(57)【要約】送信局と受信局との間で情報を無線伝送するに際して、同一の情報を複数のサブキャリアにより並列伝送する直交周波数・符号分割多重伝送方式を使用して上記情報の無線伝送を行うようにした無線伝送システムにおいて、送信局にてチャネル符号化された情報を同時に送信するシンボルに応じて並列変換し、その並列化されたシンボルの系列を指示された拡散率の拡散符号系列で周波数方向および時間方向の少なくとも一方に拡散する拡散率可変制御送信手段を有する無線伝送システム。
2003019837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信局と受信局との間で情報を無線伝送するに際して、同一の情報を複数のサブキャリアにより並列伝送する直交周波数・符号分割多重伝送方式を使用して上記情報の無線伝送を行うようにした無線伝送システムにおいて、
前記送信局は、
チャネル符号化された情報を同時に送信するシンボルに応じて並列変換する変換手段と、
その並列化されたシンボルの系列を、変更可能な複数の拡散率に基づいて定められる一の拡散率の拡散符号系列で周波数方向および時間方向の少なくとも一方に拡散する拡散手段とを含む無線伝送システム。
【請求項２】
前記拡散手段は、並列化されたシンボルの系列を、変更可能な複数の拡散率に基づいて定められる一の拡散率の拡散符号系列で周波数方向および時間方向の双方に拡散する、請求項１に記載の無線伝送システム。
【請求項３】
前記送信局は、
送信局と受信局との間の伝搬路の状態を表す伝搬環境を求め、その伝搬環境に応じて前記一の拡散率を定める第１の拡散率決定手段を含む、請求項１に記載の無線伝送システム。
【請求項４】
前記第１の拡散率決定手段は、伝搬遅延特性を表す遅延スプレッドを求め、その遅延スプレッドを前記伝搬環境として用いる、請求項３に記載の無線伝送システム。
【請求項５】
前記送信局は、
外部からの指示に基づいて前記一の拡散率を定める第２の拡散率決定手段を含む、請求項１に記載の無線伝送システム。
【請求項６】
前記第２の拡散率決定手段は、外部からの指示を表す制御情報に含められるセル構成を示す情報又は拡散率を指定する情報のいずれかに応じて前記一の拡散率を定める、請求項５に記載の無線伝送システム。
【請求項７】
前記受信局は、
受信局にて受信された受信信号を、各サブキャリアおよび各時間軸シンボルの少なくとも一方に分離し、変更可能な複数の拡散率に基づいて定められる一の拡散率に相当する数のサブキャリアおよび時間軸シンボルの少なくとも一方をチャネル推定値および固有の拡散符号系列を用いて同相で積分する拡散率制御受信手段を含む、請求項１に記載の無線伝送システム。
【請求項８】
前記受信局は、
受信局にて受信された受信信号を、各サブキャリアおよび各時間軸シンボルの双方に分離し、前記相当する数のサブキャリアおよび時間軸シンボルの双方を同相で積分する、請求項７に記載の無線伝送システム。
【請求項９】
前記拡散率制御受信手段は、通信相手となる送信局から送られる制御信号に含まれる制御情報に基づいて前記一の拡散率を定める拡散率決定手段を含む、請求項７に記載の無線伝送システム。
【請求項１０】
前記拡散率決定手段は、送信局からの制御信号に含められるセル構成を示す情報又は拡散率を指定する情報のいずれかに応じて前記一の拡散率を定める、請求項９に記載の無線伝送システム。
【請求項１１】
送信局と受信局との間で情報を無線伝送するに際して、同一の情報を複数のサブキャリアにより並列伝送する直交周波数・符号分割多重伝送方式を使用して上記情報の無線伝送を行うようにした無線伝送方法において、
前記送信局の変換手段が、チャネル符号化された情報を同時に送信するシンボルに応じて並列変換するステップと、
前記送信局の拡散手段が、その並列化されたシンボルの系列を、変更可能な複数の拡散率に基づいて定められる一の拡散率の拡散符号系列で周波数方向および時間方向の少なくとも一方に拡散するステップとを含む無線伝送方法。
【請求項１２】
前記拡散するステップにおいて、前記送信局の拡散手段が、その並列化されたシンボルの系列を、変更可能な複数の拡散率に基づいて定められる一の拡散率の拡散符号系列で周波数方向および時間方向の双方に拡散する、請求項１１に記載の無線伝送方法。
【請求項１３】
前記送信局の第１の拡散率決定手段が、送信局と受信局との間の伝搬路の状態を表す伝搬環境を求め、その伝搬環境に応じて前記一の拡散率を定めるステップを含む、請求項１１に記載の無線伝送方法。
【請求項１４】
前記第１の拡散率決定手段は、伝搬遅延特性を表す遅延スプレッドを求め、その遅延スプレッドを前記伝搬環境として用いる、請求項１３に記載の無線伝送方法。
【請求項１５】
前記送信局の第２の拡散率決定手段が、外部からの指示に基づいて前記一の拡散率を定めるステップを含む、請求項１１に記載の無線伝送方法。
【請求項１６】
前記第２の拡散率決定手段は、外部からの指示を表す制御情報に含められるセル構成を示す情報又は拡散率を指定する情報のいずれかに応じて前記一の拡散率を定める、請求項１５に記載の無線伝送方法。
【請求項１７】
前記受信局の拡散率制御受信手段が、受信局にて受信された受信信号を、各サブキャリアおよび各時間軸シンボルの少なくとも一方に分離し、変更可能な複数の拡散率に基づいて定められる一の拡散率に相当する数のサブキャリアおよび時間軸キャリアの少なくとも一方をチャネル推定値および固有の拡散符号系列を用いて同相で積分するステップを含む、請求項１１に記載の無線伝送方法。
【請求項１８】
前記受信局の拡散率制御受信手段が、受信局にて受信された受信信号を、各サブキャリアおよび各時間軸シンボルの双方に分離し、前記相当する数のサブキャリアおよび時間軸シンボルの双方を同相で積分する、請求項１７に記載の無線伝送方法。
【請求項１９】
前記拡散率制御受信手段の拡散率決定手段が、通信相手となる送信局から送られる制御信号に含まれる制御情報に基づいて前記一の拡散率を定めるステップを含む、請求項１７に記載の無線伝送方法。
【請求項２０】
前記拡散率決定手段は、送信局からの制御信号に含められるセル構成を示す情報又は拡散率を指定する情報のいずれかに応じて前記一の拡散率を定める、請求項１９に記載の無線伝送方法。
【請求項２１】
同一の情報を複数のサブキャリアにより並列伝送する直交周波数・符号分割多重伝送方式を使用して受信局装置との間で情報を無線伝送する送信局装置において、
チャネル符号化された情報を同時に送信するシンボルに応じて並列変換する変換手段と、
その並列化されたシンボルの系列を、変更可能な複数の拡散率に基づいて定められる一の拡散率の拡散符号系列で周波数方向および時間方向の少なくとも一方に拡散する拡散手段とを含む送信局装置。
【請求項２２】
前記拡散手段は、並列化されたシンボルの系列を、変更可能な複数の拡散率に基づいて定められる一の拡散率の拡散符号系列で周波数方向および時間方向の双方に拡散する、請求項２１に記載の送信局装置。
【請求項２３】
送信局と受信局との間の伝搬路の状態を表す伝搬環境を求め、その伝搬環境に応じて前記一の拡散率を定める第１の拡散率決定手段を含む、請求項２１に記載の送信局装置。
【請求項２４】
前記第１の拡散率決定手段は、伝搬遅延特性を表す遅延スプレッドを求め、その遅延スプレッドを前記伝搬環境として用いる、請求項２３に記載の送信局装置。
【請求項２５】
外部からの指示に基づいて前記一の拡散率を定める第２の拡散率決定手段を含む、請求項２１に記載の送信局装置。
【請求項２６】
前記第２の拡散率決定手段は、外部からの指示を表す制御情報に含められるセル構成を示す情報又は拡散率を指定する情報のいずれかに応じて前記一の拡散率を定める、請求項２５に記載の送信局装置。
【請求項２７】
送信局装置が直交周波数・符号分割多重伝送方式を使用して無線伝送した信号を受信する受信局装置において、
受信局にて受信された受信信号を、各サブキャリアおよび各時間軸シンボルの少なくとも一方に分離し、変更可能な複数の拡散率に基づいて定められる一の拡散率に相当する数のサブキャリアおよび時間軸シンボルの少なくとも一方をチャネル推定値および固有の拡散符号系列を用いて同相で積分する拡散率制御受信手段を含む受信局装置。
【請求項２８】
受信局にて受信された受信信号を、各サブキャリアおよび各時間軸シンボルの双方に分離し、前記相当する数のサブキャリアおよび時間軸シンボルの双方を同相で積分する、請求項２７に記載の受信局装置。
【請求項２９】
前記拡散率制御受信手段は、通信相手となる送信局から送られる制御信号に含まれる制御情報に基づいて前記一の拡散率を定める拡散率決定手段を含む、請求項２７に記載の受信局装置。
【請求項３０】
前記拡散率決定手段は、送信局からの制御信号に含められるセル構成を示す情報又は拡散率を指定する情報のいずれかに応じて前記一の拡散率を定める、請求項２９に記載の受信局装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、無線伝送システムおよび方法に係り、詳しくは、直交周波数・符号分割多重方式を使用して、セル環境や伝搬環境に応じて情報のシンボル系列に対する拡散率を可変させる無線伝送システムおよび方法に関する。
また、本発明は、そのような無線伝送システムで用いられる送信局装置に関する。
更に、本発明は、そのような無線伝送システムで用いられる受信局装置に関する。
背景技術
第３世代移動通信方式（ＩＭＴ−２０００：Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  ２０００）の無線アクセス方式としてＷ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ）−ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）方式が採用され、このＷ−ＣＤＭＡ無線インタフェースを用いて５ＭＨｚ帯域で平均ＢＥＲ＝１０−６以下の高品質２Ｍｂｐｓ伝送が実現できることが実験的に明らかにされている。
しかし、昨今の有線ネットワークにおけるインターネットサービスのブロードバンド化にともない、移動通信のセルラ環境においても高速モバイルインターネットアクセスを実現する必要があると考えられている。特に無線基地局送信、移動局受信の下りリンクにおいては、Ｗｅｂサイトや各種データベースからの画像、大容量ファイルのダウンロード等によりデータトラヒックが増大することが予測されることから、上下非対称通信かつバースト伝送に適したパケット伝送が必須となる。
このような背景から、ＩＳ−９５の無線インタフェースをベースにして、データ通信に特化し、１．２５ＭＨｚ帯域で最大情報伝送速度２．４Ｍｂｐｓの高速パケット伝送を実現するＨＤＲ（Ｈｉｇｈ  Ｄａｔａ  Ｒａｔｅ）が提案されており、また３ＧＰＰ（３ｒｄ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ  Ｐｒｏｊｅｃｔ）においてもＷ−ＣＤＭＡ無線インタフェースを拡張して５ＭＨｚ帯域で最大情報伝送速度１０Ｍｂｐｓ程度の高速パケット伝送を実現する方法（ＨＳＰＤＡ：Ｈｉｇｈ  Ｓｐｅｅｄ  Ｄｏｗｎ  Ｌｉｎｋ  Ｐａｃｋｅｔ  Ａｃｃｅｓｓ）が検討されている。これらの方式では、チャネル状態に応じて変復調方式を変更する、いわゆる適応変復調の技術を用いており、チャネル状態の良い場合に２Ｍｂｐｓを超える情報伝送速度の実現が可能となる。
発明の開示
ＩＭＴ−２０００の次の移動通信方式（＝第４世代移動通信方式）では、より高速な情報伝送速度（スループット）、すなわち、現在のセルラシステムにおけるデータトラヒックの上りおよび下りリンクの非対称性を考慮して、具体的には、下りリンクでは最大スループット１００Ｍｂｐｓ以上、上りリンクでは、最大スループット２０Ｍｂｐｓ以上を広域のカバレッジで提供するセルラシステムの実現が必要である。しかし、前述した既存の無線インタフェースの拡張（ＨＤＲやＨＳＰＤＡ）によるアプローチでは情報伝送速度の高速化に限界があり、１００Ｍｂｐｓ程度の最大情報伝送速度の実現は難しい。例えば、Ｗ−ＣＤＭＡ（ＤＳ−ＣＤＭＡベース）に割当てられている無線帯域幅５ＭＨｚを５０−１００ＭＨｚ程度に超広帯域化したとすると、広帯域化、すなわちチップレートがより高速になるために、パスの分解能が向上し、１パス当たりの信号電力が小さな非常に多くのパスに分離される。従ってマルチパス干渉（ＭＰＩ：Ｍｕｌｔｉ−ｐａｔｈｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）の増大およびチャネル推定精度の劣化が大きくなり、ＲＡＫＥ時間ダイバーシチ効果を打ち消し、結果として、所要の情報伝送速度において所要受信品質を実現するための送信電力が増大し、リンク容量が減少してしまう。よって、ＤＳ−ＣＤＭＡをベースにした無線アクセス方式は、５０−１００ＭＨｚのブロードバンド帯域での高速・大容量化パケット伝送に適していない。
また、ディジタル地上放送や無線ＬＡＮなどに用いられている直交周波数分割多重方式、いわゆるＯＦＤＭ（ＯＦＤＭ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）は、各サブキャリアのシンボル周期がマルチパスの遅延時間に比較して充分小さくなるように充分長くし、すなわち低シンボルレート化し、また、主なマルチパスの最大遅延時間よりも長いガードインターバルを各シンボルに挿入することにより、ＭＰＩの影響を低減できる。従って、上記のＤＳ−ＣＤＭＡを用いる無線アクセス方式に比較して、広帯域化に伴うＭＰＩに起因する特性劣化を小さく抑えることができ、帯域５０−１００ＭＨｚ以上の高速信号伝送に適している。
しかしながら、該ＯＦＤＭでは、同一チャネル干渉（Ｃｏ−ｃｈａｎｎｅｌ  ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）に起因して同一キャリア周波数を隣接セルで用いることができず、セルの周波数繰り返しが必要である。従って、ＯＦＤＭ方式においては、１セル当たりに用いることができる周波数帯域は、システムの全周波数帯域をセル周波数繰り返しで割った帯域になり、周波数の利用効率が低減する。このＯＦＤＭ方式において、１セル周波数繰り返しを実現するためには、高度なダイナミックチャネル割り当て（ＤＣＡ：Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｃｈａｎｎｅｌ  Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ）が必要になり、制御が非常に複雑になる。また、セル内の通信者に対して常時送信する、報知チャネル、ページングチャネルなどの共通制御チャネルはセル周波数繰り返しが必須になる。
一方、周波数軸上で拡散した信号をマルチキャリア伝送するマルチキャリアＣＤＭＡに基づくＯＦＣＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ａｎｄ  Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数・符号分割多重）では、多数サブキャリアを用いて低シンボルレート化するため、ＭＰＩの影響が軽減される。このため、ＤＳ−ＣＤＭＡをベースにした無線アクセス方式と比較して大容量化が実現できることが、文献１〔Ｓ．Ａｂｅｔａ，ｅｔ  ａｌ．，ＩＥＥＥ  ＶＴＣ２０００−Ｓｐｒｉｎｇ，ｐｐ．１９１８−１９２２〕、文献２〔新  博行、安部田  貞行、佐和橋  衛、信学技報  ＲＣＳ−２０００−１３６，２０００年１０月〕に報告されている。しかし、このＯＦＣＤＭは、セルラシステムのようなマルチセル方式では、ＯＦＤＭに比較して、システム容量を増大できるものの、無線ＬＡＮやオフィス環境のような孤立セルシステムにおいては、拡散を伴わないＯＦＤＭに比較して大容量化が実現できないという問題があった。
そこで、本発明の第一課題は、ＯＦＣＤＭを使用して送信情報に対する拡散率を可変にすることで、広範囲のセルカバレッジでブロードバンドパケット伝送が可能となる無線伝送システムを提供することである。
また、本発明の第二の課題は、そのような無線伝送システムで用いられる送信局装置を提供することである。
更に、本発明の第三の課題は、そのような無線伝送システムで用いられる受信局装置を提供することである。
本発明の無線伝送システムは、送信局と受信局との間で情報を無線伝送するに際して、同一の情報を複数のサブキャリアにより並列伝送する直交周波数・符号分割多重伝送方式を使用して上記情報の無線伝送を行うようにした無線伝送システムであって、送信局は、チャネル符号化された情報を同時に送信するシンボルに応じて並列変換する変換手段と、その並列化されたシンボルの系列を、変更可能な複数の拡散率に基づいて定められる一の拡散率の拡散符号系列で周波数方向および時間方向の少なくとも一方に拡散する拡散手段とを含む。
このような無線伝送システムでは、同一の無線アクセス方式で、送信機、および受信機の拡散率という、無線パラメータを変化させることにより、ＯＦＣＤＭあるいはＯＦＤＭとして動作させることができる。そのため、ＯＦＣＤＭとＯＦＤＭの２方式の柔軟な使い分けが可能になるため、セル構成および伝搬環境によらず周波数利用効率（１セル当たりの所要受信品質を満たすことのできる通信者数）の高い大容量化が実現できる無線アクセス方式を提供できる。
また本発明の無線伝送システムでは、拡散手段が、並列化されたシンボルの系列を、変更可能な複数の拡散率に基づいて定められる一の拡散率の拡散符号系列で周波数方向および時間方向の双方に拡散することも好ましい。
また本発明の無線伝送システムでは、送信局は、送信局と受信局との間の伝搬路の状態を表す伝搬環境を求め、その伝搬環境に応じて前記一の拡散率を定める第１の拡散率決定手段を含むことも好ましい。
このような無線伝送システムでは、送信局と受信局との間の伝搬路の状態を表す伝搬環境を求め、その伝搬環境に応じて拡散率が変更される。例えば、ＯＦＣＤＭとして動作させたほうが好ましいような伝搬環境であれば拡散率を１以上、ＯＦＤＭとして動作させたほうが好ましい伝搬環境であれば拡散率が１となるよう拡散率の可変が行われる。その結果、本発明の無線伝送システムによれば、伝搬環境に適したアクセス方式（ＯＦＣＤＭ方式もしくはＯＦＤＭ方式）の選択（＝切換え）が可能である。
また本発明の無線伝送システムでは、第１の拡散率決定手段は、伝搬遅延特性を表す遅延スプレッドを求め、その遅延スプレッドを前記伝搬環境として用いることも好ましい。
特にＯＦＣＤＭやＯＦＤＭのようなマルチキャリア方式は、マルチパスの遅延を表す遅延スプレッドにより帯域内の周波数選択性フェージングのふるまいが大きく影響を受け、従って受信特性に影響を与えるが、このような無線伝送システムによれば、受信特性に影響を与える伝搬路の遅延スプレッドに応じた拡散率を適応的に設定できるＯＦＣＤＭ方式を実現できる。
また本発明の無線伝送システムでは、送信局は、外部からの指示に基づいて一の拡散率を定める第２の拡散率決定手段を含むことも好ましい。
このような無線伝送システムでは、送信局に設定させる拡散率を外部、例えば、受信局（例：移動局）やネットワークからの制御信号に含まれる制御情報の内容に従って指示することができる。
また本発明の無線伝送システムでは、第２の拡散率決定手段は、外部からの指示を表す制御情報に含められるセル構成を示す情報又は拡散率を指定する情報のいずれかに応じて一の拡散率を定めることも好ましい。
このような無線伝送システムでは、受信局、例えば、移動局から送信される制御情報に拡散率を指定するための情報が含まれる。移動局は下りリンクの伝搬状況（遅延プロファイル）に基づいて送信局に設定させる拡散率を求め、その拡散率を指定する情報を制御情報により送信局に通知するので、下りリンクにおけるＯＦＣＤＭの拡散率の適応制御が可能である。
また、本発明の無線伝送システムでは、ネットワーク局から送信される制御情報にセル環境を示す情報が含まれる。このセル環境の情報には、送信局をマルチセル環境（セルラ環境）で動作させるための情報もしくはシングルセル（無線ＬＡＮ等の閉空間環境）で動作させるための情報が含まれる。従って、このセル情報に基づいて拡散率を可変することができるので、結果として下りリンクにおけるＯＦＣＤＭの拡散率の適応制御が実現する。
また本発明の無線伝送システムでは、受信局は、受信局にて受信された受信信号を、各サブキャリアおよび各時間軸シンボルの少なくとも一方に分離し、変更可能な複数の拡散率に基づいて定められる一の拡散率に相当する数のサブキャリアおよび時間軸シンボルの少なくとも一方をチャネル推定値および固有の拡散符号系列を用いて同相で積分する拡散率制御受信手段を含むことも好ましい。
このような無線伝送システムでは、受信局は指示された拡散率に相当する数のサブキャリアおよび時間軸シンボルの少なくとも一方をチャネル推定値および固有の拡散符号系列を用いて同相で逆拡散することで、ＯＦＣＤＭとして動作したり、ＯＦＤＭとして動作したりすることができる。
また本発明の無線伝送システムでは、受信局は、受信局にて受信された受信信号を、各サブキャリアおよび各時間軸シンボルの双方に分離し、変更可能な複数の拡散率に基づいて定められる一の拡散率に相当する数のサブキャリアおよび時間軸シンボルの双方をチャネル推定値および固有の拡散符号系列を用いて同相で積分する拡散率制御受信手段を含むことも好ましい。
また本発明の無線伝送システムでは、拡散率制御受信手段は、通信相手となる送信局から送られる制御信号に含まれる制御情報に基づいて一の拡散率を定める拡散率決定手段を含むことも好ましい。
このような無線伝送システムでは、受信局は、通信相手となる送信局から通知される制御情報に基づいて拡散率を制御することができる。
また本発明の無線伝送システムでは、拡散率決定手段は、送信局からの制御信号に含められるセル構成を示す情報又は拡散率を指定する情報のいずれかに応じて一の拡散率を定めることも好ましい。
このような無線伝送システムでは、受信局は、送信局から通知されるシステム情報、例えば、セル環境を示す情報あるいは拡散率を指定する情報に基づいて拡散率を変化させる。
▲１▼送信局から通知される情報がセル環境を示す情報である場合
この場合、送信局（例：基地局）では、システム情報を管理しているので、マルチセルのセルラシステム、あるいは孤立セル（例えば、屋内オフィス環境）に応じて、移動局にセル環境情報を制御情報として通知し、それぞれのセル環境に適した拡散率が設定される。
▲２▼送信局から通知される情報が拡散率を指定する情報である場合
この場合、送信局における上りリンクの伝搬状況（遅延プロファイル等）に応じて決定される拡散率の指定情報を移動機に制御情報として通知し、伝搬環境に適した拡散率が設定される。
上記▲１▼、▲２▼により、１つの無線インタフェースを備える装置を異なるセル環境間でシームレスに接続することができる。その結果、ユーザに対し異なるセル環境での高速情報伝送サービスを提供できるようになり、ユーザに対する利便性を大幅に向上させることができる。
本発明の無線伝送方法は、送信局と受信局との間で情報を無線伝送するに際して、同一の情報を複数のサブキャリアにより並列伝送する直交周波数・符号分割多重伝送方式を使用して上記情報の無線伝送を行うようにした無線伝送方法であって、送信局の変換手段が、チャネル符号化された情報を同時に送信するシンボルに応じて並列変換するステップと、送信局の拡散手段が、その並列化されたシンボルの系列を、変更可能な複数の拡散率に基づいて定められる一の拡散率の拡散符号系列で周波数方向および時間方向の少なくとも一方に拡散するステップとを含む。
また本発明の無線伝送方法では、拡散するステップにおいて、送信局の拡散手段が、その並列化されたシンボルの系列を、変更可能な複数の拡散率に基づいて定められる一の拡散率の拡散符号系列で周波数方向および時間方向の双方に拡散することも好ましい。
また本発明の無線伝送方法では、送信局の第１の拡散率決定手段が、送信局と受信局との間の伝搬路の状態を表す伝搬環境を求め、その伝搬環境に応じて前記一の拡散率を定めるステップを含むことも好ましい。
また本発明の無線伝送方法では、第１の拡散率決定手段は、伝搬遅延特性を表す遅延スプレッドを求め、その遅延スプレッドを前記伝搬環境として用いることも好ましい。
また本発明の無線伝送方法では、送信局の第２の拡散率決定手段が、外部からの指示に基づいて前記一の拡散率を定めるステップを含むことも好ましい。
また本発明の無線伝送方法では、第２の拡散率決定手段は、外部からの指示を表す制御情報に含められるセル構成を示す情報又は拡散率を指定する情報のいずれかに応じて前記一の拡散率を定めることも好ましい。
また本発明の無線伝送方法では、受信局の拡散率制御受信手段が、受信局にて受信された受信信号を、各サブキャリアおよび各時間軸シンボルの少なくとも一方に分離し、変更可能な複数の拡散率に基づいて定められる一の拡散率に相当する数のサブキャリアおよび時間軸シンボルの少なくとも一方をチャネル推定値および固有の拡散符号系列を用いて同相で積分するステップを含むことも好ましい。
また本発明の無線伝送方法では、受信局の拡散率制御受信手段が、受信局にて受信された受信信号を、各サブキャリアおよび各時間軸シンボルの双方に分離し、変更可能な複数の拡散率に基づいて定められる一の拡散率に相当する数のサブキャリアおよび時間軸シンボルの双方をチャネル推定値および固有の拡散符号系列を用いて同相で積分するステップを含むことも好ましい。
また本発明の無線伝送方法では、拡散率制御受信手段の拡散率決定手段が、通信相手となる送信局から送られる制御信号に含まれる制御情報に基づいて一の拡散率を定めるステップを含むことも好ましい。
また本発明の無線伝送方法では、拡散率決定手段は、送信局からの制御信号に含められるセル構成を示す情報又は拡散率を指定する情報のいずれかに応じて一の拡散率を定めることも好ましい。
本発明の送信局装置は、同一の情報を複数のサブキャリアにより並列伝送する直交周波数・符号分割多重伝送方式を使用して受信局装置との間で情報を無線伝送する送信局装置であって、チャネル符号化された情報を同時に送信するシンボルに応じて並列変換する変換手段と、その並列化されたシンボルの系列を、変更可能な複数の拡散率に基づいて定められる一の拡散率の拡散符号系列で周波数方向および時間方向の少なくとも一方に拡散する拡散手段とを含む。
また本発明の送信局装置では、拡散手段が、並列化されたシンボルの系列を、変更可能な複数の拡散率に基づいて定められる一の拡散率の拡散符号系列で周波数方向および時間方向の双方に拡散することも好ましい。
また本発明の送信局装置では、送信局と受信局との間の伝搬路の状態を表す伝搬環境を求め、その伝搬環境に応じて前記一の拡散率を定める第１の拡散率決定手段を含むことも好ましい。
また本発明の送信局装置では、第１の拡散率決定手段は、伝搬遅延特性を表す遅延スプレッドを求め、その遅延スプレッドを前記伝搬環境として用いることも好ましい。
また本発明の送信局装置では、外部からの指示に基づいて一の拡散率を定める第２の拡散率決定手段を含むことも好ましい。
また本発明の送信局装置では、第２の拡散率決定手段は、外部からの指示を表す制御情報に含められるセル構成を示す情報又は拡散率を指定する情報のいずれかに応じて一の拡散率を定めることも好ましい。
本発明の受信局装置は、送信局装置が直交周波数・符号分割多重伝送方式を使用して無線伝送した信号を受信する受信局装置であって、受信局にて受信された受信信号を、各サブキャリアおよび各時間軸シンボルの少なくとも一方に分離し、変更可能な複数の拡散率に基づいて定められる一の拡散率に相当する数のサブキャリアおよび時間軸シンボルの少なくとも一方をチャネル推定値および固有の拡散符号系列を用いて同相で積分する拡散率制御受信手段を含む。
本発明の受信局装置では、拡散率制御受信手段は、受信局にて受信された受信信号を、各サブキャリアおよび各時間軸シンボルの双方に分離し、変更可能な複数の拡散率に基づいて定められる一の拡散率に相当する数のサブキャリアおよび時間軸シンボルの双方をチャネル推定値および固有の拡散符号系列を用いて同相で積分することも好ましい。
本発明の受信局装置では、拡散率制御受信手段は、通信相手となる送信局から送られる制御信号に含まれる制御情報に基づいて一の拡散率を定める拡散率決定手段を含むことも好ましい。
本発明の受信局装置では、拡散率決定手段は、送信局からの制御信号に含められるセル構成を示す情報又は拡散率を指定する情報のいずれかに応じて一の拡散率を定めることも好ましい。
なお、この発明に係る各実施例は、以下の詳細な説明及び添付図面によりさらに十分に理解可能となる。これら実施例は単に例示のために示されるものであって、この発明を限定するものと考えるべきではない。
また、この発明のさらなる応用範囲は、以下の詳細な説明から明らかになる。しかしながら、詳細な説明及び特定の事例はこの発明の好適な実施例を示すものではあるが、例示のためにのみ示されているものであって、この発明の思想及び範囲における様々な変形および改良はこの詳細な説明から当業者には自明であることは明らかである。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の一形態に係る無線伝送システム、例えば、移動通信システム例を示す図である。図１は無線ネットワーク制御局を有する場合の構成例、図２は、基地局から直接、無線ネットワーク制御局を介さずに、コアネットワーク（ＩＰネットワーク）に接続される場合の構成例である。
図１において、この移動通信システムは、コアネットワーク（ＣＮ）１００、無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）局２００から横成される。さらに、ＲＡＮは、無線ネットワーク制御局２０１および複数の基地局２０２、２０３から構成される。上記基地局２０２、２０３はセクタ化されている。コアネットワーク１００からのパケット信号は、無線ネットワーク制御局２０１を経由して、移動局３００と無線リンクを接続している基地局２０３に伝送される。
無線ネットワーク制御局２０１は、ハンドオーバーの合成（上りリンク）／分配（下りリンク）機態を有する。上りリンクでは、ソフトハンドオーバー、下りリンクでは、高速（低速）セル選択が行われる。すなわち、上りリンクでは、移動局３００から送信されたパケットチャネルは、ハンドオーバー時には、ソフトハンドオーバー候補の複数セル（基地局）で受信され、該基地局で受信されたパケット信号は、有線伝送路で無線ネットワーク制御局２０１に転送されて、信頼度情報を基に合成される。
一方、下りリンクでは、無線ネットワーク制御局２０１からハンドオーバー候捕のセル（基地局）に同一のパケット信号が伝送され．該ソフトハンドオーバー候補の基地局から最も移動局間とのパスロス差の小さな基地局が選択され、この選択された基地局から、パケットチャネルを移動局３００に対して送信する。この最適なセル（基地局）を選択する上で、瞬時にフエージング変動に追従する短い時間周期で最も移動局とのパスロス差が小さくなるように基地局を選択し、更新する方法が高速セル選択であり、フエージング変動を平均化した、シャドウイング変動および距離変動を受けたパスロス差が最も小さくなる基地局を選択し、更新する方法が低速セル選択である。いずれにしても、他セルに与える干渉を低減するために、パスロス差の最も小さな最適な１セル（基地局）からパケットチャネルを送信する。伝搬遅延（遅廷プロファイル）は、各セルあるいは各セクタによって異なるので、基地局２０２、２０３あるいは移動局３００で測定した遅延スプレッドをもとに拡散率の設定が行われる。
図２は、各基地局２０２、２０３が無線ネットワーク制御局２０１（図１参照）を介さずに、直接、コアネットワーク１００のパケットゲートウェイに接続される形態を示している。この構成においては、移動局３００がハンドオーバーを行う場合には、コアネットワーク１００から転送されてきた（へ転送する）パケット信号がハンドオーバー元のセル（基地局）で分配（合成）される。なお、上りおよび下りリンクにおけるハンドオーバー処理は、図１と同様の手順にて実施される。
図１および図２で示した基地局２０２、２０３（基地局２０２と基地局２０３の装置構成は同一であるので、以下、基地局に対する符号は「２０２」のみを付与する）は、例えば、図３に示すように構成される。
図３において、この基地局２０２は、低雑音増幅部１１と、送信増幅部１２と、無線周波数分配・合成部１３と、無線送受信部１４と、ベースバンド信号処理部１５と、有線伝送路インタフェース部１６と、制御部１７と、アンテナ１８から構成される。
次に、図１の基地局２０２構成において、該基地局２０２の動作概要について説明する。
無線ネットワーク制御局２０１（コアネットワークのパケットゲートウェイ制御部）から送出されたパケットデータは、有線伝送路インタフェース部１６を経由してベースバンド信号処理部１５で受信され、制御部１７により設定された拡散率に応じたＯＦＣＤＭ信号が生成される。このＯＦＣＤＭ信号は、無線送受信部１４のＤ／Ａ変換器でアナログの同相（Ｉｎ−Ｐｈａｓｅ）および直交（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ）成分に変換された後、直交変調器により中間周波数（ＩＦ）の信号に変換され、ＲＦ変調信号にアップコンバートされる。このアップコンバートされたＲＦ変調信号は、無線周波数分配・合成部１３で合成された後、電力噌幅器１２により増幅されアンテナ１８より送信される。
一方、アンテナ１８を介して受信された受信信号は、低雑音増幅器１１で増幅後、無線周波数分配・合成部１３により分配され、無線送受信部１４でＩＦ信号にダウンコンバート、および直交検波されて、アナログの同相および直交成分に変換される。そして、ベースバンド信号処理部１５内のＡ／Ｄ変換器でディジタル信号に変換された後、復調および誤り訂正復号されて、送信パケットデータ系列が再生される。このようにして再生されたパケットデータは有線伝送路インタフェース１６を経由して無線ネットワーク制御部２０１（コアネットワークのパケットゲートウェイ制御部）に転送される。
前述したように制御部１７では拡散率の設定がなされるが、この拡散率は、無線送受信部１４で測定された遅延スプレッドに基づいて設定される。例えば、図４に示すように、遅延スプレッドが大きい場合には、小さい周波数帯域、すなわち少ないサブキャリア区間において、振幅（位相）変動が大きくなるために、直交符号を用いて周波数軸上で拡散した場合の直交性の崩れに起因してコード間干渉が増大する。従って振幅変動がほぼ一定とみなせるサブキャリア区間において拡散する。すなわち、拡散率は振幅変動がほぼ一定とみなせる周波数範囲のサブキャリア数にする。一般に遅延スプレッドの大きさをτとすると、拡散率ＳＦは、
2003019837.tif 000003
となる。前述の関係を満たす範囲で最も大きな拡散率を設定することにより、他セルの干渉の影響をできるだけ小さくすることができる。拡散率が小さい場合には、多くの情報シンボルを全システム帯域、すなわち全サブキャリア間にマッピング（周波数インタリーブ）し、拡散率が大きくなるに従って、全サブキャリア間にマッピングできる情報シンボル数は減少する。いずれにしても拡散率によらず、拡散あるいは、周波数インタリーブにより全サブキャリア間に情報データをマッピングするために、充分な周波数インタリーブ効果を得ることができる。このように、本発明に係る基地局によれば、伝搬路の遅延スプレッドに応じた拡散率を適応的に設定できるＯＦＣＤＭ方式を実現できる。
図４の例においては、周波数方向における拡散、インターリーブを示しているけれども、図１５から図１７に示すように、時間方向にも拡散させてもよい。図１５の例では、１つの情報シンボルを、１つのＯＦＣＤＭシンボル（時間軸シンボル）と４つのサブキャリアで伝送している状態を示した図である。図１６の例では、１つの情報シンボルを、４つのＯＦＣＤＭシンボルと１つのサブキャリアで伝送している状態を示した図である。図１７の例では、１つの情報シンボルを、２つのＯＦＣＤＭシンボルと２つのサブキャリアで伝送している状態を示した図である。図１５から図１７の例では、いずれも拡散率は４である。
また、制御部１７で設定される拡散率の情報は、基地局２０２の上位局である無線ネットワーク制御局２０１あるいはコアネットワーク１００から取得することも可能である。
図５は、移動局３００の構成例を示す図である。
図５において、この移動局３００は、誤り検出（パケット誤り検出）符号付加部２１と、チャネル符号部２２と、インタリーブ部２３と、データ変調処理部２４と、Ｄ／Ａ変換部２５と、直交変調部２６と、アップコンバート部２７と、電力増幅部２８と、制御部２９と、低雑音増幅部３０と、ダウンコンバート部３１と、ＡＧＣ増幅部３２と、直交検波部３３と、Ａ／Ｄ変換部３４と、復調処理部３５と、デインタリーブ部３６と、チャネル復号化部３７と、誤り検出（パケット誤り検出）部３８と、アンテナ３９から横成される。
次に、同図を用いて移動局３００における動作概要について説明する。
送信パケットデータ（送信情報データ）は、誤り検出符号付加部２１で誤り検出符号（ＣＲＣ符号）が付加された後、チャネル符号化部２２でチャネル符号化され、インタリーブ部２３にてインタリーブ処理が施される。その後、符号化データ系列は、データ変調処理部２４でチャネル推定用のパイロットビットおよび低レイヤ制御ビットを多重されて、データ変調される。このようにしてデータ変調された同相および直交データ系列は、Ｄ／Ａ変換部２５でアナログ信号に変換された後、直交変調部２６で直交変調される。そして、その直交変調された信号がアップコンバート部２７でＲＦ信号に変換されて電力増幅部２８で増幅されアンテナから送信３９される。
上記のようにして送信される信号は、制御部２９により設定された拡散率に応じたＯＦＣＤＭ信号となって送信される。
一方、アンテナ３９を介して受信したＯＦＣＤＭ信号は、低雑音増幅部３０で増幅後、ダウンコンバート部３１でＩＦ信号にダウンコンバートされ、ＡＧＣ増幅器３２で線形増幅後、直交検波部３３で直交検波される。この直交検波された同相および直交信号は、Ａ／Ｄ変換部３４でディジタルデータに変換された後、復調される。復調信号はデインタリーブ部３６でデインタリーブされた後、チャネル復号部３７で誤り訂正復号されて送信パケットデータが再生される。
図６は、本出願の可変拡散率ＯＦＣＤＭにおける拡散符号の割り当てを示す概念図である。同図に示すように、セル固有のスクランブル符号（▲１▼）と各セル共通に用いられるセル内のコードチャネルを織別する直交符号（▲２▼）により２重拡散される．セル固有のスクランブルコードは、非常に長周期のコードを全サブキャリア数分の長さに打ち切った符号である。直交符号としては、Ｗａｌｓｈ符号などを用いることができる。直交符号の長さ、すなわち拡散率は、セル環境および伝搬環境（遅延スプレッド）により制御される。
図７は、チャネル推定用のパイロットシンボルの構成例を示す図である。
同図に示すように、パケットの先頭および終端にパイロットシンボル（▲１▼）が符号化シンボル系列に時間多重されている。各サブキャリアのパケットの先頭および終端の全てのパイロットシンボルのＦＦＴ出力信号を同相で加算することによりこのパケットのチャネルインパルス応答（チャネル推定値）を求めることができる。特に遅延スプレッドが小さい場合には、隣接するサブキャリア間のフエージング相関は非常に大きいため、隣接する数サブキャリア間にわたり推定した各サブキャリアのチャネル推定値をさらに同相加算平均することにより、より高精度なチャネル推定値を求めることができる。
次に、本発明の可変拡散率ＯＦＣＤＭの下りリンク容量の理論的解析結果を次に示す。
以下の（数式２）は、ＯＦＣＤＭおよびＯＦＤＭを用いたときの所要受信品質を満たす１セル当たりのユーザ数ＮＯＦＣＤＭ、ＮＯＦＤＭの関係を示す近似式である。
2003019837.tif 000004
ＮＯＦＣＤＭ：ＯＦＣＤＭの所要受信品質を満たす１セル当たりのユーザ数
ＮＯＦＤＭ：ＯＦＤＭの所要受信品質を満たす１セル当たりのユーザ数
ＳＦ：拡散率
ＣＭＵＸ：所要品質を満たすＯＦＣＤＭのコード多重数
ηＯＦＣＤＭ：ＯＦＣＤＭの自セル干渉に対する他セル干渉電力比
ηＯＦＤＭ：ＯＦＤＭの自セル干渉に対する他セル干渉電力比
ＦＯＦＣＤＭ：ＯＦＣＤＭのセル周波数繰り返し数
ＦＯＦＤＭ：ＯＦＤＭのセル周波数繰り返し数
ＳＯＦＣＤＭ：ＯＦＣＤＭのセクタ化の効果
ＳＯＦＤＭ：ＯＦＤＭのセクタ化の効果
（数式２）によれば、ＯＦＣＤＭは、同一の符号化シンボル系列をＳＦ個コピーして、ＳＦ個のサブキャリアに割り当てて送信するために、１コード伝送では、ＯＦＤＭに比較して周波数の利用効率は１／ＳＦになるものの、周波数軸上で異なる直交符号で拡散されたＣＭＵＸ個のコードチャネルを多重化することができる。しかしながら、マルチパスフェージング（周波数選択性フエージング）チャネルでは、主にサブキャリア間の振幅成分の変動により、周波数軸上でのコードチャネル間の直交性が崩れる。従って、このコード間干渉に起因して、所要受信品質を満たすことができる多重コードチャネル数は、ＳＦよりも小さな値になる。従って、
2003019837.tif 000005
の関係になるため、無線ＬＡＮ（例：ＩＥＥＥ８０２．１１）のような孤立セル環境（図８Ｂ参照）では、ＯＦＣＤＭの所要受信品質を満たすことができるユーザ数、すなわち容量は、ＯＦＤＭのそれに比較して小さな値となる。
一方、マルチセル環境（図８Ａ参照）では、ＯＦＣＤＭは周波数領域でセル固有のスクランブル符号で拡散するために、同じ周波数帯域を隣接セルで用いることができる。従って、１セル周波数繰り返しが実現できる。これに対して、ＯＦＤＭは、同一チャネル干渉に起因して、同じ周波数帯域を近接（隣接）セルで用いることができず、２ブランチのアンテナダイバーシチ受信を用いた場合には、３セル周波数繰り返しが必要である。従って、
2003019837.tif 000006
の関係にあるので、結果としてセクタ化による効果を考慮しなくてもＯＦＣＤＭのマルチセル環境における容量は、ＯＦＤＭのそれに比較して大きくなる。さらにセクタ化を考慮した場合には、１セル周波数繰り返しが可能なＯＦＣＤＭは、ＯＦＤＭに比較してセクタ化に対する容量増大効果は大きく、さらにＯＦＤＭに対するＯＦＣＤＭの容量増大効果は大きくなる。
上述したように、ＯＦＣＤＭとＯＦＤＭではそれぞれ適しているセル環境が異なることが分かる。従って、セル環境に応じて動作させるアクセス方式（ＯＦＣＤＭ方式あるいはＯＦＤＭ方式のいずれか）を決定すれば、それぞれのセル環境で最大限の高速の情報伝送速度を実現でき、かつ大容量化が図れることになる。
具体的には、セルラシステム等のマルチセル環境では１より大きいＳＦを用いることにより、１セル周波数繰返しを実現できる。また、無線ＬＡＮ等のシングルセル環境では、ＳＦ＝１に設定することにより、可変拡散ＯＦＣＤＭがＯＦＤＭ化されるので、周波数利用効率を向上できる。
また、従来は、セル環境が異なればそれぞれの無線インタフェースを持つ装置が必要であったが、可変拡散率ＯＦＣＤＭによれば、ＳＦを可変するだけで異なるセル環境に対応させることができるので装置を配備する際のコストが低減される。
図９は、本発明の可変拡散率ＯＦＣＤＭを下りリンクに適用した場合の送信ベースバンド処理部の構成例を示す図である。上記送信ベースバンド処理部は、図３で示した基地局２０２のベースバンド信号処理部に備えられる。
図９において、この送信ベースバンド処理部は、チャネル符号化部４０と、インタリーブ部４１と、多重部Ａ４２と、データ変調部４３と、多重部Ｂ４４と、シリアル／パラレル変換部（Ｓ／Ｐ）４５と、コピー部４６と、乗算部４７１〜４７ｎ、ＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）４８部と、ガードインターバル挿入部４９と、拡散符号生成部５０とから構成される。
次に、図９及び図１８を参照して、この送信ベースバンド処理部での動作について説明する。図１８は、送信ベースバンド処理部での処理方法を示す図である。
まず、パケットデータ（送信情報データ）にパケット検出符号化を付加し、チャネル符号化部４０でチャネル符号化（誤り訂正符号化）される。チャネル符号化部４０でチャネル符号化された情報データは、インタリーブ部４１で時間領域のインタリーブ処理が施された後、多重部Ａ４２で制御データと多重化される。多重部Ａ４２で多重化された符号化データ系列は、データ変調部４３でマッピングされ、さらに、多重部Ｂ４４でチャネル推定用のパイロットビットおよび低レイヤの制御情報シンボルが多重化される。この多重化されたシンボルデータ系列は、シリアル／パラレル（Ｓ／Ｐ）部４５で（全サブキャリア数／拡散率）数分の並列データにシリアル／パラレル（Ｓ／Ｐ）変換される（ステップＳ０１）。
拡散率の指定は、制御部からの拡散率設定情報によって行われる（ステップＳ０２）。拡散率は、送信局と受信局との間の伝搬遅延特性を表す遅延スプレッドを求め、その遅延スプレッドに基づいて求められる伝搬環境によって定められてもよい。
上記のようにしてＳ／Ｐ変換されたシンボルデータ系列は、コピー４６部で同一の情報シンボルを拡散率（ＳＦ）数の連続するサブキャリアにコピーされる（ステップＳ０３）。このとき、同一シンボルのＳＦ個のサブキャリアへのコピーは、メモリに入力したシンボル系列を繰り返し読み出すことで実現できる。コピー４６部では、同一の情報シンボルを拡散率（ＳＦ）数の連続するＯＦＣＤＭシンボル（時間軸シンボル）にコピーするようにしてもよい。また、周波数方向と時間方向とのコピーを組み合わせてもよい。その後、ＳＦ個の連続する同一のシンボル系列は、固有に割り当てられた拡散率がＳＦの拡散符号で、拡散（スクランブル）される。そして、全てのサブキャリア数に相当する拡散シンボル系列は、ＩＦＦＴ部４８での逆ＦＦＴ（ＩＦＦＴ）演算により、周波数軸上で直交したマルチキャリア成分に時間／周波数変換される。最後に、ガードインターバル挿入部４９でマルチキャリア化された各サブキャリアのシンボルにガードインターバルが挿入される。このガードインターバルの挿入は、各シンボルの最後のＮＧＩ個のＦＦＴサンプルに相当する信号波形を各シンボルの先頭にコピーすることで実現する。このように処理された情報が送信データとなる（ステップＳ０４）。
図１０は、本発明の可変拡散率ＯＦＣＤＭを下りリンクに適用した場合の受信ベースバンド処理部の構成例を示す図である。本受信ベースバンド処理部もまた図３で示した基地局２０２のベースバンド信号処理部に備えられる。
同図に示すように、この受信ベースバンド処理部は、ガードインターバル除去部５１と、シンボルタイミング検出部５２と、チャネル推定部５３と、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）部５４と、乗算器Ａ群５５１〜５５ｎと、乗算器Ｂ群５６１〜５６ｘと、同相加算部５７と、パラレル／シリアル（Ｐ／Ｓ）変換部５８と、拡散符号生成部５９と、尤度計算部６０と、誤り訂正復号化部６１とから構成される。
次に、図１０及び図１９を参照して、この受信ベースバンド処理部での動作について説明する。図１９は、受信ベースバンド処理部での処理方法を示す図である。
受信ベースバンド処理部は、受信データを受け取る（ステップＳ１１）。
まず、シンボルタイミング検出器５２が受信したマルチキャリア信号からシンボルタイミング（ＦＦＴ演算を行うタイミングであり、ＦＦＴウィンドウタイミングとも呼ばれる）を検出する。このシンボルタイミングの検出は、ガードインターバル区間の相関検出により行うことができる。ガードインターバル除去部５１は、上記のようにしてシンボルタイミング検出器５２で検出したシンボルタイミングから、ガードインターバルの信号を除去する。その後、ＦＦＴ部５４で、推定したＦＦＴウィンドウタイミングに基づいてＦＦＴ演算を行い、マルチキャリア信号を並列のシンボル系列に変換する。セルラシステムの陸上移動通信伝搬では、受信信号はマルチパスフエージング（周波数選択性フエージング）を受けているので、チャネル推定部５３では、各サブキャリアのチャネルインパルス応答（チャネル変動）をパイロットシンボルを用いて推定する（ステップＳ１２）。同相加算部５７は、この各サブキャリアのチャネル推定値と拡散に用いた拡散符号からＳＦ個のサブキャリア成分のＯＦＣＤＭシンボルを周波数軸上で同相加算（すなわち逆拡散）して、情報シンボル系列を生成する（ステップＳ１３）。同相加算部５７では、時間軸上で同相加算（逆拡散）して情報シンボル系列を生成してもよく、周波数軸上と時間軸上とで同相加算してもよい。この同相加算の態様は送信されてくる送信情報データの拡散の態様に応じて定められる。この逆拡散した、（全サブキャリア数／拡散率）個の情報データシンボルは、パラレル／シリアル変換部でＰ／Ｓ変換されて、デインタリーブ後、誤り訂正復号部６１で誤り訂正復号する。そして、その誤り訂正復号された後の情報シンボル系列が軟判定されて送信情報データが再生される（ステップＳ１４）。
次に、図１の構成のマルチセル環境における下りリンクに本発明の可変拡散率ＯＦＣＤＭを用いる場合のハンドオーバー動作について説明する。
ハンドオーバー元の基地局のエリアに在圏する移動局と該基地局との間で、すでに通信チャネルの無線リンクが確立さているものとすると、上記移動局には上記通信チャネルに付随する制御チャネルにより、ハンドオーバー先セルのセル固有のスクランブル符号が通知される。また、全てのセルで、下りリンクの移動局が最初に無線リンクを接続する共通制御チャネルの拡散率を予め定められた値（固定値）としておくことで、移動局はハンドオーバー先セルの下りリンクの共通制御チャネルを受信することができる。従って、このハンドオーバー先セルの共通制御チャネルに通信チャネルの拡散率を指定するための情報を含めれば、移動局に対して通信チャネルの拡散率を指示することができる。上記拡散率は、ハンドドオーバー先セルの基地局で決定される。具体的には、移動局の上りリンクの通信チャネルの受信信号から生成される遅延プロファイルから最適な拡散率を決める。
上記のように、移動局に対してハンドドオーバー先セルの基地局から拡散率が指示されるので、上記移動局は、その指示された拡散率を用いて、ハンドオーバー先のセルの下りリンクの通信チャネルの受信および復号をすることができる。
図１１は、本発明の可変拡散率ＯＦＣＤＭの容量評価をシミュレーションにて評価するために用いたシミュレーション諸元である。本容量評価は、ＯＦＣＤＭの平均ブロック誤り率（ＢＬＥＲ：Ｂｌｏｃｋ  Ｅｒｒｏｒ  Ｒａｔｅ）を基にして行われたものである。
同図に示すように、無線帯域幅（Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ）は８０ＭＨＺ、１パケット（Ｐａｃｋｅｔ  ｌｅｎｇｔｈ）は、Ｎｐ＝４のＯＦＣＤＭパイロットシンボル、Ｎｄ＝６０のＯＦＣＤＭ符号化情報シンボルにより構成される。サブキャリア数Ｎｃ＝５１２、ＳＦ＝１（ＯＦＤＭ）および３２（ＯＦＣＤＭ）とし、ＯＦＤＭでは１パケット内に６０（Ｎｄ）×５１２（Ｎｃ）＝３０，７２０情報シンボル、ＯＦＣＤＭでは１パケット１コード内に６０（Ｎｄ）×５１２（Ｎｃ）／３２（ＳＦ）＝９６０の情報シンボルが存在する。従って、１ブロックを９６０情報シンボルとし、平均ＢＬＥＲによるＯＦＣＤＭとＯＦＤＭの容量比較を容量評価として行った。また、データ変調／拡散用（Ｄａｔａ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ／Ｓｐｒｅａｄｉｎｇ）の変調方式は共にＱＰＳＫとし、チャネル符号化／復号化方法（Ｃｈａｎｎｅｌ  ｃｏｄｉｎｇ／ｄｅｃｏｄｉｎｇ）は符号化率（Ｒ）１／２、拘束長（Ｋ）９の畳み込み符号化（Ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎａｌ  ｃｏｄｉｎｇ）を行い、軟判定（Ｓｏｆｔ  ｄｅｃｉｓｉｏｎ）のビタビ復号（Ｖｉｔｅｒｂｉ  ｄｅｃｏｄｉｎｇ）にてチャネル復号を行うものとした。また、最大ドップラ周波数（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｄｏｐｐｌｅｒ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）を８０Ｈｚとした。
マルチセル環境における他セル干渉は、ＯＦＣＤＭの場合、自セルの周囲６セルからの干渉、ＯＦＤＭの場合、３セル周波数繰返しとして同一周波数を用いる最近接の６セルからの干渉を考慮した。また、各セルからの信号は、距離減衰４乗則、シャドウイングは標準偏差８ｄＢの対数正規分布、およびマルチパスフェージングの影響を受けるものとした。マルチパスフェージングのチャネルモデル（Ｃｈａｎｎｅｌ  ｍｏｄｅｌ）を図１２Ａ、１２Ｂに示す。チャネルモデルは、平均受信電力が三角分布となる８パスで構成されたパス群３個からなる２４パスモデル（遅延スプレッドσ＝０．２１μｓ）（図１２Ａ参照）、および指数分布の１８モデル（σ＝０．２９μｓ）（図１２Ｂ参照）を用いた。
まず、可変拡散率ＯＦＣＤＭにおいて、シングルセル環境の容量評価が文献２にて提示されているので、シングルセル環境における容量特性について、図１３を参照しながら説明する。
シングルセル環境において、多重コード数を変化させた場合の平均ＢＬＥＲ＝１０−２を満たす所要平均受信Ｅｂ／Ｎ０特性（アンテナダイバーシチ受信なし）で比較すると、ＯＦＣＤＭ（ＳＦ＝１）と同じ所要平均受信Ｅｂ／Ｎ０を満たすＯＦＣＤＭ（ＳＦ＝３２）の多重化コード数は、２４パスモデルの場合には、３２コードまで実現できる一方で、指数分布の１８パスモデルでは、２０コード程度であり、結果としてＳＦ＝１の場合よりも周波数利用効率が低減する。これは、パス数の減少によるダイバーシチ利得の減少と、遅延スプレッドが大きくなるため周波数軸上での直交性の崩れの影響が大きくなるためと考えられる。
図１４は、可変拡散率ＯＦＣＤＭにおいて、マルチセル環境下における多重化コード数を変化させた場合の平均ＢＬＥＲ特性を示したシミュレーション結果である。前提条件として、セル端での平均受信Ｅｂ／Ｎ０を２０ｄＢ、アンテナダイバーシチ受信を考慮、送信電力制御は行っていないものとした。
同図に示すように、ＳＦ＝１（多重化コード数は１）のときの平均ＢＬＥＲは１０−１程度である（図１４の▲１▼）が、これは３セル繰り返しでは他セルからの同一チャネル干渉の影響が大きく、特性が劣化するためである。同図より、ＳＦ＝１と等しい平均ＢＬＥＲを満たすＳＦ＝３２の多重化コード数は約１６コードであることが分かる（図１４の▲２▼）。
ここで、セル当たりのキャパシティをη、全無線帯域を用いたときの情報伝送速度をＲｂ、ガードインターバルおよびパイロットシンボルの挿入損をβ、周波数繰り返しをＦ、多重化コード数をＫとし、次式で定義すると、
2003019837.tif 000007
ＳＦ＝１のときのη（＝ＯＦＤＭのセル当たりのキャパシティをηＯＦＤＭ）は、
2003019837.tif 000008
となる。
ＳＦ＝３２のときのη（＝ＯＦＣＤＭのセル当たりのキャパシティをηＯＦＣＤＭ）は、
2003019837.tif 000009
となる。
これによりマルチセル環境ではＯＦＣＤＭの方がＯＦＤＭより、より大きなキャパシティを確保できることが分かる。つまり、ＳＦを１より大きくしてＯＦＣＤＭによる１周波数繰り返しを実現することで大容量化を図ることができる。
以上、これまで説明してきたように、可変ＳＦを用いる可変拡散率ＯＦＤＭによれば、マルチセル環境では、ＳＦ＞１および周波数軸上でスクランブルコードを乗算することで１セル周波数繰り返しによる大容量化を実現し、シングルセル環境では、ＳＦ＝１として周波数使用効率の高効率化を実現できる。
また、セル環境および伝搬環境をＳＦ可変のためのパラメータとして用いることにより、異種セル環境間の接続を同一の装置構成でシームレスに接続することができる。その結果、セル環境毎に個別の装置を用いなくても広範囲のセルカバレッジをカバーすることができる。
上記例において、シリアル／パラレル変換部４５が変換手段に、拡散符号生成部５０が拡散手段に、無線送受信部１４の遅延スプレッド取得機能が第１の拡散率決定手段に、制御部１７の外部インタフェース機能が第２の拡散率決定手段に対応する。また、移動局１００の制御部２９が拡散率制御受信手段に、同制御部２９の外部インタフェース機能が拡散率決定手段に対応する。
上述の実施形態においては、ある瞬間に対して伝搬路変動を推定して重み付けを行っているけれども、複製手段（Ｃｏｐｉｅｒ）で周波数軸上と時間軸上との２次元状にコピーされた情報シンボルに対して合成することも可能である。このように複数の周波数を時間とを利用して重み付けを行うと、更に時間方向の変動すなわちフェージング変動に対して、より精度の高い受信信号の取り出しが可能となる。
以上の説明から、この発明を様々に変形しうることは明らかである。そのような変形は、この発明の思想および範囲から逸脱するものとは認めることはできず、すべての当業者にとって自明である改良は、以下の請求の範囲に含まれるものである。
産業上の利用可能性
本発明では、同一の無線アクセス方式で、送信機、および受信機の拡散率という、無線パラメータを変化させることにより、ＯＦＣＤＭあるいはＯＦＤＭとして動作させることができる。そのため、ＯＦＣＤＭとＯＦＤＭの２方式の柔軟な使い分けが可能になるため、セル構成および伝搬環境によらず周波数利用効率（１セル当たりの所要受信品質を満たすことのできる通信者数）の高い大容量化が実現できる無線アクセス方式を提供できる。
従って、ＯＦＣＤＭを使用して送信情報に対する拡散率を可変にすることで、広範囲のセルカバレッジでブロードバンドパケット伝送が可能となる無線伝送システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の実施の一形態に係る移動通信システムの構成例（その１）を示す図である。
図２は、本発明の実施の一形態に係る移動通信システムの構成例（その２）を示す図である。
図３は、本発明に係る基地局の構成例を示す図である。
図４は、周波数領域における拡散、インタリーブを示す図である。
図５は、本発明に係る移動局の構成例を示す図である。
図６は、拡散符号割り当て法を示す概念図である。
図７は、チャネル推定用のパイロットシンボルの構成例を示す図である。
図８Ａは、マルチセル環境を示した図である。
図８Ｂは、シングルセル環境を示した図である。
図９は、本発明の可変拡散率ＯＦＣＤＭを下りリンクに適用した場合の送信ベースバンド処理部の構成例を示す図である。
図１０は、本発明の可変拡散率ＯＦＣＤＭを下りリンクに適用した場合の受信ベースバンド処理部の構成例を示す図である。
図１１は、本発明の可変拡散率ＯＦＣＤＭの容量評価をシミュレーションにて評価するために用いたシミュレーション諸元を示す図である。
図１２Ａは、図１１に示すチャネルモデルの一例を示す図である。
図１２Ｂは、図１１に示すチャネルモデルの一例を示す図である。
図１３は、本発明の可変拡散率ＯＦＣＤＭにおいて、シングルセル環境における容量評価特性を示す図である。
図１４は、本発明の可変拡散率ＯＦＣＤＭにおいて、マルチセル環境における容量評価特性を示す図である。
図１５は、周波数・時間領域における拡散、インタリーブを示す図である。
図１６は、周波数・時間領域における拡散、インタリーブを示す図である。
図１７は、周波数・時間領域における拡散、インタリーブを示す図である。
図１８は、送信ベースバンド処理部での処理方法を示す図である。
図１９は、受信ベースバンド処理部での処理方法を示す図である。
【図１】
2003019837.tif 000010
【図２】
2003019837.tif 000011
【図３】
2003019837.tif 000012
【図４】
2003019837.tif 000013
【図５】
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【図６】
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【図７】
2003019837.tif 000016
【図８Ａ】
2003019837.tif 000017
【図８Ｂ】
2003019837.tif 000018
【図９】
2003019837.tif 000019
【図１０】
2003019837.tif 000020
【図１１】
2003019837.tif 000021
【図１２Ａ】
2003019837.tif 000022
【図１２Ｂ】
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【図１３】
2003019837.tif 000024
【図１４】
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【図１５】
2003019837.tif 000026
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年4月10日(2003.4.10)
【手続補正００１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】送信局と受信局との間で情報を無線伝送するに際して、同一の情報を複数のサブキャリアにより並列伝送する直交周波数・符号分割多重伝送方式を使用して上記情報の無線伝送を行うようにした無線伝送システムにおいて、
前記送信局は、
チャネル符号化された情報を同時に送信するシンボルに応じて並列変換する変換手段と、
その並列化されたシンボルの系列を、セル環境及び伝搬環境の少なくとも一方に基づき変更可能な複数の拡散率に基づいて定められる一の拡散率の拡散符号系列で周波数方向および時間方向の少なくとも一方に拡散する拡散手段とを含む無線伝送システム。


【手続補正００２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１１】送信局と受信局との間で情報を無線伝送するに際して、同一の情報を複数のサブキャリアにより並列伝送する直交周波数・符号分割多重伝送方式を使用して上記情報の無線伝送を行うようにした無線伝送方法において、
前記送信局の変換手段が、チャネル符号化された情報を同時に送信するシンボルに応じて並列変換するステップと、
前記送信局の拡散手段が、その並列化されたシンボルの系列を、セル環境及び伝搬環境の少なくとも一方に基づき変更可能な複数の拡散率に基づいて定められる一の拡散率の拡散符号系列で周波数方向および時間方向の少なくとも一方に拡散するステップとを含む無線伝送方法。


【手続補正００３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２１】同一の情報を複数のサブキャリアにより並列伝送する直交周波数・符号分割多重伝送方式を使用して受信局装置との間で情報を無線伝送する送信局装置において、
チャネル符号化された情報を同時に送信するシンボルに応じて並列変換する変換手段と、
その並列化されたシンボルの系列を、セル環境及び伝搬環境の少なくとも一方に基づき変更可能な複数の拡散率に基づいて定められる一の拡散率の拡散符号系列で周波数方向および時間方向の少なくとも一方に拡散する拡散手段とを含む送信局装置。


【手続補正００４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２７】送信局装置が直交周波数・符号分割多重伝送方式を使用して無線伝送した信号を受信する受信局装置において、
受信局にて受信された受信信号を、各サブキャリアおよび各時間軸シンボルの少なくとも一方に分離し、セル環境及び伝搬環境の少なくとも一方に基づき変更可能な複数の拡散率に基づいて定められる一の拡散率に相当する数のサブキャリアおよび時間軸シンボルの少なくとも一方をチャネル推定値および固有の拡散符号系列を用いて同相で積分する拡散率制御受信手段を含む受信局装置。




【国際調査報告】
2003019837.tif 000031
2003019837.tif 000032
2003019837.tif 000033
2003019837.tif 000034