JP4184459B2

JP4184459B2 - 衛星内切換ｃｄｍａ通信システムにおける同期方法

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Publication number: JP4184459B2
Application number: JP23193497A
Authority: JP
Inventors: パリッシスジェラコーリスダイアコーミス
Original assignee: AT&T Corp
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1996-08-28
Filing date: 1997-08-28
Publication date: 2008-11-19
Anticipated expiration: 2017-08-28
Also published as: AR009318A1; US5838669A; EP0827293A2; CA2203475A1; KR19980019217A; BR9704484A; CN1182315A; JPH1098447A; EP0827293A3; MX9706475A; AU3530097A; SG54523A1; CA2203475C; KR100263109B1; AU733219B2

Description

【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は、通信システムの同期に関するものであり、さらに詳細には、衛星交換ＣＤＭＡビームを伝送する通信システムの同期に関するものである。特に、二地点間（point-to-point）通信システムにおける衛星スイッチによる多重地球局伝送のグローバル同期に関するものである。
【０００２】
【発明の背景】
衛星は当初から地球通信システムの一部である。通信システムにおいてもっとも頻繁に利用されているのは、地球局を相互接続するリレーもしくはリピータ（すなわちベントパイプ接続）である。一般的に、衛星内部に設置するように信号の交換のための装置を設計することは、重量および大きさの制限の問題から非常に困難であると考えられていた。ゆえに、信号の交換は、地上からビーム内に送信された信号が地上受信器へのビームとしてこれら全体に方向を変えるベントパイプとしての衛星の動作で地上局にて行われている。
【０００３】
デスプレッド（despread）技術によって個々のアップリンクトラヒックチャネルを分離し、トラヒックチャネルを再拡散してすることによりトラヒックチャネルをダウンリンクビームに選択的に結合させることによって、ＣＤＭＡ信号伝送を利用するシステムおいて衛星交換が達成されている。この技術については以下に詳細説明を行う。このようなシステムを効果的に行うためにはＣＤＭＡビームの種々の信号間で、かつ多重ＣＤＭＡビーム間で直交を維持する必要がある。多点一点間（multipoint-to-point）通信システムにおいて、この効率性を求める場合、拡散符号とデスプレッド符号のシステム／グローバル同期が必要となる。すなわち、現在では、広範な地上を基礎とする同期システムを用いることなく、周知の技術で達成することが困難である。このような従来システムはコスト高であり、また地上局の移動、追加におけるオペレーションの柔軟性に限界がある。
【０００４】
【発明の概要】
衛星を基礎とするスイッチを介して処理される多点一点間通信を有する通信システムにおいて、ＣＭＤＡ交換処理は、広範な地上を基礎とする同期システムを用いることなく、各装置を共通グローバル基準ポイントに同期させるグローバル同期処理によって達成される。
【０００５】
第２の地上サイトに対する送信のための、遠隔衛星においてデスプレッド（despread）および再拡散（リスプレッド）される地上から送信された直交したＣＤＭＡ信号の複数の符号の同期が、本願特許請求の範囲に記載された処理に従った衛星を基礎とする同期システムによって達成される。
【０００６】
特にグローバル同期は、接続衛星の制御のもとで、共通基準時間による同期状態で全地上加入者装置の全伝送を強制開始させることにより達成される。この共通基準時間は、接続衛星との信号の相互作用により全地上加入者装置に対して確立される。これにより、特定の地上局に対し初期の粗同期とこの後の継続的かつ微調整された同期が達成、維持される。
【０００７】
図中、ダウンリンク同期信号とアップリンクアクセス信号は、衛星スイッチと地上局間の同期を得るために利用されている。規準伝搬遅延時間は、システムのＣＤＭＡ拡散符号において使用されるチップ間隔の大きさの範囲内の間隔にて定量化したタイミングマークに基づいて確立される。伝搬遅延は、地上加入者装置からの最初の信号が受信された時を明示する定量化タイミングマークのうちの１つに基づき明確となる。この伝搬遅延は地上加入者発信装置に伝送され、アップリンクＣＤＭＡ符号チップのタイミング調整に利用される。
【０００８】
本発明の別の側面においては、連続的トラヒックチャネル伝送は地上局のタイミング装置と衛星スイッチとを相互作用させて連続的に同期状態を改善することに利用される。
【０００９】
全地上伝送局が共通基準伝送開始時間を共有するように、各地上局の同期が共通基準ポイントに基準化され、考慮された伝搬遅延により地上局と衛星スイッチ拡散／デスプレッド符号の両方が実際に同期状態となる。
【００１０】
【発明の詳細な記述】
図のスペクトル的に効果的なＣＤＭＡにおいては（スペクトル的に効果的なという意味は、直交符号を通ってＣＤＭＡ近接符号が容易に相関しないということである）、符号信号を地上局から衛星に伝送する基準マークを確立することによる本発明の原理に従ってアップリンク信号の同期が行われる。最初のアップリンク信号は非同期遅延を利用し、アクセスチャネルにより伝送されたＣＤＭＡ信号を捕捉する。正しい同期システムにおいては、信号間の直交分離条件を維持するために、ビーム間のみならずビーム内のトラヒックチャネルを含む全アップリンクトラヒックチャネルはＣＤＭＡ符号に基づき衛星受信器に同時に到着しなくてはならない。直交をなすためには実質上同期させることが必要である。システムオペレーションの分析では、同期におけるわずかな偏差（例えば１０％）では、非閉塞システムオペレーションをそれほど妨げないであろうとされている。実際に、このような偏差は同期状態の継続的改善、維持に利用されている。衛星からのダウンリンク信号は、特定の方向に誘導される、同期符号分割多重信号であり、よって、多重アクセスではない
【００１１】
固定サービス多ビーム交換静止衛星は図のように考えられる。この通信システムは、多重アクセスと、衛星を操作する多重ビーム内での交換との両方を行う。空間分割は図の全体システムでも利用されており、それにより、複数の多ビームアンテナ（例えば３２個の）を使用し多くのビームを受け、可能な全スペクトルを十分に利用している。ＣＤＭＡは、複数のＣＤＭＡビーム各々における個々の各周波数帯にて、複数のユーザーに対しアクセスを供与している。図ではユーザーのＣＤＭＡデータが１０ＭＨｚの帯域幅を越えて拡張されている。
【００１２】
アップリンクビームからダウンリンクビームへのトラヒックチャネルの交換は拡散符号およびデスプレッド符号を利用することで達成され、アップリンクビームから個々のトラヒックチャネルを分離させ、それらをダウンリンクビームに結合させる。ダウンリンクビームの全トラヒックチャネルは互いにダウンリンクビームと同一の目的地を有する。ビームとチャネル分離両方に対して正しく動作し、直交を維持するために、拡散符号およびデスプレッド符号は直交していなくてはならず、また、システム全体として同期していなくてはならない。このような同期は、伝搬遅延を確立し、最初の粗同調を得、継続的に同期の微同調を行い、以下に記載するような定常同期を達成することにより維持される。
【００１３】
図１は、伝送地上局を受信地上局（すなわち、加入者装置（ＳＵ）とも称される）に結合する衛星通信システムを示している。図中、伝送局１０１と受信局１０２を個々に示しているが、これらの局は電話システムにおける無線伝送点および無線受信点であってもよい。これらの局は伝送および受信時、移動局とは対照的に空間的かつ地理的に固定されていることが望ましい。これらの局は一般的に双方向トランシーバである。また、これらはローカルアクセス末端における個々の局となることが可能である。
【００１４】
実施例における局１０１−１は、ＲＦＣＤＭＡ（符号分割多元接続）パケット／ビーム信号を衛星１０５に導く衛星ディッシュアンテナ１０３を含んでいる。局１０２ー１は、据付けの衛星ディッシュアンテナ１０４経由にて衛星１０５からのＲＦＣＤＭ（多重符号分割）パケット／ビーム信号を受信する（ダウンリンクは多元接続ではない。）。各ビーム信号は複数の別々のチャネルまたは帯域を有している。図示するように、衛星は他の複数の伝送局１０１−ＮからのＲＦＣＤＭＡビーム信号を受信し、ＲＦＣＤＭビーム信号を複数の受信局１０２−Ｎに伝送する。全ての局はメッセージ伝送および受信の両方を行う。
【００１５】
静止した加入者装置ＳＵと衛星との間のインタフェース接続は共通大気インターフェース（Common Air Interface：ＣＡＩ）経由にて行われる。共通大気インタフェースはビーム内に統合された周波数帯を割当てた様々な制御チャネルやトラヒックチャネルを含む。制御チャネルはアップリンクモードにアクセスチャネルを含んでいる。パイロットチャネル、同期チャネル、およびページングチャネルはダウンリンクモードに含まれている。信号メッセージはアクセスチャネルおよびページングチャネルで搬送され、初期のタイミングはパイロットチャネルおよび同期チャネルで処理される。アップリンクトラヒックチャネルおよびダウンリンクトラヒックチャネルは加入者ターミナルエンド装置間の音声、データ、および信号情報を搬送し、さらには加入者システム装置の同期の継続的微同調に使用される。トラヒックチャネルの多元接続および変調はスペクトル的に効果的なＣＤＭＡ処理に基づくであろう。効果的スペクトル伝送はトレリス符号変調およびＣＤＭＡ拡散により得られる。上述のようにスペクトル的に効果的な処理には個々のビームを明確にする符号間のより良い直交分離が必要である。本実施形態においては、トレリス符号特性に類似したそのスペクトル特性のために（これは効果的なスペクトルのためにはよいが）、ターボ符号変調の方が望ましい。両コーディング技術については従来技術において既知のものであるため、ここでは詳細説明を省くものとする。
【００１６】
衛星内のトラヒックチャネルは、デスプレッド方法と、これに続く個々のトラヒックチャネル分離、定義、適切なダウンリンクへの誘導という再拡散の方法によって、アップリンクビームから適切なダウンリンクビームへと交換される。
【００１７】
図２は、アップリンク−衛星−交換−ダウンリンクへの交換という一定方向配列を示したものである。地上／加入者装置（ＳＵ）２０１の伝送回路は、各々が複数のトラヒックチャネル（すなわち帯域）とアクセスチャネルを有したアップリンクＣＤＭＡビームを発する。トラヒックチャネルは衛星２０２内で交換され、加入者装置受信器２０３にＣＤＭダウンリンクビームとして送信される。図２に示すような基本のシステム設計では、加入者伝送装置２０１は伝送装置としてのターミナル装置（ＴＥ）２１１とトランシーバユニット（ＴＵ）２１３を、そして加入者受信装置２０３は類似のターミナル装置（ＴＥ）とトランシーバユニット（ＴＵ）受信装置を備えている。衛星２０２の符号分割スイッチは、アップリンクビームのアップリンクトラヒックチャネルをダウンリンクトラヒックチャネルの方向を明確にするダウンリンクビーム内にスイッチする。図２においては加入者装置が伝送機能か受信機能のどちらか一方だけを有しているが、図３においては１個の加入者装置が両機能を有している。
【００１８】
加入者伝送装置２０１は、ターミナル装置に含まれる呼制御ユニット（Call Control Unit:ＣＣＵ）２１２と、トランシーバユニット２１３に含まれるトラヒックチャネル送信器ユニット（Traffic Channel Transmitter Unit：ＴＣＴＵ）２１４とを含んでいる。トランシーバユニット（ＴＵ）２１３はまたアクセスチャネル送信器ユニット（Access Channel Transmitter Unit:ＡＣＴＵ）２１５をも含んでいる。アクセスチャネル送信器ユニットは同期処理において伝搬遅延を明確にするために使用される基準オフセットを確立させる通信を提供する。
【００１９】
アクセスチャネルはアクセス信号を衛星２０２のアクセスチャネル受信器ユニット（Access Channel Receiver Unit：ＡＣＲＵ）２２１に伝送する。アクセスチャネルにおける信号は加入者伝送装置２０１と衛星２０２との間のトラヒックチャネルを作り出す情報を提供する。アクセスチャネル受信器ユニット（ＡＣＲＵ）が、衛星内で制御ユニット（Control Unit：ＣＵ）２２２に結合されている。この制御ユニット（ＣＵ）は符号分割スイッチ（Code Division Switch：ＣＤＳ）２２３に制御信号を提供する。符号分割スイッチ（ＣＤＳ）はアップリンクビームのアップリンクトラヒックチャネルを、それに含まれたトラヒックチャネルと共通の方向を有したダウンリンクビームにスイッチすることによってアップリンクビームとダウンリンクビームを連結させる。
【００２０】
衛星ブロードキャストトランシーバユニット（Satellite Broadcast Transceiver Unit：ＳＢＴＵ）２２４はページングチャネル信号、同期チャネル信号、およびパイロットチャネル信号を同期・ページング受信器ユニット（SYNC and Paging Receiver Unit:Ｓ＆ＰＲＵ）２３１に伝送する。符号分割スイッチ（ＣＤＳ）２２３によってスイッチされたトラヒックチャネルは加入者装置２０３のトラヒックチャネル受信器ユニット（Traffic Channel Receiver Unit:ＴＣＲＵ）２３２に伝送される。
【００２１】
システムオペレーションにおいて、加入者装置２０１はアクセスチャネル経由で衛星２０２に搭載された制御ユニット（ＣＵ）２２２に対しメッセージリクエストを開始する。制御ユニット（ＣＵ）２２２は、メッセージのための経路指示情報とＣＤＭＡ符号に加え、アップリンクおよびダウンリンク周波数帯域やトラヒックチャネルを割り当てる。この経路指示情報、割当符号、および符号分割スイッチ（ＣＤＳ）２２３に提供されたチャネル割当により加入者受信装置２０３への伝送が可能となり、加入者装置２０１と加入者装置２０３間の全二重通信が可能となる。
【００２２】
図３に示した加入者装置（ＳＵ）回路には、トラック回路と同期回路に加え、送信器および受信器として機能する回路が含まれている。図３と図２の同符号部分は同一装置である。呼出制御ユニット２１２の制御下でアクセスチャネル送信器ユニット２１３は衛星２０３に伝送されるアクセスチャネル要求を発生させる。このアクセスチャネル送信器ユニットについては図５の説明時、開示、説明を行うものとする。アップリンクトラヒックチャネルはトラヒックチャネル送信器ユニット（ＴＣＴＵ）２１４により呼出制御ユニット２１２の制御下にて伝送される。トラヒックチャネルを符号化した個々のＣＤＭＡは、符号ジェネレータ３１５によりもたらされる拡散符号によって作り出される。符号発生は、呼出制御ユニット２１２と、衛星２０２からトラヒックチャネル受信器ユニット２３２に伝送された受信ダウンリンク信号に同期するトラックキングチャネル回路３１７とに反応する同期制御回路３１６によって同期がなされた全体システムである。トラッキング回路３１７は符号ジェネレータ３１８に同期し、デスプレッド符号を発生させる。また、ドットリード３２１経由にて拡散符号を発生させる符号ジェネレータ３１５にも同様に同期する。デスプレッド符号はトラヒックチャネル回復回路２３２に適用させ、トラヒックチャネル回復回路はその符号を呼出制御ユニット２１２の受信信号に適応させる。同期・ページング受信器ユニット２３１が受信したダウンリンクページングチャネル信号もまた呼出制御ユニット２１２に適用される。
【００２３】
既に説明したように、同期はグローバルもしくはシステム全体的であり、かつ、衛星受信器におけるユーザ符号とビームの拡散チップのアライメントに基づき明確にされる。図１１の例で示すように、ビーム符号Ｗ_i （ｔ）とビーム符号ｇ_i （ｔ）とユーザー直交Ｗ_ki（ｔ）の衛星のデスプレッド器への到着時間は一致する。アップリンクアクセス信号は衛星のアクセスチャネル受信器ユニットで捕捉され、ダウンリンクページング信号、パイロット信号、および同期信号は地上局の同期・ページング受信器ユニットで捕捉される。基準伝搬遅延時間は、システムのＣＤＭＡ拡散符号で使用されるチップインターバルによって明確となる大きさの範囲内に限定された間隔での定量化タイミングマークに基づき確立される。伝搬遅延は、地上加入者装置からの最初の信号が受信された時間を明確化する定量化タイミングマークのうちの１つに基づき明確となる。この伝搬遅延は地上加入者装置に伝送され、アップリンクトラヒックチャネル伝送を明確化するアップリンクＣＤＭＡ符号チップのタイミングを調整するのに利用される。
【００２４】
図４の信号処理グラフは同期処理についての理解を容易にするものである。２つの平行線４０１および４０２は、加入者地上局における信号着信と衛星における信号着信をそれぞれ表している。時間は平行線の下方向に向かい進行している。ほぼ水平な斜めライン各々は同期処理において使用される信号の伝送を表しており、ライン上の着信部分に示した矢印方向に進行する。
【００２５】
ライン４０４で示した最初の信号は、衛星４０２から伝送され、地上局４０１の同期・ページング受信器ユニットで受信される符号チップ（ｇ_i）のＰＮ順序からなる非同期パイロット信号である。この信号の後には同期チャネル信号とページングチャネル信号が続く。地上局はライン４０５の同期チャネルと、ビームｉ（Δｉ）のパイロット位相オフセットを供給するライン４０６のページングチャネルとを捕捉する。ライン４０７のアクセスチャネルを通る地上局からのパケットの受信を衛星のアクセスチャネル受信器ユニットが成功させると、ビームｉの地上局ｋの伝搬遅延差ΔＴ_ikが決定される。図１２に示したこの遅延値ΔＴ_kiはライン４０８のページングチャネルによって衛星から地上局に伝送され、衛星、地上局間の粗同期を達成する。次のライン４０９で示した地上局から衛星へのアップリンクビームの符号チップは、この粗同期を達成する必要がある場合に、図１２に示すようにチップジェネレータの開始時間を調整することで、トラヒックチャネル送信器ユニットにより前進させられるかもしくは遅延させられる。この変更はページングチャネル４１０により地上局に返信される。
【００２６】
トラッキング工程はライン４１１、ライン４１２、ライン４１３等で示した地上局の後続トラヒックチャネル伝送にて行われ、後述する図１４に示したシステムの方法を用い、フィードバック制御ループの方法にて同期の微同調を行う。ライン４０１で示すように地上局は衛星に同期アップリンク信号伝送を継続する。ファインアライメント（微調整）はアップリンクタイミングチャネルのタイミング調整を行うタイミングジッタをトラヒックチャネル伝送により挿入することで継続的に更新がなされる。
【００２７】
図１９は、同期維持工程の信号タイミングを示している。ここでは、トラヒックチャネル回復回路デスプレッド器への到着時間までの移行中の種々の信号の相関を表している。最初のライン９０１の衛星伝送はτ_p の時間を有する符号チップを示すとともに、基準ライン９００と同期状態であることを示している。ライン９０２の信号は加入者装置が受信遅延したことを示している。ライン９０３は加入者装置から伝送された信号のタイミングを示しており、トラヒックチャネル回復回路デスプレッド器へのその到着をライン９０４で示している。ライン９０４は全体伝送時間に対する時間Δτ_pのオフセットを示している。
【００２８】
図１４は、トラヒックチャネルの同期をトラック、制御し、トラヒックチャネルのグローバル同期を達成するトラッキング制御の一般概略図である。同期は加入者装置２０１と衛星２０２間における双方向フィードバックループによって達成される。衛星２０２で受信された信号は復調器４５１で復調される。復調された信号はデスプレッド・テスト回路４５５および４５７に連結される。これらの回路は、全部がクロック４５３に制御されたブロック４５９の符号ジェネレータの集合体における符号ジェネレータより発生された符号の受容部となっている。符号ジェネレータの集合体４５９はアーリー（早期）タイム符号Ｗ_ki ^E 、ｇ_i ^E およびＷ_i ^Eをデスプレッド回路（アーリー）４５５に適応させる。レイト（後期）タイム符号Ｗ_ki ^L 、ｇ_i ^LおよびＷ_i ^Lはデスプレッド回路（レイト）４５７に適用される。
【００２９】
デスプレッド器４５５およびデスプレッド器４５７の各々はリファレンス遷移からのチップ遷移のオフセットを決定する回路から成る。この機能の回路構成（アーリー）を図１８に示している。リード８７１の入力トラヒックチャネルは２つのパス８７２と８７３のそれぞれに分けられる。パス８７２と８７３のパラレル信号は拡散符号Ｗ_i ^Eによってそれぞれ、ゲート８７４とゲート８７５にて排他的論理和がされ、インテグレータ８７７とインテグレータ８７８にて統合される。さらに排他的論理和は、拡散符号ｇ^E （同相および直角位相）およびＷ_k ^Eにてゲート８８１と８８２、およびゲート８８３と８８４にて達成される。２つの信号は再び積算され（８８６、８８７）、２乗され（８８８、８８９）、加算器８９１で加算される。
【００３０】
【外１】

【００３１】
【外２】

【００３２】
図５に示す衛星交換回路のブロック図には、図２に示したいくつかのブロックを含んでいる。ここでは入力および出力ブロックを追加し、信号フローをより分かりやすく示している。符号分割スイッチ２２３は５０１−Ｎを通してアップリンクビーム５０１−１を受取り、それに含まれるトラヒックチャネルを５０３−Ｎを通してダウンリンクビーム５０３−１の中にて分配する。アップリンクビームからダウンリンクビームへのトラヒックチャネルの変換トランスファは、制御ユニット２２２に含まれる保存プログラムのアップリンク・ダウンリンクトラヒックマトリクス２５３の制御下にある。トラヒックマトリクスのエントリはアクセスチャネル受信器ユニット２２１に適用されたアップリンクビームに相関する５１１−Ｎを通してアップリンクアクセス信号５１１−１より得られる。同期信号とページング信号を含んだビーム５１２−Ｎを通るビーム５１２−１は、衛星ブロードキャスト送信器ユニット２２４を経由して加入者受信装置に伝送される。符号分割スイッチにおける交換は、ＣＤＭＡビームをデスプレッドし、個々のトラヒックチャネルを回復させるトラヒックチャネル回復回路（図示せず）により行われる。個々のトラヒックチャネルは再拡散され、そして加入者装置へのダウンリンク伝送用ビーム内で結合される。
【００３３】
図６に示すアクセスチャネル送信器ユニットの回路構成においては１６ｋｂ／ｓでアクセス信号を受取り、周期冗長符号化を加え、ブロック６０１のＣＲＣ・フレーム回路においてビットをフレーム化する。フレーム化された信号は、ＣＲＣの符号化されたシーケンス出力、および信号処理のためにシフトレジスタでメモリレスチャネルを通して伝送されたフレーム回路にて、１／２畳み込み符号化器６０２に接続される。本質的にビットがブロックに変換される有限状態機械の出力である畳み込み符号化シンボル信号（38.4ｋｓ／ｓ）はインターリーブユニット６０３におきシンボル反復（２）でインターリーブされたブロックである。インターリーブされたシンボルとジェネレータ６０５のアクセスチャネルＰＮ符号ｇ_a の両方は、信号が並列に排他的論理和ゲート６０２および６０８に適用される9.804 Ｍｃ／ｓのシンボル速度となる排他的論理和ゲート６０４に適用される。同相および直角位相ＰＮ符号ｇ_i （Ｉ）およびｇ_i （Ｑ）は発生器６０６によりそれぞれゲート６０２および６０８に適用される。ゲート６０２および６０８の出力はベースバンドフィルタ回路６１０および６１１に適用される。ゲート６０９の出力は１／２チップ遅延回路６０９経由で伝送される。両フィルタの出力はミキサ６１５および６１３に適用され、それぞれ正弦波発生器６１２の直接および位相シフト出力にて混合される。両混合信号は衛星に無線伝送される前に加算回路６１４にて加算される。
【００３４】
図６のアクセスチャネル送信器ユニットによる処理は、ページングチャネルと関連するアクセスチャネルを発生する（特定のページングチャネルに連動する１個以上のアクセスチャネルが存在する。）。アクセスメッセージはタイムスロットされ、１タイムスロットの長さを有する。伝送は遅延キャプチャー機構を用いるランダムアクセスプロトコルに従う。遅延キャプチャー機構において、メッセージ伝送はランダムに遅延され、個々のメッセージを識別できるようなチップとするか、もしくはさらに細分化する。タイムスロットをさらにランダム化することによりメッセージ衝突の確率が減じられる。
【００３５】
図７は、図３の加入者装置／局に含まれるアップリンクトラヒックチャネル送信器ユニットである。これはトレリス符号変調と、拡散ＣＤＭＡとを結合し、スペクトル的に効果的な信号を達成する。ユニット７０１は信号にＣＲＣを加え、ビットをフレーム化する。符号器７０２はリードソロモン符号化を適用し、変調器７０３のトレリス符号はリードソロモン符号化信号を変調する。拡散回路７０４は信号をＣＤＭＡフォーマットに変換する。ＣＤＭＡ信号はキーイング回路７０６によるキー位相シフトであり、出力リード７０７のＲＦ信号を作り出す。ここではトレリス符号変調を用いているが、ターボ符号変調も等しく本アプリケーションに適応する。
【００３６】
アクセスチャネル伝送は衛星に搭載されたアクセス受信器ユニット（Access Channel Receiver Unit：ＡＣＲＵ）（図８参照）にて受信される。アップリンクアクセス信号はリード８０１経由で受信され、ミキサ８０２および８０３に並列にに適用される。これらのミキサ８０２および８０３はそれぞれコサイン（余弦）信号、サイン（正弦）信号により励起され、また、各々はそれぞれフィルタ８０５および８０６でベースバンドフィルタされ、ビタビ符号器８０８のアレーに転送されビットストリームを回復させる。これらのフィルタされた信号もまた、信号を適用してビタビ符号器のデータ受信器の割当てを行うアクセスチャネル検出回路８０７に適用される。
【００３７】
複数のアクセス符号検出回路（Access Code Detection Circuit:ＡＣＤＣ）は図１６に示すように１つの入力チャネルに並列に接続されている。復調器８５１の出力は、０からＮまで、８５３−０から８５３−ｎまで並列にアクセス符号検出回路に適用されている。ＡＣＤＣ０は符号発生器８５２によって供給された符号により励起される。ＡＣＤＣ１は遅延回路Ｄ１により遅延された同符号により励起され、ＡＣＤＣ２はＤ１およびＤ２によって遅延されたこの符号で励磁される。実際のメッセージは、メッセージ到着時間がＤｎにおける正確な遅延数と一致した時に励磁される。ゆえに、メッセージ到着時間は遭遇する遅延により定量化される。
【００３８】
図１６に示すように、アクセス符号検出回路ＡＣＤＣは更新ブロック６５２を含んだフィードバックループに接続のダブルドウェルテスタ(Double Dwell Tester) ６５１を備え、不合格テストのカウントを改善し、かつドウェルテストを成功させるために出力６５３を改善する。更新ブロックからＰＮジェネレータ６５５への入力は、更新ブロックの出力によってΔＴ_c により改善され、プラスおよびマイナス符号はダブルドウェルテスタへの入力にてゲート６５７および６５８で排他的論理和される。復調器８５１の出力がドウェル内である場合、イエス出力６５３は符号の量子位置を確定する。
【００３９】
図１３はダブルドウェルテスト工程を示したものである。図１３のアルゴリズムはパイロット捕捉におけるダブルドウェルシリアルサーチアルゴリズムを表している。ダブルドウェル工程において、この処理はエンドレスに循環する。決定ブロック１２０１において、チップエネルギがしきい値１を超過していないかをチェックするために少数のチップＮ１（例えば２¹⁸の中から５００）がテストされる。しきい値を超過している場合、第２のしきい値２を超過しているかどうかをチェックするために、決定ブロック１２０３において多数のチップがテストされる。両方のテストをパスした場合に信号は受入られる。この工程の目的は、アクセスチャネル検出回路のウインドウでカウントされたチップ数を決定することにある。このアクセスチャネル検出回路においては、十分に励磁された回路のチップと、満たされていないアクセスチャネル検出回路の部分的未完全カウントとがチップカウントの点において伝搬時間遅延を決定する。これらのテストとパイロット捕捉回路については理論的に既知のものであり、この回路についての詳細説明を省く。
【００４０】
図９は、衛星に搭載された個々のアクセスチャネル検出回路（Access Channel Detection Circuit：ＡＣＤＣ）を示している。この回路はアクセスチャネル受信器ユニットにて発された同相信号と直角位相信号をそれぞれ入力リード９０１および９０２にて受信する。リード９０１および９０２上の信号は並列の経路に分割される。この並列の経路の各々は、並列信号が直角位相符号および同相デスプレッド符号によって励磁される排他的論理和ゲート９０３を有しており、（例えば、ｇ_a （ｑ）（ｔ−ｎ_tc）、ｇ_a （Ｉ）（ｔ−ｎ_tc）、ｇ_i （ｑ）（ｔ−ｎ_tc）、ｇ_i （Ｉ）（ｔ−ｎ_tc）であり、ｎ個のチップによって遅延させられた到着メッセージを回復させる。励磁された同相信号および直角位相信号は排他的論理和ゲート９０４および９０５経由で加算器９０６および９０７に適用される。加算器９０６および８９７各々からの出力は検出メッセージを表示する。この検出メッセージは２乗回路９０８および９０９に適用され、さらに加算器９１０に適用される。この結果もたらされた信号は図８に示したアクセスチャネル受信器ユニットの説明で示したビタビ符号器に適用される。
【００４１】
衛星からのダウンリンク制御信号は図１０のブロックフォーマットに示した衛星ブロードキャスト送信ユニット２２４により提供される。パイロット信号、同期信号、およびページング信号は、それぞれ入力リード１００１，１００２及び１００３に適用される。パイロットチャネルは常に伝送され、その符号シーケンスのオフセットはタイムリファレンスとして使用される。同期チャネルは受信ページングチャネル、およびアクセスチャネルのためのビーム同期情報を加入者装置に伝送する。ページングチャネルは、加入者装置によるアクセスチャネルリクエストへの応答を可能にするページング情報を送信する。
【００４２】
リード１００２および１００３上の同期チャネル信号およびページングチャネル信号は、それぞれ信号プロセッサ１００４および１００５に適用され、ブロック内への畳み込み符号化ビットと、ブロックのインターリーブ機能とを実行する。パイロット信号、処理がなされた同期信号およびページング信号は、排他的論理和ゲート１００６、１００７および１００８でウォルシュＰＮ符号により励起され、直交を達成する。拡散符号は符号ジェネレータ１０２１により提供される。拡散信号は、排他的論理和ゲート１０１１、１０１３及び１０１５、またゲート１０１２、１０１４、および１０１６において、ビーム拡散符号に従う。これらは発生器１０２２により提供された同相および直角位相ＰＮ拡散符号により励起される。同相および直角位相チャネルの全部は加算回路１０２５および１０２６において結合され、それぞれベースバンドフィルタ１０２７および１０２８に伝送される。これらの同相および直角位相フィルタ出力は混合されＩＦ信号を作り出す。このＩＦ信号は加算器１０３０に適用され、加入者受信装置に伝送される出力となる。同期チャネル信号およびページングチャネル信号は加入者受信装置の同期・ページング受信器ユニット（Ｓ＆ＰＲＵ）２３１（図１７）で受信される。入力が入力ターミナル１１０１で受取られ、パイロットトラッキングループ１１０２およびパイロット捕捉回路１１０３に搬送される。このＩＦ信号もパイロット援助搬送波再生回路１１０７によって起動された２つのミキサ１１０４および１１０５に適用される。
【００４３】
パイロットトラッキングループ１１０２は、ＩＦ信号およびパイロット捕捉回路１１０３からの入力に応答することにより入力ＩＦ信号にて位相保全を維持する。また、パイロットトラッキングループ１１０２は、パイロット捕捉回路により達成される粗捕捉を補う微同期を提供する。パイロットトラッキング回路はパイロット信号のクロック遅延および前進を決定する。
【図面の簡単な説明】
【図１】衛星スイッチを使用した通信システムの概略を示す図である。
【図２】地上送信器・衛星・地上受信器システムを示すブロック図である。
【図３】図１及び図２のシステムで使用されている地上局のブロック略図である。
【図４】作動中の通信システムおきグローバル同期を確立するために地上局と衛星間にて導かれる連続する信号のチャートを示す図である。
【図５】衛星の回路構成のブロック図を示す図である。
【図６】図３における加入者装置／局に含まれるアクセスチャネル送信器ユニットのブロック図を示す図である。
【図７】図３における加入者装置／局に含まれるアップリンクトラヒックチャネル送信器ユニットのブロックを示す図である。
【図８】図５に示した衛星に含まれるアクセスチャネル受信器ユニットのブロックを示す図である。
【図９】図８のアクセスチャネル受信器ユニットに含まれるアクセスチャネル検出回路のブロックを示す図である。
【図１０】図５に示した衛星に含まれる衛星ブロードキャスト送信器ユニットのブロックを示す図である。
【図１１】同期が行われたＣＤＭＡ符号の到着時間を表したグラフを示す図である。
【図１２】地上と衛星間の伝搬遅延補整を示したグラフを示す図である。
【図１３】ダブルドドウェルフロー処理のフローチャートを示す図である。
【図１４】衛星と地上局間の同期を可能にするトラッキングフィードバック接続のブロック図を示す図である。
【図１５】図８のアクセスチャネル受信器のパラレルアクセス検出アレーのブロック図を示す図である。
【図１６】図１５の回路におけるチャネル検出器の導入を示したブロック図を示す図である。
【図１７】図２の同期・パイロット受信器ユニットのブロック図を示す図である。
【図１８】図１４のオープンループ同期トラッキングにおいて使用されているデスプレッド回路のブロック図を示す図である。
【図１９】オープンループトラッキングのタイミングを示す図である。
【符号の説明】
ＴＥターミナル装置
ＣＣＵ呼制御ユニット
ＴＵトランシーバユニット
ＡＣＴＵアクセスチャネルユニット
ＴＣＴＵトラヒックチャネル送信器ユニット
ＡＣＲＵアクセス受信器ユニット
ＣＵ制御ユニット
ＳＢＴＵ衛星ブロードキャストトランシーバーユニット
ＣＤＳ符号分割ユニット
Ｓ＆ＰＲＵ同期・ページング受信器ユニット
ＴＣＲＵトラヒックチャネル受信器ユニット

Claims

マルチポイントの地上局に接続する衛星通信システムにおけるＣＤＭＡ同期処理方法であって、
地上加入者装置において、加入者情報を送信するために使用されるチャネルとは別個のチャネルを介して、衛星から伝送された同期信号を捕捉するステップ、
基準伝搬遅延時間を設定するステップ、
該衛星がアクセスチャネルにて該地上加入者装置からの最初の信号を受信すると、該基準伝搬遅延時間の後の、チップ間隔の大きさの範囲内の間隔で複数の定量化タイミングマークのうちの１つに関連するメッセージの到着に関する伝搬遅延を確立するステップ、
確立された定量化伝搬遅延を該地上加入者装置に搬送するステップ、
該地上加入者装置において、該アクセスチャネルから導出された元の基準伝搬遅延からアップリンクＣＤＭＡ符号チップタイミングを調整するステップ、
基準符号のアップリンク到着時間の符号遅延を調整することにより同期をトラックするステップ、及び
ダウンリンク符号の遅延伝送により同期状態を維持するステップ
からなる方法。
請求項１に記載の方法において、
前記伝搬遅延を確立するステップが、
定量化遅延シーケンスを発生させるステップ、及び
該定量化遅延シーケンスのうちの近接する対の間でのアクセスメッセージの到着を時間内に置くステップ
を含むことを特徴とする方法。
請求項１に記載の方法において、
前記タイミング調整を行うステップが、
伝搬遅延差を決定するステップ、及び
該伝搬遅延差におけるチップインターバル数だけ符号チップを前進させるステップ
を含むことを特徴とする方法。
請求項１に記載の方法において、
前記同期をトラックするステップが、
アップリンク信号の早期デスプレッドを行うステップ、
アップリンク信号の遅延拡散を行うステップ、及び
早期拡散信号および遅延拡散信号を結合するステップ
を含むことを特徴とする方法。
請求項４に記載の方法において、
前記同期をトラックするステップが、
結合した該早期拡散信号と遅延拡散信号に応動して、ダウンリンク信号の拡散をクロックするステップ
を含むことを特徴とする方法。
衛星と地上局との間の符号シーケンスの同期を提供する方法であって、
パイロットチャネルを介して、該衛星により伝送されたパイロットＰＮ符号シーケンスとの同期を地上局にて得るステップ、
限定されたビーム、ページングチャネルの直交符号、及び関連アクセスチャネルのＰＮ符号シーケンスのためパイロット位相オフセットを供給する同期チャネルを該地上局にて捕捉するステップ、
該衛星に到着したメッセージに応動して、基準到着時間からの伝搬遅延差を確立し、該地上局にその遅延差を送信するステップ、
該地上局にて該遅延差を利用して該基準到着時間から最初の粗同期を確立するステップ、及び
該地上局からの信号に応動して該衛星にてトラッキング処理を開始し、該衛星内のデスプレッド器にて該基準到着時間により符号の微調整を提供するステップ
からなる方法。
地上局がＣＤＭＡビームを衛星の受信器に伝送し、衛星から地上受信局に再伝送を行うために符号がビームをスイッチする通信システムにおいて、全ビームのＰＮ拡散符号のタイミングを制御して共通開始時間を有することによってシステムを同期させる方法が、
地上局の作動に応動して、パイロットチャネルを介して、該衛星から伝送されたパイロットＰＮシーケンスに地上局を同期させるステップ、
該地上局がパイロット位相オフセットを供給する該衛星からの同期チャネルを捕捉するステップ、
アップリンク信号を該地上局から該衛星に伝送し、該衛星への基準到着時間から得られた伝搬遅延差を得て、該伝搬遅延差を該衛星から該地上局に伝送するステップ、
該地上局において該伝搬遅延差を利用して該衛星への基準到着時間に対し粗同期を確立し、該地上局から衛星に伝送されたアップリンクビーム符号のスタートポイントをｘ個のチップにより前進させたり遅延させたりするステップ、
タイミングジッタを該衛星から該地上局へのダウンリンク信号に加えるステップ、及び
該地上局から該衛星へのアップリンク伝送のタイミング調整を行う制御タイミングジッタを含んだダウンリンク信号伝送をトラックするステップ
からなる方法。
複数の固定地上無線局のうちの少なくとも１つと静止衛星無線局との間のＣＤＭＡ信号をグローバルに同期させる方法であって、
無線コンタクトを確立させるべく、該衛星局から該地上無線局に捕捉信号を伝送するステップ、
アクセスチャネル信号にて該地上無線局から該衛星無線局への呼を開始し伝搬遅延時間を確立するステップ、
該伝搬遅延時間をページングチャネルにて該地上無線局に伝送するステップ、
該地上無線局と該衛星無線局間のトラヒックチャネル接続を開始させるステップ、及び
ダウンリンクトラヒックチャネルに示された伝搬遅延変化を伝送し、該変化を補償するためにアップリンクトラヒックチャネル伝送を調整するステップ
からなり、これにより、伝送の動作状態にある複数の地上局の全部が互いに同期状態にて実質上伝送を行えることを特徴とする方法。
請求項８に記載の方法において、
前記伝搬遅延時間を伝送するステップが、ＣＤＭＡ符号化に使用される拡散符号のチップに関する遅延を決定するステップを含むことを特徴とする方法。
請求項８に記載の方法において、
前記捕捉信号を伝送するステップが、継続的非同期パイロットチャネルと継続的非同期ページングチャネルを伝送するステップを含むことを特徴とする方法。
請求項８に記載の方法において、
前記アップリンクトラヒックチャネル伝送を調整するステップが、ＣＤＭＡ拡散符号のタイムアライメントを調整するステップを含むことを特徴とする方法。