(57)【要約】【課題】ＣＤＭＡ通信で、通信状況の変化に応じてチャネル間の干渉が少ない最適な拡散符号を用いることができるようにする。【解決手段】基地局がカバーする通信領域が可変であるときに、基地局と端末とが通信中に、拡散符号を変更することを通知し、その通知後に、拡散符号をその通信のチャネルと他のチャネルとの干渉が低減されるような拡散符号に変更する。符号変更においては、干渉が大きいチャネルに対しては、同じロングコードになるように符合割り当てを調整する。【選択図】        図１
2004248315.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局が複数の端末との間で符号分割多元接続により無線通信する無線通信システムのダイナミック符号割当て符号分割多元接続通信方法において、
上記基地局は複数の拡散符号のなかから選択した拡散符号を各端末に割当てて、該拡散符号を用いて上記各端末と通信を行い、
送信するべき信号を上記基地局においてパンクチャし、作られた空きビット空間に上記割当られた拡散符号に関する情報を割り込ませて送信することにより、該割当てた拡散符号を該端末に通知することを特徴とするダイナミック符号割当て符号分割多元接続通信方法。
【請求項２】
基地局が複数の端末との間で符号分割多元接続により無線通信する無線通信システムのダイナミック符号割当て符号分割多元接続通信方法において、
上記基地局は複数の拡散符号のなかから選択した拡散符号を各端末に割当てて、該拡散符号を用いて上記各端末と通信を行い、上記拡散符号を、上記無線局と該端末との通信中に変更する際には、該変更後の拡散符号に関する情報は、該変更前の拡散符号により拡散されて送信されることを特徴とする符号分割多元接続通信方法。
【請求項３】
符号分割多元接続に基づく無線通信システムにおいて、基地局制御装置と接続され、複数の端末との間で行う無線通信に用いる符号をダイナミックに割当てる基地局であって、
複数の拡散符号のなかから選択した拡散符号を各端末に割当てる手段と、
該拡散符号を用いて上記各端末と通信を行う手段と、
上記基地局制御装置から該基地局に送られてきて、前記端末に送信するべき信号をパンクチャし、作られた空きビット空間に上記割当てられた拡散符号に関する情報を割り込ませて、該端末に送信することにより通知する割当て符号通知手段とを有することを特徴とする基地局。
【請求項４】
符号分割多元接続に基づく無線通信システムにおいて、基地局制御装置と接続され、複数の端末との間で行う無線通信に用いる符号をダイナミックに割当てる基地局であって、
複数の拡散符号のなかから選択した拡散符号を各端末に割当てる手段と、
該拡散符号を用いて上記各端末と通信を行う手段と、
上記拡散符号を、上記端末との通信中に変更する際には、変更後の拡散符号に関する情報を、該変更前の拡散符号により拡散して送信する手段とを有することを特徴とする基地局。
【請求項５】
複数の拡散符号のなかから選択して各端末に割当てられた拡散符号を用いて基地局と複数の端末とが符号分割多元接続により無線通信を行うダイナミック符号割当て符号分割多元接続通信方法において、
該基地局は、限定方向に電波を輻射可能な指向性アンテナを複数有し、
各指向性アンテナがサポートする領域を物理サブセクタと定義し、
また、隣接する複数の物理サブセクタをグループ化して、その中での通信相手との通信に同じロングコードを使用する領域を論理サブセクタと定義する場合において、
通信相手からの信号を受信する際には、
その通信相手と現在通信している論理サブセクタより、その論理サブセクタと隣接する別の論理サブセクタでの受信信号強度の時間平均値が強くなったとき、
または、複数の端末のチャネル間の空間相関と、通信に用いている拡散符号間の符号相関から求められる時空間相関が、現在の通信している論理サブセクタのロングコードを使って計算したときよりも、その論理サブセクタと隣接する別の論理サブセクタでのロングコードを使って計算したときの方が、小さくなるときには、
その論理サブセクタと隣接する別の論理サブセクタでのロングコードを使用するべく前記拡散符合の変更手順により、拡散符合の変更をおこなうことを特徴とするダイナミック符号割当て符号分割多元接続通信方法。
【請求項６】
複数の拡散符号のなかから選択して各端末に割当てられた拡散符号を用いて基地局と複数の端末とが符号分割多元接続により無線通信を行うダイナミック符号割当て符号分割多元接続通信方法において、
該基地局は、限定方向に電波を輻射可能な指向性アンテナを複数有し、
各指向性アンテナがサポートする領域を物理サブセクタと定義し、
また、隣接する複数の物理サブセクタをグループ化して、その中での通信相手との通信に同じロングコードを使用する領域を論理サブセクタと定義する場合において、
ある論理サブセクタＡの通信容量が増加して、前記ショートコードが不足する場合において、
（１）その論理サブセクタＡに隣接する論理サブセクタＢで割り当てるショートコードに空きがあるときには、
論理サブセクタＡに属し、かつ、論理サブセクタＡと論理サブセクタＢの境界にある物理サブセクタＰを、論理サブセクタＡに属するように配置換えして、
その物理サブセクタＰにいる通信相手に対しては、論理サブセクタＡのロングコードで通信するように、
（２）その論理サブセクタＡに隣接する論理サブセクタＢで割り当てるショートコードに空きがないときには、
論理サブセクタＡに属し、かつ、論理サブセクタＡと論理サブセクタＢの境界にある物理サブセクタＰに対して、
新たな論理サブセクタＣを生成して、
その物理サブセクタＣにいる通信相手に対しては、論理サブセクタＣのロングコードで通信するように、
前記拡散符合の変更の手順に従って、拡散符合の変更をおこなうことを特徴とする請求項５記載のダイナミック符号割当て符号分割多元接続通信方法。
【請求項７】
前記送信側は、アダプティブアレイアンテナを有し、
請求項５または請求項６に記載した符合変更がおこなわれる条件のときに、
通信相手間それぞれに関して、アレイ重みの内積を計算し、内積の値が高い端末群に対しては、同一のロングコードで通信するように、
前記拡散符合の変更の手順に従って、拡散符合の変更をおこなうことを特徴とする請求項５または６記載のダイナミック符号割当て符号分割多元接続通信方法。
【請求項８】
ある端末Ａの通信に用いているチャネルと、その他の端末の通信に用いているチャネルの空間相関を求め、
それを大きいものから順に並べたときの上位ｎ（ｎは、予め定められた正の整数）に対して、
端末Ａでのチャネルの拡散符号のロングコード、前記上位ｎまでのチャネルでの拡散符合のロングコードとを比較して、
端末Ａと異なっているものに対しては、端末Ａと使用するロングコードが同一のものになるように、
前記拡散符合の変更の手順に従って、拡散符合の変更をおこなうことを特徴とする請求項７記載のダイナミック符号割当て符号分割多元接続通信方法。
【請求項９】
基地局と端末が無線通信するために置かれる無線基地局において、
この基地局には、基地局制御装置が接続されていて、
制御情報を、前記端末側に送信するときに、
前記基地局制御装置から前記基地局に送られ、前記端末に送信するべき信号をこの基地局においてパンクチャし、作られた空きビット空間に前記端末に送信する制御情報を割り込ませて、前記端末側に送信することを特徴とする無線基地局。
【請求項１０】
基地局と端末が無線通信している場合の無線端末において、
請求項９記載の基地局から送られてきたパンクチャされた信号から、制御情報を取り出せる手段を有することを特徴とする無線端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイナミック符号割当て符号分割多元接続通信方法に係り、セルラ無線通信に代表される基地局と移動端末との通信に利用される符号分割多元接続通信において、拡散符号を通信状況に応じてダイナミックに変更することにより、通信中に生じる干渉を低減させるダイナミック符号割当て符号分割多元接続通信方法、および、それを実現するための基地局に関する。
【背景技術】
【０００２】
符号分割多元接続（ＣＤＭＡ, Code Division Multiple Access）は、情報信号の帯域を情報信号とは独立な符号によって広い帯域に拡散して伝送することが特徴であり、通信の秘話性、秘匿性に優れる、耐妨害性を持つ、条件の悪い伝送路にも強い、符号分割により非同期の多元接続が可能であるなどの多くの利点を持ち、特に、携帯電話などの移動体通信に適した方式であるとして、その応用が期待されている。
【０００３】
このＣＤＭＡ通信を用いた技術には、例えば、以下の特許文献１の「ＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式」がある。
【０００４】
ＣＤＭＡ通信の主たる応用分野である移動体通信では、管理区域をセルに分割して通信するセルラ通信をおこなう手法が一般的である。ここでは、ＣＤＭＡ通信の特徴を理解するため、先ず移動体通信のセルモデルの一つであるマルチセクタシステムについて説明する。
【０００５】
図７は、セルラ無線通信におけるマルチセクタシステムを説明するための模式図である。
【０００６】
セルと呼ばれる管理区域は、そこにある端末と基地局が通信する範囲である。そしてこのセルをサービスエリアに敷き詰めることにより、端末がサービスエリア内でその内の少なくとも一つの基地局と通信することが可能としている。
【０００７】
図７では、円で示されるエリアがセル４２であり、基地局４０のカバーするエリアを示している。
【０００８】
このセル４２を、指向性を有するアンテナを用いることにより、空間的に分割しているものがセクタ４１と言う管理区域であり、図７では斜線の扇形の区域で示されている。セクタ４１は、指向性アンテナを用いているので、そのセクタ外からの干渉を排除でき、通信容量を増加させることができる。
【０００９】
そして、このセル、セクタシステムでは、携帯電話などの移動端末はいづれかのセル、セクタに属しており、そのセルを管理する基地局が発する着呼信号を受信することで着呼サービスを実現する。このとき、端末は近接する基地局が発する共通制御信号を定期的に探索していて、周囲にある基地局状況を常に把握している。また、移動により、セル、セクタの切換えが必要になったときには、適当な基地局に再度位置登録することでハンドオーバ（管理区域が切り代わるときの回線切換え手続き）が実施される。
【００１０】
次に、ＣＤＭＡ通信において、拡散に用いられる符号について説明する。
【００１１】
ＩＳ−９５やＷ−ＣＤＭＡに代表されるＣＤＭＡシステムでは、特に基地局から端末への下り回線において、ロングコードとショートコードのビット毎の積、あるいは、排他的論理和を取った同期した符号を拡散符号として用いている。
【００１２】
それぞれのコードの役割は以下の様に説明される。
【００１３】
すなわち、ショートコードは、１シンボルを周期とする直交符号が用いられ、セクタ内に複数存在する通信間の識別と、各通信間の干渉削減に貢献している。
【００１４】
また、ロングコードは、セクタあるいはセル毎に異なる位相、あるいは異なる符号系列をもった長い周期の符号が用いられ、上で説明したセクタあるいはセルの識別に利用されている。
【００１５】
この二つの特徴を簡単にまとめると以下の表１に示されるようになる。
【００１６】
【表１】
2004248315.tif 000003
同一のロングコードに対して、異なるショートコードとの演算を施した符号同士は直交するが、ロングコードが互いに異なる符号間では、異なるショートコードとの演算を施しても、それらの符号同士は直交しない。符号が直交すると言うことは、それらを用いて拡散された通信が、互いに干渉しないということであり、符号が直交しないということは、それらを用いた通信が、互いに干渉し合うと言うことである。
【００１７】
ところで、ＣＤＭＡ通信においては、干渉を削減することにより、通信容量を改善することができる。容量を大幅に増加させる方法として、干渉キャンセラやアダプティブアレイアンテナといった新しい技術の導入が検討されている。こうした干渉除去技術の導入により、従来数以上の端末と同時接続が可能となる。
【００１８】
以下では、図８を用いてアダプティブアレイアンテナを採用する通信システムについて簡単に説明しよう。
【００１９】
図８は、アダプティブアレイアンテナを採用する通信システムの基地局のブロック図である。
【００２０】
この基地局は、複数のアンテナを持つ。複数のアンテナが受信した信号は、ＲＦ部８でダウンコンバートされた後、ビーム形成部２０により受信信号の信号対干渉電力比が最大になるよう重み付け加算される。このビーム形成部２０の働きにより空間フィルタが形成される。
【００２１】
すなわち、所望ユーザに対してメインビームを向け、また主要干渉波方向にはヌルをもったアンテナパタンが形成される。このように、アンテナを物理的に回転させるなどの操作を伴わず、電気的な回路によって指向性を可変にできるのが、アダプティブアレイアンテナの特徴である。この重み付け合成された信号は、受信機１０で復調され、ユーザ情報が得られる。
【００２２】
下り回線においても同様にビーム形成することができる。送信データ生成部６で作成された信号は、上り回線のチャネル（伝搬路）情報からそれぞれの端末方向に適応させたビーム形成をおこない、限定された空間に信号の送信を行うことが可能である。文献を示すと、例えば、以下の非特許文献１において、上り回線で得られた相関行列をもとに下り回線の重みを推定する方法が示されている。このビーム形成により、下り回線においても大幅に干渉電力を抑圧することが可能となる。したがって、アダプティブアレイアンテナの採用により、その干渉抑圧能力から、端末の同時接続数を急激に増加させ、拡散率以上の端末の同時接続数を実現することができる。
【００２３】
なお、アダプティブアレイアンテナについては、例えば、以下の非特許文献２に記載されている。このように、アダプティブアレイアンテナを用いることにより、セルラ無線通信において、ある基地局がカバーするセル内で、その基地局に対して同時に接続できる端末の数を増やすことができる。
【００２４】
【特許文献１】特開平１０−１４５２８２号公報
【００２５】
【非特許文献１】１９９７年電子情報通信学会総合大会Ｂ−５−８８
【非特許文献２】NTT DoCoMoテクニカルジャーナルVol.5 No.4、pp25
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
上記従来技術で説明したように、ＣＤＭＡ通信は、拡散符号により情報信号のスペクトルを拡散して、多元接続をおこなうようにするものである。すなわち、ＣＤＭＡ通信では、符号によりチャネル（伝搬路）を分離して多元接続をおこなっている。
【００２７】
このＣＤＭＡ通信の原理を裏から言うと、使用可能な符号の数が多重化できる上限であると言うことを意味する。上述のＩＳ−９５、Ｗ−ＣＤＭＡなどのシステムでは、ロングコードとショートコードの両方のコードを用いて、ショートコードの直交性により、特に下り回線においてチャネル間の干渉を削減するものであった。このショートコードによる回線の直交化は、同一チャネル間干渉削減に非常に有力であるものの、直交する符号数が高々ショートコードの長さ分しか存在しないことが課題である。このため直交するショートコードの数が不足する事態におちいる恐れがある。
【００２８】
この対策となる従来技術として、端末毎個別に異なる位相のロングコードを使用し、互いのチャネルを識別する方法が提案されている。しかしながら、この技術では、ロングコードが異なる通信間で大きな干渉が発生し、セクタ内干渉というべき従来には無かった問題が浮上してくる。
【００２９】
このように、ショートコードの数が不足すると、違ったロングコードを用いざるを得ないことになる。ロングコードが違う符号同士では、一般に直交するとは限らないため、チャネル間での干渉が増加し、通信品質の劣化が発生する。
【００３０】
また、上記特許文献１では、数種類の拡散符号のうちから伝送速度に応じて最適なものを選択する技術が開示されているが、拡散符号の不足に対処し、干渉を低減するという発想は見られない。
【００３１】
一方、従来技術で紹介したアダプティブアレイアンテナシステムは、複数のアンテナを用いてビームを作成し、このビームを通信相手に向けて電力を送信する。このため、セル内の全ての端末が互いに干渉するのではなく、基地局から見て、空間的に近くにいる一部の端末間で干渉が発生する。先に述べた直交する符号の不足から、干渉が増加すると言う問題は、アダプティブアレイアンテナの空間選択性から確率的には大幅に削減することが可能である。
【００３２】
しかしながら、本発明を適用する無線通信システムが移動体通信であるがゆえの固有の問題点が発生する。それは、端末は通常時間的に移動していることである。このため、リンク確立時に最適となるコードを割当ても、互いの干渉量や干渉相手が時間的に変化するため、時間経過と共に通信品質の劣化が発生する恐れがある。すなわち、移動する端末においては、状況の変化に応じて最適な符号が変化するという潜在的な問題点である。
【００３３】
一方、狭いビーム幅をもつセクタアンテナ（セクタ単位の指向性を有するアンテナ）システムでは、端末は頻繁にセクタ間のハンドオーバを経験し、その度にネットワークを介してハンドオーバ手続きを実行する必要があった。この現象は、通信中の端末のみならず、待ち受け時の端末に関しても同様の再登録が必要となることを意味する。このため端末の電池寿命が短くなるという問題点がある。
【００３４】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、その目的は、基地局と端末の通信状況に応じて、チャネル間の干渉が少ない最適な拡散符号を用いる方法であって、基地局主導で符号の変更のタイミングを検知し、通信中の端末との間でダイナミックに符号割り当てを変更することが可能な符号分割多元接続通信方法を提供することにある。
【００３５】
また、その目的は、このダイナミック符号割当て符号分割多元接続通信方法において、通信に用いるアダプティブアレイアンテナ、セクタアンテナ等の特性から生じる空間相関、符号の相関などの状況により、符号変更のおこないチャネル間の干渉を低減することを特徴する通信方法を提供することにある。
【００３６】
さらに、その目的は、このダイナミック符号割当て符号分割多元接続通信方法により、基地局主導のハンドオーバをおこなうことにより、端末の消費電力を少なくし、電池寿命を長持ちさせる通信方法を提供することにある。また、基地局に基地局制御装置が接続されているシステムにおいて、ネットワークを介さずに、上記の符号変更をおこなうことを可能にすることにより、基地局と基地局制御装置との間のネットワークの負荷を軽減する通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３７】
上記目的を達成するために、ダイナミック符号割当て符号分割多元接続通信方法の第一の構成は、基地局が複数の端末との間で符号分割多元接続により無線通信する無線通信システムのダイナミック符号割当て符号分割多元接続通信方法において、上記基地局は複数の拡散符号のなかから選択した拡散符号を各端末に割当てて、該拡散符号を用いて上記各端末と通信を行い、送信するべき信号を上記基地局においてパンクチャし、作られた空きビット空間に上記割当られた拡散符号に関する情報を割り込ませて送信することにより、該割当てた拡散符号を該端末に通知するようにしたものである。
【００３８】
上記目的を達成するために、ダイナミック符号割当て符号分割多元接続通信方法の第二の構成は、基地局が複数の端末との間で符号分割多元接続により無線通信する無線通信システムのダイナミック符号割当て符号分割多元接続通信方法において、上記基地局は複数の拡散符号のなかから選択した拡散符号を各端末に割当てて、該拡散符号を用いて上記各端末と通信を行い、上記拡散符号を、上記無線局と該端末との通信中に変更する際には、該変更後の拡散符号に関する情報は、該変更前の拡散符号により拡散されて送信されるようにしたものである。
【００３９】
また、上記目的を達成するために、基地局の第一の構成は、符号分割多元接続に基づく無線通信システムにおいて、基地局制御装置と接続され、複数の端末との間で行う無線通信に用いる符号をダイナミックに割当てる基地局であって、複数の拡散符号のなかから選択した拡散符号を各端末に割当てる手段と、該拡散符号を用いて上記各端末と通信を行う手段と、上記基地局制御装置から該基地局に送られてきて、前記端末に送信するべき信号をパンクチャし、作られた空きビット空間に上記割当てられた拡散符号に関する情報を割り込ませて、該端末に送信することにより通知する割当て符号通知手段とを有するようにしたものである。
【００４０】
上記目的を達成するために、基地局の第二の構成は、符号分割多元接続に基づく無線通信システムにおいて、基地局制御装置と接続され、複数の端末との間で行う無線通信に用いる符号をダイナミックに割当てる基地局であって、複数の拡散符号のなかから選択した拡散符号を各端末に割当てる手段と、該拡散符号を用いて上記各端末と通信を行う手段と、上記拡散符号を、上記端末との通信中に変更する際には、変更後の拡散符号に関する情報を、該変更前の拡散符号により拡散して送信する手段とを有するようにしたものである。
【００４１】
上記目的を達成するために、ダイナミック符号割当て符号分割多元接続通信方法の第三の構成は、複数の拡散符号のなかから選択して各端末に割当てられた拡散符号を用いて基地局と複数の端末とが符号分割多元接続により無線通信を行うダイナミック符号割当て符号分割多元接続通信方法において、該基地局は、限定方向に電波を輻射可能な指向性アンテナを複数有し、各指向性アンテナがサポートする領域を物理サブセクタと定義し、また、隣接する複数の物理サブセクタをグループ化して、その中での通信相手との通信に同じロングコードを使用する領域を論理サブセクタと定義する場合において、通信相手からの信号を受信する際には、その通信相手と現在通信している論理サブセクタより、その論理サブセクタと隣接する別の論理サブセクタでの受信信号強度の時間平均値が強くなったとき、または、複数の端末のチャネル間の空間相関と、通信に用いている拡散符号間の符号相関から求められる時空間相関が、現在の通信している論理サブセクタのロングコードを使って計算したときよりも、その論理サブセクタと隣接する別の論理サブセクタでのロングコードを使って計算したときの方が、小さくなるときには、その論理サブセクタと隣接する別の論理サブセクタでのロングコードを使用するべく前記拡散符合の変更手順により、拡散符合の変更をおこなうようにしたものである。
【００４２】
より詳しくは、上記ダイナミック符号割当て符号分割多元接続通信方法において、複数の拡散符号のなかから選択して各端末に割当てられた拡散符号を用いて基地局と複数の端末とが符号分割多元接続により無線通信を行うダイナミック符号割当て符号分割多元接続通信方法において、該基地局は、限定方向に電波を輻射可能な指向性アンテナを複数有し、各指向性アンテナがサポートする領域を物理サブセクタと定義し、また、隣接する複数の物理サブセクタをグループ化して、その中での通信相手との通信に同じロングコードを使用する領域を論理サブセクタと定義する場合において、ある論理サブセクタＡの通信容量が増加して、前記ショートコードが不足する場合において、
（１）その論理サブセクタＡに隣接する論理サブセクタＢで割り当てるショートコードに空きがあるときには、
論理サブセクタＡに属し、かつ、論理サブセクタＡと論理サブセクタＢの境界にある物理サブセクタＰを、論理サブセクタＡに属するように配置換えして、その物理サブセクタＰにいる通信相手に対しては、論理サブセクタＡのロングコードで通信するように、
（２）その論理サブセクタＡに隣接する論理サブセクタＢで割り当てるショートコードに空きがないときには、
論理サブセクタＡに属し、かつ、論理サブセクタＡと論理サブセクタＢの境界にある物理サブセクタＰに対して、新たな論理サブセクタＣを生成して、その物理サブセクタＣにいる通信相手に対しては、論理サブセクタＣのロングコードで通信するように、
前記拡散符合の変更の手順に従って、拡散符合の変更をおこなうようにしたものである。
【００４３】
また詳しくは、上記ダイナミック符号割当て符号分割多元接続通信方法において、前記送信側は、アダプティブアレイアンテナを有し、上記符合変更がおこなわれる条件のときに、通信相手間それぞれに関して、アレイ重みの内積を計算し、内積の値が高い端末群に対しては、同一のロングコードで通信するように、前記拡散符合の変更の手順に従って、拡散符合の変更をおこなうようにしたものである。
【００４４】
さらに詳しくは、上記ダイナミック符号割当て符号分割多元接続通信方法において、ある端末Ａの通信に用いているチャネルと、その他の端末の通信に用いているチャネルの空間相関を求め、それを大きいものから順に並べたときの上位ｎ（ｎは、予め定められた正の整数）に対して、端末Ａでのチャネルの拡散符号のロングコード、前記上位ｎまでのチャネルでの拡散符合のロングコードとを比較して、端末Ａと異なっているものに対しては、端末Ａと使用するロングコードが同一のものになるように、前記拡散符合の変更の手順に従って、拡散符合の変更をおこなうようにしたものである。
【００４５】
上記目的を達成するために、基地局の第三の構成は、基地局と端末が無線通信するために置かれる無線基地局において、この基地局には、基地局制御装置が接続されていて、制御情報を、前記端末側に送信するときに、前記基地局制御装置から前記基地局に送られ、前記端末に送信するべき信号をこの基地局においてパンクチャし、作られた空きビット空間に前記端末に送信する制御情報を割り込ませて、前記端末側に送信するようにしたものである。
【００４６】
上記目的を達成するために、無線端末の構成は、基地局と端末が無線通信している場合の無線端末において、上記基地局から送られてきたパンクチャされた信号から、制御情報を取り出せる手段を有するようにしたものである。
【発明の効果】
【００４７】
本発明によれば、基地局と端末の通信状況に応じて、チャネル間の干渉が少ない最適な拡散符号を用いる方法であって、基地局主導で符号の変更のタイミングを検知し、通信中の端末との間でダイナミックに符号割り当てを変更することが可能な符号分割多元接続通信方法を提供することができる。
【００４８】
また、本発明によれば、このダイナミック符号割当て符号分割多元接続通信方法において、通信に用いるアダプティブアレイアンテナ、セクタアンテナ等の特性から生じる空間相関、符号の相関などの状況により、符号変更のおこないチャネル間の干渉を低減することを特徴する通信方法を提供することができる。
【００４９】
さらに、本発明によれば、このダイナミック符号割当て符号分割多元接続通信方法により、基地局主導のハンドオーバをおこなうことにより、端末の消費電力を少なくし、電池寿命を長持ちさせる通信方法を提供することができる。また、基地局に基地局制御装置が接続されているシステムにおいて、ネットワークを介さずに、上記の符号変更をおこなうことを可能にすることにより、基地局と基地局制御装置との間のネットワークの負荷を軽減する通信システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
以下、本発明に係る各実施形態を、図１ないし図６を用いて説明する。
【００５１】
〔実施形態１〕
以下、本発明に係る第一の実施形態を、図１を用いて説明する。
（I）本実施形態の通信システムの構成と動作
先ず、図１を用いて本実施形態の通信システムの構成と動作について説明する。
図１は、本発明の第一の実施形態に係る通信システムの構成を示すブロック図である。
【００５２】
この構成は、送信機９から、受信機１９に無線送信している場合であり、下り回線では、基地局にある送信機９から、受信機１９としての端末に電波を送信する場合に該当する。
【００５３】
送信機９から送信された信号は、受信機１９に受信される。ここでは、送信機アンテナ７および受信機アンテナ１７が、それぞれ１本ある場合を例に説明するが、複数のアンテナを持つシステムにおいても本発明の効果は変わらない。
【００５４】
データ生成部６で作成された信号は、マルチプレクサ５において制御情報を加えられ、拡散部３で任意の拡散符号と掛け合わされる。その信号はＲＦ部８を経由してアップコンバートされた後、アンテナ７から送信される。
【００５５】
拡散符号生成器２は、符号制御部１の指示に従って、拡散符号の決定と生成をおこなっている。符号制御部１は、送信機制御部４から指示されて符号の管理をおこなつており、通信中に符号制御部１に指示を与え拡散符号を変更することができる。本発明の主眼とするところは、このようにＣＤＭＡ通信において、通信中に拡散符号の変更をおこなえる手段を提供するものである。
【００５６】
拡散符号を変更するときには、受信機側も逆拡散の符号を変更しなければならないため、受信機１９に対して拡散符号の変更を通知する必要がある。この通知をおこなう制御信号は、送信機制御部４でつくられ、マルチプレクサ５で送信信号に付加されて、受信機１９側に送られる。
【００５７】
受信機１９側では、アンテナ１７で受信した信号は、ＲＦ部１８においてダウンコンバートされ、ベースバンド信号に復調される。そして、逆拡散部１３において、送信機と同じ拡散符号を用いて逆拡散することで元の信号を復調することができる。復調された信号は、デマルチプレクサ１５において制御情報が取り除かれ、ユーザ情報が得られる。デマルチプレクサ１５で取り除かれた制御信号は、受信機制御部１４によって解析され必要な処理が施される。
【００５８】
デマルチプレクサ１５で取り除かれた制御情報が拡散符号の変更通知である場合には、制御部１４は、符号制御部１１に符号が変更されることを知らせる。そして、変更通知を受けた符号制御部１１は、符号生成部１２を制御し、逆拡散部１３で、逆拡散のために使用している拡散符号を変更する。
【００５９】
このような一連の手続きにより、本発明のＣＤＭＡ通信では、通信中にダイナミックに拡散符号を変更することが可能になる。これによって、通信中に通信相手が、他の通信と干渉が大きくなったときなど、符号を変更して通信間の干渉を低減させるようにするのが本発明の基本的なアイデアである。
（II）符号変更の仕方
（I）では、送信機９側から受信機１９側に拡散符号の変更通知をおこなう手順について述べたが、送信機制御部１は、符号変更の通知と共に、変更される時刻を通知することが可能である。受信機は送信側に同期しており、ベースバンドにおける符号タイミングと周波数ずれは補正されている状態にある。したがって、拡散符号の変更タイミングが分かれば、受信機は瞬時にかつシームレスに符号変更をおこなうことができる。この手続きは、従来のハンドオーバと同等の処理にあたる。しかし、変更タイミングを受信側に教えてやれば、変更後と変更前の両符号を用いて通信するソフタハンドオーバ状態を取る必要がないため、端末における受信機資源を有効に活用でき、効率よい通信が可能となる。通知する時刻は、通知をおこなったフレームからの相対フレーム数あるいは相対スロット数で与えることができる。これにより、受信側では伝搬遅延を意識せずに符号の切り換えが可能となる。
【００６０】
このように、変更通知に加え、変更時刻を通知することにより、通信中に符号の切り換えを瞬時におこなうことが可能となる。
【００６１】
また、従来のソフタハンドオーバ手順と同様に、いったん、変更前の旧符号と変更後の新符号の両方を送信してもよい。この場合、受信機１９側で新符号による受信が確認できたなら、受信機１９は通信ができたことを通知する信号を送信機９に返信する。送信機９は、確認が取れた時点で、旧符号による送信を取りやめる。この手順によって符号の変更をスムーズにおこなうことができる。
（III）符号変更のきっかけ
本発明のＣＤＭＡ通信で符号変更が発生するきっかけは二通りある。
【００６２】
一つ目は、新たな呼の発生によりショートコードが不足する場合である。
【００６３】
二つ目は、端末の移動により伝搬路が変わり、符号相関と伝搬路の相関の関係が最適状態からずれた場合である。
【００６４】
いずれの場合にも、拡散符号を最適なものに取りなおすことが望ましい。例えば、一つ目の新たな呼の発生により、ショートコードが不足する場合について説明しよう。例えば、拡散率（spreading ratio）が１２８であったとする。また、簡単のため、全てのショートコード長が同じである単一伝送速度の場合であるものとする。このときには、直交するショートコードの数は、１２８個存在する。したがって、接続端末数が１２８を超えると、同じロングコードを持つ符号はなくなり、異なるロングコードを用いる必要がある。符号を生成するために新たにロングコードを用いると、他とロングコードが異なるために強い干渉が発生するおそれがある。したがって、このようなときには、拡散符号として最適なものを用いることにより干渉を低減する必要が生じてくる。
（IV）符号の決定
次に、干渉が少なくなる符号を決定する方法について説明する。
【００６５】
一般に、ＣＤＭＡ通信の場合には、電波の干渉を決定する要因としては、通信間についてのチャネルの（伝搬路）の空間相関と符号相関がある。したがって、干渉を低減させるためには、通信間についてチャネル（伝搬路）の空間相関と符号相関との積が最小になる符号の組み合わせを探索する。そして、探索した符号の組み合わせとなるよう、拡散符号を変更する。このような考え方により、上記（III）の一つ目の場合、すなわち、端末の接続数が直交するショートコード数以上ある場合においても、常に同一チャネル間干渉を最小に保つことができる。
【００６６】
以下では、セクタアンテナ（セクタ単位の指向性を有するアンテナ）を例に採って、この符号の決定を具体的に説明しよう。セクタアンテナの指向性は、固定されているものとして考える。
【００６７】
セクタアンテナの伝送チャネルの空間相関は、以下の（式１）で与えられる。
【００６８】
【数１】
2004248315.tif 000004
ここで、Ｇｋ（θ）は、ｋ番目のセクタアンテナの指向性パタンであり、（式１）は、ｋ番目のセクタアンテナのチャネルとｌ番目のセクタアンテナのチャネルの空間相関である。
【００６９】
一般に無線通信は、独立なフェージングを受けた伝送チャネル(伝搬路)を介しておこなわれる。そして、各チャネルの関係は、チャネル間の空間相関を調べることで判明する。空間相関が高いチャネル間は、互いに干渉が発生しやすいと言うことを意味する。
【００７０】
既に説明したマルチセクタシステムのＣＤＭＡ通信においては、通常、各セクタに対して異なるロングコードが割り付けられて、通信するようになっている。そのため各セクタの境界域で大きな干渉が発生することが予想される。
【００７１】
一方、ｋ番目のチャネルとｌ番目のチャネル間の時間相関は、以下の（式２）で与えられる。
【００７２】
【数２】
2004248315.tif 000005
ここで、ｃｋ（ｉ）は、ｋ番目のチャネルの時間ｉにおける拡散符号である。
【００７３】
この空間相関と時間相関の両者を加味した時空間相関は、（式１）と（式２）の両者を掛け合わせることによって得られる。時空間相関が小さいほど、各通信間の関わりが小さく、干渉も発生しにくいことを意味する。
【００７４】
したがって、例えば、空間相関が高いチャネル同士については、符号相関の低い同一のロングコードを使った符号を割り当てることで、時空間相関を小さく保つことができる。
【００７５】
また、セル全体の総合的な時空間相関は、以下の（式３）で与えられる。
【００７６】
【数３】
2004248315.tif 000006
ここで、Σのサフィクスは、セルに属するセクタの全ての和を取ることを意味している。セル全体としては、（式３）で与えられる総合的な時空間相関が最小となる拡散符号の組み合わせを探索することで、最も干渉が小さくなる組み合わせを見つけることができる。
【００７７】
上の説明では、指向性が固定的なセクタアンテナを例に採り説明したが、指向性が可変なアダプティブアレイアンテナを使用する場合も同じ考え方を採用できる。
【００７８】
アンテナがアダプティブアレイアンテナのときには、空間相関の算出式として、以下の（式４）を用いる。
【００７９】
【数４】
2004248315.tif 000007
ここで、ｗｋは、ｋ番目のアダプティブアレイアンテナの重みである。このｗｋは、アンテナ数ｍ個からなるベクトルであり、また、上付きのＨは、ハミルトニアン（複素共役転置演算）を示している。
【００８０】
アダプティブアレイアンテナの場合は、（式４）で得られた空間相関と（式２）で得られる符号相関を掛け合わせた時空間相関を評価することで干渉が最も小さくなる組み合わせを見つけ出すことができる。
【００８１】
上では、アダプティブアレイアンテナの重みは、１パスしかない場合を例にして説明している。これに対して、マルチパスが観測され、それぞれに対して個別のアレイ重みを作成するアダプティブアレイアンテナシステムにおいては、各パス毎のアレイ重みを加算平均することで、平均的な到来方向情報を推定することができる。このとき、いずれかのアンテナを基準として、このアンテナの重みの位相が０、すなわち、実数値になるように回転してから加算する必要がある。あるいは、信号サブスペースから重みを推定するシステムにおいては、各パスに関する信号サブスペースを加算してから相関評価用のアレイ重みを推定してもよい。この推定重みは、全てのパスの情報を含んでおり、確率的に最も信号が到来する方位情報を含んだ結果となる。
【００８２】
ところで、上のアルゴリズムにおいては、常に伝送チャネル(伝搬路)が変化する移動体通信においては、常時、相関の計算をする必要があり、基地局側での計算負荷が高い。そこで、各チャネル毎に個別の干渉電力測定手段を持ち、測定した干渉電力が予め定められた閾値以上になった場合にのみ、上記の相関計算を始めることにすれば、計算量を削減できる。干渉電力を測定するには、未使用の拡散符号において逆拡散した信号の電力を測定するか、あるいは、伝搬路推定結果の分散から求めることができる。
【００８３】
なお、送信電力制御をおこなうＣＤＭＡシステムでは、電力制御のために信号対干渉雑音比を測定している。この干渉雑音情報に基づいて干渉電力の測定が可能であるから、本機能のために、新たに特別な付加回路を取りつける必要はない。
【００８４】
このように不要な相関演算を減らすことができ、基地局側での計算負荷が低減することができる。
【００８５】
〔実施形態２〕
以下、本発明に係る第二の実施形態を、図２および図３を用いて説明する。
図２は、本発明の第二の実施形態に係る通信システムの構成を示すブロック図である。
図３は、符号のパンクチャをおこなったときのデータ構造を説明する模式図である。
【００８６】
上記第一の実施形態では、制御信号を図１に示される送信機９のマルチプレクサ５で合成して、受信機１９側に送信していた。本実施形態のシステム構成では、送信機９側に基地局制御装置６０がネットワーク５０を介してつながっているものとする。そして、この構成では、制御信号は、基地局制御装置６０で生成され、基地局の送信機９に送られるようになっている。
【００８７】
ところでこの構成の場合には、基地局制御装置６０で制御情報を管理するようにし、基地局では制御情報を管理するようにしていない。そのため、実施形態１と同様の思想で、通信中に拡散符号を変更しようとすると、基地局が通信間の干渉を検知し、いったん基地局制御装置６０に上で説明したような伝送チャネル(伝搬路)や、符号の相関に関する情報を送り、それによって、基地局制御装置６０で符号変更の制御情報を発行してもらう必要がある。しかしながら、このようにすると、装置の間のネットワーク５０の負担が大きくなり効率的ではない。
【００８８】
そこで、本実施形態では、基地局の送信機９で拡散符号の切り換えの判断をおこない、拡散符号の切り換えの処理に関しては、送信機側のみでおこなおうとするものである。これによって、基地局と基地局制御装置６０間のネットワーク５０の負荷を軽減させ、基地局制御装置５０の負担を分散させることができる。
【００８９】
より具体的に言うと、送信機９では、基地局制御装置６が作成した情報を、ビットパンクチャ装置６３においてパンクチャする。ここで、「パンクチャ」とは、正規のデータに対して内容を改変して、その他の情報を割り込ませることを意味する。マルチプレクサ５は、その空いたビット空間に、符号変更の通知と拡散符号の情報を挿入する。例えば、図３（a）が正規のデータであるとして、二番目のブロックのＢが削除可能なブロックであるとする。このとき、（ｂ）の様に、ブロックＢを削り、データの後ろに、拡散符号Ｅを付加する。このような方法が可能になるのは、一般に、無線通信では、符号化率が１以下となる畳み込み符号やターボ符号等のチャネル符号化がおこなわれており、多少の送信データビットのパンクチャは、その通信性能にほとんど影響しないということが挙げられる。
【００９０】
なお、符号変更に関するもの以外の一般の制御情報、例えば、セル間ハンドオーバ等の制御信号は、原則に従って、基地局制御装置の制御部６１で作成され、基地局制御装置内のマルチプレクサ６４により送信信号に挿入される。
【００９１】
なお、符号変更の通知がおこなわれたことの受信機側での認識は、以下のようにしておこなう。すなわち、先頭の３ブロックの符号誤りを計算し、もし、「Ａ、Ｃ、Ｄ」で送られてきたものとして、符号誤り率を計算して、それが０に極めて近いものであるなら、符号変更のビットパンクチャがおこなわれたものと認識する。正常通り、「Ａ、Ｂ、Ｃ」が送られてきたときには、「Ａ、Ｃ、Ｄ」で送られてきたものとしての符号誤り率を計算したときには、当然符号誤り率が大きくなることが予想されるからである。
【００９２】
また、この基地局でのビットパンクチャの手法は、拡散符号の変更の処理だけでなく、基地局制御装置６０に知らせる必要がなく、基地局だけで作成した情報を受信機側に伝えたいときに、広く適用可能な手法であるといえる。
【００９３】
〔実施形態３〕
以下、本発明に係る第三の実施形態を、図４および図５を用いて説明する。
図４は、本発明に係る第三の実施形態のセクタの概念を説明するための模式図である。
図５は、論理サブセクタの符号割り当てを説明するための模式図である。
【００９４】
本実施形態は、実施形態１で説明した通信中の拡散符号の変更を、具体的にセクタを利用した通信モデルでどのようにおこなえば良いのかを説明するためのものである。
【００９５】
先ず、セクタ単位の指向性を有するセクタアンテナを用いて干渉を削減するセクタアンテナシステムを例に採り説明する。
【００９６】
既に説明した様に、マルチセクタシステムでは、基地局を中心として、セルが複数のセクタに分けられている。このとき端末の移動に従って、セクタが切り換わる場合に、ハンドオーバが発生する。特に、セクタ領域が狭いときには、頻繁にセクタを切り換えるハンドオーバが発生する。これは通信中のみでなく、待ち受け時においても同様であり、端末は頻繁に位置登録をおこなわなければならなくなる。この結果、端末の電池寿命が短命化する問題がある。
【００９７】
本実施形態のアイデアは、セクタアンテナの「物理的な」指向性によって規定されるセクタに対して、より論理的な再構築をおこなって、拡散符号を割り当てることにより、端末のセクタ切り換えによるハンドオーバ処理を少なくしようとするものである。
【００９８】
そのため、本実施形態では、通常用いられてるセクタ概念に対して、新しい概念を持ちこむ。このセクタ概念は、図４に示されているように、セクタ４３、論理サブセクタ４４、物理サブセクタ４５が階層構造になっている。
【００９９】
先ず、実際のセクタアンテナの電波の物理的な指向性によって分離されるのが、物理セクタ４５である。この物理セクタ４５は、セクタアンテナのカバーする領域という観点から見た「セクタ」である。
【０１００】
次に、個別チャネルのロングコードが等しい符号を用いるエリアを、論理サブセクタ４４と規定する。ここで、セル内のチャネルについて簡単に説明すると、基地局から端末に対して共通の制御をおこなうための共通制御チャネル（例えば、ＩＳ−９５の下りチャネルでは、「Ｐｉｌｏｔ  ｃｈａｎｎｅｌ」、「Ｓｙｎｃ  ｃｈａｎｎｅｌ」など）と、個々の端末に固有の個別チャネル（例えば、ＩＳ−９５の下りチャネルでは、「Ｔｒａｆｆｉｃ  ｃｈａｎｎｅｌ」など）が存在する。論理サブセクタ４４は、基地局が端末と通信するエリアを、そことの通信で用いられる拡散符号のロングコードという観点から、「論理的」に規定したものである。論理サブセクタ４４は、一つ以上の物理サブセクタに分割される。
【０１０１】
最後に、共通制御チャネルで同一の拡散符号を用いるエリアをセクタ４３と規定する。共通制御チャネルでおこなうのは端末に共通な制御であるから、端末毎に用いるショートコードの不足という問題は生じない。そのため、個別チャネルに比べて、広いエリアで同一の拡散符号を用いてもよい。そのため、このセクタ４３を一番広いセクタ概念として規定したものである。セクタ４３は、一つ以上の論理サブセクタ４４に分割される。
【０１０２】
さて、このようにセクタ分けをして、基地局から各エリアに該当する拡散符号を用いて通信する。共通制御チャネルに関しては、セクタ４３が切り換わらないと、ハンドオーバが生じない。セクタ４３は、通常、論理サブセクタを幾つか集めた広いエリアであるため、頻繁にハンドオーバがおこることはない。すなわち、端末から見ると、共通制御チャネルに関して、従来の複数の「セクタ」が、一つのセクタとして認識されるわけである。
【０１０３】
また、個別チャネルに関しては、アンテナの指向性により規定される物理セクタ４５が異なっていても、同一の論理セクタ４４に属する端末に対しては、同一のロングコードの拡散符号を用いた通信がおこなわれる。したがって、従来のセクタモデルで発生していたような物理セクタ４５を切り換わるときに、その境界で発生する干渉をなくすことができる。
【０１０４】
ところで、従来技術からなるＣＤＭＡ通信システムでは、端末主導によりハンドオーバが実現されていた。そして、共通制御チャネルの電界強度の強さを比較することによって、ハンドオーバの手続きをおこなっていた。それゆえ、個別チャネルを区別するための論理サブセクタ４４間でのハンドオーバは、従来の方法ではおこなうことができない。
【０１０５】
本実施形態では、基地局主導でハンドオーバの手続きをおこない、論理サブセクタが切り換わったときには、符号の変更を端末に通知する。
【０１０６】
具体的には、基地局では、ある端末からの受信信号において、各論理サブセクタ４４での各チャネルの受信信号強度を測定しておく。そして、現在接続中の論理サブセクタ４４よりも、他の論理サブセクタ４４の方が時間平均値において受信信号強度が強くなった場合に、実施形態１で述べたように拡散符号の変更手段を使って符号の変更をおこなう。ここで、論理サブセクタ４４の受信信号の強度については、論理サブセクタ４４が異なるということは、物理サブセクタ４５が異なるということなので、セクタアンテナの受信信号の強度を測定することにより知ることができる。これによって、シームレスに論理サブセクタ間でのハンドオーバが実施される。
【０１０７】
ただし、ここで注意が必要なのは、物理セクタ４５間の端末の移動である。端末が物理セクタ４５を移動する際、伝搬路が大きく変化する可能性がある。端末では物理サブサブセクタが変わったことは検知できないため、急激にチャネルが変化したものと同等となる。このような場合、符号誤り率が急激に大きくなり通信不能などの事態に陥る恐れがある。これを防ぐため、信号を送信する物理サブセクタを変更するときには、変更前の物理サブセクタでの送信電力をゆっくり下降させ、また変更後の物理サブセクタからの送信電力をゆっくり上昇させることで、物理サブセクタの切り替えを１秒程度かけておこなえば良い。
【０１０８】
上記実施形態での説明では、論理サブセクタの領域は、固定的なものとして説明されている。しかしながら、該当する該当する論理サブセクタでの通信容量が増加し、その論理サブセクタで用いるの符号数が不足する場合には、論理サブセクタの領域を小さくすることで、割り当て符号の不足に対処することができる。
【０１０９】
このとき、隣接する論理サブセクタに符号の余裕があれば、その境界にあたる物理サブセクタを隣接する論理サブセクタに異動し、トラヒックを隣接する論理サブセクタに移すことができる。例えば、図５（ａ）に示されるように、論理サブセクタＬ１に、物理サブセクタＰ１１，Ｐ１２が属していて、論理サブセクタＬ２に、物理サブセクタＰ２１，Ｐ２２が属しているとする。
【０１１０】
このとき、物理サブセクタＰ１２の接続数が増加してきて、符号が足りなくなってきたとする。このとき、論理サブセクタＬ２の符号に余裕があるときには、図５（ｂ）に示されるように物理サブセクタＰ１２を、論理サブセクタＬ２に属するように配置し直し、この物理サブセクタＰ１２では、論理サブセクタＬ２のロングコードを使うようにするのである。
【０１１１】
また、隣接するサブセクタに符号の余裕がない場合には、新たな論理サブセクタを作り、新しいロングコードをその論理サブセクタに割り当てることで、論理サブセクタの大きさをトラヒックに応じて可変とすることができる。
【０１１２】
上と同じ状況のときで、同様に物理サブセクタＰ１２の接続数が増加してきて、符号が足りなくなってきた場合に、論理サブセクタＬ２の符号に余裕がないときには、図５（ｃ）に示されるように、新たな論理サブセクタＬ３を作り、ここにいる端末とは、新たなロングコードを割り当てた拡散符号よって通信するのである。
【０１１３】
また、上記実施形態の説明では、始めに断ったようにセクタアンテナを例に採って説明した。このセクタアンテナを使ったモデルでは、そのセクタアンテナの指向性のカバーする範囲が物理セクタ４５と呼ぶことにしたが、アダプティブアレイアンテナを用いる場合も全く同じである。
【０１１４】
重要なことは、共通制御チャネルを広域にブロードキャストし（セクタ４３がこれに該当）、個別チャネルにおいて狭いビームを使うことで（論理サブセクタ４４がこれに該当）、頻繁なハンドオーバを防ぐことができることである。また、端末主導ではなく、基地局主導の（コード）ハンドオーバ手順を設けることで、狭いビームを使う事による通信容量の改善効果を得ることができることである。
【０１１５】
〔実施形態４〕
以下、本発明に係る第四の実施形態を、図６を用いて説明する。
図６は、端末Ａとの空間相関の大きさの順に端末をソートしたことを示す模式図である。
【０１１６】
第三の実施形態では、セクタアンテナの指向性を利用してセルをセクタに分割するモデルを中心にして、本発明のＣＤＭＡ通信の実現方法について説明した。本実施形態は、アダプティブアレイアンテナの特性を利用して本発明のＣＤＭＡ通信のダイナミック符号割り当てを実現するものである。
【０１１７】
先ず、その原理と考え方について説明しよう。
【０１１８】
アダプティブアレイアンテナは、既に説明したように電気的な回路によって指向性を可変にできる特徴を持つアンテナであり、空間的に離れた端末間の干渉を削減することができる。ただし、その自由度による制限から、基地局からみて同一方向にいる端末に対しては干渉除去機能がない。他方、符号の直交性を用いたチャネル相関の削減技術では、ショートコードの数が限られるため、やはり干渉除去機能に制限がある。
【０１１９】
本実施形態の特徴は、両者の特質を利用してそれをうまく組み合わせることにより、トータルとして、通信間の干渉を削減しようとするものである。すなわち、アダプティブアレイアンテナにより、端末間の干渉を削減しようとすると、場所により影響を受けざるを得ないが、拡散符号間の干渉は、端末の場所には関係しない。一方、アダプティブアレイアンテナで発生する空間的なチャネルの相関は、伝搬・アンテナトポロジ・角度分散といった外的環境に対応しなければならないため、基地局で制御できない。しかしながら、符号間干渉は拡散符号の割当て問題であるから、基地局において制御することが可能である。
【０１２０】
したがって、どの端末に対して干渉を少なくするのかを空間相関の大きさで検知をして、実際に干渉を少なくする手続きを、その端末との通信に用いる符号の割り当てをダイナミックに変更することによりおこなおうとするものである。これにより、基地局と端末の間で、干渉の削減に関して空間相関と符号相関の両者の相関を考慮した通信をおこなうことができる。
【０１２１】
以下では、図６により具体的な手順を説明する。
【０１２２】
先ず、各端末の通信に用いているチャネル間での空間相関の大きさを計算する。これは、実施形態１の（IV）の所で記載したように、（式４）により、各チャネル間のアダプティブアレイアンテナ重みの内積を計算する。
【０１２３】
次に、ある端末に着目して、この端末のチャネルと、他の端末のチャネルの空間相関チャネルを大きい順番、すなわち降順にソートする。ここでは、図６に示されるように、端末の総数Ｎが、７であるとし、着目する端末を端末Ａとする。そして、図６のような順番にソートされたとする。
【０１２４】
次に、各端末のチャネルの通信に用いている符号のロングコード（以下、単に「端末のロングコード」という）を調べる。例えば、図６に示されるようなロングコードになっていたとする。
【０１２５】
そして、このソートした結果において、相関の大きい方から予め定められた数ｎの端末のロングコードを、着目した端末のロングコードと比較する。そして、着目した端末のロングコードと異なっている端末のロングコードを、着目している端末のロングコードと同じものになるように変更する。
【０１２６】
この例では、上位の数ｎを４であるとしている。端末Ａのチャネルの通信に用いてるロングコードは、Ｌ２であるため、端末Ｂ、端末Ｃ、端末Ｄ、端末Ｅの内で、端末Ｃと端末Ｄのロングコードが異なっている。したがって、端末Ｃと端末Ｄのロングコードを端末Ａと同じようにＬ２に変更する。
【０１２７】
このようにすれば、端末Ａと空間相関が大きい端末のチャネルの通信に対して、端末Ａとロングコードが同じ符号を使って通信するようになるため、符号相関を小さくすることができる。時空間相関は（式１）で示される様にそれらの積であったから、結果的に時空間相関を小さくでき、トータルで見れば干渉の少ない通信をおこなえることが期待できる。
【０１２８】
〔実施形態５〕
以下、本発明に係る第五の実施形態を説明する。
【０１２９】
これまでの実施形態で説明したきたように本発明のＣＤＭＡ通信では、各伝送チャネル間の相関を計算し、それを最小にすべく拡散符号を再配置するものである。
【０１３０】
各チャネル間の空間相関に関しては、アダプティブアレイアンテナにおいてはその重みの内積(式３)から、また、セクタアンテナに関しては指向性の相関（式４）から得られることを説明した。
【０１３１】
しかし、一般にこれらの値は、通信相手の基地局から見た方向に関係している。したがって、各通信相手の方位情報を入手できれば、それをチャネル間の空間相関を知る指数に用いることができる。
【０１３２】
方位情報は、アダプティブアレイアンテナを使用するシステムにおいては、例えば、ＥＳＰＲＩＴ（Estimation if Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques）、ＭＵＳＩＣ（MUltiple SIgnal Classification）等の従来技術があり、これにより計算することができる。計算された方位情報から方位の近いものについては、チャネル（伝搬路）の相関が近いと考え、同じロングコードを割り当てる。なお、ＥＳＰＲＩＴ、ＭＵＳＩＣとは、アダプティブアレイアンテナにおいて到来方向を推定するアルゴリズムの名称である。
【０１３３】
また、セクタアンテナにおいては、セクタアンテナの区別そのものが方位情報とみなすことができる。同一アンテナ内、あるいは隣接するアンテナに関しては空間相関が大きいとして、干渉が大きいであろうと仮定し、そのセクタ内の端末のチャネルの符号を変更する対象とする。そして、これまで述べてきたようにして、符号相関を計算して、大きいものに対して符号変更をおこなう。これにより、セクタアンテナを用いているときに、空間相関が大きくなると予想される通信に対して、干渉を少なくするよう効率的に、符号変更をおこなうことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る通信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第二の実施形態に係る通信システムの構成を示すブロック図である。
【図３】符号のパンクチャをおこなったときのデータ構造を説明する模式図である。
【図４】本発明に係る第三の実施形態のセクタの概念を説明するための模式図である。
【図５】論理サブセクタの符号割り当てを説明するための模式図である。
【図６】端末Ａとの空間相関の大きさの順に端末をソートしたことを示す模式図である。
【図７】セルラ無線通信におけるマルチセクタシステムを説明するための模式図である。
【図８】アダプティブアレイアンテナを採用する通信システムの基地局のブロック図である。
【符号の説明】
【０１３５】
１…符号制御部、２…符号生成部、３…拡散部、４…送信機制御部、５…マルチプレクサ、６…ユーザ信号生成部、７…アンテナ、８…ＲＦ部、９…送信機、１１…符号制御部、１２…符号生成部、１３…逆拡散部、１４…受信機制御部、１５…デマルチプレクサ、１６…ユーザ情報再生部、１７…アンテナ、１８…ＲＦ部、１９…受信機、４０…基地局、４１…セクタ、４２…セル、４３…セクタ、４４…論理サブセクタ、４５…物理サブセクタ。
【図１】
2004248315.tif 000008
【図２】
2004248315.tif 000009
【図３】
2004248315.tif 000010
【図４】
2004248315.tif 000011
【図５】
2004248315.tif 000012
【図６】
2004248315.tif 000013
【図７】
2004248315.tif 000014
【図８】
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