WO1994021056A1

WO1994021056A1 - Random access communication method by use of cdma, and system for mobile stations which use the method

Info

Publication number: WO1994021056A1
Application number: PCT/JP1994/000338
Authority: WO
Inventors: Narumi Umeda; Youichi Douzono; Tadashi Matsumoto
Original assignee: Ntt Mobile Communications Network Inc.
Priority date: 1993-03-05
Filing date: 1994-03-03
Publication date: 1994-09-15
Also published as: EP1298817B1; EP0639899A1; EP0639899B2; DE69433857D1; DE69433336D1; DE69433336T2; EP1298817A1; DE69433857T2; DE69433336T3; EP0639899A4; EP0639899B1; US5581547A

Description

<. 明細書 '

C DMAによろランダムアクセス通信方法

及びそれを使った移動局装置

技術分野

この発明は複数の移動局と基地局とが同一周波数及び同一拡散符号を用いて通信を行い、移動局が基地局に対してランダムにアクセスすることを可能とする C DMA (符号分割多重アクセス）ランダムアクセス通信方法及び移動局装置に関 "5る o

セルラ方式と呼ばれる移動通信システムのサービスエリァは多数のセルに分割され、各セルには基地局が設けられている。各セルは少なくとも 1つ、トラヒック量が大の場合は複数の制御チャネルと複数の通話チャネルとが割り当てられ、各移動局は在圏セルの基地局を通して通信を行う。サービスを受ける契約をした各移動局には識別番号が与えられており、移動局は例えば制御チャネルを通して発呼信号を基地局に送信する場合、或いは通話チャネルを通して通話信号を基地局に送る場合に送信情報に自分の識別番号を付加して送信する。

従来の符号分割多重アクセス方式（C DMA) は、同一周波数の下で、送信信号をチャネルごとに異なる拡散符号でスぺクトラム拡散して多重化を行う通信方式である。その方式については参考文献（ C. Dixon著：スぺクトラム拡散通信方式、ジャテック出版）に詳細な構成、機能が説明してある。ここでは直接拡散 C DM A方式について簡単に説明する。

典型的な C DMA通信システムにおける基地局送信装置の構成を図 1に示す。 N個の情報系列 S I , S 2, ···, S Nはそれぞれ乗算器 4 1 ！ , 4 12 , -4 1 N で、情報中の各シンボル毎に拡散符号生成器 4 2からの互いに異なる拡散符号 C I , C 2 , …， CNが掛算されてスペクトラム拡散される。これら拡散された信号は同じタイミ.ングで合成器 4 3で合成されて送信機 4 4により送信される。図示してないが、受信側では受信信号は送信側と同じ拡散符号 C 1 , C 2, ···, CNでスぺクトラム逆拡散され、 N個の情報系列が各別に抽出される。各拡散符号としては、同じ符号長（チップ数）の疑似ランダム雑音符号（PN符号と呼ぶ ) が用いられる。 P N符号は例えば周知のように τι個の遅延段から成るシフトレジスタの終段出力と所望の中間段出力との排他的論理和をとり、その結果をシフトレジスタの初段に入力し、シフトレジスタを予め決めた周期（チップ周期） T c hのクロックで駆動することにより発生することができる。この時、中間段の位置の選び方及びシフトレジスタに設定する初期値によつて最長（2ⁿ- 1)チップの周期で繰り返される一定パターンのランダム符号（M系列符号）が得られる。 1ノ T _{c h}をチップレ —卜と呼び、発生される M系列パターンの周期 T c は T c = (2ⁿ - l) T _{c h}である。デジタル移動無線通信方式においては移動局の送信タイミングは、基地局からの信号に同期している。つまり、一つのセル内では、同一基地局から送信された信号をそれぞれの移動局が復調し、その基地局からのシンボルタイミングに同期した送信の基準シンポルタイミングを作成し、それに同期させて信号の送信を行う。こ、でシンボルは無線区間における情報伝送の最小単位を示す。

大容量のセルラ C D M A方式を構築するには、拡散符号として、自己相関特性の良好な符号系列、即ち、 2つの同じ符号系列間の時間オフセット（位相差）を 7：とすると、て = 0のところでのみ強い相関値を示し、他の領域では相関値が小さい符号系列が選ばれる。更にその符号系列は、相互相関特性が良好な符号系列、即ち、他の異なる符号系列との間の相関が低い符号系列（相互相関値が任意の時間オフセットである一定値より小さな符号系列）であるものが選ばれる。

しかしながら、上述したような自己相関特性及び相互相関特性が良好である拡散符号の要求を満たす符号系列のクラスは少なく、また各クラスに含まれる拡散符号の数も少ない。従って、チャネル毎に異なる拡散符号を割り当てる従来の C D M A通信方式では、使用できるチヤネル数が少ないという問題があった。

ランダムアクセス用に 1チャネル、つまり 1拡散符号のみを割り当てているとすれば、図 2 Aに示すように、移動通信網の一つのセル 1 0内で一つの基地局 1 1 に対して複数の移動局 1 2 !〜 1 2 ₃が同一周波数、同一拡散符号で送信する。この周波数、及び拡散符号で決るチャネルを C 1 とする。送信情報は図 2 Bに示すようにバースト B S Tを単位とし、複数のバースト B S Tからメッセージ M S Gが構成される。複数のメッセージ M S Gから一連の信号 S S、例えば制御チヤネルにより発呼してから発信シーケンスが完了して通話チヤネルでの通話へ移行する直前までの一連の制御信号が構成される。 '

このような情報送信を、各移動局 1 2 i , 1 2 2 はランダムに行う。このため、同じ周波数、同じ拡散符号の異なる信号が同じタイミング（互いに信号がォーバ一ラップする）で送信される（図 2 Bで衝突 C L Sと表示してある）場合が生じる。この場合は双方の信号とも基地局受信装置で非受信となる確率が極めて高い。さらに、通常、 C D M Aでは良好な通信品質を得るため、受信局でのレベルが等しくなるように、それぞれの移動局の送信電力を制御する。このため、キヤプチヤ効果が期待できず非受信となる確率がさらに高くなる。

このように、複数の移動局が通信終了まで同一周波数で同一の拡散符号を使うと、移動局の送信信号が衝突し、基地局で受信信号が重なり合う確率が大きくなり、スループッ卜が大きく低下し、制御チャネルとして使用する場合においては、制御しうる移動局数、つまり、制御容量が低下し、バケツト信号伝送に使用する場合においては、伝送容量が低下するという大きな欠点があった。仮に F D M Aにおける複数の制御チャネルの場合と同様に、 C D M Aにおいても複数の拡散符号によって複数の制御チャネルを設けた場合、各移動局は自分の識別番号によつて決まる 1つの制御チャネルを選択することになる。例えば識別番号を制御チャネル数で割算し、その余りの整数値に対応する制御チャネルを選択する。この場合は、あるチャネルが集中して選択されることが起こり得るため、そのチヤネルでの通信が一時的に遮断されることがある。逆にあるチャネルの選択頻度が低くなることも生じる。従って、全制御チャネルで可能な伝送容量に対し、実際に得られる信号伝送効率は低くなる問題がある。

この発明の目的は、 C D M A移動通信において、複数の移動局が同一周波数によりランダムアクセスして信号伝送を行う場合、信号衝突の確率が小さく、従つて基地局に信号伝送を、高い伝送効率で行うことを可能とする C D M A通信方法及びそれを使った移動局装置を提供することにある。

発明の開示

この発明の第 1の観点による符号分割多重アクセス通信方法は、複数の移動局で同一の拡散符号を使用し、各移動局は基地局からの受信信号から得た受信シンボルに同期したタイミングを基準とし、拡散符号によりスぺクトラム拡散されたシンボル列をランダムに選択した遅延量だけ遅延して送信し、基地局は移動局からの受信信号を上記拡散符号によって逆拡散して得た受信シンボル列をそれらの受信タイミングによって分離する。

この発明の第 2の観点による移動局装置は、基地局からの受信信号から受信シンポルを検出して基準シンボルタイミングを生成するタイミング生成手段と、送信すべき信号のシンボルをその基準シンボルタイミングに同期して生成する情報制御手段と、送信すべき信号のシンボル列を一定の繰り返し周期で発生された予め決めた拡散符号でスぺクトラム拡散する拡散手段と、上記基準シンボルタイミングを基準として上記拡散手段からの拡散されたシンボル列を上記拡散符号の周期長内のランダムに選択した遅延量だけ遅延する遅延手段と、上記拡散され遅延されたシンボル列を送信する送信手段とを含む。

この発明の第 3の観点による符号分割多重ァクセス通信方法においては、各上記移動局は選択可能な予め決めた複数の異なる拡散符号を共通に有しており、各移動局は送信すベき情報の信号に対しランダムに拡散符号を選択し、その選択した拡散符号によつて上記信号を拡散して送信し、基地局は複数の移動局からの合成波として受信した信号を上記複数の拡散符号のそれぞれにより逆拡散して情報を再生し、上記再生された情報を複数の上記移動局に対応して分離する。

この発明の第 4の観点による移動局装置は、送信すべき情報をシンボル列に変調する変調手段と、予め決めた複数の拡散符号から使用すべき拡散符号をランダムに選択して発生する符号発生手段と、発生された上記拡散符号と上記シンボル列を乗算してスぺクトラム拡散されたシンボル列を生成する拡散手段と、上記拡散されたシンボル列を送信する送信手段とを含む。

このようにこの発明の第 1及び第 2の観点によれば、基地局から受信したシンボルのタイミングを基準として、移動局ごとにランダムに選択した遅延量でシンボル列を遅延して送信するので、基地局において複数の移動局からの送信信号が衝突する確率が低くなり、伝送効率を高めることができる。

この発明の第 3及び第 4の観点によれば、ランダムアクセス用拡散符号を複数用意し、複数の移動局はこれを同一の周波数上で共有し、移動局が信号送信の際に、バースト毎、メッセージ毎あるいは一連の信号毎など定められたブロック単位毎に、前記与えられている複数のランダムアクセス用拡散符号の中からランダムに拡散符号を選択して、その拡散符号で送信信号をスぺクトラム拡散して送信する。そのため複数の拡散符号に対応したチャネルの使用効率を平均化し、従つて全体の伝送効率を高めることができる。

図面の簡単な説明

図 1は従来の C D M A送信機を示すプロック図。

図 2 Aは移動通信網中の 1つの無線ゾーンの内の基地局と移動局とを示すプロック図。

図 2 Bは従来の C D M Aランダムアクセス制御を示すタイムチヤ一ト。

図 3はこの発明による方法を説明するための図。

図 4はこの発明の方法を実施する移動局の構成を示すブロック図。

図 5は図 4における可変遅延器 3 5の具体例を示すプロック図。

図 6はこの発明における基地局の受信装置の構成の要部を示すプロック図。図 7は図 6の相関検出器 4 7の出力例を示す図。

図 8は移動局が一連の信号ごとに拡散符号を選択してランダムアクセスする実施例を示すタイムチヤ一ト。

図 9は移動局がメッセージ毎に拡散符号を選択してランダムアクセスする実施例を示すタイムチヤ一ト。

図 1 0は移動局がバースト毎に拡散符号を選択してランダムアクセスする実施例を示すタイムチヤ一ト。

図 1 1は図 1 0の実施例において、移動局の送信装置の例を示すブロック図。図 1 2は図 1 1中の拡散符号選択器 2 4の具体例を示すブロック図。

図 1 3は図 8、 9または 1 0の実施例に用いられる基地局 1 1の受信装置の構成を示すプロック図。

図 1 4は時分割 C D M Aランダムアクセスに図 9の発明を適用した実施例を示すタイムチヤ一ト。

図 1 5は図 4の実施例における送信側の拡散符号をランダムに選択する場合の実施例を示すプロック図。

図 1 6は図 1 5の実施例に対応する基地局の受信部の構成を示すブロック図。発明を実施するための最良の形態、.

図 3を参照してこの発明の第 1の観点による実施例を説明する。 C D M A方式では移動通信網の各セルに少なくとも 1つの制御チャネル及び複数の通話チヤネルが同一周波数において異なる拡散符号によって規定される。移動通信網の 1つのセル（小ゾーン） 1 0内に設けられた基地局 1 1に対し、そのセル 1 0内に在圏している複数の移動局 1 2 ! , 1 2 ₂ , 1 2 3 が同一周波数、同一拡散符号を用いてランダムアクセスする。この場合、各移動局 1 2 i , 1 2 2 , 1 2 ₃ は基地局 1 1からの受信基準シンボルタイミングを検出し、このタイミングを基準として、送信信号を作成して送信するが、この発明においてはそのシンボル送信夕イミングは各移動局により互いに異ならされる。例えば基地局 1 1の送信基準シンボルタイミング t。に対し、移動局 1 2 1 は遅延量 d 1 だけ、移動局 1 2 ₂ , 1 2 3 はそれぞれ遅延量 d ₂ , d 3 だけ遅延された時点をその各移動局の送信基準シンボルタイミングとする。これら遅延量 d ! , d a , d ₃ はそれぞれの移動局において拡散符号の周期 T c よりより短く、かつチップ周期 T _{c h}の整数倍（ 0 倍も含む）の任意の値に選ばれる。

この発明においては図 1に示す基地局の送信装置の各乗算器 4 1 ！〜4 1 _N は Mシンボル（Mは 1以上の予め決めた整数）毎の情報に対し、一周期長の拡散符号が乗算される。例えば M = 2とすると、図 3に示す例えば移動局 1 2 ! 、 1 2 ₂ は 1 シンボル長 T s より短い遅延量 d！， d ₂ で決まるタイミング t , , ΐ 2 を送信基準シンボルタイミングとして選んでいるが、移動局 1 2 ₃ は 1 シンボル長 T _S より長い遅延量 d 3 で決まるタイミング t 3 を送信基準シンボルタイミングとして選んでいる。後述するように、これらの移動局の採用する遅延量 d j ， d 2 , d 3 はそれぞれバースト毎、または複数のバーストから成るメッセージ毎、または発信毎に拡散符号周期長 T c 内で任意に変えてもよく、あるいは一定でもよい。例えば制御チャネルでの制御信号の送信にこの発明を適用する場合、バ一スト毎にまたはメッセージ毎にタイミングを変更し、他の移動局との信号衝突が生じた場合には、従来周知のように、信号の再送を行うように構成する。メッセージ毎または発信毎の場合は、信号衝突が起こらないタイミングを選択する。各移動局 1 2 , 〜1 2 ₃ の装置構成は例えば図 4に示すように構成される。ァンテナ 2 1により基地局 1 1からの電波が受信され、送受分波器 2 2を通じて受信機 2 3で受信増幅され、中間周波信号とされて例えばスライディング型の相関検出器 2 4へ供給される。符号発生器 2 5は同期制御部 2 6で再生されたチップクロック C Kに同期して拡散符号を発生し、相関検出器 2 に与える。相関検出器 2 4は受信信号と拡散信号の相関の大きさを検出し、同期制御部 2 6は相関検出器 2 4の平均出力レベルが大となるように発生するチップク口ック C Kの周期 T _{c h}を制御する。その結果、符号発生器 2 5により発生される拡散符号の位相は受信信号中の拡散符号成分と同期がとれ、相関検出器 2 4の出力に逆拡散された信号であるシンボル系列が得られる。その逆拡散出力は復調器 2 7で例えば D Q P S K復調され、その復調出力は情報制御部 2 8を介して端子 2 9に受信信号として出力される。

端子 3 1からの送信信号は情報制御部 2 8により識別番号が付加されて変調器 3 2へ供給され、変調器 3 2はその送信信号で搬送波を例えば D Q P S K変調する。この場合、復調器 2 7で得られる、基地局 1 1からの受信信号の基準シンポルタイミング t _{s y}と同期して、情報制御部 2 8において送信信号の基準シンボルタイミングを決定する。変調器 3 2の変調出力シンボルは拡散器 3 3において符号発生器 3 4からのチップ数がで、繰り返し周期が T c の拡散符号がチップ毎に乗算されてスペクトラム拡散される。この拡散符号はメッセージ送信毎（情報制御部 2 8からの設定信号 C s 毎）に同期制御部 2 6からのチップクロック C K に同期して発生され、その周期長 T c は変調信号の 1 シンボル長の M倍（Mは 1 以上の予め決めた一定整数）とされている。その拡散出力は可変遅延器 3 5で設定した遅延量だけ遅延される。この遅延量は前述したように 1拡散符号周期長 T c 以内でチップ周期 T _{c h} ( = T c / K ) の整数倍（ 0倍も含む）の値であって、各移動局は任意に選択する。

拡散符号のチップ数 Κを Κ = 2^η- 1とすると、ある移動局がランダムに選択した遅延量と同じ遅延量を他の 1つの移動局が選択する確率は 1ノ（2^η- 1)であり、従つて同一セル 1 0内である時点で通信を開始した、或いは開始している移動局が Ζ個あるものとすると、その内 2つの移動局が同じ遅延量を選択する確率、即ち信号衝突の生じる確率は（Z- Z ^n- 1)となる。この確率は ηの値を大きく選ぶことにより充分小さくすることができる。

この遅延量は、情報制御部 2 8の制御により 1つの情報（メッセージ）の送信ごとにランダムに変化される。例えば乱数発生器 3 6が設けられ、 1つのメッセージの送信ごとに情報制御部 2 8から乱数発生器 3 6の発生乱数が可変遅延器 3 5に遅延量として設定される。可変遅延器 3 5には例えば図 5に示すように、 m 個のシフト段を有するシフトレジスタ 3 7が設けられ、そのシフト出力はオア回路 3 8へ出力され、拡散器 3 3の出力がゲー h G。を通じてオア回路 3 8へ供給されると共にゲート〜G _m をそれぞれ通じてシフトレジスタ 3 7の第 1 , 第 2 , …第 mシフト段へ供給される。第 1 シフト段はオア回路 3 8側であり、シフト段数 mは拡散符号のチップ数から 1引いた値とされる。乱数発生器 3 6は 0 から mまでの整数を一定周期でランダムに発生し、この発生乱数は情報制御部 2 8からの設定信号 C s により 1メッセージの送信ごとにレジスタ内蔵のデコーダ 4 1に設定される。デコーダ 4 1はその設定された数値と対応してゲート G。〜 G n, の何れかの 1つを開にする。シフトレジスタ 3 7は符号発生器 3 4の符号発生用チップクロック C K (周期 T _{c h}のチップクロック）と同期してシフトされる。従って拡散器 3 3の出力拡散信号はチップ周期 T _{c h}の発生乱数値倍だけ可変遅延器 3 5で遅延される。

このように遅延された拡散出力は図 4に示すように送信機 3 7により送信信号周波数に変換され、かつ送信電力増幅され、送受分波器 2 2 , アンテナ 2 1を通じて基地局 1 1へ送信される。なお情報制御部 2 8は発信、着信の制御、通話チャネル（通話用拡散符号）の設定なども行う。

基地局 1 1の受信装置においては図 6に示すように、各移動局 1 2 , 〜 1 2 ₃ からの送信信号は合成波としてアンテナ 4 5を通じて直交検波器 4 6で検波されて同相成分 I と直交成分 Qが得られる。これらの I , Q成分は増幅されると共に中間周波信号に変換されて、例えばマッチドフィルタにより構成された相関検出器 4 7へ供給され、相関検出器 4 7内で符号設定器 4 8から設定された共通の拡散符号とそれぞれ畳み込み演算され、 I成分及び Q成分との相関の大きさが検出され、チップクロック C K毎にそれらの相関値の平方和が出力される。相関検出器 4 7の出力は例えば図 7に示すように、拡散符号周期 T c 内に移動局 1 2 , ， 1 2 2 , 1 2 ₃ がそれぞれの遅延量 d t , d 2 , d ₃ で決まるイミング t , , t 2 , t 3 で送信した信号 S _{R 1 ;} S R 2 , S _{R 3}が得られる。この相関検出出力は復調器 4 9 ! 〜4 9 _N の対応するものに供給されると共に基準シンポルタイミング抽出回路 5 1へ供給される。タイミング抽出回路 5 1で各移動局 1 2 , 〜 1 2 ₃ からの各受信信号の基準シンボルタイミング t i , t 2 , t 3 が抽出され、その各抽出シンボルタイミングでそれぞれ、復調器 4 9 ! 〜4 9 _N の異なる各 1つについての復調動作を行う。つまり相関検出器 4 7の出力は、全受信信号と拡散符号との相関をとつた結果と同一となり、図 7に示すように送信基準シンポルタイミング t _{s y}に対してそれぞれ時間 d , , d 2 , d ₃ だけ遅れた時点 t , ， t 2 , t ₃ で出力レベルが大きくなり、各移動局の信号が時間的に離され、これらが各別の復調器により分離復調される。復調器 4 9 , 〜4 9 _Ν から出力された情報系列 S 1〜S Nは制御部 5 2によりそれらの識別番号が識別され、図示してない交換局に送信される。

復調器 4 9 , 〜4 9 _N としては、特願平 4 - 8 3 9 4 7 「スぺクトラム拡散受信機」に示される A R D復調器を用いることにより、ディレイプ口フィルの重なりが少々あっても、重なり部分の影響を除去することができ、よって基準シンポルタイミングの遅延間隔を狭くすることができる。

図 8はこの発明の他の実施例を示す。この実施例では同一周波数上でランダムアクセス用に複数の拡散符号 C 1〜C 3が設けられ、図 2 Aにおける各移動局 1 2！〜 1 2 ₃ はこれらランダムアクセス用拡散符号 C 1〜C 3の 1つを信号送出の際にランダムに選び、この例では複数のメッセージ M S Gからなる一連の信号 S S毎にその拡散符号でスぺクトラム拡散して送信する。図示例では移動局 1 2 1 は 3つのメッセージ M S Gよりなる一連の信号 S Sを拡散符号 C 1で基地局 1 1に送信し、移動局 1 2 ₂ は拡散符号 C 2を選択して送信し、移動局 1 2 ₃ は拡散符号 C 3を選択して送信した状態を示している。

図 9に示すようにそれぞれの移動局は 1メッセージ M S Gの送信ごとにランダムアクセス用拡散符号 C 1〜C 3の中からランダムに 1つの拡散符号を選んでその拡散符号を用いて基地局 1 1に送信してもよい。あるいは図 1 0に示すように 1バースト B S T毎に拡散符号 C 1〜C 3中から 1つを各移動局でランダムに選んで基地局 1 1に送信してもよい

このように複数の拡散符号を用い、各移動局がその拡散符号をランダムに選択して送信することにより、同じタイミングで同じ拡散符号を用いて送信される確率を減少し、衝突率が大きく低下する。これにより、スループットを大幅に改善できる。使用可能な拡散符号を多数にすれば大群化効果によりさらに大きなスル一プットが得られる。また、たまたま、同一拡散符号を同一タイミングで使用したとしてもそのバースト又はメッセージ部分が非受信となるだけであり、信号全てが非受信となるわけではないので、信号の非受信を最小限に抑ざえることが可能である。バーストごとに拡散符号を選択する図 1 0の場合の非受信率と、図 2 Bに示した従来の場合の非受信率とを比較すると下記のようになる。図 2 B (従来方法）図 1 0 (本発明）送信バースト数 9 9

バースト衝突数 4 2

非受信率（％) 4 4 . 4 2 2 . 2

これは移動局 1 2 ! がー連の信号を送信する間に、いくつのバーストが移動局 1 2 2 と同じタイミングで同じ拡散符号となって基地局で非受信になるかを示すものである。このように、図 8 Bに示した移動局 1 2 ! の非受信率に対して、図 1 0に示した移動局 1 2 , の非受信率は 5 0 %改善され極めて大きな効果が得られ^ ) ₀

各移動局の送信部構成は例えば図 1 1に示すように構成される。受信部は図 4 の受信部と同様なので図に示してない。端子 3 1からの送信信号は情報制御部 2 8において識別番号が付加されて変調器 3 2へ供給される。これと同時にその送信信号が情報制御部 2 8に入力される度に、情報制御部 2 8から設定信号 C s が拡散符号選択器 3 8へ供給される。変調器 3 2は、送信信号で搬送波を例えば D Q P S K変調する。拡散符号選択器 3 8は、設定信号 C s が入力される度に拡散符号番号からランダムに 1つを選択し、その符号番号を符号発生器 3 4へ通知する。符号発生器 3 4は拡散符号選択器 3 8から受けた符号番号に対応した拡散符号を発生する。変調器 3 2より供給された変調信号は拡散器 3 3において、符号発生器 3 4からの拡散符号が掛け笪されてスぺクトラム拡散され送信機 3 7へ送り出される。

拡散符号選択器 3 8は、拡散符号番号をランダムに選択するため、例えば図 1 2に示すように、乱数を発生する乱数発生部 3 8 Aと、移動局に割り当てられているランダムアクセス用の拡散符号番号と、それに対応したシリアル番号との関係を示す拡散符号番号テーブルメモリ 3 8 Bとにより構成する。情報制御部 2 8 から入力される設定信号 C s をトリガとして、乱数を乱数発生部 3 8 Aで発生させ、その乱数に応じて拡散符号番号テーブル 3 8 B内の p個の拡散符号番号のうちの一つをランダムに選択する。乱数の最大値は pであり、このテーブル 3 8 B によると、例えば乱数が 3の場合は拡散符号番号 5 8を符号発生器 3 4へ通知す 0

拡散符号番号としては、例えば P N発生に使用される n段のシフトレジスタに設定する適当な初期値が選ばれてある。即ち、図 1 2に示すように、前述の nシフト段のシフトレジスタ 3 4 Sと排他的論理和ゲート 3 4 Xにより構成した P N 符号発生器 3 は、シフトレジスタ 3 4 Sに初期設定される nビッ卜の値により異なる P N符号を発生することが出来るが、初期値の選び方によつては同じ P N 符号で位相が異なるだけのものもあるし、符号長が異なるものもあるし、また互いに相関が比較的に大きい P N符号もある。 C D M Aに使われる拡散符号としては普通、繰り返し周期が長く（P N符号のチップ数が大きく）、かつ相互相関が小さい例えば M系列や、 Gol d系列を使うことが望ましい。従って、予め同じ符号長（チップ数）であり、相互の相関が小さい互いに異なる P N符号を生じるような nビットの初期値を p個（pは 2以上の整数）選択しておき、それらの初期値にシリアル番号 1〜pを付けてそれらの関係を示す表としてメモリ 3 8 Bに保持しておく。

一般に nビッ卜の取り得る値の数 2 ⁿ に比べて実際に使用可能な拡散符号が得られる初期値の数 Pは小さいので、図 1 2に示すように、初期値として表された拡散符号番号にシリアル番号 1〜Pを付け、シリアル番号をランダムに発生して拡散符号番号を選択読みだしするように構成すれば、乱数発生器 3 8 Aの回路規摸が小さくて済む。更に、予め符号間の相関が小さい拡散符号に対応する初期値を選んでおく、など、要求される冬件を満たす拡散符号を生成る初期値のみを選択してテーブル 3 8 Bに保持することが出来る。更に、トラヒック量の少ないセルにおいては、許容信号衝突率以内で使用する拡散符号の数を少なくしてもよいので、乱数発生器 3 8 Aで発生する乱数の最大値を pより小さい値 P ' に設定し、 1〜ρ ' の範囲の乱数を発生するように構成してもよい。

このようにして順次発生された拡散符号により拡散器 3 3でスぺクトラム拡散された出力は図 1 1中の送信機 3 7により送信周波数に変換、電力増幅されて基地局へ送信される。

基地局の受信装置では、図 1 3に示すように複数のランダムアクセス用拡散符号の数 Ρだけ相関検出器 4 7 ！〜4 7 _Ν と符号発生器 4 8 ！〜4 8 _Ν とが用意され、直交検波器で構成された受信機 4 6で受信された移動局からの信号は各相関検出器 4 7 i 〜4 7 _Ν で拡散符号別に逆拡散され、それぞれの復調器 4 9 , 〜4 9 Ν で情報系列が復元される。これらの情報系列は移動局が送信する一連の信号 S S毎、あるいはバースト B S Τ毎、あるいはメッセージ M S G毎に異なる移動局からの信号として受信される。制御部 5 2は復調器 4 9 1 〜4 9 N からランダムに出力される情報系列の中から同一の移動局からの情報を、その情報中の識別番号に基づいて再配列して各情報列をそれぞれの移動機と対応させて出力することができる。

図 1 4に、時分割多重及び C D M Aを併用した場合に、この発明を適用した例を示す。複数の移動局は同一周波数上でランダムアクセス用に設けられた複数の拡散符号をランダムに選択して基地局に送信するが、フレーム F R Mが繰返され、各フレームは複数、この例では 3つのスロット S L Tからなり、 1 スロット S L Tは 1バースト B S Tに相当する。移動局は、基地局からの基準となるタイミングを受信して、スぺクトラム拡散された信号をフレーム内の 1つのスロットを使って定められた時間毎に基地局へ送信する。移動局は一連の信号 S S毎、あるいはメッセージ M S G毎、あるいはスロット S L T =バースト B S T毎にランダムに選択した拡散符号で送信する。本実施例ではメッセージ M S G毎に拡散符号を選択送信している場合を示す。図 1 4中の移動局 1 2 , を例にとれば、バースト（スロット） Aと Bと Cと Dで 1つのメッセージになる。本実施例においても、複数の拡散符号を用い、ランダムに移動局が拡散符号を選択して送信することにより、同じタイミングで同じ拡散符号を用いて送信される確率が減少し、衝突率を大きく低下させることができる。

図 8〜 1 3で説明した拡散符号をランダムに選択する方法を図 3〜 7で説明した遅延量をランダムに選択する方法と組み合わせてもよい。その場合の移動局の構成を図 1 5に、基地局の構成（受信側のみ）を図 1 6に示す。図 1 5に示す構成は、図 4の構成における符号発生器 3 4の構成を図 1 1における符号発生器 3 4と拡散符号選択器 3 8により構成したものである。この場合、遅延量の選択と拡散符号の選択は同じ設定信号 C s に応答して行ってもよいし、或いはバースト毎、メッセージ毎、及び一連の信号毎の何れか 2つの組み合わせで行ってもよい。その他各部の動作は図 4の場合と同様なので説明を省略する。図 1 6に示す構成は図 1 3に示す構成において、各相関検出器 4 7 , 〜4 7 N に対応して図 6と同様に基準シンボルタイミング抽出部 5 1 , 〜5 1 _N と、選択可能な遅延量の数と同じ数（図 1 6の例では選択可能な拡散符号の数 Nと同じ場合を示す）の復調器 4 9 n〜4 9 _{K N}を設けた構成である。

以上述べたように、この発明の第 1及び第 2の観点によれば同一周波数、同一- 拡散符号を用いても、移動局ごとに基準シンボルタイミングを異ならせることにより、信号衝突を極めて小さくすることができ、多数の移動局による競合チヤネルとして使用して、スループットをそれ程低下することがない。

この発明の第 3及び第 4の観点によれば同一周波数上で複数のランダムァクセス用拡散符号を複数の移動局で共有し、一連の信号毎あるいはメッセージ毎あるいはバースト毎に、ランダムに拡散符号を選択して送信することにより、信号衝突を小さくすることができ、多数の移動局による競合チャネルとして使用して、バケツト信号伝送や制御チャネルで大きなスループッ卜の改善を実現することができる。

Claims

請求の範囲

1 . 符号分割多重アクセス通信において基地局と複数の移動局との間で同一周波数、同一拡散符号を用いて通信を行う通信方法であり、以下の処理ステップを含む：

A . 各上記移動局は、上記基地局からの受信信号から得た受信シンボルに同期したタイミングを基準とし、上記拡散符号によりスぺクトラム拡散されたシンポル列をランダムに選択した遅延量だけ遅延して送信し、

B . 上記基地局は上記移動局からの受信信号を上記拡散符号によつて逆拡散して得た受信シンボル列をそれらの受信タイミングによって分離する。

2 . 請求項 1に記載の方法において、各上記移動局の処理ステップ Aは以下のステツプを合む：

1 ) 上記基地局からの送信信号を受信して得たシンボルと同期して基準シンボルタイミングを生成し、

2 ) 送信すべき信号のシンボルを上記基準シンボルタイミングに同期して生成し、

3 ) 上記送信すべき信号の一連のシンボルを上記拡散符号の一連のチップと順次乗算してスぺクトラム拡散し、

4 ) 上記基準シンボルタイミングを基準として上記スぺクトラム拡散された一連のシンボルを上記拡散符号の周期長内の各上記移動局がランダムに選択した遅延量だけ遅延し、

5 ) 上記スぺクトラム拡散され遅延された一連のシンボルを送信する。

3 . 請求項 2に記載の方法において、上記基地局の処理ステップ Bは以下のステップを含む：

1 ) 上記基地局は複数の上記移動局からの合成波としての受信信号と上記拡散符号との間の相関の大きさを検出し、

2 ) 上記各拡散符号周期長内のそれぞれの移動局からの受信シンボルのタイミングを抽出し、

3 ) それぞれの上記受信シンボルタイミングで対応する受信シンボルを選択分離し、

4 ) 上記分離された受信シンボルを復調して情報系列を得る。

4 . 請求項 2または 3に記載の方法において、上記拡散符号の周期長は上記シンボルの M倍に選ばれており、上記 Mは 1またはそれより大の予め決めた整数である o

5 . 請求項 2または 3に記載の方法において、上記遅延量は上記拡散符号のチップ周期の 0以上の整数倍に選ばれている。

6 . 請求項 1に記載の方法において、各上記移動局は上記遅延量を送信信号のバ一スト毎にランダムに選択するステツプを含む。

7 . 請求項 1に記載の方法において、各上記移動局は上記遅延量を送信信号の一連のバース卜から構成されたメッセージ毎にランダムに選択するステツプを舍む

8 . 請求項 1に記載の方法において、各上記移動局は上記遅延量を送信信号の発信毎にランダムに選択するステップを含む。

9 . 請求項 1、 2、 6、 7または 8に記載の方法において、各上記移動局は送信すべき情報に自分の識別番号を付加して変調し、上記シンボルの列を生成するステツプを含む。

1 0 . 請求項 9に記載の方法において、上記基地局は上記逆拡散された受信シンボル系列を復調して情報系列を得て、上記情報系列をそれらの中に含まれる識別番号に基づいてそれぞれの移動局毎の情報に配列するステツプを舍む。

1 1 . 基地局と複数の移動局の間で符号分割多重アクセスにより通信を行う方法を使った移動局装置であり、

上記基地局からの受信信号から受信シンボルを検出して基準シンボルタイミングを生成するタイミング生成手段と、

送信すべき信号のシンボルを上記基準シンボルタイミングに同期して生成する情報制御手段と、

上記送信すべき信号のシンボル列を一定の繰り返し周期で発生された予め決めた拡散符号でスぺクトラム拡散す, 拡散手段と、

上記基準シンボルタイミングを基準として上記拡散手段からの拡散されたシンボル列を上記拡散符号の周期長内のランダムに選択した遅延量だけ遅延する遅延手段と、

上記拡散され遅延されたシンボル列を送信する送信手段と、

を含む。

1 2 . 請求項 1 1に記載の装置において、上記遅延手段は予め取り得る複数の遅延量から遅延量をランダムに選択する遅延選択手段と、上記拡散されたシンボル列に対し上記選択した遅延量の遅延を与える遅延設定手段とを含む。

1 3 . 請求項 1 2に記載の装置において、上記拡散符号は予め決めた数のチップから構成され、上記遅延選択手段は乱数を発生する乱数発生手段と、上記拡散符号のチップの発生と同期して駆動され予め決めた数のシフト段を有するシフトレジス夕と、上記シフトレジスタのそれぞれのシフト段の入力及び上記シフトレジスタの出力にそれぞれ接続され、上記拡散手段からの上記拡散されたシンボル列を上記乱数に対応して選択した 1つの上記シフト段または上記シフトレジスタの出力に与えるゲート手段とを含み、それによつて上記拡散されたシンボル列を上記乱数に対応した遅延量だけ遅延して上記シフトレジスタから出力する。

1 4 . 請求項 1 3に記載の装置において、上記ゲート手段は上記乱数が与えられ、上記ゲート手段の対応する 1つを選択して開き上記拡散されたシンボルの列を対応するシフト段の 1つまたは上記シフトレジスタの出力に与えるためのデコーダ手段を合む。

1 5 . 請求項 1 3または 1 4に記載の装置において、上記シフトレジスタのシフト段数は上記拡散符号のチップ数より 1少ない数であり、上記シフトレジスタは上記拡散符号のチップ周期と同じ周期のクロックで駆動される。

1 6 . 複数の移動局と基地局との間で符号分割多重ランダムアクセスにより通信を行う通信方法において、

各上記移動局は選択可能な予め決めた複数の異なる拡散符号を共通に有しており、以下の処理ステップを含む：

A . 各上記移動局は送信すべき情報の信号に対しランダムに拡散符号を選択し、その選択した拡散符号によって上記信号を拡散して送信し、 '

B . 上記基地局は複数の上記移動局からの合成波として受信した信号を上記複数の拡散符号のそれぞれにより逆拡散して情報を再生し、上記再生された情報を複数の上記移動局に対応して分離する。

1 7 . 請求項 1 6に記載の方法において、各上記拡散符号は予め決めた数のチップで構成され、

各上記移動局の処理ステツプ Aは：上記複数の拡散符号の 1っをランダムに選択し、送信すべき情報に自分の識別番号を付加し、上記識別番号が付加された情報を変調して一連のシンボルを一定周期で生成し、上記選択した拡散符号を上記シンポルの周期の整数倍の周期で繰り返し発生し、上記拡散符号の一連のチップを上記シンボルと乗算してスぺクトラム拡散されたシンポル列を生成し、上記拡散されたシンボル列を送信するステツプを舍む。

1 8 . 請求項 1 6または 1 7に記載の方法において、上記複数の拡散符号を発生するためのそれぞれ対応する初期値がそれぞれシリアル番号と対応してメモリに格納されており、各上記移動局の上記拡散符号を選択するステツプは上記初期値の一連のシリアル番号を 1つずっランダムに発生するステツプと、上記発生したシリアル番号に対応する初期値を上記メモリから読み出すステツプと、上記読みだした初期値により対応する拡散符号を発生するステップとを含む。

1 9 . 請求項 1 6または 1 7に記載の方法において、上記拡散符号の選択は送信信号のバースト毎に行う。

2 0 . 請求項 1 6または 1 7に記載の方法において、上記拡散符号の選択は送信信号の複数のバーストから成るメッセージ毎に行う。

2 1 . 請求項 1 6または 1 7に記載の方法において、上記拡散符号の選択は一連のメッセージから成る信号の発信毎に行う。

2 2 . 複数の移動局と基地局との間で符号分割多重ランダムアクセスにより通信を行う通信方法を使う移動局装置であり、

送信すべき情報をシンボル列に変調する変調手段と、

予め決めた複数の拡散符号から使用すべき拡散符号をランダムに選択して発生する符号発生手段と、発生された上記拡散符号と上記シンボル列を乗算してスペクトラム拡散されたシンボル列を生成する拡散手段と、

上記拡散されたシンボル列を送信する送信手段、

とを合む。

2 3 . 請求項 2 2に記載の装置において、上記符号発生手段は上記複数の拡散符号に対応したシリアル番号をランダムに発生する乱数発生手段と、上記複数の拡散符号に対応するそれぞれの初期値を上記シリアル番号に対応して格納するメモリ手段と、上記乱数発生手段により発生されたシリアル番号に対応して上記メモリ手段から読み出した初期値が設定され、その初期値に対応した拡散符号を生成する符号発生器とを含む。

2 4 . 請求項 1 6または 1 7に記載の方法において、各上記移動局の処理ステツプ Aは、上記基地局からの受信信号から得た受信シンポルに同期したタイミングを基準とし、上記拡散符号によりスぺクトラム拡散されたシンボル列をランダムに選択した遅延量だけ遅延して送信するステツプを含み、上記基地局の処理ステップ Bは上記移動局からの受信信号を上記拡散符号によって逆拡散して得た受信シンボル列をそれらの受信タイミングによって分離するステップを含む。

2 5 . 請求項 2 4に記載の方法において、上記遅延量を選択するステップは上記遅延量を上記拡散符号の周期長以内でランダムに選択するステップである。

2 6 . 請求項 2 2に記載の装置において、上記基地局からの受信信号から受信シンボルを検出して基準シンボルタイミングを生成するタイミング生成手段と、送信すべき信号のシンボルを上記基準シンボルタイミングに同期して生成する情報制御手段と、上記基準シンボルタイミングを基準として上記拡散手段からの拡散されたシンボル列を上記拡散符号の周期長内のランダムに選択した遅延量だけ遅延する遅延手段とを更に含み、上記送信手段は上記拡散され遅延されたシンボル列を送信する。

2 7 . 請求項 2 6に記載の装置において、上記遅延手段は予め取り得る複数の遅延量から遅延量をランダムに選択する遅延選択手段と、上記拡散されたシンボル列に対し上記選択した遅延量の遅延を与える遅延設定手段とを含む。

2 8 . 請求項 2 7に記載の装置において、上記拡散符号は予め決めた数のチップから構成され、上記遅延選択手 Sは乱数を発生する乱数発生手段と、上記拡散符号のチップの発生と同期して駆動され予め決めた数のシフト段を有するシフトレジス夕と、上記シフトレジスタのそれぞれのシフト段の入力及び上記シフトレジス夕の出力にそれぞれ接続され、上記拡散手段からの上記拡散されたシンポル列を上記乱数に対応して選択した 1つの上記シフト段または上記シフトレジスタの出力に与えるゲ一ト手段とを含み、それによつて上記拡散されたシンボル列を上記乱数に対応した遅延量だけ遅延して上記シフトレジスタから出力する。