JPH05219008A - スペクトル拡散通信方式 - Google Patents
スペクトル拡散通信方式Info
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- JPH05219008A JPH05219008A JP1653292A JP1653292A JPH05219008A JP H05219008 A JPH05219008 A JP H05219008A JP 1653292 A JP1653292 A JP 1653292A JP 1653292 A JP1653292 A JP 1653292A JP H05219008 A JPH05219008 A JP H05219008A
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Abstract
いたスペクトル拡散通信方式に関し、干渉が大きい回線
が存在する場合でもチャネル数の増大を可能とする。 【構成】 複数の回線対応に異なる直接拡散用又は周波
数ホッピング用の符号列を割当てたスペクトル拡散通信
方式に於いて、基地局2から移動局1への干渉が大きい
下り回線に対して、基地局2の送信部6に於ける直接拡
散方式による拡散帯域幅Wdn又は周波数ホッピング方
式による帯域幅Wdnを広くし、移動局1から基地局2
への干渉が小さい上り回線に対して、移動局1の送信部
3に於ける直接拡散方式による拡散帯域幅Wup又は周
波数ホッピング方式による帯域幅Wupを狭く設定す
る。
Description
又は周波数ホッピング方式(FH)を用いたスペクトル
拡散通信方式に関する。移動無線通信システムに於いて
は、充分な通信品質を確保し、且つ周波数の利用効率を
向上させる必要がある為、スペクトル拡散通信方式が注
目されている。このスペクトル拡散通信方式に於いて
は、ディジタル信号を特定の符号列で変調する直接拡散
方式(DS;Direct Spread )と、ディジタル信号を
特定の符号列に従ったパターンで周波数をホッピングさ
せる周波数ホッピング方式(FH;Frequency Hoppi
ng)とが一般的であり、又回線対応に直接拡散用の符号
列又は周波数ホッピング用の符号列を異ならせたスペク
トル拡散方式は、符号分割多重通信方式(CDMA;C
ode Division Multiple Access )と称されるもの
で、拡散周波数帯域を同一として複数回線の通信が可能
となるから、移動無線通信システムに適用し、周波数の
有効利用を図ることが考えられている。
に示すように、小ゾーン構成としての各セル40に基地
局41が配置され、自動車電話や携帯電話等の移動局4
2と一般加入者等との間で基地局41を介して通信を行
うことになる。周波数帯域は、隣接セル40間で干渉が
少なくなるような繰り返しパターンで各セル40に割当
てられ、FDMA方式やTDMA方式により、セル40
内の複数の移動局42の通信が行われる。
システムに於いて、前述のような直接拡散方式や周波数
ホッピング方式によるCDMA通信方式を適用すること
ができる。その場合、送信データを直接拡散する擬似雑
音系列又は周波数ホッピングにより拡散するホッピング
パターンをそれぞれ異ならせて拡散し、受信側では同一
の擬似雑音系列又はホッピングパターンにより逆拡散し
て相関をとることによりデータを受信再生することがで
きる。その時、総て同一の周波数帯域を使用するシステ
ムに於いて、基地局41と移動局42との間の実線矢印
は希望波、点線矢印及び鎖線矢印は干渉波を示すことに
なる。例えば、基地局41と移動局42とが実線矢印4
3の上り回線で通信している場合、基地局41に於いて
は、他の移動局42からの点線矢印44等で示す干渉波
が問題となる。又基地局41と移動局42とが実線矢印
45の下り回線で通信している場合、移動局42に於い
ては、他の基地局41からの点線矢印46等で示す干渉
波が問題となる。
(チャネル数)をM、拡散帯域幅をW、拡散前のデータ
レートをRb、ボイス・アクティベーションや指向性ア
ンテナによるセクタ化等の干渉削減手段による効果をK
とし、逆拡散後の希望波の受信電力を1とすると、同一
セル内の他局からの干渉の干渉電力Niは、 Ni=(Rb/W)×(M−1)/K ≒(Rb/W)×M/K …(1) となる。この(1)式は、Rbのデータを帯域幅Wに拡
散することにより、干渉がRb/Wになることを意味す
るものである。この帯域幅Wは、直接拡散方式に於いて
は、拡散用符号列のチップ速度に等しく、又周波数ホッ
ピング方式に於いては、ホッピングパターンによるチッ
プ数とチップ周波数帯域との積に等しくなる。
値)を満たす為に要する信号対雑音比をρf とすると、 ρf ≦(1/Ni)=(W/Rb)×K/M …(2) としなければならないから、 M≦(W/Rb)×K/ρf …(3) となる。
る。この場合、他のセルからの干渉電力の総和と、同一
セル内の干渉電力との比をKνとすると、 Ni≒(1+Kν)×(Rb/W)×M/K …(4) となり、従って、 M≦(W/Rb)×K/〔(1+Kν)ρf 〕 …(5) となる。
あるから、α=4とし、前述のKνの値について、移動
局42から基地局41に向かう上り回線のKνupと、
基地局41から移動局42に向かう下り回線のKνdn
とは、 Kνup=0.74 Kνdn=2.8 となることが知られている。実際には、セル半径や距離
に対するαの変化等の為に、前述の場合と異なる値とな
るが、一般に、Kνdnの方がKνupより大きい。
拡散通信方式を適用した移動無線通信システムに於いて
は、最悪ケースで回線設計を行う為に、干渉の大きい側
の回線のKνの値を用いるものである。従って、前述の
場合は、下り回線のKνdn=2.8が用いられること
になり、チャネル数Mは、前述の(5)式から、 M≦(W/Rb)×K/(3.8×ρf ) …(6) となる。このように、干渉の大きい回線によってチャネ
ル数Mが制限される問題点があった。
渉の大きな近接基地局同士で同期をとり、完全に直交し
た符号を使用することにより、干渉を無くす方式が考え
られている。しかし、この方式は、直交符号の数に限界
がある為、チャネル数が多くなると対応できなくなる問
題や、干渉を与える局と干渉を受ける局との間の距離が
一定でない為に、完全な同期化が不可能である問題があ
る。本発明は、干渉の大きい回線が存在する場合でもチ
ャネル数を増加できるようにすることを目的とする。
通信方式は、直接拡散方式又は周波数ホッピング方式を
用い、複数の回線対応に異なる直接拡散用又は周波数ホ
ッピング用の符号列を割当てたスペクトル拡散通信方式
に於いて、干渉が大きい回線に対して拡散帯域幅又はホ
ッピングする帯域幅を広く設定し、且つ干渉が小さい回
線に対して拡散帯域幅又はホッピングする帯域幅を狭く
設定するものである。
列の周期及びチップレートを、回線の干渉の大きさに対
応して切替えるものである。
ル拡散通信方式を移動無線通信システムに適用し、この
移動無線通信システムに於ける基地局2から移動局1へ
の下り回線に対しては、前述のように干渉が大きいの
で、基地局2の送信部6に於いて、送信データを拡散用
擬似雑音系列により直接拡散したことによるチップレー
トを送信データレートより高くし、又はホッピングする
周波数帯域幅を広くし、通信回線によって伝送される帯
域幅をWdnのように広くし、移動局1の受信部5では
逆拡散によりデータを復号する。又移動局1から基地局
2への上り回線に対しては、干渉が小さいので、移動局
の送信部3に於いて、直接拡散又は周波数ホッピングに
よる帯域幅をWupのように狭くする。それに対応し
て、基地局2の受信部4に於いて逆拡散により復号す
る。
aとすると、Wa=Wup+Wdnであるから、上り回
線と下り回線とのチャネル数Mを等しくする為には、
(5)式から、 Wup/(1+Kνup)=Wdn/(1+Kνdn) となる。故に、上り回線の帯域幅Wupと下り回線の帯
域幅Wdnとは、 Wup=(1+Kνup)Wa/(2+Kνup+Kνdn) …(7) Wdn=(1+Kνdn)Wa/(2+Kνup+Kνdn) …(8) とすることにより、Waに対するチャネル数を最大にす
ることができる。
擬似雑音系列をシフトレジスタと帰還回路とにより発生
することができるから、シフトレジスタの段数及びシフ
クロック信号を選択することにより、拡散用擬似雑音系
列の周期及びチップレートを選択することができる。そ
して、干渉の大きい回線に対しては、チップレートを大
きくして拡散帯域幅を広くすることにより、干渉を低減
することができる。
波数ホッピング方式を適用した場合を示し、11は直交
符号化器、12は差動符号化器、13は変調部、14は
設定部、15は周波数シンセサイザ、16,17はアン
テナ、18は遅延回路、19−1〜19−nはそれぞれ
異なる中心周波数の通過帯域を有する帯域通過フィル
タ、20−1〜20−nは遅延検波器、21は線形合成
器、22は相関検出器である。
送信データは、直交符号化器11により直交符号化さ
れ、差動符号化器12により差動符号化され、変調部1
3に入力される。又設定部14に於いてホッピングパタ
ーンが設定され、そのホッピングパターンに従って周波
数シンセサイザ15が制御されて、変調部13に入力さ
れ、PSK変調されてアンテナ16から送信される。ホ
ッピングパターンの1ビット分が1チップに対応し、各
チップに周波数帯域幅を複数個に分割した一つの周波数
が割当てられる。又ホッピングパターンの周期は、送信
データの1ビットの期間とすることもできるが、通常
は、複数ビットの期間とする場合が一般的である。
を省略しており、受信復調された受信信号は、遅延回路
18により順次遅延される。又帯域通過フィルタ19−
1〜19−nにより周波数ホッピングによるチップ対応
に抽出され、遅延検波器20−1〜20−nにより検波
されて線形合成器21に加えられる。線形合成器21に
より合成された出力信号は相関検出器22に加えられ、
直交復号化が行われて、受信データが出力される。この
場合の送受信部間の干渉が大きい場合は、ホッピングす
る周波数帯域幅を広くし、干渉が小さい場合は周波数帯
域幅を狭くするものである。
s)、直交符号化器11に於ける直交符号の符号語数を
N、チップレートをRc(kbps)とすると、 Rc=Rb×N/log2 N …(9) となる。そして、差動符号化し、例えば、OCC符号に
よるホッピングパターンに従って周波数シンセサイザ1
5の出力周波数を切替えて、PSK変調することによ
り、1チップに一つの周波数を割当てた周波数ホッピン
グによる拡散変調が行われる。
伝送レートRb=32kbps、直交符号語数N=3
2、ビットエラーレートの閾値=10-3、Kνup=
0.74、Kνdn=2.8、ボイスアクティベーショ
ン等によりK=2とすると、(7)式より、Wup=1
2.56MHz、Wdn=27.44MHzとなる。又
フェージングなしの場合の所要信号対雑音比ρf =1
〔dB〕であるから、(5)式より、セル当たりのチャ
ネル数は、 従来方式によるチャネル数=40 本発明の実施例によるチャネル数=56 となる。従って、本発明の実施例によれば、従来方式に
比較して40%のチャネル容量の増大を図ることができ
る。なお、本発明による実施例のチャネル数の端数は切
捨てて示し、又従来方式に於ける帯域幅は、Wa/2=
Wup=Wdn=20MHzとなる。
り、31A,31B,39A,39Bは排他的オア回
路、32A,32B,38A,38Bは擬似雑音系列発
生器(PNG)、33A,33Bは変調部、34A,3
4B,35A,35Bはアンテナ、36A,36Bは復
調部、37A,37Bは同期回路であり、直接拡散方式
についての実施例を示す。
A,32Bからの擬似雑音系列と排他的オア回路31
A,31Bに加えられ、データレートに比較して高速の
擬似雑音系列のチップレートによって拡散されることに
なる。この場合の擬似雑音系列発生器32A,32Bの
チップレートは、通信回線の干渉の大きさに対応して設
定されるものである。例えば、上り回線の干渉が小さ
く、下り回線の干渉が大きい場合は、移動局の擬似雑音
系列発生器32Aの擬似雑音系列のチップレートより基
地局の擬似雑音系列発生器32Bの擬似雑音系列のチッ
プレートを高くするものである。そして、変調部33
A,33Bにより変調されて、アンテナ34A,34B
から送信される。
り受信し、復調部36A,36Bにより復調し、同期回
路37A,37Bにより擬似雑音系列の同期検出を行っ
て、擬似雑音系列発生器38A,38Bからの擬似雑音
系列を、受信信号に含まれる擬似雑音系列成分に同期さ
せる。それにより、排他的オア回路39A,39Bから
復号された受信データが出力される。
レートをRc、送信データの伝送レートをRbとする
と、信号対雑音比ρf は、 ρf =Rc・KVOX /〔Rb(1+Kν)M1 〕 …(11) となる。但し、M1 は1キャリア当たりのチャネル数を
示す。又チャネル数MはM1 W/Rcとなるから、 M=W・KVOX /〔Rb(1+Kν)ρf 〕 …(12) となり、(5)式と同じになる。
Rbを定める場合、擬似雑音系列の長さは符号によって
決まっており、ビット挿入による延長や打切りによる短
縮化を行うと、相関特性が劣化し、耐干渉性が劣化す
る。例えば、M系列の符号長は、2n −1 であり、そ
の為に、拡散帯域幅は、概ね2n の比になるようにする
ことが望ましい。そこで、Kνup=0.74,Kνd
n=2.8の場合に、下り回線の処理利得を、上り回線
の2倍とすると(Rcdn=2×Rcup)、上り回線
と下り回線とのチャネル数Mup,Mdnは、 Mup=K’/(3×1.74) Mdn=K’/(3×1.9) となる。但し、K’=Wa・KVOX /(Rb・ρf )、
Wa=Wup+Wdn、Wdn=2×Wupである。
り、従って、チャネル数Mは、 M=Mdn=K’/(3×1.9)=0.175K’ となる。これに対して、従来方式によりチャネル数Mを
算出すると、 M=K’/(2×3.8)=0.132K’ となる。即ち、本発明の実施例によれば、従来例に比較
して、チャネル数を33%増大できることを示す。
列発生器32A及び基地局の擬似雑音系列発生器38B
を、シフトレジスタと帰還タップ回路とにより構成した
場合の擬似雑音系列の1周期のビット数に対して、基地
局の擬似雑音系列発生器32Bと移動局の擬似雑音系列
発生器38Aのシフトレジスタを1段多くすれば、2倍
のビット数とすることが容易であり、その場合にクロッ
ク信号も2倍の速度とすることにより、チップレートR
cを2倍とすることができる。又擬似雑音系列の1周期
は、送信データの1ビット長と同一或いは複数ビット長
と同一とすることができる。
るものではなく、種々付加変更することができるもので
あり、例えば、図2に示す実施例に於いて、帯域通過フ
ィルタ19−1〜19−nは、周波数帯域を分割した個
数を必要とすることになるが、ホッピングパターンに対
応して通過帯域の中心周波数を切替える一つのディジタ
ルフィルタ等により構成することができる。又図2及び
図3に示す実施例に於いて、受信側でビットエラーレー
トを監視し、所定の値以下に劣化した場合に、干渉が大
きくなったと判断して、帯域幅を広くするように制御す
ることも可能である。
大きい回線に対して拡散帯域幅又はホッピングする帯域
幅を広く設定し、干渉が小さい回線に対して拡散帯域幅
又はホッピングする帯域幅を狭く設定するものであり、
移動無線通信システムに適用した場合に、上り回線と下
り回線との合計の帯域幅を一定した場合に、干渉の大き
い下り回線に対しては、直接拡散方式による拡散帯域幅
又は周波数ホッピング方式による帯域幅を広くして、チ
ャネル数を多くしても干渉量を低減することができる。
又干渉の小さい上り回線に対しては、直接拡散方式によ
る拡散帯域幅又は周波数ホッピング方式による帯域幅を
狭くしても、干渉量が少ないから、チャネル数を増加す
ることができる。従って、全体としてチャネル数を従来
例に比較して増加することができる利点がある。
Claims (2)
- 【請求項1】 直接拡散方式又は周波数ホッピング方式
を用い、複数の回線対応に異なる直接拡散用又は周波数
ホッピング用の符号列を割当てたスペクトル拡散通信方
式に於いて、 干渉が大きい回線に対して拡散帯域幅又はホッピングす
る帯域幅を広く設定し、且つ干渉が小さい回線に対して
拡散帯域幅又はホッピングする帯域幅を狭く設定するこ
とを特徴とするスペクトル拡散通信方式。 - 【請求項2】 前記直接拡散方式に於ける拡散用擬似雑
音系列の周期及びチップレートを、回線の干渉の大きさ
に対応して切替えることを特徴とする請求項1記載のス
ペクトル拡散通信方式。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1653292A JP2990468B2 (ja) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | スペクトル拡散通信方式 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1653292A JP2990468B2 (ja) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | スペクトル拡散通信方式 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05219008A true JPH05219008A (ja) | 1993-08-27 |
JP2990468B2 JP2990468B2 (ja) | 1999-12-13 |
Family
ID=11918879
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1653292A Expired - Lifetime JP2990468B2 (ja) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | スペクトル拡散通信方式 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2990468B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0865264A (ja) * | 1994-08-17 | 1996-03-08 | Nippon Motorola Ltd | スペクトル拡散変調を用いたcdma方式の通信方法及び通信装置 |
JPH09214404A (ja) * | 1995-11-29 | 1997-08-15 | Nec Corp | スペクトラム拡散通信方法及び装置 |
-
1992
- 1992-01-31 JP JP1653292A patent/JP2990468B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0865264A (ja) * | 1994-08-17 | 1996-03-08 | Nippon Motorola Ltd | スペクトル拡散変調を用いたcdma方式の通信方法及び通信装置 |
JPH09214404A (ja) * | 1995-11-29 | 1997-08-15 | Nec Corp | スペクトラム拡散通信方法及び装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2990468B2 (ja) | 1999-12-13 |
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---|---|---|---|
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