(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信装置と、受信装置と、を備え、
基本符号（以下、当該基本符号の時間的最小単位を「チップ」という。）と、
当該基本符号を互いに異なる巡回シフトチップ数だけ巡回シフトした複数の巡回シフト符号と、
当該複数の巡回シフト符号のそれぞれについて、当該巡回シフト符号の前方に、当該巡回シフト符号の末尾の前方拡張チップ数分を拡張し、当該巡回シフト符号の後方に、当該巡回シフト符号の先頭の後方拡張チップ数分を拡張した複数の巡回シフト巡回拡張符号と、
パイロット信号と、
を用いる符号分割多重伝送システムであって、
（ａ）前記送信装置は、巡回シフト部と、巡回拡張部と、直並列変換部と、重畳部と、加算部と、送信部と、を備え、
前記直並列変換部は、当該パイロット信号を含む伝送信号を直並列変換して、複数の中間信号を生成し、
前記重畳部は、当該複数の中間信号のそれぞれに、当該複数の巡回シフト巡回拡張符号のいずれかであって、他の中間信号に重畳されるものとは異なるものを重畳して、複数の重畳済信号を生成し、
前記加算部は、当該複数の重畳済信号を加算して送信信号を生成し、
前記送信部は、当該送信信号を、前記受信装置に送信し、
（ｂ）前記受信装置は、受信部と、相関部と、推定部と、補償部と、並直列変換部と、を備え、
前記受信部は、前記送信装置から送信された送信信号を受信して、これを受信信号とし、
前記相関部は、当該複数の巡回シフト符号のそれぞれと、当該受信信号と、の相関をとって、当該複数の巡回シフト符号のそれぞれに対応する複数の相関信号を出力し、
前記推定部は、当該パイロット信号と、当該複数の相関信号と、から、位相および振幅の変動値を推定し、
前記補償部は、当該位相および振幅の変動値を用いて、当該複数の相関信号を補償して、複数の補償済信号を出力し、
前記並直列変換部は、当該複数の補償済信号を並直列変換して、伝送信号を得て、
前記複数の中間信号の１つは、前記パイロット信号であり、
前記重畳部において、「当該パイロット信号に重畳される巡回シフト巡回拡張符号の巡回シフト数と、当該他の中間信号に重畳される巡回シフト巡回拡張符号の巡回シフト数と、の差」の最小値は、「当該他の中間信号に重畳される巡回シフト巡回拡張符号の巡回シフト数同士の差」の最小値よりも、大きい
ことを特徴とするもの。
【請求項２】
請求項１に記載の符号分割多重伝送システムであって、
当該複数の巡回シフト符号のそれぞれに対する巡回シフトチップ数同士の差の最小値は、１である
ことを特徴とするもの。
【請求項３】
請求項１または２に記載の符号分割多重伝送システムであって、
前記推定部は、当該パイロット信号と、当該複数の相関信号のうち当該パイロット信号に相当する部分と、から、位相および振幅の変動値に対応する行列を求め、
前記補償部は、当該行列の逆行列を求めて、これを当該複数の相関信号に乗じて複数の補償済信号を得る
ことを特徴とするもの。
【請求項４】
請求項３に記載の符号分割多重伝送システムであって、
前記送信装置から送られる信号の同相成分、直交成分をそれぞれI，Qとし、前記受信装置にて受信された当該信号に相当する信号の同相成分、直交成分をそれぞれI'，Q'としたときに、
I' = CI - SQ
Q' = SI + CQ
の関係を見たすS，Cについて、
前記推定部は、
パイロット信号の直接波aに対するS，CであるSa，Ca、
パイロット信号の１チップ遅延波bに対するS，CであるSb，Cb、
パイロット信号の２チップ遅延波cに対するS，CであるSc，Cc、
…
を求め、これらから位相と振幅の変動値に対応する［数１］により定義される行列Mを求め、
【数１】
0003612566.tif 000004
前記補償部は、当該行列Mの逆行列M-1を求める
ことを特徴とするもの。
【請求項５】
基本符号（以下、当該基本符号の時間的最小単位を「チップ」という。）と、
当該基本符号を互いに異なる巡回シフトチップ数だけ巡回シフトした複数の巡回シフト符号と、
当該複数の巡回シフト符号のそれぞれについて、当該巡回シフト符号の前方に、当該巡回シフト符号の末尾の前方拡張チップ数分を拡張し、当該巡回シフト符号の後方に、当該巡回シフト符号の先頭の後方拡張チップ数分を拡張した複数の巡回シフト巡回拡張符号と、
パイロット信号と、
を用いる送信方法であって、
巡回シフト工程と、巡回拡張工程と、直並列変換工程と、重畳工程と、加算工程と、送信工程と、を備え、
前記直並列変換工程では、当該パイロット信号を含む伝送信号を直並列変換して、複数の中間信号を生成し、
前記重畳工程では、当該複数の中間信号のそれぞれに、当該複数の巡回シフト巡回拡張符号のいずれかであって、他の中間信号に重畳されるものとは異なるものを重畳して、複数の重畳済信号を生成し、
前記加算工程では、当該複数の重畳済信号を加算して送信信号を生成し、
前記送信工程では、当該送信信号を、送信し、
前記複数の中間信号の１つは、前記パイロット信号であり、
前記重畳工程において、「当該パイロット信号に重畳される巡回シフト巡回拡張符号の巡回シフト数と、当該他の中間信号に重畳される巡回シフト巡回拡張符号の巡回シフト数と、の差」の最小値は、「当該他の中間信号に重畳される巡回シフト巡回拡張符号の巡回シフト数同士の差」の最小値よりも、大きい
ことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項５に記載の送信方法であって、
当該複数の巡回シフト符号のそれぞれに対する巡回シフトチップ数同士の差の最小値は、１である
ことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１から４のいずれか１項に記載の符号分割多重伝送システムの送信装置。
【請求項８】
信号を送信可能なコンピュータ（ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）を含む。）を、請求項７に記載の送信装置として機能させることを特徴とするプログラム。
【請求項９】
請求項１から４のいずれか１項に記載の符号分割多重伝送システムの受信装置。
【請求項１０】
信号を受信可能なコンピュータ（ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）を含む。）を、請求項９に記載の受信装置として機能させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、符号分割多重伝送システム、その送信装置、受信装置、送信方法、受信方法、ならびに、これらをコンピュータにより実現するプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
符号分割多重伝送方式は、互いに異なる拡散符号を伝送すべき複数の信号に重畳して送信する一方、受信側では、当該拡散符号との相関をとることにより、それぞれの信号を復元する手法であり、信号の伝送量を飛躍的に増大させる手法として注目を集めている。
【０００３】
特に、伝送すべき信号を複数の中間信号に直並列変換した後、互いに異なる拡散符号を複数の中間信号のそれぞれに重畳して加算してから送信する一方で、受信側では、互いに異なる拡散符号のそれぞれと受信信号との相関をとって複数の信号を得て、これらを並直列変換して伝送信号を得る手法に対して、研究が進められている。
【０００４】
さて、発明者らは、互いに異なる拡散符号の一種として、特許第３２００６２８号において、巡回拡張巡回シフト型符号（「巡回シフト巡回拡張符号」ともいう。）を提案している。これは、所定の基本符号（以下、当該基本符号の時間的最小単位を「チップ」という。）を、所定の巡回シフト数の整数倍だけ巡回させた複数の巡回シフト符号のそれぞれについて、その先頭と末尾をその末尾と先頭に付加して拡張することにより、互いに異なる複数の拡散符号を得るものである。
【０００５】
ここで、所定の巡回シフト数として、許容したい遅延波の最大時間に相当するチップ数に１を加算した値を選択する。
【０００６】
したがって、たとえば、所定の基本符号のチップ長さが３１であり、許容したい遅延波の最大時間が１チップである場合、当該特許に係る手法では、巡回拡張巡回シフト型符号は、最大で１５個得られることになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ある基本符号から得られる巡回シフト巡回拡張符号の数を、さらに増やして、情報伝送レートをさらに向上したい、という要望は大きい。
【０００８】
一方で、巡回シフト巡回拡張符号の数をさらに増やしても、マルチパスフェージングによる伝送ひずみによる悪影響をできるだけ補償して、伝送特性を向上させたい、という必要性もある。
【０００９】
本発明は、これらの課題を解決するものであり、巡回シフト巡回拡張符号を用いた符号分割多重伝送システム、その送信装置、受信装置、送信方法、受信方法、ならびに、これらをコンピュータにより実現するプログラムを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
以上の問題を解決するため、本発明の原理にしたがって、下記の発明を開示する。
【００１１】
本発明の第１の観点に係る符号分割多重伝送システムは、送信装置と、受信装置と、を備え、基本符号と、当該基本符号を互いに異なる巡回シフトチップ数だけ巡回シフトした複数の巡回シフト符号と、当該複数の巡回シフト符号のそれぞれについて、当該巡回シフト符号の前方に、当該巡回シフト符号の末尾の前方拡張チップ数分を拡張し、当該巡回シフト符号の後方に、当該巡回シフト符号の先頭の後方拡張チップ数分を拡張した複数の巡回シフト巡回拡張符号と、パイロット信号と、を用い、以下のように構成する。
【００１２】
すなわち、送信装置は、巡回シフト部と、巡回拡張部と、直並列変換部と、重畳部と、加算部と、送信部と、を備える。
【００１３】
ここで、直並列変換部は、当該パイロット信号を含む伝送信号を直並列変換して、複数の中間信号を生成する。
【００１４】
一方、重畳部は、当該複数の中間信号のそれぞれに、当該複数の巡回シフト巡回拡張符号のいずれかであって、他の中間信号に重畳されるものとは異なるものを重畳して、複数の重畳済信号を生成する。
【００１５】
さらに、加算部は、当該複数の重畳済信号を加算して送信信号を生成する。
【００１６】
そして、送信部は、当該送信信号を、受信装置に送信する。
【００１７】
一方、受信装置は、受信部と、相関部と、推定部と、補償部と、並直列変換部と、を備える。
【００１８】
ここで、受信部は、送信装置から送信された送信信号を受信して、これを受信信号とする。
【００１９】
一方、相関部は、当該複数の巡回シフト符号のそれぞれと、当該受信信号と、の相関をとって、当該複数の巡回シフト符号のそれぞれに対応する複数の相関信号を出力する。
【００２０】
さらに、推定部は、当該パイロット信号と、当該複数の相関信号と、から、位相および振幅の変動値を推定する。
【００２１】
そして、補償部は、当該位相および振幅の変動値を用いて、当該複数の相関信号を補償して、複数の補償済信号を出力する。
【００２２】
一方、並直列変換部は、当該複数の補償済信号を並直列変換して、伝送信号を得る。
【００２３】
また、本発明の符号分割多重伝送システムは、当該複数の巡回シフト符号のそれぞれに対する巡回シフトチップ数同士の差の最小値は、１であるように構成することができる。
【００２４】
また、本発明の符号分割多重伝送システムは、以下のように構成することができる。
【００２５】
すなわち、推定部は、当該パイロット信号と、当該複数の相関信号のうち当該パイロット信号に相当する部分と、から、位相および振幅の変動値に対応する行列を求める。
【００２６】
一方、補償部は、当該行列の逆行列を求めて、これを当該複数の相関信号に乗じて複数の補償済信号を得る。
【００２７】
また、本発明の符号分割多重伝送システムにおいて、パイロット信号は、伝送信号のうち、伝送すべきデータ信号の前に付加されているように構成することができる。
【００２８】
また、本発明の符号分割多重伝送システムは、以下のように構成することができる。
【００２９】
すなわち、当該伝送すべきデータ信号は、複数のデータの列からなる。
【００３０】
一方、推定部は、当該パイロット信号と、当該複数の相関信号のうちパイロット信号に係る部分と、から、最初の位相および振幅の変動値を推定する。
【００３１】
そして、補償部は、当該最初の位相および振幅の変動値を用いて、当該複数の信号のうち最初のデータに係る部分を補償する。
【００３２】
さらに、並直列変換部は、当該複数の補償済信号のうち最初のデータに係る部分を並直列変換して、伝送信号のうち最初のデータを得る。
【００３３】
一方、推定部は、さらに、得られた伝送信号のうち最後に得られたデータに係る部分と、当該複数の相関信号のうち当該最後に得られたデータに係る部分と、から、次の位相および振幅の変動値を推定する。
【００３４】
そして、補償部は、当該次の位相および振幅の変動値を用いて、当該複数の相関複数の信号のうち次のデータに係る部分を補償する。
【００３５】
さらに、並直列変換部は、当該複数の補償済信号のうち次のデータに係る部分を並直列変換して、伝送信号のうち次のデータを得る。
【００３６】
また、本発明の符号分割多重伝送システムにおいて、複数の中間信号の１つは、パイロット信号であるように構成することができる。すなわち、パイロット信号と伝送信号とが別に与えられた場合には、伝送信号を直並列変換した結果の複数の信号と、パイロット信号と、を合わせて、複数の中間信号とする。
【００３７】
また、本発明の符号分割多重伝送システムは、重畳部において、「当該パイロット信号に重畳される巡回シフト巡回拡張符号の巡回シフト数と、当該他の中間信号に重畳される巡回シフト巡回拡張符号の巡回シフト数と、の差」の最小値は、「当該他の中間信号に重畳される巡回シフト巡回拡張符号の巡回シフト数同士の差」の最小値よりも、大きいように構成することができる。
【００３８】
本発明の他の観点に係る送信装置ならびに受信装置は、上記符号分割多重伝送システムの送信装置ならびに受信装置である。
【００３９】
本発明の他の観点に係る送信方法は、基本符号と、当該基本符号を互いに異なる巡回シフトチップ数だけ巡回シフトした複数の巡回シフト符号と、当該複数の巡回シフト符号のそれぞれについて、当該巡回シフト符号の前方に、当該巡回シフト符号の末尾の前方拡張チップ数分を拡張し、当該巡回シフト符号の後方に、当該巡回シフト符号の先頭の後方拡張チップ数分を拡張した複数の巡回シフト巡回拡張符号と、パイロット信号と、を用いる送信方法であって、巡回シフト工程と、巡回拡張工程と、直並列変換工程と、重畳工程と、加算工程と、送信工程と、を備え、以下のように構成する。
【００４０】
すなわち、直並列変換工程では、当該パイロット信号を含む伝送信号を直並列変換して、複数の中間信号を生成する。
【００４１】
一方、重畳工程では、当該複数の中間信号のそれぞれに、当該複数の巡回シフト巡回拡張符号のいずれかであって、他の中間信号に重畳されるものとは異なるものを重畳して、複数の重畳済信号を生成する。
【００４２】
さらに、加算工程では、当該複数の重畳済信号を加算して送信信号を生成する。
【００４３】
そして、送信工程では、当該送信信号を、送信する。
【００４４】
また、本発明の送信方法において、当該複数の巡回シフト符号のそれぞれに対する巡回シフトチップ数同士の差の最小値は、１であるように構成することができる。
【００４５】
また、本発明の送信方法において、パイロット信号は、伝送信号のうち、伝送すべきデータ信号の前に付加されているように構成することができる。
【００４６】
また、本発明の送信方法において、複数の中間信号の１つは、パイロット信号であるように構成することができる。
【００４７】
また、本発明の送信方法において、重畳工程において、「当該パイロット信号に重畳される巡回シフト巡回拡張符号の巡回シフト数と、当該他の中間信号に重畳される巡回シフト巡回拡張符号の巡回シフト数と、の差」の最小値は、「当該他の中間信号に重畳される巡回シフト巡回拡張符号の巡回シフト数同士の差」の最小値よりも、大きいように構成することができる。
【００４８】
本発明の他の観点に係る受信方法は、基本符号と、当該基本符号を互いに異なる巡回シフトチップ数だけ巡回シフトした複数の巡回シフト符号と、パイロット信号と、を用いる受信方法であって、受信工程と、相関工程と、推定工程と、補償工程と、並直列変換工程と、を備え、以下のように構成する。
【００４９】
すなわち、受信工程では、信号を受信して、これを受信信号とする。
【００５０】
一方、相関工程では、当該複数の巡回シフト符号のそれぞれと、当該受信信号と、の相関をとって、当該複数の巡回シフト符号のそれぞれに対応する複数の相関信号を出力する。
【００５１】
さらに、推定工程では、当該パイロット信号と、当該複数の相関信号と、から、位相および振幅の変動値を推定する。
【００５２】
そして、補償工程では、当該位相および振幅の変動値を用いて、当該複数の相関信号を補償して、複数の補償済信号を出力する。
【００５３】
一方、並直列変換工程では、当該複数の補償済信号を並直列変換して、伝送信号を得る。
【００５４】
また、本発明の受信方法において、当該複数の巡回シフト符号のそれぞれに対する巡回シフトチップ数同士の差の最小値は、１であるように構成することができる。
【００５５】
また、本発明の受信方法は、以下のように構成することができる。
【００５６】
すなわち、推定工程では、当該パイロット信号と、当該複数の相関信号のうち当該パイロット信号に相当する部分と、から、位相および振幅の変動値に対応する行列を求める。
【００５７】
一方、補償工程では、当該行列の逆行列を求めて、これを当該複数の相関信号に乗じて複数の補償済信号を得る。
【００５８】
また、本発明の受信方法は、以下のように構成することができる。
【００５９】
すなわち、パイロット信号は、伝送信号のうち、伝送すべきデータ信号の前に付加されており、当該伝送すべきデータ信号は、複数のデータの列からなる。
【００６０】
一方、推定工程では、当該パイロット信号と、当該複数の相関信号のうちパイロット信号に係る部分と、から、最初の位相および振幅の変動値を推定する。
【００６１】
さらに、補償工程では、当該最初の位相および振幅の変動値を用いて、当該複数の信号のうち最初のデータに係る部分を補償する。
【００６２】
そして、並直列変換工程では、当該複数の補償済信号のうち最初のデータに係る部分を並直列変換して、伝送信号のうち最初のデータを得る。
【００６３】
一方、推定工程では、さらに、得られた伝送信号のうち最後に得られたデータに係る部分と、当該複数の相関信号のうち当該最後に得られたデータに係る部分と、から、次の位相および振幅の変動値を推定する。
【００６４】
さらに、補償工程では、当該次の位相および振幅の変動値を用いて、当該複数の相関複数の信号のうち次のデータに係る部分を補償する。
【００６５】
そして、並直列変換工程では、当該複数の補償済信号のうち次のデータに係る部分を並直列変換して、伝送信号のうち次のデータを得る。
【００６６】
本発明の他の観点に係るプログラムは、信号の送信や受信が可能なコンピュータ（ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）を含む。）を上記の送信装置や受信装置として機能させるように構成する。
【００６７】
当該プログラムを当該コンピュータにて実行することにより、上記の送信装置や受信装置が実現され、上記の送信方法や受信方法が使用されることとなる。
【００６８】
本発明の他の観点に係る符号生成装置は、基本符号受付部と、巡回シフト部と、巡回拡張部と、を備え、以下のように構成する。
【００６９】
すなわち、基本符号受付部は、基本符号（以下、当該基本符号の時間的最小単位を「チップ」という。）の入力を受け付ける。
【００７０】
一方、巡回シフト部は、当該基本符号を互いに異なる巡回シフトチップ数だけ巡回シフトした複数の巡回シフト符号を生成する。
【００７１】
さらに、巡回拡張部は、当該複数の巡回シフト符号のそれぞれについて、当該巡回シフト符号の前方に、当該巡回シフト符号の末尾の前方拡張チップ数分を拡張し、当該巡回シフト符号の後方に、当該巡回シフト符号の先頭の後方拡張チップ数分を拡張した複数の巡回シフト巡回拡張符号を生成する。
【００７２】
そして、当該複数の巡回シフト符号のそれぞれに対する巡回シフトチップ数同士の差の最小値は、１である。
【００７３】
本発明の他の観点に係る符号生成方法は、基本符号受付工程と、巡回シフト工程と、巡回拡張工程と、を備え、以下のように構成する。
【００７４】
すなわち、基本符号受付工程では、基本符号（以下、当該基本符号の時間的最小単位を「チップ」という。）の入力を受け付ける。
【００７５】
一方、巡回シフト工程では、当該基本符号を互いに異なる巡回シフトチップ数だけ巡回シフトした複数の巡回シフト符号を生成する。
【００７６】
さらに、巡回拡張工程では、当該複数の巡回シフト符号のそれぞれについて、当該巡回シフト符号の前方に、当該巡回シフト符号の末尾の前方拡張チップ数分を拡張し、当該巡回シフト符号の後方に、当該巡回シフト符号の先頭の後方拡張チップ数分を拡張した複数の巡回シフト巡回拡張符号を生成する。
【００７７】
そして、当該複数の巡回シフト符号のそれぞれに対する巡回シフトチップ数同士の差の最小値は、１である。
【００７８】
本発明の他の観点に係るプログラムは、コンピュータ（ＤＳＰ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣを含む。）を上記符号生成装置として機能させるように構成する。
【００７９】
当該プログラムを当該コンピュータ上にて動作させることにより、上記符号生成方法が使用される。
【００８０】
また、これらのプログラムは、コンパクトディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ディジタルビデオディスク、磁気テープ、半導体メモリなどのコンピュータ読取可能な情報記録媒体に記録することができ、これら情報記録媒体をコンピュータとは独立に配布・販売できるほか、無線通信網を含むコンピュータ通信網を介して当該プログラムを伝送することにより、直接配布・販売することもできる。
【００８１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一実施形態を説明する。なお、以下に説明する実施形態は説明のためのものであり、理解を容易にするために、移動端末として携帯電話を例にあげて説明するが、これらは、本発明の範囲を制限するものではない。
【００８２】
したがって、当業者であればこれらの各要素もしくは全要素をこれと均等なものに置換した実施形態を採用することが可能であるが、これらの実施形態も本発明の範囲に含まれる。
【００８３】
（システムの全体構成）
図１は、本発明の符号分割多重伝送システムの実施形態の一つの概要構成を示す模式図である。以下、本図を参照して説明する。
【００８４】
符号分割多重伝送システム１０１は、送信装置１２１と、受信装置１４１と、を備え、両者は無線通信が可能となっている。送信装置１２１と、受信装置１４１とは、基本符号と、当該基本符号から生成された複数の巡回シフト符号と、パイロット信号と、を共有する。
【００８５】
このほか、送信装置１２１は、複数の巡回シフト符号のそれぞれから生成された巡回シフト巡回拡張符号を用いる。
【００８６】
送信装置１２１に与えられた伝送信号は、送信装置１２１の処理を受けて、送信信号となって受信装置１４１へ送信される。当該送信信号は、遅延波によるマルチパスフェージング等の電波伝搬路の影響を受けて、受信装置にて受信される。受信された受信信号から、受信装置１４１の処理により、伝送信号を復元する。
【００８７】
（使用される拡散符号）
図２は、本実施形態で使用される基本符号と巡回シフト符号との関係を示す模式図である。以下、本図を参照して説明する。
【００８８】
基本符号としては、Ｍ系列符号、Ｇｏｌｄ符号、ウォルシュ関数から得られる直交符号など、通常の符号分割多重伝送で用いられるような各種の拡散符号を採用することができる。この基本符号の長さをＮチップであるとする。
【００８９】
本実施形態で使用される複数の巡回シフト符号は、この基本符号を互いに異なる巡回シフト数だけ巡回シフトしたものである。したがって、長さＮチップの基本符号からは、最大でＮ個の巡回シフト符号が得られることとなる。
【００９０】
すなわち、基本符号が
ｐ１，ｐ２，…，ｐＮ−１，ｐＮ
の長さＮのビット列であるとき、考えられる巡回シフト符号は、
ｐ１，ｐ２，…，ｐＮ−１，ｐＮ；
ｐ２，ｐ３，…，ｐＮ，ｐ１；
ｐ３，ｐ４，…，ｐ１，ｐ２；
…；
ｐＮ，ｐ１，…，ｐＮ−２，ｐＮ−１；
のＮ種類となる。
【００９１】
これらをすべて利用することとすれば、得られる巡回シフト符号のそれぞれに対する巡回シフトチップ数同士の差は、１となる。
【００９２】
図３は、本実施形態で使用される巡回シフト符号の一つとこれから生成される巡回シフト巡回拡張符号との関係を示す説明図である。以下、上記の例にしたがい、本図を参照して説明する。
【００９３】
ここで考える一つの巡回シフト符号の長さはＮチップであるので、これを
ｑ１，ｑ２，…，ｑＮ−１，ｑＮ，
と書くこととする。
【００９４】
これを巡回拡張するのであるが、巡回拡張には、「前方拡張チップ数」と「後方拡張チップ数」の２つのパラメータを考える。上述した特許においては、前方拡張チップ数は同期ずれに対する許容チップ数であり、後方拡張チップ数は許容したい遅延波の最大遅延時間に相当するチップ数と伝送クロックに合わせるために使用する冗長チップ数との和として計算された。一方、許容したい遅延波の最大遅延時間に相当するチップ数に１を加算したものが、巡回シフトチップ数の基本単位となっていた。このため、巡回シフトチップ数の基本単位に１と冗長チップ数を加算すると後方拡張チップ数となっていた。
【００９５】
一方、本実施形態においては、後方拡張チップ数と、巡回シフトチップ数の基本単位と、には、上記のような関係は、ない。
【００９６】
したがって、「前方拡張チップ数」と「後方拡張チップ数」としては、伝送クロック等を考慮して、適宜選択することができる。ここでは、前方拡張チップ数をＡチップ、後方拡張チップ数をＢチップとする。なお、本図では、Ａ＝２，Ｂ＝３としている。
【００９７】
すると、上記巡回シフト符号
ｑ１，ｑ２，…，ｑＮ−１，ｑＮ，
を前方にＡチップ、後方にＢチップ、巡回拡張するのであるから、得られる巡回シフト巡回拡張符号は、以下のようになる。
ｑＮ−Ａ＋１，ｑＮ−Ａ＋２，…，ｑＮ−１，ｑＮ，
ｑ１，ｑ２，…，ｑＮ−１，ｑＮ，
ｑ１，ｑ２，…，ｑＢ−１，ｑＢ，
【００９８】
すなわち、上記巡回シフト符号
ｑ１，ｑ２，…，ｑＮ−１，ｑＮ，
の前方には、その末尾の
ｑＮ−Ａ＋１，ｑＮ−Ａ＋２，…，ｑＮ−１，ｑＮ，
からなるＡチップが拡張され、後方には、その先頭の
ｑ１，ｑ２，…，ｑＢ−１，ｑＢ，
からなるＢチップが拡張され、巡回シフト巡回拡張符号全体の長さはＮ＋Ａ＋Ｂチップとなる。
【００９９】
このように、長さＮの基本符号から生成される巡回シフト符号ならびに巡回シフト巡回拡張符号は、いずれもＮ個であり、本実施形態では、これらを拡散符号として用いて符号分割多重伝送を行う。理解を容易にするため、以下では、Ｎ個すべての巡回シフト符号ならびに巡回シフト巡回拡張符号を使用することとして説明するが、これらＮ個から適宜いずれかを省略して、多重度を減じた実施形態を採用することもでき、当該実施形態も本発明の範囲に含まれる。
【０１００】
（送信装置）
図４は、本実施形態の送信装置１２１の概要構成を示す模式図である。以下、本図を参照して説明する。なお、本送信装置１２１の構成は、従来の符号分割多重伝送システムの送信装置と共通する部分が多い。したがって、理解を容易にするため、本発明の原理に深く関わりのある部分を重点的に説明することとし、それ以外の部分については適宜説明を省略する。
【０１０１】
送信装置１２１は、伝送すべきデータ信号を受け付けて、変調器４０１により変調を行い、直並列変換器４０２によって、この信号を直並列変換して、複数の中間信号を生成する。
【０１０２】
図５は、本実施形態におけるデータフォーマットの概要を説明する模式図である。以下本図を参照して説明する。
【０１０３】
伝送されるデータ信号５０１は、時間的に、伝送すべき複数のデータ５０３に先行してパイロット信号５０２が配置された形になっている。なお、一般的には、所定の数のデータ５０３が配置された後、またパイロット信号５０２が配置されることとなり、一定の周期でパイロット信号５０２が現われるようになる。
【０１０４】
パイロット信号５０２の長さは、複数の中間信号の数の整数倍のチップ数であることが望ましい。これにより、各中間信号に同じチップ数のパイロット信号断片が含まれることとなるからである。また、パイロット信号は、受信装置１４１と共有される既知信号である。
【０１０５】
各データ５０３の長さとパイロット信号の長さも、同じチップ数であることが望ましい。後述するように、このチップ長を単位に伝搬路の振幅・位相変動が推定されてその補償が行われるからである。
【０１０６】
さて、直並列変換により生成された複数の中間信号には、重畳器４０３によって、それぞれ、互いに異なる巡回シフト巡回拡張符号が重畳される。
【０１０７】
巡回シフト巡回拡張符号は、上述したような手法によって生成されたものであり、受信装置１４１では、これらのそれぞれに対応する巡回シフト符号が用いられる。
【０１０８】
重畳された結果生成される複数の重畳済信号は、加算器４０４によって加算され、送信部４０５によって、無線送信される。
【０１０９】
（受信装置）
図６は、本実施形態に係る受信装置１４１の概要構成を示す模式図である。以下、本図を参照して説明する。なお、本受信装置１４１の構成は、従来の符号分割多重伝送システムの受信装置と共通する部分が多い。したがって、理解を容易にするため、本発明の原理に深く関わりのある部分を重点的に説明することとし、それ以外の部分については適宜説明を省略する。
【０１１０】
まず、受信部６０１は、送信装置１２１から送信された送信信号に、電波伝搬路のマルチパスフェージング等の影響が与えられたものを受信して、これを受信信号とする。
【０１１１】
そして、相関器６０２は、送信装置１２１で用いられた複数の巡回シフト巡回拡張符号に対応する複数の巡回シフト符号のそれぞれと、受信信号と、の相関をとり、その結果を複数の相関信号として出力する。
【０１１２】
さらに、推定器６０３は、複数の相関信号のそれぞれに含まれるパイロット信号断片に相当する部分と、既知のパイロット信号とを比較して、電波伝搬路により位相・振幅の変動値を求め、補償器６０４は、求められた位相・振幅の変動値を用いて当該複数の相関信号のそれぞれを補償して、複数の補償済信号を出力する。これらの推定および補償の手法については、後述する。
【０１１３】
そして、並直列変換器６０５は、複数の補償済信号を並直列変換し、さらに、その結果を復調器６０６に処理させることによって、伝送信号を得ることができる。
【０１１４】
（位相・振幅の変動値の推定）
相関器６０２が出力する複数の相関信号は、いずれもパイロット信号の断片に相当するものであって電波伝搬路による位相・振幅の変動の影響を受けたものを含む。受信装置１４１で既知のパイロット信号の断片と、この断片と、を比較することにより、位相・振幅の変動値を推定することができる。
【０１１５】
まず、得られた相関信号のそれぞれと、これに対応する既知のパイロット信号断片のそれぞれと、の相関をとることにより、当該パイロット信号の伝搬の直接波に相当する部分と遅延波に相当する部分とを得る。相関値が最も高い部分が直接波に相当する部分であり、それ以降の極大値に相当する部分が遅延波に相当する部分である。これらの直接波・遅延波の同定については、既存の技術を利用することができる。
【０１１６】
理解を容易にするため、まず、直接波ａとこれに対して１チップ遅延した遅延波ｂの２波が同定された場合を考える。この場合、相関器６０２の複数の相関信号
ＣＣ１，ＣＣ２，…，ＣＣＮ
には、「直接波ａの相関値」と「遅延波ｂが巡回的にシフトした相関値」との和が出力される。直接波ａならびに遅延波ｂの各チャネルの信号を添字で表すとすると、
ＣＣ１  ＝  ａ１  ＋  ｂＮ；
ＣＣ２  ＝  ａ２  ＋  ｂ１；
…；
ＣＣＮ−１  ＝  ａＮ−１  ＋  ｂＮ−２；
ＣＣＮ  ＝  ａＮ  ＋  ｂＮ−１
ということとなる。
【０１１７】
さて、虚数単位をｊと記すこととし、直接波ａならびに遅延波ｂの各チャネルの信号の同相成分と直交成分を以下のように表すこととする。
ａ１  ＝  Ｉａ１  ＋  ｊＱａ１；
ａ２  ＝  Ｉａ２  ＋  ｊＱａ２；
…；
ａＮ  ＝  ＩａＮ  ＋  ｊＱａＮ；
ｂ１  ＝  Ｉｂ１  ＋  ｊＱｂ１；
ｂ２  ＝  Ｉｂ２  ＋  ｊＱｂ２；
…；
ｂＮ  ＝  ＩｂＮ  ＋  ｊＱｂＮ
【０１１８】
一般に、電波伝搬路におけるマルチパスフェージングの影響により、送信信号の同相成分Ｉと直交成分Ｑとは、位相と振幅が振動し、受信信号ではそれぞれの成分がＩ’とＱ’となる。この関係を以下に示す。
Ｉ’  ＝  ＣＩ  −  ＳＱ
Ｑ’  ＝  ＳＩ  ＋  ＣＱ
【０１１９】
これは、回転および拡大縮小がなされていることを示すものである。この式におけるＳならびにＣは、既知のパイロット信号と受信されたパイロット信号の成分同士を比較することにより、容易に計算することができる。ここで、直接波成分を比較した結果得られたＳ，ＣをＳａ，Ｃａと、遅延波成分を比較した結果得られたＳ，ＣをＳｂ，Ｃｂと、それぞれ記すこととする。
【０１２０】
これらの結果を用いると、同相成分および直交成分について、以下のような関係が得られる。
Ｉ’１  ＝  ＣａＩ１  −  ＳａＱ１  ＋  ＣｂＩＮ  −  ＳｂＱＮ；
Ｉ’２  ＝  ＣａＩ２  −  ＳａＱ２  ＋  ＣｂＩ１  −  ＳｂＱ１；
…
Ｉ’Ｎ  ＝  ＣａＩＮ  −  ＳａＱＮ  ＋  ＣｂＩＮ−１  −  ＳｂＱＮ−１；
Ｑ’１  ＝  ＳａＩ１  ＋  ＣａＱ１  ＋  ＳｂＩＮ  ＋  ＣｂＱＮ；
Ｑ’２  ＝  ＳａＩ２  ＋  ＣａＱ２  ＋  ＳｂＩ１  ＋  ＣｂＱ１；
…
Ｑ’Ｎ  ＝  ＳａＩＮ  ＋  ＣａＱＮ  ＋  ＳｂＩＮ−１  ＋  ＣｂＱＮ−１
【０１２１】
さて、これらをまとめて表記するために、送信信号をＲ、受信信号をＲ’とおくこととする。すなわち、
Ｒ  ＝  ［Ｉ１  Ｉ２  …  ＩＮ  Ｑ１  Ｑ２  …  ＱＮ］Ｔ
Ｒ’  ＝  ［Ｉ’１  Ｉ’２  …  Ｉ’Ｎ  Ｑ’１  Ｑ’２  …  Ｑ’Ｎ］Ｔ
【０１２２】
ここで（・）Ｔは転置行列を表す。すると、送信信号Ｒと受信信号Ｒ’とは、行列Ｍを使って以下のように表記することができる。
Ｒ’  ＝  ＭＲ
【０１２３】
ただし、行列Ｍは、［数２］のように定義される。
【０１２４】
【数２】
0003612566.tif 000002
【０１２５】
ここで得られた行列Ｍの逆行列Ｍ−１を求めれば、受信装置１４１で得られた受信信号Ｒ’から、送信装置１２１側での送信信号Ｒを復元することができる。
Ｒ  ＝  Ｍ−１Ｒ’
【０１２６】
ここでは、直接波ａと１チップ遅延の遅延波ｂについて考えたため、［数２］で表記される行列のうち、空白となっている要素は値が０である。
【０１２７】
これをさらに拡張して、直接波ａのほかに１チップ遅延の遅延波ｂ、２チップ遅延の遅延波ｃ、…のようにすれば、行列Ｍを［数３］のようにすることができる。この場合は、空白となっている要素は必ずしも値０ではない。
【０１２８】
【数３】
0003612566.tif 000003
【０１２９】
チップ数１〜Ｎ−１の遅延波のそれぞれについて、Ｓ，Ｃを求めれば、この行列の各要素をすべて得ることができる。すべて得られれば、上述のように、関係
Ｒ  ＝  Ｍ−１Ｒ’
を用いて、位相・振幅の変動値と遅延波の影響を補償することができる。
【０１３０】
実際には、影響の大きい遅延波から所定の個数（１、２、３…個）だけを選択して、これを用いて行列Ｍの各要素の値を埋め、それ以外の要素は０として計算すれば十分である。
【０１３１】
（補償の手法）
さて、既知のパイロット信号と受信されたパイロット信号に相当する部分を比較して上述のように行列計算を用いることにより、補償を行うことができる。まず、最大ドップラ周波数が低い場合は、パイロット信号によって推定されたＣ，Ｓの値が、これに続くデータ部分の伝送時においてもあまり変化していないと考えられるため、このＣ，Ｓの値を用いて後続するデータ部分の補償を行えばよい。
【０１３２】
最大ドップラ周波数が高い場合は、パイロット信号によって推定されたＣ，Ｓの値は、これに続くデータ部分の伝送時には変化すると考えられる。したがって、データ部分を
ｄ１，
ｄ２，…
と考えたときに、以下のように補償を行えばよい。
（１）まず、ｄ１部分の補償は、パイロット信号によって推定されたＣ，Ｓを用いて行う。これにより、伝送信号のｄ１を得ることができる。
（２）ｄｉ＋１については、その直前に得られた伝送信号ｄｉと、これに対応して受信された受信信号と、を比較してＳ，Ｃを求めて、これを用いて補償を行う。
【０１３３】
図７は、この補償の処理の流れを示す模式図である。
【０１３４】
（その他の実施形態）
上記実施形態では、時間的にパイロット信号とデータとをまぜて（既知のパイロット信号をデータに先行させて）送信することによって位相・振幅の変動値を推定して、補償を行っていた。本実施形態は、パイロット信号用に、１チャネル（１つの巡回シフト巡回拡張符号の重畳）を割り当てるものである。
【０１３５】
この際に、パイロット信号のチャネルの前後のチャネルは、データ伝送用には利用しないことが望ましい。実際の伝送誤り率に応じてデータ伝送用に利用しないチャネル数を決定することができる。
【０１３６】
たとえば、マルチパスフェージングにおいて、遅延チップ数１の遅延波成分がほとんどであり、その他の遅延波成分の影響があまりない場合は、パイロット信号の前後１チャネルをデータ伝送には使用しないこととする。
【０１３７】
すなわち、パイロット信号に重畳する巡回シフト巡回拡張符号の巡回シフト数がｎである場合は、巡回シフト数がｎ−１とｎ＋１のチャネルは、ｎｕｌｌとして扱えばよい。
【０１３８】
典型的には、パイロット信号には、巡回シフト数０のチャネルを使用するため、巡回シフト数が１とＮ−１のチャネルは、ｎｕｌｌとする。したがって、伝送信号を直並列変換して、複数の中間信号を得る際に、データ部分は、Ｎ−３個に直並列変換することとなる。
【０１３９】
図８は、本実施形態のデータフォーマットの例を示す模式図である。
【０１４０】
データフォーマット８０１を見ればわかるように、巡回シフト巡回拡張符号１（巡回シフトチップ数１）を重畳するチャネルにはパイロット信号が、巡回シフト巡回拡張符号３〜Ｎ−２（巡回シフトチップ数３〜Ｎ−２）を重畳するチャネルにはデータ信号を直並列変換したものが与えられ、それ以外のチャネルにはｎｕｌｌが与えられている。
【０１４１】
なお、上記実施形態では、パイロット信号と他の中間信号の巡回シフト数の差の最小値は２となる。パイロット信号の巡回シフト数が０であるのに対して、他の中間信号の巡回シフト数は、２〜Ｎ−２であり、巡回シフト数２、ならびに、巡回シフト数Ｎ−２と、パイロット信号の巡回シフト数０と、の差が２だからである。一方、他の中間信号同士の巡回シフト数の差の最小値は１である。隣り合うもの同士の差が１だからである。これらを比較すると、前者の方が後者よりも大きい。
【０１４２】
また、パイロット信号と他の中間信号の巡回シフト数の差の最小値は、遅延波の状況に応じて、適宜変更することができる。
【０１４３】
（実験結果）
本手法について、２波独立レイリーフェージング環境下におけるビット誤り率特性を以下の諸元で計算機シミュレーションにより評価した。すなわち、
遅延波の遅延チップ数は、１。
伝送データフォーマットは、パイロット信号をデータに先行させる手法。
パイロット信号と各データ信号のシンボル数は、１０。
最大ドップラ周波数は、１００Ｈｚ，４００Ｈｚ，８００Ｈｚ，１０００Ｈｚ。
【０１４４】
５．８ＧＨｚ帯を用いて通信した場合、移動局の移動速度が時速１８０ｋｍである場合の最大ドップラ周波数は、約１０００Ｈｚである。
【０１４５】
図９は、本実験の結果を示すグラフである。縦軸は、ビット誤り率（Ｂｉｔ  Ｅｒｒｏｒ  Ｒａｔｅ；ＢＥＲ）、横軸は、ビットあたりの信号エネルギーと雑音電力密度の比（Ｅｂ／Ｎｏ）である。本図を参照すると、上記のような速度で移動局が移動する場合であっても、十分な伝送品質が確保できることがわかる。
【０１４６】
（符号生成装置）
上記実施形態では、符号分割多重伝送システムで用いられる巡回シフト巡回拡張符号としてあらかじめ用意されたものを利用していた。以下では、これらの巡回シフト巡回拡張符号を基本符号から生成する符号生成装置の実施形態について説明する。
【０１４７】
図１０は、本実施形態の符号生成装置の概要構成を示す模式図である。
【０１４８】
符号生成装置９０１は、基本符号受付部９０２と、巡回シフト部９０３と、巡回拡張部９０４と、を備える。
【０１４９】
まず、基本符号受付部９０２は、基本符号（以下、当該基本符号の時間的最小単位を「チップ」という。）の入力を受け付ける。この基本符号としては、上述のようにＭ系列、Ｇｏｌｄ符号等、各種の符号を用いることができる。また、基本符号受付部９０２にこのような基本符号を生成する回路やプログラムモジュールを接続してもよい。
【０１５０】
ついで、巡回シフト部９０３は、当該基本符号を互いに異なる巡回シフトチップ数だけ巡回シフトした複数の巡回シフト符号を生成する。巡回シフト符号の詳細は、上述した通りである。なお、上記のように、当該複数の巡回シフト符号のそれぞれに対する巡回シフトチップ数同士の差の最小値は、１とすることができる。これにより、本実施形態において、従来よりも多数の巡回シフト巡回拡張符号を利用することができるようになる。
【０１５１】
さらに、巡回拡張部９０４は、当該複数の巡回シフト符号のそれぞれについて、当該巡回シフト符号の前方に、当該巡回シフト符号の末尾の前方拡張チップ数分を拡張し、当該巡回シフト符号の後方に、当該巡回シフト符号の先頭の後方拡張チップ数分を拡張した複数の巡回シフト巡回拡張符号を生成する。
【０１５２】
これにより、本実施形態において、従来よりも多数の巡回シフト巡回拡張符号を利用することができるようになる。
【０１５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、巡回シフト巡回拡張符号を用いた符号分割多重伝送システム、その送信装置、受信装置、送信方法、受信方法、ならびに、これらをコンピュータにより実現するプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の符号分割多重伝送システムの実施形態の一つの概要構成を示す模式図である。
【図２】基本符号と巡回シフト符号との関係を示す模式図である。
【図３】巡回シフト符号の一つとこれから生成される巡回シフト巡回拡張符号との関係を示す説明図である。
【図４】送信装置の実施形態の一つの概要構成を示す模式図である。
【図５】データフォーマットの一例の概要を説明する模式図である。
【図６】受信装置の実施形態の一つの概要構成を示す模式図である。
【図７】受信装置において実行される補償の処理の流れを示す模式図である。
【図８】データフォーマットの他の例の概要構成を示す模式図である。
【図９】本発明の実施形態に対する実験の結果を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施形態に係る符号生成装置の概要構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１０１  符号分割多重伝送システム
１２１  送信装置
１４１  受信装置
４０１  変調器
４０２  直並列変換器
４０３  重畳器
４０４  加算器
４０５  送信部
５０１  データ信号
５０２  パイロット信号
５０３  データ
６０１  受信部
６０２  相関器
６０３  推定器
６０４  補償器
６０５  並直列変換器
６０６  復調器
９０１  符号生成装置
９０２  基本符号受付部
９０３  巡回シフト部
９０４  巡回拡張部
【図１】
0003612566.tif 000005
【図２】
0003612566.tif 000006
【図３】
0003612566.tif 000007
【図４】
0003612566.tif 000008
【図５】
0003612566.tif 000009
【図６】
0003612566.tif 000010
【図７】
0003612566.tif 000011
【図８】
0003612566.tif 000012
【図９】
0003612566.tif 000013
【図１０】
0003612566.tif 000014