(57)【要約】    【課題】周波数領域拡散マルチキャリアＣＤＭＡは周波数利用効率が高く、通信容量の点で有効ではあるが、受信部側で非同期受信の影響およびユーザ毎に異なる周波数選択性フェージングを受けるため復調時のコード間干渉等による特性劣化等の問題があり、適用範囲が限定されており、この問題を解決して適用範囲を広げることが課題となっていた。    【解決手段】無線端末において受信したパイロット信号に基づきチャネル伝達関数を導出し、このチャネル伝達関数を送信側に通知する。送信側ではこのチャネル伝達関数に基づく逆伝達関数を発生し、送信前のデータにこの逆伝達関数を乗算することにより前等化を行う構成とした。【選択図】図３
2005033639.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システムにおいて、
送信部では、
ビットストリームをシンボルストリームである信号点に変換する信号点変換器と、
該シンボルストリームにパイロット信号を多重化するマルチプレクサと、
該シンボルストリームを直並列変換する直並列変換器と、
該シンボルストリームを複製する複製器と、
該シンボルストリームをスペクトラム拡散するための拡散符号を周波数領域で乗算する周波数領域拡散器と、
逆離散フーリエ変換器、または逆高速フーリエ変換器と、
ガードインターバルを挿入するガードインターバル挿入器と
を具備し、
受信部では、
マルチキャリア・シンボルのタイミング検出手段と、
送受信間の局部発振周波数の誤差を検出し、補正する自動周波数制御器と、
ガードインターバルを除去するガードインターバル除去器と、
離散フーリエ変換器、または高速フーリエ変換器と、
伝搬路による歪みを推定し、補正するチャネル推定器と、
前記拡散符号を周波数領域で乗算し、更に逆拡散するための加算を行う周波数領域逆拡散器と、
前記シンボルストリームを並直列変換する並直列変換器と、
前記シンボルをビットに変換する逆信号点変換器と
を具備する周波数領域拡散を採用するマルチキャリアＣＤＭＡ送受信部と
から構成される無線通信システムに用いるマルチキャリアＣＤＭＡ等化器であって、
無線基地局においては、
無線基地局に接続される、該送受信部を有する複数の端末を収容するマルチキャリアＣＤＭＡ制御部を具備し、
該マルチキャリアＣＤＭＡ制御部において、
アップリンクとダウンリンクを時分割複信する時分割複信制御部と、
特定の周期で、特定のダウンリンク・スロットを用いて、全ユーザ共通のパイロット信号を送信するパイロット信号送信制御部と
を具備し、
無線端末では、
受信パイロット信号に基づきチャネル伝達関数を導出するチャネル伝達関数導出部と、
該チャネル伝達関数をアップリンク経由で送信部に通知するチャネル伝達関数通知部と
を具備し、
送信部では前記導出されたチャネル伝達関数に基づき、データ送信前に前等化を行う等化器と
を具備することを特徴とするマルチキャリアＣＤＭＡ等化器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体通信に適用するマルチキャリアＣＤＭＡシステムの等化器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
直交周波数分割多重方式（ＯＦＤＭ）と符号分割多重アクセス方式（ＣＤＭＡ）を組み合わせたマルチキャリアＣＤＭＡ（ＭＣ−ＣＤＭＡ）方式は、直交周波数分割多重方式に見られる遅延波に対する高い耐性や周波数の直交性を利用した高い周波数利用効率という特徴と、ＣＤＭＡに見られるマルチセル環境における高い周波数利用効率という特徴を兼ね備えたものとして、近年盛んに研究開発が進められている。マルチキャリアＣＤＭＡは、直接拡散方式のスペクトラム拡散技術（ＤＳＳＳ）を用いた時間領域拡散マルチキャリアＣＤＭＡとサブキャリア毎に拡散符号の１チップを割り当てる周波数領域拡散マルチキャリアＣＤＭＡの２つに大別することが出来る。  
前者の時間領域拡散マルチキャリアＣＤＭＡは、直接拡散方式スペクトラム拡散（ＤＳ−ＣＤＭＡ）をマルチキャリア化したものであり、この方式でも問題となる受信部における遅延パス毎の逆拡散出力が他のパスの干渉成分となるマルチパス干渉（ＭＰＩ）が避けられないため、特性が劣化する。後者の周波数領域拡散マルチキャリアＣＤＭＡは、ユーザ間で直交周波数分割多重方式のシンボルが非同期の場合は、受信部において非同期受信の影響により特性が劣化し、更にユーザ毎に異なる周波数選択性フェージングを受ける場合は、受信部において逆拡散出力に含まれた異なる拡散符号との相互相関（コード間干渉；ＩＣＩ）が増大し、特性が劣化する。また、周波数領域拡散マルチキャリアＣＤＭＡは時間領域拡散マルチキャリアＣＤＭＡに比べ、周波数スペクトルをより密に配置することから、周波数利用効率が高いとされている。  
以上から、時間領域拡散マルチキャリアＣＤＭＡをアップリンクに、周波数領域拡散マルチキャリアＣＤＭＡをダウンリンクに適用することが望ましいとされている（文献［１］［２］）。
【０００３】
【非特許文献１】W. A. Sourour  and M.Nakagawa,“Performance oforthogonal multicarrier CDMA in a multipath fading channel,”IEEE Trans, Commun., vol.44, pp.559-569,March 1996.
【非特許文献２】S. Hara and  R. Prasad,“Overview of multicarrier CDMA,”IEEE Commun. Mag., pp.126-133, Dec. 1997
【非特許文献３】諏訪真悟、新博行、佐藤橋衛、“上りリンクブロードバンドパケット無線アクセスにおけるマルチキャリア/DS-CDMAとMC-CDMAのリンク容量比較”電子通信学会  無線通信システム研究会  RCS2002-134, 2002
【非特許文献４】庄納崇、山田知之、上原一浩、荒木克彦、“周波数領域拡散マルチキャリアＣＤＭＡのアップリンクにおける多元接続干渉の定量的評価”電子情報通信学会総合大会、2003
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のように、周波数領域拡散マルチキャリアＣＤＭＡをアップリンクに適用しようとする場合、ユーザ間で直交周波数分割多重方式のシンボルが非同期になり、受信部において非同期受信の影響により特性が劣化すること、更にユーザ毎に異なる周波数選択性フェージングを受けることによって、受信部において逆拡散を行う際にコード間干渉が増大し、特性が大きく劣化する、といった間題がある。特に、後者のコード間干渉による多元接続干渉（ＭＡＩ）に起因した特性劣化の影響が大きい（文献［３］）。ちなみに、周波数領域拡散マルチキャリアＣＤＭＡをアップリンクに適用した場合のコード間干渉に関する定量的評価が文献［４］で行われている。そこで本発明は、アップリンクに周波数領域拡散マルチキャリアＣＤＭＡを適用した場合に問題となる、ユーザ毎に異なる周波数選択性フェージングを受けることで生じるコード間干渉を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１においては
無線通信システムにおいて、送信部では、ビットストリームをシンボルストリームである信号点に変換する信号点変換器と、該シンボルストリームにパイロット信号を多重化するマルチプレクサと、該シンボルストリームを直並列変換する直並列変換器と、該シンボルストリームを複製する複製器と、該シンボルストリームをスペクトラム拡散するための拡散符号を周波数領域で乗算する周波数領域拡散器と、逆離散フーリエ変換器、または逆高速フーリエ変換器と、ガードインターバルを挿入するガードインターバル挿入器とを具備し、受信部では、マルチキャリア・シンボルのタイミング検出手段と、送受信間の局部発振周波数の誤差を検出し、補正する自動周波数制御器と、ガードインターバルを除去するガードインターバル除去器と、離散フーリエ変換器、または高速フーリエ変換器と、伝搬路による歪みを推定し、補正するチャネル推定器と、前記拡散符号を周波数領域で乗算し、更に逆拡散するための加算を行う周波数領域逆拡散器と、前記シンボルストリームを並直列変換する並直列変換器と、前記シンボルをビットに変換する逆信号点変換器とを具備する周波数領域拡散を採用するマルチキャリアＣＤＭＡ送受信部とから構成される無線通信システムに用いるマルチキャリアＣＤＭＡ等化器であって、無線基地局においては、該無線基地局に接続される、該送受信部を有する複数の端末を収容するマルチキャリアＣＤＭＡ制御部を具備し、該マルチキャリアＣＤＭＡ制御部において、アップリンクとダウンリンクを時分割複信する時分割複信制御部と、特定の周期で、特定のダウンリンク・スロットを用いて、全ユーザ共通のパイロット信号を送信するパイロット信号送信制御部とを具備し、無線端末では、受信パイロット信号に基づきチャネル伝達関数を導出するチャネル伝達関数導出部と、該チャネル伝達関数をアップリンク経由で送信部に通知するチャネル伝達関数通知部とを具備し、送信部では前記導出されたチャネル伝達関数に基づき、データ送信前に前等化を行う等化器とを具備するマルチキャリアＣＤＭＡ等化器について規定している。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のマルチキャリアＣＤＭＡ等化器によれば、送信時にデータと共に送られてくるパイロット信号から伝送路の特性を推定し、これにより送信信号に前等化を施すことにより、周波数領域拡散マルチキャリアＣＤＭＡにおいてユーザ毎に異なる周波数選択性フェージングを受けることで生じる符号間干渉を大幅にかつ比較的簡便に低減することができるようになり、時間領域拡散マルチキャリアＣＤＭＡより特性の優れた周波数領域拡散マルチキャリアＣＤＭＡをアップリンクに適用することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明のマルチキャリアＣＤＭＡ装置の実施形態について、図１乃至図３を参照して説明する。図１は周波数領域拡散マルチキャリアＣＤＭＡ送信機の構成図で、図中１１は変調器、１２は信号点変換器、１３は直並列変換器、１４は複製器、１５は周波数領域拡散器、１６は逆高速フーリエ変換器、１７はガードインターバル（ＧＩ）挿入器である。図２は周波数領域拡散マルチキャリアＣＤＭＡ受信部の構成図で、２１はガードインターバル除去器、２２は高速フーリエ変換器（ＦＦＴ）、２３はチャネル推定器、２４は周波数領域逆拡散器、２５は並直列変換器、２６は逆信号点変換器である。図３は図１に示す送信機に本発明による等化器を適用した場合の送信機の構成図で、３１がチャネル伝達関数導出部である。  
図１に示す送信部において、入力されたデータストリーム(Information data)は局部発振による信号点変換器(Modulator)１１によってシンボルストリームに変換され、さらにマルチプレクサ(Multiplexer)１２においてパイロット信号が多重化される。これにより得られたシンボルストリームは直並列変換器（Ｓ／Ｐ）１３により直並列変換された後に複数の複製器(Copier)１４により拡散率に対応する数ＳＦ個に複製される。複製されたシンボルストリームは周波数領域で拡散符号と乗算され、スペクトラム拡散処理が行われ、その後に逆高速フーリエ変換器（ＩＦＦＴ）１６により逆変換され、ガードインターバル挿入器１７によりガードインターバルを挿入された後に送信信号(Transmitted signal)として送信される。
【０００８】
図２の周波数領域拡散マルチチャネルＣＤＭＡの受信部においては、受信したシンボルのタイミング検出器(Symbol timing detection)２０で受信シンボルのタイミングを検出しながらガードインターバル除去器(ＧＩ removal)２１により、ガードインターバルを除去する。その後、高速フーリエ変換器（ＦＦＴ）２２によりフーリエ変換され、ＮＣ個の系列に分解された後、チャネル推定器(Channel estimator)２３により伝搬路での歪みを推定、補正する。周波数領域逆拡散器(Spreading code)２４により拡散信号を周波数領域で乗算し、シンボルストリームを並直列変換器（Ｐ／Ｓ）２５により平直列変換され、逆信号点変換器(Demodulator)２６によりビットストリームに変換される。
【０００９】
図３は図１の送信部に本発明による等化器を備えた送信部の構成図である。無線基地局では、マルチキャリアＣＤＭＡ制御部において接続される送受信部を有する複数の端末を収容し、図示しないが時分割複信制御部においてアップリンクとダウンリンクを時分割複信し、これも図示しないがパイロット信号送信制御部において特定の周期で、特定のダウンリンクスロットを用いて、全ユーザ共通のパイロット信号を送信する。これにより、無線端末側では前記のチャネル伝達関数導出部において受信パイロット信号に基づきチャネル伝達関数を導出し、アップリンク経由でこのチャネル伝達関数を端末側から送信側に通知し、データ送信前に等化器(Reverse transfer function)３１によりこの導出されたチャネル伝達関数に基づいた前等化を行う。すなわち、本発明においては送信機から送信されてくるパイロット信号の受信状態からチャネルの伝達関数を推定し、この伝達関数の逆特性を送信信号に事前に与えて等化する方法としている。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】周波数領域拡散マルチキャリアＣＤＭＡにおける送信機の構成図。
【図２】周波数領域拡散マルチキャリアＣＤＭＡにおける受信部の構成図。
【図３】本発明における前等化を行う等化器を備えた送信機構成図。
【符号の説明】
【００１１】
１１：変調器                      １２：信号点変換器
１３：直並列変換器                １４：複製器
１５：周波数領域拡散器            １６：逆高速フーリエ変換器
１７：ガードインターバル挿入器    ２０：シンボルタイミング検出器
２１：ガードインターバル除去器    ２２：高速フーリエ変換器
２３：チャネル推定器              ２４：周波数領域逆拡散器
２５：並直列変換器                ２６：逆信号点変換器
３１：チャネル伝達関数導出部及び等化器
【図１】
2005033639.tif 000003
【図２】
2005033639.tif 000004
【図３】
2005033639.tif 000005