JP4296713B2

JP4296713B2 - Ｃｄｍａにおける符号割り当て

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Publication number: JP4296713B2
Application number: JP2000577788A
Authority: JP
Inventors: スヴェルカーマグナッソン，; ペルベミング，; マグナスペルソン，; ファルークカーン，
Original assignee: テレフオンアクチーボラゲットエルエムエリクソン（パブル）
Priority date: 1998-10-19
Filing date: 1999-10-15
Publication date: 2009-07-15
Anticipated expiration: 2019-10-15
Also published as: US6163524A; CA2347366A1; AU1427000A; JP2002528954A; CA2347366C; EP1123594A1; WO2000024146A1

Description

【０００１】
技術背景
本発明は全般的には電気通信に関し、特に移動無線通信に関し、さらに無線通信における符号分割多元接続に関するものである。
【０００２】
セルラーや衛星無線システムのような現代の通信システムは、多くの運転モード（アナログ、デジタルあるいはハイブリッド）や、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）、時間分割多元接続（ＴＤＭＡ）、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）やこれらの復号方法のような多くの接続技術を使用している。
【０００３】
直接シーケンスに基づく典型的なＣＤＭＡ（ＤＳ−ＣＤＭＡ）システムでは、情報ビットストリームは、拡散シーケンスとも呼ばれる、はるかにレートの高い連続した記号からなるビットストリームと重ね合わせられる。拡散シーケンスの各ビットはチップと呼ばれる。通常は、各情報ビットストリームは連続的に繰り返す単一の拡散シーケンスを割り当てられて、ビットレートがはるかに高いビットストリームが作成される。情報ビットストリームの各ビットと拡散シーケンスは代表的な場合は、情報信号の符号化又は拡散と称する処理によって掛け算、あるいはモジューロ−２の足し算が行われる。組み合わせられたビットストリームは、擬ノイズビットストリームである別のビットストリームと掛け算して、搬送波による変調を受けて送信される。受信機は変調された搬送波を復調し、居られた信号とスクランブルビットストリームと単一の拡散シーケンスと対応をつけて、放心されたビットストリーム情報を取り出す。
【０００４】
デジタル通信システムはシステム容量を最適化し、階層構造を有するセル構造、マクロセル、マイクロセル、ピコセル等の構造を有するように機能を拡大してきた。「マクロセル」という用語は、一般的に、従来のセルラー電話システムにおけるレスト同程度の大きさのセル（例えば、少なくとも半径１キロメートル程度）を意味し、「マイクロセル」と「ピコセル」という言葉は、一般的に次第に小さいセルを意味する。例えば、マイクロセルは、例えば会議場や人通りの多い通りのような、公共の屋内又は屋外空間をカバーし、ピコセルは構想建物の事務室の通路や階をカバーする。無線によるカバーの観点から居る他。マクロセル、マイクロセルおよびピコセルは、トラヒックのパターンや無線環境を取り扱う点において他から区別することができ、一部重なり合うこともできる。
【０００５】
図１は階層構造を有する、あるいは他層構造の、セルラーシステムを示すものである。６角形の形状で表現したアンブレラマクロセル１０重ね合わせられたセルラー構造を表している。各アンブレラセルは下にマイクロセル構造を収容している。アンブレラセル１０は、都市の通りに対応する、点線で囲まれた領域で表現されるマイクロセル２０と破線で囲まれた領域であるマイクロセルと、建物の各フロアをカバーするピコセル４０，５０，６０を収容する。マイクロセル２０と３０でカバーされる２つの街路の交差点はトラヒックが多い領域、ホットスポットである。
【０００６】
図２は、基地局（ＢＳ）１１０と移動局（ＭＳ）１２０を収容したセルラー移動無線電話システムを例示するものである。ＢＳは、図示しない公衆切替電話ネットワーク（ＰＳＴＮ）に接続された移動切替センター（ＭＳＣ）１４０に接続された制御と処理ユニット１３０を具備する。この種のセルラー無線電話システムは従来技術として既知である。ＢＳ１１０は、音声、ファクシミリ、ビデオおよびその他の情報を制御および処理ユニット１３０で制御されるトラヒックチャネル無線機１５０を介して伝送する複数のトラヒックチャネルを取り扱う。各ＢＳは又、１つ以上の制御チャネルを取り扱うことができる制御チャネル無線機１６０を具備する。コントロールチャネル無線機１６０は制御および処理ユニット１３０によって制御される。制御チャネル無線機１６０は、制御チャネルに固定されたＭＳにたいしてＢＳまたはセルの制御チャネルで制御情報をブロードカストする。無線機１５０と１６０は、同じ無線キャリアを共有する制御とトラヒックチャネルのようなトラヒックと制御無線装置１７０にように、１つの装置として実現することもできる。
【０００７】
ＭＳ１２０は、トラヒックと制御チャネル無線機１７−で、制御チャネル上の情報ブロードカストを受信する。次に、処理ユニット１８０は、ＭＳがロックオンすべき候補セルの特性を含む、受信した制御チャネル情報を評価して、ＭＳがどのセルに対してロックすべきかを決定する。好ましくは、受信した制御チャネル情報は関連するセルに関する絶対的な情報を有するだけでなく、Raith他による「無線電話システムにおける通信制御のための方法と装置(Method and Apparatus for Communication Control in a Radiotelephone System)」と題する米国特許第５３５３３３２号に開示されているように、制御チャネルが対応しているセルの近傍のセルに関する相対的な情報を含むこともできる。
【０００８】
北アメリカでは、ＴＤＭＡを用いるデジタルレスラー無線電話システムは、デジタル先進移動電話サービス（Ｄ−ＡＭＰ）と呼ばれており、その特性のうちのいくらかについては、電気通信産業界と電子産業界（ＴＩＡ／ＥＩＡ）が公開したＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ−１３６標準に記載されている。ＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ−９５標準にはＤＳ−ＣＤＭＡを使用した別のデジタル通信システムも規定されており、周波数ホッピングＣＤＭＡ通信システムはＥＩＡＳＰ３３８９標準（ＰＣＳ１９００）に規定されている。ＰＣＳ１９００標準は、ＧＳＭシステムとして実現した、北アメリカ以外では共通の、個人向け通信サービス（ＰＣＳ）システムに導入されたシステムである。
【０００９】
国際電気通信ユニオン（ＩＴＵ）、ヨーロッパ電気通信標準学会（ＥＴＳＩ）、日本無線産業および事業境界（ＡＲＩＢ）を含む複数の標準設定に関する機構において、現在次のデジタルセルラー通信システムのための複数の提案について審議が行われている。音声情報を伝達することに加えて、次世代システムは、パケットデータを搬送し、公開システム標準（ＯＳＩ）モデルや通信制御プロトコル・インターネットプロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）スタックのようなやはり産業間に渡るデータ標準に世基づいて設計されたパケットデータネットワークと相互に流通することが期待されている。これらの標準は、公式にであれ事実上であり、長年にわたって開発されたものであり、これらを基礎とするアプリケーションは現在でも利用可能である。標準に基づいたネットワークの基本的な目的は、ネットワーク感の相互接続を可能にすることである。インターネットは、同じ目的を有する標準に準拠したパケットデータネットワークの現時点での最も顕著な例である。
【００１０】
これらのデジタル通信システムのほとんどでは、通信チャネルは、８００メガヘルツ（ＭＨｚ）、９００ＭＨｚ、１８００ＭＨｚおよび１９００ＭＨｚ程度の周波数を有する周波数変調した無線キャリア信号で搬送される。ＴＤＭＡ誌捨てＭと、ＣＤＭＡシステムでもあるいて居は、各無線チャネルは連続した時間スロットに分割され、各スロットはユーザからの情報ブロックを含む。時間スロットは連続したフレームに纏められ、各フレームは所定の長さを有しており、複数の連続したフレームは通常スーパーフレームと呼ばれるものにグループ化される。通信システムが使用する接続技術の種類（例えば、ＴＤＭＡやＣＤＭＡ）派、スロットやフレームにどのように情報を含むかに影響するが、現在に接続技術は何れもスロット／フレーム構造を有する点においては共通している。
【００１１】
同じユーザに割り当てられた時間スロットは、無線搬送波上では必ずしも連続した時間スロットではないが、そのユーザーに割り当てられた論理チャネルと考えられる。各次官スロットで、システムが使用する当該接続技術（例えばＣＤＭＡ）によって所定の数のデジタルビットが送信される。音声やデータトラヒックのための論理チャネルに加えて、セルラー無線通信システムはさらに、ペー人／ＢＳとＭＳとが交換する呼び確立メッセージ、や無線装置をＢＳのフレーム／スロット／ビット構造と同期させるための同期チャネルのような、制御メッセージのための論理チャネルを提供する。一般に、これらのチャネルのビットレートは必ずしも同じである必要は無く、チャネルが異なればスロットの長さも同じである必要は無い。さらに、ヨーロッパや日本で検討されている第三世代のセルラー通信システムは非同期であり、このことは一つのＢＳの構造は別のＢＳの構造と時間的に関連しておらず、ＭＳは予めその構造を知らないものである。
【００１２】
図３は、１６のスロットに分割された複数の複素（同相と直角位相）チップをを有する無線フレームを示すものである。無線フレームは１０ミリ秒（１０ｍｓ）の長さで、４０９６０のチップを有する。したがって、各スロットは、２５６０チップ、つまり、２５６個のチップから構成される記号１０個から構成される。このようなフレーム／スロット／チップ構造は、ＥＴＳＩで現在検討されているワイドバンドＣＤＭＡ通信システムに者である。この種の通信システムにおいてＢＳから送信される無線信号は、拡散されスクランブルされたデータと制御ビットとスクランブルされたに同期チャネルの合計である。データと制御ビットは典型的な場合には、ビットごとに（ＤＳ−ＣＤＭＡ）あるいはブロックごとに、ウォルシュ−ハダマードシーケンスにような直交性を有するｃ件うによって置換することで拡散が行われる。（このことはｍ−番目の直交キーイングと称する）。上述のように、拡散の結果は通常擬ノイズ（ＰＮ）スクランブルシーケンスをビットごとにモジューロ−２のか産を行ってスクランブルされる。
【００１３】
デジタルビットは、オーチオ、ビデオ、テキストのようなユーザー情報を含み、異なるユーザはＣＤＭＡ原理に基づけば相互二直交せいを有するウォルシュ−ハダマードシーケンスのような識別できる拡散高度を使用することによって区別しえることが理解される。有る意味では、各ユーザのウォルシュ−ハダマードシーケンスは、ユーザの通信チャネルを定義し、したがって、これらの区別可能なシーケンスはユーザ情報をチャネル分離するといわれる。P. Dent他による「無線通信のための多元接続符号化(Multiple Access Coding For Radio Communications)」と題する米国特許第５３５３３５２号と、G. Bottomly他による「移動無線通信のためのベントシーケンスを使用した多元接続符号化(Multiple Access Coding Using Bent Sequences for Mobile Radio Communications)」と題する米国特許第５５５０８０９号に開示されている。これらの特許の開示をここに明示して取り込むものとする。
【００１４】
じゅうらいのＣＤＭＡ通信システムでは、各ウォルシュ−ハダマードシーケンスが、ＭｘＭのウォルシュ−ハダマードマトリックスＨ_Ｍの列を構成し、Ｈ_Ｍの要素（シーケンスの各成分）は＋１あるいは−１のいずれかである。マトリックスＨ_Ｍは以下の表現に基づき、従来の方法で作成することができる
【数１】

ここでＨ１＝［＋１］あるいは［−１］である。
【００１５】
チャネル分離の為にウォルシュ−ハダマードシーケンスを使用することの利点は、高速ウォルシュ変換（ＦＷＴ）を飛翔することによって受信信号のユーザ情報が効率的に取り出せることである。ＦＷＴを実施するための方法と装置は、Dentによる「高速ウォルシュ変換プロセッサ」と題する米国特許第５３５７４５４号に開示されているので、ここでこの開示を明示的に取り込むことにする。ウォルシュ−ハダマードシーケンスは、受信した信号とウォルシュ−ハダマードシーケンスとの相関を、単に演算量を増やして演算するよう李もはるかにかんかんに行うことができるような構造を有する。ＦＷＴ処理の結果は、受信信号とすべての所定長さのウォルシュ−ハダマードシーケンスとの相関を求めた結果と実質的に同じである。長さがＭの受信シーケンスと長さがＭの可能性のあるシーケンスＭ個との層間演算は、一般にはＭ２のオーダーの演算を必要とする。ウォルシュ−ハダマードシーケンスを使うことで、受信シーケンスの層間演算は、ＦＷＴを使用することができるので、Ｍlog₂Ｍになる。
【００１６】
消費者からの種々の要求に応えるためには、音声電話、ファクシミリ、電子メール、ビデオ、インターネットアクセス等、多くの種類の通信サービスを提供するのが望ましい。さらに、ユーザは同時に複数の異なるタイプのサービスの接続することを望むことが予期されている。例えば、２人のユーザの間の電話会議には、音声とビデオをサポートが必要になる。サービスが異なればデータレートが異なり、ある種のサービスでは、通信中にデータレートを変更できることが必要である。
【００１７】
拡散係数を変化させることは、スペクトル拡散通信システムにおいてデータレートを変化させるための既知の方法である。この方法はそれ以外のＣＤＭＡ通信技術は、Ovesjo他による１９９７年７月１１日の「無線通信システム用のチャネル分離符号割り当て(Channelization Code Allocation fro Radio Communication Systems)」と題するアメリカ特許出願第０８／８９０７９３号、および、Gilhousenによる米国特許第５７５１７６１号に記載されているので当該文献の開示をここに取り込む。上述のように、ＤＳ−ＣＤＭＡスペクトル拡散システムはデータにスプレッドシーケンスを掛けてデータ信号を利用可能なバンド幅まで拡散する。データシンボルごとのチップ数を変えることで、例えば、拡散係数を変化させて、送信するチップレートは同じに保ちながら、データレートを実質的に変化させることができる。データレート、あるいはチャネルバンド幅は、少なくとも部分的に、拡散シーケンスの長さＭ、例えば、データ（情報ビット）に適用される拡散係数の値によって決定されることが理解される。
【００１８】
拡散係数を変化させる方法においては、拡散経緯数は、ＳＦ＝２ｋｘＳＦ_min、ここでＦ_minは最も大きいユーザレートに対応する最小の許容される拡散ファクターである。現在提案されているＷＣＤＭＡ通信システムでは、拡散係数はチャネルビットレート１６、３２，６４，１２８に対応する複数の予め定められた値２５６，１２８、６４と３２のうちの１つである。
【００１９】
可変拡散係数は対応するウォルシュ−ハダマードシーケンスのファミリーに属するサブシーケンスによって与えられる。これらの直交可変拡散係数（ＯＶＳＦ）シーケンスはビットレートと拡散係数の異なるチャネル間でも直交性を維持し、ツリー上の構造に構成振ることができる。このことは、ＵＴＲＡＦＤＤ拡散変調と記述セクション６．２．１、ＵＭＴＳ（ｘｘ．０５）ｖ０．１．０、ＥＴＳＩ背くれたリア（１９９８年９月）、および、米国特許第５７５１７６１号に外字されている．
【００２０】
図４は、代表的なウォルシュ−ハダマードシーケンス又は符号のツリー図である．符号ツリーの段階は、異なる拡散係数に対応する長さの異なるチャネル分離符号を定義する。図４では、ツリーの根の部分は、拡散係数ＳＦ＝１である符号Ｃ1,1で表され、ツリーのレベル１には拡散係数が２である符号Ｃ_2,1とＣ_2,2等を示している。各レベルにおいて、それぞれ対応するシーケンス又は符号を例示した。根のレベルでは、図示した例は［１］であり、レベル１に例示した符号は［１１］と［１ −１］等である。Ｃ_k,lと表記した場合、ｋは拡散係数ＳＦであり、ｉは単に同じレベルのコードとの区別を示すものである。図４において右方向に進むに従ってツリーは枝分かれすること、および、根のレベルでの符号シーケンスは１つの成分だけを有することが必須なわけではないことが理解される。
【００２１】
すべての符号が相互に直交性を有するわけではないので、符号ツリーのすべての符号を同じセルまたは相互に干渉の可能性がある環境下で同時に使用することはできない；符号は、当該符号の下のサブツリー又はツリーで、コードから根にいたる毛色の他の符号が同時に使用されていないときに鍵って使用することができる。このことは、使用することができるチャネル分利用の符合は、固定的ではなく、相互に干渉の可能性を有するチャネルグループの各チャネルのレートと拡散係数に依存することがわかる。
【００２２】
レートと拡散係数が異なるチャネル用の好ましいチャなる分離具剛は符号ツリーにおける使用可能な好ましい符号の中からランダムに選択することができ、このことは、使用可能な符号は、直交性を維持すること以外に、異なる接続間の関連付けを要さず割り当てが可能であることを意味している。上り線では、異なるユーザ（接続）は、異なるスクランブルコードと使用し、したがって、各ユーザは別のユーザとの調整無しに、ツリーに含まれるすべての拡散符号を使用することができる。ＢＳは、ただ１種類のスクランブルコードを使用するのが典型的なので、下り線の状況はこれと異なる。したがって、拡散コードを自由に割り当てることができず、ユーザ缶の調整が必要である。
【００２３】
ツリーからの符号のランダムな割り当ての結果、セル内に割り当てられたコードのツリーが均一に分布しないことになる。このことによって上述に理由により特定の符号の使用が制約され、そのために新たな呼びがブロックされおよび／または遅延する事象が寄り多く発生する。一つの解決方法は、元の呼びに割り当てられた符合を再調整して、新しい呼びのために使用できる符号を作ることである。この方法の欠点は、再調整の数が多くなり、信号のオーバーヘッドが大きくなるためにこの方法を使用することが困難になることである。
【００２４】
発明の要旨
本発明は、レートと拡散係数が異なるチャネルにある時点で割り当てられる符号の数を最大にするように新しいチャネルと既に確立されたチャネルにチャネル分離符号の割り当ておよび再割り当てを行う手法を提供する。再割り当てが行われなければ、本発明に基づく通信システムの容量は、ランダムＷ離宛て方法に基づくシステムよりも容量が大きくなる。本発明は又、再割り当ての数が減少するために、ランダム割り当て方法に比較して信号オーバーヘッドを減少させることができる。
【００２５】
本発明の１つの側面は、スペクトル拡散通信システムにおける拡散符号の割り当て方法を提供するものである。拡散符号は、通信チャネルバンド幅に対応するツリー上構造によって関連付けられる。本方法は、ツリー上の構造において検索レベルを設定する過程と；検索レベルが通信チャネルの要求されたバンド幅に対応するか否かを決定する過程と；検索のレベルが要求されたバンド幅と異なれば、別のレヴェルで拡散符号を選択肢、検査暮れぶれウォルシュ−ハダマードシーケンスが通信チャネルの要求されたバンド幅に対応するまで前記の課程を繰り返し；検索レベルの拡散符号を通信チャネルに割り当てることができるか否かを決定し；通信チャネルに割り当てることができる拡散符号を選択するを含む。
【００２６】
本発明の他の側面に基づけば、さらに、少なくとも１つの別のツリー上の構造を有志；ツリー上の構造から選択された拡散符号を比較し、この比較に基づいて通信チャネルに割り当てるべき拡散コードを選択する過程をさらに含む方法を提供する。
【００２７】
本発明のさらに別の側面によれば、本発明はさらに、使用できる拡散符号が無いときは、割り当てられていない拡散符号のバンド幅の合計が少なくとも要求されたバンド幅と同じであるか否かを決定し、空いているバンド幅の合計が要求されたバンド幅よりも小さければ、要求されたバンドは場は利用することができないことを示し；利用できるバンド幅の合計が要求されたバンドは陪乗であれば、通信チャネルの再割り当てのために別の通信チャネルに割り当てられていた拡散符号を選択し；別の通信チャネルには新たに拡散符号を割り当てる過程を含む方法である。
【００２８】
添付の図面を参照することによって本発明がよりよく理解されるはずである。明細書では、本発明をセルラー無線ＣＤＭＡ通信システムへの適用に基づいて説明する。これは単に一例であって、本発明は例示されたもの以外のシステムにも適用できることは理解されるはずである。
【００２９】
セルラー無線ＣＤＭＡ通信システムでは、送信機と受信機の間の物理チャネルは情報ビットストリームを拡散して（必要ならさらにスクランブルされて）得られ、送信機の同位相（Ｉ）と直交（Ｑ）ブランチに割り当てられた特定のレートのビットストリームである。セルラー通信システムの基地局でも遠隔局でも使用できるこの種の送信機の構造を、図５Ａに示す。
【００３０】
チップレートＲｃをそのデータストリームの拡散係数ＳＦ１１で割った値に等しいデータレートＲ１を有する第１のデータストリームＩ１が積算器５１０に供給される。第１のデータストリームは、符号発生器５４０から供給されるＭ＝２ｋチップの長さを有するｃチャネル分離符号ワードＣ１１よって拡散される、今操作を以下により詳細に述べる。パラメータｋは、物理チャネルＩ１の所望のデータレートに関連し、積算器５３１の出力のチップレートがＲｃになるように選択される。例えば、２５０ｋｂｐｓの物理チャネルデータレートが、長さ１６（Ｍ＝２４）チップのチャネル分離コードを使用することで、秒あたり４メガチップ（４Ｍｃｐｓ）に拡散される。
【００３１】
一般的に、処理後のチップレートが何れもＲｃになるように長さを選択したチャネル分離符号ワードによって拡散を行うべく、データストリームはさらに積算器５１２，５１４と５１６（及び図示しない他の枝）に供給される。データストリームのレートは、使用した拡散係数が予め定められたＳＦminの値以上になるようなものに制限される。符号ワードは符号発生器５４０から供給される。
【００３２】
各物理チャネルは次にそれぞれのアンプ５１８，５２０，５２２，５２４によって重み付けがなされる。重み付けは、予め定められた品質要求、例えば、各物理チャネルに対するビット誤り率が満足されるように、送信機の各物理チャネルに出力を与えるように定められる。送信機の「Ｉ」ブランチの物理チャネルは、加算器５２６に繋がる。同様に、送信機の「Ｑ」ブランチの物理チャネルは加算器５２８に集まる。
【００３３】
必要なら、重ね合わせられた物理チャネルに対して、少なくとも２つの方法でスクランブルを行うことができる。第１には、図５Ａに示したように、ＩとＱの組をブロック５３０と５３２において複素数として、この値に、ブロック５３４で、別の複素値（例えば、複素かされたスクランブル符合ｃscramb＝ｃ１＋ｊｃQ）を掛ける。ＩとＱブランチに対して、図５Ｂに示したように、別々に、ブロック５３６とブロック５３８でＩとＱにそれぞれ実数であるスクランブル符号ｃIとｃQを掛けて、スクランブルを実施することもできる。スクランブル符号歯チップレートでクロックされている。居られる信号は、例えば、無線送信信号処理回路（例えば、ＱＰＳＫやＯ−ＱＰＳＫモジュールと続くパルス整形フィルタ）に供給され、送信パワーアンプ（図示しない）で増幅され、最終的にはアンテナに送られる（これも図示しない）。
【００３４】
畳み込みあるいはそれ以外のフォワードエラー修正コーダやビットストリームパンクチャーを行って出力制御コマンドを挿入する装置のような従来のセルラー通信システムに既知の他の装置は、図を簡単にするために図５Ａからは省略してある。
【００３５】
符号作成機５４０で作成され積算器５１０−５１６が使用する拡散シーケンスを、図４にツリー状に示す。ツリーにおいてレベルが同じになる符号は相互に直交性を有し同じ拡散係数を有する。したがって、コードｃ4,1、ｃ4,2、ｃ4,3、ｃ4,4畑外に直行し、同じ拡散係数（４）、例えば、長さＭが同じあるいはチップの数が同じ、である。第１のチャネルをツリーに示された第１のコードで拡散し、チャネルをツリーに示された（１）第１の符号とは異なる、（２）第１のコードから根に至る経路上に無い、（３）第１の符号を根とするサブツリーに含まれない、第２の符号で拡散すれば、第１と第２のチャネルは相互に直行する。例えば、第１のチャネルに符号ｃ4,1が割り当てられ、第２のチャネルに符号ｃ8,5が割り当てられたら、第１と第２のチャネルは相互に直行する。第２のチャネルに符号ｃ8,1またはｃ8,2代わりあてられたら、第１と第２のチャネルは相互に直行する。
【００３６】
プログラム可能なプロセッサおよび記憶装置である符号作成機５４０が、ツリーからすべての物理チャネルに対して、拡散係数がチャネルそれぞれのデータレートに適合するように拡散符号を割り当てる。特定のチャネルに関してはデータレートが変動するので、ツリーの異なるレベルから符号が選択されて割り当てられる。例えば、チャネルデータレートを増大させることは、選択された符号がツリーの左方向に移動することを生じ、チャネルデータレートの選択を右方向に移動させる。したがって、典型的な変動レートチャネルは、データレートが変動するに従って、符号ツリーの中を特定の経路を通って上下に動く。すでに述べた米国特許出願第０８／８９０７９３号に記載されているように、図４に示した用の符号ツリーから選択された符号は、各チャネルがセル内の他の物理チャネルに対して直交するように、拡散符号として（例えば、図５に示すｃI1、ｃQ1）選択される。
【００３７】
上述のように、チャネル分離符号をランダムに割り当てること又は予め定められた順序で割り当てた結果、ツリーの中での分布が不均一になり、有る符号の使用が制限され、音声呼びやデータ送信のような、新しい通信セッションのためのブロッキングおよび／または遅延が発生する可能性が高くなる。新しい呼びのために既に確立された呼びに割り当てられた符号を再割り当て留守ことは、通常は多くの再割り当てが必要になり、信号の交換による信号オーバーヘッドと遅延の増大を招来することになる欠点を有する。
【００３８】
図６は、特定のチャネルバンド幅に対応する符号の要求に対応して符号を割り当てる方法の例を示すフロー図である。基本的に、当該方法は、符号ツリー又はサブツリー内の符号検索である。本発明にしたがえば、空いている使用可能な符号に検索は、図４に示したような符号ツリーの根の部分から開始する（ステップ６０２）。符号割り当ては無線資源の取り扱い方法であることを考えれば、使用可能な符号の検索は、既に割り当て済みの符号の識別と割り当て可能な符号の識別のような必要な情報が得られる場所であれば、通信システムの中のどの位置でも行うことができる。典型的には、当該割り当ては基地局又は基地局制御装置又は寄り上位の装置によって行われる。したがって、検索過程は、通常は制御と処理ユニット１３０二具備されている符号作成機５４０によって実行される。十分な情報が与えられていれば、処理ユニット１８０でこの検索を行うこともできる。
【００３９】
検索はツリーに沿って（図４では左から右に）所望のレートのコードが得られるまで上昇する（ステップ６０４，６０６）。各レベルでの可能性のある枝の選択は、使用できるバンド幅が最も小さい枝を先に検索する方法で、枝の使用可能なバンド幅を選択する。符号検索過程を継続するためには、枝の利用可能なバンド幅は、チャネルに要求されたバンド幅よりも少なくとも等しいかそれ以上出なければならない点に注意を要する。本方法はもっと複雑な状態を取り扱うように容易に変更することができる。以下に例を挙げて本発明について詳細に説明する。
【００４０】
本発明の１つの側面を説明するために、図７に、ツリーの再配置（ステップ６０２−６１０）をおこなわない符号割り当て、２５６ｋｂｐｓのバンド幅を有する符号ツリー又はサブツリーにおける使用可能な符号と使用されている符号の状態図を示す。別な表現をすれば、ツリーの根の部分にある拡散コードａを使用しているチャネルのバンド幅は２５６ｋｂｐｓで有る。ａ、ｂ１、ｂ２のような使用可能な符号は、白いブロック出表現し、ｃ２、ｄ１、ｄ５のような使用されている符号は斜線を入れたブロックで表現する。「自由な」符号は、割り当てと接続に「使用に好適な」符号（例えば、他のレベルの関連符号が使用されていない）と「使用に不適当な」を含むものである。図７では、例えば、符号ｃ４は使用に好適な符号であり、符号ｂ１は使用に不適当である。
【００４１】
新たな呼びが１６ｋｂｐｓチャネルを要求したと仮定する。ツリーの根から自由な符号の検索を開始し（ステップ６０２）、第１の選択では、枝分かれの他方の枝であるｂ２の自由なバンド幅（符号え１１とｃ４を合計した結果、８０ｋｂｐｓ）よりもＢ１の自由なバンド幅が少ないので（符号ｃ４の為に１６ｋｂｐｓ）、ｂ１を選択する。枝ｂ１にある、１６ｋｂｐｓのデータレートを有する好適に使用できる唯一の符号ｅ４は、呼びイテレーションステップ６０４，６０６を介して、新しい呼びが要求するレートに対応するｅのレベルの符号が発見されるまでステップ６０８，６１０を実行する。
【００４２】
次に、第２のユーザが１６ｋｂｐｓのチャネルを要求したと仮定する。枝ｂ１は既に使用されているので、残る可能性は枝ｂ２をたどって使用に好適な符号を検索することである。図７に示した符号ツリーの図では、１６ｋｂｐｓのバンド幅を有する枝ｃ３が選択されて、枝ｂ１が第１のユーザに洗濯され、枝ｃ３で唯一好適に使用できる符号ｅ１１が第２のユーザに割り当てられたのと同じ理由で、さらに検索が続けられる。
【００４３】
この方法によれば、ビットレートの高いサービスが要求される場合に備えてツリーの根の部分を検索することで、自由な符合の数を最大に保たれることが理解される。反対に、ランダムに割り当てを行う方法では、好ましく割り当てられる符号ｅ１３、ｅ１４、ｅ１５、ｅ１６の中からどれかが第２のユーザに対して割り当てられ、３２ｋｂｐｓと６４ｋｂｐｓのために使用できる符号はなくなってしまう。
【００４４】
所定の値よりもチャネルバンド幅が小さいもの抱けば興味の対象であれば、図７を参照して説明した上記の方法を若干変更することができる。予め設定されたレベルようりも大きなバンド幅のチャネルを得るために複数の拡散符号の割り当てを行うことができるときや、殿ユーザに対しても大きすぎるバンド幅を割り当てることは望ましくないと考えられるときにこのような状況が起きる。例えば、符号ツリーとサブツリーが図８に示したような状態で、そのツリーから割り当てを受けることができる最大のバンド幅が６４ｋｂｐｓであったとする。
【００４５】
新たな呼びが到来して、３２ｋｂｐｓを要求したと仮定する。図７に示した方法を適用して、符号ｄ３が新しい呼びに割り当てられ、このことは１２８ｋｂｐｓに対応する符号を残す可能性を大きくしておく要請には合致している。しかし、割り当てる最大バンド幅が６４ｋｂｐｓであるという状況では、このことは無意味である。代りに、最大のバンド幅つまり６４ｋｂｐｓに対応するｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４を根とする４つの異なるサブツリー検索を行う。これは、検索の最初のレベルをサブツリーの最初の根とし（図６におけるステップ６０２）、別のサブツリーも検索の必要がある（ステップ６１２）と設定することによって行うことができる。サブツリー検索の結果を比較して（ステップ６１４）、何れも６４ｋｂｐｓのバンド幅が後に残るような、符号ｄ６かｄ８を選択する（ステップ６１６）。抗することによって他の接続に対する割り当ての自由度を最大限残すことになるので、下位の符号を有しない符号３３やｄ４を割り当てるよりも、符号ｄ６かｄ８を割り当てるほうが利益がある。ｄ６とｄ８との怠惰の選択は方針次第である、例えば、ツリーの一方の側から先に割り当てを行うとの判断ができる。
【００４６】
典型的には、ツリーの検索は新しい接続が要求されたときに行われ、個例は、既に存在する接続のバンドは場変更要求も含まれる。上述の方法によって符号を効率的に割りあえることができるが、呼びの到来と終了が頻繁に置けるとツリーの中に多くのホールが残される。したがって、残った割り当て符号の再整理を行って、新たな呼びのための場所を作ることが望ましい。これは種々の方法で解決することのできる組み合わせパッキング(cominatorial pcking)の問題、つまり、チャネルをバンド幅に従って整列させてそれをツリーの左から右にパックする、であることが理解される。この方法よりも、再整理の回数は可能な限り少ないほうが好ましいと考えられている。図９は、例示した状況においてこの考えを以下に実現するかを示したもので、これに基づいて他の上京に対しても同じ考え方が適用できることが容易に理解される。
【００４７】
矢印１で示されるように、６４ｋｂｐｓのバンド幅のチャネル要求があったと仮定する。図９からわかるように、ツリーの自由なバンド幅の合計は６４ｋｂｐｓではあるが（利用されていない使用に好適な符号のバンド幅の合計）、呼びの要求に応え得るこのような符号は存在しない。図６においてステップ６１８がこのことを示している。すべての自由なバンド幅の合計が要求されたチャネルを収容するために不十分であれば、ステップ６２０に示すように、この要求はブロックされる。
【００４８】
図９に示された４つの割り当てられていない符号のうち、符号ｃ３の「下位」に有る、つまり、ツリーの上部(ステップ６２２)割り当てられた符号が中では最も少ない。したがって、これとこの上位にある符合が、上述の方法に従って、それぞれの移動を新しい要求と同様に取り扱って別の符号を割り当てて移動させられる符号の候補となる。図９では、符号ｄ６を使用するチャネルは別の符号を割り当てられ（ステップ６２４)、矢印２で示すようにｄ３が割り当てられ、新しい呼びには符号ｃ３が割り当てられる。この際割り当ては、適当なオーバーヘッド信号メッセージを通じて当該チャネルを使用してい装置に対して連絡される。
【００４９】
この際割り当ては個別に実行されないのが好ましい。符号作成機５４０又は寄り一般的には制御処理装置が必要な最割り振りを行いその景況を評価する。このことによってプロセッサは別の再割り当てを試みて最適なワイ割り当てを探すことができる。
【００５０】
異動の対象候補となっているチャネルは新しいチャネル要求と同じように取り扱われる。したがって、上述の例に従えば、符号ｄ６を使用していたチャネルは、新しいチャネル要求と同じように取り扱われる。適当なバンド幅を有する符号が利用可能であれば、符号にはず６と７に示した方法が適用される。図９では、そのような符号は２つ、ｄ３とｄ７利用可能であり、この何れを選択するかという判断はツリーの一方の側から順次選択する等の方法によって行うことができウォルシュ−ハダマードシーケンスＲ。図９では、符号は左から右側に向かって割り当てられていく。
【００５１】
符号Ｄ２はには下位、つまりツリーの上位、に既に割り当てられた符号の数が多いので、符号ｄ２は符号ｄ３とｄ７に比較して利用に適当でないことに注意する必要がある。ツリーの一つのレベルの符号を再割り当てすると、下位の符号も再割り当てしなければならないことが起きるが、この場合の符号の選択も全体としての選択方針、つまり、再割り当ての数を最小にするというほう親等に基づいて決定しなければならない。
【００５２】
図９では、→２で示されたｄ６が割り当てられていたチャネルに対して符号ｄ３を割り当てるためには、ｅのレベルの符号をｅ５が割り当てられていたチャネルの再割り当てが必要になることがわかる。再度、このチャネルは、新しいチャネル要求として扱われ、図６と７に示した方法に従って符号の割り当てが行われる。図９は、ｅ５が割り当てられていたチャネルには、矢印３で示されるように、符号ｅ１４が割り当てられる。このように、当該方法は次のレベルに順次適用される。
【００５３】
異動させるべきチャネルの数を最小にするよりももっと複雑な判断基準によって判断を行うことも可能である。例えば、ツリーこうぞの中でレベルの異なるチャネルには異なる再設定コストを割り当てることも可能であり、このコストを評価に入れて再割り当てを判断することもできる。このコストは多くの理由によって異なることが有る。例えば、オーバーヘッド信号の必要性が与える影響が比較的小さいためにバンド幅の大きな符号を再割り当てすることのコストは層でないものに比較して低いとすることができる。
【００５４】
本発明に基づく符号の割り振り方法は中程度の付加の状況では最適な下位を尾絶えるものと考えられている。本方法は少なくともブロッキング率および／または遅延を小さくして、バンド幅の利用効率を高め、信号オーバーヘッドを小さくすることができる。
【００５５】
本発明を上述以外の構造で実現することができることは当業者にとっては自明である。上述の実施例は従って零時に過ぎないものと理解する必要がある。本発明の技術的範囲は、添付の請求項によって定められ、上記のすべての変更もこの範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】階層構造あるいは他層構造を有するセルらシステムの例である。
【図２】セルラー移動無線電話システムのブロック図の例である。
【図３】１６のスロットに渡ってＣＤＭＡチップを含む無線フレームを示す。
【図４】長さｋのチャネル分離コードを提示するコードツリーを示す。
【図５】図５Ａと図５Ｂは、セルラー通信システムの送信機を示す。
【図６】符号割り当て方法を示すフロー図である。
【図７】空いている符号と使用されている符号を示す状態図である。
【図８】空いている符号と使用されている符号を示す別の状態図である。
【図９】空いている符号と使用されている符号を示す別の状態図である。

Claims

レベルが通信チャネルのバンド幅に対応する、ツリー状構造の、相互に関連する拡散符号を、スペクトル拡散通信システムにおいて割り当てる方法であって、当該方法は、
（ａ）ツリー状の構造において検索のレベルを設定し、
（ｂ）検索レベルが要求された通信チャネルのバンド幅に対応しているか否かを決定し、
（ｃ）検索レベルが要求されたバンド幅より大きければ、拡散符号をツリー状構造の上部の次のレベルから選択し、上記（ｂ）の過程を要求された通信チャネルのバンド幅と検索レベルが対応するまで繰り返し、
（ｄ）検索レベルの拡散符号が通信チャネルに割り当てるのに好適か否かを決定し、
（ｅ）通信チャネル用に好適な拡散符号を選択する過程を含み、
前記（ｃ）の過程において、ツリー状構造の上部の次のレベルの第１の拡散符号及び第２の拡散符号のなかで、
第１の拡散符号に関連する空きバンド幅が要求された通信チャネルのバンド幅以上であり、
第１の拡散符号に関連する空きバンド幅が第２の拡散符号に関連する空きバンド幅よりも小さい場合に、
第１の拡散符号を選択し、
前記（ｅ）の過程において、第１の拡散符号の空きバンド幅が、要求された通信チャネルのバンド幅に対応する場合には、通信チャネル用に第１の拡散符号を割り当てる方法。
さらに、
（ｆ）少なくとも１つの他のツリー状構造に対して上記（ａ）から（ｅ）の過程を繰り返し、
（ｇ）上記ツリー状の構造から選択された好適な拡散符号を比較し、
（ｈ）上記の比較に基づいて、通信チャネルに割り当てる好適な拡散符号を選択する過程を有する請求項１に記載の方法。
さらに、ステップ（ｄ）で好適な拡散符号が無いと決定されたときに、
（ｉ）割り当てられていない拡散符号の利用可能な合計バンド幅が、少なくとも要求されたバンド幅以上であるか否かを決定し、
（ｊ）前記合計バンド幅が要求されたバンド幅よりも少なければ、要求されたバンド幅が利用できないことを示し、
（ｋ）前記合計バンド幅が要求されたバンド幅以上であれば、別の通信チャネルに割り当てられている拡散符号を前記の通信チャネルに割り当てるために選択し、
（ｌ）当該別のチャネルには新たに拡散符号を割り当てる過程を有する請求項１に記載の方法。
前記（ａ）の過程が、検索のレベルをツリー状構造の根の部分に設定する請求項１に記載の方法。
前記（ａ）の過程が、検索のレベルを、ツリー状構造において、通信システムのユーザに対して最大のバンド幅を割り当てることができるレベルに設定する請求項１に記載の方法。
レベルが通信チャネルのバンド幅に対応して、根から上部にいくほど通信チャネルのバンド幅が小さくなるツリー状のデータ構造により論理的に表される、直交ウォルシュ−ハダマード拡散符号シーケンスを使用する接続にバンド幅を割り当てるスペクトル拡散通信システムにおいて、サービス要求に拡散符号を割り当てる方法であって、
（ａ）ツリー状構造の選択したレベルから拡散符号の検索を開始し、
（ｂ）選択されたレベルに関連する空きバンド幅が要求されたサービスに必要なバンド幅よりも大きいときは、以下の過程を繰り返し実施し、
（１）ツリー状構造の上部の次のレベルの第１の拡散符号及び第２の拡散符号のなかで、第１の拡散符号を以下の基準に基づいて選択し、
第１の拡散符号に関連する空きバンド幅は、要求されたサービスに必要なバンド幅以上であり、
第１の拡散符号に関連する空きバンド幅は、第２の拡散符号に関連する空きバンド幅よりも小さく、
（２）第１の拡散符号に関連する空きバンド幅が、要求されたサービスに必要なバンド幅に対応する場合には、サービス要求に第１の拡散符号を割り当てる方法。
前記予め設定されたレベルは、ツリー状構造の根に相当する請求項６に記載の方法。
前記予め設定されたレベルは、サービス要求に対応する最大バンド幅に対応するものである請求項６に記載の方法。
レベルが通信チャネルのバンド幅に対応して、根から上部にいくほど通信チャネルのバンド幅が小さくなるツリー状のデータ構造により論理的に表される、直交ウォルシュ−ハダマード拡散符号シーケンスを使用する接続にバンド幅を割り当てるスペクトル拡散通信システムにおいて、サービス要求に拡散符号を割り当てる方法であって、
（ａ）ツリー状構造の許容される最大バンド幅に対応するレベルから拡散符号の検索を開始し、
（ｂ）選択されたレベルに関連する空きバンド幅が要求されたサービスに必要なバンド幅よりも大きいときは、以下の過程を繰り返し実施し、
（１）ツリー状構造の上部の次のレベルの第１の拡散符号及び第２の拡散符号のなかで、第１の拡散符号を以下の基準に基づいて選択し、
第１の拡散符号に関連する空きバンド幅は、要求されたサービスに必要なバンド幅以上であり、
第１の拡散符号に関連する空きバンド幅は、第２の拡散符号に関連する空きバンド幅よりも小さく、
（２）第１の拡散符号に関連する空きバンド幅が、要求されたサービスに必要なバンド幅に対応する場合には、第１の拡散符号とサブツリーの空きバンド幅とを記憶装置に格納し、
（ｃ）許容できる最大バンド幅に対応するバンド幅の根を有するサブツリーごとにステップ（ｂ）を繰り返す方法。
さらに、
（ｅ）記憶装置内の割り当てられていない拡散符号の空きバンド幅の合計が要求されたサービスに必要なバンド幅以上であるか否かを決定し、
（ｆ）記憶装置内の割り当てられていない拡散符号の空きバンド幅の合計が要求されたサービスに必要なバンド幅以上であり、いずれの単一の拡散符号もその時点で要求されたサービスに必要なバンド幅を提供できなければ、上部のレベルの拡散符号が再割り当てされれば要求されたサービスに必要なバンド幅を提供できる拡散符号を選択し、この選択された拡散符号が利用可能となるようにツリー状構造内において前記上部のレベルの拡散符号を再割り当てし、前記再割り当てにより利用可能となった前記選択された拡散符号をサービス要求に割り当て、
（ｇ）記憶装置内の割り当てられていない拡散符号の空きバンド幅の合計が要求されたサービスに必要なバンド幅よりも少なければ、サービス要求をブロックする請求項９に記載の方法。
（ｄ）関連する使用可能なバンド幅が最も小さい拡散符号を、サービス要求に対して割り当てる請求項９に記載の方法。
公衆交換電話ネットワークへの接続を制御する制御処理ユニットと、
少なくとも１つのトラヒックチャネル無線機と、
制御チャネル無線機と、
プロセッサ、及びこれに対応して通信チャネルのバンド幅を示すレベルを有して根から上部にいくほど通信チャネルのバンド幅が小さくなるツリー状のデータ構造により論理的に表現される直交ウォルシュ−ハダマード拡散符号シーケンスを格納する記憶装置を具備し、受信したサービス要求に必要なバンド幅に対応する空きバンド幅を有する拡散符号を求めてツリー状のデータ構造を繰り返し検索することによって受信したサービス要求に対して拡散符号を割り当てる符号作成器とを有し、
符号作成器は、受信したサービス要求に対して拡散符号を以下のように割り当てるスペクトル拡散通信システムの基地局。
（ａ）ツリー状構造の許容される最大バンド幅に対応するレベルから拡散符号の検索を開始し、
（ｂ）選択されたレベルに関連する空きバンド幅が要求されたサービスに必要なバンド幅よりも大きいときは、以下の過程を繰り返し実施し、
（１）ツリー状構造の上部の次のレベルの第１の拡散符号及び第２の拡散符号のなかで、第１の拡散符号を以下の基準に基づいて選択し、
第１の拡散符号に関連する空きバンド幅は、要求されたサービスに必要なバンド幅以上であり、
第１の拡散符号に関連する空きバンド幅は、第２の拡散符号に関連する空きバンド幅よりも小さく、
（２）第１の拡散符号に関連する空きバンド幅が、要求されたサービスに必要なバンド幅に対応する場合には、第１の拡散符号とサブツリーの空きバンド幅とを記憶装置に格納し、
（ｃ）許容できる最大バンド幅に対応するバンド幅の根を有するサブツリーごとにステップ（ｂ）を繰り返し、
（ｄ）関連する使用可能なバンド幅が最も小さい拡散符号を、サービス要求に対して割り当てる。