JP2004503949A - Ｃｄｍａ直接拡散オーバーレイ・システム - Google Patents
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Abstract
アンダーレイ・システムに最小限の悪影響しか与えずにオーバーレイを使用する、アンダーレイ／オーバーレイＣＤＭＡシステムを提供する。
【解決手段】
ＣＤＭＡ無線通信システムの基地局は、アンダーレイ送信とオーバーレイ送信の両方を支援し、移動交換センター、アンダーレイ・ユニット（２０６）、オーバーレイ・ユニット（２０４）および少なくとも１つの無線周波数（ＲＦ）ユニット（２１２）へのインターフェイスを含む。このインターフェイスは、基地局によってサービスを提供される複数の移動局向けの通信を受信する。これらの通信は、アンダーレイ送信に対応する移動局（ＭＳ）向けのアンダーレイ通信と、オーバーレイ送信に対応するＭＳ向けのオーバーレイ通信とを含む。アンダーレイ・ユニット（２０６）は通信のアンダーレイ部分を受信し、アンダーレイ送信を生成する。
【解決手段】
ＣＤＭＡ無線通信システムの基地局は、アンダーレイ送信とオーバーレイ送信の両方を支援し、移動交換センター、アンダーレイ・ユニット（２０６）、オーバーレイ・ユニット（２０４）および少なくとも１つの無線周波数（ＲＦ）ユニット（２１２）へのインターフェイスを含む。このインターフェイスは、基地局によってサービスを提供される複数の移動局向けの通信を受信する。これらの通信は、アンダーレイ送信に対応する移動局（ＭＳ）向けのアンダーレイ通信と、オーバーレイ送信に対応するＭＳ向けのオーバーレイ通信とを含む。アンダーレイ・ユニット（２０６）は通信のアンダーレイ部分を受信し、アンダーレイ送信を生成する。
Description
【０００１】
この発明の属する技術分野
本発明は一般的にはセルラー無線通信に関し、更に詳細には、共通のスペクトルを占めるアンダーレイ・システムと直接拡散（ＤＳ）オーバーレイ・システムとを有し、オーバーレイ・システムはアンダーレイ・システムに対して少なくとも部分的には直交的に作用する符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ：Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）セルラー無線通信システムに関する。
【０００２】
関連技術の説明
セルラー無線通信システムは、地理的サービスエリアに渡って分散する複数の基地局を含むものとして一般的には知られている。それぞれの基地局は少なくとも１つのアンテナと基地局トランシーバ・システム（ＢＴＳ：Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｃｅｉｖｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ）とを含み、個々のセル内で無線サービスを提供する。ＢＴＳは基地局コントローラ（ＢＳＣ：Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）に結合しており、各ＢＳＣは複数のＢＴＳを制御している。ＢＳＣは、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ：Ｐｕｂｌｉｃ Ｓｗｉｔｃｈｅｄ Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ）に接続されている移動交換センター（ＭＳＣ：Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｃｅｎｔｅｒ）と他のＭＳＣにも結合している。ＢＴＳ、ＢＳＣ、ＭＳＣは全体として、それぞれのサービスエリア内で動作する移動局（ＭＳ：Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｔａｔｉｏｎ）に対する無線通達範囲を提供する無線ネットワークを形成している。
【０００３】
無線通信システムは、多様なプロトコル基準に従って動作する。世界的に利用されている１つの特定の基準は、ＣＤＭＡプロトコル基準である。ＣＤＭＡは、多重拡散スペクトル信号が共通の周波数帯で同時に送受信される直接シーケンス拡散スペクトル・システムである。ＣＤＭＡシステムにおいては、各移動局（ＭＳ）には、ＭＳに送信されたりＭＳから受信される信号を識別する特異なウォルシュ符号を割り当てることができる。
【０００４】
そのシステムの下での操作例においては、ＢＴＳから第１のＭＳへの順方向リンク信号は第１のウォルシュ符号で拡散されてから送信され、送信の工程は疑似雑音（ＰＮ）スクランブリング（拡散、ｓｐｒｅａｄｉｎｇ）を含む。同様に、ＢＴＳから第２のＭＳに送信される順方向リンク信号は第２のウォルシュ符号で拡散されてから、おそらくＢＴＳから第１のＭＳへの送信と同時に送信される。第１のＭＳの受信機はそのアンテナでＢＴＳによって送信された全てのエネルギーを受信する。しかし、ウォルシュ符号チャンネルは直交するので、第１のウォルシュ符号で受信した信号をディスプレッド（ｄｅｓｐｒｅａｄ、逆拡散）させた後に、逆拡散器は第１のＭＳに向けられたエネルギーを全て出力するが、直交損失のため第２、第３などのＭＳに向けられたエネルギーは全く出力しないか、ごく僅かな部分しか出力しない。同様に、第２のＭＳは第２のウォルシュ符号で受信した順方向リンク信号を逆拡散して、それに向けられた順方向リンクのエネルギーを受信する。それぞれのＭＳは逆拡散された信号エネルギーに作用して、個々のＭＳに向けられたデータを抽出する。順方向リンクに収容されるユーザの数は、直交損失、セル間干渉および、熱雑音による干渉など他の干渉のため、セル内干渉によって制限される。
【０００５】
いくつかの専用アプリケーション（例えば固定されたアクセス）においては、逆方向リンク・チャンネルはウォルシュ符号が逆方向リンクのユーザを分離するように編成できる。しかし、典型的なケースにおいては、逆方向リンクは厳格に干渉に制限されている。ウォルシュ符号を使って信号が編成されるこのような特殊なケースにおいては、ＭＳからＢＴＳへの逆方向リンクでの操作は、順方向リンクでの操作に類似している。複数のＭＳは、個々の割り当てられたウォルシュ符号によって拡散されたそれぞれの逆方向リンクの送信で逆方向リンクで同時にＢＴＳに送信する。ＢＴＳの受信機は複合逆方向リンク信号を受信し、予想されるウォルシュ符号で逆方向リンクの送信を逆拡散して、第１、第２、第３などのＭＳから受信した信号を抽出する。ＢＴＳは次にそれぞれ逆拡散された信号に作用して、ＭＳによって送信されたデータを抽出する。
【０００６】
ＣＤＭＡシステムの他のユーザに向けられた信号は、直交損失のために他のユーザには雑音と思われることがあるため、またこれらは他のセルからのものであるため、あるいはこれらは直交ではないため、ＣＤＭＡ能力は干渉によって制限される。同じスペクトルを使用してもやはり十分な性能を得ることができるユーザの数は、全体として捉えた全ユーザが発生する総干渉電力によって判断される。従って、何れかの周波数スペクトルで各ＢＴＳによって支援されうるユーザの数は限定されている。ＣＤＭＡシステムの能力を向上させるためには、基地局を追加してサービスエリア内のセルの数を増加させてもよい。しかし、セルを追加したとしても、しばしば小さい地理的範囲に負荷が集中することがあるので、隣接するセルの負荷が軽いのに、特定のセルは過負荷のままであることがある。
【０００７】
従って、ＣＤＭＡシステムにおける過密さを克服するために解決策が提案されてきた。１つの解決策は、単一のサービスエリア内で多重キャリアを割り当てて、多重キャリアのそれぞれが個々のオーバーレイセルを受け持つようにすることを含む。多重キャリアの操作においては、各キャリアは、利用可能なスペクトルの他の割り当てられたセグメントとオーバーラップしない利用可能なスペクトルのセグメントを割り当てられる。いくつかの移動局はキャリア周波数の１つでサービス提供を受け、他の移動局は他のキャリア周波数でサービス提供を受ける。
【０００８】
能力を改善するもう１つの方法は、より広い帯域幅を備えたキャリアを配備することである。これによって、広帯域ユーザの改善されたスペクトル特性のためにシステム能力は改善される。しかし、基本キャリアシステムと広帯域キャリアシステムのインターオペラビリティ（相互運用性）は、同じ周波数スペクトルで同じシステムを配備する必要が生ずるので問題となるであろう。
【０００９】
インターオペラビリティの問題に取り組む特定の解決策は、オーバーレイ・システムとアンダーレイ・システムが少なくとも部分的に周波数スペクトルを共有するように、アンダーレイ・システム上でオーバーレイ・システムが動作する直接拡散（ＤＳ）オーバーレイである。直交送信を採用したＣＤＭＡシステムにおいて、重要な要素は送信の直交性を維持するための試みである。しかし、これまでは、アンダーレイ／オーバーレイ・システムにおいて直交性を保持することは達成されていなかった。このように、ＤＳオーバーレイ・システムを有することには最小の利益しかなかった。
【００１０】
従って、アンダーレイ・システムに最小限の悪影響しか与えずにオーバーレイを使用する、アンダーレイ／オーバーレイＣＤＭＡシステムが業界において求められている。
【００１１】
発明の開示
従来のＣＤＭＡシステムの欠陥の中でもとりわけ上記の欠陥を克服するために、本発明に従って構築された通信システムは、アンダーレイ送信およびオーバーレイ送信に対応する。システム能力を向上させ、より広い帯域のＣＤＭＡシステムとのインターオペラビリティを支援し、システムへの影響を最小化するために、本発明に従って構築されたＣＤＭＡシステムは、当該システムによって支援されたアンダーレイ送信と少なくとも部分的に直交するオーバーレイ送信を提供する。
【００１２】
ＣＤＭＡ無線通信システムにおいて使用する、本発明による基地局の１つの構成においては、基地局はアンダーレイ送信とオーバーレイ送信の両方に対応する。かかる構成においては、基地局は移動交換センター、アンダーレイ・ユニット、オーバーレイ・ユニットおよび少なくとも１つの無線周波数（ＲＦ）ユニットへのインターフェイスを含む。当該インターフェイスは、基地局によってサービスを提供される複数の移動局向けの通信を受け取る。これらの通信は、アンダーレイ送信に対応する移動局（ＭＳ）向けのアンダーレイ通信と、オーバーレイ送信に対応するＭＳ向けのオーバーレイ通信とを含む。
【００１３】
アンダーレイ・ユニットは通信のアンダーレイ部分を受け取り、アンダーレイ送信を生成する。オーバーレイ・ユニットは通信のオーバーレイ部分を受け取り、オーバーレイ送信を生成する。次に、アンダーレイ送信とオーバーレイ送信は少なくとも１つのＲＦユニットによって受け取られ、少なくとも１つのアンテナを介して複数のＭＳに送信される。各ＭＳはアンダーレイ送信とオーバーレイ送信の両方を受信する。アンダーレイ送信に対応するＭＳは意図されたアンダーレイ通信を抽出し、一方、オーバーレイ送信に対応するＭＳは意図されたオーバーレイ通信を抽出する。本発明によれば、アンダーレイ・ユニットとオーバーレイ・ユニットとは、アンダーレイ送信と少なくとも部分的に直交するようにオーバーレイ送信を生成する。
【００１４】
基地局も、オーバーレイ送信をアンダーレイ送信と実質的に同期させる、アンダーレイ・ユニットとオーバーレイ・ユニットとに結合された同期ユニットを含むことができる。直交のレベルは、基地局の特定の構成および働きに基づいて決定される。一実施例においては、オーバーレイ送信はアンダーレイ送信にほぼ直交している。もう１つの実施形態では、オーバーレイ送信はアンダーレイ送信と実質的に直交する。どちらの場合にも、提供される信号対雑音の比率は、非直交オーバーレイ・システムにおいて得られる値よりも大幅に改善されている。
【００１５】
オーバーレイ送信を構築するに当たっては、オーバーレイ送信の疑似雑音シーケンスはアンダーレイ送信の疑似雑音シーケンスによってパンクチャされて、直交性の一部を生成することができる。付加的な直交性は、アンダーレイ送信のウォルシュ符号に直交するオーバーレイ送信用のウォルシュ符号を選択することにより得られる。オーバーレイ送信はアンダーレイ疑似雑音シーケンスで拡散されて、直交性の一部を生成することができる。
【００１６】
典型的な構成においては、オーバーレイ送信は、アンダーレイ送信のチップ・レートの整数倍であるチップ・レートを有する。かかる場合には、アンダーレイ送信とオーバーレイ送信との間の同期を発生させることができる。
【００１７】
本発明によるＣＤＭＡ無線通信システムの他の構成においては、オーバーレイ送信は第１の基地局から送信され、アンダーレイ送信はもう１つの基地局から送信される。かかる場合には、同期ユニットは、アンダーレイ送信およびオーバーレイ送信を生成するに当たってアンダーレイ・ユニットおよびオーバーレイ・ユニットによって使用される必要なタイミング制約を提供する。
【００１８】
更に、本発明の他の態様は、以下の図面と明細書を更に参照すれば明らかになるであろう。
【００１９】
図１Ａは個々のサービスエリア内で無線サービスを提供する、本発明に従って構築された無線通信システム１００を図示している。図示した実施例においては、無線通信システム１００は符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）基準に従って動作するが、これはＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ９５ ＣＤＭＡ基準であってもよく、また、本発明の教示を達成するように変更されている。本発明の原理は、他の基準に従って動作する他のＣＤＭＡ無線通信システムにも適用され、そのシステムにおいては、無線通信システム１００の能力を向上させるために、直接拡散（ＤＳ：Ｄｉｒｅｃｔ Ｓｐｒｅａｄ）システムがアンダーレイ・システムを覆っている。
【００２０】
無線通信システム１００は、移動交換センター（ＭＳＣ）１０２、基地局コントローラ（ＢＳＣ）１０４および１０６、並びに複数の基地局１０８〜１１４を含み、これらのそれぞれは、アンテナと基地局トランシーバ・サブシステム（ＢＴＳ）を含む。ＭＳＣ１０２は無線通信システム１００をＰＳＴＮ１１６に結合する。無線通信システムは、例えばＰＳＴＮ１１６に接続された電話１１８と、サービスエリア内で動作している複数の移動局（ＭＳ）１３０、１３２、１３４、１３６および１３８の何れかとの間の通話を提供する。無線通信システム１００も、複数のＭＳ１３０、１３２、１３６および１３８の間での通話を提供する。
【００２１】
ＢＴＳ１０８および１１０はＢＳＣ１０４に結合し、ＢＴＳ１１２および１１４はＢＳＣ１０６に結合している。ＢＴＳ１０８〜１１４は、アンダーレイ送信とオーバーレイ送信の両方に対応するように構成されている。しかし、本発明によれば、ＢＴＳ１０８〜１１４によって提供されるオーバーレイ送信は、アンダーレイ送信に少なくとも部分的に直交している。従って、この動作において、オーバーレイ送信は共通の周波数スペクトルを占めているものの、アンダーレイ送信に対して完全に雑音として現れる訳ではない。従って、本発明に従って送信されるときに、オーバーレイ送信は非直交オーバーレイシステムと比べてシステム能力が増大している。
【００２２】
オーバーレイ送信とアンダーレイ送信との間の直交性は、送信時にオーバーレイ送信とアンダーレイ送信が互いに対してほぼ同期されていることを要求する。順方向リンクでの送信（すなわち、ＢＴＳからＭＳへの送信）は特定のＢＴＳから送信され、利用可能な技術を使って互いに対して同調させることができる。しかし、ＣＤＭＡシステムの逆方向リンク送信（すなわち、ＭＳからＢＴＳへの送信）は、個々のＭＳから個別に送信されるので、通常は同期されない。このため、本明細書中での議論は、主として順方向リンクのＣＤＭＡシステムに適用可能である。しかし、本明細書中で議論している概念は、タイミングの制約が等しく満たされるのであれば、逆方向リンク送信に適用することも可能であろう。
【００２３】
ＢＴＳ１０８は、セル１２０Ａのアンダーレイ送信とセル１２０Ｂのオーバーレイ送信の両方を支援している。同様に、ＢＴＳ１１０、１１２、１１４は、それぞれセル１２２Ａ、１２４Ａおよび１２６Ａにおけるアンダーレイ送信と、それぞれセル１２２Ｂ、１２４Ｂおよび１２６Ｂにおけるオーバーレイ送信とを提供する。本発明によれば、ＢＴＳ１０８〜１１４の何れかによって送信されるオーバーレイ送信は、ＢＴＳ１０８〜１１４によって送信されたアンダーレイ送信と少なくとも部分的に直交する。従って、アンダーレイ・サービスとオーバーレイ・サービスの両方が各ＢＴＳによって提供される。アンダーレイ・システムとオーバーレイ・システムの両方で無線サービスを提供することにより、基本ＣＤＭＡと広帯域ＣＤＭＡオーバーレイ・システムとの間のインターオペラビリティ（相互運用性）が提供される。
【００２４】
図１Ａに図示された無線通信システム１００は、アンダーレイ・システムでの通信に対応する既存のＣＤＭＡシステムと後方互換性があるように構成することができる。更に、システム１００は比較的広い帯域に渡ってオーバーレイ送信を提供する。オーバーレイ送信に対応するように既存のＢＴＳを修正し、また、アンダーレイ送信を継続して提供することにより、システム１００によって提供される能力は増大する。
【００２５】
無線通信システム１００の操作の一例において、ＭＳ１３０はアンダーレイ送信のみを支援している。従って、ＢＴＳ１０８はセル１２０ＡにおけるＭＳ１３０への順方向リンクのアンダーレイ送信を提供する。しかし、ＭＳ１３２および１３４はオーバーレイ送信のみに対応する。従って、ＢＴＳ１１０および１１２は、それぞれセル１２２Ｂおよび１２４Ｂにおける順方向リンクでオーバーレイ送信を使ってＭＳ１３２および１３４に送信する。更に、ＭＳ１３６はアンダーレイ送信に対応し、ＭＳ１３８はオーバーレイ送信のみに対応する。従って、ＢＴＳ１１４はセル１２６Ａにおける順方向リンクでＭＳ１３６にアンダーレイ送信を行うが、セル１２６Ｂにおける順方向リンクではＭＳ１３８にオーバーレイ送信を行う。他の実施例においては、ＭＳのいくつかはアンダーレイ送信とオーバーレイ送信の両方に対応してもよく、アンダーレイ送信かオーバーレイ送信の何れかは、システム負荷と他の操作上の考慮に基づいてＭＳに提供される。
【００２６】
図１Ｂは、オーバーレイセル１６０の境界が、個々にサービス提供を受けるアンダーレイセル１５８の境界を超えて拡大する、ＣＤＭＡセルラーシステム１５０の代替実施形態を図示したシステム図である。図示したように、ＢＴＳ１５２、１５４および１５６は、サービスエリア内における無線サービスを提供する。ＢＴＳ１５２、１５４および１５６は、それぞれセル１５８、１６２および１６４においてアンダーレイ・サービスを提供する。ＢＴＳ１５２は、セル１５８が提供するよりも実質的に大きいエリアにサービスを提供するセル１６０においてオーバーレイ・サービスも提供する。本発明によれば、オーバーレイ・サービスを提供するために全ての基地局を変更する必要はない。ＢＴＳのいくつかはアンダーレイ送信のみを提供してもよく、他のＢＴＳはアンダーレイ送信およびオーバーレイ送信の両方を提供してもよい。かかるシステムにおける操作例においては、ＭＳ１７０、１７２および１７４はアンダーレイ送信を受信し、ＭＳ１７６はオーバーレイ送信を受信する。
【００２７】
図１Ｃは、アンダーレイ送信とオーバーレイ送信が別個の基地局によって扱われる、ＣＤＭＡセルラー・システム１８０のもう１つの実施例を図示したシステム図である。図１Ａを参照して説明したシステムの部品と一致する参照番号をを有する図１Ｃに図示したシステム１８０の部品は共通の機能を有しており、図１Ｃを参照して再度説明は行わない。
【００２８】
ＢＴＳ１８２Ａ、１８４Ａおよび１８６Ａは、それぞれ１９０Ａ、１９２Ａおよび１９４Ａにおけるアンダーレイ送信に対応する。更に、ＢＴＳ１８２Ｂ、１８４Ｂおよび１８６Ｂは、それぞれ１９０Ｂ、１９２Ｂおよび１９４Ｂにおけるオーバーレイ送信に対応する。図示したように、これらのＢＴＳはオーバーレイするセルにおける送信を提供するが、そうするために分離した構造を必要とする。しかし、ＢＴＳ１８８Ａおよび１８８Ｂは、単一の基地局を共有しながら、セル１９６Ａおよび１９６Ｂにおいてアンダーレイ・サービスおよびオーバーレイ・サービスを提供する。従って、図１Ａ、１Ｂおよび１Ｃを精査すれば明らかなように、ＣＤＭＡセルラー・システムは、本発明によるアンダーレイ通信およびオーバーレイ通信に対応するように、異なった方法で構築することもできる。
【００２９】
図１Ｄは、それぞれ周波数で分離された３つのキャリアによってアンダーレイ送信が搬送される通信システムによって占められる周波数スペクトルを図示している。ＣＤＭＡについては、各キャリアは、拡散スペクトルシステムのチップレートによって与えられた帯域幅をほぼ占める。従って、各アンダーレイ・キャリアのスペクトルは、個々のチップレートによって定められる。多重通信チャンネルは、各キャリアのスペクトル内で支援されている。
【００３０】
図１Ｅは、３つの隣接するアンダーレイ・キャリアとオーバーレイ・キャリアとを含む通信システムによって占められた周波数スペクトルを図示している。オーバーレイ・キャリアはアンダーレイ・キャリアの帯域幅の３倍を占めており、３つのアンダーレイ・キャリアとスペクトルを共有している。この３倍の帯域幅を達成するために、オーバーレイ送信はアンダーレイ送信で採用されているチップレートの３倍の大きさのチップレートを採用し、中央アンダーレイ・キャリアのキャリア周波数と一致するキャリア周波数を有する。
【００３１】
オーバーレイのデフォルト方法は非直交オーバーレイである。非直交操作においては、オーバーレイ信号の総エネルギーがアンダーレイ信号と干渉し、アンダーレイ・システムの利用可能な信号対雑音比（ＳＮＲ）を効率的に低下させる。同様に、アンダーレイ信号の総エネルギーはオーバーレイ信号と干渉し、オーバーレイ・システムのＳＮＲを効率的に低下させる。
【００３２】
部分的に直交するオーバーレイの場合には、システムはオーバーレイ・システムからアンダーレイ・システムへの干渉およびその逆の干渉の影響を低減するように設計されている。この方法のために、オーバーレイ信号からのエネルギーの一部は、アンダーレイ信号のエネルギーに直交する。これによって、非直交オーバーレイに関するＳＮＲでの影響は低減される。同様に、アンダーレイ信号からのエネルギーの一部は、オーバーレイ信号のエネルギーに直交しており、これによって非直交オーバーレイに関するオーバーレイ信号についてＳＮＲでの影響は低減される。
【００３３】
直交オーバーレイの場合には、オーバーレイ信号からの全て（ほぼ全て）のエネルギーは、アンダーレイ信号のエネルギーに直交する。この方法のために、アンダーレイ信号のＳＮＲは非オーバーレイ・システムに比例しては変更されない。同様に、アンダーレイ信号からの全て（ほぼ全て）のエネルギーは、オーバーレイ信号のエネルギーと直交し、オーバーレイ信号のＳＮＲは非直交システムの場合のＳＮＲに比例して変更される。この方法は、オーバーレイ・システムとアンダーレイ・システムとの間の直交性を維持するという観点からは非常に魅力的ではあるが、直交的オーバーレイ方法の設計から生ずる、スペクトル特性のために他の重要な問題がある。
【００３４】
図２Ａは、オーバーレイを支援する本発明による（ＢＴＳの）基地局２００の構成を一般的に図示したブロック図である。基地局２００は、オーバーレイ・ユニット２０４とアンダーレイ・ユニット２０６とを結合されたＢＳＣ（図１Ａに図示された構成におけるような）に接続するＢＳＣインターフェイス（Ｉ／Ｆ）を含む。ＢＳＣＩ／Ｆ２０２は、ＢＳＣから受信したデータを、そのデータがオーバーレイ送信とアンダーレイ送信の何れを介して送信されるかに基づいて、オーバーレイ・データとアンダーレイ・データに分割する。アンダーレイ・データはアンダーレイ・ユニット２０６によってＢＳＣＩ／Ｆ２０２から受信され、アンダーレイ送信を生成するように採用されているＣＤＭＡプロトコル基準に従って処理される。更に、オーバーレイ・データはオーバーレイ・ユニット２０４によって受信され、本発明に従って処理されて、少なくとも部分的にアンダーレイ送信に直交するオーバーレイ送信を生成する。同期ユニット２０８は、オーバーレイ送信とアンダーレイ送信が所望の直交性を備えて生成されるように、オーバーレイ・ユニット２０４とアンダーレイ・ユニット２０６の両方に結合される。
【００３５】
オーバーレイ送信とアンダーレイ送信は加算ユニット２１０で結合され、無線周波数（ＲＦ）ユニット２１２に送信される複合信号を生成する。ＲＦユニットは受信した信号にＲＦ変調を遂行し、順方向リンクのアンテナ２１４を介して複合信号を送信する。図２Ａに図示した特定の構成は、一般的に知られているが本発明の原理を図示するのに必要ではないＢＴＳまたは基地局に共通に存在する他のシステムを示していないことをご理解戴けるであろう。
【００３６】
図２Ｂは、オーバーレイを支援する本発明による基地局または多重基地局の構成を図示している。図示したように、オーバーレイ基地局ユニット２５２は、アンダーレイ基地局ユニット２５４とは分離して存在する。アンダーレイ基地局ユニット２５４およびオーバーレイ基地局ユニット２５２は、図１Ａに図示したＢＴＳ１０８〜１１４のような単一のＢＴＳ内に存在してもよいし、アンダーレイ基地局ユニット２５４とオーバーレイ基地局ユニット２５２は、図１Ｃに図示したＢＴＳ１８２Ａおよび１８２Ｂのような別個のＢＴＳに存在してもよい。従って、図２Ｂの構成は、どのようにオーバーレイ送信とアンダーレイ送信が独立したユニットで発生されて、直交性を維持できるのかを示している。共通のアンテナを介した送信は、マルチパス・フェージングのために生ずる直交損失を最小化するために望ましい。
【００３７】
アンダーレイ基地局ユニット２５４は、ＢＳＣインターフェイス（Ｉ／Ｆ）２６４を介してアンダーレイ・データを受信する。ＢＳＣＩ／Ｆ２６４はアンダーレイ・データを受け取るアンダーレイ・ユニット２６６に結合し、アンダーレイ・データを処理して、ＲＦユニット２６８によって受け取られ、アンテナ２７０を介して順方向リンクで送信されるアンダーレイ送信が生成される。オーバーレイ基地局ユニット２５２は、ＢＳＣＩ／Ｆ２５６を介してオーバーレイ・データを受け取る。ＢＳＣＩ／Ｆ２５６は、オーバーレイ・ユニット２５８に結合する。オーバーレイ・ユニット２５８およびアンダーレイ・ユニット２６６は、同期ユニット２０８に結合する。同期ユニット２０８は同期信号をオーバーレイ・ユニット２５８とアンダーレイ・ユニット２６６に提供する。同期信号に基づいて、オーバーレイ・ユニット２５８は、アンダーレイ送信に少なくとも部分的に直交するように、オーバーレイ送信を生成することができる。オーバーレイ送信はＲＦユニット２６０によって受け取られ、アンテナ２７０を介して順方向リンクで送信される。
【００３８】
図３は、ウォルシュ符号と疑似雑音（ＰＮ）シーケンスを備えたデータ信号を拡散する場合の、本発明による操作を図示した図である。ＣＤＭＡシステムにおいては、各ユーザのデータは、他のユーザのデータと直交するように符号化される。通常は、これは図３に示した方法で実現される。情報を含まずオール１として送信されるパイロット・チャンネルと、信号ｘ（ｎ）を含むコード・チャンネルＸと、信号ｙ（ｎ）を含むコード・チャンネルＹとの３つのコード・チャンネルがある。各コード・チャンネルはウォルシュ関数、すなわち、パイロット・チャンネル、チャンネルＸおよびチャンネルＹそれぞれに対応するＷ０、ＷＸおよびＷＹを変調する。ウォルシュ符号化（すなわち、ウォルシュ関数の変調）の後に、コード・チャンネルは結合される（すなわち、ウォルシュ符号の変調に続く加算演算）。
【００３９】
次に、信号は疑似ランダム（ＰＮ）符号によって拡散される。一般的に、信号ｘ（ｎ）とｙ（ｎ）は、ＰＮ拡散に使われるＰＮシーケンスと同様に複雑であってもよい。実際のシステムにおいては、結果として得られる信号ｓ（ｎ）は濾過され、周波数変調され、増幅され、アンテナで送信される。これらの操作は一般的に知られているので、ここでは更に説明はしない。
【００４０】
ウォルシュ符号の使用は、順方向リンク・チャンネル間に直交性を効率的に提供する。ウォルシュ符号は、何れかのウォルシュ符号と他のウォルシュ符号との相関を、それ自体を除いてゼロにするような特殊な特性を有している。この特性は次の式１に表されている。
【００４１】
【数１】
ここで、
【外１】
は排他的論理和演算（すなわち、モジュロ２加算）を表し、Ｎはウォルシュ符号の長さであり、ウォルシュ符号ビットは１および０で構成されている（ＩおよびＱチャンネルにマッピングされた後は１およびー１であり、それによって演算は乗算になる）。かかる特性を備えた符号は定義上、直交である。
【００４２】
図４は、図１Ａ、１Ｂまたは１Ｃに図示されたＭＳに対応するアンダーレイ受信機４００を図示している。図３に図示された信号ｓ（ｎ）は、通信チャンネルを介して空中を送信され、マルチパスフェージングや雑音の増加にさらされることになる。その結果得られる信号はｒ（ｎ）である。通常はＲＦユニットによって遂行される周波数変調、フィルタリングおよびサンプリングの後の信号ｓ（ｎ）に作用する受信機４００は、レーキ受信機として知られている。かかるレーキ受信機の目的は、移動チャンネルになる多数のパスから、いくつかの「フィンガ」で信号エネルギーを集めることである。レーキ受信機の操作は、単純な庭草かきの操作に類似している。
【００４３】
レーキ受信機４００はユーザＸに対応すると仮定する。各レーキ・フィンガ４０２、４０８および４１０は信号を適切なＰＮシーケンスと相関させ、これは信号Ｘ（すなわち、Ｋｘ ｉとなる）のｉ番目のパスに従って時間的に遅れる。一般的に、ＰＮシーケンスと受信した信号は複素量である。次に、信号はパスＸのウォルシュ符号、Ｗｘ（ｎ）と相関させられる。フィルタｈｐ（ｎ）４０４はチャンネル・フィルタであり、＊演算は複素共投演算を示す。位相と利得の修正（すなわち、フィルタ出力の共投での乗算）の後、結果として得られる信号は加算されて信号ｘ’（ｎ）を生ずる。レーキ受信機４００によって遂行される演算は、マルチパス結合および逆拡散に加えて、効果的に式１を実施する。
【００４４】
１つのマルチパスで構成される通信チャンネルについては、Ｗｘ（ｎ）を除く全てのウォルシュ・チャンネルは直交であり、従って抹消される。その時点で各パス内にある１つ以上のパスで構成されるチャンネルについては、直交チャンネルが抹消される。しかし、パス間干渉は抹消されない。一般的には、直交拡散は１つのマルチパス内のチャンネル間干渉を抹消する。
【００４５】
受信機４００では、基地局から他のセルへの総送信電力スペクトル密度（すなわち、全チャンネル）の干渉スペクトル密度の割合、Ｉｏｃは、パラメータＧ＝Ｉｏｒ／Ｉｏｃによって指定されると仮定する。セル（すなわち、基地局）からの距離と幾何配置Ｇとの間には相関関係があるので、パラメータＧは指定された「幾何配置」である。移動局があるセルからのエネルギーＩｏｒは他のセルの干渉Ｉｏｃよりも８−ｄＢ強いので、例えば８−ｄＢの幾何配置はセルに近い場所を示す。他のセルの干渉は基地局から受信したエネルギーと同等に強いので、０−ｄＢの幾何配置はセルから遠い場所を示す。移動受信機でのＳＮＲは次の式２で求められる。
【数２】
【００４６】
ここで、Ｅｃは個々のウォルシュ・チャンネルのチップごとのエネルギーであり、σ１ ２は直交損失による干渉であって、Ｉｏｃは熱雑音を含むものと仮定する。幾何配置の定義に代入し整理すると、次のような式３になる。
【数３】
【００４７】
オーバーレイがないシステムについては、σ１ ２＝０であり、この場合にＳＮＲは次のように求められる。
【数４】
【００４８】
式４は、本発明のオーバーレイ方法の性能を比較するベースラインである。ＣＤＭＡシステムの能力はＳＮＲに比例するので、本発明に従って構築されるシステムの性能と式４に従って動作するシステムとの比較は、能力に関する相対的性能の尺度を提供する。
【００４９】
総通過帯域送信信号ｓ（ｔ）は、アンダーレイ部分とオーバーレイ部分からなり、これらは次の式５で記載される。
【００５０】
【数５】
ここで、ｕ上付文字はアンダーレイ・システムに対応し、ｏ上付文字はオーバーレイ・システムに対応し、ｆｋはｋ番目のアンダーレイ・キャリアのキャリア周波数であり、ｆｃはオーバーレイ・キャリアのキャリア周波数であり、ｘ（ｎ）は対応するキャリア周波数での複合信号であり、ｈ（ｔ）は送信フィルタであり、Ｔｃは対応するシステムのチップ・インターバルである。アンダーレイ・システムおよびオーバーレイ・システムについては、それぞれ、拡散後の複合信号ｘ（ｎ）は次の式６で求められる。
【００５１】
【数６】
【数７】
ここで、
【数８】
はユーザｎｕｓｅｒのｉ番目の符号化された情報シンボルであり、
【数９】
はｘの整数部分を示し、Ｎｃは情報シンボルごとのチップの数であり、
【数１０】
はユーザｎｕｓｅｒに割り当てられたウォルシュ符号のｉ番目のウォルシュ・ビットであり、％はモジュロ除算を示し、ｐ（ｎ）はｎ番目のＰＮチップである。
【００５２】
アンダーレイ受信機に関する受信機フィルタおよび位相修正の単純化したモデルを、図５に図示した。入力ｒ（ｔ）は受信された信号であり、マルチパスフェージングおよび背景雑音付加の後の送信された信号ｓ（ｔ）を含む。受信された信号ｒ（ｔ）はアンダーレイ受信機フィルタによって濾過されるが、このフィルタは所望のチャンネルに対応するアンダーレイ・キャリアの中央に置かれている。図５に図示したそれに続く操作は、周波数変調と位相修正を表す。
【００５３】
位相修正の後に、無雑音ベースバンドと同等な受信された信号は次式によって求められる。
【００５４】
【数１１】
ここで、ｈｕｕ（ｔ）は結合したアンダーレイ送信機と受信機パルスであって、我々がナイキストであると仮定しているものであり、ｈｏｕ（ｔ）は結合したオーバーレイ・システム用の送信フィルタとアンダーレイ・システムの受信機フィルタであり、α（ｐ，ｆｉ，ｔ）は時間ｔにおいてｆｉに中心を置かれたキャリア上のｐ番目のマルチパスシステムでの複合フェージング工程を表す。オーバーレイ・キャリアで中央に置かれ、アンダーレイ・チップレートでサンプリングし、サンプリング位相のために調節するアンダーレイ受信機については、受信された信号は次のようにアンダーレイ部分とオーバーレイ部分とに分解する。
【００５５】
【数１２】
【００５６】
式９の最後の総和は、チップ間干渉（ＩＣＩ）によるオーバーレイ・システムからアンダーレイ・システムへの干渉を表す。一般的には、ｎ回に渡る総和は無限であるが、実際的なシステムにおいては、総和は有限である。信号パルスｈｏｕ（ｔ）がナイキストであるならば、全てのサンプル、ｔ＝ｉＴｃ ｕは、ｉ＝０を例外として、ゼロであろう。実用的なシステムにおいては、ｈｏｕ（ｔ）はオーバーレイ・フィルタと比べて狭帯域であるので、アンダーレイ・フィルタによって殆ど決定される。このとき、総和における基本項は、アンダーレイ送信フィルタのゼロでない部分に対応する。
【００５７】
オーバーレイ・システムからアンダーレイ・システムへの干渉を考慮するに当たっては、全ての相互作用についてキャリア間干渉を考慮しなければならない。例えば、オーバーレイ・キャリアごとに３つのアンダーレイ・キャリアを有するシステムは、各アンダーレイ・チップについて３つの基本ＩＣＩ項になるであろう。かかるシステムについては、基本項はｎ＝ｍ−１、ｎ＝ｍおよびｎ＝ｍ＋１に対応し、中央項（すなわち、ｎ＝ｍ）は最大項に対応する。また、アンダーレイ・フィルタでオーバーレイ入力をフィルタリングすると、オーバーレイ信号のエネルギーの約１／３が拒絶されることに注意して戴きたい。ｆｋ＝ｆｃについては、位相項はゼロである。
【００５８】
オーバーレイ受信機に関する受信機フィルタと位相修正の単純化したモデルを、図６に図示した。位相修正の後に、受信された信号と同等な無雑音ベースバンドは、次の式１０で求められる。
【００５９】
【数１３】
ここで、ｈｕｏ（ｔ）は結合されたアンダーレイ送信機とオーバーレイ受信機であり、ｈ００（ｔ）はオーバーレイ・システムのための送信機および受信機の組み合わせフィルタであって、ナイキストであると仮定する。オーバーレイ・チップレートでサンプリングし、サンプリング位相について調節した後に、受信された信号は次の式１１のようにアンダーレイ部分とオーバーレイ部分とに分解する。
【００６０】
【数１４】
式１１の総和の第１の組は、アンダーレイ・システムからオーバーレイ・システムへの干渉を表す。総和の第２の組は所望の信号（すなわち、オーバーレイ信号）を表す。所望の信号は、それぞれ直交ウォルシュ・チャンネル上で伝送される多くのユーザ用の信号から構成される。アンダーレイ干渉はｎ回に渡る総和から生じ、これはアンダーレイ・チップレートでパルスｈｕｏ（ｔ）を効果的にサンプルするが、受信機フィルタはアンダーレイ送信フィルタに比例して広帯域であるので、パルスｈｕｏ（ｔ）はアンダーレイ送信フィルタによって殆ど決定される。これはオーバーレイ・チップごとにＫ回アンダーレイ・フィルタをサンプリングすることになるのが効果的であり、ここでＫはアンダーレイ・キャリアの数を表す。また、アンダーレイ項ｘｕ（）はＫ個のサンプルについて固定されたままである。ｆｋ＝ｆｃについては、位相項はゼロになる。
【００６１】
微分演算パラメータの例においては、アンダーレイ・システムとオーバーレイ・システムが考慮される。この例においては、アンダーレイ・システムは３つのキャリアからなり、オーバーレイ・システムは帯域幅がアンダーレイ・システムの３倍に等しい１つの広帯域キャリアからなる（図１Ｅに示したように）。直接拡散無線技術の能力（例えば、スペクトル効率）は、ビット／ヘルツという意味ではＣである。スペクトル効率は帯域幅と共に幾分か上昇することが期待されるが、展開における説明の目的では、能力は帯域幅の線形関数であると仮定することができる。更に、各システムの能力は対応する受信機での信号対雑音比に比例すると仮定することができる。
【００６２】
こららの仮定を用いると、独立して（オーバーレイなしに）操作される各システムはＣの能力を有する。オーバーレイ・モードにおいては、両システム（アンダーレイおよびオーバーレイ）の総能力はＣであり、個々のシステムはそれぞれ結合されたシステムの能力を共有する。基地局からの総送信電力はＩｏｒによって与えられていることを想起して戴きたい。最後に、オーバーレイ・システムに割り当てられた送信電力の部分をαと指定する。
【００６３】
非直交オーバーレイの場合については、アンダーレイ送信はオーバーレイ・システムに対する干渉として働く。式３を利用すると、アンダーレイ・システムのＳＮＲは次のように式１２で求められる。
【００６４】
【数１５】
オーバーレイ・システムについては、ＳＮＲは次のように式１３で求められる。
【数１６】
【００６５】
式９によって示されたように、オーバーレイ干渉は１つの基本項である。部分的直交オーバーレイ方法については、オーバーレイ・システムのウォルシュおよびＰＮ構造は、基本干渉項がアンダーレイ・システムに直交するように変更される。
【００６６】
図７は、部分的オーバーレイ操作において、アンダーレイＰＮシーケンスがどのようにオーバーレイＰＮシーケンスによってパンクチャされる（間引かれる）かを図示している。図示したように、１．２２８８ＭｃｐｓのアンダーレイＰＮシーケンス７０２および３．６８６４ＭｃｐｓのオーバーレイＰＮシーケンスが２：１マルチプレークサ７０６に入力され、３．６８６４ＭｃｐｓのパンクチャされたＰＮシーケンス７０８が生成される。付加的な要件は、結合された符号化情報シンボル（パンクチャされたＰＮチップに対応）、ウォルシュ・チップ、およびオーバーレイ・システムのパンクチャされたＰＮチップは、ちょうど他のアンダーレイ受信機のチップのように見える。これは、それぞれＰＮチップａ１、ａ２、ａ３、．．．、およびｂ２、ｂ５、ｂ８．．．、およびｂ３、ｂ６、ｂ９．．．について３つずつの符号化情報シンボルが連続的に送信されるように、符号化情報シンボルを分散することにより達成される。オーバーレイ・ウォルシュ符号がアンダーレイ・ウォルシュ符号と直交になるよう選択することにより、アンダーレイ受信機では、アンダーレイＰＮシーケンスと相関した後に、ａ１、ａ２、ａ３に対応する符号化情報シンボルは、アンダーレイ・ウォルシュ・チャンネルと直交である。
【００６７】
数学的には、ウォルシュ符号での符号化された情報シンボル（３つのキャリア・オーバーレイに関する）の符号化は、ウォルシュ符号での各３つの符号化された情報シンボルの操作および式１４に従ったインターリービングとして説明できる。
【数１７】
根本的に、各符号化された情報シンボル（スケーラ）は、ウォルシュ符号全体（１ＸＮベクトル）を演算し、その結果得られるチップの３つのシーケンスはインターリーブされる。この演算はパラレル・コンバータ（Ｐ／Ｓ）に直列式に実施することができ、これにはウォルシュ符号演算が続き、そして直列変換に並行に行われる。
【００６８】
図８は、前述の説明に一致し、図１Ｅに図示されたようなシステムと互換性がある３つのアンダーレイ・チャンネルに従って設計されたオーバーレイ送信機８００を図示している。ユーザ情報ビットｄｕ（ｔ）は９．６ｋｂｐｓで到着し、レート１／３順方向エラー修正コード（ＦＥＣ：Ｆｏｒｗａｒｄ Ｅｒｒｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）エンコーダ８０２に入力されて、２８．８ｋｂｐｓの出力を生成する。ブロック８０６でのＱＰＳＫマッピングの後、符号化された情報シンボルは直列・並列（Ｓ／Ｐ）変換器８０８によって３つの並列パスに変換され、８１０Ａ、８１０Ｂおよび８１０Ｃを介して図示したようなウォルシュ符号の変調がこれに続く。採用されるウォルシュ符号は２５６ビットのウォルシュ符号である。
【００６９】
並列・直列（Ｐ／Ｓ）変換器８１２は次に、各パスからの１ビットを連続的にインターリーブすることにより、並列ビット・ストリームを直列ビット・ストリームに変換する。かかるインターリービングは、３．６８６４ミリオンチップ／秒（Ｍｃｐｓ）のチップ・レートを結果として生ずる。次に、やはり３．６８６４Ｍｃｐｓの速度で到着するオーバーレイＰＮシーケンスにより信号を乗算することによって、信号は複合拡散ユニット８１４により穿刺されたオーバーレイＰＮで拡散される。従って、３．６８６４Ｍｃｐｓの出力チップ・レートで複合拡散ユニット８１４によって出力が生成される。
【００７０】
信号は次に８２０Ａと８２０Ｂで変調され８２２で結合されて、オーバーレイ信号ｓｏ（ｔ）を形成する。Ｓ／Ｐ変換、ウォルシュ符号化およびＰ／Ｓ変換は、同期化ユニット８１６によって提供される同期化で、符号化された情報シンボルはオーバーレイおよびアンダーレイＰＮチップと適切に整列させられることを確実にする。
【００７１】
受信機では、逆Ｓ／ＰおよびＰ／Ｓ操作が遂行される。適切なＰＮシーケンスと相関した後に、パンクチャされたオーバーレイＰＮ符号の部分は、アンダーレイ受信機でディスクランブル（「アンカバー」、スクランブル解除）される。オーバーレイ信号をアンダーレイ・ウォルシュ符号に直交するウォルシュ符号で符号化することにより、オーバーレイ・システムからの順方向リンク送信（基本干渉項）のこのアンカバーされた部分は、アンダーレイ符号と直交する。
【００７２】
ほぼ直交する技術用の送信機は図８に示したものと類似であるが、ブロック８１０Ａ、８１０Ｂおよび８１０Ｃの並列パス上の各ウォルシュ符号は固有のものであり、ＰＮシーケンスはアンダーレイＰＮシーケンスからなる。スペクトルが全てのアンダーレイ・キャリアを覆うように、並列パス上のウォルシュ・チャンネルは固有のものでなければならない。この点は、オーバーレイ送信機はあらゆるユーザについてＫウォルシュ・チャンネルを消費するので、利用可能なウォルシュ・チャンネルに影響する。アンダーレイ受信機については、このオーバーレイ方法は、式９に従った３つの基本干渉項が取り消されるという利点を有する。しかし、結果として得られる信号、マルチパス解法および受信機の性能に関して他の問題がある。
【００７３】
オーバーレイＰＮシーケンスは、式１５に従い、アンダーレイ・チップレートの３倍のチップレートで各アンダーレイＰＮチップを３回繰り返すことからなる。
【数１８】
これは、オーバーレイ操作についてアンダーレイＰＮシーケンスとチップレートを効果的に使い、部分的に直交するオーバーレイ信号を生成することにつながる。その結果、ＰＮ拡散は信号をアンダーレイ・システムの信号に拡散するだけである。拡散の残りの部分はウォルシュ符号化から得られる。３つのアンダーレイ・チャンネルのオーバーレイ用のウォルシュ符号化は、あらゆる３つの符号化された情報シンボルのグループを固有のウォルシュ符号によって乗算し、それに続いて結果として得られる３つのシーケンスのそれぞれのインターリービングからなる。これは式１６で記載される。
【数１９】
【００７４】
オーバーレイおよびアンダーレイ・ウォルシュ符号の管理用の規則を定義するために、ウォルシュ符号のいくつかの一般的特性をまず解説する。ウォルシュ符号のセットＷＭは次のように式１７によって定義される。
【数２０】
【００７５】
ここでこのセットにはＭウォルシュ符号があり、このセットの各ウォルシュ符号Ｗｍ Ｍは長さＭであり、各ウォルシュ符号ビットｗｎ，ｍ Ｍは１または０である。ウォルシュ符号セットＷＭが
【数２１】
で始まって生成されると、Ｍは２の累乗であり、ｎ≠ｍのとき各ウォルシュ符号Ｗｍ Ｍは他のウォルシュ符号Ｗｎ Ｍに直交している。
【００７６】
ウォルシュ符号のセットは、次の式によって求められる著名なアダマール行列で構成される。
【数２２】
セットＷＭ／２におけるウォルシュ符号はセットＷＭに含まれていることに注意して戴きたい。更に、セットＷＭにおける何れのウォルシュ符号も次の形式である。
【数２３】
【００７７】
ここで、この形式は、部分的直交オーバーレイと直交オーバーレイの方法に関するオーバーレイおよびアンダーレイウォルシュ符号を選択する規則を決定する。非直交オーバーレイ方法については、ウォルシュ符号へのオーバーレイ・システムおよびアンダーレイ・システムの影響や、これらからウォルシュ符号への影響はない。オーバーレイ・システムは、オーバーレイ・システムについて許可されている何れのウォルシュ符号を使用してもよい。アンダーレイ・システムは、アンダーレイ・システムについて許可されている何れのウォルシュ符号を使用してもよい。
【００７８】
部分的直交オーバーレイ方法およびほぼ直交オーバーレイ方法については、オーバーレイ・システムとアンダーレイ・システムとの間で共有するウォルシュ符号は例として示した。実施には、次の例の多くの形式が発生することがある。オーバーレイ・ユーザに長さＭのウォルシュ符号が割り当てられると仮定すると、この場合にこのウォルシュ符号は前述したように構成される。同様に、アンダーレイ・ユーザは長さＭ／２のウォルシュ符号を割り当てられる。以下で示すように、オーバーレイ・ウォルシュ符号とアンダーレイ・ウォルシュ符号を適切に選択すれば、オーバーレイ・システムおよびアンダーレイ・システムは部分的直交オーバーレイ特性の恩恵を受ける。アンダーレイ・ユーザがウォルシュ符号Ｗｎ Ｍ／２を割り当てられると仮定すると、この場合に０＜ｍ≦Ｍ／２である。オーバーレイ・ウォルシュ符号は式２０の形式であるので、何れのオーバーレイ・ウォルシュ符号Ｗｍ Ｍ（ここでｎ≠ｍかつｎ≠ｍ＋Ｍである）はＷｎ Ｍ／２に直交する。これが示唆するのは、アンダーレイ・システムによって使用される何れのウォルシュ符号も、オーバーレイ・システムによる使用から２つのウォルシュ符号を抹消するということである。
【００７９】
オーバーレイ・ウォルシュ符号とアンダーレイ・ウォルシュ符号との間のこの関係は、オーバーレイ・システムとアンダーレイ・システムとの間の調整されたウォルシュ符号の使用の方法を示唆している。換言すれば、ウォルシュ符号ｍがアンダーレイ・システムによって使用されていれば、０＜ｍ≦Ｍ／２の場合に、オーバーレイ・システムはウォルシュ符号ｎ＝ｍまたはｎ＝ｍ＋Ｍを使用しないでもよい。逆に、ウォルシュ符号ｎがオーバーレイ・システムによって使用されていれば、０＜ｎ≦Ｍの場合に、アンダーレイ・システムはウォルシュ符号ｍ＝ｎを使用しないでもよい。あるいは、Ｍ／２＜ｎ≦Ｍの場合、ウォルシュ符号ｍ＝ｎ−Ｍをアンダーレイ・システムは使用しないでもよい。
【００８０】
アンダーレイ・システムが長さ１２８のウォルシュ符号を採用すると仮定する。３つのアンダーレイ・キャリアと長さ２５６のウォルシュ符号とを備えたオーバーレイ・システムを適用してもよい。ＮＷ ｕウォルシュ符号が使用されていると仮定する。これは、オーバーレイ・システムについてウォルシュ符号
【数２４】
という差を得ることになる。例えば、ＮＷ ｕ＝３２であれば、ＮＷ ０＝１８２である。
【００８１】
直交オーバーレイ方法用のオーバーレイ・ウォルシュ符号とアンダーレイ・ウォルシュ符号との間の関係が、部分的直交オーバーレイ方法のものと類似である。相違は、直交オーバーレイ方法がオーバーレイ・チャンネルごとに３つのウォルシュ符号を消費することから生ずる。換言すれば、式２１はやはり適用されるが、３つのアンダーレイ・キャリアのオーバーレイにつては、オーバーレイ・システムによって支援されたオーバーレイ・チャンネルの数はＮＷ ０／３である。例えば、ＮＷ ｕ＝３２では、ＮＷ ０＝１８２であり、これは１８２／３≒６０のオーバーレイ・チャンネルを収容するであろう。
【００８２】
ほぼ直交オーバーレイ方法については、オーバーレイ・ユーザとアンダーレイ・ユーザとの間のウォルシュ符号の調整は次のとおりである。３キャリア・オーバーレイについては、各オーバーレイ・チャンネルがウォルシュ符号Ｗｎ１ Ｍ、Ｗｎ２ Ｍ、およびＷｎ３ Ｍを採用していると仮定する。このときウォルシュ符号ｍがアンダーレイ・システムによって使用されているのであれば、０＜ｍ≦Ｍ／２の場合に、オーバーレイ・システムはウォルシュ符号ｎ１＝ｍまたはｎ１＝ｍ＋Ｍ、ｎ２＝ｍまたはｎ２＝ｍ＋Ｍおよびｎ３＝ｍまたはｎ３＝ｍ＋Ｍを使用しないでもよい。逆に、ウォルシュ符号ｎ１、ｎ２およびｎ３がオーバーレイ・システムによって使用されているならば、０＜ｎ１≦Ｍ／２の場合に、アンダーレイ・システムはウォルシュ符号ｍ＝ｎ１を使用しないでもよく、あるいは、Ｍ／２＜ｎ１≦Ｍの場合に、アンダーレイ・システムはウォルシュ符号ｍ＝ｎ１−Ｍを使用しないでもよい。０＜ｎ２≦Ｍ／２の場合に、アンダーレイ・システムはウォルシュ符号ｍ＝ｎ２を使用しないでもよく、あるいは、Ｍ／２＜ｎ２≦Ｍの場合に、アンダーレイ・システムはウォルシュ符号ｍ＝ｎ２−Ｍを使用しないでもよい。また、０＜ｎ３≦Ｍ／２の場合に、アンダーレイ・システムはウォルシュ符号ｍ＝ｎ３を使用しないでもよく、あるいは、Ｍ／２＜ｎ３≦Ｍの場合に、アンダーレイ・システムはウォルシュ符号ｍ＝ｎ３−Ｍを使用しないでもよい。
【００８３】
図９は、図８のオーバーレイ送信機と共に使用できるアンダーレイ送信機９００を図示している。図示したアンダーレイ送信機９００は、３つのアンダーレイ・キャリアと１つのオーバーレイ・キャリアを有するシステムに対応し、従って、オーバーレイ・チップレートはアンダーレイ・チップレートの３倍である。図示したアンダーレイ送信機９００は１つのアンダーレイ・チャンネルを支援し、図８のオーバーレイ送信機８００の単純化のために１つのオーバーレイ・チャンネルを支援するように示したが、実際のシステムはオーバーレイ・キャリア上に多数のオーバーレイ・チャンネルを有し、アンダーレイ・キャリア上に多数のアンダーレイ・チャンネルを有するであろう。
【００８４】
ユーザ情報ビットｄＵ（ｔ）は９．６ｋｂｐｓで到着し、速度１／２ＦＥＣエンコーダ９０２に入力されて、１９．２ｋｂｐｓでの出力を生成する。データは次に、マルチパス・フェージングによって引き起こされるバースト誤りに対して保護するために、ブロック・インターリーバ９０４によってインターリーブされる。ブロック９０６でのＱＰＳＫマッピングの後、シンボル・レートは９．６ｋｓｐである。生成された情報は次に変調器９０８において１２８ビットウォルシュ符号で変調され、これは、１．２２８８Ｍｃｐｓのウォルシュ・チップレートとなる。次に、信号はアンダーレイＰＮシーケンスによる複合拡散ユニット９１０によって拡散され、１．２２８８Ｍｃｐｓの出力チップレートを生ずる。同期ユニット８１６は複合拡散ユニット９１０が、適切にオーバーレイ送信とアンダーレイ送信とを同期させることを可能にすることに注意して戴きたい。信号は次に９１４Ａおよび９１４Ｂで変調され、結合されてアンダーレイ信号ｓＵ（ｔ）を形成する。
【００８５】
アンダーレイ送信機９００とオーバーレイ送信機８００の重要な要件は、オーバーレイ・チップレートがアンダーレイ・チップレートの整数倍でなければならないことである。この要件は、オーバーレイ送信機のＰＮシーケンス・クロックがアンダーレイ送信機のＰＮシーケンス・クロックの３倍、すなわち、３．６８６４Ｍｃｐｓ対１．２２８８Ｍｃｐｓである、図８および図９に示したシステムの例において満たされる。
【００８６】
部分的直交オーバーレイ方法および直交オーバーレイ方法は共に、オーバーレイ・システムとアンダーレイ・システムとの間のタイミングを厳正に維持することを必要とする。例えば、オーバーレイ・システムとアンダーレイ・システムとの間に直交性を確立するために、オーバーレイ・システムとアンダーレイ・システムのタイミングは、チップ時間のごく僅かな部分内に維持しなければならない。そうしないと、例えば、アンダーレイ・システムとオーバーレイ・システムのタイミングが１つ以上のチップによって誤って整列された場合に、非直交オーバーレイ方法の程度にまで性能が低下する。オーバーレイ・システムとアンダーレイ・システムとの間のタイミングを厳正に維持するための最も直接的な方法は、両方のユニットのチップ・クロックが同期するように、オーバーレイ・システムとアンダーレイ・システムを１つの基地局ユニットに統合することである。このようにすれば、両システム（オーバーレイおよびアンダーレイ）の間のタイミングは厳正に維持することができる。しかし、図２Ｂに図示したように、基地局ユニットの間で厳正なタイミングが維持されているのであれば、オーバーレイ送信機とアンダーレイ送信機は別個の基地局ユニットに常駐していてもよい。
【００８７】
図１０は、本発明による同期ユニット１０００の構造の例を示している。同期ユニット１０００は、ＰＮオーバーレイクロック（例えば、図８に図示した３．６８６４Ｍｃｐｓレート）を生成するクロック発生回路１００２を含む。ＰＮオーバーレイクロックは、図８の複合拡散ユニット８１４と、同期ユニットのオーバーレイ周波数無線ドライバ１００４とによって受信される。この例においては、オーバーレイ周波数無線ドライバ１００４はオーバーレイＰＮクロックを３で割って、図９の複合拡散ユニット９１０に提供されるアンダーレイＰＮクロックを生ずる。
【００８８】
図１１は、送信を受信し、その送信を逆拡散してオーバーレイ通信を抽出するように構成された移動局のレーキ受信機１１００を示している。本明細書中で説明したオーバーレイ方法の何れについても、アンダーレイ・システムに対応する移動局は変調を必要としない。しかし、オーバーレイ・システムに対応する移動局は、オーバーレイ・システムによって送信された信号を受信するように設計されている。移動局はまた、アンテナ（図示せず）に結合されたＲＦユニットなどの公知の部品をも含む。レーキ受信機１１００はＲＦユニットに結合し、入力信号ｒ（ｎ）を受信する。レーキ受信機１１００によって発生された出力信号ｘ’（ｎ）は、通信パスを完了するのに使用される移動局（図示せず）の付加的処理機器によって受信される。これら他の部品は一般的に知られているので、本明細書中では更に説明はしない。
【００８９】
レーキ受信機１１００の第１のフィンガ１１０２は、まず入力信号ｒ（ｎ）をオーバーレイＰＮ符号と相関させる。部分的直交オーバーレイ方法の場合については、オーバーレイＰＮはアンダーレイＰＮシーケンスに穿刺して入れられる。直交オーバーレイ方法については、オーバーレイＰＮ符号はアンダーレイＰＮシーケンスそのものである。ＰＮシーケンス相関器を介したＰＮシーケンスとの相関の後に、信号は直列・並列変換器１１０２に提供され、ウォルシュ符号相関器を使用する適切なウォルシュ符号（すなわち、送信機で使用されるものに対応）による相関と、総和ブロック１１０６での総和演算と、並列・直列変換器１１０８での並列・直列操作とがそれに続く。発生された信号は次に、レーキ受信機１１００の他のフィンガ１１１０および１１１２からの信号と結合されてｘ’（ｎ）を生ずる。
【００９０】
図１２は、オーバーレイ・チャンネルと中心周波数を共有するアンダーレイ・チャンネルの性能を示している。曲線１２０２は非直交オーバーレイ・システムにおけるアンダーレイ・チャンネルの性能を表し、曲線１２０４は部分的直交オーバーレイ・システムにおけるチャンネルの性能を表し、曲線１２０６は完全直交オーバーレイ・システムにおけるチャンネルの性能を表している。オーバーレイ・システムについては、送信機フィルタと受信機フィルタはアンダーレイ・フィルタの３倍の帯域幅になるように設計されている。性能は、中央オーバーレイ・チャンネルについて、すなわち、オーバーレイ・キャリアに関する周波数オフセットなしに示されている。図示したように、部分的直交およびほぼ直交オーバーレイ操作の両方については、非直交オーバーレイに比して大幅なゲインが得られる。
【００９１】
図１３は、オーバーレイ・チャンネルの中心周波数に対してオフセットされたオーバーレイ・チャンネルの性能を図示している。曲線１３０２は非直交オーバーレイ・システムにおけるチャンネルの性能を表し、曲線１３０４は部分的直交オーバーレイ・システムにおけるチャンネルの性能を表している。
【００９２】
式９で示したオーバーレイ・チャンネルに関して周波数がオフセットされたアンダーレイ・チャンネルについては、性能に影響する付加的な周波数項がある。周波数オフセットは、特定のシステム要件の機能である。一例においては、このオフセットは約２４０ｋＨｚ（実際には１．２２８８ＭＨｚ＋２４０ｋＨｚ）である。正味効果は、アンダーレイ受信機において、直交するように設計されたオーバーレイ・チップがこの周波数項によって変調されることである。ウォルシュ関数セットは、２つの異なったウォルシュ符号を乗算する場合に、乗算の下では閉じられていることに注意して戴きたい。
【００９３】
この公知の特性で、所望のウォルシュ関数で相関した後に、１つのオーバーレイ・ウォルシュ・チャンネルから他のオーバーレイ・ウォルシュ・チャンネルへの干渉は結果として生ずるウォルシュ関数を見ることおよび、受信機逆拡散演算の後の剰余を見ることにより計測することができる。これは次の正規化した式２２によって表され、
【数２５】
これは、余弦関数および、逆拡散演算の合計および切り捨て部分によって遂行されるような総和でのウォルシュ符号ｉの変調を示す。総干渉は、他の全てのウォルシュ・チャンネルによる干渉の合計からなる。この式を評価したところ、結果は殆どのウォルシュ・チャンネルについてこの寄与は小さいことを示している。
【００９４】
本発明は様々な変更また代替形態が可能であり、その特定の実施例は図面および詳細な説明において例として示したものにすぎない。しかし、図面および詳細な説明は本発明を開示した特定の形式のみに限定することを意図したものではなく、逆に、本発明は請求の範囲によって定義される本発明の趣旨および範囲内に入る全ての変更、均等物および代替物を包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】アンダーレイシステムと、アンダーレイ・システムに少なくとも部分的に直交して動作するＤＳオーバーレイ・システムとを有するＣＤＭＡセルラー・システムを図示したシステム図である。
【図１Ｂ】オーバーレイセルが、個々のサービス提供を受けるアンダーレイセルの境界を超えて拡張している、ＣＤＭＡセルラー・システムの代替実施形態を図示したシステム図である。
【図１Ｃ】アンダーレイ送信とオーバーレイ送信とが別々の基地局によって提供される、ＣＤＭＡセルラー・システムのもう１つの実施例を図示したシステム図である。
【図１Ｄ】多重アンダーレイ・キャリアに対応する通信システムによって占められる周波数スペクトルの図である。
【図１Ｅ】多重アンダーレイ・キャリアおよび単一のオーバーレイ・キャリアを有する通信システムによて占められた周波数スペクトルの図である。
【図２Ａ】アンダーレイ・システムとオーバーレイ・システムの両方に対応する、本発明による基地局の一部の構成を一般的に図示したブロック図である。
【図２Ｂ】アンダーレイ・システムとオーバーレイ・システムの両方に対応する、本発明による基地局（または多重基地局）の構成を一般的に図示したブロック図である。
【図３】ウォルシュ符号と疑似雑音（ＰＮ）シーケンスでデータ信号を拡散させることにおける、本発明による操作を図示した図である。
【図４】本発明によるレーキ受信機の構成を図示した図である。
【図５】本発明による信号処理操作を図示した図である。
【図６】本発明による信号処理操作を図示した図である。
【図７】アンダーレイＰＮシーケンスをオーバーレイ送信に穿刺して入れて、アンダーレイ・システムにおけるオーバーレイ送信の部分的な直交性を生成する方法を図示した図である。
【図８】本発明に従って構築されたオーバーレイ送信機を図示したブロック図である。
【図９】本発明に従って構築されたアンダーレイ送信機を図示したブロック図である。
【図１０】本発明に従って構築された同期ユニットを図示したブロック図である。
【図１１】オーバーレイ・システム送信を受信するように動作する、本発明によるレーキ受信機の構成を図示した図である。
【図１２】本発明の利益なしに動作するＣＤＭＡチャンネルと比較した、本発明に従って動作するＣＤＭＡチャンネルの性能を図示した図である。
【図１３】本発明の利益なしに動作するＣＤＭＡチャンネルと比較した、本発明に従って動作するＣＤＭＡチャンネルの性能を図示した図である。
【符号の説明】
１００ 無線通信システム
１０２ 移動交換センター（ＭＳＣ）
１０４ 基地局コントローラ（ＢＳＣ）
１０６ 基地局コントローラ（ＢＳＣ）
１０８ 基地局 １１０ 基地局
１１２ 基地局 １１４ 基地局
１１６ ＰＳＴＮ １１８ 電話
１２０Ａ セル １２０Ｂ セル
１２２Ａ セル １２２Ｂ セル
１２４Ａ セル １２４Ｂ セル
１２６Ａ セル １２６Ｂ セル
１３０ 移動局（ＭＳ） １３２ 移動局（ＭＳ）
１３４ 移動局（ＭＳ） １３６ 移動局（ＭＳ）
１３８ 移動局（ＭＳ） １５０ ＣＤＭＡセルラーシステム
１５２ ＢＴＳ １５４ ＢＴＳ
１５６ ＢＴＳ １５８ アンダーレイセル
１６０ オーバーレイセル １６２ セル
この発明の属する技術分野
本発明は一般的にはセルラー無線通信に関し、更に詳細には、共通のスペクトルを占めるアンダーレイ・システムと直接拡散（ＤＳ）オーバーレイ・システムとを有し、オーバーレイ・システムはアンダーレイ・システムに対して少なくとも部分的には直交的に作用する符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ：Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）セルラー無線通信システムに関する。
【０００２】
関連技術の説明
セルラー無線通信システムは、地理的サービスエリアに渡って分散する複数の基地局を含むものとして一般的には知られている。それぞれの基地局は少なくとも１つのアンテナと基地局トランシーバ・システム（ＢＴＳ：Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｃｅｉｖｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ）とを含み、個々のセル内で無線サービスを提供する。ＢＴＳは基地局コントローラ（ＢＳＣ：Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）に結合しており、各ＢＳＣは複数のＢＴＳを制御している。ＢＳＣは、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ：Ｐｕｂｌｉｃ Ｓｗｉｔｃｈｅｄ Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ）に接続されている移動交換センター（ＭＳＣ：Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｃｅｎｔｅｒ）と他のＭＳＣにも結合している。ＢＴＳ、ＢＳＣ、ＭＳＣは全体として、それぞれのサービスエリア内で動作する移動局（ＭＳ：Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｔａｔｉｏｎ）に対する無線通達範囲を提供する無線ネットワークを形成している。
【０００３】
無線通信システムは、多様なプロトコル基準に従って動作する。世界的に利用されている１つの特定の基準は、ＣＤＭＡプロトコル基準である。ＣＤＭＡは、多重拡散スペクトル信号が共通の周波数帯で同時に送受信される直接シーケンス拡散スペクトル・システムである。ＣＤＭＡシステムにおいては、各移動局（ＭＳ）には、ＭＳに送信されたりＭＳから受信される信号を識別する特異なウォルシュ符号を割り当てることができる。
【０００４】
そのシステムの下での操作例においては、ＢＴＳから第１のＭＳへの順方向リンク信号は第１のウォルシュ符号で拡散されてから送信され、送信の工程は疑似雑音（ＰＮ）スクランブリング（拡散、ｓｐｒｅａｄｉｎｇ）を含む。同様に、ＢＴＳから第２のＭＳに送信される順方向リンク信号は第２のウォルシュ符号で拡散されてから、おそらくＢＴＳから第１のＭＳへの送信と同時に送信される。第１のＭＳの受信機はそのアンテナでＢＴＳによって送信された全てのエネルギーを受信する。しかし、ウォルシュ符号チャンネルは直交するので、第１のウォルシュ符号で受信した信号をディスプレッド（ｄｅｓｐｒｅａｄ、逆拡散）させた後に、逆拡散器は第１のＭＳに向けられたエネルギーを全て出力するが、直交損失のため第２、第３などのＭＳに向けられたエネルギーは全く出力しないか、ごく僅かな部分しか出力しない。同様に、第２のＭＳは第２のウォルシュ符号で受信した順方向リンク信号を逆拡散して、それに向けられた順方向リンクのエネルギーを受信する。それぞれのＭＳは逆拡散された信号エネルギーに作用して、個々のＭＳに向けられたデータを抽出する。順方向リンクに収容されるユーザの数は、直交損失、セル間干渉および、熱雑音による干渉など他の干渉のため、セル内干渉によって制限される。
【０００５】
いくつかの専用アプリケーション（例えば固定されたアクセス）においては、逆方向リンク・チャンネルはウォルシュ符号が逆方向リンクのユーザを分離するように編成できる。しかし、典型的なケースにおいては、逆方向リンクは厳格に干渉に制限されている。ウォルシュ符号を使って信号が編成されるこのような特殊なケースにおいては、ＭＳからＢＴＳへの逆方向リンクでの操作は、順方向リンクでの操作に類似している。複数のＭＳは、個々の割り当てられたウォルシュ符号によって拡散されたそれぞれの逆方向リンクの送信で逆方向リンクで同時にＢＴＳに送信する。ＢＴＳの受信機は複合逆方向リンク信号を受信し、予想されるウォルシュ符号で逆方向リンクの送信を逆拡散して、第１、第２、第３などのＭＳから受信した信号を抽出する。ＢＴＳは次にそれぞれ逆拡散された信号に作用して、ＭＳによって送信されたデータを抽出する。
【０００６】
ＣＤＭＡシステムの他のユーザに向けられた信号は、直交損失のために他のユーザには雑音と思われることがあるため、またこれらは他のセルからのものであるため、あるいはこれらは直交ではないため、ＣＤＭＡ能力は干渉によって制限される。同じスペクトルを使用してもやはり十分な性能を得ることができるユーザの数は、全体として捉えた全ユーザが発生する総干渉電力によって判断される。従って、何れかの周波数スペクトルで各ＢＴＳによって支援されうるユーザの数は限定されている。ＣＤＭＡシステムの能力を向上させるためには、基地局を追加してサービスエリア内のセルの数を増加させてもよい。しかし、セルを追加したとしても、しばしば小さい地理的範囲に負荷が集中することがあるので、隣接するセルの負荷が軽いのに、特定のセルは過負荷のままであることがある。
【０００７】
従って、ＣＤＭＡシステムにおける過密さを克服するために解決策が提案されてきた。１つの解決策は、単一のサービスエリア内で多重キャリアを割り当てて、多重キャリアのそれぞれが個々のオーバーレイセルを受け持つようにすることを含む。多重キャリアの操作においては、各キャリアは、利用可能なスペクトルの他の割り当てられたセグメントとオーバーラップしない利用可能なスペクトルのセグメントを割り当てられる。いくつかの移動局はキャリア周波数の１つでサービス提供を受け、他の移動局は他のキャリア周波数でサービス提供を受ける。
【０００８】
能力を改善するもう１つの方法は、より広い帯域幅を備えたキャリアを配備することである。これによって、広帯域ユーザの改善されたスペクトル特性のためにシステム能力は改善される。しかし、基本キャリアシステムと広帯域キャリアシステムのインターオペラビリティ（相互運用性）は、同じ周波数スペクトルで同じシステムを配備する必要が生ずるので問題となるであろう。
【０００９】
インターオペラビリティの問題に取り組む特定の解決策は、オーバーレイ・システムとアンダーレイ・システムが少なくとも部分的に周波数スペクトルを共有するように、アンダーレイ・システム上でオーバーレイ・システムが動作する直接拡散（ＤＳ）オーバーレイである。直交送信を採用したＣＤＭＡシステムにおいて、重要な要素は送信の直交性を維持するための試みである。しかし、これまでは、アンダーレイ／オーバーレイ・システムにおいて直交性を保持することは達成されていなかった。このように、ＤＳオーバーレイ・システムを有することには最小の利益しかなかった。
【００１０】
従って、アンダーレイ・システムに最小限の悪影響しか与えずにオーバーレイを使用する、アンダーレイ／オーバーレイＣＤＭＡシステムが業界において求められている。
【００１１】
発明の開示
従来のＣＤＭＡシステムの欠陥の中でもとりわけ上記の欠陥を克服するために、本発明に従って構築された通信システムは、アンダーレイ送信およびオーバーレイ送信に対応する。システム能力を向上させ、より広い帯域のＣＤＭＡシステムとのインターオペラビリティを支援し、システムへの影響を最小化するために、本発明に従って構築されたＣＤＭＡシステムは、当該システムによって支援されたアンダーレイ送信と少なくとも部分的に直交するオーバーレイ送信を提供する。
【００１２】
ＣＤＭＡ無線通信システムにおいて使用する、本発明による基地局の１つの構成においては、基地局はアンダーレイ送信とオーバーレイ送信の両方に対応する。かかる構成においては、基地局は移動交換センター、アンダーレイ・ユニット、オーバーレイ・ユニットおよび少なくとも１つの無線周波数（ＲＦ）ユニットへのインターフェイスを含む。当該インターフェイスは、基地局によってサービスを提供される複数の移動局向けの通信を受け取る。これらの通信は、アンダーレイ送信に対応する移動局（ＭＳ）向けのアンダーレイ通信と、オーバーレイ送信に対応するＭＳ向けのオーバーレイ通信とを含む。
【００１３】
アンダーレイ・ユニットは通信のアンダーレイ部分を受け取り、アンダーレイ送信を生成する。オーバーレイ・ユニットは通信のオーバーレイ部分を受け取り、オーバーレイ送信を生成する。次に、アンダーレイ送信とオーバーレイ送信は少なくとも１つのＲＦユニットによって受け取られ、少なくとも１つのアンテナを介して複数のＭＳに送信される。各ＭＳはアンダーレイ送信とオーバーレイ送信の両方を受信する。アンダーレイ送信に対応するＭＳは意図されたアンダーレイ通信を抽出し、一方、オーバーレイ送信に対応するＭＳは意図されたオーバーレイ通信を抽出する。本発明によれば、アンダーレイ・ユニットとオーバーレイ・ユニットとは、アンダーレイ送信と少なくとも部分的に直交するようにオーバーレイ送信を生成する。
【００１４】
基地局も、オーバーレイ送信をアンダーレイ送信と実質的に同期させる、アンダーレイ・ユニットとオーバーレイ・ユニットとに結合された同期ユニットを含むことができる。直交のレベルは、基地局の特定の構成および働きに基づいて決定される。一実施例においては、オーバーレイ送信はアンダーレイ送信にほぼ直交している。もう１つの実施形態では、オーバーレイ送信はアンダーレイ送信と実質的に直交する。どちらの場合にも、提供される信号対雑音の比率は、非直交オーバーレイ・システムにおいて得られる値よりも大幅に改善されている。
【００１５】
オーバーレイ送信を構築するに当たっては、オーバーレイ送信の疑似雑音シーケンスはアンダーレイ送信の疑似雑音シーケンスによってパンクチャされて、直交性の一部を生成することができる。付加的な直交性は、アンダーレイ送信のウォルシュ符号に直交するオーバーレイ送信用のウォルシュ符号を選択することにより得られる。オーバーレイ送信はアンダーレイ疑似雑音シーケンスで拡散されて、直交性の一部を生成することができる。
【００１６】
典型的な構成においては、オーバーレイ送信は、アンダーレイ送信のチップ・レートの整数倍であるチップ・レートを有する。かかる場合には、アンダーレイ送信とオーバーレイ送信との間の同期を発生させることができる。
【００１７】
本発明によるＣＤＭＡ無線通信システムの他の構成においては、オーバーレイ送信は第１の基地局から送信され、アンダーレイ送信はもう１つの基地局から送信される。かかる場合には、同期ユニットは、アンダーレイ送信およびオーバーレイ送信を生成するに当たってアンダーレイ・ユニットおよびオーバーレイ・ユニットによって使用される必要なタイミング制約を提供する。
【００１８】
更に、本発明の他の態様は、以下の図面と明細書を更に参照すれば明らかになるであろう。
【００１９】
図１Ａは個々のサービスエリア内で無線サービスを提供する、本発明に従って構築された無線通信システム１００を図示している。図示した実施例においては、無線通信システム１００は符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）基準に従って動作するが、これはＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ９５ ＣＤＭＡ基準であってもよく、また、本発明の教示を達成するように変更されている。本発明の原理は、他の基準に従って動作する他のＣＤＭＡ無線通信システムにも適用され、そのシステムにおいては、無線通信システム１００の能力を向上させるために、直接拡散（ＤＳ：Ｄｉｒｅｃｔ Ｓｐｒｅａｄ）システムがアンダーレイ・システムを覆っている。
【００２０】
無線通信システム１００は、移動交換センター（ＭＳＣ）１０２、基地局コントローラ（ＢＳＣ）１０４および１０６、並びに複数の基地局１０８〜１１４を含み、これらのそれぞれは、アンテナと基地局トランシーバ・サブシステム（ＢＴＳ）を含む。ＭＳＣ１０２は無線通信システム１００をＰＳＴＮ１１６に結合する。無線通信システムは、例えばＰＳＴＮ１１６に接続された電話１１８と、サービスエリア内で動作している複数の移動局（ＭＳ）１３０、１３２、１３４、１３６および１３８の何れかとの間の通話を提供する。無線通信システム１００も、複数のＭＳ１３０、１３２、１３６および１３８の間での通話を提供する。
【００２１】
ＢＴＳ１０８および１１０はＢＳＣ１０４に結合し、ＢＴＳ１１２および１１４はＢＳＣ１０６に結合している。ＢＴＳ１０８〜１１４は、アンダーレイ送信とオーバーレイ送信の両方に対応するように構成されている。しかし、本発明によれば、ＢＴＳ１０８〜１１４によって提供されるオーバーレイ送信は、アンダーレイ送信に少なくとも部分的に直交している。従って、この動作において、オーバーレイ送信は共通の周波数スペクトルを占めているものの、アンダーレイ送信に対して完全に雑音として現れる訳ではない。従って、本発明に従って送信されるときに、オーバーレイ送信は非直交オーバーレイシステムと比べてシステム能力が増大している。
【００２２】
オーバーレイ送信とアンダーレイ送信との間の直交性は、送信時にオーバーレイ送信とアンダーレイ送信が互いに対してほぼ同期されていることを要求する。順方向リンクでの送信（すなわち、ＢＴＳからＭＳへの送信）は特定のＢＴＳから送信され、利用可能な技術を使って互いに対して同調させることができる。しかし、ＣＤＭＡシステムの逆方向リンク送信（すなわち、ＭＳからＢＴＳへの送信）は、個々のＭＳから個別に送信されるので、通常は同期されない。このため、本明細書中での議論は、主として順方向リンクのＣＤＭＡシステムに適用可能である。しかし、本明細書中で議論している概念は、タイミングの制約が等しく満たされるのであれば、逆方向リンク送信に適用することも可能であろう。
【００２３】
ＢＴＳ１０８は、セル１２０Ａのアンダーレイ送信とセル１２０Ｂのオーバーレイ送信の両方を支援している。同様に、ＢＴＳ１１０、１１２、１１４は、それぞれセル１２２Ａ、１２４Ａおよび１２６Ａにおけるアンダーレイ送信と、それぞれセル１２２Ｂ、１２４Ｂおよび１２６Ｂにおけるオーバーレイ送信とを提供する。本発明によれば、ＢＴＳ１０８〜１１４の何れかによって送信されるオーバーレイ送信は、ＢＴＳ１０８〜１１４によって送信されたアンダーレイ送信と少なくとも部分的に直交する。従って、アンダーレイ・サービスとオーバーレイ・サービスの両方が各ＢＴＳによって提供される。アンダーレイ・システムとオーバーレイ・システムの両方で無線サービスを提供することにより、基本ＣＤＭＡと広帯域ＣＤＭＡオーバーレイ・システムとの間のインターオペラビリティ（相互運用性）が提供される。
【００２４】
図１Ａに図示された無線通信システム１００は、アンダーレイ・システムでの通信に対応する既存のＣＤＭＡシステムと後方互換性があるように構成することができる。更に、システム１００は比較的広い帯域に渡ってオーバーレイ送信を提供する。オーバーレイ送信に対応するように既存のＢＴＳを修正し、また、アンダーレイ送信を継続して提供することにより、システム１００によって提供される能力は増大する。
【００２５】
無線通信システム１００の操作の一例において、ＭＳ１３０はアンダーレイ送信のみを支援している。従って、ＢＴＳ１０８はセル１２０ＡにおけるＭＳ１３０への順方向リンクのアンダーレイ送信を提供する。しかし、ＭＳ１３２および１３４はオーバーレイ送信のみに対応する。従って、ＢＴＳ１１０および１１２は、それぞれセル１２２Ｂおよび１２４Ｂにおける順方向リンクでオーバーレイ送信を使ってＭＳ１３２および１３４に送信する。更に、ＭＳ１３６はアンダーレイ送信に対応し、ＭＳ１３８はオーバーレイ送信のみに対応する。従って、ＢＴＳ１１４はセル１２６Ａにおける順方向リンクでＭＳ１３６にアンダーレイ送信を行うが、セル１２６Ｂにおける順方向リンクではＭＳ１３８にオーバーレイ送信を行う。他の実施例においては、ＭＳのいくつかはアンダーレイ送信とオーバーレイ送信の両方に対応してもよく、アンダーレイ送信かオーバーレイ送信の何れかは、システム負荷と他の操作上の考慮に基づいてＭＳに提供される。
【００２６】
図１Ｂは、オーバーレイセル１６０の境界が、個々にサービス提供を受けるアンダーレイセル１５８の境界を超えて拡大する、ＣＤＭＡセルラーシステム１５０の代替実施形態を図示したシステム図である。図示したように、ＢＴＳ１５２、１５４および１５６は、サービスエリア内における無線サービスを提供する。ＢＴＳ１５２、１５４および１５６は、それぞれセル１５８、１６２および１６４においてアンダーレイ・サービスを提供する。ＢＴＳ１５２は、セル１５８が提供するよりも実質的に大きいエリアにサービスを提供するセル１６０においてオーバーレイ・サービスも提供する。本発明によれば、オーバーレイ・サービスを提供するために全ての基地局を変更する必要はない。ＢＴＳのいくつかはアンダーレイ送信のみを提供してもよく、他のＢＴＳはアンダーレイ送信およびオーバーレイ送信の両方を提供してもよい。かかるシステムにおける操作例においては、ＭＳ１７０、１７２および１７４はアンダーレイ送信を受信し、ＭＳ１７６はオーバーレイ送信を受信する。
【００２７】
図１Ｃは、アンダーレイ送信とオーバーレイ送信が別個の基地局によって扱われる、ＣＤＭＡセルラー・システム１８０のもう１つの実施例を図示したシステム図である。図１Ａを参照して説明したシステムの部品と一致する参照番号をを有する図１Ｃに図示したシステム１８０の部品は共通の機能を有しており、図１Ｃを参照して再度説明は行わない。
【００２８】
ＢＴＳ１８２Ａ、１８４Ａおよび１８６Ａは、それぞれ１９０Ａ、１９２Ａおよび１９４Ａにおけるアンダーレイ送信に対応する。更に、ＢＴＳ１８２Ｂ、１８４Ｂおよび１８６Ｂは、それぞれ１９０Ｂ、１９２Ｂおよび１９４Ｂにおけるオーバーレイ送信に対応する。図示したように、これらのＢＴＳはオーバーレイするセルにおける送信を提供するが、そうするために分離した構造を必要とする。しかし、ＢＴＳ１８８Ａおよび１８８Ｂは、単一の基地局を共有しながら、セル１９６Ａおよび１９６Ｂにおいてアンダーレイ・サービスおよびオーバーレイ・サービスを提供する。従って、図１Ａ、１Ｂおよび１Ｃを精査すれば明らかなように、ＣＤＭＡセルラー・システムは、本発明によるアンダーレイ通信およびオーバーレイ通信に対応するように、異なった方法で構築することもできる。
【００２９】
図１Ｄは、それぞれ周波数で分離された３つのキャリアによってアンダーレイ送信が搬送される通信システムによって占められる周波数スペクトルを図示している。ＣＤＭＡについては、各キャリアは、拡散スペクトルシステムのチップレートによって与えられた帯域幅をほぼ占める。従って、各アンダーレイ・キャリアのスペクトルは、個々のチップレートによって定められる。多重通信チャンネルは、各キャリアのスペクトル内で支援されている。
【００３０】
図１Ｅは、３つの隣接するアンダーレイ・キャリアとオーバーレイ・キャリアとを含む通信システムによって占められた周波数スペクトルを図示している。オーバーレイ・キャリアはアンダーレイ・キャリアの帯域幅の３倍を占めており、３つのアンダーレイ・キャリアとスペクトルを共有している。この３倍の帯域幅を達成するために、オーバーレイ送信はアンダーレイ送信で採用されているチップレートの３倍の大きさのチップレートを採用し、中央アンダーレイ・キャリアのキャリア周波数と一致するキャリア周波数を有する。
【００３１】
オーバーレイのデフォルト方法は非直交オーバーレイである。非直交操作においては、オーバーレイ信号の総エネルギーがアンダーレイ信号と干渉し、アンダーレイ・システムの利用可能な信号対雑音比（ＳＮＲ）を効率的に低下させる。同様に、アンダーレイ信号の総エネルギーはオーバーレイ信号と干渉し、オーバーレイ・システムのＳＮＲを効率的に低下させる。
【００３２】
部分的に直交するオーバーレイの場合には、システムはオーバーレイ・システムからアンダーレイ・システムへの干渉およびその逆の干渉の影響を低減するように設計されている。この方法のために、オーバーレイ信号からのエネルギーの一部は、アンダーレイ信号のエネルギーに直交する。これによって、非直交オーバーレイに関するＳＮＲでの影響は低減される。同様に、アンダーレイ信号からのエネルギーの一部は、オーバーレイ信号のエネルギーに直交しており、これによって非直交オーバーレイに関するオーバーレイ信号についてＳＮＲでの影響は低減される。
【００３３】
直交オーバーレイの場合には、オーバーレイ信号からの全て（ほぼ全て）のエネルギーは、アンダーレイ信号のエネルギーに直交する。この方法のために、アンダーレイ信号のＳＮＲは非オーバーレイ・システムに比例しては変更されない。同様に、アンダーレイ信号からの全て（ほぼ全て）のエネルギーは、オーバーレイ信号のエネルギーと直交し、オーバーレイ信号のＳＮＲは非直交システムの場合のＳＮＲに比例して変更される。この方法は、オーバーレイ・システムとアンダーレイ・システムとの間の直交性を維持するという観点からは非常に魅力的ではあるが、直交的オーバーレイ方法の設計から生ずる、スペクトル特性のために他の重要な問題がある。
【００３４】
図２Ａは、オーバーレイを支援する本発明による（ＢＴＳの）基地局２００の構成を一般的に図示したブロック図である。基地局２００は、オーバーレイ・ユニット２０４とアンダーレイ・ユニット２０６とを結合されたＢＳＣ（図１Ａに図示された構成におけるような）に接続するＢＳＣインターフェイス（Ｉ／Ｆ）を含む。ＢＳＣＩ／Ｆ２０２は、ＢＳＣから受信したデータを、そのデータがオーバーレイ送信とアンダーレイ送信の何れを介して送信されるかに基づいて、オーバーレイ・データとアンダーレイ・データに分割する。アンダーレイ・データはアンダーレイ・ユニット２０６によってＢＳＣＩ／Ｆ２０２から受信され、アンダーレイ送信を生成するように採用されているＣＤＭＡプロトコル基準に従って処理される。更に、オーバーレイ・データはオーバーレイ・ユニット２０４によって受信され、本発明に従って処理されて、少なくとも部分的にアンダーレイ送信に直交するオーバーレイ送信を生成する。同期ユニット２０８は、オーバーレイ送信とアンダーレイ送信が所望の直交性を備えて生成されるように、オーバーレイ・ユニット２０４とアンダーレイ・ユニット２０６の両方に結合される。
【００３５】
オーバーレイ送信とアンダーレイ送信は加算ユニット２１０で結合され、無線周波数（ＲＦ）ユニット２１２に送信される複合信号を生成する。ＲＦユニットは受信した信号にＲＦ変調を遂行し、順方向リンクのアンテナ２１４を介して複合信号を送信する。図２Ａに図示した特定の構成は、一般的に知られているが本発明の原理を図示するのに必要ではないＢＴＳまたは基地局に共通に存在する他のシステムを示していないことをご理解戴けるであろう。
【００３６】
図２Ｂは、オーバーレイを支援する本発明による基地局または多重基地局の構成を図示している。図示したように、オーバーレイ基地局ユニット２５２は、アンダーレイ基地局ユニット２５４とは分離して存在する。アンダーレイ基地局ユニット２５４およびオーバーレイ基地局ユニット２５２は、図１Ａに図示したＢＴＳ１０８〜１１４のような単一のＢＴＳ内に存在してもよいし、アンダーレイ基地局ユニット２５４とオーバーレイ基地局ユニット２５２は、図１Ｃに図示したＢＴＳ１８２Ａおよび１８２Ｂのような別個のＢＴＳに存在してもよい。従って、図２Ｂの構成は、どのようにオーバーレイ送信とアンダーレイ送信が独立したユニットで発生されて、直交性を維持できるのかを示している。共通のアンテナを介した送信は、マルチパス・フェージングのために生ずる直交損失を最小化するために望ましい。
【００３７】
アンダーレイ基地局ユニット２５４は、ＢＳＣインターフェイス（Ｉ／Ｆ）２６４を介してアンダーレイ・データを受信する。ＢＳＣＩ／Ｆ２６４はアンダーレイ・データを受け取るアンダーレイ・ユニット２６６に結合し、アンダーレイ・データを処理して、ＲＦユニット２６８によって受け取られ、アンテナ２７０を介して順方向リンクで送信されるアンダーレイ送信が生成される。オーバーレイ基地局ユニット２５２は、ＢＳＣＩ／Ｆ２５６を介してオーバーレイ・データを受け取る。ＢＳＣＩ／Ｆ２５６は、オーバーレイ・ユニット２５８に結合する。オーバーレイ・ユニット２５８およびアンダーレイ・ユニット２６６は、同期ユニット２０８に結合する。同期ユニット２０８は同期信号をオーバーレイ・ユニット２５８とアンダーレイ・ユニット２６６に提供する。同期信号に基づいて、オーバーレイ・ユニット２５８は、アンダーレイ送信に少なくとも部分的に直交するように、オーバーレイ送信を生成することができる。オーバーレイ送信はＲＦユニット２６０によって受け取られ、アンテナ２７０を介して順方向リンクで送信される。
【００３８】
図３は、ウォルシュ符号と疑似雑音（ＰＮ）シーケンスを備えたデータ信号を拡散する場合の、本発明による操作を図示した図である。ＣＤＭＡシステムにおいては、各ユーザのデータは、他のユーザのデータと直交するように符号化される。通常は、これは図３に示した方法で実現される。情報を含まずオール１として送信されるパイロット・チャンネルと、信号ｘ（ｎ）を含むコード・チャンネルＸと、信号ｙ（ｎ）を含むコード・チャンネルＹとの３つのコード・チャンネルがある。各コード・チャンネルはウォルシュ関数、すなわち、パイロット・チャンネル、チャンネルＸおよびチャンネルＹそれぞれに対応するＷ０、ＷＸおよびＷＹを変調する。ウォルシュ符号化（すなわち、ウォルシュ関数の変調）の後に、コード・チャンネルは結合される（すなわち、ウォルシュ符号の変調に続く加算演算）。
【００３９】
次に、信号は疑似ランダム（ＰＮ）符号によって拡散される。一般的に、信号ｘ（ｎ）とｙ（ｎ）は、ＰＮ拡散に使われるＰＮシーケンスと同様に複雑であってもよい。実際のシステムにおいては、結果として得られる信号ｓ（ｎ）は濾過され、周波数変調され、増幅され、アンテナで送信される。これらの操作は一般的に知られているので、ここでは更に説明はしない。
【００４０】
ウォルシュ符号の使用は、順方向リンク・チャンネル間に直交性を効率的に提供する。ウォルシュ符号は、何れかのウォルシュ符号と他のウォルシュ符号との相関を、それ自体を除いてゼロにするような特殊な特性を有している。この特性は次の式１に表されている。
【００４１】
【数１】
【外１】
【００４２】
図４は、図１Ａ、１Ｂまたは１Ｃに図示されたＭＳに対応するアンダーレイ受信機４００を図示している。図３に図示された信号ｓ（ｎ）は、通信チャンネルを介して空中を送信され、マルチパスフェージングや雑音の増加にさらされることになる。その結果得られる信号はｒ（ｎ）である。通常はＲＦユニットによって遂行される周波数変調、フィルタリングおよびサンプリングの後の信号ｓ（ｎ）に作用する受信機４００は、レーキ受信機として知られている。かかるレーキ受信機の目的は、移動チャンネルになる多数のパスから、いくつかの「フィンガ」で信号エネルギーを集めることである。レーキ受信機の操作は、単純な庭草かきの操作に類似している。
【００４３】
レーキ受信機４００はユーザＸに対応すると仮定する。各レーキ・フィンガ４０２、４０８および４１０は信号を適切なＰＮシーケンスと相関させ、これは信号Ｘ（すなわち、Ｋｘ ｉとなる）のｉ番目のパスに従って時間的に遅れる。一般的に、ＰＮシーケンスと受信した信号は複素量である。次に、信号はパスＸのウォルシュ符号、Ｗｘ（ｎ）と相関させられる。フィルタｈｐ（ｎ）４０４はチャンネル・フィルタであり、＊演算は複素共投演算を示す。位相と利得の修正（すなわち、フィルタ出力の共投での乗算）の後、結果として得られる信号は加算されて信号ｘ’（ｎ）を生ずる。レーキ受信機４００によって遂行される演算は、マルチパス結合および逆拡散に加えて、効果的に式１を実施する。
【００４４】
１つのマルチパスで構成される通信チャンネルについては、Ｗｘ（ｎ）を除く全てのウォルシュ・チャンネルは直交であり、従って抹消される。その時点で各パス内にある１つ以上のパスで構成されるチャンネルについては、直交チャンネルが抹消される。しかし、パス間干渉は抹消されない。一般的には、直交拡散は１つのマルチパス内のチャンネル間干渉を抹消する。
【００４５】
受信機４００では、基地局から他のセルへの総送信電力スペクトル密度（すなわち、全チャンネル）の干渉スペクトル密度の割合、Ｉｏｃは、パラメータＧ＝Ｉｏｒ／Ｉｏｃによって指定されると仮定する。セル（すなわち、基地局）からの距離と幾何配置Ｇとの間には相関関係があるので、パラメータＧは指定された「幾何配置」である。移動局があるセルからのエネルギーＩｏｒは他のセルの干渉Ｉｏｃよりも８−ｄＢ強いので、例えば８−ｄＢの幾何配置はセルに近い場所を示す。他のセルの干渉は基地局から受信したエネルギーと同等に強いので、０−ｄＢの幾何配置はセルから遠い場所を示す。移動受信機でのＳＮＲは次の式２で求められる。
【数２】
ここで、Ｅｃは個々のウォルシュ・チャンネルのチップごとのエネルギーであり、σ１ ２は直交損失による干渉であって、Ｉｏｃは熱雑音を含むものと仮定する。幾何配置の定義に代入し整理すると、次のような式３になる。
【数３】
オーバーレイがないシステムについては、σ１ ２＝０であり、この場合にＳＮＲは次のように求められる。
【数４】
式４は、本発明のオーバーレイ方法の性能を比較するベースラインである。ＣＤＭＡシステムの能力はＳＮＲに比例するので、本発明に従って構築されるシステムの性能と式４に従って動作するシステムとの比較は、能力に関する相対的性能の尺度を提供する。
【００４９】
総通過帯域送信信号ｓ（ｔ）は、アンダーレイ部分とオーバーレイ部分からなり、これらは次の式５で記載される。
【００５０】
【数５】
【００５１】
【数６】
【数８】
【数９】
【数１０】
【００５２】
アンダーレイ受信機に関する受信機フィルタおよび位相修正の単純化したモデルを、図５に図示した。入力ｒ（ｔ）は受信された信号であり、マルチパスフェージングおよび背景雑音付加の後の送信された信号ｓ（ｔ）を含む。受信された信号ｒ（ｔ）はアンダーレイ受信機フィルタによって濾過されるが、このフィルタは所望のチャンネルに対応するアンダーレイ・キャリアの中央に置かれている。図５に図示したそれに続く操作は、周波数変調と位相修正を表す。
【００５３】
位相修正の後に、無雑音ベースバンドと同等な受信された信号は次式によって求められる。
【００５４】
【数１１】
【００５５】
【数１２】
式９の最後の総和は、チップ間干渉（ＩＣＩ）によるオーバーレイ・システムからアンダーレイ・システムへの干渉を表す。一般的には、ｎ回に渡る総和は無限であるが、実際的なシステムにおいては、総和は有限である。信号パルスｈｏｕ（ｔ）がナイキストであるならば、全てのサンプル、ｔ＝ｉＴｃ ｕは、ｉ＝０を例外として、ゼロであろう。実用的なシステムにおいては、ｈｏｕ（ｔ）はオーバーレイ・フィルタと比べて狭帯域であるので、アンダーレイ・フィルタによって殆ど決定される。このとき、総和における基本項は、アンダーレイ送信フィルタのゼロでない部分に対応する。
【００５７】
オーバーレイ・システムからアンダーレイ・システムへの干渉を考慮するに当たっては、全ての相互作用についてキャリア間干渉を考慮しなければならない。例えば、オーバーレイ・キャリアごとに３つのアンダーレイ・キャリアを有するシステムは、各アンダーレイ・チップについて３つの基本ＩＣＩ項になるであろう。かかるシステムについては、基本項はｎ＝ｍ−１、ｎ＝ｍおよびｎ＝ｍ＋１に対応し、中央項（すなわち、ｎ＝ｍ）は最大項に対応する。また、アンダーレイ・フィルタでオーバーレイ入力をフィルタリングすると、オーバーレイ信号のエネルギーの約１／３が拒絶されることに注意して戴きたい。ｆｋ＝ｆｃについては、位相項はゼロである。
【００５８】
オーバーレイ受信機に関する受信機フィルタと位相修正の単純化したモデルを、図６に図示した。位相修正の後に、受信された信号と同等な無雑音ベースバンドは、次の式１０で求められる。
【００５９】
【数１３】
【００６０】
【数１４】
【００６１】
微分演算パラメータの例においては、アンダーレイ・システムとオーバーレイ・システムが考慮される。この例においては、アンダーレイ・システムは３つのキャリアからなり、オーバーレイ・システムは帯域幅がアンダーレイ・システムの３倍に等しい１つの広帯域キャリアからなる（図１Ｅに示したように）。直接拡散無線技術の能力（例えば、スペクトル効率）は、ビット／ヘルツという意味ではＣである。スペクトル効率は帯域幅と共に幾分か上昇することが期待されるが、展開における説明の目的では、能力は帯域幅の線形関数であると仮定することができる。更に、各システムの能力は対応する受信機での信号対雑音比に比例すると仮定することができる。
【００６２】
こららの仮定を用いると、独立して（オーバーレイなしに）操作される各システムはＣの能力を有する。オーバーレイ・モードにおいては、両システム（アンダーレイおよびオーバーレイ）の総能力はＣであり、個々のシステムはそれぞれ結合されたシステムの能力を共有する。基地局からの総送信電力はＩｏｒによって与えられていることを想起して戴きたい。最後に、オーバーレイ・システムに割り当てられた送信電力の部分をαと指定する。
【００６３】
非直交オーバーレイの場合については、アンダーレイ送信はオーバーレイ・システムに対する干渉として働く。式３を利用すると、アンダーレイ・システムのＳＮＲは次のように式１２で求められる。
【００６４】
【数１５】
【数１６】
式９によって示されたように、オーバーレイ干渉は１つの基本項である。部分的直交オーバーレイ方法については、オーバーレイ・システムのウォルシュおよびＰＮ構造は、基本干渉項がアンダーレイ・システムに直交するように変更される。
【００６６】
図７は、部分的オーバーレイ操作において、アンダーレイＰＮシーケンスがどのようにオーバーレイＰＮシーケンスによってパンクチャされる（間引かれる）かを図示している。図示したように、１．２２８８ＭｃｐｓのアンダーレイＰＮシーケンス７０２および３．６８６４ＭｃｐｓのオーバーレイＰＮシーケンスが２：１マルチプレークサ７０６に入力され、３．６８６４ＭｃｐｓのパンクチャされたＰＮシーケンス７０８が生成される。付加的な要件は、結合された符号化情報シンボル（パンクチャされたＰＮチップに対応）、ウォルシュ・チップ、およびオーバーレイ・システムのパンクチャされたＰＮチップは、ちょうど他のアンダーレイ受信機のチップのように見える。これは、それぞれＰＮチップａ１、ａ２、ａ３、．．．、およびｂ２、ｂ５、ｂ８．．．、およびｂ３、ｂ６、ｂ９．．．について３つずつの符号化情報シンボルが連続的に送信されるように、符号化情報シンボルを分散することにより達成される。オーバーレイ・ウォルシュ符号がアンダーレイ・ウォルシュ符号と直交になるよう選択することにより、アンダーレイ受信機では、アンダーレイＰＮシーケンスと相関した後に、ａ１、ａ２、ａ３に対応する符号化情報シンボルは、アンダーレイ・ウォルシュ・チャンネルと直交である。
【００６７】
数学的には、ウォルシュ符号での符号化された情報シンボル（３つのキャリア・オーバーレイに関する）の符号化は、ウォルシュ符号での各３つの符号化された情報シンボルの操作および式１４に従ったインターリービングとして説明できる。
【数１７】
【００６８】
図８は、前述の説明に一致し、図１Ｅに図示されたようなシステムと互換性がある３つのアンダーレイ・チャンネルに従って設計されたオーバーレイ送信機８００を図示している。ユーザ情報ビットｄｕ（ｔ）は９．６ｋｂｐｓで到着し、レート１／３順方向エラー修正コード（ＦＥＣ：Ｆｏｒｗａｒｄ Ｅｒｒｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）エンコーダ８０２に入力されて、２８．８ｋｂｐｓの出力を生成する。ブロック８０６でのＱＰＳＫマッピングの後、符号化された情報シンボルは直列・並列（Ｓ／Ｐ）変換器８０８によって３つの並列パスに変換され、８１０Ａ、８１０Ｂおよび８１０Ｃを介して図示したようなウォルシュ符号の変調がこれに続く。採用されるウォルシュ符号は２５６ビットのウォルシュ符号である。
【００６９】
並列・直列（Ｐ／Ｓ）変換器８１２は次に、各パスからの１ビットを連続的にインターリーブすることにより、並列ビット・ストリームを直列ビット・ストリームに変換する。かかるインターリービングは、３．６８６４ミリオンチップ／秒（Ｍｃｐｓ）のチップ・レートを結果として生ずる。次に、やはり３．６８６４Ｍｃｐｓの速度で到着するオーバーレイＰＮシーケンスにより信号を乗算することによって、信号は複合拡散ユニット８１４により穿刺されたオーバーレイＰＮで拡散される。従って、３．６８６４Ｍｃｐｓの出力チップ・レートで複合拡散ユニット８１４によって出力が生成される。
【００７０】
信号は次に８２０Ａと８２０Ｂで変調され８２２で結合されて、オーバーレイ信号ｓｏ（ｔ）を形成する。Ｓ／Ｐ変換、ウォルシュ符号化およびＰ／Ｓ変換は、同期化ユニット８１６によって提供される同期化で、符号化された情報シンボルはオーバーレイおよびアンダーレイＰＮチップと適切に整列させられることを確実にする。
【００７１】
受信機では、逆Ｓ／ＰおよびＰ／Ｓ操作が遂行される。適切なＰＮシーケンスと相関した後に、パンクチャされたオーバーレイＰＮ符号の部分は、アンダーレイ受信機でディスクランブル（「アンカバー」、スクランブル解除）される。オーバーレイ信号をアンダーレイ・ウォルシュ符号に直交するウォルシュ符号で符号化することにより、オーバーレイ・システムからの順方向リンク送信（基本干渉項）のこのアンカバーされた部分は、アンダーレイ符号と直交する。
【００７２】
ほぼ直交する技術用の送信機は図８に示したものと類似であるが、ブロック８１０Ａ、８１０Ｂおよび８１０Ｃの並列パス上の各ウォルシュ符号は固有のものであり、ＰＮシーケンスはアンダーレイＰＮシーケンスからなる。スペクトルが全てのアンダーレイ・キャリアを覆うように、並列パス上のウォルシュ・チャンネルは固有のものでなければならない。この点は、オーバーレイ送信機はあらゆるユーザについてＫウォルシュ・チャンネルを消費するので、利用可能なウォルシュ・チャンネルに影響する。アンダーレイ受信機については、このオーバーレイ方法は、式９に従った３つの基本干渉項が取り消されるという利点を有する。しかし、結果として得られる信号、マルチパス解法および受信機の性能に関して他の問題がある。
【００７３】
オーバーレイＰＮシーケンスは、式１５に従い、アンダーレイ・チップレートの３倍のチップレートで各アンダーレイＰＮチップを３回繰り返すことからなる。
【数１８】
【数１９】
オーバーレイおよびアンダーレイ・ウォルシュ符号の管理用の規則を定義するために、ウォルシュ符号のいくつかの一般的特性をまず解説する。ウォルシュ符号のセットＷＭは次のように式１７によって定義される。
【数２０】
ここでこのセットにはＭウォルシュ符号があり、このセットの各ウォルシュ符号Ｗｍ Ｍは長さＭであり、各ウォルシュ符号ビットｗｎ，ｍ Ｍは１または０である。ウォルシュ符号セットＷＭが
【数２１】
【００７６】
ウォルシュ符号のセットは、次の式によって求められる著名なアダマール行列で構成される。
【数２２】
【数２３】
ここで、この形式は、部分的直交オーバーレイと直交オーバーレイの方法に関するオーバーレイおよびアンダーレイウォルシュ符号を選択する規則を決定する。非直交オーバーレイ方法については、ウォルシュ符号へのオーバーレイ・システムおよびアンダーレイ・システムの影響や、これらからウォルシュ符号への影響はない。オーバーレイ・システムは、オーバーレイ・システムについて許可されている何れのウォルシュ符号を使用してもよい。アンダーレイ・システムは、アンダーレイ・システムについて許可されている何れのウォルシュ符号を使用してもよい。
【００７８】
部分的直交オーバーレイ方法およびほぼ直交オーバーレイ方法については、オーバーレイ・システムとアンダーレイ・システムとの間で共有するウォルシュ符号は例として示した。実施には、次の例の多くの形式が発生することがある。オーバーレイ・ユーザに長さＭのウォルシュ符号が割り当てられると仮定すると、この場合にこのウォルシュ符号は前述したように構成される。同様に、アンダーレイ・ユーザは長さＭ／２のウォルシュ符号を割り当てられる。以下で示すように、オーバーレイ・ウォルシュ符号とアンダーレイ・ウォルシュ符号を適切に選択すれば、オーバーレイ・システムおよびアンダーレイ・システムは部分的直交オーバーレイ特性の恩恵を受ける。アンダーレイ・ユーザがウォルシュ符号Ｗｎ Ｍ／２を割り当てられると仮定すると、この場合に０＜ｍ≦Ｍ／２である。オーバーレイ・ウォルシュ符号は式２０の形式であるので、何れのオーバーレイ・ウォルシュ符号Ｗｍ Ｍ（ここでｎ≠ｍかつｎ≠ｍ＋Ｍである）はＷｎ Ｍ／２に直交する。これが示唆するのは、アンダーレイ・システムによって使用される何れのウォルシュ符号も、オーバーレイ・システムによる使用から２つのウォルシュ符号を抹消するということである。
【００７９】
オーバーレイ・ウォルシュ符号とアンダーレイ・ウォルシュ符号との間のこの関係は、オーバーレイ・システムとアンダーレイ・システムとの間の調整されたウォルシュ符号の使用の方法を示唆している。換言すれば、ウォルシュ符号ｍがアンダーレイ・システムによって使用されていれば、０＜ｍ≦Ｍ／２の場合に、オーバーレイ・システムはウォルシュ符号ｎ＝ｍまたはｎ＝ｍ＋Ｍを使用しないでもよい。逆に、ウォルシュ符号ｎがオーバーレイ・システムによって使用されていれば、０＜ｎ≦Ｍの場合に、アンダーレイ・システムはウォルシュ符号ｍ＝ｎを使用しないでもよい。あるいは、Ｍ／２＜ｎ≦Ｍの場合、ウォルシュ符号ｍ＝ｎ−Ｍをアンダーレイ・システムは使用しないでもよい。
【００８０】
アンダーレイ・システムが長さ１２８のウォルシュ符号を採用すると仮定する。３つのアンダーレイ・キャリアと長さ２５６のウォルシュ符号とを備えたオーバーレイ・システムを適用してもよい。ＮＷ ｕウォルシュ符号が使用されていると仮定する。これは、オーバーレイ・システムについてウォルシュ符号
【数２４】
【００８１】
直交オーバーレイ方法用のオーバーレイ・ウォルシュ符号とアンダーレイ・ウォルシュ符号との間の関係が、部分的直交オーバーレイ方法のものと類似である。相違は、直交オーバーレイ方法がオーバーレイ・チャンネルごとに３つのウォルシュ符号を消費することから生ずる。換言すれば、式２１はやはり適用されるが、３つのアンダーレイ・キャリアのオーバーレイにつては、オーバーレイ・システムによって支援されたオーバーレイ・チャンネルの数はＮＷ ０／３である。例えば、ＮＷ ｕ＝３２では、ＮＷ ０＝１８２であり、これは１８２／３≒６０のオーバーレイ・チャンネルを収容するであろう。
【００８２】
ほぼ直交オーバーレイ方法については、オーバーレイ・ユーザとアンダーレイ・ユーザとの間のウォルシュ符号の調整は次のとおりである。３キャリア・オーバーレイについては、各オーバーレイ・チャンネルがウォルシュ符号Ｗｎ１ Ｍ、Ｗｎ２ Ｍ、およびＷｎ３ Ｍを採用していると仮定する。このときウォルシュ符号ｍがアンダーレイ・システムによって使用されているのであれば、０＜ｍ≦Ｍ／２の場合に、オーバーレイ・システムはウォルシュ符号ｎ１＝ｍまたはｎ１＝ｍ＋Ｍ、ｎ２＝ｍまたはｎ２＝ｍ＋Ｍおよびｎ３＝ｍまたはｎ３＝ｍ＋Ｍを使用しないでもよい。逆に、ウォルシュ符号ｎ１、ｎ２およびｎ３がオーバーレイ・システムによって使用されているならば、０＜ｎ１≦Ｍ／２の場合に、アンダーレイ・システムはウォルシュ符号ｍ＝ｎ１を使用しないでもよく、あるいは、Ｍ／２＜ｎ１≦Ｍの場合に、アンダーレイ・システムはウォルシュ符号ｍ＝ｎ１−Ｍを使用しないでもよい。０＜ｎ２≦Ｍ／２の場合に、アンダーレイ・システムはウォルシュ符号ｍ＝ｎ２を使用しないでもよく、あるいは、Ｍ／２＜ｎ２≦Ｍの場合に、アンダーレイ・システムはウォルシュ符号ｍ＝ｎ２−Ｍを使用しないでもよい。また、０＜ｎ３≦Ｍ／２の場合に、アンダーレイ・システムはウォルシュ符号ｍ＝ｎ３を使用しないでもよく、あるいは、Ｍ／２＜ｎ３≦Ｍの場合に、アンダーレイ・システムはウォルシュ符号ｍ＝ｎ３−Ｍを使用しないでもよい。
【００８３】
図９は、図８のオーバーレイ送信機と共に使用できるアンダーレイ送信機９００を図示している。図示したアンダーレイ送信機９００は、３つのアンダーレイ・キャリアと１つのオーバーレイ・キャリアを有するシステムに対応し、従って、オーバーレイ・チップレートはアンダーレイ・チップレートの３倍である。図示したアンダーレイ送信機９００は１つのアンダーレイ・チャンネルを支援し、図８のオーバーレイ送信機８００の単純化のために１つのオーバーレイ・チャンネルを支援するように示したが、実際のシステムはオーバーレイ・キャリア上に多数のオーバーレイ・チャンネルを有し、アンダーレイ・キャリア上に多数のアンダーレイ・チャンネルを有するであろう。
【００８４】
ユーザ情報ビットｄＵ（ｔ）は９．６ｋｂｐｓで到着し、速度１／２ＦＥＣエンコーダ９０２に入力されて、１９．２ｋｂｐｓでの出力を生成する。データは次に、マルチパス・フェージングによって引き起こされるバースト誤りに対して保護するために、ブロック・インターリーバ９０４によってインターリーブされる。ブロック９０６でのＱＰＳＫマッピングの後、シンボル・レートは９．６ｋｓｐである。生成された情報は次に変調器９０８において１２８ビットウォルシュ符号で変調され、これは、１．２２８８Ｍｃｐｓのウォルシュ・チップレートとなる。次に、信号はアンダーレイＰＮシーケンスによる複合拡散ユニット９１０によって拡散され、１．２２８８Ｍｃｐｓの出力チップレートを生ずる。同期ユニット８１６は複合拡散ユニット９１０が、適切にオーバーレイ送信とアンダーレイ送信とを同期させることを可能にすることに注意して戴きたい。信号は次に９１４Ａおよび９１４Ｂで変調され、結合されてアンダーレイ信号ｓＵ（ｔ）を形成する。
【００８５】
アンダーレイ送信機９００とオーバーレイ送信機８００の重要な要件は、オーバーレイ・チップレートがアンダーレイ・チップレートの整数倍でなければならないことである。この要件は、オーバーレイ送信機のＰＮシーケンス・クロックがアンダーレイ送信機のＰＮシーケンス・クロックの３倍、すなわち、３．６８６４Ｍｃｐｓ対１．２２８８Ｍｃｐｓである、図８および図９に示したシステムの例において満たされる。
【００８６】
部分的直交オーバーレイ方法および直交オーバーレイ方法は共に、オーバーレイ・システムとアンダーレイ・システムとの間のタイミングを厳正に維持することを必要とする。例えば、オーバーレイ・システムとアンダーレイ・システムとの間に直交性を確立するために、オーバーレイ・システムとアンダーレイ・システムのタイミングは、チップ時間のごく僅かな部分内に維持しなければならない。そうしないと、例えば、アンダーレイ・システムとオーバーレイ・システムのタイミングが１つ以上のチップによって誤って整列された場合に、非直交オーバーレイ方法の程度にまで性能が低下する。オーバーレイ・システムとアンダーレイ・システムとの間のタイミングを厳正に維持するための最も直接的な方法は、両方のユニットのチップ・クロックが同期するように、オーバーレイ・システムとアンダーレイ・システムを１つの基地局ユニットに統合することである。このようにすれば、両システム（オーバーレイおよびアンダーレイ）の間のタイミングは厳正に維持することができる。しかし、図２Ｂに図示したように、基地局ユニットの間で厳正なタイミングが維持されているのであれば、オーバーレイ送信機とアンダーレイ送信機は別個の基地局ユニットに常駐していてもよい。
【００８７】
図１０は、本発明による同期ユニット１０００の構造の例を示している。同期ユニット１０００は、ＰＮオーバーレイクロック（例えば、図８に図示した３．６８６４Ｍｃｐｓレート）を生成するクロック発生回路１００２を含む。ＰＮオーバーレイクロックは、図８の複合拡散ユニット８１４と、同期ユニットのオーバーレイ周波数無線ドライバ１００４とによって受信される。この例においては、オーバーレイ周波数無線ドライバ１００４はオーバーレイＰＮクロックを３で割って、図９の複合拡散ユニット９１０に提供されるアンダーレイＰＮクロックを生ずる。
【００８８】
図１１は、送信を受信し、その送信を逆拡散してオーバーレイ通信を抽出するように構成された移動局のレーキ受信機１１００を示している。本明細書中で説明したオーバーレイ方法の何れについても、アンダーレイ・システムに対応する移動局は変調を必要としない。しかし、オーバーレイ・システムに対応する移動局は、オーバーレイ・システムによって送信された信号を受信するように設計されている。移動局はまた、アンテナ（図示せず）に結合されたＲＦユニットなどの公知の部品をも含む。レーキ受信機１１００はＲＦユニットに結合し、入力信号ｒ（ｎ）を受信する。レーキ受信機１１００によって発生された出力信号ｘ’（ｎ）は、通信パスを完了するのに使用される移動局（図示せず）の付加的処理機器によって受信される。これら他の部品は一般的に知られているので、本明細書中では更に説明はしない。
【００８９】
レーキ受信機１１００の第１のフィンガ１１０２は、まず入力信号ｒ（ｎ）をオーバーレイＰＮ符号と相関させる。部分的直交オーバーレイ方法の場合については、オーバーレイＰＮはアンダーレイＰＮシーケンスに穿刺して入れられる。直交オーバーレイ方法については、オーバーレイＰＮ符号はアンダーレイＰＮシーケンスそのものである。ＰＮシーケンス相関器を介したＰＮシーケンスとの相関の後に、信号は直列・並列変換器１１０２に提供され、ウォルシュ符号相関器を使用する適切なウォルシュ符号（すなわち、送信機で使用されるものに対応）による相関と、総和ブロック１１０６での総和演算と、並列・直列変換器１１０８での並列・直列操作とがそれに続く。発生された信号は次に、レーキ受信機１１００の他のフィンガ１１１０および１１１２からの信号と結合されてｘ’（ｎ）を生ずる。
【００９０】
図１２は、オーバーレイ・チャンネルと中心周波数を共有するアンダーレイ・チャンネルの性能を示している。曲線１２０２は非直交オーバーレイ・システムにおけるアンダーレイ・チャンネルの性能を表し、曲線１２０４は部分的直交オーバーレイ・システムにおけるチャンネルの性能を表し、曲線１２０６は完全直交オーバーレイ・システムにおけるチャンネルの性能を表している。オーバーレイ・システムについては、送信機フィルタと受信機フィルタはアンダーレイ・フィルタの３倍の帯域幅になるように設計されている。性能は、中央オーバーレイ・チャンネルについて、すなわち、オーバーレイ・キャリアに関する周波数オフセットなしに示されている。図示したように、部分的直交およびほぼ直交オーバーレイ操作の両方については、非直交オーバーレイに比して大幅なゲインが得られる。
【００９１】
図１３は、オーバーレイ・チャンネルの中心周波数に対してオフセットされたオーバーレイ・チャンネルの性能を図示している。曲線１３０２は非直交オーバーレイ・システムにおけるチャンネルの性能を表し、曲線１３０４は部分的直交オーバーレイ・システムにおけるチャンネルの性能を表している。
【００９２】
式９で示したオーバーレイ・チャンネルに関して周波数がオフセットされたアンダーレイ・チャンネルについては、性能に影響する付加的な周波数項がある。周波数オフセットは、特定のシステム要件の機能である。一例においては、このオフセットは約２４０ｋＨｚ（実際には１．２２８８ＭＨｚ＋２４０ｋＨｚ）である。正味効果は、アンダーレイ受信機において、直交するように設計されたオーバーレイ・チップがこの周波数項によって変調されることである。ウォルシュ関数セットは、２つの異なったウォルシュ符号を乗算する場合に、乗算の下では閉じられていることに注意して戴きたい。
【００９３】
この公知の特性で、所望のウォルシュ関数で相関した後に、１つのオーバーレイ・ウォルシュ・チャンネルから他のオーバーレイ・ウォルシュ・チャンネルへの干渉は結果として生ずるウォルシュ関数を見ることおよび、受信機逆拡散演算の後の剰余を見ることにより計測することができる。これは次の正規化した式２２によって表され、
【数２５】
【００９４】
本発明は様々な変更また代替形態が可能であり、その特定の実施例は図面および詳細な説明において例として示したものにすぎない。しかし、図面および詳細な説明は本発明を開示した特定の形式のみに限定することを意図したものではなく、逆に、本発明は請求の範囲によって定義される本発明の趣旨および範囲内に入る全ての変更、均等物および代替物を包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】アンダーレイシステムと、アンダーレイ・システムに少なくとも部分的に直交して動作するＤＳオーバーレイ・システムとを有するＣＤＭＡセルラー・システムを図示したシステム図である。
【図１Ｂ】オーバーレイセルが、個々のサービス提供を受けるアンダーレイセルの境界を超えて拡張している、ＣＤＭＡセルラー・システムの代替実施形態を図示したシステム図である。
【図１Ｃ】アンダーレイ送信とオーバーレイ送信とが別々の基地局によって提供される、ＣＤＭＡセルラー・システムのもう１つの実施例を図示したシステム図である。
【図１Ｄ】多重アンダーレイ・キャリアに対応する通信システムによって占められる周波数スペクトルの図である。
【図１Ｅ】多重アンダーレイ・キャリアおよび単一のオーバーレイ・キャリアを有する通信システムによて占められた周波数スペクトルの図である。
【図２Ａ】アンダーレイ・システムとオーバーレイ・システムの両方に対応する、本発明による基地局の一部の構成を一般的に図示したブロック図である。
【図２Ｂ】アンダーレイ・システムとオーバーレイ・システムの両方に対応する、本発明による基地局（または多重基地局）の構成を一般的に図示したブロック図である。
【図３】ウォルシュ符号と疑似雑音（ＰＮ）シーケンスでデータ信号を拡散させることにおける、本発明による操作を図示した図である。
【図４】本発明によるレーキ受信機の構成を図示した図である。
【図５】本発明による信号処理操作を図示した図である。
【図６】本発明による信号処理操作を図示した図である。
【図７】アンダーレイＰＮシーケンスをオーバーレイ送信に穿刺して入れて、アンダーレイ・システムにおけるオーバーレイ送信の部分的な直交性を生成する方法を図示した図である。
【図８】本発明に従って構築されたオーバーレイ送信機を図示したブロック図である。
【図９】本発明に従って構築されたアンダーレイ送信機を図示したブロック図である。
【図１０】本発明に従って構築された同期ユニットを図示したブロック図である。
【図１１】オーバーレイ・システム送信を受信するように動作する、本発明によるレーキ受信機の構成を図示した図である。
【図１２】本発明の利益なしに動作するＣＤＭＡチャンネルと比較した、本発明に従って動作するＣＤＭＡチャンネルの性能を図示した図である。
【図１３】本発明の利益なしに動作するＣＤＭＡチャンネルと比較した、本発明に従って動作するＣＤＭＡチャンネルの性能を図示した図である。
【符号の説明】
１００ 無線通信システム
１０２ 移動交換センター（ＭＳＣ）
１０４ 基地局コントローラ（ＢＳＣ）
１０６ 基地局コントローラ（ＢＳＣ）
１０８ 基地局 １１０ 基地局
１１２ 基地局 １１４ 基地局
１１６ ＰＳＴＮ １１８ 電話
１２０Ａ セル １２０Ｂ セル
１２２Ａ セル １２２Ｂ セル
１２４Ａ セル １２４Ｂ セル
１２６Ａ セル １２６Ｂ セル
１３０ 移動局（ＭＳ） １３２ 移動局（ＭＳ）
１３４ 移動局（ＭＳ） １３６ 移動局（ＭＳ）
１３８ 移動局（ＭＳ） １５０ ＣＤＭＡセルラーシステム
１５２ ＢＴＳ １５４ ＢＴＳ
１５６ ＢＴＳ １５８ アンダーレイセル
１６０ オーバーレイセル １６２ セル
Claims (32)
- 複数の移動局へのアンダーレイ送信および直接拡散オーバーレイ送信に対応するＣＤＭＡ無線通信システムにおいて使用される基地局であって、
前記複数の移動局向けの通信を受け取るインターフェイスと、
通信のアンダーレイ部分を受け取りアンダーレイ送信を生成するアンダーレイ・ユニットと、
通信のオーバーレイ部分を受け取りオーバーレイ送信を生成するオーバーレイ・ユニットと、
少なくとも１つのアンテナを介して、前記アンダーレイ送信および前記オーバーレイ送信を前記複数の移動局に送信する、少なくとも１つの無線周波数ユニットとを含み、
前記アンダーレイ・ユニットおよび前記オーバーレイ・ユニットは、前記オーバーレイ送信が前記アンダーレイ送信に対して少なくとも部分的に直交するようなオーバーレイ送信を生成するようにした基地局。 - 前記アンダーレイ・ユニットおよび前記オーバーレイ・ユニットに結合され、前記オーバーレイ送信を前記アンダーレイ送信とほぼ同期させる同期ユニットを含む、請求項１記載の基地局。
- 前記オーバーレイ送信が前記アンダーレイ送信に部分的に直交する、請求項１記載の基地局。
- 前記オーバーレイ送信が前記アンダーレイ送信にほぼ直交する、請求項１記載の基地局。
- 前記オーバーレイ送信の疑似雑音シーケンスが、前記アンダーレイ送信の疑似雑音シーケンスによってパンクチャされて直交性の一部を生成する、請求項１記載の基地局。
- 前記オーバーレイ送信のウォルシュ符号が前記アンダーレイ送信のウォルシュ符号に直交する、請求項１記載の基地局。
- 前記オーバーレイ・ユニットが、アンダーレイ疑似雑音シーケンスで前記オーバーレイ送信を拡散して直交性の一部を生成する、請求項１記載の基地局。
- 前記オーバーレイ送信が、前記アンダーレイ送信のチップレートの整数倍のチップレートを有する、請求項１記載の基地局。
- アンダーレイ送信と複数の移動局への直接拡散オーバーレイ送信とに対応するＣＤＭＡ無線通信システムであって、
基地局コントローラと、
前記基地局コントローラに結合された複数の基地局と、
前記複数の基地局のうちのアンダーレイ基地局であって、
前記複数の移動局向けのアンダーレイ通信を受け取る基地局コントローラ・インターフェイスと、
前記基地局コントローラ・インターフェイスに結合され、前記アンダーレイ通信を受け取りアンダーレイ送信を生成するアンダーレイ・ユニットと、
前記アンダーレイ送信を受け取り、アンテナを介して前記複数の移動局に送信する無線周波数ユニットとを含む、アンダーレイ基地局と、
前記複数の基地局のうちのオーバーレイ基地局であって
前記複数の移動局向けのオーバーレイ通信を受け取る基地局コントローラ・インターフェイスと、
前記基地局コントローラ・インターフェイスに結合され、前記オーバーレイ通信を受け取りオーバーレイ送信を生成するオーバーレイ・ユニットと、
前記オーバーレイ送信を受け取り、アンテナを介して前記複数の移動局に送信する無線周波数ユニットとを含む、オーバーレイ基地局とを含み、
前記オーバーレイ基地局は、前記オーバーレイ送信が前記アンダーレイ基地局によって生成された前記アンダーレイ送信に少なくとも部分的に直交するよう前記オーバーレイ送信を生成するＣＤＭＡ無線通信システム。 - 前記アンダーレイ基地局と前記オーバーレイ基地局とに結合され、前記オーバーレイ送信を前記アンダーレイ送信とほぼ同期させる同期ユニットを含む、請求項９記載のＣＤＭＡ無線通信システム。
- 前記オーバーレイ送信が前記アンダーレイ送信に部分的に直交する、請求項９記載のＣＤＭＡ無線通信システム。
- 前記オーバーレイ送信が前記アンダーレイ送信とほぼ直交する、請求項９記載のＣＤＭＡ無線通信システム。
- 前記オーバーレイ送信の疑似雑音シーケンスが、前記アンダーレイ送信の疑似雑音シーケンスによってパンクチャされて直交性の一部を生成する、請求項９記載のＣＤＭＡ無線通信システム。
- 前記オーバーレイ送信のウォルシュ符号が前記アンダーレイ送信のウォルシュ符号と直交する、請求項９記載のＣＤＭＡ無線通信システム。
- 前記オーバーレイ・ユニットが、アンダーレイ疑似雑音シーケンスで前記オーバーレイ送信を拡散して直交性の一部を生成する、請求項９記載のＣＤＭＡ無線通信システム。
- 前記オーバーレイ送信が、前記アンダーレイ送信のチップレートの整数倍のチップレートを有する、請求項９記載のＣＤＭＡ無線通信システム。
- 前記基地局コントローラに結合された移動交換センターを含む、請求項９記載のＣＤＭＡ無線通信システム。
- 前記複数の移動局のいくつかがアンダーレイ送信を支援し、前記複数の移動局のそれ以外のものがオーバーレイ送信に対応する、請求項９記載のＣＤＭＡ無線通信システム。
- 複数の移動局にサービスを提供するＣＤＭＡ無線通信システムにおいて、
前記複数の移動局向けの通信を受け取って前記通信をオーバーレイ通信とアンダーレイ通信とに分割し、
前記アンダーレイ通信をアンダーレイ送信に変換し、
前記オーバーレイ通信を、前記アンダーレイ通信に少なくとも部分的に直交するオーバーレイ送信に変換し、
前記アンダーレイ送信と前記オーバーレイ送信とを前記複数の移動局に送信することを含む、移動局との通信方法。 - 前記オーバーレイ送信の送信が、前記アンダーレイ送信の送信に対してほぼ同期される、請求項１９記載の方法。
- 前記オーバーレイ送信が前記アンダーレイ送信に部分的に直交する、請求項１９記載の方法。
- 前記オーバーレイ送信が前記アンダーレイ送信にほぼ直交する、請求項１９記載の方法。
- 前記オーバーレイ送信の疑似雑音シーケンスが、前記アンダーレイ送信の疑似雑音シーケンスによってパンクチャされて直交性の一部を生成する、請求項１９記載の方法。
- 前記オーバーレイ送信のウォルシュ符号が前記アンダーレイ送信のウォルシュ符号に直交する、請求項１９記載の方法。
- 前記オーバーレイ送信がアンダーレイ疑似雑音シーケンスで拡散されて直交性の一部を生成する、請求項１９記載の方法。
- 前記オーバーレイ送信が、前記アンダーレイ送信のチップレートの整数倍のチップレートを有する、請求項１９記載の方法。
- アンダーレイ送信と前記アンダーレイ送信に少なくとも部分的に直交する直接拡散オーバーレイ送信とに対応するＣＤＭＡ無線通信システムに使用される移動局であって、
前記アンダーレイ送信および前記オーバーレイ送信を受信するためのアンテナと、
前記アンテナに結合され、前記アンダーレイ送信および前記オーバーレイ送信を受信する無線周波数ユニットと、
前記アンダーレイ送信および前記オーバーレイ送信を受信し逆拡散してオーバーレイ通信を抽出するレーキ受信機と、を含む移動局。 - 前記レーキ受信機が、
前記アンダーレイ送信および前記オーバーレイ送信をオーバーレイ疑似雑音シーケンスで相関させて、アンダーレイ送信を抽出する疑似雑音相関器と、
少なくとも１つのアンダーレイ・ウォルシュ符号に直交するオーバーレイ・ウォルシュ符号を使って前記アンダーレイ送信を相関させて、前記移動局向けの通信を抽出するウォルシュ符号相関器と、を含む請求項２７記載の移動局。 - 前記レーキ受信機は複数のレーキ・フィンガを含み、各レーキ・フィンガが疑似雑音相関器とウォルシュ符号相関器とを含む、請求項２８記載の移動局。
- 前記オーバーレイ疑似雑音シーケンスが、対応するアンダーレイ疑似雑音シーケンスに部分的に直交する、請求項２８記載の移動局。
- 前記オーバーレイ送信が前記アンダーレイ送信にほぼ直交する、請求項２７記載の移動局。
- 前記オーバーレイ送信が、前記アンダーレイ送信のチップレートの整数倍のチップレートを有する、請求項２７記載の移動局。
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