JP4472654B2 - 無線通信装置および無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、たとえば携帯電話移動通信装置端末、パケット通信装置、ＤＶＤレコーダなどのポータブル端末装置に好適な無線通信装置および無線通信方法に関する。

無線通信技術を使用した携帯電話機等の移動通信装置が普及し、これらの装置のユーザ数および呼の数が増加している。これに伴って、周波数の有効活用が大きな問題となっている。そこで、ＤＳ−ＣＤＭＡ（Direct Spread Code Division Multiple Access）と呼ばれる通信方式では、マルチキャリアの特徴を生かして、本来のメッセージの送信に先立って、それぞれの移動通信装置が基地局に複数個のキャリアを用いてプリアンブルを送出し、基地局側に選択させることが提案されている（たとえば特許文献１参照）。

ここで、プリアンブルとは、移動通信装置が基地局に対して送信する送信時間が短い制御信号をいう。基地局はそれぞれの移動通信装置が送出したプリアンブルが衝突を発生させることなく受信されたことを確認すると、その旨の信号を該当する移動通信装置に送って、パケットの送信を許可するようになっている。

この提案では、１つの移動通信装置が複数のキャリアを用いてプリアンブルを送信できる。複数のキャリアを使用してプリアンブルを送信することで、基地局側では１つのキャリアを用いてプリアンブルが送られてくる場合よりも、その移動通信装置から送られてくるプリアンブルを検出する確率が高くなる。また、基地局側は複数のキャリアの中から伝送路の状況がよいキャリアを選択することができる。したがって、これ以後に移動通信装置から基地局へ送信されるメッセージについてのパケット送信の伝送品質を良好に維持することができるようになる。
ＷＯ２００３／０４１４３８（第８ページ第４２行目〜第９ページ第９行目、図４Ａ、図４Ｂ）

しかしながら、この提案では移動通信装置が複数のキャリアを用いてプリアンブルを基地局に送信するものの、これは後続のメッセージの送信のために１つのキャリアを選択するものでしかない。したがって、キャリアの有効利用は送信時間が短い制御信号としてのプリアンブルに留まっている。また、移動通信装置と基地局の間の通信環境がよい場合には、そもそも複数のキャリアの中からその１つを選択する必要性もない。したがって、この提案は周波数資源の有効活用という点からは問題があった。

そこで本発明の目的は、基地局への上りリンクで、周波数資源を有効に活用することのできる無線通信装置および無線通信方法を提供することにある。

本発明では、（イ）１つの送信装置が複数のユーザのデータの通信に共通して使用する互いに同一周波数帯の複数の共通物理チャネルのうちのそれぞれ該当する１つの共通物理チャネルに対してプリアンブルをまず送信し、受信側からこれを基にその共通物理チャネルに送信の許可があったとき、この送信したプリアンブルと対になるメッセージを予め定められたタイミングで前記したプリアンブルを送信した共通物理チャネルに対して送信すると共に前記したプリアンブルおよびメッセージの送信のタイミングを前記した共通物理チャネルごとに異ならせた、共通物理チャネルの数と同一数のデータ送信手段と、（ロ）これらデータ送信手段の送信する前記したプリアンブルあるいは前記したメッセージが異なった共通物理チャネル間で時間的に重複するとき、これらを多重して送信する時の送信電力の総和を計算する送信電力総和計算手段と、（ハ）この送信電力総和計算手段の計算によって得られた送信電力の総和が単位時間当たりの送信可能な最大送信電力の範囲内で、これらの共通物理チャネルの前記したプリアンブルあるいは前記したメッセージを多重させて前記したデータ送信手段で送信させる送信制御手段とを無線通信装置に具備させる。

また、本発明では、（イ）１つの送信装置が複数のユーザのデータの通信に共通して使用する互いに同一周波数帯の複数の共通物理チャネルのうちのそれぞれ該当する１つの共通物理チャネルに対してプリアンブルをまず送信し、受信側からこれを基にその共通物理チャネルに送信の許可があったとき、この送信したプリアンブルと対になるメッセージを予め定められたタイミングで前記したプリアンブルを送信した共通物理チャネルに対して送信すると共に前記したプリアンブルおよびメッセージの送信のタイミングを前記した共通物理チャネルごとに異ならせた、共通物理チャネルの数と同一数のデータ送信手段と、（ロ）これらデータ送信手段の送信する前記したプリアンブルあるいは前記したメッセージが異なった共通物理チャネル間で時間的に重複するとき、これらを互いに異なった送信機から送信する送信源分離手段と、（ハ）これらの共通物理チャネルの前記したプリアンブルあるいは前記したメッセージを前記したデータ送信手段でそれぞれ独立して送信させる送信制御手段とを無線通信装置に具備させる。

更に、本発明では、（イ）１つの送信装置が複数のユーザのデータの通信に共通して使用する互いに同一周波数帯の複数の共通物理チャネルのいずれに対しても送信を行っていない状態でそのうちの１つの共通物理チャネルとしての第１の共通物理チャネルで第１のプリアンブルを基地局に対して送信する初期送信ステップと、（ロ）この初期送信で送信した第１のプリアンブルに対して基地局から後続する第１のメッセージの送信を許可する信号が送られてきたとき前記した第１の共通物理チャネルに対して第１のメッセージの送信を開始させる第１のメッセージ送信ステップと、（ハ）この第１のメッセージ送信ステップで第１のメッセージの送信を行っているときにその他のメッセージとしての第２のメッセージの送信要求があるとき、第１のメッセージの送信時の余剰の送信電力から他のプリアンブルとしての第２のプリアンブルを、前記した第１の共通物理チャネルと異なる１つの共通物理チャネルとしての第２の共通物理チャネルに対して送信が可能であるかどうかを判別する第２のプリアンブル送信可否判別ステップと、（ニ）この第２のプリアンブル送信可否判別ステップが送信を可能とするとき前記した第２のプリアンブルを前記した第１のメッセージに多重して送信する第２のプリアンブル多重送信ステップと、（ホ）この第２のプリアンブル多重送信ステップで送信した第２のプリアンブルに対して前記した基地局から後続する第２のメッセージの送信を許可する信号が送られてきたとき前記した第１のメッセージに多重して第２のメッセージの送信を開始させる第２のメッセージ送信ステップとを無線通信方法に具備させる。

また、本発明では、（イ）１つの送信装置が複数のユーザのデータの通信に共通して使用する互いに同一周波数帯の複数の共通物理チャネルのいずれに対しても送信を行っていない状態でそのうちの１つの共通物理チャネルとしての第１の共通物理チャネルで第１のプリアンブルを基地局に対して第１の送信機から送信する初期送信ステップと、（ロ）この初期送信で送信した第１のプリアンブルに対して基地局から後続する第１のメッセージの送信を許可する信号が送られてきたとき前記した第１の共通物理チャネルに対して前記した第１の送信機から第１のメッセージの送信を開始させる第１のメッセージ送信ステップと、（ハ）この第１のメッセージ送信ステップで第１のメッセージの送信を行っているときにその他のメッセージとしての第２のメッセージの送信要求があるとき、第１のメッセージの送信時の余剰の送信電力から他のプリアンブルとしての第２のプリアンブルを、前記した第１の共通物理チャネルと異なる１つの共通物理チャネルとしての第２の共通物理チャネルに対して送信が可能であるかどうかを判別する第２のプリアンブル送信可否判別ステップと、（ニ）この第２のプリアンブル送信可否判別ステップが送信を可能とするとき前記した第２のプリアンブルを前記した第１の送信機と異なる第２の送信機から送信する第２のプリアンブル送信ステップと、（ホ）この第２のプリアンブル送信ステップで送信した第２のプリアンブルに対して前記した基地局から後続する第２のメッセージの送信を許可する信号が送られてきたとき前記した第２の送信機から第２のメッセージの送信を開始させる第２のメッセージ送信ステップとを無線通信方法に具備させる。

以上説明したように本発明によれば、１つの送信装置が複数のユーザのデータの通信に共通して使用する互いに同一周波数帯の共通物理チャネルを複数使用して送信を並行して行う際に送信全体に使用する電力を計算し、余剰電力で更にプリアンブルあるいはメッセージの送信が可能なときにこれを行うようにしている。したがって、新たに送信されたプリアンブルあるいはメッセージが電力不足で受信側で認識できないといった事態を防止することができる。しかも、複数のデータを分割して送信する際には特に１つのデータごとに送信完了の応答を行わず、複数のデータを一括送信した後に複数のデータを１セットとして完了応答をするようにすれば、これにより更に効率的なデータ伝送が可能になる。

以下実施例につき本発明を詳細に説明する。

図１は本発明の一実施例における移動通信装置の要部を表わしたものである。この移動通信装置２００は、送信部２０１と受信部２０２およびこれら全体の制御を行う制御部２０３によって構成されている。送信部２０１は、送信アンテナ２１１を備えた無線送信部２１２を有している。また、送信部２０１には、プリアンブル２１３を入力してその送出するパタンを生成するパタン生成部２１４と、送信データ２１５を入力して、拡散符号と呼ばれる符号系列をこれに掛け合わせることで、周波数帯域幅を広げる拡散部２１６が備えられている。パタン生成部２１４から出力されるプリアンブル信号２１７は変調重み付け部２１８に入力されて、変調の際の重み付けが行われる。この重み付けが行われたプリアンブル信号２１９は変調部２２０に入力されて変調され、変調後のプリアンブル信号２２１は多重加算部２２２に入力される。

一方、拡散部２１６で拡散された送信データ２２４は、変調重み付け部２２５に入力されて、同様に変調の際の重み付けが行われる。この重み付けが行われた送信データ２２６は変調部２２７に入力されて変調され、送信データ２２８として多重加算部２２２に入力される。多重加算部２２２は、プリアンブル信号２２１および送信データ２２８が時間的に重なり合って入力された場合には、これらをその部分で重畳させ、無線送信部２１２から送信信号２２９として図示しない基地局に向けて送出することになる。

多重加算部２２２は、事前に多重時の送信電力の総和を計算しており、これが移動通信装置２００の送信電力の最大値を超えないことを条件としてプリアンブル信号２２１および送信データ２２８を多重する。送信電力の最大値を超える場合には、送信データ２２８の送信期間にプリアンブル信号２２１の送出は行われない。すなわち、多重加算部２２２による多重は禁止される。このような制御は制御部２０３内の図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）が、同じく図示しない磁気ディスク等の記憶媒体に格納した制御プログラムを実行することによって行われる。

一方、受信部２０２では、アンテナ２３１を用いて無線受信部２３３で受信信号２３２を受信する。受信信号２３３はマルチパス検出部２３４に入力されて、マルチパス現象により生じる複数の受信信号としてのマルチパス波の検出を行う。検出されたマルチパス波２３５は逆拡散部２３６に入力される。逆拡散部２３６では、受信信号２３７のそれぞれを、送信側で使用した拡散符号を受信信号に掛け合わせることで、逆拡散する。このようにして復元された受信信号２３８はマルチパスレイク（RAKE）合成部２３９で直接波、反射波あるいは回折波を１つにまとめて合成する。合成によって復調された受信信号２４０は、ＡＩ（Acquisition Indicator）信号検出部２４１に入力される。ＡＩ信号検出部２４１では、この移動通信装置２００の送信部２０１が送出した変調後のプリアンブル信号２２１が基地局側で取得できたことを示すＡＩ信号の検出を行う。

ＡＩ信号が検出された場合には、これに対応した送信データとしてのメッセージの送出が可能になる。これに対して、プリアンブル信号２２１の信号レベルが弱すぎて基地局がこれを検出できなかった場合や、プリアンブル信号２２１が図示しない他の移動通信装置から送出されたプリアンブル信号と競合してメッセージの送出が許可されなかった場合には、ＡＩ信号が検出されない。ＡＩ信号が検出されない場合、移動通信装置２００は基地局に対してプリアンブル信号２２１の再送を行うことができるようになっている。

図２は、本実施例における基地局の要部を表わしたものである。基地局３００は、受信部３０１と送信部３０２を備えている。受信部３０１は、アンテナ３１１を接続した無線受信部３１２を有している。無線受信部３１２から出力される受信信号３１３は、マルチパス検出部３１４に入力されてマルチパス波の検出が行われる。検出されたマルチパス波３１５は逆拡散部３１６に入力されて、受信信号３１７のそれぞれを、拡散符号を受信信号に掛け合わせることで、逆拡散する。このようにして復元された受信信号３１８はマルチパスレイク（RAKE）合成部３１９に入力され、直接波、反射波あるいは回折波を１つにまとめて合成する。このような合成によって復調された受信信号３２０は、データあるいは制御信号によって構成されている。データ復号部３２１は、図１に示した移動通信装置２００から送られてきた送信データを復号して受信データ３２２として出力する。シグニチャ検出部３２３は移動通信装置２００から送られてきたプリアンブルのシグニチャ３２４を検出し、これが成功した場合にはこれを送信部３０２に送出する。

送信部３０２では、パタン生成部３３１がＡＩ信号３３２を入力して、シグニチャ検出部３２３からシグニチャ３２４が入力されたときには、メッセージの送信を許可するＡＩ信号のパタンを生成する。生成されたＡＩ信号３３３は変調部３３４に入力されて変調され、無線送信部３３５に入力されて、アンテナ３３６から電波として送出されることになる。

ところで、携帯電話機等の通信端末に使用されるＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）システムでは、ユーザチャンネル特有の符号としてのＰＮ（Pseudo Noise）符号を用いて、送信データを周波数帯全体に拡散させることで、複数のユーザが同一周波数帯を共用するようにしている。このＣＤＭＡ方式は、３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）で策定が検討されている。

このうち、既存のＣＤＭＡシステムより比較的広い周波数帯域を使用するＷ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）システムでは、周波数資源を有効活用するために、ユーザごとに個別に割り当てられる固有チャネルを使用するよりも、すべてのユーザが共通に使用できる共通物理チャネルを使用することで、データの通信を行っていない区間の固有チャネルの使用を抑えている。

このＷ−ＣＤＭＡシステムでは、前記した３ＧＰＰで、送信側の共通物理チャネルで使用するプリアンブルおよびメッセージの送信方式を策定している。この送信方式では、図１に示した移動通信装置２００は、図２に示した基地局３００にプリアンブルを送信し、基地局３００から送信許可を得た後に送信データをメッセージ送信フォーマットに乗せて送信する制御方式となっている。

ところで、従来の移動通信装置で複数のデータを基地局に送信する場合、プリアンブルの送信と基地局からのＡＩ信号の受信およびこれによって許可されたメッセージの送信を１つのセットとして、これらの送信処理をデータの数だけシーケンシャルに繰り返すようになっていた。本実施例の移動通信装置２００の場合には、図１に示す無線送信部２１２が２つのＲＦ（Radio Frequency）モジュールを備えている。これにより、第１の上り共通物理チャネルと第２の上り共通物理チャネルの２つのチャネルを使用して２つのデータを並列して送信が可能である。

図３は、本実施例で移動通信装置が第１および第２の共通物理チャネルを使用して２つのデータを送信する場合を示したものである。図１および図２と共に説明する。同図（ａ）は第１の上り共通物理チャネルにおける無線送信部２１２から送出されるデータのタイミングを表わし、同図（ｂ）は第１の下り共通物理チャネルにおける無線送信部２１２から送出されるデータのタイミングを表わしている。また、同図（ｃ）は第２の上り共通物理チャネルにおける無線送信部２１２から送出されるデータのタイミングを表わし、同図（ｄ）は第２の下り共通物理チャネルにおける無線送信部２１２から送出されるデータのタイミングを表わしている。

時刻ｔ₁に無線送信部２１２から送出された第１のプリアンブル４０１₁（同図（ａ））に対して時刻ｔ₂に基地局３００が第１のＡＩ信号４０２₁（同図（ｂ））を送信してきたものとする。これにより、メッセージの送信が許可されたので、その後の時刻ｔ₃に第１のメッセージ４０３₁（同図（ａ））が第１の上り共通物理チャネルを用いて送信される。

ところで、この例では基地局３００が異なったメッセージを時間的に重複して受信できないことを前提としている。複数のユーザが使用できる共通物理チャネルについて、基地局３００は１つの移動通信装置２００からメッセージを受信中は他のユーザの図示しない移動通信装置のメッセージを受け付けられない構成として、その回路規模を削減していることが考えられるからである。

このように基地局３００が複数のメッセージを時間的に重複して受信できないという前提の下では、第１のメッセージ４０３₁の送信が終了する時刻ｔ₆が第２の上り共通物理チャネルによる第２のメッセージ４０３₂（同図（ｃ））の送信開始の最も早い時刻となる。第２のメッセージ４０３₂を時刻ｔ₆から送信開始させるためには、それよりも前でデータの取得可能な区間の開始時点である時刻ｔ₄に第２のプリアンブル４０１₂（同図（ｃ））を第２の上り共通物理チャネルに送り出し、これに対する第２のＡＩ信号４０２₂（同図（ｄ））を、時刻ｔ₆よりも時間的に早い時刻、たとえば時刻ｔ₅に受信する必要がある。

これを可能にするために、本実施例の移動通信装置２００では第１のメッセージ４０３₁の送信中に第２のプリアンブル４０１₂を時間的に重複して送信できるようにしている。第２のプリアンブル４０１₂をどのタイミングで送出するかは、基地局３００が第２のプリアンブル４０１₂を受信してから第２のＡＩ信号４０２₂を送出するまでの時間的な整合関係（遅延時間）によって定まるが、本実施例の移動通信装置２００では１つの制約条件がある。それは、第１のメッセージ４０３₁と第２のプリアンブル４０１₂を多重して送信する時間帯で、これらの送信に要する電力の和が移動通信装置２００の最大電力以下となることである。

図４は、メッセージおよびプリアンブルを電力の制限なしにそれぞれ独立して送信する場合を表わしたものである。同図（ａ）は第１のメッセージ４０３₁が単独で電力制御されて送信される状態を表わしており、同図（ｂ）は第２のプリアンブル４０１₂がこれと重複した時間帯に、単独で電力制御されて送信される状態を表わしている。

図５は、これに対して、メッセージおよびプリアンブルが多重して送信される場合を表わしている。１つの移動通信装置２００で、このような多重送信を行うことによって、複数のデータの送信間隔を短くすることができ、周波数資源の有効活用および、通信速度の向上が可能になる。

第１のメッセージ４０３₁が電力Ｅ_M1で送信されているものとする。移動通信装置２００の最大電力を電力Ｅ_MAXとする。第１のメッセージ４０３₁と第２のプリアンブル４０１₂が多重されるという状況で、第２のプリアンブル４０１₂の電力Ｅ_P2の最大値は、最大電力Ｅ_MAXから第１のメッセージ４０３₁の電力Ｅ_M1を差し引いた余剰電力Ｅ_Sよりも小さい必要がある。すなわち、次の（１）式および（２）式が成立する。

Ｅ_MAX−Ｅ_M1＝Ｅ_S ……（１）

Ｅ_S≧Ｅ_P2 ……（２）

更に、第１のメッセージ４０３₁の電力Ｅ_M1から第２のプリアンブル４０１₂の電力Ｅ_P2を差し引いた値（Ｅ_M1−Ｅ_P2）は、次の（３）式で表わすことができる。

値（Ｅ_M1−Ｅ_P2）＝１０^*ｌｏｇ［{第１のメッセージ４０３₁の電力比}²／{第２のプリアンブル４０１₂の電力比}²］ ……（３）

ここで、第１のメッセージ４０３₁の電力比を“１”として第２のプリアンブル４０１₂の電力比を算出すると、次の（４）式で表わすことができる。

第２のプリアンブル４０１₂の電力量
＝１０^*ｌｏｇ［１＋{第２のプリアンブル４０１₂の電力比}²／{第１のメッセージ４０３₁の電力比}²］ ……（４）

図６は、図５に対応するもので第１のメッセージと第２のプリアンブを多重できない場合を表わしたものである。同図（ａ）に示す第１のメッセージ４０３₁の送信される時間帯に、同図（ｂ）に示す第２のプリアンブル４０１₂を多重しようとするものとする。ところが、同図（ｃ）に示すように第１のメッセージ４０３₁の送信に必要とする電力Ｅ_M1を最大電力Ｅ_MAXから差し引いた余剰電力Ｅ_Sよりも、第２のプリアンブル４０１₂の送信に必要な電力Ｅ_P2の方が大きいと、移動通信装置２００は多重を行うことができない。

ここで第１のメッセージ４０３₁の送信に必要とする電力Ｅ_M1は、この第１のメッセージ４０３₁に先行する第１のプリアンブル４０１₁の送信時に基地局３００との間で電波状態によって定まっている。すなわち、第１のプリアンブル４０１₁を何回か基地局３００に送信することで第１のメッセージ４０３₁の送信の電力Ｅ_M1が決定されている。これについて次に説明する。

図７は、Ｗ−ＣＤＭＡでのランダム・アクセスの様子を説明するためのものである。ネットワークにアクセスしようとする移動通信装置２００（図１）は基地局３００（図２）に対して、たとえば１ｍ秒の長さの第１のプリアンブル４０１₁Ａを、予め設定された最低の送信電力で第１の上り共通物理チャネルに送出する（図７（ａ））。そして、所定の時間内に第１の下り共通物理チャネルに第１のＡＩ信号４０２₁が受信されなかったときには（図７（ｂ））、予め定めた時間の経過後に１段階だけ送信電力を上げて第１のプリアンブル４０１₁Ｂを第１の上り共通物理チャネルに送出する（図７（ａ））。これは、送信電力のパワーが低すぎて基地局３００が第１のプリアンブル４０１₁Ａを検出できなかったことが原因の１つとして考えられるからである。

第１のプリアンブル４０１₁Ｂに対しても第１のＡＩ信号４０２₁が受信されなかったときには（図７（ｂ））、予め定めた時間の経過後に更に１段階だけ送信電力を上げて第１のプリアンブル４０１₁Ｃを第１の上り共通物理チャネルに送出する（図７（ａ））。これに対して第１のＡＩ信号４０２₁の応答があった場合、第１のプリアンブル４０１₁Ｃを起点とした所定時間経過後に移動通信装置２００は第１のプリアンブル４０１₁Ｃの送出電力と同一の電力で第１のメッセージ４０３₁の送信を開始することになる。

図８および図９は、このようにして決定された電力で送信されている第１のメッセージの送信中に第２のメッセージの送信が開始される場合の送信電力の関係を説明するためのものである。このうち図８は、第１のメッセージと第２のメッセージが多重されることなく、それぞれ単独で送信される場合をイメージしたものであり、図９は第１のメッセージと第２のメッセージが多重されて伝送される実際を表わしたものである。これらの図で共に時間軸と直交する方向は送信電力の大きさを表わしている。

まず、図８について説明する。同図（ａ）は第１のメッセージ４０３₁が、図７で説明したような原理で決定された電力で時刻ｔ₁₁から時刻ｔ₁₂まで送信される状態を示している。

同図（ｂ）は、第２のメッセージ４０３₂の送信のために第１のメッセージ４０３₁が送信されている区間で、順次送信電力のパワーを上げながら、第２のプリアンブル４０１₂Ａ、４０１₂Ｂ、４０１₂Ｃが送信された状態を示している。この例でも３つ目のプリアンブル４０１₂Ｃが送信された時点で図示しないが基地局３００から第２のＡＩ信号４０２₂が返ってきたとする。これにより、第２のメッセージ４０３₂がたとえば時刻ｔ₁₃から送信が開始されることになる。

図９は、第１のメッセージに第２のプリアンブルおよび第２のメッセージが多重される様子を表わしたものである。この例では、第２のプリアンブル４０１₂Ａ、４０１₂Ｂ、４０１₂Ｃが第２のメッセージ４０３₂と共に余剰電力Ｅ_Sの範囲内の電力となっており、この結果として第１のメッセージ４０３₁と多重されている。ここで第１のメッセージ４０３₁と第２のメッセージ４０３₂の多重されたときの移動通信装置２００（図１）の送信電力の推移について見てみると、時刻ｔ₁₃から時刻ｔ₁₂まではこれらの合計の電力となる。時刻ｔ₁₂以後は、第１のメッセージ４０３₁の送出が行われないので、第２のメッセージ４０３₂の送信に要する電力量だけとなる。

なお、図８および図９では第２のＡＩ信号４０２₂を受信できた第２のプリアンブル４０１₂の単位時間当たりの送信電力を第２のメッセージ４０３₂の単位時間当たりの送信電力と等しいものとしたが、両者の間に所定の電力差分ｃを設けてもよい。この場合、第２のＡＩ信号４０２₂を受信するまでの第２のプリアンブル４０１₂の送信回数をａとし、１回当たりの送信電力の増量をｂとすると、次の（５）式が成立する。

第２のメッセージ４０３₂の送信電力＝第２のプリアンブル４０１₂の初期送信電力＋ａ×ｂ＋ｃ ……（５）

そして、図９に示した例では、余剰電力Ｅ_Sが３つ目のプリアンブル４０１₂Ｃと第２のメッセージ４０３₂の送信電力の大きい方と等しいかこれよりも大きいとき、第２のプリアンブル４０１₂Ａ、４０１₂Ｂ、４０１₂Ｃおよび第２のメッセージ４０３₂の多重送信が可能になる。

図１０は、図１に示した本実施例の移動通信装置の要部の機能的な構成を表わしたものである。移動通信装置２００内の制御部２０３（図１）によって構成される送信タイミング生成部５０１は、送信データ部５０２に対してそのタイミング制御を行う第１のタイミング制御信号５０３を出力するようになっている。また、送信タイミング生成部５０１は、合計２つの共通物理チャネルの通信許可を要求する第１および第２のプリアンブル４０１₁、４０１₂を出力するプリアンブル部５０４に対して、第２のタイミング制御信号５０５を出力するようになっている。ここでは、図９に示したように、第１のメッセージ４０３₁に第２のプリアンブル４０１₂が多重される場合を取り上げて説明する。

送信データ用掛け算器５０７は、メッセージ重み付け部５０８から第１のメッセージ４０３₁用の重み情報５０９の供給を受けて、プリアンブル重み付け部５１１との電力成分比に応じて第１のメッセージ４０３₁の重み付けを行う。多重チャネルが１つしかない場合は必然と１となる。プリアンブル用掛け算器５１２については、プリアンブル重み付け部５１１から第２のプリアンブル４０１₂用の重み情報５１３の供給を受けて、メッセージ重み付け部５０８との電力成分比に応じて第２のプリアンブル４０１₂の重み付けを行う。

送信データ用掛け算器５０７から出力される重み付けの行われた第１のメッセージ４０３₁は第１の変調部５１５に入力される。第１の変調部５１５は、シグニチャ拡散コード部５１６からシグニチャ拡散コード５１７を、また第１のセクタ特定拡散コード部５１８から無線を分割するセクタに応じたセクタ特定拡散コード５１９を入力して、第１のメッセージ４０３₁をこれらのコードによって拡散する。これらの拡散コードはあらかじめ基地局から報知されるようになっている。拡散後の第１のメッセージ４０３₁は多重加算部２２２に入力される。

一方、プリアンブル用掛け算器５１２から出力される重み付けの行われた第２のプリアンブル４０１₂は第２の変調部５２２に入力される。第２の変調部５２２は、第２のセクタ特定拡散コード部５２３から無線を分割するセクタに応じたセクタ特定拡散コード５２４を入力して、第２のプリアンブル４０１₂をこれらのコードによって拡散する。拡散後の第２のプリアンブル４０１₂は多重加算部２２２に入力される。多重加算部２２２は、入力された第１のメッセージ４０３₁および第２のプリアンブル４０１₂を多重し、無線送信部２１２から送信信号２２９を送信アンテナ２１１に供給することになる。

なお、ここでは第１のメッセージ４０３₁に第２のプリアンブル４０１₂が多重される場合を説明したが、第２のプリアンブル４０１₂の多重の後、これに対して第２のＡＩ信号４０２₂（図３（ｄ））が基地局３００から送られてきた場合の第１のメッセージ４０３₁に第２のメッセージ４０３₂が多重される場合も同様である。更に、この例では第１のメッセージ４０３₁に第２のプリアンブル４０１₂および第２のメッセージ４０３₂が多重される場合を説明したが、この逆に第２のメッセージ４０３₂に第１のプリアンブル４０１₁および第１のメッセージ４０３₁が多重される場合も同様である。

図１１は、図２に示した本実施例の基地局の要部の機能的な構成を表わしたものである。なお、図１０に示した移動通信装置２００と同様に基地局３００は図示しないがＣＰＵを備えており、同じく図示しない磁気ディスク等の記憶媒体に格納した制御プログラムを実行することによって、これらの各回路部の少なくとも一部をソフトウェアによって実現させることができる。

図１１に示す基地局３００は、セクタ特定ＵＬ（upload）拡散コード部６０１を備えている。セクタ特定ＵＬ拡散コード部６０１は、ＣＤＭＡで使用するセクタ特定用に移動通信装置２００が使用する送信用復調用拡散コードの発生部であり、生成された復調用拡散コード６０２はプリアンブルピーク検出器６０３に供給されるようになっている。プリアンブルピーク検出器６０３は、アンテナ３１１によって受信されたプリアンブル４０１の復調とその電力ピークの検出を行うことで、上り共通物理チャネルの要求のためのプリアンブル信号の有無を確認するようになっている。

プリアンブルピーク検出器６０３の検出出力６０４はシグニチャ検出器６０５に入力され、ここでプリアンブルの応答用シグニチャパタンを検出する。検出された応答用シグニチャパタン６０６は、シグニチャ拡散コード部６０７に入力されるようになっている。

ところで、データ取得可能区間タイミング制御部６０８は、複数の移動通信装置２００からプリアンブルを重複して受け取ったか等の判別により基地局３００がメッセージの送出を指示可能であるかの判別を行う。そして、指示可能であると判別した時には、該当する基地局３００の受信したプリアンブルに対してＡＩ信号による応答を行わせるための応答タイミング信号６０９を所定のタイミングでプリアンブル応答ＡＩ信号部６１１に供給するようになっている。プリアンブル応答ＡＩ信号部６１１は、応答タイミング信号６０９を入力すると、変調部６１２に対してＡＩ信号６１３を出力する。変調部６１２は、供給されたＡＩ信号６１３をセクタ特定ＤＬ（download）拡散コード部６１４から供給されるセクタ特定ＤＬ拡散コード６１５によって拡散するようになっている。このようにして変調されたＡＩ信号４０２は、アンテナ３３６から電波として送出される。

データ取得可能区間タイミング制御部６０８は、また、このＡＩ信号４０２の送出によるプリアンブルに対する応答許可を基準として、これから固定タイミングの後に、復調タイミング信号６１６をメッセージ部データ復調部６１７に送出し、これによるメッセージ４０３の復調のタイミングを指示するようになっている。メッセージ部データ復調部６１６は、これを基にして、セクタ特定ＵＬ拡散コード部６０１から供給されるセクタ特定ＵＬ拡散コード６１８と、シグニチャ拡散コード部６０７から供給されるシグニチャ拡散コード６１９を使用して、メッセージ４０３の復調を行う。復調されたメッセージ６２１は誤り訂正データ復号部６２２に入力されて、誤り訂正が行われるようになっている。

以上説明したように本実施例によれば、３ＧＰＰで策定されている上り共通物理チャネルのフォーマットを変更せずに、上り共通物理チャネルを多重できる。従来の共通物理チャネル送信構成では、移動通信装置側で共通物理チャネルを多重することを考慮していない。また、移動通信装置が多重して送信するための電力計算が行われておらず、多重回路構成を実現できなかった。本実施例では図１に示すような多重回路を実現することで、基地局での応答性能に従って、多重送信が可能となる。

また、本実施例ではデータを多重送信することにより、プリアンブルとメッセージを１つのセットとするデータの送信完了までの時間を短縮することができる。３ＧＰＰでは、複数のデータを分割して送信する際には特に１つのデータごとに送信完了の応答を必要とせず、複数のデータを一括送信した後に複数のデータを１セットとして完了応答ができるからである。

＜発明の第１の変形例＞

図１２は、本発明の第１の変形例における移動通信装置の要部の機能的な構成を表わしたものである。図１２で図１０と同一部分には同一の符号付しており、これらの説明を適宜省略する。この第１の変形例の移動通信装置２００Ａでは、図１０における多重加算部２２２の代わりに、第１のマルチプレクサ７０１と第２のマルチプレクサ７０２を並列接続している。第１のマルチプレクサ７０１の出力７０３は第１の上り共通物理チャネル用送信部７０４に入力され、ここで第１の上り共通物理チャネル用に増幅されたデータは第１のアンテナ７０５から基地局（図２参照）に送出される。また、第２のマルチプレクサ７０２の出力７０６は第２の上り共通物理チャネル用送信部７０８に入力され、ここで第２の上り共通物理チャネル用に増幅されたデータは第２のアンテナ７０９から基地局（図２参照）に送出される。

すなわち、この変形例の移動通信装置２００Ａでは、第１および第２のプリアンブル４０１₁、４０１₂が第１および第２の上り共通物理チャネル用送信部７０４、７０８で選択可能な構成であり、第１および第２のメッセージ４０３₁、４０３₂も第１および第２の上り共通物理チャネル用送信部７０４、７０８で選択可能な構成と成っている。これにより、第１の上り共通物理チャネルを第１の上り共通物理チャネル用送信部７０４側で送信し、第２の上り共通物理チャネルを第２の上り共通物理チャネル用送信部７０８側で送信することで、多重送信を可能としている。

＜発明の第２の変形例＞

図１３は、本発明の第２の変形例における上りの共通物理チャネルで３つのデータを送信する場合の移動通信装置の送受信タイミングを表わしたものである。この第２の変形例では、同図（ａ）に示す第１の上り共通物理チャネルで図示しない移動通信装置は時刻ｔ₂₁から第１のプリアンブル４０１₁を送信する。これを基にして、図示しない基地局から同図（ｂ）に示す第１の下り共通物理チャネルで第１のＡＩ信号４０２₁を時刻ｔ₂₂に受信し、その後の時刻ｔ₂₃から第１の上り共通物理チャネルで第１のメッセージ４０３₁の送信が開始される。

３ＧＰＰで策定された送信タイミングに従うと、第２の上り共通物理チャネルにおける第２のプリアンブル４０１₂の送信開始時刻は、同図（ｃ）に示すように時刻ｔ₂₃が最も早い時刻となり、この時刻ｔ₂₃からデータの取得が可能になる。そこで、この時刻ｔ₂₃に第２のプリアンブル４０１₂の送信が開始され、同図（ｄ）に示す第２の下り共通物理チャネルで第２のＡＩ信号４０２₂が時刻ｔ₂₄に受信される。この結果、その後の時刻ｔ₂₅から第２の上り共通物理チャネルで第２のメッセージ４０３₂の送信が開始される。

同様に、３ＧＰＰで策定された送信タイミングを基にして、第３の上り共通物理チャネルにおける第３のプリアンブル４０１₃の送信開始時刻は、同図（ｅ）に示すように時刻ｔ₂₅が最も早い時刻となり、この時刻ｔ₂₅からデータの取得が可能になる。そこで、この時刻ｔ₂₅に第３のプリアンブル４０１₃の送信が開始され、同図（ｆ）に示す第３の下り共通物理チャネルで第３のＡＩ信号４０２₃が時刻ｔ₂₆に受信される。この結果、その後の時刻ｔ₂₇から第３の上り共通物理チャネルで第３のメッセージ４０３₃の送信が開始される。

第１のメッセージ４０３₁の送信される長さおよび送信電力の余裕度にもよるが、この図に示すように第１〜第３の上り共通物理チャネルで第１のメッセージ４０３₁の送信と、第２および第３のプリアンブル４０１₂、４０１₃ならびに第２および第３のメッセージ４０３₂、４０３₃の多重が可能になる。この結果、データの送信完了までの時間を短縮することができ、効率的な通信が可能になる。

このように本発明の多重通信は、上り共通物理チャネルの数が２つに限定されるものではなく、３つ以上であってもよい。また、３ＧＰＰで策定された送信タイミングに捉われる必要がなければ、更に効率的な通信が可能であることはいうまでもない。

また、本発明は単に移動通信装置に適用されるだけでなく、パケット通信装置、その他、たとえばＤＶＤ（Digital Versatile Disc）レコーダなどのポータブル端末装置にも適用することができる。

本発明の一実施例における移動通信装置の要部を表わしたブロック図である。 本実施例における基地局の要部を表わしたブロック図である。 移動通信装置が第１および第２の共通物理チャネルを使用して２つのデータを多重することなく送信する場合を示したタイミング図である。 メッセージおよびプリアンブルを電力の制限なしにそれぞれ独立して送信する場合を示した説明図である。 メッセージおよびプリアンブルが多重して送信される場合を示した説明図である。 第１のメッセージと第２のプリアンブを多重できない場合を示した説明図である。 Ｗ−ＣＤＭＡでのランダム・アクセスの様子を示したタイミング図である。 第１のメッセージと第２のメッセージがそれぞれ単独で送信される場合の送信電力と時間の関係を表わした説明図である。 第１のメッセージの送信中に第２のメッセージが多重してその送信が開始される場合の送信電力と時間の関係を表わした説明図である。 本実施例の移動通信装置の要部の機能的な構成を表わしたブロック図である。 実施例の基地局の要部の機能的な構成を表わしたブロック図である。 本発明の第１の変形例における移動通信装置の要部の機能的な構成を表わしたブロック図である。 本発明の第２の変形例における上りの共通物理チャネルでの移動通信装置の送受信の様子を示すタイミング図である。

符号の説明

２００、２００Ａ 移動通信装置
２０３ 制御部
２１２ 無線送信部
２１４、３３１ パタン生成部
２１６ 拡散部
２１８、２２５ 変調重み付け部
２２０、２２７ 変調部
２２２ 多重加算部
２４１ ＡＩ信号検出部
３００ 基地局
３１２ 無線受信部
３３５ 無線送信部
４０１₁ 第１のプリアンブル
４０１₂ 第２のプリアンブル
４０１₃ 第３のプリアンブル
４０２₁ 第１のＡＩ信号
４０２₂ 第２のＡＩ信号
４０２₃ 第３のＡＩ信号
４０３₁ 第１のメッセージ
４０３₂ 第２のメッセージ
４０３₃ 第３のメッセージ
５０１ 送信タイミング生成部
５０２ 送信データ部
５０４ プリアンブル部
５１１ プリアンブル重み付け部
６０３ プリアンブルピーク検出器
６０８ データ取得可能区間タイミング制御部
６１１ プリアンブル応答ＡＩ信号部
６１７ メッセージ部データ復調部
７０４ 第１の上り共通物理チャネル用送信部
７０８ 第２の上り共通物理チャネル用送信部
Ｅ_MAX 最大電力
Ｅ_S 余剰電力

Claims (9)

1. １つの送信装置が複数のユーザのデータの通信に共通して使用する互いに同一周波数帯の複数の共通物理チャネルのうちのそれぞれ該当する１つの共通物理チャネルに対してプリアンブルをまず送信し、受信側からこれを基にその共通物理チャネルに送信の許可があったとき、この送信したプリアンブルと対になるメッセージを予め定められたタイミングで前記プリアンブルを送信した共通物理チャネルに対して送信すると共に前記プリアンブルおよびメッセージの送信のタイミングを前記共通物理チャネルごとに異ならせた、共通物理チャネルの数と同一数のデータ送信手段と、
   これらデータ送信手段の送信する前記プリアンブルあるいは前記メッセージが異なった共通物理チャネル間で時間的に重複するとき、これらを多重して送信する時の送信電力の総和を計算する送信電力総和計算手段と、
   この送信電力総和計算手段の計算によって得られた送信電力の総和が単位時間当たりの送信可能な最大送信電力の範囲内で、これらの共通物理チャネルの前記プリアンブルあるいは前記メッセージを多重させて前記データ送信手段で送信させる送信制御手段
   とを具備することを特徴とする無線通信装置。
2. １つの送信装置が複数のユーザのデータの通信に共通して使用する互いに同一周波数帯の複数の共通物理チャネルのうちのそれぞれ該当する１つの共通物理チャネルに対してプリアンブルをまず送信し、受信側からこれを基にその共通物理チャネルに送信の許可があったとき、この送信したプリアンブルと対になるメッセージを予め定められたタイミングで前記プリアンブルを送信した共通物理チャネルに対して送信すると共に前記プリアンブルおよびメッセージの送信のタイミングを前記共通物理チャネルごとに異ならせた、共通物理チャネルの数と同一数のデータ送信手段と、
   これらデータ送信手段の送信する前記プリアンブルあるいは前記メッセージが異なった共通物理チャネル間で時間的に重複するとき、これらを互いに異なった送信機から送信する送信源分離手段と、
   これらの共通物理チャネルの前記プリアンブルあるいは前記メッセージを前記データ送信手段でそれぞれ独立して送信させる送信制御手段
   とを具備することを特徴とする無線通信装置。
3. 前記データ送信手段は、スペクトラム拡散技術を用いて同一周波数帯を共用して前記プリアンブルあるいは前記メッセージを送信することを特徴とする請求項１または請求項２記載の無線通信装置。
4. 前記メッセージ同士が複数のデータ送信手段間で時間的に重複しないように調整するメッセージ送信タイミング調整手段を備え、前記送信制御手段はこのメッセージ送信タイミング調整手段の調整による前記プリアンブルあるいは前記メッセージの送信を行うことを特徴とする請求項１または請求項２記載の無線通信装置。
5. １つの共通物理チャネルによる前記メッセージの送信開始タイミングと他の共通物理チャネルによる前記プリアンブルの送信開始タイミングを一致させるように調整するプリアンブル送信タイミング調整手段を備え、前記送信制御手段はこのプリアンブル送信タイミング調整手段の調整による前記プリアンブルあるいは前記メッセージの送信を行うことを特徴とする請求項１または請求項２記載の無線通信装置。
6. 前記送信制御手段は、時間的に重複して送信される前記プリアンブルと前記メッセージに電力の重み付けをそれぞれ付加する付加手段と、これらプリアンブルおよびメッセージを多重した際の電力比を算出する電力比算出手段を備え、算出した電力比に対応した比のプリアンブルおよびメッセージを送信させることを特徴とする請求項１または請求項２記載の無線通信装置。
7. １つの送信装置が複数のユーザのデータの通信に共通して使用する互いに同一周波数帯の複数の共通物理チャネルのいずれに対しても送信を行っていない状態でそのうちの１つの共通物理チャネルとしての第１の共通物理チャネルで第１のプリアンブルを基地局に対して送信する初期送信ステップと、
   この初期送信で送信した第１のプリアンブルに対して基地局から後続する第１のメッセージの送信を許可する信号が送られてきたとき前記第１の共通物理チャネルに対して第１のメッセージの送信を開始させる第１のメッセージ送信ステップと、
   この第１のメッセージ送信ステップで第１のメッセージの送信を行っているときにその他のメッセージとしての第２のメッセージの送信要求があるとき、第１のメッセージの送信時の余剰の送信電力から他のプリアンブルとしての第２のプリアンブルを、前記第１の共通物理チャネルと異なる１つの共通物理チャネルとしての第２の共通物理チャネルに対して送信が可能であるかどうかを判別する第２のプリアンブル送信可否判別ステップと、
   この第２のプリアンブル送信可否判別ステップが送信を可能とするとき前記第２のプリアンブルを前記第１のメッセージに多重して送信する第２のプリアンブル多重送信ステップと、
   この第２のプリアンブル多重送信ステップで送信した第２のプリアンブルに対して前記基地局から後続する第２のメッセージの送信を許可する信号が送られてきたとき前記第１のメッセージに多重して第２のメッセージの送信を開始させる第２のメッセージ送信ステップ
   とを具備することを特徴とする無線通信方法。
8. １つの送信装置が複数のユーザのデータの通信に共通して使用する互いに同一周波数帯の複数の共通物理チャネルのいずれに対しても送信を行っていない状態でそのうちの１つの共通物理チャネルとしての第１の共通物理チャネルで第１のプリアンブルを基地局に対して第１の送信機から送信する初期送信ステップと、
   この初期送信で送信した第１のプリアンブルに対して基地局から後続する第１のメッセージの送信を許可する信号が送られてきたとき前記第１の共通物理チャネルに対して前記第１の送信機から第１のメッセージの送信を開始させる第１のメッセージ送信ステップと、
   この第１のメッセージ送信ステップで第１のメッセージの送信を行っているときにその他のメッセージとしての第２のメッセージの送信要求があるとき、第１のメッセージの送信時の余剰の送信電力から他のプリアンブルとしての第２のプリアンブルを、前記第１の共通物理チャネルと異なる１つの共通物理チャネルとしての第２の共通物理チャネルに対して送信が可能であるかどうかを判別する第２のプリアンブル送信可否判別ステップと、
   この第２のプリアンブル送信可否判別ステップが送信を可能とするとき前記第２のプリアンブルを前記第１の送信機と異なる第２の送信機から送信する第２のプリアンブル送信ステップと、
   この第２のプリアンブル送信ステップで送信した第２のプリアンブルに対して前記基地局から後続する第２のメッセージの送信を許可する信号が送られてきたとき前記第２の送信機から第２のメッセージの送信を開始させる第２のメッセージ送信ステップ
   とを具備することを特徴とする無線通信方法。
9. 前記第２のプリアンブル送信可否判別ステップは、前記第２のプリアンブルの送信に対して前記第２のメッセージの送信を許可する信号が送られてこなかったとき、そのたびに送信電力を１段階ずつ増加させて前記第２のプリアンブルの再送を行うことが前記第１のメッセージの送信時の余剰の送信電力から可能であるかを判別するステップであることを特徴とする請求項７または請求項８記載の無線通信方法。

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