクタSWにより信号の選択処理を行い干渉キャンセルステージ段数を可変させることが可能とする構成となっている。信号の選択を行うセレクタSWの開閉処理を行うことにより、各信号処理部に入力される信号を信号処理を行わずに通過させることができ、前述の課題の課題5の通信ユーザー数や干渉雑音成分量に合わせたステージ数の可変を可能にしている。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による移動通信システム及び無線基地局装置の実施形態を図面により詳細に説明する。
【0026】
図1は本発明の一実施形態による符号分割多元接続を用いる通信システムの構成を示すブロック図、図2は干渉キャンセラ装置を有する無線基地局装置の構成を示すブロック図であり、まず、本発明の実施形態による通信システムと無線基地局との構成の概略を説明する。図1、図2において、11は無線移動局装置(MS)、12は無線基地局装置(BTS)、13は無線制御部(BSC)、14は交換制御部(MSC)、15は公衆通信網、21はアンテナ部、22は送受信増幅部、23は無線部、24はベースバンド処理部、25は有線伝送路インタフェース部、26は無線基地局制御部である。
【0027】
本発明が適用される動通信システムは、図1に示すように、無線移動局装置11と、複数の無線移動局装置11と符号分割多元接続方式を用いて通信を行う無線基地局装置12と、複数の無線基地局装置12と接続され通信信号と制御信号との選択合成処理や分配処理を行い無線移動局装置11に対してダイバーシチハンドオーバ処理を行う無線制御部13と、複数の無線制御部13や他の通信設備と接続され通信信号の交換処理を行う交換制御部14とからなり公衆通信網15に接続されて構成されている。
【0028】
無線移動局装置11と無線基地局装置12とは、その通信方式として符号分割多元接続方式を用い無線基地局装置12の無線エリア内に存在している複数の移動端末ユーザーと同じ周波数と周波数帯域を用いて通信を行っており、個々の通信はそれぞれ異なった符合を用いることにより通信の分離を行っている。また、無線基地局装置12に近い移動端末ユーザーの強い通信信号が他の移動端末ユーザーの弱い通信信号を覆う事により生じる遠近問題を解決するため電力制御等の処理が行われている。
【0029】
無線制御部13は、複数の無線基地局装置12と接続されており、それぞれの無線基地局装置12からの通信信号と制御信号との選択合成処理、及び、それぞれの無線基地局装置12に対して通信信号と制御信号との分配処理を行っている。また、無線制御部13は、それらの通信しに対して無線移動局装置11が1つの無線基地局装置12がカバーしている無線エリアから移動し、他の無線基地局装置がカバーしている無線エリアへ移っていった場合に、無線基地局装置間の通信信号の切り替えを行うダイバーシチハンドオーバ処理をも行っている。
【0030】
無線基地局装置12は、図2に示すように、アンテナ部21と、送受信増幅部22と、無線部23と、ベースバンド信号処理部24と、有線伝送路インターフェース部25と、無線基地局制御部26とにより構成されている。
【0031】
無線信号の送受信を行うアンテナ部21は、ダイバーシチ受信を行うため1つの通信エリアに対し2系統の送受信アンテナを持ち、無線基地局装置が複数セクタ処理対応した無線基地局の場合、セクタ数に応じた複数のアンテナを備えている。
【0032】
送受信増幅部22は、送信無線信号を増幅する送信アンプと受信無線信号を増幅する低雑音アンプとを装備しており、無線送信信号と無線受信信号との分離多重を行っている。
【0033】
無線部23は、ベースバンド信号処理が施された送信信号をD/A変換し直交変調後に無線周波数信号に変換し送受信増幅部21の送信アンプに送る無線送信部と、送受信増幅部22の受信アンプからの受信信号をベースバンド信号周波数に変換し準同期検波後にA/D変換してベースバンド信号処理部24に伝送を行う無線受信部とからなっている。
【0034】
ベースバンド信号処理部24は、送信データの誤り訂正符号化、フレーム化、データ変調、拡散変調等の信号処理を行うベースバンド送信部と、干渉キャンセラ装置を備え、無線部23からの受信信号の受信同期、逆拡散、干渉抑圧処理、誤り訂正復号、データの多重分離、セクタ間ダイバーシチハンドオーバ時の最大比合成等の信号処理を行うベースバンド受信部とからなっている。
【0035】
有線伝送路インターフェース部25は、無線基地局装置12と無線制御部13との間の局間伝送路のインターフェース部であり、無線制御部13との通信信号の送受信を行っている。
【0036】
無線基地局制御部26は、無線制御部13との制御信号の送受信を行い、無線回線管理、無線回線の設定開放等を行っている。
【0037】
次に、無線基地局装置12内の干渉キャンセラの詳細な構成と動作とを図面により説明する。
【0038】
図3はベースバンド信号処理部内の受信部の一機能である干渉キャンセラ部の構成例を示すブロック図である。図3において、31−1〜31−kは受信同期・パス検出回路、32−1〜32−kは相関器、33−1〜33−nは干渉キャンセルステージ、34−1〜34−kは再拡散器/相関器、35は合成処理部、36は減算処理部、37−1〜37−3は遅延回路、38−1〜38−kは復調処理部である。
【0039】
無線基地局装置12のベースバンド信号処理部24内に設けられる干渉キャンセラ部は、図3に示すように、受信同期・パス検出回路31−1、31−2、……、31−k、相関器32−1、32−2、……、32−k、干渉キャンセルステージ33−1、33−2、33−3、……、33−n、遅延回路37−1、37−2、37−3、……、復調処理部38−1、38−2、……、38−kを備えて構成されている。また、各干渉キャンセルステージは、主に再拡散器/相関器34−1、34−2、……、34−k、合成処理部35、減算処理部36から構成されている。
【0040】
受信同期・パス検出回路31−1、31−2、……、31−kは、受信入力信号の入力段にのみ配置されており、後段の各干渉キャンセルステージ段には受信同期処理部が設けられていない。このため、受信同期・パス検出回路31−1、31−2、……、31−kのそれぞれは、受信した複数のスペクトラム拡散信号が合成されている受信信号39について、個々のスペクトラム拡散信号毎に受信同期処理を行い得られた受信同期結果と、パス検出処理部で遅延プロファイルの測定により得られた複数パスの検出結果とを多段の干渉キャンセルステージにより構成される干渉キャンセル処理部が使用可能に出力するように構成されている。また、受信同期処理を行った受信同期結果は、その後の信号処理部により使用され、パス検出結果は、信号処理を行うパスの選択に使用される。
【0041】
相関器32−1、32−2、……、32−kのそれぞれは、受信同期処理により得られた受信同期結果をもとに、受信信号の逆拡散処理を行う。得られた逆拡散信号は、干渉キャンセルステージ33−1、33−2、33−3、……、33−nへ入力される。各干渉キャンセルステージは、入力された逆拡散信号を各ユーザー信号CH毎に再拡散器/相関器34−1、34−2、……、34−kにより再拡散処理を行う。再拡散処理後の信号は、合成処理部35により合成され、レプリカ信号を生成した後に減算処理部36により受信した多重波信号39との減算処理が行われる。減算処理後の信号は、再拡散器/相関器34−1、34−2、……、34−kにより相関検出処理が行われた後、次の干渉キャンセルステージへ送られる。各干渉キャンセルステージ間には、信号処理遅延を考慮した多重波信号39に対する遅延回路37−1、37−2、37−3、……が設けられており、干渉キャンセルステージの最終段に復調処理部38−1、38−2、……、38−kが接続されている。そして、これらの復調処理部は、同期検波、RAKE合成、ダイバーシチ合成などの処理を行う。
【0042】
図4はベースバンド信号処理部内の受信部の一機能である干渉キャンセラ部の他の構成例を示すブロック図である。図4において、41−iは干渉キャンセルステージ、42−1、42−2、……、42−kは受信同期・パス検出部、43−1、43−2、……、43−kは復調処理部、44−1、44−2、……、44−kはセレクタSWであり、他の符号は図3の場合と同一である。
【0043】
図4に示す干渉キャンセラ部は、受信同期・パス検出部31−1、31−2、……、31−k、相関器32−1、32−2、……、32−k、干渉キャンセルステージ33−1、……、41−i、……、33−n、遅延回路37−1、復調処理部38−1、38−2、……、38−k、セレクタSW44−1、44−2、……、44−kを備えて構成されている。また、干渉キャンセルステージ41−i以外の干渉キャンセルステージ、図示例における干渉キャンセルステージ33−1、33−nは、図3の場合と同様に、再拡散器/相関器34−1、34−2、……、34−k、合成処理部35、減算処理部36を備えて構成されている。そして、干渉キャンセルステージ41−iは、再拡散器/相関器34−1、34−2、……、34−k、合成処理部35、減算処理部36、受信同期・パス検出部42−1、42−2、……、42−k、復調処理部43−1、43−2、……、43−kを備えて構成されている。
【0044】
受信信号の入力段に配置された受信同期・パス検出回路31、31−1、31−2、31−kのそれぞれは、受信した複数のスペクトラム拡散信号が合成されている受信信号39について、個々のスペクトラム拡散信号毎に受信同期信号処理を行い得られた受信同期結果と、パス検出処理部で遅延プロファイルの測定により得られた複数パスの検出結果とを多段の干渉キャンセルステージにより構成される干渉キャンセル処理部が使用可能に出力するように構成されている。また、受信同期処理を行った受信同期結果は、その後の信号処理部により使用され、パス検出結果は、信号処理を行うパスの選択に使用される。
【0045】
相関器32−1、32−2、……、32−kのそれぞれは、受信同期処理により得られた受信同期結果をもとに、受信信号の逆拡散処理を行う。得られた逆拡散信号は、干渉キャンセルステージ33−1へ入力される。干渉キャンセルステージ41−iは、減算処理を行った信号について受信同期・パス検出部42−1、42−2、……、42−kにより、個々のスペクトラム拡散信号毎に受信同期処理を行い、得られた受信同期結果とパスの検出結果とを干渉キャンセル処理部により使用するように構成されており、逆拡散処理に必要な同期処理とパス検出処理とを行っている。逆拡散処理後の信号は、復調処理部43−1、43−2、……、43−kと次のステージとに伝送される。
【0046】
復調処理部43−1、43−2、……、43−kへ伝送された信号は、復調処理部43−1、43−2、43−kに同期検波、RAKE合成、ダイバーシーチ合成などの処理が行われる。復調処理後の信号は、セレクタSW44−1、44−2、……、44−kへ伝送される。セレクタSW44−1、44−2、……、44−kは、i段の干渉キャンセルステージ44−i内の復調処理部からの信号と、最終段の干渉キャンセルステージ33−nに接続されている復調処理部からの信号とのいずれかを選択して出力する。この選択は、制御部26により行われ、例えば、接続されているユーザ数が多いとき干渉量が多いので最終段の干渉キャンセルステージ33−nに接続されている復調処理部からの信号を選択して、通信品質の低下を抑えるようにし、また、接続されているユーザ数が少ないとき干渉量が少ないので中間段であるi段のキャンセルステージ41−1内の復調処理部からの信号を選択するように行われる。
【0047】
前述した例では、干渉キャンセラ部の複数段の干渉キャンセルステージの中間段1つに受信同期・パス検出部を備えるとして説明したが、干渉キャンセルステージ41−iのような干渉キャンセルステージを全ての段に配置すると装置規模が大きくなってしまうので、ところどころに配置するとよく、これにより装置規模の削減を行うことができる。
【0048】
図5は干渉キャンセラ部の合成処理部の構成を示すブロック図である。図5において、51は合成器、52は乗算器、53は乗算係数テーブル、54はナイキストフィルタである。
【0049】
干渉キャンセラ部で使用される合成処理部35は、合成器51、乗算器52、乗算係数テーブル53、ナイキストフィルタ54を備えて構成されている。乗算器52、乗算係数テーブル53、ナイキストフィルタ54は、合成器41の前段の各再拡散信号に対して配置されるのではなく、合成器41の後段の合成後の信号に対して配置されており、これにより、各干渉キャンセルステージは、乗算器52、乗算係数テーブル53、ナイキストフィルタ54をそれぞれ1つだけ備えるだけで構成することができ、装置規模、信号処理規模の削減を行うことができる。
【0050】
合成処理部35は、再拡散器/相関器34−1、34−2、……、34−kにより相関検出処理が行われた再拡散信号55を合成器51により合成処理し、その合成信号と、乗算係数テーブル43に設定されている“1”以下の固定または動的に変化する係数とを乗算器42により乗算する処理を行い、さらに、ナイキストフィルタ44によりフルナイキスト特性のフィルタ処理を行って波形整形を施してレプリカ信号56の生成を行う。レプリカ信号56は、減算処理部36により、受信信号39との減算処理が行われて減算信号57に生成される。
【0051】
なお、前述において、乗算係数テーブル43に設定されている“1”以下の係数は、通信を行っている移動局の数の変動に対して選択可能に設定されており、制御部26からの指示により、その1つの係数が乗算器52に与えられる。また、乗算係数テーブル43に設定されている“1”以下の係数を乗算器42により乗算する処理と、ナイキストフィルタ44により行われるフルナイキスト特性のフィルタ処理とは、どちらの処理が先であってもよい。
【0052】
図6はキャンセルステージ内の再拡散器/相関器により構成される干渉キャンセラ部の構成と拡散符号の伝達方法とについて説明する図である。図6において、61は再拡散器、62は相関器であり、31、32、34は前述までに説明したそれぞれ複数の受信同期・パス検出回路、相関器、再拡散器/相関器を代表して示す符号である。
【0053】
図6に示す再拡散器/相関器34により構成される干渉キャンセラ部は、受信同期・パス検出回路31により受信信号39について個々のスペクトラム拡散信号毎に受信同期処理が行われ、受信同期処理部から得られた拡散符号63を、後段の相関器32や干渉キャンセル処理部で使用するように構成されている。受信同期・パス検出回路31で得られた拡散符号63を、後段の干渉キャンセル処理部内の再拡散器61や相関器62で使用させるようにすることにより、各干渉キャンセル処理部は、符号生成部を必要とせずに構成することが可能となり、これにより、システム全体の装置規模と信号処理量との削減を行うことができる。
【0054】
受信信号39は、受信同期・パス検出回路31により得られた拡散符号63と共に相関器32へ入力されて逆拡散処理が行われる。この結果得られた逆拡散信号64は、相関器32により使用された拡散符号63と共に再拡散器/相関器34の再拡散器61へ入力される。再拡散器61は、逆拡散信号64に対して再拡散処理を行って再拡散信号55を生成する。再拡散信号55は、他の再拡散信号と共に合成処理と減算処理が施され減算信号57に生成される。減算信号57は、再拡散器61で使用された拡散符号63と共に相関器62に入力され、逆拡散処理が行われて逆拡散信号65に生成される。相関器52により使用された拡散符号63は、逆拡散信号65と共に次の干渉キャンセルステージへ入力されて信号処理が続けられる。
【0055】
図7は本発明の干渉キャンセラ部における信号処理を行うパスの選択制御方法について説明する図、図8はパス選択のためのパスを検出する遅延プロファイル測定波形例を説明する図、図9は干渉キャンセルステージ内の再拡散器/相関器のパス選択制御方法について説明する図である。図7、図9において、91、92、95はセレクタSW、93は加算器、94は遅延回路であり、他の符号は図3、図6の場合と同一である。
【0056】
干渉キャンセラ部で行われるパスの選択制御は、図6に示すように、受信信号39について個々のスペクトラム拡散信号毎に受信同期・パス検出回路31−1、31−2、……、31−kにおいてパス検出処理を行い、検出された各パス情報72を制御部26により収集し、制御部26が閾値判定などによるパスの選択処理を行った後に各干渉キャンセルステージ33−1、33−2、33−3、……にセレクタSW制御情報73による通知を行うように構成されている。
【0057】
受信同期・パス検出回路31−1、31−2、……、31−kは、受信信号39について受信同期処理を行った後に遅延プロファイル測定を行い、得られた遅延プロファイル測定結果から有効パスの選択処理を行う。有効パスの選択は、初期時に外部より設定された閾値により判定が行われる。図8の遅延プロファイル測定波形例の中に示すように、初期時に設定される閾値には、第1閾値と第2閾値とが設定されている。そして、受信同期・パス検出回路は、第1閾値以上の振幅強度を持ったパスを有効パス81とみなし、また、第2閾値により第1閾値以上の振幅強度を持ったパスを有効パス81を干渉キャンセルパス82とRAKE合成パス83とに振り分ける処理を行う。第2閾値以上の振幅強度を持ったパスを干渉キャンセルパス82とし、第1閾値以上、第2閾値未満の振幅強度を持ったパスをRAKE合成パス83とする。
【0058】
前述において、干渉キャンセルパス82は、干渉キャンセル処理を行うため再拡散処理によるレプリカ信号の生成を行うパスであり、RAKE合成パス83は、再拡散処理を行わずレプリカ信号の生成を行わないが、復調処理部38において行われるRAKE合成処理を行うパスである。干渉キャンセルパスとRAKE合成パスとに振り分けられた有効パス81の情報は、周期的に制御部26に通知され、制御部26により各干渉キャンセルステージ33−1、33−2、33−3にセレクタSW制御情報63として通知され、各信号処理部において信号処理が行われる。
【0059】
次に、図9を参照して、干渉キャンセラにおけるパス選択制御の動作を説明する。
【0060】
このパス選択制御は、干渉キャンセルステージ内の再拡散器/相関器34内に設けられるセレクタSWを制御することにより行われるものである。このため、干渉キャンセルステージ内の再拡散器/相関器34は、図9に示すように、複数のセレクタSWが備えられ、選択されたパスの信号をスルーとすることができるように構成されている。すなわち、再拡散器/相関器34は、制御部26からのセレクタSW制御情報73により再拡散器/相関器34内に配置したセレクタSW_A91、セレクタSW_B92、セレクタSW_C95の制御を行うことによりパスの選択制御を行うように構成されている。
【0061】
再拡散器/相関器34内で行われる信号選択と信号処理手順とは、以下のように行われる。前段から入力された逆拡散信号96は、セレクタSW_A91の開閉により再拡散器61に入力されるパスの選択が行われることにより、セレクタSW_A選択信号97とされて再拡散器61に入力されて再拡散処理が行われる。再拡散処理後の信号は合成処理回路へと送られ、減算処理後の信号は、相関器62により逆拡散処理が行われる。再拡散処理後の信号は、セレクタSW_B92の開閉により加算器97に入力されるパスの選択が行われ、選択されたパスのセレクタSW_B選択信号98は加算器93に入力される。
【0062】
また、逆拡散信号96は、遅延回路94によりタイミング調整の遅延を行った後にセレクタSW_C95の開閉により加算器93に入力されるパスの選択が行われることにより加算器93に入力される。セレクタSW_B92を通って送られてきたセレクタSW_B選択信号98とセレクタSW_C95を通って送られてきたセレクタSW_C選択信号99とは、加算器93により加算処理が行われた後に次のステージ処理部に送られる。
【0063】
このとき、セレクタSW制御情報73により選択されるパスは、干渉キャンセルパスとRAKE合成パスとに振り分けられており、各セレクタSWにおけるパスの選択方法として、以下に説明するような選択方法をとることができる。
【0064】
第1のパス選択方法は、セレクタSW_A91により選択されるセレクタSW_A選択信号97として干渉キャンセルパスを選択し、セレクタSW_B92により選択されるセレクタSW_B選択信号98として干渉キャンセルパスを選択し、セレクタSW_C85により選択されるセレクタSW_C選択信号99としてRAKE合成パスを選択するという方法である。
【0065】
第2のパス選択方法は、セレクタSW_A91により選択されるセレクタSW_A選択信号97として干渉キャンセルパスを選択し、セレクタSW_B92により選択されるセレクタSW_B選択信号98としてRAKE合成パスを選択し、セレクタSW_C85により選択されるセレクタSW_C選択信号99として干渉キャンセルパスを選択するという方法である。
【0066】
第3のパス選択方法は、セレクタSW_A91により選択されるセレクタSW_A選択信号97として干渉キャンセルパスを選択し、セレクタSW_B92により選択されるセレクタSW_B選択信号98としてRAKE合成パスを選択し、セレクタSW_C95により選択されるセレクタSW_C選択信号99としてもRAKE合成パスを選択するという方法である。
【0067】
また、別のパス選択方法として、パス1つ1つの制御ではなく干渉キャンセル処理は行わないがRAKE合成だけ行いたいというユーザー信号の信号選択処理を行うことも可能である。このとき、セレクタSW制御情報73により選択される各セレクタSWのパスの選択方法として、以下に説明するような選択方法をとることができる。
【0068】
この方法は、セレクタSW_A91を全て開いた状態にしてセレクタSW_A選択信号97を再拡散器61に入力せずにレプリカ信号の生成には係わらないようにし、入力されてくる逆拡散信号96の選択を行うセレクタSW_C95も全て開いた状態にしてセレクタSW_C選択信号99が加算器93に入力されないようにし、さらに、レプリカ信号との減算処理を行った減算処理後の信号の逆拡散処理を行う相関器62から入力される逆拡散信号をセレクタSW_B92により選択してセレクタSW_B選択信号98として通過させ復調処理部38によりRAKE合成処理を行う方法である。
【0069】
図10は干渉キャンセラ部の干渉キャンセルステージの段数を可変に制御する方法について説明する図である。この例は、通信中の移動局の数等に応じて、干渉キャンセラ部の干渉キャンセルステージの段数を動的に変更可能とするものであり、図の符号は図9の場合と同一である。
【0070】
図10に示す干渉キャンセラ部で行われる干渉キャンセルステージ段数の可変制御は、干渉キャンセルステージ33内の再拡散器/相関器34において制御部26からのセレクタSW制御情報73により、セレクタSW_A91、セレクタSW_B92、セレクタSW_C95の制御を行うことにより行われる。すなわち、この制御は、再拡散器/相関器34での信号処理を行わずに信号を後段にパスさせるか否かにより、干渉キャンセルステージ段数を減少させステージ段数を可変に制御するものである。
【0071】
この場合の1つの再拡散器/相関器34をパスさせる制御は、図示のセレクタSW_A91とセレクタSW_B92とを全て開いた状態にし、セレクタSW_A選択信号97を再拡散器61に入力せずにレプリカ信号の生成には係わらないようにし、減算処理後の信号の逆拡散処理を行う相関器62から入力される逆拡散信号についても、セレクタSW_B92を全て開いた状態にしてセレクタSW_B選択信号98についても加算器93に入力されないようにし、さらに、入力されてくる逆拡散信号96の選択を行うセレクタSW_C95のみにより信号の選択を行い、この信号のみをセレクタSW_C選択信号99として通過させるものである。これにより、入力された信号を干渉キャンセル処理を行うことなく干渉キャンセルステージ処理を通過させることが可能となりステージ段数を動的に変更することができる。
【0072】
前述した本発明の実施形態によれば、符号分割多元接続方式を用いた移動通信システムの複数の無線移動局装置と通信を行う無線基地局装置において、通信ユーザー数の増加により生じる相互相関干渉によるチャネル効率の低下を防ぐための干渉キャンセル部が、無線基地局装置における収容ユーザーが多くなるほど装置規模、信号処理規模が大きくなるという従来技術の問題点を、以下に説明するようにして解決することができる。
【0073】
(1)受信信号の同期処理を入力の初段で行い、拡散符号として入力の初段の同期処理結果により得られた拡散符号を各干渉キャンセルステージで用いる構成とすることにより、各干渉キャンセルステージに同期処理部、符号生成器等を設ける必要をなくし装置規模の削減を行うことができた。
【0074】
(2)通信を行っているユーザー数に応じて動的に可変とされる“1”以下の係数の係数乗算とナイキストフィルタ処理とを再拡散信号の合成処理が行われた後の信号に対して行う構成とすることにより、個々の再拡散信号に対して係数の乗算とナイキストフィルタ処理手段とを設ける必要をなくし装置規模の削減を行うことができた。
【0075】
(3)干渉キャンセルステージにより行われる信号処理に対して、再拡散処理や相関器等の信号処理部に信号の選択を行うセレクタSWを設け、パス検出処理部で検出を行った複数のパスの選択を可能とし、制御部からの制御情報によってセレクタSWの開閉制御を行い、受信信号と受信パスとの選択処理を可能とすることにより、信号処理規模の削減を行うことができた。
【0076】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、無線基地局装置の収容ユーザーが増加することに伴う干渉キャンセラ部の装置規模と信号処理規模との増加を軽減し、無線基地局装置の装置規模とコストとの削減を行いながらチャネル効率の低下を防止して高品質の通信を行う移動通信システム及び無線基地局装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態による符号分割多元接続を用いる通信システムの構成を示すブロック図である。
【図2】干渉キャンセラ装置を有する無線基地局装置の構成を示すブロック図である。
【図3】ベースバンド信号処理部内の受信部の一機能である干渉キャンセラ部の構成例を示すブロック図である。
【図4】ベースバンド信号処理部内の受信部の一機能である干渉キャンセラ部の他の構成例を示すブロック図である。
【図5】干渉キャンセラ部の合成処理部の構成を示すブロック図である。
【図6】キャンセルステージ内の再拡散器/相関器により構成される干渉キャンセラ部の構成と拡散符号の伝達方法とについて説明する図である。
【図7】本発明の干渉キャンセラ部における信号処理を行うパスの選択制御方法について説明する図である。
【図8】パス選択のためのパスを検出する遅延プロファイル測定波形例を説明する図である。
【図9】干渉キャンセルステージ内の再拡散器/相関器のパス選択制御方法について説明する図である。
【図10】干渉キャンセラ部の干渉キャンセルステージの段数を可変に制御する方法について説明する図である。
【符号の説明】
11 無線移動局装置(MS)
12 無線基地局装置(BTS)
13 無線制御部(BSC)
14 交換制御部(MSC)
15 公衆通信網
21 アンテナ部
22 送受信増幅部
23 無線部
24 ベースバンド処理部
25 有線伝送路インタフェース部
26 無線基地局制御部
31、31−1〜31−k 受信同期・パス検出回路
32、32−1〜32−k、62 相関器
33−1〜33−n、41−i 干渉キャンセルステージ
34、34−1〜34−k 再拡散器/相関器
35 合成処理部
36 減算処理部
37−1〜37−3、93 遅延回路
38−1〜38−k、43−1〜43−k 復調処理部
42−1〜42−k 受信同期・パス検出部
44−1〜44−k、91、92、95 セレクタSW
51 合成器
52 乗算器
53 乗算係数テーブル
54 ナイキストフィルタ
61 再拡散器
93 加算器
Claims (16)
- 無線移動局装置との通信を行い、複数の無線移動局装置からのスペクトラム拡散信号が合成されている多重波信号を入力信号とし、目的信号の復調に対して希望波以外の干渉雑音成分抑圧処理を行う信号処理手段を有する無線基地局装置とを備える移動通信システムにおいて、前記信号処理手段は、前記入力信号について個々のスペクトラム拡散信号毎の復調信号に含まれている希望信号以外の干渉雑音成分の抑圧を行う複数の干渉キャンセルステージが多段に構成され、該複数の干渉キャンセルステージの中間段の干渉キャンセルステージの一部が、受信同期処理部及びパス検出部と、復調手段とを備える干渉キャンセラ部と、該干渉キャンセラ部の初段の干渉キャンセルステージの前段に設けられた受信同期処理部及びパス検出部と、前記干渉キャンセラ部の最終段の干渉キャンセルステージの出力段に設けられた信号の復調処理を行う復調手段とを備え、前記複数の干渉キャンセルステージのそれぞれは、前記受信同期処理部及びパス検出部からの同期処理結果及びパス検出結果を、干渉雑音成分の抑圧を行う信号処理のために使用して信号処理を行うことを特徴とする移動通信システム。
- 前記干渉キャンセラ部は、最終段の干渉キャンセルステージの出力段に設けられた復調手段からの信号と前記中間段の干渉キャンセルステージの出力段に設けられた復調手段からの信号との一方を選択する選択手段を備えることを特徴とする請求項1記載の移動通信システム。
- 前記干渉キャンセラ部に含まれる複数の干渉キャンセルステージのそれぞれは、逆拡散処理後の信号を個々の相関検出時に使用した拡散符号を用いて再拡散処理を行う手段と、再拡散処理を行った信号を加算・合成してレプリカ信号の生成を行う手段と、該レプリカ信号を入力信号から減算する減算処理手段と、減算処理後の信号について相関検出による逆拡散を行う逆拡散手段と、減算処理後の逆拡散信号と再拡散処理前の逆拡散信号との加算を行う加算処理手段とを備えることを特徴とする請求項1または2記載の移動通信システム。
- 前記再拡散処理を行った再拡散信号を加算・合成したレプリカ信号を受信信号から減算する処理を行う前段に、通信を行っているユーザの多重数に応じて可変される“1”以下の重み係数を乗じる手段を備えることを特徴とする請求項3記載の移動通信システム。
- 前記再拡散処理を行った再拡散信号を加算・合成したレプリカ信号を受信信号から減算する処理を行う前段に、信号をフルナイキスト特性のフィルタを通過させ波形整形を行う手段を備えることを特徴とする請求項3または4記載の移動通信システム。
- 前記干渉キャンセラ部に含まれる複数の干渉キャンセルステージのそれぞれは、前記受信同期処理部で得られた同期処理結果を後段の干渉キャンセルステージにおいて使用可能に伝送する信号伝送手段を備えることを特徴とする請求項1ないし5のうちいずれか1記載の移動通信システム。
- 前記干渉キャンセラ部に含まれる複数の干渉キャンセルステージのそれぞれは、前記パス検出部で得られたパス検出結果のパス情報を収集する手段と、収集したパス情報について条件判定処理を行う手段とを備え、条件判定処理を行った結果により干渉雑音成分の抑圧のための信号処理を行うか否かを各パス毎に選択することを特徴とする請求項1ないし6うち1記載の移動通信システム。
- 前記干渉キャンセラ部に含まれる複数の干渉キャンセルステージのそれぞれは、前記干渉雑音成分の抑圧のための信号処理を行わないパスの信号を何の処理も行わずに後段にスルーに出力する手段を備えることを特徴とする請求項7記載の移動通信システム。
- 無線移動局装置との通信を行い、複数の無線移動局装置からのスペクトラム拡散信号が合成されている多重波信号を入力信号とし、目的信号の復調に対して希望波以外の干渉雑音成分抑圧処理を行う信号処理手段を有する無線基地局装置とを備える移動通信システムにおける無線基地局装置において、前記信号処理手段は、前記入力信号について個々のスペクトラム拡散信号毎の復調信号に含まれている希望信号以外の干渉雑音成分の抑圧を行う複数の干渉キャンセルステージが多段に構成され、該複数の干渉キャンセルステージの中間段の干渉キャンセルステージの一部が、受信同期処理部及びパス検出部と、復調手段とを備える干渉キャンセラ部と、該干渉キャンセラ部の初段の干渉キャンセルステージの前段に設けられた受信同期処理部及びパス検出部と、前記干渉キャンセラ部の最終段の干渉キャンセルステージの出力段に設けられた信号の復調処理を行う復調手段とを備え、前記複数の干渉キャンセルステージのそれぞれは、前記受信同期処理部及びパス検出部からの同期処理結果及びパス検出結果を、干渉雑音成分の抑圧を行う信号処理のために使用して信号処理を行うことを特徴とする無線基地局装置。
- 前記干渉キャンセラ部は、最終段の干渉キャンセルステージの出力段に設けられた復調手段からの信号と前記中間段の干渉キャンセルステージの出力段に設けられた復調手段からの信号との一方を選択する選択手段を備えることを特徴とする請求項9記載の無線基地局装置。
- 前記干渉キャンセラ部に含まれる複数の干渉キャンセルステージのそれぞれは、逆拡散処理後の信号を個々の相関検出時に使用した拡散符号を用いて再拡散処理を行う手段と、再拡散処理を行った信号を加算・合成してレプリカ信号の生成を行う手段と、該レプリカ信号を入力信号から減算する減算処理手段と、減算処理後の信号について相関検出による逆拡散を行う逆拡散手段と、減算処理後の逆拡散信号と再拡散処理前の逆拡散信号との加算を行う加算処理手段とを備えることを特徴とする請求項9または10記載の無線基地局装置。
- 前記再拡散処理を行った再拡散信号を加算・合成したレプリカ信号を受信信号から減算する処理を行う前段に、通信を行っているユーザの多重数に応じて可変される“1”以下の重み係数を乗じる手段を備えることを特徴とする請求項11記載の無線基地局装置。
- 前記再拡散処理を行った再拡散信号を加算・合成したレプリカ信号を受信信号から減算する処理を行う前段に、信号をフルナイキスト特性のフィルタを通過させ波形整形を行う手段を備えることを特徴とする請求項11または12記載の無線基地局装置。
- 前記干渉キャンセラ部に含まれる複数の干渉キャンセルステージのそれぞれは、前記受信同期処理部で得られた同期処理結果を後段の干渉キャンセルステージにおいて使用可能に伝送する信号伝送手段を備えることを特徴とする請求項9ないし13のうちいずれか1記載の無線基地局装置。
- 前記干渉キャンセラ部に含まれる複数の干渉キャンセルステージのそれぞれは、前記パス検出部で得られたパス検出結果のパス情報を収集する手段と、収集したパス情報について条件判定処理を行う手段とを備え、条件判定処理を行った結果により干渉雑音成分の抑圧のための信号処理を行うか否かを各パス毎に選択することを特徴とする請求項1ないし14のうち1記載の無線基地局装置。
- 前記干渉キャンセラ部に含まれる複数の干渉キャンセルステージのそれぞれは、前記干渉雑音成分の抑圧のための信号処理を行わないパスの信号を何の処理も行わずに後段にスルーに出力する手段を備えることを特徴とする請求項15記載の無線基地局装置。
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