JP2005504467A - Ovsf符号システムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
本発明は、CDMA通信システムに関し、より詳細には、直交可変拡散率(OVSF:orthogonal variable spreading factor)符号、およびOVSF符号を割り当て、生成し、異なるデータ速度のOVSF符号の直交性を判定するための方法に関する。
【背景技術】
【0002】
直交可変拡散率(OVSF)符号は、可変拡散率をもつ直交符号の組(an orthogonal code set of variable spreading factors)を提供する。従来技術において、可変長のウォルシュ符号(Walsh code)を利用して、異なるデータ速度の1組のOVSF符号を割り当てるための方法が存在する。符号割り当ては、チャネルデータ速度に基づいて、結果として利用可能な周波数スペクトルの利用を改善するような方式で行われる。
【0003】
符号木構造(code tree structure)に基づいたOVSF符号を取得する代替方法は、特定の符号を指示するのに2つの指標(すなわち、拡散率(spreading factor)と符号番号(code number))を必要とする修正アダマール変換(modified Hadamard transformation)に基づいている。符号割り当てプロセスを処理するために、ASSIGNEDリストおよびBUSYリストが従来方法では生成される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
これら従来技術の方法には、多数の符号を格納するのに大量のメモリを必要とする点、あるいは符号を生成し、または利用可能な符号を効率的に割り当てるのに高速な処理速度を必要とする点で難点がある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
直交可変拡散率(OVSF)符号のための符号指標付けシステムおよび方法(code indexing system and method)は、各符号に写像される1つの番号を導入する。この新しい符号番号は、符号署名(code signature)を提供するばかりでなく、OVSF符号を生成するのにも使用される。さらに、この符号番号は、利用可能な符号のリストをルックアップテーブルの助けを借りずに容易かつ高速に生成できるようにする。この機能によって、動的な符号割り当てが改善される。
【0006】
OVSF符号は、指標pを使用して1組のウォルシュ符号から選択される。pは第iレイヤのウォルシュ符号のうちの第(p+1)−2i番目のウォルシュ符号を表し、iは2i≦p<2i+1を満たす整数である。好ましくは、OVSF符号は、2の累乗である拡散率SFに基づいて選択され、SF≦p<2SFとなる関連する指標pをもつウォルシュ符号が選択される。
【0007】
指標値pによって表されたレイヤiの選択されたウォルシュ符号と指標値qによって表されたレイヤjの別のウォルシュ符号との相対直交性(relative orthogonality)は、pおよびqのバイナリ形式を比較することによって判定される。pのバイナリ形式はi個の有効バイナリディジット(binary digit)の列であり、qのバイナリ形式はj個の有効バイナリディジットの列である。pのバイナリ形式がqのバイナリ形式の上位i個の有効バイナリディジットと同じであるか、またはqのバイナリ形式がpのバイナリ形式の上位j個の有効バイナリディジットと同じである場合、表されたウォルシュ符号は直交していないと判定される。
【0008】
指標値pによって表された選択されたウォルシュ符号は、pのバイナリ形式を表す1連の有効バイナリディジットに基づいて容易に生成される。選択されたウォルシュ符号は、指標値2および3によって表されるi個のウォルシュ符号のクロネッカー積(Kronecker Product)として生成され、i個のウォルシュ符号は、pのバイナリ形式の1連のi個の有効バイナリディジットと対応し、各バイナリディジット0は指標値2のウォルシュ符号に対応し、各バイナリディジット1は指標値3のウォルシュ符号に対応する。
【0009】
あるいは、選択されたウォルシュ符号は、指標値qおよびrによってそれぞれ表されるレイヤjおよびk(j+k=i)の2つのウォルシュ符号のクロネッカー積によって生成される。このような場合、pのバイナリ形式は、qのバイナリ形式を(r−2k)のバイナリ形式と連結したものと同じである。
【0010】
一般に、OVSF符号は、2の正数乗である拡散率SFに基づき、指標pを用いて使用され、選択される。pは、各整数p>3に対して
【0011】
【数1】
【0012】
によって対応する符号が定義される1組の符号から取られる。ただし、p=2・k+m、kおよびmは整数で、m=0または1である。p=1、2、または3に対応する符号は、C(1)=[1]、C(2)=[1,1]、C(3)=[1,−1]である。したがって、pは、SF=2iとした場合、第iレイヤの符号のうちの第(p+1)−2i番目の符号を表し、iは2i≦p<2i+1を満たす一意の整数である。
【0013】
本発明のその他の目的および利点は、当業者には以下の説明から明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
従来のOVSF符号木構造が図1に示されており、それらの符号のことを本明細書ではウォルシュ符号と呼ぶ。CSF(n)は拡散率SF=2kのOVSF符号語を表し、nは符号番号、kはレイヤ番号である。指標nおよびkはアダマール指標(Hadamard index)として知られている。ウォルシュ符号は従来方法では図1に示すような符号木から再帰的に生成される。
【0015】
母符号(mother code)とは、特定の符号からルート符号C1(0)に向う経路上にあるより下位レイヤの符号のことである。下層符号(descendent code)とは、特定の符号から生成される符号のことである。例えば、C8(2)の母符号は、C4(1)、C2(0)、およびC1(0)であり、C4(1)の下層符号は、C8(2)、C8(3)、およびそれらの下層符号である。
【0016】
任意の一方の符号が他方の符号の母符号でなく下層符号でもない場合、そしてその場合に限り、2つの符号は直交するという。特定の符号が割り当てられた場合、その符号の母符号および下層符号を同じチャネルに割り当てることはできない。これは、それらが互いに直交していないためである。言い換えれば、異なる拡散率をもつ2つのOVSF符号が符号木の同じ枝上に存在している場合、それらは直交していない。
【0017】
新しい要求が特定のデータ速度でリクエストされた場合、システムは、拡散率に対応した利用可能な1組の符号から符号を割り当てる必要がある。従来、割り当てられた符号の間の直交性を維持するために、新しい符号が割り当てられた場合は常に、その1組の利用可能な符号(the set of available code list)を更新する。この符号の組は、割り当てられた符号自体とその下層符号および母符号のすべてを削除することによって更新される。
【0018】
周知のアマダール法(Hamadard method)による二重指標システム(dual indice system)の代りに、単一指標システム(single indice system)を用いて、従来技術の各符号を割り当てることができることに発明者らは気づいた。本発明の単一指標システムでは、連続番号の符号ラベル(code label)pを割り当てる。pは、符号レイヤの合計(the sum of the code layer)に、アマダール指標を用いて従来の木構造で指定した符号番号を加えた値に等しい。符号ラベルは連続的な整数となり、レイヤ0ないし3について図2に示すように、SF=1であるレイヤ0の1とラベル付けされた1つの符号から始まり、SF=2であるレイヤ1の2および3とラベル付けされた2つの符号、さらにiが2以降の各後続レイヤiについて、SF=2iであるレイヤiの2iの次からの整数でラベル付けされた2i個の符号へと続いていく。図2には拡散率が8までの符号のみが示されているが、このシステムは、2の任意の累乗の拡散符号に適用可能である。
【0019】
一般に各正の整数のラベルpについて、2i≦p<2(i+1)を満たす整数iが一意的に存在し、pは第iレイヤのウォルシュ符号のうちの第(p+1)−2i番目のウォルシュ符号を表す。例えば、p=87とすると、64≦p<128であるのでi=6であり、87は第6レイヤのウォルシュ符号のうちの第24番目のウォルシュ符号を表す。p=1の場合、20≦1<2であるのでi=0であり、1は第0レイヤの第1番目の符号を表す。一般に、CN(x)で指定される従来技術の符号について、その符号はレイヤNの第(x+1)番目の符号である。これは、従来技術の符号の指定は各レイヤ毎にx=0から始まるからである。
【0020】
図1の従来技術の指定を使用する代りに、各整数p>3について対応する符号を次式によって定義する再帰的なクロネッカー手続き(recursive Kronecker procedure)によって、各正の整数pについて従来技術の木構造符号を生成することができる。
【0021】
【数2】
【0022】
ただし、
【0023】
p=2・k+m 式(2)
【0024】
ここで、kおよびmは整数で、m=0または1であり、p=1、2、または3に対応する符号は、
【0025】
C(1)=[1]、C(2)=[1,1]、C(3)=[1,−1] 式(3)
【0026】
先に指摘したように、どのような特定のpについても、2i≦p<2i+1となるような整数iが一意的に存在し、pはただ1つのSF、すなわちSF=2iの符号を表す。また、pによって表される符号は、第iレイヤの符号のうちの第(p+1)−2i番目の符号であり、pは第0レイヤの第1番目の符号を表すp=1から始まる。
【0027】
この方式で生成された符号は、次の3つの性質を満たす。
【0028】
性質1:SF≦p<2SFかつSF=2Lである符号ラベルpについてのOVSF符号は、以下のように、C(2)またはC(3)のL個の項のクロネッカー積に因数分解することができる。
【0029】
【数3】
【0030】
ここで、a0=1、各ai(i=1からL−1)は0または1であり、
【0031】
【数4】
【0032】
である。
【0033】
したがって、a0a1...aL-1は、a0=1とし、各ai(i>1)をバイナリディジット1または0とする、pのバイナリ表現となる。
【0034】
性質2:以下の形式で表されるものすべてが、C(p)の母符号となる。
【0035】
【数5】
【0036】
性質3:任意の正の整数qについて
【0037】
【数6】
【0038】
で表されるものすべてが、C(p)の下層符号となる。
【0039】
表記上の目的で、pを10進形式とする本発明の符号指定C(p)は、c(pバイナリ)、すなわち、a0...aN-1をpのバイナリ表現とすると、c(a0...aN-1)とも表すことができる。例えば、10進法の6は2進法の110に等しいので、C(6)=c(110)である。
【0040】
本発明による符号指標付けシステムが、図2に示されている。8までの拡散率をもつOVSF符号語が、アダマール指標を用いる従来の指標と新しい符号指標表現との両方で示されている。
【0041】
第1欄には、OVSF符号のレイヤ番号が示されている。第2欄には、従来のOVSF符号指標、すなわち、SFおよび符号番号が示されている。第3欄および第4欄には、本発明の符号ラベルの2進形式および10進形式が示されている。符号ラベル指標が、符号ラベルを最終欄に示される各符号語に写像する。図2の符号語は、1および−1の組である図1のウォルシュ符号に直接対応する。ただし、対応するウォルシュ符号の各−1は、この符号語では0に置き換えてある。
【0042】
性質2および性質3に鑑みて、c(a0,a1,a2,a3)の母符号は、{c(a0),c(a0,a1),c(a0,a1,a2)}であり、下層符号は、(a0,a1,a2,a3)で始まるバイナリ指標をもつすべての符号、すなわち、略してc(a0,a1,a2,a3,X,X,X,...)と表されるすべての符号である。
【0043】
本発明による符号ラベル指標付け方法は、従来技術の方法に比べていくつかの明らかな利点をもつ。
【0044】
1)符号識別用のビットの数の減少および容量の増加
【0045】
最大拡散率2Lをサポートするのに、従来の指標付けでは、
【0046】
【数7】
【0047】
ビットを必要としたが、新しい指標付け方法では、L+1ビットを必要とするだけである。例えば、最大拡散率が512の場合、3ビットの節約になる。最大拡散率が512の場合、従来の方法では、10個の拡散率{1,2,4,8,16,32,64,128,256,512}または10個のレイヤ番号{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}を格納するのに4ビットを必要とする。さらに、従来の方法では、10番目のレイヤの512個の符号を区別するのに9ビットを必要とする。したがって、従来の方法では、512以下の拡散率をサポートする10レイヤシステム内の特定の符号を識別するのに、全部で13ビットを必要とする。それに比べて、新しい方法では、拡散率が512以下の1023個のすべての符号を区別するのに、10ビットを必要とするだけである。13ビットから3ビット減ることは、およそ25%の容量増加に相当する。
【0048】
2)符号割り当ての際に利用可能な直交符号を容易に生成できる
【0049】
新しい指標付けでは、特定の拡散率をもつ利用可能な符号を、ルックアップテーブルを使用せずに、割り当てられる符号の指標のバイナリ形式から簡単な方法により直接生成できる。
【0050】
例えば、89(または1011001)によって表される符号を割り当てる場合、使用される符号の相対直交性を維持するために、その母符号および下層符号を割り当てて同時に使用することはできない。符号89の使用中、これらの符号には通常、「BUSY」標識が付けられる。性質2および性質3により、符号#89の母符号は、符号#70(101100)、符号#22(10110)、符号#11(1011)、符号#5(101)、符号#2(10)、符号#1(1)であり、下層符号は、9レイヤシステムでは、符号#178(10110010)、符号#179(10110011)、符号#356(101100100)、符号#357(101100101)、符号#358(101100110)、符号#359(101100111)であるので、BUSY符号は容易に生成される。
【0051】
一般に、各符号の指標は、1連の有効バイナリディジットで表されたバイナリ形式をもち、その長さはそれが表すレイヤのウォルシュ符号の長さと等しい。指標値pで表されたレイヤiの1つのウォルシュ符号と指標値qで表されたレイヤjの別のウォルシュ符号との相対直交性を判定するために、pおよびqのバイナリ形式を比較する。pのバイナリ形式は1連のi個の有効バイナリディジットであり、qのバイナリ形式は1連のj個の有効バイナリディジットであるので、表されたウォルシュ符号は、pのバイナリ形式とqのバイナリ形式の上位i個の有効バイナリディジットが同じであるか、またはqのバイナリ形式とpのバイナリ形式の上位j個の有効バイナリディジットが同じである場合に限って直交ではない。p=87の場合、上で参照した9レイヤシステムでは、この条件はq=1、2、5,11、22、70、178、178、356、357、358、または359のときのみ真となる。
【0052】
3)長い符号に容易に拡散できる(Easy to spread with the long code)
【0053】
より短い拡散率を用いた複数の拡散によって、長い符号をもつ拡散系列を取得することができる。短い拡散符号の番号は、長い符号の番号から直接抽出することができる。
【0054】
例えば、拡散符号c(a0,a1,...,aM)は、N≦Mとして、c(a0,a1,...,aN)およびc(a0,aN+1,aN+2,...,aM)のクロネッカー積となる。したがって、長い拡散は、最初にc(a0,aN+1,aN+2,...,aM)、次にc(a0,a1,...,aN)を用いた2つの連続した拡散によって取得することができる。
【0055】
4)長い符号を容易に生成できる
【0056】
c(a0,a1,...,aN)をc(a0,aN+1,aN+2,...,aM)を用いて拡散することによって、長い符号c(a0,a1,...,aM)を取得することができる。短い符号から長い符号を生成するために、ハードウェアの複雑さが増すことはない。
【0057】
例えば、図2を参照すると、
【0058】
【数8】
【0059】
であるので
【0060】
【数9】
【0061】
である。
また、
【0062】
【数10】
【0063】
であるので
【0064】
【数11】
【0065】
である。
【0066】
一般に、指標値pによって表されるレイヤiの任意のウォルシュ符号は、指標値qおよびrによってそれぞれ表されるレイヤjおよびk(j+k=i)の2つのウォルシュ符号のクロネッカー積によって生成することができる。このような場合、pのバイナリ形式は、qのバイナリ形式を(r−2k)のバイナリ形式と連結したものに等しい。
【0067】
5)符号表用メモリのサイズ減少
【0068】
拡散符号の集合全体を表にしてメモリ内にもつ必要はない。上記のマルチステージ拡散方式は、低い拡散率をサポートするはるかに小さな表しか必要としない。さらに、すべての符号の母符号および下層符号を検索するためのルックアップテーブルを格納する必要がない。母符号および下層符号は、簡単な方式で生成することができる。例えば、レイヤ8の長さ256のOVSF符号は、レイヤ4の長さ16のOVSF符号2つから生成することができる。したがって、SFが16であるレイヤ4までの符号をサポートする符号表があれば、SFが256であるレイヤ8のすべての符号の容易な生成を十分サポートすることができる。あるいは、すべての拡散符号を、レイヤ2の符号c(10)およびc(11)を用い、上記の式(4)によって生成することができる。ここで、c(10)=C(2)=[1,1]、c(11)=C(3)=[1,−1]である。
【0069】
6)容易かつ高速な動的チャネル割り当て(DCA)を可能とする
【0070】
本発明の指標付けは、AVAILABLE符号およびBUSY符号のリストを容易かつ高速に生成するので、動的符号割り当ての際に有効に役立てることができる。従来の指標付け方法では、すべての符号の母符号および下層符号を格納し、検索するためにルックアップテーブルが必要とされる。従来方法では、ルックアップテーブルによって大量のメモリが占有され、検索プロセスでは時間が浪費される。
【0071】
新しい指標付け方法では、ルックアップテーブルをもつ必要はない。母符号および下層符号はすべて、割り当てられる符号から簡単な方式で直接取得することができる。このことによって、容易かつ高速な動的符号割り当てが可能となる。
【0072】
さらに、ある直交符号が利用可能であるかどうかを判定し、そのような直交符号を選択するためには、使用中の符号の指標値のリストのみを維持すればよい。拡散率SFの符号が必要とされ、すでに使用中の符号の指標p1...pnが使用中符号のリストに格納されている場合、SFから2SF−1までの各値pと、格納されている使用中符号の指標値とを比較して、直交符号の利用可能性を判定することができる。
【0073】
分りやすくするため、pは最初SFに等しく設定するものとし、先に説明した直交性を判定するために、pのバイナリ形式と、格納されている使用中符号の指標値それぞれのバイナリ形式とを比較する。比較の結果、非直交の判定が出された場合、比較プロセスを中断し、pを1だけ増加させ、1だけ増加したpを用いて比較プロセスを繰り返す。すべての符号と直交である符号を表すpが見つかるか、あるいはpが増加して2SFに等しくなるまで、このプロセスは続けられる。最初の場合、直交符号として使用するためにpに対応する符号が選択され、pは使用中符号の集合に格納される。pが2SFに等しくなるまで増加した第2の場合、利用可能な直交符号は存在しない。
【0074】
新しい符号指標方法は、レイヤ番号と符号番号を指示する1つの番号を割り当てる方法であり、さらに、それは符号の構造および他の符号との直交性についての情報も指示する。
【図面の簡単な説明】
【0075】
【図1】ウォルシュ符号から成る従来技術のOVSF符号木である。
【図2】本発明の教示による指標付けシステムを表す表である。
Claims (15)
- 第0レイヤは1つのウォルシュ符号を有し、後続の各レイヤはその直前のレイヤの2倍の数のウォルシュ符号を有するような、複数のレイヤを有する2分木として表されるウォルシュ符号の組からOVSF符号を選択する通信システムにおける方法であって、
指標pを用いて前記ウォルシュ符号の組からOVSF符号を選択し、pは第iレイヤのウォルシュ符号のうちの第(p+1)−2i番目のウォルシュ符号を表し、iは2i≦p<2i+1を満たすような整数であるステップを備えることを特徴とする方法。 - 前記OVSF符号は2の累乗である拡散率SFに基づいて選択され、SF≦p<2SFである関連する指標pを有するウォルシュ符号が選択されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 指標値pで表されたレイヤiの前記選択されたウォルシュ符号と指標値qで表されたレイヤjの別のウォルシュ符号との相対直交性を、pおよびqのバイナリ形式を比較することによって判定するステップをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記pのバイナリ形式は1連のi個の有効バイナリディジットであり、前記qのバイナリ形式は1連のj個の有効バイナリディジットであり、前記表されたウォルシュ符号は、前記pのバイナリ形式が前記qのバイナリ形式の上位i個の有効バイナリディジットと同じであるか、または前記qのバイナリ形式が前記pのバイナリ形式の上位j個の有効バイナリディジットと同じである場合に直交でないと判定されることを特徴とする請求項3に記載の方法。
- 前記pのバイナリ形式を表す1連の有効バイナリディジットに基づいて、指標値pで表される選択されたウォルシュ符号を生成するステップをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記選択されたウォルシュ符号は、指標値2および3で表されるi個のウォルシュ符号のクロネッカー積として生成され、i個のウォルシュ符号は、前記pのバイナリ形式の1連のi個の有効バイナリディジットに対応し、各バイナリディジット0は指標値2のウォルシュ符号に対応し、各バイナリディジット1は指標値3のウォルシュ符号に対応することを特徴とする請求項5に記載の方法。
- 前記選択されたウォルシュ符号は、指標値qおよびrによってそれぞれ表されるレイヤjおよびk(j+k=i)の2つのウォルシュ符号のクロネッカー積によって生成されることを特徴とする請求項5に記載の方法。
- 前記pのバイナリ形式は、前記qのバイナリ形式を(r−2k)のバイナリ形式と連結したものと同じであることを特徴とする請求項7に記載の方法。
- 指標値pで表されたレイヤiの前記選択された符号と指標値qで表されたレイヤjの別の符号との相対直交性を、pおよびqのバイナリ形式を比較することによって判定するステップをさらに備えることを特徴とする請求項9に記載の方法。
- 前記pのバイナリ形式は1連のi個の有効バイナリディジットであり、前記qのバイナリ形式は1連のj個の有効バイナリディジットであり、前記表された符号は、前記pのバイナリ形式が前記qのバイナリ形式の上位i個の有効バイナリディジットと同じであるか、または前記qのバイナリ形式が前記pのバイナリ形式の上位j個の有効バイナリディジットと同じである場合に直交でないと判定されることを特徴とする請求項10に記載の方法。
- 前記pのバイナリ形式を表す1連の有効バイナリディジットに基づいて、指標値pで表される選択された符号を生成するステップをさらに備えることを特徴とする請求項9に記載の方法。
- 前記選択された符号は、指標値2および3で表されるi個のウォルシュ符号のクロネッカー積として生成され、i個の符号は、前記pのバイナリ形式の1連のi個の有効バイナリディジットに対応し、各バイナリディジット0は指標値2の符号に対応し、各バイナリディジット1は指標値3の符号に対応することを特徴とする請求項12に記載の方法。
- 前記選択された符号は、指標値qおよびrによってそれぞれ表されるレイヤjおよびk(j+k=i)の2つの符号のクロネッカー積によって生成されることを特徴とする請求項12に記載の方法。
- 前記pのバイナリ形式は、前記qのバイナリ形式を(r−2k)のバイナリ形式と連結したものと同じになることを特徴とする請求項14に記載の方法。
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