JP3217947B2 - 通信方法及び装置 - Google Patents

通信方法及び装置

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    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/69—Spread spectrum techniques
    • H04B1/707—Spread spectrum techniques using direct sequence modulation
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04L1/004—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using forward error control

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数ユーザによる
無線、即ちワイヤレス通信のための方法と装置に関す
る。特に、移動通信システムに適合し、ここでは単一の
基地局が同時に複数の移動局の通信を維持しなければな
らない。セルラ無線はこのような通信システムの主な例
である。本発明は、フェージングの特徴があるチャネル
上に、無エラー通信を提供する。
【０００２】
【従来の技術】移動無線通信システムに加えて、個人用
無線システム、室内無線網、並びにディジタルオーディ
オ及びテレビジョン放送システムは、重要さを増してい
る。しかしながら、このようなサービスの急速に高まる
需要及びこれらの高級性能は、無線スペクトルの中の限
られた使用可能な帯域に大きな負担をかけている。限ら
れた使用可能な周波数スペクトルに対しての制約を認識
すると、最も効率的な用い方は、使用可能周波数スペク
トルを、信号の伝送、受信を無エラーで行うために、主
に離散的領域の技術により処理される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】特に移動無線のような
通信システムにおいては、送信器及び受信器の間のチャ
ネルは、通常複数チャネルの性質を有する。その結果、
チャネルは付加的雑音（additive noise）と共にフェー
ジングの性質をもたされる。実際にチャネル上に伝送さ
れる波形が一般的にはアナログであるにも関わらず、送
信器及び受信器の間の信号処理の多くは、離散的領域の
技術により達成される。このようなディジタル信号処理
は、送信器及び受信器においてそれぞれ特定の符号化及
び復号ステップをとることを可能にさせ、これがない場
合に起きるチャネルにおけるフェージング及び雑音の結
果として起きるエラーを最小化させる。送信器及び受信
器においてそれぞれ符号化及び複合する手段を用いてエ
ラーに対抗する幾多の方法が取られてきた。この１つの
方法が、符号分割多重接続（“ＣＤＭＡ”）において用
いられている。このようなシステムの概略説明は、ジョ
ン・Ｇ・プロアキス（John G. Proakis）著の本、「デ
ィジタル通信“Digital Communications”」（McGraw-H
ill Book Company出版１９８９年刊第２版）の８２１〜
８２３ページに示されている。これらのページでは、プ
ロアキスは同じ参照本の８００〜８０７ページに記述し
ているＣＤＭＡシステムを導入している。この記述は、
伝送のため準備される記号流（stream of symbols）上
にプロアキスが“疑似雑音（quasi-noise）”と呼ぶ２
進値列をつける、変調器を有する通信システムに関す
る。この疑似雑音は、特別にこの目的のために設計され
たパターン生成器によって送信機内で生成される。シス
テムの受信器は、復調器を有し、類似のパターン生成器
からの疑似雑音は送信器の中の生成器と同期し、疑似雑
音から所望した評価信号（estimated signal）を分離す
るのに用いられる。この分離した信号は次に、チャネル
復号器を通り、出力において所望される形態へ変換され
る。プロアキスは、２進値列としか疑似雑音の性質を具
体化していない。彼はデータ列の記号の間の間隔に関す
る列の長さに関して何も言及していない。
【０００４】
【課題を解決する手段】本発明の通信システムはまた、
記号列（sequence of symbols）を符号化データ記号流
へと変調する。そして類似の記号列は受信器に用いられ
て受信された評価データ流は復調される。しかしながら
本発明に従えば、このような列のそれぞれの持続時間
は、データ流の記号間時間間隔（inter-symbol time in
terval）よりも長いものとして具体化される。さらに本
発明は、通信システムの各ユーザが、自分の文字列を有
し、送信器においてデータ流にされ受信器においてデー
タ流から除かれる。このように、この目的のために生成
され用いられる列は、以下においては“シグネチャ（si
gnature）”と称する。シグネチャは前置いて各ユーザ
に決められ、持続時間の間は固定されるべきである。重
要なことはこのような持続時間は符号化データ流の記号
間時間間隔を越えるべきである。
【０００５】各ユーザが単一の文字シグネチャを割り当
てられるものとして意図されているが、ユーザが２以上
のシグネチャを有することも可能である。しかしなが
ら、いかなるシグネチャも２以上のユーザに割り当てら
れることはない。複数ユーザシステムにおいては、同じ
搬送周波数を共有してチャネル上を複数のメッセージが
伝送され、各ユーザの文字シグネチャによってのみ、自
分のメッセージをシステムの他のユーザに対応するメッ
セージから分離される。
【０００６】シグネチャ列は、データ流の符号の間の間
隔よりもかなり長いが、これを用いることによって、シ
ステムの各ユーザのこのような符号のそれぞれの伝送
は、実際上、広い時間的及びスペクトル的な範囲に拡散
される。本発明に従って、伝送におけるこの拡散は、チ
ャネルのフェージングの作用と戦うために効率的に用い
られる。以下においては本発明に従うシステムは、“シ
グネチャ拡散ＣＤＭＡ（spread-signature CDMA）”と
して参照される。
【０００７】
【発明の実施の形態】本明細書において、“送信器”及
び“受信器”に対して説明する。これらの組立品部品
は、無線、ワイヤレス、又はテレビジョンシステムのど
こにでも配置され、ほぼいかなる種類の一部となり得
る。しかしながら、本発明の原理は、多重通路と、移動
通信システムの特徴である送信器及び受信器の間の相対
運動により、移動無線システムにおいて特別な有用性が
ある。よって、本発明の原理を詳細に述べるときの“プ
レイヤ（player）”を識別する利便のため、移動通信シ
ステムの環境であると仮定して説明する。従って、“基
地局（base station）”及び複数の“移動局（mobil st
ation）”の言葉により説明される。
【０００８】まず最初に、移動無線のような通信システ
ムの伝送チャネルが度々この分野で“レイリーフェージ
ング（Rayleigh fading）”と呼ばれる種のフェージン
グに特徴づけられることを理解されることが本発明の需
要性を最も完全に理解される。伝送チャネルはまた、時
折“付加的ガウス雑音（Gaussian additive noise）”
と呼ばれる種の雑音により特徴づけられる。レイリーフ
ェージングは、伝送信号上に増殖性、即ち時変する畳込
み効果を有するが、ガウス雑音は、付加的効果を有する
ものとみなされる。ガウス雑音はレイリーフェージング
と比べて扱いは楽である。本発明は特に有害なレイリー
フェージングの作用を克服するように向けられる。シグ
ネチャ拡散ＣＤＭＡは、フェージング、同一チャネル妨
害、及び受信器雑音に貢献する、多種の伝送の劣化を、
より良好な雑音形態に変換する。この雑音の形態は、望
まないものであるにも関わらず比較的取り組むのに簡単
であるが、以下の特性を有する。１．相関しない。即
ち、雑音の成分はお互い相互作用をしない。２．付加的
である。付加的雑音は増殖的、即ち時変する畳込み効果
とみなされるフェージングと対称的である。３．“準ガ
ウス（quasi-Gaussian）”的である。雑音サンプルの強
度分布はよく知られたガウス的形態を有する。
【０００９】以下の各段落で述べるように、非相関、付
加的、及び準ガウス的である雑音は比較的楽に取り組む
ことができる。このような付加的雑音の効果を克服する
特定の指標は、これから述べる方法における“符号化”
ステップにおいて与えられる。前述したように、フェー
ジングの増殖的な結果に対する効果的な指標は、本発明
の方法のいわゆる“前置符号化（precode）”ステップ
において講じられる。前置符号化は、データ流に対して
行われる操作順序において時間的に符号化ステップに続
く。このような用語は、多種の処理ステップがチャネル
の視点から名付けられたという事実が原因する。もちろ
ん、受信器における順序は逆転される。
【００１０】本明細書におけるいくつかの数学的な表現
において、丸括弧“（）”は連続値の引数を表すのに用
い、一方角括弧“［］”は、ディジタル量を含む離散的
な値の引数を表すのに用いる。
【００１１】図１は、シグネチャ拡散ＣＤＭＡシステム
の送信器を示してある。入力情報はもちろん、アナログ
又は離散的供給源から由来される。しかしながら図１
は、入力記号流を情報列ｓm［ｎ］として示されてい
る。情報列は最初に符号化器１１に供給され、情報列に
冗長性を導入する。このような冗長性は、チャネルを通
り抜けることにおいて伝送波形により遭遇される付加的
雑音の作用に取り組むのに有用である。この種の符号化
の記述及び議論は、前記のジョン・Ｇ・プロアキス（Jo
hn G. Proakis）著の本、「ディジタル通信“Digital C
ommunications”」（McGraw-Hill Book Company出版１
９８９年刊第２版）の３６２〜３６６ページに示されて
いる。この目的のために用いられる２つの主流な種類の
符号化は、ブロック符号化と、畳込み符号化（convolut
ional coding）である。ブロック符号化の議論は前記プ
ロアキスの参照本の３７７〜３８０ページに、畳込み符
号化は４４１から４５１ページに記述されている。本発
明の実施において適切な畳込み符号化の１つの例は、い
わゆる“格子符号化（trellis coding）”であり、これ
はプロアキスによっても記述されている。このような符
号化は通常、伝送信号上の付加的雑音の作用を最小化す
ることによって通信システムの性能を向上させている。
しかしながら本発明の実施に際して、この種の符号化が
要されないような場合もある。
【００１２】符号化記号流ｘm［ｎ］は次に、伸張器１
３においてサンプル化され、帯域幅を増加される。この
ようなサンプル化は、ゼロのような平凡な記号を符号化
流の中の隣接の意味のある記号の間に挿入することによ
り達成される。図１によると、伸張器１３の帯域幅伸張
パラメータは“Ｌ”として表されている。Ｌの値は
“Ｍ”、即ちシステムのユーザの数、以上でなければな
らない。この帯域幅伸張ステップは通信システムに他の
方法で要す符号化よりも少ない符号化で、性能を発揮さ
せることを可能とさせる。しかしながら帯域幅伸張は、
必要な帯域幅が使用可能である範囲内でのみ用いること
ができる。使用可能な帯域幅がごく限定されていれば、
帯域幅伸張ステップは、付加的符号化を選んで省かれる
ことができることがある。
【００１３】帯域幅伸張を伴うか否かに関わらず、符号
化流は次に、前置符号化器／シグネチャ変調器１５へと
おくられ、ここでこの方法の最も重要なステップの１つ
が行われる。前置符号化器／シグネチャ変調器１５の名
称は、サブシステムにおける名称を伝送チャネルの視点
から選んでいるのでここにおいて名称を決められてい
る。
【００１４】前置符号化器／シグネチャ変調器１５の名
称は、“シグネチャ列（signaturesequence）”とここ
で表される記号列を反復的に生成する生成器を有する。
このようなシグネチャ列のそれぞれは、通信システムの
特定のユーザに割り当てられ、この特定のユーザのみを
識別する。各ユーザは２以上のシグネチャを有していて
もいいが、各シグネチャは唯一単一の特定のユーザのみ
を識別するべきである。
【００１５】各シグネチャ列は畳込みのプロセスによ
り、組み合わせられ、符号化データ流は特定ユーザへの
又は特定ユーザからのメッセージを表す。基地局の場合
においては、複数の移動局から区別されて、基地局から
特定の移動局へと伝送される符号化データ流は、シグネ
チャ列上に変調され移動局へ送られる。これは基地局の
前置符号化器／シグネチャ変調器の最も重要な機能であ
る。
【００１６】複数ユーザシステムの特定のユーザに対し
てメッセージを識別することに加えて、前置符号化器／
シグネチャ変調器によって行われる前置符号化操作は、
伝送チャネルにおけるフェージングの作用を削減するよ
うにされる。このことのために、前置符号化器／シグネ
チャ変調器１５の機能は、前述した符号化器１１の機能
とは異なる。符号下記１１の主な目的は、伝送チャネル
における有害な付加的雑音の作用を削減することであ
る。
【００１７】数学的には、ｍ番目のユーザに対するシグ
ネチャ変調列ｙm［ｎ］は、次の数式により構築され、
【数１】 ここで、ｋは定数である。
【００１８】数１において、ｘm［ｋ］は、ｍ番目のユ
ーザに対してシグネチャ列に畳込まれる符号化データ流
の特定の部分を表す。再び、角括弧“［］”は、引数が
離散的性質であることを示す。
【００１９】前述のように、数１は、ｍ番目のユーザに
対するシグネチャ変調列ｙm［ｎ］を具体的に示した。
システムの全てのユーザに対しての対応するメッセージ
が重ね合わされたならば、前置符号化器／シグネチャ変
調器の出力は次のように数学的に表現される。
【数２】
【００２０】数２において示されたように、前置符号化
器／シグネチャ変調器１５の全出力ｙ［ｎ］は、システ
ムの対応する各ユーザに対しての対応するシグネチャ変
調流ｙm［ｎ］の合計である。前置符号化器／シグネチ
ャ変調器ｈm［ｎ］の“核（カーネル）”、即ち伝達関
数は、各ユーザに１つずつの、Ｍ個のサブフィルタを有
する能動フィルタとされる。再び、Ｌは帯域幅伸張が用
いられたならば、帯域幅伸張パラメータを表す。
【００２１】２進値を有するシグネチャ列を選ぶこと
は、度々便利（必要条件ではない）である。さらに、符
号化データ流の記号間間隔よりも相当に長い持続時間を
表す固定長を有するべきである。シグネチャ列長は文字
“Ｎ”により表される。Ｎの値が増加すると、チャネル
のフェージングを克服することにおけるシグネチャ列の
効率は増加する。しかしながら、Ｎを増加することはシ
ステムの遅延を増やし、システムで許容できる遅延の量
には限度があるであろう。
【００２２】前置符号化器／シグネチャ変調器１５によ
って行われる畳込みステップは、適切なシグネチャ列及
びその特定のシグネチャ列を“所有”するユーザのメッ
セージを表すデータ記号のブロックの間の一連の複数の
ステップと見なされる。符号化データ流が変調器を通過
する際に桁移動（シフト）するたびに、１つの新しい記
号が畳込まれ、１つの記号が畳込みプロセスから追い出
される。さらに、多種の乗法ステップの積は、合計され
ｙm［ｎ］を得る。そして数２に従えば、多種の合計は
お互い重ね合わされ、ｙ［ｎ］を形成する。この重ね合
わせは次のようにまとめられる。
【数３】
【００２３】シグネチャ列の生成、変調又は畳込みプロ
セス、並びに合計及び重ね合わせは、プログラム可能、
汎用なテキサス・インスツルメンツ（Texas Instrument
s）から入手できるModel TMS 320シリーズのもののよう
なディジタルシグナルプロセッサチップにより全て達成
することができる。
【００２４】この“重ね合わされた合計”は次にディジ
タル／アナログ変換器１７において、離散的からアナロ
グ形態に変換される。この変換器は２つの同期チャネル
を要する。即ち、列ｙ［ｎ］の実数部分を処理するもの
と、及びこの列の虚数部分を処理するものである。従っ
て図１に示すように、Ｄ／Ａ変換器１７の出力はそれぞ
れ、ｙI（ｔ）で表される同相分及びｙQ（ｔ）で表され
るｙ（ｔ）の直交分である。この列ｙ［ｎ］は、時間連
続波形ｙ（ｔ）に適切な速度及び量子化で変換される。
速度（即ち秒当たりの出力サンプルの数）の選択は、結
果として得られるシステムの帯域幅に影響し、量子化の
度合い（即ち各サンプルを表すのに用いるビット数）
は、システム全体の性能に影響する。いかなる場合で
も、本発明の実施に用いる適切なＤ／Ａ変換チップは、
広い範囲の市場の供給業者から入手することができる。
それに対して、カスタム設計Ｄ／Ａ変換チップはこの目
的のために用いることができる。
【００２５】送信器における処理の残りは、他のＲＦ通
信システムにおいて行われていることと類似していて、
入手可能なアナログ回路において行われることができ
る。初めに、ｙ（ｔ）は所望した搬送周波数に搬送波変
調器、即ちミクサ１９によって変調される。具体的に
は、同相分ｙI（ｔ）は、cos(2πfct+θ)を掛けられ、
直交分ｙQ（ｔ）は、sin(2πfct+θ)を掛けられる。こ
こで、ｆcは、ＲＦ伝送の所望された中央周波数であ
り、θ（theta）は任意の位相である。双方の成分は増
幅器を通過し、所望した伝送電力レベルを達成する。２
つの混合された成分の重ね合わせは次に、ＲＦアンテナ
２１により一斉送信される。
【００２６】本発明の通信システムが２つの個となる種
類の伝送を想定されることを強調することは有用かもし
れない。即ち、（ａ）基地局から移動局への準方向中継
伝送、及び（ｂ）対応する移動局から基地局への逆方向
中継伝送、である。準方向中継伝送では、対応するユー
ザ、即ちこの場合は移動局へのメッセージを表すシグネ
チャ変調列は、Ｄ／Ａ変換器による変換の直前に、“足
し合わせ”られ、即ち結合される。これらシグネチャ変
調記号流の全ては次に、これらに対応する受容器とされ
ようとするものと強調する方法で伝送のため準備され
る。全てのメッセージが単一搬送波を用いての伝送のた
め結合されるにも関わらず、各メッセージは自分自身の
識別可能なシグネチャを生む。従って受信器において、
この結合された信号は成分に分離され、各ユーザは自分
に向けられたメッセージを取り出すことができる。以下
の各段落において説明されるように、このことは多種の
移動局及び基地局との間の同期を要する。しかしなが
ら、移動ユーザ局が基地局へメッセージを伝送し返した
とき、対応する移動局から基地局への幾多の逆方向中継
伝送に対して強調することはない。各移動局の送信器
は、基地局がＤ／Ａ変換器を要するのと同様に、別々の
Ｄ／Ａ変換器を要する。
【００２７】ここで、基地局又は各移動局のいずれかに
関わらず、受信器において行われるステップについて図
２を参考にして説明する。処理の第１段階は、他のＲＦ
通信システムにおいて行われるものと類似する。コヒー
レント又は非コヒーレントのいずれかの受信が用いられ
るにも関わらず、以下の議論においては受信がコヒーレ
ントであるものと仮定して述べる。受信アンテナ２３の
アナログ信号出力は、初めに帯域フィルタ２５により前
置フィルタされ、帯域外雑音、即ち伝送に用いられる帯
域外の雑音、は除去される。次に同期が続き、搬送波と
同じ周波数及び適切な位相を有する、局所的生成された
搬送波の再生が用いられる。この波は局所発振器２７に
より搬送波復調器２９へと供給され、基底バンドまで周
波数を変換されたアナログ出力波をつくる。搬送波復調
器２９は、受信アナログ信号の同相分及び直交分を分離
する。これらのそれぞれの成分ｒI（ｔ）及びｒQ（ｔ）
は次に、２チャネルＡ／Ｄ変換器３１により適切な速度
で同時にサンプルされる。２つのＡ／Ｄ変換器出力列は
次に、実数部分及び虚数部分として結合され、複素数値
の離散列ｒ［ｎ］を形成する。搬送波復調、サンプリン
グ、及び離散形態への変換は、市場入手可能な相関検出
器３３によって達成することができる。相関検出器３３
の境界は図２において点線を含む枠で示されている。
【００２８】“ｍ［ｎ］”で表される相関検出器３３の
出力は次に、適応等化（adaptive equalization）を経
り、これは少なくても２つの段階を有するプロセスであ
る。双方の処理の段階は市販の等化器３５により達成で
きる。適応等化器の入力段階では、“ＲＡＫＥ受信器”
３７である可能性が高い。ここでは、ＲＡＫＥ受信器３
７は、離散的信号ｍ［ｎ］を受信し、処理することと仮
定する。しかしながら、いくつかの実施例では、搬送波
の復調及びサンプリングの前に、前置フィルタされた受
信器のアナログ信号ｒ（ｔ）に作用するアナログ回路の
手段により、ＲＡＫＥ受信器を用いることは好ましいで
あろう。適切なＲＡＫＥ受信器は、前述のジョン Ｇ．
プロアキスの本の７２８〜７３８ページに示されている
ものと離散的時間で同等である。
【００２９】適応等化の第２の段階は、補償段階（comp
ensation stage）である。本発明の実施に用いるのに適
切な補償器３９の例は、プロアキスの本の５５４〜５７
４ページに記述されている。
【００３０】等化の補償段階を用いることは不可欠なこ
とではないが、この段階が省かれれば、システムの性能
の相当な劣化が起きるであろう。しかしながら、複数ユ
ーザシステムにおいては多数のユーザを有し、補償は基
地局の受信器においては不必要であるかもしれない。
【００３１】等化の双方の段階は、フェージングのゆら
ぎの測定に依存し、これは伝送チャネルを特徴づける。
これらの測定は例えば、プロアキスの本の５９３〜６０
２ページに記述されているような、決定帰還（decision
-feedback）技術の連続列により得られる。
【００３２】本発明による方法のさらなるステップの開
示及び議論の背景を述べるために、信号が伝送されるチ
ャネル上に関する暗黙につくられた仮定を振り返ってみ
ることは有用である。チャネルの様相は次の２つの成分
からなる。即ち、（ａ）伝送媒体の中の多重散乱に貢献
する多重通路フェージングの作用を表す、線形時変フィ
ルタ、並びに（ｂ）受信器雑音と、及び、より重要なこ
とに、複数ユーザシステムで予想される同一チャネル妨
害との双方を表す付加的雑音項、である。受容及び前置
フィルタの後、受信離散的応答ｒ［ｎ］は次の数式、
【数４】 で定義され得て、ここで、ｙ［ｎ−ｋ］は、伝送離散的
信号の受信された版を表し、ａ［ａ；ｋ］は、チャネル
の“フェージング核（fading kernel）”を表し、そし
てｗ［ｎ］は、チャネルの付加的雑音である複素“白色
ガウス列”を表す。
【００３３】等化の後、応答ｒ［ｎ］は補償され、シス
テムの送信器におけるアナログ形態への変換の直前に、
シグネチャ変調離散的データ流の適切な評価再生（esti
mated reproduction）ｙ［ｎ］になる。この評価再生は
次の数式により表され、
【数５】 ここで、ｂ［ｎ；ｋ］は、等化器の線形時変フィルタの
核を表し、これは典型的にはチャネルの特性である、ａ
［ａ；ｋ］及び付加的雑音の関数である。これらの特性
の双方は、測定可能で、受信器において可能であると考
えられる。
【００３４】次に、ｙ∧ m［ｎ（＾はｙの頭部に付き、
以下同様とする）は、シグネチャ変調器／後置符号化器
４１へ送られ、送信器で起こった前置符号化／シグネチ
ャ変調ステップを有効に経る。具体的には、等化器３５
の出力であるｙ∧［ｎ］は、シグネチャ変調器／後置符
号化器４１において、適切なシグネチャ列ｈm［−ｎ］
の反時間の複製に畳込まれる。次に、シグネチャ変調器
／後置符号化器４１の出力は、記号流ｘm［ｎ］が送信
器においてアップサンプル化されたときと同じパラメー
タである、“Ｌ”の速度でダウンサンプル化される。従
って、帯域幅圧縮器４３におけるダウンサンプル化は、
本質的には、送信器において帯域幅を伸張したときと同
じ因子での帯域幅圧縮である。シグネチャ変調器／後置
符号化ステップは数学的に次の数式によってまとめられ
る。
【数６】
【００３５】最終的に、帯域幅圧縮に続く、シグネチャ
復調流ｘ∧ｍ［ｎは、エラー訂正復号器４５において復
号され、いかなるエラー訂正符号化が送信器において行
われていても適切な方法で、ｓ∧ｍ［ｎと評価するもの
をつくる。例えば、畳込み符号化を送信器で行えば、
“ビタビ（Viterbi）”復号器が受信器において一般的
には用いられるべきである。しかしながら、送信器にお
いて付加的雑音に対して復号化が用いられなければ、受
信器に最終的なエラー訂正復号器を有す必要はない。ビ
タビ型復号器は、前記プロアキスの本の４５４〜４５９
ページに記述されている。
【００３６】以上の各段落は、ディジタルデータ流を、
符号化、“前置符号化”、伝送、受信、検出、及び回復
するのための大変効率的な方法と装置を詳細に記述し
た。もちろん、ディジタルデータがアナログ情報源から
得られたならば、そのアナログ情報は、受信器によって
再生された評価ディジタルデータ流の変換により大変良
い精度で再生できる。
【００３７】本発明に従ったシステムの重要な点は、デ
ィジタルデータ流が伝送のための準備のプロセスにおい
て畳込まれるシグネチャ列を用いることである。シグネ
チャ列長もまた、データが伝送されるべきチャネル上の
“コヒーレンス時間”よりも同等、又はそれ以上である
ように調整される。
【００３８】従来の符号分割多元接続システムに比べ
て、本発明によるシステムは、回路がより複雑ではな
く、付加的帯域を要さない。従って従来のＣＤＭＡに対
する大変魅力的な代替手段となる。
【００３９】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、特
に携帯電話通信システムにおいて、シグネチャ拡散法を
用いることにより、高効率の送受信を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施において用いられる送信器のブロ
ック図、即ちフローチャートである。
【図２】本発明の実施において用いられる受信器のブロ
ック図、即ちフローチャートである。
【符号の説明】
１１ 符号化器 １３ 帯域幅伸張器 １５ シグネチャ変調器／前置符号化器 １６ メッセージ結合器 １７ Ｄ／Ａ変換器 １９ 搬送波変調器 ２１ 伝送アンテナ ２３ 受信アンテナ ２５ 前置フィルタ ２７ 合成器 ２９ 搬送波変調 ３１ Ａ／Ｄ変換器 ３３ 相関検出器 ３５ ＲＡＫＥ受信器 ３７ 補償器 ３９ 等化器 ４１ シグネチャ復調器／後置符号化器 ４３ 帯域幅圧縮器 ４５ 復号器
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04B 7/26 H04J 11/00 H04L 27/00

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】第１局と第２局の間にフェージング特性を
    有する無線チャネル上の、規則的な記号間時間間隔を有
    する記号流を通信する方法において、 ａ）前記第１局において、それぞれが前記記号間時間間
    隔よりも長い制御可能持続時間を有する、シグネチャ列
    の連続を生成するステップと、 ｂ）前記連続のシグネチャ列を遅延させ、隣接したシグ
    ネチャ列が時間に対して重複する遅延シグネチャ列を形
    成する、遅延ステップと、 ｃ）前記記号流を前記遅延シグネチャ列の連続に変調す
    るステップ（１５）において、前記記号及び前記重複遅
    延シグネチャ列の連続に対応する値との積を、周期的に
    瞬間で決定し、前記瞬間積を足し合わして離散的形態で
    変調信号を得る、変調ステップと、 ｄ）離散的形態の前記変調信号を第１波形に変換するス
    テップ（１７）と、 ｅ）前記第１波形を、前記第１局から１以上のフェージ
    ング無線チャネル上に伝送するステップ（２１）におい
    て、これにより前記第１波形がひずむ特性を有する、伝
    送ステップと、 ｆ）前記第２局で、前記ひずんだ第１波形を受信するス
    テップ（２３）と、 ｇ）前記ひずんだ受信第１波形から、離散的形態の前記
    変調信号の不完全な再生を検出するステップ（３３）
    と、 ｈ）離散的形態の前記変調信号の前記不完全な再生を等
    化し、前記第１局においてつくられた通りの、離散的形
    態の前記変調信号に実質的に相応させて前記不完全な再
    生を格納する、等化ステップ（３５）と、 ｉ）離散的形態の前記変調信号の前記等化再生を、これ
    から分離された前記重複遅延シグネチャ列へと復調し、
    前記記号流を再生する、復調ステップ（４１）と からなることを特徴とした通信方法。
  2. 【請求項２】離散的形態の前記変調信号の前記不完全再
    生の等化（３５）が、ＲＡＫＥ受信（３７）及び補償
    （３９）により行われることを特徴とした請求項１記載
    の通信方法。
  3. 【請求項３】別々の記号流の１つ１つが、対応する前記
    複数の移動局のうちの１つ１つと識別されることを特徴
    とした請求項１記載の通信方法。
  4. 【請求項４】別々のシグネチャ列の連続の１つ１つが、
    対応する前記複数の移動局のうちの１つ１つに対して生
    成され、識別されることを特徴とした請求項１記載の通
    信方法。
  5. 【請求項５】第１局と第２局の間にフェージング特性を
    有する無線チャネル上の、規則的な記号間時間間隔を有
    する記号流を通信する方法において、 ａ）前記第１局において、前記記号流を時間領域で伸張
    し、伸張された記号間時間間隔の特徴を有する時間伸張
    記号流をつくる、伸張ステップ（１３）と、 ｂ）それぞれが前記伸張記号間時間間隔よりも長い制御
    可能持続時間を有する、シグネチャ列の連続を生成する
    ステップと、 ｃ）前記連続のシグネチャ列を遅延させ、隣接したシグ
    ネチャ列が時間に対して重複する遅延シグネチャ列を形
    成する、遅延ステップと、 ｄ）前記時間伸張記号流を前記遅延シグネチャ列の連続
    に変調するステップ（１５）において、前記記号及び前
    記重複遅延シグネチャ列の連続に対応する値との積を、
    周期的に瞬間で決定し、前記瞬間積を足し合わして離散
    的形態で変調信号を得る、変調ステップと、 ｅ）離散的形態の前記変調信号を波形に変換するステッ
    プ（１７）と、 ｆ）前記波形を、前記第１局から１以上のフェージング
    無線チャネル上に伝送するステップ（２１）において、
    これにより前記波形がひずむ特性を有する、伝送ステッ
    プと、 ｇ）前記第２局で、前記ひずんだ第１波形を受信するス
    テップ（２３）と、 ｈ）前記ひずんだ受信第１波形から、離散的形態の前記
    変調信号の不完全な再生を検出するステップ（３３）
    と、 ｉ）離散的形態の前記変調信号の前記不完全な再生を等
    化し、前記第１局においてつくられた通りの、離散的形
    態の前記変調信号に実質的に相応させて前記不完全再生
    を格納する、等化ステップ（３５）と、 ｊ）離散的形態の前記変調信号の前記等化再生を、これ
    から分離された前記重複遅延シグネチャ列へと復調し、
    前記時間伸張記号流を再生する、復調ステップ（４１）
    と、 ｋ）前記時間伸張記号流を時間領域で圧縮して、前記記
    号流を再生する、圧縮ステップ（４３）と からなることを特徴とした通信方法。
  6. 【請求項６】第１局からと第２局へのフェージング特性
    を有する無線チャネル上の、データビット列を通信する
    方法において、 ａ）前記第１局において、前記フェージングチャネルに
    よりもたらされるエラーに対抗して前記データビット列
    を符号化して、規則的な記号間時間間隔の特徴を有する
    符号化記号流をつくる、符号化ステップ（１１）と、 ｂ）前記符号化記号流を時間領域で伸張し、隣接した各
    記号が伸張された記号間時間間隔によって分離された、
    時間伸張記号流をつくる、伸張ステップ（１３）と、 ｃ）それぞれが前記伸張記号間時間間隔よりも長い持続
    時間を有する、シグネチャ列の連続を生成するステップ
    と、 ｄ）前記連続のシグネチャ列を遅延させ、隣接したシグ
    ネチャ列が時間に対して重複する遅延シグネチャ列を形
    成する、遅延ステップと、 ｅ）前記時間伸張記号流を前記遅延シグネチャ列の連続
    に変調するステップ（１５）において、前記記号及び前
    記重複遅延シグネチャ列の連続に対応する値との積を、
    周期的に瞬間で決定し、前記瞬間積を足し合わして離散
    的形態で変調信号を得る、変調ステップと、 ｆ）離散的形態の前記変調信号を波形に変換するステッ
    プ（１７）と、 ｇ）前記波形を、前記第１局から１以上のフェージング
    無線チャネル上に伝送するステップ（２１）において、
    これにより前記波形がひずむ特性を有する、伝送ステッ
    プと、 ｈ）前記第２局で、前記ひずんだ第１波形を受信するス
    テップ（２３）と、 ｉ）前記ひずんだ受信第１波形から、離散的形態の前記
    変調信号の不完全な再生を検出するステップ（３３）
    と、 ｊ）離散的形態の前記変調信号の前記不完全な再生を等
    化し、前記第１局においてつくられた通りの離散的形態
    の前記変調信号に実質的に相応させて前記不完全な再生
    を格納する、等化ステップ（３５）と、 ｋ）離散的形態の前記変調信号の前記等化再生を、これ
    から分離された前記重複遅延シグネチャ列へと復調し、
    前記時間伸張記号流を再生する、復調ステップ（４１）
    と、 ｌ）前記時間伸張記号流を時間領域で圧縮して、前記記
    号流を再生する、圧縮ステップ（４３）と、 ｍ）前記記号流を復号し、残っているエラーを訂正し、
    前記データビット列を再構成する、復号ステップ（４
    ５）と からなることを特徴とした通信方法。
  7. 【請求項７】第１局からと第２局へのフェージング特性
    を有する無線チャネル上の、データビット列を通信する
    方法において、 ａ）前記第１局において、前記フェージングチャネルに
    よりもたらされるエラーに対抗して前記データビット列
    を符号化して、規則的な記号間時間間隔の特徴を有する
    符号化記号流をつくる、符号化ステップ（１１）と、 ｂ）前記符号化記号流を時間領域で伸張し、隣接した各
    記号が伸張された記号間時間間隔によって分離された、
    時間伸張記号流をつくる、伸張ステップ（１３）と、 ｃ）それぞれが前記伸張記号間時間間隔よりも長い持続
    時間を有する、シグネチャ列の連続を生成するステップ
    と、 ｄ）前記連続のシグネチャ列を遅延させ、隣接したシグ
    ネチャ列が時間に対して重複する遅延シグネチャ列を形
    成する、遅延ステップと、 ｅ）前記時間伸張記号流を前記遅延シグネチャ列の連続
    に変調するステップ（１５）において、前記記号及び前
    記重複遅延シグネチャ列の連続に対応する値との積を、
    周期的に瞬間で決定し、前記瞬間積を足し合わして離散
    的形態で変調信号を得る、変調ステップと、 ｆ）離散的形態の前記変調信号をアナログ形態に変換し
    て複素アナログ信号を供給する、変換ステップ（１７）
    と、 ｇ）前記複素アナログ信号を、同相分及び直交分に分解
    するステップと、 ｈ）搬送波を供給するステップと、 ｉ）前記搬送波を前記同相分及び前記直交分として変調
    し、変調搬送波を生む、変調ステップと、 ｊ）前記変調搬送波を、前記第１局から前記第２局への
    チャネル上に伝送するステップ（２１）において、これ
    により前記変調搬送波が前記チャネルにより劣化する、
    伝送ステップと、 ｋ）前記第２局で、前記劣化変調搬送波を受信するステ
    ップ（２３）と、 ｌ）前記劣化変調搬送波を、前記同相分及び前記直交分
    により占拠された周波数帯の外の雑音を実質的に除去す
    るようなフィルタリングステップ（２５）と、 ｍ）前記フィルタリングされた波から前記搬送波の周波
    数を有する同期波を得るステップと、 ｎ）前記同期波を前記フィルタリングされた波と混合
    し、これから前記同相分及び前記直交分を近似形態で検
    出する、混合ステップと、 ｏ）前記同相分及び前記直交分の近似形態を複素値離散
    的列に変換するステップ、 ｐ）前記複素値離散的列を等化し、前記第１局において
    つくられた通りの、離散的形態の前記変調信号に実質的
    に相応させる、等化ステップ（３５）と、 ｑ）前記等化離散的列を復調し、これから重複遅延シグ
    ネチャ列を分離し、前記時間伸張記号流を近似形態で再
    生する、復調ステップ（４１）と、 ｒ）前記近似時間伸張記号流を時間領域に対して圧縮し
    て、前記符号化記号流を近似形態で再生する、圧縮ステ
    ップ（４３）と、 ｓ）前記近似符号化記号流を復号し、残っているエラー
    を訂正し、前記データビット列を再構成する、復号ステ
    ップ（４５）と からなることを特徴とした通信方法。
  8. 【請求項８】前記混合ステップ及び前記第２の変換ステ
    ップが相関検出器（３３）によって行われることを特徴
    とした請求項７記載の通信方法。
  9. 【請求項９】前記等化ステップが線形時変フィルタによ
    って行われることを特徴とした請求項１記載の通信方
    法。
  10. 【請求項１０】前記等化ステップが離散的形態の変調信
    号に対して、前記検出ステップの後に行われることを特
    徴とした請求項１記載の通信方法。
  11. 【請求項１１】第１局と第２局の間にフェージング特性
    を有する無線チャネル上の、規則的な記号間時間間隔を
    有する記号流を通信する方法において、 ａ）前記第１局において、それぞれが前記記号間時間間
    隔よりも長い制御可能持続時間を有する、シグネチャ列
    の連続を生成するステップと、 ｂ）前記連続のシグネチャ列を遅延させ、隣接したシグ
    ネチャ列が時間に対して重複する遅延シグネチャ列を形
    成する、遅延ステップと、 ｃ）前記記号流を前記遅延シグネチャ列の連続に変調す
    るステップ（１５）において、前記記号及び前記重複遅
    延シグネチャ列の連続に対応する値との積を、周期的に
    瞬間で決定し、前記瞬間積を足し合わして離散的形態で
    変調信号を得る、変調ステップと、 ｄ）離散的形態の前記変調信号を第１波形に変換するス
    テップ（１７）と、 ｅ）前記第１波形を、前記第１局からフェージング無線
    チャネル上に伝送するステップ（２１）において、これ
    により前記第１波形が劣化する特性を有する、伝送ステ
    ップと、 ｆ）前記第２局で、前記劣化第１波形を第２波形として
    受信するステップ（２３）と、 ｇ）前記第２波形をフィルタリング及び等化して、前記
    フェージング無線チャネルに作用し得る雑音及び前記劣
    化を減らし、これによって離散的形態の前記変調信号の
    実質的な複製をつくる、フィルタリング及び等化ステッ
    プと、 ｈ）前記実質的複製を復調し、これから重複遅延シグネ
    チャ列を分離し、前記記号流を再生する、復調ステップ
    （４１）と、 からなることを特徴とした通信方法。
  12. 【請求項１２】１以上のフェージング無線チャネル上の
    伝送により劣化し、局で劣化形態で受信された波形を、
    前記局において処理する通信装置において、前記波形
    が、記号流及び重複遅延シグネチャ列の連続に対応する
    値との瞬間積を周期的に決定し、前記瞬間積を足し合わ
    すことによりつくられる離散的形態の変調信号を表す、
    アナログ波形である、通信装置において、 ａ）前記受信波形から前記変調信号の周波数帯の外の雑
    音を除去する、帯域通過フィルタと、 ｂ）前記変調信号を搬送波から分離させ、離散的形態の
    前記変調信号の劣化した複製に変換するための、相関検
    出器と、 ｃ）離散的形態の前記変調信号の前記劣化複製を格納す
    るための、等化器と、 ｄ）離散的形態の前記等化複製から、前記重複遅延シグ
    ネチャ列を分離させるための復調器において、これによ
    って前記記号流を再生する、復調器と からなることを特徴とする処理装置。
  13. 【請求項１３】前記記号流の周波数帯域幅を圧縮して、
    圧縮記号流をつくる手段をさらに有することを特徴とし
    た請求項１２記載の通信装置。
  14. 【請求項１４】前記圧縮記号流に残ったエラーを訂正し
    て、訂正された再生記号流を供給する、復号器をさらに
    有することを特徴とした請求項１２記載の通信装置。
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