(57)【要約】【課題】パイロットが符号多重されているフレーム構成の送信信号に対してＭＭＳＥＣの逆拡散合成係数を導出する新規な逆拡散方法を提供する。【解決手段】各受信サブキャリアにパイロットの拡散符号を用いて逆拡散を行った後にパイロットの変調位相成分を除去してチャネル推定値を求める。該チャネル推定値と拡散符号とパイロットとからパイロットのレプリカを生成してパイロットの電力を求める。次に、使用されていない拡散符号で使用されている拡散符号と直交する拡散符号を用いて逆拡散を行って雑音成分を抽出して雑音電力を求める。次に、受信サブキャリアの電力から雑音電力を減算して総受信電力を求める。この総受信電力とパイロットの電力から、送信総信号電力と当該ユーザに割り当てられている信号電力の比を求め、チャネル推定値、雑音電力、および、信号電力の比の値から最小平均２乗誤差合成用の逆拡散係数を計算して逆拡散を行う。【選択図】    図１
2004193670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチキャリア符号分割多重方式あるいは直交周波数分割多重符号分割多重方式において、拡散符号を用いて拡散されたパイロット信号と拡散符号を用いて拡散されたユーザ信号とを符号多重して構成したフレーム信号を、受信機において逆拡散する逆拡散方法において、
各受信サブキャリア信号においてパイロット信号に割り当てられている拡散符号を用いて逆拡散を行った後にパイロット信号の変調位相成分を除去してチャネル推定値を求める第１の処理と、
得られたチャネル推定値と拡散符号と前記パイロット信号とからパイロット信号部分の受信レプリカを生成してパイロット信号の電力を求める第２の処理と、
使用されていない拡散符号で使用されている拡散符号と直交する拡散符号を用いて逆拡散を行って雑音成分を抽出して雑音電力を求める第３の処理と、
前記受信サブキャリア信号の電力を計算して前記雑音電力を減算することにより総受信電力を求める第４の処理と、
この総受信電力と前記パイロット信号の電力から、送信総信号電力と当該ユーザに割り当てられている信号電力の比を求める第５の処理と、
前記第１の処理によって得られたチャネル推定値、前記第３の処理によって得られた雑音電力、および、前記第５の処理によって得られた比の値から最小平均２乗誤差合成用の逆拡散係数を計算して前記受信サブキャリア信号の逆拡散を行う第６の処理と、
を具備することを特徴とする無線通信における逆拡散方法。
【請求項２】
前記第５の処理は、前記第４の処理によって得られた送受信電力を前記第２の処理によって得られたパイロット信号の電力を除算し、その結果にパイロット信号電力対１ユーザ当たりの信号電力比を乗算する処理であることを特徴とする請求項１に記載の無線通信における逆拡散方法。
【請求項３】
前記受信サブキャリア信号から前記パイロット信号のレプリカを減算する第７の処理を設け、
前記第６の処理は、前記受信サブキャリア信号に代えて前記第７の処理によって得られた信号に対し逆拡散を行うことを特徴とする請求項１に記載の無線通信における逆拡散方法。
【請求項４】
前記第５の処理は、前記第４の処理によって得られた送受信電力を前記第２の処理によって得られたパイロット信号の電力を除算し、その結果から１を減算し、その減算結果にパイロット信号電力対１ユーザ当たりの信号電力比を乗算する処理であることを特徴とする請求項３に記載の無線通信における逆拡散方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、移動通信、無線通信において使用されるＭＣ−ＣＤＭ（マルチキャリア符号分割多重）方式あるいはＯＦＤＭ−ＣＤＭ（直交周波数分割多重符号分割多重）方式に係り、特に、時間方向と周波数方向の２次元拡散による送信信号を受信機において逆拡散する逆拡散方法に閔する。
【０００２】
【従来の技術】
ＯＦＤＭ−ＣＤＭ方式における拡散方法として図８に示す２次元拡散がある。これは周波数方向拡散のみでは周波数選択性の影響によりコード干渉を受けやすく、また、時間方向拡散のみではドップラー周波数の影響によりコード間干渉を受けやすいという問題を軽減する方法として知られている。また２次元拡散の拡散率は、周波数方向の拡穀率と時間方向の拡散率の積となるため、拡散率を大きくできるという利点があり、セル間干渉の影響が無視できない場合に有効である。
【０００３】
この２次元拡散に対する逆拡散方法として、周波数方向の逆拡散には最小平均２乗誤差合成（ＭＭＳＥＣ：ｍｉｎｉｍｕｍ  ｍｃａｎ  ｓｑｕａｒｅ  ｅｒｒｏｒ  ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ）を使用し、時間方向の逆拡散には等利得合成（ＥＧＣ）を使用するのが良いことが知られている。ＭＭＳＥＣを行うには、チャネル推定のほかに、雑音電力の推定と、全送信電力対希望ユーザ送信電力比の推定が必要となる。ＭＭＳＥＣの合成係数Ｗｍは、各サブキャリアでのチャネル推定値
【数１】
2004193670.tif 000003
雑音電力推定値Ｎ、全送信電力対希望ユーザ送信電力比推定値Ｄを用いて以下のように表される。
【数２】
2004193670.tif 000004
【０００４】
ここで、ｍ（＝１，…，Ｎｃ）はサブキャリア番号である。また、＊は共役複素数を示している。従来、このＭＭＳＥＣは図９に示すように、パイロット信号がデータ信号部分と時間多重されたフレーム構成に対して検討されている（非特許文献１参照）。
【０００５】
【非特許文献１】
前田、新、安部田、佐和橋著「ＳＩＲ推定に基づくＭＭＳＥ合成を用いた下りリンクブロードバンドＯＦＣＤＭパケット伝送の特性」電気情報通信学会  信学技報ＲＣＳ２００１−１６６、ｐｐ．１０５−１１１（２００１年１０月）
【０００６】
この場合のＭＭＳＥＣ用合成係数は以下のようにして導出される。図１０に、この導出過程を流れ図によって示す。
（１）パイロット信号部分の受信信号と、パイロット信号との相関により各サブキャリアでのチャネル応答を推定し、推定値
【数３】
2004193670.tif 000005
を得る（図１０のステップＳ１）。
（２）このチャネル推定値とパイロット信号、スクランブルコードを用いて各受信サブキャリア信号のレプリカを生成する（ステップＳ２）。
（３）各サブキャリアにおいて受信サブキャリア信号からレプリカを減算して雑音成分を抽出する（ステップＳ３）。
【０００７】
（４）雑音成分の絶対値２乗を計算して、パイロット信号部分のシンボル数とサブキャリア数で平均することにより雑音電力Ｎを求める（ステップＳ４）。
（５）データ信号部分の電力を計算してデータ信号部分のシンボル数とサブキャリア致で平均することにより平均電力を求める（ステップＳ５）。
（６）求めた平均電力から雑音電力を減算して平均データ信号電力を求める（ステップＳ６）。
（７）パイロット信号部分の電力を計算してパイロット信号部分のシンボル数とサブキャリア数で平均することにより平均電力を求める（ステップＳ７）。
（８）求めた平均電力から雑音電力を減算して平均パイロット信号電力を求める（ステップＳ８）。
【０００８】
（９）平均データ信号電力と平均パイロット信号電力の比から、全送信電力対希望ユーザ送信電力比Ｄを求める（ステップＳ９、Ｓ１０）。このとき、パイロット信号電力対１ユーザあたりの信号電力比が必要となるがこの値は受信側で既知である。
（１Ｏ）得られたチャネル推定値、雑音電力Ｎ、全送信電力対希望ユーザ送信電力比Ｄを用いてＭＭＳＥＣの合成係数を求める（ステップＳ１１）。
（１２）得られたＭＭＳＥＣ係数を用いて受信サブキャリア信号に対して逆拡散を行う（ステップＳ１２）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の２次元拡散による通信方式は、パイロット信号がデータと時間的に分離されているフレーム構成であるので、雑音電力や全送信電力対希望ユーザ送信電力比を推定しやすい利点があるが、フェージングが早くなってくるとフェージングに対する特性が劣化する欠点がある。また、パイロット信号が短かく、このため、異なるパイロットを付加できない欠点がある。
【００１０】
これに対し、パイロット信号とデータ信号を符号多重する通信方式が考えられる。しかし、この方式は、ユーザ信号が未知であるため受信信号のレプリカを生成するのが困難であることから、雑音電力を推定しづらく、未だ、好適な逆拡散方法が開発されていない。
【００１１】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、パイロット信号が符号多重されているフレーム構成に対してＭＭＳＥＣの逆拡散合成係数を導出して逆拡散を行う新規な逆拡散方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この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、マルチキャリア符号分割多重方式あるいは直交周波数分割多重符号分割多重方式において、拡散符号を用いて拡散されたパイロット信号と拡散符号を用いて拡散されたユーザ信号とを符号多重して構成したフレーム信号を、受信機において逆拡散する逆拡散方法において、各受信サブキャリア信号においてパイロット信号に割り当てられている拡散符号を用いて逆拡散を行った後にパイロット信号の変調位相成分を除去してチャネル推定値を求める第１の処理と、得られたチャネル推定値と拡散符号と前記パイロット信号とからパイロット信号部分の受信レプリカを生成してパイロット信号の電力を求める第２の処理と、使用されていない拡散符号で使用されている拡散符号と直交する拡散符号を用いて逆拡散を行って雑音成分を抽出して雑音電力を求める第３の処理と、前記受信サブキャリア信号の電力を計算して前記雑音電力を減算することにより総受信電力を求める第４の処理と、この総受信電力と前記パイロット信号の電力から、送信総信号電力と当該ユーザに割り当てられている信号電力の比を求める第５の処理と、前記第１の処理によって得られたチャネル推定値、前記第３の処理によって得られた雑音電力、および、前記第５の処理によって得られた比の値から最小平均２乗誤差合成用の逆拡散係数を計算して前記受信サブキャリア信号の逆拡散を行う第６の処理とを具備することを特徴とする無線通信における逆拡散方法である。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の無線通信における逆拡散方法において、前記第５の処理は、前記第４の処理によって得られた送受信電力を前記第２の処理によって得られたパイロット信号の電力を除算し、その結果にパイロット信号電力対１ユーザ当たりの信号電力比を乗算する処理であることを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の無線通信における逆拡散方法において、前記受信サブキャリア信号から前記パイロット信号のレプリカを減算する第７の処理を設け、前記第６の処理は、前記受信サブキャリア信号に代えて前記第７の処理によって得られた信号に対し逆拡散を行うことを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の無線通信における逆拡散方法において、前記第５の処理は、前記第４の処理によって得られた送受信電力を前記第２の処理によって得られたパイロット信号の電力を除算し、その結果から１を減算し、その減算結果にパイロット信号電力対１ユーザ当たりの信号電力比を乗算する処理であることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。図１はこの発明の第１の実施の形態による逆拡散方法の流れ図であり、図２はフレーム構成を示す図である。この図に示すように、この逆拡散方法が適用されるフレーム構成においては、パイロット信号もデータ信号と同様に符号多重されている。また、図３〜図６は図１に示す流れ図における各ステップをさらに詳細に記載した流れ図である。
【００１６】
次に、これらの図に従って、本発明の第１の実施形態による逆拡散方法を説明する。
（１）図３に示すように、受信信号を、ガードインターバル除去を行った後、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）によって受信サブキャリア信号に分離し、各受信サブキャリア信号をパイロット信号を拡散した拡散コードを用いて時間方向に逆拡散し、各パイロット信号の変調位相成分を除去して各サブキャリアでのチャネル応答を求め、各チャネル推定値を得る（図１のステップＳａ１〜Ｓａ３）。
（２）図４に示すように、パイロット信号に拡散コードを乗算し、その結果に上記の処置で得られたチャネル推定値を乗算してパイロット信号のレプリカ信号を生成する。次に、レプリカ信号の１サブキャリア当たりの平均信号電力を計算し、次いで、１シンボル当たりの平均信号電力を計算する（図１のステップＳａ４、ＳＡ５）。すなわち、レプリカ信号の時間方向平均および周波数方向の平均を計算する。
【００１７】
（３）図５に示すように、受信信号の１サブキャリア当たりの平均電力を計算し、次いで、１シンボルあたりの平均電力を計算する（図１のステップＳａ６）。
（４）図６に示すように、パイロット信号とデータ信号を拡散した拡散コード以外の拡散コードで時間方向に直交する拡散コードを用いて、時間方向に受信サブキャリア信号を逆拡散し、雑音成分を抽出する。このとき、雑費成分の加算平均により平均された雑音の分散は平均数分になることに注意して正規化しておく。次に、各サブキャリアで雑音成分の電力を計算し、サブキャリア全体で平均して平均雑音電力Ｎを求める（図１のステップＳａ７、Ｓａ８）。
【００１８】
（５）ステップＳａ６において求めた平均電力から、ステップＳａ８において求めた平均雑音電力を減算して平均信号電力を求める（ステップＳａ９）。
（６）ステップＳａ９によって得られた平均信号電力と、ステップＳａ５によって得られた平均パイロット信号電力の比を計算し（ステップＳａ１０）、次いで、その結果に、パイロット信号電力対１ユーザ当たりの信号電力比を乗算して（ステップＳａ１１）、全送信電力対希望ユーザ送信電力比Ｄを求める。
また、送信側でパイロット信号電力対１ユーザ当たりの信号電力比が１でない場合には、このパイロット信号電力対データ信号電力比（α２）で正規化し、全送信電力対希望ユーザ送信電力比Ｄを次式により求める。
【数４】
2004193670.tif 000006
【００１９】
（７）ステップＳａ３において得られたチャネル推定値、ステップＳａ８において得られた雑音電力Ｎ、ステップＳａ１１において得られた全送信電力対希望ユーザ送信電力比Ｄを用いてＭＭＳＥＣの係数を求める（ステップＳａ１２）。
（８）ステップＳａ１２で得られたＭＭＳＥＣ係数を用いて受信サブキャリア信号に対して逆拡散を行う（ステップＳａ１３）。
【００２０】
次に、この発明の第２の実施形態について説明する。
図７はこの発明の第２の実施の形態による逆拡散方法の流れ図であり、この図において、図１の各処理と同一の処理には同一の符号を付し、その説明を省略する。この図に示す方法が図１に示す方法と異なる点は次の点である。
（１）ステップＳａ２０が設けられている。すなわち、ステップＳａ９において得られた平均信号電力と、ステップＳａ５において得られた平均パイロット信号電力の比を計算した後（ステップＳａ１０）、その計算結果からステップＳａ２０において「１」を減算する。そして、このステップＳａ２０の減算結果に、パイロット信号電力対１ユーザ当たりの信号電力比を乗算して全ユーザ送信電力対希望ユーザ送信電力比Ｄを求める（ステップＳａ１１）。
また、送信側でパイロット信号電力対１ユーザあたりの信号電力比が１でない場合には、このパイロット信号電力対データ信号電力比（α２）で正規化し、次式により仝ユーザ送信電力対希望ユーザ送信電力比Ｄ’を求める。
【数５】
2004193670.tif 000007
【００２１】
（２）ステップＳａ２１が設けられている。すなわち、受信サブキャリア信号からパイロットレプリカ信号をステップＳａ２１において減算し、パイロット信号分をキャンセルする。そして、ステップＳａ１２において得られたＭＭＳＥＣ係数を用いて、パイロット信号成分を減算した受信サブキャリア信号に対して逆拡散を行う。
上述した第２の実施形態の効果は次の通りである。２次元拡散通信において、パイロット信号はチャネル推定精度を上げるため、他の信号よりパワーを大きくしている。この信号がコード間干渉の原因となってしまう。そこで、ステップＳａ２１において受信サブキャリア信号からパイロット信号成分を減算しておくことで、逆拡散処理における信号精度を上げることができる。但し、この場合、Ｄの値が変わってくる。これを補正するため、ステップＳａ２０において「１」を減算している。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、パイロット信号がデータ信号と符号多重されているフレーム構成においてもＭＭＳＥ合成逆拡散係数を求めることができ、かかる受信装置の性能向上に寄与するところが大きい。また、この発明によって、パイロット信号がデータ信号と符号多重されたフレーム構成による通信が可能となり、これにより、フェージングに対する特性を向上させることができると共に、送信可能なパイロット信号の種類を増やすことができる効果が得られる。また、請求項３の発明によれば、逆拡散処理の信号精度をさらに上げることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態による逆拡散方法を示す流れ図である。
【図２】同逆拡散方法によって逆拡散される信号のフレーム構成図である。
【図３】図１におけるステップＳａ２およびステップＳａ３の処理を説明するための流れ図である。
【図４】図１におけるステップＳａ４およびステップＳａ５の処理を説明するための流れ図である。
【図５】図１におけるステップＳａ６の処理を説明するための流れ図である。
【図６】図１におけるステップＳａ７およびステップＳａ８の処理を説明するための流れ図である。
【図７】この発明の第２の実施形態による逆拡散方法を示す流れ図である。
【図８】２次拡散を説明するための図である。
【図９】従来の２次拡散による送信信号のフレーム構成図である。
【図１０】図９のフレーム構成による送信信号を逆拡散する逆拡散方法の流れ図である。
【符号の説明】
Ｓａ１…ＦＦＴ処理
Ｓａ２…逆拡散処理
Ｓａ３…チャネル推定処理
Ｓａ４…パイロットレプリカ信号生成処理
Ｓａ５…パイロット電力推定処理
Ｓａ６…電力計算処理
Ｓａ７…逆拡散処理
Ｓａ８…雑音電力推定処理
Ｓａ９…減算処理
Ｓａ１０…除算処理
Ｓａ１１…乗算処理
Ｓａ１２…合成係数計算処理
Ｓａ１３…逆拡散処理
Ｓａ２０…減算処理
Ｓａ２１…パイロット信号キャンセル処理
【図１】
2004193670.tif 000008
【図２】
2004193670.tif 000009
【図３】
2004193670.tif 000010
【図４】
2004193670.tif 000011
【図５】
2004193670.tif 000012
【図６】
2004193670.tif 000013
【図７】
2004193670.tif 000014
【図８】
2004193670.tif 000015
【図９】
2004193670.tif 000016
【図１０】
2004193670.tif 000017