JPH10504154A - 同期複数ポイント間ｃｄｍａ通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 複数ポイント間ＣＤＭＡ通信システムは、すべてが互いにＣＤＭＡチャネル（ＦＢ₁）および１つのフィードバックチャネル（ＦＢ₂）で相互結合される、複数のＣＤＭＡ送信局（ＴＳ₁、ＴＳ₂、ＴＳ₃）と単一のＣＤＭＡ受信局（ＲＳ）とを含む。１つのＣＤＭＡチャネルにおいて、複数のＣＤＭＡ送信局はそれぞれのＣＤＭＡ信号（図２の２１、２２、２３）を受信局に同時に送る。受信局では、基準クロック信号（ＲＣＫ）と各ＣＤＭＡ送信局からのＣＤＭＡ信号の拡がり符号との間におけるそれぞれの時間差が測定され、これら時間差はＣＤＭＡ受信局がフィードバックチャネルで各ＣＤＭＡ送信局に送るそれぞれの誤り信号（図２の２７のＥＲ₁、ＥＲ₂）に示される。各ＣＤＭＡ局はその拡がり符号が受信局に基準クロック信号と同期（図２の２４、２５、２６）して到着するようにそれを時間シフトすることによってその誤り信号に応答する。この同期は、符号の時間差が０であるときに最小の相互相関を有する符号を用いることによって、受信局における拡がり符号間の干渉を低減することを可能にし、その結果、同時に送信を行ない得る局の最大数が増大される。

Description

【発明の詳細な説明】 同期複数ポイント間ＣＤＭＡ通信システム発明の背景 この発明は、通信システムに関し、より特定的には、複数ポイント間ＣＤＭＡ 通信システムに関する。 ここで用いられるように、「複数ポイント間」という語は、さまざまなポイン トに位置付けられるいくつかの送信局が別のポイントに位置付けられる単一の受 信局にデータを送る通信システムを指す。このようなシステムを動作させる１つ の方法では、各送信局に、そのデータを、振幅変調、周波数変調、または位相変 調された信号として、各局に対し周波数が異なるそれ自身のワイヤレスチャネル で送らせる。しかしながら、通信システムにおける送信局の総数が大きいと、こ れに対応して多数の別個の周波数帯域が必要とされる。 代替的に、複数ポイント間通信システムの各送信局はそのデータを別個のケー ブルで送り得る。しかしながら、送信局が受信局から隔たって位置される場合に は、あまりに多くの接続ケーブルが必要となる。 これに比して、複数ポイント間ＣＤＭＡ通信システムでは、送信局のすべてが それらのデータを単一のワイヤレスチャネルまたは単一のケーブルで送る。「Ｃ ＤＭＡ」という語はここでは「符号分割多元接続」を意味する。ＣＤＭＡシステ ムでは、各送信局は、それが送るデータを、その 局に独自であるそれぞれの拡がり符号によって変調する。全局からのこの変調さ れたデータは、単一のワイヤレスチャネル／ケーブル上において１つの周波数帯 域で受信局へ送られ、この送信ではＣＤＭＡ信号はすべて加算される。次いで、 受信局において、任意の１つの特定の送信局からのデータが、その１つの特定の 送信局が用いたのと同じ拡がり符号で複合ＣＤＭＡ信号を乗算することによって 回復される。 １つの先行技術のＣＤＭＡ通信システムは、ラッシュフォース（Rushforth） らによる「単一チャネルで同時に送信される多重ビットシーケンスをデコードす るための方法および装置（Method And Apparatus For Decoding Multiple Bit S equences That Are Transmitted Simultaneously In A Single Channel）」と題 される米国特許第４，９０８，８３６号に記載される。さらに、別のＣＤＭＡ通 信システムが、ショート（Short）らによる「加算される非同期ビットシーケン スのためのデコーダ（Decoder For Added Asynchronus Bit Sequences）」と題 される米国特許第５，０３１，１７３号に記載される。これら特許の両方はこの 発明の譲受人に譲渡される。 上に挙げたような先行技術のＣＤＭＡ通信システムでは、通信局がそれらのＣ ＤＭＡ信号で送る拡がり符号は互いに非同期に生ずる。この結果、これらの符号 は、送信局の数が増えるにつれ、増大した量だけ互いに干渉し合う。この ことは、したがって、許容可能な誤り率で受信局にデータを同時に送り得る送信 局の最大数を制限する。 したがって、この発明の主要な目的は、拡がり符号間の干渉が低減され、より 多くの数の送信局が同時にデータを送り得る、改良された複数ポイント間ＣＤＭ Ａ通信システムを提供することである。発明の簡単な概要 この発明に従うと、複数ポイント間ＣＤＭＡ通信システムは、１つのＣＤＭＡ チャネルと１つのフィードバックチャネルとですべてが互いに相互結合される、 複数のＣＤＭＡ送信局と単一のＣＤＭＡ受信局とを含む。 各ＣＤＭＡ送信局に含まれるのは、その局のデータをそれぞれの拡がり符号で 変調してＣＤＭＡ信号を生成する変調器である。すべての送信局からのそれらの ＣＤＭＡ信号は、それらをＣＤＭＡ受信局へ運ぶ１つのＣＤＭＡチャネル上で加 算される。ＣＤＭＡ受信局に含まれるのは、基準クロック信号と受信される複合 ＣＤＭＡ信号のそれぞれの拡がり符号との間のそれぞれの時間差を測定する誤り 検出回路である。さらに、ＣＤＭＡ受信局は、測定された時間差を示すそれぞれ の誤り信号をフィードバックチャネルでＣＤＭＡ送信局の各々に送り出す誤り送 出回路を含む。 ＣＤＭＡ送信局の各々はフィードバックチャネル上のそれぞれの誤り信号を受 信する誤り受信機回路を含み、さらにそれは、それがＣＤＭＡチャネルに送るＣ ＤＭＡ信号の拡がり符号が基準クロック信号と同期して受信局に到着するように そのＣＤＭＡ信号を時間シフトすることによって受信誤り信号に応答する誤り訂 正回路を含む。 符号間の時間オフセットが０であるときに最小の相互相関を有する符号を用い ることにより、受信局におけるＣＤＭＡ信号間の干渉が低減される。この結果、 同時に送信し 得る局の数が増大される。図面の簡単な説明 この発明の種々の好ましい実施例を添付の図面に関連させてここに記載し、 図１は、この発明の好ましい一実施例として構成される複数ポイント間ＣＤＭ Ａ通信システムの概略図を示し、 図２は、図１の通信システムのさまざまなポイントで生ずる、その動作を説明 する電圧波形の組を示し、 図３は、図１のシステムの送信局の任意の１つのための１つの好ましい内部構 造の詳細な回路図であり、 図４は、図１のシステムの単一の受信局のための１つの好ましい内部構造の詳 細な回路図であり、 図５は、図１のシステムのＣＤＭＡ送信局とＣＤＭＡ受信局とがインタラクト する好ましいプロセスを構成するステップの組を記載し、 図６は、図４の受信局の受信モジュールのうちの任意の１つのための好ましい 内部構造の詳細な回路図であり、 図７は、図１のシステムが非同期システムで送信局数を増加できる度合を示す 等式の組である。詳細な説明 図１を参照して、この発明の好ましい実施例が記載される。この図１の実施例 は、単一のＣＤＭＡ受信局ＲＳと複数のＣＤＭＡ送信局ＴＳ₁，ＴＳ₂，ＴＳ₃， …等とを含む同期複数ポイント間ＣＤＭＡ通信システムである。ＣＤ ＭＡ送信局のすべてと単一のＣＤＭＡ受信局とは図示されるように単一の光ファ イバ１０によって互いに相互結合される。 動作において、ＣＤＭＡ送信局の各々は、それが送らなければならない任意の データをそれぞれの拡がり符号で変調し、それによってそれ自身のＣＤＭＡ信号 を生成する。送信局ＴＳ₁はそれのデータを符号ＰＮ₁で変調して信号ＣＤＭＡ₁ を生成し、送信局ＴＳ₂はそれのデータを符号ＰＮ₂で変調して信号ＣＤＭＡ₂を 生成する、という具合になる。これらの信号ＣＤＭＡ₁，ＣＤＭＡ₂等は光ファイ バ１０で同時に送られ、そこでそれらは加算されて複合信号ＣＤＭＡを形成する 。信号ＣＤＭＡ₁，ＣＤＭＡ₂等の各々は１つの同じ周波数帯域ＦＢ１を完全に占 有する。 ＣＤＭＡ受信局ＲＳ内には、基準クロック信号と複合信号ＣＤＭＡの拡がり符 号ＰＮ₁，ＰＮ₂等との間のそれぞれの時間差を検出する誤り検出回路がある。受 信局にはさらに、ＣＤＭＡ送信局ＴＳ₁，ＴＳ₂等の各々に、検出された時間差を 示すそれぞれの誤り信号ＥＲ₁，ＥＲ₂等を送る誤り送出回路がある。これら誤り 信号ＥＲ₁，ＥＲ₂等は、光ファイバ１０上において、周波数帯域ＦＢ１と重なら ない周波数帯域ＦＢ２で時間多重化される。 各ＣＤＭＡ送信局ＴＳ_xは、光ファイバ１０上のそれのそれぞの誤り信号ＥＲ_x を受信し、そしてそれに応答して、送信されるＣＤＭＡ_x信号の拡がり符号ＰＮ_x が基準クロ ック信号と同期して受信局に到着するように、各ＣＤＭＡ送信局ＴＳ_xが送信す るＣＤＭＡ_x信号を時間においてシフトする。この結果、受信局ＲＳにおいて、 複合信号ＣＤＭＡの拡がり符号のすべては互いと同期する。 拡がり符号間の時間オフセットが本質的に０であるときに最小の相互相関を有 する拡がり符号を用いることにより、受信局ＲＳで受信されるＰＮ符号間の干渉 量は、符号が非同期的に受信される場合に生ずるであろう干渉に比して、実質的 に低減される。この結果、光ファイバ１０上に同時にデータを送り得る送信局の 最大数が、受信局ＲＳにおける許容不可能な誤り率を引き起こすことなく増加さ れる。 図１の通信システムにおいて生ずる上述の信号のいくつかの一例を図２に示す 。ここで、電圧波形２１、２２および２３の組は、送信局ＴＳ₁、ＴＳ₂およびＴ Ｓ₃でＣＤＭＡ_x信号内においてやがて生ずる拡がり符号ＰＮ₁、ＰＮ₂およびＰＮ₃ をそれぞれ示す。これに対して、電圧波形２４、２５および２６の別の組は、 受信局ＲＳで複合ＣＤＭＡ信号内においてやがて生ずる同じ拡がり符号ＰＮ₁、 ＰＮ₂およびＰＮ₃をそれぞれ示す。 上の電圧波形の各々において、記号Ｃ₁は拡がり符号の第１のチップの開始を 示す。さらに、それらの電圧波形において、記号Ｂ_i、Ｂ_jおよびＢ_kはデータの ｉ番目、ｊ番目およびｋ番目のビットをそれぞれ示し、これらを拡がり符号に乗 算してＣＤＭＡ信号を生成する。送られるデー タの各ビットに対し、この各ビットに乗算される対応する拡がり符号が第１のチ ップＣ₁で開始される。 波形２３を調べると、時間ｔ１即時で送信局ＴＳ₃は、その拡がり符号ＰＮ₃ の第１のチップでデータビットＢ_kを乗算することによってそのデータビットを 送り始めていることがわかる。同様に、波形２２は、時間ｔ２即時で、送信局Ｔ Ｓ₂が、その拡がり符号ＰＮ₂の第１のチップでデータビットＢ_jを乗算すること によってそのデータビットを送信し始めていることを示し、波形２１は、時間ｔ ３即時で送信局ＴＳ₁が、その拡がり符号ＰＮ₁の第１のチップでデータビットＢ_i を乗算することによってそのデータビットを送信し始めていることを示す。 これらの信号Ｃ₁ＰＮ₃Ｂ_kおよびＣ₁ＰＮ₂Ｂ_jおよびＣ₁ＰＮ₁Ｂ_iのすべては 光ファイバ１０を同時に下って受信局ＲＳに到達し、その受信局においてそれら の拡がり符号は互いと同期している。これは、電圧波形２４、２５および２６の 時間ｔ４即時において示される。この同期ゆえに、拡がり符号が受信局ＲＳにお いて互いに干渉し合う度合いが低減される。 上述の拡がり符号がどのように同期されるかを、図２において、一連の時間 インタリーブされるメッセージＭ₁、Ｍ₂等からなる電圧波形２７で示す。各メッ セージＭ_iは、アドレスＡ_iと、誤り信号ＥＲ_iと、データＤ_iとを含む。ここで、 アドレスＡ_iは送信局ＴＳ₁、ＴＳ₂、ＴＳ₃等 のうちの特定の１つを選択し、誤り信号ＥＲ_iは、アドレス指定された送信局に 、その送信されるＣＤＭＡ信号が基準クロックと同期して受信局に到着するよう 時間においてシフトされなければならない量を知らせ、データ信号Ｄ_iはＣＤＭ Ａ受信局ＲＳがアドレス指定された送信局に送らなければならない付加情報があ ればそれを与える。 図１のこの通信システムはさまざまな適用例を有する。１つのそのような適 用例は、たとえば、対話型ケーブルテレビネットワークとしてである。そこでは 、ＣＤＭＡ送信局ＴＳ₁、ＴＳ₂等の各々がそれらのＣＤＭＡ信号で送る「データ 」は、特定のテレビ番組または映画に対する「リクエスト」を含む。これらのリ クエストは光ファイバ１０を下っていきそこでそれらは単一のＣＤＭＡ受信局Ｒ Ｓによって受信され、それに応答して、受信局はリクエストされたテレビ番組ま たは映画をリクエスト者に光ファイバ１０で送り返す。これらのテレビ／映画信 号は、周波数帯域ＦＢ１およびＦＢ２のいずれとも重ならない周波数帯域ＦＢ３ で送られる。 図１の通信システムに対する別の適用例は電話ネットワークとしてである。 この適用例では、ＣＤＭＡ送信局ＴＳ₁、ＴＳ₂等の各々はダイヤルされる番号お よび音声を電気信号に変換する電話機を含み、これらの電気信号は次いで、拡が り符号により変調され光ファイバ１０に信号ＣＤＭＡ_xの１つとして送られる「 データ」となる。各ＣＤＭ Ａ_x信号は次いで光ファイバ１０を下ってＣＤＭＡ受信局に到達し、そこでそれ はデコードされて従来の電話切換センターに送られる。呼出された電話機からの 戻り音声信号は、ＣＤＭＡ受信局ＲＳからＣＤＭＡ送信局ＴＳ_xに、光ファイバ １０によって、周波数ＦＢ１およびＦＢ２とは別個の周波数帯域ＦＢ３で送られ る。 ここで、図３を参照して、図１のシステムの送信局ＴＳ_xの各々のための好 ましい内部構造を説明する。この図３の実施例は１０個の電子モジュール３０〜 ３９を含む。モジュール３０〜３９のすべては図３に示されるように互いに信号 線Ｌ１〜Ｌ１３の組で相互接続され、それらを下の表１に記載する。 図３の送信局ＴＳ_xのモジュール３０〜３９はすべて、図５に関連して簡単に 説明されるプロセスによってＣＤＭＡ信号を受信局ＲＳに送るために、互いにイ ンタラクトする。しかしながら、まず、受信局ＲＳの好ましい実施例を図４に関 連して説明する。この図４の受信局ＲＳの実施例はいくつかの電子モジュール４ １〜４７を含む。これらモジュールはすべて信号線Ｌ２０〜Ｌ２７の組によって 互いに相互接続され、それらを下の表２で説明する。 ここで図５を参照して、送信局ＴＳ₁、ＴＳ₂、ＴＳ₃等の各々のモジュール３ ０〜３９のすべてが受信局のモジュール４１〜４７のすべてとインタラクトする 好ましいプロセスを説明する。このプロセスは、図５に示されるように、Ｓ１〜 Ｓ１８と番号付けられる一連のステップからなる。 最初に、送信局ＴＳ_xのうちの任意の１つがその信号ＣＤＭＡ_xを光ファイバ １０上で送信し始める場合、その送信局は、すべての送信局に対して同じである 所定の拡がり符号ＰＮ_oを選択する。次いで、局ＴＳ_xは、その拡がり符号ＰＮ_o を用いて、各送信局に対して異なるそのアドレスＡ_xを変調する。このステップ は、図５において、ステップＳ１である。 上のステップＳ１を行なう際に、送信局ＴＳ_xの図３の実施例は以下のよう に動作する。まず、オペレータが制御パネル３９を用いて、オペレータが受信局 ＲＳに送るべきデータを有することを示す信号を線Ｌ１２で送る。これに応答し て、マイクロプロセッサは送信局ＴＳ_xのアドレスＡ_xをデータバッファ３０に送 り、さらにそれは拡がり符号ＰＮ₀をＰＮジェネレータ３１に送る。 このとき、クロックジェネレータ３７は、受信局において基準クロックＲＣ Ｋと完全に同期されない送信クロック信号ＴＣＳを生成している。これらＴＣＳ クロック信号は、データバッファ３０にあるアドレスＡ_xが拡がり符号ＰＮ₀ によって変調されて信号ＣＤＭＡ_xとして光ファイバ１０に送られるタイミング を制御する。 受信局ＲＳにおいて、現在はいずれの拡がり符号にもロックされていない各 受信モジュールは、受信される複合信号ＣＤＭＡの拡がり符号ＰＮ₀にロックし ようと試み続ける。これは図５のステップＳ２として生ずる。各受信モジュール において、受信される拡がり符号ＰＮ₀へのロック試行は、時変位相を伴う符号 ＰＮ₀を、その位相が受信ＰＮ₀符号の位相と一致するまで内部て生成することに よって達成される。 特定の受信モジュールＲＭＯＤ_yが受信された拡がり符号ＰＮ₀にロックした 後、それは図５のプロセスのステップＳ３〜Ｓ７を実行する。ステップＳ３で、 受信モジュールＲＭＯＤ_yは、受信局ＴＳ_xによってその送信信号ＣＤＭＡ_xにエ ンコードされたアドレスＡ_xを読む。次いで、ステップＳ４で、受信モジュール ＲＭＯＤ_yはアドレスＡ_xをアービタ４４に送る。アービタ４４がその同じアドレ スＡ_xを以前に他の受信モジュールのいずれからも受取っていない場合には、ア ービタは、その受信モジュールＲＭＯＤ_yに、アドレスＡ_xを有する送信局からの 受信ＰＮ₀がり符号にロックされる状態のままで残りのプロセスを進めるよう命 ずる。これは図５のステップＳ５である。 受信モジュールＲＭＯＤ_yはアービタによって先に進むよう命じられると、 次いでステップＳ６を実行し、そこで それは受信された拡がり符号ＰＮ₀とクロックジェネレータ４２からの基準クロ ックＲＣＫとの間の時間差を測定する。次いで、ステップＳ７で、受信モジュー ルＲＭＯＤ_yは測定された時間差を示す誤り信号ＥＲ_xをメッセージ送出モジュー ル４５に送り出し、さらにそれは局ＴＳ_xのアドレスＡ_xを送り出す。これに応答 して、モジュール４５は誤りＥＲ_xおよびアドレスＡ_xを、時間多重化されるメッ セージＭの１つとして、光ファイバ１０上において周波数帯域ＦＢ₂で送る。 ステップＳ７で送られるメッセージＭは次いで局ＴＳ_xに伝わり、そこでそ れは受信される。これは図５においてステップＳ８として生ずる。次いで、ステ ップＳ９で、局ＴＳ_xは受信された誤り信号ＥＲ_xを用いて、それが生成する信号 ＣＤＭＡ_xを、受信局における誤りＥＲ_xのサイズが低減されるように時間におい てシフトする。 送信局ＴＳ_xの図３の実施例では、上のステップＳ８およびＳ９はモジュー ル３４〜３７によって実行される。そこでは、モジュール３４および３５は光フ ァイバ１０から誤り情報ＥＲ_xを受取ってそれをマイクロプロセッサ３６に送る 。誤り信号ＥＲ_xが大きな時間差（たとえば３チップ以上）を示す場合には、マ イクロプロセッサ３６は、その誤りを減少させるよう線Ｌ２上の符号をチップの 整数個分だけシフトするように、線Ｌ１０で拡がり符号ジェネレータ３１に信号 送信する。 誤り信号ＥＲ_xが小さい場合には、マイクロプロセッサ３６は誤り信号ＥＲ_xを クロック制御モジュール３８に転送する。次いで、誤り信号ＥＲ_xが、信号ＣＤ ＭＡ_xが受信局にあまりに遅れて到着しつつあることを示す場合には、モジュー ル３８は送信クロックジェネレータ３７にＴＣＳクロック信号をより短い時間周 期で生成するよう命じてその誤りを減少させる。逆に、誤り信号ＥＲ_xが、信号 ＣＤＭＡ_xが受信局に余りに早く到着しつつあることを示す場合には、モジュー ル３８は送信クロックジェネレータ３７にＴＣＳクロック信号をより長い時間周 期で生成するよう命じてその誤りを減少させる。 時間シフトされたＣＤＭＡ_x信号が受信局ＲＳに到達すると、受信モジュー ルＲＭＯＤ_yは、その信号へのそのロックを、それ自身の内部の、内部で生成す る拡がり符号ＰＮ₀を時間シフトすることによって維持する。これは図５のステ ップＳ１０として生ずる。次いで、その時間シフトが完了した後、受信モジュー ルＲＭＯＤ_yは基準クロックＲＣＫと受信された信号ＣＤＭＡ_xとの間の時間差を 再測定する。これはステップＳ１１として示される。 再測定された時間誤りＥＲ_xが、依然として、０に近いある最大極限値より も大きい場合には、上述のプロセスがステップＳ７から始まって繰返される。こ れは図５のステップＳ１２で示される。このような極限値は、たとえば、チップ 時間期間の１／４以下であり得る。 逆に、再測定された時間誤りＥＲ_xが最大極限値内である場合には、受信モジ ュールＲＭＯＤ_yは、現在送信局のいずれによっても使用されていない特定の拡 がり符号ＰＮ_xを要求してそれをアービタ４４から信号線Ｌ２３で得る。次いで 、その拡がり符号ＰＮ_xは、メッセージ送出モジュール４５に、ＣＤＭＡ送信局 ＴＳ_xのアドレスＡ_xとともに送られる。これに応答して、モジュール４５は拡が り符号号ＰＮ_xを、時間多重化されるメッセージＭのデータ部Ｄ_xとして、周波数 帯域ＦＢ₂で送る。これらのすべてはステップＳ１３で生ずる。 ステップＳ１３によって送信された拡がり符号ＰＮ_xは光ファイバ１０に沿 って送信局ＴＳ_xに伝わり、そこでそれは受信される。図５において、局ＴＳ_xに よるこの符号ＰＮ_xの受信はステップＳ１４で生ずる。この後、ステップＳ１５ で、送信局ＴＳ_xのマイクロプロセッサ３６は新しい拡がり符号ＰＮ_xをメッセー ジセレクタ３５から得、さらにそれはその符号を拡がり符号ジェネレータ３１に 転送する。 これに応答して、拡がり符号ジェネレータ３１は、それが変調器３２に送る 符号信号を、符号ＰＮ₀から符号ＰＮ_xに変更する。この変更は、クロックジェネ レータ３７からのクロック信号ＴＣＳがそれらの現在の位相および周波数を維持 している間に生ずる。したがって、新しい拡がり符号ＰＮ_xは、先行する符号Ｐ Ｎ₀として、受信局ＲＳに おいて基準信号ＲＣＫに対し同じタイミング関係で生成される。これは図５にお いてステップＳ１５として生ずる。 同様に、受信局において、モジュールＲＭＯＤ_yは、今度は新しい拡がり符 号ＰＮ_xを含む信号ＣＤＭＡ_xを、基準クロックＲＣＫと同相の符号ＰＮ_xを内部 で生成することにより受信し始める。これはステップＳ１６として生ずる。この 後、受信モジュールＲＭＯＤ_yは、受信されるＰＮ_x符号と基準クロックとの間に 生じ始める時間差があればそれを測定し、そのタイミング誤りを局ＴＳ_xに誤り 信号ＥＲ_xを介して周波数帯域ＦＢ₂で送ることにより、受信される拡がり符号Ｐ Ｎ_xを基準クロックＲＣＫと同期状態に保つ。これはステップＳ１７およびＳ１ ８で生ずる。 送信局ＴＳ_xは継続して拡がり符号ＰＮ_xを用いて、その送信のすべてが完了 するまでそれが送信しなければならないデータを変調し、同様に、受信モジュー ルＲＭＯＤ_yは継続して拡がり符号ＰＮ_xを用いてそれらの送信を受信する。次い で、データのすべてが送信されると、送信局ＴＳ_xは光ファイバ１０でそれ以上 の信号は送らず、受信モジュールＲＭＯＤ_yは図５のプロセスのステップＳ２に 戻る。ステップＳ２で、モジュールＲＭＯＤ_yは、所定の拡がり符号ＰＮ₀を内部 で生成し、偶然にそれが複合ＣＤＭＡ信号のＰＮ₀符号の開始時間と一致するま でその開始時間を掃引することによって、別の１つの送信局と新しい接続をなそ うと試みる。 次に、図６を参照して、受信モジュールＲＭＯＤ_yの任意の１つのための１つ の好ましい内部構造を説明する。この図６の実施例はいくつかの回路モジュール ５０〜５９を含み、それらは図６に示されるように信号線Ｌ３０〜Ｌ４０の組に よって相互接続される。回路モジュール５０〜５９の各々を下に表３で説明する 。 図６の回路において、モジュール５０、５１、５２、５３、５４および５５は ともにループで動作する。このループ内では、ＰＮジェネレータ５０は、ジェネ レータ５０からの第１のチップＣ₁がそれ自身を線Ｌ２１上の複合ＣＤＭＡ信号 の符号ＰＮ₀の第１のチップＣ₁と整列させるまで、拡がり符号ＰＮ₀の開始時間 を掃引する。ＣＤＭＡ送信局のいくつかは、符号ＰＮ₀を同時に非同期態様で送 っていてもよいことに注目されたい。 一旦上述の整列が生ずると、ロック検出器５４はＬＯＣＫ信号を生成し、そ れは次いでマイクロプロセッサ５８によって感知される。次いで、マイクロプロ セッサ５８は線Ｌ３８上のＤＡＴＡである送信局の識別情報ＩＤ_xを読みさらに それはその識別情報を線Ｌ２３上でアービタに送る。 アービタがマイクロプロセッサ５８に先に進まぬよう命ずる場合には、マイ クロプロセッサ５８は線Ｌ３９でクロックジェネレータに信号を送って、それが 再びジェネレータ５０からのＰＮ₀符号の掃引を開始するようにさせる。そうで ない場合には、マイクロプロセッサ５８は線Ｌ３７上のタイミング誤り信号ＥＲ_x を読み、さらにそれは線Ｌ２５でその誤り信号ＥＲ_xを送信局識別情報ＩＤ_xと ともに送る。タイミング誤り信号ＥＲ_xを反復して読みそれを 送信局に送ることによって、送信局はタイミング誤りが本質的に０に低減される ようにそのＣＤＭＡ_x信号を時間シフトすることができる。 上述の誤り低減が生じた後、マイクロプロセッサ５８はそれぞれの拡がり符 号ＰＮ_xを送信局ＴＳ_xに送る。符号ＰＮ_xが送信局ＴＳ_xで受信されると、その局 は所定の制御ワードを図６の回路に送り返す。次いで、その制御ワードの後の１ ワードが送られて、送信局ＴＳ_xはそのデータをＰＮ_x符号で変調し始める。 一方、図６の回路のマイクロプロセッサ５８は、線Ｌ３８をモニタして、制 御ワードがいつワード累算器５７に到着するかを検出する。次いで、制御ワード が検出されると、マイクロプロセッサ５８はＰＮ_x符号を拡がり符号ジェネレー タ５０に送る。これに応答して、新しいワードの開始で始まって、符号ＰＮ_xは ジェネレータ５０によって復調器５１に送られる。この結果、入力Ｌ２１および Ｌ２２の両方は同時にＰＮ_x符号に切換わる。 この後、ワード累算器５７で受取られるすべての「データ」はマイクロプロ セッサ５８によって読まれ、任意の目的で線Ｌ４０に出力される。同様に、受信 局ＴＳ_xに対するすべての「データ」はマイクロプロセッサ５８によって線Ｌ４ ０で受取られ、線Ｌ２５で送られる。 次に図７を参照して、図１のシステムの送信局からの拡がり符号を同期して 受信局に到着させることによりそれら 送信局が増加される度合いについて説明する。まず図７の等式１から始めて、こ れは、拡がり符号間のいかなる干渉もなしにＣＤＭＡ信号を同時に送信し得る図 １のシステムの局数Ｎ_sは、Ｗを送信のチップレートとし、Ｒ_bをビットレートと して、Ｗ÷Ｒ_bの比に等しいことを示す。換言すれば、Ｎ_sはビットごとのチップ 数に等しい。 たとえば、チップレートＷおよびビットレートＲ_bが等式２で与えられる値 を有すると考える。この場合、等式２を等式１に置換すると、同期式図１のシス テムにおいて総数で２５６の送信局がいかなる符号間干渉もなく受信局にＣＤＭ Ａ信号を同時に送信し得ることを示す等式３が得られる。 さらに図１のシステムにおいて、送信局の数Ｎ_sは、送信される拡がり符号 間の何らかの干渉が生ずることを許される場合には、等式１の比のＷ÷Ｒ_bをさ らに超えて増大し得る。たとえば、そのような干渉は、チップレートおよびビッ トレートが等式２で与えられるとおりであり、送信局の総数が、等式３で与えら れる２５６ではなく、およそ３００まで増大される場合に生ずるであろう。拡が り符号間の干渉がどれほど生じ得るかについての極限値として、受信局での誤り 率を許容可能なレベルより下に保つために、ある最小の信号対ノイズ比が維持さ れなければならない。これと対比して、図１のシステムが、送信局のすべてがそ れらの拡がりを互いに対して非同期に生成するように修正 される場合を考える。この例では、ＣＤＭＡ信号を同時に送信し得る送信局の総 数は等式４によって与えられる。ここでは、項ＷおよびＲ_bは上に定義されると おりであり、項Ｅ_b／Ｎ_oは、ＣＤＭＡ送信が或る誤り率を超えることなく復調さ れるために必要な最小の信号対ノイズ比である。この最小の信号対ノイズ比に対 する要求が生ずるのは、拡がり符号が非同期に送られると、それらの符号が互い に干渉し合い、それによって信号にノイズを加えるからである。 等式４の項に対するいくつかの特定の値の例が等式５によって与えられる。 ここでは、最小の信号対ノイズ比は１０の値を与えられる。このような値は、従 来的な二相位相変調が各送信局において変調器によって実行される場合に、１０⁵ データビットにつき１つの誤りを超えない誤り率を達成するために必要である 。等式５の値を等式４に置換することにより等式６が生じ、これは、わずか２５ の局のみがそれらのデータを同時に送信し得ることを示す。 この発明の１つの好ましい実施例をここに詳細に記載したが、さらには、多 くの変更および修正が、この発明の本質および精神から逸脱することなく、この 実施例の詳細になされ得る。 たとえば、図１の通信システムの１つの修正物として、光ファイバ１０は、 局ＲＳ、ＴＳ₁、ＴＳ₂、ＴＳ₃等のすべてをともに相互結合する任意のタイプの ＣＤＭＡチャネルおよび任意のタイプのフィードバックチャネルと置換 えられ得る。好適には、ＣＤＭＡチャネルおよび１つのフイードバックチャネル は、単一のワイヤレス無線伝送媒体において別個の周波数帯域からなり得る。代 替的に、ＣＤＭＡチャネルおよびフィードバックチャネルは、同軸ケーブル、ま たはワイヤのねじり対からなるケーブル等の、単一の金属ワイヤケーブルにおい て別個の周波数帯域からなり得る。 ＣＤＭＡチャネルおよびフィードバックチャネルが光ファイバまたは金属ケ ーブル内に含まれる実施例では、局ＲＳ、ＴＳ₁、ＴＳ₂、ＴＳ₃等はすべて互い に対して据え置き式でなければならない。しかしながら、ＣＤＭＡチャネルおよ びフィードバックチャネルがワイヤレス無線伝送媒体において別個の周波数帯域 を含む実施例では、それらの局ＲＳ、ＴＳ１、ＴＳ２等はすべて互いに対して移 動式であり得る。 さらに、図１のシステムの別の変形例として、周波数帯域ＦＢ１、ＦＢ２お よびＦＢ３の任意の１つで送信されるデータは任意の所望のソースから生成され 得る。たとえば、データはコンピュータキーボード等の制御パネルから手動で生 成され得、またはそれはコンピュータプログラムによって自動で生成され得、ま たはそれは磁気媒体等の任意のタイプの記憶媒体から読出され得、またはそれは 電話機からのデジタル化された音声であり得、またはそれはカメラからのデジタ ル化された映像信号でもあり得る。 さらに、ＣＤＭＡ送信局のすべてに送られる必要があるデータの量が十分小さ い場合には、データは、周波数帯域ＦＢ２を占有するフィードバックチャネルに おいて、メッセージＭ１、Ｍ２等のデータ部として、完全に送られ得る。この場 合、別途の周波数帯域ＦＢ３は取除かれ得る。 さらに別の修正物では、送信局ＴＳ_xの内部構造は、周波数帯域ＦＢ２にお いて誤り信号を低減する回路が図３に示されるそれと異なるように修正されても よい。たとえば、送られるＣＤＭＡ信号を時間においてシフトするために、可変 時間遅延回路が図３の実施例の線Ｌ３においてモジュール３２と３３との間に挿 入され得る。この可変時間遅延回路は線Ｌ８上のクロック制御回路３８からの制 御信号を受け、それらの制御信号に応答して、可変時間遅延回路は、変調器３２ からのＣＤＭＡ信号がその遅延回路を通過してモジュール３３に至る時間量を増 加または減少させる。この修正物では、線Ｌ９上のデータバッファ３０およびＰ Ｎジェネレータ３１への送信クロック信号は一定の周波数で生成される。 さらに、別の変形物として、ＣＤＭＡ送信局ＴＳ₁、ＴＳ₂、ＴＳ₃等の各々 は、それらが図５のプロセスのステップＳ１およびＳ８において単一の所定の拡 がり符号ＰＮ₀を用いないようにし得、代わりに、各送信局は常にそれのデータ を、予め割当てられた、各局に対して異なるそれぞれの拡がり符号で変調する。 この例では、受信局ＲＳに おいて、受信モジュールＲＭＯＤ₁〜ＲＭＯＤ_nの各々も、送信局の１つに対する 拡がり符号と一致する、異なる拡がり符号を常に用いる。たとえば、受信モジュ ールＲＭＯＤ₁および送信局ＴＳ₁は１つの特定の拡がり符号ＰＮ_aを常に用い、 受信モジュールＲＭＯＤ₂および送信局ＴＳ₂は異なる拡がり符号ＰＮ_bを常に用 いる、という具合になる。 しかしながら、ＣＤＭＡ送信局の総数が大きい一方で、それらのうちほんの わずかの割合の局のみがＣＤＭＡ信号を同時に送信するような場合には、図５の プロセスは、上の修正を伴わないのが好ましい。この例において、図５のプロセ スが好ましいのは、それが図４の受信局ＲＳにおいてほんの少数のＣＤＭＡ受信 モジュール４３−１、４３−２等を設けることによって実行され得るからである 。たとえば、送信局の総数は２５６であるが、それらのうち平均してわずか１０ ％のみが同時に送信を行なう場合には、わずか２５〜３０のＣＤＭＡ受信モジュ ールを設けるだけでよい。 図１のシステムのさらに別の修正物として、種々の予め存在する拡がり符号 の任意の１つが用いられ得る。たとえば、用いられ得る拡がり符号の１つの特定 の組は、出版物『テレコミュニケーション・システムズ・エンジニアリング（Te lecommunication Systems Engineering ）』、リンジー（Lindsey）、サイモン（ Simon）、プレンティス・ ホール・エレクトリカル・エンジニアリング・シリーズ（Prentice Hall Electr ical Engineering Series）、エングルウッド・クリフス（Englewood Cliffs） 、Ｎ．Ｊ．、１９７３，１９０頁に記載されるウォルシューアダマール符号であ る。好ましくは、拡がり符号のすべての対は、０の時間差がそれらの間に生じた ときに所定の最小の相互相関を有する。 さらに、さらなる別の修正物として、図５のプロセスのステップＳ１２およ びＳ１３において超えてはならないタイミング誤りは、チップの時間期間の１／ ４に限定されない。この１／４チップの限界値は、復調されるデータの誤り率が 大きくなりすぎる前に、ＣＤＭＡ受信局で受取られる拡がり符号間に生じ得る干 渉量に依って、増加または減少され得る。しかしながら、好ましくは、その上限 値はチップの１／２の時間持続期間を超えない。 したがって、上の修正物に鑑み、この発明は、任意の１つの好ましい実施例 の詳細には限定されず、添付の請求項により定義されることが理解される。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９６年６月２６日 【補正内容】 ことは、したがって、許容可能な誤り率で受信局にデータを同時に送り得る送信 局の最大数を制限する。 さらに、先行技術において、国際特許出願第Ｗ０ ９２／００６３９号におい て、ＣＤＭＡ受信局がフィードバック情報を複数のＣＤＭＡ送信局に送る通信シ ステムが開示される。しかしながらこのフィードバック情報は、受信局にそれら のＣＤＭＡ信号を１／８ＰＮチップの大きさであるわずかな固定された増分だけ 進めるかまたは遅らせるよう命ずる１ビットコマンドの形式をとるにすぎない。 何千ものこれらのコマンドが、送信局からの拡がり符号が互いと同期して受信局 に到着する前に、ＣＤＭＡ受信局から各ＣＤＭＡ送信局に送られなければならな い。 さらに、先行技術において、国際特許出願第Ｗ０ ９３／２１６９８号におい て、ＣＤＭＡ受信局がフィードバック情報を複数のＣＤＭＡ送信局に送る通信シ ステムが開示される。しかしながら、このフィードバック情報は休止中の移動局 に送られるにすぎず、さらにそれは１回送られるにすぎない。このフィードバッ ク情報を送るためには、現在ＣＤＭＡチャネルを使用しているすべての活性状態 の移動局がそれらのＣＤＭＡ送信を送るのを止めなければならないアクセススロ ットを必要とする。その結果、情報が活性状態の局によってＣＤＭＡチャネルで 送られる全体容量が本質的に低減され、活性状態の局との同期が本質的に失われ る。 したがって、この発明の主要な目的は、上述の欠点が克服される、改良された 複数ポイント間ＣＤＭＡ通信システムを提供することである。 請求の範囲 １．ａ）複数のＣＤＭＡ送信局（ＴＳ₁、ＴＳ₂、ＴＳ₃）を含み、その各々は、 ＣＤＭＡチャネル上で加算されてＣＤＭＡ受信局（ＲＳ）に送られるＣＤＭＡ信 号（ＣＤＭＡ₁、ＣＤＭＡ₂、ＣＤＭＡ₃）を生成するために、データ信号をそれ ぞれの拡がり符号で変調し、ｂ）前記ＣＤＭＡ受信局（図４）は、基準信号（Ｒ ＣＫ）と前記ＣＤＭＡ受信局に受信された前記ＣＤＭＡ信号の前記拡がり符号と の間におけるそれぞれの時間差を検出する誤り検出回路（４３−１〜４３−Ｎ） と、フィードバック情報をフィードバックチャネルで前記ＣＤＭＡ送信局の各々 に送るフィードバック回路（４５、４６）とを含み、ｃ）前記ＣＤＭＡ送信局（ 図３）は、各々、前記フィードバックチャネル上の選択されるフィードバック情 報を受信する受信機回路（３４、３５）と、前記ＣＤＭＡチャネルへの前記ＣＤ ＭＡ信号を時間シフトすることによって受信フィードバック情報に応答するそれ ぞれの誤り訂正回路（３１、３６、３７、３８）とを含む、同期ＣＤＭＡ通信シ ステム（図１）であって、 前記フィードバック回路は、前記ＣＤＭＡ受信局で受信された前記拡がり符号 が時間において前記基準と異なる大きさを示す前記フィードバック情報における 誤り信号（図２のＥＲ₁、ＥＲ₂、…）を生成して、前記誤り信号を前記ＣＤＭＡ 送信局にそれぞれの態様（図２の信号２７）で 送り、 前記誤り訂正回路（３１、３６、３７、３８）は、前記時間差の大きさが大き いことを受信誤り信号が示す場合には整数個のチップ分だけ前記ＣＤＭＡ信号内 の前記拡がり符号をシフトし、前記時間差の大きさが小さいことを受信誤り信号 が示す場合には前記チップの時間期間を変更することを特徴とする、同期ＣＤＭ Ａ通信システム（図１）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 ラフター，マーク・トーマス アメリカ合衆国、84060 ユタ州、パー ク・シティ、エヌ・イー・メドウズ・ドラ イブ、5033 (72)発明者 グリーンウッド，ケネス・クレイトン アメリカ合衆国、84093 ユタ州、サンデ ィ、アルタ・ヒルズ・ドライブ、3242 (72)発明者 プレス，ハリー・バロン アメリカ合衆国、84092 ユタ州、サンデ ィ、イー・ロックスリー・サークル、1571 (72)発明者 キングストン，サミュエル・チャールズ アメリカ合衆国、84103 ユタ州、ソル ト・レイク・シティ、ダブリュ・300・エ ヌ、87 【要約の続き】 の最大数が増大される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．そのすべてが互いに１つのＣＤＭＡチャネルおよび１つのフィードバックチ ャネルで相互結合される、複数のＣＤＭＡ送信局と単一のＣＤＭＡ受信局とを含 む同期複数ポイント間ＣＤＭＡ通信システムであって、 前記ＣＤＭＡ送信局は、各々、前記ＣＤＭＡチャネル上で加算されて前記ＣＤ ＭＡ受信局に送られるＣＤＭＡ信号を生成するために、データ信号をそれぞれの 拡がり符号で変調するそれぞれの変調器を含み、 前記ＣＤＭＡ受信局は、基準クロック信号と前記ＣＤＭＡ受信局で受信される 前記ＣＤＭＡ信号の前記拡がり符号との間におけるそれぞれの時間差を検出する 誤り検出回路と、前記時間差を示すそれぞれの誤り信号を前記フィードバックチ ャネルで前記ＣＤＭＡ送信局の各々に送る誤り送出回路とを含み、 前記ＣＤＭＡ送信局は、各々、前記フィードバックチャネル上のそれぞれの誤 り信号を受信するそれぞれの誤り受信回路と、前記ＣＤＭＡ信号の前記拡がり符 号が前記受信局に前記基準クロック信号と同期して到着するように前記ＣＤＭＡ チャネルへの前記ＣＤＭＡ信号を時間シフトすることによって受信誤り信号に応 答するそれぞれの誤り訂正回路とを含む、同期複数ポイント間ＣＤＭＡ通信シス テム。 ２．前記１つのＣＤＭＡチャネルと前記１つのフィードバックチャネルとは単一 の光ファイバにおいて別個の周波数帯域からなる、請求項１に記載のシステム。 ３．前記１つのＣＤＭＡチャネルと前記１つのフィードバックチャネルとは単一 の同軸ケーブルにおいて別個の周波数帯域からなる、請求項１に記載のシステム 。 ４．前記１つのＣＤＭＡチャネルと前記１つのフィードバックチャネルとは単一 のワイヤレス無線伝送媒体において別個の周波数帯域からなる、請求項１に記載 のシステム。 ５．前記フィードバックチャネルは、前記誤り信号を前記ＣＤＭＡ送信局の各々 に１つの周波数帯域で搬送し、同時にテレビ信号を別の周波数帯域で搬送する、 請求項１に記載のシステム。 ６．前記フィードバックチャネルは、前記誤り信号を前記ＣＤＭＡ送信局の各々 に１つの周波数帯域において間隔をおいた時限間に搬送し、テレビ信号を同じ周 波数帯域において異なる時限間に搬送する、請求項１に記載のシステム。 ７．前記ＣＤＭＡ送信局は、各々、前記拡がり符号で変調されて前記ＣＤＭＡ受 信局に送られる前記データ信号を生成する電話機を含む、請求項１に記載のシス テム。 ８．前記ＣＤＭＡ送信局は、各々、前記拡がり符号で変調されて前記ＣＤＭＡ受 信局に送られる前記データ信号を生成するコンピュータを含む、請求項１に記載 のシステム。 ９．前記ＣＤＭＡ送信局は、各々、前記拡がり符号で変調 されて前記ＣＤＭＡ受信局に送られる前記データ信号を生成する制御パネルを含 む、請求項１に記載のシステム。 １０．前記ＣＤＭＡ送信局および前記ＣＤＭＡ受信局は互いに対して据え置き式 である、請求項１に記載のシステム。 １１．前記ＣＤＭＡ送信局は、互いに対し、および前記ＣＤＭＡ受信局に対し移 動する、請求項１に記載のシステム。 １２．前記誤り訂正回路は制御信号を前記変調器に送り、それによって、前記符 号が変調される信号の生成が、前記誤り信号に応答して変化する遅延を伴って開 始される、請求項１に記載のシステム。 １３．前記誤り訂正回路は前記変調器と前記ＣＤＭＡチャネルとの間に結合され 、前記符号が変調された信号を前記ＣＤＭＡチャネルに、前記誤り信号に応答し て変化する遅延を伴って送る、請求項１に記載のシステム。 １４．各ＣＤＭＡ送信局の前記変調器は前記データ信号を１ビットにつきＮ個の チップで変調し、前記複数におけるＣＤＭＡ受信局の総数は少なくともＮ／２で ある、請求項１に記載のシステム。 １５．各ＣＤＭＡ送信局の前記変調器は前記データ信号を１ビットにつきＮ個の チップで変調し、前記複数におけるＣＤＭＡ受信局の総数はＮより大きい、請求 項１に記載のシステム。 １６．前記拡がり符号のすべての対は、０の時間差がそれらの間に生じたときに 所定の最小の相互相関を有する、請 求項１に記載のシステム。 １７．前記拡がり符号はウォルシュ−アダマール符号である、請求項１に記載の システム。 １８．すべての前記ＣＤＭＡ送信局の前記変調器はまずそれらのＣＤＭＡ信号を 同じ拡がり符号で生成し、そのＣＤＭＡ信号が前記ＣＤＭＡ受信局に前記基準ク ロックと同期して到着しつつあることを特定の変調器への前記誤り信号が示すと 、その特定の変調器はそのＣＤＭＡ信号を各変調器に対して異なるそれぞれの拡 がり符号で生成する、請求項１に記載のシステム。 １９．前記受信ＣＤＭＡ局は、前記それぞれの拡がり符号を各特定の変調器に割 当てそれを前記フィードバックチャネルで送る制御回路を含む、請求項１８に記 載のシステム。