JP3789832B2 - 無線基地装置、伝送チャネル割当方法、および伝送チャネル割当プログラム - Google Patents
無線基地装置、伝送チャネル割当方法、および伝送チャネル割当プログラム Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、無線基地装置、伝送チャネル割当方法、および伝送チャネル割当プログラムに関し、特に、複数の移動端末装置が周波数多重および空間多重により接続することができる無線基地装置、およびそのような無線基地装置における伝送チャネル割当方法および伝送チャネル割当プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、急速に発達しつつある移動体通信システム（たとえば、Personal Handyphone System：以下、ＰＨＳ）では、電波の周波数利用効率を高めるために、１つのタイムスロットを周波数分割するとともに、同一タイムスロットの同一周波数をさらに空間的に分割することにより複数ユーザの移動無線端末装置（端末）を無線基地局（基地局）に空間多重接続させることができるＰＤＭＡ（Path Division Multiple Access）方式が提案されている。
【０００３】
このＰＤＭＡ方式では、現在のところアダプティブアレイ技術が採用されている。アダプティブアレイ処理とは、端末からの受信信号に基づいて、基地局のアンテナごとの受信係数（ウェイト）からなるウェイトベクトルを計算して適応制御することによって、所望の端末からの信号を正確に抽出する処理である。
【０００４】
このようなアダプティブアレイ処理により、各ユーザ端末のアンテナからの上り信号は、基地局のアレイアンテナによって受信され、受信指向性を伴って分離抽出されるとともに、基地局から当該端末への下り信号は、端末のアンテナに対する送信指向性を伴ってアレイアンテナから送信される。
【０００５】
このようなアダプティブアレイ処理は周知の技術であり、たとえば菊間信良著の「アレーアンテナによる適応信号処理」（科学技術出版）の第３５頁〜第４９頁の「第３章 ＭＭＳＥアダプティブアレー」に詳細に説明されているので、ここではその動作原理についての説明を省略する。
【０００６】
このようなアダプティブアレイ技術を用いた空間多重接続では、同一周波数のスロットに空間多重接続している複数のユーザ端末の電波同士が互いに干渉波として影響する傾向がある。
【０００７】
一般に、空間多重接続を行なう場合、ユーザ端末同士の相関値が高い場合にはアダプティブアレイ処理による干渉除去能力は低く、相関値が低い場合には干渉除去能力は高い。
【０００８】
このため、安定した空間多重接続を維持するためには、空間多重しているユーザ同士の信号の相関値を監視し、相関値が一定の大きさを超えるような場合には、同一周波数のスロットへの空間多重接続を許可しない方法が取られている。
【０００９】
また、このような空間多重接続を許容するＰＤＭＡ基地局では、多重接続している複数のユーザ端末からの受信信号の電力比（Desired user's power: Desired user's power、以下ＤＤ比）が互いに揃っていることが望ましい。
【００１０】
というのは、もしも複数のユーザ端末からの受信電力に大きな差があれば、アダプティブアレイ処理の干渉除去能力が及ばなくなり、受信電力の低い方の受信信号は、受信エラーとみなされてしまう可能性があるからである。
【００１１】
たとえば、２人のユーザが多重しようとする場合、ユーザ１およびユーザ２の受信電力が同じで差が無い場合にはＤＤ比は０であり、ユーザ１からの受信電力が３０ｄＢ、ユーザ２からの受信電力が１０ｄＢの場合にはＤＤ比は２０ｄＢとなる。
【００１２】
このように、ＤＤ比の絶対値が小さいほど空間多重接続に適し、大きいほど適していないことになる。
【００１３】
このため、安定した空間多重接続を維持するためには、空間多重しているユーザ同士の信号のＤＤ比を監視し、ＤＤ比の絶対値が一定の大きさを超える場合には、同一周波数のスロットへの空間多重接続を許可しない方法が取られている。
【００１４】
このような受信信号の相関値またはＤＤ比に基づく空間多重接続の可否判定には、適宜設定された固定のしきい値が用いられる。
【００１５】
この他に、空間多重接続の可否判定に用いられる要素としては、受信タイミング、フェージング速度、受信エラーなど様々な要素があるが、受信信号の相関値およびＤＤ比が特に重要な要素である。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
空間多重接続の可否が判定される場合としては、現在既接続のユーザ端末があるスロットに、別のユーザ端末が新規接続しようとする場合と、当該基地局の周波数の異なる別のスロットに接続して通話チャネル（Traffic Channel：ＴＣＨ）で通話中のユーザ端末が、通話中に何らかの原因により、上記既接続ユーザのあるスロットの通話チャネルＴＣＨに接続を切替えられる場合がある。このような切替をＴＣＨ切替と称する。
【００１７】
すなわち、通話チャネルを切替えるということは、切替先のスロットから見れば、新規ユーザに対して通話チャネルを割当てる処理を行なうことに等しい。
【００１８】
しかしながら、ＴＣＨ切替の場合は、切替先のスロットに対する接続の可否判定に関し、下記のような問題が生じる。
【００１９】
図４は、このような問題点を説明するための概念図で、空間多重により、複数のユーザ端末が１つの基地局に多重接続している態様を模式的に示している。なお、図４および以下の説明において、太字のｒは、添え字の番号によって特定されるユーザ端末からの、添え字の周波数における上り受信信号ベクトルを表わすものとする。
【００２０】
図４を参照して、ユーザ１からユーザ３の端末１，２および３は、周波数ｆ１の同一スロットを空間分割することにより、基地局１０に接続しており、一方、ユーザ４，５からＸの端末４，５，・・・，Ｘはそれぞれ、当該スロットの周波数ｆ２，ｆ３，・・・，ｆｘのチャネルを介して、基地局１０に接続している。
【００２１】
図５および図６は、図４に示すような多重状態において、ＴＣＨ切替が行なわれる様子を模式的に示す図である。
【００２２】
図５は、周波数多重および空間多重に加えて時分割多重も行なうＰＤＭＡ−ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）方式で多重されている場合におけるＴＣＨ切替の一態様を示している。
【００２３】
図５の（Ａ）は、ＴＣＨ切替前の状態を示しており、タイムスロット０の周波数ｆ１をユーザ１〜３で空間分割して多重接続している。タイムスロット１の周波数ｆ２にはユーザ４のみが接続されており、タイムスロット２の周波数ｆ３は制御チャネル（Control Channel:ＣＣＨ）が割当られている。タイムスロット３の周波数ｆｘにはユーザＸのみが接続されている。
【００２４】
ここで、図５（Ｂ）に示すように、タイムスロット０の周波数ｆ１で通話していたユーザ１を、何らかの原因で、タイムスロット３の周波数ｆｘにＴＣＨ切替することになった場合、当該周波数で既接続のユーザＸとの間で、前述の相関値やＤＤ比に基づいて、多重の可否、すなわちＴＣＨ切替しようとするユーザ１をユーザＸが既接続の周波数ｆｘに空間多重接続させるか否かの判定を行なう。
【００２５】
図６は、周波数多重および空間多重のみ行ない、時分割多重は行なわないＰＤＭＡ−ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplex）方式で多重されている場合におけるＴＣＨ切替の一態様を示している。
【００２６】
図６の（Ａ）は、ＴＣＨ切替前の状態を示しており、時刻０からＴに至る期間において、周波数ｆ１をユーザ１〜３で空間分割して多重接続している。同じ期間の周波数ｆ２にはユーザ４のみが接続されており、周波数ｆｘにはユーザＸのみが接続されている。
【００２７】
ここで、図６（Ｂ）に示すように、周波数ｆ１で通話していたユーザ１を、何らかの原因で、周波数ｆｘにＴＣＨ切替することになった場合、時刻Ｔから２Ｔに至る次の期間において、当該周波数で既接続のユーザＸとの間で、前述の相関値やＤＤ比に基づいて、多重の可否、すなわちＴＣＨ切替しようとするユーザ１をユーザＸが既接続の周波数ｆｘに空間多重接続させるか否かの判定を行なう。
【００２８】
上述の図５および図６のいずれの場合においても、周波数ｆ１で通信中のユーザ１がＴＣＨ切替により周波数ｆｘで通信中のユーザＸと多重接続しようとするとき、前述の受信信号の相関値、受信信号のＤＤ比など、ユーザ端末同士の空間多重の可否を判定する要素を計算し、一定のしきい値との対比により、多重を許可するか否か判定する。このような要素のうち、周波数依存性を有する受信信号相関値について、従来の問題点を以下に説明する。
【００２９】
本来、同一タイムスロットの同一周波数に接続させるユーザ１およびユーザＸの相関値を計算するには、次式に示すように、接続先の周波数であるｆｘにおける両者の受信信号の相関値を計算すべきである。たとえば、ＴＣＨ切替ではなく、ユーザ１が当該基地局に全く新規に接続する場合には、ｆｘにおける新規ユーザの受信信号と既接続ユーザとの相関値が計算される。
【００３０】
【数１】
【００３１】
しかしながら、ＴＣＨ切替の場合は、ＴＣＨ切替前は、ユーザ１は、図５（Ａ）または図６（Ａ）に示すように、周波数ｆ１で通信しているので、上記の（１）式のように同一周波数ｆｘにおける受信信号の相関値を計算することはできない。すなわち、ＴＣＨ切替の場合は、次式に示すように、周波数ｆ１におけるユーザ１の受信信号と、周波数ｆｘにおけるユーザＸの受信信号との相関値しか計算することができない。
【００３２】
【数２】
【００３３】
ユーザ１とユーザＸとに関し、上記の（１）式で得られる相関値と、（２）式で得られる相関値とは、周波数が異なるため、互いに異なった値となる。すなわち、次式で示すような関係となる。
【００３４】
【数３】
【００３５】
このように、ＴＣＨ切替の前後で周波数が異なれば相関値も異なり、その周波数差が大きくなるほど、相関値の差も大きくなる。
【００３６】
このように、周波数が異なれば相関値も異なる理由について、図７を参照して、以下に説明する。
【００３７】
図７は、ユーザ１およびユーザＸが地局１０に接続している状態を模式的に示す図である。ＴＣＨ切替前に、ユーザ１は、周波数ｆ１で基地局１０と通信しているものとする。
【００３８】
この場合の波長をλ1とし、ユーザ１と基地局１０との距離をｄ１とし、光速をＣとすれば、ユーザ１の位相は、次式で表される。
【００３９】
【数４】
【００４０】
一方、仮に、ユーザ１が周波数ｆｘで基地局１０と通信しているものとすると、そのときのユーザ１の位相は、次式で表わされる。ただし、この場合の波長をλxとする。
【００４１】
【数５】
【００４２】
上記の（４）式および（５）式より、周波数が異なれば、次式のように位相も異なることとなる。
【００４３】
【数６】
【００４４】
ユーザからの受信信号はこのような位相成分を含むため、次式に示すように、周波数ｆ１におけるユーザ１の受信信号と、周波数ｆｘにおけるユーザ１の受信信号とは、互いに異なることになる。
【００４５】
【数７】
【００４６】
この結果、先に示した（３）式のように、周波数が異なる場合のユーザ１およびユーザＸの相関値と、周波数が同じ場合のユーザ１およびユーザＸの相関値とは、異なることになる。
【００４７】
一方、前述のように、受信信号の相関値に基づいて、ＴＣＨ切替の可否を判定するためのしきい値としては、固定値が用いられている。
【００４８】
しかしながら、上述のように、ＴＣＨ切替の前後で周波数差がある場合には、相関値は異なった値となり、周波数差が大きいほど（たとえば図５および図６に示すように最小周波数ｆ１から最大周波数ｆｘに切替わる場合）、変化も大きくなり、不正確なものになっていく。
【００４９】
このような不正確な相関値に基づいて、多重接続の可否を判定するときに、しきい値が固定では、正確な判定を行うことができず、安定した空間多重接続を実現することができないという問題があった。
【００５０】
それゆえに、この発明の目的は、ＴＣＨ切替の前後で、周波数差がある場合であっても、ＴＣＨ切替に伴う多重可否の判定を高信頼性で行なうことができる無線基地装置、伝送チャネル割当方法、および伝送チャネル割当プログラムを提供することである。
【００５１】
【課題を解決するための手段】
この発明の１つの局面によれば、複数の移動端末装置が周波数多重および空間多重により接続することができる無線基地装置は、相関値算出手段と、接続判定手段と、周波数差算出手段と、しきい値調整手段とを備える。相関値算出手段は、同一周波数のスロットに空間多重接続しようとする移動端末装置同士の受信信号の相関値を算出する。接続判定手段は、算出された相関値を所定のしきい値と対比することによって同一周波数のスロットに対する空間多重の可否を判定する。周波数差算出手段は、異なる周波数のスロットに接続している移動端末装置が、同一周波数のスロットに空間多重接続しようとするときに、スロット間の周波数差を算出する。しきい値調整手段は、算出された周波数差に基づいて、しきい値を調整する。
【００５２】
好ましくは、しきい値調整手段は、周波数差に応じてステップ状にしきい値を変化させる。
【００５３】
好ましくは、しきい値調整手段は、周波数差に応じて連続的にしきい値を変化させる。
【００５４】
好ましくは、無線基地装置は、同一周波数のスロットに空間多重接続しようとする移動端末装置同士の受信電力比を算出する電力比算出手段と、算出された電力比を第２の所定のしきい値と対比することによって同一周波数のスロットに対する空間多重の可否を判定する第２の接続判定手段と、算出された周波数差に基づいて、電力比の第２のしきい値を調整する第２のしきい値調整手段とをさらに備える。
【００５５】
この発明の他の局面によれば、複数の移動端末装置が周波数多重および空間多重により接続することができる無線基地装置における伝送チャネル割当方法は、同一周波数のスロットに空間多重接続しようとする移動端末装置同士の受信信号の相関値を算出するステップと、算出された相関値を所定のしきい値と対比することによって同一周波数のスロットに対する空間多重の可否を判定するステップと、異なる周波数のスロットに接続している移動端末装置が、同一周波数のスロットに空間多重接続しようとするときに、スロット間の周波数差を算出するステップと、算出された周波数差に基づいて、しきい値を調整するステップとを備える。
【００５６】
好ましくは、しきい値を調整するステップは、周波数差に応じてステップ状にしきい値を変化させる。
【００５７】
好ましくは、しきい値を調整するステップは、周波数差に応じて連続的にしきい値を変化させる。
【００５８】
好ましくは、伝送チャネル割当方法は、同一周波数のスロットに空間多重接続しようとする移動端末装置同士の受信電力比を算出するステップと、算出された電力比を第２の所定のしきい値と対比することによって同一周波数のスロットに対する空間多重の可否を判定するステップと、算出された周波数差に基づいて、電力比の第２のしきい値を調整するステップとをさらに備える。
【００５９】
この発明のさらに他の局面によれば、複数の移動端末装置が周波数多重および空間多重により接続することができる無線基地装置における伝送チャネル割当プログラムは、コンピュータに、同一周波数のスロットに空間多重接続しようとする移動端末装置同士の受信信号の相関値を算出するステップと、算出された相関値を所定のしきい値と対比することによって同一周波数のスロットに対する空間多重の可否を判定するステップと、異なる周波数のスロットに接続している移動端末装置が、同一周波数のスロットに空間多重接続しようとするときに、スロット間の周波数差を算出するステップと、算出された周波数差に基づいて、しきい値を調整するステップとを実行させる。
【００６０】
好ましくは、しきい値を調整するステップは、周波数差に応じてステップ状にしきい値を変化させる。
【００６１】
好ましくは、しきい値を調整するステップは、周波数差に応じて連続的にしきい値を変化させる。
【００６２】
好ましくは、伝送チャネル割当プログラムは、同一周波数のスロットに空間多重接続しようとする移動端末装置同士の受信電力比を算出するステップと、算出された電力比を第２の所定のしきい値と対比することによって同一周波数のスロットに対する空間多重の可否を判定するステップと、算出された周波数差に基づいて、電力比の第２のしきい値を調整するステップとをさらにコンピュータに実行させる。
【００６３】
したがって、この発明によれば、ＴＣＨ切替の前後の周波数差を算出し、その大きさに応じて、ＴＣＨ切替しようとするユーザの切替先への多重接続の可否を判定する相関値のしきい値を調整するように構成したので、たとえＴＣＨ切替の前後で周波数差が大きく、多重ユーザ同士の相関値が不正確な場合でも、しきい値を厳しく調整すれば、多重接続の可否に関する信頼性の高い判定を行なうことができ、安定した空間多重接続を実現することができる。
【００６４】
また、周波数差に応じた相関値のしきい値調整に関連して、受信電力比のしきい値も調整しているので、さらに安定した空間多重接続を実現することができる。
【００６５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００６６】
図１は、この発明の実施の形態によるＰＤＭＡ基地局１０００の構成を示す概略ブロック図である。
【００６７】
図１を参照して、ＰＤＭＡ基地局１０００は、複数本のアンテナ、たとえばアンテナ１１，１２からなるアレイアンテナを備えている。
【００６８】
アンテナ１１，１２は、それぞれ、無線部２１，２２に接続される。無線部２１および２２は全く同じ構成を有しており、無線部２１の構成のみ図示し説明することとする。
【００６９】
無線部２１は、スイッチ１１０と、送信部１１１と、受信部１１２と、Ｄ／Ａ変換機１１３と、Ａ／Ｄ変換機１１４とを備えている。
【００７０】
受信時には、アンテナ１１で受信した信号が受信部１１２に与えられるようにスイッチ１１０は切換わる。受信部１１２に与えられた受信信号は、そこで、増幅、周波数変換などの各種のアナログ信号処理が施され、Ａ／Ｄ変換機１１４によりデジタル信号に変換されて、ユーザ信号処理部５０に与えられる。
【００７１】
ユーザ信号処理部５０は、前述したように周知のアダプティブアレイ処理により、各ユーザの信号を分離抽出する。
【００７２】
ユーザ信号処理部５０はさらに、相関値計算部５０ａと、受信電力計算部５０ｂと、周波数差計算部５０ｃとを備えている。相関値計算部５０ａは、ＴＣＨ切替しようとするユーザの受信信号と、切替先に既接続のユーザの受信信号との相関値を算出する。受信電力計算部５０ｂは、ＴＣＨ切替しようとするユーザの受信電力と、切替先に既接続のユーザの受信電力とのＤＤ比を求める。周波数差計算部５０ｃは、ＴＣＨ切替前後の周波数差を算出する。
【００７３】
分離抽出された各ユーザの受信信号は、通常のモデム部６０およびベースバンド処理およびＴＤＭＡ／ＴＤＤ処理部７０に与えられて必要な復調処理および時分割処理が施され、元の信号に復元されて公衆回線網９０に供給される。
【００７４】
一方、送信時には、公衆回線網９０から与えられた送信信号は、ベースバンド処理およびＴＤＭＡ／ＴＤＤ処理部７０およびモデム部６０に与えられて必要な時分割処理および変調処理が施され、ユーザ信号処理部５０に与えられる。
【００７５】
ユーザ信号処理部５０においては、アダプティブアレイ処理により下り送信指向性が制御され、無線部２１のＤ／Ａ変換機１１３でアナログ信号に変換される。
【００７６】
アナログ信号に変換された送信信号は、送信部１１１で、増幅、周波数変換など、無線送信に必要な各種のアナログ信号処理が施される。
【００７７】
送信時には、スイッチ１１０は、送信部１１１とアンテナ１１とを接続するように切換わり、送信部１１１で無線処理された送信信号は、アンテナ１１から送信される。
【００７８】
無線部２２を介しても同様の処理が実行される。
図１のＰＤＭＡ基地局１０００はさらに、制御部８０および多重可否判定部１００を備えている。多重可否判定部１００は、相関値計算部５０ａと受信電力計算部５０ｂと周波数差計算部５０ｃとから情報を受けて、この発明による多重可否判定を行なう部分であり、しきい値計算部１００ａを含む。この発明による多重可否判定については、後で詳述する。
【００７９】
制御部８０は、多重可否判定部１００、ユーザ信号処理部５０、モデム部６０、ベースバンド処理およびＴＤＭＡ／ＴＤＤ処理部７０からの情報に基づいて、チャネル割当を含む各ユーザに対する制御を実行するため、ユーザ信号処理部５０を制御する。
【００８０】
図１に示したユーザ信号処理部５０、制御部８０、および多重可否判定部１００の処理は、実際には、基地局のデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）を用いてソフトウェアで実現される。
【００８１】
次に、図２を参照して、この発明の原理について説明する。前述のように、従来は、ＴＣＨ切替の場合に、切替の前後で周波数差があるにもかかわらず、受信信号相関値に基づく多重可否判定の際のしきい値は固定値であった。それに対し、この発明では、しきい値を可変とし、ＴＣＨ切替の前後の周波数差に基づいて、しきい値をより厳しい値に調整するものである。
【００８２】
以下に、周波数依存性を有する相関値を用いてＴＣＨ切替による多重可否判定を行なう場合のしきい値調整について説明する。
【００８３】
前述のように、空間多重接続を行なう場合、ユーザ端末同士の相関値が高い場合にはアダプティブアレイ処理による干渉除去能力は低く、相関値が低い場合には干渉除去能力は高い。したがって、異なるユーザを同一周波数に空間多重接続するためには、両者の相関値は小さいほど互いの干渉が少なく、多重接続に適している。そこで、この発明では、ＴＣＨ切替前後の周波数差が大きくなるにつれて相関値の不正確さが増大することに鑑み、周波数差が大きくなるほど、多重接続を許可するためのしきい値をより厳しく、すなわちより小さく設定していくものである。
【００８４】
このような、ＴＣＨ切替前後の周波数差としきい値との関係については、周波数差Δｆが大きいほどしきい値Ｆ（Δｆ）が小さくなる（厳しくなる）関係であれば種々の態様が考えられる。
【００８５】
たとえば、図２（Ａ）に示すように、しきい値Ｆ（Δｆ）が周波数差Δｆに応じてステップ状に変化するように設定してもよく、また図２（Ｂ）に示すように、しきい値Ｆ（Δｆ）が周波数差Δｆに応じて曲線状に変化するように設定してもよい。また、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すステップ状、曲線状の変化形態を組合せてもよい。
【００８６】
ここで、上述の相関値と、先に説明したＤＤ比との関係を考えると、相関値が低く干渉除去能力が十分高い場合には、ＤＤ比が多少大きくても多重することができるが、相関値が高く干渉除去能力が低い場合には、ＤＤ比が大きいのに多重すると安定した空間多重を行なうことができない。
【００８７】
ここで、上述のように、ＴＣＨ切替前後の周波数差が大きく相関値の不正確さが増大した場合には、アダプティブアレイ処理の干渉除去能力も、周波数差が無い場合に計算された相関値から想定される干渉除去能力に比べて低下することが予想される。このとき、ＤＤ比のしきい値が固定値であれば、周波数差によって干渉除去能力が低下しているにもかかわらず、ＤＤ比が固定しきい値をこえなければ空間多重を許可してしまうことになり、安定して空間多重通信を行うことができない。
【００８８】
そこで、この発明では、ＴＣＨ切替前後の周波数差が大きくなるにつれて相関値の不正確さが増大することに鑑み、周波数差が大きくなるほど、相関値のしきい値を厳しくすることに加えて、ＤＤ比のしきい値もより厳しく、すなわちより小さく設定していくように構成している。その変化形態は、図示省略するが、図２に示したステップ状、曲線状、その組合せなど種々の形態が考えられる。
【００８９】
次に、図３は、図１のＰＤＭＡ基地局のＤＳＰ（特に、ユーザ信号処理部５０、制御部８０、および多重可否判定部１００）で実行されるこの発明によるチャネル割当の基本的な動作を示すフロー図である。
【００９０】
まず、ステップＳ１において、ＴＣＨ切替要求が発生すると、ステップＳ２において、ＴＣＨ切替しようとするユーザの切替先のスロットの同一周波数に既接続のユーザがいて通信中であるか否かが判定される。
【００９１】
ステップＳ２において既接続のユーザがいないと判断されれば、ステップＳ３に進んで、ＴＣＨ切替しようとするユーザを、当該スロットの当該周波数に割当てる。
【００９２】
一方、ステップＳ２において既接続のユーザが存在すると判断されれば、ステップＳ４に進み、ＴＣＨ切替しようとするユーザが現在接続しているスロットの周波数と、ＴＣＨ切替先のスロットの周波数との差Δｆが、図１の周波数差計算部５０ｃにより計算される。
【００９３】
図１の多重可否判定部１００のしきい値計算部１００ａには、たとえば図２の（Ａ）または（Ｂ）に示したような相関値のしきい値の変化形態が予め保持されており、この変化形態に基づいて、ステップＳ５において、ステップＳ４で計算された周波数差Δｆに対応する相関値のしきい値Ｆ（Δｆ）が算出される。
【００９４】
一方、図１の相関値計算部５０ａでは、ＴＣＨ切替前の周波数におけるユーザの受信信号と、切替先の周波数における既接続ユーザの受信信号との相関値が算出されて多重可否判定部１００に与えられ、ステップＳ６においては、多重可否判定部１００は、ステップＳ５で求められたしきい値Ｆ（Δｆ）を用いて、算出された相関値がしきい値Ｆ（Δｆ）以下かどうかを判定する。
【００９５】
ステップＳ７において、相関値がしきい値以下であれば多重許可と判定し、ステップＳ８に進んで、ＴＣＨ切替ユーザに対し切替先へのチャネル割当を許可し、しきい値より大きければ、ステップＳ９に進んでＴＣＨ切替ユーザに対し切替先へのチャネル割当を禁止する。
【００９６】
以上は、受信信号の相関値に基づいて多重可否の判定を行なう場合であるが、このような相関値のしきい値の算出に関連して、図１の受信電力計算部５０ｂで計算されるＴＣＨ切替前のユーザの受信電力と切替先の既接続ユーザの受信電力とのＤＤ比について、しきい値計算部１００ａに保持されているＤＤ比のしきい値の変化形態に関する情報から、ＴＣＨ切替前後の周波数差に対応するしきい値を算出し、図３のフロー図にしたがった処理によって、ＤＤ比に基づく多重可否の判定を実行することができる。
【００９７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００９８】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、ＴＣＨ切替の前後の周波数差を算出し、その大きさに応じて、ＴＣＨ切替先への多重接続の可否を判定する相関値のしきい値を調整するように構成している。したがって、たとえＴＣＨ切替の前後で周波数差が大きく、多重ユーザ同士の相関値が不正確な場合でも、しきい値を厳しく調整すれば、多重接続の可否に関する信頼性の高い判定を行なうことができ、安定した区間多重接続を実現することができる。
【００９９】
さらに、周波数差に応じた相関値のしきい値調整に関連して、受信電力比のしきい値も調整しているので、さらに安定した空間多重接続を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態によるＰＤＭＡ基地局の構成を示す概略ブロック図である。
【図２】 この発明の実施の形態による相関値のしきい値の調整例を示す図である。
【図３】 この発明の実施の形態によるチャネル割当動作を示すフロー図である。
【図４】 空間多重の態様を模式的に示す図である。
【図５】 ＰＤＭＡ−ＴＤＭＡ方式におけるＴＣＨ切替の一態様を示す模式図である。
【図６】 ＰＤＭＡ−ＯＦＤＭ方式におけるＴＣＨ切替の一態様を示す模式図である。
【図７】 周波数と相関値との関係を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１，２，３，４，５，・・・，Ｘ ユーザ端末、１０ ＰＤＭＡ基地局、１１，１２ アンテナ、２１，２２ 無線部、５０ ユーザ信号処理部、５０ａ 相関値計算部、５０ｂ 受信電力計算部、５０ｃ 周波数差計算部、６０ モデム部、７０ ベースバンド処理およびＴＤＭＡ／ＴＤＤ処理部、８０ 制御部、９０ 公衆回線網、１００ 多重可否判定部、１００ａ しきい値計算部、１１０スイッチ、１１１ 送信部、１１２ 受信部、１１３ Ｄ／Ａ変換機、１１４
Ａ／Ｄ変換機、１０００ ＰＤＭＡ基地局。
【発明の属する技術分野】
この発明は、無線基地装置、伝送チャネル割当方法、および伝送チャネル割当プログラムに関し、特に、複数の移動端末装置が周波数多重および空間多重により接続することができる無線基地装置、およびそのような無線基地装置における伝送チャネル割当方法および伝送チャネル割当プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、急速に発達しつつある移動体通信システム（たとえば、Personal Handyphone System：以下、ＰＨＳ）では、電波の周波数利用効率を高めるために、１つのタイムスロットを周波数分割するとともに、同一タイムスロットの同一周波数をさらに空間的に分割することにより複数ユーザの移動無線端末装置（端末）を無線基地局（基地局）に空間多重接続させることができるＰＤＭＡ（Path Division Multiple Access）方式が提案されている。
【０００３】
このＰＤＭＡ方式では、現在のところアダプティブアレイ技術が採用されている。アダプティブアレイ処理とは、端末からの受信信号に基づいて、基地局のアンテナごとの受信係数（ウェイト）からなるウェイトベクトルを計算して適応制御することによって、所望の端末からの信号を正確に抽出する処理である。
【０００４】
このようなアダプティブアレイ処理により、各ユーザ端末のアンテナからの上り信号は、基地局のアレイアンテナによって受信され、受信指向性を伴って分離抽出されるとともに、基地局から当該端末への下り信号は、端末のアンテナに対する送信指向性を伴ってアレイアンテナから送信される。
【０００５】
このようなアダプティブアレイ処理は周知の技術であり、たとえば菊間信良著の「アレーアンテナによる適応信号処理」（科学技術出版）の第３５頁〜第４９頁の「第３章 ＭＭＳＥアダプティブアレー」に詳細に説明されているので、ここではその動作原理についての説明を省略する。
【０００６】
このようなアダプティブアレイ技術を用いた空間多重接続では、同一周波数のスロットに空間多重接続している複数のユーザ端末の電波同士が互いに干渉波として影響する傾向がある。
【０００７】
一般に、空間多重接続を行なう場合、ユーザ端末同士の相関値が高い場合にはアダプティブアレイ処理による干渉除去能力は低く、相関値が低い場合には干渉除去能力は高い。
【０００８】
このため、安定した空間多重接続を維持するためには、空間多重しているユーザ同士の信号の相関値を監視し、相関値が一定の大きさを超えるような場合には、同一周波数のスロットへの空間多重接続を許可しない方法が取られている。
【０００９】
また、このような空間多重接続を許容するＰＤＭＡ基地局では、多重接続している複数のユーザ端末からの受信信号の電力比（Desired user's power: Desired user's power、以下ＤＤ比）が互いに揃っていることが望ましい。
【００１０】
というのは、もしも複数のユーザ端末からの受信電力に大きな差があれば、アダプティブアレイ処理の干渉除去能力が及ばなくなり、受信電力の低い方の受信信号は、受信エラーとみなされてしまう可能性があるからである。
【００１１】
たとえば、２人のユーザが多重しようとする場合、ユーザ１およびユーザ２の受信電力が同じで差が無い場合にはＤＤ比は０であり、ユーザ１からの受信電力が３０ｄＢ、ユーザ２からの受信電力が１０ｄＢの場合にはＤＤ比は２０ｄＢとなる。
【００１２】
このように、ＤＤ比の絶対値が小さいほど空間多重接続に適し、大きいほど適していないことになる。
【００１３】
このため、安定した空間多重接続を維持するためには、空間多重しているユーザ同士の信号のＤＤ比を監視し、ＤＤ比の絶対値が一定の大きさを超える場合には、同一周波数のスロットへの空間多重接続を許可しない方法が取られている。
【００１４】
このような受信信号の相関値またはＤＤ比に基づく空間多重接続の可否判定には、適宜設定された固定のしきい値が用いられる。
【００１５】
この他に、空間多重接続の可否判定に用いられる要素としては、受信タイミング、フェージング速度、受信エラーなど様々な要素があるが、受信信号の相関値およびＤＤ比が特に重要な要素である。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
空間多重接続の可否が判定される場合としては、現在既接続のユーザ端末があるスロットに、別のユーザ端末が新規接続しようとする場合と、当該基地局の周波数の異なる別のスロットに接続して通話チャネル（Traffic Channel：ＴＣＨ）で通話中のユーザ端末が、通話中に何らかの原因により、上記既接続ユーザのあるスロットの通話チャネルＴＣＨに接続を切替えられる場合がある。このような切替をＴＣＨ切替と称する。
【００１７】
すなわち、通話チャネルを切替えるということは、切替先のスロットから見れば、新規ユーザに対して通話チャネルを割当てる処理を行なうことに等しい。
【００１８】
しかしながら、ＴＣＨ切替の場合は、切替先のスロットに対する接続の可否判定に関し、下記のような問題が生じる。
【００１９】
図４は、このような問題点を説明するための概念図で、空間多重により、複数のユーザ端末が１つの基地局に多重接続している態様を模式的に示している。なお、図４および以下の説明において、太字のｒは、添え字の番号によって特定されるユーザ端末からの、添え字の周波数における上り受信信号ベクトルを表わすものとする。
【００２０】
図４を参照して、ユーザ１からユーザ３の端末１，２および３は、周波数ｆ１の同一スロットを空間分割することにより、基地局１０に接続しており、一方、ユーザ４，５からＸの端末４，５，・・・，Ｘはそれぞれ、当該スロットの周波数ｆ２，ｆ３，・・・，ｆｘのチャネルを介して、基地局１０に接続している。
【００２１】
図５および図６は、図４に示すような多重状態において、ＴＣＨ切替が行なわれる様子を模式的に示す図である。
【００２２】
図５は、周波数多重および空間多重に加えて時分割多重も行なうＰＤＭＡ−ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）方式で多重されている場合におけるＴＣＨ切替の一態様を示している。
【００２３】
図５の（Ａ）は、ＴＣＨ切替前の状態を示しており、タイムスロット０の周波数ｆ１をユーザ１〜３で空間分割して多重接続している。タイムスロット１の周波数ｆ２にはユーザ４のみが接続されており、タイムスロット２の周波数ｆ３は制御チャネル（Control Channel:ＣＣＨ）が割当られている。タイムスロット３の周波数ｆｘにはユーザＸのみが接続されている。
【００２４】
ここで、図５（Ｂ）に示すように、タイムスロット０の周波数ｆ１で通話していたユーザ１を、何らかの原因で、タイムスロット３の周波数ｆｘにＴＣＨ切替することになった場合、当該周波数で既接続のユーザＸとの間で、前述の相関値やＤＤ比に基づいて、多重の可否、すなわちＴＣＨ切替しようとするユーザ１をユーザＸが既接続の周波数ｆｘに空間多重接続させるか否かの判定を行なう。
【００２５】
図６は、周波数多重および空間多重のみ行ない、時分割多重は行なわないＰＤＭＡ−ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplex）方式で多重されている場合におけるＴＣＨ切替の一態様を示している。
【００２６】
図６の（Ａ）は、ＴＣＨ切替前の状態を示しており、時刻０からＴに至る期間において、周波数ｆ１をユーザ１〜３で空間分割して多重接続している。同じ期間の周波数ｆ２にはユーザ４のみが接続されており、周波数ｆｘにはユーザＸのみが接続されている。
【００２７】
ここで、図６（Ｂ）に示すように、周波数ｆ１で通話していたユーザ１を、何らかの原因で、周波数ｆｘにＴＣＨ切替することになった場合、時刻Ｔから２Ｔに至る次の期間において、当該周波数で既接続のユーザＸとの間で、前述の相関値やＤＤ比に基づいて、多重の可否、すなわちＴＣＨ切替しようとするユーザ１をユーザＸが既接続の周波数ｆｘに空間多重接続させるか否かの判定を行なう。
【００２８】
上述の図５および図６のいずれの場合においても、周波数ｆ１で通信中のユーザ１がＴＣＨ切替により周波数ｆｘで通信中のユーザＸと多重接続しようとするとき、前述の受信信号の相関値、受信信号のＤＤ比など、ユーザ端末同士の空間多重の可否を判定する要素を計算し、一定のしきい値との対比により、多重を許可するか否か判定する。このような要素のうち、周波数依存性を有する受信信号相関値について、従来の問題点を以下に説明する。
【００２９】
本来、同一タイムスロットの同一周波数に接続させるユーザ１およびユーザＸの相関値を計算するには、次式に示すように、接続先の周波数であるｆｘにおける両者の受信信号の相関値を計算すべきである。たとえば、ＴＣＨ切替ではなく、ユーザ１が当該基地局に全く新規に接続する場合には、ｆｘにおける新規ユーザの受信信号と既接続ユーザとの相関値が計算される。
【００３０】
【数１】
しかしながら、ＴＣＨ切替の場合は、ＴＣＨ切替前は、ユーザ１は、図５（Ａ）または図６（Ａ）に示すように、周波数ｆ１で通信しているので、上記の（１）式のように同一周波数ｆｘにおける受信信号の相関値を計算することはできない。すなわち、ＴＣＨ切替の場合は、次式に示すように、周波数ｆ１におけるユーザ１の受信信号と、周波数ｆｘにおけるユーザＸの受信信号との相関値しか計算することができない。
【００３２】
【数２】
ユーザ１とユーザＸとに関し、上記の（１）式で得られる相関値と、（２）式で得られる相関値とは、周波数が異なるため、互いに異なった値となる。すなわち、次式で示すような関係となる。
【００３４】
【数３】
このように、ＴＣＨ切替の前後で周波数が異なれば相関値も異なり、その周波数差が大きくなるほど、相関値の差も大きくなる。
【００３６】
このように、周波数が異なれば相関値も異なる理由について、図７を参照して、以下に説明する。
【００３７】
図７は、ユーザ１およびユーザＸが地局１０に接続している状態を模式的に示す図である。ＴＣＨ切替前に、ユーザ１は、周波数ｆ１で基地局１０と通信しているものとする。
【００３８】
この場合の波長をλ1とし、ユーザ１と基地局１０との距離をｄ１とし、光速をＣとすれば、ユーザ１の位相は、次式で表される。
【００３９】
【数４】
一方、仮に、ユーザ１が周波数ｆｘで基地局１０と通信しているものとすると、そのときのユーザ１の位相は、次式で表わされる。ただし、この場合の波長をλxとする。
【００４１】
【数５】
上記の（４）式および（５）式より、周波数が異なれば、次式のように位相も異なることとなる。
【００４３】
【数６】
ユーザからの受信信号はこのような位相成分を含むため、次式に示すように、周波数ｆ１におけるユーザ１の受信信号と、周波数ｆｘにおけるユーザ１の受信信号とは、互いに異なることになる。
【００４５】
【数７】
この結果、先に示した（３）式のように、周波数が異なる場合のユーザ１およびユーザＸの相関値と、周波数が同じ場合のユーザ１およびユーザＸの相関値とは、異なることになる。
【００４７】
一方、前述のように、受信信号の相関値に基づいて、ＴＣＨ切替の可否を判定するためのしきい値としては、固定値が用いられている。
【００４８】
しかしながら、上述のように、ＴＣＨ切替の前後で周波数差がある場合には、相関値は異なった値となり、周波数差が大きいほど（たとえば図５および図６に示すように最小周波数ｆ１から最大周波数ｆｘに切替わる場合）、変化も大きくなり、不正確なものになっていく。
【００４９】
このような不正確な相関値に基づいて、多重接続の可否を判定するときに、しきい値が固定では、正確な判定を行うことができず、安定した空間多重接続を実現することができないという問題があった。
【００５０】
それゆえに、この発明の目的は、ＴＣＨ切替の前後で、周波数差がある場合であっても、ＴＣＨ切替に伴う多重可否の判定を高信頼性で行なうことができる無線基地装置、伝送チャネル割当方法、および伝送チャネル割当プログラムを提供することである。
【００５１】
【課題を解決するための手段】
この発明の１つの局面によれば、複数の移動端末装置が周波数多重および空間多重により接続することができる無線基地装置は、相関値算出手段と、接続判定手段と、周波数差算出手段と、しきい値調整手段とを備える。相関値算出手段は、同一周波数のスロットに空間多重接続しようとする移動端末装置同士の受信信号の相関値を算出する。接続判定手段は、算出された相関値を所定のしきい値と対比することによって同一周波数のスロットに対する空間多重の可否を判定する。周波数差算出手段は、異なる周波数のスロットに接続している移動端末装置が、同一周波数のスロットに空間多重接続しようとするときに、スロット間の周波数差を算出する。しきい値調整手段は、算出された周波数差に基づいて、しきい値を調整する。
【００５２】
好ましくは、しきい値調整手段は、周波数差に応じてステップ状にしきい値を変化させる。
【００５３】
好ましくは、しきい値調整手段は、周波数差に応じて連続的にしきい値を変化させる。
【００５４】
好ましくは、無線基地装置は、同一周波数のスロットに空間多重接続しようとする移動端末装置同士の受信電力比を算出する電力比算出手段と、算出された電力比を第２の所定のしきい値と対比することによって同一周波数のスロットに対する空間多重の可否を判定する第２の接続判定手段と、算出された周波数差に基づいて、電力比の第２のしきい値を調整する第２のしきい値調整手段とをさらに備える。
【００５５】
この発明の他の局面によれば、複数の移動端末装置が周波数多重および空間多重により接続することができる無線基地装置における伝送チャネル割当方法は、同一周波数のスロットに空間多重接続しようとする移動端末装置同士の受信信号の相関値を算出するステップと、算出された相関値を所定のしきい値と対比することによって同一周波数のスロットに対する空間多重の可否を判定するステップと、異なる周波数のスロットに接続している移動端末装置が、同一周波数のスロットに空間多重接続しようとするときに、スロット間の周波数差を算出するステップと、算出された周波数差に基づいて、しきい値を調整するステップとを備える。
【００５６】
好ましくは、しきい値を調整するステップは、周波数差に応じてステップ状にしきい値を変化させる。
【００５７】
好ましくは、しきい値を調整するステップは、周波数差に応じて連続的にしきい値を変化させる。
【００５８】
好ましくは、伝送チャネル割当方法は、同一周波数のスロットに空間多重接続しようとする移動端末装置同士の受信電力比を算出するステップと、算出された電力比を第２の所定のしきい値と対比することによって同一周波数のスロットに対する空間多重の可否を判定するステップと、算出された周波数差に基づいて、電力比の第２のしきい値を調整するステップとをさらに備える。
【００５９】
この発明のさらに他の局面によれば、複数の移動端末装置が周波数多重および空間多重により接続することができる無線基地装置における伝送チャネル割当プログラムは、コンピュータに、同一周波数のスロットに空間多重接続しようとする移動端末装置同士の受信信号の相関値を算出するステップと、算出された相関値を所定のしきい値と対比することによって同一周波数のスロットに対する空間多重の可否を判定するステップと、異なる周波数のスロットに接続している移動端末装置が、同一周波数のスロットに空間多重接続しようとするときに、スロット間の周波数差を算出するステップと、算出された周波数差に基づいて、しきい値を調整するステップとを実行させる。
【００６０】
好ましくは、しきい値を調整するステップは、周波数差に応じてステップ状にしきい値を変化させる。
【００６１】
好ましくは、しきい値を調整するステップは、周波数差に応じて連続的にしきい値を変化させる。
【００６２】
好ましくは、伝送チャネル割当プログラムは、同一周波数のスロットに空間多重接続しようとする移動端末装置同士の受信電力比を算出するステップと、算出された電力比を第２の所定のしきい値と対比することによって同一周波数のスロットに対する空間多重の可否を判定するステップと、算出された周波数差に基づいて、電力比の第２のしきい値を調整するステップとをさらにコンピュータに実行させる。
【００６３】
したがって、この発明によれば、ＴＣＨ切替の前後の周波数差を算出し、その大きさに応じて、ＴＣＨ切替しようとするユーザの切替先への多重接続の可否を判定する相関値のしきい値を調整するように構成したので、たとえＴＣＨ切替の前後で周波数差が大きく、多重ユーザ同士の相関値が不正確な場合でも、しきい値を厳しく調整すれば、多重接続の可否に関する信頼性の高い判定を行なうことができ、安定した空間多重接続を実現することができる。
【００６４】
また、周波数差に応じた相関値のしきい値調整に関連して、受信電力比のしきい値も調整しているので、さらに安定した空間多重接続を実現することができる。
【００６５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００６６】
図１は、この発明の実施の形態によるＰＤＭＡ基地局１０００の構成を示す概略ブロック図である。
【００６７】
図１を参照して、ＰＤＭＡ基地局１０００は、複数本のアンテナ、たとえばアンテナ１１，１２からなるアレイアンテナを備えている。
【００６８】
アンテナ１１，１２は、それぞれ、無線部２１，２２に接続される。無線部２１および２２は全く同じ構成を有しており、無線部２１の構成のみ図示し説明することとする。
【００６９】
無線部２１は、スイッチ１１０と、送信部１１１と、受信部１１２と、Ｄ／Ａ変換機１１３と、Ａ／Ｄ変換機１１４とを備えている。
【００７０】
受信時には、アンテナ１１で受信した信号が受信部１１２に与えられるようにスイッチ１１０は切換わる。受信部１１２に与えられた受信信号は、そこで、増幅、周波数変換などの各種のアナログ信号処理が施され、Ａ／Ｄ変換機１１４によりデジタル信号に変換されて、ユーザ信号処理部５０に与えられる。
【００７１】
ユーザ信号処理部５０は、前述したように周知のアダプティブアレイ処理により、各ユーザの信号を分離抽出する。
【００７２】
ユーザ信号処理部５０はさらに、相関値計算部５０ａと、受信電力計算部５０ｂと、周波数差計算部５０ｃとを備えている。相関値計算部５０ａは、ＴＣＨ切替しようとするユーザの受信信号と、切替先に既接続のユーザの受信信号との相関値を算出する。受信電力計算部５０ｂは、ＴＣＨ切替しようとするユーザの受信電力と、切替先に既接続のユーザの受信電力とのＤＤ比を求める。周波数差計算部５０ｃは、ＴＣＨ切替前後の周波数差を算出する。
【００７３】
分離抽出された各ユーザの受信信号は、通常のモデム部６０およびベースバンド処理およびＴＤＭＡ／ＴＤＤ処理部７０に与えられて必要な復調処理および時分割処理が施され、元の信号に復元されて公衆回線網９０に供給される。
【００７４】
一方、送信時には、公衆回線網９０から与えられた送信信号は、ベースバンド処理およびＴＤＭＡ／ＴＤＤ処理部７０およびモデム部６０に与えられて必要な時分割処理および変調処理が施され、ユーザ信号処理部５０に与えられる。
【００７５】
ユーザ信号処理部５０においては、アダプティブアレイ処理により下り送信指向性が制御され、無線部２１のＤ／Ａ変換機１１３でアナログ信号に変換される。
【００７６】
アナログ信号に変換された送信信号は、送信部１１１で、増幅、周波数変換など、無線送信に必要な各種のアナログ信号処理が施される。
【００７７】
送信時には、スイッチ１１０は、送信部１１１とアンテナ１１とを接続するように切換わり、送信部１１１で無線処理された送信信号は、アンテナ１１から送信される。
【００７８】
無線部２２を介しても同様の処理が実行される。
図１のＰＤＭＡ基地局１０００はさらに、制御部８０および多重可否判定部１００を備えている。多重可否判定部１００は、相関値計算部５０ａと受信電力計算部５０ｂと周波数差計算部５０ｃとから情報を受けて、この発明による多重可否判定を行なう部分であり、しきい値計算部１００ａを含む。この発明による多重可否判定については、後で詳述する。
【００７９】
制御部８０は、多重可否判定部１００、ユーザ信号処理部５０、モデム部６０、ベースバンド処理およびＴＤＭＡ／ＴＤＤ処理部７０からの情報に基づいて、チャネル割当を含む各ユーザに対する制御を実行するため、ユーザ信号処理部５０を制御する。
【００８０】
図１に示したユーザ信号処理部５０、制御部８０、および多重可否判定部１００の処理は、実際には、基地局のデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）を用いてソフトウェアで実現される。
【００８１】
次に、図２を参照して、この発明の原理について説明する。前述のように、従来は、ＴＣＨ切替の場合に、切替の前後で周波数差があるにもかかわらず、受信信号相関値に基づく多重可否判定の際のしきい値は固定値であった。それに対し、この発明では、しきい値を可変とし、ＴＣＨ切替の前後の周波数差に基づいて、しきい値をより厳しい値に調整するものである。
【００８２】
以下に、周波数依存性を有する相関値を用いてＴＣＨ切替による多重可否判定を行なう場合のしきい値調整について説明する。
【００８３】
前述のように、空間多重接続を行なう場合、ユーザ端末同士の相関値が高い場合にはアダプティブアレイ処理による干渉除去能力は低く、相関値が低い場合には干渉除去能力は高い。したがって、異なるユーザを同一周波数に空間多重接続するためには、両者の相関値は小さいほど互いの干渉が少なく、多重接続に適している。そこで、この発明では、ＴＣＨ切替前後の周波数差が大きくなるにつれて相関値の不正確さが増大することに鑑み、周波数差が大きくなるほど、多重接続を許可するためのしきい値をより厳しく、すなわちより小さく設定していくものである。
【００８４】
このような、ＴＣＨ切替前後の周波数差としきい値との関係については、周波数差Δｆが大きいほどしきい値Ｆ（Δｆ）が小さくなる（厳しくなる）関係であれば種々の態様が考えられる。
【００８５】
たとえば、図２（Ａ）に示すように、しきい値Ｆ（Δｆ）が周波数差Δｆに応じてステップ状に変化するように設定してもよく、また図２（Ｂ）に示すように、しきい値Ｆ（Δｆ）が周波数差Δｆに応じて曲線状に変化するように設定してもよい。また、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すステップ状、曲線状の変化形態を組合せてもよい。
【００８６】
ここで、上述の相関値と、先に説明したＤＤ比との関係を考えると、相関値が低く干渉除去能力が十分高い場合には、ＤＤ比が多少大きくても多重することができるが、相関値が高く干渉除去能力が低い場合には、ＤＤ比が大きいのに多重すると安定した空間多重を行なうことができない。
【００８７】
ここで、上述のように、ＴＣＨ切替前後の周波数差が大きく相関値の不正確さが増大した場合には、アダプティブアレイ処理の干渉除去能力も、周波数差が無い場合に計算された相関値から想定される干渉除去能力に比べて低下することが予想される。このとき、ＤＤ比のしきい値が固定値であれば、周波数差によって干渉除去能力が低下しているにもかかわらず、ＤＤ比が固定しきい値をこえなければ空間多重を許可してしまうことになり、安定して空間多重通信を行うことができない。
【００８８】
そこで、この発明では、ＴＣＨ切替前後の周波数差が大きくなるにつれて相関値の不正確さが増大することに鑑み、周波数差が大きくなるほど、相関値のしきい値を厳しくすることに加えて、ＤＤ比のしきい値もより厳しく、すなわちより小さく設定していくように構成している。その変化形態は、図示省略するが、図２に示したステップ状、曲線状、その組合せなど種々の形態が考えられる。
【００８９】
次に、図３は、図１のＰＤＭＡ基地局のＤＳＰ（特に、ユーザ信号処理部５０、制御部８０、および多重可否判定部１００）で実行されるこの発明によるチャネル割当の基本的な動作を示すフロー図である。
【００９０】
まず、ステップＳ１において、ＴＣＨ切替要求が発生すると、ステップＳ２において、ＴＣＨ切替しようとするユーザの切替先のスロットの同一周波数に既接続のユーザがいて通信中であるか否かが判定される。
【００９１】
ステップＳ２において既接続のユーザがいないと判断されれば、ステップＳ３に進んで、ＴＣＨ切替しようとするユーザを、当該スロットの当該周波数に割当てる。
【００９２】
一方、ステップＳ２において既接続のユーザが存在すると判断されれば、ステップＳ４に進み、ＴＣＨ切替しようとするユーザが現在接続しているスロットの周波数と、ＴＣＨ切替先のスロットの周波数との差Δｆが、図１の周波数差計算部５０ｃにより計算される。
【００９３】
図１の多重可否判定部１００のしきい値計算部１００ａには、たとえば図２の（Ａ）または（Ｂ）に示したような相関値のしきい値の変化形態が予め保持されており、この変化形態に基づいて、ステップＳ５において、ステップＳ４で計算された周波数差Δｆに対応する相関値のしきい値Ｆ（Δｆ）が算出される。
【００９４】
一方、図１の相関値計算部５０ａでは、ＴＣＨ切替前の周波数におけるユーザの受信信号と、切替先の周波数における既接続ユーザの受信信号との相関値が算出されて多重可否判定部１００に与えられ、ステップＳ６においては、多重可否判定部１００は、ステップＳ５で求められたしきい値Ｆ（Δｆ）を用いて、算出された相関値がしきい値Ｆ（Δｆ）以下かどうかを判定する。
【００９５】
ステップＳ７において、相関値がしきい値以下であれば多重許可と判定し、ステップＳ８に進んで、ＴＣＨ切替ユーザに対し切替先へのチャネル割当を許可し、しきい値より大きければ、ステップＳ９に進んでＴＣＨ切替ユーザに対し切替先へのチャネル割当を禁止する。
【００９６】
以上は、受信信号の相関値に基づいて多重可否の判定を行なう場合であるが、このような相関値のしきい値の算出に関連して、図１の受信電力計算部５０ｂで計算されるＴＣＨ切替前のユーザの受信電力と切替先の既接続ユーザの受信電力とのＤＤ比について、しきい値計算部１００ａに保持されているＤＤ比のしきい値の変化形態に関する情報から、ＴＣＨ切替前後の周波数差に対応するしきい値を算出し、図３のフロー図にしたがった処理によって、ＤＤ比に基づく多重可否の判定を実行することができる。
【００９７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００９８】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、ＴＣＨ切替の前後の周波数差を算出し、その大きさに応じて、ＴＣＨ切替先への多重接続の可否を判定する相関値のしきい値を調整するように構成している。したがって、たとえＴＣＨ切替の前後で周波数差が大きく、多重ユーザ同士の相関値が不正確な場合でも、しきい値を厳しく調整すれば、多重接続の可否に関する信頼性の高い判定を行なうことができ、安定した区間多重接続を実現することができる。
【００９９】
さらに、周波数差に応じた相関値のしきい値調整に関連して、受信電力比のしきい値も調整しているので、さらに安定した空間多重接続を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態によるＰＤＭＡ基地局の構成を示す概略ブロック図である。
【図２】 この発明の実施の形態による相関値のしきい値の調整例を示す図である。
【図３】 この発明の実施の形態によるチャネル割当動作を示すフロー図である。
【図４】 空間多重の態様を模式的に示す図である。
【図５】 ＰＤＭＡ−ＴＤＭＡ方式におけるＴＣＨ切替の一態様を示す模式図である。
【図６】 ＰＤＭＡ−ＯＦＤＭ方式におけるＴＣＨ切替の一態様を示す模式図である。
【図７】 周波数と相関値との関係を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１，２，３，４，５，・・・，Ｘ ユーザ端末、１０ ＰＤＭＡ基地局、１１，１２ アンテナ、２１，２２ 無線部、５０ ユーザ信号処理部、５０ａ 相関値計算部、５０ｂ 受信電力計算部、５０ｃ 周波数差計算部、６０ モデム部、７０ ベースバンド処理およびＴＤＭＡ／ＴＤＤ処理部、８０ 制御部、９０ 公衆回線網、１００ 多重可否判定部、１００ａ しきい値計算部、１１０スイッチ、１１１ 送信部、１１２ 受信部、１１３ Ｄ／Ａ変換機、１１４
Ａ／Ｄ変換機、１０００ ＰＤＭＡ基地局。
Claims (12)
- 複数の移動端末装置が周波数多重および空間多重により接続することができる無線基地装置であって、
同一周波数のスロットに空間多重接続しようとする移動端末装置同士の受信信号の相関値を算出する相関値算出手段と、
前記算出された相関値を所定のしきい値と対比することによって前記同一周波数のスロットに対する空間多重の可否を判定する接続判定手段と、
異なる周波数のスロットに接続している移動端末装置が、前記同一周波数のスロットに空間多重接続しようとするときに、スロット間の周波数差を算出する周波数差算出手段と、
前記算出された周波数差に基づいて、前記しきい値を調整するしきい値調整手段とを備えた、無線基地装置。 - 前記しきい値調整手段は、前記周波数差に応じてステップ状に前記しきい値を変化させる、請求項１に記載の無線基地装置。
- 前記しきい値調整手段は、前記周波数差に応じて連続的に前記しきい値を変化させる、請求項１に記載の無線基地装置。
- 同一周波数のスロットに空間多重接続しようとする移動端末装置同士の受信電力比を算出する電力比算出手段と、
前記算出された電力比を第２の所定のしきい値と対比することによって前記同一周波数のスロットに対する空間多重の可否を判定する第２の接続判定手段と、
前記算出された周波数差に基づいて、前記電力比の第２のしきい値を調整する第２のしきい値調整手段とをさらに備えた、請求項１から３のいずれかに記載の無線基地装置。 - 複数の移動端末装置が周波数多重および空間多重により接続することができる無線基地装置における伝送チャネル割当方法であって、
同一周波数のスロットに空間多重接続しようとする移動端末装置同士の受信信号の相関値を算出するステップと、
前記算出された相関値を所定のしきい値と対比することによって前記同一周波数のスロットに対する空間多重の可否を判定するステップと、
異なる周波数のスロットに接続している移動端末装置が、前記同一周波数のスロットに空間多重接続しようとするときに、スロット間の周波数差を算出するステップと、
前記算出された周波数差に基づいて、前記しきい値を調整するステップとを備えた、伝送チャネル割当方法。 - 前記しきい値を調整するステップは、前記周波数差に応じてステップ状に前記しきい値を変化させる、請求項５に記載の伝送チャネル割当方法。
- 前記しきい値を調整するステップは、前記周波数差に応じて連続的に前記しきい値を変化させる、請求項５に記載の伝送チャネル割当方法。
- 同一周波数のスロットに空間多重接続しようとする移動端末装置同士の受信電力比を算出するステップと、
前記算出された電力比を第２の所定のしきい値と対比することによって前記同一周波数のスロットに対する空間多重の可否を判定するステップと、
前記算出された周波数差に基づいて、前記電力比の第２のしきい値を調整するステップとをさらに備えた、請求項５から７のいずれかに記載の伝送チャネル割当方法。 - 複数の移動端末装置が周波数多重および空間多重により接続することができる無線基地装置における伝送チャネル割当プログラムであって、コンピュータに、
同一周波数のスロットに空間多重接続しようとする移動端末装置同士の受信信号の相関値を算出するステップと、
前記算出された相関値を所定のしきい値と対比することによって前記同一周波数のスロットに対する空間多重の可否を判定するステップと、
異なる周波数のスロットに接続している移動端末装置が、前記同一周波数のスロットに空間多重接続しようとするときに、スロット間の周波数差を算出するステップと、
前記算出された周波数差に基づいて、前記しきい値を調整するステップとを実行させる、伝送チャネル割当プログラム。 - 前記しきい値を調整するステップは、前記周波数差に応じてステップ状に前記しきい値を変化させる、請求項９に記載の伝送チャネル割当プログラム。
- 前記しきい値を調整するステップは、前記周波数差に応じて連続的に前記しきい値を変化させる、請求項９に記載の伝送チャネル割当プログラム。
- 同一周波数のスロットに空間多重接続しようとする移動端末装置同士の受信電力比を算出するステップと、
前記算出された電力比を第２の所定のしきい値と対比することによって前記同一周波数のスロットに対する空間多重の可否を判定するステップと、
前記算出された周波数差に基づいて、前記電力比の第２のしきい値を調整するステップとをさらにコンピュータに実行させる、請求項９から１１のいずれかに記載の伝送チャネル割当プログラム。
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