JP2004516705A - スペクトラム拡散無線通信システムにおける符号割当のための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

広域同期−符号分割多元接続（ＬＡＳ−ＣＤＭＡ）プロトコルを組込むスペクトラム拡散無線通信システムにおける符号割当のための方法及び装置。その方法は干渉のない窓サイズに基づくＬＳ符号集合を決定する。樹枝状構造は干渉のない窓サイズ及びＬＳ符号の集合の間で対応する。ＬＳ符号の部分集合は干渉のない窓内でゼロの相互相関を有するように形成される。その部分集合は隣の間で干渉を減少させるためにシステム中の近隣のセルに割当てられる。一実施例では、制御器はシステム内のセルに割当を行う部分集合を決定する。

Description

【０００１】
発明の分野
本発明は無線データ通信に関する。特に、本発明はスペクトラム拡散無線通信システムにおける符号割当のための新規で、且つ改良された方法及び装置に関する。
【０００２】
発明の背景
スペクトラム拡散無線通信システムにおいて、基地局は多数の移動ユーザと交信する。「二重モード広帯域スペクトル拡散セルラー・システムに関するＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ−９５移動局−基地局互換性規格（ＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ−９５ Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｔａｔｉｏｎ−Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ Ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ Ｄｕａｌ−Ｍｏｄｅ Ｗｉｄｅｂａｎｄ Ｓｐｒｅａｄ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｃｅｌｌｕｌａｒ Ｓｙｓｔｅｍ）」（以後、ＩＳ−９５として引用）または「ｃｄｍａ２０００スペクトル拡散システムに関するＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ−２０００規格（以後、ｃｄｍａ２０００規格として引用）で仕様が定められている一つのシステム、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）では、符号がデータ及び制御情報に適用される。その符号は送信者と同様に目的の受信者を識別する。ＣＤＭＡシステムの動作は「衛星または地上中継器を使用するスペクトラム拡散多元接続通信システム（ＳＰＲＥＡＤ ＳＰＥＣＴＲＵＭ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＡＣＣＥＳＳ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ ＵＳＩＮＧ ＳＡＴＥＬＬＩＴＥ ＯＲ ＴＥＲＲＥＳＴＲＩＡＬ ＲＥＰＥＡＴＥＲＳ）」と題する米国特許第４，９０１，３０７号、及びまた「ＣＤＭＡ携帯電話において波形を生成するためのシステム及び方法（ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＧＥＮＥＲＡＴＩＮＧ ＷＡＶＥＦＯＲＭＳ ＩＮ Ａ ＣＤＭＡ ＣＥＬＬＵＬＡＲ ＴＥＬＥＰＨＯＮＥ ＳＹＳＴＥＭ）」と題する米国特許第５，１０３，４５９号に記載され、双方とも本特許出願の譲請人に譲渡され、これにより引例として特に組込まれている。基地局から移動ユーザへの順方向回線はそれが送信する各移動局に唯一のウォルシュ（Ｗａｌｓｈ）符号を割当てる。同様に、移動ユーザから基地局への逆方向回線はチャンネル化のために疑似乱数雑音（Ｐｓｅｕｄｏｒａｎｄｏｍ Ｎｏｉｓｅ：ＰＮ）符号を使用する。
【０００３】
代わりのスペクトラム拡散システムは双方向の識別のために様々な符号を組込む。符号は近隣のセル及び／またはセクタで再使用され、隣接する近隣での干渉を起こすので問題が存在する。従って、近隣のセル及び／またはセクタが受ける干渉を最小限にし、且つ／または低減すると共に無線通信の双方向の識別を与える方法が必要である。同様に、近隣の干渉の低減を達成する符号割当の方法が必要である。
【０００４】
要約
開示された実施例はスペクトラム拡散無線通信システムにおける符号割当における新規で、改良された方法を提供する。一つの形態では、複数のＬＳ符号を持つ広域同期−符号分割多元接続（Ｌａｒｇｅ Ａｒｅａ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｅｄ−Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：ＬＡＳ−ＣＤＭＡ）伝送に適応した無線通信システムにおいて、ある方法は干渉のない窓（Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｆｒｅｅ Ｗｉｎｄｏｗ：ＩＦＷ）のサイズを決定し、各部分集合がＩＦＷの関数としてＬＳ符号を含む複数の部分集合を複数のＬＳ符号から計算し、システムの第一部分に複数の部分集合の第一部分を割当て、そしてシステムの第二部分に複数の部分集合の第二部分を割当てることを含む。
【０００５】
別の形態では、ＬＡＳ−ＣＤＭＡプロトコルを組込んでいる無線通信システムは第一のセル、（即ち）ＬＳ符号の第一の部分集合を割当てられる第一のセル；第二のセル、（即ち）ＬＳ符号の第二の部分集合を割当てられる第二のセルを含み、ここでは第一及び第二の部分集合は所定の干渉のない窓内でゼロ相互相関を有する。第一及び第二の部分集合内のＬＳ符号はまた一般にセル間のもの（ＩＦＷ）より広い所定のＩＦＷとゼロ相互相関を有することに注目する。
【０００６】
別な形態では、広域同期−符号分割多元接続無線通信システムにおいて、方法は第一のセル内の少なくとも一つの移動局をＬＳ符号の第一の部分集合内の第一のＬＳ符号によって識別する第一のセル内の第一の通信を伝送すること；及び第二のセル内の少なくとも一つの移動局をＬＳ符号の第二の部分集合内の第二のＬＳ符号によって識別する第二のセル内の第二の通信を伝送することを含み、ここで第一及び第二の部分集合の相互相関は干渉のない窓内でゼロである。
【０００７】
別の形態では、広域同期−符号分割多元接続無線通信システム中の制御器（コントローラ）は近隣のセル間の通信のため干渉のない窓のサイズを判定する第一の命令集合；及び干渉のない窓のサイズ、第一のセル中の移動局を識別する第一の集合及び第二のセル中の移動局を識別する第二の集合に基づいてＬＳ符号の少なくとも二つの集合を判定する第二の命令集合を含み、ここでＬＳ符号の二つの集合は干渉のない窓内でゼロ相互相関を有する。これはまた相互に関して各々の部分集合内のＬＳ符号について真である。
【０００８】
さらに別の形態によれば、第一のセル及び第一のセルの近隣を有する広域同期−符号分割多元接続無線通信システムにおいて、コンピュータ・データ信号は搬送波に包含され、その信号は第一のセル中の第一の移動ユーザへの送信の情報からなる第一の部分；及び第一の移動ユーザに対応する第一のＬＳ符号からなる第二の部分を含み、ここで第一のＬＳ符号は第一のセルの近隣内で第一のセルに単独に割当てられたＬＳ符号の第一の集合の一部である。
【０００９】
ここに開示された特徴、目的、および長所は、同様な参照符号が全体にわたり対応して同一である図面と関連して取られる以下に始まる詳細な説明からさらに明らかになるであろう。
【００１０】
好ましい実施例の詳細な説明
多くのスペクトラム拡散通信システムでは、符号がチャンネル化のために送信信号に適用される。しばしば、第一の符号の型は指定されたユーザを確認するためにデータ信号に適用され、第二の符号の型は基地局を特定するために適用される。例えば、ＣＤＭＡシステムは無線システムにおいて送信されるデータ及び制御情報を分配するために利用可能な多数の符号を有し、一つの基地局が多数の移動ユーザと交信することを可能にする。ＣＤＭＡ符号は移動ユーザに割当てられたウォルシュ符号と基地局に特定の疑似乱数雑音（ＰＮ）符号を含む。双方の符号は基地局によって送信されるデータ信号に適用される。ウォルシュ符号の集合は直交する二値数列の集合で、時間にわたる相互相関がゼロである。ウォルシュ符号はアダマール（Ｈａｄａｍａｒｄ）行列を使用して生成され、ここでは循環によって基礎符号、または種（ｓｅｅｄ）をより長い符号に拡張してウォルシュ符号集合のサイズを増大させる。
【００１１】
しかしながら、ウォルシュ符号とは対照的に、ＰＮ符号はウォルシュ符号を実施するために使用されるような再同期を必要としない。むしろ、ＰＮ符号は線形フィードバック・シフト・レジスタ により生成でき、ここでは二値ビットがレジスタの別の段を経由して移動される。最後の段からの出力ビットはＰＮ符号を形成する。ＰＮ符号は受信器において符号を整列できる自己相関特性を有する。ウォルシュ及びＰＮ符号の組合わせにより無線送信に関して基地局及び移動局の識別が可能になる。他のシステムは移動ユーザ及び基地局を識別するために他のコード、及び／またはウォルシュ、ＰＮ 、及び他の符号の組合わせを組込んでもよい。
【００１２】
広域同期−符号分割多元接続（ＬＡＳ−ＣＤＭＡ）システム
広域同期−符号分割多元接続（ＬＡＳ−ＣＤＭＡ）という別の型のスペクトラム拡散無線通信システムでは、「ＬＳ」及び「ＬＡ」という特別設計の符号が通信信号を拡散するために使用される。ＬＡＳ−ＣＤＭＡは時間分割及び直交符号の使用によってチャネルを生成するスペクトラム拡散及び時間分割接続のための技術である。一つのＬＡＳ−ＣＤＭＡシステムは中国無線通信規格（ＣＷＴＳ）への候補提案、「ＬＡＳ２０００の物理層仕様」の中に記述されている。
【００１３】
ＬＡＳ−ＣＤＭＡシステムでは、通信はフレームで送信され、ここでは固定した数のサブ‐フレームは各フレームに含まれる。各サブ‐フレームは所定の数の時間スロットにそれから分割される。ＬＳ及びＬＡ符号は他のＣＤＭＡシステムにおけると同様にチャンネル化のために使用され、ここではＬＳ及びＬＡ符号は時間にわたって小さな、もしくはゼロ相互相関を持つように設計される。
【００１４】
第一の型の符号、ＬＳ符号は各時間スロットにおけるデータまたはシンボル（記号）に適用される。ＬＳ符号は送信の目標である移動ユーザを識別する。所定のセル及び／またはセクタ内で、別のＬＳ符号が各移動ユーザに適用される。各送信の準備をする際に、適切なＬＳ符号はシンボル変調されたＬＳ符号を形成するために、以下で記述するように、シンボルによって変調される。
【００１５】
第二の型の符号、ＬＡ符号はセル及び／またはセクタ、即ち区域内で動作する基地局を識別する。各時間スロットに適用されるＬＳ符号と異なり、ＬＡ符号は全体のサブ‐フレームに適用され、そしてサブ‐フレームの各区画（ｓｅｇｍｅｎｔ）に割付けられた時間を定義する。あるＬＡ符号を全体のサブ‐フレームへ適用すると変調シンボル間に様々なサイズの時間ギャップができる。ギャップ・サイズの組合わせ及び順序はセル及び／またはセクタの識別に役立つ。
【００１６】
ＬＡＳ−ＣＤＭＡシステムの典型的な実施例は図１に例示される。システム１０は複数のセル２０、３０、４０、５０、６０、７０をシステム１０内に含むＬＡＳ−ＣＤＭＡシステムであり、各々は基地局２２、３２、４２、５２、６２、７２を持ち、それぞれ移動局２４、３４、４４、５４、６４、７４と交信する。順方向チャネルはシステム１０内で基地局２２、３２、４２、５２、６２、７２から移動局２４、３４、４４、５４、６４、７４へのデータの送信のために使用される。各移動局２４、３４、４４、５４、６４、７４は基地局２２、３２、４２、５２、６２、７２の少なくとも一つへデータの送信のために逆方向チャンネルを使用する。他のＬＡＳ−ＣＤＭＡシステムでは、セルは図１のように構成されるか、または代わりの方法で配置されてもよく、ここでは各基地局は少なくとも一つのセル及び／またはセクタと関連する。
【００１７】
図１で例示されたように、システムの第一の部分はセル２０である。セル２０に極めて接近して位置するシステム１０の他の部分はセル２０の近隣を構成する。システム１０において、セル２０の近隣の例示部分はセル３０、５０、及び６０を含む。セル２０の近隣内の他の部分は示されていないが、セル２０に極めて近いどこにでも配置できる。一つの実施例では、セルの近隣は地理的にセルに接しているそれらのセルを含む。代わりの実施例では、どの部分が近隣に含まれるかを決定する近隣の基準はセル間で起こる干渉（妨害）、またはセル内の無線送信の相互作用に関係する他の基準に従って作られる。
【００１８】
システム１０内で、信号は所定のプロトコルのフレームに信号をフォーマットすることにより送信のために準備される。図２はデータ及び制御情報を２０ｍｓフレーム内で送信するためにシステム１０で使用される順方向チャネル・プロトコル１００の一実施例を例示し、各フレーム１０２はヘッダ・フィールド１０４及び多数のサブ‐フレーム１０６を含む。ヘッダ・フィールド１０４は同期化ワード及び同期化サブ‐チャネルのためにパイロット・バースト及び制御情報を指定する。ヘッダ・フィールド１０４には０、１、２、・・・、８と番号の付いた９個のサブ‐フレーム １０６の列が続く。サブ‐フレーム１０６はフレーム１０２内へ均等に区分配置される。ヘッダ・フィールド１０４は第一のチップ数で構成され、そしてサブ‐フレーム１０６の各々は第二のチップ数で構成されるが、ここで第二の数は必ずしも第一の数に等しいとは限らないことに注目する。ここで使用されるように、チップは時間通りの標本として定義される。
【００１９】
図２に例示されたように、各サブ‐フレーム１０６は所定数の時間スロットを含み、ここで各時間スロットはシンボルによって変調されたＬＳ符号に対応する。本実施例では、各サブ‐フレームは０、１、２、・・・、１６とラベル付けされた１７個の時間スロットを含む。各時間スロット１０８は変調されたＬＳ符号、及びＬＡ符号によって定義された可変サイズの後続ギャップ１１０を含む。ＬＳ符号は移動ユーザに割当てられ、一方ＬＡ符号は基地局に割当てられることに注目する。変調されたＬＳ符号は以下に詳細に議論される「Ｃ」及び「Ｓ」成分として識別される、一対の相補的成分から成る。各Ｃ成分は６４チップで、４チップのギャップが先行する。各Ｓ成分は６４チップで、４チップのギャップが先行する。従って、変調された各ＬＳ符号は１３６（４＋６４＋４＋６４）チップを消費する。従って、どの時間スロット１０８の最小サイズも１３６チップである。
【００２０】
本実施例では、時間スロット１０８は共通のチップ長を割当てられないが、サブ‐フレーム１０６内の各時間スロット１０８は唯一のチップ長を割当てられる。各時間スロット１０８のチップ長は変調されたＬＳ符号に付加されるギャップ１１０によって決定され、ここではギャップ１１０のサイズが全体のサブ‐フレーム１０６上で一定ではない。ギャップ１１０のサイズは割当てられたＬＡ符号によって決定される。ＬＡ符号は時間スロット１０８内の各ギャップ１１０のサイズを定義する。ＬＡ符号は事実上全体のサブ‐フレーム１０６に適用されるパターンである。ＬＡ符号は以下に詳細に記述される。
【００２１】
一実施例では、フレーム１０２は２３，０３１チップから成る。ヘッダ・フィールド１０４は１５４５チップを割当てられ、各サブ‐フレーム１０６は ２５５９チップを割当てられる。各サブ‐フレーム１０６は１７個の時間スロット１０８を含み、そして各時間スロット１０８は１３６ビットのＬＳ符号と可変サイズのギャップ１１０を含むので、従って各時間スロット１０８はＬＳ符号には十分な、少なくとも１３６チップの長さである。時間スロット１０８が１３６チップに等しければ、ギャップ１１０はないことに注目する。
【００２２】
ＬＡ符号
ギャップ１１０はセル及び／またはセクタのＬＡ符号によって決定される。特に、ＬＡ符号はサブ‐フレームの中で時間スロットの境界を決定し、且つセル及び／またはセクタを識別するために使用される符号である。ＬＡ符号は次のパラメータ（Ｎ、Ｋ_０、Ｋ）よって指定される：
（ｉ）「Ｎ」はパルスの数である；
（ｉｉ）「Ｋ_０」は最小のパルス区間である；そして
（ｉｉｉ）「Ｋ」はチップ中の全部のＬＡ符号の長さである。
パルスは単位エネルギー及び極小（無限小）の期間を持つ関数である。各パルスは時間スロット１０８について時間境界を識別する。最小のパルス区間はＬＳ符号のサイズによって決定される。本実施例では、ＬＳ符号は１３６個のチップを消費し、従って最小のパルス区間は１３６チップである。代わりの実施例は異なる長さ、従って異なる最小パルス区間を持つＬＳ符号を実施する。
【００２３】
ＬＡ符号は全サブ‐フレーム１０６に亘ってタイミング境界を定義するので、全体のＬＡ符号長は全ての時間スロット１０８を含め、サブ‐フレーム１０６の長さを参照する。本実施例では、全体のＬＡ符号長は２５５９チップである。ＬＡ符号は全体のサブ‐フレーム１０６を被包する構文解析図であること；従って、全体のＬＡ符号長はサブ‐フレーム１０６内の各時間スロットに割当てられた時間区間を記載するＬＡ符号の長さではなく、サブ‐フレーム１０６の長さとして定義されることに注目する。図２に関しては、一つのＬＳ符号は各時間スロット１０８に適用されると共に、一つのＬＡ符号は全部の時間スロット１０８に適用される。
【００２４】
図２に例示されたように、各サブ‐フレームは２５５９チップあり、ここではチップは拡散後の標本として定義される。全体のＬＡ符号の長さＫは１サブ‐フレーム１０６の長さとして与えられる。各サブ‐フレーム１０６は各区画が一つのＬＳ符号を受入れるに十分なチップを割当てられる、所定数の区画に分割される。パルス数Ｎは分割後の区画の数に対応する。例えば、図２で例示されたように、各サブ‐フレーム１０６は１７個の区画、即ちＮ＝１７に分割される。最小パルス区間Ｋ_０はチップで計測され、そして一つのＬＳ符号に少なくとも等しい長さ、即ち１３６チップに抑えられる。Ｋ_０が時間スロット１０８の最小区画の長さを定義しても、必ずしも全ての時間スロット１０８は最小区画長に等しいとは限らず、そしておそらくどの時間スロット１０８も最小区画長に等しくない。各時間スロット１０８は区画長を割当てられる。時間スロット１０８の区画長が１３６チップより大きいとき、変調されたＬＳ符号のＳ成分に続くギャップ１１０によってその差が埋め合わせられる。
【００２５】
本実施例では、パラメータ（１７、１３６、２５５９）、即ち、Ｎ＝１７；Ｋ_０＝１３６；及びＫ＝２５５９を持つＬＡ符号が与えられる。典型的なＬＡ符号は図３で例示される。１７個のパルス区間が０から１６まで指数値（ｉｎｄｅｘ ｖａｌｕｅ）を割当てられ、各々は図２の１７個の時間スロット１０８の一つに対応する。各パルス区間は関連するチップ長、及び他のパルスとの時間におけるパルス位置を持っている。各指数値に関するパルスの時間位置はＬＡ符号の下に例示される。ＬＡ符号について対応するパルス位置は各時間スロット１０８のチップの始まりを例示する。ＬＡ符号内で、左から、最初（第一）のパルス区間は図２の最初（第一）の時間スロット１０８（ラベル「０」）に対応する。第一のパルス区間は１３６チップ、または最小のパルス区間に等しい。従って、第一の時間スロット１０８はゼロに等しいギャップ１１０を有する。ＬＡ符号に続いて、次のパルス区間は「１」のラベルが付いた第二の時間スロット１０８と関連する。この区間は１３８チップで、従って対応するパルスは（１３６＋１３８）＝２７４で発生する。第二の時間スロット１０８は２チップに等しいギャップ１１０を有する。ＬＡ符号内の連続するパルス区間はサブ‐フレーム１０６内の時間スロット１０８のタイミング境界を定義し、ここでは最終のパルスは２５５９番目のチップに対応する時間に発生する。例示された実施例のＬＡ符号内で、ＬＡ符号の終りまで、連続するパルス区間は前のパルス区間より２チップだけ大きい。代わりの実施例は代わりのパルス区間の割当を実行する。パルス区間の組合せ及び順序はパターンを生成する。そのパターンはそれから多数のパターンを生成すために順序変更を行い、多数のセル及び／またはセクタに適用できる明白なＬＡ符号を提供する。
【００２６】
図４は図３の主要な１６個の順列に関する典型的な順列表を例示する。各順列は主要な符号の区間指数割当の組合せを定義し、ここでは各順列は区間の配列及び／または順序を変更する。ＬＡ符号の順列は基地局のセル及び／またはセクタを識別する。ＬＡ符号は同じＲＦ搬送波上の分離多元接続送信チャンネルを生成するためにＬＡＳ−ＣＤＭＡにおいて使用される。そのチャネルは異なるセル及び／またはセクタによって使用される。
【００２７】
ＬＳ符号
ＬＡ符号はセル及び／またはセクタを識別するために使用されるが、ＬＳ符号は送信される信号を拡散し、多元符号分割送信チャンネルを生成するために使用される。図２に例示されたように、ＬＳ符号はシンボルを拡散するために使用される相補的な直交符号の対である。ＬＳ符号の各生起は等長の符号の対：Ｃ成分とＳ成分から成る。Ｃ及びＳ成分はギャップによって分割される。各ＬＳ符号について、Ｃ及びＳ構成成分はＬＳ符号の相互相関関数が或る期間内でゼロになるように設計される。
【００２８】
一つの実施例では、Ｃ及びＳ成分は最初の種（ｓｅｅｄ）から生成される。種の対の例は次のように与えられる：
（Ｃ１；Ｓ１）＝（＋＋；＋−）
（Ｃ２；Ｓ２）＝（−＋；−−）、
ここで、「−」は低論理レベル・ビット、「＋」は高論理レベル・ビットを示す。一つの実施例では、種の集合はそのような二つの対を含む。次の式は種の対から二倍の長さの符号を生成するために使用される：
（Ｃ１ Ｃ２；Ｓ１ Ｓ２）
（Ｃ１ −Ｃ２；Ｓ１ −Ｓ２）
（Ｃ２ Ｃ１；Ｓ２ Ｓ１）
（Ｃ２ −Ｃ１；Ｓ２ −Ｓ１）、
ここで、負記号は元の二値補数を示す。その式は連続的に長い符号を生成するために使用される。
【００２９】
本実施例は所定のＬＳ符号長を持つＬＳ符号の集合内でＬＳ符号の部分集合を生成する。部分集合は部分集合内のどの二つのＬＳ符号間の相互相関関数もゼロになるように設計される。ゼロ値の相互相関が維持されるオフセットの範囲は干渉のない窓（Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｆｒｅｅ Ｗｉｎｄｏｗ：ＩＦＷ）と言われる。ＩＦＷの範囲または区間は、［−ｄ、＋ｄ］として表され、ここで「ｄ」は原点からオフセット距離を表し、さらに原点は二つのＬＳ符号が正確に整列される位置である。その範囲はオフセット原点上で記述され、ここではオフセット原点は符号間にオフセットがないものである。ＬＳ符号の相互相関特性は多元接続干渉（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ：ＭＡＩ）の排除及び／または低減を可能にする。
【００３０】
ＬＳ符号の別の特性は自己相関が原点ではなく、オフセット原点の周りに集中した区間内でゼロであることである。自己相関関数は一般に数列ｘについて、
【数１】

【００３１】
として定義され、ここでＪは数列または符号の各生起における要素の数で、ｘは符号要素、ｊは符号要素の指数である。連続する各々のずれ（ｓｈｉｆｔ）について、自己‐相互関係関数はｘ_ｊ及びそのずれｘ_ｊ−１の総和を計算する。ＬＳ符号の自己相関特性はマルチパスによって誘起されたシンボル内干渉（Ｉｎｔｅｒ−Ｓｙｍｂｏｌ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ：ＩＳＩ）の排除及び／または低減を可能にする。
【００３２】
相互相関及び自己相関特性を満たす所定のＬＳ符号長のＬＳ符号の数は所定のＩＦＷサイズに対応する。言い換えれば、部分集合当たりのＬＳ符号の数はＩＦＷサイズ及びＬＳ符号長によって決定される。固定のＬＳ符号長では、ＩＦＷの幅は増加し、これらの特性を満たすＬＳ符号の数は減少する。
【００３３】
図５はオフセット区間に関していくつかのＩＦＷを例示する。ＩＦＷは二つの符号間のオフセットを定義し、ここで二つの符号間の相互相関はゼロである。原点からの距離は原点からのずれに対応し、ここでは符号は相互に関して時間がずれる。例示されたように、ＩＦＷ＝［０、０］について、その窓は原点を被包する。窓が増加するにつれて、利用可能なＬＳ符号の数は減少する。
【００３４】
一実施例では、ＬＳ符号は図６に例示されたように樹枝状の構造に従って定義される。その構造は２ビットの符号長で始まり、ここでは各々のＣ及びＳ成分は１ビットである。構造が下方に進むと、４個のＬＳ符号は２ビット成分で与えられ、８個の４ビット成分のＬＳ符号が続き、最後に６４ビット成分の１２８個のＬＳ符号が続く。１２８ビットのＬＳ符号では、所望のＩＦＷはＬＳ符号の部分集合を形成するために利用可能な符号の数を決定する。例えば、ＩＦＷ＝［−７、＋７］ではその部分集合は１６の符号を含む。窓のサイズが減少するにつれて、部分集合に利用可能な符号の数は増加する。ＩＦＷ＝［−３、＋３］では、部分集合は３２の符号を含み；ＩＦＷ＝［−１、＋１］では部分集合は６４の符号を含み；ＩＦＷ＝［０、０］では部分集合は１２８の符号を含む。ＩＦＷ＝［０、０］は実質的にはＩＦＷがないこと示すことに注目する。
【００３５】
次の表は１２８ビットの ＬＳ符号長の例を提示する。
【表１】ＩＦＷとＬＳ符号の部分集合サイズ

信号の送信
第７図は図１のシステム１０内の二つのセルの各々における送信を例示する。図２に例示されたように、送信信号は期間が変化する時間中にギャップによって分離されたシンボル１０８を含む。例示された例では、信号は第一のＬＡ符号を割当てられた第一のセル内の移動ユーザに送信される。第一のＬＡ符号は時間境界系列を定義する。第一のＬＡ符号はギャップ１、ギャップ２、等々のチップ・サイズを定義する。第一のセルの近隣の第二のセル内の移動ユーザ３４については、ギャップ３、ギャップ４、等々のチップ・サイズを定義する第二のＬＡ符号を持つ信号が送信される。各移動ユーザ２４、３４に関するＬＡ系列は変調されたＬＳ符号間の他のギャップ期間と存続する。特定のＬＡ系列は送信が送られる基地局を識別する。シンボル間のギャップは情報が送られない時間期間である。ギャップの系列、またはＬＡ系列は実質的に基地局または他の送信源に割当てられる符号である。移動ユーザ２４及び移動ユーザ３４に関する全体のフレームの長さは一致する；変調されたＬＳ符号間のギャップの時間期間及び順序だけがユーザ間で異なる。各フレームは全体のフレームに許された時間を定義する所定のフォーマット及び／またはプロトコルに従う。ＬＡ符号はフレーム内のシンボル境界を実質的に設定する。ある基地局からの送信について、サブ‐フレーム・パターン、即ちＬＡ符号は連続フレームで繰返すことに注目する。代わりの実施例はユーザ当たりのフレーム長を変更する。セル及び／またはセクタ内で基地局は単一のＬＡ系列を使用する。近隣のセルは異なるＬＡ系列を割当てられるであろう。
【００３６】
セル及び／またはセクタ内で、各移動ユーザは唯一のＬＳ符号を割当てられる。しかしながら、近隣のセル／セクタはＬＳ符号を再使用し、少なくとも一つのＬＳ符号をおそらく共通に持つであろう。近隣のセル／セクタによるＬＳ符号の共通使用及び再使用は近隣のセル／セクタにおける一または多数の移動ユーザによる送信信号の正しい受信を妨げる干渉を引き起こす。典型的な実施例は所望のＩＦＷに基づいて符号の部分集合を形成することによってＬＡＳ−ＣＤＭＡシステムのＩＦＷ特性を利用する。
【００３７】
ＬＳ符号の割当
図８Ａはセル７０２、７０４、７０６、７０８、７１０、７１２を持つシステム７００内の近隣のセルへのＬＳ符号の割当を例示する。例示されたように、唯一のＬＳ符号の部分集合は各近隣のセルに割当てられる。例えば、部分集合Ａはセル７０２に割当てられる。セル７０２の近隣はそれぞれ異なり、且つ唯一のＬＳ符号の部分集合を割当てられ、ここでは部分集合Ｂはセル７０４に割当てられ、部分集合Ｃはセル７０６に割当てられ、部分集合Ｄはセル７０８に割当てられ、部分集合Ｅはセル７１０に割当てられ、そして部分集合Ｆはセル７１２に割当てられる。このように、セル７０２中のいかなる移動ユーザも近隣のセルで使用される符号は割当てられないであろう。セル７０２の近隣のセル内では再使用はない。
【００３８】
セル７０２の必ずしも全ての隣のセルが異なる部分集合を割当てられるとは限らないことに注目する。一つの割当計画は図８Ｂに例示され、二つの隣のセルは共通のＬＳ符号の集合の割当がない。例示された計画はシステム７００内のセルに三つのＬＳ符号の部分集合を割当てる。部分集合Ａはセル７０２に割当てられる。これらの二つのセルは隣ではないので、部分集合Ｂはセル７０４及び７０８に割当てられる。部分集合Ｃはセル７０６及び７１０に割当てられる。セル７１２はセル７０２の隣ではないので、部分集合Ａがセル７１２にそれから割当てられることに注目する。図８Ａに例示された計画と同様に、いかなる近隣のセルも共通の符号集合を割当てられない。
【００３９】
一実施例に従って、ＬＳ符号の部分集合を割当てる処理は図９で詳述される。ステップ８０２で、ＩＦＷのサイズが決定される。これはシステムにおいて許される干渉の許容レベルである。例えば、ＩＦＷ＝［０、０］はいかなるオフセットも所望の相互相関特性を維持しないということである。言い換えれば、干渉がないオフセットのいかなる窓もない。同様に、ＩＦＷ＝［−１、＋１］は＋１から−１までのオフセットに関するこれらの特性を維持する一群のＬＳ符号は見つけられないことを示す。ステップ ８０４ で、ＬＳ部分集合のサイズが選択されたＩＦＷの関数として計算される。特定の符号の部分集合はステップ８０６で形成され、ここでは部分集合に利用可能な符号の数は選択されたＩＦＷ、及びＬＳ符号の長さから決定される。ＬＳ符号は順次或いは他の方式で部分集合に割当てられ、ここでは一実施例として図８Ａ及び図８Ｂに例示されたように、蜂の巣（ハニカム）配置を持つ完全な独立セルを提供する少なくとも三つの部分集合が形成される。別の実施例は別の数の部分集合を組込み、異なる分離を行う。また他の実施例はセルの追加した分離を行うために追加の部分集合を組込む。各システムは送信環境の予期できない変化に適応するために実施される。例えば、一つのシステムは予測された移動ユーザの集中が僅かであったり、また特別の地形のためにあまり分離を必要としないとか、一方、他のシステムはユーザの密集により近隣のセルを越えて追加の分離を必要とするかもしれない。例として、図６で例示された合計１２８のＬＳ符号の場合を考察すると、所望のＩＦＷ＝［−１、＋１］は部分集合当たり６４のＬＳ符号に対応する。そして利用可能な符号は部分集合に割当てられる。
【００４０】
一実施例では、システム１０は移動ユーザのマルチパス遅延の特徴に基づいてＩＦＷを選択する。ＩＦＷ内のＭＡＩ及びＩＳＩは低減できることに注目する。窓の外のＭＡＩ及びＩＳＩを除去、もしくは排除することはさらに難しい。ＩＦＷのサイズが増大するにつれて、ＩＦＷを維持するＬＳ符号の数は減少する。しかしながら、ＬＳ符号の部分集合の数は増加する。例えば、上で論じたように、１２８ビットのＬＳ符号長では、ＩＦＷ＝［−１、＋１］は６４ＬＳ符号の部分集合サイズとなる。合計では１２８の符号があるので、これは６４ＬＳ符号の二つの部分集合を可能にする。ＩＦＷ＝［−３、＋３］では、ＬＳ符号の部分集合サイズは結果として３２になり、従って１２８のＬＳ符号から形成される４個の部分集合がある。
【００４１】
図９を続けると、ＬＳ符号の部分集合はそれからステップ８０８で一つのセルに割当てられる。同じ符号の部分集合が近隣のセルに使用されているかどうかを知るために決定ダイヤモンド８１０で検査（ｃｈｅｃｋ）が行われる。これは近隣のセルが明白な部分集合を使用していることを保証するためである。近隣のセルが同じ部分集合を使用していなければ、処理は全てのセルが割当てられたかどうかを決定するために決定ダイヤモンド８１２に続く。近隣のセルが同じＬＳ符号の部分集合を使用していれば、処理は異なるＬＳ符号の部分集合を選択するためにステップ８１４に続き、ステップ８０８に戻る。異なるＬＳ符号の部分集合は次に続く符号の部分集合または互いに素な符号の集合である。システム中の全てのセルが符号の部分集合を割当てられるまで、その処理は続き、全てのセルが決定ダイヤモンド８１２で符号の部分集合を割当てられなければ、処理はステップ８１４に続く。
【００４２】
図９に記述された処理は無線通信システム内の多数の基地局の制御を提供する基地局制御器（示されていない）によって実行される。その処理は各基地局によって交互に行われ、局２２、３２、４２、５２、６２、７２といったシステム内の各基地局がＬＳ符号の部分集合を選択して各々別の基地局と交信する。そのような実施例では、一旦、基地局がＬＳ符号の部分集合を選択すれば、この選択はシステム内の他の基地局に伝達される。
【００４３】
基地局の間の交渉は各基地局が近隣のセル、例えば近傍から対応するセル内の交信を分離できるようにするために使用され、しかも各近隣がその近傍について同じことをすることを可能にする。ＬＳ符号の部分集合の割当は動的処理であり、あるシステム内の環境の変化により修正、または変更できる。例えば所望のＩＦＷが変わるとき、 ＬＳ符号割当を変えることは必要である。この場合、僅かな符号が部分集合を形成するために利用可能である。別の場合には、移動ユーザの集中度が変化し、小さなＩＦＷを必要としたり、さらに多くの符号を利用可能にする。
【００４４】
一実施例によれば、無線ＬＡＳ−ＣＤＭＡ通信システムは多数のＬＳ符号の部分集合を実施し、ここでは各ＬＳ符号の部分集合がシステム内のセル及び／またはセクタに割当てられ、異なる部分集合は近隣のセルに割当てられる。部分集合は所望のＩＦＷを達成するために形成され、ここではＩＦＷは各部分集合における符号の数を決定する。そのような部分集合の近隣のセルへの適用は近隣のセルの間の干渉を低減する。一つの実施例では、部分集合のサイズは樹枝構造に基づいて符号の長さ及びＩＦＷによって決定される。このように、無線通信システムにおいて近隣のセルが受ける干渉は低減される。
【００４５】
このように、無線通信システムにおいて無線送信中の移動ユーザを識別する新規で、且つ改良された方法及び装置が記述されてきた。当業者は前述の記述の至る所で引用されるデータ、指示、命令、情報、信号、ビット、シンボル、及びチップは電圧、電流、電磁波、磁場または粒子、光学場または粒子、またはそのあらゆる組合せによって表されると有利であることを理解するであろう。
【００４６】
当業者はここに開示された実施例に関連して記述された様々な図示的論理ブロック、モジュール、回路、及びアルゴリズムが電子ハードウェア、コンピュータ・ソフトウェア、または双方の組合せとして実施されることをさらに理解するであろう。実例となる様々なコンポーネント、ブロック、モジュール、サーキット、及び、ステップは、一般にそれらの機能性に関して述べられた。その機能性がハードウェアまたはソフトウェアとして実施されるかどうかは特定の応用、及び全体システムに課せられた設計の制約に依存する。当業者はこれらの状況のもとでのハードウェア及びソフトウェアの互換性、及び各々特定の応用について記述された機能性を如何によく実施するかを理解する。
【００４７】
例として、ここに開示された実施例に関連して記述された様々な図式的論理ブロック、モジュール、回路、及びアルゴリズムはディジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールド・プログラマブル・ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）または他のプログラマブル論理デバイス、個別ゲートまたはトランジスタ論理回路、例えばレジスタ及びＦＩＦＯといった個別ハードウェア部品、ファームウェア命令集合を実行するプロセッサ、一般的なプログラマブル・ソフトウェア・モジュール及びプロセッサ、またはここに記述された機能を実行するために設計されたそれらの組合せで実施または実行される。プロセッサはマイクロプロセッサであると有利であるが、これに代るもので、プロセッサはあらゆる従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械であってもよい。ソフトウェアモジュールはＲＡＭメモリ、フラッシュ・メモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハードディスク、交換可能（リムーバブル）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、または当技術分野で既知の他の形の媒体でもよい。プロセッサはＡＳＩＣ（示されていない）の中にあってもよい。ＡＳＩＣは電話（示されていない）の中にあってもよい。代りに、プロセッサは電話の中にあってもよい。プロセッサはＤＳＰ及びマイクロプロセッサの組合せまたはＤＳＰコア、等々と関連する二つのマイクロプロセッサとして実施してもよい。
【００４８】
前述の好ましい実施例の説明は当業者が本発明を為しまたは使用を可能にするために提供される。これらの実施例に対する種々の変形は当業者には直ちに明白であり、この中に定義された一般原理は創意能力を使用することなく他の実施例に適用可能である。このように、本発明はこの中に示された実施例に限定されるものではなく、この中に開示された原理及び新規な特徴と一致する広範な領域に与えられるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施例による無線通信システムをブロック図で例示する。
【図２】一実施例による無線システムにおいてデータを送信するプロトコルをブロック図で例示する。
【図３】一実施例による広域同期（ＬＡＳ）符号システムにおけるＬＡ符号に関するパルス符号位置割当を表形式及びタイミング図で例示する。
【図４】一実施例によるＬＡＳ符号システムにおける様々な干渉のない窓（ＩＦＷ）を例示する。
【図５】一実施例によるＬＡＳ符号システムにおけるＬＡ符号の順列表を例示する。
【図６】ＬＳ符号長さの計算を干渉のない窓（ＩＦＷ）のサイズの関数として決定するための樹枝構造を例示する。
【図７】一実施例によるＬＡＳ符号システムにおける移動ユニットのための送信プロトコルを例示する。
【図８Ａ】代わりの実施例によるＬＡＳ符号システムの様々な符号割当一覧をブロック図で例示する。
【図８Ｂ】代わりの実施例によるＬＡＳ符号システムの様々な符号割当一覧をブロック図で例示する。
【図９】一実施例によるＬＡＳ符号システムにおける符号割当の方法を流れ図で例示する。

Claims (22)

1. 広域同期−符号分割多元接続（ＬＡＳ−ＣＤＭＡ）送信で、スペクトラム拡散変調のためにＬＳ符号を使用する送信に適応する通信システムにおいて：
   干渉のない窓（ＩＦＷ）のサイズを決定すること；
   各部分集合がＩＦＷの関数として多数のＬＳ符号を含む、ＬＳ符号の複数の集合を計算すること；
   第一の複数の部分集合をシステムの第一の部分へ割当てること；及び
   第二の複数の部分集合をシステムの第二の部分へ割当てること
   を含む方法。
2. 計算はさらに：
   システム内の応用のためのいくつかの部分集合を決定すること；
   相互に関してゼロの相互相関を持つＬＳ符号の第一の部分集合を決定すること；及び
   相互に関してゼロの相互相関を持つＬＳ符号の第二の部分集合を決定することを含む請求項１の方法。
3. 第一の複数の部分集合からＬＳ符号を持つシステムの第一の部分内の移動局を識別すること；及び
   第二の複数の部分集合からＬＳ符号を持つシステムの第二の部分内の移動局を識別することをさらに含む請求項１の方法。
4. 第一及び第二の複数の部分集合内のＬＳ符号の相互相関がＩＦＷ内でゼロである、請求項１の方法。
5. ＩＦＷのサイズがＬＳ符号長に対応し、複数の部分集合を計算することが：
   （Ｃ１：Ｓ１）；及び
   （Ｃ２：Ｓ２）
   として与えられる種の対を生成すること；
   （Ｃ１ Ｃ２；Ｓ１ Ｓ２）
   （Ｃ１ −Ｃ２；Ｓ１ −Ｓ２）
   （Ｃ２ Ｃ１；Ｓ２ Ｓ１）
   （Ｃ２ −Ｃ１；Ｓ２ −Ｓ１）、
   として与えられる式の適用によるＬＳ符号長の複数のＬＳ符号を生成し、負記号が元の要素の二値補数である、請求項１の方法。
6. さらに部分集合の数が少なくとも３である、請求項５と同様な請求項。
7. 第一のセルで、ＬＳ符号の第一の部分集合を割当てられる第一のセル；及び
   第二のセルで、ＬＳ符号の第二の部分集合を割当てられる第二のセルを含み、
   ここに、第一及び第二の部分集合は所定の干渉のない窓内でゼロの相互相関を有する、ＬＡＳ−ＣＤＭＡプロトコルを組込む無線通信システム。
8. 第一及び第二のセルが近隣のセルである、請求項７と同様なシステム。
9. 各々が第一のセルに隣接する第一の近隣を含み、第二のセルが第一の近隣にある、請求項８のシステム。
10. 第一の近隣内の第三のセルで、ＬＳ符号の第三の部分集合を割当てられる第三のセルをさらに含み、第一及び第三の部分集合内のＬＳ符号が所定の干渉のない窓内でゼロの相互相関を有する、請求項９のシステム。
11. 広域同期−符号分割多元接続無線通信システムにおいて、
    第一のセル内の第一の交信情報であって、ＬＳ符号の第一の部分集合内の第一のＬＳ符号によって第一のセル内の少なくとも一つの移動局を識別する第一の交信情報を送信すること；及び
    第二のセル内の第二の交信情報であって、ＬＳ符号の第二の部分集合内の第二のＬＳ符号によって第二のセル内の少なくとも一つの移動局を識別する第二の交信情報を送信することを含み、
    ここで、第一の部分集合内のどの二つのＬＳ符号間の相互相関も干渉のない窓内でゼロであり、第二の部分集合内のどの二つのＬＳ符号間の相互相関も干渉のない窓内でゼロである方法。
12. ＬＳ符号の第一及び第二の部分集合が干渉のない窓によって定義されたＬＳ符号の集合の一部である、請求項１１の方法。
13. １２８符号を含むＬＳ符号の集合について、［−１、＋１］に等しい干渉のない窓は部分集合を形成するために６４の利用可能な符号に対応する、請求項１２の方法。
14. 干渉のない窓と部分集合を形成するための利用可能な符号の数の間の対応は樹枝構造に基づいている、請求項１２の方法。
15. 広域同期‐符号分割多元接続無線通信システムにおける制御器において、
    近隣のセル間の交信のため干渉のない窓を決定するための命令の第一の集合；及び
    干渉のない窓、第一のセル中の移動局を識別するための第一の集合及び近隣のセル中の移動局を識別するための第二の集合に基づいてＬＳ符号の少なくとも二つの集合を決定するための命令の第二の集合を含み、
    ここに、ＬＳ符号の二つの集合内のＬＳ符号は干渉のない窓内でゼロの相互相関を有する制御器。
16. ＬＳ符号の第一の集合を第一のセルにおける交信に割当てるための命令の第三の集合；及び
    ＬＳ符号の第二の集合を第二のセルにおける交信に割当てるための命令の第四の集合をさらに含む請求項１５の制御器。
17. 第一のセル及び第一のセルの近隣を有し、コンピュータ・データ信号が搬送波に包含される広域同期‐符号分割多元接続無線通信システムにおいて、
    第一のセル中の第一の移動ユーザへの送信のためのヘッダ情報を含む第一の部分；及び
    第一の移動ユーザに対応する第一のＬＳ符号であって、ＬＳ符号の第一の集合の一部である第一のＬＳ符号を含む第二の部分を含み、
    ここに、第一のセルの近隣において、第一のＬＳ符号は第一のセルだけに割当てられる信号。
18. 第一のＬＳ符号を含む第三の部分をさらに含む、請求項１７の信号。
19. 第二の部分は関連する第一のデータ・シンボルを持ち、そして第三の部分は関連する第二データ・シンボルを持ち、
    第二の部分はさらに第一のデータ・シンボルによって変調された第一のＬＳ符号を含み；そして
    第三の部分はさらに第二のデータ・シンボルによって変調された第一のＬＳ符号を含む、請求項１８の信号。
20. ＬＳ符号の第二の集合が第一のセルの近隣内の第二のセルに割当てられる、請求項１６の信号。
21. ＬＡＳ−ＣＤＭＡプロトコルを組込む無線通信システムにおいて、第一のセルが：
    第一のＬＳ符号の集合であって、所定の第一の長さの複数のＬＳ符号を有し、第一のＬＳ符号の集合中の複数のＬＳ符号の各々は第一のＬＳ符号の集合において各々他のＬＳ符号に関してゼロの相関を有する、第一のＬＳ符号の集合を受信するのに適応したコンピュータ可読命令の第一の集合；及び
    搬送波上でデータ信号を生成するのに適応したコンピュータ可読命令の第二の集合を含み、データ信号が：
    第一のセル内の第一の移動ユーザに送信のためのヘッダ情報を含む第一の部分；及び
    第一の移動ユーザに対応する第一のＬＳ符号で、第一のＬＳ符号の集合の一部である第一のＬＳ符号を含む第二の部分を含む第一のセル。
22. 請求項２１の第一のセルによる動作に適応した無線装置。

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