JP2002518928A

JP2002518928A - 符号分割多重接続通信における四相拡散コード

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Publication number: JP2002518928A
Application number: JP2000555369A
Authority: JP
Inventors: ブラニスラブ，エム．ポポビク，
Original assignee: テレフオンアクチーボラゲットエルエムエリクソン（パブル）
Priority date: 1998-06-16
Filing date: 1999-06-11
Publication date: 2002-06-25
Anticipated expiration: 2019-06-11
Also published as: WO1999066645A2; BRPI9911341B1; AU4812799A; AU756686B2; DE69933029D1; CN100352186C; CA2335018C; BR9911341A; ZA200007304B; KR100689562B1; JP4365030B2; CA2335018A1; RU2226035C2; TW448644B; EP1088416A2; MY126483A; KR20010071485A; AR020596A1; CN1316142A; DE69933029T2

Abstract

(57)【要約】最適なコードシーケンスが、符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）通信システムにおける拡散及び逆拡散機能に使用するために生成される。特に、ＣＤＭＡ通信システムにおいて大容量を達成するために最大数の拡散コードを提供し、それと同時に相互相関干渉が許容できるレベル以下に維持されることを保証するために、族中の任意の２つの拡散コード間で最小ピーク相互相関を有する四相拡散コードの族が採用される。最適な四相拡散コード族は、ｍを５以上の整数として長さＬ＝２^m−１の四相コードシーケンスのＳ(2)族である。４進拡散Ｓ(2)族コードのサイズは、（Ｌ＋２）（Ｌ＋１）²であり、最大相互相関は、１＋４（Ｌ＋１）^1/2である。拡散コードは、コードのＳ(0)及び／又はＳ(1)族のものと同じ相互相関特性を有するＳ(2)族の特定のコード部分集合を使用して、基地局に割り振られることが好ましい。必要なとき、又は望ましいときには、拡散コードが１つ又は複数のコードシンボルだけ拡張されることが有利である。例えば、可変伝送レートサービスをサポートするために、長さが移動体通信システムでの各拡散ファクタの整数倍として表現することができる拡散コードを採用することが望ましい。個々の拡散コードが長さ２^m−１を有するため、生成された拡散コードに１つのコードシンボルが追加される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の分野】

本発明は、スペクトラム拡散通信に関し、より詳細には、符号分割多重接続通
信において拡散及び逆拡散機能を実施するために使用される最適なコードシーケ
ンスの生成に関する。

【０００２】

【発明の背景及び概要】

ダイレクトシーケンス・スペクトラム拡散（ＤＳＳＳ）システムは、システム
の周波数帯域幅全体がすべての時間に各ユーザに利用可能である広帯域システム
である。ＤＳＳＳシステムは、伝送信号の帯域幅を、情報シンボルの伝送に必要
な帯域幅よりもはるかに広く拡大、すなわち「拡散」する拡散信号を採用する。
拡散信号は、通常、拡散コード又はスクランブル・コード、又はシーケンスと呼
ばれる。通常は、これを記述するために拡散コードを用いる。ＤＳＳＳシステム
での異なるユーザは、異なる拡散コードを使用することで区別される。これが、
ＤＳＳＳシステムがダイレクトシーケンス−符号分割多重接続（ＤＳ−ＣＤＭＡ
）システムとも呼ばれる理由である。一般的には、拡散コードは通常二相であっ
て、要素が集合｛＋１，−１｝に属するか、又は多相であって、要素が、複素平
面内の単位円上にある等距離点に対応する複素数の集合に属する。例えば、四相
は、原点から単位長さにある４点に対応する。

【０００３】一般に、拡散コードの数を増大させることと干渉を低減させることの間には両
立し得ないものがある。特に移動局から基地局へのアップリンク方向では、移動
局ユーザを区別するために使用される拡散コードの数をできるだけ大きくすべき
である。これは、より多くの拡散コードがより多くの無線チャネルを提供し、そ
のためより多くの移動局が同じ地理的領域内で同じ時間に通信することができる
ようにするためである。しかし、ＣＤＭＡシステムの容量を高めることは、すべ
てのユーザに対して通信の質を低める干渉という犠牲を強いることになる。しか
しながら、任意の２つの拡散コード間の相関の量を低減して、それらのコードを
使用して通信する移動局間の干渉を最小限に抑えることが望ましい。より改まっ
て言うと、任意の２つの拡散コード間の最大の周期的相互相関をできるだけ低く
する必要がある。

【０００４】偶数相関とも呼ばれる周期的相互相関は、相関動作中にデータ変調フォーマッ
トが変化しないという仮定の下での相関出力に等しい。実際には、連続するデー
タ変調シンボルは、周期的な値ではなくランダムな値を有する。したがって、相
関動作中に干渉信号のデータシンボルが変化するときには、奇数相関関数の方が
相関出力をより良く表している。偶数相関関数と奇数相関関数の両方を評価し、
一対の移動局に割り当てられた任意の２つの拡散コードに関する干渉尺度を得て
、相互相関の程度を求めるべきであるが、拡散コードの所与の集合に関して奇数
相互相関を理論的に求めることは困難である。したがって、偶数相関関数を使用
して拡散コードの様々な族又は集合を比較し、最適な族／集合を決定する。

【０００５】本発明は、例えば広帯域ＣＤＭＡ（ＷＣＤＭＡ）移動無線通信システムで使用
する拡散コードの最適な集合を提供する。この拡散コードの集合は、基地局から
の同期したダウンリンク伝送に使用することもできるが、異なる移動局が相互に
同期していない、移動局から基地局へのアップリンク方向で特に有用である。最
適な拡散コード族は多数のコードを提供し、しかもそれらのコードは、異なる移
動局間で起こり得るすべての時間シフトに関して拡散コード間での相互相関が低
い。このようにすると、依然として他の移動局への、又はそこからの干渉を最小
限に抑えた満足な無線通信を提供しながら、移動通信システムの容量が大幅に高
まる。

【０００６】１つの好ましい実施形態では、最適なコード族は、ｍを５以上の整数として長
さＬ＝２^m−１の四相コードシーケンスのＳ(2)族である。Ｓ(2)族中のコードは
、加算する前に２進シーケンスｂ（ｎ）及びｃ（ｎ）を２倍し、第１の成分の４
進シーケンスａ（ｎ）と、第２の成分の２進シーケンスｂ（ｎ）、及び第３の成
分の２進シーケンスｃ（ｎ）を含む３つの成分シーケンスを、４を法として加算
することによって生成される。族のサイズ、すなわち４進拡散コードの数は、（
Ｌ＋２）（Ｌ＋１）²であり、任意の２つのコード間の最大相互相関は、１＋４
（Ｌ＋１）^1/2である。３つの成分シーケンスは、対応する線形フィードバック
・シフトレジスタ発生器を使用して生成することができる。（Ｌ＋２）（Ｌ＋１
）²個の異なるＳ(2)シーケンスの集合は、異なる初期シフトレジスタ状態、すな
わちａ（ｎ）シーケンスに関する（Ｌ＋２）個の初期状態と、ｂ（ｎ）及びｃ（
ｎ）シーケンスに関する（Ｌ＋１）個の初期状態によって生成される、異なる成
分シーケンスを組み合わせることによって得られる。

【０００７】一例として、２５５チップの長さ（Ｌ）を有するＳ(2)拡散コードの数は、最
大の絶対偶数相互相関が６５のとき１６，８４２，７５２である。１６００万を
超えるアップリンク拡散コードは、かなりのシステム容量を提供する。せいぜい
２５６個の移動局が単一の基地局セクタ内でサービスされると仮定すると、６５
７９２個のコードの集合を移動通信システム中で再使用することができる。この
多数のコードの集合が、ネットワークの設計にかなりの柔軟性を与える。

【０００８】Ｓ(2)族からの拡散コードは、ＣＤＭＡ移動通信システムでの様々なユーザに
対してランダムに選択して割り振ることができるが、本発明の１つの好ましい例
示的実施形態では、ランダムなコード選択に比べてより有利な結果を達成する特
定のコード割振り手順に従って、拡散コードを割り振る。移動通信システム全体
がＳ(2)族コードを採用すると仮定すると、Ｓ(2)族コードの特定の拡散コードの
部分集合が、各基地局（又は基地局セクタ）に割り振られる。拡散コードの部分
集合は、Ｓ(0)及び／又はＳ(1)族コードと同じ相互相関特性を有し、Ｓ(2)族コ
ードからランダムに選択されたコードに比べ、同じ基地局（又は同じ基地局セク
タ）で動作する移動局に関する干渉を低減させる。

【０００９】容量は通信システムの１つの重要な側面であるが、サービスもまた非常に重要
である。複数のデータレートを必要とする、又はサポートすることがあるＷＣＤ
ＭＡセルラシステムのような移動通信システムでは、各種のサービスが提供され
る。可変レートサービス及びその他のサービスでは、長さが移動通信システムで
の各拡散ファクタの整数倍として表現できる拡散コードを提供することが望まし
い。拡散ファクタは、単一のデータシンボルを拡散するために使用されるチップ
の数に対応する。ＣＤＭＡ無線基地局で複雑さの少ないマルチユーザ検出をサポ
ートするためには、コード周期が１つ又は複数のデータシンボルをカバーする比
較的短い拡散コードが望まれる。

【００１０】複数データレートを実現する一方法は、対応する拡散ファクタ（ＳＦ）をＳＦ
（ｋ）＝Ｌ／２^ｋと表現することを可能にするデータレートを使用するものであ
る。ここで、Ｌはコード族中の各拡散コードの長さであり、ｋは正の整数であっ
て、データレートに比例して変化する。したがって、拡散コード長は２の数乗で
あるべきである。システムで取り得る各拡散ファクタの整数倍として表現可能な
拡散コード長を有することが、受信機での全体的な同期を大幅に低減させ、デー
タレートから独立させる。すなわち、拡散コードの周期が整数個のデータシンボ
ルを含む場合、受信機の逆拡散シーケンスが入力信号と同期するときに、受信機
中でのデータフレーム及びデータ同期が自動的に取られる。そうでない場合は、
（比較的小さな）拡散コード周期に関するデータシンボル位置が時間と共に変動
する、すなわちコード周期を連続的に拡散することが困難になる。その結果、拡
散コード周期に単一のデータ同期信号を付与することが困難になり、そのためコ
ード同期回路に加えて個別の回路を使用し、データ同期を取って追跡しなければ
ならない。

【００１１】しかし、典型的な拡散コード族中のコードの長さ（Ｌ）は、上述したＳ(2)拡
散コード族と同様、２^m−１である。例えば、ｍ＝８の場合、コード長は２５５
である。最小の相互相関コード干渉で最適な高い容量を提供するという利点を得
、可変データレートのアプリケーションをサポートするために、本発明は、１コ
ードシンボルだけ各拡散コードの長さを拡張し、拡散コード長を２の累乗にする
。１つの好ましい例示的実施形態では、追加のコードシンボルが各拡散コードの
末尾に追加される。より具体的には、長さＬの元の（拡張されていない）コード
のＬ個のシンボルの後に別のコードシンボルを追加することによって、拡張され
た拡散コードが得られる。

【００１２】１つの例示的実施形態では、族中のすべての拡散コードに関して、追加される
コードシンボルが固定、すなわち同じ値を有することがある。他の例示的実施形
態では、追加されるコードシンボルが、元の拡散コード中の第１のチップと同じ
値を有する。Ｓ(2)族中のコードのように４進拡散コードである場合、追加の拡
散コードシンボルは、４つの取り得る値、すなわち０、１、２、又は３を有する
。好ましくは、追加の拡散コードの値を、拡張された拡散コード間の互いの相互
相関を最適化するように選択する。

【００１３】本発明の前述及びその他の目的、特徴、及び利点は、以下の好ましい実施形態
の説明から明らかになり、且つ添付図面に示される。図面中、様々な図すべてを
通じて参照文字が同じ部分を示す。図面は必ずしも縮尺を合わされておらず、本
発明の原理を例示することに力点が置かれている。

【００１４】［図面の簡単な説明］以下の記述では、本発明を完全に理解できるようにするため、具体的な実施形
態、手順、技法など特定の詳細を記載するが、説明のためであって限定のためで
はない。しかしながら、これら特定の詳細を逸脱する他の実施形態で本発明を実
施することもできることは、当業者には明らかであろう。例えば、時として本発
明を、アップリンク拡散コードを使用する移動無線局の文脈で記述するが、本発
明は、他の無線局、例えば無線基地局、ひいては任意のスペクトラム拡散通信シ
ステムにも同様に適用可能である。場合によっては、不必要に詳しくすることに
よって本発明の説明を不明瞭にしないように、周知の方法、インターフェース、
デバイス、及び信号技法の詳細な説明は、省略されている。

【００１５】本発明を、図１に示される汎用移動体電気通信システム（ＵＭＴＳ）１０の文
脈で説明する。雲形１２で示される代表的なコネクション型の外部コア・ネット
ワークは、例えば公衆電話交換網（ＰＳＴＮ）及び／又は統合サービス・デジタ
ル網（ＩＳＤＮ）である。雲形１４で示される代表的なコネクションレス型の外
部コア・ネットワークは、例えばインターネットである。どちらのコア・ネット
ワークも、対応するサービスノード１６に結合されている。ＰＳＴＮ／ＩＳＤＮ
コネクション型ネットワーク１２は、回線交換サービスを提供する移動交換セン
タ（ＭＳＣ）ノード１８で示されるコネクション型サービスノードに接続される
。既存のＧＳＭモデルでは、ＭＳＣ１８は、インターフェースＡを介して基地局
サブシステム（ＢＳＳ）２２に接続され、ＢＳＳ２２がインターフェースＡ’を
介して無線基地局２３に接続される。インターネット・コネクションレス型ネッ
トワーク１４は、パケット交換型サービスを提供するように適合された汎用パケ
ット無線サービス（ＧＰＲＳ）ノード２０に接続される。コア・ネットワーク・
サービスノード１８及び２０はそれぞれ、無線アクセス・ネットワーク（ＲＡＮ
）インターフェースを介してＵＭＴＳ無線アクセス・ネットワーク（ＵＲＡＮ）
２４に接続される。ＵＲＡＮ２４は、１つ又は複数の無線ネットワーク制御装置
２６を含む。各ＲＮＣ２６は、複数の基地局（ＢＳ）２８に、且つＵＲＡＮ２４
内にある任意の他のＲＮＣに接続される。

【００１６】好ましい実施形態では、無線アクセスは、ＣＤＭＡ拡散コードを使用して個々
の無線チャネルが割り振られる広帯域符号分割多重接続（ＷＣＤＭＡ）に基づく
。ＷＣＤＭＡは、マルチメディア・サービス及びその他の高速要求に対する広い
帯域幅と、ダイバーシティ・ハンドオフ及びＲＡＫＥ受信機のような堅固な機能
とを提供し、高品質を保証する。基地局２０が特定の移動局からの伝送を識別で
き、且つ移動局が、その移動局に向けられた基地局からの伝送を、同じ領域内に
存在するすべての他の伝送及びノイズから識別できるように、各移動局２４はそ
れ特有の拡散コードを割り当てられる。

【００１７】本発明を採用することができるＣＤＭＡ無線局送受信機３０を、機能ブロック
の形で図２に示す。ＣＤＭＡ送受信機で使用される、本発明に特には関連しない
他の無線送受信機の機能は示していないことを当業者は理解されよう。送信ブラ
ンチでは、伝送すべき情報ビットが拡散器３２によって受信され、拡散器３２は
、拡散コード発生器４０によって生成される拡散コードに応じて、利用可能な周
波数スペクトルにわたってそれらの情報ビットを拡散する（広帯域ＣＤＭＡでは
、この周波数帯域を例えば５ＭＨｚ、１０ＭＨｚ、１５ＭＨｚ、又はそれ以上に
することができる）。制御装置４４は、コード発生器４０によってどの拡散コー
ドを拡散器３２に提供するかを決定する。コード発生器４０によって提供される
拡散コードは、ＣＤＭＡ通信システムにおける無線チャネルに対応する。各情報
ビットをコード化するために（ＷＣＤＭＡシステムなど可変データレートシステ
ム中の現行データレートに応じて）、非常に多くのコードシンボル（時に「チッ
プ」と呼ばれる）を使用することができるため、拡散動作がデータレートを大幅
に高め、それにより信号帯域幅を拡げる。拡散信号は変調器３４に提供され、変
調器３４が拡散信号を高周波（ＲＦ）搬送波で変調する。発振器４２は、制御装
置４４によって選択された周波数で適切な無線周波搬送波を発生する。次いで、
変調されたＲＦ信号は、ＲＦ処理ブロック３６でフィルタリングされ増幅された
後、アンテナ３８を経由して無線インターフェースを介して伝送される。

【００１８】同様であるが逆の動作が、送受信機３０の受信ブランチで行われる。ＲＦ信号
は、アンテナ３８によって受信され、ＲＦ処理ブロック５０でフィルタリングさ
れる。次いで、処理された信号は、発振器４４によって提供される適切なＲＦ搬
送信号を使用して、復調器４８においてＲＦ搬送波からベースバンド信号を抽出
するために復調される。復調された信号は、制御装置４４によって選択され、コ
ード発生器４０によって生成されたコードに従って、逆拡散器４６で逆拡散され
る。逆拡散信号は、ベースバンドで受信された情報ビットに対応し、次いで通常
はそれらのビットがさらに処理される。個々の機能ブロックを無線局送受信機３
０内に示したが、これらの機能を、個々のハードウェア回路によって、及び／又
は適切にプログラムされたデジタル・マイクロプロセッサによって、及び／又は
特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）によって、及び／又は１つ又は複数のデジタ
ル信号処理装置（ＤＳＰ）によって実施することができることを当業者は理解さ
れよう。

【００１９】図３に、拡散器３２及び変調器３４のさらなる例示的な詳細を概略の形で示す
。同様の概略が、逆方向での逆の機能を有する復調器４８及び逆拡散器４６にも
当てはまる。（拡散器３２によって行われる）データ変調にも、（直交変調器３
４によって行われる）拡散変調にも、直交位相シフト・キーイング（ＱＰＳＫ）
が使用される。図４に、実数軸Ｉ及び虚数軸Ｑによって定義される複素平面に対
応する単位円内の４つの四相点を示す。４つの四相アルファベット値は、

【００２０】

【数１】に対応し、ここでｊ＝（−１）^1/2である。

【００２１】図３の例示的拡散器３２は、トラフィック・データ・ストリームと制御データ
・ストリームなど個別に復調すべき２つの二相（＋／−１）情報ストリームを含
み、これらは、当該の乗算器５２及び５４に入力されて、拡散され、ＩＱ乗算さ
れる。トラフィック・データ・ストリームと制御データ・ストリームは、異なる
チャネル化コードによって拡散され、次いでＩ及びＱブランチにマップされる。
受信機でのＩ及びＱ位相の同期が不完全であったとしても、受信機で実数及び虚
数情報ストリームを個別に識別し区別するように、チャネル化コードを採用する
。複数のトラフィック及び制御データ・ストリームが単一移動体ユーザから並列
に伝送される状況（例えば、非常に高いデータレート向けのマルチコード伝送）
では、複数の直交チャネル化コードを使用して、必要な並列コード・チャネルを
作成する。チャネル化コードは、異なる拡散ファクタが使用されたとしても直交
性を保ついわゆる直交可変拡散ファクタ（ＯＶＳＦ）コードに基づかせることが
できる。チャネル化コードは、すべての移動局に共通である。

【００２２】Ｉ及びＱ情報ストリームは、ＣＤＭＡ無線チャネルを介して伝送すべき複素数
データ・ストリームの実数部と虚数部を表す。この説明では、対応する無線ＣＤ
ＭＡ拡散コードを使用して拡散すべき複素数信号を生成するために、個別の実数
及び虚数情報ストリームと、それに対応する異なるチャネル化コードとを採用し
た。しかし、信号は複素数である必要はない。実際、本発明は、任意のタイプの
情報信号を拡散するために採用することができる。

【００２３】拡散コード発生器４０によって生成される拡散コードは、複素数情報信号を拡
散するために複素数乗算器６０によって採用される。ＱＰＳＫデータ変調器内の
複素数乗算器６０は、複素数データ・ストリームＩ＋ｊＱと、（例えば一時的に
移動局に割り振られた）複素数拡散コードとの複素数乗算を行って、拡散信号出
力を変調器３４に提供する。直交変調器３４が、拡散信号を実数（Ｉ）ストリー
ムと虚数（Ｑ）ストリームに分割し、それらが、ルート・コサイン・フィルタな
ど対応するパルス整形フィルタ６２、６４によって処理され、次いで当該のミキ
サ６６及び６８に提供される。これらのミキサは、ＲＦ搬送波の同相及び直交バ
ージョンも受信する。変調された搬送波直交信号は、加算器７０で加算され、Ｒ
Ｆ処理ブロック３６に出力される。

【００２４】上述したように、特に移動局から基地局へのアップリンク方向で移動局ユーザ
を区別するために使用されるＣＤＭＡ拡散コードの数は、より多くの移動局が同
じ地理的領域内で同じ時間に通信することを可能にするように、できるだけ多く
すべきである。一方、拡散コードの数は、あまり多くすることはできない。多く
しすぎると、移動局間で発生する干渉が非常に大きくなり、通信を受け入れるこ
とができなくなる。本発明は、一組の拡散コードに最適なバランスを与える。す
なわち、族中の任意の２つの拡散コード間の周期的相互相関を最小限に抑えた状
態で、比較的多数の拡散コードを提供する。

【００２５】比較のために、様々な二相及び四相拡散コード族のパラメータを、以下の表１
に示す。アルファベット・サイズは、各コードシンボルが取ることができる異な
る値の数に対応する。二相コードでは、アルファベット・サイズが２である。四
相コードでは、アルファベット・サイズが４である。シーケンス長（Ｌ）は、各
コードにおけるコードシンボル（「チップ」）の数であり、表１中のすべてのコ
ード族に関しては、ｍを正の整数として２^m−１に等しく、ｍの取り得る値は、
特定のコード族がどのように構成されているかに応じて制限される場合がある。
族サイズ（Ｍ）は、特定の拡散コード族中のコードの数である。族サイズＭが大
きくなるとそれだけ容量も大きくなる。最大絶対相互相関（Ｃｍａｘ）は、拡散
コード族中の任意の２つの拡散コード間の最大周期的相互相関である。

【００２６】

【表１】

【００２７】これらのコード族の様々な特徴の分析に基づき、本発明者は、拡散Ｓ(2)族コ
ードが、拡散コードの最大数（Ｍ）の（Ｌ＋２）（Ｌ＋１）²と最小相互相関１
＋４（Ｌ＋１）^1/2との間で最適な妥協点を与えることを求めた。すなわち、Ｓ(
2)拡散コードでは、拡散コードの数と相互相関ピークとの比が、所与の拡散コー
ド長Ｌに関して最大になる。Ｓ(1)及びＳ(2)拡散コード族は、四相拡散コードの
Ｓ(0)族の構成から一般化することによって得られる。Ｓ(2)拡散コード族はＳ(1
)族を含み、これは、異なるａ（ｎ）及びｂ（ｎ）成分シーケンスを組み合せる
ことによって得られる（Ｌ＋２）（Ｌ＋１）個の拡散コードの部分集合である。
Ｓ(2)及びＳ(1)拡散コード族はＳ(0)族を含み、これは、ａ（ｎ）成分シーケン
ス・シフトレジスタの様々な初期状態によって得られる（Ｌ＋２）個の拡散コー
ドの部分集合である。Ｓ(0)拡散コード族は、Ｇｏｌｄ拡散コード族と同数の拡
散コードを有し、しかし相互相関は少なくとも２^1/2倍小さい。

【００２８】ここで、本発明をより良く理解できるようにするために、拡散Ｓ(2)族コード
の構成を説明する。ｈ（ｘ）＝ｘ^m＋ｈ₁ｘ^m-1＋…＋ｈ_m-1ｘ＋ｈ（ここで、ｈ_k
，ｘ∈Ｚ₄）をＺ₄にわたる次数ｍの原始多項式であるとし、Ｚ₄は、整数｛０，
１，２，３｝の集合、すなわち４を法とする整数の環であるとする。Ｈａｍｍｏ
ｎｓ等著の「ＯｎａＲｅｃｅｎｔ４−ＰｈａｓｅＳｅｑｕｅｎｃｅＤ
ｅｓｉｇｎｆｏｒＣＤＭＡ」，ＩＥＩＣＥＴｒａｎｓ．Ｃｏｍｍｕｎ．，
ｖｏｌ．Ｅ７６−Ｂ，ｎｏ．８，ｐｐ．８０４−８１３に、次数ｍ＝１５までの
Ｚ₄にわたるすべての原始多項式のリストが示されている。ｈ（ｘ）によって、ａ_r（ｎ）＝ｈ₁ａ（ｎ−１）−ｈ₂（ｎ−２）−…−ｈ_mａ（ｎ−ｍ）（ｍｏ
ｄ４），ｎ≧ｍ（１）と定義されるＺ₄にわたるｍ階線形反復ａ_r（ｎ）は、周期Ｌ＝２^m−１の４進シ
ーケンスを生成する。上の反復は、帰還接続を有するシフトレジスタを使用して
実施することができる。

【００２９】反復の、すなわちシフトレジスタの適切な初期状態を選択することによって等
式（１）で定義される反復から得ることができる循環的に明確なシーケンスはＬ
＋２個ある。初期状態τ_rは、ｍ個の要素のベクトルであり、以下のように表す
ことができる。

【００３０】 τ_r＝［ａ_r（ｍ−１），ａ_r（ｍ−２），…，ａ_r（０）］Ｌ＋２個の初期状態τ₀、τ₁、τ₂、…、τ_L+1は、以下のアルゴリズムに従っ
て選択することができる。

【００３１】 τ_r＝［Ｔ（γ_rｘ^m-1），Ｔ（γ_rｘ^m-2），…，Ｔ（γ_rｘ），Ｔ（γ_r）］
（２）ここで、

【００３２】

【数２】であり、且つ γ₀＝１，γ₁＝２，γ₂＝３， γ₃＝１−ｘ，γ₄＝１−ｘ²，…γ_L+1＝１−ｘ^L-1，（ｍｏｄｈ（ｘ），ｍ
ｏｄ４）（４）である。等式（１）〜（４）によって定義されるシーケンスの集合｛ａ_r（ｎ）
｝は、パラメータが表１で与えられているシーケンスのＳ(0)族を表す。

【００３３】長さ２５５のシーケンスの集合｛ａ_r（ｎ）｝は、Ｚ₄にわたる次数８の原始多
項式によって生成することができる。対応するシフトレジスタ発生器の最も簡単
な帰還接続を提供する次数８の原始多項式は、以下のようなものである。

【００３４】ｈ（ｘ）＝ｘ⁸＋ｘ⁵＋３ｘ³＋ｘ²＋２ｘ＋１（５）シーケンス｛ｙ_u（ｎ）｝，ｕ＝０，１，…，（Ｌ＋２）（Ｌ＋１）−１のＳ(
1)族は、集合｛ａ_r（ｎ）｝，ｒ＝０，１，２，…，（Ｌ＋１）からの４進シー
ケンスを、同じ長さの２進シーケンス｛ｂ_s（ｎ）｝，ｓ＝０，１，２，…，Ｌ
と組み合せることによって得られるＳ(0)シーケンス族の一般化である。正確な
アルゴリズムは、以下の関係によって与えられる。

【００３５】ｙ_u（ｎ）＝ａ_r（ｎ）＋２ｂ_s（ｎ）（ｍｏｄ４），ｎ＝０，１，…，Ｌ−
１（６）シーケンスｂ_s（ｎ）は、Ｚ₂にわたる線形反復によって得られ、多項式ｇ（ｘ
）＝ｘ^e＋ｇ₁ｘ^e-1＋…＋ｇ_e-1ｘ＋１によって、ｂ_s（ｎ）＝ｇ₁ｂ（ｎ−１）＋ｇ₂ｂ（ｎ−２）＋…＋ｂ（ｎ−ｅ）（ｍｏｄ
２），ｎ≧ｅ（７）と定義される。ここで、ｅ≦ｍは、（３・２^e）ｍｏｄ（２^m−１）＝３を満足す
る最小の整数である。

【００３６】多項式ｇ（ｘ）は、多項式ｈ（ｘ）と関係し、

【００３７】

【数３】によって与えられる多項式ｇ（ｘ）’から得られ、以下の関係に従う。

【００３８】

【数４】

【００３９】等式（５）によって与えられるｈ（ｘ）では、対応するｇ（ｘ）は、ｇ（ｘ）＝ｘ⁸＋ｘ⁷＋ｘ⁵＋ｘ＋１（１０）である。Ｌ＋１個の明確な（しかし、循環的には明確でない）シーケンスｂ_s（
ｎ）の集合は、等式（７）で定義される反復の適切な初期状態によって定義され
る。Ｌ＋１個の初期状態δ₀、δ₁、δ₂、…、δ_Lは、 δ₀＝０，δ₁＝１， δ₂＝ｘ，δ₃＝ｘ²…，δ_L＝ｘ^L-1，（ｍｏｄｈ（ｘ），ｍｏｄ２）
（１１）と定義される。実際の初期状態［ｂ_s（ｍ−１），ｂ_s（ｍ−２），…，ｂ_s（０
）］は、以下の記法に従って等式（１１）によって定義される対応する多項式δ _s の係数によって与えられる。

【００４０】 δ_s＝ｂ_s（ｍ−１）ｘ^m-1＋ｂ_s（ｍ−２）ｘ^m-2＋…＋ｂ_s（０）シーケンス｛ｚ_v（ｎ）｝，ｖ＝０，１，２，…，（Ｌ＋１）（Ｌ＋１）²−１
のＳ(2)族は、Ｓ(0)及びＳ(1)族を使用するさらなる一般化である。これは、以
下の関係に従って、前に定義した集合｛ａ_r（ｎ）｝及び｛ｂ_s（ｎ）｝からのシ
ーケンスを、Ｌ＋１個の２進シーケンスの追加の集合｛ｃ_t（ｎ）｝と組み合わ
せることによって得られる。

【００４１】ｚ_v（ｎ）＝ａ_r（ｎ）＋２ｂ_s（ｎ）＋２ｃ_t（ｎ）（ｍｏｄ４），ｎ＝０，１，…，Ｌ−１（１２）集合Ｓ(2)に関する列挙アルゴリズムは、 ν＝ｒ・２^(L+1)(L+1)＋ｓ・２^L+1＋ｔｒ＝０，１，２，…，Ｌ＋１ｓ＝０，１，２，…，Ｌｔ＝０，１，２，…，Ｌ（１３）によって定義することができる。

【００４２】シーケンスｃ_t（ｎ）は、Ｚ₂にわたる線形反復によって得られ、多項式ｆ（ｘ
）＝ｘ^e＋ｆ₁ｘ^e-1＋…＋ｆ_e-1ｘ＋１によって、ｃ_t（ｎ）＝ｆ₁ｃ_t（ｎ−１）＋ｆ₂ｃ_t（ｎ−２）＋…＋ｃ_t（ｎ−ｅ）（ｍｏ
ｄ２），ｎ≧ｅ（１４）と定義される。ここで、ｅ≦ｍは、（５・２^e）ｍｏｄ（２^m−１）＝５を満足す
る最小の整数である。多項式ｆ（ｘ）は、多項式ｈ（ｘ）と関係し、

【００４３】

【数５】によって与えられる多項式ｆ（ｘ）’から得られ、以下の関係に従う。

【００４４】

【数６】

【００４５】等式（５）によって与えられるｈ（ｘ）では、対応するｆ（ｘ）は、ｆ（ｘ）＝ｘ⁸＋ｘ⁷＋ｘ⁵＋ｘ⁴＋１（１７）である。Ｌ＋１個の明確な（しかし、循環的には明確でない）シーケンスの集合
ｃ_t（ｎ）は、反復（１４）の適切な初期状態によって定義される。これらの初
期状態は、等式（１１）によってすでに定義されている。

【００４６】Ｓ(2)拡散コード族に関する上の構成は、要素が集合｛０，１，２，３｝に属
する４進コードを生成する。一定の包絡線を有し、実数部と虚数部が二相

【００４７】

【数７】値である、すなわち要素が集合

【００４８】

【数８】に属している複素数四相拡散コードを得るために、以下の変換が加えられる。

【００４９】

【数９】

【００５０】拡散Ｓ(2)族コードを構成する方法に関するこの数学的な説明と共に、ここで
図５に機能ブロックの形で示される移動局呼出しルーチン（ブロック８０）を参
照する。はじめに、移動局が、ランダム・アクセス・チャネル（ＲＡＣＨ）を介
してトラフィック・チャネル要求を送出することによってトラフィック・チャネ
ル（ＴＣＨ）を要求する（ブロック８２）。ランダム・アクセス・チャネルは、
そのランダム・アクセス・チャネルを介して送受信するために移動局が採用する
１つ又は複数の対応する拡散コードを有する。移動局の要求に応答して、基地局
は、割り振られた無線チャネルに対応するＳ(2)拡散コード族からの拡散コード
Ｚ_v（ｎ）の数「ν」を、ランダム・アクセス・チャネルを介して移動局に送出
する（ブロック８４）。Ｚ_v（ｎ）は等式（１２）で定義され、νは、上の等式
（１３）で定義される。拡散コード数νを使用して、移動局は、順序数ｒ、ｓ、
及びｔを決定し、それらが、それぞれ等式（１）、（７）、及び（１４）で上に
定義された３つの成分シーケンスａ_r（ｎ）、ｂ_s（ｎ）、及びｃ_t（ｔ）を生成
するために使用されるシフトレジスタの初期状態を一意に識別する。これら３つ
の成分シーケンスは、等式（１２）に従って対応するＳ(2)４進拡散コードＺ_v（
ｎ）を提供するように組み合わせられる（ブロック８８）。次いで、Ｓ(2)４進
拡散コードが、対応する四相拡散コードにマップされ（ブロック９０）、（移動
局で現在実施されている送信又は受信動作に応じて、）生成された四相拡散コー
ドを使用して情報を拡散／逆拡散する（ブロック９２）。

【００５１】図６は、本発明の１つの例示的実施形態に従ってＳ(2)四相拡散（及び逆拡散
）コードを生成するためのコード発生器４０の１つの例示的なシフトレジスタの
実施を示す。コード発生器４０は、３つの線形フィードバック・シフトレジスタ
１００、１０２、及び１０４を示す。各シフトレジスタは、８つのメモリ要素（
シフト段）０〜７を含む。各チップ間隔の開始時に、各メモリ要素の内容が、隣
接する右側のメモリ要素に移動（シフト）される。メモリ要素の出力は、当該の
漸化式の係数を乗算され、次いで４（又は２）を法として加算される。加算の結
果は、後続のチップ間隔の開始時に最左端メモリ要素に格納される。

【００５２】シフトレジスタ１０４は、等式（１）で定義された線形反復ａ_r（ｎ）を実施
する。シフトレジスタ１０２は、ｂ_s（ｎ）シーケンスを生成し、シフトレジス
タ１００は、等式（７）及び（１４）に従ってｃ_t（ｎ）シーケンスを生成する
。シフトレジスタ１００及び１０２の出力は、当該の乗算器１０６及び１０８で
２倍される。対応する３つのシフトレジスタによって出力される３つの数式はそ
れぞれ、加算器１１０で加算されて、Ｓ(2)４進コードを生成し、それがマッパ
１１２によって、対応するＳ(2)四相拡散コードに変換される。当然、Ｓ(2)４進
コード出力は、等式（２）、（３）、（４）、（１１）に従って求められるシフ
トレジスタで設定される実際の初期状態によって、異なる。その初期状態は、送
受信機の制御装置４４によって適切なシフトレジスタに入力することができ、制
御装置４４は、移動局と基地局の送受信機のどちらにおいても、送信機及び受信
機で調節可能パラメータの適切な値を設定できる。好ましい実施形態では、必要
に応じて必要なＳ(2)拡散コードを発生するシフトレジスタを使用して拡散コー
ド発生器４０が実施され、それらのＳ(2)拡散コードをあらかじめ生成し、メモ
リに格納し、テーブル・ルックアップ機能を使用して検索することができる。

【００５３】したがって、本発明は、最小相互相関を有する特定の長さのＣＤＭＡ拡散コー
ドを最大数提供する四相ＣＤＭＡ拡散コードの族を提供する。同時に、これらの
拡散コードは、拡散器及び逆拡散器の実用的な実施に非常に好都合な小さな信号
アルファベットを有する。

【００５４】拡散Ｓ(2)族コードはランダムに割り振ることができるが、１つの好ましい実
施形態は、より有利な形でＳ(2)族からのコードを割り振る。上に示したように
、Ｓ(1)及びＳ(0)拡散コード族は、Ｓ(2)コード族の部分集合であり、より良い
相互相関特性を有し、それにより移動体ユーザ間であまり干渉を引き起こさない
。上の表１は、Ｓ(1)コード族及びＳ(0)コード族が、それぞれＳ(2)コード族の
半分、及び４分の１の最大絶対相互相関を有することを示す。

【００５５】この好ましい実施形態では、Ｓ(2)族によって提供される多数のコードが移動
体通信システムによって採用されるが、Ｓ(2)コードの特定の部分集合は、特定
の基地局又は基地局セクタに割り振られる。したがって、ＣＤＭＡセルラ・ネッ
トワークの特定の領域内にいる移動体ユーザの数に応じて、サービス品質が改善
される。すなわち、同じ基地局又は基地局セクタに接続された移動体ユーザ間で
の干渉があまりなくなる。例えば、移動体通信システムは、長さＬ＝２５５のＳ
(2)拡散コードを使用することができる。第１の基地局ＢＳ0は、添え字ｒ＝０，
１，２，…，２５６、ｓ＝０、ｔ＝０を有する成分シーケンスによって定義され
るＳ(2)コードの部分集合を割り振られる。すなわち、ＢＳ0は、コードの「純」
Ｓ(0)族を割り振られる。第２の隣接する基地局ＢＳ1は、添え字ｒ＝０，１，２
，…，２５６、ｓ＝１、ｔ＝０に対応する成分シーケンスによって定義されるＳ
(2)拡散コードの別の部分集合を割り振られる。第２の基地局コードは、純Ｓ(0)
コードに非常に良く似ており（Ｓ(0)コードは、チップごとに共通成分シーケン
スｂ１（ｎ）と乗算される）、本質的には同じ特徴を有する。このＳ(2)コード
部分集合による割振りの結果、各基地局に対して割り振られたＳ(2)コード間の
相互相関は、Ｓ(0)コード族に関するものと同じである、すなわちコード間の相
互相関が、一般にＳ(2)族に関するものと比べると小さい。

【００５６】そのようなＳ(2)部分集合のコード割振り方策を使用すると、同じ基地局に接
続された移動局間の相互干渉が最小限に抑えられ、Ｓ(2)コードの特性に応じて
基地局間の干渉も制限される。Ｓ(2)部分集合のコード割振り方策は一般に、以
下のように定義することができる。各ＢＳ（又はＢＳセクタ）は、添え字ｒ＝０
，１，２，…，Ｌ＋１と、各基地局（又は基地局セクタ）に関して一意の、すな
わち異なる基地局に関して異なる整数値を有する添え字ｓ及びｔとの３つの成分
シーケンスによって定義されるＳ(2)族からの少なくともＬ＋２個の拡散コード
を有する。

【００５７】一般的なＳ(2)コード族と比べると、基地局／セクタ内で移動体ユーザ間の相
互相関を減少させるという点でこの部分集合のコード割振り方式は有利であるが
、ハンドオーバ状況に何らかの特別な規定を必要とする。呼出しの持続期間に、
移動局は、ハンドオーバ中の元の送信元基地局から宛先基地局へ移動体が移った
としても、送信元基地局／セクタによって呼出しの開始時に割り振られた同じ拡
散コードを保持する。送信元基地局によって割り振られると共に宛先基地局に接
続されるコードを使用することにより、Ｓ(0)族に関する干渉よりも大きな干渉
が引き起こされる可能性がある。しかし、その干渉はそれでも、Ｓ(2)コード集
合に関して定義されたものよりも大きくはない。

【００５８】送信元基地局が移動局に対して特定の拡散コードを割り振ったときのハンドオ
ーバ状況では、２つの移動局が同じコードを割り当てられる状況を避けるため、
ハンドオーバされている移動局が呼出しを終える前に送信元基地局が同じ拡散コ
ードを割り振るのを防止している。これを実施する一方法は、送信元基地局が、
各利用可能な拡散コードに対してタイムアウト・フラグを割り当てるものである
。タイムアウト・フラグが設定されることは、コードが割り振られてから事前定
義された時間間隔が経過した場合にのみ、コードを別の移動体に割り振ることが
できることを意味する。別法として、フラグは、移動体がハンドオーバ状態にあ
るときにのみ非ゼロ・タイムアウト値を有し、タイムアウト間隔は、ハンドオー
バの時間に始まるようにする。どちらの方法でも、移動体が隣接する基地局に接
続されるとき、同じコードが、同時に２つの移動局に割り当てられることが防止
されている。

【００５９】Ｓ(2)又はその他の拡散コードの族の構成が、それぞれ長さＬ＝２^m−１を有す
る拡散コードを生成する。したがって、各コードの長さは２の累乗ではない。し
かし、様々なサービスのうちどれが現在動作しているかに応じて同じ物理的無線
チャネルを介して様々なデータレートをサポートするＣＤＭＡシステムでは、拡
散コード長を、マルチレートＣＤＭＡシステムに既存の各拡散ファクタの倍数と
して表現すべきである。拡散ファクタは、データシンボル内部のチップの数であ
る（１つのデータビットを拡散するために複数のチップが使用される）。多重デ
ータレートを実現する一方法は、対応する拡散ファクタ（ＳＦ）が、ＳＦ（ｋ）＝Ｌ／２^k と表現されることを可能にするデータレートを使用するものである。ここで、変
数ｋはデータレートに比例する。さらに、データシンボル内部のチップの数は整
数であるため、拡散シーケンス長を２の累乗にすべきである。

【００６０】したがって、Ｓ(2)族に属する拡散コードシーケンスをマルチレートのＣＤＭ
Ａシステムで最適に使用するために、１つの４進シンボルを用いて拡張すべきで
ある。本発明は、拡散コード族中の拡散コード間の最大相互相関を増大させるこ
となく、ハードウェア実施の複雑さを最小限に抑えて拡散コードの拡張を可能に
することによって、この必要性を解決する。

【００６１】ハードウェアの実施の複雑さを低減することを試みる１つの好ましい実施形態
では、１シンボルだけコードを拡張するために、拡散コードシンボルが元の拡散
コードの末尾に追加される。当然、元のコードにおける他の位置にコードシンボ
ルを追加することによって元の拡散コードの長さを拡張することもできる。すな
わち、長さＬ＝２^m−１の元の未拡張の拡散コードのＬ個のシンボルの後に追加
の拡散コードシンボルを追加することによって、拡張された拡散コードを得るこ
とができる。

【００６２】固定コードの拡張の例示的実施形態では、追加の拡散コードシンボルが固定さ
れる、すなわちすべての拡散コードに関して同じである。拡散Ｓ(2)族コードの
ような４進コードの場合、追加の拡散コードシンボルが４つの取り得る値を有す
ことができる。特定のコードシンボル値すなわちチップ値は、集合すなわちＳ(2
)シーケンス中の拡張されたシーケンス間での相互の相互相関を最小限に抑える
ように選択することができる。

【００６３】固定コード拡張の実施形態の一例は、長さ２５５の元のＳ(2)拡散コードに関
して図７に示されており、この図において同じ参照番号は図６と同じ要素を表す
。図７のコード発生器４０’は、成分シーケンスａ_r（ｎ）を生成するシフトレ
ジスタ１０４の各メモリ要素の出力に接続された比較器１２０を含む。さらに、
シフトレジスタ１０４の初期状態τ_rを含む対応するレジスタ１２２が、比較器
１２０の残りの利用可能な入力に接続される。さらに、スイッチブロック１２４
が、１つの入力端子で加算器１１０の出力に接続される。他の入力端子は、固定
コードシンボル値ｘに接続され、スイッチの出力はマッパ１１２に接続される。
比較器１２０からの出力は、３つのレジスタ１００、１０２、及び１０４すべて
のシフト動作を中断し、スイッチ１１０の状態を制御する。

【００６４】動作中、比較器１２０は、成分シーケンスａ_r（ｎ）の末尾を検出することに
よって、元のＳ(2)拡散コードの末尾を検出する。成分シーケンスａ_r（ｎ）のみ
が、Ｓ(2)拡散コードと同じ周期を有する。他の２つの成分シーケンスｂ_s（ｎ）
及びｃ_t（ｎ）は、Ｓ(2)拡散コードの周期中に含まれるより短い周期を有し、し
たがってＳ(2)拡散コードの末尾を検出するためには使用されない。コード発生
器４０の動作の初期化時にシフトレジスタ１０４にロードされたのと同じシフト
レジスタ１０４の状態が、後で周期的に出現するのを検出することにより、成分
シーケンスａｒ（ｎ）の末尾が検出される。コード発生器４０の初期化中、３つ
のシフトレジスタ１００、１０２、及び１０４はどれも対応する初期状態をロー
ドされ、次いで並列に実行するように解放される。ただし、シフトレジスタ１０
４の内部状態のみが比較器１２０によって監視される。

【００６５】元の拡散コードの末尾が比較器１２０によって検出されると、比較器１２０は
、次の拡散コードシンボル・サイクル中にシフト中断動作を生成する。その時、
比較器１２０からの出力に従ってスイッチ１２４がｘ端子に瞬間的に接続される
と、値０、１、２、又は３の集合のうちの任意の１つである拡張シンボルｘが、
コードの末尾に追加される。その時間中、３つのシフトレジスタいずれの内部状
態も変化しない。その結果、Ｓ(2)拡散コードは、２の累乗、すなわち２⁸＝２５
６である総数２５６個のシンボルに対して１シンボルだけ拡張される。挿入され
たチップ間隔後、３つのシフトレジスタは、初期状態の実際のリロードを伴わず
に、対応する初期状態からのシフトを開始する。

【００６６】図８は、元の拡散コード中の第１のシンボルの値と同じ値の単一チップによっ
て元の拡散コードが拡張される、周期的コード拡張の実施形態の一例を示す。図
８に示されるコード発生器４０”の構造及び動作は、図７に示されるコード発生
器４０’に関して上述したものと同様である。しかし、スイッチ１２４は採用さ
れず、余分なチップを供給する外部ソース「ｘ」も存在しない。その代わり、元
の拡散コードの末尾が比較器１２０によって検出されるとき、コード発生器４０
”の対応する出力は、拡張された（２５６番目の）チップ値を示す。次のチップ
・サイクル中、すべてのシフトレジスタのシフトが中断され、そのため初期状態
と等しい同じ状態が、次の拡散コード周期の第１のチップ・サイクル中に現れる
。挿入されたチップ間隔後、３つのシフトレジスタは、それらの初期状態を実際
にリロードすることなく、それらの対応する初期状態からのシフトを継続する。

【００６７】したがって、元の拡散コード中の第１のシンボルに等しい追加のシンボルコー
ドは、ハードウェアを追加せずに、元の拡散コード中の最後のシンボルの後に挿
入される。拡張された拡散コードの末尾を示す値はＬ＝２５５である（より一般
的には、カウンタの法が拡張拡散コードの周期に等しい）この例では、この同じ
周期的拡張は、２５６を法としてモジュロ・カウンタを使用して実施することが
できる。動作中、シフトレジスタは、通常通りコード周期の末尾で再初期化され
、次のチップ出力として、シフトレジスタの初期状態によって決定されるコード
の第１のチップを生成する。しかしこの第１のチップが出力された（それにより
生成された拡散コードを１チップだけ拡張した）後、カウンタは、シフトレジス
タにその当該の初期状態をリロードさせる出力を生成し、それにより拡張コード
生成動作が再び再始動される。

【００６８】ここで、本発明による例示的手順を示す拡張コード・ルーチン（ブロック２０
０）を参照する。はじめに、それぞれが長さＬを有する元の拡散コードの族が生
成される（ブロック２０２）。生成された拡散コードごとに、その元の拡散コー
ドの末尾が検出される（ブロック２０４）。コード発生器中のシフト及び線形フ
ィードバック動作が瞬間的に中断される（ブロック２０６）。ブロック２０８で
、すぐ上で２つの例示的な実施形態で説明した固定拡散コード拡張手順又は周期
的拡散コード拡張手順のどちらを選択するか決定される。周期的拡散コード拡張
では、そのコード中の第１のシンボルに等しい拡散コードシンボルが、拡散コー
ドの末尾に追加される（ブロック２１０）。固定拡散コード拡張では、固定コー
ドシンボルが、拡散コードの末尾に追加される（ブロック２１２）。コード拡張
プロセスは、生成されたコードごとに繰り返される（ブロック２１４）。当然、
特定のタイプの拡張に関する決定がなされているときは、ブロック２０８での決
定はもはや必要とされない。

【００６９】拡散Ｓ(2)族コードでは、上述した拡張手順をどちらも簡単に、且つハードウ
ェアを最小限にして行うことができる。これらの拡張されたＳ(2)コードは、マ
ルチレート通信を最適化するのに必要な柔軟性を提供し、それと同時に拡張され
たコード間の相互相関を最小限に抑えて、最大数のユーザがバランスを保つこと
を可能にする。拡張されたコードの相互相関特性を理論的に予測することは困難
であるため、拡張されたＳ(2)拡散コードの以下のようなパフォーマンス評価が
数値的に行われる。

【００７０】ここで、固定及び周期的拡散コード拡張のパフォーマンスを図１０と共に考察
する。これは、Ｋ人の同時ユーザがいる多重アクセスシステム中の平均ビット誤
り確率Ｐ_eの計算に基づく。ビット誤り確率の計算は、以下のように、コード対
相互相関確率密度関数の（Ｋ−２）倍の畳込みを含む解析的公式の数値評価に依
拠して実施される。

【００７１】

【数１０】

【００７２】Ｅ_ｂは、データビット（拡散シーケンス）エネルギーであり、Ｎ_oは、付加白
色ガウス雑音電力スペクトル密度であり、ｆ₁（ｚ）は、多重アクセス干渉確率
密度関数（ＰＤＦ）である。関数ｆ₁（ｚ）は、コード対相互相関ＰＤＦｆ_pai _r （ｚ’）の（Ｋ−２）倍の畳込みによって得られる。

【００７３】

【数１１】

【００７４】ＢＰＳＫデータ変調フォーマット、及びコードシンボル（チップ）周期の整数
倍に対応するユーザ間の時間シフトは、相互相関確率密度関数を個別に推定する
ことができるように仮定した。相互相関確率密度関数は、拡散コードの所与の集
合内部における偶数及び奇数相互相関の異なる値の実数部をすべて数え上げるこ
とによって得られた。相互相関確率密度関数は、長さＬ＝３２の（Ｓ(2)拡散コ
ードの部分集合を形成する）拡張されたＳ(1)拡散コードに関して評価された。

【００７５】固定拡張手法と周期的拡張手法がほぼ同じ性能を持つことがわかった。長さ３
２の周期的に拡張されたＳ(1)シーケンス、及び固定シンボル（３に等しい）に
よって拡張されたＳ(1)シーケンスを使用するＫ＝４の同時ユーザに関する平均
ビット誤り確率Ｐ_eが、図１０に示される。拡張されていないＳ(1)シーケンスと
拡張されたＳ(1)シーケンスとでパファーマンスを比較すると、最大絶対周期相
互相関（Ｃ_max）に基づけば、拡張されていない拡散コードは、より小さいＣ_max 値を有するため、より良いパファーマンスを有すると予想される。ユーザの数が
Ｋ＝４である場合、周期的に拡張された拡散コードは、わずかに高い平均ビット
誤り率を生み出す。しかし、ユーザの数がＫ＝６まで増えると、拡張されたコー
ドは、驚くべきことに、拡張されていない拡散コードよりも低い平均ビット誤り
率を生み出す。この後者の関係は、６よりも大きいすべての他のユーザ数に関し
て有効であり、本発明の実施形態である拡張された拡散コードの別の利点である
。これは、拡張されていない拡散コードと拡張された拡散コードの両方に関して
コード対相互相関確率密度関数ｆ_pair（ｚ’）の形状に主に影響を与える奇数相
互相関関数の特性から説明することができる。平均ビット誤り率を直接決定する
多重アクセス干渉確率密度関数ｆ₁（ｚ）の形状は、関数ｆ_pair（ｚ’）の形状
によって、且つ等式（２０）でのｆ_pair（ｚ）の自己畳込みの数によって、すな
わち同時ユーザの数によって影響を及ぼされる。

【００７６】本発明を特定の実施形態に関して説明してきたが、本発明が、本明細書に説明
され、図示された特定の実施形態に限定されないことを当業者には理解されたい
。図示し、説明したもの以外の様々なフォーマット、実施形態、及び適応例、な
らびに多くの修正例、変更例、及び等価な構造を使用して、本発明を実施するこ
ともできる。したがって、本発明をその好ましい実施形態に関して説明したが、
この開示は、本発明を単に例示しているにすぎず、本発明の完全且つ権能付与す
る開示を提供するためのものでは全くない。したがって本発明は、特許請求の範
囲の精神及び範囲によってのみ限定されるものとする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を有利に採用することができる例示的な移動体通信システムの機能ブロ
ック図である。

【図２】本発明を有利に採用することができる例示的な無線局送受信機の機能ブロック
図である。

【図３】図２に示される拡散器及び変調器の追加の詳細を示す機能ブロック図である。

【図４】複素平面内の４つの四相値を示す単位円の図である。

【図５】本発明による最適なＳ(2)拡散コード族から拡散コードを提供するための例示
的な手順を示す流れ図である。

【図６】図２に示されるコード発生器をさらに詳細に示す概略図である。

【図７】固定拡張シンボルの例示的な実施形態による、拡張された拡散コード発生器を
示す概略図である。

【図８】周期的拡張シンボルの例示的な実施形態による、例示的な拡張された拡散コー
ド発生器を示す概略図である。

【図９】本発明の拡張された拡散コード実施形態に従う例示的な手順を示す機能ブロッ
ク図である。

【図１０】固定及び周期的に拡張された拡散コードのパファーマンスを示すグラフ図であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── 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，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ【要約の続き】として表現することができる拡散コードを採用することが望ましい。個々の拡散コードが長さ２^m−１を有するため、生成された拡散コードに１つのコードシンボルが追加される。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の移動体無線局が、無線チャネルを介して、対応する地
理的領域内に位置する１つ又は複数の無線基地局と通信し、各無線チャネルが一
組の拡散コードの１つに対応するダイレクトシーケンス・スペクトラム拡散（Ｄ
ＳＳＳ）移動体通信システムにおける、１つ又は複数の無線局であって、ｍを５以上の整数として長さＬ＝２^m−１であり、アルファベット｛０，１，
２，３｝からのコード要素を有し、第２及び第３成分の２進シーケンスｂ及びｃ
を４を法とする加算を行う前に２倍し、第１成分の４進シーケンスａと、前記第
２成分の２進シーケンスｂと、前記第３成分の２進シーケンスｃとを含む３つの
成分シーケンスを、４を法として加算することによって生成される４進シーケン
スの族から４進拡散コードを提供する拡散コード発生器と、拡散信号を提供するために、４進拡散コードの１つを使用して移動体無線によ
って伝送すべき情報信号を拡散する拡散器と、４進拡散コードの１つを使用して、受信した信号を逆拡散する逆拡散器とを備
えることを特徴とする無線局。
【請求項２】拡散信号を無線搬送波で変調する変調器と、受信された無線信号を復調し、復調した信号を逆拡散器に提供する復調器とを
更に備えることを特徴とする請求項１に記載の無線局。
【請求項３】４進拡散コードの族が、最小相互相関を有する特定の長さの
拡散コードを最大数提供することを特徴とする請求項１に記載の無線局。
【請求項４】４進拡散コードの族のサイズが（Ｌ＋２）（Ｌ＋１）²であ
り、４進拡散コードの族に関する最大絶対相互相関値が１＋４（Ｌ＋１）^1/2で
あることを特徴とする請求項３に記載の無線局。
【請求項５】前記第１成分の４進シーケンスが、ｈを第１の多項式として
、ａ_r（ｎ）＝ｈ₁ａ（ｎ−１）−ｈ₂ａ（ｎ−２）−…−ｈ_mａ（ｎ−ｍ）（ｍｏ
ｄ４），ｎ≧ｍによって定義され、前記第２成分の４進シーケンスが、ｇを第２の多項式として、ｂ_s（ｎ）＝ｇ₁ｂ（ｎ−１）＋ｇ₂ｂ（ｎ−２）＋…＋ｂ（ｎ−ｅ）（ｍｏｄ
２），ｎ≧ｅによって定義され、前記第３成分の４進シーケンスが、ｆを第３の多項式として、ｃ_t（ｎ）＝ｆ₁ｃ_t（ｎ−１）＋ｆ₂ｃ_t（ｎ−２）＋…＋ｃ_t（ｎ−ｅ）（ｍｏ
ｄ２），ｎ≧ｅによって定義されることを特徴とする請求項１に記載の無線局。
【請求項６】コード発生器が、それぞれ第１、第２、及び第３成分の４進
シーケンスを生成する第１、第２、及び第３のフィードバック・シフトレジスタ
を含み、第１、第２、第３のシフトレジスタの対応する初期状態が、４進拡散コ
ードの族中の各拡散コードごとに決定され再定義されることを特徴とする請求項
５に記載の無線局。
【請求項７】無線局が移動体無線局であり、基地局の１つが、移動体無線
局に関わる通信に対する要求に応答して移動体無線局に拡散コードの１つを割り
当てることを特徴とする請求項１に記載の無線局。
【請求項８】拡散コード発生器が４進拡散コードを四相拡散コードにマッ
プすることを特徴とする請求項１に記載の無線局。
【請求項９】コード発生器が、生成された４進拡散コードの長さを拡張す
ることを特徴とする請求項１に記載の無線局。
【請求項１０】生成された４進拡散コードが４進シンボルを１つ拡張され
、それにより４進拡散コード長が２の累乗になることを特徴とする請求項９に記
載の無線局。
【請求項１１】複数の移動体無線局が、無線チャネルを介して、対応する
地理的領域内に位置する１つ又は複数の無線基地局と通信し、各無線チャネルが
一組の拡散コードの１つに対応する符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）移動通信シス
テムにおける、１つ又は複数の無線局であって、最小相互相関を有する４進拡散コードを最大数有する４進拡散コードのＳ(2)
集合から決定される、四相拡散コードを選択的に提供するコード発生器と、拡散信号を提供するために、無線局に割り振られた四相拡散コードの１つを使
用して無線局によって伝送すべき情報信号を拡散する拡散器と、無線搬送波で拡散信号を変調する変調器とを備えることを特徴とする無線局。
【請求項１２】無線搬送波から受信したＣＤＭＡ信号を復調する復調器と
、受信される情報信号を提供するために、１つの四相拡散コードを使用して受信
したＣＤＭＡ信号を逆拡散する逆拡散器と更にを備えることを特徴とする請求項
１１に記載の無線局。
【請求項１３】伝送すべき情報信号が、実数データストリーム及び虚数デ
ータストリームに割り振られ、実数チャネル化コードを使用して実数データストリームを拡散する実数チャネ
ル拡散器と、虚数チャネル化コードを使用して虚数データストリームを拡散する虚数チャネ
ル拡散器と、複素数信号を生成するために、実数チャネル拡散器及び虚数チャネル拡散器か
らの出力を組み合わせる合成器とを更に備え、拡散器が、移動体無線に割り振られた１つの四相拡散コードを使用して複素数
信号を拡散することを特徴とする請求項１１に記載の無線局。
【請求項１４】変調器が直交位相シフト・キーイング（ＱＰＳＫ）変調器
であり、複素数信号が実数及び虚数成分に分割され、次いでそれらがＱＰＳＫ変
調器の実数及び虚数入力端に入力されることを特徴とする請求項１３に記載の無
線局。
【請求項１５】コード発生器が４進拡散コードを四相拡散コードにマップ
することを特徴とする請求項１４に記載の無線局。
【請求項１６】コード発生器がＳ(2)４進拡散コードの長さを拡張するこ
とを特徴とする請求項１１に記載の無線局。
【請求項１７】Ｓ(2)４進拡散コードが４進シンボルを１つ拡張され、そ
れにより４進拡散コード長が２の累乗になることを特徴とする請求項１６に記載
の無線局。
【請求項１８】複数の通信デバイスが、割り振られた通信チャネルを使用
して通信し、各通信チャネルが一組のＣＤＭＡ拡散コードの集合の１つに対応す
る符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）通信システムにおける方法であって、それぞれが所定の長さを有する元のコードの族を生成する工程と、ＣＤＭＡ拡散コードの族を生成するために、拡散コードの族からの元のコード
の長さを１コードシンボルだけ拡張する工程とを有することを特徴とする方法。
【請求項１９】前記拡張する工程が、元のコードの１つの末尾を検出する工程と、元のコードの１つの末尾にコードシンボルを追加する工程とを更に有すること
を特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】追加されるコードシンボルが、族中のすべての元のコード
に関して同じであることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】１つの元のコードに追加されるコードシンボルが、１つの
元のコードでの第１のコードシンボルと同じであることを特徴とする請求項１８
に記載の方法。
【請求項２２】元のコードの族が長さＬ＝２^m−１を有し、ただ１つのコ
ードシンボルが元のコードの１つの末尾に追加されることを特徴とする請求項１
８に記載の方法。
【請求項２３】元のコードの族が四相コードであり、元のコードを拡張す
るために使用される追加コードシンボルがそれぞれ４つの取り得る値を有するこ
とを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２４】元のコードの族がＳ(2)族コードであることを特徴とする
請求項１８に記載の方法。
【請求項２５】ＣＤＭＡ拡散コードを提供するＣＤＭＡコード発生器であ
って、ｍを整数としてｍ段を有する１つ又は複数のフィードバック・シフトレジスタ
であって、最終段の出力が第１の段の入力にフィードバックされ、１つ又は複数
のフィードバック・シフトレジスタの出力がコードの族の１つに対応する１つ又
は複数のフィードバック・シフトレジスタと、ＣＤＭＡ拡散コードの１つに対応する拡張されたコードを提供するために、１
つのコードに追加のコードシンボルを追加するための電子回路とを備えることを
特徴とするＣＤＭＡコード発生器。
【請求項２６】１つのコードの末尾を検出し、１つのコードの末尾に追加
のコードシンボルを追加するために電子回路に信号を与える比較器を更に備える
ことを特徴とする請求項２５に記載のＣＤＭＡコード発生器。
【請求項２７】拡張されたコード周期の終了時にカウンタ出力を生成し、
シフトレジスタに当該の初期状態が設定されるようにするカウンタを更に備える
ことを特徴とする請求項２５に記載のＣＤＭＡコード発生器。
【請求項２８】追加されるコードシンボルが、族中のすべてのコードに関
して同じであることを特徴とする請求項２５に記載のＣＤＭＡコード発生器。
【請求項２９】１つの元のコードに追加されるコードシンボルが、１つの
元のコード中の第１のコードシンボルと同じであることを特徴とする請求項２５
に記載のＣＤＭＡコード発生器。
【請求項３０】元のコードの族が長さＬ＝２^m−１を有し、ただ１つのコ
ードシンボルが元のコードの１つの末尾に追加されることを特徴とする請求項２
５に記載のＣＤＭＡコード発生器。
【請求項３１】コードの族が、ｍを５以上の整数として長さＬ＝２^m−１
であり、アルファベット｛０，１，２，３｝からのコード要素を有し、第１成分
の４進シーケンスａと、第２成分の２進シーケンスｂと、第３成分の２進シーケ
ンスｃとを含む３つの成分シーケンスを、４を法として加算することによって生
成される４進シーケンスの族に対応し、１つ又は複数のフィードバック・シフトレジスタが、それぞれ第１、第２、及
び第３成分の４進シーケンスを生成する第１、第２、及び第３のフィードバック
・シフトレジスタを含み、第１、第２、及び第３成分の４進シーケンスが４を法
として加算される前に、第２及び第３のシフトレジスタの出力が２倍されること
を特徴とする請求項２５に記載のＣＤＭＡコード発生器。
【請求項３２】コード発生器が、拡張された４進シーケンスを複素数の四
相ＣＤＭＡ拡散コードにマップすることを特徴とする請求項３２に記載のＣＤＭ
Ａコード発生器。
【請求項３３】移動局と通信するための複数の基地局を含み、移動局と基
地局の間の無線通信に関する特定の拡散コード族からの拡散コードを採用する移
動体通信システムにおける方法であって、第１の基地局に特定の拡散コード族の第１の部分集合を割り振る工程と、第２の基地局に特定の拡散コード族の第２の部分集合を割り振る工程とを有し
、第１及び第２の部分集合中の拡散コードが、特定の拡散コード族中の拡散コー
ドよりも小さい相互相関を有することを特徴とする方法。
【請求項３４】特定の拡散コード族がＳ(2)コード族に対応し、第１及び
第２の部分集合がＳ(0)及びＳ(1)コード族の一方又は両方と関連することを特徴
とする請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】第１及び第２の拡散コードの部分集合が、それぞれ３成分
シーケンスによって定義され、第１の成分シーケンスがＬを拡散コード長として
添え字ｒ＝０，１，２，…，Ｌ＋１を含み、第２及び第３の成分シーケンスに関
する１つ又は複数の添え字が、第１及び第２の基地局に関して異なることを特徴
とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】特定の呼出しに関して、拡散コードの第１の部分集合から
の割当てコードを、第１の基地局に関連する移動局に割り当てる工程と、フラグを割当てコードと関連付ける工程と、移動局が呼出しに関わっているときに、フラグを第１の値に設定する工程と、所定の時間が経過した後に、フラグを第２の値に設定する工程と、所定の時間が経過するまで、割当てコードを別の移動局に割り当てることを禁
止する工程とを更に有することを特徴とする請求項３３に記載の方法。
【請求項３７】呼出しの開始時にフラグを第１の値に設定する工程と、呼出しの開始から所定の時間を測定する工程とを更に有することを特徴とする
請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】呼出しが第２の基地局に対してハンドオーバされていると
きでも、移動局が、呼出しの持続期間に割当てコードを採用することを特徴とす
る請求項３６に記載の方法。
【請求項３９】移動体が呼出しに関わっているときに、フラグを第１の値
に設定する工程と、ハンドオーバに関連する時間から所定の時間を測定する工程と、移動局が呼出し中にハンドオーバ状態にならなかった場合に、呼出しの終了時
にフラグを第２の値に設定する工程とを更に有することを特徴とする請求項３８
に記載の方法。
【請求項４０】移動局と通信するための複数のセクタを有する基地局を含
み、移動局と基地局の間の無線通信に関する特定の拡散コード族からの拡散コー
ドを採用する移動通信システムにおける方法であって、第１の基地局セクタに特定の拡散コード族の第１の部分集合を割り振る工程と
、第２の基地局セクタに特定の拡散コード族の第２の部分集合を割り振る工程と
を有し、第１及び第２の部分集合中の拡散コードが、特定の拡散コード族中の拡散コー
ドよりも小さい相互相関を有することを特徴とする方法。
【請求項４１】特定の拡散コード族がＳ(2)コード族に対応し、第１及び
第２の部分集合がＳ(0)及びＳ(1)コード族の一方又は両方に関連付けられること
を特徴とする請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】第１及び第２の拡散コード部分集合が、それぞれ３つの成
分シーケンスによって定義され、第１の成分シーケンスがＬを拡散コード長とし
て添え字ｒ＝０，１，２，…，Ｌ＋１を含み、第２及び第３の成分シーケンスに
関する１つ又は複数の添え字が、第１及び第２の基地局セクタに関して異なるこ
とを特徴とする請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】特定の呼出しに関して、第１の基地局セクタに関連付けら
れた移動局に、拡散コードの第１の部分集合からの割当てコードを割り当てる工
程と、フラグを割当てコードと関連付ける工程と、移動局が呼出しに関わっているときに、フラグを第１の値に設定する工程と、所定の時間が経過した後に、フラグを第２の値に設定する工程と、所定の時間が経過するまで、割当てコードを別の移動局に割り当てることを禁
止する工程とを更に有することを特徴とする請求項４０に記載の方法。
【請求項４４】呼出しの開始時にフラグを第１の値に設定する工程と、呼出しの開始から所定の時間を測定する工程とを更に有することを特徴とする
請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】呼出しが第２の基地局セクタにハンドオーバされたときで
も、移動局が、呼出しの持続期間に割当てコードを採用することを特徴とする請
求項４３に記載の方法。
【請求項４６】移動局が呼出しに関わっているときにフラグを第１の値に
設定する工程と、ハンドオーバに関連する時間から所定の時間を測定する工程と、移動局が呼出し中にハンドオーバ状態にならなかった場合に、呼出しの終了時
にフラグを第２の値に設定する工程とを更に有することを特徴とする請求項４５
に記載の方法。