JPS63108827A - 衛星または遠隔中継器を使用するスペクトル拡散多元接続通信システム - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、多重アクセス通信システムに関するもので
あり、特に宇宙中継または地上中継装置を使用して自動
車または遠隔ユーザーターミナルに対する通信サービス
を行なうための符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）スプ
レッドスペクトラム信号用の方法および装置に関するも
のである。この発明はさらに、多重ビーム・フェーズド
・アレイ中継器アンテナ、偏波強調無指向性自動車アン
テナ、音声またはデータアクティビティスイッチング、
調整可能な使用者ターミナル電力制御、およびｌ波数帯
域通信リンクを備えた、ＣＤＭＡスプレッドスペクトラ
ム信号の利用に関するものである。

［従来技ｗｆｉ］ 遠隔地または自動車或いはそれら両者のように分類され
るユーザーの多数のサービスグループに品質のよい通信
サービスを行なうことは古くから必要とされていること
である。これらのユーザーには、地方の電話システム、
警察その他の政府機関、商業的ディスパッチング（ｄｌ
ｚＤａｔｃｈｉｎｏ　）およびページング（ｐａｇｉｎ
ｇ）システム、緊急サービスおよび船舶１！話等が含ま
れる。過去において、これらの必要性は陸上自動車ラジ
オによって部分的に１１足されていた。しかしながら、
これらのサービスは常にシステム容量よりも多くの可能
性のあるユーザーに面していた。周波数またはスペクト
ラル帯域割当は可能性のあるユーザーの全体数を同時に
処理するのに充分な容量を与えるものではなかった。

それであっても、私的な個人的の、仕事上のおよび航空
通信のような新しいクラスのユーザーは自動車および遠
隔ユーザーに対するサービスの要求を増加させている。

多数の遠隔的“にアクセス可能なコンピュータおよびデ
ータシステムの非常な増加はまた自動車および遠隔ユー
ザーに対して音声通信に加えてデジタルデータ通信に対
する要求を生じている。さらに、新しい型式の遠隔デー
タ収集または検知システム、文字数字キーバッドまたは
キーボード入カシステムが提案されており、それらは現
在の通信システムによってサービスすることはできない
。それ改新しい通信システムがこれらの要求のサービス
のために提案され、構成されなければならない。

新しい通信システムの構成においては、設計者および最
終の使用者の両者に対するキーとなるものはシステムの
チャンネル容量である。商用のシステムでは、容量はシ
ステムオペレータにとって重要である収入または経済的
実効可能性に翻訳される。それは容量はサービスされる
ユーザーにより生じる収入の数を定めるからである。許
容されるユーザーの数は可能性のあるユーザーサービス
のために重要である。同時に存在するユーザー使用者の
数および、それ故任意の通信システムに支持される容量
はユーザー間の相互妨害の量によって決定される。

現在の自動車無線サービスは利用できる帯域幅をもつと
小さい帯域またはチャンネルに分割する周波数分割多重
化（ＦＤＭ）または周波数分割多重アクセス（ＦＤＭＡ
）システムとして動作する。

相互妨害を減少させるために、いくつかの帯域幅はまた
ユーザー間の減衰または分離を行なうためにチャンネル
間にガード帯域に割当てられている。

完全な二重通信は２個のチャンネルを必要とする。

全体のチャンネル数は一般に半分に分割される。

その一方の半分は中央ベース中Ｎ器に対するアップリン
クおよびコール制御用であり、他方の半分はユーザーに
対するダウンリンクおよび制御信号用である。さらにい
くつかのチャンネルは追加の使用者に対してプロトフー
ルおよびコール制御のために割当てられるかも知れない
。それ数周時の使用者の数はチャンネルの見掛は上の数
よりはずっと低いものである。

システム容量はチャンネル数を増加させることによって
増加させることができるが、これはチャンネル帯域幅を
減少させ、音声品質を制限し、またユーザーの高速度デ
ータ伝送を制限する。その代りに、システム容量を増加
させる好ましい方法は周波数の再使用である。周波数の
再使用は、２個のユーザー受信機による信号排斥に対す
る最小値により２個の領域が互いに減衰または分離され
る限りは２個の異なった通信リンク２Ｉｌの分離した地
域的領域で同じ周波数を使用する方法である。

不所望な信号の適切な排除のための典型的な分離または
減衰の要求は所望の信号から１５ｄＢ（ＦＭ型）乃至３
０ｄＢ　（ＡＭ型）或いはそれ以下の程度である。それ
故通信システムは地域的領域に分割されることができ、
同じ周波数が適当な減衰によって互いに分離される近接
領域で同時に再使用されることができる。この技術は容
易に陸上自動車無線システムに応用することができる。

それは無線波は放射源（自由空間において）からの距離
の２乗に比例して固有的に減衰されるからである。大部
会区域におけるシステム動作は建物その他の吸収構造に
よって経験的に１／ｒ３乃至１／ｒ６の減衰が実際に現
われる。

互いに大きな距離によって地域的に分離されているユー
ザーは自然に相互間でそれらの通信信号が減衰される。

それ故、隣接する局からの信号が互いに経験的に１５ｄ
Ｂ乃至３０ｄＢの減衰を生じるように配置された数個の
相互接続されたベース局を使用して通信システムが構成
される。さらに容量を増加させるためにペーストランシ
ーバによってサービスされる地域的＠域は連続的に小さ
な大きさに分割され、それらは周波数の再使用を増加さ
せることができるようにするために適当に減衰または隔
離されることによって分離される。

これは多数の自動車ユーザーに適応させる現在の方法で
あるセラー電話技術に対するベースである。ここで、各
セルは中央ベース局によって−ビスされる地域的領域を
構成し、その中央ベース局は陸上ベースの通信ラインお
よびスイッチングシステムを使用して他の局とリンク間
システムを形成し、そのため航空機の伝送だけがセルを
横切って局所化される。相互妨害を減少し、システム容
量を増加させるために、周波数の使用は割当てチャンネ
ルによりユーザーの間で最小の分離量を確保するために
制御され、そのため少なくとも一つのガードセルが同じ
チャンネルを使用する二人のユーザーの間に位置されて
いる。各セルはセルを横切る信号が実質上減衰されるよ
うに充分大きく、そのためそれらは異なったセルにおけ
るより低い雑音として感知される。セルシステムは中央
制御装置を使用し、それは所望のチャンネル分離を維持
するためにシステム内の全てのチャンネル割当てのトラ
ックを維持するための７ドパンス処理技術を使用する。

ハンドオフにおいて、自動車のユーザーは現在周波数が
許容されているセルから許容されていないセルへ移動す
る。これは通信リンクに対して使用された周波数を・変
更することをシステムに要求する。もしもチャンネルが
隣接セルにおいて利用できないならば、コールはセルの
境界において遮断されて失われる。

現在のチャンネル割当て方式の関連する問題は任意のと
きに通信システムに瞬間的アクセスをすることができな
いことである。チャンネル割当は時間を増加させ、中央
制御装置は通信リンクを設定することを要求し、コール
が設定されることを阻止することすらあり得る。

セルシステムはまた特にセル境界付近で多重経路の問題
を生じる。このようなセル境界付近では、ユーザーは中
央送信機からと建物からの反射のような源からの両方の
所望の信号を受信し、もしも信号が反対位相であれば打
消されて非常に劣化する。この問題もまた無線電話その
他の現在の自動車システムで遭遇する問題である。

同様の問題はドツプラ効果や位相シフトを生じる速度で
中央送信機から移動する自動車のユーザーに対して生じ
る。この場合には送信機からの定在波パターンは半波長
毎に衰えて生じて連続的な受信問題を生じる。さらに７
０マイル／ｈの程度の運動は８００ＭＨｚの周波数で±
８０Ｈｚ程度のドツプラ効果によるシフトを生じてチャ
ンネル間妨害を増加させる。

ＦＭ型セルおよび無線電話システム放送はデジタルデー
タ信号の伝送に対しては効果的な技術ではない。現在の
ユーザーは２４００乃至４８００ポー（ｂａｕｄ　）の
程度（将来のデータ伝送速度は１９２００ボーまで伸び
ることが予想される）のデータ伝送速度で１０１または
１０８　Ｐｉ！度の非常に低い誤差率を有する高品質で
あるデータ伝送リンクを求めている。

もつと小さいセルを使用することにより容量を増加させ
ることは大きな、高いユーザー密度、線領域では有用で
あるが、ユーザー密度の低い地方区域では有用ではない
。容量の増加は同様に地方区域では経済的に（ベース局
のコスト対その領域でサービスされるユーザー数）達成
されない。それ故セル電話は大都市区域の要求のいくつ
かに合致するが米国と同様の国に対しては人口の２４％
、陸地の８５％を占める地方区域の要求を満足させるも
のではない。さらにより大きな地方区域セルは隣接する
都市区域における周波数の再使用を減少させる。これは
単一の大きなセルが同じ周波数を使用することができな
いいくつかの小さなセルに隣接するために生じる。セル
システムに対するこの、およびその他の設計における考
察および問題は文献（１’ＥＥＥ　　Ｃｏｍｍｕｎｉｃ
ａｔｉｏｎ　　Ｍａｇａｚｉｎｅ２４巻２号１９８６年
２月特に８〜１５頁参照）に詳細に説明されている。

前に、宇宙通信システムは低密度、地方または遠隔区域
に経済的にサービスを行なうために必要であると述べた
。しかしながら、宇宙通信システムはざらに伝送するた
めに地上中継局間の大きな距離にわたって地上のベース
の電話通信を伝送するように大容量通信リンクを一般に
利用する。これはすでに局部的な電話サービスなしに自
動車使用者またはシステムユーザーの必要をアドレスし
ない。

いくつかの宇宙通信システムが中央中継局の代りに個々
のアンテナを介して単一のユーザーをアドレスするため
に提案されているが、しかし宇宙局が動作する周波数お
よび伝送方法は、高価で、自動車システムに使用するに
は柔軟ではない巨大な固定アンテナを使用する結果に導
くことになる。

提案された宇宙通信サービスはＬＪＨＦ周波数中継器お
よび振幅コンバンド（ＣＯｌｌｐａｎｄ　）単側波帯（
ＡＣ８ＳＢ）のようなＡＭ変調方式を使用するＦＤＭＡ
システムとして動作する。周波数の再使用は上記のセル
システムに類似した宇宙通信システムに対して使用され
ることができる。米国大陸はそれヤれの領域に対して別
々のビームが使用されるビーム多重アンテナを使用する
ことによって地理的な領域またはセルに分割されること
ができる。各領域またはアンテナパターンにおける信号
が最も近接する領域に対して１０ｄ　Ｂ程度の、また次
に近接する領域に対して２０ｄ３程度の等々の減衰を受
けるならば、所定の周波数は２０ｄ　３の感度の排除に
基づいて二つの領域で再使用できる。これは大陸自通信
システム中で任意の時間に可能な使用者の数をほぼ２倍
にする。しかしながら、これはサービスに対する要求を
満足させない。

アドバンス周波数走査技術を使用してターゲット地域を
横切ってアンテナパターンを走査するアンテナ設計が提
案されている。これらのアンテナ方式は通信衛星で使用
されるような所定のアンテナ反射インピーダンスによっ
て異なった周波数が異なった角度に反射されることがで
きるという利点がある。これは、アンテナ放射シ′ステ
ムにより送信される周波数が変化するときアンテナ反射
器により地上に生成される実際のスポットが移動するこ
とを意味している。このようにして、同じアンテナ構造
がビーム位置を変えるようにされる。

しかしながら、このような技術は異なった周波数を異な
った領域に向けるアンテナ構造を使用し、したがって各
領域に全体のスペクトラムの一部のみを割当てることに
より周波数再使用の利点を完全に得ることができない。

衛星通信システムは同じユーザーと通信するユーザーま
たは一連の多重衛星と直接通信する地上の中継器を使用
しない。それ故、現在のシステムはユニバーサルなサー
ビスを行なわない。すなわち、広い地理学的距離にわた
って位置を変化させるユーザーに対して、依然として交
互の伝送装置または新しい周波数帯域を使用せずに通信
できる能力を与えない。多重衛星システムでは、周波数
再使用は地理学的ターゲット領域間の分離によって制限
される。衛星システムはまた自動車無線および電話シス
テムと同様に多重経路、ブロッキング、フェーディング
等の問題がある。

ユーザーの妨害を減少させる別の方法には時分割多重ア
クセス（ＴＤＭＡ）また°は多重化。

（ＴＤＭ）システムがある。これらのシステムは、各信
号が衛星に対して出て行く信号の一部を使用するだけで
あるように時間的に別々のユーザー信号を多重化または
挿間する中央受信局を使用る。

時分割多重方式は全体のスペクトラムを予め定められた
時間インクレメントに分割する。通信中継システムにお
ける全ての信号はこの時間的に制御されたシーケンスの
部分に割当てられる。それ故、他のユーザーが正確に同
じ時間にリンクを使用することはない。割当てられた部
分は非常に小さく、挿間は非常に多く、そのため全ての
ユーザーに対して同時に生じる。しかしながら、この時
間をベースとする信号の同期は所望するよりも低い同時
に調整されることのできるユーザー使用者数に当然制限
を生じる。また、多数の同時のユーザーの同期はシステ
ムの複雑性を増し、コストを増加させる。

高密度の部会から非常に低い密度の地方まで種々の環境
のユーザーにわたって多数のユーザーに適合する通信シ
ステムが必要である。通信システムは標準のスペクトル
割当て帯域幅内の増加された容量を有し、しかも現在得
られるものと同程度またはそれよりよい通信品質を有す
ることが必要である。ざらに、低い電力密度で高速度低
ビツトエラー率のデータ伝送を処理することのできる通
信システムに対する必要性が存在する。

［発明の解決すべき問題点１ それ故、上記欠点を考慮して、この発明の目的は、高い
同時ユーザー容量を有する多重アクセス通信システムを
提供することである。

この発明の別の目的は、自動ドツプラシフトおよびフェ
ーディング制ｍ＋＊能を有する通信システムを提供する
ことである。

この発明の目的はまた、将来の必要性に合致し将来の別
の通信システムとインターフェイスすることができるよ
うに拡張できる通信システムを提供することである。

この発明のさらに別の目的は、各種の自動車および遠隔
ユーザーの必要性に合致することのできる廉価な通信シ
ステムユーザーターミナルを提供することである。

この発明のさらに別の目的は、非常に低いビットエラー
率で高速度デジタルデータ信号の送信および受信を行な
うことである。

［問題点解決のための手段および作用］これらの、およ
びその他の目的および利点は、符号分割スプレッドスペ
クトラム通信信号を使用する複数のユーザーとの間また
は複数のユーザー間で通信するための手段と、前記ユー
ザー通信信号間の境界分離を行なうための分離手段とを
具備する多重アクセススプレッドスペクトラム通信シス
テムによって達成される。分離手段は実質上同時の多重
可変方向ビームを発生する手段に結合されたフェーズド
アレイアンテナと、２個の円偏波状態の一方または双方
を得るように構成されたアンテナ構造と、信号受信を最
大にする構成上の干渉を生成するために２以上の位置に
より同じ通信信号を送信または受信するトランシーバ手
段と、前記情報信号に対して予め定められたアクチブレ
ベルに応答して前記符号分割スプレッドスペクトラム通
信信号に対する出力電力デユーティサイクルを調整する
ための第１の電力制御手段または通信リンクを完成する
ために必要な最小電力レベルに応答して前記符号分割ス
プレッドスペクトラム通信信号に対する出力電力レベル
を調整するための第２の電力制御手段を備えている。

この発明の多重アクセススプレッドスペクトラム通信シ
ステムの好ましい実施態様は、前記符号分割スプレッド
スペクトラム通信信号によって近接するユーザーに予め
定められたパイロットチップシーケンスを送信するため
の手段をさらに備えている。

好ましい実施例においては、通信手段は、複数の疑似直
交スプレッド関数を発生するためのチップ発生手段と、
スプレッド関数の一つをユーザーに割当てる符号選択手
段と、符号分割スプレッドスペクトラム通信信号を送信
または受信できる複数の自動車ユーザーターミナルとを
具備している。

それら各ユーザーターミナルは、割当てられたスプレッ
ド関数にしたがって入力情報信号に応じて符号分割スプ
レッドスペクトラム通信信号を発生する送信装置と、符
号分割スプレッドスペクトラム通信信号を検出して割当
てられたスプレッド関数にしたがって出力情報信号を発
生させる受信装置と、無指向性アンテナとを具備してい
る。少なくとも一つの中継装置が使用され、複数のユー
ザーターミナルから通信信号を受信し、Ｊ［している受
信者に伝送するのに適した形態にその符号分割スプレッ
ドスペクトラム通信信号を変換するために使用される。

この発明のさらに別の観点によれば、中１１＠１は、通
信リンクと隣接するユーザーに対して予め定められたパ
イロットチップシーケンスを送信する手段を具備してい
ることが好ましく、受信装置はバイロットシーケンスト
ララマングループを有している。中継装置中にはアクチ
ビティ検出装置が設けられ、入力情報信号中の信号アク
チブレベルを感知し、予め定められたサンプリング時間
にわたって予め定められたしきい値レベルより下の感知
されたアクチビティの減少に応答して中継装置送信電力
デユーティサイクルを減少させる。

ユーザーターミナルはまた、入力情報信号中の信号アク
チブレベルを感知し、予め定められたしきい値レベルよ
り下の感知されたアクチビティの減少に応答してユーザ
ーターミナル送信電力デユーティサイクルを減少させる
アクチビティ検出手段を具備することができる。

ターミナルはさらに、受信した符号分割スプレッドスペ
クトラム通信信号中にある受信された電力レベルを感知
し、感知された電力レベルに応じて符号分割スプレッド
スペクトラム通信信号を送信するためにアンテナに供給
される出力レベル電力を調整する電力制御手段を具備す
ることができる。

好ましい実施例のアンテナは、予め定められた偏波モー
ドを選択するようにアンテナを調整するために偏波制御
手段を具備している。

この発明のさらに別の観点によれば、中継手段は１以上
の地上に配置された中継装置、または１以上の人工衛星
に配置された中継装置、或いはその両者を備えることが
できる。通信システムは少なくとも２個の人工衛星およ
び地上に配置された中継装置を使用することが好ましい
。一般に人工衛星に配置された中継装置はハブとして知
られている中央制御局を使用する他の通信システムに接
続されている。このようにして以前には利用できなかっ
たような方法でユニバーサルなサービスが得られ、高密
度ユーザー区域における地上に配置された中継装置は人
工衛星上の電力流出を減少させ、それらの電力容量を増
加させるために地方のユーザー使用者の負担を軽減でき
る。

この発明のさらに別の観点によれば、通信システムは復
調装置を具備し、この復調装置は、入力符号分割スプレ
ッドスペクトラム通信信号を局部基準信号と相関する無
線周波数混合器を使用する。

その結果生じた中間周波数スプレッドスペクトラム信号
は不所望な周波数をフィルタして除去する。

フィルタと直列に接続されている位相分割手段はスプレ
ッドスペクトラム信号をアナログ同相信号およびアナロ
グ直角位相信号に分割し、それらは次いで可変速度のデ
ジタル同相および直角位相信号に変換される。結合手段
は復調装置中の他の部品によって処理するためにデジタ
ル同相および直角位相信号を直列に単一データラインに
伝送する。

パイロットチップ基準手段は、復調装置により受信され
た通信信号と近接して送信された予め定められたパイロ
ットチップシーケンスに対応してローカルビットシーケ
ンスを発生する。

結合手段および前記パイロットチップ基準手段に接続さ
れた搬送波トラッキング手段は、ローカルパイロットチ
ップシーケンスに関する符号分割スプレッドスペクトラ
ム通信信号のタイミングを決定する時間的関係で受信さ
れた信号とローカルパイロットチップシーケンスとを比
較する。局部混合周波数源の周波数を調整する決定が行
われる。

結合手段およびパイロットチップ基準手段に接続された
チップ周期手段は、ローカルパイロットチップシーケン
スに関する符号分割スプレッドスペクトラム通信信号の
タイミングを決定する複数の時間的関係で受信された信
号に対してローカルパイロットチップシーケンスを比較
する。この比較はアナログ・デジタル変換に対する速度
が調整が必要であるか否かを決定する。

ユニットチップ手段は割当てられたスプレッド関数に対
応するビットシーケンスを発生し、それは結合手段に接
続されて同位相および直角位相デスプレッドスペクトラ
ム情報信号を発生するデスプレッド手段により使用され
る。これらの信号はそれから出力手段中で結合されて出
力情報信号を形成する。

この発明はまた複数の通信サービス使用者に対する高容
層多重アクセス通信方法を提供する。その方法は、複数
の狭帯域アナログ入力またはデジタルデータ入力信号を
複数の広帯域符号分割スプレッドスペクトラム通信信号
に変換し、割当てられたスプレッド関数および予め定め
られたキャリア周波数を使用し、複数の符号分割スプレ
ッドスペクトラム通信信号にたいして境界分離を施し、
符号分割スプレッドスペクトラム通信信号をユーザーと
の間で伝送し、ユーザーによって受信された符号分割ス
プレッドスペクトラム通信信号を狭帯域アナログまたは
デジタル情報信号に変換するものである。

この発明の方法はまたパイロットチップシーケンスを送
信し、中継装置を通して信号を送信および受信する過程
を有する。中継装置は少なくとも一つの地上に配置され
た中継装置および／または少なくとも一つの人工衛星上
に配置された中継装置を備えることができる。

［実施例］ この発明は、多数の移動するまたは固定された、および
地方または遠隔地のユーザーの間に通信リンクを与える
１以上の人工衛星または地上に配置された中継＠Ｍを使
用する新しい通信システムを構成するものである。多数
のユーザーを得るために通信システム内のユーザーター
ミナルは符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）スプレッド
スペクトラム伝送信号を使用するフォワードエラー修正
符号化通信信号を送信するため新しい変調装置および復
調装置を使用する。さらに、システム容量および通信は
多重ビームフェーズドアレイ中継アンテナ、偏波強調自
動車アンテナ、通信信号の受信および送信用の妨害パタ
ーンを発生する手段、音声またはアクチビテイスイッチ
ング、または可調整ユーザーターミナル電力制御を備え
たユーザー間の境界分離を与える手段を使用することに
よりさらに強化される。さらに独立のパイロットチップ
シーケンス信号が使用されて取得およびトラッキングを
改善する。

伝統的に、ＣＤＭＡは劣ったスペクトラム利用を与える
ように見えるためにＦＤＭＡおよびＴＤＭＡに比較して
多重アクセス技術として劣っている。これはＦＤＭＡお
よびＴＤＭＡにいしては所定の帯域が分割されることの
できる等しい帯域幅のチャンネルの数が使用者のチャン
ネル当りの帯域幅で分割された全体の帯域幅にほぼ等し
いという前提に基づいている。一方ＣＤＭＡは次のよう
な前提によってより少ないチャンネルを与える。

等しい数のユーザーがＣＤＭＡを使用する共通の周波数
帯域を共用しようと希望する帯域幅が限定された状況で
は、そのような等しいユーザーの数は次の式によって決
定される。

１／Ｓ−Ｗ／Ｒ−Ｅｂ　／Ｎｏ　　　　　　（１）ここ
で、■は、各ユーザーの受信装置によって見られた全体
の妨害電力であり、全てのユーザーの全体の電力に等し
く、それはユーザー数×ユーザー当りの電力に等しい。

Ｓは、ユーザーの電力であり、したがってＩ／Ｓはユー
ザーの実効数に等しい。

Ｗは、スプレッドスペクトラム信号により占有された帯
域幅である。

Ｒは、各ユーザーのデータ速度である。

Ｅｂ／Ｎｏは、使用される変調および符号化システムに
要求される信号対雑音比である。

Ｗ／ＲはＴＤＭＡおよびＦＤＭＡ容量であることを認め
ることができるから、ＣＤＭＡ容量はＥｂ／Ｎ＊に等し
い量だけ常に少ないように見えるであろう。実際のシス
テムにおいては、この量は使用される変調および符号化
システムによってほぼ３〜５ｄＢである。

この発明は、境界分離を生成するための手段を使用する
ことによってＣＤＭＡシステムの容量を非常に増加させ
る。境界分離という用語についてここで定義する。キー
となる考えは、スプレッドスペクトラム受信装置は一つ
の所望の信号に対する妨害として全てのユーザーの入来
電力の重み付けされた合計を見るということである。も
しもシステムが不均一な重み付けを与える手段を備えて
いるならば、容量の増加は重み付けの差から得ることが
できる。ＦＤＭＡまたＧｔＴＤＭＡシステムに対して使
用されるべき差が小さ過ぎることはＣＤＭＡシステムに
対しては全く価値のあることである。

以前提案されたＣＤＭＡ人工衛星システムにおいては、
地上をカバーするアンテナを有する広帯域トランスポン
ダが使用された。このようなアンテナは全てのユーザー
に対してほとんど同じ利得を与え、境界分離は実現され
ず、事実特性はＴＤＭＡまたはＦＤＭＡに対するよりも
ＣＤＭＡに対して悪かった。しかしながら、この発明で
は、境界分離を実現する能力を与える多重方向圧ビーム
アンテナを利用する。このようなアンテナはまたＦＤＭ
ＡおよびＴＤＭＡシステムの容量を増加させるが、ＣＤ
ＭＡに対してはるかに大きな春雪利得を与える。これは
ＦＤＭＡおよびＴＤＭＡシステムは許容できる特性を与
えるために少なくとも共通チャンネル信号の１５ｄＢの
分離を必要とするからである。一方ＣＤＭＡシステムは
１ｄＢ程度の分離から有用な容量増加を得る。

境界分離は妨害ユーザー信号の入来受信電力の等しくな
い重み付けを与えるシステム特性として定義される。こ
の発明の実施例は境界分離を行なうために、多重方向性
アンテナ、アンテナ偏波、多重人工衛星からの妨害ビー
ムパターンの形成、異なった距離の妨害に対する通路損
失差、および連続送信デユーティサイクルより低くする
こと等のいくつかの機構を利用する。境界分離を生成す
る別の方法は通信システム設計の当業者によって可能で
ある。

例示された通信システム１０はａ　ＭＨ２のスプレラド
スペクトラム帯域ｌｌ１ＩＷと、帯域幅に対する比が１
６００の５　ｋＨｚの情報信号帯域幅Ｒと、３２（５Ｂ
の処理利得を使用する。Ｅｂ／Ｎｏが５ｄＢであると仮
定すると、ユーザー数は式１から計算されることができ
る。これらの条件下でＩ／Ｓは２７ｄ　Ｂである。それ
故ユーザーの全体の数（１＋Ｓ）は約５００である。こ
れは通信システムがこれらの条件で５００の使用者を支
持することを意味する。しかし、これらは全て同じ条件
下で動作し、システム内で等しい電力および分離を有す
るユーザーである。

もしも、システム通信リンク中で妨害に対して・等しく
なく分離または寄与されているならば、新しいユーザー
が追加できる。これは比較的平坦な応答性、またはビー
ム幅の中心を横切り縁部で鋭く落ちる利得を有するアン
テナパターンを使用して説明することができる。もしも
アンテナビーム幅の中央の高利得よりも大きな区域にわ
たってユーザーの等しい分布を仮定するならば、各ユー
ザーは利得中のロール・オフのためにその信号に対して
影響される相対的利得によって重み付される。

第１図は、通信システムに対するロール・オフのインパ
クトを示す。

第１ａ図は、実際、最大および最小利得対同期軌跡から
のしバンド送信に対して使用される典型的な人工衛履ア
ンテナのボアサイトからの単−側の角度のグラフである
。このアンテナパターンはＣＯＭＡシステムではなく、
ＦＤＭＡシステムに対して最適化されたアンテナを表わ
している。第１ｂ図はボアサイトの中心からの両側また
は全体の角度として表わされた利得領域および角度を有
する表型式の最小および最大利得データを示す。

もしも各領域中の最大利得および全体領域に対する利得
係数を使用し、米国の典型的な７．４度の幅を横切って
使用者の均一な分布があると仮定するならば、第１ｂ図
は全体で２３２６のユーザーがｉＦ！！なユーザーの力
を有する５００のユーザーと同じ有効干渉を有すること
を示している。

“Δ角”の欄は各利得範囲の角度の大きさを与える。“
＃のユーザー”の欄はこの利得におけるユーザーの割合
いとユーザーの全体数を乗算することによって計算され
る。次の式が使用される。

＃のユーザーΔ角×全ユーザ ／ＬＪＳの全角度　　　　　・・・・・・（２）“重み
付した＃のユーザー”欄は“＃のユーザー′（至）とそ
の範囲の最大利得との乗算により計算される。これはこ
の最大利得でこの領域にあるユーザーと同じ干渉を生じ
る０ｄ１３におけるユーザーの等価数を計算する。次の
式が使用される。

重み付した＃のユーザー− ＃のユーザー１０−（最大利得／１０）・−（３）１ｄ
Ｂ程度の小さな減衰でさえ重みを付けた全体をいかに減
少させるかに注意することは重要である。最後に“重み
付した＃のユーザー”が合計される。Ｕ、Ｓ、における
ユーザーの数は説明では“重み付けした全体”が上で使
用した約５００のユーザーになるように調整される。

“ＣＤＭＡ再使用係数“は２３２６対５００の比として
計算される。３．７０の“ＦＤＭＡ再使用係数”が７．
４度／（１，０度２）として計算された。

１．４度はＵ、Ｓ、の帽であり、１．０度はアンテナの
２ｄＢビ一ム幅でり、一方のビームにおいて周波数の一
方の半分を使用する必要があり、残りの半分は次のビー
ムで使用する必要がある。それ数周波数の前に二つの帯
域幅がある。ＦＤＭＡに対して最適化されたアンテナを
使用すると、ＣＤＭＡはよりよい再使用係数を示す。も
しも同じ大きさのアンテナがＣＤＭＡに対して最適化さ
れたならば（最小雑音ビーム幅）、ＣＤＭＡ再使用係数
Ｆ係数、６７／　３．７０−１．８０の再使用利得を与
える６、６７に増加する。

もしも、多重ビーム位置が設けられて、そのため全ての
ユーザーがビームの中心付近で受信されるならば、有効
ユーザーの全数は５００であるが、システムは実際には
２２３６のユーザーを支持することが冨められる。それ
故システムは数ｄＢの境界分離を使用し、それは他のシ
ステムでは周波数再使用を行なうために使用しない。こ
の実効隣接ユーザー減衰の増加の能力はこの通信システ
ムが他の通信システムに比較して非常に増加した周波数
再使用を与えることを許容する。

この発明の原理にしたがって動作する通信システムの全
体の概要は第２図に示されている。第２図において、ス
プレッドスペクトラム通信システム１０は地上の中継装
［１２または１以上の中央局１６を有する軌道中継装［
１４を使用して自動車ターミナル２０または２２および
固定ターミナル２４または２６の間で情報の送信、受信
を行なう。

情報という用語は、いくつかのターミナルは典型的なア
ナログまたは音声信号およびデジタルデータの形態の信
号を送信し、或いは送信するように構成されているから
、デジタルデータおよび音声の両者含めて使用される。

デジタルデータの伝送は一般にユーザーターミナル２２
または２６の回路を有するＴＴＹ＠置またはコンピュー
タのようなデータ発生源とリンクする適当なインターフ
ェイスを使用して行われる。モデムその他のデータ通信
インターフェイス装置は容易に設計され、当業者にはよ
く知られているのでここでは詳細な説明は行なわない。

この発明の好ましい実施例の通信システム１０は、固定
ターミナル２４または２６では高品質のワイヤによる通
信リンクが容易かつ安価にアクセスされる大部会区域に
おける利点に劣るために、自動車ターミナル２０または
２２の広範囲の使用を行なう。しかしながら、距離の大
きな、遠隔の位置にある固定局２４および２６はこの通
信システム１０によって大きな利益を得る。それは、地
上のワイヤまたはケーブルによるリンクは禁止的に高価
なものとなり、設備が困難で、多くの区域では存在さえ
しないからである。

通信システム１０は通信のために数個の別の経路を使用
し、或いは使用すべき段に展開する。初期の通信システ
ム１０の装置は恐らく専ら地上に配置された中継装置１
２を使用し、その中継装置１２はターミナル２０．２２
または２４間で情報を通信し情報を伝達する。これは通
信システム１０を二つの部分、すなわち地上部分と人工
衛星部分に分ける２ｍ！破線の右側のシステム１０の部
分によって示されている。この発明の地上に配置された
中継装Ｗ１１２は改善された高品質高の通信を行なうこ
とによって通信技術を進歩させる。しかしながら、通信
システム１０の地上部分もまた軌道衛星中継装！１１４
とインターフェイスするように構成されている。

最初のシステムは存在する電話により、或いは設けられ
た光ファイバまたは無線通信リンク３４を介して相互に
接続されている地上の中継装［１２を通じて通信リンク
３０を多数の遠隔または自動車ユーザーに適応させる。

その後衛星が打上げられたとき、通信システム１０は衛
星リンク３６を使用してユーザー、特に田舎のユーザー
と接続する。その後別の衛星が打上げられ、改善された
通信およびより高いシステム容量を与える。付加的な制
御および信号処理が衛星リンク３８を介して中央地上局
またはハブ１６を使用することにより衛星部分に行われ
ることが好ましい。

これは通信システム１０を非常に柔軟にし、各種の通信
に対する要求およびサービスを処理する利点を生じさせ
る。通信システム１０は政府機関の承認および衛星の開
発および打上げ時間に釣合った大きな使用者ベースまた
は地理学的サービス区域に適合する。

この二重システムは、ユニバーサルなサービスおよび妨
害の２点で現在のシステムにまさる付加的な利点を有し
ている。ユニバーサルなサービスはユーザーがシステム
内を自由に移動し、位置に関係なく通信することを可能
にする。すなわち、自動車のアクセスは田舎、小都市ま
たは都市区域および地上、空中または水上の移動形態の
間の切換えをユーザーに与える。このサービスは設備を
変更しないで個々の、低価格のユーザーターミナルに与
えられる。これはまた、セル配置により与えられる通常
の“ホーム力パレイジ”の外でさえもユーザーが通信シ
ステム１０のアクセスを有することを意味する。

通信システム１０は多数の小さなセルに隣接して位置す
る大きなセルを有するセルの大きさが変化しているセル
システムとして構成することができる。これは周波数再
使用の量を減少するけれども、周波数再使用容量が非常
に増加することによって通信システム１０に対して実質
上の制限にはならない。それはそのような再使用の制限
また線損失に適合することができ、以前の通信システム
よりもユーザーに対してサービスできる。通信システム
１０はセルシステムにおいて従来見られた周波数再使用
のための同じガードセルまたはスペースは必要ない。

前に論じたようにセル電話や自動車無線のような現在の
通信システムは５ｃｐｃすなわちキャリア当り単一チャ
ンネルのＦＤＭＡシステムであり、それは全体のスペク
トラムを各ユーザーまたは通信リンクに対する別々のチ
ャンネルまたは周波数に分割する。これらの通信システ
ムはＦＭまたはＡＭ変調技術を使用し、それは一般にＦ
Ｍに対しては１５ｄＢ、ＡＭに対しては３０ｄ　Ｂまた
はそれ以上の程度のユーザー間の最小の減衰が必要であ
る。

通信システム１０は、相互妨害を減少させるために疑似
直交ピットシーケンスを使用するコード化されたデジタ
ル通信信号の設定によりユーザー容量を増加させるため
にスプレッドスペクトラム信号伝送技術を使用する。同
時に通信チャンネルは割当てられた帯域幅全体にわたり
、或いは占有するように広がり、それは通信品質を改善
し、増加した帯域幅信号を許容し、周波数の選択的フェ
ーディングの影響を減少させる。

スプレッドスペクトラム通信は狭い帯域幅の信号を広い
帯域幅の信号に変更または拡大するスプレッド関数を有
する出力情報信号の処理を含む。

スプレッド関数は再生可能な関数であり、それは狭い帯
域幅の伝送信号をもつと広い帯域幅に広げて信号のピー
クスペクトル密度を減少させる。これは直接シーケンス
スプレッドスペクトラムコーディングである。その代り
に、キャリア周波数がスプレッド周波数にわたって疑似
ランダムにホップできる。直接シーケンススプレッドス
ペクトラムは多重経路干渉をアドレスする応用には好ま
しい。

通信システム１０においては、これは音声等のアナログ
入力信号デジタル形態に変換し、それらを高帯域幅高周
波数のデジタルスプレッド信号と乗算することによって
行われる。デジタル入力信号は直接スプレッドできる。

その結果生じたスプレッドスペクトラム信号はその後キ
ャリアを変調し、通信信号を生成するのに使用される。

また最初にキャリアを変調しそれからスプレッド関数を
供給することも可能である。しかし好ましい実施例とし
ては、第１の方法がデジタル処理が容易であるために使
用される。

高帯域幅スプレッド信号はこの技術分野でチップと呼ば
れている周期Ｔｃの一連の決定ピットを構成する。チッ
プまたはチップシーケンスは当業者によく知られている
技術および電子装置を使用して発生される。スプレッド
スペクトラムチップシーケンスを発生するための各種の
技術および既知のコードか公式がある。そのような技術
または方法の一例は文献（Ｓ　ｐｒｅａｄ　Ｓ　ｐ６０
ｔｒｕｌＣＯ請１ｔｌｎｌｃａｔｌｏｎ第１巻、Ｍ、に
、Ｓ１ｍｏｎ他第５章２θ２〜３５８頁）に示されてい
る。

チップは入力音声またはデータ信号よりずっと高い周波
数で発生される。この高い周波数でチップを発生するこ
とにより一連のチップは各単一情報ピットに対して発生
される。使用される特定のチップ周波数は通信システム
１０に割当てられた帯域幅に依存する。通信信号を以下
説明するように高い処理利得が可能であり達成される割
当てられた全帯域幅をカバーするように広げることが望
ましい。またチップ速度が速くなれば、より多くのユー
ザーをスプレッドスペクトラム通信システムがサービス
できる。それは高い速度は情報ビット当りより多くのチ
ップを発生し、ユーザー間を識別する疑似直交コードを
増加するからである。

９　ＭＨ２のスペクトラム割当て帯域幅で、スプレッド
信号を処理するために５次の楕円フィルタを使用すると
、約８　ＭＨｚのチップ周波数が２ｄＢの通過帯域リッ
プルおよび３０ｄ　Ｂの停止帯域減衰を有する信号を出
力るために使用される。この周波数は長いチップシーケ
ンスを与え、それはユーザー間の識別のための多数の別
々のアドレスまたはコードを与える。

通信システム１０はシステムのユーザー容量を増加させ
るために符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）信号を使用
する。これは各ユーザーにチップシーケンス中の特定の
コードを割当てることにより行われ、そのためユーザー
間の交差相関関数は小さく、ユーザーは互いに疑似直交
であるということができる。前述のように、コードまた
はチップシーケンスのファミリーを決定または発生する
ために使用されることのできるコード関数が知られてい
る。その例として示せば、前述のスプレッドスペクトラ
ム通信の文猷に示されたようなＧＯＬＤコードがある。

チップシーケンスは、予め定められたまたはユニークな
チップシーケンスがユーザーターミナルの通信システム
１０中で使用される時間全体にわたって特定の使用者に
割当てられるように発生され、または選択され、或いは
コール設定プロトコールの一部として通信リンクを使用
者がスタートさせる各時間を割当てられるように発生さ
れ、または選択される。もちろん、これは全てのユーザ
ーチップシーケンス割当ての中央記録またはリストの維
持をる。

通信システム１０の地上の中継装置１２は第３図に示さ
れている。第３図において、田舎または都市に配置され
ている通信信号を受信または送信するためのアンテナ４
０を使用する。アンテナ４０は中継装Ｍ１２の送信およ
び受信部分の両者またはモードにアンテナを結合するこ
とを可能にするテユブレクサ４２に結合されている。こ
れは２個使用するのと比べて単一アンテナの使用により
アンテナの設計および設備を簡単にする。しかしながら
、この発明の作用に対しては単一のアンテナである必要
はない。

テユプレクサ４２は入力された、または受信された通信
信号を受傷電力分割器４４を通ってスプレッドスペクト
ラム受信装置４６に伝送する。この受信＠＠４６のそれ
ぞれは特定のユーザーまたは通信リンクを処理する。そ
れ故、各中継装置は所定の□時間に適合することが期待
されているユーザー又は通信リンクと同じ数の多数のス
プレッドスペクトラム受信装置を使用する。受信装置Ｉ
ｔ４６は入力通信信号をもつと低いＩＦ周波数に変更さ
せ、信号を追跡し、または信号にロックする。受信装置
４６はそれからキャリアを除去し、信号をデジタル符号
化された信号を生じるようにデスプレッドかる。

符号化された信号はデータ・音声復号装＠４８に転送さ
れ、そこで地上リンクによって使用するアナログまたは
音声信号に変更される。第３図で、電話回路網インター
フェイス５０が使用され、音声信号を他の場所へ伝送す
るため電話線に結合するのに使用される。その代りに、
図示されていないが、光フアイバ結合器が使用されて信
号を光フアイバ通信ケーブルに結合するように使用され
ることもできる。インターフェイスおよび光フアイバ結
合器は市販されている装置であり、地上通信システムの
技術の当業者によって設計できる。

中継装置１２はまたそのサービス区域内の他の自動車ユ
ーザーと直接入来信号を通信できる。この場合には、マ
イクロプロセッサ制御装置および回路を備えていること
ができる中継装置ｌｌｌ１ｌｌＩ！ｌ装置５２が復号さ
れた通信信号を通信プロトコール（チップシーケンス割
当て）中で特定されたユーザーに導く。予め各ユーザー
は特定のチャンネルを割当てられている。チャンネルと
は通信システム１０に対して使用されるが、システムの
全体の電力のパーセンテージを言う。各ユーザーは中継
装置により使用される全体のスペクトラムを一般に占有
しているが、通信リンクを設定し維持するために必要な
電力の最小量によって決定される中継＠置に対して利用
できる電力の一部のみを割当てられる。

実施例では全体のスペクトラム割当ては半分に分割され
その一つは通信リンクのアップリンク部分で使用され、
残りの半分は通信リンクのダウンリンク部分で使用され
る。

この型式の電力制御を使用することによって、ユーザー
との通信を維持するために必要な電力の量は、ユーザー
が距離による無輪波の減衰に基づいて中継装置に近いと
き減少する。電力減少の効果は第４図に示され、通信リ
ンク形成に使用される平均電力対中継装置からの距離の
クラスが示されている。さらにこの型式の分配に対して
、中継装置に必要な全体野電力はほとんど２乗で減少す
る。この減少は同じ電力要求に対して２乗の係数で中継
装置に必要な電力を減少させ、或いは容量を増加させる
ために使用できる。この電力の減少はまた近接コールの
妨害を減少させる。

第３図に戻ると、地上リンクまたは他のローカルなユー
ザーのいずれかの情報信号は音声・データエンコーダ５
４を介して送信装Ｗ１５６に伝送される。

送信装置２５６では、デジタル的にコードかされた信号
がスプレッドされ、所望の通信信号を形成するためにキ
ャリアを変調するのに使用される。通信信号は送信装置
電力結合装置５８およびデュプレクサ４２を通ってアン
テナ４０に転送される。

中継装置１２によりサービスされる区域内に残った通信
信号に対して、この発明の好ましいシステムにおいては
、デジタルデコーダ４８およびエンコーダ５４を介して
信号の中間変換を導くことはない。

その代りに、信号は直接受信装置Ｉ４６と送信装Ｍ５６
との間で転送され、実際のアナログ形態への変換よりも
むしろスプレッドスペクトラムコード割当てを変更する
必要としてのデコードを行なう。

この発明の中継装置は信号の写しを必要とせずに所望さ
れる多くの使用者に単一の通信信号を転送できる。これ
に関して、メツセージを送るのに使用されるプロトコー
ルはアドレス中の多重ユーザーの指示に適合できる。そ
れ故、いくつかのサービスに対して、一つのメツセージ
が受信装置４６により検出されることができ、数人のユ
ーザーで受信されるためにいくつかの送信装置５６に直
接迅速に転送される。これはある型式の急送（ｄｉｓｐ
ａｔｃｈ）およびデータ伝送に対して有用ないわゆる一
つから多数の伝送形態である。中継装置はまた容易に反
転に適合する。その場合にはいくつかの通信信号が単一
の受信装置に転送される。

多数から一つへの伝送である。

中継装置１２の従来技術に優る別の利点は、回路中に音
声アクチビテイ検出器を含むことである。

この検出器は通信のないときに使用される電力を減少さ
せるために回路により処理される信号のアクチビティを
監視する。ＣＯＭＡ通信システムにおいては、会話の音
節間短いＷＡ間中使用される信号レベル、エネルギまた
は送信電力を減少させることのできる迅速なアタック、
しきい値感知検出器を使用することが可能である。ＦＤ
ＭＡおよびＴＤＭＡ通信システムはこの短い期間中にチ
ャンネルの再割当てまたは同様のステップを行なうこと
はできない。デジタルデータ伝送中の途切れ（ｐａｕｓ
ｅ　）に対してこれは同様に適用可能である。

電力減少は同期を維持するための短い周期的バーストを
除いて送信装置をゲートオフすることにより達成される
。これは−力出力回路のデユーティサイクルを変える制
御信号を発生することにより行われる。

アクチビティ検出お゛よび電力制御は通信システム１０
に対する実質的にエネルギ消費量の節減をもたらす。典
型的な会話により消費される時間全体の４０％が“死”
時間として処理できることが見積もられる。各ユーザー
に対するビットエラー率および信号品質は瞬間ベースで
Ｅｂ／Ｉｎにより決定される。それ故、もしも妨害のい
くらかがゲートオフされるならば、Ｉｏは減少し、残り
の使用者妨害もまた減少すし、それはシステム容量を増
加させる。その結果生じたユーザー当りの平均電力の減
少は限定された環境の電力で動作する軌道Ｗ＃星生中継
装置４に対しては重要である。

通信システム１０の会話死時間の約４０％の消去は２１
／２倍システム容量を増加させる。システム容量または
通信チャンネルの数のこの増加はＦＤＭＡおよびかしも
ち通信システムでは可能ではない。それは会話の休止期
間中使用中またはアクチブなチャンネルをアイドルチャ
ンネルに切換えることは困難であるからである。さらに
信号伝送時間により生じる固有の時間遅延はｗｉ星ＦＤ
ＭＡまたはＴＤＭＡシステムでは不可能な通信リンクの
７ツブリンク部分中の使用に対するそのような信号スイ
ッチングの調整をする。

付加的な利点は、もしもアンテナアレイが中継！［１２
に使用されるときに生じる。好ましい実施例のアンテナ
アレイは使用者間の分離を増加させる特定のユーザーに
向けられた多重方向性ビームを形成する。これは第５図
に概略的に示されており、フェーズドアレイ中継装置１
６０はフェーズドアレイの固有の性質を使用して方向性
を有するビームを生成し、また特定のユーザーまたはユ
ーザー区域に向けられることのできる多重ビームを生成
する。モデム６４はアンテナ４０を除いては前の第３図
で示された回路で構成される。この場合にはアンテナは
異なった構造であり、いくつかの新しい制御素子を使用
する。

前の例では単一のアンテナに転送された信号はこの例で
はビーム形成装置！６２に転送される。中継装置６０で
使用されるビーム形成装置！６２の数は個々の使用者に
対する通信について所望される制御の量と適合されるこ
とのできる費用および複雑性に依存する。ビーム形成装
置６２の数が増加すれば、モデムから各通信リンクに与
えられ゛る制御の量が増加する。使用されるビーム形成
装置の最大数はモデムの数に対応し、ユーザー通信につ
いての最良のＩＩＩ！Ｉｌをおこなう。しかしながら、
これは大抵の通信の使用には複雑すぎる。

各ビーム形成装置は信号をモデム６４中の関連する送信
装置から７エーズドアレイ６８を構成する一連のアンテ
ナ素子６６に転送する。当業者には明白なように、フェ
ーズドアレイアンテナは特定の方向に沿ったビームを形
成するために個々のアンテナ素子６６により送信される
信号の相対的位相の制御によって機能する。素子６６か
らの信号の送信の相対的位相の制御により特定の方向に
沿って進行する単一ビームを形成するように空間的に伝
送は合算される。素子の位相のｔ＋ｎｏは合成れたビー
ムの方向を制御する。

各ビーム形成装置６２は特定のビームパターンに従って
信号を送信するように設計されている。ビーム形成装置
６２はモデム６４から信号を受けて、アンテナ素子６６
があるので各単一通信信号から多数の写しの、または並
列の信号を生成する。第５図では説明のために３１１Ｉ
の素子だけが示されている。

通信システム１０の好ましい実施例では２次元アレイま
たはパターン中に６乃至１５の素子を使用するが、これ
らの数に制限されるものではない。使用される数は周波
数再使用の量に応じており、所望される、実際的な減衰
の制限、および許容できる中継装置６０の複雑性に依存
する。

ビーム形成装置６２は電子技術で知られている技術を使
用して並列信号の位相を変更し、それらの信号をアンテ
ナ素子６６に伝送する。同時に各ビーム形成装置６２か
うの出力はデジタル結合装置７０により合算される。こ
れは、各素子に意図される電力の全てが合算されてその
素子に転送され、転送は隣接するビーム形成装置を通っ
て戻るものから分離される。これはビーム形成装置６２
により同時にアレイにより形成され、指向される多重ビ
ームを可能にする。

さらに、予め選択された領域内の、または割当てられた
通信リンクの通信を処理するために機能するように受信
装置と送信装置をビーム形成装置に永久的に割当てるこ
とも可能である。割当てられた通信リンクは通信システ
ム１０の容ｌを減少させる傾向があるが、この種のサー
ビスをしばしば必要とし、または要求する緊急サービス
のような優先的ユーザーがある。

中継装置６０のフェーズドアレイはまたある領域の走査
、または特定領域またはユーザーを検出する受信パター
ンを導くために等しく有効である。

アレイの走査パターンは特定の領域または方向を監視す
るために受信装置の割当てにより予め決定されることが
できる。しかしながら、この発明の７レイは静的割当て
に限定されない。アンテナ制御装置７２は各ビーム形成
装置により使用される方向割当てを変えるビーム形成装
置６２に信号を与える。このようにして、新しい方向性
のビームが生成され、或いは、増加したユーザー容量が
必要とされる領域に付加的ビームが向けられる。また、
入来信号は最高の強度に対して必要な位相関係によって
検出されることができる。アレイの位相は周期的に走査
され、或いは若干調整されてこの情報を出力する。それ
から同じ位相関係がその使用者に対する戻りの信号に対
してアレイ中で使用されることができる。このようにし
て、改善された通信が受信リンクで得られるみならず、
送信リンりでも得られる。

第２図に示された関係で説明された通信、システム１０
は大きなリンク間通信システムを形成するために一連の
地上および人工ＩＩ屋生中継器使用することができる。

第１図に示すように中継装置１２は中継装置１２ａおよ
び１２ｂに分割され、同様に衛星中継装置も１４ａおよ
び１４ｂに分割されることができる。

地上中継装置１２ａは高使用者密度の都市、部会区域で
サービスし、一方地上中継装置１２ｉ１は大きな区域で
あるが、もつと低いユーザー密度の都市または小都市を
サービスする。軌道またはｗＩ星生中継装置１４ａよび
１４ｂは田舎および低いユーザー使用者密度のもつと大
きな地理学的領域をサービスする。これはこの発明に対
するリソースの好ましい割当てであるけれども、唯一の
可能な割当てではない。例えば、衛星中継装置Ｈａまた
は１４ｂは中央ベース局を設定するのが経済的に合理的
ではないような主要都市のサービスに使用することもで
きる。これはまた中間の通信サービスリンクなしにあφ
大都市のユーザーと田舎のユーザーとの間に直接通信リ
ンクを有することが望まれる場合に利点がある。

通信システム１０の別の重要な特徴は地上中継装置の能
力、特に高ユーザー密度の大都市区域で衛星中継装置か
ら地方のユーザーを外す能力である。

すなわち、ユーザーが地上中継装置範回内に来たときそ
れらは優勢的にそれらの中継装置を介してリンクされる
。通信システム１０はこれが優先的に伝送されることを
許容する。所望ならば、ユーザーは地上中継装置が閉じ
られてさえも軌道中継装置を使用し続けることができる
。これは近所の地上中継装置からの７エーデイング、多
重バスまたは直接妨害によるきびしい信号の劣化がある
通信を改善することを可能にする。

地上中継装置への切換えは、ユーザーが中継装置に接近
するにしたがって前述の単純電力対距離の関係による通
信リンクに必要な電力が減少することを意味する。これ
は第６図に示され、ユーザーリンクに対する電力要求対
中継装置からの距離のグラフが示されている。さらに、
仮定されたユーザー使用者密度がシステムに対する電力
節減の最のアイディアを与えるために描かれている。通
信リンクに対して必要な電力が少ないことはシステム中
で放射される他のユーザーに対して妨害を生じる電力が
少ないことを意味している。中継装置とユーザーアクセ
スとの間のこの関係は通信システム１０に対する容量な
らびに電力考察を改善する。

通信システム１０は非常にフレキシブルであり、サービ
スされる区域についてのＷ層中Ｉ！装置割当てはサービ
スに対する現在の市場の要求に合うように変更できる。

これはこの発明の別の利点である。

第２図の衛星中継装置１４は２つの異なった動作モード
で構成できる。第１のモードは直接ユーザーリンクモー
ドであり、それにおいては衛星は直接ユーザーから受信
し、ユーザーに送信する。第２のモードは中央ハブモー
ドであり、それにおいてはユーザーとの間の通信は地上
に配置されたハブを介して行われる。

直接ユーザーモードでは衛星は第５図の地上中継装置と
類似した回路を使用する。相違は特別の型式のアンテナ
と、通信信号が電話システムのような地上サービスと直
接インターフェイスしないことである。もしも衛星が第
５図の回路を使用するならば、進歩したＶＬＳＩおよび
ハイブリッド回路技術が使用されて回路の大きさおよび
電力消費を減少させるであろう。

衛星中継装置１４は地上中継装置で使用されているのと
同じ基本回路を使用できるが、衛星ではできるだけ少な
い回路を使用することが望ましい。

衛星はできるだけ受動素子で構成してできるだけ使用電
力を少なくすることが好ましい。それ故、衛星中継装置
１４として好ましい実施例は、通信が通過し処理される
ハブまたは制御センター１６を利用する。これは衛星中
の電力消費を減少させ、地上の個々の通信リンクに対し
て必要な受信装置および送信装置のバンクを維持するこ
とによりシステムの信頼性を大きくする。

これは第７図に詳細に示される。第７図で、ハブ１６は
第５図に示された中継装置６０中に認゛められる受信装
置および送信装置と基本的に同じ装置を使用する。前述
のようにスプレッドスペクトラム受信装置および送信装
置は、第５図に示されたようなグループにされた方法で
あるためにスプレッドスペクトラム（８８）モデムバン
ク７４として示されている。モデムの各バンクは一方で
は電話システムまたは光フアイバケーブルのような地上
通信リンクに対するインターフェイス５０に接続されて
いる。第７図には音声およびデータエンコーダおよびデ
コーダは示されていないが、それらはモデムバンク７４
のモデムと関連して使用される。

モデムバンク７４は第５図に認められる方向性または方
向変化可能な多重ビームを形成するために必要な信号を
発生するように作用するビーム形成＠　［７Ｂに接続さ
れている。しかしながら、ビーム形成装！１７６の出力
は電力結合装置またはアンテナ素子ではなく周波数アッ
プコンバータ７８の７レイに接続されている。本質的に
各衛星アンテナ素子はハブビーム形成装置とアンテナア
レイとの間にそれ自身のチャンネルを設けられている。

偏波再使用が使用されるとき、水平および垂直アレイ素
子はビーム形成装置に対して別々のチャンネルを設けら
れ、そのため右および左円偏波ビームが形成できる。

アップコンバータ１８により与えられた信号はＫｔｌバ
ンドアンテナ８０を通って衛星中継装置１４上に設けら
れた関係するＫｕバンドアンテナ８２に伝達される。こ
のＩ星中継装置１１４とハブ１６との間のＫｕバンドリ
ンクはしバンドリンクに比較していくつかの利点を有す
る。１４Ｇ　ＨＺの程度のＫＬＩバンド周波数は通信シ
ステム１０の残りのスペクトル割当てを妨害しない。こ
れはこれらのリンク中のシステムに対して電力要求の一
部を消費しないことによってシステム容量を維持するこ
とを助ける。

このＫＩＪバンドリンクの別の利点はアップコンバータ
がＦＭ変調技術を使用することである。これは衛星まで
長い距離を通過する信号の位相制御を改善し、衛星中継
装置中で要求される必要な制御、信号処理および複雑性
を減少させ、高品質多重同相通信リンクを維持すること
を可能にする、しかしながら、シングルサイドバンドＡ
Ｍ変調は構成が容易であり、それにおいては衛星のリソ
ースを共用する２以上のハブ１６がある。２１のハブが
同時に衛星と通信するとき、ＡＭ信号はシステム中で調
整することがより容易である。

衛星中継装置１４では、受信されたＫｕバンド信号は検
出され、Ｋｔｌバンドトランシーバ８４によりによりダ
ウンコンバートされる。信号はそれからＬバンド送信装
置８６に転送され、そこでそれらは制御された電力レベ
ルすで増幅され、デュプレクサ９０を通ってアンテナ素
子９２に送られる。

地上中継装置１２の場合のように、アンテナ素子９２は
２次元フェーズドアレイ９４を形成し、それは通信シス
テム１０に対する多重方向性ビームを与える。当業者に
は好ましい１２乃至１５素子の７レイによる軌道から地
上への直接放射は実用的ではないことは明白である。解
決方法は反射器９６を使用して星の表面の集中されたビ
ームの所望のパターンを生成することである。

衛星中継装置上で単一アンテナ或いは多重アンテナです
らも使用し、機能的中継装置を有することは可能である
。しかしながら、好ましいアンテナ構造は上述のように
容量、地域的制御、特別の使用者サービス等について従
来の通信システムにまさる多くの利点を与える。アレイ
９４により形成される多重方向性ビームは特定の領域ま
たはユーザーのクラスに指向されることができる。地上
中継装置の場合のように、方向性ビームの方向はハブ１
６により制御されることができ、新しい領域（大きさま
たは−）に衛星のカバー範囲を再割当てする。

ユーザーから衛星中継装置１４に送られる通信信号は、
アレイの同調に関して適当な位相関係にあるようにされ
ているアレイ９４により検出される。

受信された信号はデュプレクサ９０を通ってしバンド受
信装置８８に転送される。信号はＫＩＪバンド受信装置
８４に送られ、そこでアップコンバートされてハブ１６
に送られる。各受信装置８８は通信システム１０に割当
てられたスペクトラムの全帯域幅を受信できるように構
成されている。しかしながら、特別の場合にはいくつか
の受信装置８８は帯域の特定の部分に限定されて、選択
された領域の限定されたカバレイジを行ない、または特
別の割当てられたサービスを受け、又は拒否するように
することもできる。

ハブ１６はまた“空”の通信信号による電力の消費を減
少させ、容量を増加させるために前述の音声アクチビテ
ィ回路を使用する。これはまた明らかに衛星中継装置に
より消費される無用の電力を減少させ、衛星の電力の有
効な利用を増加させる。

システム容量は地上中継装置１２中のアクチビティ検出
および電力制御について前に論じた効果により増加され
る。

ハブ１６の別の特徴は通信システム１０が改善された通
信および軌道衛星の再使用を達成するように新しい有利
な形態で多数の衛星中継装置を使用できるようにするこ
とである。さらに、これはユーザーターミナルの複雑性
を増加させることなくまた別の型式のターミナルを必要
とすることなく行われる。

通常の再使用では、ハブ１Ｇは衛星中継装置１ｊ１４ａ
。

１４ｂを同時に特定の位置に多重方向性ビーム向けるこ
とによって異なった地理学的領域をカバーするようにす
る。この方法で、衛星は“再使用”され、それにおいて
アンテナ構造により与えられる分離のために妨害に関係
なく同じに適合できる。

軌道再使用はユーザーターミナルが無指向性アンテナを
使用する場合でさえも通信システム１０中で行われる。

従来のシステムと異なって、固定された方向性アンテナ
は必要ない。それは通信システム１０は２以上の衛星を
新しい一致送信形態で使用し、それは非常に巨大な干渉
計として考えることができるからである。これはスプレ
ッドスペクトラム変調と関連する２個の衛星により与え
られる境界分離により可能にされる。

この動作モードでは、各ｗＩｍは共に同じユーザーに送
ろうとする適当な通信信号を地上へ送る。

無線波は２個の衛星とユーザーとのｍｕ路差により相対
位相変化を有する。２個のビームはビームが構成的に加
算される高電力密度と、破壊的に加算される低い電力密
度とを有する地理学的ターゲット区域を横切る干渉パタ
ーンを生じる。この効果は第８図に２個の衛星通信リン
クの構成的加算に対して正規化した値１を使用して示さ
れている。

もしもユーザーが同位相の、高い電力密度部分に位置し
ているならば、ユーザーにより認識された信号は平均で
受信位置で利得を受けない他のユーザー干渉より実効的
に３ｄＢ高い。この改善された信号対妨害比利得は通信
システム１０に対する付加的分離境界に付加されて全体
の容量を増加させる。

説明を明瞭にするために、この発明の教えるところをこ
のモードにおける２個の衛星の動作を利用して説明する
。しかしながら、対かのＷＩ星を使用して追加の利得を
得るように使用することもでき、３８の衛星に対しては
４．８ｄＢ、４１１１の衛星に対しては６ｄＢ等となる
。

干渉パターンの高密度部分に使用者を置くために、２個
の独立したアンテナビームがユーザーの方向に向けられ
る。ユーザーはそれらの信号の位相および時間遅延を調
整することによってアンテナ干渉パターンの高密度部分
に同調される。この同じ技術は通信のアップリンク側お
よびダウンリンク側に対して使用できる。経路ダイパー
シティもまた多重経路およびフェーディング効果に対向
する事項において付加的な利点を与える。

上記動作モードを行なうためのハブ１６回路は第９図に
示されている。第９図においてモデムまたは送信装置１
００は同時に２つのビーム形成装置１０２および１０４
に通信信号を与える。しかしながら、遅延装置１０６と
１０８がそれぞれビーム形成装Ｗ１０２および１０４に
対する伝送リンク中に挿入されている。ビーム形成装置
は前述のように動作する。説明のためにただ２つのビー
ム形成装置しか示されていないが、ハブ１６は前述のよ
うに多数のビーム形成装置を使用できることが理解でき
よう。

相対的遅延がｍ＊であるから、遅延装置の一方は固定遅
延を与えることができ、他方は可変長遅延を与えること
ができる。その代りに、両方の遅延装置１０Ｇと１０８
を可変長遅延を与えるものにすることもできる。遅延装
置１０６　、１０８は送信された衛星信号間の相対遅延
時間を設定する。位相調整装Ｗ１１１０もまた通信リン
ク中に、この例ではビーム形成装Ｒ１０４の通信リンク
中に相対位相を調整するために配置される。

ビーム形成装置１０２および１０４からの信号は前述の
ように周波数コンバータを通って衛星に送信される。各
ビーム形成装置１０２　、１０４からの信号はユーザー
に導かれる異なったＷＪ星に送信され、所望の干渉パタ
ーンを生じる。

各システム１０のユーザーからのアップリンク通信信号
として、ビーム形成装置１１２および１１４が分離復調
装置用の受信エレメントまたは受信装置１１６および１
１８として動作する。入ってくる通信信号は、それらが
デジタル通信信号に集束（デスプレッド）される復調装
置に送信される。信号をコヒーレントに結合するために
、コヒーレントコンバイナ１２０が復調装置ｌ！１１６
および１１８の出力に結合される。遅延装置１２２およ
び１２４は、相対位相および信号のタイミングが一致す
るように！節するためにコンバイナ１２０と復調装［１
１Ｂ　、　１１８との間に設置される。一度信号がコヒ
ーレントに結合されて１つのデジタル通信信号になると
、情報は、さらに処−理を行なう適切な復号回路に送信
される。

位相および所定のユーザー用の時間遅延に対する制御は
、ハブ１６により受信される信号の品質および強度によ
って決まる。この情報は、復調装置１１６および１１８
から引出され、可変遅延装置１０６゜１２２．１２４　
、オヨｔｌ相１１１ＤＩｉｌ１１１０　ニ供１サレル。

ハブ１６は両人工衛星かうの通信を同時に監視すること
ができる。この場合ユーザーと人工衛星との間の各通信
リンクは、分離レシーバ、デコーダ等を割当てられてい
る分離されたリンクとして取り扱われる。ハブ１６は相
対位相および２つの信号間の時間遅延差を決定する。こ
の情報は信号に遅延を与え、個々に検知され復号された
信号が互いにコヒーレントまたは同位相にされ、信号出
力を生成するためにコヒーレントに合算される。この過
程により、約３ｄＢの利得が付加される。、他のユーザ
ーからの妨害は、平均ＯｄＢの利得を生成しながらコヒ
ーレントではなく合算される。

その代わりに、ハブ１６は、１つ以上のリンクが使用中
であることを決める通信リンクにおいてユーザー割当て
のプロト、コールを順次使用する。それからハブは各リ
ンクの電力または品質を比較する。最もエラーの少なく
、高い電力信号を供給するリンクが維持され、他の通信
リンクはハブ処理制御によって終了される。終了された
リンクは受信装置、送信装置、および新規のユーザーに
再度指定される操作可能なビームを有する。この技術に
よりバスの干渉およびフェーディングを考慮して付加的
な装置のない最良の通信バスが選択される。

通信リンクの割当てを監視および制御するための地上に
設けた中継装置を具備した中央制御設備を使用すること
によって同様のマルチパス機能を実理することが技術者
によって理解されるであろう。これは最良のパスおよび
通常の基地上の通信バスの性質を変え得る地勢、建造物
および樹木等の障害物のある環境において有効である。

通信システム１０で使用される通信信号は、前に示され
た個々のユーザーターミナル２０，２２．２４または２
６の闇において中継装置１２または１４によって送信さ
れる。このようなターミナルは、地上に設けられた通信
システムもしくは別のマルチユーザーシステムとの順々
の結合が可能である。システム１０で使用される典型的
なユーザーターミナル回路は、第１０図に示されている
。

第９図のユーザーターミナル１３０は、デュプレクサ１
４４を介してスプレッドスペクトラム受信装Ｍ１４６ま
たは送信装置１６６との間で伝送される通信信号を受信
し、送信するためにアンテナ１３２を使用する。これら
のエレメントは第２図乃至第７図の中継装置１２または
１４の回路に関して前に示したエレメントと同様に機能
する。

各システム１０により使用されるアンテナは、所望され
るサービスのタイプにより変化する。可動（自動車）ユ
ーザー用よりも固定ユーザー用として使用されるアンテ
ナの方が大型にできる。この場合小型から中型のディツ
シュタイプのアンテナは、１つの人工衛星との通信を独
立させ、ハブが行なうこの決定または割当てをなくする
ように使用される。しかしながら通信システム１０は、
まったくの可動もしくは中規模（直径２乃至４ワツト）
のディツシュタイプのアンテナでさえ使用不可能の非常
に多数のユーザーに供給することを意図されている。

この後者のために、小型の無方向性アンテナが考えられ
る。この装置における無指向性とは、水平方向において
無指向性であることを意味する。

人工ｗＩＭ中継装置に対して、約３０度の仰角での５ｄ
Ｂ異方性のオーダーの僅かな利得があるため、アンテナ
はそのエネルギーを指向し、仰角位ばからエネルギーを
選択的に受は取る。このことは、隣合うセルまたは関連
のない人工衛星システムでそうである場合にエネルギー
源からの水平レベルでの妨害を減少するものである。試
験的なアンテナ構造は“トルービイダイポール”であり
、第１１図に示されている。地上中継装置用として最適
化されたアンテナは、より多くの利得をより小さい仰角
で有することが好ましい。

第１１図のアンテナ１３２は、支持マスト１４２から放
射状に延長している４つのダイポールアーム１３４．１
３６，１３８および１４０を使用する。タボールアーム
は支持ポストの周囲に９０度毎に下向きに設置されてい
る。アンテナエレメントの正確なディメンションは、ウ
ィンドドラッグ等を条件とした可動アンテナ用に構造的
に配慮され、送信される周波数により決定される。この
タイプのアンテナは、通信技術において既に知られてお
り、また適切なディメンションの選択方法はこの分野の
技術者に容易に明らかであろう。

アンテナ１１２の信号排除を改善し、それによって通信
システム１０の機能を向上するために、アンテナは偏波
選択モードで動作されることが好ましい。前に論じられ
たように、通信システム１０の機能の制限要因は、自己
雑音または“他の”ユーザーによって発生される妨害で
ある。複数のユーザーが別の偏波で動作すると、それら
が生成、する自己雑音量は偏波分離により減じられる。

送信装置の放射パターンが好ましく円偏波されると、受
信アンテナパターンの軸比が、所望されない偏波から受
信される妨害量を決定する。軸比は信号パワーのユニッ
トに現れるアンテナ受信パターンの主軸に対する短軸の
割合いとして定義される。第１２図は、ＡＲの軸比を有
する典型的なパターンである。

ｄＢ中に示された楕円率（ＥＬ）は式による軸比と関連
している。

ＥＬ−−１０ＬＯＩＪ嘗　　（ＡＲＩ・・　（４）この
式から、軸比およびだ楕円率の関数として通信システム
１Ｇの機能の向上が計算される。所望する偏波の電圧が
１　＋０１玉−として限定されるとき、所望しない偏波
の電圧は１−Ｆとなる。

システム容量の増加は、偏波再使用がないときの総ユー
ザー数に対する両偏波におけるユーザーの割合いである
。システム１０のよりよう界において再使用する偏波を
有するターミナルにより認められるは自己雑音は、シス
テムの容量的限界で再使用する偏波を持たない自己雑音
と等しいので、以下の等式は軸比ＡＲの関数として容量
増加分Ｋに対して書かれ、解かれるものである。

偏波再使用に対する容量の増加は、Ｋ−１またはｆ下で
ある。第１２図はｄＢにおけるに一１対楕円率のプロッ
トである。第１４図のテーブルエは軸比、容量増加およ
びＯから２０６Ｂま↑の楕円に対する偏波分離を記載し
ている。

可動ユーザーおよびそれが設置される乗物の既知の配置
、および仰角にある指向性を有する必要性があるために
、６乃至１０　ｄＢより良好な楕円を得ることは非常に
難しい。これは９．６乃至５．７　ｄ　［３の偏波分離
を提供する。これは、ＦＤＭＡアナログまたはデジタル
システムに使用できるほど十分なものではない。しかし
ながらスブレットスペクトラム処理利得のために、偏波
分離が極めて小さく、または他の通信システムにより使
用できないものであっても偏波再使用はシステム１゜の
容量を増加するように使用される。ＣＤＭＡと偏波再使
用とのこの結合は、５０乃至８０パーセントのオーダー
で通信システム１０の容量を効果的に増加できる。

円偏波されたアンテナは、信号のファラディ回転を伴う
問題に対抗するためのしバンドまたは低周波数での可動
システムにおいて好ましいものである。それ数本発明の
円偏波技術は、本発明の通信システムの可動ユーザータ
ーミナルに旨く適するものである。

アンテナ１３２が偏波選択モードにおいて動作されると
き、中継装置アンテナ構造は相補的処理動作を行わなく
てはならない。それ故中継装冒１２または１４は、アン
テナ動作と関連した付加的な制御回路を有し、送信され
受信された信号の偏波を制御する。

前に論じられたように、フェースドアレイアンテナは水
平および垂直ビームアレイエレメント用の分離ビーム形
成チャネルを使用して、左右円偏波ビームが送信または
受信される。

通信信号によって使用される適切なビーム形成装置の間
で選択するための偏波制御信号、および偏波モードは特
定のユーザーを指定する通信信号プロトコールに従って
発生される。ユーザーへばモードは、ターミナル装置の
時間で、もしくは任意のｓｕｅ回路によって決定される
。

アンテナ１３２上に受信された通信信号は、デジタル通
信信号を生じるためにそれらが復調され、集束されるス
プレッドスペクトラム受信装＠　１４６へ送信される。

このデジタル通信信号は、信号をデジタル音声信号また
はデジタルデータ信号に分離する音声／データデマルチ
プレクサ１４８を介して伝送される。

デジタル音声信号は、デジタル化されたアナログ信号が
既知の技術を使用してアナログ形状に変換されるデータ
・音声デコーダ１≦０へ順次送信される。一般的には音
声信号であるデコーダ１５０のアナログ出力は、インタ
ーフェイス１５２を通うて次の種々の回路に送られる。

インターフェイス１５２の構造形態は、特定のユーザー
またはユーザーターミナルによって必要とされる装置に
より決定する。典型的な可動ユーザーターミナルにおい
て、アナログ信号は前増幅器、増幅器、および高品質の
オーディプル出力をシステムユーザーに発生するための
別の利得回路により処理される。このような回路は、ポ
ータプルラジオまたは電話器に提供されるようなアナロ
グ回路デザインの既知の原理により組立てられ、既知の
技術はここにおいて示されていない。

固定ユーザーターミナルは、別の通信システムと相互に
結合され、そのために電話システム、光学ケーブルシス
テムまたは他の装置との結合用のインター７１４７回路
を必要とする。

デジタルデータは、コンピュータまたは他のデジタル音
声信号の変復調装置または他のンターフエイス装置に結
合されるデータライン１５４上のユーザーターミナルか
ら送信される。デジタルデータ信号を処理するためのコ
ンピュータまたは他のデジタル装置を相互にインターフ
ェイスする回路は、エレクトロニクス技術において知ら
れており、ここでは示されていない。

出て行く音声またはアナログ信号は、インターフェイス
１５２を介して受信され、デジタル化されたアナログ信
号を発生する音声・データエンコーダ１５６へ送信され
る。このデジタル化された信号は、それから音声／デー
タマルチプレクサ１５８へ送信される。マルチプレクサ
１５８はデジタル化されたアナログ信号およびデジタル
データ信号を多重化し、デジタル通信信号を形成する。

多重化という言葉は、はとんどのユーザーターミナルが
音声（アナログ）またはデータのいずれかを一度に処理
することができ、両方同時に処理することはできないと
いう誤解を招くものである。もっとも、この能力はシス
テム内に組込まれている。この能力の必要性は受信ユー
ザーの能力により決められる。

マルチプレクサ１５８の出力は、送信装置１６６のだめ
の入力を形成する。デジタルデータはデータパスライン
１６０でユーザーターミナルに送られる。

音声・データまたはデータΦ音声エンコーダは音声コー
デック１６２としてこの技術分野で呼ばれている単一エ
レメントと置換され得る。

デマンドアサイメントマルチプルアクセス（ＤＡＭＡ）
モジュール１８４は、中央制御装置と共に動作し、監視
、エア時間、アクチビティ、アカウント数、およびプロ
トコール等によってシステム１０をアクセスする能力を
決定する。データバス１６８のようなデータバスは、こ
のモジュールをインターフェイス１６２で互いに結合し
、データバス１７０，１７２，１７４および１１６のよ
うな付加的データバスは、ＤＡＭＡモジュールを音声／
データマルチブレクス装置１４８およびデマルチプレク
ス装置１５８、受信装置１４６および送信装置１１６６
へそれぞれ結合する。

通信システム１０は、実際のアクチビティレベルと無関
係にパワーを特定のユーザーへ配分する。

このことは、長い休止または非常に低いデータビット速
度のために高いパーセンテージの電力が“エンプティ”
信号を送信および受信することに費やされることを示す
。システムにおいて利用可能な総エネルギーが容量を限
定し、各ユーザーが別のユーザーに対して妨害を生成す
る仕方における性質等のために、このエネルギーはまた
容量を浪費する。

それ数多ユーザーターミナル１３０は、ターミナルユー
ザーのデータまたは音声アクチビティレベルを検出する
ための１つ以上の７クテイビテイ検知装置またはモニタ
ーを有する。すなわち入力信号の７クテイピテイレベル
は、“アクティブ”入力信号状態を限定するために使用
される予め定められた最少のしきい値レベルと比較され
る。このしきい値より下方の入力信号は、アクティビテ
ィを全く示さず、しきい値より上の入力信号はアクティ
ビティを示すものである。前に示したように、送信パワ
ーはアクティビティにおける変化に対応して調節される
。この方法において中継装置は、時々のバーストを除く
低いアクティビティまたはアクティビティなしの期間中
信号を全く認めず、付加的なユーザーに供給することが
できる。

ユーザーターミナル１３０は中継装Ｗ１１２または１４
と同様の用語で記述された。ユーザーターミナルはスプ
レッドスペクトル受信装置および送信装置をデジタルデ
ータ信号へおよびデジタルデータ信号から通信信号を処
理するため利用する。スプレッドスペクトル受信装置お
よび送信装置は、それらが高品質、高容量通信を達成す
るため境界分離を用いる処理利得および能力を次に提供
する拡張および非拡張機能を与えるような通信システム
１０の中心である。

これらの成果を達成するため、本発明のスプレッドスペ
クトル受信装置は入力通信信号をデスプレッドし、デジ
タル信号を生成するための特定の復調回路を用いる。第
１０図で示されるようなスプレッドスペクトル受信装置
１４Ｇにおいて用いられた復調回路は第１５図で更に詳
細に説明される。

第１５図では、本発明の原理に従って構成された復調器
２００が概略的に示されている。復調器２００はダウン
コンバータ１９０によって入力通信信号の周波数をこの
技術において知られている技術または装置を用いて処理
するためのより低い中間周波数へ変えるため処理される
。この周波数は特定の適用の範囲によって決定されるけ
れども、制限されはしないが、約７０Ｍ　Ｈｚのような
ＩＦ信号周波数が一般にＬ帯域中の通信信号のため用い
られる。

中継装置１２または１４からの入力ＲＦ周波数信号２０
２は、利得制御素子２０４へ供給される入力ＩＦ周波数
信号を供給するためダウンコンバータ１９０によりて処
理される。

利得制御２０４は処理において劣化される傾向のある受
信された信号中のフェーディングおよびその他のエネル
ギ変化を補償する。利得１ｂＩＪＩｌｌ素子２０４は入
力信号に可変利得制御機能を与え、エレクトロニクス技
術の当業者によって知られているような電気的に制御さ
れた利得装置であり得る。

利得ｌＩ！ＩＩＩＩｌ素子２０４によって与えられた利
得を自動的に制御することの目的のため、利得制御信号
２０６は更に以下に記述されるような復調装＠２００の
次の部分によって生成される。

この利得制御機能はリミタ−なしに復調器２２０が動作
することを許容し、以下に記述されるようなアナログ−
デジタルコンバータへ十分な帯域幅を与える。これは変
換処理以前の処理の間の情報の損失を防ぐ。また利得ｓ
ｕｎ素子２０４は、アナログ−デジタルコンバータが変
化状態下で更に有効となることを許容し、アナログ−デ
ジタル変換処理中のピットの最大限の使用を為す予め決
められたレベルへ入力信号を標準化する。これは、用い
られた送信信号が一般に限定された電力であり、受信装
置はシステムが多数のユーザーを取扱うとき低いエネル
ギ信号レベルを補償することを要求されるので、本発明
の目的にとって特に有効である。

利得制御素子２０４の出力は、ＩＦ周波数入力信号がよ
り低い周波数アナログ通信信号を生じるため予め決めら
れた搬送波周波数と混合されるようなＲＦミキサ２０８
へ接続される。復調周波数は、搬送波入力調整信号２１
２によりて、■ＣＯの場合でのように電気的に制御され
得る周波数シンセサイザ２１０によって供給される。そ
れ故、より低い周波数入力信号を供給するため、シンセ
サイザ２１０は必要とぎれるミキサ周波数を供給する。

しかしながら、搬送波が通信システム１０によって追跡
され、搬送波周波数中の調整が７エーデイングやドツプ
ラーシフティングなどによってもたらされるとき、復調
器はまた補償するためシンセサイザ２１０出力を変える
ことができる。これは搬送波入力周波数調整信号２１２
の値を変えることによって達成される。以下に示される
ように、復：ｌＩＷ＃のその他の部分は自動的にこの機
能を与える。

アナログ通信信号であるＲＦミキサ２０８の出力はダウ
ンコンバージョン処理から与えられるバンド周波数成分
から所望されないミキサ生成物を除去するためバンドパ
スフィルタを通される。合成信号２１６は割当てられた
スペクトル帯域幅上に広がる狭帯域情報信号を表わす中
間周波数アナログ信号である。

まだベースバンドのとき、信＠２１６はそれから位相シ
フト分離器２２０によって同相（１）成分と直角位相成
分（Ｑ）へ分離される。分離器２２０は更に、当業者に
とって明らかであるような分離器および位相シフターの
結合から構成することもできる。■およびＱ信号はまた
この技術において各々０度および９０度成分と呼ばれる
。

■およびＱ信号はそれから各々アナログ−デジタル＜Ａ
／Ｄ）コンバータ２２２と２２４を分けるため送信され
る。即ち、分離器２２０からの■または０変成分は入力
を第１のＡ／Ｄコンバータ装置２２２へ供給し、■成分
の位相から９０度ずれているＱ成分はＡ／Ｄコンバータ
装置！２２４のために入力を供給する。この形態は、ア
ナログ−デジタル変換処理を２つの成分へ分けることに
よってデジタル信号処理段階のための改良された精密度
と同じくアナログ信号のデジタル形態へのより効果的な
変換を提供するため用いられる。

本発明の好ましい実施例では、各Ａ／Ｄ装冒２２２およ
び２２４は４ビツトのコンバータを具備する。つまり、
各Ａ／Ｄ装置はアナログ信号２１６の所定の部分を４ビ
ツトの精度を有するデジタル信号に変換する。■および
Ｑ成分は４ピツトのデジタル情報にそれぞれ変換され、
一時的に直列であるために、通信リンクは変換時間につ
き８ビツトの有効情報を使用する。アナログ−デジタル
変換は、高速の４ピツトのＡ／Ｄコンバータが当技術分
野で改良されているために４ピツトの増分に分割され、
より効果的変換を行なう。しかしながら、本発明は、４
ビツトの増分の動作を必要とせず、所望であれば他のＡ
／Ｄコンバータを使用することができる。

Ａ／Ｄ変換工程は、他の機能のための共通の同相クロッ
ク源を必要とする当業者には明らかなような復調器２０
０で使用される適切なタイミング信号を供給するシステ
ムクロック２２６によって予め定めた速度でクロックさ
れる。クロック源２２６は多数の既知の周波数源または
周波数合成装ｗ２１０と同じ合成装置を具備する。シス
テムクロックは、クロック速度が“チップ”周波数の２
倍であるように周波数駆動装置を設けなければならない
。

■ｃｏの場合のように、信号リンクの変化を許容し信号
がロックされるように周波数源を、調節できる。このた
め、周波数調節入力信号は以下で説明されるＩＩ　２２
８から供給される。

２つのＡ／Ｄ装置２２２と２２４ノ出カバｌＩＩ器２０
０の回路の他の部分と直列の４つのデータビットの０度
および９０度を伝送する共通出力バス２３０に接続され
る。データバス２３０のデジタル通信信号は第１の四相
回転子２４２に対する入力であり、パイロットチップシ
ーケンス発生器２４０から供給されるパイロットチップ
シーケンスに結合される。生じた信号は第１の合計手段
２６０に伝送され、■およびＱ成分はコヒーレントであ
るときに時間に１って合計される。

伝送された信号には、パイロットチップシーケンスとし
て規定される位相のコヒーレントなチップ同期式チップ
シーケンスが挿入される。この予め規定され発生したチ
ップシーケンスは位相および時間捕捉とトラッキング、
および多重路訂正を行なう新着方法である。

従来のシステムでは、信号音の形態の符号が使用される
。信号音は入力データに沿って符号化され、受信装置に
伝送された。各使用者は異なる信号音を必要とした。受
信装置では、復号工程は一連のフィルタまたは他の素子
を使用して検出される信号音を再生する。次いで所望の
信号音、位相、または周波数の変化をそれによって調節
した。原理において、この技術は周波数トラッキングと
復調器の復号段を同調させる基準信号を供給する。

しかしながら、信号の符号化および復号および次いで逐
次的活動検出はゆっくりであり、かなり不正確である。

チップシーケンスおよび／または伝搬された検出および
復号におけるエラーによって復号された信号音にエラー
が生じ、この技術による搬送波およびチップ合成トラッ
キングの正確な補償または調節能力を低下させる。

第１５図の受信装置は“遅延ロック”検出器として当技
術分野で既知の時間トラッキングエラー検出器を使用す
ることが好ましい。この検出器はローカル基準パイロッ
トシーケンスとの受信信号の遅い相関パワーをローカル
基準パイロットシーケンスとの受信信号の早い相関パワ
ーを減算することによって作用する。時間トラッキング
エラーがない場合、この差信号はゼロである。ローカル
基準信号が正しいタイミングを導くような時間エラーが
ある場合、次いで負の差信号が発生する。

逆に、ローカル基準が正しいタイミングを遅らせると、
次いで正の差エラー信号が発生する。エラー信号はチッ
プ時間トラッキングループ２７６のタイミングを訂正す
るのに使用される。

早い相関はバス２３０の■およびＱ信号をパイロットチ
ップシーケンスと相関にすることによってコレレータ２
４２で発生する。結果は積分８２６０で積分され、パワ
ーは回路２７Ｇによって決定される。

遅い相関はバス２３８の２倍に遅延された信号をパイロ
ットチップシーケンス発生器２４０の出力と相関にする
ことによりてコレレータ２４６で発生する。

この信号は、積分器２６４によって積分され、パワーは
回路２７４によって決定される。回路２７０と２７４の
出力はチップ時間トラッキングループ２７６で異なる。

遅延素子２３２と２３６は早い相関と遅い相関の時間差
の量を決定する。他の値が好ましい場合もあるが、これ
ら遅延はチップ期間の１／２に等しい値に設定される。

搬送波トラッキングループは遅延素子２３２の出力をパ
イロットチップシーケンス発生器２４０と相関にするオ
ンタイムコレレータ２４４の出力で動作する。コレレー
タの出力は積分器２６２で積分され、入力を搬送波トラ
ッキングループ２８０に供給する。

別の実施例は、２つの１／２チップ時ｆ！！１！延素子
のパイロットチップシーケンス発生器２４０の出力を遅
延させ次いでバス２３Ｇの信号と相関させることによっ
てパイロットシーケンスとの受信信号の早い、遅い、お
よびオンタイムの相関を与える。

コレレータ手段２５２．２４２．２４４　、および２４
６はパイロットチップシーケンス入力ビットによって決
定した０、９０，１８０、または２７０度だけ入力信号
の位相を回転させるように動作する四相回転子素子より
なる。この機能を行なう回路は通信技術に携わるものに
は容易に廊解セれる。

積分手段２６０．２６２　、および２６４は短いパイロ
ットチップシーケンスの長さに等しい間隔に１ってサン
プルを合計することによって各コレレータの出力を積分
する。積分器２８２はデータシンボル時間に等しい間隔
に１ってユニットチップシーケンスコレレータ２５２の
出力を積分する。各コレレータからの■およびＱ信号出
力は別々の積分器で合計される。

信号のパワーは回路２８４．２７Ｇ　、および２７４に
よって決定される。積分器の■およびＱ出力をそれぞれ
二乗し次いで合計して信号のパワーを測定する。積分器
２８４は受信装置の利得を設定するのに使用されるバス
２３４の広帯域雑音パワーを測定し、積分器２７４と２
７０はパイロットチップシーケンスの早いおよび遅い相
関パワーを測定する。

信号２７８は前述のように周波数合成装置ｆ　２２８に
結合され、合成装置ｆ　２２８で発生した周波数を変更
させるように動作する。これは、ｖＣＯとして動作する
合成装置２２８の入力で信号２１８の予め定めた電圧レ
ベルを与えるというような当業者には理解される多数の
方法で行われる。通信信号が遅いと、次いでトラッキン
グループ２７６は合成装置２２８によりて周波数出力を
減少させる信号２７８に対する低い圧力レベルを与える
。他方、通信信号が早いと、次いで信号２７８の電圧レ
ベルは増加し、合成装置２２８の出力周波数は増加する
。

合成袋Ｗ２２８に対する出力周波数の変更はシステムク
ロック発生素子２２６によって供給されたタイミングを
増加または減少させ、前記システムクロック発生素子２
２６は次にＡ／Ｄコンバータ２２と２２４がアナログデ
ータをデジタル信号チップパターンに変換する速度を変
更させる。

それ故、システムが入来する通信信号を受信しパイロッ
トチップシーケンスを受信すると、前記回路の部分はパ
イロットチップシーケンスの伝送およびこのタイミング
の変化を計算するアナログ−デジタル速度の調節に関す
る使用者端末の相関タイミングの検出を可能にする。さ
らに、この回路は正しい搬送波周波数にロックするため
にも使用される。

“オンタイム”、遅延信号に対して、コヒーレントな合
計手段２６２の出力を搬送波トラッキングループ２８０
に接続することによって、搬送波周波数が得られ、トラ
ックされる。オンタイム信号に対する合計値が減少する
と、ローカル搬送波周波数は減少しなければならないと
仮定される。オンタイム信号の合計値が増加すると、ロ
ーカル搬送波周波数は増加する。これら変化を行なうた
めに、トラッキングループの出力は前記周波数合成装置
２１０に対する入力である信号２１２として与えられる
。これはＩＦ復調に使用される周波数を変化させ、復調
器２００は入来する搬送波をトラックすることができる
。

これに対して説明されたことは、入来する通信信号がデ
ジタル形態に変換され予め定めたパイロットチップシー
ケンスに比較される復調器の初期動作機能である。これ
は正しい搬送波周波数の決定およびサンプルクロック２
７８の調節を可能にしチップ速度で適切な合成が得られ
る。

一度トラッキングが入来する信号に適切にロックされる
と、実際のデータの復号または復調が生じ通信リンクに
沿って使用者端末に通信信号で伝送される情報を与える
。

実際のデータまたは音声スプレッドスペクトラム復号は
、限定はされないが、Ｖ　１ｔｅｒｂｌアルゴリズム復
号器２９０のような回旋復号器に対してデータバス２３
４の遅延素子２３２によって供給されたオンタイム信号
を送ることによって行われる。しかしながら、■および
Ｑ成分は合計手段２８２を使用してまず合計される。ハ
ブ１６で使用される復調器は位相訂正フィルタを使用し
てハブの変換および信号処理段階の間に適切な回旋復号
処理によって情報が残ることを仮定することができる。

復調器２００はＣＤＭＡスプレッドスペクトラム信号を
復調し入力信号を符号化しまたはスプレッドしまた通信
信号をデスブレットするのに使用される単一チップシー
ケンスを発生させなければならない。それ故、Ａ／Ｄコ
ンバータによって供給されバス２３４への遅延素子２３
２を介する入来するオンタイム信号はユニットチップシ
ーケンスで４相回転子２５２で混合され正しい使用者端
末に対応するそのチップシーケンスにのみ信号を発生さ
せる。

情報は予め定めた復号速度で回旋復号器２９０によって
復号され、介在したエラー検出ピットを取除き、ボコー
ダおよび、前置増幅器、増幅器、および使用者が使用す
るスピーカーシステムのような適切な他のアナログ回路
に伝送される。この点で、信号２９２はさらに追加の１
！［：ＩＩＩおよび当技術分野では既知のデジタルから
アナログ出力への変換を行なうために処理される。

利得制御１２０４と自動的に調節するために、二乗およ
び合計手段２８４はデータバス２３４から同相および直
角位相信号を受信し、相関エネルギーまたは信号のパワ
ーレベルを示す復号を供給するために処理される。同相
および直角位相信号は初期の捕捉およびトラッキングの
間に大きく変化しサインを変化させることができるため
、まず二乗し次いで合計して取消しを阻止する。この動
作の結果は自動利得制御ループフィルタ２８６に伝送さ
れ、制御信号２０６が発生し受信された通信信号に対す
る相関信号力の減少または増加による変化可能な利得制
ｍ　２０４によって供給された利得を増加または減少さ
せる。

復調器２００は通信システム１０の好ましい実施例で使
用される基本的復調器を表わす。しかしながら、リピー
タまたはハブの通信信号の復調はパイロットトラッキン
グ回路を使用しないことが当技術分野では明らかである
。さらに、リピータまたはハブ回路は狭い帯域フィルタ
およびタイミングループを使用する。

第１５図の復調器は受信したスプレッドスペクトラム通
信システムからの狭帯域通信信号を供給する。通信リン
クの期間伝送には、使用者端末２０．２２．２４．２６
、リピータ１２．１４、またはハブ１６のトランスミッ
タに変調器が必要である。

第１０図に示される使用者端末１３０のトランスミッタ
１６６では、伝送のためのスプレッドスペクトラムＣＤ
ＭＡ通信信号を発生させるために変調器３００がある。

変調回路および方法は前記データまたは音声であり得る
入力情報を符号化し変調す゛　　るために設けられる。

本発明の原理によって構成された変ＩＩ器回路は第１６
図に示される。第１６図では、変調器３００は入来する
情報信号３０２を受信し、それらを回旋復号器３０４に
入力する。情報信号３０２はデジタル符号器に対する音
声によって処理され、ここでは音声コブツク１６２とし
て示され、またはデジタルデータとして多重化される。

信号３０２は予め増幅され、フィルタされまたは使用者
端末に生じる信号を処理され、および伝送の前に通信の
典型的アナログ処理によって処理される。

本発明は、最も新しい音声符号化技術を使用して通信の
質を改良し帯域幅を可減少させる。これは信号がスプレ
ッドであり、システム１０の能力を改良する時に減少し
た全体的パワーに変換する。

このために、本発明の実施例で使用されるように意図さ
れた現在の符号化構造には予測符号化（ＬＰＧ）および
連続変化傾斜三角接続（ＣＶＳＤ）変調があるを含む。

これら技術は大きな利点となる４、８乃至１６．０ｋｂ
Ｅ）　　（キロ−ピット７秒）のオーダーのデータ速度
を使用できる。現在の集積回路は小さいパッケージの應
速符号化機能または自動車使用者端末に必要なような空
間を提供する。これはまた高速デジタルデータ符号化を
扱う。高いスプレッドスペクトラムチップ周波数は５６
．３２．１６．９．６．４．８．２．４ｋｂｐのような
共通のデータ速度の倍数を扱い、７５ｂｐに落ち、最も
所望のデータ速度をアドレスする。

将来は、全体的通信システムを変更することなく所望で
あれば、他のタイプのまたはゆっくりとした速度の符号
器／復号器を使用して通信システム１０を変化させるこ
とができる。

デジタル符号化の後、情報信号は回旋符号器３０４に伝
送される。回旋符号器は入力信号と、エラーを獲得しま
たは監視し正しいものを供給する追加のビットを形成す
る実際のデータビットを介在させるものとして当業者に
は理解される。本発明はデータ速度によって制限されな
いため、１／４乃至１／２以上の多種の符号速度が、可
能である。

回旋符＠　ｌ５３０４の出力は四相回転子ミキサ３０６
のスプレッドするチップシーケンスと混合されるデジタ
ル符号化情報信号である。

チップシーケンスは使用者端末１３０に割当てられたチ
ップシーケンスを発生させまたは記憶するチップシーケ
ンス発生器３０８によって与えられる。

使用者端末チップシーケンスの割当ては前述のように行
われ、ここでは繰返されない。しかしながら、伝送され
た通信信号にも源端末に加えて受容体の識別が必要であ
る。これは当技術分野では既知の通信プロトコルを使用
することによって行われる。

多くの通信システムでは、伝送使用者は、受容体電話、
無線電話、使用者端末、または開始通信信号の部分とし
ての他のユニークな識別番号を表わすデジタル符号を送
る。この番号は、通信信号が受信装置のアドレスおよび
初期通信リンクの要求を含むことを示す附随の１ｂｌＪ
ｔｌｌｌ符号を有する特定のパターンのデータビットで
符号化される。本発明と比較できる多数のプロトコルお
よびリンク初期化符号構成が当技術分野で理解され、そ
れらを提供するために使用される追加の回路は第１６図
には示される。

ミキサ３０Ｂの動作によって発生した広帯域スプレッド
情報信号はＲＦミキサ３１２に伝送され、伝送される通
信信号を発生させる搬送波周波数と混合される。搬送波
周波数は周波数合成装置３５０によって供給されるまた
は発生する。使用される特定の周波数は通信システム１
０のスペクトル割当て、および特定の使用者に対する特
別なスペクトル割当てによって予め決定される。

これは、受信装置１１４ＢのＩｌ！調器２００によりて
検出された搬送波周波数の明らかな変化を観察すること
によって行われる。前述のように、搬送波トラッキング
信号２１２はローカル搬送波周波数に関する受信された
搬送波トラッキング周波数の変化を示す復調器２００で
発生する。この同じ信号は伝送するために使用された搬
送波周波数を調節するために周波数合成装！１３１０に
結合される。・搬送波は受信装置によって多種の効果に
よって変化するように観察されるため、トランスミッタ
は補償するために期間リンクを自動的に調節する。この
ように、ドプラーおよび他の効果による搬送波トラッキ
ングの変化をリピータは認めない、またはけとんと認め
ない。それ故、使用者端末は自動車であっても、通信シ
ステム１０のリピータに実質的に静止して現れ、リピー
タの補償は必要ではない。

ミキサ３１２によって供給された通信信号は標的゛シス
テムの範囲の外側にあり、有用な伝送力の損失を表わす
望ましくない周波数をフィルタして取除くように動作す
る伝送アナログ帯域通過フイＭり３１６に結合される。

帯域通過フィルタ３１６の出力は最終増幅およびアンテ
ナに表われる通信信号に対する伝送力の制−を与える伝
送力制Ｗ装置３１８に結合される。伝送力制御装＠　３
１８は全体的パワーレベルおよび責任サイクルまたは期
間によって調節される。

受信された通信信号の相関力は自動利得制御ループフィ
ルタ２８６のように復調器２０Ｇで決定される。これか
らの制御信号はフェーズおよびパワー調節制御回路３２
０に供給される。制御回路３２０は信号２０６によって
信号力の増加または減少を検出し、伝送力制御装Ｍ３１
８に適切な制御信号３２２を供給し、出力を増加または
減少させる。これにより使用者端末はリピータ回路の追
加力補償構成を必要とせずにリピータに関する相関位置
の変化とある程度のフエーインクを補償することができ
る。

それ故、リピータは、端末が固定位置にあるが如くに使
用者端末の信号力をＩ察する。選択的に、リピータは、
もちろん、固定された制御信号を使用して受信信号のフ
ェーディングを示し、逐次的通信を補償するためにそれ
を命令するパイロットシーケンスまたは通信プロトコル
の部分として制御１＠３１８に情報を送る。

前述のように、使用者端末２０．２２．２４、および２
６は、スピーチ、音声、アナログ信号、またはデジタル
信号活動検出器を使用して消費された不必要なパワーの
量と発生した干渉を減少させる。これを達成するために
、この活動検出器３２４．が設けられ、ここでは入力信
号３０２または回旋符号器３０４の出力に結合される音
声付勢スイッチ（ＶＯＸ）と呼ばれる。図示するために
、音声信号が説明されるが、デジタル入力信号は変調器
３００とＶ　ＯＸ　３２４によって適応される。

Ｖ　ＯＸ　３２４は入力情報信号の一般的活動レベルを
検出し、出力伝送が活動状態の欠如によってオフになる
ときを決定する０通信システムに必要なまたは使用可能
なパワーの量および許容量は所望に増加し選択された“
非活動状態”の期間の長さを決定する。Ｖ　ＯＸ　３２
４は伝送信号に対する責任サイクル変換するように命令
するパワー制御装置３１８に制御信号を供給する。この
ように、短期間のブーストは活動状態がないときにトラ
ンスミッタによって送られる。これは通信システム１０
が使用者端末１３０に対する通信リンクの保持とトラッ
キングを継続し、それ故パワーと通信システム１０の許
容量を無駄にしないようにする。

パワー制御装［３１８を去る出力は使用者端末１３０に
よって使用される適切なアンテム構造に伝送される。変
調器３００は所望の搬送波周波数で通信信号を発生させ
るものとして説明された。選択的に、周波数合成装置３
１０はミキサ３１２からの中間周波数を供給する。この
場合、アップコンバータ段をパワー制御装ｆｉ３１８と
アンテナとの間に配置し、出力通信信号を通信システム
１０に対する適切な搬送波周波数にアップ変換する。

パワー制御に加え、周波数合成およびビットおよびシン
ボルクロックに使用されるタイミングはドプラーシフト
と自動車システムに最初に見出だされたフェーディング
効果を補償するために調節される。つまり、復調器２０
Ｇのトラッキングループは変調器３００に信号を給し、
復調器３００のクロック発生装置ｔ　３２８を次に駆動
させる周波数合成装置３２６によって発生した周波数を
変更するために使用される。

次に説明されることは、ＣＤＭＡスプレッドスペクトラ
ム処理技術を使用する新規通信システムである。通信シ
ステムに対する使用者端末およびリピータは通信信号を
伝送し受信するような構成の新しい変調器および復調器
を使用する。使用者端末およびリピータは、限定はされ
ないが、多重ビーム位相アレイリピータアンテナ、偏向
増強全方向アンテナ、音声または活動スイッチング、ま
たは調節可能な使用者端末パワー制御のような使用者通
信信号の間に限界分離を形成しシステムの許容量を増加
させる手段を使用する。

通信リンクに対するリピータはドプラーシフトを補償す
るために多種の通信路と、他の通信システムで見出ださ
れる多重路の問題を与える軌道または地上に基づいたリ
ピータ位置である。軌道および地上リピータは相互に接
続され、各使用者をオフロードし選択された地理的領域
または所望の使用者クラスをカバーする。多重ビームア
ンテナの使用はさらにシステムの許容量を増加させ、シ
ステム内の単一のｔｓｍ通信リンクに能力を与える。

本発明の技術的範囲から離れることなく追加の手段また
は使用者間の限界分離を与える手段を使用できることは
当業者には理解、きれるであろう。

ここで説明された以外のスプレッドスペクトラム波形を
提供する他の方法は本発明によって説明される。

好ましい実施例は、初期システムの利点を示ザ図示する
ために簡略化された１以上のリピータを使用して説明さ
れた。しかしながら、限界分離を有する直接的使用者−
使用者リンクを使用する通信ネットワークは本発明によ
って説明される。

好ましい実施例は、添附の図面と共に説明された。本発
明は開示されたものに限定されるものではなく、多くの
修正と変更がこの発明に従って可能である。実施例は本
発明の原理と実際的応用例を最も良く説明するために選
ばれ説明され、それにより当業者は特に説明された使用
に適した多種の修正と共に多くの実施例で本発明を最も
良く使用することができる。したがって本発明の技術的
範囲は特許請求の範囲の記載にってのみ限定されるべき
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は、衛星通信システムに使用さ、れるアンテナ
の１例についてのアンテナ利得とボアサイト中心からの
角度変位の関係を示すグラフであり、第１ｂ図は、この
発明の通信システムに使用したとき第１ａ図のアンテナ
の実際の、および重みを付けた使用者対アンテナ利得お
よび中心からの角度変位の関係を示すグラフである。 第２図は、この発明の１実施例の通信システムの概観で
あり、第３図は、無指向性アンテナを使用する第２図こ
の発明のシステムに使用される中継＠置の概観であり、
第４図は、通信リンクを設定するための平均使用者電力
対地上中継装置からの距離の関係を示すグラフであり、
第５図は、フェーズドアレイアンテナを使用する第２図
のシステムに使用される別の中継装置の概観である。 第６図は、平均使用者電力対中継装置からの距離の関係
を示すグラフであり、第７図は、第２図のシステムに使
用されるＷＩ星中継装置および通信システムの概観であ
る。 １８図は、相対信号強度対衛星干渉パターンに対する位
置の関係を示すグラフであり、第９図は、ハブ干渉計通
信リンクの概観である。 第１０図は、第２図のシステムに使用される使用者ター
ミナルの概観であり、第１１図は、第２図のシステムに
使用されるアンテナの概観である。 第１２図は、楕円比を示し、第１３図は、容量対アンテ
ナ楕円のグラフであり、第１４図は、容量対アンテナ比
のグラフである。 第１５図は、第１０図の使用者ターミナルで使用する復
調器の概略であり、第１６図は、第１０図の使用者ター
ミナルで使用される変調器の概観である。 １０・・・通信頓も、１２・・・地上中継装置、１４・
・・衛星中継＠置、１６・・・ハブ、２０・・・自動車
ユーザー。

Claims (37)

【特許請求の範囲】
1. （１）符号分割スプレッドスペクトラム通信信号を使用
   する複数のユーザーとの間または複数のユーザー間で通
   信するための手段と、前記ユーザー通信信号間の境界分
   離を行なうための分離手段とを具備することを特徴とす
   る多重アクセススプレッドスペクトラム通信システム。
2. （２）前記分離手段は実質上同時の多重可変方向ビーム
   を発生する手段に結合されたフェーズドアレイアンテナ
   を備えている特許請求の範囲第１項記載の通信システム
   。
3. （３）前記分離手段は偏波モード選択を得るように構成
   されたアンテナ構造を備えている特許請求の範囲第１項
   記載の通信システム。
4. （４）前記分離手段は前記情報信号のアクチブレベルに
   応答して前記符号分割スプレッドスペクトラム通信信号
   に対する出力電力デューティサイクルを調整するための
   第１の電力制御手段を備えている特許請求の範囲第１項
   記載の通信システム。
5. （５）前記分離手段は、受信位置において前記符号分割
   スプレッドスペクトラ通信信号に対する信号対雑音比を
   最大にする妨害パターンを発生するように、２以上の位
   置により同じ通信信号の送信または受信を調整すること
   のできる位相および時間遅延を与えるためのトランシー
   バ手段を備えている特許請求の範囲第１項記載の通信シ
   ステム。
6. （６）前記分離手段は、通信リンクを完成するために必
   要な最小電力レベルに応答して前記符号分割スプレッド
   スペクトラム通信信号に対する出力電力レベルを調整す
   るための第２の電力制御手段を備えている特許請求の範
   囲第１項記載の通信システム。
7. （７）無指向性アンテナ構造を備えている特許請求の範
   囲第１項記載の通信システム。
8. （８）前記通信する手段は、 複数の疑似直交スプレッド関数を発生するためのチップ
   発生手段と、 前記スプレッド関数をユーザーに割当てる符号選択手段
   と、 前記符号分割スプレッドスペクトラム通信信号を送信ま
   たは受信できる複数の自動車ユーザーターミナルとを具
   備し、前記各ユーザーターミナルは、 割当てられたスプレッド関数にしたがって入力情報信号
   に応じて符号分割スプレッドスペクトラム通信信号を発
   生する送信手段と、 割当てられたスプレッド関数にしたがって符号分割スプ
   レッドスペクトラム通信信号を処理することによって出
   力情報信号を発生する受信手段と、１以上の無指向性ア
   ンテナと、 前記複数のユーザーターミナルから符号分割スプレッド
   スペクトラム通信信号を受信し、意図している受信者に
   伝送するのに適した形態に前記符号分割スプレッドスペ
   クトラム通信信号を変換するための１以上の中継手段と
   を具備している特許請求の範囲第１項記載の通信システ
   ム。
9. （９）前記中継手段は、前記ユーザーに対して予め定め
   られたパイロットチップシーケンスを送信する手段を具
   備している特許請求の範囲第８項記載の通信システム。
10. （１０）前記１以上の中継手段は、同時に多重可変方向
    性ビームを発生するフェーズドアレイアンテナ構造を具
    備している特許請求の範囲第８項記載の通信システム。
11. （１１）前記１以上の中継手段は、地理的領域の中央に
    位置する１以上の地上に設けた中継手段を具備している
    特許請求の範囲第８項記載の通信システム。
12. （１２）前記１以上の中継手段は、１以上の衛星に設け
    た中継手段を具備している特許請求の範囲第８項記載の
    通信システム。
13. （１３）前記中継手段から通信信号を受信し、または前
    記手段に通信信号を送信するための１以上の中心トラン
    シーバを備えている特許請求の範囲第８項記載の通信シ
    ステム。
14. （１４）前記中継手段は、 前記符号分割スプレッドスペクトラム通信信号を受信し
    、変換し、再送信するための１以上の地上に配置された
    中継装置と、 前記符号分割スプレッドスペクトラム通信信号を受信し
    、変換し、再送信するための１以上の人工衛生に配置さ
    れた１以上の中継装置とを具備し、前記ユーザーターミ
    ナルは、前記中継装置のいずれかを介して符号分割スプ
    レッドスペクトラム通信信号を送信および受信するよう
    に構成され、中継装置は前記使用者ターミナルとの間で
    符号分割スプレッドスペクトラム通信信号を受信および
    送信するように構成されている特許請求の範囲第８項記
    載の通信システム。
15. （１５）前記送信手段は、前記入力情報信号中の信号ア
    クチブレベルを感知し、予め定められたサンプリング時
    間にわたって予め定められたしきい値レベルより下の感
    知されたアクチビティの減少に応じてユーザーターミナ
    ル送信電力デューティサイクルを減少させるアクチビテ
    ィ検出手段を具備している特許請求の範囲第８項記載の
    通信システム。
16. （１６）前記中継手段は、前記符号分割スプレッドスペ
    クトラム通信信号中の信号アクチブベルを感知し、予め
    定められたサンプリング時間にわたって予め定められた
    しきい値レベルより下の感知されたアクチビティの減少
    に応じて中継装置送信電力デューティサイクルを減少さ
    せるアクチビティ検出手段を具備している特許請求の範
    囲第８項記載の通信システム。
17. （１７）前記受信手段は、受信した第１の符号分割スプ
    レッドスペクトラム通信信号中にある受信された電力レ
    ベルを感知し、感知された電力レベルに応じて第２の符
    号分割スプレッドスペクトラム通信信号を送信するため
    にアンテナに供給される電力を調整するリンク電力制御
    手段を具備している特許請求の範囲第８項記載の通信シ
    ステム。
18. （１８）前記無指向性アンテナ手段は、予め定められた
    偏波モードを選択するように前記アンテナを調整するた
    めに前記無指向性アンテナに結合された偏波制御手段を
    具備している特許請求の範囲第８項記載の通信システム
    。
19. （１９）前記受信手段は復調装置を具備し、この復調装
    置は、 符号分割スプレッドスペクトラム通信信号を受信するた
    めの入力手段と、 予め定められた周波数の局部基準信号を発生する可変周
    波数源と、 符号分割スプレッドスペクトラム通信信号を局部基準信
    号と混合して中間スプレッドスペクトラム信号を出力す
    るための、前記入力手段と前記可変周波数源に接続され
    た無線周波数混合器と、 前記無線周波数混合器と直列に接続され前記中間スプレ
    ッドスペクトラム信号から不所望な周波数をフィルタす
    るためのフィルタ手段と、 アナログ同相信号およびアナログ直角位相信号に前記ス
    プレッドスペクトラム信号を分割するための前記フィル
    タ手段と直列に接続されている位相分割手段と、 前記アナログ入射および直角位相信号を可変速度でデジ
    タル入射および直角位相信号に変換するために前記位相
    分割手段と直列に接続されたコンバータ手段と、 前記デジタル同相および直角位相信号を直列に前記復調
    装置中の他の部品に伝送するため単一データラインに並
    置するように前記コンバータ手段の出力に接続された結
    合手段と、 前記復調装置により受信された通信信号と近接して送信
    された予め定められたパイロットチップシーケンスに対
    応して予め定められた機関で発生されるローカルビット
    シーケンスを発生するパイロットチップ基準手段と、 前記結合手段および前記パイロットチップ基準手段に接
    続され、前記ローカルパイロットチップシーケンスに関
    する前記符号分割スプレッドスペクトラム通信信号のタ
    イミングを決定するため時間的関係で受信された信号と
    前記ローカルパイロットチップシーケンスを比較し、前
    記可変周波数源の周波数を調整するキャリアトラッキン
    グ手段と、 前記結合手段および前記パイロットチップ基準手段に接
    続され、前記ローカルパイロットチップシーケンスに関
    する前記符号分割スプレッドスペクトラム通信信号のタ
    イミングを決定するため複数の時間的関係で受信された
    信号に対して前記パイロットチップシーケンスを比較し
    、前記コンバータ手段に対する割合いを調整するチップ
    同期手段と、 前記割当てられたスプレッド関数に対応するビットシー
    ケンスを発生するユニットチップ手段と、 前記結合手段および前記ユニットチップ手段に接続され
    、同位相および直角位相デスプレッドスペクトラム情報
    信号を発生するデスプレッド手段と、 前記デスプレッド手段に接続され、前記直角位相および
    同位相デスプレッドスペクトラム信号を出力情報信号に
    結合する出力手段とを具備している特許請求の範囲第８
    項記載の通信システム。
20. （２０）前記復調装置はキャリアトラッキング手段およ
    びチップ時間トラッキング手段を具備し、さらに、 前記結合手段および前記パイロット基準手段に接続され
    、前記同位相および直角位相信号を前記パイロットチッ
    プシーケンスと比較し、第１の相関パターンを表わす出
    力を生じる第１の相関手段と、 前記結合手段および前記パイロット基準手段に接続され
    、前記同位相および直角位相信号を前記パイロットチッ
    プ期間の程度の量の時間遅延させ、前記信号を前記パイ
    ロットチップシーケンスと比較し、第２の相関パターン
    を表わす出力を生じる第２の相関手段と、 前記結合手段および前記パイロット基準手段に接続され
    、前記同位相および直角位相信号を前記パイロットチッ
    プ期間の半分の程度の量の時間遅延させ、前記信号を前
    記パイロットチップシーケンスと比較し、第３の相関パ
    ターンを表わす出力を生じる第３の相関手段と、 前記第１および第３の相関手段に接続され、前記第１お
    よび第３の相関手段により与えられた出力に応じて前記
    コンバータ手段の速度を調整するチップ周期手段と、 前記第２の相関手段に接続され、前記第２の相関手段に
    より与えられた出力に応じて前記可変周波数源を調整す
    るキャリアトラッキング手段とを具備している特許請求
    の範囲第１９項記載のシステム。
21. （２１）前記入力手段および前記無線周波数混合器の間
    に配置され、それらと直列に接続された可変利得制御手
    段と、前記結合手段に接続されて前記同位相および直角
    位相信号の絶対値の大きさに応答して前記可変利得制御
    手段の利得を変化させる自動利得制御手段とを具備して
    いる特許請求の範囲第１９項記載のシステム。
22. （２２）前記コンバータ手段は、前記同位相信号をデジ
    タル同位相信号に変換する第１のアナログ変換手段と、
    前記直角位相信号をデジタル直角位相信号に変換する第
    ２のアナログ変換手段とを具備している特許請求の範囲
    第１９項記載のシステム。
23. （２３）前記第１の相関手段は、前記デジタル同位相お
    よび直角位相信号を前記パイロットチップシーケンスと
    多重位相混合するための第１の手段と、 予め定められた時間にわたって前記デジタル同位相およ
    び直角位相信号の和をコヒーレントに発生するために前
    記多重位相混合するための手段に結合された第１のコヒ
    ーレント合算手段と、 予め定められた時間にわたって前記同位相および直角位
    相信号の２乗の和を発生する２乗合算手段とを具備して
    いる特許請求の範囲第１９項記載のシステム。
24. （２４）前記第２の相関手段は、前記入来および直角位
    相信号を前記パイロットチップシーケンスと多重位相混
    合するための第２の手段と、 多重位相混合のために前記結合手段と前記第２の手段と
    の間に位置している第１の遅延手段と、 予め定められた時間にわたって前記同位相および直角位
    相信号の和をコヒーレントに発生するために前記第２の
    多重位相混合するための手段に結合された第２のコヒー
    レント合算手段とを具備している特許請求の範囲第１９
    項記載のシステム。
25. （２５）前記第３の相関手段は、前記入来および直角位
    相信号を前記パイロットチップシーケンスと多重位相混
    合するための第３の手段と、 多重位相混合のために前記第１の遅延手段と前記第３の
    手段との間に位置している第２の遅延手段と、 予め定められた時間にわたって前記同位相および直角位
    相信号の和をコヒーレントに発生するために第２の多重
    位相混合をするための第３の手段に結合された第３のコ
    ヒーレント合算手段と、 予め定められた時間にわたって前記同位相および直角位
    相信号の２乗の和を発生する第２の２乗合算手段とを具
    備している特許請求の範囲第１９項記載のシステム。
26. （２６）前記受信装置は復調装置を備え、この復調装置
    は、 前記符号分割スプレッドスペクトラム信号の実質上帯域
    幅全体にわたってサンプリングする入力手段と、 前記スプレッドスペクトラム信号をアナログ同位相およ
    びアナログ直角位相信号に分割するために前記入力手段
    と直列に接続された位相分割手段と、 可変速度で前記アナログ同位相およびアナログ直角位相
    信号をデジタル同位相および直角位相信号に変換するた
    めに前記位相分割手段に接続されたコンバータ手段とを
    具備している特許請求の範囲第８項記載のシステム。
27. （２７）複数の通信サービス使用者に対して高容量多重
    アクセス通信を行なうための方法において、割当てられ
    たスプレッド関数を使用し、予め定められたキャリア周
    波数を使用して複数の狭帯域アナログ入力またはデジタ
    ル入力信号を複数の広帯域符号分割スプレッドスペクト
    ラム通信信号に変換し、 前記複数の符号分割スプレッドスペクトラム通信信号に
    境界分離を施し、 前記符号分割スプレッドスペクトラム通信信号をユーザ
    ーとの間で伝送し、 ユーザーによって受信された符号分割スプレッドスペク
    トラム通信信号を狭帯域アナログまたはデジタル情報信
    号に変換することを特徴とする高容量多重アクセス通信
    方法。
28. （２８）パイロットチップシーケンスの伝送が予め定め
    られたデータビットのシーケンスを含む特許請求の範囲
    第２７項記載の方法。
29. （２９）中継装置を介して複数のユーザーとの間で伝送
    が行われる特許請求の範囲第２７項記載の方法。
30. （３０）地上中継装置との間で伝送が行われる特許請求
    の範囲第２９項記載の方法。
31. （３１）少なくとも一つの人工衛生との間で伝送が行わ
    れる特許請求の範囲第２９項記載の方法。
32. （３２）少なくとも一つの人工衛生および少なくとも一
    つの地上に配置された中継装置との間で伝送が行われる
    特許請求の範囲第２９項記載の方法。
33. （３３）境界分離は多重方向性ビームを形成するアンテ
    ナアレイを介する送信または受信を含む特許請求の範囲
    第２９項記載の方法。
34. （３４）境界分離はアンテナ中に偏波モードを設定する
    過程を含む特許請求の範囲第２７項記載の方法。
35. （３５）境界分離は低入力信号アクチビティの期間中ユ
    ーザーに対して送信信号電力を減少させる過程を含む特
    許請求の範囲第２７項記載の方法。
36. （３６）境界分離は通信リンクの設定に必要な電力に応
    答して符号分割スプレッドスペクトラム信号に与えられ
    る電力を調整する過程を含む特許請求の範囲第２７項記
    載の方法。
37. （３７）境界分離は、受信位置において前記符号分割ス
    プレッドスペクトラム通信信号に対する信号対雑音比が
    最大になる妨害パターンを発生するように２以上の位置
    によって同じ通信信号を送信または受信する過程を含む
    特許請求の範囲第２７項記載の方法。