JP2004048117A

JP2004048117A - Mc-cdma spread chip assignment method

Info

Publication number: JP2004048117A
Application number: JP2002199337A
Authority: JP
Inventors: Atsuyoshi Masui; 舛井　淳祥; Teruya Fujii; 藤井　輝也
Original assignee: Japan Telecom Co Ltd
Current assignee: SoftBank Corp
Priority date: 2002-07-08
Filing date: 2002-07-08
Publication date: 2004-02-12
Anticipated expiration: 2022-07-08
Also published as: JP4015486B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a concrete method of optimally deciding a spacing ratio on the frequency axis and the time axis of spread signals two-dimensionally arranged according to the responds state of transmission channels. <P>SOLUTION: In the MC-CDMA spread chip assignment method, a mobile station includes: a unit 421 for measuring amplitude variation on the frequency axis; and a unit 422 for informing a base station about the amplitude variation that is measured, a base station is provided with units 407, 408 including: a table 409 for storing the optimum number of spreads in a direction of the frequency axis with respect to the amplitude variation and the multiplex number of users; and deciding the optimum amplitude variation on the basis of the distribution of the amplitude variation notified by each mobile station in a cell, and the base station selects the optimum number of spreads in the direction of the frequency axis depending on the decided amplitude variation and the decided multiplex number of users, assigns the spread chips onto the frequency axis and the time axis at the same time to two-dimensionally arrange them and informs each mobile station about the number of spreads. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線伝送方式の一つであるマルチキャリアＣＤＭＡ（以下、ＭＣ−ＣＤＭＡという。）方式、特に、マルチキャリア伝送方式の一種であるＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重）／ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ　：符号分割多元接続）変調方式を採用するマルチキャリア伝送システムにおける拡散チップ割り当て方法とその応用に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、移動体通信およびディジタル放送等の分野で、画像や音声を高速に伝送するためのデジタル変調方式や伝送方式が検討されている。特に、ＣＤＭＡ方式は、ＴＤＭＡにおけるフレーム同期が不要のため、移動無線に多く用いられている。
【０００３】
その中で、最近、周波数選択性フェージングに強いこと、誤り訂正符号化の併用により周波数ダイバーシチ効果が得られること、各サブキャリアの周波数間隔を密に設定可能であること、および、シンボル区間にガードインターバルを設定することにより符号間干渉の影響を軽減できること、等の利点から、マルチキャリア伝送方式の一種であるＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ変調方式を採用するマルチキャリア伝送システムが注目されている。
【０００４】
広帯域無線伝送での利用が検討されているＭＣ−ＣＤＭＡ方式は、直交周波数間隔に配置された複数のサブキャリアを用いて、拡散コードにより拡散されたシンボルを伝送するマルチキャリア伝送方式である。コード拡散の方向については、一般的に周波数軸方向に拡散される。このとき拡散長をＰＧ、サブキャリア数をＮとすると、Ｎ／ＰＧのシンボルが並列に送信される。周波数軸方向にコード拡散を行うＭＣ−ＣＤＭＡ方式は、拡散チップを中心周波数が異なるサブキャリアに割り当てるため、周波数ダイバーシチ効果を得られることが特徴の１つである。また、拡散長ＰＧが大きいほど、拡散チップを割り当てるサブキャリア間の相関が小さいほど、周波数ダイバーシチ効果は大きくなる。また、時間軸方向にコード拡散を行うことも提案されている。周波数軸方向拡散、時間軸方向拡散ともにコード拡散の方向は送受信両側で予め固定とされていて、受信機側でコード拡散の方向に従って逆拡散処理が行われ送信シンボルを得る。
【０００５】
ＭＣ−ＣＤＭＡ方式において多ユーザ通信を行うとき、コード拡散方向と、伝搬路環境や移動局の移動速度は、通信品質の確保の観点から密接な関係にあるが、従来はこれらの関係については考慮されず、固定的にコード拡散の方向が決められているにすぎない。
【０００６】
このようなＯＦＤＭ／ＣＤＭＡの改良例として特開２０００−３３２７２４公報が公知である。以下、まずこの改良例について、説明する。
ＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ変調方式は、スペクトル拡散後の信号に対してＯＦＤＭ変調を行う技術であり、各キャリアがシンボル区間内で相互に直交するように、周波数間隔が設定されている。また、情報の伝送は、各キャリアの振幅および位相を変化させることで行われている。
【０００７】
図１は、ＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ変調方式における送信信号の一例を示す図である。なお、ここでは、周波数軸上において８個のサブキャリアを想定しており、異なる２ユーザに対する送信信号が多重化されて送信されている状態を示している。送信機における送信データ系列Ｄ１ｍおよびＤ２ｍは、図１において拡散符号Ｃ１ｎ（ｎは整数）および拡散符号Ｃ２ｎ（ｎは整数）にてそれぞれ拡散変調されている。すなわち、各サブキャリア毎に、拡散符号Ｃ１１，Ｃ１２，…，Ｃ１８、および拡散符号Ｃ２１，Ｃ２２，…，Ｃ２８にて拡散変調され、さらに多重化された信号が送信される。
【０００８】
このようにサブキャリア単位で拡散変調、および多重化された信号が、遅延波が存在する周波数選択性フェージング伝送路を通った場合、各拡散チップに対応するサブキャリア信号は、たとえば、図２に示すように、各サブキャリアの振幅および位相がそれぞれ異なった状態で受信される。すなわち、周波数選択性フェージングの影響をうけた拡散チップのＳ／Ｎ比が低下することになり、それに伴って振幅および位相が変化する。
【０００９】
上記特開２０００−３３２７２４公報記載のＭＣ−ＣＤＭＡ拡散チップ割り当て方法に従うＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ変調方式（以下「前記公報記載のマルチキャリア変調方式」と呼ぶ）では、周波数選択性フェージングが存在する伝送路において、ＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ変調方式を採用した場合に、チップ数を多くとることを可能とし、さらにその結果として、拡散利得を向上させることができ、ＣＤＭＡ多重化においても多重数を増加させることができるようなマルチキャリア伝送システムを得ること、およびその変調方法を得ることを目的とし、ＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ変調方式を採用して送信データ系列の拡散信号を周波数軸上および時間軸上に２次元的に配置し、さらに、前記２次元的に配置された一つの送信データ系列の拡散信号群を規則的に配置する拡散信号並べ替え手段（後述する実施の形態の送信機、Ｓ／Ｐ変換部３１４に相当）を備え、送信機側が、前記拡散信号並べ替え手段にて生成された送信信号を時間軸単位で送信し、受信機側が、受け取った受信信号を復調することにより前記送信データ系列を得るマルチキャリア伝送システムを示している。
【００１０】
この方式によれば、拡散後の信号を、拡散信号並べ替え手段にて、たとえば、周波数軸上に２チップ周期分を配置し、さらに時間軸上に４チップ分を配置し、合計８チップの拡散信号群を生成する。これにより、従来のように、単純に８チップの拡散信号を周波数軸上に配置した場合と比較して、周波数選択性フェージングの影響を４分の１に抑圧することが可能となる。また、Ｓ／Ｎ比が改善されることから、拡散チップ数を従来より増加させることができるようになり、拡散利得を大きく取ることが可能となる。さらに、同時に、ＣＤＭＡ多重化における多重数も、従来より増加させることができる。
【００１１】
また、同公報には、伝送路状態に応じてＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ信号を選択的に送信し、さらに前記拡散信号並べ替え手段において、前記２次元的に配置した拡散信号の周波数軸上および時間軸上における拡散チップの配置比率を伝送路状態に応じて可変とする、マルチキャリア伝送システムまたは方法が記載されており、これによれば、周波数選択性フェージング伝送路の影響を受ける伝送路や、時間変動の大きい伝送路等に容易に適応できる、としている。
【００１２】
図３は、前記公報記載のマルチキャリア変調方式を採用するマルチキャリア伝送システムの構成図である。なお、図３（ａ）は、送信機側の構成を示すものであり、（ｂ）は、受信機側の構成を示すものであり、本システムを構成する装置は、送信機および受信機の少なくとも一方の機能を備える。
【００１３】
図３（ａ）において、３０１は第１のデータ拡散部であり、３０２は第２のデータ拡散部であり、３０３は合成部であり、３０４はシリアル／パラレル（Ｓ／Ｐ）変換部であり、３０５はＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ　Ｆａｓｔ　Ｆｏｕｒｉｅｒ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）部であり、３０６はガードインターバル（ＧＩ）付加部であり、３０７はディジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換部である。また、図３（ｂ）において、３１１はアナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換部であり、３１２はガードインターバル（ＧＩ）除去部であり、３１３はＦＦＴ（Ｆａｓｔ　Ｆｏｕｒｉｅｒ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）部であり、３１４はパラレル／シリアル（Ｐ／Ｓ）変換部であり、３１５はデータ逆拡散部である。
【００１４】
以下、上記送信機および受信機の動作について説明する。送信機において、図中の送信データ系列Ｄ１ｍは、第１のデータ拡散部３０１にて既知の拡散符号Ｃ１ｎにより拡散され、一方、他ユーザーへの送信データ系列Ｄ２ｍは、第２のデータ拡散部３０２にて既知の拡散符号Ｃ２ｎにより拡散される。その後、両出力は、合成部３０３において合成される。なお、本実施の形態において、拡散符号Ｃ１ｎとＣ２ｎとは直交しているものとする。
【００１５】
合成部３０３の出力信号は、シリアル／パラレル変換部３０４にてシリアル信号からパラレル信号に変換され、変換後のパラレル信号は、ＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）３０５による逆高速フーリエ変換処理で時間軸波形に変換される。そして、時間軸波形変換後の信号には、ＧＩ付加部３０６にてガードインターバルが付加され、ＯＦＤＭ信号となる。最後に、ディジタルのＯＦＤＭ信号がＤ／Ａ変換器７にてアナログ信号に変換され、受信機に対して送信される。以後、この送信信号のことを、ＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ信号と呼ぶ。なお、ガードインターバル信号とは、建造物等に反射して生じる遅延信号の影響を吸収するために設定されるもので、ＯＦＤＭ変調信号においては、通常、使用されるものである。
【００１６】
つぎに、上記ＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ信号を受け取った受信機では、その受信信号をＡ／Ｄ変換器３１１にてディジタル信号に変換し、ＧＩ除去部３１２にてガードインターバルを除去する。そして、ガードインターバル除去後の信号は、ＦＦＴ３１３にて高速フーリエ変換処理され、時間軸波形を周波数軸波形に変換する。その後、ＦＦＴ３１３からの出力信号は、Ｐ／Ｓ変換部３１４にてシリアル信号に変換され、データ逆拡散部３１５に送信される。
【００１７】
たとえば、着目するユーザーの拡散符号が上記Ｃ１ｎである場合、シリアル変換後の信号は、データ逆拡散部３１５にて、ユーザー固有の拡散符号Ｃ１ｎと乗算され、送信データ系列Ｄ１ｍとして再生されることになる。これに対して、同時に受信される拡散符号Ｃ２ｍで拡散されたデータ系列Ｄ２ｍは、拡散符号Ｃ１ｎとＣ２ｎとの直交性により除去されることになる。また、建造物等に起因する遅延波の影響は、ＯＦＤＭ信号のガードインターバルにて除去されている。
【００１８】
上述の、前記公報記載のマルチキャリア変調方式によるマルチキャリア伝送システムの動作において、通常、ＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ信号は、たとえば、図１および図２に示すような形式で、周波数軸上の各サブキャリアに一つのデータを振り分けて送信する。しかしながら、このような方法では、周波数選択性フェージングの存在する伝送路をとおる場合、その影響を受けた周波数のサブキャリアにおけるデータに誤りが発生し、以後、このサブキャリアにおける同一データ部分に常に誤りが発生することになる。
【００１９】
そこで、前記公報記載のマルチキャリア変調方式においては、ＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ信号の生成処理におけるデータの配置を変えることで、周波数選択性フェージングの影響を少なくしている。
【００２０】
上述した前記公報記載のマルチキャリア変調方式の実施の形態１では、第１のデータ拡散部３０１および第２のデータ拡散部３０２にて拡散後の信号を、Ｓ／Ｐ変換部３０４にて、たとえば、周波数軸上に２チップ周期分を配置し、さらに時間軸上に４チップ分を配置し、合計８チップの拡散信号に適用した場合を示している。このような処理を行うことにより、従来のように、単純に８チップの拡散信号を周波数軸上に配置した場合と比較して、周波数選択性フェージングの影響を４分の１に抑圧することが可能となる。すなわち、サブキャリア数を８個とした場合、従来、８チップ（１データ系列）のうちの１チップが常に周波数選択性フェージングの影響を受ける場合でも、本実施の形態では、４データ系列に一つの割合でしか周波数選択性フェージングの影響を受けないことになる。
【００２１】
これにより、Ｓ／Ｎ（Ｓｉｇｎａｌ　ｔｏ　Ｎｏｉｓｅ　Ｒａｔｉｏ　）比が改善されることから、拡散チップ数を従来より増加させることができるようになり、拡散利得を大きく取ることが可能となる。また、同時に、ＣＤＭＡ多重化における多重数も、増加させることができる。
【００２２】
また、前記公報記載のマルチキャリア変調方式によるマルチキャリア伝送システムの他の実施の形態として、前記Ｓ／Ｐ変換部３０４にて、たとえば、周波数軸上に２チップ周期分を配置し、さらに時間軸上に４チップ分を配置した後、各周波数群の配置を時間軸上でシフトする方法（実施の形態２）、前記Ｓ／Ｐ変換部３０４にて、たとえば、周波数軸上に２チップ周期分を配置し、さらに時間軸上に４チップ分を配置した後、各周波数群の配置を周波数軸上でシフトする方法（実施の形態３）、前記Ｓ／Ｐ変換部３０４にて、２チップ毎に一つのグループとして４グループに分解し、その各グループをＯＦＤＭ信号内でインターリーブを行う方法（実施の形態４）、および前記Ｓ／Ｐ変換部３０４が、前記実施の形態１〜４におけるＳ／Ｐ変換部の機能をすべて備え、その中から、伝送路状態に応じたＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ信号を選択的に送信するようにした方法（実施の形態５）、を開示している。さらに、伝送路状態に応じて、周波数軸上および時間軸上に割り当てる拡散チップ比率を可変とすれば、周波数選択性フェージング伝送路の影響を受ける伝送路や、時間変動の大きい伝送路等に容易に適応させることができる、と主張している。
【００２３】
上記のように、前記公報には、「伝送路状態に応じて、周波数軸上および時間軸上に割り当てる拡散チップの比率を可変とすることにより、周波数選択性フェージング伝送路の影響を受ける伝送路や、時間変動の大きい伝送路等に、容易に適応する。」と記載してあるが、上記２次元的に配置した拡散信号の、周波数軸上および時間軸上における配置比率を、伝送路の状態に応じて最適に決める具体的方法については開示されていない。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記公報記載のマルチキャリア変調方式によるマルチキャリア伝送システムによって実施することが不可能な、前記２次元的に配置した拡散信号の周波数軸上および時間軸上における配置比率を、伝送路状態にどのように応じて最適に決定するかについての、具体的な方法を提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のＭＣ−ＣＤＭＡ拡散チップ割り当て方法は、移動局は、周波数軸上の振幅変動（遅延スプレッド）を測定する部位、及び測定された振幅変動を基地局に通知する部位を備え、基地局は、周波数軸上の振幅変動及びユーザ多重数に対する最適な周波数軸方向拡散数を記憶するテーブルを保持すると共に、セル内の各移動局から通知される周波数軸上の振幅変動の分布に基づき最適な周波数軸上の振幅変動を決定する部位を備え、上記決定された周波数軸上の振幅変動とユーザ多重数に応じて、上記テーブルから　最適な周波数軸方向拡散数を選択し、次いで各移動局に割り当てられる拡散コード長から各移動局に対する時間軸方向拡散数を求めて、基地局はそれに従い拡散チップを周波数軸上と時間軸上に同時に割り当てて２次元配置を行い、拡散コード長とあわせて周波数軸方向拡散数を移動局に通知することを特徴とする。
【００２６】
あるいは、本発明のＭＣ−ＣＤＭＡ拡散チップ割り当て方法は、移動局は、時間軸上の振幅変動（ドップラー周波数）を測定する部位、及び測定された振幅変動を基地局に通知する部位を備え、基地局は、時間軸上の振幅変動及びユーザ多重数に対する最適な時間軸方向拡散数を記憶するテーブルを保持すると共に、セル内の各移動局から通知される時間軸上の振幅変動の分布に基づき最適な時間軸上の振幅変動を決定する部位を備え、上記決定された時間軸上の振幅変動とユーザ多重数に応じて、上記テーブルから最適な時間軸方向拡散数を選択し、次いで各移動局に割り当てられる拡散コード長から各移動局に対する周波数軸方向拡散数を求めて、基地局はそれに従い拡散チップを周波数軸上と時間軸上に同時に割り当てて２次元配置を行い、拡散コード長とあわせて時間軸方向拡散数を移動局に通知することを特徴とする。
【００２７】
あるいは、本発明のＭＣ−ＣＤＭＡ拡散チップ割り当て方法は、移動局は、周波数軸上の振幅変動（遅延スプレッド）を測定する部位、時間軸上の振幅変動（ドップラー周波数）を測定する部位、及び測定された２つの振幅変動を基地局に通知する部位を備え、基地局は、周波数軸上の振幅変動及び時間軸上の振幅変動及びユーザ多重数に対する最適な周波数軸方向拡散数及び時間軸方向拡散数を記憶するテーブルを保持すると共に、セル内の各移動局から通知される周波数軸上の振幅変動と時間軸上の振幅変動の分布に基づき最適な周波数軸上の振幅変動と時間軸上の振幅変動を決定する部位を備え、上記決定された周波数軸上の振幅変動及び時間軸上の振幅変動とユーザ多重数に応じて、上記テーブルから最適な周波数軸方向拡散数と時間軸方向拡散数を選択し、基地局はそれに従い拡散チップを周波数軸上と時間軸上に同時に割り当てて２次元配置を行い、周波数軸方向拡散数と時間軸方向拡散数を移動局に通知することを特徴とする。
【００２８】
さらに、上記各構成において、前記周波数軸上の振幅変動及び／または時間軸上の振幅変動の分布から所定の累積存在確率の振幅変動許容値を求め、該振幅変動値に対応する最適拡散数を求めることを特徴とする。
【００２９】
またさらに、前記テーブルが、コード多重数をパラメータとし、前記振幅変動値に対応した所定の符号誤り率が得られる最大許容拡散数を記録するものであって、前記振幅変動値に対応する最適拡散数を上記テーブルから求めることを特徴とする。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
周波数軸方向拡散を行うＭＣ−ＣＤＭＡ方式において、遅延スプレッドが大きい伝搬路環境では、周波数選択性フェージングの影響により周波数軸上に拡散されたチップ電力の変動が大きくなる。また、拡散長が大きければチップ間の振幅相関はさらに小さくなる。拡散コード内のチップ間の振幅相関が小さくなれば、周波数ダイバーシチ効果が大きく得られる。しかし、コード多重により実現される多ユーザ通信時に・チップ間の振幅相関が小さくなれば、拡散コード間の直交性が崩れ、符号間干渉が発生することにより伝送品質は劣化する。すなわち、周波数軸方向拡散を行うＭＣ−ＣＤＭＡ方式においてコード多重を行った場合では、周波数ダイバーシチ効果と符号間干渉の低減とはトレードオフの関係ある。一方、周波数選択性フエージグの影響によりチップ間の振幅変動が生じないようにするために、時間軸方向にコード拡散を行うＭＣ−ＣＤＭＡ方式も提案されている。コード拡散を時間軸方向とすることで周波数選択性フエージングによりチップ間の振幅変動は生じない。しかし、移動局の移動速度の増加に伴ってドップラー周波数が増加すれば、チップ間の電力変動幅は大きくなり、振幅相関が小さくなる。また、拡散方向が時間方向のため、拡散長が大きくなれば伝送時間が増大してしまう。
【００３１】
本発明においては、ＭＣ−ＣＤＭＡ方式において多ユーザ通信を行う際に通信品質の向上を図るため、以下の手段を用いる。
コード拡散されたシンボルのサブキャリア割り当てを、周波数軸方向拡散数ＰＧｆおよび時間軸方向拡散数ＰＧｔのＰＧｆ×ＰＧｔ＝ＰＧとなる２次元配置とする。
【００３２】
まず、伝搬路にて生じる周波数選択性フエージングによって変化する振幅変動を移動局にて測定する。測定された振幅変動値は基地局に通知される。基地局は各移動局から通知される振幅変動値の分布を保持し、その分布からセル内の移動局に適用するための最適な振幅変動値を決定する。テーブル情報を参照して、決められた振幅変動値から周波数軸方向の最大拡散可能数ＰＧ_ｆｍａｘが決まるが、ユーザ多重数Ｋに応じて異なるようにする。Ｋが小さいときはコード干渉の影響は小さいためＰＧ_ｆｍａｘは大きく、Ｋが大きいときはＰＧ_ｆｍａｘは小さい。振幅変動値が小さい伝搬路環境ではＰＧ_ｆｍａｘは大きく、振幅変動値が大きい場合ＰＧ_ｆｍａｘは小さく設定することになる。このとき拡散長ＰＧがＰＧ＞ＰＧ_ｆｍａｘであれば、周波数軸方向拡散数をＰＧ_ｆ＝ＰＧ_ｆｍａｘ、時間軸方向拡散数をＰＧ_ｔ　＝ＰＧ／ＰＧ_ｆｍａｘ _とする。
【００３３】
また、端末移動に伴い発生するドップラー周波数の増加による時間軸上の振幅変動を移動局にて測定する。測定された振幅変動値は基地局に通知される。基地局は各移動局から通知される振幅変動値の分布を保持し、その分布からセル内の移動局に適用するための最適な振幅変動値を決定する。テーブル情報を参照して、決められた振幅変動値から時間軸方向の最大拡散可能数ＰＧ_ｆｍａｘが決まるが、ユーザ多重数Ｋに応じて異なるようにする。Ｋが小さいときはコード干渉の影響は小さいためＰＧ_ｔｍａｘは大きく、Ｋが大きいときはＰＧ_ｔｍａｘは小さい。振幅変動値が小さい伝搬路環境ではＰＧ_ｔｍａｘは大きく、振幅変動値が大きい場合ＰＧ_ｔｍａｘは小さく設定することになる。このとき拡散長ＰＧがＰＧ＞ＰＧ_ｔｍａｘであれば、時間軸方向拡散数をＰＧ_ｔ　＝ＰＧ_ｔｍａｘ、周波数軸方向拡散数をＰＧ_ｆ＝ＰＧ／ＰＧ_ｔｍａｘとする。
【００３４】
図４は本発明のＭＣ−ＣＤＭＡ拡散チップ割り当て方法の実施例である。図４において、４０１は送信データソース、４０２はシリアル・パラレル変換部、４０３はスペクトル拡散部、４０４はマッパー、４０５は逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）部、４０６はガードインターバル（ＧＩ）付加部、４０７は振幅変動分布収集部、４０８は制御部、４０９は最適ＰＧ_ｆ（ＰＧ_ｔ　）値テーブル部、４１０はＧＩ除去部、４１１はＦＦＴ部、４１２はデマッパー、４１３はスペクトラム逆拡散部、４１４はパラレル・シリアル（Ｐ／Ｓ）変換部、４１５は基地局制御部から移動局のデマッパーに対して通知される、スペクトル拡散されたシンボルのサブキャリア割り当て情報、４１６は移動局、４１７は移動局内のＭＣ−ＣＤＭＡ受信部、４１８はＧＩ除去部、４１９はフーリエ変換（ＦＦＴ）部、４に０はデマッパー、４２１はサブキャリア振幅変動測定部、４２２はＭＣ−ＣＤＭＡ送信部、４２３は移動局から基地局の振幅変動分布収集部４０７に対して通知される、受信信号の振幅変動測定値情報である。
【００３５】
基地局からセル内の移動局に対して発信される送信データソース４０１は、並列データ処理を行うためＳ／Ｐ変換部４０２によって並列データ系列に変換された後、拡散部４０３にてコード拡散される。このコード拡散されたデータ系列に対して、マッパー４０４がサブキャリアの割り当てを、拡散数ＰＧが周波数軸方向拡散数ＰＧ_ｆおよび時間軸方向拡散数ＰＧ_ｔ　の積で表わされる（ＰＧ＝ＰＧ_ｆ _×ＰＧ _ｔ　）ような２次元配置として割り当てる。２次元拡散された信号はＩＦＦＴ部４０５にて時間軸信号に変換され、ＧＩ付加部４０６にてガードインターバルが付加された後、Ａ／Ｄコンバータ（図には示していない）でアナログ信号に変換されて、セル内移動局に向けて送信される。
【００３６】
基地局の受信部においては、受信した移動局からの信号のガードインターバルをＧＩ除去部４１０で除去し、ＦＦＴ部４１１で周波数軸信号に変換後、デマッパー４１２により、マッパー４０４で決められた周波数軸方向および時間軸方向の拡散配置にもとづいて拡散チップの復元を行ない、逆拡散部４１３にて並列データ系列を再現する。さらにこれをＰ／Ｓ変換部４１４によって直列データに直して出力する。移動局のＭＣ−ＣＤＭＡ受信部４１７はＧＩ除去部４１８、ＦＦＴ部４１９およびデマッパ４２０で構成され、その各部の動作は前記基地局の受信部のＧＩ除去部４１０、ＦＦＴ部４１１、およびデマッパー４１２のそれぞれの動作と基本的に同じである。以上述べたＭＣ−ＣＤＭＡ基地局および移動局の構成要素とその動作は、周波数軸方向および時間軸方向の拡散数をあらかじめ一定値に定める従来の２次元拡散配置ＭＣ−ＣＤＭＡ方式の構成および動作と同一であり、既知のものである。
【００３７】
本発明のＭＣ−ＣＤＭＡ拡散チップ割り当て方法によるＭＣ−ＣＤＭＡ基地局および移動局の構成においては、図４に示すように前記従来の構成要素に加えて、移動局４１６は周波数軸上の振幅変動（遅延スプレッド）（および／または時間軸上の振幅変動（ドップラー周波数））を測定する部位（すなわちサブキャリア振幅変動測定部４２１）を備える。なお、測定された周波数軸上（および／または時間軸上）の振幅変動を基地局に通知する部位としては、従来の構成におけるＭＣ−ＣＤＭＡ送信部４２２をそのまま使用し、これによって、測定された振幅変動情報４２３は基地局のサブキャリア振幅分布収集部４０７に送られる。
【００３８】
さらに本発明のＭＣ−ＣＤＭＡ基地局４００は、周波数軸上の振幅変動及び時間軸上の振幅変動およびユーザ多重数に対する最適な周波数軸方向拡散数及び時間軸方向拡散数を記憶するテーブル（すなわち最適ＰＧ_ｆ（ＰＧ_ｔ）値テーブル部４０９）、およびセル内の各移動局から通知される周波数軸上（および／または時間軸上　）の振幅変動の分布に基づき、最適な周波数軸上（および／または時間軸上）の振幅変動を決定する部位（すなわち振幅変動分布収集部４０７および制御部４０８）を備える。さらに制御部４０８においては、決定された周波数軸上（および／または時間軸上）の最適な振幅変動値とユーザ多重数（すなわち送信データソースからあらかじめ通知されるコード多重数Ｋ）から、最適ＰＧ_ｆ _（ＰＧ _ｔ）値テーブル部４０９を参照して最適拡散数ＰＧ_ｆ（および／またはＰＧ_ｔ）を決定する。制御部４０８で決定された最適拡散数ＰＧ_ｆ（および／またはＰＧ_ｔ）はマッパー４０４に通知され、マッパー４０４ではそれに従って２次元拡散を実行する。また制御部４０８で決定された最適拡散数ＰＧ_ｆ（および／またはＰＧ_ｔ）の値（図４のスペクトル拡散されたシンボルのサブキャリア割り当て情報４１５）は、移動局において受信信号を復元する際に必要な情報として、移動局のデマッパー４１６に送られる。
【００３９】
以上説明した構成および各部の動作により、移動局は、周波数軸上の振幅変動（遅延スプレッド）（および／または時間軸上の振幅変動（ドップラー周波数））を測定する部位、測定された周波数軸上（および／または時間軸上）の振幅変動を基地局に通知する部位を備え、基地局は周波数軸上（および／または時間軸上）の振幅変動、及びユーザ多重数に対する最適な周波数軸方向拡散数（および／または時間軸方向拡散数）を記憶するテーブルを保持し、セル内の各移動局から通知される周波数軸上（および／または時間軸上）の振幅変動の分布に基づき、最適な周波数軸上（および／または時間軸上）の振幅変動を決定する部位を備え、決定された周波数軸上（および／または時間軸上）の振幅変動とユーザ多重数とに応じて、最適な周波数軸方向拡散数（および／または時間軸方向拡散数）を選択し、基地局はそれに従い拡散チップを周波数軸上と時間軸上に同時に割り当てて２次元配置を行い、周波数軸方向拡散数（および／または時間軸方向拡散数）を移動局に通知することを特徴とするＭＣ−ＣＤＭＡ拡散チップ割り当て方法を実現している。
【００４０】
つぎに、本発明の主要構成要素であるサブキャリア振幅変動測定部（図４の４２１）、振幅変動分布収集部（同４０７）、制御部（同４０８）及び最適ＰＧ_ｆ _（ＰＧ _ｔ）値テーブル部（同４０９）の構成について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００４１】
図５は、本発明のＭＣ−ＣＤＭＡ拡散チップ割り当て方法によるＭＣ−ＣＤＭＡ方式の、移動局４１６における周波数軸上の振幅変動（遅延スプレッド）（および／または時間軸上の振幅変動（ドップラー周波数））を測定する部位（すなわちサブキャリア振幅変動測定部４２１）において、測定すべき周波数軸上の振幅変動（遅延スプレッド）（および／または時間軸上の振幅変動（ドップラー周波数））の例を示す。ここで例えば周波数軸上の振幅変動を測定する場合は、図５の５０２で示した周波数領域での受信電力Ｅを各サブキャリア毎に測定し（実際は各サブキャリア毎のパイロット信号の受信電力を測定するだけでよく、その場合位相の補正は必要ない）、隣接サブキャリア間の受信電力差分の二乗の積算値を振幅変動の測定値Ｖとする。図６はその例を示したもので、サブキャリア周波数ｆ_０に対する受信電力測定値がＥ_０、サブキャリア周波数ｆ_１に対する受信電力測定値がＥ_１，・・・等の時、受信電力の測定値Ｖは図６中の数式で計算される。
【００４２】
同様に、時間軸上の振幅変動を測定する場合は、図５の５０３で示す時間軸上の電力を測定する。この場合の測定値の例を図７に示す。時刻ｔ_０，ｔ_１，・・・・における受信電力測定値をＥ_０，Ｅ_１，・・・・とするとき、受信電力の測定値Ｖとしては、図７中の数式で計算される。
【００４３】
基地局４００における振幅変動分布収集部（同４０７）は、セル内の各移動局から送られてくる受信電力の振幅変動測定値（Ｖ）を入力して、それら個々の値を出力した移動局の数を記録する。この測定例が図８（ａ）に示される。
【００４４】
ここで、振幅変動測定値Ｖに対する移動局数の分布が図８（ａ）のようになるとき、振幅変動測定値Ｖの移動局存在確率の累積確率分布は、同図（ｂ）のようになる。これをグラフで表わしたものが同図（ｃ）である。
【００４５】
このときセル内の振幅変動の許容値をＶ_０で表わすことにして、Ｖ_０をたとえば累積確率８０％に対するＶとすれば、図８（ｃ）に示される如く、セル内振幅変動の許容値Ｖ_０の値はＶ_０＝αとして求められる。
【００４６】
すなわち、振幅変動をＶ_０＝αに設定すれば、そのセル内の移動局の８０％は振幅変動がＶ_０＝α以下となる。このＶ_０＝αに対応する最適な拡散数を求めるのがこの発明である。以下、その具体的方法が詳述される。
【００４７】
つぎに、制御部（図４の４０８）の動作を説明する。制御部４０８においては、振幅変動分布収集部（同４０７）によって決定された周波数軸上（または／および時間軸上）の最適な振幅変動値（上記の説明におけるＶ_０）とユーザ多重数（すなわち送信データソースからあらかじめ通知されるコード多重数Ｋ）から、最適ＰＧ_ｆ（ＰＧ_ｔ）値テーブル部４０９を参照して最適拡散数ＰＧ_ｆ（または／およびＰＧ_ｔ）を決定する。制御部４０８で決定された最適拡散数ＰＧ_ｆ（または／およびＰＧ_ｔ）はマッパー４０４に通知され、マッパー４０４ではそれに従って２次元拡散を実行する。
【００４８】
また、制御部４０８で決定された最適拡散数ＰＧ_ｆ（および／またはＰＧ_ｔ）の値（図４のスペクトル拡散されたシンボルのサブキャリア割り当て情報４１５）は、移動局において受信信号を復元する際に必要な情報として、移動局のデマッパー４１６に送られる。
【００４９】
なお、スペクトル拡散されたシンボルのサブキャリア割り当て情報４１５は、図４では制御部４０８から直接移動局のデマッパー４２０に送られるように破線で示してあるが、これは情報の流れを示すもので、実際の信号としては主信号データと共に基地局から送出される制御データの一部として、ＭＣ−ＣＤＭＡ信号の中に含めて移動局に伝達される。
【００５０】
つぎに、制御部（図４の４０８）が、振幅変動分布収集部（同４０７）によって決定された周波数軸上（および／または時間軸上）の最適な振幅変動値Ｖ_０と、送信データソースからあらかじめ通知されるコード多重数Ｋとから、最適拡散数ＰＧ_ｆ（および／またはＰＧ_ｔ）を決定するのに必要な、最適ＰＧ_ｆ（ＰＧ_ｔ）値テーブル部（図４の４０９）のテーブル数値の作製方法を説明する。図９は、コード多重数Ｋと振幅変動値Ｖとが与えられたとき、所要の符号誤り率（ＢＥＲ_ｒｑ以下）が得られるためのＰＧの値の範囲を示す図である。周波数軸上の最適拡散数ＰＧ_ｆを決定する場合と、時間軸上の最適拡散数ＰＧ_ｔを決定する場合の手法は全く同一なので、ここでは簡単のため最適拡散数の表記として、共通のＰＧを用いている。
【００５１】
図９（ａ）はコード多重数Ｋとして比較的大きな値が与えられたとき、振幅変動値Ｖに対して所要の符号誤り率（ＢＥＲ_ｒｑ以下）が得られるためのＰＧの値の範囲を示す。図中の曲線９０１は、比較的大きなＰＧの値を選択した時の振幅変動値Ｖと符号誤り率ＢＥＲの関係の例を示すもので、符号誤り率を所要のＢＥＲ_ｒｑ以下に保つための振幅変動値Ｖの範囲としては、太い線分９０４に相当する横軸座標範囲になければならない。同様に曲線９０２は、中位の大きさのＰＧの値を選択した時の振幅変動値Ｖと符号誤り率ＢＥＲの関係の例を示すもので、符号誤り率を所要のＢＥＲ_ｒｑ以下に保つための振幅変動値Ｖの範囲としては、太い線分９０５およびその左側に相当する横軸座標範囲になければならない。同様に曲線９０３は、比較的小さなＰＧの値を選択した時の振幅変動値Ｖと符号誤り率ＢＥＲの関係の例を示すもので、符号誤り率を所要のＢＥＲ_ｒｑ以下に保つための振幅変動値Ｖの範囲としては太い線分９０６およびその左側に相当する横軸座標範囲になければならない。逆に、振幅変動値Ｖが一定値（たとえば前記のように振幅変動分布収集部（同４０７）で算出されたセル内の振幅変動代表値Ｖ_０　）として与えられる時、その値（Ｖ_０　）が図９（ｂ）の横軸上の何処にあるかによって、ＰＧの取り得る最大値（すなわち最適値が定まる。たとえば同図に示したＶ_０　の位置の場合、ＰＧとしては線分９０５より下方の値をとり得るが、その中で最大のもの、すなわち線分９０５に相当する中位の大きさのＰＧが、最適拡散数となる。
【００５２】
図９（ｂ）はコード多重数Ｋとして比較的小さな値が与えられたとき、振幅変動値Ｖに対して所要の符号誤り率（ＢＥＲ_ｒｑ以下）が得られるためのＰＧの値の範囲を示す。図９（ａ）と対比して分かるように、コード多重数Ｋが大の時に比べ、コード多重数が小の場合は、振幅変動値の符号誤り率（ＢＥＲ_ｒｑ）に与える影響は小さい。図９（ａ）と同様に、図中の曲線９０７は、比較的大きなＰＧの値を選択した時の振幅変動値Ｖと符号誤り率ＢＥＲの関係の例を示すもので、符号誤り率を所要のＢＥＲ_ｒｑ以下に保つための振幅変動値Ｖの範囲としては、太い線分９１０に相当する横軸座標範囲になければならない。同様に曲線９０８は、中位の大きさのＰＧの値を選択した時の振幅変動値Ｖと符号誤り率ＢＥＲの関係の例を示すもので、符号誤り率を所要のＢＥＲ_ｒｑ以下に保つための振幅変動値Ｖの範囲としては、太い線分９１１およびその左側に相当する横軸座標範囲になければならない。同様に曲線９０９は、比較的小さなＰＧの値を選択した時の振幅変動値Ｖと符号誤り率ＢＥＲの関係の例を示すもので、符号誤り率を所要のＢＥＲ_ｒｑ以下に保つための振幅変動値Ｖの範囲としては太い線分９１１およびその左側に相当する横軸座標範囲になければならない。逆に、振幅変動値Ｖが一定値（たとえば前記のように振幅変動分布収集部（同４０７）で算出されたセル内の振幅変動許容値（Ｖ_０　）として与えられる時、その値（Ｖ_０　）が図９（ｂ）の横軸上の何処にあるかによって、ＰＧの取り得る最大値（すなわち最適値が定まる。たとえば同図に示したＶ_０　の位置の場合、ＰＧとしては線分９１０より下方の値をとり得るが、その中で最大のもの、すなわち線分９１０に相当する比較的大きな値のＰＧが、最適拡散数となる。
【００５３】
図１０は、図９に示した関係から定まるＰＧの値の範囲を、種々のコード多重数Ｋと振幅変動値（の代表値、たとえば図８で説明したセル内の振幅変動の代表値Ｖ_０　）とについて示したものである。同図の各曲線の下側（ハッチを施した部分）に記されているＰＧ値（ＰＧ_１，ＰＧ_２，・・・ＰＧ_ｍ−２　，ＰＧ_ｍ−１　，ＰＧ_ｍ　等、ここでＰＧ_１＜ＰＧ_２＜・・・＜ＰＧ_ｍ−２　＜ＰＧ_ｍ−１　＜ＰＧ_ｍ　）が、許容される最大のＰＧ、すなわち最適ＰＧ値（周波数軸上の場合ＰＧ_ｆｍａｘ、時間軸上の場合ＰＧ_ｔｍａｘ）となる。たとえば与えられたＫの値をｋ_０　とし、また振幅変動の代表値Ｖ_０　としてたとえば図８で説明したように実測値の８０％累積確率値αを採用すれば、両者の交点の座標位置に相当するＰＧ値、すなわちこの例の場合ＰＧ_ｍ−２　が最適ＰＧ値となる。
【００５４】
最適ＰＧ_ｆ　（ＰＧ_ｔ　）値テーブル部（図４の４０９）には、種々のＶ_０　およびＫの値に対するＰＧの値を上記説明した方法に従ってあらかじめ作表し、記入しておく。制御部（図４の４０８）は、振幅変動分布収集部４０７によって実際の伝播路の状態に応じて求められたＫ、Ｖ_０　の値を、テーブル部４０９に格納されている表にあてはめ、最適ＰＧ_ｆ　（ＰＧ_ｔ　）の値を取り出す。
【００５５】
【発明の効果】
以上述べたように、従来のＭＣ−ＣＤＭＡ方式においては、コード多重した多ユーザの通信時に、コード拡散方向が一律であることを要因として通信品質の劣化が引き起こされる可能性があった。本発明により、伝搬路環境や移動局移動速度に応じて適応的にコード拡散方向と最大拡散可能数を設定し、周波数軸方向と時間軸方向の２次元配置を、テーブルを参照することにより簡便に行うことができる。これにより、拡散コード内のチップ電力相関を所要値以上に保つことで多ユーザ通信時の符号間干渉を低減し通信品質の向上を図ることが可能になる。また、１コード伝送時間を一定にすることも可能であり、通信品質を柔軟に設計することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ変調方式における送信信号の一例を示す図である。
【図２】各サブキャリヤの振幅および位相がそれぞれ異なった状態で受信された時の、受信信号の一例を示す図である。
【図３】特開２０００−３３２７２４公報に記載のマルチキャリア変調方式を採用するマルチキャリア伝送システムの構成図である。
【図４】本発明のＭＣ−ＣＤＭＡ拡散チップ割り当て方法に用いるシステムの実施例を示す図である。
【図５】本発明のＭＣ−ＣＤＭＡ拡散チップ割り当て方法によるＭＣ−ＣＤＭＡ方式の、測定すべき周波数軸上の振幅変動（遅延スプレッド）（または／および時間軸上の振幅変動（ドップラー周波数））の例を示す図である。
【図６】周波数軸上の振幅変動の測定値の例を示す図である。
【図７】時間軸上の振幅変動の測定値の例を示す図である。
【図８】振幅変動分布収集部の動作の一例を示す図である。
【図９】コード多重数Ｋと振幅変動値Ｖとが与えられたとき、所要の符号誤り率（ＢＥＲ_ｒｑ以下）が得られるためのＰＧの値の範囲を示す図である。
【図１０】図９に示した関係から定まるＰＧの値の範囲を、種々のコード多重数Ｋと振幅変動値とについて示したものである。
【符号の説明】
３０１　第１のデータ拡散部
３０２　第２のデータ拡散部
３０３　合成部
３０４　シリアル／パラレル（Ｓ／Ｐ）変換部
３０５　ＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ　Ｆａｓｔ　Ｆｏｕｒｉｅｒ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）部
３０６　ガードインターバル（ＧＩ）付加部
３０７　ディジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換部
３１１　アナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換部
３１２　ガードインターバル（ＧＩ）除去部
３１３　ＦＦＴ（Ｆａｓｔ　Ｆｏｕｒｉｅｒ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）部
３１４　パラレル／シリアル（Ｐ／Ｓ）変換部
３１５　データ逆拡散部
４０１　送信データソース
４０２　シリアル・パラレル変換部
４０３　スペクトル拡散部
４０４　マッパー
４０５　逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）部
４０６　ガードインターバル（ＧＩ）付加部
４０７　振幅変動分布収集部
４０８　制御部
４０９　最適ＰＧ_ｆ　（ＰＧ_ｔ　）値テーブル部
４１０　ＧＩ除去部
４１１　ＦＦＴ部
４１２　デマッパー
４１３　スペクトラム逆拡散部
４１４　パラレル・シリアル（Ｐ／Ｓ）変換部
４１５　スペクトル拡散されたシンボルのサブキャリア割り当て情報
４１６　移動局
４１７　ＭＣ−ＣＤＭＡ受信部
４１８　ＧＩ除去部
４１９　フーリエ変換（ＦＦＴ）部
４２０　デマッパー
４２１　サブキャリア振幅変動測定部
４２２　ＭＣ−ＣＤＭＡ送信部
４２３　受信信号の振幅変動測定値情報
５００　移動局が受信したＭＣ−ＣＤＭＡ信号
５０１　　移動局が受信したＭＣ−ＣＤＭＡ信号の振幅変動測定用信号
５０２　周波数領域での受信電力
５０３　時間軸上の受信電力
９０１　大きなＰＧ値に対する振幅変動値Ｖと符号誤り率ＢＥＲの関係を示す曲線
９０２　中位のＰＧ値に対する振幅変動値Ｖと符号誤り率ＢＥＲの関係を示す曲線
９０３　小さなＰＧ値に対する振幅変動値Ｖと符号誤り率ＢＥＲの関係を示す曲線
９０４　所要のＢＥＲ_ｒｑ以下に保つための振幅変動値Ｖの範囲を示す太い線分
９０５　所要のＢＥＲ_ｒｑ以下に保つための振幅変動値Ｖの範囲を示す太い線分
９０６　所要のＢＥＲ_ｒｑ以下に保つための振幅変動値Ｖの範囲を示す太い線分
９０７　大きなＰＧ値に対する振幅変動値Ｖと符号誤り率ＢＥＲの関係を示す曲線
９０８　中位のＰＧ値に対する振幅変動値Ｖと符号誤り率ＢＥＲの関係を示す曲線
９０９　小さなＰＧ値に対する振幅変動値Ｖと符号誤り率ＢＥＲの関係を示す曲線
９１０　所要のＢＥＲ_ｒｑ以下に保つための振幅変動値Ｖの範囲を示す太い線分
９１１　所要のＢＥＲ_ｒｑ以下に保つための振幅変動値Ｖの範囲を示す太い線分
９１２　所要のＢＥＲ_ｒｑ以下に保つための振幅変動値Ｖの範囲を示す太い線分[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a multi-carrier CDMA (hereinafter, referred to as MC-CDMA) system, which is one of wireless transmission systems, and in particular, an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) / CDMA system, which is a type of multi-carrier transmission system. The present invention relates to a spreading chip allocation method and its application in a multicarrier transmission system adopting a (Code Division Multiple Access): modulation scheme.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, digital modulation systems and transmission systems for transmitting images and sounds at high speed have been studied in fields such as mobile communication and digital broadcasting. In particular, the CDMA system is often used for mobile radio since frame synchronization in TDMA is not required.
[0003]
Among them, recently, it is strong against frequency selective fading, the frequency diversity effect can be obtained by using error correction coding together, the frequency interval of each subcarrier can be set densely, and the guard in the symbol section A multi-carrier transmission system employing an OFDM / CDMA modulation scheme, which is a type of multi-carrier transmission scheme, has attracted attention because of the advantage that the influence of intersymbol interference can be reduced by setting an interval.
[0004]
The MC-CDMA scheme which is being considered for use in wideband wireless transmission is a multi-carrier transmission scheme for transmitting symbols spread by a spreading code using a plurality of subcarriers arranged at orthogonal frequency intervals. The code spreading direction is generally spread in the frequency axis direction. At this time, if the spreading length is PG and the number of subcarriers is N, N / PG symbols are transmitted in parallel. One of the features of the MC-CDMA system that performs code spreading in the frequency axis direction is that a spreading chip is allocated to subcarriers having different center frequencies, so that a frequency diversity effect can be obtained. Further, the larger the spreading length PG and the smaller the correlation between subcarriers to which spreading chips are assigned, the greater the frequency diversity effect. It has also been proposed to perform code spreading in the time axis direction. In both the frequency axis direction spreading and the time axis direction spreading, the code spreading direction is fixed in advance on both transmission and reception sides, and the receiver performs despreading processing according to the code spreading direction to obtain a transmission symbol.
[0005]
When performing multi-user communication in the MC-CDMA system, the code spreading direction is closely related to the propagation path environment and the moving speed of the mobile station from the viewpoint of ensuring communication quality, but conventionally, these relationships are considered. However, the direction of code spreading is merely fixed.
[0006]
JP-A-2000-332724 is known as an example of such an OFDM / CDMA improvement. Hereinafter, this improved example will be described first.
The OFDM / CDMA modulation scheme is a technique of performing OFDM modulation on a signal after spread spectrum, and a frequency interval is set so that carriers are orthogonal to each other within a symbol section. Information is transmitted by changing the amplitude and phase of each carrier.
[0007]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a transmission signal in the OFDM / CDMA modulation scheme. Here, eight subcarriers are assumed on the frequency axis, and a state is shown in which transmission signals for two different users are multiplexed and transmitted. Transmission data sequences D1m and D2m in the transmitter are spread-modulated with spreading code C1n (n is an integer) and spreading code C2n (n is an integer), respectively, in FIG. That is, for each subcarrier, a signal that is spread-modulated by the spreading codes C11, C12,..., C18 and the spreading codes C21, C22,.
[0008]
When the signal thus spread and modulated and multiplexed on a subcarrier basis passes through a frequency-selective fading transmission path in which a delayed wave exists, a subcarrier signal corresponding to each spreading chip is, for example, as shown in FIG. As shown, the amplitude and phase of each subcarrier are received in different states. That is, the S / N ratio of the diffusion chip affected by the frequency selective fading decreases, and the amplitude and phase change accordingly.
[0009]
In the OFDM / CDMA modulation method (hereinafter, referred to as “multi-carrier modulation method described in the above publication”) according to the MC-CDMA spreading chip allocation method described in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-332724, a transmission path in which frequency selective fading exists When the OFDM / CDMA modulation scheme is adopted, the number of chips can be increased, and as a result, the spreading gain can be improved, and the number of multiplexes can be increased even in CDMA multiplexing. In order to obtain a multicarrier transmission system and a modulation method therefor, a spread signal of a transmission data sequence is two-dimensionally arranged on a frequency axis and a time axis by employing an OFDM / CDMA modulation method, Further, the spread signal group of one transmission data sequence arranged two-dimensionally is regularly arranged. A spreading signal rearranging means (corresponding to a transmitter according to an embodiment to be described later, an S / P converter 314) to be arranged is provided, and the transmitter side transmits a transmission signal generated by the spreading signal rearranging means on a time axis basis. 2 shows a multi-carrier transmission system in which a receiver side demodulates a received signal to obtain the transmission data sequence.
[0010]
According to this method, the spread signal is arranged by the spread signal rearranging means, for example, to arrange two chip periods on the frequency axis and further arrange four chips on the time axis, for a total of eight chips. Generate a spread signal group. This makes it possible to suppress the influence of frequency-selective fading to one-fourth as compared with a conventional case where a spread signal of eight chips is simply arranged on the frequency axis. Further, since the S / N ratio is improved, the number of diffusion chips can be increased as compared with the conventional case, and a large spreading gain can be obtained. Further, at the same time, the number of multiplexes in the CDMA multiplexing can be increased more than before.
[0011]
In the same publication, an OFDM / CDMA signal is selectively transmitted in accordance with the state of a transmission path, and the spread signal rearranging means further arranges the spread signals arranged two-dimensionally on a frequency axis and a time axis. A multi-carrier transmission system or method is described in which the arrangement ratio of the spreading chips in the above is made variable according to the state of the transmission line. According to this, the transmission line affected by the frequency selective fading transmission line and the time variation It can be easily adapted to a transmission path with a large size.
[0012]
FIG. 3 is a configuration diagram of a multicarrier transmission system that employs the multicarrier modulation method described in the above publication. FIG. 3A shows the configuration on the transmitter side, and FIG. 3B shows the configuration on the receiver side. The devices constituting this system include the transmitter and the receiver. It has at least one function.
[0013]
In FIG. 3A, reference numeral 301 denotes a first data spreading unit, 302 denotes a second data spreading unit, 303 denotes a synthesizing unit, and 304 denotes a serial / parallel (S / P) converting unit. , 305 are IFFT (Inverse @ Fast | Fourier @ transform) sections, 306 is a guard interval (GI) addition section, and 307 is a digital / analog (D / A) conversion section. In FIG. 3B, reference numeral 311 denotes an analog / digital (A / D) conversion unit, reference numeral 312 denotes a guard interval (GI) removal unit, reference numeral 313 denotes an FFT (Fast @ Fourier @ Transform) unit, and reference numeral 314 denotes A parallel / serial (P / S) conversion unit 315 is a data despreading unit.
[0014]
Hereinafter, operations of the transmitter and the receiver will be described. In the transmitter, a transmission data sequence D1m in the figure is spread by a known spreading code C1n in a first data spreading unit 301, while a transmission data sequence D2m to another user is spread in a second data spreading unit 302. Are spread by a known spreading code C2n. Thereafter, the two outputs are combined in the combining unit 303. In this embodiment, the spreading codes C1n and C2n are orthogonal to each other.
[0015]
The output signal of the synthesizing unit 303 is converted from a serial signal to a parallel signal by a serial / parallel converting unit 304, and the converted parallel signal is subjected to inverse fast Fourier transform (IFFT) 305 inverse time Fourier transform processing to obtain a time axis waveform. Is converted to Then, the GI adding section 306 adds a guard interval to the signal after the time axis waveform conversion, and the signal becomes an OFDM signal. Finally, the digital OFDM signal is converted into an analog signal by the D / A converter 7 and transmitted to the receiver. Hereinafter, this transmission signal is referred to as an OFDM / CDMA signal. Note that the guard interval signal is set to absorb the influence of a delay signal generated by reflection on a building or the like, and is usually used in an OFDM modulated signal.
[0016]
Next, in the receiver having received the OFDM / CDMA signal, the A / D converter 311 converts the received signal into a digital signal, and the GI remover 312 removes the guard interval. Then, the signal from which the guard interval has been removed is subjected to fast Fourier transform processing by the FFT 313 to convert a time axis waveform into a frequency axis waveform. Then, the output signal from FFT 313 is converted to a serial signal by P / S conversion section 314 and transmitted to data despreading section 315.
[0017]
For example, when the spreading code of the user of interest is C1n, the signal after serial conversion is multiplied by the spreading code C1n unique to the user in the data despreading unit 315 to be reproduced as a transmission data sequence D1m. Become. On the other hand, the data sequence D2m spread with the spreading code C2m received at the same time is removed due to the orthogonality between the spreading codes C1n and C2n. In addition, the influence of a delayed wave caused by a building or the like is removed at the guard interval of the OFDM signal.
[0018]
In the operation of the multi-carrier transmission system based on the multi-carrier modulation method described in the above publication, the OFDM / CDMA signal is usually transmitted to each subcarrier on the frequency axis in a format as shown in FIGS. One data is distributed and transmitted. However, in such a method, when a signal passes through a transmission path in which frequency-selective fading is present, an error occurs in data on a subcarrier of an affected frequency, and thereafter, the same data portion in this subcarrier always has an error. Will occur.
[0019]
Therefore, in the multi-carrier modulation method described in the above publication, the influence of frequency selective fading is reduced by changing the data arrangement in the generation processing of the OFDM / CDMA signal.
[0020]
In the first embodiment of the multi-carrier modulation scheme described in the above-mentioned publication, the signals spread by the first data spreading section 301 and the second data spreading section 302 are converted by the S / P conversion section 304 into, for example, 2 shows a case where two chip periods are arranged on the frequency axis and four chips are arranged on the time axis, and applied to a spread signal of eight chips in total. By performing such processing, it is possible to suppress the influence of frequency selective fading to one-fourth as compared with a conventional case where a spread signal of eight chips is simply arranged on the frequency axis. It becomes possible. That is, when the number of subcarriers is eight, conventionally, even if one chip out of eight chips (one data sequence) is always affected by frequency selective fading, in the present embodiment, one chip per four data sequences is used. Only one ratio will be affected by frequency selective fading.
[0021]
As a result, the signal-to-noise ratio (S / N) is improved, so that the number of diffusion chips can be increased as compared with the conventional case, and a large spreading gain can be obtained. At the same time, the number of multiplexes in CDMA multiplexing can be increased.
[0022]
Further, as another embodiment of the multicarrier transmission system using the multicarrier modulation method described in the above publication, the S / P converter 304 arranges, for example, two chip periods on the frequency axis and further sets the time axis on the time axis. After arranging four chips on the frequency band, the arrangement of each frequency group is shifted on the time axis (Embodiment 2). After arranging four chips on the time axis and then shifting the arrangement of each frequency group on the frequency axis (Embodiment 3), the S / P converter 304 The method of decomposing each group into four groups and interleaving each group in the OFDM signal (Embodiment 4), and the S / P conversion section 304 performs the S / P conversion in the first to fourth embodiments. With all the features of the converter unit, from among them, discloses a method (Embodiment 5) which is adapted to selectively transmit the OFDM / CDMA signal according to the channel state. Furthermore, if the spreading chip ratio allocated on the frequency axis and the time axis is made variable according to the state of the transmission path, it can be easily applied to a transmission path affected by a frequency-selective fading transmission path or a transmission path with a large time variation. Claims to be able to adapt.
[0023]
As described above, the above publication discloses that “a transmission path affected by a frequency-selective fading transmission path is made variable by changing a ratio of spreading chips allocated on a frequency axis and a time axis in accordance with a transmission path state. Or a transmission line having a large time variation. ", But the arrangement ratio of the two-dimensionally arranged spread signal on the frequency axis and the time axis is determined by There is no disclosure of a specific method for optimally determining according to the state.
[0024]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention relates to a transmission line, which cannot be implemented by the multi-carrier transmission system based on the multi-carrier modulation method described in the above publication, It is an object of the present invention to provide a specific method on how to optimally determine a state.
[0025]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the MC-CDMA spreading chip allocation method of the present invention, a mobile station notifies a base station of a portion for measuring amplitude fluctuation (delay spread) on a frequency axis and the measured amplitude fluctuation. Parts, the base station holds a table that stores the optimum frequency-axis spreading number for the frequency fluctuation and the number of multiplexed users on the frequency axis, and the amplitude on the frequency axis notified from each mobile station in the cell. A portion for determining an optimal amplitude variation on the frequency axis based on the distribution of the variation is provided. According to the determined amplitude variation on the frequency axis and the number of multiplexed users, select the optimal spreading number in the frequency axis direction from the table above. Then, from the spreading code length assigned to each mobile station, the number of spreading in the time axis direction for each mobile station is obtained, and the base station sets the spreading chip on the frequency axis and the time axis accordingly. The allocation for 2-dimensional arrangement, and notifies the frequency axis direction spreading speed in conjunction with spreading code length to the mobile station.
[0026]
Alternatively, according to the MC-CDMA spreading chip allocation method of the present invention, the mobile station includes a part that measures amplitude fluctuation (Doppler frequency) on the time axis, and a part that notifies the base station of the measured amplitude fluctuation. The station holds a table that stores the amplitude fluctuation on the time axis and the optimal spreading number in the time axis for the number of multiplexed users, and based on the distribution of the amplitude fluctuation on the time axis notified from each mobile station in the cell. A part for determining the optimum amplitude fluctuation on the time axis is provided. According to the determined amplitude fluctuation on the time axis and the number of multiplexed users, an optimum time axis direction spreading number is selected from the table, and then each movement is performed. The base station determines the spreading number in the frequency axis direction for each mobile station from the spreading code length assigned to the station, and the base station allocates the spreading chips on the frequency axis and the time axis at the same time in accordance with the spread number, thereby forming a two-dimensional arrangement. There, and notifies the mobile station of the number time axis direction spreading in conjunction with spreading code length.
[0027]
Alternatively, according to the MC-CDMA spreading chip assignment method of the present invention, the mobile station measures the amplitude fluctuation (delay spread) on the frequency axis, the amplitude fluctuation (Doppler frequency) on the time axis, and the measurement. The base station notifies the base station of the two amplitude fluctuations that have been performed, and the base station determines the optimal frequency-axis spreading number and time-axis spreading for the amplitude fluctuation on the frequency axis and the amplitude fluctuation on the time axis and the number of multiplexed users. While holding a table that stores the number, the amplitude fluctuation on the frequency axis and the distribution of the amplitude fluctuation on the time axis notified from each mobile station in the cell, the optimum amplitude fluctuation on the frequency axis and the time fluctuation on the time axis A part for determining the amplitude fluctuation is provided, and according to the determined amplitude fluctuation on the frequency axis and the amplitude fluctuation on the time axis and the number of multiplexed users, the optimum number of spreading in the frequency axis direction and the time are determined from the table. The base station selects an axial spreading number, and the base station allocates spreading chips simultaneously on the frequency axis and the time axis in accordance with the selection, performs two-dimensional arrangement, and notifies the mobile station of the frequency axis spreading number and the time axis spreading number. It is characterized by the following.
[0028]
Further, in each of the above configurations, an amplitude variation allowable value of a predetermined cumulative existence probability is obtained from the amplitude variation distribution on the frequency axis and / or the amplitude variation on the time axis, and an optimum spreading number corresponding to the amplitude variation value is calculated. It is characterized by seeking.
[0029]
Still further, the table uses a code multiplexing number as a parameter, and records a maximum allowable spreading number at which a predetermined code error rate corresponding to the amplitude fluctuation value is obtained, and the optimum spreading number corresponding to the amplitude fluctuation value is recorded. The number is obtained from the table.
[0030]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the MC-CDMA system that performs spreading in the frequency axis direction, in a channel environment with a large delay spread, the fluctuation of the chip power spread on the frequency axis due to the influence of frequency selective fading increases. In addition, if the diffusion length is large, the amplitude correlation between chips becomes even smaller. If the amplitude correlation between the chips in the spreading code is small, a large frequency diversity effect can be obtained. However, at the time of multi-user communication realized by code multiplexing, if the amplitude correlation between chips becomes small, orthogonality between spread codes is broken, and intersymbol interference occurs, thereby deteriorating transmission quality. That is, when code multiplexing is performed in the MC-CDMA system that performs spreading in the frequency axis direction, there is a trade-off between the frequency diversity effect and the reduction of intersymbol interference. On the other hand, an MC-CDMA system for performing code spreading in a time axis direction has been proposed in order to prevent amplitude fluctuation between chips from being caused by the influence of frequency selective fading. By making the code spreading in the time axis direction, amplitude variation between chips does not occur due to frequency selective fading. However, if the Doppler frequency increases as the moving speed of the mobile station increases, the power fluctuation width between chips increases, and the amplitude correlation decreases. In addition, since the spreading direction is the time direction, the transmission time increases if the spreading length increases.
[0031]
In the present invention, the following means are used to improve communication quality when performing multi-user communication in the MC-CDMA system.
The subcarrier allocation of the code-spread symbols is a two-dimensional arrangement in which PGf × PGt = PG of the frequency-axis direction spreading number PGf and the time-axis direction spreading number PGt.
[0032]
First, the mobile station measures the amplitude variation that changes due to frequency selective fading that occurs in the propagation path. The measured amplitude fluctuation value is reported to the base station. The base station holds a distribution of amplitude fluctuation values notified from each mobile station, and determines an optimum amplitude fluctuation value to be applied to mobile stations in a cell from the distribution. Referring to the table information, the maximum spreadable number PG in the frequency axis direction from the determined amplitude variation value_fmaxIs determined according to the number of multiplexed users K. When K is small, the influence of code interference is small, so PG_fmaxIs large, and when K is large, PG_fmaxIs small. In a propagation path environment where the amplitude fluctuation value is small, PG_fmaxIs large, and when the amplitude fluctuation value is large, PG_fmaxWill be set small. At this time, the diffusion length PG is PG> PG_fmaxThen, the spread number in the frequency axis direction is PG_f= PG_fmax, The diffusion number in the time axis direction is PG_t= PG / PG_fmax _And
[0033]
In addition, the mobile station measures amplitude fluctuations on the time axis due to an increase in Doppler frequency generated due to terminal movement. The measured amplitude fluctuation value is reported to the base station. The base station holds a distribution of amplitude fluctuation values notified from each mobile station, and determines an optimum amplitude fluctuation value to be applied to mobile stations in a cell from the distribution. Referring to the table information, the maximum spreadable number PG in the time axis direction from the determined amplitude fluctuation value_fmaxIs determined according to the number of multiplexed users K. When K is small, the influence of code interference is small, so PG_tmaxIs large, and when K is large, PG_tmaxIs small. In a propagation path environment where the amplitude fluctuation value is small, PG_tmaxIs large, and when the amplitude fluctuation value is large, PG_tmaxWill be set small. At this time, the diffusion length PG is PG> PG_tmaxThen, the diffusion number in the time axis direction is PG_t= PG_tmax, The number of spreading in the frequency axis direction is PG_f= PG / PG_tmaxAnd
[0034]
FIG. 4 shows an embodiment of the method of allocating MC-CDMA spread chips according to the present invention. 4, reference numeral 401 denotes a transmission data source, 402 denotes a serial / parallel converter, 403 denotes a spread spectrum unit, 404 denotes a mapper, 405 denotes an inverse Fourier transform (IFFT) unit, 406 denotes a guard interval (GI) addition unit, and 407 denotes a guard interval (GI) adding unit. Amplitude fluctuation distribution collection unit, 408 is a control unit, 409 is an optimal PG_f(PG_t) Value table section, 410 is a GI removal section, 411 is an FFT section, 412 is a demapper, 413 is a spectrum despreading section, 414 is a parallel / serial (P / S) conversion section, 415 is a base station control section to a mobile station. Subcarrier allocation information of the spread spectrum symbols notified to the demapper, 416 is a mobile station, 417 is an MC-CDMA receiving section in the mobile station, 418 is a GI removing section, 419 is a Fourier transform (FFT) section, 4 to 0 is a demapper, 421 is a subcarrier amplitude fluctuation measurement unit, 422 is an MC-CDMA transmission unit, and 423 is a notification from the mobile station to the amplitude fluctuation distribution collection unit 407 of the base station. Value information.
[0035]
A transmission data source 401 transmitted from a base station to a mobile station in a cell is converted into a parallel data sequence by an S / P conversion unit 402 for performing parallel data processing, and then code-spread by a spreading unit 403. You. The mapper 404 assigns subcarriers to the code-spread data sequence, and the spreading number PG is the spreading number PG in the frequency axis direction._fAnd time-axis diffusion number PG_tＰＧ (PG = PG_f _{× PG} _t割り当てる) Assigned as a two-dimensional arrangement. The two-dimensionally spread signal is converted to a time axis signal by IFFT section 405, and a guard interval is added by GI adding section 406, and then converted to an analog signal by an A / D converter (not shown). And transmitted to the intra-cell mobile station.
[0036]
In the receiving unit of the base station, the guard interval of the received signal from the mobile station is removed by the GI removing unit 410, converted into a frequency axis signal by the FFT unit 411, and the frequency axis determined by the mapper 404 by the demapper 412. The spreading chip is restored based on the spreading arrangement in the direction and the time axis direction, and the despreading unit 413 reproduces the parallel data sequence. This is further converted into serial data by the P / S converter 414 and output. The MC-CDMA receiving section 417 of the mobile station includes a GI removing section 418, an FFT section 419, and a demapper 420. The operation of each section is performed by the GI removing section 410, the FFT section 411, and the demapper 412 of the receiving section of the base station. The operation is basically the same. The components and operations of the MC-CDMA base station and the mobile station described above are the same as the configuration and operation of the conventional two-dimensional spread arrangement MC-CDMA system in which the spreading numbers in the frequency axis direction and the time axis direction are set to predetermined values in advance. Identical and known.
[0037]
In the configuration of the MC-CDMA base station and the mobile station according to the MC-CDMA spreading chip allocation method of the present invention, as shown in FIG. A part (that is, a subcarrier amplitude fluctuation measuring unit 421) for measuring a delay spread (and / or amplitude fluctuation (Doppler frequency) on the time axis) is provided. Note that the MC-CDMA transmitting section 422 in the conventional configuration is used as it is as a part for notifying the base station of the measured amplitude fluctuation on the frequency axis (and / or on the time axis). The amplitude fluctuation information 423 is sent to the subcarrier amplitude distribution collection unit 407 of the base station.
[0038]
Further, the MC-CDMA base station 400 according to the present invention provides a table (that is, an optimal frequency-axis spreading number and a time-axis spreading number) for the amplitude fluctuation on the frequency axis, the amplitude fluctuation on the time axis, and the user multiplexing number. PG_f(PG_t) Based on the value table unit 409) and the distribution of the amplitude fluctuation on the frequency axis (and / or on the time axis 通知) notified from each mobile station in the cell, on the optimal frequency axis (and / or on the time axis) (That is, an amplitude fluctuation distribution collecting unit 407 and a control unit 408). Further, the control unit 408 determines the optimum PG from the determined optimum amplitude fluctuation value on the frequency axis (and / or the time axis) and the number of multiplexed users (that is, the number of code multiplexes K notified in advance from the transmission data source)._f _(PG _t) Optimum spreading number PG by referring to value table section 409_f(And / or PG_t). Optimal spreading number PG determined by control unit 408_f(And / or PG_t) Is notified to the mapper 404, and the mapper 404 performs two-dimensional diffusion according to the notification. Also, the optimal spreading number PG determined by the control unit 408_f(And / or PG_t) (Subcarrier allocation information 415 of the spread spectrum symbol in FIG. 4) is sent to the demapper 416 of the mobile station as information necessary when the mobile station restores a received signal.
[0039]
With the above-described configuration and the operation of each unit, the mobile station measures the amplitude fluctuation (delay spread) on the frequency axis (and / or the amplitude fluctuation (Doppler frequency) on the time axis) and the measured frequency axis. A base station for notifying the base station of amplitude fluctuations on the frequency axis (and / or on the time axis), and the base station performs optimal frequency axis direction spreading on the frequency axis (and / or on the time axis) and the number of multiplexed users. A table storing the numbers (and / or spreading numbers in the time axis direction) is stored, and based on the distribution of the amplitude fluctuation on the frequency axis (and / or on the time axis) notified from each mobile station in the cell, the optimum A part for determining the amplitude fluctuation on the frequency axis (and / or on the time axis) is provided, and an optimum value is determined according to the determined amplitude fluctuation on the frequency axis (and / or on the time axis) and the number of multiplexed users. The base station selects the spreading number in the wave number axis direction (and / or the spreading number in the time axis direction), and performs the two-dimensional arrangement by simultaneously allocating the spreading chips on the frequency axis and the time axis in accordance with the selection. And / or a spreading number in the time axis direction) to the mobile station.
[0040]
Next, a subcarrier amplitude fluctuation measuring unit (421 in FIG. 4), an amplitude fluctuation distribution collecting unit (407), a control unit (408), and an optimum PG which are main components of the present invention._f _(PG _t) The configuration of the value table unit (409) will be described in detail with reference to the drawings.
[0041]
FIG. 5 shows amplitude fluctuation (delay spread) on the frequency axis (and / or amplitude fluctuation (Doppler frequency) on the time axis) in the mobile station 416 in the MC-CDMA system according to the MC-CDMA spreading chip allocation method of the present invention. An example of the amplitude fluctuation (delay spread) on the frequency axis to be measured (and / or the amplitude fluctuation on the time axis (Doppler frequency)) at the part where the signal is measured (ie, the subcarrier amplitude fluctuation measuring unit 421) is shown. Here, for example, when measuring the amplitude fluctuation on the frequency axis, the reception power E in the frequency domain indicated by 502 in FIG. 5 is measured for each subcarrier (actually, the reception power of the pilot signal for each subcarrier is measured. (In this case, the phase correction is not necessary.) In this case, the integrated value of the square of the received power difference between adjacent subcarriers is set as the measured value V of the amplitude fluctuation. FIG. 6 shows an example thereof, in which the subcarrier frequency f₀The received power measurement value for₀, Subcarrier frequency f₁The received power measurement value for₁,..., Etc., the measured value V of the received power is calculated by the equation in FIG.
[0042]
Similarly, when measuring the amplitude fluctuation on the time axis, the power on the time axis indicated by 503 in FIG. 5 is measured. FIG. 7 shows an example of measured values in this case. Time t₀, T₁The received power measured value at₀, E₁,..., ..., the measured value V of the received power is calculated by the mathematical formula in FIG.
[0043]
A mobile station that receives amplitude fluctuation measurement values (V) of received power transmitted from each mobile station in a cell and outputs each individual value is input to an amplitude fluctuation distribution collection unit (407) in base station 400. Record the number of An example of this measurement is shown in FIG.
[0044]
Here, when the distribution of the number of mobile stations with respect to the amplitude fluctuation measurement value V is as shown in FIG. 8A, the cumulative probability distribution of the mobile station existence probability of the amplitude fluctuation measurement value V is as shown in FIG. Become. This is represented by a graph in FIG.
[0045]
At this time, the allowable value of the amplitude fluctuation in the cell is V₀And V₀Is, for example, V for an accumulated probability of 80%, as shown in FIG.₀Is V₀= Α.
[0046]
That is, the amplitude fluctuation is V₀= Α, 80% of the mobile stations in the cell have an amplitude variation of V₀= Α or less. This V₀It is the present invention to find the optimal diffusion number corresponding to = α. Hereinafter, the specific method will be described in detail.
[0047]
Next, the operation of the control unit (408 in FIG. 4) will be described. In the control unit 408, the optimum amplitude variation value on the frequency axis (or / and on the time axis) determined by the amplitude variation distribution collection unit (407) is equal to V₀) And the user multiplexing number (that is, the code multiplexing number K notified in advance from the transmission data source), the optimum PG_f(PG_t) Optimum spreading number PG by referring to value table section 409_f(Or / and PG_t). Optimal spreading number PG determined by control unit 408_f(Or / and PG_t) Is notified to the mapper 404, and the mapper 404 performs two-dimensional diffusion according to the notification.
[0048]
Also, the optimal spreading number PG determined by the control unit 408_f(And / or PG_t) (Subcarrier allocation information 415 of the spread spectrum symbol in FIG. 4) is sent to the demapper 416 of the mobile station as information necessary when the mobile station restores a received signal.
[0049]
In FIG. 4, the subcarrier allocation information 415 of the spread spectrum symbol is indicated by a broken line so as to be directly transmitted from the control unit 408 to the demapper 420 of the mobile station, but this indicates the flow of information. The actual signal is transmitted to the mobile station as part of the control data transmitted from the base station together with the main signal data, included in the MC-CDMA signal.
[0050]
Next, the control unit (408 in FIG. 4) determines the optimum amplitude fluctuation value V on the frequency axis (and / or on the time axis) determined by the amplitude fluctuation distribution collecting unit (407).₀And the code multiplexing number K previously notified from the transmission data source, the optimum spreading number PG_f(And / or PG_t) Needed to determine the optimal PG_f(PG_tA description will be given of a method of producing the table values of the value table unit (409 in FIG. 4). FIG. 9 shows that when a code multiplexing number K and an amplitude variation value V are given, a required code error rate (BER)_rqFIG. 9 is a diagram showing a range of PG values for obtaining the following. Optimal spreading number PG on frequency axis_fAnd the optimal diffusion number PG on the time axis_tAre exactly the same, and here a common PG is used as the notation of the optimal spreading number for simplicity.
[0051]
FIG. 9A shows that when a relatively large value is given as the code multiplexing number K, a required bit error rate (BER)_rqThe following shows the range of PG values for obtaining the following. A curve 901 in the figure shows an example of the relationship between the amplitude variation value V and the bit error rate BER when a relatively large PG value is selected._rqThe range of the amplitude fluctuation value V to be kept below must be in the horizontal axis coordinate range corresponding to the thick line segment 904. Similarly, a curve 902 shows an example of the relationship between the amplitude variation value V and the bit error rate BER when the value of the medium-sized PG is selected._rqThe range of the amplitude fluctuation value V to be kept below must be within the bold line segment 905 and the horizontal axis coordinate range corresponding to the left side thereof. Similarly, a curve 903 shows an example of the relationship between the amplitude variation value V and the bit error rate BER when a relatively small PG value is selected._rqThe range of the amplitude fluctuation value V to be kept below must be within the bold line segment 906 and the horizontal coordinate range corresponding to the left side thereof. Conversely, the amplitude fluctuation value V is constant (for example, the amplitude fluctuation representative value V in the cell calculated by the amplitude fluctuation distribution collection unit (407) as described above).₀), Its value (V₀The maximum value that PG can take (that is, the optimal value is determined by the position of) on the horizontal axis in FIG. 9B. For example, V shown in FIG.₀In the case of the position of, the PG can take a value below the line segment 905, but the largest one among them, that is, a medium-sized PG corresponding to the line segment 905, is the optimal diffusion number.
[0052]
FIG. 9B shows that, when a relatively small value is given as the code multiplexing number K, the required code error rate (BER)_rqThe following shows the range of PG values for obtaining the following. As can be seen in comparison with FIG. 9A, when the number of code multiplexes is smaller than when the number of code multiplexes K is large, the code error rate (BER) of the amplitude variation value is small._rq) Is small. Similarly to FIG. 9A, a curve 907 in the figure shows an example of the relationship between the amplitude variation value V and the bit error rate BER when a relatively large PG value is selected. BER_rqThe range of the amplitude fluctuation value V to be kept below must be in the horizontal axis coordinate range corresponding to the thick line segment 910. Similarly, a curve 908 shows an example of the relationship between the amplitude variation value V and the bit error rate BER when a medium-sized PG value is selected._rqThe range of the amplitude fluctuation value V to be kept below must be within the bold line segment 911 and the horizontal axis coordinate range corresponding to the left side thereof. Similarly, a curve 909 shows an example of the relationship between the amplitude variation value V and the bit error rate BER when a relatively small PG value is selected._rqThe range of the amplitude fluctuation value V to be kept below must be within the bold line segment 911 and the horizontal axis coordinate range corresponding to the left side thereof. Conversely, the amplitude fluctuation value V is a constant value (for example, the amplitude fluctuation allowable value (V) in the cell calculated by the amplitude fluctuation distribution collecting unit (407) as described above.₀), Its value (V₀The maximum value that PG can take (that is, the optimal value is determined by the position of) on the horizontal axis in FIG. 9B. For example, V shown in FIG.₀In the case of the position of, the PG can take a value below the line segment 910, but the largest one among them, that is, a PG having a relatively large value corresponding to the line segment 910, is the optimal diffusion number.
[0053]
FIG. 10 shows the range of the value of PG determined from the relationship shown in FIG.₀Ii). The PG value (PG value) shown below each curve in FIG.₁, PG₂, ... PG_m-2ＰＧ, PG_m-1ＰＧ, PG_m, Where PG₁<PG₂<... <PG_m-2<PG_m-1<PG_m) Is the maximum allowable PG, that is, the optimum PG value (PG on the frequency axis)_fmax, PG on the time axis_tmax). For example, given the value of K to k₀, And the representative value V of the amplitude fluctuation₀For example, if the 80% cumulative probability value α of the actually measured value is adopted as as described with reference to FIG. 8, the PG value corresponding to the coordinate position of the intersection of the two, ie, in this case, PG_m-2なる is the optimum PG value.
[0054]
Optimal PG_f(PG_t) Various V values are stored in the value table section (409 in FIG. 4).₀The values of PG with respect to the values of and K are previously created and entered according to the method described above. The control unit (408 in FIG. 4) calculates K, V obtained by the amplitude fluctuation distribution collection unit 407 according to the actual state of the propagation path.₀The value of is applied to the table stored in the table unit 409, and the optimal PG_f(PG_tExtract the value of).
[0055]
【The invention's effect】
As described above, in the conventional MC-CDMA system, there is a possibility that communication quality may be degraded due to the fact that the code spreading direction is uniform during communication of code-multiplexed multi-users. According to the present invention, the code spreading direction and the maximum spreadable number are adaptively set according to the propagation path environment and the moving speed of the mobile station, and the two-dimensional arrangement in the frequency axis direction and the time axis direction is simplified by referring to the table. Can be done. As a result, by keeping the chip power correlation in the spread code at or above a required value, it is possible to reduce intersymbol interference during multi-user communication and improve communication quality. In addition, it is possible to make one code transmission time constant, and it is possible to flexibly design communication quality.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a transmission signal in an OFDM / CDMA modulation scheme.
FIG. 2 is a diagram showing an example of a received signal when the amplitude and phase of each subcarrier are received in different states.
FIG. 3 is a configuration diagram of a multicarrier transmission system that employs a multicarrier modulation method described in JP-A-2000-332724.
FIG. 4 is a diagram showing an embodiment of a system used in the MC-CDMA spreading chip assignment method of the present invention.
FIG. 5 shows amplitude fluctuation (delay spread) on the frequency axis to be measured (or / and amplitude fluctuation on the time axis (Doppler frequency)) in the MC-CDMA system according to the MC-CDMA spreading chip allocation method of the present invention. It is a figure showing an example.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a measured value of amplitude fluctuation on a frequency axis.
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a measured value of amplitude fluctuation on a time axis.
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of an operation of an amplitude fluctuation distribution collecting unit.
FIG. 9 shows a case where a given code error rate (BER) is given when a code multiplexing number K and an amplitude variation value V are given._rqFIG. 9 is a diagram showing a range of PG values for obtaining the following.
FIG. 10 shows a range of PG values determined from the relationship shown in FIG. 9 for various code multiplexing numbers K and amplitude fluctuation values.
[Explanation of symbols]
301 first data spreading unit
302 Second data spreading unit
303 synthesis unit
304 serial / parallel (S / P) converter
305 IFFT (Inverse Fast Fourier transform) section
306 Guard interval (GI) addition unit
307 Digital / analog (D / A) converter
311 analog / digital (A / D) converter
312 Guard interval (GI) remover
313 @ FFT (Fast \ Fourier \ Transform)
314 parallel / serial (P / S) converter
315 Data despreading unit
401 Transmission data source
402 Serial / parallel converter
403 Spread spectrum unit
404 Mapper
405 inverse Fourier transform (IFFT) section
406 Guard interval (GI) addition unit
407 Amplitude fluctuation distribution collection unit
408 control unit
409 Optimal PG_f(PG_tI) Value table section
410 GI remover
411 @ FFT section
412 demapper
413 spectrum despreader
414 parallel / serial (P / S) converter
415 Subcarrier allocation information of spread spectrum symbols
416 mobile station
417 MC-CDMA receiver
418 GI remover
419 Fourier transform (FFT) part
420 demapper
421 Subcarrier amplitude fluctuation measurement unit
422 @ MC-CDMA transmitter
423 Amplitude fluctuation measurement value information of received signal
500-MC-CDMA signal received by mobile station
501 Signal for measuring amplitude fluctuation of MC-CDMA signal received by mobile station
502 Received power in frequency domain
503 Received power on time axis
901: Curve indicating relationship between amplitude variation value V and code error rate BER for large PG value
902 A curve showing the relationship between the amplitude variation value V and the bit error rate BER for the middle PG value
903 A curve showing the relationship between the amplitude variation value V and the bit error rate BER for a small PG value
904 required BER_rqThick line indicating the range of amplitude fluctuation value V to keep below
905 required BER_rqThick line indicating the range of amplitude fluctuation value V to keep below
906 required BER_rqThick line indicating the range of amplitude fluctuation value V to keep below
907 A curve showing the relationship between the amplitude variation value V and the bit error rate BER for a large PG value
908 A curve showing the relationship between the amplitude variation value V and the BER for a middle PG value
909 A curve showing the relationship between the amplitude variation value V and the BER for a small PG value.
910 required BER_rqThick line indicating the range of amplitude fluctuation value V to keep below
911 required BER_rqThick line indicating the range of amplitude fluctuation value V to keep below
912 required BER_rqThick line indicating the range of amplitude fluctuation value V to keep below

Claims

移動局は、周波数軸上の振幅変動（遅延スプレッド）を測定する部位、及び測定された振幅変動を基地局に通知する部位を備え、基地局は、周波数軸上の振幅変動及びユーザ多重数に対する最適な周波数軸方向拡散数を記憶するテーブルを保持すると共に、セル内の各移動局から通知される周波数軸上の振幅変動の分布に基づき最適な周波数軸上の振幅変動を決定する部位を備え、上記決定された周波数軸上の振幅変動とユーザ多重数に応じて、上記テーブルから最適な周波数軸方向拡散数を選択し、次いで各移動局に割り当てられる拡散コード長から各移動局に対する時間軸方向拡散数を求めて、基地局はそれに従い拡散チップを周波数軸上と時間軸上に同時に割り当てて２次元配置を行い、拡散コード長とあわせて周波数軸方向拡散数を移動局に通知することを特徴とするＭＣ−ＣＤＭＡ拡散チップ割り当て方法。The mobile station includes a part for measuring amplitude fluctuation (delay spread) on the frequency axis and a part for notifying the measured amplitude fluctuation to the base station. While holding a table that stores the optimal frequency-axis direction spreading number, it has a unit that determines the optimal amplitude variation on the frequency axis based on the distribution of amplitude variation on the frequency axis notified from each mobile station in the cell. In accordance with the determined amplitude fluctuation on the frequency axis and the number of multiplexed users, the optimum spreading number in the frequency axis is selected from the table, and then the time axis for each mobile station is determined from the spreading code length assigned to each mobile station. The base station obtains the directional spreading number, allocates a spreading chip on the frequency axis and the time axis at the same time, and performs two-dimensional arrangement according to the directional spreading number. MC-CDMA spread chip allocation method and notifies the moving station.

移動局は、時間軸上の振幅変動（ドップラー周波数）を測定する部位、及び測定された振幅変動を基地局に通知する部位を備え、基地局は、時間軸上の振幅変動及びユーザ多重数に対する最適な時間軸方向拡散数を記憶するテーブルを保持すると共に、セル内の各移動局から通知される時間軸上の振幅変動の分布に基づき最適な時間軸上の振幅変動を決定する部位を備え、上記決定された時間軸上の振幅変動とユーザ多重数に応じて、上記テーブルから最適な時間軸方向拡散数を選択し、次いで各移動局に割り当てられる拡散コード長から各移動局に対する周波数軸方向拡散数を求めて、基地局はそれに従い拡散チップを周波数軸上と時間軸上に同時に割り当てて２次元配置を行い、拡散コード長とあわせて時間軸方向拡散数を移動局に通知することを特徴とするＭＣ−ＣＤＭＡ拡散チップ割り当て方法。The mobile station includes a part for measuring the amplitude fluctuation (Doppler frequency) on the time axis and a part for notifying the measured amplitude fluctuation to the base station. It has a table that stores a table that stores an optimal number of spreading in the time axis direction and determines an optimal amplitude variation on the time axis based on a distribution of amplitude variations on the time axis notified from each mobile station in the cell. According to the determined amplitude fluctuation on the time axis and the number of multiplexed users, an optimal spreading number in the time axis direction is selected from the table, and then the frequency axis for each mobile station is determined from the spreading code length assigned to each mobile station. The base station determines the spreading factor in the direction, allocates the spreading chips on the frequency axis and the time axis at the same time, performs two-dimensional arrangement, and notifies the mobile station of the spreading number in the time axis together with the spreading code length. MC-CDMA spread chip allocation method comprising Rukoto.

移動局は、周波数軸上の振幅変動（遅延スプレッド）を測定する部位、時間軸上の振幅変動（ドップラー周波数）を測定する部位、及び測定された２つの振幅変動を基地局に通知する部位を備え、基地局は、周波数軸上の振幅変動、時間軸上の振幅変動及びユーザ多重数に対する最適な周波数軸方向拡散数及び時間軸方向拡散数を記憶するテーブルを保持と共に、セル内の各移動局から通知される周波数軸上の振幅変動と時間軸上の振幅変動の分布に基づき最適な周波数軸上の振幅変動と時間軸上の振幅変動を決定する部位を備え、上記決定された周波数軸上の振幅変動及び時間軸上の振幅変動とユーザ多重数に応じて、上記テーブルから最適な周波数軸方向拡散数と時間軸方向拡散数を選択し、基地局はそれに従い拡散チップを周波数軸上と時間軸上に同時に割り当てて２次元配置を行い、該周波数軸方向拡散数と時間軸方向拡散数を移動局に通知することを特徴とするＭＣ−ＣＤＭＡ拡散チップ割り当て方法。The mobile station includes a part that measures amplitude fluctuation (delay spread) on the frequency axis, a part that measures amplitude fluctuation (Doppler frequency) on the time axis, and a part that notifies the base station of the two measured amplitude fluctuations. The base station has a table for storing an amplitude variation on the frequency axis, an amplitude variation on the time axis, and an optimal spreading number in the frequency axis and a spreading number in the time axis with respect to the number of multiplexed users and the number of spreads in the cell. A portion for determining the optimal amplitude fluctuation on the frequency axis and the amplitude fluctuation on the time axis based on the distribution of the amplitude fluctuation on the frequency axis and the amplitude fluctuation on the time axis notified from the station, According to the amplitude fluctuation on the time axis and the amplitude fluctuation on the time axis and the number of multiplexed users, the optimal spreading number in the frequency axis direction and the spreading number in the time axis direction are selected from the above table, and the base station sets the spreading chip on the frequency axis accordingly. It performed simultaneously allocated two-dimensional arrangement on the time axis, MC-CDMA spread chip allocation method and notifies the mobile station of the frequency axis direction spreading the number and the time axis direction spreading number.

前記周波数軸上の振幅変動及び／または時間軸上の振幅変動の分布から所定の累積存在確率の振幅変動許容値を求め、該振幅変動値に対応する最適拡散数を求めることを特徴とする前記請求項１〜３の内、いずれか１項記載のＭＣ−ＣＤＭＡ拡散チップ割り当て方法。Determining a permissible amplitude fluctuation value of a predetermined cumulative existence probability from the distribution of the amplitude fluctuation on the frequency axis and / or the amplitude fluctuation on the time axis, and obtaining an optimum spreading number corresponding to the amplitude fluctuation value. The method of allocating MC-CDMA spread chips according to any one of claims 1 to 3.

前記テーブルが、コード多重数をパラメータとし、前記振幅変動値に対応した所定の符号誤り率が得られる最大許容拡散数を記録するものであって、前記振幅変動値に対応する最適拡散数を上記テーブルから求めることを特徴とする前記請求項１〜４の内、いずれか１項記載のＭＣ−ＣＤＭＡ拡散チップ割り当て方法。The table uses a code multiplexing number as a parameter, and records a maximum allowable spreading number at which a predetermined code error rate corresponding to the amplitude fluctuation value is obtained. The MC-CDMA spread chip allocation method according to any one of claims 1 to 4, wherein the MC-CDMA spread chip allocation method is obtained from a table.