(57)【要約】【課題】ＩＤＭＡ方式におけるインタリーバの処理遅延の抑制および回路規模の増大の抑制を実現することを図る。【解決手段】所定の一のインタリーブパターンに従って入力データの各ビットを一斉に並べ替えるインタリーバ（＃１、＃２）と、インタリーブを行う対象である入力信号が入力される入力端子Ｉｎ１、前記インタリーバから出力された信号が入力される入力端子Ｉｎ２、Ｉｎ３、前記入力信号に対してインタリーブを完了した結果である出力信号を出力する出力端子Ｏｕｔ１、及び前記インタリーバへ入力する信号を出力する出力端子Ｏｕｔ２、Ｏｕｔ３を有し、前記入力端子と出力端子の間の接続を切り替えるスイッチ１１と、複数のインタリーブパターンの各各に応じて前記インタリーバを１回または複数回繰り返し使用するように前記スイッチ１１を制御する制御部１２と、を備える。【選択図】図１
2012253600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インタリーブ分割多元接続方式のインタリーブ装置において、
所定の一のインタリーブパターンに従って入力データの各ビットを一斉に並べ替えるインタリーバと、
インタリーブを行う対象である入力信号が入力される入力端子、前記インタリーバから出力された信号が入力される入力端子、前記入力信号に対してインタリーブを完了した結果である出力信号を出力する出力端子、及び前記インタリーバへ入力する信号を出力する出力端子を有し、前記入力端子と前記出力端子の間の接続を切り替えるスイッチと、
複数のインタリーブパターンの各各に応じて、前記インタリーバを１回または複数回繰り返し使用するように前記スイッチを制御する制御部と、
を備えたことを特徴とするインタリーブ装置。
【請求項２】
ＩＤＭＡ方式の無線通信システムにおいて、請求項１に記載のインタリーブ装置を端末又は基地局に備えたことを特徴とする無線通信システム。
【請求項３】
前記基地局が生成することができるインタリーブパターンの総数に比べて、ＩＤＭＡ方式で同時に多重する端末の数が少ない場合には、より短い処理時間で生成することができるインタリーブパターンから順番に、各端末に割り当てることを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
受信品質が良い端末に対して、より短い処理時間でインタリーブを完了することができるインタリーブパターンを割り当てることを特徴とする請求項２又は３に記載の無線通信システム。
【請求項５】
マルチユーザ受信処理前の信号対雑音電力比が良く且つ受信電力強度が大きい端末を最優先とし、次いで前記信号対雑音電力比が良いユーザを優先し、より短い処理時間でインタリーブを完了することができるインタリーブパターンを割り当てることを特徴とする請求項４に記載の無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インタリーブ分割多元接続（Interleave Division Multiple Access：ＩＤＭＡ）方式のインタリーブ装置および無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムにおいて、限られた周波数資源を複数のユーザ間で効率良く利用する技術の一つとして多元接続方式が検討されている。従来の主な多元接続方式としては、周波数分割多元接続（Frequency Division Multiple Access：ＦＤＭＡ）方式、時分割多元接続（Time Division Multiple Access：ＴＤＭＡ）方式、符号分割多元接続（Code Division Multiple Access：ＣＤＭＡ）方式が知られている。
【０００３】
さらに、近年、インタリーブ分割多元接続（ＩＤＭＡ）方式が検討されている。ＩＤＭＡ方式は、ユーザ毎に異なるインタリーバを用いることによってユーザを識別するものであり、ＣＤＭＡ方式におけるユーザ識別用の符号をインタリーバに置き換えた方式と見なすことができる。但し、ＩＤＭＡ方式では、信号を受信した時点ではユーザ間の信号に直接的な直交性はない。このため、ユーザ毎に異なるインタリーバを用いて繰り返しマルチユーザ受信を行うことにより、擬似直交性を引き出して各ユーザの信号を分離している。
【０００４】
ＩＤＭＡ方式に用いられるインタリーバの生成方法として、例えば非特許文献１にはランダムに生成する方法が記載されている。また、特許文献１には、全ユーザに共通の共通インタリーバ、遅延タップ、ユーザ別のインタリーブパターンを組み合わせることによって、複数のインタリーバを逐次的に生成する方法が記載されている。
【０００５】
図３は、従来のインタリーバ４０の構成図である。このインタリーバ４０は、クロック発生部４１、並べ替えパターン発生部４２及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）４３、４４を備え、クロック発生部４１が出力するクロックに同期してＲＡＭ４３、４４へ入力するアドレスを変化させることによって、多数のインタリーブパターンを発生することができる。
【０００６】
図４は、従来のインタリーバ５０の構成図である。このインタリーバ５０は、クロック発生部５１及びレジスタ５２、５３を備え、レジスタ５２の各ビットとレジスタ５３の各ビットとが所定の一のインタリーブパターンに従って結線されている。これにより、インタリーバ５０において、入力データの各ビットは、クロック発生部５１が出力するクロックに同期してレジスタ５２からレジスタ５３へと出力されて、インタリーブパターンに従って並べ替えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１３５２０１号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】I. Pupeza, A. Kavcic and L. Ping, “Efficient Generation of Interleavers for IDMA,” in proc. ICC vol. 4, June 2006.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上述した図３に示す従来のインタリーバ４０では、１クロック当たりで処理できるビット数がＲＡＭの入出力データ長（通常は１ビット）に制限されるので、一の入力データ（ＲＡＭの入出力データ長よりもデータ長が長い）のインタリーブを完了するために多くのクロックを要することになり処理遅延が大きい。
【００１０】
また、図４に示す従来のインタリーバ５０では、１クロックでインタリーブを完了することができるので、処理遅延を小さく抑えられる。しかしながら、複数のインタリーブパターンが必要な場合には、レジスタ５２と５３の組をインタリーブパターン数だけ設ける必要があるので、回路規模が増大する。ＩＤＭＡ方式では、想定されるユーザ数分の異なるインタリーブパターンが必要であるため、回路規模の増大を抑制することが望まれる。
【００１１】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、ＩＤＭＡ方式におけるインタリーバの処理遅延の抑制および回路規模の増大の抑制を実現することができるインタリーブ装置および無線通信システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために、本発明に係るインタリーブ装置は、インタリーブ分割多元接続方式のインタリーブ装置において、所定の一のインタリーブパターンに従って入力データの各ビットを一斉に並べ替えるインタリーバと、インタリーブを行う対象である入力信号が入力される入力端子、前記インタリーバから出力された信号が入力される入力端子、前記入力信号に対してインタリーブを完了した結果である出力信号を出力する出力端子、及び前記インタリーバへ入力する信号を出力する出力端子を有し、前記入力端子と前記出力端子の間の接続を切り替えるスイッチと、複数のインタリーブパターンの各各に応じて、前記インタリーバを１回または複数回繰り返し使用するように前記スイッチを制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る無線通信システムは、ＩＤＭＡ方式の無線通信システムにおいて、前述のインタリーブ装置を端末又は基地局に備えたことを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る無線通信システムにおいては、前記基地局が生成することができるインタリーブパターンの総数に比べて、ＩＤＭＡ方式で同時に多重する端末の数が少ない場合には、より短い処理時間で生成することができるインタリーブパターンから順番に、各端末に割り当てることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る無線通信システムにおいては、受信品質が良い端末に対して、より短い処理時間でインタリーブを完了することができるインタリーブパターンを割り当てることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る無線通信システムにおいては、マルチユーザ受信処理前の信号対雑音電力比が良く且つ受信電力強度が大きい端末を最優先とし、次いで前記信号対雑音電力比が良いユーザを優先し、より短い処理時間でインタリーブを完了することができるインタリーブパターンを割り当てることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ＩＤＭＡ方式におけるインタリーバの処理遅延の抑制および回路規模の増大の抑制を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係るＩＤＭＡ方式のインタリーブ装置１の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るＩＤＭＡ方式の無線通信システムの概略構成図である。
【図３】従来のインタリーバ４０の構成図である。
【図４】従来のインタリーバ５０の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るＩＤＭＡ方式のインタリーブ装置１の構成を示すブロック図である。図１において、インタリーブ装置１は、図４に示すインタリーバ５０とスイッチ１１と制御部１２を備える。
【００２０】
図４に示されるように、インタリーバ５０において、入力データの各ビットは、クロック発生部５１が出力するクロックに同期してレジスタ５２からレジスタ５３へと出力されて、所定の一のインタリーブパターンに従って一斉に並べ替えられる。インタリーバ５０は１クロックでインタリーブを完了する。なお、レジスタ５２とレジスタ５３との間の結線（つまり、所定の一のインタリーブパターン）は、任意に決めることができる。
【００２１】
インタリーブ装置１は、１個又は複数個のインタリーバ５０を備える。インタリーバ５０を複数個備える場合には、図４に示すクロック発生部５１を共通化することができる。本実施形態では、一例として、インタリーブ装置１は２個のインタリーバ＃１＿５０、＃２＿５０を備える。
【００２２】
スイッチ１１は、３個の入力端子Ｉｎ１、Ｉｎ２、Ｉｎ３と３個の出力端子Ｏｕｔ１、Ｏｕｔ２、Ｏｕｔ３と制御端子Ｃｎｔを有する。入力端子Ｉｎ１には、インタリーブを行う対象である入力信号が入力される。出力端子Ｏｕｔ１からは、入力信号に対してインタリーブを完了した結果である出力信号が出力される。
【００２３】
出力端子Ｏｕｔ２から出力される信号は、インタリーバ＃１＿５０に入力される。入力端子Ｉｎ２には、インタリーバ＃１＿５０から出力された信号が入力される。出力端子Ｏｕｔ３から出力される信号は、インタリーバ＃２＿５０に入力される。入力端子Ｉｎ３には、インタリーバ＃２＿５０から出力された信号が入力される。
【００２４】
制御端子Ｃｎｔには制御部１２から制御信号が入力される。スイッチ１１は、制御端子Ｃｎｔに入力される制御信号に従って、入力端子Ｉｎ１、Ｉｎ２、Ｉｎ３と出力端子Ｏｕｔ１、Ｏｕｔ２、Ｏｕｔ３との間の接続を切り替える。
【００２５】
制御部１２は、スイッチ１１の入力端子Ｉｎ１、Ｉｎ２、Ｉｎ３と出力端子Ｏｕｔ１、Ｏｕｔ２、Ｏｕｔ３との間の接続を切り替えることによって、インタリーバ＃１＿５０、＃２＿５０を使用して複数のインタリーブパターンを発生させる。例えば、インタリーバ＃１＿５０のみを１回または複数回繰り返し使用することによって、複数のインタリーブパターンを発生させることができる。又は、インタリーバ＃２＿５０のみを１回または複数回繰り返し使用することによって、複数のインタリーブパターンを発生させることができる。又は、インタリーバ＃１＿５０とインタリーバ＃２＿５０とを任意に組み合わせて使用することによって、複数のインタリーブパターンを発生させることができる。これにより、インタリーブ装置１は、複数のインタリーブパターンに対応してインタリーブを行うことができる。
【００２６】
本実施形態によれば、１クロックでインタリーブを完了するインタリーバ５０を繰り返し用いることによって、インタリーブに要する処理時間を抑制しながら複数のインタリーブパターンを発生させることができる。又、インタリーバ５０の個数は、インタリーブパターン数よりも少なくてすむので、回路規模の増大を抑制することができる。
【００２７】
なお、インタリーブパターンの発生数は、インタリーバ５０の個数とインタリーブを完了するまでに許容される最大の遅延時間とによって決まる。インタリーバ５０をＭ個、最大許容遅延時間をＬ（クロック数）とすると、「１＋Ｍ１＋Ｍ２＋・・・＋ＭＬ」個のインタリーブパターンを発生させることができる。インタリーバ５０の個数Ｍ及び最大許容遅延時間Ｌは、ＩＤＭＡ方式の通信装置が許容するハードウェア規模などから決定される。例えば、処理時間を優先する場合には、インタリーバ５０の数を増やして遅延時間を減らす構成が適する。
【００２８】
図２は、本実施形態に係るＩＤＭＡ方式の無線通信システムの概略構成図である。図２において、Ｋ台（ユーザ１〜Ｋ（Ｋは自然数））の端末１００は、ＩＤＭＡ方式で基地局２００に接続される。ユーザＮ（Ｎは１からＫまでのいずれかの自然数）の端末１００において、データ変調部１０１は送信データを変調する。インタリーブ部１０２は、データ変調部１０１から出力された送信データをユーザＮに固有のインタリーブパターンでインタリーブする。このインタリーブされた送信データはアンテナ１０３を介して無線送信される。
【００２９】
基地局２００は、各ユーザ１〜Ｋの端末１００から無線送信された送信データを、アンテナ２０１を介して受信する。干渉キャンセラ部２０２は、受信データに対して干渉キャンセル処理を行う。デインタリーブ部２０３は、干渉キャンセラ部２０２から出力された受信データに対して、ユーザ１〜Ｋ毎にデインタリーブを行う。このデインタリーブでは、各ユーザに固有のインタリーブパターンに対応するデインタリーブパターンを使用する。したがって、ユーザＮに対しては、ユーザＮに固有のインタリーブパターンに対応するデインタリーブパターンを使用してデインタリーブを行う。
【００３０】
復号部２０４は、ユーザ１〜Ｋの各各に対応して設けられる。ユーザＮの復号部２０４には、干渉キャンセラ部２０２から出力された受信データに対してユーザＮのデインタリーブパターンでデインタリーブされた受信データが入力される。復号部２０４は、入力された受信データを復号する。この復号された受信データは、インタリーブ部２０５に出力される。
【００３１】
インタリーブ部２０５には、各ユーザ１〜Ｋの復号部２０４から出力された受信データが入力される。インタリーブ部２０５は、各ユーザ１〜Ｋの復号部２０４から入力された受信データに対して、ユーザ１〜Ｋ毎にインタリーブを行う。このインタリーブでは、各ユーザに固有のインタリーブパターンを使用する。したがって、ユーザＮに対しては、ユーザＮに固有のインタリーブパターンを使用してインタリーブを行う。このインタリーブされた受信データは、干渉キャンセラ部２０２に出力される。干渉キャンセラ部２０２は、インタリーブ部２０５から入力された受信データに対して干渉キャンセル処理を行い、この処理後の受信データをデインタリーブ部２０３に出力する。
【００３２】
基地局２００では、上記の干渉キャンセル処理、デインタリーブ、復号およびインタリーブを複数回繰り返してから、各ユーザ１〜Ｋの受信データを出力する。
【００３３】
図２に示すＩＤＭＡ方式の無線通信システムにおいて基地局２００のデインタリーブ部２０３及びインタリーブ部２０５には、図１に示すインタリーブ装置１を使用する。又、端末１００のインタリーブ部１０２にも、図１に示すインタリーブ装置１を使用することができる。
【００３４】
基地局２００のインタリーブ部２０５では、図１のインタリーブ装置１において、制御部１２が、各ユーザ１〜Ｋに固有のＫ個のインタリーブパターンを発生するように、スイッチ１１を制御する。基地局２００のデインタリーブ部２０３では、図１のインタリーブ装置１において、制御部１２が、各ユーザ１〜Ｋに固有のＫ個のデインタリーブパターンを発生するように、スイッチ１１を制御する。
【００３５】
端末１００のインタリーブ部１０２では、自ユーザに割り当てられるインタリーブパターンが変更された場合に、図１のインタリーブ装置１において、制御部１２が、変更後のインタリーブパターンを発生するように、スイッチ１１を制御する。例えば、接続する基地局２００が変わった場合には、ユーザに割り当てられるインタリーブパターンが変更される可能性がある。
【００３６】
なお、基地局２００から端末１００に対して、どのインタリーブパターンを割り当てるかを通知する方法として、例えば以下に示す二通りの方法（方法１）、（方法２）が挙げられる。
【００３７】
（方法１）
基地局２００は、ユーザＮの端末１００に対して、ユーザＮの端末１００が使用するインタリーバ５０に付与したインデックス、及び、使用するインタリーバ５０の順列を、制御チャネルで通知する。例えば、５個のインタリーバ５０の各インタリーバ識別子が「INT001」、「INT002」、「INT003」、「INT004」、「INT005」とする。そして、基地局２００は、ユーザＮの端末１００に対して、使用するインタリーバ５０「INT002」及び「INT004」に付与したインデックスとして「INT002」のインデックス「＃１」及び「INT004」のインデックス「＃２」と、使用するインタリーバ５０の順列「＃１、＃１、＃２」を通知する。これにより、ユーザＮの端末１００において、インタリーブ装置１の制御部１２は、最初に「INT002」、次いで「INT002」、最後に「INT004」の順番でインタリーバ５０を使用するようにスイッチ１１を制御し、インタリーブを行う。
【００３８】
（方法２）
基地局２００と各ユーザ１〜Ｋの端末１００との間で、予め、インタリーバ５０のインデックスを共有しておく。基地局２００は、ユーザＮの端末１００に対して、ユーザＮの端末１００が使用するインタリーバ５０の順列を、制御チャネルで通知する。例えば、５個のインタリーバ５０の各インタリーバ識別子が「INT001」、「INT002」、「INT003」、「INT004」、「INT005」であり、そのインデックスは、「INT001」が「＃１」、「INT002」が「＃２」、「INT003」が「＃３」、「INT004」が「＃４」、「INT005」が「＃５」とする。そして、基地局２００は、ユーザＮの端末１００に対して、使用するインタリーバ５０の順列「＃１、＃１、＃２」を通知する。これにより、ユーザＮの端末１００において、インタリーブ装置１の制御部１２は、最初に「INT001」、次いで「INT001」、最後に「INT002」の順番でインタリーバ５０を使用するようにスイッチ１１を制御し、インタリーブを行う。
【００３９】
なお、基地局２００が生成することができるインタリーブパターンの総数に比べて、ＩＤＭＡ方式で同時に多重するユーザの数「Ｋ」が少ない場合には、より短い処理時間でインタリーブを完了することができるインタリーブパターンから順番に、各ユーザ１〜Ｋの端末１００に割り当てることが好ましい。
【００４０】
また、各ユーザ１〜Ｋの端末１００に対し端末における受信品質に応じてインタリーブパターンを変更する場合には、受信品質が良い端末１００に対して、より短い処理時間でインタリーブを完了することができるインタリーブパターンを割り当てることが好ましい。例えば、マルチユーザ受信処理前の信号対雑音電力比（ＳＮＲ）が良く且つ受信電力強度（ＲＳＳＩ）が大きい端末１００を最優先して、より短い処理時間でインタリーブを完了することができるインタリーブパターンを割り当てる。次いで、該ＳＮＲが良い端末１００を優先して、より短い処理時間でインタリーブを完了することができるインタリーブパターンを割り当てる。これにより、ＩＤＭＡ方式の分離処理において、受信品質が良い端末１００については分離処理を早く終わらせて、他の端末１００に対する干渉を早く無くすようにすることによって、ＩＤＭＡ方式の分離処理全体の処理時間を短くすることができる。
【００４１】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、インタリーバ５０は、レジスタ配線またはＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）によって構成することができる。
【００４２】
なお、使用可能な全てのインタリーブパターンの中から、端末１００に割り当てられるインタリーブパターンを選択する方法としては、例えば、端末１００に固有の識別子（端末ＩＤ）をハッシュ関数などで変換した変換情報に基づいて、インタリーバ５０の組と使用順序を決定することが挙げられる。
【００４３】
また、端末１００が基地局２００に対して初期アクセスを行う際には、基地局２００と端末１００間で使用するインタリーブパターンの情報をやり取りすることができない。このため、予めデフォルトのインタリーブパターンを決めておき、初期アクセス時にはデフォルトのインタリーブパターンを使用して通信を行うようにする。
【００４４】
また、異なるセル間のインタリーブパターンを区別する目的で、ユーザ毎のインタリーブパターンに加え、セル毎のインタリーブパターンを組み合わせて使用することもできる。
【符号の説明】
【００４５】
１…インタリーブ装置、１１…スイッチ、１２…制御部、５０…インタリーバ、５１…クロック発生部、５２，５３…レジスタ、１００…端末、１０１…データ変調部、１０２，２０５…インタリーブ部、１０３，２０１…アンテナ、２０２…干渉キャンセラ部、２０３…デインタリーブ部、２０４…復号部
【図１】
2012253600.tif 000003
【図２】
2012253600.tif 000004
【図３】
2012253600.tif 000005
【図４】
2012253600.tif 000006