(57)【要約】 【課題】  最適な周波数インターリーブパタンを選択し、周波数インターリーブによる利得を向上させることができる無線通信装置を提供する。【解決手段】  周波数インターリーブパタン決定部５は、拡散率およびサブキャリア数に基づいて最適な周波数インターリーブパタンを決定し、周波数インターリーブ部６に通知する。周波数インターリーブ部６は、通知された周波数インターリーブパタンに基づいて、送信信号を複数のサブキャリアに割り当てる周波数インターリーブを行う。【選択図】    図１
2006054745.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信に応じて周波数インターリーブパタンを決定するパタン決定手段と、
決定された前記周波数インターリーブパタンに基づいて、送信信号を複数のサブキャリアに割り当てる周波数インターリーブを行う周波数インターリーブ手段と、
前記周波数インターリーブが行われた前記送信信号を他の無線通信装置へ送信すると共に、他の前記無線通信装置から受信信号を受信する送受信手段と、
前記周波数インターリーブパタンに基づいて、前記受信信号を、前記周波数インターリーブが施される前の状態に戻す周波数デインターリーブ手段と、
を具備することを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記送信信号に対して拡散率に応じた符号拡散を行い、前記周波数インターリーブ手段へ前記送信信号を出力する符号拡散手段と、
前記周波数デインターリーブ手段によって処理された前記受信信号の逆拡散を前記拡散率に応じて行う逆拡散手段と、
をさらに具備し、
前記パタン決定手段は、サブキャリア数および前記拡散率に応じて前記周波数インターリーブパタンを決定する
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記送信信号に対して拡散率に応じた符号拡散を行う符号拡散手段と、
前記周波数デインターリーブ手段によって処理された前記受信信号の逆拡散を前記拡散率に応じて行う逆拡散手段と、
伝搬路状況、ユーザ数、ユーザからの要求、前記受信信号の誤り率、前記受信信号の電力値、および前記受信信号の干渉量からなる群の中の少なくとも一つに基づいて前記拡散率を決定する拡散率決定手段と、
をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信信号を周波数軸上で拡散させる周波数インターリーブに用いる周波数インターリーブパタンの決定方法の改善を図った無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
送信シンボルを拡散符号長分コピーし、それらを拡散符号と乗算して拡散信号列を生成し、さらにそれらを拡散符号長と同数のサブキャリアに割り当て、同様の手順により作成したサブキャリア群の組を同時伝送するマルチキャリアＣＤＭＡ（ＭＣ−ＣＤＭＡ）方式と呼ばれる伝送方式がある。ＭＣ−ＣＤＭＡ方式においては、ユーザごとに直交する拡散符号により拡散された送信シンボルが割り当てられたサブキャリアを直交周波数分割多重（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｅｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＯＦＤＭ）を用いて、周波数軸上で並列に伝送する。
【０００３】
ＭＣ−ＣＤＭＡ方式においては、１つの送信データからＳＦ個（ＳＦ：拡散率）のコピーデータが作成され、ユーザごとに直交する拡散コードＣ１〜ＣＳＦがコピーデータに乗算される。乗算後の結果は周波数Ｆ１〜ＦＳＦのＳＦ個のサブキャリアで送信される。また、送信データをＭシンボルの並列データに変換し、それぞれに拡散処理を行い、全乗算結果を周波数Ｆ１〜ＦＳＦ×ＭのＳＦ×Ｍ個のサブキャリアで送信することが可能である。互いに直交する拡散コードで拡散されたユーザは同じサブキャリアを用いることが可能である。
【０００４】
ＭＣ−ＣＤＭＡの送信機において、拡散の後に周波数インターリーブが実行される。この周波数インターリーブにおいては、同一情報が拡散されたデータ系列が、周波数インターリーブパタンを用いて、周波数軸上で隣接しないサブキャリアに割り当てられる。周波数選択性フェージングが発生するマルチパス環境下では、周波数インターリーブの適用により、同一情報が、相関の低いサブキャリアに分配されるため、高い周波数ダイバーシチ利得を得ることができ、通信品質を向上することができる。
【０００５】
なお、特許文献１には、パケットデータの数に基づいて、チップ・インターリーブまたはビット・インターリーブを選択する適応型インターリービング機能を有する無線通信システムが記載されている。
【特許文献１】特開２００４−０７２７７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来のＭＣ−ＣＤＭＡ方式においては、全サブキャリア数や拡散率の変化に伴い、最大の周波数ダイバーシチ利得を得ることができる周波数インターリーブパタンが変化するという問題があった。さらに、ユーザ数や耐干渉性を高める目的で、適応的に拡散率を変化させるシステムにおいては、固定的な周波数インターリーブパタンを用いていると、周波数インターリーブの効果が最大限に得られないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであって、最適な周波数インターリーブパタンを選択し、周波数インターリーブによる利得を向上させることができる無線通信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、通信に応じて周波数インターリーブパタンを決定するパタン決定手段と、決定された前記周波数インターリーブパタンに基づいて、送信信号を複数のサブキャリアに割り当てる周波数インターリーブを行う周波数インターリーブ手段と、前記周波数インターリーブが行われた前記送信信号を他の無線通信装置へ送信すると共に、他の前記無線通信装置から受信信号を受信する送受信手段と、前記周波数インターリーブパタンに基づいて、前記受信信号を、前記周波数インターリーブが施される前の状態に戻す周波数デインターリーブ手段とを具備することを特徴とする無線通信装置である。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の無線通信装置において、前記送信信号に対して拡散率に応じた符号拡散を行い、前記周波数インターリーブ手段へ前記送信信号を出力する符号拡散手段と、前記周波数デインターリーブ手段によって処理された前記受信信号の逆拡散を前記拡散率に応じて行う逆拡散手段とをさらに具備し、前記パタン決定手段は、サブキャリア数および前記拡散率に応じて前記周波数インターリーブパタンを決定することを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の無線通信装置において、前記送信信号に対して拡散率に応じた符号拡散を行う符号拡散手段と、前記周波数デインターリーブ手段によって処理された前記受信信号の逆拡散を前記拡散率に応じて行う逆拡散手段と、伝搬路状況、ユーザ数、ユーザからの要求、前記受信信号の誤り率、前記受信信号の電力値、および前記受信信号の干渉量からなる群の中の少なくとも一つに基づいて前記拡散率を決定する拡散率決定手段とをさらに具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、最適な周波数インターリーブパタンを選択し、周波数インターリーブによる利得を向上させることができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照し、本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態による無線通信装置の構成を示すブロック図である。本実施形態による無線通信装置は、無線通信機能を備えた携帯電話、ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｈａｎｄｙｐｈｏｎｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）（登録商標）、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）等の装置および基地局装置に搭載される。
【００１３】
以下、図中の各構成について説明する。送信データ処理部１は送信データの符号化、ビットインターリーブ、およびデータ変調を行う。シリアルパラレル変換部２は、送信データをシリアル（直列データ）からパラレル（並列データ）に変換して、送信信号として出力する。拡散率決定部３は、後述するように、通信状況に応じて拡散率を決定する。複数の符号拡散部４は、拡散率決定部３によって決定された拡散率で送信信号を拡散する。
【００１４】
周波数インターリーブパタン決定部５は、サブキャリア数および拡散率に応じた周波数インターリーブパタンを決定する。周波数インターリーブ部６は、周波数インターリーブパタン決定部５によって決定された周波数インターリーブパタンを用いて周波数インターリーブを行い、送信信号を複数のサブキャリアに分散させる。ＩＦＦＴ部７はＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ）を行うことにより、送信信号を時間軸上の信号に変換する。ガードインターバル挿入部８は、マルチパスの影響を低減するため、送信信号に対して、信号の一部を巡回的に付加させるガードインターバルを挿入する。
【００１５】
無線機９は送信信号をアップコンバージョンし、アンテナ１０を介して他の無線通信装置へ送信する。また、無線機９は、アンテナ１０を介して他の無線通信装置から受信信号を受信し、ダウンコンバージョンする。
【００１６】
ガードインターバル除去部１１は、受信信号に挿入されているガードインターバルを除去する。ＦＦＴ部１２は受信信号のＦＦＴを行う。伝搬路推定部１３は、受信信号に基づいて伝搬路を推定することにより伝搬路情報を生成し、逆拡散部１７および通信状況取得部２１へ伝搬路情報を出力する。この伝搬路推定においては、既知信号であるパイロット信号を用いて、送信されて受信されるまでにどの程度位相回転や振幅変動が起こっているのかが推定される。周波数インターリーブパタン通知部１４は、送信側で用いられた周波数インターリーブパタンを周波数デインターリーブ部１５に通知する。周波数デインターリーブ部１５は、周波数インターリーブパタン通知部１４によって通知された周波数インターリーブパタンに基づいて周波数デインターリーブを行い、受信信号を、周波数インターリーブが施される前の状態に戻す。
【００１７】
拡散率通知部１６は、送信側で用いられた拡散率を複数の逆拡散部１７に通知する。逆拡散部１７は、伝搬路推定部１３から出力された伝搬路情報と、拡散率通知部１６によって通知された拡散率とに基づいて、受信信号の逆拡散を行う。シリアルパラレル変換部１８は逆拡散後の受信データをパラレルからシリアルに変換する。受信データ処理部１９はデータ復調、ビットデインターリーブ、および誤り訂正を行う。送信パラメタ取得部２０は、受信データから、送信側で用いられた拡散率および周波数インターリーブパタンを取得する。通信状況取得部２１は、受信信号の誤り率や受信信号の電力値等の、通信状況に関する情報を取得する。ユーザ要求取得部２２はユーザからの要求（ユーザが希望する伝送レートや遅延量等の要求）を取得する。
【００１８】
次に、本実施形態における周波数インターリーブパタンについて説明する。図２は、周波数インターリーブパタン（ブロックインターリーブ）を示している。本実施形態における周波数インターリーブパタンとは、周波数インターリーブ部６が送信データを複数のサブキャリアに割り当てる際に行う所定の順序の入れ替えの規則を示している。例えば、サブキャリアを割り当てる対象となるデータ系列をＩ＝｛Ｉ０，Ｉ１，Ｉ２，・・・，Ｉｋ，・・・，ＩＸＹ−１｝とし、その各データの順序を入れ替えたデータ系列をＯ＝｛Ｏ０，Ｏ１，Ｏ２，・・・，Ｏｌ，・・・，ＯＸＹ−１｝とする。また、データ系列Ｉの各データのデータ番号は先頭から順に、０，１，２，・・・，ＸＹ−１であるとする。
【００１９】
この場合、データ系列Ｉの各データのデータ番号が上記のようであるのに対して、データ系列Ｏの各データのデータ番号が先頭から順に０，Ｙ，２Ｙ，・・・，（Ｘ−１）Ｙ，１，Ｙ＋１，・・・，ＸＹ−１となることを、図２におけるＸ×Ｙの２次元パターンは示している。ここで、データ系列Ｉとデータ系列Ｏの関係は以下の式で表される。
Ｏｌ＝ＩＹ・（ｌｍｏｄＸ）＋ｆｌｏｏｒ（ｌ／Ｘ）  ・・・（１）
ただし、ｘ ｍｏｄ ｙはｘをｙで割ったときの余りであり、ｆｌｏｏｒ ｚはｚを超えない最大の整数である。すなわち、データ系列Ｏにおけるｌ番目のデータは、データ系列ＩにおけるＹ・（ｌ ｍｏｄ Ｘ）＋ｆｌｏｏｒ（ｌ／Ｘ）番目のデータである。
【００２０】
上記のように順序が並べ替えられたデータ系列Ｏの各データに対して、周波数インターリーブ部６はサブキャリアを割り当てる。サブキャリアの割り当てに関しては、データ系列Ｏにおいて隣接するデータＯｌとＯｌ＋１とのそれぞれに割り当てられるサブキャリアの周波数が周波数軸上で隣接する（周波数軸上で当該サブキャリア同士の間に他のサブキャリアが存在しない）ようにサブキャリアが割り当てられる。これにより、同一情報を、相関の低いサブキャリアに分配することができる。
【００２１】
周波数インターリーブパタン決定部５は、上述した周波数インターリーブパタンについて、最適な周波数インターリーブパタンを決定する。最適となる周波数インターリーブパターンは、サブキャリア数をＮＳＣ、拡散率をＳＦとすると、（ＮＳＣ／ＳＦ）×ＳＦとなる。図３は、サブキャリア数ＮＳＣと拡散率ＳＦとをそれぞれ１２８、１６としたときのシミュレーション結果である。図３の横軸は、伝搬路の遅延がどれだけ広がっているかを示す遅延スプレッドであり、縦軸はビットエラー率である。図３に示されるように、周波数インターリーブパタンを８×１６としたときに最も良い特性となっている。周波数インターリーブパタン決定部５は、上記により決定した周波数インターリーブパタンを周波数インターリーブ部６に通知する。
【００２２】
次に、上記の構成による無線通信装置の動作について説明する。本実施形態においては、図１に示される構成を備えた２つの無線通信装置が通信を行うものとする。まず、データ送信時の動作を説明する。送信データ処理部１は、送信されるデータに対して、畳み込み符号、ターボ符号、あるいは低密度パリティ検査符号等の符号により符号化を行い、さらにバーストエラーを分散させるためのビットインターリーブを行う。続いて送信データ処理部１はビットインターリーブ後のデータをＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）変調する。ＢＰＳＫ変調以外のＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）変調、８ＰＳＫ変調、１６ＱＡＭ（１６Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）変調、あるいはさらにそれ以上の多値変調を行ってもよい。
【００２３】
また、伝搬路状況、受信信号の誤り率、受信信号の電力値、受信信号の干渉量、送信先がユーザの無線通信装置（ユーザ端末）である場合にはユーザからの要求等に応じて、符号化率や変調方式を適応的に変更する適応変調を用いてもよい。この場合、伝搬路状況等の情報は、通信状況取得部２１またはユーザ要求取得部２２から通知される。
【００２４】
シリアルパラレル変換部２は、送信データ処理部１による１次変調後の信号をシリアルからパラレルに変換し、各並列データに対応して設けられた符号拡散部４へ出力する。拡散率決定部３は、通信状況取得部２１から、伝搬路状況、受信信号の誤り率、受信信号の電力値、受信信号の干渉量等の中から少なくとも１つの、通信路状況に関する情報を取得する。また、送信先がユーザ端末である場合には、ユーザ要求取得部２２から、ユーザの要求に関する情報を取得し、この無線通信装置が基地局装置に搭載されている場合には、通信状況取得部２１からユーザ数を取得する。
【００２５】
続いて、拡散率決定部３は、取得した情報から拡散率を決定する。例えば、受信信号の電力が小さい、もしくは誤り率が大きい場合には、拡散率を大きくすることにより、通信品質を維持する。逆に、受信電力が十分大きい、誤り率が小さい、もしくはユーザから高い伝送レートを必要とされた場合には、拡散率を小さくすることにより、伝送レートを高くする。
【００２６】
符号拡散部４は、拡散率決定部３によって決定された拡散率に従って符号拡散を行う。この後、符号拡散された別のデータを多重化してもよい。周波数インターリーブパタン決定部５は、予め設定されたサブキャリア数と、拡散率決定部３によって決定された拡散率とに応じて、最適となる周波数インターリーブパタンを決定し、決定した周波数インターリーブパタンを周波数インターリーブ部６に通知する。
【００２７】
周波数インターリーブ部６は、周波数インターリーブパタン決定部５によって通知された周波数インターリーブパタンを用いて、送信信号に対して周波数インターリーブを行い、周波数インターリーブ後の送信信号をＩＦＦＴ部７へ出力する。ＩＦＦＴ部７はＩＦＦＴを行い、送信信号を時間軸上の信号に変換してガードインターバル挿入部８へ出力する。ガードインターバル挿入部８は送信信号にガードインターバルを挿入し、無線機９へ出力する。無線機９は送信信号をアップコンバージョンし、アンテナ１０を介して他の無線通信装置へ送信する。
【００２８】
送信側の無線通信装置は、通信の最初に拡散率および周波数インターリーブパタンを設定するとき、通信中に通信状況の変化により拡散率および周波数インターリーブパタンの変更が必要になったとき、または通信中の所定時間ごとの定期的に拡散率および周波数インターリーブパタンを変更するときに制御データ等にこれらの情報を格納して受信側の無線通信装置へ送信する。また、送信側の無線通信装置は、適応変調を行う場合には、上記と同様に、変調方式および符号化率の情報を制御データ等に格納して受信側の無線通信装置へ送信する。
【００２９】
次に、データ受信時の動作を説明する。無線機９は、アンテナ１０を介して他の無線通信装置から受信信号を受信し、ダウンコンバージョンしてガードインターバル除去部１１へ出力する。ガードインターバル除去部１１は受信信号からガードインターバルを除去し、ガードインターバル除去後の受信信号をＦＦＴ部１２へ出力する。ＦＦＴ部１２は受信信号に対してＦＦＴを行い、ＦＦＴ後の受信信号を伝搬路推定部１３へ出力する。伝搬路推定部１３は、受信信号に基づいて伝搬路を推定し、伝搬路情報を生成すると共に、伝搬路情報を逆拡散部１７および通信状況取得部２１へ出力する。
【００３０】
周波数インターリーブパタン通知部１４には、送信パラメタ取得部２０によって、送信側の周波数インターリーブパタンが予め通知されている。周波数インターリーブパタン通知部１４は、送信パラメタ取得部２０によって送信側の周波数インターリーブパタンが通知された場合に、その情報を周波数デインターリーブ部１５に通知する。周波数デインターリーブ部１５は、通知された周波数インターリーブパタンに基づいて周波数デインターリーブを行い、受信信号を周波数インターリーブが施される前の状態に戻し、逆拡散部１７へ出力する。
【００３１】
拡散率通知部１６には、送信パラメタ取得部２０によって、送信側の拡散率が予め通知されている。拡散率通知部１６は、送信パラメタ取得部２０によって送信側の拡散率が通知された場合に、その情報を逆拡散部１７に通知する。逆拡散部１７は、伝搬路推定部１３から出力された伝搬路情報と、拡散率通知部１６によって通知された拡散率とに基づいて、直交復元合成法（ＯＲＣ）、等利得合成法（ＥＧＣ）、最大比合成法（ＭＲＣ）、最小平均２乗差合成法（ＭＭＳＥＣ）等の合成方法を用いて受信信号の逆拡散を行い、逆拡散後の受信信号をシリアルパラレル変換部１８へ出力する。
【００３２】
シリアルパラレル変換部１８は、受信信号をパラレルからシリアルに変換し、受信データ処理部１９へ出力する。受信データ処理部１９は、受信信号に基づいた受信データに対して復調、ビットデインターリーブを行った後、誤り訂正を行い、元のデータを取得する。送信パラメタ取得部２０は、受信データ処理部１９から出力された受信データに、送信側で用いられた拡散率および周波数インターリーブパタンの情報が格納されている場合には、それらの情報を取得し、周波数インターリーブパタン通知部１４に送信側の周波数インターリーブパタンを通知すると共に、拡散率通知部１６に送信側の拡散率を通知する。また、適応変調を行う場合であって、受信データに、送信側で用いられた変調方式および符号化率の情報が格納されている場合には、それらの情報を取得し、受信データ処理部１９に通知する。
【００３３】
通信状況取得部２１は、無線機９によって受信された受信信号の受信電力や干渉量を検出すると共に伝搬路推定部１３から伝搬路情報を取得する。また、通信状況取得部２１は、受信データ処理部１９から出力された受信データに基づいて、ＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ  Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ  Ｃｈｅｃｋ）を利用することにより、受信信号の誤り率を取得する。さらに、無線通信装置が基地局装置に搭載されている場合には、通信状況取得部２１は、受信データ処理部１９から出力された受信データに付加されている送信元の識別情報に基づいて、送信元を識別し、ユーザ数を取得する。続いて、通信状況取得部２１は、上記により取得した、通信状況に関する情報を拡散率決定部３へ出力する。
【００３４】
ユーザ要求取得部２２は、受信データ処理部１９から出力された受信データに基づいて、ユーザの要求を取得し、その情報を拡散率決定部３へ出力する。また、送信データ処理部１が適応変調を行う場合には、ユーザ要求取得部２２は、取得した情報を送信データ処理部１に通知する。
【００３５】
上述したように本実施形態によれば、周波数インターリーブパタン決定部５がサブキャリア数と拡散率とに応じて最適な周波数インターリーブパタンを決定することにより、固定的な周波数インターリーブパタンを用いる場合と比較して、周波数ダイバーシチ利得を向上させることができる。また、品質を劣化させることなく様々な要求に応じることが可能な柔軟なシステムを構築することができる。さらに、拡散率決定部３が、伝搬路状況、ユーザ数、ユーザからの要求、受信信号の誤り率、受信信号の電力値、および受信信号の干渉量からなる群の中の少なくとも一つに基づいて拡散率を決定することにより、拡散率を適応的に変更して、効率の良い通信を行うことができる。
【００３６】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態による無線通信装置の構成を示すブロック図である。
【図２】同実施形態における周波数インターリーブパタンを示す参考図である。
【図３】同実施形態において最適な周波数インターリーブパタンを説明するための参考図である。
【符号の説明】
【００３８】
１・・・送信データ処理部、２・・・シリアルパラレル変換部、３・・・拡散率決定部（拡散率決定手段）、４・・・符号拡散部（符号拡散手段）、５・・・周波数インターリーブパタン決定部（パタン決定手段）、６・・・周波数インターリーブ部（周波数インターリーブ手段）、７・・・ＩＦＦＴ部、８・・・ガードインターバル挿入部、９・・・無線機（送受信手段）、１０・・・アンテナ、１１・・・ガードインターバル除去部、１２・・・ＦＦＴ部、１３・・・伝搬路推定部、１４・・・周波数インターリーブパタン通知部、１５・・・周波数デインターリーブ部（周波数デインターリーブ手段）、１６・・・拡散率通知部、１７・・・逆拡散部（逆拡散手段）、１８・・・シリアルパラレル変換部、１９・・・受信データ処理部、２０・・・送信パラメタ取得部、２１・・・通信状況取得部、２２・・・ユーザ要求取得部。
【図１】
2006054745.tif 000003
【図２】
2006054745.tif 000004
【図３】
2006054745.tif 000005