(57)【要約】  【課題】周波数領域拡散ＭＣ−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、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を目的としている。  【解決手段】上記コード間干渉の影響を低減するため、受信部側において各伝送チャネルの伝送特性を推定し、それを補償する新しいチャネル推定法を用いたマルチキャリアＣＤＭＡ干渉キャンセラを開発した。また、マルチユーザ検出を周波数領域拡散マルチキャリアＣＤＭＡに適用し、これを繰り返して収束させる繰り返しマルチユーザ検出法の開発により上記特性劣化を低減した。【選択図】図３
2005033638.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線基地局と無線端末とで構成された無線通信システムであって、
かつ、前記無線基地局における送信部では、
ビットストリームを信号点であるシンボルストリームに変換する信号点変換器と、
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、
拡散符号を周波数領域で乗算することにより拡散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の何れかと、
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、
また、前記無線基地局における無線受信部では、
受信したマルチキャリア・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、
前記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の何れかと、
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に加算する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、
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送受信機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干渉キャンセラであって、
前記無線基地局においては、
前記周波数領域拡散を採用するマルチキャリアＣＤＭＡ送受信機を有する端末の多元接続を制御する多元接続制御部
を具備し、
該多元接続制御部では、
前記端末がフレームを送信する際、フレームに含まれるチャネル推定用プリアンブルを送信中は前記端末以外の端末のフレーム送信を休止し、前記プリアンブルが送信完了後に前記端末以外の端末のフレーム送信を再開する機能を具備することで、チャネル推定を行う構成であることを特徴とするマルチキャリアＣＤＭＡ干渉キャンセラ。
【請求項２】
無線基地局と無線端末とで構成された無線通信システムであって、
かつ、前記無線送信部では、
ビットストリームを信号点であるシンボルストリームに変換する信号点変換器と、
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、
拡散符号を周波数領域で乗算することにより拡散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の何れかと、
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、
また、前記無線基地における無線受信部では、
受信したマルチキャリア・シンボルのタイミングの検出手段と、
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、
前記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の何れかと、
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に加算する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、
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送受信部から構成される前記無線通信システムに用いるマルチキャリアＣＤＭＡ干渉キャンセラであって、
前記無線基地局においては、
前記無線基地局に接続される、前記送受信部を有する複数の前記無線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、
前記無線端末では、
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
導出された前記チャネル伝達関数を前記無線基地局に通知するチャネル伝達関数通知部と
を具備することで、チャネル推定を行う構成であることを特徴とするマルチキャリアＣＤＭＡ干渉キャンセラ。
【請求項３】
無線基地局と無線端末とで構成された無線通信システムであって、
かつ、前記無線基地局における送信部では、
ビットストリームを信号点であるシンボルストリームに変換する信号点変換器と、
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、
拡散符号を周波数領域で乗算することにより拡散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の何れかと、
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、
また、前記無線基地における無線受信部では、
受信したマルチキャリア・シンボルのタイミングの検出手段と、
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、
前記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の何れかと、
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に加算する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、
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送受信機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干渉キャンセラであって、
無線基地局においては、
前記無線受信部の前記チャネル推定器において、
複製器１個に対応する系列毎に、サブキャリア毎の入力信号を入力として、サブキャリア毎にウエイトを出力するウエイト制御部と、
サブキャリア毎に入力信号にウエイト制御部出力の当該サブキャリアに対応するウエイトを乗算する乗算器と、
該乗算器による乗算出力を加算する加算器と、
前記拡散符号を周波数領域で拡散するために乗算する周波数領域拡散器と
を具備し、
前記ウエイト制御部は、前記加算器出力が情報シンボルにコヒーレントになるようにウエイトを決定する制御を行うことで、チャネル推定を行う構成であることを特徴とするマルチキャリアＣＤＭＡ干渉キャンセラ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れかに記載のマルチキャリアＣＤＭＡ干渉キャンセラであって、ユーザ１乃至ユーザＮ（Ｎは２以上の自然数）を収容している状況において、
（１）  ユーザ１乃至ユーザＮそれぞれに対するチャネル推定、歪み補正、逆拡散を行うことによって、ユーザ１乃至ユーザＮそれぞれのシンボルデータの近似値（Ｓ１〜ＳＮ）を算出し、
（２）  該近似値（Ｓ１〜ＳＮ）それぞれに、ユーザ１乃至ユーザＮそれぞれの逆チャネル伝達関数及び拡散符号を乗じることによって、受信信号中のユーザ１乃至ユーザＮそれぞれに対応する項（Ｓ１＊〜ＳＮ＊）を算出し、
（３）  全ユーザに対する受信信号からユーザｋ（ｋ：１〜Ｎ）を除く全ユーザに対するSｉ＊（ｉ：１〜Ｎ，ｉ≠ｋ）のベクトル総和を差し引くことによって、ユーザkに対する干渉成分を除去した推定値Ｓｋ＊Tを算出し、
（４）  該Ｓｋ＊に対する歪み補正、逆拡散を行うことによって、干渉成分を低減した信号Ｓｋを算出し、
（５）  全ユーザに対して上記処理を実行した後、干渉除去の効果を示す指標であるＤＵ比を測定し、当初の設定値Ｋに対してＤＵ比＞Ｋならば以上の処理を終了し、ＤＵ比＜Ｋならば上記処理を繰り返すこと
を特徴とする干渉除去機能を有するマルチキャリアＣＤＭＡ干渉キャンセラ。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３の何れかに記載のマルチキヤリアＣＤＭＡ干渉キャンセラであって、ユーザ１乃至ユーザＮ（Ｎは２以上の自然数）を収容している状況において、ユーザ番号をｉ、処理の繰り返し回数をｍとして、
（１）  ユーザ１に対するチャネル推定、歪み補正、逆拡散を行うことによって、ユーザ１のシンボルデータの近似値Ｓmiを算出し、
（２）  該Ｓmiにユーザｉのチャネル伝達関数及び拡散符号を乗じることによって、前記全ユーザに対する受信信号中のユーザ１に対応する項Ｓm1＊を算出し、以下、同様にしてｉ＝２乃至Ｎとして残りの全ユーザｉに対してもＳmi＊を算出し、
（３）  前記全ユーザに対する受信信号から前記Ｓmi＊を差し引くことで、ユーザｉの入力信号としてｒmi＊を算出し、
（４）  該ｒmi＊に対して、ユーザ２に対する前記チャネル推定、前記歪み補正、前記逆拡散を行うことによって、ユーザ２のシンボルデータの近似値Ｓ12を算出し、
（５）  該近似値Ｓ12にユーザ２のチャネル伝達関数及び拡散符号を乗じることによって、前記ｒmi＊中のユーザ２に対応する項Ｓ12＊を算出し、
（６）  更に、前記（３）乃至（５）の処理をユーザ番号を１づつ増加させながらＳm(N+1)＊を算出し、する全ユーザに対して一巡したところで干渉除去の効果を示す指標であるＤＵ比を測定し、当初の設定値Ｋに対してＤＵ比＞Ｋならば以上の処理を終了し、ＤＵ比＜Ｋならば前記ｍを１増加してユーザ番号ｉ＝１として以上の処理を繰り返し、
（７）    前記ｒmi＊をユーザ１に対する上記処理出力Ｓ(m-1)1*に加算して得られる（Ｓ(m-1)1*＋ｒmi＊）をユーザ１に対するｍ回目の処理の入力として前記（１）乃至(３)の処理を実行し、さらに、ユーザ番号を１だけ増加し、前記（Ｓ(m-1)1*＋ｒmi＊）をユーザｉの入力として前記（１）乃至（３）の処理を行い
前記(７)の処理をユーザ番号を１づつ増加させながら繰り返し、ｉ＝Ｎ＋１に達した所で予め設定されている前記ＤＵ比を測定し、ＤＵ比＜Ｋの場合は前記（６）乃至（８）の処理を、ｍを１だけ増加して前記（６）乃至（８）の処理を繰り返し、ＤＵ比＞Ｋの場合は前記処理を全て終了し、前記（３）乃至（８）の処理を少なくとも１回以上繰り返すことを特徴とする干渉除去機能を有するマルチキャリアＣＤＭＡ干渉キャンセラ。
【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システムの干渉キャンセラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
直交周波数分割多重（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できる。
【０００３】
前者の時間領域拡散マルチキャリアＣＤＭＡは、直接拡散ＣＤＭＡ（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ＣＤＭＡは、ユーザ間で直交周波数分割多重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る、異なる拡散符号との相互相関（コード間干渉（ＩＣＩ））が増大し、このため特性が劣化する。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。
【０００４】
以上から、後記の非特許文献１及び２においては、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報告されている。一方、後記の非特許文献３に報告されているように、ＣＤＭＡの多元接続干渉（ＭＡＩ）を緩和する技術として、マルチユーザ検出（ＭＵＤ）がある。これは全ユーザの信号を逆拡散することで受信信号に含まれる干渉成分を導出し、受信信号からそれらを差し引くことで特性の向上を図るものである。
【０００５】
【非特許文献１】E. A. Sourourand M. Nakagawa, "Performance of orthogonal  multicarrier CDMA in a multipath fading channel," IEEE Trans.Commun. Vol.44, pp559-569, March 1996
【非特許文献２】S. Hara and R.Prasad, "Overview of multicarrier CDMA", IEEE Commun. Mag.,pp126-133, Dec. 1997
【非特許文献３】丸林元、中川正雄、河野隆二、「スペクトル拡散通信とその応用」電子情報通信学会、1998
【非特許文献４】諏訪真悟、新博行、佐和橋衛、“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”電子情報通信学会無線通信システム研究会、RCS2002-134, 2002
【非特許文献５】庄納崇、山田知之、上原一浩、荒木克彦、“周波数領域拡散MC-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】
【０００６】
上述のように、周波数領域拡散マルチキャリアＣＤＭＡはコード間干渉の問題はあるが、周波数利用効率の高さ故にアップリンクへの適用も期待されている。しかし、この場合、ユーザ間で直交周波数分割多重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、といった問題がある。特に、前記の非特許文献４においては、後者のコード間干渉による多元接続干渉に起因した特性劣化の影響が大きくなることが指摘されている。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については前記の非特許文献５において行われている。  
そこで本発明においては、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している。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、
無線基地局と無線端末とで構成された無線通信システムであって、  かつ、前記無線基地局における送信部では、ビットストリームを信号点であるシンボルストリームに変換する信号点変換器と、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、拡散符号を周波数領域で乗算することにより拡散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の何れかと、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、また、前記無線基地局における無線受信部では、受信したマルチキャリア・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、前記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の何れかと、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に加算する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、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送受信機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干渉キャンセラであって、前記無線基地局においては、前記周波数領域拡散を採用するマルチキャリアＣＤＭＡ送受信機を有する端末の多元接続を制御する多元接続制御部を具備し、  該多元接続制御部では、前記端末がフレームを送信する際、フレームに含まれるチャネル推定用プリアンブルを送信中は前記端末以外の端末のフレーム送信を休止し、前記プリアンブルが送信完了後に前記端末以外の端末のフレーム送信を再開する機能を具備することで、チャネル推定を行う構成のマルチキャリアＣＤＭＡ干渉キャンセラについて規定している。
【０００８】
請求項２においては、無線基地局と無線端末とで構成された無線通信システムであって、かつ、前記無線送信部では、ビットストリームを信号点であるシンボルストリームに変換する信号点変換器と、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、拡散符号を周波数領域で乗算することにより拡散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の何れかと、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、また、前記無線基地における無線受信部では、受信したマルチキャリア・シンボルのタイミングの検出手段と、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、前記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の何れかと、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に加算する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、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送受信部から構成される前記無線通信システムに用いるマルチキャリアＣＤＭＡ干渉キャンセラであって、前記無線基地局においては、前記無線基地局に接続される、前記送受信部を有する複数の前記無線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、前記無線端末では、  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導出された前記チャネル伝達関数を前記無線基地局に通知するチャネル伝達関数通知部とを具備することで、チャネル推定を行う構成のマルチキャリアＣＤＭＡ干渉キャンセラについて規定している。
【０００９】
請求項３においては、無線基地局と無線端末とで構成された無線通信システムであって、かつ、前記無線基地局における送信部では、ビットストリームを信号点であるシンボルストリームに変換する信号点変換器と、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、拡散符号を周波数領域で乗算することにより拡散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の何れかと、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、また、前記無線基地における無線受信部では、受信したマルチキャリア・シンボルのタイミングの検出手段と、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、前記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の何れかと、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に加算する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、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送受信機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干渉キャンセラであって、無線基地局においては、前記無線受信部の前記チャネル推定器において、複製器１個に対応する系列毎に、サブキャリア毎の入力信号を入力として、サブキャリア毎にウエイトを出力するウエイト制御部と、サブキャリア毎に入力信号にウエイト制御部出力の当該サブキャリアに対応するウエイトを乗算する乗算器と、該乗算器による乗算出力を加算する加算器と、前記拡散符号を周波数領域で拡散するために乗算する周波数領域拡散器とを具備し、前記ウエイト制御部は、前記加算器出力が情報シンボルにコヒーレントになるようにウエイトを決定する制御を行うことで、チャネル推定を行う構成のマルチキャリアＣＤＭＡ干渉キャンセラについて規定している。
【００１０】
請求項４においては、請求項１乃至請求項３の何れかに記載のマルチキャリアＣＤＭＡ干渉キャンセラであって、ユーザ１乃至ユーザＮ（Ｎは２以上の自然数）を収容している状況において、（１）ユーザ１乃至ユーザＮそれぞれに対するチャネル推定、歪み補正、逆拡散を行うことによって、ユーザ１乃至ユーザＮそれぞれのシンボルデータの近似値（Ｓ１〜ＳＮ）を算出し、（２）該近似値（Ｓ１〜ＳＮ）それぞれに、ユーザ１乃至ユーザＮそれぞれの逆チャネル伝達関数及び拡散符号を乗じることによって、受信信号中のユーザ１乃至ユーザＮそれぞれに対応する項（Ｓ１＊〜ＳＮ＊）を算出し、（３）全ユーザに対する受信信号からユーザｋ（ｋ：１〜Ｎ）を除く全ユーザに対するSｉ＊（ｉ：１〜Ｎ，ｉ≠ｋ）のベクトル総和を差し引くことによって、ユーザkに対する干渉成分を除去した推定値Ｓｋ＊を算出し、（４）該Ｓｋ＊に対する歪み補正、逆拡散を行うことによって、干渉成分を低減した信号Ｓｋを算出し、（５）全ユーザに対して上記処理を実行した後、干渉除去の効果を示す指標であるＤＵ比を測定し、当初の設定値Ｋに対してＤＵ比＞Ｋならば以上の処理を終了し、ＤＵ比＜Ｋならば上記処理を繰り返すこと構成の干渉除去機能を有するマルチキャリアＣＤＭＡ干渉キャンセラについて規定している。
更に、前記（１）乃至（４）の処理を少なくとも１回以上繰り返す構成の干渉除去機能を有するマルチキャリアＣＤＭＡ干渉キャンセラについて規定している。
【００１１】
請求項５においては、請求項１乃至請求項３の何れかに記載のマルチキヤリアＣＤＭＡ干渉キャンセラであって、ユーザ１乃至ユーザＮ（Ｎは２以上の自然数）を収容している状況において、ユーザ番号をｉ、処理の繰り返し回数をｍとして、（１）ユーザ１に対するチャネル推定、歪み補正、逆拡散を行うことによって、ユーザ１のシンボルデータの近似値Ｓmiを算出し、（２）該Ｓmiにユーザｉのチャネル伝達関数及び拡散符号を乗じることによって、前記全ユーザに対する受信信号中のユーザ１に対応する項Ｓm1＊を算出し、以下、同様にしてｉ＝２乃至Ｎとして残りの全ユーザｉに対してもＳmi＊を算出し、（３）前記全ユーザに対する受信信号から前記Ｓmi＊を差し引くことで、ユーザｉの入力信号としてｒmi＊を算出し、（４）該ｒmi＊に対して、ユーザ２に対する前記チャネル推定、前記歪み補正、前記逆拡散を行うことによって、ユーザ２のシンボルデータの近似値Ｓ12を算出し、（５）該近似値Ｓ12にユーザ２のチャネル伝達関数及び拡散符号を乗じることによって、前記ｒmi＊中のユーザ２に対応する項Ｓ12＊を算出し、（６）更に、前記（３）乃至（５）の処理をユーザ番号を１づつ増加させながらＳm(N+1)＊算出する全ユーザに対して一巡したところで干渉除去の効果を示す指標であるＵＤ比を測定し、当初の設定値Ｋに対してＵＤ比＞Ｋならば以上の処理を終了し、ＵＤ比＜Ｋならば前記ｍを１増加してユーザ番号ｉ＝１として以上の処理を繰り返し、（７）前記ｒmi＊をユーザ１に対する上記処理出力Ｓ(m-1)1*に加算して得られる（Ｓ(m-1)1*＋ｒmi＊）をユーザ１に対するｍ回目の処理の入力として前記（１）乃至(３)の処理を実行し、さらに、ユーザ番号を１だけ増加し、前記（Ｓ(m-1)1*＋ｒmi＊）をユーザｉの入力として前記（１）乃至（３）の処理を行い、（８）前記(７)の処理をユーザ番号を１づつ増加させながら繰り返し、ｉ＝Ｎ＋１に達した所で予め設定されている前記ＵＤ比を測定し、ＵＤ比＜Ｋの場合は前記（６）乃至（８）の処理を、ｍを１だけ増加して前記（６）乃至（８）の処理を繰り返し、ＵＤ比＞Ｋの場合は前記処理を全て終了し、前記（３）乃至（８）の処理を少なくとも１回以上繰り返すことを特徴とする干渉除去機能を有するマルチキャリアＣＤＭＡ干渉キャンセラ。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のマルチキャリアＣＤＭＡ干渉キャンセラによれば、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コード間干渉を大幅に低減することができ、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】
【００１３】
本発明によるマルチキャリアＣＤＭＡ装置の実施の形態について、以下図により説明する。なお、本発明が適用される通信システムは無線基地局と複数の端末から構成されているシステムであって、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）との組み合わせであるマルチキャリアＣＤＭＡ（ＭＣ−ＣＤＭＡ）を採用している。ここで、本発明における前記無線基地局においては、基地局と複数の端末との接続を制御する多元接続制御部を有しており、
１）この多元接続制御部は、端末がフレームを送信する際、フレームに含まれるチャネル推定用プリアンブルを送信中は、当該端末以外の端末のフレーム送信を休止し、当該プリアンブルの送信が完了した後に当該端末以外の端末のフレーム送信を再開する機能を有している。  
２）無線基地局に接続することが出来る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制御部を備えており、同時に、端末においても、マルチキャリアＣＤＭＡ制御部はアップリンクとダウンリンクを時分割複信（ＴＤＤ）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を有している。
また、無線端末は、  
１） 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を有している。  
２） また、導出されたチャネル伝達関数を無線基地局に通知するチャネル伝達関数通知部を有している。
【００１４】
図１は周波数領域拡散ＭＣ−ＣＤＭＡの送信部の構成図である。図１において、入力信号であるデータストリーム(Information data)は変調器(Modulator)１１で変調されてビットストリームとなった後、マルチプレクサ(Multiplexer)１２においてパイロット信号(Pilot)と共に多重化される。この多重化された出力は直列信号のビットストリームであるため直並変換器(S/P)１３によりＮｐ個の系列に変換され、さらに各系列においては複製器１４１乃至１４ｎによりそれぞれ拡散率に相当するＳＦ個のシンボルストリームに複製される。この後、複製されたシンボルストリームは周波数領域で拡散器１５からの拡散符号(Spreading code)と乗算され、この乗算結果は逆高速フーリエ変換器(IFFT)１６で時間領域での信号に逆変換された後、ガードインターバル挿入器(GI Insertion)１７でガードインターバルが挿入され送信信号(Transmitted signal)として送信される。
【００１５】
図２は周波数領域拡散マルチキャリアＣＤＭＡの受信部の構成図である。受信信号(Received signal)はシンボルタイミング検出器(Symbol  timing  detection)２１１で送信されてきたシンボルのタイミングを検出した後、ガードインターバル除去器２１２でガードインターバルを除去する。これにより得られた信号は高速フーリエ変換器(FFT)２２によりＮｃ個に分割された周波数領域におけるデータに変換され、チャネル推定器(Channel estimator)２３により伝搬路での歪みを推定し、乗算処理によりこの歪みは補正される。この後、周波数領域逆拡散器２４の出力である拡散符号(spreading code)と乗算され、さらに送信側に対応したＳＦ個づつの周波数領域におけるデータに纏められ、さらに、それぞれ加算器２４１〜２４ｎで加算してシンボルストリームとし、並直列変換器(P/S)２５により並列信号を直列のビットストリームとした後、逆信号点変換器(Demodulator)２６により再生データ(Recovered  data)を得ている。
【００１６】
図３は図２におけるチャネル推定器２３の本発明に係る場合の構成図である。図３において、ウェイト制御部(Weight Control)３１は高速フーリエ変換器(FFT)２２の出力である周波数領域でのデータを用いて、加算器３３の出力が情報シンボルに対してコヒーレントになるように重み付け(ウエイト)を決定する制御を行うことでチャネル推定を行うことを特徴としている。このウエイト制御部３１の出力は乗算器３２により高速フーリエ変換器２２の出力に乗算され、この乗算結果は加算器３３を経てウエイト制御部３１に上記コヒーレントになるようにフィードバックされるが、同時に周波数領域逆拡散器２４により拡散符号(Spreading code)を乗算器３４において乗算することにより、拡散率に相当するＳＦ個づつの周波数領域におけるデータに纏められ、図２における加算器２４１乃至２４ｎに入力される。すなわち、複製器１個に対する系列毎に、サブキャリア毎の入力信号を入力として、ウエイト制御部３１はサブキャリア毎にウエイトを出力し、乗算器３２によりサブキャリア毎の入力信号に対してウェイトを乗算する。この乗算器出力は複数の加算器３３に加算され、加算器出力が情報シンボルにコヒーレントになるようにウェイト制御部３１ではウェイトを決定する。
【００１７】
図４は本発明による繰り返しマルチユーザ検出器（ＩＭＵＤ）４１対応の第１の例を示す受信部構成図、図５はこの受信部で使用される第１の例を示す繰り返しマルチユーザ検出器（ＩＭＵＤ）４１の構成図、図６はこの第１の例の繰り返しマルチユーザ検出の処理シーケンス図である。図６のシーケンスに従い、図５の繰り返しマルチユーザ検出器５１が動作する。
【００１８】
図５に示すユーザ１〜Ｎの系を収容している状況において、
（１） ユーザ１乃至Ｎ(User 1〜User N)のそれぞれに対して、図４におけるチャネル推定器(Channel estimator)４２によりチャネル推定、歪み補正、逆拡散を行うことによって、ユーザ１乃至Ｎのそれぞれに対応するシンボルデータの近似値（Ｓ１〜ＳＮ）を算出し、(図６におけるステップ６０１、以下、括弧内の数字は図６におけるステップを指す。)
（２） この近似値（Ｓ１〜ＳＮ）は繰り返しマルチユーザ検出器４１に入力され、それぞれを図５の複製器(Copier)５１でＳＦ個づつ複製し、各複製値に対してユーザ１乃至Ｎそれぞれの逆チャンネル伝達関数(Reverse transfer function)５２および拡散符号(Spreading code)５３を乗算することによって、受信信号中のユーザ１〜Ｎそれぞれに対応する項（Ｓ１＊〜ＳＮ＊）を算出する。(ステップ６０２)
（３） ユーザｋに対する受信信号からユーザｋを除く全ユーザに対する上記のＳｉ＊（ｉ＝１〜Ｎ：ｉ≠ｋ）のベクトル総和を差し引くことによって、Ｓｋ＊を算出し、(ステップ６０３)
（４）このＳｋ＊に対する歪み補正、逆拡散を行うことによって、ユーザkに対する干渉成分を低減した信号Ｓｋを算出し、さらに以上の処理を少なくとも１回以上繰り返すことにより干渉を除去する。(ステップ６０４)
この繰り返しは、回線設計時に規定されるユーザ数に応じた所要ＤＵ比（希望信号対干渉信号電力比）を上回るまで行われる（ステップ６０５）。
【００１９】
図６は以上のシーケンスを纏めたものである。  
図７は繰り返しマルチユーザ検出器（ＩＭＵＤ）対応の第２の例としての受信部の構成図、図８は第２の例における繰り返しマルチユーザ検出器（ＩＭＵＤ）７１の構成図、図９は本発明における干渉キャンセラの動作を説明するための回路構成図、図１０はこの第２の例としての繰り返しマルチユーザ検出の動作シーケンス図である。この第２の例としての実施の形態である繰り返しマルチユーザ検出器においては、チャネル推定器も各ユーザ毎に繰り返しマルチユーザ検出器（ＩＭＵＤ）７１に含ませている所が第１の例の場合と異なっている。図１０のシーケンス（以下の括弧内の数字は図１０記載のステップに対応）に従い、図８の繰り返しマルチユーザ検出器が動作する。
【００２０】
図９に示すように、本マルチキャリアＣＤＭＡ干渉キャンセラがユーザｉ（ｉ：１〜Ｎ）を収容している状況において、干渉除去は以下の手順で実行される。
（１）  図２における高速フーリエ変換器２２の出力である周波数領域で分散された入力信号は、図９において、分散率に相当するＳＦ本づつに纏められてユーザ１の相関器９１に入力される。この相関器９１においては、受信信号ｒｉに対するチャネル推定、歪み補正、逆拡散等の処理を行うことにより他ユーザからの干渉成分と共存した状態の中から自分自身の信号、すなわちユーザｉに対応するシンボルデータの近似値Ｓmiを抽出する処理が行われる（ステップ１００２）。なお、ここで、Ｓmiのサフィックスｍは以下の一連の処理を繰り返す回数、ｉはユーザ番号を示すものとする。上記処理開始直後においてはＳ11となる。
（２） この近似値Ｓmiに、第１の変換器(変換器１)９２において、ユーザｉの逆チャンネル伝達関数(図８のReverse transfer  function)及び拡散符号(図８でSpreading code)を乗じることによって、受信信号ｒｉ中のユーザｉに対応する項（Ｓmi＊）を算出する（ステップ１００３）。例えば第１回目でユーザ１に対する処理においてはこの項はＳ11*ここで、真の値をＳ1T，他ユーザからの干渉等による誤差分をΔＳ11＊とすればＳ11＊＝Ｓ1T＋ΔＳ11＊で与えられ、かつ、このＳ11＊は相関器９１の入力側の次元と整合がとれたものとなっており、下記（３）の処理を可能としている。
（３） 次に、前記高速フーリエ変換された全ユーザの情報を含む受信信号ｒｉから減算器９３２により上記処理で得られた信号Ｓ11＊を差し引くことで、ユーザ１の影響を除去した信号ｒmi*を算出し（ステップ１００４）、この結果をユーザ２の相関器９４に入力する。これと同時に、ユーザ３に対する相関器入力側減算器９３３の入力端子の一方に入力される。この減算器９３３における他の一方の入力には変換器２の出力が印加される。減算器９３３の出力は次ステップであるユーザ３の相関器入力側に印加されると同時に、次段ユーザ(この場合はユーザ４)の相関器入力側にある減算器の一方の入力に印加される。
（４）上記の信号ｒmi*に対して、ユーザ２の相関器９４において、ユーザ１の場合と同様に、チャネル推定、歪み補正、逆拡散の各処理を行うことによってユーザ２のシンボルデータの近似値Ｓ12を算出する。
（５） これにより得られた近似値Ｓ12に、ユーザ２の逆チャンネル伝達関数及び拡散符号を第２の変換器９５において乗算することによって、信号ｒmi*中のユーザ２に対応する項（Ｓ12＊）を算出する。
（６） 以下、これら一連の（３）〜（５）の処理をステップ１００５でｉを１づつ増し、この値がＮ＋１になり(ステップ１００６)Ｓ1N*が求められるまで繰り返す。すなわち、ユーザｉに対してｉを１から（Ｎ＋１）迄シフトしながら順次チャネル推定、歪み補正、逆拡散の各処理を行うことにより、各ユーザに対応する干渉成分を除去したＳ1(i+1)、Ｓ1(i+2)…Ｓ1NおよびＳ1(i+1)*,  Ｓ1(i+２)*,…Ｓ1N*を順に算出する。また以上の処理は、実際はユーザｉの配列順序によらず、受信電力が大きい方から順に実行される。
【００２１】
ここで干渉除去の効果が回線設計時に規定されたユーザ数に応じた所要ＤＵ比を上回っているか否かがチェックされる(ステップ１００８)。ＤＵ比(ステップ１００７)が仕様値Ｋを満たしていない場合(ステップ１００８でNo）は、ｍ＝２、ｉ＝１として次の繰り返しに入る（ステップ１００９およびステップ１０１０）。
（７） 以上一連の処理により、第１回目の処理（ｍ＝１）が終了し、次に第２回目の処理（ｍ＝２）として第１の相関器９１に戻る。第２回目におけるユーザ１の相関器９１への入力は、今度は第１回目の第１の変換器９２の出力（Ｓ(m-1)1*）と、減算器９６の出力、すなわち受信信号から各ユーザの信号を差し引いた残余成分ｒmi（＝Ｒ）、との和（Ｓ(m-1)1＊＋Ｒ）を第２回目（ｍ＝２）の第１の相関器９１への入力として上記（３）〜（６）の場合と同様の処理を繰り返す（ステップ１０１０乃至１０１２）。ただし、この第２回目の処理では、上記信号（Ｓ(m-1)1＊＋Ｒ）がユーザ１の相関器９１の入力信号となり、この入力信号と第２回目の第１の変換器９２出力との差が減算器９８１で演算され、この演算結果が第１回目の第２の変換器９５の出力と加算器９９２において加算され、第２回目のユーザ２の相関器９４の入力となる。第２回目においてもこの処理が繰り返され、以下ｉが１づつ増加し（ステップ１０１２）、全ユーザ数Ｎ＋１に至るまで（Ｓ(m-1)1＊＋ｒmi*）上記ステップ１００２，１００３，１００４と同様の計算が繰り返される（ステップ１０１４）。
（８）このようにして、全ユーザ(ｉ＝１〜Ｎ)に対し一通りの演算処理が完了（ステップ１０１４でｉ＝Ｎ＋１)する。ステップ１００８に戻り、DU比（希望信号対干渉信号の電力比）当初の設定比を満たすか否かをチェックし、未達であれば（ステップ１００８でNo）ステップ１００９に移りｍをｍ＋１として次のループに入る。これはステップ１００８の結果がYesとなるまで少なくとも１回以上は続けられる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】周波数領域拡散ＭＣ−ＣＤＭＡの送信部の構成図。
【図２】周波数領域拡散ＭＣ−ＣＤＭＡの受信部の構成図。
【図３】チャネル推定部の構成図。
【図４】第１の繰り返しマルチユーザ検出器対応の受信部の構成図。
【図５】第１の繰り返しマルチユーザ検出器の構成図。
【図６】第１の繰り返しマルチユーザ検出器の動作を示すシーケンス図。
【図７】第２の繰り返しマルチユーザ検出器対応の受信部の構成図。
【図８】第２の繰り返しマルチユーザ検出器の構成図。
【図９】本発明による干渉キャンセラの回路構成図。
【図１０】第２の繰り返しマルチユーザ検出器の動作を示すシーケンス図。
【符号の説明】
【００２３】
１１：信号点変換器（変調器）    １２：マルチプレクサ
１３：直列−並列変換器        １４１〜１４ｎ：複製器
１５：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  
２１１：シンボルタイミング検出器  
２１２：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      ２４１〜２４ｎ：加算器
２５：並列−直列変換器        ２６：逆信号点変換器
３１：ウエイト制御部          ３２：乗算器
３３：加算器                  ３４：乗算器
４１：繰り返しマルチユーザ検出器  ４２：チャネル推定器
５１：複製器            
５２：逆チャネル伝達関数発生器
５３：拡散符号発生器        
７１：繰り返しマルチユーザ検出器
７２：チャネル推定器        
８１：逆チャネル伝達関数発生器
９１：ユーザ１の相関器        
９２：第１の変換器
９３：減算器            
９４：ユーザ２の相関器
９５：第２の変換器          
【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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