(57)【要約】【課題】家庭内無線ＬＡＮのようなシステムに使用された場合でも、消費電力の低減と、周波数効率の改善が可能なマルチキャリア通信端末装置を提供する。【解決手段】送信系においては、その出力に応じて選択されたＭ個の係数を１とし、残りのＭ個の係数を０として、各ポイント間の対応周波数間隔が、拡散後のシンボルレートの１／２に等しくした２×ＭポイントのＩＦＦＴを行うＩＦＦＴ部とを具備し、受信系においては、受信してディジタル化された信号に対して、２×ＭポイントでのＦＦＴを行い、２×Ｍ個のポイントの係数の振幅を出力するＦＦＴ部と、マッチドフィルタ出力から、その極性を検出して、送信系の乗算器に対して出力されたパラレル信号を復調する復調部と、その出力と拡散コードシフト量抽出部の出力を一括してパラレルからシリアルに変換するＰ／Ｓ変換部とを具備することで、低消費電力化と共に周波数利用効率を改善する。【選択図】図１
2005341109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信系装置と受信系装置とで構成されるマルチキャリア通信装置において、
前記送信系装置においては、送信データをシリアル信号からパラレル信号に変換するシリアル／パラレル変換部と、そのパラレル信号出力の一部の状態に１対１で対応するように、サブキャリア数と同じ数の互いに異なる拡散コードを、対応するビット数だけシフトさせて発生させる拡散コードシフト量制御部と、サブキャリア数Ｍ個分の前記パラレル信号出力の残りおよび前記拡散コードシフト量制御部から出力される拡散コードを各々乗じ、各サブキャリアに１対１で対応するサブキャリア数と同じ数の乗算器と、それぞれの前記乗算器の出力の状態に応じて、ポイント数２×Ｍ個のうちのＭ個を選択して割り当てるシンボル／サブキャリアマッピング部と、その出力に応じて選択されたＭの係数を１とし、残りのＭ個の係数を０として、各ポイント間の対応周波数間隔が、拡散後のシンボルレートの１／２に等しくした２×Ｍポイントの逆高速フーリエ変換を行うＩＦＦＴ部とを具備し、
前記受信系装置においては、受信してディジタル化された信号に対して、２×Ｍポイントでの高速フーリエ変換を行い、２×Ｍポイントの係数の振幅を出力するＦＦＴ部と、その出力に応じて選択されたＭ個のポイントを検出して、前記送信系装置の乗算器の出力を再生するサブキャリア抽出部と、再生されたＭ個の出力に対して各々逆拡散を行うＭ個のマッチドフィルタからなるマッチドフィルタ部と、その出力から前記拡散コードのシフト量を検出して、それに対応するパラレル信号を抽出する拡散コードシフト量抽出部と、前記マッチドフィルタ部の出力から、その極性を検出して、前記送信系装置の乗算器に対して出力されたパラレル信号を復調する復調部と、その出力と前記拡散コードシフト量抽出部の出力を一括してパラレル信号からシリアル信号に変換するパラレル／シリアル変換部とを具備することを特徴とするマルチキャリア通信装置。
【請求項２】
前記拡散コードシフト量制御部は、サブキャリア変調手段として、対応周波数間隔が、拡散後のシンボルレートの１／２に等しい隣接する２ポイントのＩＦＦＴポイントについて、前記送信系装置の乗算器出力の２値の被変調データに応じて、一方のポイントのＩＦＦＴ係数を１にして、他方のＩＦＦＴポイントの係数を０とすることでＭＳＫ変調することを特徴とする請求項１記載のマルチキャリア通信装置。
【請求項３】
前記復調部として、対応周波数間隔が、拡散後のシンボルレートの１／２に等しい隣接する２ポイントのＦＦＴポイントについて、ＦＦＴ処理のその２ポイントの係数の振幅を比較して、その結果に応じて、サブキャリア毎に対応する前記送信系装置の前記乗算器出力の２値の被変調データを復調することを特徴とする請求項１記載のマルチキャリア通信装置。
【請求項４】
前記マッチドフィルタ部は、拡散コードの２周期分が確保されたレジスタを備え、このレジスタにより、シフトしていない元々の拡散コードを参照系列とし、受信信号波形と前記参照系列との相関がとれた時の出力信号であるマッチドパルスを出力し、
前記復調器は、このマッチドパルスの拡散コードのシフト量に１対１で対応する予め設定された基準タイミングから遅延量を検出することにより、この拡散コードのシフト量を検出することを特徴とする請求項１記載のマルチキャリア通信装置。
【請求項５】
送信系装置と受信系装置とで構成されるマルチキャリア通信装置において、
前記送信系装置においては、送信データをシリアル信号からパラレル信号に変換するシリアル／パラレル変換部と、そのパラレル信号出力の一部の状態に１対１で対応するように、サブキャリア数と同じ数の互いに異なる拡散コードを、対応するビット数だけシフトさせて拡散コードとして発生させる拡散コードシフト量制御部と、サブキャリア数分の前記パラレル信号出力の残りおよび前記拡散コードシフト量制御部から出力される拡散コード
を各々乗じ、各サブキャリアに１対１で対応するサブキャリア数と同じ数の乗算器と、そのＭ個の出力を各々、中心周波数間隔が拡散前のシンボル周波数に等しくした個別のサブキャリアでＭＳＫ変調するマルチキャリア変調部とを具備し、
前記受信系装置においては、受信してディジタル化された信号に対して、各サブキャリア毎に個別に直交復調するマルチキャリア復調部と、その出力から前記拡散コードのシフト量を検出して、それに対応するパラレル信号を抽出する拡散コードシフト量抽出部と、前記マッチドフィルタ出力から、前記送信系装置の乗算器に対して出力されたパラレル信号を復調する復調部と、その出力と前記拡散コードシフト量抽出部の出力を一括してパラレル信号からシリアル信号に変換するパラレル／シリアル変換部とを具備することを特徴とするマルチキャリア通信装置。
【請求項６】
前記マルチキャリア変調部は、拡散後のシンボル周波数をπ／２位相シフトするπ／２位相器と、このπ／２位相器の出力および乗算された拡散コードを乗ずる第１の乗算器と、ＭＳＫ変調の中心周波数をπ／２位相シフトするπ／２位相器と、このπ／２位相器の出力および前記第１の乗算器の出力を乗ずる第２の乗算器と、前記拡散後のシンボル周波数および前記ＭＳＫ変調の中心周波数を乗ずる第３の乗算器と、前記第２の乗算器の出力および前記第３の乗算器の出力を加算する加算器とを備え、前記加算器の出力をＭＳＫ変調信号とすることを特徴とする請求項５記載のマルチキャリア通信装置。
【請求項７】
前記復調部は、Ｍ系列を用いた拡散コード１周期期間のマッチドフィルタ出力の位相変化の極性に応じて復調信号を出力するようにしたことを特徴とする請求項５記載のマルチキャリア通信装置。
【請求項８】
前記拡散コードシフト量制御部は、パラレル信号出力の一部について、サブキャリアと互いに異なる拡散コードの組合せにも対応させて送信データを伝送することを特徴とする請求項５記載のマルチキャリア通信装置。
【請求項９】
送信系装置と受信系装置とで構成されるマルチキャリア通信装置において、
前記送信系装置においては、送信データをシリアル信号からパラレル信号に変換するシリアル／パラレルＳ／Ｐ変換部と、そのパラレル信号出力の一部の状態に１対１で対応するように、Ｍ個のサブキャリアとＭ個の互いに異なる拡散コードの組合せを選択すると共に、それらの拡散コードについて、そのパラレル信号出力の状態に１対１で対応するように、対応するビット数だけシフトさせて発生させる拡散コードシフト量制御部と、サブキャリア数Ｍ個分の前記パラレル信号出力の残りおよび前記拡散コードシフト量制御部から出力される拡散コードを各々乗じ、各サブキャリアに１対１で対応するサブキャリア数と同じ数の乗算器と、それぞれの乗算器の出力の状態に応じて、ポイント数２×Ｍ個のうちのＭ個を選択して割り当てるシンボル／サブキャリアマッピング部と、その出力に応じて選択されたＭ個の係数を１とし、残りのＭ個の係数を０として、各ポイント間の対応周波数間隔が、拡散後のシンボルレートの１／２に等しくした２×Ｍポイントの逆高速フーリエ変換を行うＩＦＦＴ部とを具備し、
前記受信系装置においては、受信してディジタル化された信号に対して、２×Ｍポイントでの高速フーリエ変換を行い、２×Ｍポイントの係数の振幅を出力するＦＦＴ部と、その結果から、Ｍ個のサブキャリアとＭ個の拡散コードとの組合せを検出して、それに対応するパラレル信号を再生して出力すると共に、その出力に応じて前記選択されたＭ個のポイントを検出して、前記送信系装置の乗算器出力をマッチドフィルタで逆拡散して出力するシンボル／サブキャリアデマッピング部と、その出力中のマッチドフィルタ出力に対して、その出力から前記拡散コードのシフト量を検出して、それに対応するパラレル信号を抽出する拡散コードシフト量抽出部と、前記マッチドフィルタ出力から、その極性を検出して、送信系装置の乗算器に対して出力されたパラレル信号を復調する復調部と、その出力と前記拡散コードシフト量抽出部の出力と前記シンボル／サブキャリアデマッピング部の
残りの出力を一括してパラレル信号からシリアル信号に変換するパラレル／シリアルＰ／Ｓ変換部とを具備することを特徴とするマルチキャリア通信装置。
【請求項１０】
前記シンボル／サブキャリアデマッピング部は、サブキャリア中心周波数ｋ×ｆｓに対応するサブキャリア周波数（ｋ×ｆｓ−ｆｄ）とサブキャリア周波数（ｋ×ｆｓ＋ｆｄ）の係数振幅とを比較し、その結果に応じて異なる２値の値を出力する比較器と、前記比較器の出力に対してｋ＋１を乗ずる、サブキャリア数と同じ数設けられた乗算器と、前記乗算器のそれぞれの出力を加算する加算器と、前記加算器の出力を、前記送信系装置と同じＭ個の拡散コードの各々を参照系列として逆拡散するＭ個のマッチドフィルタと、前記マッチドフィルタ出力を出力すると共に、その出力のマッチドパルスの振幅を検出することにより、それに１対１で対応する拡散コードとサブキャリアとの組合せを検出し、それに対応するパラレル信号を再生する拡散コード／サブキャリア組合せ抽出部とを備えたことを特徴とする請求項９記載のマルチキャリア通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の搬送波を使って情報を伝送するマルチキャリア通信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のマルチキャリア通信端末装置を図１６から図１８に基づいて説明する。
【０００３】
図１６は従来のマルチキャリア通信装置の送信系装置の構成図である。図１７は従来のマルチキャリア通信装置の受信系装置であるマルチキャリア通信基地局装置の構成を示す図である。図１８は従来のマルチキャリア通信装置におけるサブキャリア割り当て構成を示す図である。
【０００４】
図１６に示すように、従来のマルチキャリア通信端末装置において、１０１はシリアル／パラレル（以下、「Ｓ／Ｐ」と称す。）変換部、１０２は変調部、１０３はＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）部、１０４はＤ／Ａ変換部、１０５は帯域フィルタ、１０６は乗算器、１０７は増幅部、１０８はアンテナ、１０９はＳ／Ｐ変換部、１１０は変調部、１１１はチャネル割当部である。
【０００５】
図１７に示すように、従来のマルチキャリア通信基地局装置において、２０１はアンテナ、２０２は増幅部、２０３は帯域フィルタ、２０４は乗算器、２０５は帯域フィルタ、２０６はＡ／Ｄ変換部、２０７はＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：高速フーリエ変換）部、２０８は復調部、２０９はパラレル／シリアル（以下、「Ｐ／Ｓ」と称す。）変換部、２１０は狭帯域フィルタ、２１１はＡ／Ｄ変換部、２１２はＦＦＴ部、２１３は復調部、２１４はＰ／Ｓ変換部である。
【０００６】
以上のように構成されたマルチキャリア通信装置について、その動作を説明する。
【０００７】
図１６に示すマルチキャリア通信端末装置において、送信データは、Ｓ／Ｐ変換部１０１でパラレル信号に変換され、それぞれのパラレル信号が変調部１０２に出力される。各変調部１０２では、入力された信号に対してディジタル変調処理を行って、変調処理後の信号をＩＦＦＴ部１０３に出力する。
【０００８】
一方、アクセス信号は、Ｓ／Ｐ変換部１０９でパラレル信号に変換され、それぞれのパラレル信号が変調部１１０に出力される。各変調部１１０では、入力された信号に対してディジタル変調処理を行って、変調処理後の信号をチャネル割当部１１１に出力する。チャネル割当部１１１では、送信データを割り当てるサブチャネルの数よりも少ない数のサブチャネルにアクセス情報を割り当てる制御を行う。
【０００９】
ＩＦＦＴ部１０３では、チャネル割当部１１１からの割り当て情報にしたがって、ディジタル変調された送信データ及びアクセス情報に対してＩＦＦＴ変換を行い、そのＩＦＦＴ変換後の信号をＤ／Ａ変換部１０４に出力する。Ｄ／Ａ変換部１０４では、ＩＦＦＴ変換後の信号をアナログ信号に変換して帯域フィルタ１０５に出力する。帯域フィルタ１０５では、アナログ信号から信号帯域をフィルタリングする。
【００１０】
この信号帯域の信号に、乗算器１０６でキャリア中心周波数（ｆc）を乗算し、この搬送波を増幅部１０７で増幅する。増幅された信号は、アンテナ１０８を介してマルチキャリア通信基地局装置に対して送信される。
【００１１】
次に、図１７に示すマルチキャリア通信基地局装置において、マルチキャリア通信端末装置から送信された信号は、アンテナ２０１を介して受信され、増幅部２０２において増幅された後に、帯域フィルタ２０３で信号帯域がフィルタリングされる。
【００１２】
信号帯域のみ取り出された信号は、乗算器２０４においてキャリア中心周波数（ｆc）が乗算され、帯域変換される。帯域変換された信号は、トラヒックチャネル信号及びアクセスチャネル信号にそれぞれ分離される。
【００１３】
トラヒックチャネル信号については、トラヒックチャネル用（比較的広帯域）の帯域フィルタ２０５によってトラヒックチャネル信号の帯域がフィルタリングされ、高速Ａ／Ｄ変換部２０６においてＡ／Ｄ変換される。ディジタル信号は、トラヒックチャネル用広帯域ＦＦＴ部２０７においてＦＦＴ変換され、各サブキャリア対応信号が各復調部２０８に出力される。各サブキャリア信号は、各復調部２０８において復調されて、Ｐ／Ｓ変換部２０９に出力され、Ｐ／Ｓ変換部２０９で各復調データがシリアル信号に変換され、時系列データとして出力される。
【００１４】
同様に、アクセスチャネル信号については、アクセスチャネル用の狭帯域フィルタ２１０によってアクセスチャネルの帯域がフィルタリングされ、Ａ／Ｄ変換部２１１においてＡ／Ｄ変換される。ディジタル信号は、アクセスチャネル用狭帯域ＦＦＴ部２１２においてＦＦＴ変換され、各サブキャリア対応信号が各復調部２１３に出力される。各サブキャリア信号は、各復調部２１３において復調されて、パラレル／シリアル（Ｐ／Ｓ）変換部２１４に出力され、Ｐ／Ｓ変換部２１４で各復調データがシリアル信号に変換され、時系列データとして出力される。
【００１５】
上記構成を有するマルチキャリア通信装置である基地局装置及び通信端末装置によりアクセスチャネル及び広帯域化したトラヒックチャネルを送受信する場合について説明する。
【００１６】
図１６に示す通信端末装置では、トラヒックチャネルの送信データのディジタル変調信号とアクセスチャネルのアクセス情報のディジタル変調信号をＩＦＦＴ処理し、マルチキャリア信号として基地局装置に送信する。
【００１７】
この場合、送信データの伝送量が多いためにトラヒックチャネルは広帯域化しているが、アクセス情報の伝送量は少ないためにアクセスチャネルは広帯域化する必要がない。したがって、通信端末装置側のチャネル割当部１１１は、グループ化されたアクセスチャネルのサブキャリアを割り当てる。すなわち、図１８に示すように、チャネル割当部１１１は、アクセスチャネルをサブキャリアに割り当てる。
【００１８】
複数の通信端末装置をグループ化する方法としては、例えば各通信端末装置からの信号の到来方向を推定し、到来方向が所定の角度の範囲内であるものをグループ化する方法などが挙げられる。
【００１９】
図１８において、３０１は一つのサブキャリアを表し、３０２は通信端末装置が属するグループに割り当てられたアクセスチャネルのサブキャリアを表す。ここで、通信端末装置群（グループ）はサブキャリア群（図１８においては２サブキャリア）に対応する。このように割り当てられたサブキャリアの割り当て情報（どのサブキャリアにどの通信端末群（グループ）が割り当てられているかの情報）は、各通信端末装置に通知される。
【００２０】
基地局装置では、通信端末装置から受信した信号をトラヒックチャネル信号とアクセス
チャネル信号とを分離する。そして、アクセスチャネル信号については、通信相手となる通信端末装置の所属するグループに対応するサブキャリア群のみを受信してアクセス情報を認識する。この場合、通信端末装置が所属するグループに対応するサブキャリアの周波数は、基地局装置から通知されるので、各通信端末装置では、自局が所属するグループに対応するサブキャリア群のみを送信して、アクセス情報を送ることができる。
【００２１】
ここで、ユーザのトラヒックチャネルを複数サブキャリアによる広帯域に割り当てる場合でも、上り回線の制御チャネルであるアクセスチャネルには少数サブキャリアを割り当てる。このため、トラヒックチャネルが大容量化しても、アクセスなどの制御情報は増大することなく、制御情報を伝送する制御チャネルが大容量化することが防止できる。
【００２２】
したがって、マルチキャリア通信方法において、大容量トラヒックチャネルでは複数のサブキャリアを用いて伝送し、アクセスチャネルではトラヒックチャネルより少数のサブキャリアを割り当てて伝送を行う。これにより、アクセスチャネルの送信に際しては、広帯域にわたりＦＦＴ処理を適用して復調するのではなく、アクセスチャネルが存在する狭帯域のみでＦＦＴ処理を適用することができる。
【００２３】
その結果、アクセスチャネルにおいてはサンプリングレートを遅くすることができ、信号処理量及び消費電力を低減することが可能となる。これにより、アクセスチャネルを低速、狭帯域に送信し、通信端末の送信処理を低減してバッテリーセービングを図ることが可能となる。また、広帯域にわたる複数のサブキャリアをアクセスチャネルのみで占有しないため、周波数利用効率を改善することができる。このような従来のマルチキャリア通信装置が（特許文献１）に記載されている。
【００２４】
この（特許文献１）に記載されたマルチキャリア通信装置では、消費電力低減や周波数効率改善の効果については、同時利用のユーザ数（容量）に大きく依存し、セルラーのような大容量システムへの適用時には効果は大きいが、家庭内での無線ＬＡＮのような小容量システムへの適用時には効果が小さい。
【００２５】
また、サブキャリアの変調方式については、ＩＥＥＥ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１１ａやＩＥＥＥ８０２．１１ｇで規定される無線ＬＡＮのように、現在普及しているマルチキャリア通信方式では、高速伝送時のサブキャリアの変調方式として、伝送路に高い線形性が要求される多値ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）が使われている。この場合、振幅変動があるので、信号歪みと共に、他のサブキャリアからの相互変調成分による通信品質劣化を低減するためには、送信系装置の増幅器において大きなバックオフを必要とし、それにより、一般には電力効率（増幅器の消費電力に対する無線出力電力の比）の低下を招く。従って、ある程度の伝送距離を確保しようとする場合には、結果的に、シングルキャリア通信方式と比較して、消費電力の増大を招いている。
【特許文献１】特開２００１−２８５９２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
上述したように、従来のマルチキャリア通信端末装置は、消費電力低減や周波数効率改善の効果はあるが、家庭内での無線ＬＡＮのような、小容量システムへの適用時には効果が小さく、特に、１対１通信では効果が期待できないという問題がある。
【００２７】
そこで本発明は、マルチキャリア通信方式を用いた家庭内無線ＬＡＮのような小容量システムに使用された場合でも、消費電力の低減と、周波数効率の改善が可能なマルチキャ
リア通信端末装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
本発明は、送信系装置と受信系装置とで構成されるマルチキャリア通信装置において、前記送信系装置においては、送信データをシリアル信号からパラレル信号に変換するシリアル／パラレル（Ｓ／Ｐ）変換部と、そのパラレル信号出力の一部の状態に１対１で対応するように、サブキャリアの数と同じ数の互いに異なる拡散コードを、対応するビット数だけシフトさせて発生させる拡散コードシフト量制御部と、サブキャリア数Ｍ個分の前記パラレル信号出力の残りおよび前記拡散コードシフト量制御部から出力される拡散コードを各々乗じ、各サブキャリアに１対１で対応するサブキャリア数と同じ数の乗算器と、そのＭ個の出力の状態に応じて、後段のＩＦＦＴ部のポイント数２×Ｍ個のうちのＭ個を選択して割り当てるシンボル／サブキャリアマッピング部と、その出力に応じて選択されたＭ個の係数を１とし、残りのＭ個の係数を０として、各ポイント間の対応周波数間隔が、拡散後のシンボルレートの１／２に等しくした２×ＭポイントのＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）を行うＩＦＦＴ部とを具備し、受信系装置においては、受信してディジタル化された信号に対して、２×ＭポイントでのＦＦＴ（高速フーリエ変換）を行い、２×Ｍ個のポイントの係数の振幅を出力するＦＦＴ部と、その出力に応じて前記選択されたＭ個のポイントを検出して、前記送信系装置の乗算器の出力を再生するサブキャリア抽出部と、再生されたＭ個の出力に対して各々逆拡散を行うＭ個のマッチドフィルタからなるマッチドフィルタ部と、その出力から前記拡散コードのシフト量を検出して、それに対応するパラレル信号を抽出する拡散コードシフト量抽出部と、前記マッチドフィルタ部の出力から、その極性を検出して、前記送信系装置の乗算器に対して出力されたパラレル信号を復調する復調部と、その出力と前記拡散コードシフト量抽出部の出力を一括してパラレル信号からシリアル信号に変換するパラレル／シリアル（Ｐ／Ｓ）変換部とを具備することを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明のマルチキャリア通信装置は、同時利用のユーザ数（容量）に関わらず、家庭内での無線ＬＡＮのような、小容量システムにおいても、消費電力低減や周波数効率改善が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本願の第１の発明は、送信系装置と受信系装置とで構成されるマルチキャリア通信装置において、送信系装置においては、送信データをシリアル信号からパラレル信号に変換するシリアル／パラレル変換部と、そのパラレル信号出力の一部の状態に１対１で対応するように、サブキャリア数と同じ数の互いに異なる拡散コードを、対応するビット数だけシフトさせて発生させる拡散コードシフト量制御部と、サブキャリア数Ｍ個分のパラレル信号出力の残りおよび拡散コードシフト量制御部から出力される拡散コードを各々乗じ、各サブキャリアに１対１で対応するサブキャリア数と同じ数の乗算器と、それぞれの乗算器の出力の状態に応じて、ポイント数２×Ｍ個のうちのＭ個を選択して割り当てるシンボル／サブキャリアマッピング部と、その出力に応じて選択されたＭの係数を１とし、残りのＭ個の係数を０として、各ポイント間の対応周波数間隔が、拡散後のシンボルレートの１／２に等しくした２×Ｍポイントの逆高速フーリエ変換を行うＩＦＦＴ部とを具備し、受信系装置においては、受信してディジタル化された信号に対して、２×Ｍポイントでの高速フーリエ変換を行い、２×Ｍポイントの係数の振幅を出力するＦＦＴ部と、その出力に応じて選択されたＭ個のポイントを検出して、送信系装置の乗算器の出力を再生するサブキャリア抽出部と、再生されたＭ個の出力に対して各々逆拡散を行うＭ個のマッチドフィルタからなるマッチドフィルタ部と、その出力から拡散コードのシフト量を検出して、それに対応するパラレル信号を抽出する拡散コードシフト量抽出部と、マッチドフィルタ部の出力から、その極性を検出して、送信系装置の乗算器に対して出力されたパラレル信号
を復調する復調部と、その出力と拡散コードシフト量抽出部の出力を一括してパラレル信号からシリアル信号に変換するパラレル／シリアル変換部とを具備することを特徴としたものである。
【００３１】
増幅器として非常に高い電力効率のＣ級増幅器が利用でき、それだけ消費電力を小さく出来ると共に、帯域外放射特性が改善され、また、スペクトル拡散方式でありながら、周波数利用効率も改善される。
【００３２】
本願の第２の発明は、拡散コードシフト量制御部は、サブキャリアの変調手段として、対応周波数間隔が、拡散後のシンボルレートの１／２に等しい隣接する２ポイントのＩＦＦＴポイントについて、送信系装置の乗算器出力の２値の被変調データに応じて、一方のポイントのＩＦＦＴ係数を１にして、他方のＩＦＦＴポイントの係数を０とすることでＭＳＫ変調することを特徴としたものである。
【００３３】
ＭＳＫ変調を、他の機能であるＩＦＦＴも兼用して構成することで、非常に簡易に実現し、それだけ消費電力を小さくできると共に装置規模を小さくできる。
【００３４】
本願の第３の発明は、サブキャリアの復調部として、対応周波数間隔が、拡散後のシンボルレートの１／２に等しい隣接する２ポイントのＦＦＴポイントについて、ＦＦＴ処理のその２ポイントの係数の振幅を比較して、その結果に応じて、サブキャリア毎に対応する送信系装置の乗算器出力の２値の被変調データを復調することを特徴としたものである。
【００３５】
ＭＳＫ復調を、他の機能であるＦＦＴも兼用して構成することで、非常に簡易に実現し、それだけ消費電力を小さくできると共に装置規模を小さくできる。
【００３６】
本願の第４の発明は、マッチドフィルタ部は、拡散コードの２周期分が確保されたレジスタを備え、このレジスタにより、シフトしていない元々の拡散コードを参照系列とし、受信信号波形と参照系列との相関がとれた時の出力信号であるマッチドパルスを出力し、復調器は、このマッチドパルスの拡散コードのシフト量に１対１で対応する予め設定された基準タイミングから遅延量を検出することにより、この拡散コードのシフト量を検出することを特徴としたものである。
【００３７】
拡散コードのシフト量を検出する手段を、他の機能であるマッチドフィルタも兼用して構成することで、非常に簡易に実現し、それだけ消費電力を小さくできると共に装置規模を小さくできる。
【００３８】
本願の第５の発明は、送信系装置と受信系装置とで構成されるマルチキャリア通信装置において、送信系装置においては、送信データをシリアル信号からパラレル信号に変換するシリアル／パラレル変換部と、そのパラレル信号出力の一部の状態に１対１で対応するように、サブキャリア数と同じ数の互いに異なる拡散コードを、対応するビット数だけシフトさせて拡散コードとして発生させる拡散コードシフト量制御部と、サブキャリア数分のパラレル信号出力の残りおよび拡散コードシフト量制御部から出力される拡散コードを各々乗じ、各サブキャリアに１対１で対応するサブキャリア数と同じ数の乗算器と、そのＭ個の出力を各々、中心周波数間隔が拡散前のシンボル周波数に等しくした個別のサブキャリアでＭＳＫ変調するマルチキャリア変調部とを具備し、受信系装置においては、受信してディジタル化された信号に対して、各サブキャリア毎に個別に直交復調するマルチキャリア復調部と、その出力から拡散コードのシフト量を検出して、それに対応するパラレル信号を抽出する拡散コードシフト量抽出部と、マッチドフィルタ出力から、送信系装置の乗算器に対して出力されたパラレル信号を復調する復調部と、その出力と拡散コードシ
フト量抽出部の出力を一括してパラレル信号からシリアル信号に変換するパラレル／シリアル変換部とを具備することを特徴としたものである。
【００３９】
高い処理利得を有する拡散長が長い場合に、より高い周波数利用効率を有する。
【００４０】
本願の第６の発明は、マルチキャリア変調部は、拡散後のシンボル周波数をπ／２位相シフトするπ／２位相器と、このπ／２位相器の出力および乗算された拡散コードを乗ずる第１の乗算器と、ＭＳＫ変調の中心周波数をπ／２位相シフトするπ／２位相器と、このπ／２位相器の出力および第１の乗算器の出力を乗ずる第２の乗算器と、拡散後のシンボル周波数およびＭＳＫ変調の中心周波数を乗ずる第３の乗算器と、第２の乗算器の出力および第３の乗算器の出力を加算する加算器を備え、加算器の出力をＭＳＫ変調信号とすることを特徴としたものである。
【００４１】
サブキャリア間での信号や機能の共用領域が多く、それだけ装置規模を小さくできる。
【００４２】
本願の第７の発明は、復調部は、Ｍ系列を用いた拡散コード１周期期間のマッチドフィルタ出力の位相変化の極性に応じて復調信号を出力するようにしたことを特徴としたものである。
【００４３】
他の機能である拡散コードの特性を利用した復調方式により、復調部を非常に簡易に実現し、それだけ消費電力を小さくできると共に装置規模を小さくできる。
【００４４】
本願の第８の発明は、拡散コードシフト量制御部は、パラレル信号出力の一部について、サブキャリアと互いに異なる拡散コードの組合せにも対応させて送信データを伝送することを特徴としたものである。
【００４５】
スペクトル拡散方式でありながら、拡散しない狭帯域通信方式と同等かそれ以上に周波数利用効率が改善される。
【００４６】
本願の第９の発明は、送信系装置と受信系装置とで構成されるマルチキャリア通信装置において、送信系装置においては、送信データをシリアル信号からパラレル信号に変換するシリアル／パラレルＳ／Ｐ変換部と、そのパラレル信号出力の一部の状態に１対１で対応するように、Ｍ個のサブキャリアとＭ個の互いに異なる拡散コードの組合せを選択すると共に、それらの拡散コードについて、そのパラレル信号出力の状態に１対１で対応するように、対応するビット数だけシフトさせて発生させる拡散コードシフト量制御部と、サブキャリア数Ｍ個分のパラレル信号出力の残りおよび拡散コードシフト量制御部から出力される拡散コードを各々乗じ、各サブキャリアに１対１で対応するサブキャリア数と同じ数の乗算器と、それぞれの乗算器の出力の状態に応じて、ポイント数２×Ｍ個のうちのＭ個を選択して割り当てるシンボル／サブキャリアマッピング部と、その出力に応じて選択されたＭ個の係数を１とし、残りのＭ個の係数を０として、各ポイント間の対応周波数間隔が、拡散後のシンボルレートの１／２に等しくした２×Ｍポイントの逆高速フーリエ変換を行うＩＦＦＴ部とを具備し、受信系装置においては、受信してディジタル化された信号に対して、２×Ｍポイントでの高速フーリエ変換を行い、２×Ｍポイントの係数の振幅を出力するＦＦＴ部と、その結果から、Ｍ個のサブキャリアとＭ個の拡散コードとの組合せを検出して、それに対応するパラレル信号を再生して出力すると共に、その出力に応じて選択されたＭ個のポイントを検出して、送信系装置の乗算器出力をマッチドフィルタで逆拡散して出力するシンボル／サブキャリアデマッピング部と、その出力中のマッチドフィルタ出力に対して、その出力から拡散コードのシフト量を検出して、それに対応するパラレル信号を抽出する拡散コードシフト量抽出部と、マッチドフィルタ出力から、その極性を検出して、送信系装置の乗算器に対して出力されたパラレル信号を復調する復調部と
、その出力と拡散コードシフト量抽出部の出力とシンボル／サブキャリアデマッピング部の残りの出力を一括してパラレル信号からシリアル信号に変換するパラレル／シリアルＰ／Ｓ変換部とを具備することを特徴としたものである。
【００４７】
利用できる拡散コードが多い場合に、より高い周波数利用効率が得られる。
【００４８】
本願の第１０の発明は、シンボル／サブキャリアデマッピング部は、サブキャリア中心周波数ｋ×ｆsに対応するサブキャリア周波数（ｋ×ｆs−ｆd）とサブキャリア周波数（ｋ×ｆs＋ｆd）の係数振幅とを比較し、その結果に応じて異なる２値の値を出力する比較器と、比較器の出力に対してｋ＋１を乗ずる、サブキャリア数と同じ数設けられた乗算器と、乗算器のそれぞれの出力を加算する加算機と、加算機の出力を、送信系装置と同じＭ個の拡散コードの各々を参照系列として逆拡散するＭ個のマッチドフィルタと、マッチドフィルタ出力を出力すると共に、その出力のマッチドパルスの振幅を検出することにより、それに１対１で対応する拡散コードとサブキャリアとの組合せを検出し、それに対応するパラレル信号を再生する拡散コード／サブキャリア組合せ抽出部とを備えたことを特徴としたものである。
【００４９】
サブキャリアと拡散コードの組合せ情報の検出を、他の機能であるマッチドフィルタも兼用して構成することで、非常に簡易に実現し、それだけ消費電力を小さくできると共に装置規模を小さくできる。
【００５０】
以下、発明の実施の形態について、図１〜図１５を用いて説明する。
【００５１】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１によるマルチキャリア通信装置の送信系装置の構成図である。図２は本発明の実施の形態１によるマルチキャリア通信装置の受信系装置の構成図である。図３は本発明の実施の形態１によるマルチキャリア通信装置のサブキャリア配置図である。図４は本発明の実施の形態１によるマルチキャリア通信装置で送信系装置での各サブキャリア上の拡散コードのタイミングチャートである。図５は本発明の実施の形態１によるマルチキャリア通信装置の受信系装置での各サブキャリアに対する逆拡散出力のタイミングチャートである。図６は本発明の実施の形態１によるマルチキャリア通信装置の受信系装置でのサブキャリア抽出部の構成図である。
【００５２】
図１に示すように、実施の形態１のマルチキャリア通信装置の送信系装置において、１はＳ／Ｐ変換部、２は拡散コードシフト量制御部、３は乗算器、４はシンボル／サブキャリアマッピング部、５はＩＦＦＴ部、６はＤ／Ａ変換部、７は帯域フィルタ、８は乗算器、９は増幅部、１０はアンテナである。
【００５３】
図２に示すように、実施の形態１のマルチキャリア通信装置の受信系装置において、１１はアンテナ、１２は増幅部、１３は帯域フィルタ、１４は乗算器、１５は帯域フィルタ、１６はＡ／Ｄ変換部、１７はＦＦＴ部、１８はサブキャリア抽出部、１９はマッチドフィルタ部、２０は拡散コードシフト量抽出部、２１は復調部、２２はＰ／Ｓ変換部である。
【００５４】
図６に示すように、サブキャリア抽出部１８において、２３は比較器である。
【００５５】
以上のように構成された本発明の実施の形態１のマルチキャリア通信装置の動作について、以下図面を参照しながら説明する。
【００５６】
まず、送信系装置について、図１，図３および図４を用いて説明する。
【００５７】
図１に示すマルチキャリア通信装置の送信系装置において、送信データは、Ｓ／Ｐ変換部１でパラレル信号に変換され、サブキャリア数をＭ個とする時、パラレル信号の一部のＭビットが乗算器３に入力され、パラレル信号の残りは、拡散コードシフト量制御部２に入力される。
【００５８】
拡散コードシフト量制御部２は、入力されたパラレル信号の一つの状態（例えば、３ビットパラレル信号時の“１０１”）に、１対１で対応するように、サブキャリア数Ｍ個分の各拡散コード間のシフト量を対応させる。
【００５９】
この動作について、図４を用いて説明する。例えば、長さＮの拡散コードＣ1をｃ１1、ｃ１2、・・・、ｃ１Nの繰り返しコードとすると、ｃ１1から始まってｃ１Nで終わる期間を基準とする。そして、元々ｃ２1、ｃ２2、・・・、ｃ２Nの繰り返しコードである拡散コードＣ2を、前記状態に対応する２ビット数だけシフトさせて、ｃ２3、ｃ２4、・・・、ｃ２1、ｃ２2の繰り返しコードとして出力させる。他の拡散コードも同様に、対応するビット数だけシフトさせた繰り返しコードとして出力させる。この場合、拡散コードシフト量制御部２に割り当てるパラレル信号として、最大で、以下の式（１）に示されるビット数が割り当て可能となる。
【００６０】
（Ｍ−１）×（ｌｏｇ（Ｎ））／ｌｏｇ（２）  ・・・（１）
これは、一般の直接拡散方式に比べて、周波数利用効率が改善されていることを示している。
【００６１】
それらの拡散コードＣ1〜ＣMを図１における乗算器３でＭビットのパラレル信号と乗じて、それらを乗算器３がシンボル／サブキャリアマッピング部４に対して出力する。シンボル／サブキャリアマッピング部４では、これらの出力された情報に基づいて、後段のＩＦＦＴ部５での各サブキャリアの係数を決める。
【００６２】
図３に示すように、まず、例えば、サブキャリア１に対応する乗算器３の出力のチップが１の時は、サブキャリア１の中心周波数（ｆ1−ｆc）からｆd低い周波数のキャリアの係数を１、残るサブキャリア１の中心周波数（ｆ1−ｆc）からｆd高い周波数のキャリアの係数を０とする。
【００６３】
逆に、サブキャリア１に対応する乗算器３の出力のチップが−１の時は、サブキャリア１の中心周波数（ｆ1−ｆc）からｆd高い周波数のキャリアの係数を１、残るサブキャリア１の中心周波数（ｆ1−ｆc）からｆd低い周波数のキャリアの係数を０とする。他のサブキャリアについても同様の処理を行う。
【００６４】
各サブキャリアの中心周波数間隔はシンボル周波数ｆs（この場合、拡散コード周波数）に等しくし、また周波数ｆdをｆsの１／４とすると、各サブキャリアではＭＳＫ（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）変調と同等の処理を行ったことになる。
【００６５】
ＩＦＦＴ部５は、これらの情報に基づいて、２×ＭポイントのＩＦＦＴ変換が行われ、そのＩＦＦＴ変換後の信号をＤ／Ａ変換部６に出力する。Ｄ／Ａ変換部６は、ＩＦＦＴ変換後の信号をアナログ信号に変換して帯域フィルタ７に出力する。帯域フィルタ７では、アナログ信号から信号帯域をフィルタリングする。乗算器８は、この信号帯域の信号に、キャリア中心周波数（ｆc）を乗算して搬送波とし、この搬送波を増幅部９で増幅する。増幅された信号は、アンテナ１０を介して通信相手に対して送信される。この場合、ＩＦＦＴ処理のポイント数は２×Ｍであるが、実際に送信されるサブキャリア数はＭ個である。
【００６６】
次に、受信系装置について図２，図５および図６を用いて説明する。図２に示すマルチキャリア通信装置の受信系装置において、通信相手から送信された信号は、アンテナ１１を介して受信され、増幅部１２において増幅された後に、帯域フィルタ１３で信号帯域がフィルタリングされる。信号帯域のみ取り出された信号は、乗算器１４においてキャリア中心周波数（ｆc）が乗算され、帯域変換される。帯域変換された信号は帯域フィルタ１５によってフィルタリングされ、Ａ／Ｄ変換部１６においてＡ／Ｄ変換される。変換されたディジタル信号は、ＦＦＴ部１７においてＦＦＴ変換される。この場合、実際に送信されたサブキャリアはＭ個であるが、ＦＦＴ部１７においては、送信されなかったＭ個も含め、２×Ｍポイントでの複素ＦＦＴ処理を行う。そして、２×Ｍ個の各サブキャリア周波数の係数の振幅、つまり実部と虚部の２乗和の平方根をサブキャリア抽出部１８に対して出力する。
【００６７】
ここで、サブキャリア抽出部１８の構成および動作について図６を用いて説明する。サブキャリア中心周波数０×ｆsに対応するサブキャリア周波数（０×ｆs−ｆd）と、サブキャリア周波数（０×ｆs＋ｆd）との係数振幅がサブキャリア抽出部１８内の比較器２３により比較される。そして、比較器２３は、サブキャリア周波数（０×ｆs−ｆd）の係数振幅が大きい場合には＋１を、サブキャリア周波数（０×ｆs＋ｆd）の係数振幅が大きい場合には−１を出力する。同様の処理を他の全てのサブキャリア中心周波数１×ｆs〜（Ｍ−１）×ｆsに対応するＦＦＴ出力の係数振幅に対しても行う。
【００６８】
次に、図２に示すように、Ｍ個のマッチドフィルタからなるマッチドフィルタ部１９では、マッチドフィルタ部１９中のレジスタ長として拡散コードの２周期分確保されている各々のマッチドフィルタにより、サブキャリア抽出部１８のＭ個の出力に対して、送信系装置と同じＭ個の拡散コードの各々を参照系列として相関処理つまり逆拡散処理を行う。
【００６９】
ここで、参照系列とする拡散コードとして、送信系装置で行ったようなビットのシフトのない元々のコードを使い、また、参照系列とする拡散コードと各サブキャリア中心周波数との対応は送信系装置と同じとする。
【００７０】
この場合、マッチドフィルタ部１９の各マッチドフィルタから出力されるマッチドパルス（入力信号系列と参照系列の相関がとれた時の出力信号）の基準タイミングに対する遅延量は、図５に示すように、送信系装置での拡散コードのシフト量に１対１で対応している。そこで、拡散コードシフト量抽出部２０では、このシフト量を検出して、送信系装置の拡散コードシフト量制御部２でのパラレル信号と拡散コードシフト量との対応に基づいて、検出されたシフト量に応じたパラレル信号を出力する。
【００７１】
復調部２１は、マッチドフィルタ部１９の各マッチドフィルタから出力されるマッチドパルスの極性を検出して、その極性が正ならば＋１を、負ならば−１を出力する。そして、Ｐ／Ｓ変換部２２は、復調部２１と拡散コードシフト量抽出部２０からのパラレル出力とを一括してシリアル信号に変換し、時系列データとして出力される。
【００７２】
この場合、サブキャリア変調方式としＭＳＫ変調を適用しているが、ＭＳＫ変調は一定振幅であるため、１００％近い電力効率を有するＣ級増幅器が利用できる。従って同時利用者数に関わりなく、消費電力を抑えることができる。
【００７３】
この場合、１００％近い電力効率を得ようとすると、信号レベルが飽和し、マルチキャリアによる相互変調成分が発生して通信品質の劣化を招くが、ＭＳＫの被変調信号として直接拡散された信号を使っており、またサブキャリア毎に異なる拡散コードを用いているため、その処理利得により、他のサブキャリアからの相互変調成分による通信品質の劣化
を抑えることができる。また、直接拡散の適用により周波数利用効率の劣化を招くが、拡散コードのシフト量にも情報をのせているため、周波数利用効率の劣化を抑えることができる。
【００７４】
更に、従来のマルチキャリア通信装置のサブキャリア変調で用いられているＱＡＭ変調の帯域外放射の減衰特性が周波数の２乗に反比例して減衰するのに対して、ＭＳＫの場合は周波数の４乗に反比例して減衰するので、それだけ帯域外放射特性にも優れている。従って、隣接チャネルとの間隔を狭くできるため、周波数利用効率が改善できる。
【００７５】
（実施の形態２）
図７は本発明の実施の形態２によるマルチキャリア通信装置の送信系装置の構成図である、図８は本発明の実施の形態２によるマルチキャリア通信装置の送信系装置でのマルチキャリア変調部の構成図である、図９は本発明の実施の形態２によるマルチキャリア通信装置の受信系装置の構成図である、図１０は本発明の実施の形態２によるマルチキャリア通信装置の受信系装置でのマルチキャリア復調部の構成図である、図１１は本発明の実施の形態２によるマルチキャリア通信装置の受信系装置でのマッチドフィルタの受信信号波形と参照波形との関係を示す図である。図１２は本発明の実施の形態２によるマルチキャリア通信装置のサブキャリア配置図である。
【００７６】
図７に示すように、実施の形態２のマルチキャリア通信装置の送信系装置において、３１はＳ／Ｐ変換部、３２は拡散コードシフト量制御部、３３は乗算器、３４はマルチキャリア変調部、３５はＤ／Ａ変換部、３６は帯域フィルタ、３７は乗算器、３８は増幅部、３９はアンテナである。
【００７７】
図８に示すように、マルチキャリア変調部３４において、４０はπ／２位相器、４１は乗算器、４２は乗算器、４３はπ／２位相器、４４は乗算器、４５は加算器、４６は加算器である。
【００７８】
図９に示すように、実施の形態２のマルチキャリア通信装置の受信系装置において、４７はアンテナ、４８は増幅部、４９は帯域フィルタ、５０は乗算器、５１は帯域フィルタ、５２はＡ／Ｄ変換部、５３はマルチキャリア復調部、５４はマッチドフィルタ部、５５は拡散コードシフト量抽出部、５６は復調部、５７はＰ／Ｓ変換部である。
【００７９】
図１０に示すように、マルチキャリア復調部５３において、５８は乗算器、５９はπ／２位相器、６０は乗算器、６１，６２はＬＰＦ（Ｌｏｗ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）である。
【００８０】
以上のように構成された本発明の実施の形態２のマルチキャリア通信装置の動作について、以下図面を参照しながら説明する。
【００８１】
送信系装置について、図７，図８および図１２を用いて説明する。図７に示すマルチキャリア通信装置の送信系装置において、送信データは、Ｓ／Ｐ変換部３１でパラレル信号に変換され、サブキャリア数をＭ個とする時、パラレル信号の一部のＭビットが乗算器３３に入力され、パラレル信号の残りは、拡散コードシフト量制御部３２に入力される。
【００８２】
拡散コードシフト量制御部３２は、入力されたパラレル信号の一つの状態（例えば、３ビットパラレル信号時の“１０１”）に、１対１で対応するように、サブキャリア数Ｍ個分の各拡散コード間のシフト量を対応させる。この場合、拡散コード長をＮとする時、拡散コードシフト量制御部３２に割り当てるパラレル信号として、最大で、以下の式（２）で示されるビット数が割り当て可能となる。
【００８３】
（Ｍ−１）×（ｌｏｇ（Ｎ））／ｌｏｇ（２）  ・・・（２）
これは、一般の直接拡散方式に比べて、周波数利用効率が改善されることを示している。それらの拡散コードＣ1〜ＣMを乗算器３３で前記Ｍビットのパラレル信号と乗じて、それらをマルチキャリア変調部３４に対して出力する。
【００８４】
ここで、マルチキャリア変調部３４の構成および動作について図８を用いて説明する。拡散コードＣ1が乗算された出力と、周波数ｆdがπ／２位相器４０でπ／２位相シフトした出力とが、乗算器４１で乗ぜられる。一方、周波数０×ｆssがπ／２位相器４３でπ／２位相シフトした出力と前記乗算器４１の出力とが乗算器４４で乗ぜられる。ここで、ｆss＝ｆs／Ｎであり、ｆssは拡散前の帯域幅に等しい。そして、その出力と、乗算器４２で乗ぜられた周波数ｆdと、周波数０×ｆdの乗算出力とが加算器４５で加算される。この加算器４５の出力は、以下の式（３）のようになる。
【００８５】
ＣＯＳ（２π・ｆd・ｔ）×ＣＯＳ（２π・０×ｆss・ｔ）−Ｃ1×ＳＩＮ（２π・ｆd・ｔ）×ＳＩＮ（２π・０×ｆss・ｔ）
＝ＣＯＳ（２π・（０×ｆss＋Ｃ1・ｆd）・ｔ）    〔但し、Ｃ1＝＋１又は−１〕  ・・・（３）
ｆdをシンボルレートｆsの１／４とすると、この信号はＣ1に対する中心周波数０×ｆssのＭＳＫ変調波になる。同様の処理を拡散コードＣｋ（ｋ：１〜Ｍ）が乗算された全ての出力に対して行い、拡散コードＣｋの信号に対する中心周波数ｋ×ｆssのＭＳＫ変調波を生成し、それらのＭ個のＭＳＫ変調波を加算器４６で加算して出力する。
【００８６】
そして、図７に示すＤ／Ａ変換部３５は、マルチキャリア変調部出力をアナログ信号に変換して帯域フィルタ３６に出力する。帯域フィルタ３６は、アナログ信号から信号帯域をフィルタリングする。この信号帯域の信号に、乗算器３７でキャリア中心周波数（ｆc）を乗算して搬送波を出力し、この搬送波を増幅部３８で増幅する。増幅された信号は、アンテナ３９を介して通信相手に対して送信される。この場合、図１２に示すように、サブキャリア間隔はシンボルレートｆs（拡散後の帯域幅）ではなく、ｆss＝ｆs／Ｎ（拡散前の帯域幅）であり、従来の直交波周波数分割多重方式（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＯＦＤＭ）のように、サブキャリアの周波数ポイントが他のサブキャリアのスペクトルのヌル点になるということはなく、比較的大きなレベルでオーバーラップしている。
【００８７】
次に、受信系装置について図９，図１０および図１１を用いて説明する。図９に示すマルチキャリア通信装置の受信系装置において、通信相手から送信された信号は、アンテナ４７を介して受信され、増幅部４８において増幅された後に、帯域フィルタ４９で信号帯域がフィルタリングされる。信号帯域のみ取り出された信号は、乗算器５０においてキャリア中心周波数（ｆc）が乗算され、帯域変換される。帯域変換された信号は帯域フィルタ５１によってフィルタリングされ、Ａ／Ｄ変換部５２においてＡ／Ｄ変換される。変換されたディジタル信号は、マルチキャリア復調部５３に入力される。
【００８８】
ここで、マルチキャリア復調部５３の構成および動作について図１０を用いて説明する。マルチキャリア復調部では、入力信号に対して周波数０×ｆssと、π／２位相器５９を介してπ／２位相シフトした信号とを、各々乗算器５８と乗算器６０で乗じた後、各々の出力から低域フィルタのＬＰＦ６１とＬＰＦ６２により高調波成分を除去する。この場合、中心周波数０×ｆssのサブキャリア信号がベースバンドに変換された信号と共に、周波数０×ｆssだけシフトした他のサブキャリア成分も混在した互いに直交する信号（ＩとＱ）がＬＰＦ６１とＬＰＦ６２から出力される。同様の処理を他のサブキャリア周波数ｋ×ｆss（ｋ：１〜Ｍ−１）に対しても行い、それらを図９に示すマッチドフィルタ部５４に
対して出力する。
【００８９】
次に、Ｍ個のマッチドフィルタからなるマッチドフィルタ部５４での各々のマッチドフィルタにおける動作について図１１を用いて説明する。まず、拡散コードとして用いられるコードを、Ｍ系列（一般に、例えば１と−１からなるＭ系列では−１の数が１の数より１個多い）とする。説明を容易とするために、系列長７の系列（−１、−１、−１、１、−１、１、１）の場合について説明する。ＭＳＫ変調の場合、１シンボル期間でπ／２だけ位相が変化するが、シンボル−１の時にπ／２だけ位相が進み、シンボル１の時にπ／２だけ位相が戻るときのＩ側およびＱ側の初期位相０での受信信号波形は、図１１に示すような波形になる。点線で示した波形は１ビットディジタル化した時の波形である。そして、このような受信信号に対して相関処理においては、受信信号波形のレベルがゼロレベルで交差するポイントで１つおきにマスクをかけて、そのポイントを相関処理から除きつつ、マッチドフィルタの参照系列としては、１つおきに点線で示した１ビットディジタル化した値を用いる。
【００９０】
また、用いるＭ系列では、−１の数が１の数より１つ多いから、拡散コード１周期ではπ／２だけ位相が変化する。従って、相関がとれた時の受信信号波形と参照系列との相関出力の拡散コード１周期での位相変化は、送信系装置で拡散コードに乗ぜられた信号の極性が正の場合はπ／２、負の場合は−π／２となる。また、出力されるマッチドパルスの基準タイミングに対する遅延量は、送信系装置での拡散コードのシフト量に１対１で対応している。
【００９１】
このようにして生成されたマッチドフィルタ出力に対して、図９に示す拡散コードシフト量抽出部５５は、この拡散コードのシフト量を検出して、図７に示す送信系装置の拡散コードシフト量制御部３２でのパラレル信号と拡散コードシフト量との対応に基づいて、検出されたシフト量に応じたパラレル信号を出力する。
【００９２】
復調部５６は、マッチドフィルタ部５４の各マッチドフィルタから出力されるマッチドパルスの拡散コード１周期での位相変化を抽出して、抽出された位相変化の極性が正の場合は＋１を、抽出された位相変化の極性が負の場合は−１を出力する。そして、Ｐ／Ｓ変換部５７は、復調部５６と拡散コードシフト量抽出部５５からのパラレル出力とを一括してシリアル信号に変換し、時系列データとして出力される。
【００９３】
この場合、サブキャリア周波数間隔が、拡散前のシンボルの帯域幅まで狭くなるので、装置規模が若干大きくなるものの、拡散長倍程度まで、実施の形態１よりも周波数利用効率が大きく改善される。
【００９４】
この場合、ＦＦＴでのサブキャリア間の直交性がなく、オーバーラップするサブキャリア間に干渉が生じて通信品質の劣化を招くが、サブキャリア毎に異なる拡散コードを用いているため、その処理利得により、オーバーラップする他のサブキャリアからの干渉による通信品質の劣化を抑えられる。
【００９５】
（実施の形態３）
図１３は本発明の実施の形態３によるマルチキャリア通信装置の送信系装置の構成図である。図１４は本発明の実施の形態３によるマルチキャリア通信装置の受信系装置の構成図である。図１５は本発明の実施の形態３によるマルチキャリア通信装置の受信系装置でのシンボル／サブキャリアデマッピング部の構成図である。
【００９６】
図１３に示すように、実施の形態３のマルチキャリア通信装置の送信系装置において、７１はＳ／Ｐ変換部、７２は拡散コードシフト量制御部、７３は乗算器、７４はシンボル
／サブキャリアマッピング部、７５はＩＦＦＴ部、７６はＤ／Ａ変換部、７７は帯域フィルタ、７８は乗算器、７９は増幅部、８０はアンテナである。
【００９７】
図１４に示すように、実施の形態３のマルチキャリア通信装置の受信系装置において、８１はアンテナ、８２は増幅部、８３は帯域フィルタ、８４は乗算器、８５は帯域フィルタ、８６はＡ／Ｄ変換部、８７はＦＦＴ部、８８はシンボル／サブキャリアデマッピング部、８９は拡散コードシフト量抽出部、９０は復調部、９１はＰ／Ｓ変換部である。
【００９８】
図１５に示すように、シンボル／サブキャリアデマッピング部８８において、９２は比較器、９３は乗算器、９４は加算器、９５はマッチドフィルタ部、９６は拡散コード／サブキャリア組合せ抽出部である。
【００９９】
以上のように構成された本発明の実施の形態３のマルチキャリア通信装置の動作について、以下図面を参照して本発明の実施の形態３を説明する。
【０１００】
まず、送信系装置について図１３を用いて説明する。図１３に示すマルチキャリア通信装置の送信系装置において、送信データは、Ｓ／Ｐ変換部７１でパラレル信号に変換され、サブキャリア数をＭ個とする時、パラレル信号の一部のＭビットが乗算器７３に入力される。パラレル信号の残りは、拡散コードシフト量制御部７２に入力される。
【０１０１】
拡散コードシフト量制御部７２は、まず、入力されたパラレル信号の別の一部の一つの状態（例えば、３ビットパラレル信号時の“１０１”）に、１対１で対応するように、各サブキャリアに対して、それを拡散するための各拡散コードを、予め用意しているＭ個の拡散コードの中から一つを割り当て、同じ拡散コードを複数のサブキャリアに割り当てないようにする。この場合、以下の式（４）に示される組合せが存在する。
【０１０２】
Ｍ！＝Ｍ×（Ｍ−１）×（Ｍ−２）×・・・×２×１  ・・・（４）
更に、入力されたパラレル信号の残りの一つの状態に、１対１で対応するように、拡散コードシフト量制御部７２で出力されるサブキャリア数Ｍ個分の各拡散コード間のシフト量を対応させる。この場合、最大でＮＭ−１個の組合せの数が存在する。従って、拡散コードシフト量制御部７２に割り当てるパラレル信号として、最大で、以下の式（５）に示されるビット数が割り当て可能となる。
【０１０３】
ｌｏｇ（Ｍ！＋ＮＭ−１）／ｌｏｇ（２）  ・・・（５）
これは、一般の直接拡散方式に比べて、周波数利用効率が改善されていることを示している。
【０１０４】
そして、それらの拡散コードＣ‘１〜Ｃ’Ｍを図１３における乗算器７３で前記Ｍビットのパラレル信号と乗じて、それらを乗算器７３がシンボル／サブキャリアマッピング部７４に対して出力する。
【０１０５】
シンボル／サブキャリアマッピング部７４は、これらの出力された情報に基づいて、後段のＩＦＦＴ部７５での各サブキャリアの係数を決める。例えば、サブキャリア１に対応する前記乗算器７３の出力のチップが１の時は、サブキャリア１の中心周波数（ｆ1−ｆc）からｆd低い周波数のキャリアの係数を１、残るサブキャリア１の中心周波数（ｆ1−ｆc）からｆd高い周波数のキャリアの係数を０とする。
【０１０６】
逆に、サブキャリア１に対応する前記乗算器７３の出力のチップが−１の時は、サブキャリア１の中心周波数（ｆ1−ｆc）からｆd高い周波数のキャリアの係数を１、残るサブキャリア１の中心周波数（ｆ1−ｆc）からｆd低い周波数のキャリアの係数を０とする。
他のサブキャリアについても同様の処理を行う。
【０１０７】
各サブキャリアの中心周波数間隔はシンボル周波数ｆss（この場合、拡散コード周波数）に等しくし、また周波数ｆdをｆsの１／４とすると、各サブキャリアではＭＳＫ変調と同等の処理を行ったことになる。
【０１０８】
ＩＦＦＴ部７５は、これらの情報に基づいて、２×ＭポイントのＩＦＦＴ変換が行われ、そのＩＦＦＴ変換後の信号をＤ／Ａ変換部７６に出力する。Ｄ／Ａ変換部７６は、ＩＦＦＴ変換後の信号をアナログ信号に変換して帯域フィルタ７７に出力する。帯域フィルタ７７では、アナログ信号から信号帯域をフィルタリングする。乗算器７８は、この信号帯域の信号に、キャリア中心周波数（ｆc）を乗算して搬送波とし、この搬送波を増幅部７９で増幅する。増幅された信号は、アンテナ８０を介して通信相手に対して送信される。この場合、ＩＦＦＴ処理のポイント数は２×Ｍであるが、実際に送信されるサブキャリア数はＭ個である。
【０１０９】
次に、受信系装置について図１４と図１５を用いて説明する。図１４に示すマルチキャリア通信装置の受信系装置において、通信相手から送信された信号は、アンテナ８１を介して受信され、増幅部８２において増幅された後に、帯域フィルタ８３で信号帯域がフィルタリングされる。信号帯域のみ取り出された信号は、乗算器８４においてキャリア中心周波数（ｆc）が乗算され、帯域変換される。帯域変換された信号は帯域フィルタ８５によってフィルタリングされ、Ａ／Ｄ変換部８６においてＡ／Ｄ変換される。変換されたディジタル信号は、ＦＦＴ部８７においてＦＦＴ変換される。この場合、実際に送信されたサブキャリアはＭ個であるが、ＦＦＴ部８７においては、送信されなかったＭ個も含め、２×Ｍポイントでの複素ＦＦＴ処理を行う。そして、２×Ｍ個の各サブキャリア周波数の係数の振幅、つまり実部と虚部の２乗和の平方根をシンボル／サブキャリアデマッピング部８８に対して出力する。
【０１１０】
ここで、シンボル／サブキャリアデマッピング部８８の構成および動作について図１５を用いて説明する。サブキャリア中心周波数０×ｆsに対応するサブキャリア周波数（０×ｆs−ｆd）と、サブキャリア周波数（０×ｆs＋ｆd）の係数振幅とが比較器９２により比較される。そして、サブキャリア周波数（０×ｆs−ｆd）の係数振幅の大きい場合には＋１が、サブキャリア周波数（０×ｆs＋ｆd）の係数振幅が大きい場合には−１が比較器９２から出力される。その出力に対して乗算器９３で１を乗じる。同様の処理を他のサブキャリア中心周波数ｋ×ｆs（ｋ：１〜（Ｍ−１））に対しても行う。サブキャリア周波数（ｋ×ｆs−ｆd）とサブキャリア周波数（ｋ×ｆs＋ｆd）の係数振幅が比較器で比較される。そして、サブキャリア周波数（ｋ×ｆs−ｆd）の係数振幅の大きい場合には＋１が、サブキャリア周波数（ｋ×ｆs＋ｆd）の係数振幅が大きい場合には−１がそれぞれの比較器から出力される。そして、その出力に対してそれぞれの乗算器でｋ＋１を乗じる。それらのＭ個の乗算器からの出力は、加算器９４で加算され、Ｍ個のマッチドフィルタからなるマッチドフィルタ部９５に出力される。マッチドフィルタ部９５では、マッチドフィルタ中のレジスタ長として拡散コードの２周期分確保されている各々のマッチドフィルタにおいて、送信系装置と同じＭ個の拡散コードの各々を参照系列として、加算器９４の出力に対して、相関処理つまり逆拡散処理を行う。
【０１１１】
ここで、送信系装置で予め用意しているＭ個の拡散コードを、各々Ｍ個のマッチドフィルタの参照系列として使う。この場合、各々のマッチドフィルタから出力されるマッチドパルスの振幅の大きさが、サブキャリア中心周波数ｋ×ｆsに対する乗算器９３で乗じた、サブキャリア中心周波数情報であるｋ＋１の値に１対１で対応している。これは、他のサブキャリア周波数成分が、サブキャリア毎に異なる拡散コードの処理利得によって抑えられるからである。そこで、拡散コード／サブキャリア組合せ抽出部９６は、各々のマッ
チドフィルタの出力のマッチドパルスの振幅の大きさから、そのサブキャリア中心周波数情報を再生して、それより検出された拡散コードとサブキャリアとの組合せについて、送信系装置での図１３の拡散コードシフト量制御部７２での拡散コードとサブキャリアの組合せとパラレル信号との対応と同じ対応に基づいて、検出された拡散コードとサブキャリアとの組合せに対応するパラレル信号を出力する。また、各マッチドフィルタから出力されるマッチドパルスの基準タイミングに対する遅延量は、送信系装置での拡散コードのシフト量に１対１で対応している。そこで、図１４に示す拡散コードシフト量抽出部８９では、この拡散コードのシフト量を検出して、図１３に示す送信系装置の拡散コードシフト量制御部７２でのパラレル信号と拡散コードシフト量との対応に基づいて、検出されたシフト量に応じたパラレル信号を出力する。
【０１１２】
復調部９０は、シンボル／サブキャリアデマッピング部８８の各マッチドフィルタから出力されるマッチドパルスの極性を検出して、その極性が正ならば＋１を、負ならば−１を出力する。そして、Ｐ／Ｓ変換部９１は、復調部９０と拡散コードシフト量抽出部８９からのパラレル出力とを一括してシリアル信号に変換し、時系列データとして出力される。
【０１１３】
この場合、拡散コードのシフト量の他、Ｍ個の拡散コードとＭ個のサブキャリアの組合せにも情報をのせているため、装置が若干複雑になるものの、実施の形態１や実施の形態２での場合よりも周波数利用効率が大きく改善される
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明のマルチキャリア通信装置は、同時利用のユーザ数（容量）に関わらず、消費電力が小さく周波数利用効率や帯域外放射特性にも優れているため、マルチキャリアの特性が発揮出来て低消費電力で高い周波数利用効率が求められる、高速伝送の屋内外の無線通信やＣＡＴＶケーブルや電話線を使った通信だけでなく、これらの所要特性に加えて厳しい帯域外放射特性が求められる電力線を使った通信にも適用出来る。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明の実施の形態１によるマルチキャリア通信装置の送信系装置の構成図
【図２】本発明の実施の形態１によるマルチキャリア通信装置の受信系装置の構成図
【図３】本発明の実施の形態１によるマルチキャリア通信装置のサブキャリア配置図
【図４】本発明の実施の形態１によるマルチキャリア通信装置で送信系装置での各サブキャリア上の拡散コードのタイミングチャート
【図５】本発明の実施の形態１によるマルチキャリア通信装置の受信系装置での各サブキャリアに対する逆拡散出力のタイミングチャート
【図６】本発明の実施の形態１によるマルチキャリア通信装置の受信系装置でのサブキャリア抽出部の構成図
【図７】本発明の実施の形態２によるマルチキャリア通信装置の送信系装置の構成図
【図８】本発明の実施の形態２によるマルチキャリア通信装置の送信系装置でのマルチキャリア変調部の構成図
【図９】本発明の実施の形態２によるマルチキャリア通信装置の受信系装置の構成図
【図１０】本発明の実施の形態２によるマルチキャリア通信装置の受信系装置でのマルチキャリア復調部の構成図
【図１１】本発明の実施の形態２によるマルチキャリア通信装置の受信系装置でのマッチドフィルタの受信信号波形と参照波形との関係を示す図
【図１２】本発明の実施の形態２によるマルチキャリア通信装置のサブキャリア配置図
【図１３】本発明の実施の形態３によるマルチキャリア通信装置の送信系装置の構成図
【図１４】本発明の実施の形態３によるマルチキャリア通信装置の受信系装置の構成図
【図１５】本発明の実施の形態３によるマルチキャリア通信装置の受信系装置でのシンボル／サブキャリアデマッピング部の構成図
【図１６】従来のマルチキャリア通信装置の送信系装置の構成図
【図１７】従来のマルチキャリア通信装置の受信系装置の構成図
【図１８】従来のマルチキャリア通信装置のサブキャリア配置図
【符号の説明】
【０１１６】
１    Ｓ／Ｐ変換部
２    拡散コードシフト量制御部
３    乗算器
４    シンボル／サブキャリアマッピング部
５    ＩＦＦＴ部
６    Ｄ／Ａ変換部
７    帯域フィルタ
８    乗算器
９    増幅部
１０    アンテナ
１１    アンテナ
１２    増幅部
１３    帯域フィルタ
１４    乗算器
１５    帯域フィルタ
１６    Ａ／Ｄ変換部
１７    ＦＦＴ部
１８    サブキャリア抽出部
１９    マッチドフィルタ部
２０    拡散コードシフト量抽出部
２１    復調部
２２    Ｐ／Ｓ変換部
２３    比較器
３１    Ｓ／Ｐ変換部
３２    拡散コードシフト量制御部
３３    乗算器
３４    マルチキャリア変調部
３５    Ｄ／Ａ変換部
３６    帯域フィルタ
３７    乗算器
３８    増幅部
３９    アンテナ
４０    π／２位相器
４１    乗算器
４２    乗算器
４３    π／２位相器
４４    乗算器
４５    加算器
４６    加算器
４７    アンテナ
４８    増幅部
４９    帯域フィルタ
５０    乗算器
５１    帯域フィルタ
５２    Ａ／Ｄ変換部
５３    マルチキャリア復調部
５４    マッチドフィルタ部
５５    拡散コードシフト量抽出部
５６    復調部
５７    Ｐ／Ｓ変換部
５８    乗算器
５９    π／２位相器
６０    乗算器
６１    ＬＰＦ
６２    ＬＰＦ
７１    Ｓ／Ｐ変換部
７２    拡散コードシフト量制御部
７３    乗算器
７４    シンボル／サブキャリアマッピング部
７５    ＩＦＦＴ部
７６    Ｄ／Ａ変換部
７７    帯域フィルタ
７８    乗算器
７９    増幅部
８０    アンテナ
８１    アンテナ
８２    増幅部
８３    帯域フィルタ
８４    乗算器
８５    帯域フィルタ
８６    Ａ／Ｄ変換部
８７    ＦＦＴ部
８８    シンボル／サブキャリアデマッピング部
８９    拡散コードシフト量抽出部
９０    復調部
９１    Ｐ／Ｓ変換部
９２    比較器
９３    乗算器
９４    加算器
９５    マッチドフィルタ部
９６    拡散コード／サブキャリア対応抽出部
１０１    Ｓ／Ｐ変換部
１０２    変調部
１０３    ＩＦＦＴ部
１０４    Ｄ／Ａ変換部
１０５    帯域フィルタ
１０６    乗算器
１０７    増幅部
１０８    アンテナ
１０９    Ｓ／Ｐ変換部
１１０    変調部
１１１    チャネル割当部
２０１    アンテナ
２０２    増幅部
２０３    帯域フィルタ
２０４    乗算器
２０５    帯域フィルタ
２０６    Ａ／Ｄ変換部
２０７    ＦＦＴ部
２０８    復調部
２０９    Ｐ／Ｓ変換部
２１０    狭帯域フィルタ
２１１    Ａ／Ｄ変換部
２１２    ＦＦＴ部
２１３    復調部
２１４    Ｐ／Ｓ変換部
【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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