JPH06511128A - Ｃｄｍａ周波数割当て - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、セル式無線電話通信システムにおいて用いられるコート分割マルチブ 几アクセス（ＣＤＭＡ）技術の使用に関し、特に、ＣＤＭＡ通信システムにおけ る、さまさまな送信電力レベルを有するセルへの周波数割当てに関する。

発明の１￥景 セル式電話産業は、米国および世界の他地域において商業活動上穎著に発展した 。主要な都市地域における成長は予想を遥かに超え、システムの容量を超過しつ つある。もしこの傾向が続けば、急速な成長は間もなく最も小さい市場へさえ及 ぶことになろう。これらの増大する容量要求を満たし、高品質のサービスを維持 し、かつ価格の上昇を避けるためには、革新的な解決策が必要である。

全世界を通し、セル式システムにおける１つの重要なステップは、アナログ送信 からディジタル送信・＼の変更である。同様に重要なのは、次代のセル式技術を 実現する効果的なディジタル送信方式の選択である。さらに、初代の個人用通信 ネットワーク（ＰＣＮ）（快適に携帯できる、低価格、ポケットサイズのコード レス電話を使用し、家庭、事務所、街路、自動車内、なとにおいて呼出しを行い 、また受けるのに用いられる）は、次代のディジタルセル式システムの基本構造 およびセル１Ｍ波数を用いるセル搬送波を与えられるものと広く信しられている 。ジオ１らの新システムに要求される重要な特徴は、増大せしめられたトラヒッ ク容量である。

現在、チャネルアクセスは、周波数分割マルチプルアクセス（ＦＤＭＡ）法およ び時分割マルチプルアク々ス（ＴＤＭＡ）法を用いて行われている。ＦＤＭＡに おいては、通信チャネルは単一の無線周波数帯であり、その中へ信号の送信電力 か集中せしめられる。隣接チャネルの妨害は、特定の周波数帯内の信号エネルギ ーのみを通過させる帯域フィルタの使用によって制限される。このようにして、 それぞれのチャネルか異なる周波数を割当てられるとき、システムの容量は、利 用可能な周波数により、またチャネルの無線電話によって課せられる制約により 、制限される。

ＴＤＭＡシステムにおいては、チャネルは、同し周波数上の時間間隔の期間列に おけるタイムスロットから成る。与えられた信号エネルギーは、これらのタイム スロットの１つの中に制限される。隣接チャネルの妨害は、適正な時刻に受信さ れた信号エネルギーのみを通過させるタイムゲート、または他の同期素子の使用 により制限される。このようにして、異なる相対信号強度レベルからの妨害の一 部は減少せしめられる。

ＴＤＭＡシステムにおける容量は、送信信号を、より短いタイムスロット内に圧 縮することにより増大せしめられる。その結果、情報は、対応するより速いビッ トレートで送信されなくてはならず、それは占有されるスペクトルの量をそれに 比例して増大させる。

ＦＤＭＡまたはＴＤＭＡシステム、または混成ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡシステムにお ける最終目標は、２つの妨害し合う可能性のある信号が、同時に同し周波数を占 有しないよう保証することである。対照的に、ＣＤＭＡは、信号が時間および周 波数の双方において重なり合うことを許容する。従って、全てのＣＤＭＡ信号は 、同じ周波数スペクトルを共有する。周波数または時間領域のいずれにおいても 、マルチプルアクセス信号は互いにすぐ続いているように見える。

原理的には、送信される一部き情報データストリームは、まずコード化または拡 散された後、長いＰＮシーケンスまたは短いスクランプリングシーケンスと組合 わされる。後者の場合には、スクランプリングシーケンスは、近隣の諸セルが異 なるスクランプリングシーケンスまたはスクランプリングマスクを用いるように 、セル毎に設計される。情報データストリームおよびＰＮシーケンスまたはスク ランプリングシーケンスは、同し、または異なるビットレートを有しうる。情報 データストリームおよびＰＮシーケンスまたはスクランプリングシーケンスは、 これら２つのビットストリームを互いに乗算することにより組合わされる。それ ぞれの情報データストリームまたはチャネルは、独特の拡散コードを割当てられ る。

複数のコート化情報信号は、無線周波搬送波により送信され、受信機においては 複合信号として一緒に受信される。それぞれのツー１−化信号は、全ての他のコ ード化信号および雑音関連信号と、周波数および時間の双方において重なり合う 。

複合信号を独特のコートの１つと相関させることにより、対応する情報信号が分 離されかつデコードされる。

ＣＤＭＡ通信技術に関連する利点は多数ある。ＣＤＭＡに基づくセル式システム の容量限度は、改善されたコーディング利得／変調密度、音声駆動ゲーティング 、ことごとくのセルにおける同一スペクトルの区分化および再使用なとの、広帯 域ＣＤＭＡシステムの性質により、現行のアナログ技術のそれの２０倍に達する ものとして提案されている。高ビツトレートデコーダによる音声のＣＤＭＡ送信 は、優れた真に迫る音声品質を保証する。ＣＤＭＡはまた、さまざまな等級の音 声品質の提供を可能ならしめる可変データレートを与えつる。ＣＤＭＡのスクラ ンブルされた信号形式は、漏話を完全に消去し、かつ通話の盗聴または追跡を極 めて困難かつ高価なものとし、通話者に対してより完全なプライバシーを保証し 、放送時間中の偽通話をより完全に遮断する。

ＣＤＭＡは多くの利点を有するが、ＣＤＭＡシステムが異なる電力レベルの異な る大きさのセルを含む時は、問題が起こりうる。１つの問題は、異なる形式のセ ル間にとのように周波数を割当てるべきかである。この問題は、伝統的なＦＤＭ ＡまたはＴＤＭＡシステムにおいては容易に処理されうるが、ＣＤＭＡシステム においては、全ての周波数がシステム全体を通じて使用されるので、この問題は 極めて深刻である。この問題は、例えば、傘状セルの中で微小セルが用いられる 時、および異なる大きさのセルか用いられる場合の都市地域と田舎地域との間の 境界において起こる。一般的問題は、（移動局から基地局への）アップリンクと 、（基地局から移動局への）ダウンリンクとの切換え点が、同し場所にないこと である。ダウンリンクの切換え点は、アップリンクの切換え点よりも微小セルの 近くにある。

第１図は、傘状セル内における微小セルの使用の典型的な状況を示す。傘状セル １０は、基地局１２および複数の微小セル１４を含む。それぞれの微小セル１４ は、基地局１６を含む。この例においては、移動局１８は、傘基地局Ｉ２の近く に位置しているか、微小セル１４内にも位置している。一般に、傘状セル１０の 基地局は、微小セルの基地局において用いられる電力レベルよりも遥かに高い電 力レベルで動作する。移動局は微小セルＩ４内に位置し、基地局１６と通信して いるので、傘基地局１２からの高電力信号は、移動局１８と微小セル基地局１６ との間の通信を妨害する。傘基地局は高電力レベルで動作しているので、その妨 害信号は容易に、移動局と微小セル基地局との間の通信信号より１０−２０デン ベル高くなりうる。たとえ、ＣＤＭＡシステムの処理利得が、そのような妨害信 号を扱うのに十分な大きさをもっていたとしても、システムの容量は減少する。

さらに、もし移動局１８が傘基地局１２に接続しようとしたとすれば、移動局１ ８は、その電力を増大させなくてはならず、それはア・；ブリンク方向において 微小セル基地局１６を妨害することになる。

第２図は、小さい（部会）セルと、大きい（田舎）セルとの間の境界付近におい て起こりうる問題を示す。田舎セル２０は基地局２２を含み、部会セル２４は基 地局２６を含む。この例においては、移動局は、部会セル２４と田舎セル２゜と の間の境界の近くに位置している。移動局が矢印Ａの方向に移動している時、問 題は、移動局がいずれのセルに属するかということになる。もし移動局が、部会 セル２４内の基地局２６に接続されていれば、移動局は、田舎基地局と部会基地 局との間の電力レベルの相違により、田舎基地局２２からの信号による妨害を受 けつる。もし移動局が、田舎セル２０内の基地局２２に接続されていれば、移動 局は、基地局２２と十分に通信するために、自身の送信電力を増大させなくては ならない。その結果、移動局の送信は、移動局が基地局２６の方に近いために、 基地局２６の受信を妨害することになる。

発明の要約 本発明は、異なる送信電力レベルを存するセルに対して異なる周波数、または周 波数の組を割当てることによって、上述の問題を克服する。例えば、傘状セルは 、動作のための１組の周波数を割当てられ、微小セルは、動作のだめの他の周波 数の組を割当てられる。これらの周波数の組は、異なるセル間の妨害を減少させ るために十分に分離されていなくてはならない。

通信システムが移動局支援切換え（Ｍｏｂｉｌｅ　Ａｓ５ｉｓｔｅｄＨａｎｄｏ ｆ　ｆ）（ＭＡＨＯ）を使用することを可能ならしめるために、本発明はいくつ かの他の特徴を含む。本発明の１実施例においては、通信システム内の全ての基 地局は、既知のパイロットシーケンスを送信する。それぞれの基地局は、その特 定の基地局に割当てられた周波数、またはその通信システムにおいて用いられ、 その特定の基地局に割当てられていない他の周波数の、あるもの、または全ての もの、によりパイロットシーケンスを送信する。

パイロットシーケンス信号は、それぞれの移動局において、通話情報および雑音 を含む他の信号と共に受信され、それぞれの移動局は、減法復調プロセスを用い て全ての受信信号を通してのソートを行い、所望の信号を検出し、デコードしな くてはならない。移動局は、減法復調プロセスを用いて、その特定の移動局へ送 られている情報信号を検出し、かつ復調することができ、また、その通信システ ム内のさまざまな基地局から放送されるパイロットシーケンス信号をも検出し、 かつ復調することができる。その結果、それぞれの移動局は、それ自身の周波数 によるそれ自身の信号を受信でき、同時に、近隣の基地局の信号強度を、同し周 波数で放送されているそれらの基地局のパイロットシーケンスの信号強度を測定 することによって、測定する。

本発明のもう１つの実施例においては、本発明は、近隣の基地局の信号強度を測 定するために、不連続送信（ＤＴＸ）および不連続受信（ＤＲＸ）を利用する。

ＤＳ−ＣＤＭＡシステムの容量は、もし送信が、送信されるへき情報がある時に のみ行われるならば、約２倍になりうることは公知である。換言すれば、送信機 は通話の休止中はオフ状態にされるのである。もし、オフ状態にされる前の送信 機が、受信機に送信がある時間の間中断されることを知らせるメツセージを送信 すれば、受信機は、残りの時間を他の周波数上の他の信号の信号強度を測定する ために使用しうる。その結果、移動局は、他の基地局の信号強度を測定できる。

図面の簡単な説明 次に、本発明を、例示の意味のみを有し、添付図面に示されている、本発明の実 施例に関し、さらに詳細に説明する。添付図面において、第１図は、微小セルに 関する傘状セルの典型的な配置を示し、第２図は、田舎セルおよび部会セルを有 する通信システムを示し、第３図は、本発明の１実施例におけるパイロットシー ケンス信号を存する基地局を示し、 第４図は、ＣＤＭＡ信号がとのように発生せしめられるかを示す一連のグラフを 示し、 第５図および第６図は、ＣＤＭＡ信号がとのようにデコートされるかを示す一連 のグラフを示し、 第７図は、本発明の１実施例のＣＤＭＡ減法復調を示す一連のグラフを示し、第 ８図は、本発明を存利に用いうる形式の、ＣＤＭＡ通信システムのブロック図を 示し、 第９図は、本発明における典型的な通話活動を示し、第１０図は、本発明の１実 施例における通話フレームを示す。

実施例の詳細な説明 以下の説明は、携帯または移動無線電話および／または個人用通信ネットワーク を含むセル式通信システムに関連するものであるが、本技術分野において通常の 習熟度を存する者ならば、本発明が池の通信へも適用されうろことを理解できる はずである。

本発明においては、異なる周波数の組が、異なる送信電力レベルを有する諸セル に割当てられる。例えば、微小セルには、傘状セルに割当てられる周波数の組と は異なる周波数の組が割当てられうる。さらに、異なる周波数の組は、システム 内の妨害を減少せしめるのに十分な大きさの周波数帯によって分離されているへ きである。その結果、傘状セル内において発生せしめられる強力な信号によって 起こされる妨害は、その傘状セル内の微小セル内において動作する移動局が、該 傘状セルにより用いられる周波数と異なる周波数を用いるはずなので、減少せし められる。

しかし、異なる形式のセルに対する異なる周波数の組の割当ては、移動局支援切 換え（ＭＡＨＯ）を不可能にするという欠点を有する。移動局支援切換えは、移 動局がそれら自身の周波数て連続的に信号を受信しているために、それらが池の 周波数の池の信号の信号強度を同時には測定しえないので、不可能となる。

本発明の１実施例においては、通信システム内の全ての基地局は、既知のパイロ ットシーケンスを送信する。このパイロットシーケンスは、任意の他の形式のチ ャネル、すなわちトラヒックチャネルと同様に送信される。しかし、パイロツＦ ・ノーケンスは、情報または制限された量の情報を含まなくてもよい。パイロン トノーケソ又は、ダウンリンク方向にのみ送信される。ぞれぞれの基地局は、そ の特定の基地局に割当てられたぞ第１ぞれの周波数、およびその特定の基地局に 割当てられていないある、または全ての、周波数によりパイロツトンーケンスを 送信する。もしその周波数が、その基地局に割当てられていれば、対応するパイ ロットシーケンスは、その基地局における他のチャネルよりもやや多い電力によ って送信される。基地局が、その基地局に割当てられていない周波数によりパイ ロントン−ケンスを送信する時は、その基地局は、そのパイロットシーケンスを 他のパイロットシーケンスと同様の電力レベルで送信する。

第３図に示されているように、それぞれのトラヒックチャネル３１およびパイロ ットシーケンス３３は、独特のＰＮシーケンス３４との乗算によって組合わされ る。トラヒックチャネルとパイロットシーケンスとは、加算器３５における加算 により組合わされ、得られた信号３６は、変調器３７において変調され、増幅器 ３８において増幅された後、アンテナ３９を経て基地局３０から送信される。

パイロットシーケンス信号は、それぞれの移動局において、それぞれの移動局の ための通話情報および雑音を含む他の信号と共に受信されるので、それぞれの移 動局は、全ての受信信号を通してのソートを行って所望の信号を検出しかつデコ ートするために、減法復調プロセスを用いなくてはならない。その結果、それぞ れの移動局は、自身の周波数により、自身の信号を受信することができ、それと 同時に同し周波数により近隣の全ての基地局の信号強度を測定することができる 。さらに、測定された信号強度は、移動局内のメモリに記憶され、かつ周期的に 更新されうる。その結果、それぞれの移動局は、記憶されている基地局信号強度 情報を、それらのそれぞれの基地局へ、定期的な間隔て、または移動局支援切換 え中において要求された時に、送りうる。

減法復調を行うＣＤＭ△通信システムの例は、１９９０年１２月１７日出願の米 国特許出願第０７／６２８，３５９号、およびその部分係属出願である１９９１ 年８月２日出願の米国特許出願第０７／７３９，４４６号に開示されており、こ れらの開示は双方とちここて参照されて本願に取込まれる。本システムにおいて は、増大した数の妨害信号を許容することによりシステムの容量を増大させる能 力が、減法復調プロセスの使用によって得られる。一般的に言って、この形式の ′システムにおける受信機は、多数の妨害信号の存在下において単一の所望信号 のみをデコートするようには動作しない。むしろ、いくつかの受信信号は、妨害 および所望の信号の双方が、それらの受信信号強度の順序で逐次デコードされ、 最強の受信信号は最初にデコートされる。デコートされた後、それぞれの妨害信 号は記録されて受信信号から減算され、それによって所望の信号がデコードされ る時に存在する妨害を減少させる。

この方法により、多数の信号のそれぞれが、それらを互いに識別する手段を与え る独特のＰＮソーケンスまたはスクランプリングコートを有する、該多数の信号 が重なり合ってもよいようになる。

以下の諸実施例においては、ＰＮシーケンスまたはスクランプリングコードが用 いられうる。ある通信システムにおいては、それぞれの基地局が１組のＰＮシン −ンスまたはスクランプリングコートを有し、それらが移動局に割当てられるか 、他のシステムにおいては、それぞれの移動局か自身のＰＮシーケンスまたはス クランプリングコートを有する。そのようなシステムの容量は、理論的限界によ っては制限されないか、信号の多重性を復調するために利用されうる信号処理リ ソースの量によって制限される。

次に、減法復調を、第４図から第６図までに示されている信号グラフを参照しつ つ説明するが、これらの図には、伝統的なＣＤＭＡシステムに関連するコーディ ングおよびデコーディングプロセスにおける波形の例が示されている。第４図か ら第６図までからの、同しこれらの波形の例を用い、第７図には、伝統的なＣＤ ＭＡよりも改善されている本発明のシステムのパフォーマンスが示されている。

第４図に、信号グラフ（ａ）および（ｄ）として示されている２つの異なるデー タストリームは、２つの別個の通信チャネルにより通信されるへきディジタル化 された情報を表す。信号ｌは、信号グラフ（ｂ）に示されている信号１に特有の 高ビットレートのディジタル化−１・を用いて変調される。本発明の目的上、「 ヒツト」という用語は、１デイジツトの情報信号を意味する。「ビット期間Ｊと いう用語は、ビット信号の開始と終了との間の期間を意味する。「チップ」とい う用語は、高レートのコーディング信号の１デイジツトを意味する。従って、チ ップ期間とは、チップ信号の開始と終了との間の期間を意味する。もちろん、ビ ット期間は、チップ期間よりずっと大きい。本質的に２つの信号波形の積である 、この変調の結果は、信号グラフ（Ｃ）に示されている。プール記号を用いれば 、２つの２進波形の変調は本質的に排他的ＯＲの演算である。同様な一連の演算 が、信号２に対し、信号グラフ（ｄ）から（ｆ）までに示されているように行わ れる。もちろん、実際には、２つより多くのコード化情報信号が、セル式電話通 信において利用されうる周波数スペクトル上に拡散せしめられる。

それぞれのコート化信号は、４相位相シフトキーインク（Ｑ　Ｐ　Ｓ　Ｋ）なと の、任意の形式の変調技術を用いてＲＦ搬送波を変調するのに使用される。それ ぞれの変調搬送波は、空中を送信される。セル式基地局なとの無線受信機におい ては、割当てられた周波数帯域幅内において重なり合う全ての信号が一緒に受信 される。

個々にコート化された語信号は、第５図の信号グラフ（ａ）から（Ｃ）までに示 されているように加算されて、複合信号波形を形成する。

受信信号の適切なヘースハント周波数への復調後、複合信号のデコーディングか 行われる。信号１は、信号グラフ（Ｃ）の受信複合信号に、信号グラフ（ｄ）に 示されている、最初信号ｌを変調するために用いられた独特のコートを乗算する ことにより、デコートまたは集約（ｄｅ−ｓｐｒｅａｄ）される。得られた信号 は解析され、信号のそれぞれの情報ヒツト期間の極性（高または低、＋１または −１、ＮＪまたは「０」）が決定される。

これらの決定は、１ヒント期間中におけるチップ極性の平均または多数決をとる ことによって行われる。このような「硬決定（ｈａｒｄ　ｄｅｃｉｓｉｏｎ）Ｊ を行うプロセスは、信号に曖昧性かない限り満足な結果を与える。例えば、信号 グラフ（ｆ）における第１ヒツト期間においては、平均チ・ノブ値は０．６７で あり、ニオ］は容易にヒツト極性＋１を示す。同様にして、第３ビ・ソト期間に おいては、平均は＋０８０であり、これは＋１のヒ・ソト極性を示す。しかし、 第２ヒツト期間に示されているように平均がセロである時は、多数決または平均 試験は、満足できる極性値を与ええない。

曖昧な場合には、ピノｌ−極性を決定するのに「軟決定（ｓｏｆｔｄｅｃ　ｉ　 Ｓ　１ｏｎ）Ｊを用いなくてはならない。例えば、集約後の受信信号に比例した アナログ電圧が、単一情報ビットに対応するチップ期間数にわたり、積分される 。正味の積分結果の符号または極性が、ビット値が＋１または−１であることを 示す。

第６図の信号グラフ（ａ）から（ｄ）までには、信号ｌのデコーディングと同様 の、信号２のデコーディングか示されている。デコーディングの後に、曖昧なヒ ツト極性の状況は存在しない。

理論的には、このデコーディング方式は、複合信号を作っていることごとくの信 号をデコートするために用いられうる。理想的には、望ましくない妨害信号の寄 与は、もしディジタル拡散コートがその望ましくない信号と直交していれば、最 小化される。２つのコートは、もしそれらの諸ビットの正確に１／２が異なって いれば、直交する。残念ながら、有限のワード長においては、ある数の直交コー トしか存在しない。もう１つの問題は、直交性が、信号間の相対的時間アライン メントか厳密に保持された時にのみ、保持されうろことである。セル式システム におけるように、絶えず移動か行われる場合は、時間アラインメントは達成困難 である。

コードの直交性か保証されえない時は、雑音に基づく信号が、さまざまなコート 発生器、例えば、移動電話から発生した実際のビットシーケンスを妨害する。

しかし、本来のコート化信号のエネルギーと比較すると、雑音信号のエネルギー は通常小さい。「処理利得」という用語か、しばしば相対信号エネルギーを比較 するために用いら第１る。処理利得は、拡散またはコーディングチップレートの 、基底情報ビットレートに対する比として定義される。従って、処理利得は、本 質的に拡散比である。例えば、１メガビット毎秒のコーディング信号により変調 された１キロビット毎秒の情報レートは、！０００：ｌの処理利得を有する。

処理利得か大きくなるど、相関のないコードを用いて変調された雑音信号がデコ ートされる機会は減少する。例えば、処理利得は、軍事上、敵の妨害信号の抑制 を測定するために用いられる。セル式システムのような他の環境においては、処 理利得は、相関のないコートを有する通信チャネル上に存在する他の有用な信号 の抑制に関する。本発明との関連においては、雑音は、有害および有用双方の信 号を含む。事実、雑音とは、関心のある信号、すなわちデコードされるべき信号 、以外の任意の他信号として定義される。上述の例を拡張すると、もし１０・ｌ の信号対妨害比が必要であり、処理利得が１０００：Ｉであれば、通常のＣＤＭ Ａシステムは、１０１信号までが同じチャネルを共有することを可能ならしめる 容量を有する。デコーディングに際しては、１０１信号中の１００信号は、それ らの本来の妨害電力の１／＋０００に抑制される。従って、全妨害エネルギーは 、１の所望情報信号エネルギーに比し＋００／＋０００すなわちｌ／１０になる 。情報信号エネルギーか妨害エネルギーの１０倍になるので、情報信号は正確に 相関せしめられうる。

要求される信号対妨害比と共に処理利得が、同じチャネル内の重なり合う信号の 許容される数を決定する。これかなお、ＣＤＭＡシステムの容量限度の従来の見 方であることは、例えば、ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎＶｅｈｉ ｃｕｌａｒ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、Ｍａｙ　＋９９１に所載のＧｉ　Ｉｈｏｕ ｓｅｎｌＪａｃｏｂｓ、Ｖｉ　ｔｅｒｂｉＳＷｅａｖｅｒおよびＷｈｅａｔｌｙ 著「セル弐ＣＤＭＡシステムの容量について（Ｏｎ　ｔｈｅＣａｐａｃｉｔｙ　 ｏｆ　ａ　Ｃｅ１ｌｕｌａｒ　ＣＤＭＡ　Ｓｙｓｔｅｍ）Ｊを読めは知ることが できる。

、従来の見方とは対照的に、本発明の重要な特徴は、有用なＣＤＭＡ信号の抑制 が、軍事１−の妨害信号の抑制の場合のように、拡散スペクトル復調器の処理利 得によって制限されない二との認識にある。受信された複合信号内に含まれる他 信号の大部分は、相関せしめられえない未知の妨害信号または環境雑音ではない 。

代わりに、−］二連の定義の大部分の雑音は既知のものであり、関心のある信号 のデコーディングを容易ならしめるために用いられる。これらの雑音信号の大部 分が、それらの対応するコートと同様に既知である事実は、本発明において、シ ステｌ、の容量と、信号のデコーディングプロセスの正確さとを改善するために 用いられる。

複合信号からそれぞれの情報信号を単にデコートするのではなく、本発明はさら に、複合信号かデコートされた後に、複合信号からそれぞれの情報信号を除去す る。残っている信号は、複合信号の残部からのみデコートされる。従って、すて にデコートされた信号からの通信チャネル内への信号送信の存在は、他信号のデ コーディングを妨害しない。例えば、第７図において、もし信号２がすてに信号 グラフ（ａ）に示されているようにデコードされていれば、信号２のコート化さ れた形式は信号グラフ（ｂ）および（Ｃ）に示されているように構成され、信号 グラフ（ｄ）の複合信号から減算されて、信号グラフ（ｅ）のコード化された信 号１を生しる。信号ｌは、コード化された信号ｌにコード１を乗算して信号ｌを 再構成することにより、容易にリキャブチャされる。通常のＣＤＭＡデコーディ ング法が、もし第５図の信号グラフ（ｆ）において、信号ｌの第２ビット期間内 の情報ビットの極性が＋１であったか−１であったかを決定しぇながったとすれ ば、本発明のデコーディング法が、その曖昧性を、単に複合信号がら信号２を除 去することにより効果的に解決するであろうことは重要である。

本発明の理解をさらに容易ならしめるために、ウオルシュ−アダマール（Ｗａｌ ｓｈ−Ｈａｄａｍａｒｄ）の（１３８，７）ブロックコーディング技術がＣＤＭ Ａ変調においてチャネルコーディングおよび拡散を行うために用いられる、特定 の例を説明する。しかし、本発明の原理は、このエンコーディング技術を用いる 通信システムのためのみに制限されるものではない。さらに、ブロックコードは 、直交ブロックコートまたは双直交ブロックコードのいずれでもありうる。

第８図には、本発明か適用されうる形式の、ＣＤＭＡに基づくセル式無線電話シ ステムの全体図か、ブロック図として示されている。この図においては、送信機 ５１および受信機５２は、ブロック形式で示されている。例えば、送信機は無線 電話通信システムの基地局に存在し、受信機は移動ユニッ１−内に置かれつる。

あるいは、送信機が移動ユニットのもので、受信機が基地局内に置がれてぃても よい。

第８図において、電話の会話者の一人から発生した音声は、音声エンコーダ５４ へ入力信号として供給される。この音声エンコーダは、音声信号を、任意の公知 の形式の音声ディジタル化アルゴリズムによってディジタル信号に変換する通常 のエンコーダでありうる。通常のエンコーダにおいて用いられるそのようなアル ゴリズムの例には、連続可変傾斜デルタ変調（ＣＶＳＤ）　、適応デルタパルス コ−１・変調（ＡＤＰＣＭ）、残差励起線型予測コーディング（ＲＥＬＰ）、お よびベクトルコートブック励起線撃予測コーディング（ＶＳＥＬＰ）が含まれる 。

与えられた応用において選択されるエンコーダの特定の形式は、ビットレートの 減少と、エンコーダのコストおよび複雑性と、の間の所望の妥協などの、さまざ まな設計因子に依存する。

音声信号はエンコーダ５４においてディジタル化された後、ＣＤＭＡエンコーダ ５５においてＣＤＭＡ信号を発生するためにその帯域幅が拡大される。実施例に おいては、ＣＤＭＡ帯域幅拡大は、（１２８，７）直交ブロックコーディングに よって行われる。ブロックコードによるディジタル化音声信号のブロックコーデ ィングのほかに、スクランプリングデバイス５６はまた、通信に割当てられた独 特の暗号コートにより、エンコードされた信号をスクランブルする。この暗号化 は、例えば、送信前のブロックコードに対する、独特のスクランブリングコ−１ 〜のヒント毎のモジュロ２の加算から成る。スクランプリングコードの選択およ び使用は、１９９２年４月１０日出願の、同時係属米国特許出願第８６６．８６ ５号［移動無線電話通信におけるマルチプルアクセスコーディング（Ｍｕｌｔｉ ｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｃｏｄｉｎｇ　ｆｏｒ　ＭｏｂｉｌｅＲａｄｉｏ　Ｃｏ ｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）Ｊに説明されており、これは、ここで特に参照され てその開示が本願に取込まれる。全ての通信は、帯域幅を拡大するのに好ましく は同じブロックコードを用いるので、独特の暗号コードによるエンコードされた 信号のスクランプリングは、ここで参照されてその開示が本願に取込ま第１る前 述の同時係属特許出願に詳細に説明されているように、さまざまな通信を互いに 識別されうるようにする。

ディジタル化された音声信号は、ブロックコードによってエンコードされ、暗号 コードによってスクランブルされると、並直列変換器５８へ送られる。この回路 においてはスクランブルされた信号が直列信号に変換され、これは変調器６０・ ＼供給される。適切な搬送周波数Ｆｃを有する搬送波信号は、スクランブルされ た音声信号によって変調され、池の会話者の受信ａ５２へ送信される。

例えば移動ユニット内にありうる受信機５２においては、送信された信号が受信 され、復調器６４において復調されて搬送周波数を除去され、直並列変換器６６ において並列形式へ再変換される。受信信号は次に、信号をスクランブルするの に用いられた同し暗号コードを備えたデスクランプリング回路６８においてアン スクランプルされる。信号はアンスクランプルされると、高速ウオルシュ変換回 路７０へ供給され、この回路は、可能な１２８ビツト直交コードワードのいずれ が送信されたかを決定する。動作に際し、高速つ十ルシュ変換回路７ｏは同時に 、受信コートワードの、それぞれの可能なコードワードとの相関を計算し、最高 の相関を存するコートワードを決定する。この決定は、信号識別回路７２におい て行われる。高速ウオルシュ変換および最大値探索回路は、１９９１年７月２５ 日出願の、同時係属米国特許出願第０７／７３５，８０５号Ｆ高速ウオルシュ変 換プロセッサ（Ｆａｓｔ　Ｗａｌｓｈ　ＴｒａｎｓｆｏｒｍＰｒｏｃｅｓｓｏｒ ）Ｊおよび１９９１年９月１８日出願の、米国特許出願第０７／７６１，３８０ 号「最大値探索回路（Ｍａｘｉｍｕｍ　５ｅａｒｃｈＣｉｒｃｕｉｔ）Ｊに説明 されており、これらの双方はここで特に参照されて、その開示が本願に取込まれ る。コードワードを識別された信号は、つぎに音声デコーダ回路７４へ供給され 、この回路は、それを元の音声信号に変換する。受信信号の信号強度は、メモリ ７６内に記憶されうる。

関心対象の会話に関する所望信号の外に、受信機５２は他の会話に関する信号を も受信する。例えば、ある移動ユニット内の受信機は、基地局からそのセル内の 他の全ての移動ユニットへ放送される信号を受信する。本質的には、これら他の 受信信号は、関心対象の会話に関する所望信号に対しては雑音を構成する。本発 明の実施例においては、これらの他信号もまた、それらの受信信号強度の順序で 個々にデスクランブルされ、デコードされる。これらの「雑音」信号のそれぞれ が決定されると、次にそれは再スクランブルされて元の受信信号から減算され、 それによって妨害雑音が減少せしめられて所望信号のデコーディングが容易なら 信（ＤＲＸ）が用いられ、それによって移動局は、移動局が現在の動作用の周波 数とは異なる周波数の信号の信号強度を測定しうるようにする。第９図は、通信 システムにおける典型的な音声パターンを示す。そこに示されているように、電 話での会話の典型的なパターンは、無音期間４２すなわち通話活動のない期間が 混合された通話活動期間４０から成る。

第１Ｏ図には、通信ンステｌ、における通話フレームの例が示されている。それ ぞれの通話フレーム４５の始めには、ｒＤＴＸフラッグＪと呼ばれるコード信号 ４７が音声情報部分４９の前に挿入されることにより、通話フレームの残部が音 ・　声情報を含むか否かを示しうる。この例においては、コード信号Ａは受信機 に対して音声情報が後続することを示し、コード信号Ｂは受信機に対して、送信 機が通話フレームの残部において送信を中断しようとしていることを示す。その 結果、受信機は、通話フレームの残部においてその信号の処理を中断し、近隣の 基地局の信号強度を定期的に測定することができる。

本発明は、［不連続送信Ｊ　（ＤＴＸ）を、システムの容量を増大せしめつつ受 信機の同期が保持されうるように利用し、従って特にＣＤＭＡ通信システムに用 いるのに適した通信システムを提供する。本発明の１特徴によれば、この目的の ために、音声エンコーディングの方法に対し、それがたとえ本来無構造のエンコ ーディング方法であっても、通話フレーム構造が慎重に課される。音声信号は、 通話活動の存無にかかわらず検査される。もしフレーム全体の持続時間中に通話 活動が検出されなければ、ディジタル化された音声コードワード功フレームの送 信は禁止される。

本発明のもう１つの特徴として、受信機は、限られた数の順次コードワードに対 してのみ受信信号の復調を試みる。もし信号が、正しいコードシーケンスとの相 関の最小のスレショルドに達したことが観察されなければ、その信号を復調する 試みは、通話フレームに対応する所定時間の残部に対しそれ以上行われない。

さらに本発明のこの特徴によれば、同じ基地局から送信される多数の重なり合っ たＣＤＭＡ信号の通話フレーム構造は、固定された相対的時間アラインメントを 与えられる。信号のこのアラインメントは、少なくども１つの信号をデコードし つつある移動受信機か、不連続送信により一時的に無音であった他信号が送信を 再開しそうである時を正確に予想することを可能ならしめる。このようにして、 受信機の同期およびフレームアラインメントの情報は、その受信機宛の特定の情 報信号以外の信号から得られつる。

好ましくは、時間アラインメントの関係には、異なる語信号間の固定されたオフ セットのパターンを用いる。この配置は、異なる語信号が送信を再開しつる時刻 をして、通話フレームの期間上に一様に分布せしめる。従って、受信機がさまざ まな信号の復調を試ろる時刻もまた、受信機の活動の望ましくないピークを生じ ないように分布せしめられる。本発明のもう１つの特徴によれば、移動送信機か らの送信のための通話フレームのタイミングは、それが基地局から受信する信号 の通話フレームのタイミングから導かれる。従って、基地局が、基地局から移動 受信機への送信のために選択する相対タイミングは、基地局への移動局送信間の 相対フレームタイミングに反映され、それによって基地局受信機に、ずらされた フレームアラインメントの利益が与えられる。ＣＤＭＡ通信システムの例は、［ 不連続ＣＤＭＡ受信（Ｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ＣＤＭＡＲｅｃｅｐｔ　１ ｏｎ）Ｊと題する、１９９２年４月１０日出願の、米国特許出願第８６６．５５ ５号に開示されており、これは、ここで参照されて本願に取込まれている。

受信機が送信機から、該送信機が通話フレームの残部に対し送信を中断しようと していることを示す信号を受信すると、該受信機は、近隣の基地局の信号強度を 測定するために周波数を変えることができる。測定された信号強度は移動局内の メモリに記憶され、かつ周期的に更新されうる。その結果、それぞれの移動局は 、移動局支援切換え中に要求された時には、記憶されている基地局信号をそれら のそれぞれの基地局へ送りつる。

以上においては本発明を、その実施例に関して説明してきたが、以上において用 いられた言葉は説明のための言葉てあって、限定のためのものではなく、請求の 範囲内における変更が、本発明およびその広義の特徴の真の範囲から逸脱するこ となく行われうることを理解すべきである。

概 手続補正書（山登） 浄書（内容に変更ない 平成６年３月３日　奇き

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. １．複数の基地局と複数の移動局とを含むコード分割マルチプルアクセスシステ ムにおける通信方法であって、 前記複数の基地局をそれらの送信電力レベルに基づいて、基地局の別個のグルー プに分割するステップと、 基地局のそれぞれのグループに、送信するための１組の周波数を割当て、異なる グループの基地局がトラヒック通信のための周波数を共有しないようにするステ ップと、 を含む、コード分割マルチプルアクセスシステムにおける通信方法。
2. ２．傘状セルの基地局が一緒にグループを作り、微小セルの基地局が一緒にグル ープを作っている、請求項１記載のコード分割マルチプルアクセスシステムにお ける通信方法。
3. ３．都会セルの基地局が一緒にグループを作り、田舎セルの基地局が一緒にグル ープを作っている、請求項１記載のコード分割マルチプルアクセスシステムにお ける通信方法。
4. ４．前記複数の基地局が、それらの個々の大きさに基づいて基地局の少なくとも ２つの別個のグループに分割される、請求項１記載のコード分割マルチプルアク セスシステムにおける通信方法。
5. ５．それぞれの基地局に割当てられた全ての周波数と、それぞれの個々の基地局 に割当てられていない周波数の少なくとも１つと、により、それぞれの基地局か らパイロットシーケンスを送信するステップと、それぞれの移動局において近隣 の基地局からのパイロットシーケンスを受信するステップと、 それぞれの受信されたパイロットシーケンスの信号強度を測定するステップと、 該測定された信号強度を前記近隣の基地局のために記憶するステップと、をさら に含む、請求項１記載のコード分割マルチプルアクセスシステムにおける通信方 法。
6. ６．前記記憶されている信号強度を基地局へ定期的に送信するステップ、をさら に含む、請求項５記載のコード分割マルチプルアクセスシステムにおける通信方 法。
7. ７．前記記憶されている信号強度を、要求している基地局へ送信するステップ、 をさらに含む、請求項５記載のコード分割マルチプルアクセスシステムにおける 通信方法。
8. ８．基地局送信機内の音声ディジタイザの通話活動を、固定全ビット数に対応す る固定フレームにフレーミングするステップと、通話アクティビティを含むそれ ぞれの固定フレームにおけるアクティビティ表示を発生するステップと、 該アクティビティ表示が存在しない時に基地局送信機の送信を中断し、該アクテ ィビティ表示により識別される固定フレームにおいてのみ該送信機の送信を再開 するステップと、 移動局受信機内の音声デコーダの入力における音声ビットのフレームに対応する 所定の固定時刻においてのみ、前記送信機が送信を中断しているか否かを決定す るステップと、 不連続送信が検出された時、周波数を定期的に変化させるステップと、送信の中 断が検出された後、近隣の基地局から他の周波数により受信された信号の信号強 度を測定するステップと、 前記近隣の基地局の前記測定された信号強度を記憶するステップと、をさらに含 む、請求項１記載のコード分割マルチプルアクセスシステムにおける通信方法。
9. ９．異なる周波数の組が周波数保護帯域により分離されている、請求項１記載の コード分割マルチプルアクセスシステムにおける通信方法。
10. １０．前記記憶されている信号強度を基地局へ定期的に送信するステップ、をさ らに含む、請求項８記載のコード分割マルチプルアクセスシステムにおける通信 方法。
11. １１．前記記憶されている信号強度を、要求している基地局へ定期的に送信する ステップ、 をさらに含む、請求項８記載のコード分割マルチプルアクセスシステムにおける 通信方法。
12. １２．拡散スペクトルコードを有するコード分割マルチプルアクセス無線電話通 信信号を送信するための、通話アクティビティのための音声ディジタイザを有す る少なくとも１つの送信機と、前記コード分割マルチプルアクセス無線電話通信 信号を受信するための、音声デコーダを有する少なくとも１つの受信機と、を含 む改良された無線電話通信システムであって、前記音声ディジタイザの通話アク ティビティを、固定全ビット数に対応する固定フレームにフレーミングする手段 と、通話アクティビティを有するそれぞれの固定フレームにおけるアクティビテ ィ表示を発生する手段と、 該アクティビティ表示が存在しない時に基地局送信機の送信を中断し、該アクテ ィビティ表示により識別される固定フレームにおいてのみ該送信機の送信を再開 する手段と、 前記音声デコーダの入力における音声ビットのフレームに対応する所定の固定時 刻においてのみ、前記送信機が送信を中断しているか否かを決定する手段と、不 連続送信が検出された時、周波数を定期的に変化させる手段と、送信の中断か検 出された後、近隣の基地局からの信号の信号強度を測定する手段と、 前記基地局の前記測定された信号強度を記憶する手段と、を含む、無線電話通信 システム。
13. １３．音声ディジタイザの通話アクティビティを、固定全ビット数に対応する固 定フレームにフレーミングするステップと、通話アクティビティを含むそれぞれ の固定フレームにおいてアクティビティ表示を発生するステップと、 該アクティビティ表示が存在しない時に送信機の送信を中断し、該アクティビテ ィ表示により識別される固定フレームにおいてのみ該送信機の送信を再開するス テップと、 受信機内の音声デコーダの入力における音声ビットのフレームに対応する所定の 固定フレームにおいてのみ、前記送信機が送信を中断しているか否かを決定する ステップと、 不連続送信が検出された侍、周波数を定期的に変化させるステップと、送信の中 断が検出された後、近隣の基地局から受信された信号の信号強度を測定するステ ップと、 前記基地局の前記測定された信号強度を記憶するステップと、を含む、複数の送 信機および複数の受信機を含むコード分割マルチプルアクセスシステムにおける 通信方法。
14. １４．前記記憶されている信号強度を基地局へ定期的に送信するステップ、をさ らに含む、請求項１３記載のコード分割マルチプルアクセスシステムにおける通 信方法。
15. １５．前記記憶されている信号強度を、要求している基地局へ送信するステップ 、をさらに含む、請求項１３記載のコード分割マルチプルアクセスシステムにお ける通信方法。
16. １６．前記送信機がセル式基地局内に置かれ、前記受信機が移動局内に置かれて いる、請求項１３記載の通信方法。
17. １７．複数の基地局と複数の移動局との間で、音声信号と制御信号とパイロット シーケンス信号とを含む情報信号の通信を行う、マルチプルアクセス拡散スペク トル通信システムにおいて、 情報信号のビットシーケンスのブロックをコード化するステップと、それぞれの 該コード化情報信号を、独特の選択されたスクランプリングビットシーケンスを 用いてスクランプルするステップと、該スクランプルされたコード化信号をそれ ぞれの基地局から送信するステップと、 重なり合った送信信号から成る複合信号を受信するステップと、選択された基地 局からのコード化情報信号を前記複合信号内の他信号から区別するために、該複 合信号を、前記独特のスクランプリングビットシーケンスの１つを用いてデスク ランプルするステップと、前記複合信号を、前記情報信号に対応するブロックコ ードと再帰的に相関せしめるステップと、 いずれのブロックコードが最大の相関を生じるかを決定し、相関信号を発生する ステップと、 前記複合信号から該相関信号を順次除去するステップと、前記相関せしめられた 複合信号の残部を、前記対応するブロックコードを用いて再スクランプルし、一 連の再コード化信号を発生するステップと、受信されたパイロットシーケンス信 号を検出するステップと、それそれの受信されたパイロットシーケンス信号の信 号強度を測定するステップと、 該受信されたパイロットシーケンス信号の該測定された信号強度を記憶するステ ップと、 を含む方法。
18. １８．前記記憶されている信号強度を基地局へ定期的に送信するステップ、をさ らに含む、請求項１７記載のコード分割マルチプルアクセスシステムにおける通 信方法。
19. １９．前記記憶されている信号強度を、要求している基地局へ送信するステップ 、をさらに含む、請求項１７記載のコード分割マルチプルアクセスシステムにお ける通信方法。
20. ２０．複数の基地局と複数の移動局との間で、音声信号と制御信号とパイロット シーケンス信号とを含む情報信号の通信を行う、マルチプルアクセス拡散スペク トル通信システムにおいて、それぞれの基地局内の送信機が、情報信号のビット シーケンスのブロックをコード化するコード化手段と、それぞれの情報信号を、 前記基地局の１つに対応する独特の選択されたスクランブリングビットシーケン スを用いてスクランプルする手段と、前記ブロックコード化情報信号を送信する 手段と、を含み、重なり合った送信信号から成る複合信号を受信するための、そ れぞれの移動局内の受信手段が、 選択された基地局からのコード化情報信号を前記複合信号内の他信号から区別す るために、該複合信号を、前記独特のスクランブリングビットシーケンスの１つ を用いてデスクランプルするデスクランプル手段と、前記複合信号を、前記情報 信号に対応するブロックコードと再帰的に相関せしめる相関手段と、 最大の相関を生じるブロックコードを決定し、相関信号を発生する比較手段と、 前記複合信号から該相関信号を順次除去する信号除去手段と、前記相関せしめら れた複合信号の残部を、前記対応するブロックコードを用いて再コード化し、一 連の再コード化信号を発生する再スクランプル手段と、受信されたパイロットシ ーケンスを検出する検出手段と、それぞれの受信されたパイロットシーケンスの 相対信号強度を測定する手段と、該受信されたパイロットシーケンスの該測定さ れた信号強度を記憶する手段と、を含む、マルチプルアクセス拡散スペクトル通 信システム。
21. ２１．前記ブロックコードがウォルシューアダマール・マトリックスを用いて形 成される、請求項２０記載のシステム。
22. ２２．前記ブロックコードが直交ブロックコードてある、請求項２０記載のシス テム。
23. ２３．前記ブロックコードが双直交ブロックコードである、請求項２０記載のシ ステム。