JPH11298954A - 無線通信方法及び無線通信装置 - Google Patents

無線通信方法及び無線通信装置

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JPH11298954A
JPH11298954A JP10111329A JP11132998A JPH11298954A JP H11298954 A JPH11298954 A JP H11298954A JP 10111329 A JP10111329 A JP 10111329A JP 11132998 A JP11132998 A JP 11132998A JP H11298954 A JPH11298954 A JP H11298954A
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radio
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Kazuto Ishida
和人 石田
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04B1/69—Spread spectrum techniques
    • H04B1/707—Spread spectrum techniques using direct sequence modulation
    • H04B1/7097—Interference-related aspects
    • H04B1/711—Interference-related aspects the interference being multi-path interference
    • H04B1/7115—Constructive combining of multi-path signals, i.e. RAKE receivers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高いトラヒックの地域において、加入者容量
の増加を図る。 【解決手段】 ＣＤＭＡ無線基地局等の基地局１は、通
信回線２を介して、基地局制御装置３及び交換局４と接
続される。基地局１の運用するひとつのセルが、３つの
広角度セクタ５〜７に分割され、さらに、狭角度セクタ
８及び９がオーバーレイされている。各セクタ５及び
８，９は、チップレベル等の同期がとられ、同一符号が
用いられる。ダウンリンクでは、無線端末は、両セクタ
での信号をマルチパスとして認識してレイク合成する。
アップリンクでは、基地局１は、無線端末からの送信信
号を両セクタによる空間ダイバシティとして受信し、レ
イク合成する。基地局１は、受信信号の強度に応じて各
セクタに送信電力信号を分配したり、無線端末から位置
情報により、分布密度又はトラヒック分布等に応じて各
セクタの領域を変化させてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、無線通信方法及び
無線通信装置に係り、特に、セルラー方式等の無線通信
システムにおいて、ひとつのセルを複数のセクタとして
運用する無線通信方法及び無線通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、セルを複数のセクタに分割して運
用するＣＤＭＡ(Code Division Multiple Access)無線
基地局が提案されている。図１１に、従来の無線通信シ
ステムの構成図を示す。
【０００３】この基地局１１は、通信回線１２を介し
て、基地局制御装置１３に接続されている。基地局制御
装置１３は、インタフェースにより交換局１４と接続さ
れている。さらに、基地局制御装置１３は、通信回線１
２を介してひとつ又は複数の基地局１１と接続され、無
線インタフェースの終端および基地局１１からの信号の
切り替え、物理チャネルと論理チャネルの切り替え等を
行う機能を有する。
【０００４】また、この例では、基地局１１の運用する
ひとつのセルが、３つのセクタ１５〜１７に分割されて
いる。このような従来のＣＤＭＡセルラーシステムにお
いて、セルを構成するセクタ１５〜１７は、セクタ内の
角度について、一様な送信電力分布で送信されている。
この際、セクタ全体のトラヒックは考慮されているが、
セクタ内部におけるトラヒック分布は考慮されていな
い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】一般に、上述のような
セクタ構成法における電力リソースについては、以下を
考慮して、効果的なセクタ割り当て及び電力配分を行う
ことが必要である。
【０００６】（１） 一般に、セクタ内でのトラヒック
分布は一様でなく、ある特定のエリアに集中することが
多い。また、トラヒックは時間的にも変動する。ＣＤＭ
Ａでは、多セクタ化などの手段により、トラヒック集中
地域に送信電力を集中するようにセクタを配置すること
により、効率的なセクタ化が可能である。しかし、ＣＤ
ＭＡの場合、高速移動ユーザ等では、頻繁なハンドオフ
が発生するなどの問題が生じる。そのため、ハンドオフ
マージンの確保、即ち、隣接局とのハンドオフのための
保留チャネルの確保、が必要となる。
【０００７】（２） 今後近い将来、データ通信の需要
が伸張してくると予想されるが、一般に、データ通信に
は高い送信電力が要求される。したがって、上記（１）
の点は、データ通信需要の面でも検討が必要である。デ
ータ通信端末についても、一般に低速ユーザであるかぎ
り、狭いビーム角のセクタで十分である。反対に、広い
ビーム角のセクタ構成では、広いセクタ内に存在する他
の低電力ユーザに干渉を与え、回線品質と容量の低下を
与えてしまう場合がある。
【０００８】（３） 高速移動端末には、一般に幅の広
いビーム角のセクタのほうが、ハンドオフを必要としな
いので、有効であると考えられる。しかしながら、歩行
者や静止状態のユーザにとっては、幅の狭いビーム角の
セクタでも十分である。したがって、セクタ内を一律に
同じ電力でカバーするという現在の方法は、必ずしも効
率的とはいい難い。
【０００９】本発明は、以上の点に鑑み、以下のような
無線通信方法及び無線通信装置を提供することを目的と
する。
【００１０】（１）Ｗ−セクタ（広角度セクタ）の中に
Ｎ−セクタ（狭角度セクタ）のオーバーレイ領域をひと
つ又は複数設定し、空間分割的にＷ−セクタ内の容量を
増加すること。
【００１１】（２）Ｗ−セクタとＮ−セクタは、同一周
波数で運用し、全く同じ符号チャネルを同期させて用い
ることにより、セクタを増やしたにも拘わらず、セクタ
間識別を行わずに、多セクタ化で必要なハンドオフによ
るオーバーヘッド分の容量を不要とすること。
【００１２】（３）Ｗ−セクタでは、サービスエリアを
カバーするために必要な最小限の電力で、Ｎ−セクタが
オーバーレイされた領域以外のトラヒックに見合う電力
を送信することにより、送信電力の低下及び省力化を図
ること。
【００１３】（４）無線端末の位置登録データと位置情
報と併用することにより、ダイナミックにＮ−セクタの
方向を設定すること。
【００１４】（５）Ｗ−セクタとＮ−セクタで直交偏
波、円偏波等の信号方式を用いることで、特定のユーザ
には偏波・空間・周波数ダイバシティ等のダイバシティ
機能を適用することを可能とし、回線品質の向上を図る
こと。
【００１５】（６）アンテナと高周波回路等の入出力部
をのぞき、多セクタ化で用いる装置と全く同じ装置を用
いて実現可能とすること。さらに、必要に応じて、ダイ
バシティ機能を付加すること。
【００１６】（７）第２世代移動通信システムに容易に
適用すること。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明では、広角度セク
タ内の高いトラヒックの地域において、広角度セクタと
同じ符号を用いる狭角度セクタをチップレベル等で同期
させてオーバーレイし、加入者容量の増加を図るように
している。
【００１８】本発明は、以下のような特徴のいくつかを
有する。
【００１９】（１）従来のＷ−セクタとＮ−セクタを同
じセクタ内で共用すること。
【００２０】（２）チャネルエレメント（各チャネルの
通信路符号化、情報変調、拡散変調、及びこれらに対す
る復調処理等を行う部分）は、Ｗ−セクタとＮ−セクタ
間で共用し、一方又は両方のセクタによるマルチパスに
応じてダイナミックに割り当てていること。
【００２１】（３）トラヒック分布は、地理的及び／又
は時間的要因から推定が可能であり、高いトラヒック密
度あるいは高速データ伝送地域には、狭いビーム角のＮ
−セクタで対応すること。一方、疎なトラヒック密度あ
るいは高速移動ユーザに対しては、広い角度ビーム角の
Ｗ−セクタで対応すること。また、セクタ全体は、Ｗ−
セクタでカバーさせること。
【００２２】（４）オーバーヘッドチャネルの全送信電
力に対する比率は、Ｗ−セクタとＮ−セクタで同程度と
すること。
【００２３】（５）Ｗ−セクタとＮ−セクタ間は、チッ
プレベル等の同期がとれていること。
【００２４】（６）Ｗ−セクタとＮ−セクタ間は、同一
セクタとしての呼処理が行われる。また、Ｗ−セクタと
Ｎ−セクタ間でのハンドオフはないこと。
【００２５】（７）Ｗ−セクタとＮ−セクタを識別する
必要があれば、直交偏波や円偏波等の信号方式を適用し
て識別するようにしてもよいこと。
【００２６】（８）さらに、直交偏波等の信号方式を用
いた場合、無線端末は、Ｗ−セクタとＮ−セクタの両ビ
ームによる偏波ダイバシティ等のダイバシティ機能を適
用してもよいこと。
【００２７】（９）セクタの方向あるいは角度を変える
ことができる基地局であれば、無線端末からの位置情報
を収集し、トラヒックまたは伝送容量の多い地域に対し
て、Ｎ−セクタの方向及び／又はビームの角度を設定し
てもよいこと。
【００２８】（１０）上記（１）〜（９）においては、
Ｎ−セクタのビーム角度について言及しているが、例え
ば、セル中央にトラヒックが集中するシステムでは、セ
ル半径についても同様のことがいえる。すなわち、半径
大セクタ（Ｌ−セクタ）と半径小セクタ（Ｓ−セクタ）
の組み合わせとして、上述のいずれかのようにオーバー
レイしてもよいこと。
【００２９】本発明の第１の解決手段によると、ひとつ
のセルをひとつ又は複数の広角度セクタに分割し、ひと
つ又は複数の前記広角度セクタに、ひとつ又は複数の狭
角度セクタを部分的にオーバーレイし、無線端末が位置
する前記広角度セクタ及び／又は前記狭角度セクタにお
ける無線信号について、無線端末と基地局との間で設定
される無線回線毎に、各々のセクタにおいて同一符号に
より無線信号を割り当て、前記無線回線毎に、無線端末
が位置する各々のセクタからのひとつ又は複数の受信信
号を、同一符号により復調して受信し、前記無線回線毎
に、無線端末が位置する各々のセクタへの送信信号を、
同一符号により変調して送信する無線通信方法を提供す
る。
【００３０】また、本発明の第２の解決手段によると、
ひとつのセルをひとつ又は複数の分割した広角度セクタ
と、ひとつ又は複数の前記広角度セクタに部分的にオー
バーレイしたひとつ又は複数の狭角度セクタとを形成す
る入出力部と、無線端末が位置する前記広角度セクタ及
び／又は前記狭角度セクタにおける無線信号について、
無線端末と基地局との間で設定される無線回線毎に、各
々のセクタにおいて同一符号により無線信号を割り当て
る制御部と、前記無線回線毎に、無線端末が位置する各
々のセクタからのひとつ又は複数の受信信号を、同一符
号により復調して受信するチャネルエレメント受信系
と、前記無線回線毎に、無線端末が位置する各々のセク
タへの送信信号を、同一符号により変調して送信するチ
ャネルエレメント送信系とを備えた無線通信装置を提供
する。
【００３１】
【発明の実施の形態】１．無線通信システムの基本概念 図１に、本発明に係る無線通信システムの構成図を示
す。この図は、一例として、ＣＤＭＡセルラーシステム
におけるセルの構成を表わしている。
【００３２】ＣＤＭＡ無線基地局等の基地局１は、通信
回線２を介して、基地局制御装置３に接続されている。
基地局制御装置３は、インタフェースを介して交換局４
と接続されている。さらに、基地局制御装置３は、通信
回線２を介してひとつ又は複数の基地局１と接続され、
無線インタフェースの終端および基地局１からの信号の
切り替え、物理チャネルと論理チャネルの切り替え等を
行う機能を有する。
【００３３】また、この例では、基地局１の運用するひ
とつのセルが、３つの広角度セクタ（Ｗ−セクタ）５〜
７に分割されている。Ｗ−セクタ５〜７は、セクタ内の
角度について、一様な送信電力分布で送信されている。
さらに、ひとつのＷ−セクタに、狭い角度をカバーする
狭角度セクタ（Ｎ−セクタ）がひとつ又は複数オーバー
レイ（重畳、重ねあわせ、等）されている。この図で
は、一例として、Ｗ−セクタ５にＮ−セクタ８及び９が
オーバーレイされている例を示す。このオーバーレイさ
れている領域は、例えば、地理的又は時間的にトラヒッ
クが集中している高トラヒック領域が想定される。オー
バーレイされていない領域は、例えば、このような高ト
ラヒック領域に比べてトラヒックが低い領域であり、Ｗ
−セクタ５のみによりカバーされている。
【００３４】つぎに、同期については、Ｗ−セクタ５と
Ｎ−セクタ８及び９とは、例えばチップレベルの同期を
とって運用されている。ここで、チップレベルの同期と
は、論理レベルの信号を直交符号化等により符号化し、
さらに拡散処理（スクランブル）したときの個々のチッ
プ（又は、ビット等）において同期がとれいている状態
をいう。その他にも、システム設計に応じて、論理符号
レベル、符号化レベル又はクロックレベル等の必要なレ
ベルでの同期をとるように適宜変更することができる。
また、ＰＮ符号（疑似雑音符号）やホッピングパターン
等のチャネル、セクタ又はリンク識別用の符号は、同一
符号（又は、同一符号および同一位相）が用いられる。
【００３５】つぎに、無線端末と基地局１との通信につ
いて説明する。まず、ダウンリンク（基地局１が送信）
については、高トラヒック領域に位置する無線端末は、
Ｗ−セクタとＮ−セクタの両方からの電波を受信する。
無線端末にとって、Ｗ−セクタとＮ−セクタとの信号は
マルチパスとして認識する。無線端末では、レイク受信
機を用いて受信信号をレイク合成する。一方、アップリ
ンク（無線端末が送信）については、基地局１では、高
トラヒック領域に位置する無線端末からの送信信号を、
Ｗ−セクタとＮ−セクタによる空間ダイバシティ（又
は、マルチパス）として受信する。この受信信号は、多
セクタ構成の基地局と同様に、レイク合成される。
【００３６】ここで、基地局１から無線端末への送信信
号は、受信信号の強度に応じて、Ｗ−セクタとＮ−セク
タに送信電力信号を分配しても良い。また、Ｎ−セクタ
の領域は、固定でもよいし、可変としてもよい。さら
に、無線端末から位置情報（緯度、経度等）を収集する
ことが可能な場合には、無線端末の分布密度又はトラヒ
ック分布等に応じてＮ−セクタあるいはＷ−セクタの領
域を変化させても良い。
【００３７】２．ハードウェアの概要 つぎに、本発明の無線通信システムのハードウェアの概
要について説明する。本システムでは、Ｗ−セクタとＮ
−セクタとは、アンテナおよびセクタのビーム角及び／
又は許容送信電力等の設定を除き、ほぼ同じシステムが
用いられる。すなわち、同じチャネルエレメント等を用
い、多セクタのシステムで備えられるセレクタエレメン
トにより高周波回路ユニットを選択する。両セクタで
は、主に、高周波回路ユニットとアンテナとを含む入出
力部が異なる構成となる。
【００３８】まず、基地局受信系について説明する。基
地局受信系では、Ｗ−セクタとＮ−セクタとから同時に
受信される無線端末の信号は、各々マルチパス成分とし
て認識する。従来のセクタ間のハンドオーバーと同じに
認識され、レイク合成が可能となる。基地局では、レイ
ク合成後の受信信号からＥｂ／Ｎｏを計算し、電力制御
を実施する。ここで、Ｅｂ／Ｎｏとは、「ビットエネル
ギー（電力）対雑音電力密度」であり、１情報ビットあ
たりの信号対雑音電力比（Ｓ／ＮまたはＳＮＲ：Signal
to Noise power Ratio）である（参考：The ratio bet
ween the energy of each information bit （Ｅｂ） a
nd the noise spectral density(Ｎｏ））。なお、この
「雑音電力密度」を「帯域あたりの、熱雑音電力＋干渉
波電力」と定義することもできる。また、基地局受信系
では、Ｗ−セクタとＮ−セクタの受信電力比を計算し、
送信系へフィードバックすることもできる。
【００３９】つぎに、基地局送信系について説明する。
基地局送信系では、Ｗ−セクタとＮ−セクタからの受信
電力比を元に、送信する各セクタへ分配するリンクあた
りの電力比を決定する。受信電力比が不明の場合は、オ
ーバーヘッドチャネル（パイロットチャネル、ページン
グチャネル、その他の同報チャネル等）の電力分配比に
基づき送信される。すなわち、基地局送信系からのオー
バーヘッドチャネルは、Ｗ−セクタとＮ−セクタの通信
限界容量に比例した予め定められた電力比で、同時に送
信される。ここで、たとえばＮ−セクタのオーバーヘッ
ドチャネル容量が全送信可能電力に比べて小さすぎる場
合、十分なＥｂ／Ｎｏ値が得られず呼制御が不可能にな
ることが考えられるので、この点を考慮して電力比を定
めると好ましい。
【００４０】つぎに、無線端末について説明する。基地
局１からＷ−セクタとＮ−セクタとにより電力が分配さ
れて送信されたとしても、無線端末の受信系は、複数の
無線信号の合成信号として受信する。すなわち、伝搬経
路が異なる場合、同一符号チャネルのマルチパスとして
受信され、レイク合成される。一方、無線端末の送信系
は、Ｗ−セクタとＮ−セクタを全く意識しないで送信す
る。よって、無線端末には、特に新しい機能を必要とし
ない。
【００４１】また、Ｗ−セクタとＮ−セクタで直交偏波
等の信号方式を用いる場合は、無線端末の受信側で偏波
ダイバシティ等のダイバシティ機能を付加することがで
きる。なお、偏波識別を無線端末と基地局との間で設定
しておけば、多重通信も可能である。
【００４２】３．呼制御の概要 つぎに、呼制御の概要を説明する。
【００４３】まず、無線端末の位置登録は、Ｗ−セクタ
とＮ−セクタのどちらかで行う。無線端末の位置は、例
えば、基地局制御装置で識別されることができる。無線
端末からの位置情報、又はこのような位置登録の統計デ
ータ等に基づき、Ｎ−セクタのビーム角度及び／又は方
向を設定しても良い。この設定は、アンテナの選択、指
向性の制御、送信電力の設定等により、基地局の入出力
部で行われる。無線端末では、Ｗ−セクタとＮ−セクタ
は同じひとつのセクタであるとしか認識していない。
【００４４】つぎに、無線端末から発呼する場合を説明
する。この場合の呼制御は、通常の多セクタのシステム
運用と同じであり、特に新たな機能を必要としない。な
お、アクセスチャネルについては、基地局受信系では、
フレームを分解するまでチャネルの認識ができないの
で、レイク合成することは困難である。したがって、基
地局は、Ｗ−セクタあるいはＮ−セクタのどちらかでリ
ンクを設定するようにする。アクセスチャネルは、例え
ば、フレーム分解後、基地局制御装置で識別される。ト
ラヒックチャネルは、オーバーレイされた領域では、Ｗ
−セクタとＮ−セクタのどちらかあるいは両方において
受信されるが、セクタが異なってもそれはレイク合成さ
れる。これらは、ＩＳ−９５等の規格での多セクタ時に
おける呼制御や、セル間ハンドオフの合成等と同様の手
順である。
【００４５】また、基地局からの呼び出しの場合、Ｗ−
セクタあるいはＮ−セクタの両方からページングにより
報知される。基地局では、両セクタに電力を配分してい
る点を除けば、多セクタ運用時と同様の制御となる。
【００４６】つぎに、無線端末のＷ−セクタ／Ｎ−セク
タ間の移動時の制御について説明する。無線端末が両セ
クタがオーバーレイした領域に位置する場合、無線端末
の送信信号は、両セクタにて受信される。さらに、Ｗ−
セクタとＮ−セクタ間で同一符号を用いているので、基
地局受信系では両セクタによる受信信号をレイク合成す
る。基地局からの送信信号は、無線端末からの受信信号
がＷ−セクタとＮ−セクタで受信された電力配分に基づ
き、両セクタから電力配分されて送信されることができ
る。したがって、無線端末は、Ｗ−セクタとＮ−セクタ
を全く意識せずに、基地局と通信することができる。
【００４７】つぎに、図２に、フレーム構成及び電力配
分の説明図を示す。図２（Ａ）には、Ｗ−セクタのフレ
ーム構成及び電力配分を示し、図２（Ｂ）には、Ｎ−セ
クタのフレーム構成及び電力配分を示す。
【００４８】図示のように、各セクタにおいて、フレー
ム構成は、パイロット２１W及び２１N（Pilot）と制御
チャネル２２W及び２２N（CTRL CHs）を含むオーバーヘ
ッド、及び複数のトラヒックチャネル２３W及び２３N
（TCH）を有する。Ｎ−セクタとＷ−セクタにおいて、
チャネルを構成するオーバーヘッド電力（PilotとCTRLC
Hの電力）については、電力及び送信できる総電力比
は、可変にしても良いが、セクタ全体での一貫したシス
テム運用を考えると、電力比は同程度にするほうが望ま
しい。すなわち、次式のような一定の関係となることが
好ましい。これにより、システムパラメータは、Ｎ−セ
クタとＷ−セクタで同じものが使用できることになる。
【００４９】ＰＷ−Ｗ(Pilot) ／ＰＷ−Ｎ(Pilot)
＝ＰＷ−Ｗ(CTRL)／ＰＷ−Ｎ(CTRL)＝ＰＷ−Ｗ(TCH
total)／ＰＷ−Ｎ(TCHtotal)＝ＰＷ−Ｗtotal ／ＰＷ−
Ｎtotal ここで、ＰＷ−Ｗ(Pilot)及びＰＷ−Ｎ(Pilot)は、Ｗ−
セクタ及びＮ−セクタのパイロット電力を示し、ＰＷ−
Ｗ(CTRL)及びＰＷ−Ｎ(CTRL)は、Ｗ−セクタ及びＮ−セ
クタの制御チャネル電力を示し、ＰＷ−Ｗ(TCHtotal)及
びＰＷ−Ｎ(TCHtotal)は、Ｗ−セクタ及びＮ−セクタの
トラヒックチャネルの総電力を示し、また、ＰＷ−Ｗ
total 及びＰＷ−Ｎtotal は、Ｗ−セクタ及びＮ−セク
タの総電力をそれぞれ示す。
【００５０】４．ハードウェアの詳細 ４−１．無線端末受信系 図３に、無線端末受信系の構成図を示す。これは、レイ
ク受信機を用いた無線端末受信系の構成を示したもので
あり、本発明の無線通信システムでは、これを用いて基
地局との通信を行うことができる。
【００５１】無線端末は、高周波回路(RF,Digital Con
v.)３１、サーチエレメント(SearchElement)３２、受信
エレメント（フィンガ）(Demodulation Element(finge
r))３３、制御部(Controller)３４、合成器( Symbol Co
mbiner)３５及び復号器(Viterbi Dec.)３６を備える。
高周波回路３１は、アンテナに接続され、また、ディジ
タルコンバータを含む。また、復号器３６は、例えばビ
タビデコーダを有する。高周波回路３１で受信されたマ
ルチパスによる複数の受信信号は、サーチエレメント３
２により各パルスの位置・位相が判断される。制御部３
４は、サーチエレメント３２の出力に従い、各受信エレ
メント３３1 〜３３n に各信号を割り当てるとともに、
受信信号に対する位相、遅延、Ｓ／Ｎ（信号／ノイ
ズ）、受信エレメント３３への入力タイミング等の調整
及び制御を行う。さらに、合成器３５は、制御部３４の
制御により、マルチパスによる各信号の位相、遅延、振
幅等の重み付けをして、適当な割合で受信信号を加算合
成する（レイク合成）。これにより、無線端末は、弱い
信号でも良好に受信することができる。合成された信号
は、復号器３６により復号化される。
【００５２】Ｗ−セクタとＮ−セクタから送信される信
号は、チップ同期等の同期がとれ、同一符号が用いられ
ている。すなわち、無線端末では、両方のセクタを区別
することなく、同じセクタからの信号と認識し、受信す
ることができる。また、無線端末では、Ｗ−セクタをＮ
−セクタからの信号が伝搬遅延のために時間的にずれて
受信されたとしても、それらをマルチパスとして認識
し、受信することができる。
【００５３】４−２．基地局送信系 つぎに、図４に、基地局送信系の構成図を示す。
【００５４】図示の基地局１の送信系は、一例として、
基地局１がセクタＡ、Ｂ及びＣで構成され、さらにセク
タＡが、広角度セクタ（ａセクタ）と２つの狭角度セク
タ（ａ−１セクタ及びａ−２セクタ）を有する場合を示
す。基地局送信系は、各セクタについての高周波ユニッ
ト( RF-UNIT)４１〜４３等、制御部(Controller)４５、
ボコーダ及びレイヤー２及び３の処理インタフェース(V
ocoder and Layer 2/3Processing Interface)（ＶＬＰ
インタフェース）４６、チャネルエレメント(CH Elemen
t)４７、信号合成部(Signal Combiner）４８を備える。
基地局制御装置３は、ボコーダ及びレイヤー２及び３の
処理ユニットを有するＶＬＰ４９を備え、交換局４の交
換機からの受信信号を処理する。ＶＬＰ４９の出力は、
通信回線２を経て、基地局１のＶＬＰインタフェース４
６に入力される。
【００５５】ＶＬＰインタフェース４６は、多重変換装
置を有する。基地局送信系／受信系の両ブロックにおい
て、パケット信号あるいはＡＴＭなどの信号フォーマッ
トにより信号処理が行われている。チャネルエレメント
４７におけるトラヒック信号及びシグナリング（制御信
号）等を、これらのフォーマットに変換する処理が必要
であり、ＶＬＰインタフェース４６は、この変換機能を
司る部分である。また、ＶＬＰインタフェース４６は、
チャネルエレメント４７とＶＬＰ４９間の伝送装置とし
ての機能も有する。ＣＤＭＡの場合、パケットあるいは
ＡＴＭによる多重変換装置であることが多い。
【００５６】制御部４５は、高周波ユニット４１〜４３
等、信号合成部４８、チャネルエレメント４７における
送信電力情報を収集し、あらかじめ設定されたシステム
パラメータ通りに運用されているかどうかの確認および
動作の修正を実施する。また、チャネルエレメント４７
の送信回線への割り当てに関するリソースの管理を行
う。ここで、リソースとは、例えば、割り当てられるハ
ードウエア、符号、信号電力、許容干渉電力等である。
さらに、制御部４５は、基地局におけるプロトコルの監
視、タイミング情報の報知や管理を行う。
【００５７】信号合成部４８は、各チャネルエレメント
４７の信号を合成して、高周波ユニットにより送信信号
に変換する。ここでは、一例として、ａセクタ（広角度
セクタ）に対しては高周波ユニット(RF-UNIT)４１が送
信し、ａ−１及びａ−２セクタ（狭角度セクタ）に対し
ては高周波ユニット(RF-UNIT)４２及び４３がそれぞれ
送信する。また、高周波ユニット４１〜４３等及び／又
は接続されるアンテナ等により入出力部１０が構成さ
れ、セクタの角度、方向、形状等を適宜制御することも
できる。
【００５８】つぎに、基地局送信系の動作を説明する。
【００５９】まず、ＶＬＰ４９から送信された下り回線
信号は、各回線ごとに個々のチャネルエレメント４７に
より符号化と直交符号等によるスクランブリングとが行
われる。その後、信号合成部４８へ運ばれるが、信号の
属性に応じて、制御部４５からの指示により、適切なセ
クタあるいは複数のセクタで適切な電力配分により分配
され、各セクタから送信される。電力配分の方法は、例
えば、パイロットチャネルやページングチャネルなどの
下り回線のオーバーヘッドチャネルについては、予め定
められた電力値又はＮ−セクタとＷ−セクタの電力配分
等により送信することができる。
【００６０】また、トラヒックチャネルについては、下
り回線のみの非対称伝送の場合は、いくつかの方法がと
りうる。第１の方法は、オーバーヘッドチャネルと同様
に、予め規定された電力値と、Ｎ−セクタとＷ−セクタ
の電力配分により送信する方法である。他の方法は、何
らかの無線端末からの応答を必要とするもので、たとえ
ば、無線端末からの位置情報を用いて無線端末の位置を
推定し、最も適当なセクタを選択したり、各セクタ間の
適当な電力配分により伝送するものである。具体的に
は、例えば、使用中の無線端末の位置情報により、無線
端末をカバーするセクタの電力を増加したり、また、使
用中の無線端末の位置の統計情報に基づき、無線端末の
使用個数に比例して、各セクタに電力を割り振ることも
できる。あるいは、電力制御情報を無線端末からの制御
信号として随時モニタし、セクタ選択あるいはセクタ間
の電力配分の最適化を図る方法をとってもよい。
【００６１】一方、対称通信時は、基地局は受信系でス
ペースダイバシティを行い、チャネルエレメントでレイ
ク合成を行っており、各セクタごとにマルチパスとして
到達する信号を分離することが可能である。したがっ
て、各セクタごとに、到達する信号電力の推定が可能で
あり、この推定値をもとに、送信電力の分配を行うこと
ができる。例えば、到達する電波の強さに比例して電力
を分配することができる。このとき、無線端末からの上
り回線（アップリンク）には、基地局からの下り回線
（ダウンリンク）の電力制御情報を含むことができる。
そのため、各回線ごとに、送信電力を最適化することが
できる。この点は、後述する。
【００６２】ここでの実施の形態では、セクタＡ、Ｂ及
びＣによるセル構成について説明したが、各セクタ間の
結合は、同じセクタ内のＷ−セクタとＮ−セクタのみの
関係だけでなく、ここでのセクタＡ，Ｂ及びＣという枠
組みを越えて行われても良い。すなわち、セクタＡのＷ
−セクタとセクタＢのＷ−セクタ及びＮ−セクタのカバ
ーレッジに無線端末が位置する場合も、同様の構成及び
動作により、本発明を適用することができる。
【００６３】４−３．基地局受信系 つぎに、図５に、基地局受信系の構成図を示す。
【００６４】この基地局受信系は、上述したように、基
地局１がセクタＡ、Ｂ及びＣで構成され、さらにセクタ
Ａが、広角度セクタ（ａセクタ）と２つの狭角度セクタ
（ａ−１セクタ及びａ−２セクタ）を有する場合を示
す。基地局受信系は、高周波ユニット( RF-UNIT)５１〜
５３、制御部(Controller)５５、ＶＬＰインタフェース
( VLP Interface)５６、チャネルエレメント(CH Elemen
t)５７、信号分配部(Signal Distributor)５８を備え
る。基地局制御装置３は、ボコーダ及びレイヤー２及び
３の処理ユニットを有するＶＬＰ５９を備え、交換局４
の交換機への送信信号を処理する。ＶＬＰインタフェー
ス５６の出力は、通信回線２を経て、基地局１のＶＬＰ
５９に入力される。高周波ユニット５１〜５３及び／又
は接続されるアンテナ等により入出力部１０が構成さ
れ、セクタの角度、方向、形状等を適宜制御することも
できる。
【００６５】ＶＬＰインタフェース５６は、多重変換装
置を有し、基地局送信系と同様に、フォーマット変換機
能を司る部分であり、また、チャネルエレメント５７と
ＶＬＰ５９間の伝送装置としての機能も有する。
【００６６】制御部５５は、高周波ユニット５１〜５４
等、信号分配部５８、チャネルエレメント５７における
受信電力情報を収集し、あらかじめ設定されたシステム
パラメータ通りに運用されているかどうかの確認および
動作の修正等を行う。また、制御部５５は、チャネルエ
レメント５７の受信回線への割り当てに関するリソース
（割り当てられるハードウエア、符号、信号電力、許容
干渉電力）の管理、また、基地局におけるプロトコルの
監視、タイミング情報の報知及び管理等を行っている。
【００６７】ａセクタ（広角度セクタ）に対しては高周
波ユニット(RF-UNIT)４１が受信し、ａ−１及びａ−２
セクタ（狭角度セクタ）に対しては高周波ユニット(RF-
UNIT)５２及び５３がそれぞれ受信する。各セクタで受
信された信号は、高周波ユニット５１〜５３等によりフ
ィルタリング及びダウンコンバートされた後、信号分配
部５８へ配分され、各チャネルエレメント５７にて受信
信号が復調される。このとき、各セクタごとの受信電力
および、各チャネルエレメントでのＥｂ／Ｎｏは、制御
部５５にて管理され、チャネルエレメントでのレイク合
成および無線端末への電力制御情報となるほか、送信系
でのＷ−セクタ及びＮ−セクタごとの電力配分に反映さ
れる。
【００６８】５．キャパシティの地理的分布 図６に、システムキャパシティの地理的分布の説明図を
示す。図６（Ａ）は、一例として、セクタＡについて詳
述したもので、Ｗ−セクタ５と、これにオーバレイされ
たＮ−セクタ８及び９が示される。また、図６（Ｂ）
は、図６（Ａ）の矢印でのセクタ断面におけるシステム
キャパシティの分布を示す。ここで、図６（Ａ）の位置
ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ及びｆは、図６（Ｂ）のセクタ断面
の各地点に対応する。
【００６９】セクタ全体は、低トラヒック領域を含むＷ
−セクタ５でカバーされる。Ｗ−セクタ５の容量は、Ｃ
ＤＭＡシステムキャパシティに比較して低く設定され
る。高トラヒック領域を除いた領域（低トラヒック領
域）は、Ｗ−セクタ５の容量でカバーされる。一方、高
トラヒック領域は、Ｗ−セクタ５では容量が不足するた
め、Ｎ−セクタ８，９をオーバーレイする。Ｎ−セクタ
８，９をＷ−セクタ５にオーバーレイした領域のみ、図
示のように、ＣＤＭＡシステムキャパシティ限界でのト
ラヒックによるシステム運用を行う。このようなキャパ
シティ分布を設定することにより、トラヒック分布に応
じたセクタ容量の設定が可能となる。
【００７０】６．各セクタにおける具体的動作 つぎに、無線端末が、図６において、位置ａ，ｂ，ｃ，
ｄ，ｅ，ｆに沿って移動するときの動作の詳細を説明す
る。
【００７１】６−１．無線端末からの発呼動作 まず、無線端末が、Ｎ−セクタにいる状態であるａ点に
て発呼し、ｆ点に向かって移動する場合を説明する。
【００７２】（１）無線端末の前提条件 無線端末は、ａ点にて、Ｗ−セクタ５が送信しているパ
イロット信号（符号タイミング同期の初期獲得）および
オーバーヘッド信号（システムタイミング同期、システ
ム情報、ページング情報など）を受信している。基地局
１では、ａ点はトラヒック分布の小さい地域に含まれる
ために、Ｗ−セクタ５のみでカバーしている。
【００７３】（２）無線リンク（回線）の確立 無線端末が発呼を行う場合、アクセス要求信号（アクセ
スチャネル）にて発呼要求を行う。ここで、基地局１で
は、Ｗ−セクタ５でアクセスチャネルが受信されたもの
と仮定すると、Ｗ−セクタ５にて回線の設定を行い、通
信状態に入る。なお、Ｗ−セクタ５は、図２に示す電力
設定に基づき運用されているとする。無線端末と基地局
１との信号の送受信は、Ｗ−セクタ５のみによって運用
されているので、無線端末の送信電力は、図２に示すリ
ンクあたりの電力配分以下で運用される。
【００７４】（３）基地局１での各セクタの受信信号の
合成操作 無線端末がｂ点付近へ移動すると、基地局１はＷ−セク
タ５及びＮ−セクタ８の両セクタにて無線端末からの信
号を受信する状態に入る。基地局１では各セクタでの受
信信号は、アンテナおよび高周波ユニットではそれぞれ
異なる信号として受信される。高周波ユニットの出力は
ベースバンド信号として処理される。高周波ユニットの
出力は、図５に示す信号分配部５８にて同じ符号の信号
か否かが判定され、同じ符号のものであれば、同じチャ
ネルエレメントが割り当てられ、割り当てられたチャネ
ルエレメントにてレイク合成が行われる。すなわち、こ
こでの受信信号処理プロセスは、アンテナによるスペー
スダイバシティと等価である。レイク合成された信号
は、電力制御ビットが読み出され、インタリーブの逆操
作および誤り訂正処理が行われ、伝送装置を経由してＶ
ＬＰ５９へ送信される。
【００７５】（４） 基地局１での各セクタ送信信号の
合成操作 上記（３）における一連の受信信号処理に於いて、図５
の信号分配部５９あるいはチャネルエレメント５７に
て、チャネルあたりの各セクタからの受信電力を推定す
ることが可能である。このＷ−セクタ５及びＮ−セクタ
８の各セクタ受信電力の比は、ＦＤＤ方式の場合は必ず
しも最適化されたものではないが、伝搬路の減衰特性に
似たものと仮定することができる。図５の信号分配部５
９およびチャネルエレメント５７におけるＷ−セクタ５
及びＮ−セクタ８の各セクタでの受信電力推定結果は、
図４の信号合成部４９へ伝送され、送信電力のセクタ配
分が行われる。すなわち、基地局１は、図４のチャネル
エレメント４７にてチャネル符号化、情報変調（拡
散）、および電力制御ビットの挿入を行った信号に対し
て、受信電力推定結果の電力比に応じて各セクタへ分配
し、送信することにより、送信ダイバシティに近い効果
が得ることができ、無線端末での受信信号の品質向上
（受信信号のＥｂ／Ｎｏの向上）をはかることができ
る。
【００７６】たとえば、基地局１の送信周波数と無線端
末の送信周波数とが異なる場合（例えば、ＦＤＤ(Frequ
ency Division Duplex) ）が一般的な事例であり、この
場合に相当する。また、送信周波数が同じ場合は無線端
末と基地局１との送信タイミングを時間的にずらして送
受信を行う（例えば、ＴＤＤ(Time Division Duplex)）
ことができる。この場合は、周波数フェージングの影響
を最小限に押さえることができるために、最適な送信ダ
イバシティ効果が得られる。
【００７７】（５） 無線端末の送受信操作 無線端末では、Ｗ−セクタかＮ−セクタであるかを全く
意識しないで送受信を行うことができる。各セクタから
の信号の伝搬遅延により、各受信信号は位相のずれた信
号の重畳波として受信されるかもしれないが、無線端末
ではレイク合成によりマルチパス成分を合成し、この合
成信号に対して電力制御を実施し、逆拡散、通信路符号
化の復号を実施する。よって、無線端末では、基地局１
からの送信ダイバシティ波を受信する場合と同様の効果
が得られる。つまり、無線端末での送受信操作は、セク
タごとの符号が全く同一という点を除いて、通常の二次
元的に配置したマルチセクタにおいて、複数のセクタか
ら同時に受信している動作と全く変わらない。ここで、
マルチセクタとは、たとえば１つのセルにおいて３６０
度を１２０度ごとの３つのセクタにわけるような場合を
いう。
【００７８】（６） 位置ｂ，ｃ点間およびその周辺で
は、上記（３）、（４）及び（５）の制御が行われる。
基地局１はＷ−セクタ５及びＮ−セクタ８の両セクタか
ら送信するため、図６（Ｂ）に示すように、最大のキャ
パシティ限界および送信可能電力を許容する必要があ
る。
【００７９】（７） 位置ｃ，ｄ点間およびその周辺で
は基地局１で受信するＮ−セクタの受信電力が弱くな
り、Ｗ−セクタ５が支配的となる。
【００８０】（８） 位置ｄ，ｅ点間およびその周辺で
は、再び上記（３）、（４）及び（５）と同様の動作と
なる。
【００８１】（９） 位置ｅ，ｆ点間およびその周辺で
は、基地局１で受信するＮ−セクタの受信電力が弱くな
り、Ｗ−セクタ５が支配的となる。この領域では、隣接
する他セクタとのハンドオフ領域であると考えられる。
無線端末は、現在のセクタからの信号と新しいセクタの
信号とを、その符号を識別して、両回線をレイク合成し
ながら徐々に新しいセクタへ回線を切り替えていく。
【００８２】（１０） 上記（１）〜（８）の動作に於
いては、Ｗ−セクタ５及びＮ−セクタ８，９間でハンド
オフを行っているようにも見えるが、実際は両セクタを
用いてスペースダイバシティおよびレイク合成を行って
いるにすぎない。この両セクタを用いた条件で無線端
末，基地局１の送信電力は、通常の電力制御方法で、回
線品質を満たしつつ、最小の電力値に制御される。無線
端末は、Ｗ−セクタ５及びＮ−セクタの識別を行ってお
らず、単にひとつのセクタとしか認識していない。この
点が、通常のセクタ間ハンドオフプロセスである上記
（９）と最も異なる点である。
【００８３】つぎに、無線端末がＮ−セクタにいる状態
で発呼する場合の動作について説明する。
【００８４】（１１） 無線端末は、上記（１）で示し
た場合と同様に、 パイロット信号（符号タイミング同
期の初期獲得）およびオーバーヘッド信号（システムタ
イミング同期、システム情報、ページング情報など）を
受信している。この条件は、Ｗ−セクタ５及びＮ−セク
タ８，９で電力比は一定であり、無線端末は、どちらの
セクタにいても関係はなく、全くこれを意識する必要は
ない。
【００８５】（１２） 無線端末が発呼すると、Ｗ，Ｎ
セクタの両方、あるいは片方で受信される。アクセスチ
ャネルの受信信号についてレイク合成を行う場合は、各
セクタの信号の合成値としてリンクの設定が行われる。
レイク合成を行わない場合は、各セクタの信号はおのお
の独立したアクセスチャネル信号として受信され、リン
クの設定が行われる。リンク設定後、上記（３）の通信
制御状態に入る。
【００８６】６−２．基地局からの無線端末の呼び出し
動作 まず、基地局１が、Ｗ−セクタ５のみのカバレージにい
る無線端末に対して発呼する場合の動作を説明する。
【００８７】（１） 一例として、ａ点について説明す
る。ａ点はＷ−セクタ５のみのカバレージであるので、
Ｗ−セクタ５のページングチャネル（例えば、基地局１
が送信するシステム条件報知／無線端末呼び出し用のオ
ーバーヘッドチャネルのひとつ）により基地局１から接
続要求が送信され、Ｗ−セクタ５と回線の設定が行われ
る。回線設定以降のプロセスは上記６−１．（３）〜
（１０）と同様の制御となる。Ｗ−セクタ５及びＮ−セ
クタ８，９のページングチャネルの送信電力は、送信可
能な全送信電力に対して一定の電力で送信される。
【００８８】つぎに、基地局１が両セクタのオーバーレ
イしたカバレージにいる無線端末に対して発呼する場合
を説明する。
【００８９】（２） この領域では、図６（Ｂ）に示す
ように、Ｗ−セクタ５及びＮ−セクタ８，９に一定のキ
ャパシティが予め設けられているが、これは電力配分と
ほぼ等価と考えることができる。この各セクタの電力配
分に対し、一定の割合でページングチャネルの電力が設
定されている。ページングチャネルの各セクタの送信電
力に対する設定割合は、Ｗ−セクタ５及びＮ−セクタ
８，９で同じである。また送信する内容もタイミングも
全く同一である。すなわち、無線端末では、Ｗ−セクタ
５及びＮ−セクタ８，９の両セクタからスペースダイバ
シティを用いて送信されている信号を受信することと等
価である。
【００９０】（３） 無線端末では、レイク合成を用い
て上記（１）に記したページングチャネルを受信する。
無線端末は、回線設定時の信号伝送をアクセスチャネル
を用いて行う。制御手順は上記６−１．（２）およびそ
れ以降の動作と同じである。
【００９１】７．基地局の回線(リンク）単位の制御 ７−１．回線単位の基地局の構成 本発明では、Ｗ−セクタとＮ−セクタごとの受信電力を
監視している。各回線レベルまでそれを行い、レイク合
成を実施するとともに、送信電力のＷ／Ｎ−セクタごと
の合成（回線レベルでは分配）の際のパラメータ設定の
指標とする。この制御は、各Ｗ／Ｎ−セクタごとの受信
電力や、チャネルエレメントごとのＥｂ／Ｎｏ等に基づ
いて算出され、制御部を介して送信側での制御情報に変
換される。
【００９２】図７に、本発明に係る基地局の回線単位の
制御機能の構成図を示す。
【００９３】回線（リンク）単位では、受信系として信
号分配部(Signal Distributor)７１及びチャネル毎のチ
ャネルエレメント受信系７２、送信系として信号合成部
７３及びチャネル毎のチャネルエレメント送信系７４、
さらに、制御部７５を備える。チャネルエレメント受信
系７２は、レイク受信機(Rake Receiver)を含む復調器
(demodulator)７２１、これを動作させるための疑似ノ
イズ発生器(PN Generator)７２２、およびデインタリー
バ及びデコーダ（復号器）７２３を備える。チャネルエ
レメント送信系７４は、Ｅｂ／Ｎｏセンサ(Eb/No Senso
r)７４１、疑似ノイズ発生器(PN Generator)７４２、デ
ィジタル電力制御部( Dig-Pw Ctrl)７４３、インタリー
バ及びエンコーダ(Interleaver/Encoder)７４５、ディ
ジタル変調器( Dig Mod)７４６、ゲイン部７４７、Ｄ／
Ａ変換器７４８を備える。
【００９４】７−２．受信系及び送信系の動作 まず、受信系の動作を説明する。
【００９５】ある無線端末からの各セクタにおける受信
信号は、各高周波ユニットにて増幅され、周波数のダウ
ンコンバートが行われ、信号分配部７１へ伝送される。
【００９６】信号分配部７１の主機能は、フィルタリン
グ、利得調整、ディジタル信号変換のためのサンプリン
グ、および各チャネルエレメントへの信号の分配等であ
る。チャネルエレメント受信系７２へは、これらの処理
がなされた信号として入力される。ひとつのリンクにつ
いての各セクタからの信号は、すべてのチャネルエレメ
ント受信系７２へ分配される。
【００９７】チャネルエレメント受信系７２の動作は制
御部７５により管理されている。電力の設定に関する動
作は制御部７５を介して、送信系と連絡されている。す
べてのセクタからの入力信号に対して、まだ回線の割り
当てられていないチャネルエレメントは、復号器７２１
のレイク受信機を用いて拡散信号の獲得を試みる。疑似
ノイズ発生器７２２は、無線端末や無線回線を識別する
ためのＰＮ符号、ホッピングパターン等の符号を出力す
る。ここで十分なＥｂ／Ｎｏが得られる信号と判定され
ると、疑似ノイズ発生器７２２の符号およびその位相を
ロックし、制御部７５は、回線をそのチャネルエレメン
ト７２に割り当てることができる（チャネルエレメント
割り当て７５２(CE Assignment)）。復調器７２１から
の復調出力は、デインタリーバ及びデコーダ７２３へ伝
送され、インタリーブされた信号をもとに戻すととも
に、デコーダにより誤り訂正が行われる。
【００９８】また、チャネルエレメント受信系７２は、
アップリンク（上り回線）送信電力およびダウンリンク
（下り回線）送信電力を制御する電力制御ループの機能
と、セクタ単位で受信される電力を推定する機能を有す
る。これらについては、後述する。
【００９９】つぎに、送信系の動作を説明する。
【０１００】チャネルエレメント送信系７４では、送信
される情報について、インタリーバ及びエンコーダ７４
５にて誤り訂正符号化およびインタリーブが行われる。
制御部からの指示で、疑似ノイズ発生器７４２によりＰ
Ｎ符号等の符号をユーザごとに割り当てる。ディジタル
変調器７４６は、割り当てられた符号を用いてデジタル
変調及び拡散を行う。この過程において、Ｅｂ／Ｎｏセ
ンサ７４１により、アップリンク電力制御ビット７４４
の挿入が行われる。ゲイン部７４７ではディジタル信号
のゲインを決定する部分である。セクタ全体の電力は高
周波ユニット部にて決定されるが、その送信電力の配分
の決定が必要であり、ゲイン部７４７にてその配分を決
定する。
【０１０１】７−３．電力制御 （１）電力制御ループ 電力制御ループには、アップリンク（無線端末送信）と
ダウンリンク（基地局１送信）の電力制御ループがあ
る。アップリンクの電力制御は、復調器７２１で復調さ
れた受信信号のＥｂ／ＮｏをＥｂ／Ｎｏセンサ７４１に
よりしきい値と比較し、その結果に応じて送信信号にア
ップリンク電力制御ビット７４４を設定する（Set Upli
nk Pw-Ctrl Bit）。
【０１０２】一方、ダウンリンクの電力は、基地局１自
身では測定できないため、無線端末からリポートさせる
必要がある。本実施の形態では、無線端末が、基地局１
でのアップリンク電力制御ビットを挿入するのと同様
に、無線端末にてダウンリンクの電力制御ビットを挿入
することを前提としている。基地局１は、復調器７２１
からの復調出力から電力制御ビットを抽出し、その結果
をチャネルエレメント送信系７４へ制御部７５を介し
て、抽出ダウンリンク電力制御ビット(Extract Downlin
k Pw-Ctrl Bit)７５１として伝送する。
【０１０３】セクタ単位で受信される電力の推定は、次
のようになる。各セクタの受信電力は高周波ユニット等
にてモニタされ、また、セクタごとに正規化した電力は
信号分配部７１等にてモニタされている。これらの情報
は、制御部７５へ推定電力７５３として報告され、随時
アップデートされている。Ｗ−セクタとＮ−セクタとは
同一符号を用いるので、符号によるセクタの識別は困難
であるが、スペースダイバシティと同じ方法で、チャネ
ルエレメント７２により各セクタからの電力比を推定す
ることが可能になる。また、チャネルエレメント７２で
は、各マルチパス信号成分ごとに遅延推定ができるの
で、これを用いることもできる。
【０１０４】上述のチャネルエレメント単位、つまりチ
ャネル単位でのセクタ受信電力の推定値を用いて基地局
１からの送信電力配分が決定される。なお、これを用い
ず、あらかじめ規定した電力比で伝送しても差し支えな
い。
【０１０５】（２）セクタ送信電力配分 Ｗ−セクタ及びＮ−セクタの送信電力配分は、一定比で
与えられても良い。この場合、送信電力制御は、主にダ
ウンリンク電力制御ビット７５１で行われ、ディジタル
電力制御部７４３により一定比でセクタごとに電力が割
り振られる。ディジタル電力制御部７４３の制御に基づ
いてゲイン部７４７により割り振られた電力は、Ｄ／Ａ
変換器７４８によりＤ／Ａ変換されて、信号分配部７３
によりセクタごとに他の信号と重畳され、高周波ユニッ
トにて高周波増幅の後各セクタから割り振られた電力で
送信される。実際に送信される電力は、入出力部１０又
は信号分配部７３又は他の適宜の構成により制御される
ことができる。
【０１０６】一方、Ｗ−セクタとＮ−セクタによるスペ
ースダイバシティが効果的な場合も十分想定できる。こ
の場合、Ｗ−セクタとＮ−セクタでのダイナミックな電
力配分を考慮する。ＴＤＤ方式では、送受信信号が同じ
周波数を用いるために、最適に近い送信ダイバシティが
可能である。ＦＤＤ方式では、送受信で周波数が異なる
ためにその精度が低下するのはやむを得ないかもしれな
いが、それでもなお受信性能を向上できる場合は多い。
【０１０７】本実施の形態では、ダウンリンクの送信電
力制御は、制御部７５により、ダウンリンク電力制御ビ
ット７５１を読み取って、ディジタル電力制御部７４３
にて電力制御する方法を採用している。また、上述した
ような方法で得たセクタごとの受信電力に応じた電力配
分で送信することにより、スペースダイバシティ効果を
上げることをねらっている。例えば、受信電力に比例し
て送信電力を設定する制御を行うことができる。具体的
には、復調器７２１及び制御部７５で推定したセクタご
との受信電力を、ディジタル電力制御部７４３にフィー
ドバックさせるようにしている。この場合、ゲイン部７
４７による電力割り当ての時点で、制御部７５からの情
報から、各セクタごとの電力割り当てを動的（ダイナミ
ック）に行い、Ｄ／Ａ変換器７４８により、電力が割り
当てられた送信信号をセクタごとにＤ／Ａ変換する。さ
らに、Ｄ／Ａ変換器７４８の出力は、信号合成部７３に
より各セクタごとに重畳され、その後高周波ユニットで
高周波変換および増幅され送信される。
【０１０８】８．他の実施の形態 ８−１．方向・指向性等の制御 以上のように、無線端末の位置により、電力制御を行う
方法にについて説明したが、この他にも応用することが
できる。例えば、無線端末の位置及び／又は統計的デー
タに基づいて、各セクタの方向、角度及び／又は形状等
を設定・変更することができる。このような設定・変更
は、例えば、入出力部１０のアンテナの方向や指向性を
偏向するなどの手段により実施することができる。さら
に、これらの制御を、上述の電力制御と組み合わせるこ
ともできる。
【０１０９】８−２．ダイバーシティ機能 例えば、Ｗ−セクタとＮ−セクタ間で直交偏波を適用す
ることで、高い回線品質を必要とするユーザ要求を満足
させることができる。この場合、基地局１においては、
Ｗ−セクタとＮ−セクタで、ユーザ回線あたりの電力配
分を設定し、両偏波に分離して送信するようにし、一
方、無線端末においては、無線端末に偏波分離合成機能
を有する受信機を設けることにより、偏波ダイバーシテ
ィを実現することができる。
【０１１０】図８に、偏波送信機能を有する基地局送信
系の構成図を示す。
【０１１１】図４に示した基地局送信系構成と異なるの
は、高周波ユニット４１〜４３に各々偏波ユニット８１
〜８３が設けられている点である。ここでは、一例とし
て、Ｗ−セクタについては、Ｖ(垂直）偏波を与える偏
波ユニット８１が設けられ、一方、Ｎ−セクタ８，９に
ついては、Ｈ(水平）偏波を与える偏波ユニット８２，
８３がそれぞれ設けられている。同様の偏波ユニット
は、基地局受信系にも設けることができる。また、いず
れかのセクタを適宜垂直・水平偏波にしてもよく、さら
に、円偏波等の他の偏波方式や、偏波以外の空間・周波
数ダイバーシティ等を適用してもよい。
【０１１２】８−３．その他のオーバーレイ配置 上述の説明では、広角度セクタと狭角度セクタによりオ
ーバーレイを実現していたが、この他にも本発明を適用
することができる。
【０１１３】図９に、オーバレイに関する第２の実施の
形態の説明図を示す。図９（Ａ）には、半径の大きいセ
クタ（半径大セクタ）９１と半径の小さいセクタ（半径
小セクタ）９２とをオーバーレイしたものである。さら
に、図９（Ｂ）は、この変形例がであり、２種類の半径
の半径小セクタ９３及び９４が、半径大セクタ９１にオ
ーバレイされているものである。
【０１１４】また、図１０に、オーバレイに関する第３
の実施の形態の説明図を示す。図１０（Ａ）には、半径
大セクタ１０１に、半径小セクタ１０２及び１０３をス
ポット的にオーバーレイしたものである。また、図１０
（Ｂ）は、半径所セクタ１０４及び１０５が、重ね合わ
さるようにさらにオーバーレイした位置を示す。
【０１１５】このような、多様にオーバーレイしたセク
タ配置も、アンテナ等を含む入出力部により適宜設定す
ることができ、さらに上述のようにダイナミックに電力
や、方向、角度及び／又は形状等を設定・変更すること
もできる。
【０１１６】なお、狭角度又は半径小セクタをひとつの
広角度又は半径大セクタのみにオーバーレイするのでは
なく、複数のセクタについてオーバーレイするようにし
てもよい。また、セクタに分割しないようなセルに対し
ても、狭角度又は半径小セクタ等を適宜オーバーレイす
ることにより、本発明を適用することもできる。
【０１１７】
【発明の効果】以上のように、本発明の無線通信方法及
び無線通信装置によると、以下のような顕著な効果を奏
する。
【０１１８】（１）Ｗ−セクタ（広角度セクタ）の中に
Ｎ−セクタ（狭角度セクタ）をオーバーレイした領域
は、その送信可能な電力に見合う分だけ容量が増加する
（ただし、オーバーレイ１領域の最大容量は、１セクタ
で運用した場合の最大容量と等価である）。よって、Ｗ
−セクタの中にＮ−セクタのオーバーレイ領域をひとつ
又は複数設定することにより、空間分割的にＷ−セクタ
内の容量を増加することができる。
【０１１９】（２）Ｗ−セクタとＮ−セクタは、同一周
波数で運用し、同一符号チャネルを同期させて用いてい
るため、セクタを増やしたにも拘わらず、セクタ間識別
を行わずに、多セクタ化では必要なハンドオフによるオ
ーバーヘッド分の容量が不要となる。
【０１２０】（３）Ｗ−セクタでは、サービスエリアを
カバーするために必要な最小限の電力で、Ｎ−セクタが
オーバーレイされた領域以外のトラヒックに見合う電力
を送信すればよいので、送信電力の低下及び省電力化を
図ることができる。
【０１２１】（４）無線端末の位置登録データと位置情
報とを併用することにより、ダイナミックにＮ−セクタ
の方向を設定することができる。
【０１２２】（５）Ｗ−セクタとＮ−セクタで直交偏
波、円偏波等の信号方式を用いることで、特定のユーザ
には偏波・空間・周波数ダイバシティ等のダイバシティ
機能が適用することができ、回線品質の向上が図れる。
【０１２３】（６）アンテナと高周波回路をのぞき、多
セクタ化で用いる装置と全く同じ装置を用いて実現可能
である。さらに、ダイバシティ機能を付加することもで
きる。
【０１２４】（７）第２世代移動通信システムに容易に
適用することができる。
【０１２５】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る無線通信システムの構成図。
【図２】フレーム構成及び電力配分の説明図。
【図３】無線端末受信系の構成図。
【図４】基地局送信系の構成図。
【図５】基地局受信系の構成図。
【図６】システムキャパシティの地理的分布の説明図。
【図７】本発明に係る基地局の回線単位の制御機能の構
成図。
【図８】偏波送信機能を有する基地局送信系の構成図。
【図９】オーバレイに関する第２の実施の形態の説明
図。
【図１０】オーバレイに関する第３の実施の形態の説明
図。
【図１１】従来の無線通信システムの構成図。
【符号の説明】
１ 基地局 ２ 通信回線 ３ 基地局制御装置 ４ 交換局 ５〜７ 広角度セクタ ８，９ 狭角度セクタ ７１ 信号分配部 ７２ チャネルエレメント受信系 ７３ 信号合成部 ７４ チャネルエレメント送信系 ７５ 制御部

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ひとつのセルをひとつ又は複数の広角度セ
    クタに分割し、 ひとつ又は複数の前記広角度セクタに、ひとつ又は複数
    の狭角度セクタを部分的にオーバーレイし、 無線端末が位置する前記広角度セクタ及び／又は前記狭
    角度セクタにおける無線信号について、無線端末と基地
    局との間で設定される無線回線毎に、各々のセクタにお
    いて同一符号により無線信号を割り当て、 前記無線回線毎に、無線端末が位置する各々のセクタか
    らのひとつ又は複数の受信信号を、同一符号により復調
    して受信し、 前記無線回線毎に、無線端末が位置する各々のセクタへ
    の送信信号を、同一符号により変調して送信する無線通
    信方法。
  2. 【請求項２】無線端末とセルラー基地局との間でＣＤＭ
    Ａ(Code Division Multiple Access)無線回線により通
    信を行う無線通信方法であって、 ひとつのセルをひとつ又は複数の広角度セクタに分割
    し、 ひとつ又は複数の前記広角度セクタに、ひとつ又は複数
    の狭角度セクタを部分的にオーバーレイし、 無線端末が位置する前記広角度セクタ及び／又は前記狭
    角度セクタにおける無線信号について、前記ＣＤＭＡ無
    線回線毎に、各々のセクタにおいて同一符号及び同一位
    相の拡散符号を用い、且つ、チップレベルの同期をとっ
    て無線信号を割り当て、 前記ＣＤＭＡ無線回線毎に、無線端末が位置する各々の
    セクタからのひとつ又は複数の受信信号を、マルチパス
    として認識して同一拡散符号により情報復調及び拡散復
    調し、レイク合成して受信し、 前記ＣＤＭＡ無線回線毎に、無線端末が位置する各々の
    セクタへの送信信号を、同一拡散符号により変調して、
    空間ダイバシティ機能により送信する無線通信方法。
  3. 【請求項３】無線端末から受信したダウンリンク電力制
    御ビットを抽出し、前記ダウンリンク電力制御ビットに
    基づき送信電力を制御するダウンリンク電力制御機能を
    さらに備えた請求項１又は２に記載の無線通信方法。
  4. 【請求項４】無線端末からの受信電力を各セクタ毎にモ
    ニタして推定電力を求め、求められた各セクタ毎の前記
    推定電力に応じて、各々のセクタへの送信電力配分を制
    御するダウンリンク電力制御機能をさらに備えた請求項
    １又は２に記載の無線通信方法。
  5. 【請求項５】無線端末からの受信信号を復調してビット
    エネルギー対雑音電力密度を推定し、推定したビットエ
    ネルギー対雑音電力密度に応じて送信信号にアップリン
    ク電力制御ビットを設定するアップリンク電力制御機能
    をさらに備えた請求項１乃至４のいずれかに記載の無線
    通信方法。
  6. 【請求項６】広角度セクタと狭角度セクタにおいて、各
    々の全送信電力と、オーバーヘッドチャネル又は全無線
    信号又は全ＣＤＭＡチャネルの電力との比が、同程度で
    あるように送信電力を配分することを特徴とする請求項
    １乃至５のいずれかに記載の無線通信方法。
  7. 【請求項７】広角度セクタと狭角度セクタにおいて、各
    々のオーバーヘッドチャネルの電力と、全送信電力又は
    全無線信号又は全ＣＤＭＡチャネルの電力との比が、同
    程度であるように送信電力を配分することを特徴とする
    請求項１乃至５のいずれかに記載の無線通信方法。
  8. 【請求項８】無線端末からの受信信号に基づき無線端末
    の位置情報を収集する機能及び／又は無線端末の位置情
    報により各セクタのトラヒック分布を計算する機能と、
    各セクタの方向、角度及び／又は形状を設定する機能
    と、 無線端末数及び／又はトラヒックの多いエリアに対し
    て、前記狭角度セクタ及び／又は前記広角度セクタの方
    向、角度及び／又は形状を設定するように制御する機能
    とをさらに備えた請求項１乃至７のいずれかに記載の無
    線通信方法。
  9. 【請求項９】前記広角度セクタ及び前記狭角度セクタ
    は、 それぞれ半径大セクタ及び半径小セクタであることを特
    徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の無線通信方
    法。
  10. 【請求項１０】前記広角度セクタと前記狭角度セクタと
    に、それぞれ異なる偏波面を有する無線信号により伝送
    し、送信信号又は受信信号に対してダイバーシティ機能
    をさらに備えた請求項１乃至９のいずれかに記載の無線
    通信方法。
  11. 【請求項１１】ひとつのセルをひとつ又は複数の分割し
    た広角度セクタと、ひとつ又は複数の前記広角度セクタ
    に部分的にオーバーレイしたひとつ又は複数の狭角度セ
    クタとを形成する入出力部と、 無線端末が位置する前記広角度セクタ及び／又は前記狭
    角度セクタにおける無線信号について、無線端末と基地
    局との間で設定される無線回線毎に、各々のセクタにお
    いて同一符号により無線信号を割り当てる制御部と、 前記無線回線毎に、無線端末が位置する各々のセクタか
    らのひとつ又は複数の受信信号を、同一符号により復調
    して受信するチャネルエレメント受信系と、 前記無線回線毎に、無線端末が位置する各々のセクタへ
    の送信信号を、同一符号により変調して送信するチャネ
    ルエレメント送信系とを備えた無線通信装置。
  12. 【請求項１２】無線端末との間のＣＤＭＡ(Code Divisi
    on Multiple Access)無線回線により通信を行う無線通
    信装置であって、 ひとつのセルをひとつ又は複数の分割した広角度セクタ
    と、ひとつ又は複数の前記広角度セクタに部分的にオー
    バーレイしたひとつ又は複数の狭角度セクタにおける無
    線信号を受信する複数の受信側高周波ユニットと、 複数の前記受信側高周波ユニットからの受信信号をディ
    ジタル信号に変換して分配する信号分配部と、 無線端末が位置する前記広角度セクタ及び／又は前記狭
    角度セクタにおける無線信号について、前記ＣＤＭＡ無
    線回線毎に、各々のセクタにおいて同一符号及び同一位
    相の拡散符号を用い、且つ、チップレベルの同期をとっ
    て無線信号を割り当てる制御部と、 前記ＣＤＭＡ無線回線毎に、無線端末が位置する各々の
    セクタからのひとつ又は複数の受信信号を、マルチパス
    として認識して同一拡散符号により情報復調及び拡散復
    調し、レイク合成して受信する復調器と、受信信号を復
    号化するデコーダとを有するチャネルエレメント受信系
    と、 前記ＣＤＭＡ無線回線毎に、無線端末が位置する各々の
    セクタへの送信信号を、同一拡散符号により変調して、
    空間ダイバシティ機能により送信する変調器と、送信情
    報を符号化するエンコーダと有するチャネルエレメント
    送信系と、 前記チャネルエレメント送信系で形成された送信信号
    を、各々のセクタごとに重畳する信号合成部と、 前記信号合成部からの出力を高周波変換し、前記広角度
    セクタ及び前記狭角度セクタにより送信する送信側高周
    波ユニットとを備えた無線通信装置。
  13. 【請求項１３】前記チャネルエレメント受信系は、無線
    端末から受信したダウンリンク電力制御ビットを抽出す
    る手段を備え、 前記チャネルエレメント送信系は、送信電力を増減する
    ゲイン部と、前記ダウンリンク電力制御ビットに基づき
    前記ゲイン部によりダウンリンク電力を制御する電力制
    御部とを備えたことを特徴とする請求項１１又は１２に
    記載の無線通信装置。
  14. 【請求項１４】前記チャネルエレメント受信系は、無線
    端末からの受信電力を各セクタ毎にモニタして推定電力
    を求める手段を備え、 前記チャネルエレメント送信系は、送信電力を増減する
    ゲイン部と、求められた各セクタ毎の前記推定電力に応
    じて、前記ゲイン部により各々のセクタへのダウンリン
    ク電力配分を制御する電力制御部とを備えたことを特徴
    とする請求項１１又は１２に記載の無線通信装置。
  15. 【請求項１５】前記チャネルエレメント受信系は、無線
    端末からの受信信号を変調してビットエネルギー対雑音
    電力密度を抽出する手段を備え、 前記チャネルエレメント送信系は、抽出された前記ビッ
    トエネルギー対雑音電力密度に応じて送信信号にアップ
    リンク電力制御ビットを設定するセンサを備えたことを
    特徴とする請求項１１乃至１４のいずれかに記載の無線
    通信装置。
  16. 【請求項１６】広角度セクタと狭角度セクタにおいて、
    各々の全送信電力と、オーバーヘッドチャネル又は全無
    線信号又は全ＣＤＭＡチャネルの電力との比が、同程度
    であるように送信電力を配分することを特徴とする請求
    項１１乃至１５のいずれかに記載の無線通信装置。
  17. 【請求項１７】広角度セクタと狭角度セクタにおいて、
    各々のオーバーヘッドチャネルの電力と、全送信電力又
    は全無線信号又は全ＣＤＭＡチャネルの電力との比が、
    同程度であるように送信電力を配分することを特徴とす
    る請求項１１乃至１５のいずれかに記載の無線通信装
    置。
  18. 【請求項１８】無線端末からの受信信号に基づき無線端
    末の位置情報を収集する手段及び／又は無線端末の位置
    情報により各セクタのトラヒック分布を計算する手段
    と、 各セクタの方向、角度及び／又は形状を設定する手段
    と、 無線端末数及び／又はトラヒックの多いエリアに対し
    て、前記狭角度セクタ及び／又は前記広角度セクタの方
    向、角度及び／又は形状を設定するように制御する手段
    とをさらに備えた請求項１１乃至１７のいずれかに記載
    の無線通信装置。
  19. 【請求項１９】前記広角度セクタ及び前記狭角度セクタ
    は、 それぞれ半径大セクタ及び半径小セクタであることを特
    徴とする請求項１１乃至１８のいずれかに記載の無線通
    信装置。
  20. 【請求項２０】前記広角度セクタと前記狭角度セクタと
    に、それぞれ異なる偏波面を有する無線信号により伝送
    し、送信信号又は受信信号に対してダイバーシティ機能
    をさらに備えた請求項１１乃至１９のいずれかに記載の
    無線通信装置。
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