JP2001510658A - 干渉を減少する方法及び無線システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、少なくとも１つのベースステーション及び加入者ターミナルを備えた無線システムにおいて干渉を減少する方法に係る。送信されるべきデータは、送信器において記号(40)に変換され、そして各記号(40)は、チップ(41)より成る接続特有の拡散コードで乗算される。同期段階中に接続を経て送信されるべきデータは、他の接続における拡散コードと時間巾が異なる拡散コードで乗算される。

Description

【発明の詳細な説明】 干渉を減少する方法及び無線システム発明の分野 本発明は、受信器及び送信器を含む少なくとも１つのベースステーション及び 加入者ターミナルを備えた無線システムにおいて互いの接続における干渉を減少 する方法であって、送信器において送信されるべきデータが記号へと変換され、 そして各記号がチップより成る接続特有の拡散コードで乗算される方法に係る。 又、本発明は、受信器及び送信器を含む少なくとも１つのベースステーション 及び加入者ターミナルを備えた無線システムであって、記号より成る送信される べきデータにチップより成る接続特有の拡散コードを乗算するように構成された 無線システムにも係る。先行技術の説明 ＣＤＭＡ（コード分割多重アクセス）においては、ユーザの狭帯域信号が拡散 コードにより著しく広い帯域へと乗算される。ユーザは、同じ周波数帯域におい て同時に送信を行う。ベースステーションと加入者ターミナルとの間の各接続に は異なる拡散コードが使用され、そしてユーザの信号は受信器において各ユーザ の拡散コードに基づき互いに分離することができる。拡散コードは、互いにでき るだけ相関しないように選択される。別の拡散コードで乗算された信号は、理想 的なケースでは相関せず、狭帯域へと回復せず、ノイズとして現われる。 しかしながら、従来のＣＤＭＡでは、異なる拡散コード間のクロス相関が通常 高くなり過ぎる。というのは、相互に対応する拡散コードの時間巾が、そして通 常はチップの長さも、異なる接続において同じだからである。これは、特に同期 段階中に問題となり、ユーザ間の相互干渉のために更に困難になる。発明の要旨 本発明の目的は、拡散コード間のクロス相関を同期段階中に減少し、これによ り、同期を容易にしそして干渉も減少できるようにする方法及び無線システムを 提供することである。 この目的は、冒頭で述べた方法において、同期段階中に少なくとも１つの接続 の送信されるべきデータに、他の接続の対応する拡散コードとせいぜい幾つかの チップだけ時間巾が異なる拡散コードを乗算し、拡散コードのクロス相関が異な る時間周期に異なる値を受けるようにすることを特徴とする方法により達成され る。 本発明の無線システムは、同期段階中に少なくとも１つの接続に拡散コードを 使用し、この拡散コードの時間巾は、他の接続における対応する拡散コードとせ いぜい幾つかのチップだけ相違し、拡散コードのクロス相関が異なる時間周期に 異なる値を受けるようにすることを特徴とする。 本発明の方法は、無線システムにおいて多数の効果を発揮する。拡散コードの クロス相関は、同期段階中に実質的に減少することができ、これにより、同期が 改善されそして干渉も減少される。図面の簡単な説明 以下、添付図面を参照して本発明を詳細に説明する。 図１は、無線システムを示す図である。 図２は、トランシーバのブロック図である。 図３は、２つの拡散コード間のクロス相関を示す図である。 図４は、２つの拡散コード間のクロス相関を示す図である。 図５は、固定チップ周波数における拡散コード化データを示す図である。 図６は、固定記号周波数における拡散コード化データを示す図である。好ましい実施形態の詳細な説明 本発明は、例えば、ＣＤＭＡシステムにおいて拡散コードを使用するいかなる 無線システムにも適用できる。 図１は、典型的なＣＤＭＡ無線システムを示す。この無線システムは、セルを 備え、各セルは、通常、１つのベースステーション１及び２と、多数の加入者タ ーミナル３ないし５、好ましくは移動電話とを含む。ベースステーション１及び ２と、加入者ターミナル３ないし５の両方は、少なくとも１つのトランシーバを 備え、これを介して加人者ターミナル３ないし５とベースステーション１及び２ との間の接続６が確立され、維持される。加入者ターミナル３ないし５、好まし くは移動電話と、ベースステーション１及び２は、接続６の間に、拡散コード化 信号を互いに送信する。 図２は、典型的なトランシーバのブロック図である。このトランシーバは、ア ンテナ２０と、高周波手段２１と、送信器の乗算器２３と、コード化手段２２と 、復調器２４と、変調器２５と、制御手段２６と、受信器の乗算器２７とを備え ている。デジタルデータ、例えば、送信器において送信されるべき「同期チャン ネルメッセージ」のような同期関連データは、変調器２５において変調される。 データは、変調器２５において、例えば、コンボリューションコード化及びイン ターリーブのような多数の方法で処理することができる。変調器２５の後に、送 信されるべき信号は、乗算器２３において、コード化手段２２から到達する拡散 コードで広帯域へと乗算される。これにより形成された広帯域信号は、高周波手 段２１において高周波へと変換され、ここで、広帯域デジタル信号は、通常、局 部発振器の高周波アナログ信号で乗算され、そしてハイパスフィルタされる。こ れにより得られた高周波信号は、アンテナ２０により送信される。 受信器部分において、アンテナ２０は、信号を受信し、この信号は高周波手段 ２１へ伝播し、ここで、通常、局部発振器の高周波アナログ信号で乗算され、そ してローパスフィルタされる。残りの広帯域信号は、乗算器２７において、コー ド化手段２２から到着する受信器の拡散コードによりデジタル化及び乗算される 。ここに示すブロック図では、乗算器２７は、コード位相をサーチする相関器よ り成る。従って、乗算器２７の出力は、デジタル情報を有する狭帯域信号を含み 、この信号は、復調器２４において、例えば、デコンボリューションコード化及 びデインターリーブにより復調される。トランシーバの動作は、通常、制御手段 ２６により制御される。 ＣＤＭＡ受信器が同期されるときの拡散コードサーチプロセスについて詳細に 述べる。同期チャンネルは、ベースステーションから加入者ターミナルへ向けら れ、そして加入者ターミナルとベースステーションとの間の接続を同期するのに 使用される。加入者ターミナルが無線システムに同期されると、加入者ターミナ ルは、通常、その同期チャンネルを再使用しない。同期チャンネルフレームは、 パイロット信号の擬似ランダムシーケンスと同程度の長さであり、そしてこのフ レームは、パイロットシーケンスと同期して送信される。各ベースステーション は、パイロットシーケンスの時間オフセットが異なるので、同期チャンネルのフ レームのタイミングも各ベースステーションにおいて異なる。従って、パイロッ ト信号の擬似ランダムシーケンスに同期することは、同期チャンネルへの加入者 ターミナルの同期を容易にする。同期が困難であるのは、異なる拡散コード間の クロス相関が通常高過ぎると共に、相互に対応する拡散コードが異なる接続にお いて同じ時間巾を有し且つ通常は同じチップ長さも有するからである。 受信器が、Ｋ人のユーザの拡散コードのグループから特定ユーザの所望の拡散 コードを見出すよう試みると仮定する。受信した信号と、ローカルコード化手段 ２２から導出された所望の拡散コードとの間に相関を形成することによりサーチ が行なわれる。相関は、例えば、次の式から得られる。 但し、Ｓ_p及びＳ_rは拡散コードであり、ｎはサンプルであり、ｋは位相遅延であ り、そしてＮはコード長さを意味する。式（１）において、相関サブインデック スｐはｒであり(即ちｐ＝ｒ)、自己相関を伴う。これに対し、式（１）において 、ｐがｒでない（即ちｐ≠ｒ）場合には、クロス相関を伴う。１つのデータ記号 中に相関器２７の出力信号ｙ(ｔ)は、次のように表わされる。 但し、Ｘ₀(ｔ)はサーチされるべき拡散コード信号の相関結果であり、和の項は 他の拡散コード信号のクロス相関結果であり、そしてｎ(ｔ)はノイズを意味する 。 本発明の方法について詳細に説明する。少なくとも１つの接続６において(こ の接続は通常ベースステーションから加入者ターミナルへの一方向性接続であり )、加入者ターミナル３ないし５と、ベースステーション１及び２との間の同期 段階に、送信されるべきデータは、他の接続における対応する拡散コードと時間 巾又はチップの長さが異なる拡散コードで乗算される。異なる長さの拡散コード は、好ましくは、同期段階に各接続に使用されるのではなく、無線システムは、 同じ長さの拡散コードを使用する接続も含み、この接続は同様の接続のグループ を形成する。しかしながら、無線システムは、同期段階のデータが他のグループ における対応する拡散コードからずれた拡散コードにより乗算されるような多数 の接続グループを備えている。無線システムの１つの接続が、異なるレベル又は 異なる仕方で信号に作用する多数の拡散コードを使用する場合には、それに対応 する拡散コードは、同じレベルの拡散コード又は信号に同様に作用する拡散コー ドを意味するものとみなされる。 信号は、同期段階に異なる接続を経てチップ周波数及び記号周波数の両方で送 信することができる。従って、異なる接続の拡散コード相関は、できるだけ低く される。拡散コードの時間巾は、各接続において各記号ごとに変更できるのが好 ましい。従って、送信されるべき各記号は、他の接続における対応する拡散コー ドと時間巾が異なる拡散コードで乗算されるのが好ましい。拡散コードの時間巾 は、１つ以上のチップだけ互いに相違し得るのが好ましい。 又、拡散コードチップ周波数として固定のチップ周波数を使用することもでき 、これにより、記号周波数は、拡散コードの時間巾に基づいて変化し、特に、こ の場合にはチップ長さに基づいて変化する。固定の記号周波数が使用されるとき には、拡散コードの可変チップ周波数及び時間巾を異なる接続に使用することに より、拡散コード間の相関が減少される。受信器は、受信した信号と、検出され るべき信号の拡散コードとの間に相関を形成し、そして相関は多数の記号にわた って平均化され、これにより、検出されるべき信号に対する他の拡散コードの影 響が減少され、そして信号を良好に検出することができる。 図３ないし６を参照して本発明の解決策を詳細に説明する。図３は、拡散コー ドの典型的な自己相関グラフａｃ、２つの拡散コードのクロス相関グラフｃｃ、 及びノイズグラフｎを示す。拡散コードの自己相関関数ａｃ及びクロス相関関数 ｃｃは、記号ごとに同一に保たれる。自己相関のピークは点３０である。異なる 拡散コードは、点３１において平均より若干相関する。ノイズにより生じる相関 ピークは、ランダムであり、それらの強度及び位置は、記号ごとに相違する。相 関器の出力信号ｙ(ｔ)に対するノイズの影響は、多数の記号にわたって相関結果 を平均化することにより減少できる。しかしながら、これは、異なる拡散コード においてクロス相関の最大点を低下したり移行したりしない。というのは、拡散 コードは、全ての記号に対して同じ長さで且つ一様だからである。 異なるユーザの拡散コードが異なる長さであるときには、拡散コード間のクロ ス相関が記号ごとに変化する。第１の拡散コードの巾、即ちこの場合には長さは Ｎ₀であり、そして第２の拡散コードの長さは、Ｎ₁＝Ｎ₀±ΔＮである。但し、 Ｎ₀及びＮ₁はチップの数を意味し、そしてΔＮは、１つの拡散コードチップ又は 多数の拡散コードチップである。多数のチップにわたってクロス相関結果を平均 化すると、クロス相関結果の最大点が減少される。というのは、クロス相関結果 は、拡散コードの長さが異なるために、異なる時間周期において異なるからであ る。１つのチップ又は１つのチップの一部分の差があっても、クロス相関結果に 著しい影響が及ぶが、拡散コードの長さ及び／又は巾の差は、一定の量的な限界 をもたずに互いに相違し得る。しかしながら、１つのチップの一部分、１つのチ ップ又は幾つかのチップは、クロス相関に著しい変化を生じさせる。この場合に 、幾つかとは、せいぜい、拡散コードの長さに比例した僅かな量を指し、通常は 、例えば、拡散コードの全長の約１０％である。図４は、拡散コードの自己相関 グラフａｃと、２つの拡散コードのクロス相関グラフｃｃと、多数の記号にわた って平均化された本発明のノイズグラフｎとを示す。図４は、自己相関ピーク３ ０のみが実質的に残されることを示す。 図５は、拡散コードのチップ周波数が一定に保たれるときの本発明の考え方の 作用を示す。従って、異なる拡散コードにおいてデータ記号の巾が相違する。図 ５は、データ記号４０及び拡散コードチップ４１を示す。図５において、拡散コ ードの長さは、１チップだけ相違し、従って、拡散コードは、１つの記号から別 の記号へ互いに１チップだけスライド又はシフトしたかのようである。又、拡散 コードの他の長さ差においても対応的なシフトが生じる。このシフトは、異なる 記号において拡散コードのクロス相関を変化させ、これにより、多数の記号にわ たって平均化したときにはクロス相関が減少される。 図６は、チップ周波数が一定でないときの本発明の考え方の作用を示す。図６ は、データ記号４０及び拡散コードチップ４１を含む。チップ周波数及び時間巾 又は長さも一定でないときには、チップ４１及び記号４０の互いに対する効率的 なシフトが得られ、従って、拡散コードのクロス相関が更に減少される。 本発明の解決策は、例えば、ベースステーションに使用できる拡散コードバン クを使用することにより実施することができ、この拡散コードバンクは、所定の 拡散コードのグループを含み、ここから、ベースステーションは、新たな接続の 確立において同期をとるのに必要な信号を送信するときに新たなコードを使用す る。拡散信号バンクにおける拡散信号のグループは、予め決定されるのが好まし い。ベースステーションは、同期の取り方を判断する。同期には、所定の時間を 使用することができる。同期が失敗すると、接続を再確立しなければならない。 或いは又、ベースステーションは、加入者ターミナルがそれに対して明確に同期 がとれる限り、同期に必要な信号を送信することができる。 本発明の解決策は、特に、例えばＡＳＩＣ又はＶＬＳＩ（アプリケーション指 向の集積回路又は超大規模集積）によりデジタル信号処理のために実施できる。 実行されるべきオペレーションは、マイクロプロセッサ技術に基づくプログラム として実施されるのが好ましい。 添付図面を参照して本発明を詳細に説明したが、本発明は、これに限定される ものではなく、請求の範囲に記載する本発明の考え方の範囲内で種々の変更がな され得ることを理解されたい。

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Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．受信器(10)及び送信器(11)を含む少なくとも１つのベースステーション(1， 2)及び加入者ターミナル(3-5)を備えた無線システムにおいて互いの接続(6)に おける干渉を減少する方法であって、送信器(11)において送信されるべきデー タが記号(40)へと変換され、そして各記号(40)がチップより成る接続特有の拡 散コードで乗算される方法において、同期段階中に少なくとも１つの接続(6) のデータに、他の接続(6)の対応する拡散コードとせいぜい幾つかのチップ(41 )だけ時間巾が異なる拡散コードを乗算し、拡散コードのクロス相関が異なる 時間周期に異なる値を受けるようにすることを特徴とする方法。 ２．同期段階中に上記接続(6)の一部分に送信されるべきデータに、他の接続(6) の対応する拡散コードと時間巾が異なる拡散コードを乗算する請求項１に記載 の方法。 ３．同期段階中に送信されるべきデータの各記号(40)に、他の接続(6)の対応す る拡散コードと時間巾が異なる拡散コードを乗算する請求項１に記載の方法。 ４．同期段階中の異なる拡散コードの時間巾は、１つ以上のチップ(41)だけ互い に異なる請求項１に記載の方法。 ５．異なるチップ周波数及び記号周波数を使用することにより同期段階中に異な る接続(6)に信号を送信する請求項１に記載の方法。 ６．同期段階中に異なる拡散コードに対してチップ周波数として固定のチップ周 波数を使用する請求項１に記載の方法。 ７．同期段階中にデータ記号周波数として固定の記号周波数を使用する請求項１ に記載の方法。 ８．受信器(10)において同期段階中に、受信した信号と、検出されるべき信号の 拡散コードとの間に相関を形成し、そして 多数の記号(40)にわたり相関を平均化し、それにより、検出されるべき信号 の拡散コードに対する他の拡散コードの影響を減少する請求項１に記載の方法 。 ９．ベースステーション(1，2)は、同期段階中に各接続ごとに拡散コードの所定 のグループから拡散コードを選択する請求項１に記載の方法。 10．受信器(10)及び送信器(11)を含む少なくとも１つのベースステーション(1,2 ) 及び加入者ターミナル(3-5)を備えた無線システムであって、記号(40)より成 る送信されるべきデータに、チップ(41)より成る接続特有の拡散コードを乗算 するように構成された無線システムにおいて、同期段階中に少なくとも１つの 接続(6)に拡散コードを使用するよう構成され、この拡散コードの時間巾は、 他の接続(6)における対応する拡散コードとせいぜい幾つかのチップ(14)だけ 相違し、拡散コードのクロス相関が異なる時間周期に異なる値を受けるように することを特徴とする無線システム。 11．上記無線システムは、同期段階中に上記接続(6)の一部分に拡散コードを使 用するように構成され、拡散コードの時間巾は、他の接続(6)における対応す る拡散コードと異なる請求項１０に記載の無線システム。 12．上記無線システムは、同期段階中に上記接続に送信されるべき各記号(40)に 、他の接続(6)における対応する拡散コードと時間巾が異なる拡散コードを乗 算するように構成される請求項１０に記載の無線システム。 13．同期段階中の異なる拡散コードの時間巾は、１つ以上のチップ(41)だけ異な る請求項１０に記載の無線システム。 14．同期段階中に、上記無線システムは、異なるチップ周波数及び記号周波数 で異なる接続(6)に信号を送信するよう構成される請求項１０に記載の無線シ ステム。 15．同期段階中に異なる拡散コードにおけるチップ周波数が固定される請求項 １０に記載の無線システム。 16．同期段階中にデータ記号周波数が固定される請求項１０に記載の無線シス テム。 17．同期段階中に、上記受信器(10)は、 受信した信号と、検出されるべき信号の拡散コードとの間に相関を形成し、 そして 多数の記号(40)にわたり相関を平均化し、それにより、検出されるべき信号 の拡散コードに対する他の拡散コードの影響を減少する、 ように構成される請求項１０に記載の無線システム。 18．上記ベースステーション(1,2)は、同期段階中に接続に対する拡散コードを 、 拡散コードの所定のグループから選択するように構成される請求項１０に記載 の無線システム。