JPH09327072A - Cdma通信方法及びスペクトル拡散通信システム - Google Patents

Cdma通信方法及びスペクトル拡散通信システム

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JPH09327072A
JPH09327072A JP8142449A JP14244996A JPH09327072A JP H09327072 A JPH09327072 A JP H09327072A JP 8142449 A JP8142449 A JP 8142449A JP 14244996 A JP14244996 A JP 14244996A JP H09327072 A JPH09327072 A JP H09327072A
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sub
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terminal device
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JP8142449A
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Masayuki Ariyoshi
正行 有吉
Takashi Yano
隆 矢野
Hironari Masui
裕也 増井
Nobukazu Doi
信数 土居
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04B7/24Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts
    • H04B7/26Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts at least one of which is mobile
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04JMULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J13/00Code division multiplex systems
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B13/00Transmission systems characterised by the medium used for transmission, not provided for in groups H04B3/00 - H04B11/00
    • H04B13/02Transmission systems in which the medium consists of the earth or a large mass of water thereon, e.g. earth telegraphy
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/24Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts
    • H04B7/26Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts at least one of which is mobile
    • H04B7/2628Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts at least one of which is mobile using code-division multiple access [CDMA] or spread spectrum multiple access [SSMA]
    • H04B7/2634Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts at least one of which is mobile using code-division multiple access [CDMA] or spread spectrum multiple access [SSMA] for channel frequency control

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Abstract

(57)【要約】 【課題】情報を個別に扱うことによって通信サービスの
柔軟性を高めること。 【解決手段】基地局と複数の端末装置の間の通信区間の
周波数帯域を下り方向と上り方向で分け、両帯域内にそ
れぞれ複数種類の帯域幅のうちの1つをもつ複数のサブ
周波数帯域と対応させて複数の搬送周波数を定義し、各
端末装置毎に、予め情報伝送速度に見合った帯域幅を持
つサブ周波数帯域を割り当てておき、各端末装置が予約
パケットを予約チャネル用の拡散符号でスペクトル拡散
した後、上り方向サブ周波数帯域と対応する特定の搬送
周波数によって送信し、基地局が応答パケットを応答チ
ャネル用の拡散符号でスペクトル拡散した後、下り方向
サブ周波数帯域と対応する特定の搬送周波数によって送
信し、各端末装置が情報パケットを応答パケットで指定
された情報伝送チャネルの拡散符号でスペクトル拡散し
た後、上り方向の特定の搬送周波数によって送信する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、符号分割多元接続
方式(CDMA:Code Division Multiple Access)を
用いた通信方法及び通信システム、特に、パケット伝送
に適用して好適なCDMA通信方法及びスペクトル拡散
通信システムに関する。
【0002】
【従来の技術】CDMA通信方法は、伝送する信号にス
ペクトル拡散符号を乗算することにより、当該信号スペ
クトルを広い帯域に拡散させて通信を行ない、更に、チ
ャネル毎に異なるパターンのスペクトル拡散符号を割当
てることにより多数の信号を多重化して通信を行なう通
信方法である。当該通信方法は、秘匿性に優れ、周波数
利用効率が高く、安定性が高い等の特長を持ち、移動通
信やケーブル伝送等への応用が期待され、一部では実用
が始まっている。
【0003】本発明者等は、このようなCDMA通信方
法を利用して効率良く情報パケットを伝送する移動通信
システムを提案した(特願平7−204232参照)。
本提案では、基地局と複数の端末装置との間の無線区間
において、端末装置から基地局に予約パケットを伝送す
るための予約チャネルと、基地局から端末装置に送受信
制御用の応答パケットを伝送するための応答チャネル
と、端末装置から基地局へ向かう上り方向及び基地局か
ら端末装置に向かう下り方向に情報パケットを伝送する
ための情報伝送チャネルとを設定している。
【0004】送信情報が準備された各端末装置は、情報
送信に先立って情報伝送チャネルと使用タイムスロット
の割当てを基地局に要求する。この要求(予約要求)
は、図12に示すように、端末識別子を含む予約パケッ
トを予約チャネルに送信することにより行なわれる。な
お、予約パケットを拡散符号でスペクトル拡散すること
によって、各端末装置は、任意の時間に予約パケットを
送信することが可能となる。
【0005】基地局は、予約チャネルで受信した予約パ
ケットに応じて、各端末装置毎に使用すべき情報伝送チ
ャネルとタイムスロットを割当て(図12に示したスケ
ジューリング)、その情報を応答パケットにして応答チ
ャネルに送信する。各端末装置は、自端末の識別子を含
む応答パケットを受信すると、この応答パケットで指定
された情報伝送チャネル上の指定されたタイムスロット
で情報パケットを送信する。
【0006】基地局から端末装置に情報パケットを送信
するときは、基地局は、宛先端末の識別子と、情報伝送
チャネルと、タイムスロットとを指定した受信制御用の
応答パケットを上記応答チャネルに送信する。各端末装
置は、自端末の識別子を含む受信制御用の応答パケット
を受信すると、この応答パケットで指定された情報伝送
チャネル上の指定のタイムスロットで情報パケットを受
信動作する。
【0007】前記予約チャネル、応答チャネル及び各情
報伝送チャネルは、それぞれ移動通信システムに割り当
てられている所定の周波数帯域幅を有し、システム帯域
を形成している。これらの複数のチャネルは、チャネル
毎にパターンは異なるがチップレートが同じスペクトル
拡散符号によって多重化され、各チャネルの帯域幅はい
ずれも同一である。
【0008】一方、各端末装置が送信する情報には、例
えば、低ビットレートの音声情報やファクシミリ情報等
のほかに、高ビットレートのデータや画像等があり、多
様である。従来は、このような多様な情報がその伝送速
度に応じてパケットの数や長さを変えて伝送されてい
た。従って、従来方式では、各種のデータを統合して一
体化することができる反面、個々の情報を独立して扱う
ことが困難となり、通信サービスの柔軟性が低下すると
いう問題点があった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
技術の前記問題点を解決し、情報を個別に扱うことによ
って通信サービスの柔軟性を高めた新規のCDMA通信
方法及びスペクトル拡散通信システムを提供することに
ある。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明に係るCDMA通信方法においては、基地局
と複数の端末装置の間の通信区間を、下り方向のパケッ
トを送信するための周波数帯域と、上り方向のパケット
を送信するための周波数帯域とに分け、各周波数帯域を
中心周波数の異なる複数種類のサブ周波数帯域に分割す
る。そして、これらの複数の中心周波数を各サブ周波数
帯域に対応する複数の搬送周波数として定義し、各端末
装置毎に、予め情報伝送速度に見合った帯域幅を持つ上
り方向サブ周波数帯域及び上り方向サブ周波数帯域を割
り当てておく。その上で、各端末装置が、予約パケット
を予約チャネル用の拡散符号でスペクトル拡散した後、
上記上り方向サブ周波数帯域と対応する特定の搬送周波
数によって送信し、基地局が応答パケットを応答チャネ
ル用の拡散符号でスペクトル拡散した後、上記下り方向
サブ周波数帯域と対応する特定の搬送周波数によって送
信し、各端末装置が情報パケットを応答パケットで指定
された情報伝送チャネルの拡散符号でスペクトル拡散し
た後、上記上り方向の特定の搬送周波数によって送信す
る。
【0011】このような通信方法によって、各情報をそ
れぞれのビットレートに適合した帯域幅のサブ周波数帯
域を用いて個別に送信することが可能になり、通信サー
ビスの柔軟性を高めることができる。
【0012】なお、予約パケットにして送る信号は、情
報伝送チャネルとタイムスロット要求の低ビットレート
の制御信号であるので、帯域幅が最も狭いサブ周波数帯
域で送信することが可能である。従って、実用上の好ま
しい形態としては、各端末装置に、複数種類の帯域幅の
うちで最も狭い帯域幅をもつサブ周波数帯域の1つを上
り方向の制御チャネル用として割り当てておき、各端末
装置が、スペクトル拡散された予約パケットを上記制御
チャネル用のサブ周波数帯域と対応した搬送周波数によ
って送信し、情報パケットを制御チャネル用の搬送周波
数とは別の特定に搬送周波数によって送信することが望
ましい。
【0013】以上の通信方法を実現するために、基地局
は、それぞれ上り方向の周波数帯域内に予め定義された
複数の搬送周波数のうちの1つによって受信動作する複
数の受信手段を備え、各受信手段毎に、それぞれその出
力信号を逆拡散して予約パケットと情報パケットを復調
する複数の復調手段とを備える。基地局は、更に、下り
方向の周波数帯域内に予め定義された複数の搬送周波数
のうちの1つによって送信動作する複数の送信手段を備
え、各送信手段毎に、それぞれ応答パケットと情報パケ
ットをスペクトル拡散して送信手段に出力する複数の変
調手段とを備える。
【0014】また、各端末装置は、上り方向および下り
方向の使用周波数帯域として、各搬送周波数と対応付け
られた複数のサブ周波数帯域のうち、該端末装置の情報
伝送速度に見合った帯域幅をもつ何れかのサブ周波数帯
域が割当てられる。そして、各端末装置は、下り方向の
使用周波数帯域となるサブ周波数帯域に対応した搬送周
波数で受信動作する手段を備え、該受信手段からの出力
信号を逆拡散して基地局からの応答パケットと受信情報
パケットとを復調する復調手段を備える。各端末装置
は、更に、上り方向の使用周波数帯域となるサブ周波数
帯域に対応した搬送周波数で送信する手段を備え、予約
パケットと送信情報パケットとをスペクトル拡散して送
信手段に出力する変調手段を備える。
【0015】基地局の各復調手段は、前記受信手段の出
力信号から同一パターンの拡散符号で拡散された位相の
異なる複数の予約パケットを互いに分離して復調するた
めの予約パケット復調回路と、前記受信手段の出力信号
から互いに異なるパターンの拡散符号で拡散された複数
の情報パケットを互いに分離して復調するための情報パ
ケット復調回路とによって構成することが可能である。
【0016】また、基地局の各変調手段は、各端末宛の
応答パケットを所定の拡散符号で順次にスペクトル拡散
するための応答パケット変調回路と、各端末宛の情報パ
ケットを各情報伝送チャネルに固有の拡散符号でスペク
トル拡散するための情報パケット変調回路とによって構
成することが可能である。
【0017】更に、基地局の各情報パケット復調回路
は、各受信手段の搬送周波数と対応関係にある特定チッ
プレートの拡散符号によって受信手段の出力信号を逆拡
散する回路、各情報パケット復調回路は、各受信手段の
搬送周波数と対応関係にある特定チップレートの拡散符
号によって各端末宛の情報パケットをスペクトル拡散す
る回路によってそれぞれ構成することが可能である。
【0018】また、各端末装置の復調手段は、受信手段
の搬送周波数と対応関係にある特定チップレートの拡散
符号によって受信手段からの出力信号を逆拡散する回
路、変調手段は、送信手段の搬送周波数と対応関係にあ
る特定チップレートの拡散符号によって送信情報パケッ
トをスペクトル拡散する回路によってそれぞれ構成する
ことが可能である。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るCDMAパケ
ット通信方法及びスペクトル拡散通信システムを移動通
信網への適用例を用いてさらに詳細に説明する。移動通
信網の全体構成を図1に示す。図1Aにおいて、201
は公衆網、202は、公衆網201に接続した電話、2
03は公衆網に接続した移動通信網、204,205は
移動通信網の中の基地局、206,207は、基地局2
04に属する移動端末装置を示す。端末装置206、2
07は、サービスエリアの基地局204を介して無線通
信を行う。情報は、データ、音、画像等の混在したマル
チメディア情報である。
【0020】図1Bは、前記ネットワークにおいて基地
局204と端末装置206及び端末装置207とが双方
向通信を行なう通信モデルを示す。図1Bにおいて、基
地局204と端末装置206の間の通信区間に予約パケ
ットを伝送する予約チャネル(304)、応答パケット
を伝送する応答チャネル(305)、上り方向の情報パ
ケットを伝送する上り方向情報伝送チャネル(306)
及び下り方向の情報パケットを伝送する下り方向情報伝
送チャネル(307)が設けられている。
【0021】また、基地局204と端末装置207の間
の通信区間に予約パケットを伝送する予約チャネル(3
08)、応答パケットを伝送する応答チャネル(30
9)、上り方向情報パケットを伝送する上り方向情報伝
送チャネル(310)及び下り方向情報パケットを伝送
する下り方向情報伝送チャネル(311)が設けらてい
る。
【0022】ここで、一方の端末装置206は、例えば
音声のような伝送速度の遅い低ビットレートの情報を送
受信し、他方の端末装置207は、例えばデータのよう
な伝送速度の速い高ビットレートの情報を送受信するも
のと仮定する。
【0023】図2は、上記通信システムの周波数帯域の
構成と対応する拡散符号のチップレートを示す。図2A
において、縦軸に電力スペクトル密度、横軸に周波数を
表わし、通信システムに割当てられている周波数帯域が
上り方向システム帯域と下り方向システム帯域に二分さ
れている。両システム帯域の帯域幅は同一である。
【0024】本発明では上記上り方向システム帯域内
に、帯域幅がシステム帯域の1/4のサブ周波数帯域
A,B,C,Dと、帯域幅がシステム帯域の1/2のサ
ブ周波数帯域E,Fと、帯域幅がシステム帯域と同一の
サブ周波数帯域Gを設ける。
【0025】同様に、上記下り方向システム帯域内に、
帯域幅がシステム帯域の1/4のサブ周波数帯域H,
I,J,Kと、帯域幅がシステム帯域の1/2のサブ周
波数帯域L,Mと、帯域幅がシステム帯域と同一のサブ
周波数帯域Nを設ける。
【0026】このような複数種類の各サブ周波数帯域
は、各帯域毎に異なった搬送波周波数fA〜fNを用い、
後述するように、帯域幅毎に異なったチップレートの拡
散符号を適用することにより設定することができる。こ
れらの搬送波周波数は、各サブ周波数帯域の中心周波数
をなしている。本実施形態では、サブ周波数帯域とシス
テム帯域との比を1/4、1/2及び1/1としたが、
収容する端末装置のデータ伝送速度に応じて、他の値を
採用することも可能である。
【0027】図2Bは、上述した各サブ周波数帯域に異
なる複数のチャネルを形成するために用いる拡散符号の
チップレートを示す。同図において、横軸は時間を表わ
しており、R1は、サブ周波数帯域A〜D,H〜Kの各
チャネルにおけるパケット伝送用拡散符号のチップレー
ト、R2は、サブ周波数帯域E,F,L,Mの各チャネ
ルにおけるパケット伝送用拡散符号のチップレート、R
3は、サブ周波数帯域G,Nの各チャネルにおけるパケ
ット伝送用拡散符号のチップレートをそれぞれ示してい
る。R1は、最もチップレートが低く、R3は、最もチ
ップレートが高く、R2は、その中間である。そして、
各サブ周波数帯域において、拡散符号のパターンを互い
に違えることにより、同一帯域内に複数のチャネルを形
成することができる。
【0028】本発明では、このような複数種類のサブ周
波数帯域の中から各端末装置(206,207)の情報
伝送速度に応じたサブ周波数帯域を選択する。これを図
3に示す。図3Aは、上り方向及び下り方向にそれぞれ
一つのサブ周波数帯域を割り当てる場合の例を示してい
る。端末装置206は、低速度で情報を送受信するの
で、上り方向の予約チャネル304と情報伝送チャネル
306にサブ周波数帯域A、下り方向の応答チャネル3
05と情報伝送チャネル307にサブ周波数帯域Hが割
り当てられる。端末装置207は、高速度で情報を送受
信するので、上り方向の予約チャネル308と情報伝送
チャネル310にサブ周波数帯域Fが、下り方向の応答
チャネル309と情報伝送チャネル311にサブ周波数
帯域Mが割当てられる。また、これらのサブ周波数帯域
の帯域幅に対応して端末装置206は、チップレートR
1の拡散符号を、端末装置207は、チップレートR2
の拡散符号を使用する。
【0029】同一サブ周波数帯域Aにある端末装置20
6の予約チャネル304と上り方向情報伝送チャネル3
06は、使用する拡散符号のパターンにより区別され
る。なお、拡散符号としては、例えば生起確率がランダ
ムなPN系列(Pseudo Noise)を用いることができる。
その伝送速度がチップレートになる。同様に、端末装置
206の応答チャネル305と下り方向情報伝送チャネ
ル307、端末装置207の予約チャネル308と上り
方向情報伝送チャネル310、及び端末装置207の応
答チャネル309と下り方向情報伝送チャネル311
も、それぞれ拡散符号のパターンの差異により区別され
る。
【0030】図3Bは、サブ周波数帯域の割当ての別の
例として、いずれの端末装置も、予約チャネルに最も狭
い帯域幅のサブ周波数帯域を割当て、情報パケットを情
報伝送速度に見合った帯域幅のサブ周波数帯域を割当て
る場合の例を示す。
【0031】端末装置206及び端末装置207の予約
パケットを伝送するチャネルにそれぞれサブ周波数帯域
A及びサブ周波数帯域Cを割り当てる。従って、拡散符
号のチップレートは、図2Bに示したチップレートR1
になる。
【0032】一方、情報伝送チャネルに関しては、端末
装置206と基地局204の間ではそれ程高速な伝送速
度を必要としないので、上り方向情報伝送チャネルは、
サブ周波数帯域Aを予約チャネルと共用し、下り方向情
報伝送チャネルは、サブ周波数帯域Hを応答チャネルと
共用する。上り方向及び下り方向の各チャネルは、共に
チップレートR1の拡散符号が用いられ、PN系列の差
異により区別される。
【0033】また、端末装置207と基地局204の間
では高速な伝送速度を必要とするので、上り方向情報伝
送チャネルはサブ周波数帯域F、下り方向情報伝送チャ
ネルはサブ周波数帯域Mを使用する。従って、上り方向
下り方向共に図2Bに示したチップレートR2の拡散符
号が用いられる。また、応答チャネルには、下り方向情
報伝送チャネルと同じサブ周波数帯域Mが割り当てられ
る。
【0034】以下に、図3Aの構成で実施した例を実施
例1とし、図3Bの構成で実施した例を実施例2として
説明する。
【0035】
【実施例】
<実施例1>図4に基地局204の構成を示す。基地局
は、端末装置206,207を含む複数種類の端末装置
を収容することができる構成となっている。図4におい
て、503〜509は、それぞれサブ周波数帯域A〜G
で動作する帯域A受信機〜帯域G受信機、519a〜5
19gは各受信機に接続された予約パケット復調器、5
20a〜520gは、同じく各受信機に接続された上り
方向情報パケット復調器、510〜516は、それぞれ
サブ周波数帯域H〜Nで動作する帯域H送信機〜帯域N
送信機、521h〜521nは、各送信機に接続された
応答パケット変調器、522h〜522nは、同じく各
送信機に接続された下り方向情報パケット変調器、52
7は、各復調器519から出力される予約パケットと各
復調器520から出力される上り方向情報パケットを受
信処理し、かつ、各変調器521への応答パケットの供
給及び各変調器522への下り方向情報パケットの供給
動作を行なうパケット制御装置、530は、パケット制
御装置網527に接続したインタフェース装置、501
はアンテナ、502は、送信信号と受信信号を分離する
サーキュレータを示す。上記複数の受信機と復調器とに
より受信部が構成され、複数の送信機と変調器により送
信部が構成される。
【0036】端末装置206からの送信信号は、アンテ
ナ501及びサーキュレータ502を経て受信機群に入
力される。このうち、周波数fAの復調搬送波をもつ帯
域A受信機503で復調された帯域A受信信号が端末装
置206からの信号となる。帯域A受信信号は、予約パ
ケット復調器519a及び情報パケット復調器520a
においてスペクトル拡散符号による逆拡散(以下「逆拡
散復調」という)を受けてそれぞれ予約パケット及び上
り方向情報パケットとなり、パケット制御装置527へ
供給される。
【0037】同様に端末装置207の送信信号は、帯域
F受信機508において周波数fFの復調搬送波により
復調され、帯域F受信信号となる。帯域F受信信号は、
予約パケット復調器519f及び情報パケット復調器5
20fにおいて逆拡散復調を受けてそれぞれ予約パケッ
ト及び上り方向情報パケットとなり、パケット制御装置
527へ供給される。
【0038】なお、予約パケットは、各端末装置から任
意に送出されるので、これを受信するため、基地局20
4では、各受信機及び各予約パケット復調器を常時動作
させている。
【0039】パケット制御装置527は、受信した予約
パケットの内容に応じて、送出タイミングのスケジュー
リングを行ない、応答パケットを生成する。また、受信
した上り方向情報パケットは、移動通信網203へ送る
受信情報となる。この受信情報は、網インタフェース5
30に与えられ、網インタフェース530から移動通信
網203に送出される。
【0040】一方、網インタフェース530を介して移
動通信網203から送られて来た送信情報は、パケット
制御装置527に入力され、スケジューリングなどを受
けてパケット送出タイミング(タイムスロット)が設定
され、下り方向情報パケットとなる。
【0041】端末装置206宛用の応答パケット及び下
り方向情報パケットは、それぞれ応答パケット変調器5
21h及び下り方向情報パケット変調器522hにおい
てスペクトル拡散符号による拡散(以下「拡散変調」と
いう)を受け、共に帯域H送信信号になる。帯域H送信
信号は、帯域H送信機510において周波数fHの変調
搬送波により変調を受け、サーキュレータ502を経て
アンテナ501から送信される。
【0042】同様に端末装置207宛用の応答パケット
及び情報パケットは、それぞれ応答パケット変調器52
1m及び下り方向情報パケット変調器522mにおいて
拡散変調を受け、共に帯域M送信信号になる。帯域M送
信信号は、帯域M送信機515において周波数fMの変
調搬送波により変調を受け、アンテナ501から送信さ
れる。
【0043】図5に、端末装置206用に使用する予約
パケット復調器519a及び上り方向情報パケット復調
器520a、応答パケット変調器521h、下り方向情
報パケット変調器522hの構成を示す。これらを含
み、各端末装置に使用する各変復調器が基地局204の
CDMA部を形成している。
【0044】予約パケット復調器519aにおいて、予
約パケットの受信をマッチドフィルタ(601)を用い
て行なった。
【0045】マッチドフィルタは、遅延素子を多段接続
し、初段の入力タップと各遅延素子の出力タップ毎に設
けられた複数の係数と、対応する各タップ出力との乗算
結果が累積され、その総和を出力する。
【0046】従って、各遅延素子の遅延時間をPN系列
のチップ幅と等しくし、更にマッチドフィルタの係数を
2値のPN系列(「1」又は「−1」)とすることで、
マッチドフィルタ出力を相関値、即ち、逆拡散処理結果
として取り出すことができ、高速同期が可能である。
【0047】サブ周波数帯域Aでは予約チャネルに固有
のPN系列を用いて端末装置206を含む複数の端末装
置がランダムに予約パケットを送信するので、パケット
に時間的な重なりが生じる場合がある。マッチドフィル
タ601の前記した作用を利用することによって、時間
的に重なりのあるパケット同士を分離することができ
る。マッチドフィルタ601にパケット分離回路(60
2)が接続され、複数端末装置の各予約パケットが分離
して取り出される。
【0048】一方、上り方向情報パケットに用いる拡散
符号については、一周期分の符号数が予約パケットに用
いる拡散符号よりも多い符号を用いた。そして、情報パ
ケット復調器520aは、端末装置毎に、予約パケット
復調器519aに用いたのと同じマッチドフィルタ60
1、PN発生器(603)、乗算器及び累算器(60
4)をもって構成される。本構成においては、マッチド
フィルタ601は、初期同期捕捉のために用いられる。
【0049】端末装置206を含む複数端末装置が情報
パケットを送出する送出タイミング(スロット番号)
は、基地局204におけるスケジューリング制御によっ
て定められる。従って、基地局204において受信タイ
ミングを把握することができるので、情報パケット復調
器520aは、端末装置毎にパケット受信タイミングに
合わせて動作する。
【0050】上り方向情報パケットの受信処理は、帯域
A受信信号をマッチドフィルタ601により初期同期捕
捉を行なった後、捕捉されたタイミングを起点として、
PN発生器603から複数端末装置の各チャネル対応の
PN系列を発生させ、受信信号と乗算することにより逆
拡散を行なう。続いて、累算器604により1シンボル
区間の逆拡散結果を積分し、上り方向情報伝送パケット
としてパケット制御装置527に供給する。
【0051】次に、応答パケット変調器521hは、P
N発生器603と乗算器からなる。基地局204から送
信する応答パケットは、PN発生器603からの所定の
PN系列によって拡散変調を受け、帯域H送信信号とな
る。
【0052】下り方向情報パケット変調器522hは、
端末装置毎にPN発生器603と乗算器をもって構成さ
れる。基地局204から送信する下り方向情報パケット
は、PN発生器603が生成するそれぞれのチャネルに
割り当てられた固有のPN系列によって拡散変調を受
け、帯域H送信信号となる。拡散変調は、網インタフェ
ース530より供給される基準タイミング情報に従って
行なわれる。帯域H送信信号は、帯域H送信機510に
供給される。
【0053】なお、図示していないが、この基準タイミ
ング情報は、スペクトル拡散されてパイロット信号にな
り、帯域H送信信号に加算される。パイロット信号に含
まれる基準タイミング情報は、端末装置にPN系列の起
点及びタイムスロットの区切りを指定するものとなる。
【0054】図6に基地局204のパケット制御装置5
27の構成を示す。受信した予約パケットは、予約パケ
ット解読部(701)により送信元アドレス(識別
子)、送信パケット数、送信先アドレス(識別子)など
のパケットに収容されている内容が解読され、スケジュ
ーリング装置(706)にこれらの情報が送られる。ス
ケジューリング装置706は、上り方向情報伝送チャネ
ルとタイムスロットの割り当て処理を行ない、上り方向
情報パケットに与えるPN系列種別とその上り方向情報
パケット送出タイミング及び下り方向パケット送出タイ
ミングを決定する。一方、受信した予約パケットの数の
情報とスケジューリング装置からの上り方向情報伝送チ
ャネルの利用状態情報により、ビジートーン値計算部
(702)において予約チャネル制御情報が生成され
る。
【0055】応答パケット作成部(707)は、上記の
上り方向情報パケット送出タイミング情報とPN系列種
別をスケジューリング装置706から、送信先アドレス
を予約パケット解読部701から、予約チャネル制御情
報をビジートーン値計算部702からそれぞれ供給され
て応答パケットを作成する。応答パケットは、応答パケ
ットバッファ(704)に一度保管され、スケジューリ
ング装置706からの下り方向パケット送出タイミング
情報と網インタフェース530より供給される基準タイ
ミングに従って、応答パケットバッファ704から読み
出される。読み出された応答パケットは、該当する応答
パケット変調器に送られ、該当するサブ周波数帯域の送
信機から出力される。
【0056】次に、受信した上り方向情報パケットは、
伝送パケット解読部(703)により送信元アドレス、
リンクアドレス、データなどの同パケットに収容されて
いる内容が解読され、受信情報として網インタフェース
530に供給される。
【0057】一方、受信端末宛ての送信情報は、網イン
タフェース530より送信元アドレス、リンクアドレ
ス、データが付加されて一度送信バッファ(709)に
保管された後、伝送パケット作成部(708)により下
り方向情報パケットとして作成される。下り方向情報パ
ケットは、伝送パケットバッファ(705)に一度保管
され、スケジューリング装置706からの下り方向パケ
ット送出タイミング情報と網インタフェース530より
供給される基準タイミングに従って、該当する下り方向
情報パケット変調器に送られ、該当するサブ周波数帯域
の送信機から出力される。
【0058】次に、端末装置206の構成について図7
を用いて説明する。図7において、801はアンテナ、
802はサーキュレータ、803は、下り方向のチャネ
ルからの帯域H送信信号を受信して帯域H受信信号を出
力する帯域H受信機、804は、上り方向のチャネルへ
帯域A送信信号を送信するための帯域A送信機、807
は、帯域H受信機803に接続した応答制御パケット復
調器、808は、同じく帯域H受信機803に接続した
情報パケット復調器、809は、帯域A送信機804に
接続した予約パケット変調器、810は、同じく帯域A
送信機804に接続した情報パケット変調器、815は
パケット制御装置、818はユーザインタフェース装
置、819は入出力装置を示す。受信機803と復調器
807,808により受信部が構成され、送信機804
と変調器809,810により送信部が構成される。
【0059】基地局204からの送信信号は、アンテナ
801及びサーキュレータ802を経て帯域H受信機8
03に供給され、周波数fHの復調搬送波により復調さ
れて帯域H受信信号となる。帯域H受信信号は、応答パ
ケット復調器807及び情報パケット復調器808にお
いて逆拡散復調を受けてそれぞれ応答パケット及び下り
方向情報パケットとなり、パケット制御装置815へ供
給される。
【0060】パケット制御装置815に送られた応答パ
ケットおよび下り方向情報パケットに対しては、パケッ
トを送出するタイミングの制御などが行なわれる。パケ
ット制御装置815より出力される受信情報は、ユーザ
インタフェース818を介して入出力装置819に供給
される。
【0061】一方、入出力装置819からの送信要求に
基づいて予約パケットが生成され、パケット制御装置8
15にて管理する予約チャネルの状態が混んでいなけれ
ば、リアルタイムで予約パケット変調器809に入力さ
れる。予約パケットは、変調器809において拡散変調
を受けて帯域A送信信号となる。また、入出力装置81
9からの送信情報は、パケット制御装置815において
情報パケットに変換され、応答パケットにより通知され
た送出タイミング(スロット番号)に従って情報パケッ
ト変調器810に送られる。情報パケットは、応答パケ
ットにより通知された情報伝送チャネルのスペクトル拡
散符号により拡散変調を受けて帯域A送信信号となる。
【0062】上記各帯域A送信信号は、帯域A送信機8
04において周波数fAの変調搬送波により変調を受
け、サーキュレータ802を経てアンテナ801から送
信される。
【0063】応答パケット復調器807、下り方向情報
パケット復調器808、予約パケット変調器809、上
り方向情報パケット変調器810の構成を図8に示し
た。これらが端末装置206のCDMA部を形成してい
る。
【0064】応答パケット復調器807は、帯域H受信
機803出力の帯域H受信信号にPN発生器(901)
からのスペクトル拡散符号を乗算し、乗算結果を累算器
(902)により1シンボル区間積分して逆拡散復調を
行なう。その結果、応答パケットを出力する。スペクト
ル拡散符号は、応答チャネル固有のPN系列である。復
調器808は、パケット制御装置815により指示され
た受信タイミング(スロット番号)に従い、割り当てら
れたPN系列のスペクトル拡散符号を用いた乗算と続く
累算により逆拡散復調を行なう。その結果、情報パケッ
トが取り出される。
【0065】下り方向のチャネルには、応答チャネルと
情報チャネルの他に図5の説明で述べたパイロット信号
を伝送するチャネルがある。同チャネルのパイロット信
号が復調器808において逆拡散復調され、その出力信
号がDLL(Delay Lock Loop)回路(903)に供給さ
れる。DLL回路903は、端末装置206における基
準タイミング情報を発生してPN発生器901の同期追
跡を行なうとともに、予約パケット変調用のPN発生器
901、上り方向情報パケット変調用のPN発生器90
1のタイミングを制御する。また、この基準タイミング
情報は、パケット制御装置815にも供給される。
【0066】予約パケット変調器809及び上り方向情
報パケット変調器810は、パケット制御装置815か
ら送られてきた予約パケット及び上り方向情報パケット
にPN発生器901からのそれぞれ固有に割り当てられ
たPN系列のスペクトル拡散符号を乗算して拡散変調を
行なう。
【0067】端末装置206のパケット制御装置815
の構成を図9に示す。応答パケット解読部(1001)
によって、受信した応答パケットから下り方向情報パケ
ット受信タイミング情報(スロット番号)、上り方向情
報パケット送出タイミング情報(スロット番号)、ビジ
ートーン情報、PN系列種別などの同パケットに収容さ
れている内容が解読される。PN系列種別情報は、下り
方向情報パケット復調器808及び上り方向情報パケッ
ト変調器810に送られる。下り方向情報パケット受信
タイミング情報は、下り方向情報パケット復調器808
に送られる。伝送パケット解読部(1002)では、送
信元アドレス、リンクアドレス及びデータなど受信した
下り方向情報パケットの内容が解読され、このうちデー
タは受信情報として出力される。
【0068】送信バッファ(1007)では、ユーザー
インタフェース818を介した入出力装置819からの
送信情報が一時保管される。予約パケット作成部(10
05)では、送信バッファ1007からの送信要求に従
って、送信元アドレス(識別子)や送信パケット数など
の情報を盛り込んで、予約パケットを作成する。この予
約パケットは、続く予約パケットバッファ(1003)
に一時保管され、受信した応答パケット811からのビ
ジートーン情報及び基準タイミングに従って予約パケッ
ト変調器809に出力される。
【0069】伝送パケット作成部(1006)では、送
信バッファ1007からのデータ、受信した下り方向情
報パケット812からの送信先アドレス情報、リンクア
ドレス情報及び送信元アドレス情報を盛り込んで上り方
向情報パケットを作成する。この上り方向情報パケット
は、続く伝送パケットバッファ(1004)に一時保管
される。伝送パケットバッファ1004では、復調器8
08からの基準タイミング情報を計数して各タイムスロ
ットの区切りを算出し、更に、応答パケット解読部10
01から知らされたスロット番号を参照して指定のタイ
ムスロットが設定される。伝送パケットバッファ100
4は、このタイムスロットのタイミングで情報パケット
を変調器810に供給する。
【0070】以上、端末装置206の構成を説明した
が、端末装置207等の他の端末装置も構成が基本的に
同じであるので説明を省略する。いずれの端末装置も、
予約チャネルと上り方向情報伝送チャネルが同じサブ周
波数帯域に割り当てられ、応答チャネルと下り方向情報
伝送チャネルが同じサブ周波数帯域に割り当てられるの
で、受信機及び送信機は、それぞれ1台とすることが可
能であり、端末装置の構成が簡単になる。
【0071】<実施例2>図10に基地局204の構成
を示す。先に図4に示した構成と異なる点は、帯域E受
信機(1107)〜帯域G受信機(1109)に情報パ
ケット復調器(1118e〜1118g)のみが接続さ
れていることである。全端末装置の予約パケットは、帯
域A受信機1103〜帯域D受信機1106を経、予約
パケット復調器(1117a〜1117d)を経て取り
出される。
【0072】端末装置206が送信した予約パケット及
び上り方向情報パケットは、帯域A受信機1103に接
続されているそれぞれ予約パケット復調器1117a及
び情報パケット復調器1118aから取り出され、パケ
ット制御装置527へ供給される。また、端末装置20
7が送信した予約パケットは、帯域C受信機1106に
接続されている予約パケット復調器1117cから取り
出され、パケット制御装置527へ供給される。一方、
端末装置207が送信した上り方向情報パケットは、帯
域F受信機1108に接続されている情報パケット復調
器1118fから取り出され、パケット制御装置527
へ供給される。
【0073】端末装置206用の応答パケット及び下り
方向情報パケットは、それぞれ応答パケット変調器11
19h及び情報パケット変調器1120hにおいて拡散
変調を受け、共に帯域H送信機510を経てアンテナ1
101から送信される。また同様に、端末装置207用
の応答パケット及び情報パケットは、それぞれ応答パケ
ット変調器1119m及び下り方向情報パケット変調器
1120mにおいて拡散変調を受け、共に帯域M送信機
1115を経てアンテナ1101から送信される。
【0074】端末装置206の構成は、図7に示したも
のと同じである。一方、端末装置207の構成は、図7
と一部が異なり、図11に示すように、送信機が帯域C
送信機1204と帯域F送信機1205とに二分され、
帯域C送信機1204に予約パケット変調器1211が
接続され、帯域F送信機1205に情報パケット変調器
1212が接続される。
【0075】基地局204から送信された応答パケット
及び下り方向情報パケットは、帯域M受信機1203に
接続されたそれぞれ応答パケット復調器1209及び情
報パケット復調器1210から取り出され、パケット制
御装置815に送られる。
【0076】一方、パケット制御装置815からの予約
パケットは、予約パケット変調器1211により拡散変
調を受け、帯域C送信機1204を経て帯域幅が狭いサ
ブ周波数帯域Cの中に形成されるチャネルを介して送信
される。上り方向情報パケットは、情報パケット変調器
1212により拡散変調を受け、帯域F送信機1205
を経て帯域幅が広いサブ周波数帯域Fの中に形成される
チャネルを介して送信される。
【0077】基地局204において、予約チャネルを常
に監視している必要があるので、予約パケット復調器1
117(図10参照)に例えば受動的に相関を取るマッ
チドフィルタを用いることが有効である。このとき、予
約チャネルが広帯域であると、高速動作のマッチドフィ
ルタが必要になるが、本例においては、予約チャネルが
全て狭い帯域幅のサブ周波数帯域に割り当てられるの
で、復調器1117に用いる全てのマッチドフィルタに
低速動作のものを採用することができる特徴がある。ま
た、基地局204で、他の広い帯域幅のチャネルについ
ては監視を行なう必要がなくなるので、基地局204の
復調器構成を簡単化することができる。
【0078】端末装置207では、狭帯域の予約パケッ
ト送信に独立の送信機1207を使用しているが、同送
信機は狭帯域のもので良く、端末装置207の構成をそ
れ程複雑化させずに実現することができる。
【0079】なお、上記実施例1,2において、端末装
置206と端末装置207は、予約チャネルにそれぞれ
異なったサブ周波数帯域が、また応答チャネルにもそれ
ぞれ異なったサブ周波数帯域が割り当てられているが、
これとは別に、予約チャネルに同一のサブ周波数帯域を
割り当て、また応答チャネルに同一のサブ周波数帯域を
割り当てることが可能である。同一のサブ周波数帯域に
おけるチャネルの分離は、異なるパターンのPN系列を
用いることによって容易に実現することができる。ま
た、基地局と端末装置の間が無線区間となっているが、
この間がケーブルを用いた有線区間である場合にも当然
に本発明を適用することが可能である。
【0080】
【発明の効果】本発明によれば、情報は、それぞれの伝
送速度に適合したサブ周波数帯域によって伝送され、個
別に扱うことが可能となる。また、複数のサブ周波数帯
域を同時に使用可能であり、端末装置の通信要求に迅速
に対応することができる。その結果、伝送速度が多様な
マルチメディア情報を効率良く伝送することが可能とな
り、柔軟な通信サービスの提供を実現することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るCDMA通信方法及びスペクトル
拡散通信システムを説明するためのネットワーク構成図
及び双方向通信モデル図。
【図2】本発明のCDMA通信方法及びスペクトル拡散
通信システムを説明するためのシステム帯域構成例と拡
散符号例を示す図。
【図3】本発明のCDMA通信方法及びスペクトル拡散
通信システムを説明するためのシステム帯域構成例を示
す図。
【図4】本発明の第1の実施例を説明するための基地局
の構成図。
【図5】図4の基地局のパケット変調器及びパケット復
調器を説明するための構成図。
【図6】図4の基地局のパケット制御装置を説明するた
めの構成図。
【図7】本発明の第1の実施例を説明するための端末装
置の構成図。
【図8】図7の端末装置のパケット変調器及びパケット
復調器を説明するための構成図。
【図9】図7の端末装置のパケット制御装置を説明する
ための構成図。
【図10】本発明の第2の実施例を説明するための基地
局の構成図。
【図11】本発明の第2の実施例を説明するための端末
装置の構成図。
【図12】従来のCDMA通信方法及びスペクトル拡散
通信システムを説明するための図。
【符号の説明】
203…移動通信網 204,205…基地局 206,207…移動端末装置 304,308…予約チャネル 305,309…応答チャネル 306,307,310,311…情報伝送チャネル 503〜509,803…受信機 510〜516,804…送信機 519…予約パケット復調器 520,808…情報パケット復調器 521…応答パケット変調器 522,810…情報パケット変調器 527,815…パケット制御装置 807…応答パケット復調器 809…予約パケット変調器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土居 信数 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基地局と複数の端末装置の間の通信区間
    を、上記各端末装置から上記基地局へ向かうパケットを
    送信するための上り方向の周波数帯域と、上記基地局か
    ら上記各端末装置へ向かうパケットを送信するための下
    り方向の周波数帯域とに分けておき、上記基地局が、上
    記各端末装置から送信された予約パケットに応答して、
    各端末宛に情報伝送チャネルとタイムスロットとを指定
    する応答パケットを送信し、上記各端末装置が、上記応
    答パケットで指定された情報伝送チャネル上の指定され
    たタイムスロットで情報パケットを送信するようにした
    CDMA(符号分割多元接続)通信方法において、 上り方向および下り方向の上記各周波数帯域内に、それ
    ぞれ複数種類の帯域幅のうちの1つをもつ複数のサブ周
    波数帯域と対応させて複数の搬送周波数を定義し、各端
    末装置毎に、予め情報伝送速度に見合った帯域幅をもつ
    上り方向サブ周波数帯域および下り方向サブ周波数帯域
    を割り当てておき、 上記各端末装置が、端末識別子を含む予約パケットを予
    約チャネル用の拡散符号でスペクトル拡散した後、上記
    上り方向サブ周波数帯域と対応する特定の搬送周波数に
    よって送信し、 上記基地局が、各端末宛の応答パケットを応答チャネル
    用の拡散符号でスペクトル拡散した後、各端末装置に割
    り当てられた上記下り方向のサブ周波数帯域と対応する
    特定の搬送周波数によって送信し、 各端末装置が、情報パケットを上記応答パケットで指定
    された情報伝送チャネル用の拡散符号でスペクトル拡散
    した後、上記上り方向の特定の搬送周波数によって送信
    することを特徴とするCDMA通信方法。
  2. 【請求項2】前記各端末装置が情報パケットのスペクト
    ル拡散に使用する拡散符号として、前記サブ周波数帯域
    の帯域幅と対応したチップレートをもつ拡散符号を適用
    することを特徴とする請求項1に記載のCDMA通信方
    法。
  3. 【請求項3】前記端末装置のうちの少なくとも1つに、
    前記複数種類の帯域幅のうちで最も狭い帯域幅をもつサ
    ブ周波数帯域の1つを上り方向の制御チャネル用として
    割り当てておき、 上記端末装置が、スペクトル拡散された予約パケットを
    上記制御チャネル用のサブ周波数帯域と対応した搬送周
    波数によって送信し、情報パケットを上記制御チャネル
    用の帯域幅とは別の帯域幅をもつ搬送周波数によって送
    信することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の
    CDMA通信方法。
  4. 【請求項4】比較的広い帯域幅をもつ1つのサブ周波数
    帯域がそれより狭い帯域幅をもつ複数のサブ周波数帯域
    と重なるように、前記複数の搬送周波数と前記複数のサ
    ブ周波数帯域とを対応づけておくことを特徴とする請求
    項1〜請求項3のいずれか一に記載のCDMA通信方
    法。
  5. 【請求項5】基地局と複数の端末装置とからなり、上記
    基地局が、上記各端末装置から送信されたスペクトル拡
    散された予約パケットを受信し、各端末宛に情報伝送チ
    ャネルとタイムスロットとを指定するためのスペクトル
    拡散された応答パケットを送信し、上記各端末装置が、
    上記応答パケットで指定された情報伝送チャネル上の指
    定されたタイムスロットのタイミングでスペクトル拡散
    された情報パケットを送信するようにしたスペクトル拡
    散通信システムにおいて、 上記基地局と各端末装置間の通信区間に、上記基地局か
    ら各端末装置へ向かうパケットを送信するための下り方
    向の周波数帯域と、上記各端末装置から上記基地局へ向
    かうパケットを送信するための上り方向の周波数帯域と
    を有し、 上記基地局が、 それぞれ上記上り方向の周波数帯域内に予め定義された
    複数の搬送周波数のうちの1つによって受信動作する複
    数の受信手段と、 上記各受信手段毎に設けられ、それぞれ上記受信手段か
    らの出力信号を逆拡散して予約パケットと情報パケット
    を復調する複数の復調手段と、 それぞれ上記下り方向の周波数帯域内に予め定義された
    複数の搬送周波数のうちの1つによって送信動作する複
    数の送信手段と、 上記各送信手段毎に設けられ、それぞれ応答パケットと
    情報パケットをスペクトル拡散して上記送信手段に出力
    する複数の変調手段とを有し、 上記各端末装置が、 上り方向および下り方向の使用周波数帯域として、上記
    各搬送周波数と対応付けられた複数のサブ周波数帯域の
    うち、該端末装置の情報伝送速度に見合った帯域幅をも
    つ何れかのサブ周波数帯域が割当てられており、 上記下り方向の使用周波数帯域となるサブ周波数帯域に
    対応した搬送周波数で受信動作する手段と、 上記受信手段からの出力信号を逆拡散して基地局からの
    応答パケットと受信情報パケットとを復調する復調手段
    と、 上記上り方向の使用周波数帯域となるサブ周波数帯域に
    対応した搬送周波数で送信する手段と、 予約パケットと送信情報パケットとをスペクトル拡散し
    て上記送信手段に出力する変調手段とを有することを特
    徴とするスペクトル拡散通信システム。
  6. 【請求項6】前記基地局の各復調手段が、前記受信手段
    の出力信号から同一パターンの拡散符号で拡散された位
    相の異なる複数の予約パケットを互いに分離して復調す
    るための予約パケット復調回路と、前記受信手段の出力
    信号から互いに異なるパターンの拡散符号で拡散された
    複数の情報パケットを互いに分離して復調するための情
    報パケット復調回路からなり、 前記基地局の各変調手段が、前記各端末宛の応答パケッ
    トを所定の拡散符号で順次にスペクトル拡散するための
    応答パケット変調回路と、前記各端末宛の情報パケット
    を各情報伝送チャネルに固有の拡散符号でスペクトル拡
    散するための情報パケット変調回路とからなることを特
    徴とする請求項5に記載のスペクトル拡散通信システ
    ム。
  7. 【請求項7】前記基地局の前記各情報パケット復調回路
    が、前記各受信手段の搬送周波数と対応関係にある特定
    チップレートの拡散符号によって前記受信手段の出力信
    号を逆拡散し、前記各情報パケット変調回路が、前記各
    受信手段の搬送周波数と対応関係にある特定チップレー
    トの拡散符号によって前記各端末宛の情報パケットをス
    ペクトル拡散し、 前記各端末装置の前記復調手段が、前記受信手段の搬送
    周波数と対応関係にある特定チップレートの拡散符号に
    よって前記受信手段の出力信号を逆拡散し、前記変調手
    段が、前記送信手段の搬送周波数と対応関係にある特定
    チップレートの拡散符号によって前記送信情報パケット
    をスペクトル拡散することを特徴とする請求項6に記載
    のスペクトル拡散通信システム。
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