JPH05110504A - コード分割多元接続方式 - Google Patents

コード分割多元接続方式

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JPH05110504A
JPH05110504A JP3265022A JP26502291A JPH05110504A JP H05110504 A JPH05110504 A JP H05110504A JP 3265022 A JP3265022 A JP 3265022A JP 26502291 A JP26502291 A JP 26502291A JP H05110504 A JPH05110504 A JP H05110504A
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JP
Japan
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cell
modulated wave
spread spectrum
carrier frequency
multiple access
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Pending
Application number
JP3265022A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Suzuki
鈴木博
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NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 スペクトル拡散伝送方式を用いるコード分割
多元接続セルラ移動通信方式において周波数利用効率を
向上させる。 【構成】 使用されるスペクトル拡散変調波はシステム
に割り当てられるシステム帯域幅より狭いスペクトル拡
散変調波とする。セルを基地局に近い中心領域A,Bと
隣接セルに近い周辺領域Cとに分け、この中心領域で使
用されるスペクトル拡散変調波と周辺領域で使用される
スペクトル拡散変調波との重なりが小さくなるようにキ
ャリア周波数を選択する。またキャリア周波数について
優先順位を定めておき、優先順位が高いものから選択す
ることによってスペクトル拡散変調波との重なりが小さ
くなるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、サービスエリアが複数
のゾーンに分割され、同一周波数を繰り返し使用するセ
ルラ式移動通信方式に関し、特に周波数利用効率が高い
スペクトル拡散伝送のコード分割多元接続方式に関す
る。
【0002】
【従来の技術】ディジタル信号の伝送方式としてスペク
トル拡散伝送方式が知られている。この方法によれば、
特定の拡散コードを用いて通話チャネルを形成すること
ができ、コード分割多元接続方式( Code Division Mul
tiple Access:以下CDMAという。)を実現できる。
このCDMAは、(1)FDMAのように多数の複数キ
ャリアを発生するシンセサイザを必要としない、(2)
TDMAのようにバースト同期を必要としない、(3)
ベースバンド波形処理により容易に拡散・逆拡散ができ
るため、進展の著しいCMOS−IC技術により小型・
低消費電力・低価格機器が実現できる等の利点がある。
【0003】一方、移動通信方式では無線周波数を有効
に利用するために同一周波数を離れた場所で繰り返し用
いるセルラ方式が知られている。上述のCDMAをこの
セルラ方式に適用した従来の方法を図2に示す。
【0004】図1(a)は、キャリア周波数がfc 、帯
域幅がWのスペクトル拡散変調波の送信スペクトルを示
す。このスペクトル拡散変調波はチャネル固有のコード
で拡散変調されており、情報信号帯域の数十〜数千倍に
帯域が拡大されている。このような変調波が多重化され
てセル内の基地局から送信されている。移動局ではチャ
ネル固有のコードで逆拡散処理を行い情報信号を再生す
る。このセルの配置例を図2(b)に示す。各セルの基
地局はコードは異なるが同じ帯域、同じキャリア周波数
のスペクトル拡散変調波を送信している。この多重化さ
れたスペクトル拡散変調波をFで表し、図2(b)に示
している。
【0005】このように、システムの全セルにおいて完
全に重なった変調波を用いて伝送するので、逆拡散処理
の結果には希望波だけでなく干渉波成分が雑音のように
重畳されている。逆拡散後の希望波電力レベルをD、逆
拡散後の干渉波電力をUとし、希望波電力対干渉波電力
比(CIR)の値をγ=10log(D/U)とする。送信
電力制御を行わないとすると、通話チャネル数が2倍に
増えると、レベルUが2倍増加するのでγが3dB低下
する。通話チャネル数が多すぎると一定以上の通信品質
を確保できなくなる。CIRの値が、許容CIR以下に
はならない最大のセル当たりのチャネル数はチャネル容
量といわれている。
【0006】ところが、このようなCDMAセルラ方式
の動作においては、場所的な利用効率が不十分である。
その理由について図2(c)を用いて説明する。この図
2(c)はセル1の中心O1 と隣接するセル2の中心O
2を結ぶ線上における逆拡散後の希望波電力レベルDと
逆拡散後の干渉波電力Uの場所的変化の様子を表してい
る。縦軸のレベルは対数値である。希望波電力Dと干渉
波電力Uとの差はγで表されている。境界Pにおけるγ
の最小値はγp であるから、γp によりチャネル容量が
決定されている。図のように、中心O1 から境界Pの線
上におけるZの位置では、γはγp に比べて大きな値と
なる。図に示すように、γ−γp で表される斜線部分が
マージンである。このようにセルの内部には周辺部と比
べると大きなマージンがあり、Zで表されるセルの中心
付近には、まだチャネルを増やす余裕がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際に
はZ付近のチャネルを増加させると干渉レベルU1 が増
加し、γp が小さくなるので、セルの周辺部でチャネル
を確保することができないという欠点があった。
【0008】本発明は上述の欠点を解決するもので、干
渉によるチャネル容量の低下を解決し、チャネル容量を
拡大し、周波数利用効率を向上させることができるセル
ラ式CDMA方式を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の第一の観点は、
サービスエリアが複数のセルから構成され、各セルでの
基地局および移動局間の通信はスペクトル拡散変調波を
用いるセルラ移動通信のコード分割多元接続方式におい
て、上記スペクトル拡散変調波は各セルに割り当てられ
たシステム帯域幅より狭い帯域幅に変調され、セルの中
心領域と周辺領域とでは、その使用するスペクトル拡散
変調波のスペクトルの重なりが小さくなるようにキャリ
ア周波数を選択してこの選択されたキャリア周波数のス
ペクトル拡散変調波で通話チャネルが設定されることを
特徴とする。
【0010】また、第二の観点は、スペクトル拡散変調
波は各セルに割り当てられたシステム帯域幅より狭い帯
域幅に変調され、信号受信状態から干渉状態を推定し、
干渉条件を満たすキャリア周波数のうち、定められた優
先順位が最も高いものを選択してこの選択されたキャリ
ア周波数のスペクトル拡散変調波で通話チャネルが設定
されることを特徴とする。
【0011】
【作用】本発明のコード分割多元接続方式は、(1)シ
ステム帯域幅より狭い帯域幅のスペクトル拡散変調波を
用いる、(2)移動局における信号受信状態を測定し、
その結果に対応したキャリア周波数をシステムであらか
じめ定められた方法で選択する、(3)あらかじめ定め
られた方法としては移動局位置がセルの中心部と周辺部
では使用するスペクトル拡散変調波のスペクトルの重な
りが小さくなるようにする、(4)選択されたキャリア
周波数のスペクトル拡散変調波で基地局から移動局への
通話チャネルを設定する、(5)上述のあらかじめ定め
られた方法の最も有力な方法として移動局における信号
受信状態から干渉状態を推定し、干渉条件を満たすキャ
リア周波数のうちシステムで定められた優先順位が最も
高いものを選択する特徴がある。
【0012】このことにより、本発明は従来技術と比較
すると、(イ)スペクトル拡散変調波のスペクトルが完
全に重なるのではなく、スペクトル拡散変調波のキャリ
ア周波数が異なるために部分的に重なるか、あるいは全
く重ならないスペクトル拡散変調波から形成されている
スペクトル拡散変調波群を用いること、(ロ)移動局位
置がセルの中心部と周辺部とでは使用するスペクトル拡
散変調波のスペクトルの重なりが小さくなるアルゴリズ
ムを用いてチャネルを設定すること、(ハ)レベルの高
い信号は干渉レベルが高くても干渉条件を満たす確率が
高いので優先順位の高いキャリア周波数を用いるように
自動的に配分される点でその作用が異なるものである。
【0013】
【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。
【0014】図1は本発明の実施例を示すものであり、
図1(a)はそのセルの構成を、図1(b)はチャネル
構成を説明する図である。
【0015】本発明の実施例では、そのセル構造を図1
(a)に示すように、隣接する二つのセルをサブセル
A、B、Cに分けている。移動局は、希望波レベルD、
干渉波レベルUなどをモニタしており、その信号受信状
態からセルの中心からどの程度の距離の位置にいるかを
推定できる。このため、移動局はどのサブセルにいるか
は判定できるものとする。このとき、チャネルが設定さ
れる様子は図1(b)に示されている。この例では、帯
域幅がWのスペクトル拡散変調波のキャリア周波数は−
Wから+Wまで0.5Wずつ離散的に存在する。したが
って、システム帯域幅は−1.5Wから1.5Wまでの
3Wであり、スペクトル拡散変調波帯域幅Wより3倍に
広くしてある。サブセルA、B、Cのチャネルには、そ
れぞれ、An 、Bn 、Cn という番号を添えてある。本
実施例では、セル中心部のサブセルAと周辺部のサブセ
ルCとでは、スペクトル拡散変調波がまったく重ならな
いように、それぞれのキャリア周波数を0、±Wとする
アルゴリズムが用いられる。セル中心部のサブセルAで
は、隣接セルの影響が小さいので、前述したCIRマー
ジンの分だけチャネル数を多く設定することができる。
また、このチャネルを多く設定したために生ずる干渉
は、スペクトル拡散変調波が重ならないためセル周辺部
のサブセルCにおける移動局の受信状態に影響を与えな
い。また図1(b)ではサブセルBに対してはキャリア
周波数を±0.5Wに割り当てている。サブセルBに対
しても他のサブセルA、Cとそのスペクトル拡散変調波
が重ならないようにすることが望ましいが、システム帯
域幅をスペクトル拡散変調波帯域幅より十分広くとれな
いときには重なりを許容してもよい。
【0016】図3はサブセルAをシステム帯域幅の左側
に、サブセルCを右側に配置するアルゴリズム例を示
す。このアルゴリズムにおいてもセル中心部とセル周辺
部では使用するスペクトル拡散変調波のスペクトルの重
なりがないので、図1(b)の場合と同様にしてチャネ
ル容量を増やすことができる。
【0017】このようにセル中心部とセル周辺部とでス
ペクトル拡散変調波が重ならないようにキャリア周波数
を制御したときの効果を図4を用いて説明する。
【0018】問題を簡単にするため、サブセルBはない
ものとし、セルはサブセルAとサブセルCとに分割され
ているものとする。また、サブセルAとサブセルCとの
境界はチャネル数が半々となるように設定する。また、
図3のようなアルゴリズムによってスペクトル拡散変調
波帯域を制御するものとし、そのシステム帯域幅は2W
とする。
【0019】図4は図2(c)と同じであるが、サブセ
ルごとに使用する周波数帯域が異なるので、干渉波レベ
ルU1 とU2 が半分に低下し、合成干渉レベルUは従来
の方法より3dB下がる。そのため、境界Pの近傍では
CIRγP がγP0となる。γP0はγP より3dB大きい
ので、γPOがγP に低下するまでチャネル容量を増やす
ことができる。この例ではセルの周辺部ではチャネル容
量を2倍にできる。同様に、セル中心部のサブセルAの
内部に位置するZの位置においても、γZ がγZ0に増大
している。さらに、サブセルAとサブセルCとは周波数
的に分離されているので、従来の方法では有効に利用で
きなかったマージンγZ0−γP0を使用することができ、
チャネル容量を増加させることができる。この図4の例
では、γZ の3dB増加とマージン3dBとを加えて6
dBになるので、チャネル容量を4倍にできる。したが
ってセル全体ではほぼ3倍のチャネル容量増加となる。
システム帯域幅を単に2倍にしたときにはチャネル容量
は2倍になるので、本発明では、平均して1.5倍にチ
ャネル容量が増加するといえる。
【0020】以上の説明は、キャリア周波数をサブセル
ごとに割り当てていたが、実際に移動局がどのサブセル
に属するかを精度よく判定することは難しい。また、複
雑な処理を必要とし、リアルタイム性が損なわれる可能
性もある。そこで簡単なアルゴリズムでキャリア周波数
を決める別の実施例について説明する。
【0021】まず、移動局における信号受信状態から干
渉状態を推定する。具体的な方法としては次のように行
う。基地局からのパイロット信号を逆拡散して、その電
力Dを測定し、次に各キャリア周波数において使用され
ていないコードで逆拡散を行い、干渉波レベルUを測定
する。この測定により、移動局の位置における各キャリ
アのCIRが測定できる。この測定結果から、CIR条
件を満たすキャリア周波数が決まる。CIR条件として
は、基地局と移動局との両方向伝送路におけるCIRが
γP 以上になる条件が考えられる。キャリア周波数には
図1(b)あるいは図3のように優先順位が付されてい
るものとする。優先順位はその順位の高いスペクトルと
低いスペクトルの重なりが小さくなるように設定する。
一般に優先順位の高いキャリア周波数は使用頻度が高い
ので、その近傍のスペクトラムでは干渉レベルが高い。
したがって、このようなスペクトラムはCIRγが大き
くとれるところで使用される確率が高い。図4から理解
できるように、γZ0はO1 で最も多く、Pで最も小さく
なる。したがって、優先順位の高いキャリア周波数はセ
ルの中心部で使用され、順位の低いキャリア周波数はセ
ル周辺で使用される確率が高くなる。このようにキャリ
ア周波数を優先順位を設定することにより自動的にチャ
ネル設定が可能になる。この方法は、他のセルにおける
チャネル配置状況を知らなくてもよいので分散制御用と
して適している。
【0022】なお、以上の説明は、チャネル設定時につ
いて述べたが、移動局の移動に伴い干渉条件はリアルタ
イムに変化するので、チャネル設定後も信号受信状態を
モニタし、セル内およびセル間のチャネル切り替えを行
い、チャネル容量が常時大きくなるように最適化のため
の制御を行うことが望ましい。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、CDM
Aセルラ方式におけるチャネル容量を増大できるので、
周波数の有効利用をはかることができる。また、本発明
の制御方法は、他のセルのチャネル配置を知る必要がな
いため、分散制御に適しており、システムの拡張が容易
である。さらに、セル相互間の情報交換の必要も少ない
のでシステムコストを低いものにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を説明する図。(a)はセルの
構造を示し、(b)は拡散変調波帯域の配置例を示す。
【図2】従来のCDMAを説明する図。(a)はスペク
トル変調波のスペクトルを示し、(b)はセル配置例、
(c)は希望波電力と干渉波電力との場所的変化を示す
図。
【図3】本発明実施例の別の周波数配置例を示す図。
【図4】本発明の効果を説明する希望波電力と干渉波電
力との場所的変化を示す図。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 サービスエリアが複数のセルから構成さ
    れ、各セルでの基地局および移動局間の通信はスペクト
    ル拡散変調波を用いるセルラ移動通信のコード分割多元
    接続方式において、 上記スペクトル拡散変調波は各セルに割り当てられたシ
    ステム帯域幅より狭い帯域幅に変調され、 セルの中心領域と周辺領域とでは、その使用するスペク
    トル拡散変調波のスペクトルの重なりが小さくなるよう
    にキャリア周波数を選択してこの選択されたキャリア周
    波数のスペクトル拡散変調波で通話チャネルが設定され
    ることを特徴とするコード分割多元接続方式。
  2. 【請求項2】 サービスエリアが複数のセルから構成さ
    れ、各セルでの基地局および移動局間の通信はスペクト
    ル拡散変調波を用いるセルラ移動通信のコード分割多元
    接続方式において、 上記スペクトル拡散変調波は各セルに割り当てられたシ
    ステム帯域幅より狭い帯域幅に変調され、 信号受信状態から干渉状態を推定し、干渉条件を満たす
    キャリア周波数のうち、定められた優先順位が最も高い
    ものを選択してこの選択されたキャリア周波数のスペク
    トル拡散変調波で通話チャネルが設定されることを特徴
    とするコード分割多元接続方式。
JP3265022A 1991-10-14 1991-10-14 コード分割多元接続方式 Pending JPH05110504A (ja)

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