(57)【要約】  無線通信を伝送する技術は、拡散帯域幅内の周波数を一致させる正弦波高調波の線形組み合わせである任意の数のユーザデバイスのための直交拡散コードの生成を伴う。上記の内容に従って、信号の伝送の前に、処理回路は、小さい相互相関を有する等角タイトフレームを形成する初期コードベクトルのセットを生成し得る。処理回路は、これらの行の各々から、離散フーリエ変換の一般化であるコードマッピングを使用して新しい拡散コードベクトルを生成する。コードマッピングと離散フーリエ変換との違いは、正弦波高調波の周波数が拡散帯域幅内の特定の周波数と一致するように選択され、元の非拡散帯域幅の倍数だけ中心周波数と異なるということである。異なる送信機が、その後、異なる拡散コードベクトルを使用して生成された各々の信号を変調し得る。【選択図】図１
2019536396.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号送信機から信号受信機に無線通信を伝送する方法であって、
処理回路によって、各々が少なくともＮ個の要素を有する複数の初期ベクトルを生成するステップと、
前記処理回路によって、少なくともＭ個の要素を有する個々の拡散コードベクトルを生成するために前記複数の初期ベクトルの各々にコードマッピングを適用するステップであって、ＭはＮ以上であり、前記個々の拡散コードベクトルは前記初期ベクトルに基づいており、前記コードマッピングは、前記複数の初期ベクトルの第１の初期ベクトルに基づく第１の拡散コードベクトルと前記複数の初期ベクトルの第２の初期ベクトルに基づく第２の拡散コードベクトルとの内積が（ｉ）前記第１の初期ベクトルと前記第２の初期ベクトルとの内積と（ｉｉ）正定数との積に等しくなるように定義される、前記コードマッピング適用ステップと、
前記処理回路によって、前記第１の拡散コードベクトルを使用して第１の複素ベースバンド信号上で拡散動作を実行して第１の拡散信号を生成し、前記第２の拡散コードベクトルを使用して第２の複素ベースバンド信号上で拡散動作を実行して第２の拡散信号を生成するステップであって、前記第１の拡散信号および前記第２の拡散信号の各々は少なくともＭ個の要素を有する、前記拡散信号生成ステップと、
前記第１の拡散信号および前記第２の拡散信号を、前記信号受信機で受信される合成拡散信号に合成するステップであって、前記信号受信機は、前記第１の拡散コードベクトルおよび前記第２の拡散コードベクトルを使用して前記合成拡散信号上で逆拡散動作を実行して、前記信号受信機において前記第１の複素ベースバンド信号および前記第２の複素ベースバンド信号を生成するように構成される、前記合成ステップと
を含む、前記方法。
【請求項２】
前記第１の複素ベースバンド信号および前記第２の複素ベースバンド信号の各々は、個々のシンボルセットを含み、
前記第１の複素ベースバンド信号および前記第２の複素ベースバンド信号上で前記拡散動作を実行するステップは、前記第１の複素ベースバンド信号の前記シンボルセットの各々に前記第１の拡散コードを乗算し、前記第２の複素ベースバンド信号の前記シンボルセットの各々に前記第２の拡散コードを乗算するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複数の初期ベクトルを生成するステップは、Ｋ個の行を有する行列を形成するステップを含み、前記行列の前記行は略等角タイトフレームを形成する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記複数の初期ベクトルの各々に前記コードマッピングを適用するステップは、（ｉ）前記初期ベクトルの各々の要素と（ｉｉ）複数の複素指数因子の個々の複素指数因子との積の合計を求めて、前記個々の拡散コードベクトルの成分を生成するステップを含み、前記複数の複素指数因子の各々は所定周波数セットに基づく引数を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の複素ベースバンド信号および前記第２の複素ベースバンド信号の各々は、帯域幅Ｂを有し、
前記所定周波数セットの各々は、Ｂの倍数セットの１つであり、前記Ｂの倍数セットの各々は、前記Ｂの倍数セットの別のセットと整数値だけ異なる、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の複素ベースバンド信号および前記第２の複素ベースバンド信号上で前記拡散動作を実行するステップは、前記第１の拡散コードベクトルの先頭に第１のサイクリックプレフィックスを追加し、前記第２の拡散コードベクトルの先頭に第２のサイクリックプレフィックスを追加するステップを含み、前記第１のサイクリックプレフィックスは、前記第１の拡散コードベクトルの最後のＬ個のシンボルを含み、前記第２のサイクリックプレフィックスは前記第２の拡散コードベクトルの最後のＬ個のシンボルを含み、
前記信号受信機はさらに、前記第１の拡散コードベクトルの先頭に追加された前記第１のサイクリックプレフィックスを削除するように構成される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記方法はさらに、前記信号受信機への伝送の間に前記合成拡散信号が、前記拡散信号の信号周波数および前記信号周波数に対応する前記チャネルのマルチパス遅延拡散の関数であるチャネル歪みによって歪んでいる場合、
最大でＫ個のシンボルを含む同期信号を生成するステップと、
前記複数の初期コードベクトルの個々の初期コードベクトルに基づく拡散コードベクトルを使用して前記同期信号の各々のシンボルを符号化して拡散同期信号を生成するステップと
を含み、前記拡散同期信号は、歪み拡散同期信号として前記受信機において受信され、前記信号受信機はさらに、前記歪み拡散同期信号の受信後に、
前記歪み拡散同期信号上で歪みアンラッピング動作を実行して、前記チャネル歪みを生成し、
前記複数の初期コードベクトルに基づく前記個々の拡散コードベクトルを調整して、複数の調整済み拡散コードベクトルを生成するように構成され、前記複数の調整済み拡散コードベクトルは、前記チャネル歪みによって歪んだ拡散信号を含む合成歪み拡散信号上での逆拡散動作に使用されたときに、前記初期コードベクトルに基づく拡散コードベクトルを使用して前記拡散動作が実行された信号を生成する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記拡散信号の周波数スペクトラムは、離散周波数セットを含み、前記離散周波数セットの各々は、前記離散周波数に対応するチャネルによって個々に歪んでおり、
前記複数の初期ベクトルを生成するステップは、Ｋ個の行を有する行列を形成するステップを含み、前記行列の前記行は略等角タイトフレームを形成し、前記行列の各々の列は、前記離散周波数セットの個々の離散周波数を表しており、
前記歪み拡散信号上で前記歪みアンラッピング動作を実行するように構成された前記信号受信機はさらに、
略等角タイトフレームを形成するＫ個のベクトルのセットを記憶し、
前記Ｋ個のベクトルのセットの各々にコードマッピングを適用して、各々が前記離散周波数セットの個々の離散周波数に対応する拡散コードベクトルセットを生成し、
前記離散周波数セットの各々に対して、（ｉ）前記歪み拡散同期信号と前記離散周波数に対応する拡散コードベクトルとの内積と（ｉｉ）前記離散周波数を表す行列の列の要素にわたる和の定数倍との比率を求めることによって、前記離散周波数で前記歪み係数ベクトルを生成するように構成される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記拡散信号の周波数スペクトラムは、離散周波数セットを含み、前記離散周波数セットの各々の前記チャネル歪みは、前記離散周波数における歪み係数であり、
前記複数の初期ベクトルを生成するステップは、Ｋ個の行を有する行列を形成するステップを含み、前記行列の前記行は略等角タイトフレームを形成し、前記行列の各々の列は、前記離散周波数セットの個々の離散周波数を表しており、
前記複数の初期コードベクトルに基づく前記個々の拡散コードベクトルを調整するように構成された前記信号受信機はさらに、
前記行列の前記行の各々に対して、前記離散周波数セットの各々について、（ｉ）前記離散周波数セットの離散周波数を表す初期ベクトル行列の前記列における前記行列の前記要素と（ｉｉ）前記離散周波数における前記歪み係数の複素共役との比率を求めて、歪みアンラッピング行列を形成し、
前記歪みアンラッピング行列の各々の行に対して前記コードマッピングを適用して、歪みアンラッピングコードベクトルセットを生成し、
初期信号から生じた歪み拡散信号の受信時に、（ｉ）前記歪みアンラッピングコードベクトルセットの歪みアンラッピングコードベクトルの複素共役と（ｉｉ）定数で除算された前記歪み拡散信号との内積を求めて、前記初期信号を復元するように構成される、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の拡散信号の先頭に前記拡散同期信号を追加するステップをさらに含み、前記信号受信機はさらに、前記合成拡散信号のシンボルに有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタを適用することによって、前記合成拡散信号内の前記拡散同期信号を識別するように構成される、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
信号を受信するように構成された信号受信機であって、ネットワークインターフェース、メモリ、および前記メモリに接続された制御回路を含む信号受信機と、
前記信号受信機に信号を伝送するように構成された信号送信機であって、ネットワークインターフェース、メモリ、および前記メモリに接続された制御回路を含む信号送信機と
を備える電子通信システムであって、前記信号送信機の前記制御回路は、
各々が少なくともＮ個の要素を有する複数の初期ベクトルを生成し、
少なくともＭ個の要素を有する個々の拡散コードベクトルを生成するために前記複数の初期ベクトルの各々にコードマッピングを適用し、この場合、ＭはＮ以上であり、前記個々の拡散コードベクトルは前記初期ベクトルに基づいており、前記コードマッピングは、前記複数の初期ベクトルの第１の初期ベクトルに基づく第１の拡散コードベクトルと前記複数の初期ベクトルの第２の初期ベクトルに基づく第２の拡散コードベクトルとの内積が（ｉ）前記第１の初期ベクトルと前記第２の初期ベクトルとの内積と（ｉｉ）正定数との積に等しくなるように定義され、
前記第１の拡散コードベクトルを使用して第１の複素ベースバンド信号上で拡散動作を実行して第１の拡散信号を生成し、前記第２の拡散コードベクトルを使用して第２の複素ベースバンド信号上で拡散動作を実行して第２の拡散信号を生成し、この場合、前記第１の拡散信号および前記第２の拡散信号の各々はＭ個の要素を有し、
前記第１の拡散信号と前記第２の拡散信号とを合成して合成拡散信号を生成するように構成され、
前記信号受信機の前記制御回路は、
前記合成拡散信号を受信し、
前記合成拡散信号の受信時に、前記第１の拡散コードベクトルおよび前記第２の拡散コードベクトルを使用して前記合成拡散信号上で逆拡散動作を実行して、前記第１の複素ベースバンド信号および前記第２の複素ベースバンド信号を生成するように構成される、電子通信システム。
【請求項１２】
前記第１の複素ベースバンド信号および前記第２の複素ベースバンド信号の各々は、個々のシンボルセットを含み、
前記第１の拡散コードを使用して前記第１の複素ベースバンド信号上で前記拡散動作を実行し、前記第２の拡散コードを使用して前記第２の複素ベースバンド信号上で前記拡散動作を実行するように構成された前記信号送信機の前記制御回路はさらに、前記第１の複素ベースバンド信号の前記シンボルセットの各々に前記第１の拡散コードを乗算し、前記第２の複素ベースバンド信号の前記シンボルセットの各々に前記第２の拡散コードを乗算するように構成される、請求項１１に記載の電子通信システム。
【請求項１３】
前記複数の初期ベクトルを生成するように構成された前記信号送信機の前記制御回路はさらに、Ｋ個の行を有する行列を形成するように構成され、前記行列の前記行は略等角タイトフレームを形成する、請求項１１に記載の電子通信システム。
【請求項１４】
前記複数の初期ベクトルの各々に前記コードマッピングを適用するように構成された前記信号送信機の前記制御回路はさらに、（ｉ）前記初期ベクトルの各々の要素と（ｉｉ）複数の複素指数因子の個々の複素指数因子との積の合計を求めて、前記個々の拡散コードベクトルの成分を生成するように構成され、前記複数の複素指数因子の各々は所定周波数セットに基づく引数を有する、請求項１１に記載の電子通信システム。
【請求項１５】
前記第１の複素ベースバンド信号および前記第２の複素ベースバンド信号の各々は、帯域幅Ｂを有し、
前記所定周波数セットの各々は、Ｂの倍数セットの１つであり、前記Ｂの倍数セットの各々は、前記Ｂの倍数セットの別のセットと整数値だけ異なる、請求項１４に電子通信システム。
【請求項１６】
前記第１の拡散コードベクトルを使用して前記第１の複素ベースバンド信号上で前記拡散動作を実行し、前記第２の拡散コードベクトルを使用して前記第２の複素ベースバンド信号上で前記拡散動作を実行するように構成された前記信号送信機の前記制御回路はさらに、前記第１の拡散コードベクトルの先頭に第１のサイクリックプレフィックスを追加し、前記第２の拡散コードベクトルの先頭に第２のサイクリックプレフィックスを追加するように構成され、前記第１のサイクリックプレフィックスは、前記第１の拡散コードベクトルの最後のＬ個のシンボルを含み、前記第２のサイクリックプレフィックスは前記第２の拡散コードベクトルの最後のＬ個のシンボルを含み、
前記信号受信機の前記制御回路はさらに、前記第１の拡散コードベクトルの先頭に追加された前記第１のサイクリックプレフィックスを削除するように構成される、請求項１４に記載の電子通信システム。
【請求項１７】
前記信号送信機の前記制御回路はさらに、前記信号受信機への伝送の間に前記合成拡散信号が、前記拡散信号の信号周波数および前記チャネルのマルチパス遅延拡散の関数であるチャネル歪みによって歪んでいる場合、
最大でＫ個のシンボルを含む同期信号を生成し、
前記複数の初期コードベクトルの個々の初期コードベクトルに基づく拡散コードベクトルを使用して前記同期信号の各々のシンボルを符号化して、歪み拡散同期信号として前記信号受信機において受信される拡散同期信号を生成するように構成され、
前記信号受信機の前記制御回路はさらに、前記歪み拡散同期信号の受信後に、
前記歪み拡散同期信号上で歪みアンラッピング動作を実行して、前記チャネル歪みを生成し、
前記複数の初期コードベクトルに基づく前記個々の拡散コードベクトルを調整して、複数の調整済み拡散コードベクトルを生成するように構成され、前記複数の調整済み拡散コードベクトルは、前記チャネル歪みによって歪んだ拡散信号を含む合成歪み拡散信号上での逆拡散動作に使用されたときに、前記初期コードベクトルに基づく拡散コードベクトルを使用して前記拡散動作が実行された信号を生成する、請求項１１に記載の電子通信システム。
【請求項１８】
前記拡散信号の周波数スペクトラムは、離散周波数セットを含み、前記離散周波数セットの各々は、前記離散周波数に対応するチャネルによって個々に歪んでおり、
前記複数の初期ベクトルを生成するステップは、Ｋ個の行を有する行列を形成するステップを含み、前記行列の前記行は略等角タイトフレームを形成し、前記行列の各々の列は、前記離散周波数セットの個々の離散周波数を表しており、
前記歪み拡散信号上で前記歪みアンラッピング動作を実行するように構成された前記信号受信機の前記制御回路はさらに、
略等角タイトフレームを形成するＫ個のベクトルのセットを記憶し、
前記Ｋ個のベクトルのセットの各々にコードマッピングを適用して、各々が前記離散周波数セットの個々の離散周波数に対応する拡散コードベクトルセットを生成し、
前記離散周波数セットの各々に対して、（ｉ）前記歪み拡散同期信号と前記離散周波数に対応する拡散コードベクトルとの内積と（ｉｉ）前記離散周波数を表す行列の列の要素にわたる和の定数倍との比率を求めることによって、前記離散周波数で前記歪み係数ベクトルを生成するように構成される、請求項１７に記載の電子通信システム。
【請求項１９】
前記拡散信号の周波数スペクトラムは、離散周波数セットを含み、前記離散周波数セットの各々の前記チャネル歪みは、前記離散周波数における歪み係数であり、
前記複数の初期ベクトルの生成は、Ｎ個の行を有する行列の形成を含み、前記行列の前記行は略等角タイトフレームを形成し、前記行列の各々の列は、前記離散周波数セットの個々の離散周波数を表しており、
前記複数の初期コードベクトルに基づく個々の拡散コードベクトルを調整するように構成された前記信号受信機の前記制御回路はさらに、
前記行列の前記行の各々に対して、前記離散周波数セットの各々について、（ｉ）前記離散周波数セットの離散周波数を表す初期ベクトル行列の前記列における前記行列の前記要素と（ｉｉ）前記離散周波数における前記歪み係数の複素共役との比率を求めて、歪みアンラッピング行列を形成し、
前記歪みアンラッピング行列の各々の行に対して前記コードマッピングを適用して、歪みアンラッピングコードベクトルセットを生成し、
初期信号から生じた歪み拡散信号の受信時に、（ｉ）前記歪みアンラッピングコードベクトルセットの歪みアンラッピングコードベクトルの複素共役と（ｉｉ）定数で除算された前記歪み拡散信号との内積を求めて、前記初期信号を復元するように構成される、請求項１７に記載の電子通信システム。
【請求項２０】
非一時的な記憶媒体を備えるコンピュータプログラム製品であり、処理回路によって実行されたときに、前記処理回路に方法を実行させるコードを含むコンピュータプログラム製品であって、前記方法は、
各々がＮ個の要素を有する複数の初期ベクトルを生成するステップと、
Ｍ個の要素を有する個々の拡散コードベクトルを生成するために前記複数の初期ベクトルの各々にコードマッピングを適用するステップであって、ＭはＮ以上であり、前記個々の拡散コードベクトルは前記初期ベクトルに基づいており、前記コードマッピングは、前記複数の初期ベクトルの第１の初期ベクトルに基づく第１の拡散コードベクトルと前記複数の初期ベクトルの第２の初期ベクトルに基づく第２の拡散コードベクトルとの内積が（ｉ）前記第１の初期ベクトルと前記第２の初期ベクトルとの内積と（ｉｉ）正定数との積に等しくなるように定義される、前記コードマッピング適用ステップと、
前記第１の拡散コードベクトルを使用して第１の信号上で拡散動作を実行して第１の拡散信号を生成し、前記第２の拡散コードベクトルを使用して第２の信号上で拡散動作を実行して第２の拡散信号を生成するステップと
を含み、前記第１の拡散信号および前記第２の拡散信号の各々は、Ｍ個の要素を有し、前記第１の拡散コードベクトルおよび前記第２の拡散コードベクトルを使用して前記合成拡散信号上で逆拡散動作を実行するように構成された信号受信機において受信される合成拡散信号に変調されたときに、前記信号受信機において前記第１の信号および前記第２の信号を生成する、コンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
連邦政府の利益に関する記述
［0001］  米国政府は、全ての米国政府の目的のために、ライセンスを供与する権限と共に、本発明における非独占的、取り消し不能、ロイヤリティフリーのライセンスを保持する。
【０００２】
［0002］  本願は、「ＲＥＬＩＡＢＬＥ  ＯＲＴＨＯＧＯＮＡＬ  ＳＰＲＥＡＤＩＮＧ  ＣＯＤＥＳ  ＩＮ  ＷＩＲＥＬＥＳＳ  ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ」と題する、２０１６年１１月１４日に出願された米国非仮特許出願第１５／３５１，４２８号の優先権を主張するものであり、その継続出願である。この開示内容を全体として参照によって本願明細書に引用したものとする。
【０００３】
［0003］  本開示の説明は、電子通信の無線信号を伝送するためのシステムおよび方法に関し、特に、無線通信に使用される信頼性の高い拡散コードに関する。
【背景技術】
【０００４】
［0004］  多元接続通信では、１つの通信チャネル経由で複数のユーザデバイスが受信機に信号を伝送する。これらの信号は、重畳されて、そのチャネルを経由して伝搬する合成信号を形成する。受信機は、その後、合成信号上で分離動作を実行して、合成信号から１つまたは複数の個々の信号を復元する。例えば、各々のユーザデバイスは、異なるユーザが所有する携帯電話であり得、受信機は、中継塔であり得る。異なるユーザデバイスによって伝送された信号を分離することによって、異なるユーザデバイスは、干渉なしに同じ通信チャネルを共有し得る。
【０００５】
［0005］  送信機は、搬送波または副搬送波の状態を変えることによって、例えば、搬送波の振幅、位相および／または周波数を変えることによって、異なるシンボルを伝送し得る。各々のシンボルは、１つまたは複数のビットを表し得る。これらのシンボルはそれぞれ、複素平面内の離散値にマッピングされることにより直交振幅変調を発生させ得る、または各々のシンボルを離散周波数に割り当てることにより、周波数偏移キーイングを発生させ得る。シンボルは、その後、シンボル伝送速度の少なくとも２倍のナイキスト速度でサンプリングされる。得られた信号は、デジタル・アナログ変換器によってアナログに変換され、その後、伝送するための搬送波周波数に変換される。異なるユーザデバイスが通信チャネルを経由して同時にシンボルを送信すると、これらのシンボルで表される正弦波が重畳されて、受信機で受信される合成信号が形成される。
【０００６】
［0006］  多元接続信号を生成する従来のアプローチは、ダイレクト・シーケンス・スペクトラム拡散方式（ＤＳＳＳ）の使用を伴う。ＤＳＳＳでは、各々のユーザに、０または１の慣例的表現を有するコードシーケンスが付与される。このコードシーケンスは、その後、１および−１の値で表されるバイポーラシーケンスに変換される。次に、上述した複合シンボルは、このバイポーラシーケンスで乗算され、その後、ナイキスト速度でサンプリングされ、アナログ変換され、伝送のための搬送波周波数に変換される。受信機は、信号を複素ベースバンドに変換して、ナイキスト速度でサンプリングする。さらに、受信機に、コードシーケンスが付与され、バイポーラシーケンスが乗算される。この場合、受信機によって再現され得る確定的に生成された疑似乱数シーケンスからＰＮコードが生成される。ＰＮコードのビットは、チップとして周知であり、通常はベースバンド信号のシンボル速度の倍数であるチップ速度で供給されることにより、チップ速度の帯域幅に達する周波数で元の信号を拡散することができる。上述の単純なケースでは、ユーザデバイスは、各々のチップにおいて信号に位相シフトを適用する（すなわち、信号に−１を乗算する）または位相シフトを適用しない（すなわち、信号に＋１を乗算する）ことにより、ＰＮコードを使用して各々の信号を変調する。受信機によって受信された合成信号は、同時に各々のユーザデバイスによって送信された拡散信号の重畳信号である。
【０００７】
［0007］  ＤＳＳＳでは、受信機は、特定のユーザデバイスのＰＮコードを使用して拡散信号からのシンボルシーケンス間の相互相関を計算することによって、受信する合成信号を逆拡散し、特定のユーザデバイスによって送信された信号を復元し得る。相互相関の結果は、（ｉ）ある時点で特定のユーザデバイスによって送信された元のシンボルを示す大きな正の数または負の数、または（ｉｉ）その時点で該ユーザデバイスから送信されたシンボルが無いことを示す小さい正の数または負の数のいずれかである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
［0008］  多くの場合、非ゼロの相互相関を有することは、任意の特定のユーザデバイスからのシンボルの復元を複雑にする。したがって、ＰＮコードが、疑似乱数シーケンスから形成されるのではなく、直交基底セットを形成するのが有利であり得る。ＰＮコードがこのような直交基底セットを形成する場合、ある時点における相互相関の結果は、特定のユーザデバイスがその時点でシンボルを送信しなかった場合は、常に小さくなる。直交コードを使用することによって、受信機はより容易にシンボルを復元し得る。直交基底セットを形成するコードの一例は、Ｗａｌｓｈコードである。
【０００９】
［0009］  無線通信のための上述の従来のアプローチは、原理上、干渉無しに複数の信号を伝送する方法を示しているが、実際には、任意の数のユーザデバイスのための直交コードセットを生成するのは非常に難しい。例えば、Ｗａｌｓｈコードは単に、ユーザデバイスの数に対して、すなわち２のべき乗だけ生成され得る。結果として、同じ帯域幅における異なる伝送信号間に非ゼロの相関が存在し、これは混雑した環境でのユーザデバイス間に干渉をもたらす。
【００１０】
［0010］  さらに、コードが直交基底セットを形成する場合でも、従来のアプローチでは異なる信号間に非ゼロの相関が存在し得る。例えば、ＤＳＳＳでは、ＰＮコードによってシンボルを拡散させる方法はほとんど制御されない。多くの場合、シンボルは、利用可能な帯域幅の非直交部分に拡散され得る。また、障害物に反射した信号からの干渉によって引き起こされるようなチャネル歪みがコードを非直交コードにし得る。この非直交性は、異なるユーザデバイス間の信号干渉をもたらし得る。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
［0011］  直交コードの取得および制御が難しい上述の無線通信のための従来のアプローチとは対照的に、改良技術は、拡散帯域幅内の周波数を一致させる正弦波高調波の線形組み合わせである任意の数のユーザデバイスのための直交拡散コードの生成を伴う。上記の内容に従って、信号の伝送の前に、処理回路は、小さい相互相関を有する等角タイトフレームを形成する初期コードベクトルのセットを生成し得る。処理回路は、これらの行の各々から、離散フーリエ変換の一般化であるコードマッピングを使用して新しい拡散コードベクトルを生成する。コードマッピングと離散フーリエ変換との違いは、正弦波高調波の周波数が拡散帯域幅内の特定の周波数と一致するように選択され、元の非拡散帯域幅の倍数だけ中心周波数と異なるということである。異なる送信機が、その後、異なる拡散コードベクトルを使用して生成された各々の信号を変調し得る。
【００１２】
［0012］  有利には、改良技術は、任意の数のユーザデバイスのための直交拡散コードを提供することにより、同じ通信チャネル内の異なるユーザデバイスからの干渉を防止する。具体的には、改良技術に従って導出された拡散コードは、各々のシンボルを利用可能な帯域幅の直交部分に拡散する。したがって、改良技術に従って拡散された信号は、確実に小さい相互相関を有し、その結果、異なるユーザデバイス間に干渉が発生しない。小さい相互相関はさらに、チャネル歪みの状況であっても維持され得る。
【００１３】
［0013］  改良技術の１つの一般的側面では、信号送信機から信号受信機に無線通信を伝送する方法は、各々がＮ個の要素を有する複数の初期ベクトルを生成するステップを含み得る。該方法はさらに、少なくともＭ個の要素を有する個々の拡散コードベクトルを生成するために複数の初期ベクトルの各々にコードマッピングを適用するステップを含み、ＭはＮより大きく、個々の拡散コードベクトルは該初期ベクトルに基づいており、コードマッピングは、複数の初期ベクトルの第１の初期ベクトルに基づく第１の拡散コードベクトルと複数の初期ベクトルの第２の初期ベクトルに基づく第２の拡散コードベクトルとの内積が（ｉ）第１の初期ベクトルと第２の初期ベクトルとの内積と（ｉｉ）正定数との積に等しくなるように定義される。該方法はさらに、第１の拡散コードベクトルを使用して第１の信号上で拡散動作を実行して第１の拡散信号を生成し、第２の拡散コードベクトルを使用して第２の信号上で拡散動作を実行して第２の拡散信号を生成するステップを含み得、第１の拡散信号および第２の拡散信号の各々は少なくともＭ個の要素を有する。該方法はさらに、第１の拡散信号および第２の拡散信号を信号受信機において受信される合成拡散信号に合成するステップを含み得、信号受信機は、第１の拡散コードベクトルおよび第２の拡散コードベクトルを使用して合成拡散信号上で逆拡散動作を実行して、信号受信機において第１の信号および第２の信号を生成するように構成される。
【００１４】
［0014］  １つまたは複数の実施態様の詳細は、添付図面および以下の説明の中で示されている。他の特徴は、説明と図面から、さらに特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】［0015］本明細書に記載されている改良技術が実施され得る電子環境内の電子通信システムの一例を示すブロック図である。
【図２】［0016］本明細書に記載されている改良技術に従う、無線通信を伝送するための方法の一例を示すフローチャートである。
【図３】［0017］改良技術に従う、信号送信機における拡散信号の生成および伝送のプロセスの一例を示すフローチャートである。
【図４】［0018］改良技術に従う、信号受信機における信号復元のプロセスの一例を示すフローチャートである。
【図５】［0019］改良技術に従う、信号送信機および信号受信機におけるチャネル歪み補正のプロセスの一例を示すフローチャートである。
【図６】［0020］本明細書に記載されている改良技術の別の実施形態に係る電子通信システムの一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［0021］  改良技術は、拡散帯域幅内の周波数を一致させる正弦波高調波の線形組み合わせである任意の数のユーザデバイスのための直交拡散コードの生成を伴う。上記の内容に従って、信号の伝送の前に、処理回路は、小さい相互相関を有する等角タイトフレームを形成する初期コードベクトルのセットを生成し得る。処理回路は、これらの行の各々から、離散フーリエ変換の一般化であるコードマッピングを使用して新しい拡散コードベクトルを生成する。コードマッピングと離散フーリエ変換との違いは、正弦波高調波の周波数が拡散帯域幅内の特定の周波数と一致するように選択され、元の非拡散帯域幅の倍数だけ中心周波数と異なるということである。異なる送信機が、その後、異なる拡散コードベクトルを使用して生成された各々の信号を変調し得る。
【００１７】
［0022］  例えば、Ｎ個の送信機が信号受信機と通信する環境について考える。信号送信機の処理回路は、長さＮのＫ個の初期コードベクトル、またはＫ×Ｎ行列を生成し得る。Ｋ＝Ｎである場合、行列はユニタリ行列となり（すなわち、行列の逆行列が行列の複素共役転置行列に等しい）、ユニタリ行列の行は、
【数１】
2019536396.tif 000003
において正規直交基底セットを形成し、
【数２】
2019536396.tif 000004
は複素数体である。一方、Ｋ＞Ｎの場合、行列の行は、その内積がＷｅｌｃｈ限界によって境される略等角タイトフレームを形成する。
【００１８】
［0023］  上記の内容に従って、上述のコードマッピングは、以下のような初期コードベクトルの関数：
【数３】
2019536396.tif 000005
（Ｍ＞Ｎ）（すなわち、長さＮのベクトルを長さＭのベクトルにマッピングする）であり得る。
【数４】
2019536396.tif 000006
ここで、
【数５】
2019536396.tif 000007
はユニタリ行列の行であり、
【数６】
2019536396.tif 000008
であり、ｋｎは元の帯域幅の倍数に対応する周波数である。したがって、初期コードベクトルを表すＫ×Ｎ行列の各々の行は、各々が長さＭを有するＫ個の拡散コードベクトルのセットにマッピングされる。コードマッピング
【数７】
2019536396.tif 000009
は、２つのベクトル
【数８】
2019536396.tif 000010
および
【数９】
2019536396.tif 000011
に対して、内積を定数、すなわち、
【数１０】
2019536396.tif 000012
に保つ。したがって、
【数１１】
2019536396.tif 000013
において初期コードベクトルが正規直交基底セットを形成する場合、コードマッピングは、
【数１２】
2019536396.tif 000014
において直交基底を形成する拡散コードセットを生成する。
【００１９】
［0024］  さらに、ｋｎは利用可能なスペクトラム拡散の様々な周波数帯域に対応し得ることを理解されたい。したがって、コードマッピングは、利用可能な周波数帯域にわたって元のデジタルベースバンド信号を拡散させることによって「細かく分割する」ものである。拡散シンボルは、
【数１３】
2019536396.tif 000015
において列および行が正規直交基底を形成するユニタリ行列から構成されるので、各々の周波数帯域内の拡散シンボルはその直交性を維持する。したがって、受信機における非ゼロの相関をもたらし得る帯域内の信号干渉が無い。
【００２０】
［0025］  図１は、無線通信の伝送の改良技術が実施される例示的なシステム１００を示す図である。システム１００は、信号送信機１２０と、信号受信機１３０とを含む。しかしながら、この環境内に示されていない他の信号送信機が存在し得ることを理解されたい。
【００２１】
［0026］  信号送信機１２０は信号受信機１５０に伝送するために信号を準備して、信号受信機１５０に準備信号を伝送するように構成される。信号送信機１２０は、処理回路ユニット１２４、メモリ１２６、および送信回路ユニット１２８を含む。処理ユニット１２４のセットは、１つまたは複数の処理チップおよび／またはアセンブリを含む。メモリ１２６は、揮発性メモリ（例えば、ＲＡＭ）および不揮発性メモリ（例えば、１つまたは複数のＲＯＭ、ディスクドライブ、ソリッドステートドライブなど）の両方を含む。処理ユニット１２４のセットとメモリ１２６とが一体となって、本明細書に記載されているような様々な方法および機能を実行するように構成され配置された制御回路を形成する。送信回路１２８は、無線周波数エネルギーの形態の信号を受信機に伝送するように構成される。
【００２２】
［0027］  いくつかの実施形態では、信号送信機１２０のコンポーネントのうちの１つまたは複数は、メモリ１２６に記憶されている命令を処理するように構成されたプロセッサ（例えば、処理ユニット１２４）であり得る、またはプロセッサを含み得る。図１に示されているような命令の例は、初期ベクトル生成マネージャ１３０、コードマッピング適用マネージャ１３４、拡散動作マネージャ１４２、および同期信号生成マネージャ１４６を含む。さらに、図１に示されているように、メモリ１２６は、データを使用する個々のマネージャに関して説明されている様々なデータを記憶するように構成される。
【００２３】
［0028］  初期ベクトル生成マネージャ１３０は、拡散コードベクトル１３８を導出し得る初期ベクトル１３２のセットを生成するように構成される。一例として、いくつかの実施態様では、初期ベクトル１３２は、Ｋ×Ｎ行列の行である。この場合、初期ベクトル生成マネージャ１３０は、信号を変調し得る利用可能な離散周波数の数を表す整数Ｎの指定に基づいて、このような行列を生成するように構成される。これらの離散周波数は、予想されるマルチパス遅延プロファイルを表すチャネルのコヒーレント帯域幅によって決定され得る。
【００２４】
［0029］  初期ベクトル１３２は、信号を拡散し得る略直交または直交のコードセットを形成するが、初期ベクトル１３２はこれらの信号を変調するのに直接使用されないことを理解されたい。その理由は、初期ベクトル１３２が拡散スペクトラムの各々の周波数帯域内で直交性を維持しないためである。したがって、初期ベクトル１３２から生成された合成信号は、信号伝送間の時間遅延があっても信号受信機１５０において直交性を維持しない場合がある。
【００２５】
［0030］  上記の内容に従って、コードマッピング適用マネージャ１３４は、Ｋ個の初期ベクトル１３２からＫ個の拡散コードベクトル１３８を生成するように構成される。上述したように、拡散コードベクトル１３８の各々はＭ＞Ｎの長さを有し、コードマッピングはマッピング
【数１４】
2019536396.tif 000016
である。この場合もやはり、コードマッピングは、
【数１５】
2019536396.tif 000017
である。ここで、
【数１６】
2019536396.tif 000018
【数１７】
2019536396.tif 000019
である。チャネルインデックス１３６ｋｎおよびｋｎは、元の帯域幅の倍数に対応する周波数を示しており、すなわち、通信チャネルが帯域幅Ｂを有する場合、周波数パーティションの中央はｋｎＢになる。一実施態様では、
【数１８】
2019536396.tif 000020
である。別の実施態様では、
【数１９】
2019536396.tif 000021
である。したがって、初期コードベクトルを表すＫ×Ｎ行列の各々の行は、各々が長さＭを有するＫ個の拡散コードベクトルのセットにマッピングされる。
【００２６】
［0031］  さらに、ｋｎは利用可能なスペクトラム拡散の様々な周波数帯域に対応し得ることを理解されたい。したがって、コードマッピング
【数２０】
2019536396.tif 000022
はさらに、特定のチップ内の各々の拡散シンボルを自身の周波数帯域にマッピングする。拡散シンボルは、
【数２１】
2019536396.tif 000023
において列および行が正規直交基底を形成するユニタリ行列から構成されるので、各々の周波数帯域内の拡散シンボルは略直交性または直交性を維持する。したがって、受信機における非ゼロの相関をもたらし得る帯域内の信号干渉が無い。
【００２７】
［0032］  いくつかの別の実施態様では、Ｍの値は、チャネルインデックス１３６から決定され得る。上記の内容に従って、Ｍの下限は、
【数２２】
2019536396.tif 000024
の式によって求められる。このようにして、基準Ｍ＞Ｎが満たされる。
【００２８】
［0033］  上記で定義されているようなコードマッピング
【数２３】
2019536396.tif 000025
は、以下の結果を満たす。仮に
【数２４】
2019536396.tif 000026
および
【数２５】
2019536396.tif 000027
とする。そして、・が内積演算を示す場合、
【数２６】
2019536396.tif 000028
数式（２）は、数式（１）のコードマッピングの上記の定義から直接導出され得る。したがって、上述したように、コードマッピング
【数２７】
2019536396.tif 000029
は、内積を定数内に保つ。特に、初期コードベクトル
【数２８】
2019536396.tif 000030
と
【数２９】
2019536396.tif 000031
が直交するとき、得られる拡散コードベクトル
【数３０】
2019536396.tif 000032
と
【数３１】
2019536396.tif 000033
も直交する。本明細書において、内積はユークリッド計量に関する標準的なドット積であると見なされ得ることに留意されたい。しかしながら、一般的には、これはそのようである必要はない。
【００２９】
［0034］  このようにして、初期コードベクトル１３２がＫ×Ｎ行列Ａの行から求められる場合、拡散コードベクトル１３８は、
【数３２】
2019536396.tif 000034
で表される。ここで、
【数３３】
2019536396.tif 000035
であり、
【数３４】
2019536396.tif 000036
はＡのｋ番目の行である。いくつかの実施態様では、初期コードベクトル１３２は、Ａの列から求められ得ることに留意されたい。
【００３０】
［0035］  拡散動作マネージャ１４２は、拡散コードベクトル１３８を使用して、元の符号化されていない通信信号１４０から拡散信号１４４を生成するように構成される。信号１４０は信号受信機１５０において復元すべき任意の数のシンボルを含み得ることに留意されたい。例えば、拡散信号１４４は、以下のように、信号１４０および拡散コードベクトル１３８から生成され得る。
【数３５】
2019536396.tif 000037
ここで、
【数３６】
2019536396.tif 000038
は拡散信号１４４であり、ｓｋは信号１４０のデジタル複素ベースバンドシンボルである。物理的には、シンボルの各々は、ＦＳＫにおいて＋１または−１の値（またはＱＡＭにおいて複素コンスタレーション値）を取り得、拡散コードベクトル１３８によって変調すべき正弦波を表すことに留意されたい。送信回路１２８によって信号受信機１５０に送信されるのは、拡散信号１４４である。
【００３１】
［0036］  いくつかの実施態様では、拡散信号１４４は、信号送信機１２０から信号受信機１５０への伝送の間にチャネル歪みを受ける。チャネル歪みの一例は、例えば、障害物からの信号反射による拡散スペクトラムのチャネル間の電力不均衡である。   信号受信機１５０において元の信号が復元され得るようにチャネル歪みを識別するために、同期信号生成マネージャ１４６は、同期信号１４８を生成して同期信号１４８を信号受信機１５０に送信するように構成される。
【００３２】
［0037］  同期信号１４８は、チャネル歪み係数を推定するのに使用されるシンボルをトレーニングしている。信号受信機１５０は、拡散スペクトラムチャネルを通る同期信号１４８が受ける歪みを元の同期信号１４８と比較することによって、これらの係数を推定し得る。   いずれにせよ、信号受信機１５０は、ローカルに記憶される同期信号１４８のコピーを有する。いくつかの構成では、同期信号生成マネージャ１４６は、信号が逆拡散されるときにチャネル歪みを補償するために、同期信号１４８を拡散信号１４４の先頭に追加する。
【００３３】
［0038］  信号受信機１５０は、信号送信機１２０からの信号を受信し、元の信号１４０を復元するために受信信号上で動作を実行するように構成される。信号受信機１５０は、処理回路１５４、メモリ１５６、および受信回路１５８を含む。処理ユニット１５４のセットは、１つまたは複数の処理チップおよび／またはアセンブリを含む。メモリ１５６は、揮発性メモリ（例えば、ＲＡＭ）および不揮発性メモリ（例えば、１つまたは複数のＲＯＭ、ディスクドライブ、ソリッドステートドライブなど）の両方を含む。処理ユニット１５４のセットとメモリ１５６とが一体となって、本明細書に記載されているような様々な方法および機能を実行するように構成され配置された制御回路を形成する。受信回路１５８は、信号送信機１２０から無線周波数エネルギーの形態の変調信号を受信するように構成される。
【００３４】
［0039］  いくつかの実施形態では、信号受信機１５０のコンポーネントのうちの１つまたは複数は、メモリ１５６に記憶されている命令を処理するように構成されたプロセッサ（例えば、処理ユニット１５４）であり得る、またはプロセッサを含み得る。図１に示されているような命令の例は、逆拡散動作マネージャ１６４、同期信号識別マネージャ１６８、および歪みアンラッピングマネージャ１７２を含む。さらに、図１に示されているように、メモリ１５６は、データを使用する個々のマネージャに関して説明されている様々なデータを記憶するように構成される。
【００３５】
［0040］  逆拡散動作マネージャ１６４は、拡散コードベクトル１６２を使用して、受信合成信号１６０上で逆拡散動作を実行して、信号１６６を生成するように構成される。合成信号１６０は、チャネル歪み無しに、単に信号送信機１２０からストリームで一緒に送信された拡散信号１４４であるが、拡散コードベクトル１６２は拡散コードベクトル１３８と等価なベクトルであることを理解されたい。この場合、逆拡散動作マネージャ１６４は、信号１４０の元のシンボルを復元するために、拡散コードベクトル１６２を使用して合成信号１６０の内積を生成する。拡散信号は各々の周波数帯域内で直交性が維持されているので、信号１４０の元のシンボルは、異なる送信機間の遅延が小さくても確実に復元され得る。
【００３６】
［0041］  いくつかの実施態様では、マルチパス干渉によって引き起こされたチャネル歪みの効果は解消され得る。これは、離散周波数成分ｋｎの間隔がチャネルコヒーレント帯域幅未満になるように間隔を設計することによって達成され得る。チャネルコヒーレント帯域幅は、典型的には、チャネルの二乗平均平方根（ＲＭＳ）遅延拡散の逆数であり、遅延拡散は、マルチパス遅延の時間分布である。
【００３７】
［0042］  さらに、信号送信機１２０は、各々の拡散ベクトル１３８を先頭に追加する。例えば、信号送信機１２０がサイクリックプレフィックスとして各々の拡散コードベクトル１３８のＬ個の最後の成分を先頭に追加する場合、チャネル歪みは、離散周波数値ごとに１つの歪み係数ｈｎとしてモデル化され得る。ここで、
【数３７】
2019536396.tif 000039
であり、ｈｎは歪みベクトル
【数３８】
2019536396.tif 000040
の成分である。このチャネル歪みの効果は、拡散信号１４４のシンボルの周波数帯域に基づいて異なる形に変更することである。例えば、初期ベクトル１３２をＫ×Ｎ行列Ａの行とする。この場合、チャネル歪み値は周波数帯域の関数であるので、チャネル歪みの効果は、Ａの各々の列に個々の歪み係数を乗算することによってモデル化され得る。この数学演算は、例えば、障害物からの反射による各々の送信機からのエネルギーの不均衡をモデル化し得る。
【００３８】
［0043］  Ａのｎ番目の列が特定の周波数帯域を示す場合、チャネル歪みはＡのｎ番目の列にｈｎを乗算することによってモデル化される。この演算は、Ａの行（すなわち、
【数３９】
2019536396.tif 000041
）と歪みベクトル
【数４０】
2019536396.tif 000042
とのアダマール積
【数４１】
2019536396.tif 000043
として表される。逆拡散動作マネージャ１６４は、拡散コードベクトル１６２を調整せずに、元の信号１４０を復元することができない。この調整は、信号送信機１２０によって送信された同期信号１４８を使用して行われ得る。
【００３９】
［0044］  同期信号識別マネージャ１６８は、合成信号１６０内の同期信号１７０を識別するように構成される。この識別は、合成拡散信号１６０の成分に有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタを適用することによって達成され得る。このＦＩＲフィルタは、典型的には、拡散コードベクトル１６２を使用するスライディングドット積の形態を取り、スライディングドット積は経時的に信号と共に変化する。したがって、ＦＩＲフィルタは、合成信号１６０から同期信号１４８を識別する相互相関を提供する。
【００４０】
［0045］  歪みアンラッピングマネージャ１７２は、
【数４２】
2019536396.tif 000044
で表される同期信号１７０に基づいて歪み係数１７４ｈｎの値を決定するように構成される。当然、同期信号
【数４３】
2019536396.tif 000045
は、以下の通り、
【数４４】
2019536396.tif 000046
で表される歪みのない同期信号１４８を用いて表され得る。
【数４５】
2019536396.tif 000047
初期ベクトル１３２がＫ×Ｎ行列Ａである場合、歪み係数は、値
【数４６】
2019536396.tif 000048
を取ることが示され得る。ここで、
【数４７】
2019536396.tif 000049
は、ｎ番目の座標軸に沿った単位ベクトル（例えば、
【数４８】
2019536396.tif 000050
【数４９】
2019536396.tif 000051
など）であり、Ａｋｎは行列Ａの要素である。
【００４１】
［0046］  歪みアンラッピングマネージャ１７２はさらに、逆拡散動作マネージャ１６４が合成信号１６０から元の信号１６６を復元することができるように、拡散コードベクトル１６２の値を調整するように構成される。復元は、以下のように実行される。仮に
【数５０】
2019536396.tif 000052
とする。元の信号１４０
【数５１】
2019536396.tif 000053
のｎ番目の成分が歪み信号
【数５２】
2019536396.tif 000054
から導出される。
【数５３】
2019536396.tif 000055
【００４２】
［0047］  当然ながら、同期識別マネージャ１６８は、歪みアンラッピングによる単一動作で同期信号を識別し、合成信号１６０からＬ個のサイクリックプレフィックスを削除することができる。これは、このような動作が別個のステップとして実行される従来技術とは対照的である。
【００４３】
［0048］  さらに、当然ながら、信号受信機１５０は初期ベクトル１３２およびチャネルインデックス１３６を記憶し得る。このデータは、数式（５）、数式（６）、および数式（７）の量を計算するのに使用され得る。
【００４４】
［0049］  いくつかの実施態様では、メモリ１２６、１５６は、ランダム・アクセス・メモリ、ディスク・ドライブ・メモリ、フラッシュメモリなどのような任意のタイプのメモリであり得る。いくつかの実施態様では、メモリ１２６、１５６は、信号送信機１２０および信号受信機１５０のコンポーネントに関連付けられた２つ以上のメモリコンポーネント（例えば、２つ以上のＲＡＭコンポーネントまたはディスク・ドライブ・メモリ）として実装され得る。いくつかの実施態様では、メモリ１２６は、データベースメモリであり得る。いくつかの実施態様では、メモリ１２６、１５６は、非ローカルメモリであり得る、または非ローカルメモリを含み得る。例えば、メモリ１２６は、複数のデバイス（図示せず）によって共有されるメモリであり得る、または複数のデバイス（図示せず）によって共有されるメモリを含み得る。いくつかの実施態様では、メモリ１２６、１５６は、ネットワーク内のサーバデバイス（図示せず）に関連付けられて、信号送信機１２０および信号受信機１５０のコンポーネントの役割を果たすように構成され得る。
【００４５】
［0050］  信号送信機１２０および信号受信機１５０のコンポーネント（例えば、モジュール、処理ユニット１２４、１５４）は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、オペレーティングシステム、ランタイムライブラリなどのうちの１つまたは複数のタイプを含み得る１つまたは複数のプラットフォーム（例えば、１つまたは複数の同様のまたは異なるプラットフォーム）に基づいて動作するように構成され得る。いくつかの実施態様では、信号送信機１２０および信号受信機１５０のコンポーネントは、デバイス群（例えば、サーバファーム）内で動作するように構成され得る。このような実施態様では、信号送信機１２０および信号受信機１５０のコンポーネントの機能および処理は、デバイス群の複数のデバイスに分散され得る。
【００４６】
［0051］  信号送信機１２０および信号受信機１５０のコンポーネントは、属性を処理するように構成された任意のタイプのハードウェアおよび／またはソフトウェアであり得る、もしくは任意のタイプのハードウェアおよび／またはソフトウェアを含み得る。いくつかの実施態様では、図１の信号送信機１２０および信号受信機１５０のコンポーネントに示されているコンポーネントの１つまたは複数の部分は、ハードウェアベースのモジュール（例えば、デジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、メモリ）、ファームウェアモジュール、および／またはソフトウェアベースのモジュール（例えば、コンピュータコードのモジュール、コンピュータで実行され得るコンピュータ可読命令のセット）であり得る、またはこれらを含み得る。例えば、いくつかの実施態様では、信号送信機１２０および信号受信機１５０のコンポーネントの１つまたは複数の部分は、少なくとも１つのプロセッサ（図示せず）によって実行するように構成されたソフトウェアモジュールであり得る、またはそのようなソフトウェアモジュールを含み得る。いくつかの実施態様では、コンポーネントの機能は、図１に示されているのとは異なるモジュールおよび／または異なる構成要素 に含まれ得る。
【００４７】
［0052］  図示されていないが、いくつかの実施態様では、信号送信機１２０および信号受信機１５０のコンポーネント（またはその一部）は、例えば、データセンタ（例えば、クラウドコンピューティング環境）、コンピュータシステム、１つまたは複数のサーバ／ホストデバイスなどの内で動作するように構成され得る。いくつかの実施態様では、信号送信機１２０および信号受信機１５０のコンポーネント（またはその一部）は、ネットワーク内で動作するように構成され得る。したがって、信号送信機１２０および信号受信機１５０のコンポーネント（またはその一部）は、１つまたは複数のデバイスおよび／または１つまたは複数のサーバデバイスを含み得る様々なタイプのネットワーク環境内で機能するように構成され得る。例えば、ネットワークは、ローカルエリア・ネットワーク（ＬＡＮ）、広域ネットワーク（ＷＡＮ）などであり得る、またはこれらを含み得る。ネットワークは、無線ネットワークおよび／または、例えば、ゲートウェイデバイス、ブリッジ、スイッチなどを使用して実装された無線ネットワークであり得る、またはこれらを含み得る。ネットワークは、１つまたは複数のセグメントを含み得る、および／またはインターネットプロトコル（ＩＰ）ならびに／もしくは専用プロトコルのような様々なプロトコルに基づく部分を有し得る。ネットワークは、インターネットの少なくとも一部を含み得る。
【００４８】
［0053］  いくつかの実施形態では、信号送信機１２０のコンポーネントのうちの１つまたは複数は、メモリに記憶されている命令を処理するように構成されたプロセッサであり得る、またはプロセッサを含み得る。例えば、初期ベクトル生成マネージャ１３０（および／またはその一部）、コードマッピング適用マネージャ１３４（および／またはその一部）、拡散動作マネージャ１４２（および／またはその一部）、同期信号生成マネージャ１４６（および／またはその一部）、逆拡散動作マネージャ１６４（および／またはその一部）、同期信号識別マネージャ１６８（および／またはその一部）、および歪みアンラッピングマネージャ１７２（および／またはその一部）は、１つまたは複数の機能を実装するためにプロセスに関する命令を実行するように構成されたプロセッサとメモリとの組み合わせであり得る。
【００４９】
［0054］  また、上記の改良技術を実行する上記の例は信号送信機１２０に含まれるが、他の実施態様では、これらの技術は、電子環境１００内のいずれかの信号送信機の外部のコンピュータ上で実行され得ることを理解されたい。
【００５０】
［0055］  図２は、無線通信の伝送の方法２００の例を示すフローチャートである。方法２００は、図１に関して説明されているソフトウェア構成によって実行され得、これらは信号送信機１２０および信号受信機１５０のメモリ１２６、１５６内に常駐し、処理ユニット１２４、１５４のセットによって実行される。
【００５１】
［0056］  ステップ２０２において、信号送信機１２０は、複数の初期ベクトルを生成する。複数の初期ベクトルの各々は、Ｎ個の要素を有する。
【００５２】
［0057］  ステップ２０４において、信号送信機１２０は、Ｍ個の要素を有する個々の拡散コードベクトルを生成するために複数の初期ベクトルの各々にコードマッピングを適用する。ＭはＮより大きい。個々の拡散コードベクトルは、該初期ベクトルに基づく。コードマッピングは、複数の初期ベクトルの第１の初期ベクトルに基づく第１の拡散コードベクトルと複数の初期ベクトルの第２の初期ベクトルに基づく第２の拡散コードベクトルとの内積が（ｉ）第１の初期ベクトルと第２の初期ベクトルとの内積と（ｉｉ）正定数との積に等しくなるように定義される。
【００５３】
［0058］  ステップ２０６において、信号送信機は、第１の拡散コードベクトルを使用して第１の信号上で拡散動作を実行して第１の拡散信号を生成し、第２の拡散コードベクトルを使用して第２の信号上で拡散動作を実行して第２の拡散信号を生成する。第１の拡散信号および第２の拡散信号の各々は、Ｍ個の要素を有し、第１の拡散コードベクトルおよび第２の拡散コードベクトルを使用して合成拡散信号上で逆拡散動作を実行するように構成された信号受信機において合成拡散信号としてまとめて受信されたときに、信号受信機において第１の信号および第２の信号を生成する。
【００５４】
［0059］  図３は、信号送信機１２０における拡散信号の生成および伝送のプロセス３００の一例を示す。プロセス３００は、図１に関して説明されているソフトウェア構成によって実行され得、これらは、信号送信機１２０のメモリ１２６内に常駐しており、処理ユニット１２４のセットによって実行される。
【００５５】
［0060］  ステップ３０２において、信号送信機１２０は、Ｋ×Ｎ行列Ａを生成する。上述したように、該行列の行は、略等角タイトフレームを形成し得る。
【００５６】
［0061］  ステップ３０４において、信号送信機１２０は、チャネルインデックスｋｎを生成する。チャネルインデックスｋｎは、信号送信機１２０においてアクセスされ、乗算される信号の帯域幅の倍数を表す。一例では、チャネルインデックスｋｎは、連続する整数である。
【００５７】
［0062］  ステップ３０６において、信号送信機１２０は、チャネルインデックスの最大値に基づいて拡散係数としてＭを計算する。Ｍの値が大きいほど、拡散信号を操作するのに必要な計算量が多くなるので、理想的にはＭの値は下限の値に近くなり得る。
【００５８】
［0063］  ステップ３０８において、信号送信機１２０は、Ｍの値、チャネルインデックス、およびＫ×Ｎ行列Ａに基づいて、数式（１）に従って拡散コードベクトル３１０を生成する。
【００５９】
［0064］  ステップ３１２において、信号送信機１２０は、拡散コードベクトル３１０を信号受信機に伝送する。
【００６０】
［0065］  ステップ３２０において、信号送信機１２０は、信号受信機１５０に伝送すべき信号のストリームにアクセスする。例えば、信号送信機１２０は、携帯電話に含まれ得、アクセスされる信号はデジタル音声信号である。各々の信号は、二位相偏移変調（ＢＰＳＫ）またはＱＡＭコンスタレーションの場合のように、単に１つのシンボルとして、例えば、ビットもしくはビット列として表され得る。
【００６１】
［0066］  ステップ３３０において、信号送信機１２０は、拡散コードベクトル３１０を使用して信号ストリームから拡散信号を生成する。この生成は、数式（３）に従って実行され、その結果、長さＭの拡散信号が得られる。
【００６２】
［0067］  ステップ３４０において、信号送信機１２０は、拡散信号（または多数の拡散信号）を信号受信機１５０に伝送する。
【００６３】
［0068］  図４は、信号受信機１５０における信号復元のプロセス４００の一例を示す。プロセス４００は、図１に関して説明されているソフトウェア構成によって実行され得、これらは、信号受信機１５０のメモリ１５６内に常駐しており、処理ユニット１５４のセットによって実行される。
【００６４】
［0069］  ステップ４０２において、信号受信機１５０は、合成拡散信号４１０として信号送信機１２０からの拡散信号を受信する。
【００６５】
［0070］  ステップ４２０において、信号受信機１５０は、元の信号４３０を復元するために、拡散コードベクトル４１０を使用して合成拡散信号４１０上で逆拡散動作を実行する。逆拡散動作は、特に、拡散コードベクトル４１０の内積および拡散信号４１０のシフトを計算することによって、ＦＩＲフィルタとして実行され得る。
【００６６】
［0071］図３および図４は、歪みのない環境における信号の伝送プロセスおよび受信プロセスを示している。しかしながら、上記の信号送信機１２０および信号受信機１５０は、チャネル歪みの存在下で信号を伝送し、復元するように設計されている。このような復元を実現するプロセスについて、図５を参照しながら説明する。
【００６７】
［0072］  図５は、信号送信機１２０および信号受信機１５０におけるチャネル歪みに対する伝送信号の補正のプロセス５００の一例を示す。プロセス５００は、図１に関して説明されているソフトウェア構成によって実行され得、これらは、信号送信機１２０のメモリ１２６および信号受信機１５０のメモリ１５６内に常駐しており、処理ユニット１２４、１５４のセットによって実行される。
【００６８】
［0073］  ステップ５１０において、信号送信機１２０は、拡散コードベクトル３１０の先頭に長さＬのサイクリックプレフィックスを追加する。サイクリックプレフィックスは、チャネルによる受信信号の効率的な巡回畳み込みを可能にするので、等化またはチャネル歪みの補正に有用である。拡散コードベクトルの先頭にサイクリックプレフィックスを追加することは、拡散コードベクトル１つにつき一回のみ行えばよいので、信号を先頭に追加する従来技術よりも、信号送信機１２０における計算速度において大きな利得を生み出す。この場合、信号送信機１２０が拡散コードベクトルを信号に追加した場合、得られる拡散信号は自動的にサイクリックプレフィックスを取得する。
【００６９】
［0074］  ステップ５２０において、信号送信機１２０は、拡散信号から分離した長さＭの同期信号を生成する。同期信号のシンボルまたは成分は、拡散信号のシンボルまたは成分とは異なる。ステップ５２２において、信号送信機は、拡散信号の先頭に同期信号を追加して、信号受信機１５０において受信された合成拡散信号として１つのデータブロックを生成する。合成信号もサイクリックプレフィックスを含むことに留意されたい。
【００７０】
［0075］  ステップ５３０において、信号受信機１５０は、受信した合成拡散信号４０２からサイクリックプレフィックスを削除する。信号受信機１５０は、拡散コードベクトル４１０の先頭にＬ個のゼロを追加して、得られた追加済みコードをＦＩＲフィルタとして実装することによって、削除を実行し得る。
【００７１】
［0076］  ステップ５４０において、信号受信機１５０は、合成拡散信号４０２内に組み込まれたものとして同期信号を識別する。いくつかの実施態様では、この識別は、ＦＩＲフィルタを使用してサイクリックプレフィックスの削除と同時に実行され得る。
【００７２】
［0077］  ステップ５５０において、信号受信機１５０は、識別された同期信号およびＫ×Ｎ行列Ａを使用して、歪み係数ｈｍを決定する。歪み係数ｈｍの決定は、 数式（５）に従って実行される。
【００７３】
［0078］  ステップ５６０において、信号受信機１５０は、決定された歪み係数ｈｍに基づいて拡散コードベクトル４１０を調整することによって等化を実行する。この等化は、数式（６）および数式（７）に従って実行される。元の信号の復元は、数式（７）に従って実行される。
【００７４】
［0079］  図６は、改良技術の別の実施形態に係る通信システム６００の一例を示す。通信システム６００は、信号送信機６２０と、信号受信機６５０とを含む。
【００７５】
［0080］  信号送信機６２０は、通信を表す信号を生成し、信号を電磁波に変調し、電磁波を信号受信機６５０に伝送するように構成される。例えば、信号送信機６２０は、音声および／またはデータ通信を中継塔に伝送する携帯電話の形態を取り得る。信号送信機６２０は、搬送波発振器６２２、コード発生器６２４、スペクトラム拡散変調器６２６、電力増幅器６２８、および送信トランスデューサ６３０を含む。
【００７６】
［0081］  搬送波発振器６２２は、特定の帯域幅内の中心周波数で正弦波搬送波信号を生成するように構成される。ここで、スペクトラム拡散変調器６２６は、拡散コードを使用してデジタル複素ベースバンドシンボルを拡散し、さらに搬送波発振器信号６２２を使用して、得られた拡散信号を搬送波周波数に変換するタスクを実行する。搬送波発振器６２２は、専用の論理回路の形態を取り得る。信号は、デジタル複素ベースバンドシンボルとして、例えば、二位相偏移変調（ＢＰＳＫ）シンボルまたは直交振幅変調（ＱＡＭ）シンボルとして表され得る。
【００７７】
［0082］  コード発生器６２４は、上記の数式（１）で示されているようなスペクトラム拡散コードを生成する。コード発生器６２４は、専用の論理回路の形態を取り得る。
【００７８】
［0083］  スペクトラム拡散変調器６２６は、広帯域内で拡散信号のセットを生成するためにスペクトラム拡散コードを使用して搬送波信号を変調するように構成される。拡散信号のセットの各々は、元の搬送波信号の帯域幅の倍数を中心とする周波数帯域またはチャネル内で伝送される。倍数は、上述のチャネルインデックスで指定される。
【００７９】
［0084］  電力増幅器６２８は、変調器６２６によって生成された拡散信号の電力を増加させるように構成される。送信トランスデューサ６３０は、スペクトラム拡散信号が生成される様々なチャネルを信号受信機６５０に伝搬するための電磁エネルギーに変換する。電力増幅器６２８は、送信トランスデューサ６３０を駆動して、送信トランスデューサ６３０の連続波（ＣＷ）極限電力まで動作し得る。
【００８０】
［0085］  信号受信機６５０は、信号送信機６２０から伝搬された電磁エネルギーを受信し、電磁エネルギー内で搬送されたスペクトラム拡散信号を相関させて、信号送信機６２０によって生成された元の信号を検出するように構成される。例えば、信号受信機６５０は、携帯電話の信号を受信し、対象の携帯電話に信号を再伝送する中継塔の形態を取り得る。信号受信機６５０は、受信トランスデューサ６５２、低雑音増幅器６５４、スペクトラム拡散相関器６５６、および信号検出器６５８を含む。
【００８１】
［0086］  受信トランスデューサ６５２は、送信トランスデューサ６３０によって生成された電磁エネルギーを受信して、電磁エネルギーから信号を生成するように構成される。低雑音増幅器６５４は、受信トランスデューサ６５２によって生成された信号を受信して増幅させるように構成される。
【００８２】
［0087］  スペクトラム拡散相関器６５６は、低出力増幅器６５４によって増幅された信号を逆拡散するように構成される。スペクトラム拡散相関器６５６は、コード発生器６２４によって生成されたコードを受信信号に適用して、元の搬送波周波数で信号を生成する。次に、信号検出器６５８が、元の搬送波周波数でこれらの信号を検出して処理する。
【００８３】
［0088］  本明細書に記載されている様々な技術の実施態様は、デジタル電子回路において、またはコンピュータハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、もしくはこれらの組み合わせにおいて実装され得る。実施態様は、コンピュータプログラム製品として、すなわち、情報担体内で、例えば、機械可読記憶装置（コンピュータ可読媒体、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体、有形コンピュータ可読記憶媒体、例えば、図１の媒体１１２、１１４）内で、またはデータ処理装置（例えば、プログラム可能なプロセッサ、コンピュータ、もしくは複数のコンピュータ）によって処理するための、もしくはデータ処理装置の動作を制御するための伝搬信号内で、有形的に具現化されたコンピュータプログラムとして実装され得る。上記のコンピュータプログラム（単数または複数）のようなコンピュータプログラムは、コンパイラ型言語またはインタープリタ型言語を含む任意の形式のプログラミング言語で書き込まれ得、スタンドアロンプログラムとして、またはモジュール、コンポーネント、サブルーチン、もしくはコンピューティング環境での使用に適した他のユニットとしてなど、任意の形態で展開され得る。コンピュータプログラムは、１つのコンピュータ上で、または、１つの場所の複数のコンピュータもしくは複数の場所に分散され通信ネットワークによって相互接続された複数のコンピュータ上で処理されるように展開され得る。
【００８４】
［0089］  方法ステップは、入力データ上で操作して出力を生成することによって機能を実行するために、コンピュータプログラムを実行する１つまたは複数のプログラム可能なプロセッサによって実行され得る。さらに、方法ステップは、専用の論理回路、例えば、ＦＰＧＡ（フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ）またはＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）によって実行され得、装置は専用の論理回路として実装され得る。
【００８５】
［0090］  コンピュータプログラムの処理に適したプロセッサは、例として、汎用および専用のマイクロプロセッサの両方、および任意の種類のデジタルコンピュータの任意の１つまたは複数のプロセッサを含む。一般に、プロセッサは、リード・オンリ・メモリまたはランダム・アクセス・メモリまたはその両方から命令およびデータを受信する。コンピュータの要素は、命令を実行するための少なくとも１つのプロセッサと、命令およびデータを記憶するための１つまたは複数のメモリデバイスとを含み得る。一般に、コンピュータはさらに、データを記憶するための１つまたは複数の大容量記憶装置（例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク、または光ディスク）を含み得る、または大容量記憶装置からデータを受信するもしくは大容量記憶装置にデータを送信する、またはその両方のために大容量記憶装置に動作可能に結合され得る。コンピュータプログラム命令およびデータを具現化するのに適した情報担体は、全ての形態の不揮発性メモリ、例えば、半導体メモリデバイス（例えば、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、およびフラッシュメモリデバイス）、磁気ディスク（例えば、内蔵ハードディスクもしくは取り外し可能なディスク）、光磁気ディスク、およびＣＤ−ＲＯＭディスクならびにＤＶＤ−ＲＯＭディスクなどを含む。プロセッサおよびメモリは、専用論理回路によって補完され得る、または専用論理回路に組み込まれ得る。
【００８６】
［0091］  ユーザとの対話を提供するために、実施態様は、情報をユーザに表示するための表示装置（例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤもしくはＬＥＤ）モニタ、タッチスクリーンディスプレイ）と、ユーザがコンピュータに入力するための手段であるキーボードならびにポインティングデバイス（例えば、マウスもしくはトラックボール）とを有するコンピュータ上に実装され得る。ユーザとの対話を提供するのに他の種類のデバイスも使用され得る。例えば、ユーザへのフィードバックは、任意の形態の感覚フィードバック（例えば、視覚フィードバック、聴覚フィードバック、触覚フィードバック）で行われ、ユーザからの入力は、音響入力、音声入力、もしくは触覚入力を含む任意の形態で受信され得る。
【００８７】
［0092］  実施態様は、バックエンドコンポーネント（例えば、データサーバ）を含む、またはミドルウェアコンポーネント（例えば、アプリケーションサーバ）を含む、またはフロントエンドコンポーネント（例えば、ユーザが実装することによって対話することができるグラフィカル・ユーザ・インターフェースもしくはウェブブラウザを有するクライアントコンピュータ）を含む、または上記のバックエンドコンポーネント、ミドルウェアコンポーネント、もしくはフロントエンドコンポーネントの任意の組み合わせを含むコンピューティングシステム内で実装され得る。コンポーネントは、デジタルデータ通信の任意の形態もしくは媒体（例えば、通信ネットワーク）によって相互接続され得る。通信ネットワークの例としては、ローカルエリア・ネットワーク（ＬＡＮ）および広域ネットワーク（ＷＡＮ）（例えば、インターネット）が挙げられる。
【００８８】
［0093］  本明細書に記載されているように、実施態様の特定の特徴について説明したが、当業者は、多くの修正、置換、変更、および均等物を思い付くであろう。したがって、添付の請求項は、実施態様の範囲内にあるこのような修正および変更の全てを網羅することを意図するものであることを理解されたい。当然ながら、それらは単なる例として提示されたものであって、限定するものではなく、形態および詳細の様々な変更が加えられてもよい。本明細書に記載されている装置および／または方法の任意の部分は、相互に排他的な組み合わせの場合を除いて、任意の組み合わせで組み合わされてもよい。本明細書に記載されている実施態様は、記載されている異なる実施態様の機能、コンポーネントおよび／または特徴の様々な組み合わせおよび／または部分的組み合わせを含み得る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
2019536396.tif 000062
2019536396.tif 000063