(57)【要約】      （修正有）【課題】ＣＤＭＡシステムにおいて対となる直交コードを構成する方法を提供する。【解決手段】送信側の送信アンテナの数ｎＴ及び時間又は周波数での拡散率Ｍを確定するステップと、直交コードが完全な空間ダイバシティを実現できるように、確定したｎＴとＭとに基づき直交コードの基本行列を〔数1〕2009147939.tif 000059を構成するステップと、構成した基本行列ＡとＢを用いて拡散コード行列Ｓの列同士が相互に直交するように拡散コード行列Ｓを計算するステップと、拡散コード行列Ｓの各列のそれぞれを次元数がｎＴ×１のＭ個の列ベクトルに分割し、構成された行列の行同士が相互に直交するように、次元数がｎＴ×Ｍの行列Ｓｕを構成し、行列Ｓｕに基づき拡散コード行列Ｓの第ｕ列を構成し、拡散コード行列Ｓにおける各列のそれぞれを１ユーザの拡散コードとして使用するステップとを含む。【選択図】図４
2009147939.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＤＭＡシステムにおいて対となる直交コードを構成する方法であって、
送信側の送信アンテナの数ｎＴ及び時間又は周波数領域での拡散率Ｍを確定するステップａと、
直交コードが完全な空間ダイバシティを実現できるように、確定したｎＴとＭとに基づき直交コードの基本行列を
【数１】
2009147939.tif 000053
を構成するステップｂと、
構成した基本行列ＡとＢを用いて拡散コード行列Ｓの列同士が相互に直交するように拡散コード行列Ｓを計算するステップｃと、
拡散コード行列Ｓの各列のそれぞれを次元数がｎＴ×１のＭ個の列ベクトルに分割し、構成された行列の行同士が相互に直交するように、次元数がｎＴ×Ｍの行列Ｓｕを構成し、行列Ｓｕに基づき拡散コード行列Ｓの第ｕ列を構成し、拡散コード行列Ｓにおける各列のそれぞれをシステムにおける１ユーザの拡散コードとして使用されるステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
拡散コード行列Ｓを計算するステップは、次元数がＭ２×Ｍの行列
【数２】
2009147939.tif 000054
を構成し、行列
【数３】
2009147939.tif 000055
の第１列から第ｎＴＭ列を抽出して拡散コード行列
【数４】
2009147939.tif 000056
を計算するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記のステップｄは、拡散コード行列Ｓにおける一列を抽出し、当該列の上から下の順序にそれぞれの長さＭのｎＴ個の列ベクトルに分割し、列ベクトルを転置して行列Ｓｕの各行とするように行列Ｓｕを構成して、行列Ｓｕの全列を（ｎＴＭ）×１の列ベクトルＳ'ｕとすることで、ユーザｕの拡散コードを取得するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ステップｂで構成する
【数５】
2009147939.tif 000057
はそれぞれ直交行列であり、かつ前記
【数６】
2009147939.tif 000058
における各要素の絶対値がそれぞれ１／ＭとｎＴ-1であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記拡散コードのコード長さＰは、ｎＴＭであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
ユーザｕの拡散コードＳｕをＰ／ｎＴ個のサブコードに分割し、各サブコードを１送信アンテナを対応させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
サブコードにおける各チップをアンテナにおける対応する時間・周波数スロットにそれぞれ割り当てるステップをさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
生成された拡散コードはｎＴの整数倍であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＤＭＡシステムにおいて対となる直交コードを構成する方法に関し、特に、多入力多出力・直交周波数分割多重（ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ）の技術に基づき、無線通信システムの下りリンクにおいて対となる直交コードを構成する方法およびそれのＣＤＭＡ技術における応用に関する。
【背景技術】
【０００２】
多入力多出力（ＭＩＭＯ）技術は、無線移動通信技術分野において重要な突破となっている。複数の送信アンテナと受信アンテナを採用する無線通信システムは一般的に多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムと呼ばれる。無線フェージング環境において、ＭＩＭＯシステムのチャネル容量は送受信アンテナの数と正比例の関係を持つ。すなわち、アンテナの数を増やすことによって、無線通信システムのスベクトル利用効率を倍増に向上させることができる。直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）技術は、効率の高いブロード・バンドアクセス技術であり、より低い代価で周波数選択性フェージングを有効的に抑制することができる。複数の送受信アンテナを採用する直交周波数分割多重システムはいわゆる多入力多出力・直交周波数分割多重（ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ）システムである。このシステムは、ＭＩＭＯ技術とＯＦＤＭ技術の数多くの利点を有しており、将来の高速無線通信システムの主な物理層技術の一つといわれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ技術についての検討は、主にシングルユーザシステムに集中されていた。しかし、実際のシステムは、マルチユーザシステムがほとんどである。実際のシステムにＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ技術を適用するには、マルチユーザシステムにおける干渉やマルチユーザの検出などの独特な問題を考慮する必要がある。従って、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムに適する簡単で有効な多元接続技術が提案された。
【０００４】
従来の多元接続技術は、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）と周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）と符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）とを含む。ＣＤＭＡ技術は、他の両者に比べて、スベクトル効率が高くシステム容量が大きくて、フェージングと干渉を抑制する能力が高く、しかも、効率よく、柔軟なユーザアクセスを実現することができる。通常のＯＦＤＭシステムに適用できるＣＤＭＡ技術は、マルチキャリア直接拡散符号分割多元接続（ＭＣ−ＤＳ−ＣＤＭＡ）と、マルチキャリア符号分割多元接続（ＭＣ−ＣＤＭＡ）と、直交周波数分割多重（ＯＦＣＤＭ）とを含む。ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭに基づくＣＤＭＡ技術において、各データ情報は、空間（アンテナ）、時間および周波数（サブキャリア）の三つの次元に拡散されるので、ここで、この技術を空間・時間・周波数拡散（Ｓｐａｃｅ−Ｔｉｍｅ−Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｓｐｒｅａｄｉｎｇ：ＳＴＦＳ）のＣＤＭＡ技術と呼ぶ。ＯＦＤＭに基づく従来のＣＤＭＡ技術は、他の処理を必要とせず、直接マルチユーザＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムに応用できる。しかし、これらの方法は、もともと１本の送信アンテナを用いるＯＦＤＭシステムに対して設計されたものであり、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭの特徴に対して最適化を行ったものではない。
【０００５】
ＣＤＭＡシステムにおいては、該当する拡散コードによって各ユーザに拡散を行う。一方、空間・時間・周波数におけるマルチユーザシステムにおいては、符号化行列における一列を１ユーザの空間・時間・周波数の拡散コードとして使ってもよい。例えば、１２×１２の符号化行列として、その拡散率が１２となる。すなわち、合計１２ユーザをサポートすることができる。そのなかの一列の要素を１ユーザの空間・時間・周波数の拡散コードとして使ってもよい。このように、該当ユーザに空間・時間・周波数の三次元で拡散を行うことができる。例えば、各ユーザが空間で３本のアンテナ、時間で４つのタイムスロットを使ってもよい。あるいは、３本のアンテナと４つのサブキャリアを使って通信する。
【０００６】
既に提案したカップリングアダマール符号は、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭの特徴を十分利用することによって空間ダイバシティゲインが得られる。ＳＴＦＳ−ＣＤＭＡに適用された場合に、マルチユーザシステムの機能が向上するが、カップリングアダマール符号の構成は従来のウォルシュ・アダマール行列により実現されることに限られているので、そのコードワードの構造と長さが大きく限定されている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、ＣＤＭＡシステムにおいて対となる直交コードを構成する方法を提供することを目的とする。この方法は、ＳＴＦＳ−ＣＤＭＡシステムに適用することによって、空間ダイバシティをでき、マルチユーザのＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムの機能を有効に高めることができる。
【０００８】
本発明の一側面によれば、ＣＤＭＡシステムにおいて対となる直交コードを構成する方法であって、
送信側の送信アンテナの数ｎＴ及び時間又は周波数領域での拡散率Ｍを確定するステップａと、
直交コードが完全な空間ダイバシティを実現できるように、確定したｎＴとＭとに基づき直交コードの基本行列を
【数１】
2009147939.tif 000003
を構成するステップｂと、
構成した基本行列ＡとＢを用いて拡散コード行列Ｓの列同士が相互に直交するように拡散コード行列Ｓを計算するステップｃと、
拡散コード行列Ｓの各列のそれぞれを次元数がｎＴ×１のＭ個の列ベクトルに分割し、構成された行列の行同士が相互に直交するように、次元数がｎＴ×Ｍの行列Ｓｕを構成し、行列Ｓｕに基づき拡散コード行列Ｓの第ｕ列を構成し、拡散コード行列Ｓにおける各列のそれぞれをシステムにおける１ユーザの拡散コードとして使用するステップとを含むことを特徴とする方法を提供する。
【０００９】
以下、図面を合せ本発明の最適な実施例を説明することによって、本発明の上述したこと及びその他の目的や特徴や利点が一層明らかになる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明による対となる直交コードを構成する方法は、無線のフェージングの影響を効果的に抑制することができる。またマルチユーザの干渉を減少してすべてユーザの機能をバランスよく配置することができ、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭマルチユーザシステム全体の性能を強化することができる。
【００１１】
さらに、本発明の方法によれば、周波数リソースの利用率を大きく向上させる。このような対となる直交コードは、従来のＣＤＭＡ技術に直接に適用することができる。また、ＭＣ−ＤＳ−ＣＤＭＡ  ＭＣ−ＣＤＭＡとＯＦＣＤＭなどのようなほかのＣＤＭＡシステムにも適用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施例について詳しく説明する。本発明の理解が混乱しないように、記述の中に本発明に必要がない細部と機能を省略する。
【００１３】
次に、本発明の実施例について図面に基づいて詳しく説明する。
【００１４】
図１はＳＴＦＳ−ＣＤＭＡによるマルチユーザのＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムの下りリンクにおける送信機と受信機１００の模式的な図を示している。
【００１５】
図１に示すように、送信側において、データソース１１０によりユーザデータストリームが生成される。生成されたデータストリームはエンコーダとマッパー１１２に供給される。エンコーダとマッパー１１２は、生成されたデータストリームに対して符号化および変調を行い、符号化および変調されたデータストリームをシリアルパラレル変換ユニット１１４に出力する。シリアルパラレル変換ユニット１１４は、シリアルデータストリームをパラレルサブデータストリームに変換する。サブデータストリームは空間・時間・周波数拡散ユニット１１６に供給される。空間・時間・周波数拡散ユニット１１６において、サブデータストリームは、アドレスコードによって空間領域と時間領域と周波数領域へ拡散され、また重畳される。拡散信号は、インターリーブユニット１１８に入力され、インターリーブ処理される。インターリーブ処理された信号は、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）ユニット１２０に供給され、周波数領域信号が時間領域に変換されるように、逆高速フーリエ変換が行われる。次に、時間領域に変換された信号は、ガードインターバルユニット１２２に送信されて、符号化された信号にガードインターバル（ＧＩ）を付加する。次に無線周波数（ＲＦ）ユニット１２４は前記の処理が行われたベースバンド信号をＲＦ信号に変換する。最後に、システムにおけるすべてのユーザのRF信号は、アンテナユニットアレイ１２６ａ〜１２６ｇを介して送信される。
【００１６】
受信側においては、アンテナアレイ１２８ａ〜１２８ｈが送信側からの信号を受信する。受信された信号はRF復調器１３０に送られる。RF復調器１３０は受信されたRF信号をベースバンド信号に変換し、変換されたベースバンド信号を再びガードインターバルユニット１３２に供給する。ガードインターバルが除去れたベースバンド信号は高速フーリエ変換ユニット１３４に入力される。高速フーリエ変換ユニット１３４は、ベースバンド信号に対し高速フーリエ変換を行って、時間領域信号を周波数領域信号に変換し、変換されたベースバンド信号をデインターリーブユニット１３６に供給する。そして、デインターリーブユニット１３６はベースバンド信号に対しデインターリーブ処理を行う。デインターリーブ処理が行われたデータストリームが特定ユーザの検出器１３８に送られる。検出器１３８は、受信したデータストリームにおける特定ユーザのパラレルデータストリームを検出し、検出されたパラレルデータストリームをパラレル・シリアル変換ユニット１４０に供給する。パラレル・シリアル変換ユニット１４０はユーザのパラレルデータストリームをシリアルデータストリームに変換し、変換されたシリアルデータストリームを復号器及びデマッピングユニット１４２に供給する。復号器及びデマッピングユニット１４２はシリアルデータストリームに対しデコーディング及びデマッピング処理を行って、オリジナル信号に復元する。また、復元されたオリジナル信号をデータ受信ユニット１４４に供給する。
【００１７】
ＳＴＦＳ−ＣＤＭＡシステムにおいて、拡散ブロックの入力・出力関係は次の数式（１）で表すことができる。
【数２】
2009147939.tif 000004
ただし、Ｓ＝［ｓ１  ｓ２  ・・・ｓＵ］は拡散コード行列、Ｕは利用可能なユーザ数、Ｓｕはユーザｕの長さＰの拡散コードを表す。従って、拡散ブロックが収容できる最大のユーザ数もＰである。Ｘ＝［ｘ１  ｘ２  ・・・ｘＵ］Ｔは利用可能なユーザのデータシンボルベクトル、ｘｕはｕ番目のユーザのシンボル（［・］Ｔは転置演算子を表す）、
【数３】
2009147939.tif 000005
はノイズベクトル、ｎＴは送信アンテナの数、
【数４】
2009147939.tif 000006
（ｋ＝１、２、・・・、Ｐ／ｎＴ）はｋ番目の時間・周波数スロットにおける次元がｎＲ×１であるノイズベクトル、ｎＲは受信アンテナの数を表し、
【数５】
2009147939.tif 000007
であって、ｙｋはｋ番目の時間周波数スロットにおける次元がｎＲ×１の受信信号ベクトルを表す。Ｈは時間周波数ブロックにおける効果が同じなベースバンドチャネル行列であり、次の数式（２）で表すことができる。
【数６】
2009147939.tif 000008
ただし、Ｈｋはｋ番目の時間周波数スロットにおけるチャネル行列を表し、ｋ＝１、２、・・・、Ｐ／ｎＴである。なお、ここで拡散コードの長さはＰ＝ｎＴＭに限定されており、Ｍは時間領域と周波数領域の拡散率である。すなわち、ＰはｎＴの倍数となる。ここで、拡散コードの長さはｎＴとＭの二つの値によるものである。つまり、所要の拡散の長さとアンテナ数が時間領域または周波数領域での拡散率を決める。拡散コードの長さをＰに限定することは、従来の直交コード及び従来技術でのカップリング直交コードの長さにかけられた２の累乗の制限を解除するためである。
【００１８】
図２は、アドレスコードの空間領域と時間領域と周波数領域におけるチップマッピング関係の一例２００を示している。ＳＴＦＳ−ＣＤＭＡシステムにおいて、各データ符号は時間領域と周波数領域（サブキャリア）に拡散されるだけではなく、空間領域（アンテナ）にも拡散される。
【００１９】
ＳＴＦＳ−ＣＤＭＡのチップマッピング処理は、空間ダイバシティの実現を確保するために、ユーザｕの拡散コードＳｕをＰ／ｎＴ個のサブコードに分割し各サブコードを１送信アンテナに対応させることによって、各アンテナのサブコードの列同士が直交するようにするステップと、サブコードにおける各チップをそれぞれアンテナに対応する時間周波数スロットに割り当てることによって、時間領域と周波数領域におけるダイバシティをできる限り大きく実現して、システムの機能をさらに向上させるステップとを含む。一つの拡散コードのすべてのアンテナにおいて使用する時間周波数スロットの集合は、時間周波数ブロックと言われる。このとき、時間周波数ブロックには時間周波数スロットがＰ／ｎＴ個含まれている。ここで、送信アンテナの数は４、拡散コードの長さは２４であり、つまりｎＴ＝４、Ｐ＝２４を例として説明するが、なお、本発明はこれに限られるものではない。ほかのアンテナ数と拡散コードの長さを使ってもよい。ｎＴ＝４、Ｐ＝２４のとき、Ｐ／ｎＴにより、１つの時間周波数ブロックに６個のチップが含まれることが得られる。これらのチップを２つのサブキャリアと３つのタイムスロットに分布させることができる。なお、本発明はこれに限られず、その積が６であれば、ほかのチップ分布の方式を使ってもよい。従って、長さが２４のコードワードのベクトルが次の数式（３）で表すことができる。
【数７】
2009147939.tif 000009
上記の数式において、数字はアドレスコードの時間周波数スロットの指標を示す。行列のｎ行目のチップがｎ番目のアンテナにマッピングされる。それとともに、ｉ列目のチップがｉ（ｉ＝１、２、・・・、Ｐ／ｎＴ）番目の時間周波数スロットに割り当てられる。
【００２０】
図２は、４つの送信アンテナ（１，２，３，４）の状況を示す。各送信アンテナに割り当てられるサブコード２１０、２１２、２１４、２１６のチップ分布を示している。上記の数式（３）によれば、送信アンテナ１に割り当てられるサブコード２１０のチップ分布は、１、５、９、１３、１７、２１で、送信アンテナ２に割り当てられるサブコード２１２のチップ分布は、２、６、１０、１４、１８、２２で、送信アンテナ３に割り当てられるサブコード２１４のチップ分布は、３、７、１１、１５、１９、２３で、送信アンテナ４に割り当てられるサブコード２１６のチップ分布は、４、８、１２、１６、２０、２４であることが分かる（図２参照）。
【００２１】
本発明による対となる直交コードの双直交性は、異なる利用可能なユーザのアドレスコード同士が直交する。これも従来のＣＤＭＡシステムの基本要求である。一方、各アドレスコードの異なるアンテナに転送されるコードワード同士も直交するように反映される。図２において、サブコード２１０はサブコード２１２と２１４と２１６と直交する。
【００２２】
次に、図３を参照しながら対となる直交コードを生成するプロセスを述べる。
【００２３】
図３は、本発明の実施例による対となる直交コードを構成するフローチャートを示している。図３に示すように、まず、ステップＳ４１２において直交行列
【数８】
2009147939.tif 000010
を生成する。ここで、ｎＴは送信アンテナの数、Ｍは時間または周波数における拡散率を表し、そして
【数９】
2009147939.tif 000011
である。直交行列
【数１０】
2009147939.tif 000012
は、ある程度で対となる直交コードの特性を決めている。最後に生成される拡散コード系列の長さは、この二つの行列のサイズによって決められるので、この二つの行列のサイズを制限しなければ、生成される拡散コード系列の長さは、
【数１１】
2009147939.tif 000013
という制限条件の影響しか受けない。一方、この二つの行列は、対となる直交コードを構成する基本行列であり、持っている性質は、直交コードも持っている。
【数１２】
2009147939.tif 000014
という条件は、直交コードが完全な空間ダイバシティの実現を可能にすることを確保することによって、高い性能利得をもたらすものである。コード系列の直交性を保証するために、行列の各要素の絶対値をそれぞれ１／Ｍ、ｎＴ−１とする。続いて、ステップＳ４１４において、
【数１３】
2009147939.tif 000015
の関数関係によりＭ２×Ｍ次元の行列
【数１４】
2009147939.tif 000016
を構成することができる。以下述べるように関数「Ｔｒａｎｓ（・）」を取得してもよい。
【００２４】
そのため、ｍｎ（ｎ＝１、２、・・・、Ｎ）を行列Ｍのｎ列目とし、行列
【数１５】
2009147939.tif 000017
を構成することができる。行列
【数１６】
2009147939.tif 000018
が次の数式（４）で与えられる。
【数１７】
2009147939.tif 000019
新しい行列
【数１８】
2009147939.tif 000020
が次の数式（５）で構成されてもよい。
【数１９】
2009147939.tif 000021
これにより関数「Ｔｒａｎｓ（・）」を取得することができる。
【００２５】
なお、（ｅ）ｍを行列Ｅのｍ列目（ｍ＝１、２、・・・、ＭＮ）とし、行列
【数２１】
2009147939.tif 000022
を構成することができる。次の数式（６）で示すように、
【数２１】
2009147939.tif 000023
（ｎ＝１、２、・・・、Ｎ）は、行列Ｅの｛（ｎ−１）Ｍ＋１｝行目の（ｅ）（ｎ−１）Ｍ＋１〜ｎＭ行目の（ｅ）ｎＭから構成される行列である。
【数２２】
2009147939.tif 000024
同じように、行列Ｆのｎ行目の（ｆ）ｎも構成することができる。新しい（ＮＭ）×（ＮＭ）行列が次の数式（７）で構成してもよい。
【数２３】
2009147939.tif 000025
次に、ステップＳ４１６において、ステップＳ４１４で取得した行列
【数２４】
2009147939.tif 000026
によって行列
【数２５】
2009147939.tif 000027
の１列目からｎＴＭ列目を抽出して、拡散コード行列
【数２６】
2009147939.tif 000028
を算出する。ただし、演算子
【数２７】
2009147939.tif 000029
の演算方式は上記の数式（７）のように示す。
【００２６】
上述した変換は、対となる直交コードの次のような二つの特性を保証することができる。
【００２７】
（１）行列の列同士が直交する。つまり、異なるユーザのコード系列間は直交する。
【００２８】
（２）行列の各列をｎＴ×Ｍの小さな行列で構成すれば、その小さな行列の行同士も相互に直交する。つまり、そのコード系列をそれぞれの送信アンテナに拡散すると、アンテナのコード系列同士も相互に直交する。
【００２９】
このような二重直交性は、マルチユーザシステムの多元接続干渉を抑制することだけではなく、マルチアンテナの資源を十分利用し完全なアンテナダイバシティも実現する。
【００３０】
次に、ステップＳ４１８において、拡散しようとする一番目のユーザを設定する。即ち、ｕ＝１。ステップＳ４２０において、拡散コード行列Ｓの各列のそれぞれを次元数がｎＴ×１のＭ個の列ベクトルに分割する。つまり、
【数２８】
2009147939.tif 000030
、ただし、ｕ＝１、２、・・・、ｎＴＭ。ここで、ｐａｒは１つの列ベクトルを、上から下まで、Ｍ個の小さな列ベクトルに分割することを示す。
【００３１】
このため、
【数２９】
2009147939.tif 000031
にしてもよい。ただし、
【数３０】
2009147939.tif 000032
はＮ×１の列ベクトルである。次の数式（８）を示すように、
【数３１】
2009147939.tif 000033
個の列ベクトルに等分することを示す。
【数３２】
2009147939.tif 000034
また、
【数３３】
2009147939.tif 000035
にしてもよい。ただし、ｍ１、ｍ２、・・・、ｍＮはＭ×１の列ベクトルである。Ｍのベクトル数式を次の数式（９）のように設定してもよい。
【数３４】
2009147939.tif 000036
さらに、ベクトル行列
【数３５】
2009147939.tif 000037
にしてもよい。ここで、ｖ１、ｖ２、・・・、ｖＮはＮ×１の列ベクトルである。次の数式（１０）によって計算する。
【数３６】
2009147939.tif 000038
次に、ステップＳ４２２において、上記の数式（１０）を利用して、
【数３７】
2009147939.tif 000039
により次元数がｎＴ×Ｍの行列Ｓｕを構成することができる。
【００３２】
以上の処理によって、生成された拡散コード行列Ｓは、対となる直交コードの特性を持つようになった。生成された拡散コード行列Ｓにおける各列は、拡散コードとして、それぞれシステムにおける１ユーザによって使われてもよい。
【００３３】
受信側の信号処理を簡単化するために、拡散コード行列Ｓにおける各列のコードワードの順番を調整してもよい。このため、ステップＳ４２４において、ｓ’ｕ＝ｖｅｃ（Ｓｕ）により行列Ｓｕのすべての列を一つの（ｎＴＭ）×１の列ベクトルｓ’ｕのように横にする。それによって、ユーザｕに対する拡散コードが得られる。次に、ステップＳ４２６において、ユーザ側の番号に１を加算する。つまり、次のユーザに対する拡散コードの構成を用意しておく。ステップＳ４２８において、拡散しようとするすべてのユーザについて拡散コードを計算したかどうかを判断する。すべてのユーザについて拡散コードを計算していない場合は、ステップＳ４２０に戻って、ステップＳ４２０からＳ４２６までのステップを繰り返す。また、ステップＳ４２８で拡散しようとするすべてのユーザについて拡散コードを計算したと判断した場合は、ステップＳ４３０に進んで、（ｎＴＭ）×（ｎＴＭ）次元の行列
【数３８】
2009147939.tif 000040
を構成する。ここで、Ｓ’は次元数がｎＴＭ×ｎＴＭである対となる直交行列であり、Ｓ’の各列は長さがｎＴＭである対となる直交コードである。このように、拡散しようとするすべてのユーザに拡散コードを構成することができる。
【００３４】
本発明による対となる直交コードは、生成されたアドレスコードの長さがｎＴＭとなり、且つ
【数３９】
2009147939.tif 000041
。なお、
【数４０】
2009147939.tif 000042
という条件は必ず必要ではない。２以上に設定するのは、マルチアンテナシステムを説明するためにすぎない。しかし、本発明は、シングルアンテナシステムにも適用することができる。ただ、空間的な直交性がないだけである。この場合、従来のコードワードのことと同じである。
【００３５】
従来のＣＤＭＡシステムにおいて、ウォルシュ・アダマールコードが使われ、そのコードの長さが２の累乗の範囲で変化する。つまり、コードの長さは２、４、８、１６などである。コードワードの転送速度も２の累乗倍の符号の転送速度の範囲で変化する。それによって実際のシステムにバンドリソースが大量に無駄になる。
【００３６】
本実施例による拡散コードの構成方法は、転送速度を任意の自然数に設定することができないが、制限をｎＴの整数倍に緩和することができる。そして、ｎＴは任意の自然数としてもよい。このため、ｎＴの整数倍のアドレスコードを生成することができる。例えば、ｎＴ＝３且つＭ＝４の時、対となるアドレスコードの長さは１２である。従って、対となる直交コードの構成方法は、二重直交コードの長さの制限を解消して周波数利用効率を高めることができる。また、機能の損失が生じない。
【００３７】
さらに、対となる直交コードの優れた特徴は、符号化行列が離散フーリエ変換の行列のような一般の直交行列から生成されることである。制限の条件として、各要素の絶対値がｎＴ−１である。例えば、ｎＴ＝２且つＭ＝３の時、離散フーリエ変換コードを使って、次の行列Ｓ’のように、次元数が６×６である対となる直交コードを生成する。
【数４１】
2009147939.tif 000043
なお、対となる直交コードが拡散率の制限の条件をさらに緩和させるので、任意の素数以外の次元における対となる直交コードを構成することができる。
【００３８】
図４は、ＳＴＦＳ−ＣＤＭＡによるマルチユーザのＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムにおける検出アルゴリズムのフローチャートを示している。ＳＴＦＳ−ＣＤＭＡシステムが収容できる最大のユーザ数は、送信アンテナ数ｎＴと受信アンテナ数ｎＲとの比例の関係によって異なる。次に詳しく説明する。
【００３９】
１．
【数４２】
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（送信アンテナ数が受信アンテナ数より小さいまたは等しい）
送信アンテナ数が受信アンテナ数より小さいまたは等しい場合には、ＳＴＦＳ−ＣＤＭＡの方案では、長さがｎＴＭの対となる直交コードを使うとき、最大ｎＴＭユーザを収容することができる。コードワードがＭ個の時間・周波数スロットを使用する。
【００４０】
２．ｎＴ＞ｎＲ（送信アンテナ数は受信アンテナ数より大きい）
通常、最大ユーザ数が受信信号のベクトルｙの要素数以下である必要があるので、ＳＴＦＳ−ＣＤＭＡシステムにおいて、長さがｎＴＭの対となる直交コードを使って、最大ｎＲＭユーザをサポートすることができる。判定の中に、ユーザが自分のアドレスしか知らず、ほかの利用可能なユーザのアドレスコードを知らないこととしてもよい（これも実際のシステムの状況）。この場合は、検出アルゴリズムのステップは図４のように示す。まず、ステップＳ５１２において、チャネル行列Ｈ（
【数４３】
2009147939.tif 000045
で表す）を推定することによってチャネル情報を取得する。ステップＳ５１４において、取得したチャネル情報によって判定統計を計算する。
【００４１】
ここで、直交復元合成（ＯＲＣ）のアルゴリズムによってデータシンボルを検出してもよい。次の数式（１１）のように示す。
【数４４】
2009147939.tif 000046
ただし、
【数４５】
2009147939.tif 000047
【数４６】
2009147939.tif 000048
はムーア・ペンローズの逆行列、
【数４７】
2009147939.tif 000049
はＨｋに対する推定、ｋ＝１、２、・・・、Ｐ／ｎＴ、
【数４８】
2009147939.tif 000050
はＸｕの判定統計を表す。
【００４２】
なお、最小平均二乗誤差合成（ＭＭＳＥＣ）のアルゴリズムによってデータ符号を取得してもよい。次の数式（１２）のように示す。
【数４９】
2009147939.tif 000051
ただし、
【数５０】
2009147939.tif 000052
はノイズの二乗誤差である。
【００４３】
次に、ステップＳ５１６において、判定統計に対して硬判定を行うことによってユーザデータを復元する。なお、判定アルゴリズムにソフト情報が要求された場合に、同じようにソフト情報を復号器に伝達してもよい。
【００４４】
離散フーリエ変換コード又は変換行列により構成された対となる直交コードを、従来の離散フーリエ変換コードに機能的に比較することによって、対となる直交コードが緑色で示されている従来の離散フーリエ変換コードよりすべて優れていることが分かった。また、その拡散の長さがより大きな柔軟性を持ち、本発明によるに対となる直交コードの無拘束性を十分に反映される。また、拡散の長さがユーザ数に正比例して増加するときに、対となる直交コードの機能が変わらない。
【００４５】
上に、離散フーリエ変換コード又は変換行列を例として、対となる直交コードの構成方法について述べた。なお、本発明はこれに限られるものではない。例えばＨｏｕｓｅＨｏｌｄｅｒ行列などの他の方式で、対となる直交コードを構成してもよい。
【００４６】
以上、最適な実施例を合わせて本発明を説明した。当業者が理解すべきなのは、本発明の精神と範囲から逸脱しない場合に、さまざまな変更や入替えや追加を行ってもよい。従って、本発明の範囲は上述した実施例に限定されると理解すべきではなく、添付の請求の範囲によって限定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】空間・時間・周波数拡散のＣＤＭＡ（ＳＴＦＳ−ＣＤＭＡ）を採用するマルチユーザのＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムの下りリンクにおける送信機と受信機の模式図を示している。
【図２】アドレスコードの空間領域と時間領域と周波数領域におけるチップマッピング関係を示している。
【図３】本発明の実施例による対となる直交コードを構成するフローチャートを示している。
【図４】ＳＴＦＳ−ＣＤＭＡを採用するマルチユーザのＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムにおける検出アルゴリズムのフローチャートを示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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