JP4285901B2 - 複数の搬送波システムでデータを送信するための方法および装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、多重搬送波システム中でデータを送信する方法および装置に関する。本発明はスペクトル拡散通信システムにおいて、システムスループットを最大にし、信号を複数の搬送波にダイナミックにマルチプレクスすることにより信号のダイバーシティを増加させるのに使用してもよい。
【0002】
【従来の技術】
単一のCDMAチャネルの最大データレートよりも高いレートでデータを送信できることが望ましい。(合衆国でセルラ通信に対して標準化されているような)従来のCDMAチャネルは、1.2288MHzにおける64ビットウォルシュ拡散関数を使用して、毎秒9.6ビットの最大レートでデジタルデータを搬送することができる。
【0003】
この問題に対する多くの解決方法が提案されてきた。1つの解決方法は、複数のチャネルをユーザに割当、これらのユーザが利用可能な複数のチャネルでパラレルにデータを送受信できるようにするものである。1人のユーザによる使用のために複数のCDMAチャネルを提供する2つの方法は、1997年4月28日に出願され、“統計的多重化を使用して通信システムに可変レートデータを提供する方法および装置”と題する留保中の米国特許出願第08/431,180号および1997年4月16日に出願され、“非直交オーバーフローチャネルを使用して通信システムに可変レートデータを提供する方法および装置”と題する米国特許出願第08/838240号において説明されており、両特許出願は本発明の譲受人に譲渡され、参照によりここに組み込まれている。さらに、周波数で相互に分離されている複数のスペクトル拡散チャネルに対してデータを送信することにより周波数ダイバーシティを得ることができる。複数のCDMAチャネルに対してデータを冗長的に送信する方法および装置は、“高容量スペクトル拡散チャネル”と題する米国特許第5,166,951号において説明されており、この特許は参照によりここに組み込まれている。
【0004】
符号分割多元接続(CDMA)変調の使用は、多数のシステムユーザが存在している通信を促進するいくつかある技術の内の1つである。時分割多元接続(TDMA)、周波数分割多元接続(FDMA)、振幅圧縮単一側波帯(ACSSB)のようなAM変調方式のような他の多元接続通信システム技術も知られている。しかしながら、CDMAは多元接続通信システムに対するこれら他の技術よりも顕著な利点を持っている。
【0005】
多元接続通信システムにおいてCDMA技術を使用するものは、本発明の譲受人に譲受され、ここに参照として組込まれている、“衛星または地上中継器を使用するスペクトル拡散多元接続通信システム”と題する米国特許第4,901,307号に開示されている。多元接続通信システムにおいてCDMA技術を使用するものは、本発明の譲受人に譲受され、ここに参照として組込まれている、“CDMAセルラ電話システムにおいて信号波形を発生させるためのシステムおよび方法”と題する米国特許第5,103,459号にさらに開示されている。符号分割多元接続通信システムは、“デュアルモードワイドバンドスペクトル拡散セルラシステムに対する移動局−基地局の互換性標準規格”と題する通信工業協会暫定標準規格IS−95において標準化されており、この規格は参照によりここに組み込まれている。
【0006】
広帯域信号であるその固有の性質により、CDMA波形は広い帯域幅に対して信号エネルギを拡散することで周波数ダイバーシティの形態を提供する。したがって、周波数選択性フェーディングはCDMA信号帯域幅のわずかな部分にしか影響を与えない。フォワード/リバースリンクにおける空間またはパスダイバーシティは、2以上のアンテナ、セルセクタまたはセルサイトを介する移動体ユーザへのまたは移動体ユーザからの同時性リンクを通る複数の信号パスを提供することにより得られる。さらにパスダイバーシティは、スペクトラム拡散処理を通してマルチパス環境を活用し、異なる伝播遅延を持って到着する信号を個々に受信して処理できるようにすることにより得ることができる。パスダイバーシティの例は、共に本発明の譲受人に譲受され、ここに参照として組込まれている、“CDMAセルラ電話システムの通信においてソフトハンドオフを提供する方法およびシステム”と題する米国特許第5,101,501号、および“CDMAセルラ電話システムにおけるダイバーシティ受信機”と題する米国特許第5,109,390号に示されている。
【0007】
図1は多重搬送波の符号分割多元接続(CDMA)システムに対する送信方式を示しており、各搬送波が送信データの固定された部分を伝えている。情報ビットの可変レートフレームはエンコーダ2に提供され、エンコーダ2は畳み込みエンコーディングフォーマットにしたがってビットをエンコードする。エンコードされたシンボルはシンボル反復手段4に提供される。シンボル反復手段4はエンコードシンボルを反復して、情報ビットのレートに関係なく、シンボル反復手段4の中から固定レートのシンボルを提供する。
【0008】
反復シンボルはブロックインターリーバ6に提供され、このブロックインターリーバ6はシーケンスを再構成し、このシーケンスにおいてシンボルが送信される。インターリーブプロセスは、フォワードエラー訂正に結合され、時間ダイバーシティを提供し、これはバーストエラーがある場合に、送信信号の受信および再生に役立つ。インターリーブシンボルはデータスクランブラ12に提供される。データスクランブラ12は、疑似雑音(PN)シーケンスにしたがって、各インターリーブシンボルを+1または−1により乗算する。疑似雑音シーケンスは、チップレートでロングコード発生器8により発生されたロングPNシーケンスをデシメータ10を通して送ることにより提供され、デシメータ10は、インターリーブされたシンボルストリームのレートでロングコードシーケンスのチップのサブセットを選択的に提供する。
【0009】
データスクランブラ12からのデータはデマルチプレクサ(DEMUX)14に提供される。デマルチプレクサ14はデータストリームを3つの等しいサブストリームに分割する。第1のサブストリームは送信サブシステム15aに提供され、第2のサブストリームは送信サブシステム15bに提供され、第3のサブストリームは送信サブシステム15cに提供される。サブフレームはシリアルパラレル変換器(バイナリから4レベルへ)16a−16cに提供される。シリアルパラレル変換器16a−16cの出力は、QPSK変調フォーマットで送信されるべき4つで1組のシンボル(2ビット/シンボル)である。
【0010】
シリアルパラレル変換器16a−16cからの信号はウォルシュコーダ18a−18cに提供される。ウォルシュコーダ18a−18cでは、各変換器16a−16cからの信号は、±1の値からなるウォルシュシーケンスにより乗算される。ウォルシュコード化データはQPSK拡散器20a−20cに提供され、このQPSK拡散器20a−20cは2つのショートPNシーケンスにしたがってデータを拡散する。ショートPNシーケンス拡散信号は増幅器22a−22cに提供され、この増幅器22a−22cは利得係数にしたがって信号を増幅する。
【0011】
先に説明したシステムには複数の欠点がある。第1に、データが各搬送波上に等しいサブストリームで提供されることから、利用可能なニューメロロジーは、3の係数により均等に分割される複数のコードシンボルを持つフレームに制限される。以下の表1は、図1に示されている送信システムを使用して利用することができる、制限された数の可能性あるレートセットを示している。
表1
【表1】
【0012】
表1に示されているように、シンボルは均等に3つの搬送波に分配されることから、総データレートは利用可能な最小電力を持つあるいは最高のSNRを必要とする搬送波により制限される。すなわち、総データレートは“最低”リンクのデータレートの3倍に等しい(ここで最低は最高のSNRを必要とするものか、あるいは利用可能な最小電力を持つものを意味する)。これはシステムのスループットを減少させる。その理由は最低のリンクレートは常に3つすべての搬送波に対して共通のレートとして選択されるからである。これは2つのより良いリンクにおいてチャネルリソースの利用率が低下することなる。
【0013】
第2に、周波数依存性フェーディングは周波数の1つに大きな影響を与えるが、残りの周波数に対しては制限された影響しか与えない。この構成は柔軟性がなく、これは悪いチャネルの影響を減少させる方法でフレーム送信を提供することができない。第3に、周波数依存性フェーディングのために、フェーディングは一般的に、常に各フレームのシンボルの同じグループに影響を与える。第4に、音声送信システム上にこの構成が重ね合わされると、各フレームにおける可変音声アクティビィティがある場合に、フレーム毎のベースで異なる周波数上に課される負荷をバランスさせる良い方法が存在しない。これは総システムスループットの損失となる。第5に、3つの周波数チャネルしか持たないシステムに対して、先に説明した構成をとると、音声とデータを分離して、1つの周波数または1組の周波数上にデータを、そして異なる周波数または1組の周波数上に音声を提供する方法がない。これは、先に言及したようにシステムのスループットの損失となる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、ニューメロロジーおよび負荷バランスにおけるより大きな柔軟性、サポートされるデータレートにおけるより良い解決方法を提供し、そして周波数選択性フェーディングおよび不均一な負荷が存在する場合に優れた性能を提供する、改良された多重搬送波CDMA通信システムに対する必要性がある
【課題を解決するための手段】
1つの観点では、本発明は、それぞれデータレートより低い容量を持つ複数のチャネルにおいてデータレートでデータを送信する送信機を提供し、この送信機は、複数のチャネルのそれぞれの容量を決定し、決定された容量に基づいて各チャネルに対するデータレートを選択するコントローラと、コントローラに応答し、それぞれが複数のチャネルのそれぞれ1つと関係し、チャネル中で送信するために、エンコードされたデータをチャネルに特有なコードでスクランブルする複数の送信サブシステムと、コントローラに応答し、コントローラによりチャネルに対して選択されたデータレートから得られたデマルチプレクスレートにおいて、エンコードされたデータをデマルチプレクスして複数の送信サブシステムに入れる可変デマルチプレクサとを具備する。
【0015】
他の観点において、本発明は受信機を提供し、この受信機は、共に共通の起源からのデータを表すスクランブルされたエンコードシンボルをそれぞれ規定する各信号を複数のチャネルで同時受信する受信回路と、各チャネルの信号に対するシンボルレートを決定するコントローラと、コントローラに応答し、それぞれが複数のチャネルのそれぞれ1つと関係し、チャネルに特有なコードでエンコードシンボルをデスクランブルしてデータをエンコードシンボルから抽出できるようにする複数の受信サブシステムと、コントローラに応答し、コントローラによりチャネルに対して決定されたシンボルレートから得られたマルチプレクスレートで、複数の受信システムからのデータをマルチプレクスして出力にする可変マルチプレクサとを具備する。
【0016】
他の観点では、本発明はワイヤレス送信機を提供し、このワイヤレス送信機は、1組の情報ビットを受け取り、情報ビットをエンコードして1組のコードシンボルを提供するエンコーダと、コードシンボルを受け取り、コードシンボルのサブセットを第1の搬送波周波数に提供し、残りのシンボルを少なくとも1つの付加的な搬送波周波数に提供する送信サブシステムとを具備する。
【0017】
本発明はまた、それぞれデータレートより低い容量を持つ複数のチャネルにおいてデータレートでデータを送信する方法を提供し、この方法は、複数のチャネルのそれぞれの容量を決定し、決定された容量に基づいて各チャネルに対するデータレートを選択し、チャネル中で送信するために、エンコードされたデータをチャネルに特有なコードでスクランブルし、コントローラによりチャネルに対して選択されたデータレートから得られたデマルチプレクスレートにおいて、エンコードされたデータをデマルチプレクスして複数のチャネルに入れることを含む。
【0018】
本発明はさらにデータを受信する方法を提供し、この方法は、共に共通の起源からのデータを表すスクランブルされたエンコードシンボルをそれぞれ規定する各信号を複数のチャネルで同時受信し、各チャネルの信号に対するシンボルレートを決定し、チャネルに特有なコードで各チャネル中のエンコードシンボルをデスクランブルしてデータをエンコードシンボルから抽出できるようにし、チャネルに対して決定されたシンボルレートから得られたマルチプレクスレートで、複数のチャネルからのデスクランブルデータをマルチプレクスすることを含む。
【0019】
チャネルリソースをより良く利用するために、チャネル状態および各チャネル上で利用可能な電力にしたがって、各搬送波上で異なるデータレートを送信できることが必要である。これを行う1つの方法は、各搬送波における逆マルチプレクス処理の比を変更することによるものである。比1:1:1でシンボルを分配する代わりに、各搬送波上の結果的なシンボルレートが何らかのウォルシュ関数レートの因数である限り、異なる反復方式とともにさらに任意の比を使用することができる。ウォルシュ関数レートは、1から16384のウォルシュ関数長に対して、1228800、614400、307200、…、75とすることができる。
【0020】
ウォルシュ関数長が与えられると、シンボルレートがウォルシュ関数レートよりも低い場合、シンボルの反復を使用してレートを“一致”させる。反復係数は任意の数、整数、分数とすることができる。反復が存在する場合には、総送信電力を比例的に減少させて、コードシンボルエネルギを一定に保てることは当業者に理解できるであろう。ウォルシュ関数長は、コードチャネルを節約する必要があるか否かに基づいて、3つの搬送波上で同じであっても、あるいは同じではなくてもよい。例えば、3つのチャネル上のサポート可能なコードシンボルレートは、(レート1/2コーディングに対して、これらはそれぞれ76.8kbps、15.36kbpsおよび51.2kbpsに対応し、総データレートは143.36kbpsである)153600sps、30720spsおよび102400spsであり、逆マルチプレクス比は15:3:10になる。
【0021】
(153.6KspsのQPSKシンボルレートを持つQPSK変調を仮定して)長さ8のウォルシュ関数を3つすべてのチャネルに対して使用する場合には、各コードシンボルは3つのチャネル上でそれぞれ2回、10回および3回送信される。反復シンボルをさらにインターリーブする場合に、付加的な時間ダイバーシティを得ることができる。代替実施形態では、異なるウォルシュ関数長を使用する。例えば、それぞれ16、16および8の上記の例において3つのチャネルに対するウォルシュ関数を使用することができ、各コードシンボルは第1のチャネル上で1回、第2のチャネル上で5回、第3のチャネル上で3回送信される。
【0022】
先のアプローチはエンコーダに影響を与えない。その理由は、とにかく最高のデータレートを取り扱うことができなければならないからである。エンコーダ入力におけるデータオクテットの数が変更されることがすべてである。しかしながら、このアプローチはインターリーバの構成に影響を持つ。その理由は、3つのチャネル上のデータレートのすべての組み合わせが許容される場合に、このインターリーバは(シンボル数に関して)多くの可能性あるサイズを持つからである。この問題を軽減する先のアプローチに対する1つの代替アプローチは、エンコーダからのコードシンボルを3つの搬送波に直接逆マルチプレクスして、各チャネル上に反復コードシンボルのインターリーブを独立して実行することである。これはニューメロロジーを簡単にし、各チャネル上の可能性あるインターリーブサイズの数を減少させる。
【0023】
【発明の実施の形態】
図2を参照すると、これは本発明を実現する送信システムを示しているブロック図であり、実行される第1の動作は、各搬送波でサポートすることができるデータ量を決定することである。これらの搬送波のうちの3つが図2に示されているが、本発明が任意の数の搬送波に容易に拡張できることを当業者は認識するであろう。制御プロセッサ50は、各搬送波上の負荷、基地局に送信するためにキューに入れられたデータ量、および基地局に送信される情報の優先度のような1組の要因に基づいて、各搬送波上でのデータ送信レートを決定する。
【0024】
各搬送波上で送信されるデータレートを選択した後に、制御プロセッサ50は選択されたデータレートでデータを送信することができる変調フォーマットを選択する。例示的な実施形態では、異なる長さのウォルシュシーケンスを使用し、送信されるデータのレートに依存してデータを変調する。送信されるデータのレートに依存してデータを変調するために選択された異なる長さのウォルシュシーケンスを使用することは、1996年5月28日に出願され、“高レートデータワイヤレス通信システム”と題する留保中の米国特許出願第08/654,443号に詳細に説明されており、この米国出願は本発明の譲受人に譲渡され、参照によりここに組み込まれている。代替実施形態では、高レートデータは、先に言及した特許出願第08/431,180号および第08/838,240号に説明されているようなCDMAチャネルを束にすることによりサポートすることができる。
【0025】
各搬送波上でサポートされるレートがいったん選択されると、制御プロセッサ50は逆マルチプレクス比を計算し、この逆マルチプレクス比は各搬送波上で伝えられる各送信の量を決定する。例えば、3つのチャネル上でサポート可能なコードシンボルレートが、153600sps、30720spsおよび102400sps(1/2コーディングに対して、これらは76.8kbps、15.36kbpsおよび51.2kbpsにそれぞれ対応し、総データレートは143.36kbpsである)である場合には、逆マルチプレクス比は15:3:10となる。
【0026】
例示的な実施形態では、情報ビットのフレームはフレームフォーマッタ52に提供される。例示的な実施形態では、フォーマッタ52は1組の巡回冗長検査(CRC)ビットを発生して、これをフレームに適用する。さらに、フォーマッタ52は予め定められた組のテールビットを付加する。フレームフォーマッタの構成および設計は技術的によく知られており、典型的なフレームフォーマッタの例は、“エラーを含む送信チャネルをマスクするためにボコーダデータをアライメントするための方法およびシステム”と題する米国特許第5,600,754号に詳細に説明されており、これは本発明の譲受人に譲渡され、参照によりここに組み込まれている。
【0027】
フォーマットされたデータはエンコーダ54に提供される。例示的な実施形態では、エンコーダ54は畳み込みエンコーダであるが、本発明は他のエンコーディング形態に拡張することができる。制御プロセッサ50からの信号は、エンコーダ54に対して、この送信サイクルでエンコードされるべきビット数を示す。例示的な実施形態では、エンコーダ54は束縛長9を持つレート1/4畳み込みエンコーダである。本発明により提供される付加的な柔軟性により、本質的に任意のエンコーディングフォーマットを使用することができることに留意すべきである。
【0028】
エンコーダ54からのエンコードされたシンボルは可変比デマルチプレクサ56に提供される。可変比デマルチプレクサ56は、制御プロセッサ50により提供されるシンボル出力信号に基づいて、エンコードシンボルを1組の出力に提供する。例示的な実施形態では、3つの搬送波周波数があり、制御プロセッサ50は3つの各出力に提供されるべきエンコードシンボルの数を示す信号を提供する。当業者が理解するように、本発明は任意の数の周波数に容易に拡張できる。
【0029】
可変比デマルチプレクサ56の各出力に提供されるエンコードシンボルは、対応するシンボル反復手段58a−58cに提供される。シンボル反復手段58a−58cはエンコードシンボルの反復されたバージョンを発生させるので、結果的なシンボルレートはその搬送波上でサポートされるデータのレートと一致し、特にその搬送波上で使用されるウォルシュ関数レートと一致する。反復発生器58a−58cの構成は技術的に知られており、このような例は“可変応答フィルタ”と題する米国特許第5,629,955号に詳細に説明されており、この特許は本発明の譲受人に譲渡され、参照によりここに組み込まれている。制御プロセッサ50は独立した信号を各反復発生器58a−58cに提供し、この信号は各搬送波上のシンボルのレートを示すか、代わりに各搬送波上にもたらされるべき反復量を示している。制御プロセッサ50からの信号に応答して、シンボル反復手段58a−58cは、指定されたシンボルレートを提供するのに必要な数の反復シンボルを発生させる。好ましい実施形態では、反復数は、すべてのシンボルが同じ回数だけ反復されるような整数に限定されないことに留意すべきである。非整数反復を提供する方法は、1997年3月26日に出願され、“スペクトル拡散通信システムで高速データを送信するための方法および装置”と題する米国特許出願第08/886,815号に詳細に説明されており、この特許出願は本発明の譲受人に譲渡されており、参照によりここに組み込まれている。
【0030】
反復発生器58a−58cからのシンボルは対応する1つのインターリーバ60a−60cに提供され、インターリーバ60a−60cは予め定められたインターリーバフォーマットにしたがって反復シンボルを再順序付けする。制御プロセッサ50はインターリーブフォーマット信号を各インターリーバ60a−60cに提供し、この信号は予め定められた組のインターリーブフォーマットの1つを示している。例示的な実施形態では、インターリーブフォーマットは予め定められた組のビット逆インターリーブフォーマットから選択される。
【0031】
インターリーバ60a−60cからの再順序付けされたシンボルは、データスクランブラ62a−62cに提供される。各データスクランブラ62a−62cは、疑似雑音(PN)シーケンスにしたがってデータの符号を変化させる。各PNシーケンスは、チップレートにおけるロングコードまたはPN発生器82により発生されたロングPNコードをデシメータ84a−84cに通すことにより提供される。デシメータ84a−84cは、PN発生器82により提供されるものよりも高くないレートでPNシーケンスを提供するために、いくつかの拡散シンボルを選択的に提供する。各搬送波上のシンボルレートは相互に異なっていることから、デシメータ84a−84cのデシメーションレートは異なっていてもよい。デシメータ84a−84cはサンプルおよびホールド回路であり、PN発生器82からのPNシーケンスをサンプルして、予め定められた期間に対してその値を出力し続ける。PN発生器82およびデシメータ84a−84cの構成は技術的によく知られており、先に言及した米国特許第5,103,459号に詳細に説明されている。データスクランブラ62a−62cは、インターリーバ60a−60cからのバイナリシンボルを、デシメータ84a−84cからのデシメートされた疑似雑音バイナリシーケンスと排他的論理和する。
【0032】
バイナリスクランブルシンボルシーケンスはシリアルパラレル変換器(バイナリから4レベルへ)64a−64cに提供される。変換器64a−64cに提供される2つのバイナリシンボルは、値(±1、±1)を持つ4つ1組の配置にマッピングされる。配置の値は変換器64a−64cから2つの出力に提供される。変換器64a−64cからのシンボルストリームは別々にウォルシュ拡散器66a−66cに提供される。
【0033】
符号分割多元接続通信システムに高速データを提供する多くの方法が存在する。好ましい実施形態では、ウォルシュシーケンスの長さは、変調されるデータのレートにしたがって変化される。より短いウォルシュシーケンスが使用して高速データを変調し、より長いウォルシュシーケンスを使用してより低いレートのデータを変調する。例えば、64ビットウォルシュシーケンスを使用して19.2Kspsでデータを送信することができる。しかしながら、32ビットウォルシュシーケンスを使用して38.4Kspsでデータを変調することができる。
【0034】
可変長ウォルシュシーケンス変調を説明しているシステムは、1997年1月15日に出願され、“CDMA通信システム用の高データレート補助チャネル”と題する留保中の米国特許出願第08/724,281号に詳細に説明されており、この特許出願は参照によりここに組み込まれている。データを変調するために使用されるウォルシュシーケンスの長さは、送信されるデータのレートに基づく。図4は、従来のIS−95CDMAシステムにおけるウォルシュ関数を示している。
【0035】
本発明の好ましい実施形態では、高レートデータに対して割り当てられたウォルシュチャネルの数は任意の数2Nとすることができ、ここでN={2,3,4,5,6}である。ウォルシュコーダ66a−66cにより使用されるウォルシュコードは、IS−95ウォルシュコードで使用される64シンボルではない、64/2Nシンボル長である。64シンボルウォルシュコードを持つ他のコードチャネルに直交する高レートチャネルのために、64シンボルウォルシュを持つ可能性ある64の4位相チャネルのうちの2Nが使用から除かれる。表2は、N個の各値に対する可能性あるウォルシュコードと対応する組の割り当てられた64シンボルウォルシュコードのリストを提供している。
表2
【表2】
【0036】
+と−は正または負の整数値を示しており、好ましい整数は1である。明らかなように、各ウォルシュコード中のウォルシュシンボルの数はNが変化するにしたがって変化し、すべての例において、IS−95ウォルシュチャネルコード中のシンボル数よりも少ない。ウォルシュコードの長さに関わらず、本発明の説明している実施形態では、シンボルは1.2288メガチップ/秒(Mcps)のレートで利用される。したがって、より短い長さのウォルシュコードはさらに頻繁に反復される。制御プロセッサ50は、データを拡散するのに使用されるウォルシュシーケンスを示す信号をウォルシュコーディング素子66a−66cに提供する。
【0037】
CDMA通信システム中で高レートデータを送信する代替方法には、チャネルバンドリング技術として一般的に呼ばれている方法が含まれる。本発明は、CDMA通信システムで高速データを提供するチャネルバンドリング方法にも等しく適用可能である。チャネルバンドリングされたデータを提供する1つの方法は、信号ユーザにより使用するために複数のウォルシュチャネルを提供することである。この方法は、先に言及した米国特許出願第08/739,482号に詳細に説明されている。代わりのチャネルバンドリング方法は、留保中の米国特許出願第08/838,240号に詳細に説明されているように、ユーザが1つのウォルシュコードチャネルを使用するが、異なるスクランブル信号を使用することにより他のものと信号を異ならせることである。
【0038】
ウォルシュ拡散データはPN拡散器68a−68cに提供され、このPN拡散器68a−68cは、ショートPNシーケンス拡散を出力信号に適用する。例示的な実施形態では、PN拡散は、先に言及した留保中の米国特許出願第08/784,281号に詳細に説明されているような複素乗算により実行される。データチャネルDIおよびDQは、それぞれ第1の実数項および虚数項として、またそれぞれ第2の実数項および虚数項として、拡散コードPNIおよびPNQと複素乗算され、同位相(すなわち実数)項XIおよび直角位相(すなわち虚数)項XQを生成する。拡散コードPNIおよびPNQは、拡散コード発生器67および69により発生される。拡散コードPNIおよびPNQは、1.2288Mcpsで利用される。等式(1)は実行される複素乗算を示している。
(XI+jXQ)=(DI+jDQ)(PNI+jPNQ) (1)
【0039】
同位相項XIはローパスフィルタ処理されて(示されていない)1.2288MHzの帯域幅にされ、同位相搬送波COS(ωct)と乗算されてアップコンバートされる。同様に、直角位相項XQもローパスフィルタ処理されて(示されていない)1.2288MHzの帯域幅にされ、直角位相搬送波SIN(ωct)と乗算されてアップコンバートされる。アップコンバートされたXIおよびXQ項は合計されて、フォワードリンク信号s(t)が生成される。複素乗算により、直角位相チャネルセットが同位相チャネルセットに対して直交したままとすることができ、したがって、完全な受信機位相再生で、同じパスに対して送信される他のチャネルに対して付加的な干渉を加えることなく、直角位相チャネルセットを提供することができる。
【0040】
PN拡散データはフィルタ70a−70cに提供され、このフィルタ70a−70cは、送信のために信号をスペクトル的に成形する。フィルタされた信号は利得乗算器72a−72cに提供される。この利得乗算器72a−72cは各搬送波に対して信号を増幅する。利得係数は制御プロセッサ50により利得素子72a−72cに提供される。例示的な実施形態では、制御プロセッサ50は、チャネル条件および搬送波上で送信されるべき情報データのレートにしたがって各搬送波に対する利得係数を選択する。当業者に知られているように、反復して送信されるデータは、反復なしのデータよりもより低いシンボルエネルギで送信することができる。
【0041】
増幅された信号はオプション的なスイッチ74に提供される。このスイッチ74はデータ信号を異なる搬送波にホッピングするチャネルの付加的な柔軟性を提供する。典型的に、スイッチ74は、信号を送信するのに実際に使用される搬送波数が可能性ある搬送波の総数(この例では3)よりも少ない場合のみ使用される。
【0042】
データはスイッチ74により搬送波変調器76a−76cに送られる。各搬送波変調器76a−76cはデータを異なる予め定められた周波数にアップコンバートする。アップコンバートされた信号は送信機78に提供され、ここで信号は他の同様に処理された信号と合成され、フィルタ処理され、アンテナ80を通して送信するために増幅される。例示的な実施形態では、各信号が送信される増幅周波数は経時的に変化する。これは、送信信号に対して付加的な周波数ダイバーシティを提供する。例えば、搬送波変調器76aを通して現在送信されている信号は予め定められた時間間隔でスイッチングされるので、搬送波変調器76bまたは76cを通して異なる周波数で送信される。制御プロセッサ50からの信号にしたがって、スイッチ74は利得乗算器72a−72cからの増幅された入力信号を適切な搬送波変調器76a−76cに向ける。
【0043】
図3に移ると、本発明を実現している受信システムが示されている。アンテナ100で受信された信号は受信機(RCVR)102に送られ、この受信機102はスイッチ104に信号を提供する前に信号を増幅し、フィルタ処理する。データはスイッチ104を通して適切な搬送波復調器106a−106cに提供される。受信機構造は3つの周波数上で送信される信号の受信に対して説明しているが、本発明は相互に連続しているあるいは連続していない任意の数の周波数に容易に拡張できることは当業者に理解できるであろう。
【0044】
データが送信される搬送波が回転またはホップされて付加的な周波数ダイバーシティが提供される場合に、スイッチ104は制御プロセッサ125からの制御信号に応答して、受信信号を選択された搬送波復調器106a−106cに提供する。搬送波周波数がホップまたは回転されない場合には、スイッチ104は不必要である。各搬送波復調器106a−106cは、異なるダウンコンバート周波数を使用して、受信信号をベースバンドに1/4位相シフトキーイング(QPSK)して、独立したIおよびQベースバンド信号を提供する。
【0045】
各搬送波復調器106a−106cからのダウンコンバートされた信号は、対応するPN逆拡散器108a−108cに提供され、このPN逆拡散器108a−108cはダウンコンバートされたデータからショートコード拡散を取り除く。IおよびQ信号は、1対のショートPNコードとの複素乗算により逆拡散される。PN逆拡散データはウォルシュ復調器110a−110cに提供され、このウォルシュ復調器110a−110cは割り当てられたコードチャネルシーケンスにしたがってデータをアンカバーする。例示的な実施形態では、CDMA信号の発生および受信にウォルシュ関数を使用するが、他の形態のコードチャネル発生も等しく適用可能である。制御プロセッサ125は、データをアンカバーするのに使用されるウォルシュシーケンスを示す信号をウォルシュ復調器110a−110cに提供する。
【0046】
ウォルシュ逆拡散されたシンボルはパラレルシリアル変換器(4レベルからバイナリへ)112a−112cに提供され、このパラレルシリアル変換器112a−112cは2次元信号を1次元信号にマッピングする。シンボルはデスクランブラ114a−114cに提供される。デスクランブラ114a−114cは、図2においてデータをスクランブルするのに使用したデシメートロングコードシーケンスに関して説明したように発生させた、デシメートロングコードシーケンスにしたがってデータをデスクランブルする。
【0047】
デスクランブルデータはデインターリーバ(DE−INT)116a−116cに提供される。デインターリーバ116a−116cは、制御プロセッサ125により提供される選択されたデインターリーバフォーマットにしたがってシンボルを再順序付けする。例示的な実施形態では、制御プロセッサ125はデインターリーバのサイズとデインターリーブ方式を示す信号を各デインターリーバ116a−116cに提供する。例示的な実施形態では、デインターリーブ方式は予め定められた組のビット逆デインターリーブ方式から選択される。
【0048】
デインターリーブされたシンボルはシンボル合成器118a−118cに提供され、このシンボル合成器118a−118cはこれらの反復的に送信されたシンボルをコヒーレントに合成する。合成されたシンボル(軟判定)は可変比乗算器120に提供され、この可変比乗算器120はデータストリームを再アセンブルし、再アセンブルされたデータストリームをデコーダ122に提供する。例示的な実施形態では、デコーダ122は最尤デコーダであり、その構成は技術的によく知られている。例示的な実施形態では、デコーダ122は(示されていない)バッファを備え、このバッファはデコーディングプロセスを始める前に、全フレームのデータが提供されるまで待つ。デコードされたフレームはCRC検査手段124に提供され、このCRC検査手段124は、CRCビットが一致したか否かを決定し、一致した場合には、デコードされたフレームをユーザに提供し、そうでなければ消去が宣言される。
【0049】
好ましい実施形態に言及することにより本発明を説明したが、この実施形態は例示的なものに過ぎず、適切な知識および技能を持つ者に生じるような修正および変形は、特許請求の範囲およびその均等物に記載されているような本発明の精神および範囲を逸脱することなくなし得ることがよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、固定されたレートおよび搬送波を持つ多重周波数CDMA通信システムを図示しているブロック図である。
【図2】 図2は、本発明を実現している送信システムを図示しているブロック図である。
【図3】 図3は、本発明を実現している受信システムを図示しているブロック図である。
【図4】 図4は、従来のIS−95CDMA通信システム中のコードチャネルウォルシュシンボルの表である。
Claims (11)
- 1組の情報ビットをエンコードして1組のコードシンボルをデータレートで提供するエンコーダと、
それぞれ第1および第2のコードシンボルレートフォーマットにしたがって第1および第2のコードシンボルサブセットをそれぞれ変調する第1および第2の変調器に対して、それぞれ異なるコードシンボルレートを有する第1および第2のコードシンボルサブセットで前記1組のコードシンボルを提供し、前記データレートは前記異なるコードシンボルレートの合成されたレートに等しく、前記異なるコードシンボルレートは1以外の数に等しい比を有し、変調された第1のコードシンボルサブセットと変調された第2のコードシンボルサブセットとを提供するデマルチプレクサと、
第1の搬送波周波数における前記変調された第1のコードシンボルサブセットと第2の搬送波周波数における前記変調された第2のコードシンボルサブセットとのための送信サブシステムとを具備し、
前記第1および第2の変調器は、それぞれ前記各コードシンボルレートにしたがって前記第1および第2のコードシンボルサブセット内でコードシンボルを反復し、
前記第1および第2のコードシンボルサブセットは、前記第1および第2の搬送波周波数上で同時に送信されるワイヤレス送信機。 - 前記送信サブシステムは、コードシンボル反復の各量にしたがって前記変調された第1および第2のコードシンボルサブセットの各エネルギをスケーリングする請求項1記載のワイヤレス送信機。
- 前記第1の変調器は第1のコードシンボルレートに基づく第1のインターリーバフォーマットを有する第1のインターリーバを備え、前記第2の変調器は第2のコードシンボルレートに基づく第2のインターリーバフォーマットを有する第2のインターリーバを備える請求項1記載のワイヤレス送信機。
- 前記第1の変調器は第1のコードシンボルレートにしたがって前記第1のコードシンボルサブセットをスクランブルする第1のPNスクランブラを備え、前記第2の変調器は第2のコードシンボルレートにしたがって前記第2のコードシンボルサブセットをスクランブルする第2のPNスクランブラを備える請求項1記載のワイヤレス送信機。
- 前記送信サブシステムは、前記変調された第1および第2のコードシンボルサブセットをそれぞれ第3の搬送波周波数に選択的にスイッチングするスイッチを備える請求項1記載のワイヤレス送信機。
- 情報信号を変調する回路において、
前記回路は、
制御プロセッサと、
前記制御プロセッサにより決定されるフォーマットにしたがって前記情報信号をエラー訂正エンコードして、エンコードされたシンボルをデータレートで提供するエンコーダと、
前記エンコードされたシンボルをそれぞれ異なるデータレートで複数の変調器に提供し、前記データレートは前記異なるデータレートの合成されたレートに等しく、前記異なるデータレートの比は1以外の数に等しく、前記比は前記制御プロセッサからの制御信号に応答して選択される可変比デマルチプレクサとを具備し、
前記複数の変調器のうちの少なくとも2つは、前記エンコードされたシンボルのシンボルレートに応答して前記制御プロセッサにより決定される異なる変調フォーマットにしたがって前記エンコードされたシンボルを変調し、
前記変調器のそれぞれは、前記シンボルレートにしたがって前記エンコードされたシンボルを反復するシンボル反復器をさらに備える回路。 - 前記変調器のそれぞれは、前記制御プロセッサにより決定されるインターリーバフォーマットにしたがって前記エンコードされたシンボルをインターリーブするインターリーバをさらに備える請求項6記載の回路。
- 前記変調器のそれぞれは、前記シンボルレートに応答して前記制御プロセッサにより決定されるPNシーケンスにしたがって前記エンコードされたシンボルの符号を変化させるPNスクランブラをさらに備える請求項7記載の回路。
- 情報信号を変調する方法において、
前記方法は、
前記情報信号をエラー訂正エンコードして、エンコードされたシンボルをデータレートで提供するステップと、
前記エンコードされたシンボルをそれぞれ異なるデータレートで複数の変調器に提供し、前記データレートは前記異なるデータレートの合成されたレートに等しく、前記異なるデータレートの比は1以外の数に等しいステップと、
前記エンコードされたシンボルのシンボルレートに応答して異なる変調フォーマットにしたがって前記複数の変調器のそれぞれにおいて前記エンコードされたシンボルを変調するステップとを含み、
前記変調するステップは、前記シンボルレートにしたがって前記エンコードされたシンボルを反復するステップをさらに含む方法。 - 前記変調するステップは、異なるインターリーバフォーマットにしたがって前記エンコードされたシンボルをインターリーブするステップをさらに含む請求項9記載の方法。
- 前記変調するステップは、前記シンボルレートに応答して、PNシーケンスにしたがって、前記エンコードされたシンボルの符号を変化させるステップをさらに含む請求項10記載の方法。
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