(57)【要約】【課題】本発明は多寿部分アクセスプローブをもっちてスプレッドスペクトラ通信システムにおけるスロット化ランダムアクセスチャンネルのユーザキャパシティを増加するシステムおよび方法を提供する。【解決手段】アクセスプローブプレアンブル（６０４）の第１および第２部分（５０８、５１０）はショートＰＮコードシーケンス（６０２）を用いて変調され、アクセスプローブの第２部分および残りはロングＰＮコードシーケンスを用いて変調される。アクセスアクセスプローブ（５０２）の第２部分（６０６）に変調され、プローブプローブプレアンブル（６０４）の第１部分（５０８）がアクセスチャンネルスロット（４０２）の境界内に入るようにアクセスプローブは送信される。一実施形態ではアクセス信号受信に使用される複数の近接アクセスチャンネルのタイムスロット（４０２）は部分（５０８）の長さにする。
2004503950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々がアクセスメッセージを含む複数のアクセスチャンネルスロットを有するスロット化ランダムアクセス通信チャンネルに多元部分アクセスプローブを送信する方法であって、
前記アクセスプローブの第１部分および第２部分をショート疑似ノイズシーケンスで変調する第１変調器と、
前記アクセスプローブの前記第２部分をロング疑似ノイズシーケンスで変調する第２変調器と、
前記第２部分を前記アクセスメッセージで変調するデータ変調器と、
前記第１部分が前記アクセスチャンネルスロットの１つに入るように前記アクセスプローブを送信するトランスミッタと、
により構成されるシステム。
【請求項２】
前記ショートＰＮシーケンスの長さは２８チップである請求項１のシステム。
【請求項３】
前記ロングＰＮシーケンスの長さは２４２チップである請求項１のシステム。
【請求項４】
前記ショートＰＮシーケンスは一対の直交ショート疑似ノイズシーケンスである請求項１のシステム。
【請求項５】
前記アクセスチャンネルスロットの各々は第１および第２ガードバンドを有し、前記送信手段は更に
前記第１部分が前記第１および第２ガードバンド間のアクセスチャンネルスロットの１つ内に入るように前記アクセスプローブを送信する手段で構成される請求項１のシステム。
【請求項６】
複数のアクセスチャンネルスロットを有するスロット化ランダムアクセス通信チャンネルを介して各々がショート疑似ノイズシーケンスで変調される第１部分と前記ショート疑似ノイズシーケンスとロング疑似ノイズシーケンスで変調される第２部分を有する多元部分アクセスプローブを受信するシステムであって、
前記アクセスブローブを復調するための複数の復調器と、
前記アクセスプローブを獲得し、集成し、集成アクセスプローブを前記複数の復調器の１つへ通すための探索レシーバと、
によって構成されるシステム。
【請求項７】
スロット化ランダムアクセス通信はスロット化ＡＬＯＨＡチャンネルである請求項６のシステム。
【請求項８】
スロット化ランダムアクセス通信チャンネルを介して各々がアクセスメッセージを有する複数のアクセスチャンネルスロットを有する多元部分アクセスプローブを送信する方法であって、
前記アクセスプローブの第１部分および第２部分をショート疑似ノイズシーケンスで変調するステップと、
前記アクセスプローブの第２部分をロング疑似ノイズシーケンスで変調するステップと、
前記第２部分を前記アクセスメッセージで変調するステップと、
前記第１部分が前記アクセスチャンネルスロットの１つ内に入るように前記アクセスプローブを送信するステップと、
により成る方法。
【請求項９】
前記ショート疑似ノイズシーケンスの長さは２８チップである請求項８の方法。
【請求項１０】
前記ロング疑似ノイズシーケンスの長さは２４２チップである請求項８の方法。
【請求項１１】
前記ショート疑似シーケンスは一対の直交ショート疑似ノイズシーケンスである請求項８の方法。
【請求項１２】
前記アクセスチャンネルスロットの各々は第１および第２ガードバンドを有し、前記部分が前記第１および第２ガードバンド間の前記アクセスチャンネルスロットの１つ内に入るように前記アクセスプローブを送信するステップを更に含む請求項８の方法。
【請求項１３】
第１および第２ステージを有するプレアンブルおよびメッセージ部分を各々が有する複数のアクセス信号を少なくとも１つのアクセスチャンネルを介して送信する方法であって、
前記プレアンブルの前記第１ステージおよび第２ステージを第１信号によって変調するステップと、
前記プレアンブルの第２ステージを第２信号によっても変調するステップと、
前記メッセージを前記第１信号および前記第２信号によって変調するステップと、
前記プレアンブルが前記第１ステージの長さに実質的に対応する長さの複数の予め選択されたタイムスロットの１つ内に入るように前記アクセス信号を前記第１ステージ、前記第２ステージおよび前記メッセージの形態で送信するステップと、
によって成る方法。
【請求項１４】
第２ステージまたはメッセージが１以上の他の送信アクセス信号の第１ステージに重なるように複数のアクセス信号が遅れなく送信される請求項１３の方法。
【請求項１５】
前記予め選択されたタイムスロットに対して境界を形成するガードバンドを更に構成する請求項１３の方法。
【請求項１６】
前記プレアンブルの前第１ステージは前記第１信号のタイミングを得るためにレシーバに対して十分な時間送信される請求項１３の方法。
【請求項１７】
前記プレアンブルの前記変調第２ステージは前記第２信号のタイミングを得るためにレシーバに十分な時間送信される請求項１６の方法。
【請求項１８】
前記第１信号は一対の直交スプレッド疑似ノイズシーケンスである請求項１３の方法。
【請求項１９】
前記第２信号はチャンネル化疑似ノイズシーケンスである請求項１８の方法。
【請求項２０】
前記アクセス信号は前記プレアンブルに続くメッセージで構成され、前記メッセージは前記第１コードシーケンスおよび前記第２コードシーケンスによって変調される請求項１９の方法。
【請求項２１】
無線通信システムにアクセス信号を使用する方法であって、プレアンブルおよびメッセージを含むアクセス信号を送信するステップで成り、前記プレアンブルは所定の第１長の第１ステージと第２ステージを有し、前記第１ステージは第１信号によって変調されるデータを有し、前記第２ステージは第２信号と前記第１信号によって変調されるデータを有する、方法。
【請求項２２】
前記プレアンブルの前記第１ステージは無効データで構成される請求項２１の方法。
【請求項２３】
前記プレアンブルの前記第２ステージは無効データで構成される請求項２１のシステム。
【請求項２４】
前記第１信号および前記第２信号はＰＮシーケンスである請求項２１の方法。
【請求項２５】
無線通信システムでアクセス信号を使用する方法であって、
プレアンブルとメッセージを含むアクセス信号を送信するステップで成り、前記プレアンブルは所定の第１長の第１ステージおよび第２ステージを有し、前記第１ステージは第１信号によって変調されるデータを有し、前記第２ステージは第２信号および前記第１信号によって変調される、方法。
【請求項２６】
前記プレアンブルの前記第１ステージは無効データで構成される請求項２５の方法。
【請求項２７】
前記第１信号および前記第２信号はＰＮシーケンスである請求項２５の方法。
【請求項２８】
前記信号受信タイムスロットに境界を形成するガードバンドを更に構成する請求項２５の方法。
【請求項２９】
第１ステージおよび第２ステージを有するプレアンブルを持つ送信をトランスミッタからレシーバで得る方法であって、
第１信号によって変調される、前記プレアンブルの前記第１ステージ中に前記レシーバによって受信される前記送信において前記第１信号のタイミングオフセットを決定するため粗探索を行うステップと、
前記第１信号と第２信号によって変調される、前記プレアンブルの前記第２ステージ中に前記レシーバによって受信される前記送信において、前記第２信号のタイミングオフセットを前記第１信号および前記第１信号の前記タイミングオフセットを用いて決定するために密探索を行うステップと、
前記第１信号、前記第２信号、前記第１信号の前記タイミングオフセットおよび前記第２信号の前記タイミングオフセットを用いて前記送信を復調するステップと、
によってなる方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的に多元アクセス、スプレッドスペクトラ、通信システムおよびネットワークに関する。特に、この発明は、スプレッドスペクトラ通信システムのユーザアクセス容量の増加に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多種多元アクセス通信システムおよび技術は多数のシステムユーザ間で情報を伝送するために開発されていた。しかしながら、コード分割多元アクセス（ＣＤＭＡ）通信システムに使用されるもののようなスプレッドスペクトラ変調技術は多数の通信システムユーザのためのサービスを提供するとき他の変調方式より重要な利点を有する。そのような技術は“Ｓｐｒｅａｄ ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｕｓｉｎｇ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ ｏｒ Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｒｅｐｅａｔｅｒｓ”のタイトルで１９９０年２月１３日発行された米国特許Ｎｏ．４、９０１、３０７および“Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｕｓｉｎｇ Ｆｕｌｌ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｄ Ｐｏｗｅｒ ｉｎ ａ Ｓｐｒｅａｄ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｔｒａｃｋｉｎｇ Ｉｎｄｉｖｉｓｕａｌ Ｒｅｃｉｐｉｅｎｔ Ｐｈａｓｅ Ｔｉｍｅ ａｎｄ Ｅｎｅｒｇｙ”のタイトルで１９９７年１１月２５日に発行された米国特許Ｎｏ．５、５９１、９７４の教示に開示されている。これらは参照としてここに含められる。
【０００３】
上記特許は多数の一般的な移動または遠隔システムユーザの各々が他のシステムユーザまたは公衆電話交換システムのような他の接続システムのユーザと通信するために少なくとも１つのトランシーバを採用している。トランシーバはゲートウエイおよび衛星または（また時にはセルサイトまたはセルと呼ばれる）地上基地局を介して通信する。
【０００４】
基地局はセルをカバーし、これに対して衛星は地球の表面の（“スポット”と呼ばれる）フットプリント（ｆｏｏｔｐｒｉｎｔｓ）を有する。いずれのシステムにおいても、キャパシティゲイン（ｃａｐａｃｉｔｙ ｇａｉｎｓ）はカバーされている地理的領域を扇形分割または再分割によって達成できる。セルは基地局で指向性アンテナを用いて“セクタ”に分割できる。同様に、衛星フットプリントはビーム形成アンテナシステムを使用して地理的に“ビーム”に分割できる。適用範囲領域を再分割するこれらの技術は相関アンテナ方位または空間分割多重を用いて分離をすると考えることができる。更に、セクタまたはビームのいずれかは周波数分割多重（ＦＤＭ）を用いて多重ＣＤＭＡチャンネルを割り付けることができる。衛星システムにおいては、いくつものこれらパー“ビーム”があるかもしれないので、各ＣＤＭＡチャンネルは“サブビーム”と呼ばれる。
【０００５】
ＣＤＭＡを採用している通信システムにおいて、分離リンクが通信信号をゲートウエイまたは基地局へおよびから送信するために使用される。フォーワードリンクは通信信号がゲートウエイまたは基地局で生成し、システムユーザまたはユーザに送信される状態で基地局−ユーザまたはゲートウエイ−ユーザ端末通信局を参照する。リバースリンクは通信信号がユーザ端末で生成し、ゲートウエイまたは基地局に送信される状態でユーザ端末−ゲートウエイまたはユーザ端末−基地局を参照する。
【０００６】
リバースリンクは少なくとも２つの分離チャンネル、即ちアクセスチャンネルおよびリバーストラフィックチャンネルで構成される。一般に、通信システムにはいくつかのアクセスおよびリバースリンクトラフィックチャンネルがある。アクセスチャンネルはゲートウエイまたは基地局からの通信を始めまたは応答するために時間的にずれて１以上のユーザ端末によって使用される。そのような各通信プロセスはアクセス信号送信または“アクセスプローブ”と呼ばれる。リバーストラッフィクチャンネルは“呼び”または通信リンクセットアップ中にユーザおよび信号化情報またはデータをユーザ端末から１以上のゲートウエイまたは基地局へ送信するために使用される。アクセスチャンネル、メッセージおよび呼びのための１つの構成またはプロトコルは“Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｔａｔｉｏｎ−Ｂａｓｅ−Ｓｔａｔｉｏｎ Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｆｏｒ Ｄｕａｌ−Ｍｏｄｅ Ｗｉｄｅｂａｎｄ Ｓｐｒｅａｄ Ｓｐｒｅｃｔｒｕｍ Ｃｅｌｌｕｌａｒ Ｓｙｓｔｅｍ”のタイトル付けされた電気通信工業協会ＩＳ−９５規格に更に詳細に説明されている。これはここに参照として含まれている。
【０００７】
代表的スプレッドスペクトラ通信システムにおいて、１以上の予備選択疑似ノイズ（ＰＮ）コードシーケンスが通信信号として送信するためのキャリアに変調する前に所定のスペクトル帯域に亘ってユーザ情報信号を変調または“スプレッド（拡散）”するために使用される。周知であるスプレッドスペクトル送信方法、ＰＮスプレッドはデータ信号の帯域幅よりもっと大きな帯域を有する送信信号を生成する。基地局−ユーザまたはゲートウエイ−ユーザ端末通信リンクにおいて、ＰＮスプレッドコードまたはバイナリシーケンスが異なる基地局によってまたは異なるビームで送信される信号間並びに多数パス信号間を区別するために使用される。一般的にはこれらのコードは所定のセルまたはサブビームないで全ての通信信号によって分割される。いくつかの通信システムにおいて、ＰＮスプレッドコードの同じセットが逆トラフィックチャンネルおよびアクセスチャンネルの両方に対してリバースリンクに使用される。他の提案通信システムにおいては、フォーワードリンクおよびリバースリンクがＰＮスプレッドコードの異なるセットを用いる。
【０００８】
一般に、ＰＮスプレッドは情報信号を変調または“スプレッド”するために一対の疑似ノイズ（ＰＮ）コードシーケンスを用いて行われる。通常、１つのＰＮコードシーケンスが同相（Ｉ）チャンネルを変調するために使用され、他方ＰＮコードシーケンスは直交移相キーイング（ＱＰＳＫ）として一般に参照されている技術での直交位相（Ｑ）チャンネルを変調するために使用される。
【０００９】
情報信号が搬送信号によって変調され、ゲートウエイまたは基地局からユーザ端末へフォーワードリンクの通信信号として送信される前にＰＮスプレッドが生じる。ＰＮスプレッドコードは、通信システムによって使用される他のＰＮコードと比較したとき比較的“短い”のでショートＰＮコードとも呼ばれる。一般に、ＰＮスプレッドコードの同じセットがフォーワードおよびリバースリンクトラフィックチャンネルによって分割され、ＰＮスプレッドコードの他のセットは上述したようにアクセスチャンネルに使用される。
【００１０】
特定の通信システムはフォワードリンクおよびリバースリンクチャンネルが使用されているかどうかによっていくつかの長さのショートＰＮコードを使用できる。衛星システムにおけるようなフォーワードリンクにおいては、ショートＰＮコードは一般に２１０〜２１５チップ（ｃｈｉｐｓ）の長さを有する。これらショートＰＮコードはゲートウエイ、衛星および基地局のような種々の信号源間を識別するために使用される。更に、所定のショートＰＮコード内でのタイミングオフセットは特定の衛星のビーム間、またはセル間および地上システムのセクタ間を区別するために使用される。
【００１１】
提案の衛星通信システムにおいては、リバースリンクに使用されるショートＰＮコードは２８のオーダの長さを有する。これらショートＰＮコードはゲートウエイまたは基地局レシーバがフォーワードリンクに使用される“長い”ショートＰＮコードと関連する複雑さを伴うことなく通信システムをアクセスしているユーザ端末を素早くサーチできるように使用される。この議論のために“ショートＰＮコード”はリバースリンクに使用されるためこれらショートＰＮコードシーケンス（２８）と参照する。
【００１２】
チャンネル化コードと呼ばれる他のＰＮコードシーケンスはセルまたはサブビーム内のリバースリンクの異なるユーザ端末によって送信される通信信号間を区別するために使用される。ＰＮチャンネル化コードは、通信システムによって使用される他のＰＮコードと比較すると比較的“長い”のでロングコードとも呼ばれる。一般に、ロングコードは２２４チップのオーダの長さを有すし、所望により短くできまたは遮蔽できる。一般に、アクセスメッセージはショートＰＮコードによって変調され、アクセスプローブまたは信号としてゲートウエイまたは基地局へ実際に送信される前にロングＰＮコードよって変調される。しかしながら、ショートＰＮコードおよびロングＰＮコードはアクセスメッセージを変調またはスプレッドする前に組み合わすことができる。
【００１３】
ゲートウエイまたは基地局のレシーバはアクセスプローブを受信すると、レシーバはアクセスメッセージを得るためにアクセスプローブを集成（ｄｅｓｐｒｅａｄ）しなければならない。これはどのロングＰＮコードおよびどのショートＰＮコード対がアクセスメッセージを変調するために使用されたかに関して仮定または予測によって行われる。所定の仮定とアクセスプローブとの相関はどの仮定がアクセスプローブの対して最良の評価であるかを決定するために発生される。一般的に所定のスレショールドに関して最大相関を与える仮定はもっともらしいコードおよびタイミング整合の仮定として選択される。一度選択された仮定が決定されると、アクセスプローブはアクセスメッセージを得るために選択された仮定を用いて集成される。
【００１４】
多くのユーザを有する通信システムにおいては、複数のアクセスプローブがゲートウエイまたは基地局に同時にまたは信号が検出されるべき予め選択された時間内に到達するようである。これが起こると、アクセスプローブは衝突できまたは互いに干渉でき、それらをゲートウエイまたは基地局に認識できなくする。そのような衝突を避ける１つの方法は通信システムがユーザ端末アクセスプローブ送信をスケジュールする場合に集中制御アクセス技術を採用することである。そのような技術の１つの欠点は相当量のアクセスチャンネル帯域幅がそのようなスケジューリング手順によって消費されることである。
【００１５】
そのような衝突を避けるために使用される他の技術は“スロット化ＡＬＯＨＡ（ｓｌｏｔｔｅｄ ＡＬＯＨＡ）”技術のようなスロット化ランダムアクセス技術である。スロット化ランダムアクセス技術では、不規則システム幅タイミング構造が許容送信または受信時間を確定する。通常、アクセスチャンネルは連続固定長フレームまたはタイム“スロット”にまたは各々が同じ固定期間を有する“ウインドウ”に分割される。スロットは信号を受信するために使用される。一般に、アクセス信号は獲得すべきタイムスロットの初めに達すべきプレアンブルとメッセージ部で構成される“パケット”として構成される。ユーザは端末は自己の判断で送信するが、受信メッセージを持つべき単一のスロットの境界内だけで送信することを強要される。アクセスチャンネルのこの技術の使用は異なるユーザからのアクセスプローブがゲートウエイまたは基地局で衝突する可能性をかなり減少する。
残念なことに、スロット化ランダムアクセス技術もアクセスチャンネルにかなりの不要時間を生じることになる。アクセスプローブが単一スロット内で送信されなければならないので、スロット期間は最長可能アクセスプローブの期間を越えるように選ばれなければならない。全てのスロットは同じ期間なので、スロットは全てに対して部分的に空であるが最長アクセスプローブである。結果はアクセスチャンネルに多くの無駄な帯域幅とアクセスチャンネルのユーザキャパシタの当然の減少となる。
【００１６】
特定フレーム期間中にアクセスプローブの獲得を失敗すると、レシーバが連続フレームの間に再びプローブを検出できるようにアクセスプローブを再送しなければならないトランスミッタ要求アクセスとなる。一緒に到来する多数のアクセス信号は“衝突”し、獲得されなく、両方を再送信する必要がある。いずれの場合でも、最初の試みが失敗するときの連続アクセス送信のタイミングは複数のタイムスロット、そして一般的にランダム数のタイムスロットまたはフレームの長さに最小で等しい遅延時間に基づいている。故に、アクセスプローブが再び再送でき、受信できるまえに多くの時間が経過する。プローブ獲得時の遅延の長さは種々の仮定を調べるためにレシーバの獲得回路をリセットするときの任意の遅延によって増加される。言及したように他のプローブにおいては最初に獲得される。最後にはアクセスプローブはタイミング不確定が解決されなければ少なくとも実際の時間制限内ではなくては決して獲得し得ない。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
必要なことはスプレッドスペクトラ通信システム（ｓｐｒｅａｄ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｓｙｓｔｅｍ）でのスロット化ランダムアクセスチャンネル（ｓｌｏｔｔｅｄ ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｃｈａｎｎｅｌ）のユーザキャパシティを増加するためのシステムおよび方法である。アクセスプローブを最小遅延および効率で受信できる技術が好ましい。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、多元部分アクセスプローブ（ｍｕｌｔｉ−ｐａｒｔ ａｃｃｅｓｓ ｐｒｏｂｅ）を用いるスプレッドスペクトラ通信システムのスロット化ランダムアクセスチャンネルのユーザキャパシティを増加するシステムおよび方法である。この発明は初期アクセス失敗後のアクセスを達成するときの遅延時間を減少する利点を有する。
【００１９】
この発明は各々が第１および第２ステージを有するプレアンブルとメッセージ部を有する複数のアクセス信号を少なくとも１つのアクセスチャンネルに送信する方法および装置で実現される。アクセスプローブプレアンブルはメッセージ情報を含まないが無効データで構成される。
【００２０】
アクセス信号はプレアンブルの第１ステージおよび第２ステージを第１信号によって変調し、プレアンブルの第２ステージを第２信号によって変調し、メッセージを第１信号および第２信号で変調することによって発生される。それからアクセス信号は第１ステージ、第２ステージおよびメッセージの形態で送信される。このように形成されるアクセス信号はプレアンブルが複数の予め選択されたタイムスロットの１つに入るようにアクセスチャンネル分割タイムスロットを介して送信され受信される。その結果、第２ステージまたはメッセージ部分が１以上の他の送信アクセス信号の第１ステージに重なるように複数のアクセス信号が遅れなく送信されると、それが獲得できることになった。
【００２１】
好適実施例では、アクセス信号は第１ステージと同じ実質的に同じ長さである信号受信タイムスロットに分割されるアクセスチャンネルを介して送信および受信し得る。もう一つには、アクセス信号は第１ステージと実質的に同じ長さの時間だけ互いにオフセットした時間である信号受信タイムスロットに分割される複数のアクセスチャンネルを介して受信できる。
【００２２】
アクセスプローブの最初の部分は好ましくはショートＰＮシーケンスを用いてアクセス信号を最初に変調またはスプレッド（拡散）することによって形成される。ショートＰＮシーケンスは第２部分をスプレッドするためにも使用される。好適実施形態では、ショートＰＮシーケンスは一対の直交ショートＰＮシーケンス（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ ｓｈｏｔ ＰＮ ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ）である。このスプレッドは一般的には第および第２ＰＮコード変調器を有する多元アクセスプローブを送信する装置、データ変調器およびトランスミッタを用いて実現される。
【００２３】
第１ＰＮコード変調器は所望のショートＰＮシーケンスでアクセスプローブの第１および第２部分をスプレッドし、これに対して第２ＰＮコード変調器はロングＰＮシーケンスでアクセスプローブの第２部分をスプレッドする。データ変調器はアクセスメッセージで第２部分を変調する。それから、トランスミッタは第１部分がアクセスチャンネルスロットの１つに入るようにアクセスプローブを送信する。
【００２４】
多元部分アクセスプローブを受信する装置は複数の復調器および探索レシーバを含む。探索レシーバはアクセスプローブの第１部分を獲得し、プローブの更なる処理を、即ち第２部分を復調器の１つに伝送する。探索レシーバは他のアクセスプローブの第１部分を獲得でき、これに対して復調器は第１アクセスプローブの第２部分を復調する。この処理は、任意の所定時間中に受信でき、変調でき、獲得できる多くのアクセスプローブのために、繰り返され、獲得し、受け渡（ｈａｎｄ−ｏｆｆ）しする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明は多元部分アクセスプローブ（ｍｕｌｔｉ−ｐａｒｔ ａｃｃｅｓｓ ｐｒｏｂｅ）を用いてスプレッドスペクトラ通信システム（ｓｐｒｅａｄ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）におけるスロット化ランダムアクセスチャンネル（ｓｌｏｔｔｅｄ ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｃｈａｎｎｅｌ）のユーザキャパシティを増加するためのシステムおよび方法である。この発明は不首尾のアクセスプローブまたは信号の再送するときの遅延も減少する。本発明の一実施形態においては、アクセスプローブがユーザ端末からゲートウエイまたは基地局へ送信される。
【００２６】
この発明は特定の実施形態に関して詳細に説明されているけれども、種々の変形がこの発明の範囲から逸脱しないでなし得る。例えば、この発明は多数のＰＮコードシーケンスでスプレッドするアクセスチャンネル送信以外の送信に等しく適合される。更に、本発明の通信チャンネルは記述されたエヤーリンク（ａｉｒ ｌｉｎｋ）に限定されず、ワイヤ、ファイバ光学ケーブル、等を介して利用できる。
【００２７】
一般のＣＤＭＡ通信システムにおいて、予め規定された地理的領域（ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌ ｒｅｇｉｏｎ）内の基地局またはセルがサービスエリア内でシステムユーザのための通信信号を処理するためにいくつかのスプレッドスペクトラモデムまたはトランスミッタおよびレシーバモジュールを用いる。各レシーバモジュールは一般的にはデジタルスプレッドスペクトラデータレシーバおよび少なくとも１つの探索レシーバ並びに関連する復調器などを採用する。特有の動作中では、基地局において、特定のトランスミッタモジュールおよび特有のレシーバモジュールまたは単一モデムが基地局とユーザ端末との間の通信信号の伝送に適応させるためにユーザ端末に割り当てられる。いくつかの場合では、多数のレシーバモジュールまたはモデムが多種信号処理に適応させるために使用できる。
【００２８】
衛星を最小する通信システムに対しては、一般的には、トランスミッタおよびレシーバモジュールが衛星を介して通信信号を伝送することによってシステムユーザと通信するゲートウエイとして呼ばれる基地局に置かれる。更に、システム幅トラフィック制御および信号同期を維持するために衛星と通信する他の関連コントロールセンタまたはゲートウエイがあってもよい。
【００２９】
Ｉ．システム概観
本発明に従って構成され、動作する無線通信システムの例が図１に示される。通信システム１００は（ユーザ端末１２６および１２８として示される）ユーザ端末と通信するときのスプレッドスペクトラ変調技術を用いている。地上システムにおいては、通信システム１００は移動局または（基地局１１４および１１６として示される）基地局を用いるユーザ端末１２６および１２８と通信する。大都市エリアでのセルラ電話型システムは数百のユーザ端末１２６および１２８にサービスする数百の基地局を持つことができる。
【００３０】
衛星基地システムにおいては、通信システム１００はユーザ端末１２６および１２８と通信するために（衛星１１８および１２０として示される）衛星リピータおよび（ゲートウエイ１２２および１２４として示される）システムゲートウエイを採用する。ゲートウエイ１２２および１２４は衛星１１８および１２０衛星１１８および１２０を介してユーザ端末１２６および１２８へ通信信号を送る。衛星基地システムは一般的に比較できる地上システムよりも大きい地理的領域に亘って多くのユーザにサービスするため若干の衛星リピータを採用する。
【００３１】
移動局またはユーザ端末１２６および１２８の各々はこれらに限定されないがセルラテレホン、データトランシーバまたは伝送装置（例えば、コンピュータ、パーソナルデータアシスタント、ファクシミリ）のような無線通信装置を有し、または構成される。一般的には、そのようなユニットは所望に応じて携帯または車両搭載される。これらユーザ端末が移動であるとして説明されてきたが、この発明の教示は遠隔無線サービスが望まれる固定ユニットまたは他のタイプの端末に適用できることは理解される。サービスの後者のタイプは世界の多くの遠隔領域に通信リンクを確立するために衛星リピータの使用に特に適している。ユーザユーザ端末はときには好みに応じてある通信システムにおいてはサブスクライバユニット、移動ユニット、移動局または単に“ユーザ”、“モバイル”または“サブスクライバ”と呼ばれる。
【００３２】
典型的ななユーザ端末は上記で参照した米国特許Ｎｏ．５、６９１、９７４および“Ｐｉｌｏｔ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｆｏｒ Ａ Ｌｏｗ Ｅａｒｔｈ Ｏｒｂｉｔｉｎｇ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｃｏｍｍｉｎｕｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ”のタイトルの米国特許出願シリアルＮｏ．０８・６２７、３８０および“Ｕｎａｍｂｉｇｕｏｕｓ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ Ｕｓｉｎｇ Ｔｗｏ Ｌｏｗ−Ｅａｒｔｈ Ｏｒｂｉｔ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅｓ，”のタイトルの米国特許出願シリアルＮｏ．０８／７２３、７２５に開示されている。これらはここに参照として含まれている。
【００３３】
衛星１１８および１２０が一般に重ならない分離された地理的領域をカバーすることにむけられる‘スポット’内に多元ビームを与えることがこの例では考えられている。一般に、ＣＤＭＡチャンネル、‘サブビーム’またはＦＤＭ信号、周波数スロットまたはチャンネルとも呼ばれる異なる周波数での多元ビームは同じ領域を重なるように指向できる。しかしながら、ビーム適用範囲または異なる衛星のサービスエリアまたは地上セルサイトのアンテナパターンが通信システム設計および申し込まれているサービスのタイプに依存する所定の領域で完全にまたは部分的に重なるかもしれなく、サービスの多種化がこれら通信領域または装置のいくつかの間でも達成できることが容易に理解できる。例えば、各々が異なる周波数で異なる特徴を有する異なるユーザセットにサービスを提供でき、所定の移動ユニットは多元周波数および／または各々が重なる地理的適用範囲を有する多数のサービスプロバイダを使用できる。
【００３４】
図１に図示されるように、通信システム１００は地上システムでの移動電話交換オフイス（ＭＴＳＯ）および衛星と通信もする衛星システムの（地上）コマンド・コントロースセンタ（（Ｇｒｏｕｎｄ） Ｃｏｍｍａｎｄ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｅｎｔｅｒｓ（ＧＯＣＣ））とも呼ばれるシステムコントローラ・スイッチネットワーク１１２を一般的に使用する。そのようなコントローラは一般的にはＰＮコード発生、割り付け、およびタイミングを含むある動作を介して基地局１１４および１１６またはゲートウエイ１２２および１２４のためのシステム幅制御を提供するためのインタフェースおよび処理回路を含む。コントローラ１１２は通信リンクのルーティングまたは公衆交換電話ネットワーク（ＰＳＴＮ）、基地局１１４および１１６またはゲートウエイ１２２および１２４並びにユーザ端末１２６および１２８の間の電話呼び出しをも制御する。しかしながら、ＰＳＴＮインタフェースは一般的にそのような通信ネットワークまたはリンクへの直接接続のため各ゲートウエイの一部を形成する。
【００３５】
コントローラ１１２を各種システム基地局１１４および１１６またはゲートウエイ１２２および１２４に結合する通信リンクはこれらに限定されないが専用電話ライン、光学ファイバラインおよびマイクロウエーブまたは専用衛星通信リンクのような周知の技術を用いて確立し得る。
【００３６】
図１には２つの衛星だけが示されているが、一般に、通信システムは異なる軌道面を横切る多数の衛星１１８および１２０を用いている。多種多数衛星通信システムは多数のユーザ端末にサービスするための低地球軌道（Ｌｏｗ Ｅａｒｔｈ Ｏｒｂｉｔ （ＬＥＯ））衛星の一群を含むものを提案していた。しかしながら、当業者は本発明の教示が地上および衛星システム構成の両方の多様性にどの様に適用できるかを容易に理解する。
【００３７】
図１に、基地局１１４および１１６とユーザ端末１２６および１２８との間の通信リンクの可能な信号路のいくつかがライン１３０、１３２、１３４および１３６として示されている。これらのラインの矢印がフォーワードまたはリバースリンクのいずれかであるリンクの典型的な信号方向を示し、明確さのためにだけの図として寄与し、実際の信号パターンになにも制限として寄与していない。
同様に、ゲートウエイ１２２および１２４、衛星リピータ１１８および１２並びにユーザ端末１２６および１２８の間の通信リンクのための信号路がゲートウエイ−衛星リンクのためのライン１４６、１４８、１５０および１５２として、そして衛星−ユーザリンクのためのライン１４０、１４２および１４４として示されている。いくつかの構成では、ライン１５４によって例示されている直接衛星−衛星リンクを確立することができ望ましい。
【００３８】
当業者には明らかなように、本発明は地上基地システムまたは衛星基地システムのいずれに対しても適用される。故に、ゲートウエイ１２２および１２４並びに基地局１１４および１１６は明確のために今後集合的にゲートウエイ１２２と呼ぶ。定期基地局およびゲートウエイはゲートウエイが衛星を介して直接通信する特殊な基地局として認識されることでいつも交換できるように使用される。同様に、衛星１１８および１２０は集合的に衛星１１８と呼び、ユーザ端末１２６および１２８は集合的にユーザ端末１２６と呼ぶ。
【００３９】
ＩＩ．通信リンク
図２は通信システム１００においてゲートウエイ１２２とユーザ端末１２６との間で使用される通信リンクの典型的構成を示している。２つのリンクはゲートウエイ１２２とユーザ端末１２６との間で通信信号の伝送を容易にするために通信システムに採用される。これらリンクはフォーワードリンク２１０およびリバースリンク２２０として呼ばれる。フォーワードリンク２１０はゲートウエイ１２２からユーザ端末１２６へ送信される送信信号２１５を取り扱う。リバースリンク２２０はユーザ端末１２６からゲートウエイ１２２へ送信する送信信号２２５を取り扱う。
【００４０】
フォーワードリンク２１０はフォーワードリンクトランスミッタ２１２およびフォーワードリンクレシーバ２１８を含む。一実施形態では、フォーワードリンクトランスミッタ２１２は上記に参照した特許に開示されるように周知のＣＤＭＡ通信技術に従ってゲートウエイ１２２に完備される。一実施形態では、フォーワードリンクレシーバ２１８は上記参照の特許に開示されるように周知のＣＤＭＡ通信技術に従ってユーザ端末１２６に完備される。
【００４１】
リバースリンク２２０はリバースリンクトランスミッタ２２２およびリバースリンクレシーバ２２８を含む。一実施形態では、リバースリンクレシーバ２２８はゲートウエイ１２６に備えられる。
【００４２】
上述したように、リバースリンク２２０は１以上のアクセスチャンネルおよび１以上のリバーストラフィックチャンネルを含む少なくとも２つのチャンネルを使用する。これらチャンネル別個のレシーバまたは別のモードで動作する同じレシーバによって実現してもよい。上述したように、アクセスチャンネルはゲートウエイ１２２との通信を開始しまたは通信に応答するためユーザ端末１２６によって使用される。分離アクセスチャンネルは所定時に各アクテイブユーザに要求される。特に、アクセスチャンネルは互いに時間的に離れている各アクティブユーザからの送信に伴っていくつかのユーザ端末１２６によって時分割される。アクセスチャンネルおよび信号の構成は以下に詳細に説明する。
【００４３】
システムはゲートウエイの複雑さおよびアクセスタイミングの所望のレベルのような周知のファクタに依存して１より多くのアクセスチャンネルを用いてもよい。好適実施形態では、１〜８のアクセスチャンネル周波数当たりに採用される。好適実施形態では、ＰＮスプレッドコードの異なるセットがリバーストラフィックチャンネルとアクセスチャンネルとの間で使用される。
【００４４】
更に、アクセスチャンネルは通信システム１００を通してアクセスチャンネルの使用だけに割り当てられる特定の組のコード（またはコード発生器）から選択される非常に短いＰＮコードを採用できる。この後者の技術は信号遅延およびドップラおよび他の周知の効果によりゲートウエイでアクセス信号を素早く獲得するために非常に有効な作用を提供する。
【００４５】
ＩＩＩ．アクセスチャンネル
図３はアクセスチャンネル３００を更に詳細に示している。アクセスチャンネル３００はアクセスチャンネルトランスミッタ３１０、アクセスチャンネルレシーバ３２０およびアクセス信号またはプローブ３３０を含む。アクセスチャンネルトランスミッタ３１０は上述したリバースリンクトランスミッタ３２２に含めることができる。アクセスチャンネルレシーバ３２０は上述したリバースレシーバ３２８に含めることができる。
【００４６】
アクセスチャンネル３００は呼び開始、ページに応答、ユーザ端末１２６に起因しゲートウエイ１２２に予定された登録を含む短信号化メッセージ交換に使用される。ユーザ端末１２６に対してアクセスチャンネル３００を介してゲートウエイ１２２との通信の開始または応答するためにアクセスプローブと呼ばれる信号が送られる。
【００４７】
一般にアクセスチャンネルは通信システムに使用される１以上の特定のページングチャンネルとも関連する。これはページに応答してユーザ端末アクセス送信を探す場所を知るシステムによってページングメッセージへの応答をより有効にさせる。関連または割り当ては固定システム設計に基づいて知ることができまたはページングメッセージの構成内でユーザ端末に示すことができる。
【００４８】
ＩＶ．アクセスプローブでのタイミング不確定
アクセスプローブのタイミングの不確定は地球を囲む衛星１１８の軌道の結果としてユーザ端末１２６と衛星との間で変化する距離または伝搬路長によって起こる。このタイミング不確定は最小伝搬遅延および最大伝搬遅延によって境界付けされる。最小伝搬遅延は衛星がユーザ端末１２６の真上にあるとき通常、ユーザ端末１２６から衛星１１８（およびゲートウエイ）へ信号を送るために必要な時間である。最大伝搬遅延は衛星１１８がユーザ端末１２６の所定の有効範囲に位置しているときユーザ端末１２６から衛星１１８へ信号を送るために必要な時間である。合計遅延は衛星に対するゲートウエイの位置によっても影響され、最大または最小が生じる衛星位置を変えるかもしれない。同様に、ある程度のタイミング不確定はユーザ端末と基地局１１４または他の信号源との間の相対的動きに依存して一般に少ない量であるけれども相対的動き対して起こすことができる。
【００４９】
タイミング不確定の解決はアクセスプローブ３００適正に獲得するために必要である。特に、ＰＮコード位相およびタイミング、即ち、ＰＮコードシーケンスの開始の時間はアクセスプローブ３３０を形成するときに使用するロングおよびショートＰＮコードを集成するために既知でなければならない。これはどのタイミング仮定がアクセスプローブ３３０を得るための最善の評価であるかを決定するために種々のタイミング（および適切としてのコード）仮定でアクセスプローブ３３０を相関することによって行われる。タイミング仮定は互いに時間的（およびドップラ効果の周波数的）にオフセットされ、アクセスプローブ３３０またはアクセス信号を発生するために使用されるＰＮコードのタイミングの種々の評価を表す。アクセスプローブ３３０との最高相関、通常、所定の相関スレショールドを越える１つを生成する仮定はその特定のアクセスプローブ３３０を使用するためタイミングの（“正しい”または適切と仮定される）本当らしい評価を持つ仮定である。タイミング不確定がこのように一度解決されると、アクセスプローブ３３０は確定タイミングおよび周知の技術に従ったロングおよびショートＰＮコードを用いて集成できる。
【００５０】
Ｖ．アクセスプローブ送信のシステムタイミング
アクセス信号の普通のアクセス技術は“割り込みＡＬＯＨＡ”として知られるスロット化ランダムアクセスである。この技術に従って、通信システム１００はアクセスプローブ送信を調整するためアクセスチャンネルに規則的タイミング構造を確立する。図４は一般のスロット化ランダムアクセスチャンネル４００のアクセス信号またはプローブための典型的なタイミング構造を記述するタイミング図である。チャンネル４００はアクセススロット４０２、境界４０４、ガードバンド（ｇｕａｒｄ ｂａｎｄ）４０６およびアクセスプローブ４０８で構成される。チャンネル４００は境界４０４を有するアクセススロット４０２として知られる等持続時間のタイムスロットに分割される。好適実施形態では、各アクセススロット４０２は上述したタイミング不確定を適応させるため前縁ガードバンド４０６Ａと後縁ガードバンド４０６Ｂを含む。
【００５１】
ユーザ端末が通信システム１００をアクセスすること、即ち通信の開始または通信に応答することを望むとき、ユーザ端末はアクセス信号またはプローブ４０８をゲートウエイ１２２に送信する。一般のスプレッドスペクトラシステムにおいては、プレアンブルおよびアクセスメッセージが一対のショートＰＮコード直交スプレッドしており、ロングＰＮコードでチャンネル化されている。プレアンブルは無効データ、即ち全て“１”または全て“０”または“１”および“０”の予め選択されたパターンで構成される。プレアンブルはアクセスメッセージが送られる前にアクセスプローブ４０８を獲得する機会をアクセスチャンネルレシーバに与えるために最初に送信される。アクセスチャンネルレシーバ３２０がプレアンブルを受信すると、アクセスチャンネルレシーバ３２０はショートＰＮコード対およびロングＰＮコードを用いてそれを集成しなければならない。ショートＰＮおよびロングコードが一度アクセスチャンネルレシーバ３２０によって決定されると、アクセスプローブは獲得されると見なされる。プレアンブルが所定時間送信された後、アクセスメッセージがアクセスチャンネルトランスミッタ３１０によって送信される。アクセスメッセージはプレアンブルをスプレッドするために使用される同じショートＰＮコード対とロングＰＮコードを用いてスプレッドされる。
【００５２】
プレアンブルはアクセスチャンネルレシーバ３２０が仮定を処理し、アクセスメッセージが送信される前にアクセスプローブを獲得する時間を持つような十分な長さでなければならない。そうでないと、アクセスメッセージが送信されている間もアクセスチャンネルレシーバ３２０はアクセスプローブを獲得することをこころみ続ける。この場合、アクセスメッセージは適正に受信されない。獲得時間と呼ばれるアクセスプローブを獲得するために必要な時間はどの様に多くのレシーバが仮定を処理するために並行に使用されるか、種々のコードシーケンスがどのぐらいの長さか、信号送信におけるタイミング不確定の範囲、等に依存して変わる。更に、プレアンブルの長さおよび繰り返し周波数が異なるユーザ端末によって送信されるアクセスプローブ間の衝突を最小にするために選択される。これらファクタの各々は明らかとなるようにプレアンブルの長さを決定するときにシステム設計考察に基づいて考慮される。
【００５３】
通常設計のアクセスプローブは同時に送信されると相互に干渉する。このため、１つの普通のアクセスプローブだけがスロット化ランダムアクセスチャンネルの１つのアクセススロット中に首尾良く受信できる。アクセススロットは特定のユーザには確保されないので、ユーザは任意のスロット中に送信できる。そのとき、ユーザは他のメッセージを送信する前にレシーバからの確認を待つ。所定時間後確認が受信されなければ、ユーザはアクセスプローブが他のユーザからのアクセスプローブと衝突した、または単に受信されなかったと仮定し、アクセスメッセージを再送する。
【００５４】
普通のスロット化ランダムアクセスチャンネルのアクセススロット時間（ガードバンド以下）が最長可能アクセスプローブの長さを越えるよう選択される。そのとき、普通のアクセスプローブは１つのアクセススロット４０２内に完全に入るように送信される。この構成はある程度まで衝突の見込みを軽減する。しかしながら、この構成はアクセスチャンネル４００のかなりの量を不使用にさせる。通信チャンネルを追加するにはコストがかかるので、通信チャンネルの不使用部分、特にシステムにアクセスし、通信リンクをセットアップするために使用されるものを最小にすることが望ましい。
【００５５】
図５は本発明の好適実施形態に従ったスロット化ランダムアクセスチャンネルのアクセスプローブのタイミング図である。図５において、通常のアクセスプローブ４０８は本発明に従った多元部分アクセスプローブ５０２により置き換えられた。そのような多元部分アクセスプローブは“Ｒａｐｉｄ Ｓｉｇｎａｌ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｆｏｒ Ａｃｃｅｓｓ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓ”のタイトルで１９９８年６月１６日付けで提出された同一出願人の同時係属米国特許出願シリアルＮｏ．０９／０９８，６３１に詳細に開示されている。これはここに参照として含まれる。以下に説明するように、このような多元部分アクセスプローブはある条件の下で部分的に重ねることができる。この技術はアクセスチャンネル４００の不使用部を大きく減少するだけでなく、多数のアクセスプローブ５０２が少なくともある期間実質的に同時にアクセスチャンネル４００分割させる。本発明と普通のプロトコルとの基本的な違いはプレアンブルが最初にショートＰＮコード対だけで、後にショートＰＮコードとロングＰＮコードの両方でスプレッドすることである。これはアクセスチャンネルレシーバ３２０がショートＰＮコード対４４０だけを用いてタイミング不確定を解決される。これに対して、普通のプロトコル４００はタイミング不確定を解決するためにショートＰＮコード対４４０とロングＰＮコード４５０の両方の使用を必要とする。
【００５６】
ＶＩ．本発明に従ったアクセスプローブを送信するプロトコル
図６は本発明の一実施形態に従ったアクセスプローブ５０２を発生するプロトコルまたはプロセス構造６００を示す。プロトコル６００では、アクセスプローブ５０２がアクセスプローブプレアンブル（プレアンブル）６０４およびアクセスプローブメッセージ（アクセスメッセージ）６０６を含む。本発明によると、プレアンブル６０４は２つのステージ、即ち第１ステージ５０８および第２ステージ５１０で送信される。アクセスメッセージ６０６は単一メッセージステージ５１２で送信される。ステージ５０８、５１０および５１２は変調目的の２つの部分、即ち第１部分５０４および第２部分５０６にグループ分けされる。第１部分５０４は第１ステージ５０８を含み、ショートＰＮコード６２０でスプレッドされる。第２部分５０６は第２ステージ５１０およびメッセージステージ５１２を含み、ショートＰＮコード６２０とロングＰＮコード６２２でスプレッドされる。好適実施例では、ショートＰＮコード６２０が一対の直交ＰＮコードであり、周知の技術を使用して信号をスプレッドするために使用される。一実施形態では、Ｑチャンネルをスプレッドするために使用されるＰＮコードシーケンスは分離コードが好ましいけれどもＩチャンネルをスプレッドするために使用されるＰＮコードシーケンスの遅延バージョンにできる。
【００５７】
第１ステージ５０８では、アクセスプローブ５０２のプレアンブル６０４がアクセスチャンネルレシーバ３２０にショートＰＮコード６２０のタイミングを決定させるために十分な時間長の間、ショートＰＮコード６２０によってスプレッドされる。プレアンブル６０４はアクセスプローブ５０２の獲得を容易にするビットパターンで構成できる。好適実施形態では、プレアンブル６０４のビットパターンは全て１のビットパターン、全て０のビットパターンまたは“１”と“０”の予め選択されたパターンのような無効データである。ゲートウエイ１２２によってアクセスプローブ５０２の敏速な獲得を容易にするためにロングＰＮコード６３２は第１ステージ５０８をスプレッドするために使用されない。
【００５８】
第２ステージ５１０では、アクセスプローブ５０２のプレアンブル６０４はファイ１ステージ５０８に対してのようにショートＰＮコード６２０によってスプレッドされる。プレアンブル６０４はロングコードの同期をゲートウエイ１２２によって容易にするためロングコード６２２によってもスプレッドされる。ユーザ端末１２６が特定のアクセスチャンネルにアクセスを試みるとき、ロングコード６２２は疑似直交ＰＮコード（ｐｓｅｕｄｏ−ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ＰＮ ｃｏｄｅ）を作るそのアクセスチャンネルと関連するマスクを含む。ゲートウエイはその特定のアクセスチャンネルの信号を変調するために同じマスクを使用する。第２ステージ５１０のエンドによって、アクセスチャンネルレシーバ３２０はアクセスプローブ５０２を必要としていた。
【００５９】
アクセスメッセージはウォルシュ関数（Ｗａｌｓｈ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ）のような１セットの直交コードを用いてＭ−ａｒｙ変調される典型的なトラフィックチャンネルのデータに同様な方法で復号化し得る。一般的にタイミング不確定はこのアプローチに反して作用するけれども、単一ウォルシュ関数を用いても変調し得る。
【００６０】
代替え実施形態では、メッセージステージ５１２中に、メッセージデータは１セットの直交コードから選択される１以上の直交コードによって変調され、それからショートコード６２０によってスプレッドされ、ロングコード６２２によってスプレッドされる。模範的な１セットの直交コードは“Ｕｓｉｎｇ Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｗａｖｅｆｏｒｍｓ ｔｏ Ｓｈａｒｅ ａ Ｓｉｎｇｌｅ ＣＤＭＡ Ｃｈａｎｎｅｌ”（ＰＡ２０８）のタイトルの同一出願人の同時係属出願の米国特許出願ＳＮ０８／６２７、８３１に開示されている。これはここに参照として含められる。
【００６１】
プロトコル６００用いて生成された２つのアクセスプローブ５０２はある条件で衝突または相互に干渉できる。例えば、同じショートＰＮコード６２０で変調された２つの信号はアクセスチャンネルレシーバ３２０でのそれら信号の到達時間の差が、モジュロ２５６チップ（ｍｏｄｕｌｏ ２５６ ｃｈｉｐｓ）で、１チップの半分以下であれば相互に干渉する。それ故に、２つのアクセスプローブ５０２はそれらの第１ステージ５０８が同じアクセススロット４０２ないで受信されるように送信されれば衝突できる。
【００６２】
更に、同じショートＰＮコード６２０および同じロングコード６２２で変調される２つの信号はある条件で相互に干渉する。特に、同じショートＰＮコード６２０および同じロングコード６２２で変調される２つの信号はアクセスチャンネルレシーバ３２０でのこれらの到達時間の差が、モジュロ２５６チップで、１チップの半分以下であれば相互に干渉する。故に、２つのアクセスプローブ５０２はそれらの第２ステージ５１０が同じアクセススロット４０２内で受信されるように送信されるならば互いに干渉できる。
【００６３】
しかしながら、ショートＰＮコード６２０だけで変調される信号はロングＰＮコード６２２でも変調される信号とは衝突しない。それ故に、１つのアクセスプローブの第１ステージ５０８は第２ステージ５１０および／または他のアクセスプローブのメッセージステージ５１２と同じアクセススロット４０２を占有できる。
【００６４】
更に、（使用されるとき）１つの直交コードで変調される信号は同じ組の直交スプレッドコードから選択される他の直交コードで変調される信号とは相互に干渉しない。故に、１つのアクセスプローブのメッセージステージ５１２は他のアクセスプローブのメッセージステージ５１２と同じアクセススロット４０２を占有できる。
【００６５】
それ故に、本発明によると、アクセスプローブ５０２はアクセススロット４０２またはその部分を分割できる。故に、スロット化ランダムアクセス技術が書くアクセスプローブ５０２の第１ステージ５０８を観察し、アクセスプローブ５０２の到来時間が上述したように一致しないとき、図６のプロトコルに従って変調される通信信号は図５に示されるように部分的に重ねることができる。これは他の状態で消費されまたは使用できないスロットタイムの使用を可能にする。故に、本発明は通信チャンネルの最も効率的な使用をもたらす。
【００６６】
更に、各アクセススロットの長さは普通、アクセス信号の各部分、即ちプレアンブルおよびメッセージ部分、（使用されていれば）プラスガードバンド（ステージ５０８＋ステージ５０８＋５１２）の長さの合計として規定されていた。これは利用できる所定時間におけるスロットの数に価する。所定周波数で利用できるアクセスチャンネルの数はショートＰＮコードの数によって限定される。共にこれらの事実はユーザが通信システム１００をアクセスしようとできるタイムスロットの数を与える。しかしながら、この発明によって、アクセスチャンネルの数が効果的に増加し得る。
【００６７】
例えば、アクセスプローブの部分またはステージが重なる事実が多数のアクセスチャンネルを作るために使用し得る。即ち、ショートＰＮコードに基づくまたは使用するアクセスチャンネルが形成し得る。これらショートＰＮコードのタイミング構造がプレアンブルの第１部分（ショートＰＮスプレッドだけ）に専用または使用される所定時間だけシフトされる。チャンネルは受信し得る近接アクセス信号またはプローブの種々の部分が一致するように互いにシフトされた同じショートＰＮコードタイムを用いる。アクセスチャンネルは１つのチャンネルで受信し得るが、他のチャンネルは同じショートＰＮコードを用いるが２つの信号が衝突しないように第１プレアンブルの長さ以上のタイムオフセットを有する他のアクセスプローブを受信する。第２プレアンブルステージおよびメッセージの受信はこの系に衝突を生じさせなく、それらの部分がチャンネルオフセットを確定するときに直接言及する必要としない。レシーバはそれらが信号獲得および復調プロセスにおける仮定に使用する時間シフトしたＰＮコードに従ってチャンネルを確定できる。プレアンブル受信を保証するためのタイムオフセットおよび以前のような所望のガードバンドに使用する時間の長さに依存して、少なくとも２または３倍のチャンネルが同じ周波数空間で作ることができることが評価される。
【００６８】
しかしながら、この発明の好適実施形態はもう１つとしてスロットの各々の合計（固定）長がシステム性能に望まれるようにショートＰＮコードの期間、プラスガードバンドまたは余分時間まで減少し得ることを確認する。アクセスプローブは同じショートＰＮコードが使用されるときこの短時間を除いて衝突しないので、より長いタイムスロットがアクセス信号を区別し、獲得し、変調するために必要としない。これは（いくつかのシステムのチャンネルとしても呼ばれる）チャンネル当たり多くのアクセススロットをアクセスチャンネルまたは周波数に効果的に生成させる。この技術はアクセスチャンネルを生成しモニタするために使用されるハードウエアまたはコントロールシステムの複雑さを増すことなく増加したアクセスチャンネルキャパシティおよびアクセスの容易さを提供する。
【００６９】
ＶＩＩ．アクセスチャンネルトランスミッタ
図７は図６のプロトコルまたは信号構造に従ったアクセスプローブ５０２を送信する模範的なアクセスチャンネルトランスミッタ３１０の回路ブロック図である。アクセスチャンネルトランスミッタ３１０はデータ変調器７０２、ＰＮコード変調器７０４、トランスミッタ７０６およびアンテナ７０８を含む。
【００７０】
図８は図７の回路の動作を示すフローチャートである。ステップ８０２において、データ変調器７０２がアクセスプローブ５０２の第２部分５０６のメッセージステージ５１２を生成するためアクセスメッセージで（図示しない）通常設計の搬送波信号（ベースバンド）を変調する。ステップ８０４では、ＰＮコード変調器７０４Ａがアクセスプローブ５０２の第２部分５０４を生成するためロングＰＮコード６２２を用いてデータ変調器７０２によって生成される信号の一部を変調する。ステップ８０６では、ＰＮコード変調器７０４ＢがショートＰＮコード６０２を用いてＰＮコード変調器７０４Ａによって生成される信号の第１部分５０４および第２部分５０６を変調する。ステップ８０８では、アクセスプローブ５０２の第１部分５０４が１つのアクセススロット４０２内に完全に入るようにアンテナ７０８を介してアクセスプローブ５０２を送信する。
【００７１】
ＶＩＩＩ．アクセスチャンネルレシーバ
図９は図６のプロトコルに従ってアクセスプローブ５０２を受信するための模範的なアクセスチャンネルレシーバ３２０の回路ブロック図である。アクセスチャンネルレシーバ３２０は探索器９０２、変調器９０４Ａ−９０４Ｎおよびアンテナ９０８を含む。アクセスチャンネルレシーバ３２０の２ステージアーチテクチャは以下に記述するようにパイプライン方法で本発明の多元部分アックセスプローブを処理するための概念である。
【００７２】
動作では、探索器９０２はアンテナ９０８を用いてアクセスプローブ５０２を受信し、プレアンブル６０４を獲得する。プレアンブル６０４は上述したようにショートＰＮコード６２０およびロングＰＮコードを得ることそしてアクセスプローブ５０２を集成することによって獲得される。探索器９０２がプレアンブル６０４を獲得したとき、探索器９０２は集成アクセスプローブを復調器９０４の１つに伝送する。復調器９０４はアクセスメッセージ６０６を得るため集成アクセスプローブを復調する。プレアンブル６０４およびアクセスメッセージ６０６は分離機能ユニットによって得られるので、それらは異なるアクセスプローブに対して同時に生じる。即ち、特に、復調器９０２は１つのアクセスプローブのアクセスメッセージを変調でき、そして探索器９０２は他のアクセスプローブのプレアンブルを獲得する。この構成は本発明に従った多元部分アクセスプローブの重畳の最も効率的な使用に理想的に適している。上述したように、首尾良く受信されないアクセス信号は全通常アクセス期間が経過する前に再び送れるので、獲得されないまたは失敗したアクセス信号でも通信システムへのアクセスをより効率的に得ることができる。更に、与えられた付加的なオフセットアクセスチャンネルまたは使用されるより短いタイムスロットがあるとき、非獲得の見込みはアクセス信号を送り獲得する時間と共に減少する。
【００７３】
ＩＸ．結論
好適実施形態の上記説明は当業者が本発明を製造しまたは使用できるように提供されている。この発明は特に好適実施形態を参照して示され、説明されているが、形態および詳細において種々の変更がこの発明の精神および範囲を逸脱することなくなすことができることは当業者に理解される。例えば、この発明は同時に複数のコードシーケンスでスプレッドされるアクセスチャンネル送信以外の送信に適している。
【図面の簡単な説明】
本発明は、同じ参照番号が同一または機能的に同様な素子を示し、参照番号の左端数字がサイン相伴号が最初に現れる図面を示している同封図を参照して説明される。
【図１】
本発明の一実施形態に従って構成され、動作する模範的な無線通信システムを示す。
【図２】
図１の通信システムにおいてゲートウエイとユーザ端末との間で使用される通信リンクの模範的装備を示す。
【図３】
アクセスチャンネルを詳細に示す。
【図４】
一般のスロット化ランダムアクセスチャンネルでのアクセスプローブの一般のタイミング構成を示すタイミング図である。
【図５】
本発明の好適実施形態に従ったスロット化ランダムアクセスチャンネルのアクセスプローブのタイミング図である。
【図６】
本発明の一実施形態に従ったアクセスプローブを発生するプロトコルを示す。
【図７】
本発明の一実施形態に従ったアクセスプローブを送信するために使用される模範的なアクセスチャンネルトランスミッタのブロック図である。
【図８】
本発明の一実施形態に従ったアクセスチャンネルの動作のフローチャートである。
【図９】
本発明の一実施形態に従ったアクセスプローブを受信する模範的なアクセスチャンネルレシーバのブロック図である。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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