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JP2001008262A - 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 - Google Patents

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

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Publication number
JP2001008262A
JP2001008262A JP17683199A JP17683199A JP2001008262A JP 2001008262 A JP2001008262 A JP 2001008262A JP 17683199 A JP17683199 A JP 17683199A JP 17683199 A JP17683199 A JP 17683199A JP 2001008262 A JP2001008262 A JP 2001008262A
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JP17683199A
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Mikio Kuwabara
幹夫 桑原
Nobukazu Doi
信数 土居
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Hitachi Ltd
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Abstract

(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。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】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。
【０００２】
【従来の技術】符号分割多元接続（ＣＤＭＡ, Code Div
ision 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、特開平１０−１４５２８２号公報の「ＤＳ−ＣＤＭ
Ａ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、ＣＤＭ
Ａ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Ｃ
ＤＭＡ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】
【００１７】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。
【００１８】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。
【００１９】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。
【００２０】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。
【００２１】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。
【００２２】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。
【００２３】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、１９９７年電子情報通信学会総合大会Ｂ
−５−８８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。
【００２４】なお、アダプティブアレイアンテナについ
ては、例えば、NTT DoCoMoテクニカルジャーナルVol.5
No.4、pp25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。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】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。
【００２６】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。
【００２７】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。
【００２８】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。
【００２９】また、上記特開平１０−１４５２８２号公
報記載では、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。
【００３０】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。
【００３１】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。
【００３２】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。
【００３３】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。
【００３４】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。
【００３５】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。
【００３６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のダイナミック符号割当て符号分割多元接続
通信方法に係る発明の第一の構成は、基地局と端末が符
号分割多元接続により無線通信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において、前記基地局が
カバーする通信領域が可変であるときに、前記基地局と
前記端末とが通信中に、送信側から受信側に拡散符号を
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ようにしたものである。
【００３７】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、前記送信側から
受信側に、拡散符号の変更を通知することに加え、さら
に、その変更時刻を通知するようにしたものである。
【００３８】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、前記拡散符号を
変更するときに、変更前の符号で拡散された送信信号
と、変更しようとする符号で拡散された送信信号の両方
を同時に送信して、前記送信側が、前記受信側から、受
信側が変更しようとする符号で拡散された送信信号を受
信した旨の通知を受け取ったときに、前記送信側は、変
更前の符号で拡散された送信信号の送信を中止し、変更
しようとする符号で拡散された送信信号のみを送信する
ようにするようにしたものである。
【００３９】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、拡散符号が、
ロングコードとショートコードのビット毎の積、または
排他的論理和からなるときに、前記送信側で、その拡散
符号に用いるショートコードが不足した場合に、前記拡
散符号の変更をおこなうようにしたものである。
【００４０】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、前記送信側が、
複数の受信側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を計算して、それらの積を取
ることにより、時空間相関を求めて、チャネル間の全て
の組合せについて、時空間相関の和を取って、その時空
間相関の和が小さくなるものを新たな拡散符号の候補と
して、その拡散符号により通信するべく前記拡散符号の
変更の手順をおこなうようにしたものである。
【００４１】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、前記送信側で、
各呼毎に、その干渉電力を測定し、その測定した干渉電
力が予め定められた閾値以上になったときに、その呼に
関わるチャネルの拡散符号を変更するべく前記拡散符号
の変更の手順をおこなうようにしたものである。
【００４２】また別の観点から詳しくは、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、送
信側が基地局であり、その基地局に基地局制御装置が接
続されているときに、前記手順で拡散符号変更の手続き
をおこなうときに、送信するべき信号を基地局において
パンクチャし、作られた空きビット空間にその拡散符号
変更に関する情報を割り込ませて、受信側に送信するよ
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、この符号分割多
元接続通信において、受信側が送信側の識別に利用する
共通制御チャネルと、受信側の個別に設けられた個別チ
ャネルとがあるときに、前記送信側は、前記共通制御チ
ャネルのビームを、前記個別チャネルのビームより広い
空間に送信するようにしたものである。
【００４４】上記目的を達成するために、本発明のダイ
ナミック符号割当て符号分割多元接続通信をおこなう基
地局に係る発明の第一の構成は、基地局と端末が符号分
割多元接続により無線通信するダイナミック符号割当て
符号分割多元接続通信をおこなう基地局において、この
基地局は、カバーする通信領域が可変であって、この基
地局と前記端末とが通信中に、送信側から受信側に拡散
符号を変更することを通知する手段と、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手段とを有する
ようにしたものである。
【００４５】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をおこなう基地局において、前
記送信側から受信側に、拡散符号の変更を通知する手段
に加え、さらに、その変更時刻を通知する手段を有する
ようにしたものである。
【００４６】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をおこなう基地局において、さ
らに、この基地局は、前記拡散符号を変更するときに、
変更前の符号で拡散された送信信号と、変更しようとす
る符号で拡散された送信信号の両方を同時に送信する手
段と、前記送信側が、前記受信側から、受信側が変更し
ようとする符号で拡散された送信信号を受信した旨の通
知を受け取ったときに、前記送信側は、変更前の符号で
拡散された送信信号の送信を中止し、変更しようとする
符号で拡散された送信信号のみを送信する手段とを有す
るようにしたものである。
【００４７】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をおこなう基地局において、
拡散符号が、ロングコードとショートコードのビット毎
の積、または排他的論理和からなるときに、その拡散符
号に用いるショートコードが不足した場合に、前記拡散
符号の変更をおこなう手段を有するようにしたものであ
る。
【００４８】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をおこなう基地局において、さ
らに、この基地局は、複数の受信側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を計算
する手段と、それらの積を取ることにより、時空間相関
を求める手段と、チャネル間の全ての組合せについて、
時空間相関の和を取る手段とを有し、その時空間相関の
和が小さくなるものを新たな拡散符号の候補として、そ
の拡散符号により通信するべく前記拡散符号の変更の手
順をおこなうようにしたものである。
【００４９】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をおこなう基地局において、
この基地局は、各呼毎に、その干渉電力を測定する手段
を有し、その測定した干渉電力が予め定められた閾値以
上になったときに、その呼に関わるチャネルの拡散符号
を変更するべく前記拡散符号の変更の手順をおこなうよ
うにしたものである。
【００５０】また別の観点から詳しくは、上記ダイナミ
ック符号割当て符号分割多元接続通信をおこなう基地局
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、前記手順で拡散符号変更の手続きをおこなうと
きに、前記基地局制御装置からこの基地局に送られてき
て、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その拡散符
号変更に関する情報を割り込ませて、受信側に送信する
ようにしたものである。
【００５１】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をおこなう基地局において、こ
の符号分割多元接続通信において、受信側が送信側の識
別に利用する共通制御チャネルと、受信側の個別に設け
られた個別チャネルとがあるときに、この基地局で、前
記共通制御チャネルのビームを、前記個別チャネルのビ
ームより広い空間に送信するようにしたものである。
【００５２】次に、上記目的を達成するために、本発明
のダイナミック符号割当て符号分割多元接続通信をおこ
なう基地局に係る発明の第二の構成は、上記第一の構成
に加えて、その通信の拡散符号が、ロングコードとショ
ートコードのビット毎の積、または排他的論理和からな
るときに、この基地局では、平均受信信号強度から前記
端末の方位を検出する手段を有し、方位の近い端末群の
ロングコードが同一になるように、前記符号変更の通信
手段により、その端末に符号変更を通知して、通信する
拡散符号の変更をおこなうようにしたものである。
【００５３】また、本発明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係る発明の第二の構成は、上
記第一の構成に加えて、前記送信側は、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、上記時空間相関
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。
【００５４】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、
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。
【００５５】また、本発明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係る発明の第三の構成は、上
記第一の構成に加えて、前記送信側は、アダプティブア
レイアンテナを有し、上記第一の構成で記載した符合変
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
更をおこなうようにしたものである。
【００５６】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、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。
【００５７】上記目的を達成するために、本発明の無線
基地局に係る発明の構成は、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。
【００５８】また、本発明の無線端末に係る発明の構成
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。
【００５９】
【発明の実施の形態】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。 〔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。
【００６０】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。
【００６１】送信機９から送信された信号は、受信機１
９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。
【００６２】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。
【００６３】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。
【００６４】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１
９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。
【００６５】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。
【００６６】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。
【００６７】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。
【００６８】（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。
【００６９】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。
【００７０】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。
【００７１】（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。
【００７２】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。
【００７３】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。
【００７４】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１２
８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。
【００７５】（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。
【００７６】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。
【００７７】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。
【００７８】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。
【００７９】
【数１】
【００８０】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。
【００８１】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。
【００８２】既に説明したマルチセクタシステムのＣＤ
ＭＡ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。
【００８３】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。
【００８４】
【数２】
【００８５】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。
【００８６】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。
【００８７】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。
【００８８】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。
【００８９】
【数３】
【００９０】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。
【００９１】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。
【００９２】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。
【００９３】
【数４】
【００９４】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。
【００９５】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。
【００９６】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。
【００９７】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。
【００９８】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。
【００９９】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。
【０１００】〔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。
【０１０１】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。
【０１０２】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。
【０１０３】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。
【０１０４】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。
【０１０５】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。
【０１０６】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。
【０１０７】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。
【０１０８】〔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。
【０１０９】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。
【０１１０】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。
【０１１１】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。
【０１１２】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。
【０１１３】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４
３、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。
【０１１４】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。
【０１１５】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。
【０１１６】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４
３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。
【０１１７】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。
【０１１８】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。
【０１１９】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。
【０１２０】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。
【０１２１】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。
【０１２２】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。
【０１２３】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。
【０１２４】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。
【０１２５】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。
【０１２６】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。
【０１２７】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。
【０１２８】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。
【０１２９】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。
【０１３０】〔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。
【０１３１】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。
【０１３２】先ず、その原理と考え方について説明しよ
う。
【０１３３】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。
【０１３４】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。
【０１３５】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。
【０１３６】以下では、図６により具体的な手順を説明
する。
【０１３７】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。
【０１３８】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。
【０１３９】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。
【０１４０】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。
【０１４１】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。
【０１４２】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。
【０１４３】〔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。
【０１４４】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。
【０１４５】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。
【０１４６】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。
【０１４７】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 I
nvariance Techniques）、ＭＵＳＩＣ（MUltiple SIgna
l 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、ＥＳＰＲ
ＩＴ、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。
【０１４８】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。
【０１４９】
【発明の効果】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。
【０１５０】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。
【０１５１】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。
【図面の簡単な説明】
【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】
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。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5K022 EE02 EE11 EE21 EE31 5K067 AA03 CC10 DD11 DD30 EE02 EE10 EE46 EE55 HH22 JJ12 KK02 KK03 5K072 AA04 BB01 BB13 BB25 CC20 CC25 DD11 DD15 FF05 GG02 GG40

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基地局と端末が符号分割多元接続により
    無線通信するダイナミック符号割当て符号分割多元接続
    通信方法において、 前記基地局がカバーする通信領域が可変であるときに、 前記基地局と前記端末とが通信中に、 送信側から受信側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
    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。
  2. 【請求項２】 前記送信側から受信側に、拡散符号の変
    更を通知することに加え、さらに、その変更時刻を通知
    することを特徴とする請求項１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。
  3. 【請求項３】 前記拡散符号を変更するときに、 変更前の符号で拡散された送信信号と、変更しようとす
    る符号で拡散された送信信号の両方を同時に送信して、 前記送信側が、前記受信側から、受信側が変更しようと
    する符号で拡散された送信信号を受信した旨の通知を受
    け取ったときに、 前記送信側は、変更前の符号で拡散された送信信号の送
    信を中止し、変更しようとする符号で拡散された送信信
    号のみを送信するようにすることを特徴とする請求項１
    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。
  4. 【請求項４】 拡散符号が、ロングコードとショートコ
    ードのビット毎の積、または排他的論理和からなるとき
    に、 前記送信側で、その拡散符号に用いるショートコードが
    不足した場合に、前記拡散符号の変更をおこなうことを
    特徴とする請求項１ないし請求項３記載のいずれかのダ
    イナミック符号割当て符号分割多元接続通信方法。
  5. 【請求項５】 前記送信側が、複数の受信側のチャネル
    間の空間相関と、通信に用いている拡散符号間の符号相
    関を計算して、 それらの積を取ることにより、時空間相関を求めて、 チャネル間の全ての組合せについて、時空間相関の和を
    取って、 その時空間相関の和が小さくなるものを新たな拡散符号
    の候補として、その拡散符号により通信するべく前記拡
    散符号の変更の手順をおこなうことを特徴とする請求項
    １ないし請求項４記載のいずれかのダイナミック符号割
    当て符号分割多元接続通信方法。
  6. 【請求項６】 前記送信側で、各呼毎に、その干渉電力
    を測定し、その測定した干渉電力が予め定められた閾値
    以上になったときに、その呼に関わるチャネルの拡散符
    号を変更するべく前記拡散符号の変更の手順をおこなう
    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。
  7. 【請求項７】 送信側が基地局であり、その基地局に基
    地局制御装置が接続されているときに、前記手順で拡散
    符号変更の手続きをおこなうときに、 送信するべき信号を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その拡散符号変更に関する情報を
    割り込ませて、受信側に送信することを特徴とする請求
    項１ないし請求項６記載のいずれかのダイナミック符号
    割当て符号分割多元接続通信方法。
  8. 【請求項８】 この符号分割多元接続通信において、受
    信側が送信側の識別に利用する共通制御チャネルと、受
    信側の個別に設けられた個別チャネルとがあるときに、 前記送信側は、前記共通制御チャネルのビームを、前記
    個別チャネルのビームより広い空間に送信することを特
    徴とする請求項１ないし請求項７記載のいずれかのダイ
    ナミック符号割当て符号分割多元接続通信方法。
  9. 【請求項９】 基地局と端末が符号分割多元接続により
    無線通信するダイナミック符号割当て符号分割多元接続
    通信をおこなう基地局において、 この基地局は、カバーする通信領域が可変であって、 この基地局と前記端末とが通信中に、送信側から受信側
    に拡散符号を変更することを通知する手段と、 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
    手段とを有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をおこなう基地局。
  10. 【請求項１０】 前記送信側から受信側に、拡散符号の
    変更を通知する手段に加え、さらに、その変更時刻を通
    知する手段を有することを特徴とする請求項９記載のダ
    イナミック符号割当て符号分割多元接続通信をおこなう
    基地局。
  11. 【請求項１１】 さらに、この基地局は、 前記拡散符号を変更するときに、変更前の符号で拡散さ
    れた送信信号と、変更しようとする符号で拡散された送
    信信号の両方を同時に送信する手段と、 前記送信側が、前記受信側から、受信側が変更しようと
    する符号で拡散された送信信号を受信した旨の通知を受
    け取ったときに、前記送信側は、変更前の符号で拡散さ
    れた送信信号の送信を中止し、変更しようとする符号で
    拡散された送信信号のみを送信する手段とを有すること
    を特徴とする請求項９記載のダイナミック符号割当て符
    号分割多元接続通信をおこなう基地局。
  12. 【請求項１２】 拡散符号が、ロングコードとショート
    コードのビット毎の積、または排他的論理和からなると
    きに、 その拡散符号に用いるショートコードが不足した場合
    に、前記拡散符号の変更をおこなう手段を有することを
    特徴とする請求項９ないし請求項１１記載のいずれかの
    ダイナミック符号割当て符号分割多元接続通信をおこな
    う基地局。
  13. 【請求項１３】 さらに、この基地局は、 複数の受信側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を計算する手段と、 それらの積を取ることにより、時空間相関を求める手段
    と、 チャネル間の全ての組合せについて、時空間相関の和を
    取る手段とを有し、 その時空間相関の和が小さくなるものを新たな拡散符号
    の候補として、その拡散符号により通信するべく前記拡
    散符号の変更の手順をおこなうことを特徴とする請求項
    ９ないし請求項１２記載のいずれかのダイナミック符号
    割当て符号分割多元接続通信をおこなう基地局。
  14. 【請求項１４】 この基地局は、各呼毎に、その干渉電
    力を測定する手段を有し、その測定した干渉電力が予め
    定められた閾値以上になったときに、その呼に関わるチ
    ャネルの拡散符号を変更するべく前記拡散符号の変更の
    手順をおこなうことを特徴とする請求項１３記載のダイ
    ナミック符号割当て符号分割多元接続通信をおこなう基
    地局。
  15. 【請求項１５】 この基地局には、基地局制御装置が接
    続されていて、前記手順で拡散符号変更の手続きをおこ
    なうときに、 前記基地局制御装置からこの基地局に送られてきて、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その拡散符号変更
    に関する情報を割り込ませて、受信側に送信することを
    特徴とする請求項９ないし請求項１４記載のいずれかの
    ダイナミック符号割当て符号分割多元接続通信をおこな
    う基地局。
  16. 【請求項１６】 この符号分割多元接続通信において、
    受信側が送信側の識別に利用する共通制御チャネルと、
    受信側の個別に設けられた個別チャネルとがあるとき
    に、 この基地局で、前記共通制御チャネルのビームを、前記
    個別チャネルのビームより広い空間に送信することを特
    徴とする請求項９ないし請求項１５記載のいずれかのダ
    イナミック符号割当て符号分割多元接続通信をおこなう
    基地局。
  17. 【請求項１７】 その通信の拡散符号が、ロングコード
    とショートコードのビット毎の積、または排他的論理和
    からなるときに、 この基地局では、平均受信信号強度から前記端末の方位
    を検出する手段を有し、 方位の近い端末群のロングコードが同一になるように、
    前記符号変更の通信手段により、その端末に符号変更を
    通知して、通信する拡散符号の変更をおこなうことを特
    徴とする請求項９記載のダイナミック符号割当て符号分
    割多元接続通信をおこなう基地局。
  18. 【請求項１８】 前記送信側は、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、請求項５で記載した時空間相関が、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請求
    項４ないし請求項８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。
  19. 【請求項１９】 前記送信側は、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４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。
  20. 【請求項２０】 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４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。
  21. 【請求項２１】 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２０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。
  22. 【請求項２２】 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。
  23. 【請求項２３】 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２２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。
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