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JPH05268128A - Ｃｄｍａ通信方式 - Google Patents

Ｃｄｍａ通信方式

Info

Publication number
JPH05268128A
JPH05268128A JP4091573A JP9157392A JPH05268128A JP H05268128 A JPH05268128 A JP H05268128A JP 4091573 A JP4091573 A JP 4091573A JP 9157392 A JP9157392 A JP 9157392A JP H05268128 A JPH05268128 A JP H05268128A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fading
antenna
base station
optical fiber
antennas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP4091573A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshio Karasawa
好男 唐沢
Masato Iwai
誠人 岩井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KDDI Corp
Original Assignee
Kokusai Denshin Denwa KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kokusai Denshin Denwa KK filed Critical Kokusai Denshin Denwa KK
Priority to JP4091573A priority Critical patent/JPH05268128A/ja
Priority to US08/025,659 priority patent/US5347535A/en
Publication of JPH05268128A publication Critical patent/JPH05268128A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/08—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station
    • H04B7/0891—Space-time diversity
    • H04B7/0894—Space-time diversity using different delays between antennas

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)
  • Radio Transmission System (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＣＤＭＡ移動通信の遠近問題を移動局側送信
電力制御により克服しようとする際のもっとも困難な短
周期変動を抑圧する。 【構成】 フラットフェージングに近い環境で運用され
るＣＤＭＡ通信システムにおいて、基地局の受信アンテ
ナを複数の素子アンテナ（１）で構成し、それらの素子
アンテナを空間ダイバーシチ効果が得られる１波長から
数波長程度の間隔を有して配置し、それらのアンテナに
拡散符号のシンボル長と同じかそれより大きい遅延量
（８）を付加して受信することにより、人為的な周波数
選択性フェージング環境を生じさせ、これを基地局側に
具備されているパスダイバーシチ機能でフェージングに
よる信号劣化を抑圧する。これを実現する手段として、
各アンテナへの給電を光を搬送波とするマイクロ波の光
ファイバーフィードで行い、かつ、必要な遅延量を光フ
ァイバーの線路長に差をつける構成とする。本発明によ
ると、短周期変動が大幅に抑圧されるので遠近問題対策
のための移動局側送信電力制御が著しく簡易になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は構内無線やマイクロセル
移動通信に代表されるＣＤＭＡ携帯無線システムに関
し、特にその基地局アンテナの構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】符号分割多元接続方式（ＣＤＭＡ）は、
従来の周波数分割多元接続方式（ＦＤＭＡ）や時間分割
多元接続方式（ＴＤＭＡ）に比較して、秘話性やシステ
ム拡張の柔軟性に優れ、将来の携帯電話やマイクロセル
移動通信（以下まとめて移動通信と呼ぶ）への適用が期
待されている。
【０００３】ＣＤＭＡ方式では、疑似ランダム符号（Ｐ
Ｎ符号）によって周波数拡散を行うが、その拡散帯域幅
がフェージングを伴う伝送路の相関帯域幅より十分大き
ければＲＡＫＥ方式に代表されるパスダイバーシチによ
ってフェージングを軽減することができる（例えば G.
L. Turin, Proceedings of the IEEE, vol. 68, no.3,1
980 ）。
【０００４】図４はこの原理を示したものである。ＣＤ
ＭＡでは受信系において送信信号の２次変調に用いた拡
散符号とで相関演算を行いその結果は相関器の出力とし
て拡散符号のシンボル長に相当する時間分解能をもって
出力される。図４では同一波源から送信され、かつ、散
乱によるパスの違いによる遅延量の異なる４つの波（ａ
１〜ａ４）の出力が、遅延線の４つのタップから出力さ
れる様子を示している。これらの出力を信号強度に比例
した重みをかけて最大比合成（信号の共役複素量を重み
とする合成法：ＳＮ比を最良にする合成法）することに
より、個々の散乱波には大きなフェージングがあっても
時間的変動がお互い無相関であるので合成された信号で
はフェージングによる信号の変動幅が小さくなってフェ
ージングによる信号レベル低下が軽減されることにな
る。
【０００５】フェージングの相関帯域幅は環境によって
異なり、屋外では数１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚ程度、屋内
では１０ＭＨｚ程度かそれ以上である。一方、ＣＤＭＡ
の拡散帯域幅はディジタル信号処理の高速化の限界等技
術的な問題あるいは割当周波数帯域の制約等によって数
ＭＨｚが上限である。このような状況においては、特に
構内通信の環境のような相関帯域幅が拡散帯域幅より大
きいようなケースでは、相関器の出力は１〜２タップに
集中し、パスダイバーシチによるフェージング軽減効果
は期待できなくなる。
【０００６】このＣＤＭＡ（特にディジタル化に適した
直接拡散方式）を移動体通信に適用するに際しては、同
一エリア内の全ての通信が同一周波数帯を共有すること
に起因して、基地局側において移動局の信号を受信する
際、近くにある移動局の強い電波が干渉波となって遠方
から到来する弱い電波を妨害する本質的な弱点（遠近問
題と呼ばれる）がある。この対策として移動局側に送信
電力制御機能を持たせ基地局側で全ての移動局からの電
波が皆同じ強度で受信できるようにする方式の適用が必
須である。この際、信号強度の変動が距離の関数として
与えられる信号強度の低下や遮蔽の程度に依存して変動
する短区間中央値変動のみであれば、制御速度もそれほ
ど速くなく、かつ、オープンループでの送信電力制御が
可能である。しかし、上述の短周期フェージングが強い
とこれを含めて送信電力制御を行なう必要がある。
【０００７】一方、ＴＤＭＡやＦＤＭＡのマイクロセル
移動通信を対象として、交換局と無線基地局とのフィー
ダ部を光ファイバーにより光をマイクロ波の搬送波（キ
ャリア）として利用する方式（以下光ファイバーフィー
ド方式、又は光ファイバーフィーダと呼ぶ）がある。図
５はその例を示している。図５でマイクロ波（ＲＦ）信
号は電気／光変換器（E/Ｏ）で光に変換され、これを光
ファイバーにより伝送し、アンテナ部の光／電気変換器
（Ｏ/E）で元のＲＦ信号にもどし放射する方式で、通常
具備される無線基地局側の機能を全て交換局側に集めた
ことを特徴とする。このような光ファイバーフィード方
式は基地局の小型低価格化に大きな可能性を有し、次世
代の移動通信への適用が期待されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ＣＤＭＡ方式ではフェ
ージング軽減のため受信側で受信機の機能としてパスダ
イバーシチ方式をとるが、その場合でも構内無線やマイ
クロセル型移動通信のように送受信点間の距離が小さく
なると周波数拡散によって得られるパスダイバーシチ効
果が低減し、短周期フェージングによる信号劣化が防げ
ない。この短周期変動が大きいと遠近問題を解消するた
めの移動局側送信電力制御において制御の高速化が必要
でかつ大きな効果を得るのが困難になる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本願の発明は、ＣＤＭＡ
移動通信の基地局アンテナを図１のような複数のアンテ
ナを用いる配列型アンテナ（アレイアンテナ）とし、こ
のアンテナの間隔をそれぞれのアンテナで受信する信号
強度の変動がお互い無相関（あるいは十分小さい相関）
となるような距離（１〜数波長程度）とし、かつこれら
のアンテナへの給電部に少なくとも拡散符号の１シンボ
ル長程度かそれ以上の遅延差を有する遅延量を付加して
送信または受信することにより人為的な周波数選択性フ
ェージング環境をつくり、パスダイバーシチ機能を促進
させることによって短周期フェージングを軽減させるこ
とを特長とする。また、この機能の実現を図２の光ファ
イバーフィード方式で行い、各アンテナへの給電に必要
な遅延回路は光ファイバーの線路長を変えることによっ
て実現し、非常に簡易な構成となることを特長とする。
【００１０】
【作用】先ず、基地局において受信する場合に得られる
フェージング軽減作用を図１の４つのアンテナを用いる
例により説明する。移動体から発射された電波はさまざ
まなパスを有する多重伝搬路を経てアンテナ１に到達す
る。このとき送受信点間の距離が小さいと多重波間の伝
搬通路長差も小さいため従来技術の項で説明したように
相関器の出力そのものも１つか２つのタップにしか得ら
れない。しかも変動そのものは移動体の速度に比例する
速さでレイリー分布に代表される大きな信号強度の変動
（短周期変動）を伴う。アンテナ２にも同様の変動がみ
られるがその変動のアンテナ１との相関はアンテナ間隔
（ｄ）とともに小さくなる。基地局サイトにおいて十分
相関の小さい信号を得るためにはこの間隔を１〜数波長
程度離すとよいことが知られている（例えば、小園、坂
上；電子通信学会論文誌Ｂ、Vol. J70-B, No. 4, 1987
）。この場合もその程度とする。アンテナ２のアンテ
ナ１に対する遅延量を拡散符号の１シンボル長（２ＭＨ
ｚのクロックであれば０．５μ秒）だけ付加してアンテ
ナ１の信号と合成する。このようにするとアンテナ２で
受信した信号の相関器出力はアンテナ１で受信した出力
と１タップ分ずれたところに得られる。同じようにアン
テナ３、アンテナ４を配置し（一例としては半径数波長
の円周上に等間隔でアンテナを配置する）アンテナ３に
アンテナ２の２倍、アンテナ４にアンテナ２の３倍の遅
延量を付加するとそれぞれの相関器出力はアンテナ２の
場合の説明と同様に１タップ分ずつずれて得られる。そ
の場合アンテナ１で受信する信号が主となるタップ出力
と、アンテナ２、３、４に対応する出力の変動はお互い
無相関あるいはそれに近くなっている。移動通信の場合
フェージングが大きいので従来技術の項で説明したよう
に移動局の受信系及び基地局の受信系の双方にパスダイ
バーシチ（ＲＡＫＥ方式あるいはＰＤＩ方式等）方式が
具備されるが、この方式においても受信系でのパスダイ
バーシチ機能の具備が前提となる。このパスダイバーシ
チによって相関器のタップ出力を最大比合成（すなわち
電力合成）すると信号強度の低下が相殺され従来のスペ
ースダイバーシチによるフェージング軽減と同程度（効
果はアンテナ数に比例）のフェージング軽減効果が得ら
れる。
【００１１】基地局から送信する場合も基地局受信アン
テナと同じものを用いることができ（すなわち同じ構成
での送受共用が可能であり）、フェージング軽減効果は
移動局側の受信系に具備されたパスダイバーシチ機能に
よって基地局受信で説明したと同じ効果が得られる。す
なわち本方式は基地局アンテナを送受共用にすれば基地
局側受信及び移動体側受信の双方に対して同じ効果のフ
ェージング軽減が可能になる。
【００１２】本方式の原理を遅延回路を付加する方式で
説明したが、これを簡易に実現する方法として光ファイ
バーフィーダが適している。図２の例において交換局か
ら（あるいはアンテナ入力部）の信号は電気／光変換
（Ｅ／Ｏ）された後アンテナの数だけ分岐される。各ア
ンテナに必要な遅延量の設定は光ファイバーの線長を調
整することで実現する。たとえば１μsec の遅延量を設
定するためにはこの遅延量に相当する３００ｍ（実際に
は光ファイバー中の光の伝送速度は自由空間中とは少し
異なるので、ここで示した値は目安である）分だけファ
イバー長を長くすることで実現できる。光ファイバーは
配線や収納に柔軟性がありかつ線も細いため１ｋｍ程度
の線の収納（プール）は配線上何等問題はない。このよ
うにして遅延が付加された複数の信号を送信（または受
信）することができ、上述の原理に従ってフェージング
軽減効果がある。
【００１３】
【実施例】本方式をマイクロセル型の都市内移動通信に
適用した例を示す。図３はマイクロセルの中心にアレイ
アンテナで構成される基地局アンテナを配して通信する
場合の例である。同様な構成は構内無線にも適用でき
る。いずれの場合も光ファイバーフィード方式の適用に
よって簡易なシステム構成となる。
【００１４】
【発明の効果】以上のように本発明はＣＤＭＡ移動通信
においてフェージングに強いシステムを容易に実現する
ものである、そのフェージング軽減効果について述べ
る。本方式によるフェージング抑圧効果は原理上通常の
狭帯域通信で発生するフェージングを基地局側にスペー
スダイバーシチ機能を持たせて抑圧する方式で得られる
効果と等価である。例えば４素子からなるアンテナで信
号強度の変動が無相関とみなせる距離に配置されたアレ
イアンテナの場合、最大比合成によって例えば３０ｄＢ
のフェージングが１０ｄＢ以内に軽減されることが知ら
れており、本システムでもこれと同等、あるいは信号が
比較的広帯域であることによるパスダイバーシチ効果も
相乗効果として加わるのでそれ以上に軽減されると期待
できる。そのような場合、短周期変動は十分小さいとみ
なされる大きさになり、ＣＤＭＡ遠近問題の解決のため
の送信電力制御でもっとも難しいとされる短周期変動の
補償が必要でなくなり、そのシステム構成が著しく簡易
になる。これによって、今まで実現が疑問視されてきた
ＣＤＭＡ方式による移動通信が、現実的なものになると
期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基地局アンテナの基本構成図である。
【図２】本発明を光ファイバーフィードで構成した例で
ある。
【図３】本発明のマイクロセル移動通信への適用例であ
る。
【図４】従来のパスダイバーシチ方式を説明する図であ
る。
【図５】光ファイバーフィード方式による伝送路構成の
説明図である。
【符号の説明】
Ａ 遅延線内部の信号の様子 ａ１、ａ２、ａ３、ａ４ ４波のそれぞれの信号の大
きさ ａ１＊、ａ２＊、ａ３＊、ａ４＊ それぞれの信号の
大きさの共役複素量 ｄ アンテナの素子間隔 １ 素子アンテナ ２ 遅延線 ３ 交換局側モデム（送信用） ４ アップコンバータ ５ 電気／光変換器 ６ 光ファイバーケーブル ７ 光分配器 ８ 付加遅延量が線路長の調整によって設定された光
ファイバーケーブル ９ 光／電気変換器 １０ 交換局側送信機 １１ パスダイバーシチ受信機能付き交換局側受信機 １２ 交換局設備 １３ 光合成器 １４ 光給電素子アンテナ １５ 送受分波器 １６ パスダイバーシチ受信機能付き移動局 １７ 受信機ＲＦ部 １８ 相関器 １９ 拡散符号発生器 ２０ 遅延線 ２１ 重み付き掛け算器 ２２ 加算器

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 符号分割多元接続方式（ＣＤＭＡ）で運
    用される構内無線やマイクロセル移動通信で、多重散乱
    波によるフェージング軽減のため受信機にパスダイバー
    シチ機能が具備されているシステムにおいて、 基地局の送信アンテナ又は受信アンテナを複数の素子ア
    ンテナで構成し、それらの素子アンテナを空間ダイバー
    シチ効果が得られる１波長から数波長程度の間隔を有し
    て配置し、それらのアンテナに拡散符号のシンボル長と
    同じかそれより大きい遅延量を付加して放射することに
    より、人為的な周波数選択性フェージング環境を生じさ
    せ、これを移動機又は基地局に具備されているパスダイ
    バーシチ機能でフェージングによる信号劣化を抑圧する
    ことを特長とするＣＤＭＡ通信方式。
  2. 【請求項２】 各アンテナへの給電を光を搬送波とする
    マイクロ波の光ファイバーフィードで行い、前記遅延量
    を光ファイバーの線路長に差をつけることで実現するこ
    とにより、高耐フェージングシステム実現することを特
    長とする請求項１記載のＣＤＭＡ通信方式。
JP4091573A 1992-03-18 1992-03-18 Ｃｄｍａ通信方式 Withdrawn JPH05268128A (ja)

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US08/025,659 US5347535A (en) 1992-03-18 1993-03-03 CDMA communication system

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