JP3683399B2 - スペクトラム拡散符号位置変調波形を生成するシステムと方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スペクトラム拡散符号位置変調通信に関し、特に分散型伝送媒体を介して伝送されるスペクトラム拡散符号位置変調信号を符号化し復号化する方法と装置およびこの方法と装置を採用したワイアレスローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）として構成されたコンピュータシステムは、ここ２０年で一般的なものとなり、ビジネス用，教育用の幅広い分野で使用されている。最も一般的なＬＡＮは、有線で接続された複数の処理用デバイスとサーバとを有している。しかし、１９９０年以来ワイアレスＬＡＮは、市場でより一般的になっている。
【０００３】
ワイアレスＬＡＮの背景にあるコンセプトは、１０年以上も前に描かれていたものであるが、ＬＡＮの関心は２．４ＧＨｚの未許可のバンドが産業用，科学用，医療用（industrial, scientific and medical（ＩＳＭ））として許可されるまでは限られたものであった。ワイアレスＬＡＮの製品は、直接シーケンススペクトラム拡散（direct sequence spread spectrum（ＤＳＳＳ）） とあるいは周波数ホッピングスペクトラム拡散（frequency-hopping spread spectrum（ＦＨＳＳ））のいずれかの技術を採用し、移動局とネットワークアクセスポイントとの間で通信している。
【０００４】
通常のワイアレスコンピュータネットワーク環境では、ＬＡＮの「バックボーン」は、有線接続を介して複数のネットワークアクセスポイント（access point（ＡＰ））と通信する１つあるいは複数の中央サーバの形態をとる。各ＡＰはトランシーバを有し、少なくとも１つの移動局（mobile station（ＭＳ））と通信している。この移動局は、ポイントオブセールス端末（例、電子キャッシュレジスタ），バーコドリーダあるいは他の走査デバイスあるいはノート型デスクトップ型あるいはラップトップ型のコンピュータである。
【０００５】
各移動局は、利用可能なアクセスポイントを見いだすためにＩＳＭバンドを走査することによりアクセスポイントとの通信リンクを確立している。一旦リンクが設定されると、移動局は他の移動局あるいはサーバあるいはその両方と相互通信をする。これにより移動局のユーザは、オフィス内，工場内，病院内あるいはワイアレスＬＡＮが設置されている設備内を自由に動き回ることができる。即ち、移動局ユーザの移動を制限するようなＬＡＮへの有線接続の長さとは無関係になる。
【０００６】
かくして移動局が現在のアクセスポイントの範囲外に移動することがある。そしてこのことが起こると移動局と現在のアクセスポイントとの間の通信リンクを切断し、移動局と新たなアクセスポイントとの間の新たな通信リンクを確立するハンドオーバが行われる。移動局は、現在のアクセスポイントとのリンク品質が特定のしきい値以下に劣化したことを検出すると、移動局はこのハンドオーバプロセスを開始する。その後移動局は、別のアクセスポイント、可能性としては異なる周波数チャネルのアクセスポイントを走査することを開始する。
【０００７】
ワイアレスＬＡＮ製品は、例えば直接シーケンススペクトラム拡散（direct sequence spread spectrum（ＤＳＳＳ）） あるいは周波数ホッピングスペクトラム拡散（frequency hopping spread spectrum（ＦＨＳＳ）） さらにある種のスペクトラム拡散技術を用いて移動中の移動局とネットワークアクセスポイントとの間を通信している。このスペクトラム拡散技術の特徴は、変調された出力信号がベースバンドの情報バンド幅が必要とするよりもはるかに大きな伝送バンド幅を占有することである。
【０００８】
この拡散技術は、ベースバンド情報ビットレートよりもはるかに高い周波数のコードワード（符号語）、即ちシンボルを用いてベースバンド情報内の各データビットを符号化することにより行っている。このようにして得られた幅広い周波数バンド幅に跨って、信号が拡散することによりパワースペクトラム密度が低くなり、その結果他の通信システムはスペクトラム拡散信号を伝送するデバイスから干渉を受けることが少なくなる。さらにまた拡散信号は、検出しづらく干渉に対しても感受性が低下することになる（即ち混信しずらくなる）。
【０００９】
ＤＳＳＳとＦＨＳＳ技術は、公知の疑似ランダム（pseudorandom（ＰＮ）） 符号語を用いてデータを拡散し、符号語を有さない受信機が検出しづらくしている。この符号語は、送信されるべき情報により乗算された（即ち情報と排他的ＯＲ処理された）−１または＋１（極）あるいは１と０（非極）の値を有するチップのシーケンスから成り立っている。
【００１０】
したがって、論理「０」の情報ビットは、非反転符号語シーケンスとして符号化され、論理「１」は反転符号語シーケンスとして符号化される。あるいは論理「０」情報は、第１の所定符号語シーケンスとして符号化され、論理「１」情報は、第２の所定符号語シーケンスとして符号化してもよい。沢山の公知の符号、例えばＭ系列，ゴールド符号（Gold codes）系列および「かさみ」符号系列が知られている。
【００１１】
多くのワイアレスネットワークは、ＩＥＥＥ８０２．１１の標準に適合し、この標準は公知のバーカーコード（Barker code） を採用してデータを符号化し拡散している。このバーカー符号語は、シーケンス「０００１１１０１１０１」あるいは「＋＋＋−−−＋−−＋−」を有する１１個のチップから成り立っている。１個の全体のバーカー符号語シーケンス、即ちシンボルは、１個の二進情報ビットにより占有される期間で送信される。
【００１２】
このためシンボル（即ちバーカーシーケンス）のレートが１ＭＨｚであると、シーケンス内の１１個のチップのチップレートは１１ＭＨｚである。この１１ＭＨｚのチップレート信号を用いて搬送波を変調すると、伝送信号により占有されるスペクトラムは１１倍に広がる。したがって、受信機内で再生される信号は、復調と相関処理の後は、例えば論理「１」の情報ビットを表す反転ベーカーシーケンスと、例えば論理「０」の情報ビットを表す非反転ベーカーシーケンスのシリーズを含む。
【００１３】
通信システムの重要な性能パラメータは、特にコンピュータネットワーク，セルラ電話システムとにおいては、通信システム内のデバイス間のデータの転送レートである。ワイアレスＬＡＭも例外ではない。そのため、ＬＡＮの性能を最大にするためにはワイアレスＬＡＮ内のアクセスポイントと移動局との間でデータが交換されるレート（速度）を最大にすることが重要である。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
したがって受信機と送信器との間でデータを通信するスペクトラム拡散技術を用いて通信システム内でデータを転送するレート（速度）を増加させるシステムと方法を提供することが必要である。さらにまたネットワークアクセスポイントと移動局との間でデータを通信するスペクトラム拡散技術を用いてワイアレスＬＡＮ内でデータを転送するレート（速度）を増加させるシステムと方法を提供することが求められている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明のシステムは、スペクトラム拡散符号位置変調波形を生成するシステムと方法およびこのシステムと方法を採用したワイアレスローカルエリアネットワークを提供することである。そして本発明のシステムは、請求項１に記載した特徴を有する。
【００１６】
これにより本発明は、時間間隔（time interval）に対しシーケンス長さ（sequenc length）を変化させるようなより広い概念である。本発明は、時間間隔はシーケンス長さに等しい必要はないことを認識した点に特徴がある。この相互依存性が必要であると従来技術では認識されていた。時間間隔をこのような制約から解放することによりデータレートは、スペクトラム拡散符号位置変調波形のバンド幅を増加させることなくデータレートを増加させることができる。
【００１７】
本発明の一実施例によれば、時間間隔は所定の長さ以下でも情報信号の伝送のデータレートはこのため増加することになる。別法として時間間隔は、所定の長さを超えるようにすることもできる。これは他のデータ符号化技術を採用する時に利点となる。
【００１８】
本発明の一実施例によれば、本発明は請求項２に記載した特徴を有する。別の方法として、この部分はアナログ情報信号のサンプルでもよい。
【００１９】
本発明の一実施例によれば、本発明は請求項３に記載した特徴を有する。当業者にはこのベーカー符号は公知のものである。部分を符号化する他の有利な符号を以下詳述する。本発明の一実施例によれば、この所定長さは２０チップ以下である。さらに本発明の一実施例によれば所定長さは、１１チップである。しかし本発明は特定の長さに限定されるものではない。
【００２０】
本発明の一実施例によれば、本発明は請求項５に記載した特徴を有する。本発明の一実施例によれば、シーケンスストリームのメインローブは最大８チップまでオフセットされる。上記の実施例によれば、本発明によればシンボル間干渉の影響を最小にするために、シンボル間にガードインターバルを配置することができる。本発明の一実施例によれば、この時間間隔は９チップである。当然のことながら、この時間間隔は、マルチチップコードの所定長さ以外のいかなる所望の長さでもよい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１にワイアレスコンピュータネットワーク１０を示す。このワイアレスコンピュータネットワーク１０のサーバ２０は、アクセスポイント４０−４２とバス３０を介して双方向通信をする。通常このバス３０は、有線である。他の実施例においては、サーバ２０はアクセスポイント４０−４２とワイアレスリンクで通信することも可能である。アクセスポイント４０−４２は、移動局（ＭＳ）５０−５３とワイアレスリンク（無線）で通信する。
【００２２】
各アクセスポイントは、このアクセスポイントの通信範囲内にある移動局とデータを送受信する。例えば、アクセスポイント４０とアクセスポイント４１はそれぞれ信号到達範囲６０と６１とを有する。アクセスポイント４０は、移動局５０，移動局５１とアクセスポイント４１と通信する。アクセスポイント４０は、移動局５０と移動局５１とアクセスポイント４１と直接通信し、移動局５２と移動局５３とは間接的に通信する。
【００２３】
アクセスポイント４０とアクセスポイント４１の通信カバー領域は、円形で示してあるが他の形状、例えば六角形をとることも可能である。アクセスポイントのカバー領域の形状と大きさは、アクセスポイントと移動局との間の信号の伝送を阻止するような障害物によって決定される。
【００２４】
ＩＳＭバンド以外にもワイアレスコンピュータネットワークは様々な分野のシステムで実行されている。例えばワイアレスコンピュータネットワーク１０はオフィス内のワイアレスＬＡＮでもよい。移動局５０−５３は、サーバ２０のようなドキュメントサーバあるいはこのサーバと接続された給与計算あるいは表計算の応用におけるようなデスクトップおよび／またはノートブック型のコンピュータである。別法として、ワイアレスコンピュータネットワーク１０は倉庫あるいは工場の走査を行うワイレスＬＡＮでもよい。
【００２５】
倉庫あるいは工場あるいは工場の外を動き回る作業者は、様々な移動局を用いて中央のサーバと通信することができる。例えば、作業者はバーコードスキャナを用いてサーバ２０とアクセスポイント４０−４２を介してデータを送受信する。さらにまた他の形態の作業者は、ノートパッドデバイスを用いて工場内を動いて、サーバ２０内の在庫を更新することもできる。さらにまた別の実施例では、ワイアレスコンピュータネットワーク１０は大きなデパート内のワイアレスＬＡＮであり、移動局５０−５４は、電気的なキャッシュレジスタおよび／またはバーコードリーダでもよい。
【００２６】
移動局５０−５３が、ワイアレスＬＡＮ環境内を動き回ると、移動局は別のアクセスポイントのカバー領域に出入りする。例えば、移動局５０が進路７０の方向に移動すると、この移動局５０は現在のアクセスポイントであるアクセスポイント４０から新たなアクセスポイントであるアクセスポイント４１に移動することになる。進路７０に沿って移動すると、ある場所で移動局５０は現在のアクセスポイント４０とのリンクの信号品質が許容可能なしきい値レベル以下（またはそれに近付いて）に劣化することになる。このようなことが起こると移動局５０は、ハンドオーバを行うために別のアクセスポイントを走査しだす。
【００２７】
前述したように、スペクトラム拡散技術はこのようなワイアレスＬＡＮにしばしば用いられる。したがって本発明の一実施例においては、ワイアレスコンピュータネットワーク１０のアクセスポイント４０−４２と移動局５０−５３とはデータを転送するために、拡散スペクラム技術を採用した送信器と受信機とを具備している。本発明による拡散スペクラム受信機と送信器の説明を行うために、この受信機と送信器とはＩＥＥＥ８０２．１１標準に従って通信するものとする。
【００２８】
しかしこの前提は、本発明の一実施例であり本発明の範囲を制限するものとはならない。特にまた、以下に述べるようなスペクトラム拡散システム中でデータ転送レートを増加させるシステムは、他の標準によるワイアレスコンピュータネットワークでも採用でき、さらにまたセルラ電話システムのようなコンピュータネットワーク以外にも採用できるものである。
【００２９】
図２は本発明の実施例による送信器２００と受信機２５０とを示す。この送信器２００と受信機２５０とは、ワイアレスコンピュータネットワーク１０の移動局とアクセスポイントに組み込まれている。一実施例においては、送信器２００と受信機２５０とは非反転１１チップベーカーシーケンスを用いて二進論理「０」を送受信し、反転１１チップベーカーシーケンスを用いて二進論理「１」を送受信する。
【００３０】
ベースバンドである情報のビットレートは、公称１ＭＨｚであり、その結果チップレートは、１１ＭＨｚである。しかし、以下に説明するように本発明では情報ビット伝送レートを増加させるために同相コサインキャリア（Ｉチャネル信号）と、直交相サインキャリア（Ｑチャネル信号）からなる直交位相シフトキーイング（quadrature phase-shift keying（ＱＰＳＫ）） を用いている。
【００３１】
本発明はさらに情報ビット伝送レートを増加するために、符号位置変調を採用しており、これによりＩチャネル信号とＱチャネル信号の伝送は、例えば８個のタイミング位置の範囲で遅延したり進んだりする。この８個のタイミング位置の値は、８個の二進値０００−１１１に対応するもので、これにより３個のビットをＩチャネルとＱチャネルの両方に加えることになる。
【００３２】
さらに本発明は、チップシーケンスレート即ち１１チップベーカーシーケンスの長さを変えることなくシンボル伝送レートを増加させることにより情報ビットの伝送レートを増加させる。これは、ＩチャネルとＱチャネルの両方の連続する１１チップベーカーシーケンスの位置にオーバラップさせることにより行われる。これに関しては以下詳述する。
【００３３】
伝送されるべきデータは、送信器２００内の可変レートシンボル生成器２０２により読み込まれる。ＩＥＥＥ８０２．１１ＤＳ標準によれば、送信器２００は１９２ビット（１９２シンボル）のプリアンブルパターンを伝送し、その内の最初の１２８シンボルは、受信機２５０の同期用に用いられる。１２８シンボルの同期化フィールドを含むプリアンブルは、差分二進位相シフトキーイング（differential binary phase-shift keying（ＤＢＰＳＫ））変調で１ＭＨｚシンボルレートでもって伝送され、そしてこの場合、ＩチャネルとＱチャネルは同一情報を含む。
【００３４】
受信機２５０はこの同期化シンボルを検出して、その内部クロックを同期化シンボルに同期させて固定規準タイムフレームを確立し、このフレームでもってプリアンブルに続くデータフィールドを解析する。この実施例においては、固定規準タイムフレームは、１１チップベーカーシーケンスが伝送されるタイムフレームに同期化した連続する１マイクロ秒のタイムフレームからなる。
【００３５】
同期化フィールドとプリアンブルとは、各メッセージのスタート時に伝送される。各伝送されたメッセージのＤＡＴＡフィールドは、いくつかの理由から比較的短く（例えば、最大１５００バイトまで）に保たれる。ＩＥＥＥ８０２．１１ＤＳ標準を含む多くのワイアレスプロトコールは、エラーが検出された場合には、フレーム全体（プリアンブル＋ＤＡＴＡフィールド）を再伝送することが必要である。極端に長いフレームを再伝送することは、バンド幅の無駄となる。
【００３６】
さらにまた、ネットワーク上で利用可能なバンド幅を他のユーザと共有することが必要であるが、極端に長いフレームは他のユーザのデータ伝送レートを低下させてしまう。最後にチャネル条件はしばしば時間的に変化するが、ある種のモード（例えば符号位置変調）においては、チャネル条件はプリアンブルの伝送中のみ予測される。プリアンブルの間で極めて長い間があくとチャネル条件が変化し、これがエラーレートの増加につながる。このために伝送を完全にするために、多くのメッセージに亘って、情報を大きなブロックに分割することが必要である。
【００３７】
プリアンブルの送信が完了し、送信器２００と受信機２５０とが同期すると、可変レートシンボル生成器２０２は動作モードに応じてＤＡＴＡフィールドの伝送中に様々な数のデータビットを符号化装置２０４に送る。可変レートシンボル生成器２０２により送信器２００は、ＤＡＴＡフィールドの伝送中は、１シンボル期間あたり２個の情報ビットを伝送するが、これはＤＱＰＳＫ技術を用いて第１情報ビットをＩチャネル信号内のベーカーシーケンスとして、および第２情報ビットをＱチャネルのベーカーシーケンスとして同時に伝送することにより行う。
【００３８】
可変レートシンボル生成器２０２により、また送信器２００は固定規準タイムフレーム内の８個のタイミング位置の内の１個により、Ｉチャネルベーカーシーケンスを遅延させたり、前進させたりすること（即ち符号位置変調）により、シンボルあたりさらに３個の情報ビットを伝送することができる。
【００３９】
最後に、可変レートシンボル生成器２０２により、また送信器２００は固定規準タイムフレーム内の８個のタイミング位置の内の１個により、Ｑチャネルベーカーシーケンスを遅延させたり、前進させたりすること（即ち符号位置変調）により、１シンボルあたりさらに３個の情報ビットを伝送することができる。これにより８ＭＨｚデータ伝送レートに対して全部で８個のビットが１マイクロ秒のタイムフレームの間伝送することができる。
【００４０】
本発明の一実施例においては、可変レートシンボル生成器２０２は８個の情報ビットを符号化装置２０４に送る。第１ビットは同相符号生成器２０６に読み込まれ、この同相符号生成器２０６は第１ビットが二進の「１」または二進の「０」のいずれかにより、非反転ベーカーシーケンスあるいは反転ベーカーシーケンスを生成する。第２ビットは、直交符号生成器２１０により読み込まれ、この直交符号生成器２１０は、第２ビットが二進の「１」または二進の「０」のいずれかにより、非反転ベーカーシーケンスあるいは反転ベーカーシーケンスを生成する。
【００４１】
残りの６個のビットは、パルス位置タイミング回路２０８により読み込まれる。これらのビットの内３個のビットは、同期化フィールドにより確立された、固定規準タイムフレーム内の８個の時間位置の内の１個によりＩチャネルベーカーシーケンスを進ませたり遅らせたりする。他の３個のビットは、同様にＱチャネルベーカーシーケンスを進ませたり遅らせたりする。
【００４２】
時間シフトしたＩチャネルベーカーシーケンスは、ＲＦミキサ２１２に送られ、そして同じく時間シフトしたＱチャネルベーカーシーケンスは、ＲＦミキサ２１４に送られる。キャリア生成器２１６は、コサインキャリア周波数をＲＦミキサ２１２に与え、サインキャリア周波数を９０゜シフター２１８を介してＲＦミキサ２１４に与える。ＲＦミキサ２１２は、時間シフトＩチャネルベーカーシーケンス信号により変調されたコサインキャリア周波数を出力する。ＲＦミキサ２１２は、時間シフトＱチャネルベーカーシーケンス信号により変調されたサインキャリア周波数を出力する。これらの変調されたキャリア（搬送波）は、加算器２２０で組み合わされ、その後ＲＦ段２２２で増幅され、アンテナ２２４を介して送信される。
【００４３】
この伝送された信号は、受信機２５０のアンテナ２５２で受信され、ＲＦ段２５４を介して次ぎに送られる。このＲＦ段２５４は、受信信号を増幅し、不用な周波数をフィルタ除去し、特定の周波数（即ち、所望の１１ＭＨｚバンド幅）を分離する。このようにしてフィルタ処理され、増幅された信号は、復調器２５６に送られる。ローカル発振器２６２は、コサイン規準信号をＲＦミキサ２５８に与え、そしてこのＲＦミキサ２５８は時間シフトしたＩチャネルベーカーシーケンスをその出力点に生成する。ローカル発振器２６２は、サイン規準信号を９０゜シフター２６４を介してＲＦミキサ２６０に与え、そしてこのＲＦミキサ２６０は時間シフトしたＱチャネルベーカーシーケンスをその出力点に生成する。
【００４４】
次に、時間シフトしたＩチャネルベーカーシーケンスは同相相関器２６６に送られ、この同相相関器２６６はベーカーシーケンスにマッチしたフィルタである。以下に詳述するように、この同相相関器２６６はその中心にサイドローブよりもはるかに大きい（例、１１倍大きい）ピーク振幅ローブ（中心ローブ）を有する相関関数をその出力点に提供する。同様に時間シフトしたＱチャネルベーカーシーケンスは直交相相関器２６８に送られ、この直交相相関器２６８はベーカーシーケンスにマッチしたフィルタである。
【００４５】
直交相相関器２６８はその中心にサイドローブよりもはるかに大きい（例、１１倍大きい）ピーク振幅ローブ（中心ローブ）を有する相関関数をその出力点に提供する。この相関関数の中心ローブ（center lobe） の符号（即ち、正または負）は、相関器が受信したものが反転ベーカーシーケンスかあるいは非反転ベーカーシーケンスかによって決定される。
【００４６】
マルチパスの影響により、遅延拡散はベーカーシーケンスのメインローブとサイドローブが同一チャネルの隣接シンボル内に拡散し、さらにはまた直交チャネルのシンボル内にも拡散させる原因となる。そのため本発明の実施例においては、受信機２５０は複合チャネルコンディショナー２７０を有し、この複合チャネルコンディショナー２７０が通信チャネルの遅延拡散を補償するようＩチャネル相関関数とＱチャネル相関関数を条件づける。
【００４７】
このようにして条件づけられたＩチャネル相関関数とＱチャネル相関関数とは、その後符号と位置の復号化器２７４により解析される。そしてこの符号と位置の復号化器２７４は相関関数の中心ローブの符号を用いて、各チャネルが受信したものは反転ベーカーシーケンスかあるいは非反転ベーカーシーケンスかを決定し、これにより送信されたビットの２つを抽出する。符号と位置の復号化器２７４は、固定規準タイムフレーム内の各相関関数の位置を用いて、各チャネル内のベーカーシーケンスを遅らせたり進ませたりするのに用いられる３個の遅延ビットを決定し、これにより残りの６個の伝送ビットを抽出する。
【００４８】
ベーカーシーケンスを時間シフトすることにより、連続するベーカーシーケンスが各チャネルでオーバラップする。符号位置変調を施さない場合には、各ベーカーシーケンスは前のシーケンスの末尾から開始する。しかし、第１のベーカーシーケンスが遅延して、後続のベーカーシーケンスが一定の場所に留まったりあるいはさらに進んだ場合には、各ベーカーシーケンスの周期はオーバラップし、その結果少なくとも各々のシーケンスの一部が同時に伝送されることになる。
【００４９】
これは干渉の形態でありサイドローブで部分的にオーバラップする相関関数となる。しかし、この相関関数のサイドローブの振幅は、中心部のメインローブの振幅よりもはるかに小さい。連続するベーカーシーケンスの修正関数の中心ローブがオーバーラップすることがないように８個の遅延位置を選択する。
【００５０】
本発明は上記の符号位置変調技術に基づいて、チップタイミングを増加させることなくシンボルレートを増加させる。これを実行するために、可変レートシンボル生成器２０２はシンボル間隔を修正し、その結果新たなシンボル（即ち、新たな１１チップベーカーシーケンス）が各チャネルで生成される。例えば平均的には９チップ毎に１回生成される。
【００５１】
これは各チャネルにおいて、平均的には２個のチップのオーバラップとなる（符号位置変調がない場合でも）。「平均的な」シンボルレートと同じく「平均的な」オーバラップとがこのようにして得られるが、その理由は、ベーカーシーケンスの時間シフト（符号位置変調が行われた場合）は、連続するベーカーシーケンスの開始点の間の分離量とオーバラップ量を連続的に変化させるからである。
【００５２】
プリアンブルの後、可変レートシンボル生成器２０２はデータフィールドの伝送の間シンボルレートを増加させる。後述するようにこのベーカーシーケンスは、相関関数の中心ローブがオーバラップすることなしに２個のチップ位置だけ各チャネル内でオーバラップする。これによりシンボル間隔は、前のシンボル間隔の９／１１に減少する。これは情報ビット伝送レートを１１／９だけ増加させたとの同じことである。
【００５３】
上記の例においては、直交符号化と符号位置変調は、１ＭＨｚのシンボルレートを用いてベースバンド情報ビットの８ＭＨｚの伝送レートを達成する。このため本発明は、チップレート（１１ＭＨｚ）を維持しながらかつ各ベーカーシーケンス（１マイクロ秒）の間、シンボルレートを増加させ、その結果情報ビット伝送レートは、（１１／９×８ＭＨｚ）＝９．７７ＭＨｚとなる。
【００５４】
本発明を説明するために図３−６は、直交信号の２個のチャネルの内の一方の相関出力関数を表す。説明を簡単にするために、図３−６のスパイク状の波形を発生させるベーカーシーケンスは、全て同一の二進値（例、論理「０」）を表すものとし、その結果対応する全ての相関関数は、同一の符号（即ち、正の振幅）を有する中心ローブピークを有する。
【００５５】
図３−６の各相関器の出力関数は、相関器の出力関数の下に９個のタイムスロットまたは１１個のタイムスロットが使用されたシンボルレートによって示されている。これらのタイムスロットは、受信シンボルのチップ位置に対応する。また図３−６の相関器の出力関数の下にはベーカーシーケンス１−３が示され、これらは相関器に出力を発生させるシンボルの伝送機内の相対的スペースを示す。これは絶対的な時間関係を送信器のベーカーシーケンスとの間で示したものではなくその結果相関器の出力関数も絶対的なものを示したものでない。
【００５６】
実際のところ相関器の出力関数の中心ローブのスパイクは、各ベーカーシーケンスの終了後までは発生しない。これは各受信信号パス内の信号処理遅延の結果として、および中心ローブスパイクが発生する前にチップシーケンス全体を受信し、同相相関器２６６または直交相相関器２６８内に供給しなければならないという事実により起こるものである。ベーカーシーケンス１−３は、連続する相関器出力のスパイク状波形の間の相対的スペースの変化を送信機内の連続するベーカーシーケンスの相対的スペースの変化の結果として示したものである。
【００５７】
ちなみに図３−６の相関器出力関数に示された小さなサイドローブは、参照のために示したものである。このサイドローブの大きさと形状と間隔はスケール通り描かれているものではない。このサイドローブは、相関器がゼロに近いある小さな出力値を有することを示すためだけのものである。図３−６の相関器の出力関数は、完全な形で受信した符号語の理想的な「波形」である。実際の受信機の動作においては、即ち、実際のチャネル環境においてはマルチパスフェージング，遅延拡散，ノイズ，シンボル間干渉とが、大きな中心ローブスパイクおよび小さなサイドローブの両方の大きさと形状を歪ませる。
【００５８】
図３は、１１チップのベーカー符号シーケンスのシーケンス用の相関器の出力を表すタイミングダイアグラム３００を表す。同期フィールドの終了時に受信機２５０は送信器２００に同期化され、ｔ₁ ，ｔ₂ ，ｔ₃ ，ｔ₄ で示される固定規準タイミングウィンドウ（点線で示す）を生成する。図３では符号位置変調は、用いられておらずその結果ベーカーシーケンス１−３は、オーバラップなしに連続的に伝送される。
【００５９】
その結果、相関器の出力関数は、各固定規準ウィンドウ内のチップ位置６に一致する中心ローブ３０１−３０３を有する。相関器関数のサイドローブ３１１−３１４は、中心ローブ３０１−３０３よりもはるかに小さい。ここに示された相関器関数は、１ＭＨｚの情報ビット伝送レートに対応し（他の直交チャネルが同時に使用された場合には２ＭＨｚで）、ここで１個の二進情報ビット（例、論理「１」）を表す１個の１１チップベーカーシーケンスは、１マイクロ秒毎に伝送される。
【００６０】
図４は、符号位置変調された１１チップベーカー符号シーケンス用の相関器出力を表すタイミングダイアグラム４００を表す。３個の追加ビットが、８個の可能な位置の１つにより伝送されたベーカーシーケンスを遅らせたり、あるいは進ませたりする事により（直交チャネル毎に）符号化される。ここに示した例では、８個の可能な位置は各固定規準ウィンドウ内のチップ位置３−１０に対応する。
【００６１】
ベーカーシーケンス１用に用いられた３個の遅延ビットは、チップ位置６に対応し、その結果ベーカーシーケンス１の相関器関数は、固定規準ウィンドウ内ではその正規位置から進みも遅れもしていない。ベーカーシーケンス２用に用いられた３個の遅延ビットは、チップ位置１０に対応し、その結果ベーカーシーケンス２の相関器関数は、チップ６で正規位置から４個のチップ分だけ遅れている。
【００６２】
ベーカーシーケンス３用に用いられた３個の遅延ビットは、チップ位置３に対応し、その結果ベーカーシーケンス３の相関器関数は、チップ位置６の正規位置から３チップ位置だけ進む。ここに示した実施例においては、中心ローブ４０２，４０３はベーカーシーケンス２とベーカーシーケンス３により引き起こされたものであるがこれらは近接している。にもかかわらず３個のチップ位置の最小値は中心ローブ４０２，４０３の間にある。タイミングダイアグラム４００が示すように０００と１１１の間の８個の二進値は、チップ位置３ないし１０の間の各ベーカーシーケンスの中心ローブの位置をシフトすることにより符号化される。
【００６３】
図５は、１１チップのベーカー符号シーケンス用の相関器出力を表すタイミングダイヤグラム５００を示す。同図において、シンボルレートは本発明の一実施例により増加している。図５においては、符号位置変調は用いられておらず、ベーカーシーケンス１−３は連続して伝送されている。しかし、図３の場合とは異なり、オーバラップが隣接するベーカーシーケンスの間で発生している、理由は新たなシンボルがＱチップ位置毎に生成され、ベーカーシーケンス２は１１チップ長さとなっているからである。
【００６４】
このようにして得られた相関器関数は、各固定規準タイムフレーム内のチップ位置６に一致する中心ローブ５０１−５０３を有する。相関器関数のサイドロープは、中心ローブ５０１−５０３よりもはるかに小さく、各ベーカーシーケンスの内最初の２個のチップ位置と後の２個のチップ位置でオーバラップしている。符号位置変調を用いなくても、このようにして増加させたシンボルレートは、伝送ビット情報レートを１１／９倍に増加させ、その結果１チャネルの有効データレートは、（１１／９×１ＭＨｚ）＝１．２２ＭＨｚである。
【００６５】
図６は、１１チップのベーカー符号シーケンス用の相関器出力を表すタイミングダイヤグラム６００を示す。同図において、シンボルレートは本発明の一実施例により増加している。３個の追加ビットが８個の可能な位置の内の１個の位置を用いて伝送されたベーカーシーケンスを遅らせたり進ませたりすることにより符号化される。ここに示した実施例においては、８個の可能な位置は、ベーカーシーケンス内のチップ位置２−９に対応する。
【００６６】
ベーカーシーケンス１用に用いられた３個の遅延ビットは、チップ位置６に対応し、その結果ベーカーシーケンス１の相関器関数は、固定規準ウィンドウ内ではその正規位置から進みも遅れもしていない。ベーカーシーケンス２用に用いられた３個の遅延ビットは、チップ位置９に対応し、その結果ベーカーシーケンス２の相関器関数は、チップ６で正規位置から３個のチップ分だけ遅れている。
【００６７】
ベーカーシーケンス３用に用いられた３個の遅延ビットは、チップ位置２に対応し、その結果ベーカーシーケンス３の相関器関数は、チップ位置６の正規位置から４チップ位置だけ進む。ここに示した実施例においては、中心ローブ６０２，６０３はベーカーシーケンス２とベーカーシーケンス３により引き起こされたものであるがこれらは近接している。この場合おいて１個のチップ位置が中心ローブ６０２，６０３の間にある。タイミングダイアグラム６００が示すように０００と１１１の間の８個の二進値は、チップ位置２ないし９の間の各ベーカーシーケンスの中心ローブの位置をシフトすることにより符号化される。
【００６８】
上記に説明した本発明の送信器と受信機は、ＩＥＥＥ８０２．１１標準に適合するシステムに限定されるだけでなく、また１１チップのベーカーシーケンスを採用するシステムに限定されるものではない。本発明は他のスペクトラム拡散標準にも使用できるし、あるいは１１チップよりも短いあるいは長いような例えばカサミ符号系列，ゴールド符号系列のような疑似ランダムノイズ符号の種類にも適応できる。さらにまた遅延値，伝送レート，パルスタイミング位置およびシンボル期間の値は単なる一実施例である。
【００６９】
例えば、固定規準タイムフレーム内に少なくとも１６個のタイミング位置を有するさらに長いチップシーケンスにより３ビットではなく４ビットが各チャネル内で伝送符号語シーケンスを時間シフトさせることにより伝送できる。最後に本発明はワイアレスＬＡＮに限定されるものではなく、携帯電話等の様々な通信システムにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ワイアレスコンピュータネットワークを表すブロック図
【図２】本発明の一実施例による送信器と受信機のブロック図
【図３】１１個のチップのバーカー符号シーケンス用の相関器出力を表すタイミング図
【図４】符号位置変調した１１個のチップを有するバーカー符号シーケンス用の相関器出力を表すタイミング図
【図５】１１個のチップのバーカー符号シーケンス用の相関器出力を表すタイミングチャート図である、ここでシンボルレートは本発明により増加している。
【図６】符号位置変調した１１個のチップを有するバーカー符号シーケンス用の相関機出力を表すタイミングチャート図である、ここでシンボルレートは本発明により増加している。
【符号の説明】
１０ ワイアレスコンピュータネットワーク
２０ サーバ
３０ バス
４０，４１，４２ アクセスポイント
５０−５３ 移動局（ＭＳ）
６０，６１ 信号到達範囲
２００ 送信器
２０２ 可変レートシンボル生成器
２０４ 符号化装置
２０６ 同相符号生成器
２０８ パルス位置タイミング回路
２１０ 直交符号生成器
２１２，２１４，２５８，２６０ ＲＦミキサ
２１６ キャリア生成器
２１８，２６４ ９０゜シフター
２２０ 加算器
２２２，２５４ ＲＦ段
２２４，２５２ アンテナ
２５０ 受信機
２５６ 復調器
２６２ ローカル発振器
２６６ 同相相関器
２６８ 直交相相関器
２７０ 複合チャネルコンディショナー
２７４ 符号と位置の復号化器
３００−６００ タイミングダイアグラム
３０１−３０３ 中心ローブ
３１１−３１４ サイドローブ

Claims (17)

1. スペクトル拡散符号位置変調波形を発生させるためのシステムであって、
   情報信号のいくつかの部分を受信し、所定の長さを有するマルチチップ符号で符号化して、複数シーケンスのストリームを生成するためのスペクトル拡散符号化器であって、該複数シーケンスの各々が該所定の長さを有し、該シーケンスのストリームがメインローブを生成するように処理されるものであるスペクトル拡散符号器と、
   該所定の長さよりも短い（シーケンス間の）時間間隔にて該いくつかのシーケンスの該各々を周期的に送信する送信器であって、該時間間隔が、該メインローブに印加されるチップオフセットの許容範囲よりも１チップ分大きく、これにより該情報信号のデータ伝送レートを増加させるような送信器とを含むシステム。
2. 請求項１に記載のシステムにおいて、
   前記情報信号はデジタルであり、前記いくつかの部分は前記情報信号の個々のビットに対応するものであるシステム。
3. 請求項１に記載のシステムにおいて、
   前記マルチチップ符号は、ベーカー符号であるシステム。
4. 請求項１に記載のシステムにおいて、
   前記所定の長さが、２０チップよりも短いシステム。
5. 請求項１に記載のシステムにおいて、
   前記時間間隔は、９チップであるシステム。
6. 請求項１に記載のシステムにおいて、
   前記時間間隔は、前記所定の長さよりも短く、
   前記情報信号のデータレートがこれにより増加するようになっているシステム。
7. スペクトル拡散符号変調波形を発生させるための方法であって、
   情報信号のいくつかの部分を所定の長さを有するマルチチップ符号でスペクトル拡散符号化して、各々が該所定の長さを有するような複数シーケンスのストリームを生成するステップと、
   該シーケンスのストリームを処理してメインローブを生成するステップと、
   該所定の長さよりも短い（シーケンス間の）時間間隔にて該複数シーケンスの各々を周期的に送信するステップであって、該時間期間が該メインローブに印加されるチップオフセットの許容範囲よりも１チップだけ大きく、該情報信号のデータ伝送レートがこれにより増加されるようなステップとを含む方法。
8. 請求項７に記載の方法において、
   前記情報信号はデジタルであり、前記スペクトル拡散符号するステップが前記情報信号の個々のビットをスペクトル拡散符号化するステップとを含む方法。
9. 請求項７に記載の方法において、
   前記スペクトル拡散符号するステップが、前記情報信号の前記いくつかの一部をベーカー符号でスペクトル拡散符号化するステップを含む方法。
10. 請求項７に記載の方法において、
    前記所定の長さが、２０チップよりも短い方法。
11. 請求項７に記載の方法において、
    前記時間間隔が９チップである方法。
12. 請求項７に記載の方法において、
    前記時間間隔が、前記所定の長さよりも短く、前記情報信号のデータレートがこれにより増加するものである方法。
13. ワイヤレス ローカル エリア ネットワーク（ＬＡＮ）であって、
    各々がプロセッサと、メモリと、ワイヤレス データ通信回路とを含む複数のコンピュータであって、該ワイヤレスデータ通信回路がデジタルデータを該複数のコンピュータの間で送受するようにさせるものであり、またこの回路がそれにより送信されるべきスペクトル拡散符号位置変調波形を発生させるためのシステムを含んでいるような複数のコンピュータと、
    該デジタルデータ受信して所定の長さを有するマルチチップ符号で符号化して複数シーケンスのストリームを生成するためのスペクトル拡散符号器であって、該複数シーケンスのストリームがメインローブを生成するよう処理されるものであり、該シーケンスの各々が該所定の長さを有しているようなものであるスペクトル拡散符号器と、
    該シーケンスの各々を、該所定の長さよりも短い（シーケンス間の）時間間隔にて周期的に送信する送信器であって、該時間間隔が該メインローブに印加されるチップオフセットの許容範囲よりも１チップ分だけ大きく、該デジタルデータの伝送レートがこれにより増加させられるようになっている送信器とを含むネットワーク。
14. 請求項１３に記載のネットワークにおいて、
    前記マルチチップ符号が、ベーカー符号であるネットワーク。
15. 請求項１３に記載のネットワークにおいて、
    前記所定の長さが、２０チップよりも短いネットワーク。
16. 請求項１３に記載のネットワークにおいて、
    前記時間間隔が、９チップであるネットワーク。
17. 請求項１３に記載のネットワークにおいて、
    前記時間間隔が、前記所定の長さよりも短く、前記情報信号のデータレートがこれにより増加するネットワーク。

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