(57)【要約】移動局が複数の基地局の間を高速で移動する移動無線通信方法において、移動局が基地局に対し近づく、又は遠ざかる方向に高速に移動しながら通信するときの通信品質を良好に保つために生じる、演算量の増大、およびそれに伴う消費電力や発熱量の増加という課題を解決するために、複数の基地局との相対位置の変動を検出する検出手段と、上り信号を受信する上り信号受信基地局を選択すると共に、前記検出手段により検出された相対位置の変動に基づいて、自局との距離の増減が前記上り信号受信基地局と互いに逆になる基地局の一または複数を下り信号を送信する下り信号送信基地局として選択する選択手段とを備える。
2009099247.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基地局との相対位置の変動を検出する検出手段と、
上り信号を受信する上り信号受信基地局を選択すると共に、前記検出手段により検出された相対位置の変動に基づいて、自局との距離の増減が前記上り信号受信基地局と互いに逆になる基地局の一または複数を下り信号を送信する下り信号送信基地局として選択する選択手段とを備えたことを特徴とする移動局。
【請求項２】
前記選択手段は、自局が接近している前記基地局の中から、前記下り信号送信基地局を選択すると共に、自局が遠ざかっている前記基地局の中から、前記上り信号受信基地局を選択することを特徴とする請求の範囲第１項記載の移動局。
【請求項３】
前記選択手段は、自局が遠ざかっている前記基地局の中から、前記下り信号送信基地局を選択すると共に、自局が接近している前記基地局の中から、前記上り信号受信基地局を選択することを特徴とする請求の範囲第１項記載の移動局。
【請求項４】
前記複数の基地局の位置関係情報を予め保持する記憶手段をさらに備え、
前記検出手段は、前記記憶手段が保持する位置関係情報に基づいて前記複数の基地局との相対位置の変動を検出することを特徴とする請求の範囲第１項記載の移動局。
【請求項５】
前記検出手段は、前記各基地局から受信する下り信号に生じる周波数のずれを検出し、当該周波数のずれに基づいて、相対位置の変動を検出することを特徴とする請求の範囲第１項記載の移動局。
【請求項６】
進行方向前方に指向性を有する第１のアンテナと、進行方向後方に指向性を有する第２のアンテナとを備え、
前記検出手段は、前記第１のアンテナおよび前記第２のアンテナが受信する信号に基づいて、前記複数の基地局との相対位置の変動を検出することを特徴とする請求の範囲第１項記載の移動局。
【請求項７】
前記選択手段は、受信する下り信号の周波数において増加方向のずれを引き起こしている前記基地局の中から前記下り信号送信基地局を選択すると共に、受信する下り信号の周波数において減少方向のずれを引き起こしている前記基地局の中から前記上り信号受信基地局を選択することを特徴とする請求の範囲第５項記載の移動局。
【請求項８】
前記選択手段は、受信する下り信号の周波数において減少方向のずれを引き起こしている前記基地局の中から前記下り信号送信基地局を選択すると共に、受信する下り信号の周波数において増加方向のずれを引き起こしている前記基地局の中から前記上り信号受信基地局を選択することを特徴とする請求の範囲第５項記載の移動局。
【請求項９】
前記選択した下り信号送信基地局が使用する周波数の下り信号を受信するとともに、前記選択した上り信号受信基地局が使用する周波数の上り信号を送信するように、受信周波数および送信周波数を設定する周波数設定手段をさらに備えることを特徴とする請求の範囲第７項または第８項記載の移動局。
【請求項１０】
前記選択した下り信号送信基地局が使用する符号で符号化された下り信号を受信するとともに、前記選択した上り信号受信基地局が使用する符号で符号化された上り信号を送信するように、受信符号および送信符号を設定する符号設定手段をさらに備えることを特徴とする請求の範囲第７項または第８項記載の移動局。
【請求項１１】
複数の基地局と、前記各基地局と通信する移動局とを含む移動無線通信システムであって、
前記移動局と前記複数の基地局との相対位置の変動を検出する検出手段と、
上り信号を受信する上り信号受信基地局を選択すると共に、前記検出手段により検出された相対位置の変動に基づいて、前記移動局との距離の増減が前記上り信号受信基地局と互いに逆になる基地局の一または複数を下り信号を送信する下り信号送信基地局として選択する選択手段と
を備えたことを特徴とする移動無線通信システム。
【請求項１２】
前記選択手段は、前記移動局が接近している前記基地局の中から、前記下り信号送信基地局を選択すると共に、前記移動局が遠ざかっている前記基地局の中から、前記上り信号受信基地局を選択することを特徴とする請求の範囲第１１項記載の移動無線通信システム。
【請求項１３】
前記選択手段は、前記移動局が遠ざかっている前記基地局の中から、前記下り信号送信基地局を選択すると共に、前記移動局が接近している前記基地局の中から、前記上り信号受信基地局を選択することを特徴とする請求の範囲第１１項記載の移動無線通信システム。
【請求項１４】
前記複数の基地局の位置関係情報を予め保持する記憶手段をさらに備え、
前記検出手段は、前記記憶手段が保持する位置関係情報に基づいて前記複数の基地局との相対位置の変動を検出することを特徴とする請求の範囲第１１項記載の移動無線通信システム。
【請求項１５】
前記検出手段は、前記各基地局から受信する下り信号に生じる周波数のずれを検出し、当該周波数のずれに基づいて、相対位置の変動を検出することを特徴とする請求の範囲第１１項記載の移動無線通信システム。
【請求項１６】
前記移動局が、進行方向前方に指向性を有する第１のアンテナと、進行方向後方に指向性を有する第２のアンテナとを備え、
前記検出手段は、前記第１のアンテナおよび前記第２のアンテナが受信する信号に基づいて、前記複数の基地局との相対位置の変動を検出することを特徴とする請求の範囲第１１項記載の移動無線通信システム。
【請求項１７】
前記選択手段は、受信する下り信号の周波数において増加方向のずれを引き起こしている前記基地局の中から前記下り信号送信基地局を選択すると共に、受信する下り信号の周波数において減少方向のずれを引き起こしている前記基地局の中から前記上り信号受信基地局を選択することを特徴とする請求の範囲第１５項記載の移動無線通信システム。
【請求項１８】
前記選択手段は、受信する下り信号の周波数において減少方向のずれを引き起こしている前記基地局の中から前記下り信号送信基地局を選択すると共に、受信する下り信号の周波数において増加方向のずれを引き起こしている前記基地局の中から前記上り信号受信基地局を選択することを特徴とする請求の範囲第１５項記載の移動無線通信システム。
【請求項１９】
前記移動局が、前記選択した下り信号送信基地局が使用する周波数の下り信号を受信するとともに、前記選択した上り信号受信基地局が使用する周波数の上り信号を送信するように、受信周波数および送信周波数を設定する周波数設定手段をさらに備えることを特徴とする請求の範囲第１７項または第１８項記載の移動無線通信システム。
【請求項２０】
前記移動局が、前記選択した下り信号送信基地局が使用する符号で符号化された下り信号を受信するとともに、前記選択した上り信号受信基地局が使用する符号で符号化された上り信号を送信するように、受信符号および送信符号を設定する符号設定手段をさらに備えることを特徴とする請求の範囲第１７項または第１８項記載の移動無線通信システム。
【請求項２１】
複数の基地局と、前記各基地局と通信する移動局とを含む移動無線通信方法であって、
前記移動局と前記複数の基地局との相対位置の変動を検出し、
上り信号を受信する上り信号受信基地局を選択すると共に、前記検出された相対位置の変動に基づいて、前記移動局との距離の増減が前記上り信号受信基地局と互いに逆になる基地局の一または複数を下り信号を送信する下り信号送信基地局として選択することを特徴とする移動無線通信方法。
【請求項２２】
前記移動局が接近している前記基地局の中から、前記下り信号送信基地局を選択すると共に、前記移動局が遠ざかっている前記基地局の中から、前記上り信号受信基地局を選択することを特徴とする請求の範囲第２１項記載の移動無線通信方法。
【請求項２３】
前記移動局が遠ざかっている前記基地局の中から、前記下り信号送信基地局を選択すると共に、前記移動局が接近している前記基地局の中から、前記上り信号受信基地局を選択することを特徴とする請求の範囲第２１項記載の移動無線通信方法。
【請求項２４】
前記複数の基地局の位置関係情報を予め保持し、
前記保持する位置関係情報に基づいて前記複数の基地局との相対位置の変動を検出することを特徴とする請求の範囲第２１項記載の移動無線通信方法。
【請求項２５】
前記各基地局から受信する下り信号に生じる周波数のずれを検出し、当該周波数のずれに基づいて、相対位置の変動を検出することを特徴とする請求の範囲第２１項記載の移動無線通信方法。
【請求項２６】
進行方向前方に指向性を有する第１のアンテナと、進行方向後方に指向性を有する第２のアンテナとが受信する信号に基づいて、前記複数の基地局との相対位置の変動を検出することを特徴とする請求の範囲第２１項記載の移動無線通信方法。
【請求項２７】
受信する下り信号の周波数において増加方向のずれを引き起こしている前記基地局の中から前記下り信号送信基地局を選択すると共に、受信する下り信号の周波数において減少方向のずれを引き起こしている前記基地局の中から前記上り信号受信基地局を選択することを特徴とする請求の範囲第２５項記載の移動無線通信方法。
【請求項２８】
受信する下り信号の周波数において減少方向のずれを引き起こしている前記基地局の中から前記下り信号送信基地局を選択すると共に、受信する下り信号の周波数において増加方向のずれを引き起こしている前記基地局の中から前記上り信号受信基地局を選択することを特徴とする請求の範囲第２５項記載の移動無線通信方法。
【請求項２９】
前記選択した下り信号送信基地局が使用する周波数の下り信号を受信するとともに、前記選択した上り信号受信基地局が使用する周波数の上り信号を送信するように、受信周波数および送信周波数を設定することを特徴とする請求の範囲第２７項または第２８項記載の移動無線通信方法。
【請求項３０】
前記選択した下り信号送信基地局が使用する符号で符号化された下り信号を受信するとともに、前記選択した上り信号受信基地局が使用する符号で符号化された上り信号を送信するように、受信符号および送信符号を設定することを特徴とする請求の範囲第２７項または第２８項記載の移動無線通信方法。
【請求項３１】
複数の基地局と、前記各基地局と通信する移動局とにおける移動無線通信プログラムであって、
前記移動局と前記複数の基地局との相対位置の変動を検出する処理と、
上り信号を受信する上り信号受信基地局を選択すると共に、前記検出された相対位置の変動に基づいて、前記移動局との距離の増減が前記上り信号受信基地局と互いに逆になる基地局の一または複数を下り信号を送信する下り信号送信基地局として選択する処理と
をコンピュータに実行させることを特徴とする移動無線通信プログラム。
【請求項３２】
前記移動局が接近している前記基地局の中から、前記下り信号送信基地局を選択すると共に、前記移動局が遠ざかっている前記基地局の中から、前記上り信号受信基地局を選択する処理を含むことを特徴とする請求の範囲第３１項記載の移動無線通信プログラム。
【請求項３３】
前記移動局が遠ざかっている前記基地局の中から、前記下り信号送信基地局を選択すると共に、前記移動局が接近している前記基地局の中から、前記上り信号受信基地局を選択する処理を含むことを特徴とする請求の範囲第３１項記載の移動無線通信プログラム。
【請求項３４】
前記複数の基地局の位置関係情報を予め保持し、
前記保持する位置関係情報に基づいて前記複数の基地局との相対位置の変動を検出する処理を含むことを特徴とする請求の範囲第３１項記載の移動無線通信プログラム。
【請求項３５】
前記各基地局から受信する下り信号に生じる周波数のずれを検出し、当該周波数のずれに基づいて、相対位置の変動を検出する処理を含むことを特徴とする請求の範囲第３１項記載の移動無線通信プログラム。
【請求項３６】
進行方向前方に指向性を有する第１のアンテナと、進行方向後方に指向性を有する第２のアンテナとが受信する信号に基づいて、前記複数の基地局との相対位置の変動を検出する処理を含むことを特徴とする請求の範囲第３１項記載の移動無線通信プログラム。
【請求項３７】
受信する下り信号の周波数において増加方向のずれを引き起こしている前記基地局の中から前記下り信号送信基地局を選択すると共に、受信する下り信号の周波数において減少方向のずれを引き起こしている前記基地局の中から前記上り信号受信基地局を選択する処理を含むことを特徴とする請求の範囲第３５項記載の移動無線通信プログラム。
【請求項３８】
受信する下り信号の周波数において減少方向のずれを引き起こしている前記基地局の中から前記下り信号送信基地局を選択すると共に、受信する下り信号の周波数において増加方向のずれを引き起こしている前記基地局の中から前記上り信号受信基地局を選択する処理を含むことを特徴とする請求の範囲第３５項記載の移動無線通信プログラム。
【請求項３９】
前記選択した下り信号送信基地局が使用する周波数の下り信号を受信するとともに、前記選択した上り信号受信基地局が使用する周波数の上り信号を送信するように、受信周波数および送信周波数を設定する処理を含むことを特徴とする請求の範囲第３７項または第３８項記載の移動無線通信プログラム。
【請求項４０】
前記選択した下り信号送信基地局が使用する符号で符号化された下り信号を受信するとともに、前記選択した上り信号受信基地局が使用する符号で符号化された上り信号を送信するように、受信符号および送信符号を設定する処理を含むことを特徴とする請求の範囲第３７項または第３８項記載の移動無線通信プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の基地局の間を移動する移動局と、これら基地局と移動局とを含む移動無線通信システムと、この移動無線通信システムにおける移動無線通信方法および移動無線通信プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話通信システムのように、地上に固定された基地局と、基地局に対し相対的な速度を有する移動局との間で通信を行う移動無線通信システムでは、移動局は、基地局から当該移動局に向かう信号（下り信号）に重畳された基準クロックの周波数に、当該移動局が内蔵する基準クロック周波数を追従させる（周波数捕捉・周波数追従）。そして、移動局は、追従する基準クロックに基づいて、下り信号の信号処理を行う。また、同じ基準クロックを用いて、移動局は基地局に向かう信号（上り信号）を作成し、それを基地局へ送信する。
この種の移動無線通信システムで用いられる移動局としては、例えば、特開２００１−１５７２６３号公報、特開２０００−２６９８８１号公報、特開２００４−１０４２２３号公報または特開２００４−３３３４０３号公報等に記載のＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）方式やＷＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ  Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）方式を採用する携帯電話装置が知られている（以下、簡単のため、ＣＤＭＡ方式携帯電話装置、ＷＣＤＭＡ方式携帯電話装置ともいう）。
まず、第１の関連技術として、図１０を参照して、特開２００１−１５７２６３号公報等に記載のＣＤＭＡ方式携帯電話装置について説明する。
ＣＤＭＡ方式携帯電話装置は、図１０に示されるように、アンテナ１と、ローノイズアンプ２と、ヘテロダイン方式のダウンコンバータ３と、ＲＸＡＧＣ（Ｒｅｃｅｉｖｅｒ  Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）アンプ４とを備える。また、ＣＤＭＡ方式携帯電話装置は、直交復調器（ＤＥＭ）５と、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器６と、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ）７と、基準クロック生成回路（ＴＣＸＯ（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ））８とを備える。また、ＣＤＭＡ方式携帯電話装置は、遅延プロファイル検索回路９と、フィンガ回路１０と、タイミング生成回路１１と、周波数オフセット推定回路１２と、ＲＡＫＥ回路１３と、スピーチ演算回路１４と、コーデック回路１５と、スピーカ１６と、アキュムレータ回路１７とを備える。また、ＣＤＭＡ方式携帯電話装置は、マイク１８と、チャンネルコーデック１９と、Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）変換器２０と、直交変調器（ＭＯＤ）２１と、ＴＸＡＧＣアンプ２２と、アップコンバータ２３と、パワーアンプ２４とを備える。
次に、各部について説明する。ＰＬＬ７は、基準クロック生成回路８の出力を基準クロックとして、ダウンコンバータ３、アップコンバータ２３、直交復調器５、及び直交変調器２１のためのローカル信号を生成する。基地局からの下り信号として、アンテナ１で受信された受信信号は、ローノイズアンプ２で増幅された後、ダウンコンバータ３において中間周波数信号に変換される。変換された中間周波数信号は、ＲＸＡＧＣアンプ４にて利得制御された後、直交復調器５において準同期検波されて、受信アナログベースバンド信号に変換される。受信アナログベースバンド信号は、さらに、Ａ／Ｄ変換器６にて受信デジタルベースバンド信号に変換され、変換された受信デジタルベースバンド信号は、遅延プロファイル検索回路９とフィンガ回路１０とに入力される。ここで、受信デジタルベースバンド信号には、基地局からの基準クロックが重畳されている。
また、遅延プロファイル検索回路９は、タイミング生成回路１１から与えられるフレームタイミング信号を基準として、逐次入力される受信デジタルベースバンド信号に対するフレームタイミング時間補正量を生成して、これをタイミング生成回路１１へ出力する。タイミング生成回路１１は、基準クロック生成回路８の出力を基準クロックとして、理想フレームタイミング信号を生成する。そして、タイミング生成回路１１は、生成した理想フレームタイミング信号にフレームタイミング時間補正量を加算補正することにより、フレームタイミング信号を生成し、これを遅延プロファイル検索回路９とフィンガ回路１０とに供給する。遅延プロファイル検索回路９は、フレームタイミング信号が新たに入力されると、タイミングのずれを算出し、これを新たなフレームタイミング時間補正量としてタイミング生成回路１１に供給する。このような補正処理の繰返しにより、常に正確なフレームタイミング信号が、遅延プロファイル検索回路９とフィンガ回路１０とに供給される。
フィンガ回路１０は、分散・遅延した受信信号をマルチパス成分に分離するための複数のフィンガから構成される。フィンガ回路１０は、入力されたフレームタイミング信号を基準にして、フィンガ毎に受信デジタルベースバンド信号を復調してこれをＲＡＫＥ回路１３へ出力する。また、フィンガ回路１０は、その受信デジタルベースバンド信号に含まれるパイロットデータをフィンガ毎に周波数オフセット推定回路１２へ出力する。周波数オフセット推定回路１２は、フィンガ回路１０からフィンガ毎に入力されるパイロットデータに基づいて、フィンガ毎に周波数オフセット量を算出し、それをＲＡＫＥ回路１３に出力する。ＲＡＫＥ回路１３は、周波数オフセット推定回路１２から入力されるフィンガ毎の周波数オフセット量に基づいて、フィンガ回路１０からのフィンガ毎の出力信号を重み付け合成することによって、フェージングを軽減された受信復調データを生成する。生成された受信復調データは、スピーチ演算回路１４に入力され、さらにそれはスピーチ演算回路１４によってデコードされる。デコードされた出力はコーデック回路１５に入力される。コーデック回路１５はスピーチ演算回路１４の出力をアナログ信号に復調し、それをスピーカ１６から音声として出力する。
また、周波数オフセット推定回路１２は、フィンガ回路１０のフィンガ毎の周波数オフセット量を重み付け合成し、それを合成周波数オフセット量としてアキュムレータ回路１７に出力する。アキュムレータ回路１７は、入力された合成周波数オフセット量と現在の出力値とを加算し、加算結果を基準クロック生成回路８の周波数制御端子に出力する。基準クロック生成回路８は、周波数制御端子に入力されたアキュムレータ回路１７の出力値に応じて発振周波数を変化させる。このようにして、基準クロック生成回路８の出力周波数は、受信信号に重畳された基地局からの基準クロック周波数に追従して変化する（周波数捕捉・周波数追従）。
一方、マイク１８から入力された音声信号は、コーデック回路１５によってデジタル信号に変換され、変換された信号はスピーチ演算回路１４においてエンコードされて、エンコードされた信号は送信データとしてチャンネルコーデック１９に入力される。送信データは、チャンネルコーデック１９によって符号化された後、Ｄ／Ａ変換器２０によって送信アナログベースバンド信号に変換され、さらに、直交変調器２１によって中間周波数信号に変調される。中間周波数信号は、ＴＸＡＧＣ（Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ  Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）アンプ２２で増幅された後、アップコンバータ２３により送信周波数に変換される。変換された中間周波数信号は、さらに、パワーアンプ２４により増幅された後、送信信号としてアンテナ１から送信される。
上記したように、直交変調器２１に供給されるローカル信号もアップコンバータ２３に供給されるローカル信号も、基準クロック生成回路８の出力を基準クロックとするＰＬＬ７により生成される。したがって、送信信号の周波数も、基準クロック生成回路８の出力周波数に応じて、換言すれば、受信信号に重畳された基地局からの基準クロック周波数に追従して変化することになる。
次に、第２の関連技術として、図１１を参照して、ダイレクトコンバージョン方式によるＷＣＤＭＡ方式携帯電話装置について説明する。
ＷＣＤＭＡ方式携帯電話装置は、図１１に示すように、アンテナ２０１と、単一のアンテナ２０１を用いて同時送受信を行うためのデュープレクサ（ＤＵＰ）２０２と、基準クロック生成回路（ＴＣＸＯ）２０３と、アキュムレータ回路２０４とを備える。また、ＷＣＤＭＡ方式携帯電話装置は、周波数オフセット推定回路２０５と、遅延プロファイル検索回路２０６と、タイミング生成回路２０７と、ローノイズアンプ（ＬＮＡ）２１１と、帯域フィルタ（ＢＰＦ）２１２、２２２、２１５、２２５とを備える。また、ＷＣＤＭＡ方式携帯電話装置は、直交復調器（ＤＥＭ）２１３と、ＡＧＣアンプ２１４、２２４と、Ａ／Ｄ変換器２１６と、ＰＬＬ２１７、２２７と、フィンガ回路２１８と、ＲＡＫＥ回路２１９と、電力増幅器（ＰＡ）２２１と、直交変調器（ＭＯＤ）２２３と、Ｄ／Ａ変換器２２６とを備える。また、また、ＷＣＤＭＡ方式携帯電話装置は、チャンネルコーデック２２８と、図示せぬスピーチ演算回路、コーデック回路、スピーカ、マイクとを備える。
ここで、ローノイズアンプ２１１と、帯域フィルタ２１２と、直交復調器２１３と、ＡＧＣアンプ２１４と、帯域フィルタ２１５と、Ａ／Ｄ変換器２１６と、フィンガ回路２１８と、ＲＡＫＥ回路２１９と、周波数オフセット推定回路２０５とは、受信回路を構成する。また、遅延プロファイル検索回路２０６と、タイミング生成回路２０７と、アキュムレータ回路２０４と、基準クロック生成回路２０３と、ＰＬＬ２１７とも、受信回路を構成する。
また、チャンネルコーデック２２８と、Ｄ／Ａ変換器２２６と、帯域フィルタ２２５と、直交変調器２２３と、ＡＧＣアンプ２２４と、帯域フィルタ２２２と、電力増幅器２２１と、アキュムレータ回路２０４と、基準クロック生成回路２０３と、ＰＬＬ２２７とが、送信回路を構成する。
まず、受信回路を構成する各部について説明する。ＰＬＬ２１７は、図１１に示すように、基準クロック生成回路２０３の出力を基準クロックとして、直交復調器２１３のためのローカル信号を生成する。基地局からの下り信号として、アンテナ２０１において受信された受信信号は、デュープレクサ２０２によって受信回路に導かれる。受信信号は受信回路において、ローノイズアンプ２１１により増幅される。そして、増幅された信号のうち、帯域フィルタ２１２により、必要な帯域の高周波信号のみが選択される。その後、通過された高周波信号は、直交復調器２１３において、ＰＬＬ２１７から供給されるローカル信号により準同期検波されて受信アナログベースバンド信号に変換される。そして、変換された受信アナログベースバンド信号は、Ａ／Ｄ変換器２１６において受信デジタルベースバンド（受信ＤＢＢ）信号に変換される。変換された受信デジタルベースバンド信号は、遅延プロファイル検索回路２０６とフィンガ回路２１８とに入力される。ここで、受信デジタルベースバンド信号には、基地局からの基準クロックが重畳されている。
また、遅延プロファイル検索回路２０６は、タイミング生成回路２０７から与えられるフレームタイミング信号と、入力される受信デジタルベースバンド信号とを比較して、フレームタイミング時間補正量を生成して、それをタイミング生成回路２０７へ出力する。タイミング生成回路２０７は、基準クロック生成回路２０３からの出力を基準クロックとして、理想フレームタイミング信号を生成する。そして、タイミング生成回路２０７は、生成された理想フレームタイミング信号に、遅延プロファイル検索回路２０６から入力されるフレームタイミング時間補正量を加算することにより補正することによって、フレームタイミング信号を生成し、これを遅延プロファイル検索回路２０６とフィンガ回路２１８とに供給する。遅延プロファイル検索回路２０６は、フレームタイミング信号が新たに入力されると、タイミングのずれを算出し、それを新たなフレームタイミング時間補正量としてタイミング生成回路２０７に供給する。このような補正処理の繰返しにより、常に正確なフレームタイミング信号が、遅延プロファイル検索回路２０６とフィンガ回路２１８とに供給される。
フィンガ回路２１８は、分散および遅延した受信信号をマルチパス成分に分離するための複数のフィンガから構成される。フィンガ回路２１８は、補正されたフレームタイミング信号を基準として、フィンガ毎に受信デジタルベースバンド信号を復調して、それをＲＡＫＥ回路２１９へ出力する。またフィンガ回路２１８は、受信デジタルベースバンド信号に含まれるパイロットデータをフィンガ毎に周波数オフセット推定回路２０５へ出力する。周波数オフセット推定回路２０５は、フィンガ回路２１８からフィンガ毎に入力されるパイロットデータに基づいて、フィンガ毎に周波数オフセット量を算出し、それをＲＡＫＥ回路２１９に出力する。ＲＡＫＥ回路２１９は、周波数オフセット推定回路２０５から入力されるフィンガ毎の周波数オフセット量に基づいて、フィンガ回路２１８からのフィンガ毎の出力信号を重み付け合成することにより、受信復調データを生成する。これにより、フェージングを軽減された受信復調データが生成される。
また、周波数オフセット推定回路２０５は、フィンガ回路２１８のフィンガ毎の周波数オフセット量を重み付け合成し、それを合成周波数オフセット量としてアキュムレータ回路２０４に出力する。アキュムレータ回路２０４は、入力された合成周波数オフセット量と現在の出力値とを加算し、加算結果を基準クロック生成回路２０３の周波数制御端子に出力する。基準クロック生成回路２０３は、周波数制御端子に入力されたアキュムレータ回路２０４の出力値に応じて発振周波数を変化させる。このようにして、基準クロック生成回路２０３の出力周波数は、受信信号に重畳された基地局からの基準クロック周波数に追従して変化する（周波数捕捉・周波数追従）。
次に、送信回路を構成する各部について説明する。ＰＬＬ２２７は、基準クロック生成回路２０３の出力を基準クロックとして、直交変調器２２３のためのローカル信号を生成する。送信データは、チャンネルコーデック２２８によって符号化された後、Ｄ／Ａ変換器２２６によって送信アナログベースバンド信号に変換される。さらに、送信アナログベースバンド信号は、直交変調器２２３においてＰＬＬ２２７から供給されるローカル信号によって送信高周波信号に変換される。送信高周波信号はＴＸＡＧＣアンプ２２４及び電力増幅器２２１で増幅された後、デュープレクサ２０２によりアンテナ２０１に導かれる。そして、送信高周波信号は、移動局から基地局に向かう上り信号（送信信号）としてアンテナ２０１から送信される。
上記構成によれば、直交変調器２２３に供給されるローカル信号は、基準クロック生成回路２０３の出力を基準クロックとするＰＬＬ２２７により生成されるので、上り信号（送信信号）の周波数も、基準クロック生成回路２０３の出力周波数に応じて変化する。それゆえ、上り信号（送信信号）の周波数は、受信高周波信号（下り信号）に重畳された基地局からの基準クロック周波数に追従できる。
移動無線通信システムでは、基地局、移動局ともに、受信信号は準同期検波される。そして、通信時、上記のように、移動局は、自局の基準クロックを基地局からの基準クロック周波数に追従させるので、基地局と移動局との間の双方向のデータ送受信における周波数のずれを抑圧できる。この結果、受信信号の準同期検波後における信号復調処理の高速化を達成でき、信号伝送スループットの向上を図ることもできる。
ここで、移動局の基準クロックを基地局からの受信（下り）信号周波数に追従させる構成としたのは、基地局内蔵の基準クロック生成回路の方が、移動局内蔵の基準クロック生成回路に比べて温度変化や振動に対し安定しているためである。移動局が、自局の基準クロックの周波数を、基地局の基準クロックに基づいて生成された受信（下り）信号周波数に追従させることによって、システム全体の周波数安定度の向上が図られている。
次に、移動無線通信システムのように移動局が高速で移動する場合に発生するドップラー効果とその影響について説明する。
まず、ドップラー効果の基本について説明する。電磁波源が観測者から見て角度θの方向に速さｖ［ｍ／ｓ］で運動している場合、観測者が観測する電磁波の周波数ｆ［Ｈｚ］は、以下の式で表される。
2009099247.tif 000003
ここで、ｆｏは電磁波源が出す電磁波の周波数、ｖは観測者から見た電磁波源の移動速度、ｃは光速、θは観測者から見た電磁波源の進む角度である。
電磁波源が観測者に向かってくる場合をθ＝０とする。このとき周波数ｆは、式（１）においてθ＝０を代入し、
2009099247.tif 000004
となる。
ここで、ｖ＜＜ｃのとき、
2009099247.tif 000005
のように近似することができる。すなわち、式（２）は、
2009099247.tif 000006
と近似することができる。
なお、以下の説明において、ドップラー効果の影響を、式（１）を用いて説明するか、あるいは簡単のために近似した式（４）を用いて説明する。
次に、移動無線通信システムに対するドップラー効果の影響について説明する。
例えば、３つの基地局９０１、９０２、９０３が、図１２Ａに示すように、図中左側から、この順序で１次元空間上に離隔されて配置されているとする。これらの基地局９０１、９０２、９０３は、全て同一の周波数ｆｏ［Ｈｚ］で下り信号を発信する基地局である。
図１２Ａに示すように、移動局９０４が、基地局９０１と基地局９０２との間に在って、速度ｖ［ｍ／ｓ］で基地局９０１から高速に遠ざかり、かつ、基地局９０２、９０３には高速に近づいているとする。この場合、移動局９０４においては、各基地局９０１、９０２、９０３からの下り信号周波数ｆｏ［Ｈｚ］が、ドップラー効果の影響を受けて、図１２Ｂに示すように変化しているように観測される。すなわち、基地局９０１からの下り信号周波数ｆｏは、遠ざかる移動局９０４から見れば、減少方向に変化しているように観測される。このとき、移動局９０４が観測する基地局９０１からの下り信号周波数ｆｂ［Ｈｚ］は、近似した式（４）を用いると、以下の式（５）及び図１２Ｂにより表される。一方、基地局９０２からの下り信号周波数ｆｏは、基地局９０２に高速に近づく移動局９０４から見れば、増加方向に変化しているように観測される。このとき、移動局９０４が観測する基地局９０２からの下り信号周波数ｆｄ［Ｈｚ］は、同様に近似した式（４）を用いると、以下の式（６）及び図１２Ｂのように表される。同様に、基地局９０３からの下り信号周波数ｆｏは、近づく移動局９０４から見れば、増加方向に変化しているように観測される。このとき、移動局９０４が観測する基地局９０３からの下り信号周波数ｆａ［Ｈｚ］も、式（６）及び図１２Ｂのように表される。
ｆｂ＝（１−ｖ／ｃ）・ｆｏ          （５）
ｆｄ＝ｆａ＝（１＋ｖ／ｃ）・ｆｏ    （６）
ここで、ｃは光速である。
つまり、移動局が観測する基地局からの下り信号の周波数は、静止時に受信する下り信号の周波数と比べて、周波数比でｖ／ｃ増加または減少する。この結果、移動局の基準クロック周波数を基地局の基準クロック周波数に追従させる上述した移動無線通信システムの構成では、移動局内部の基準クロック周波数も同じ周波数比でｖ／ｃだけ変化することになる。
なお、移動無線通信システムでは一般的に、上り信号、下り信号ともに同一の基地局を利用して送受信が行われる。このため、受信信号準同期検波方式のシステムの下では、下り信号に、ドップラー効果による周波数比ｖ／ｃの周波数ずれが発生した場合、上り信号でもさらに同量の周波数ずれが基地局で観測される。このことを、図１２Ａを参照して、具体的に説明する。図１２Ａに示すように、高速ｖ［ｍ／ｓ］で基地局９０２に近づいている移動局９０４が、基地局９０２からの下り信号を受信していたとする。このとき、移動局９０４内部の基準クロック周波数は、ドップラー効果の影響を受けて、静止時の基準クロック周波数の（１＋ｖ／ｃ）倍に増加している。
この状態で、移動局９０４が上り信号を生成する。移動局側からの送信周波数は、基準クロック生成回路の出力周波数に応じて変化する。よって、送信周波数が、静止時の送信周波数に対し（１＋ｖ／ｃ）倍に増加した上り信号が生成される。基地局９０２が、静止時の周波数に対し（１＋ｖ／ｃ）倍に増加した周波数の上り信号を受信したとすると、上りでも、ドップラー効果の影響を受けるので、基地局９０２では、さらに、（１＋ｖ／ｃ）倍に増加した周波数が観測されることになる。つまり、移動局９０４が、高速度（ｖ［ｍ／ｓ］）で基地局９０２に近づいているときは、移動局９０４が静止状態のときに基地局９０２で観測される周波数ｆｏの（１＋ｖ／ｃ）２倍の周波数が、基地局９０２で観測される。
さらに、移動局が高速で移動することによるドップラー効果による影響は次のような現象も引き起こす。すなわち、移動局９０４が基地局９０２を通り過ぎて、移動局９０４と基地局９０２との間の位置関係が、図１２Ａに示される位置方位関係から図１３Ａに示される位置方位関係に変化したとする。このとき、ドップラー効果による周波数ずれは、図１２Ａでは周波数の上昇変化であったものが、図１３Ａでは、下降変化に急速に変わる。移動局９０４が基地局９０２を通り過ぎたときの移動局９０４で観測される周波数ｆｄ’は、式（７）で与えられる。このとき、移動局９０４で観測される周波数変化量Δｆｄは、式（８）で与えられる。
ｆｄ’＝ｆｂ＝（１−ｖ／ｃ）・ｆｏ    （７）
Δｆｄ＝−（２・ｖ・ｆｏ）／ｃ        （８）
同様に、移動局９０４と基地局９０２との位置方位関係が、図１２Ａから図１３Ａへの関係に変化したとき、基地局９０２で観測される周波数は、（１＋ｖ／ｃ）・ｆｏから、（１−ｖ／ｃ）・ｆｏに急速に変化する。したがって、基地局９０２で観測される周波数変化量は、（１＋ｖ／ｃ）・ｆｏから（１−ｖ／ｃ）・ｆｏへの変化量に、移動局９０４で観測される周波数変化量−（２・ｖ・ｆｏ）／ｃが加わるので、−（４・ｖ・ｆｏ）／ｃとなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述したように、移動局が複数の基地局の間を高速で移動する移動無線通信システムでは、移動局が基地局に対し近づく、又は遠ざかる方向に高速に移動しながら通信するときに、ドップラー効果の影響を受けて、基地局で観測される上り信号の周波数がずれてしまう。よって、通信品質を良好に保つためには、基地局は、この周波数ずれを補正する処理を行う必要がある。しかしながら、この周波数ずれを補正する処理は、演算量の増大およびそれに伴う消費電力や発熱量の増加を招くという問題があった。
この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、移動局が基地局に対し近づく、又は遠ざかる方向に高速に移動しながら通信するときに、通信品質を良好に保つために、演算量の増大、およびそれに伴う消費電力や発熱量の増加が生じるという課題を解決する移動局、移動無線通信システム、移動無線通信方法および移動無線通信プログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の移動局は、複数の基地局との相対位置の変動を検出する検出手段と、上り信号を受信する上り信号受信基地局を選択すると共に、検出手段により検出された相対位置の変動に基づいて、自局との距離の増減が上り信号受信基地局と互いに逆になる基地局の一または複数を下り信号を送信する下り信号送信基地局として選択する選択手段とを備える。
本発明の第１の移動無線通信システムは、複数の基地局と、前記各基地局と通信する移動局を含み、移動局と複数の基地局との相対位置の変動を検出する検出手段と、上り信号を受信する上り信号受信基地局を選択すると共に、検出手段により検出された相対位置の変動に基づいて、移動局との距離の増減が上り信号受信基地局と互いに逆になる基地局の一または複数を下り信号を送信する下り信号送信基地局として選択する選択手段とを備える。
本発明の第１の移動無線通信方法は、複数の基地局と、前記各基地局と通信する移動局において、移動局と複数の基地局との相対位置の変動を検出し、上り信号を受信する上り信号受信基地局を選択すると共に、検出された相対位置の変動に基づいて、移動局との距離の増減が上り信号受信基地局と互いに逆になる基地局の一または複数を下り信号を送信する下り信号送信基地局として選択する。
本発明の第１の移動無線通信プログラムは、複数の基地局と、前記各基地局と通信する移動局とにおいて、移動局と複数の基地局との相対位置の変動を検出する処理と、上り信号を受信する上り信号受信基地局を選択すると共に、検出された相対位置の変動に基づいて、移動局との距離の増減が上り信号受信基地局と互いに逆になる基地局の一または複数を下り信号を送信する下り信号送信基地局として選択する処理とをコンピュータに実行させる。
【発明の効果】
【０００５】
この発明の構成によれば、移動局が基地局に対し近づく、又は遠ざかる方向に高速に移動しながら通信するときに、演算量の増大およびそれに伴う消費電力や発熱量の増加を生じることなく、良好な通信を実現できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
図１Ａおよび図１Ｂは、この発明の第１の実施形態であるＷＣＤＭＡ通信システムの全体配置構成と、移動通信状況を説明する図である。
図２は、この発明の第１の実施形態に係る移動局の電気的構成を示すブロック図である。
図３Ａおよび図３Ｂは、この発明の第２の実施形態であるＷＣＤＭＡ通信システムの全体配置構成と、移動通信状況を説明する図である。
図４は、この発明の第２の実施形態に係る移動局の電気的構成を詳細に示すブロック図である。
図５Ａおよび図５Ｂは、この発明の第３の実施形態であるＷＣＤＭＡ通信システムの全体配置構成と、移動通信状況を説明する図である。
図６は、この発明の第３の実施形態に係る移動局の電気的構成を詳細に示すブロック図である。
図７は、この発明の第４の実施形態であるＷＣＤＭＡ通信システムの全体配置構成と、移動通信状況を説明する図である。
図８は、図７に示す移動状況で発生する、移動局から見たドップラー効果による下り信号周波数のずれを示す図である。
図９は、この発明の第５の実施形態に係る移動局の電気的構成を詳細に示すブロック図である。
図１０は、従来のＣＤＭＡ方式携帯電話装置の電気的構成を示すブロック図である。
図１１は、従来のダイレクトコンバージョン方式によるＷＣＤＭＡ方式携帯電話装置の電気的構成を示すブロック図である。
図１２Ａおよび図１２Ｂは、従来の技術を説明するための動作説明図である。
図１３Ａおよび図１３Ｂは、従来の技術におけるドップラー効果による不都合を示す図である。
【符号の説明】
【０００７】
１０１、１０２、１０３、３０１、３０２、３０３、５０１、５０２、５０３、７０１、７０２、７０３    基地局
１０４、３０４、５０４、７０４、８０４    移動局
Ｓｄａ、Ｓｄｄ、Ｆｄａ、Ｆｄｄ、Ｈｄａ、Ｈｄｄ    下り信号
Ｓｕｂ、Ｓｕｄ、Ｆｕｂ、Ｆｕｄ、Ｈｕｂ、Ｈｕｄ    上り信号
２０１  アンテナ
２０２  デュープレクサ（ＤＵＰ）
２１１  ローノイズアンプ（ＬＮＡ）
２１２、２２２、２１５、２２５  帯域フィルタ（ＢＰＦ）
２１３  直交復調器（ＤＥＭ）
２１４、２２４  ＡＧＣアンプ
２１６  Ａ／Ｄ変換器
２１７、２２７  ＰＬＬ
２１８  フィンガ回路
２１９  ＲＡＫＥ回路
２２１  電力増幅器（ＰＡ）
２２３  直交変調器（ＭＯＤ）
２２６  Ｄ／Ａ変換器
２０３  基準クロック生成回路（ＴＣＸＯ）
２０４  アキュムレータ回路
２０５、４０１  周波数オフセット推定回路
２０６、４０４  遅延プロファイル検索回路
２０７  タイミング生成回路
２０８  遅延・周波数マップ回路
２２８  チャンネルコーデック
２２９  記憶回路
４０２  周波数マップ回路
４０３  ローカル周波数設定回路
２０１ａ    進路前方に指向性を有するアンテナ（第１のアンテナ）
２０１ｂ    進路後方に指向性を有するアンテナ（第２のアンテナ）
８０５  検出手段
８０６  選択手段
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
まず、この発明の実施形態による移動無線通信システムについて概略説明する。移動局は、進路（進行方向）前方にあって、相対的に近づいてくる基地局を、下り信号送信基地局として選択する。そして、移動局は、当該下り信号送信基地局からの下り信号を受信し、これを復調する。一方、移動局は、進路後方にあって、相対的に遠ざかる基地局を上り信号受信基地局に指定する。そして、移動局は、当該上り信号受信基地局のみが識別できる上り信号を送信する。
実施形態１．
以下、図面を参照して、この発明の実施形態について詳細に説明する。
図１Ａ、図１Ｂは、この発明の第１の実施形態であるＷＣＤＭＡ移動無線通信システム（以下、簡単のため、ＷＣＤＭＡ通信システムともいう）の全体配置構成と、移動通信状況を説明する図である。この実施形態では、説明の都合上、図１Ａ、図１Ｂに示すように、基地局１０１、１０２、１０３が、図中左側から、この順序で、１次元空間上に離隔配置されているとする。図１Ａは、図中右側に向かう移動局１０４が、経路途中に在る基地局１０２を通過する前の移動通信状況を示す。図１Ｂは、移動局１０４が基地局１０２を通過した後の移動通信状況を示す。
まず、図１Ａに示す位置方位関係における移動通信状況を説明する。
この場面では、移動局１０４が、基地局１０１と基地局１０２との間を、速度ｖ［ｍ／ｓ］で、図中右側に向かって移動している。つまり、移動局１０４は、速度ｖで基地局１０１から高速に遠ざかっているのに対して、基地局１０２及び基地局１０３へは高速に近づいている。
この場面で、移動局１０４が基地局から下り信号を受信するときの動作の概要を説明する（詳細は後述する）。この実施形態１では、移動局１０４は、進路前方にある基地局からの下り信号を、受信すべき下り信号として選択すると仮定する。
ＷＣＤＭＡ通信システムでは、セル周辺での通信の瞬断を防止する等のために、移動局１０４が、近隣周辺の複数の基地局と、同時に無線リンクを接続してソフトハンドオーバ通信が実施される。このため、図１Ａの場面では、進路前方に在る最寄りの基地局１０２が、周波数ｆｏ［Ｈｚ］の下り信号Ｓｄｄを生成して、近づいてくる移動局１０４へ送信すると共に、同じく進路前方に在る基地局１０３も、周波数ｆｏの下り信号Ｓｄａを生成して、近づいてくる移動局１０４へ送信する。
移動局１０４は、最寄りの基地局１０２からの下り信号Ｓｄｄを受信すると共に、周辺近傍の基地局１０３からの下り信号Ｓｄａを受信する。移動局１０４の受信回路は、ソフトハンドオーバ時には、下り信号の送信に適した基地局として、基地局１０２、１０３の双方を選択することができる。また、移動局１０４の受信回路は、下り信号の送信に適した基地局を、受信品質のより良好な下り信号を送信する基地局として、以下の方法で選択してもよい。すなわち、移動局は、下り信号の抽出および選択を、例えば、受信レベルの強弱に基づいて行ってもよい。すなわち、移動局は、受信レベルの強弱を比較することにより、最寄りの基地局又は電波障害の少ない基地局を推定し、推定した基地局からの下り信号を復調すべき信号として抽出してもよい。この場合、図１Ａの場面では、移動局１０４は、（建築物や地形上の障害がある場合は別として）最寄りの基地局１０２からの下り信号Ｓｄｄを、受信レベルの良好な下り信号であると判断する。この結果、移動局１０４は、基地局１０２を、受信すべき下り信号を送信してきた基地局として選択する。そして、移動局１０４は、基地局１０２からの下り信号Ｓｄｄを抽出し、それを復調する。
移動局１０４は、また、上記以外の方法を用いて下り信号を抽出および選択してもよい。例えば、移動局１０４がエラーの検出頻度を比較することによって、下り信号を抽出および選択しても良い。あるいは、移動局１０４は、ネットワークを経由して（近隣周辺の）基地局１０１、１０２、１０３の位置関係情報を予め保持し、取得した基地局との位置関係情報と、ドップラー効果による受信信号の周波数の変化とに基づいて、自機がどの基地局の前を通り過ぎ、どの基地局に向かっているか（最も近づいているか）等を把握することにより、接続すべき基地局を時々刻々と決定するようにしてもよい。
次に、図１Ａの場面で、移動局１０４が基地局に向けて上り信号を送信するときの動作の概要を説明する（詳細は後述する）。この実施形態１では、移動局１０４は、上り信号を送信するときは、自局の進路後方にあって、相対的に遠ざかる基地局を識別し、その基地局に向けて上り信号を送信する。移動局１０４は、どの基地局が上り信号を送信すべき基地局であるかを、以下の手順で識別する。
図１Ａの場面では、移動局１０４に近づく基地局１０２、１０３から移動局１０４に向けて周波数ｆｏの下り信号が送信されると共に、図示しないが、移動局１０４から遠ざかる基地局１０１からも、移動局１０４に向けて（基地局１０２、１０３の送信周波数と同一の）周波数ｆｏの下り信号が送信されている。移動局１０４は、基地局１０１からの下り信号を受信すると、この下り信号はドップラー効果による周波数の下方ずれが生じていることを認識する。この認識に基づいて、移動局１０４は、基地局１０１が自局から遠ざかっていることを認識する（相対位置変動の認識）。
基地局１０１からの下り信号は、ドップラー効果による周波数の下方ずれが生じているので、通常動作としては、選択および復調の対象とはされない。しかし、移動局１０４は、基地局１０１から受信した下り信号の周波数が下方ずれしているか否かを検出することによって、上り信号の受信に適した基地局（上り信号受信基地局）か否かを判断する。つまり、図１Ａに示される場面では、基地局１０１から受信した下り信号の周波数が下方ずれしているので、移動局１０４は、基地局１０１を上り信号受信基地局として指定する。そして、移動局１０４は、基地局１０１に向けて、上り信号Ｓｕｂを送信する。基地局１０１は、移動局１０４からの（ドップラー効果による周波数の下方ずれが生じている）上り信号Ｓｕｂを受信する。
移動局１０４は、また、上記以外の方法を用いて上り信号受信基地局を識別してもよい。例えば、移動局１０４は、ネットワークを経由して周辺基地局（複数）との位置関係情報を記憶回路２２９に予め保持し、与えられた基地局との位置関係情報に基づいて、自機がどの基地局から遠ざかっているか等を把握することにより、接続すべき基地局を時々刻々と特定するようにしても良い。
次に、位置方位関係が図１Ａに示す状態から図１Ｂに示す状態に変わったときの、移動通信状況を説明する。このとき、移動局１０４と基地局１０２との関係は、互いに近づく関係から互いに遠ざかる関係に移行する。かくして、図１Ｂの場面では、移動局１０４は、基地局１０３に向かって、速度ｖ［ｍ／ｓ］で、なおも、高速に近づいていく。一方、移動局１０４は、基地局１０１及び基地局１０２からは、速度ｖ［ｍ／ｓ］で高速に遠ざかる。
まず、位置方位関係および移動通信状況が図１Ａに示す状態から図１Ｂに示す状態に変化したときの、移動局による下り信号の受信動作について説明する。
位置方位関係および移動通信状況が、図１Ａに示す状態から図１Ｂに示す状態に変化すると、移動局１０４側から見て、受信される下り信号のうち、周波数の上方ずれが生じている信号は、基地局１０３から送信されてくる下り信号Ｓｄａだけとなる。この結果、図１Ａの場面から図１Ｂの場面に移ると、移動局１０４が選択および復調する下り信号は、基地局１０２が発信する下り信号Ｓｄｄから基地局１０３が発信する下り信号Ｓｄａに切替えられる。
次に、図１Ｂの場面において、移動局１０４が基地局に向けて上り信号を送信する動作について説明する。
移動局１０４は、上り信号を送信するときは、自局の進路後方にあって、相対的に遠ざかる基地局を識別し、その基地局に向けて上り信号を送信する。移動局１０４は、どの基地局が上り信号を送信すべき基地局であるかを、以下の手順で識別する。
図１Ｂの場面では、移動局１０４に近づく基地局１０３から移動局１０４に向けて周波数ｆｏの下り信号が送信されると共に、図示しないが、移動局１０４から遠ざかる基地局１０１、１０２からも、移動局１０４に向けて（基地局１０３の送信周波数と同一の）周波数ｆｏの下り信号が送信されている。移動局１０４は、基地局１０１、１０２からの下り信号を受信すると、これらの下り信号はドップラー効果による周波数の下方ずれが生じていることを認識する。この認識に基づいて、移動局１０４は、基地局１０１、１０２が自局から遠ざかっていることを認識する。そして、移動局１０４は、複数の基地局１０１、１０２の中から、受信品質のより良好な下り信号を送信する基地局を、上り信号を送信すべき基地局として指定する。
移動局１０４は、ソフトハンドオーバ時には、複数の上り信号受信基地局１０１、１０２を選択することもできる。また、移動局１０４は、上り信号受信基地局を以下の方法で指定してもよい。例えば、移動局１０４が、（ドップラー効果による周波数の下方ずれが生じている）下り信号の互いの受信レベルの強弱を比較することにより、最寄りの基地局又は電波障害の少ない基地局を推定する。そして、移動局１０４は、最寄りの基地局又は電波障害の少ない基地局と推定した基地局を、上り信号を送信すべき基地局に指定してもよい。この場合、図１Ｂの場面では、移動局１０４は、（建築物や地形上の障害がある場合は別として）移動局により近い基地局１０２を、上り信号を送信すべき基地局として指定する。そして、移動局１０４は、基地局１０２に向けて、上り信号Ｓｕｄを送信する。移動局１０４によって指定された基地局１０２は、移動局１０４からの上り信号Ｓｕｄを受信する。
移動局１０４は、また、上記以外の方法を用いて上り信号受信基地局を識別してもよい。例えば、移動局１０４がエラーの検出頻度を比較することによって、上り信号を送信すべき基地局を識別してもよい。あるいは、移動局１０４は、ネットワークを経由して周辺の複数の基地局との位置関係情報を記憶回路２２９に予め保持し、与えられた基地局との位置関係情報と、ドップラー効果による受信信号の周波数の下方ずれとに基づいて、上り信号を送信すべき基地局を識別するようにしてもよい。
次に、移動局の動作について詳細に説明する。
図２は、図１に示す移動局１０４の電気的構成を詳細に示すブロック図である。この実施形態による移動局１０４が、図１１に示す従来の構成と異なるところは、遅延・周波数マップ回路２０８を備えることである。遅延・周波数マップ回路２０８は、移動通信時、進路前方の基地局の中から、下り信号を受信することが適当である基地局を判断して選択すると共に、進路後方の基地局の中から、上り信号を送信することが適当である基地局を判断して指定する。
図２を参照して、移動局１０４の各部の動作について説明する。図２に示す移動局１０４において、基準クロック生成回路（ＴＣＸＯ）２０３は基準クロックを生成し、それを受信回路側のＰＬＬ２１７及び送信回路側のＰＬＬ２２７へ出力すると共に、タイミング生成回路２０７に対しても供給する。受信回路側のＰＬＬ２１７は、基準クロック生成回路２０３の出力を基準クロックとして、直交復調器（ＤＥＭ）２１３に入力されるローカル信号を生成する。また、送信回路側のＰＬＬ２２７は、基準クロック生成回路２０３の出力を基準クロックとして、直交変調器（ＭＯＤ）２２３に入力されるローカル信号を生成する。
まず、移動局１０４の受信動作について説明する。
基地局１０１、１０２、１０３から送信される下り信号（受信信号）は、アンテナ（デュプレックスアンテナ）２０１で受信され、デュープレクサ（ＤＵＰ）２０２により受信回路に導かれる。受信回路に導かれた下り信号は、ローノイズアンプ（ＬＮＡ）２１１において増幅され、帯域フィルタ（ＢＰＦ）２１２により、必要な帯域の高周波信号のみが選択された後、直交復調器（ＤＥＭ）２１３に入力される。直交復調器（ＤＥＭ）２１３に入力された高周波信号は、ＰＬＬ２１７から供給されるローカル信号により準同期検波され、さらにそれは受信アナログベースバンド信号に変換される。変換された受信アナログベースバンド信号は、さらに、Ａ／Ｄ変換器２１６において受信デジタルベースバンド（受信ＤＢＢ）信号に変換される。変換された受信デジタルベースバンド信号は、遅延プロファイル検索回路２０６とフィンガ回路２１８とに入力される。ここで、逐次入力される受信デジタルベースバンド信号には、送信元の基地局からの基準クロックが重畳されている。この基準クロックは、移動局１０４が基地局に対して高速移動しているときは、ドップラー効果による周波数ずれが生じている。
遅延プロファイル検索回路２０６は、タイミング生成回路２０７から与えられるフレームタイミング信号と、入力される受信デジタルベースバンド信号とを比較して、フレームタイミング時間補正量を生成し、遅延・周波数マップ回路２０８へ出力する。
ここで、遅延プロファイル検索回路２０６から出力されるフレームタイミング時間補正量の中には、固有の基地局識別符号として、受信した基地局毎に割り当てられているスクランブル符号等の基地局情報が含まれている。
遅延・周波数マップ回路２０８は、入力されるフレームタイミング時間補正量に含まれる基地局情報（スクランブル符号）と、周波数オフセット推定回路２０５から入力される（受信した）基地局毎の周波数オフセット量とを比較する。これにより、遅延・周波数マップ回路２０８は、下り信号の送信基地局が使用するスクランブル符号を識別し、当該スクランブル符号を使用する基地局が、自局の進路前方に在るか、あるいは、進路後方に在るかを判断する。この判断結果を基に、遅延・周波数マップ回路２０８は、遅延プロファイル検索回路２０６から逐次入力されるフレームタイミング時間補正量の中から、どの基地局からの受信デジタルベースバンド信号が受信および復調するのに適当であるかを判断する。判断の結果、「受信および復調することが適当である」とされた基地局からの受信デジタルベースバンド信号を選択するフレームタイミング時間補正量を、遅延・周波数マップ回路２０８は、タイミング生成回路２０７へ出力する。
また、遅延・周波数マップ回路２０８は、どの基地局に上り信号を送信するのが適当であるかも判断する。判断の結果、遅延・周波数マップ回路２０８は、「上り信号の受信に適当である」と判断された基地局（上り信号受信基地局）のみが認識できる符号を示すスクランブル符号選択信号、チャンネル符号選択信号を生成して、これをチャンネルコーデック２２８に供給する。
タイミング生成回路２０７は、基準クロック生成回路２０３から供給される基準クロックを基にして理想フレームタイミング信号を生成する。そして、タイミング生成回路２０７は、生成した理想フレームタイミング信号に、遅延・周波数マップ回路２０８から供給される、「選択」されたフレームタイミング時間補正量を加算することによりフレームタイミング信号を生成し、これをフィンガ回路２１８と遅延プロファイル検索回路２０６とに供給する。
フィンガ回路２１８は、受信信号をマルチパス成分に分離するための複数のフィンガから構成される。フィンガ回路２１８は、タイミング生成回路２０７から供給される（補正された）フレームタイミング信号を基準として受信デジタルベースバンド信号を復調して、これを各フィンガからＲＡＫＥ回路２１９へ出力すると共に、各フィンガからの出力であるパイロットデータを周波数オフセット推定回路２０５へ出力する。
周波数オフセット推定回路２０５は、フィンガ回路２１８を構成する各フィンガからの出力であるパイロットデータ（受信デジタルベースバンド信号に重畳された基地局からの基準クロック）に基づいて、各フィンガの周波数オフセット量を算出し、これをＲＡＫＥ回路２１９に出力する。また、周波数オフセット推定回路２０５は、受信した基地局毎の周波数オフセット量を算出し、これを遅延・周波数マップ回路２０８へ出力する。周波数オフセット推定回路２０５は、さらに、フィンガ回路２１８のフィンガ毎の周波数オフセット量を重み付け合成する。周波数オフセット推定回路２０５は、重み付け合成が済んだ周波数オフセット量をアキュムレータ回路２０４に出力する。
ＲＡＫＥ回路２１９は、周波数オフセット推定回路２０５において算出された各フィンガの周波数オフセット量に基づいて、フィンガ回路２１８における各フィンガの出力データを重み付け合成することにより、フェージングを軽減された受信データを生成する。
アキュムレータ回路２０４は、周波数オフセット推定回路２０５から供給された重み付け合成済みの合成周波数オフセット量と現在の出力値とを加算する。アキュムレータ回路２０４は、この加算結果を基準クロック生成回路２０３の周波数制御端子に出力する。
基準クロック生成回路２０３は、周波数制御端子に入力されたアキュムレータ回路２０４の出力値に応じて発振周波数を変化させることにより基準クロックを生成する。基準クロック生成回路２０３は、生成した基準クロックを、受信回路側のＰＬＬ２１７及び送信回路側のＰＬＬ２２７へ出力すると共に、上記したように、タイミング生成回路２０７に対しても供給する。このようにして、基準クロック生成回路２０３の出力周波数（基準クロック周波数）は、受信デジタルベースバンド信号に重畳された基地局からの基準クロック周波数に追従して変化する。
次に、移動局１０４の送信動作について説明する。
チャンネルコーデック２２８は、入力される送信データに、遅延・周波数マップ回路２０８から入力されるスクランブル符号選択信号、チャンネル符号選択信号（遅延・周波数マップ回路２０８によって「送信先として適当である」と判断された基地局のみが認識できる符号を示す信号）で指定された符号を重畳することにより、送信デジタルベースバンド信号（送信ＤＢＢ信号）を生成する。
送信デジタルベースバンド信号は、Ｄ／Ａ変換器２２６によって送信アナログベースバンド信号に変換される。送信アナログベースバンド信号は、さらに、直交変調器（ＭＯＤ）２２３においてＰＬＬ２２７から供給されるローカル信号を用いて送信高周波信号に変換される。送信高周波信号は、ＴＸＡＧＣアンプ２２４、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２２及び電力増幅器（ＰＡ）２２１において、所定の伝送帯域幅の信号のみが通過され、通過された信号はさらに増幅される。その後、送信高周波信号は、デュープレクサ（ＤＵＰ）２０２においてアンテナ２０１に導かれ、送信信号（上り信号）としてアンテナ２０１から送信される。
以上のように、移動局１０４は、受信動作および送信動作を行う。
次に、図１を参照して、この例の移動無線通信システムの動作について説明する。
図１Ａに示すように、基地局１０１と基地局１０２との間に在る移動局１０４が、基地局１０１から遠ざかり、基地局１０２に向かう通信状況について説明する。
このとき、移動局１０４の遅延・周波数マップ回路２０８は、遅延プロファイル検索回路２０６からフレームタイミング時間補正量に含まれる基地局情報（スクランブル符号）を受け取る。また、遅延・周波数マップ回路２０８は、周波数オフセット推定回路２０５から（受信した）基地局毎の周波数オフセット量を受け取る。そして、遅延・周波数マップ回路２０８は、基地局情報（スクランブル符号）と周波数オフセット量とに基づいて、基地局１０２と基地局１０３とが、移動局１０４の進路前方に在ると認識する。それとともに、遅延・周波数マップ回路２０８は、基地局１０１が移動局１０４の進路後方に在ると認識する（相対位置変動の認識）。
受信および復調時には、移動局１０４は、スクランブル符号によって、移動局１０４の進路前方に在る基地局１０２、１０３からの下り信号Ｓｄｄ、Ｓｄａを識別する。これは、周波数オフセット推定回路２０５、アキュムレータ回路２０４、基準クロック生成回路２０３、遅延プロファイル検索回路２０６、遅延・周波数マップ回路２０８、タイミング生成回路２０７、フィンガ回路２１８、及びＲＡＫＥ回路２１９等の働きにより実現できる。また、移動局１０４は、識別した下り信号Ｓｄｄ、Ｓｄａのうち、例えば、受信強度の高い方の下り信号を、必要に応じて、ソフトハンドオーバして、逐次選択して復調する。
この結果、移動局１０４は、進路前方の基地局１０２からの下り信号又は基地局１０３からの下り信号のみを選択して復調する。そして、周波数オフセット推定回路２０５、アキュムレータ回路２０４、基準クロック生成回路２０３、及びＰＬＬ２１７の働きにより、移動局１０４は、基準クロックの周波数を、基地局１０２、１０３からの下り信号（受信高周波信号）の周波数に追従させる。このため、基準クロックの周波数は、ドップラー効果の影響を受けて、上方にずれる。すなわち、基準クロックの周波数は、式（２）により表される値となる（ここで、ｖは移動局１０４の移動速度、ｃは光速である）。
一方、送信時には、遅延・周波数マップ回路２０８及びチャンネルコーデック２２８等の働きにより、移動局１０４は、移動局１０４の進路後方に在る基地局１０１のみが識別できる、スクランブル符号化を行った上り信号Ｓｕｂを生成して、これを送信する。上り信号（送信高周波信号）の送信タイミングおよび周波数は、周波数オフセット推定回路２０５、アキュムレータ回路２０４、基準クロック生成回路２０３、及びＰＬＬ２２７の働きにより、受信高周波信号（下り信号）の周波数に追従する基準クロックを基に生成される。よって上り信号の周波数は、基準クロックと同様に、上方にずれる。すなわち、上り信号の周波数は、式（２）により表される値となる。移動局１０４から送信された上り信号Ｓｕｂは、スクランブル符号化によって基地局１０１のみによって受信される。
基地局１０１は、移動局１０４の進路後方に存在する。このため、基地局１０１が受信する信号、すなわち移動局１０４から送信されてきた上り信号Ｓｕｂの周波数は、下方にずれる。具体的には、上り信号Ｓｕｂの周波数は、式（２）において、ｖに（−ｖ）を代入した式で表される値となる。
この結果、基地局１０１で観測される周波数ｆは、
2009099247.tif 000007
となる。すなわち、下り信号Ｓｄｄ、Ｓｄａと上り信号Ｓｕｂとに対して各々発生するドップラー効果による周波数ずれは、互いにキャンセルされる。基地局１０１は、このようにずれがキャンセルされた上り信号Ｓｕｂを受信する。
次に、図１Ｂに示すように、移動局１０４が、基地局１０２を通過して、基地局１０２と基地局１０３との間に移ったときの動作について説明する。このとき、遅延・周波数マップ回路２０８は、基地局情報（スクランブル符号）と、（受信した）基地局毎の周波数オフセット量とに基づいて、基地局１０３が移動局１０４の進路前方に在ると認識する。これと共に、基地局１０１と基地局１０２とが移動局１０４の進路後方に在ると認識する。つまり、移動局１０４は、基地局１０２が、自局の進路前方から進路後方に移ったことを認識する。ここで、基地局情報（スクランブル符号）は、遅延プロファイル検索回路２０６から供給されるフレームタイミング時間補正量に含まれる。また、基地局毎の周波数オフセット量は、周波数オフセット推定回路２０５から入力される。
この認識に基づいて、移動局１０４は、受信および復調時には、スクランブル符号に基づいて、自局の進路前方に在る基地局１０３からの下り信号Ｓｄａを識別する。これは、周波数オフセット推定回路２０５、アキュムレータ回路２０４、基準クロック生成回路２０３、遅延プロファイル検索回路２０６、遅延・周波数マップ回路２０８、タイミング生成回路２０７、フィンガ回路２１８、及びＲＡＫＥ回路２１９等の働きにより実現できる。そして、移動局１０４は、下り信号送信基地局を基地局１０２から基地局１０３へソフトハンドオーバする。そして、移動局１０４は、基地局１０３からの下り信号Ｓｄａのみを選択し、それを復調する。
一方、送信時には、遅延・周波数マップ回路２０８及びチャンネルコーデック２２８等の働きにより、移動局１０４は、自局の進路後方に在る基地局１０１、１０２に対して、基地局１０１、１０２が識別できる、スクランブル符号化を行った上り信号Ｓｕｂ、Ｓｕｄを生成して、それを送信する。移動局１０４から送信された上り信号Ｓｕｂは、スクランブル符号化によって基地局１０１のみによって受信される。一方、移動局１０４から送信された上り信号Ｓｕｄは、スクランブル符号化によって基地局１０２のみによって受信される。
基地局１０１、１０２は、移動局１０４の進路後方に存在する。このため、基地局１０１、１０２において、移動局１０４から送信されてきた上り信号Ｓｕｂ、Ｓｕｄの周波数は、それぞれ、ドップラー効果の影響を受けて、下方にずれる。具体的には、上り信号Ｓｕｂ、Ｓｕｄは、式（２）において、ｖに（−ｖ）を代入した式で表される周波数の信号として、基地局１０１、１０２において観測される。この結果、基地局１０１、１０２は、下り信号Ｓｄａと上り信号Ｓｕｂ、Ｓｕｄとに対して各々発生するドップラー効果による周波数ずれがキャンセルされた上り信号Ｓｕｂ、Ｓｕｄを受信する。また、上述した構成により、ＷＣＤＭＡ通信システムでは、移動状況が図１Ａの状態から図１Ｂの状態に移ると、主たる上り信号受信基地局を、基地局１０１から、移動局１０４により近い基地局１０２へソフトハンドオーバさせることができる。なお、基地局１０３は、スクランブル符号に基づいて、これらの上り信号Ｓｕｂ、Ｓｕｄが自局宛てではないことを認識する。
以上のように、この実施形態１によれば、移動局が、進路前方にある基地局から下り信号を受信し、進路後方にある基地局へ上り信号を送信するので、基地局はドップラー効果による周波数ずれがキャンセルされた上り信号を受信する。この構成により、基地局が周波数のずれを補正する処理を行う必要がないので、補正処理のための演算量の増大およびそれにより生じる消費電力や発熱量の増加を生じることなく、良好な通信を実現できるという効果が得られる。また、上記補正処理が不要となるため、信号処理のスループットが低下しないという効果が得られる。
ここで、移動局が、一般に行うように、上り信号、下り信号ともに同一の基地局を利用して送受信を行う場合、移動局が当該基地局を通り過ぎたときに、周波数のドップラー効果によるずれが上方ずれから下方ずれに急速に変化する。この急速なずれに対して、オフセット推定機能が追随できないと、信号誤り率の増加など信号品質の劣化が生じてしまうという問題があった。
これに対して、本発明では、移動局が、ドップラー効果により周波数が上方にずれた信号のみ、または下方にずれた信号のみを、常に下り信号として選択するので、ドップラー効果による周波数ずれの極性が反転することに起因する信号品質の劣化を防ぐことができるという効果が得られる。
実施形態２．
図３Ａ、図３Ｂは、この発明の第２の実施形態であるＷＣＤＭＡ通信システムの全体配置構成と、移動通信状況を説明する図である。この実施形態２では、説明の都合上、図３Ａ、図３Ｂに示すように、基地局３０１、３０２、３０３が、図中左側から、この順序で、１次元空間上に離隔配置されているとする。図３Ａは、図中右側に向かう移動局３０４が、経路途中に在る基地局３０２を通過する前の移動通信状況を示す。図３Ｂは、移動局３０４が基地局３０２を通過した後の移動通信状況を示す。
この第２の実施形態では、基地局３０１、３０２、３０３が、互いに異なる送受信周波数を用いている。移動局３０４は、ドップラー効果による周波数ずれを検出することによって、基地局３０１、３０２、３０３の位置方位を認識する。この認識に基づいて、移動局３０４は、周波数を選択および指定することにより、移動局３０４への下り信号の送信に適した下り信号送信基地局及び移動局３０４からの上り信号の受信に適した上り信号受信基地局を選択する。
まず、図３Ａに示す位置方位関係での移動通信状況について説明する。
この移動状況では、移動局３０４が、基地局３０１と基地局３０２との間を、速度ｖ［ｍ／ｓ］で、図中右側に向かって移動している。移動局３０４は、ドップラー効果による周波数ずれを検出することにより、基地局３０１から遠ざかっていること、基地局３０２、基地局３０３へは近づいていることを認識する。
まず、移動局３０４が下り信号を受信する動作について説明する。
移動局３０４は、基地局３０２から送信されてくる周波数Ｆ２の下り信号Ｆｄｄ、及び基地局３０３から送信されてくる周波数Ｆ３の下り信号Ｆｄａを、ＰＬＬ２１７のローカル（ＬＯ）周波数設定を切り替えることにより、受信する。また、図示しないが、移動局３０４は、基地局３０１から送信されてくる周波数Ｆ１の下り信号も受信する。図３Ａの状況では、移動局３０４は、受信する下り信号の中から、進路前方の基地局の下り信号を選択し、これを復調する。進路前方の基地局が複数あるときは、移動局３０４は、例えば受信強度の高い下り信号、ここでは、最寄りの基地局３０２から送信されてきた周波数Ｆ２の下り信号Ｆｄを選択し、これを復調する。
一方、移動局３０４は、上り信号を送信するときは、遠ざかる基地局３０１のみが受信できる周波数Ｆ１の上り信号Ｆｕｂを生成し、それを送信する。移動局３０４から送信される周波数Ｆ１の上り信号Ｆｕｂは、基地局３０１のみによって受信される。
次に、図３Ｂに示すように、移動局３０４が基地局３０２を通過したときの移動局３０４の動作について説明する。
まず、移動局３０４が下り信号を受信する動作について説明する。
移動局３０４は、受信している信号のドップラー効果による周波数ずれを検出することによって、自局が基地局３０１、３０２から遠ざかっていること、および基地局３０３へ近づいていることを認識する。移動局３０４は、下り信号送信基地局として選択していた基地局を、基地局３０２から基地局３０３へ切り替える。そして、移動局３０４は、受信した下り信号の中から、唯一、進路前方に在る基地局３０３から送信されてきた周波数Ｆ３の下り信号Ｆｄａを選択し、これを復調する。
一方、送信時には、移動局３０４は、自局の進路後方に在る基地局３０１、３０２が受信できる周波数Ｆ１、Ｆ２の上り信号Ｆｕｂ、Ｆｕｄを生成し、それらを送信する。移動局３０４から送信されてきた周波数Ｆ１の上り信号Ｆｕｂは、基地局３０１のみによって受信される。移動局３０４から送信されてきた周波数Ｆ２の上り信号Ｆｕｄは、基地局３０２のみによって受信される。上記構成により、ＷＣＤＭＡ通信システムでは、主たる上り信号受信基地局を、基地局３０１から、移動局１０４により近い基地局３０２へ切替えることができる。
図４は、図３に示す移動局３０４の電気的構成を詳細に示すブロック図である。図４を参照して、この実施形態２に係る移動局３０４の動作について説明する。
遅延プロファイル検索回路４０４は、タイミング生成回路２０７から与えられるフレームタイミング信号と、入力される受信デジタルベースバンド信号とを比較して、フレームタイミング時間補正量を生成し、それをタイミング生成回路２０７へ出力する。
周波数オフセット推定回路４０１は、フィンガ回路２１８を構成する各フィンガからの出力であるパイロットデータ（受信デジタルベースバンド信号に重畳された基地局からの基準クロック）に基づいて、各フィンガの周波数オフセット量を算出し、それをＲＡＫＥ回路２１９に出力する。また、周波数オフセット推定回路４０１は、受信した基地局毎の周波数オフセット量を算出し、それを周波数マップ回路４０２へ出力する。
周波数マップ回路４０２は、入力される基地局毎の周波数オフセット量に基づいて、ローカル（ＬＯ）周波数情報信号を生成して、それをローカル周波数設定回路４０３へ出力する。ローカル周波数設定回路４０３は、入力されるローカル周波数情報信号に基づいて、受信用のローカル周波数設定信号を生成する。ローカル周波数設定回路４０３は、生成した受信用のローカル周波数設定信号を、受信回路側のＰＬＬ２１７へ出力することによって、ＰＬＬ２１７の受信周波数設定を行う。また、ローカル周波数設定回路４０３は、送信用のローカル周波数設定信号も生成する。ローカル周波数設定回路４０３は、生成した送信用のローカル周波数設定信号を送信回路側のＰＬＬ２２７へ出力することによって、ＰＬＬ２２７の送信周波数設定を行う。
ローカル周波数設定回路４０３は、ＰＬＬ２１７の受信周波数を基地局が存在する可能性がある周波数に順次設定していく。これにより、移動局３０４は周辺近傍に存在する基地局３０１、３０２、３０３からの下り信号を受信することができる。この結果、周波数マップ回路４０２は、基地局３０１、３０２、３０３の存在する周波数と、ドップラー効果による周波数ずれとを考慮することにより、その位置方位（相対位置変動）を認識することができる。なお、図４において、図２の構成部分と同一の構成部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
以上のように、この実施形態２によれば、移動局は、互いに異なる送受信周波数を用いる複数の基地局のうち、進路前方にある基地局からの下り信号を、ローカル周波数設定を切替えることによって受信する。また、移動局は、進路後方にある基地局が受信できる周波数の上り信号を生成して、それを該基地局に送信する。この構成により、基地局はドップラー効果による周波数ずれがキャンセルされた上り信号を受信するので、基地局が周波数のずれを補正する処理を行う必要がない。したがって、補正処理のための演算量の増大およびそれにより生じる消費電力や発熱量の増加を生じることなく、良好な通信を実現できるという効果が得られる。また、上記補正処理が不要となるため、信号処理のスループットが低下しないという効果が得られる。
また、上記実施形態１で述べたように、移動局が、ドップラー効果により周波数が上方にずれた信号のみ、または下方にずれた信号のみを、常に下り信号として選択するので、ドップラー効果による周波数ずれの極性が反転することに起因する信号品質の劣化を防ぐことができるという効果が得られる。
実施形態３．
図５Ａ、図５Ｂは、この発明の第３の実施形態であるＷＣＤＭＡ通信システムの全体配置構成と、移動通信状況を説明する図である。また、図６は、図５に示す移動局５０４の電気的構成を詳細に示すブロック図である。この実施形態３では、説明の都合上、図５Ａ、図５Ｂに示すように、基地局５０１、５０２、５０３が、図中左側から、この順序で、１次元空間上に離隔配置されている。図５Ａは、図中右側に向かう移動局（例えば、車載移動局）５０４が、経路途中に在る基地局５０２を通過する前の移動通信状況を示す。また、図５Ｂは、移動局５０４が基地局５０２を通過した後の移動通信状況を示す。
この実施形態３では、移動局５０４が、単一の無指向性アンテナ（デュプレックスアンテナ）２０１に代えて、互いに逆方向の指向性を有する２つのアンテナを備える。すなわち、移動局５０４は、進路前方に指向性を有するアンテナ２０１ａと、進路後方に指向性を有するアンテナ２０１ｂとを備える。これに伴い、この移動局５０４は、図６に示すように、図２に示したＤＵＰ２０２を備えていない。なお、この実施形態３では、基地局５０１、５０２、５０３は、共に同一の送受信周波数を用いている。
まず、図５Ａに示す位置方位関係での移動通信状況について説明する。この移動状況では、移動局５０４が、基地局５０１と基地局５０２との間を、図中右側に向かって移動している。ここで、移動局５０４は、ネットワークを経由して（近隣周辺の）基地局５０１、５０２、５０３の位置関係情報を予め保持する。移動局５０４は、前方指向性アンテナ２０１ａを介して、進路前方に在る基地局５０２、５０３から送信されてくる下り信号Ｈｄｄ、Ｈｄａを受信することに基づいて、基地局５０２、基地局５０３が進路前方に在ることを認識する。また、移動局５０４は、基地局５０１からの下り信号を受信できないことに基づいて、基地局５０１が進路後方に在ることを認識する。この認識に基づいて、移動局５０４は、進路前方の基地局５０２、５０３から受信される下り信号Ｈｄｄ、Ｈｄａのみを選択して、それらを復調する。また、移動局５０４は、後方指向性アンテナ２０１ｂを介して、進路後方の基地局５０１のみに、上り信号Ｈｕｂを送信する。
次に、図５Ｂに示すように、移動局５０４が基地局５０２を通過したときの移動状況について説明する。移動局５０４は、前方指向性アンテナ２０１ａを介して、進路前方に在る基地局５０３から送信されてくる下り信号Ｈｄａを受信することに基づいて、基地局５０３が進路前方に在ることを認識する。また、移動局５０４は、基地局５０１、５０２からの下り信号を受信できないことに基づいて、基地局５０２が進路前方から進路後方に位置するように変化したことを認識する。これにより、移動局５０４は、進路前方の基地局５０３からの下り信号Ｈｄａのみを選択して、これを復調する。また、移動局５０４は、後方指向性アンテナ２０１ｂを介して、進路後方の基地局５０１、５０２のみに上り信号Ｈｕｄ、Ｈｕｂを送信する。
以上のように、この実施形態３によれば、移動局５０４は、前方指向性アンテナ２０１ａと後方指向性アンテナ２０１ｂとで受信する下り信号に基づいて、基地局が進路前方または後方にあることを認識する。そして、移動局５０４は、前方指向性アンテナ２０１ａを介して、進路前方にある基地局から送信される下り信号のみを選択して、それを復調する。また、移動局５０４は、後方指向性アンテナ２０１ｂを介して、進路後方の基地局に、上り信号を送信する。この構成により、基地局はドップラー効果による周波数ずれがキャンセルされた上り信号を受信するので、基地局が周波数のずれを補正する処理を行う必要がない。したがって、補正処理のための演算量の増大およびそれにより生じる消費電力や発熱量の増加を生じることなく、良好な通信を実現できるという効果が得られる。また、上記補正処理が不要となるため、信号処理のスループットが低下しないという効果が得られる。
また、上記実施形態１で述べたように、移動局が、ドップラー効果により周波数が上方にずれた信号のみ、または下方にずれた信号のみを、常に下り信号として選択するので、ドップラー効果による周波数ずれの極性が反転することに起因する信号品質の劣化を防ぐことができるという効果が得られる。
実施形態４．
図７は、この発明の第４の実施形態であるＷＣＤＭＡ通信システムの全体配置構成と、移動通信状況を説明する図である。
上述の第１、第２、第３の実施形態では、複数の基地局が１次元上に離隔配置されている場合について述べたが、この第４の実施形態では、図７に示すように、複数の基地局７０１、７０２、７０３が、２次元空間に配置されている場合について述べる。
この２次元配置構成では、移動局７０４と基地局７０１、７０２、７０３との相対速度は、移動局７０４の速度ベクトルと移動局７０４から基地局７０１、７０２、７０３に向かう単位ベクトルの内積に基づいて求められる。つまり、移動局７０４が、図中右側（Ｘ軸方向）に速度ｖ［ｍ／ｓ］で移動しているとすると、移動局７０４と基地局７０１との相対速度Ｖ１は、Ｖ１＝ｖ・ｃｏｓ（ｂ）である。また、移動局７０４と基地局７０２との相対速度Ｖ２は、Ｖ２＝ｖ・ｃｏｓ（ｄ）である。また、移動局７０４と基地局７０３との相対速度Ｖ３は、Ｖ３＝ｖ・ｃｏｓ（ａ）である。ここで、ｂは、移動局７０４の速度ベクトルと、移動局７０４が基地局７０１に向かう単位ベクトルとのなす角度である。ｄは、同速度ベクトルと、移動局７０４が基地局７０２に向かう単位ベクトルとのなす角度である。また、ａは、同速度ベクトルと、移動局７０４が基地局７０３に向かう単位ベクトルとのなす角度である。
図８は、図７の移動状況で発生する、移動局から見たドップラー効果による下り信号の周波数ずれを示すグラフである。図７の移動状況では、図８に示すように、基地局７０１からの下り信号の周波数ｆｏは、移動局７０４では、
ｆｂ＝｛１＋ｖ・ｃｏｓ（ｂ）／ｃ｝ｆｏ      （１０）
として受信される。
同様に、基地局７０２からの下り信号の周波数ｆｏは、移動局７０４では、
ｆｄ＝｛１＋ｖ・ｃｏｓ（ｄ）／ｃ｝ｆｏ      （１１）
として受信される。
さらに、基地局７０３からの下り信号の周波数ｆｏは、移動局７０４では、
ｆａ＝｛１＋ｖ・ｃｏｓ（ａ）／ｃ｝ｆｏ      （１２）
として受信される。
ここで、ｃは光速である。ｆｏは、基地局７０１、７０２、７０３からの下り信号送信周波数であり、静止状態の移動局７０４によって受信される、基地局７０１、７０２、７０３からの下り信号受信周波数でもある。また、ここではドップラー効果の影響を、近似式を用いて示している。すなわち、ｖ＜＜ｃのとき、式（１）に式（３）を適用すると、
2009099247.tif 000008
が成り立つ。さらに式（１３）は、ｖ＜＜ｃのとき、
2009099247.tif 000009
が成り立つ。上記式（１０）、（１１）、（１２）では、式（１４）を用いてドップラー効果の影響による周波数ずれを説明している。
図８から明らかなように、下り信号送信周波数ｆｏに対して、基地局７０１からの下り信号受信周波数ｆｂと基地局７０３からの下り信号受信周波数ｆａの周波数のずれ量の絶対値が近似しており、かつ増減が逆である。また、この実施形態４のＷＣＤＭＡ通信システムでは、移動局７０４は、相対的に接近する基地局７０３を下り信号送信基地局として選択し、相対的に遠ざかる基地局７０１を上り信号受信基地局として指定する構成とする。これにより、基地局７０１と移動局７０４との通信、および基地局７０３と移動局７０４との通信において、それぞれ生じるドップラー効果の影響は、互いに打ち消される方向に働く。したがって、この実施形態４のＷＣＤＭＡ通信システムでは、ドップラー効果の影響を、十分に低減できるといえる。
なお、この実施形態４では、移動局７０４の速度ベクトルと、移動局７０４から基地局７０１、７０２、７０３に向かう単位ベクトルとのなす角度によっては、ドップラー効果の影響が残存する。しかしながら、ここで残存するドップラー効果の影響は、０．０１ｐｐｍ（ｐａｒｔｓ  ｐｅｒ  ｍｉｌｌｉｏｎ）、つまり、１０の８乗分の１オーダーの値である。この値は、基地局が受信する周波数に対して非常に小さい値であるため、許容範囲と考えてよい。
また、移動局７０４は、相対的に遠ざかる基地局７０１を下り信号送信基地局として選択し、相対的に接近する基地局７０３を上り信号受信基地局として指定する構成にしても、上記した構成と同様に、基地局７０１、７０３と移動局７０４との通信においてそれぞれ生じるドップラー効果の影響を、許容範囲内に十分に低減できる。
以上のように、この実施形態４によれば、複数の基地局が２次元に配置された構成のＷＣＤＭＡ通信システムでも、移動局７０４と各基地局７０１、７０２および７０３との相対速度に基づいて、移動局７０４は、自局に相対的に接近する基地局を下り信号送信基地局として選択し、相対的に遠ざかる基地局を上り信号送信基地局として選択する。この構成により、ドップラー効果による周波数ずれを許容範囲内に十分に低減できるので、基地局が周波数のずれを補正する処理を行う必要がない。したがって、補正処理のための演算量の増大およびそれにより生じる消費電力や発熱量の増加を生じることなく、良好な通信を実現できるという効果が得られる。また、上記補正処理が不要となるため、信号処理のスループットが低下しないという効果が得られる。
また、上記実施形態１で述べたように、移動局が、ドップラー効果により周波数が上方にずれた信号のみ、または下方にずれた信号のみを、常に下り信号として選択するので、ドップラー効果による周波数ずれの極性が反転することに起因する信号品質の劣化を防ぐことができるという効果が得られる。
実施形態５．
図９は、この発明の第５の実施形態に係る移動局８０４の構成を示す図である。この図を参照して、実施形態５の移動局８０４の動作について説明する。
移動局８０４は、検出手段８０５と、選択手段８０６とを備える。検出手段８０５は、複数の基地局との相対位置の変動を検出する。選択手段８０６は、検出手段８０５により検出された相対位置に基づいて、複数の基地局の中から、移動局８０４への下り信号の送信に適した下り信号送信基地局を選択すると共に、移動局８０４からの上り信号の受信に適した上り信号受信基地局を選択する。
以上のように、この実施形態５によれば、移動局８０４の検出手段８０５が、複数の基地局との相対位置の変動を検出し、選択手段８０６は、検出手段８０５により検出された相対位置に基づいて、複数の基地局の中から、下り信号を送信する下り信号送信基地局を選択すると共に、上り信号を受信する上り信号受信基地局を選択する。この構成により、基地局が周波数のずれを補正する処理を行う必要がないので、補正処理のための演算量の増大およびそれにより生じる消費電力や発熱量の増加を生じることなく、良好な通信を実現できるという効果が得られる。また、上記補正処理が不要となるため、信号処理のスループットが低下しないという効果が得られる。
以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。例えば、上述の各実施形態では、移動局は、当該移動局の進路前方に在る基地局からの下り信号を受信し、後方に在る基地局へ上り信号を送信するようにした場合について述べたが、これに限らない。移動局は、移動局の進路後方に在る基地局からの下り信号を受信し、前方に在る基地局へ上り信号を送信するようにしても、上述の各実施形態で述べたと同様に、ドップラー効果による周波数ずれをキャンセルできる。
また、上述の各実施形態では、例えば、移動局が、ドップラー効果による受信周波数ずれを検出し、あるいは、移動局が、複数の指向性アンテナを用いることにより、相対位置の変動を検出している。そして、この検出結果に基づいて、移動局が、複数の基地局の中から、下り信号を送信する下り信号送信基地局を選択すると共に、上り信号を受信する上り信号受信基地局を指定するようにしたが、これに限らない。例えば、移動局が、各基地局との相対速度を検出することにより、相対位置の変動を検出するようにしても良い。また、移動局に代えて、基地局ネットワークが、例えば、ドップラー効果による受信周波数ずれを検出し、あるいは、移動局と各基地局との相対速度を検出することにより、相対位置の変動を検出し、この検出結果に基づいて、複数の基地局の中から、下り信号を送信する下り信号送信基地局を選択すると共に、上り信号を受信する上り信号受信基地局を指定するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【０００９】
この発明の移動無線通信システムは、携帯電話や自動車無線等に適用できる。
この出願は、２００８年２月８日に出願された日本出願特願２００８−０２９６０５を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【図１Ａ】
2009099247.tif 000010
【図１Ｂ】
2009099247.tif 000011
【図２】
2009099247.tif 000012
【図３Ａ】
2009099247.tif 000013
【図３Ｂ】
2009099247.tif 000014
【図４】
2009099247.tif 000015
【図５Ａ】
2009099247.tif 000016
【図５Ｂ】
2009099247.tif 000017
【図６】
2009099247.tif 000018
【図７】
2009099247.tif 000019
【図８】
2009099247.tif 000020
【図９】
2009099247.tif 000021
【図１０】
2009099247.tif 000022
【図１１】
2009099247.tif 000023
【図１２Ａ】
2009099247.tif 000024
【図１２Ｂ】
2009099247.tif 000025
【図１３Ａ】
2009099247.tif 000026
【図１３Ｂ】
2009099247.tif 000027
【国際調査報告】
2009099247.tif 000028
2009099247.tif 000029
2009099247.tif 000030
2009099247.tif 000031