(57)【要約】      （修正有）【課題】ブロックＣＤＭＡに基づいた多元接続送信におけるチャネルの周波数ダイバーシティを増強する。【解決手段】ＣＤＭＡは、ネットワーク内の多数のユーザの同時サポートのために使用される多元接続技術である。ＭＵＩの無い多くの技術は、相互に排他的なトーンのセットを各ユーザに割り当てることによる周波数領域内でのユーザ分離に依存している。一方、各ユーザは、メッセージ送信のために、利用可能な帯域幅全体のうちの一部のみしか使用しないので、周知技術では、チャネルにおける周波数ダイバーシティを十分に利用できない。本発明に従って、ユーザは、ブロックＣＤＭＡシステムで使用される拡散符号を変更することにより、チャネルの周波数ダイバーシティを増強し適応して活用することができる。ＭＵＩの無い送信は、ここで示された技術の使用により維持される。【選択図】      図２
2007208973.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信されるデータが多くのブロックへ分離される任意数のユーザのためのブロックＣＤＭＡに基づいた多元接続送信のチャネルにおける周波数ダイバーシティを増強する方法であって、
送信に先立って、複数の予め定めた拡散符号のうちの任意の一つを用いて各ブロックを拡散することを特徴とする周波数ダイバーシティを増強する方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記予め定めた複数の拡散符号は、ＤＦＴ拡散符号を含む方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の方法において、前記拡散符号が、前記予め定めた複数の拡散符号から準ランダムな方式で選択されることを特徴とする周波数ダイバーシティを増強する方法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の方法において、前記拡散符号が使用される局面では、前記周波数ダイバーシティが、与えられた数のブロックについて増強されることを特徴とする周波数ダイバーシティを増強する方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法において、前記拡散符号の選択は周期的になされ、
前記予め定めた複数の拡散符号から、送信される第１のブロックのための第１の拡散符号を、ランダムに選択することと、
誘導された最も高い周波数シフトに従って、現サイクルの間に、以前に使用されていない予め定めた複数の拡散符号の中から、その後に送信される各ブロックについて、それぞれ拡散符号を選択することとを含むことを特徴とする周波数ダイバーシティを増強する方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のうち何れか１項に記載の方法において、
チャネルにおける周波数ダイバーシティを増強するために、チャネル符号または誤り訂正符号を使用することを更に含むことを特徴とする周波数ダイバーシティを増強する方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のうち何れか１項に記載の方法において、与えられたユーザのための拡散符号が、全帯域幅にわたって送信され、もって、与えられた期間、チャネル内の周波数ダイバーシティを最大限に利用できるように、一時的に変更されることを特徴とする周波数ダイバーシティを増強する方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のうち何れか１項に記載の方法において、複数の送信アンテナが使用されることを特徴とする周波数ダイバーシティを増強する方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のうち何れか１項に記載の方法によって生成されるような、ブロックＣＤＭＡに基づく多元接続送信における信号。
【請求項１０】
送信されたデータが多くのブロックへ分離される任意数のユーザのためのチャネルの周波数ダイバーシティを増強するブロックＣＤＭＡに基づいた多元接続送信で信号を受信する方法であって、
受信された各ブロックは、予め定めた複数の逆拡散符号のうちの１つを用いて逆拡散されることを特徴とする周波数ダイバーシティを増強する方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法において、前記予め定めた複数の拡散符号は、ＤＦＴ逆拡散符号をことを特徴とする周波数ダイバーシティを増強する含む方法。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の方法において、前記逆拡散符号は、予め定めた複数の逆拡散符号から準ランダムな方式で選択されることを特徴とする周波数ダイバーシティを増強する方法。
【請求項１３】
請求項１０又は１１に記載の方法において、前記逆拡散符号が使用される局面では、周波数ダイバーシティが、与えられた数のブロックについて増強されることを特徴とする周波数ダイバーシティを増強する方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法において、前記逆拡散符号の選択は周期的になされ、
予め定めた複数の逆拡散符号から送信される第１のブロックのための第１の逆拡散符号を、ランダムに選択することと、
誘導された最も高い周波数シフトに従って、現サイクルの間に、以前に使用されていない予め定めた複数の拡散符号の中から、その後に送信される各ブロックについて、それぞれ逆拡散符号を選択することを含むことを特徴とする周波数ダイバーシティを増強する方法。
【請求項１５】
請求項１０乃至１４のうちの何れか１項に記載の方法において、
ユーザの信号を復号する際に、チャネル符号または誤り訂正符号を使用することを含むことを特徴とする周波数ダイバーシティを増強する方法。
【請求項１６】
請求項１０乃至１５のうち何れか１項に記載の方法において、与えられたユーザのための逆拡散符号が、与えられた期間、全帯域幅にわたって受信されるように、一時的に変更されることを特徴とする周波数ダイバーシティを増強する方法。
【請求項１７】
請求項１０乃至１６のうち何れか１項に記載の方法において、複数の受信アンテナが使用されることを特徴とする周波数ダイバーシティを増強する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブロックＣＤＭＡに基づいた送信方法に関する。更に詳しくは、ブロックＣＤＭＡに基づいた多元接続送信におけるチャネルの周波数ダイバーシティを増強する方法に関する。更に、この方法によって生成される信号、及びそのような送信を受信する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）は、ネットワーク内の多数のユーザを同時にサポートするために使用されるポピュラーな多元接続技術である。ＣＤＭＡの多くのバリエーションが存在する。それらは、直接シーケンス（ＤＳ：direct sequence）ＣＤＭＡ、マルチキャリア（ＭＣ：multi-carrier）ＣＤＭＡ、サイクリックプレフィクス（ＣＰ：cyclic prefixed）ＣＤＭＡ、およびチップインタリーブブロック拡散（ＣＩＢＳ：chip interleaved block spread）ＣＤＭＡを含む。これらのバリエーションに加えて、周知のＲＡＫＥ受信機、干渉除去受信機、およびチャネル等化に依存する受信機のような多くの受信機アーキテクチャが、ＣＤＭＡシステムにおける実施のために利用可能である。
【０００３】
参照によって本明細書に組み込まれるＵＳ２００４／１２０２７４（特許文献１）は、無線通信用のＣＤＭＡトランシーバ技術を開示している。この方法は、ユーザ間の直交性と、周波数選択性フェージングチャネルに依らないシンボル検出とに対処する。
【０００４】
ＣＤＭＡのようなマルチユーザ無線通信システムにおいてユーザ波形の直交性を維持するための拡散技術に基づくチップインタリーブ、ブロック拡散マルチユーザ通信は、参照によって本明細書に組み込まれるＵＳ２００２／１２６７４０（特許文献２）に説明されている。
【０００５】
Zhendao Wang, Giannakis, G.B.は、参照によって本明細書に組み込まれる"Wireless multicarrier communications", Signal Processing Magazine, May 2000, Volume 17, Issue 3, pages 29 - 48（非特許文献１）において、シングル及びマルチユーザ無線マルチキャリア通信のための体系的なディスクリート時間フレームワーク及びシステムを著した。
【０００６】
Shengli Zhou, Giannakis, G.B., Le Martret, C.は、参照によって本明細書に組み込まれる"Chip-interleaved block-spread code division multiple access", IEEE Transactions on Communications, Feb. 2002 Volume 50 , Issue 2, pages 235 - 248（非特許文献２）において、周波数選択マルチパスチャネルのためのマルチユーザ干渉（ＭＵＩ：multiuser-interference）の無い（free）符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）トランシーバが開発されたと述べている。チップインタリーブ及びゼロパディング送信に基づいて、異なるユーザの拡散符号間の直交性が、周波数選択伝播の後でさえも、受信機において維持される。ＭＵＩの無い受信に加えて、このシステムは、シンボルブロックサイズを増加させることにより、高い帯域幅効率を達成する。
【０００７】
シングルキャリア周波数分割多元接続の性能は、参照により本明細書に組み込まれる"Performance comparison of distributed FDMA and localised FDMA with frequency hopping for EUTRA uplink," NEC Group and NTT DoCoMo, TSG RAN WG1 Meeting 42 R1-050791, Aug. 2005（非特許文献３）で説明されている。
【０００８】
シングルキャリア周波数分割多元接続の一例は、参照により本明細書に組み込まれる"A low complexity transmitter structure for OFDM-FDMA uplink systems," in Proceedings of the IEEE Vehicular Technology Conference (VTC), vol. 4, May 2002, pp. 1737-1741（非特許文献４）で提案されている。
【０００９】
効率的なスループットのブロック拡散ＣＤＭＡは、参照により本明細書に組み込まれる"Throughput Efficient Block-Spreading CDMA: Sequence Design and Performance Comparison," Proceedings of the IEEE Global Telecommunications Conference (Globecom), Nov.-Dec. 2005（非特許文献５）において、S. TomasinとF. Tosatoによって提案されている。
【００１０】
従来のシングルキャリア周波数分割多元接続の説明は、参照により本明細書に組み込まれる"Carrier synchronization requirements for CDMA systems with frequency-domain orthogonal signature sequences" Dinis, R., Chan Tong Lam, Falconer, D.D., 2004 IEEE Eighth International Symposium on Spread Spectrum Techniques and Applications, 30 Aug. - 2 Sept. 2004, pages 821 - 825（非特許文献６）で見られる。
【００１１】
いくつかのＣＤＭＡスキームは、干渉によって制限されている。すなわち、ネットワーク内のユーザ数が増加すると、各ユーザによって引き起こされる説明のつかない干渉（residual interference）は、最終的には、ネットワークの能力を低下させ、同時多元接続をほとんど不可能にする。この説明のつかない干渉は、一般に、ユーザ間の直交性の喪失に起因する。これは、主に、チャネルが一時的に分散している場合に生じる。所謂「一般化されたＭＣ−ＣＤＭＡ（ＧＭＣ−ＣＤＭＡ）[Zhendao Wang, et al.（前出）]、ＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ[Shengli Zhou, et al.（前出）]、シングルキャリア周波数分割多元接続（ＳＣ−ＦＤＭＡ）（ＤＦＴ−拡散ＯＦＤＭ）[NEC Groupら（前出）；D. Galdaら（前出）]、及びS. Tomasinら（前出）によって提案された効率的スループット（throughput-efficient）ブロックＣＤＭＡシステムのようなブロックＣＤＭＡシステムにおけるいくつかの最近の開発は、マルチユーザ干渉（ＭＵＩ）の無い送信技術へと導いた。これらのシステムでは、理論上は、（与えられた最大数までの）任意数のユーザが、システム性能の如何なる低下をもたらすことなく同時に送信することができる。許容される最大ユーザ数を越えると、このシステムは、他のＣＤＭＡシステムと同様に、干渉によって制限される。
【００１２】
前述した技術の多くは、ＭＵＩを緩和するために、利用可能な全帯域幅における相互排他な部分における異なるユーザから信号を送信することに依存している。例えば、ＧＭＣ−ＣＤＭＡ及びＳＣ−ＦＤＭＡでは、ユーザはそれぞれ、ユーザがデータを送信する周波数トーンの具体的なセットが割り当てられる。そして、これらトーンの全セットは、ユーザの送信が互いに干渉しないように、相互排他的である。典型的には、これらトーンのセットはそれぞれ、図１に示すように、ユーザの送信が帯域幅にわたって拡散されるように設計される。これによって、トーンの全セットのうち、互いに隣接したトーンが、必ずしも、同じユーザに属さないようになる。トーンをインタリーブすることは、チャネル符号あるいはデータ拡散の使用とともに、各送信が、チャネルにおける周波数ダイバーシティを利用できることを保証するのに役立つ。
【００１３】
ユーザの送信が、図１によって図示される形式をとる場合、チャネルにおける十分な周波数ダイバーシティは利用されない。これは、ユーザの送信が、利用可能な全帯域幅のうちの一部だけに制限されるという事実に由来する。この制限内では、ネットワークに全面的に負荷がかけられた場合、ユーザはそれぞれ、自己が情報を送信することができる１つのトーンのみを持つかもしれない。この例では、もしも１つのトーンより多い帯域幅を利用するステップが講じられなければ、そのトーンに対するチャネル周波数応答が特に悪い（つまり、ユーザの周波数ビンに深いフェードがある）場合には、ユーザの送信が完全に失われるかもしれないことが容易に理解される。
【００１４】
従来のＳＣ−ＦＤＭＡシステムあるいはＧＭＣ−ＣＤＭＡシステムでは、周波数ダイバーシティは、前者の技術[Dinis, R.ら（前出）]の場合において、各送信されたブロック上に異なる漸進的な相回転（progressive phase rotation）を適用することにより、あるいは、後者の技術[Zhendao Wangら（前出）]の場合において、各ユーザに異なるサブキャリアをマニュアルで割り当てることによって強化される。
【００１５】
実際には、送信されるパケットが非常に短い（つまり、ほんの数ブロックのオーダのデータシンボルである）場合、更なる問題に遭遇する。このシナリオの一例は、例えば、マルチ帯域ＯＦＤＭシステム内のパケットのヘッダである。この場合、ヘッダは、チャネル符号で個別に（つまり、ペイロードから分離されて）符号化され、本明細書に参照により組み込まれる"MultiBand OFDM Physical Layer Proposal for IEEE 802.15 Task Group 3a", MBOA-SIG, 14 September 2004（非特許文献７）においてBatra, A.らによって提案されたように、例えば１２ブロックのみに存在する。このシナリオが発生した場合、帯域幅全体にわたって送信を循環させるために利用可能な十分なブロックがないので、従来のＧＭＣ−ＣＤＭＡおよびＳＣ−ＦＤＭＡシステムは、チャネルにおける周波数ダイバーシティを十分に利用することができない。
【００１６】
従って、本発明の局面は、上述した問題を軽減し、緩和し、除去することに努める。
【特許文献１】ＵＳ２００４／１２０２７４
【特許文献２】ＵＳ２００２／１２６７４０
【特許文献３】ＧＢ０５２５６４１．７
【非特許文献１】"Wireless multicarrier communications", Signal Processing Magazine, May 2000, Volume 17, Issue 3, pages 29 - 48
【非特許文献２】"Chip-interleaved block-spread code division multiple access", IEEE Transactions on Communications, Feb. 2002 Volume 50, Issue 2, pages 235 - 248
【非特許文献３】"Performance comparison of distributed FDMA and localised FDMA with frequency hopping for EUTRA uplink," NEC Group and NTT DoCoMo, TSG RAN WG1 Meeting 42 R1-050791, Aug. 2005
【非特許文献４】"A low complexity transmitter structure for OFDM-FDMA uplink systems," in Proceedings of the IEEE Vehicular Technology Conference (VTC), vol. 4, May 2002, pp. 1737-1741
【非特許文献５】"Throughput Efficient Block-Spreading CDMA: Sequence Design and Performance Comparison," Proceedings of the IEEE Global Telecommunications Conference (Globecom), Nov.-Dec. 2005
【非特許文献６】"Carrier synchronization requirements for CDMA systems with frequency-domain orthogonal signature sequences" Dinis, R., Chan Tong Lam, Falconer, D.D., 2004 IEEE Eighth International Symposium on Spread Spectrum Techniques and Applications, 30 Aug. - 2 Sept. 2004, pages 821 - 825
【非特許文献７】"MultiBand OFDM Physical Layer Proposal for IEEE 802.15 Task Group 3a", MBOA-SIG, 14 September 2004
【発明の開示】
【００１７】
本発明は、データが送信される周波数トーンのセットを変更するために、拡散符号を変更することによって、ブロックＣＤＭＡシステムにおける上述した問題に対処する。ブロックＣＤＭＡのＭＵＩの無い（MUI-free）特性は、拡散符号にのみ依存する。本発明によれば、非常に短いパケットを送信する場合でさえ、特別に設計された拡散符号を使用することによって、各ユーザの送信が、ＭＵＩの無い送信を維持しながら、全帯域幅にわたって拡散される。
【００１８】
本発明の第１の局面では、送信されるデータが多くのブロックへ分離される任意数のユーザのためのブロックＣＤＭＡに基づいた多元接続送信のチャネルにおける周波数ダイバーシティを増強する方法は、送信に先立って、複数の予め定めた拡散符号のうちの任意の一つを用いて各ブロックを拡散することを含む。
【００１９】
上記局面の１つの構成では、予め定めた複数の拡散符号は、ＤＦＴ拡散符号を含む。上記局面の別の構成では、拡散符号が、予め定めた複数の拡散符号から準ランダムな方式で選択される。
【００２０】
上記局面の更なる構成では、拡散符号が使用される局面では、周波数ダイバーシティが、与えられた数のブロックについて増強される。
【００２１】
上記局面の別の構成では、拡散符号の選択が周期的になされ、送信される第１のブロックのための第１の拡散符号を、予め定めた複数の拡散符号からランダムに選択することと、誘導された最も高い周波数シフトに従って、現サイクルの間に、予め定めた複数の以前に使用されていない拡散符号の中から、次に送信される各ブロックについて、それぞれ拡散符号を選択することとを含む。
【００２２】
上記局面の更なる構成では、この方法は更に、チャネルにおける周波数ダイバーシティを増強するために、チャネル符号または誤り訂正符号を使用することを含む。
【００２３】
上記局面の別の構成では、与えられたユーザのための拡散符号が、全帯域幅にわたって送信され、もって、与えられた期間についてチャネル内の周波数ダイバーシティを最大限に活用することができるように、一時的に変更される。
【００２４】
上記局面の更なる構成では、複数の送信アンテナが使用される。
【００２５】
本発明の別の局面は、前述した構成のうちの何れか１つの方法で生成されるような、ブロックＣＤＭＡに基づく多元接続送信における信号を含む。
【００２６】
本発明の別の局面では、送信されたデータが多くのブロックへ分離される任意数のユーザのためのチャネルにおける周波数ダイバーシティを増強するブロックＣＤＭＡに基づいた多元接続送信で信号を受信する方法は、受信された各ブロックを、予め定めた複数の逆拡散符号のうちの１つを用いて逆拡散することを含む。
【００２７】
上記局面の１つの構成では、予め定めた複数の拡散符号は、ＤＦＴ逆拡散符号を含む。
【００２８】
上記局面の別の構成では、逆拡散符号は、予め定めた複数の逆拡散符号から準ランダムな方法で選択される。
【００２９】
上記局面の更なる構成では、逆拡散符号が使用される局面では、与えられた数のブロックについて周波数ダイバーシティが増強される。
【００３０】
上記の局面の別の構成では、逆拡散符号の選択は周期的になされ、送信される第１のブロックのための第１の逆拡散符号を、予め定めた複数の逆拡散符号からランダムに選択することと、誘導された最も高い周波数シフトに従って、現サイクルの間に、予め定めた複数の以前に使用されていない拡散符号の中から、次に送信される各ブロックについて、それぞれ逆拡散符号を選択することとを含む。
【００３１】
上記局面の更なる構成では、この方法は、ユーザの信号を復号する際に、チャネル符号または誤り訂正符号を使用することを含む。
【００３２】
上記局面の別の構成では、与えられたユーザのための逆拡散符号が、与えられた期間、全帯域幅にわたって受信されるように、一時的に変更される。
【００３３】
上記局面の更なる構成では、複数の受信アンテナが使用される。
【００３４】
ほんの一例であるが、本発明のこれら局面及びその他の局面が、添付図面を参照して更に説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
ブロックＣＤＭＡに基づいた多元接続送信におけるチャネルの周波数ダイバーシティを増加させる方法が示される。本発明は、この方法によって生成される信号にも関連する。更に、ブロックＣＤＭＡに基づいた多元接続送信におけるチャネルの周波数ダイバーシティを増加させる信号受信方法が示される。以下に示す記載では、多くの具体的な詳細が、本発明の実施例についての完全な理解を提供するために示される。しかしながら、本発明を実現するためには、これらの具体的な詳細が利用される必要のないことは、当該技術の熟練者に明白だろう。
【００３６】
本発明は、信号処理の方法を提案する。これによって、ブロックＣＤＭＡ送信は、チャネルにおける周波数ダイバーシティを増強するような方法で適応して構成される。提案される発明は、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる同時係属中の英国特許出願ＧＢ０５２５６４１．７（東芝）（特許文献３）で提案されたブロックＣＤＭＡ技術に発展する。この発明は、図２に示すような一般的な送信機／受信機を有する。この構成の重要な要素は、拡散／逆拡散ブロック及びプレ符号ブロックである。等化ブロックは、一般に、任意の単一ユーザ、線形又は非線形、時間領域又は周波数領域の等化器（すなわち線形ゼロフォース（ＺＦ）、線形最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）、判定フィードバック等化器（ＤＦＥ）等）も表すことができる。
【００３７】
本明細書で提案される発明を詳述する目的で、ブロックＣＤＭＡの構成を検討することは重要である。先ず、ブロックＣＤＭＡの送信機を考慮して、図２を参照すると、送信されたメッセージは、ビットストリームの形式で構成される。このビットストリームは符号化され、インタリーブされ、例えばＭ−ＰＳＫ（フェーズシフトキーイング）又はＭ−ＱＡＭ（直交振幅変調）のような与えられたコンステレーションのメンバーである複素数ベースバンドシンボルにマップされる。結果として得られる複素数コンステレーションシンボルは、Ｎ個のシンボルからなるグループへ整えられる。
【００３８】
ベクトルｓｕ（ｉ）が、時間ｉにおけるｕ番目のユーザの長さＮのシンボル（カラム）を示すものとする。図２で示される拡散演算は、ベクトルｓｕ（ｉ）に関して単純なＲ回反復を行なう。それは数学的に以下のように定義することができる。  
【数１】
2007208973.tif 000003
【００３９】
ここで１Ｒは、１からなる長さＲの列ベクトルであり、ＩＮは、ＮｘＮ単位行列であり、  
【数２】
2007208973.tif 000004
【００４０】
は、クロネッカー積演算子である。この反復は、図３に例示される。
【００４１】
拡散演算に続いて、プレコード演算が、データベクトルに適用される。プレコーダは線形である。したがって、プレコードされた信号は、  
【数３】
2007208973.tif 000005
【００４２】
のように表すことができる。ここで  
【数４】
2007208973.tif 000006
【００４３】
はｕ番目のユーザの、ｉ番目のブロックのためのＰ’ｘＰ（恐らくはリダンダントな）プレコード行列である。Ｐ＝ＲＮ，Ｐ’＝ＲＮ’，Ｎ’≧Ｎ，Ｐ’≧Ｐであることに注意されたい。Ｌがチャネルインパルス応答のメモリオーダである場合、受信機における複雑さの少ない逆拡散及び検出を実現するために、Ｎ’≧Ｌ＋１が真であることは重要である。プレコード演算に続いて、周期的拡張子がユーザのメッセージに追加される。この拡張子は、サイクリックプレフィックス（ＣＰ）あるいはゼロパディング（ＺＰ）の形式をとる。ブロック間干渉が緩和されるように、ＣＰ／ＺＰは、  
【数５】
2007208973.tif 000007
【００４４】
個のシンボルから成ると仮定される。更に、チャネルが、各個別ブロックの間、不変であり続けると仮定される。
【００４５】
ブロックＣＤＭＡの受信機は以下のように特徴付けられる。同時の同期送信を仮定すると、Ｕ人全てのユーザからの信号は、チャネル内で互いに干渉し、その結果、図４に示すように、受信機において合成される。したがって、受信機における信号は、ＣＰ／ＺＰを除去した後、  
【数６】
2007208973.tif 000008
【００４６】
のように表わすことができる。ここで  
【数７】
2007208973.tif 000009
【００４７】
は、時間ｉにおけるｕ番目のユーザと受信機との間のチャネルのインパルス応答を記述するＰ’×Ｐ’循環チャネル行列であり、ｖ（ｉ）は、ゼロ平均ホワイトガウシアンノイズサンプルの長さＰ’のベクトルであり、それぞれ次元当たり  
【数８】
2007208973.tif 000010
【００４８】
の分散を持っている。
【００４９】
受信ベクトルｒ（ｉ）はデスプレッダを通り、所望のユーザの信号が、その他全てのユーザの信号から分離される。これは、  
【数９】
2007208973.tif 000011
【００５０】
によって示される。ここで、  
【数１０】
2007208973.tif 000012
【００５１】
は、ｕ番目のユーザのＰ’ｘＮ逆拡散行列である。従って、プレコード行列および逆拡散行列は、ｕ全てに対して、  
【数１１】
2007208973.tif 000013
【００５２】
になるように設計されるべきである。更に、検出の観点から、修正されたノイズ  
【数１２】
2007208973.tif 000014
【００５３】
がホワイトのままであることが望ましい。この設計基準は、以下のように要約される。
【００５４】
判定基準。ＭＵＩの無い通信については、プレコード行列および逆拡散行列は、  
【数１３】
2007208973.tif 000015
【００５５】
のように設計されるべきである。ここで、０Ｎは、ゼロから成るＮｘＮ行列であり、ｃは定数である。
【００５６】
最後に、長さＮの逆拡散シンボルベクトルｙｕ（ｉ）が等化器を通って、送信されたデータの推定値が復元される。逆拡散シンボルベクトルｙｕ（ｉ）は、理想的には、他のユーザからの干渉を含まないことに注目することは重要である。従って、どのような従来の単一ユーザ線形又は非線形の等化器も、逆拡散信号に適用することができる。
【００５７】
次の考察は、プレコード行列および逆拡散行列の設計に当てはまる。循環チャネル行列Ｈｕは、  
【数１４】
2007208973.tif 000016
【００５８】
のように表現されると示すことができる。ここで、ＪＲは、１つの要素ずつ列に沿って循環的に下方へシフトされたＩＲであり、Ｈｕ，ｏ及びＨｕ，１は、チャネルインパルス応答を定義するそれぞれ下部及び上部のＮ’×Ｎ’Ｔｏｅｐｌｉｔｚ行列である。時間インデクスｉは、ここでは簡略のために省略する。チャネル行列のこのような表現により、直感的に、ｕ番目のユーザのプレ符号行列を  
【数１５】
2007208973.tif 000017
【００５９】
のように定義することができる。ここでＣｕは、Ｒ×Ｒ対角拡散符号行列であり、  
【数１６】
2007208973.tif 000018
【００６０】
は、Ｎ’×Ｎサブブロックプレコード行列である。同様に、ｕ番目のユーザの逆拡散行列は、  
【数１７】
2007208973.tif 000019
【００６１】
のように設計されるべきである。ここでｄｕは、Ｒ×１逆拡散ベクトルであり、  
【数１８】
2007208973.tif 000020
【００６２】
は、Ｎ’×Ｎサブブロック復号行列である。これらの定義により、Ｇ（ｕ，ｕ’）は、  
【数１９】
2007208973.tif 000021
【００６３】
のように表現される。これは、拡散符号（つまりＣｕの対角要素）および逆拡散ベクトルｄｕを注意深く設計することによって、ユーザが受信機において完全に分離されることを示す。
【００６４】
以下では、ブロックからブロックへの循環及び拡散符号について説明する。本発明は、拡散符号ｃｕ＝Ｃｕ１Ｒの設計を主に取り扱う。上で得られたＧ（ｕ，ｕ’）のための式は、ユーザが受信機において完全に分離されるためには、全てのユーザのための拡散符号が、直交  
【数２０】
2007208973.tif 000022
【００６５】
及び相互シフト直交  
【数２１】
2007208973.tif 000023
【００６６】
でなければならないことを示唆する。これらの基準を満足する拡散符号は、（容易に確認される）Ｒ×Ｒ  ＤＦＴ行列の列を含んでいる。しかしながら、これらの符号が使用される場合、各ユーザの送信は、全ての利用可能なトーンのサブセットにのみ割り当てられる。また、このサブセットにおけるトーンは、Ｒ＝４の場合である図１に示すように、Ｒ番目のトーン毎に等しく配置される。トーンの正確なサブセット（つまり、周波数シフト）は、使用される拡散符号によって定義される。
【００６７】
本発明の１つの局面では、図５に示すように、拡散符号および対応する逆拡散符号は、Ｒ個の利用可能な符号について、送信されたブロックの規則的な間隔で循環する。例えば、同じ拡散符号が２つのブロックに使用され、次に、この符号が変更され、次のブロックのための新たな符号が使用される。その後、この符号が再び変更され、新たな符号が次の５つのブロックに使用される。もちろん、全てのブロック毎に、Ｒ個の拡散符号を循環することは意味をなす。これは、図５に示されるようなユーザ送信に対する効果を生むかもしれない。
【００６８】
通常、符号が送信機によって使用される正確な局面は、受信機では分からない。ブロックはそれぞれ、その他のデータのみならず、ユーザに関する情報を含んだヘッダを含んでいるので、このユーザ情報は、拡散符号を経て受信されたブロックを、各ユーザに再び帰属させるために受信機において使用することができる。
【００６９】
それは、符号が使用される正確な局面は、準ランダムでありうることに注目する価値がある。その場合、このパターンは、送信機と受信機との両方において知られるだろう。Ｒ＝４の場合において、６つのブロックにわたった符号循環の一例を以下に示す。
【００７０】
例：長さＲの列ベクトルｆ０，ｆ１，ｆ２，ｆ３によって、利用可能な拡散符号が表示されると仮定する。ユーザｕは、第１の送信されたブロックに、第３の符号を適用することを決定することができる。これは、ｃｕ（０）＝ｄｕ（０）＝ｆ２となる。この第１の符号は、第２及び第３のブロックに適用されうる。第２の符号が、第４及び第５のブロックに適用され、第４の符号が、第６のブロックに適用されうる。したがって、符号は次のように定義される。  
ｃｕ（０）＝ｄｕ（０）＝ｆ２ 
ｃｕ（１）＝ｄｕ（１）＝ｆ０ 
ｃｕ（２）＝ｄｕ（２）＝ｆ０ 
ｃｕ（３）＝ｄｕ（３）＝ｆ１ 
ｃｕ（４）＝ｄｕ（４）＝ｆ１ 
ｃｕ（５）＝ｄｕ（５）＝ｆ３。
【００７１】
本システムのＭＵＩの無い特性を危険にさらさずに、何れのサブブロックプレコーダ及びデコーダも、本符号循環方法とともに使用することができることに注目することは重要である。
【００７２】
本発明は、符号循環によって周波数ダイバーシティの利用を増強することを可能にする。
【００７３】
符号循環は、準ランダムな方法で実施できるが、使用される周波数ダイバーシティを増加させるような方法で、拡散符号間を循環することは有用である。これは、第１のブロックに使用される拡散符号を検討し、次に、次のブロックために送信される信号において最も大きな周波数シフトを引き起こす拡散符号を選択することによってなされる。次のブロック送信については、最初の２つのブロックで使用された符号が考慮され、次の符号は、使用される周波数トーンが最初の２つの符号から最も遠くなるように選択される。この処理は、次に続く全てのブロックに対して繰り返される。ここでは、以前に使用された全ての符号が考慮されるが、全ての符号が使用され尽くす、循環が再び始まる時点までは次に続くブロックに対して使用されない。
【００７４】
この技術の一例は図６で示される。図６は、拡散符号の循環（Ｒ＝４）によって周波数ダイバーシティを最大に利用する局面を例示している。円内の数字は、周波数オフセットを表わす。白い円は、まだ選択されていない符号を表し、灰色の円は、既に選択され、全ての符号が使用されるまで再び選択できない符号を表わす。周波数オフセットが周りを囲むことに留意されたい（例えば、３の周波数オフセットは−１と同一である。なぜなら、第１の符号の変更のために、３の代わりに２が選択されるからである）。
【００７５】
短いパケットを送信する場合、周波数ダイバーシティの使用を増加させることは重要である。パケット内のブロック数がＭである場合、拡散係数はＲ（つまり、Ｒ個の異なる拡散符号がある）であり、Ｍ＜＜Ｒである。そして、周波数ダイバーシティを最大に活用するために、全ての符号が循環されるとは限らない場合がある。この場合、自己シフト直交符号は、短いパケットのために使用されうる。すなわち、  
【数２２】
2007208973.tif 000024
【００７６】
である。このアプローチをとる利点は、結果として得られる受信され逆拡散された信号が、（今までそうだったような循環チャネルではなく）線形の時間不変チャネルを通る従来のシングルキャリア送信に似ているということである。このシナリオが与えられると、連続的に干渉を取り除くような技術、及びその他の従来の時間領域等化器を容易に使用することができる。また、送信される信号はこの場合、全帯域幅に及ぶ。したがって、チャネルの周波数ダイバーシティが最大限に活用される。この結果は図７に示される。これらの直交特性を備えたシーケンスの一例を以下に示す。  
【数２３】
2007208973.tif 000025
【００７７】
この例において与えられた符号は、２人のユーザを同時にサポートすることができる。シーケンスに自己シフト直交条件を課すことが要求される余分な自由度が、ネットワーク内で同時にサポートされるユーザ数の減少（半分に）をもたらすことに注目することは重要である。したがって、一旦短いパケットが送信されると、各ユーザは、ＤＦＴ符号のようなより効率的な拡散符号の使用に戻るべきである。
【００７８】
直交、相互シフト直交、及び自己シフト直交である拡散符号の一般的なセットは、Ｃｈｕシーケンスである。長さＲのＣｈｕシーケンスのｎ番目の要素（列ベクトル）ａｌ，Ｒは、以下の通り定義される。  
【数２４】
2007208973.tif 000026
【００７９】
ここでｌとＲは互いに素である。また、ｍ番目の循環シフト行列を、ＪＲのｍ乗として定義する。  
【数２５】
2007208973.tif 000027
【００８０】
ここで、  
【数２６】
2007208973.tif 000028
【００８１】
である。この定義により、３つ全ての直交条件を満たす長さＲの符号のセットが、任意のｌ及びＲについて  
【数２７】
2007208973.tif 000029
【００８２】
によって与えられることが容易に確認されうる。ここで、記号  
【数２８】
2007208973.tif 000030
【００８３】
は、変数の整数部を示す。この結果は、全てのＣｈｕシーケンスが、完全な周期的自動相関特性を持つという優れた特性から来る（つまり、循環的にシフトしたバージョンを備えたＣｈｕシーケンスの相関は０である）。
【００８４】
図８に示すように、本発明は、複数の送信及び／又は受信アンテナと共に使用されうる。多数の送信アンテナが使用される場合、上述した技術は、各アンテナにおいて適用することができる。特に、異なる拡散符号は、一人のユーザのための異なる送信アンテナにおいて、メッセージの任意のサブセットに適用することができる。例えば、同じ拡散符号を、全ての送信アンテナにおいてメッセージに適用することができる。この場合、受信機は、受信した信号を逆拡散し、所望するユーザのマルチアンテナ送信を復元することができる。このケースは、図８に示される。ここでは、逆拡散処理が完了した後に、良く研究された複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）検出問題が残ることが観察される。
【００８５】
あるいは、図９に示すように単一のユーザのための各送信アンテナにおいて、異なる拡散符号を適用することができる。この場合、受信機は、単一ユーザのみならず、図９に示すような様々な送信アンテナから送信された全てのユーザのメッセージを分離することができる。複数の受信アンテナが使用された場合、受信されたメッセージは、ＭＩＭＯ検出のような更なる処理の前に、各受信アンテナのために逆拡散される。
【００８６】
前述したように、従来システムは、送信された信号の相回転（phase rotations）を利用するか（ＳＣ−ＦＤＭＡの場合、［Dinis, R.ら（前出）］））、あるいはサブキャリアのセットをマニュアルでユーザに割り当てる（ＧＭＣ−ＣＤＭＡの場合、［Zhendao Wangら（前出）］かの何れか一方を行わねばならない。
【００８７】
本発明に従う方法は、拡散符号の変更のみによって、データが送信される周波数トーンのセットを変更する。これによって、本システムは、高度にかつ容易に設定可能となる。例えば、自己シフト直交符号のような他の拡散符号が使用される場合、送信される信号のスペクトルは、支配的な送信環境に適応するように、極めて容易に変更される。パケットが非常に短い場合、このように設定可能なことは非常に有用であり、従来システムでは一般に達成することができない。
【００８８】
図１０に示すように、この提案された設定可能な方法は、上述した技術と逆の方式で利用することもできる。特に、周波数ダイバーシティを十分に利用する送信（例えば、自己シフト直交送信）は、利用可能な全帯域幅のうちのほんの一部のみを使用するように適応して構成される。このアプローチは、スペクトルシェーピング又は干渉（狭帯域及び広帯域）緩和／回避に使用することができる。例えば、干渉信号が、送信帯域幅全体を占有し、また、所望の信号も、帯域幅の全てを利用するものと仮定する。この場合、所望の信号は、ＤＦＴ拡散符号を使用するために適応して生成される。エネルギー保存によって、合計の送信電力は、この適応により変化しない。その代わり、所望の信号の電力は、周波数トーンのサブセットに局在化される。図１０に示すように、これらのトーンに関する信号対干渉及びノイズ比（ＳＩＮＲ）は、このように増加される。それは、全体に亘ってより優れた性能となる。同様に、１つ以上の狭帯域干渉が、ＤＦＴ拡散符号への切り替えによって完全に回避されるかもしれない。
【００８９】
本発明を組み込んだＭＩＭＯシステムの標準ブロック図を図１１に示す。ソースから来るデータは、インタリーブされる前に符号化され、インタリーブ後にマップされる。あるいは、符号化ステップとインタリーブステップとのうちの何れか一方あるいはその両方が省略されるかもしれない。この直列的なデータストリームは、次に、多くの並列したデータストリームに変換される。この構成の重要な要素は、やはり拡散／逆拡散ブロック、及びプレコードブロックである。これらを介して、並列のストリームが渡される。送信前に、異なる拡散ブロックを分離するために、サイクリックプレフィクス（ＣＰ）又はゼロパディング（ＺＰ）の形式で、ガード間隔が適用される。
【００９０】
図１１に示すように、受信機は、受信した並列信号を逆拡散する前に、各ストリームのガード間隔を取り除く。既に述べたように、等化ブロックは、一般に、任意の単一ユーザ、線形又は非線形、時間領域又は周波数領域の等化器（すなわち線形ゼロフォース（ＺＦ）、線形最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）、判定フィードバック等化器（ＤＦＥ）等）も示すことができる。その後、並列ストリームは、直列データストリームに変換される。逆マップされ、逆インタリーブされたこの信号は、データシンクへの出力のために復号される。あるいは、インタリーブステップ又は復号ステップのうちの何れか一つ又は両方が省略されうる。
【００９１】
熟練者には、他の多くの有効な代案が思い浮かぶだろう。本発明は、上述した実施例に限定されておらず、特許請求の範囲の精神および範囲内にある技術において、熟練者に明らかな変形例を包含することが理解されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】図１は、ＧＭＣ−ＣＤＭＡあるいはＳＣ−ＦＤＭＡシステムにおける一人のユーザの周波数トーンのセットを示す。
【図２】図２は、ブロックＣＤＭＡの送信機／受信機構造のブロック図を示す。
【図３】図３は、拡散演算を示す。
【図４】図４は、チャネルにおいて互いに干渉し、受信機において結合するユーザの信号の例を示す。
【図５】図５は、各送信されたブロックにおいて、ＤＦＴ符号が拡散符号として使用され、各ユーザが符号を介して循環する場合における帯域幅利用を示す。
【図６】図６は、拡散符号の循環（Ｒ＝４）によって周波数ダイバーシティを最大限に活用する例を示す。
【図７】図７は、ＤＦＴ拡散符号および自己シフト直交拡散符号のための周波数ダイバーシティ利用を示す。
【図８】図８は、ユーザ分離およびその後のＭＩＭＯ検出を示す。
【図９】図９は、結合ユーザおよび複数ストリーム分離を示す。
【図１０】図１０は、ＤＦＴ拡散符号が適応して使用される場合に引き起こるＳＩＮＲ改良を示す。
【図１１】図１１は、本発明を組み込むＭＩＭＯシステムのブロック図を示す。
【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】
2007208973.tif 000039
【図１０】
2007208973.tif 000040
【図１１】
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【外国語明細書】
2007208973000001.pdf