JP2002530925A - Cdma加入者分離及び可変拡散係数を有する無線通信システムでのデータ伝送方法 - Google Patents

Cdma加入者分離及び可変拡散係数を有する無線通信システムでのデータ伝送方法

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JP2002530925A
JP2002530925A JP2000583176A JP2000583176A JP2002530925A JP 2002530925 A JP2002530925 A JP 2002530925A JP 2000583176 A JP2000583176 A JP 2000583176A JP 2000583176 A JP2000583176 A JP 2000583176A JP 2002530925 A JP2002530925 A JP 2002530925A
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Abstract

(57)【要約】 本発明によると、種々異なった拡散係数の複数信号で、設定可能な最大拡散係数にすることに関している。受信側で、最大拡散係数よりも小さな拡散係数の信号に対して、複数の仮想拡散コードが形成され、この仮想拡散コードは、各々個別シンボル又は信号のシンボル群にだけ関している。この仮想拡散コードは、この信号の後続の評価の基礎であり、つまり、この信号の検出は、仮想拡散コードで実施される。仮想拡散コードで検出した検出結果は、続いて信号の受信側のデータ流となるように順次配列される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 本発明は、データ伝送方法及びCDMA加入者分離及び可変拡散係数を有する
無線通信システムに関する。
【0002】 無線通信システムでは、データ(例えば、音声、画像情報又は他のデータ)が
、電磁波を用いて無線インターフェースを介して伝送される。無線インターフェ
ースは、基地局と加入者局とのコネクションに関しており、その際、加入者局は
モービル局又は位置固定の無線局である。電磁波の放射は、その際、各々のシス
テム用に設けられた周波数帯域内の搬送波周波数で行われる。未来の無線通信シ
ステム、例えば、UMTS(Universal Mobile Teleco
mmunication System)又は他の第3世代のシステムでは、周
波数は、約2000MHzの周波数帯域内に設けられる。
【0003】 SMG L1 Expert Group, Tdoc 120/98, B
ocholt,1998年5月18−20日から、未来の無線通信システム用に
、1周波数帯域内で、データシンボルが拡散コードによって拡散されている複数
の信号を同時に伝送する無線インターフェースが設けられている。この方式は、
符号分割多元接続CDMA(code division multiple
access)と呼ばれ、つまり、この方式によると、受信局が拡散コードを用
いて、信号を再度分離して、種々異なるデータ流のデータシンボルを検出するこ
とができる。
【0004】 CDMA伝送方式によると、ノイズに抵抗性のある伝送を、1つ又は複数の拡
散コードを配属することによって、乃至、拡散係数を変えることによって、コネ
クションのデータ速度に容易に適合させて行うことができる。
【0005】 種々異なる拡散係数を変えることによって、しかし、受信側で、種々異なった
シンボル−及びデータ速度にして、拡散係数の変化にフレキシブルに応答すると
いう問題が生じる。そのために、目下のところ、未だ適切な解決手段が知られて
いない。請求項1記載の要件を有する方法及び請求項8記載の要件を有する受信
装置は、この問題点の解決手段である。本発明の有利な実施例は、従属請求項か
ら得られる。
【0006】 本発明によると、種々異なる拡散係数の複数信号は、予め設定可能な最大拡散
係数に関係している。受信側で、最大拡散係数よりも小さな拡散係数の信号に対
して、複数の仮想拡散コードが形成され、この仮想拡散コードのうち、個別の特
定シンボルだけの拡散コード又は複数の関連シンボルのシンボル群が受信データ
流から検出される。最大拡散係数を、仮想拡散コードに相応する比較的小さな拡
散係数によって除算すると、幾つかの仮想拡散コードが形成され、小さな拡散係
数の信号を検出するために利用される。この仮想拡散コードは、この信号の後続
の推定の基礎であり、つまり、この信号は、仮想拡散コードを用いて検出される
。仮想拡散コードを用いて検出した検出結果は、続いて相応の信号の受信側のデ
ータ流となるように順次配列される。
【0007】 必ずしも、データ流のシンボルの全てが1検出チャネル内で推定されるのでは
なく、できる限り同じデータ速度の複数の仮想チャネルで、データ流の1シンボ
ル−又はシンボル群の形式で分割される。従って、種々異なる拡散係数、従って
、種々異なるデータ速度のチャネルに対して、チャネル内で同じデータ速度の一
体的な検出をシミュレートすることができる。
【0008】 従って、一体的なシンボル速度で実際に使用される拡散係数とは無関係に、得
られた全ての信号の受信信号を推定することができる。受信装置は、最大信号数
及び最大拡散係数でディメンションが選定されているが、しかし、極めて小さな
適合で、問題なく比較的僅かな数の信号を処理することができるが、少なくとも
部分的に比較的僅かな拡散係数を使用する。
【0009】 この解決手段は、原理的に各種のCDMA検出器に、即ち、Rake受信機並
びに共通の検出を行う検出器用に適している。そのような解決手段は、特に容易
に実施することができる。
【0010】 本発明の有利な実施例によると、仮想拡散コードを変えることによって、コー
ドホッピング又はコードスクランブリングをサポートすることもできる(SMG
L1 Expert Group, Tdoc 120/98, Bocho
lt,1998年5月18−20日)。ここでは、仮想拡散コードが、各シンボ
ル又はシンボル群に対して、小さな拡散係数の他の拡散コードを受容することが
できるように選定されている。
【0011】 スクランブリングによって、特に短い拡散コード(小さな拡散係数)の場合、
ダイバーシチ効果が利用される。スクランブリングの場合、拡散コードのチップ
が変えられる。これは、モジューロ2の演算を用いて、結果との、並びに、虚部
の値と実部の値での一般的な乗算によって行うことができる。スクランブリング
期間の経過後、拡散コードのチップは同様に変えられる。スクランブリング周期
が拡散コード長と同じである場合、拡散コードは有効に変えられない。この周期
がシンボル長よりも長い場合、拡散コードはシンボル毎に変えられ、その結果、
複数シンボルに亘るサイクルは、1時間スリット(W−CDMA提案)を超えて
、又は、1フレームを超えて更に延在している。スクランブリング周期が精確に
最大拡散係数と同じ長さである場合、特別な利点が得られる。つまり、検出器は
、最大拡散係数用の同じ拡散コードを考慮するのみならず、同じコストで、小さ
な拡散係数の拡散コードのスクランブリングを考慮することもできる。
【0012】 例えば、W−CDMAの場合のように、最大拡散係数を整数で除算することに
よって出てくる、拡散係数乃至コード長又はシンボル長だけが許容される場合、
常に、上述のやり方で、仮想拡散コードを、スクランブリングを考慮して、及び
、スクランブリングを考慮しないで使用することができる。
【0013】 コネクションへの、拡散コードの瞬時の割当とは無関係に、検出装置を開発す
ることができるために、最大拡散係数のチャネル数に相応する所定数のチャネル
用の検出装置のディメンションを選定し、その際、種々異なった拡散係数で信号
を処理するために、仮想拡散コードに基づいて検出することが提案されている。
これは、特に、検出装置が、少なくとも1つのノイズ信号を除去して共通の検出
(ドイツ連邦共和国特許公開第4121356号公報のジョイントデテクション
)を行う場合には重要である。
【0014】 仮想拡散コードなしでも使用することができる本発明の方法は、データシンボ
ルを受信信号に少なくとも部分的に重畳するようにした場合に更に改善すること
ができる。これは、シンボル間干渉(ISI)にも、加入者信号間干渉(MAI
)にも有効である。受信信号がサンプリングされ、受信マトリックスが形成され
る。更に、システムマトリックスが、信号固有に、チャネルパルス応答に関する
値でバンド構造に応じて割り当てられる。
【0015】 システムマトリックス内の隣接位置は、種々の信号の信号固有の値が交番して
いて、割り当てられた位置が各シンボル間の重畳に相応して配向されるように割
り当てられる。大きな拡散係数の加入者信号の2つの値間に、加入者信号の拡散
係数の比により、小さな拡散係数又は同じ拡散係数の加入者信号の値が配列され
る。比較的小さな拡散係数の加入者信号には、相応の多数の順次連続した位置が
設けられる。そうすることによって、少なくとも2つのデータ流のデータシンボ
ル用のリニアな検出が、システムマトリックス及び受信マトリックスの結合によ
って実施される。
【0016】 従って、文献(A.Klein,”Multi-user detection of CDMA signals - algorit
hms and their application to cellular mobile radio”,VDI Verlag,1996, 38
-43頁参照)記載の技術に比して、改善されたバンド構造が達成され、可変拡散
コードの要求に応えることができる。種々異なった拡散係数を用いることにより
、種々異なった加入者信号の各シンボル間の比較的大きな数の干渉が生じる。シ
ステムマトリックスの本発明の形成によると、この干渉にも拘わらず、良好に抵
抗して検出することができるように貢献することができる。そのような最適な検
出が実行されると、比較的短い計算時間が得られ、検出器を「アイドルモード”
Idle-Mode”」にスイッチングすることができるようになる。そうすることによ
って、装置の電流消費及び/又は熱放出を低下させることができる。
【0017】 以下、本発明について図示の実施例を用いて詳細に説明する。
【0018】 その際、 図1は、無線通信システムの略図、 図2は、送信装置、 図3は、受信装置、及び 図4,5は、拡散コードの、仮想拡散コードへの分解を示す図 である。
【0019】 図1に示された、無線通信システムの例としてのモービル無線システムは、多
数のモービル交換局MSCから構成されており、各モービル交換局MSCは、相
互にネットワーク化されており、乃至、固定ネットワークPSTNへの入口を形
成している。更に、モービル交換局MSCは、各々少なくとも1つの、無線技術
資源の割当用の装置RNMと接続されている。これら各装置RNMにより、少な
くとも1つの基地局BSへのコネクションが可能である。
【0020】 そのような基地局BSは、無線インターフェースを介して、加入者局、例えば
、モービル局MS又は他のモービル及び固定端末装置へのコネクションを形成す
ることができる。各基地局BSによって、少なくとも1つの無線セルが形成され
る。図1には、基地局BSとモービル局MSとの間で有効情報を伝送するための
コネクションが図示されている。
【0021】 操作及び待機センタOMCは、モービル無線システム乃至モービル無線システ
ムの部分用の制御及び待機機能を果たす。この構造の機能は、本発明を使用する
ことができる他の無線通信システムに転用可能であり、例えば、ワイヤレス加入
者端子を有する加入者入口ネットワーク用に転送可能である。
【0022】 CDMA伝送方式では、図2の送信構造が使用される。無線インターフェース
を介して、Kのデータ流が伝送される。データが、チャネルコーディング、スク
ランブリング(インターリービング)、変調及び拡散(スプレッディング)され
る。拡散は、個別の拡散コードc1..c5を用いて実施され、拡散コードは、
信号混合の際加入者信号から区別することができる。続いて、個別加入者信号が
加算されて、和信号と共に機能ブロックを形成する。この機能ブロックの形成は
、特に、「バースト式」送信での伝送システムに関している。例えば、CDMA
作動でのような、連続的な送信のために、無線ブロック形成内で、時間スリット
(スロット)の各データが集成される。それに続いて、信号がチップパルスフィ
ルタ内でフィルタリングされて、D/A変換器内でアナログ信号に変換され、こ
のアナログ信号が増幅されて、アンテナATを介して放射される。
【0023】 受信装置の相応の構造は、図3から分かる。受信状態の無線局で、この無線局
のアンテナATを介して信号が受信され、続いて増幅され、ベースバンドに変換
された後、受信信号がサンプリングされて、A/D変換され、その結果、受信信
号は、デジタルローパスフィルタに供給される。デジタル化された信号は、並列
にチャネル推定器KS及び検出装置DEに供給される。その際、以下の考察のた
めに、受信信号は受信マトリックスeの形式であって、その際、 e=A*d+n であるとする。
【0024】 Aはシステムマトリックス、dはマトリックス形式で検出すべきデータ、nは
ノイズ成分に相応するマトリックスである。
【0025】 チャネル推定器KSでは、受信信号内に歪が生じているトレーニングシーケン
スが、受信機内の歪のないトレーニングシーケンスと比較されて、この比較から
、加入者固有の伝送チャネルを記述するチャネルパルス応答が特定される。この
チャネルパルス応答を用いて、システムマトリックスAが形成される。システム
マトリックスAは、個別のチャネル応答に関する値を有しており、この値は、組
み合わされたチャネルパルス応答としても示される。組み合わされたチャネルパ
ルス応答は、拡散コードcに、個別に各加入者信号用に配属されたチャネルパル
ス応答を折り畳む(Faltung)ことによって形成される。
【0026】 Rake受信機では、数学的に見てシステムマトリックスAを用いても処理される
。ここでは、チャネルパルス応答の際、Rake受信機のフィンガに相応する所定の
手段しか考慮されない。これは、Rake受信機に基づくマルチユーザ検出に一般化
してもよい。
【0027】 モービル無線チャネルについての所要の情報は、パイロットシンボル、ミドル
−又はブリアンブル(Mitt- oder Praeambeln)等からのみならず、IS−95
のアップ区間でのように、伝送されたシンボル自身からも得られる。
【0028】 拡散係数SF=3及びSF=6の2つの信号に基づく場合(その際、両方の場
合にチャネルパルス応答は4つの要素の長さを有している)、第1の信号(SF
=6)の場合、長さ9=6+4-1のベクトルbが得られ、第2の信号(SF=3)の
場合、長さ6=3+4+-1のベクトルbが得られる。
【0029】 ベクトルbは、拡散コードcに、各々チャネルパルス応答を個別に折り畳んだ結
果を示す。このベクトルは、伝送チャネルの応答を、送信された”1”にする。
このベクトルb及びbを用いて、システムマトリックスAは、以下のように割
り当てられる(belegt)。
【0030】
【数1】
【0031】 ベクトルb及びbを交互に配列することによって(その際、ベクトルb
、小さな拡散係数に基づいて頻繁に利用される)、種々異なる拡散係数SFが利
用される場合でも、システムマトリックスAのバンド構造が得られる。
【0032】 各シンボル(これらの間に干渉が起こり得る)の組み合わされたチャネルパル
ス応答(信号の順次連続するシンボルでもあり、同時に伝送されるが種々異なっ
た加入者信号でもある)は、システムマトリックスAの隣接位置に位置している
。上述の実施例では、第1及び第2の、第4及び第5等の列を交換してもよい。
一般的に、システムマトリックスAの形成の際に、干渉しているシンボルの組み
合わされたチャネル応答が相互に密であって、信号のためにシステムマトリック
スA内に確保すべき位置の数は、その拡散係数に逆比例する。
【0033】 検出装置DEでは、実施例に応じて、共通の検出が実行され、その際、他のリ
ニアな各受信機も、例えば、デシジョンフィードバック(decision feedback)
又は他の多加入者検出器(Mehrteilnehmerdetektoren)を使用してもよい。この
際、システムマトリックスAのバンド構造によって、この検出器では、例えば、
Cholesky分解によって実施されるマトリックスの反転が、著しく軽減される。
【0034】
【外1】
【0035】 データは、続いて復調、デスクランブリング(デインターリービング)、及び、
チャネルデコーディングされ、その結果、別個のデータ流1〜Kが形成される。
【0036】 更に詳細には、J.Mayer, J.Schlee, T.Weber, "Realtime feasibitity of Joi
nt Detection CDMA", Proceedings of the 2nd European Personal Mobile Comm
unications Conference, Bonn, 245-252頁、1997年9月、に記載されている。
【0037】 データ検出に関して、図4及び5を用いて以下説明する。その際、最大拡散係
数SFmax=16であり、検出装置は、処理すべき、最大8個の並列加入者信
号で設計されている。つまり、最大負荷: Lmax=8*1/SFmax が得られる。
【0038】 実際の負荷は、
【0039】
【数2】
【0040】 で与えられる。
【0041】 以下の例では、無線インターフェースを介して同時に5個のコネクションに拡
散コードc1〜c5が供給される。4つのコネクションが基本データ速度を利用
し、SF=16の拡散係数を有しており、第5のコネクションは、4倍のデータ
速度及びSF=4の拡散係数で駆動される。それによって、最大負荷が達成され
る。
【0042】 各拡散コードc1〜c4は、16チップからなり、その際、図4によると、拡
散コードc1..c4の4つのコネクションに対して16個のチップが自由に選
定され、その結果、相互にできる限り直交した拡散コードが得られる。基本シン
ボルが4つのチップからしか構成されていない第5の拡散コードc5は、16チ
ップ内で4回繰り返される。従って、何れにせよ4倍のデータ量が伝送され、つ
まり、図4に示された時間間隔内には、4つのシンボルがある。
【0043】 実施例に相応して、図示の時間間隔内で順次連続する4つの拡散コードc5の
各々に仮想拡散コードvcが配属されており、残りの桁には値”0”が挿入され
る。仮想拡散コードvcの重畳により、元の拡散コードc5のシーケンスが再度
形成される。図4の図示の4つのシンボル後に、仮想拡散コードvcへの分割が
繰り返され、その結果、例えば、第1の仮想チャネルを形成する仮想拡散コード
c51が、従って、第1、第5、第9等のシンボルを検出する。
【0044】 複数の、例えば、2つのシンボル−相応して8個のチップからなるシンボル群
を、仮想拡散コードに配属することもできる。これは、殊に、コネクションが最
大拡散係数SFmaxで作動されない場合に有利である。
【0045】 総じて、検出装置DEは、種々異なる拡散係数SFが使用されるにも拘わらず
、基本データ速度の8個のチャネルを処理する。拡散係数SFの変化は、非常に
容易に受信局内で追従することができる。それにより、アプリケーション特有の
スイッチング回路(ASIC)によって受信装置を構成することができる。
【0046】 拡散コードcがどのように構成されるのかに応じて、検出装置DEは、例えば
、8個の、時には仮想のチャネルに対して固定してディメンションを選定するこ
とができる。各チャネルに属する8個の、時には仮想の拡散コードcは、自由に
調整可能であるように保持される。拡散コードc5に属する仮想の拡散コードで
検出した検出結果は、続いて当該加入者信号の受信側のデータ流となるように順
次配列される。
【0047】 図5によると、付加的に改善することができる。その際、第5の拡散コードc
5には、4回同じチップシーケンスが選定されず、種々異なった拡散コードc5
1,c52,c53,c54が選定される。これは、周期的に変化することがで
き、例えば、リング状に交換又はジャンプシーケンス(Sprungsequenz)に相応
して変えられ、その結果、付加的なコード−ダイバーシチ利得がスクランブリン
グによって得られる。ジャンプシーケンスは、コネクション構成に統合され、コ
ネクション中変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 無線通信システムの略図
【図2】 送信装置
【図3】 受信装置
【図4】 拡散コードの、仮想拡散コードへの分解を示す図
【図5】 拡散コードの、仮想拡散コードへの分解を示す図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ディーター エンマー ドイツ連邦共和国 シュタルンベルク ヨ ーゼフ−フィッシュハーバー−シュトラー セ 12 (72)発明者 ユルゲン マイヤー ドイツ連邦共和国 シッファーシュタット ムッターシュタッター シュトラーセ 82アー (72)発明者 ヨハネス シュレー ドイツ連邦共和国 ブラウシュタイン ネ リー−ザックス−シュトラーセ 40 (72)発明者 トビアス ヴェーバー ドイツ連邦共和国 オッターバッハ コン ラート−アデナウアー−シュトラーセ 34 Fターム(参考) 5K022 EE02 EE22 EE32 5K067 AA21 BB04 CC10 EE02 EE10

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 CDMA(符号分割多元接続)加入者分離及び可変拡散係数
    を有する無線通信システムでのデータ伝送方法であって、 −1チャネル内で、拡散コード(c)によって拡散されたデータシンボルを有す
    る同時に少なくとも2つのデータ流の信号を伝送し、その際、前記信号に対して
    種々異なる拡散係数(SF)を調整可能であり、前記拡散係数は、最大拡散係数
    (SFmax)よりも小さいか又は等しく、 −受信側で、前記信号を前記拡散コード(c)を用いて検出する データ伝送方法において、 −受信側で、最大拡散係数(SFmax)よりも小さな拡散係数(SF)を有す
    る信号用に、複数の仮想拡散コード(cv)を形成し、該仮想拡散コードは、前
    記信号の各々個別シンボル又はシンボル群にだけ関連しており、 −前記信号を前記仮想拡散コード(cv)を用いて検出し、 −前記検出結果を、前記仮想拡散コード(cv)を用いて、比較的小さな拡散係
    数の前記信号の受信側のデータ流となるように順次配列する ことを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】 最大拡散係数(SFmax)よりも小さな拡散係数(SF)
    を有する拡散コード(c)を、シンボル毎に又はシンボル群毎に変える 請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 拡散コード(c)の変化を、仮想拡散コード(cv)での分
    割に相応させる請求項2記載の方法。
  4. 【請求項4】 仮想拡散コード(cv)の長さを、最大拡散係数のシンボル
    長に相応させる請求項2又は3記載の方法。
  5. 【請求項5】 最大拡散係数(SFmax)のチャネル数に相応する所定数
    のチャネル用の検出装置(DE)のディメンションを選定し、その際、信号を種
    々異なる拡散係数で処理するために、仮想拡散コードに基づいて検出する 請求項1から4迄の何れか1記載の方法。
  6. 【請求項6】 検出装置(DE)により、少なくとも1つの障害信号を除去
    して共通の検出を実行する請求項5記載の方法。
  7. 【請求項7】 請求項1から6迄の何れか1記載の方法であって、 −データシンボルを受信信号のために少なくとも部分的に重畳させ、 −前記受信信号をサンプリングして、受信マトリックス(e)を形成し、 −システムマトリックス(A)に、信号個別のチャネルパルス応答に関する値を
    バンド構造に応じて割当て、その際、前記システムマトリックス(A)内の隣り
    合った位置に、種々異なる信号の各値が交番して、割り当てられた位置が各シン
    ボル間の重畳に相応して配向されるように割り当て、その際、比較的小さな拡散
    係数の信号のために、順次連続する相応の多数の位置を設け、 −少なくとも2つのデータ流のデータシンボルに対して、前記システムマトリッ
    クス(A)と前記受信マトリックス(e)とを結合することによってリニアな検
    出を実行する 方法。
  8. 【請求項8】 受信信号の受信のために、少なくとも1つのアンテナ(AT
    )が配属された無線通信システム用の受信装置において、 チャネル推定器(KS)と、検出装置(DE)とを有しており、前記チャネル推
    定器(KS)により、少なくとも2つの信号により同時に伝送されるデータ流の
    信号個別のチャネルパルス応答を、拡散コード(c)によって拡散されたデータ
    シンボルを用いて特定し、その際、各信号にとって種々異なる、最大拡散係数(
    SFmax)よりも小さな拡散コード(SF)が調整可能であり、 前記検出装置(DE)は、前記拡散コードを用いて前記信号を検出し、その際、
    −前記最大拡散係数(SFmax)よりも小さな前記拡散コード(SF)の信号
    に対して、信号の各々個別シンボル又はシンボル群にだけ関連する複数の仮想拡
    散コード(cv)を形成し、 −前記信号を、前記仮想拡散コード(cv)を用いて検出し、 −前記検出結果を、仮想拡散コード(cv)を用いて、比較的小さな拡散係数の
    信号の受信側のデータ流となるように順次配列する ことを特徴とする受信装置。
JP2000583176A 1998-11-13 1999-11-12 Cdma加入者分離及び可変拡散係数を有する無線通信システムでのデータ伝送方法 Withdrawn JP2002530925A (ja)

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