(57)【要約】第1および第２ユーザ・グループが、ワイヤレス無線チャネルのような通信チャネルへのアクセスを共有できる技術を開示する。第１ユーザ・グループ（１１０）は、ＩＳ−９５標準に基づくディジタルＣＤＭＡセルラ電話装置を使用するユーザのような元来のユーザのグループである。第２ユーザ・グループ（２１０）は、複数フォーマットの１つを用いて伝送をコード化するｗｅｂサーファのグループである。第１ユーザ・グループ（１１０）は、逆方向リンク上で、共通の疑似ランダム雑音（ＰＮ）コードの固有位相オフセットを使用するような一変調体系を共有する。第２ユーザ・グループ（２１０）は別の変調体系を共有するが、第１ユーザ・グループと整合性があるかまたは互換性のある方法による。特に、第２ユーザ・グループ（２１０）の全てのユーザは同一のＰＮコードおよびコード位相オフセットを使用する。第２ユーザ・グループ（２１０）の使用する各チャネルは、対応する固有の直交コードによって一義的に識別できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１端末グループのメンバ間、および第２端末グループ間の符号分割多重アクセス通信をサポートするシステムにおける、符号分割多重アクセス通信サポート方法であって、
前記第１端末グループに第１コードを割り当てる工程であって、この第１グループの各ユーザが固有のコード位相オフセットにより一義的に識別可能である工程と、
前記第２端末グループにコードを割り当てる工程であって、このコードが前記第１グループに使用されるコードと同一コードであるが、この第２グループの各ユーザは前記コードの共通の位相オフセットを使用する工程と、
前記第２グループの各ユーザに追加コードを割り当てる工程であって、この追加コードが前記第２端末グループの各端末に固有である工程とを備えた、符号分割多重アクセス通信サポート方法。
【請求項２】
請求項１において、前記第１端末グループに割り当てられる前記コードが、共通チップ・レート・コードである、符号分割多重アクセス通信サポート方法。
【請求項３】
請求項１において、前記第２端末グループに割り当てられる前記追加コードが、固有の直交コードのセットである、符号分割多重アクセス通信サポート方法。
【請求項４】
請求項１において、前記第１端末グループに割り当てられる前記コードが、固有の非直交スクランブル系列である、符号分割多重アクセス通信サポート方法。
【請求項５】
請求項１において、前記第１端末グループが、長い疑似ランダム・ノイズ系列の固有の位相オフセットであるスクランブル・コードを使用する、符号分割多重アクセス通信サポート方法。
【請求項６】
請求項１において、前記第２端末グループが、固有の直交コードのセットである追加コードを使用する、符号分割多重アクセス通信サポート方法。
【請求項７】
請求項６において、前記固有の直交コードを使用して、前記第２端末グループの送信を指定されたチップ・レートでスクランブルする、符号分割多重アクセス通信サポート方法。
【請求項８】
請求項７において、前記第２端末グループの送信タイミングを同期化することにより、第２端末グループからの送信を相互に直交にする、符号分割多重アクセス通信サポート方法。
【請求項９】
請求項１において、前記第１および第２端末グループが、相互に異なる無線周波数変調を使用する、符号分割多重アクセス通信サポート方法。
【請求項１０】
請求項１において、前記第１および第２端末グループが、異なる拡散方式で前記コードを使用する、符号分割多重アクセス通信サポート方法。
【請求項１１】
請求項１０において、前記第１端末グループが、同相変調器および直交変調器へのそれぞれの入力として、一対のコードを使用する、符号分割多重アクセス通信サポート方法。
【請求項１２】
請求項１０において、前記第２端末グループが、ショート・スクランブル・コードとして前記割り当てられた追加コードを使用する、符号分割多重アクセス通信サポート方法。
【請求項１３】
請求項１において、前記第１端末グループが、第１リンク方向を介して定期的なタイミング調整情報を受信して、第２リンク方向のタイミング調整を実行する、符号分割多重アクセス通信サポート方法。
【請求項１４】
請求項１３において、前記第２端末グループが、前記定期的タイミング調整情報を受信しない、符号分割多重アクセス通信サポート方法。
【請求項１５】
請求項１において、前記第２端末グループが、短い直交コードである追加コードを使用する、符号分割多重アクセス通信サポート方法。
【請求項１６】
請求項１において、前記第２端末グループが、短いビット拡張疑似ランダム・ノイズ系列である追加コードを使用する、符号分割多重アクセス通信サポート方法。
【請求項１７】
請求項１において、前記第１端末グループに割り当てられる前記コードと前記第２端末グループに割り当てられる前記追加コードとを使用して、遠隔に位置するワイヤレス端末装置と中央のワイヤレス基地局との間の逆方向通信リンク上の送信をコード化する、符号分割多重アクセス通信サポート方法。
【請求項１８】
請求項１において、前記第１端末グループが、元来のセルラ電話端末である、符号分割多重アクセス通信サポート方法。
【請求項１９】
請求項１８において、前記第１端末グループに、ＣＤＭＡセルラ電話標準仕様に準拠するコードが割り当てられる、符号分割多重アクセス通信サポート方法。
【請求項２０】
請求項１９において、前記ＣＤＭＡ携帯電話標準仕様が、ＩＳ−９５およびＣＤＭＡ−２０００から成るグループから選択されている、符号分割多重アクセス通信サポート方法。
【請求項２１】
請求項１８において、前記第２端末グループが、ワイヤレス・データ通信システムにおいて使用される、符号分割多重アクセス通信サポート方法。
【請求項２２】
請求項２１において、前記第２端末グループに割り当てられる前記追加コードが、共通チップ・レートのスクランブル・コードのセットである、符号分割多重アクセス通信サポート方法。
【請求項２３】
請求項２２において、前記追加コードが、Ｎチップごとに繰り返すスクランブル・コードであり、このＮが１２８〜３２７６８チップの範囲の偶数である、符号分割多重アクセス通信サポート方法。
【請求項２４】
第１アクセス・ユニット・セットおよび第２アクセス・ユニット・セットを備えたワイヤレス通信システムであって、
前記第１アクセス・ユニット・セットおよび前記第２アクセス・ユニット・セットが中央基地局と通信可能であり、
前記第１アクセス・ユニット・セットがチップ・レート・スクランブル・コードを用いて、これらユニットのユーザ・チャネルを分離し、前記第１アクセス・ユニット・セットの個別ユニットのそれぞれが、ロング疑似ランダム・ノイズ系列の固有位相シフトから選択される、少なくとも１つの固有の非直交スクランブル系列を有し、
前記第２アクセス・ユニット・セットが、前記第１アクセス・ユニット・グループで使用されない共通チップ・レート・スクランブル・コードを共有する、ワイヤレス通信システム。
【請求項２５】
請求項２４において、前記第２セットの各ユニットに少なくとも１つの固有の直交コードが割り当てられる、ワイヤレス通信システム。
【請求項２６】
請求項２４において、前記第２アクセス・ユニット・セットの前記チップ・レート送信が、一定のチップ・レートで直交コードのビットによりスクランブルされる、ワイヤレス通信システム。
【請求項２７】
請求項２４において、前記第２アクセス・ユニット・セットの送信タイミングが、これら送信が相互に直交するように制御される、ワイヤレス通信システム。
【請求項２８】
請求項２４において、前記スクランブル・コードの長さが、２４２チップである、ワイヤレス通信システム。
【請求項２９】
請求項２４において、前記第１アクセス・ユニット・セットおよび前記第２アクセス・ユニット・セットが、異なる変調方式を利用する、ワイヤレス通信システム。
【請求項３０】
請求項２４において、前記第１アクセス・ユニット・セットおよび前記第２アクセス・ユニット・セットが、異なる拡散方式を利用する、ワイヤレス通信システム。
【請求項３１】
請求項３０において、前記第１アクセス・ユニット・セットが、複合した同相および直交拡散を利用する、ワイヤレス通信システム。
【請求項３２】
請求項３１において、前記複合した同相および直交拡散が、２つの異なるスクランブル・コードを使用する、ワイヤレス通信システム。
【請求項３３】
請求項３２において、前記２つの異なるスクランブル・コードの長さが２１５である、ワイヤレス通信システム。
【請求項３４】
請求項３２において、前記２つの異なるスクランブル・コードが、同相（Ｉ）および直交（Ｑ）コードを備えた、ワイヤレス通信システム。
【請求項３５】
請求項３１において、前記第２アクセス・ユニット・セットが、長さ２１５のスクランブル・コードを使用する、ワイヤレス通信システム。
【請求項３６】
請求項２４において、前記第１および第２アクセス・ユニットが、前記割り当てられたコードを使用して、各信号を逆方向リンク通信信号にフォーマットする、ワイヤレス通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の２０年間はワイヤレス通信サービスの種類および需要の両方において、前例のない発展を見ている。セルラ電話、パーソナル通信サービス（ＰＣＳ）、および類似システムを含むワイヤレス音声通信サービスは、今日ではほぼすべての範囲の受信可能領域を実現している。このようなネットワークのインフラは、米国、ヨーロッパ、および世界の他の工業化地域の大部分の居住者が、唯一でなく、選択できる複数のサービス・プロバイダを持つ地域に構築されてきている。
【０００３】
電子技術およびコンピュータ産業の継続的成長が、インターネットならびにインターネットが提供する無数のサービスおよび機能へのアクセスの需要をますます増加させている。コンピュータ装置、特に、ラップトップ・コンピュータ、手持ちサイズの個人用携帯情報端末（ＰＤＡ）、インターネットを利用できるセルラ電話などの携帯型装置の利用におけるこのような急増によって、それに対応するワイヤレス・データ・アクセスの必要性が増加してきた。
【０００４】
セルラ電話およびＰＣネットワークは広く利用されているが、これらシステムは元来データ・トラフィックの伝送を意図したものではない。代わりに、インターネット通信に必要なバースト方式ディジタル通信プロトコルよりも、連続アナログ信号を効率的にサポートするように設計されていた。また、音声通信は約3kHzの通信チャネル帯域幅で十分と考えられるが、Ｗｅｂブラウジングのような実際のインターネット通信では、最低限56kbit／秒（kbps）またはこれ以上のデータ・レートが必要であると、一般に認められている。
【０００５】
さらに、データ・トラフィックの特質そのものが音声通信の特質と異なる。音声は連続的な全二重コネクションを要件とする。すなわち、コネクションの一端のユーザはコネクションの他端のユーザに連続的に送受信できることを期待し、一方で他端のユーザも同時に送受信できることを期待する。しかし、インターネット上のＷｅｂページへのアクセスはまさしくバースト方式である。典型的な例として、遠隔クライアント・コンピュータのユーザは、例えばＷｅｂサーバ上に存在するコンピュータ・ファイルのアドレスを指定する。次にこの要求は、通常1000バイト未満の比較的短いデータ・メッセージにフォーマットされる。次に、ネットワークのＷｅｂサーバのようなコネクションの他端は、10キロバイト〜数メガバイトのテキスト、画像、オーディオまたはビデオ・データである要求されたデータ・ファイルを返信する。インターネット自体に固有の遅延が存在する理由から、ユーザは、要求したコンテンツがユーザに配信され始めるまでに少なくとも数秒またはそれ以上の遅延があると予測することが多い。次に、このコンテンツが一度配信されると、ユーザは数秒間または数分間さえもこのページのコンテンツを見て、これを読み、その後にダウンロードする次のページを指定する。
【０００６】
さらに、音声ネットワークは高度の移動性用途、つまり大きく移動して用いられる場合をサポートするように構築されていた。すなわち、音声ベースのセルラおよびＰＣＳネットワークのユーザがハイウェイを高速で移動するので、コネクションを維持するために、極めて長い距離にわたりハイウェイ速度級の移動をサポートしていた。しかしラップトップ・コンピュータの一般的ユーザは、例えばデスクに座っているように比較的静止している。したがって、ワイヤレス音声ネットワークに重要と考えられるセルからセルへの高速移動は、データ・アクセスをサポートするのに一般に必要とされない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＣＤＭＡ（符号分割多重アクセス）通信システムの順方向リンクは一般に、直交コードを取り入れて、単一の発信源から複数の受信機に情報を送信するチャネルを定義する。例えば、基地局は直交コードによって定義された複数の順方向チャネル上を同時に送信できる。なぜなら、複数チャネル上のこのような送信を正確に制御することにより、送信される信号が相互に直交するようにできるからである。一般に、順方向リンク上の同期は、単一の発信源が複数のユーザに複数信号を送信するため、問題にはならない。
【０００８】
しかし、逆方向リンクでは、基地局に戻す送信には各遠隔装置に付随する固有の遅延特性が存在するため、遠隔装置から基地局に送信するのに直交コードを使用しない。詳細には、離れた別の遠隔装置により送信される信号は、基地局に近い遠隔装置からの送信に比べて基地局に到達するのに時間を要する。したがって、これら信号が基地局において相互に同期性を維持するように受信されないとき、チャネルの直交性は失われる。
【０００９】
ＩＳ−２０００およびＩＳ−９５のような現在のＣＤＭＡ標準は、個々の遠隔の送信装置間の直交性を得ることを意図していない。代わりに、これら標準では、ロング・コードの固有シフトを取り入れたチップ・レベルのスクランブル・コードを用いて、複数の逆方向リンクのアクセス端末のいずれが基地局に送信しているかを識別する。この方式によれば、チャネルが相互に直交するように、これらチャネルを定義することができない。
【００１０】
逆方向リンク・チャネルを同期化する１つの方法は、前述の関連アプリケーションに述べられている。このような方法に基づき、複数の個別の遠隔装置からの逆方向リンク・チャネルを直交コードによって定義して、逆方向リンクの高速データ・レートをサポートできる。これは、フィードバック・メッセージの結果として、フィールド・ユニットと対応する基地局との間の妥当な精度のタイミング調整により可能になる。したがって、遠隔装置からの送信を調整して、送信の遅延特性および対応するマルチパスひずみ特性を抑制すると、直交コードによって定義された複数チャネルは基地局において相互に直交に現れる。したがって逆方向チャネルは、各送信されたシンボルを直交系列すなわちウォルシュ・コードのようなコードでスクランブルすることによって、定義できる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一構成は、既存のワイヤレス・インフラの特定の構成要素を改装して、効率的にワイヤレス・データに適合させることを含む。高速データ・レートではあるが、あまり移動しない新しいタイプのユーザに対して実現される追加機能は、低速データ・レートの大きく移動するユーザに対する既存の機能に上位互換性を持つことができる。これにより、同一周波数割当て方式、基地局アンテナ、構築サイト、および既存の音声ネットワーク・インフラの他の設備を利用して、新しい高速データ・レート・サービスを提供できる。
【００１２】
例えば遠隔ユニットから基地局に、逆方向リンク上でデータを伝送するようなネットワークの逆方向リンク上での可能な限りの高速データ・レートをサポートすることは、特に有益である。ＩＳ−９５符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）のような既存のディジタル・セルラ標準は、チャネル間の干渉を最少に維持するために、順方向リンク方向に異なるコード系列を用いることを規定している点を考慮する必要がある。詳細には、このようなシステムは、順方向リンクに直交コードを使用し、これにより個々の論理チャネルを定義している。しかし、このようなシステムを最適動作させるには、受信機における直交を維持するために、このようなコードすべてを特定範囲に対して時間調整する必要がある。
【００１３】
これは、順方向リンクの方向の場合、全ての送信が同一場所から、すなわち１つの基地局の場所から発信されるため、特に問題ではない。しかし、現在のディジタル・セルラＣＤＭＡ標準では、逆方向リンク方向のチャネル間に直交性を利用またはこれを要求することを意図していない。異なる場所にあり、場合によっては基地局から全く異なる距離に配置された遠隔ユニットから発信された送信を同期させることは極めて難しいのは当然である。代わりに、これらシステムは一般に、疑似ランダム・ロング・コードの固有シフトを伴うチップ・レベルのスクランブル・コードを用いて、個々の逆方向リンク・チャネルを識別する。しかし、このスクランブル・コードの利用は、相互に直交する別々のユーザの送信を妨げる。
【００１４】
本発明の別の構成は、第１ユーザ・グループと第２ユーザ・グループのメンバ間の通信をサポートするシステムである。第１ユーザ・グループは、ディジタル方式符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）セルラ電話システムのユーザ、つまり以前から利用している元来のユーザ（legacy user）（以下、「元来のユーザ」と称する）であり、共通第１コードを用いて送信をコード化する。このような第１ユーザ・グループは、各ユーザに対して固有のコード位相オフセットを与えることにより、一義的に識別できる。第２ユーザ・グループは、高速データ・サービスのユーザであり、同一コードおよびそのコードのコード位相オフセットの１つを用いて送信をコード化する。すなわち、固有の位相シフトされたロング・コードを使用して拡散する。第２ユーザ・グループの各ユーザはさらに、追加コードを用いて送信をコード化する。この追加コードは第２ユーザ・グループの各ユーザに固有である。これにより、第２ユーザ・グループの送信を相互に直交にすると同時に、集合的に第１グループの単一ユーザとして現れるように維持する。
【００１５】
チャネルを定義するために直交コードを適用するチップ・レートは、固有の位相シフト・ロング・コードを適用するチップ・レートと同一にできる。
【００１６】
しかし、別の用途では、固有の位相シフト・ロング・コードに比べて低いチップ・レートで直交コードを適用することが有利なこともある。ビット・レートを上げるには、多値変調方式を利用できる。例えば、ＱＰＳＫ、８−ｐｓｋ、１６−ｐｓｋおよびさらに多値の変調を利用して、データ情報を伝送できる。
【００１７】
特定用途では、適応変調方式を利用して、データ情報を伝送できる。例えば、システムのデータ処理能力を最適化するように、変調レートを選択できる。
【００１８】
第１ユーザ・グループに割り当てられるコードは、共通のチップ・レートの疑似ランダム・コードであってもよい。第２端末グループに割り当てられるコードは、ウォルシュ・コードのような固有の直交コード・セットであってもよい。第１端末グループの個々のメンバは、選択された、より長い疑似ランダム・ノイズ系列の固有の位相オフセットを有するスクランブル・コードにより識別できる。
【００１９】
第２ユーザ・グループ間の信号伝送、すなわちいわゆる「ハートビート」の適正な動作を保証するために、一定のステップが行われる。詳細には、共通コード・チャネルが、同期化チャネルとしての利用に確保される。これにより、例えばコード化が逆方向リンクの方向で実施されるならば、第２グループの端末の送信の適正なタイミングを維持できる。言い換えると、フィードバック・ループを複数の遠隔装置のそれぞれに対して確立し、同時送信が基地局で同期して受信されるようにすることができる。特定のフィールド・ユニットに向けたフィードバック・チャネルのメッセージが、後続の通信のタイミングを進ませるかまたは遅らせるかを指示し、これにより、基地局が後続の通信を適切な時間に受信できるようにすることができる。
【００２０】
第２ユーザ・グループに送信用の固有のタイム・スロットを割り当てることにより、時分割多重アクセスを利用して直交性を維持きる。既に述べたように、第２ユーザ・グループは、第１ユーザ・グループの送信に対して単一のユーザとして集合的に現れることができる。
【００２１】
本発明の別の構成は、逆方向リンクのユーザ・チャネルが直交コードで定義され、かつ元来のユーザを含まないＣＤＭＡ通信システムを提供することを含む。このようなシステムでは、元来のユーザに付随する上位互換性問題に対応する必要はない。
【００２２】
本発明の前述およびその他の目的、特徴、および利点は、添付図面に示す本発明の好ましい実施形態の以下の詳細な説明で明らかになるであろう。図面では、同一参照符号は異なる図面においても同一部品を指す。図面は必ずしも縮尺通りでなく、本発明の原理を示すことに重点が置かれている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１は信号コード化方式を利用する符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）通信システム１０のブロック図である。この信号コード化方式では、第１クラスの論理チャネルに、別々のコード位相オフセットを持つ固有のロング・コードが割り当てられている。また共通コードおよび共通コード位相オフセットを用いて第２クラスの論理チャネルが提供され、これら論理チャネルは各チャネルに対して固有の直交コードを用いる追加のコード化処理と組み合わせている。ただし、一実施形態では、通信システム１０は元来のユーザを含まない。
【００２４】
好ましい実施形態の以下の詳細な説明では、通信システム１０の記述は、共有チャネル資源がワイヤレスすなわち無線チャネルであるとしている。しかし、ここで述べる技術は、例えば、電話コネクション、コンピュータ・ネットワーク・コネクション、ケーブル・コネクション、およびデマンド駆動方式でアクセスが許可される他の物理メディアなどのようなその他のタイプのメディアへの共有アクセスを実現するためにも適用できることは理解されるべきである。
【００２５】
システム１０は、第１ユーザ・グループ１１０および第２ユーザ・グループ２１０のワイヤレス通信をサポートする。第１ユーザ・グループ１１０は一般に、ワイヤレス・ハンドセット１１３−１，１１３−２および／または自動車に装備された携帯移動電話１１３−ｈなどのセルラ電話装置の元来のユーザである。この第１ユーザ・グループ１１０は、基本的に、音声モードのネットワークを利用し、このモードでは通信が連続送信として符号化される。好ましい実施形態では、これらのユーザの送信は、順方向リンク４０無線チャネルおよび逆方向リンク５０無線チャネルを介して、加入者ユニット１１３から送出される。これらの信号は、基地局アンテナ１１８、基地局受信機（ＢＴＳ）１２０、基地局コントローラ（ＢＳＣ）１２３を有する中央位置で統御される。したがって、第１ユーザ・グループ１１０は一般に、移動加入者ユニット１１３、ＢＴＳ１２０、およびＢＳＣ１２３を利用して、公衆交換機電話網（ＰＳＴＮ）１２４を介する電話コネクションに接続することで、音声対話を行なう。
【００２６】
第１ユーザ・グループの利用する順方向リンク４０は、米国電気通信工業会（ＴＩＡ）により規定されたＩＳ−９５Ｂに定義される符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）標準のような公知のディジタル・セルラ標準に準拠してコード化される。この順方向リンク４０は少なくともページング・チャネル１４１およびトラフィック・チャネル１４２、ならびにその他の論理チャネル１４４を含む。これら順方向リンク４０の元来のチャネル（legacy channel）１４１，１４２，１４４は、直交コード化されたチャネルを使用して、システム内で定義される。これら第１ユーザ・グループ１１０はまた、逆方向リンク５０を介するユーザ送信をＩＳ−９５Ｂ標準に準拠してコード化する。したがって、第１ユーザ・グループは、逆方向リンク５０の方向に、アクセス・チャネル１５１、トラフィック・チャネル１５２、および他の論理チャネル１５４を含む複数の論理チャネルを利用する。この逆方向リンク５０では、第１ユーザ・グループ１１０は一般に、別々のコード位相オフセットを使用して、共通のロング・コードで信号をコード化する。逆方向リンク５０上の元来のユーザ１１０の信号をコード化する方法もまた、当技術分野では公知である。
【００２７】
通信システム１０はまた、第２ユーザ・グループ２１０を含む。この第２ユーザ・グループ２１０は一般に、高速ワイヤレス・データ・サービスを要求するユーザである。これらのシステム構成要素は、複数の遠隔設置されたパーソナル・コンピュータ（ＰＣ）装置２１２−１，２１２−２，…，２１２−ｈ，…，２１２−ｌと、対応する遠隔加入者アクセス・ユニット（ＳＡＵ）２１４−１，２１４−２，…，２１４−ｈ，…，２１４−ｌと、これらにそれぞれ接続されたアンテナ２１６−１，２１６−２，…，２１６−ｈ，…，２１６−ｌとを含む。中央に設置された装置は、基地局アンテナ２１８と、基地局プロセッサ（ＢＳＰ）２２０とを含む。ＢＳＰ２２０はインターネット・ゲートウェイ２２２との間のコネクションを提供し、このゲートウェイ２２２はまた、インターネット２２４のようなデータ・ネットワーク、およびネットワーク２２４に接続されたネットワーク・ファイル・サーバ２３０へのアクセスを提供する。
【００２８】
ＰＣ２１２は、元来のユーザ１１０が使用する順方向リンク４０および逆方向リンク５０上で実現される、双方向ワイヤレス・コネクションを介して、ネットワーク・サーバ２３０との間でデータを送受信する。図に示す１つのノードから多数のノード（a point to multi-point）への多重アクセス・ワイヤレス通信システム１０では、所定の基地局プロセッサ２２０が、セルラ電話通信ネットワークと同様の方法で複数の別々のアクティブ加入者アクセス・ユニット２１４との通信をサポートする。
【００２９】
本シナリオでは、第１グループ１１０による利用に対して割り当てられた無線周波数は、第２グループ２１０による利用に対して割り当てられた無線周波数と同一である。詳細には、本発明は、第１グループ１１０への干渉を最少にすると同時に、異なるコード化体系を第２ユーザ・グループ２１０で利用可能にする方法に関するものである。
【００３０】
ＰＣ２１２は一般に、ラップトップ・コンピュータ２１２−ｌ、ハンドヘルド・ユニット２１２−ｈ、インターネットを利用できるセルラ電話または個人用携帯情報端末（ＰＤＡ）タイプのコンピュータ装置である。各ＰＣ２１２はそれぞれ、Ethernet方式コネクションのような適正な有線コネクションを介して各ＳＡＵ２１４に接続される。
【００３１】
ＳＡＵ２１４は、接続されているＰＣ２１２を、ＢＳＰ２２０、ゲートウェイ２２２およびネットワーク２２４を介してネットワーク・ファイル・サーバ２３０に接続可能にする。逆方向リンクの方向、すなわち、ＰＣ２１２からサーバ２３０の方向に伝送されるデータ・トラフィックに対しては、ＰＣ２１２はインターネット・プロトコル（ＩＰ）レベルのパケットをＳＡＵ２１４に提供する。次に、ＳＡＵ２１４は、適切なワイヤレス・コネクション・フレーム化およびコード化を用いて有線フレーム構成（すなわち、Ethernetフレーム構成）をカプセル化する。次に、適正にフォーマットされたワイヤレス・データ・パケットが、アンテナ２１６および２１８を介して逆方向リンク５０を構成する無線チャネルの１つを介して伝送される。中央の基地局位置では、次に、ＢＰＳ２２０が無線リンク・フレーム構成を抽出して、パケットをＩＰ形式にフォーマットし直し、このパケットを、インターネット・ゲートウェイ２２２を介して送出する。次に、このパケットは任意の数および／または任意のタイプのＴＣＰ／ＩＰネットワーク（例えば、インターネット２２４）を介して、このパケットの最終宛先（例えば、ネットワーク・ファイル・サーバ２３０）にルーティングされる。
【００３２】
データはまた、ネットワーク・ファイル・サーバ２３０からＰＣ２１２に、順方向リンク４０の方向に伝送される。この場合、ファイル・サーバ２３０で発生するインターネット・プロトコル（ＩＰ）パケットは、インターネット２２４、インターネット・ゲートウェイ２２２を介して伝送され、ＢＰＳ２２０に到達する。次に、ＩＰパケットに、適正なワイヤレス・プロトコル・フレーム化およびコード化を加える。その後、パケットは、アンテナ２１８および２１６を介して、目的の受信機ＳＡＵ２１４に伝送される。受信ＳＡＵ２１４は、ワイヤレス・パケット・フォーマットをデコードして、このパケットを目的のＰＣ２１２に送出し、このＰＣ２１２がＩＰ層処理を実行する。
【００３３】
したがって、所定のＰＣ２１２およびファイル・サーバ２３０は、ＩＰレベルにおける全二重コネクションの終端点とみなされる。一旦コネクションが確立されると、ＰＣ２１２のユーザはファイル・サーバ２３０との間で、データを送受信できる。
【００３４】
第２ユーザ・グループ２１０の側から見ると、逆方向リンク５０は実際には、アクセス・チャネル２５１、複数のトラフィック・チャネル２５２−１，…，２５２−ｔ、およびメンテナンス・チャネル２５３を含む複数の異なるタイプの論理および／または物理的無線チャネルから構成される。ＳＡＵ２１４は逆方向リンク・アクセス・チャネル２５１を利用してメッセージをＢＳＰ２２０に送り、トラフィック・チャネルを割り当てるように要求する。次に、割り当てられたトラフィック・チャネル２５２が、ＳＡＵ２１４からＢＳＰ２２０にペイロード・データを伝送する。実際には、所定のＩＰ層コネクションは、２つ以上のトラフィック・チャネル２５２を有すことができる。さらに、メンテナンス・チャネル２５３は、同期化および電力制御メッセージなどの情報を伝送して、さらに逆方向リンク５０上の情報の送信をサポートしてもよい。
【００３５】
同様に、第２ユーザ・グループは、ページング・チャネル２４１、複数のトラフィック・チャネル２４２−１，…，２４２−ｎ、およびメンテナンス・チャネル２４３を含む順方向リンク４０を有する。ＢＳＰ２２０が利用するページング・チャネル２４１は、順方向リンクのトラフィック・チャネル２４２がＳＡＵ２１４に割り当てられたことをＳＡＵ２１４に通知するだけでなく、逆方向リンクの方向に割り当てられたトラフィック・チャネル２５２をもＳＡＵ２１４に通知する。次に、順方向リンク４０上のトラフィック・チャネル２４２−１，…，２４２−ｎを利用して、ＢＳＰ２２０からＳＡＵ２１４にペイロード・データ情報を伝送する。さらに、メンテナンス・チャネル２４３が、基地局プロセッサ２２０からＳＡＵ２１４に、順方向リンク４０上で同期化および電力制御情報を伝送する。一般に、ページング・チャネル２４１またはメンテナンス・チャネル２４３に比べて多数のトラフィック・チャネル２４２が存在すると理解すべきである。好ましい実施形態では、論理順方向リンク・チャネル２４１，２４２および２４３、ならびに２５１，２５２および２５３は、各チャネルに疑似ランダム・ノイズ（ＰＮ）チャネル・コードを割り当てることによって定義される。したがって、システム１０は、複数のコード化チャネルが同一無線周波数（ＲＦ）チャネルを使用できる、いわゆる符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）システムである。論理チャネルすなわちコード化チャネルはさらに、複数のアクティブＳＡＵ２１４の間で分割され、すなわちこれらの間で割り当てられる。
【００３６】
一般に信号処理動作のシーケンスを実行して、逆方向リンク５０の各論理チャネル２５１，２５２および２５３をコード化する。逆方向リンクの方向では、送信機はＳＡＵ２１４の内の１つであり、受信機は基地局プロセッサ（ＢＳＰ）２２０である。本発明の好ましい実施形態は、ＩＳ−９５Ｂ標準に準拠して作動するようなＣＤＭＡディジタル・セルラ電話システムの元来のユーザも逆方向リンク５０上に存在している環境において、実現される。ＩＳ−９５Ｂシステムでは、逆方向リンクＣＤＭＡチャネル信号の識別は、非直交疑似ランダム・ノイズ（ＰＮ）コードを割り当てることによりなされる。
【００３７】
次に、図２には、元来のユーザの第１グループ１１０に対するチャネル・コード化処理を詳細に示している。この第１ユーザ・グループは、例えば、前述のように、ＩＳ−９５Ｂ標準に準拠して信号をコード化するディジタルＣＤＭＡセルラ電話システムのユーザを含む。したがって、個々のチャネルの識別は、各チャネルに対して、疑似ランダム・ノイズ（ＰＮ）コード系列によってディジタル化された入力音声信号を変調することによりなされる。詳細には、チャネルのコード化処理は、伝送される情報を示す入力ディジタル信号３０２を取り込む。直交変調器３０４は、同相（ｉ）信号および直交（ｑ）信号パスを一対の乗算器３０６−ｉおよび３０６−ｑに供給する。ショート擬似ランダム・ノイズ（ＰＮ）コード発生器３０５が、スペクトル拡散に使用される短い（この場合、２１５−１すなわち32767ビット）長さのコードを提供する。したがって、ショート・コードは一般に、第１グループ１１０の各論理チャネルに対して同一コードである。
【００３８】
第２コード変調手順が、２つの（ｉ）および（ｑ）信号パスに追加のロングＰＮコードを乗算することにより、（ｉ）および（ｑ）信号パスに適用される。これは、ロング・コード発生器３０７と、ロング・コード乗算器３０８−ｉおよび３０８−ｑとにより達成される。ロング・コードは、逆方向リンク５０上の各ユーザを一義的に識別する役割を果たす。ロング・コードは極めて長いコード、例えば２４２−１ビットごとに繰り返すのみのコードであってもよい。ロング・コードはショート・コードのチップ・レート（chipping rate）で適用される。例えば、ショート・コード変調処理によって、ロング・コードの１ビットが各ビット出力に適用され、さらなるスペクトル拡散が発生しないようにする。
【００３９】
個々のユーザの識別は、ＰＮロング・コードの異なる位相オフセットを各ユーザに適用することによりなされる。
【００４０】
第１ユーザ・グループ１１０に、他の同期化手順を取り入れる必要がないことは理解されるべきである。詳細には、逆方向リンク５０上のこれら伝送は非同期方式で設計されており、したがって、必ずしも完全に直交である必要はない。
【００４１】
図３は、第２ユーザ・グループ２１０に対するチャネル・コード化処理を詳細に示す。この第２グループ２１０は、例えば、データ伝送に最適なフォーマットに従って信号をコード化するワイヤレス・データ・ユーザを含む。
【００４２】
個々のチャネルの識別は、第１ユーザ・グループ１１０に使用したものと同一のコード系列である、疑似ランダム・ノイズ（ＰＮ）コード系列によって入力データを変調することによりなされる。しかし、容易に理解されるように、第２グループ２１０におけるチャネルは、ウォルシュ・コードのような特定の直交コードにより一義的に識別される。詳細には、この第２ユーザ・グループ２１０に対するチャネル・コード化処理は、入力ディジタル信号４０２を取り込み、ショート・コード発生器４０５、ウォルシュ・コード発生器４１３、およびロング・コード発生器４０７により発生される多数のコードを適用する。
【００４３】
第１ステップとして、直交変調器４０４は、同相（ｉ）および直交（ｑ）信号パスを第１の一対の乗算器４０６−ｉおよび４０６−ｑに供給する。ショート擬似ランダム・ノイズ（ＰＮ）コード発生器４０５は、スペクトル拡散に使用される短い、この場合２１５長さのコードを提供する。したがって、このショート・コードは、第１グループ１１０における各チャネルに対して使用されるＰＮショート・コードと同一である。
【００４４】
この処理における第２ステップでは、ウォルシュ・コード発生器４１３で発生するような直交コードを適用する。これは、乗算器４１２−ｉおよび４１２−ｑが同相（ｉ）および直交（ｑ）信号パスにそれぞれ直交コードを付与することにより達成される。各論理チャネルに割り当てられる直交コードは異なっており、チャネルを一義的に識別する。
【００４５】
この処理の最終ステップでは、第２疑似ランダム・ノイズ（ＰＮ）ロング・コードが（ｉ）および（ｑ）信号パスに適用される。このように、ロング・コード発生器４０７は、同相４０８−ｉおよび直交４０８−ｑ乗算器の１つにそれぞれロング・コードを送出する。このロング・コードは第２グループ２１０の各ユーザを一義的に識別しない。詳細には、このコードは、第１ユーザ・グループ１１０を一義的に識別する、第１グループで使用される全く同一のロング・コードの１つである。したがって、例えば、このコードはショート・コードのチップ・レート・コードと同一方法で適用されて、ロング・コードの１ビットが、ショート・コード変調処理により各ビット出力に適用される。この方法では、第２グループ２１０のすべてのユーザが、第１グループ１１０の単一の元来のユーザとして現れる。しかし、固有の直交ウォルシュ・コードを割り当てていることを考慮すれば、第２グループ２１０のユーザを一義的に識別できる。
【００４６】
好ましい実施形態における具体化が逆方向リンク５０に対するものであるため、第２グループ２１０のそれぞれのユーザ間で直交性を維持するには、追加情報を提供する必要がある。このことから、特に、メンテナンス・チャネル２４３が順方向リンク４０に含まれる。このメンテナンス・チャネルすなわち「ハートビート」チャネルが同期化情報および／または他のタイミング信号を提供することにより、遠隔ユニット２１４は送信を正しく同期化できる。このメンテナンス・チャネルはタイム・スロットであってもよい。
【００４７】
これらのことから、一定のインフラが第２ユーザ・グループ２１０と第１ユーザ・グループ１１０の両方で共有できることは理解されるべきである。例えば、アンテナ２１８および１１８は、図１では別個の基地局アンテナとして示されているが、実際には共有アンテナにできる。同様に、このことから、各アンテナの場所は同一でもよい。これにより第２ユーザ・グループ２１０は、既に所定の位置にあり、元来のユーザ１１０によって利用されている、装置および物理的な構築場所を共有できる。これにより、この新しいユーザ・グループ２１０に対するワイヤレス・インフラの開発がきわめて容易になり、例えば、新しい敷地および新しいアンテナ用地を別途に構築する必要がなくなる。
【００４８】
図４は、本発明の特定の原理による通信システムを示すブロック図である。前述のように、このようなシステムは元来のユーザを含んでもよく、または含まなくてもよい。概して、この原理は図３で説明したものと同様である。
【００４９】
図４に示すように、ビット情報５０２はデマルチプレクサ／変調器５８０に供給される。デマルチプレクサ／変調器５８０において、ビットは多重分離されて変調シンボルになり、ＩおよびＱ変調信号を発生する。一般に、Ｎビットは適用される変調方式の多値数に基づいてマッピングされる。例えば、以下の表はＲＦ信号上に情報を伝送するのに利用できるさまざまな変調レートを示す。
【００５０】
2004536512.tif 000003
【００５１】
拡散処理によれば、出力レート＝Ｒ／（ｌｏｇ２Ｎ）である。
【００５２】
個々のチャネルは、ショート・コードおよびロング・コードのような疑似ランダム・ノイズ（ＰＮ）コード系列によって入力データを変調することにより識別される。しかし、容易に理解されるように、チャネルはウォルシュ・コードのような特定の直交コードにより一義的に識別される。また、近直交コード、すなわちほぼ直交するコードを用いてチャネルを定義することもできる。
【００５３】
詳細には、チャネルのコード化処理には、ディジタル信号５０２を多重分離すること、および複数のコードを適用することを含む。これら複数のコードは、ショート・コード発生器５０５、ウォルシュ・コード発生器５１３、およびロング・コード発生器５０７で発生する。図４には特定の順序を示しているが、一般に、これら拡散方式は任意の順序で適用される。
【００５４】
第１ステップとして、変調器５８０は、同相（ｉ）および直交（ｑ）信号パスを第１の一対の乗算器５０６−ｉおよび５０６−ｑに供給する。ショート擬似ランダム・ノイズ（ＰＮ）コード発生器５０５が、スペクトル拡散に使用されるショート・コード、この場合２１５長さのコードを供給する。このショート・コードは、複数のチャネルのそれぞれに使用できる。
【００５５】
コード化処理の第２ステップでは、ウォルシュ・コード発生器５１３で発生するような直交コードを適用する。これは、乗算器５１２−ｉおよび５１２−ｑが同相（ｉ）および直交（ｑ）信号パスのそれぞれに直交コードを加えることにより達成される。各論理チャネルに割り当てられる直交コードは異なり、個々のチャネルを一義的に識別できる。
【００５６】
コード化処理の最終ステップでは、第２疑似ランダム・ノイズ（ＰＮ）ロング・コードを（ｉ）および（ｑ）信号パスに適用する。このように、ロング・コード発生器５０７は同相５０８−ｉおよび直交５０８−ｑ乗算器のそれぞれにロング・コードを送出する。一般に、このロング・コードは各チャネルを一義的に識別できない。
【００５７】
アプリケーションに応じて、拡散の順序は変更できる。例えば、ショートおよびロング・コードのような拡散コードは続けて適用でき、さらに任意の順序で適用できる。一般に、コード・レートは1.2288e+6チップ／秒のようなＲＦ（無線周波数）帯域幅に設定される。
【００５８】
コードのチップ・レートは変更できるが、あるアプリケーションでは、直交コードのチップ・レートはショートまたはロングＰＮ拡散コードのチップ・レートよりも低い。これにより、通信システムのタイミング調整要求条件は緩和され、直交コードによって定義されるチャネル上を送信する複数ユーザのそれぞれに関連するマルチパスひずみの影響を低減させる。言い換えると、直交チャネル・ノイズ（ＯＣＮ）の低減は、拡散コードおよび直交コードの相対的レートを相互に調整することにより可能になる。
【００５９】
一般に、直交コードのチップ・レートを低くすると、チャネルのデータ伝送レートが減少する。しかし、前述のように、多値変調を利用してデータ・レートを増加できる。前述の表を参照のこと。適応変調方式を利用して、特定のアプリケーションに対する送信を最適化できる。言い換えると、フィードバック情報が、特定のチャネル上でデータを送信するのに最適な変調レートを示す。これにより、特定のチャネル上を送信するのに、最適な変調レートを選択できる。高速スループットが必要な場合、高速変調レートを用いて高速ビット・レートを達成できる。これは特に、ユーザが高速データ・スループット性能を要求する動的環境において有効である。複数の直交チャネルのそれぞれは、異なる変調レートを用いてデータを伝送できる。
【００６０】
前述の概念は逆方向リンクにおける利用について説明しているが、この概念はＣＤＭＡ通信システムの順方向リンク・チャネルにも有効に適用できる。
【００６１】
一般に、直交コード・レートの選択は、利用する変調方式の多値数の選択とは無関係である。以下の表は相対的なコード・レートの可能な設定を示す。
【００６２】
2004536512.tif 000004
【００６３】
直交コードによって定義された１つまたは複数のチャネル上にデータを送信する端末装置は、順方向誤り訂正（ＦＥＣ）コードを利用することにより、受信機におけるデータの信頼性を保証する。前述の適応変調方式と同様に、ＦＥＣコードは特定のチャネルにおける利用に対して適合する。すなわち、ＦＥＣコード・レートまたは変調レートは、基地局のような受信機において特定のチャネルについて測定されたＣ／Ｉに基づき選択できる。変調レートを設定する方法、および複数ＦＥＣコードのいずれを使用して特定チャネル上に送信するかに関して、フィードバック・メッセージが基地局から遠隔装置に送信される。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の特定の原理による２つの異なるタイプのチャネル・コード化を使用するシステムのブロック図である。
【図２】本発明の特定の原理による第１ユーザ・クラスについてのチャネル・コード化処理の詳細図である。
【図３】本発明の特定の原理による第２ユーザ・クラスについてのチャネル・コード化処理の詳細図である。
【図４】本発明の特定の原理による、遠隔装置から基地局への伝送のチャネル拡散処理のブロック図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０  符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）通信システム
１１０  第１端末グループ
２１０  第２端末グループ
１２０  基地局
【図１】
2004536512.tif 000005
【図２】
2004536512.tif 000006
【図３】
2004536512.tif 000007
【図４】
2004536512.tif 000008
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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2004536512.tif 000034
【国際調査報告】
2004536512.tif 000035