(57)【要約】【課題】  受信チップごとに受信電力が異なるような複雑な応答をもつ伝送路環境においても拡散符号間干渉を抑圧し、安定した通信リンクを確保する。【解決手段】  符号長Ｎの拡散符号を生成する拡散符号生成器と拡散多重器とを備え、最大Ｎ個のデータを拡散多重して送信するＣＤＭ送信装置と、拡散符号生成器と逆拡散器とを有するＣＤＭ受信装置とを備えたＣＤＭ通信システムにおいて、拡散多重数ＭがＭ≦Ｎ／２を満たす場合に、ＣＤＭ送信装置の拡散符号生成器は、拡散多重により出力される拡散チップのうちＮ／Ｍ’チップ（計Ｍ’組）ごとに同一の出力値を有するように拡散符号の割り当てを行う構成であり、ＣＤＭ受信装置は、同一値で出力されたＮ／Ｍ’チップ（計Ｍ’組）の合成処理を行うチップ単位部分合成回路を備え、その出力値を逆拡散器に入力して逆拡散処理を行う構成である。【選択図】        図３
2009044663.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
符号長Ｎの拡散符号を生成する拡散符号生成器と、前記拡散符号生成器から出力される拡散符号と入力信号とを乗算し、入力信号よりも高速なスペクトル拡散信号（その最小要素を「チップ」という）列を生成し、異なる拡散符号により生成された複数の拡散チップを多重化する拡散多重器とを備え、最大Ｎ個のデータを拡散多重して送信するＣＤＭ送信装置と、
前記ＣＤＭ送信装置と同種の拡散符号を生成する拡散符号生成器と、受信信号と前記拡散符号生成器から出力される拡散符号とを乗算し、逆拡散処理によりデータを復元する逆拡散器とを有するＣＤＭ受信装置と
を備えたＣＤＭ通信システムにおいて、
拡散多重数ＭがＭ≦Ｎ／２を満たす場合に、前記ＣＤＭ送信装置の拡散符号生成器は、拡散多重により出力される拡散チップのうちＮ／Ｍ’チップ（計Ｍ’組）ごとに同一の出力値を有するように拡散符号の割り当てを行う構成であり（Ｍ'＝２＾[log2Ｍ] 、＾は２の羃乗、 [・] は小数点を切り上げるceil関数）、
前記ＣＤＭ受信装置は、同一値で出力されたＮ／Ｍ’チップ（計Ｍ’組）の合成処理を行うチップ単位部分合成回路を備え、その出力値を前記逆拡散器に入力して逆拡散処理を行う構成である
ことを特徴とするＣＤＭ通信システム。
【請求項２】
符号長Ｎの拡散符号を生成する拡散符号生成器と、前記拡散符号生成器から出力される拡散符号と入力信号とを乗算し、入力信号よりも高速なスペクトル拡散信号（その最小要素を「チップ」という）列を生成し、異なる拡散符号により生成された複数の拡散チップを多重化する拡散多重器とを備え、最大Ｎ個のデータを拡散多重して送信するＣＤＭ送信装置と、
前記ＣＤＭ送信装置と同種の拡散符号を生成する拡散符号生成器と、受信信号と前記拡散符号生成器から出力される拡散符号とを乗算し、逆拡散処理によりデータを復元する逆拡散器とを有するＣＤＭ受信装置と
を備えたＣＤＭ通信システムにおいて、
前記ＣＤＭ受信装置は、使用された拡散符号の拡散多重数ＭがＭ≦Ｎ／２を満たし、かつ使用符号により前記ＣＤＭ送信装置から送信される拡散チップがＮ／Ｍ’チップ（計Ｍ’組）ごとに同一の出力値を有する場合に（Ｍ'＝２＾[log2Ｍ] 、＾は２の羃乗、 [・] は小数点を切り上げるceil関数）、同一値で出力されたＮ／Ｍ’チップ（計Ｍ’組）の合成処理を行うチップ単位部分合成回路を備え、その出力値を前記逆拡散器に入力して逆拡散処理を行う構成である
ことを特徴とするＣＤＭ通信システム。
【請求項３】
Walsh-Hadamard行列ＷN から選択する符号長Ｎの拡散符号ｗi(ｉ＝0,1,…,N-1) を生成する拡散符号生成器と、前記拡散符号生成器から出力される拡散符号と入力信号とを乗算し、入力信号よりも高速なスペクトル拡散信号（その最小要素を「チップ」という）列を生成し、異なる拡散符号により生成された複数の拡散チップを多重化する拡散多重器とを備え、最大Ｎ個のデータＤN ＝(d0,d1, …,dN-1)T （（・) T は転置行列）を行列演算
ＷNTＤN により拡散多重して送信するＣＤＭ送信装置と、
受信信号の位相を調整する位相等化器と、受信信号の振幅値を調整する振幅等化器と、前記ＣＤＭ送信装置と同種の拡散符号を生成する拡散符号生成器と、位相および振幅値が調整された受信信号と前記拡散符号生成器から出力される拡散符号とを乗算し、行列演算ＷNT(ＷNTＤN) で表される逆拡散処理によりデータを復元する逆拡散器とを有するＣＤＭ受信装置と
を備えたＣＤＭ通信システムにおいて、
拡散多重数ＭがＭ≦Ｎ／２を満たす場合に、前記ＣＤＭ送信装置の拡散符号生成器は、前記Walsh-Hadamard行列ＷN の部分行列ＷA(Ｍ')の要素を含む拡散符号ｗi (ｉ＝0,1,…,Ｍ'-1)を選択するように符号割当を行い（Ｍ'＝２＾[log2Ｍ] 、＾は２の羃乗、 [・] は小数点を切り上げるceil関数）、前記拡散多重器は拡散多重によりＮ／Ｍ'チップ（計Ｍ'組）ごとに同一の出力値をもつ拡散チップを出力する構成であり、
前記ＣＤＭ受信装置は、前記位相等化器の後段かつ前記振幅等化器の前段に、同一値で出力されたＮ／Ｍ’チップ（計Ｍ’組）を位相等化後に最大比合成を行うチップ単位部分合成回路を備え、その出力値の振幅値を調整後に、前記拡散符号生成器から出力されるWalsh-Hadamard行列ＷM'の行ベクトルで表される符号を用いて逆拡散処理を行う構成である
ことを特徴とするＣＤＭ通信システム。
【請求項４】
Walsh-Hadamard行列ＷN から選択する符号長Ｎの拡散符号ｗi(ｉ＝0,1,…,N-1) を生成する拡散符号生成器と、前記拡散符号生成器から出力される拡散符号と入力信号とを乗算し、入力信号よりも高速なスペクトル拡散信号（その最小要素を「チップ」という）列を生成し、異なる拡散符号により生成された複数の拡散チップを多重化する拡散多重器とを備え、最大Ｎ個のデータＤN ＝(d0,d1, …,dN-1)T （（・) T は転置行列）を行列演算
ＷNTＤN により拡散多重して送信するＣＤＭ送信装置と、
受信信号の振幅値を調整する振幅等化器と、前記ＣＤＭ送信装置と同種の拡散符号を生成する拡散符号生成器と、振幅値が調整された受信信号と前記拡散符号生成器から出力される拡散符号とを乗算し、行列演算ＷNT(ＷNTＤN) で表される逆拡散処理によりデータを復元する逆拡散器とを有するＣＤＭ受信装置と
を備えたＣＤＭ通信システムにおいて、
拡散多重数ＭがＭ≦Ｎ／２を満たす場合に、前記ＣＤＭ送信装置の拡散符号生成器は、前記Walsh-Hadamard行列ＷN の部分行列ＷA(Ｍ')の要素を含む拡散符号ｗi (ｉ＝0,1,…,Ｍ'-1)を選択するように符号割当を行い（Ｍ'＝２＾[log2Ｍ] 、＾は２の羃乗、 [・] は小数点を切り上げるceil関数）、前記拡散多重器は拡散多重によりＮ／Ｍ'チップ（計Ｍ'組）ごとに同一の出力値をもつ拡散チップを出力する構成であり、
前記ＣＤＭ受信装置は、前記振幅等化器の前段に、同一値で出力されたＮ／Ｍ’チップ（計Ｍ’組）の中から受信レベルが最大のものを選択する選択合成を行うチップ単位部分合成回路を備え、その出力値の振幅値を調整後に、前記拡散符号生成器から出力されるWalsh-Hadamard行列ＷM'の行ベクトルで表される符号を用いて逆拡散処理を行う構成である
ことを特徴とするＣＤＭ通信システム。
【請求項５】
Walsh-Hadamard行列ＷN から選択する符号長Ｎの拡散符号ｗi(ｉ＝0,1,…,N-1) を生成する拡散符号生成器と、前記拡散符号生成器から出力される拡散符号と入力信号とを乗算し、入力信号よりも高速なスペクトル拡散信号（その最小要素を「チップ」という）列を生成し、異なる拡散符号により生成された複数の拡散チップを多重化する拡散多重器とを備え、最大Ｎ個のデータＤN ＝(d0,d1, …,dN-1)T （（・) T は転置行列）を行列演算
ＷNTＤN により拡散多重して送信するＣＤＭ送信装置と、
受信信号の位相を調整する位相等化器と、受信信号の振幅値を調整する振幅等化器と、前記ＣＤＭ送信装置と同種の拡散符号を生成する拡散符号生成器と、位相および振幅値が調整された受信信号と前記拡散符号生成器から出力される拡散符号とを乗算し、行列演算ＷNT(ＷNTＤN) で表される逆拡散処理によりデータを復元する逆拡散器とを有するＣＤＭ受信装置と
を備えたＣＤＭ通信システムにおいて、
拡散多重数ＭがＭ≦Ｎ／２を満たす場合に、前記ＣＤＭ送信装置の拡散符号生成器は、前記Walsh-Hadamard行列ＷN の部分行列ＷA(Ｍ')の要素を含む拡散符号ｗi (ｉ＝0,1,…,Ｍ'-1)を選択するように符号割当を行い（Ｍ'＝２＾[log2Ｍ] 、＾は２の羃乗、 [・] は小数点を切り上げるceil関数）、前記拡散多重器は拡散多重によりＮ／Ｍ'チップ（計Ｍ'組）ごとに同一の出力値をもつ拡散チップを出力する構成であり、
前記ＣＤＭ受信装置は、
受信信号を入力してその受信レベルの閾値判定を行い、同一値で出力されたＮ／Ｍ’チップ（計Ｍ’組）のうち、閾値を上回るチップが存在するか否かに応じた合成方式制御信号を出力する受信レベル閾値判定器と、
前記位相等化器の後段かつ前記振幅等化器の前段に、前記合成方式制御信号に応じて、同一値で出力されたＮ／Ｍ’チップ（計Ｍ’組）のうち、組ごとに閾値を上回る少なくとも１つのチップが存在すればその組のチップ同士で最大比合成を行い、組ごとに閾値を上回るチップが存在しなければ前記位相等化器の出力の合成処理を行わずに前記振幅等化器に出力するチップ単位部分合成回路と
を備え、前記チップ単位部分合成回路の出力値の振幅値を調整後に、Ｎ／Ｍ’チップ（計Ｍ’組）で最大比合成が行われた場合には前記拡散符号生成器から出力されるWalsh-Hadamard行列ＷM'の行ベクトルで表される符号を用いて逆拡散処理を行い、閾値を上回るチップが存在しない組が含まれる場合には前記拡散符号生成器から出力されるWalsh-Hadamard行列ＷN の行ベクトルで表される符号を用いて逆拡散処理を行う構成である
ことを特徴とするＣＤＭ通信システム。
【請求項６】
Walsh-Hadamard行列ＷN から選択する符号長Ｎの拡散符号ｗi(ｉ＝0,1,…,N-1) を生成する拡散符号生成器と、前記拡散符号生成器から出力される拡散符号と入力信号とを乗算し、入力信号よりも高速なスペクトル拡散信号（その最小要素を「チップ」という）列を生成し、異なる拡散符号により生成された複数の拡散チップを多重化する拡散多重器とを備え、最大Ｎ個のデータＤN ＝(d0,d1, …,dN-1)T （（・) T は転置行列）を行列演算
ＷNTＤN により拡散多重して送信するＣＤＭ送信装置と、
前記ＣＤＭ送信装置と同種の拡散符号を生成する拡散符号生成器と、受信信号と前記拡散符号生成器から出力される拡散符号とを乗算し、行列演算ＷNT(ＷNTＤN) で表される逆拡散処理によりデータを復元する逆拡散器とを有するＣＤＭ受信装置と
を備えたＣＤＭ通信システムにおいて、
拡散多重数ＭがＭ≦Ｎ／２を満たす場合に、前記ＣＤＭ送信装置の拡散符号生成器は、前記符号長Ｎの拡散符号ｗのうちＭ’(＝２＾[log2Ｍ] ）個の異なる符号をｃ0 ，ｃ1 ，…，ｃM'-1とすると、Ｎ行Ｍ’列で構成される行列
Ｃ＝ [ｃ0 ，ｃ1 ，…，ｃM'-1] 
について、その列ベクトルを
Ｃ＝ [ｂ0 ，ｂ1 ，…，ｂN-1]T 
とおき、この列ベクトルを任意に入れ替えて新たに生成された行列を
Ｃ’＝ [ｂ'0，ｂ'1，…，ｂ'N-1] T
としたとき、任意のＭ’行Ｍ’列の直交行列Ｐおよび実数係数αj(ｊ＝0,1,…,M'-1)を用いて、
Ｃ’＝ [α0ＰT, α1ＰT, …，αM'-1ＰT] T 
として表されるようにＭ’個の符号セットｃ0 ，ｃ1 ，…，ｃM'-1を選択し、この符号セットから使用するＭ個の符号を割り当て、前記拡散多重器で拡散多重演算を行い多重化チップのうち同一の出力値を有する多重化チップをＮ／Ｍ’チップ（計Ｍ’組）ずつ出力する構成であり、
前記ＣＤＭ受信装置は、受信信号を入力し、同一値で出力されたＮ／Ｍ'チップ（計Ｍ'組）ごとに合成処理を行うチップ単位部分合成回路を備え、そのＭ’個の出力値を直交行列Ｐの行ベクトルで表される符号を用いて逆拡散処理を行う構成である
ことを特徴とするＣＤＭ通信システム。
【請求項７】
Walsh-Hadamard行列ＷN から選択する符号長Ｎの拡散符号ｗi(ｉ＝0,1,…,N-1) を生成する拡散符号生成器と、前記拡散符号生成器から出力される拡散符号と入力信号とを乗算し、入力信号よりも高速なスペクトル拡散信号（その最小要素を「チップ」という）列を生成し、異なる拡散符号により生成された複数の拡散チップを多重化する拡散多重器とを備え、最大Ｎ個のデータＤN ＝(d0,d1, …,dN-1)T （（・) T は転置行列）を行列演算
ＷNTＤN により拡散多重して送信するＣＤＭ送信装置と、
前記ＣＤＭ送信装置と同種の拡散符号を生成する拡散符号生成器と、受信信号と前記拡散符号生成器から出力される拡散符号とを乗算し、行列演算ＷNT(ＷNTＤN) で表される逆拡散処理によりデータを復元する逆拡散器とを有するＣＤＭ受信装置と
を備えたＣＤＭ通信システムにおいて、
前記ＣＤＭ受信装置は、受信信号を入力し、同一値で出力されたＮ／Ｍ'チップ（計Ｍ'組）ごとに合成処理を行うチップ単位部分合成回路と、受信信号の相関検出を行って使用符号を判定する使用符号判定器を備え、この使用符号判定器は、前記符号長Ｎの拡散符号ｗのうち伝送に使用される拡散符号の拡散多重数ＭがＭ≦Ｎ／２を満たし、かつ使用されたすべての符号を含むＭ’(＝２＾[log2Ｍ] ）個の異なる符号をｃ0 ，ｃ1 ，…，ｃM'-1とすると、Ｎ行Ｍ’列で構成される行列
Ｃ＝ [ｃ0 ，ｃ1 ，…，ｃM'-1] 
について、その列ベクトルを
Ｃ＝ [ｂ0 ，ｂ1 ，…，ｂN-1]T 
とおき、この列ベクトルを任意に入れ替えて新たに生成された行列を
Ｃ’＝ [ｂ'0，ｂ'1，…，ｂ'N-1] T
としたとき、任意のＭ’行Ｍ’列の直交行列Ｐおよび実数係数αj(ｊ＝0,1,…,M'-1)を用いて、
Ｃ’＝ [α0ＰT, α1ＰT, …，αM'-1ＰT] T 
として表すことができる場合に、前記チップ単位部分合成回路で合成されたＭ’個の出力値を直交行列Ｐの行ベクトルで表される符号を用いて逆拡散処理を行う構成である
ことを特徴とするＣＤＭ通信システム。
【請求項８】
符号長Ｎの拡散符号を生成する拡散符号生成器と、
前記拡散符号生成器から出力される拡散符号と入力信号とを乗算し、入力信号よりも高速なスペクトル拡散信号（その最小要素を「チップ」という）列を生成し、異なる拡散符号により生成された複数の拡散チップを多重化する拡散多重器とを備え、
最大Ｎ個のデータを拡散多重して送信するＣＤＭ送信装置において、
拡散多重数ＭがＭ≦Ｎ／２を満たす場合に、前記拡散符号生成器は、拡散多重により出力される拡散チップのうちＮ／Ｍ’チップ（計Ｍ’組）ごとに同一の出力値を有するように拡散符号の割り当てを行う構成である（Ｍ'＝２＾[log2Ｍ] 、＾は２の羃乗、 [・] は小数点を切り上げるceil関数）
ことを特徴とするＣＤＭ送信装置。
【請求項９】
請求項８に記載のＣＤＭ送信装置と同種の拡散符号を生成する拡散符号生成器と、
受信信号と前記拡散符号生成器から出力される拡散符号とを乗算し、逆拡散処理によりデータを復元する逆拡散器とを備えたＣＤＭ受信装置において、
拡散多重数ＭがＭ≦Ｎ／２を満たす場合に、同一値で出力されたＮ／Ｍ'チップ（計Ｍ'組）の合成処理を行うチップ単位部分合成回路を備え、その出力値を前記逆拡散器に入力して逆拡散処理を行う構成である
ことを特徴とするＣＤＭ受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＤＭ伝送方式におけるダイバーシチ受信効率を高め、受信チップごとに受信電力が異なるような複雑な応答をもつ伝送路環境においても拡散符号間干渉を抑圧するＣＤＭ通信システム、ＣＤＭ送信装置およびＣＤＭ受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＳＮＲ（Signal to Noise Ratio)の低い通信環境や、無線通信のように複雑な伝搬特性をもつ伝送路環境においても安定した通信を可能とする通信方式として、ＣＤＭ（Code Division Multiplexing) 方式が検討されている。ＣＤＭ方式における送信側では、情報データに対してＰＮ（Pseudo Noise：疑似雑音）符号を情報データレートよりも高速なレートで乗算し、情報データをスペクトル拡散した拡散信号（以下、その最小要素を「チップ」という）列を生成し、同様に異なるＰＮ符号を用いて拡散して得られたチップと加算し多重伝送する。受信側では、送信側で使用した拡散符号の共役複素符号を受信系列に乗算する逆拡散処理を行うことにより、所望の情報データ成分を相関検出し、複数のデータを分離・復元する。
【０００３】
このようなＣＤＭ方式は、逆拡散時に処理利得が得られるために低ＳＮＲ環境下でも安定したリンクを確保できるほか、データを分散して送信するため拡散領域におけるダイバーシチ効果を期待できる。例えば、ＤＳ−ＳＳ（Direct Sequence Spread Spectrum ：直接拡散）方式に代表されるように、時間方向に拡散チップを配置した場合は時間ダイバーシチ効果が期待され、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）変調などのマルチキャリア方式と組み合わせ、拡散チップを周波数方向に配置するＭＣ−ＣＤＭ（MultiCarrier-CDM) の場合は周波数ダイバーシチ効果が期待される。
【０００４】
ＣＤＭ方式で用いられるＰＮ符号としては様々なものがあるが、全チップの送信タイミングを揃えて送受信する同期ＣＤＭ伝送方式では、ＰＮ符号間の相関値がゼロとなる直交符号を使用することができる。この直交符号を使用することにより拡散多重数を多く確保できるため、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access)方式において収容人数を増やしたり、一人に対して複数の符号を割り当てるマルチコードＣＤＭ方式に対応させることが可能となり、大容量高速伝送を実現しやすい利点がある。こうした直交符号としては、±１の二値で構成され、次の関係式
Ｗ1 ＝ [1]
ＷN ＝ [ＷA(N/2),ＷB(N/2)]
ＷA(N/2) ＝ [ＷN/2,ＷN/2]T 
ＷB(N/2) ＝ [ＷN/2,−ＷN/2]T   （Ｎ＝２n ，ｎは正の整数）
で生成されるWalsh-Hadamard行列ＷN 
ＷN ＝ [ｗ0,ｗ1,…, ｗN-1]                                                  において、行ベクトルｗi(ｉ＝0,1,…,N-1) で表される符号長Ｎの拡散符号（Walsh-Hadamard符号）がよく知られている。
【０００５】
拡散符号として直交符号を用いた同期ＣＤＭ伝送を行った場合、前記の通り符号間に直交性が確保されるため、図１３(a) に示すように、逆拡散演算により異なる符号間の相関はゼロとなる。しかし、現実の伝送路、例えば無線通信路のように受信レベルが激しく時変動する、あるいは複雑な周波数応答を有する伝送路では、チップの受信レベルが均一にならないことが一般的である。この場合、図１３(b) に示すように、拡散符号間の直交性はもはや保持されず、逆拡散後の所望データには他の符号の電力成分が符号間干渉電力として混入し、誤り発生の原因となる。
【０００６】
このような拡散符号間干渉を抑圧するための方策の一つとして、等化器の利用が考えられる。等化器は、伝送路で歪みを受けた受信チップを送信時状態に戻すべく位相・振幅を補正する。位相・振幅を補正する基準は、データ信号とは別のパイロット信号やトレーニング信号から得られる伝送路推定値に基づくのが一般的である。簡易な構成の逐次型等化器としては、非特許文献１に記載のＯＲＣ（Orthogonal Restoring Combining）方式やＭＭＳＥＣ（Minimum Mean Square Error Combining)方式が知られている。
【０００７】
もう一つの方策としては、例えば無線通信において複数アンテナを用いた受信ダイバーシチが挙げられる（非特許文献２）。受信ダイバーシチでは、複数のアンテナで受信した異なるレベルの信号を最大比合成や選択合成など適切に合成処理することにより受信ＳＮＲを改善することができる。
【非特許文献１】M.A.Cooper, S.M.D.Armour, Y.Q.Bian and J.P.McGeehan,"Comparison of equalisation strategies for multi-carrier CDMA",Consumer Electronics 2003, IEEE, 17-19 June 2003, pp.298-299
【非特許文献２】斉藤洋一，「ディジタル無線通信の変復調」，pp.189-201，電子情報通信学会
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＯＲＣ方式は、図１４(a) に示すように、受信チップの振幅レベルを送信時状態に完全に復元して拡散符号間の直交性を確保するものであるが、受信レベルが著しく落ち込んだ成分については熱雑音電力を強調させ、逆拡散後のＳＮＲを著しく低下させるおそれがある。
【０００９】
ＭＭＳＥＣ方式は、図１４(b) に示すように、ＯＲＣの振幅調整項をＳＮＲの逆数で重み付けするため、ＯＲＣ方式に比べて受信レベルが著しく落ち込んでＳＮＲが低下した場合でも過度な雑音強調が避けられる利点がある。しかし、等化器では受信ＳＮＲを改善することはできないため、逆拡散処理においてＳＮＲの極端に低い受信チップが復元品質に強く影響を及ぼす問題があった。
【００１０】
一方、受信ダイバーシチは、アンテナ数を増加しダイバーシチ次数を高めるに従って受信ＳＮＲのバラツキが軽減されるため、前述の等化方式と組み合わせた場合に雑音強調が発生しにくく、結果的に拡散符号間の直交性を確保しやすくなる利点がある。しかし、受信ダイバーシチは、アンテナの物理形状の制約から小型端末等に複数のアンテナを配置することが難しく、ダイバーシチ次数を増大しにくい問題があった。
【００１１】
また、既存のＣＤＭ通信システムにおいて、チップ単位のダイバーシチ合成を行うために複数回送信することも考えられるが、伝送効率が低下する問題があった。
【００１２】
本発明は、アンテナの追加を行わず、伝送効率を保持したままＣＤＭ伝送方式におけるダイバーシチ受信効率を高め、受信チップごとに受信電力が異なるような複雑な応答をもつ伝送路環境においても拡散符号間干渉を抑圧し、安定した通信リンクを確保することができるＣＤＭ通信システム、ＣＤＭ送信装置およびＣＤＭ受信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
第１の発明は、符号長Ｎの拡散符号を生成する拡散符号生成器と、拡散符号生成器から出力される拡散符号と入力信号とを乗算し、入力信号よりも高速なスペクトル拡散信号（その最小要素を「チップ」という）列を生成し、異なる拡散符号により生成された複数の拡散チップを多重化する拡散多重器とを備え、最大Ｎ個のデータを拡散多重して送信するＣＤＭ送信装置と、ＣＤＭ送信装置と同種の拡散符号を生成する拡散符号生成器と、受信信号と拡散符号生成器から出力される拡散符号とを乗算し、逆拡散処理によりデータを復元する逆拡散器とを有するＣＤＭ受信装置とを備えたＣＤＭ通信システムにおいて、拡散多重数ＭがＭ≦Ｎ／２を満たす場合に、ＣＤＭ送信装置の拡散符号生成器は、拡散多重により出力される拡散チップのうちＮ／Ｍ’チップ（計Ｍ’組）ごとに同一の出力値を有するように拡散符号の割り当てを行う構成であり、ＣＤＭ受信装置は、同一値で出力されたＮ／Ｍ’チップ（計Ｍ’組）の合成処理を行うチップ単位部分合成回路を備え、その出力値を逆拡散器に入力して逆拡散処理を行う構成である。ここで、Ｍ'＝２＾[log2Ｍ] 、＾は２の羃乗、 [・] は小数点を切り上げるceil関数である。
【００１４】
第２の発明は、符号長Ｎの拡散符号を生成する拡散符号生成器と、拡散符号生成器から出力される拡散符号と入力信号とを乗算し、入力信号よりも高速なスペクトル拡散信号（その最小要素を「チップ」という）列を生成し、異なる拡散符号により生成された複数の拡散チップを多重化する拡散多重器とを備え、最大Ｎ個のデータを拡散多重して送信するＣＤＭ送信装置と、ＣＤＭ送信装置と同種の拡散符号を生成する拡散符号生成器と、受信信号と拡散符号生成器から出力される拡散符号とを乗算し、逆拡散処理によりデータを復元する逆拡散器とを有するＣＤＭ受信装置とを備えたＣＤＭ通信システムにおいて、ＣＤＭ受信装置は、使用された拡散符号の拡散多重数ＭがＭ≦Ｎ／２を満たし、かつ使用符号によりＣＤＭ送信装置から送信される拡散チップがＮ／Ｍ’チップ（計Ｍ’組）ごとに同一の出力値を有する場合に、同一値で出力されたＮ／Ｍ’チップ（計Ｍ’組）の合成処理を行うチップ単位部分合成回路を備え、その出力値を逆拡散器に入力して逆拡散処理を行う構成である。
【００１５】
第３の発明は、Walsh-Hadamard行列ＷN から選択する符号長Ｎの拡散符号ｗi(ｉ＝0,1,…,N-1) を生成する拡散符号生成器と、前記拡散符号生成器から出力される拡散符号と入力信号とを乗算し、入力信号よりも高速なスペクトル拡散信号（その最小要素を「チップ」という）列を生成し、異なる拡散符号により生成された複数の拡散チップを多重化する拡散多重器とを備え、最大Ｎ個のデータＤN ＝(d0,d1, …,dN-1)T を行列演算ＷNTＤN により拡散多重して送信するＣＤＭ送信装置と、受信信号の位相を調整する位相等化器と、受信信号の振幅値を調整する振幅等化器と、ＣＤＭ送信装置と同種の拡散符号を生成する拡散符号生成器と、位相および振幅値が調整された受信信号と拡散符号生成器から出力される拡散符号とを乗算し、行列演算ＷNT(ＷNTＤN) で表される逆拡散処理によりデータを復元する逆拡散器とを有するＣＤＭ受信装置とを備えたＣＤＭ通信システムにおいて、拡散多重数ＭがＭ≦Ｎ／２を満たす場合に、ＣＤＭ送信装置の拡散符号生成器は、Walsh-Hadamard行列ＷN の部分行列ＷA(Ｍ')の要素を含む拡散符号ｗi (ｉ＝0,1,…,Ｍ'-1)を選択するように符号割当を行い、拡散多重器は拡散多重によりＮ／Ｍ’チップ（計Ｍ’組）ごとに同一の出力値をもつ拡散チップを出力する構成であり、ＣＤＭ受信装置は、位相等化器の後段かつ振幅等化器の前段に、同一値で出力されたＮ／Ｍ’チップ（計Ｍ’組）を位相等化後に最大比合成を行うチップ単位部分合成回路を備え、その出力値の振幅値を調整後に、拡散符号生成器から出力されるWalsh-Hadamard行列ＷM'の行ベクトルで表される符号を用いて逆拡散処理を行う構成である。
【００１６】
第４の発明のＣＤＭ通信システムにおけるＣＤＭ受信装置は、振幅等化器の前段に、同一値で出力されたＮ／Ｍ’チップ（計Ｍ’組）の中から受信レベルが最大のものを選択する選択合成を行うチップ単位部分合成回路を備え、その出力値の振幅値を調整後に、拡散符号生成器から出力されるWalsh-Hadamard行列ＷM'の行ベクトルで表される符号を用いて逆拡散処理を行う構成である。
【００１７】
第５の発明のＣＤＭ通信システムにおけるＣＤＭ受信装置は、受信信号を入力してその受信レベルの閾値判定を行い、同一値で出力されたＮ／Ｍ’チップ（計Ｍ’組）のうち、閾値を上回るチップが存在するか否かに応じた合成方式制御信号を出力する受信レベル閾値判定器と、位相等化器の後段かつ振幅等化器の前段に、合成方式制御信号に応じて、同一値で出力されたＮ／Ｍ’チップ（計Ｍ’組）のうち、組ごとに閾値を上回る少なくとも１つのチップが存在すればその組のチップ同士で最大比合成を行い、組ごとに閾値を上回るチップが存在しなければ位相等化器の出力の合成処理を行わずに振幅等化器に出力するチップ単位部分合成回路とを備え、チップ単位部分合成回路の出力値の振幅値を調整後に、Ｎ／Ｍ’チップ（計Ｍ’組）で最大比合成が行われた場合には拡散符号生成器から出力されるWalsh-Hadamard行列ＷM'の行ベクトルで表される符号を用いて逆拡散処理を行い、閾値を上回るチップが存在しない組が含まれる場合には拡散符号生成器から出力されるWalsh-Hadamard行列ＷN の行ベクトルで表される符号を用いて逆拡散処理を行う構成である。
【００１８】
第６の発明のＣＤＭ通信システムは、拡散多重数ＭがＭ≦Ｎ／２を満たす場合に、ＣＤＭ送信装置の拡散符号生成器は、符号長Ｎの拡散符号ｗのうちＭ’(＝２＾[log2Ｍ] ）個の異なる符号をｃ0 ，ｃ1 ，…，ｃM'-1とすると、Ｎ行Ｍ’列で構成される行列
Ｃ＝ [ｃ0 ，ｃ1 ，…，ｃM'-1] 
について、その列ベクトルを
Ｃ＝ [ｂ0 ，ｂ1 ，…，ｂN-1]T 
とおき、この列ベクトルを任意に入れ替えて新たに生成された行列を
Ｃ’＝ [ｂ'0，ｂ'1，…，ｂ'N-1] T
としたとき、任意のＭ’行Ｍ’列の直交行列Ｐおよび実数係数αj(ｊ＝0,1,…,M'-1)を用いて、
Ｃ’＝ [α0ＰT, α1ＰT, …，αM'-1ＰT] T 
として表されるようにＭ’個の符号セットｃ0 ，ｃ1 ，…，ｃM'-1を選択し、この符号セットから使用するＭ個の符号を割り当て、拡散多重器で拡散多重演算を行い多重化チップのうち同一の出力値を有する多重化チップをＮ／Ｍ’チップ（計Ｍ’組）ずつ出力する構成であり、ＣＤＭ受信装置は、受信信号を入力し、同一値で出力されたＮ／Ｍ’チップ（計Ｍ’組）ごとに合成処理を行うチップ単位部分合成回路を備え、そのＭ’個の出力値を直交行列Ｐの行ベクトルで表される符号を用いて逆拡散処理を行う構成である。
【００１９】
第７の発明のＣＤＭ通信システムのＣＤＭ受信装置は、受信信号を入力し、同一値で出力されたＮ／Ｍ’チップ（計Ｍ’組）ごとに合成処理を行うチップ単位部分合成回路と、受信信号の相関検出を行って使用符号を判定する使用符号判定器を備え、この使用符号判定器は、符号長Ｎの拡散符号ｗのうち伝送に使用される拡散符号の拡散多重数ＭがＭ≦Ｎ／２を満たし、かつ使用されたすべての符号を含むＭ’(＝２＾[log2Ｍ] ）個の異なる符号をｃ0 ，ｃ1 ，…，ｃM'-1とすると、Ｎ行Ｍ’列で構成される行列
Ｃ＝ [ｃ0 ，ｃ1 ，…，ｃM'-1] 
について、その列ベクトルを
Ｃ＝ [ｂ0 ，ｂ1 ，…，ｂN-1]T 
とおき、この列ベクトルを任意に入れ替えて新たに生成された行列を
Ｃ’＝ [ｂ'0，ｂ'1，…，ｂ'N-1] T
としたとき、任意のＭ’行Ｍ’列の直交行列Ｐおよび実数係数αj(ｊ＝0,1,…,M'-1)を用いて、
Ｃ’＝ [α0ＰT, α1ＰT, …，αM'-1ＰT] T 
として表すことができる場合に、チップ単位部分合成回路で合成されたＭ’個の出力値を直交行列Ｐの行ベクトルで表される符号を用いて逆拡散処理を行う構成である。
【００２０】
第８の発明は、符号長Ｎの拡散符号を生成する拡散符号生成器と、拡散符号生成器から出力される拡散符号と入力信号とを乗算し、入力信号よりも高速なスペクトル拡散信号（その最小要素を「チップ」という）列を生成し、異なる拡散符号により生成された複数の拡散チップを多重化する拡散多重器とを備え、最大Ｎ個のデータを拡散多重して送信するＣＤＭ送信装置において、拡散多重数ＭがＭ≦Ｎ／２を満たす場合に、拡散符号生成器は、拡散多重により出力される拡散チップのうちＮ／Ｍ’チップ（計Ｍ’組）ごとに同一の出力値を有するように拡散符号の割り当てを行う構成である。
【００２１】
第９の発明は、第８の発明のＣＤＭ送信装置と同種の拡散符号を生成する拡散符号生成器と、受信信号と拡散符号生成器から出力される拡散符号とを乗算し、逆拡散処理によりデータを復元する逆拡散器とを備えたＣＤＭ受信装置において、拡散多重数ＭがＭ≦Ｎ／２を満たす場合に、同一値で出力されたＮ／Ｍ’チップ（計Ｍ’組）の合成処理を行うチップ単位部分合成回路を備え、その出力値を逆拡散器に入力して逆拡散処理を行う構成である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、Ｍ≦Ｎ／２として運用するような低ＳＮＲ環境での通信を対象とし、拡散符号の運用に関して符号選択に関する規則の追加と、受信側の逆拡散回路の直前に設けるチップ単位の部分合成回路の追加およびその制御を行う。すなわち、伝送路特性の変動が激しい領域に拡散チップを配置したＣＤＭ通信システム、例えば周波数応答変動の変化が激しい伝送路に対して周波数方向に拡散チップを配置したＣＤＭ−ＯＦＤＭ、ＣＤＭ−ＯＦＤＭＡ、ＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ伝送システム、あるいは時変動の激しい伝送路に対して時間方向に拡散チップを配置したＤＳ−ＳＳ伝送システムにおいて、アンテナ数や伝送効率を保持したまま、ダイバーシチ機能を強化し、逆拡散前の受信チップのＳＮＲを効果的に向上させ、かつＳＮＲのバラツキも軽減することができる。これにより、振幅等化後の逆拡散演算における拡散符号間干渉を低減することができ、無線通信におけるアンテナ形態や伝送フォーマットは従来のＣＤＭ方式と同様にしながら、ＣＤＭ通信システムのダイバーシチ機能を高め、より安定した受信特性を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
（本発明のＣＤＭ送信装置の構成例）
図１は、本発明のＣＤＭ送信装置の構成例を示す。
図において、ＣＤＭ送信装置は、拡散符号生成器１１および拡散多重器１２により構成される。拡散符号生成器１１は、Walsh-Hadamard行列ＷN から選択する符号長Ｎの拡散符号ｗi(ｉ＝0,1,…,N-1) を生成する。拡散多重器１２は、拡散符号生成器１１から出力される拡散符号と入力信号とを乗算し、入力信号よりも高速なスペクトル拡散信号（その最小要素を「チップ」という）列を生成し、異なる拡散符号により生成された複数の拡散チップを多重化して出力する構成であり、最大Ｎ個のデータＤN ＝(d0,d1, …,dN-1)T を行列演算ＷNTＤN により拡散多重する。なお、（・) T は転置行列を示す。
【００２４】
ここで、拡散多重数ＭがＭ≦Ｎ／２を満たす場合に、拡散符号生成器１１は、図２に示すように、ＷN の部分行列ＷA(Ｍ')の要素を含む拡散符号ｗi (ｉ＝0,1,…,Ｍ'-1)を選択するように符号割当を行い、拡散多重器１２は拡散多重によりＮ／Ｍ’チップ（計Ｍ’組）ごとに同一の出力値をもつ拡散多重チップを出力する。なお、Ｍ'＝２＾[log2Ｍ] であり、＾は２の羃乗、 [・] は小数点を切り上げるceil関数である。一般に、拡散多重チップは異なる値をもつが、上記の符号割当法により同一値をもつデータ列を意図的に発生させることができる。
【００２５】
（本発明のＣＤＭ受信装置の第１の構成例（最大比合成））
図３は、本発明のＣＤＭ受信装置の第１の構成例を示す。
図において、ＣＤＭ受信装置は、位相等化器２１、チップ単位部分合成回路２２−１、振幅等化器２３、拡散符号生成器２４および逆拡散器２５により構成される。位相等化器２１は、受信信号の位相を調整してチップ単位部分合成回路２２に出力する。チップ単位部分合成回路２２−１は、同一値で出力されたＮ／Ｍ’チップ（計Ｍ’組）を受信レベルに応じて最大比合成を行い、受信チップのＳＮＲを高めるとともに、複数ブランチのダイバーシチ受信によりＳＮＲのバラツキを低減する。振幅等化器２３は、最大比合成後のチップを入力して振幅値を調整する。拡散符号生成器２４は、ＣＤＭ送信装置と同種の拡散符号であるWalsh-Hadamard行列ＷM'を生成する。逆拡散器２５は、振幅等化器２３の出力信号を拡散符号生成器２４からから出力されるWalsh-Hadamard行列ＷM'の行ベクトルで表される符号を用いて逆拡散処理を行いデータを復元する。
【００２６】
ここで、ＣＤＭ伝送方式は、１つのデータをＮ個の拡散データに分散して伝送するので送信ダイバーシチと等価と考えられる。本発明では、さらに受信側において、Ｎ／Ｍ’ブランチのダイバーシチ合成を行ってから、逆拡散処理によるＭ個のデータの分離処理を行う。この逆拡散処理、すわなち拡散符号との相関演算では、各受信チップのＳＮＲが等しいことが符号間干渉電力を低減するために望ましい。それは、受信チップのＳＮＲが不均等であると、振幅等化処理において図１４(a) に示すように雑音強調が生じたり、図１４(b) に示すように符号間の直交性が崩れることになり、復元品質に影響を及ぼすためである。しかし、無線伝送路における振幅変化により、各受信チップのＳＮＲが異なることが一般的である。本発明のＣＤＭ受信装置におけるチップ単位部分合成回路２２−１では、図４(a),(b) に示すように、Ｎ／Ｍ’ブランチのダイバーシチ合成により、他のチップと比較して著しくＳＮＲが低いチップが存在する確率を減少させ、逆拡散前の各受信チップのＳＮＲのバラツキΔＳＮＲを低減する。したがって、合成後のチップ出力値を振幅等化して逆拡散した場合、雑音強調を回避し、直交性を確保しやすくなり、拡散符号間干渉を減少させることができる。
【００２７】
なお、部分合成処理方式として最大比合成を適用した場合、部分合成処理により合成後の値の平均ＳＮＲ（ＳＮＲavg ) も向上する。ただし、通常の逆拡散処理においても相関演算の定義から等化後の受信チップの等利得合成を行っていると考えられるため、部分合成処理によるＳＮＲ向上のすべてが、本発明による効果とはいえない。すなわち、従来のＣＤＭ伝送方式に比べて本発明によってアップする通信特性は、最大比合成と等利得合成の合成方式による利得の差分と、拡散符号間干渉電力減少による雑音余裕度向上の二点によるものと考えられる。
【００２８】
（本発明のＣＤＭ受信装置の第２の構成例（選択合成））
図５は、本発明のＣＤＭ受信装置の第２の構成例を示す。
図において、ＣＤＭ受信装置は、チップ単位部分合成回路２２−２、振幅等化器２３、拡散符号生成器２４および逆拡散器２５により構成される。チップ単位部分合成回路２２は、同一値で出力されたＮ／Ｍ’チップ（計Ｍ’組）の中から受信レベルが最大のものを選択する選択合成を行い、受信チップのＳＮＲを高めるとともに、複数ブランチのダイバーシチ受信によりＳＮＲのバラツキを低減する。振幅等化器２３は、選択合成後のチップを入力して振幅歪みを補正する。拡散符号生成器２４は、ＣＤＭ送信装置と同種の拡散符号であるWalsh-Hadamard行列ＷM'を生成する。逆拡散器２５は、振幅等化器２３の出力信号を拡散符号生成器２４からから出力されるWalsh-Hadamard行列ＷM'の行ベクトルで表される符号を用いて逆拡散処理を行いデータを復元する。
【００２９】
（本発明のＣＤＭ受信装置の第３の構成例（合成方式切替））
図６は、本発明のＣＤＭ受信装置の第３の構成例を示す。
図において、ＣＤＭ受信装置は、位相等化器２１、チップ単位部分合成回路２２−３、振幅等化器２３、拡散符号生成器２４、逆拡散器２５および受信レベル閾値判定器２６により構成される。位相等化器２１は、受信信号の位相を調整してチップ単位部分合成回路２２−３に出力する。受信レベル閾値判定器２６は、受信信号を入力してその受信レベルの閾値判定を行い、閾値を上回るチップが存在するか否かに応じた合成方式制御信号をチップ単位部分合成回路２２−３および拡散符号生成器２４に出力する。
【００３０】
チップ単位部分合成回路２２−３は、位相調整された受信信号を入力し、同一値で出力されたＮ／Ｍ’チップ（計Ｍ’組）のうち、組ごとに閾値を上回る少なくとも１つのチップが存在すればその組のチップ同士で最大比合成を行い、組ごとに閾値を上回るチップが存在しない場合は合成処理を行わずに出力する。すなわち、図７(1) に示すように、組ごとに少なくとも１つのチップが閾値を上回る場合には、各組で最大比合成が行われ、部分合成後のチップ数はＭ’個となり、Walsh-Hadamard行列ＷM'で逆拡散される。また、図７(2) に示すように、一部の組で少なくとも１つのチップが閾値を上回って最大比合成を行い、他の組で閾値を上回るチップが存在しない場合にはそのまま出力するので、部分合成後のチップ数はＮ個になり、Walsh-Hadamard行列ＷN で逆拡散される。また、図７(3) に示すように、組ごとに閾値を上回るチップが存在しない場合にはそのまま出力されるので、部分合成後のチップ数はＮ個になり、Walsh-Hadamard行列ＷN で逆拡散される。
【００３１】
振幅等化器２３は、チップ単位部分合成回路２２−３の出力値を入力して振幅値を調整する。拡散符号生成器２４は、合成方式制御信号（図７(1)〜(3)のケース）に応じて、ＣＤＭ送信装置と同種の拡散符号であるWalsh-Hadamard行列ＷN またはＷM'を生成する。逆拡散器２５は、振幅等化器２３の出力信号を拡散符号生成器２４から出力される拡散符号ＷN またはＷM'の行ベクトルで表される符号を用いて逆拡散処理を行いデータを復元する。
【００３２】
なお、絶対受信レベルが低い低ＳＮＲ環境では、伝送路推定精度が低下するため合成処理が理想的に行われない可能性がある。特に、部分合成処理において、合成チップ同士の位相が揃っていることが前提となる最大比合成を行う場合は特性劣化が顕著になる。そこで、本構成例のように、各チップの受信レベルの閾値判定を行い、品質の高いチップ同士は最大比合成を行う、そうでないチップは合成しないというように、ダイバーシチ合成方式を適宜選択することにより、極めてＳＮＲの低い受信チップの影響を排除しながら、ＳＮＲを向上させかつＳＮＲのバラツキを低減して拡散符号間干渉を削減することができる。同様に、対となるすべての受信チップのレベルが閾値を下回る場合は、合成処理を行わずに通常の逆拡散処理を行うことにより、低精度な合成による品質劣化を防ぐことができる。
【００３３】
なお、ダイバーシチ合成法として最大比合成を行う場合は、逆拡散前の合成処理部で新たな演算が必要となる。しかし、全ユーザで拡散符号を再利用するようなＣＤＭ通信システム、例えばユーザをＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access)方式により分割し、ユーザごとに処理利得を可変制御するＣＤＭ−ＯＦＤＭＡ方式では、変調方式や伝送速度を定める変調モードと使用拡散符号の組をあらかじめ確定しておけるため、逆拡散演算はＮ×Ｎ行列ＷN とＮ行の受信チップベクトルとの行列演算から、Ｍ’×Ｍ’行列ＷM ' とＭ’行の合成後の受信チップベクトルへと規模を縮小し、逆拡散部分での演算量を乗算、加算ともに大幅に減らすことができる。また、これらのダイバーシチ機能の強化は、アンテナの追加や、送信回数に冗長性をもたせる必要がないため、ＣＤＭ通信システムにおいて広く有用である。
【００３４】
（本発明のＣＤＭ受信装置の第４の構成例）
図８は、本発明のＣＤＭ受信装置の第４の構成例を示す。
図において、ＣＤＭ受信装置は、チップ単位部分合成回路２２−４、拡散符号生成器２４および逆拡散器２５により構成される。
【００３５】
ここで、送信側の拡散符号生成器（図１：１１）は、要素が実数で構成され、異なる行ベクトル同士の相関値がゼロとなる直交行列ＷN を構成する行ベクトルｗi ( ｉ＝0,1,…,N-1) で表される符号長Ｎの拡散符号を用い、図９に示すように、Ｎ種の拡散符号ｗのうちＭ’(＝２＾[log2Ｍ] ）個の異なる符号を
ｃ0 ，ｃ1 ，…，ｃM'-1
とすると、Ｎ行Ｍ’列で構成される行列
Ｃ＝ [ｃ0 ，ｃ1 ，…，ｃM'-1] 
について、その列ベクトルを
Ｃ＝ [ｂ0 ，ｂ1 ，…，ｂN-1]T 
とおき、この列ベクトルを任意に入れ替えて新たに生成された行列を
Ｃ’＝ [ｂ'0，ｂ'1，…，ｂ'N-1] T
としたとき、任意のＭ’行Ｍ’列の直交行列Ｐおよび実数係数αj(ｊ＝0,1,…,M'-1)を用いて、
Ｃ’＝ [α0ＰT, α1ＰT, …，αM'-1ＰT] T 
として表されるようにＭ’個の符号セットｃ0 ，ｃ1 ，…，ｃM'-1を選択し、この符号セットから使用するＭ個の符号を割り当て、拡散多重器（図１：１２）で拡散多重演算を行い多重化チップのうち同一の出力値を有する多重化チップをＮ／Ｍ’組ずつ発生させる。
【００３６】
チップ単位部分合成回路２２−４は、同一値で出力されたＮ／Ｍ’チップ（計Ｍ’組）ごとに合成処理を行う。拡散符号生成器２４は、ＣＤＭ送信装置と同種の直交行列Ｐの行ベクトルで表される符号を生成する。逆拡散器２５は、チップ単位部分合成回路２２−４で合成されたＭ’個の出力値と拡散符号生成器２４から出力される直交行列Ｐの行ベクトルで表される符号とを乗算する逆拡散処理によりデータを復元する。
【００３７】
（本発明のＣＤＭ受信装置の第５の構成例）
図１０は、本発明のＣＤＭ受信装置の第５の構成例を示す。
図において、ＣＤＭ受信装置は、チップ単位部分合成回路２２−５、チップ単位部分合成回路２２−５の前段または後段に配置される使用符号判定器２７、拡散符号生成器２４および逆拡散器２５により構成される。
【００３８】
使用符号判定器２７は、受信信号の相関検出を行って使用符号を判定し、その結果を拡散符号生成器２４に通知する。直交符号ｗi(ｉ＝0,1,…,N-1）のうち、使用された判定された拡散符号の符号多重数ＭがＭ≦Ｎ／２を満たし、かつ使用されたと判定されたすべての符号を含むＭ’(＝２＾[log2Ｍ] ）個の異なる符号を
ｃ0 ，ｃ1 ，…，ｃM'-1
とした場合、図９に示すように、Ｎ行Ｍ’列で構成される行列
Ｃ＝ [ｃ0 ，ｃ1 ，…，ｃM'-1] 
について、その列ベクトルを
Ｃ＝ [ｂ0 ，ｂ1 ，…，ｂN-1]T 
とおき、この列ベクトルを任意に入れ替えて新たに生成された行列を
Ｃ’＝ [ｂ'0，ｂ'1，…，ｂ'N-1] T
としたとき、任意のＭ’行Ｍ’列の直交行列Ｐおよび実数係数αj(ｊ＝0,1,…,M'-1)を用いて、
Ｃ’＝ [α0ＰT, α1ＰT, …，αM'-1ＰT] T 
として表すことができる場合に、チップ単位部分合成回路２２−５は、同一値で出力されたＮ／Ｍ’チップ（計Ｍ’組）ごとに合成処理を行う。拡散符号生成器２４は、ＣＤＭ送信装置と同種の直交行列Ｐの行ベクトルで表される符号を生成する。逆拡散器２５は、チップ単位部分合成回路２２−５で合成されたＭ’個の出力値と拡散符号生成器２４から出力される直交行列Ｐの行ベクトルで表される符号とを乗算する逆拡散処理によりデータを復元する。
【００３９】
（実施例）
図１１は、本発明のＣＤＭ通信システムにおける処理内容を示す。ここでは、ＣＤＭにより拡散したチップをＯＦＤＭサブキャリアに配置するＣＤＭ−ＯＦＤＭＡ方式の演算処理内容を示す。拡散領域は、周波数方向でも時間方向でも、あるいはその両方でもかまわないが、本発明におけるダイバーシチ効果を十分に得るためには伝送路特性の変動が大きな方向により拡散させることが望ましい。
【００４０】
ここでは、符号長Ｎ＝８、符号多重数Ｍ＝４とした。送信側で生成されるWalsh-Hadamard行列ＷN について、Ｎ行Ｍ’列の部分行列ＷA(Ｍ')の要素を含む拡散符号を選択する。すなわち、拡散符号ｗ0 、ｗ1 、ｗ2 、ｗ3 を使用し、データはｄi(ｉ＝０〜３）に割り当てる。この結果、データ内容によらず、同じ出力値を有する拡散多重チップ（サブキャリアで搬送する値）が４組現れることがわかる。受信側では、これらの対となるサブキャリアを位相を揃えてダイバーシチ合成し、あらかじめＳＮＲを向上させ、かつＳＮＲのバラツキを軽減してから逆拡散することにより、拡散符号間干渉を抑圧する。
【００４１】
なお、ダイバーシチ合成方式として最大比合成を用い、等化方式としてＭＭＳＥＣを用いた場合、逆拡散信号Ｅi は、拡散信号Ｄi 、受信サブキャリアＲk 、伝送路特性Ｈk 、部分合成および等化後のサブキャリアをＳk を用いて、式(1) 〜(5) で表すことができる。
【００４２】
【数１】
2009044663.tif 000003
【００４３】
ただし、Ｍは符号多重数、Ｎは符号長、σ2Nは雑音電力であり、Ｃk(i)はｉ番符号のｋ番目の成分を表す。（・)*は共役複素数をとる演算子である。ＸM は振幅レベルを調整するための係数であるが、Ｍ≦Ｎ／２のような多重数制御を行う状況は低ＳＮＲ領域であり、該当領域において通常使用される包絡線変動のない位相変調（ＰＳＫ等）を用いる場合はＸM の演算を省略することができる。
【００４４】
以上により、本発明では、従来のＣＤＭ通信方式のデータ復元処理に比べて、チップ単位の部分合成処理による演算が発生する一方、逆拡散すべきサブキャリア（受信チップ）はＮ本からＭ' 本へと減少するので、逆拡散における演算数もＭ・ＮからＭ・Ｍ’に減少し、全体の演算量は加算、乗算ともに削減することができる。
【００４５】
本例では、拡散符号として部分行列ＷA(Ｍ')の要素を含む拡散符号を用いたが、代わりに上記の直交符号の関係式で示されるＷB(Ｍ')の要素を含む拡散符号を用いて符号割当を行ってもよい。ただし、対となるサブキャリアは正負が逆転しているため、合成前に受信サブキャリアの位相等化を行った後にＲk （ｋ＝５〜８）についてはさらに位相を 180°回転（振幅の正負反転）させてから合成を行う必要がある。
【００４６】
図１２は、本発明によるＢＥＲ特性を示す。伝送路モデムは、文献（IEEE802.16.3c-01/29r4,"Channel Models for Fixed Wireless Application", IEEE, July 2001）においてＦＷＡ（Fixed Wireless Access)用に検討されているフェージングモデルのうち、ＳＵＩ−３モデル（ＳＵＩ：Stanford University Interim)を適用し、拡散領域は周波数方向のみとした。ＢＥＲカーブの傾きは、部分合成処理を行う本実施例を適用した方が、従来のＣＤＭ−ＯＦＤＭＡ方式に比べてわずかに急であり、ダイバーシチ効果を確認することができる。また、ＢＥＲ＝10-6において約1.5dB の利得を確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明のＣＤＭ送信装置の構成例を示す図。
【図２】Walsh-Hadamard行列ＷN と符号割り当てを示す図。
【図３】本発明のＣＤＭ受信装置の第１の構成例（最大比合成）を示す図。
【図４】受信チップの部分合成を説明する図。
【図５】本発明のＣＤＭ受信装置の第２の構成例（選択合成）を示す図。
【図６】本発明のＣＤＭ受信装置の第３の構成例（合成方式切替）を示す図。
【図７】本発明のＣＤＭ受信装置の第３の構成例の部分合成を説明する図。
【図８】本発明のＣＤＭ受信装置の第４の構成例を示す図。
【図９】符号選択時に使用符号で構成される行列が満たすべき条件を示す図。
【図１０】本発明のＣＤＭ受信装置の第５の構成例を示す図。
【図１１】本発明のＣＤＭ通信システムにおける処理内容を説明する図。
【図１２】本発明によるＢＥＲ特性を示す図。
【図１３】逆拡散処理における拡散符号間干渉を説明する図。
【図１４】振幅等化器における受信チップの振幅等化を説明する図。
【符号の説明】
【００４８】
１１  拡散符号生成器
１２  拡散多重器
２１  位相等化器
２２  チップ単位部分合成回路
２３  振幅等化器
２４  拡散符号生成器
２５  逆拡散器
２６  受信レベル閾値判定器
２７  使用符号判定器
【図１】
2009044663.tif 000004
【図２】
2009044663.tif 000005
【図３】
2009044663.tif 000006
【図４】
2009044663.tif 000007
【図５】
2009044663.tif 000008
【図６】
2009044663.tif 000009
【図７】
2009044663.tif 000010
【図８】
2009044663.tif 000011
【図９】
2009044663.tif 000012
【図１０】
2009044663.tif 000013
【図１１】
2009044663.tif 000014
【図１２】
2009044663.tif 000015
【図１３】
2009044663.tif 000016
【図１４】
2009044663.tif 000017