JP3917194B2 - Ｃｄｍａ通信システムで異なる長さのフレームメッセージを送受信する装置及び方法 - Google Patents
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Description
発明の背景
１．発明の属する技術分野
本発明は無線通信に係り、特に、符号分割多重接続通信システムで多重長さを有するフレームメッセージを送受信する装置及び方法に関する。
２．従来の技術
現在、移動通信システムは符号分割多重接続（Code Division Multiple Access：ＣＤＭＡ）技術を使用することが一般的である。従来のＴＩＡ／ＥＩＡ ＩＳ−９５標準に基づくＣＤＭＡ移動通信システムは呼処理のための制御信号を伝送する場合、音声情報を伝送するトラフィックチャネルに制御信号を多重化して伝送する方式を採用している。トラフィックチャネルは２０ｍｓの固定長を有し、制御信号トラフィックはブランクアンドバースト（blank-and-burst）により全体フレームを制御メッセージとして伝送するか、ディムアンドバースト（dim-and-burst）により主使用者トラフィックとともにフレームを共有して制御信号を伝送する。
音声サービスのみならず、パケットデータサービスを含む各種のマルチメディアサービスを提供するＣＤＭＡ移動通信システムが提案されている。このような新たなシステムは音声及びデータをサービスするためのチャネルを分離して加入者の要求に応じてチャネルを流動的に割り当てることができる。このためＣＤＭＡ移動通信システムは音声トラフィックチャネル（又は基本チャネル）とパケットトラフィックチャネル（又は付加チャネル）を備える。
基本チャネルと付加チャネルでデータをサービスする場合、従来のＣＤＭＡ移動通信システムは基地局と移動局の通信が行われない状態でも、制御信号の伝送のために常時基本チャネルを維持する必要があることからチャネルの浪費をもたらすとともに無線容量をも消費する。また、従来のＣＤＭＡ移動通信システムでは実際に伝送するメッセージのサイズに関わらず、２０ｍｓの固定単一フレーム長さを使用するため、処理量の低下及びトラフィックの遅延問題を引き起こす。
発明の概要
本発明の目的はＣＤＭＡ通信システムで異なる長さのフレームメッセージを送受信する送／受信装置及び方法を提供することにある。
本発明の他の目的はＣＤＭＡ通信システムで異なる長さのフレームメッセージを混合（intermix）する送信装置及び方法を提供することにある。
さらにまた本発明の他の目的はＣＤＭＡ通信システムで第１フレームメッセージと第２フレームメッセージの混合メッセージを受信する受信装置及び方法を提供することにある。
本発明の一態様によるＣＤＭＡ通信システムの送信装置及び方法においては、短いフレームメッセージが長いフレームメッセージの伝送中に発生する場合、長いフレームメッセージの伝送を中断して、短いフレームメッセージが長いフレームメッセージの一部を取り替えて直ちに伝送される。また、他の態様によれば、長いフレームメッセージの中断後に短いフレームメッセージが伝送され、その後長いフレームメッセージのテール部分が伝送される。すなわち、長いフレームメッセージの取り替え部は短いフレームメッセージの伝送後に伝送されない。この他の態様においては、短いフレームメッセージの伝送後に長いフレームメッセージの残存部の全体が中断点から伝送される。後者の場合、長いフレームメッセージは短いフレームメッセージの長さだけ遅延する。さらに別の態様においては、短いフレームメッセージの伝送後に長いフレームメッセージの残存部は廃棄される。
【図面の簡単な説明】
図１Ａは呼セットアップ過程を示したフローチャート。
図１Ｂは呼解除過程を示したフローチャート。
図２Ａは本発明の実施形態による専用制御チャネルの第１長さのフレームメッセージを示した構造図。
図２Ｂは本発明の実施形態による専用制御チャネルの第２長さのフレームメッセージを示した構造図。
図２Ｃは本発明の実施形態による専用制御チャネルの第２長さのフレームメッセージを示した他の構造図。
図３Ａは本発明の実施形態による移動通信システムの専用制御チャネルで第２長さのフレームメッセージを使用する場合の伝送時間を示した図。
図３Ｂは本発明の実施形態による移動通信システムの専用制御チャネルで第１長さのフレームメッセージを使用する場合の伝送時間を示した図。
図４は本発明の実施形態による移動通信システムで逆方向専用制御チャネル及び専用トラフィックチャネルの割り当て及び解除過程を示したフローチャート。
図５は本発明の実施形態による移動通信システムで順方向専用制御チャネル送信装置を示した構成図。
図６Ａ〜図６Ｃは本発明の他の実施形態による図５の直交符号変調器（５３３）及び拡散変調器（５３５）を示した構成図。
図７は本発明の実施形態による移動通信システムで逆方向専用制御チャネル送信装置を示した構成図。
図８Ａ及び図８Ｂは本発明の実施形態による第１長さのフレームメッセージと第２長さのフレームメッセージを混合することを示した図。
図９Ａ〜図９Ｄは本発明の実施形態による異なる２０ｍｓフレームと５ｍｓフレームを混合する異なる方法を示した図。
図１０Ａ〜図１０Ｄは図９Ａ〜図９Ｂの混合方法によるフレーム伝送パターンを示した図。
図１１は本発明の実施形態による多重長さを有するフレームを混合する方法を示した図。
図１２は図１１における第２長さのフレームメッセージ発生器のインタリーバー（７１３）の構造を示した図。
図１３は図１１の選択器（７１４）の構造を示した図。
図１４Ａ及び図１４Ｂはそれぞれ穿孔行列１及び２を使用する穿孔フレームの性能を示したグラフ。
図１５は本発明の他の実施形態によるＣＤＭＡ通信システムにおける専用チャネル受信装置を示した図。
図１６は本発明の実施形態による５ｍｓフレームメッセージと２０ｍｓフレームメッセージのシミュレーション結果を示したグラフ。
実施形態に対する詳細な説明
本発明の実施形態によるＣＤＭＡ移動通信システムは音声サービスのための基本チャネル、パケットデータサービスのための付加チャネル及び基地局と通信状態の移動局が専用で制御信号を通信する専用制御チャネル（Dedicated Control Channel：ＤＣＣＨ）を備える。基本チャネル及び付加チャネルはトラフィックチャネルである。ＤＣＣＨは基地局と任意の移動局が通信する場合、他の移動局と独立して制御信号を通信するための専用チャネルであって、トラフィックチャネルの接続を制御する信号をやりとりするためのチャネルである。
基本チャネル、付加チャネル及び専用制御チャネルは専用チャネルである。本発明の実施形態による専用チャネルを使用するＣＤＭＡ移動通信システムは専用チャネルを用いてフレームメッセージを通信する場合、フレームメッセージのサイズに応じて異なる長さのフレームを使用する。すなわち、通信しようとするメッセージが短い場合は第１長さのフレームメッセージを生成して伝送し、長い場合には第２長さのフレームメッセージを生成して伝送する。本発明の実施形態による異なる長さを有するフレームメッセージの送受信方法は上述したトラフィックチャネル及び専用制御チャネルの両方に適用することができる。ここでは、専用制御チャネルを一例として説明するが、トラフィックチャネルにも適用可能なのは明らかである。
専用制御チャネルを使用するＣＤＭＡ移動通信システムでは、伝送するフレームメッセージがない場合、専用制御チャネルの出力を制御（遮断）し、伝送するフレームメッセージが実際に存在する場合にのみ、専用制御チャネルの出力通路を形成する。
専用制御チャネルは基地局と移動局とのトラフィックチャネルの接続を制御するメッセージをやりとりするためのチャネルである。専用制御チャネルの構造を説明するまえに、本発明の実施形態によるＣＤＭＡ移動通信システムに用いられるチャネル及びその用途を説明すると次の通りである。先ず、順方向リンク（基地局から移動局に信号を送信するＲＦ（Radio Frequency）リンクにおいて、共通チャネルはパイロットチャネル、同期チャネル及び呼び出しチャネル（又は共通制御チャネル）を含む。使用者チャネルは専用制御チャネル、音声トラフィックチャネル及びパケットトラフィックチャネルを含む。また、逆方向リンク（移動局から基地局に信号を送信するＲＦリンク）において、共通チャネルはアクセスチャネル（又は共通制御チャネル）を含み、使用者チャネルはパイロットチャネル、専用制御チャネル、音声トラフィックチャネル及びパケットトラフィックチャネルを含む。
このため、本発明の実施形態による基地局及び移動局のチャネル送受信装置は各チャネルで次の情報、すなわち、１）チャネル利得と位相を推定し、セル獲得及びハンドオフ実行のために用いられるパイロットチャネル情報、２）初期同期機能を行い、基地局情報と隣接セル情報を提供する呼び出しチャネル情報、３）アクセスチャネル情報、４）専用基本チャネルの音声データ、５）専用付加チャネルのパケットデータ、６）専用基本チャネル及び専用付加チャネルの設定、解除及び通信状態関連制御メッセージを含む専用制御チャネル情報を送信及び／又は受信する送受信回路を備える。
順方向リンク及び逆方向リンクの各チャネルのサービス別使用方法は表１の通りである。
ＣＤＭＡ移動通信システムはこのサービス状態に応じて休止モード、音声モード（又は音声トラフィックチャネル使用モード）、パケット予約モード（又はパケットトラフィックチャネル使用モード）、パケット競争モード（又は共通制御チャネル使用モード）及びその組み合わせモードを備えることができる。専用制御チャネルはパケット予約モードサービス（すなわち、パケットトラフィックチャネルを使用するサービス）を提供する呼で優先的に用いられる。この場合、専用制御チャネルはパケットデータサービスを使用する移動局に割り当てられる。しかしながら、例外的に高品質の音声サービスでも専用制御チャネルを音声トラフィックチャネルとともに使用することができ、専用制御チャネルを一つの移動局が専用する方法の代わりに、多数の移動局が共有することも可能である。
パケットデータサービスのための呼処理はＩＳ−９５呼処理方式と互換性がある。パケットデータサービスの呼設定時にはパケットデータサービスを支援するように修正したＩＳ−９５の発呼メッセージとチャネル割り当てメッセージを使用し、呼解除時にはパケットデータサービスを支援するように修正したＩＳ−９５解除命令メッセージを使用する。移動局の要求により行われる呼設定及び呼解除過程を図１Ａ及び図１Ｂにそれぞれ示す。
図１Ａにおいて、基地局（ＢＳ）は１１１段階で同期チャネルを通じてシステム同期メッセージを移動局（ＭＳ）に伝送する（SYSTEM SYNC SYNC CHANNEL）。また、基地局は１１３段階で呼び出しチャネルを通じてシステム、アクセスチャネル及び隣接セルパラメータ情報を移動局に伝送する（SYSTEM/ACCESS/NEIGHBOR CELL PARAMETERS PAGING CHANNEL）。その後、移動局は１１５段階でアクセスチャネルを通じて発呼メッセージを出力し（*ORIGINATION（MODIFIED）ACCESS CHANNEL）、基地局は１１６段階で呼び出しチャネルを通じて発呼メッセージに対する応答を行い（ACKNOWLEDGE ORDER PAGING CHANNEL）、１１７段階でトラフィックチャネルを割り当てる（ACKNOWLEDGE ORDER PAGING CHANNEL）。このように基地局と移動局の通信のためのトラフィックチャネルが割り当てられると、１２１段階で呼成立状態となり、この場合に順方向リンク及び逆方向リンクの専用制御チャネルも割り当てられた状態となる（CONNECTION ESTABLISHMENT STATE（DEDICATED CONTROL CHANNELS FOR THE FORWARD & REVERSE LINKS ARE ALLOCATED））。
図１Ｂにおいて、呼成立状態で設定呼を解除する場合、移動局は１５１段階で逆方向専用制御チャネルを通じて呼解除を要求する制御メッセージを伝送し（*RELEASE REQUEST（MODIFIED）-DEDICATED CONTROL CHANNEL）、基地局は１５３段階で順方向専用制御チャネルを通じて呼解除のための制御メッセージを出力する（*RELEASE ORDER（MODIFIED）-DEDICATED CONTROL CHANNEL）。
図１Ａ及び図１Ｂに示したように、パケットデータサービスの呼制御過程に用いられるメッセージとＩＳ−９５方式のメッセージとの相違点は次の通りである。発呼メッセージ（図１Ａの１１５段階）ではサービスオプションにパケットデータモードが加わり、チャネル割り当てメッセージ（図１Ａの１１７段階）では割り当てモードにパケットデータ制御チャネル割り当てが行われて専用制御チャネル割り当て表示子として用いられ、付加記録フィールドには専用制御チャネル関連情報（チャネル識別子、チャネルパラメータなど）が含まれる。また、解除要求及び命令メッセージ（図１Ｂの１５１及び１５３段階）では専用制御チャネル関連情報が付加記録フィールドに含まれる。このような呼成立過程では専用制御チャネルが未設定状態なので、呼設定関連メッセージはＩＳ−９５チャネル（同期、呼び出し及びアクセスチャネル）を通じて伝送される。すなわち、専用制御チャネル（順方向リンク及び逆方向リンク）の設定状態で呼制御メッセージ（例えば、呼解除命令メッセージ）は専用制御チャネルを通じて伝送される。
専用制御チャネルは次のような特性を持つ。データ率は９．６Ｋｂｐｓ、フレームの長さは５ｍｓ又は２０ｍｓ、フレームのＣＲＣは１６ビット（５ｍｓフレームの場合）又は１２ビット（２０ｍｓフレームの場合）である。共有モードでない専用モードでは多数の専用制御チャネルを要する。専用制御チャネルは競争モードでない予約モード伝送でのみ動作する。本発明の実施形態において、５ｍｓ長さのフレームは第１長さのフレームメッセージ、２０ｍｓ長さのフレームは第２長さのフレームメッセージと称する。
図２Ａ、２Ｂ及び２Ｃはそれぞれ専用制御チャネルの第１長さのフレームメッセージ、信号データ伝送時の第２長さのフレームメッセージ及びトラフィックデータ伝送時の第２長さのフレームメッセージをそれぞれ示している。
図２Ａの第１長さのフレームメッセージは５ｍｓの周期を有する。符号２１１は１ビットメッセージタイプ（MSG TYPE（1BIT）））のフラグにより先行する上位階層の２４ビットの固定長メッセージ（MSG BODY（24BIT））を示し、符号２１２は物理階層（フレーム２１２のデータビットは無線送信される）で通信する第１長さのフレームを示す。フレーム２１２は２４ビットペイロード（PAYLOAD（24BIT））フィールド、１６ビットのＣＲＣ（CRC（16BIT））フィールド及び８ビットのテールビット（TAIL BIT（8BIT））フィールドからなる。上位階層のフレーム２１１の２４ビットのメッセージセグメント情報は物理階層のフレーム２１２の２４ビットペイロードフレームセグメントに位置する。固定長メッセージはＤＭＣＨ（Dedicated ＭＡＣ（Medium Access Control）Channel）メッセージ、ＤＳＣＨ（Dedicated Signalling Channel）メッセージ又は他のメッセージ形態となり得る。
図２Ｂは第２長さのフレーム（２０ｍｓの周期）を示すが、符号２２１は上位階層の可変長制御メッセージを示し、符号２２２は物理階層で無線通信する第２長さ（２０ｍｓ）の制御メッセージフレームのシーケンスを示す。可変長メッセージはＤＳＣＨメッセージとなり得る。ＤＳＣＨメッセージの可変長メッセージ内のデータは２０ｍｓフレームのペイロードセグメントに分布する。最後の２０ｍｓフレームを除いたシーケンスにおける各２０ｍｓフレームのペイロードセグメントは１６８ビットとなる。最後の２０ｍｓフレームのペイロードセグメントは１から１６８ビット長さの範囲となり得る。これにより、伝送されたシーケンスにおける２０ｍｓフレームの数は上位階層メッセージのメッセージ本体のビット数に依存する。
図２Ｃは２０ｍｓ周期の第２長さのトラフィックフレームの構造を示すが、符号２３１は上位階層のトラフィック構造を、符号２３２は物理階層で通信する第２長さのトラフィックフレームの構造を示している。このトラフィックはＤＴＣＨ（Dedicated Traffic Channel）トラフィックとなり得る。使用者トラフィックデータは図２Ｂの制御メッセージデータと類似方式で２０ｍｓのトラフィックフレームのペイロード部分に分布する。
専用制御チャネルの機能にはパケットデータサービス関連制御メッセージの伝達（パケットトラフィックチャネル割り当てメッセージ、３階層制御メッセージなど）、ＩＳ−９５制御メッセージのカプセル化による効率的な伝達、短い長さの使用者パケットの伝達及び順方向リンクにおけるＰＣＢ（電力制御ビット）伝送などがある。
ＣＤＭＡ移動通信システムの処理量を向上させるためには、専用制御チャネルのフレーム長さを可変にすることで達成される。特に、基本フレームの長さを整数で割り算したフレームの長さを使用しなければ処理量は向上しない。例えば、基本フレームの長さが２０ｍｓの場合、５ｍｓ及び１０ｍｓのフレーム長さを使用するように支援することが望ましい。本発明の実施形態では５ｍｓの場合として仮定する。このため、図２Ａに示した構造を持つ５ｍｓフレームを使用する場合、図２Ｂの構造を持つ２０ｍｓフレームを使用するよりも処理量が増え、トラフィックの遅延も減少するということを確認できる。これは、トラフィックチャネルが使用者トラフィックデータとして用いられると、トラフィックチャネルにも同一に適用できるため、短い長さの制御メッセージを効率よく処理することができる。
図３Ａは第２長さ（２０ｍｓ）のフレームメッセージの伝送時間を示し、図３Ｂは第１長さ（５ｍｓ）のフレームメッセージの伝送時間を示している。専用制御チャネルを通じて要求メッセージを伝送し、これに対する応答後の次動作までの待機時間は２０ｍｓフレームを使用する場合には図３Ａに示したように８０ｍｓであるが、５ｍｓフレームを使用する場合には図３Ｂに示したように２０ｍｓである。これは各メッセージの長さが５ｍｓフレームにロードする程度に短い、すなわち、５ｍｓフレームで最大利得を得る場合を示している。このような処理量の増加は信号伝送を効率的に行うことにより実際の使用者データの伝送時間を増加させるためである。
上述した方法の他にも、第１長さのフレームメッセージと第２長さのフレームメッセージを混合して伝送することにより制御信号の伝送時間を短縮することができる。図８Ａ及び図８Ｂは第１長さのフレームメッセージを第２長さのフレームメッセージと混合して伝送する場合、時間に対する送信電力を示している（ここで、“混合”とは短いメッセージが長いフレームメッセージに挿入されて長いフレームメッセージを遅延させるか、または長いフレームメッセージの該当部分を取り替えてしまうということを意味する。取り替えが発生する場合、取り替えられた部分は伝送されず、長いフレームメッセージのテール部分が遅延無しに伝送される）。以下、２０ｍｓのメッセージフレームを四つの５ｍｓのメッセージフレーム（第１−第４区間）に分けて説明する。
図８Ａ及び図８Ｂにおいて、５ｍｓのフレームメッセージを２０ｍｓのフレームメッセージと混合して伝送する場合、５ｍｓフレームは２０ｍｓフレームの四つの区間のうち、その一つに挿入されて伝送される。すなわち、２０ｍｓのフレームメッセージが中断し、５ｍｓフレームが挿入される。この場合、２０ｍｓのフレームメッセージデータの５ｍｓセグメントは５ｍｓの短いフレームの送信区間で損失する（送信されない）。しかしながら、このように損失したデータはエラー訂正コードの復号化により復元が可能である。この場合には２０ｍｓフレームの受信確率を高めるために送信機側で、損失した５ｍｓフレームデータ以後の残存区間の電力を増加させることができる。例えば、図８Ａに示したように、５ｍｓフレームが２０ｍｓフレームと第１区間で混合する場合は、送信機は２０ｍｓフレームの第２、第３及び第４の連続区間で送信電力を３３％増加させ、また、図８Ｂに示したように、５ｍｓフレームが２０ｍｓフレームと第２区間で混合する場合には、送信機は２０ｍｓフレームの第３及び第４の連続区間で送信電力を５０％増加させる。さらに、５ｍｓ区間でデータ損失の影響を最少化するために、２０ｍｓフレームのインタリーバーを、列置換技術により損失した５ｍｓフレームデータに該当するビットが分散されるように設計する。このように２０ｍｓフレームの伝送中に直ちに５ｍｓフレームの伝送が可能なので、伝送時間を短縮することができる。図９Ａ〜図１４Ｂを参照してより詳細に説明する。
図８Ａ及び図８Ｂは第１長さのフレームメッセージの伝送後、直ちに２０ｍｓフレームの残存フレームデータを連続して伝送する例を示しているが、第２長さのフレームメッセージの残存フレームデータを削除して伝送することもできる。
本発明の実施形態において、専用制御チャネル及びトラフィックチャネルはパケットデータサービス過程を段階的に行う状態のうち、制御維持状態と通信状態で用いられる。この場合、順方向及び逆方向リンクの論理チャネル及び物理チャネルの関係は下記の表２の通りである。物理チャネルは無線伝送チャネルであり、物理チャネルのデータは各論理チャネルから引き出される。
表２において、ＤＭＣＨ（専用媒体接続制御チャネル）はＭＡＣ（媒体接続制御）メッセージの伝送に必要な順方向チャネル又は逆方向チャネルであり、パケットサービスの制御維持状態と通信状態で割り当てられる１対１チャネルである。論理チャネルにおけるＤＭＣＨのメッセージは物理階層の専用制御チャネルのメッセージとなる。またＤＳＣＨ（専用信号チャネル）は３階層信号メッセージの伝送に必要な順方向又は逆方向チャネルであり、パケットサービスの制御維持状態と通信状態で割り当てられる１対１チャネルである。ＤＴＣＨ（専用トラフィックチャネル）は使用者データの伝送に必要な順方向又は逆方向チャネルであり、パケットサービスの通信状態で割り当てられる１対１チャネルである。
表２の制御維持状態では、順方向及び逆方向リンクに専用媒体接続制御チャネル（ＤＭＣＨ）と専用信号チャネル（ＤＳＣＨ）とが割り当てられるが、専用トラフィックチャネル（ＤＴＣＨ）が未設定状態であることから、使用者データパケットをロードしたＲＬＰ（Radio Link Protocol）フレームをやりとりすることのできない状態を意味する。通信状態は順方向及び逆方向リンクにチャネルＤＭＣＨ、ＤＳＣＨ、ＤＴＣＨが設定されて使用者データパケットをロードしたＲＬＰフレームをやりとりする状態を意味する。
このため、図２Ａ〜図２Ｃは論理チャネルメッセージフレーム又は物理チャネルフレームへのマッピングを示している。ここで、符号２１１，２２１，２３１は論理チャネルメッセージフレームを示し、符号２１２，２２２，２３２は物理チャネルメッセージフレームを示す。
専用制御チャネルの第１及び第２長さのフレーム構造及び動作は次の通りである。専用制御チャネルのフレーム長さはメッセージの種類に応じて動的に変化する。受信機では５ｍｓごとにフレームの長さが決定される。
図２Ａに示したように、５ｍｓの固定長メッセージを伝送するパケットチャネル接続制御モードでは、５ｍｓの要求／応答メッセージを用いて順方向及び逆方向パケットトラフィックチャネルの要求及び割り当てが行われる。順方向及び逆方向パケットトラフィックチャネルの割り当ては相互に独立であり、逆方向パケットトラフィックチャネルの割り当ては移動局で、順方向パケットトラフィックチャネルの割り当ては基地局で、それぞれ始まる。接続制御メッセージにはパケットトラフィックチャネル要求メッセージ、パケットトラフィックチャネル割り当てメッセージ及びパケットトラフィックチャネル応答メッセージなどがある。メッセージは論理チャネルのうち、ＤＭＣＨを通じて伝送される。下記の表３は５ｍｓの第１長さのメッセージフレームの一例として逆方向パケットトラフィックチャネル割り当てメッセージフィールドを示す。
表３において、各フィールドの内容は次の通りである。
“Header Information”−メッセージの識別子、方向及び種類（要求、応答等）
“Sequence”−メッセージ順次番号
“Start Time”−チャネル使用開始時間
“Allocated Rate”−割り当てられたチャネル速度
“Allocated Duration”−割り当てられたチャネル使用時間
表３のような形態を有する２４ビットの固定長メッセージは図２Ａのように専用制御チャネルの５ｍｓフレームで伝送される。
図４は本発明の実施形態により制御維持状態から通信状態に遷移した後、再度制御維持状態に遷移する過程において専用制御チャネルを通じてパケットトラフィックチャネルを割り当て及び解除する過程を示したフローチャートである。先ず、４１１段階では、基地局と移動局とが専用制御チャネルを通じて接続されている制御維持状態を維持していると仮定する（CONTROL HOLD STATE）。この状態で移動局が４１３段階で専用媒体接続制御チャネル（ＤＭＣＨ）を通じて逆方向パケットトラフィックチャネルの割り当てを要求する制御メッセージを生成した後、物理チャネルを通じて伝送すると（REVERSE SUPPLEMENTAL CHANNEL REQUEST DMCH）、基地局は４１５段階で専用媒体接続制御チャネル（ＤＭＣＨ）を通じて逆方向パケットトラフィックチャネルを割り当てる制御メッセージを生成した後、物理チャネルを通じて伝送する（REVERSE SUPPLEMENTAL CHANNEL ASSIGNMENT DMCH）。基地局と移動局は４１７段階でパケットトラフィックチャネルが割り当てられてパケットデータを通信する通信状態に遷移し、このような通信状態では割り当てられたパケットトラフィックチャネルを通じてパケットデータ通信をサービスする（ACTIVE STATE PAKET DATA TRANSMIT PHASE）。通信状態になると、移動局は４１９段階でＴactiveタイマーを初期化してパケットデータの伝送中断時間を確かめる。この場合、Ｔactiveタイマーの値が消滅するまえにパケットデータの通信が行われると、パケット通信状態を維持し、４１９段階でＴactiveタイマーの値を初期化する過程を繰り返して行う。
しかしながら、Ｔactiveタイマーの値が消滅するまでにパケットデータの通信が行われなければ、移動局は４２１段階でこれを感知し、４２３段階で専用媒体、接続制御チャネル（ＤＭＣＨ）を通じて逆方向パケットトラフィックチャネルの解除を要求する制御メッセージを生成した後、物理チャネルを通じて伝送する（SUPPLEMENTAL CHANNEL RELEASE REQUEST DMCH）。その後、基地局は制御メッセージに応答して４２５段階で専用媒体接続制御チャネル（ＤＭＣＨ）を通じて逆方向パケットトラフィックチャネルの解除に対する応答用制御メッセージを生成した後、物理チャネルを通じて伝送する(SUPPLEMENTAL CHANNEL RELEASE RESPONSE)。次に、基地局及び移動局は４２７段階で逆方向トラフィックチャネルを解除した後、制御維持状態に遷移して次の状態に備える。
図４に示したように、逆方向パケットトラフィックチャネルの要求及び割り当て過程では、移動局が要求するチャネルデータ速度などの情報を含む逆方向パケットトラフィックチャネル要求メッセージを生成して基地局に伝送すると、基地局はこのメッセージを受信して要求パラメータを支援するか否かを決定した後、表３のような逆方向パケットチャネル割り当て用の制御メッセージを移動局に伝送する。追加交渉(negotiation)を必要とする場合、上述した要求及び応答過程が繰り返して行われることもある。また、パケットデータの通信中に伝送するパケットデータがなければ、Ｔactiveタイマーの設定時間分の経過後にパケットトラフィックチャネル解除過程を始める。
図２Ｂに示したように、可変長フレームの伝送モードでは、ＩＳ−９５方式による可変長メッセージを専用制御チャネルの２０ｍｓフレームに分割してロードする。具体的には伝送モードはＡＣＫ／ＮＡＣＫ(acknowledge/negative acknowledge)によるエラー検出及び訂正無しに伝送するモード、一つの可変長メッセージ全体の受信時にＡＣＫ／ＮＡＣＫが行われ、再伝送は一つの可変長メッセージ全体に対して行われるモード及び各フレームに対してＡＣＫ／ＮＡＣＫが行われるモードなどがあり得る。
図２Ｃに示したように、使用者データ伝送モードでは、使用者トラフィックデータをロードしたＲＬＰフレームを専用制御チャネルの２０ｍｓフレームに分割してロードする。使用者データ伝送モードは伝送するデータ量が少ないため、データを伝送するためのパケットトラフィックチャネルの設定が非効率的な場合に使用することができる。
このように専用制御チャネルを使用するＣＤＭＡ移動通信システムで専用チャネルのフレームを伝送するための物理的な実施装置を説明すると次の通りである。
図５は順方向リンクの専用チャネルに対するフレーム送信装置を示している。メッセージバッファ５１１は専用チャネルを通じて通信するフレームメッセージを一時的に蓄積する。このためメッセージバッファ５１１は２０ｍｓの第２長さフレームの一つ又はそれ以上を蓄積する程度のサイズを備える必要がある。また、メッセージバッファ５１１は上位階層のプロセッサ(図示せず)とモデム制御器５１３との間の制御メッセージ又は使用者データ発生器(図示せず)とモデム制御器５１３との間の制御メッセージをインタフェースする機能を行う。この場合、上位階層のプロセッサはメッセージバッファ５１１にフレームメッセージを蓄積してこれがわかるようにフラグなどで表示し、一方のモデム制御器５１３はフレームメッセージをリードしてこれがわかるようにフラグなどで表示することにより、オーバーライト及びオーバーリードを防止する。
モデム制御器５１３はメッセージバッファ５１１に蓄積されているフレームメッセージをリードした後、フレームメッセージのヘッダーを分析してメッセージの形態を検出し、その検出メッセージの形態に応じて、専用チャネルを通じて伝送するメッセージデータ(又はペイロード)を出力するとともに、検出メッセージの形態に応じてフレーム選択信号を出力する。ここで、フレームデータの形態には図２Ａのような第１長さのフレームデータ及び図２Ｂのような第２長さのフレームデータが含まれる。モデム制御器５１３は分析結果に応じて異なるサイズのフレームメッセージを出力する。すなわち、モデム制御器５１３は５ｍｓのフレームデータの場合には、第１出力端５４１を通じて表３のような構造を持つ２４ビットの第１フレームデータを出力し、２０ｍｓのフレームデータの場合には第２出力端５４２を通じて１７２ビットの第２フレームデータを出力する。また、モデム制御器５１３はフレームデータの有無を判断して専用制御チャネルの出力を制御する。すなわち、モデム制御器５１３は５ｍｓの第１長さのフレームメッセージの検出時には第１フレーム選択信号を発生し、２０ｍｓの第２長さのフレームメッセージの検出時には第２フレーム選択信号を発生する。さらに、モデム制御器５１３は伝送するフレームメッセージが２０ｍｓ又は５ｍｓの場合、第１利得制御信号を発生する。しかしながら、２０ｍｓのフレームメッセージと５ｍｓのフレームメッセージが混合する場合、モデム制御器５１３はフレームメッセージの混合区間以後の２０ｍｓフレームメッセージの残存部で送信電力を増大させるための第２利得制御信号を発生する。伝送するフレームメッセージのない場合には、モデム制御器５１３は専用制御チャネルで送信される信号を取り除くための第３利得制御信号を発生する。
このため、モデム制御器５１３は第１フレーム選択信号及び第１利得制御信号を発生して第１出力端５４１を通じて第１長さのフレームデータを出力する。モデム制御器５１３は第２フレーム選択信号及び第２利得制御信号を発生して第２出力端５４２を通じて第２長さのフレームデータを出力する。２０ｍｓのフレームメッセージの伝送中に５ｍｓのフレームメッセージと２０ｍｓのフレームメッセージが混合する場合、モデム制御器５１３は第１及び第２出力端でそれぞれ第１及び第２長さのフレームデータを出力し、第１長さのフレームメッセージの出力区間で５ｍｓの第１長さのフレームメッセージを選択するための第１フレーム選択信号を発生する。５ｍｓの第１長さのフレームメッセージの伝送後、モデム制御器５１３は２０ｍｓフレームメッセージの残存区間で第２長さのフレームデータを選択するための第２フレーム選択信号を発生し、その場合に送信される第２長さのフレームデータの送信電力を増大させるために第２利得制御信号を発生する。しかしながら、モデム制御器５１３は送信するフレームメッセージのない場合には第３利得制御信号を発生して専用制御チャネルの送信経路を遮断する。
ここで、第１長さのフレームデータは第１長さ(５ｍｓ)のビットストリーム(２４ビット)を示し、第２長さのフレームデータは第２長さ(２０ｍｓ)のビットストリーム(１７２ビット)を示す。
ＣＲＣ(Cyclic Redundancy Check)発生器５１５は受信機でフレームの品質(エラー有無)を判断するようにモデム制御器５１３から出力される２４ビットの第１長さのフレームデータに１６ＣＲＣビットを付加する機能を行う。すなわち、ＣＲＣ発生器５１５はモデム制御器５１３の制御下で５ｍｓフレームデータの受信時、１６ＣＲＣビットを生成して４０ビットのフレームデータを出力する。
テールビット発生器(Tail Bit Generator)５１７はエラー訂正符号の終結に必要なテールビットを生成する。テールビット発生器５１７は第１長さ(５ｍｓ)のフレームメッセージの終了時点でテールビットを生成及び付加して後段の符号器５１９が第１長さのフレーム単位でメッセージを符号化する機能を行うようにする。テールビット発生器５１７は８ビットのテールビットを生成してＣＲＣ発生器５１５の出力に付加して図２Ａの参照符号２１２のように４８ビットのフレームメッセージを出力する。
符号器５１９はテールビット発生器５１７の出力を符号化する。例えば、符号器５１９は１／３の符号化率及び９の拘束長を有する畳み込み符号器(convolutional coder)又はターボ符号器などを使用することができ、１１４符号化ビット(又はシンボル)を発生する。
インタリーバー５２１は符号器５１９から出力される５ｍｓのフレームメッセージをインタリービングする。すなわち、インタリーバー５２１は５ｍｓの第１フレーム長さの単位でフレーム内のシンボル配列を変更してバーストエラーに対する耐性を向上させる。インタリーバー５２１の出力を第１フレームメッセージと称する。
ＣＲＣ発生器５１５、テールビット発生器５１７、符号器５１９及びインタリーバー５２１は第１フレームデータを受信して第１フレームメッセージを発生する第１フレームメッセージ発生器５５０を構成する。
ＣＲＣ発生器５１６は受信機でフレームの品質(エラー有無)を判断するようにモデム制御器５１３から出力される１７２ビットの第２長さのフレームデータに１２ＣＲＣビットを付加する機能を行う。すなわち、ＣＲＣ発生器５１６はモデム制御器５１３の制御下で２０ｍｓフレームデータの受信時、１２ＣＲＣビットを生成して１８４ビットのフレームデータを出力する。
テールビット発生器５１８はエラー訂正符号の終結に必要なテールビットを生成する。テールビット発生器５１８は第２長さ(２０ｍｓ)のフレームメッセージの終了時点でテールビットを生成及び付加して後段の符号器５２０が第２長さのフレーム単位でメッセージを符号化する機能を行うようにする。テールビット発生器５１８は８ビットのテールビットを生成してＣＲＣ発生器５１６の出力に付加して図２Ｂの参照符号２２２のように１９２ビットのフレームメッセージを出力する。
符号器５２０はテールビット発生器５１８の出力を符号化する。符号器５２０は１／３の符号化率及び９の拘束長を有する畳み込み符号器又はターボ符号器などを使用することができ、５７６符号化ビット(又はシンボル)を発生する。
インタリーバー５２２は符号器５２０から出力される２０ｍｓのフレームメッセージをインタリービングする。すなわち、インタリーバー５２２は５ｍｓの第２フレーム長さの単位でフレーム内のシンボル配列を変更してバーストエラーに対する耐性を向上させる。インタリーバー５２２の出力を第２フレームメッセージと称する。
ＣＲＣ発生器５１６、テールビット発生器５１８、符号器５２０及びインタリーバー５２２は第２フレームデータを受信して第２フレームメッセージを発生する第２フレームメッセージ発生器５６０を構成する。
マルチプレクサ５２３(MUX)は第１インタリーバー５２１と第２インタリーバー５２２の出力をモデム制御器５１３から出力されるフレーム選択信号(ＳＣＴＬ)に応じて選択する。すなわち、マルチプレクサ５２３は第１フレーム選択信号の発生時に第１インタリーバー５２１の出力を選択し、第２フレーム選択信号の発生時に第２インタリーバー５２２の出力を選択する。マルチプレクサ５２３にはマルチプレクサを使用することができる。この場合、モデム制御器５１３と選択器５２３は第２長さのフレームメッセージの伝送中に第１長さのフレームメッセージが発生するか、または第１及び第２フレームメッセージが同時に発生すると、第２フレームメッセージと第１フレームメッセージを混合する挿入器として機能する。
信号変換器５２５(SIGNAL MAPING)はマルチプレクサ５２３から出力されるフレームメッセージを変換して第１及び第２チャネルに多重化する。すなわち、信号変換器５２５は論理“１”の制御信号を“−１”に変換し、論理“０”の制御信号を“＋１”に変換し、奇数番目の制御信号は第１チャネルに、偶数番目の制御信号は第２チャネルに出力する。
制御ビット挿入器５３１(PCB INSERTER)は信号変換器５２５の出力に制御ビットを挿入する。このように挿入した制御ビットは移動局の逆方向リンク電力を調節するための電力制御ビット(ＰＣＢ)となり得る。
利得制御器５２７，５２８はモデム制御器５１３から出力される利得制御信号(ＧＣＴＬ)に応じて制御ビット挿入器５３１から出力される該当チャネル信号の利得を制御する。すなわち、利得制御器５２７，５２８は第１利得制御信号の発生時には入力信号をそのまま出力し、第２利得制御信号の発生時には送信電力を増大させるように入力信号の利得を増加させ、第３利得制御信号の発生時には入力信号の利得を０に減少させて専用制御チャネルの出力を中断させる。したがって、利得制御器５２７，５２８はモデム制御器５１３から出力される利得制御信号に応じて専用制御チャネルのフレームメッセージの通路を形成するか、遮断する。すなわち、利得制御器５２７，５２８は、送信するフレームメッセージが存在する場合には利得制御信号に応じて専用制御チャネルの通路を形成し、フレームメッセージが存在しない場合には専用チャネルの通路を遮断するＤＴＸ(Discontinuous Transmission)モードを行う。利得制御器５２７，５２８はモデム制御器５１３の制御下で２０ｍｓのフレームメッセージと５ｍｓのフレームメッセージを混合する場合、出力信号の電力を増加させる。ここで、利得制御器５２７，５２８は信号の送信電力を制御する電力制御器を構成する。
直並列(Ｓ／Ｐ)変換器５２９(S/P CONVERTER)は利得制御器５２７，５２８から出力される制御信号をマルチキャリア信号を通じて伝送できるように入力信号を多重化する。直交符号変調器５３３(ORTHO CODE MOD)は割り当てられたチャネルの直交符号番号及び長さに応じて直交符号を発生し、直交符号とフレームメッセージを乗算して直交変調する。ここで、直交符号にはWalsh符号、準直交符号又はチップレジスタンス符号を使用することができる。拡散変調器５３５(PN SPREADING)は直交符号変調器５３３から出力される直交変調信号をＰＮシーケンスのような拡散シーケンスと混合して拡散する。
直交符号変調器５３３及び拡散変調器５３５の構造を図６Ａ〜図６Ｃに示す。
図６Ａを参照すれば、Walsh符号発生器６１５(WALSH CODE GEN)は専用制御チャネルに使用するためのWalsh符号を発生する。(Walsh符号は最も広く用いられる直交符号である)乗算機６１１，６１３はWalsh符号発生器６１５から出力されるWalsh符号とそれぞれ対応するＩ及びＱチャネル入力信号を混合して直交変調信号を発生する。拡散変調器５３５(PN SPREADING)は拡散シーケンス発生器(図示せず)から提供されるＰＮシーケンス(ＰＮｉ，ＰＮｑ)で乗算機６１１，６１３から出力される該当Ｉ及びＱチャネル信号を拡散する。拡散変調器５３５には複素ＰＮ拡散器を使用することができる。
しかしながら、このようにチャネル区分のための直交符号を使用している場合、Walsh符号の数が十分でない場合は直交符号の数を増加させるために準直交符号を使用することができる。すなわち、所定の符号長さに応じて直交符号集合が存在する。例えば、符号長さが２５６の場合は２５６×２５６ Walsh符号集合が存在し、これからＮ(ここで、Ｎは自然数)個の２５６×２５６準直交符号集合を体系的に生成させる。このような準直交符号集合は準直交符号チャネルとWalsh符号チャネルとの干渉が最少となり、準直交符号間の固定相関値を備える。
図６Ｂには準直交符号を生成する準直交符号発生器５３３及び拡散変調器５３５を示した。図６Ｂを参照すれば、Walsh符号発生器６１５(ORTHO CODE GEN)は割り当てられたチャネルのWalsh符号番号及び長さによるWalsh符号を発生する。準直交符号マスク６１７(QUASHIORTHO CODE MASK)は準直交符号マスク信号を発生する。ＸＯＲ(Exclusive OR)演算機６１９はWalsh符号及び準直交符号マスク信号をビットごとにＸＯＲ演算して準直交符号を生成する。乗算機６１１，６１３はＸＯＲ演算機６１９から出力される準直交符号とそれぞれ対応するＩ及びＱチャネル信号を乗算して順方向リンクの専用チャネルのフレームメッセージを拡散する。拡散変調器５３５(PN SPREADING)はそれぞれ対応するＩ及びＱチャネル信号をＰＮシーケンス(ＰＮｉ，ＰＮｑ)で拡散する。
図６Ｂにおいて、準直交符号はWalsh符号と準直交符号マスクを乗算(又はデータ値が０，１で表現される場合、ＸＯＲ)することにより得られる。準直交符号発生器に対する詳細は本出願人による韓国特許出願第４６４０２／１９９７号(移動通信システムの準直交符号生成装置及び方法)に開示されている。準直交符号を使用すると、符号化チャネルの数をＮ倍に拡張することができ、これにより、多数のトラフィックチャネル使用者が別々の専用制御チャネルを使用することができる。
図６Ｃは本発明の他の実施例形態による準直交符号の発生方法を示している。図６Ｃを参照すれば、Walsh符号発生器６１５は専用チャネルに使用するためのWalsh符号を発生する。乗算機６１１，６１３はWalsh符号発生器６１５から出力されるWalsh符号とそれぞれ対応するＩ及びＱチャネル信号を乗算して直交変調信号を発生する。ＰＮマスク６５３(PN MASK)はＰＮマスク信号を発生し、ＰＮｉ発生器６５５(PNi GEN)はＩチャネルのＰＮシーケンス(ＰＮｉ)を発生する。ＡＮＤ演算機６５７はＰＮマスク信号と記ＰＮシーケンス(ＰＮｉ)をビット別にＡＮＤ演算してＩチャネル拡散信号を発生する。ＰＮマスク６５４(PN MASK)はＰＮマスク信号を発生し、ＰＮｑ発生器６５６(PNq GEN)はＱチャネルのＰＮシーケンス(ＰＮｑ)を発生する。ＡＮＤ演算機６５８はＰＮマスク信号とＰＮシーケンス(ＰＮｑ)をビット別にＡＮＤ演算してＱチャネル拡散信号を発生する。
図６Ｃにおいて、ＰＮｉ及びＰＮｑ発生器６５５，６５６の各出力と特定のＰＮマスクをＡＮＤ演算することにより発生するＰＮシーケンスは準直交符号の生成に用いられる。このように各ＰＮマスクについて一つの準直交符号集合が発生する。したがって、Ｎ個の異なるＰＮマスクを使用すると、準直交符号発生器を用いてＮ個の準直交符号集合を生成する方法と類似した符号化チャネル数の拡張効果が得られる。
他の実施形態においては、ＰＮマスクを使用する方法と同様にＰＮシーケンスを特定のチップだけシフトすることにより、準直交符号発生器を使用する場合と類似した符号チャネル数の拡張効果が得られる。
また、専用チャネルの順方向及び逆方向リンクにフレームスタッガリング(frame staggering)を適用することが望ましい。フレームスタッガリングはフレームオフセットと同等な概念として各データチャネルのフレームをシステム時間に基づく所定の時間だけオフセットさせる動作をいう。一般に、フレームオフセットを適用することは移動局又は基地局のデータ送受信処理観点からフレーム処理負荷を分散させる効果を得るためである。すなわち、データを処理する共有資源の効率的な使用のためにフレームスタッガリングを実施する。例えば、従来のＩＳ−９５方式のシステムでは、トラフィックチャネルフレームが１．２５ｍｓの電力制御区間の整数倍だけオフセットとされ、最大フレームオフセットは１８．７５ｍｓ(１．２５ｍｓの１５倍)となる。ＩＳ−９５方式では、１．２５ｍｓの単位で基地局間のオフセットが与えられても、電力制御ビットは不均一に分布することがある。電力制御ビットが不均一に伝送されると、全体電力が周期的に上下する現象が発生する。したがって、このような電力変動を防止するために、専用チャネルは電力制御ビットが１．２５ｍｓ区間で均一に分布するように１．２５ｍｓ／１２＝１０．１０４の単位で符号ビットレベルフレームスタッガリングを行う。本発明の実施形態による専用制御チャネル送信装置の動作を調べると、図５において、伝送するメッセージのフレーム長さ(５ｍｓ又は２０ｍｓ)はモデム制御器５１３により決定される。すなわち、モデム制御器５１３はメッセージバッファ５１１に蓄積されているフレームメッセージが２４ビットの固定長フレームメッセージであるか、または、可変長フレームメッセージであるかを示すヘッダー情報を確かめてフレームの長さを決定する。この場合、ヘッダー情報が２４ビットの固定長フレームメッセージを示す場合はフレームメッセージが５ｍｓのフレーム長さを有すると判断し、可変長フレームメッセージを示す場合には２０ｍｓのフレーム長さを有すると判断する。また、モデム制御器５１３はフレーム長さの判断結果に応じて入力フレームデータを第１フレームメッセージ発生器５５０及び第２フレームメッセージ発生器５６０に出力し、第１フレームメッセージ発生器５５０又は第２フレームメッセージ発生器５６０を選択するためのフレーム選択信号(ＳＣＴＬ)を発生し、選択制御信号を出力又は遮断するための利得制御信号(ＧＣＴＬ)を発生する。
この場合、モデム制御器５１３は下記の表４のような制御信号を発生する。
第１フレームメッセージ発生器５５０の各サブブロック５１５，５１７，５１９，５２１と第２フレームメッセージ発生器５６０の各サブブロック５１６，５１８，５２０，５２２に表示されている数字はそれぞれ５ｍｓ及び２０ｍｓフレームの長さに相応するビット数を意味する。
モデム制御器５１３は専用チャネルをＤＴＸモードで制御する。すなわち、本発明の実施形態ではデータサービスのための信号及びＭＡＣ関連メッセージを専用制御チャネルを通じて送受信することにより、チャネルの容量を効率よく使用することができる。ＩＳ−９５のような方式は音声トラフィックと信号トラフィックが多重化する構造なので、データサービスのために音声及び信号チャネルを常時オープンにする必要がある。これに対して本発明の専用チャネルではＤＴＸで動作するため制御信号のために常時チャネルをオープンする必要はない。伝送する信号情報が存在しない場合にはＤＴＸ利得制御部で送信電力を抑制して無線資源を効率的に使用することができる。
ＤＴＸ伝送モードの動作を説明すると、モデム制御器５１３はメッセージバッファ５１１に伝送する制御メッセージの不在を確認すると、利得制御器５２７，５２８が専用制御チャネルの出力を“０”にするための第３利得制御信号を発生する。すなわち、モデム制御器５１３は送信するフレームメッセージの存在する場合には第１利得制御信号又は第２利得制御信号(５ｍｓのフレームメッセージの出力位置に応じて決められる)を発生し、送信するフレームメッセージの不在の場合には第３利得制御信号(Ｇｃ＝０)を出力する。利得制御器５２７，５２８は拡散過程以後に位置させることができる。本発明の実施形態では、利得制御器５２７，５２８を使用して専用制御チャネルのＤＴＸモードを行う例を仮定しているが、専用制御チャネルに伝送する制御信号のないときはマルチプレクサ５２３を用いて信号の経路を遮断する方法を使用することもできる。
また、図８Ａ及び図８Ｂに示したように、２０ｍｓのフレームメッセージと５ｍｓのフレームメッセージを多重化して伝送することもできる。すなわち、図８Ａに示したように、第１区間で５ｍｓのフレームメッセージと２０ｍｓのフレームメッセージが同時に入力される場合、モデム制御器５１３は５ｍｓのフレームデータを第１フレームメッセージ発生器５５０に印加し、２０ｍｓのフレームデータを第２フレームメッセージ発生器５６０に印加する。第１インタリーバー５２１及び第２インタリーバー５２２は第１区間でそれぞれ５ｍｓ及び２０ｍｓのフレームメッセージを出力する。この場合、マルチプレクサ５２３は第１フレーム選択信号により第１インタリーバー５２１の出力を選択し、利得制御器５２７，５２８は第１利得制御信号により出力信号をそのまま出力する。したがって、第１区間で５ｍｓのフレームメッセージは本来の入力信号レベルとして出力される。第１区間で５ｍｓのフレームメッセージの伝送後、マルチプレクサ５２３は第２フレーム選択信号により第２インタリーバー５２２の出力を選択し、利得制御器５２７，５２８は第２利得制御信号によりマルチプレクサ５２３から出力される２０ｍｓのフレームメッセージの送信電力を増加させる。この場合、第２、第３及び第４区間で２０ｍｓのフレームデータの送信電力は入力信号レベルより３３％ほど増加する。第４区間以後、利得制御器５２７，５２８は第３利得制御信号(ＧＣＴＬ＝０)によりフレームメッセージの出力経路を遮断する。
図８Ｂにおいて、第１区間で２０ｍｓのフレームメッセージの伝送中に５ｍｓのフレームメッセージが受信される。この場合、第１区間でモデム制御器５１３は２０ｍｓのフレームメッセージを第２フレームメッセージ発生器５６０に印加し、第２フレーム選択信号と第１利得制御信号を発生する。第２区間でモデム制御器５１３は５ｍｓのフレームメッセージを第１フレームメッセージ発生器５５０に印加し、２０ｍｓのフレームメッセージを第２フレームメッセージ発生器５６０に印加し、第１フレーム選択信号と第１利得制御信号を発生する。
その結果、２０ｍｓのフレームメッセージが第１区間で本来の信号レベルで出力され、５ｍｓのフレームメッセージが第２区間で本来の信号レベルで出力される。第２区間以後、マルチプレクサ５２３は第２フレーム選択信号により第２インタリーバー５２２の出力を選択し、利得制御器５２７，５２８は第２利得制御信号によりマルチプレクサ５２３から出力される２０ｍｓのフレームメッセージの利得を増加させる。残存する第３及び第４区間では、入力信号レベルにより利得が５０％も増加する。第４区間以後、利得制御器５２７，５２８は第３利得制御信号(ＧＣＴＬ＝０)によりフレームメッセージの出力通路を遮断する。
２０ｍｓのフレームメッセージの伝送中に５ｍｓのフレームメッセージを伝送する必要がある場合、或いは、５ｍｓのフレームメッセージと２０ｍｓのフレームメッセージが同時に発生する場合におけるフレーム混合方法を詳しく説明すると次の通りである。
第１混合方法において、長いフレームメッセージの伝送中に短いフレームメッセージが発生するとき、長いフレームメッセージの伝送を遅延させて短いフレームメッセージ全体(例えば、５ｍｓ区間で)を伝送する。短いフレームメッセージの伝送後に長いフレームメッセージの残存部分を伝送する。このような方法によれば、短いフレームメッセージ及び長いメッセージフレームが完全に伝送されるため、受信機で復号化途中に性能低下が発生しない。しかしながら、フレームメッセージ伝送に時間制限があると、二つのフレームメッセージの和は時間制限を超過することになる。
第２の混合方法においては、長いフレームメッセージの伝送中に短いフレームメッセージが発生する場合、短いフレームメッセージを長いフレームメッセージの一部分と取り替えて伝送し、取り替えられた部分は伝送しない。その後、長いフレームメッセージのテール端部を遅延せずに伝送する。このような方法によれば、長いフレームメッセージのデータは取り替えらえた部分で損失し復号化性能の低下をもたらす。しかしながら、このような問題は長いフレームメッセージのシンボル分配器の設計方式に応じて最少化することができる。
畳み込み符号の場合、復号化性能は一つのフレーム区間で取り替えられたシンボルの位置に応じて変化する。取り替えられたフレームメッセージの最適の復号化性能を有する位置を検索してフレームメッセージをその位置に取り替えることにより、復号化性能低下の問題を解決することができる。
そのためには、長いフレームメッセージが短いフレームメッセージの長さだけ取り替えられる場合に最適の復号化性能を有する位置を検索する必要がある。このため取り替え(穿孔)位置を決め、その位置の復号化性能を測定する必要がある。畳み込み符号の復号化性能の測定においては、次のパラメータを使用する。すなわち、符号化シンボル間の最少ハミング距離を示す自由距離(ｄfree)、ビットエラー率の上限式を示す伝達関数及びシンボル間のハミング距離の分布がある(参考文献“Error Correction Coding : Fundamental and Application”−Shu Lin/Daniel J.Costello, Jr.)。
各取り替え位置に対するパラメータを測定して良好な取り替え位置を検索する。検索位置を混合過程で穿孔する位置に移動させると、混合過程で発生する問題を改善することができる。信号電力損失問題に対しては、長いフレームメッセージの残存部分の信号電力を損失電力分だけ増加させることにより、損失電力を補償することができる。
検索取り替え位置は実際の試験によりその性能を測定する。その後、検索位置のシンボルをシンボル混合過程で穿孔する位置に移動させるように設計する。ここで、シンボル分配器はインタリーバーとなり得る。
本実施形態においては、５ｍｓフレームを２０ｍｓフレームと混合し、１９２ビットの２０ｍｓフレームを１／３符号率の畳み込み符号で符号化するものとしている。ここで、符号化シンボルの数は５７６である。次の説明において、５ｍｓフレームを５ｍｓのフレーム長さを有する第１長さのフレームメッセージ、２０ｍｓフレームを２０ｍｓのフレーム長さを有する第２長さのフレームメッセージと称する。
図９Ａ〜９Ｄに示したように、５ｍｓフレームは２０ｍｓフレームの１／４長さなので、四つの可能な混合位置がある。すなわち、２０ｍｓフレームを四つの区間に分割すると、５ｍｓフレームは四つの分割区間のいずれか一つで２０ｍｓフレームと混合する。この場合、２０ｍｓフレームは５ｍｓフレームデータが伝送される区間で損失する。上述したように、２０ｍｓフレームの損失データは復号機能により復元が可能である。２０ｍｓフレームの受信率を高めるために、送信機では損失した５ｍｓ区間以後の残存区間で送信電力を増加させる。例えば、図９Ａに示したように、５ｍｓフレームを２０ｍｓフレームの第１区間で混合する場合には、２０ｍｓフレームの電力を第２、第３及び第４区間で約３３％増加させる。図９Ｂに示したように、５ｍｓフレームを２０ｍｓフレームの第２区間で混合する場合には、２０ｍｓフレームの電力を第３及び第４区間で約５０％増加させる。図９Ｃに示したように、５ｍｓフレームを２０ｍｓフレームの第３区間で混合する場合には、２０ｍｓフレームの電力を第４区間で約１００％増加させる。しかしながら、図９Ｄに示したように、５ｍｓフレームを２０ｍｓフレームの第４区間で混合する場合には、損失電力を補償することができない。この場合、上述した三つの場合と比較して復号化性能が低下する。
さらに、データ損失の影響を最少とするためには、２０ｍｓフレームのインタリーバーを列置換により取り除かれる５ｍｓ区間に該当するシンボルが分散されるように設計する。
次に、穿孔行列(delete matrix)を通じて最適のインタリーバーを調べると次の通りである。先ず、２０ｍｓフレーム長さの１／４が短いメッセージにより取り替えられるため(すなわち、２０ｍｓフレーム長さの１／４が取り替えられる)、１４４ビット(＝５７６／４)が穿孔する。その場合に５７６ビットのうち、１４４ビットを穿孔する際に発生する復号化性能を低下させない方法を決定する。穿孔位置に応じる場合の数が多いため、本実施形態では規則正しい穿孔形態に対する各パラメータを測定する。下記の数式は各穿孔形態に応じる穿孔行列を示すものである。
穿孔行列１の場合、第１列の第１行の“０”は第１生成多項式により符号化した第１情報ビットを穿孔することを示し、第２列の第１行の“１”は第１生成多項式により符号化した第２情報ビットを穿孔しないことを示し、第１列の第２行の“１”は第１生成多項式により符号化した第１情報ビットを穿孔しないことを示す。ここで、穿孔行列１の自由距離は１１、穿孔行列２の自由距離は１２、穿孔行列３の自由距離は１０、穿孔行列４の自由距離は４である。自由距離はシンボル間の最少ハミング距離を示すが、このハミング距離は符号化シンボル間のスキュービット(skewed bits)数を示すものである。ハミング距離が大きくなるほど、復号化性能は上がる。したがって、穿孔行列１及び２は穿孔行列３及び４に比べて自由距離の観点から良好な特性を有する。ここで、穿孔行列２は穿孔行列１より自由距離面で良好な特性を有するが、穿孔行列１は穿孔行列２より符号化シンボル間のハミング距離の分布観点で良好な特性を有する。
穿孔行列１に応じる穿孔形態を有するように設計したインタリーバーは下記の表５の通りである。
図１０Ａ〜図１０Ｄは穿孔行列１に該当するインタリーバーを設計した場合における各混合方法に対して送信される２０ｍｓフレームのシンボル形態を示している。その詳細は、図１０Ａに５ｍｓフレームが２０ｍｓフレームと第１区間(DURATI0N #1)で混合する場合を示している。穿孔行列１に応じて情報ビット１，２，３，４，５に対し、第１シンボルデータＳ10、第２シンボルデータＳ21、第３シンボルデータＳ32、第４シンボルデータＳ40、第５シンボルデータＳ51の順序で穿孔を行う。ここで、シンボルは図１０Ｂに示したように均等な電力を備える。図１０Ｂは５ｍｓフレームが２０ｍｓフレームと第２区間(DURATI0N #2)で混合する場合を示している。この穿孔形態は図１０Ａと類似であり、各シンボルはどの区間に属するかに応じて異なる電力を備える。すなわち、第１区間に属するシンボルは本来の電力で伝送され、第３及び第４区間(DURATI0N #3,DURATI0N #4)に属するシンボルは本来の電力に比べて５０％増加した電力レベルで伝送される。図１０Ｃは５ｍｓフレームが２０ｍｓフレームと第３区間で混合する場合を示している。この穿孔形態は上述した通りであり、各シンボルはどの区間に属するかに応じて異なる電力を備える。例えば、第２及び第３区間に属するシンボルは本来の電力値を備え、第４区間に属するシンボルは本来の電力値に比べて約二倍の電力値を備える。次に、図１０Ｄは５ｍｓフレームが２０ｍｓフレームと第４区間で混合する場合を示している。その穿孔形態は上述した通りであり、シンボルは本来の電力値を備える。
図１１は本発明の実施形態による異なる長さのフレームメッセージを混合する方法を示している。図１１において、インタリーバー７１３(INTERLEAVER)は穿孔行列１による表５の特性を備えるように設計する。このため、本発明の実施形態は穿孔行列１に応じて設計した方法を例示する。
図１１を参照すれば、符号器７１１(ENCODER)は符号化した５ｍｓの第１長さのフレームメッセージを生成し、符号器７１１の出力はインタリーバー(図示せず)を通じてインタリービングされる。符号器７１２(ENCODER)は符号化した２０ｍｓの第２長さのフレームメッセージを生成し、インタリーバー７１３は符号器７１２から出力される符号化した２０ｍｓのフレームメッセージをインタリービングして穿孔行列１に応じて該当シンボルが穿孔するようにフレーム内のシンボルを再配列する。選択器７１４(SELECTOR)は第１符号器７１１又はインタリーバー７１３の出力をフレーム選択信号に応じて選択する。すなわち、選択器７１４は第１フレーム選択信号の発生時には符号器７１１の出力を選択し、第２フレーム選択信号の発生時にはインタリーバー７１３の出力を選択する。選択器７１４にはマルチプレクサを使用することができる。
電力制御器７１５は選択器７１４から出力される信号の利得を利得制御信号に応じて制御する。すなわち、電力制御器７１５(POWER CONTROLLER)は入力信号を第１利得制御信号の発生時にはそのまま出力し、第２利得制御信号の発生時には出力電力を増大させるように入力信号の利得を増加させ、第３利得制御信号の発生時には入力信号の利得を０とする。利得が０の場合には出力信号がないため、チャネルの出力は遮断状態となる。
以下、図１１を参照して５ｍｓフレームメッセージと２０ｍｓフレームメッセージを混合する動作を説明する。
符号器７１１は第１フレームデータを符号化して第１長さのフレームメッセージを発生し選択器７１４に出力する。符号器７１２は第２フレームデータを符号化して第２長さのフレームメッセージを発生しインタリーバー７１３に出力する。その後、インタリーバー７１３は図９Ａ〜図９Ｄの各場合に対してシンボルが穿孔行列１に応じて穿孔するように第２長さのフレームメッセージ内のシンボルを再配列する。インタリーバー７１３の構造を図１２に示した。
図１２を参照すれば、インタリーバー７１３は３２個の遅延器７４３〜７４６(DELAY)からなる。符号器７１２から第２長さのフレームメッセージが出力されると、スイッチ７３２はノード７３１をノード７３３に接続して第１シンボルを遅延器７４３に出力し、ノード７３１をノード７３４に接続して第２シンボルを遅延器７４４に出力する。このようにして第３２シンボルが遅延器７４６に出力されると、スイッチ７３１が再度ノード７３１をノード７３３に接続して第３３シンボルを遅延器７４３に出力する。このような過程を繰り返すと、各遅延器には１８個のシンボルが蓄積される。その後、表５のインタリービング機能に応じて、スイッチ７４１はノード７４２をノード７３７に接続して遅延器７４３に蓄積されているシンボルを出力する。次に、スイッチ７４１はノード７４２を第５遅延器の出力ノードに接続して第５遅延器に蓄積されているシンボルを出力する。すなわち、第１遅延器、第５遅延器、第９遅延器、第１３遅延器、第１７遅延器、第２１遅延器、第２５遅延器、第２９遅延器に蓄積されているシンボルが２０ｍｓフレームの第１区間で順次出力され、第２遅延器、第６遅延器、第１０遅延器、第１４遅延器、第１８遅延器、第２２遅延器、第２６遅延器、第３０遅延器に蓄積されているシンボルは２０ｍｓフレームの第２区間で順次出力される。また、第３遅延器、第７遅延器、第１１遅延器、第１５遅延器、第１９遅延器、第２３遅延器、第２７遅延器、第３１遅延器に蓄積されているシンボルは２０ｍｓフレームの第３区間で順序出力され、第４遅延器、第８遅延器、第１２遅延器、第１６遅延器、第２０遅延器、第２４遅延器、第２８遅延器、第３２遅延器に蓄積されているシンボルは２０ｍｓフレームの第４区間で順序出力される。インタリーバー７１３からの出力値は選択器７１４に入力されて選択器７１４の他の入力端に印加される５ｍｓフレームと混合する。
図１３は選択器７１４の構造を示している。スイッチ７５５がノード７５４をノード７５３に接続して第１区間で５ｍｓフレームを出力する場合、５ｍｓフレームが入力されると、入力５ｍｓフレームは遅延器７５１により一時的に遅延する。第１区間以後、スイッチ７５５はノード７５４をノード７５２に接続して第２区間で遅延した５ｍｓフレームを出力する。これにより、２０ｍｓフレームが第２区間で穿孔する。第２区間以後、スイッチ７５５は再度ノード７５４をノード７５３に接続して残存する２０ｍｓフレームシンボルを出力する。このような混合フレームは５ｍｓフレームのシンボルをそのまま出力し、残存する２０ｍｓフレームのシンボルを増加した電力で出力する電力制御器７１５に入力される。その結果、符号器７１２から出力される符号化した２０ｍｓフレームは穿孔行列２に示したように穿孔する。
より詳細には、選択器７１４は第１選択信号によりインタリーバー７１３で第１遅延器、第５遅延器、第９遅延器、第１３遅延器、第１７遅延器、第２１遅延器、第２５遅延器、第２９遅延器から出力されるシンボルを順次に受信して受信シンボルを電力制御器７１５に出力する。かつ、選択器７１４は第２選択信号により遅延器７５１で遅延した５ｍｓフレームのシンボルを電力制御器７１５に出力する。その後、選択器７１４は第１選択信号によりインタリーバー７１３で第３遅延器、第７遅延器、第１１遅延器、第１５遅延器、第１９遅延器、第２３遅延器、第２７遅延器、第３１遅延器、第４遅延器、第８遅延器、第１２遅延器、第１６遅延器、第２０遅延器、第２４遅延器、第２８遅延器、第３２遅延器から出力されるシンボルを順次受信して受信シンボルを電力制御器７１５に出力する。すなわち、２０ｍｓフレームの第２区間に該当する第２遅延器、第６遅延器、第１０遅延器、第１４遅延器、第１８遅延器、第２２遅延器、第２６遅延器、第３０遅延器のシンボルは穿孔する。
このようなフレーム混合方法の性能は符号器の生成多項式及びインタリーバーにより変わる。一つの生成多項式に対して各種の穿孔行列による穿孔が行われる場合、優れた性能を示す穿孔行列を各場合に対して選択し、これによるインタリーバーを設計する。
図１４Ａ及び図１４Ｂはそれぞれ穿孔行列１及び穿孔行列２を用いた場合の穿孔フレームの性能を示している。より詳細には、図１４Ａは穿孔行列１を用いて設計したインタリーバーの性能を各混合ケース１〜３を示しており、図１４Ｂは穿孔行列２を用いて設計したインタリーバーの性能を各混合ケース１〜３を示している。
図１４Ａ及び図１４Ｂはいずれも混合ケース１で最良の性能を示し、混合ケース３では最低の性能を示す。例えば、表６は０．０１(＝１％)のエラー率(PROBABILITY)を有する場合の各混合ケースに対する信号対雑音比(Ｅｂ／Ｎｏ)を示す。
表６からわかるように、穿孔行列１を使用する場合が穿孔行列２を使用する場合よりも性能が良好である。また、ケース１がケース２より性能が良好であり、ケース２がケース３より性能が良好である。ここで、表６の“備考”はＩＳ−９５システムを含めて最良の性能及び最低の性能を有するシステム間の信号対雑音比を示す。性能のよいシステムは少ない性能差を示すため、穿孔行列２より穿孔行列１を使用するときによりよいシステムを期待することができる。
上述したように、５ｍｓフレームメッセージと２０ｍｓフレームメッセージを同時に出力する場合、専用制御チャネル送信装置は該当する点で５ｍｓフレームメッセージを出力した後、残存する２０ｍｓフレームメッセージを増加電力で伝送する。ここで、フレームメッセージはその符号化過程で１／３符号化率で符号化されるため、受信機はデータ損失に対してエラー訂正が可能である。このようなエラー訂正能力を向上させるために、第２インタリーバー５２２は符号化データを均一に分散させるように設計することが好ましい。図８Ａ及び図８Ｂは５ｍｓフレームメッセージと２０ｍｓフレームメッセージの混合例を示しているが、５ｍｓフレームメッセージと２０ｍｓフレームメッセージが連続して出力される場合でも、フレームメッセージの伝送能力は良好であるということを確認できる。
図５は順方向リンク(基地局から移動局に)の専用チャネル送信装置の構造を示している。順方向リンクの専用制御チャネル送信装置は移動局の送信電力を制御するためのＰＣＢ穿孔動作を行う必要がある。しかしながら、逆方向リンク(移動局から基地局に)の専用チャネル送信装置はＰＣＢ挿入動作を行わなくてもよい。このため、逆方向リンク(移動局)の専用チャネル送信装置はＰＣＢ挿入動作、Ｓ／Ｐ変換部(マルチキャリアに対する)、拡散部構造及び畳み込み符号器の符号化率を除いては、順方向リンクの専用制御チャネル送信装置の構造と同一の構造を備える。本発明の実施形態では、順方向リンク符号器の符号化率が１／３であり、逆方向リンク符号器の符号化率は１／４である。
逆方向リンクの専用チャネルを用いてフレームメッセージを送信する場合、逆方向リンクの専用チャネル送信装置はフレームメッセージのサイズに応じてフレームの長さを判断し、その判断結果に応じてフレームメッセージを伝送する。さらに、逆方向リンクの専用チャネル送信装置は逆方向専用チャネルで伝送するフレームメッセージの有無を確かめた後、伝送するフレームメッセージのない場合には逆方向専用チャネルの出力を遮断し、実際伝送するフレームメッセージの存在する場合のみに逆方向専用チャネルの出力通路を形成する。
図５は順方向リンクのマルチキャリア専用チャネル送信装置の構造を示し、図７は逆方向リンクの単一キャリア専用チャネル送信装置の構造を示している。このため、順方向リンクの単一キャリア専用チャネル送信装置及び逆方向リンクのマルチキャリア専用チャネル送信装置を構成することもできる。
このように順方向又は逆方向専用チャネルで伝送される制御信号を受信する装置はフレームメッセージの長さを決定して制御信号を処理する。順方向又は逆方向リンクの専用チャネル受信装置の構造を図１５に示す。
図１５を参照すれば、逆拡散器９１１(DESPREADER)はＰＮ拡散シーケンス及び直交符号を用いて受信信号を逆拡散して専用チャネルの信号を受信する。結合器９１３(CONBINER)は逆拡散器９１１から出力される多経路の信号を結合して出力する。決定器９１５(DECIDER)は受信信号を復号化するために多数レベルのディジタル値に量子化する機能を行う。５ｍｓフレームメッセージを処理するためのサイズである第１逆インタリーバー９１７(DECIDER)は送信時にインタリービングした５ｍｓフレームメッセージを逆インタリービングしてビットをその本来の状態に再配列する。２０ｍｓフレームメッセージを処理するためのサイズである第２逆インタリーバー９１８は送信時にインタリービングした２０ｍｓフレームメッセージを逆インタリービングしてビットをその本来の状態に再配列する。
タイマー９１９(TIMER(5ms))は一定時間周期で専用チャネルを通じて受信されるデータを復号化するための制御信号を発生する。ここで、タイマー９１９は５ｍｓフレームを符号化する５ｍｓタイマーである。第１復号器９２１(1ST DECODER(5ms))はタイマー９１９から出力される制御信号により結合して第１逆インタリーバー９１７から出力されるフレームメッセージを復号化する。第１復号器９２１は５ｍｓの第１長さのフレームメッセージを復号化する。第２復号器９２３(2ND DECODER(20ms))はタイマー９１９から出力される制御信号により活性化して第２逆インタリーバー９１８から出力されるフレームメッセージを復号化する。第２復号器９２３(2ND DECODER(20ms))は２０ｍｓの第２長さのフレームメッセージを復号化する。第１ＣＲＣ検出器９２５(1ST CRC DETECTOR)は第１復号器９２１の出力を入力し、５ｍｓフレームに対してＣＲＣ検査を行う。第２ＣＲＣ検出器９２７(2ND CRC DETECTOR)は第２復号器９２３の出力を入力し、２０ｍｓフレームに対してＣＲＣ検査を行う。この場合、ＣＲＣ検出器９２５及び９２７は結果信号として真(true)信号“１”、偽(false)信号“０”を出力する。本発明ではＣＲＣビットを検出して受信フレームメッセージの長さを判断する例を説明したが、第１及び第２フレームメッセージ区間でそれぞれ受信される信号のエネルギーを計算してフレームの存在有無及びフレームの長さを判断することもできる。
フレーム長さ決定器９２９(FRAME LENGTH DECISI0N)は第１ＣＲＣ検出器９２５及び第２ＣＲＣ検出器９２７から出力される結果信号を分析して専用チャネルを通じて受信されるフレームメッセージの長さを判定する。フレーム長さ決定器９２９は第１ＣＲＣ検出器９２５が真信号を出力すると、第１復号器９２１を選択するための選択信号ｓｅｌ１を発生し、第２のＣＲＣ検出器９２７が真信号を出力すると、第２復号器９２３を選択するための選択信号ｓｅｌ２を発生し、第１及び第２のＣＲＣ検出器９２５，９２７の両方が偽信号を出力すると、復号器９２１，９２３の出力を遮断するためのＤＩＳＡＢＬＥ信号を発生する。
選択器９３１(SELECTOR)は第１復号器９２１及び第２復号器９２３から出力される復号化データをフレーム長さ決定器９２９の出力信号に応じて選択する。すなわち、選択器９３１は受信フレームが５ｍｓフレームの場合には第１復号器９２１の出力を選択し、２０ｍｓフレームの場合には第２復号器９２３の出力を選択し、フレームメッセージが受信されない周期では復号器９２１，９２３の出力をいずれも遮断する。
モデム制御器９３３(MODEM CONTROLLER)は選択器９３１から出力される復号化データの受信フレームメッセージをメッセージバッファ９３５(MESSAGE BUFFER)に蓄積する。その後、上位階層(HIGHER LAYER)のプロセッサはメッセージバッファ９３５に蓄積されている制御メッセージを読み出して処理する。また、モデム制御器９３３は第１長さのフレームメッセージと第２長さのフレームメッセージが混合する場合、選択信号ｓｅｌ１に対して第１長さのフレームメッセージを出力し、選択信号ｓｅｌ２に対しては第２長さのフレームメッセージを出力する。
以下、図１５を参照して専用チャネル受信装置の動作を調べると、逆拡散器９１１は専用チャネルを通じて制御信号を受信し、ＰＮシーケンスを通じて受信する制御信号を逆拡散する。このような専用チャネルを通じて受信される制御信号は送信時の逆過程により本来のフレームメッセージの形態に復元される。ここで、第１及び第２逆インタリーバー９１７，９１８はそれぞれ５ｍｓ及び２０ｍｓフレームメッセージを処理するためのサイズを有する。
その後、基地局と移動局ではフレームメッセージを処理するために、第１復号器９２１が５ｍｓフレームを復号化し、第２復号器９２３が２０ｍｓフレームを復号化する。ＣＲＣ検出器９２５，９２７はそれぞれ第１及び第２復号器９２１，９２３から出力される復号化データのＣＲＣ検査を行い、その結果値をフレーム長さ決定器９２９に出力する。その後、フレーム長さ決定器９２９はＣＲＣ検査結果に応じて受信されるフレームメッセージのフレーム長さを決める。
第１長さのフレームメッセージ及び第２長さのフレームメッセージの混合フレームメッセージが受信される場合、第１ＣＲＣ検出器９２５及び第２ＣＲＣ検出器９２７は２０ｍｓ区間で真信号を交互に発生する。この場合、フレーム長さ決定器９２９は第１及び第２ＣＲＣ検出器９２５，９２７の出力信号に応じて選択信号ｓｅｌ１，ｓｅｌ２を発生する。その後、選択器９３１は第１及び第２復号器９２１，９２３の出力を選択信号ｓｅｌ１，ｓｅｌ２に応じて選択する。また、モデム制御器９３３はフレーム長さ決定器９２９からの選択信号ｓｅｌ１，ｓｅｌ２に応じてメッセージバッファ９３５に第１長さのフレームメッセージと第２長さのフレームメッセージを選択して出力する。すなわち、専用チャネル受信装置は混合フレームメッセージが受信されると、フレームの長さを決定した後、その判断結果に応じて第１長さのフレームメッセージと第２長さのフレームメッセージを分離して処理する。
ここで、ＣＲＣ５は５ｍｓフレームのＣＲＣチェック結果を示し、ＣＲＣ２０は２０ｍｓフレームのＣＲＣチェック結果を示すと仮定すれば、フレーム長さ決定器９２９は下記の表７のような選択信号を発生する。
表７に示したように、ＣＲＣ５とＣＲＣ２０を同時に検出する(例えば、真)場合、フレーム長さ決定器は該当状態を決定していないが、ＣＲＣ５とＣＲＣ２０の両方がいずれも真の場合には、受信フレームを５ｍｓフレームとして決定することができ、受信フレームの両方を選択することもできる。
図１６は本発明の実施形態に応じて専用チャネルを通じて受信される可変長フレームメッセージを処理するシミュレーション結果を示している。図１６を参照すれば、専用チャネルで５ｍｓフレームと２０ｍｓフレームを使用した場合の処理量の比較結果を示している。ここで、順方向パケットトラフィックチャネルは３０７．２Ｋｂｐｓの符号化率、２０ｍｓの固定フレーム及び１％のＦＥＲ(frame error rate)を有する。
上述したように、本発明によるＣＤＭＡ移動通信システムは次のような利点を有する。
（１）専用チャネル上に伝送されるメッセージのサイズに応じて異なる長さのフレームメッセージを発生することにより、専用チャネルによる処理量の増大及びトラフィック遅延の減少を図ることができる。
（２）伝送するフレームメッセージの有無に応じて専用制御チャネルの使用を不連続的に制御することにより、ＤＴＸモード伝送により無線容量を増大させることができる。
（３）異なる長さの複数のフレームメッセージが発生する場合は、発生したフレームメッセージを相互に混合することにより、フレームメッセージの伝送時間を短縮させることができる。
以上、本発明を特定の実施形態に基づき説明したが、特許請求の範囲により決定される本発明の思想及び範囲を逸脱しない限り、各種の変形が当該技術分野における通常の知識を持つ者により可能なのは明らかである。例えば、本実施形態ではＣＤＭＡ通信システムに対して説明したが、本発明を他の拡散スペクトル又は非拡散スペクトル無線通信システムにも適用することができる。
１．発明の属する技術分野
本発明は無線通信に係り、特に、符号分割多重接続通信システムで多重長さを有するフレームメッセージを送受信する装置及び方法に関する。
２．従来の技術
現在、移動通信システムは符号分割多重接続（Code Division Multiple Access：ＣＤＭＡ）技術を使用することが一般的である。従来のＴＩＡ／ＥＩＡ ＩＳ−９５標準に基づくＣＤＭＡ移動通信システムは呼処理のための制御信号を伝送する場合、音声情報を伝送するトラフィックチャネルに制御信号を多重化して伝送する方式を採用している。トラフィックチャネルは２０ｍｓの固定長を有し、制御信号トラフィックはブランクアンドバースト（blank-and-burst）により全体フレームを制御メッセージとして伝送するか、ディムアンドバースト（dim-and-burst）により主使用者トラフィックとともにフレームを共有して制御信号を伝送する。
音声サービスのみならず、パケットデータサービスを含む各種のマルチメディアサービスを提供するＣＤＭＡ移動通信システムが提案されている。このような新たなシステムは音声及びデータをサービスするためのチャネルを分離して加入者の要求に応じてチャネルを流動的に割り当てることができる。このためＣＤＭＡ移動通信システムは音声トラフィックチャネル（又は基本チャネル）とパケットトラフィックチャネル（又は付加チャネル）を備える。
基本チャネルと付加チャネルでデータをサービスする場合、従来のＣＤＭＡ移動通信システムは基地局と移動局の通信が行われない状態でも、制御信号の伝送のために常時基本チャネルを維持する必要があることからチャネルの浪費をもたらすとともに無線容量をも消費する。また、従来のＣＤＭＡ移動通信システムでは実際に伝送するメッセージのサイズに関わらず、２０ｍｓの固定単一フレーム長さを使用するため、処理量の低下及びトラフィックの遅延問題を引き起こす。
発明の概要
本発明の目的はＣＤＭＡ通信システムで異なる長さのフレームメッセージを送受信する送／受信装置及び方法を提供することにある。
本発明の他の目的はＣＤＭＡ通信システムで異なる長さのフレームメッセージを混合（intermix）する送信装置及び方法を提供することにある。
さらにまた本発明の他の目的はＣＤＭＡ通信システムで第１フレームメッセージと第２フレームメッセージの混合メッセージを受信する受信装置及び方法を提供することにある。
本発明の一態様によるＣＤＭＡ通信システムの送信装置及び方法においては、短いフレームメッセージが長いフレームメッセージの伝送中に発生する場合、長いフレームメッセージの伝送を中断して、短いフレームメッセージが長いフレームメッセージの一部を取り替えて直ちに伝送される。また、他の態様によれば、長いフレームメッセージの中断後に短いフレームメッセージが伝送され、その後長いフレームメッセージのテール部分が伝送される。すなわち、長いフレームメッセージの取り替え部は短いフレームメッセージの伝送後に伝送されない。この他の態様においては、短いフレームメッセージの伝送後に長いフレームメッセージの残存部の全体が中断点から伝送される。後者の場合、長いフレームメッセージは短いフレームメッセージの長さだけ遅延する。さらに別の態様においては、短いフレームメッセージの伝送後に長いフレームメッセージの残存部は廃棄される。
【図面の簡単な説明】
図１Ａは呼セットアップ過程を示したフローチャート。
図１Ｂは呼解除過程を示したフローチャート。
図２Ａは本発明の実施形態による専用制御チャネルの第１長さのフレームメッセージを示した構造図。
図２Ｂは本発明の実施形態による専用制御チャネルの第２長さのフレームメッセージを示した構造図。
図２Ｃは本発明の実施形態による専用制御チャネルの第２長さのフレームメッセージを示した他の構造図。
図３Ａは本発明の実施形態による移動通信システムの専用制御チャネルで第２長さのフレームメッセージを使用する場合の伝送時間を示した図。
図３Ｂは本発明の実施形態による移動通信システムの専用制御チャネルで第１長さのフレームメッセージを使用する場合の伝送時間を示した図。
図４は本発明の実施形態による移動通信システムで逆方向専用制御チャネル及び専用トラフィックチャネルの割り当て及び解除過程を示したフローチャート。
図５は本発明の実施形態による移動通信システムで順方向専用制御チャネル送信装置を示した構成図。
図６Ａ〜図６Ｃは本発明の他の実施形態による図５の直交符号変調器（５３３）及び拡散変調器（５３５）を示した構成図。
図７は本発明の実施形態による移動通信システムで逆方向専用制御チャネル送信装置を示した構成図。
図８Ａ及び図８Ｂは本発明の実施形態による第１長さのフレームメッセージと第２長さのフレームメッセージを混合することを示した図。
図９Ａ〜図９Ｄは本発明の実施形態による異なる２０ｍｓフレームと５ｍｓフレームを混合する異なる方法を示した図。
図１０Ａ〜図１０Ｄは図９Ａ〜図９Ｂの混合方法によるフレーム伝送パターンを示した図。
図１１は本発明の実施形態による多重長さを有するフレームを混合する方法を示した図。
図１２は図１１における第２長さのフレームメッセージ発生器のインタリーバー（７１３）の構造を示した図。
図１３は図１１の選択器（７１４）の構造を示した図。
図１４Ａ及び図１４Ｂはそれぞれ穿孔行列１及び２を使用する穿孔フレームの性能を示したグラフ。
図１５は本発明の他の実施形態によるＣＤＭＡ通信システムにおける専用チャネル受信装置を示した図。
図１６は本発明の実施形態による５ｍｓフレームメッセージと２０ｍｓフレームメッセージのシミュレーション結果を示したグラフ。
実施形態に対する詳細な説明
本発明の実施形態によるＣＤＭＡ移動通信システムは音声サービスのための基本チャネル、パケットデータサービスのための付加チャネル及び基地局と通信状態の移動局が専用で制御信号を通信する専用制御チャネル（Dedicated Control Channel：ＤＣＣＨ）を備える。基本チャネル及び付加チャネルはトラフィックチャネルである。ＤＣＣＨは基地局と任意の移動局が通信する場合、他の移動局と独立して制御信号を通信するための専用チャネルであって、トラフィックチャネルの接続を制御する信号をやりとりするためのチャネルである。
基本チャネル、付加チャネル及び専用制御チャネルは専用チャネルである。本発明の実施形態による専用チャネルを使用するＣＤＭＡ移動通信システムは専用チャネルを用いてフレームメッセージを通信する場合、フレームメッセージのサイズに応じて異なる長さのフレームを使用する。すなわち、通信しようとするメッセージが短い場合は第１長さのフレームメッセージを生成して伝送し、長い場合には第２長さのフレームメッセージを生成して伝送する。本発明の実施形態による異なる長さを有するフレームメッセージの送受信方法は上述したトラフィックチャネル及び専用制御チャネルの両方に適用することができる。ここでは、専用制御チャネルを一例として説明するが、トラフィックチャネルにも適用可能なのは明らかである。
専用制御チャネルを使用するＣＤＭＡ移動通信システムでは、伝送するフレームメッセージがない場合、専用制御チャネルの出力を制御（遮断）し、伝送するフレームメッセージが実際に存在する場合にのみ、専用制御チャネルの出力通路を形成する。
専用制御チャネルは基地局と移動局とのトラフィックチャネルの接続を制御するメッセージをやりとりするためのチャネルである。専用制御チャネルの構造を説明するまえに、本発明の実施形態によるＣＤＭＡ移動通信システムに用いられるチャネル及びその用途を説明すると次の通りである。先ず、順方向リンク（基地局から移動局に信号を送信するＲＦ（Radio Frequency）リンクにおいて、共通チャネルはパイロットチャネル、同期チャネル及び呼び出しチャネル（又は共通制御チャネル）を含む。使用者チャネルは専用制御チャネル、音声トラフィックチャネル及びパケットトラフィックチャネルを含む。また、逆方向リンク（移動局から基地局に信号を送信するＲＦリンク）において、共通チャネルはアクセスチャネル（又は共通制御チャネル）を含み、使用者チャネルはパイロットチャネル、専用制御チャネル、音声トラフィックチャネル及びパケットトラフィックチャネルを含む。
このため、本発明の実施形態による基地局及び移動局のチャネル送受信装置は各チャネルで次の情報、すなわち、１）チャネル利得と位相を推定し、セル獲得及びハンドオフ実行のために用いられるパイロットチャネル情報、２）初期同期機能を行い、基地局情報と隣接セル情報を提供する呼び出しチャネル情報、３）アクセスチャネル情報、４）専用基本チャネルの音声データ、５）専用付加チャネルのパケットデータ、６）専用基本チャネル及び専用付加チャネルの設定、解除及び通信状態関連制御メッセージを含む専用制御チャネル情報を送信及び／又は受信する送受信回路を備える。
順方向リンク及び逆方向リンクの各チャネルのサービス別使用方法は表１の通りである。
パケットデータサービスのための呼処理はＩＳ−９５呼処理方式と互換性がある。パケットデータサービスの呼設定時にはパケットデータサービスを支援するように修正したＩＳ−９５の発呼メッセージとチャネル割り当てメッセージを使用し、呼解除時にはパケットデータサービスを支援するように修正したＩＳ−９５解除命令メッセージを使用する。移動局の要求により行われる呼設定及び呼解除過程を図１Ａ及び図１Ｂにそれぞれ示す。
図１Ａにおいて、基地局（ＢＳ）は１１１段階で同期チャネルを通じてシステム同期メッセージを移動局（ＭＳ）に伝送する（SYSTEM SYNC SYNC CHANNEL）。また、基地局は１１３段階で呼び出しチャネルを通じてシステム、アクセスチャネル及び隣接セルパラメータ情報を移動局に伝送する（SYSTEM/ACCESS/NEIGHBOR CELL PARAMETERS PAGING CHANNEL）。その後、移動局は１１５段階でアクセスチャネルを通じて発呼メッセージを出力し（*ORIGINATION（MODIFIED）ACCESS CHANNEL）、基地局は１１６段階で呼び出しチャネルを通じて発呼メッセージに対する応答を行い（ACKNOWLEDGE ORDER PAGING CHANNEL）、１１７段階でトラフィックチャネルを割り当てる（ACKNOWLEDGE ORDER PAGING CHANNEL）。このように基地局と移動局の通信のためのトラフィックチャネルが割り当てられると、１２１段階で呼成立状態となり、この場合に順方向リンク及び逆方向リンクの専用制御チャネルも割り当てられた状態となる（CONNECTION ESTABLISHMENT STATE（DEDICATED CONTROL CHANNELS FOR THE FORWARD & REVERSE LINKS ARE ALLOCATED））。
図１Ｂにおいて、呼成立状態で設定呼を解除する場合、移動局は１５１段階で逆方向専用制御チャネルを通じて呼解除を要求する制御メッセージを伝送し（*RELEASE REQUEST（MODIFIED）-DEDICATED CONTROL CHANNEL）、基地局は１５３段階で順方向専用制御チャネルを通じて呼解除のための制御メッセージを出力する（*RELEASE ORDER（MODIFIED）-DEDICATED CONTROL CHANNEL）。
図１Ａ及び図１Ｂに示したように、パケットデータサービスの呼制御過程に用いられるメッセージとＩＳ−９５方式のメッセージとの相違点は次の通りである。発呼メッセージ（図１Ａの１１５段階）ではサービスオプションにパケットデータモードが加わり、チャネル割り当てメッセージ（図１Ａの１１７段階）では割り当てモードにパケットデータ制御チャネル割り当てが行われて専用制御チャネル割り当て表示子として用いられ、付加記録フィールドには専用制御チャネル関連情報（チャネル識別子、チャネルパラメータなど）が含まれる。また、解除要求及び命令メッセージ（図１Ｂの１５１及び１５３段階）では専用制御チャネル関連情報が付加記録フィールドに含まれる。このような呼成立過程では専用制御チャネルが未設定状態なので、呼設定関連メッセージはＩＳ−９５チャネル（同期、呼び出し及びアクセスチャネル）を通じて伝送される。すなわち、専用制御チャネル（順方向リンク及び逆方向リンク）の設定状態で呼制御メッセージ（例えば、呼解除命令メッセージ）は専用制御チャネルを通じて伝送される。
専用制御チャネルは次のような特性を持つ。データ率は９．６Ｋｂｐｓ、フレームの長さは５ｍｓ又は２０ｍｓ、フレームのＣＲＣは１６ビット（５ｍｓフレームの場合）又は１２ビット（２０ｍｓフレームの場合）である。共有モードでない専用モードでは多数の専用制御チャネルを要する。専用制御チャネルは競争モードでない予約モード伝送でのみ動作する。本発明の実施形態において、５ｍｓ長さのフレームは第１長さのフレームメッセージ、２０ｍｓ長さのフレームは第２長さのフレームメッセージと称する。
図２Ａ、２Ｂ及び２Ｃはそれぞれ専用制御チャネルの第１長さのフレームメッセージ、信号データ伝送時の第２長さのフレームメッセージ及びトラフィックデータ伝送時の第２長さのフレームメッセージをそれぞれ示している。
図２Ａの第１長さのフレームメッセージは５ｍｓの周期を有する。符号２１１は１ビットメッセージタイプ（MSG TYPE（1BIT）））のフラグにより先行する上位階層の２４ビットの固定長メッセージ（MSG BODY（24BIT））を示し、符号２１２は物理階層（フレーム２１２のデータビットは無線送信される）で通信する第１長さのフレームを示す。フレーム２１２は２４ビットペイロード（PAYLOAD（24BIT））フィールド、１６ビットのＣＲＣ（CRC（16BIT））フィールド及び８ビットのテールビット（TAIL BIT（8BIT））フィールドからなる。上位階層のフレーム２１１の２４ビットのメッセージセグメント情報は物理階層のフレーム２１２の２４ビットペイロードフレームセグメントに位置する。固定長メッセージはＤＭＣＨ（Dedicated ＭＡＣ（Medium Access Control）Channel）メッセージ、ＤＳＣＨ（Dedicated Signalling Channel）メッセージ又は他のメッセージ形態となり得る。
図２Ｂは第２長さのフレーム（２０ｍｓの周期）を示すが、符号２２１は上位階層の可変長制御メッセージを示し、符号２２２は物理階層で無線通信する第２長さ（２０ｍｓ）の制御メッセージフレームのシーケンスを示す。可変長メッセージはＤＳＣＨメッセージとなり得る。ＤＳＣＨメッセージの可変長メッセージ内のデータは２０ｍｓフレームのペイロードセグメントに分布する。最後の２０ｍｓフレームを除いたシーケンスにおける各２０ｍｓフレームのペイロードセグメントは１６８ビットとなる。最後の２０ｍｓフレームのペイロードセグメントは１から１６８ビット長さの範囲となり得る。これにより、伝送されたシーケンスにおける２０ｍｓフレームの数は上位階層メッセージのメッセージ本体のビット数に依存する。
図２Ｃは２０ｍｓ周期の第２長さのトラフィックフレームの構造を示すが、符号２３１は上位階層のトラフィック構造を、符号２３２は物理階層で通信する第２長さのトラフィックフレームの構造を示している。このトラフィックはＤＴＣＨ（Dedicated Traffic Channel）トラフィックとなり得る。使用者トラフィックデータは図２Ｂの制御メッセージデータと類似方式で２０ｍｓのトラフィックフレームのペイロード部分に分布する。
専用制御チャネルの機能にはパケットデータサービス関連制御メッセージの伝達（パケットトラフィックチャネル割り当てメッセージ、３階層制御メッセージなど）、ＩＳ−９５制御メッセージのカプセル化による効率的な伝達、短い長さの使用者パケットの伝達及び順方向リンクにおけるＰＣＢ（電力制御ビット）伝送などがある。
ＣＤＭＡ移動通信システムの処理量を向上させるためには、専用制御チャネルのフレーム長さを可変にすることで達成される。特に、基本フレームの長さを整数で割り算したフレームの長さを使用しなければ処理量は向上しない。例えば、基本フレームの長さが２０ｍｓの場合、５ｍｓ及び１０ｍｓのフレーム長さを使用するように支援することが望ましい。本発明の実施形態では５ｍｓの場合として仮定する。このため、図２Ａに示した構造を持つ５ｍｓフレームを使用する場合、図２Ｂの構造を持つ２０ｍｓフレームを使用するよりも処理量が増え、トラフィックの遅延も減少するということを確認できる。これは、トラフィックチャネルが使用者トラフィックデータとして用いられると、トラフィックチャネルにも同一に適用できるため、短い長さの制御メッセージを効率よく処理することができる。
図３Ａは第２長さ（２０ｍｓ）のフレームメッセージの伝送時間を示し、図３Ｂは第１長さ（５ｍｓ）のフレームメッセージの伝送時間を示している。専用制御チャネルを通じて要求メッセージを伝送し、これに対する応答後の次動作までの待機時間は２０ｍｓフレームを使用する場合には図３Ａに示したように８０ｍｓであるが、５ｍｓフレームを使用する場合には図３Ｂに示したように２０ｍｓである。これは各メッセージの長さが５ｍｓフレームにロードする程度に短い、すなわち、５ｍｓフレームで最大利得を得る場合を示している。このような処理量の増加は信号伝送を効率的に行うことにより実際の使用者データの伝送時間を増加させるためである。
上述した方法の他にも、第１長さのフレームメッセージと第２長さのフレームメッセージを混合して伝送することにより制御信号の伝送時間を短縮することができる。図８Ａ及び図８Ｂは第１長さのフレームメッセージを第２長さのフレームメッセージと混合して伝送する場合、時間に対する送信電力を示している（ここで、“混合”とは短いメッセージが長いフレームメッセージに挿入されて長いフレームメッセージを遅延させるか、または長いフレームメッセージの該当部分を取り替えてしまうということを意味する。取り替えが発生する場合、取り替えられた部分は伝送されず、長いフレームメッセージのテール部分が遅延無しに伝送される）。以下、２０ｍｓのメッセージフレームを四つの５ｍｓのメッセージフレーム（第１−第４区間）に分けて説明する。
図８Ａ及び図８Ｂにおいて、５ｍｓのフレームメッセージを２０ｍｓのフレームメッセージと混合して伝送する場合、５ｍｓフレームは２０ｍｓフレームの四つの区間のうち、その一つに挿入されて伝送される。すなわち、２０ｍｓのフレームメッセージが中断し、５ｍｓフレームが挿入される。この場合、２０ｍｓのフレームメッセージデータの５ｍｓセグメントは５ｍｓの短いフレームの送信区間で損失する（送信されない）。しかしながら、このように損失したデータはエラー訂正コードの復号化により復元が可能である。この場合には２０ｍｓフレームの受信確率を高めるために送信機側で、損失した５ｍｓフレームデータ以後の残存区間の電力を増加させることができる。例えば、図８Ａに示したように、５ｍｓフレームが２０ｍｓフレームと第１区間で混合する場合は、送信機は２０ｍｓフレームの第２、第３及び第４の連続区間で送信電力を３３％増加させ、また、図８Ｂに示したように、５ｍｓフレームが２０ｍｓフレームと第２区間で混合する場合には、送信機は２０ｍｓフレームの第３及び第４の連続区間で送信電力を５０％増加させる。さらに、５ｍｓ区間でデータ損失の影響を最少化するために、２０ｍｓフレームのインタリーバーを、列置換技術により損失した５ｍｓフレームデータに該当するビットが分散されるように設計する。このように２０ｍｓフレームの伝送中に直ちに５ｍｓフレームの伝送が可能なので、伝送時間を短縮することができる。図９Ａ〜図１４Ｂを参照してより詳細に説明する。
図８Ａ及び図８Ｂは第１長さのフレームメッセージの伝送後、直ちに２０ｍｓフレームの残存フレームデータを連続して伝送する例を示しているが、第２長さのフレームメッセージの残存フレームデータを削除して伝送することもできる。
本発明の実施形態において、専用制御チャネル及びトラフィックチャネルはパケットデータサービス過程を段階的に行う状態のうち、制御維持状態と通信状態で用いられる。この場合、順方向及び逆方向リンクの論理チャネル及び物理チャネルの関係は下記の表２の通りである。物理チャネルは無線伝送チャネルであり、物理チャネルのデータは各論理チャネルから引き出される。
表２の制御維持状態では、順方向及び逆方向リンクに専用媒体接続制御チャネル（ＤＭＣＨ）と専用信号チャネル（ＤＳＣＨ）とが割り当てられるが、専用トラフィックチャネル（ＤＴＣＨ）が未設定状態であることから、使用者データパケットをロードしたＲＬＰ（Radio Link Protocol）フレームをやりとりすることのできない状態を意味する。通信状態は順方向及び逆方向リンクにチャネルＤＭＣＨ、ＤＳＣＨ、ＤＴＣＨが設定されて使用者データパケットをロードしたＲＬＰフレームをやりとりする状態を意味する。
このため、図２Ａ〜図２Ｃは論理チャネルメッセージフレーム又は物理チャネルフレームへのマッピングを示している。ここで、符号２１１，２２１，２３１は論理チャネルメッセージフレームを示し、符号２１２，２２２，２３２は物理チャネルメッセージフレームを示す。
専用制御チャネルの第１及び第２長さのフレーム構造及び動作は次の通りである。専用制御チャネルのフレーム長さはメッセージの種類に応じて動的に変化する。受信機では５ｍｓごとにフレームの長さが決定される。
図２Ａに示したように、５ｍｓの固定長メッセージを伝送するパケットチャネル接続制御モードでは、５ｍｓの要求／応答メッセージを用いて順方向及び逆方向パケットトラフィックチャネルの要求及び割り当てが行われる。順方向及び逆方向パケットトラフィックチャネルの割り当ては相互に独立であり、逆方向パケットトラフィックチャネルの割り当ては移動局で、順方向パケットトラフィックチャネルの割り当ては基地局で、それぞれ始まる。接続制御メッセージにはパケットトラフィックチャネル要求メッセージ、パケットトラフィックチャネル割り当てメッセージ及びパケットトラフィックチャネル応答メッセージなどがある。メッセージは論理チャネルのうち、ＤＭＣＨを通じて伝送される。下記の表３は５ｍｓの第１長さのメッセージフレームの一例として逆方向パケットトラフィックチャネル割り当てメッセージフィールドを示す。
“Header Information”−メッセージの識別子、方向及び種類（要求、応答等）
“Sequence”−メッセージ順次番号
“Start Time”−チャネル使用開始時間
“Allocated Rate”−割り当てられたチャネル速度
“Allocated Duration”−割り当てられたチャネル使用時間
表３のような形態を有する２４ビットの固定長メッセージは図２Ａのように専用制御チャネルの５ｍｓフレームで伝送される。
図４は本発明の実施形態により制御維持状態から通信状態に遷移した後、再度制御維持状態に遷移する過程において専用制御チャネルを通じてパケットトラフィックチャネルを割り当て及び解除する過程を示したフローチャートである。先ず、４１１段階では、基地局と移動局とが専用制御チャネルを通じて接続されている制御維持状態を維持していると仮定する（CONTROL HOLD STATE）。この状態で移動局が４１３段階で専用媒体接続制御チャネル（ＤＭＣＨ）を通じて逆方向パケットトラフィックチャネルの割り当てを要求する制御メッセージを生成した後、物理チャネルを通じて伝送すると（REVERSE SUPPLEMENTAL CHANNEL REQUEST DMCH）、基地局は４１５段階で専用媒体接続制御チャネル（ＤＭＣＨ）を通じて逆方向パケットトラフィックチャネルを割り当てる制御メッセージを生成した後、物理チャネルを通じて伝送する（REVERSE SUPPLEMENTAL CHANNEL ASSIGNMENT DMCH）。基地局と移動局は４１７段階でパケットトラフィックチャネルが割り当てられてパケットデータを通信する通信状態に遷移し、このような通信状態では割り当てられたパケットトラフィックチャネルを通じてパケットデータ通信をサービスする（ACTIVE STATE PAKET DATA TRANSMIT PHASE）。通信状態になると、移動局は４１９段階でＴactiveタイマーを初期化してパケットデータの伝送中断時間を確かめる。この場合、Ｔactiveタイマーの値が消滅するまえにパケットデータの通信が行われると、パケット通信状態を維持し、４１９段階でＴactiveタイマーの値を初期化する過程を繰り返して行う。
しかしながら、Ｔactiveタイマーの値が消滅するまでにパケットデータの通信が行われなければ、移動局は４２１段階でこれを感知し、４２３段階で専用媒体、接続制御チャネル（ＤＭＣＨ）を通じて逆方向パケットトラフィックチャネルの解除を要求する制御メッセージを生成した後、物理チャネルを通じて伝送する（SUPPLEMENTAL CHANNEL RELEASE REQUEST DMCH）。その後、基地局は制御メッセージに応答して４２５段階で専用媒体接続制御チャネル（ＤＭＣＨ）を通じて逆方向パケットトラフィックチャネルの解除に対する応答用制御メッセージを生成した後、物理チャネルを通じて伝送する(SUPPLEMENTAL CHANNEL RELEASE RESPONSE)。次に、基地局及び移動局は４２７段階で逆方向トラフィックチャネルを解除した後、制御維持状態に遷移して次の状態に備える。
図４に示したように、逆方向パケットトラフィックチャネルの要求及び割り当て過程では、移動局が要求するチャネルデータ速度などの情報を含む逆方向パケットトラフィックチャネル要求メッセージを生成して基地局に伝送すると、基地局はこのメッセージを受信して要求パラメータを支援するか否かを決定した後、表３のような逆方向パケットチャネル割り当て用の制御メッセージを移動局に伝送する。追加交渉(negotiation)を必要とする場合、上述した要求及び応答過程が繰り返して行われることもある。また、パケットデータの通信中に伝送するパケットデータがなければ、Ｔactiveタイマーの設定時間分の経過後にパケットトラフィックチャネル解除過程を始める。
図２Ｂに示したように、可変長フレームの伝送モードでは、ＩＳ−９５方式による可変長メッセージを専用制御チャネルの２０ｍｓフレームに分割してロードする。具体的には伝送モードはＡＣＫ／ＮＡＣＫ(acknowledge/negative acknowledge)によるエラー検出及び訂正無しに伝送するモード、一つの可変長メッセージ全体の受信時にＡＣＫ／ＮＡＣＫが行われ、再伝送は一つの可変長メッセージ全体に対して行われるモード及び各フレームに対してＡＣＫ／ＮＡＣＫが行われるモードなどがあり得る。
図２Ｃに示したように、使用者データ伝送モードでは、使用者トラフィックデータをロードしたＲＬＰフレームを専用制御チャネルの２０ｍｓフレームに分割してロードする。使用者データ伝送モードは伝送するデータ量が少ないため、データを伝送するためのパケットトラフィックチャネルの設定が非効率的な場合に使用することができる。
このように専用制御チャネルを使用するＣＤＭＡ移動通信システムで専用チャネルのフレームを伝送するための物理的な実施装置を説明すると次の通りである。
図５は順方向リンクの専用チャネルに対するフレーム送信装置を示している。メッセージバッファ５１１は専用チャネルを通じて通信するフレームメッセージを一時的に蓄積する。このためメッセージバッファ５１１は２０ｍｓの第２長さフレームの一つ又はそれ以上を蓄積する程度のサイズを備える必要がある。また、メッセージバッファ５１１は上位階層のプロセッサ(図示せず)とモデム制御器５１３との間の制御メッセージ又は使用者データ発生器(図示せず)とモデム制御器５１３との間の制御メッセージをインタフェースする機能を行う。この場合、上位階層のプロセッサはメッセージバッファ５１１にフレームメッセージを蓄積してこれがわかるようにフラグなどで表示し、一方のモデム制御器５１３はフレームメッセージをリードしてこれがわかるようにフラグなどで表示することにより、オーバーライト及びオーバーリードを防止する。
モデム制御器５１３はメッセージバッファ５１１に蓄積されているフレームメッセージをリードした後、フレームメッセージのヘッダーを分析してメッセージの形態を検出し、その検出メッセージの形態に応じて、専用チャネルを通じて伝送するメッセージデータ(又はペイロード)を出力するとともに、検出メッセージの形態に応じてフレーム選択信号を出力する。ここで、フレームデータの形態には図２Ａのような第１長さのフレームデータ及び図２Ｂのような第２長さのフレームデータが含まれる。モデム制御器５１３は分析結果に応じて異なるサイズのフレームメッセージを出力する。すなわち、モデム制御器５１３は５ｍｓのフレームデータの場合には、第１出力端５４１を通じて表３のような構造を持つ２４ビットの第１フレームデータを出力し、２０ｍｓのフレームデータの場合には第２出力端５４２を通じて１７２ビットの第２フレームデータを出力する。また、モデム制御器５１３はフレームデータの有無を判断して専用制御チャネルの出力を制御する。すなわち、モデム制御器５１３は５ｍｓの第１長さのフレームメッセージの検出時には第１フレーム選択信号を発生し、２０ｍｓの第２長さのフレームメッセージの検出時には第２フレーム選択信号を発生する。さらに、モデム制御器５１３は伝送するフレームメッセージが２０ｍｓ又は５ｍｓの場合、第１利得制御信号を発生する。しかしながら、２０ｍｓのフレームメッセージと５ｍｓのフレームメッセージが混合する場合、モデム制御器５１３はフレームメッセージの混合区間以後の２０ｍｓフレームメッセージの残存部で送信電力を増大させるための第２利得制御信号を発生する。伝送するフレームメッセージのない場合には、モデム制御器５１３は専用制御チャネルで送信される信号を取り除くための第３利得制御信号を発生する。
このため、モデム制御器５１３は第１フレーム選択信号及び第１利得制御信号を発生して第１出力端５４１を通じて第１長さのフレームデータを出力する。モデム制御器５１３は第２フレーム選択信号及び第２利得制御信号を発生して第２出力端５４２を通じて第２長さのフレームデータを出力する。２０ｍｓのフレームメッセージの伝送中に５ｍｓのフレームメッセージと２０ｍｓのフレームメッセージが混合する場合、モデム制御器５１３は第１及び第２出力端でそれぞれ第１及び第２長さのフレームデータを出力し、第１長さのフレームメッセージの出力区間で５ｍｓの第１長さのフレームメッセージを選択するための第１フレーム選択信号を発生する。５ｍｓの第１長さのフレームメッセージの伝送後、モデム制御器５１３は２０ｍｓフレームメッセージの残存区間で第２長さのフレームデータを選択するための第２フレーム選択信号を発生し、その場合に送信される第２長さのフレームデータの送信電力を増大させるために第２利得制御信号を発生する。しかしながら、モデム制御器５１３は送信するフレームメッセージのない場合には第３利得制御信号を発生して専用制御チャネルの送信経路を遮断する。
ここで、第１長さのフレームデータは第１長さ(５ｍｓ)のビットストリーム(２４ビット)を示し、第２長さのフレームデータは第２長さ(２０ｍｓ)のビットストリーム(１７２ビット)を示す。
ＣＲＣ(Cyclic Redundancy Check)発生器５１５は受信機でフレームの品質(エラー有無)を判断するようにモデム制御器５１３から出力される２４ビットの第１長さのフレームデータに１６ＣＲＣビットを付加する機能を行う。すなわち、ＣＲＣ発生器５１５はモデム制御器５１３の制御下で５ｍｓフレームデータの受信時、１６ＣＲＣビットを生成して４０ビットのフレームデータを出力する。
テールビット発生器(Tail Bit Generator)５１７はエラー訂正符号の終結に必要なテールビットを生成する。テールビット発生器５１７は第１長さ(５ｍｓ)のフレームメッセージの終了時点でテールビットを生成及び付加して後段の符号器５１９が第１長さのフレーム単位でメッセージを符号化する機能を行うようにする。テールビット発生器５１７は８ビットのテールビットを生成してＣＲＣ発生器５１５の出力に付加して図２Ａの参照符号２１２のように４８ビットのフレームメッセージを出力する。
符号器５１９はテールビット発生器５１７の出力を符号化する。例えば、符号器５１９は１／３の符号化率及び９の拘束長を有する畳み込み符号器(convolutional coder)又はターボ符号器などを使用することができ、１１４符号化ビット(又はシンボル)を発生する。
インタリーバー５２１は符号器５１９から出力される５ｍｓのフレームメッセージをインタリービングする。すなわち、インタリーバー５２１は５ｍｓの第１フレーム長さの単位でフレーム内のシンボル配列を変更してバーストエラーに対する耐性を向上させる。インタリーバー５２１の出力を第１フレームメッセージと称する。
ＣＲＣ発生器５１５、テールビット発生器５１７、符号器５１９及びインタリーバー５２１は第１フレームデータを受信して第１フレームメッセージを発生する第１フレームメッセージ発生器５５０を構成する。
ＣＲＣ発生器５１６は受信機でフレームの品質(エラー有無)を判断するようにモデム制御器５１３から出力される１７２ビットの第２長さのフレームデータに１２ＣＲＣビットを付加する機能を行う。すなわち、ＣＲＣ発生器５１６はモデム制御器５１３の制御下で２０ｍｓフレームデータの受信時、１２ＣＲＣビットを生成して１８４ビットのフレームデータを出力する。
テールビット発生器５１８はエラー訂正符号の終結に必要なテールビットを生成する。テールビット発生器５１８は第２長さ(２０ｍｓ)のフレームメッセージの終了時点でテールビットを生成及び付加して後段の符号器５２０が第２長さのフレーム単位でメッセージを符号化する機能を行うようにする。テールビット発生器５１８は８ビットのテールビットを生成してＣＲＣ発生器５１６の出力に付加して図２Ｂの参照符号２２２のように１９２ビットのフレームメッセージを出力する。
符号器５２０はテールビット発生器５１８の出力を符号化する。符号器５２０は１／３の符号化率及び９の拘束長を有する畳み込み符号器又はターボ符号器などを使用することができ、５７６符号化ビット(又はシンボル)を発生する。
インタリーバー５２２は符号器５２０から出力される２０ｍｓのフレームメッセージをインタリービングする。すなわち、インタリーバー５２２は５ｍｓの第２フレーム長さの単位でフレーム内のシンボル配列を変更してバーストエラーに対する耐性を向上させる。インタリーバー５２２の出力を第２フレームメッセージと称する。
ＣＲＣ発生器５１６、テールビット発生器５１８、符号器５２０及びインタリーバー５２２は第２フレームデータを受信して第２フレームメッセージを発生する第２フレームメッセージ発生器５６０を構成する。
マルチプレクサ５２３(MUX)は第１インタリーバー５２１と第２インタリーバー５２２の出力をモデム制御器５１３から出力されるフレーム選択信号(ＳＣＴＬ)に応じて選択する。すなわち、マルチプレクサ５２３は第１フレーム選択信号の発生時に第１インタリーバー５２１の出力を選択し、第２フレーム選択信号の発生時に第２インタリーバー５２２の出力を選択する。マルチプレクサ５２３にはマルチプレクサを使用することができる。この場合、モデム制御器５１３と選択器５２３は第２長さのフレームメッセージの伝送中に第１長さのフレームメッセージが発生するか、または第１及び第２フレームメッセージが同時に発生すると、第２フレームメッセージと第１フレームメッセージを混合する挿入器として機能する。
信号変換器５２５(SIGNAL MAPING)はマルチプレクサ５２３から出力されるフレームメッセージを変換して第１及び第２チャネルに多重化する。すなわち、信号変換器５２５は論理“１”の制御信号を“−１”に変換し、論理“０”の制御信号を“＋１”に変換し、奇数番目の制御信号は第１チャネルに、偶数番目の制御信号は第２チャネルに出力する。
制御ビット挿入器５３１(PCB INSERTER)は信号変換器５２５の出力に制御ビットを挿入する。このように挿入した制御ビットは移動局の逆方向リンク電力を調節するための電力制御ビット(ＰＣＢ)となり得る。
利得制御器５２７，５２８はモデム制御器５１３から出力される利得制御信号(ＧＣＴＬ)に応じて制御ビット挿入器５３１から出力される該当チャネル信号の利得を制御する。すなわち、利得制御器５２７，５２８は第１利得制御信号の発生時には入力信号をそのまま出力し、第２利得制御信号の発生時には送信電力を増大させるように入力信号の利得を増加させ、第３利得制御信号の発生時には入力信号の利得を０に減少させて専用制御チャネルの出力を中断させる。したがって、利得制御器５２７，５２８はモデム制御器５１３から出力される利得制御信号に応じて専用制御チャネルのフレームメッセージの通路を形成するか、遮断する。すなわち、利得制御器５２７，５２８は、送信するフレームメッセージが存在する場合には利得制御信号に応じて専用制御チャネルの通路を形成し、フレームメッセージが存在しない場合には専用チャネルの通路を遮断するＤＴＸ(Discontinuous Transmission)モードを行う。利得制御器５２７，５２８はモデム制御器５１３の制御下で２０ｍｓのフレームメッセージと５ｍｓのフレームメッセージを混合する場合、出力信号の電力を増加させる。ここで、利得制御器５２７，５２８は信号の送信電力を制御する電力制御器を構成する。
直並列(Ｓ／Ｐ)変換器５２９(S/P CONVERTER)は利得制御器５２７，５２８から出力される制御信号をマルチキャリア信号を通じて伝送できるように入力信号を多重化する。直交符号変調器５３３(ORTHO CODE MOD)は割り当てられたチャネルの直交符号番号及び長さに応じて直交符号を発生し、直交符号とフレームメッセージを乗算して直交変調する。ここで、直交符号にはWalsh符号、準直交符号又はチップレジスタンス符号を使用することができる。拡散変調器５３５(PN SPREADING)は直交符号変調器５３３から出力される直交変調信号をＰＮシーケンスのような拡散シーケンスと混合して拡散する。
直交符号変調器５３３及び拡散変調器５３５の構造を図６Ａ〜図６Ｃに示す。
図６Ａを参照すれば、Walsh符号発生器６１５(WALSH CODE GEN)は専用制御チャネルに使用するためのWalsh符号を発生する。(Walsh符号は最も広く用いられる直交符号である)乗算機６１１，６１３はWalsh符号発生器６１５から出力されるWalsh符号とそれぞれ対応するＩ及びＱチャネル入力信号を混合して直交変調信号を発生する。拡散変調器５３５(PN SPREADING)は拡散シーケンス発生器(図示せず)から提供されるＰＮシーケンス(ＰＮｉ，ＰＮｑ)で乗算機６１１，６１３から出力される該当Ｉ及びＱチャネル信号を拡散する。拡散変調器５３５には複素ＰＮ拡散器を使用することができる。
しかしながら、このようにチャネル区分のための直交符号を使用している場合、Walsh符号の数が十分でない場合は直交符号の数を増加させるために準直交符号を使用することができる。すなわち、所定の符号長さに応じて直交符号集合が存在する。例えば、符号長さが２５６の場合は２５６×２５６ Walsh符号集合が存在し、これからＮ(ここで、Ｎは自然数)個の２５６×２５６準直交符号集合を体系的に生成させる。このような準直交符号集合は準直交符号チャネルとWalsh符号チャネルとの干渉が最少となり、準直交符号間の固定相関値を備える。
図６Ｂには準直交符号を生成する準直交符号発生器５３３及び拡散変調器５３５を示した。図６Ｂを参照すれば、Walsh符号発生器６１５(ORTHO CODE GEN)は割り当てられたチャネルのWalsh符号番号及び長さによるWalsh符号を発生する。準直交符号マスク６１７(QUASHIORTHO CODE MASK)は準直交符号マスク信号を発生する。ＸＯＲ(Exclusive OR)演算機６１９はWalsh符号及び準直交符号マスク信号をビットごとにＸＯＲ演算して準直交符号を生成する。乗算機６１１，６１３はＸＯＲ演算機６１９から出力される準直交符号とそれぞれ対応するＩ及びＱチャネル信号を乗算して順方向リンクの専用チャネルのフレームメッセージを拡散する。拡散変調器５３５(PN SPREADING)はそれぞれ対応するＩ及びＱチャネル信号をＰＮシーケンス(ＰＮｉ，ＰＮｑ)で拡散する。
図６Ｂにおいて、準直交符号はWalsh符号と準直交符号マスクを乗算(又はデータ値が０，１で表現される場合、ＸＯＲ)することにより得られる。準直交符号発生器に対する詳細は本出願人による韓国特許出願第４６４０２／１９９７号(移動通信システムの準直交符号生成装置及び方法)に開示されている。準直交符号を使用すると、符号化チャネルの数をＮ倍に拡張することができ、これにより、多数のトラフィックチャネル使用者が別々の専用制御チャネルを使用することができる。
図６Ｃは本発明の他の実施例形態による準直交符号の発生方法を示している。図６Ｃを参照すれば、Walsh符号発生器６１５は専用チャネルに使用するためのWalsh符号を発生する。乗算機６１１，６１３はWalsh符号発生器６１５から出力されるWalsh符号とそれぞれ対応するＩ及びＱチャネル信号を乗算して直交変調信号を発生する。ＰＮマスク６５３(PN MASK)はＰＮマスク信号を発生し、ＰＮｉ発生器６５５(PNi GEN)はＩチャネルのＰＮシーケンス(ＰＮｉ)を発生する。ＡＮＤ演算機６５７はＰＮマスク信号と記ＰＮシーケンス(ＰＮｉ)をビット別にＡＮＤ演算してＩチャネル拡散信号を発生する。ＰＮマスク６５４(PN MASK)はＰＮマスク信号を発生し、ＰＮｑ発生器６５６(PNq GEN)はＱチャネルのＰＮシーケンス(ＰＮｑ)を発生する。ＡＮＤ演算機６５８はＰＮマスク信号とＰＮシーケンス(ＰＮｑ)をビット別にＡＮＤ演算してＱチャネル拡散信号を発生する。
図６Ｃにおいて、ＰＮｉ及びＰＮｑ発生器６５５，６５６の各出力と特定のＰＮマスクをＡＮＤ演算することにより発生するＰＮシーケンスは準直交符号の生成に用いられる。このように各ＰＮマスクについて一つの準直交符号集合が発生する。したがって、Ｎ個の異なるＰＮマスクを使用すると、準直交符号発生器を用いてＮ個の準直交符号集合を生成する方法と類似した符号化チャネル数の拡張効果が得られる。
他の実施形態においては、ＰＮマスクを使用する方法と同様にＰＮシーケンスを特定のチップだけシフトすることにより、準直交符号発生器を使用する場合と類似した符号チャネル数の拡張効果が得られる。
また、専用チャネルの順方向及び逆方向リンクにフレームスタッガリング(frame staggering)を適用することが望ましい。フレームスタッガリングはフレームオフセットと同等な概念として各データチャネルのフレームをシステム時間に基づく所定の時間だけオフセットさせる動作をいう。一般に、フレームオフセットを適用することは移動局又は基地局のデータ送受信処理観点からフレーム処理負荷を分散させる効果を得るためである。すなわち、データを処理する共有資源の効率的な使用のためにフレームスタッガリングを実施する。例えば、従来のＩＳ−９５方式のシステムでは、トラフィックチャネルフレームが１．２５ｍｓの電力制御区間の整数倍だけオフセットとされ、最大フレームオフセットは１８．７５ｍｓ(１．２５ｍｓの１５倍)となる。ＩＳ−９５方式では、１．２５ｍｓの単位で基地局間のオフセットが与えられても、電力制御ビットは不均一に分布することがある。電力制御ビットが不均一に伝送されると、全体電力が周期的に上下する現象が発生する。したがって、このような電力変動を防止するために、専用チャネルは電力制御ビットが１．２５ｍｓ区間で均一に分布するように１．２５ｍｓ／１２＝１０．１０４の単位で符号ビットレベルフレームスタッガリングを行う。本発明の実施形態による専用制御チャネル送信装置の動作を調べると、図５において、伝送するメッセージのフレーム長さ(５ｍｓ又は２０ｍｓ)はモデム制御器５１３により決定される。すなわち、モデム制御器５１３はメッセージバッファ５１１に蓄積されているフレームメッセージが２４ビットの固定長フレームメッセージであるか、または、可変長フレームメッセージであるかを示すヘッダー情報を確かめてフレームの長さを決定する。この場合、ヘッダー情報が２４ビットの固定長フレームメッセージを示す場合はフレームメッセージが５ｍｓのフレーム長さを有すると判断し、可変長フレームメッセージを示す場合には２０ｍｓのフレーム長さを有すると判断する。また、モデム制御器５１３はフレーム長さの判断結果に応じて入力フレームデータを第１フレームメッセージ発生器５５０及び第２フレームメッセージ発生器５６０に出力し、第１フレームメッセージ発生器５５０又は第２フレームメッセージ発生器５６０を選択するためのフレーム選択信号(ＳＣＴＬ)を発生し、選択制御信号を出力又は遮断するための利得制御信号(ＧＣＴＬ)を発生する。
この場合、モデム制御器５１３は下記の表４のような制御信号を発生する。
モデム制御器５１３は専用チャネルをＤＴＸモードで制御する。すなわち、本発明の実施形態ではデータサービスのための信号及びＭＡＣ関連メッセージを専用制御チャネルを通じて送受信することにより、チャネルの容量を効率よく使用することができる。ＩＳ−９５のような方式は音声トラフィックと信号トラフィックが多重化する構造なので、データサービスのために音声及び信号チャネルを常時オープンにする必要がある。これに対して本発明の専用チャネルではＤＴＸで動作するため制御信号のために常時チャネルをオープンする必要はない。伝送する信号情報が存在しない場合にはＤＴＸ利得制御部で送信電力を抑制して無線資源を効率的に使用することができる。
ＤＴＸ伝送モードの動作を説明すると、モデム制御器５１３はメッセージバッファ５１１に伝送する制御メッセージの不在を確認すると、利得制御器５２７，５２８が専用制御チャネルの出力を“０”にするための第３利得制御信号を発生する。すなわち、モデム制御器５１３は送信するフレームメッセージの存在する場合には第１利得制御信号又は第２利得制御信号(５ｍｓのフレームメッセージの出力位置に応じて決められる)を発生し、送信するフレームメッセージの不在の場合には第３利得制御信号(Ｇｃ＝０)を出力する。利得制御器５２７，５２８は拡散過程以後に位置させることができる。本発明の実施形態では、利得制御器５２７，５２８を使用して専用制御チャネルのＤＴＸモードを行う例を仮定しているが、専用制御チャネルに伝送する制御信号のないときはマルチプレクサ５２３を用いて信号の経路を遮断する方法を使用することもできる。
また、図８Ａ及び図８Ｂに示したように、２０ｍｓのフレームメッセージと５ｍｓのフレームメッセージを多重化して伝送することもできる。すなわち、図８Ａに示したように、第１区間で５ｍｓのフレームメッセージと２０ｍｓのフレームメッセージが同時に入力される場合、モデム制御器５１３は５ｍｓのフレームデータを第１フレームメッセージ発生器５５０に印加し、２０ｍｓのフレームデータを第２フレームメッセージ発生器５６０に印加する。第１インタリーバー５２１及び第２インタリーバー５２２は第１区間でそれぞれ５ｍｓ及び２０ｍｓのフレームメッセージを出力する。この場合、マルチプレクサ５２３は第１フレーム選択信号により第１インタリーバー５２１の出力を選択し、利得制御器５２７，５２８は第１利得制御信号により出力信号をそのまま出力する。したがって、第１区間で５ｍｓのフレームメッセージは本来の入力信号レベルとして出力される。第１区間で５ｍｓのフレームメッセージの伝送後、マルチプレクサ５２３は第２フレーム選択信号により第２インタリーバー５２２の出力を選択し、利得制御器５２７，５２８は第２利得制御信号によりマルチプレクサ５２３から出力される２０ｍｓのフレームメッセージの送信電力を増加させる。この場合、第２、第３及び第４区間で２０ｍｓのフレームデータの送信電力は入力信号レベルより３３％ほど増加する。第４区間以後、利得制御器５２７，５２８は第３利得制御信号(ＧＣＴＬ＝０)によりフレームメッセージの出力経路を遮断する。
図８Ｂにおいて、第１区間で２０ｍｓのフレームメッセージの伝送中に５ｍｓのフレームメッセージが受信される。この場合、第１区間でモデム制御器５１３は２０ｍｓのフレームメッセージを第２フレームメッセージ発生器５６０に印加し、第２フレーム選択信号と第１利得制御信号を発生する。第２区間でモデム制御器５１３は５ｍｓのフレームメッセージを第１フレームメッセージ発生器５５０に印加し、２０ｍｓのフレームメッセージを第２フレームメッセージ発生器５６０に印加し、第１フレーム選択信号と第１利得制御信号を発生する。
その結果、２０ｍｓのフレームメッセージが第１区間で本来の信号レベルで出力され、５ｍｓのフレームメッセージが第２区間で本来の信号レベルで出力される。第２区間以後、マルチプレクサ５２３は第２フレーム選択信号により第２インタリーバー５２２の出力を選択し、利得制御器５２７，５２８は第２利得制御信号によりマルチプレクサ５２３から出力される２０ｍｓのフレームメッセージの利得を増加させる。残存する第３及び第４区間では、入力信号レベルにより利得が５０％も増加する。第４区間以後、利得制御器５２７，５２８は第３利得制御信号(ＧＣＴＬ＝０)によりフレームメッセージの出力通路を遮断する。
２０ｍｓのフレームメッセージの伝送中に５ｍｓのフレームメッセージを伝送する必要がある場合、或いは、５ｍｓのフレームメッセージと２０ｍｓのフレームメッセージが同時に発生する場合におけるフレーム混合方法を詳しく説明すると次の通りである。
第１混合方法において、長いフレームメッセージの伝送中に短いフレームメッセージが発生するとき、長いフレームメッセージの伝送を遅延させて短いフレームメッセージ全体(例えば、５ｍｓ区間で)を伝送する。短いフレームメッセージの伝送後に長いフレームメッセージの残存部分を伝送する。このような方法によれば、短いフレームメッセージ及び長いメッセージフレームが完全に伝送されるため、受信機で復号化途中に性能低下が発生しない。しかしながら、フレームメッセージ伝送に時間制限があると、二つのフレームメッセージの和は時間制限を超過することになる。
第２の混合方法においては、長いフレームメッセージの伝送中に短いフレームメッセージが発生する場合、短いフレームメッセージを長いフレームメッセージの一部分と取り替えて伝送し、取り替えられた部分は伝送しない。その後、長いフレームメッセージのテール端部を遅延せずに伝送する。このような方法によれば、長いフレームメッセージのデータは取り替えらえた部分で損失し復号化性能の低下をもたらす。しかしながら、このような問題は長いフレームメッセージのシンボル分配器の設計方式に応じて最少化することができる。
畳み込み符号の場合、復号化性能は一つのフレーム区間で取り替えられたシンボルの位置に応じて変化する。取り替えられたフレームメッセージの最適の復号化性能を有する位置を検索してフレームメッセージをその位置に取り替えることにより、復号化性能低下の問題を解決することができる。
そのためには、長いフレームメッセージが短いフレームメッセージの長さだけ取り替えられる場合に最適の復号化性能を有する位置を検索する必要がある。このため取り替え(穿孔)位置を決め、その位置の復号化性能を測定する必要がある。畳み込み符号の復号化性能の測定においては、次のパラメータを使用する。すなわち、符号化シンボル間の最少ハミング距離を示す自由距離(ｄfree)、ビットエラー率の上限式を示す伝達関数及びシンボル間のハミング距離の分布がある(参考文献“Error Correction Coding : Fundamental and Application”−Shu Lin/Daniel J.Costello, Jr.)。
各取り替え位置に対するパラメータを測定して良好な取り替え位置を検索する。検索位置を混合過程で穿孔する位置に移動させると、混合過程で発生する問題を改善することができる。信号電力損失問題に対しては、長いフレームメッセージの残存部分の信号電力を損失電力分だけ増加させることにより、損失電力を補償することができる。
検索取り替え位置は実際の試験によりその性能を測定する。その後、検索位置のシンボルをシンボル混合過程で穿孔する位置に移動させるように設計する。ここで、シンボル分配器はインタリーバーとなり得る。
本実施形態においては、５ｍｓフレームを２０ｍｓフレームと混合し、１９２ビットの２０ｍｓフレームを１／３符号率の畳み込み符号で符号化するものとしている。ここで、符号化シンボルの数は５７６である。次の説明において、５ｍｓフレームを５ｍｓのフレーム長さを有する第１長さのフレームメッセージ、２０ｍｓフレームを２０ｍｓのフレーム長さを有する第２長さのフレームメッセージと称する。
図９Ａ〜９Ｄに示したように、５ｍｓフレームは２０ｍｓフレームの１／４長さなので、四つの可能な混合位置がある。すなわち、２０ｍｓフレームを四つの区間に分割すると、５ｍｓフレームは四つの分割区間のいずれか一つで２０ｍｓフレームと混合する。この場合、２０ｍｓフレームは５ｍｓフレームデータが伝送される区間で損失する。上述したように、２０ｍｓフレームの損失データは復号機能により復元が可能である。２０ｍｓフレームの受信率を高めるために、送信機では損失した５ｍｓ区間以後の残存区間で送信電力を増加させる。例えば、図９Ａに示したように、５ｍｓフレームを２０ｍｓフレームの第１区間で混合する場合には、２０ｍｓフレームの電力を第２、第３及び第４区間で約３３％増加させる。図９Ｂに示したように、５ｍｓフレームを２０ｍｓフレームの第２区間で混合する場合には、２０ｍｓフレームの電力を第３及び第４区間で約５０％増加させる。図９Ｃに示したように、５ｍｓフレームを２０ｍｓフレームの第３区間で混合する場合には、２０ｍｓフレームの電力を第４区間で約１００％増加させる。しかしながら、図９Ｄに示したように、５ｍｓフレームを２０ｍｓフレームの第４区間で混合する場合には、損失電力を補償することができない。この場合、上述した三つの場合と比較して復号化性能が低下する。
さらに、データ損失の影響を最少とするためには、２０ｍｓフレームのインタリーバーを列置換により取り除かれる５ｍｓ区間に該当するシンボルが分散されるように設計する。
次に、穿孔行列(delete matrix)を通じて最適のインタリーバーを調べると次の通りである。先ず、２０ｍｓフレーム長さの１／４が短いメッセージにより取り替えられるため(すなわち、２０ｍｓフレーム長さの１／４が取り替えられる)、１４４ビット(＝５７６／４)が穿孔する。その場合に５７６ビットのうち、１４４ビットを穿孔する際に発生する復号化性能を低下させない方法を決定する。穿孔位置に応じる場合の数が多いため、本実施形態では規則正しい穿孔形態に対する各パラメータを測定する。下記の数式は各穿孔形態に応じる穿孔行列を示すものである。
穿孔行列１に応じる穿孔形態を有するように設計したインタリーバーは下記の表５の通りである。
図１１は本発明の実施形態による異なる長さのフレームメッセージを混合する方法を示している。図１１において、インタリーバー７１３(INTERLEAVER)は穿孔行列１による表５の特性を備えるように設計する。このため、本発明の実施形態は穿孔行列１に応じて設計した方法を例示する。
図１１を参照すれば、符号器７１１(ENCODER)は符号化した５ｍｓの第１長さのフレームメッセージを生成し、符号器７１１の出力はインタリーバー(図示せず)を通じてインタリービングされる。符号器７１２(ENCODER)は符号化した２０ｍｓの第２長さのフレームメッセージを生成し、インタリーバー７１３は符号器７１２から出力される符号化した２０ｍｓのフレームメッセージをインタリービングして穿孔行列１に応じて該当シンボルが穿孔するようにフレーム内のシンボルを再配列する。選択器７１４(SELECTOR)は第１符号器７１１又はインタリーバー７１３の出力をフレーム選択信号に応じて選択する。すなわち、選択器７１４は第１フレーム選択信号の発生時には符号器７１１の出力を選択し、第２フレーム選択信号の発生時にはインタリーバー７１３の出力を選択する。選択器７１４にはマルチプレクサを使用することができる。
電力制御器７１５は選択器７１４から出力される信号の利得を利得制御信号に応じて制御する。すなわち、電力制御器７１５(POWER CONTROLLER)は入力信号を第１利得制御信号の発生時にはそのまま出力し、第２利得制御信号の発生時には出力電力を増大させるように入力信号の利得を増加させ、第３利得制御信号の発生時には入力信号の利得を０とする。利得が０の場合には出力信号がないため、チャネルの出力は遮断状態となる。
以下、図１１を参照して５ｍｓフレームメッセージと２０ｍｓフレームメッセージを混合する動作を説明する。
符号器７１１は第１フレームデータを符号化して第１長さのフレームメッセージを発生し選択器７１４に出力する。符号器７１２は第２フレームデータを符号化して第２長さのフレームメッセージを発生しインタリーバー７１３に出力する。その後、インタリーバー７１３は図９Ａ〜図９Ｄの各場合に対してシンボルが穿孔行列１に応じて穿孔するように第２長さのフレームメッセージ内のシンボルを再配列する。インタリーバー７１３の構造を図１２に示した。
図１２を参照すれば、インタリーバー７１３は３２個の遅延器７４３〜７４６(DELAY)からなる。符号器７１２から第２長さのフレームメッセージが出力されると、スイッチ７３２はノード７３１をノード７３３に接続して第１シンボルを遅延器７４３に出力し、ノード７３１をノード７３４に接続して第２シンボルを遅延器７４４に出力する。このようにして第３２シンボルが遅延器７４６に出力されると、スイッチ７３１が再度ノード７３１をノード７３３に接続して第３３シンボルを遅延器７４３に出力する。このような過程を繰り返すと、各遅延器には１８個のシンボルが蓄積される。その後、表５のインタリービング機能に応じて、スイッチ７４１はノード７４２をノード７３７に接続して遅延器７４３に蓄積されているシンボルを出力する。次に、スイッチ７４１はノード７４２を第５遅延器の出力ノードに接続して第５遅延器に蓄積されているシンボルを出力する。すなわち、第１遅延器、第５遅延器、第９遅延器、第１３遅延器、第１７遅延器、第２１遅延器、第２５遅延器、第２９遅延器に蓄積されているシンボルが２０ｍｓフレームの第１区間で順次出力され、第２遅延器、第６遅延器、第１０遅延器、第１４遅延器、第１８遅延器、第２２遅延器、第２６遅延器、第３０遅延器に蓄積されているシンボルは２０ｍｓフレームの第２区間で順次出力される。また、第３遅延器、第７遅延器、第１１遅延器、第１５遅延器、第１９遅延器、第２３遅延器、第２７遅延器、第３１遅延器に蓄積されているシンボルは２０ｍｓフレームの第３区間で順序出力され、第４遅延器、第８遅延器、第１２遅延器、第１６遅延器、第２０遅延器、第２４遅延器、第２８遅延器、第３２遅延器に蓄積されているシンボルは２０ｍｓフレームの第４区間で順序出力される。インタリーバー７１３からの出力値は選択器７１４に入力されて選択器７１４の他の入力端に印加される５ｍｓフレームと混合する。
図１３は選択器７１４の構造を示している。スイッチ７５５がノード７５４をノード７５３に接続して第１区間で５ｍｓフレームを出力する場合、５ｍｓフレームが入力されると、入力５ｍｓフレームは遅延器７５１により一時的に遅延する。第１区間以後、スイッチ７５５はノード７５４をノード７５２に接続して第２区間で遅延した５ｍｓフレームを出力する。これにより、２０ｍｓフレームが第２区間で穿孔する。第２区間以後、スイッチ７５５は再度ノード７５４をノード７５３に接続して残存する２０ｍｓフレームシンボルを出力する。このような混合フレームは５ｍｓフレームのシンボルをそのまま出力し、残存する２０ｍｓフレームのシンボルを増加した電力で出力する電力制御器７１５に入力される。その結果、符号器７１２から出力される符号化した２０ｍｓフレームは穿孔行列２に示したように穿孔する。
より詳細には、選択器７１４は第１選択信号によりインタリーバー７１３で第１遅延器、第５遅延器、第９遅延器、第１３遅延器、第１７遅延器、第２１遅延器、第２５遅延器、第２９遅延器から出力されるシンボルを順次に受信して受信シンボルを電力制御器７１５に出力する。かつ、選択器７１４は第２選択信号により遅延器７５１で遅延した５ｍｓフレームのシンボルを電力制御器７１５に出力する。その後、選択器７１４は第１選択信号によりインタリーバー７１３で第３遅延器、第７遅延器、第１１遅延器、第１５遅延器、第１９遅延器、第２３遅延器、第２７遅延器、第３１遅延器、第４遅延器、第８遅延器、第１２遅延器、第１６遅延器、第２０遅延器、第２４遅延器、第２８遅延器、第３２遅延器から出力されるシンボルを順次受信して受信シンボルを電力制御器７１５に出力する。すなわち、２０ｍｓフレームの第２区間に該当する第２遅延器、第６遅延器、第１０遅延器、第１４遅延器、第１８遅延器、第２２遅延器、第２６遅延器、第３０遅延器のシンボルは穿孔する。
このようなフレーム混合方法の性能は符号器の生成多項式及びインタリーバーにより変わる。一つの生成多項式に対して各種の穿孔行列による穿孔が行われる場合、優れた性能を示す穿孔行列を各場合に対して選択し、これによるインタリーバーを設計する。
図１４Ａ及び図１４Ｂはそれぞれ穿孔行列１及び穿孔行列２を用いた場合の穿孔フレームの性能を示している。より詳細には、図１４Ａは穿孔行列１を用いて設計したインタリーバーの性能を各混合ケース１〜３を示しており、図１４Ｂは穿孔行列２を用いて設計したインタリーバーの性能を各混合ケース１〜３を示している。
図１４Ａ及び図１４Ｂはいずれも混合ケース１で最良の性能を示し、混合ケース３では最低の性能を示す。例えば、表６は０．０１(＝１％)のエラー率(PROBABILITY)を有する場合の各混合ケースに対する信号対雑音比(Ｅｂ／Ｎｏ)を示す。
上述したように、５ｍｓフレームメッセージと２０ｍｓフレームメッセージを同時に出力する場合、専用制御チャネル送信装置は該当する点で５ｍｓフレームメッセージを出力した後、残存する２０ｍｓフレームメッセージを増加電力で伝送する。ここで、フレームメッセージはその符号化過程で１／３符号化率で符号化されるため、受信機はデータ損失に対してエラー訂正が可能である。このようなエラー訂正能力を向上させるために、第２インタリーバー５２２は符号化データを均一に分散させるように設計することが好ましい。図８Ａ及び図８Ｂは５ｍｓフレームメッセージと２０ｍｓフレームメッセージの混合例を示しているが、５ｍｓフレームメッセージと２０ｍｓフレームメッセージが連続して出力される場合でも、フレームメッセージの伝送能力は良好であるということを確認できる。
図５は順方向リンク(基地局から移動局に)の専用チャネル送信装置の構造を示している。順方向リンクの専用制御チャネル送信装置は移動局の送信電力を制御するためのＰＣＢ穿孔動作を行う必要がある。しかしながら、逆方向リンク(移動局から基地局に)の専用チャネル送信装置はＰＣＢ挿入動作を行わなくてもよい。このため、逆方向リンク(移動局)の専用チャネル送信装置はＰＣＢ挿入動作、Ｓ／Ｐ変換部(マルチキャリアに対する)、拡散部構造及び畳み込み符号器の符号化率を除いては、順方向リンクの専用制御チャネル送信装置の構造と同一の構造を備える。本発明の実施形態では、順方向リンク符号器の符号化率が１／３であり、逆方向リンク符号器の符号化率は１／４である。
逆方向リンクの専用チャネルを用いてフレームメッセージを送信する場合、逆方向リンクの専用チャネル送信装置はフレームメッセージのサイズに応じてフレームの長さを判断し、その判断結果に応じてフレームメッセージを伝送する。さらに、逆方向リンクの専用チャネル送信装置は逆方向専用チャネルで伝送するフレームメッセージの有無を確かめた後、伝送するフレームメッセージのない場合には逆方向専用チャネルの出力を遮断し、実際伝送するフレームメッセージの存在する場合のみに逆方向専用チャネルの出力通路を形成する。
図５は順方向リンクのマルチキャリア専用チャネル送信装置の構造を示し、図７は逆方向リンクの単一キャリア専用チャネル送信装置の構造を示している。このため、順方向リンクの単一キャリア専用チャネル送信装置及び逆方向リンクのマルチキャリア専用チャネル送信装置を構成することもできる。
このように順方向又は逆方向専用チャネルで伝送される制御信号を受信する装置はフレームメッセージの長さを決定して制御信号を処理する。順方向又は逆方向リンクの専用チャネル受信装置の構造を図１５に示す。
図１５を参照すれば、逆拡散器９１１(DESPREADER)はＰＮ拡散シーケンス及び直交符号を用いて受信信号を逆拡散して専用チャネルの信号を受信する。結合器９１３(CONBINER)は逆拡散器９１１から出力される多経路の信号を結合して出力する。決定器９１５(DECIDER)は受信信号を復号化するために多数レベルのディジタル値に量子化する機能を行う。５ｍｓフレームメッセージを処理するためのサイズである第１逆インタリーバー９１７(DECIDER)は送信時にインタリービングした５ｍｓフレームメッセージを逆インタリービングしてビットをその本来の状態に再配列する。２０ｍｓフレームメッセージを処理するためのサイズである第２逆インタリーバー９１８は送信時にインタリービングした２０ｍｓフレームメッセージを逆インタリービングしてビットをその本来の状態に再配列する。
タイマー９１９(TIMER(5ms))は一定時間周期で専用チャネルを通じて受信されるデータを復号化するための制御信号を発生する。ここで、タイマー９１９は５ｍｓフレームを符号化する５ｍｓタイマーである。第１復号器９２１(1ST DECODER(5ms))はタイマー９１９から出力される制御信号により結合して第１逆インタリーバー９１７から出力されるフレームメッセージを復号化する。第１復号器９２１は５ｍｓの第１長さのフレームメッセージを復号化する。第２復号器９２３(2ND DECODER(20ms))はタイマー９１９から出力される制御信号により活性化して第２逆インタリーバー９１８から出力されるフレームメッセージを復号化する。第２復号器９２３(2ND DECODER(20ms))は２０ｍｓの第２長さのフレームメッセージを復号化する。第１ＣＲＣ検出器９２５(1ST CRC DETECTOR)は第１復号器９２１の出力を入力し、５ｍｓフレームに対してＣＲＣ検査を行う。第２ＣＲＣ検出器９２７(2ND CRC DETECTOR)は第２復号器９２３の出力を入力し、２０ｍｓフレームに対してＣＲＣ検査を行う。この場合、ＣＲＣ検出器９２５及び９２７は結果信号として真(true)信号“１”、偽(false)信号“０”を出力する。本発明ではＣＲＣビットを検出して受信フレームメッセージの長さを判断する例を説明したが、第１及び第２フレームメッセージ区間でそれぞれ受信される信号のエネルギーを計算してフレームの存在有無及びフレームの長さを判断することもできる。
フレーム長さ決定器９２９(FRAME LENGTH DECISI0N)は第１ＣＲＣ検出器９２５及び第２ＣＲＣ検出器９２７から出力される結果信号を分析して専用チャネルを通じて受信されるフレームメッセージの長さを判定する。フレーム長さ決定器９２９は第１ＣＲＣ検出器９２５が真信号を出力すると、第１復号器９２１を選択するための選択信号ｓｅｌ１を発生し、第２のＣＲＣ検出器９２７が真信号を出力すると、第２復号器９２３を選択するための選択信号ｓｅｌ２を発生し、第１及び第２のＣＲＣ検出器９２５，９２７の両方が偽信号を出力すると、復号器９２１，９２３の出力を遮断するためのＤＩＳＡＢＬＥ信号を発生する。
選択器９３１(SELECTOR)は第１復号器９２１及び第２復号器９２３から出力される復号化データをフレーム長さ決定器９２９の出力信号に応じて選択する。すなわち、選択器９３１は受信フレームが５ｍｓフレームの場合には第１復号器９２１の出力を選択し、２０ｍｓフレームの場合には第２復号器９２３の出力を選択し、フレームメッセージが受信されない周期では復号器９２１，９２３の出力をいずれも遮断する。
モデム制御器９３３(MODEM CONTROLLER)は選択器９３１から出力される復号化データの受信フレームメッセージをメッセージバッファ９３５(MESSAGE BUFFER)に蓄積する。その後、上位階層(HIGHER LAYER)のプロセッサはメッセージバッファ９３５に蓄積されている制御メッセージを読み出して処理する。また、モデム制御器９３３は第１長さのフレームメッセージと第２長さのフレームメッセージが混合する場合、選択信号ｓｅｌ１に対して第１長さのフレームメッセージを出力し、選択信号ｓｅｌ２に対しては第２長さのフレームメッセージを出力する。
以下、図１５を参照して専用チャネル受信装置の動作を調べると、逆拡散器９１１は専用チャネルを通じて制御信号を受信し、ＰＮシーケンスを通じて受信する制御信号を逆拡散する。このような専用チャネルを通じて受信される制御信号は送信時の逆過程により本来のフレームメッセージの形態に復元される。ここで、第１及び第２逆インタリーバー９１７，９１８はそれぞれ５ｍｓ及び２０ｍｓフレームメッセージを処理するためのサイズを有する。
その後、基地局と移動局ではフレームメッセージを処理するために、第１復号器９２１が５ｍｓフレームを復号化し、第２復号器９２３が２０ｍｓフレームを復号化する。ＣＲＣ検出器９２５，９２７はそれぞれ第１及び第２復号器９２１，９２３から出力される復号化データのＣＲＣ検査を行い、その結果値をフレーム長さ決定器９２９に出力する。その後、フレーム長さ決定器９２９はＣＲＣ検査結果に応じて受信されるフレームメッセージのフレーム長さを決める。
第１長さのフレームメッセージ及び第２長さのフレームメッセージの混合フレームメッセージが受信される場合、第１ＣＲＣ検出器９２５及び第２ＣＲＣ検出器９２７は２０ｍｓ区間で真信号を交互に発生する。この場合、フレーム長さ決定器９２９は第１及び第２ＣＲＣ検出器９２５，９２７の出力信号に応じて選択信号ｓｅｌ１，ｓｅｌ２を発生する。その後、選択器９３１は第１及び第２復号器９２１，９２３の出力を選択信号ｓｅｌ１，ｓｅｌ２に応じて選択する。また、モデム制御器９３３はフレーム長さ決定器９２９からの選択信号ｓｅｌ１，ｓｅｌ２に応じてメッセージバッファ９３５に第１長さのフレームメッセージと第２長さのフレームメッセージを選択して出力する。すなわち、専用チャネル受信装置は混合フレームメッセージが受信されると、フレームの長さを決定した後、その判断結果に応じて第１長さのフレームメッセージと第２長さのフレームメッセージを分離して処理する。
ここで、ＣＲＣ５は５ｍｓフレームのＣＲＣチェック結果を示し、ＣＲＣ２０は２０ｍｓフレームのＣＲＣチェック結果を示すと仮定すれば、フレーム長さ決定器９２９は下記の表７のような選択信号を発生する。
図１６は本発明の実施形態に応じて専用チャネルを通じて受信される可変長フレームメッセージを処理するシミュレーション結果を示している。図１６を参照すれば、専用チャネルで５ｍｓフレームと２０ｍｓフレームを使用した場合の処理量の比較結果を示している。ここで、順方向パケットトラフィックチャネルは３０７．２Ｋｂｐｓの符号化率、２０ｍｓの固定フレーム及び１％のＦＥＲ(frame error rate)を有する。
上述したように、本発明によるＣＤＭＡ移動通信システムは次のような利点を有する。
（１）専用チャネル上に伝送されるメッセージのサイズに応じて異なる長さのフレームメッセージを発生することにより、専用チャネルによる処理量の増大及びトラフィック遅延の減少を図ることができる。
（２）伝送するフレームメッセージの有無に応じて専用制御チャネルの使用を不連続的に制御することにより、ＤＴＸモード伝送により無線容量を増大させることができる。
（３）異なる長さの複数のフレームメッセージが発生する場合は、発生したフレームメッセージを相互に混合することにより、フレームメッセージの伝送時間を短縮させることができる。
以上、本発明を特定の実施形態に基づき説明したが、特許請求の範囲により決定される本発明の思想及び範囲を逸脱しない限り、各種の変形が当該技術分野における通常の知識を持つ者により可能なのは明らかである。例えば、本実施形態ではＣＤＭＡ通信システムに対して説明したが、本発明を他の拡散スペクトル又は非拡散スペクトル無線通信システムにも適用することができる。
Claims (37)
- 符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）通信システムの送信装置において、
第１ビットストリームの第１入力データを符号化して第１フレーム長さを有する第１フレームメッセージを発生する第１メッセージ発生器と、前記第１ビットストリームよりも長い第２ビットストリームの第２入力データを符号化して前記第１フレーム長さより長い第２フレーム長さを有する第２フレームメッセージを発生する第２メッセージ発生器と、前記第２フレームメッセージのうち、前記第１フレームメッセージの発生区間に対応する部分を、前記第１フレームメッセージに取り替えるマルチプレクサと、前記マルチプレクサの出力を拡散する拡散器と、を備えることを特徴とする送信装置。 - 第１フレームメッセージが第２フレームメッセージの送信中に発生する場合、前記第１フレームメッセージと前記第２フレームメッセージは多重化される請求項１に記載の送信装置。
- マルチプレクサが第２フレームメッセージの一部、取り替えられた第１フレームメッセージ及び前記第２フレームメッセージの残存部の順序でフレームメッセージを混合して出力する請求項１に記載の送信装置。
- マルチプレクサが、取り替えられた第１フレームメッセージ及び前記第１フレームメッセージに該当する部分の取り除かれた第２フレームメッセージの順序でフレームメッセージを混合して出力する請求項１に記載の送信装置。
- 取り替えられた第１フレームメッセージの次に位置する第２フレームメッセージ残存部の送信電力を前記第１フレームメッセージの場合よりも高くする電力制御器をさらに備える請求項３又は４に記載の送信装置。
- 取り替えられた第１フレームメッセージの次に位置する第２フレームメッセージの残存部は廃棄される請求項１に記載の送信装置。
- 第１フレームメッセージは５ｍｓのフレーム長さを有し、第２フレームメッセージは２０ｍｓのフレーム長さを有する請求項１に記載の送信装置。
- 第２フレームメッセージ発生器が、第２フレーム長さの第２入力データに応じてＣＲＣビットを生成するＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）発生器と、前記ＣＲＣ発生器の出力にテールビットを生成して付加するテールビット生成器と、
前記テールビット付加の第２フレームデータを所定の符号化率で符号化するチャネル符号器と、前記第２フレーム長さの単位で前記符号化したフレームメッセージをインタリービングするインタリーバーとを備える請求項１に記載の送信装置。 - インタリーバーが、一つのデータビットの符号化により生成されるシンボルを全体フレームの各区間にかけて均等に分配する請求項８に記載の送信装置。
- インタリーバーは次式のような穿孔行列に従う構成をもつ請求項９に記載の送信装置。
- 拡散器が、マルチプレクサから出力されるフレームメッセージを専用制御チャネルの直交符号で拡散する直交符号拡散器と、前記直交符号拡散器の出力をＰＮ（pseudo-random noise）シーケンスで拡散するＰＮ拡散器と、を備える請求項１に記載の送信装置。
- 送信機が、マルチプレクサから出力されるフレームメッセージをトラフィックチャネルの直交符号で拡散する直交符号拡散器と、前記直交符号拡散器の出力をＰＮシーケンスで拡散するＰＮ拡散器と、を備える請求項１に記載の送信装置。
- トラフィックチャネルが基本チャネルである請求項１２に記載の送信装置。
- 無線通信システムのデータ送信方法において、第１ビットストリームの第１入力データを符号化して第１フレーム長さを有する第１フレームメッセージを発生する過程と、前記第１ビットストリームよりも長い第２ビットストリームの第２入力データを符号化して前記第１フレーム長さより長い第２フレーム長さを有する第２フレームメッセージを発生する過程と、前記第２フレームメッセージのうち、前記第１フレームメッセージの発生区間に対応する部分を、前記第１フレームメッセージに取り替える過程と、前記第２フレームメッセージの取り替え部の代わりに前記第１フレームメッセージを伝送する過程とを実施することを特徴とするデータ送信方法。
- 第１フレームメッセージが第２フレームメッセージの送信中に発生する場合、前記第１フレームメッセージと前記第２フレームメッセージを多重化する請求項１４に記載のデータ送信方法。
- 取り替え過程では、第２フレームメッセージの一部、第１フレームメッセージ及び前記第２フレームメッセージの残存部の順序でフレームメッセージを混合する請求項１４に記載のデータ送信方法。
- 取り替え過程では、第１フレームメッセージ及び前記第１フレームメッセージに該当する部分の取り除かれた第２フレームメッセージの順序でフレームメッセージを混合する請求項１４に記載のデータ送信方法。
- 第１フレームメッセージの次に位置する第２フレームメッセージの残存部の送信電力を前記第１フレームメッセージの場合よりも高くする過程をさらに実施する請求項１６又は１７に記載のデータ送信方法。
- 取り替え過程では、第１フレームメッセージの次に位置する第２フレームメッセージの残存部を廃棄する請求項１４に記載のデータ送信方法。
- 第１フレームメッセージは５ｍｓのフレーム長さを有し、第２フレームメッセージは２０ｍｓのフレーム長さを有する請求項１４に記載のデータ送信方法。
- 取り替え過程では、第２フレームメッセージの一部を取り除いた第２区間でその除去部分に第１フレームメッセージを挿入し、第３区間及び第４区間で第２フレームメッセージの残存部を出力する請求項２０に記載のデータ送信方法。
- 取り替え過程では、第２フレームメッセージの一部を取り除いた第１区間でその除去部分に第１フレームメッセージを挿入し、第２区間、第３区間及び第４区間で第２フレームメッセージの残存部を出力する請求項２１に記載のデータ送信方法。
- 挿入された第１フレームメッセージの次に位置する第２フレームメッセージの残存部の送信電力を高くする過程をさらに実施する請求項２１又は２２に記載のデータ送信方法。
- 第２フレームメッセージを発生する過程が、第２フレーム長さの第２入力データに応じてＣＲＣビットを生成する過程と、前記ＣＲＣビット付加の第２データにテールビットを生成して付加する過程と、テールビット付加の第２フレームデータを所定の符号化率で符号化する過程と、前記第２フレーム長さの単位で前記符号化した第２フレームデータのシンボルをインタリービングする過程と、を実施する請求項１４に記載のデータ送信方法。
- インタリービング過程では、一つのデータビットの符号化により生成されるシンボルを全体フレームの各区間にかけて均等に分配する請求項２４に記載のデータ送信方法。
- シンボルは次式のような穿孔行列により分配する請求項２５に記載のデータ送信方法。
- 伝送過程で、フレームメッセージを専用制御チャネルの直交符号で拡散する過程と、直交拡散信号をＰＮシーケンスで拡散する過程と、を実施する請求項１４に記載のデータ送信方法。
- 伝送過程で、フレームメッセージをトラフィックチャネルの直交符号で拡散する過程と、直交拡散信号をＰＮシーケンスで拡散する過程と、を実施する請求項１５に記載のデータ送信方法。
- トラフィックチャネルが基本チャネルである請求項２８に記載のデータ送信方法。
- 送信装置と受信装置を備えるＣＤＭＡ通信システムにおいて、前記送信装置は、第２ビットストリームの第２入力データを符号化して第２フレーム長さを有する第２フレームメッセージを発生する第２メッセージ発生器と、前記第２ビットストリ一ムよりも短い第１ビットストリームの第１入力データを符号化して第２フレーム長さより短い第１フレーム長さを有する第１フレームメッセージを発生する第１メッセージ発生器と、前記第１フレームメッセージの発生区間において、前記第１フレームメッセージを、前記第２フレームメッセージの前記発生区間に対応する部分と取り替えるマルチプレクサと、前記マルチプレクサの出力を拡散する拡散器とを備え、
前記受信装置は、受信信号を逆拡散する逆拡散器と、前記逆拡散信号を第１フレーム長さの単位で逆インタリービングした後、復号化して第１フレームメッセージを発生する第１メッセージ受信機と、前記逆拡散信号を第２フレーム長さの単位で逆インタリービングした後、復号化して第２フレームメッセージを発生する第２メッセージ受信機と、を備えることを特徴とするＣＤＭＡ通信システム。 - マルチプレクサは、第１フレームメッセージが第２フレームメッセージの送信中に発生する場合、前記第１フレームメッセージと前記第２フレームメッセージとを多重化する請求項３０に記載のＣＤＭＡ通信システム。
- 拡散スペクトル通信システムのデータ送受信方法において、
第２ビットストリームの第２入力データを符号化して第２フレーム長さを有する第２フレームメッセージを発生する過程と、前記第２ビットストリームよりも短い第１ビットストリームの第１入力データを符号化して前記第２フレーム長さより短い第１フレーム長さを有する第１フレームメッセージを発生する過程と、前記第１フレームメッセージの発生区間において、前記第１フレームメッセージを、前記第２フレームメッセージの前記発生区間に挿入する過程と、前記フレームメッセージを拡散する過程と、受信信号を逆拡散する過程と、前記逆拡散信号を前記第１フレーム長さの単位で逆インタリービングした後、復号化して第１フレームメッセージを発生する過程と、前記逆拡散信号を前記第２フレーム長さの単位で逆インタリービングした後、復号化して第２フレームメッセージを発生する過程と、を実施することを特徴とするデータ送受信方法。 - 第１フレームメッセージが第２フレームメッセージの送信中に発生する場合、前記第１フレームメッセージと前記第２フレームメッセージとが多重化される請求項３２に記載のデータ送受信方法。
- 拡散スペクトル通信システムはＣＤＭＡ通信システムである請求項３２に記載のデータ送受信方法。
- 無線通信システムはＣＤＭＡ通信システムである請求項１４に記載のデータ送信方法。
- 第２フレームメッセージは取り替え過程の結果として遅延する請求項１４に記載のデータ送信方法。
- 第２フレームメッセージの取り替え部は伝送されず、第２フレームメッセージのテール部分は遅延無しに伝送される請求項１４に記載のデータ送信方法。
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