JPS61281648A - 多重アクセス動作を有するデイジタル通信におけるランダム・アクセス動作用のコ−ダ・パケツト化器 - Google Patents

多重アクセス動作を有するデイジタル通信におけるランダム・アクセス動作用のコ−ダ・パケツト化器

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JPS61281648A
JPS61281648A JP61083209A JP8320986A JPS61281648A JP S61281648 A JPS61281648 A JP S61281648A JP 61083209 A JP61083209 A JP 61083209A JP 8320986 A JP8320986 A JP 8320986A JP S61281648 A JPS61281648 A JP S61281648A
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JP61083209A
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ジョセフ・ユ・ニャイ・フイ
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  • Detection And Prevention Of Errors In Transmission (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）利用分野 この発明はディジタル通信に関し、特に非常に低いビッ
ト誤り率及び比較的小さいレベルのデコード化の複雑性
を有する非フイードバツク多重アクセス通信チャンネル
においてデータを信号しかクデコードするための方法及
び装置に関する。この発明は特に多重アクセス動作が要
求される可動（ロ）従来技術及びその問題点 ディジタル通信における改良された方法及び装置の必要
性は特に、１）絶えず増加している正確度要求を伴なっ
て、コンピュータ・データ・バンクから可動無線通信へ
と、すべての書式（フオーム）のデータ伝送への要求、
及び２）各種の速度及び要求をもつ多くの異なる利用者
に同時に奉任しなければならないデータ通信ネットワー
クの急増、から結論された。通信が多くの利用者によっ
て分けられたチャンネルに要求される、多重アクセス通
信に対し多くの注意が論理的及び実際的解決へ与えられ
てきた。このようなシステムは時分割多重アクセス動作
（ｒＤｕＡ）ＣＩ）、周波数分割多重アクセス動作（ｐ
ｎｕＡ）（：１：Ｉ、アロハ（Ａｌｏｈα）システム〔
２〕、カベタナキス・トリー・アルゴリズム（３）　（
Ｃａｐｅｔａｎａｋｉｓ　ｔｒｅｅａＬ　ｇｏｒｉ　ｔ
ｈｍ）　（Ｇａｌ　Ｅａｇｅｒ　（４）によッテ修正さ
れる）、及びコード・分割多重アクセス動作（ＣＤＭＡ
）（５］、を含む。システムの変化は通信システムの異
なる要求及び方策に帰され得る。
アロハ・システムにおいて、各利用者はデータの“パケ
ット”を発生する。これらのパケットは、夫々発生され
た通信チャンネルを越えて伝送される。もし、通信が他
の使用者からのパケットと衝突するなら、利用者はラン
ダム遅延の後にパケットを再伝送する。結局成功してパ
ケットが伝送されるまで繰り返えされる伝送が生じる。
この簡単な技術は、チャンネルがすぐに再伝送であふれ
るようになるので、当然に、不安定である。したがって
、安定制御回路のいくつかの形がアロハ・システムに要
求される。
アロハ及びカベタナキス・トリーのような提案された多
重アクセス・システムのいくつかはトランスミッタ同期
を達成するために利用者からの情報のフィードバックを
要求する。このフィードバックは現実に達成することは
困難である。ＴＤＭＡ又はＦＤＭＡのような他のシステ
ムは伝送のタイミング又は周波数のスケジューリングを
要求する。
例えば、ＴＤＭＡシステムにおいて、チャンネルに対し
てのアクセスは時間をフレームに分割Ｔることによって
達成される。各フレームは、各Ｍ利用者用に１つの、Ｈ
スロットからなる。各Ｍ利用者はその割当てられたスロ
ットにそのパケットを伝送する。そこで、ＴＤＭＡにお
いて、スロットとフレーム同期化が要求される。
同様に、ＦＤＭＡは利用者に周波数スロットを割当てる
。このようなスケジューリングは利用者の数が多くそし
て各人が頻繁に伝送する時に不十分になる。
そこで、フィードバックとスケジューリングが要求され
ない多重通信システム、特に移動無線適用における必要
性が存在する。
フィードバック及びスケジューリングが要求されない、
コード分割多重アクセス動作（ＣＤＭＡ）システムが述
べられてきた。ＣＤＭＡシステムはメツセージが伝送さ
れる前に冗長符号動作全使用する。利用者は相互間でス
ケジューリング無しに伝送し、これにより伝送中に互い
に干渉する。冗長符号動作は、この相互の干渉にもかか
わらず、受信者に伝送された情報の回復を助ける。
ＣＤＭＡ通信システムにおいて、比較的多数の利用者が
ありそして小数の部分の利用者が与えられた時間に伝送
することを仮定している。典型的には移動無線通信シス
テムの場合がある。
典型的ＣＤＭＡシステムはいわゆるＯＲチャンネル〔６
〕である。ＯＲチャンネルＣＤＭＡにおいて、各利用者
はパルスを送ることによって信号し、そして情報はパル
スの時間位置によって伝えられる。パルスは、他の利用
者により、干渉を構成する。理想的な利用者は全くパル
スを送らない。
拡張メイクトルＣＤＭＡシステムは、移動無線通信用に
提案された。この機礪は実質的に信号利用者に要求され
るスにクトル帯域よりも大きいスイクトル帯域にわたっ
て各利用者の信号を広げる。
しかし、このシステムのスループットは低くそして、距
離によって、減衰が均一の信頼性ある通信をすべての利
用者に達成することを困難にする。
さらに、受信者に符号・ワードの同期化はスペクトルＣ
ＤＭＡとＯＲチャンネルＣＤＭＡの両方において達成す
ることが困難である。
したがって、フィードバック無しの多重アクセス通信シ
ステム用の必要性があり、そのシステムは異なる利用者
に異なる符号を指定する必要はなく、そして比較的高い
スループットヲ有し、近くの利用者と同様に遠くの利用
者間の均等で信頼性のある通信を与え、そして受信者の
同期化が簡単に達成されるものである。
ｅ慢　発明の開示 この発明は新規かつ役に立つＣＤＭＡシステムであり、
このシステムにおいて、伝送の前に各利用者からの入力
メツセージが冗長的に好ましくは重畳（ｃｏｎｖｏｌｕ
ｔｉｏｎαリエンコーダによって符号化され、そして符
号化されたメツセージはエンコーダの連続した出力ビッ
トのために時間多様性を与えるためにインターリーブさ
れる。それから、インターリーブされ符号化されたメツ
セージは、プリアンブルが使用者のトランスミッタ／レ
シーバを同期化しそしてパケット識別のために与えられ
る、ブロックへとパケット化される。結局、各パケット
はバースト、即ち圧縮した時間スケールでそして衝突を
最小化するためにランダム時間で伝送される。
発明のシステムは次の重要な利点を有する。
拡張スペクトルＣＤＭＡ又はＯＲチャンネルＣＤＭＡに
おけるように異なる加入者に異なる符号を割り当てる必
要はない。各加入者は、パケットの同一プリアンブルを
検査することによりそのパケットを同一視する。同期化
はパケットの同期化プリアンブルを使用して達成される
。衝突によって消去されるパケットの部分は無視される
。
どのような変更技術も使用でき、このような標準化され
たモデムは要求されない。さらに、この変更インピーダ
ンスは、異なる変更設計を要求できる、伝送の異なる媒
体（無線及び光ファイバのような）とのネットワークで
システムが使用されるように作用する。
情報のパケット動作はスイッチ動作、バッファ動作、識
別、再生等のような、ネットワークにおける処理の容易
性を与えるが、これに対し、例えは拡張スペクトルＣＤ
ＭＡはしばしば処理動作の前にメツセージのデコードを
要求する。本システムはパケット切換えネットワーク原
理と一致し、将来のため約束されている技術である。
通信チャンネルは、同時の利用者の数が犬ぎくなると、
品質が低下する。
（に）実施例 第１図を参照すると、１人の利用者からのディジタル化
されたビット流れを含む利用者メツセージがエンコーダ
／インターリーブ回路１０の入力ボート２０に結合され
る。エンコーダ３０は、マククロウ・ヒル・ブック・カ
ンパニー社、１９７９年、Ａ、Ｊ、　＋フイタピイ（Ｖ
ｉｔｅｒｂｉ）とジムに、オムラ（Ｏｒｍｂｒα）によ
るディジタル通信及び符号化の原則（Ｐｒ１ｎｃｉｐｌ
ｅｓ　ｏｆ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｃｏｒｒａｙｎｂｎｉｃ
ａｔｉｏｎａｎｄ　Ｃｏｄｉｎｇ　）、第４章、ｐ、２
２　？に記述されている型の重畳エンコーダである。し
かし、リード・ンロモン（Ｅｅｅｄ−３ｏｌｏｍｏｎ）
型符号化動作はまたこの発明により企図される。
コーグの出力シンボル・シーケンスが符号発生器シーケ
ンス？肩する入力（ビット）シーケンスの重畳（ｃｏｎ
ｖｏｌｕｔｉｏｎ）として表現され得る、符号の分類に
項が重畳して適用される。重畳エンコーダは符号化され
た情報シーケンスの移動する重み付けられた合計である
出力合計を与える。
第１図の実施例において、単純化された重畳エンコーダ
３０は３ビット・レジスタ６ビ含んで示され、該レジス
タ６はポート２０で入力流れからビットを受は入れそし
て連続する時限Ｔ、−ＴｎＯ間、レジスタに底から頂へ
と１タイムに１ビットずつ、各ビットｔシフトする。レ
ジスタ６は、該レジスタ６の３つのロケーションの２つ
から排他的ＯＲゲート４へ進む２つのタップと排他的オ
ア・ゲート２へ進む３つのタップを有する。
入力ビット流れは、ビットのシーケンス１００１１０１
１であると仮定されたい。タイムＴ、では、レジスタ６
の内容は行α、列２（第２図）に示される如くである。
排他的ＯＲケートは、唯一の入力が１で他のすべてがＯ
であるとき″１″ビットがゲート出力に生成される論理
特性金有する。この結果、ｔｌでゲート２と４の出力は
両方”１”である。
スイッチＳ１は選択的にゲート２と４からビットを捕え
る。スイッチＳ２はシフトレジスタｇＲ１〜ＳＲＭにお
いてＭの連続する“パケット”へと連続するビラト装置
く。この方法で、メツセージ・入力流れは重畳して符号
化されそして符号化されたメツセージはパケット化され
そしてシフトレジスタＳＲ１〜ＳＲＭの列にとじ込ヱれ
る。
スイッチＳ１と８２は、例えば、システム・クロック（
図示せず）からのタイミング・パルスによって制御され
るトランジスタ・スイッチ又はマルチプレクサを宮んで
も良い。重畳エンコーダ３０は、Ｖがゲート数（この場
合２）であると、出力速度γ＝７７ｉ有するように考え
られても艮＜、拘束長にはパケット・レジスタＳＲ１〜
ＳＲＭにおけるビット蓄積の数に等しい。
第３図を参照すると、１．で受信したビット流れの第１
のビットから、シフトレジスタＳＲ１とＳＲ２の内容は
１″であろう。ｔ２で、レジスタ６０内答は第２図の列
２、行すに示されるように、１１０であろう。このとき
ゲート２の出力は０でそしてゲート専の出力は１であろ
う。この結果、ＳＲ３とＳＲ４，の内容は、メツセージ
入力流れのビット２の符号化に基づいて、第２図の行Ｃ
とｄに夫々示されるようになるであろう。同様に、０で
あるビット３はｔ、でレジスタ６に現われ、そして符号
化されて、シフトレジスタＳＲ５とＳＲＭへと夫々０と
１として入力されるであろう。
以下、図示される簡単な実施例において、Ｍ＝６、そこ
で単に６つのシフト・レジスタが示されている、ことに
注意されたい。そこで、ｔ４で、インターリーブしかつ
符号化する段階が繰り返えされる。ｔ４でレジスタ６の
内容は第２図の行ｄに示される。この内容は符号化され
、インターリーブされそして、ＳＲ１とＳＲ２の第２段
に夫々０．０として記憶される。同様に、５番目と６番
目のビットは符号化されそしてインターリーブされ、第
３図の行Ｃｓ　ｄｓ　ｅｓ　ｆに示されるように、ＳＲ
３，４，５とＭに夫々０、■、０．１として記憶される
。この方法で、符号化されたメツセージのＭパケットは
ＳＲの１〜Ｍにおいて形成されそしてインターリーブさ
れる。
すべてのパケット（シフトレジスタ）が満たされたとぎ
、シフトレジスタの内容はバッファ１２に転送される。
エンコーダ３０とパケット化器４０はパケットの現在空
のスタックを満たし続ける。その間に、モデム／トラン
スミッタ１４は伝送時間ランダム化器１．６とクロック
１８によって指示されたランダム時間で頂から底まで順
次にバースト中のパケットを捕えそして伝送する。ラン
ダム化器１６は２進数ピツト疑似乱数を生じる周卸の乱
数発生器を含むことができる。
クロック１６は、固定された時間間隔で異なる２進数符
号化１０進数（ＢＣＤ）を発生する。例えば、ミリ秒ご
とに１回、クロック１８は１から開始して１秒間隔の終
りに１０００まで進むＢＣＤ数を発生する。ランダム化
器１６は各１秒間隔中にクロック１８のように同じ繰り
返し速度、即ち毎ミ’）秒ごとに異なる疑似ＢＣＤ乱数
を発生する。
疑似ＢＣＤ乱数とクロック発生のＢＣＤ数間で比較がな
される。２つの数が一致するとき、パケットはＸＭＴＲ
１４，により伝送される。
ランダム化器１６が各連続する１秒時間間隔の間断しい
疑似乱数を循還する間、クロック１８は数１〜１０００
を通して循還し続ける。ランダム化器１６がクロック１
８の出力と等しい時に、モデム１４？ｔ、ｆｉｔ別プリ
アンブルに続き、送られるべきバッファされたパケット
に絖ぎ、同期化プリアンブルを送り始める。
１パケツト中にｎ＝ナビットそして１スタツクにＭ＝ナ
パケットである、スタック（第４図に示される）中の次
のパケットよりも多いシアビットで、各パケットを満プ
こすことにより、スタック上のひとつ以外のすべてのパ
ケットはバッファを要求しなくても良い。スタックの頂
のパケットはパケットが満たされたとぎモデム１４へと
通過する。
空のパケットがｉｌのパケットが通過されるときスタッ
クの底に加えられる。通過されたパケットは上述された
技術を使用するランダム時間に伝送される。この代替は
ｌ以外のすべてのパケット・バッファを消去することに
加えて、遅延を半分カットする。しかし、このインター
リービイング兼デコーディングシステムは、スタックの
頂におけるパケットが開始時に窒であるので、メツセー
ジの最初の幾つかのパケットに問題をもっている。
このため、最初の幾つかのパケットは第５図に示される
方法で、メツセージ当り後に浪費する７７３／２パケツ
トに満たされなければならない。この浪費はもしメツセ
ージが長いならば我慢できるものである。この２つのシ
ステム間の選択は耐えられるメツセージの長さとデコー
ド動作遅延の量に依存する。
上述のシステムの有用さの鍵は、パケットの連続ビット
が異なる情報ビットによって発生される意味において、
符号化しインターリーブすることにより該情報ビットが
直列にもはや関係して無いことである。代りに、ビット
間の関係は垂直即ちインターリーブされたパケットにあ
る。
そこで、垂直スタックのパケットの数は、パケット中の
各ビットが異なる組の情報ビットから発生されるほど十
分長いことが重要である。
この条件はもしパケットの数が少なくともＶのに倍、こ
こにＫはスタック中のビットの数モしてＶは重畳エンコ
ーダの速度である、であるなら満足される。
デコード動作はヴイタービイ（Ｖｉｔｅｒｂｉ　）デコ
ード動作〔８〕の原理にしたがって達成することができ
る。
これは、本発明の好適な実施例の記述を完成する。しか
し、当業者は多くの等価を認めるであろう。このような
等何物は本特許請求の範囲に包含されると意図される。
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５）ｈｈｂｌｔｉｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓｉｎｇ　ｆｏｒ
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ｏｕｔ　Ｆｅｅｄｂａｃｋ”、ＩＥＥＥＪｏｕｒｎａｌ
　　ｏｎ　５ｅｌｅｃｔｅｄ　　Ａｒｅａｓ　　ｉｎ　
　Ｃｏｍｍｗ−ｎｉｃａｔｉｏｎｓ　、Ｖｏｌ　、５Ａ
Ｃ−２，Ａ４＋、ｈｂｌ’／１９８４、Ｊｏｓｅｐｈ　
Ｙ、Ｎ、Ｉｈｂｉ６）　　”　Ａ　Ｎｅｗ　Ｃｏｄｉｎ
ｇ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｆｏｒ　Ａｓｙｎｔ、ｈｒｏ
−ｎｏｕｓ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｃｏｒ
ｒｖｍｂｎｉｃａｔｉｏｎ−Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、Ｖ
ｏｌ、Ｃ０Ｍ−１９，／Ｉ６５　＋　０ｃｔｏｂｅｒ１
９７１　、Ｃｏｈｅｎ　ａｔ　　ａｌ。
７）′″５ｐｒｅａｄ　Ｓｐｅｃｔｒｕｍ　Ｍｏｂｉｌ
ｅ　Ｒａｄｉｏ　、１９７７−Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ”
、Ｖｏｌ、ＶＴ−３２、Ｉ６１．Ｆｅｂｒｖ、ａｒｙ１
９８３　ｒＯｎ−Ｃｈｉｎｇ　Ｙｕｅ８）′″Ｖｉｔｅ
ｒｂｉ　Ｄｅｃｏｄｉｎｇ　ｆｏｒ　５ａｔｅｌｌｉｔ
ｅ　ａｎｄ−１９＃／１６５．０ｃｔｏｂｅｒ　　１９
７１　、Ｈｅａｒｅｒ　　ｅｔαｌ。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明によるゴー化層パケット化器の概略ブロ
ック図、第２図は連続時間間隔１１〜Ｔ６で典型的ビッ
ト流れ用のレジスタ６の内容を表示する図、第３図は第
２図に示されるビット流れの符号化動作及びインターリ
ービングに基づいてレジスタに記憶された、各２ビット
ずつのＭパックを表示する図、第４図はパケットのスタ
ックを満たす方法の例示図ζ第ｒ図１よ又クックを湯Ｉ
刺め飢り“Ｊｆあ４６・・・３ピツト・レジスタ、１０
・・・エンコータ／インターリーブ回路、１２・・・バ
ッファ、１４・・・モデム／ＸＭＴＲ，１６・・・ラン
ダム化器、１８・・・クロック。 （外５名） 第２図 才テ　　　　　　　　デ１１　　　　　　　　　デ１２
σ、　　万　　口■扉口 す、　　　７２　　　四ＨＩヨ ｃ、　　　Ｔ３　　　匿］■コ ｄ、　　　Ｔ４　　　口■ゴロ ａ、　　　７５　　叩ココ ｆ、　　　　Ｔ、　　　匡■エコ 第３図 。、Ｉ■）ｓＲｌ ｆ、　匡１１１ｒ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、通信の共通チャンネルに及ぶ多重源からの情報のビ
    ット流れを伝送するための装置であつて、以下の構成を
    含む。 ａ）ビット流れにおけるビットを冗長的に符号化するた
    めのエンコーダ、 ｂ）符号化されたビットをインターリーブするためのイ
    ンターリービング装置、 ｃ）ビットのパケット中のインターリーブされたビット
    を記憶するための蓄積装置、 ｄ）前記パケットを逐次に伝送するためのトランスミッ
    タ装置。 ２、ランダム化装置がランダム間隔でパケットを伝送す
    るように前記トランスミッタ装置を動作する、特許請求
    の範囲第１項記載の装置。 ３、前記エンコーダは重畳エンコーダである、特許請求
    の範囲第１項記載の装置。 ４、通信の共通チャンネルにわたる多重源からの情報の
    ビット流れを伝送するための装置であつて以下の構成を
    含む。 ａ）ビット流れにおけるビットを冗長的に符号化するた
    めの重畳エンコーダ、 ｂ）符号化されたビットをインターリーブするためのス
    イッチ装置、 ｃ）ビットの複数のパケット中のインターリーブされた
    ビットを一時的に記憶するためのバッファ装置、 ｄ）圧縮された時間フレームにおいてそしてランダム間
    隔で前記パケットを逐次に伝送するためのトランスミッ
    タ装置。 ５、通信の共通チャンネルにわたる多重源からの情報の
    ビット流れを伝送するための符号化データ多重アクセス
    ・トランスミッタ装置であつて、以下の構成を含む。 ａ）入力ビット流れの移動する重み付けられた合計であ
    る出力ビット流れを与えるため、ビット流れ中のビット
    を冗長的に符号化するための重畳エンコーダ、 ｂ）前記符号化されたビット流れをインターリーブする
    ためのインターリービング装置、 ｃ）所定のビット長のパケットのスタック中のインター
    リーブされたビットを記憶するための蓄積装置、 ｄ）前記パケットに利用者識別とプリアンブル・ビット
    を与えるためのプリアンブル装置、ｅ）比較的短かい時
    限においてランダム間隔で前記パケットを逐次に伝送す
    るためのトランスミッタ装置。 ６、前記パケットの数は少なくともＶのＫ倍に等しく、
    ここにＫ＝スタックにおけるビットの数そしてＶは重畳
    エンコーダの速度である、特許請求の範囲第５項記載の
    装置。 ７、通信の共通チャンネルにわたつて多重源からの情報
    のデジタル化されたビット流れを伝送するための方法で
    あつて、以下の段階を含む。 ａ）前記情報を冗長的に符号化する段階、 ｂ）複数のパケットにおける前記符号化された情報、長
    さ中の各複数のビットをインターリーブしそして記憶す
    る段階、 ｃ）圧縮された時間フレームにおいて間隔で前記パケッ
    トを逐次に伝送する段階。 ８、通信の共通チャンネルにわたつて多重源からの情報
    のデジタル化されたビット流れを伝送することによるＣ
    ＤＭＡ通信の方法であつて以下の段階を含む。 ａ）前記情報を重畳して符号化する段階、 ｂ）複数のパケット中の前記符号化された情報、長さ中
    の各複数のビットをインターリーブしそして記憶する段
    階、 ｃ）前記パケットに同期化及び利用者識別プリアンブル
    を与える段階、 ｄ）ランダム時間間隔でそして圧縮された時間フレーム
    において前記パケットを逐次に伝送する段階。
JP61083209A 1985-04-11 1986-04-10 多重アクセス動作を有するデイジタル通信におけるランダム・アクセス動作用のコ−ダ・パケツト化器 Pending JPS61281648A (ja)

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