JP3613580B2 - 同期複数ポイント間ｃｄｍａ通信システム - Google Patents

Description

発明の背景
この発明は、通信システムに関し、より特定的には、複数ポイント間CDMA通信システムに関する。
ここで用いられるように、「複数ポイント間」という語は、さまざまなポイントに位置付けられるいくつかの送信局が別のポイントに位置付けられる単一の受信局にデータを送る通信システムを指す。このようなシステムを動作させる１つの方法では、各送信局に、そのデータを、振幅変調、周波数変調、または位相変調させた信号として、各局に対し周波数が異なるそれ自身のワイヤレスチャネルで送らせる。しかしながら、通信システムにおける送信局の総数が大きいと、これに対応して多数の別個の周波数帯域が必要とされる。
代替的に、複数ポイント間通信システムの各送信局はそのデータを別個のケーブルで送り得る。しかしながら、送信局が受信局から隔たって位置される場合には、あまりに多くの接続ケーブルが必要となる。
これに比して、複数ポイント間CDMA通信システムでは、送信局のすべてがそれらのデータを単一のワイヤレスチャネルまたは単一のケーブルで送る。「CDMA」という語はここでは「符号分割多元接続」を意味する。CDMAシステムでは、各送信局は、それが送るデータを、その局に独自であるそれぞれの拡がり符号によって変調する。全局からのこの変調されたデータは、単一のワイヤレスチャネル／ケーブル上において１つの周波数帯域で受信局へ送られ、この送信ではCDMA信号はすべて加算される。次いで、受信局において、任意の１つの特定の送信局からのデータが、その１つの特定の送信局が用いたのと同じ拡がり符号で複合CDMA信号を乗算することによって回復される。
１つの先行技術のCDMA通信システムは、ラッシュフォース（Rushforth）らによる「単一チャネルで同時に送信される多重ビットシーケンスをデコードするための方法および装置（Method And Apparatus For Decoding Multiple Bit Sequences That Are Transmitted Simultaneously In A Single Channel）」と題される米国特許第4,908,836号に記載される。さらに、別のCDMA通信システムが、ショート（Short）らによる「加算される非同期ビットシーケンスのためのデコーダ（Decoder For Added Asynchronous Bit Sequences）」と題される米国特許第5,031,173号に記載される。これら特許の両方はこの発明の譲受人に譲渡される。
上に挙げたような先行技術のCDMA通信システムでは、通信局がそれらのCDMA信号で送る拡がり符号は互いに非同期に生ずる。この結果、これらの符合は、送信局の数が増えるにつれ、増大した量だけ互いに干渉し合う。このことは、したがって、許容可能な誤り率で受信局にデータを同時に送り得る送信局の最大数を制限する。
さらに、先行技術において、国際特許出願第WO 92/00639号において、CDMA受信局がフィードバック情報を複数のCDMA送信局に送る通信システムが開示される。しかしながらこのフィードバック情報は、受信局にそれらのCDMA信号を1/8PNチップの大きさであるわずかな固定された増分だけ進めるかまたは遅らせるよう命ずる１ビットコマンドの形式をとるにすぎない。何千ものこれらのコマンドが、送信局からの拡がり符号が互いと同期して受信局に到着する前に、CDMA受信局から各CDMA送信局に送らなければならない。
さらに、先行技術述において、国際特許出願第WO 93/21698号において、CDMA受信局がフィードバック情報を複数のCDMA送信局に送る通信システムが開示される。しかしながら、このフィードバック情報は休止中の移動局に送られるにすぎず、さらにそれは１回送られるにすぎない。このフィードバック情報を送るためには、現在CDMAチャネルを使用しているすべての活性状態の移動局がそれらのCDMA送信を送るのを止めなければならないアクセススロットを必要とする。その結果、情報が活性状態の局によってCDMAチャネルで送られる全体容量が本質的に低減され、活性状態の局との同期が本質的に失われる。
したがって、この発明の主要な目的は、上述の欠点が克服される、改良された複数ポイント間CDMA通信システムを提供することである。
発明の簡単な概要
この発明に従うと、複数ポイント間CDMA通信システムは、１つのCDMAチャネルと１つのフィードバックチャネルとですべてが互いに相互結合される、複数のCDMA送信局と単一のCDMA受信局とを含む。
各CDMA送信局に含まれるのは、その局のデータをそれぞれの拡がり符号で変調してCDMA信号を生成する変調器である。すべての送信局からのそれらのCDMA信号は、それらをCDMA受信局へ運ぶ１つのCDMAチャネル上で加算される。CDMA受信局に含まれるのは、基準クロック信号と受信される複合CDMA信号のそれぞれの拡がり符号との間のそれぞれの時間差を測定する誤り検出回路である。さらに、CDMA受信局は、測定された時間差を示すそれぞれの誤り信号をフィードバックチャネルでCDMA送信局の各々に送り出す誤り送出回路を含む。
CDMA送信局の各々はフィードバックチャネル上のそれぞれの誤り信号を受信する誤り受信機回路を含み、さらにそれは、それがCDMAチャネルに送るCDMA信号の拡がり符号が基準クロック信号と同期して受信局に到着するようにそのCDMA信号を時間シフトすることによって受信誤り信号に応答する誤り訂正回路を含む。
符号間の時間オフセットが０であるときに最小の相互相関を有する符号を用いることにより、受信局におけるCDMA信号間の干渉が低減される。この結果、同時に送信し得る局の数が増大される。
【図面の簡単な説明】
この発明の種々の好ましい実施例を添付の図面に関連させてここに記載し、
図１は、この発明の好ましい一実施例として構成される複数ポイント間CDMA通信システムの概略図を示し、
図２は、図１の通信システムのさまざまなポイントで生ずる、その動作を説明する電圧波形の組を示し、
図３は、図１のシステムの送信局の任意の１つのための１つの好ましい内部構造の詳細な回路図であり、
図４は、図１のシステムの単一の受信局のための１つの好ましい内部構造の詳細な回路図であり、
図５は、図１のシステムのCDMA送信局とCDMA受信局とがインタラクトする好ましいプロセスを構成するステップの組を記載し、
図６は、図４の受信局の受信モジュールのうちの任意の１つのための好ましい内部構造の詳細な回路図であり、
図７は、図１のシステムが非同期システムで送信局数を増加できる度合を示す等式の組である。
詳細な説明
図１を参照して、この発明の好ましい実施例が記載される。この図１の実施例は、単一のCDMA受信局RSと複数のCDMA送信局TS₁,TS₂,TS₃,…等とを含む同期複数ポイント間CDMA通信システムである。CDMA送信局のすべてと単一のCDMA受信局とは図示されるように単一の光ファイバ10によって互いに相互結合される。
動作において、CDMA送信局の各々は、それが送らなければならない任意のデータをそれぞれの拡がり符号で変調し、それによってそれ自身のCDMA信号を生成する。送信局TS₁はそれのデータを符号PN₁で変調して信号CDMA₁を生成し、送信局TS₂はそれのデータを符号PN₂で変調して信号CDMA₂を生成する、という具合になる。これらの信号CDMA₁,CDMA₂等は光ファイバ10で同時に送られ、そこでそれらは加算されて複合信号CDMAを形成する。信号CDMA₁,CDMA₂等の各々は１つの同じ周波数帯域FB1を完全に占有する。
CDMA受信局RS内には、基準クロック信号と複合信号CDMAの拡がり符号PN₁,PN₂等との間のそれぞれの時間差を検出する誤り検出回路がある。受信局にはさらに、CDMA送信局TS₁,TS₂等の各々に、検出された時間差を示すそれぞれの誤り信号ER₁,ER₂等を送る誤り送出回路がある。これら誤り信号ER₁,ER₂等は、光ファイバ10上において、周波数帯域FB1と重ならない周波数帯域FB2で時間多重化される。
各CDMA送信局TS_xは、光ファイバ10上のそれのそれぞの誤り信号ER_xを受信し、そしてそれに応答して、送信されるCDMA_x信号の拡がり符号PN_xが基準クロック信号と同期して受信局に到着するように、各CDMA送信局TS_xが送信するCDMA_x信号を時間においてシフトする。この結果、受信局RSにおいて、複合信号CDMAの拡がり符号のすべては互いと同期する。
拡がり符号間の時間オフセットが本質的に０であるときに最小の相互相関を有する拡がり符号を用いることにより、受信局RSで受信されるPN符号間の干渉量は、符号が非同期的に受信される場合に生ずるであろう干渉に比して、実質的に低減される。この結果、光ファイバ10上に同時にデータを送り得る送信局の最大数が、受信局RSにおける許容不可能な誤り率を引き起こすことなく増加される。
図１の通信システムにおいて生ずる上述の信号のいくつかの一例を図２に示す。ここで、電圧波形21、22および23の組は、送信局TS₁、TS₂およびTS₃でCDMA_x信号内においてやがて生ずる拡がり符号PN₁、PN₂およびPN₃をそれぞれ示す。これに対して、電圧波形24、25および26の別の組は、受信局RSで複合CDMA信号内においてやがて生ずる同じ拡がり符号PN₁、PN₂およびPN₃をそれぞれ示す。
上の電圧波形の各々において、記号C₁は拡がり符号の第１のチップの開始を示す。さらに、それらの電圧波形において、記号B_i、B_jおよびB_kはデータのｉ番目、ｊ番目およびｋ番目のビットをそれぞれ示し、これらを拡がり符号に乗算してCDMA信号を生成する。送られるデータの各ビットに対し、この各ビットに乗算される対応する拡がり符号が第１のチップC₁で開始される。
波形23を調べると、時間t1即時で送信局TS₃は、その拡がり符号PN₃の第１のチップでデータビットB_kを乗算することによってそのデータビットを送り始めていることがわかる。同様に、波形22は、時間t2即時で、送信局TS₂が、その拡がり符号PN₂の第１のチップでデータビットB_jを乗算することによってそのデータビットを送信し始めていることを示し、波形21は、時間t3即時で送信局TS₁が、その拡がり符号PN₁の第１のチップでデータビットB_iを乗算することによってそのデータビットを送信し始めていることを示す。
これらの信号C₁ PN₃ B_kおよびC₁ PN₂ B_jおよびC₁ PN₁ B_iのすべては光ファイバ10を同時に下って受信局RSに到達し、その受信局においてそれらの拡がり符号は互いと同期している。これは、電圧波形24、25および26の時間t4即時において示される。この同期ゆえに、拡がり符号が受信局RSにおいて互いに干渉し合う度合いが低減される。
上述の拡がり符号がどのように同期されるかを、図２において、一連の時間インタリーブされるメッセージM₁、M₂等からなる電圧波形27で示す。各メッセージM_iは、アドレスA_iと、誤り信号ER_iと、データD_iとを含む。ここで、アドレスA_iは送信局TS₁、TS₂、TS₃等のうちの特定の１つを選択し、誤り信号ER_iは、アドレス指定された送信局に、その送信されるCDMA信号が基準クロックと同期して受信局に到着するよう時間においてシフトされなければならない量を知らせ、データ信号D_iはCDMA受信局RSがアドレス指定された送信局に送らなければならない付加情報があればそれを与える。
図１のこの通信システムはさまざまな適用例を有する。１つのそのような適用例は、たとえば、対話型ケーブルテレビネットワークとしてである。そこでは、CDMA送信局TS₁、TS₂等の各々がそれらのCDMA信号で送る「データ」は、特定のテレビ番組または映画に対する「リクエスト」を含む。これらのリクエストは光ファイバ10を下っていきそこでそれらは単一のCDMA受信局RSによって受信され、それに応答して、受信局はリクエストされたテレビ番組または映画をリクエスト者に光ファイバ10で送り返す。これらのテレビ／映画信号は、周波数帯域FB1およびFB2のいずれとも重ならない周波数帯域FB3で送られる。
図１の通信システムに対する別の適用例は電話ネットワークとしてである。この適用例では、CDMA送信局TS₁、TS₂等の各々はダイヤルされる番号および音声を電気信号に変換する電話機を含み、これらの電気信号は次いで、拡がり符号により変調され光ファイバ10に信号CDMA_xの１つとして送られる「データ」となる。各CDMA_x信号は次いで光ファイバ10を下ってCDMA受信局に到達し、そこでそれはデコードされて従来の電話切換センターに送られる。呼出された電話機からの戻り音声信号は、CDMA受信局RSからCDMA送信局TS_xに、光ファイバ10によって、周波数FB1およびFB2とは別個の周波数帯域FB3で送られる。
ここで、図３を参照して、図１のシステムの送信局TS_xの各々のための好ましい内部構造を説明する。この図３の実施例は10個の電子モジュール30〜39を含む。モジュール30〜39のすべては図３に示されるように互いに信号機L1〜L13の組で相互接続され、それらを下の表１に記載する。

図３の送信局TS_xのモジュール30〜39はすべて、図５に関連して簡単に説明されるプロセスによってCDMA信号を受信局RSに送るために、互いにインタラクトする。しかしながら、まず、受信局RSの好ましい実施例を図４に関連して説明する。この図４の受信局RSの実施例はいくつかの電子モジュール41〜47を含む。これらモジュールはすべて信号線L20〜L27の組によって互いに相互接続され、それらを下の表２で説明する。

ここで図５を参照して、送信局TS₁、TS₂、TS₃等の各々のモジュール30〜39のすべてが受信局のモジュール41〜47のすべてとインタラクトする好ましいプロセスを説明する。このプロセスは、図５に示されるように、S1〜S18と番号付けられる一連のステップからなる。
最初に、送信局TS_xのうちの任意の１つがその信号CDMA_xを光ファイバ10上で送信し始める場合、その送信局は、すべての送信局に対して同じである所定の拡がり符号PN_oを選択する。次いで、局TS_xは、その拡がり符号PN_oを用いて、各送信局に対して異なるそのアドレスA_xを変調する。このステップは、図５において、ステップS1である。
上のステップS1を行なう際に、送信局TS_xの図３の実施例は以下のように動作する。まず、オペレータが制御パネル39を用いて、オペレータが受信局RSに送るべきデータを有することを示す信号を線L12で送る。これに応答して、マイクロプロセッサは送信局TS_xのアドレスA_xをデータバッファ30に送り、さらにそれは拡がり符号PN₀をPNジェネレータ31に送る。
このとき、クロックジェネレータ37は、受信局において基準クロックRCKと完全に同期されない送信クロック信号TCSを生成している。これらTCSクロック信号は、データバッファ30にあるアドレスA_xが拡がり符号PN₀によって変調されて信号CDMA_xとして光ファイバ10に送られるタイミングを制御する。
受信局RSにおいて、現在はいずれの拡がり符号にもロックされていない各受信モジュールは、受信される複合信号CDMAの拡がり符号PN₀にロックしようと試み続ける。これは図５のステップS2として生ずる。各受信モジュールにおいて、受信される拡がり符号PN₀へのロック試行は、時変位相を伴う符号PN₀を、その位相が受信PN₀符号の位相と一致するまで内部で生成することによって達成される。
特定の受信モジュールRMOD_yが受信された拡がり符号PN₀にロックした後、それは図５のプロセスのステップS3〜S7を実行する。ステップS3で、受信モジュールRMOD_yは、受信局TS_xによってその送信信号CDMA_xにエンコードされたアドレスA_xを読む。次いで、ステップS4で、受信モジュールRMOD_yはアドレスA_xをアービタ44に送る。アービタ44がその同じアドレスA_xを以前に他の受信モジュールのいずれからも受取っていない場合には、アービタは、その受信モジュールRMOD_yに、アドレスA_xを有する送信局からの受信PN₀拡がり符号にロックされる状態のままで残りのプロセスを進めるよう命ずる。これは図５のステップS5である。
受信モジュールRMOD_yはアービタによって先に進むよう命じられると、次いでステップS6を実行し、そこでそれは受信された拡がり符号PN₀とクロックジェネレータ42からの基準クロックRCKとの間の時間差を測定する。次いで、ステップS7で、受信モジュールRMOD_yは測定された時間差を示す誤り信号ER_xをメッセージ送出モジュール45に送り出し、さらにそれは局TS_xのアドレスA_xを送り出す。これに応答して、モジュール45は誤りER_xおよびアドレスA_xを、時間多重化されるメッセージＭの１つとして、光ファイバ10上において周波数帯域FB₂で送る。
ステップS7で送られるメッセージＭは次いで局TS_xに伝わり、そこでそれは受信される。これは図５においてステップS8として生ずる。次いで、ステップS9で、局TS_xは受信された誤り信号ER_xを用いて、それが生成する信号CDMA_xを、受信局における誤りER_xのサイズが低減されるように時間においてシフトする。
送信局TS_xの図３の実施例では、上のステップS8およびS9はモジュール34〜37によって実行される。そこでは、モジュール34および35は光ファイバ10から誤り情報ER_xを受取ってそれをマイクロプロセッサ36に送る。誤り信号ER_xが大きな時間差（たとえば３チップ以上）を示す場合には、マイクロプロセッサ36は、その誤りを減少させるよう線L2上の符号をチップの整数個分だけシフトするように、線L10で拡がり符号ジェネレータ31に信号送信する。
誤り信号ER_xが小さい場合には、マイクロプロセッサ36は誤り信号ER_xをクロック制御モジュール38に転送する。次いで、誤り信号ER_xが、信号CDMA_xが受信局にあまりに遅れて到着しつつあることを示す場合には、モジュール38は送信クロックジェネレータ37にTCSクロック信号をより短い時間周期で生成するよう命じてその誤りを減少させる。逆に、誤り信号ER_xが、信号CDMA_xが受信局に余りに早く到着しつつあることを示す場合には、モジュール38は送信クロックジェネレータ37にTCSクロック信号をより長い時間周期で生成するよう命じてその誤りを減少させる。
時間シフトされたCDMA_x信号が受信局RSに到達すると、受信モジュールRMOD_yは、その信号へのそのロックを、それ自身の内部の、内部で生成する拡がり符号PN₀を時間シフトすることによって維持する。これは図５のステップS10として生ずる。次いで、その時間シフトが完了した後、受信モジュールRMOD_yは基準クロックRCKと受信された信号CDMA_xとの間の時間差を再測定する。これはステップS11として示される。
再測定された時間誤りER_xが、依然として、０に近いある最大極限値よりも大きい場合には、上述のプロセスがステップS7から始まって繰返される。これは図５のステップS12で示される。このような極限値は、たとえば、チップ時間期間の1/4以下であり得る。
逆に、再測定された時間誤りER_xが最大極限値内である場合には、受信モジュールRMOD_yは、現在送信局のいずれによっても使用されていない特定の拡がり符号PN_xを要求してそれをアービタ44から信号線L23で得る。次いで、その拡がり符号PN_xは、メッセージ送出モジュール45に、CDMA送信局TS_xのアドレスA_xとともに送られる。これに応答して、モジュール45は拡がり符号PN_xを、時間多重化されるメッセージＭのデータ部D_xとして、周波数帯域FB₂で送る。これらのすべてはステップS13で生ずる。
ステップS13によって送信された拡がり符号PN_xは光ファイバ10に沿って送信局TS_xに伝わり、そこでそれは受信される。図５において、局TS_xによるこの符号PN_xの受信はステップS14で生ずる。この後、ステップS15で、送信局TS_xのマイクロプロセッサ36は新しい拡がり符号PN_xをメッセージセレクタ35から得、さらにそれはその符号を拡がり符号ジェネレータ31に転送する。
これに応答して、拡がり符号ジェネレータ31は、それが変調器32に送る符号信号を、符号PN_oから符号PN_xに変更する。この変更は、クロックジェネレータ37からのクロック信号TCSがそれらの現在の位相および周波数を維持している間に生ずる。したがって、新しい拡がり符号PN_xは、先行する符号PN₀として、受信局RSにおいて基準信号RCKに対し同じタイミング関係で生成される。これは図５においてステップS15として生ずる。
同様に、受信局において、モジュールRMOD_yは、今度は新しい拡がり符号PN_xを含む信号CDMA_xを、基準クロックRCKと同相の符号PN_xを内部で生成することにより受信し始める。これはステップS16として生ずる。この後、受信モジュールRMOD_yは、受信されるPN_x符号と基準クロックとの間に生じ始める時間差があればそれを測定し、そのタイミング誤りを局TS_xに誤り信号ER_xを介して周波数帯域FB₂で送ることにより、受信される拡がり符号PN_xを基準クロックRCKと同期状態に保つ。これはステップS17およびS18で生ずる。
送信局TS_xは継続して拡がり符号PN_xを用いて、その送信のすべてが完了するまでそれが送信しなければならないデータを変調し、同様に、受信モジュールRMOD_yは継続して拡がり符号PN_xを用いてそれらの送信を受信する。次いで、データのすべてが送信されると、送信局TS_xは光ファイバ10でそれ以上の信号は送らず、受信モジュールRMOD_yは図５のプロセスのステップS2に戻る。ステップS2で、モジュールRMOD_yは、所定の拡がり符号PN₀を内部で生成し、偶然にそれが複合CDMA信号のPN₀符号の開始時間と一致するまでその開始時間を掃引することによって、別の１つの送信局と新しい接続をなそうと試みる。
次に、図６を参照して、受信モジュールRMOD_yの任意の１つのための１つの好ましい内部構造を説明する。この図６の実施例はいくつかの回路モジュール50〜59を含み、それらは図６に示されるように信号線L30〜L40の組によって相互接続される。回路モジュール50〜59の各々を下に表３で説明する。

図６の回路において、モジュール50、51、52、53、54および55はともにループで動作する。このループ内では、PNジェネレータ50は、ジェネレータ50からの第１のチップC₁がそれ自身を線L21上の複合CDMA信号の符号PN₀の第１のチップC₁と整列させるまで、拡がり符号PN₀の開始時間を掃引する。CDMA送信局のいくつかは、符号PN₀を同時に非同期態様で送っていてもよいことに注目されたい。
一旦上述の整列が生ずると、ロック検出器54はLOCK信号を生成し、それは次いでマイクロプロセッサ58によって感知される。次いで、マイクロプロセッサ58は線L38上のDATAである送信局の識別情報ID_xを読みさらにそれはその識別情報を線L23上でアービタに送る。
アービタがマイクロプロセッサ58に先に進まぬよう命ずる場合には、マイクロプロセッサ58は線L39でクロックジェネレータに信号を送って、それが再びジェネレータ50からのPN₀符号の掃引を開始するようにさせる。そうでない場合には、マイクロプロセッサ58は線L37上のタイミング誤り信号ER_xを読み、さらにそれは線L25でその誤り信号ER_xを送信局識別情報ID_xとともに送る。タイミング誤り信号ER_xを反復して読みそれを送信局に送ることによって、送信局はタイミング誤りが本質的に０に低減されるようにそのCDMA_x信号を時間シフトすることができる。
上述の誤り低減が生じた後、マイクロプロセッサ58はそれぞれの拡がり符号PN_xを送信局TS_xに送る。符号PN_xが送信局TS_xで受信されると、その局は所定の制御ワードを図６の回路に送り返す。次いで、その制御ワードの後の１ワードが送られて、送信局TS_xはそのデータをPN_x符号で変調し始める。
一方、図６の回路のマイクロプロセッサ58は、線L38をモニタして、制御ワードがいつワード累算器57に到着するかを検出する。次いで、制御ワードが検出されると、マイクロプロセッサ58はPN_x符号を拡がり符号ジェネレータ50に送る。これに応答して、新しいワードの開始で始まって、符合PN_xはジェネレータ50によって復調器51に送られる。この結果、入力L21およびL22の両方は同時にPN_x符号に切換わる。
この後、ワード累算器57で受取られるすべての「データ」はマイクロプロセッサ58によって読まれ、任意の目的で線L40に出力される。同様に、受信局TS_xに対するすべての「データ」はマイクロプロセッサ58によって線L40で受取られ、線L25で送られる。
次に図７を参照して、図１のシステムの送信局からの拡がり符号を同期して受信局に到着させることによりそれら送信局が増加される度合いについて説明する。まず図７の等式１から始めて、これは、拡がり符号間のいかなる干渉もなしにCDMA信号を同時に送信し得る図１のシステムの局数N_sは、Ｗを送信のチップレートとし、R_bをビットレートとして、Ｗ÷R_bの比に等しいことを示す。換言すれば、N_sはビットごとのチップ数に等しい。
たとえば、チップレートＷおよびビットレートR_bが等式２で与えられる値を有すると考える。この場合、等式２を等式１に置換すると、同期式図１のシステムにおいて総数で256の送信局がいかなる符号間干渉もなく受信局にCDMA信号を同時に送信し得ることを示す等式３が得られる。
さらに図１のシステムにおいて、送信局の数N_sは、送信される拡がり符号間の何らかの干渉が生ずることを許される場合には、等式１の比のＷ÷R_bをさらに超えて増大し得る。たとえば、そのような干渉は、チップレートおよびビットレートが等式２で与えられるとおりであり、送信局の総数が、等式３で与えられる256ではなく、およそ300まで増大される場合に生ずるであろう。拡がり符号間の干渉がどれほど生じ得るかについての極限値として、受信局での誤り率を許容可能なレベルより下に保つために、ある最小の信号対ノイズ比が維持されなければならない。これと対比して、図１のシステムが、送信局のすべてがそれらの拡がりを互いに対して比同期に生成するように修正される場合を考える。この例では、CDMA信号を同時に送信し得る送信局の総数は等式４によって与えられる。ここでは、項ＷおよびR_bは上に定義されるとおりであり、項E_b/N_oは、CDMA送信が或る誤り率を超えることなく復調されるために必要な最小の信号対ノイズ比である。この最小の信号対ノイズ比に対する要求が生ずるのは、拡がり符号が非同期に送られると、それらの符号が互いに干渉し合い、それによって信号にノイズを加えるからである。
等式４の項に対するいくつかの特定の値の例が等式５によって与えられる。ここでは、最小の信号対ノイズ比は10の値を与えられる。このような値は、従来的な二相位相変調が各送信局において変調器によって実行される場合に、10⁵データビットにつき１つの誤りを超えない誤り率を達成するために必要である。等式５の値を等式４に置換することにより等式６が生じ、これは、わずか25の局のみがそれらのデータを同時に送信し得ることを示す。
この発明の１つの好ましい実施例をここに詳細に記載したが、さらには、多くの変更および修正が、この発明の本質および精神から逸脱することなく、この実施例の詳細になされ得る
たとえば、図１の通信システムの１つの修正物として、光ファイバ10は、局RS、TS₁、TS₂、TS₃等のすべてをともに相互結合する任意のタイプのCDMAチャネルおよび任意のタイプのフィードバックチャネルと置換えられえる。好適には、CDMAチャネルおよび１つのフィードバックチャネルは、単一のワイヤレス無線伝送媒体において別個の周波数帯域からなり得る。代替的に、CDMAチャネルおよびフィードバックチャネルは、同軸ケーブル、またはワイヤのねじり対からなるケーブル等の、単一の金属ワイヤケーブルにおいて別個の周波数帯域からなり得る。
CDMAチャネルおよびフィードバックチャネルが光ファイバまたは金属ケーブル内に含まれる実施例では、局RS、TS₁、TS₂、TS₃等はすべて互いに対して据え置き式でなければならない。しかしながら、CDMAチャネルおよびフィードバックチャネルがワイヤレス無線伝送媒体において別個の周波数帯域を含む実施例では、それらの局RS、TS₁、TS₂等はすべて互いに対して移動式であり得る。
さらに、図１のシステムの別の変形例として、周波数帯域FB1、FB2およびFB3の任意の１つで送信されるデータは任意の所望のソースから生成され得る。たとえば、データはコンピュータキーボード等の制御パネルから手動で生成され得、またはそれはコンピュータプログラムによって自動で生成され得、またはそれは磁気媒体等の任意のタイプの記憶媒体から読出され得、またはそれは電話機からのデジタル化された音声であり得、またはそれはカメラからのデジタル化された映像信号でもあり得る。
さらに、CDMA送信局のすべてに送られる必要があるデータの量が十分小さい場合には、データは、周波数帯域FB2を占有するフィードバックチャネルにおいて、メッセージM1、M2等のデータ部として、完全に送られ得る。この場合、別途の周波数帯域FB3は取除かれ得る。
さらに別の修正物では、送信局TS_xの内部構造は、周波数帯域FB2において誤り信号を低減する回路が図３に示されるそれと異なるように修正されてもよい。たとえば、送られるCDMA信号を時間においてシフトするために、可変時間遅延回路が図３の実施例の線L3においてモジュール32と33との間に挿入され得る。この可変時間遅延回路は線L8上のクロック制御回路38からの制御信号を受け、それらの制御信号に応答して、可変時間遅延回路は、変調器32からのCDMA信号がその遅延回路を通過してモジュール33に至る時間量を増加または減少させる。この修正物では、線L9上のデータバッファ30およびPNジェネレータ31への送信クロック信号は一定の周波数で生成される。
さらに、別の変形物として、CDMA送信局TS₁、TS₂、TS₃等の各々は、それらが図５のプロセスのステップS1およびS8において単一の所定の拡がり符号PN₀を用いないようにし得、代わりに、各送信局は常にそれのデータを、予め割当てられた、各局に対して異なるそれぞれの拡がり符号で変調する。この例では、受信局RSにおいて、受信モジュールRMOD₁〜RMOD_nの各々も、送信局の１つに対する拡がり符号と一致する、異なる拡がり符号を常に用いる。たとえば、受信モジュールRMOD₁および送信局TS₁は１つの特定の拡がり符号PN_aを常に用い、受信モジュールRMOD₂および送信局TS₂は異なる拡がり符号PN_bを常に用いる、という具合になる。
しかしながら、CDMA送信局の総数が大きい一方で、それらのうちほんのわずかの割合の局のみがCDMA信号を同時に送信するような場合には、図５のプロセスは、上の修正を伴わないのが好ましい。この例において、図５のプロセスが好ましいのは、それが図４の受信局RSにおいてほんの少数のCDMA受信モジュール43−１、43−２等を設けることによって実行され得るからである。たとえば、送信局の総数は256であるが、それらのうち平均してわずか10％のみが同時に送信を行う場合には、わずか25〜30のCDMA受信モジュールを設けるだけでよい。
図１のシステムのさらに別の修正物として、種々の予め存在する拡がり符号の任意の１つが用いられ得る。たとえば、用いられ得る拡がり符号の１つの特定の組は、出版物『テレコミュニケーション・システムズ・エンジニアリング（Telecommunication Systems Engineerin g）』、リンジー（Lindsy）、サイモン（Simon）、プレンティス・ホール・エレクトリカル・エンジニアリング・シリーズ（Prentice Hall Electrical Engineering Series）、エングルウッド・クリフス（Englewood Cliffs）、N.J.、1973,190頁に記載されるウォルシュ−アダマール符号である。好ましくは、拡がり符号のすべての対は、０の時間差がそれらの間に生じたときに所定の最小の相互相関を有する。
さらに、さらなる別の修正物として、図５のプロセスのステップS12およびS13において超えてはならないタイミング誤りは、チップの時間期間の1/4に限定されない。この1/4チップの限界値は、復調されるデータの誤り率が大きくなりすぎる前に、CDMA受信局で受取られる拡がり符号間に生じ得る干渉量に依って、増加または減少され得る。しかしながら、好ましくは、その上限値はチップの1/2の時間持続期間を超えない。
したがって、上の修正物に鑑み、この発明は、任意の１つの好ましい実施例の詳細には限定されず、添付の請求項により定義されることが理解される。

Claims (19)

1. ａ）複数のCDMA送信局（TS₁、TS₂、TS₃）を含み、その各々は、CDMAチャネル上で加算されてCDMA受信局（RS）に送られるCDMA信号（CDMA₁、CDMA₂、CDMA₃）を生成するために、データ信号をそれぞれの拡がり符号で変調し、ｂ）前記CDMA受信局（RS）は、基準信号（RCK）と前記CDMA受信局において受信された前記CDMA信号の前記拡がり符号との間におけるそれぞれの時間差を検出する誤り検出回路（43−１〜43−Ｎ）と、フィードバック情報をフィードバックチャネルで前記CDMA送信局の各々に送るフィードバック回路（45、46）とを含み、ｃ）前記CDMA送信局（TS _１ 、TS _２ 、TS _３）は、各々、前記フィードバックチャネル上の選択されるフィードバック情報を受信する受信機回路（34、35）と、前記CDMAチャネルへの前記CDMA信号を時間シフトすることによって受信フィードバック情報に応答するそれぞれの誤り訂正回路（31、36、37、38）とを含む、同期CDMA通信システム（図１）であって、
   前記フィードバック回路は、前記CDMA受信局で受信された前記拡がり符号と前記基準信号との時間差の大きさを示す、前記フィードバック情報における誤り信号（図２のER₁、ER₂、…）を生成して、前記誤り信号を前記CDMA送信局に反復的な態様（図２の信号27）で送り、
   前記誤り訂正回路（31,36,37,38）は、前記時間差の大きさが大きいことを受信誤り信号が示す場合には整数個のチップ分だけ前記CDMA信号内の前記拡がり符号をシフトし、前記時間差の大きさが小さいことを受信誤り信号が示す場合には前記拡がり符号の変調周波数を変更することを特徴とする、同期CDMA通信システム（図１）。
2. 前記１つのCDMAチャネルと前記１つのフィードバックチャネルとは単一の光ファイバにおいて別個の周波数帯域からなる、請求項１に記載のシステム。
3. 前記１つのCDMAチャネルと前記１つのフィードバックチャネルとは単一の同軸ケーブルにおいて別個の周波数帯域からなる、請求項１に記載のシステム。
4. 前記１つのCDMAチャネルと前記１つのフィードバックチャネルとは単一のワイヤレス無線伝送媒体において別個の周波数帯域からなる、請求項１に記載のシステム。
5. 前記フィードバックチャネルは、前記誤り信号を前記CDMA送信局の各々に１つの周波数帯域で搬送し、同時にテレビ信号を別の周波数帯域で搬送する、請求項１に記載のシステム。
6. 前記フィードバックチャネルは、前記誤り信号を前記CDMA送信局の各々に１つの周波数帯域において間隔をおいた時限間に搬送し、テレビ信号を同じ周波数帯域において異なる時限間に搬送する、請求項１に記載のシステム。
7. 前記CDMA送信局は、各々、前記拡がり符号で変調されて前記CDMA受信局に送られる前記データ信号を生成する電話機を含む、請求項１に記載のシステム。
8. 前記CDMA送信局は、各々、前記拡がり符号で変調されて前記CDMA受信局に送られる前記データ信号を生成するコンピュータを含む、請求項１に記載のシステム。
9. 前記CDMA送信局は、各々、前記拡がり符号で変調されて前記CDMA受信局に送られる前記データ信号を生成する制御パネルを含む、請求項１に記載のシステム。
10. 前記CDMA送信局および前記CDMA受信局は互いに対して据え置き式である、請求項１に記載のシステム。
11. 前記CDMA送信局は、互いに対し、および前記CDMA受信局に対し移動する、請求項１に記載のシステム。
12. 前記誤り訂正回路は制御信号を前記変調器に送り、それによって、前記符号が変調される信号の生成が、前記誤り信号に応答して変化する遅延を伴って開始される、請求項１に記載のシステム。
13. 前記誤り訂正回路は前記変調器と前記CDMAチャネルとの間に結合され、前記符号が変調された信号を前記CDMAチャネルに、前記誤り信号に応答して変化する遅延を伴って送る、請求項１に記載のシステム。
14. 各CDMA送信局の前記変調器は前記データ信号を１ビットにつきＮ個のチップで変調し、前記複数におけるCDMA受信局の総数は少なくともN/2である、請求項１に記載のシステム。
15. 各CDMA送信局の前記変調器は前記データ信号を１ビットにつきＮ個のチップで変調し、前記複数におけるCDMA受信局の総数はＮより大きい、請求項１に記載のシステム。
16. 前記拡がり符号のすべての対は、０の時間差がそれらの間に生じたときに所定の最小の相互相関を有する、請求項１に記載のシステム。
17. 前記拡がり符号はウォルシュ−アダマール符号である、請求項１に記載のシステム。
18. すべての前記CDMA送信局の前記変調器はまずそれらのCDMA信号を同じ拡がり符号で生成し、そのCDMA信号が前記CDMA受信局に前記基準クロックと同期して到着しつつあることを特定の変調器への前記誤り信号が示すと、その特定の変調器はそのCDMA信号を各変調器に対して異なるそれぞれの拡がり符号で生成する、請求項１に記載のシステム。
19. 前記受信CDMA局は、前記それぞれの拡がり符号を各特定の変調器に割当てそれを前記フィードバックチャネルで送る制御回路を含む、請求項18に記載のシステム。

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