(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチパス特性測定用信号と複数のデータ伝送用信号を送信する通信方法において、
マルチパス特性測定用信号とデータ伝送用信号は、列方向又は行方向で共通する係数列を少なくとも一つ含むと共に当該行列内で互いに直交する複数の係数行列により形成される信号列であり、
各係数行列で形成されるマルチパス特性測定用信号は、前記共通する一つの係数列により形成される同一の信号列であることを特徴とする通信方法。
【請求項２】
前記マルチパス特性測定用信号に対して一つの行ベクトル又は列ベクトルの係数列を用いてマルチパス特性測定用信号列を形成し、
前記複数のデータ伝送用信号に対して前記行ベクトルと直交性を有する行ベクトルの係数列、あるいは前記列ベクトルと直交性を有する列ベクトルの係数列を用いてデータ伝送用信号列を形成することにより、送信するマルチパス特性測定用信号と複数のデータ伝送用信号とを無相関とすることを特徴とする請求項１に記載の通信方法。
【請求項３】
前記行ベクトル又は列ベクトルは、アダマール行列又はユニタリ行列が備える行ベクトル又は列ベクトルであることを特徴とする請求項２に記載の通信方法。
【請求項４】
受信したマルチパス特性測定用信号に基づいて、データ伝送用信号列の形成に用いる行ベクトル又は列ベクトルの個数を設定することを特徴とする請求項２又は３に記載の通信方法。
【請求項５】
受信したマルチパス特性測定用信号に基づいて、マルチパス特性測定用信号列中のマルチパス特性測定用信号間の間隔、及びデータ伝送用信号列中のデータ伝送用信号間に間隔を変更することを特徴とする請求項２乃至３の何れかに記載の通信方法。
【請求項６】
任意のユーザは、送信データ列の形成に用いた係数列に対応する整合フィルタを任意に備え、当該整合フィルタを通して任意のデータ伝送用信号を受信することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一つに記載の通信方法。
【請求項７】
共通の行ベクトル又は列ベクトルを備える複数の直交正方行列から、当該共通の行ベクトル又は列ベクトルと、この行ベクトル又は列ベクトルと直交する任意の個数の行ベクトル又は列ベクトルを選択して任意の長さの行列を形成し、
前記共通の行ベクトル又は列ベクトルの各係数列にマルチパス特性測定用信号を乗じてマルチパス特性測定用信号列を形成し、
前記行列中の他の行ベクトル又は列ベクトルの各係数列に複数のデータ伝送用信号のそれぞれを乗じてデータ伝送用信号列を形成し、
前記マルチパス特性測定用信号列及びデータ伝送用信号列を送信信号とすることを特徴とする送信信号形成方法。
【請求項８】
前記直交性正方行列は、アダマール行列又はユニタリ行列であることを特徴とする請求項７に記載の送信信号形成方法。
【請求項９】
行ベクトル又は列ベクトルの各係数列にマルチパス特性測定用信号及びデータ伝送用信号を乗じてマルチパス特性測定用信号列及びデータ伝送用信号列を形成する際、
当該係数列を乗じた各信号間に所定長の０データを付加し、マルチパス特性測定用信号列中のマルチパス特性測定用信号間の間隔、及びデータ伝送用信号列中のデータ伝送用信号間の間隔を定めること特徴とする、請求項７又は８に記載の送信信号形成方法。
【請求項１０】
受信したマルチパス特性測定用信号に基づいて、データ伝送用信号列の形成に用いる行ベクトル又は列ベクトルの個数を設定することを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の通信方法。
【請求項１１】
受信したマルチパス特性測定用信号に基づいて、マルチパス特性測定用信号列中のマルチパス特性測定用信号間の間隔、及びデータ伝送用信号列中のデータ伝送用信号間に間隔を変更することを特徴とする請求項９に記載の送信信号形成方法。
【請求項１２】
前記請求項６乃至１１の何れか一つに記載の送信信号形成方法により形成されたことを特徴とする、送信信号のデータ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信信号の形成方法、その送信信号を用いた通信方法、及び送信信号のデータ構造に関し、特に、移動体通信等のマルチパス環境に好適である。
【背景技術】
【０００２】
セルラー無線通信や種々のモバイル環境下において、データ通信の需要の増加に伴い、無線周波数資源の利用率を高める技術が求められている。複数のユーザーを区別し無線周波数資源の利用率を高める方式として例えばＣＤＭＡ方式が知られている。このＣＤＭＡ方式による通信方式では、拡散系列の相関特性や伝送経路のマルチパス特性によるチャネル間干渉が周波数利用率を制限する要因となっている。【０００３】
直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を用いた方式は、正弦波を用いた周波数多重であるため、マルチパスの影響は信号電力のフェーディングとして現れ、送信の正弦信号とマルチパスの正弦信号とを分離することが難しいという問題がある。【０００４】
元の送信信号とマルチパスによる信号とを分離する拡散符号系列として、例えば、完全相補系列を用いた通信方式が提案されている。完全相補系列は、各系列の自己相関関数の和が、０シフト以外の全てのシフトで０となる自己相関特性と、各系列の相互相関関数の和が、全てのシフトにおいて常に０になる相互相関特性を備える系列である。完全相補系列を用いて、サイドローブやチャンネル間干渉がないＺＣＺ（周期的無相関領域）信号を形成し、送信信号の周期スペクトラムが無相関となるようにしている。これにより、パイロット信号と送信信号に同周波数及び同時間を割り当てることができる。【０００５】
出願人は、スペクトラム拡散による送信データ変調において、同時送信するマルチパス特性測定用信号、及び複数のデータ伝送用信号の全てが互いに干渉しないように信号設計することを特許文献１に提案している。【０００６】
図１６は、従来提案する信号設計方法の一例であり、行ベクトル同士及び列ベクトル同士が互いに直交性を有する正方直交行列を用いて、マルチパス特性測定用信号Ａｎと複数のデータ伝送用信号Ｂｎ，Ｃｎ，Ｄｎを拡散変調し、例えば、マルチパス特性測定用信号Ａｎについては、（Ａｎ，Ａｎ，Ａｎ，Ａｎ）の信号列を形成し、データ伝送用信号Ｂｎ，Ｃｎ，Ｄｎについては、それぞれ（Ｂｎ，−Ｂｎ，Ｂｎ，−Ｂｎ）、（Ｃｎ，Ｃｎ，−Ｃｎ，−Ｃｎ）、（Ｄｎ，−Ｄｎ，−Ｄｎ，Ｄｎ）の各信号列を形成し、マルチパス特性測定用信号と複数のデータ伝送用信号の全てが互いに干渉しないようにしている。なお、ここでは、正方直交行列として４行４列の場合を示している。
【特許文献１】特願２００２−２５５４０５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記したように、マルチパス特性測定用信号と複数のデータ伝送用信号の全てが互いに干渉しないようにする信号設計では、多数のデータ伝送用信号を送信しようとしたとき、大きな行列が必要となる。そのため、受信側ではデータ受信に要する処理装置の規模が大きくなり、処理時間が長くなるという問題があり、また、送信側ではデータ送信に要する待ち時間が長くなるという問題がある。【０００８】
図１７において、マルチパス特性測定用信号Ａｎと多数のデータ伝送用信号Ｂｎ〜Ｚｎの全Ｐ個の信号を送信する場合、信号数Ｐに応じてＰ行Ｐ列の正方直交行列を用いる必要がある。この正方直交行列により形成される信号列の時間軸方向の信号の長さは、列数Ｐに応じて長くなる。したがって、送信する信号数が多ければ多いほど、送信に要する待ち時間及び受信信号に要する時間は長くなる。また、受信信号から所定の信号を抽出する整合フィルタの規模も、列数Ｐに応じても大きくなる。【０００９】
そこで、本発明は前記した従来の問題点を解決し、スペクトラム拡散による送信データの拡散変調により、マルチパス特性測定用信号と複数のデータ伝送用信号の同時伝送において、多数のデータ伝送用信号の伝送に要する送信待ち時間及び受信信号時間を短縮し、受信処理装置の規模を小型化することを目的とする。【００１０】
また、所定の送信待ち時間及び受信信号時間に対して、伝送するデータ伝送用信号の伝送数を増加させることを目的とする。【００１１】
また、所定の送信待ち時間及び受信信号時間に対して、伝送するデータ伝送用信号の最大の伝送数を求めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
同一周波数及び同一時間において、送信信号とマルチパス信号とを分離するには、マルチパス特性測定用信号を干渉による影響を受けることなく受信することが重要となる。【００１３】
従来提案する信号設計では、マルチパス特性測定用信号と複数のデータ伝送用信号において、これらの信号の全てが互いに干渉しないようにする信号設計することにより、マルチパス特性測定用信号に対する信号干渉を防いでいる。そのため、多数のデータ伝送用信号を送信しようとしたとき、全送信信号数に応じた大きな行列が必要となる。【００１４】
これに対して、本発明では各データ伝送用信号間の干渉は許容し、少なくともマルチパス特性測定用信号に対して複数のデータ伝送用信号が干渉しないように信号を設計し、マルチパス特性測定用信号をデータ伝送用信号から分離可能とする。なお、データ伝送用信号同士は、誤り符号訂正等により修復することができる。【００１５】
これにより、信号設計に要する行列の規模を実質的に小さくし、これにより、多数のデータ伝送用信号の伝送に要する送信待ち時間及び受信信号時間を短縮し、受信処理装置の規模を小型化する。これは、逆にいえば、所定の送信待ち時間及び受信信号時間に対して、伝送するデータ伝送用信号の伝送数を増加させる。【００１６】
また、マルチパス特性測定用信号を用いて伝送系のマルチパス特性を測定し、測定したマルチパス特性に基づいて、伝送システムが備える送信待ち時間及び受信信号時間の伝送能力の範囲において、伝送するデータ伝送用信号の最大の伝送数を求める。【００１７】
本発明は、通信方法、送信信号形成方法、及び送信信号のデータ構造の各態様とすることができる。【００１８】
本発明の通信方法は、マルチパス特性測定用信号と複数のデータ伝送用信号を送信する通信方法において、マルチパス特性測定用信号とデータ伝送用信号を、列方向又は行方向で共通する係数列を少なくとも一つ含み、行列内で互いに直交する複数の係数行列により形成される信号列とし、各係数行列で形成されるマルチパス特性測定用信号を前述した共通する一つの係数列により形成される同一の信号列とする。【００１９】
これにより、マルチパス特性測定用信号とデータ伝送用信号とは無相関となり、全てのデータ伝送用信号に対して無相関となる一つのマルチパス特性測定用信号が送信され、複数のデータ伝送用信号は少なくともマルチパス特性測定用信号に対して干渉しない信号設計が行われる。【００２０】
送信するマルチパス特性測定用信号と複数のデータ伝送用信号とを無相関とする形態として、マルチパス特性測定用信号に対して一つの行ベクトル又は列ベクトルの係数列を用いてマルチパス特性測定用信号列を形成し、複数のデータ伝送用信号に対してマルチパス特性測定用信号列の形成に用いた行ベクトルと直交性を有する行ベクトルの係数列、あるいはマルチパス特性測定用信号列の形成に用いた列ベクトルと直交性を有する列ベクトルの係数列を用いてデータ伝送用信号列を形成する。【００２１】
このマルチパス特性測定用信号列及びデータ伝送用信号列の形成は、共通の行ベクトル又は列ベクトルを備える複数の直交正方行列から、この共通の行ベクトル又は列ベクトルと、この行ベクトル又は列ベクトルと直交する任意の個数の行ベクトル又は列ベクトルを選択して任意の長さの行列を形成する。形成した行列において、前記共通の行ベクトル又は列ベクトルの各係数列にマルチパス特性測定用信号を乗じてマルチパス特性測定用信号列を形成し、行列中の他の行ベクトル又は列ベクトルの各係数列に複数のデータ伝送用信号のそれぞれを乗じてデータ伝送用信号列を形成し、形成したマルチパス特性測定用信号列及びデータ伝送用信号列を送信信号とする。直交性正方行列として、アダマール行列又はユニタリ行列を用いることができる。【００２２】
行ベクトル又は列ベクトルの各係数列にマルチパス特性測定用信号及びデータ伝送用信号を乗じてマルチパス特性測定用信号列及びデータ伝送用信号列を形成する際、係数列を乗じた各信号間に所定長の０データを付加し、マルチパス特性測定用信号列中のマルチパス特性測定用信号間の間隔、及びデータ伝送用信号列中のデータ伝送用信号間の間隔を定める。【００２３】
受信したマルチパス特性測定用信号を送信側にフィードバックして、マルチパス特性に応じた送信信号を設計することができる。【００２４】
フィードバックによる送信送信の設計の第１の形態は、受信したマルチパス特性測定用信号に基づいて、データ伝送用信号列の形成に用いる行ベクトル又は列ベクトルの個数を設定する。例えば、伝送経路中のマルチパス特性が良好である場合には、データ伝送用信号列の形成に用いる行ベクトル又は列ベクトルの個数を増やし、送信するデータ伝送用信号の個数を増加させることができる。逆に、伝送経路中のマルチパス特性が不良である場合には、データ伝送用信号列の形成に用いる行ベクトル又は列ベクトルの個数を減らし、送信するデータ伝送用信号の個数を減少させる。【００２５】
フィードバックによる送信送信の設計の第２の形態は、受信したマルチパス特性測定用信号に基づいて、信号列中の信号間の間隔を設定する。送信側において、マルチパス特性測定用信号及びデータ伝送用信号を行ベクトル又は列ベクトルの係数列に対応させて配列してマルチパス特性測定用信号列及びデータ伝送用信号列を形成する際、各マルチパス特性測定用信号間の間隔又はデータ伝送用信号間の間隔をフィードバックしたマルチパス特性測定用信号に基づいて変更する。【００２６】
例えば、伝送経路中のマルチパス特性が良好である場合には各信号間の間隔を短く設定し、不良好である場合には各信号間の間隔を長く設定する。信号間の間隔を短く設定することにより信号列の長さを短くし、送信待ち時間や受信処理時間を短縮することができる。【００２７】
また、任意のユーザは、送信データ列の形成に用いた係数列に対応する整合フィルタを任意に備え、整合フィルタを通して任意のデータ伝送用信号を受信することができ、一ユーザが全データ伝送用信号のチャンネルを使用する形態とすることも、あるいは複数のユーザにより分割してチャンネルを使用する形態とすることもできる。
【発明の効果】
【００２８】
以上説明したように、本発明によれば、スペクトラム拡散による送信データの拡散変調により、マルチパス特性測定用信号と複数のデータ伝送用信号の同時伝送において、多数のデータ伝送用信号の伝送に要する送信待ち時間及び受信信号時間を短縮し、受信処理装置の規模を小型化することができる。【００２９】
また、所定の送信待ち時間及び受信信号時間に対して、伝送するデータ伝送用信号の伝送数を増加させることができる。【００３０】
また、所定の送信待ち時間及び受信信号時間に対して、伝送するデータ伝送用信号の最大の伝送数を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明において、マルチパス特性測定用信号とデータ伝送用信号を説明するための図である。
【図２】本発明による信号設計を説明するための図である。
【図３】本発明の送信信号を形成するために用いる複数の行列を説明するための図である。
【図４】本発明において形成された送信信号列を説明するための図である。
【図５】本発明において形成されたデータ伝送用信号列により送信される送信信号を説明するための図である。
【図６】本発明において使用する行列の構成例を説明する図である。
【図７】本発明で用いる行列構成のユーザへの適用を説明するための図である。
【図８】本発明において入出力信号と整合フィルタとの関係を示す図である。
【図９】信号を整合フィルタに通したときのデータ列の状態を説明するための図である。
【図１０】本発明のマルチパス特性の検出を説明するための図である。
【図１１】送信信号の通信状態を説明するための図である。
【図１２】整合フィルタの一構成例を示す図である。
【図１３】データ伝送用信号の拡散変調に用いる行列（行ベクトル）の個数の調整を説明するための図である。
【図１４】ＺＣＺ系列に遅延を適用して形成される信号系列の信号長Ｌ１及び遅延Ｌ２と、整合フィルタの出力信号の信号波形との関係を示す図である。
【図１５】次の信号との間の時間間隔Ｔと信号系列Ａｎ間の時間間隔Ｔの関係を説明するための図である。
【図１６】従来提案する信号設計方法の一例を説明するための図である。
【図１７】拡散変調に用いる行列の大きさと受信信号列との関係を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３２】
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，〜Ｚ…信号
Ｓ…送信信号列
Ｑ，Ｘ，Ｙ…行列
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら詳細に説明する。【００３４】
図１は、本発明において、マルチパス特性測定用信号とデータ伝送用信号を説明するための図である。マルチパス特性測定用信号は、伝送経路のマルチパス特性を測定するために送信側から受信側に向けて送信される信号系列であり、ＺＣＺ系列で形成される。【００３５】
ＺＣＺ系列は、ゼロ自己相関領域特性とゼロ相互相関領域特性を備える周期的ゼロ相関領域を持つ系列であり、例えば、所定の係数列として完全相補系列を用いることができる。完全相補系列は、各系列の自己相関関数の和が、０シフト以外の全てのシフトで０となる自己相関特性と、各系列の相互相関関数の和が、全てのシフトにおいて常に０になる相互相関特性を備える系列である。【００３６】
例えば、図１では、マルチパス特性測定用信号Ａn＝ａ０  ａ１  ａ２  …  ａｎ−１は、例えば、ユニタリ行列等から得た長さがＬ１の「＋＋＋−…＋」，「＋−＋＋…＋」，…の信号列を用い、ａ０として「＋＋＋−…＋」を選択し、ａ１として「＋−＋＋…＋」を選択し、各信号列ａの間に長さがＬ２の「０００…０」を挟んで、それぞれが長さＬ１＋Ｌ２で時間幅Ｔの信号列を形成し、これらを繋げることにより形成することができる。【００３７】
また、データ長が任意のｎビットのＢn＝ｂ０  ｂ１  ｂ２  …  ｂｎ−１  、Ｃn＝ｃ０  ｃ１  ｃ２  …  ｃｎ−１  、Ｄn＝ｄ０  ｄ１  ｄ２  …  ｄｎ−１  、Ｅn＝ｅ０  ｅ１  ｅ２  …  ｅｎ−１、…をデータ伝送用信号とする場合についても同様に形成することができる。【００３８】
本発明は、これらのマルチパス特性測定用信号Ａnとデータ伝送用信号Ｂn，Ｃn，Ｄn，Ｅn，…を同時に送信する通信方法であり、一つのマルチパス特性測定用信号Ａnに対して全てのデータ伝送用信号Ｂn，Ｃn，Ｄn，Ｅn，…を無相関とし、複数のデータ伝送用信号Ｂn，Ｃn，Ｄn，Ｅn，…は少なくともマルチパス特性測定用信号Ａnに対して干渉しないように信号設計する。【００３９】
図２は、本発明による信号設計を説明するための図である。【００４０】
本発明は、一つのマルチパス特性測定用信号Ａnに対して全てのデータ伝送用信号Ｂn，Ｃn，Ｄn，Ｅn，…を無相関とするために、共通の行ベクトル又は列ベクトルを備える複数の直交正方行列を用いる。複数の直交正方行列から、各直交正方行列が共通に備える行ベクトル又は列ベクトルと、この行ベクトル又は列ベクトルと直交する任意の個数の行ベクトル又は列ベクトルを選択して任意の長さの行列を形成する。【００４１】
図２において、複数の行列Ｑ1，Ｑ2，…，Ｑmはｑ行ｑ列の直交正方行列であり、各行列Ｑ1，Ｑ2，…，Ｑmは共通する行ベクトル又は列ベクトルを備える。なお、図２では共通ベクトルとして行ベクトルＲ（斜線部分）の場合を示している。なお、図２において、他のベクトルの要素（例えば「＋」あるいは「−」）は図中の○印で示している。各行列Ｑ1，Ｑ2，…，Ｑmにおいて、行ベクトルＲは他の行ベクトルと直交しているが、各行列Ｑ1，Ｑ2，…，Ｑm間における行ベクトル間の直交性は保証されていない。【００４２】
つまり、行列Ｑ1の行ベクトルＲは行列Ｑ1内の他の行ベクトルとは直交し、また、行列Ｑ2の行ベクトルＲは行列Ｑ2内の他の行ベクトルとは直交するといったように、各行列Ｑ内における行ベクトルＲはその行列Ｑ内の他の行ベクトルとは直交する。しかしながら、行列Ｑ1の行ベクトルＲは別の行列Ｑ2〜Ｑm内の行ベクトルと直交するとは限らず、また、行列Ｑ2の行ベクトルＲについても別の行列Ｑ1，Ｑ3〜Ｑm内の行ベクトルと直交するとは限らないといったように、ある行列Ｑの行ベクトルＲは別の行列の行ベクトルと直交するとは限らない。【００４３】
直交正方行列は、例えばアダマール行列とすることができる。ｎ次正方行列Ｈがアダマール行列であるとき、その要素は「＋」及び「−」のみからなり、ＨT・Ｈ＝ｎＩｎを満たし、アダマール行列が存在するのはｎが１，２であるか、あるいは４の倍数である。【００４４】
マルチパス特性測定用信号Ａｎと複数のデータ伝送用信号Ｂｎ，Ｃｎ，…，Ｚｎのｐ個の信号に対して、複数の行列Ｑ1，Ｑ2，…，Ｑmから共通する行ベクトルＲと他の行ベクトルを選択して行列を形成する。複数の行列Ｑ1，Ｑ2，…，Ｑmから選択する他の行ベクトルの個数は、少なくともデータ伝送用信号Ｂｎ，Ｃｎ，…，Ｚｎの個数（ｐ−１）と同数である。【００４５】
マルチパス特性測定用信号Ａｎに対して、共通する行ベクトルＲを適用してマルチパス特性測定用信号列ＳAを形成する。マルチパス特性測定用信号列ＳAの形成は、マルチパス特性測定用信号Ａｎと行ベクトルＲとのクロネッカ積により求めることができる。形成されるマルチパス特性測定用信号列ＳAに含まれるマルチパス特性測定用信号Ａｎの個数は行列の列の個数（ｑ個）となる。一つの直交正方行列を用いる場合には、送信する信号数ｐ個以上の行ベクトル及び列ベクトルを要するため、形成されるマルチパス特性測定用信号列に含まれるマルチパス特性測定用信号Ａｎの個数は少なくともｐ個となる。【００４６】
また、同様に、データ伝送用信号Ｂｎ，Ｃｎ，…，Ｚｎに対して、共通する行ベクトルＲと直交する複数の行ベクトルを適用してデータ伝送用信号列ＳB，ＳC，…，ＳZを形成する。データ伝送用信号列ＳB，ＳC，…，ＳZの形成は、データ伝送用信号Ｂｎ，Ｃｎ，…，Ｚｎと各行ベクトルとのクロネッカ積により求めることができる。形成されるデータ伝送用信号列ＳB，ＳC，…，ＳZに含まれるデータ伝送用信号Ｂｎ，Ｃｎ，…，Ｚｎの個数は行列の列の個数（ｑ個）となる。一つの直交正方行列を用いる場合には、図１７で示したように、送信する信号数ｐ個以上の行ベクトル及び列ベクトルを要するため、形成されるデータ伝送用信号列に含まれるデータ伝送用信号の個数は少なくともｐ個となるが、本発明によれば、この個数を減少させることができる。【００４７】
したがって、本発明によれば、形成されるマルチパス特性測定用信号列及び複数のデータ伝送用信号列の列数を短くすることができ、送信の待ち時間や受信の処理時間を短縮し、受信側の装置を簡略化することができる。【００４８】
図３は、送信信号を形成するために用いる複数の行列を説明するための図である。【００４９】
各直交正方行列の大きさをｑ行ｑ列としたとき、用意する直交正方行列の個数は、送信するデータ伝送用信号の個数ｐを直交正方行列の大きさをｑで除して得られる商の値に応じて定まり、割り切れた場合にはその商の個数とし、割り切れない場合にはその商に１を加えた個数とする。【００５０】
用意した複数の直交正方行列は共通の行ベクトルを備え、この行ベクトルを用いてマルチパス特性測定用信号を拡散変調してマルチパス特性測定用信号列を形成し、他の行ベクトルを用いてデータ伝送用信号を拡散変調してデータ伝送用信号列を形成する。【００５１】
直交正方行列の大きさは、送信するデータ伝送用信号の個数に応じて定めることができる。例えば、直交正方行列をアダマール行列とした場合には、次数ｎが４以上のときには４の倍数となる。大きな次数とする程、一つの行列が備える行数は大きくなるが、列数も長くなり、列数だけ送信信号の長さも長くなるので、所定の大きさの直交正方行列を複数用意することにより、使用する行ベクトルの個数のみを増やす。【００５２】
一方、次数ｎが小さいと、得られる直交正方行列の個数が少なくなる。そこで、送信するデータ伝送用信号を拡散変調するに十分な個数の行ベクトルが得られ、かつ、列数が長くならないように直交正方行列の大きさを定める必要がある。【００５３】
図３（ａ）は、送信するデータ伝送用信号Ａｘ，Ｂｘ，Ｃｘ，…，Ｈｘ，Ｉｘ，…，αｘ，βｘ，…，ηｘに対して用意した直交正方行列Ｘ１，Ｘ２，…，Ｘｎを示し、図３（ｂ）は、送信するデータ伝送用信号Ａｙ，Ｂｙ，Ｃｙ，…，Ｈｙ，Ｉｙ，…，αｙ，βｙ，…，ηｙに対して用意した直交正方行列Ｙ１，Ｙ２，…，Ｙｎを示している。【００５４】
図３（ａ）の行列では、マルチパス特性測定用信号に用いる行列として行ベクトルＡｘを共通して備え、図３（ｂ）の行列では、マルチパス特性測定用信号に用いる行列として行ベクトルＡｙを共通して備える。【００５５】
図４は、形成された送信信号列の説明するための図である。図４に示す例では、マルチパス特性測定用信号Ａｘとデータ伝送用信号Ｂｘ〜Ｏｘを、２つの８行８列のアダマール行列Ｘ１，Ｘ２により拡散変調したときに得られる送信信号列を模式的に示し、矢印の方向に示す時間に沿って形成され送信される。なお、各信号（Ａｘ，Ｂｘ〜Ｏｘ）の間は所定の時間間隔Ｔだけ開けられ、この間には所定のタイムスロット毎に０信号が付加され送信される。【００５６】
図４において、マルチパス特性測定用信号Ａｘは、行列の係数列が「＋＋＋＋＋＋＋＋」であるため、「Ａｎ，０，…，０，Ａｎ，０，…，０，Ａｎ，０，…，０，Ａｎ，０，…，０，Ａｎ，０，…，０，Ａｎ，０，…，０，Ａｎ，０，…，０，Ａｎ，０，…，０，」のマルチパス特性測定用信号列が形成される。同様に、データ伝送用信号Ｂｘは、行列の係数列が「＋−−−＋−＋＋」であるため、「Ｂｎ，０，…，０，−Ｂｎ，０，…，０，−Ｂｎ，０，…，０，−Ｂｎ，０，…，０，Ｂｎ，０，…，０，−Ｂｎ，０，…，０，Ｂｎ，０，…，０，Ｂｎ」のデータ伝送用信号列が形成される。データ伝送用信号Ｃｎ〜Ｏｎも同様である。【００５７】
なお、「Ａｎ，０，…，０」，「Ｂｎ，０，…，０」，…は時間間隔はＴであり、各Ａｎ，Ｂｎに続けて０信号を付加して形成される。なお、図４中の「−」の記号は「０，…，０」を表している。【００５８】
ここでは、一例として８行８列の次数８の行列を示しているが、行列がアダマール行列であるとき行列の次数ｎは４の倍数とする。なお、アダマール行列はｎが１及び２についても存在するが、１次の行列及び２次の行列では複数のデータ伝送用信号に適用することができない。【００５９】
図５は、形成されたデータ伝送用信号列により送信される送信信号を説明するための図である。マルチパス特性測定用信号Ａｎ及びデータ伝送用信号Ｂｎ〜Ｏｎを、それぞれＡｎ＝ａ０  ａ１  …  ａｎ−１、Ｂｎ＝ｂ０  ｂ１  …  ｂｎ−１、…、Ｏｎ＝ｏ０  ｏ１  …  ｏｎ−１とすると、各時間スロットで送信される送信は、それぞれの信号の和となる。例えば、時間スロットｔ０ではａ０＋ｂ０＋…＋ｏ０の各信号の和となり、時間スロットｔ１はａ１＋ｂ１＋…＋ｏ１の各信号の和となり、以下同様に、時間スロットｔｎ−１ではａｎ−１＋ｂｎ−１＋…＋ｏｎ−１の各信号の和となる。なお、各信号間に配置した０信号により、時間スロットｔｎ〜ｔＴ−１では０の信号となる。【００６０】
上記にように、マルチパス特性測定用信号Ａｎ及びデータ伝送用信号Ｂｎ〜Ｏｎは、時間スロットｔ０〜ｔＴ−１の間の時間間隔Ｔを単位として信号の加算が行われる。次の時間間隔Ｔでは、行列の次の列に設定される係数を乗じて得られた信号の加算が行われる。【００６１】
次に、図６を用いて使用する行列の構成例を説明する。信号の拡散変調に用いる複数の行列は、図６（ａ），（ｂ）に示すように、ｎ行ｎ列の行列を複数個用いる構成とすることができる。なお、図６（ｂ）に示す構成例では、分数を含む複数個の行列を用いる構成であり、送信するデータ伝送用信号の個数に応じて、一行列中の行ベクトルの個数を増減する。【００６２】
また、図６（ｃ）に示すように、図６（ａ），（ｂ）の行列から共通する行ベクトル、及びその他の行ベクトルを選択して、ｋ行ｎ列の行列を形成する構成とすることもできる。【００６３】
いずれの行列構成においても、データ伝送用信号との間で行うクロネッカ積の演算は同様となる。【００６４】
また、本発明で用いる行列構成は、複数ユーザに適用することも、一ユーザに適用することもできる。図７は、本発明で用いる行列構成のユーザへの適用を説明するための図である。【００６５】
図７（ａ）は、共通の行ベクトルを備える２つの行列Ｘ１及びＸ２を、それぞれユーザＵ１とユーザＵ２に適用した場合を示している。ユーザＵ１は、マルチパス特性測定用信号Ａｘ及びデータ伝送用信号Ｂｘ〜Ｈｘを、行列Ｘ１を用いて拡散変調する。また、ユーザＵ２は、マルチパス特性測定用信号Ａｘ及びデータ伝送用信号Ｉｘ〜Ｏｘを、行列Ｘ２を用いて拡散変調する。【００６６】
拡散変調で得られたデータ伝送用信号列は伝送系を介して受信され整合フィルタによるデータ伝送用信号の抽出が行われる。【００６７】
ユーザＵ１は行列Ｘ１に対応する整合フィルタを備え、行列Ｘ１で拡散変調したデータ伝送用信号を復調して、マルチパス特性測定用信号Ａｘ及びデータ伝送用信号Ｂｘ〜Ｈｘを抽出する。一方、ユーザＵ２は行列Ｘ２に対応する整合フィルタを備え、行列Ｘ２で拡散変調したデータ伝送用信号を復調して、マルチパス特性測定用信号Ａｘ及びデータ伝送用信号Ｉｘ〜Ｏｘを抽出する。【００６８】
この伝送系において、何れのユーザにおいても、マルチパス特性測定用信号Ａｘはデータ伝送用信号Ｂｘ〜Ｈｘ、及びデータ伝送用信号Ｉｘ〜Ｏｘと干渉しないため、マルチパス特性の影響を受ける構成と無く分離して抽出することができる。【００６９】
図７（ｂ）は、一つの行ベクトルと、この行ベクトルに対して直交性を有する複数の行ベクトルからなる行列Ｘ３を、一つのユーザＵ３に適用した場合を示している。ユーザＵ３は、マルチパス特性測定用信号Ａｘ及びデータ伝送用信号Ｂｘ〜Ｏｘを、行列Ｘ３を用いて拡散変調する。【００７０】
拡散変調で得られたデータ伝送用信号列は伝送系を介して受信され整合フィルタによるデータ伝送用信号の抽出が行われる。【００７１】
ユーザＵ３は行列Ｘ３に対応する整合フィルタを備え、行列Ｘ３で拡散変調したデータ伝送用信号を復調して、マルチパス特性測定用信号Ａｘ及びデータ伝送用信号Ｂｘ〜Ｏｘを抽出する。【００７２】
この伝送系において、マルチパス特性測定用信号Ａｘはデータ伝送用信号Ｂｘ〜Ｏｘと干渉しないため、マルチパス特性の影響を受ける構成と無く分離して抽出することができる。【００７３】
次に、形成した送信信号を用いた本発明の通信方法について説明する。【００７４】
形成した送信信号は、その送信信号の形成に用いた拡散系列の各係数に対応した整合フィルタ（マッチドフィルタ）により取り出すことができる。例えば、整合フィルタは、送信データＡを逆拡散して取り出すフィルタであり、送信データＡの形成に用いた拡散系列の係数に対応して形成される。【００７５】
入出力信号と整合フィルタとの関係は、拡散系列が備える完全相補性に基づいて定まる。図８は入出力信号と整合フィルタとの関係を示す図である。【００７６】
例えば、図８（ａ）において、信号Ａを信号Ａの整合フィルタに通した場合には、自己相関特性からインパルス状の信号を得ることができるが、信号Ａを信号Ａの整合フィルタ以外の整合フィルタ（信号Ｂの整合フィルタ〜信号Ｄの整合フィルタ）に通した場合には、相互相関特性から信号は得られない。【００７７】
また、図８（ｂ）において、信号Ｂを信号Ｂの整合フィルタに通した場合には、自己相関特性からインパルス状の信号を得ることができるが、信号Ｂを信号Ｂの整合フィルタ以外の整合フィルタ（信号Ａの整合フィルタ，信号Ｃの整合フィルタ，信号Ｄの整合フィルタ）に通した場合には、相互相関特性から信号は得られない。【００７８】
次に、マルチパス特性の検出、及び受信信号からのマルチパス特性の除去について説明する。図９は、マルチパス特性測定用信号とデータ伝送用信号との関係を説明するための図である。【００７９】
図９において、例えば、信号Ａをマルチパス特性測定用信号とし、マルチパス伝送路Ｐを通過させた後、信号Ａの整合フィルタＡを通して出力信号ｐを求めると、この出力信号ｐからマルチパス伝送路のマルチパス特性Ｐを求めることができる。【００８０】
信号Ｂ〜信号Ｄをデータ伝送用信号としたとき、マルチパス特性測定用信号と同じマルチパス伝送路Ｐを同時に通過した場合には、マルチパス伝送路Ｐから同じマルチパス特性の影響を受けることになる。そのため、各整合フィルタＢ，Ｃ，Ｄを通して得られる出力信号ｑ，ｒ，ｓ中には同一のマルチパス特性が含まれる。そこで、マルチパス特性測定用信号により求めたマルチパス特性Ｐを用いて、出力信号ｑ，ｒ，ｓからマルチパス特性Ｐを除去することにより、データ伝送用信号Ｂ，データ伝送用信号Ｃ，及びデータ伝送用信号Ｄを求めることができる。【００８１】
ここで、マルチパス特性ＰをＰ＝（ｐ0，ｐ1，ｐ2，ｐ3）とする。なお、ｐkはタイムスロット０，１，２，３の各遅延時間におけるマルチパスファクターである。このマルチパス特性Ｐは、例えば、マルチパス伝送路を通過したマルチパス特性測定用信号をマルチパス特性測定用信号の整合フィルタで検出することにより求めることができる。【００８２】
前記したように、送信データに直交正方行列の行ベクトルの一係数列に遅延時間Ｔを適用して送信信号Ａを形成し、この送信信号Ａをマルチパス伝送路Ｐを通過させた後、信号Ａの整合フィルタで検出して受信信号Ａ′を受信する。図１０はマルチパス特性測定用信号によるマルチパス特性の検出を説明するための図である。【００８３】
Ａ′は、図１０に示すように、各遅延時間毎の出力信号を加算して求めることができ、以下の式で表すことができる。【００８４】
Ａ′＝４（ｘ，ｘ，…，ｘ，ｘ，０，０，０，０，０，０，０，０，ｐ0，ｐ１,ｐ2，ｐ3，０，０，０，０，０，ｘ，ｘ，…，ｘ，ｘ）
なお、ｘはある値を表している。【００８５】
したがって、受信信号Ａ′はマルチパス特性Ｐ＝（ｐ0，ｐ1，ｐ2，ｐ3）を分離可能な状態で含んでいる。【００８６】
一方、同じマルチパス伝送路を通過した送信信号は、以下のように表すことができる。なお、図１１は送信信号の通信状態を説明するための図である。【００８７】
データ伝送用信号を（ｂ0，ｂ1，ｂ2，ｂ3，ｂ4，ｂ5）とし、マルチパス特性測定用信号の形成に使用した行ベクトルの係数列とは異なる行ベクトルの係数列を用いて、送信信号を形成する。【００８８】
送信信号は、データ伝送用信号と行ベクトルの係数列を用いて、
（ｂ0，ｂ1，ｂ2，ｂ3，ｂ4，ｂ5，０，０，０，−ｂ0，−ｂ1，−ｂ2，−ｂ3，−ｂ4，−ｂ5，０，０，０，ｂ0，ｂ1，ｂ2，ｂ3，ｂ4，ｂ5，０，０，０，−ｂ0，−ｂ1，−ｂ2，−ｂ3，−ｂ4，−ｂ5，０，０，０）
により表される。【００８９】
ここで、マルチパス伝送路Ｐを通過した信号をＢ′とすると、信号Ｂの整合フィルタで検出される受信信号は、信号Ｂ′と整合フィルタＢとのコンボリューションにより求めることができ、
Ｂ′＊Ｂｆ
＝４ｐ0（…，ｘ，０，０，０，ｂ0，ｂ1，ｂ2，ｂ3，ｂ4，ｂ5，０，０，０，ｘ，ｘ，ｘ，ｘ…）
＋４ｐ1（…，ｘ，ｘ，０，０，０，ｂ0，ｂ1，ｂ2，ｂ3，ｂ4，ｂ5，０，０，０，ｘ，ｘ、ｘ…）
＋４ｐ2（…，ｘ，ｘ，ｘ，０，０，０，ｂ0，ｂ1，ｂ2，ｂ3，ｂ4，ｂ5，０，０，０，ｘ，ｘ，…）
＋４ｐ3（…，ｘ，ｘ，ｘ，ｘ，０，０，０，ｂ0，ｂ1，ｂ2，ｂ3，ｂ4，ｂ5，０，０，０，ｘ，…）
＝（…，ｘ，ｘ，ｘ，ｘ，ｑ1，ｑ2，q3，ｑ4，ｑ5，ｑ6，ｑ7，ｑ8，ｘ，ｘ，ｘ，ｘ，…）
で表される。なお、Ｂｆは整合フィルタＢに対応している。【００９０】
ここで、ｑ1，ｑ2，q3，ｑ4，ｑ5，ｑ6，ｑ7，ｑ8は、整合フィルタの出力として直接求めることができる。【００９１】
図１１（ａ）は、送信信号、マルチパス伝送路のマルチパス特性Ｐ、Ｂの整合フィルタの出力との関係を概略的に示しており、これらの間の関係は図１１（ａ）に示される関係式で表すことができる。【００９２】
図１１（ａ）に示される関係式において、マルチパス特性を表す（ｐ0，ｐ1，ｐ2，ｐ3）はマルチパス特性測定用信号を検出することにより求めることができ、（ｑ0，ｑ1，ｑ2，ｑ3，ｑ4，ｑ5，ｑ6，ｑ7，ｑ8）は送信信号を検出することにより求めることができる。【００９３】
したがって、送信データ（ｂ0，ｂ1，ｂ2，ｂ3，ｂ4，ｂ5）は、（ｐ0，ｐ1，ｐ2，ｐ3）及び（ｑ0，ｑ1，ｑ2，ｑ3，ｑ4，ｑ5，ｑ6，ｑ7，ｑ8）を用いて、図１１（ｂ）に示す式から求めることができる。【００９４】
次に、整合フィルタの一構成例について説明する。【００９５】
図１２は、整合フィルタの一構成例を示している。なお、信号Ａ〜ＤはＺＣＺ系列に遅延を適用して形成される。【００９６】
図１２（ａ）は、例えばベクトル行（１，１，１，１）に対応する信号Ａの整合フィルタの一構成例であり、遅延時間として９τの場合を示している。図１２（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、それぞれ（１，−１，１，−１），（１，１，−１，−１），（１，−１，−１，１）の各ベクトル行に対応する信号Ｂ，信号Ｃ，及び信号Ｄの整合フィルタの一構成例であり、同じく遅延時間として９τの場合を示している。【００９７】
次に、求めたマルチパス特性を送信側にフィードバックする構成について説明する。【００９８】
マルチパス特性をフィードバックして調整する対象として、データ伝送用信号の拡散変調に用いる行列（行ベクトル）の個数、及び送信するデータ伝送用信号の信号系列中の時間間隔がある。【００９９】
はじめに、データ伝送用信号の拡散変調に用いる行列（行ベクトル）の個数の調整について、図１３を用いて説明する。【０１００】
マルチパス特性は、マルチパス伝送路の伝送系においてデータ伝送用信号に影響を与える程度を表しており、このマルチパス特性が良好である場合には同伝送系において多数のデータ伝送用信号を送信することが可能であり、逆に、マルチパス特性が不良である場合には同伝送系において少数のデータ伝送用信号しか送信することができない。【０１０１】
本発明では、送信するデータ伝送用信号の信号数は、使用する行列の行ベクトルの個数に比例している。したがって、検出したマルチパス特性を送信側にフィードバックし、このマルチパス特性に応じて、伝送系が送信できるデータ伝送用信号が最大となるようにデータ伝送用信号の拡散変調に用いる行列の個数（行ベクトルの個数）を調整する。図１３（ａ）において、マルチパス特性が良好である場合には、行列（行ベクトル）の個数を増加させてデータ伝送用信号の信号数を増加させ、一方、図１３（ｂ）において、マルチパス特性が不良である場合には、行列（行ベクトル）の個数を減らしてデータ伝送用信号の信号数を減少させ、常に伝送系のマルチパス特性に適応した最大の送信効率が得るように調整することができる。【０１０２】
次に、送信するデータ伝送用信号の信号系列中の時間間隔の調整について、図１４，１５を用いて説明する。【０１０３】
図１４は、ＺＣＺ系列に遅延を適用して形成される信号系列の信号長Ｌ１及び遅延Ｌ２と、整合フィルタの出力信号の信号波形との関係を示している。【０１０４】
信号系列Ａｎを、信号長Ｌ１のＺＣＺ系列の信号列と長さＬ２の遅延との繰り返しにより形成し、この信号系列Ａｎを互いに時間間隔Ｔで拡散行列を用いて拡散変調して伝送し、拡散行列に対応する整合フィルタで復調する。これによる得られる出力信号は、信号レベルがｎ×２Ｌ１となり、信号とノイズ分との時間間隔はＬ２となる。また、次の信号との間の時間間隔は、信号系列Ａｎ間の時間間隔Ｔとなる。なお、ｎは拡散行列の列数に対応しており、拡散行列を用いて拡散変調することで、出力信号の信号レベルを高めることができる。例えば、８行８列の行列を用いて拡散変調した場合には、得られる出力信号の信号レベルは、送信信号の信号レベルの８×２Ｌ１倍となる。【０１０５】
出力信号において、マルチパス特性により隣接する信号間の間にノイズが存在する場合には、信号の識別が困難となる。マルチパス特性が良好である場合には、隣接する出力信号の時間間隔Ｔが狭くても出力信号の識別が可能であるが、マルチパス特性が不良である場合には、出力信号を識別するために隣接する出力信号の時間間隔Ｔを十分にとる必要がある。【０１０６】
本発明による拡散変調では、次の信号との間の時間間隔Ｔは、信号系列Ａｎ間の時間間隔Ｔで定まる。したがって、検出したマルチパス特性を送信側にフィードバックし、このマルチパス特性に応じて、連続する出力信号間の識別が可能な時間間隔Ｔが短くなるように信号系列Ａｎ間の時間間隔Ｔを調整する。時間間隔Ｔは、送信信号を全て送り終わるまでの送信待ち時間や、受信信号を処理し終わるまでの処理時間や処理に要する装置規模に関連しているため、時間間隔Ｔは短いほど望ましい。【０１０７】
図１５（ａ）において、マルチパス特性が良好である場合には、信号系列Ａｎ間の時間間隔Ｔａを短くし、一方、図１５（ｂ）において、マルチパス特性が不良である場合には、信号系列Ａｎ間の時間間隔Ｔｂを長くして、常に伝送系のマルチパス特性に適応して、送信待ち時間や受信信号の処理時間が最小となるように調整することができる。【０１０８】
なお、上記説明では、共通するベクトルとして行ベクトルの例を示しているが、列ベクトルとして同様に行うこともできる。列ベクトルの基づいて行う場合には、上記説明の行ベクトルと列ベクトルとを置き換えることにより対応することができる。【０１０９】
本発明において、拡散変調に用いる行ベクトルの個数が大きいほど、送信するデータ伝送用信号の信号数を大きくすることができ、情報伝送効率、及び情報伝送精度を高めることができる。【０１１０】
また、拡散変調に用いる行列が有する列数が小さいほど、受信側の装置規模を小さくし、データ処理時間を短縮することができる。【０１１１】
また、拡散変調に用いる行列が有する列数が小さいほど、送信側の待ち時間を短くすることができる。【０１１２】
また、拡散変調に用いる行列が有する列数が大きいほど、マルチパス特性測定用信号の信号強度を高めることができる。【０１１３】
また、拡散変調に用いる行列が小さいほど、マルチパス特性の変化に対する対応性を高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
セルラー無線通信や種々のモバイル環境等のマルチパスによる影響を受けやすい環境に好適である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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