JP4230773B2 - 符号分割多元接続通信用システム - Google Patents

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Description

関連出願に対する相互参照
本出願は、表題“拡散スペクトル通信用システム”（ドケットＮｏ．ＣＭ０３３５１Ｊ）、“論理的スパニングツリーバックボーンを用いた自己組織型ネットワーク用プロトコル”（ドケットＮｏ．ＣＭ０３４０３Ｊ）、及び“非同期ネットワークにおける通信装置用多元接続プロトコル及び構造”（ドケットＮｏ．ＣＭ０３３３３Ｊ）の出願に関連するものである。
本発明は、直接拡散符号分割多元接続（ＤＳ−ＣＤＭＡ）技術に関する。特に、本発明は、ＤＳ−ＣＤＭＡ受信機、ＤＳ−ＣＤＭＡ送信機、ＤＳ−ＣＤＭＡ通信システム、及びＤＳ−ＣＤＭＡ信号を用いた信号送信の方法に関する。
直接拡散符号分割多元接続（ＤＳ−ＣＤＭＡ）は、複数の通信チャンネル、例えば、無線ネットワークセルを用いた複数の無線装置間において、スペクトルを分配するための優れた方法として登場した。ＤＳ−ＣＤＭＡは、所定の帯域幅を割り当てる場合、競合システム、例えば、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）又は周波数ホッピング拡散スペクトルよりも大きいデータ転送速度を提供することが実証されている。
また、ＤＳ−ＣＤＭＡは、一種の拡散スペクトル信号送信方法でもある。周波数ホッピング拡散スペクトル技術に対して、ＤＳ−ＣＤＭＡ信号は、所定のどの瞬間においても割り当てられた全帯域幅を用いる。
ＤＳ−ＣＤＭＡ信号送信方法において、２進数データ系列は、２つの信号状態が等しい符号と反対の符号の信号レベルに対応するようにバイアスされ、同じようにバイアスされるＤＳ−ＣＤＭＡ符号で乗算されるが、周波数が更に高いことを特徴とする。例えば、２進数データ系列の各ビット周期は、通常、ＤＳ−ＣＤＭＡ符号の７乃至１２７の信号周期に対応する。ＤＳ−ＣＤＭＡ符号の各２進数値に対応する信号周期は、チップ周期と称される。ＤＳ−ＣＤＭＡ符号は、各チップ周期に対応する１つの数字又は要素を有するベクトルとして表すことができる。擬似雑音数列（ＰＮ）は、各要素が、１又は−１の何れかであり、ＤＳ−ＣＤＭＡ符号として用い得る。ＤＳ−ＣＤＭＡ符号は、２進数データ系列の連続したビットで繰り返し乗算される。各通信チャンネルは、差別化を目的とした固有のＤＳ−ＣＤＭＡを有し得る。ＲＦ伝送の場合、利用帯域幅を制限するために、各チップ周期に対して、そのチップ周期に対するＤＳ−ＣＤＭＡ符号値と、そのチップ周期に対する２進数データ系列値の積によって決定される極性を有するチップパルス関数が生成される。このチップパルス関数系列を用いて、２進位相偏移（ＢＰＳＫ）変調器における搬送周波数を変調して、送信用のＲＦ信号を生成し得る。他の変調方法や実際には他の媒体が、ＤＳ−ＣＤＭＡ信号の送信に用い得る。
受信機において、ＲＦ−ベースバンド復調器が、受信ＲＦ信号を復調するために用いられる。通常、復調器には、同相（Ｉ）チャンネルと、直交位相（Ｑ）チャンネルと、が含まれる。ＲＦ復調器のＩ及びＱ出力は、低域フィルタによってフィルタ処理され、フィルタ処理済みＩ及びＱ信号が生成される。フィルタ処理済信号は、搬送波の修正に用いるチップパルス系列のフィルタ処理されたバージョンから構成される。フィルタ処理済み信号は、Ｉ及びＱチャンネルアナログ−デジタル変換器によってサンプリングされ、複素チップ値系列が得られる。次に、逆拡散器が、複素チップ値系列のビット長下位系列と、ローカルに記憶されたＤＳ−ＣＤＭＡ符号の複製との間において、ベクトル・ドット積演算を
実行する。乗算実行中に、ローカルに記憶されたＤＳ−ＣＤＭＡ符号が、複素チップ値系列に対して、時間的に適切に合致した場合（例えば、正確なビット開始点で合致した場合）、ＤＳ−ＣＤＭＡ符号の２つのインスタンス（送信機においてデータ系列に乗算されるインスタンス及び受信機において複素チップ値系列に乗算されるインスタンス）は、乗算により１となり、元の２進数データ系列が残る。逆拡散演算は、多数のチップ周期に渡って振幅を累積し、これによって、送信機−受信機システムのノイズフロアに近い信号を検出し得る。
ＤＳ−ＣＤＭＡ通信において得られる信号対雑音比に影響を及ぼす１つの問題は、周波数ドリフトである。受信信号の搬送周波数と、受信信号復調用受信機が用いる局部発振器周波数との間の不一致により、ビット周期内において、複素チップ値の回転が遅くなる。この回転は、逆拡散器によって出力される信号の振幅を小さくし、これによって、信号対雑音比（ＳＮＲ）が小さくなる。周波数不一致は、送信機若しくは受信機の発振器に用いる構成要素の製造公差、又は、温度依存性の発振器構成要素の特性等、多数の要因によって生じ得る。
周波数不一致を低減するために、高価な水晶ベースの発振器を用いて、送信機や受信機用の正確で且つ安定した周波数信号が生成されてきた。
高いＳＮＲを達成しつつ、出力周波数の変動がより大きい発振器を用い得るＤＳ−ＣＤＭＡシステムが必要とされている。
新規であると考えられる本発明の特徴は、請求項に述べる。しかしながら、本発明自体は、添付図面と共に選択した本発明の幾つかの実施形態例に関する以下の詳細説明を参照することによって最も良く理解し得る。
本発明は、数多くの異なる形態での実施形態も可能であるが、特定の詳細な実施形態で添付の図面に示し、また、本明細書において説明する。この際、本開示は、本発明の原理の一例とみなし、図示し説明する特定の実施形態に本発明を限定するものではないことを理解されたい。更に、本明細書に用いた用語及び言葉は、限定的ではなく、むしろ単に記述的であると見なすものとする。以下の説明において、図面の幾つかの図において、同一の、類似した、又は対応する構成要素を記述するために、同様な参照番号を用いる。
本発明の好適な実施形態によれば、信号送信方法、装置、及びソフトウェアが、送信機においてＤＳ−ＣＤＭＡ符号の搬送信号を変調することによる通信、受信機においてその信号を復調して複素チップ値系列を得ることによる通信、各複素チップ値に対して、その系列中において、固定の桁数だけ置き換えられた他の複素チップ値を乗算して、差動復号値系列を得ることによる通信、また、その系列から得られる連続した下位系列と基準ベクトルとの間において、ベクトル・ドット積演算を実行することによる通信、に対して提供される。本発明によって、搬送周波数ドリフトに対する処理を改善できるシステムが提供され、又、低コストの受信機発振器を用いることが可能になる。
図１は、本発明の好適な実施形態に基づき用いられる典型的な通信システム１００の概略図である。
第１通信装置１０２は、例えば、セルラー式電話の形態を取ることが可能であり、第１送信機１０４と、第１受信機１０６が含まれる。
セルラーシステム基地局等の第２通信装置１０８には、第２送信機１０４と、第２受信機１０６と、が含まれる。
伝送媒体１１２は、第１通信装置と第２通信装置を接続する。伝送媒体は、自由空間を
含み得る。
図２は、図１に示した通信システムにおいて用いられる送信機１０４のブロック図である。送信機１０４には、送信される２進数データが受信される２進数データ入力部２０２が含まれる。２進数データ入力部２０２は、例えば、ボコーダや電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラ等、データ供給源の出力部に通信接続し得る。ソフトウェア実装の場合、データ供給源２進数データ入力部は、単に、他のプログラム（例えば、ボコーダ）から送信される２進数データを受信するサブルーチンであってよい。２進数データは、直列又は並列形態で（例えば、バイトとして）受信し得る。
２進数データ入力部は、そこから２進数データを受信するためのビットパターン復号器２０４に通信接続される。ビットパターン復号器は、２進数データにおいて検出されたビットパターンに基づきＤＳ−ＣＤＭＡ符号を選択する機能を実行する。ビットパターンは、あるビット系列、例えば、０１であってよい。又は、ビットが１度に１つ処理される場合、ビットパターンは、単に１つのビット値、即ち、１又は０である。ビットパターンは、情報記号である。ＤＳ−ＣＤＭＡ符号は、１と−１の混在した系列によって表し得る。ＤＳ−ＣＤＭＡ符号として用い得るものは、直交系列の集合である。ＤＳ−ＣＤＭＡ符号としては、任意の相対的な周期的偏移の集合における異なる要素が相関関係を持たない擬似雑音数字の集合も用い得る。ビットパターン復号器２０４は、２進数データ入力部２０２から受信される２進数データに現れる各情報記号用の復号器出力部２０４ＡにおいてＤＳ−ＣＤＭＡ符号を出力したりしなかったりする。
パルス整形器２０６は、そこからＤＳ−ＣＤＭＡ符号を受信するためのビットパターン復号器２０４に通信接続される。パルス整形器２０６は、パルス系列を生成する。パルスの形状は、調整の必要条件を考慮して設計され、搬送波がパルス整形器の出力で変調される時に生成される或る帯域幅の信号となる。本発明の実施形態例によれば、パルスの形状は、正弦波である。パルス整形器２０６は、各ＤＳ−ＣＤＭＡ符号系列の各要素における各要素に対するパルスを出力する。ＤＳ−ＣＤＭＡ符号の要素の系列に対応する一組のパルスが、各情報記号に対して出力される。パルスの極性（正又は負）は、ＤＳ−ＣＤＭＡ符号系列要素の値によって決定される（例えば、要素が−１の場合、パルスの極性は、負になり、又、要素が＋１の場合、パルスの極性は、正になる）。パルス整形器は、デジタル−アナログ変換器が適切に極性が与えられ又整形されたパルスを出力するように、デジタル−アナログ変換器の入力に２進数値系列を書き込むデジタル−アナログ変換器を備えるプロセッサとして実装し得る。
ビットパターン復号器２０４及びパルス整形器２０６は、コンピュータ読み取り可能媒体、例えば、フラッシュメモリチップに記憶され、又、プロセッサによって実行される１つ以上のプログラムとして実装し得る。ソフトウェアベースのビットパターン復号器の動作は、図示したフローチャートにおいて後述する。他の選択肢として、ビットパターン復号器２０４及び／又はパルス整形器２０６は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）の一部として実装し得る。
変調器２０８には、信号入力部２０８Ａが含まれ、信号入力部２０８Ａを介して、変調器２０８は、そこからパルス系列を受信するためのパルス整形器２０６に通信接続される。変調器２０８には、搬送周波数入力部２０８Ｂが含まれ、搬送周波数入力部２０８Ｂを介して、変調器２０８は、搬送波信号を受信するための発振器２１０に電気的に接続される。変調器２０８は、パルス系列を搬送波信号と混合し、ＲＦ出力２０８Ｃで出力される変調信号を生成する。本発明の好適な実施形態によれば、変調器２０８は、２進位相偏移（ＢＰＳＫ）変調器である。
増幅器２１２には、信号入力部２１２Ａが含まれ、信号入力部２１２Ａを介して、変調信号を受信するための変調器ＲＦ出力部２０８Ｃに通信接続される。増幅器２１２には、増幅信号を出力するための増幅信号出力部２１２Ｂが含まれる。媒体インターフェイス２１４は、増幅信号を受信し、その増幅信号を伝送媒体１１２に接続するための増幅器の増幅信号出力部２１２Ｂに通信接続される。本発明の好適な実施形態によれば、媒体インターフェイス２１４には、増幅信号を自由空間に接続するためのアンテナが含まれる。
送信機１０４は、或るビットパターンに応じてＤＳ−ＣＤＭＡ符号を、送信するのではなく送信しないことによって、オン／オフの信号送信を行なうことが可能である。他の選択肢として、送信機１０４は、２つのＤＳ−ＣＤＭＡ符号（一方はビット０を表し、他方はビット１を表す）を用いて信号を送ることが可能である。更に他の選択肢によれば、送信機１０４は、Ｍ−ａｒｙ信号送信を実行するが、ここで、次の表に示すように、２Ｎ個のＤＳ−ＣＤＭＡ符号の１つを用いて、各々Ｎ個のビットを含む２Ｎ個の別個のビットパターンを表す。
Figure 0004230773
 明らかなように、２ビットの系列に対する可能な各ビットパターンは、固有のＤＳ−ＣＤＭＡ符号に対応する。ＤＳ−ＣＤＭＡ符号は、２進数系列である。パルス整形器２０６によって出力されるパルスの極性を決定するための実際の用途において、各ＤＳ−ＣＤＭＡにおける０は、−１と解釈され、負極性のパルスが与えられ、又、１は、正極性のパルスが与えられる。
図３は、本発明の他の選択可能な実施形態に基づく図１の通信システムに用いる送信機１０４Ｂのブロック図である。同様の参照数字で示した特定のブロックは、図２及び図３と共通である。これらについては、図２を参照して上述した。
ビットパターン復号器３０４には、パルス整形器にＤＳ−ＣＤＭＡ符号を出力するための第１出力部３０４Ａと、増幅器３１２の制御入力部３１２Ａに接続される第２出力部３０４Ｂと、が含まれる。ビットパターン復号器は、第１の値、例えば、１を有する第１組のビットに応じてＤＳ−ＣＤＭＡ符号を出力する機能を果たし、又、増幅器３１２に制御信号を出力して、第２の値、例えば、０を有する第２組のビットに応じて増幅器３１２に出力を中断させる役割を果たす。従って、送信機１０４Ｂは、増幅器３１２の出力を中断することによってＤＳ−ＣＤＭＡオン／オフ信号の送信が可能である。
図４は、本発明の好適な実施形態に基づく図１の通信システムに用いる受信機１０６のブロック図である。
図４において、受信機媒体インターフェイス４０４は、好適にはアンテナの形態を取るが、増幅された信号を受信するための媒体１１２に通信接続される。受信機で受信された増幅信号は、ある地点、例えば、中継器でブーストしない場合、多少減衰する。
受信機増幅器４０６は、信号を受信するために受信機媒体インターフェイス４０４に接続される。受信機増幅器は、信号を再度増幅して、受信機側増幅信号を生成する。同相および直交位相（Ｉ／Ｑ）復調器４０８は、受信機側増幅信号を受信するために受信機増幅器に通信接続される。また局部発振器が、Ｉ／Ｑ復調器にも接続される。Ｉ／Ｑ復調器は、受信機側増幅信号を局部発振器からの局部発振器信号と混合し、又、同相復調器信号及び直交位相復調器信号を出力する（それぞれ、実信号及び虚信号としても知られている）。図４において、実信号用の信号経路は、文字Ｒで示され、又、虚信号用の信号経路は、文字Ｉで示されていることに留意されたい。
低域フィルタ４１２は、実信号及び虚信号を受信するためにＩ／Ｑ復調器４０８に接続する。低域フィルタは、これらの信号をフィルタ処理し、又、フィルタ処理済み実信号及びフィルタ処理済みの虚信号を出力する。低域フィルタは、好適には、チップパルス整合フィルタを含むが、このフィルタは、時間領域表示がパルス整形器２０６（図２）によって出力されるパルスの形状を近似するフィルタである。
信号サンプラ４１４が、低域フィルタ４１２に接続される。信号サンプラは、好適には、アナログ−デジタル変換器を含む。信号サンプラは、好適には、少なくとも受信増幅信号を特徴付けるチップ速度で実信号及び虚信号をサンプリングする。チップ速度は、パルスがパルス整形器２０６（図２）によって出力される速度である。サンプリング速度がチップ速度に等しい場合、１つのサンプルが、ＤＳ−ＣＤＭＡ符号の各要素に対して得られる。信号サンプラは、受信増幅信号に同期化される。この同期化は、トレーニング系列を用いて実現し得る。信号サンプラは、実信号値系列、及び虚信号値系列を出力する。２つの系列は、複素チップ値の１つの系列と見なし得る。複素チップ値系列の典型的なＤＳ−ＣＤＭＡ符号長部分は、以下の式で近似し得る。
Figure 0004230773
 ここで、ｉは−１の平方根であり、３は、約３．１４１５９であり、
Figure 0004230773
 は、（発振器２１０に基づく）受信信号の搬送周波数と局部発振器４１０の周波数との差であり、
Ｔｃは、ＤＳ−ＣＤＭＡ符号の各要素に対して生成されるパルス形状の継続時間であり（チップ周期とも呼ぶ）、
Ｉ０は、任意の位相であり、各要素の主係数（１又は−１）は、ＤＳ−ＣＤＭＡ符号の要素である。
この典型的な系列が示すことは、搬送周波数と局部発振器周波数（以下ドリフト周波数
と呼ぶ）の差に等しい周波数で複素チップ振幅値の変調が行なわれるということである。この変調は、望ましくない。従来技術の方法によれば、チップ値系列が、それと基準ベクトル（ＤＳ−ＣＤＭＡ符号）とのドット積を実行することによって逆拡散される場合、この変調により、信号強度（ドット積の結果の大きさ）が減少し、又、ＳＮＲが減少する。
チップ毎複素数乗算器４１６は、複素チップ値系列を受信するために信号サンプラ４１４に接続される。チップ毎複素数乗算器は、複素チップ値系列における各Ｎ番目の複素チップ値に、その系列において固定桁数だけＮ番目から置き換えられた他の複素チップ値の複素共役を乗算することによって、その系列の複素チップ値に演算を行なう。好適には、桁数を１として、各複素チップ値に、隣接した複素チップ値の複素共役を乗算する。チップ毎複素数乗算器４１６は、乗算された値の系列を出力する。１つの選択可能な実施形態によれば、複素チップ値系列は、１つの長い系列として扱われ、信号サンプラによって出力されるが、この場合、乗算は、前述したように実行される。他の選択可能な実施形態によれば、（送信されたＤＳ−ＣＤＭＡ符号の要素数に数が等しい）情報記号に対応する複素チップ値の各系列は、別個に取り扱われる。後者の場合で、複素チップ値が、或る記号に対するＤＳ−ＣＤＭＡ符号の末尾に近い場合、固定桁数だけ末尾に近い記号から置換される同じ記号中に他の複素チップ値が存在しないことがある（記号の境界を飛び越してしまう）。この場合、各記号用のＤＳ−ＣＤＭＡ符号は、円形配列として処理することが可能であり、又、末尾のＤＳ−ＣＤＭＡ符号長配列近くの（固定数の値に応じて）１つ以上の複素チップ値には、先頭に近い複素チップ値が乗算される。この選択肢において、固定桁数が１である場合、記号用のＤＳ−ＣＤＭＡ符号系列における最後の複素チップ値は、最後の複素チップ値に位置が対応した乗算値を得るために、最初の値に乗算される。例えば、固定桁数が１であり、ビット系列が円形配列として処理される場合、前述の系列に適用されたチップ毎複素数乗算の結果は、次の式で近似し得る。
Figure 0004230773
 一方、信号サンプラの出力が１つの長い系列として処理され、又、固定の桁数が１である場合、前述の系列に適用されたチップ毎複素数乗算の結果は、次の式で近似し得る。
Figure 0004230773
 ここで、ＮＣは、上記系列１に示した系列後における次の記号の第１複素チップ振幅である。系列２及び系列３の双方において、最初の６個の複素チップ値において、ドリフト周波数での変調が、省かれており、又、ＤＳ−ＣＤＭＡ符号列要素は、単に
Figure 0004230773
 の固定係数を乗算されることが分かる。あいにく、チップ毎複素数乗算器の演算は、受信ＤＳ−ＣＤＭＡ符号から正負符号情報を大幅に省く役割も果たす。例えば、系列１におけるＤＳ−ＣＤＭＡ符号は、〔−１，−１，１，−１，１，１，１〕であり、要点を簡潔に提示するために、指数因子の位相が０であると仮定すると、系列２は、〔１，−１，−１，−１，１，１，−１〕となる。一方、系列１のＤＳ−ＣＤＭＡ符号が現状の負、即ち〔１，１，−１，１，−１，−１，−１〕である場合、系列２は、位相に対して同じ仮定の下では、〔１，−１，−１，−１，１，１，−１〕にもなる。こうして、乗算演算は、正負符号の痕跡を取り除き、ＤＳ−ＣＤＭＡ符号の負のバージョンに基づく出力が、同じＤＳ−ＣＤＭＡ符号の正のバージョンに基づく出力とは区別できなくなる。１つのＤＳ−ＣＤＭＡ符号の正及び負バージョンを用いて、情報を伝達する従来技術による信号送信方法の場合、チップ毎差動復号化によって、その情報が判読不能になる。しかしながら、上述したように、本発明によれば、情報を伝達するために、異なる符号を用いて異なるビットパターン（例えば、ビット値）を表す信号送信方式、又は、伝送を中断して或るビット値を伝達する信号送信方式が用いられる。これらの信号送信方法は、障害を受けず、情報は、チップ毎複素数乗算器によって信号から取り除かれる。従って、チップ毎複素数乗算演算を用いて、周波数ドリフトによって生じる信号強度に対する有害な影響を低減し得る。
ドリフト周波数が、主に記号境界（例えば、系列２の最後の要素）における又はそれらの近くに在るチップへのその影響を通してＳＮＲに及ぼす影響を最小限に抑えるために、好適には、ＤＳ−ＣＤＭＡ符号には少なくとも７つの要素があり、更に好適には、少なくとも１５個の要素が存在する。
逆拡散器４１８は、チップ毎複素数乗算器４１６及び基準ベクトルメモリ４２０に接続されている。逆拡散器４１８は、基準ベクトルメモリから１つ以上の基準ベクトルを受信し、又、チップ毎複素数乗算器４１６から乗算値の系列を受信し、乗算値系列の連続的なＤＳ−ＣＤＭＡ符号長の記号境界整合下位系列と、１つ以上の基準ベクトルとの間のドット積演算を実行する。異なる他の選択可能な基準ベクトルについては、後述する。逆拡散器４１８は、ドット積値系列を出力する。各ＤＳ−ＣＤＭＡ長の下位系列に対しては、１つ以上のドット積値が存在する。
ビット値識別器４２２は、逆拡散器４１８に接続される。ビット値識別器は、ドット積値系列を受信し、情報搬送記号系列を識別する。情報搬送記号は、ある値（例えば、０又は１）の単一ビットであり、ビットパターン、例えば、表１の左欄における４つの２ビットパターンの１つに対応し得る。情報搬送記号は、データ出力部を介して出力され、例えば、音声復号器や画像表示装置等の外部システム（図示せず）によって用いられる。
図５は、本発明の好適な実施形態に基づく図２の送信機によって実行される信号送信方法のフローチャートである。図５の処理５００において、単一ＤＳ−ＣＤＭＡ符号が、２進数データの送信に用いられる。この符号は、各ビットの値に依存して、送信されたり、あるいは、送信されなかったりする。
図５において、第１処理ブロック５０２において、２進数データが読み取られる。この２進数データは、例えば、データビット系列を含み得る。処理ブロック５０４は、処理ブロック５０２において読み取られたビットを順次処理するプログラムループの始まりである。開始すると直に、ループ処理ブロック５０６に至る。処理ブロック５０６は、判定ブ
ロックであり、この判定ブロックの結果は、ループの現在の繰り返しにおいて検討されているビットの値に依存する。判定ブロック５０６は、ビット値が１であるか否か判断するが、これは、任意の選択である。他の選択肢として、判定ブロック５０６は、ビット値が０であるか否か判断し得る。判定ブロック５０６の結果が、肯定である場合、処理５００は、処理ブロック５０８に進み、ここで、ＤＳ−ＣＤＭＡ符号が送信される。判定ブロック５０６の結果が、否定である場合、処理５００は、処理ブロック５１０に進み、ＤＳ−ＣＤＭＡ符号は、送信されない。処理ブロック５１０は、例えば、送信機１０４（図１）を用いて、パルス整形器２０６（図２）を介して変調器２０８（図２）にゼロ信号を印加することによって実行し得る。
処理ブロック５１２は、処理ブロック５０８及び５１０に続く。処理ブロック５１２は、判定ブロックであり、その結果は、送信される２進数データの末尾に達したか否かに依存する。更にデータが無い場合、処理５００は終了する。データ末尾に達していない場合、処理は、処理ブロック５１４に進み、ここで、処理５００が、２進数データの次のビットにインクリメントされた後、処理５００は、処理ブロック５０４に折り返す。
図６−８は、単一ＤＳ−ＣＤＭＡ符号を用いてオン／オフ信号送信を行なう方法を示す信号シーケンスのグラフである。図６は、４ビット周期を含む２進数データ信号６００である。図６のビット系列は、〔１，０，１，０〕である。
図７は、図６に最初に示した４ビット信号をＤＳ−ＣＤＭＡ符号で変調した後の４ビット信号７００を示す。ＤＳ−ＣＤＭＡ符号は、〔１，−１，１，１，１，−１，−１〕である。２進数データにおける２つの１ビット周期の間、ＤＳ−ＣＤＭＡ符号は、ビットパターン復号器２０４（図２）によって出力される。２進数データにおける２つの０ビット周期の間、ＤＳ−ＣＤＭＡ符号は、ビットパターン復号器によって出力されない。図８は、図７の信号の受信に応じたパルス整形器２０６（図２）の出力を示す。図８の信号において、ビット値が１である各ビット周期の間、ＤＳ−ＣＤＭＡ符号の各要素に対して、パルス整形器によってパルスが出力される。図８に示したように、ビット周期毎に７個のチップ周期がある。パルスの形状は、１つの実施形態例によれば、半正弦波パルスである。パルスの極性は、ＤＳ−ＣＤＭＡ符号の対応する要素の正負符号によって決定される。受信機は、中間信号７００を形成する必要はなく、図８のベースバンド信号は、直接形成し得る。
図９は、図２の送信機１０４によって実行し得る信号送信方法９００のフローチャートである。信号送信方法９００は、２つのＤＳ−ＣＤＭＡ符号を用いる。一方の符号は、ビット１を送るために送信され、また、他方は、ビット０を送るために送信される。図５の参照数字によって識別される図９のこれらの処理ブロックは、図５の処理ブロックに対応し、又、図９に関しては、これ以上説明しない。
図９において、処理ブロック５０６の結果が、肯定である場合（即ち、ループの現在の繰り返しによって処理されるビットが、ビット１である場合）、処理ブロック９０２において、第１ＤＳ−ＣＤＭＡ符号が送信される。ビットが、ビット０である場合、第１ＤＳ−ＣＤＭＡ符号の代わりに、第２ＤＳ−ＣＤＭＡ符号が送信される。
図１０−１２は、図９の信号送信方法に関係する信号を示す。図１０は、信号形態の４ビット系列のグラフである。系列は、〔１，０，０，１〕である。図１１は、図１０に示す４ビット系列に応じて（例えば、ビットパターン復号器２０４（図２）によって）出力されたＤＳ−ＣＤＭＡ符号の列を示す。（それぞれ０から１及び３から４の時間間隔を網羅する）１番目及び４番目のビット周期の間、ビット値は、１であり、又、〔−１、−１、−１、−１、−１，１，１，１、−１、−１，１、−１、−１、−１，１，−１，１，
−１，１，１，１，１，−１，１，１，−１，１，−１，−１，１，１〕の第１ＤＳ−ＣＤＭＡ符号が送信される。（それぞれ１から２及び２から３の時間間隔を網羅する）２番目及び３番目のビット周期の間、ビット値は、０であり、又、〔−１、−１、−１、−１、−１，１，−１，−１、−１、１，１、１、−１、１，−１，１，−１，−１，１，−１，１，１，１，１，−１，−１，１，１，−１，１，１，〕の第２ＤＳ−ＣＤＭＡ符号が送信される。図１２は、図１１の信号に関連するベースバンド信号を示す。ベースバンド信号の各ビット周期には、複数のパルス（その周期に用いられるＤＳ−ＣＤＭＡ符号の各要素に対するもの）が含まれる。各パルスは、対応するＤＳ−ＣＤＭＡ符号の要素の正負符号に基づき極性が与えられる。本発明の一実施形態によれば、図１０の信号を受信すると、ビットパターン復号器２０４（図２）は、図１１の信号を出力する。パルス整形器２０６（図２）は、ビットパターン復号器２０４の出力を受信し、又、それに応じて図１２の信号を出力する。ソフトウェア実装において、パルス整形器２０６（図２）及びビットパターン復号器２０４（図２）の前述の機能は、処理ブロック９０２及び９０４（図９）に包含される。
図１３において、本発明の実施形態に基づく受信機１０６（図１）を動作するための方法のフローチャート１３００を示す。処理ブロック１３００において、ベースバンド信号の同相及び直交位相バージョンをサンプリングして、複素チップ値の系列を得る。サンプルは、メモリに記憶して、順次読み出して更に処理し得る。処理ブロック１３０４において、系列の各Ｎ番目の複素チップ値に、固定の桁数だけＮ番目から置換される系列における他の複素チップ値の複素共役を乗算して、チップ毎差動復号（ＣＢＣＤＤ）値系列を得る。言い換えると、各Ｎ番目の複素チップ値に、（Ｎ＋Ｋ）番目の複素チップ値の複素共役を乗算するが、ここで、Ｋは、正又は負の整数である。好適には、固定の桁数Ｋは１であり、各複素チップ値に、系列中において隣接した複素チップ値の複素共役が乗算される。固定の桁数によって第１チップから置換される第２チップの識別において、複素チップ値系列は、１つの長い系列として、あるいは他の選択肢として、連続したＤＳ−ＣＤＭＡ符号長として処理可能であり、記号境界整合下位系列は、円形配列として処理可能であり、この場合、ＤＳ−ＣＤＭＡ符号長の末尾にある２つの複素チップ値と記号境界整合下位系列とは、それらの内の１つの複素共役を取った後、共に乗算される。
処理ブロック１３０６は、ＣＢＣＤＤ系列から連続した記号長、記号整合下位系列を検討するループの先頭である。処理ブロック１３０８において、ドット積演算が、基準ベクトルとＣＢＣＤＤ系列からの記号長下位系列との間で実行されて、ドット積値を得る。処理ブロック１３１０において、ドット積値は、１つ以上のスカラと比較され、情報記号を識別する。
処理ブロック１３１２は、判定ブロックであり、この結果は、更に処理すべきデータがあるかどうかに依存する。データがある場合、処理１３００ループは、処理ブロック１３０６に折り返す。他方、更に処理すべきデータが無い場合、処理１３００は停止する。
図５のフローチャート５００に基づき動作する送信機を有する通信システムにおいて動作する受信機の場合、基準ベクトルは、好適には、処理ブロック５０８において送信されるＤＳ−ＣＤＭＡ符号を取ることによって、又、固定の桁数だけ第１番目から置換される他の要素を各要素に乗算することによって得られるベクトルに等しいベクトルであり、ここで、固定の桁数は、処理ブロック１３０４において用いられるものと同じである。ＤＳ−ＣＤＭＡ符号の末尾付近の要素から、固定の桁数だけ置換された要素を識別するために、円形配列として処理し得る。ドット積演算が、上述した基準ベクトルを用いて処理ブロック１３０８において実行される場合、その結果生じるドット積値は、ビット１を伝達するために送信された受信ＤＳ−ＣＤＭＡ符号に演算を行なう際、有意な出力を生じ、又、ビット０を表す信号０に演算を行なう際、有意でない出力を生じる。図９のフローチャー
ト９００に基づき動作する送信機を有する通信システムにおいて動作する受信機の場合、好適には、基準ベクトルは、第１成分ベクトルと第２成分ベクトルのベクトル和であるベクトルであり、ここで、第１成分ベクトルは、Ｎ番目の要素から固定桁数だけ置換される第１ＤＳ−ＣＤＭＡ符号の他の要素を、（処理ブロック９０２において送信される）第１ＤＳ−ＣＤＭＡ符号の各Ｎ番目の要素を乗算することによって、又、結果として生じるベクトルに第１係数を乗算することによって得られ、また、第２成分は、固定の桁数だけＮ番目から置換される第２ＤＳ−ＣＤＭＡ符号の他の要素を、（処理ブロック９０４において送信される）第２ＤＳ−ＣＤＭＡ符号の各Ｎ番目の要素を乗算することによって、又、結果として生じるベクトルに第２係数を乗算することによって得られる。この場合、固定の桁数は、処理ブロック１３０４において用いられる固定桁数にも等しく、好適には１に等しい。ドット積演算が、処理ブロック１３０８において受信データに対して実行される場合、ドット積値は、処理される記号長下位系列が第１ＤＳ−ＣＤＭＡ符号を含む場合、第１係数に比例し、又、処理される記号長下位系列が第２ＤＳ−ＣＤＭＡ符号を含む場合、第２係数に比例する。第１係数は、好適には、第２係数の負数である。後者の場合、処理ブロック１３１０において、処理ブロック１３０８によって出力されるドット積値は、ビット１とビット０を区別するために、ゼロ（言い換えると、決定されたその正負符号）と比較し得る。例えば、図９の２ＤＳ−ＣＤＭＡ符号信号送信方法で搬送する送信機を有する通信システムにおいて用いられる受信機１０４（図１、図４）の場合、基準ベクトルは、次のように導くことができる。図１１及び１２に示すように、２進数値１を有するデータビットを送信するために用いられる第１ＤＳ−ＣＤＭＡ符号は、〔−１，−１，−１，−１，−１，１，１，１，−１，−１，１，−１，−１，−１，１，−１，１，−１，１，１，１，１，−１，１，１，−１，１，−１，−１，１，１〕である。差動復号ベクトルのｊ番目の要素を得るために、この系列における各ｊ番目の要素に（ｊ−１）番目の要素を乗算すると（又、第１要素の場合、最後の要素を乗算すると）、第１差動復号ベクトルとして〔−１，１，１，１，１，−１，１，１，−１，１，−１，−１，１，１，−１，−１，−１，−１，−１，１，１，１，−１，−１，１，−１，−１，−１，１，−１，１〕を得る。第２ＤＳ−ＣＤＭＡ符号が〔−１，−１，−１，−１，−１，１，−１，−１，−１，１，１，１，−１，１，−１，１，−１，−１，１，−１，１，１，１，１，−１，−１，１，１，−１，１，１〕の場合、データビット０を送るために送信される符号が、同じように処理され、第２差動復号ベクトル〔−１，１，１，１，１、−１、−１，１，１、−１，１，１、−１、−１、−１、−１，−１，１，−１，−１，−１，１，１，１，−１，１，−１，１，−１，−１，１〕を得る。第１差動復号ベクトルに第１係数１を乗算しても、影響は全く無い。第２差動復号ベクトルに−１を乗算すると、〔１、−１、−１、−１，−１，１，１，−１，−１，１，−１、−１，１，１，１，１，１，−１，１，１，１，−１、−１，−１，１，−１，１，−１，１，１，−１〕を生じる。後者を第１差動復号ベクトルにベクトル加算すると、〔０，０，０，０，０，０，２，０、−２，２、−２、−２，２，２，０，０，０，−２，０，２，２，２，０，−２，−２，２，−２，０，−２，２，０，０〕の基準ベクトルを生じる。基準ベクトルが、第２ＤＳ−ＣＤＭＡ符号を含む受信信号から第１ＤＳ−ＣＤＭＡ符号が含まれる受信信号を区別するのに用い得ることを実証するために、簡単に理解できるように、（上記系列２の指数因子の場合と同様に）位相が０であると仮定する。後者の仮定の下、チップ毎複素数乗算器４１６（図４）の出力は、ビット１が送信された場合、第１差動復号ベクトルとなり、又、ビット０が送信された場合、第２差動復号ベクトルとなる。基準ベクトルと第１差動復号ベクトルのドット積は、３２であり、基準ベクトルと第２差動復号ベクトルのドット積は、−３２である。従って、上述したように導き出された基準ベクトルを用いて１回のドット積を実行することによって、２つの異なるＤＳ−ＣＤＭＡ符号を区別し得る。後述するように、更に一般的に、基準ベクトルは、３つ以上のＤＳ−ＣＤＭＡ符号に基づき導出され、構成される場合があり、又、受信信号に含まれる３つ以上のＤＳ−ＣＤＭＡ符号を区別し得る。
図１４は、ＤＳ−ＣＤＭＡ信号の逆拡散に用いられる（例えば、処理ブロック１３０８（図１３）において用いられる）基準ベクトルを生成するための処理１４００のフローチャートである。処理ブロック１４０２は、複数のＤＳ−ＣＤＭＡ符号を順次処理するループの開始である。処理された各ＤＳ−ＣＤＭＡ符号は、基準ベクトルが逆拡散に用いられる信号に存在する符号である。
処理ブロック１４０４において、各ＤＳ−ＣＤＭＡ符号の場合、各Ｎ番目の要素には、チップ毎差動復号（ＣＢＣＤＤ）ＤＳ−ＣＤＭＡ符号を得るために、固定の桁数だけＮ番目から置換される第２要素を乗算する。共に乗算される要素を対にするために、ＤＳ−ＣＤＭＡ符号は、円形配列、すなわち、最後の要素に続く要素は、第１要素であると見なされる。処理ブロック１４０６において、各ＣＢＣＤＤＤＳ−ＣＤＭＡ符号には、別個の定数を乗算して、成分ベクトルを得る。処理ブロック１４０８は、処理ブロック１４０２で開始されたループを終了する。処理ブロック１４１０において、処理ブロック１４０６で取得された成分ベクトルは、全てベクトル加算され、基準ベクトルを形成する。処理ブロック１４１２において、基準ベクトルは、メモリに記憶される。基準ベクトルは、受信機１０６の不揮発性のメモリに永久に記憶するか、又は、受信機１０６の揮発性メモリに一時的に記憶できることに留意されたい。
図１５は、本発明の他の選択可能な実施形態に基づく図１の受信機によって実行される受信信号を処理する方法のフローチャートである。図１５において、ＣＢＣＤＤ列の各記号長下位系列は、複数の基準ベクトルとのドット積を取ることによって分析される。好適には、各基準ベクトルは、記号長下位系列において識別される単一の情報記号に対応する。例えば、２つの基準ベクトルが存在できるが、一方は、２進数値１に対応し、他方は、２進数値０に対応する。他の選択肢として、２Ｎ個の基準ベクトルが存在できるが、可能なＮビットパターンに対して１つ対応する。
図１３の記述内容を参照して、処理ブロック１３０２−１３０６について説明する。処理ブロック１５０８は、複数の基準ベクトルを順次用いるループの開始である。処理ブロック１５１０において、ｋ番目の基準ベクトルとＣＢＣＤＤ系列からのｊ番目の記号長下位系列との間で、ドット積を実行して、ドット積値を得る。処理ブロック１５１２において、ドット積値を閾値と比較する。この閾値は、ループを通過する各々に対して、即ち、各基準ベクトルに対して、選択し得る。ドット積値が閾値を越えない場合、処理ブロック１５１４において、次の基準ベクトルを選択して、処理は、処理ブロック１５０８に折り返す。ドット積値が閾値を越える場合、処理ブロック１５１６において、ループの現在の繰り返しで調べられる基準ベクトルに対応する情報記号（例えば、ビット値又はビットパターン）の識別情報が出力される。処理ブロック１５１８において、更に処理するデータがあるか否か判断する。更に処理するデータがある場合、処理ブロック１５２０において、外側のループが、ＣＢＣＤＤ系列の次の記号長下位系列を検討するためにインクリメントされ、処理は、外側ループ１３０６の始めに折り返す。
図２０は、本発明の他の選択可能な実施形態に基づく図１の受信機によって実行される受信信号を処理する方法２０００のフローチャートである。処理１５００の場合と同様に、ＣＢＣＤＤ系列の連続した記号長下位系列間において、ドット積を実行する。図２０の方法において、ドット積値を閾値と比較するより、ドット積値は、むしろ各基準ベクトルを用いて算出され、最大ドット積値を生じた基準ベクトルに関連する情報記号の識別情報が出力される。
図１３の記述内容を参照して、処理ブロック１３０２−１３０６について説明し、図１５の記述内容を参照して、処理ブロック１５１８，１５２０について説明する。処理ブロック２００２において、ドット積演算が、ＣＢＣＤＤからのｊ番目の連続したビット（又
は記号）長下位系列と一組の各基準ベクトルとの間で実行され、一組のドット積値を得る。処理ブロック２００４において、最大ドット積値を求める。処理ブロック２００６において、最大ドット積値を与えた基準ベクトルに対応する情報記号（例えば、ビット値）の識別情報が出力される。
図１６は、本発明の他の選択可能な実施形態に基づく、Ｍ−ａｒｙ信号送信方式を実行するために送信機を動作する方法１６００のフローチャートである。処理ブロック１６０２において、２進数データを読み取る。処理ブロック１６０４は、２進数データのビット群を順次処理するためのループの開始である。処理ブロック１６０６において、Ｎ個の（整数個の）ビットを読み取る。処理ブロック１６０８において、このＮビットのビットパターンを表で検索して、対応するＤＳ−ＣＤＭＡ符号を見つける。上記表１は、このような表の一例である。処理ブロック１６１０において、対応するＤＳ−ＣＤＭＡが送信される。処理ブロック１６１２において、データの末尾に達したか否か判断する。達した場合、処理は終了する。データの末尾に達していない場合、処理ブロック１６１４において、ループをインクリメントして、次のＮビットを検討し、処理ループは、処理ブロック１６０４に折り返す。
図１６の処理に基づき送信される信号は、図１５の方法を用いて受信機で処理し得る。他の選択肢として、図１３の方法は、図１４の方法に基づき生成される基準ベクトルと共に用い得る。後者の場合、処理ブロック１３１０（図１３）は、図１７に詳述するように実行し得る。
図１７は、基準ベクトルとＣＢＣＤＤ系列における同長下位系列とのドット積の値に基づき情報記号を区別するための方法１７００のフローチャートである。処理ブロック１７０２において、ドット積値（ＤＰ）が、例えば、処理ブロック１３０８（図１３）で算出された後、読み取られる。処理ブロック１７０４において、閾値の配列を読み取る。この配列は、受信機メモリに記憶し得る。処理ブロック１７０６は、ドット積値を閾値と順次比較するループの開始である。これらの閾値は、降順に読み取るように配置される。処理ブロック１７０８において、ドット積値は、ループの現在の繰り返しにおいて検討される閾値と比較される。ドット積値が、閾値を越える場合、調査対象の閾値に対応するビットパターンの識別が出力される。超えない場合、処理ブロック１７１２において、ループカウンタをインクリメントして、配列の次の閾値を指し示し、処理ループは、処理ブロック１７０４に折り返す。図１７の方法によって、特定のビットパターンに対応する複数のＤＳ−ＣＤＭＡ符号の中から特定のＤＳ−ＣＤＭＡ符号を識別し得る。
図１８において、送信機１０４の典型的なハードウェアブロック図を示す。
送信機１０４は、アナログ信号入力部１８０２を含み、アナログ信号入力部１８０２は、例えば、マイクロホン又はＣＣＤカメラから信号を受信できる。
アナログ入力部１８０２は、アナログ−デジタル変換器１８０４に接続され、アナログ−デジタル変換器１８０４は、アナログ入力部から受信されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。
送信機のアナログ−デジタル変換器１８０４は、デジタル信号プロセッサ１８０６に接続される。
プログラムメモリ１８２０、ＤＳ−ＣＤＭＡ符号メモリ１８１０、及びチップパルス波形メモリ１８０８は、信号バス１８２２を介して、ＤＳＰプロセッサ１８０６に接続される。前述の３つのメモリ１８０８，１８１０，１８２０は、例えば、フラッシュメモリ等の単一実メモリとして実装し得る。
プログラムメモリ１８２０は、ソフトウェアを記憶するコンピュータ読み取り可能媒体であり、その機能は、図２、５、９及び１６を参照して上述している。ＤＳ−ＣＤＭＡ符号メモリ１８１０は、ＤＳ−ＣＤＭＡ符号を記憶する。チップパルスメモリは、デジタル表現形式のパルス波形を記憶する。このパルス波形は、調整帯域幅用途制限を考慮して設計されており、周波数帯域幅が制限されている。チップパルス波形情報は、パルスを生成するためにパルス整形器２０６（図２）によって用いられる。
デジタル信号プロセッサ１８０６の出力部は、デジタル−アナログ変換器１８１２の入力部に接続される。デジタル信号プロセッサ１８０６は、送信機のアナログ−デジタル変換器１８０４から読み取られたチップパルス波形、ＤＳ−ＣＤＭＡ符号、及び２進数データ系列の表現形式を組み合わせて、ベースバンド信号のデジタル表現形式にする。誤り訂正符号化は、送信に先立って、２進数データに適用し得る。デジタル表現形式によって、デジタル−アナログ変換器１８１２が駆動され、図８及び図１２のベースバンド信号のアナログバージョンを出力する。
変調器２０８は、デジタル−アナログ変換器１８１２の出力部に接続された第１入力部を有し、そこからアナログバージョンのベースバンド信号を受信する。変調器２０８は、発振器２１０の出力部に接続された第２入力部を備え、そこから搬送周波数信号を受信する。変調器２０８は、アナログバージョンのベースバンド信号で搬送周波数信号を変調し、結果として生じる無線周波数（ＲＦ）を出力する役割を果たす。好適には、２進位相偏移変調方法が用いられる。限定はしないが、直交位相偏移変調（ＱＰＳＫ）及びオフセット直交位相偏移変調（ＯＱＰＳＫ）を含む他の種類の変調方法も用いることができる。
増幅器２１２には、ＲＦ信号を受信するための変調器２０８の出力部に接続される入力部が含まれる。
アンテナ１８１８には、ＲＦ信号を受信するための増幅器２１２の出力部に接続された入力部が含まれる。アンテナ１８１８は、ＲＦ信号を自由空間中に接続する役割を果たす。
送信機１０４が無線ネットワークノードの一部である場合、アナログデータ入力部１８０２は、他の受信機（図示せず）から２進数データ系列を受信するための入力部によって置換えられる。
図１９は、本発明の好適な実施形態に基づく受信機１０６（図１、４）のハードウェアブロック図である。
アンテナ１９０２は、送信機１０４（図１，２，１８）からＲＦ信号を受信する。アンテナ１９０２は、受信機増幅器４０６に接続される。受信機増幅器４０６は、ＲＦ信号を大きくし、第１出力部において、増幅されたＲＦ信号を出力する。接続された第１出力部は、ＲＦ−ベースバンド変換器１９０６の第１入力部に接続される。局部発振器４１０には、ＲＦ−ベースバンド変換器１９０６の第２入力部に接続された出力部が設けられている。ＲＦ−ベースバンド変換器１９０６は、局部発振器４１０から受信された局部発振器信号とＲＦ信号とを混合し、出力部においてアナログバージョンのＤＳ−ＣＤＭＡベースバンド信号８００（図８）、１２００（図１２）を出力する。また、ＲＦ−ベースバンド変換器１９０６は、雑音、受信機１０６を対象としない他の送信から生じる干渉、及び高周波成分も出力する。
低域フィルタ４１２の入力部は、ＲＦ−ベースバンド変換器１９０６の出力部に接続され、雑音や干渉と共にＤＳ−ＣＤＭＡ信号を受信する。
フィルタ４１２の出力部は、受信機のアナログ−デジタル変換器１９１２の入力部に接続される。
デジタル信号プロセッサ１９１４は、受信機信号バス１９２０を介して、受信機のアナログ−デジタル変換器１９１２の出力部に接続される。
プログラムを実行するための作業空間として用いられるランダム・アクセス・メモリ１９１８及びコンピュータ読み取り可能媒体を構成するフラッシュメモリは、バス１９２０にも接続される。フラッシュメモリ１９１６は、本発明に基づき受信信号を処理するための受信機によって用いられる図１３、１５、及び１７のフローチャートにおいて上述されたものを含み、プログラムを記憶するために用いられる。ラッシュメモリ１９１６に記憶されたプログラムは、デジタル信号プロセッサ１９１４によって実行される。またフラッシュメモリ１９１６を用いて、基準ベクトルも記憶し得る。他の選択肢として、基準ベクトルは、搬送周波数を用いて（例えば、ネットワークノードから）受信機１０６に送信され、又、ＲＡＭ１９１８に記憶し得る。
受信機出力アナログ−デジタル変換器１９２２は、デジタル信号プロセッサ１９１４と一体化が可能であり、それに接続される。出力デジタル−アナログ変換器１９２２を用いて、ＤＳ−ＣＤＭＡベースバンド信号に符号化される情報に基づき出力部１９２４を駆動するが、ＤＳ−ＣＤＭＡベースバンド信号は、音声、映像、又は他の適切な信号であってよい。
受信機１０６が無線ネットワークノードの一部である場合、デジタル−アナログ変換器１９２２は、省略でき、又、出力部１９２４が、２進数データ系列を出力するために用いられる。
送信機１０４及び受信機１０６は、１つ以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）として全体的に又は部分的に実装し得る。
プログラムを記憶するためのメモリとして本発明と関連して用いられるコンピュータ読み取り可能媒体は、ＲＡＭ等の揮発性メモリ、又は、通信チャンネル、ネットワーク網、若しくは無線通信リンク等、過渡状態でデータを含む媒体から構成するか、又は、好適には、限定はしないが、フラッシュメモリ、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ディスクドライブ等の不揮発性メモリから構成できる。信号処理演算用の作業空間として用いられるコンピュータ読み取り可能媒体は、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）を含み得る。
本発明は、当業者には既知のように、ハードウェア若しくはソフトウェア、又はハードウェアとソフトウェアの組み合わせで提示し得る。好適な実施形態と共に開示したように、本発明による原理に基づくシステム又は方法は、説明若しくは請求項において主張される個々の機能やステップを実行するための別個の要素又は手段を有する単一コンピュータシステム、あるいは、開示若しくは請求項において主張される機能やステップの何れかの成果を組み合わせる１つ以上の要素又は手段を有する単一コンピュータシステムにおいて提示される。
本発明は、いずれか特定のコンピュータプログラム若しくは論理若しくは言語、又は命令にも限定されないが、当業者には既に知られた任意のこのような適切なプログラム、論理、若しくは言語、又は命令で実行し得る。
本発明の好適な及び他の実施形態について、例示説明したが、本発明がそれに限定されないことは明らかである。様々な変形、変更、修正、置換、及び等価物が、上述の請求項によって規定される本発明の精神及び範囲から逸脱することなく当業者に生じ得る。
本発明の好適な実施形態に基づく通信システムを示す概略図。 本発明の好適な実施形態に基づく図１の通信システムに用いる送信機を示すブロック図。 本発明の他の選択可能な実施形態に基づく図１の通信システムに用いる送信機を示すブロック図。 本発明の好適な実施形態に基づく図１の通信システムに用いる受信機を示すブロック図。 本発明の好適な実施形態に基づく図１の送信機によって実行される信号送信方法を示すフローチャート。 信号形態の４ビット系列を示すグラフ。 ＤＳ−ＣＤＭＡ符号を乗算した後の図６における信号形態の４ビット系列を示すグラフ。 パルス波形処理後の図７の信号を示すグラフ。 本発明の他の選択可能な実施形態に基づく図１の送信機によって実行される信号送信方法を示すフローチャート。 信号形態の４ビット系列を示す第２のグラフ。 ＤＳ−ＣＤＭＡ符号を乗算した後の図１０に示した信号形態の４ビット系列を示すグラフ。 パルス波形処理後の図１１の信号を示すグラフ。 本発明の好適な実施形態に基づく図１の受信機によって実行される受信信号を処理する方法を示すフローチャート。 図１３の処理に用いる基準ベクトルを生成する処理を示すフローチャート。 本発明の他の選択可能な実施形態に基づく図１の受信機によって実行される受信信号を処理する方法を示すフローチャート。 本発明の他の選択可能な実施形態に基づく、送信機を動作させてＭ−ａｒｙ信号送信方式を実行する処理を示すフローチャート。 本発明の他の選択可能な実施形態に基づく情報記号を区別する方法を示すフローチャート。 本発明の好適な実施形態に基づく図１の送信機のハードウェアブロック図。 本発明の好適な実施形態に基づく図１及び図４の受信機１０６のハードウェアブロック図。 本発明の他の選択可能な実施形態に基づく図１の受信機によって実行される受信信号を処理する方法を示すフローチャート。

Claims (42)

  1. 直接拡散符号分割多元接続送受信機を用いて情報を送受信する方法であって、
    第１の値を有する第１複数ビットと、第２の値を有する第２複数ビットとを有するビット系列を読み取る段階と、
    各第１ビットに応じて第１直接拡散符号を選択的に送信する段階と、
    前記第１直接拡散符号を含む第１信号を受信する段階と、
    前記第１信号をサンプリングして複素チップ値系列を得る段階と、
    差動復号系列を得るために、系列の各Ｎ番目の複素チップ値に、所定の桁数だけＮ番目の複素チップ値から離れた系列における他の複素チップ値の複素共役を乗算する段階と、
    ドット積値系列を得るために、差動復号系列から選択された複数のビット長下位系列と基準ベクトルとの間において、ベクトル・ドット積を実行する段階と、
    ドット積値の各系列を１つ以上の所定の定数と比較する段階と、
    が含まれる方法。
  2. 請求項１に記載の方法であって、更に、
    各第２ビットに応じて無線周波数送信を選択的に中断する段階が含まれる方法。
  3. 請求項１に記載の方法であって、第１直接拡散を選択的に送信する段階には、
    第１直接拡散符号で搬送周波数を変調する下位段階が含まれる方法。
  4. 請求項３に記載の方法であって、搬送周波数を第１直接拡散符号で変調する下位段階には、
    搬送波を第１直接拡散符号で２進位相偏移変調する下位段階が含まれる方法。
  5. 請求項３に記載の方法であって、更に、
    各第２ビットに応じて搬送周波数の変調を選択的に停止する段階が含まれる方法。
  6. 請求項１に記載の方法であって、更に、
    各第２ビットに応じて第２直接拡散符号を選択的に送信する段階が含まれる方法。
  7. 請求項６に記載の方法であって、直接拡散を選択的に送信する段階には、
    搬送周波数を第２直接拡散符号で変調する下位段階が含まれる方法。
  8. 請求項７に記載の方法であって、搬送周波数を第２直接拡散符号で変調する下位段階には、
    搬送波を第２直接拡散符号で２進位相偏移変調する下位段階が含まれる方法。
  9. 直接拡散符号分割多元接続受信機を用いて情報を受信する方法であって、
    １つ以上の直接拡散符号を含む第１信号を受信する段階と、
    前記第１信号をサンプリングして複素チップ値系列を得る段階と、
    差動復号系列を得るために、系列の各Ｎ番目の複素チップ値に、所定の桁数だけＮ番目の複素チップ値から離れた系列における他の複素チップ値の複素共役を乗算する段階と、
    ドット積値系列を得るために、差動復号系列から選択された複数のビット長下位系列と基準ベクトルとの間において、ベクトル・ドット積を実行する段階と、
    ドット積値の各系列を１つ以上の所定の定数と比較する段階と、が含まれる方法。
  10. 請求項９に記載の方法であって、乗算する段階には、
    差動復号系列を得るために、系列の各Ｎ番目の複素チップ値に、Ｎ番目の複素チップ値に隣接する系列における他の複素チップ値の複素共役を乗算する下位段階が含まれる方法。
  11. 請求項９に記載の方法であって、第１信号を受信する段階には、
    ゼロ周期で挿入された単一直接拡散符号の多数の複製を備える信号を受信する下位段階が含まれる方法。
  12. 請求項１１に記載の方法であって、ドット積を実行する段階には、
    ドット積値系列を得るために、差動復号系列から選択された複数のビット長下位系列と、単一直接拡散符号の各Ｎ番目の要素に所定の桁数だけＮ番目の要素から離れた単一直接拡散符号の他の要素を乗算することによって得られるベクトルに等しい基準ベクトルと、の間においてベクトル・ドット積を実行する下位段階が含まれる方法。
  13. 請求項１２に記載の方法であって、各ドット積値系列を１つ以上の所定の定数と比較する段階には、
    各ドット積値系列を第１定数と比較する下位段階が含まれる方法。
  14. 請求項９に記載の方法であって、１つ以上の直接拡散符号を含む第１信号を受信する段階には、
    第１直接拡散符号と第２直接拡散符号とを含む信号を受信する下位段階が含まれる方法。
  15. 請求項１４に記載の方法であって、ドット積を実行する段階には、
    ドット積値系列を得るために、差動復号系列から選択される複数のビット長下位系列と、第２直接拡散符号の各Ｎ番目の要素に所定数だけ第２直接拡散符号のＮ番目の要素から離れた第２直接拡散符号の他の要素を乗算して得られる第２成分ベクトルから第１直接拡散符号の各Ｎ番目の要素に第１直接拡散符号のＮ番目の要素から所定数だけ離れた第１直接拡散符号の他の要素を乗算して得られる第１成分ベクトルを減算することにより得られるベクトルと実質的に等しい基準ベクトルと、の間においてベクトル・ドット積を実行する下位段階が含まれる方法。
  16. 請求項１５に記載の方法であって、ドット積値の各系列を１つ以上の所定の定数と比較する段階には、
    ドット積値の各系列をほぼ０である定数と比較する下位段階が含まれる方法。
  17. 請求項９に記載の方法であって、１つ以上の直接拡散符号を含む第１信号を受信する段階には、
    Ｎが整数である場合、２・m個の別個の直接拡散符号を含む信号を受信する下位段階が含まれる方法。
  18. 請求項１７に記載の方法において、更に、
    基準ベクトルを得る段階であって、
    ２・m個の別個の差動復号ベクトルを得るために、所定数だけＮ番目の要素から離れた別個の直接拡散符号における他の要素を、別個の直接拡散符号における各Ｎ番目の要素に乗算することにより各別個の直接拡散符号を処理するステップと、
    複数の成分ベクトルを得るために、別個の定数を各別個の差動復号ベクトルに乗算するステップと、
    成分ベクトルを合計するステップと、によって得られるベクトルに等しい前記基準ベクトルを得る前記段階が含まれる方法。
  19. 請求項１８に記載の方法であって、ドット積値の各系列を１つ以上の所定の定数と比較する段階には、
    ドット積値の各系列を複数の別個の定数と比較する下位段階が含まれる方法。
  20. 請求項９に記載の方法であって、１つ以上の直接拡散符号を含む第１信号を受信する段階には、
    複素復調器出力信号を得るために、受信ＲＦ信号を同相及び直交位相復調する下位段階と、
    第１信号を得るために、複素復調器出力信号の低域フィルタ処理を行なう下位段階と、
    が含まれる方法。
  21. 請求項２０に記載の方法であって、低域フィルタ処理を行なう段階には、
    チップパルス整合フィルタによって復調器出力のフィルタ処理を行なう下位段階が含まれる方法。
  22. 請求項９に記載の方法であって、第１信号を受信する段階には、
    少なくとも約７個の要素を有する直接拡散符号を含む信号を受信する下位段階が含まれる方法。
  23. 請求項９に記載の方法であって、第１信号を受信する段階には、
    少なくとも約１５個の要素を有する直接拡散符号を含む信号を受信する下位段階が含まれる方法。
  24. 直接拡散符号分割多元接続通信システムであって、
    直接拡散符号分割多元接続送信機及び直接拡散符号分割多元接続受信機を備え、
    前記直接拡散符号分割多元接続送信機は、
    復号器入力部において、第１の値を有する第１複数ビットと、第２の値を有する第２複数ビットとを含む２進数データを受信するためのビット値復号器であって、第１復号器出力部において、各第１ビットに応じて第１直接拡散符号を選択的に出力するための前記ビット値復号器と、
    第１直接拡散符号を受信するために、また、パルス整形器出力部において第１直接拡散符号を含むベースバンド信号を出力するために、ビット値復号器に接続されたパルス整形器と、
    変調器であって、
    ベースバンド信号を受信するためにパルス整形器出力部に接続された信号入力部と、
    搬送周波数入力部と、
    ＲＦ出力部と、を含む前記変調器と、
    変調器の搬送周波数入力部に接続された供給源出力部を含む搬送周波数供給源と、
    変調器のＲＦ出力部に接続されたアンテナと、
    を含み、
    前記直接拡散符号分割多元接続受信機は、
    複素チップ値系列を含む信号を受信するためのチャンネルインターフェイスと、
    １つ以上のチップ毎差動復号系列を得るために、所定の桁数だけＮ番目から離れたチップ値系列における他のチップ値の複素共役を、チップ値系列の各Ｎ番目のチップ値に乗算するための乗算器と、
    １つ以上のチップ毎差動復号系列と１つ以上の基準ベクトルとの間においてドット積を実行するためのドット積実行器であって、１つ以上のドット積値を出力するための前記ドット積実行器と、
    １つ以上のドット積値に基づき、１つ以上の情報伝達記号を識別するための識別器と、
    を含む、直接拡散符号分割多元接続通信システム。
  25. 請求項２４に記載の直接拡散符号分割多元接続通信システムであって、前記直接拡散符号分割多元接続送信機には更に、
    増幅器であって、
    変調器に接続された信号入力部と、
    アンテナに接続された増幅信号出力部と、
    制御入力部と、を含む前記増幅器と、が含まれ、
    前記ビット値復号器には、更に、第２複数ビットに応じて増幅器を選択的にオフ状態にするために、制御入力部に接続するための第２復号器出力部が含まれる、直接拡散符号分割多元接続通信システム。
  26. 請求項２４に記載の直接拡散符号分割多元接続通信システムであって、前記ビット値復号器には、
    プロセッサであって、
    ２進数データを読み取り、
    第１の値を有するビットの読み取り時にのみ、第１直接拡散符号を選択的に出力する、
    ようにプログラムされた前記プロセッサが含まれる、直接拡散符号分割多元接続システム。
  27. 請求項２４に記載の直接拡散符号分割多元接続システムであって、前記ビット値復号器は更に、各第２ビットに応じて第２直接拡散符号を選択的に出力する、直接拡散符号分割多元接続通信システム。
  28. 請求項２７に記載の直接拡散符号分割多元接続通信システムであって、前記ビット値復号器には、
    プロセッサであって、
    ２進数データを読み取り、
    各第１ビットの読み取り時、第１直接拡散符号を選択的に出力し、また、各第２ビットの読み取り時、第２直接拡散符号を選択的に出力する、
    ようにプログラムされた前記プロセッサが含まれる、直接拡散符号分割多元接続通信システム。
  29. 直接拡散符号分割多元接続情報受信機であって、
    複素チップ値系列を含む信号を受信するためのチャンネルインターフェイスと、
    １つ以上のチップ毎差動復号系列を得るために、所定の桁数だけＮ番目から離れたチップ値系列における他のチップ値の複素共役を、チップ値系列の各Ｎ番目のチップ値に乗算するための乗算器と、
    １つ以上のチップ毎差動復号系列と１つ以上の基準ベクトルとの間においてドット積を実行するためのドット積実行器であって、１つ以上のドット積値を出力するための前記ドット積実行器と、
    １つ以上のドット積値に基づき、１つ以上の情報伝達記号を識別するための識別器と、
    が含まれる直接拡散符号分割多元接続情報受信機。
  30. 請求項２９に記載の直接拡散符号分割多元接続情報受信機であって、チャンネルインターフェイスには、
    ＲＦ信号を受信するためのアンテナと、
    ＲＦ信号を受信し複素復調信号を出力するためにアンテナに接続されたＩ／Ｑ復調器と、
    複素復調信号を受信し複素ベースバンド信号を出力するために復調器に接続された低域フィルタと、
    複素ベースバンド信号をサンプリングして複素チップ値系列を得るために低域フィルタに接続されたアナログ−デジタル変換器と、
    が含まれる直接拡散符号分割多元接続情報受信機。
  31. 請求項２９に記載の直接拡散符号分割多元接続情報受信機であって、乗算器には、
    所定の桁数だけＮ番目から離れたチップ値系列における他の複素チップ値の複素共役を複素チップ値系列における各Ｎ番目の複素チップ値に乗算するようにプログラムされたプロセッサが含まれる直接拡散符号分割多元接続情報受信機。
  32. 請求項２９に記載の直接拡散符号分割多元接続情報受信機であって、ドット積実行器には、
    １つ以上のチップ毎差動復号系列と１つ以上の基準ベクトルとの間において１つ以上のドット積を算出し、１つ以上のドット積値を出力するようにプログラムされたプロセッサが含まれる直接拡散符号分割多元接続情報受信機。
  33. 請求項２９に記載の直接拡散符号分割多元接続情報受信機であって、識別器には、
    １つ以上のドット積値を、１つ以上の情報搬送記号と関連付けされた１つ以上の定数と比較するためのコンパレータが含まれる直接拡散符号分割多元接続情報受信機。
  34. 請求項２９に記載の直接拡散符号分割多元接続情報受信機であって、ドット積実行器には、
    １つ以上のチップ毎差動復号系列と、第２情報記号に関連付けされた第２擬似雑音系列にベクトル的に加算される第１情報記号に関連付けされた第１擬似雑音系列を含む基準ベクトルと、の間においてドット積を実行し、また、１つ以上のドット積値を出力するためのドット積実行器が含まれる直接拡散符号分割多元接続情報受信機。
  35. 請求項２９に記載の直接拡散符号分割多元接続情報受信機であって、
    ドット積実行器には、１つ以上のチップ毎差動復号系列と単一基準ベクトルとの間においてドット積を実行し、また、１つ以上のドット積値を出力するためのドット積実行器が含まれ、
    識別器には、１つ以上の各ドット積値を閾値と比較して、ドット積値が閾値を越える場合、第１ビット値を出力するためのコンパレータが含まれる直接拡散符号分割多元接続情報受信機。
  36. 請求項２９に記載の直接拡散符号分割多元接続情報受信機であって、乗算器には、
    １つ以上のチップ毎差動復号系列を得るために、チップ値系列において隣接するチップ値の複素共役をチップ値系列の各チップ値に乗算するための乗算器が含まれる直接拡散符号分割多元接続情報受信機。
  37. 直接拡散符号分割多元接続通信システムにおいて、
    送信機であって、
    復号器入力部において、第１の値を有する第１複数ビットと、第２の値を有する第２複数ビットと、を含む２進数データを受信するための、また、復号器の出力部において、第１ビットパターンに応じて複数の要素を含む第１直接拡散符号を選択的に出力するための復号器と、
    第１直接拡散符号を含む信号を送信するための第１チャンネルインターフェイスと、
    を含む通信装置を備えた前記送信機と、
    受信機であって、
    第１直接拡散符号を含む信号を受信するための第２チャンネルインターフェイスと、
    複素チップ値の第１系列を得るために信号をサンプリングするためのサンプラと、
    １つ以上のチップ毎差動復号系列を得るために、所定桁数だけＮ番目から離れた第１チップ値系列における第２チップ値の複素共役を第１チップ値系列における各Ｎ番目のチップ値に乗算するための乗算器と、
    １つ以上のチップ毎差動復号系列と１つ以上の基準ベクトルとの間においてドット積を実行し、また、１つ以上のドット積値を出力するためのドット積実行器と、
    １つ以上のドット積値に基づき１つ以上の情報伝達記号を識別するための識別器と、
    を含む通信装置を備えた前記受信機と、
    が含まれる直接拡散符号分割多元接続通信システム。
  38. 請求項３７に記載の直接拡散符号分割多元接続通信システムであって、
    第１チャンネルインターフェイスには、
    第１入力部において第１直接拡散符号を受信し、第１直接拡散符号を含むベースバンド信号を出力するためのパルス整形器と、
    変調器であって、
    ベースバンド信号を受信するために、パルス整形器に接続された信号入力部と、
    搬送周波数入力部と、
    ＲＦ出力部と、
    を含む前記変調器と、
    変調器の搬送周波数入力部に接続された搬送周波数供給源と、
    変調器のＲＦ出力部及び増幅器出力部に接続された入力部を備えた増幅器と、
    増幅器出力部に接続されたアンテナと、
    が含まれる直接拡散符号分割多元接続通信システム。
  39. 請求項３７に記載の直接拡散符号分割多元接続通信システムであって、
    復号器は、復号器入力部において、第１の値を有する第１複数ビットと、第２の値を有する第２複数ビットと、を含む２進数データを受信し、第１ビットパターンに応じて第１直接拡散符号を選択的に出力し、又、第２ビットパターンに応じて第２直接拡散符号を選択的に出力するように構成されている直接拡散符号分割多元接続通信システム。
  40. 直接拡散符号分割多元接続送受信機を動作させるためのプログラム命令を有するコンピュータ読み取り可能記録媒体であって、
    第１の値を有する第１複数ビットと、第２の値を有する第２複数ビットと、を含むビット系列を読み取るためのプログラム命令と、
    各第１ビットに応じて第１直接拡散符号を選択的に送信するためのプログラム命令と、
    複素チップ値系列を読み取るためのプログラム命令と、
    差動復号系列を得るために、所定の桁数だけＮ番目の複素チップ値から離れた系列における他の複素チップ値の複素共役を、系列における各Ｎ番目の複素チップ値に乗算するためのプログラム命令と、
    ドット積値を得るために、差動復号系列から選択された複数のビット長下位系列と、基準ベクトルとの間においてドット積を実行するためのプログラム命令と、
    各ドット積値系列を、１つ以上の所定の定数と比較するためのプログラム命令と、
    が含まれるコンピュータ読み取り可能記録媒体。
  41. 請求項４０に記載のコンピュータ読み取り可能記録媒体であって、更に、
    各第２ビットに応じて無線周波数送信を選択的に中断するためのプログラム命令が含まれるコンピュータ読み取り可能記録媒体。
  42. 直接拡散符号分割多元接続受信機を動作させるためのプログラム命令を有するコンピュータ読み取り可能記録媒体であって、
    複素チップ値系列を読み取るためのプログラム命令と、
    差動復号系列を得るために、所定の桁数だけＮ番目の複素チップ値から離れた系列における他の複素チップ値の複素共役を、系列における各Ｎ番目の複素チップ値に乗算するためのプログラム命令と、
    ドット積値を得るために、差動復号系列から選択された複数のビット長下位系列と、基準ベクトルとの間においてドット積を実行するためのプログラム命令と、
    各ドット積値系列を、１つ以上の所定の定数と比較するためのプログラム命令と、
    が含まれるコンピュータ読み取り可能記録媒体。
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