(57)【要約】本発明の無線通信システムは、複数の送信アンテナを有する送信機（２Ｂ）とダイバーシチ受信可能な受信機（５）とを備える。そして、前記送信機（２Ｂ）のマルチ変調器（マルチ変調器３Ａ，３Ｂ）が、複数のサブキャリアに同一の送信データを割り当て、サブキャリア毎に重み付け処理を行った全送信信号を合成し、合成後の信号を出力する。さらに、各サブキャリアに対する重み付け処理において、同一データに対する重み値のうちの少なくとも１つを、複数のマルチ変調器間で異なった値とする。
2003055252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局と当該基地局と通信を行う複数の移動機とを備える無線通信システムにおいて、
前記基地局から前記各移動機への回線（下り回線）には、当該回線の無線キャリアを複数のチャネルで時分割して各移動機に割り当てるＴＤＭ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式を適用し、
前記各移動機から前記基地局への回線（上り回線）には、複数の無線キャリアを用い、各移動機に対して分割多重化されていない無線キャリア（以下、ＳＣＰＣキャリアと呼ぶ）を割り当てるＳＣＰＣ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｐｅｒ  Ｃａｒｒｉｅｒ）方式を適用することを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
各移動機から基地局への回線には、移動機毎に周波数が異なるＳＣＰＣキャリアを割り当てる構成としたことを特徴とする無線通信システム。
【請求項３】
複数の送信アンテナを有する送信機と、ダイバーシチ受信可能な受信機と、を備えた無線通信システムにおいて、
前記送信機が、
複数のキャリアに同一の送信データを割り当て、キャリア毎に重み付け処理を行った全送信信号を合成し、合成後の信号を出力する複数のマルチ変調器、
を備え、
各キャリアに対する重み付け処理において、同一データに対する重み値のうちの少なくとも１つを、複数のマルチ変調器間で異なった値とすることを特徴とする無線通信システム。
【請求項４】
前記マルチ変調器は、
同一データを含む複数の送信データを生成する送信データ生成手段と、
前記複数の送信データをそれぞれ異なる変調周波数で変調し、複数のキャリア信号を生成する変調手段と、
前記各キャリア信号に対して個別に重み付け処理を行う重み付け手段と、
前記重み付け後のすべての信号を合成する合成手段と、
を備えることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記送信データ生成手段は、
受け取った直列データを並列データに変換する直列／並列変換手段と、
前記並列データを所定数だけコピーして、同一データを含む複数の送信データを生成するコピー手段と、
を備えることを特徴とする請求の範囲第４項に記載の無線通信システム。
【請求項６】
複数の送信アンテナを有する送信機と、ダイバーシチ受信可能な受信機と、を備えた無線通信システムにおいて、
前記送信機が、
複数のキャリアに同一の送信データを割り当て、キャリア毎に重み付け処理を行った全送信信号を合成し、合成後の信号を出力する複数のマルチ変調器、
を備え、
各キャリアに対する重み付け処理において同一データに対する重み値のうちの少なくとも１つを複数のマルチ変調器間で異なった値とし、さらに、同一データの少なくとも１つに遅延を付加することを特徴とする無線通信システム。
【請求項７】
前記マルチ変調器は、
タイミングの異なる同一データを含む複数の送信データを生成する送信データ生成手段と、
前記複数の送信データをそれぞれ異なる変調周波数で変調し、複数のキャリア信号を生成する変調手段と、
前記各キャリア信号に対して個別に重み付け処理を行う重み付け手段と、
前記重み付け後のすべての信号を合成する合成手段と、
を備えることを特徴とする請求の範囲第６項に記載の無線通信システム。
【請求項８】
前記送信データ生成手段は、
受け取った直列データを並列データに変換する直列／並列変換手段と、
前記並列データを所定数だけコピーし、さらに、同一データの少なくとも１つに遅延を付加することによって、タイミングの異なる同一データを含む複数の送信データを生成するコピー／遅延付加手段と、
を備えることを特徴とする請求の範囲第７項に記載の無線通信システム。
【請求項９】
複数の送信アンテナを有する送信機を備えた無線通信システムにおいて、
前記送信機が、
送信データを所定の符号化率で符号化する符号化器と、
複数のキャリアに、前記符号化器の出力する符号化系列の符号化率をさらに上げた所定の符号化データを割り当て、キャリア毎に重み付け処理を行った全送信信号を合成し、合成後の信号を出力する複数のマルチ変調器、
を備え、
各キャリアに対する重み付け処理において、前記所定の符号化データに対する重み値のうちの少なくとも１つを、複数のマルチ変調器間で異なった値とすることを特徴とする無線通信システム。
【請求項１０】
前記マルチ変調器は、
前記符号化器出力の符号化系列から、同一の送信データを含む並列データを生成し、さらに、当該並列データの符号化率を上げて前記所定の符号化データを生成する符号化データ生成手段と、
前記所定の符号化データをそれぞれ異なる変調周波数で変調し、複数のキャリア信号を生成する変調手段と、
前記各キャリア信号に対して個別に重み付け処理を行う重み付け手段と、
前記重み付け後のすべての信号を合成する合成手段と、
を備えることを特徴とする請求の範囲第９項に記載の無線通信システム。
【請求項１１】
前記符号化データ生成手段は、
前記符号化器出力の符号化系列を並列に変換する直列／並列変換手段と、
前記変換後のデータを所定数だけコピーして、前記同一の送信データを含む並列データを生成するコピー手段と、
前記同一の送信データを含む並列データの一部を間引いて符号化率を上げることによって、前記所定の符号化データを生成する間引き手段と、
を備えることを特徴とする請求の範囲第１０項に記載の無線通信システム。
【請求項１２】
複数のキャリアに同一の送信データを割り当て、キャリア毎に重み付け処理を行った全送信信号を合成し、合成後の信号を出力する複数のマルチ変調器、
を備え、
各キャリアに対する重み付け処理において、同一データに対する重み値のうちの少なくとも１つを、複数のマルチ変調器間で異なった値とすることを特徴とする送信機。
【請求項１３】
複数のキャリアに同一の送信データを割り当て、キャリア毎に重み付け処理を行った全送信信号を合成し、合成後の信号を出力する複数のマルチ変調器、
を備え、
各キャリアに対する重み付け処理において同一データに対する重み値のうちの少なくとも１つを複数のマルチ変調器間で異なった値とし、さらに、同一データの少なくとも１つに遅延を付加することを特徴とする送信機。
【請求項１４】
送信データを所定の符号化率で符号化する符号化器と、
複数のキャリアに、前記符号化器の出力する符号化系列の符号化率をさらに上げた所定の符号化データを割り当て、キャリア毎に重み付け処理を行った全送信信号を合成し、合成後の信号を出力する複数のマルチ変調器、
を備え、
各キャリアに対する重み付け処理において、前記所定の符号化データに対する重み値のうちの少なくとも１つを、複数のマルチ変調器間で異なった値とすることを特徴とする送信機。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は、自動車電話等をはじめとする無線通信システムおよび当該無線通信システムを構成する送信機に関するものであり、詳細には、上り回線に複数のキャリアまたは複数のＳＣＰＣ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｐｅｒ  Ｃａｒｒｉｅｒ）キャリアを使用する無線通信システムおよび送信機に関するものである。
背景技術
以下、従来の無線通信システムについて説明する。たとえば、無線通信システムの１つである移動体通信システムは、一般に、基地局と移動機から構成され、基地局および移動機は、それぞれ、送信機能および受信機能を保有している。一般に、基地局の送信機から移動機の受信機に至る経路は「下り回線」と呼ばれ、移動機の送信機から基地局の受信機に至る経路は「上り回線」と呼ばれる。
第１０図は、従来の移動体通信システムの構成を示す図である。第１０図において、１３は基地局であり、１４は基地局用アンテナであり、１５は移動機であり、１６は移動機用アンテナである。基地局１３は、基地局用アンテナ１４を用いて、移動機１５に向けて下り回線用の信号を送信し、一方で、移動機１５から送信される上り回線用の信号を受信する。また、移動機１５は、移動機用アンテナ１６を用いて、基地局１３に向けて上り回線用の信号を送信し、一方で、基地局１３から送信される下り回線用の信号を受信する。
第１１図は、ＴＤＭＡ方式の上り回線のタイミングを示す図であり、第１２図は、第１１図における信号の上り回線および下り回線の周波数配置を示す図である。ＴＤＭＡ方式は、上り回線と下り回線を含めてＴＤＭ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）／ＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ：時分割多元接続）方式とも言われ、これらの動作に関しては、山本平一他著：「ＴＤＭＡ通信」（電子情報通信学会編，第２章，１９８９）において詳細な説明がなされている。
ここで、ＴＤＭＡ方式について簡単に説明する。第１１図では、同一の周波数を６人のユーザ（チャンネル）が時間を分割して同時に使用している。たとえば、＃Ａのフレームにおいては、第０番目から第５番目に時間分割して通信が行われる。ＴＤＭを用いた下り回線の場合は、単一の基地局が時間を分割して信号を送信するため、距離に起因する相対的なタイミング誤差の影響はない。しかしながら、ＴＤＭＡを用いた上り回線においては、複数の異なる移動機と基地局が通信し、各基地局と移動機の距離も異なるため、基地局における受信チャネル（バースト）の受信タイミングが異なることになる。すなわち、サービスにおいて想定される最大遅延と最小遅延の時間差をガードタイムとして確保する必要があり、各移動機が利用可能な時間幅は、フレーム長の１／６より小さくなる。
この問題は、タイムアライメントの処理を行い、各移動機において送信タイミング制御を行えば、ある程度緩和できるが、一方で、処理が複雑になる、という問題点がある。なお、このようなＴＤＭ／ＴＤＭＡ方式を用いた場合の上り回線と下り回線の周波数配置は、第１２図のような単一の信号スペクトルとなる。
また、第１３図は、送信機から受信機への通信の概念を示すブロック図である。第１３図において、１は送信信号入力端子であり、２は送信機であり、４は送信機用アンテナであり、５は受信機であり、６は受信機用アンテナであり、１００は変調器である。また、第１４図は、第１３図の条件における送信信号と受信信号の周波数領域での関係を示す概念図である。
送信信号入力端子１に入力された信号は、送信機２の変調器１００において変調され、送信機用アンテナ４から送信される。本信号は、フェージングなどによる位相回転や振幅変動を受けた後、受信機用アンテナ６で受け取られ、受信機５にて復調される。反射による遅延時間がシンボル周期と比較して無視できる場合、受信信号のスペクトルは、第１４図に示すように、受信電界の変動はあるものの、送信されたスペクトル形状と同一の形状をとる。すなわち、第０番目のバーストと第１番目のバーストにおいて同一のデータを送信し、受信側で２つのバーストを合成した場合であっても、フェージングによるレベル変動の低下を効果的に抑圧することは不可能である。
また、第１５図は、送信機から受信機への通信の概念を示す他のブロック図である。第１５図において、２Ａは送信機であり、４Ａ，４Ｂはそれぞれ第１および第２の送信機用アンテナであり、１００Ａ，１００Ｂはそれぞれ第１および第２の変調器である。また、第１６図は、第１５図の条件における送信信号と受信信号の周波数領域での関係を示す概念図である。
第１３図と同様に、送信信号入力端子１に入力された信号は、送信機２Ａの変調器１００Ａ，変調器１００Ｂにおいて変調され、それぞれ送信機用アンテナ４Ａおよび４Ｂから送信される。２つの信号は、フェージングなどによる位相回転や振幅変動をそれぞれ異なった形で受けた後、受信機用アンテナ６で受け取られ、受信機５にて復調される。このとき、送信機用アンテナ４Ａおよび４Ｂから送信された信号は、異なったフェージング変動を受け、受信機用アンテナ６においては、合成された状態で受け取ることになる。結果的には、平均受信電界が増加し、合成後の信号は、１本のアンテナで信号を送信した場合と同様、フラットフェージングの性質を有するため、ダイバーシチ効果を享受することはできない。
したがって、反射による遅延時間がシンボル周期と比較して無視できる場合、受信信号のスペクトルは、第１４図と同様に（第１６図参照）、受信電界の変動はあるものの、送信されたスペクトル形状と同一の形状となる。すなわち、第０番目バーストと第１番目バーストにおいて同一のデータを送信し、受信側で２つのバーストを合成した場合であっても、フェージングによるレベル変動の低下を効果的に抑圧することは不可能である。
しかしながら、上記、従来の移動体通信システム（無線通信システム）においては、タイムアライメントなどの複雑な処理を行わない場合、前述のように、ガードタイムによるフレーム利用効率の低下が発生する。また、利用できるユーザ数を制限して同一データを並列伝送した場合であっても、ダイバーシチ効果を享受することができない。すなわち、従来の無線通信システムでは、上記要因により、通信の大容量化や高品質化の実現が困難になっている、という問題があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複雑なタイムアライメント処理を行うことなく、通信の大容量化や高品質化を実現することが可能な無線通信システムおよび送信機を提供することを目的とする。
発明の開示
本発明にかかる無線通信システムにあっては、基地局と基地局と通信を行う複数の移動機とを備え、前記基地局から前記各移動機への回線（下り回線）には、当該回線の無線キャリアを複数のチャネルで時分割して各移動機に割り当てるＴＤＭ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式を適用し、前記各移動機から前記基地局への回線（上り回線）には、複数の無線キャリアを用い、各移動機に対して分割多重化されていない無線キャリア（以下、ＳＣＰＣキャリアと呼ぶ）を割り当てるＳＣＰＣ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｐｅｒ  Ｃａｒｒｉｅｒ）方式を適用することを特徴とする。
つぎの発明にかかる無線通信システムにあっては、各移動機から基地局への回線には、移動機毎に周波数が異なるＳＣＰＣキャリアを割り当てる構成としたことを特徴とする。
つぎの発明にかかる無線通信システムにあっては、複数の送信アンテナを有する送信機と、ダイバーシチ受信可能な受信機と、を備え、前記送信機が、複数のキャリアに同一の送信データを割り当て、キャリア毎に重み付け処理を行った全送信信号を合成し、合成後の信号を出力する複数のマルチ変調器（後述する実施の形態のマルチ変調器３Ａ，３Ｂに相当）、を備え、各キャリアに対する重み付け処理において、同一データに対する重み値のうちの少なくとも１つを、複数のマルチ変調器間で異なった値とすることを特徴とする。
つぎの発明にかかる無線通信システムにおいて、前記マルチ変調器は、同一データを含む複数の送信データを生成する送信データ生成手段（データ変換制御回路８に相当）と、前記複数の送信データをそれぞれ異なる変調周波数で変調し、複数のキャリア信号を生成する変調手段（サブ変調器９−１〜９−Ｎに相当）と、前記各キャリア信号に対して個別に重み付け処理を行う重み付け手段（重み付け回路１０−１〜１０−Ｎに相当）と、前記重み付け後のすべての信号を合成する合成手段（合成回路１１に相当）と、を備えることを特徴とする。
つぎの発明にかかる無線通信システムにおいて、前記送信データ生成手段は、受け取った直列データを並列データに変換する直列／並列変換手段（直列並列変換回路１７に相当）と、前記並列データを所定数だけコピーして、同一データを含む複数の送信データを生成するコピー手段（コピー回路１８−１，１８−２，…に相当）と、を備えることを特徴とする。
つぎの発明にかかる無線通信システムにあっては、複数の送信アンテナを有する送信機と、ダイバーシチ受信可能な受信機と、を備え、前記送信機が、複数のキャリアに同一の送信データを割り当て、キャリア毎に重み付け処理を行った全送信信号を合成し、合成後の信号を出力する複数のマルチ変調器、を備え、各キャリアに対する重み付け処理において同一データに対する重み値のうちの少なくとも１つを複数のマルチ変調器間で異なった値とし、さらに、同一データの少なくとも１つに遅延を付加することを特徴とする。
つぎの発明にかかる無線通信システムにおいて、前記マルチ変調器は、タイミングの異なる同一データを含む複数の送信データを生成する送信データ生成手段と、前記複数の送信データをそれぞれ異なる変調周波数で変調し、複数のキャリア信号を生成する変調手段と、前記各キャリア信号に対して個別に重み付け処理を行う重み付け手段と、前記重み付け後のすべての信号を合成する合成手段と、を備えることを特徴とする。
つぎの発明にかかる無線通信システムにおいて、前記送信データ生成手段は、受け取った直列データを並列データに変換する直列／並列変換手段と、前記並列データを所定数だけコピーし、さらに、同一データの少なくとも１つに遅延を付加することによって、タイミングの異なる同一データを含む複数の送信データを生成するコピー／遅延付加手段（コピー回路１８−１，１８−２，…、遅延挿入回路２０−１，２０−２，…に相当）と、を備えることを特徴とする。
つぎの発明にかかる無線通信システムにあっては、複数の送信アンテナを有する送信機を備え、前記送信機が、送信データを所定の符号化率で符号化する符号化器と、複数のキャリアに、前記符号化器の出力する符号化系列の符号化率をさらに上げた所定の符号化データを割り当て、キャリア毎に重み付け処理を行った全送信信号を合成し、合成後の信号を出力する複数のマルチ変調器、を備え、各キャリアに対する重み付け処理において、前記所定の符号化データに対する重み値のうちの少なくとも１つを、複数のマルチ変調器間で異なった値とすることを特徴とする。
つぎの発明にかかる無線通信システムにおいて、前記マルチ変調器は、前記符号化器出力の符号化系列から、同一の送信データを含む並列データを生成し、さらに、当該並列データの符号化率を上げて前記所定の符号化データを生成する符号化データ生成手段と、前記所定の符号化データをそれぞれ異なる変調周波数で変調し、複数のキャリア信号を生成する変調手段と、前記各キャリア信号に対して個別に重み付け処理を行う重み付け手段と、前記重み付け後のすべての信号を合成する合成手段と、を備えることを特徴とする。
つぎの発明にかかる無線通信システムにおいて、前記符号化データ生成手段は、前記符号化器出力の符号化系列を並列に変換する直列／並列変換手段と、前記変換後のデータを所定数だけコピーして、前記同一の送信データを含む並列データを生成するコピー手段と、前記同一の送信データを含む並列データの一部を間引いて符号化率を上げることによって、前記所定の符号化データを生成する間引き手段と、を備えることを特徴とする。
つぎの発明にかかる送信機にあっては、複数のキャリアに同一の送信データを割り当て、キャリア毎に重み付け処理を行った全送信信号を合成し、合成後の信号を出力する複数のマルチ変調器、を備え、各キャリアに対する重み付け処理において、同一データに対する重み値のうちの少なくとも１つを、複数のマルチ変調器間で異なった値とすることを特徴とする。
つぎの発明にかかる送信機にあっては、複数のキャリアに同一の送信データを割り当て、キャリア毎に重み付け処理を行った全送信信号を合成し、合成後の信号を出力する複数のマルチ変調器、を備え、各キャリアに対する重み付け処理において同一データに対する重み値のうちの少なくとも１つを複数のマルチ変調器間で異なった値とし、さらに、同一データの少なくとも１つに遅延を付加することを特徴とする。
つぎの発明にかかる送信機にあっては、送信データを所定の符号化率で符号化する符号化器と、複数のキャリアに、前記符号化器の出力する符号化系列の符号化率をさらに上げた所定の符号化データを割り当て、キャリア毎に重み付け処理を行った全送信信号を合成し、合成後の信号を出力する複数のマルチ変調器、を備え、各キャリアに対する重み付け処理において、前記所定の符号化データに対する重み値のうちの少なくとも１つを、複数のマルチ変調器間で異なった値とすることを特徴とする。
発明を実施するための最良の形態
本発明をより詳細に説術するために、添付の図面に従ってこれを説明する。
まず、実施の形態１の無線通信システムについて説明する。第１図は、本発明にかかる通信システムにおける、上り回線と下り回線の周波数領域の関係を示す図である。また、第２図は、第１図における上り回線の特定のＳＣＰＣキャリアにおけるフレーム構成を示す図である。なお、本発明にかかる通信システムの構成については、先に説明した従来技術（第１３図および第１５図）と同様である。
本実施の形態においては、下り回線は通常のＴＤＭ方式を利用するが、上り回線は各キャリアに単一のチャンネルが割り当てられるＳＣＰＣ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｐｅｒ  Ｃａｒｒｉｅｒ）方式を採用する。すなわち、複数のキャリアを準備し、１通信チャネルに１無線キャリアを割り当てる。なお、ここでは、最大６ユーザが使用可能であるが、たとえば、１つのユーザが複数のＳＣＰＣキャリアを利用することとしてもよい。
上記のように、上り回線にＳＣＰＣ方式を利用した場合は、たとえば、各ユーザから送信される信号の遅延量が異なった場合であっても、第２図に示したように、各ＳＣＰＣキャリアにおいてフレームの受信タイミングが異なるだけであり、ガードタイムなどを導入する必要がなくなる。
すなわち、本実施の形態においては、上り回線にＳＣＰＣ方式を利用することにより、タイムアライメントなどの複雑な処理を導入する必要がなくなるため、処理の簡素化および高速化を促進できる。さらに、本実施の形態においては、信号がバースト状に到来するのではなく、連続的に到来し、周波数誤差やビットタイミングの推定が容易になるため、復調精度を大幅に向上させることができる。
つぎに、実施の形態２の無線通信システムについて説明する。第３図は、本発明にかかる無線通信システムにおける実施の形態２の送信機の構成を示す図である。第３図において、２Ｂは送信機であり、３Ａ，３Ｂはそれぞれ第１および第２のマルチ変調器である。なお、前述の実施の形態１と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。また、第３図において記述する各機能は、本発明に関して重要な役割を果たす概念のみである。なお、本実施の形態においては、説明の便宜上、２つのマルチ変調器を具備しているが、これに限らず、たとえば、３つ以上備えることとしてもよい。
また、第４図は、上記マルチ変調器の一例を示す図である。第４図において、８はデータ変換制御回路であり、９−１，９−２，…，９−Ｎはそれぞれ第１，第２，…，第Ｎのサブ変調器であり、１０−１，１０−２，…，１０−Ｎはそれぞれ第１，第２，…，第Ｎの重み付け回路であり、１１は合成回路であり、１２はマルチ変調信号出力端子である。
また、第５図は、実施の形態２におけるデータ変換制御回路８の一例を示す図である。第５図において、１７は直列並列変換回路であり、１８−１，１８−２，…はそれぞれ第１，第２，…のコピー回路であり、１９−１，１９−２，１９−３，１９−４，…，１９−Ｎはそれぞれ第１，第２，第３，第４，…，第Ｎのサブ変調信号出力端子である。図示のとおり、各サブ変調信号出力端子（１９−１〜１９−Ｎ）は、直列並列変換回路１７出力または各コピー回路出力のいずれかとなる。なお、ここでは、各コピー回路を２出力としているが、これに限らず、３出力以上としてもよい。この場合、各コピー回路は複数の同一データを出力することになる。
ここで、上記第３図に示す実施の形態２の無線通信システムの動作について説明する。送信側では、送信信号入力端子１に入力される信号を複数のマルチ変調器（ここでは３Ａ，３Ｂの２つ）にて変調し、変調後の信号を複数の送信機用アンテナ（ここでは４Ａ，４Ｂの２つ）を用いて送信する。
続いて、上記マルチ変調器（３Ａ，３Ｂ）の動作を詳細に説明する。マルチ変調器では、まず、データ変換制御回路８が、送信信号入力端子１にて受け取った信号に対して直列／並列変換やコピーなどの処理を行い、その結果を複数のサブ変調器（９−１〜９−Ｎ）に対して出力する。具体的にいうと、第５図に示すように、直列並列変換回路１７が、送信信号入力端子１にて受け取った信号を複数の並列信号に変換し、一部をサブ変調信号出力端子（１９−１〜１９−Ｎのいずれか）に対して出力する。また、コピー回路１８−１，１８−２，…が、受け取った並列信号をコピーして複数の同一信号（ここでは２本）を生成し、残りのサブ変調信号出力端子に対して出力する。これにより、同一データを含む複数の並列データが生成できる。
上記並列データを受け取った各サブ変調器（９−１〜９−Ｎ）では、それぞれ異なる変調周波数で変調処理を行い、さらに、各サブ変調器に個別に対応した各重み付け回路（１０−１〜１０−Ｎ）では、受け取った変調後の信号に対して個別に重み付け（複素数もありえる）を行う。なお、本実施の形態では、各キャリアに対する重み付け処理において、同一データに対する重み値のうちの少なくとも１つを、複数のマルチ変調器間で異なった値とする。そして、合成回路１１では、重み付け後のすべての信号を合成し、その合成結果としてマルチ変調信号出力端子１２からマルチ変調信号を出力する。
続いて、マルチ変調器（３Ａ，３Ｂ）における変調例を具体的に説明する。たとえば、第６図に示すように、マルチ変調器３Ａにおいては、第０，第２，第４のＳＣＰＣキャリアに０以外の重み値を付加し、第１，第３，第５のＳＣＰＣキャリアには重み値０を付加し、逆に、マルチ変調器３Ｂにおいては、第１，第３，第５のＳＣＰＣキャリアに０以外の重み値を付加し、第０，第２，第４のＳＣＰＣキャリアには重み値０を付加する。この場合、送信側の２つのアンテナから送信される信号の受信レベルは、アンテナが無相関であると仮定すると、異なったレベルとなる。すなわち、第０のＳＣＰＣキャリアと第１のＳＣＰＣキャリアの受信レベルは独立に変動する。
したがって、たとえば、第５図に示すコピー回路の出力を用いて、第０のＳＣＰＣキャリアと第１のＳＣＰＣキャリアに同一のデータを送信した場合、受信機では、第０のＳＣＰＣキャリアと第１のＳＣＰＣキャリアの受信信号をダイバーシチ合成すると、２ブランチ分のダイバーシチ利得を得ることができる。
また、マルチ変調器（３Ａ，３Ｂ）における変調例として、たとえば、第７図に示すように、マルチ変調器３Ａにおいては、第０，第２，第３，第５のＳＣＰＣキャリアに０以外の重み値を付加し、第１，第４のＳＣＰＣキャリアには重み値０を付加し、逆に、マルチ変調器３Ｂにおいては、第１，第２，第４，第５のＳＣＰＣキャリアに０以外の重み値を付加し、第０，第３のＳＣＰＣキャリアには重み値０を付加する。この場合、送信側の２つのアンテナから送信される信号の受信レベルは、アンテナが無相関であると仮定すると、異なったレベルとなる。すなわち、第０のＳＣＰＣキャリア，第１のＳＣＰＣキャリア，第２のＳＣＰＣキャリアの受信レベルは独立に変動する。
したがって、たとえば、第０のＳＣＰＣキャリア，第１のＳＣＰＣキャリア，第２のＳＣＰＣキャリアに同一のデータを送信した場合、受信機では、第０のＳＣＰＣキャリア，第１のＳＣＰＣキャリア，第２のＳＣＰＣキャリアの受信信号をダイバーシチ合成すると、３ブランチ分のダイバーシチ利得を得ることができる。
また、マルチ変調器（３Ａ，３Ｂ）における変調例として、たとえば、第８図に示すように、マルチ変調器３Ａにおいては、全てのＳＣＰＣキャリアに０以外の重み値を付加し、マルチ変調器３Ｂにおいては、第０，第２，第４のＳＣＰＣキャリアと、第１，第３，第５のＳＣＰＣキャリアの重みの符号を反転させて付加する。この場合、送信側の２つのアンテナから送信される信号の受信レベルは、アンテナが無相関であると仮定すると、異なったレベルとなる。すなわち、第０のＳＣＰＣキャリアと第１のＳＣＰＣキャリアの受信レベルは独立に変動する。
したがって、たとえば、第５図に示すコピー回路の出力を用いて、第０のＳＣＰＣキャリアと第１のＳＣＰＣキャリアに同一のデータを送信した場合、受信機では、第０のＳＣＰＣキャリアと第１のＳＣＰＣキャリアの受信信号をダイバーシチ合成すると、２ブランチ分のダイバーシチ利得を得ることができる。
このように、本実施の形態では、各キャリアに対する重み付け処理において、同一データに対する重み値のうちの少なくとも１つを、複数のマルチ変調器間で異なった値とすることによって、より大きいダイバーシチ利得を得ることができるため、通信の高品質化を実現することができる。
つぎに、実施の形態３の無線通信システムについて説明する。第９図は、実施の形態３におけるデータ変換制御回路８の一例を示す図である。第９図において、２０−１，２０−２，…はそれぞれ第１，第２，…の遅延挿入回路である。本実施の形態では、図示のとおり、各サブ変調信号出力端子（１９−１〜１９−Ｎ）は、直列並列変換回路１７出力、各コピー回路出力または各遅延挿入回路出力のいずれかとなる。なお、ここでは、各コピー回路を２出力としているが、これに限らず、３出力以上としてもよい。また、ここでは、各コピー回路出力の一方に遅延挿入回路を配置しているが、これに限らず、コピー回路の各出力に遅延挿入回路を配置するかどうかについては適宜変更できる。この場合、各コピー回路は複数の同一データを出力することになるが、遅延挿入回路の有無によりタイミングが異なる。
また、本実施の形態における無線通信システム（第３図参照）および各マルチ変調器（第４図参照）の構成については、前述の実施の形態２と同様であるため、同一の符号を付してその説明を省略する。ここでは、前述の実施の形態２と構成の異なるデータ変換制御回路８について詳細に説明する。
まず、直列並列変換回路１７では、送信信号入力端子１にて受け取った信号を複数の並列信号に変換し、一部をサブ変調信号出力端子（１９−４以降のいずれか）に対して出力する。また、コピー回路１８−１，１８−２，…では、受け取った並列信号をコピーして複数の同一信号（ここでは２本）を生成し、一方を対応するサブ変調信号出力端子（１９−１，１９−３，…）に対して出力する。このとき、他方のコピー信号はそれぞれ遅延挿入回路（２０−１，２０−２，…）に送られ、各遅延挿入回路では、受け取ったコピー信号に所定の遅延を付加し、遅延付加後のコピー信号をサブ変調信号出力端子（１９−２，１９−４，…）に対して出力する。なお、本実施の形態では、同一データの少なくとも１つに遅延を付加する。これにより、タイミングの異なる同一データが生成できる。
上記並列データを受け取った各サブ変調器（９−１〜９−Ｎ）では、それぞれ異なる変調周波数で変調処理を行い、さらに、各サブ変調器に個別に対応した各重み付け回路（１０−１〜１０−Ｎ）では、受け取った変調後の信号に対して個別に重み付け（複素数もありえる）を行う。なお、本実施の形態では、各キャリアに対する重み付け処理において、同一データに対する重み値のうちの少なくとも１つを、複数のマルチ変調器間で異なった値とする。そして、合成回路１１では、重み付け後のすべての信号を合成し、その合成結果としてマルチ変調信号出力端子１２からマルチ変調信号を出力する。
続いて、マルチ変調器（３Ａ，３Ｂ）における変調例を具体的に説明する。たとえば、実施の形態２の第６図と同様に、重み付け処理を行うと、第０および第２のＳＣＰＣキャリアと、第１および第３のＳＣＰＣキャリアの受信レベルは独立に変動する。このとき、本実施の形態では、たとえば、第０のＳＣＰＣキャリアと第１のＳＣＰＣキャリアに同一のデータを送信し、さらに、第２のＳＣＰＣキャリアと第３のＳＣＰＣキャリアに同一の遅延を与えた同一の信号を送信する。この場合、コピー回路は４出力となり、そのうちの２出力に遅延挿入回路が配置される。
フェージングの時間変動が高速な場合は遅延挿入により十分な時間差を与えるとフェージングは独立となるので、受信機では、第０のＳＣＰＣキャリアと第１のＳＣＰＣキャリアの受信信号、さらに遅延時間分を補償した第２のＳＣＰＣキャリアと第３のＳＣＰＣキャリアの受信信号を、ダイバーシチ合成すると、４ブランチ分のダイバーシチ利得を得ることができる。
また、マルチ変調器（３Ａ，３Ｂ）における変調例として、たとえば、実施の形態２の第７図と同様に、重み付け処理を行うと、第０のＳＣＰＣキャリア、第１のＳＣＰＣキャリア，第２のＳＣＰＣキャリアの受信レベルは、独立に変動する。このとき、本実施の形態では、たとえば、第０のＳＣＰＣキャリア，第１のＳＣＰＣキャリア，第２のＳＣＰＣキャリアに同一のデータを送信し、さらに、第３のＳＣＰＣキャリア，第４のＳＣＰＣキャリア，第５のＳＣＰＣキャリアに同一の遅延を与えて同一のデータを送信する。この場合、コピー回路は３出力となり、そのうちの３出力に遅延挿入回路が配置される。
したがって、受信機では、第０のＳＣＰＣキャリアと第１のＳＣＰＣキャリアと第２のＳＣＰＣキャリアの受信信号、さらに遅延時間分を補償した第３のＳＣＰＣキャリアと第４のＳＣＰＣキャリアと第５のＳＣＰＣキャリアの受信信号をダイバーシチ合成すると、６ブランチ分のダイバーシチ利得を得ることができる。
このように、本実施の形態では、各キャリアに対する重み付け処理において、同一データに対する重み値のうちの少なくとも１つを、複数のマルチ変調器間で異なった値とし、さらに、同一データの少なくとも１つに遅延を付加することによって、さらに大きいダイバーシチ利得を得る。これにより、通信のさらなる高品質化を実現することができる。
つぎに、実施の形態４の無線通信システムについて説明する。第１７図は、本発明にかかる無線通信システムの実施の形態４の構成を示す図である。第１７図において、３０は送信データであり、３１はチャネル符号化器である。なお、前述した実施の形態１〜３の無線通信システムと同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。また、マルチ変調器３Ａ，３Ｂの内部構成については、先に説明した実施の形態２の第４図と同様である。
第１８図は、実施の形態４のデータ変換制御回路８の構成を示す図である。第１８図において、３２−１，３２−２，３２−３，３２−４，…は、それぞれ第１，第２，第３，第４，…のパンクチャ回路であり、３３−１，３３−２，３３−３，３３−４，…，３３−Ｎは、それぞれ第１，第２，第３，第４，…，第Ｎのサブ変調信号出力端子である。なお、前述した実施の形態２の第５図と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
ここで、上記第１７図に示す実施の形態４の無線通信システムの動作について説明する。チャネル符号化器３１では、送信データ３０に対して誤り訂正のためのチャネル符号化を行い、符号化後のデータを出力する。そして、符号化後のデータは、複数のマルチ変調器（３Ａ，３Ｂ，…）により変調され、対応する送信機用アンテナ（４Ａ，４Ｂ，…）から送信される。
続いて、上記各マルチ変調器の動作について説明する。各マルチ変調器では、まず、データ変換制御回路８が、符号化後のデータに対して直列／並列変換やコピーやパンクチャなどの処理を行い、その結果を複数のサブ変調器（９−１〜９−Ｎ）に対して出力する。ここでは、同一データを含む複数の並列データを生成する。並列データを受け取った各サブ変調器（９−１〜９−Ｎ）では、それぞれ異なる変調周波数で変調処理を行い、さらに、各サブ変調器に個別に対応した各重み付け回路（１０−１〜１０−Ｎ）では、受け取った変調後の信号に対して個別に重み付け（複素数もありえる）を行う。なお、本実施の形態では、各キャリアに対する重み付け処理において、同一データに対する重み値のうちの少なくとも１つを、複数のマルチ変調器間で異なった値とする。そして、合成回路１１では、重み付け後のすべての信号を合成し、その合成結果としてマルチ変調信号出力端子１２からマルチ変調信号を出力する。
続いて、本実施の形態の特徴となるデータ変換制御回路８の動作について説明する。本実施の形態のデータ変換制御回路８では、第１８図に示すように、まず、直列並列変換回路１７が、符号化後のデータを並列信号に変換し、一部をコピー回路１８−１，１８−２，…に対して出力し、残りをサブ変調信号出力端子（３３−１〜３３−Ｎのいずれか）に対して出力する。また、コピー回路１８−１，１８−２，…が、受け取った並列信号をコピーしてさらに複数の同一信号３４−１，３４−２，３４−３，３４−４…を生成（ここでは１つのコピー回路で２本の同一信号を生成）し、それらの信号を個別にパンクチャ回路３２−１，３２−２，３２−３，３２−４…に対して出力する。そして、パンクチャ回路３２−１，３２−２，３２−３，３２−４…が、パンクチャ処理後の信号を残りのサブ変調信号出力端子に対して出力する。これにより、同一データを含む並列データが生成できる。
第１９図は、上記各パンクチャ回路における実施の形態４のパンクチャ方法を示す図である。まず、チャネル符号化器３１では、符号化前の送信データ３０を符号化率１／３でチャネル符号化し、符号化後のデータを出力する。なお、チャネル符号化としては、たとえば、ターボ符号や畳み込み符号などを用いる。
つぎに、上記直列並列変換処理およびコピー処理を行い、信号３４−１，３４−２，３４−３，３４−４，…を生成する。ここでは、説明を簡単にするため、「符号化後のデータ＝（信号３４−１）＝（信号３４−２）」と仮定する。すなわち、直列並列変換回路１７では、符号化後のデータをそのまま出力する。
つぎに、たとえば、パンクチャ回路３２−１，３２−２では、同一の信号３４−１，３４−２に対して、それぞれ異なったパターンでパンクチャ処理を行い、サブ変調信号を生成する。具体的（第１９図参照）には、パンクチャ回路３２−１が、灰色部分のビットを削除し、白色部分と黒色部分のデータ系列を出力する。一方、パンクチャ回路３２−２が、黒色部分のビットを削除し、白色部分と灰色部分のデータ系列を出力する。したがって、パンクチャ後の符号化率は１／２となる。
上記パンクチャ方法を実行した後、前述の第６図に示すように、マルチ変調器３Ａにおいては、第０（サブ変調信号出力端子３３−１の出力に対応），第２，第４のＳＣＰＣキャリアに０以外の重み値を付加し、第１，第３，第５のＳＣＰＣキャリアには重み値０を付加し、逆に、マルチ変調器３Ｂにおいては、第１（サブ変調信号出力端子３３−２の出力に対応），第３，第５のＳＣＰＣキャリアに０以外の重み値を付加し、第０，第２，第４のＳＣＰＣキャリアには重み値０を付加する。この場合、送信側の２つのアンテナから送信される信号の受信レベルは、アンテナが無相関であると仮定すると、異なったレベルとなる。すなわち、第０のＳＣＰＣキャリアと第１のＳＣＰＣキャリアの受信レベルは独立に変動する。
したがって、たとえば、第０のＳＣＰＣサブキャリアと第１のＳＣＰＣサブキャリアにおける同一のデータ部分（第１９図における白色部分）に関しては、受信機で受信信号をダイバーシチ合成すると、２ブランチ分のダイバーシチ利得を得ることができる。また、第０のＳＣＰＣサブキャリアと第１のＳＣＰＣサブキャリアにおける異なったデータ部分（第１９図における黒色部分または灰色部分）に関しては、ダイバーシチ合成を行わない。そして、復号処理を、第０のＳＣＰＣサブキャリアと第１のＳＣＰＣサブキャリアに含まれるすべてのデータ部分（白色部分，黒色部分，灰色部分）を用いて行う。
このように、本実施の形態においては、さらに、受信機が、送信機にて符号化率１／２で送信した信号を符号化率１／３の信号として復号することとした。これにより、ダイバーシチ利得と符号化利得の双方を向上させることができる。
つぎに、実施の形態５の無線通信システムについて説明する。本実施の形態においては、パンクチャ回路にて実行されるパンクチャ方法だけが前述の実施の形態４と異なる。ここでは、前述の実施の形態４と異なるパンクチャ方法についてのみ説明を行う。
第２０図は、パンクチャ回路における実施の形態５のパンクチャ方法を示す図である。たとえば、パンクチャ回路３２−１では、符号化後のデータの灰色部分のビットを削除し、白色部分のデータ系列を出力する。一方、パンクチャ回路３２−２では、符号化後のデータの白色部分のビットを削除し、灰色部分のデータ系列を出力する。したがって、パンクチャ後の符号化率は２／３となる。
このように、本実施の形態においては、第０のＳＣＰＣサブキャリアと第１のＳＣＰＣサブキャリアには同一のデータ部分が含まれていないため、ダイバーシチ利得を得ることはできないが、一方で、受信機が、送信機にて符号化率２／３という高い符号化率で送信された信号を、第０のＳＣＰＣサブキャリアと第１のＳＣＰＣサブキャリアの両方を用いて符号化率１／３の信号として復号することとした。これにより、符号化利得を大幅に向上させることができる。
産業上の利用可能性
以上のように、本発明にかかる無線通信システムは、自動車電話等の移動体通信システムに有用であり、特に、上り回線に複数のＳＣＰＣキャリアを使用する無線通信システムの送信機に適している。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明にかかる通信システムの上り回線と下り回線の周波数領域の関係を示す図であり、第２図は、第１図における上り回線の特定のＳＣＰＣキャリアにおけるフレーム構成を示す図であり、第３図は、本発明にかかる無線通信システムにおける送信機の構成を示す図であり、第４図は、マルチ変調器の一例を示す図であり、第５図は、実施の形態２におけるデータ変換制御回路８の一例を示す図であり、第６図は、マルチ変調器における変調例を示す図であり、第７図は、マルチ変調器における変調例を示す図であり、第８図は、マルチ変調器における変調例を示す図であり、第９図は、実施の形態３におけるデータ変換制御回路８の一例を示す図であり、第１０図は、従来の移動体通信システムの構成を示す図であり、第１１図は、ＴＤＭＡ方式の上り回線のタイミングを示す図であり、第１２図は、上り回線および下り回線の周波数配置を示す図であり、第１３図は、送信機から受信機への通信の概念を示すブロック図であり、第１４図は、第１３図の条件における送信信号と受信信号の周波数領域での関係を示す図であり、第１５図は、送信機から受信機への通信の概念を示すブロック図であり、第１６図は、第１５図の条件における送信信号と受信信号の周波数領域での関係を示す図であり、第１７図は、本発明にかかる無線通信システムの実施の形態４の構成を示す図であり、第１８図は、実施の形態４のデータ変換制御回路８の構成を示す図であり、第１９図は、実施の形態４のパンクチャ方法を示す図であり、第２０図は、実施の形態５のパンクチャ方法を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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