(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
M個（M≧2）の送信シンボルのそれぞれを拡散率Ｎの拡散コードで拡散して1シンボル当たり複数N個のサブキャリア成分を生成し、M×N個の該サブキャリア成分のそれぞれを異なるサブキャリアで送信するOFDM-CDMA通信システムにおける送信方法において、
各サブキャリアの伝播環境を測定するステップと、
該測定結果に基づいて該各サブキャリアを、伝播環境が近いサブキャリアをN個ずつ含むM個のグループに分けるステップと、
同一グループに含まれる複数Nのサブキャリアを1シンボル当たりの前記複数N個のサブキャリア成分の送信に用いるステップと、
を備えたことを特徴とするOFDM-CDMA通信システムにおける送信方法。
【請求項２】
シンボル毎のN個のサブキャリア成分を送信する複数Nのサブキャリアを識別するための情報を受信側に送信する、
ことを特徴とする請求項１記載のOFDM-CDMA通信システムにおける送信方法。
【請求項３】
OFDM-CDMA通信の通信環境を測定し、
各サブキャリアの伝播環境のばらつきが小さい場合には前記拡散コードで拡散された１シンボル当たりN個のサブキャリア成分を周波数順に各サブキャリアに割り当て、
各サブキャリアの伝播環境のばらつきが大きい場合には前記グループ分けに基づいて1シンボル当たりN個のサブキャリア成分を前記同一グループに含まれる複数Nのサブキャリアに割り当てる、
ことを特徴とする請求項１記載のOFDM-CDMA通信システムにおける送信方法。
【請求項４】
フェージング周波数を取得し、
該フェージング周波数が小さい場合には、前記拡散コードで拡散された１シンボル当たりN個のサブキャリア成分を周波数順に各サブキャリアに割当て、
該フェージング周波数が大きい場合には、前記グループ分けに基づいて1シンボル当たりN個のサブキャリア成分を前記同一グループに含まれる複数Nのサブキャリアに割り当てる、
ことを特徴とする請求項１記載のOFDM-CDMA通信システムにおける送信方法。
【請求項５】
OFDM-CDMA通信における拡散率を監視し、
拡散率が小さな場合には前記拡散コードで拡散された１シンボル当たりN個のサブキャリア成分を周波数順に各サブキャリアに割り当て、
拡散率が大きければ、前記グループ分けに基づいて1シンボル当たりN個のサブキャリア成分を前記同一グループに含まれる複数Nのサブキャリアに割り当てる、
ことを特徴とする請求項１記載のOFDM-CDMA通信システムにおける送信方法。
【請求項６】
M個（M≧2）の送信シンボルのそれぞれを拡散率Ｎの拡散コードで拡散して1シンボル当たり複数N個のサブキャリア成分を生成し、M×N個の該サブキャリア成分のそれぞれを異なるサブキャリアで送信するOFDM-CDMA通信システムの送信装置において、
各サブキャリアの伝播環境を測定して取得する伝播環境取得部、
該測定結果に基づいて、該各サブキャリアを、伝播環境が近いサブキャリアをN個ずつ含むM個のグループに分けるグループ分け部、
1シンボル当たりの前記複数N個のサブキャリア成分を同一グループに含まれる複数Ｎのサブキャリアを用いて送信する送信部、
を備えたことを特徴とするOFDM-CDMA通信システムにおける送信装置。
【請求項７】
前記送信部は、シンボル毎のN個のサブキャリア成分を送信する複数Nのサブキャリアを識別するための情報を受信側に送信する、
ことを特徴とする請求項６記載のOFDM-CDMA通信システムにおける送信装置。
【請求項８】
OFDM-CDMA通信の通信環境に関するデータを取得する通信環境取得部、
各サブキャリアの伝播環境のばらつきが大きい場合には前記グループ分けに基づいて1シンボル当たりN個のサブキャリア成分を前記同一グループに含まれる複数Nのサブキャリアに割当てるよう制御すると共に、各サブキャリアの伝播環境のばらつきが小さい場合には、前記拡散コードで拡散された１シンボル当たりN個のサブキャリア成分を周波数順に各サブキャリアに割り当てるよう制御するグループ決定制御部、
を備えたことを特徴とする請求項６記載のOFDM-CDMA通信システムにおける送信装置。
【請求項９】
フェージング周波数を取得するフェージング周波数取得部、
フェージング周波数が大きければ、前記グループ分けに基づいて1シンボル当たりN個のサブキャリア成分を前記同一グループに含まれる複数Nのサブキャリアに割当てるよう制御すると共に、フェージング周波数が小さければ、前記拡散コードで拡散された１シンボル当たりN個のサブキャリア成分を周波数順に各サブキャリアに割り当てるよう制御するグループ決定制御部、
を備えたことを特徴とする請求項６記載のOFDM-CDMA通信システムにおける送信装置。
【請求項１０】
拡散率が大きければ、前記グループ分けに基づいて1シンボル当たりN個のサブキャリア成分を前記同一グループに含まれる複数Nのサブキャリアに割当てるよう制御すると共に、拡散率が小さければ、前記拡散コードで拡散された１シンボル当たりN個のサブキャリア成分を周波数順に各サブキャリアに割り当てるよう制御するグループ決定制御部、
を備えたことを特徴とする請求項６記載のOFDM-CDMA通信システムにおける送信装置。
【請求項１１】
OFDM-CDMA通信方式により複数のサブキャリアを含むサブキャリアグループを複数用いて無線信号を送信する無線基地局において、
ある１つの移動局から前記複数のサブキャリアについての該ある1つの移動局における受信状況を取得する受信部と、
該ある1つの移動局へ送信するM個（M≧2）のシンボルをそれぞれ、拡散率N(N≧2）の拡散コードで拡散した1シンボル当たりN個のサブキャリア成分を、互いに受信状況が近いN個のサブキャリアからなる1つのサブキャリアグループに重複することなく割り当て送信する送信部と、
を備えたことを特徴とする無線基地局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、OFDM-CDMA通信システムにおける送信方法および送信装置に係り、特に、サブキャリアを伝播環境(たとえば電力)が近いあるいは同等のサブキャリア毎にグループ分けし、チャネライゼーションコードが乗算されたサブキャリア成分を同一グループのサブキャリアで送信するOFDM-CDMA通信システムにおける送信方法および送信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
次世代の移動通信方式として、マルチキャリア通信方式が注目されている。マルチキャリア通信方式を用いることにより、広帯域の高速データ伝送を実現でき、しかも、各サブキャリアを狭帯域にすることにより、周波数選択性フェージングの影響を低減することができる。特に、直交周波数分割多重（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：OFDM）方式を用いることにより、更に、周波数利用効率を高めることができ、しかも、OFDMシンボル毎にガードインターバルを設けることにより、符号間干渉の影響をなくすことができる。
また、近年ではマルチキャリアCDMA方式（OFDM-CDMA）の研究が盛んに行われており、次世代の広帯域移動通信方式への適用が検討されている。OFDM-CDMA伝送では、各シンボルをそれぞれ拡散（例えば、拡散率に応じた長さＮの拡散符号（チャネライゼーションコード）を乗算）して多数のサブキャリア成分を作成し、該サブキャリア成分のそれぞれを対応するサブキャリアで送信する。このように周波数方向への拡散を行えば、周波数選択性フェージングにより周波数間隔が離れたサブキャリアは、それぞれ独立したフェージングを受ける。
図１２はOFDM-CDMA通信システムの送信装置（基地局）の構成例である。データ変調部１１はユーザの送信データを変調し、同相成分と直交成分を有する複素べースバンド信号(シンボル)に変換する。時間多重部１２は複数シンボルのパイロット（共通パイロット）を送信データの前に時間多重する。シリアルパラレル変換部１３は入力データをＭシンボルの並列データに変換し、各シンボルはそれぞれN分岐して拡散部１４に入力する。拡散部14はＭ個の乗算部１４1〜１４Mを備えており、各乗算部１４1〜１４Mはそれぞれチャネライゼーションコードを分岐シンボルに乗算して出力する。即ち、分岐された１つのシンボルに対して、長さＮのチャネライゼーションコード（Ｃ１〜ＣＮ）を乗算することで、拡散処理を行い、チャネライゼーションコードの各チップ（Ｃ１、…、ＣＮ）で拡散された信号であるＳ１〜ＳＮを出力する。この結果、Ｍ×Ｎ個のサブキャリアでマルチキャリア伝送するためのサブキャリア信号Ｓ1〜ＳMNが拡散部１４より出力される。すなわち、拡散部１４はＣ１〜ＣＮより成るチャネライゼーションコードをM個の各シンボルに乗算することにより周波数方向に拡散する。拡散において使用するチャネライゼーションコードはユーザや制御チャネル毎に異なり、各ユーザや制御用のチャネライゼーションコードは互いに直交するコードが使用されている。
コード多重部１５は以上のようにして生成されたサブキャリア信号を、同様な方法で生成された他ユーザのサブキャリア信号や制御用のサブキャリア信号とコード多重する。すなわち、コード多重部１５の加算部１５1〜１５MNは、サブキャリア毎に該サブキャリア応じた複数ユーザのサブキャリア信号および制御用のサブキャリア信号を合成して出力する。IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)部１６は並列入力するサブキャリア信号にIFFT（逆フーリエ変換）処理を施して時間軸上のM×Ｎ個のサブキャリア信号成分（OFDM信号）に変換する。ガードインターバル挿入部１７は、OFDM信号に所定長さのガードインターバルを挿入し、直交変調部１８はガードインターバルが挿入されたOFDM信号に直交変調を施し、無線送信部１９は無線周波数にアップコンバージョンすると共に高周波増幅してアンテナより送信する。
サブキャリアの総数は、（パラレル系列数M）×（拡散率Ｎ）である。又、伝搬路ではサ
ブキャリア毎に異なるフェージングを受けるため、パイロットを全てのサブキャリアに時間多重し、受信側ではサブキャリア毎にフェージングの補償(チャネル推定／チャネル補償)を行えるようにしている。
図１３はOFDM-CDMA通信システムの受信装置の構成例である。無線受信部２１は受信したマルチキャリア信号に周波数変換処理を施し、直交復調部２２は受信信号に直交復調処理を施す。タイミング同期・ガードインターバル除去部２３は、受信信号のタイミング同期を取った後、該受信信号よりガードインターバルＧＩを除去してFFT(Fast Fourier Transform)部２４に入力する。FFT部２４はFFTウインドウタイミングでFFT演算処理を行って時間領域の信号をM×N個のサブキャリア信号(サブキャリアサンプル)に変換する。
チャネル推定部２５は送信側で時間多重されたパイロットを用いてサブキャリア毎にチャネル推定を行い、サブキャリア毎にチャネル補償値を求めてチャネル補償部２６に入力し、チャネル補償部２６は各サブキャリア信号にチャネル補償値を乗算してフェージング補償（チャネル補償）をする。すなわち、チャネル推定部２５はサブキャリア毎に、パイロット信号を用いてフェージングによる振幅、位相の影響Ai・exp(jφi)を推定し、チャネル補償部２６の乗算器２６I（ｉ＝１〜Ｍ×Ｎ）送信シンボルのサブキャリア信号に(1/Ai)・exp(−jφi)を乗算してフェージングを補償する。
逆拡散部２７はM個の乗算部２７1〜２７Mを備えており、乗算部２７1はユーザに割り当てられたチャネライゼーションコードを構成するＣ1，Ｃ2，．．．ＣNを個別にＮ個のサブキャリア成分に乗算して出力し、他の乗算部も同様の演算処理を行う。この結果、フェージング補償された信号は、各ユーザに割り当てられたチャネライゼーションコード(拡散コード)により逆拡散され、この逆拡散によりコード多重された信号の中から所望ユーザの信号が抽出される。
合成部２８1〜2８Mはそれぞれ乗算部２７1〜２７Mから出力するＮ個の乗算結果を加算してM個のシンボルよりなる並列データを作成し、パラレルシリアル変換部２９は該並列データを直列データに変換し、データ復調部３０は送信データを復調する。
以上のように、OFDM-CDMA通信方式で周波数方向に拡散する場合、図１４の同じ番号が付されているサブキャリア成分を一つのシンボル分のサブキャリアとして拡散して送信する。図１４は、所定タイミングｔiで3シンボル（M＝３）づつOFDM-CDMA通信する場合で、拡散率を４としている(N＝４)。図において、同一番号部分は、1シンボルのチップデータであり、この場合送信時に各シンボルに符号長４のチャネライゼーションコード (拡散符号)を乗算して拡散される。受信側では、各タイミング毎に逆拡散処理が行われ、図１４と同じ番号が付された４チップから一つのシンボルが復調される。OFDM-CDMA通信方式では、同じ時間ｔiにおいて、各ユーザデータに異なるチャネライゼーションコードを乗算して拡散することにより多重データ通信を行うことができる。この場合、各ユーザおよび制御データのチャネライゼーションコードは互いに直交していることにより、お互いに干渉が起こらないようになっている。しかし、送信側で拡散し、受信側で逆拡散することによって復調するＣＤＭＡ通信方式では、受信側における各チップの振幅がほぼ等しくなっていることが前提になっている。
OFDM-CDMAは、W-CDMAなどの時間方向に拡散するシステムと異なり、マルチパスにより周波数選択性フェージングが起こる。各チップの振幅は、時間方向で揃っていても、周波数方向では変動が大きくなってしまう場合がある。各チップの振幅が等しくない場合、拡散符号の直交性が崩れ、他のコードの成分が混ざって受信特性が劣化する。例として以下に下り通信を用いて説明するが、上り通信でも同様の方法が適用できる。
OFDM-CDMA通信方式では、周波数選択性フェージングが起こる。図１５に示すように基地局から同じパワーの電力を各サブキャリア(周波数)に割り当てても、端末(移動局)が受信するときには、伝播路(チャネル)の影響により、各サブキャリアの電力は異なる。これは、建物などによる反射で、基地局から送信された電波が、移動局には複数のタイミングで到来するマルチパスが原因となっている。
また、OFDM-CDMA通信方式では、直交するチャネライゼーションコードを掛けることにより、同じ時間、周波数にデータを多重することを特徴としている。この直交性は受信し
た各チップの振幅が同じであることを基本としていて、違う場合は、直交性が崩れ、多重しているデータがお互いに干渉となり、特性が劣化する。例えば、拡散率4として符号1,1,−1,−1と符号1,1,1,1は直交している。これは、a1,a2,a3,a4とb1,b2,b3,b4という符号があった場合に、a1×b1+ a2×b2+ a3×b3+ a4×b4=0という条件を満たしているかどうかで判断できる。ところが、1チップ目の振幅が他の振幅の2倍になったとすると、2×2+1×1+(−1)×1+(−1)×1=3となり直交しなくなる。この直交しなくなった分が干渉成分となる。
周波数方向に拡散する通常のOFDM-CDMA通信方式では、図１４に示すように1シンボルデータに拡散率Ｎ（＝４）の拡散符号が乗算されたN個のサブキャリア成分を周波数順に各サブキャリアに割り当てている。これは、周波数が近い方が振幅の違いが少ない可能性が高いからという理由によるものである。しかし、図１５に示すように周波数選択性フェージングの変動が大きい環境では、周波数が近くても振幅が大きく異なる場合がある。かかる場合には、各端末の拡散符号のデータが直交しなくなって干渉が発生し、正しく復調できなくなる。この劣化を防ぐ方法として、従来技術(特許文献1参照)では、振幅が小さいサブキャリアに対して、受信側で重み付けをして大きくすることにより、各チップの振幅を揃え、直交性の崩れを回避している。これにより、他コード信号との干渉を抑えることができるが、もともと振幅が小さいサブキャリアは、雑音が多く、むしろ小さくして合成した方が、最大比合成が可能となって通信品質が高くなる。従来技術は最大比合成とは逆のことを行っており、品質改善が少ない。
以上から本発明の目的は、拡散率Ｎの拡散符号をシンボルデータに乗算して得られたN個のサブキャリア成分を、伝播環境(受信電力、受信振幅)が同等のサブキャリアで送信することにより、受信側における該N個のサブキャリア成分の受信振幅変動を小さくすることである。
本発明の別の目的は、拡散率Ｎの拡散符号をシンボルデータに乗算して得られたN個のサブキャリア成分を送信したとき、受信側における該N個のサブキャリア成分と他ユーザの拡散符号との直交性が崩れないようにし、他ユーザの信号が干渉とならないようにすることである。
本発明の別の目的は、受信側における誤り受信の度合を軽減することである。
本発明の別の目的は、通信環境が良好な場合には拡散符号が乗算されたN個のサブキャリア成分を周波数順に各サブキャリアに割り当てて送信することにより、送信装置より受信装置にサブキャリア成分とサブキャリアの対応関係情報を送信しないようにすることである。
本発明の別の目的は、拡散率が小さな場合には拡散符号が乗算されたN個のサブキャリア成分を周波数順に各サブキャリアに割り当てて送信することにより、送信装置より受信装置にサブキャリア成分とサブキャリアの対応関係情報を送信しないようにすることである。
本発明の別の目的は、周波数フェージングが大きな場合に、拡散符号が乗算されたN個のサブキャリア成分を周波数順に各サブキャリアに割り当てて送信し、周波数フェージングが小さな場合に、拡散率Ｎの拡散符号をシンボルデータに乗算して得られたN個のサブキャリア成分を、伝播環境(受信電力、受信振幅)が近いサブキャリアで送信することにより、伝播環境を測定した時刻と実際にその結果が反映されたデータを受信する時刻の間にずれが発生しても、該時間ずれが悪影響を起さないように制御することである。
【特許文献１】特開2001-86093号公報
【発明の開示】
【０００３】
本発明は複数のシンボルの各シンボルに拡散率に応じた長さＮの拡散コード（チャネライゼーションコード）を乗算して多数のサブキャリア成分を作成し、該サブキャリア成分のそれぞれを対応するサブキャリアで送信するOFDM-CDMA通信システムにおける送信方法および送信装置である。OFDM-CDMA通信システムの送信装置において、各サブキャリアの伝播環境を取得し、サブキャリアを、伝播環境が近い順にN個のサブキャリア毎にグループ
分けし、シンボル毎に前記チャネライゼーションコードが乗算されたN個のサブキャリア成分を同一グループのサブキャリアで送信する。又、送信装置は、サブキャリア成分と該サブキャリア成分を送信するサブキャリアの対応関係を受信側に送信して正しく復調できるようにする。
以上のように、拡散率Ｎの拡散コードをシンボルデータに乗算して得られたN個のサブキャリア成分を、伝播環境(受信電力、受信振幅)が近いサブキャリアで送信することにより、受信側における該N個のサブキャリア成分の受信振幅変動を小さくすることができ、受信側における該N個のサブキャリア成分と他ユーザの拡散符号との直交性が崩れないようにできる。この結果、他ユーザの信号が干渉とならないようにでき、受信側において誤り受信の度合を軽減することが可能となる。
受信装置で各サブキャリアの振幅または電力を測定し、各サブキャリアの振幅または電力を伝播環境として送信装置に通知し、送信装置において各サブキャリアを振幅または電力に基づいてグループ分けする。このようにすれば、ＦＤＤ方式の場合、精度の高い伝播環境の測定が可能となり、直交性の崩れを防止して誤り受信の度合を軽減することができる。
送信装置で各サブキャリアの伝播環境（振幅または電力）を測定し、各サブキャリアを振幅または電力に基づいてグループ分けする。ＴＤＤ方式の場合、受信側と送信側における伝播環境は同等であるため、送信装置で伝播環境を測定する。このようにすれば、受信装置より送信装置に対して伝播環境を通知する必要がなくなり、通信量を少なくでき有利である。
通信環境が良好な場合には各シンボルに拡散コードが乗算されたN個のサブキャリア成分を周波数順にサブキャリアに割り当て、通信環境が良くなければ、前記グループ分けに基づいて該N個のサブキャリア成分を同一グループのサブキャリアに割り当てる。このようにすれば、通信環境が良好な場合に送信装置より受信装置にサブキャリア成分と該サブキャリア成分を送信するサブキャリアの対応関係情報を送信する必要がなくなり、通信量を少なくでき有利である。
拡散率が小さな場合には各シンボルに拡散コードが乗算されたN個のサブキャリア成分を周波数順にサブキャリアに割り当て、拡散率が大きければ、前記グループ分けに基づいて該N個のサブキャリア成分を同一グループのサブキャリアに割り当てる。このようにすれば、拡散率が小さい場合に送信装置より受信装置にサブキャリア成分とサブキャリアの対応関係情報を送信する必要がなくなり、通信量を少なくでき有利である。
フェージング周波数を取得し、該フェージング周波数が小さい場合には、前記グループ分けに基づいて拡散コードが乗算されたN個のサブキャリア成分を同一グループのサブキャリアに割り当て、該フェージング周波数が大きい場合には、拡散コードが乗算されたN個のサブキャリア成分を周波数順に各サブキャリアに割り当てる。このようにすれば、伝播環境を測定した時刻と実際にその結果が反映されたデータを受信する時刻の間にずれが発生しても、該時間ずれが悪影響を起さないように制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】サブキャリアの伝播環境説明図である。
【図２】第1実施例のOFDM−CDMA通信システムにおける送信装置の構成図である。
【図３】OFDM-CDMA通信システムの受信装置の構成例である。
【図４】第２実施例のOFDM−CDMA通信システムにおける送信装置の構成図である。
【図５】遅延分散(遅延スプレッド)と周波数選択性フェージングの関係説明図である。
【図６】第３実施例のOFDM−CDMA通信システムにおける送信装置の構成図である。
【図７】遅延スプレッド推定部を備えた受信装置の要部構成図である。
【図８】遅延プロファイルおよび遅延スプレッド説明図である。
【図９】第４実施例のOFDM−CDMA通信システムにおける送信装置の構成図である。
【図１０】第５実施例のOFDM−CDMA通信システムにおける送信装置の構成図である。
【図１１】フェージング周波数推定部の構成図である。
【図１２】従来のOFDM-CDMA通信システムの送信側(基地局)の構成例である。
【図１３】従来のOFDM-CDMA通信システムの受信装置(移動局)の構成例である。
【図１４】OFDM-CDMA通信方式においてシンボル毎に周波数方向に拡散する場合の説明図である。
【図１５】サブキャリアの伝播環境説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
（Ａ）本発明の概略
OFDM-CDMA通信システムにおいて、送信装置は、各シンボルに拡散率に応じた長さＮ（Ｎチップ）の拡散符号（チャネライゼーションコード）を乗算して複数のサブキャリア成分を作成し、該サブキャリア成分のそれぞれを対応するサブキャリアで送信する。かかるOFDM-CDMA通信システムにおいて、送信装置は、受信電力の高い順にサブキャリアをN個のサブキャリア毎にグループ分けし、チャネライゼーションコードが乗算されて得られたN個のサブキャリア成分を同一グループのサブキャリアで送信する。
言い換えれば、OFDM-CDMA通信システムにおいて、送信装置は、伝播環境（例えば、受信電力、受信品質の大小関係（大小の順や、大きさが近いかどうか））に基づいて送信シンボルの拡散後の信号を割り振るサブキャリアのグループを決定するサブキャリアグループ決定部を備えるようにするのである。  図１の例では(いずれのシンボルについても拡散率Ｎ＝４とする)、○、△など同一の形状を付した４つのサブキャリアを同じグループに分類する。これにより、各グループのサブキャリア受信電力差を小さくでき直交性の崩れを防ぎ、特性が改善する。また、従来技術で説明したような電力の小さいサブキャリア成分を受信側で大きく重み付けすることもないため特性劣化も防いでいる。
（Ｂ）第１実施例
図２は第1実施例のOFDM−CDMA通信システムにおける送信装置(基地局)の構成図である。この送信装置は、Ｍ個のシンボルの各シンボルに拡散率に応じた拡散コードを乗算して複数ののサブキャリア成分を作成し、この複数のサブキャリア成分のそれぞれを対応するサブキャリアで送信する。
上り信号受信機３１は移動局から送信された信号を受信し、サブキャリア伝播環境取得部３２は移動局からの信号を復調してサブキャリア毎の受信環境情報、例えばサブキャリア毎の受信電力値（受信振幅の二乗）や受信品質を取得してサブキャリアグループ決定部３３に入力する。サブキャリアグループ決定部３３は、受信電力の高い順に全サブキャリアをN個のサブキャリアづつ第１〜第Ｍグループにグループ分けし、第１グループのN個のサブキャリアをサブキャリア成分Ｓ1〜ＳNに割り当て、第２グループのN個のサブキャリアをサブキャリア成分ＳN+1〜Ｓ2Nに割り当て、…第ＭグループのN個のサブキャリアをサブキャリア成分Ｓ(M-1)N+1〜ＳMNに割り当てる。
即ち、受信電力値の大きさが近いものを同じサブキャリアのグループにするのであるが
、もちろん、受信電力に替えて受信品質に応じてグループ分けすることもできる。
そして、このサブキャリア成分とサブキャリアの対応関係を並び替え部４６と制御信号作成部３４に入力する。制御信号作成部３４は、該対応関係情報を移動局に通知するための制御信号を作成し、該制御信号を制御用の拡散コードで拡散してコード多重部４５に入力する。
データ変調部４１はユーザの送信データを変調し、同相成分と直交成分を有する複素べースバンド信号(シンボル)に変換する。時間多重部４２は複数シンボルのパイロットを送信データの前に時間多重する。シリアルパラレル変換部４３は入力データをＭシンボルの並列データに変換し、各シンボルはそれぞれN分岐して拡散部４４に入力する。拡散部４４はＭ個の乗算部４４1〜４４Mを備えており、各乗算部４４1〜４４Mはそれぞれチャネライゼーションコードの各チップＣ1，Ｃ2，．．ＣNを個別にＮ個の分岐シンボルに乗算して出力する。この結果、Ｍ×Ｎ個のサブキャリアでマルチキャリア伝送するためのサブキャリア信号Ｓ1〜ＳMNが拡散部１４より出力する。すなわち、拡散部４４はチャネライゼーションコードをM個の各シンボルに乗算して周波数方向に拡散する。拡散において使用するチャネライゼーションコードはユーザ毎に異なり、各ユーザや制御用のチャネライゼーションコードは互いに直交するコードが使用されている。
コード多重部４５は以上のようにして生成されたサブキャリア信号を、同様な方法で生成された他ユーザのサブキャリア信号や制御用のサブキャリア信号とコード多重する。すなわち、コード多重部４５は、Ｍ×Ｎ個のサブキャリア毎に該サブキャリア応じた複数ユーザのサブキャリア信号および制御用のサブキャリア信号を合成して出力する。
並び替え部４６は、サブキャリアグループ決定部３３から入力するサブキャリア成分Ｓ1〜ＳMNとサブキャリアｆ1〜ｆMNの対応関係を用いて、サブキャリア成分Ｓ1〜ＳMNを対応するサブキャリアに応じたIFFT部４７の端子に入力するよう並び替える。例えば、サブキャリア成分Ｓ1〜ＳNが第１グループのサブキャリアＦ11，Ｆ12，Ｆ13，．．．，Ｆ1Nに対応する場合には、図示の点線で示すように並び替えを行なう。
IFFT部４７は、並列入力するサブキャリア信号にIFFT（逆フーリエ変換）処理を施して時間軸上のM×Ｎ個のサブキャリア信号成分（OFDM信号）に変換する。ガードインターバル挿入部４８は、OFDM信号に所定長さのガードインターバルを挿入し、直交変調部４９はガードインターバルが挿入されたOFDM信号に直交変調を施し、無線送信部５０は無線周波数にアップコンバージョンすると共に高周波増幅してアンテナより送信する。なお、並び替え部４６〜送信無線部５０までの構成により、送信部が形成される。
図３はOFDM-CDMA通信システムの受信装置(移動局)の構成例である。無線受信部６１は受信したマルチキャリア信号に周波数変換処理を施し、直交復調部６２は受信信号に直交復調処理を施す。タイミング同期・ガードインターバル除去部６３は、受信信号のタイミング同期を取った後、該受信信号よりガードインターバルＧＩを除去してＦＦＴ部６４に入力する。ＦＦＴ部６４はＦＦＴウインドウタイミングでＦＦＴ演算処理を行って時間領域の信号をM×N個のサブキャリア信号(サブキャリアサンプル)Ｓ1′〜ＳMN′に変換する。
チャネル推定部６５は送信側で時間多重されたパイロットを用いてサブキャリア毎にチャネル推定を行い、サブキャリア毎にチャネル補償値を求めてチャネル補償部６６に入力し、チャネル補償部６６は各サブキャリア信号にチャネル補償値を乗算してフェージング補償（チャネル補償）をする。電力測定部６７は時間多重されたパイロットを用いてサブキャリア毎に受信電力を算出する。この各サブキャリアの受信電力値は図示しない送信機により伝播環境情報として図２の送信装置へ送信される。
制御情報復調部６８は、後述するデータ復調と同様の方法で、送信装置から送信されてくる制御情報を復調し、サブキャリア成分Ｓ1〜ＳMNとサブキャリアｆ1〜ｆMNの対応関係を取得し、並び替え部６９に入力する。並び替え部６９はこの対応関係を用いて並び替える。例えば、サブキャリア成分Ｓ1〜ＳNが第１グループのサブキャリアＦ11，Ｆ12，Ｆ13，．．．，Ｆ1Nに対応する場合には、図示の点線で示すように並び替えを行なう。
逆拡散部７０はM個の乗算部７０1〜７０Mを備えており、乗算部７０1はユーザに割り当てられたチャネライゼーションコードの各チップＣ1，Ｃ2，．．．ＣNを個別にＮ個のサ
ブキャリア成分Ｓ1〜ＳNに乗算して出力し、他の乗算部も同様の演算処理を行う。この結果、フェージング補償された信号は、各ユーザに割り当てられたチャネライゼーションコードにより逆拡散され、この逆拡散によりコード多重された信号の中から所望ユーザの信号が抽出される。
合成部７１1〜７１Mはそれぞれ乗算部７０1〜７０Mから出力するＮ個の乗算結果を加算してM個のシンボルよりなる並列データを作成し、パラレルシリアル変換部７２は該並列データを直列データに変換し、データ復調部７３は送信データを復調する。
以上第１実施例によれば、拡散率Ｎのチャネライゼーションコードをシンボルデータに乗算して得られたN個のサブキャリア成分を、伝播環境(受信電力、受信振幅)が近いサブキャリアで送信することにより、受信側における該N個のサブキャリア成分の受信振幅変動を小さくすることができる。この結果、受信側における該N個のサブキャリア成分と他ユーザのチャネライゼーションコードとの直交性が崩れないようにでき、他ユーザの信号が干渉とならないようにできる。したがって、第１実施例によれば、受信側における誤り受信の度合を軽減することができる。
（Ｃ）第２実施例
第1実施例では、サブキャリアの伝播環境(受信電力)を、受信装置（移動局)で測定し、これを上り信号で送信装置(基地局)に通知する。特に、FDD（Frequency Divisional Duplex）方式では上りと下りで周波数が違うためこの方法が有効である。しかし、TDD（Time Divisional Duplex）方式では、上りと下りで周波数が同じため、下り信号の伝播環境を基地局側で測定することが可能である。この方法によれば、伝播環境の情報を移動局、基地局間でやりとりする必要がないというメリットがある。
図４は第２実施例のOFDM−CDMA通信システムにおける送信装置の構成図であり、図２の第１実施例と同一部分には同一符号を付している。異なる点は、サブキャリア伝播環境取得部として電力測定部５１を設け、送信装置で各サブキャリアの伝播環境(受信電力)を測定して取得する点である。電力測定部５１は上り信号に時間多重されたパイロットを用いてサブキャリア毎に受信電力を算出してサブキャリアグループ決定部３３に入力する。以後、第１実施例と同様の制御が行なわれる。
（Ｄ）第３実施例
Ｍ個のシンボルにチャネライゼーションコードが乗算された総計Ｍ×N個のサブキャリア成分を周波数順にＭ×Ｎ個のサブキャリアに割り当てる従来方法は、サブキャリア成分Ｓ1〜ＳMNとサブキャリアｆ1〜ｆMNの対応関係を基地局と移動局でやりとりする必要がないため、送信情報量が少なくなって有利である。
そこで、通信環境が良好な場合には、Ｍ×N 個のサブキャリア成分を周波数順に各サブキャリアに割り当て、通信環境が良好でなければ、第１実施例におけるグループ分けに基づいてＭ×N 個のサブキャリア成分をサブキャリアに割り当てる。
周波数選択性フェージングの変動は、マルチパスと密接な関係がある。マルチパスは図５(A),図５(B)の左側に示すように、電力が時間の関数として得られるが、これをフーリエ変換すると、右側に示すように周波数選択性フェージングが得られる。図５(A)のように通信環境が良好でマルチパスの遅延分散(遅延スプレッド)TDが小さいと、周波数選択性フェージングは緩やかになる。しかし、図５(B)のように通信環境が良くなくマルチパスの遅延分散TDが大きいと、周波数選択性フェージングの変動が大きくなる。
したがって、第３実施例では、周波数選択性フェージングの変動が小さく符号の直交性の崩れが小さい場合（小さいことを検出した場合）には、Ｍ×N 個のサブキャリア成分を周波数順に各サブキャリアに割り当て、通信環境が良好でなければ、すなわち、周波数選択性フェージングの変動が大きく符号の直交性の崩れが大きい場合には、第１実施例におけるグループ分けに基づいてＭ×N 個のサブキャリア成分をサブキャリアに割り当てる。
図６は第３実施例のOFDM−CDMA通信システムにおける送信装置の構成図であり、図２の第１実施例と同一部分には同一符号を付している。異なる点は、通信環境取得部５２とグループ決定制御部５３を設けた点である。通信環境取得部５２は移動局からの信号を復調して通信環境情報、例えば遅延スプレッドを取得してグループ決定制御部５３に入力する。グ
ループ決定制御部５３は遅延スプレッドの大きさに基づいて通信環境の良否を判断し、遅延スプレッドが設定値より短く通信環境が良好であれば、サブキャリア成分Ｓ1〜ＳMNをサブキャリアｆ1〜ｆMNに周波数順に割り当てるようサブキャリアグループ決定部３３に指示する。一方、遅延スプレッドが設定値より長く通信環境が不良であれば、第１実施例と同様にループ分けに基づいてサブキャリア成分をサブキャリアに割り当てるようサブキャリアグループ決定部３３に指示する。
サブキャリアグループ決定部３３は、サブキャリア成分を周波数順に各サブキャリアに割り当るよう指示されれば、その旨を並び替え部４６と制御信号作成部３４に入力し、並び替え部４６はサブキャリア成分Ｓ1〜ＳMNを周波数順にサブキャリアｆ1〜ｆMNに順番に割り当てる。また、制御信号作成部３４はサブキャリア成分とサブキャリアの対応関係が周波数順であることを移動局に通知するための制御信号を作成し、該制御信号を制御用の拡散コードで拡散してコード多重部４５に入力する。
一方、サブキャリアグループ決定部３３は、第１実施例のグループ分けに基づいてサブキャリア成分をサブキャリアに割り当てるよう指示されれば、第１実施例と同様に各サブキャリアを受信電力の高い順にN個のサブキャリアづつ第１〜第Ｍグループにグループ分けし、各グループにサブキャリア成分Ｓ1〜ＳMNをＭ個づつ順番に割り当てる。そして、このサブキャリア成分とサブキャリアの対応関係を並び替え部４６と制御信号作成部３４に入力する。制御信号作成部３４は、この対応関係情報を移動局に通知するための制御信号を作成し、該制御信号を制御用の拡散コードで拡散してコード多重部４５に入力する。並び替え部４６は、サブキャリアグループ決定部３３から入力するサブキャリア成分Ｓ1〜ＳMNとサブキャリアｆ1〜ｆMNの対応関係を用いて、サブキャリア成分Ｓ1〜ＳMNを対応するサブキャリアに応じたIFFT部４７の端子に入力するよう並び替える。
図７は遅延スプレッド推定部８１を備えた受信装置の要部構成図であり、図３と同一部分にはづ一符号を付している。ＦＦＴ部６４はOFDMシンボルデータにＦＦＴ演算処理を施し、サブキャリア数Ｍ×N個の信号S1′〜SMN′に変換する。チャネル推定部６５は送信側で多重されたパイロットを用いてサブキャリア毎にチャネル推定を行い、チャネル推定値C1〜CMNを出力する。チャネル補償部６６の各乗算器は送信シンボルのサブキャリア信号にチャネル補償値を乗算してフェージングを補償する。遅延スプレッド８１のIFFT演算部８１ａはチャネル推定部６５から出力するＭ×N個のチャネル推定値C1〜CMNにIFFT演算を施し、図８に示す1 OFDMシンボル期間当たりＭ×N個のサンプルからなる遅延プロファイルを出力する。各サンプル値はマルチパスにおける受信波（直接波、遅延波）の強さを示し、FFTウインドウ位置（＝０）から遅延時間Ｍを越えると遅延プロファイルの各サンプル値は設定レベル以下の小さな値になる。遅延スプレッド検出部８１ｂはこの遅延時間Mを遅延スプレッドとして検出して出力する。遅延スプレッドは、マルチパスの広がりを示し、移動局の受信状態の良否判定に利用できる。遅延スプレッドが大きければ最大遅延時間が大きく受信状態は悪く、遅延スプレッドが小さければ最大遅延時間が小さく受信状態は良好である。
以上,第3実施例では、遅延スプレッドを受信装置（移動局）で測定して送信装置（基地局）に送信する場合であるが、各移動局の遅延スプレッドを基地局側で測定することができる。すなわち、下りリンクと上りリンクの送信周波数が同一あるいは周波数がそれ程離れておらず、パスの遅延特性が上りリンク、下りリンクでほぼ等しいことが見込まれる場合であり、かかる場合には、図７に示す遅延スプレッド推定部を送信装置に設けることもできる。
（Ｅ）第４実施例
サブキャリア成分Ｓ1〜ＳMNをサブキャリアｆ1〜ｆMNに周波数順に割り当てたときの劣化量は拡散率が大きい程大きくなる。例えば、図１に示した伝播環境の場合も拡散率が2であれば隣合ったサブキャリアのみを使うので、振幅の差はそれほど大きくない。これに対し拡散率8の場合は、最大7個離れたサブキャリアを使用するため、振幅差が大きくなり直交性の崩れが大きくなり、特性劣化が大きくなる。
そこで、拡散率が小さい場合は、直交性の崩れが少ないので、チャネライゼーションコ
ードが乗算されたＭ×N個のサブキャリア成分を周波数順に各サブキャリアに割り当て、拡散率が大きい場合は、直交性の崩れが大きいので、第１実施例におけるグループ分けに基づいてＭ×N個のサブキャリア成分をサブキャリアに割り当てる。このようにすれば、拡散率が小さい場合にサブキャリア成分Ｓ1〜ＳMNとサブキャリアｆ1〜ｆMNの対応関係を基地局と移動局でやりとりする必要がないため有利である。
図９は第４実施例のOFDM−CDMA通信システムにおける送信装置の構成図であり、図２の第１実施例と同一部分には同一符号を付している。異なる点は、拡散率に基づいてサブキャリアグループ決定法を特定するグループ決定制御部８５を設けた点である。
グループ決定制御部８５は、拡散率Ｎと設定値を比較し、拡散率Ｎが設定値より小さければ、サブキャリア成分Ｓ1〜ＳMNをサブキャリアｆ1〜ｆMNに周波数順に割り当てるようサブキャリアグループ決定部３３に指示する。一方、拡散率Ｎが設定値より大きければ、第１実施例と同様にループ分けに基づいてサブキャリア成分をサブキャリアに割り当てるようサブキャリアグループ決定部３３に指示する。
サブキャリアグループ決定部３３は、サブキャリア成分を周波数順に各サブキャリアに割り当てるよう指示されれば、その旨を並び替え部４６と制御信号作成部３４に入力し、並び替え部４６はサブキャリア成分Ｓ1〜ＳMNを周波数順にサブキャリアｆ1〜ｆMNに順番に割り当てる。制御信号作成部３４はサブキャリア成分とサブキャリアの対応関係が周波数順であることを移動局に通知するための制御信号を作成し、該制御信号を制御用の拡散コードで拡散してコード多重部４５に入力する。
一方、サブキャリアグループ決定部３３は、第１実施例のグループ分けに基づいてサブキャリア成分をサブキャリアに割り当てるよう指示されれば、第１実施例と同様にサブキャリアを受信電力の高い順にN個づつ第１〜第Ｍグループにグループ分けし、各グループにサブキャリア成分Ｓ1〜ＳMNをＮ個づつ順番に割り当てる。そして、このサブキャリア成分とサブキャリアの対応関係を並び替え部４６と制御信号作成部３４に入力する。制御信号作成部３４は、この対応関係情報を移動局に通知するための制御信号を作成し、該制御信号を制御用の拡散コードで拡散してコード多重部４５に入力する。並び替え部４６は、サブキャリアグループ決定部３３から入力するサブキャリア成分Ｓ1〜ＳMNとサブキャリアｆ1〜ｆMNの対応関係を用いて、サブキャリア成分Ｓ1〜ＳMNを対応するサブキャリアに応じたIFFT部４７の端子に入力するよう並び替える。
（Ｆ）第５実施例
FDD方式の場合は、第１実施例のように移動局が伝播環境を測定し、それを基地局にフィードバックする必要がある。このため、伝播環境を測定した時刻と実際にその結果が反映されたデータを受信する時刻の間にずれが発生する。移動局の移動速度が速い場合、時間方向のフェージング変動が大きいため、この時間ずれの間に伝播環境が変わってしまう怖れがある。
そこで、移動速度が遅く、時間方向のフェージング変動が小さいときに、第１実施例におけるグループ分けに基づいてチャネライゼーションコードが乗算されたＭ×N個のサブキャリア成分をＮ個づつ各グループのサブキャリアに割り当て、移動速度が速く、フェージング変動が大きい場合は、チャネライゼーションコードが乗算されたＭ×N個のサブキャリア成分を周波数順に各サブキャリアに割り当てる。
図１０は第５実施例のOFDM−CDMA通信システムにおける送信装置の構成図であり、図２の第１実施例と同一部分には同一符号を付している。異なる点は、フェージング周波数検出部９１とグループ決定制御部９２を設けた点である。フェージング周波数検出部９１は移動局からの信号を復調してフェージング周波数を検出し、グループ決定制御部９２に入力する。グループ決定制御部９２はフェージング周波数が設定値より大きければ、サブキャリア成分Ｓ1〜ＳMNをサブキャリアｆ1〜ｆMNに周波数順に割り当てるようサブキャリアグループ決定部３３に指示する。一方、フェージング周波数が設定値より小さければ、第１実施例と同様にループ分けに基づいてサブキャリア成分をサブキャリアに割り当てるようサブキャリアグループ決定部３３に指示する。
サブキャリアグループ決定部３３は、サブキャリア成分を周波数順に各サブキャリアに
割り当るよう指示されれば、その旨を並び替え部４６と制御信号作成部３４に入力し、並び替え部４６はサブキャリア成分Ｓ1〜ＳMNを周波数順にサブキャリアｆ1〜ｆMNに順番に割り当てる。また、制御信号作成部３４はサブキャリア成分とサブキャリアの対応関係が周波数順であることを移動局に通知するための制御信号を作成し、該制御信号を制御用の拡散コードで拡散してコード多重部４５に入力する。
一方、サブキャリアグループ決定部３３は、第１実施例のグループ分けに基づいてサブキャリア成分をサブキャリアに割り当てるよう指示されれば、第１実施例と同様に各サブキャリアを受信電力の高い順にN個のサブキャリアづつ第１〜第Ｍグループにグループ分けし、各グループにサブキャリア成分Ｓ1〜ＳMNをＮ個づつ順番に割り当てる。そして、このサブキャリア成分とサブキャリアの対応関係を並び替え部４６と制御信号作成部３４に入力する。制御信号作成部３４は、該対応関係情報を移動局に通知するための制御信号を作成し、該制御信号を制御用の拡散コードで拡散してコード多重部４５に入力する。並び替え部４６は、サブキャリアグループ決定部３３から入力するサブキャリア成分Ｓ1〜ＳMNとサブキャリアｆ1〜ｆMNの対応関係を用いて、サブキャリア成分Ｓ1〜ＳMNを対応するサブキャリアに応じたIFFT部４７の端子に入力するよう並び替える。
図１１は受信装置におけるフェージング周波数推定部の構成図である。受信部１０１はアンテナ受信信号よりパイロット信号を選択して出力し、サンプリング部１０２は該パイロット信号を設定周期でサンプリングし、差分算出部１０3は隣接するサンプリング信号のレベルの差分を算出し、積算部１０4は所定時間前記差分を積算し、フェージング周波数推定部１０５は前記積算値に基づいてフェージング周波数を推定する。
受信電力波形を考察すると、フェージング周波数が低いとピークの傾斜が緩くなり、フェージング周波数が高いとピークの傾斜が急になる。このため、図１１のフェージング周波数推定装置は、サンプリング部１０２、差分算出部１０3、積算部１０４により受信電力波形のピーク部の傾斜を算出し、該傾斜に基づいてフェージング周波数を推定する。
以上本発明によれば、拡散率Ｎの拡散符号をシンボルデータに乗算して得られたN個のサブキャリア成分を、伝播環境(受信電力、受信振幅)が近いサブキャリアで送信することにより、受信側における該N個のサブキャリア成分の受信振幅変動を小さくできる。この結果、受信側における該N個のサブキャリア成分と他ユーザの拡散符号との直交性が崩れないようにでき、他ユーザの信号が干渉とならないようにでき、受信側における受信精度を向上できる。
また、本発明によれば、通信環境が良好であれば、拡散率Ｎの拡散符号をＭ個のシンボルデータに乗算して得られたＭ×N個のサブキャリア成分を、周波数順に各サブキャリアに割り当てて送信するようにしたから、送信装置より受信装置にサブキャリア成分とサブキャリアの対応関係を通知する必要がなくなり、通信量を少なくでき有利である。
また、本発明によれば、拡散率が小さければ、拡散率Ｎの拡散符号をＭ個のシンボルデータに乗算して得られたＭ×N個のサブキャリア成分を、周波数順に各サブキャリアに割り当てて送信するようにしたから、送信装置より受信装置にサブキャリア成分とサブキャリアの対応関係を通知する必要がなくなり、通信量を少なくでき有利である。
また、本発明によれば、周波数フェージングが大きな場合に、拡散符号が乗算されたN個のサブキャリア成分を周波数順に各サブキャリアに割り当てて送信し、周波数フェージングが小さな場合に、拡散率Ｎの拡散符号をシンボルデータに乗算して得られたN個のサブキャリア成分を、伝播環境(受信電力、受信振幅)が近いサブキャリアで送信するようにしたから、伝播環境を測定した時刻と実際にその結果が反映されたデータを受信する時刻の間にずれが発生しても、該時間ずれが悪影響を起さないように制御することができる。
【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】
0004614977.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
0004614977.tif 000013
【図１３】
0004614977.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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