JPH09509029A - データ送信方法、送信器及び受信器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、ＣＤＭＡ多重アクセス方法が使用されそして送信されるべき各データ信号（３０）がその送信されるべきデータ信号よりもビット率の高いある長さの擬似ランダムコード（４０）によって乗算されるシステムにおける受信器及びデータ送信方法に係る。高速で且つ安価な受信を確保するために、擬似ランダムコードで乗算された信号は、本発明により、波形（ｆ₁・・・ｆ_N）のグループにより更に変調され、波形の数は擬似ランダムコードにおけるビットの数に等しく、そして各波形の周波数は、所与の周波数ドメインに含まれる。この方法によれば、信号は、受信器においてデジタル形態に変換され、そして逆フーリエ変換を受けた擬似ランダムコードで乗算され、その乗算された信号がフーリエ変換を受ける。

Description

【発明の詳細な説明】 データ送信方法、送信器及び受信器発明の分野 本発明は、ＣＤＭＡ多重アクセス方法が使用され、そして送信されるべき各デ ータ信号がその送信されるべきデータ信号よりもビット率の高いある長さの擬似 ランダムコードによって乗算されるシステムにおけるデータ送信方法に係る。先行技術の説明 ＣＤＭＡ（コード分割多重アクセス）は、分散スペクトル技術をベースとする もので、公知のＦＤＭＡ（周波数分割多重アクセス）及びＴＤＭＡ（時分割多重 アクセス）方法に加えて、セルラー無線システムに最近適用された多重アクセス 方法である。ＣＤＭＡは、例えば、スペクトル効率、周波数プランニングの簡単 さ及びトラフィック容量といった公知方法に勝る多数の利点を有する。 ＣＤＭＡ方法では、ユーザの狭帯域データ信号は、通常、そのデータ信号より も相当に広い帯域を有する拡散コードによりトラフィックチャンネルの比較的広 い帯域へと乗算される。既知のセルラーネットワークテストシステムでは、１． ２５ＭＨｚ、１０ＭＨｚ及び２５ＭＨｚといったトラフィックチャンネル帯域巾 が使用されている。乗算に関しては、データ信号は、使用されるべき全帯域へと 拡散する。全てのユーザは、同じ周波数帯域又はトラフィックチャンネルを用い ることにより同時に送信する。ベースステーションと加入者ターミナルとの間の 各接続には個別の拡散コードが使用され、そしてユーザの信号は、各接続の拡散 コードに基づき受信器において互いに区別することができる。 従来のＣＤＭＡ受信器に設けられた相関装置は、信号の拡散コードに基づいて それが確認する所望の信号に同期される。データ信号は、受信器において、送信 段階中と同じ拡散コードをそれに再び乗算することにより元の帯域へと回復され る。送信段階中に他の拡散コードで乗算された信号は、理想的な場合、受信器に 使用される拡散コードに相関せず、それ故、狭帯域へ回復しない。従って、それ らは、所望の信号に対してノイズとして現れる。システムの拡散コードは、各シ ステムセルに使用されるコードが相互に直交し、即ちそれらが互いに相関しない ように選択されるのが好ましい。 既知の方法で実施されるＣＤＭＡトランシーバにおける最も時間のかかるプロ セスは相関であると同時に、最も高価な要素は、受信器に配置される相関装置で ある。相関装置においては、受信された信号が既知の拡散コードとビットごとに 比較され、この比較によって相関値が発生される。発明の要旨 本発明の目的は、ＣＤＭＡを使用し、そして相関の使用を、高速で且つ効率の 良い方法に置き換えることのできるデータ送信方法を提供することである。 これは、冒頭で述べた形式の方法において、擬似ランダムコードで乗算された 信号が波形のグループにより更に変調され、波形の数は擬似ランダムコードにお けるビットの数に等しく、各波形の周波数は、所与の周波数ドメインに含まれる ことを特徴とする方法によって達成される。 又、本発明は、送信されるべき各データ信号をその送信されるべきデータ信号 よりもビット率の高いある長さの擬似ランダムコードで乗算するための手段を備 えた送信器にも係る。本発明による送信器は、擬似ランダムコードで乗算された 信号を波形のグループで変調するための手段を備え、波形の数は擬似ランダムコ ードにおけるビットの数に等しく、そして各波形の周波数は、所与の周波数ドメ インに含まれることを特徴とする。 又、本発明は、受信したアナログ信号をデジタル形態に変換する手段と、所望 の擬似ランダムコードを発生する手段とを備えた受信器も係る。本発明の受信器 は、所望の擬似ランダムコードに逆フーリエ変換を受けさせる手段と、デジタル 化された受信信号にその変換された擬似ランダムコードを乗算する手段と、その 乗算された信号にフーリエ変換を受けさせる手段とを備えたことを特徴とする。 送信されるべき信号が拡散コードで乗算されるだけでなく、多数の波形により 変調もされる本発明の方法では、送信されるべき信号が、周波数ドメインに対し ある種の逆フーリエ変換を受ける。変調の結果として、拡散コードは、周波数ド メインに所望の間隔で分散される。従って、送信されるべき実際の信号は、接続 にわたって使用された拡散コードに依存する波形の和となる。従って、実際に、 送信器は、所与の周波数においてある数の波形を使用することができ、そして各 接続の拡散コードのビットは、各接続を経て送られる波形を決定する。これらの 波形の周波数は、無線経路の特性に基づいて選択することができる。 本発明による受信器では、受信信号を、逆フーリエ変換を受けた拡散コードで 乗算することができる。これは、従来の相関動作に置き換えることができ、それ 故、プロセスは著しく高速で且つ実施が簡単になる。図面の簡単な説明 以下、添付図面を参照し、本発明を詳細に説明する。 図１は、本発明の方法を適用できる遠隔通信システムを示す図である。 図２は、本発明による送信器の構造を示すブロック図である。 図３は、本発明による送信器の構造を更に詳細に示すブロック図である。 図４ａは、拡散コードで乗算された後に時間ドメインにおいて送信されるべき 信号を示す図である。 図４ｂは、波形により変調された後に周波数ドメインにおいて送信されるべき 信号を示す図である。 図５は、本発明による受信器の構造を示すブロック図である。 図６は、本発明による受信器の構造を更に詳細に示すブロック図である。 図７は、本発明による別の受信器の構造を詳細に示すブロック図である。好ましい実施形態の詳細な説明 本発明による方法、送信器及び受信器は、本発明の方法が適用される遠隔通信 システムの一例としてセルラーシステムを用いて以下に詳細に説明する。しかし ながら、本発明は、セルラー技術を用いたものに加えて他の多数の形式のシステ ム、例えば、電力ラインを用いた遠隔通信システムにも適用できる。 図１は、本発明による方法を適用できるセルラーシステムの一例を示す図であ る。このシステムはベースステーション１０を備え、該ベースステーションは、 エリア内のセルに関与する各加入者ターミナル１４−１６との両方向接続１１− １３を有する。ＣＤＭＡの原理によれば、各送信方向における全てのターミナル 装置のトラフィックは、同じ周波数ドメインにおいて生じ、各接続は、その接続 に独特のそれ自身の拡散コードを使用する。 本発明の方法においては、ユーザの狭帯域データ信号が、最初に、従来のＣＤ ＭＡにより、同じカバー域内の各ユーザに独特の拡散コードで乗算される。拡散 コードの長さ、即ちコードにおけるビットの数は、Ｎで表される。乗算の結果と して、狭帯域データ信号は、拡散コードのビット率で決定された所与の周波数帯 域へと拡散する。それにより得られた広帯域信号は、直交周波数ｆ₁・・・ｆ_Nの グループによる変調のために供給され、その数は、拡散コードにおけるビットの 数Ｎに等しい。変調の結果、送信されるべき信号は、使用する拡散コードに基づ く直交周波数成分の和信号で構成される。 周波数ドメインにおける上記周波数ｆ₁・・・ｆ_N間の相互の間隔は、自由に選 択することができる。周波数間の間隔は一定である必要はない。ある実施形態で は、例えば、使用する送信チャンネルの特性に基づき、帯域のある区分により多 くの周波数を集中させそして帯域の他の区分で周波数の数を減少するのが好まし い。例えば、周波数帯域の中央に多数の周波数を配しそしてその帯域の縁付近で その密度を減少させることができる。 図２は、本発明によるＣＤＭＡ送信器の構造を示す一般的ブロック図である。 この送信器は、送信されるべき信号に対してスピーチコード化を実行する手段２ ０と、スピーチコード化された信号に対してチャンネルコード化を実行する手段 ２１とを備えている。チャンネルコード化された信号は、次いで、手段２２へ送 られ、ここで、送信されるべきデータ信号は、ユーザの拡散コードによる乗算を 受ける。本発明による送信器は、更に、拡散コードで乗算された信号を多数の波 形によって変調する手段２２を備え、それにより得た変調された波形は、該手段 において加算される。これにより得た和の信号は、高周波手段２３を経てアンテ ナ２４により送信される。 図３は、本発明の方法を実施する送信器の構造を詳細に示している。この送信 器は、接続の特性であるユーザの拡散コード４０を発生するための手段３１と、 送信されるべきデータ信号３０をこの拡散コードで乗算するための手段３２とを 備えている。例えば、使用する拡散コードが１１０１０１１であると仮定する。 従って、拡散コードの長さＮは７である。実際のシステムでは、拡散コードは、 当然ながら相当に長い。乗算器３２では、データ信号３０の各ビットが拡散コー ド４０により乗算される。拡散コードで乗算した後の時間ドメインにおける信号 の考えられる形状が図４ａに示されている。乗算された信号は、拡散コードのビ ット率を有するビットシーケンスを形成する。 更に、送信器は、波形ｆ₁・・・ｆ_Nを含む出力を有するＮ個のジェネレータ３ ３ａ−３３ｃを備えている。これらの波形は、例えば、正弦波周波数である。又 、送信器は、乗算器３２の出力から得られたビットシーケンスによって動作が制 御される手段３４も備え、該手段３４の入力は、上記のジェネレータ３３ａ−３ ３ｃの出力信号より成る。手段３４は、例えば、Ｎ個のスイッチ４１ａ−４１ｃ により実現することができ、従って、対応する波形ｆ₁は各スイッチｉ（ｉ＝１ 、・・・Ｎ）に入力として供給され、そして各スイッチは、乗算器３２の出力か ら得たビットシーケンスにおける対応する数ｉビットによって制御される。ビッ トシーケンスの数ｉビットが値「１」又は他の対応する値を有する場合には、そ れに対応するスイッチがビットの時間巾に対し開放される。これに対応して、ビ ットシーケンスの数ｉビットが値「０」又は他の対応する値を有する場合は、ス イッチがそのビットの時間巾の間閉じる。更に、送信器は、スイッチング手段３ ４の出力信号３５を加算するための手段３６を備え、それにより得られた和の信 号は、送信されるべきユーザの信号を形成する。ここに述べる方法は、送信され るべき信号に対して行われる逆フーリエ変換と考えることができる。 周波数ドメインにおける信号の考えられる形状が図４ｂに示されており、これ は、使用する拡散コードが前記の１１０１０１１でありそして変調波形が正弦波 信号であることを仮定している。この場合、信号は、この例では、ｆ₁、ｆ₂、ｆ₄ 、ｆ₆及びｆ₇の周波数、即ちビットシーケンスのビットが値「１」を有する周 波数を含む多数の信号成分で構成される。 送信器が、例えば、ベースステーション送信器のように、多数のユーザの信号 を同時に送信するようなものである場合に、送信器は、同様に形成された他のユ ーザの信号３８を、送信されるべき信号に加算する手段３７を備えている。これ により得られた和の信号３９は、更に、無線周波数部分に供給される。直交波形 ｆ₁・・・ｆ_Nの同じグループが全てのユーザの信号の組成に使用されるが、ユー ザの拡散コードが互いに異なるので、各ユーザの構成された信号の波形成分は 変化する。 本発明の方法において、変調波形は、正弦波信号に加えて、他の種類の波形、 例えば、ワルシュ(Walsh)関数のような２進直交関数により発生された信号でも よい。ワルシュ関数を使用するときには、送信器は、上記のように動作するが、 周波数ジェネレータ３３ａ−３３ｃに代わって、ワルシュ関数Ｗ₀・・・Ｗ_N-1に 基づいて直交信号を発生する手段が使用される。従って、スイッチング手段３４ の加算出力信号は、１組のワルシュ関数の組合せより成る。 本発明によるデータ送信方法を受信器に適用するときには、受信したデジタル 化された信号に、使用する拡散コードの長さに基づいてフーリエ変換を受けさせ ることができる。これは、受信したＣＤＭＡ信号を通常の形状に変換し、その後 に、信号を従来の方法で送信するのに使用する拡散コードに相関させることがで きる。 本発明による方法は、フーリエ変換の前に相関が実行されるように最も好まし く適用される。次いで、相関は乗算となり、これは実行が非常に容易である。こ れは、受信したデジタル化された信号が、逆フーリエ変換を受けた拡散コードに より乗算されるように行われる。このようにして得られた信号は、フーリエ変換 を受け、その後に、元のデータ信号が得られる。この方法の利点は、相関装置の 使用に比して、高速であって且つ実施が安価なことである。 図５は、本発明によるＣＤＭＡ受信器の構造を示す一般的ブロック図である。 受信器は、信号を受信するアンテナ５０を備え、信号は、高周波部分５１を経て コンバータ手段５２へ送られ、そこで、受信信号はデジタル形態に変換される。 デジタル化された信号は、更に、復調手段５３に送られ、ここで、この信号は、 使用する拡散コードと相関され、そして必要なフーリエ変換が実行される。元の 狭帯域に復帰された復調手段５３の出力信号は、チャンネルデコーダ５４へ供給 され、そしてそこから受信器の他の部分、例えば、スピーチデコーダ５５へ供給 される。 図６は、本発明の方法を実施する受信器の構造を詳細に示している。この受信 器は、受信したアナログ信号をデジタル形態に変換するための手段５２を備えて いる。デジタル化された信号は、変換手段６０へ供給され、そこで、フーリエ変 換を受ける。更に、変換された信号は相関手段６２へ供給され、そこで、信号は 手段６１で発生された拡散コードと相関される。相関に使用される拡散コードは 信号の送信に用いたものと同じである。相関中に元の帯域に復帰される相関信号 ６３は受信器の他の部分へ更に供給される。 図７は、本発明の好ましい実施形態による受信器の考えられる構造を示す。こ の受信器は、受信したアナログ信号をデジタル形態に変換するための手段５２を 備えている。この受信器は、信号の送信に用いたものと同じである所要の拡散コ ードを発生するための手段６１を備えている。拡散コードは、第１のコンバータ 手段７０に供給され、そこで、逆フーリエ変換を受ける。受信器は、受信してデ ジタル化された信号に第１コンバータ手段７０の出力信号を乗算する乗算器７１ を備えている。乗算器７１の出力信号は、第２のコンバータ手段７２へ送られ、 そこで、信号がフーリエ変換を受ける。それにより得た信号７３は、受信器の他 の部分、例えば、チャンネルデコーダに供給される。 以上、添付図面を参照して本発明を詳細に説明したが、本発明はこれに限定さ れるものではなく、請求の範囲に規定された本発明の範囲内で多数の仕方で変更 することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，Ｕ Ｇ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，Ｂ Ｙ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ， ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ， ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，Ｖ Ｎ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ＣＤＭＡ多重アクセス方法が使用されそして送信されるべき各データ信号（ ３０）がその送信されるべきデータ信号よりもビット率の高いある長さの擬似ラ ンダムコード（４０）によって乗算されるシステムにおけるデータ送信方法にお いて、擬似ランダムコードで乗算された信号が波形（ｆ₁・・・ｆ_N）のグループ により更に変調され、波形の数は擬似ランダムコードにおけるビットの数に等し く、そして各波形の周波数は、所与の周波数ドメインに含まれることを特徴とす る方法。 ２．データ信号により形成されそして擬似ランダムコードにより乗算される各ビ ットシーケンスは、スイッチより成るスイッチング手段（３４）のグループを制 御し、上記スイッチの数は上記ビットシーケンスにおけるビット数に等しく、上 記スイッチはそれに対応する数の周波数合成器（３３ａ−３３ｃ）を制御し、ビ ットシーケンスにおけるビットの値が「１」又はそれと同様の場合に、それに対 応するスイッチが開放し、そしてビットシーケンスにおけるビット値が「０」又 はそれと同様の場合には、それに対応するスイッチが閉じ、そして上記スイッチ の出力信号は、送信器において加算される請求項１に記載の方法。 ３．多数のデータ信号が同時に送信されるときに、送信されるべき変調信号が送 信器において加算される請求項１に記載の方法。 ４．上記波形（ｆ₁・・・ｆ_N）のグループは、正弦波信号より成る請求項１に記 載の方法。 ５．上記波形の周波数（ｆ₁・・・ｆ_N）間の差は等しくない請求項１に記載の方 法。 ６．上記波形（ｆ₁・・・ｆ_N）は、ワルシュ関数により形成される請求項１に記 載の方法。 ７．受信した信号は、デジタル形態に変換され、そして逆フーリエ変換を受けた 擬似ランダムコードによって乗算され、そしてその乗算された信号は、フーリエ 変換を受ける請求項１に記載の方法。 ８．受信した信号は、デジタル形態に変換され、その信号はフーリエ変換を受け 、そしてその変換された信号が擬似ランダムコードと相関される請求項１に記載 の方法。 ９．送信されるべき各データ信号（３０）をその送信されるべきデータ信号より もビット率の高いある長さの擬似ランダムコード（４０）で乗算する手段（３２ ）を備えた送信器において、 擬似ランダムコードで乗算された信号を波形（ｆ₁・・・ｆ_N）のグループで 変調するための手段（３４）を備え、波形の数は擬似ランダムコードにおけるビ ットの数に等しく、そして各波形の周波数は、所与の周波数ドメインに含まれる ことを特徴とする送信器。 10．上記手段（３４）は、スイッチより成るスイッチング手段（４１ａ−４１ｃ ）のグループを備え、上記スイッチの数は擬似ランダムコードにおけるビット数 に等しく、そして上記スイッチの入力信号は、周波数合成器（３３ａ−３３ｃ） の対応する数の出力信号より成り、上記スイッチの制御信号は、擬似ランダムコ ードで乗算されたデータ信号により形成されたビットシーケンスのビットで構成 され、上記送信器は、上記スイッチの出力信号を合成する手段（３６）を備えて いる請求項９に記載の送信器。 11．上記送信器は、送信されるべき多数のデータ信号を同時に合成するための手 段（３７）を備えた請求項９に記載の送信器。 12．受信したアナログ信号をデジタル形態に変換する手段（５２）と、所望の擬 似ランダムコードを発生する手段（６１）とを備えた受信器において、 所望の擬似ランダムコードに逆フーリエ変換を受けさせる手段（７０）と、 デジタル化された受信信号にその変換された擬似ランダムコードを乗算するため の手段（７１）と、その乗算された信号にフーリエ変換を受けさせる手段（７２ ）とを備えたことを特徴とする受信器。