JP2002506320A - 直交ダイレクト・シーケンス符号分割多重アクセス（ｏｄｓ−ｃｄｍａ）通信システムに多重データ・レートを組み込むための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 少なくとも１つのハブ局と複数のユーザ端末とを備えたＯＤＳ−ＣＤＭＡ通信システムが開示される。各ユーザは、他のユーザ符号の全てに直交である符号を割り当てられる。直交符号期間は、データ記号時間において符号が整数回繰り返すように選択され、符号内ではデータ遷移が発生しないように、符号は記号の遷移と同期する。したがって、直交コードブックの選択は、より短い符号語を使って高レートのデータを拡散し、逆に、より長い符号語を使って低レートのデータを拡散することを可能にし、これら全ての符号語は互いに直交のままである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 背景及び先行技術の簡単な説明 スペクトル拡散通信は多数の商用アプリケーションに使用されており、急速に
普及している。同期直交ダイレクト・シーケンス符号分割多重アクセス（ＯＤＳ
−ＣＤＭＡ）は、より一般的に使用されている疑似直交ＣＤＭＡの容量、即ち、
帯域幅効率を改善する効果的な技術として提案されてきた（参照により本明細書
に援用する米国特許第５，３７５，１４０号「無線ダイレクト・シーケンス・ス
ペクトル拡散デジタル・セルラー電話システム」を参照されたい）。

【０００２】 従来のダイレクト・シーケンス（ＤＳ）広域帯ＣＤＭＡシステムにおいては、
個々のユーザは異なった擬似ノイズ（ＰＮ）符号を使用して同じ周波数で送信す
る。ＰＮ符号は疑似直交であり、即ち、比較的低いがゼロではない相互相関値を
互いに有している。

【０００３】 ＯＤＳ−ＣＤＭＡシステムは、時間周波数同期で全ての信号が受信されるよう
に設計されている。したがって、全てのユーザは互いに直交のままであり、理想
的な世界においては、あらゆるユーザは他のユーザからの多重アクセス雑音なし
に復調され得る。これは、多数のユーザが単一のハブ局へ送信しそこから受信す
る星形ネットワークにおいて最も実用的である。この構成は、セル方式ネットワ
ーク並びに衛星ネットワークにおいて使用される。

【０００４】 ＯＤＳ−ＣＤＭＡシステムにおいて、各ユーザには、他のユーザ符号の全てに
直交する符号が割り当てられる（即ち、直交符号は互いにゼロの相互相関値を有
する）。更に、直交符号期間は、符号がデータ記号時間において整数回（利用可
能な直交機能の最大数を結果として生じるので、通常は１回である）繰り返すよ
うに選択される。符号エポックは、その符号内でデータ遷移が生じないように、
記号遷移と同期している。ユーザ数は利用可能な直交符号の数によって制限され
、それは多くても符号の長さに等しい。したがって、チッピング・レートは直交
ユーザの最大数と記号レートとの積に等しい。

【０００５】 利用可能な帯域幅の効率的な使用は、参照により本明細書に援用される米国特
許第５、６８７、１６６号「スペクトル拡散ＣＤＭＡ通信のための変調システム
」において教示されているように、二重位相拡散及びＭＰＳＫデータ変調によっ
て達成される。

【０００６】 異なるレートの種々のユーザを受け入れることが望ましことが多いが、ここで
、レートは２ⁿによって関連づけられており、ｎは正の整数である。これを行う ための１つの符号効率的な方法は、最低のユーザ・レートにシステムの大きさを
合わせ、次いで、より高いレートのデータを多重分離し、即ち、ユーザの名目レ
ートの４倍のデータは多重分離されて４個の符号に拡散され、これは送信のため
に合計される。このスキームは、直交符号の使用においては効率的であるが、加
入者端末の電力増幅器効率にとっては不利である広いダイナミック・レンジを有
する信号を生成する。また、これは、元のデータ・ストリームを回復するために
、多重相関器及び多重化も必要とする。この技術はＢｅｌｌ Ｌａｂｓ Ｔｅｃ
ｈｎｉｃａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ、ｖｏｌ．２、ｎｏ．３、１９９７年夏号の「Ｂ
ＡＬＩ：高速ＣＤＭＡデータのための解」においてＥｊｚａｋその他により論じ
られている。

【０００７】 もう１つの技術は、参照により本明細書に援用される「多重搬送波変調を有す
る直交符号分割多重アクセス通信システム」という名称の、現在では米国特許第
５，５７４，７２１号となった米国特許出願第０８／３５２，３１３号において
開示されている。この開示においては、各種のＯＤＳ−ＣＤＭＡ信号が直交的に
間隔をあけた（即ち、チッピング・レートで間隔をあけた）搬送波上で送信され
、高レートの単一のユーザからのデータは、多重搬送波上に多重分離されること
が示唆されている。やはり、これは広い振幅変化を有する信号を生じることにな
る。

【０００８】 参照により本明細書に援用される米国特許第５，４１６，７９７号「ＣＤＭＡ
セルラー電話システムにおける信号波形を生成するためのシステム及び方法」に
おいては、名目よりも低いデータ・レートは、名目記号レートを得るために低い
レートのユーザのデータ記号を多数回繰り返すことにより、セルから移動体への
リンク（直交である）上で支援されている。この記号列は次いで直交符号によっ
て拡散されて、より低いレートに比例したより低い電力で送信される。この技術
は直交符号空間効率的でない、即ち、低レートの各ユーザが高いレートのユーザ
と同じ量の符号空間を使用するという欠点を有する。

【０００９】 ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｎ Ｓｅｌｅｃｔｅｄ Ａｒｅａｓ ｉｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ、ｖｏｌ，１２、ｎｏ．４、１９９４年５月の「Ｃ
ＤＭＡをベースとする第３世代モバイル無線システムの設計研究」において、Ｂ
ａｌｅｒ等は、ＣＤＭＡシステムにおいて可変データ・レートを支援するために
可変長拡散符号を使用することを提案している。しかし、彼らは、必ずしも直交
ではないＰＮ符号を使用することを提案している。

【００１０】 発明の目的 本発明の目的は、ＯＤＳ−ＣＤＭＡ通信システムが、全部が等しくないデータ
・レートで効率的に機能できる手段を提供することである。このデータ・レート
の非等質性が、ＯＤＳ−ＣＤＭＡ通信システムの信号レート及び直交性が等質デ
ータ・レート・システムにおけるのと同じままでありながら、異なったユーザが
異なったデータ帯域幅で通信することを可能にしている。

【００１１】 発明の別の目的は、データ・レートが２ⁿによって関連づけられ、且つ、利用 可能な直交符号空間の使用を効率的にする、即ち、記号レートＲ／ｋのユーザが
記号レートＲのユーザの符号空間のｌ／ｋを使用する種々のユーザを支援するＯ
ＤＳ−ＣＤＭＡシステムを提供することである。

【００１２】 本発明の更なる目的は、全てのレートのユーザが比較的一定な振幅の信号を送
信することを保証することである。これは、コスト及び電力消費への影響のため
に高い送信機電力効率（飽和状態かそれに近い状態）が望ましい加入者端末にと
って特に重要である。

【００１３】 本発明の更に別の目的は、信号処理の複雑性を最小に維持することである。 発明の要約 ＯＤＳ−ＣＤＭＡシステムにおいては、各ユーザは他のユーザ符号の全てに対
して直交する符号を割り当てられる（即ち、直交符号は互いに相互相関値ゼロを
有する）。更に、直交符号期間は、符号がデータ記号時間において整数回（利用
可能な直交関数の最大数を結果として生じるので、通常は１回である）繰り返す
ように選択され、符号エポックは、その符号内でデータ遷移が生じないように、
記号遷移と同期している。したがって、完全に同期したシステムにおいては、個
々のユーザを他のユーザからの干渉なしに復調することができる。

【００１４】 ユーザ数は利用可能な直交符号の数によって制限され、それは多くても符号の
長さに等しい。チッピング・レートは直交ユーザの最大数と記号レートとの積に
等しい。これは、固定チッピング・レートについては、Ｒ／４のレートでのシス
テム送信データは、レートＲのシステムの４倍の数のユーザを受け入れることが
できることを意味する。

【００１５】 種々のユーザ・レートを有するシステムにおける符号空間の効率的使用は、レ
ートＲ／４のユーザがレートＲのユーザの直交関数空間の１／４を占めるにすぎ
ないことを保証する。本明細書において開示された発明は、符号語のサブシーケ
ンスも直交している直交コードブックの選択によって、かかる直交符号を構成す
る効率的な方法を教示する。かかるコードブックにより、高レートのユーザのた
めの短い符号はサブシーケンスによって直接決定され、低レートのユーザのため
の長い符号は、直交符号語がこれらのユーザに割り当てられた状態で、そのサブ
シーケンスのクロネッカー積によって決定される。好適な実施の形態として、直
交コードブックを生成するためにアダマール・マトリックスのシルヴェスター構
造が使用される。したがって、本発明は、一定のチップ・レートの同期ＯＤＳ−
ＣＤＭＡ通信システムにおいてどのように可変データ・レートを効率的に支援す
るかを開示している。

【００１６】 本発明の新規性は、より短い符号語を使って高レートのデータを拡散し、逆に
、より長い符号語を使って低レートのデータを拡散することを可能にし、これら
全てが互いに直交のままである直交コードブックの選択にある。

【００１７】 更に、本発明を使用して、各ユーザは振幅が一定である単一の符号を送信する
のであり、データの多重化や多重分離を必要としない。開示した技術によって、
名目上のデータ・レートよりも高いか低いレートを提供するのに必要な追加の符
号生成器又は相関器を必要としないので、受信機及び送信機の複雑性は低くなる
。更に、信号の振幅の一定性によって、効率的な電力増幅が可能になる。

【００１８】 発明の詳細な説明 ＯＤＳ−ＣＤＭＡ通信システムの一般化された構造が図１に示される。発明の
説明を容易にするためにリターン・リンク構造を示したが、この概念はフォワー
ド・リンクにも適用できる。リターン・リンク構造においては、多くのユーザは
、送信用の何らかの媒体を使用する変調器及び送信機プロセスによってハブ局と
通信する。最も一般的な送信用媒体は無線周波数電磁放射である。この例におい
ては、リターン・リンクにおける全てのユーザは、同じ形式の変調器を使用して
同じ搬送波周波数で送信する。ユーザは、ハブ局で受信される全ての信号が時間
同期であるような時期に送信することが必要である。各ユーザにより送信される
波形は、直交ＯＤＳ−ＣＤＭＡ符号で拡散されたＭＰＳＫ変調データを含む。

【００１９】 全てのユーザについて一定のチップ・レートを維持しながら、多数のデータ・
レートを提供するために、各ユーザに対する拡散符号の長さが変えられる。短い
符号語を使って高レートのデータを拡散し、逆に、長い符号語を使って低レート
のデータを拡散し、これら全てが互いに直交であることを可能にする直交コード
ブックが構成される。好適な実施の形態においては、アダマール・マトリックス
のシルヴェスター構造を使ってコードブックが生成される。

【００２０】 ディメンションＮのシルヴェスター・アダマール・マトリックスが

【００２１】

【数１】 のように再帰的に定義されることは、当該技術分野においては周知である。ここ
で、Ｈ（１）＝［１］でＮ＝２ⁿであり、ｎは正の整数である。アダマール・マ トリックスＨ（Ｎ）のＮ個の行は、直交コードブックを定義する。便宜上、これ
らの行には、一番上の行から始めて０からＮ−１が付される。Ｈ（Ｎ）の再帰的
構造から、これは形式±Ｈ（Ｎ／２^k）のシルヴェスター・アダマール・サブマ トリックスで構成されていることが分かり、ここでｋは１からｎ−１までの範囲
の正の整数である。Ｈ（Ｎ／２^k）の行は直交であるので、Ｈ（Ｎ）の符号語は 、やはり直交である長さＮ／２^kのサブシーケンスからなることになる。

【００２２】 固定チップ・レートがｆ_cで、基本データ記号レートがｆ_sで、ｆ_c＝Ｎｆ_sであ
るようなＮ個の直交シーケンスのコードブックを有する多重レートＯＤＳ−ＣＤ
ＭＡ通信システムを想定する。基本記号レートのデータ・ストリームを有するＭ
人のリターン・リンク・ユーザがいる場合に、各ユーザには、Ｍ≦Ｎである限り
、Ｎ個の直交符号語のうちの１つを割り当てることができる。しかし、基本レー
トに比べて高いか低いデータ・レートを要求するユーザがいる場合には、それら
のユーザにはそれぞれ、より短いか長い符号語を割り当てることができる。これ
らのより短い（より長い）符号は、ＯＤＳ−ＣＤＭＡシステムの直交性が維持さ
れ、符号空間が効率的に使用されるような方法で、符号語から構成される。最初
に、これらの可変長の符号語を構成する一般的アプローチを動機づけるために、
図示した例を考察する。

【００２３】 ユーザの１人がより高い記号レート、例えば基本レートの２倍のレート２ｆ_s を要求したとする。拡散シーケンス長と記号レートとの積であるチップ・レート
は固定されているので、ｆ_c＝（Ｎ／２）（２ｆ_s）から、記号当たりの拡散シー
ケンス長はＮ／２に低減されなければならないことになる。これは、高レートの
ユーザの交互の記号を、符号語の最初のＮ／２チップ及び同じ符号語の最後のＮ
／２チップによって拡散することにより実施することができる。この符号語は２
つのＮ／２サブシーケンスに分割されるので、残りの符号語は、基本レートｆ_s のユーザと高レート２ｆ_sのユーザとが互いに干渉しないでＯＤＳ−ＣＤＭＡシ ステムの直交性を維持するように、これら２つのサブシーケンスのそれぞれに対
して直交しなければならない。

【００２４】 このユーザにｋ番目の符号語を割り当てるとする（ｋ＝０、１、・・・・、Ｎ
−１）。シルヴェスター・アダマール・マトリックスが直交コードブックとして
使用される場合には、（ｋ＋（Ｎ／２））_mod(N)符号語は、同じ２つのサブシー
ケンス（±符号まで）を含み、したがって他のユーザには割り当てることができ
ないので、要求されたＮ／２サブシーケンスの直交性を保有していない。例えば
、高レートのユーザがｋ番目の符号語ｃ_k＝［Ｓ_N/2 Ｓ_N/2］を割り当てられた 場合には、ｊ＝（ｋ＋（Ｎ／２））_mod(N)に関する符号語ｃ_j＝［Ｓ_N/2 Ｓ_N/2 ］は、他のユーザに割り当てられず、その逆もできない。レート２ｆ_sのユーザ がＮ／２空間における単一の短いサブシーケンス（例えば、サブシーケンスＳ_{N/ 2} ）を割り当てられた場合には、これはＮ空間のコードブックにおいて２つの符 号語を使用することと等価である。よって、代替的な実施においては、レート２
ｆ_sのユーザは、そのユーザに長さＮ／２の短いサブシーケンスを割り当て、こ のサブシーケンスを含む符号語を、割り当て可能な符号語のリストから削除する
ことにより支援できる。

【００２５】 一般的に、Ｎ個のシルヴェスター・アダマール・シーケンス（ただし、整数ｐ
についてＮ＝２^p）のコードブック、基本データ記号レートｆ_s及び固定チップ・
レートｆ_c＝Ｎｆ_sを有する多重レートＯＤＳ−ＣＤＭＡシステムは、基本レート
よりも高いデータ・レートを有するユーザを支援できる。ユーザはデータをレー
ト２^rｆ_sで送信することを要求することができ、ここで、ｒは０からｐの範囲に
ある。これは、チッピング・レート、ｆ_c＝（Ｎ／２^r）（２^rｆ_s）が一定のまま
であるように、拡散コードの長さをＮ／２^rに低減することにより達成される。 長さＮ／２^rのサブシーケンスは、長さＮの割り当てられた符号語を２^rの副符号
に細別することにより生成できる。これらの副符号はレート２^rｆ_sのデータ・ス
トリームの２^r個の連続した記号を拡散するのに使用される。シルヴェスター・ アダマール・シーケンスの場合には、長さＮのあらゆる符号語が長さＮ／２^rの 反復されるサブシーケンス（±符号まで）であり、これは同じ長さの他の非同一
サブシーケンスに直交である。

【００２６】 更に、ｋ番目の符号語が長さＮ／２^rの反復されるサブシーケンス（±符号ま で）から構成されるのであれば、全てのｉ＝１、２、・・・・、２^r−１及びｒ ＞０に関する符号語（ｋ＋ｉ（Ｎ／２^r））_mod(N)も同じサブシーケンス（±符 号まで）で構成され、システムの直交性が保持される場合には、もはや割り当て
に利用できない。実際に、データ・レート２^rｆ_sの１人のユーザを支援すること
は、２^r−１の符号が使用不可能にされるので、レートｆ_sの２^r人のユーザを支 援することと効果的に同等である。

【００２７】 多数のユーザが異なったデータ・レートで送信するネットワーク設定において
は、新たなユーザのデータ・レート要求を受け入れるために、割り当て可能なサ
ブシーケンスのチェックに関して、適切な規定を作らなければならない。事実、
ネットワーク・コントローラは、サブシーケンスがより低いレートのユーザのよ
り長いサブシーケンスに含まれていないことを確認してからサブシーケンスを割
り当てなければならない（より低いレートのユーザは、サブシーケンス長にわた
って直交ではないであろうから）。更に、そのサブシーケンスは既に使用されて
いるより短い長さのサブシーケンスを含んではならない。

【００２８】 ネットワーク・コントローラにとっては、種々のユーザ・レートが変化するに
つれて符号空間を最も効率的に使用するために、直交シーケンスの割り当てを定
期的に変更する能力を有することが有利である。また、レート２^rｆ_sのデータの
記号間隔は、レートｆ_sのデータの記号間隔の１／２^r倍に低減されるので、アプ
リケーションに応じて、送信電力を２^rだけ増加して同じレベルの性能を維持す ることが望ましい。

【００２９】 逆に、Ｎ個の直交シーケンスのコードブック、基本データ・レートｆ_s及び固 定チップ・レートｆ_c＝Ｎｆ_sを有する多重レートＯＤＳ−ＣＤＭＡ通信システム
は、基本レートよりも低いデータ・レートを有するユーザを支援できる。ユーザ
はレートｆ_s／２^rでデータを送信することを要求でき、ここでｒは０からｑの範
囲にある正の整数である。ｆ_s／２^rとより低いレートのユーザは、チップ・レー
トｆ_c＝（２^rＮ）（ｆ_s／２^r）が一定のままであるように、長さ２^rＮの長い拡 散符号を割り当てられる。この長い符号は、以下のように、このユーザに割り当
てられる符号語ｃ_k（ただし、ｋ＝０、・・・・、Ｎ−１）から構成される。

【００３０】 まず、サイズ２^rの直交関数のセットＧ（２^r）が構成される。これは、シルヴ
ェスター・アダマール・マトリックスでありうるが、必ずしもそうである必要は
ない。符号語ｃ_kを有するＧ（２^r）のｆ番目の行のクロネッカー積は、長さ２^r Ｎの２^r個の互いに直交する符号のセットの要素Ｌ_jk（ただし、ｊ＝０・・・・ 、２^r−１）を作り出す。これらの長い行列のそれぞれは、符号語ｃ_kを有するＧ
（２^r）の各行のクロネッカー積によって形成されるより長い符号語Ｌ_jと同様に
、符号語ｃ_iに直交であり、ここでｉ≠ｋである。したがって、レートｆ_s／２^r の２^rまでのユーザには、それぞれのユーザに異なったＧ（２^r）の行を割り当て
ることにより、単一の符号語ｃ_kに割り当てることができる。この符号構成技術 は、ｆ_sによって制限された最大総合記号レートを備えた形式ｆ_s／２^rの異なっ たレートを種々のユーザに提供するように一般化され得る。

【００３１】 この提案したスキームは、レートｆ_s／２^rでのデータの記号間隔がレートｆ_s でのデータの記号間隔の２^r倍に増加することを示唆している。より低いデータ ・レートのユーザは、同じ記号対雑音エネルギー比（Ｅｓ／Ｎｏ）を維持するた
めに、送信電力を２^rだけ低減することが望ましい。

【００３２】 ハブ局は、リターン・リンクのユーザによって送信される信号波形の重ね合わ
せを受信する。受信信号は、多重レートＯＤＳ−ＣＤＭＡ受信機によって復調さ
れて拡散解除される。拡散解除動作は、受信した波形を記号間隔にわたって所望
のユーザの拡散シーケンスと相関させることを含む。したがって、ｆ_sよりも高 いデータ・レートのユーザを支援する多重レート・システムにおいては、レート
２^rｆ_sのユーザの波形は該ユーザの割り当てられたＮ／２^rチップサブシーケン スに対して相関させることにより拡散解除される。逆に、ｆ_sよりも低いデータ ・レートのユーザを支援する多重レート・システムにおいては、レートｆ_s／２^r のユーザの波形は、該ユーザの割り当てられた２^rＮチップ・クロネッカー積符 号と相関させることにより拡散解除される。両方の場合に、拡散解除動作は、直
交性を保持するために、全てのユーザの符号語が符号境界で時間整列されること
、及び、全てのユーザのデータ記号レートが受信機で知られていることを必要と
する。更に、より低いレートを支援するシステムにおいては、クロネッカー積符
号を形成する際に使用されるＧ（２^r）の行インデックスは、受信機で知られて いなければならない。これらの要件を満たすために、多重レートＯＤＳ−ＣＤＭ
Ａシステムにおいて適切な規定が作られる。

【００３３】 提案した多重レートＯＤＳ−ＣＤＭＡシステムにおけるリターン・リンク構造
の機能ブロック図が図１に示される。同図において、Ｍ人のユーザがデータ記号
レート２^r1ｆ_s、２^r2ｆ_s、・・・・、２^rMｆ_sでハブ局にデータを送信する。こ こでｒｊ（ただし、ｊ＝１、．．．、Ｍ）はｆ_sよりも高いレートを支援するシ ステムについては０からｐの範囲にあり、ｆ_sよりも低いレートを支援するシス テムについては−ｑから０の範囲にあり、高いレートも低いレートも支援するシ
ステムについては−ｑからｐの範囲にある。ｊ番目のユーザがより高いレート（
ｒｊ≧０）を要求する場合には、そのユーザの符号生成器はレートｆ_sで長さＮ の符号語を生成するが、これはレート２^rjｆ_sで時分割多重において長さ２^rjＮ の２^rj個の副符号を生成することと等価である。一方、ｊ番目のユーザがより低
いレート（ｒｊ≦０）を要求する場合には、そのユーザの符号生成器はレート２ ^rj ｆ_sで長さ２^rjＮのクロネッカー積符号を生成する。したがって、各記号間隔 において、Ｔ_j＝１／（２^rjｆ_s）であり、ｊ番目のユーザのデータ記号には符号
生成器からの符号語が乗じられ、その結果得られるチップ・シーケンスが変調さ
れてハブ局に送信される。

【００３４】 ハブ局は、Ｍ人のリターン・リンク・ユーザの複合信号波形を受信する。ハブ
局における例示的な多重レートＯＤＳ−ＣＤＭＡ受信機の機能ブロック図が図２
に示される。受信機は受信波形を復調し、それを拡散解除する。ｒｊ≧０のｊ番
目のユーザについては、拡散解除は、復調されたデータのＮ個のチップの各ブロ
ックを長さ２^rjＮのサブシーケンスにフォーマットすること、及び、これらのサ
ブシーケンスのそれぞれを符号生成器からの副符号と相関させることを含む。ｒ
ｊ≦０であれば、２^rjＮ個のチップの各ブロックは、符号生成器からの長い符号
と相関される。チャンネルの歪みがない場合には、相関器の出力はユーザ・デー
タを生じる。

【００３５】 本発明を実施した単純な説明的な例は次のとおりである。ディメンションＮ＝
４のシルヴェスター・アダマール・マトリックス

【００３６】

【数２】 から得られたコードブックと基本データ記号レートｆ_sと固定チップ・レートｆ_c ＝４ｆ_sとを有する多重レートＯＤＳ−ＣＤＭＡシステムを想定する。

【００３７】 ユーザ１には符号語０、即ちｃ₀＝［＋１ ＋１ ＋１ ＋１］が割り当てら れ、レートｆ_sで送信していると想定する。ここで、新しいユーザ、即ちユーザ ２がレート２ｆ_sで送信することを要求する。割り当てに利用可能な符号ｃ₁、ｃ ₂ 及びｃ₃から、ｃ₁又はｃ₃のみをユーザ２に割り当てることができる。これは、
ｃ₂の２つのサブシーケンス、即ち［＋１ ＋１］及び［−１ −１］の長さが ｃ₀の対応のサブシーケンスに対して直交ではないからである。符号ｃ₁をユーザ
２に割り当てるとする。時間間隔Ｔ_s＝１／ｆ_s内にユーザ１によって送信される
チップ・シーケンスはｘ⁽¹⁾＝ｓ⁽¹⁾［＋１ ＋１ ＋１ ＋１］であり、ここで
ｓ⁽¹⁾はそのときのデータ記号である。同様に、同じ時間間隔内にユーザ２によ って送信されるチップ・シーケンスはｘ⁽²⁾＝［ｓ_a ⁽²⁾［＋１ −１］ ｓ_b ⁽²⁾ ［＋１ −１］］であり、ここでｓ_a ⁽²⁾及びｓ_b ⁽²⁾はそのときのデータ記号であ
る。そのときの割り当てシナリオでは、記号レートｆ_s以下の新たなユーザには 符号ｃ₃のみが割り当てのために利用可能である。より高い記号レートを要求す るユーザは、コードが再割り当てされなければ支援されない。

【００３８】 ハブ局で受信される信号（復調後）は

【００３９】

【数３】 の形式である。信号は、適切な拡散符号と相関させることにより拡散解除される
。ユーザ１については、これは、送信データ記号を生ずる次の内積を計算するこ
とにより達成される。

【００４０】

【数４】 ユーザ２のデータ記号は、まず受信したチップ・シーケンスを２個のサブシーケ
ンスｒ＝［ｒ_a ｒ_b］に分割し（ただし、

【００４１】

【数５】 である）、次いで、次の内積を計算することにより得られる。

【００４２】

【数６】 及び

【００４３】

【数７】 ここで、第３のユーザ、即ちユーザ３がレートｆ_s／２で送信することを要求 すると想定する。このユーザに、符号語ｃ₃とオーダー２のシルヴェスター・ア ダマールであるＧ（２）の行０とを割り当てるとする。ユーザ３の長い拡散符号
は、符号語ｃ₃を有するＧ（２）の行０のクロネッカー積、即ち

【００４４】

【数８】 によって求められる。これは８チップ長である。

【００４５】 レートｆ_s／２の別のユーザには、ｃ₃を有するＧ（２）の行１のクロネッカー
積を取って

【００４６】

【数９】 を求めることにより構成される直交符号が提供され、又は、２人の別のユーザは
、Ｌ₁₃を有するＧ（２）の行のクロネッカー積を取って

【００４７】

【数１０】 及び

【００４８】

【数１１】 を構成することにより、レートｆ_s／４で支援することができる。なお、符号Ｌ ’₀₃及びＬ’₁₃は１６チップ長である。

【００４９】 ハブ局では、ユーザ３のデータ記号は、時間Ｔ_s＝２／ｆ_sにわたって受信信号
を長い符号Ｌ₀₃と相関させることにより得られる。この符号の構成から、ユーザ
１及びユーザ２からの干渉は相関器出力においてゼロであることになる。

【００５０】 要するに、上記のシステム例は、ｆ_sよりも高い２ｆ_s及び４ｆ_sのレートと、 ｆ_s／２、ｆ_s／４、．．．、ｆ_s／２^qの低い記号レートとを支援することができ
る。

【００５１】 多重レート・システムが、総システム・スループット４ｆ_sを有する全能力で 高いレートのみを許容する場合には、以下の割り当てシナリオ、即ち、 ａ）４人のユーザがｆ_sで送信する ｂ）２人のユーザがｆ_sで送信し、１人のユーザが２ｆ_sで送信する ｃ）２人のユーザが２ｆ_sで送信する ｄ）１人のユーザが４ｆ_sで送信する を支援することができる。

【００５２】 逆に、多重レート・システムが、各符号語ｃ_k（ただし、ｋ＝０、１、２、３ ）について低いレートのみを許容する場合には、次のシナリオ、即ち、 ａ）１人のユーザがｆ_sで送信する ｂ）２人のユーザがｆ_s／２で送信する ｃ）２人のユーザがｆ_s／４で送信し、１人のユーザがｆ_s／２で送信する ｄ）４人のユーザがｆ_s／４で送信する ｅ）２^q人のユーザがｆ_s／２^qで送信する のうちいくつかを支援することができる。

【００５３】 ｆ_sの最大データ・レートは符号語毎に支援され得、前述のように、４ｆ_sの総
システム・スループットを生ずる。最後に、多重レート・システムが高いデータ
・レートも低いデータ・レートも許容する場合には、多様な割り当てシナリオが
可能であるが、総システム・スループットは４ｆ_sによって制限される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ユーザがＭ人である多重レートＯＤＳ−ＣＤＭＡリターン・リンク構造の図で
ある。

【図２】 ハブ局における例示的なＯＤＳ−ＣＤＭＡ受信機の図である。

【手続補正書】

【提出日】平成１３年３月２２日（２００１．３．２２）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＵ，ＢＲ，Ｃ Ａ，ＣＮ，ＪＰ，ＫＲ，ＭＸ，ＮＺ，ＲＵ，ＳＧ (72)発明者 ナタリ，フランシス・ディー アメリカ合衆国ワシントン州98368，ポー ト・タウンゼント，サーティシックスス・ ストリート 1840 (72)発明者 オールソン，ジョン・イー アメリカ合衆国カリフォルニア州94040， マウンテン・ヴュー，ラモス・コート 2706 (72)発明者 タルウォー，シルパ アメリカ合衆国カリフォルニア州94089， サニーヴェイル，モアース・アベニュー 1063，ナンバー203 Ｆターム(参考） 5K022 EE02 EE11 EE22 EE32

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも１つのハブ局と、複数のユーザ端末と、Ｎ個の直
   交シーケンスのコードブック（ただし、整数ｐについてＮ＝２^pであり、基本デ ータ記号レートがｆ_sであり、固定チップ・レートがｆ_cであり、ｆ_c＝Ｎｆ_sであ
   る）を生成するための手段とを備えたＯＤＳ−ＣＤＭＡ通信システムであって、 等質データ・レート・システムにおけると同一のチップレートと同一のピーク
   対平均比とを送信機において維持しながら、多重データ・レートを有するユーザ
   に対して、異なる長さの互いに直交な符号を割り当てることにより、前記ユーザ
   を支援する手段 を備えるＯＤＳ−ＣＤＭＡ通信システム。
2. 【請求項２】 ２^rｆ_sのレート（ただし、ｒは０からｐまで）でデータを送
   信することを望むユーザが、Ｎ個の直交シーケンスの前記コードブックからの長
   さＮの割り当てられる符号語を２^r個のサブシーケンスに分割することにより生 成される長さＮ／２^rの直交サブシーケンスを割り当てられる、請求項１に記載 のシステム。
3. 【請求項３】 前記コードブックにおける前記符号語の選択サブシーケンス
   も直交であるように直交コードブックを生成するために、アダマール・マトリッ
   クスのシルヴェスター構成が使用される、請求項１に記載のシステム。
4. 【請求項４】 ユーザが基本データ記号レートｆ_sよりも低いレートを要求 することができ、レートｆ_s／２^rの低いレート（ただし、ｒは０からｑまで）の
   ユーザのデータ記号は、長さ２^rの直交符号と該ユーザに割り当てられたＮチッ プの符号語とのクロネッカー積によって構成される長さ２^rＮのより長い符号を 使用して拡散される、請求項１に記載のシステム。
5. 【請求項５】 ユーザが基本データ記号レートｆ_sよりも低いレートを要求 することがあり、レートｆ_s／２^rの低いレート（ただし、ｒは０からｑまで）の
   ユーザのデータ記号は、シルヴェスター・アダマール・マトリックスＨ（２^r） の行と当該ユーザに割り当てられたＮチップの符号語とのクロネッカー積によっ
   て構成される長さ２^rＮのより長い符号を使用して拡散される、請求項１に記載 のシステム。
6. 【請求項６】 少なくとも１つのハブ局と、複数のユーザ端末と、前記ハブ
   局への及び前記ハブ局からの信号を中継する１つ又は複数の衛星又は他の手段と
   、Ｎ個の直交シーケンスのコードブック（ただし、整数ｐについてＮ＝２^pであ り、基本データ記号レートがｆ_sであり、固定チップ・レートがｆ_cであり、ｆ_c ＝Ｎｆ_sである）を生成する手段とを備えたＯＤＳ−ＣＤＭＡ通信システムであ って、 等質データ・レート・システムにおけると同一のチップ・レートと同一のピー
   ク対平均比とを送信機において維持しながら、多重データ・レートを有するユー
   ザに対して、異なる長さの互いに直交な符号を割り当てることにより、前記ユー
   ザを支援する手段 を備えるＯＤＳ−ＣＤＭＡ通信システム。
7. 【請求項７】 ２^rｆ_sのレート（ただし、ｒは０からｐまで）でデータを送
   信することを望むユーザが、前記Ｎ個の直交シーケンスのコードブックからの長
   さＮの割り当てられた符号語を２^r個のサブシーケンスに分割することにより生 成される長さＮ／２^rの直交サブシーケンスを割り当てられる、請求項６に記載 のシステム。
8. 【請求項８】 前記コードブックにおける前記符号語のサブシーケンスの選
   択サブシーケンスも直交であるように直交コードブックを生成するために、アダ
   マール・マトリックスのシルヴェスター構成が使用される、請求項６に記載のシ
   ステム。
9. 【請求項９】 ユーザは基本データ記号レートｆ_sよりも低いレートを要求 することができ、レートｆ_s／２^rの低いレート（ただし、ｒは０からｑまで）の
   ユーザのデータ記号は、このユーザに割り当てられた長さ２^rの直交符号とＮチ ップの符号語とのクロネッカー積によって構成される長さ２^rＮのより長い符号 を使用して拡散される、請求項６に記載のシステム。
10. 【請求項１０】 ユーザは基本データ記号レートｆ_sよりも低いレートを要 求することができ、レートｆ_s／２^rの低いレート（ただし、ｒは０からｑまで）
    のユーザのデータ記号は、シルヴェスター・アダマール・マトリックスＨ（２^r ）の行とこのユーザに割り当てられた前記Ｎチップの符号語とのクロネッカー積
    によって構成される長さ２^rＮのより長い符号を使用して拡散される、請求項６ に記載のシステム。