JP2688686B2 - Ｃｄｍａによるランダムアクセス通信方法及びそれを使った移動局装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は複数の移動局と基地局とが同一周波数及び
同一拡散符号を用いて通信を行い、移動局が基地局に対
してランダムにアクセスすることを可能とするCDMA（符
号分割多重アクセス）ランダムアクセス通信方法及び移
動局装置に関する。

セルラ方式と呼ばれる移動通信システムのサービスエ
リアは多数のセルに分割され、各セルには基地局が設け
られている。各セルは少なくとも１つ、トラヒック量が
大の場合は複数の制御チャネルと複数の通話チャネルと
が割り当てられ、各移動局は在圏セルの基地局を通して
通信を行う。サービスを受ける契約をした各移動局には
識別番号が与えられており、移動局は例えば制御チャネ
ルを通して発呼信号を基地局に送信する場合、或いは通
話チャネルを通して通話信号を基地局に送る場合に送信
情報に自分の識別番号を付加して送信する。

従来の符号分割多重アクセス方式（CDMA）は、同一周
波数の下で、送信信号をチャネルごとに異なる拡散符号
でスペクトラム拡散して多重化を行う通信方式である。
その方式については参考文献（R.C.Dixon著：スペクト
ラム拡散通信方式、ジャテック出版）に詳細な構成、機
能が説明してある。ここでは直接拡散CDMA方式について
簡単に説明する。

典型的なCDMA通信システムにおける基地局送信装置の
構成を図１に示す。Ｎ個の情報系列S1,S2,…,SNはそれ
ぞれ乗算器41₁,41₂,…41_Nで、情報中の各シンボル毎に
拡散符号生成器42からの互いに異なる拡散符号C1,C2,
…,CNが掛算されてスペクトラム拡散される。これら拡
散された信号は同じタイミングで合成器43で合成されて
送信機44により送信される。図示してないが、受信側で
は受信信号は送信側と同じ拡散符号C1,C2,…,CNでスペ
クトラム逆拡散され、Ｎ個の情報系列が各別に抽出され
る。各拡散符号としては、同じ符号長（チップ数）の疑
似ランダム雑音符号（PN符号と呼ぶ）が用いられる。

PN符号は例えば周知のようにｎ個の遅延段から成るシ
フトレジスタの終段出力と所望の中間段出力との排他的
論理和をとり、その結果をシフトレジスタの初期に入力
し、シフトレジスタを予め決めた周期（チップ周期）T
_chのクロックで駆動することにより発生することができ
る。この時、中間段の位置の選び方及びシフトレジスタ
に設定する初期値によって最長（2ⁿ−１）チップの周期
で繰り返される一定パターンのランダム符号（Ｍ系列符
号）が得られる。1/T_chをチップレートと呼び、発生さ
れるＭ系列パターンの周期T_CはT_C＝（2ⁿ−１）T_chであ
る。

デジタル移動無線通信方式においては移動局の送信タ
イミングは、基地局からの信号に同期している。つま
り、一つのセル内では、同一基地局から送信された信号
をそれぞれの移動局が復調し、その基地局からのシンボ
ルタイミングに同期した送信の基準シンボルタイミング
を作成し、それに同期させて信号の送信を行う。こゝで
シンボルは無線区間における情報伝送の最小単位を示
す。

大容量のセルラCDMA方式を構築するには、拡散符号と
して、自己相関特性の良好な符号系列、即ち、２つの同
じ符号系列間の時間オフセット（位相差）をτとする
と、τ＝０のところでのみ強い相関値を示し、他の領域
では相関値が小さい符号系列が選ばれる。更にその符号
系列は、相互相関特性が良好な符号系列、即ち、他の異
なる符号系列との間の相関が低い符号系列（相互相関値
が任意の時間オフセットである一定値より小さな符号系
列）であるものが選ばれる。

しかしながら、上述したような自己相関特性及び相互
相関特性が良好である拡散符号の要求を満たす符号系列
のクラスは少なく、また各クラスに含まれる拡散符号の
数も少ない。従って、チャネル毎に異なる拡散符号を割
り当てる従来のCDMA通信方式では、使用できるチャネル
数が少ないという問題があった。

ランダムアクセス用に１チャネル、つまり１拡散符号
のみを割り当てているとすれば、図2Aに示すように、移
動通信網の一つのセル10内で一つの基地局11に対して複
数の移動局12₁〜12₃が同一周波数、同一拡散符号で送信
する。この周波数、及び拡散符号で決るチャネルをC1と
する。送信情報は図2Bに示すようにバーストBSTを単位
とし、複数のバーストBSTからメッセージMSGが構成され
る。複数のメッセージMSGから一連の信号SS、例えば制
御チャネルにより発呼してから発信シーケンスが完了し
て通話チャネルでの通話へ移行する直前までの一連の制
御信号が構成される。

このような情報送信を、各移動局12₁,12₂はランダム
に行う。このため、同じ周波数、同じ拡散符号の異なる
信号が同じタイミング（互いに信号がオーバーラップす
る）で送信される（図2Bで衝突CLSと表示してある）場
合が生じる。この場合は双方の信号とも基地局受信装置
で非受信となる確率が極めて高い。さらに、通常、CDMA
では良好な通信品質を得るため、受信局でのレベルが等
しくなるように、それぞれの移動局の送信電力を制御す
る。このため、キャプチャ効果が期待できず非受信とな
る確率がさらに高くなる。

このように、複数の移動局が通信終了まで同一周波数
で同一の拡散符号を使うと、移動局の送信信号が衝突
し、基地局で受信信号が重なり合う確率が大きくなり、
スループットが大きく低下し、制御チャネルとして使用
する場合においては、制御しうる移動局数、つまり、制
御容量が低下し、パケット信号伝送に使用する場合にお
いては、伝送容量が低下するという大きな欠点があっ
た。仮にFDMAにおける複数の制御チャネルの場合と同様
に、CDMAにおいても複数の拡散符号によって複数の制御
チャネルを設けた場合、各移動局は自分の識別番号によ
って決まる１つの制御チャネルを選択することになる。
例えば識別番号を制御チャネル数で割算し、その余りの
整数値に対応する制御チャネルを選択する。この場合
は、あるチャネルが集中して選択されることが起こり得
るため、そのチャネルでの通信が一時的に遮断されるこ
とがある。逆にあるチャネルの選択頻度が低くなること
も生じる。従って、全制御チャネルで可能な伝送容量に
対し、実際に得られる信号伝送効率は低くなる問題があ
る。

この発明の目的は、CDMA移動通信において、複数の移
動局が同一周波数によりランダムアクセスして信号伝送
を行う場合、信号衝突の確率が小さく、従って基地局に
信号伝送を、高い伝送効率で行うことを可能とするCDMA
通信方法及びそれを使った移動局装置を提供することに
ある。

発明の開示 この発明の第１の観点による符号分割多重アクセス通
信方法は、複数の移動局で同一の拡散符号を使用し、各
移動局は基地局からの受信信号から得た受信シンボルに
同期したタイミングを基準とし、拡散符号によりスペク
トラム拡散されたシンボル列をランダムに選択した遅延
量だけ遅延して送信し、基地局は移動局からの受信信号
を上記拡散符号によって逆拡散して得た受信シンボル列
をそれらの受信タイミングによって分離する。

この発明の第２の観点による移動局装置は、基地局か
らの受信信号から受信シンボルを検出して基準シンボル
タイミングを生成するタイミング生成手段と、送信すべ
き信号のシンボルをその基準シンボルタイミングに同期
して生成する情報制御手段と、送信すべき信号のシンボ
ル列を一定の繰り返し周期で発生された予め決めた拡散
符号でスペクトラム拡散する拡散手段と、上記基準シン
ボルタイミングを基準として上記拡散手段からの拡散さ
れたシンボル列を上記拡散符号の周期長内のランダムに
選択した遅延量だけ遅延する遅延手段と、上記拡散され
遅延されたシンボル列を送信する送信手段とを含む。

この発明の第３の観点による符号分割多重アクセス通
信方法においては、各上記移動局は選択可能な予め決め
た複数の異なる拡散符号を共通に有しており、各移動局
は送信すべき情報の信号に対しランダムに拡散符号を選
択し、その選択した拡散符号によって上記信号を拡散し
て送信し、基地局は複数の移動局からの合成波として受
信した信号を上記複数の拡散符号のそれぞれにより逆拡
散して情報を再生し、上記再生された情報を複数の上記
移動局に対応して分離する。

この発明の第４の観点による移動局装置は、送信すべ
き情報をシンボル列に変調する変調手段と、予め決めた
複数の拡散符号から使用すべき拡散符号をランダムに選
択して発生する符号発生手段と、発生された上記拡散符
号と上記シンボル列を乗算してスペクトラム拡散された
シンボル列を生成する拡散手段と、上記拡散されたシン
ボル列を送信する送信手段とを含む。

このようにこの発明の第１及び第２の観点によれば、
基地局から受信したシンボルのタイミングを基準とし
て、移動局ごとにランダムに選択した遅延量でシンボル
列を遅延して送信するので、基地局において複数の移動
局からの送信信号が衝突する確率が低くなり、伝送効率
を高めることができる。

この発明の第３及び第４の観点によれば、ランダムア
クセス用拡散符号を複数用意し、複数の移動局はこれを
同一の周波数上で共有し、移動局が信号送信の際に、バ
ースト毎、メッセージ毎あるいは一連の信号毎などが定
められたブロック単位毎に、前記与えられている複数の
ランダムアクセス用拡散符号の中からランダムに拡散符
号を選択して、その拡散符号で送信信号をスペクトラム
拡散して送信する。そのため複数の拡散符号に対応した
チャネルの使用効率を平均化し、従って全体の伝送効率
を高めることができる。

図面の簡単な説明 図１は従来のCDMA送信機を示すブロック図。

図2Aは移動通信網中の１つの無線ゾーンの内の基地局
と移動局とを示すブロック図。

図2Bは従来のCDMAランダムアクセス制御を示すタイム
チャート。

図３はこの発明による方法を説明するための図。

図４はこの発明の方法を実施する移動局の構成を示す
ブロック図。

図５は図４における可変遅延器35の具体例を示すブロ
ック図。

図６はこの発明における基地局の受信装置の構成の要
部を示すブロック図。

図７は図６の相関検出器47の出力例を示す図。

図８は移動局が一連の信号ごとに拡散符号を選択して
ランダムアクセスする実施例を示すタイムチャート。

図９は移動局がメッセージ毎に拡散符号を選択してラ
ンダムアクセスする実施例を示すタイムチャート。

図10は移動局がバースト毎に拡散符号を選択してラン
ダムアクセスする実施例を示すタイムチャート。

図11は図10の実施例において、移動局の送信装置の例
を示すブロック図。

図12は図11中の拡散符号選択器24の具体例を示すブロ
ック図。

図13は図８、９または10の実施例に用いられる基地局
11の受信装置の構成を示すブロック図。

図14は時分割CDMAランダムアクセスに図９の発明を適
用した実施例を示すタイムチャート。

図15は図４の実施例における送信側の拡散符号をラン
ダムに選択する場合の実施例を示すブロック図。

図16は図15の実施例に対応する基地局の受信部の構成
を示すブロック図。

発明を実施するための最良の形態 図３を参照してこの発明の第１の観点による実施例を
説明する。CDMA方式では移動通信網の各セルに少なくと
も１つの制御チャネル及び複数の通話チャネルが同一周
波数において異なる拡散符号によって規定される。移動
通信網の１つのセル（小ゾーン）10内に設けられた基地
局11に対し、そのセル10内に在圏している複数の移動局
12₁,12₂,12₃が同一周波数、同一拡散符号を用いてラン
ダムアクセスする。この場合、各移動局12₁,12₂,12₃は
基地局11からの受信基準シンボルタイミングを検出し、
このタイミングを基準として、送信信号を作成して送信
するが、この発明においてはそのシンボル送信タイミン
グは各移動局により互いに異ならされる。例えば基地局
11の送信基準シンボルタイミングt₀に対し、移動局12₁
は遅延量d₁だけ、移動局12₂,12₃はそれぞれ遅延量d₂,d₃
だけ遅延された時点をその各移動局の送信基準シンボル
タイミングとする。これら遅延量d₁,d₂,d₃はそれぞれの
移動局において拡散符号の周期T_Cよりより短く、かつチ
ップ周期T_chの整数倍（０倍も含む）の任意の値に選ば
れる。

この発明においては図１に示す基地局の送信装置の各
乗算器41₁〜41_NはＭシンボル（Ｍは１以上の予め決めた
整数）毎の情報に対し、一周期長の拡散符号が乗算され
る。例えばＭ＝２とすると、図３に示す例えば移動局12
₁、12₂は１シンボル長T_Sより短い遅延量d₁,d₂で決まる
タイミングt₁,t₂を送信基準シンボルタイミングとして
選んでいるが、移動局12₃は１シンボル長T_Sより長い遅
延量d₃で決まるタイミングt₃を送信基準シンボルタイミ
ングとして選んでいる。後述するように、これらの移動
局の採用する遅延量d₁,d₂,d₃はそれぞれバースト毎、ま
たは複数のバーストから成るメッセージ毎、または発信
毎に拡散符号周期長T_C内で任意に変えてもよく、あるい
は一定でもよい。例えば制御チャネルでの制御信号の送
信にこの発明を適用する場合、バースト毎にまたはメッ
セージ毎にタイミングを変更し、他の移動局との信号衝
突が生じた場合には、従来周知のように、信号の再送を
行うように構成する。メッセージ毎または発信枚の場合
は、信号衝突が起こらないタイミングを選択する。

各移動局12₁〜12₃の装置構成は例えば図４に示すよう
に構成される。アンテナ21により基地局11からの電波が
受信され、送受分波器22を通じて受信機23で受信増幅さ
れ、中間周波信号とされて例えばスライディング型の相
関検出器24へ供給される。符号発生器25は同期制御器26
で再生されたチップクロックCKに同期して拡散符号を発
生し、相関検出器24に与える。相関検出器24は受信信号
と拡散信号の相関の大きさを検出し、同期制御部26は相
関検出器24の平均出力レベルが大となるように発生する
チップクロックCKの周期T_chを制御する。その結果、符
号発生器25により発生される拡散符号の位相は受信信号
中の拡散符号成分と同期がとれ、相関検出器24の出力に
逆拡散された信号であるシンボル系列が得られる。その
逆拡散出力は復調器27で例えばDQPSK復調され、その復
調出力は情報制御部28を介して端子29に受信信号として
出力される。

端子31からの送信信号は情報制御部28により識別番号
が付加されて変調器32へ供給され、変調器32にその送信
信号で搬送波を例えばDQPSK変調する。この場合、復調
器27で得られる、基地局11からの受信信号の基準シンボ
ルタイミングt_syと同期して、情報制御部28において送
信信号の基準シボルタイミングを決定する。変調器32の
変調出力シンボルは拡散器33において符号発生器34から
のチップ数がＫで、繰り返し周期がT_Cの拡散符号がチッ
プ毎に乗算されてスペクトラム拡散される。この拡散符
号はメッセージ送信毎（情報制御部28からの設定信号C_S
毎）に同期制御部26からのチップクロックCKに同期して
発生され、その周期長T_Cは変調信号の１シンボル長のＭ
倍（Ｍは１以上の予め決めた一定整数）とされている。
その拡散出力は可変遅延器35で設定した遅延量だけ遅延
される。この遅延量は前述したように１拡散符号周期長
T_C以内でチップ周期T_ch（＝T_C/K）の整数倍（０倍も含
む）の値であって、各移動局は任意に選択する。

拡散符号のチップ数ＫをＫ＝2ⁿ−１とすると、ある移
動局がランダムに選択した遅延量と同じ遅延量を他の１
つの移動局が選択する確率は1/（2ⁿ−１）であり、従っ
て同一セル10内である時点で通信を開始した、或いは開
始している移動局がＺ個あるものとすると、その内２つ
の移動局が同じ遅延量を選択する確率、即ち信号衝突の
生じる確率は（Ｚ−１）／（2ⁿ−１）となる。この確率
はｎの値を大きく選ぶことにより充分小さくすることが
できる。

この遅延量は、情報制御部28の制御により１つの情報
（メッセージ）の送信ごとにランダムに変化される。例
えば乱数発生器36が設けられ、１つのメッセージの送信
ごとに情報制御部28から乱数発生器36の発生乱数が可変
遅延器35に遅延量として設定される。可変遅延器35には
例えば図５に示すように、ｍ個のシフト段を有するシフ
トレジスタ37が設けられ、そのシフト出力はオア回路38
へ出力され、拡散器33の出力がゲートG₀を通じてオア回
路38へ供給されると共にゲートG₁〜G_mをそれぞれ通じて
シフトレジスタ37の第1,第2,…第ｍシフト段へ供給され
る。第１シフト段はオア回路38側であり、シフト段数ｍ
は拡散符号のチップ数Ｋから１引いた値とされる。乱数
発生器36は０からｍまでの整数を一定周期でランダムに
発生し、この発生乱数は情報制御部28からの設定信号C_S
により１メッセージの送信ごとにレジスタ内蔵のデコー
ダ41に設定される。デコーダ41はその設定された数値と
対応してゲートG₀〜G_mの何れかの１つを開にする。シフ
トレジスタ37は符号発生器34の符号発生用チップクロッ
クCK（周期T_chのチップクロック）と同期してシフトさ
れる。従って拡散器33の出力拡散信号はチップ周期T_ch
の発生乱数値倍だけ可変遅延器35で遅延される。

このように遅延された拡散出力は図４に示すように送
信機37により送信信号周波数に変換され、かつ送信電力
増幅され、送受分波器22,アンテナ21を通じて基地局11
へ送信される。なお情報制御部28は発信、着信の制御、
通話チャネル（通話用拡散符号）の設定なども行う。

基地局11の受信装置においては図６に示すように、各
移動局12₁〜12₃からの送信信号は合成波としてアンテナ
45を通じて直交検波器46で検波されて同相成分Ｉと直交
成分Ｑが得られる。これらのI,Q成分は増幅されると共
に中間周波信号に変換されて、例えばマッチドフィルタ
により構成された相関検出器47へ供給され、相関検出器
47内で符号設定器48から設定された共通の拡散符号とそ
れぞれ畳み込み演算され、Ｉ成分及びＱ成分との相関の
大きさが検出され、チップクロックCK毎にそれらの相関
値の平方和が出力される。相関検出器47の出力は例えば
図７に示すように、拡散符号周期T_C内に移動局12₁,12₂,
12₃がそれぞれの遅延量d₁,d₂,d₃で決まるタイミングt₁,
t₂,t₃で送信した信号S_R1,S_R2,S_R3が得られる。この相関
検出出力は復調器49₁〜49_Nの対応するものに供給される
と共に基準シンボルタイミング抽出回路51へ供給され
る。タイミング抽出回路51で各移動局12₁〜12₃からの各
受信信号の基準シンボルタイミングt₁,t₂,t₃が抽出さ
れ、その各抽出シンボルタイミングでそれぞれ、復調器
49₁〜49_Nの異なる各１つについての復調動作を行う。つ
まり相関検出器47の出力は、全受信信号と拡散符号との
相関をとった結果と同一となり、図７に示すように送信
基準シンボルタイミングt_syに対してそれぞれ時間d₁,
d₂,d₃だけ遅れた時点t₁,t₂,t₃で出力レベルが大きくな
り、各移動局の信号が時間的に離され、これらが各別の
復調器により分離復調される。復調器49₁〜49_Nから出力
された情報系列S1〜SNは制御部52によりそれらの識別番
号が識別され、図示してない交換局に発信される。

復調器49₁〜49_Nとしては、特願平４−83947「スペク
トラム拡散受信機」に示されるARD復調器を用いること
により、ディレイプロフィルの重なりが少々あっても、
重なり部分の影響を除去することができ、よって基準シ
ンボルタイミングの遅延間隔を狭くすることができる。

図８はこの発明の他の実施例を示す。この実施例では
同一周波数上でランダムアクセス用に複数の拡散符号C1
〜C3が設けられ、図2Aにおける各移動局12₁〜12₃はこれ
らランダムアクセス用拡散符号C1〜C3の１つの信号送出
の際にランダムに選び、この例では複数のメッセージMS
Gからなる一連の信号SS毎にその拡散符号でスペクトラ
ム拡散して送信する。図示例では移動局12₁は３つのメ
ッセッジMSGよりなる一連の信号SSを拡散符号C1で基地
局11に送信し、移動局12₂は拡散符号C2を選択して送信
し、移動局12₃は拡散符号C3を選択して送信した状態を
示している。

図９に示すようにそれぞれの移動局は１メッセージMS
Gの送信ごとにランダムアクセス用拡散符号C1〜C3の中
からランダムに１つの拡散符号を選んでその拡散符号を
用いて基地局11に送信してもよい。あるいは図10に示す
ように１バーストBST毎に拡散符号C1〜C3中から１つを
各移動局でランダムに選んで基地局11に送信してもよ
い。

このように複数の拡散符号を用い、各移動局がその拡
散符号をランダムに選択して送信することにより、同じ
タイミングで同じ拡散符号を用いて送信される確率を減
少し、衝突率が大きく低下する。これにより、スループ
ットを大幅に改善できる。使用可能な拡散符号を多数に
すれば大群化効果によりさらに大きなスループットが得
られる。また、たまたま、同一拡散符号を同一タイミン
グで使用したとしてもそのバースト又はメッセージ部分
が非受信となるだけであり、信号全てが非受信となるわ
けではないので、信号の非受信を最小限に抑さえること
が可能である。バーストごとに拡散符号を選択する図10
の場合の非受信率と、図2Bに示した従来の場合の非受信
率とを比較すると下記のようになる。

図2B（従来方法） 図10（本発明） 送信バースト数 9 9 バースト衝突数 4 2 非受信率（％） 44.4 22.2 これは移動局12₁が一連の信号を送信する間に、いく
つのバーストが移動局12₂と同じタイミングで同じ拡散
符号となって基地局で非受信になるかを示すものであ
る。このように、図2Bに示した移動局12₁の非受信率に
対して、図10に示した移動局12₁の非受信率は50％改善
され極めて大きな効果が得られる。

各移動局の送信部構成は例えば図11に示すように構成
される。受信部は図４の受信部と同様なので図に示して
ない。端子31からの送信信号は情報制御部28において識
別番号が不可されて変調器32へ供給される。これと同時
にその送信信号が情報制御部28に入力される度に、情報
制御部28から設定信号C_Sが拡散符号選択器38へ供給され
る。変調器32は、送信信号で搬送波を例えばDQPSKを変
調する。拡散符号選択器38は、設定信号C_Sが入力される
度に拡散符号番号からランダムに１つを選択し、その符
号番号を符号発生器34へ通知する。符号発生器34は拡散
符号選択器38から受けた符号番号に対応した拡散符号を
発生する。変調器32より供給された変調信号を拡散器33
において、符号発生器34からの拡散符号が掛け算されて
スペクトラム拡散され送信機37へ送り出される。

拡散符号選択器38は、拡散符号番号をランダムに選択
するため、例えば図12に示すように、乱数を発生する乱
数発生部38Aと、移動局に割り当てられているランダム
アクセス用の拡散符号番号と、それに対応したシリアル
番号との関係を示す拡散符号番号テーブルメモリ38Bと
により構成する。情報制御部28から入力される設定信号
C_Sをトリガとして、乱数を乱数発生部38Aで発生させ、
その乱数に応じて拡散符号番号テーブル38B内のｐ個の
拡散符号番号のうちの一つをランダムに選択する。乱数
の最大値はｐであり、このテーブル38Bによると、例え
ば乱数が３の場合は拡散符号番号58を符号発生器34へ通
知する。

拡散符号番号としては、例えばPN発生に使用されるｎ
段のシフトレジスタに設定する適当な初期値が選ばれて
ある。即ち、図12に示すように、前述のｎシフト段のシ
フトレジスタ34Sと排他的論理和ゲート34Xにより構成し
たPN符号発生器34は、シフトレジスタ34Sに初期設定さ
れるｎビットの値により異なるPN符号を発生することが
出来るが、初期値の選び方によっては同じPN符号で位相
が異なるだけのものもあるし、符号長が異なるものもあ
るし、また互いに相関が比較的に大きいPN符号もある。
CDMAに使われる拡散符号としては普通、繰り出し周期が
長く（PN符号のチップ数が大きく）、かつ相互相関が小
さい例えばＭ系列や、Gold系列を使うことが望ましい。
従って、予め同じ符号長（チップ数）であり、相互の相
関が小さい互いに異なるPN符号を生じるようなｎビット
の初期値をｐ個（ｐは２以上の整数）選択しておい、そ
れらの初期値にシリアル番号１〜ｐを付けてそれらの関
係を示す表としてメモリ38Bに保持しておく。

一般にｎビットの取り得る値の数2ⁿに比べて実際に使
用可能な拡散符号が得られる初期値の数ｐは小さいの
で、図12に示すように、初期値として表された拡散符号
番号にシリアル番号１〜ｐを付け、シリアル番号をラン
ダムに発生して拡散符号番号を選択読みだしするように
構成すれば、乱数発生器38Aの回路規模が小さくて済
む。更に、予め符号間の相関が小さい拡散符号に対応す
る初期値を選んでおく、など、要求される条件を満たす
拡散符号を生成する初期値のみを選択してテーブル38B
に保持することが出来る。更に、トラヒック量の少ない
セルにおいては、許容信号衝突率以内で使用する拡散符
号の数を少なくしてもよいので、乱数発生器38Aで発生
する乱数の最大値をｐより小さい値ｐ′に設定し、１〜
ｐ′の範囲の乱数を発生するように構成してもよい。

このようにして順次発生された拡散符号により拡散器
33でスペクトラム拡散された出力は図11中の送信機37に
より送信周波数に変換、電力増幅されて基地局へ送信さ
れる。

基地局の受信装置では、図13に示すように複数のラン
ダムアクセス用拡散符号の数ｐだけ相関検出器47₁〜47_N
と符号発生器48₁〜48_Nとが用意され、直交検波器で構成
された受信器46で受信された移動局からの信号は各相関
検出器47₁〜47_Nで拡散符号別に逆拡散され、それぞれの
復調器49₁〜49_Nで情報系列が復元される。これらの情報
系列は移動局が送信する一連の信号SS毎、あるいはバー
ストBST毎、あるいはメッセージMSG毎に異なる移動局か
らの信号として受信される。制御部52は復調器49₁〜49_N
からランダムに出力される情報系列の中から同一の移動
局からの情報を、その情報中の識別番号に基づいて再配
列して各情報列をそれぞれ移動機と対応させて出力する
ことができる。

図14に、時分割多重及びCDMAを併用した場合に、この
発明を適用した例を示す。複数の移動局は同一周波数上
でランダムアクセス用に設けられた複数の拡散符号をラ
ンダムに選択して基地局に送信するが、フレームFRMが
繰返され、各フレームは複数、この例では３つのスロッ
トSLTからなり、１スロットSLTは１バーストBSTに相当
する。移動局は、基地局からの基準となるタイミングを
受信して、スペクトラム拡散された信号をフレーム内の
１つのスロットを使って定められた時間毎に基地局へ送
信する。移動局は一連の信号SS毎、あるいはメッセージ
MSG毎、あるいはスロットSLT＝バーストBST毎にランダ
ムに選択した拡散符号で送信する。本実施例ではメッセ
ージMSG毎に拡散符号を選択送信している場合を示す。
図14中の移動局12₁を例にとれば、バースト（スロッ
ト）ＡとＢとＣとＤで１つのメッセージになる。本実施
例においても、複数の拡散符号を用い、ランダムに移動
局が拡散符号を選択して送信することにより、同じタイ
ミングで同じ拡散符号を用いて送信される確率が減少
し、衝突率を大きく低下させることができる。

図８〜13で説明した拡散符号をランダムに選択する方
法を図３〜７で説明した延長量をランダムに選択する方
法と組み合わせてもよい。その場合の移動局の構成を図
15に、基地局の構成（受信側のみ）を図16に示す。図15
に示す構成は、図４の構成における符号発生器34の構成
を図11における符号発生器34と拡散符号選択器38により
構成したものである。この場合、遅延量の選択と拡散符
号の選択は同じ設定信号C_Sに応答して行ってもよいし、
或いはバースト毎、メッセージ毎、及び一連の信号毎の
何れか２つの組み合わせで行ってもよい。その他各部の
動作は図４の場合と同様なので説明を省略する。図16に
示す構成は図13に示す構成において、各相関検出器47₁
〜47_Nに対応して図６と同様に基準シンボルタイミング
抽出部51₁〜51_Nと、選択可能な遅延量の数と同じ数（図
16の例では選択可能な拡散符号の数Ｎと同じ場合を示
す）の復調器49₁₁〜49_NNを設けた構成である。

以上述べたように、この発明の第１及び第２の観点に
よれば同一周波数、同一拡散符号を用いても、移動局ご
とに基準シンボルタイミングを異ならせることにより、
信号衝突を極めて小さくすることができ、多数の移動局
による競合チャネルとして使用して、スループットをそ
れ程低下することがない。

この発明の第３及び第４の観点によれば同一周波数上
で複数のランダムアクセス用拡散符号を複数の移動局で
共有し、一連の信号毎あるいはメッセージ毎あるいはバ
ースト毎に、ランダムに拡散符号を選択して送信するこ
とにより、信号衝突を小さくすることができ、多数の移
動局による競合チャネルとして使用して、パケット信号
伝送や制御チャネルで大きなスループットの改善を実現
することができる。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−8047（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−119240（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−369136（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−148245（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−219845（ＪＰ，Ａ) 米国特許4644560（ＵＳ，Ａ) 米国特許4701905（ＵＳ，Ａ)

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基地局と複数の移動局の間で符号分割多重
   アクセスにより通信を行う方法を使った移動局装置であ
   り、 上記基地局からの受信信号から受信シンボルを検出して
   基準シンボルタイミングを生成するタイミング生成手段
   と、 送信すべき信号のシンボルを上記基準シンボルタイミン
   グに同期して生成する情報制御手段と、 上記送信すべき信号のシンボル列を、一定の繰り返し周
   期で発生され、予め決められたチップ数から構成され、
   予め決めた拡散符号でスペクトラム拡散する拡散手段
   と、 上記基準シンボルタイミングを基準として上記拡散手段
   からの拡散されたシンボル列を上記拡散符号の周期長内
   のランダムに選択した遅延量だけ遅延する遅延手段と、 上記拡散され遅延されたシンボル列を送信する送信手段
   とを含み、 上記遅延手段は乱数を発生する乱数発生手段と、上記拡
   散符号のチップの発生と同期して駆動され、予め決めた
   数のシフト段を有するシフトレジスタと、上記シフトレ
   ジスタのそれぞれのシフト段の入力及び上記シフトレジ
   スタの出力にそれぞれ接続され、上記拡散手段からの上
   記拡散されたシンボル列を上記乱数に対応して選択した
   １つの上記シフト段または上記シフトレジスタの出力に
   与えるゲート手段とを含み、それによって上記拡散され
   たシンボル列を上記乱数に対応した遅延量だけ遅延して
   上記シフトレジスタから出力することを特徴とするCDMA
   移動局装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の装置において、上記ゲー
   ト手段は上記乱数が与えられ、上記ゲート手段の対応す
   る１つを選択して開き上記拡散されたシンボルの列を対
   応するシフト段の１つまたは上記シフトレジスタの出力
   に与えるためのデコーダ手段を含むことを特徴とするCD
   MA移動局装置。
3. 【請求項３】請求項１または２に記載の装置において、
   上記シフトレジスタのシフト段数は上記拡散符号のチッ
   プ数より１少ない数であり、上記シフトレジスタは上記
   拡散符号のチップ周期と同じ周期のクロックで駆動され
   ることを特徴とするCDMA移動局装置。
4. 【請求項４】複数の移動局と基地局との間で符号分割多
   重ランダムアクセスにより通信を行う通信方法におい
   て、 各上記移動局は選択可能な予め決めた複数の異なる拡散
   符号を共通に有しており、以下の処理ステップを含む： A.各上記移動局は送信すべき情報を変調して一連のシン
   ボルを一定周期で生成し、そのシンボル列に対しランダ
   ムに拡散符号を選択し、その選択した拡散符号によって
   上記シンボル列を拡散し、 上記基地局からの受信信号から得た受信シンボルに同期
   したタイミングを基準とし、上記拡散符号によりスペク
   トラム拡散されたシンボル列を、ランダムに選択した遅
   延量だけ遅延して送信し、 B.上記基地局は複数の上記移動局からの合成波として受
   信した信号を上記複数の拡散符号のそれぞれにより逆拡
   散してシンボル列を再生し、 上記再生されたシンボル列をそれらの受信タイミングに
   よって複数の上記移動局に対応して分離することを特徴
   とするCDMAによるランダムアクセス通信方法。
5. 【請求項５】請求項４に記載の方法において、各上記拡
   散符号は予め決めた数のチップで構成され、 各上記移動局の処理ステップＡは：上記送信すべき情報
   に自分の識別番号を付加してあり、上記選択した拡散符
   号を上記シンボルの周期の整数倍の周期で繰り返し発生
   し、上記拡散符号の一連のチップを上記シンボルと乗算
   してスペクトラム拡散されたシンボル列を生成し、上記
   拡散されたシンボル列を送信するステップを含むことを
   特徴とするCDMAによるランダムアクセス通信方法。
6. 【請求項６】請求項４又は５に記載の方法において、上
   記遅延量の選択は上記遅延量を上記拡散符号の周期長以
   内でランダムに選択することを特徴とするCDMAによるラ
   ンダムアクセス通信方法。
7. 【請求項７】複数の移動局と基地局との間で符号分割多
   重ランダムアクセスにより通信を行う通信方法を使う移
   動局装置であり、 送信すべき情報をシンボル列に変調する変調手段と、 予め決めた複数の拡散符号から使用すべき拡散符号をラ
   ンダムに選択して発生する符号発生手段と、 発生された上記拡散符号と上記シンボル列を乗算してス
   ペクトラム拡散されたシンボル列を生成する拡散手段
   と、 上記基地局からの受信信号から受信シンボルを検出して
   基準シンボルタイミングを生成するタイミング生成手段
   と、 上記送信すべき情報のシンボルを上記基準シンボルタイ
   ミングに同期して生成する情報制御手段と、 上記基準シンボルタイミングを基準として上記拡散手段
   からの拡散されたシンボル列を上記拡散符号の周期長内
   のランダムに選択した遅延量だけ遅延する遅延手段と、 上記拡散された遅延されたシンボル列を送信する送信手
   段とを含むことを特徴とするCDMA移動局装置。
8. 【請求項８】請求項７に記載の装置において、上記遅延
   手段は予め取り得る複数の遅延量から遅延量をランダム
   に選択する遅延選択手段と、上記拡散されたシンボル列
   に対し上記選択した遅延量の遅延を与える遅延設定手段
   とを含むことを特徴とするCDMA移動局装置。
9. 【請求項９】請求項８に記載の装置において、上記拡散
   符号は予め決めた数のチップから構成され、上記遅延選
   択手段は乱数を発生する乱数発生手段と、上記拡散符号
   のチップの発生と同期して駆動され予め決めた数のシフ
   ト段を有するシフトレジスタと、上記シフトレジスタの
   それぞれのシフト段の入力及び上記シフトレジスタの出
   力にそれぞれ接続され、上記拡散手段からの上記拡散さ
   れたシンボル列を上記乱数に対応した選択した１つの上
   記シフト段または上記シフトレジスタの出力に与えるゲ
   ート手段とを含み、それによって上記拡散されたシンボ
   ル列を上記乱数に対応して遅延量だけ遅延して上記シフ
   トレジスタから出力することを特徴とするCDMA移動局装
   置。