JPH06217371A - スペクトル拡散通信システムにおけるソフトハンドオフ方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スペクトル拡散通信システムにおいて１系統
の受信機システムを有する端末を用いたソフトハンドオ
フを提供することを目的とする。 【構成】 端末（２９）の位置変化に伴って１つのセル
／スポットビーム（３０）を介した通信の品質が劣化し
ている間は、セル／スポットビーム（３０）に隣接する
少なくとも１つ以上のセル／スポットビーム例えばセル
／スポットビーム（３３）および（３４）を介しても共
通の拡散コード及び共通の周波数を用いて変調した情報
信号を予め定められた送信時刻オフセットに従って送信
する。従って、端末（２９）において１系統の受信機に
よるダイバーシティ受信（４，５，６）が可能となる。
また、１つの端末のソフトハンドオフに必要な拡散コー
ドは１つであるため、拡散コードの有効利用も可能とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スペクトル拡散通信シ
ステム、例えば符号分割多元接続（CDMA）方式を採用す
るセルラー電話システム及びマルチスポットビーム衛星
通信システムに関する。特に、通信を担当するセル及び
スポットビームの切り替え（ハンドオフ）方式に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】セルラー電話システム及びマルチスポッ
トビーム衛星通信システムではサービスを行う地域はそ
れぞれセル及びスポットビームと呼ばれる領域に分割さ
れ、端末は少なくとも１つのセル及びスポットビームを
介して通信を行う。端末、セルまたはスポットビーム
（以下、セルまたはスポットビームを「セル／スポット
ビーム」のように記述する。）、及び各セル／スポット
ビームを担当する基地局／ゲートウェイ地球局の概念図
を図８に示す。

【０００３】同図において、２９は端末、３０は端末２
９が在圏しており、故にその通信を担当しているセル／
スポットビーム、３１、３２、３３、３４、３５、３６
はセル／スポットビーム３０に隣接するセル／スポット
ビーム、３７、３８、３９及び４０はそれぞれセル／ス
ポットビーム３１と３２、２９と３３、３４と３５及び
３６を担当する基地局／ゲートウェイ地球局である。

【０００４】ここで、各セル／スポットビームとそれを
担当する基地局／ゲートウェイ地球局とは必ずしも１対
１には対応せず、１つの基地局／ゲートウェイ地球局が
複数のセル／スポットビームを担当することもある。端
末２９は在圏しているセル／スポットビーム３０内にお
けるその位置が変化する。セル／スポットビーム内にお
ける端末の位置変化は、端末自身の移動によって生じ
る。また、周回衛星を用いたマルチスポットビーム衛星
通信システムにおいては、端末が一所に留まっている場
合にも衛星が地球を周回するため１つのスポットビーム
内における端末の位置は相対的に変化することになる。

【０００５】端末２９がセル／スポットビーム３０の縁
に位置している場合、セル／スポットビーム３０を介す
る通信の品質はセル／スポットビーム３０の中央におい
て得られるものに比べて劣る。また、端末２９の位置は
その後セル／スポットビーム３１〜３６内へと変化する
可能性があり、この場合には通信を介するセル／スポッ
トビームを切り替えなくてはならない。スペクトラム拡
散通信システム、例えば符号分割多元接続（CDMA）方式
を採用するセルラー電話システムやマルチスポットビー
ム衛星通信システムでは、セル／スポットビームの切り
替えによる通信回線の瞬断を防ぐためソフトハンドオフ
技術が用いられる。

【０００６】具体的には、セル／スポットビーム３０を
介して通信を行っていた端末２９の位置変化により通信
の品質が劣化している間、隣接のセル／スポットビーム
３１〜３６の少なくとも１つ、例えばセル／スポットビ
ーム３３及び３４からも同じ情報を送信し、端末２９に
おいてこれらをダイバーシティ受信する。すなわち端末
の位置の変化に伴う通信の品質は、端末への情報を複数
のセル／スポットビームを介して一時的に同時送信する
ことで保たれる。

【０００７】ところで、複数のセル／スポットビームを
介して同時送信された情報信号を端末においてダイバー
シティ受信する際には、各信号が分離可能でなくてはな
らない。従来技術においては、各セル／スポットビーム
毎に拡散コードもしくは周波数の少なくともどちらか一
方が他のセル／スポットビームとは異なるものを用いる
ことで端末で受信される信号を分離可能としている。

【０００８】端末の受信機システム構成例を図７に示
す。同図中、１、１' 及び１" は異なる拡散コードに対
応した整合フィルタ、２、２' 及び２" は情報信号の１
シンボル時間に対応した遅延器、３、３' 及び３" は乗
算器、４及び５は各信号の到達時刻に対応した遅延器、
６は合成／切り替え器である。

【０００９】図７に示された通り、端末においては整合
フィルタ、遅延器、乗算器より構成される受信機を、ダ
イバーシティ受信を行うために用いるセル／スポットビ
ームの数に対応した系統数（本例においては３系統）だ
け具備しなくてはならない。以上示すように、複数のセ
ル／スポットビームを介して互いに異なる拡散コードま
たは周波数を用いて情報信号を同時送信すると、端末に
おいては複数系統の受信機が必要となるため端末を小さ
く設計することが困難となる。

【００１０】また、同時送信に際して各セル／スポット
ビーム毎に異なる拡散コードを用いる場合には、１つの
端末につき同時送信を行うセル／スポットビーム数に対
応する数の拡散コードが必要となるため、拡散コードの
有効利用いう観点からみて好ましくない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題点を解決するためになされたもので、複数のセ
ル／スポットビームを介し同じ拡散コード、同じ周波数
を用いて情報信号を同時送信し、セル／スポットビーム
のソフトハンドオフを１系統の受信機のみを有する端末
を用いて提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、端末の
位置変化に伴って１つのセル／スポットビームを介した
通信の品質が劣化した際に、それまで通信を介していた
セル／スポットビームにおいて用いられているものと同
じ拡散コード及び同じ周波数を用いて拡散変調した情報
信号を、それまで通信を担当していたセルに隣接する少
なくとも１つのセルから予め定められた送信時刻オフセ
ットに従って送信し、端末においては複数のセル／スポ
ットビームを介して同時送信された情報信号を１系統の
受信機によりダイバーシティ受信し、その出力である情
報信号を得ることにある。

【００１３】

【作用】本発明は、上述のように、１系統のみの受信機
を有する端末によるソフトハンドオフが可能となるた
め、端末のハードウェア規模の縮小化が図れる。また、
同時送信に用いるセル／スポットビームを介して送信さ
れる情報信号は同じ拡散コードを用いるので拡散コード
の有効利用にもつながる。

【００１４】

【実施例１】本発明の第１の実施例を図面につき説明す
る。

【００１５】本実施例において、情報信号は差動符号化
されているものとする。

【００１６】本発明を用いた端末の受信機システムの構
成例を図１に示す。同図において、１は整合フィルタ、
２は情報信号の１シンボル時間に対応した遅延器、３は
乗算器、４及び５は各セルにおける送信時刻オフセット
を基に生じる到着時刻差に対応した遅延器、６は合成／
切り替え器である。図１における乗算器３の出力例を図
２に示す。同図中、７及び８は変調信号の到着時刻差、
９は情報信号の１シンボル時間、１０、１１、１２、１
３、１４及び１５は検波された情報信号である。また、
本発明を用いたセル／スポットビームを介して送信する
変調信号の送信時刻オフセット例を図３に示す。同図に
おいて、７' および８' はセル／スポットビームを介し
て送信する変調信号の送信時刻オフセット、１１' 、１
２' 、１３' 、１４' 、１５' はセル／スポットビーム
を介して変調信号を送信する時刻を示している。

【００１７】図８における端末２９はある拡散コードで
変調された情報をセル／スポットビーム３０を介して通
信している。端末２９の位置がセル／スポットビーム３
０の縁に変化した場合、端末２９及び基地局／ゲートウ
ェイ地球局３８は例えば受信信号強度が小さくなること
で通信の品質が劣化したことを知る。通信品質の劣化に
より、端末２９もしくは基地局／ゲートウェイ地球局３
８はハンドオフを要求する制御信号を送信する。ハンド
オフ要求制御信号に従って、現在端末２９が在圏するセ
ル／スポットビーム３０に隣接するセル／スポットビー
ム３１〜３６のうちの少なくとも１つのセル／スポット
ビームを介して同じ情報信号が同時送信される。

【００１８】例えばセル／スポットビーム３３及びセル
／スポットビーム３４を介して同時送信が行われるとす
ると、セル／スポットビーム３３及び３４を介して端末
２９向きの情報信号は以下のようにして送信される。セ
ル／スポットビーム３３及び３４をそれぞれ担当する基
地局／ゲートウェイ地球局３８及び３９のうち、端末２
９向きの信号回線が接続されていない基地局／ゲートウ
ェイ地球局３９に対して信号回線が接続される。さらに
基地局／ゲートウェイ地球局３９には、セル／スポット
ビーム３０を介した通信において用いられているものと
同じ拡散コード及び同じ周波数が割り当てられる。基地
局／ゲートウェイ地球局３８及び３９は割り当てられた
拡散コード、周波数及び予め割り当てられている図３に
おける送信時刻オフセット△1'及び△2'に従って情報信
号を変調し、時刻１１' および１２' さらに１４' およ
び１５' において送信する。

【００１９】送信時刻オフセットは、すべてのセル／ス
ポットビームにつき、これに隣接するすべてのセルに対
して予め定められている。但し、各送信時刻オフセット
の値はセル／スポットビーム内でマルチパス等により生
じる遅延広がりも大きな値に設定する。さて、端末２９
は、セル／スポットビーム３０、３３及び３４を通じて
同時送信された情報信号を受信する。

【００２０】これらの情報変調信号は同じ拡散コード及
び同じ周波数で変調されているので、１つの整合フィル
タ１によって相関を取り、さらに１つの遅延器２及び乗
算器３によって検波を行うことが可能である。乗算器３
の出力は、セル／スポットビーム３３を介して送信さ
れ、セル／スポットビーム３０を介して得られる出力１
０及び１３から到着時刻差△1 だけ遅延した出力１１及
び１４、さらにはセル／スポットビーム３４を介して送
信され、出力１０及び１３から到着時刻差△2 だけ遅延
した出力１２及び１５の合成信号として得られる。

【００２１】また、端末において情報信号を出力するま
での過程で雑音が混入することが考えられる。図２にお
いて△1 及び△2 はそれぞれセル／スポットビームによ
って異なる送信時刻オフセット△1'及び△2'に対応した
到着時刻差である。到着時刻差△1 及び△2 は送信時刻
オフセット△1'及び△2'の値とは一致しないが、各セル
毎に配備されたアンテナと端末の距離が等しく、かつセ
ル／スポットビーム内におけるマルチパスフェージング
の影響が低い場合、例えばマルチスポットビーム衛星通
信システムの場合には、到着時刻差△1 及び△2 は送信
時刻オフセット△1'及び△2'から容易に推定できる。

【００２２】さて、さらに乗算器３の出力は到着時刻差
にそれぞれ対応する遅延器４及び５を有する枝にも分配
される。遅延器４及び５を有する各枝ではそれぞれ到着
時刻差△1 、△2 をもって情報信号が抽出され合成／切
り替え器６において乗算器３の出力と共に合成される。
得られた情報信号出力は１つのセル／スポットビームを
介して得られる出力と比べ対雑音比が十分に改善された
信号となる。

【００２３】以上示すように、スペクトル拡散通信シス
テムにおけるソフトハンドオフが、情報信号を同一の拡
散コード及び同一の周波数を用いて変調したものを複数
のセル／スポットビームを介して互いに異なる送信時刻
オフセットに従って送信することによって行える。また
端末において必要な受信機は１系統だけである。

【００２４】

【実施例２】本発明の第２の実施例を図面につき説明す
る。

【００２５】本実施例において情報信号は差動符号化さ
れているものとする。

【００２６】本発明を用いた端末の受信機システムの構
成例を図４に示す。同図において、１は整合フィルタ、
２は情報信号の１シンボル時間に対応した遅延器、３は
乗算器、４及び５は各セルにおける送信時刻オフセット
を基に生じる到着時刻差に対応した遅延器、６は合成／
切り替え器、１６、１７及び１８は信号強度判定器、１
９は信号強度の参照しきい値、２０は信号強度に応じて
合成／切り替え器６の出力を制御する装置である。

【００２７】また、図４の乗算器３より得られる出力例
を図３に示す。同図中、７及び８は変調信号の到着時間
差、９は情報信号の１シンボル時間、１０、１１、１
２、１３、１４及び１５は情報信号である。また、本発
明を用いたセル／スポットビームを介して送信する変調
信号の送信時刻オフセット例を図３に示す。同図におい
て、７' および８' はセル／スポットビームを介して送
信する変調信号の送信時刻オフセット、１１' 、１２'
、１３' 、１４' 、１５' はセル／スポットビームを
介して変調信号を送信する時刻を示している。

【００２８】端末２９のセル３０／スポットビーム内に
おける位置変化に伴い、実施例１の場合と同様に、セル
／スポットビーム３３及び３４を介して同一の拡散コー
ド、同一の周波数で変調された情報信号が予め定められ
たオフセット７' および８'に従って送信され、端末２
９においては、セル／スポットビーム３０、３３及び３
４を介して送信された信号はそれぞれ到着時刻差０、△
1 及び△2 をもって受信されるものとする。

【００２９】乗算器３の出力は到着時刻差にそれぞれ対
応する遅延器４及び５を有する枝にも分配される。乗算
器３の出力、遅延器４及び５を有する各枝においてそれ
ぞれ到着時刻差△1 、△2 をもって抽出された出力は、
信号強度が信号強度判定器１６、１７及び１８において
判定され制御装置２０に入力される。乗算器３出力及び
遅延器を介した出力はしきい値１９を満足する場合に合
成／切り替え器６において合成される。

【００３０】本実施例で示した受信機システムでは、セ
ル／スポットビーム３０、３３及び３４を介して得られ
た情報信号の全ての強度が小さい場合を除き、しきい値
以上の強度をもたない情報信号については合成／切り替
え器６には入力されない。実施例１おける受信機システ
ムでは受信した情報信号の信号強度の大小に関わらずす
べての信号を合成する、すなわち強度の小さい情報信号
についても合成の対象となるため、結果として得られる
情報信号における信号対雑音比がそれほど改善されない
可能性もある。

【００３１】本実施例における受信機システムでは信号
強度の大きいものについてのみ合成するので、実施例１
に比べ信号対雑音比の高い情報信号を得ることになる。

【００３２】以上示すように、スペクトル拡散通信シス
テムにおけるソフトハンドオフが、情報信号を同一の拡
散コード及び同一の周波数を用いて変調したものを複数
のセル／スポットビームを介して互いに異なる送信時刻
オフセットに従って送信することによって行え、また端
末においては必要な受信機は１系統だけである。

【００３３】

【実施例３】本発明の第３の実施例を図面につき説明す
る。

【００３４】本実施例において情報信号は差動符号化さ
れているものとする。

【００３５】本発明を用いた端末の受信機システムの構
成例を図５に示す。同図において、１は整合フィルタ、
２は情報信号の１シンボル時間に対応した遅延器、３は
乗算器、２１はある定められた時間Tmに関する情報信号
積分器、２２は信号強度判定器である。また、図５の乗
算器３より得られる出力例を図６に示す。同図中、７及
び８はセル／スポットビームによって異なる送信時刻オ
フセットに対応した変調信号の到着時間差、９は情報信
号の１シンボル時間、１０、１１、１２、１３、１４及
び１５はセルを介して最短距離で端末に到達した変調信
号より得られる情報信号、２３、２４、２５、２６、２
７及び２８はマルチパス伝搬路を経て端末に到達した変
調信号より得られる情報信号である。

【００３６】また、本発明を用いたセル／スポットビー
ムを介して送信する変調信号の送信時刻オフセット例を
図３に示す。同図において、７' および８' はセル／ス
ポットビームを介して送信する変調信号の送信時刻オフ
セット、１１' 、１２' 、１３' 、１４' 、１５' はセ
ル／スポットビームを介して変調信号を送信する時刻を
示している。

【００３７】端末２９のセル／スポットビーム３０内に
おける位置変化に伴い、実施例１及び２の場合と同様
に、セル／スポットビーム３３及び３４を介して情報信
号が送信され、端末２９においては、セル／スポットビ
ーム３３及び３４を介して送信され最短経路を経て受信
された信号はそれぞれ到着時刻差△1 及び△2 をもって
受信されたものとする。

【００３８】乗算器３の出力をある定められた時間Tm内
に到着するすべての信号について加算する積分器にも入
力される。積分器２１においては、ある定められた時間
内に到着するすべての信号、つまりセル／スポットビー
ムを介して直接端末に到達するもの、１つのセル／スポ
ットビームから送信されいくつかの異なる伝搬路を経て
端末に到着する、いわゆるマルチパス伝搬に対応する信
号２３、２４、２５、２６、２７及び２８もすべて加算
される。

【００３９】時間Tmの値は大きいほどその時間内に含ま
れる多くの信号を積分器２１において加算できるが、同
時に信号のない区間の雑音についても加算することにな
るので値の設定には十分注意しなくてはならない。ここ
で、互いに異なるセル／スポットビーム及び各セル／ス
ポットビーム内におけるマルチパスを経て受信される情
報信号を分離、ダイバーシティ合成するために送信時刻
オフセットの値は１つのセル／スポットビームにおける
遅延広がりよりも大きく設定する必要はあるが、各信号
の到着時刻差は端末において送信時刻オフセットの値を
知っておく必要はない。

【００４０】さて、積分器２１の出力及び乗算器３から
の出力は信号強度判定器２２に入力され、乗算器３の直
接出力及び積分器２１の出力のうち信号強度が大きいほ
うが選択・出力される。本実施例において示した受信機
システムは、マルチパスフェージングの影響の大きい場
合に有効である。

【００４１】以上示すように、スペクトル拡散通信シス
テムにおけるソフトハンドオフが、情報信号を同一の拡
散コード及び同一の周波数を用いて変調したものを複数
のセル／スポットビームを介して互いに異なる送信時刻
オフセットに従って送信することによって行え、また端
末においては必要な受信機は１系統だけである。

【００４２】

【発明の効果】本発明では、複数のセル／スポットビー
ムを介して情報信号を同時送信する際に、同じ拡散コー
ド及び同じ周波数を用いて情報信号を変調したものを予
め定められた送信時刻オフセットに従って送信すること
により、１系統の受信機によるダイバーシティ受信を可
能としている。従って、端末のハードウェア縮小化、拡
散コードの有効利用が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した端末の受信機システムの構成
例を示す図である。

【図２】本発明による端末の受信機システム構成例にお
ける遅延検波出力例を示す図である。

【図３】本発明を適用した場合に複数のセル／スポット
ビームを介して情報信号を予め定められた時刻オフセッ
トに従って送信する概念図を示す図である。

【図４】本発明を適用した端末の受信機システムの構成
例を示す図である。

【図５】本発明を適用した端末の受信機システムの構成
例を示す図である。

【図６】本発明による端末の受信機システム構成例にお
ける遅延検波出力例を示す図である。

【図７】スペクトル拡散通信システム／マルチスポット
ビーム衛星通信システムにおけるセル／スポットビー
ム、基地局／ゲートウェイ地球局の構成例を示す図であ
る。

【図８】従来技術による端末の受信システムの構成例を
示す図である。

【符号の説明】

１，１' ，１" 整合フィルタ ２，２' ，２" 遅延器 ３，３' ，３" 乗算器 ４，５ 遅延器 ６ 合成／切り替え器 ７，８ 隣接セル／スポットビームより送信された変調
信号の到着時刻差 ７' ，８' 隣接セル／スポットビームを介して変調信
号を送信する時刻オフセット ９ 情報信号の１シンボル時間 １０，１１，１２，１３，１４，１５ セル／スポット
ビームを介して最短距離で端末に到達した変調信号より
得られる情報信号 １０' ，１１' ，１２' ，１３' ，１４' ，１５' セ
ル／スポットビームを介して変調信号を送信する時刻 １６，１７，１８ 信号強度判定器 １９ 参照しきい値 ２０ 合成／切り替え器制御装置 ２１ ある定められた時間Tmに関する情報信号積分器 ２２ 信号強度判定器 ２３，２４，２５，２６，２７，２８ セル／スポット
ビームを介して送信され最短距離のものとは異なる伝搬
路を経て端末に到達した変調信号より得られる情報信号 ２９ 端末及びその利用者 ３０，３１，３２，３３，３４，３５，３６ セル／ス
ポットビーム ３７，３８，３９，４０ 基地局／ゲートウェイ地球局

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｂ 7/26 １０９ Ａ 7304−5Ｋ Ｈ０４Ｊ 13/00 Ａ 8949−5Ｋ (72)発明者 伊藤 泰彦 東京都新宿区西新宿２丁目３番２号国際電 信電話株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 端末がセル内またはスポットビーム内で
   割り当てられた拡散コードを用いて情報信号の通信を行
   うスペクトル拡散通信システムにおけるソフトハンドオ
   フ方式であって、 セルまたはスポットビームと端末の相対的な位置変化に
   よって生じる通信を介するセルまたはスポットビームの
   切り替えに際して、該セルに隣接する少なくとも１つの
   セルまたは該スポットビームに隣接する少なくとも１つ
   のスポットビームを介して同一の情報信号を送信し、 端末においては該セル及び隣接する少なくとも１つのセ
   ルまたは該スポットビーム及び隣接する少なくとも１つ
   のスポットビームを介して情報信号を受信することで通
   信を担当するセルあるいはスポットビームの切り替えを
   行うソフトハンドオフ方式において、 該セルに隣接する少なくとも１つのセルまたは該スポッ
   トビームに隣接する少なくとも１つのスポットビームを
   介して送信する情報信号は、該セルまたは該スポットビ
   ームを介して送信されるものと同じ拡散コード及び同じ
   周波数で変調され、かつ予め定められた送信時刻オフセ
   ットに従って送信され、 該端末においては、該セル及び隣接する少なくとも１つ
   のセルまたは該スポットビーム及び隣接する少なくとも
   １つのスポットビームを介して送信される情報信号を１
   系統の受信機により受信することを特徴とするソフトハ
   ンドオフ方式。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のソフトハンドオフにお
   いて、予め隣接セルまたは隣接スポットビームに割り当
   てられるものとして定められた送信時刻オフセットより
   も長く定められたある時間内に端末に到達したすべての
   情報信号を合成することを特徴とするソフトハンドオフ
   方式。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のソフトハンドオフにお
   いて、予め隣接セルまたは隣接スポットビームに割り当
   てられるものとして定められた送信時刻オフセットより
   も長く定められたある時間内に到達した情報信号のうち
   のいくつかを合成することを特徴とするソフトハンドオ
   フ方式。
4. 【請求項４】 請求項１に記載のソフトハンドオフにお
   いて、予め隣接セルまたは隣接スポットビームに割り当
   てられるものとして定められた送信時刻オフセットより
   も長く定められたある時間内に到達した情報信号の１つ
   を抽出することを特徴とするソフトハンドオフ方式。