JP3385299B2 - スペクトル拡散通信装置 - Google Patents

スペクトル拡散通信装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は効率の良い可変速
度伝送や異速度伝送を行うスペクトル拡散通信装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】直接拡散によるスペクトル拡散通信は情
報信号に拡散符号を乗積することによって情報信号のス
ペクトルを広帯域に拡散し、情報信号帯域よりも広い伝
送帯域で情報を伝送する通信であり、秘話性、耐干渉
性、耐フェージング性、多元接続性などの特徴を有して
いる。多元接続とは複数の移動局が基地局と同時に通信
する通信方式のことである。スペクトル拡散通信の性能
は拡散率に依存する。拡散率とは伝送帯域と情報信号帯
域との比、すなわち拡散符号速度と情報伝送速度との比
である。拡散率をdB表示したものは処理利得と呼ばれ
る。例えば情報伝送速度が10kbpsで拡散符号速度
が1Mbpsの場合、拡散率は100、処理利得は20
dBとなる。
【0003】スペクトル拡散通信を用いた多元接続方式
はCDMA(Code Division Multi
ple Access,符号分割多元接続)方式と呼ば
れる。CDMA方式ではユーザあるいはチャネルごとに
異なる拡散符号を使用し、拡散符号によってユーザある
いはチャネルを識別する。
【0004】CDMA方式は、チャネル容量(同一帯域
でのチャネル数)がTDMA(Time Divisi
on Multiple Access,時分割多元接
続)方式など他の多元接続方式よりも劣るとされていた
が、セルラー電話システムに適用した場合には、TDM
A方式よりも優れることが、例えばギルハウゼンら:
“セルラーCDMAシステムの容量について”,アイ・
イー・イー・イー・トランザクションズ・オン・ビーク
ラー・テクノロジー,第40巻第2号1991年5月
(Gilhousen etal:“On the C
apacity of a Cellular CDM
System”,IEEE Transactio
ns on Vehicular Technolog
y vol.40,No.2,May,1991)で報
告されている。
【0005】図28は上記論文で示されたセルラー移動
体通信システムの基地局の送信装置を示している。基地
局では複数のユーザに対して同時に情報を送信するた
め、各ユーザからの信号を多重化した後送信する。図2
8において、2801から280Nは第1のユーザから
第Nのユーザ(User#1〜User#N)への送信
信号処理装置(Digital Processor)
であり、その出力信号はディジタル線形結合器およびQ
PSK変調器(Digital LinearComb
iner and QPSK Modulator)2
810へ入力され多重化された後、キャリア変調がなさ
れ、送信部(Transmitter)2811へ入力
され、周波数変換および電力増幅された後各移動局に向
けて送信される。QPSK(Quadrature P
hase Shift Keying)は通常、4相デ
ィジタル位相変調と呼ばれる。
【0006】CDMA方式では異なる拡散符号を用いて
いるためユーザ間の相互干渉量は低いレベルとなるが、
ユーザ数が増えると干渉量の総和が増大してくる。この
干渉量の総和と許容受信信号品質によってチャネル容量
が決まる。
【0007】基地局から複数の移動局へ送信する場合に
は、各移動局への送信タイミングを同期して行うことが
できる。この場合、拡散符号に直交符号を用いることに
より同一基地局から送信される信号を受信する移動局間
の相互干渉量はゼロにすることができる。他の基地局か
らの送信信号に起因する相互干渉や、同一基地局からの
信号でもマルチパスフェージングの結果、異なる受信タ
イミングとなった信号の間での相互干渉が生じるもの
の、直交符号を用いることは相互干渉を低減することが
できるため、CDMAシステムにとって大変好ましい性
質である。
【0008】以下に述べる従来の技術においては、特に
断らない限り基地局から移動局へ送信を行う場合には、
直交符号による多重化伝送を行っている。
【0009】図29および図30は、例えば米国特許5
103459号に開示された基地局の多重化送信の方法
である。図29に示す装置は図28に示した送信信号処
理装置2801〜280Nの1つに対応し、図30に示
す装置は図28に示した線形結合器およびQPSK変調
器2810、送信部2811に対応する。
【0010】図29において音声チャネルデータ290
1は誤り訂正符号化器(ENCODER)2902によ
って誤り訂正符号化されインターリーバ(INTERL
EAVER)2903によってインターリーブされ、デ
ータスクランブラ2904に入力され、もう一つの入力
であるPN符号発生器(PN GENERATOR)2
905が発生するPN符号との排他的論理和(EX−O
R)がとられてデータスクランブルされる。ここでは、
データスクランブルが目的であるため、PN符号発生器
2905が発生するPN符号の符号速度はインターリー
バ2903の出力の速度と同一であり、スペクトルの拡
散は行われない。
【0011】データスクランブラ2904の出力は直交
符号化器2906において、Walsh関数発生器(W
ALSH GENERATOR)2907より与えられ
るWalsh関数によって直交符号化される。Wals
h関数はアダマール行列によって生成される直交符号系
列であり、ユーザごとに異なるWalsh関数が割り当
てられる。図29に示す例では、データスクランブラ2
904の出力の64倍の符号速度で直交符号化されてい
る。
【0012】直交符号化器2906の出力は2分されて
2つのスペクトル拡散変調器(EXOR)2908およ
び2909へ入力され、2つのPN符号発生器(PN
GENERATOR)2910および2911が発生す
る互いに異なるPN系列によってスペクトル拡散され
る。PN符号発生器2910,2911が発生するPN
符号は全ユーザに共通のPN符号であり、異なる基地局
から送信された信号の間における相互干渉を低減させる
ために使用される。PN符号の符号速度はWalsh関
数の符号速度と同一である。
【0013】スペクトル拡散変調器2908,2909
の出力はそれぞれFIR(Finite Impuls
e Response)フィルタ2912,2913に
より波形整形(帯域制限)された後、ゲイン調整器(G
AIN)2914,2915によってゲイン調整され、
図30に示す線形結合器およびQPSK変調部へ入力さ
れる。図30に示す線形結合器およびQPSK変調部に
は、図29に示すものと同一の構成を有するが異なる直
交符号(番号が異なるWalsh関数)で直交符号化さ
れたスペクトル拡散信号も同時に入力される。
【0014】直交符号化されたスペクトル拡散信号はデ
ィジタル−アナログ変換器(D/A)3011から30
N2によってアナログ信号に変換された後、拡散符号が
共通となるもの同士が合成されるように加算器(ΣI)
3030および加算器(ΣQ)3031にそれぞれ入力
され、加算されて多重化信号となる。多重化信号は互い
に直交する2つの搬送波(SIN(2πft),COS
(2πft))によって乗積器3032,3033によ
って乗積され加算器(Σ)3034で合成されることに
よりQPSK変調される。
【0015】この場合、各ユーザの信号は同一情報が2
つに分岐され、それぞれ異なるPN符号系列でスペクト
ル拡散されてQPSK変調されるから、情報変調はBP
SK(Binary PSK,2相ディジタル位相変
調)、拡散変調はQPSK(4相ディジタル位相変調)
となっている。
【0016】QPSK変調された多重化信号は、乗積器
3035において周波数シンセサイザ(FREQUEN
CY SYNTHESIZER)から与えられる正弦波
と乗積された後、帯域通過フィルタ(BPF)3036
によって基本波成分が抽出され、RFアンプ(RF A
MP)3037で電力増幅されてアンテナに導かれる。
【0017】CDMA方式では総合の干渉電力が低いほ
どチャネル容量を多く確保することができる。音声通話
の場合、常に通話状態ではなく、無音の場合などもある
から、無音区間には情報の伝送を行わないようにすれば
それだけチャネル容量を向上させることができる。
【0018】図29および図30に示した例において
は、チャネル容量を向上させるために音声の通話状態に
応じて音声符号化器のレートを4段階(フルレート,1
/2,1/4,1/8)に設定し、レートに応じて送信
電力を設定するようにしている。この方法は符号化器の
出力は同一レートで動作させるが、レートに応じて同一
の符号化器の出力内容を繰り返し出力し、繰り返し数に
応じて電力を低減するものである。
【0019】例えば、レート1/2のとき同一時間内に
伝送するビット数はフルレートの1/2となるから、符
号化器の出力も1/2となる。符号化器からは同一の内
容を2度繰り返して出力することにより送信電力を1/
2に設定して送信する。同様に、無音声状態のときは背
景音を1/8のレートで音声符号化し、誤り訂正符号化
器からは同一の符号化データを8回連続して出力するこ
とにより送信電力を1/8に設定して送信する。
【0020】以上のように図29および図30に示した
例には同一基地局から送信する信号に対して直交符号を
使用して相互干渉を抑える手段、音声通話状態に応じて
情報速度を切り替えて送信電力を低減する手段などが示
されているが、セルラー電話システムを想定した低速伝
送レートシステムであるため、図29に示す音声チャネ
ルデータ(VOICE CHANNEL(i) DAT
A)2901の最高速度は9.6kbpsに制限されて
いる。したがって、音声以外の画像やコンピュータデー
タなどのより高速なデータを送る場合には他の手段が必
要である。
【0021】図31は特開平5−506763号公報に
示された、より高速なデータを送信するための装置を示
す図であり、図29および図30に示した装置例に対応
している。図31に示す装置が図29および図30に示
した装置と異なるのはコントローラ(CONTROLE
R)3101が入力データ速度に応じて誤り訂正符号化
器(ENCODER)の符号化率、インターリーブサイ
ズ、Walsh関数の符号長を最適に制御して拡散符号
化レートすなわち伝送帯域幅を一定に保ちながら種々の
伝送速度に対応するようにしている点である。同公報に
は入力データ速度に応じた所定の符号化率、Walsh
関数の符号長に対するコントローラ3101の設定の例
として表1が示されている。
【0022】
【表1】
【0023】表1において拡散符号速度は入力データ速
度と総合拡散ファクタとの積で与えられ、総合拡散ファ
クタは符号化ファクタとWalsh関数ファクタとの積
となる。例えば、入力データ速度が9.6kbpsの場
合、符号化ファクタ2(=符号化率1/2)の誤り訂正
符号(畳み込み符号)を使用し、誤り訂正符号化後の符
号化シンボルレートが19.2kbps(=9.6kb
ps×2)となり、各符号化ビットに対し、符号長64
のWalsh関数を乗積することにより、拡散符号速度
は1.2288Mchip/s(=19.2kbps×
64)となる。他の伝送速度についても同様である。な
お、符号化ファクタとは誤り訂正符号化出力ビット数と
入力情報ビット数との比を意味する。すなわち符号化フ
ァクタは符号化率の逆数である。
【0024】以上の設定方法はWalsh関数ファクタ
が符号の構成上2のべき乗となること、拡散符号速度を
上限の1.2288Mchip/sとし利用可能な伝送
帯域を最大限に利用することを念頭においているものと
考えられる。すなわち入力データ速度が9.6kbps
の整数倍のときには符号化ファクタおよびWalsh関
数ファクタを調整することにより対応し、非整数倍のと
きには符号化ファクタを非整数とし、Walsh関数フ
ァクタを適切に設定することにより対応している。この
ため符号化方法には、畳み込み符号化に加えさらにパン
クチャド符号化と呼ばれる手法が適用されている。
【0025】以上のように図31に示した例では、伝送
速度の増加に対して符号化ファクタとWalsh関数フ
ァクタとを変化させることにより対応しているが、さら
なる伝送速度の増加に伴って、符号化ファクタが減少す
るか、または、Walsh関数ファクタが減少する。し
かしながら、符号化ファクタの減少は誤り訂正能力の低
下を招くから、所要の伝送品質を得るためには限界があ
る。例えば、図31に示した例では符号化ファクタは2
以上ないとデータ速度9.6kbpsと同程度の伝送品
質を実現できない。
【0026】また、Walsh関数ファクタの減少は乗
積されるPN−I,PN−Qの符号長の減少となり、こ
れは拡散率(拡散符号速度/データ伝送速度)の減少を
招き、これに伴って多元接続性、耐妨害性、耐干渉性な
どスペクトル拡散通信の特徴が薄められるから自ずと限
界がある。例えば、リュウジ・コウノ:“無線通信のた
めのスペクトラム拡散方式”,アイ・イー・イー・イー
・コミュニケーション・マガジン・第58から67頁,
1995年1月(Ryuji KOHNOらの報告“S
pread Spectrum Access Met
hods for Wireless Communi
cations”,IEEE Communicati
ons Magazine,pp.58−67,Jan
uary,1995)には、マルチパスフェージング耐
性、システム均一化などの観点から処理利得(すなわち
拡散率)は100〜1000程度であると報告されてい
る(上限はハードウェアの実現性および周波数帯の割り
当てなどによって制約される)。
【0027】したがって図31に示した例で19.2k
bpsを超えるデータ速度で通信を行う場合には、他の
手段を用いる必要がある。図32から図36はエイ・エ
イチ・アグヴァミ:“フューチュア・CDMA・セルラ
ー・モーバイル・システムズ・サポーティング・マルチ
サービス・オペレーション”,第5回アイ・イー・イー
・イー・インターナショナル・シンポジウム・オン・パ
ーソナル,インドア・アンド・モーバイル・レイディオ
・コミュニケーションズ,1994年(A.H.Agh
vami:“FUTURE CDMA CELLULA
R MOBILE SYSTEMS SUPPORTI
NG MULTI−SERVICE OPERATIO
N”,5th IEEE International
Symposium on Personal,In
door and MobileRadio Comm
unications,1994)に示された種々のサ
ービスに対応できるCDMA方式を示す図である。
【0028】図32は異なるデータ速度の信号を割り当
てられた周波数帯域全体に渡って拡散する方式である。
すなわち拡散符号の符号速度は同一であるのに対してデ
ータ速度が異なるため、データ速度に応じて処理利得
(拡散率)が変化する。ここで、拡散符号および送信電
力も要求される伝送性能に依存する。
【0029】CDMA方式でデータ速度が互いに異なる
場合、伝送品質を同じにするためにデータ1ビット当た
りのエネルギーが評価基準とされることが多い。すなわ
ち高速データ(data)はデータ間隔が短いために大
電力を要し、低速データ(voice)はデータ間隔が
長いために大電力を必要とせず小電力で良い。この方法
は最も単純な方式であるが、高速レートになるに従って
拡散率が減少するため、図31に示したものと同様にシ
ステムがCDMAの特徴を失ってゆくという課題が残さ
れている。
【0030】図33は全周波数帯域を大きさの異なる部
分帯域に分割し、低速レート信号(voice)に対し
ては小さい部分帯域(small sub chann
el)を割当て、中速レート信号(video)に対し
ては大きい部分帯域(large sub chann
el)を、高速レート信号(data)に対しては全体
域を割り当てる方式である。小さい部分帯域(smal
l sub channel)および大きい部分帯域
(large sub channel)は分離して、
または重ねて使用される。
【0031】この方式においては、ある伝送速度以下で
は処理利得(拡散率)を一定範囲内に設定できるという
利点が得られる反面、伝送速度が一定値以上の場合には
拡散率が減少するために図31に示した方式および図3
2に示した方式と同様にシステムがCDMAの特徴を失
ってゆくという課題が存在する。また、低速レート信号
または中速レート信号が異なる周波数を使用するため、
周波数の割り当て制御機構および複数の周波数発生機構
が必要となるという課題が存在する。さらに各レートに
応じた伝送帯域のアナログ部(例えばフィルタなど)を
複数個準備する必要があり、送信装置および受信装置双
方が大型化してしまうという課題があった。
【0032】図34は時間フレームを大きさの異なる部
分スロットに分割し、低速信号(voice)に対して
は小タイムスロット(small time slo
t)を割当て、中速信号(video)に対しては大ス
ロット(large timeslot)を、高速信号
(data)に対しては全スロットを割り当てる方式で
あり、それぞれのスロットは分離して、または重ねて使
用される。
【0033】この方式においても、ある伝送速度以下で
は処理利得(拡散率)を一定範囲内に設定できるという
利点が得られる反面、伝送速度が一定値以上の場合には
拡散率が減少し、図31、図32および図33に示した
方式と同様にシステムがCDMAの特徴を失ってゆくと
いう課題があった。
【0034】さらに、図32から図34示す方式におい
ては伝送速度が増大するに従って拡散率が減少すると同
時にデータ間隔も小さくなるため、周期的な拡散符号を
使用する場合には、データ間隔相当の遅延波に対しては
識別能力がなくなり、符号間干渉を生じるという課題も
あった。
【0035】図35は中速レート信号および高速レート
信号に対して複数の拡散符号を割り当てるマルチコード
方式を示す図である。中速レート信号および高速レート
信号に対して、速度に応じた並列数のシリアル−パラレ
ル変換を行い、異なる複数の低速信号としてそれぞれ直
交する符号で直交符号化された後に多重化するものであ
る。この方法により、種々の速度のデータに対して同一
の拡散率で拡散することが可能となり、図32から図3
4に示した方式の課題である処理利得(拡散率)の低下
や符号間干渉についての対策が取られている。多重化に
伴って振幅が変動する点は、マルチレベル2値変換によ
って2値化を行った後PN符号によって拡散することに
より解決している。アグヴァミの論文にはマルチレベル
2値変換としてWalsh符号のような直交符号の1つ
を選択して出力する直交変調を適用することが示されて
いる。
【0036】しかしながら、マルチレベル2値変換には
多重化数が増大すると周波数効率が急激に劣化する課題
がある。というのは、直交関数の符号長は多重化数をN
とすれば2N で与えられるから、処理利得(拡散率)お
よび拡散符号速度を同一にしたまま伝送する場合、マル
チレベルのまま伝送するときに比べ2N 倍の伝送帯域を
必要とするからである。
【0037】また、直交変調ではなく通常のマルチレベ
ル2値変換を行って伝送する場合、パラレル−シリアル
変換を行うことが一般的であるが、その場合において
も、処理利得(拡散率)および拡散符号速度を同一にし
たまま伝送すると、マルチレベルのまま伝送する場合に
比べてN倍の伝送帯域を必要とするから、周波数効率が
低下する課題は依然として解消しない。
【0038】図36は図32から図35に示した方式を
複合した方式を示す図である。図36に示す方式はサー
ビスや電波伝搬環境に応じて図32から図35に示した
システムを組み合わせる方式である。この方式によれば
状況ごとに最適な対応が可能となるが、システム制御が
極めて複雑であり、効率的な割り当て制御も複雑になっ
てしまうという課題があった。
【0039】図37から図40は特開平7−30309
0号公報に示されたスペクトル使用の最適化システムを
示す図であり、高速ユーザから低速ユーザまでが使用す
るスペクトルを最適化するシステムに関するものであ
る。
【0040】図37に示す方式は速度の異なるユーザに
対してスロット数とコード数とを割り当てるものであ
る。スロット数の他に複数の拡散符号を割り当てる点が
図34に示した方式と異なる。図37に示す方式では高
速伝送に対して一定以上の処理利得(拡散率)を得るた
めにマルチコード伝送が可能となるが、例えばユーザF
の場合、本来単一コード(1個の符号)だけでも処理利
得(拡散率)が得られるにも拘らずマルチコード(3個
の符号C0,C1,C2)による伝送を行うために受信
機側で複数の相関器を準備する必要があるから、装置が
複雑になるという課題があった。
【0041】図38に示す方式は速度の異なるユーザに
対し、部分周波数帯と符号とを割り当てるものである。
部分周波数帯の他に複数の拡散符号を割り当てる点が図
33に示した方式と異なる。図38に示す方式は高速伝
送に対して一定以上の処理利得(拡散率)を得るために
マルチコード伝送が可能となるが、例えばユーザFの場
合、本来単一コード(1個の符号)だけでも処理利得
(拡散率)が得られるにも拘らずマルチコード(3個の
符号C0,C1,C2)による伝送を行うために受信機
側で複数の相関器を準備する必要があるから、装置が複
雑になるという課題がある。また、周波数割当ておよび
符号割り当てという複雑な制御を行う必要がある課題が
ある。さらに、複数の送受信周波数、複数の周波数帯域
に応じた複数の周波数シンセサイザ、複数の伝送帯域を
有するアナログ部を準備する必要があるから、送信装置
および受信装置双方が大型化してしまうという課題があ
った。
【0042】図39に示す方式は速度の異なるユーザに
対し、スロットと符号との双方を割り当てるものであ
る。ただし、符号はマルチコードではなく単一の符号で
あり、長さの異なる符号が用意されている。また、符号
速度の異なる拡散符号が用意されている。高速ユーザ
は、図中Aで示すように符号空間に小さな符号C5を長
時間に渡って占有するか、あるいは図中Cで示すように
符号空間に大きな符号C6を短時間占有するかによって
高速伝送を実現する。
【0043】図39に示す方式は図37に示した方式に
比べ、割り当てられる符号は1つであるから、受信側は
対応する1符号について相関器を準備するだけで良い。
しかしながら、大きな符号空間が割り当てられる場合に
は符号速度を高速にする必要があるから、符号空間の大
きさに相当する符号速度に対応するように、拡散符号発
生器や相関器を複数個用意する必要がある。また、伝送
帯域は符号速度で決定されるから、複数の伝送帯域を有
するアナログ部を準備するか、特性劣化を許容して広帯
域のフィルタを準備する必要がある。前者の場合には送
信装置および受信装置の規模が大きくなるという課題が
あり、後者の場合には伝送品質が劣化するという課題が
あった。
【0044】図40に示す方式は図37、図38および
図39に示したスロット,周波数および符号の割り当て
が最適になるように組み合わせたものであり、状況に応
じて周波数,時間および符号空間を効率的に使用できる
利点がある。しかしながら、周波数,時間および符号の
複雑な割り当て制御が必要になる課題がある。また、送
信機および受信機の双方で複数の符号に対応した相関
器,複数の伝送帯域に対応したアナログ部を準備する必
要があるので、回路規模が大きくなってしまうという課
題があった。
【0045】また、図37および図38に示す方式はマ
ルチコード多重化による信号レベルの多値化に対して対
策が講じられていない。したがって、信号レベルの多値
数に応じて送信側で使用する電力増幅器の線形性に対す
る要求が厳しくなり、回路規模の小型化、低消費電力化
を妨げるという課題があった。
【0046】
【発明が解決しようとする課題】一般にCDMA方式の
スペクトル拡散通信において、通信可能なチャネル数は
割り当て可能なチャネル数(符号数)よりも少ない。と
いうのは、基地局から移動局に直交符号による多重化伝
送を行っても、マルチパスフェージングの影響や隣接セ
ルの基地局からの干渉などによって相互干渉が生じ、多
重化チャネル数の増加に伴って相互干渉も多くなり、所
要の誤り率が達成できなくなるからである。移動局から
基地局への送信は移動局間でタイミングの同期をとるこ
とが困難であるために直交符号の効果を期待することが
できないから、基地局から移動局への通信よりも相互干
渉が大きくなる。
【0047】上に示した論文でギルハウゼンらは、図2
8、図29および図30に示したシステムにおいて、基
地局に対する割当可能なチャネル数が64であるのに対
し、通信可能なチャネル数は36程度であると報告して
いる。この数値は、音声の状態に応じてレートを下げる
ことによるチャネル容量の増大効果を含めた値であり、
また、その他の条件例えば送信電力制御やセクタ化ゲイ
ンなどが理想的な場合についての値であるから、実際に
は通信可能なチャネル数はさらに小さな値となる。すな
わち、割当可能なチャネルのうち約半数程度のチャネル
しか実際には使用されていないことになる。また、図3
1から図40に示した従来の方式についても同じことが
言える。
【0048】割当可能なチャネルを有効利用するために
は、例えば次の表2に示すように多重化数(Walsh
関数ファクタ)を64から32に抑え、誤り訂正符号の
訂正能力を向上させる方法が考えられる。この方法は符
号化ファクタを高く設定することに相当するものであ
る。
【0049】
【表2】
【0050】このような方法を採用した場合、誤り訂正
能力が向上するから通信品質が向上するが、復号化に要
する処理量が膨大となりハードウェア規模が増大すると
いう課題が残る。すなわち、従来の技術に示したように
誤り訂正符号に畳み込み符号を採用した場合、復号方法
としてビタビ復号がしばしば用いられるが、ビタビ複号
の処理量は符号化ファクタ(1/r;rは符号化率)お
よび拘束長(K)に依存し(1/r)K に比例するか
ら、符号化ファクタが2倍になれば(2から4になれ
ば)処理量は2K から4K となる。拘束長Kは従来の技
術では7から9がよく用いられるので、複号化処理量は
7 か47 に比例して増大する。
【0051】さらに、マルチコード多重化による信号レ
ベルの多値レベル化に対しても対策を講じることが望ま
れる。
【0052】図41は桂らによる:“PC−CDMA
(並列組み合わせ符号分割多元接続)のマルチパスレイ
リーフェージング環境下における軟判定ビタビ複号特性
の検討”電子情報通信学会技術研究報告,SST95−
58(1995−09)pp.79−83に示された並
列組み合わせ方式のシステムブロック図である。
【0053】図41において、情報データはレート(1
/2)の畳み込み符号による誤り訂正符号化が行われ、
インターリーブされた後、128符号化ビットに並列分
割される。この128符号化ビットを4符号化ビット単
位で32系統のマルチコード多重化伝送を行う。マルチ
コード多重化するための直交符号は、直交ゴールド符号
とよばれる符号であり、その総数は256個準備されて
いる。しかしながら、多重化数は32であるから、25
6個の直交ゴールド符号を8コードずつ32系統に分割
し、1系統につき8コードのうちの1つを選択して伝送
する。どのコードを選択するかは4符号化ビットで決定
する。すなわち、3符号化ビットで8つの直交符号のう
ちのどれを選択するかを決定し、残りの1ビットで選択
した直交符号の極性を決定する。なお、直交ゴールド符
号については、朱らによる:“二値の非線形拡散系列に
ついて”,電子情報通信学会研究技術報告,IT90−
7,(1990年5月)pp.37−42に詳しく述べ
られている。
【0054】受信側では、どのコードがどちらの極性で
送信されたかを検出することにより、1系統当たり4符
号化ビットを復調することが可能になる。また、極性の
検出を行うためには受信側で同期検波を行う必要がある
が、図41に示すシステムではパイロットチャネル用の
直交符号を多重化して同時伝送し、受信側でパイロット
チャネルを復調してキャリア位相を抽出することにより
効率良く同期検波を行っている。
【0055】この方法は陪直交信号伝送方式と呼ばれ、
その特性については、例えば横山著“スペクトル拡散通
信システム”,1988年,科学技術出版社などで報告
されている。陪直交信号伝送方式は通常の信号伝送方式
に比べ、誤り率の改善効果がある。さらに、4符号化ビ
ットに対して1つの直交符号が対応するから多重化数も
1/4となり、増幅器の線形性に対する要求が緩和され
る利点もある。
【0056】しかしながら、図41に示すシステムでは
送信側で全直交符号を準備し、受信側で全直交符号につ
いて受信信号との相関を求める必要があり、送信装置お
よび受信装置双方の規模が増大してしまう課題がある。
また、4符号化ビット当り1系列の陪直交信号伝送を基
本とし、高速レートに対してはマルチコード多重化だけ
で対処しているので、4符号化ビットの整数倍関係にな
い低速レートの伝送に対して柔軟性がない課題がある。
さらに、レートが高速になるのに従ってチャネルごとに
異なる相関器を個別に準備する必要があるので、ハード
ウェア規模が大きくなってしまうという課題もあった。
【0057】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、スロット、符号、周波数などの複
雑な割り当て制御を必要とせず、効率の良い可変速度伝
送や異速度伝送を行うことが可能であり、ハードウェア
規模の増大を最小限に留めることのできるスペクトル拡
散通信装置を得ることを目的とする。
【0058】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明に係
るスペクトル拡散通信装置は、データ信号を多重化し、
多重化信号を拡散符号系列を用いて拡散変調し、拡散変
調した信号によってキャリア変調を行って送信するスペ
クトル拡散通信装置であって、低速レートデータおよび
中速レートデータを時分割多重化する第1の時分割多重
化手段と、時分割多重化されたデータおよび時分割多重
化されていない高速レートデータを陪直交信号に変換す
る陪直交信号発生手段と、前記陪直交信号を符号分割多
重化する第1の符号分割多重化手段とを備えたものであ
る。
【0059】請求項2記載の発明に係るスペクトル拡散
通信装置は、陪直交信号発生手段が直交信号としてWa
lsh関数を使用するものである。
【0060】請求項3記載の発明に係るスペクトル拡散
通信装置は、第1の符号分割多重化手段が多重化直交符
号としてWalsh関数を使用するものである。
【0061】請求項4記載の発明に係るスペクトル拡散
通信装置は、陪直交信号発生手段が直交信号としてWa
lsh関数を使用し、第1の符号分割多重化手段が多重
化直交符号としてWalsh関数を使用するものであ
る。
【0062】請求項5記載の発明に係るスペクトル拡散
通信装置は、拡散変調に使用する拡散符号系列がデータ
周期に比べて十分長い符号周期を有するものである。
【0063】請求項6記載の発明に係るスペクトル拡散
通信装置は、拡散変調が多重化信号に対して2相位相変
調を行うものであり、キャリア変調が2相位相変調であ
るものである。
【0064】請求項7記載の発明に係るスペクトル拡散
通信装置は、拡散変調が多重化信号に対して4相位相変
調を行うものであり、キャリア変調が4相位相変調であ
るものである。
【0065】請求項8記載の発明に係るスペクトル拡散
通信装置は、拡散変調が2つの多重化信号に対して2相
位相変調を行うものであり、キャリア変調が4相位相変
調であるものである。
【0066】請求項9記載の発明に係るスペクトル拡散
通信装置は、拡散変調が2つの多重化信号に対して4相
位相変調を行うものであり、キャリア変調が4相位相変
調であるものである。
【0067】請求項10記載の発明に係るスペクトル拡
散通信装置は、データ信号を多重化し、多重化信号を拡
散符号系列を用いて拡散変調し、拡散変調した信号によ
ってキャリア変調を行って送信するスペクトル拡散通信
装置であって、低速レートデータを符号分割多重化する
第2の符号分割多重化手段と、中速レートデータを時分
割多重化する第2の時分割多重化手段と、時分割多重化
されたデータおよび高速レートデータを陪直交信号に変
換する陪直交信号発生手段と、符号分割多重化された信
号および前記陪直交信号を符号分割多重化する第1の符
号分割多重化手段とを備えたものである。
【0068】請求項11記載の発明に係るスペクトル拡
散通信装置は、陪直交信号発生手段が直交信号としてW
alsh関数を使用するものである。
【0069】請求項12記載の発明に係るスペクトル拡
散通信装置は、第1および第2の符号分割多重化手段が
多重化直交符号としてWalsh関数を使用するもので
ある。
【0070】請求項13記載の発明に係るスペクトル拡
散通信装置は、陪直交信号発生手段が直交信号としてW
alsh関数を使用し、第1および第2の符号分割多重
化手段が多重化直交符号としてWalsh関数を使用す
るものである。
【0071】請求項14記載の発明に係るスペクトル拡
散通信装置は、拡散変調に使用する拡散符号系列がデー
タ周期に比べて十分長い符号周期を有するものである。
【0072】請求項15記載の発明に係るスペクトル拡
散通信装置は、拡散変調が多重化信号に対して2相位相
変調を行うものであり、キャリア変調が2相位相変調で
あるものである。
【0073】請求項16記載の発明に係るスペクトル拡
散通信装置は、拡散変調が多重化信号に対して4相位相
変調を行うものであり、キャリア変調が4相位相変調で
あるものである。
【0074】請求項17記載の発明に係るスペクトル拡
散通信装置は、拡散変調が2つの多重化信号に対して2
相位相変調を行うものであり、キャリア変調が4相位相
変調であるものである。
【0075】請求項18記載の発明に係るスペクトル拡
散通信装置は、拡散変調が2つの多重化信号に対して4
相位相変調を行うものであり、キャリア変調が4相位相
変調であるものである。
【0076】請求項19記載の発明に係るスペクトル拡
散通信装置は、データ信号を多重化し、多重化信号を拡
散符号系列を用いて拡散変調し、拡散変調した信号によ
ってキャリア変調を行って送信するスペクトル拡散通信
装置であって、低速レートデータおよび中速レートデー
タを各々のレートごとに時分割多重化する第3の時分割
多重化手段と、時分割多重化された低速レートデータを
符号分割多重化する第3の符号分割多重化手段と、時分
割多重化された中速レートデータおよび時分割多重化さ
れていない高速レートデータを陪直交信号に変換する陪
直交信号発生手段と、符号分割多重化された信号および
前記陪直交信号を第1の符号分割多重化する符号分割多
重化手段とを備えたものである。
【0077】請求項20記載の発明に係るスペクトル拡
散通信装置は、陪直交信号発生手段が直交信号としてW
alsh関数を使用するものである。
【0078】請求項21記載の発明に係るスペクトル拡
散通信装置は、第1の符号分割多重化手段が多重化直交
符号としてWalsh関数を使用するものである。
【0079】請求項22記載の発明に係るスペクトル拡
散通信装置は、陪直交信号発生手段が直交信号としてW
alsh関数を使用し、第1の符号分割多重化手段が多
重化直交符号としてWalsh関数を使用するものであ
る。
【0080】請求項23記載の発明に係るスペクトル拡
散通信装置は、拡散変調に使用する拡散符号系列がデー
タ周期に比べて十分長い符号周期を有するものである。
【0081】請求項24記載の発明に係るスペクトル拡
散通信装置は、拡散変調が多重化信号に対して2相位相
変調を行うものであり、キャリア変調が2相位相変調で
あるものである。
【0082】請求項25記載の発明に係るスペクトル拡
散通信装置は、拡散変調が多重化信号に対して4相位相
変調を行うものであり、キャリア変調が4相位相変調で
あるものである。
【0083】請求項26記載の発明に係るスペクトル拡
散通信装置は、拡散変調が2つの多重化信号に対して2
相位相変調を行うものであり、キャリア変調が4相位相
変調であるものである。
【0084】請求項27記載の発明に係るスペクトル拡
散通信装置は、拡散変調が2つの多重化信号に対して4
相位相変調を行うものであり、キャリア変調が4相位相
変調であるものである。
【0085】請求項28記載の発明に係るスペクトル拡
散通信装置は、陪直交信号発生手段が、入力データを所
定のパラレルデータに変換するシリアル−パラレル変換
器と、変換されたパラレルデータの1つのデータビット
を除いたデータビットに応じて直交関数系列の中から1
つの直交関数を選択し直交信号として出力する直交信号
発生手段と、1つの入力データビットと直交信号との排
他的論理和をとって陪直交信号を得る第2の排他的論理
和回路とを備えたものである。
【0086】請求項29記載の発明に係るスペクトル拡
散通信装置は、直交信号発生手段が、直交関数の符号速
度に対応するクロックを2分周するごとに得られる各ク
ロックと入力された各データビットとの論理積をとるそ
れぞれ対応した複数の論理積回路と、複数の論理積回路
が出力する複数の出力値の排他的論理和をとって直交信
号を出力する第1の排他的論理和回路とを備えたもので
ある。
【0087】請求項30記載の発明に係るスペクトル拡
散通信装置は、第1の符号分割多重化手段が、互いに直
交する複数の直交符号系列を同時に発生する直交符号系
発生手段と、入力される陪直交信号と直交符号系列をそ
れぞれ乗積する複数の乗積器と、これら乗積器の全出力
を加算し多重化出力を得る加算回路とを備え、直交符号
系発生手段が、直交符号の符号速度に対応するクロック
を2分周するごとに得られる複数のクロックと論理的有
意レベルとが構成する互いに異なる全ての組合せのうち
1つを入力し、組合せ入力値の排他的論理和をとる複数
の排他的論理和回路を有したものである。
【0088】請求項31記載の発明に係るスペクトル拡
散通信装置は、第1および第2の符号分割多重化手段の
少なくとも1つが、互いに直交する複数の直交符号系列
を同時に発生する直交符号系発生手段と、入力される陪
直交信号と直交符号系列をそれぞれ乗積する複数の乗積
器と、これら乗積器の全出力を加算し多重化出力を得る
加算回路とを備え、直交符号系発生手段が、直交符号の
符号速度に対応するクロックを2分周するごとに得られ
る複数のクロックと論理的有意レベルとが構成する互い
に異なる全ての組合せのうち1つを入力し、組合せ入力
値の排他的論理 和をとる複数の排他的論理和回路を有し
たものである。
【0089】請求項32の発明に係るスペクトル拡散通
信装置は、第1乃至第3の符号分割多重化手段の少なく
とも1つが、互いに直交する複数の直交符号系列を同時
に発生する直交符号系発生手段と、入力される陪直交信
号と直交符号系列をそれぞれ乗積する複数の乗積器と、
これら乗積器の全出力を加算し多重化出力を得る加算回
路とを備え、直交符号系発生手段が、直交符号の符号速
度に対応するクロックを2分周するごとに得られる複数
のクロックと論理的有意レベルとが構成する互いに異な
る全ての組合せのうち1つを入力し、組合せ入力値の排
他的論理和をとる複数の排他的論理和回路を有したもの
である。
【0090】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。図2はスペクトル拡散通信装置の全体構成を
示す図であり、図2(a)は送信装置、図2(b)は受
信装置を示す。図2(a)に示す送信装置において、1
0は多重化部、20は拡散変調部、30はキャリア変調
部、40はIF/RF部である。図2(b)に示す受信
装置において、50はRF/IF部、60はキャリア復
調部、70は拡散復調部、80はデータ分離部である。
また、図2には示されていないが、必要に応じてアンテ
ナダイバーシチ構成が採用される。
【0091】図2(a)に示す送信装置が基地局であ
り、図2(b)に示す受信装置が移動局の場合、多重化
部10には、制御データ、複数ユーザなどの送信データ
が入力される。高速レートのユーザには複数の通信チャ
ネルを割り当てることにより、同一伝送路中に高速レー
トユーザから低速レートユーザまで収容できる。
【0092】図2(a)に示す送信装置が基地局であ
り、図2(b)に示す受信装置が移動局の場合におい
て、送信データが低速レートだけのときには、多重化部
10には1チャネル幅の情報データのみ入力され、必要
に応じて制御データが入力される。このように1チャネ
ル幅の情報データのみで多重化の必要がない場合には、
多重化部10が省略される。高速レートの場合にはレー
トに応じて1つのデータが複数の通信チャネルを用いて
送信される。
【0093】図2(a)において、入力情報データは多
重化部10にて多重化された後、拡散変調部20にてス
ペクトル拡散が行われる。このように多重化部10と拡
散変調部20との機能を分割することにより、多重化の
段階では必ずしも伝送帯域に及ぶランダムなスペクトル
拡散を必要とせず、拡散変調を多重化後の信号に対して
行うことにより冗長な処理を省くことができるから、装
置の簡略化をすることができる。拡散変調部20にてス
ペクトル拡散されたデータによりキャリア変調部30に
てキャリア変調され、IF/RF部40にて周波数変
換、増幅などの処理がなされた後アンテナ部に出力され
る。なお、図示されていないが、多重化部10に入力さ
れる情報データは誤り訂正符号、インターリーブなどの
処理を受けた符号化データが入力されることが多い。さ
らに誤り訂正符号、インターリーブなどの処理は送信デ
ータをフレーム化したフレーム単位で行われることが多
く、その場合には入力データはフレームあるいはスロッ
トを構成するデータと見ることもできる。
【0094】図2(b)においてアンテナ部が受信した
信号はRF/IF部50にて増幅、周波数変換がなさ
れ、キャリア復調部60にてベースバンド信号となり、
拡散復調部70にて受信信号と拡散符号との相関演算
(乗積・積分操作)が行われ、データ分離部80にて多
重化データから希望するデータだけが分離して抽出され
る。なお、図2(a)に示す送信機の多重化部10にお
ける多重化の方法によっては、図2(b)に示す受信機
の拡散復調部70の出力において、既に希望するデータ
が分離抽出されている場合もある。その場合にはデータ
分離部80の機能は拡散復調部70に含まれることにな
る。
【0095】また、図示されていないが、図2(a)に
示す送信装置および図2(b)に示す受信装置には、各
部の動作を制御する制御部が含まれる。
【0096】実施の形態1. 図1は図2(a)に示す送信装置の多重化部10の構成
を示す図であり、100はパイロット(Pilot)チ
ャネル入力端子、101から104はそれぞれ低速デー
タD1からD4の入力端子、105および106は中速
データD5,D6の入力端子、107は高速データD7
の入力端子、108,109は高速データD8の入力端
子、110は第1の時分割多重化手段TDM(A),1
21,122aから125aは陪直交信号発生手段BO
RT、130aは第1の符号分割多重化手段CDM
(A)、140は出力端子である。図1に示す多重化部
10aでは、通信要求に応じて時分割多重化する低速レ
ートのデータ数、中速レートのデータ数および時分割多
重化しない高速レートのデータ数を適宜割り当てること
ができる。
【0097】次に動作について説明する。低速レートの
データD1からD4および中速レートのデータD5,D
6は第1の時分割多重化手段TDM(A)110にて、
それぞれの速度比に応じて時分割多重化が行われ、第1
時分割多重化手段TDM(A)110を介さない高速
レートのデータD7,D8と同一レートになる。次いで
全てのデータは、陪直交信号発生手段BORT121,
122aから125aにて、陪直交信号に変換された
後、第1の符号分割多重化手段CDM(A)130aに
て直交符号多重化が行われ、多重化部10aの出力とな
る。
【0098】図3は図1に示す多重化部10aに入力さ
れる低速レートのデータD1からD4、中速レートのデ
ータD5,D6、および高速レートのデータD7,D8
の速度関係を示す図である。図3は低速レートがR、中
速レートが2R、高速レートが4Rの場合を示してい
る。また、入力端子108,109に入力される高速レ
ートのデータは伝送レート8RのデータD8を2分割し
て入力する場合を示している。なお、伝送レートの比お
よび各種レートに対応する入力データ端子数は固定され
ておらず、通信要求に応じて適宜割り当てることが可能
である。
【0099】図4は第1の時分割多重化手段110の動
作説明図であり、横軸は時間に対応しており、縦軸はデ
ータの電力に対応している。低速レートデータD1から
D4、中速レートデータD5,D6はそれぞれのレート
に応じて時間圧縮される結果、高速レートデータD7,
D8と同一レートとなる。各レートのデータは多重化後
同一レートとなるから、信号の電力が一致する。レート
と電力とが一致するとき、ビット当たりの送信エネルギ
ーも一致する。なお、図示されていないが、各ユーザあ
るいは各チャネルへの通信状態に応じて各ユーザあるい
は各チャネルごとに送信電力を変化させてもよい。
【0100】図5は第1の時分割多重化手段110の他
の多重化方法を示す図である。図4では同一レートのデ
ータ間で時分割多重化する例を示したが、図5は中速レ
ートデータ1系統(D5)と低速レートのデータ2系統
(D1,D2)を時分割多重化する方法を示している。
例えば、図5(a)は1系統の中速レートデータD5と
2系統の低速レートのデータD1,D2とを時分割多重
化する方法を示している。第1の時分割多重化手段11
0は多重化後のレートが高速レートと一致するように動
作すれば良いものであるから、図5に示した例とは別の
組合せによる時分割多重化方法もある。例えば、(1)
中速レート1系統、低速レート6系統を入力し、2系統
の時分割多重化データを出力する方法、(2)中速レー
ト3系統、低速レート2系統を入力し、2系統の時分割
多重化データを出力する方法、(3)中速レート4系統
を入力し、2系統の時分割多重化データを出力する方
法、あるいは(4)低速レート8系統を入力し、2系統
の時分割多重化データを出力する方法などが考えられ
る。このように第1の時分割多重化手段110には低速
レートのデータ数、中速レートのデータ数を送信要求に
応じて適宜割り当てることができるから、柔軟なシステ
ムを構築できる。また、高速レートとの関係において割
り当てられる系統数の上限まで、中速レートのデータお
よび低速レートのデータを時分割多重化することができ
る。というのは、この実施の形態1における時分割多重
化は単に空きスロットにデータをマッピングするのみで
よく、また、データマッピングは同一ユーザあるいは同
一チャネルのデータは同一系統で時分割多重化するよう
にマッピングするだけであり、複雑な周波数割り当てや
符号とスロットとの2次元的割り当てなどを必要としな
いからである。
【0101】第1の時分割多重化手段110で同一レー
トとなったデータは、低速レートデータD1からD4は
陪直交信号発生手段121に、中速レートデータD5,
D6は陪直交信号発生手段122aに、高速レートデー
タD7は陪直交信号発生手段123aに、高速レートデ
ータD8は陪直交信号発生手段124a,125aにそ
れぞれ導かれる。陪直交信号発生手段121,122a
から125aでは入力データに応じた陪直交信号が生成
される。
【0102】図6は陪直交信号発生手段121,122
aから125aの詳細を示す図であり、図6(a)は構
成図、図6(b)は入力情報データと陪直交信号出力の
関係を示す図、図6(c)はWalsh関数系列による
直交信号発生手段1220の詳細図である。ここでは、
一例として4入力ビットに対して1系列の陪直交信号を
発生する場合について説明する。図6(a)に示すよう
に入力端子から入力された情報データはシリアル−パラ
レル変換器1210にて4ビットパラレルデータ(d
0,d1,d2,d3)に変換される。次に直交信号発
生手段1220にて、4ビットパラレルデータのうちの
3ビットデータ(d0,d1,d2)によって8つの直
交符号の中から1つが選択的に発生されて直交信号が発
生される。第2の排他的論理和回路1230は、直交信
号発生手段1220が発生した直交信号と4ビットパラ
レルデータの残りの1ビットデータ(d3)との間で排
他的論理和演算を行って極性操作を行った後陪直交信号
を出力する。
【0103】直交符号としてWalsh関数系列を採用
する場合には、4ビットパラレルデータd0からd3の
内容により図6(b)に示すWalsh関数系列が直交
信号として出力される。すなわち、4ビットパラレルデ
ータのうちの3ビット(d0,d1,d2)によって1
つの関数系列を選択するから、系列長8のWalsh関
数系列が8種類準備される。例えば図6(b)に示すW
8(0)からW8(7)の8種類である。W8は系列長
が8のWalsh関数系を示し、()内の数字は関数番
号を示す。直交信号として選択されたWalsh関数系
列は4ビットパラレルデータの残りの1ビットデータ
(d3)の内容に応じて反転あるいは非反転のいずれか
となり、陪直交信号として出力される。したがって、陪
直交信号は系列長8の符号系列から成り、4ビットの情
報を含んでいる。
【0104】なお、ディジタル値の反転、非反転操作
は、0、1の2値表示の場合には排他的論理和ゲートが
行い、+1、−1の場合には乗算器が行う。また以下で
は、Walsh関数系列の最初から最後までの持続時間
を周期と呼び、Walsh関数を構成する符号の間隔を
符号間隔、符号間隔の逆数を符号速度と呼ぶ。
【0105】直交信号としてWalsh関数を使用する
場合は、直交信号発生手段1220は図6(c)の構成
で実現される。すなわち直交信号発生手段1220は、
符号速度(=1/Tmc,Tmc:符号間隔)の1/
2、1/4、1/8の速度のクロック1221,122
2,1223と各入力データd0,d1,d2との論理
積演算を行う論理積回路1224から1226、および
3つの論理積回路1224から1226の出力の排他的
論理和演算を行うEXOR回路(第1の排他的論理和回
路)1227から構成される。符号速度のクロックはハ
ードウェアの構成上不可欠のクロックであり、その1/
2、1/4、1/8の速度のクロックは、基本クロック
をカウンタなどの分周回路に入力することにより容易に
得ることができる。
【0106】次に図6(c)に示す構成の直交信号発生
手段1220にてWalsh関数が選択的に生成される
過程を説明する。Walsh関数は2K 行×2K 列のア
ダマール行列HNの行ベクトルとして定義され、2K-1
行×2K-1 列のアダマール行列H(N/2)を繰り返し
た[H(N/2),H(N/2)]および反転させて繰
り返した[H(N/2),H*(N/2)]から次数を
上げて拡大的に作成される。ここで、“*”は反転行列
を示す。基準となるH1は第1行が[0,0]、2行が
[0,1]であり、それぞれW2(0)、W2(1)に
対応する。H2はH1から[H1,H1][H1,H*
1]のように作成される。この結果、[0000]、
[0101]、[0011]、[0110]の4つの行
ベクトルが得られ、それぞれW4(0)からW4(3)
に対応する。同様にして作成されるW8(0)からW8
(7)が図6(b)に示されている。ここで、W8
(0)とW8(1)、W8(2)とW8(3)、W8
(4)とW8(5)、W8(6)とW8(7)を比べて
みると、最下位ビットからみて奇数番目のビットと直後
の偶数番目のビットが同一か反転かに分類される。同一
なのはW8(0)、W8(2)、W8(4)、W8
(6)であり、反転しているのはW8(1)、W8
(3)、W8(5)、W8(7)である。この同一か、
反転かは図6(b)のデータの最下位ビットd0に対応
している。すなわち、最下位ビットd0が0ならば同
一、最下位ビットd0が1ならば反転となる。1ビット
ごとの反転は符号速度の1/2クロック1221で実現
され、それを採用するか否かは最下位ビットd0に依存
しており、論理積回路1224を通すことにより実現さ
れる。
【0107】最下位ビットから2ビットずつ4つのペア
に分割した時、W8(0)とW8(2)、W8(1)と
W8(3)、W8(4)とW8(6)、W8(5)とW
8(7)とそれぞれを比較すると、W8(0)、W8
(1)、W8(4)、W8(5)は2連ビットが同一で
繰り返されているのに対し、W8(2)、W8(3)、
W8(6)、W8(7)は2連ビットが反転して繰り返
されている。この同一か反転かは図6(b)のデータの
第2ビットd1に対応している。すなわち、第2ビット
d1が0ならば同一、1ならば反転となる。2ビット単
位の反転は符号速度の1/4クロック1222で実現さ
れ、それを採用するか否かは第2d1に依存しており論
理積回路1225を通すことにより実現される。
【0108】最下位ビットから4ビットずつの系列が同
一で連続するか、反転して連続するかは第3ビットd2
の極性に対応している。4ビットづつの系列の反転は符
号速度の1/8クロック1223で実現され、採用する
か否かは第3ビットd2に依存しており論理積回路12
26を通すことにより実現される。
【0109】これら3つのビット間隔での反転あるいは
非反転した結果を第1の排他的論理和回路1227を通
すことにより、その効果を包含した系列がWalsh関
数として与えられる。したがって、第1の排他的論理和
回路1227からは入力データビットd0,d1,d2
に依存した、すなわちd0,d1,d2によって選択さ
れるWalsh関数系列が出力される。
【0110】以上説明したように、この実施の形態1に
よる直交信号発生手段1220は生成が容易なクロック
と入力データのみで特定の直交信号を生成できるから、
送信装置のハードウェア構成が簡単化される。また、直
交信号の生成が容易に行えるから、陪直交信号の生成も
容易に行える。受信装置においては陪直交信号を復調す
る操作が図2に示すデータ分離部80にて行われるが、
送信側でWalsh関数を直交関数に使用している場合
には、FHTと呼ばれる高速アダマール変換を行うこと
により、復調処理を簡略化できるとともにハードウェア
量を減らすことができる。FHTは全てのWalsh関
数との相関をとる操作を冗長性を省いて実現する信号処
理方法である。
【0111】この実施の形態1では系列長8のWals
h関数を用いて直交関数系列を発生させる場合について
示したが、系列長16以上の場合にも図6と同様な回路
構成で簡単に直交関数系列を選択的に発生させることが
できる。すなわち、系列長16の場合には、8系列ごと
の反転を実現する符号速度の1/16のクロックと同一
繰り返しか反転繰り返しかを指定する入力データの第5
ビットd4とをAND回路に入力し、その出力をさらに
EXOR回路に入力することにより実現できる。系列長
が32の場合も同様に符号速度の1/32クロック、入
力データの第6ビットd5、AND回路、およびEXO
R回路により容易に実現できる。系列長が64以上の場
合も同様にして実現できる。
【0112】図7は図1に示す陪直交信号発生手段12
1,122aから125aの出力を示す図であり、横軸
は時間に対応しており、縦軸はデータの電力に対応して
いる。B1はデータD1の4ビットから生成された陪直
交信号であり、B2,B3,B4も同様にデータD2,
D3,D4のそれぞれの4ビットから生成されたもので
ある。B5は8ビットデータD5から2つの陪直交信号
が生成されたことを示すためB5(1),B5(2)と
表記して区別している。B6も同様である。高速レート
データD7,D8から生成された陪直交信号B7,B8
についても同様に表記してある。
【0113】図8は図1に示した第1の符号分割多重化
手段130aの多重化の方法を示す図である。陪直交信
号発生手段121,122aから125aから出力され
る陪直交信号と送信側で挿入するパイロットチャネル
(Pilot)とは、それぞれ異なる直交符号で符号分
割多重化が行われる。パイロットチャネル(Pilo
t)は受信側で同期検波を行う際の位相基準として使用
されるので、データ変調はされない。
【0114】図9は図1に示す第1の符号分割多重化手
段130aの詳細構成を示す図であり、図において、T
DM1,TDM2,B8−1,B8−2は、図8に示し
たB1(1)からB4(1),B5(1)からB6
(2),B8(1)からB8(4),B8(5)からB
8(8)にそれぞれ対応する。入力端子から入力される
陪直交信号TDM1,TDM2,B8−1,B8−2
は、乗積器1310から1315にて直交符号系発生手
段1320が発生する多重化用符号Code1,Cod
e2,Code3,Code4,Code5と乗積され
た後、加算回路1330で加算されて出力信号となる。
図1に示す第1の符号分割多重化手段130aは入力数
がパイロットチャネルを含めて6であるが、伝送帯域内
で割り当て可能な直交符号数がNである場合、最大Nま
での符号分割多重化が可能である。このことを図9中に
入力chと直交符号系発生手段1320が発生する多重
化用符号CodeN−1とを乗積器1316にて乗積す
る例で示した。
【0115】図8および図9に示す例では同一の周期を
有する陪直交信号は周期Tmcごとに直交する直交符号
が乗積されることにより符号多重化される。ここで、T
mcは図6(c)に示した符号間隔であり、この実施の
形態1においては系列長8のWalsh関数系列が全て
周期Tの第1の符号分割多重化手段130aに入力され
るからTmc=T/8となる。パイロットチャネルを含
むチャネル数が8を超える場合、8を超える系列長を有
する直交符号を用いる。この実施の形態1ではチャネル
数=6であるので、符号分割多重化のための直交符号の
系列長が8の場合について説明する。
【0116】図10は信号周期T、符号間隔Tmc、お
よび乗積される直交符号の間の時間関係を示す図であ
る。図10(a)に示す4ビットの送信データにより陪
直交変調された陪直交信号は、周期がTであり、系列長
8の符号系列であるから符号間隔Tmc=T/8とな
る。符号分割多重化を行う場合、陪直交信号の最少符号
単位で直交化させる必要があるから、図10(b)に示
すように、符号間隔Tmcの間に系列長8の直交符号の
1周期分が乗積されることになり、入力される陪直交信
号のそれぞれの符号の極性と無関係にN=8チャネルの
陪直交信号が符号分割多重化される。この場合、多重化
用の直交符号の符号間隔ToはTo=Tmc/Nとな
る。この実施の形態1ではN=8であるからTo=T/
64となる。図10(c)は図9に示す加算回路133
0への入力の一例を示している。
【0117】符号分割多重化に使用する直交符号系(図
8および図9のCode 0からCode N−1に対
応)としてWalsh関数系を使用する場合、直交符号
系発生手段1320は図11に示すように構成される。
図6(c)に示した直交信号発生手段1220との相違
点は、直交信号発生手段1220では入力データからW
alsh関数の1つが選択的に発生されるのに対し、図
11に示す直交符号系発生手段1320においては全W
alsh関数を同時に発生させる点にある。Walsh
関数系列W8(0)からW8(7)までは連続する符号
が、同一か反転か、連続する2つの符号が同一で繰り返
されるか反転して繰り返されるか、連続する4つの符号
が同一で繰り返されるか反転して繰り返されるかが全て
確定しているので、図6(c)に示した直交信号発生手
段1220のように論理積回路1224〜1226によ
る選択操作は必要なく、符号速度(1/To)の1/2
のクロックを入力する場合には1/2クロックを、符号
速度の1/2のクロックを入力しない場合にはHレベル
(論理的有意レベル)を、同様に符号速度の1/4クロ
ックを入力するか、しないかに応じて1/4のクロック
かHレベルかのいずれかを、符号速度の1/8クロック
を入力するか、しないかに応じて1/8クロックかHレ
ベルのいずれかをEXOR回路(排他的論理和回路)
3200から13207に入力することによりWals
h関数系列W8(0)からW8(7)を発生することが
できる。
【0118】以上のようにこの実施の形態1によれば、
複数の直交関数系を符号速度の1/2、1/4、1/8
のクロックとHレベル、および複数のEXOR回路によ
って簡単に得ることができる。また、符号速度の1/
2、1/4、1/8のクロックは符号速度クロックをカ
ウンタなどの分周回路に入力することにより簡単に得る
ことができる。さらに、直交関数系の数が16以上の場
合でも、同様な構成により簡単に直交関数系発生手段を
実現することができる。
【0119】図12は図2(a)に示した拡散変調部2
0およびキャリア変調部30の構成例を示す図である。
符号分割多重化手段130d(図1に示す実施の形態1
においては130aに対応)の出力信号は拡散変調部2
0aにおいてBPSK拡散変調器22aによってBPS
K拡散変調された後、キャリア変調部30aに入力さ
れ、D/A変換器31aにてD/A変換された後、BP
SK変調器33にてBPSK変調される。BPSK拡散
変調は、符号分割多重化手段130dが出力する符号分
割多重化信号がBPSK拡散変調器22aにてPN符号
PN−Iにより拡散変調されることにより行われる。図
13にBPSK拡散変調器の構成例を示す。BPSK変
調であるから拡散変調は乗積操作のみで良いので、送信
装置は簡単な構成で実現できる。また、受信装置におい
ても拡散符号を復調するための相関器を1つのPN符号
に関してだけ準備すれば良いから、受信装置を小型化す
ることができる。図14にBPSKキャリア変調器33
の構成例を示す。また、図12中には示されていない
が、キャリア変調部30aにおいては帯域制限を行うた
めに波形整形が行われる。ディジタルフィルタなどのデ
ィジタル処理で実現する場合はD/A変換器31aの前
に挿入され、SAWフィルタなどのアナログフィルタで
実現する場合にはD/A変換器31aの後に挿入され
る。
【0120】スペクトル拡散に使用されるPN符号系列
には、GOLD符号系列、M系列などのランダムな符号
系列が用いられる。スペクトル拡散用PN符号の符号速
度は符号分割多重化に使用された直交符号の符号速度以
上であれば良いが、陪直交信号、直交符号による多重化
等符号空間の効率的使用を考慮すると、符号分割多重化
に用いられた直交符号と同程度が望ましい。
【0121】また、PN符号にはデータ周期に比べて十
分長い周期を有する符号を使用する。というのは、符号
分割多重化された信号を受信機側で復調する際、符号分
割多重化に使用した周期以上であれば多重分離が可能で
あるが、移動体通信はマルチパスフェージングと呼ばれ
る特殊な環境下にあり、ビルなどで反射された信号の遅
延時間が符号分割多重化に使用した符号の周期以上であ
る場合、先行波と遅延波との区別ができないために符号
間干渉と呼ばれる信号伝送特性の劣化が生じるためであ
る。
【0122】これに対して、観測される遅延時間以上の
周期のPN符号を使用し、陪直交信号に対してはPN符
号を周期系列ではなく部分系列として乗積することによ
り、たとえ問題となる遅延時間以上の遅延波が存在した
としても、見掛け上異なるPN系列が乗積されているこ
とになるから、受信側で遅延波を容易に分離識別するこ
とが可能になる。この場合さらに、受信側においてRA
KE受信と呼ばれる分離識別した遅延波成分も復調情報
として使用する技術を導入することが可能となるので、
復調特性を改善することができる。
【0123】図15は図2(a)に示した拡散変調部2
0およびキャリア変調部30の他の構成例を示す図であ
る。符号分割多重化手段130e(図1に示す実施の形
態1においては130aに対応)の出力信号は拡散変調
部20bにて2分岐された後、BPSK拡散変調器22
b,22cにて異なるPN符号PN−I,PN−Qによ
ってそれぞれBPSK拡散変調される。拡散変調部20
bの2系統の出力はキャリア変調部30bに入力され、
D/A変換器31bおよび31cにてそれぞれD/A変
換された後、QPSK変調器34aにてQPSK変調さ
れる。図16にQPSKキャリア変調器34aの構成例
を示す。
【0124】図15に示すBPSK拡散変調器22b,
22cにてスペクトル拡散に用いる拡散符号PN−Iお
よびPN−Qは、図12に示したBPSK拡散変調器2
2aで使用する拡散符号PN−Iと同様な性質、符号速
度、周期の拡散符号であるが、2種類使用する点が異な
る。
【0125】図15に示す拡散変調部20bのように同
一の多重化信号を2種類のPN符号で拡散変調を行う
と、遅延波あるいは他の送信信号による干渉量を均一化
できる。というのは、BPSK信号の場合、遅延波ある
いは他の送信信号による干渉波と希望波とのキャリアの
位相差が±90度のときはキャリア軸で直交するから干
渉要因とはならないが、位相差が0度または180度の
ときは大きな干渉要因となる。位相差は一般にランダム
であるから、システムは位相差によって伝送品質が大き
く変化して不安定となるが、2種類のPN符号で拡散変
調すると干渉波と希望波との間の干渉量は位相差に依ら
ずに均一化されるからである。
【0126】図17は図2(a)に示した拡散変調部2
0およびキャリア変調部30のさらに他の構成例を示す
図である。2つの符号分割多重化手段130fおよび1
30g(図1に示す実施の形態1においては複数の13
0aに対応)の出力の符号分割多重化信号は拡散変調部
20cにおいて、それぞれ別個のBPSK拡散変調器2
2dおよび22eにて2種類のPN符号PN−I,PN
−QによってそれぞれBPSK拡散変調される。拡散変
調部20cの2系統の出力はキャリア変調部30cに入
力され、D/A変換器31dおよび31eにてそれぞれ
D/A変換された後、QPSK変調器34bにてQPS
K変調される。
【0127】図6では陪直交信号発生手段121,12
2aから125aが4データビットに対して1つの陪直
交信号を生成し、その系列長が8である場合を示した。
いま、6データビットに対して1つの陪直交信号を生成
する陪直交信号発生手段を用いたとすると得られる陪直
交信号の系列長は32となる。すなわち、5データビッ
トで32種類の系列信号を選択し、残りの1データビッ
トで系列の極性を決定する。陪直交信号を使用すると誤
り訂正符号と同様に伝送特性の改善を図ることができる
が、その一方で所要帯域幅が増大する。すなわち、4デ
ータビットで系列長8の場合は2倍(8/2)の帯域幅
増大であるが、6ビットで系列長32の場合は約5.3
倍(32/6)帯域幅が増大する。伝送帯域幅が固定さ
れている場合、この帯域幅の増大は図1に示した第1の
符号分割多重化手段130aにおける多重化数の減少を
引き起こす。
【0128】これに対して、図17に示すようにキャリ
ア変調としてQPSKを使用し、それぞれに符号分割多
重化手段130f,130gの出力を入力すると最大多
重化数は2倍に増大する。ただし、このことは直ちに同
時通信ユーザ数が2倍に増大することを意味しない。な
ぜならば、独立ユーザ数の増大は干渉電力の増大を招
き、所要伝送品質が得られないからである。しかしなが
ら、同一ユーザのデータ送信に系列長の長い陪直交信号
伝送を適用すると、系列長(あるいは見掛け上の多重
数)が増えても総合した送信データ1ビット当たりの送
信エネルギーは同一に保たれるから、総合干渉電力の増
大にはつながらず、逆に高品質な伝送特性が実現できる
から、所要送信電力の低減などが期待できる。
【0129】また、データ数や使用する陪直交信号が同
一の場合でも、多重化度を半分にして2つの多重化出力
信号として、それぞれ個別に拡散を行うことも考えられ
る。符号分割多重化の多重数を見ると、陪直交信号を用
いることにより4ビット情報が2値系列となり、そのま
ま多重化する場合に比べて多値レベル数が小さくなる効
果が既に得られているが、さらに多重度を2分割するか
ら符号分割多重化による多値レベル数をさらに小さくす
ることができる。
【0130】多値レベル数が小さくなると、ピーク電力
を低減することが可能となる。というのは、2値系列
(+1,−1)の平均電力は振幅の絶対値の2乗を2で
割った値となるから(1/2)となる。独立な情報を有
する同様な2値系列を4チャネル同時に送信する場合の
総合電力は4×(1/2)=2となる。一方、電力が2
である2値系列の振幅は(+2,−2)となる。したが
って、陪直交信号伝送を行う場合、(+2,−2)の振
幅レベルで伝送することになる。これに対して、(+
1,−1)の2値系列を4チャネル符号分割多重する場
合には、その合計振幅値は各チャネルの系列に依存する
から、全て+1の場合、全て−1の場合、3チャネルが
+1で残りが−1の場合のように全ての場合について調
べてみると、(+4,+2,0,−2,−4)のいずれ
かの振幅となる。送信電力を必要としない振幅0となる
場合がある一方で、+4、−4の振幅で送信する必要も
生じる。この場合のピーク電力は8となり、定常的に2
である陪直交信号伝送に比べて大きな値となる。
【0131】このように、ピーク電力を抑えることがで
きれば、アナログ部を構成する増幅器の線形性に対する
要求を緩和することができるから、送信装置の小型化や
低消費電力化が実現する。
【0132】図17において、スペクトル拡散に用いる
拡散符号については図15の場合と同様である。すなわ
ちスペクトル拡散に使用するPN符号系列には、GOL
D符号系列、M系列などのランダムな符号系列を用い
る。符号速度は符号分割多重化に用いた直交符号の符号
速度以上であれば良いが、陪直交信号、直交符号による
多重化等符号空間の効率的使用を考慮すると、符号分割
多重化に用いられた直交符号と同程度が望ましい。ま
た、PN符号にはデータ周期に比べて十分長い周期を有
する符号を使用する。
【0133】図18は図2に示した拡散変調部20およ
びキャリア変調部30のさらに他の構成例を示す図であ
る。2つの符号分割多重化手段130hおよび130i
(図1に示す実施の形態1では複数の130aに対応)
の出力の符号分割多重化信号は拡散変調部20d内のQ
PSK拡散変調器24にて2種類のPN符号PN−Iお
よびPN−QによってQPSK拡散変調される。拡散変
調部20dの2系統の出力はキャリア変調部30dに入
力され、D/A変換器31fおよび31gにてそれぞれ
D/A変換された後、QPSK変調器34cにてQPS
K変調される。QPSK拡散変調器34cの構成例を図
19に示す。2つの符号分割多重化信号D−IおよびD
−Qは、2つの拡散符号PN−IおよびPN−Qにより
図19に示す組合せで、乗算、加算されて2つの出力と
なる。D−I信号、D−Q信号をそれぞれdI,dQ、
2つの拡散符号PN−I,PN−QをPNI,PNQと
表記すると、入力信号は複素信号表現でdI+jdQと
表せる。QPSK拡散変調は、この入力信号に対してP
NI+jPNQを乗積した後、実数成分を同相軸成分と
し、虚数成分を直交軸成分として出力する。すなわち、 (dI+jdQ)×(PNI+jPNQ) =(dI×PNI−dQ×PNQ)+j(dI×PNQ+dQ×PNI) と計算される。図19は乗積と乗積結果の加算の組合せ
を示したものである。
【0134】図18に示すように2つの多重化データに
QPSK拡散変調を行う場合も図15に示したものと同
様に干渉量を均一化できる。すなわち、図17に示した
ように1つの多重化信号に対して拡散変調がBPSKの
場合、2つの多重化信号はそれぞれ独立な信号であるか
ら、干渉成分の位相差によって一方の成分はほとんど影
響を受けずに他方の成分が大きな影響を受けるような場
合が存在する。そこで、図18に示すように2つの拡散
符号により拡散変調を行うと干渉成分の位相差に起因す
る影響のバラ付きを均一化できる。また、図18に示す
ように2つの符号分割多重化信号を生成することは、図
17で示したのと同様な効果がある。すなわち、キャリ
ア変調としてQPSKを使用し、それぞれに符号分割多
重化手段130h,130iの出力を入力すると最大多
重化数は2倍に増大する。このことは同時通信ユーザ数
が2倍に増大することを意味しないが、所要送信電力の
低減などが実現する。また、符号分割多重化による多値
レベル数をさらに小さくすることができるから、ピーク
電力を低減することが可能となる。この結果、アナログ
部を構成する増幅器の線形性に対する要求を緩和するこ
とができるから、送信装置の小型化や低消費電力化が実
現する。
【0135】実施の形態2. 図20は図2(a)に示した多重化部10の他の構成を
示す図であり、図において、10bは多重化部、100
はパイロットチャネル(pilot)の入力端子、10
1から104は低速データD1からD4の入力端子、1
05,106は中速データの入力端子、107は高速デ
ータの入力端子、108,109は高速データの入力端
子、112は第2の時分割多重化手段TDM(B),1
22b,123b,124b,125bは陪直交信号発
生手段BORT、126は第2の符号分割多重化手段C
DM(B)、130bは第1の符号分割多重化手段、1
40は出力端子、1010から1013は低速データD
9からD12の入力端子である。図20に示す多重化部
10bにおいては、通信要求に応じて時分割多重化後陪
直交変調する中速レート、時分割多重化せず陪直交変調
する高速レート、2段階の符号分割多重化を行う低速レ
ートの各データ数を適宜割り当てることができる。
【0136】次に動作について説明する。中速レートの
データD5,D6は第2の時分割多重化手段112にて
時分割多重化され、高速レート(D7,D8)と同一レ
ートとなり、それぞれ陪直交信号発生手段122bから
125bにて陪直交信号に変換された後、第1の符号分
割多重化手段130bに入力される。第2の時分割多重
化手段112には中速レート(D5,D6)だけが入力
される点が、図1に示した実施の形態1による第1の時
分割多重化手段110と異なる。一方、低速レートのデ
ータD1からD4、D9からD12は陪直交信号に変換
されず、第2の符号分割多重化手段126にて符号速度
が陪直交信号の符号速度と同一になるように予め符号分
割多重化される。その後、第1の符号分割多重化手段1
30bに入力され、時分割多重化後陪直交信号に変換さ
れた中速レートのデータD5,D6、および直接、陪直
交信号に変換された高速レートのデータD7,D8など
と符号分割多重化される。
【0137】図20に示す多重化部10bに入力される
低速レートのデータD1からD4、中速レートのデータ
D5,D6、および高速レートのデータD7,D8の速
度関係は図3(a)から(i)に示したものと同一であ
る。この実施の形態2で新たに端子1010から101
3に入力される低速レートのデータD9からD12の速
度は、低速レートのデータD1からD4と同一である。
すなわち、速度関係は図3(a)から(d)に示したも
のと同一である。
【0138】第2の時分割多重化手段112における中
速レートの時分割多重化方法は図4(b)と同一であ
る。すなわち、中速レートのデータD5,D6は高速レ
ートのデータD7,8Dのレートと同一になるように時
間圧縮される。
【0139】陪直交信号発生手段122bから125b
の動作および装置構成は図6(a)から図6(c)と同
一である。また、それぞれの出力は図7(b)から図7
(e)が同一である。すなわち、2値系列の陪直交信号
を4ビットデータから生成する構成であるから、簡単に
生成することができ、ハードウェアの規模を小さくする
ことができる。
【0140】図21に第2の符号分割多重化手段126
による低速レートのデータD1からD4、D9からD1
2の多重化の方法を示す。低速レートのデータD1から
D4、D9からD12に対して多重化用の符号Code
w8(0),Code w8(1),Code w8
(2),Code w8(3),Code w8
(4),Code w8(5),Code w8
(6),Code w8(7)が割り当てられ、それぞ
れ入力データと乗積された後加算される。低速レートの
データであるため、各データの持続時間はTである。図
22に第2の符号分割多重化手段126の構成例を示
す。基本的な構成は図9に示した第1の符号分割多重化
手段130aと同じである。すなわち、低速レートのデ
ータD1からD4、D9からD12と、直交符号系発生
手段1270が発生する多重化用符号Codew8
(0),Code w8(1),Code w8
(2),Code w8(3),Code w8
(4),Code w8(5),Code w8
(6),Code w8(7)とが乗積器1260から
1267にて乗積された後、加算回路1280にて加算
されて出力される。
【0141】第2の符号分割多重化手段126における
多重化数は上限が陪直交信号発生手段122bから12
5bで使用される陪直交信号の符号系列数と同一にな
る。図6に示した例では陪直交信号として系列長8の符
号を使用しているが、その場合図20に示すこの実施の
形態2による第2の符号分割多重化手段126に系列長
として最大で8の符号を用いることができ、多重化数の
上限も8となる。すなわち、多重化に用いる直交符号は
最大8種類用意され、その符号速度は8/Tとなる。実
際には、通信要求に応じて多重化数の上限8以下で必要
な数の多重化を行う。なお、陪直交信号に使用する符号
の系列長が変化すれば、それに応じて多重化数の上限
(陪直交信号の系列長に相当)も変化する。
【0142】第2の符号分割多重化手段126は基本的
な構成が図9に示した第1の符号分割多重化手段130
aと同一ではあるが、入力データの種類、動作速度、多
重化数の上限に対する制約などが異なる。直交符号系発
生手段1270においても、簡単な構成で実現できるこ
とからWalsh関数系を用いるのが望ましく、この実
施の形態2においてもWalsh関数を用いる方法を説
明する。
【0143】Walsh関数を発生させる直交符号系発
生手段の基本構成は図11に示した直交符号系発生手段
1320と同じである。ただし、動作速度が異なるので
入力されるクロック速度が異なる。基本となる符号速度
は(8/T)であり(1/Tmc)に一致する。したが
って、3種類のクロックはそれぞれ(1/Tmc)の1
/2倍、1/4倍、1/8倍のクロックである。動作速
度が異なるので図21および図22においてはWals
h関数の表示をw8(0)からw8(7)として、第1
符号分割多重化手段130bで用いるWalsh関数
W8(0)からW8(7)と区別している。
【0144】図20に示す実施の形態2の第1の符号分
割多重化手段130bによる多重化方法を図23に示
す。中速レートのデータB5,B6および高速レートの
データB7,B8に関しては、図8に示した実施の形態
1の第1の符号分割多重化手段130aによる多重化方
法と同様であり、装置構成も図9に示した実施の形態1
のものと同様である。ただし、図9の時分割多重後陪直
交信号に変換されたTDM1に相当する信号は、第2の
符号分割多重化手段126によって多重化された低速レ
ートの信号に変更される。
【0145】図20に示す多重化部10bを構成する第
2の符号分割多重化手段126と第1の符号分割多重化
手段130bとのタイミング関係を図24に示す。第1
符号分割多重化手段130bおよび第2の符号分割多
重化手段126で同一のWalsh関数を用いている
が、動作速度が異なるからそれぞれ混同なく多重化が実
現される。
【0146】図24において、図24(a)は低速デー
タD2の1ビットを示し、ここではD2=+1の場合を
示している。図24(b)は第2の符号分割多重化手段
126で低速データD2の多重化に用いる多重化符号を
示している。すなわち、D2に割り当てられる多重化符
号はw8(1)であり、系列長8、周期T、符号間隔T
/8(=Tmc)である。図24(c)は第1の符号分
割多重化手段130bにおいて、第2の符号分割多重化
手段126の出力の多重化信号に割り当てられる直交符
号を示している。D2を含む符号分割多重化された低速
データにはW8(1)(図23におけるCode1に対
応)が割り当てられ、系列長8、周期T/8(=Tm
c)、符号間隔To(=Tmc/8)である。図24
(d)は陪直交信号発生手段122bが発生する陪直交
信号の一例を示し、図23においてCode2で多重化
される陪直交信号の1つを示している。この例は系列長
8、周期T、符号間隔(Tmc=T/8)であり、陪直
交信号としては+W8(1)でる。この陪直交信号+W
8(1)は入力データ(d3,d2,d1,d0)が
(0,0,1,0)=(+1,+1,−1,+1)の場
合の出力である。図24(e)は第1の符号分割多重化
手段130bで図24(d)に割り当てられる直交符号
を示し、図23のCode2(W8(2)に対応)の符
号を示しており、周期Tmc(=T/8)、系列長8、
符号間隔To(=Tmc/8=T/64)である。
【0147】第1の符号分割多重化手段130bにおい
て、例えば図24(c)あるいは図24(e)のように
周期Tmc内で直交する直交符号をそれぞれ図24
(b)あるいは図24(d)と乗積した後加算すること
により多重化できることは、図8から図10において説
明したとおりである。ところが、図24(c)に示す符
号は第2の符号分割多重化手段126の出力信号に対し
て共通に乗積される符号であるから、第2の符号分割多
重化手段126で多重化された信号に対しては識別する
ことができない。しかしながら、第2の符号分割多重化
手段126においては、周期Tの多重化符号であるw8
(0)からw8(7)のいずれかが乗算されているの
で、周期Tmcでの識別は不可能でも、周期Tに渡って
観測することによって識別が可能となるから、符号分割
多重化が実現される。
【0148】図20に示す多重化部10bと図2に示し
た多重化部10aとの違いは、図20に示す多重化部1
0bでは低速レートのデータが陪直交信号に変換されな
い点にある。ところで、データ通信において音声データ
は比較的低速であり、また、伝送品質に関連した所要誤
り率は10-3(誤り訂正復号後)程度であると言われて
いる。一方、画像、コンピュータなどのデータは比較的
高速であるとともに所要誤り率は10-5(誤り訂正復号
後)程度であると言われている。つまり、高速レートの
データほど高品質な伝送特性が要求され、低速レートの
データに対する伝送特性の要求は高速レートのデータに
比べて多少緩和される。
【0149】図20に示す多重化部10bは図1に示し
た多重化部10aと同様に中速レートデータにも高速レ
ートデータと同様に陪直交信号伝送を適用できるから、
高品質なデータ伝送を柔軟に行うことができるととも
に、以上のような状況下においてレートに応じた伝送品
質を提供できる。また、伝送特性の要求が緩和される低
速レートのデータは陪直交信号に変換しないから、多重
化数をより多く確保できる効果もある。さらに、低速レ
ートに対する多重化数は図1に示す多重化部10aと同
数に設定し、残りの割り当て可能な符号分割多重化に使
用する直交符号をデータ伝送を高品質するための陪直交
信号に使用することも可能である。
【0150】拡散変調部20およびキャリア変調部30
の装置構成としては、図1に示した多重化部10aを用
いるときと同様に、図12の構成、図15の構成、図1
7の構成、および図18の構成がある。すなわち、図1
2の構成によれば、第1の符号分割多重化手段130b
の出力をBPSK拡散変調した後BPSKキャリア変調
する。図15の構成によれば、第1の符号分割多重化手
段130bの出力を2種類のPN符号PN−I、PN−
QでBPSK拡散変調した後QPSKキャリア変調す
る。図17の構成によれば、第1の符号分割多重化手段
130bの2系統の出力を2種類のPN符号PN−I,
PN−QでBPSK拡散変調した後QPSKキャリア変
調する。図18の構成によれば、第1の符号分割多重化
手段130bの2系統の出力を2種類のPN符号PN−
I,PN−QでQPSK拡散変調した後QPSKキャリ
ア変調する。
【0151】図20に示す多重化部10bでは、図1に
示した多重化部10aと上記の構成をそれぞれ組み合わ
せることにより得られた効果に加えて、図1に示した多
重化部10aから図20に示す多重化部10bに変更し
たことにより、通信要求に応じて時分割多重化後陪直交
変調する中速レート、時分割多重化せず陪直交変調する
高速レート、2段階の符号分割多重化を行う低速レート
の各データ数を適宜割り当てることができるようにな
る。
【0152】実施の形態3. 図25は実施の形態3による図2(a)に示した多重化
部10を示す図であり、図において、10cは多重化
部、100はパイロットチャネル(pilot)の入力
端子、101から104は低速データD1からD4の入
力端子、1010から1013は低速データD9からD
12の入力端子、105,106は中速データD5,D
6の入力端子、107は高速データD7の入力端子、1
08,109は高速データD8の入力端子、114は
3の時分割多重化手段TDM(C),122c,123
c,124c,125cは陪直交信号発生手段BOR
T、127は第3の符号分割多重化手段CDM(C)、
130cは第1の符号分割多重化手段CDM(A)、1
40は出力端子である。図25に示す多重化部10cに
おける各入力端子100から104、1010から10
13、105から109の配置は図20に示した多重化
部10bと同じである。図25に示す多重化部において
は、チャネルは通信要求に応じて、時分割多重化後陪直
交信号に変換する中速レート、時分割多重化せずに陪直
交信号に変換する高速レート、時分割多重化後2段階の
符号分割多重化を行う低速レートに分かれるが、チャネ
ルに割り当てるデータ数は適宜選択することができる。
【0153】次に動作について説明する。低速レートの
データD1からD4、D9からD12および中速レート
のデータD5,D6は第3の時分割多重化手段114に
入力され、それぞれのレートごとに時分割多重化され、
時分割多重化されない高速レートのデータD7,D8と
同一レートとなる。図25に示す第3の時分割多重化手
段114と図1に示した第1の時分割多重化手段110
との違いは、第1の時分割多重化手段110は中速レー
トのデータD5,D6と低速レートのデータD1からD
4とを時分割多重化することを許容したが、第3の時分
割多重化手段114は中速レートのデータD5,D6
と、低速レートとのデータD1からD4、D9からD1
2とを時分割多重化することを許容しない点である。
【0154】時分割多重化された中速レートのデータお
よび時分割多重化されない高速レートのデータはそれぞ
れ陪直交信号発生手段122cから125cにて陪直交
信号に変換される。また、低速レートのデータは時分割
多重後、第3の符号分割多重化手段127にて符号分割
多重化される。第3の符号分割多重化手段127と図2
0に示した第2の符号分割多重化手段126との違い
は、多重化数が異なることである。すなわち、最大多重
化数の上限が、第2の符号分割多重化手段126では陪
直交符号化手段122bから125bが用いる陪直交信
号の符号系列数であったのに対し、第3の符号分割多重
化手段127ではさらに、陪直交信号の符号系列数を第
3の時分割多重化手段114で行った多重化数で除した
値になる。この実施の形態3では、低速レートのデータ
のレートは時分割多重化後、高速レートと同一になるか
ら見かけ上4Rになっているが、多重化数が4であるの
で、第3の符号分割多重化手段127における符号分割
多重化数の上限は2(=8/4)となる。
【0155】第3の符号分割多重化手段127で行われ
る多重化の方法も図22あるいは図24で示した構成あ
るいは方法と基本的に同一である。異なるのは、用意さ
れる直交符号が、多重化数が2であるので、系列長2、
周期T/4、符号間隔T/8を有する2種類の直交符号
である点である。図26(a)に第3の符号分割多重化
手段127における多重化の方法を示す。比較のため
に、図26(b)に陪直交信号発生手段122cの出力
を示す。
【0156】図25に示す第1の符号分割多重化手段1
30cにおける多重化の方法を図27に示す。第3の時
分割多重化手段114および第3の符号分割多重化手段
127を介した低速レートD1からD4、D9からD1
2以外の中速レートB5,B6および高速レートB7,
B8は、図20に示した第1の符号分割多重化手段13
0bにおける多重化方法を示す図23と同様である。
1の符号分割多重化手段130cにて多重化のために割
り当てられる符号は、第3の符号分割多重化手段127
で多重化された信号に対しては共通の符号(Code
1)であるが、周期T/4の直交符号w2(0)とw2
(1)とで識別可能である。
【0157】図25に示す多重化部10cと図20に示
した多重化部10bとの違いは、多重化部10cでは第
3の時分割多重化手段114によって全データのレート
が高速レートと同一レートに統一されているので、第1
符号分割多重化手段130cで多重化される際の各入
力系列の振幅が同一となる点である。すなわち、図23
と図27とを比較すると図23では低電力の低速データ
が8つに多重化されるのに対し、図27では陪直交信号
と同電力の低速データが2つに多重化される点にある。
総合電力が同一でも多重化後のピーク電力は多重数が多
いほど変動幅が多くなるから、図25の多重化手段を用
いることにより、図20に示す第3の符号分割多重化手
段127を用いる効果に加え、増幅器の線形性に対する
要求条件が緩和される結果、送信装置の小型化や低消費
電力化が実現する。
【0158】図2(a)に示した拡散変調部20、キャ
リア変調部30の構成としては、図20に示した多重化
部10bを用いるときと同様に、図12の構成、図15
の構成、図17の構成、図18の構成がある。すなわ
ち、図12の構成によれば、第1の符号分割多重化手段
130cの出力をBPSK拡散変調した後BPSKキャ
リア変調する。図15の構成によれば、第1の符号分割
多重化手段130cの出力を2種類のPN符号PN−
I,PN−QでBPSK拡散変調した後QPSKキャリ
ア変調する。図17の構成によれば、第1の符号分割多
重化手段130cの2系統の出力を2種類のPN符号P
N−I,PN−QでBPSK拡散変調した後QPSKキ
ャリア変調する。図18の構成によれば、第1の符号分
割多重化手段130cの2系統の出力を2種類のPN符
号PN−I,PN−QでQPSK拡散変調した後QPS
Kキャリア変調する。
【0159】図25に示す多重下部10cにこれらの構
成を加えることにより、図20に示す多重化部10bを
採用したときに得られた、通信要求に応じて時分割多重
化後陪直交変調する中速レート、時分割多重化せず陪直
交変調する高速レート、2段階の符号分割多重化を行う
低速レートの各データ数を適宜割り当てることができる
ようになることに加え、図25に示す多重下部10cに
特有な、すなわちチャネルは通信要求に応じて時分割多
重化後陪直交信号に変換する中速レート、時分割多重化
せずに陪直交信号に変換する高速レート、時分割多重化
後2段階の符号分割多重化を行う低速レートに分かれる
が、チャネルに割り当てるデータ数は適宜選択すること
ができるようになる。
【0160】
【発明の効果】以上のように、請求項1記載の発明によ
れば、第1のデータ信号を多重化し、多重化信号を拡散
符号系列を用いて拡散変調し、拡散変調した信号によっ
てキャリア変調を行った後に送信するスペクトル拡散通
信装置を、低速レートデータおよび中速レートデータを
時分割多重化する第1の時分割多重化手段と、時分割多
重化されたデータおよび時分割多重化されていない高速
レートデータを陪直交信号に変換する陪直交信号発生手
段と、前記陪直交信号を符号分割多重化する第1の符号
分割多重化手段とを備えるように構成したので、中速レ
ートデータおよび低速レートデータにも高速レートデー
タと同様に陪直交信号伝送を適用できるから、高品質な
データ伝送を柔軟に行うことができる効果がある。
【0161】請求項2記載の発明によれば、陪直交信号
発生手段が直交信号としてWalsh関数を使用するよ
うに構成したので、多重化用直交符号を簡易に生成する
ことができるから、ハードウェアの規模を小さくできる
効果がある。
【0162】請求項3記載の発明によれば、第1の符号
分割多重化手段が多重化直交符号としてWalsh関数
を使用するように構成したので、多重化用直交符号を簡
易に生成することができるから、ハードウェアの規模を
小さくできる効果がある。
【0163】請求項4記載の発明によれば、陪直交信号
発生手段が直交信号としてWalsh関数を使用し、第
1の符号分割多重化手段が多重化直交符号としてWal
sh関数を使用するように構成したので、多重化用直交
符号を簡易に生成することができるから、ハードウェア
の規模を小さくできる効果がある。
【0164】請求項5記載の発明によれば、拡散変調に
使用する拡散符号系列がデータ周期に比べて十分長い符
号周期を有するように構成したので、先行波と遅延波の
分離識別性能を高めることができる効果がある。
【0165】請求項6記載の発明によれば、拡散変調が
多重化信号に対して2相位相変調を行うものであり、キ
ャリア変調が2相位相変調であるように構成したので、
拡散変調およびキャリア変調を乗積操作だけで行うこと
ができるから、送受信装置を簡易な構成で実現できる効
果がある。
【0166】請求項7記載の発明によれば、拡散変調が
多重化信号に対して4相位相変調を行うものであり、キ
ャリア変調が4相位相変調であるように構成したので、
遅延波あるいは他の送信信号による干渉量を均一化でき
るから、伝送品質を高めることができる。
【0167】請求項8記載の発明によれば、拡散変調が
2つの多重化信号に対して2相位相変調を行うものであ
り、キャリア変調が4相位相変調であるように構成した
ので、送受信装置を簡易な構成で実現できるとともに伝
送品質あるいは伝送効率を高めることができる効果があ
る。また、ピーク電力を低減できるから、装置の小型化
や低消費電力化を実現できる効果がある。
【0168】請求項9記載の発明によれば、拡散変調が
2つの多重化信号に対して4相位相変調を行うものであ
り、キャリア変調が4相位相変調であるように構成した
ので、遅延波あるいは他の送信信号による干渉量を均一
化できるから、伝送品質あるいは伝送効率を高めること
ができる効果がある。また、ピーク電力を低減できるか
ら、装置の小型化や低消費電力化を実現できる効果があ
る。
【0169】請求項10記載の発明によれば、データ信
号を多重化し、多重化信号を拡散符号系列を用いて拡散
変調し、拡散変調した信号によってキャリア変調を行っ
て送信するスペクトル拡散通信装置を、低速レートデー
タを符号分割多重化する第2の符号分割多重化手段と、
中速レートデータを時分割多重化する第2の時分割多重
化手段と、時分割多重化されたデータおよび高速レート
データを陪直交信号に変換する陪直交信号発生手段と、
符号分割多重化された信号および前記陪直交信号を符号
分割多重化する第1の符号分割多重化手段とを備えるよ
うに構成したので、中速レートデータにも高速レートデ
ータと同様に陪直交信号伝送を適用できるから、レート
に応じた所要品質を得ることのできるデータ伝送を柔軟
に行える効果がある。
【0170】請求項11記載の発明によれば、陪直交信
号発生手段が直交信号としてWalsh関数を使用する
ように構成したので、多重化用直交符号を簡易に生成す
ることができるから、ハードウェアの規模を小さくでき
る効果がある。
【0171】請求項12記載の発明によれば、第1およ
び第2の符号分割多重化手段が多重化直交符号としてW
alsh関数を使用するように構成したので、多重化用
直交符号を簡易に生成することができるから、ハードウ
ェアの規模を小さくできる効果がある。
【0172】請求項13記載の発明によれば、陪直交信
号発生手段が直交信号としてWalsh関数を使用し、
第1および第2の符号分割多重化手段が多重化直交符号
としてWalsh関数を使用するように構成したので、
多重化用直交符号を簡易に生成することができるから、
ハードウェアの規模を小さくできる効果がある。
【0173】請求項14記載の発明によれば、拡散変調
に使用する拡散符号系列がデータ周期に比べて十分長い
符号周期を有するように構成したので、先行波と遅延波
の分離識別性能を高めることができる効果がある。
【0174】請求項15記載の発明によれば、拡散変調
が多重化信号に対して2相位相変調を行うものであり、
キャリア変調が2相位相変調であるように構成したの
で、拡散変調およびキャリア変調を乗積操作だけで行う
ことができるから、送受信装置を簡易な構成で実現でき
る効果がある。
【0175】請求項16記載の発明によれば、拡散変調
が多重化信号に対して4相位相変調を行うものであり、
キャリア変調が4相位相変調であるように構成したの
で、遅延波あるいは他の送信信号による干渉量を均一化
できるから、伝送品質を高めることができる。
【0176】請求項17記載の発明によれば、拡散変調
が2つの多重化信号に対して2相位相変調を行うもので
あり、キャリア変調が4相位相変調であるように構成し
たので、送受信装置を簡易な構成で実現できるとともに
伝送品質あるいは伝送効率を高めることができる効果が
ある。また、ピーク電力を低減できるから、装置の小型
化や低消費電力化を実現できる効果がある。
【0177】請求項18記載の発明によれば、拡散変調
が2つの多重化信号に対して4相位相変調を行うもので
あり、キャリア変調が4相位相変調であるように構成し
たので、遅延波あるいは他の送信信号による干渉量を均
一化できるから、伝送品質あるいは伝送効率を高めるこ
とができる効果がある。また、ピーク電力を低減できる
から、装置の小型化や低消費電力化を実現できる効果が
ある。
【0178】請求項19記載の発明によれば、データ信
号を多重化し、多重化信号を拡散符号系列を用いて拡散
変調し、拡散変調した信号によってキャリア変調を行っ
て送信するスペクトル拡散通信装置を、低速レートデー
タおよび中速レートデータを各々のレートごとに時分割
多重化する第3の時分割多重化手段と、時分割多重化さ
れた低速レートデータを符号分割多重化する第3の符号
分割多重化手段と、時分割多重化された中速レートデー
タおよび時分割多重化されていない高速レートデータを
陪直交信号に変換する陪直交信号発生手段と、符号分割
多重化された信号および前記陪直交信号を符号分割多重
化する第1の符号分割多重化手段とを備えるように構成
したので、中速レートデータにも高速レートデータと同
様に陪直交信号伝送を適用できるから、レートに応じた
所要品質を得ることのできるデータ伝送を柔軟に行える
効果がある。
【0179】請求項20記載の発明によれば、陪直交信
号発生手段が直交信号としてWalsh関数を使用する
ように構成したので、多重化用直交符号を簡易に生成す
ることができるから、ハードウェアの規模を小さくでき
る効果がある。
【0180】請求項21記載の発明によれば、第1の符
号分割多重化手段が多重化直交符号としてWalsh関
数を使用するように構成したので、多重化用直交符号を
簡易に生成することができるから、ハードウェアの規模
を小さくできる効果がある。
【0181】請求項22記載の発明によれば、陪直交信
号発生手段が直交信号としてWalsh関数を使用し、
第1の符号分割多重化手段が多重化直交符号としてWa
lsh関数を使用するように構成したので、多重化用直
交符号を簡易に生成することができるから、ハードウェ
アの規模を小さくできる効果がある。
【0182】請求項23記載の発明によれば、拡散変調
に使用する拡散符号系列がデータ周期に比べて十分長い
符号周期を有するように構成したので、先行波と遅延波
の分離識別性能を高めることができる効果がある。
【0183】請求項24記載の発明によれば、拡散変調
が多重化信号に対して2相位相変調を行うものであり、
キャリア変調が2相位相変調であるように構成したの
で、拡散変調およびキャリア変調を乗積操作だけで行う
ことができるから、送受信装置を簡易な構成で実現でき
る効果がある。
【0184】請求項25記載の発明によれば、拡散変調
が多重化信号に対して4相位相変調を行うものであり、
キャリア変調が4相位相変調であるように構成したの
で、遅延波あるいは他の送信信号による干渉量を均一化
できるから、伝送品質を高めることができる。
【0185】請求項26記載の発明によれば、拡散変調
が2つの多重化信号に対して2相位相変調を行うもので
あり、キャリア変調が4相位相変調であるように構成し
たので、送受信装置を簡易な構成で実現できるとともに
伝送品質あるいは伝送効率を高めることができる効果が
ある。また、ピーク電力を低減できるから、装置の小型
化や低消費電力化を実現できる効果がある。
【0186】請求項27記載の発明によれば、拡散変調
が2つの多重化信号に対して4相位相変調を行うもので
あり、キャリア変調が4相位相変調であるように構成し
たので、遅延波あるいは他の送信信号による干渉量を均
一化できるから、伝送品質あるいは伝送効率を高めるこ
とができる効果がある。また、ピーク電力を低減できる
から、装置の小型化や低消費電力化を実現できる効果が
ある。
【0187】請求項28記載の発明によれば、陪直交信
号発生手段が、入力データを所定のパラレルデータに変
換するシリアル−パラレル変換器と、変換されたパラレ
ルデータの1つのデータビットを除いたデータビットに
応じて直交関数系列の中から1つの直交関数を選択し直
交信号として出力する直交信号発生手段と、1つの入力
データビットと直交信号との排他的論理和をとって陪直
交信号を得る第2の排他的論理和回路とを備えるように
構成したので、容易に生成できるクロックと入力データ
とだけで必要とする直交信号を生成できるようになる
ら、ハードウェア構成を簡易化することができる効果が
ある。
【0188】 請求項29記載の発明によれば、直交関数
の符号速度に対応するクロックを2分周するごとに得ら
れる各クロックと入力された各データビットとの論理積
をとるそれぞれ対応した複数の論理積回路と、複数の論
理積回路が出力する複数の出力値の排他的論理和をとっ
て直交信号を出力する第1の排他的論理和回路とを備え
るように構成したので、生成が容易なクロックと入力デ
ータとだけで必要とする陪直交信号を生成できるから、
ハードウェア構成を簡易化することができる効果があ
る。
【0189】 請求項30記載の発明によれば、第1の符
号分割多重化手段が、互いに直交する複数の直交符号系
列を同時に発生する直交符号系発生手段と、入力される
陪直交信号と直交符号系列をそれぞれ乗積する複数の乗
積器と、これら乗積器の全出力を加算し多重化出力を得
る加算回路とを備え、直交符号系発生手段が、直交符号
の符号速度に対応するクロックを2分周するごとに得ら
れる複数のクロックと論理的有意レベルとが構成する互
いに異なる全ての組合せのうち1つを入力し、組合せ入
力値の排他的論理和をとる複数の排他的論理和回路を有
するように構成 したので、生成が容易なクロックと入力
データとだけで必要とする、互いに直交する複数の直交
符号系を同時に生成できるから、ハードウェア構成を簡
易化することができる効果がある。
【0190】 請求項31記載の発明によれば、第1およ
び第2の符号分割多重化手段の少なくとも1つが、互い
に直交する複数の直交符号系列を同時に発生する直交符
号系発生手段と、入力される陪直交信号と直交符号系列
をそれぞれ乗積する複数の乗積器と、これら乗積器の全
出力を加算し多重化出力を得る加算回路とを備え、直交
符号系発生手段が、直交符号の符号速度に対応するクロ
ックを2分周するごとに得られる複数のクロックと論理
的有意レベルとが構成する互いに異なる全ての組合せの
うち1つを入力し、組合せ入力値の排他的論理和をとる
複数の排他的論理和回路を有するように構成したので、
生成が容易なクロックと入力データとだけで必要とす
る、互いに直交する複数の直交符号系を同時に生成でき
るから、ハードウェア構成を簡易化することができる効
果がある。
【0191】 請求項32記載の発明によれば、第1乃至
第3の符号分割多重化手段の少なくとも1つが、互いに
直交する複数の直交符号系列を同時に発生する直交符号
系発生手段と、入力される陪直交信号と直交符号系列を
それぞれ乗積する複数の乗積器と、これら乗積器の全出
力を加算し多重化出力を得る加算回路とを備え、直交符
号系発生手段が、直交符号の符号速度に対応するクロッ
クを2分周するごとに得られる複数のクロックと論理的
有意レベルとが構成する互いに異なる全ての組合せのう
ち1つを入力し、組合せ入力値の排他的論理和をとる複
数の排他的論理和回路を有するように構成したので、生
成が容易なクロックと入力データとだけで必要とする、
互いに直交する複数の直交符号系を同時に生成できるか
ら、ハードウェア構成を簡易化することができる効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1による多重化部を示
す図である。
【図2】 この発明の実施の形態1から実施の形態3に
おけるスペクトル拡散通信装置の全体構成を示す図であ
る。
【図3】 この発明の実施の形態1による多重化部に入
力されるデータの速度関係を示す図である。
【図4】 この発明の実施の形態1による時分割多重化
手段の動作を示す図である。
【図5】 この発明の実施の形態1による時分割多重化
手段の他の動作を示す図である。
【図6】 この発明の実施の形態1から実施の形態3に
よる陪直交信号発生手段の詳細を示す図である。
【図7】 この発明の実施の形態1による陪直交信号発
生手段の出力を示す図である。
【図8】 この発明の実施の形態1による第1の符号分
割多重化手段の動作を示す図である。
【図9】 この発明の実施の形態1から実施の形態3に
よる第1の符号分割多重化手段の構成を示す図である。
【図10】 この発明の実施の形態1から実施の形態3
による第1の符号分割多重化手段の動作を示す図であ
る。
【図11】 この発明の実施の形態1から実施の形態3
による第1の符号分割多重化手段内の直交符号系発生手
段の例を示す図である。
【図12】 この発明の実施の形態1から実施の形態3
における拡散変調部およびキャリア変調部の構成例を示
す図である。
【図13】 この発明の実施の形態1から実施の形態3
におけるBPSK拡散変調器の構成例を示す図である。
【図14】 この発明の実施の形態1から実施の形態3
におけるBPSKキャリア変調器の構成例を示す図であ
る。
【図15】 この発明の実施の形態1から実施の形態3
における拡散変調部およびキャリア変調部の他の構成例
を示す図である。
【図16】 この発明の実施の形態1から3によるQP
SKキャリア変調器の構成を示す図である。
【図17】 この発明の実施の形態1から実施の形態3
における拡散変調部およびキャリア変調部のさらに他の
構成を示す図である。
【図18】 この発明の実施の形態1から実施の形態3
における拡散変調部およびキャリア変調部のさらに他の
構成を示す図である。
【図19】 この発明の実施の形態1から実施の形態3
におけるQPSK拡散変調器の構成例を示す図である。
【図20】 この発明の実施の形態2による多重化部の
構成例を示す図である。
【図21】 この発明の実施の形態2による第2の符号
分割多重化手段の動作例を示す図である。
【図22】 この発明の実施の形態2による第2の符号
分割多重化手段内の陪直交信号発生手段の構成例を示す
図である。
【図23】 この発明の実施の形態2による第1の符号
分割多重化手段の動作例を示す図である。
【図24】 この発明の実施の形態2による第2の符号
分割多重化手段と第1の符号分割多重化手段とのタイミ
ング関係を示す図である。
【図25】 この発明の実施の形態3による多重化部の
構成例を示す図である。
【図26】 この発明の実施の形態3による第3の時分
割多重化手段の動作例並びに第3の符号分割多重化手段
の動作の例を示す図である。
【図27】 この発明の実施の形態3による第1の符号
分割多重化手段の動作例を示す図である。
【図28】 従来の移動体通信システムにおける基地局
の送信装置の例を示す図である。
【図29】 従来の移動体通信システムにおける基地局
の送信装置の他の例(その1)を示す図である。
【図30】 従来の移動体通信システムにおける基地局
の送信装置の他の例(その2)を示す図である。
【図31】 従来のスペクトル拡散通信システムの例を
示す図である。
【図32】 従来の異なるデータ速度の信号を割り当て
られた周波数帯域全体に渡って拡散する方式の例を示す
図である。
【図33】 従来の全周波数帯域を大きさの異なる部分
帯域に分割する方式の例を示す図である。
【図34】 従来の時間フレームを大きさの異なる部分
スロットに分割する方式の例を示す図である。
【図35】 従来の異なるレートの信号に対して複数の
拡散符号を割り当てるマルチコード方式の例を示す図で
ある。
【図36】 従来の図32から図35に示す方式を複号
した方式の例を示す図である。
【図37】 従来の速度の異なるユーザに対してスロッ
ト数とコード数とを割り当てる方式の例を示す図であ
る。
【図38】 従来の速度の異なるユーザに対して部分周
波数帯と符号とを割り当てる方式の例を示す図である。
【図39】 従来の速度の異なるユーザに対してスロッ
トと符号との双方を割り当てる方式の例を示す図であ
る。
【図40】 従来の図37から図39に示すスロット、
周波数および符号の割り当てが最適なように組み合わせ
る方式の例を示す図である。
【図41】 従来の並列組み合わせ方式の例を示すシス
テムブロック図である。
【符号の説明】
110 第1の時分割多重化手段、112 第2の時分
割多重化手段、114第3の時分割多重化手段、12
1,122a〜125a 陪直交信号発生手段、126
第2の符号分割多重化手段、127 第3の符号分割
多重化手段、130a,130b,130c 第1の符
号分割多重化手段、1224〜1226論理積回路、1
227 第1の排他的論理和回路、1230 第2の排
他的論理和回路、13200〜13207 排他的論理
和回路。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−48520(JP,A) 特開 平7−303090(JP,A) 特開 平5−153086(JP,A) 特表 平6−504171(JP,A) 国際公開95/23459(WO,A1) 国際公開98/59451(WO,A1) 濱住啓之(外2名),放送におけるC DMの応用,電子情報通信学会技術研究 報告,1994年3月25日,SST93−100, pp.1−6 青柳孝寿(外3名),次世代携帯電話 システム用W−CDMA変復調器,三菱 電機技報,1997年10月25日,Vol.71 No.10,pp.51−54 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04J 13/00 - 13/06 H04B 1/69 - 1/713 H04B 7/216

Claims (32)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 データ信号を多重化し、多重化信号を拡
    散符号系列を用いて拡散変調し、拡散変調した信号によ
    ってキャリア変調を行って送信するスペクトル拡散通信
    装置において、低速レートデータおよび中速レートデー
    タを時分割多重化する第1の時分割多重化手段と、時分
    割多重化されたデータおよび時分割多重化されていない
    高速レートデータを陪直交信号に変換する陪直交信号発
    生手段と、前記陪直交信号を符号分割多重化する第1の
    符号分割多重化手段とを備えたことを特徴とするスペク
    トル拡散通信装置。
  2. 【請求項2】 陪直交信号発生手段が直交信号としてW
    alsh関数を使用することを特徴とする請求項1記載
    のスペクトル拡散通信装置。
  3. 【請求項3】 第1の符号分割多重化手段が多重化直交
    符号としてWalsh関数を使用することを特徴とする
    請求項1記載のスペクトル拡散通信装置。
  4. 【請求項4】 陪直交信号発生手段が直交信号としてW
    alsh関数を使用し、第1の符号分割多重化手段が多
    重化直交符号としてWalsh関数を使用することを特
    徴とする請求項1記載のスペクトル拡散通信装置。
  5. 【請求項5】 拡散変調に使用する拡散符号系列がデー
    タ周期に比べて十分長い符号周期を有することを特徴と
    する請求項1から請求項4のうちのいずれか1項記載の
    スペクトル拡散通信装置。
  6. 【請求項6】 拡散変調が多重化信号に対して2相位相
    変調を行うものであり、キャリア変調が2相位相変調で
    あることを特徴とする請求項1から請求項5のうちのい
    ずれか1項記載のスペクトル拡散通信装置。
  7. 【請求項7】 拡散変調が多重化信号に対して4相位相
    変調を行うものであり、キャリア変調が4相位相変調で
    あることを特徴とする請求項1から請求項5のうちのい
    ずれか1項記載のスペクトル拡散通信装置。
  8. 【請求項8】 拡散変調が2つの多重化信号に対して2
    相位相変調を行うものであり、キャリア変調が4相位相
    変調であることを特徴とする請求項1から請求項5のう
    ちのいずれか1項記載のスペクトル拡散通信装置。
  9. 【請求項9】 拡散変調が2つの多重化信号に対して4
    相位相変調を行うものであり、キャリア変調が4相位相
    変調であることを特徴とする請求項1から請求項5のう
    ちのいずれか1項記載のスペクトル拡散通信装置。
  10. 【請求項10】 データ信号を多重化し、多重化信号を
    拡散符号系列を用いて拡散変調し、拡散変調した信号に
    よってキャリア変調を行って送信するスペクトル拡散通
    信装置において、低速レートデータを符号分割多重化す
    る第2の符号分割多重化手段と、中速レートデータを時
    分割多重化する第2の時分割多重化手段と、時分割多重
    化されたデータおよび高速レートデータを陪直交信号に
    変換する陪直交信号発生手段と、符号分割多重化された
    信号および前記陪直交信号を符号分割多重化する第1の
    符号分割多重化手段とを備えたことを特徴とするスペク
    トル拡散通信装置。
  11. 【請求項11】 陪直交信号発生手段が直交信号として
    Walsh関数を使用することを特徴とする請求項10
    記載のスペクトル拡散通信装置。
  12. 【請求項12】 第1および第2の符号分割多重化手段
    が多重化直交符号としてWalsh関数を使用すること
    を特徴とする請求項10記載のスペクトル拡散通信装
    置。
  13. 【請求項13】 陪直交信号発生手段が直交信号として
    Walsh関数を使用し、第1および第2の符号分割多
    重化手段が多重化直交符号としてWalsh関数を使用
    することを特徴とする請求項10記載のスペクトル拡散
    通信装置。
  14. 【請求項14】 拡散変調に使用する拡散符号系列がデ
    ータ周期に比べて十分長い符号周期を有することを特徴
    とする請求項10から請求項13のうちのいずれか1項
    記載のスペクトル拡散通信装置。
  15. 【請求項15】 拡散変調が多重化信号に対して2相位
    相変調を行うものであり、キャリア変調が2相位相変調
    であることを特徴とする請求項10から請求項14のう
    ちのいずれか1項記載のスペクトル拡散通信装置。
  16. 【請求項16】 拡散変調が多重化信号に対して4相位
    相変調を行うものであり、キャリア変調が4相位相変調
    であることを特徴とする請求項10から請求項14のう
    ちのいずれか1項記載のスペクトル拡散通信装置。
  17. 【請求項17】 拡散変調が2つの多重化信号に対して
    2相位相変調を行うものであり、キャリア変調が4相位
    相変調であることを特徴とする請求項10から請求項1
    4のうちのいずれか1項記載のスペクトル拡散通信装
    置。
  18. 【請求項18】 拡散変調が2つの多重化信号に対して
    4相位相変調を行うものであり、キャリア変調が4相位
    相変調であることを特徴とする請求項10から請求項1
    4のうちのいずれか1項記載のスペクトル拡散通信装
    置。
  19. 【請求項19】 データ信号を多重化し、多重化信号を
    拡散符号系列を用いて拡散変調し、拡散変調した信号に
    よってキャリア変調を行って送信するスペクトル拡散通
    信装置において、低速レートデータおよび中速レートデ
    ータを各々のレートごとに時分割多重化する第3の時分
    割多重化手段と、時分割多重化された低速レートデータ
    を符号分割多重化する第3の符号分割多重化手段と、時
    分割多重化された中速レートデータおよび時分割多重化
    されていない高速レートデータを陪直交信号に変換する
    陪直交信号発生手段と、符号分割多重化された信号およ
    び前記陪直交信号を符号分割多重化する第1の符号分割
    多重化手段とを備えたことを特徴とするスペクトル拡散
    通信装置。
  20. 【請求項20】 陪直交信号発生手段が直交信号として
    Walsh関数を使用することを特徴とする請求項19
    記載のスペクトル拡散通信装置。
  21. 【請求項21】 第1の符号分割多重化手段が多重化直
    交符号としてWalsh関数を使用することを特徴とす
    る請求項19記載のスペクトル拡散通信装置。
  22. 【請求項22】 陪直交信号発生手段が直交信号として
    Walsh関数を使用し、第1の符号分割多重化手段が
    多重化直交符号としてWalsh関数を使用することを
    特徴とする請求項19記載のスペクトル拡散通信装置。
  23. 【請求項23】 拡散変調に使用する拡散符号系列がデ
    ータ周期に比べて十分長い符号周期を有することを特徴
    とする請求項19から請求項22のうちのいずれか1項
    記載のスペクトル拡散通信装置。
  24. 【請求項24】 拡散変調が多重化信号に対して2相位
    相変調を行うものであり、キャリア変調が2相位相変調
    であることを特徴とする請求項19から請求項22のう
    ちのいずれか1項記載のスペクトル拡散通信装置。
  25. 【請求項25】 拡散変調が多重化信号に対して4相位
    相変調を行うものであり、キャリア変調が4相位相変調
    であることを特徴とする請求項19から請求項22のう
    ちのいずれか1項記載のスペクトル拡散通信装置。
  26. 【請求項26】 拡散変調が2つの多重化信号に対して
    2相位相変調を行うものであり、キャリア変調が4相位
    相変調であることを特徴とする請求項19から請求項2
    2のうちのいずれか1項記載のスペクトル拡散通信装
    置。
  27. 【請求項27】 拡散変調が2つの多重化信号に対して
    4相位相変調を行うものであり、キャリア変調が4相位
    相変調であることを特徴とする請求項19から請求項2
    2のうちのいずれか1項記載のスペクトル拡散通信装
    置。
  28. 【請求項28】 陪直交信号発生手段が、入力データを
    所定のパラレルデータに変換するシリアル−パラレル変
    換器と、変換されたパラレルデータの1つのデータビッ
    トを除いたデータビットに応じて直交関数系列の中から
    1つの直交関数を選択し直交信号として出力する直交信
    号発生手段と、前記1つの入力データビットと前記直交
    信号との排他的論理和をとって陪直交信号を得る第2の
    排他的論理和回路とを備えたことを特徴とする請求項1
    から請求項27のうちいずれか1項記載のスペクトル拡
    散通信装置。
  29. 【請求項29】 直交信号発生手段が、直交関数の符号
    速度に対応するクロックを2分周するごとに得られる各
    クロックと入力された各データビットとの論理積をとる
    それぞれ対応した複数の論理積回路と、前記複数の論理
    積回路が出力する複数の出力値の排他的論理和をとって
    直交信号を出力する第1の排他的論理和回路とを備えた
    ことを特徴とする請求項28記載のスペクトル拡散通信
    装置。
  30. 【請求項30】 第1の符号分割多重化手段が、互いに
    直交する複数の直交符号系列を同時に発生する直交符号
    系発生手段と、入力される陪直交信号と直交符号系列を
    それぞれ乗積する複数の乗積器と、これら乗積器の全出
    力を加算し多重化出力を得る加算回路とを備え、前記直
    交符号系発生手段が、直交符号の符号速度に対応するク
    ロックを2分周するごとに得られる複数のクロックと論
    理的有意レベルとが構成する互いに異なる全ての組合せ
    のうち1つを入力し、組合せ入力値の排他的論理和をと
    る複数の排他的論理和回路を有したことを特徴とする請
    求項1から請求項9のうちのいずれか1項記載のスペク
    トル拡散通信装置。
  31. 【請求項31】 第1および第2の符号分割多重化手段
    の少なくとも1つが 、互いに直交する複数の直交符号系
    列を同時に発生する直交符号系発生手段と、入力される
    陪直交信号と直交符号系列をそれぞれ乗積する複数の乗
    積器と、これら乗積器の全出力を加算し多重化出力を得
    る加算回路とを備え、前記直交符号系発生手段が、直交
    符号の符号速度に対応するクロックを2分周するごとに
    得られる複数のクロックと論理的有意レベルとが構成す
    る互いに異なる全ての組合せのうち1つを入力し、組合
    せ入力値の排他的論理和をとる複数の排他的論理和回路
    を有したことを特徴とする請求項10から請求項18の
    うちのいずれか1項記載のスペクトル拡散通信装置。
  32. 【請求項32】 第1乃至第3の符号分割多重化手段の
    少なくとも1つが、互いに直交する複数の直交符号系列
    を同時に発生する直交符号系発生手段と、入力される陪
    直交信号と直交符号系列をそれぞれ乗積する複数の乗積
    器と、これら乗積器の全出力を加算し多重化出力を得る
    加算回路とを備え、前記直交符号系発生手段が、直交符
    号の符号速度に対応するクロックを2分周するごとに得
    られる複数のクロックと論理的有意レベルとが構成する
    互いに異なる全ての組合せのうち1つを入力し、組合せ
    入力値の排他的論理和をとる複数の排他的論理和回路を
    有したことを特徴とする請求項19から請求項27のう
    ちのいずれか1項記載のスペクトル拡散通信装置。
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