JPH07177569A - 移動通信装置 - Google Patents

移動通信装置

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JPH07177569A
JPH07177569A JP30763593A JP30763593A JPH07177569A JP H07177569 A JPH07177569 A JP H07177569A JP 30763593 A JP30763593 A JP 30763593A JP 30763593 A JP30763593 A JP 30763593A JP H07177569 A JPH07177569 A JP H07177569A
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    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/24Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts
    • H04B7/26Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts at least one of which is mobile
    • H04B7/2618Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts at least one of which is mobile using hybrid code-time division multiple access [CDMA-TDMA]

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Time-Division Multiplex Systems (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 移動通信システム,特にセルラシステムのチ
ャネル容量を高め,かつ比較的簡単な構成で実現でき,
移動通信特有の伝送路移動(フェージング)に追従でき
る移動通信受信装置を提供する。また,将来のマルチビ
ットレートサービスを容易に導入できる装置を提供す
る。 【構成】 1チャネルあたり1組の送信機31,33と
受信機35,37とを備えている。送信機31,33は
速度変換部39と,拡散符号発生部41と,拡散部43
と,変調部45と,バースト送信部47と,タイミング
発生部49とアンテナ51とにより構成される。受信機
35,37はアンテナ33と,復調部55と,適応逆拡
散フィルタ57と,判定部59と,適応制御部61と,
タイミング発生部63と,で構成される。移動通信送受
信機は時分割多重方式(TDMA)と符号分割多重方式
(CDMA)を組み合わせ,受信機に適応逆拡散フィル
タを用いた干渉キャンセラを採用することにより,それ
ぞれ単独の特性と比べ,はるかに秀でた特性を得るもの
である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,移動通信システム,特
に自動車電話・携帯電話システム(セルラシステム)の
送受信装置に関し,特に他セルとの同一周波数干渉,フ
ェージングの影響を低減させる送受信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のデジタル自動車電話・携帯電話シ
ステム(セルラシステム)として,時分割多元接続方式
(TDMA)を用いた日本標準方式(PDC:RCR
STD27A),北米標準方式(TIA IS54),
ヨーロッパ標準方式(ETSI GSM)および符号分
割多元接続方式(CDMA)を用いた北米標準方式(T
IA IS95)が知られている。
【0003】また,特開昭63−35025号公報(以
下,従来例1と呼ぶ。)には時分割多重(TDM)と符
号分割多重(CDM)を組み合わせたシステムが提案さ
れている。ただし,従来例1には基地局から移動機への
下り方向のみTDM及びCDMの組み合わせが採用され
ており,全チャネルのデータが正確に同期したシステム
である。したがって,一つの基地局からN個の移動機へ
の接続(1→N接続)であり,N個の基地局からN個の
移動機への接続(N→N接続)あるいはN個の基地局か
らN個の移動機への接続(N→1接続)という多元接続
ではない。また適応逆拡散フィルタによる受信は考慮さ
れていない。
【0004】一方,特開平4−351130号公報(以
下,従来例2と呼ぶ)では,CDMAの送受信方式とし
て,同じ拡散符号で拡散した複数の送信データを時間を
ずらせて送信し,整合フィルタではなく逆フィルタで受
信する方法が提案されている。従来例2に示された逆フ
ィルタは受信応答がクロネッカのデルタ関数に近似する
ように制御されている。この方式は,送信データの時間
ずれをチップ時間と伝送路の遅延広がりの和以上にしな
ければならず,CDMA多重数に制限がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら,TDM
A方式では同一周波数干渉を除去できないため,同一周
波数は距離の離れたセルでしか使えなかった。例えば4
セルあるいは7セルのクラスタに分け同一クラスタ内で
は同一周波数を使えないため周波数の利用効率が低いと
いう欠点があった。また,TDMA方式では,1チャネ
ルあたりの周波数帯域幅が狭いためマルチパスを分離で
きず,パスダイバーシティ効果が得られない。したがっ
て,フェージングマージンを大きくとってセル設計しな
ければならないという欠点がある。
【0006】一方,CDMA方式では,すべてのセルで
同一周波数を利用でき,また簡単なRAKE受信機でパ
スダイバーシティ効果を得られるという利点があるが,
チャネル間の干渉を0にできないため,移動機から基地
局への上りチャネルに適用するときは正確なパワーコン
トロールが行われなければ受信できなくなるという欠点
がある。
【0007】そこで,本発明の第1の技術的課題は,移
動通信システム,特にセルラシステムのチャネル容量を
高め,かつ比較的簡単な構成で実現でき,移動通信特有
の伝送変動(フェージング)に追従できる移動通信装置
を提供することにある。
【0008】また,本発明の第2の技術的課題は,将来
のマルチビットレートサービスを容易に導入できる移動
通信装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は,移動通信装置
の送信機において,前記送信機は1フレーム中の1つあ
るいは複数のスロットでデータを発生し,前記データを
拡散符号で拡散して送信することを特徴とする。
【0010】また,本発明は,前記移動通信装置の送信
機において,前記送信データは中央部にトレーニング信
号を含み,前記トレーニング信号は少なくとも同一のス
ロットを割り当てられた複数の送信機ではお互いに異な
っていることを特徴とする。
【0011】また,本発明は,1チャネルあたり1組の
送信機と受信機とを備え,予め定められたタイミングに
より送信データを取り込み,送信信号として送信する移
動通信装置の送信機において,前記送信機は,送信デー
タのビットレートを変換して速度変換データを生成する
速度変換部と,拡散符号を表す拡散信号生成する拡散符
号発生部と,前記拡散符号により前記速度変換データを
拡散して拡散データを生成する拡散部と,前記拡散デー
タ信号を変調して変調信号を出力する変調部と,自送信
機に割り当てられたスロットでのみ前記変調信号を送信
信号としてアンテナを介して送信するバースト送信部と
を備えていることを特徴とする。
【0012】また,本発明は,移動通信装置の受信機に
おいて,前記受信機は,適応逆拡散フィルタで受信する
ことを特徴とする。
【0013】また,本発明は,1チャネルあたり1組の
送信機と受信機とを備え,予め定められたタイミングに
より受信信号を受信して受信データを生成する移動通信
装置の受信機において,前記受信機は,アンナテを介し
て取り込まれた受信信号をベースバンド信号に復調する
復調部と,前記ベースバンド信号を与えられたフィルタ
係数により逆拡散して逆拡散信号を生成する適応逆拡散
フィルタと,前記逆拡散信号を雑音を含まないデータか
否かを判定し,雑音を含まない受信データのみを出力す
る判定部と,前記逆拡散信号の誤差電力を最小とするよ
うに前記逆拡散フィルタにフィルタ係数を与える適応制
御部とを備えていることを特徴とする。
【0014】また,本発明は,前記移動通信装置の受信
機において,前記適応逆拡散フィリタは,サンプリング
回路と,適応FIRフィルタと,加算器と,可変係数掛
算器とを備えていることを特徴とする。
【0015】さらに,また,本発明は,前記移動通信装
置の受信機において,前記適応逆拡散フィリタは,更に
メモリ回路と並び換え回路を備えていることを特徴とす
る。
【0016】また,本発明は前記いずれかの送信機と前
記いずれかの受信機とで構成されることを特徴とする。
【0017】また,本発明は,前記移動通信装置におい
て,1つの移動通信基地局とその移動通信基地局と通信
を行う複数の移動機により構成されるセルを複数備えた
セルラシステムで用いられ,前記各セルの移動機のタイ
ミング発生部と基地局受信機のタイミング発生部は基地
局送信機のタイミング発生部に同期しており,全セルの
基地局送信機のタイミング発生部が同期していることを
特徴とする。
【0018】
【実施例】次に,本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0019】図1は,本発明の移動通信装置を複数の基
地局を含むセルラシステムに適用した例を示している。
各基地局(BS1,BS2,BS3)11(1),11
(2),11(3)は,移動通信交換局(MSC)13
を介して公衆網15に接続すると共にMSC13からタ
イミング信号19を与えられるため同期して動作する。
また,各基地局(BS1,BS2,BS3)11(1,
2,3)は,送受信信号21を介して,各セル23
(1),29(2),29(3)の移動通信装置(M
S)25に接続されている。
【0020】図2は図1の移動通信装置(MS)のブロ
ック図である。図2を参照すると,本発明の実施例に係
る移動通信装置は,1チャネルあたり第1及び第2の送
信機31,33と第1及び第2の受信機35,37とを
備えている。第1及び第2の送信機31,33は,互い
に同じ構成を有するので,第2の送信機33の説明は省
略する。第1の送信機31は速度変換部39と,拡散符
号発生部41と,拡散部43と,変調部45と,バース
ト送信部47と,タイミング発生部49と,アンテナ5
1とを備えている。また,第1及び第2の受信機35,
37は,互いに同じ構成を有するので,第2の受信機3
7の説明は省略する。第1の受信機35は,アンテナ5
3と,復調部55と,適応逆拡散フィルタ57と,判定
部59と,適応制御部61と,タイミング発生部63と
を備えている。
【0021】第1の受信機35のタイミング発生部63
は受信信号から同期信号を抽出し基地局(BS1)から
の下り信号に同期して動作する。第1の送信機31のタ
イミング発生部49は第1の受信機31のタイミング発
生部63に同期して動作する。ただし基地局(BS1,
BS2,BS3)と移動通信装置(MS)との距離は変
化するため,電波の伝搬時間に相当する時間のタイミン
グ誤差を発生する。1スロットの時間はこの伝搬時間に
比べ十分長くとられる。
【0022】次に本発明の一実施例の動作について説明
する。TDMAの多重数(フレーム周期/スロット周
期)をL,CDMAの拡散率をMとする。図3は図2の
送信機の動作説明に供する図である。図3をも参照し
て,送信機の動作について説明する。速度変換部39
は,送信データtdをNビットを1フレームとして区切
り速度変換して1スロットの時間に圧縮して,圧縮した
信号tdsを出力する。したがって信号tdsのビット
レートは信号tdのL倍となる。拡散部23は時間圧縮
された送信データtdsをMチップ周期の拡散符号cで
拡散して,拡散信号tdcを出力する。拡散された送信
データtdcのチップレートは送信データtdのビット
レートのL×M倍になっている。拡散された送信データ
tdcは変調部45で4相移送遷移変調(QPSK変
調)され,バースト送信部47は自送信機に割り当てら
れたタイムスロットでバースト送信する。割り当てられ
るタイムスロットは通常1フレームに1スロットである
が,複数スロットを割り当てることもできる。割り当て
るスロット数を変えることで情報レートを変えることが
できる(マルチビットレート)。
【0023】図4は,複数のチャネル(複数の送受信
機)を含むシステムでの送信バーストを示している。1
フレームはLスロットに分割されており,各チャネル
(CH1,CH2,CH3…CHL…CH2L+1)に
は1つあるいは複数のスロットが割り当てられ,各送信
機は割り当てられたスロットでバースト送信する。TD
MAの場合と異なり各スロットは複数のチャネルで共用
されている。
【0024】次に受信機の動作について説明する。第1
及び第2の受信機35,37では受信した信号を復調部
55で復調し受信ベースバンド信号rを得る。この受信
ベースバンド信号rは自受信機あての信号以外に符号分
割多重化(CDMA)された他受信機あての信号も含ん
でいる。この他受信機あての信号成分は干渉信号とみな
される。自受信機あての信号を取り出すため,本発明で
は適応逆拡散フィルタ57を使って逆拡散を行う。
【0025】図5は図2の適応逆拡散フィルタ57の一
例を示すブロック図である。図5を参照すると,適応逆
拡散フィルタ57は,サンプリング回路65,67と,
シフトレジスタ69と,可変係数掛け算器71と,加算
器73とを備えている。
【0026】図5をも参照して,復調部35からの受信
ベースバンド信号rは,適応逆拡散フィルタ37内のサ
ンプリング回路65でチップレートの2倍でサンプリン
グされ,シフトレジスタからなる適応FIRフィルタ6
9に入力される。適応FIRフィルタ69の出力はサン
プリング回路67で1ビット周期に1回サンプルされ,
適応逆拡散フィルタ57の出力信号reとなる。適応制
御部41は適応FIRフィルタ69のタップ係数ai
(i=0〜6M−1)を示す制御信号aを出力する。タ
ップ係数aiは適応逆拡散フィルタ57の出力信号re
とこの出力信号reを判定したデータ(雑音を含まない
データ)との誤差電力が最小となるように制御される。
バースト受信開始直後で適応FIRフィルタのタップ係
数aiが収束するまでは送信側・受信側であらかじめ既
知のトレーニング信号を送受する。係数aiが収束した
後は,判定部39から正しいデータが出力されるため,
適応逆フィルタの出力信号reと判定データrdの誤差
電力を最小とするフィルタ係数を逐次修正することより
電送路特性の変動に追従する。誤差電力を最小とする適
応制御アルゴリズムとしては,簡単な構成のものとし
て,収束速度の遅いLMSアルゴリズム,収束速度は速
いが複雑なRLSアルゴリズム等が使用できるがこれら
に限定されるものではない。
【0027】なお,誤差を発生させる要因は他受信機あ
ての信号成分(干渉信号)と受信機雑音である。したが
って,干渉信号電力が受信機雑音電力よりも著しく大き
いとき,適応逆拡散フィルタ57は干渉信号をキャンセ
ルするように動作する。
【0028】ところで,移動通信では移動通信装置(M
S)が移動するため,また基地局BSと移動機MSとは
通常見通し外通信となるためマルチパスフェージングと
いう現象が発生する。適応制御部61はこのマルチパス
フェージングによる伝送路特性の変動に追従しなければ
ならない。適応制御部61は1ビットに1回適応動作を
行うため,ビットレートが速くなるほど伝送路変動に追
従しやすくなる。また,適応制御部61は自受信信号と
干渉信号の電力比(S/I比)が大きいほど収束速度が
速くなる。本発明ではL多重TAMAであるため,TD
MAを行わないときに比べビットレートがL倍になって
いるため,L倍の速さのフェージングに追従可能であ
る。また,同一周波数のチャネル数を一定とするとS/
I比も約L倍となるため収束速度が速くなっている。
【0029】拡散率NのCDMAを行うことにより,N
×L多重のTDMAを行う場合に比べ同期精度を1/N
に甘くすることができ,またピーク送信電力を1/Nに
できる。適応逆拡散フィルタにより干渉信号を抑圧する
ことができるため,同一セル内で同一TDMAスロット
を複数のチャネルで利用でき,N×L多重TDMAに比
べチャネル数の現象を少なく抑えることができる。ま
た,他セルからの干渉を除去できるため,TDMAのみ
の場合と異なり隣接したセルで同一の周波数を利用する
ことができる。
【0030】マルチパスフェージングでは,CDMAの
チップレートを速くするほど独立なパスを分離できるよ
うになり,大きなパスダイバーシティ効果が得られる。
一方,適応逆拡散フィルタのタップ数は拡散率Nの6倍
必要なため,拡散率を大きくすることでチップレートを
速くするとハードウェア規模が大きくなってしまう。本
実施例では拡散率を適当な値に保ちながらチップレート
を速くできるため,ハードウェア規模を増やさずに大き
なパスダイバーシティー効果が得られる。
【0031】図6は本発明の移動通信送受信装置におけ
る適応逆拡散フィルタ57の他の例を示している。受信
ベースバンド信号rは,サンプリング回路65によりチ
ップレートの2倍のレートでサンプリングされた後,直
ちに適応FIRフィルタ69に入力されるのではなく,
1スロット分メモリ75に蓄えられ,並び替え回路77
で並び替えられた後適応FIRフィルタ69に入力され
る。
【0032】図7は本発明の実施例に用いられる送受信
データを示している。図7を参照して,送受信データは
中央に送受信機で既知のトレーニング信号を含んでい
る。並び替え回路75はまず中央のトレーニング信号を
適応FIRフィルタに入力することにより適応逆拡散フ
ィルタ57のトレーニングを行う。このトレーニング信
号は同一ハロットを共用する異なるチャネルを区別する
ため互いに異なった符号系列が用いられる。たとえばM
系列の位相をチャネル毎にずらせたトレーニング信号を
用いれば良い。なお,トレーニング系列を中央に配置す
るのは図2を参照するとわかるように,バースト先頭部
はチャネル毎の伝搬遅延時間の差によりースト開始タイ
ミングが微妙に異なっており他チャネルからの干渉状態
がバーストの中と異なっているため,適応逆拡散フィル
タ57をバースト先頭部のトレーニング信号でトレーニ
ングさせると最適ではない値に設定される危険があるた
めである。また,TDMAにおける等化器の場合と同
様,中央のトレーニング信号からスタートして前後に適
応動作させた方が等価的にバースト長が短くなるため,
適応動作がバースト途中ではずれてしまうという確率を
小さくできる。
【0033】従って,本発明の実施例に係る移動通信送
受信機は時分割多重方式(TDMA)と符号分割多重方
式(CDMA)を組み合わせ,受信機に適応逆拡散フィ
ルタ57を用いた干渉キャンセラを採用することによ
り,それぞれ単独の特性と比べ,はるかに秀でた特性を
得るものである。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように本発明の移動通信送
受信機は,1フレームを複数(L)のスロットに分割
し,1つのチャネルに1つあるいは複数のスロットを割
り当てる時分割多元接続方式(TDMA)と,スロット
内のデータをチャネル毎に異なった拡散符号で拡散する
符号分割多元接続方式(CDMA)を組み合わせ,か
つ,受信機では適応逆拡散フィルタを用いて干渉信号の
抑圧を行うことにより,それぞれ単独の特性と比べ,は
るかに秀でた特性を得るものである。
【0035】すなわち,チップレートを速くすることが
できるため,マルチパスを分離できパスダイバーシティ
効果が得られる。チップレート独立に拡散率を決められ
るため周波数利用効率を落とすことなく符号分離多重数
を一定数以下に抑えることができ適応逆拡散フィルタ
(干渉キャンセラ)の初期引き込み時間を短くすること
ができ,また,適応逆拡散フィルタ(干渉キャンセラ)
のタップ数を減らすことができる。ビットレートをフェ
ージングの変動の速さに比べ高速にできるため,適応逆
拡散フィルタ(干渉キャンセラ)の伝送路変動に対する
追従速度を高めることができる。TDMAの複数スロッ
トを用いることで,適応逆拡散フィルタ(干渉キャンセ
ラ)の動作を複雑にすることなくマルチビットレートサ
ービスを導入できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る移動通信装置をセルラシ
ステムに適用したときのシステム構成を示す図である。
【図2】本発明の実施例に係る移動通信装置の構成を示
すブロック図である。
【図3】本発明の実施例に係る移動通信装置の送信機の
動作を示すタイミング図である。
【図4】本発明の実施例に係る移動通信装置をセルラシ
ステムに適用したときの各送信機の動作を示すタイミン
グ図である。
【図5】本発明の実施例に係る移動通信装置の受信機の
適応逆拡散フィルタの一例を示すブロック図である。
【図6】本発明の実施例に係る移動通信装置の受信機の
適応逆拡散フィルタの他の例を示すブロック図である。
【図7】本発明の送信データフォーマットを示すタイミ
ング図である。
【符号の説明】
31,33 送信機 35,37 受信機 39 速度変換部 41 拡散符号発生部 43 拡散部 45 変調部 47 バースト送信部 49 タイミング発生部 51 アンテナ 53 アンテナ 55 復調部 57 適応逆拡散フィルタ 59 判定部 61 適応制御部 63 タイミング発生部 65,67 サンプリング回路 69 シフトレジスタ 71 加算器 73 可変係数掛け算器 75 メモリ 77 並べ変え回路 td 送信データ tds 速度変換データ tdc 拡散データ c 拡散信号 tclk 送信タイミング信号 clk クロック信号 r ベースバンド信号 re 逆拡散信号 rd1,rd2 受信データ a 適応逆拡散フィルタのフィルタ係数 rs 適応逆拡散フィルタの内部状態を示す信号 rclk 受信タイミング信号

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 移動通信装置の送信機において,前記送
    信機は1フレーム中の1つあるいは複数のスロットでデ
    ータを発生し,前記データを拡散符号で拡散して送信す
    ることを特徴とする送信機。
  2. 【請求項2】 請求項1の移動通信装置の送信機におい
    て,前記送信データは中央部にトレーニング信号を含
    み,前記トレーニング信号は少なくとも同一のスロット
    を割り当てられた複数の送信機ではお互いに異なってい
    ることを特徴とする移動通信装置の送信機。
  3. 【請求項3】 1チャネルあたり1組の送信機と受信機
    とを備え,予め定められたタイミングにより送信データ
    を取り込み,送信信号として送信する移動通信装置の送
    信機において,前記送信機は,送信データのビットレー
    トを変換して速度変換データを生成する速度変換部と,
    拡散符号を表す拡散信号生成する拡散符号発生部と,前
    記拡散符号により前記速度変換データを拡散して拡散デ
    ータを生成する拡散部と,前記拡散データ信号を変調し
    て変調信号を出力する変調部と,自送信機に割り当てら
    れたスロットでのみ前記変調信号を送信信号としてアン
    テナを介して送信するバースト送信部とを備えているこ
    とを特徴とする移動通信装置の送信機。
  4. 【請求項4】 移動通信装置の受信機において,前記受
    信機は,適応逆拡散フィルタで受信することを特徴とす
    る移動通信送受信装置の受信機。
  5. 【請求項5】 1チャネルあたり1組の送信機と受信機
    とを備え,予め定められたタイミングにより受信信号を
    受信して受信データを生成する移動通信装置の受信機に
    おいて,前記受信機は,アンナテを介して取り込まれた
    受信信号をベースバンド信号に復調する復調部と,前記
    ベースバンド信号を与えられたフィルタ係数により逆拡
    散して逆拡散信号を生成する適応逆拡散フィルタと,前
    記逆拡散信号を雑音を含まないデータか否かを判定し,
    雑音を含まない受信データのみを出力する判定部と,前
    記逆拡散信号の誤差電力を最小とするように前記逆拡散
    フィルタにフィルタ係数を与える適応制御部とを備えて
    いることを特徴とする移動通信装置の受信機。
  6. 【請求項6】 請求項5記載の移動通信装置の受信機に
    おいて,前記適応逆拡散フィリタは,サンプリング回路
    と,適応FIRフィルタと,加算器と,可変係数掛算器
    とを備えていることを特徴とする移動通信装置の受信
    機。
  7. 【請求項7】 請求項6記載の移動通信装置の受信機に
    おいて,前記適応逆拡散フィリタは,更にメモリ回路と
    並び換え回路を備えていることを特徴とする受信機。
  8. 【請求項8】 請求項1乃至3のうちのいずれか記載の
    送信機と請求項4乃至7のいずれか記載の受信機とで構
    成されることを特徴とする移動通信装置。
  9. 【請求項9】 請求項8記載の移動通信装置において,
    1つの移動通信基地局とその移動通信基地局と通信を行
    う複数の移動機により構成されるセルを複数備えたセル
    ラシステムで用いられ,前記各セルの移動機のタイミン
    グ発生部と基地局受信機のタイミング発生部は基地局送
    信機のタイミング発生部に同期しており,全セルの基地
    局送信機のタイミング発生部が同期していることを特徴
    とする移動通信装置。
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