(57)【要約】【課題】通信のシステム、方法及びデバイス【解決手段】スペクトル拡散通信を実行する通信システム（３０１）が提供される。通信システム３０１の送信装置（３０２）中では、拡散部（３１０）が入力信号（ｄ）を拡散符号（ＳＣ）を用いて拡散し、送信部（３１１、３０６）が、拡散部（３１０）によって拡散された信号（Ｃ）を送信する。受信装置（３１４）では、受信部（３１８、３２５）が送信部（３１１、３０６）によって送信された信号（Ｄｆ）を受信し、収束部（３２０）が、受信部（３１８、３２５）によって受信された信号（Ｄ）を、拡散符号（ＳＣ）に対応する逆拡散符号（ＩＳＣ）を用いて逆拡散する。拡散符号（ＳＣ）は、時間ドメイン中の拡散量を示す時間拡散要素（ＳＦｔｉｍｅ）と周波数ドメイン中の拡散量を示す周波数拡散要素（ＳＦｆｒｅｑ）とを含む。この拡散符号（ＳＣ）中の時間と周波数の拡散要素（ＳＦｔｉｍｅとＳＦｆｒｅｑ）は、使用されている様々な拡散符号の数に基づいて決定される。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スペクトル拡散通信を行う通信方法であって、拡散符号を用いて入力信号を拡散するステップと、前記拡散ステップで拡散された信号を送信するステップと、前記送信ステップで送信された信号を受信するステップと、前記受信ステップで受信された信号を、前記拡散符号に対応する逆拡散符号を用いて逆拡散するステップとを含み、前記拡散符号は、時間ドメインでの拡散量を示す時間拡散要素と周波数ドメインでの拡散量を示す周波数拡散要素とを含み、また、前記拡散符号中の前記時間及び周波数拡散要素が、使用時の異なる拡散符号の数に基づいて決定される、方法。
【請求項２】
前記時間拡散要素は、時間ドメイン中で実行される拡散の量を示す時間拡散係数を有する時間拡散符号を含む、請求項１に記載の通信方法。
【請求項３】
使用時の前記時間拡散符号は互いに直交している、請求項２に記載の通信方法。
【請求項４】
前記時間拡散要素は、拡散が時間ドメインでは行わないことの可能性指示を有する、請求項１、２又は３に記載の通信方法。
【請求項５】
前記周波数拡散要素は、周波数ドメインにて行われることになる拡散の量を示す周波数拡散係数を有する周波数拡散符号を含む、請求項１から４のいずれか１項に記載の通信方法。
【請求項６】
前記周波数拡散要素は、拡散が周波数ドメインでは行わないことの可能性指示を有する、請求項１から５のいずれか１項に記載の通信方法。
【請求項７】
前記拡散符号は、時間及び周波数ドメインで行われることになる拡散の全体量を示す全体拡散係数を有する、請求項１から６のいずれか１項に記載の通信方法。
【請求項８】
前記全体拡散係数は、時間及び周波数拡散量指示が変化している間、所定の期間一定のままである、請求項７に記載の通信方法。
【請求項９】
使用時に各拡散符号は、同じ時間及び周波数拡散量指示を有する、請求項１から８のいずれか１項に記載の通信方法。
【請求項１０】
同じ変調方式がユーザ毎に行われる前記送信ステップに用いられる、請求項１から９のいずれか１項に記載の通信方法。
【請求項１１】
前記時間及び周波数拡散量指示は、所定数の新拡散符号が割り当てられる後に変更される、請求項１から１０のいずれか１項に記載の通信方法。
【請求項１２】
前記所定数は１である、請求項１１に記載の通信方法。
【請求項１３】
前記時間及び周波数拡散量指示は、所定の時間間隔で変更される、請求項１から１２のいずれか１項に記載の通信方法。
【請求項１４】
周波数ドメインでの拡散が、複数の周波数サブキャリアの１つ以上のサブキャリアにわたっている、請求項１から１３のいずれか１項に記載の通信方法。
【請求項１５】
前記周波数拡散量指示は、使用されることになる周波数サブキャリアの数を示す、請求項１４に記載の通信方法。
【請求項１６】
前記周波数サブキャリアは、直交周波数分割多重方式のサブキャリアである、請求項１４又は１５に記載の通信方法。
【請求項１７】
スペクトル拡散通信が、直交周波数符号分割多重方式に従って実行される、請求項１から１６のいずれか１項に記載の通信方法。
【請求項１８】
使用時の異なる拡散符号の数は、ユーザの数と等しい、請求項１から１７のいずれか１項に記載の通信方法。
【請求項１９】
使用時の異なる拡散符号の数は、アクティブなユーザの数と等しい、請求項１から１８のいずれか１項に記載の通信方法。
【請求項２０】
前記拡散符号中の時間と周波数の拡散要素は、アクティブに用いられる異なる拡散符号の数に基づいて決定される、請求項１から１９のいずれか１項に記載の通信方法。
【請求項２１】
使用時の異なる拡散符号の数は、ユーザに割り当てられた拡散符号の数に等しい、請求項１から２０のいずれか１項に記載の通信方法。
【請求項２２】
時間及び周波数拡散要素は、前記システムのセル毎に使用される異なる拡散符号の数に依存してセル単位で決定されるセルラー通信システムで用いられる、請求項１から２１のいずれか１項に記載の通信方法。
【請求項２３】
時間及び周波数拡散要素は、それぞれ時間及び周波数ドメインに拡散の形態を示す、請求項１から２２のいずれか１項に記載の通信方法。
【請求項２４】
前記時間／周波数拡散符号は、時間／周波数ドメインに拡散の形態を示す、請求項２又は５に従属している請求項２３に記載の通信方法。
【請求項２５】
複数の送信アンテナを有する送信装置と複数の受信アンテナを有する受信装置とを備える通信システムに用いられるハイブリッド自動繰り返し要求方法において両送信試行に代わって行われる通信方法であって、前記ハイブリッド自動繰り返し要求方法は、データ信号が、第１選択送信アンテナで送信され、第２選択受信アンテナで受信される第１データ送信試行でエラーが生じてしまったことを決定し、前記データ信号が第３選択送信アンテナから再送信され第４選択受信アンテナで受信される第２データ送信試行を行う決定に応答して、前記第１送信試行のために選択される前記送信及び受信アンテナ間の前記チャンネル応答が前記第２送信試行のために選択される前記送信及び受信アンテナ間のチャンネル応答とは異なっていることを確認する再構成動作を行い、前記第１及び第２送信試行による情報を用いて前記受信装置でデータを回復することを含む、請求項１乃至２４のいずれか１記載の通信方法。
【請求項２６】
スペクトル拡散通信を実行する通信システムであって、前記通信システムは、入力信号を拡散符号を用いて拡散する手段と、前記拡散手段で拡散された信号を送信する手段と、前記送信手段で送信された信号を受信する手段と、前記受信手段で受信された信号を、前記拡散符号に対応する逆拡散符号を用いて逆拡散する手段と、を含み、前記拡散符号は、時間ドメインでの拡散量を示す時間拡散要素と周波数ドメインでの拡散量を示す周波数拡散要素とを含み、また、前記拡散符号中の前記時間及び周波数拡散要素は、使用時の異なる拡散符号の数に依存して決定される、通信システム。
【請求項２７】
スペクトル拡散通信のための送信方法であって、前記通信方法は、拡散符号を用いて入力信号を拡散するステップと、前記拡散ステップで拡散された信号を送信するステップとを含み、前記拡散符号は、時間ドメインでの拡散量を示す時間拡散要素と周波数ドメインでの拡散量を示す周波数拡散要素とを含み、また、前記拡散符号中の前記時間及び周波数拡散要素は、使用時の異なる拡散符号の数に依存して決定される、送信方法。
【請求項２８】
スペクトル拡散通信のための送信装置であって、前記送信装置は、拡散符号を用いて入力信号を拡散する手段と、前記拡散手段で拡散された信号を送信する手段とを含み、前記拡散符号は、時間ドメインでの拡散量を示す時間拡散要素及び周波数ドメインでの拡散量を示す周波数拡散要素とを含み、また、前記拡散符号中の前記時間及び周波数拡散要素は、使用時の異なる拡散符号の数に依存して決定される、送信装置。
【請求項２９】
スペクトル拡散通信のための受信方法であって、前記受信方法は、拡散符号で拡散された信号を受信するステップと、前記受信ステップで受信された信号を、前記拡散符号に対応する逆拡散符号を用いて逆拡散するステップと、を含み、前記拡散符号は、時間ドメインでの拡散量を示す時間拡散要素と周波数ドメインでの拡散量を示す周波数拡散要素とを含み、また、前記拡散符号中の前記時間及び周波数拡散要素は、使用時の異なる拡散符号の数に依存して決定される、受信方法。
【請求項３０】
スペクトル拡散通信のための受信装置であって、前記受信装置は、拡散符号で拡散された信号を受信する手段と、前記受信手段で受信された信号を、前記拡散符号に対応する逆拡散符号を用いて逆拡散する手段とを含み、前記拡散符号は、時間ドメインでの拡散量を示す時間拡散要素と周波数ドメインでの拡散量を示す周波数拡散要素とを含み、また、前記拡散符号中の前記時間及び周波数拡散要素は、使用時の異なる拡散符号の数に基づいて決定される、受信装置。
【請求項３１】
通信装置にて実行すると、前記装置に請求項２７又は２９に記載の方法を実行させる、動作プログラム。
【請求項３２】
通信装置に装荷されると、前記装置を請求項２８又は３０に記載の装置にさせる、動作プログラム。
【請求項３３】
キャリア媒体で担持される、請求項３１又は３２に記載の動作プログラム。
【請求項３４】
前記キャリア媒体は送信媒体である、請求項３３に記載の動作プログラム。
【請求項３５】
前記キャリア媒体は記憶媒体である、請求項３３に記載の動作プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スペクトル拡散通信を行う通信の方法、システム及び装置に関する。より詳しくは、本発明は、例えば、直交周波数符号分割多重（ＯＦＣＤＭ）アーキテクチャにおいて、時間ドメイン及び周波数ドメインの双方で拡散が行えるスペクトル拡散通信に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な無線ネットワークは、厳しいチャネル条件下で動作する。無線チャネルは、マルチパスフェージングやシャドーフェージング、ドップラー拡散、時間バラツキや遅延拡散などの要素のため、有線チャネルよりはるかに予測しがたい。これらの要素は全て、ユーザの移動性やその結果として遭遇するかもしれない広範囲の環境によってもたらされる変化に関連している。
【０００３】
マルチパスフェージングは、送信された信号が、送信装置と受信装置の間の環境にある対象（これらの対象は建築物であったり、樹木であったり、丘であったり、車であったりする）のところで反射するという事実の結果である。この反射信号は、ランダムな位相オフセットを持って受信装置に到達するが、それは、反射する毎に、その後で違った経路をたどって受信装置に到達するからである。その結果は、反射が破壊的に（又は建設的に）互いに重畳するので、ランダムな時間変化信号フェイドとなる。解除、すなわちフェージングの程度は、その相対的な位相や相対パワーによって具体化されるように反射信号の遅延拡散に依存する。
【０００４】
時間のバラツキは、信号に対する歪みを表しており、変調記号の場合に拡散によって現れる。これは、チャネルのコヒーレンス帯域幅が変調帯域幅より小さいときに生じる。時間バラツキは、１つの記号からのエネルギが別の記号に波及する場合に記号間干渉を引き起こし、これにより、ＢＥＲを増加する。
【０００５】
多くの場合、マルチパスフェージングは、周波数選択的であって、いつでも全体的なチャネル帯域幅のある部分にだけランダムに影響することがある。周波数選択的フェージングは、チャネルが時間のバラツキを引き込むとき、及び拡散遅延が記号期間を越えるときに生じる。バラツキがなく、拡散遅延が記号期間より短いとき、フェージングは周波数全体にわたって平坦であり、これにより、信号における全ての周波数に均等に影響を及ぼす。フェージングは３０ｄＢを超える深いフェードを生むことになる。
【０００６】
ドップラー拡散は、ユーザに移動の結果として導かれるチャネルの変化及びチャネルにおける対象の総体的な動きを表している。ドップラー効果は、信号の周波数成分をシフトさせたり拡散させたりする効果がある。チャネルのコヒーレンス時間はドップラー拡散の逆数であり、従って、チャネル特徴が変化する速度の尺度である。これが、事実上、フェージングが生じる割合を決める。このチャネルの変化率が高いと、この変化率を、受信機においてのチャネル応答に関する知識を必要とするシステムによって監視しなければならない。
【０００７】
フェージングする信号の振幅を示す統計は、レーリー(Rayleigh)またはライス(Ricean)のいずれかとしてしばしば見なされる。レーリーフェージングは、受信信号に存在する視野方向（ＬＯＳ）や支配的なマルチパスの成分がないときに生じる。ＬＯＳや支配的なマルチパス成分が存在する場合、ライス分布の後にフェージングが起こる。モバイル通信のまさにその本質のためモバイルに至る直接的なＬＯＳ経路がしばしば存在しないということは、モバイルが建物の内部にあったり、あちこちの障害物の背後にあったりすることがありえることを意味している。これは、レーリーフェージングを引き起こすが、シャドー損失にもなり、一般的には、その経路において対象を通過しなければならない信号によって生じる。これらのモバイルとセルサイト間の距離の変化によって生じる信号長の固有の変化と共にこれらの条件は、７０ｄＢの大きなダイナミックレンジをもたらす。
【０００８】
上記のチャネル障害に加えて、スペクトルは無線ネットワークに対して限られたリソースとなり、故にセルラーシステム内で再使用される。これは、同じ周波数が通常２つ以上のセルに対して割り当てられることを意味する。これによって、全体的なシステム容量が増すが、各チャネルがシステム全体で再使用されるため、同じ割り当て周波数を占有する隣同士のセル間で干渉の潜在性が増すという犠牲が伴う。この結果、一般的に、セルラーシステムは干渉で制限されることになる。
【０００９】
無線ネットワークでは、上記の無線チャネルという難問に対処することと、複数ユーザがネットワークにアクセスするということの双方の目的のため、様々な技法を用いている。このような技法には、ダイバーシティ、等化、チャネルもしくは誤り訂正符号化、スペクトル拡散、インターリービング、さらに最近では、時空間符号化などが含まれる。
【００１０】
ダイバーシティは、マルチパスフェージングを軽減するために利用される。最も単純なダイバーシティ技法は空間的ダイバーシティであり、これには、ある距離、例えば、基地局の場合は波長の５倍から１０倍ぐらい、又は、モバイル端末の場合はこれよりはるかに短い距離だけ分離された２つ以上の受信アンテナが用いられる。モバイルと基地局間の信号経路は、一般に、異なる方向から又は異なる分極を持って到来する。この技法によって、このような信号の結果として得られる合計が、それらが空間的に互い離れているため各アンテナ間で相違するという統計的可能性を利用することによって、性能を向上させることが可能である。一方のアンテナがフェージングしているときには、おそらく、他方のアンテナは一般的にはそうではない。
【００１１】
スペクトル拡散システムでは、周波数ダイバーシティが利用される。この技法によって、信号は送信に必要な帯域幅よりはるかに大きい帯域幅全体にわたって拡散するが、それは、一般的にはチャネルのコヒーレンス帯域幅より大きい。広帯域信号は狭帯域信号よりフェージングによる影響に対しては抵抗力が強いが、それは、どの時点においても全体の帯域幅の比較的小さい部分しかフェージングを体験しないからである。
【００１２】
スペクトル拡散には次の２つの基本的な形態がある。直接シーケンス符号分割多重アクセス方式（ＤＳ−ＣＤＭＡ）と周波数ホッピング符号分割多重アクセス方式（ＦＨ−ＣＤＭＡ）とである。ＩＳ−９５と３Ｇ  ＷＣＤＭＡで用いられるようなＤＳ−ＣＤＭＡシステムは、広帯域チャネルを利用しており、レイク受信機を用いることによって周波数ダイバーシティを達成している。３Ｇシステムは、ヨーロッパやアメリカでは、ＤＳ−ＣＤＭＡ技術に基づいている。受信マルチパス信号は、時間調整して位相調整し、これにより、これらの信号を、その遅延時間が１つの符号記号又はチップ時間より長ければ、コヒーレントに合算されるようにすることができる。ベースバンド情報ストリームは、送信される前にはるかに高いレートの擬似ランダム拡散シーケンス符号と混合され、これで、信号の帯域幅が実効的に増加する。
【００１３】
ＣＤＭＡシステムに伴う１つの問題は、符号シーケンスはマルチパス拡散遅延が存在すると真に直交することはないということであり、この問題は、多重アクセス干渉と呼ばれている。この結果、セル内でユーザ同士間に干渉が生じ、従って、セルの容量が制限される。
【００１４】
等化とは、チャネル上での時間分散に起因するＩＳＩの影響を克服するために用いられる技法である。等化器は、受信機において実現されると、チャネル上で発生する振幅と位相歪みを補正しようとするものであり、これで、遅延した記号の影響が除去される。このような歪みは時間と共に変化するが、それは、チャネル応答が時間と共に変動するからである。従って、等化器は、ＩＳＩを除去するためには、変化するチャネル応答に適応する、即ち、これを追従しなければならない。ほとんどの場合、等化器は、各送信の開始時に固定長のトレーニングシーケンスを渡されるが、これが、その時点においてチャネルを特徴付けることを可能にする。トレーニングシーケンスはまた、周期的に送られ、これで、等化器はチャネルを持続的に特徴付けることになる。
【００１５】
ＩＳ−１３６とＧＳＭなどのシステムは一般的にこのような等化器を用いるが、それは、その変調記号レートがチャネルのコヒーレンス帯域幅を超える（すなわち、このようなシステムは広帯域チャネルで動作する）からである。このようなＴＤＭＡシステムは、１つ以上のタイムスロットを送信のためユーザに割り当てる。一般的に、タイムスロット同士間にはある程度のガードタイムが存在するが、これは、モバイル局での時間追跡エラーと伝播遅延とを見込むためである。等化器を用いるとこのようなシステムに余分な複雑さと経費が加わるが、それは、等化という動作には、かなりの信号処理パワーが必要とされるからである。固定シーケンスのトレーニングビットを送信しなければならないこともまた、送信帯域幅を制御するために用いられるパルス整形フィルタの場合がそうであるように、通信にオーバヘッドを加えることになる。ＣＤＭＡベースのシステムとは異なって、ＴＤＭＡシステムは、同一チャネル干渉があるため全てのセルで全ての周波数を使用できるわけではなく、従って、周波数を計画する必要がある。ＴＤＭＡシステムは、また、スペクトル拡散システムよりマルチパスフェージングに対する固有の免疫性が劣るが、それは、その信号帯域幅がはるかに狭いからである。しかしながら、セル内にいるＴＤＭＡのユーザは、互いに異なった時間に送信するので互いに直交している。従って、セル内干渉は実質的にない。
【００１６】
ＯＦＤＭとは、スペクトルを等間隔で置かれた多くのトーン又はサブキャリアに分割して、ユーザの情報のある部分を各トーン上で搬送する技法である。ＯＦＤＭは、周波数分割多重化方式（ＦＤＭ）の一形態と考えることが可能である。しかしながら、ＯＦＤＭは、各トーンが他の全てのトーンと直交しているという基本的ＦＤＭ方式に勝る追加の特性を有している。ＦＤＭは、一般的には、周波数間に周波数ガードバンドが存在し、これで、周波数同士が互いに干渉しないようにする必要がある。他方、ＯＦＤＭでは、各トーンのスペクトルがオーバラップすることが可能であり、また、それが直交しているため、互いに干渉しない。トーンをオーバラップさせることによって、必要とされるスペクトルの全体の大きさが減少する。
【００１７】
ＯＦＤＭは、ユーザデータをトーン上に変調することを可能とするという点で変調技法である。情報は、トーンの位相、振幅又は双方を調整することによってこのトーン上に変調され、また、位相シフトキーイング（ＰＳＫ）及び直交振幅変調（ＱＡＭ）は一般的にこの目的のために用いられる。ＯＦＤＭシステムは、データストリームを取って、それを、各々がオリジナルのレートの１／Ｎのレートを持つＮ個の並列データストリームに分割する。次に、このストリームは各々が、固有の周波数でトーンに対してマッピングされて、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を用いて一緒に合成されて、送信される時間ドメイン波形となる。
【００１８】
より低速の並列データストリームを作成することによって、変調記号の帯域幅は実効的に減少する、すなわち、変調記号の持続時間が増加することに等しい。これによってＩＳＩが減少又は解除されるが、それは、一般的なマルチパス拡散遅延は、増加した記号時間のはるかに小さい割合しか占めないからである。言い換えれば、チャネルのコヒーレンス帯域幅は、記号帯域幅が減少するためはるかに小さくすることが可能であり、従って、その結果、複雑な複数タップ時間ドメイン等化器に対する必要性を大幅に減少させることが可能である。一般的な実施例では、巡回接頭辞もまた、各ＯＦＤＭ記号にプリペンド（pre-pend）されて、ＩＳＩをさらに減少又は解除させる。
【００１９】
ＯＦＤＭはまた、個別のトーン又はトーンのグループを異なるユーザに割り当てることが可能であるので、多重アクセス技法であると考えることが可能である。複数のユーザがこのようにして所与の帯域幅を使用し、これで、直交周波数分割多重アクセス、すなわちＯＦＤＭＡと呼ばれるシステムを生じさせる。各ユーザには、それが送出すべき情報を有するときには所定の数のトーンを割り当てることが可能とされ、代替例では、ユーザには、自身が送出しなければならない情報の分量に応じて可変数のトーンを割り当てることが可能とされる。この割り当ては、リソースの割り当てをユーザデマンドに基づいてスケジューリングするメディアアクセス制御（ＭＡＣ）層によって制御される。
【００２０】
ＯＦＤＭＡを周波数ホッピングと組み合わせると、スペクトル拡散システムが作成され、これで、ＣＤＭＡの場合について前述した周波数多様性と干渉平均化という利益を実現することが可能である。周波数ホッピングスペクトル拡散システムでは、各ユーザのトーンの組は、時間期間（通常は変調記号に対応している）が終わる毎に変更される。記号時間が終わる毎に周波数を切り替えることによって、周波数選択的フェージングによる損失が最小となる。周波数ホッピングと直接シーケンスＣＤＭＡとは、スペクトル拡散の互いに異なった形態であるとはいえ、マルチパスフェージング環境下では互いに匹敵する性能を達成し、また、類似の干渉平均化による利益を提供する。
【００２１】
従来型の単一キャリア式ＤＳ−ＣＤＭＡシステムから開始して、複数キャリアというシナリオに至る最も直接的な展開とは、送信機が複数のデータストリームを作成して、その各々を同じ拡散符号によって拡散する（各々を正確に単一ＤＳ−ＣＤＭＡシステムであるとして処理する）という展開である。次に、この各々を異なったキャリア周波数で送信し、これで、それらが全て並列に送信されるようにする。従って、個別のストリームの各々を検出するという点では、ＤＳ−ＣＤＭＡ受信機と同じである。分散的マルチパスチャネルによって引き起こされたチップ間干渉は、（キャリア毎に）レーキ受信機によって解決することが可能であるが、このレーキ受信機は、遅延信号成分を識別して分離し、また、それらをコヒーレントに一緒にして合計する。このような送信方式はＭＣ／ＤＳ−ＣＤＭＡと呼ばれる。
【００２２】
複数キャリア符号分割多重アクセス方式（ＭＣ−ＣＤＭＡ）はＯＦＤＭに類似しているが、データ記号は最初に、（データビット当たりのチップの数を表す）拡散係数ＳＦを有する拡散符号でＣＤＭＡに関して拡散される。従って、複数のユーザは、別の拡散符号を用いている各ユーザによってサポートされることが可能である。次に、ＳＦチップは、ＯＦＤＭシステムの互いに隣接するＳＦ個のサブキャリアに割り当てられる、すなわち、時間的には拡散しない。この結果、受信機においては拡散符号同士間で直交性が失われかねないが、それは、サブキャリアはその各々が、別々のチャネル利得を体験するからである。しかしながら、普通のＯＦＤＭに関して言えば、適切なＣＰを用いると、記号間干渉（ＩＳＩ）が解除される。
【００２３】
直交周波数符号分割多重方式（ＯＦＣＤＭ）はＭＣ−ＣＤＭＡに類似しているが、１つの記号を拡散させた結果生じるチップは、周波数と時間のブロックに配置することが可能であり、そのため、各データ記号は多くのサブキャリアとこれらサブキャリア上の多くのＯＦＤＭ記号とに割り当てられる。このブロックの次元は変更可能であり、例えば、この拡散は時間がＳＦであり周波数が１であったり、その逆であったりし得るが、他の何らかの組み合わせでＳＦ個のチップが構成される。これを、添付図面の図１に示す。図１の例では、左端部に示す全体拡散係数ＳＦには、図１の中間部に示すように、時間ドメインでは拡散係数ＳＦｔｉｍｅが、周波数ドメインではＳＦｆｒｅｑが割り当てられている。図１の右端部に示すように、ユーザデータの第１の記号（記号１）のチップは、第１のＳＦｆｒｅｑサブキャリアと第１のＳＦｔｉｍｅＯＦＤＭ記号上に割り当てられている。ユーザデータの次の記号（記号２）は類似の仕方で拡散され割り当てられて、次のＳＦｆｒｅｑサブキャリアと同じＳＦｔｉｍｅＯＦＤＭ記号とに割り当てられている。これが、全てのサブキャリアがユーザのデータ（最終のＳＦｆｒｅｑサブキャリアを占有する記号Ｋ）で満たされるまで繰り返される。これで、ＳＦｔｉｍｅＯＦＤＭ記号を送信することが可能となり、また、これで、次のＳＦｔｉｍｅＯＦＤＭ記号を同じように割り当てて送信することが可能となる。このようにして、１つのユーザデータが全てのサブキャリアを満たす（Ｎ／ＳＦｆｒｅｑは整数でなければならず、この例ではＫに等しい）。図１の右端部に、この割り当ては、各記号内に示す格子分割によってＳＦｆｒｅｑ＝５、ＳＦｔｉｍｅ＝８と略式に示されている。ＭＣ−ＣＤＭＡは、記号が常に、周波数ではＳＦという係数だけ、時間では１だけ拡散されるＯＦＣＤＭシステムとして説明することが可能である。ＯＦＣＤＭは、例えばＥ−Ａ−１１２８５９２に記載されている。
【００２４】
２００２年９月、リスボンで発行のＰＩＭＲＣの会報、H.Atarashi、N.Maeda、A.Abeta及びM.Sawahashiには、ＩＭＴ−２０００以降の前方リンクでは時間ドメイン拡散を優先し、逆方向リンクでは複数キャリア／ＤＳ−ＣＤＭＡ（ＭＣ／ＤＳ−ＣＤＭＡ）を優先する２次元拡散式の可変拡散係数直交周波数と符号分割多重（ＶＳＦ−ＯＦＣＤＭ）方式を採用している広帯域パケット無線アクセスシステムが提案されている。シミュレーションの結果、ここで提案されている無線リンクパラメータを用いるこの開示されているＶＳＦ−ＯＦＣＤＭ方式では、記号当たりの平均受信信号エネルギ対背景雑音出力スペクトル密度の比（Ｅｓ／Ｎ０）が約１３ｄＢで（１０１．５ＭＨｚ帯域幅で、アンテナダイバーシティ受信無しで、１２経路式レーリーフェージングチャネル）１００Ｍｂｐｓを超えるスループットを達成することが分かった。さらに、ＭＣ／ＤＳ−ＣＤＭＡは、平均受信Ｅｓ／Ｎ０が約８ｄＢ（４０ＭＨｚ帯域幅で、アンテナダイバーシティ受信ありで、６経路式レーリーフェージングチャネル）で、２０Ｍｂｐｓを超えるスループットを実現する。
【００２５】
時間的及び周波数的なチップの配置を決定するAtarashiらの論文中に開示されている方法は次の通りである。拡散符号同士間の直交性を維持するため、（ａ）時間の拡散係数ＳＦｔｉｍｅが１６に達し、また、合計拡散係数ＳＦが１６より大きいことが必要とされる場合、又は、（ｂ）ＳＮＲと変調次数が低い場合（例えば、直交位相シフトキーイングＱＰＳＫ）には、時間ドメイン拡散が優先され、次に、一部の周波数ドメイン拡散が可能にされ、次に、ＳＦｆｒｅｑ＞１と設定すると、符号間干渉をあまり引き込むことなくある程度の周波数ダイバーシティをもたらすことが可能である。この方式を添付図面の図２に示す。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
ＳＦｔｉｍｅとＳＦｆｒｅｑの値を選択するAtarashiらの論文中に記載されている方法を用いると、ある例では次善の性能をもたらすことが可能であり、また、指定されたブロックエラーレートを達成するために必要とされるＥｂ／Ｎ０を減少させる代替方法を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明の第１の態様によれば、スペクトル拡散通信を実行する通信方法が提供されるが、前記通信方法は、入力信号を拡散符号を用いて拡散するステップと、前記拡散ステップで拡散された信号を送信するステップと、前記送信ステップで送信された信号を受信するステップと、前記受信ステップで受信された信号を、前記拡散符号に対応する逆拡散符号を用いて逆拡散するステップと、を含み、前記拡散符号が、時間ドメインでの拡散量を示す時間拡散要素と周波数ドメインでの拡散量を示す周波数拡散要素とを含み、また、前記拡散符号中の前記時間及び周波数拡散要素が、使用されている様々な拡散符号の数に基づいて決定される。
【００２８】
前記時間拡散要素は、時間ドメインで行われることになる拡散量を示す時間拡散係数を有する時間拡散符号で構成されてもよい。使用時の時間拡散符号は互いに直交していてもよい。
【００２９】
時間拡散要素は、拡散が時間ドメインでは行わないことの可能性指示を有してもよい。
【００３０】
前記周波数拡散要素は、周波数ドメインで行われることになる拡散量を示す周波数拡散係数を有する周波数拡散符号を有してもよい。
【００３１】
周波数拡散要素は、拡散は周波数ドメインでは行わないことを可能性指示を有してもよい。
【００３２】
拡散符号は、時間ドメインと周波数ドメインで実行される全体拡散量を示す全体拡散係数を有してもよい。この全体拡散係数は、時間と周波数の拡散量の指示が変更されている間の所定の期間中は一定のままであってもよい。
【００３３】
使用時に各拡散符号は、同じ時間及び周波数拡散量指示を有してもよい。同じ変調方式が、各ユーザに対して実行される送信ステップで用いられる。
【００３４】
時間及び周波数拡散量指示は、所定数の新拡散符号が割り当てられた後に変更される。この所定の数は１であってもよい。
【００３５】
時間周波数拡散量指示は、所定の時間間隔で変更されてもよい。
【００３６】
周波数ドメインでの拡散は、複数の周波数サブキャリアの内の１つ以上のサブキャリアにわたっていてもよい。周波数の拡散量指示は、使用されることになる周波数サブキャリアの数を示してもよい。この周波数サブキャリアは、直交周波数分割多重方式でのサブキャリアであってもよい。
【００３７】
スペクトル拡散通信は、直交周波数分割多重方式に従って実行されてもよい。
【００３８】
使用時の異なる拡散符号の数は、ユーザの数に等しくてもよい。使用時の異なる拡散符号の数は、アクティブなユーザの数に等しくてもよい。拡散符号中の時間と周波数の拡散要素は、アクティブに使用される異なる拡散符号の数に基づいて決定されてもよい。使用時の異なる拡散符号の数は、ユーザに割り当てられる拡散符号の数に等しくてもよい。本通信方法はセルラー通信システムで用いられるとはいえ、時間と周波数の拡散要素は、システムのセル毎に使用される異なる拡散符号の数に基づいてセル毎に決定されてもよい。
【００３９】
時間及び周波数拡散要素はまた、それぞれ時間及び周波数ドメインに拡散の形態を示してもよい。上記の時間／周波数拡散符号は、時間／周波数ドメインに拡散の形態を示してもよい。
【００４０】
前記通信方法は、複数の送信アンテナを有する送信装置と複数の受信アンテナを有する受信装置とを備える通信システム中で用いられる、ハイブリッド自動繰り返し要求方法において両送信試行に代わって行われる通信方法であって、前記ハイブリッド自動繰り返し要求方法は、データ信号が、第１選択送信アンテナで送信され、第２選択受信アンテナで受信される第１データ送信試行でエラーが生じてしまったことを決定し、データ信号が第３選択送信アンテナから再送信され第４選択受信アンテナで受信される第２データ送信試行を行う決定に応答して、第１送信試行のために選択される前記送信及び受信アンテナ間のチャンネル応答が第２送信試行のために選択される送信及び受信アンテナ間のチャンネル応答とは異なっていることを確認する再構成動作を行い、第１及び第２送信試行による情報を用いて受信装置でデータを回復することを含んでもよい。
【００４１】
前のステップからの信号に対してある動作が実行されることが提示された場合、これは、この動作を前記前のステップからの前記信号から誘導された信号に実行される可能性を含むものと理解される。
【００４２】
本発明の第２の態様によれば、スペクトル拡散通信を実行する通信システムであって、前記通信システムは、入力信号を拡散符号を用いて拡散する手段と、前記拡散手段で拡散された信号を送信する手段と、前記送信手段で送信された信号を受信する手段と、前記受信手段で受信された信号を、前記拡散符号に対応する逆拡散符号を用いて逆拡散する手段とを含み、前記拡散符号は、時間ドメインでの拡散量を示す時間拡散要素と周波数ドメインでの拡散量を示す周波数拡散要素とを含み、また、前記拡散符号中の前記時間及び周波数拡散要素は、使用時の異なる拡散符号の数に依存して決定される、通信システムが提供される。
【００４３】
本発明の第３の態様によれば、スペクトル拡散通信のための送信方法であって、前記通信方法は、入力信号を拡散符号を用いて拡散するステップと、前記拡散ステップで拡散された信号を送信するステップと、を含み、前記拡散符号は、時間ドメインでの拡散量を示す時間拡散要素と周波数ドメインでの拡散量を示す周波数拡散要素とを含み、また、前記拡散符号中の前記時間及び周波数拡散要素は、使用時の異なる拡散符号の数に依存して決定される、送信方法が提供される。
【００４４】
本発明の第４の態様によれば、スペクトル拡散通信のための送信装置であって、前記送信装置は、入力信号を拡散符号を用いて拡散する手段と、前記拡散手段で拡散された信号を送信する手段とを含み、前記拡散符号は、時間ドメインでの拡散量を示す時間拡散要素と周波数ドメインでの拡散量を示す周波数拡散要素とを含み、また、前記拡散符号中の前記時間及び周波数拡散要素は、使用時の異なる拡散符号の数に依存して決定される、送信装置が提供される。
【００４５】
本発明の第５の態様によれば、スペクトル拡散通信のための受信方法であって、前記受信方法は、拡散符号で拡散された信号を受信するステップと、前記受信ステップで受信された信号を、前記拡散符号に対応する逆拡散符号を用いて逆拡散するステップとを含み、前記拡散符号は、時間ドメインでの拡散量を示す時間拡散要素と周波数ドメインでの拡散量を示す周波数拡散要素とを含み、また、前記拡散符号中の前記時間及び周波数拡散要素は、使用時の異なる拡散符号の数に依存して決定される、受信方法が提供される。
【００４６】
本発明の第６の態様によれば、スペクトル拡散通信のための受信装置であって、前記受信装置は、拡散符号で拡散された信号を受信する手段と、前記受信手段で受信された信号を、前記拡散符号に対応する逆拡散符号を用いて逆拡散する手段とを含み、前記拡散符号は、時間ドメインでの拡散量を示す時間拡散要素と周波数ドメインでの拡散量を示す周波数拡散要素とを含み、また、前記拡散符号中の前記時間及び周波数拡散要素は、使用時の異なる拡散符号の数に基づいて決定される、受信装置が提供される。
【００４７】
本発明の第７の態様によれば、通信装置にて実行すると、前記装置に請求項２７又は２９に記載の方法を実行させる、動作プログラムが提供される。
【００４８】
本発明の第８の態様によれば、通信装置に装荷されると、前記装置を請求項２８又は３０に記載の装置にさせる、動作プログラムが提供される。
【００４９】
前記動作プログラムは、送信媒体又は記憶媒体であってもよいキャリア媒体に担持されてもよい。
【００５０】
次の添付図面を例として以下に参照する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５１】
図３は、本発明の第１の実施形態による通信システム３０１を示す略図である。この通信システム３０１は、送信装置３０２と受信装置３１４とを備えている。送信装置３０２は、データソース３０４と、拡散部３１０と、制御部３０９と、送信部３１１と、送信アンテナ３０６とを備えている。受信装置３１４は、データ宛先３２２と、収束（又は逆拡散）部３２０と、制御部３２３と、受信部３２５と、受信アンテナ３１８とを備えている。送信装置３０２と受信装置３１４間での伝送は、図３中でチャネル３１２で表されるチャネル上で実行される。
【００５２】
動作に際して、データソース３０４はデータ記号ｄを拡散部３１０に提供する。拡散部３１０は制御部３０９の制御下で動作して、そこから拡散符号ＳＣを受信して、これを、入力信号として拡散部３１０から受信されたデータ記号ｄを拡散する際に用いられるようにする。この拡散符号ＳＣは、時間ドメイン中での拡散の量を示す時間拡散要素と周波数ドメイン中での拡散の量を示す周波数拡散要素とを含む。この実施形態では、拡散部３１０は、図１を参照して上に詳述したＯＦＣＤＭ方式に従って動作する。従って、拡散符号ＳＣの時間拡散要素は時間ドメイン中の拡散係数ＳＦｔｉｍｅを示し、周波数拡散要素は周波数ドメイン中の拡散係数ＳＦｆｒｅｑを示している。ＳＦｔｉｍｅとＳＦｆｒｅｑを決定する方法を以下に詳しく説明する。
【００５３】
拡散符号ＳＣを用いて、ＳＦｔｉｍｅとＳＦｆｒｅｑに従って時間及び／又は周波数ドメイン上でデータ記号ｄを拡散し、これで、本書では便利なようにＳＦｆｒｅｑ×ＳＦｔｉｍｅのチップマトリックスＣ中に配置されているＳＦ＝ＳＦｆｒｅｑ×ＳＦｔｉｍｅ個のチップを生成する。このチップマトリックスＣ中のＳＦｆｒｅｑ個の行はその各々が特定の周波数サブキャリアに対応し、また、各行が長さＳＦｔｉｍｅの時間ドメイン中のチップシーケンスを含む。必要であれば、さらなるデータ記号ｄが、図１を参照して上述したようにＯＦＤＭシステムのＮ個のサブキャリアを全て構成するように拡散部３１０によって拡散されて、最終的なＮ×ＳＦｔｉｍｅのチップマトリックスＣ中に含まれる。
【００５４】
次に、チップマトリックスＣは送信部３１１に渡され、ここで、チップが適切なサブキャリア上に変調され、送信アンテナ３０６からチャネル３１２上に送信されるようにＯＦＤＭ記号Ｃｆを生成する。
【００５５】
チャネル３１２上で送出された後、信号は、信号Ｄｆとして受信アンテナ３１８によって受信装置３１４において受信されて、受信部３２５に渡される。受信部３２５は、信号Ｄｆを実効的に復調して、チップマトリックスＣに対応する受信済みＮ×ＳＦｔｉｍｅのチップマトリックスＤを生成し、次に、これが、拡散符号ＳＣに対応する逆拡散符号ＩＳＣを用いて収束（逆拡散）処理を受けて、制御部３２３によって収束部３２０に渡されて、１つ又は複数のデータ記号ｄの推定値ｄ＾が生成される。
【００５６】
図１に示すように拡散が実行されて、次に、時間と周波数のドメインに割り当てられる通常のＯＦＣＤＭ方式の代替方式として、時間と周波数の拡散が連続して実行することが可能である。拡散符号ＳＣの時間拡散要素は、長さがＳＦｔｉｍｅ（時間拡散係数）の時間拡散符号を含むことがあるが、この時間拡散要素は、時間ドメイン中の拡散の量（ＳＦｔｉｍｅで示される）と拡散の形態（時間拡散符号のタイプで示される）の双方を示している。拡散符号ＳＣの周波数拡散要素は、周波数ドメインで実行される拡散の量、又は、その上でデータ記号ｄが拡散される周波数サブキャリアの数を示す、周波数拡散係数ＳＦｆｒｅｑを有する周波数拡散符号を含むことがある。
【００５７】
上述した１つの従来技術による方法では、時間ドメイン拡散が優先され、次に、一部の周波数ドメイン拡散がある判断基準に従って許容される。そうする代わりに、本発明のある実施形態では、ＳＦｆｒｅｑとＳＦｔｉｍｅが、用いられている様々な拡散符号の数に基づいて決定される。システム３０１の各ユーザに１つの固有の拡散符号が割り当てられると、これは、ＳＦｆｒｅｑとＳＦｔｉｍｅが、通信システム３０１の様々なユーザの数に基づいて決定されることを意味する。通信システム３０１がセルラー通信システムであれば、ＳＦｆｒｅｑとＳＦｔｉｍｅは特定のセル中の異なるユーザの数に基づいて決定される。ユーザ又は拡散符号が所定の時間期間にわたってアクティブではなかった場合、このユーザと拡散符号とは、ＳＦｆｒｅｑとＳＦｔｉｍｅとを選択する目的で無視することが可能である。この実施形態では、送信装置３０２中の制御部３０９は、以下に詳述する事前生成されたルックアップテーブルを用いて異なる拡散符号の数に基づいてＳＦｆｒｅｑとＳＦｔｉｍｅを選択する。
【００５８】
使用時の異なる拡散符号の数（又は、ほとんどの場合、ユーザの数に等しい）に基づいてＳＦｆｒｅｑとＳＦｔｉｍｅを選ぶ基となる原理を、以下に、異なる変調方式とチャネルモデルに対するシミュレーションの結果を示す図４から図７を参照して説明する。これらのシミュレーションでは、各ユーザは１つの拡散符号を有し、また、基地局は常に、全てのアクティブなユーザに送信する。全てのグラフは、ＳＦｆｒｅｑとＳＦｔｉｍｅの異なる組み合わせ（各組み合わせに対して、合計拡散係数ＳＦは３２である）に対する、システム中のユーザの数に対してプロットされた、０．０１のブロックエラーレート（ＢＬＥＲ）を達成するために必要とされる平均のＥｉｂ／Ｎ０（ｄＢ）（雑音変動に対する情報ビット当たりのエネルギの比）を示している。図４と図５では、ＱＰＳＫ変調方式が用いられていたが、一方、図６と図７では、１６ＱＡＭ変調方式が用いられていた。全てのユーザに対する信号は同じ変調方式を用いている。図４と図６の場合、３４４ｎｓのｒ．ｍ．ｓ．拡散遅延τｒｍｓを持つ１２経路式指数関数チャネルが用いられており、一方図５と図７の場合、１００ｎｓのｒ．ｍ．ｓ．拡散遅延τｒｍｓを持つハイパーＬＡＮ／２チャネル「Ｂ」が用いられていた。
【００５９】
図４から図７のシミュレーション結果は、ユーザの数が小さい（図４と図５に示すＱＰＳＫ変調方式の場合約２４未満であり、図６と図７に示す１６ＱＡＭ変調方式の場合約１２未満）場合、性能は一般に、ＳＦｆｒｅｑが増加する（ＳＦｔｉｍｅが減少する）につれて向上する。他方、ユーザの数が大きい（図４と図５に示すＱＰＳＫ変調方式の場合約２４を超え、図５と図７に示す１６ＱＡＭ変調方式の場合約１２を超える）場合、性能は一般に、ＳＦｔｉｍｅが増加する（ＳＦｆｒｅｑが減少する）につれて向上する。
【００６０】
従って、合計拡散係数ＳＦを考えると、ユーザの数が少ない場合、制御部３０９はルックアップテーブルからおそらくＳＦｆｒｅｑ＝ＳＦ及びＳＦｔｉｍｅ＝１を選択し、一方、ユーザの数が（ユーザの数がＳＦに近づくため）多い場合、制御部３０９はルックアップテーブルからおそらくＳＦｆｒｅｑ＝１及びＳＦｔｉｍｅ＝ＳＦを選択する（ルックアップテーブル中の正確な値は、以下に説明するように様々なシステムパラメータによって異なる）。例えば、図４と図５に示すシステムパラメータを用いると、ユーザの数が２４未満であれば、ＳＦｆｒｅｑ＝３２とＳＦｔｉｍｅ＝１が選ばれ、一方でユーザの数が２４を超える場合、ＳＦｆｒｅｑ＝２とＳＦｔｉｍｅ＝１６が選ばれる。ルックアップテーブルを生成するために用いられるシステムパラメータによっては、ＳＦｆｒｅｑとＳＦｔｉｍｅの中間値以外のクロスオーバポイント（又はこれ以外のどこか）に近傍の値、例えば、ＳＦｆｒｅｑ＝８とＳＦｔｉｍｅ＝４が選ばれる。
【００６１】
図４を図５と比較し、図６を図７と比較すると、固定変調とコーディング方式（すなわち、全てのユーザに対して同じ）の場合、チャネルの拡散遅延に対する変更は、最良の拡散パラメータの選択にはほとんど差を生じないことが観察される。チャネル条件（拡散遅延）を変更することは、曲線に対して実質的に、垂直方向等級効果を及ぼすことが明らかである。例えば、フラットフェージング（拡散遅延＝０）の場合、時間と周波数の拡散間にはまったく差がなく（チャネルは静止又は擬似静止状態にあると仮定する）、これで、全ての曲線は水平で、しかも、互いに重なるようになる。拡散遅延が増すにつれて、曲線のクロスオーバポイントは実質的に固定しているように見えるが、曲線の両端（３２人のユーザに対して１人のユーザ）では、時間と周波数の拡散の差異が増す。これは、送信装置３０２と受信装置３１４間でのチャネル特徴がユーザによって異なっても問題とはならないことを暗示している。送信装置３０２が拡散パラメータをユーザの数（使用されている拡散符号）だけに基づいて選択すれば、一般に、全てのユーザに対して最良の組み合わせが達成され、そうでなければ、最適に近い値が得られ、性能の劣化は小さい。
【００６２】
ルックアップテーブルは一般に、システム設計の時点でシミュレーションによって生成され、その中に記憶される値は、システムパラメータの関数であり、チャネル特性の関数ではない。異なるテーブルは、システムが例えば用いられる変調方式を採用できる異なるパラメータセット毎に作成され記憶されなければならない。この点で、図４及び図５を図６及び図７と比較すると、ＱＰＳＫから１６ＱＡＭ変調へ変更した場合の性能のクロスオーバポイントの違いが分かる。しかしながら、おそらくこの情報には冗長性があり、一旦生成すれば、必要とされる記憶スペースの大きさを制限することが可能である。いずれにせよ、本発明を実現する方式は、一般に、ダウンリンク方向で用いられる。従って、ルックアップテーブルの記憶と維持は、リンクの基地局の端部で必要とされるだけである。
【００６３】
この方式は一般にダウンリンク送信のために用いられるため、拡散パラメータの選択は、必要に応じて（符号多重化信号の数が増減するにつれて）変えることができ、基地局のリソースに対するインパクトは最小にとどめられる。現行のパラメータ選択は、パイロットチャネル、パケットヘッダ情報又は他の何らかの放送手段によって、異なるユーザに対して示すことができる。時間と周波数における拡散配置は絶えず調整されることを保証することによって、符号多重化された信号の数に従って、性能は常に最適に近く保たれる。これによって、時間ドメインにおける拡散が周波数ドメインにおける拡散より優先される従来技術による方式より、数ｄＢだけ性能を改善させることが可能である。これで、指定されたブロックエラーレートを達成するために必要とされるＥｂ／Ｎ０を減少させることが可能となり、また、実際のシステムでは、これで、リンクの信頼性とロバスト性とが向上し、また、再送信が必要とされる確率が減少する（従って、スループットが増す）などの効果がある。
【００６４】
送信装置又は基地局が拡散配置をいつ、そして、どれほどの頻度で変更するかについて、すでにいくつかのオプションを提示した。別の代替例では、基地局が、どれほど多くの符号多重化された信号が現在送信されているかによって、パケット毎に拡散配置を変更する。これ以外の方式も当業者には容易に明らかであろう。
【００６５】
本発明を実現する方式は、一般に、適応変調とコーディングが適用されない場合にしか適していないので、全てのユーザが同じパラメータを用いる。
【００６６】
図８には、本発明の第２の実施形態による通信システム３０１を示す略図である。この第２の実施形態は第１の実施形態と類似しており、類似の符号の部品は同じ又は対応する機能を実行するので、詳細な説明は不要であろう。第２の実施形態は、それが単一アンテナアーキテクチャではなく多入力多出力（ＭＩＭＯ）アーキテクチャに適用されるという点で第１の実施形態とは異なる。この点で、第２の実施形態は、図３を参照して上に示し説明した部品に加えて、データソース３０４と拡散部３１０間に配置された送信装置３０２中のＭＩＭＯエンコーダ３０８と、受信部３２５と収束部３２０間に配置された受信装置３１４中のＭＩＭＯ検出器３１６−１と、収束部３２０とデータ宛先３２２間に配置された受信装置３１４中のＭＩＭＯデコーダ３１６−２とを有する。送信装置３０２もまた複数（Ｔ個）の送信アンテナ３０６を有し、一方、受信装置３１４は複数（Ｒ個）の受信アンテナ３１８を有している。
【００６７】
送信装置３０２中で、データソース３０４は情報記号ベクトルｄをＭＩＭＯエンコーダ３０８に提供し、ここで、記号ベクトルｄがＴ次元の記号ベクトルｘに符号化され、次に、この記号ベクトルｘが拡散部３１０によって処理される。第１と第２の実施形態の相違は、第２の実施形態では、特別次元を拡散部３１０の出力に導入して、「送信アンテナ」次元となっているという点である。従って、ｘ中のＴ個の記号は各々が、第１の実施形態では上述したように拡散部によって拡散されて、Ｃと比較して特別次元を有する出力チップマトリックスＣ’となる。記号ベクトルｘは時間と周波数という点で拡散されて、（Ｔ×ＳＦｔｉｍｅ）×ＳＦｆｒｅｑの送信チップマトリックスＣ’（Ｔ個の行とＳＦｔｉｍｅ個の列から成り、特別次元はＳＦｆｒｅｑ方向にある）となり、次に、送信部３１１によってサブキャリア上に変調されて、送信済み信号Ｃ’ｆとなる。この点で、この場合、送信アンテナと時間の次元を（Ｔ×ＳＦｔｉｍｅ）マトリックスＣとして分離し、このようなＳＦｆｒｅｑ個の分離されたマトリックスが周波数サブキャリアに対応していると考えると便利である。従って、周波数次元における様々な周波数を分離して考慮し、それから以下のように分析する。
【００６８】
送信装置３０２と受信装置３１４間でのチャネル３１２のチャネル条件は、Ｒ×Ｔのチャネル応答マトリックスＨ（Ｒ個の行とＴ個の列から成る）で表すことが可能であり、ここで、雑音可能性はＲ×ＳＦｔｉｍｅのマトリックスＶで表される。分離されたＨとＶは周波数サブキャリア毎に用いられる。
【００６９】
このチャネルモデルを用いると、（受信部３２５で復調された後で）サブキャリア毎にＭＩＭＯ検出器３１６−１で受信されたＲ×ＳＦｔｉｍｅチップマトリックスＤは次のように表すことが可能である。
【００７０】
Ｄ＝ＨＣ＋Ｖ
次に、これらの信号ＤはＭＩＭＯ検出器３１６−１に入力される。このようなＭＩＭＯ検出器３１６−１の例は、線形推定量マトリックスＷ（＝Ｈ−１）を生成し、これで、送信チップマトリックスＣの推定値Ｃ＾が次式で与えられるようにする。
【００７１】
Ｃ＾＝ＷＤ
これをサブキャリア毎に別々に実施する。次に、サブキャリア毎の送信チップマトリックスの推定値Ｃ＾が収束部３２０に送られ、ここで、各送信アンテナに対して拡散部３１０で実行された拡散の逆を実行し、その結果、Ｔ次元記号ベクトルｘの推定値ｘ＾となる。次に、この推定値が、ＭＩＭＯエンコーダ３０８が実行したエンコーディング演算の逆を実行することによってＭＩＭＯデコーダ３１６−２でデコーディングされて、オリジナルのデータ記号ベクトルｄの推定値ｄ＾が生成され、この推定値ｄ＾がデータ宛先３２２に送られる。ＳＦｔｉｍｅとＳＦｆｒｅｑの選択は第１の実施形態の場合と同じように実行される。
【００７２】
実用的なＭＩＭＯシステムは、送信ハードウエアチェーン及び／又は受信ハードウエアチェーンの数より大きい合計からアンテナのセットを選択して用いることによる利益を得ることができる。例えば、あるシステムが４つの送信無線周波数（ＲＦ）チェーンと４つの受信無線周波数（ＲＦ）チェーンとを有するが、各端部で利用可能なアンテナの数は８つであるとすると、この８つのアンテナの内のどの４つのアンテナがそのシステムに最良の性能を与えるかを選択することが可能である。これによって、ハードウエア（スペース、経費及び電力）の節約が可能となるが、それは、構築のためにはたった４つの送信ＲＦチェーンと４つの受信ＲＦチェーンしか必要としないが、それでも、より多くのアンテナを有することによる利益の内の一部を得ているためである。唯一の重複部分はアンテナの部品自体（これは比較的安価）であり、追加のＲＦスイッチング（これでも複数の送受信チェーンよりは経済的）によるオーバヘッドも小さい。このようにアンテナのサブセットを選択する用法は、送信機、受信機及び双方で用いられる。本発明者らの同時係属英国出願第 号（代理人の参照物ＧＢＰ８９２８８／ＴＲＬＰ０９２／Ｐ５２９９１ＧＢ）で開示されているハイブリッドＡＲＱ方法もまた、本発明の第２の実施形態と組み合わせて用いることが可能であり、その開示内容は参照してここに組み込まれる。
【００７３】
送信装置３０２と受信装置３１４の一方又は双方の動作は、装置上で動作するプログラムで制御することができることは理解し得る。このような動作プログラムは、コンピュータ読み取り可能媒体上に記憶したり、又は、例えば、インターネットのＷｅｂサイトから提供されたダウンロード可能なデータ信号などの信号として実現したりすることが可能である。添付の特許請求の範囲は、動作プログラムを、単独の状態で、キャリア上の記録物として、信号として、又は他の何らかの形態として包含するものと解釈すべきである。
【００７４】
本発明の実施形態をＯＦＣＤＭアーキテクチャと関連して上に説明したが、時間と周波数の拡散量をユーザ又は拡散符号の数に基づいて決定する仕方は、拡散が時間と周波数の双方のドメイン中で実行可能な他のアーキテクチャにも適用可能であることが理解されよう。例えば、本発明のある実施形態はＭＣ−ＣＤＭＡに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】上述した、直交周波数符号分割多重（ＯＦＣＤＭ）方式における周波数と時間のブロック中での拡散チップの配置の略図である。
【図２】上述した、ＯＦＣＤＭ方式における時間ドメインと周波数ドメインを選択する１つの従来技術による方法を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による通信システムを示すブロック図である。
【図４】異なった２つの拡散遅延に対するＱＰＳＫ変調を用いたシミュレーションの結果を示す図である。
【図５】異なった２つの拡散遅延に対するＱＰＳＫ変調を用いたシミュレーションの結果を示す図である。
【図６】異なった２つの拡散遅延に対する１６ＱＡＭ変調を用いたシミュレーションの結果を示す図である。
【図７】異なった２つの拡散遅延に対する１６ＱＡＭ変調を用いたシミュレーションの結果を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態による通信システムを示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７６】
３０１…通信システム、３０２…送信装置、３０４…データソース、３０６…送信アンテナ、３０８…ＭＩＭＯエンコーダ、３０９、３２３…制御部、３１０…拡散部、３１１…送信部、３１４…受信装置、３１６…ＭＩＭＯ検出器、３１８…受信アンテナ、３２０…収束（又は逆拡散）部、３２２…データ宛先、３２５…受信部、
【図１】
2005253073.tif 000003
【図２】
2005253073.tif 000004
【図３】
2005253073.tif 000005
【図４】
2005253073.tif 000006
【図５】
2005253073.tif 000007
【図６】
2005253073.tif 000008
【図７】
2005253073.tif 000009
【図８】
2005253073.tif 000010
【外国語明細書】
2005253073000001.pdf