JP3720847B2 - データ送信方法及びセルラー無線システム - Google Patents

Description

産業上の利用分野
本発明はセルラー無線システムにおけるデータ送信方法に関し、このセルラー無線システムは、各セルに、少なくとも１つのベースステーションと、１つ若しくは２つ以上のベースステーションに接続された複数の加入者ターミナル装置とを備えており、また、このシステムでは、各ユーザの信号が１つ若しくは２つ以上の疑似乱数的シーケンスによって多重化される。
従来の技術
本発明は、特に、コード分割多重アクセスを利用するセルラー無線システムでの使用に適している。コード分割多重アクセス、即ち、ＣＤＭＡは、多重化アクセス方法であり、この方法は、拡張スペクトル技術に基づいており、また、近頃は、従来のＦＤＭＡやＴＤＭＡ方法に加えて、セルラー通信システムにも応用されてきている。ＣＤＭＡは、従来の方法に比べて、スペクトル効率や周波数計画の簡易化といった幾つかの利点を有している。
ＣＤＭＡでは、ユーザ狭帯域データ信号は、このデータ信号よりも非常に広幅の帯域を有した拡張コードによって比較的広い帯域へ多重化される。従来の試験装置で使用されていた帯域幅は例えば１．２５ＭＨｚ、１０ＭＨｚ、及び２５ＭＨｚである。多重化と関係して、このデータ信号は使用された帯域の全体へ拡がる。同じ周波数帯域を使用することによって全てのユーザが同時に送信を行う。個々の拡張コードはベースステーションと移動ステーションの間の各接続で使用され、これらのユーザの信号は、受信器において、各ユーザの拡張コードに基づいて互いに識別され得る。従来技術によるＣＤＭＡ送信が図１に示されているが、ここでは、水平軸が時間を示し、垂直軸が疑似乱数的なコードを示す。
異なるユーザの送信１００〜１０６が、異なるコードを用いて識別される同じ周波数上に同時に送信される。ユーザに２つ以上のコードを与えることも知られているが、これはデータ送信速度を増大させるために行われるものである。その後、２つの拡張コードを与えられているユーザは、例えば、送信されるべきユーザの記号の一部をある１つのコードによって多重化し、他の一部を他の１つのコードによって多重化するようにして、１つのコードを用いたユーザ送信に比べて２倍の送信容量を達成することもできる。
受信器の適合フィルタは、拡張コードに基づいて識別される所望の信号と同期されている。データ信号は、その送信に関連するものと同じ拡張コードによってそのデータ信号を多重化することによって、受信器において元の帯域上へ戻される。他の幾つかの拡張コードによって多重化されている信号は、理想的な場合、狭帯域に相関されたり、戻されることはない。したがって、それらは所望の信号という点からみればノイズとして現れる。システムの拡張コードを選択することによって、それらが相互に相関されないようにする、換言すれば、それらが直交するようにする、という試みがなされた。しかしながら、実際上、拡張コードは非相関されてはいないことから、他のユーザの信号は、受信信号を歪ませることによって、所望の信号の検出を複雑にしている。ユーザによって互いに生じるこの妨害は多重アクセス妨害と呼ばれる。
送信の質は、ベースステーションからタミーナル装置への送信方向では特にユーザの数に依存する。システムに存在するユーザが多くなれば、ベースステーションが送信のために使用しなければならない電力もより大きなものとなる。これは周辺セルに妨害を生じさせる。
例えば受信信号の質を改善する目的で、受信信号に妨害除去を行うことが従来知られている。ターミナル装置で必要とされる処理はあまりに実施が複雑であることから、妨害除去方法を主にベースステーションで使用するように計画されている。
発明の概要
従って、本発明の目的は、特にベースステーションからターミナル装置への方向においてスペクトル効率が更に改善され得るようにしてデータ送信方法を実施することである。本発明の目的は更に、妨害除去方法が加入者ターミナル装置でも同様に有効に使用されるようにしてデータ送信方法を実施することである。本発明の他の目的は、今までよりも簡単にマクロダイバーシティが実施されるようにしてデータ送信方法を実施することである。
これは導入部で述べた種類の方法を用いて達成されるものであって、この方法では、ユーザの信号は２つ以上の疑似乱数的シーケンスによって多重化され、信号のデータ送信速度は同じままであり、また、同一の疑似乱数的シーケンスによって多重化された異なるユーザの信号が時分割によって互いに識別されること、を特徴とする。
本発明の他の目的はセルラー無線システムにあり、このセルラー無線システムは、各セルに、少なくとも１つのベースステーションと、１つ若しくは２つ以上のベースステーションに接続された複数の加入者ターミナル装置とを備えており、前記システムの送信機は、各ユーザの信号を１つ若しくは２つ以上の疑似乱数的シーケンスによって多重化する手段を備えている。本発明のセルラー無線システムは、システムのトランシーバが、ユーザの信号を２つ以上の疑似乱数的シーケンスによって多重化する手段を備えており、信号のデータ送信速度は実質的に同じままであり、この送信機は、時分割によって互いに識別される、同一の疑似乱数的シーケンスによって多重化された、異なるユーザの信号を送信する手段を備えることを特徴とする。
本発明の方法はこのように、幾つかの情報チャンネルの信号の不完全な検出を加入者ターミナル装置にて利用することにより、ベースステーションからターミナル装置への送信方向でスペクトル効率を改善することを可能にする。ベースステーションは本明細書では幾つかのチャンネルの情報を処理し、送信する装置を表している。
本発明の方法では情報チャンネルは並列形態とされ、これによって、ターミナル装置において妨害除去アルゴリズムを効率的に使用することができる。並列送信によってベースステーションからターミナル装置への送信方向において時分割送信を行うことができる。ターミナル装置はその後、例えば、他のベースステーションを監視するため、若しくは、受信信号をより効率的に処理するため、送信とは無関係の時間間隔を使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
以下に、添付図面に従って実施例を参照しながら本発明をより詳細に説明する。ここで、
図１は、以前に開示された従来の送信技術を示し、
図２は、本発明の方法を適用することができるセルラー無線システムの一例を示し、
図３ａ〜３ｃは、本発明に従って異なるユーザの信号を時分割で識別する種々の代替例を示し、
図４は、本発明のセルラー無線システムのベースステーションの構造を示すブロック図であり、
図５は、本発明のセルラー無線システムのターミナル装置の構造の一例を示すブロック図である。
発明の実施形態
図２に本発明の方法が適用されるのに適したセルラー無線システムの一部を示す。セルラー無線ネットワークは、各セルにおいて、少なくとも１つのベースステーション（ＢＴＳ）２００と、このベースステーションに接続された複数の加入者ターミナル装置（ＭＳ）２０２〜２０６とを備える。ベースステーションは、ターミナル装置からの呼出を、ベースステーションコントローラ、移動サービス交換センタ、若しくは同様のものを介して、公衆電話網や他のターミナル装置へ切り換える。
全てのターミナル装置が同じ周波数上でベースステション２００に対する送信を行うが、ここで、従来技術による解決法では、異なるターミナル装置の送信は、各ターミナル装置によって使用される拡張コードに基づいて識別される。本発明による解決法では、ベースステーションは、利用可能なコードシーケンスのグループの中からＮ個のコードを１人のユーザに割り当て、割り当てを受けたユーザは、情報を加入者ターミナル装置へ並列に送信するのであるが、データの送信速度は、実質的には同じままとされる。本発明の方法では、ベースステーションは、Ｎ個の記号をそれら記号の各シーケンスに関してターミナル装置へ送信するが、従来の方法では、１つの記号しか送信されない。データ送信速度は実質的に同じままであるから、幾つかの並列送信を用いた、各接続のフレームの記号の送信は、本発明の方法では、全てのフレームの継続時間中は続かない。従って、幾人かのユーザの間で時分割が適用され得る。幾人かの異なるユーザの送信を同じ拡張コードを用いることによって送信することができ、ユーザは互いに時分割によって識別され得る。
並列時分割送信が可能な実施例が図３ａに示されており、ここでは、水平軸が時間を示し、垂直軸が複数の異なる拡張コードを示す。この図の例では、各ユーザの信号３００〜３０６は各々、個々のタイムスロットにて送信されるため、各ユーザの記号は１つの拡張コードによって、つまり、第１のユーザの場合はコード１００〜１０６によって、多重化される。異なるユーザが異なるコードを使用することができる。また、異なるユーザが異なる数のコードを持つこともできる。
開示された時分割並列送信方法により、加入者ターミナル装置において妨害除去アルゴリズムを有効に実施することができる。ターミナル装置に着信する信号は、この場合はユーティリティ信号であって、多重アクセス妨害信号ではない。更に言えば、ターミナル装置は見積りパラメータ、即ち、Ｌ×Ｍ（ここでＬは経路の数を示し、Ｍはアンテナダイバーシティを示す）よりも少ないパラメータを有する。ターミナル装置は更に、ベースステーションと同じアルゴリズムを用いて妨害除去を実行することもできる。なぜなら、ターミナル装置は、他のターミナル装置への信号が送信されている時間間隔中に、到着信号を処理する機能を有しているからである。
他のターミナル装置へ向けられる信号をベースステーションが送信しているときであるこれらの時間間隔中に、ベースステーションは他のベースステーションの送信を監視する。並列送信はまた、ターミナル装置に、受信信号が強力なフェージングを被っているかどうか、或いは、信号の検出が幾つかの理由で失敗したかどうかについての情報を、信号チャンネル上でベースステーションへ送信することを可能にする。ベースステーションはその後、問題となるターミナル装置に新たな時間間隔を割り当て、それをターミナル装置へ信号送信して、新たな送信を試みる。この再送信もまた、いわゆるパンクチュアリングによって、つまり、原型（originally）が他の幾つかの接続のために保存されているようなときに、情報を並列に再送信することによって実行され得る。問題の接続はこうしてその情報の一部を失う。
本発明の解決法では、並列送信が多数の方法で実施され得る。一般に異なるユーザは異なる時に異なる数の並列チャンネルを有する。１つの可能な方法は、既に上に開示した方法であり、各ユーザに個々のタイムスロットを割り当てるというものである。これはベースステーションの正確な調整を要求するが、ターミナル装置が互いに妨害を引き起こさないようにすることができる。しかしながら、この場合には、高電力信号がベースステーションの送信のピーク電力を増大させてしまうという制限がある。高速及び高電力接続は２、３個以上（数個）のタイムスロットを使用してしまう。
他の可能な方法は、２、３のユーザだけが並列に送信を行い、他のユーザは従来の送信を使用するというものである。この方法が図３ｂに示されており、ここでは、２、３個以上（数個）の拡張コードを用いることによって並列送信を行う１人のユーザ３１４が存在し、他のユーザ３１０、３１２はフレームの全体を１つの拡張コードを用いることによって送信を行っている。この種の解決法では、並列送信を行うユーザ３１４は、その並列送信を行うユーザに対して十分な数の拡張コードを割り当てることによって他のユーザを妨害しているが、この妨害は、２、３個の記号の継続時間に制限されており、従って、この妨害はチャンネル符号化によって除去され得る。この解決法による並列送信は、特に、そのユーザがベースステーションの近くに存在し、且つ、その送信がこのユーザに対して好ましい妨害状態によって低電力で行われる状態での使用に適している。これらのユーザは高電力妨害を小さくするための妨害除去方法を利用することができる。
他の可能な方法は、複数のユーザを２つ若しくは３つ以上のグループに分けて、各グループの複数の送信に対して１つのタイムスロットを割り当てるというものである。これは図３ｃに示されており、ここでは、複数のユーザが２つのグループ３１６、３１８に分けられており、これらのグループは互いに時分割によって識別されている。グループ内では、ユーザの拡張コードは互いに異なっており、グループのメンバーは、利用可能な異なる数のコードを有することができる。
他の可能な方法は、所望のコードに従って各ユーザに複数のタイムスロットを順番に割り当てるというものである。セル間の妨害は従ってランダムにされる。
次に本発明のセルラー無線システムの構造を図４のブロック図によって考察する。送信機は、送信すべき信号に対して音声符号化を実行する符号化装置（ＳＣ）４０８と、この音声符号化信号に対してチャンネル符号化を実行するチャンネル符号化装置（ＣＣ）４０６とを備える。その後、このチャンネル符号化信号は、送信されるべき信号を当業者に知られた方法で拡張コードによって多重化する手段（ＰＮ）４０４に送られる。本発明の送信機では、ユーザの信号は２つ以上の拡張コードによって手段４０４で多重化され、この信号は時分割によって複数のユーザの中の少なくとも幾人かの信号から識別される。技術の点からみれば、時分割送信は既知のＴＤＭＡシステムでも同様の方法で実施され得る。この方法で得られた信号は更に無線周波数手段（ＲＦ）４０２を介して送信され、アンテナ４００によって送信される。
この送信機は更に、上に述べた素子の動作を制御する制御・計算手段（ＣＮＴＬ）４１０を備える。この制御・送信手段は、一般にプロセッサによって実施される。この制御手段はまた、別の論理構成部材のような、他の電子構成部材によっても実施される。この装置は、当業者には明らかなように、フィルタやコンバータのような他の構成部材も勿論備えているが、明確のためそれらは図面には示していない。
本発明のセルラー無線システムのトランシーバは、送信されるべき複数の記号を１つ若しくは２つ以上の拡張コードによって多重化する手段４０４を備えている。拡張コードを用いた多重化は、それ自体が当業者に指示された方法で実行される。
図５は本発明によるＣＤＭＡターミナル装置の受信機の構造全体を示すブロック図である。この受信機は、受信信号を無線周波数素子（ＲＦ）５０２を介してコンバータ手段（Ａ／Ｄ）５０４へ送るアンテナ５００を備えており、受信信号は、このコンバータ手段５０４でデジタルの形に変換される。この方法でデジタルの形にされた信号は更に、復調手段（ＤＥＭＯＤ）５０６へ送られ、この復調手段で、この信号は使用された拡張コードと相関される。復調手段５０６の出力信号は、元の狭帯域へ戻されて、妨害除去手段（ＩＣ）５１４へ送られ、この妨害除去手段において、既知の妨害除去方法によってその信号に対して妨害除去が行われる。妨害が取り除かれた信号は、チャンネルデコーダ５０８へ送られ、ここから音声デコーダ（ＳＣ）５１０のような受信機の他の素子へと送られる。
受信機は更に、上に述べた素子の動作を制御する制御・計算手段（ＣＮＴＬ）５１２を備えている。この制御・計算手段は、一般にはプロセッサによって実行される。制御手段はまた、専用ロジックのような他の電子構成部材によっても実施され得る。この装置は、当業者には明らかなように、フィルタやコンバータのような他の構成部材も勿論備えているが、明確のためそれらは図面には示していない。
添付図面に従って実施例を参照しつつ本発明を説明してきたが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、添付クレームに述べられた本発明のアイデアの範囲内で様々な方法で変更することができる。

Claims (16)

1. セルラー無線システムにおけるデータ送信方法であって、前記セルラー無線システムは、各セルに、少なくとも１つのベースステーション（２００）と、１つ若しくは２つ以上のベースステーションに接続されてフレーム構造の記号を備える信号を送信する複数の加入者ターミナル装置（２０２〜２０６）とを備えており、前記システムにおいて、各ユーザの信号は、２つ以上の疑似乱数的シーケンスによって多重化されており、前記データ送信方法において、
   １人若しくは２人以上のユーザに個々のタイムスロットを割り当てて各ユーザに割り当てられる疑似乱数的シーケンスの数にかかわらず各ユーザについてのフレーム毎のデータ送信速度を同じままとし、且つ、異なる疑似乱数的シーケンスによって信号の異なる記号を多重化して、１人若しくは２人以上のユーザの信号を並列に送信し、同一の疑似乱数的シーケンスによって多重化された異なるユーザの記号が時分割によって互いに識別されることを特徴とする方法。
2. 個々のタイムスロットは各ユーザの送信に割り当てられている請求項１記載の方法。
3. 複数のユーザが２つ若しくは３つ以上のグループに分けられており、個々のタイムスロットは各グループの送信に割り当てられている請求項１記載の方法。
4. ２、３個以上（数個）のタイムスロットが大容量若しくは高速の送信速度を必要とするユーザの送信に割り当てられる請求項１記載の方法。
5. 各ユーザは個々の疑似乱数的シーケンスによって多重化された信号を常に受け取る請求項１記載の方法。
6. ベースステーションから加入者ターミナル装置への送信方向で使用される請求項１記載の方法。
7. 受信機は、該受信機が信号を受信しない間のそれらタイムスロット中に、受信信号を処理する請求項６記載の方法。
8. 妨害除去が受信信号に対して実行される請求項６記載の方法。
9. 受信機は、該受信機が信号を受信しない間のそれらタイムスロット中に、隣接するベースステーションの送信を監視する請求項６記載の方法。
10. セルラー無線システムであって、該セルラー無線システムは、各セルにおいて、少なくとも１つのベースステーショントランシーバ（２００）と、１つ若しくは２つ以上のベースステーションに接続された複数の加入者ターミナル装置（２０２〜２０６）とを備えており、前記ベースステーショントランシーバは、各ユーザの信号を２つ以上の疑似乱数的シーケンスによって多重化する手段（４０４）を備えており、前記システムにおいて、
    前記ベースステーショントランシーバは、１人若しくは２人以上のユーザに個々のタイムスロットを割り当てて各ユーザに割り当てられる疑似乱数的シーケンスの数にかかわらず各ユーザについてのフレーム毎のデータ送信速度を同じままとし、且つ、異なる疑似乱数的シーケンスによって信号の異なる記号を多重化して、１人若しくは２人以上のユーザの信号を並列に送信するように構成されており、前記ベースステーショントランシーバは、同一の疑似乱数的シーケンスによって多重化された異なるユーザの信号を時分割によって互いに識別する手段（４０４、４１０、４０２）を備えることを特徴とするシステム。
11. 前記システムのトランシーバは、各ユーザに向けられる信号を個々のタイムスロットで送信する手段（４０４、４１０）を備える請求項１０記載のシステム。
12. 前記システムのトランシーバは、複数のユーザを２つ若しくは３つ以上のグループに分けて、各グループのユーザの信号を個々のタイムスロットで送信する手段（４０４、４１０）を備えている請求項１０記載のシステム。
13. 前記トランシーバはベースステーショントランシーバである請求項１０記載のシステム。
14. 前記システムの加入者ターミナル装置の受信機は妨害除去手段（５１４）を備える請求項１３記載のシステム。
15. セルラー無線システムのベースステーショントランシーバであって、各セルにベースステーションに接続された複数の加入者ターミナル装置（２０２〜２０６）を備えており、前記ベースステーショントランシーバは、各ユーザの信号を２つ以上の疑似乱数的シーケンスによって多重化する手段（４０４）を備えている、前記ベースステーショントランシーバにおいて、
    前記ベースステーショントランシーバは、１人若しくは２人以上のユーザに個々のタイムスロットを割り当てて各ユーザに割り当てられる疑似乱数的シーケンスの数にかかわらず各ユーザについてのフレーム毎のデータ送信速度を同じままとし、且つ、異なる疑似乱数的シーケンスによって信号の異なる記号を多重化して、１人若しくは２人以上のユーザの信号を並列に送信するように構成されており、前記ベースステーショントランシーバは、同一の疑似乱数的シーケンスによって多重化された異なるユーザの信号を時分割によって互いに識別する手段（４０４、４１０、４０２）を備えることを特徴とするシステム。
16. セルラー無線システムにおけるデータ送信方法であって、各セルに、少なくとも１つのベースステーション（２００）と、１つ若しくは２つ以上のベースステーションに接続されてフレーム構造の記号を備える信号を送信する複数の加入者ターミナル装置（２０２〜２０６）とを備えており、前記方法において、前記ベースステーションは、各ユーザの信号を２つ以上の疑似乱数的シーケンスによって多重化するものであり、前記データ送信方法において、
    前記ベースステーションは、１人若しくは２人以上のユーザに個々のタイムスロットを割り当てて各ユーザに割り当てられる疑似乱数的シーケンスの数にかかわらず各ユーザについてのフレーム毎のデータ送信速度を同じままとし、且つ、異なる疑似乱数的シーケンスによって信号の異なる記号を多重化して、１人若しくは２人以上のユーザの信号を並列に送信するものであり、
    同一の疑似乱数的シーケンスによって多重化された異なるユーザの記号は時分割によって互いに識別されることを特徴とする方法。

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