(57)【要約】【課題】ＭＣ−ＤＳ／ＣＤＭＡ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ−  Ｄｉｒｅｃｔｅｄ  Ｓｅｑｕｅｎｃｅ  ／  Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）方式の送信装置及び受信装置について、高速伝送効果とパスダイバーシチ効果とが得られる装置を提供する。【解決手段】送信装置１は、エンコーディングインタリーブ手段１２と、時空間送信ダイバーシチコーディング手段１７と、パイロット信号挿入手段１４と、複数のＭＣ−ＤＳ／ＣＤＭＡ送信手段１５と、複数の送信アンテナ１６とを有する。受信装置２は、複数のＭＣ−ＤＳ／ＣＤＭＡ受信手段２２と、時空間送信ダイバーシチデコーディング手段２５と、パラレル／シリアル変換手段２３と、デコーディングデインタリーブ手段２４とを有する。特に、ＭＣ−ＤＳ／ＣＤＭＡ受信手段２２はＲＡＫＥ合成器を含んでいない。【選択図】      図２
2004165784.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの送信データを、誤り訂正符号化し且つインタリーブを行うエンコーディングインタリーブ手段と、
前記エンコーディングインタリーブ手段の出力信号を、２つの時間スロット単位でＮ個ずつに分割し、時空間送信ダイバーシチの符号化をする時空間送信ダイバーシチコーディング手段と、
前記時空間送信ダイバーシチコーディング手段からの複数の出力信号それぞれに、パイロット信号を挿入するパイロット信号挿入手段と、
前記パイロット信号挿入手段の複数の出力信号それぞれに対する複数のＭＣ−ＤＳ／ＣＤＭＡ送信手段と、
複数の前記ＭＣ−ＤＳ／ＣＤＭＡ送信手段の出力信号それぞれを送信する複数の送信アンテナと
を有することを特徴とする時空間送信ダイバーシチ方式を適用したＭＣ−ＤＳ／ＣＤＭＡ方式の送信装置。
【請求項２】
複数の受信アンテナの受信信号それぞれに対し、ガードインターバル手段、シリアル／パラレル変換手段、高速フーリエ変換手段、逆拡散手段及び伝搬路推定手段を含む複数のＭＣ−ＤＳ／ＣＤＭＡ受信手段と、
複数の前記ＭＣ−ＣＤＭＡ受信手段の出力信号について、時空間送信ダイバーシチの復号化をする時空間送信ダイバーシチデコーディング手段と、
前記復号化された信号に対するパラレル／シリアル変換手段と、
前記パラレル／シリアル変換手段の出力信号を、誤り訂正復号化し且つインタリーブを戻すデコーディングデインタリーブ手段と
を有し、送信された１つの送信データを復元することを特徴とする時空間送信ダイバーシチ方式を適用したＭＣ−ＤＳ／ＣＤＭＡ方式の受信装置。
【請求項３】
前記ＭＣ−ＤＳ／ＣＤＭＡ受信手段は、ＲＡＫＥ合成器を含まないことを特徴とする請求項２に記載の受信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＭＣ−ＤＳ／ＣＤＭＡ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ−  Ｄｉｒｅｃｔｅｄ  Ｓｅｑｕｅｎｃｅ  ／  Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）方式の送信装置及び受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高速伝送を行う無線通信システムは、マルチパスフェージングによる影響を受け易く、無線リンクの品質が劣化し易い。そのため、従来、マルチパスに起因するマルチパス干渉（ＭＰＩ：Ｍｕｌｔｉ  Ｐａｔｈ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）に耐性を有するＭＣ−ＤＳ／ＣＤＭＡ方式が提案されていた（例えば非特許文献１参照）。最初から連続する広帯域を使うＭＣ−ＤＳ／ＣＤＭＡ方式は、ブロードバンド無線アクセス伝送を実現するために有効なものである。
【０００３】
図１は、従来のＭＣ−ＤＳ／ＣＤＭＡ方式の送信装置及び受信装置の機能構成図である。
【０００４】
送信装置１は、ＰＮ系列の送信データを出力するＰＮ発生部１１と、送信データを誤り訂正符号化し且つインタリーブを施すエンコーディングインタリーブ部１２と、マッピング部１３と、パイロット信号挿入部１４と、ＭＣ−ＤＳ／ＣＤＭＡ送信部１５と、送信アンテナ１６とを有する。
【０００５】
ＭＣ−ＤＳ／ＣＤＭＡ送信部１５は、シリアル／パラレル変換部１５１によって、送信データ（ＰＮ系列）に対してシリアル／パラレル変換を行い、連続するＮ個のシンボルを並列データ系列（ｓ１〜ｓＮ）に転換する。Ｎは、サブキャリア数を表す。次に、拡散部１５２によって、シンボル毎に時間ドメインの定数Ｃ（ｔ）を乗算する。次に、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）部１５３によって、乗算されたＮ個のシンボルは、時間軸のデータ（ｆ１〜ｆＮ）に変換される。次に、パラレル／シリアル変換部１５４によって、パラレル／シリアル変換され、ガードインターバル（ＧＩ）部１５５によって、ガードインターバルが付加される。ガードインターバルは、遅延波による符号間干渉を回避するために用いられる。
【０００６】
受信装置２は、受信アンテナ２１と、ＭＣ−ＤＳ／ＣＤＭＡ受信部２２と、パラレルシリアル変換部２３と、デコーディングデインタリーブ部２４とを有する。
【０００７】
ＭＣ−ＤＳ／ＣＤＭＡ受信部２２は、ガードインターバル部２２１によって、プリアンブル信号の相関を取り、ガードインターバルが削除される。次に、シリアル／パラレル変換部２２２によって、シリアル信号をパラレルに変換する。次に、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）部２２３によって、ウィンドウ周期を決定した後、データを各サブキャリアに載せる。次に、各サブキャリアは、整合フィルタ（ＭＦ：Ｍａｔｃｈｅｄ  Ｆｉｌｔｅｒ）部２２６に入力され、積分操作によって周波数軸上で逆拡散され、信号対雑音比を最大とする。ここで、伝播路推定器２２５によって、サブキャリア毎のチャネル推定結果が導出される。次に、ＲＡＫＥ合成器２２４によって、遅延多重波を合成し、受信特性を改善する。ここでは、ＭＦ部２２６から出力された信号は、伝播路推定器２２５から得られるパイロットシンボルのサブキャリア毎のチャネル推定結果を用いて、伝搬路歪が補償される。
【０００８】
逆拡散された信号は、パラレル／シリアル変換部２３によって、パラレル／シリアル変換される。
【０００９】
最後に、デコーディングデインタリーブ部２４によって、シリアル信号を復調し、送信された１つの送信データが復元される。
【００１０】
【非特許文献１】
新博行、安部田貞行、佐和橋衛、安達文幸著、「上りリンクブローバンド無線パケット伝送におけるＳＣ／ＤＳ−ＣＤＭＡ、ＭＣ／ＤＳ−ＣＤＭＡの特性比較」信学技報、１９９９年１０月、ＲＣＳ９９−１３１、ｐ．７１−７７
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＭＣ−ＤＳ／ＣＤＭＡ方式では、サブキャリア数が大きい場合、スペクトル拡散方式の利点であるＲＡＫＥ合成器によるパス分離ができないため、従来のＤＳ−ＣＤＭＡ方式で得られるパスダイバーシチ効果が得られないという問題があった。また、フレーム効率を一定としているため、サブキャリア毎のパイロットシンボル数が少なくなり、チャネル推定及びパスサーチ特性が劣化するという問題点もあった。
【００１２】
そこで、本発明は、ＭＣ−ＤＳ／ＣＤＭＡ方式の送信装置及び受信装置について、高速伝送効果とパスダイバーシチ効果とが得られる装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明における時空間送信ダイバーシチ方式を適用したＭＣ−ＤＳ／ＣＤＭＡ方式の送信装置によれば、
１つの送信データを、誤り訂正符号化し且つインタリーブを行うエンコーディングインタリーブ手段と、
エンコーディングインタリーブ手段の出力信号を、２つの時間スロット単位でＮ個ずつに分割し、時空間送信ダイバーシチの符号化をする時空間送信ダイバーシチコーディング手段と、
時空間送信ダイバーシチコーディング手段からの複数の出力信号それぞれに、パイロット信号を挿入するパイロット信号挿入手段と、
パイロット信号挿入手段の複数の出力信号それぞれに対する複数のＭＣ−ＤＳ／ＣＤＭＡ送信手段と、
複数のＭＣ−ＤＳ／ＣＤＭＡ送信手段の出力信号それぞれを送信する複数の送信アンテナと
を有することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明における時空間送信ダイバーシチ方式を適用したＭＣ−ＤＳ／ＣＤＭＡ方式の受信装置によれば、
複数の受信アンテナの受信信号それぞれに対し、ガードインターバル手段、シリアル／パラレル変換手段、高速フーリエ変換手段、逆拡散手段及び伝搬路推定手段を含む複数のＭＣ−ＤＳ／ＣＤＭＡ受信手段と、
複数のＭＣ−ＣＤＭＡ受信手段の出力信号について、時空間送信ダイバーシチの復号化をする時空間送信ダイバーシチデコーディング手段と、
復号化された信号に対するパラレル／シリアル変換手段と、
パラレル／シリアル変換手段の出力信号を、誤り訂正復号化し且つインタリーブを戻すデコーディングデインタリーブ手段と
を有し、送信された１つの送信データを復元することを特徴とする。
【００１５】
特に、ＭＣ−ＤＳ／ＣＤＭＡ受信手段は、ＲＡＫＥ合成器を含まないことも特徴となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下では、図面を用いて、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１７】
図２は、本発明による送信装置及び受信装置の機能構成図である。以下では、図２の本発明の説明を簡略するために、図１のＭＣ−ＤＳ／ＣＤＭＡ方式の機能構成と異なる部分のみを説明する。
【００１８】
本発明は、図１に表されたＭＣ−ＤＳ／ＣＤＭＡのシステムに、時空間送信ダイバーシチ（ＳＴＴＤ：Ｓｐａｃｅ  Ｔｉｍｅ  Ｔｒａｎｓｍｉｔ  Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）技術を適用したものである。
【００１９】
ＳＴＴＤとは、耐フェージング対策技術であって、フィードバック情報を利用せず、送信側は複数のアンテナから時空間符号化された信号を送信し、受信側は各アンテナから送られた信号を分離して合成することによりアンテナダイバーシチ効果を得る方式である。一方で、同一データを伝送することにより伝送速度を上げることが限られるという欠点がある。また、ＳＴＴＤ方式自体では、アンテナ間のフェージング相関が高い環境においては、アンテナダイバーシチの効果が薄れることによりＢＥＲ特性が劣化するという欠点もある。
【００２０】
本発明における図２の送信装置及び受信装置は、ＭＣ−ＤＳ／ＣＤＭＡによる高速伝送の第１の段階と、Ｍ×Ｌ個のアンテナから構成されるＳＴＴＤダイバーシチの第２の段階とを有する。ここで、Ｍは送信アンテナ数を表し、Ｌは受信アンテナ数を表す。
【００２１】
図２の送信装置において、エンコーディングインタリーブ部１２から受信した信号が、Ｎビット単位で時空間コーディング（ＳＴＴＤエンコーダ）部１７に入力される。時空間コーディング部１７は、入力信号を２つの時間スロット単位でＮ個ずつに分割し、ＳＴＴＤ符号化をする。ここで、時間スロットとは、データシンボル長Ｔである。時空間コーディング部の出力は２つに分かれる。
【００２２】
次に、時空間コーディング部１７から出力された信号は、パイロット信号挿入部１４においてそれぞれの信号にパイロット信号が挿入される。
【００２３】
時空間コーディング部１７によって分割され且つパイロット信号が挿入された信号毎に、ＭＣ−ＤＳ／ＣＤＭＡ送信部１５−１〜Ｍと、送信アンテナ１〜Ｍとが備えられる。
【００２４】
ＭＣ−ＤＳ／ＣＤＭＡ送信部１５−１〜Ｍは、シリアル／パラレル変換後、Ｎ個のデータを直交Ｗａｌｓｈ  Ｈａｄａｍａｒｄ  ｃｏｄｅによって拡散する。拡散された信号は、逆高速フーリエ変換部１５４を用いてマルチキャリア変調される（ｆ１〜ｆＮ）。変調された信号は、パラレル／シリアル変換部１５４によってシリアル信号に変換後、ガードインターバル部１５５を介して、それぞれ異なるアンテナから同時に送信される。
【００２５】
全送信電力を一定にするために、各アンテナの空中線電力は、アンテナ数に応じて分配される。サブキャリア毎に拡散された最初の２シンボルはそれぞれ異なるアンテナを用いて送信する。
【００２６】
図２の受信装置において、複数の受信アンテナ１〜Ｌから受信した信号はそれぞれ、複数のＭＣ−ＤＳ／ＣＤＭＡ受信部２２−１〜Ｌで処理される。各ＭＣ−ＤＳ／ＣＤＭＡ受信部２２では、最初に、ガードインターバル部２２１において、受信信号のガードインターバル信号が除去される。次に、その信号は、シリアル／パラレル変換部２２２において、複数の信号に変換される。次に、それら信号は高速フーリエ変換部２２３において、マルチキャリア信号に復調される（ｆ１〜ｆＮ）。復調された信号は、逆拡散部２２７において、データ系列毎にＷａｌｓｈ  Ｈａｄａｍａｒｄ  ｃｏｄｅで逆拡散される。
【００２７】
ＭＣ−ＤＳ／ＣＤＭＡ受信部２−１〜Ｌから出力された信号は、時空間送信だーバーシチ（ＭＬＤ）部２５へ入力される。時空間送信ダイバーシチ（ＭＬＤ）（ＳＴＴＤデコーダ）部２５は、Ｍ×Ｌ個の信号を合成後、検波データとして出力する。ここで、Ｍは送信アンテナ数、Ｌは受信アンテナ数を表す。その後、パラレル／シリアル変換部２３によって、シリアル信号に変換する。そのシリアル信号は、デコーディングインタリーブ部２４によって復調され、送信された１つの送信データを復元する。
【００２８】
以上のように本発明は、ＭＣ−ＤＳ／ＣＤＭＡによる高速伝送効果を得る第１の段階と、Ｍ×Ｌ個のアンテナから構成されるＳＴＴＤダイバーシチを得る第２の段階とからなる。
【００２９】
図３は、ＳＴＴＤの原理説明図である。
【００３０】
図３によれば、２本の送信アンテナと、１本の受信アンテナとから構成されている。ここで、＊は複素共役を表す。
【００３１】
送信ダイバーシチは、一般的に、フィードバック情報に基づいてアンテナの選択及び位相の制御を行うＣｌｏｓｅＬｏｏｐ型である。しかしながら、本発明によれば、フィードバック情報を利用せず、送信装置が複数のアンテナで送信し、受信装置が受信信号を分離して合成する送信ダイバーシチ方式を適用している。
【００３２】
図３によれば、時空間コーディング部１７に入力されたデータは、２シンボル単位で、処理が行われる。最初の時間シンボルにおいて、アンテナ１からｓ０が送信され、アンテナ２から−ｓ１＊が送信される。次の時間シンボルにおいて、アンテナ１からｓ１が送信され、アンテナ２からｓ０＊が送信される。その後、サブキャリア毎に周波数軸上で拡散され、送信される。
【００３３】
表１は、送信アンテナが２本の場合の送信シンボルパターンである。
【表１】
2004165784.tif 000003
Ｃ（ｔ）は、時間ｔにおける拡散符号を表す。ｓ０は、最初の時間シンボルを表し、ｓ１は、２番目の時間シンボルを表す。
【００３４】
図４は、ＳＴＴＤ方式の受信装置の原理構成図である。
【００３５】
ＳＴＴＤの受信側は、原理的に、伝搬路推定器２２５と、合成器及び最尤推定器（ＭＬＤ）とからなる時空間送信ダイバーシチ（ＭＬＤ）部２５とから構成される。伝搬路推定器２２７は、伝搬路特性の変動が緩やかである（即ち、連続する２つの時間スロットでは伝搬路が変動しない）と仮定すると、アンテナ１から到来する信号の伝搬路ｈ０及びアンテナ２から到来する信号の伝搬路ｈ１はそれぞれ、以下の式で表すことができる。尚、ｉ＝１，２，…  ，Ｎ、ｊ＝１，２，…  ，Ｎであり、Ｎはサブキャリア数を表す。また、ｒ０及びｒ１は、２つの時間スロット信号を表す。
【００３６】
【数１】
2004165784.tif 000004
【数２】
2004165784.tif 000005
【００３７】
この時、受信側のアンテナで受信された２つの時間スロット信号は、全てのサブキャリアの信号が逆拡散された後、以下の式が求められる。
【数３】
2004165784.tif 000006
【００３８】
ここでは、ｒ０ｉ及びｒ１ｉは、時刻Ｊと時刻Ｊ＋Ｔとで受信された信号であり、ｎ０及びｎ１は、ノイズ及び干渉成分を含む複素ランダム変数である。合成された信号は、以下のように表すことができる。
【００３９】
【数４】
2004165784.tif 000007
【００４０】
ここで、合成器からの出力信号ｓ０’及びｓ１’は、以下の式で表される。
【数５】
2004165784.tif 000008
【００４１】
そして、最尤推定器（ＭＬＤ）は、合成器からの出力信号ｓ０’及びｓ１’と、伝搬路推定器の出力信号ｈ０及びｈ１とを用いて、送信データｓ０及びｓ１を復元する。
【００４２】
前述した本発明における送信装置及び受信装置の種々の実施形態において、本発明の技術思想及び見地の範囲の種々の変更、修正及び省略が、当業者によれば容易に行うことができる。前述した実施形態によれば、２個の送信アンテナと１個の受信アンテナ１とについて説明したが、図２のようにＭ個の送信アンテナとＬ個の受信アンテナに拡張することは容易に実現可能である。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。
【００４３】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明における時空間分割多重方式を適用したＭＣ−ＤＳ／ＣＤＭＡ方式の送信装置及び受信装置によれば、マルチパスフェージング環境下において、ＭＣ−ＤＳ／ＣＤＭＡの高速伝送と、ＳＴＴＤからのアンテナダイバーシチ効果とを同時に得ることにより、無線リンクの回線品質及び伝送特性が改善され、より高速且つ高品質なブロードバンド無線アクセス伝送を実現できる。
【００４４】
また、ＳＴＴＤ方式自体では、アンテナ間のフェージング相関が高い環境においては、アンテナダイバーシチの効果が薄れることによりＢＥＲ特性が劣化するという欠点についても補うことができる。
【００４５】
本発明は、各アンテナ間の独立な伝搬経路を利用することからフェージングによる特性劣化を防ぐことが可能となる。即ち、送信装置が複数のアンテナ（Ｍ×Ｌ）を用いて同時送信し、受信装置が各アンテナから送られた信号を分離合成することにより、送信ダイバーシチ効果（ＳＴＴＤによるアンテナダイバーシチ効果）が得られる。また、ＭＣ−ＤＳ／ＣＤＭＡ方式において、同一情報を重畳したマルチキャリア信号から逆拡散することにより高速伝送効果も得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のＭＣ−ＤＳ／ＣＤＭＡ方式の送信装置及び受信装置の機能構成図である。
【図２】本発明による送信装置及び受信装置の機能構成図である。
【図３】ＳＴＴＤ方式の原理説明図である。
【図４】ＳＴＴＤ方式の受信装置の原理構成図である。
【符号の説明】
１１  ＰＮ発生器
１２  エンコーディングインタリーブ部
１３  マッピング部
１４  パイロット信号挿入部
１５  ＭＣ−ＤＳ／ＣＤＭＡ送信部
１５１  シリアル／パラレル変換部
１５２  拡散部
１５３  逆高速フーリエ変換部
１５４  パラレル／シリアル変換部
１５５  ガードインターバル部
１６  送信アンテナ
１７  時空間コーディング部
２１  受信アンテナ
２２１  ガードインターバル部
２２２  シリアル／パラレル変換部
２２３  高速フーリエ変換部
２２４  ＲＡＫＥ合成器
２２５  伝搬路推定部
２２６  ＭＦ（整合フィルタ）部
２２７  逆拡散部
２３  デコーディングデインタリーブ部
２４  時空間送信ダイバーシチ部
２５  時空間送信ダイバーシチ（ＭＬＤ）部
【図１】
2004165784.tif 000009
【図２】
2004165784.tif 000010
【図３】
2004165784.tif 000011
【図４】
2004165784.tif 000012