JP3267296B2 - Ｃｄｍａ周波数割当て - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、セル式無線電話通信システムにおいて用い
られるコード分割マルチプルアクセス（CDMA）技術の使
用に関し、特に、CDMA通信システムにおける、さまざま
な送信電力レベルを有するセルへの周波数割当てに関す
る。

発明の背景 セル機電話産業は、米国および世界の他地域において
商業活動上顕著に発展した。主要な都市地域における成
長は予想を遙かに超え、システムの容量を超過しつつあ
る。もしこの傾向が続けば、急速な成長は間もなく最も
小さい市場へさえ及ぶことになろう。これらの増大する
容量要求を満たし、高品質のサービスを維持し、かつ価
格の上昇を避けるためには、革新的な解決策が必要であ
る。

全世界を通じ、セル式システムにおける１つの重要な
ステップは、アナログ送信からディジタル送信への変更
である。同様に重要なのは、次代のセル式技術を実現す
る効果的なディジタル送信方式の選択である。さらに、
初代の個人用通信ネットワーク（PCN）（快適に携帯で
きる、低価格、ポケットサイズのコードレス電話を使用
し、家庭、事務所、街路、自動車内、などにおいて呼出
しを行い、また受けるのに用いられる）は、次代のディ
ジタルセル式システムの基本構造およびセル周波数を用
いるセル搬送波を与えられるものと広く信じられてい
る。これらの新システムに要求される重要な特徴は、増
大せしめられたトラヒック容量である。

現在、チャネルアクセスは、周波数分割マルチプルア
クセス（FDMA）法および時分割マルチプルアクセス（TD
MA）法を用いて行われている。FDMAにおいては、通信チ
ャネルは単一の無線周波数帯であり、その中へ信号の送
信電力が集中せしめられる。隣接チャネルの妨害は、特
定の周波数帯内の信号エネルギーのみを通過させる帯域
フィルタの私用によって制限される。このようにして、
それぞれのチャネルが異なる周波数を割当てられると
き、システムの容量は、利用可能な周波数により、また
チャネルの無線電話によって課せられる制約により、制
限される。

TDMAシステムにおいては、チャネルは、同じ周波数上
の時間間隔の期間列におけるタイムスロットから成る。
与えられた信号エネルギーは、これらのタイムスロット
の１つの中に制限される。隣接チャネルの妨害は、適正
な時刻に受信された信号エネルギーのみを通過させるタ
イムゲート、または他の同期素子の使用により制限され
る。このようにして、異なる相対信号強度レベルからの
妨害の一部は減少せしめられる。

TDMAシステムにおける容量は、送信信号を、より短い
タイムスロット内に圧縮することにより増大せしめられ
る。その結果、情報は、対応するより速いビットレート
で送信されなくてはならず、それは占有されるスペクト
ルの量をそれに比例して増大させる。

FDMAまたはTDMAシステム、または混成FDMA/TDMAシス
テムにおける最終目標は、２つの妨害し合う可能性のあ
る信号が、同時に同じ周波数を占有しないよう保証する
ことである。対照的に、CDMAは、信号が時間および周波
数の双方において重なり合うことを許容する。従って、
全てのCDMA信号は、同じ周波数スペクトルを共有する。
周波数または時間領域のいずれにおいても、マルチプル
アクセス信号は互いにすぐ続いているように見える。

原理的には、送信されるべき情報データストリーム
は、まずコード化または拡散された後、長いPNシーケン
スまたは短いスクランブリングシーケンスと組合わされ
る。後者の場合には、スクランブリングシーケンスは、
近隣の諸セルが異なるスクランブリングシーケンスまた
はスクランブリングマスクを用いるように、セル毎に設
計される。情報データストリームおよびPNシーケンスま
たはスクランブリングシーケンスは、同じ、または異な
るビットレートを有しうる。情報データストリームおよ
びPNシーケンスまたはスクランブリングシーケンスは、
これら２つのビットストリームを互いに乗算することに
より組合わされる。それぞれの情報データストリームま
たはチャネルは、独特の拡散コードを割当てられる。複
数のコード化情報信号は、無線周波搬送波により送信さ
れ、受信機においては複合信号として一緒に受信され
る。それぞれのコード化信号は、全ての他のコード化信
号および雑音関連信号と、周波数および時間の双方にお
いて重なり合う。複合信号を独特のコードの１つと相関
させることにより、対応する情報信号が分離されかつデ
コードされる。

CDMA通信技術に関連する利点は多数ある。CDMAに基づ
くセル式システムの容量限度は、改善されたコーディン
グ利得／変調密度、音声駆動ゲーティング、ことごとく
のセルにおける同一スペクトルの区分化および再使用な
どの、広帯域CDMAシステムの性質により、現行のアナロ
グ技術のそれの20倍に達するものとして提案されてい
る。高ビットレートデコーダによる音声のCDMA送信は、
優れた真に迫る音声品質を保証する。CDMAはまた、さま
ざまな等級の音声品質の提供を可能ならしめる可変デー
タレートを与えうる。CDMAのスクランブルされた信号形
式は、漏話を完全に消去し、かつ通話の盗聴または追跡
を極めて困難かつ高価なものとし、通話者に対してより
完全なプライバシーを保証し、放送時間中の偽通話をよ
り完全に遮断する。

CDMAは多くの利点を有するが、CDMAシステムが異なる
電力レベルの異なる大きさのセルを含む時は、問題が起
こりうる。１つの問題は、異なる形式のセル間にどのよ
うに周波数を割当てるべきかである。この問題は、伝統
的なFDMAまたはTDMAシステムにおいては容易に処理され
うるが、CDMAシステムにおいては、全ての周波数がシス
テム全体を通じて使用されるので、この問題は極めて深
刻である。この問題は、例えば、傘状セルの中で微小セ
ルが用いられる時、および異なる大きさのセルが用いら
れる場合の都市地域と田舎地域との間の境界において起
こる。一般的問題は、（移動局から基地局への）アップ
リンクと、（基地局から移動局への）ダウンリンクとの
切換え点が、同じ場所にないことである。ダウンリンク
の切換え点は、アップリンクの切換え点よりも微小セル
の近くにある。

第１図は、傘状セル内における微小セルの使用の典型
的な状況を示す。傘状セル10は、基地局12および複数の
微小セル14を含む。それぞれの微小セル14は、基地局16
を含む。この例においては、移動局18は、傘基地局12の
近くに位置しているが、微小セル14内にも位置してい
る。一般に、傘状セル10の基地局は、微小セルの基地局
において用いられる電力レベルよりも遙かに高い電力レ
ベルで動作する。移動局は微小セル14内に位置し、基地
局16と通信しているので、傘基地局12からの高電力信号
は、移動局18と微小セル基地局16との間の通信を妨害す
る。傘基地局は高電力レベルで動作しているので、その
妨害信号は容易に、移動局と微小セル基地局との間の通
信信号より10−20デシベル高くなりうる。たとえば、CD
MAシステムの処理利得が、そのような妨害信号を扱うの
に十分な大きさをもっていたとしても、システムの容量
は減少する。さらに、もし移動局18が傘基地局12に接続
しようとしたとすれば、移動局18は、その電力を増大さ
せなくてはならず、それはアップリンク方向において微
小セル基地局16を妨害することになる。

第２図は、小さい（都会）セルと、大きい（田舎）セ
ルとの間の境界付近において起こりうる問題を示す。田
舎セル20は基地局22を含み、都会セル24は基地局26を含
む。この例においては、移動局は、都会セル24と田舎セ
ル20との間の境界の近くに位置している。移動局が矢印
Ａの方向に移動している時、問題は、移動局がいずれの
セルに属するかということになる。もし移動局が、都会
セル24内の基地局26に接続されていれば、移動局は、田
舎基地局と都会基地局との間の電力レベルの相違によ
り、田舎基地局22からの信号による妨害を受けうる。も
し移動局が、田舎セル20内の基地局22に接続されていれ
ば、移動局は、基地局22と十分に通信するために、自身
の送信電力を増大させなくてはならない。その結果、移
動局の送信は、移動局が基地局26の方に近いために、基
地局26の受信を妨害することになる。

発明の要約 本発明は、異なる送信電力レベルを有するセルに対し
て異なる周波数、または周波数の組を割当てることによ
って、上述の問題を克服する。例えば、傘状セルは、動
作のための１組の周波数を割当てられ、微小セルは、動
作のための他の周波数の組を割当てられる。これらの周
波数の組は、異なるセル間の妨害を減少させるために十
分に分離されていなくてはならない。

通信システムが移動局支援切換え（Mobile Assisted
Handoff）（MAHO）を使用することを可能ならしめる
ため、本発明はいくつかの他の特徴を含む。本発明の１
実施例においては、通信システム内の全ての基地局は、
既知のパイロットシーケンスを送信する。それぞれの基
地局は、その特定の基地局に割当てられた周波数、また
はその通信システムにおいて用いられ、その特定の基地
局に割当てられていない他の周波数の、あるもの、また
は全てのもの、によりパイロットシーケンスを送信す
る。

パイロットシーケンス信号は、それぞれの移動局にお
いて、通話情報および雑音を含む他の信号と共に受信さ
れ、それぞれの移動局は、減法復調プロセスを用いて全
ての受信信号を通じてのソートを行い、所望の信号を検
出し、デコードしなくてはならない。移動局は、減法復
調プロセスを用いて、その特定の移動局へ送られている
情報信号を検出し、かつ復調することができ、また、そ
の通信システム内のさまざまな基地局から放送されるパ
イロットシーケンス信号をも検出し、かつ復調すること
ができる。その結果、それぞれの移動局は、それ自身の
周波数によるそれ自身の信号を受信でき、同時に、近隣
の基地局の信号強度を、同じ周波数で放送されているそ
れらの基地局のパイロットシーケンスの信号強度を測定
することによって、測定する。

本発明のもう１つの実施例においては、本発明は、近
隣の基地局の信号強度を測定するために、不連続送信
（DTX）および不連続受信（DRX）を利用する。DS−CDMA
システムの容量は、もし送信が、送信されるべき情報が
ある時にのみ行われるならば、約２倍になりうることは
公知である。換言すれば、送信機は通話の休止中はオフ
状態にされるのである。もし、オフ状態にされる前の送
信機が、受信機に送信がある時間の間中断されることを
知らせるメッセージを送信すれば、受信機は、残りの時
間を他の周波数上の他の信号の信号強度を測定するため
に使用しうる。その結果、移動局は、他の基地局の信号
強度を測定できる。

図面の簡単な説明 次に、本発明を、例示の意味のみを有し、添付図面に
示されている、本発明の実施例に関し、さらに詳細に説
明する。添付図面において、 第１図は、微小セルに関する傘状セルの典型的な配置
を示し、 第２図は、田舎セルおよび都会セルを有する通信シス
テムを有し、 第３図は、本発明の１実施例におけるパイロットシー
ケンス信号を有する基地局を示し、 第４図は、CDMA信号がどのように発生せしめられるか
を示す一連のグラフを示し、 第５図および第６図は、CDMA信号がどのようにデコー
ドされるかを示す一連のグラフを示し、 第７図は、本発明の１実施例のCDMA減法復調を示す一
連のグラフを示し、 第８図は、本発明を有利に用いうる形式の、CDMA通信
システムのブロック図を示し、 第９図は、本発明における典型的な通話活動を示し、 第10図は、本発明の１実施例における通話フレームを
示す。

実施例の詳細な説明 以下の説明は、携帯または移動無線電話および／また
は個人用通話ネットワークを含むセル式通信システムに
関連するものであるが、本技術分野において通常の習熟
度を有する者ならば、本発明が他の通信へも適用されう
ることを理解できるはじである。

本発明においては、異なる周波数の組が、異なる送信
電力レベルを有する諸セルに割当てられる。例えば、微
小セルには、傘状セルに割当てられる周波数の組とは異
なる周波数の組が割当てられうる。さらに、異なる周波
数の組は、システム内の妨害を減少せしめるのに十分な
大きさの周波数帯によって分離されているべきである。
その結果、傘状セル内において発生せしめられる強力な
信号によって起こされる妨害は、その傘状セル内の微小
セル内において動作する移動局が、該傘状セルにより用
いられる周波数と異なる周波数を用いるはじなので、減
少せしめられる。

しかし、異なる形式のセルに対する異なる周波数の組
の割当ては、移動局支援切換え（MAHO）を不可能にする
という欠点を有する。移動局支援切換えは、移動局がそ
れら自身の周波数で連続的に信号を受信しているため
に、それらが他の周波数の他の信号の信号強度を同時に
は測定しえないので、不可能となる。

本発明の１実施例においては、通信システム内の全て
の基地局は、既知のパイロットシーケンスを送信する。
このパイロットシーケンスは、任意の他の形式のチャネ
ル、すなわちトラヒックチャネルと同様に送信される。
しかし、パイロットシーケンスは、情報または制限され
た量の情報を含まなくてもよい。パイロットシーケンス
は、ダウンリンク方向にのみ送信される。それぞれの基
地局は、その特定の基地局に割当てられたそれぞれの周
波数、およびその特定の基地局に割当てられていないあ
る、または全ての、周波数によりパイロットシーケンス
を送信する。もしその周波数が、その基地局に割当てら
れていれば、対応するパイロットシーケンスは、その基
地局における他のチャネルよりもやや多い電力によって
送信される。基地局が、その基地局に割当てられていな
い周波数によりパイロットシーケンスを送信する時は、
その基地局は、そのパイロットシーケンスを他のパイロ
ットシーケンスと同様の電力レベルで送信する。

第３図に示されているように、それぞれのトラヒック
チャネル31およびパイロットシーケンス33は、独特のPN
シーケンス34との乗算によって組合わされる。トリヒッ
クチャネルとパイロットシーケンスとは、加算器35にお
ける加算により組合わされ、得られた信号36は、変調器
37において変調され、増幅器38において増幅された後、
アンテナ39を経て基地局30から送信される。

パイロットシーケンス信号は、それぞれの移動局にお
いて、それぞれの移動局のための通話情報および雑音を
含む他の信号と共に受信されるので、それぞれの移動局
は、全ての受信信号を通じてのソートを行って所望の信
号を検出しかつデコードするために、減法復調プロセス
を用いなくてはならない。その結果、それぞれの移動局
は、自身の周波数により、自身の信号を受信することが
でき、それと同時に同じ周波数により近隣の全ての基地
局の信号強度を測定することができる。さらに、測定さ
れた信号強度は、移動局内のメモリに記憶され、かつ周
期的に更新されうる。その結果、それぞれの移動局は、
記憶されている基地局信号強度情報を、それらのそれぞ
れの基地局へ、定期的な間隔で、または移動局支援切換
え中において要求された時に、送りうる。

減法復調を行うCDMA通信システムの例は、1990年12月
17日出願の米国特許出願第07/628,359号、およびその部
分係属出願である1991年８月２日出願の米国特許出願第
07/739,446号に開示されており、これらの開示は双方と
もここで参照されて本願に取込まれる。本システムにお
いては、増大した数の妨害信号を許容することによりシ
ステムの容量を増大させる能力が、減法復調プロセスの
使用によって得られる。一般的に言って、この形式のシ
ステムにおける受信機は、多数の妨害信号の存在下にお
いて単一の所望信号のみをデコードするようには動作し
ない。むしろ、いくつかの受信信号は、妨害および所望
の信号の双方が、それらの受信信号強度の順序で逐次デ
コードされ、最強の受信信号は最初にデコードされる。
デコードされた後、それぞれの妨害信号は記録されて受
信信号から減算され、それによって所望の信号がデコー
ドされる時に存在する妨害を減少させる。

この方法により、多数の信号のそれぞれが、それらを
互いに識別する手段を与える独特のPNシーケンスまたは
スクランブリングコードを有する、該多数の信号が重な
り合ってもよいようになる。

以下の諸実施例においては、PNシーケンスまたはスク
ランブリングコードが用いられうる。ある通信システム
においては、それぞれの基地局が１組のPNシーケンスま
たはスクランブリングコードを有し、それらが移動局に
割当てられるが、他のシステムにおいては、それぞれの
移動局が自身のPNシーケンスまたはスクランブリングコ
ードを有する。そのようなシステムの容量は、理論的限
界によっては制限されないが、信号の多重性を復帰する
ために利用されうる信号処理リソースの量によって制限
される。

次に、減法復調を、第４図から第６図までに示されて
いる信号グラフを参照しつつ説明するが、これらの図に
は、伝統的なCDMAシステムに関連するコーディングおよ
びデコーディングプロセスにおける波形の例が示されて
いる。第４図から第６図までからの、同じこれらの波形
の例を用い、第７図には、伝統的なCDMAよりも改善され
ている本発明のシステムのパフォーマンスが示されてい
る。

第４図に、信号グラフ（ａ）および（ｄ）として示さ
れている２つの異なるデータストリームは、２つの別個
の通信チャネルにより通信されるべきディジタル化され
た情報を表す。信号１は、信号グラフ（ｂ）に示されて
いる信号１に特有の高ビットレートのディジタルコード
を用いて変調される。本発明の目的上、「ビット」とい
う用語は、１ディジットの情報信号を意味する。「ビッ
ト期間」という用語は、ビット信号の開始と終了との間
の期間を意味する。「チップ」という用語は、高レート
のコーディング信号の１ディジットを意味する。従っ
て、チップ期間とは、チップ信号の開始と終了との間の
期間を意味する。もちろん、ビット期間は、チップ期間
よりずっと大きい。本質的に２つの信号波形の積であ
る、この変調の結果は、信号グラフ（ｃ）に示されてい
る。ブール信号を用いれば、２つの２進波形の変調は本
質的に排他的ORの演算である。同様な一連の演算が、信
号２に対し、信号グラフ（ｄ）から（ｆ）までに示され
ているように行われる。もちろん、実際には、２つより
多くのコード化情報信号が、セル式電話通信において利
用されうる周波数スペクトル上に拡散せしめられる。

それぞれのコード化信号は、４相位相シフトキーイン
グ（QPSK）などの、任意の形式の変調技術を用いてRF搬
送波を変調するのに使用される。それぞれの変調搬送波
は、空中を送信される。セル式基地局などの無線受信機
においては、割当てられた周波数帯域幅内において重な
り合う全ての信号が一緒に受信される。個々にコード化
された諸信号は、第５図の信号グラフ（ａ）から（ｃ）
までに示されているように加算されて、複合信号波形を
形成する。

受信信号の適切なベースバンド周波数への復調後、複
合信号のデコーディングが行われる。信号１は、信号グ
ラフ（ｃ）の受信複合信号に、信号グラフ（ｄ）に示さ
れている、最初信号１を復調するために用いられた独特
のコードを乗算することにより、デコードまたは集約
（de−spread）される。得られた信号は解析され、信号
のそれぞれの情報ビット期間の極性（高または低、＋１
または−１、「１」または「０」）が決定される。

これらの決定は、１ビット期間中におけるチップ極性
の平均または多数決をとることによって行われる。この
ような「硬決定（hard decision）」を行うプロセス
は、信号に曖昧性がない限り満足な結果を与える。例え
ば、信号グラフ（ｆ）における第１ビット期間において
は、平均チップ値は0.67であり、これは容易にビット極
性＋１を示す。同様にして、第３ビット期間において
は、平均は＋0.80であり、これは＋１のビット極性を示
す。しかし、第２ビット期間に示されているように平均
がゼロである時は、多数決または平均試験は、満足でき
る極性値を与ええない。

曖昧な場合には、ビット極性を決定するのに「軟決定
（soft decision）」を用いなくてはならない。例え
ば、集約後の受信信号に比例したアナログ電圧が、単一
情報ビットに対応するチップ期間数にわたり、積分され
る。正味の積分結果の符号または極性が、ビット値が＋
１または−１であることを示す。

第６図の信号グラフ（ａ）から（ｄ）までには、信号
１のデコーディングと同様の、信号２のデコーディング
が示されている。デコーディングの後に、曖昧なビット
極性の状況は存在しない。

理論的には、このデコーディング方式は、複合信号を
作っていることごとくの信号をデコードするために用い
られうる。理想的には、望ましくない妨害信号の寄与
は、もしディジタル拡散コードがその望ましくない信号
と直交していれば、最小化される。２つのコードは、も
しそれらの諸ビットの正確に1/2が異なっていれば、直
交する。残念ながら、有限のワード長においては、ある
数の直交コードしか存在しない。もう１つの問題は、直
交性が、信号間の相対的時間アラインメントが厳密に保
持された時にのみ、保持されうることである。セル式シ
ステムにおけるように、絶えず移動が行われる場合は、
時間アライメントは達成困難である。

コードの直交性が保証されえない時は、雑音に基づく
信号が、さまざまなコード発生器、例えば、移動電話か
ら発生した実際のビットシーケンスを妨害する。しか
し、本来のコード化信号のエネルギーと比較すると、雑
音信号のエネルギーは通常小さい。「処理利得」という
用語が、しばしば相対信号エネルギーを比較するために
用いられる。処理利得は、拡散またはコーディングチッ
プレートの、基底情報ビットレートに対する比として定
義される。従って、処理利得は、本質的に拡散比であ
る。例えば、１メガビット毎秒のコーディング信号によ
り変調された１キロビット毎秒の情報レートは、1000:1
の処理利得を有する。

処理利得が大きくなると、相関のないコードを用いて
変調された雑音信号がデコードされる機会は減少する。
例えば、処理利得は、軍事上、敵の妨害信号の抑制を測
定するために用いられる。セル式システムのような他の
環境においては、処理利得は、相関のないコードを有す
る通信チャネル上に存在する他の有用な信号の抑制に関
する。本発明との関連においては、雑音は、有害および
有用双方の信号を含む。事実、雑音とは、関心のある信
号、すなわちデコードされるべき信号、以外の任意の他
信号として定義される。上述の例を拡散すると、もし1
0:1の信号対妨害比が必要であり、処理利得が1000:1で
あれば、通常のCDMAシステムは、101信号までが同じチ
ャネルを共有することを可能ならしめる容量を有する。
デコーディングに際しては、101信号中の100信号は、そ
れらの本来の妨害電力の1/1000に抑制される。従って、
全妨害エネルギーは、１の所望情報信号エネルギーに比
し100/1000すなわち1/10になる。情報信号エネルギーが
妨害エネルギーの10倍になるので、情報信号は正確に相
関せしめられうる。

要求される信号妨害比と共に処理利得が、同じチャネ
ル内の重なり合う信号の許容される数を決定する。これ
がなお、CDMAシステムの容量限度の従来の見方であるこ
とは、例えば、IEEE Transactions on Vehicular T
echnology,May 1991に所載のGilhousen、Jacobs、Vite
rbi、WeaverおよびWheatly著「セル式CDMAシステムの容
量について（On the Capacity of ａ Cellular C
DMA System）」を読めば知ることができる。

従来の見方とは対照的に、本発明の重要な特徴は、有
用なCDMA信号の抑制が、軍事上の妨害信号の抑制の場合
のように、拡散スペクトル復調器の処理利得によって制
限されないことの認識にある。受信された複合信号内に
含まれる他信号の大部分は、相関せしめられえない未知
の妨害信号または環境雑音ではない。代わりに、上述の
定義の大部分の雑音は既知のものであり、関心のある信
号のデコーディングを容易ならしめるために用いられ
る。これらの雑音信号の大部分が、それらの対応するコ
ードと同様に既知である事実は、本発明において、シス
テムの容量と、信号のデコーディングプロセスの正確さ
とを改善するために用いられる。

複合信号からそれぞれの情報信号を単にデコードする
のではなく、本発明はさらに、複合信号がデコードされ
た後に、複合信号からそれぞれの情報信号を除去する。
残っている信号は、複合信号の残部からのみデコードさ
れる。従って、すでにデコードされた信号からの通信チ
ャネル内への信号送信の存在は、他信号のデコーディン
グを妨害しない。例えば、第７図において、もし信号２
がすでに信号グラフ（ａ）に示されているようにデコー
ドされていれば、信号２のコード化された形式は信号グ
ラフ（ｂ）および（ｃ）に示されているように構成さ
れ、信号グラフ（ｄ）の複合信号から減算されて、信号
グラフ（ｅ）のコード化された信号１を生じる。信号１
は、コード化された信号１にコード１を乗算して信号１
を再構成することにより、容易にリキャプチャされる。
通常のCDMAデコーディング法が、もし第５図の信号グラ
フ（ｆ）において、信号１の第２ビット期間内の情報ビ
ットの極性が＋１であったか−１であったかを決定しえ
なかったとすれば、本発明のデコーディング法が、その
曖昧性を、単に複合信号から信号２を除去することによ
り効果的に解決するであろうことは重要である。

本発明の理解をさらに容易ならしめるために、ウォル
シュ−アダマール（Walsh−Hadamard）の（138,7）ブロ
ックコーディング技術がCDMA変調においてチャネルコー
ディングおよび拡散を行うために用いられる、特定の例
を説明する。しかし、本発明の原理は、このエンコーデ
ィング技術を用いる通信システムのためのみに制限され
るものではない。さらに、ブロックコードは、直交ブロ
ックコードまたは双直交ブロックコードのいずれでもあ
りうる。

第８図には、本発明が適用されうる形式の、CDMAに基
づくセル式無線電話システムの全体図が、ブロック図と
して示されている。この図においては、送信機51および
受信機52は、ブロック形式で示されている。例えば、送
信機は無線電話通信システムの基地局に存在し、受信機
は移動ユニット内に置かれうる。あるいは、送信機が移
動ユニットのもので、受信機が基地局内に置かれていて
もよい。

第８図において、電話の会話者の一人から発生した音
声は、音声エンコーダ54へ入力信号として供給される。
この音声エンコーダは、音声信号を、任意の公知の形式
の音声ディジタル化アルゴリズムによってディジタル信
号に変換する通常のエンコーダでありうる。通常のエン
コーダにおいて用いられるそのようなアルゴリズムの例
には、連続可変傾斜デルタ変調（CVSD）、適応デルタパ
ルスコード変調（ADPCM）、残差励起線型予測コーディ
ング（RELP）、およびベクトルコードブック励起線型予
測コーディング（VSELP）が含まれる。与えられた応用
において選択されるエンコーダの特定の形式は、ビット
レートの減少と、エンコーダのコストおよび複雑性と、
の間の所望の妥協などの、さまざまな設計因子に依存す
る。

音声信号はエンコーダ54においてディジタル化された
後、CDMAエンコーダ55においてCDMA信号を発生するため
にその帯域幅が拡大される。実施例においては、CDMA帯
域幅拡大は、（128,7）直交ブロックコーティングによ
って行われる。ブロックコードによるディジタル化音声
信号のブロックコーディングのほかに、スクランブリン
グデバイス56はまた、通信に割当てられた独特の暗号コ
ードにより、エンコードされた信号スクランブルする。
この暗号化は、例えば、送信前のブロックコードに対す
る、独特のスクランブリングコードのビット毎のモジュ
ロ２の加算から成る。スクランブリングコードの選択お
よび使用は、1992年４月10日出願の、同時係属米国特許
出願第866,865号「移動無線電話通信におけるマルチプ
ルアクセスコーディング（Multiple Access Coding
for Mobile Radio Communications）」に説明されて
おり、これは、ここで特に参照されてその開示が本願に
取込まれる。全ての通信は、帯域幅を拡大するのに好ま
しくは同じブロックコードを用いるので、独特の暗号コ
ードによるエンコードされた信号のスクランブリング
は、ここで参照されてその開示が本願に取込まれる前述
の同時係属特許出願に詳細に説明されているように、さ
まざまな通信を互いに識別されうるようにする。

ディジタル化された音声信号は、ブロックコードによ
ってエンコードされ、暗号コードによってスクランブル
されると、並直列変換器58へ送られる。この回路におい
てはスクランブルされた信号が直列信号に変換され、こ
れは変調器60へ供給される。適切な搬送周波数F_cを有す
る搬送波信号は、スクランブルされた音声信号によって
変調され、他の会話者の受信機52へ送信される。

例えば移動ユニット内にありうる受信機52において
は、送信された信号が受信され、復調器64において復調
されて搬送周波数を除去され、直並列変換器66において
並列形式へ再変換される。受信信号は次に、信号をスク
ランブルするのに用いられた同じ暗号コードを備えたデ
スクランブリング回路68においてアンスクランブルされ
る。信号はアンスクランブルされると、高速ウォルシュ
変換回路70へ供給され、この回路は、可能な128ビット
直交コードワードのいずれが送信されたかを決定する。
動作に際し、高速ウォルシュ変換回路70は同時に、受信
コードワード、それぞれの可能なコードワードとの相関
を計算し、最高の相関を有するコードワードを決定す
る。この決定は、信号識別回路72において行われる。高
速ウォルシュ変換および最大値探索回路は、1991年７月
25日出願の、同時係属米国特許出願第07/735,805号「高
速ウォルシュ変換プロセッサ（Fast Walsh Transform
Processor）」および1991年９月18日出願の、米国特
許出願第07/761,380号「最大値探索回路（Maximum Sea
rch Circuit）」に説明されており、これらの双方はこ
こで特に参照されて、その開示が本願に取込まれる。コ
ードワードを識別された信号は、つぎに音声デコーダ回
路74へ供給され、この回路は、それを元の音声信号に変
換する。受信信号の信号強度は、メモリ76内に記憶され
うる。

関心対象の会話に関する所望信号の外に、受信機52は
他の会話に関する信号をも受信する。例えば、ある移動
ユニット内の受信機は、基地局からそのセル内の他の全
ての移動ユニットへ放送される信号を受信する。本質的
には、これら他の受信信号は、関心対象の会話に関する
所望信号に対しては雑音を構成する。本発明の実施例に
おいては、これらの他信号もまた、それらの受信信号強
度の順序で個々にデスクランブルされ、デコードされ
る。これらの「雑音」信号のそれぞれが決定されると、
次にそれは再スクランブルされて元の受信信号から減算
され、それによって妨害雑音が減少せしめられて所望信
号のデコーディングが容易ならしめられる。

本発明のもう１つの実施例においては、不連続送信
（DTX）および不連続受信（DRX）が用いられ、それによ
って移動局は、移動局が現在の動作用の周波数とは異な
る異なる周波数の信号の信号強度を測定しうるようにす
る。第９図は、通信システムにおける典型的な音声パタ
ーンを示す。そこに示されているように、電話での会話
の典型的なパターンは、無音期間42すなわち通話活動の
ない期間が混合された通話活動期間40から成る。

第10図には、通信システムにおける通話フレームの例
が示されている。それぞれの通話フレーム45の始めに
は、「DTXフラッグ」と呼ばれるコード信号47が音声情
報部分49の前に挿入されることにより、通話フレームの
残部が音声情報を含むか否かを示しうる。この例におい
ては、コード信号Ａは受信機に対して音声情報が後続す
ることを示し、コード信号Ｂは受信機に対して、送信機
が通話フレームの残部において送信を中断しようとして
いることを示す。その結果、受信機は、通話フレームの
残部においてその信号の処理を中断し、近隣の基地局の
信号強度を定期的に測定することができる。

本発明は、「不連続送信」（DTX）を、システムの容
量を増大せしめつつ受信機の同期が保持されうるように
利用し、従って特にCDMA通信システムに用いるのに適し
た通信システムを提供する。本発明の１特徴によれば、
この目的のために、音声エンコーディングの方法に対
し、それがたとえ本来無構造のエンコーディング方法で
あっても、通話フレーム構造が慎重に課される。音声信
号は、通話活動の有無にかかわらず検査される。もしフ
レーム全体の持続時間中に通話活動が検出されなけれ
ば、ディジタル化された音声コードワードのフレームの
送信は禁止される。

本発明のもう１つの特徴として、受信機は、限られた
数の順次コードワードに対してのみ受信信号の復調を試
みる。もし信号が、正しいコードシーケンスとの相関の
最小のスレショルドに達したことが観察されなければ、
その信号を復調する試みは、通話フレームに対応する所
定時間の残部に対しそれ以上行われない。

さらに本発明のこの特徴によれば、同じ基地局から送
信される多数の重なり合ったCDMA信号の通話フレーム構
造は、固定された相対的時間アライメントを与えられ
る。信号のこのアラインメントは、少なくとも１つの信
号をデコードしつつある移動受信機が、不連続送信によ
り一時的に無音であった他信号が送信を再開しそうであ
る時を正確に予想することを可能ならしめる。このよう
にして、受信機の同期およびフレームアラインメントの
情報は、その受信機宛の特定の情報信号以外の信号から
得られうる。

好ましくは、時間アライメントの関係には、異なる諸
信号間の固定されたオフセットのパターンを用いる。こ
の配置は、異なる諸信号が送信を再開しうる時刻をし
て、通話フレームの期間上に一様に分布せしめる。従っ
て、、受信機がさまざまな信号の復調を試みる時刻もま
た、受信機の活動の望ましくないピークを生じないよう
に分布せしめられる。本発明のもう１つの特徴によれ
ば、移動送信機からの送信のための通話フレームのタイ
ミングは、それが基地局から受信する信号の通話フレー
ムのタイミングから導かれる。従って、基地局が、基地
局から移動受信機への送信のために選択する相対タイミ
ングは、基地局への移動局送信間の相対フレームタイミ
ングに反映され、それによって基地局受信機に、ずらさ
れたフレームアライメントの利益が与えられる。CDMA通
信システムの例は、「不連続CDMA受信（Discontinuous
CDMA Reception）」と題する、1992年４月10日出願
の、米国特許出願第866,555号に開示されており、これ
は、ここで参照されて本願に取込まれている。

受信機が送信機から、該送信機が通話フレームの残部
に対し送信を中断しようとしていることを示す信号を受
信すると、該受信機は、近隣の基地局の信号強度を測定
するために周波数を変えることができる。測定された信
号強度は移動局内のメモリに記憶され、かつ周期的に更
新されうる。その結果、それぞれの移動局は、移動局支
援切換え中に要求された時には、記憶されている基地局
信号をそれらのそれぞれの基地局へ送りうる。

以上においては本発明を、その実施例に関して説明し
てきたが、以上において用いられた言葉は説明のための
言葉であって、限定のためのものではなく、請求の範囲
内における変更が、本発明およびその広義の特徴の真の
範囲から逸脱することなく行われうることを理解すべき
である。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04Q 7/00 - 7/38 H04B 7/24 - 7/26

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の基地局と複数の移動局とを含むコー
   ド分割マルチプルアクセスシステムにおける通信方法で
   あって、 前記複数の基地局をそれらの送信電力レベルに基づい
   て、基地局の別個のグループに分割するステップと、 基地局のそれぞれのグループに、送信するための１組の
   周波数を割当て、異なるグループの基地局がトラヒック
   通信のための周波数を共有しないようにするステップ
   と、 それぞれの基地局に割当てられた全ての周波数と、それ
   ぞれの個々の基地局に割当てられていない周波数の少な
   くとも１つと、により、それぞれの基地局からパイロッ
   トシーケンスを送信するステップと、 それぞれの移動局において近隣の基地局からのパイロッ
   トシーケンスを受信するステップと、 それぞれの受信されたパイロットシーケンスの信号強度
   を測定するステップと、 該測定された信号強度を前記近隣の基地局のために記憶
   するステップと、 を含む、コード分割マルチプルアクセスシステムにおけ
   る通信方法。
2. 【請求項２】傘状セルの基地局が一緒にグループを作
   り、微小セルの基地局が一緒にグループを作っている、
   請求項１記載のコード分割マルチプルアクセスシステム
   における通信方法。
3. 【請求項３】都会セルの基地局が一緒にグループを作
   り、田舎セルの基地局が一緒にグループを作っている、
   請求項１記載のコード分割マルチプルアクセスシステム
   における通信方法。
4. 【請求項４】前記複数の基地局が、それらの個々の大き
   さに基づいて基地局の少なくとも２つの別個のグループ
   に分割される、請求項１記載のコード分割マルチプルア
   クセスシステムにおける通信方法。
5. 【請求項５】前記記憶されている信号強度を基地局へ定
   期的に送信するステップ、 をさらに含む、請求項１記載のコード分割マルチプルア
   クセスシステムにおける通信方法。
6. 【請求項６】前記記憶されている信号強度を、要求して
   いる基地局へ送信するステップ、 をさらに含む、請求項１記載のコード分割マルチプルア
   クセスシステムにおける通信方法。
7. 【請求項７】基地局送信機内の音声ディジタイザの通話
   活動を、固定全ビット数に対応する固定フレームにフレ
   ーミングするステップと、 通話アクティビティを含むそれぞれの固定フレームにお
   けるアクティビティ表示を発生するステップと、 該アクティビティ表示が存在しない時に基地局送信機の
   送信を中断し、該アクティビティ表示により識別される
   固定フレームにおいてのみ該送信機の送信を再開するス
   テップと、 移動局受信機内の音声デコーダの入力における音声ビッ
   トのフレームに対応する所定の固定時刻においてのみ、
   前記送信機が送信を中断しているか否かを決定するステ
   ップと、 不連続送信が検出された時、周波数を定期的に変化させ
   るステップと、 送信の中断が検出された後、近隣の基地局から他の周波
   数により受信された信号の信号強度を測定するステップ
   と、 前記近隣の基地局の前記測定された信号強度を記憶する
   ステップと、 をさらに含む、請求項１記載のコード分割マルチプルア
   クセスシステムにおける通信方法。
8. 【請求項８】異なる周波数の組が周波数保護帯域により
   分離されている、請求項１記載のコード分割マルチプル
   アクセスシステムにおける通信方法。
9. 【請求項９】前記記憶されている信号強度を基地局へ定
   期的に送信するステップ、 をさらに含む、請求項７記載のコード分割マルチプルア
   クセスシステムにおける通信方法。
10. 【請求項１０】前記記憶されている信号強度を、要求し
    ている基地局へ定期的に送信するステップ、 をさらに含む、請求項７記載のコード分割マルチプルア
    クセスシステムにおける通信方法。