JP3693303B2

JP3693303B2 - 多重キャリア周波数ホッピング通信システム

Info

Publication number: JP3693303B2
Application number: JP31878494A
Authority: JP
Inventors: ブラジャルアメリコ; シュリアントワーヌ
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1993-12-22
Filing date: 1994-12-21
Publication date: 2005-09-07
Anticipated expiration: 2020-09-07
Also published as: EP0660559B1; US5548582A; EP0660559A1; KR950022501A; DE69434353T2; SG48266A1; DE69434353D1; JPH07288491A; KR100379047B1

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、少なくとも一つの伝送チャンネルによって相互に通信する少なくとも一つの送信局と少なくとも一つの受信局と、送信端に設けられ、周波数ホッピング拡散スペクトラム符号化によってデータを転送するベースバンド転送手段と、受信端に設けられ、推定データを回復する逆転送手段とよりなる多重キャリア周波数ホッピング拡散スペクトラム通信システムに関する。
【０００２】
本発明は同様に、送受信基地局と複数の送受信ユーザ局とよりなる通信システムに関する。また本発明は、特にラジオチャンネルによって通信を確保する移動局、ケーブル、衛星、或いは他の手段によって通信する固定局である送受信ユーザ局に関する。本発明はまた、相互に通信する移動局を有するためにメッセージを受信して中継することを意図した基地局に関する。
【０００３】
【従来の技術】
ユーザ間の通信のための通信システムは様々な基準を満たすべきでありが、それらの基準のなかでは守秘基準がしばしば問題になる。従って、そのようなシステムのデザイナー達は、メッセージ伝送用に符号化を用いる方向に向かってきた。符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）システムは一つの高性能符号化システムである。このシステムは、信頼性、対妨害性、対干渉或いは対劣化性に優れ、更に任意のユーザ数に簡単に対応できる。ＣＤＭＡシステムの原理は、周波数スペクトラムを拡散することよりなる。従って、第１の持続時間Ｔｓの符号メッセージは、第１の持続時間Ｔｃのメッセージに変換され、Ｔｃ＝Ｔｓ／ｌとなる。パラメータｌは１より小さくても、等しくても、或いは大きくてもよい。ある時点でＭ人のユーザがいたとき、持続時間ＴｃのメッセージがＭ個ある。それらのメッセージは、周波数ホッピング拡散スペクトラム符号化と呼ばれる周知の技術で符号化され、この技術はＭ個のメッセージをＭ個の異なったキャリアに変調し、チャンネルの伝送エラーを分散させるために各キャリアの各対応スピーカへの割り当てを逐次切り換えることよりなる。ｌが１より大きいとき、高速周波数ホッピング技術が得られ、ｌが１より小さいとき、低速周波数ホッピング技術が得られる。ｌが１に等しいときは、符号化されるメッセージの持続時間は変らない。
【０００４】
そのようなシステムは、例えば、J.G. PROAKISによる"Digital Communications"（MCGRAW-HILL Book Company 1989）の第８章、845-860ページに説明される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
基地局は全てのユーザから来る符号化メッセージを受信し、それらを復号化し、再符号化し、ユーザに転送する。局は通信を管理し、即ち、受信ユーザその人のみに、そのユーザ向けのメッセージを復号化することを許す。そのようなシステムに対して、受信端に於て等価器を用いる必要があるが、そのような等価器はユーザ数が増大すると複雑になる可能性がある。実際には、多重経路環境のエコー信号が存在するとき、あるユーザのチャンネルのエコー信号は、他のユーザのチャンネルのエコー信号と一般には同一ではない。従って、そのようなシステムの実際の性能は限られる。一方、各ホッピングシーケンスの開始時に、受信メッセージが復号化され得るように受信器を良好に同期させる必要があるが、これはしばしば問題となる。
【０００６】
一方、そのような技術は、各ユーザに割り当てられるキャリアを生成する周波数発生器の使用を必要とする。この発生器は、各周波数ジャンプと共に周波数を急激に変化可能であるべきである。２つの発生器の周波数の重なりを避けるために、ガードバンドを設ける必要があるが、これは障害となる。
従って、本発明の目的は、それらの欠点を克服して伝送信頼性とユーザ間通信の容量を増加することである。
【０００７】
本発明の更なる目的は、性能を向上すると共にシステムの複雑性を減ずることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
それらの目的は、導入段落で説明された通信システムで達成され、ここで、転送手段は直交周波数分割多重化に従って符号化を行い、逆転送手段は、符号化の転送の逆転送を行う一方で復号化を行う。
符号化／復号化を行うために、転送手段は逆フーリエ変換を遂行する手段よりなり、逆転送手段はフーリエ変換を遂行する手段よりなる。
【０００９】
従って有利なことに、各周波数ジャンプと共に周波数を急激に変化させうるべきであった従来技術の周波数発生器を、各局に設ける必要はなくなる。従って、各発生器の切替時間や同期確立を考慮する必要はなくなる。また、２つの発生器間のスペクトラム重複の現象はもはや起こらない。
時間的に変化するミキシングを行うために、パイロットミキシングシーケンス発生器が、２ユーザが同一周波数に同時に割り当てられないために必要となる。
【００１０】
これを達成するため、周波数ジャンプを符号化し或いはそれらを復号化するために、転送手段或いは逆転送手段はそれぞれ、データミキシング手段或いはデータ逆ミキシング手段を含み、それらは各々、
−可変アドレスシーケンスを生成するアドレス生成器と、
−ミックスされた或いは逆ミックスされたデータが書かれ、読まれたときにミックスされた或いは逆ミックスされたデータをそれぞれ配送し、ミキシング或いは逆ミキシングは可変シーケンスアドレス生成器の補助によりリード及びライトモードでメモリを異なってアドレスすることによって実現されるメモリと
よりなる。
【００１１】
離散的に変調された信号から来るディジタル信号が含まれてもよい。これは、同相成分と直交成分の２次元表現の状態配置で表現される。このシステムは、伝送メッセージを離散的に変調されたシンボルに変換する送信局手段と、受信シンボルからメッセージを抽出する受信局手段よりなる。
配置の各シンボルＳｅに対して、サンプリング手段は、任意の数のサンプルされたシンボルを生成することができる。この数は実数である。シンボルあたりのサンプル数及びミックスの割り当てが変る周波数に依存して、高速周波数ホッピング技術或いは低速周波数ホッピング技術のいずれかがが実現される。高速周波数ホッピング技術の場合、ミキシング手段は様々なサンプルされたシンボルをパッケージにする手段よりなり、一つのパケットは、シンボルの源である配置のシンボル数よりも大きいか或いは等しい数のサンプルされたシンボルを含む。
【００１２】
周波数分割多重シンボルは、好ましくは、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）に於て用いられるフレームフォーマットに合わせることによって用いられる。
従って有利なことに、多重経路環境からのエコー信号にさらされた信号を補正する複雑な等価器を受信端に於て用いる必要がもはやない。
実際に、ガード間隔を含むブロックよりなる連続フレームの形に多重信号を組織する一方で、多重経路によって生じる全ての遅延を除去することが可能である。
【００１３】
フレームに配置されたＯＦＤＭシンボルを用いると、各ミキシングシーケンスの開始時の同期確立の問題はなくなるが、これは何故なら、同期の全てのメカニズムは直交周波数分割多重モードに起因するからである。より自由な選択が可能であり、ミキシングシーケンスの数もより大きい。
多重化手段はＯＦＤＭを形成するために以下のものよりなる：
−保護シンボルを付加する手段と、
−直列化手段と、
−シンボルブロックのフレームを形成して特別シンボルのブロックを付加する手段。
【００１４】
特別シンボルは、同期シンボル、サービスシンボル、チャンネル推定シンボル、或いは他のシンボルであってよい。
受信端に於て、逆多重化手段は一列の結合として、
−サンプラーと、
−受信変調データのための入力逆直列化手段と、
−受信推定シンボルを生成するためにフーリエ変換を実行する手段と
よりなる。
【００１５】
受信端に於て、信号減衰を考慮して一つ或いは様々な自動利得制御モジュールが付加される。それらのモジュールは、各キャリアに割り当てられた各符号化されたメッセージに影響を与えるために、フーリエ変換を遂行する手段の出力に配置される。
本発明によれば、伝送エネルギーは、チャンネルに於てより良好に周波数分割され、このシステムを選択的フェーディングにより強くする。周波数ホッピング拡散スペクトラム技術と多重キャリア直交周波数分割多重技術との融合は従って、新たな性能と利点を提供する。
【００１６】
好ましい実施例に於て、本発明によるシステムは、移動局であってよい送受信ユーザ局と、少なくとも一つの固定基地局とよりなる。基地局は一般にセルと呼ばれるものをカバーし、即ち、特定のカバー領域を有する。このカバー領域を越えては、もう一つの基地局が設けられており、移動局が初めのセルの境界を出た場合に中継を行う。従来はセル領域の拡大はより複雑な等価器を必要としたが、有利なことに、本発明によりセルはより大きな領域をカバーすることができる。
【００１７】
各ユーザ局は、基地局に伝送し、その局を宛先とするメッセージを復号化する手段よりなる。
基地局は、全てのユーザ局に伝送し、全てのユーザ局から来るメッセージを受信する手段と、ユーザ局間の通信を管理する手段とよりなる。
本発明のこれらの様々な側面と更なる側面は、以下に説明される実施例に関して説明され明らかになるだろう。
【００１８】
本発明は、制限しない例として与えられる以下の図の補助により更によく理解されるだろう。
【００１９】
【実施例】
以下の説明は、送信局と受信局の間の伝送が、基地局を介して行われる一般的な場合に関する。明かに、本発明は基地局の介在なしでの直接伝送の場合にも関連する。
図１０は、マルチユーザ通信システム（Ｕ₁、Ｕ₂、・・・、Ｕ_k、・・・、Ｕ_M）を符号で表現したものであり、Ｍはユーザ総数である。全てのユーザは基地局Ｂと両方向リンクを介して通信する。この基地局は、２つのユーザ局間の通信を可能にする中継点として働く。基地局はカバー領域を有する。ユーザ局は本質的に移動局であるので、ユーザ局Ｕ₂（或いはそれらの幾つか）は基地局Ｂ₁のカバー領域を去ってもよい。この場合、もう一つの基地局Ｂ₂が通信を共同管理する。２つの基地局Ｂ₁及びＢ₂は、（Ｂ₁のカバー領域の）ユーザ局Ｕ₁と（Ｂ₂のカバー領域の）ユーザ局Ｕ₂との間の通信を提供するために管理情報を交換する。
【００２０】
任意のユーザ局で用いられる従来の処理回路が図１に示される。送信端（図１（Ａ））に於て、処理回路は一列の結合として：
−伝送メッセージＭｅを符号化し、それらを配置のシンボルＳｅに変換する符号化手段１０と、
−シンボルＳｅを、符号化された伝送信号Ｓｃｅを配送するために周波数ホッピングすることによって符号化を介して複数のキャリア上にシンボルＳｅを伝送するベースバンド伝送手段ＦＨ１２と、
−ラジオ周波数変調手段ＭＯＤ１４と
よりなる。そして伝送はチャンネルＣＨＡ１６によって行われる。
【００２１】
メッセージＭｅを符号化する符号化手段１０は一列の結合として：
−ソ−ス符号化器ＳＯＵＲ．ＣＯＤ７３が続いてもよいアナログ−ディジタル変換手段Ａ／Ｄ７１と、
−チャンネル符号化器ＣＨＡＮ．ＣＯＤ７５と、
−バイナリデータを配置にマッピングするマッピング要素ＭＡＰＰ７７と
よりなる。
【００２２】
これは、ＱＡＭ、ＱＰＳＫ、ＢＰＳＫ配置や他の配置と関連してもよい。ソース符号化器７３とチャンネル符号化器７５は、通信チャンネルの特性に応じて抑制されることができる。同様に、アナログ−ディジタル変換器Ａ／Ｄ７１とソース符号化器７３は、メッセージＭｅが離散形で与えられる場合には存在し得ない。それに対して、例えば、電話通信に対する移動ユーザ局からの音声メッセージの場合には、コンバータが存在する。
【００２３】
ユーザ局はまた、基地局を介して他のユーザ局から入来するデータを受信する手段よりなる。従って、ユーザ局はまた、
−受信符号化シンボルＳｃｒを表す離散データを抽出するラジオ周波数変調手段２４と、
−手段１２によって遂行される操作と逆の操作を遂行し、受信シンボルＳｒを抽出する逆変換手段ＦＨ-1２２と、
−手段１０によって送信端で遂行された操作と逆の操作を遂行することによって、受信シンボルＳｒに基づいて受信メッセージＭｒを復号化する手段２０と
よりなる。
【００２４】
手段２０は、一列の結合として、チャンネル復号化手段ＣＨＡＮ．ＤＥＣＯＤ９７、ソース復号化手段ＳＯＵＲ．ＤＥＣＯＤ９３、及びディジタルーアナログ変換手段Ｄ／Ａ９１よりなる。これらの手段は、対応する符号化が以前に送信端で遂行された限りに於て用いられる。
受信端に於て、手段２４は送信端に於て遂行された操作に逆の操作を遂行する。
【００２５】
本発明は、本質的には、送信端に於て伝送シンボルＳｅに影響を与える周波数ホッピング拡散スペクトラム手段１２と、受信シンボルＳｒを抽出する手段２２に関する。
図３は、キャリアがメッセージに割り当てられたときに周波数ジャンプを行いながらメッセージを伝送することによって、異なったキャリアＦａ及びＦｂを同時に変調することよりなるスペクトラム拡散の従来技術の図を示す。図３は基地局に関連する。ユーザ局に対しては、ただ一つのチャンネルがあるだけなので、この図は単純化される。従って、あるユーザのメッセージＭｅ₁はまず、サンプラー８２₁（図３）によってレート１／ＴｃでサンプルされるシンボルＳｅ₁に符号化される（図１（Ａ））。そうして得られたサンプルはローカル発生器ＧＥＮ₁からの周波数Ｆａを有したキャリアによって、掛算器８０₁において掛算される。全てのユーザから来るデータは基地局を通過する。図３に示されるように、基地局には可能なユーザ数だけの数の経路が存在する。Ｍｔｈユーザに割り当てられた経路は、別のキャリアＦｂを生成する発生器ＧＥＮ_M、別の掛算器８０_M、及び別のサンプラー８２_Mよりなる。掛算器の全ての出力信号は加算器８４に於て一つに加えられ、単一の出力に於て多重キャリアシンボルＳｃｅが生成される。ある瞬間に於ては、特定の周波数が各経路に割り当てられている。伝送品質を確保するため、経路への周波数の値の割り当ては、断続的に変えられ、ある特定の瞬間に於て２つの異なった経路には同一の周波数は割り当てられないという特徴は堅持される。発生器は従って、周波数ジャンプが起こるとき、キャリア周波数を急激に変化させるように制御される。
【００２６】
シンボルＳｃｅは次に、ラジオ周波数変調器ＭＯＤ１４に入力され、チャンネルによって伝送される。
本発明によれば、特定キャリアの経路への割り当てと周波数ジャンプとに関する同一の原理が堅持される。実施例は、しかしながら、全面的に変わる。それは図２に示される図に表される。
【００２７】
図２は、本発明による、基地局Ｂとユーザ局、例えば、２つの局Ｕ₁及びＵ₂、よりなる通信システムの図を示す。ユーザ局は同一の送受信手段を有するので、以下に於ては局Ｕ₁のみが詳細に説明され、送信局は受信局として動作する別の局と通信することが理解される。
本発明に従って、周波数ホッピング拡散スペクトラムによる符号化が実現される。受信端に於て、逆操作は、逆順で実行される。
【００２８】
局Ｕ₁は、シンボルＳｅを生成する符号化手段１０よりなる。それらのシンボルは、逆フーリエ変換ＦＦＴ^-1を実行する装置１５及びラジオ周波数変換器ＭＯＤ１４が後続するミキサーＭＩＸ１３に於て符号化され、離散信号が前に説明されたように伝送される。ミキサー１３と装置１５は図３の手段１２による処理と同様のやり方でデータを処理する。しかしながら、処理されたデータは本発明によれば並列に供給され、既知の技術によればそれらは単一の出力信号にまとめられる。
【００２９】
伝送チャンネルＣＨＡ₁によって変形された可能性があるそれらのデータは、データＰｍｒとして基地局Ｂに到着する。それらは復調器２４Ｂに於て復調され、フーリエ変換ＦＦＴを遂行する装置２５Ｂによって逆多重化され、受信符号シンボルＰｃｒが生成され、その後、送信端で遂行されたものと逆である逆ミキシングＭＩＸ^-1２３Ｂが遂行され、符号化されていないシンボルＰを生成する。それらのシンボルは、次に、ミキシング手段ＭＩＸ１３Ｂによって基地局に於て再符号化され、逆フーリエ変換ＦＦＴ^-1を実行する装置１５Ｂによって多重化され、最後にラジオ周波数変調器１４Ｂによって中継される。伝送されたシンボルは、以前のチャンネルと異なっても良いチャンネルＣＨＡ₂を介して、受信局として動作する別のユーザ局Ｕ₂に到着する。局Ｕ₁が別の送信局に対する受信局として動作する場合を考える。局Ｕ₁は変調されたシンボルＳｍｒを受信し、これは復調器２４によって復調され、フーリエ変換ＦＦＴを遂行する装置２５によって逆多重化されて符号化シンボルＳｃｒを生成し、このシンボルは、送信端で遂行されたミックスＭＩＸの逆ミキシングを遂行する逆ミキシング手段ＭＩＸ^-1２３によって逆ミックスされる。
【００３０】
基地局Ｂは全てのユーザ局から来る全てのデータを受信する。それらのデータは、基地局の入力に、同一の周波数に互いに重ね合わされて到着する。この基地局は通信を管理する。従って、局Ｕ₁が局Ｕ₂と通信する場合、基地局Ｂは、メッセージが意図されたユーザ局のミキシング符号を用いて伝送メッセージを再符号化するか、或いは、送信局と同一のミキシング符号を用いて伝送メッセージを再符号化して送信局のミキシング符号を受信局に通知し、従って受信局はチャンネルを介して受信局に到着するメッセージを復号化することができる。
【００３１】
図４は、基地局がミキシングブロックＭＩＸ１３Ｂとブロック１５ＢＦＦＴ^-1の場合を示す。Ｍユーザから入来するシンボルＳｅ₁−Ｓｅ_mはレート１／Ｔｃで動作するサンプリング手段８２₁−８２_Mに到着し、サンプルされたシンボルＳｕ₁−Ｓｕ_Mが生成される。サンプルされたシンボルは、パッケージ化手段Ｓ／Ｐ８３₁−８３_Mに於てパッケージ化される（シンボルＳｓｅ）。手段Ｓ／Ｐ８３₁−８３_Mは、サンプリングが一つのシンボルＳｅあたり一つ以上のサンプルを生成する限りに於て存在する。続いて、手段１１がパッケージ化されたシンボルＳｓｅの混合物を生成する。手段１１の出力に於て、サンプルされたシンボルは、入力されたときと同一の順番では存在しない。この順番は、各サンプルされたシンボルに対して、多重キャリア変調のキャリア周波数への特定の割り当てを与えるミキシング命令ＳＡの関数であり、この割り当ては更に周波数ジャンプの目標をなす。そのようにミックスされたシンボルは、直交周波数分割にしたがって、周波数分割多重化シンボルに変換される。これは、逆フーリエ変換を遂行する多重化手段１５Ｂに於て行われる。逆フーリエ変換を遂行するために、Ｇを性の整数とするデータ数Ｎ＝２Ｇが、入力に同時に与えられる。キャリアの総数ＮｃがＮｃ＜Ｎであるような場合、情報キャリア入力の任意の側に置かれた入力に、ゼロデータが与えられる。ブロック１５Ｂの出力に於て、並列データＳｃｅが、多重キャリア直交周波数分割モードで与えられる。
【００３２】
図５は、ミキシング手段１１の実施例を示す。シンボルＳｃｅは、例えば、メモリＭＥＭ８８のアドレス生成器ＡＤＤＲＧＥＮ８９によって決定されるアドレスに書き込まれる。このメモリＭＥＭを読むとき、アドレス生成器８９は、書き込み時に使用されたアドレスとは異なった読みだしアドレスを生成する。図４に図で示されるシンボルのミキシングは、このようにして実現される。出力レジスタ８７は、共通の並列出力のために、シンボルをグループに結合することを可能にする。
【００３３】
それらのシンボルは、この形で用いられてもよく、或いは本発明によれば好ましくは、それらはＯＦＤＭと呼ばれる多重キャリア変調のフォーマットにされる。これは、伝送の信頼性向上を可能にする特定数のサービス信号を付加することを必要する。
ＯＦＤＭフレームを構築する機構が、図６に示される。
【００３４】
ある瞬間に於て、手段１５から同時に入来するＮ個のシンボルは、ＯＦＤＭデータブロックの一部を形成する。保護装置ＰＲＯＴ５４は、このデータブロックのこの部分に、ガードインターバルに対応するデータを加える。これはあるデータを更にコピーすることよりなる。
図１２は、ＯＦＤＭデータブロック形成に於て用いられる機構を詳細に示す。シンボルＳｅは一般的に複素数値である。第１のラインは、例えば、ユーザＵ₁に対して符号化されるシンボルＳｅ₁の状態シーケンスを表す。シンボルＳｅ₁は持続時間Ｔｓを有する。例えばμ個のシンボルの様々なシンボルからなり、持続時間μ．Ｔｓに対応するシーケンスが考慮される。そのようなシーケンスＳｅ₁−Ｓｅ_Mは各ユーザＵ₁．．．Ｕ_Mに対応する。
【００３５】
サンプラー８２₁−８２_M（図４）を通過した後、それらのシンボルＳｅはサンプルされたシンボルＳＵ₁−ＳＵ_Mとなり、それらは、並列にグループ化された後、グループ化されたシンボルＳｓｅ（図４の参照Ｖ）になる。従って、μ個のシンボルＳｅは、各持続時間μ．Ｔｓ及び各ユーザＵ（Ｌ≧μ）に対して、各結合手段Ｓ／Ｐ８３₁−８３_MのＬ個の出力シンボルになる。好ましくは、比率Ｌ／μは整数である。
【００３６】
Ｍ人のユーザから入来するデータは集められて、Ｍ．Ｌ個のデータＳｓｅ（信号Ｖ）を形成する。次に、このＭ．Ｌ個のデータは図５に関して説明された原理に従ってミックスされ、ユーザの最大数掛けるＬに等しい数をＮｃとして、Ｎｃ個のデータ（信号Ｗ）を形成する。しかしながら、Ｍ．Ｌよりも大きくなり得る。Ｎｃ個のデータは従って、ＯＦＤＭ信号のＮｃ個のシンボルを形成する。従って、Ｎ^thオーダーの逆フーリエ変換を遂行するブロック１５に並列に入力されるＮｃ個のシンボルがあり、Ｇを整数としてＮ＝２Ｇ＞Ｎｃである。従って、Ｎｃのシンボルは、ブロック１５（図６の参照Ｘ）の入力の任意の側でのＬ１＝（Ｎ−Ｎｃ）／２個の”０”データが加えられて完全となる。Ｎ−Ｎｃが奇数の場合、ブロックの始まり或いは終りは別のシンボルを受け取る。μ．Ｌが１に等しい（即ち、初期シンボルＳｅあたり一つのサンプル）である場合、低速周波数ホッピングシステムが、ｋブロック毎にミックスを変える（ここでｋは１以上の整数）ことにより得られる。μＴｓの期間にＮ個のシンボルが継続的に去ることを許すために、ブロック１５はより短い期間、即ちμ．Ｔｓ／Ｎで動作する。ブロック１５を去るＮ個のシンボルは、保護を形成するガードインターバルΔ＝Ｋ_G．Ｔ’ｃに対応するＫ_G個のシンボルによって完成される。Ｋ_G個のシンボルは、最も最近の先行シンボルのコピーに対応する。それらのＫ_G個のシンボルはＮ個のシンボルに付け足され、伝送されるべき（Ｋ_G＋Ｎ）個のシンボルのブロックを形成する（参照Ｚ）。ガードブロック５４もまた、μＴｓに等しく保たれた期間の間に、順番に（Ｋ_G＋Ｎ）個のシンボルが後に去ることを許すために、更に短い期間（Ｔ’ｃ＝μＴｓ／（Ｎ＋Ｋ_G））で動作する。直列化器５６は（Ｋ_G＋Ｎ）個のシンボルの直列化を遂行する。（Ｋ_G＋Ｎ）個のＯＦＤＭシンボルの連続するブロックが、次に、ＦＲＡＭＥと参照される装置５８でＯＦＤＭフレームにフレーム化される。この装置は、伝送及び受信の同期確立或いはチャンネル推定など様々な用途に用いられる特別なシンボル５３（同期、変調等）を付加する。ローパスフィルタＬＰＦ５９は、信号がラジオ周波数変調器１４及び１４Ｂ（図２）を介して伝送される前に、それらの信号をフィルタリングする。
【００３７】
受信端に於て、受信変調シンボルＳｍｒは復調器２４（図２）に於て復調され、その後、送信端でフーリエ変換を遂行することによって遂行された処理の逆処理を遂行する逆多重化装置ＦＦＴ２５に入力される。装置２５は、一列の結合として、
−ローパスフィルタ６９と、
−１／Ｔ’ｃのタイミングを有するサンプラー６３と、
−Ｎ個の有効なシンボルを生成し、従って、ガードインターバルの間に受信されたＫ_G個のシンボルを考慮しない逆直列化器６６と、
−Ｎシンボルのブロックのシーケンスを配送するフーリエ変換を計算する計算装置２５と
よりなる。
【００３８】
Ｎシンボルブロックの終端は捨てられ、Ｎｃ個のシンボルＳｃｒよりなる中心部分のみが残される。それらは逆ミックスされるために、逆ミキサＭＩＸ^-1２３及び２３Ｂ（図２）に入力される。
図１１は、周波数に対してプロットされた伝送信号のパワースペクトラム密度を表す。曲線７０₁−７０_Mは、ガードバンドΔｆによって分離される周波数ｆ₁、ｆ₂、．．．ｆ_Nをそれぞれ中心とする狭いバンドによって形成されるスペクトラムによって特徴付られる従来の拡散スペクトラムシステムに対応する。曲線７２は、周波数ホッピング拡散スペクトラム技術を多重キャリア伝送直交周波数分割多重化技術と融合する本発明によるシステムに対応する。水平スケールは、信号の利用可能バンドに対して正規化されたベースバンド周波数Ｆに対応する。垂直スケールは、デシベルで表現されたパワースペクトラム密度に対応する。従来のシステムに対しては、スペクトラム７０が、発振器の分離をするために幾つかの分離された狭いバンドを有し、従って損失を有することが分かる。それに対し、本発明による多重キャリアシステムに対しては、スペクトラム７２は矩形であり、全てのキャリアに対する伝送エネルギーは、信号の利用可能バンドに於て一定値を保つことが示される。従って、伝送をより信頼性の高いものにし、受信回路の複雑性を削減する伝送チャンネルのより効率的な使用が可能となる。
【００３９】
図２の多重化器ＦＦＴ^-1１５のより高度なバージョンである図６に示されるＯＦＤＭ多重化器は、好ましくはユーザ局と基地局との両方で用いられる。
伝送チャンネルは、受信信号を変化させるフェーディングに曝されても良い。このフェーディングは、周波数領域、及び／又は時間領域で起こる。従って、受信端で自動利得制御を有することが好ましい。後者はしかしながら絶対必要ということはない。これは図８の破線で示される。
【００４０】
図８は、自動利得制御ＡＧＣを備えたユーザ局の受信セクションの図を示す。各キャリアに割り当てられたＮｃ個の信号が、好ましくは装置ＡＧＣ６３₁−６３_Ncを有する。
逆ミキシング手段２１によって逆ミキシングされた後、Ｍ．Ｌ個のデータはＬ個のデータのＭ個のパケットのグループとして去る。各パケットは、ユーザＵ₁、．．．、Ｕ_Mに向けのものである。Ｌ個の並列データのパケットは、直列化器ＰＳ９３₁−９３_MによってＬ個の直列データに変換され、それらはサンプリング手段９２₁−９２_Mによってタイミング１／Ｔｃでサンプルされる。パケットからサンプルを分離する手段９３₁−９３_Mは、送信端で逆の操作が遂行されたときに限り存在する。最後に、決定手段９０₁−９０_Mは、各ユーザに対して、μ個の伝送シンボルＳｅ₁、Ｓｅ_Mの推定を可能にする。
【００４１】
決定手段９０₁−９０_Mは、例えば、閾値決定要素９７（図９）と直列結合された平均値計算手段Σ９４によって形成される。
周波数ホッピング拡散スペクトラムによる符号化と直交周波数分割多重化による多重キャリア変調の融合は、様々な利点を提供する。
各ミキシングシーケンスの開始時に受信端で同期を確立することは、既知技術が独立して使用された場合は必要であったが、もはや必要ではない。
【００４２】
多重キャリア変調の使用によって、疑似ランダムシーケンスの選択に関してより大きな自由度が存在する。
好ましくは、フレームに組織化されたＯＦＤＭ信号が使用される。各ユーザ局はそれ自身のフレームを有するので、受信端での同期確立機構は単純化される。そのうえ、各データブロックのガードインターバルの使用は、送信器／受信器の距離と共に変化する伝播遅延と、多重経路のための遅延との両方に依存して起こる全ての不確実性を除去することを可能にする。より詳細には、伝播遅延は基地局のカバー領域に関連する。ガードインターバルの存在は、使用されるハードウェアの複雑性を増大することなく、スペクトラム拡散の従来技術に比較して、このカバー領域の拡大を可能にする。従来技術の場合に於ては、これらの問題を解決するために、複雑な等価器を有することが必要となる。
【００４３】
更に、本発明によれば、エネルギーはチャンネル上で等しくされ、本システムをより対フェーディング性の強いものにする。
【図面の簡単な説明】
【図１】ユーザ局で動作する送受信処理回路の回路図である。
【図２】本発明による通信システムの一部の一般的回路図である
【図３】従来の周波数ホッピング拡散スペクトラム技術の基本回路図である。
【図４】本発明による周波数ホッピング拡散スペクトラムの実施例の回路図である。
【図５】シンボルミキシング手段の回路図の例である。
【図６】多重キャリア伝送と共に用いられるＯＦＤＭ多重化器の回路図である。
【図７】ＯＦＤＭ逆多重化器の回路図である。
【図８】自動利得制御器と共にユーザ局に於て自身シンボルを推定するために用いられる逆多重化器の回路図である。
【図９】受信端で用いられる決定手段の例である。
【図１０】マルチユーザ通信システムの一般的回路図である。
【図１１】本発明によるシステムとスペクトラム拡散を有する従来のシステムとの周波数応答の２つの曲線である。
【図１２】μＴｓの時間間隔にわたって分散されるシンボルの図である。
【符号の説明】
１０符号化手段
１２ベースバンド伝送手段
１３ミキシング手段
１４ラジオ周波数変調手段
１５逆フーリエ変換装置
１６チャンネル
２０復号化手段
２２逆変換手段
２３逆ミキシング手段
２４ラジオ周波数変調手段
２５フーリエ変換装置
５３特別シンボル
５４保護装置
５９ローパスフィルタ
６３サンプラー
６３₁−６３_Nc 自動利得制御
６６逆直列化器
７１アナログ−ディジタル変換手段
７３ソース符号化器
７５チャンネル符号化器
７７マッピング要素
８０₁、８０_M 掛算器
８２₁、８２_M サンプラー
８３₁−８３_M パッケージ化手段
８４加算器
８７出力レジスタ
８８メモリ
８９アドレス生成器
９０₁−９０_M 決定手段
９１ディジタル−アナログ変換手段
９２₁−９２_M サンプリング手段
９３ソース復号化手段
９３₁−９３_M 直列化器
９４平均値計算手段
９７チャンネル復号化手段

Claims

符号値配置に従った符号化により送信信号のデータシンボルを符号化する拡散スペクトラム符号化手段と、
該符号化手段に接続され、周波数ホッピング符号に従って周期的にミックスされる周波数割当てにより、固定キャリア周波数の所定のシリーズの特定のものに対して該符号化データシンボルのサンプルを割当てるミキシング手段と、
該ミキシング手段に接続され、符号化データシンボルの該サンプルと該サンプルに割当てられた周波数とを逆フーリエ変換に従って結合することで、直交周波数分割変調により符号化データシンボルの該サンプルを多重化する多重化手段
を含み、
該ミキシング手段は符号化データシンボルの該サンプルを格納するメモリと該メモリに対して可変アドレスシーケンスを生成するアドレス生成器を含み、該メモリにはミックスされる符号化データシンボルの該サンプルが書き込まれ、符号化データシンボルの該サンプルを該メモリに書き込むために符号化データシンボルの該サンプルを読み出すためとは異なるアドレスシーケンスを供給することによりミキシングが実行され、該アドレスシーケンスは該適用可能な周波数ホッピング符号を決定する送信器。
該ミキシング手段は、
該符号化データシンボルをサンプルして該データサンプルを形成するサンプリング手段と、
各符号化データシンボルから取られるサンプル数以上の数のシンボルサンプルを各々のパケットが含むように、該データサンプルからデータパケットを得るグルーピング手段を含む請求項１記載の送信器。
該多重化手段に接続され、該多重化された符号化データシンボルのサンプルを信号フレーム列に組み立てる手段を更に含む請求項１記載の送信器。
該多重化手段に接続され、該多重化された符号化データシンボルのサンプルを信号フレーム列に組み立てる該手段は、各フレームに保護シンボルを付加する手段と該フレームを直列化する手段とを含む請求項３記載の送信器。
符号化データシンボルの多重化されたサンプルを受け取りフーリエ変換を適用することで符号化データシンボルの該サンプルに対して行われた直交周波数分割変調を逆変換することにより復調する逆多重化手段と、
該逆多重化手段に接続され、送信側で使用された周波数ホッピング符号の逆に従って符号化データシンボルの該復調されたサンプルを結合することで該符号化データシンボルの該サンプルを再生する逆ミキシング手段と、
該逆ミキシング手段に接続され、送信側で使用された符号値配置の逆に従って生成される符号化データシンボルの該サンプルを復号化する復号化手段
を含み、
該逆ミキシング手段は符号化データシンボルの該復調されたサンプルを格納するメモリと該メモリに対して可変アドレスシーケンスを生成するアドレス生成器を含み、該メモリには逆ミックスされる符号化データシンボルの該復調されたサンプルが書き込まれ、符号化データシンボルの該復調されたサンプルを該メモリに書き込むために符号化データシンボルの該復調されたサンプルを読み出すためとは異なるアドレスシーケンスを供給することにより逆ミキシングが実行され、該アドレスシーケンスは該周波数ホッピング符号の逆に対応する受信器。
各局が請求項１記載の送信器及び請求項５記載の受信器を含み、１つの局の該送信器と他の局の該受信器との間で通信チャネルを介して互いに通信を行う少なくとも２つの局を含むマルチキャリア周波数ホッピング拡散スペクトラム通信システム。
符号値配置に従った符号化により送信信号のデータシンボルを符号化する拡散スペクトラム符号化段階と、
周波数ホッピング符号に従って周期的にミックスされる周波数割当てにより、固定キャリア周波数の所定のシリーズの特定のものに対して該符号化データシンボルのサンプルを割当てる段階と、
符号化データシンボルの該サンプルと該サンプルに割当てられた周波数とを逆フーリエ変換に従って結合することで、直交周波数分割変調により符号化データシンボルの該サンプルを多重化する段階
を含み、
該サンプルを割当てる段階は、
ミックスされる符号化データシンボルの該サンプルをメモリに書き込む段階と、
符号化データシンボルの該サンプルを該メモリに書き込むために符号化データシンボルの該サンプルを読み出すためとは異なるアドレスシーケンスを供給する段階
を含み、該アドレスシーケンスは該周波数ホッピング符号を決定する送信方法。
符号化データシンボルの多重化されたサンプルを受け取りフーリエ変換を適用することで符号化データシンボルの該サンプルに対して行われた直交周波数分割変調を逆変換することにより復調する段階と、
送信側で使用された周波数ホッピング符号の逆に従って符号化データシンボルの該復調されたサンプルを結合することで該符号化データシンボルの該サンプルを再生する段階と、
送信側で使用された符号値配置の逆に従って生成される符号化データシンボルの該サンプルを復号化する復号化段階
を含み、
該該サンプルを再生する段階は、
逆ミックスされる符号化データシンボルの該復調されたサンプルをメモリに書き込む段階と、
符号化データシンボルの該復調されたサンプルを該メモリに書き込むために符号化データシンボルの該復調されたサンプルを読み出すためとは異なるアドレスシーケンスを供給する段階
を含み、該アドレスシーケンスは該周波数ホッピング符号の逆に対応する受信方法。