JP4621398B2 - Ｃｄｍａシステムのチャネル拡張装置及び方法 - Google Patents

Description

【０００１】
技術分野
本発明は，符号分割多重接続システムのチャネルに関し，特に，符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）伝送変調器（ｔｒａｎｓｍｉｔ ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）における使用可能なチャネルを増加させる装置及び方法に関する。
【０００２】
背景技術
図１は，従来技術の符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）伝送変調器のブロック図である。伝送変調器は，コンボリューションエンコーダ（Ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ ｅｎｃｏｄｅｒ）１１１，シンボル反復部（Ｓｙｍｂｏｌ Ｒｅｐｅａｔｅｒ）１１２及びインターリーバ（Ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅｒ）１１３を含み，移動体端末端末からの入力データを畳み込み符号化し，反復して，インターリーブ（ｉｎｔｅｒｌｅａｖｉｎｇ）するチャネルエンコーダ（ｃｈａｎｎｅｌ ｅｎｃｏｄｅｒ）１１０と；ワルシュコード（Ｗａｌｓｈ ｃｏｄｅ）結合器１２１とワルシュコード発生器１２２とを含み，チャネルエンコーダ１００の出力と，占有周波数帯域幅（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ａｓｓｉｇｍｅｎｔ）でチャネルが各々区別されるようにするワルシュコードとを結合するチャネル変調部１２０と；第１及び第２ＰＮコード結合器１３１，１３２を含み，ワルシュコード結合器１２１の出力と，規定のＰＮオフセット値により生じて決定された同相（Ｉ）チャネルＰＮシーケンスＰＮ＿Ｉ及び直角位相（Ｑ：ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ）チャネルＰＮシーケンスＰＮ＿Ｑとを各々結合して，同一の占有周波数帯域幅を利用する送信基地局（ｃｅｌｌ−ｓｉｔｅ）またはセクタが相互に区別できるようにする擬似雑音（ＰＮ：Ｐｓｅｕｄｏ Ｎｏｉｓｅ）コード結合部１３０と；前記第１及び第２擬似雑音コード合成器１３１，１３２から出力されるデジタルデータを各々入力して処理する第１及び第２デジタル有限衝撃反応（ＦＩＲ：Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタ１４１，１４２を含み，第１及び第２ＰＮコード結合器１３１，１３２の出力の高周波数領域を遮断して，占有周波数帯域幅で標準化する低域フィルタ１４０と；第１及び第２ミクサ１５１，１５２を含み，ＦＩＲフィルタ１４１，１４２のＤ／Ａ変換信号にサイン及びコサイン関数を乗じてアナログ信号に変調するアナログ信号変調器１５０と；アナログ信号変調器１５０の出力を合成するアナログ信号合成部１６０と；直角位相シフトキー（ＱＰＳＫ）方式の位相変調技術を用いて，アナログ信号合成部１６０の信号を変調する中間周波数（ＩＦ）変調器１７０と；ＩＦ信号を無線周波数（ＲＦ：ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）にアップコンバート（Ｕｐ−ｃｏｎｖｅｒｔｉｎｇ）する周波数アップコンバータ１８０と；アンテナシステムを介してＲＦ信号を増幅，放射するＲＦ送信器１９０と；から構成されている。
【０００３】
図１に示すような従来技術の伝送変調器の操作について，以下に詳細に説明する。
【０００４】
前記ボコーダ（Ｖｏｃｏｄｅｒ）からのチャネル入力データは，コンボリューションエンコーダ１１１によりエラー修正のために畳み込み符号化される。コンボリューションエンコーダ１１１の符号化速度は，データ入力速度の２倍である。例えば，データシンボルの入力速度が９６００ビット／秒（ｂｐｓ）の場合，コンボリューションエンコーダ１１１のデータシンボル出力速度は１９２００ｂｐｓになる。符号化データは，続いてシンボル反復部１１２に入力される。シンボル反復部１１２は，データの入力速度に応じて，シンボル反復部出力が１９２００ｂｐｓになるように，シンボルを反復する。即ち，入力速度が低いほど，シンボルは反復される。例えば，入力速度が９６００ｂｐｓであればシンボルは２度反復され，入力速度が４８００ｂｐｓであれば４度反復されるなどである。反復されたシンボルは，インターリーバ１１３に入力される。インターリーバ１１３は，バースト誤り（Ｂｕｒｓｔ ｅｒｒｏｒ）をランダム誤り（Ｒａｎｄｏｍ ｅｒｒｏｒ）に拡散させるために，入力されたデータを規定のシーケンスによってインターリーブする。
【０００５】
ワルシュコード発生器１２２は，チャネルを他の通信チャネルと区別させるために用いられるワルシュコードを生成する。Ｍチャネルの許容量を有する伝送変調器は，それぞれのワルシュコードを有するＭチャネル変調器を備える。このチャネル変調器で用いられるワルシュコードは互いに直交する。簡易に示すため，図１の伝送変調器では，通信チャネルを１つだけ表示する。
【０００６】
ワルシュコード結合器１２１は，データ順序が再配置されたシンボルの出力とワルシュシーケンスとを，排他的論理和（Ｅｘｃｌｕｓｉｖｅ−ＯＲ）演算する。ワルシュコードのチップ（Ｃｈｉｐ）の速度が，ＣＤＭＡ拡散速度となる。上記拡散されたデータは，擬似雑音コード変調部１３０，低域フィルタ１４０，アナログ信号変調器１５０及びアナログ信号合成部１６０で構成されたＱＰＳＫ変調器に入力される。チャネル変調部１２０からのデータは，ＰＮコード結合器１３１，１３２に入力され，同相チャネル及び直角位相チャネルのＰＮシーケンスがそれぞれ乗じられる。この２つの計算結果データは，低域フィルタ１４０に入力されて帯域幅が縮減された上で，２つのミクサ１５１，１５２を介してアナログ信号に変調される。アナログ信号合成部１６０は，このミクサ１５１，１５２の出力を１つのアナログ信号に結合する。
【０００７】
ＩＦ信号変調器１７０は，上記信号合成部１６０の出力信号をＩＦ信号に変調する。周波数アップコンバータ１８０がＩＦ信号をＲＦ信号に変換した後，ＲＦ信号はＲＦ送信器１９０により増幅され帯域フィルタでフィルタリングされ，アンテナシステムを介して放射される。
【０００８】
６４個のワルシュコードを用いてチャネル化する場合，１つのチャネル変調器に対して１つの通信チャネルのみ利用可能であるので，図１に示す伝送変調器では全部で６４個のチャネルが利用可能である。この中からパイロットチャネル，シンク（ｓｙｎｃ）チャネル及びページングチャネルを除外すると，６１個の通信チャネルが利用可能である。従って，良質のコミュニケーションサービスを支援するためには，上記伝送変調器では多くとも約３０チャネルを保持することができる（たとえ利用可能なチャネルが６１個だとしても，良質のサービスを提供するためには約３０チャネルにすぎないことが従来技術上では周知である）。それ故，利用者数が増加すると，各利用者に割り当てられるべきチャネル資源が減少する。結果として，既存の音声チャネルをデータコミュニケーションサービスに用いた場合，より多くのチャネルを確保することが不可能であり，利用者は既存の音声チャネルと同じような額の費用を負担せねばならないので，データコミュニケーション費用が増加してしまう。これが，データコミュニケーションサービスを低廉な費用で提供することが困難な理由である。
【０００９】
発明の開示
本発明の目的は，通信チャネルを低データ伝送速度の複数の副（Ｓｕｂ）チャネルに分割することにより，符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）システムにおけるチャネル数を増加させることが可能な装置及び方法を提供することである。
【００１０】
本発明の他の目的は，復調プロセスにおいて低データ伝送速度の副チャネルでプロセスゲイン（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｇａｉｎ）を得ることにより，少ない出力でも信頼度が高く長距離の通信を可能にする装置及び方法を提供することにある。
【００１１】
ボコーダからの入力信号を畳み込み符号化し，シンボル反復し，及び符号化信号をインターリーブするチャネルエンコーダと；上記チャネルエンコーダからの出力信号と通信チャネルに対応する直交コードとを結合するチャネル変調部と；上記変調された信号と，１組の規定オフセットＰＮ信号のうちの１つとをそれぞれ結合する１組の擬似雑音（ＰＮ）結合器と；上記各ＰＮ結合器の出力信号をそれぞれフィルタリングし，その結果のパワーレベルを平準化する１組の低域フィルタと；上記低域フィルタの出力信号をアナログ信号にそれぞれ変換する１組のデジタル−アナログ（D／A）コンバータと；上記１組のデジタル−アナログコンバータによるアナログ信号を合成するアナログ信号合成部と；を含む符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）の伝送変調器において，
本発明によるチャネル増加装置は，前記チャネルエンコーダの代用として，前記チャネルエンコーダによる通信チャネルの符号化データ伝送速度より遅い伝送速度で複数の副チャネルの１つからの入力データをそれぞれ畳み込み符号化し，シンボル反復及びインターリーブする，複数の副チャネルエンコーダと；各副チャネルエンコーダのからの出力信号と，それぞれの直交コード信号とをそれぞれ結合して，各副チャネルを互いに区別でき，１つの通信チャネルに全ての副チャネルを収容できるようにする複数の副チャネル変調部と；上記複数の副チャネル変調部からの出力信号を合成し，合成信号を上記チャネル変調部に提供する副チャネル合成部とを含んで構成される。また、副チャネルを規定する前記直交コード信号のデータ速度は，前記チャネル変調部に入力された入力信号の規定データ速度と等しい。
【００１２】
本発明による装置は，以下の利点を提供する。
【００１３】
第一に，従来の通信チャネルのそれぞれを，多重変調を利用して低データ伝送速度の複数の副チャネル分割することができるので，当該装置を用いてチャネル資源を効率的に利用することが可能である。従って，当該装置は，より多くの低速データのデータチャネルを提供することが可能であり，同様に，より多くの携帯電話向け音声チャネルを収容することができる。
【００１４】
第二に，低データ伝送速度の副チャネル多重変調を用いることで，相互検出におけるプロセスゲインが増加することによって，低速データが従来技術の伝送変調器における場合より，低出力での長距離通信及び信頼性向上が可能になる。
【００１５】
第三に，ＣＤＭＡ音声チャネルで通信がほとんど不可能な劣悪な環境でも，当該装置は低速データ通信を可能にするので，かなりの長距離コミュニケーション及び／又は海上遭難コミュニケーションシステムに活用することができる。
【００１６】
発明を実施する為の最良の形態
以下，添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施例について詳細に説明する。
【００１７】
図２は，本発明の実施例に係る装置を含む伝送変調器のブロック図である。当該伝送変調器において，以下の構成要素：チャネル変調部１２０，ＰＮコード結合部１３０，低域フィルタ１４０，アナログ信号変調器１５０，アナログ信号合成部１６０，IF信号変調器１７０，周波数アップコンバータ１８０，及びＲＦ送信器１９０は，すべて図１に示す伝送変調器の場合と略同一である。それ故，図２におけるそれらの符号は，図１の場合と同一であり，それらの説明はここでは省略する。
【００１８】
図２に示すように，本発明の実施例に係る装置２００は，各々が図１のチャネルエンコーダ１１０と同様な機能を有する複数の副チャネルエンコーダ２１０（２１０−１，２１０−２，・・・，２１０−Ｎ，Nは副チャネルの個数である）と，複数の副チャネル変調部２２０（２２０−１，２１０−２，・・・，２２０−Ｎ）と副チャネル合成部２３０とから構成される。
【００１９】
各副チャネルへの入力データは，各副チャネルエンコーダにより畳み込んで符号化され，反復され，インターリーブされる。なお，各入力データ速度は，図１のチャネルエンコーダ１１０による符号化可能な入力データ速度（以下１９．２ｋｂｐｓとする）を副チャネルエンコーダの構成個数Ｎで割った速度よりも低速であることである。即ち，各副チャネルにおける入力データ速度は，１９．２／Ｎ ｋｂｐｓより低速である。各副チャネル変調部は，対応する各副チャネルエンコーダに１９．２／Ｎ ｋｂｐｓ以下の速度で供給されたデータと，直交コードセットｆ１，ｆ２，．．．ｆｎ（ここで，コードｆｌとコードｆｍはｌ≠ｍの時，互いに直交である）から選択された１９．２ｋｂｐｓのビット速度を有する各直交なコードとを合成する。以下に，このような直交コードは副チャネル直交シーケンスとして示す。副チャネル合成部２３０は，上記複数の副チャネル変調部２２０からの出力（１９．２ｋｂｐｓで入力される）を合成し，合成出力データをチャネル変調部１２０に提供する。
【００２０】
副チャネル合成部２３０は，図３に示すように，対応する副チャネル変調部（２２０−１から２２０−Ｎ）からの副チャネルデータを貯蔵する複数の副チャネルデータ貯蔵部２３１（２３１−１，２３１−２，・・・，２３１−Ｎ）と，前記複数の副チャネルデータ貯蔵部２３１に貯蔵されたデータを演算するデータ演算部２３２とで構成される。なお，副チャネル合成部２３０は，副チャネル合成部２３０の出力エネルギーを削減できることである。詳細には，１９．２ｋｂｐｍの速度で各副チャネル変調部の出力は副チャネル合成部２３０に入力される。１９．２ｋｂｐｍの各入力データを合成することは，ノイズや混線を引き起こし，副チャネル合成部２３０の出力エネルギーを増加させる。
【００２１】
以下では，本発明の実施例に係る上記装置における多重変調の操作を詳細に説明する。
【００２２】
各副チャネルの入力データは，各副チャネルエンコーダにより，畳み込んで符号化，シンボル反復及びインターリブされて，次いで副チャネル変調部に提供される。なお，Ｎを副チャネル数とすると，各副チャネルにおける入力データ速度が１９．２／Ｎ ｋｂｐｓより低速であることが要求される。例えば，各副チャネル変調部に用いられる副チャネル直交シーケンスが６４ビットで構成され，１９．２ｋｂｐｓの伝送速度で生成される場合，１ビットのデータチップ（ｃｈｉｐ）が１９．２ｋｂｐｓの速度で６４ビットの副チャネル直交シーケンスを乗算されるためには，各副チャネルのデータ速度は３００ｂｐｓより低速にすべきである（即ち，６４／１９．２ｋｂｐｓ＝１／３００）。この各副チャネルのデータ速度についての条件は，副チャネル数が６４個以下である時も，満足されるものである。
【００２３】
各副チャネル変調部は，副チャネル符号化データと，副チャネル直交シーケンスの１つをそれぞれｆ１，ｆ２，・・・，ｆｎとを乗算し，変調された副チャネルデータを副チャネル合成部２３０に提供する。なお，各副チャネル直交シーケンスのビット伝送速度が，占有周波数帯域幅において通信チャネルを区別するためにチャネル変調部で用いられるワルシュコードのビット伝送速度より低速であることである。例えば，１９．２ｋｂｐｓの各副チャネル直交シーケンスが，副チャネルを区別するためにそれぞれの低速入力データに乗算される。副チャネル直交シーケンスが乗算された全ての副チャネルは，副チャネル合成部２３０に提供される。このようにして，低データ速度の複数の副チャネルが，各通信チャネル内に獲得される。
【００２４】
図３に示すように，各副チャネル変調部の出力は，対応する副チャネル貯蔵部２３１に貯蔵され，次いで，そのエネルギーレベルを削減するため保存データを演算処理する副チャネルデータ演算部２３２に入力される。このデータプロセスで，０値は−１値として考慮される。副チャネル合成部２３０の出力は，複数の副チャネル出力の合成値を表すべきであるので，２レベル（ｌｅｖｅｌ）より多い表示レベルが必要である。例えば，副チャネル数が１６である場合，副チャネル合成部２３０の出力は，最高＋１６及び最低−１６を表示するために３２レベル表示が必要である。従って，チャネル合成部２３０の出力レベルを表示するためには５ビットが要求される。
【００２５】
チャネル変調部１２０は，副チャネル合成部２３０の１つの出力レベルに属する数ビットと，通信チャネルで決定されるワルシュコードとを結合する。各副チャネルのデータ速度は，副チャネルが属する通信チャネルの速度よりＭ（Ｍは整数）倍低速であるので，副チャネル合成部３２０の出力は，ワルシュシーケンスの周期以上では変化しない。従って，各通信チャネル帯域内で複数の副チャネルを収容することが可能である。加えて，エネルギーがワルシュコードとの相関プロセスを介して検出される副チャネルのデータ信号は，副チャネル直交シーケンスとの相関プロセスを再度経るので，受信される信号ゲインが増加する。
【００２６】
各副チャネルデータが変調されるチャネル変調部１２０の出力は，ＰＮコード結合部１３０により各１組のＰＮコードと結合される。この１組のＰＮコードは，規定のオフセット位相で生成されて，その結果，同一の占有周波数帯域幅を利用する複数の送信基地局（ｃｅｌｌ−ｓｉｔｅ）またはセクタが互いに区別される。このＰＮコードは，全副チャネルデータの合成値表示を数ビット拡張させる。
【００２７】
次いで，ＰＮコード結合部１３０の出力は，１組のデジタルFIRフィルタを用いて出力をフィルタリング及び標準化する低域フィルタ１４０に入力され，その結果，低域フィルタ１４０の出力が占有周波数帯域での平坦な出力レベルを有する。なお，１つの通信チャネルに属する複数の副チャネルは，１組のデジタルFIRフィルタにより同時に処理される。
【００２８】
低域フィルタ１４０のデジタル信号は，１組のデジタル−アナログコンバータとミクサを備えるアナログ信号変調器１５０によりアナログ信号に変調され，次いで，アナログ信号合成部１６０に入力される。このアナログ信号は，アナログ信号合成部１６０により合成されたアナログ信号となり，IF信号変調器１７０に入力される。アナログ信号合成部１５０の出力エネルギーが，全ての通信チャネルの合成のため高くなってしまった場合には，アナログ信号合成部１５０により，出力信号のエネルギーが適切なエネルギーレベルに削減される。
【００２９】
アナログ信号合成部１５０からの出力信号を受信すると，IF信号変調器１７０は，例えばＱＰＳＫ変調方式を用いて変調信号を生成する場合がある。ＱＰＳＫ変調の場合，ＰＮコード結合部１３０において同相及び直角位相ＰＮシーケンスが利用され，アナログ信号変調器１５０の１組のミクサにおいてサイン及びコサイン関数が用いられる。
【００３０】
ＩＦ信号は，周波数アップコンバータ１８０によりＲＦ信号にアップコンバートされる。このＲＦ信号は，ＲＦ増幅器（図示せず）により増幅され，次いで，バンドパスフィルタリングされて，アンテナシステム（図示せず）により放射される。
【００３１】
上記は，本発明の好適な実施例を例証して説明するためにだけ示したものであり，よって，変更例，変化例または修正例は，本発明の範囲や思想の範疇内で作成されうる。
【図面の簡単な説明】
添付した図は，本発明の更なる理解を提供するために加えたものであり，本発明の好適な実施形態を例証し，解説ともに本発明の原理の説明に役立つものである。
【図１】 図１は，ＣＤＭＡ伝送変調器のブロック図であり，
【図２】 図２は，本発明の実施形態に係る装置を備えたＣＤＭＡ伝送変調器のブロック図であり，
【図３】 図３は，図２に示した副チャネル合成部のブロック図である。

Claims (6)

1. ボコーダからの入力信号を畳み込み符号化し，シンボル反復し，及び符号化信号をインターリーブするチャネルエンコーダと；前記チャネルエンコーダからの出力信号と通信チャネルを相互に区別する直交コード信号とを結合するチャネル変調部と；前記チャネル変調部の出力信号と，同位相での規定のオフセットを有する１組の擬似雑音のうちの各々１つとをそれぞれ結合する１組の擬似雑音（ＰＮ）結合器と；前記複数のＰＮ結合器の各出力信号をそれぞれフィルタリングし，前記出力信号のパワーレベルをそれぞれ平準化する１組の低域フィルタと；前記１組の低域フィルタの出力信号をＲＦ信号に変換するアナログ信号変調器と：を含む符号分割多重接続の伝送変調器において，
   前記チャネルエンコーダの代用であり，複数の副チャネルのうちのそれぞれ１つからの入力データをそれぞれ畳み込み符号化し，シンボル反復し，インターリーブし，複数の副チャネルの各々のデータ速度が前記チャネルエンコーダによる通信チャネルの符号化データ速度より遅い，複数の副チャネルエンコーダと；
   前記複数の副チャネルエンコーダのうちのそれぞれ１つからの出力信号と，副チャネルを相互に区別する各直交コード信号とをそれぞれ結合して，全ての副チャネルが１つの通信チャネルに収容される，複数の副チャネル変調部と；
   前記複数の副チャネル変調部の出力信号を合成し，合成信号を前記チャネル変調部に提供する副チャネル合成部と，
   を含み、
   副チャネルを規定する前記直交コード信号のデータ速度は，前記チャネル変調部に入力された入力信号の規定データ速度と等しいことを特徴とする，通信チャネル内に複数の副チャネルを獲得する装置。
2. 前記副チャネルエンコーダ数をＮとすると，前記複数の副チャネルの各々のデータ速度は，前記チャネルエンコーダに入力された入力信号の規定データ速度の１／Ｎ倍より，低速であることを特徴とする，請求項１に記載の装置。
3. 前記副チャネル合成部は，
   前記複数の副チャネル変調部のうちのそれぞれ１つからの副チャネル信号を各々貯蔵する複数の貯蔵手段と；
   前記複数の貯蔵手段に貯蔵された副チャネル信号を読み込んで演算するデータ演算手段と，
   を含むことを特徴とする，請求項１に記載の装置。
4. 前記複チャネル合成部は，複数の副チャネルの各々または全ての副チャネルデータのエネルギーを削減することを特徴とする，請求項１〜３のいずれかに記載の装置。
5. （ａ）独立して，畳み込みこみ符号化，シンボル反復及びインターリーブすることにより，複数の入力信号を符号化する段階と，
   （ｂ）前記符号化された複数の信号の各々と，副チャネルを相互に区別する第１の直交コード信号とを乗算し，結果として副チャネル化された複数の入力信号を提供する段階と，
   （ｂ）前記副チャネル化された複数の入力信号を結合し，結合信号とする段階と，
   （ｄ）前記結合信号と，通信チャネルを相互に区別する第２の直交コード信号とを乗算し，結果としてチャネル化された信号を提供する段階と，
   （ｅ）前記チャネル化された信号と，同位相での規定のオフセットであるＰＮコードとを乗算し，ＰＮコード変調信号を提供する段階と，
   （ｆ）前記ＰＮコード変調信号をフィルタリングし，周波数帯域内における出力レベルを標準化する段階と，
   （ｇ）前記フィルタリングされた無線周波数信号に変換する段階と
   を含み、
   前記第１の直交コード信号のビット速度は，前記結合信号のため規定されるデータ速度と同一であることを特徴とする，符号分割多重接続の伝送変調器において通信チャネル内に複数のチャネルを獲得する方法。
6. 前記複数の入力データ数をＮとすると，前記入力信号のデータ速度は，前記結合信号のため規定されるデータ速度の１／Ｎ倍より，低速であることを特徴とする，請求項５に記載の方法。

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