JP2008017521A - Ｃｄｍａ通信において使用される無線基地局、および送信制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＣＤＭＡ通信システムにおいて、データレートの高速化および送信電力の抑制をバランスよく実現する。
【解決手段】判定部１０１は、複数の拡散コードを確保できるときは、コード多重を行う旨をユーザデータ分離部１０３、および拡散部１０５−１〜１０５−ｎに通知する。ユーザデータ分離部１０３は、ユーザデータを分離して拡散部１０５−１〜１０５−ｎに渡す。拡散部１０５−１〜１０５−ｎは、互いに異なる拡散コードを使用してユーザデータを拡散する。コード多重化部１０６は、拡散部１０５−１〜１０５−ｎにより拡散されたユーザデータを多重化して送信する。
【選択図】図４

Description

本発明は、ＣＤＭＡを利用した移動通信システムにおいて使用される通信装置に係わり、特に、ＣＤＭＡを利用した移動通信システムにおいて使用される無線基地局に係わる。

近年、ワイヤレスマルチメディア通信を実現する次世代移動通信システムとして、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）技術、特に、ＤＳ−ＣＤＭＡ（Direct Spread -
CDMA）技術を用いたデジタルセルラ無線通信システムの開発が進められている。

ＣＤＭＡ通信システムでは、一般に、チャネル毎あるいはユーザ毎に符号が割り当てられ、各チャネルまたは各ユーザは、それぞれその符号により互いに識別される。したがって、ＣＤＭＡ通信システムでは、同一の周波数を使用して同時に複数の通信が実現される。

ただし、複数の通信が同時に行われると、各チャネルの信号は互いに干渉しあうので、結果として、同時に通信可能なチャネル数（チャネル容量）は、制限される。ここで、信号間の干渉は、各信号の送信電力に依存する。したがって、伝送路の通信品質が良好なときは、送信電力を小さくすることにより信号間の干渉を低減させ、チャネル容量を増大させるようにしている。なお、この技術は、しばしば、送信電力制御（ＴＰＣ：Transmitting Power Control）と呼ばれており、移動機の消費電力を抑える効果もある。

また、近年、予め複数の変調方式を用意しておき、通信環境に応じて基地局と移動機との間で実際に使用すべき変調方式を適応的に選択する技術が研究されている。以下、この適応変調方式について説明する。

ＣＤＭＡ通信システムにおける適応変調では、通常、基地局と移動機との間の伝送路の通信品質（例えば、信号対干渉電力比、誤り率など）に基づいて変調方式が適応的に変更される。変調方式としては、例えば、図１Ａに示すＱＰＳＫ、図１Ｂに示す１６ＱＡＭ、図１Ｃに示す６４ＱＡＭが用意される。ここで、ＱＰＳＫでは、位相平面上に４個の信号点が定義され、１シンボル毎に２ビットのデータが送信される。また、１６ＱＡＭでは、位相平面上に１６個の信号点が定義され、１シンボル毎に４ビットのデータが送信される。さらに、６４ＱＡＭでは、位相平面上に６４個の信号点が定義され、１シンボル毎に６ビットのデータが送信される。そして、例えば、通信環境が良好でないときは、ＱＰＳＫを利用してデータを送信し、通信環境が良好なときは、１６ＱＡＭまたは６４ＱＡＭを利用してデータを送信する。これにより、効率的なデータ伝送が実現される。

図２は、適応変調を行うことができる既存の送信装置のブロック図である。ここでは、この送信装置は、ユーザデータおよび制御データを多重化して送信するものとする。なお、この送信装置は、移動通信システムに設けられる基地局装置である。

データ流量監視部１は、送信すべきユーザデータのデータレートをモニタする。符号化部（ＣＨＣＯＤ）２は、予め決められた符号化方式に従って、送信すべきユーザデータを符号化する。可変レート制御部３は、ユーザデータをいったん保持し、データ流量監視部１によるモニタ結果を参照しながら、そのユーザデータを所定のレートで出力する。適応変調部４は、回線品質情報に基づいて、変調方式を決定する。なお、回線品質情報は、基地局と移動機との間の回線の状態を表し、例えば、信号対干渉電力比が使用される。

拡散部１０は、適応変調部４により決定された変調方式に従ってユーザデータを変調し、その変調データを拡散する。具体的には、マッピング部１１は、適応変調部４により決定された変調方式に従ってユーザデータを対応する信号点に配置する。拡散コード発生器１２は、送信すべきユーザデータ（または、そのユーザデータを受信する移動機）に対して割り当てられている拡散コードを生成する。そして、拡散器１３は、マッピング部１１の出力に対して拡散コード発生器１２により生成された拡散コードを乗算する。

拡散部２０は、制御データを拡散する。なお、拡散部２０の構成は、基本的に、拡散部１０と同じである。ただし、拡散部２０では制御データのために予め決められている拡散コードが生成され、制御データはその拡散コードにより拡散される。また、制御データは、基本的に、適応変調されることはない。

コード多重化部２１は、拡散部１０の出力および拡散部２０の出力を多重化して送信する。なお、この送信装置から送信される信号を受信する受信装置（ここでは、移動機）は、送信装置において使用された拡散コードと同じコードを用いてユーザデータを再生する。

上記送信装置における適応変調動作の例を簡単に説明する。なお、ここでは、現在、ユーザデータがＱＰＳＫで変調されて送信されているものとする。また、回線品質が良好であるものとする。

この場合、送信装置は、以下の３つの動作を選択的に実行することができる。
（１）変調方式を変更することなく、送信電力を低下させる。
（２）シンボルレートを１／２に低下させるとともに、変調方式をＱＰＳＫから１６ＱＡＭに変更する。この場合、１シンボルあたりのビット数が２倍になるので、データレートは変わらない。一方、シンボルレートが１／２になるので、結果的に、送信電力の増加はある程度抑えられる。
（３）シンボルレートを変更することなく、変調方式をＱＰＳＫから１６ＱＡＭに変更する。この場合、１シンボルあたりのビット数が２倍になるので、データレートは２倍になる。ただし、送信電力は大きくなる。

なお、移動通信システムでは、一般に、チャネル容量を増加させること、通信装置の送信電力を抑えること（特に、移動機の消費電力を抑えること）、ユーザデータのデータレートを高速化することが要求される。そして、これらの要求は、上記（１）〜（３）を適切に選択することにより実現される。

しかし、既存の技術では、これらの要求を同時に満足させることはできなかった。すなわち、データ伝送の誤り率を一定の値に保持しようとすると、図１Ａ〜図１Ｃに示す位相平面に配置される信号点どうし間の距離を一定値にする必要がある。一方、よく知られているように、送信電力は、位相平面座標における原点から対応する信号点までの距離の二乗に比例する。したがって、使用すべき信号点が増加すると、必然的に、送信電力が大きくなってしまう。例えば、信号点間距離が同じであるものとすると、１６ＱＡＭの送信電力は、ＱＰＳＫの送信電力に対して約６ｄＢ大きくなり、６４ＱＡＭの送信電力は、ＱＰＳＫの送信電力に対して約１２ｄＢ大きくなる。

このように、既存の適応変調技術では、データレートの高速化を図ろうとすると、送信電力または消費電力の増加をまねいてしまう。あるいは、所定の送信電力の下で一定の品質を確保しようとすると、データレートの高速化が図れないことがあった。

本発明の目的は、ＣＤＭＡ通信システムにおいて、データレートの高速化および送信電力の抑制をバランスよく実現することである。

本発明の無線基地局は、ＣＤＭＡ通信システムにおいて使用され、データレートを上げる際に、ある１つの変調方式を維持しつつある１の移動局へのデータ送信の際に適用するコード多重数の増加を、位相平面上に配置される信号点の種類が該変調方式より多い他の変調方式への変更よりも優先する判定手段、を備える。

上記構成によれば、変調方式の変更に優先してコード多重数の増加が行われるので、消費電力の抑制に資することができる。
なお、前記判定手段は、前記移動局からの受信品質の通知に基づいて前記コード多重数の増加を行うようにしてもよい。また、コード多重数の増加は、例えば、コード多重可能な範囲で行われる。

本発明によれば、ＣＤＭＡ通信システムにおいて、データレートの高速化および送信電力の抑制をバランスよく実現できる。

本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図３は、本発明の実施形態に係わる移動通信システムを示す図である。図３において、基地局３０は、通信エリア内の移動機（ＭＳ：Mobile Station）４０との間で無線信号を送受信する機能を備える。一方、各移動機４０は、基地局３０との間で無線信号を送受信する機能を備える。そして、移動機４０は、他の端末装置と通信を行うときは、基地局３０を介してデータを送受信する。

上記通信システムは、ＣＤＭＡ通信システムである。ここで、ＣＤＭＡ通信システムでは、一般には、チャネル毎あるいはユーザ毎に符号（拡散コード）が割り当てられ、各チャネルまたは各ユーザは、それぞれその拡散コードにより互いに識別される。しかし、実施形態のシステムでは、１ユーザに対して、通信環境に応じて適応的に複数の拡散コードが割り当てられることがある。また、基地局３０と移動機４０との間で伝送される信号の変調方式も、通信環境に応じて適応的に選択される。

基地局３０は、拡散コード管理部３１を備え、通信エリア内で使用される所定数の拡散コードを管理する。すなわち、拡散コード管理部３１は、通信エリア内で通信の移動機４０に対して割り当てられるべき拡散コードを管理している。したがって、拡散コード管理部３１は、予め用意されている所定数の拡散コードのうち、未使用状態の拡散コードの数を把握している。

また、基地局３０は、品質推定部３２を備え、基地局３０と各移動機４０との間の回線の品質を検出または推定する。すなわち、品質推定部３２は、各移動機４０から伝送されてくる信号を受信し、移動機ごとに信号対干渉電力比（ＳＩＲ）、誤り率、受信電力などを検出または推定する。なお、信号対干渉電力比（ＳＩＲ）、誤り率、受信電力などを検出または推定する方法は、公知の技術である。

一方、各移動機４０は、それぞれ、基地局３０との間の回線の品質を推定するために品質推定部４１を備えている。品質推定部４１は、基地局３０から伝送されてくる信号を受信し、信号対干渉電力比（ＳＩＲ）、誤り率、受信電力などを検出または推定する。なお
、品質推定部４１により検出または推定された回線品質情報は、基地局３０へ通知される。

次に、実施形態の送信装置について説明する。なお、以下では、図３に示すシステムにおいて基地局３０から対応する移動機４０へデータで送信する場合を説明する。すなわち、実施形態の送信装置は、図３に示す基地局３０であるものとする。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、移動機４０から基地局３０へデータを送信する場合にも適用可能である。

図４は、基地局３０の機能を示すブロック図である。なお、図４では、本発明に直接的に係わる機能のみが示されている。
基地局３０は、送信部（ＭＯＤ）１００および受信部（ＤＥＭ）２００を備える。ここで、送信部１００は、対応する移動機４０へ送信すべき制御データおよびユーザデータを変調および拡散し、それらのデータを多重化して送信する機能を備えている。また、受信部２００は、移動機４０から受信した信号を復調してデータを再生する機能を備えている。

データ流量監視部１は、対応する移動機４０へ送信すべきユーザデータのデータレートをモニタする。符号化部（ＣＨＣＯＤ）２は、予め決められた符号化方式に従って、送信すべきユーザデータを符号化する。判定部１０１は、データレート情報、ユーザ数情報、および回線品質情報に基づいて、コード多重を行うべきか否かの判断を行う。なお、データレート情報は、データ流量監視部１により検出される。また、ユーザ数情報は、通信セル内で通信を行っているユーザの数を表す情報、または、いずれの移動機４０にも割り当てられていない未使用の拡散コードの数を表す情報であり、図３に示した拡散コード管理部３１から与えられる。さらに、回線品質情報は、対応する移動機４０の品質推定部４１により検出または推定され、受信部２００を介して受け取る。

可変レート制御部１０２は、ユーザデータをいったん保持し、判定部１０１からの指示に従ってそのユーザデータを所定のレートで出力する。ユーザデータ分離部１０３は、判定部１０１からの指示に従って、可変レート制御部１０２から出力されるユーザデータを、１または複数の拡散部（１０５−１〜１０５−ｎ）に振り分ける。適応変調部１０４は、判定部１０１からの指示、データレート情報、および回線品質情報に基づいて、変調方式を決定する。なお、データレート情報および回線品質情報については、上述した通りである。

拡散部１０５−１〜１０５−ｎは、それぞれ、マッピング部１１、拡散コード発生器１２、および拡散器１３を備え、与えられたユーザデータを変調および拡散する。すなわち、マッピング部１１は、適応変調部１０４により決定された変調方式に従ってユーザデータを対応する信号点に配置する。拡散コード発生器１２は、対応するチャネルまたはユーザに対して割り当てられている拡散コードを生成する。そして、拡散器１３は、マッピング部１１の出力に対して拡散コード発生器１２により生成された拡散コードを乗算する。なお、拡散部１０５−１〜１０５−ｎは、互いに異なる拡散コードを用いてユーザデータを拡散する。

拡散部２０は、図２を参照しながら説明したように、予め決められている拡散コードを用いて制御データを拡散する。そして、コード多重化部１０６は、拡散部１０５−１〜１０５−ｎの出力および拡散部２０の出力を多重化して送信する。なお、移動機４０は、基地局３０において使用された拡散コードと同じコードを用いてユーザデータおよび制御データを再生する。

受信部２００は、復調部２０１および抽出部２０２を備える。ここで、復調部２０１は、移動機４０から送信された信号を復調してデータを再生する。また、抽出部２０２は、復調部２０２により再生されたデータから、移動機４０において得られた回線品質情報を抽出する。そして、この回線品質情報は判定部１０１および適応変調部１０４に渡される。

図５は、図４に示す基地局３０から送信されるデータのフォーマットを模式的に示す図である。ここでは、ユーザデータは、ユーザデータ分離部１０３により３個のデータ列に分離されている状態を示している。

制御データは、チャネル推定等のために使用されるパイロット信号、および送信電力制御などの各種制御のための制御ビットを含んでいる。そして、この制御データは、拡散部２０により変調および拡散される。ここで、変調方式は、ＱＰＳＫである。また、拡散部２０では、制御データを拡散するために、予め固定的に決められている「拡散コード０」が使用される。

一方、ユーザデータ（ユーザデータ分離部１０３から出力される３個のデータ列）は、拡散部１０５−１〜１０５−ｎの中の任意の３個の拡散部によりそれぞれ変調および拡散される。このとき、各ユーザデータは、適応変調部１０４により指定れた変調方式（ＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭなど）で変調される。また、各ユーザデータは、動的に割り当てられる拡散コード（ここでは、拡散コード１〜３）を用いて拡散される。

そして、これらのデータは、拡散コードにより識別される制御チャネル、ユーザチャネル１〜３を介して対応する移動機４０へ送信される。
次に、図６および図７を参照しながら、基地局３０におけるコード多重動作について説明する。ここで、図６は、コード多重が行われていない場合のデータの流れを示し、図７は、コード多重が行われている場合のデータの流れを示している。なお、図７では、３個の拡散コードを利用してコード多重が行われるケースが描かれている。

コード多重が行われない場合は、ユーザデータは、図６に示すように、分離されることなくそのまま拡散部１０５−１へ送られる。そして、そのユーザデータは、マッピング部１１において変調され、拡散器１３において拡散コード１を用いて拡散される。ここで、変調方式がＱＰＳＫであるとすると、ユーザデータは、２ビットずつ対応する信号点に配置される。すなわち、１シンボル毎に２ビットのデータが送信される。

一方、コード多重が行われる場合は、ユーザデータは、図７に示すように、ユーザデータ分離部１０３により３個のデータ列に分離され、拡散部１０５−１〜１０５−３へ送られる。そして、各データ列は、それぞれ、対応するマッピング部１１において変調され、対応する拡散器１３において拡散される。このとき、拡散部１０５−１では「拡散コード１」が使用され、拡散部１０５−２では「拡散コード２」が使用され、拡散部１０５−３では「拡散コード３」が使用される。したがって、変調方式がＱＰＳＫであるとすると、各拡散部１０５−１〜１０５−３において、それぞれ１シンボル毎に２ビットのデータが送信される。すなわち、３個の拡散コードを用いてコード多重が行われると、１シンボル時間に合計６ビットのデータが送信されることになる。換言すれば、変調方式および拡散率（１シンボルあたりのチップ数）が同じであるとすると、ｎ個の拡散コードを用いてコード多重を行うと、コード多重を行わない場合と比較して、ユーザデータを送信するためのデータレートがｎ倍になる。

このように、コード多重を行うと、ユーザデータを送信するためのデータレートを高速
にすることができる。
次に、コード多重を行うことによって送信電力を抑えることができる点について説明する。ここでは、データレートが同じであるという条件の下で、コード多重を行う場合と行わない場合とを比較する。そして、一例として、１シンボル時間に６ビットのデータが送信されるケースを想定する。
（１）コード多重を行わない場合
コード多重を行うことなく１シンボルごとに６ビットのデータを送信するためには、例えば、６４ＱＡＭが一般的であると考えられる。６４ＱＡＭは、図１Ｃに示したように、位相平面上の６４個の信号点が使用される。ここで、６４個の信号点が原点を中心に配置されるものとし、信号点間の最小距離が「２」であるものとすると、各信号点は、（＋１，＋１）（−１，＋１）（−１，−１）（＋１，−１）・・・（＋７，＋７）（−７，＋７）（−７，−７）（＋７，−７）に配置されることになる。また、ある信号点を利用して信号が送信される場合、その送信電力は、原点からその信号点までの距離の二乗に相当する。したがって、６４ＱＡＭの平均送信電力は、以下のように算出される。
平均電力 ＝ ｛４×（１^２＋１^２）＋８×（１^２＋３^２）＋８×（１^２＋５^２）＋８×（１^２＋７^２）＋８（３^２＋５^２）＋８×（３^２＋７^２）＋８×（５^２＋７^２）＋４×（３^２＋３^２）＋４×（５^２＋５^２）＋４×（７^２＋７^２）｝／６４
＝ ４２
この場合、平均振幅は、６．４８になる。
（２）コード多重を行う場合
ここでは、図７に示す方法により、１シンボル時間に６ビットのデータを送信するものとする。すなわち、ユーザデータは、拡散部１０５−１〜１０５−３においてそれぞれ２ビットずつＱＰＳＫで変調され、それらがコード多重化部１０６において多重化されるものとする。

ＱＰＳＫでは、信号点が原点を中心に配置されるものとし、信号点間の最小距離が「２」であるものとすると、信号点は、図１Ａに示すように、（＋１，＋１）（−１，＋１）（−１，−１）（＋１，−１）に配置されることになる。また、拡散部１０５−１〜１０５−３において変調された３つのＱＰＳＫ信号が多重化されると、その多重化信号のＩ成分およびＱ成分は、３つのＱＰＳＫ信号のＩ成分およびＱ成分がそれぞれ加算することにより得られる。例えば、拡散部１０５−１〜１０５−３により生成される３つのＱＰＳＫ信号のＩ成分およびＱ成分がすべて（＋１，＋１）であった場合は、多重化信号の信号点は（＋３，＋３）になる。また、３つのＱＰＳＫ信号のＩ成分およびＱ成分がすべて（−１，−１）であった場合は、多重化信号の信号点は（−３，−３）になる。あるいは、３つのＱＰＳＫ信号のＩ成分およびＱ成分がそれぞれ（−１，−１）、（＋１，−１）、（＋１，＋１）であった場合は、多重化信号の信号点は（＋１，−１）になる。そして、このようにして全ての組合せについて加算値を計算する、この多重化信号は、（＋１，＋１）（−１，＋１）（−１，−１）（＋１，−１）・・・（＋３，＋３）（−３，＋３）（−３，−３）（＋３，−３）にから構成される１６個の信号点に配置されることになる。すなわち、図１Ｂに示す１６ＱＡＭと同じ信号点配置が得られる。したがって、この多重化信号の平均電力は以下のようにして算出される。
平均電力 ＝ ｛４×（１^２＋１^２）＋８×（１^２＋３^２）＋４×（３^２＋３^２）｝／１６＝１０
この場合、平均振幅は、３．１６になる。

上記（１）および（２）によれば、データレートが同じであるとすると、コード多重を利用してデータを送信すると、コード多重を利用しない場合と比較して、送信電力が大幅に抑えられることがわかる。すなわち、コード多重を利用することにより消費電力の低減化が可能となる。上述の例では、３マルチコード伝送を行えば、６４ＱＡＭと比較して、送信電力を６ｄＢ小さくしても同等の誤り率が得られることになる。

このように、コード多重を行うことにより、データレートの高速化および／または消費電力の低減が実現される。例えば、コード多重を行わない従来の送信装置において、６４ＱＡＭを使用しなければ伝送できないような高速伝送の要求がユーザからあったとする。この場合、もし、６４ＱＡＭでは所要のＥｂ／Ｎｏを満たすような電界強度が得られなかったとすると、ユーザからの要求よりも低いデータレートでデータ伝送を行うか、あるいはデータ伝送を行わないこととなっていた。これに対して、実施形態の送信装置は、複数の拡散コードを利用してコード多重を行うので、従来の送信装置と同じ送信電力であっても、誤り率が３ｄＢ程度改善されるので、所要のＥｂ／Ｎｏを満足することができる。すなわち、高速伝送の要求を満たすことができる。

ところで、コード多重では、当然のことではあるが、１つのユーザデータに対して複数の拡散コードが同時に使用される。すなわち、コード多重を行う場合には、通信エリア内で複数の拡散コードが使用されずに残っている必要がある。したがって、実施形態の基地局は、未使用の拡散コードの残数に基づいて、コード多重を行うか否かを適応的または動的に判断する。以下、コード多重を行うか否かの判断処理を含むデータ送信処理についてフローチャートを参照しながら説明する。

図８は、図４に示す基地局の動作を示すフローチャートである。なお、このフローチャートは、データ送信に係わる処理のみを示している。また、以下の処理は、主に、判定部１０１および適応変調部１０４により実行される。

ステップＳ１では、データ流量監視部１により検出されたユーザデータのデータレート（あるいは、ユーザからの要求伝送レート）に基づいて、送信パラメータが算出される。ここで、送信パラメータとしては、コード多重に係わるパラメータおよび変調方式に係わるパラメータが算出される。

コード多重に係わるパラメータとしては、マルチコード数およびシンボルレートが算出される。なお、「マルチコード数」は、同時に使用すべき拡散コードの数である。一方、「シンボルレート」は、拡散コードごとに単位時間当たりに伝送すべきシンボルの数を表す。ここで、このシンボルレートは、チップレートが一定であるとすると、拡散率（ＳＦ）に対してユニークに決定される。したがって、コード多重に係わるパラメータとしては、マルチコード数および拡散率が算出されてもよい。

コード多重に係わるパラメータは、ユーザが要求するデータレートを満足するように決定される。具体的には、以下の条件を満たすようなパラメータが選択される。
要求データレート ≦ （シンボル当たりのビット数）×（シンボルレート）×（マルチコード数）
ここで、コード多重が行われるときに拡散部１０５−１〜１０５−ｎにおいてＱＰＳＫが用いられるものとすると、「シンボル当たりのビット数＝２」である。また、各ユーザに対して割り当て可能な拡散コードの最大値が「ｎ（ｎ：自然数）」であったものとすると、「マルチコード数」としては「１」〜「ｎ」が選択可能である。ただし、「マルチコード数＝１」は、コード多重を行わないことを意味する。さらに、「シンボルレート」は、予め決められている複数の拡散率の中から適切に選択されたある拡散率に対応する値が使用される。

そして、上記条件を満たす「シンボルレート」と「マルチコード数」との組合せが、候補パラメータとして選ばれる。なお、候補パラメータが複数あった場合は、「マルチコード数」が大きいものほど優先度が高いものとする。

一方、変調方式に係わるパラメータとしては、多値数およびシンボルレートが算出される。なお、「多値数」は、一般には、位相平面上に配置される信号点の数を意味するが、ここでは、「シンボル当たりのビット数」を意味するものとする。すなわち、例えば、ＱＰＳＫは「２」、８ＰＳＫは「３」、１６ＱＡＭは「４」、６４ＱＡＭは「６」であるものとする。

変調方式に係わるパラメータとしては、以下の条件を満たすものが選択される。
要求データレート ≦ （多値数）×（シンボルレート）
そして、上記条件を満たす「多値数」と「シンボルレート」との組合せが、候補パラメータとして選ばれる。なお、候補パラメータが複数あった場合は、「多値数」が大きいものほど優先度が高いものとする。

このように、ステップＳ１では、コード多重に係わる送信パラメータの候補、および変調方式に係わる送信パラメータの候補がそれぞれ選択される。
ステップＳ２では、図３に示す拡散コード管理部３１を参照して、未使用の拡散コードが検索される。なお、拡散コード管理部３１は、図９Ａに示すように、予め用意されている所定数の拡散コードについて、それぞれその使用状態（使用／未使用）を管理している。また、拡散コードは、図９Ｂに示すようなツリー構造（あるいは、階層構造）で表される。この例では、２５６個の拡散コードが用意されている。

ステップＳ３〜Ｓ６では、コード多重を行うことができるか否かが調べられる。具体的には、ステップＳ１で得られた「マルチコード数」と、ステップＳ２で検出された「使用可能な拡散コードの数」とが比較される。このとき、「使用可能な拡散コードの数」が「マルチコード数」以上であれば、対応するコード多重を行うことができるものとみなし、ステップＳ２１に進む。そして、ステップＳ２１では、対応するユーザチャネルが割り当てられる。なお、ステップＳ１において複数の候補が選択されている場合には、「使用可能な拡散コードの数」を越えない範囲で最も大きな「マルチコード数」が選ばれる。

コード多重を行うことができないと判断された場合（例えば、階層化直交コードを利用するシステムにおいては、上位のコードが使用されているとき等）は、ステップＳ１１〜Ｓ１６において、最適な変調方式が決定される。このとき、基地局３０と対応する移動機４０との間の回線の品質が調べられ、そのような通信環境の下で利用可能な変調方式が決定される。そして、もし、利用可能な変調方式が複数あった場合は、最も優先度の高い変調方式が選択される。なお、回線の品質を表す情報は、この実施例では、ステップＳ１２において対応する移動機４０の品質推定部４１から受け取る。

検出された通信環境下で使用可能な変調方式がないと判断された場合は、受信したユーザデータを伝送するためのユーザチャネルを割り当てることができないものとみなし、ステップＳ２２において、その旨をユーザに通知する。

なお、ステップＳ２１のチャネル割当では、以下の処理を行われる。
（１）コード多重を行う場合
判定部１０１は、ユーザデータ分離部１０３に対して「マルチコード数」を通知する。このとき、例えば、「マルチコード数＝３」であれば、ユーザデータ分離部１０３は、受信したユーザデータを図７に示すように３個のデータ列に分離する。そして、３個のデータ列は、拡散部１０５−１〜１０５−３へ渡される。

また、適応変調部１０４は、拡散部１０５−１〜１０５−ｎに対して「変調方式：ＱＰＳＫ」を通知する。これにより、拡散部１０５−１〜１０５−ｎは、それぞれＱＰＳＫでユーザデータを変調する。

さらに、判定部１０１は、ユーザデータを処理する拡散部１０５−１〜１０５−ｎに対して、互いに異なる拡散コードを通知する。ここで、これらの拡散コードは、例えば、拡散コード管理部３１により割り当てられる。そして、拡散コードが割り当てられた拡散部１０５−１〜１０５−ｎは、それぞれそのコードを用いてユーザデータを拡散する。

このように、ユーザデータは、複数の拡散部１０５−１〜１０５−ｎにおいてそれぞれＱＰＳＫ変調され、さらに互いに異なる拡散コードを用いて拡散された後、多重化される。
（２）コード多重を行わない場合
判定部１０１は、ユーザデータ分離部１０３に対して「マルチコード数＝１」を通知する。この場合、ユーザデータ分離部１０３は、受信したユーザデータをそのまま拡散部１０５−１へ渡す。

適応変調部１０４は、回線の品質に応じて適応的に決定した変調方式（ＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭなど）を拡散部１０５−１に通知する。そして、拡散部１０５−１は、通知された変調方式でユーザデータを変調する。

このように、図８に示すフローチャートのデータ送信では、拡散コードの使用状況（あるいは、通信エリア内で通信をしているユーザの数）に応じてコード多重を行うかことができるか否かが判断され、回線の品質に応じて変調方式が決定される。これにより、通信環境に応じた適切な方法でユーザデータが送信されるので、データレートの高速化および／または消費電力の低減化が実現される。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、拡散コードの使用状況および回線の品質の双方に基づいて、コード多重を行うか否かを判断するようにしてもよい。

図１０は、データレート、拡散コードの使用状況、および回線品質に基づいてコード多重を行うか否かを判断する処理のフローチャートである。
ステップＳ３１では、ユーザデータのデータレートが検出される。ステップＳ３２では、拡散コードの使用状況が検出される。ステップＳ３３では、回線の状態が検出される。そして、ステップＳ３４において、コード多重を行うか否かを判定する。具体的には、例えば、まず、ユーザが要求するデータレートを満足するような「マルチコード数」および「シンボルレート（または、拡散率）」を算出する。続いて、未使用の拡散コードをサーチし、算出された数の拡散コードを割り当てることができるか否かを調べる。また、回線の状態を考慮し、算出された「マルチコード数」および「シンボルレート」でデータ送信が行われた場合に、所定の品質が確保できるか否かを調べる。この結果、必要な数の割当可能な拡散コードが残っており、且つ、所定の品質を確保できると判断した場合には、ステップＳ３５において、コード多重を行うための設定を行う。

一方、コード多重を行わない場合は、ステップＳ３６において変調方式が決定され、ステップＳ３７において対応する通知が行われる。
なお、上述の実施例では、コード多重が行われる場合には、拡散部１０５−１〜１０５−ｎにおいてユーザデータがＱＰＳＫで変調されるものとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、コード多重が行われる場合であっても、拡散部１０５−１〜１０５−ｎにおいてユーザデータがＱＰＳＫ以外の方式で変調されてもよい。

上述のように、基地局３０は、通信環境等に応じてデータの送信方式を適応的に変更する。このとき、データの送信方式の変更は、図１１に示すように、対応する移動機４０に通知される。すなわち、基地局３０は、送信方式を決定すると、それに対応するパラメータ（マルチコード数、拡散コード、変調方式など）を移動機４０へ通知する。移動機４０
は、基地局３０から通知された送信方式で送信された信号を受信できるか否かを判断し、その結果を基地局３０に応答する。そして、移動機４０においてデータ受信が可能な場合は、基地局３０は、送信方式を変更する。一方、基地局４０は、受信方式を変更する。

このように、データの送信方式の変更は、基地局３０と移動機４０との間の交渉によって進められる。
図１２は、図４に示す基地局から送信される信号を受信する移動機のブロック図である。なお、ここでは、データの受信に直接的に係わる機能の要部のみが示されている。

基地局３０から送信された信号は、アンテナを介して受信され、逆拡散部５０１−１５０１−ｎ、５０２に渡される。ここで、逆拡散部５０１−１〜５０１−ｎは、受信信号を逆拡散および復調する。一方、逆拡散部５０２は、受信信号を逆拡散および復調して制御データを再生する。

逆拡散部５０１−１〜５０１−ｎ、５０２の構成は、基本的に同じである。すなわち、拡散コード発生部５１１は、予め決められた拡散コードあるいは基地局３０により割り当てられた拡散コードを生成する。拡散器５１２は、拡散コード発生器５１１により生成された拡散コードを受信信号に乗算する。復調器５１３は、逆拡散された信号を復調する。さらに、合成器５０３は、逆拡散部５０１−１〜５０１−ｎからの復調信号を合成する。そして、複合器５０４は、合成器５０３の出力を複合してユーザデータとして出力する。一方、逆拡散部５０２による復調データは、制御データとして出力される。

上記移動機において、復調器５１３における復調方式は、基地局３０からの指示に従う。また、ｋ個の拡散コードを用いてコード多重が行われる場合は、合成器５０３は、逆拡散部５０１−１〜５０１−ｋからの復調信号を合成してユーザデータを再生する。

次に、本発明の他の実施形態（第２〜第６の実施形態）について説明する。
図１３は、本発明の第２の実施形態の基地局の構成図である。第２の実施形態の基地局では、移動機４０との間の回線の品質は、基地局において検出または推定される。すなわち、この基地局の受信部（ＤＥＭ）２００は、移動機４０との間の回線の品質を検出または推定する回線品質推定部２０３を備える。ここで、回線品質推定部２０３は、対応する移動機４０から伝送されてくる信号を受信し、信号対干渉電力比（ＳＩＲ）、誤り率、受信電力などを検出または推定する。なお、信号対干渉電力比（ＳＩＲ）、誤り率、受信電力などを検出または推定する方法は、公知の技術である。

なお、送信部（ＭＯＤ）１００の動作は、基本的に、図４を参照しながら説明した通りである。すなわち、判定部１０１は、回線品質推定部２０３により検出または推定された回線品質に基づいてコード多重を行うか否かを判定し、適応変調部１０４は、その回線品質に基づいて変調方式を決定する。

図１４は、第２の実施形態の基地局の動作を示すフローチャートである。第２の実施形態の基地局の動作は、図８に示したステップＳ１２をステップＳ４１に置き換えることにより実現される。すなわち、図８に示したフローチャートでは、回線品質情報を対応する移動機４０から受信するが、第２の実施形態では、回線品質情報は、当該基地局により検出または推定される。

図１５は、本発明の第３の実施形態の基地局の構成図である。第３の実施形態の基地局では、移動機４０との間の回線の品質は、その移動機４０で検出された値、および当該基地局において検出された値の双方を考慮して推定される。すなわち、この基地局の受信部（ＤＥＭ）２００は、上述した抽出部２０２および回線品質推定部２０３の双方を備える
。そして、それらの値の平均値、またはそれらの値のうちの悪い方が回線品質情報渡として判定部１０１および適応変調部１０４に送られる。

なお、基地局３０から移動機４０へ信号を伝送する下り回線の品質、及びその移動機４０から基地局３０へ信号を伝送する上り回線の品質は、一般には、互いに同じである。ただし、上り回線および下り回線の搬送波周波数が互いに大きく異なっている場合には、通常、上り回線の品質と下り回線の品質が互いに異なることになる。そして、第３の実施形態の基地局によれば、上り回線の品質と下り回線の品質が互いに異なる場合であっても、それらの双方を考慮して最適なデータ送信方法を選択できる。

図１６は、第３の実施形態の基地局の動作を示すフローチャートである。第３の実施形態の基地局の動作は、図８に示したステップＳ１２に後にステップＳ４１およびＳ４２を挿入することにより実現される。すなわち、ステップＳ４２において、移動機４０により検出された回線品質および当該基地局により検出された回線品質から平均品質または最悪品質が求められる。そして、ステップＳ１３において、ステップＳ４２で求められた品質に基づいて、実行しようとする変調方式が適切か否かが判断される。

図１７は、本発明の第４の実施形態の基地局の構成図である。第４の実施形態の基地局は、図４に示した構成に加えてビームフォーマ１１１およびアダプティブアレイアンテナ１１２を備え、通信エリア内でのユーザ分離を行うことができる。すなわち、この基地局は、図１８に示すように、指向性を持ったビームを利用して無線信号を送信することができる。このとき、ビーム同士が互いにオーバラップしていなければ、或いはビーム同士のオーバラップが少なければ、通信セル内のユーザは、ビーム毎に互いに分離される。すなわち、同一の拡散コードが複数のユーザに割り当てられた場合であっても、それらが互いに異なるビーム内に位置していれば、基地局３０は、それらのユーザを互いに識別できる。ただし、１つのビーム内で同一の拡散コードが複数のユーザに割り当てられることは許されない。

したがって、第４の実施形態の基地局は、ビーム毎に拡散コードの使用状況またはユーザ数を管理し、それに基づいてコード多重を行うことができるか否かを判断する。このため、拡散コード管理部３１は、図１９に示すように、ビーム毎に拡散コードの割当て状況を管理している。なお、各移動機とビームとの対応関係は、公知の技術により管理されているものとする。

さらに、第４の実施形態の基地局では、判定部１０１は、ある移動機４０へのデータ送信においてコード多重を行うか否かを判定する際には、拡散コード管理部３１を参照し、その移動機４０の位置に対応するビームの中で使用可能な拡散コードの数を調べる。そして、コード多重を行うために必要な数の拡散コードを確保できるときは、判定部１０１は、コード多重を行うためのパラメータを、ユーザデータ分離部１０３、適応変調部１０４、拡散部１０５−１〜１０５−ｎに通知する。これにより、マルチコード伝送が実現される。

図２０は、本発明の第５の実施形態の基地局の構成図である。第５の実施形態の基地局は、第４の実施形態と第２の実施形態との組合せである。すなわち、第５の実施形態の基地局は、移動機４０との間の回線の品質を検出する機能（回線品質推定部２０３）、およびアダプティブアレイによりユーザを分離する機能（ビームフォーマ１１１、アダプティブアレイアンテナ１１２）を備えている。

図２１は、本発明の第６の実施形態の基地局の構成図である。第６の実施形態の基地局は、第４の実施形態と第３の実施形態との組合せである。すなわち、第５の実施形態の基
地局は、移動機４０との間の回線の品質を検出する機能（抽出部２０２、回線品質推定部２０３）、およびアダプティブアレイによりユーザを分離する機能（ビームフォーマ１１１、アダプティブアレイアンテナ１１２）を備えている。

なお、拡散コードは、有限な通信資源であり、効率的かつ公平に利用される必要がある。したがって、通信エリア内で通信を要求するユーザの数が多い場合は、コード多重が制限されるようにしてもよい。例えば、使用可能は拡散コードが残っていない状況において、新たなユーザが通信の開始を要求してきた場合には、基地局は、コード多重によるデータ送信を１つの拡散コードを用いたデータ送信に変更するようにしてもよい。この場合、使用可能となった拡散コードを上記新たなユーザに割り当てることができる。

また、上述の実施例では、基地局から移動機へのデータ送信について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明は、移動機から基地局へのデータ送信にも適用可能である。ただし、この場合は、拡散コードの使用状況に関する情報を基地局から移動機に通知する必要がある。

さらに、上述の実施例では、コード多重を行うために複数の拡散部１０５−１〜１０５−ｎが設けられているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、１つの拡散部が所定数の拡散コードをサイクリックに変更しながらユーザデータに対する拡散処理を繰り返すことによって、複数の拡散部１０５−１〜１０５−ｎによる拡散動作と同等の動作を実現するようにしてもよい。

図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃは、それぞれ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭの信号点の配置を示す図である。 適応変調を行うことができる既存の送信装置のブロック図である。 本発明の実施形態に係わる移動通信システムを示す図である。 基地局の機能を示すブロック図である。 図４に示す基地局から送信されるデータのフォーマットを模式的に示す図である。 実施形態におけるコード多重を説明する図（その１）である。 実施形態におけるコード多重を説明する図（その２）である。 図４に示す基地局の動作を示すフローチャートである。 拡散コード管理部の実施例である。 拡散コードの構成の例である。 データレート、拡散コードの使用状況、および回線品質に基づいてコード多重を行うか否かを判断する処理のフローチャートである。 基地局と移動機との間の交渉を説明する図である。 図４に示す基地局から送信される信号を受信する移動機のブロック図である。 本発明の第２の実施形態の基地局の構成図である。 第２の実施形態の基地局の動作を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施形態の基地局の構成図である。 第３の実施形態の基地局の動作を示すフローチャートである。 本発明の第４の実施形態の基地局の構成図である。 アダプティブアレイによる指向性ビームを示す図である。 ビーム毎に拡散コードを管理する拡散コード管理部の実施例である。 本発明の第５の実施形態の基地局の構成図である。 本発明の第６の実施形態の基地局の構成図である。

Claims (7)

1. ＣＤＭＡ通信システムにおいて使用される無線基地局において、
   データレートを上げる際に、ある１つの変調方式を維持しつつある１の移動局へのデータ送信の際に適用するコード多重数の増加を、位相平面上に配置される信号点の種類が該変調方式より多い他の変調方式への変更よりも優先する判定手段、
   を備えたことを特徴とする無線基地局。
2. 前記判定手段は、前記移動局からの受信品質の通知に基づいて前記コード多重数の増加を行う、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
3. 前記判定手段は、前記コード多重数の増加をコード多重可能な範囲で行う、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
4. 前記ある１つの変調方式はＱＰＳＫ変調方式であり、前記他の変調方式はＱＡＭ変調方式である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
5. ＣＤＭＡ通信システムにおいて使用される無線基地局における送信制御方法において、
   ある１の移動局へのデータ送信の際に適用するコード多重数の増加を、位相平面上に配置される信号点の種類がより多い変調方式への変更よりも優先して行う、
   ことを特徴とする無線基地局における送信制御方法。
6. 適用する変調方式を変更制御可能なＣＤＭＡ通信システムにおいて使用される無線送信装置において、
   複数のコード多重数の適用により、ＱＰＳＫ変調方式を変更しなくとも送信可能なデータをある１の無線受信装置へ送信する際に、適用するコード多重数を該複数に増大し、適用するＱＰＳＫ変調方式を変更しないことでコード多重数の増大を、位相平面上に配置される信号点の種類がＱＰＳＫ変調方式より多いＱＡＭ変調方式へ変更する制御に対して優先して行う判定手段、
   を備えたことを特徴とする無線送信装置。
7. 適用する変調方式を変更制御可能なＣＤＭＡ通信システムにおいて使用される無線送信装置における送信制御方法において、
   複数のコード多重数の適用により、ＱＰＳＫ変調方式を変更しなくとも送信可能なデータをある１の無線受信装置へ送信する際に、適用するコード多重数を該複数に増大し、適用するＱＰＳＫ変調方式を変更しないことでコード多重数の増大を、位相平面上に配置される信号点の種類がＱＰＳＫ変調方式より多いＱＡＭ変調方式へ変更する制御に対して優先して行う
   ことを特徴とする無線送信装置における送信制御方法。

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