JP3685803B2

JP3685803B2 - Ｃｄｍａ伝送システム

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Publication number: JP3685803B2
Application number: JP50154195A
Authority: JP
Inventors: パンツァー，ヘルベルト
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1993-06-16
Filing date: 1994-06-16
Publication date: 2005-08-24
Anticipated expiration: 2020-08-24
Also published as: RU2315430C2; JP2004180334A; EP0659317A1; EP1333605A3; DE69432782D1; DE69432782T2; KR100383686B1; KR100356976B1; CN1110890A; EP1333605A2; JP2004180335A; EP1035678A3; EP1333602B1; JPH08503591A; KR100559763B1; CN1308428A; EP1351422A2; KR20030097588A; SG44858A1; WO1994029980A1

Description

本発明は、少なくとも１つの送信機が設けられており、該送信機においてデータシーケンスが符号シーケンスにより拡散され、少なくとも１つの受信機が設けられており、該受信機において検出器により前記データシーケンスが再生されるように構成されたＣＤＭＡ伝送システムに関する。さらに本発明は、ＣＤＭＡ伝送システム用の受信機と送信機にも関する。
符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）に基づく伝送システムの場合、種々異なるユーザの信号が１つの共通の周波数帯域に同時に切り換えられ、１つの共通の搬送波周波数を用いて交換接続される。符号分割多重接続システムは広帯域化技術に基づくものであり、つまり伝送すべき信号が、信号伝送に最小限必要とされる周波数よりも著しく広い周波数帯域にわたって拡散される。帯域が広がることにより、符号分割多重接続システムは一般に干渉に対し著しく強くなる。
符号分割多重接続システムにおいて周波数帯域を広げるために、伝送すべき各（ペイロード）ビットが、送信機と受信機により取り決められた符号語で乗算される。符号化すべきペイロードデータシーケンスのビット相互間を区別するため、この符号語の１つのビットを一般にチップと称する。適切な符号語を使用することにより、基本的に、個々のユーザの信号の相互干渉が排除される。
ＣＤＭＡ技術を用いて所定のビットエラーレートを得るためには、所定の干渉電力は、伝送ペイロードビットレートにほぼ比例する信号電力を必要とする。たとえば符号化された音声伝送、ファクシミリ伝送等のような適用事例に依存して、個々のユーザが種々のペイロードビットレートを使用するＣＤＭＡシステムの場合、周波数を経済的に利用するという理由で、ＣＤＭＡ伝送システムに対し必要な周波数帯域幅だけしか負荷を与えないようにするのが望まい。
たとえばＷＯ９２／１５１６４号から、可変の帯域幅を得るためにプログラミング可能なクロック発生器の設けられているようなＣＤＭＡ伝送システムが公知である。このクロック発生器を用いて、選択された各符号語のチップクロックレートがまえもって定められる。高いチップクロックレートが選択されればされるほど、拡散伝送信号の合成帯域幅もそれだけ広くなる。
実際的な理由で、チップクロックレートは、基本クロックレートの整数倍になるように選定される。したがって上記特許出願の有利な実施形態の場合、帯域幅は１．２ＭＨｚまたはその倍数である。
本発明の課題は、システムを著しくフレキシブルにできるＣＤＭＡ伝送システムを提供することにある。
本発明によればこの課題は、フレーム構造が設けられており、フレーム内で伝送すべきペイロードが圧縮されて信号バーストが生成されることにより解決される。
したがって、フレーム中で生じる伝送データを１つのバーストに集中させることができ、この場合、フレーム長とバースト期間の比は達成される圧縮率を表す。このようにして、著しく異なりきめ細かく段階づけられる圧縮率を達成できる。著しく高いペイロードデータレートにより、前のように連続的な伝送を行うことができ、したがってフレーム全長を１つのバーストとして利用できるが、他方、低いレートのペイロードデータによりフレームの１つの区間が用いられる。
１つのフレーム内のバーストは、フレームに関する開始時点ｔ₀と対応の期間ｔ_dにより特徴づけられている。これらのパラメータは、システムまたはリンクに依存するように選定できるが、選択可能な拡散により、これに加えて１つのリンク内で変えることもできる。たとえば固定ステーションによる開始時点ｔ₀の被制御事前規定または送信ステーション自体のための開始時点ｔ₀のランダムな選択のような適切な手段は、フレームをできるかぎり均一に満たすことにより達成でき、したがってこれにより周波数のバランスのとれた経済的な利用がなされる。
本発明の著しく有利な実施形態の場合、拡散率は元のペイロードデータレートに依存して選定される。したがって、種々異なるペイロードビットレートを一定の出力ビットレート−いわゆるチップレート−で表現できる。
同じペイロードを凝縮された１つのバーストにおいて伝送すべき場合、結果として、時間圧縮されたペイロードデータのビットレートはバースト長とフレーム長との比に逆比例して増えるようになる。増加したこのビットレートに対し適切なビットエラーレートを達成するために、本発明の別の実施例によれば、圧縮率に比例して相応に電力を増加させることが提案されている。
要するに、拡散率は選択可能でありあるいは可変に設定されるということを、所望のようにバースト期間に対する電力の切り換えに用いる。
ＣＤＭＡに基づく移動無線の基本的な特徴は、殊に固定ステーションへの伝送方向において、同じペイロードビットレートに関する信号を同じ電力で受信することができ、隣接セルのノイズ電力は全受信電力の一部分にしかすぎないといえることである。たとえば小さいセルとこれと重なり合った大きいセルとの間のリンクにおいてはこの条件は満たされない。その理由は、小さいセルや大きいセルの固定ステーション近くでの十分な電力適合調整は、大きいセルの著しく大きい伝送電力のために不可能だからである。
種々のオペレータは一般に、その無線セル相互間を未整合のまま設置する。このことにより次のような問題の生じる可能性がある。すなわち、あるオペレータのセル境界が他のオペレータの固定ステーションの位置と正確に一致してしまうという問題の生じる可能性がある。このような場合、適切な電力適合調整を行うのは不可能である。その理由は、いずれの場合でも少なくとも固定ステーションにおいては、ノイズ電力はペイロード信号電力よりも著しく大きいからである。
この問題点を解決するため本発明によれば、セルサイズに依存して１つのバーストの開始位置ｔ₀を選定することが提案される。このようにして、小さいセルが作用するバースト領域を、大きいセルが作用するフレーム領域から分離させることができる。したがって、伝送電力がそれぞれ異なることによる干渉は大部分は排除される。各バースト間の境界は、状況により決定される所要安全距離により定められ、この場合、異なるセルカテゴリーにおける無線トラヒック比（小さいセル対大きいセル等）は決定的なパラメータである。
すべてのセルカテゴリーのためのフレームを同期化すれば著しく単純な解決手段が得られるが、これは適切な設備（たとえばＧＳＭのような移動交換センタ）やシグナリングリンクを用いることによって保証できるものである。
未整合の種々のオペレータの場合にはフレーム同期を前提としていないため、許容できない干渉が生じる。この問題を解決するために本発明によれば、固定ステーションまたは移動ステーションにおいて１つのフレーム内の電界強度を測定することにより、１つのフレーム内でセルごとに適切なよりよい使用可能時間領域を決定することが提案される。
有利には、この測定のためにフレームが測定に係わるタイムスロットに分割される。この場合、バーストはたとえば、伝送すべき情報に依存してｎ個の連続するタイムスロットに及ぶように選定される。特殊な変形は、毎回精確に１つのタイムスロットを割り当ていることである。
移動無線システムは、ダウンリンク（固定ステーションから移動ステーション）とアップリング（移動ステーションから固定ステーション）の方向を有するデュプレクス伝送に基づくものである。２つの伝送方向は周波数領域で分離されるか（ＦＤＤ）、時間領域で分離される（ＴＤＤ）。重要さを増すデータサービスは、２つの方向でのペイロードビットレートが極端に異なる値を有していてよい（非対称リンク）点で傑出している。ＣＤＭＡではこれらのリンクのうちのいくつかは、適合された拡散率を選定し相応に調整された電力で伝送を行うようにして、暗黙的に考慮されている。しかし非対称性はすべてのセル環境では維持されない。たとえばその理由は、サービスの範囲には殊に分配サービスが含まれ、無線リソースからの異なる帯域幅を、２つの送信装置に割り当てなければならないからである。ＦＤＤがたとえばアップリンクに対しては５００ｋＨｚでありダウンリンクに対しては４ＭＨｚあると仮定する。一般に周波数領域に対しては、多数のユーザを考慮すべきグローバルなプラニングがなされるので、このセットアップはあまりフレキシブルでない。
本発明のさらに別の実施例で提案されているのは、送信機と受信機との間の送信方向（ダウンリンク／アップリンク）を時間の関数として分離し、他方、時間の要素を各伝送方向に対し可変に定めることである。
時間による分離（ＴＤＤ）が用いられる場合、２つの伝送方向に対しオペレータがその周波数帯域をいかなる範囲まで用いるかは、局所的に個々のオペレータに委ねられている。基本原理によれば、２つの方向の平均ビットレートに応じてバースト長を可変に適合調整させることが可能である（この場合、付加的に所要ビットエラーレートが考慮される）。
この適合調整を個々の各リンクごとに別個に行うことはできない。その理由は、さもなければオーバラップしたがって許容できない干渉が固定ステーションでも移動ステーションでも生じてしまうからである。このことはどちらにおいても不要である。それというのは、電力を相対的に適合調整することにより、時折の例外が考慮されるからである。オーバラップは隣接セルに対しても許容できない。その理由は、隣接する固定ステーションが（移動ステーションよりも大きい送信機電力を有するかぎり）、移動ステーションの受信に干渉を及ぼす可能性があるし、あるいは固定ステーションの受信が、周辺に位置する隣接セルの移動ステーションによりセル境界で干渉を及ぼされる可能性があるからである。したがって、前述のように適切な１つの共通のコントローラにより２つの方向の境界の変化を整合させるのが妥当である。このことは別として、近傍のセルを未整合のものとみなし、前述の分散形測定手法を実現する可能性が依然として存在する。
これまで、純粋なＣＤＭＡシステムはすべての事例においてユーザの十分な分離を実現するには十分ではないことを述べてきた。このため本発明は、時間領域における付加的な分離を行うことを提案したのである。さらに本発明は、別の代案として、たとえばハンドオーバを行うために、異なる複数の周波数領域で一時的に通信することを提案している。
ペイロードデータを同じ内容を有する少なくとも２つのバーストに圧縮すれば、このようにして１つのタイムフレームで同じ情報を１番目の周波数帯域と少なくとも２番目の周波数帯域で連続して伝送することができる。
次に、図面に示された実施例に基づき本発明を詳細に説明する。
第１図は、送信機と受信機を有するＣＤＭＡ伝送システムを示す図である。
第２ａ図は、ＣＤＭＡシステムのフレーム構造を示す図である。
第２ｂ図は、データレート、バースト期間ならびに受信電力間の相関関係を示す図である。
第３図は、小さいセルと大きいセルにおける１つのフレーム内のバースト分布を示す図である。
第４図は、同じ周波数帯域で少なくとも２つのＣＤＭＡシステムが部分的に重なり合った場合の干渉状態を示す図である。
第５図は、互いに同期されていない異なるユーザを有するＣＤＭＡシステム内でのバーストによるフレーム占有状態を示す図である。
第６図は、非同期動作（ダウンリンクとアップリンクでデータレートが異なる場合）に適用した実施例を示す図である。
第７図は、干渉の状況を示す図である。
第８図は、ペイロード信号とパイロット信号に対し別個のバーストを用いる様子を示す図である。
第９図は、非同期セルの場合にペイロード信号に重畳された複数のパイロット信号を用いる様子を示す図である。
第１０図は、測定タイムスロットを生成するためにペイロードデータブロックの圧縮を用いる様子を示す図である。
第１１図は、ただ１つの受信機しか必要としない場合に異なる周波数帯域でバースト信号を伝送する２つの送信機を用いる様子を示す図である。
第１２図は、２つの別個の受信を必要とする場合に異なる周波数帯域でバースト信号を伝送するただ１つの送信機を用いる様子を示す図である。
第１図にはＣＤＭＡ無線システムたとえば移動通信用の無線システムが示されており、このシステムは送信機１と受信機２を有している。送信機１と受信機２はタイムフレームＦＲ（第２ａ図）を用いており、このフレームは等しい長さのタイムスロットに分割されている（図示せず）。各タイムスロット中で１つのペイロードデータブロックが伝送される。これは、ブロック構造化されたデータを使用すること、つまり連続的なペイロードデータ流（たとえばディジタル音声信号）をそれぞれ等しい時間長の複数のデータブロックに分割することを前提条件としている。したがって、元のペイロード（たとえば音声信号、ファクシミリデータ、英数字メッセージ等）のデータ伝送レートに依存して、伝送フレームの各タイムスロットごとの伝送のために、異なるサイズのデータブロックを利用可能である。
伝送すべきペイロードＰＬＤは、ディジタル形式でフレーム発生器１１へ供給される。フレーム発生器１１に到来したデータ流を、データブロックが後続の拡散器１２へ転送される前に記憶手段によりブロックごとにまとめて一時記憶することができる。
ブロック構造化されたデータの処理および一時記憶により遅延が生じるようになる。音声信号中でこの遅延が目立たないようにするために、この実施例では１０ｍｓのフレーム長が選ばれた。
一時記憶された各ペイロードデータブロックを圧縮してｔ_dの期間を有するデータブロックＤＢにすることができ、これはブロックが拡散器１２へ転送されるときにフレーム発生器１１がデータレートを変えることによって行われる。ペイロードデータブロックと区別するために、圧縮されたこのデータブロックＤＢを以下ではバーストないしはＣＤＭＡバーストと称する。
周知のようにして、バーストのデータビットは拡散器１２において多重ディジタル符号語で乗算されることにより拡散されるので、これに続いて変調器１３において拡散信号を変調することにより、拡散されていない信号よりも相応に広い帯域幅を有する信号が発生する。次にこの拡散信号は電力制御段１４において電力制御を受けてから、加算段１５において他のチャネルＯＣＨＨと結合されて和信号が生成され、この和信号はアンテナ１６を介して伝送される。
１つのバーストの時間長ｔ_d、１つのフレームのスタートを表す時点ｔ₀、ならびにバーストの伝送される送信機電力ｐ_txは、フレーム発生器１１と電力制御段１４のために制御ユニット１０により生成された所定の値である。送信機電力ｐ_txは、所定の受信電力ｐが受信機２に現れるように制御される。そしてこの送信機電力ｐ_txは、所定の電力ｐが受信機２に到来するように制御される。有利には、送信機電力ｐ_txは、受信電力ｐが伝送バーストの選択された伝送レートτに比例するように選ぶことができる。つまりこのことは、１つのバーストの時間長ｔ_dが同じペイロードブロックサイズで短く選定されれば、制御ユニット１０は、相応に大きくされた受信電力ｐを保証するために、送信機電力ｐ_txを相応に大きく選定すべきであることを意味する（第２ｂ図参照）。ｐ’，ｔ’_dおよびτ’により、異なる受信電力、選択された異なるデータ転送レート、ならびに異なる時間長がそれぞれ示されている。この実施例の場合、τ＝８ｋｂ/ｓでありτ′＝１２ｋｂ/ｓである。
受信機２において、アンテナ２１を介して受信された混合信号が信号分配器２２により個々の信号処理回路へ分配される。各受信チャネルあるいは加入者ごとに、このような信号処理回路の１つがそれぞれ設けられている。各信号処理回路において、信号はまず最初に復調器２３において復調され、周知のように逆拡散器２４においてして逆拡散される。この場合、チャネルと加入者の区別は、送信機側で用いられた符号語を利用することにより行われる。デコーダ２５において、元のペイロード信号ＰＬＤが受信バーストから再生される。
ＣＤＭＡに基づく適切な移動無線システムの基本的な特徴は、固定ステーションにおいて、同じペイロードビットレートに関して個々の加入者からの信号を、個々の信号の最適な分離を保証する目的で実質的に同じ電力で理想的に受信できる点にある。しかも、隣接セルから受信した信号−この信号は以下では総体的にノイズ電力と称する−は、全受信電力の一部だけしか形成しない。この状況は、大きいセルと小さいセルにより形成されたＣＤＭＡ無線システムでは維持できない。その理由は、大きいセルの著しく大きい送信機電力に起因して、この大きいセルの隣りに位置する小さいセルにおいて電力の適切な整合調整が不可能だからである。
この場合、大きいセルの少なくとも到達範囲Ｆ₂とは区別される小さいセルのためのそれらに固有の少なくとも１つの到達範囲Ｆ₁を１つのフレームＦＲ内で定義するために、本発明によるコンセプトを利用できる（第３図参照）。小さいセルからのペイロード信号と大きいセルからのペイロード信号が、それらを適切なサブフレームＦ₁とＦ₂でそれぞれ伝送できるように圧縮され、バーストが生成される。
小さいセルのバーストと大きいセルのバーストへ分割することにより、ある小さいセルの固定ステーションから受信されたノイズ電力は、もっぱら他の小さいセルに制限されるようになり、ある大きいセルの固定ステーションから受信されたノイズ電力は、もっぱら他の大きいセルに制限されるようになる。小さいセルのバーストａ，ｂ，ｃは、大きいセルのバーストＸ，Ｙよりも低いデータレートで伝送される一方、基本ペイロード信号を同じデータレートにするために相応に長いバースト期間が与えられ、その結果、小さいセルのバーストａ,ｂ,ｃの伝送には、著しく僅かな送信機電力しか必要ない。したがって、他の小さいセルから受信したノイズ電力も、たとえその小さいセルが隣接セルであっても、やはり小さくなる。他方、大きいセルの加入者にとっては、適切に大きくされた電力を用いて高められた圧縮レートを安全に選択できる。その理由は、大きいセルの増大により、隣り合う大きなセルにおいて等しい保護レートが得られるからである。
第４図には別の不所望なノイズ状況が示されている。この状況の場合、同じ周波数帯域を利用するがそれぞれ異なる符号だけで加入者を区別する、２つの独立したＣＤＭＡ無線システムの２つの異なるオペレータＡ，Ｂは、未整合のまま配置された受信ステーションを有している。オペレータＢがその固定ステーションをオペレータＡの無線セルのセル境界上の配置している場合、最悪な状況の生じる可能性がある。このため、適切な電力整合調整を行うのは不可能である。その理由は、少なくとも１つの固定ステーションにおいていかなるレートであっても、他のオペレータに起因するノイズ電力は自身の加入者のペイロード信号の電力よりも著しく高いからである。＊は干渉を表しており、この場合、干渉電力の和ΣＩがペイロード電力の和ΣＰよりも著しく大きければ、このことは制御不可能であることを表す。
互いに独立したオペレータが存在しているときにすべてのオペレータを同期化するのは、著しくコストがかかる。したがって、上述のように小さいセルと大きいセルのために１つのフレームを分離したように、他のオペレータと分離して各オペレータごとにサブフレームを形成することは、最も実際的な解決手法であるとはかぎらない。しかし、共通のフレームの同期化を行わなければ、許容できない干渉信号が生じてしまう。
さらに別の実施例の場合、有利には等しい長さであるが互いに無関係に選ばれた各フレームＦＲ中で、個々のオペレータがそのデータを伝送するものとする。有利には、フレームＦＲは等距離のタイムスロットに分割され、他方、各ユーザはバーストモードで操作を行い、つまり加入者データを伝送するための送信機電力を相応に高めて１つまたはそれ以上のタイムスロットを用いる。意図的に、全フレーム長をすべては利用しないようにしてある。このようにすることによって、１つのフレーム中に未使用領域または僅かにしか使用していない領域が生じる。１つのフレーム内の電界強度分布を測定することにより、各オペレータの各固定ステーションと、さらに選択的に、関与する移動テーションとが、未使用のタイムスロットを見つけることができ、伝送すべき情報量に依存して複数の連続した空きタイムスロットを伝送のために選択できる（第５図参照）。データ伝送レートと送信機電力の選択により、伝送すべきデータ量を利用可能なタイムスロット数に整合させることができる。矢印ＡＲ１により、１つのバーストを占有する２つの連続するタイムスロットが示されており、矢印ＡＲ２およびＡＲ３により測定後の固有専用状態が示されている。
さらに別の実施例の場合、固定ステーションから移動ステーションへの伝送（ダウンリンク）と、移動ステーションから固定ステーションへの伝送（アップリンク）のために、それぞれ異なるペイロードビットレートが用いられる（非対称のリンク）。１つのフレームのある程度大きい部分は、比較的高いペイロードレートを必要とする方向のために用いられ、このフレームのその他の部分は他方の方向のために用いられる。この場合、各サブフレームの時間に依存する境界は有利には所定の固定値であるので、サブフレームにおいてやはり送信機電力を介して実際に必要なペイロードデータレートを適合させることができる。たとえば第６図の場合、バーストｄはバーストａ，ｂ，ｃよりも高いペイロードビットレートを有していなければならないが、この場合、ダウンリンクのためのバーストｄの送信機電力は、相応に高められた受信電力で受信されるように選ばれる。他方、アップリンクのためのバーストＵ，Ｖ，Ｗ，Ｘの受信電力は相応のデータレートにしたがって制御され、その結果、それらはすべて同じ受信機電力で固定ステーションにより受信される。
有利には、ＣＤＭＡシステム全体の中でのダウンリンクサブフレームとアップリンクサブフレームへの分割は同じように選択すべきであって、さもなければ第７図に示された干渉状況に至る可能性がある。第７図の場合、オペレータＢは送信機電力が著しく大きいことで干渉を及ぼし、示された帯域ＸとＹのうち帯域Ｙは接近していることで干渉を及ぼす。ダウンリンクサブフレームとアップリンクサブフレームの幅が異なると、１つの無線セルのダウンリンクサブフレームの一部分が他の無線セルのアップリンクサブフレームの一部分と時間的にオーバラップすることになる。この場合、固定ステーションがそれに隣接する固定ステーションに干渉を及ぼす可能性があるしあるいは、所属の固定ステーションからの距離が最大であることからいっそう大きい電力で伝送しているセル境界上の移動ステーションが、隣接セル内のすぐ近くの移動ステーションに障害を及ぼす可能性がある。したがってこの場合に有利であるのは、ＣＤＭＡシステム全体の中でダウンリンクサブフレームとアップリンクサブフレームの同期化された分割を行うようにするかまたは、前述のように大きいセルと小さいセルが同時に用いられることを考慮して、空きタイムスロットが占有される前に電界強度測定で多数のタイムスロットにフレームを分割することである。
さらに別の実施例の場合、それぞれ異なる周波数帯域で作動する少なくともいくつかの送信機が存在している。個々の無線セルを互いに区別するために、個々の送信機により伝送される所定の形式のペイロード信号が設定される。この実施例の場合にはたとえば、呼び出し中に周波数帯域を変えることが必要になる可能性がある。
異なるセルのカテゴリーに異なる周波数が割り当てられており、さらに呼び出し中、たとえば小さいセルから大きいセルへのハンドオーバを行う必要がある場合、大きいセルのパイロット信号は、目下小さいセルで用いられるパイロット信号とは異なる周波数を有するようにする。
ＣＤＭＡ周波数帯域は最小限の周波数帯域−たとえば５００ｋＨｚ−しか有していない。その理由はこの場合、符号の重複の効率的な使用を可能にするのに十分な個数の加入者が同時に利用可能な状況だけだからである。小さいネットワークの各オペレータとは、たとえばコードレス構内交換網（これらのうち必ず複数の交換網は１つのオフィスビル内に存在している可能性がある）を未整合のまま用いることで定義されるか、または極端な事例ではコードレス電話の単一のユーザとして定義されるが、このような小さいネットワークの各オペレータに関しては、１つの周波数帯域を各オペレータに対して割り当ているのは効率的でない。したがってこれらのオペレータは複数の周波数帯域を共有する一方で、ノイズ状態が変化したときには他の周波数帯域へダイナミックに変化できるようにする必要がある。
また、隣接セルへのハンドオーバが望まれるがこのセルは異なる周波数範囲を有するのを望む状況もあり得る；
ＣＤＭＡシステムの場合には一般的に、１つのステーションの固有のセルと近隣のセルとにおいて同じ周波数範囲を利用できる。しかし、著しく高いペイロードビットレートのために拡散率が小さくなる場合には、このことはもはや維持されない。この場合にも、他の周波数へダイナミックに変化させる必要がある。
他の周波数への変更は２つの要件を有する：
−測定ならびに識別動作、たとえばパイロット信号に基づき電界強度の同時測定による近隣の可能な固定ステーションの認識、またはハンドオーバのための可能な周波数範囲内のノイズ電力の測定。
−シグナリング情報の交換。このことはいわゆるフォワードハンドオーバとして行われ、この場合、情報の交換はすでに新しい周波数で行われる。この推移は迅速であり、前方への推移からペイロードをすでに先行の周波数の２倍のレートで伝送でき、他の方向では、ハンドオーバが正しく受信されれば、終了された先行のリンクでターミネーションが行われる。この場合の特徴は、２つの周波数で所定の期間にわたりリンクが存在することである。利点は、いかなるペイロードも失われないことである（シームレスハンドオーバ）。２つめの可能性は、できるかぎり元の周波数でシグナリングを行えることである。この手法は比較的緩慢である。その理由は、移動体と新たなセルはまずはじめに完全に整合されていなければならず、そのあとで切り換えを行うことができるからである。しかし、新たな周波数を受信するほかに、移動ステーションはアップリンクを照合するためにこの新たな周波数で伝送もしなければならない。つまり、ペイロードの伝送をシームレスに行おうとするならば、新たな周波数ともとの周波数とで並行した送／受信動作を行わなければならない。
これらの考察は、時間に関して分割することにも同様にあてはまる。しかしこの場合の相違点は、２つのタイムスロットの並行した動作のためには１つの送／受信機で十分であるがこれは２つの異なる周波数に対しては十分でないことである。
しかし２つ以上の送／受信機では、殊に移動ステーションにおいてはコストならびに電流消費が著しく増加する。したがって、少なくとも単純な（電話）移動体に対してはただ１つの送／受信機に制限することが望まれる。”コードレステレフォン”として使用するためには、固定ステーションに対してもただ１つの送／受信機だけを使用するのが有利である。このことは付加的な選択と考えられる。さしあたり、移動ステーションだけをただ１つの送／受信機に制限するものとする。
ダウンリンクについて：
ａ）セル変更のための候補の識別
移動無線システムの場合、各固定ステーションがその識別符号（パイロット信号）をパイロットチャネルを介して伝送する信頼性のある方式がある。パイロットチャネルから受信された電力を測定し識別符号を復号することにより、移動ステーションはセル変更のために必要な情報を得る。ＣＤＭＡシステムの場合、パイロットチャネルは一般的にそれらの符号により分割されており、したがって同じ周波数帯域におくことができる。しかし前述のように、この点には例外がある：セルサイズが異なり、複数のオペレータが未整合の環境におかれた場合である。この場合、パイロットチャネルは異なる周波数帯域におかれる。第８図には、ただ１つの送／受信機を用いた解決手段が示されている：ペイロードａ，ｂ，ｃとパイロット情報ｐｉｌはそれぞれ、時間的に連続するバースト内で伝送される。受信側において、ペイロードを受信する際に異なる周波数帯域のパイロット信号を受信するために周波数帯域を変えられるようにしなければならない。
第８図の移動体の受信機はまずはじめに周波数帯域Ｘからペイロードバーストｄを受信し、次に、同じタイムフレーム内でパイロット信号ｐｉｌが周波数帯域Ｙから受信されるように受信機を変化させる。第８図には相対的電力ｐｒが示されている。第８図の最上部は大きいセルにおける伝送状況に関するものであり、第８図の中央部は小さいセルにおける伝送状況に関するものであり、さらに第８図の最下部は移動体における受信機に関するものである。
第８図に示された実施例は有利には、完全に同期化されたＣＤＭＡ無線システムにおいて用いることができる。非同期ＣＤＭＡ無線システムについては、第９図に示された実施例を推奨することができる。パイロット信号を搬送する無線セル内のパイロット信号ｐｉｌは、連続するバーストにおいて他のペイロード信号バーストに重畳される。ペイロード信号バーストを受信すると、受信機は、続いて伝送されるパイロット信号を受信するために他の周波数帯域に切り換えられる。完全なパイロット信号バーストを受信するために、パイロット信号バースト受信用のタイムスロットは、１つのパイロット信号バーストの少なくとも２倍の長さでなければならない。
ｂ）周波数変更のための候補の識別
この目的で、最も小さい可能な電界強度を有する（したがって予想ノイズ電力が最も小さい）周波数を見つける必要がある。しかし条件は、電界強度が１つのフレーム期間内では著しく過度には変動しないことである（たとえば第８図の場合、パイロット信号を使用しておらずたまたま同期化されている他のオペレータが所定の周波数で伝送しているとみなせる）。これには２つの解決手段がある：
−２つのバーストのための送信機電力を最大値と比較する。これはスペクトルの浪費である。あるいは、
−測定をフレーム全体にわたって行えるようにバーストをダイナミックに適合させる。
第１０ａ図には、たとえばペイロードデータの伝送が送信機の１つの完全なタイムフレームにわたって行われる実施例が示されている。この場合、次のタイムフレームにおいて、ペイロードデータブロックが圧縮されて１つのバーストが生成され、その結果、このバーストの受信後、このタイムフレームの残りに対し他の周波数帯域において測定を行うために、受信機に対し十分な時間が生じる。ペイロードデータブロックの圧縮の直接的な結果は、やはり第１０ａ図に示されているように、バーストに対し送信機電力が高められることである。第１０ａ図の上部は送信機に関するものであり、この場合、増加されたデータレートが矢印ＡＲ４で示されており、第１０ａ図の下部は受信機に関するものであり、この場合、矢印ＡＲ５とＡＲ６とで他の周波数における測定が示されている。
第１０ｂ図には、派生した形態が示されている。第２のタイムフレーム中、第２のタイムフレームのためのペイロードデータブロックと第３のタイムフレームのためのペイロードデータブロックの両方が、第２のタイムフレームに割り当てられたペイロードデータブロックの代わりに伝送され、その結果、受信機は第３のタイムフレームをその時点から測定のために完全に利用できる。第１０ｂ図の上部は送信機に関するものであり、この場合、増加されたビットレートが矢印ＡＲ７で示されており、第１０ｂ図の下部は受信機に関するものであり、この場合、矢印ＡＲ８で測定が示されている。
ｃ）シームレスハンドオーバの手順
ダウンリンク上で一時的にオーバラップする伝送は、先行のリンクのペイロードをフレームの一部分に集中させ第１の送信機ＴＡを介して伝送することにより達成できる（第１１図に示された実施例参照）。同じ固定ステーションに属するが異なる固定ステーションにも属する可能性のある第２の送信機ＴＢは、同じペイロードを相補的な部分に集中させる。２つの送／受信機を用いることにより、上述のようにフレーム全体にわたって同じ送信機電力を有するようにすることができる。フレームの細分化は可変にすることができる。このことにより達成できるのは、たとえば過負荷のために先行の周波数が放棄された場合、圧縮率が僅かに増大したことで送信機電力を僅かに増大する必要があるのに対し、依然として妨害されていない新たな周波数はいっそう大きい電力を扱うことができ、したがって著しく高い圧縮率を与えることができる。
アップリンクについて：
第１１図には、受信機Ｒとさらに別の選択的な充填データＦＤＴＡが示されている。
ここでは、セル変更のための候補の選択は省略する。
ａ）周波数変更のための候補の識別
対称なペイロードによる単純なデュプレクスリンクでは、互いに干渉を及ぼす移動体または固定ステーションがそれぞれ相反する状態にないことから大きな偏移が生じても、アップリンクまたはダウンリンクにおけるノイズ電力に関して所定の相関関係がある。伝送の２つの方向は、著しく非対称なペイロードビットレートが生じたときにだけ、互いに無関係な作用を示す。いかなるレートであっても、ダウンリンクのための周波数を伴うノイズ電力を別個に測定する必要がある。この場合、時間による分割は不要である。その理由は、固定ステーションは別個の測定受信機を有するものと想定しているからである。
ｄ）シームレスハンドオーバの手順
第１２図に示されているこの実施例の場合、移動ステーションはハンドオーバ中、１つのタイムフレームにおいて連続する各伝送ペイロードデータブロックを新たな周波数帯域Ｙと元の周波数帯域Ｘの両方で伝送する。この場合、Ｔは伝送を行う移動体を表す。この目的でペイロードデータブロックは、これがタイムフレームごとに１度伝送されるのではなくタイムフレームごとに２度伝送できるように相応に圧縮される。圧縮自体は相応に増大された送信機電力を必要とする。固定ステーションには、それぞれ各周波数帯域Ｘ，Ｙのために別個の受信機ＲＡ，ＲＢが設けられている。この２つの伝送は、固定ステーションにおいて周波数の変更が行われてしまうまで続けられる。第１２図には、周波数帯域Ｘにおける先行のリンクＰＬＫ１とＰＬＫ２、ならびに新たなリンクＮＬＫ１とＮＬＫ２がそれぞれ示されている。
上述の理由で、各バースト間の境界は可変である。フレーム全体にわたる送信機電力の等化は不可能である。その理由は、欠けた部分は他の周波数による伝送に必要だからである。そしてこの結果は、１つのフレームにわたるノイズ電力の不均一な分布となる。
アップリンクとダウンリンクのための統合された手法
未整合の環境の場合、同じ周波数帯域をあるオペレータはダウンリンクのために用い近隣の他のオペレータはアップリンクとして用いることを除外できない。この場合、ノイズの不均一な分布を、２つの伝送方向に対しいかなるレートにおいても考慮しなければならない。
固定ステーションにもただ１つの送／受信機だけしかない事例
前述のようにこのことは特に、コードレステレフォンのためにコスト効率が高い。評価のために、移動体のために記述された状態を固定ステーションへ伝送する必要がある。基本的なメカニズムはすでに述べた。
選択的な重畳
２つの周波数による並行した伝送の可能性を、いっそう長い期間にわたって延長させることができる。この場合、受信側においてよりよい品質の信号を選択することができる。送信機電力を低減することができ、これは時間平均された和電力がダイバーシチ再生の結果として１つの周波数による送信機電力よりも小さくできるような範囲まで低減できる。拡張として、３つ以上の周波数による同時のリンクも可能である。

Claims

送信機と受信機を各々有する複数のステーションから成るＣＤＭＡ伝送システムにおいて、
各送信機は、種々のビットレートを有する元のデータシーケンスを、選択された符号語に従い元のデータを符号化することにより拡散スペクトルデータシーケンスに変換して、該拡散スペクトルデータを送信し、
各受信機は、送信された拡散スペクトルデータを受信し、該拡散スペクトルデータを該データを符号化した前記選択された符号語に従い復号して、元のデータシーケンスを取り出し、
前記送信機には、
元のシーケンス中のデータを圧縮してそれよりも高いビットレートおよびそれよりも短い期間をもつデータバーストを形成し、１つのデータフレームシーケンスのタイムスロットにデータバーストを収めるフレーム発生手段と、
該フレーム発生手段と接続され、選択された符号語に従い前記データバーストを符号化して該データバーストの周波数スペクトルを、元のデータのビットレートに依存して拡散する周波数拡散手段と、
前記拡散スペクトルデータバーストの送信電力レベルを元のデータのビットレートに依存して設定し、いっそう高いビットレートをもつデータバーストにはいっそう高い送信電力レベルを与える供給する電力制御手段と、
データ各々に対し前記フレーム発生手段により行われた圧縮と、フレーム各々の帯域幅を実質的に均一に満たすための該フレーム中のデータバーストの位置決めとを制御する送信制御手段とが設けられていることを特徴とする、
ＣＤＭＡ伝送システム。
所定数のステーションが種々のサイズの個々のセル領域に配置されており、個々のセル領域内のステーションにおけるフレーム発生手段により形成された各データバーストは、前記データフレームの始端に対し相対的な位置ｔ0から始まるデータフレーム内に配置されており、該位置ｔ0は前記セル領域のサイズに依存する、請求項１記載のＣＤＭＡ伝送システム。
所定数のステーションが個々のセル領域に配置されており、個々のセル領域内のステーションにおけるフレーム発生手段により形成されたデータバーストが、タイムスロットのデータフレーム内に配置され、送信された拡散スペクトルデータのセル領域内に所望の電界強度分布を生じさせる、請求項１記載のＣＤＭＡ伝送システム。
１つのステーションの送信機と受信機との間の伝送方向は時間に依存して分離されており、１つのデータフレーム内の種々のタイムスロットが伝送方向ごとに可変に割り当てられている、請求項１記載のＣＤＭＡ伝送システム。
固定ステーションと移動ステーションとの間の送信方向と受信方向は選択可能な種々の周波数帯域において作用を受け、新たに選択された周波数への変更中、送信と受信は現在の周波数と新たに選択される周波数とを介して同時に行われる、請求項１記載のＣＤＭＡ伝送システム。
ＣＤＭＡ伝送システムで使用するための送信機において、
各送信機は、種々のビットレートを有する元のデータシーケンスを、選択された符号語に従い元のデータを符号化することにより拡散スペクトルデータシーケンスに変換して、該拡散スペクトルデータを送信し、
元のシーケンス中のデータを圧縮してそれよりも高いビットレートおよびそれよりも短い期間をもつデータバーストを形成し、１つのデータフレームシーケンスのタイムスロットにデータバーストを収めるフレーム発生手段と、
該フレーム発生手段と接続され、前記選択された符号語に従い前記データバーストを符号化して該データバーストの周波数スペクトルを、元のデータのビットレートに依存して拡散する周波数拡散手段と、
前記拡散スペクトルデータバーストの送信電力レベルを元のデータのビットレートに依存して設定し、いっそう高いビットレートをもつデータバーストにはいっそう高い送信電力レベルを与える電力制御手段と、
データ各々に対し前記フレーム発生手段により行われた圧縮と、フレーム各々の帯域幅を実質的に均一に満たすための該フレーム中のデータバーストの位置決めとを制御する送信制御手段とが設けられていることを特徴とする、
ＣＤＭＡ伝送システムで使用するための送信機。