JP4541453B2 - 高データ速度補充チャンネルcdma電気通信システム - Google Patents
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Description
I. 発明の技術分野
本発明は無線電気通信に関する。特に、本発明はエアーインタフエース(the-airinterface)上で高伝送速度を実施するための新しい、改良された方法に関する。
II. 関連技術の説明
通信工業会(TIA)のIS-95規格、及びIS-95A及びANSI J-STD-008(ここでは、これらをひとまとめにして「IS-95」と呼ぶ)のような派生したもの(derivatives)は、有効帯域幅の(bandwidth-efficient)デジタル・セル式電話システムを実行するために適したエア-インタフェースを定義する。このために、IS-95は、最高14.4キロビット/秒のデータ伝送速度を有する多重ラジオ周波数(RF)追尾チャネルを確立するための方法を提供する。追尾チャネルは、小さいファイル転送、電子メール、および、ファクシミリを含む音声電話を実施するために、または、ディジタルデータ通信を実施するために使うことができる。
14.4キロビット/秒はこれらの種類のより低いデータ速度の用途に適しているが、世界的なウェブ(web)、およびビデオ会議のようなより多くのデータ集約的な用途が増加する傾向は、非常により高い伝送速度要求を生じさせた。この新しい要求を満たすために、本発明はより高い伝送速度を可能とするエアー・インタフェースを提供することを目的とする。
図1は、IS-95の使用に合致した態様で構成された非常に簡単化されたデジタル・セル式電話システムを示している。通信を実施する間、加入者装置10と、RF信号を使用している基地局12との間でデータを交換することによって、電話および他の通信が実施される。通信は、基地局12から基地局制御装置(BSC)14及び移動交換局16を介して、公衆交換電話網(PSTN)18か、もう一つの加入者装置10のいずれかに、更に導かれる。BSC14、および、MSC16は、典型的にはモビリティ(mobility)制御、通話処理、および、通話経路選択(callrouting)機能性を提供する。
IS-85に従ったシステムにおいて、加入者装置10、および、基地局12との間で交換したRF信号は、符号分割多元接続(CDMA)信号処理手法に従って処理される。CDMA信号処理手法の使用によって、隣接の基地局12は同じRF帯域幅を使用することができ、送信パワー制御の使用と結び付けられた時には、それは、IS-95を他のセル式電話システムよりも効率的なより広い帯域幅とする。
CDMA処理は、CDMA信号が一般に非スペクトル拡散方式に使われるよりも広いRF帯域幅上で拡散されるので、「スペクトラム拡散」技術とみなされる。IS-95システムに対する拡散帯域幅は、1.2288MHzである。実質的にIS-95を使用して構成されるCDMAに基づいたデジタル無線電気通信システムは、「CDMAセルラ電話システムにおける信号波形を発生するシステムと方法(SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING SIGNAL WAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM)」と名付けられる米国特許5,103,450に記載されている。この出願は、本発明の譲受人に譲渡され、および、本願明細書に引用される。
典型的なユーザーは彼または彼女が発生するよりも多くのデータを受信することを期待されるので、より高い伝送速度を求める要求は、逆方向リンクに対するよりも順方向リンクに対するほうが大きいことが、予想される。順方向リンク信号は、基地局12から一つ以上の加入者装置10に送信されるRF信号である。逆方向リンク信号は、加入者装置10から基地局12に送信されるRF信号である。
図2は、IS-95順方向リンク信号の部分であるIS-95順方向リンク追尾(traffic)チャネルと関連した信号処理を示している。順方向リンク追尾チャネルは、基地局12から特定の加入者装置10へ利用者データを送信するために使われる。正常動作の間、基地局12は特定の加入者装置10との通信ために使われる多重順方向リンク追尾チャンネルを発生する。加えて、基地局12はパイロットチャネル、同期チャネル、および、ページング・チャネルを含む種々の制御チャネルを発生する。順方向リンク信号は、追尾チャンネル(traffic channels)と制御チャネルの合計である。
図2に示すように、利用者データはノード30で入力され、フレームと呼ばれる20ミリ秒(ms)のブロックにおいて、処理される。各フレーム内のデータ量は、次のより高い値のほぼ半分の値である、各々より低い値を持つ四つの値の一つで有り得る。また、二つの可能なフレームサイズの設定(sets)を利用することができ、それは、速度設定1、および、速度設定2と称する。
速度設定2に関しては、最も大きいまたは全速度(full-rate)のフレーム内に含まれるデータ量は、13.35キロビット/秒(ms)の伝送速度に対応する。速度設定1に関しては、全速度フレームに含まれるデータ量は、8.6キロビット/秒の伝送速度に対応する。より小さいサイズのフレームは二分の一速度、四分の一速度、及び八分の一速度フレームとして参照される。通常の会話の間に経験される音声アクティビティ(activity)内の変化に整合するために、種々のフレーム速度が、使用される。
CRC発生器36は、CRCデータを、フレームサイズ、および速度設定に依存して発生されるCRCデータ量に加算する。テイル・バイト(Tail byte)発生器40は、各フレームに公知の論理状態の8テイル・ビットを加えて、復号プロセスでの援助を行う。全速度フレームに関して、テイル・ビットおよびCRCビットの数は、速度設定1および速度設定2のために9.6および14.4キロビット/秒に至る伝送速度をもたらす。
テイル・バイト発生器40からのデータは、符号器42によって、畳み込み(convolutionally)符号化され、符合シンボル(symbols)44を生成する。速度1/2、拘束長(K)9の符号化が行われる。
パンクチュア(Puncture)48は、速度設定2フレームのために6符号シンボル毎に二つを取り除き、実行される符号化を速度2/3に効果的に減少させる。このように、パンクチュア48の出力において、符号シンボルは二つの速度設定1および速度設定2全速度フレームのために毎秒19.2キロシンボルで(ksps)発生される。
ブロック・インターリーバー50は、各フレーム上でブロック・インターリーブ(block interleaving)を実行し、インターリーブされた符号シンボルは、各符号シンボルための64ウォルシュ・シンボルを発生するウォルシュ・符合発生器54からのウォルシュ・チャネル符号で変調される。特定のウォルシュ・チャネル符号Wは、一セットの64ウォルシュ・チャネル符号から選択され、特定の加入者装置10、および、基地局12間のインタフェース間で典型的に使われる。
ウォルシュ・シンボルは、それから複製され、一つの複製は拡散符号発生器52からの同相のPN拡散符号(PNI)で変調される。他の複製は拡散符号発生器53からの直角−位相PN拡散符号(PNQ)で変調される。同相のデータはそれからLPF58によりローパスフィルターをかけられ、同相の正弦波の搬送信号で変調される。同様に、直角−位相データはLPF 60によりローパスフィルターをかけられ、および、直角-位相正弦波の搬送波で変調される。二つの変調された搬送波信号は、信号s(t)を発生するために加算され、順方向リンク信号として送信される。
発明の要約
本発明は、高伝送速度エアー・インタフェースを実行するための新しく、改良された方法である。送信システムは、同相のチャネルセット、および、直角-位相チャネルセットを提供する。同相のチャネルセットは、直交中間速度制御(orthogonal medium rate control)と追尾チャネルの完全セットを提供するために用いられる。直角−位相チャネルセットは、高速度補充(supplemental)チャンネルと、お互いに直交し、かつ最初の中間速度チャンネルに直交する中間速度チャンネルの拡張セットを提供するために用いられる。高速度補充チャネルは、短チャネル符号を使用している一セットの中間速度チャンネル上で発生される。中間速度チャンネルは、一セットの長チャネル符号を使用して発生される。
【図面の簡単な説明】
特徴、目的、および、本発明の利点は、全体を通して同様の参照シンボルが付された図を参照しながら、後述の詳細な説明からより明らかになる。
図1は、セル式電話システムのブロック図である。
図2は、IS−95規格に関連した順方向リンク信号処理のブロック図である。
図3は、本発明の一実施例に従って構成された送信システムのブロック図である。
図4は、64シンボル・ウォルッシュ符号と本発明の好適な実施例において、使われる関連インデックス(indexes)とのセットのリストである。
図5は、本発明の一実施例に従って実行されるチャネル符号化のブロック図である。
図6は、本発明の一実施例に従って構成される受信システムのブロック図である。及び
図7は本発明の一実施例に従って構成される復号化システムのブロック図である。
好適な実施例の詳細な説明
図3は本発明の使用に合致した方法で構成された送信システムのブロック図である。典型的に、送信システムは、セル式電話システム内の順方向リンク信号を形成するために使われ、したがって、基地局12にセットみ込まれる。図示された例示的構成において、送信システムは、以下を含む順方向リンク信号を生成する:IS-95または中間速度の完全なセット、高速度補充チャンネルと同様の複数のチャンネル。加えて、記載されている実施例において、IS−95チャンネルの拡張設定が提供される。本発明の代替の実施例は、複数の高速徒補充チャネルを提供することができ、またはIS−95チャネルの追加セットの使用を提供しないことができ、又はその両方である。また、IS−95チャンネルを提供することが選ばれる一方で、本発明の他の実施例は、他のチャネルタイプ、および、処理プロトコルを取り入れることができる。
提供される例示的な実施例において、送信システムは、同相のチャネルセット90、および、直角位相チャネルセット92を提供する。同相チャネルセット90は、直交するIS−95制御、および、追尾チャンネルの完全なセットを提供するために使用される。同じパスを通して送信されるときに、直交チャンネルはお互いに干渉しない。直角−位相チャネルセット92は、高速度補充のチャンネルとIS-95チャンネルの拡張されたセットを提供するために使用される。この拡張されたセットは、IS-95チャンネルがお互いに直交し、かつ最初のIS-95チャンネルと直交している。本発明の好適な実施例において、全ての信号、および、図3に示されるデータは2進デジタルデータまたは電圧により表示される正や負の整数値により形成される。そして、それぞれ、論理的低、および、論理的高に対応する。
同相のチャネルセット90に関して、IS−95制御チャネル・システム100は、ここで本願明細書に引用されるIS-95に記載されている処理、符号化及びインターリーブを含む標準のIS-95制御チャネルの一つと関連した種々の機能を実行する。この場合、ウオルシュ1・チャネル符号が使われるので、該処理はページング・チャンネルの使用に従っている。IS-95制御チャネル・システム100からの結果としての符号シンボルは、乗算器104によるウォルシュ1発生器102からのウォルシュ符号で変調される。ウォルシュ発生器102は、直交する同相のチャネルを発生するために用いられる。
ウォルシュ発生器102は、インデックス0〜63(ウォルシュ0-63)の一セットのウォルシュ符号から、インデックス1(ウォルシュ1)のウォルシュ符号を繰り返して発生する。図4は、64-シンボル・ウォルシュ符号のセットと、本発明の好適な実施例において使われる関連したインデックスのリストである。ウォルシュ・チップは、ウォルシュシンボルに対応し、1のウォルシュ・チップ値は負の(-)整数に対応するが、0のウォルシュ・チップ値は正の(+)整数に対応する。IS-95の下で、ウォルシュ1符号は、ページング・チャンネルに対応する。
ウォルシュ1符号での変調により形成されたウォルシュ・シンボルは、チャンネル利得108(2)により調整された利得である。
パイロットチャネルは、チャンネル利得108(1)を使用している正の1の値を調整する利得により形成される。パイロットチャネルのために使われるウォルシュ0符号が全て正の1の値であり、そしてそれゆえにいかなる変調にも相当(equivalent)しないときには、いずれの符号化も、IS-95に従ったパイロット・チャネルためには実行されない。
追加の制御チャネルは、追加の1S-95制御チャネル・システム、追加のウォルシュ発生器、および、追加のチャンネル利得(全て示されていない)を使用する類似の形態において、発生される。この種の制御チャネルは、同期化チャンネルを含む。この同期化チャンネルは、ウォルシュ32符合で変調される。各タイプのIS-95制御チャネルと関連した処理がIS-95に記載されている。
同相Kチャネルセット内のIS-95追尾チャンネルの一つと関連した処理が、IS-95追尾(traffic)チャネルシステム110で示される。該システムは、上述された畳み込み符号化とインターリーブを含むIS-95追尾チャンネルと関連した種々の機能を実行し、毎秒19.2キロシンボルで一連のシンボルを発生する。IS-95追尾チャネルシステム110からの符号シンボルは、乗算器114によるウォルシュ63発生器112からの64-シンボル・ウォルシュ63符号で変調され、毎秒1.2288メガシンボルで一連のシンボルを発生する。乗算器114からのウォルシュ・シンボルは、利得調整108(64)により調整された利得である。
利得調整108(1)−(64)を含む全ての利得調整の出力は、同相KデータDIを発生する加算機120により加算される。各利得調整108は、関連する特定のチャンネルの利得を増減する。利得調整は、関連したチャンネルを処理する加入者装置10からのパワー制御命令を含むいろいろなファクタ(factors)に応答して、または、チャンネル上で送信されているデータのタイプの差に応答して実行されることができる。
各チャンネルの送信パワーを、適当な通信ために必要な最小値にしておくことによって、干渉は減少し、トータル送信容量は増加する。本発明の一実施例において、利得調整108は、マイクロプロセッサの形を取ることができる制御システム(図示せず)により構成される。
直角−位相チャネルセット92の内で、64ー2N IS-95追尾チャンネルの拡張セットは、IS-95チャネルシステム124を使用して提供される。Nは、補充チャンネル(supplemental channel)のために割り当てられたウォルシュ・チャンネルの数に基づく整数値であり、以下により詳細に説明される。IS-95チャネルシステム124(2)−(64-2N)からの各符号シンボルは、IS-95追尾チャネルシステム124(1)を除いて、乗算器128によるウォルシュ発生器126からのウォルシュ符号で変調される。それはウォルシュ0・チャンネルに配置され、したがって、変調を必要としない。
高速度補充チャンネルを提供するために、補充チャネルシステム132が速度RS符号シンボルを発生する。それは、全速度IS-95追尾チャンネルの2N倍である。各符号シンボルは、乗算器140を使用している補充ウォルシュ符号発生器134からの補充ウォルシュ符号(ウォルシュs)で変調される。乗算器140の出力は、利得調整130により調節された利得である。利得調整130の該セットの出力は、直角ー位相データDQを産している(yielding)加算機150により加算される。
IS-95追尾チャンネルの拡張セットは、完全にまたは部分的に一つ以上の追加された補充チャンネルに置き換えてもよいことが、理解されなければならない。
補充チャネルシステム132により実行される処理は、より詳細に以下で記述される。補充ウォルシュ符号発生器134により生成されるウォルシュs符号は、直角−位相チャネルセット92内の高速度補充チャンネルのために割り当てられたウォルシュ符号の数に依存する。本発明の好適な実施例において、高速度補充チャンネルために割り当てられたウォルシュ・チャンネルの数は、値2N(ここで、N={2、3、4、5、6})のいずれの値でも有り得る。該ウォルシュ符号sは、IS-95ウォルシュ符号で使用された64シンボルというよりは、64/2Nシンボル長である。高速度補充のチャンネルが64-シンボルウォルシュ符号を有する他の直角−位相チャンネルに直交するために、64-シンボルウォルシュ符号を有する、2Nの可能な64直角−位相チャンネルは、他の直角−位相チャンネルために使われることができない。表Iは、Nの各値ための可能なウォルシュs符号のリストと割当られた64のシンボル・ウォルシュ符号の対応するセットを提供する。
+および−は、正又は負の整数値を示す。ここにおいて、好適な整数は1である。明らかなように、Nが変化するときの各ウォルシュおよび全ての事例(インスタンス,instances)におけるウォルシュ・シンボルの数は、IS-95ウォルシュ・チャネル符号内のシンボルの数未満である。このように、補充チャンネルは、短ウォルシュ・チャネル符号を使用して形成され、および、IS-95チャンネルは、より長いウォルシュ・チャネル符号を使用して形成される。ウォルシュs符号の長さに関係なく、本発明の記載されている実施例においては、該シンボルは、毎秒1.2288メガチップの速度(Mcps)で印加される。このように、より短いウォルシュ符号は、より頻繁に繰り返される。
データチャネルDI、および、DQは、それぞれ第一の実数および虚数項として、拡散符号PNIとPNQを有し、それぞれ第二の実数および虚数項として、同相(または実数)項(ターム、term)XIと直角−位相(または虚数)項XQを産する、乗算された複素数である。拡散符号PNIとPNQは、拡散符号発生器152、および、154により生成される。拡散符号PNIとPNQは、1.2288のMcpsで印加される。方程式(1)は、実行される複素数乗算を示する。
(XI+jXQ)=(DI+jDQ)(PNI+jPNQ) (1)
同相項XIは、それから1.2288MHz帯域幅(図示せず)へのローパスフィルターをかけら、同相の搬送波COS(ωct)の乗算によりアップコンバートされる。同様に、直角−位相項XQは、1.2288MHz帯域幅(図示せず)にローパスフィルターをかけられ、直角-位相搬送波SIN(ωct)の乗算によって、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項は加算され、順方向リンク信号s(t)を産する。
複素数乗算(complex multiplying)は、直角−位相チャネルセット92が、同相のチャネルセット90に直交したままであること、したがって、完全な受信器位相復元(recovery)を有する同じパス上で送信される他のチャンネルに付加干渉を加えることなく提供されることを可能とする。このように、64のウォルシュiチャンネルの完全なセットは最初のIS-95チャネルセットに直交する形式で加えられ、そしてこのチャネルセットは補充チャンネルのために使うことができる。加えて、直交する直角−位相チャネルセット92内で補充チャンネルを実行することにより、通常のIS-95順方向リンク信号を処理するために構成された加入者装置10は、このように、高伝送速度チャンネルを提供するが、その一方で、逆に既存のシステムとの互換性を維持する同相チャネルセット90の内で、IS-95チャンネルを処理できるであろう。
図3に示される本発明の実施例は、同相および直角-位相搬送波の単一のセットを使用して、同相および直角−位相チャネルセットを発生する一方、別々のセットの正弦曲線は、90度だけ第一のセットからオフセットした第二セットの搬送波で、同相および直角−位相チャネルセットを独立して発生するために使うことができる。例えば、DQデータは、第二セットの搬送波正弦曲線(carriersinusoid)に印加されてもよい。ここで、DQ同相(PNI)拡散データは、COS(ωct-90°)に印加され、DQ直角位相(PNQ)拡散データはSIN(ωct-90°)に印加される。その結果の信号はそれから加算され、直角−位相チャネルセット92を発生する。それは、順番に、同相チャネルセット90と加算される。
表1.に記載されたウォルシュ・チャンネルを使用することは、直角位相チャネルセット92の範囲内で補充チャンネルの簡略化された実行を可能とする。特に、表Iにリストされたウォルシュs符号の使用によって、それらのウォルシュ符号の各々およびすべてを発生する必要性なしに、補充チャンネルは64のシンボル・ウォルシュi符号の全べてのサブセットを使用できる。
例えば、N=5の時、表Iにより特定されたウォルシュs符号は、補充チャンネルのために32の64-シンボル・ウォルシュi符号の1セットを割り当てる。すなわち、全て偶数のインデックスを付けられた64-シンボル・ウォルシュ符号、または全て奇数のインデックスを付けられた64-シンボル・ウォルシュ符号が、補充チャンネルために割り当てられる。これは、拡張IS-95追尾チャネルセットを実行するために、それぞれ、奇数のインデックスを付けられたか、又は偶数のインデックスを付けられたチャンネルを残す。図3において、ウォルシュs={+−}および、偶数のチャンネルが拡張IS-95追尾チャネルセットのために利用できる時は、補充チャンネルは奇数の64-シンボル・ウォルシュ符号チャンネルを使用する。
もう一つの例において、N=4のとき、関連したウォルシュs符号は、16の64−シンボルウォルシュi符号の1セットを割り当てる。これは、拡張IS-95追尾チャンネルを実行するために、または、付加補充チャンネルを実行するために、48の残りのウォルシュi符号の1セットを残す。一般に、特定の値Nに対応するウォルシュs符号を使用することは、単一の、より短いウォルシュs符号のみを使用する補充チャンネルために2N 64−シンボル・ウォルシュi符号を割り当てる。
単一のウォルシュs符号を使用するウォルシュi符号の全べての部分集合(subsets)割当ては、該部分集合内の偶数分布の64−シンボル・ウォルシュi符号により容易にされる。例えば、N=5の時のウォルシュi符号は、2で分割され、N=4の時、ウォルシュi符号は4で分割される。補充チャネルを実行するための直角-位相チャネル92の完全なセットを提供することによってのみ、均一の間隔をおく(evenly spaced)ウォルシュiチャネルの大きいセットの割当てがなされることができ、したがって、一つのウォルシュs符号を使用して実行されることが出来る。
また、単一のより短いウォルシュs符号を使用する64−シンボル・ウォルシュi符号の部分集合を割り当てることは、高速の補充チャネルを提供することに関連した複雑さを減少させる。例えば、64−シンボル・ウォルシュi符号のセットを使用する実際の変調を実行すること、及びその結果として生じる調整されたデータを加算することは、ここに記載されている本発明の実行において、使用される一つのウォルシュs発生器の使用と比較して、信号処理資源の実質的な増加を必要とする。
既存のIS-95順方向リンクの同相チャネル・セット90において、又はQPSK変調を有する同相及び直角-位相チャネルにおいて、補充チャネルがあたかも設置されていたかのように、均一の間隔の(evenly spaces)ウォルシュiチャネルの複数のセットが割り当てられることは出来ない。これは、例えばページング、パイロット、および、同相のチャネル上の同期チャネルのような制御機能のために、ある64のシンボルウォルシュiチャネルがすでに割り当てられる理由である。このように、新しい直角-位相ウォルシュ符号間隔(space)を使用することは、補充チャネルの単純化された実行を可能とする。
また、単一のウォルシュs符号を使用することは、補充チャネルの振幅の変化が最小にされるので、高速度補充チャネルの動作を改善する。ここに記載されている実施態様において、振幅は単にウォルシュs符合と関連した正或いは負の整数に基づいている。これは、結果として大きさ0、+2、-2、+4、-4…2N及び-2Nのセットととなる2Nのセットの64−シンボル・ウォルシュi符号での変調を実施することと対比される。
他の改良において、振幅の変化を減らすことは、順方向リンク信号が、基地局12または他の順方向リンク送信システムの与えられた最大送信パワー(power)を受信できる範囲を増加する平均対ピーク(the peak-to-average)パワー比率を減少する。
図5は、本発明の一実施例に従って構成された図1の補充チャネル・システム132のブロック図である。ユーザ・データは、チェックサム(checksum)情報を受信データに加えるCRCチェックサム発生器200により受信される。本発明の好適な実施例において、IS-95のために実行されるように、該データは20msフレーム中で処理され、16ビットのチェックサム・データが加えられる。テイル・ビット202は、8つのテイル・ビットを各フレームに加える。テイル・ビット202の出力は、各フレーム上で速度Rcで畳み込み符号化を実行する畳み込み符号器204によって、データ速度Dで受信される。Rcは、より詳細に下記で説明するように、本発明の異なる実施態様について異なる。
ブロック・インターリーバー206は、畳み込み符号器204からの符号シンボルをインターリーブし、中継器208は繰り返し量Mで、インターリーバー206からの符号シンボル・シーケンスを繰り返す。繰り返し量Mは、本発明の異なる実施態様において変化し、符号化する速度Rc、および、補充チャネルの速度Rsに典型的に依存する(図3を参照)。繰り返し量は、更に以下で説明される。マッパー(Mapper)210は、中継器208からの符号シンボルを受信し、補充チャネルの速度Rsでの出力である正および負の整数値へ、論理ゼロ及び論理1を変換する。
表IIは、データ入力速度D、符号化速度Rc、繰り返し量M、および、補充チャネルの速度Rsのリストを提供する。それらは、本発明の異なる実施態様において、使うことができる。いくつかの実施態様においては、多数の速度が使われる。
補充チャネルのための3つの符号器入力速度Dが示される:38.4、76.8、及び153.6キロビット/秒。これらの符号器入力速度Dの各々に関して、一セットの符号器速度Rc、N値、及び繰り返し量Mが提供され、所望の符号器入力速度Dを達成する。加えて、符号シンボルに対するウォルシュs・シンボルの速度が提供される。それは、ウォルシュs符合の長さに対応する。また、20msフレーム毎に送信される符号シンボルの数として、20フレーム毎の符号器入力ビットの数が提供される。実際のデータ伝送率は、符号器入力速度Dと等しく、CRCビット及びテイル・ビット及び提供された他のどの制御情報に必要なオーバーヘッド(overhead)より少ない。CRCチェックサム符号化に追加して、又はこれに代わってリード-ソロモン符号化の使用も、また考察される。
一般に、最大数のウォルシュiチャネル上で補充チャネルを拡散するために、補充チャネルのために可能な最大値Nを使用することが望ましい。ウォルシュiチャネルのより大きいセット上で、補充チャネルを拡散することは、同相のチャネル・セット90及び直角-位相チャネル・セット92上の2つの対応するウォルシュiチャネル間の相互(inter)-チャネル干渉の効果を最小にする。この相互チャネル干渉は、受信処理間に経験された不完全な位相の整列(alignment)により形成される。より大きいセットのウォルシュiチャネル上で、補充チャネルを拡散することによって、同相チャネル・セット90中のいずれか特定のウォルシュi・チャネルに関する相互チャネル干渉経験の量は、最小にされる。その理由は、そのウォルシュi・チャネル中の補充のチャネルの部分が小さいことにある。また、より大きい全体チャネル・シンボル速度を有する、より大きいセットのウォルシュiチャネル上で、補充チャネルを拡散することは、フェージング(fading)しているチャネル状況における動作を改善することを可能とする。
速度1/2の符号化を使用している所望の符号器入力速度Dのために必要とされるウォルシュ・チャネルの数が、少なくとも係数2による利用可能なウォルシュ・チャネル数未満のときには、動作は多くのウォルシュ・チャネル上で信号を拡散することにより改善される。速度1/2よりはむしろ速度1/4を使用することによって、又はシーケンス反復或いは両方によって、より多数のウォルシュ・チャネルのためのより高いチャネル・シンボル速度が得られる。速度1/4符号は、良性でかつフェージングのチャネル状況にある速度1/2の符号の利得を越える付加的な符号化利得を提供し、シーケンス反復は、増加するダイバーシティに起因するフェージング・チャネル状況において、改善された動作を提供する。
本発明の好適な実施例において、76.8キロビット/秒の符号器入力速度を有する補充チャネルは、N=5、1/4の符号器速度Rc、及びM=2の反復量Nを使用して提供される。この種の実行は、シグナリング(signaling)のための充分な帯域幅を含んでいるISDNチャネルオーダ(order)のデータ転送速度を提供する。また、N=5を使用することは、拡張IS-95チャネルを提供するための32の付加ウォルシュiチャネルを維持する。
補充チャネルの実際の持続可能な伝送速度は、順方向リンク送信により経験されるマルチパスの量を含むいろいろな環境条件に従って変化する。補充伝送速度は、マルチパスの量に依存する。それは、異なるパスを通して到着する順方向リンク信号は、もはや直交せず、したがって、お互いに干渉するからである。この干渉は、伝送速度の増加により増加する。それは、付加的な送信パワーの必要性の故である。このように、より多くのマルチパス干渉が経験されるほど、補充チャネルの持続可能な送信速度は小さくなる。したがって、補充チャネルのためのより低い伝送速度は、高いマルチパス環境ために選ばれる。
本発明の一実施例において、種々の環境の要因を評価し、及び最適の補充チャネル処理の特徴を選択する制御システムが考察される。また、信号キャンセルの使用が、マルチパス送信に起因するノイズを取り除くために検討される。この種のノイズ・キャンセルを実行する方法と装置は、出願番号08/518,217の「複数のマルチプルアクセス送信を処理するための方法とシステム(METHOD AND SYSTERM FOR PROCESSING A ACCESS TRANSMISSIONS)」と名付けた米国特許出願に記載されている。この出願は、本発明の譲受人に譲渡され、ここに取り入れられる。
図6は、本発明の一実施例に従って高速補充チャネルを処理するための受信処理システムのブロック図である。典型的に、受信処理システムは、セルラー電話システムの加入者装置10において、実行される。
操作の間、アンテナ設備300により受信されるRF信号は、同相の搬送波302とデジタル化された同相の受信サンプルRIと直角-位相受信サンプルRQとを発生する直角-位相搬送波304でダウンコンバートされる。これらの受信サンプルは、図示されているフィンガー・プロセッサ・モジュール、及びレーキ受信器の使用に従った他のフィンガー・プロセッサ(図示せず)に供される。各フィンガー・プロセッサは、マルチパス現象によって、発生する各インスタンス(instance)で、補充順方向リンク信号のひとつのインスタンスを処理する。
同相の及び直角-位相の受信サンプルRi、及びRQは、同相の拡散符号発生器306、及び受信ターム(terms)YI及びYQを発生する直角-位相(quadrature-phase)拡散符号発生器308とにより発生されるPN拡散符号の複素数共役(conjugate)で乗じられる。受信タームYI、及びYQは、ウォルシュ発生器310により発生されるウォルシュs符号で変調され、そしてその結果の変調されたデータは、ウォルシュs符号中のウォルシュ・シンボルの数を越えて加算機312により加算される。
加えて、受信タームYI、及びYQは加算され、及びパイロット・フィルタ316により濾過される(平均化される)。
加算機312の出力はそれからフィルタ・パイロット・データの複素数共役で乗じられ、及び、その結果の直角-位相ターム(term)は補充チャネルソフト-決定(soft-decision)データ320で使われる。補充のソフト-決定データ320は、それから他のフィンガー・プロセッサー(図示せず)からのソフト-決定データ及び復号され結合されたソフトー決定データとセットみ合わせられることが可能である。
図7は、本発明の一実施例に従った、補充のソフト-決定データ320を復号するために用いられる復号器システムのブロック図である。
繰り返し量Mによりソフトー決定データのサンプルを累算する積算器(accumulator)400によって、ソフトー決定データは、受信される。
累算されたデータは、それからブロック・デインターリーバー(deinterleaver)402によって、逆インターリーブされて(deinterleaved)、トレリス復号器404により復号される。ビタビ復号器を含むさまざまなタイプの復号器が、周知である。
トレリス復号器404からのハード決定(hard-decisuion)データ中のユーザ・データは、それからCRCチェック・システム406によって、CRCチェックサム・データ(checksum data)と照合され、そして、その結果のユーザ・データは、ユーザ・データがチェック・サム・データと合致しているかどうか示すチェック結果とともに出力される。受信処理システムまたはユーザは、それから、CRCチェックサム結果に基づいてユーザ・データを使用するかどうか決定できる。
このように、IS-95順方向リンクと関連する使用に特に適している高いデータ速度送信システムが説明された。本発明は、同軸ケーブルシステムのような、正弦波の信号が送信される電話線に依存した通信システムと同様に、衛星に依存した無線通信システムと同様の地上に依存した無線通信システムの両方にセットみ込まれることができる。また、本発明は1.2288MHz帯域幅信号の状況において記述されるが、2.5MHz及び5.0MHzシステムを含む他の帯域幅の使用も、本発明の操作に合致している。
同様に、本発明は10kbps及び70kbpsオーダー上の伝送速度を使用して記述されるが、他のチャネル速度も使用されることができる。本発明の好適な実施例において、ここで記述されている種々のシステムが半導体を使用することは、当該技術分野において、周知の伝導性、誘導性、及び容量性の接続を介して接続された半導体集積回路を使用して実行される。
前述の説明は、いずれの当業者も本発明を作りまたは使用することを可能にするために提供される。これらの実施態様に対する種々の変更態様は、当該技術分野の当業者に自明であり、ここで定義される一般的な原則は、発明力を要することなく、他の実施態様に適用されることができる。このように、本発明はここで示された実施態様に限られることを意図しておらず、ここで開示される原理と及び新しい特長に合致した最も広い範囲で与えられる。
Claims (27)
- 無線周波数帯域幅で第一のセットの中間速度チャネル上で該中間速度通信のセットを送信するための第一の信号処理手段、および、
前記無線周波数帯域幅で第二のセットの中間速度チャネル上で高速度通信を送信するための第2の信号処理手段であって、前記第二のセットの中間速度チャネルは前記第一のセットの中間速度チャネルに直交する第2の信号処理手段、ここにおいて、前記第2の信号処理手段は、符号インデックスが付与された均一に間隔をおいたチャネル符号を用いて一セットの長符号チャネルを介してデータを送信するための手段、
ここにおいて、前記第一の信号処理手段は、さらに、対応する一セットの長チャネル符号を使用して前記セットの中間速度チャネルを発生し、及び、前記第二の信号処理手段は、さらに、N={2,3,4,5,6}である64/2Nのシンボル長の短チャネル符号を有する高速度チャネルを発生する、
を具備する、符号分割多重アクセス無線周波数信号処理を使用する一セットの中間速度通信と関連して高速度通信を実施するための電気通信システム。 - 前記第一のセットの中間速度チャネルは、第一のセットのチャネル符号により定義され、及び前記第二のセットの中間速度チャネルは第二のセットのチャネル符号により定義され、及び
該高速度通信は、前記第二のセットのチャネル符号の均一に間隔をおいた部分集合上で送信される、
請求項1に記載の電気通信システム。 - 前記高速度通信は一セットの高速度符号シンボルを具備し、及び
各高速度符号シンボルは、前記短チャネル符号のインスタンスで変調される、請求項1に記載の電気通信システム。 - 前記第一のセットのチャネル符号及び前記第二のセットのチャネル符号は、64シンボル・ウォルシュ符号である、請求項1に記載の電気通信システム。
- 前記第二のセットの中間速度チャネルの他の部分集合を使用して第二のセットの中間通信を送信するための第三の信号処理手段、を更に具備する請求項2に記載の電気通信システム。
- 前記第一のセットの中間速度チャネルは、同相のチャネルにおいて送信され、及び
前記第二のセットの中間速度チャネルは、直角-位相のチャネルにおいて送信される、
請求項1に記載の電気通信システム。 - 前記第一の信号処理手段は、さらに
前記第一のセットの中間速度チャネルに応答して加算されたデータを発生するための加算器、
前記加算されたデータに応答して第一の拡散データを発生するための第一の拡散器手段、及び
前記高速度チャネルに応答して、第二の拡散データを発生するための第二の拡散器手段、
を具備する請求項1に記載の電気通信システム。 - 前記加算されたデータに応答して第一の同相の拡散データを発生するための第一の同相拡散器手段、
前記高速度チャネルに応答して、第一の直角-位相の拡散データを発生させるための第一の直角位相拡散器手段、
前記加算されたデータに応答して、第二の同相の拡散データを発生するための第二の同相拡散器手段、
前記高速度チャネルに応答して、第二の直角-位相の拡散データを発生するための第二の直角-位相拡散器手段、
前記第一の同相の拡散データと前記第二の直角-位相の拡散データの負のインスタンスとに応答して、同相のタームを発生するための第一の加算器手段、及び
前記第一の直角-位相の拡散データと前記第二の同相の拡散データとに応答して、直角-位相のタームを発生するための第二の加算器手段、
をさらに具備している請求項7に記載の電気通信システム。 - 前記同相のタームを変調するための同相の搬送波発生器、及び
前記直角-位相のタームを変調するための直角-位相の搬送波発生器、をさらに具備している請求項8に記載の電気通信システム。 - a)一セットの長ウォルシュ符号を使用して一セットのチャネルを発生する、
b)短ウォルシュ符号を使用して高速度チャネルを発生する、
c)第一の搬送波を介して前記セットのチャネルを送信する、及び、
d)前記第一の搬送波に直交する第二の搬送波を介して前記高速度チャネルを送信する、
工程を具備する無線周波数信号を使用してデータを送信する方法。 - 同相の擬似ランダムノイズ符号及び同相の搬送波とで前記セットのチャネルの第一のインスタンスを変調する、
直角-位相の疑似ランダムノイズ符号、及び直角-位相の搬送波とで前記セットのチャネルの第二のインスタンスを変調する、および、
前記セットのチャネルの前記第一のインスタンスを、前記セットのチャネルの第二のインスタンスと加算する、
工程をさらに具備する請求項10に記載の方法。 - 前記セットのチャネルからのひとつのチャネル上でパイロット・データを送信する工程をさらに具備する、請求項10に記載された方法。
- 前記セットのチャネルが、パイロットチャネル、同調チャネル及び追尾チャネルとを具備する、請求項10に記載の方法。
- 前記短ウォルシュ符号が、一セットの均一に間隔をおかれた長ウォルシュ符号を占めている、請求項10に記載の方法。
- 前記長ウォルシュ符号が64ウォルシュ・シンボルを具備する、請求項10に記載の方法。
- a)多重チャネル・ターム、及び高速度タームを有する複素数データ源を発生する工程、該工程は、
a.1)一セットの中間速度データ源、及び一セットの長チャネル符号に応答して、一セットの中間速度チャネルを発生する、
a.2)前記セットの中間速度チャネルを加算することにより、前記多重チャネル・タームを発生する、及び
a.3)高速度データ源、及びN={2,3,4,5,6}である64/2Nのシンボル長の短チャネル符号とに応答して、高速度チャネルを発生する、工程を具備し、
b)同相ターム、及び直角-位相タームを有する複素数拡散符号を発生する、
c)実数項及び虚数項を産するため前記複素数データ源と前記複素数拡散符号を乗算する、
d 同相の搬送波で前記実数項を変調する、および、
e)直角-位相の搬送波で前記虚数項を変調する、
工程を備えた、
直接シーケンス・スペクトラム拡散信号処理を使用して多重チャネル通信システムを操作するための方法。 - 上記工程a.1)は、前記セットの長チャネル符号で前記セットの中間速度データ源を変調する工程を具備する、請求項16に記載の方法。
- 前記セットの中間速度チャネル及び前記高速度チャネルの振幅を調整する工程をさらに具備する、請求項16に記載の方法。
- 上記工程a.3)は、一セットの中間速度チャネル上で前記高速度データを送信する工程を具備する、請求項16に記載の方法。
- 上記工程a.3)は、
第二のセットの中間速度データ源、及び第二のセットの長チャネル符号に応答して、第二のセットの中間速度チャネルを発生する、及び
前記高速度チャネルで前記第二のセットの中間速度チャネルを加算する、
工程をさらに具備する、請求項16に記載の方法。 - 第一のユーザ・データに応答して、第一のチャネル・データを発生するための第一の長チャネル符号変調器、
第二のユーザ・データに応答して、第二のチャネル・データを発生するための第一の短チャネル符号変調器、
前記第一のチャネル・データに応答して、第一の同相のデータを発生するための第一の同相拡散器、
前記第二のチャネル・データに応答して、第二の同相データを発生するための第二の同相拡散器、
前記第一のユーザ・データに応答して、第一の直角-位相のデータを発生するための第一の直角-位相拡散器、
第二のユーザ・データに応答して、第二の直角-位相のデータを発生するための第二の直角-位相拡散器、
前記第二の直角-位相ユーザ・データの逆変換されたインスタンスと、前記第一の同相データとに応答して、同相のタームを発生するための第一の加算器、
前記第一の直角-位相データと前記第二の同相データとに応答して、直角-位相タームを発生するための第二の加算器、
前記第一のタームに応答して、同相の信号を発生させるための同相の搬送波正弦曲線変調器、
前記第二のタームに応答して、直角-位相信号を発生するための直角-位相の搬送波正弦曲線変調器、及び
前記同相の信号と前記直角-位相の信号とを累算するための加算器、
を具備するダイレクト・シーケンス・スペクトラム拡散通信システム。 - 前記第一のチャネルが前記第二のチャネルよりも低いデータ速度を有する、請求項21に記載のシステム。
- a)同相の一セットの中間速度チャネルを発生する、
b)直角-位相のセットの中間速度チャネルを発生する、
c)前記同相のセットの中間速度チャネル上で第一のセットの高速度データを送信する、及び
d)前記直角-位相のセットの中間速度チャネルの部分集合上で第二のセットの高速度データを送信する、
工程を具備している、符号分割多重アクセス処理を使用して中間速度通信との関連において、高速度データチャネルを送信するため方法。 - 前記部分集合が、一セットの均一に間隔をおかれたウォルシュ・チャネルを具備する、請求項23に記載の方法。
- 前記工程a)が、
一セットの長チャネル符号で、前記一セットの中間速度通信を変調することによって、前記一セットのチャネルを発生する、
加算データを産している前記一セットのチャネルを加算する、
前記加算データと同相の拡散符号とに応答して、同相の拡散データを発生する、
前記加算されたデータと直角-位相の拡散符号とに応答して、直角-位相の拡散データを発生する、
同相の信号を産するため同相の搬送波で前記同相の拡散データを変調する、
直角-位相の信号を産するため直角位相の搬送波で前記直角-位相の拡散データを変調する、及び
前記同相の信号と前記直角-位相の信号とを加算する、
工程を具備する請求項23に記載の方法。 - 上記工程a)は、
a1)一セットのチャネル符号を使用して前記セットの中間速度通信を変調する、
a2)加算データ産するため前記セットのチャネル符号を加算する、
a3)第一のセットの搬送波正弦曲線で前記加算データを変調する、工程を具備し、
上記工程b)は、
b1)前記高速度チャネルを産するため短チャネル符号で前記高速度チャネルを変調する、及び
b2)前記第一のセットの搬送波正弦曲線と位相が90度外れている第二のセットの搬送波正弦曲線で前記高速度チャネルを変調する、
工程を具備する、請求項23に記載の方法。 - 前記短チャネル符号は、2つのウォルシュ・シンボルを具備し、
前記長チャネル符号は、64のウォルシュ・シンボルを具備している請求項26に記載の方法。
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