技術概要
書誌
| text | 唯野 |
| author | 尾上誠蔵, 山本浩治 |
| publisher | 社団法人 電気通信協会 |
| year | 『NTT DoCoMo テクニカルジャーナル Vol9 No.2』p.19-26 |
履歴
| 2001.7.13 | 読了 |
| 2001.7.13 | 公開 |
| 2002.11.28 | 修正 |
感想
FOMA の概要記事が本家の DoCoMo の雑誌に載っていたので、このうちの技術概要部分を要約する。(サービス概要などに関しては 「「IMT-2000」の全貌」 の方を参照されたし。)これの詳細が次号より掲載されるようだ。
抄録
標準化
IMT-2000 は 1985 に ITU-R で次世代移動通信システム(EPLMTS)の名称で研究が開始されると共に ITU-T でも注視され、2000.5 に正式勧告された。W-CDMA は日本の電波産業会(ARIB)、欧州の欧州電気通信標準化機構(ETSI)などの提案をベースとしたものになっている。
CDMA 方式
一般に符号分割多元接続(CDMA)方式には以下の利点がある。
- 高い周波数利用率の実現しやすさ
- 周波数管理からの解放
- 移動機送信のピーク電力低減
- 上りと下りの無線リソースの独立利用
加えて、W-CDMA の広帯域化により次の恩恵がある。
- 高速データ通信
- マルチパス解像度の向上
- キャリア単位ユーザの増加に伴う統計多重効果
- 間欠受信比率(待ち受け時の一時受信)の低減
主要諸元と無線アクセス技術
| 緒元 | 内容 |
| アクセス方式 | Direct Sequence CDMA |
| デュプレックス方式 | FDD |
| 帯域幅 | 5MHz |
| チップレート | 3.84Mcps |
| キャリア間隔 | 200kHz クラスタ |
| データ速度 | 〜2Mbps |
| フレーム長 | 10, 20, 40, 80ms |
| 誤り訂正符号 | ターボ符号(高速伝送時)、畳み込み符号 |
| データ変調 | 下り QPSK、上り BPSK |
| 拡散変調 | 下り QPSK、上り HPSK |
| 拡散率 | 4-512 |
| 基地局間同期 | 非同期(同期も可) |
| 音声符号化 | AMR (1.95k-12.2k/bps) |
セルの短時間検索が可能となることによって、基地局間の非同期接続が実現されている。その際の下りリンクにおける拡散コードはスクランブリングコードとチャネライゼーションコードの組み合わせによって識別される。
- スクランブリングコード(セルの識別コード、他セルからの干渉信号の雑音化)
- チャネライゼーションコード(ユーザの識別コード)
変調方式では下りが 4 相位相変調で上りが 2 相位相変調。そして、パイロットシンボル(検査ビット)による同期検出は上り/下りともに適用され、データに対し下りのパイロットは時間、上りのパイロットは IQ によって多重化される。また、マルチレートを実現するために可変拡散率が使われる。
一方、パケット伝送ではデータのトラヒックに応じて共通チャネルと個別チャネルの切り替える方式が採用されている。伝送データのバッファが一定以上の場合は個別物理チャネル(DPCH)を割り当てて送信電力制御を行い、一定以下の場合は共通物理チャネルを使用して効率化を図っている。
無線アクセス・ネットワークアーキテクチャ
W-CDMA のシステムアーキテクチャは無線アクセスネットワーク(RAN)、無線制御装置(RNC)、ノード B (論理名、物理的には基地局(BTS))により構成される。マルチメディア信号処理装置(MPE)はアーキテクチャ上だと RNC に含まれるかたちになる。そしてコア・ネットワーク、無線アクセスネットワークでは ATM 技術が適用されている。
上記の更にバックボーンとなるコアネットワーク部分は 2G で広く利用されている GSM/GPRS をベースとして拡張したものになっている。これには回線交換機能(CS、移動通信制御局(MSC/GMSC))とパケット交換機能(PS、PDSN/PDGN)が定義されている。これらの機能が単一ノードとなることで複合的なメディアの交換・伝送が可能となっており、ATM 技術によって異なる QoS ごとのトラヒック制御などが実現されている。
加えて、グローバルサービスでも普段と同様のネットワークサービスを提供するための仮想ホーム網環境(VHE)が求められているが、現在では IN 技術を用いた方法が検討されている。IN では、サービス制御(SCP)とサービス実行(MSC)を分離することで、ホーム網の SCP からローミング網の MSC へ直接制御を行う。
略語
| IMT-2000 | International Mobile Telecommunications 2000 | |
| FOMA | Freedom Of Mobile multimedia Access | |
| AMPS | Advanced Mobile Phone System | |
| IS-95 | Interim Standard-95 | |
| PDC | Personal Digital Cellular | |
| PDC-P | PDC mobile Packet data communication system | |
| TACS | Total Access Communication Access | |
| W-CDMA | Wideband Code Division Multiple Access | |
| AMR | Adaptive Multi Rate (適応マルチレート) | |
| CODEC | COrder DECorder | |
| GSM | Global System for Mobile Communications | |
| ITS | Intelligent Transport System | |
| UIM | User Identify Module | |
| SIM | Subscriber Identify Module | |
| PIN | Personal Identity Number (UIM 用パスワード) | |
| 3GPP | 3rd Generation Partnership Project | |
| MPS | Message Processing System (ショートメッセージ・メールサーバ) | |
| SM-MO | Short Message Mobile Orignated point-to-point | |
| SM-MT | Short Message Mobile Terminated point-to-point | |
| GRIMM | Gateway service Representative Internet Market Mobile access exchange (i モードサーバ) | |
| PDA | Personal Digital Assistant | |
| ITU-R | International Telecommunication Union-Radio communication sector | |
| ITU-T | International Telecommunication Union-Telecommunication standardization sector | |
| ARIB | Association of Radio Industries and Businesses | |
| ETSI | European Telecommunications Standards Institute | |
| UTRA | Universal Terrestrial Radio Access | |
| TDD | Time Division Duplex (時分割通信方式) | |
| FDMA | Frequency Division Multiple Access (周波数分割多元接続方式) | |
| TDMA | Time Division Multiple Access (時分割多元接続方式) | |
| BPSK | Binary Phase Shift Keying (2 相位相変調) | |
| HPSK | Hybrid Phase Shift Keying | |
| QPSK | Quadrature Phase Shift Keying (4 位位相変調) | |
| SC | Synchronization Code (同期コード) | |
| TPC | Transmit Power Control | 高速送信電力制御 |
| DPCCH | Dedicated Physical Control CHannel (個別物理制御チャネル) | |
| DPDCH | Dedicated Physical Data CHannel (個別物理データチャネル) | |
| CCPCH | Common Control Physical CHannel | |
| FACH | Forward Access CHannel | |
| DPCH | Dedicated Physical CHannel (個別物理チャネル) | |
| DCH | Dedicated CHannel (個別チャネル) | |
| PRACH | Physical Random Access CHannel | |
| PACH | Random Access CHannel | |
| RAN | Radio Access Network (無線アクセスネットワーク) | |
| RNC | Radio Network Controller (無線ネットワーク制御局) | |
| CN | Core Network (コアネットワーク) | |
| UE | User Equipment | |
| BTS | Base Transceiver Station (基地局) | |
| MPE | Multimedia signal Processing Equipment (マルチメディア信号処理装置) | |
| MS | Mobile Station (移動局) | |
| MSC | Mobile Switching Center (移動通信制御局) | |
| SGSN | Serving GPRS Support Node | |
| VLR | Visitor Location Register | |
| GPRS | General Packet Radio Service | |
| ATM | Asynchronous Transfer Mode (非同期転送モード) | |
| BS | Base Station (基地局) | |
| CS | Circuit Switched (回線交換機能) | |
| GGSN | Gateway GPRS Support Node | |
| GMSC | Gateway MSC | |
| HLR | Home Location Resister | |
| PLMN | Public Land Mobile Network | |
| PS | Packet Switched (パケット交換機能) | |
| PSTN | Public Switched Telephone Network (公衆交換電話網) | |
| SCF | Service Control Function | |
| VLR | Visitor Location Resigter | |
| VHE | Virtual Home Environment (仮想ホーム網環境) |
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