JP2004297370A - 送信機及び受信機 - Google Patents
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Abstract
【課題】本願課題は、ＭＣ−ＣＤＭＡ通信システムにおいて角度分散の大きな電波伝搬環境であったとしても、拡散コード間の直交性の劣化を抑制することである。
【解決手段】本発明による送信機は、信号系列をある拡散形式で符号拡散を行う拡散手段と、逆フーリエ変換手段からの出力信号を、所定のビームパターンで送信する送信手段と、受信機に対する角度分散を求める角度分散検出手段と、角度分散及び送信ビーム幅との比較結果に基づいて、拡散形式を調整する制御手段を有する。拡散手段は、１つの信号系列を第１複製数だけ複製する複製手段、及び符号拡散された並列の信号系列を出力する第１出力手段を有する周波数領域拡散手段と、１つの信号系列第２複製数だけ複製する複製手段、及び符号拡散された直列の信号系列を出力する第２出力手段を有する時間領域拡散手段とを有する。
【選択図】 図４
【解決手段】本発明による送信機は、信号系列をある拡散形式で符号拡散を行う拡散手段と、逆フーリエ変換手段からの出力信号を、所定のビームパターンで送信する送信手段と、受信機に対する角度分散を求める角度分散検出手段と、角度分散及び送信ビーム幅との比較結果に基づいて、拡散形式を調整する制御手段を有する。拡散手段は、１つの信号系列を第１複製数だけ複製する複製手段、及び符号拡散された並列の信号系列を出力する第１出力手段を有する周波数領域拡散手段と、１つの信号系列第２複製数だけ複製する複製手段、及び符号拡散された直列の信号系列を出力する第２出力手段を有する時間領域拡散手段とを有する。
【選択図】 図４
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般にマルチキャリア符号分割多重接続（ＭＣ−ＣＤＭＡ：Ｍｕｌｔｉ Ｃａｒｒｉｅｒ−Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式の通信システムにおける送信機及び受信機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＭＣ−ＣＤＭＡ方式は、次世代の広帯域移動通信に適用することが検討されている技術の１つであり、近年特に注目されている。これは、複数のサブキャリアを利用することで周波数選択性フェージング耐性を強化するＭＣ又は直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式の利点に加えて、符号拡散により干渉の抑制を可能にするＣＤＭＡ方式の利点を保有しつつ、更に周波数の利用効率を高めるものである。ＭＣ−ＣＤＭＡに関する技術については、例えば非特許文献１に開示されている。
【０００３】
図１は、ＭＣ−ＣＤＭＡ通信システムで使用される送信機の概略を示す。図示されているように、送信機１００は符号化部１０２を有し、これは、例えば畳み込み符号化やターボ符号化等の手法を利用して、２進データを符号化する。送信機１００は、符号化部１０２に接続された変調部１０４を有し、これは、符号化部１０２で符号化されたデータ系列を、ＢＰＳＫ，ＱＰＳＫ，１６ＱＡＭ等の所定の変調方式における信号点（シンボル）に順にマッピングすることで、一連のシンボル系列を出力する。送信機１００は直列並列変換部１０６を有し、これは、一連のシンボル系列を、例えばＭ個の所定数の並列の信号系列（ストリーム）に変換する。送信機１００は拡散部１０７を有し、これは、直列並列変換部１０６からの並列の信号系列を符号拡散する。拡散部１０７はストリーム毎に設けられた複製部１０８を有し、複製部１０８は１つのストリームを例えばＳＦ個の所定数のストリームに複製し、並列の信号系列として出力する。拡散部１０７は各ストリームに拡散符号を乗算するための乗算部１１０及び拡散符号生成部１１２を有する。拡散符号の長さは、複製部１０８の複製数（ＳＦ）に合わせて設定される。より具体的には、複製部１０８からのＳＦ個のストリームに対して、長さＳＦの拡散符号が乗算される。
【０００４】
送信機１００は各乗算部１１０の出力に接続された高速逆フーリエ変換部１１４を有する。高速逆フーリエ変換部１１４は、サブキャリア数に対応するＮ＝Ｍ×ＳＦ個の入力点及び出力点を有し、入力された信号系列に対して高速逆フーリエ変換を行う。これにより、周波数領域におけるＮ＝Ｍ×ＳＦ個のストリームが、Ｎ個の時間領域の信号に変換される。送信機１００は直列並列変換部１１６を有し、これはＮ個のストリームを１つのストリームに変換する。送信機１００はガードインターバル挿入部１１８を有し、これは、直列並列変換部１１６からの出力信号に、シンボル毎に（ＯＦＤＭ有効シンボル毎に）ガードインターバルを付加することで、送信データ系列を作成する。送信機１００は例えばＮｔ個の所定数のアンテナ素子１２０を有し、各アンテナ素子１２０は複素重み係数の乗算される重み設定部１２２を有する。アンテナ素子１２０は、指向性の強いビームパターンを形成することの可能な適応アレーアンテナとして機能する。
【０００５】
図２は、ＭＣ−ＣＤＭＡ通信システムで使用される受信機の概略を示す。図示されているように、受信機２００は、送信機からの無線信号を受信するアンテナ素子２０２を有する。受信機２００はガードインターバル除去部２０４を有し、これは、受信した一連のシンボル系列からガードインターバルを除去する。受信機２００は直列並列変換部２０６を有し、これは一連のシンボル系列を、Ｎ＝Ｍ×ＳＦ個の並列のシンボル系列（ストリーム）に変換する。受信機２００は高速フーリエ変換部２０８を有し、これはＮ個の時間領域信号に高速フーリエ変換を施すことでＮ個の周波数領域の信号を出力する。受信機２００は逆拡散部２０９を有し、これは高速フーリエ変換部２０８からのサブキャリア毎の信号系列を逆拡散する。受信機２００は、各ストリームに逆拡散符号を乗算する乗算部２１０と、逆拡散符号を生成する逆拡散符号生成部２１２を有する。高速フーリエ変換部２０８からのＮ個のストリームは、Ｍ個に分けられ、Ｍ個のストリーム毎に長さＳＦの逆拡散符号が乗算される。
【０００６】
一方、逆拡散部２０９は高速フーリエ変換部２０８の出力に接続されたチャネル推定部２１４を有し、これは、サブキャリア毎にチャネル応答を推定することでフェージング等の影響を評価し、乗算部２１６を通じてストリーム毎に補償する。逆拡散部２０９は合成部２１８を有し、合成部２１８はＳＦ個の複数のストリームを合成することで、１つのストリームを出力する。その結果、Ｍ個の合成部２１８からＭ個のストリームが出力される。受信機２００は並列直列変換部２２０を有し、これは、Ｍ個の並列のストリームを直列のストリームに変換する。受信機２００はデータ復調部２２２を有し、これは、入力されたストリームを、ＢＰＳＫ，ＱＰＳＫ，１６ＱＡＭ等の所定の変調方式に従ってシンボルの表現する信号点を判定する。受信機２００は、データ復調部２２２に接続された復号部２２４を有し、これは畳み込み符号化等の符号化の行われている信号の復号を行う。以後、不図示の更なる後段の処理が行われる。
【０００７】
このようなＭＣ−ＣＤＭＡ通信システムでは、指向性の強いビームが使用される。例えば、１つのセルが３つのセクタに分割されている場合に、１２０度の１セクタの領域が更に１５個の領域（クラスタ）に分割され（１つ１つのビームは８度のビーム幅を有する。）、無線基地局は、電波の到来角（ＤｏＡ：Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ）に依存して使用するビームを適宜選択する。これにより、無線基地局は配下の移動端末と、干渉の少ない高利得な１対１通信を行うことが可能になる。このような観点からは、送信ビーム幅を狭く絞り込んで送信すると、それだけ高利得化及び干渉抑制効果を行うことが可能になることが予想される。
【０００８】
ところで、移動通信システムでは、受信機の通信環境に依存して、受信機に到来する電波の広がり、即ち角度分散又はアングルスプレッド（ａｎｇｕｌａｒ ｓｐｒｅａｄｉｎｇ）が変化する。なお、角度分散α、送信ビーム幅γ及び到来方向θとの間には、図３に示すような関係がある。図３において、ｄは無線基地局及び移動端末間の直線距離を示し、Ｒは電波を散乱させる対象物（例えば、ビルや障害物等）と移動端末との間の距離を示す。この角度分散αが、比較的小さいならば（送信ビーム幅γより小さいならば）、無線基地局は移動端末に正確に追従してビームを送信することが可能であり、移動端末は一定の方向から安定して電波を受信することが可能になる。このため、上述したような干渉の少ない高利得な通信が可能になる。なお、角度分散の測定手法については、例えば非特許文献２に開示されている。
【０００９】
【非特許文献１】
Ｈ．Ａｔａｒａｓｈｉ，Ｓ．Ａｂｅｔａ，Ｍ．Ｓａｗａｈａｓｈｉ，“Ｂｒｏａｄｂａｎｄ ｐａｃｋｅｔ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ａｃｃｅｓｓ ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ ｆｏｒ ｈｉｇｈ−ｓｐｅｅｄ ａｎｄ ｈｉｇｈ−ｃａｐａｃｉｔｙ ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ”，ＩＥＥＥ ＶＴＣ２００１−Ｓｐｒｉｎｇ，ｐｐ．５５６−５７０，Ｍａｙ２００１
【００１０】
【非特許文献２】
Ｊ．Ｊｅｏｎｇ，Ｋ．Ｓａｋａｇｕｃｈｉ，Ｊ．ｔａｋａｄａ，ａｎｄ Ｋ．Ａｒａｉ，“Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ＭＵＳＩＣ ａｎｄ ＥＳＰＲＩＴ ｆｏｒ ｊｏｉｎｔ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ ＤＯＡ ａｎｄ Ａｎｇｕｌａｒ Ｓｐｒｅａｄ ｉｎ Ｓｌｏｗ Ｆａｄｉｎｇ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ”，ＩＥＩＣＥ ＴＲＡＮＳ．ＣＯＭＭＵＮ．，ＶＯＬ．Ｅ８５，ＮＯ．５，Ｍａｙ２００２
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、通信環境によっては角度分散αが大きくなる場合もある。このような場合には、移動端末に様々な方向から電波が到来し、移動端末に対する電波伝搬環境は大きく変化しやすくなるので、無線基地局は移動端末に正確に追従することが困難になる。また、角度分散αが大きいことに起因して、移動端末は自身に対する送信ビームとは異なるフェージングの影響を受けた他のユーザに関する信号を受信する可能性も大きくなり、干渉信号が増加することとなる。このため、送信ビーム幅を狭くして移動端末に信号を送信したとしても、受信機側での拡散コード間の直交性が劣化し、上記のような所望の効果が充分に得られなくなることが懸念される。
【００１２】
本願課題は、指向性の強いビームパターンを利用して、基地局及び移動端末間で１対１通信を行うＭＣ−ＣＤＭＡ通信システムにおける送信機及び受信機であって、角度分散の大きな電波伝搬環境であったとしても、拡散コード間の直交性の劣化を抑制することの可能な送信機及び受信機を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、
受信機に所望の信号を送信する送信機であって、
前記所望の信号を含む並列の信号系列の各々に対して、ある拡散形式で符号拡散を行うことで、複数の拡散信号系列を出力する拡散手段と、
前記複数の拡散信号系列を逆フーリエ変換する逆フーリエ変換手段と、
逆フーリエ変換手段からの出力信号を、所定のビームパターンで送信するための送信手段と、
前記受信機に到来する電波の角度分散を求める角度分散検出手段と、
前記角度分散及び送信ビーム幅との比較結果に基づいて、前記拡散形式を調整する制御手段
を有し、前記拡散手段が、１以上の周波数領域拡散手段と、複数の時間領域拡散手段とを有し、前記１以上の周波数領域拡散手段の各々が、
１つの信号系列から与えられた信号を、前記拡散形式で定められている第１複製数だけ複製する複製手段と、
複製された各信号に、前記第１複製数に合わせて選択された拡散符号を乗算することで得られる複数の信号を、並列の信号系列として出力する第１出力手段
を有し、前記複数の時間領域拡散手段の各々が、
１つの信号系列から与えられる信号を、前記拡散形式で定められている第２複製数だけ複製する複製手段と、
複製された各信号に、前記第２複製数に合わせて選択された拡散符号を乗算することで得られる複数の信号を、直列の信号系列として出力する第２出力手段
を有することを特徴とする送信機
が、提供される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図４は、本願実施例による送信機のブロックを示す。図示されているように、送信機４００は符号化部４０２を有し、これは、例えば畳み込み符号化やターボ符号化等の手法を利用して、２進データを符号化する。送信機４００は、符号化部４０２に接続された変調部４０４を有し、これは、符号化部４０２で符号化されたデータ系列を、ＢＰＳＫ，ＱＰＳＫ，１６ＱＡＭ等の所定の変調方式における信号点（シンボル）に順にマッピングすることで、一連のシンボル系列を出力する。送信機４００は直列並列変換部４０６を有し、これは、一連のシンボル系列を、適切な数の並列の信号系列（ストリーム）に変換する。
【００１５】
送信機４００は直列並列変換部４０６に接続された拡散部４０７を有し、これは、符号拡散されたＮ個の並列の信号系列を出力する。送信機４００は、拡散部４０６の各出力に接続された高速逆フーリエ変換部４１４を有する。高速逆フーリエ変換部４１４は、サブキャリア数に対応するＮ個の入力点及び出力点を有し、入力された信号系列に対して高速逆フーリエ変換を行う。これにより、周波数領域におけるＮ個のストリームが、Ｎ個の時間領域の信号に変換される。送信機４００は直列並列変換部４１６を有し、これはＮ個のストリームを１つのストリームに変換する。送信機４００はガードインターバル挿入部４１８を有し、これは、直列並列変換部１１６からの出力信号に、シンボル毎に（ＯＦＤＭ有効シンボル毎に）ガードインターバルを付加することで、送信データ系列を作成する。送信機４００は例えばＮｔ個の所定数のアンテナ素子４２０を有し、各アンテナ素子４２０は複素重み係数の乗算される重み設定部４２２、周波数変換を行うアップコンバータ４２４及び送受信信号を区別するためのデュプレクサ４２６を有する。各アンテナ素子４２０は、指向性の強いビームパターンを形成することの可能な適応アレーアンテナとして機能する。
【００１６】
送信機４００は、受信機への到来波の角度分散を求める角度分散検出部４２８を有し、これは受信機からの上り信号に基づいて、受信機に対する到来波の角度分散を推定する。送信機４００は拡散形式制御部４３０を有し、これは、後述するように、角度分散αと送信ビーム幅γの大小関係に依存して、送信信号をどのように符号拡散するかを決定する。送信機４００は制御チャネル情報作成部４３２ を有し、拡散形式の内容（制御チャネル情報）を制御信号として送信するための処理を行う。
【００１７】
図５は、図４に示される送信機の角度分散検出部４２８のブロック図を示す。角度分散検出部４２８は、アンテナ素子４２０のデュプレクサ４２６に接続された周波数変換部５０２を有し、これは無線周波数の受信信号をダウンコンバートする。角度分散検出部４２８は検出部５０４を有し、これはダウンコンバートされた受信信号に基づいて、例えばＭＵＳＩＣのような周知の手法で角度分散αを検出する（検出手法については、例えば非特許文献２参照。）。角度分散検出部４２８は比較判定部５０６を有し、これは、検出した角度分散αと送信ビーム幅γを比較し、比較結果を出力する。この比較結果は、拡散形式制御部４３０に通知される。
【００１８】
図６は、図４に示される送信機の拡散部の部分ブロック図を示す。概して、拡散部４０７には、１以上の周波数領域拡散部６０２と、複数の時間領域拡散部６０４とが含まれる。１つの周波数領域拡散部６０２は、第１複製数ＳＦｆに相当する数の信号系列を出力し、それらを逆フーリエ変換部４１４に与えることが可能である。１つの時間領域拡散部６０４は、１つの信号系列を出力し、それを逆フーリエ変換部４１４に与えることが可能である。図示している例では、ＳＦｆ個の信号系列を出力する１つの周波数領域拡散部６０２と、ＳＦｆ個の時間領域拡散部６０４とが描かれている。これら１以上の周波数領域拡散部６０２及び複数の時間領域拡散部６０４の各出力は、拡散形式に依存して、それらの内のＮ個が逆フーリエ変換部４１４に与えられる。従って、逆フーリエ変換部４１４の入力の総てが周波数領域拡散部６０２から与えられる場合もあるし、逆フーリエ変換部４１４の入力の総てが時間領域拡散部６０４から与えられる場合もあるし、逆フーリエ変換部４１４の入力の一部が周波数領域拡散部６０２から与えられ、その他が時間領域拡散部６０４から与えられる場合もある。
【００１９】
周波数領域拡散部６０２は、１つの信号系列から与えられた信号を、第１複製数ＳＦｆ個だけ複製し、ＳＦｆ個の並列の信号系列を作成する複製部６０６を有する。第１複製数ＳＦｆは、拡散形式制御部４３０から与えられるパラメータである。周波数領域拡散部６０２は複製部６０６に接続された拡散符号乗算部６０８を有し、拡散符号乗算部６０８は、複製された各信号に第１複製数ＳＦｆに合わせて選択された拡散符号を乗算し、第１複製数ＳＦｆ個の並列の符号拡散された信号系列を出力する。
【００２０】
時間領域拡散部６０４は、１つの信号系列から与えられた信号を、第２複製数ＳＦｔ個だけ複製し、ＳＦｔ個の並列の信号系列を作成する複製部６１０を有する。第２複製数ＳＦｔは、拡散形式制御部４３０から与えられるパラメータである。時間領域拡散部６０４は複製部６１０に接続された拡散符号乗算部６１２を有し、拡散符号乗算部６１０は、複製された各信号に第２複製数ＳＦｔに合わせて選択された拡散符号を乗算し、第２複製数ＳＦｔ個の並列の符号拡散された信号系列を出力する。時間領域拡散部６０４は並列直列変換部６１４を有し、並列直列変換部６１４は拡散符号乗算部６１２からの第２複製数ＳＦｔ個の並列の信号系列を１つの直列の信号系列に変換する。
【００２１】
動作を次に説明する。主に図４の送信機４００の動作を説明するが、必要に応じて図５及び図６を参照する。先ず、アンテナ素子４２０で受信した受信信号（上り信号）に基づいて、角度分散検出部４２８にて角度分散αが検出される。角度分散検出部４２８では、周波数変換部５０２（図５）によりダウンコンバートされた受信信号に基づいて、検出部５９４にて角度分散αが検出される。角度分散の検出手法については、例えばＭＵＳＩＣやＥＳＰＲＩＴのような当該技術分野で周知の手法を利用することが可能である（これらの手法については、例えば非特許文献２参照。）。検出された角度分散αは、比較判定部５０６にて、例えば８度のような所定の大きさを有する送信ビーム幅γと比較される。比較結果は拡散形式制御部４３０に与えられる。
【００２２】
拡散形式制御部４３０は、その比較結果に基づいて、第１及び第２複製数である２つのパラメータの組（ＳＦｆ，ＳＦｔ）を決定する。これらのパラメータは、拡散部４０７に与えられる。拡散部４０７では、第１，第２複製数（ＳＦｆ，ＳＦｔ）に従って、信号系列を符号拡散する。説明の便宜上、角度分散αが送信ビーム幅γより小さかったとする。この場合には、従来のＭＣ−ＣＤＭＡは良好に機能し得る。そこで、拡散形式制御部４３０は、第１複製数は４とし（ＳＦｆ＝４）、第２複製数は１（ＳＦｔ＝１）に設定する（又はそのようなパラメータの組み合わせを選択する。）。また、逆フーリエ変換部４１４の入力点数Ｎは６４（Ｎ＝６４）であるとする。この場合は、直列並列変換部４０６から、Ｍ’＝１６個のシンボルが並列に拡散部４０７に入力され、各シンボルにそれぞれ周波数領域拡散部６０２が接続され、１６個の周波数領域拡散部６０２の総ての出力（４×１６＝６４）が、逆フーリエ変換部４１４に入力される。
【００２３】
例えば、直列並列変換部４０６の１つの出力から得られた１つのシンボルが複製部６０６に入力され、ＳＦｆ＝４個の信号系列に複製される。この４個の信号系列に対して長さ４の拡散符号がそれぞれ乗算され、４つの並列の信号系列として逆フーリエ変換部４１４に入力される。他の１５個の周波数領域拡散部６０２についても同様な処理が行われる。目下の例の場合は、どの時間領域拡散部６０４の出力も逆フーリエ変換部４１４に接続されない。従って、送信機４００は従来の送信機１００と同様な動作を行うこととなる。
【００２４】
次に、角度分散検出部４２８で検出した角度分散αが、送信ビーム幅γより大きかったとする。この場合には、受信機の受信する電波は様々な方向から到来し、自身の信号だけでなく他者の信号をも受信し得る。他者の信号は自身の信号とは異なるフェージングの影響を受けているので、周波数領域における符号の直交性が劣化し、他ユーザとの間の干渉が増大することが懸念される。しかしながら、周波数領域での通信環境が良好でなかったとしても、時間軸上での通信環境は良好な場合があり得る。例えば、移動体の移動速度が比較的低速であり、到来波が時間的に一定である又は到来波の時間変動が小さい場合である。このような場合には、拡散符号を同時性の並列データとして送信信号に導入するよりも、一連の時系列データとして導入する方が、符号間の直交性を維持する点で有利になる。そこで、拡散形式制御部４３０は、第１複製数ＳＦｆを減少させ、第２複製数ＳＦｔを増加させたパラメータの組を選択する。
【００２５】
説明の便宜上極端な例として、拡散形式制御部４３０が、第１複製数ＳＦｆを１とし（ＳＦｆ＝１）、第２複製数ＳＦｔを４（ＳＦｔ＝４）に設定したとする。この場合には、６４個の時間領域拡散部６０４の各々が、直列並列変換部４０６から１つの信号系列を受信し、逆フーリエ変換部４１４に１つの信号系列の信号を与える。目下の例の場合には、何らの周波数領域拡散部６０２も使用されない。
【００２６】
直列並列変換部４０６の１つの出力から得られた１つのシンボルが複製部６１０に入力され、ＳＦｔ＝４個の信号系列に複製される。この４個の信号系列に対して長さ４の拡散符号がそれぞれ乗算される。こうして符号拡散された各信号は、並列直列変換部６１４に入力され、１つの直列の信号系列として時系列データとして高速逆フーリエ変換部４１４に入力される。このような処理が、他の６３個の時間領域拡散部でも行われる。なお、拡散符号乗算部６１２及び並列直列変換部６１４の順序を逆にすることも可能である。符号拡散されたシンボルが、一連の時系列データとして時間領域拡散部６０４から出力されればよいからである。以後の処理は、従来と同様に、逆フーリエ変換、並列直列変換、ガードインターバルの付加、アップコンバージョン等の処理を経て受信側に送信される。
【００２７】
拡散符号の乗算された信号（時間領域拡散部６０４の出力）は、一連の時系列データとして逆フーリエ変換部４１４に入力され、変調される（逆フーリエ変換される）。この点、拡散符号の乗算された信号（周波数領域拡散部６０２の出力）が、同時性の並列データとして逆フーリエ変換部４１４にて変調されていた従来の手法と大きく異なる。時間軸における伝搬環境の変動が小さいならば、時間領域拡散部６０４を利用して符号拡散した方が、符号間の直交性を維持することが可能になる。もっとも、通信環境によっては、周波数領域及び時間領域の何れの領域でも伝搬環境が大きく変動する場合もある（例えば、角度分散が大きく且つ高速で移動するような場合である。）。
【００２８】
一方、送信側の拡散形式制御部４３０で決定された拡散形式についての情報は、受信側にも通知する必要がある。このため、制御チャネル情報作成部４３２は、第１及び第２複製数ＳＦｆ，ＳＦｔについての情報を制御信号として送信するための信号を作成し、これを送信信号に付加するように直列並列変換部４０６に与える。また、直列並列変換部４０６は、拡散形式制御部４３０で決定された拡散形式に合わせて、出力する並列の信号系列の数Ｍ’を調整する。先の例では、（ＳＦｆ，ＳＦｔ）＝（４，１）の場合には、Ｍ’＝１６とし、（ＳＦｆ，ＳＦｔ）＝（１，４）の場合には、Ｍ’＝６４とする。
【００２９】
簡単のため、（ＳＦｆ，ＳＦｔ）＝（４，１），（１，４）の場合について説明したが、例えば（ＳＦｆ，ＳＦｔ）＝（２，２）のように、これら２つのパラメータは、供に１でない値をとるように設定されることも可能である。より一般的には、拡散形式制御部４３０は、図７に示されるような一覧表から、パラメータを選択することも可能である。例えば、Ａで示されるパラメータの組を採用して通信を行っていたところ、角度分散αが更に大きくなった場合に、Ｂで示されるパラメータの値を採用するように、各パラメータを設定することが可能である。
【００３０】
図８は、本願実施例による受信機のブロック図を示す。図示されているように、受信機８００は、送信機からの無線信号を受信するアンテナ素子８０２を有する。受信機８００はガードインターバル除去部８０４を有し、これは、受信した一連のシンボル系列からガードインターバルを除去する。受信機８００は直列並列変換部８０６を有し、これは一連のシンボル系列を、Ｎ個の並列のシンボル系列（ストリーム）に変換する。受信機８００は高速フーリエ変換部８０８を有し、これはＮ個の時間領域信号に高速フーリエ変換を施すことでＮ個の周波数領域信号を出力する。受信機８００は逆拡散部８０９を有し、これは、高速フーリエ変換部８０８からのストリームに拡散符号を乗算し、逆拡散されたＭ’個の信号系列を出力する。
【００３１】
受信機８００は並列直列変換部８２０を有し、これは、Ｍ’個の並列のストリームを直列のストリームに変換する。受信機８００はデータ復調部８２２を有し、これは、入力されたストリームを、ＢＰＳＫ，ＱＰＳＫ，１６ＱＡＭ等の所定の変調方式に従ってシンボルの表現する信号点を判定する。受信機８００は、データ復調部８２２に接続された復号部８２４を有し、これは畳み込み符号化等の符号化の行われている信号の復号を行う。以後、不図示の更なる後段の処理が行われる。
【００３２】
更に、受信機８００は制御チャネル情報抽出部８２６を有し、これは受信信号に含まれる制御信号から、拡散形式に関する情報（具体的には、第１及び第２複製数ＳＦｆ，ＳＦｔ）を抽出する。受信機８００は拡散形式制御部８２８を有し、拡散形式制御部８２８は制御チャネル情報抽出部８２６で抽出した情報により定められる拡散形式で逆拡散を行うように、逆拡散部８０９に指示を与える。
【００３３】
図９は、図８に示される送信機の逆拡散部８０９の部分ブロック図を示す。逆拡散部８０９は、概して送信機４００の拡散部４０７と逆の処理を行うように形成される。従って、逆拡散部８０９も、１以上の周波数領域逆拡散部９０２と、複数の時間領域逆拡散部９０４を有する。１つの周波数領域拡散部９０２は拡散符号乗算部９０６を有し、これは、第１複製数ＳＦｆに相当する数の信号系列を受信し、第１複製数ＳＦｆに合わせて選択された拡散符号を用いて、各信号系列の信号を逆拡散する。受信機９０２は合成部９０８を有し、これは、ＳＦｆ個の複数のストリームを合成する又は１つのストリームを選択することで、１つのストリームを出力する。その結果、１つの周波数領域逆拡散部９０２に関し、ＳＦｆ個の入力信号系列から１つのストリームが出力される。
【００３４】
時間領域逆拡散部９０４は、１つの信号系列から与えられた信号を、第２複製数ＳＦｔ個の信号系列に変換する直列並列変換部９１０を有する。時間領域拡散部９０４は直列並列変換部９１０に接続された拡散符号乗算部９１２を有し、拡散符号乗算部９１２は、並列の各信号に第２複製数ＳＦｔに合わせて選択された拡散符号を乗算し、第２複製数ＳＦｔ個の並列の逆拡散された信号系列を出力する。時間領域拡散部９０４は合成部９１４を有し、これは、ＳＦｔ個の複数のストリームを合成する又は１つのストリームを選択することで、１つのストリームを出力する。その結果、１つの時間領域逆拡散部９０４に関し、１つのストリームが出力される。
【００３５】
動作を次に説明する。主に図８の受信機８００の動作を説明するが、必要に応じて図９も参照する。先ず、アンテナ素子８０２にて一連のシンボルの信号系列が受信され、その信号系列からガードインターバル除去部８０４にてガードインターバルが除去される。この信号系列は、直列並列変換部８０６にてＮ個の並列信号に変換され、高速フーリエ変換部８０８にて高速フーリエ変換されることで、周波数領域のサブキャリア毎の信号に変換される。
【００３６】
一方、受信信号には拡散形式に関する情報を含む制御信号も含まれており、その情報が制御チャネル情報抽出部８２６で抽出され、拡散形式制御部８２８に与られる。この情報に基づいて、第１及び第２複製数である２つのパラメータの組（ＳＦｆ，ＳＦｔ）が決定される。これらのパラメータは、拡散部８０９に与えられる。拡散部８０９では、第１，第２複製数（ＳＦｆ，ＳＦｔ）に従って、信号系列を符号拡散する。例えば、第１複製数が４であり（ＳＦｆ＝４）、第２複製数が１（ＳＦｔ＝１）であったとする。フーリエ変換部８０８の入出力点数Ｎは６４（Ｎ＝６４）であるとする。この場合は、高速フーリエ変換部８０８から、Ｎ＝６４個のシンボルが並列に逆拡散部８０９に入力され、これら６４個のシンボルは４シンボル毎に１つの周波数領域拡散部９０２（図９）に与えられる。すなわち、１６個の周波数領域拡散部９０２に対して６４個のシンボルが与えられる。
【００３７】
１つの周波数領域拡散部９０２では、ＳＦｆ＝４個の信号系列に対して長さ４の拡散符号がそれぞれ乗算され、逆拡散された４つの並列の信号系列が作成され、合成部９０８に入力される。合成部９０８は、実質的に等しいこれら４つの信号系列を合成し（又は１つを選択し）、並列直列変換部８２０に与える。他の１５個の周波数領域拡散部９０２についても同様な処理が行われる。目下の例の場合は、どの時間領域拡散部９０４の出力もフーリエ変換部８０８に接続されない。従って、送信機４００は従来の送信機１００と同様な動作を行うこととなる。
【００３８】
次に、第１複製数ＳＦｆが１であり（ＳＦｆ＝１）、第２複製数ＳＦｔが４（ＳＦｔ＝４）であるとする。この場合には、６４個の時間領域逆拡散部９０４の各々が、高速フーリエ変換部８０８から１つの信号系列を受信し、並列直列変換部８２０に１つの信号系列の信号を与える。目下の例の場合には、何らの周波数領域拡散部６０２も使用されない。
【００３９】
１つの時間領域拡散部９０４では、高速フーリエ変換部８０８の１つの出力から得られた１つのシンボルが、直列並列変換部９１０に入力され、ＳＦｔ＝４個の信号系列に変換される。この４個の信号系列に対して長さ４の拡散符号がそれぞれ乗算される。こうして逆拡散された各信号は、合成部９１４に入力され、１つの信号系列が出力される。このような処理が、他の６３個の時間領域逆拡散部９０４でも行われる。なお、拡散符号乗算部９１２及び並列直列変換部９１０の順序を逆にすることも可能である。以後の処理は、従来と同様に、直列並列変換、復調及び復号等の処理を経て、更なる後段の処理が行われる。
【００４０】
拡散符号の乗算されている信号（時間領域逆拡散部９０４の入力）は、一連の時系列データとして、直列並列変換部９１０に入力されている。この点、拡散符号の乗算された信号（周波数領域逆拡散部９０２の入力）が、同時性の並列データとして拡散符号乗算部９０６に入力されている従来の手法と大きく異なる。時間軸における伝搬環境の変動が小さいならば、時間領域拡散部９０４を利用した方が、符号間の直交性を維持することが可能になる。
【００４１】
また、並列直列変換部８２０は、拡散形式制御部８２８で決定された拡散形式に合わせて、入力される並列の信号系列数Ｍ’を調整する。先の例では、（ＳＦｆ，ＳＦｔ）＝（４，１）の場合には、Ｍ’＝１６とし、（ＳＦｆ，ＳＦｔ）＝（１，４）の場合には、Ｍ’＝６４とする。
【００４２】
簡単のため、（ＳＦｆ，ＳＦｔ）＝（４，１），（１，４）の場合について説明したが、例えば（ＳＦｆ，ＳＦｔ）＝（２，２）のように、２つのパラメータは、供に１でない値をとることも可能である。上述の図７に示されるような一覧表から、パラメータを選択することが可能である。
【００４３】
以上説明したように、本願実施例によれば、送信側にて逆フーリエ変換部４１４に入力する符号拡散後の信号が、同時性の並列信号として入力され得るだけでなく、一連の時系列信号として入力されることも可能である。このため、送受信機間の通信環境に応じて、符号間の直交性が良好に維持されるような拡散形式を適宜選択して使用することが可能になる。例えば、角度分散が送信ビーム幅より大きく、送受信機間の通信環境の時間変化は比較的緩やかである場合には、符号拡散後の信号を時系列信号として逆フーリエ変換する（変調する）ことで、符号間の直交性を良好に維持することが可能になる。逆に、角度分散が送信ビーム幅より小さい場合は、符号拡散後の信号を同時性の並列信号として逆フーリエ変換することで、周波数ダイバーシチ利得をなるべく増加させ、ＭＣ−ＣＤＭＡ方式本来の利点を利用することが可能になる。更に、通信環境に依存して、第１及び第２複製数ＳＦｆ，ＳＦｔのパラメータの組み合わせを選択することで、適切な拡散形式を柔軟に変更することが可能になる。
【００４４】
以下、本発明が教示する手段を列挙する。
【００４５】
（付記１） 受信機に所望の信号を送信する送信機であって、
前記所望の信号を含む並列の信号系列の各々に対して、ある拡散形式で符号拡散を行うことで、複数の拡散信号系列を出力する拡散手段と、
前記複数の拡散信号系列を逆フーリエ変換する逆フーリエ変換手段と、
逆フーリエ変換手段からの出力信号を、所定のビームパターンで送信するための送信手段と、
前記受信機に到来する電波の角度分散を求める角度分散検出手段と、
前記角度分散及び送信ビーム幅との比較結果に基づいて、前記拡散形式を調整する制御手段
を有し、前記拡散手段が、１以上の周波数領域拡散手段と、複数の時間領域拡散手段とを有し、前記１以上の周波数領域拡散手段の各々が、
１つの信号系列から与えられた信号を、前記拡散形式で定められている第１複製数だけ複製する複製手段と、
複製された各信号に、前記第１複製数に合わせて選択された拡散符号を乗算することで得られる複数の信号を、並列の信号系列として出力する第１出力手段
を有し、前記複数の時間領域拡散手段の各々が、
１つの信号系列から与えられる信号を、前記拡散形式で定められている第２複製数だけ複製する複製手段と、
複製された各信号に、前記第２複製数に合わせて選択された拡散符号を乗算することで得られる複数の信号を、直列の信号系列として出力する第２出力手段
を有することを特徴とする送信機。
【００４６】
（付記２） 前記制御手段にて前記角度分散が前記送信ビーム幅より大きいと判断された場合に、前記制御手段が、前記第１複製数を減少させ、前記第２複製数を増加させるよう形成されることを特徴とする付記１記載の送信機。
【００４７】
（付記３） 前記制御手段にて前記角度分散が前記送信ビーム幅より小さいと判断された場合に、前記制御手段が、前記第１複製数を増加させ、前記第２複製数を減少させるよう形成されることを特徴とする付記１記載の送信機。
【００４８】
（付記４） 前記拡散手段に入力される並列の信号系列の数が、前記拡散形式に依存して前記制御手段により調整されることを特徴とする付記１記載の送信機。
【００４９】
（付記５） 更に、前記拡散形式に関する情報が制御チャネルを通じて受信機に通知されるように、前記第１及び第２複製数に関する情報を含む制御チャネルを作成する作成手段を有することを特徴とする付記１記載の送信機。
【００５０】
（付記６） 前記複数の時間領域拡散手段の各々が、
１つの信号系列から与えられる信号を、前記拡散形式で定められている第２複製数だけ複製する複製手段と、
複製された各信号に、前記第２複製数に合わせて選択された拡散符号を乗算する拡散符号乗算手段と、
前記拡散符号乗算部からの並列の信号系列を、１つの信号系列に変換する並列直列変換手段
を有することを特徴とする付記１記載の送信機。
【００５１】
（付記７） 前記複数の時間領域拡散手段の各々が、
１つの信号系列から与えられる信号を、前記拡散形式で定められている第２複製数だけ複製する複製手段と、
前記複製手段からの並列の信号系列を、１つの信号系列に変換する並列直列変換手段と、
前記１つの信号系列に対して、前記第２複製数に合わせて選択された拡散符号を順に乗算することで、拡散された１つの信号系列を出力する拡散符号乗算手段
を有することを特徴とする付記１記載の送信機。
【００５２】
（付記８） 送信機からの信号を受信する受信機であって、
受信信号より成る並列の信号系列にフーリエ変換を行うフーリエ変換手段と、
前記フーリエ変換手段からの並列の信号系列の各々に対して、所定の拡散形式で逆拡散を行うことで、複数の逆拡散信号系列を出力する逆拡散手段と、
前記受信信号に含まれる制御チャネル情報を抽出し、前記所定の拡散形式の内容を定める第１及び第２複製数を判別する制御手段
を有し、前記逆拡散手段が、１以上の周波数領域逆拡散手段と、複数の時間領域逆拡散手段とを有し、前記１以上の周波数領域逆拡散手段の各々が、
前記第１複製数の信号系列から与えられた各信号に、前記第１複製数に合わせて選択された拡散符号を乗算することで逆拡散し、１つの信号系列を出力する第１出力手段
を有し、前記複数の時間領域拡散手段の各々が、
１つの信号系列から与えられた信号を、前記第２複製数の並列の信号系列に変換する直列並列変換手段と、
前記並列の信号系列の各信号に、前記第２複製数に合わせて選択された拡散符号を乗算することで逆拡散し、１つの信号系列を出力する第２出力手段
を有することを特徴とする受信機。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、指向性の強いビームパターンを利用して、基地局及び移動端末間で１対１通信を行うＭＣ−ＣＤＭＡ通信システムにおいて、角度分散の大きな電波伝搬環境であったとしても、拡散コード間の直交性の劣化を抑制することを可能になる。
【００５４】
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、ＭＣ−ＣＤＭＡ通信システムにおける送信機のブロック図を示す。
【図２】図２は、ＭＣ−ＣＤＭＡ通信システムにおける受信機のブロック図を示す。
【図３】図３は、角度分散、到来角及び送信ビーム幅の間の関係を示す図である。
【図４】図４は、本願実施例による送信機のブロックを示す。
【図５】図５は、図４に示される送信機の角度分散検出部のブロック図を示す。
【図６】図６は、図４に示される送信機の拡散部の部分ブロック図を示す。
【図７】図７は、第１，第２複製数を設定するための一覧表の概念図を示す。
【図８】図８は、本願実施例による受信機のブロック図を示す。
【図９】図９は、図８に示される送信機の逆拡散部のブロック図を示す。
【符号の説明】
１００ 送信機
１０２ 符号化部
１０４ 変調部
１０６ 直列並列変換部
１０７ 拡散部
１０８ 複製部
１１０ 乗算部
１１２ 拡散符号生成部
１１４ 高速逆フーリエ変換部
１１６ 並列直列変換部
１１８ ガードインターバル挿入部
１２０ アンテナ素子
１２２ 重み設定部
２００ 受信機
２０２ アンテナ素子
２０４ ガードインターバル除去部
２０６ 直列並列変換部
２０８ 高速フーリエ変換部
２１０ 乗算部
２１２ 逆拡散符号生成部
２１４ チャネル推定部
２１６ チャネル補償部
２１８ 合成部
２２０ 並列直列変換部
２２２ 復調部
２２４ 復号部
４００ 送信機
４０２ 符号化部
４０４ 変調部
４０６ 直列並列変換部
４０７ 拡散部
１０８ 複製部
４１４ 高速逆フーリエ変換部
４１６ 並列直列変換部
４１８ ガードインターバル挿入部
４２０ アンテナ素子
４２２ 重み設定部
４２４ 周波数変換部
４２６ デュプレクサ
４２８ 角度分散検出部
４３０ 拡散形式制御部
４３２ 制御チャネル情報作成部
５０２ 周波数変換部
５０４ 検出部
５０６ 比較判定部
６０２ 周波数領域拡散部
６０４ 時間領域拡散部
６０６ 複製部
６０８ 拡散符号乗算部
６１０ 複製部
６１２ 拡散符号乗算部
６１４ 並列直列変換部
８００ 受信機
８０２ アンテナ素子
８０４ ガードインターバル除去部
８０６ 直列並列変換部
８０８ 高速フーリエ変換部
８０９ 逆拡散部
８２０ 並列直列変換部
８２２ 復調部
８２４ 復号部
８２６ 制御チャネル情報抽出部
８２８ 拡散形式制御部
９０２ 周波数領域逆拡散部
９０４ 時間領域逆拡散部
９０６ 拡散符号乗算部
９０８ 合成部
９１０ 直列並列変換部
９１２ 拡散符号乗算部
９１４ 合成部
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般にマルチキャリア符号分割多重接続（ＭＣ−ＣＤＭＡ：Ｍｕｌｔｉ Ｃａｒｒｉｅｒ−Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式の通信システムにおける送信機及び受信機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＭＣ−ＣＤＭＡ方式は、次世代の広帯域移動通信に適用することが検討されている技術の１つであり、近年特に注目されている。これは、複数のサブキャリアを利用することで周波数選択性フェージング耐性を強化するＭＣ又は直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式の利点に加えて、符号拡散により干渉の抑制を可能にするＣＤＭＡ方式の利点を保有しつつ、更に周波数の利用効率を高めるものである。ＭＣ−ＣＤＭＡに関する技術については、例えば非特許文献１に開示されている。
【０００３】
図１は、ＭＣ−ＣＤＭＡ通信システムで使用される送信機の概略を示す。図示されているように、送信機１００は符号化部１０２を有し、これは、例えば畳み込み符号化やターボ符号化等の手法を利用して、２進データを符号化する。送信機１００は、符号化部１０２に接続された変調部１０４を有し、これは、符号化部１０２で符号化されたデータ系列を、ＢＰＳＫ，ＱＰＳＫ，１６ＱＡＭ等の所定の変調方式における信号点（シンボル）に順にマッピングすることで、一連のシンボル系列を出力する。送信機１００は直列並列変換部１０６を有し、これは、一連のシンボル系列を、例えばＭ個の所定数の並列の信号系列（ストリーム）に変換する。送信機１００は拡散部１０７を有し、これは、直列並列変換部１０６からの並列の信号系列を符号拡散する。拡散部１０７はストリーム毎に設けられた複製部１０８を有し、複製部１０８は１つのストリームを例えばＳＦ個の所定数のストリームに複製し、並列の信号系列として出力する。拡散部１０７は各ストリームに拡散符号を乗算するための乗算部１１０及び拡散符号生成部１１２を有する。拡散符号の長さは、複製部１０８の複製数（ＳＦ）に合わせて設定される。より具体的には、複製部１０８からのＳＦ個のストリームに対して、長さＳＦの拡散符号が乗算される。
【０００４】
送信機１００は各乗算部１１０の出力に接続された高速逆フーリエ変換部１１４を有する。高速逆フーリエ変換部１１４は、サブキャリア数に対応するＮ＝Ｍ×ＳＦ個の入力点及び出力点を有し、入力された信号系列に対して高速逆フーリエ変換を行う。これにより、周波数領域におけるＮ＝Ｍ×ＳＦ個のストリームが、Ｎ個の時間領域の信号に変換される。送信機１００は直列並列変換部１１６を有し、これはＮ個のストリームを１つのストリームに変換する。送信機１００はガードインターバル挿入部１１８を有し、これは、直列並列変換部１１６からの出力信号に、シンボル毎に（ＯＦＤＭ有効シンボル毎に）ガードインターバルを付加することで、送信データ系列を作成する。送信機１００は例えばＮｔ個の所定数のアンテナ素子１２０を有し、各アンテナ素子１２０は複素重み係数の乗算される重み設定部１２２を有する。アンテナ素子１２０は、指向性の強いビームパターンを形成することの可能な適応アレーアンテナとして機能する。
【０００５】
図２は、ＭＣ−ＣＤＭＡ通信システムで使用される受信機の概略を示す。図示されているように、受信機２００は、送信機からの無線信号を受信するアンテナ素子２０２を有する。受信機２００はガードインターバル除去部２０４を有し、これは、受信した一連のシンボル系列からガードインターバルを除去する。受信機２００は直列並列変換部２０６を有し、これは一連のシンボル系列を、Ｎ＝Ｍ×ＳＦ個の並列のシンボル系列（ストリーム）に変換する。受信機２００は高速フーリエ変換部２０８を有し、これはＮ個の時間領域信号に高速フーリエ変換を施すことでＮ個の周波数領域の信号を出力する。受信機２００は逆拡散部２０９を有し、これは高速フーリエ変換部２０８からのサブキャリア毎の信号系列を逆拡散する。受信機２００は、各ストリームに逆拡散符号を乗算する乗算部２１０と、逆拡散符号を生成する逆拡散符号生成部２１２を有する。高速フーリエ変換部２０８からのＮ個のストリームは、Ｍ個に分けられ、Ｍ個のストリーム毎に長さＳＦの逆拡散符号が乗算される。
【０００６】
一方、逆拡散部２０９は高速フーリエ変換部２０８の出力に接続されたチャネル推定部２１４を有し、これは、サブキャリア毎にチャネル応答を推定することでフェージング等の影響を評価し、乗算部２１６を通じてストリーム毎に補償する。逆拡散部２０９は合成部２１８を有し、合成部２１８はＳＦ個の複数のストリームを合成することで、１つのストリームを出力する。その結果、Ｍ個の合成部２１８からＭ個のストリームが出力される。受信機２００は並列直列変換部２２０を有し、これは、Ｍ個の並列のストリームを直列のストリームに変換する。受信機２００はデータ復調部２２２を有し、これは、入力されたストリームを、ＢＰＳＫ，ＱＰＳＫ，１６ＱＡＭ等の所定の変調方式に従ってシンボルの表現する信号点を判定する。受信機２００は、データ復調部２２２に接続された復号部２２４を有し、これは畳み込み符号化等の符号化の行われている信号の復号を行う。以後、不図示の更なる後段の処理が行われる。
【０００７】
このようなＭＣ−ＣＤＭＡ通信システムでは、指向性の強いビームが使用される。例えば、１つのセルが３つのセクタに分割されている場合に、１２０度の１セクタの領域が更に１５個の領域（クラスタ）に分割され（１つ１つのビームは８度のビーム幅を有する。）、無線基地局は、電波の到来角（ＤｏＡ：Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ）に依存して使用するビームを適宜選択する。これにより、無線基地局は配下の移動端末と、干渉の少ない高利得な１対１通信を行うことが可能になる。このような観点からは、送信ビーム幅を狭く絞り込んで送信すると、それだけ高利得化及び干渉抑制効果を行うことが可能になることが予想される。
【０００８】
ところで、移動通信システムでは、受信機の通信環境に依存して、受信機に到来する電波の広がり、即ち角度分散又はアングルスプレッド（ａｎｇｕｌａｒ ｓｐｒｅａｄｉｎｇ）が変化する。なお、角度分散α、送信ビーム幅γ及び到来方向θとの間には、図３に示すような関係がある。図３において、ｄは無線基地局及び移動端末間の直線距離を示し、Ｒは電波を散乱させる対象物（例えば、ビルや障害物等）と移動端末との間の距離を示す。この角度分散αが、比較的小さいならば（送信ビーム幅γより小さいならば）、無線基地局は移動端末に正確に追従してビームを送信することが可能であり、移動端末は一定の方向から安定して電波を受信することが可能になる。このため、上述したような干渉の少ない高利得な通信が可能になる。なお、角度分散の測定手法については、例えば非特許文献２に開示されている。
【０００９】
【非特許文献１】
Ｈ．Ａｔａｒａｓｈｉ，Ｓ．Ａｂｅｔａ，Ｍ．Ｓａｗａｈａｓｈｉ，“Ｂｒｏａｄｂａｎｄ ｐａｃｋｅｔ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ａｃｃｅｓｓ ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ ｆｏｒ ｈｉｇｈ−ｓｐｅｅｄ ａｎｄ ｈｉｇｈ−ｃａｐａｃｉｔｙ ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ”，ＩＥＥＥ ＶＴＣ２００１−Ｓｐｒｉｎｇ，ｐｐ．５５６−５７０，Ｍａｙ２００１
【００１０】
【非特許文献２】
Ｊ．Ｊｅｏｎｇ，Ｋ．Ｓａｋａｇｕｃｈｉ，Ｊ．ｔａｋａｄａ，ａｎｄ Ｋ．Ａｒａｉ，“Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ＭＵＳＩＣ ａｎｄ ＥＳＰＲＩＴ ｆｏｒ ｊｏｉｎｔ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ ＤＯＡ ａｎｄ Ａｎｇｕｌａｒ Ｓｐｒｅａｄ ｉｎ Ｓｌｏｗ Ｆａｄｉｎｇ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ”，ＩＥＩＣＥ ＴＲＡＮＳ．ＣＯＭＭＵＮ．，ＶＯＬ．Ｅ８５，ＮＯ．５，Ｍａｙ２００２
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、通信環境によっては角度分散αが大きくなる場合もある。このような場合には、移動端末に様々な方向から電波が到来し、移動端末に対する電波伝搬環境は大きく変化しやすくなるので、無線基地局は移動端末に正確に追従することが困難になる。また、角度分散αが大きいことに起因して、移動端末は自身に対する送信ビームとは異なるフェージングの影響を受けた他のユーザに関する信号を受信する可能性も大きくなり、干渉信号が増加することとなる。このため、送信ビーム幅を狭くして移動端末に信号を送信したとしても、受信機側での拡散コード間の直交性が劣化し、上記のような所望の効果が充分に得られなくなることが懸念される。
【００１２】
本願課題は、指向性の強いビームパターンを利用して、基地局及び移動端末間で１対１通信を行うＭＣ−ＣＤＭＡ通信システムにおける送信機及び受信機であって、角度分散の大きな電波伝搬環境であったとしても、拡散コード間の直交性の劣化を抑制することの可能な送信機及び受信機を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、
受信機に所望の信号を送信する送信機であって、
前記所望の信号を含む並列の信号系列の各々に対して、ある拡散形式で符号拡散を行うことで、複数の拡散信号系列を出力する拡散手段と、
前記複数の拡散信号系列を逆フーリエ変換する逆フーリエ変換手段と、
逆フーリエ変換手段からの出力信号を、所定のビームパターンで送信するための送信手段と、
前記受信機に到来する電波の角度分散を求める角度分散検出手段と、
前記角度分散及び送信ビーム幅との比較結果に基づいて、前記拡散形式を調整する制御手段
を有し、前記拡散手段が、１以上の周波数領域拡散手段と、複数の時間領域拡散手段とを有し、前記１以上の周波数領域拡散手段の各々が、
１つの信号系列から与えられた信号を、前記拡散形式で定められている第１複製数だけ複製する複製手段と、
複製された各信号に、前記第１複製数に合わせて選択された拡散符号を乗算することで得られる複数の信号を、並列の信号系列として出力する第１出力手段
を有し、前記複数の時間領域拡散手段の各々が、
１つの信号系列から与えられる信号を、前記拡散形式で定められている第２複製数だけ複製する複製手段と、
複製された各信号に、前記第２複製数に合わせて選択された拡散符号を乗算することで得られる複数の信号を、直列の信号系列として出力する第２出力手段
を有することを特徴とする送信機
が、提供される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図４は、本願実施例による送信機のブロックを示す。図示されているように、送信機４００は符号化部４０２を有し、これは、例えば畳み込み符号化やターボ符号化等の手法を利用して、２進データを符号化する。送信機４００は、符号化部４０２に接続された変調部４０４を有し、これは、符号化部４０２で符号化されたデータ系列を、ＢＰＳＫ，ＱＰＳＫ，１６ＱＡＭ等の所定の変調方式における信号点（シンボル）に順にマッピングすることで、一連のシンボル系列を出力する。送信機４００は直列並列変換部４０６を有し、これは、一連のシンボル系列を、適切な数の並列の信号系列（ストリーム）に変換する。
【００１５】
送信機４００は直列並列変換部４０６に接続された拡散部４０７を有し、これは、符号拡散されたＮ個の並列の信号系列を出力する。送信機４００は、拡散部４０６の各出力に接続された高速逆フーリエ変換部４１４を有する。高速逆フーリエ変換部４１４は、サブキャリア数に対応するＮ個の入力点及び出力点を有し、入力された信号系列に対して高速逆フーリエ変換を行う。これにより、周波数領域におけるＮ個のストリームが、Ｎ個の時間領域の信号に変換される。送信機４００は直列並列変換部４１６を有し、これはＮ個のストリームを１つのストリームに変換する。送信機４００はガードインターバル挿入部４１８を有し、これは、直列並列変換部１１６からの出力信号に、シンボル毎に（ＯＦＤＭ有効シンボル毎に）ガードインターバルを付加することで、送信データ系列を作成する。送信機４００は例えばＮｔ個の所定数のアンテナ素子４２０を有し、各アンテナ素子４２０は複素重み係数の乗算される重み設定部４２２、周波数変換を行うアップコンバータ４２４及び送受信信号を区別するためのデュプレクサ４２６を有する。各アンテナ素子４２０は、指向性の強いビームパターンを形成することの可能な適応アレーアンテナとして機能する。
【００１６】
送信機４００は、受信機への到来波の角度分散を求める角度分散検出部４２８を有し、これは受信機からの上り信号に基づいて、受信機に対する到来波の角度分散を推定する。送信機４００は拡散形式制御部４３０を有し、これは、後述するように、角度分散αと送信ビーム幅γの大小関係に依存して、送信信号をどのように符号拡散するかを決定する。送信機４００は制御チャネル情報作成部４３２ を有し、拡散形式の内容（制御チャネル情報）を制御信号として送信するための処理を行う。
【００１７】
図５は、図４に示される送信機の角度分散検出部４２８のブロック図を示す。角度分散検出部４２８は、アンテナ素子４２０のデュプレクサ４２６に接続された周波数変換部５０２を有し、これは無線周波数の受信信号をダウンコンバートする。角度分散検出部４２８は検出部５０４を有し、これはダウンコンバートされた受信信号に基づいて、例えばＭＵＳＩＣのような周知の手法で角度分散αを検出する（検出手法については、例えば非特許文献２参照。）。角度分散検出部４２８は比較判定部５０６を有し、これは、検出した角度分散αと送信ビーム幅γを比較し、比較結果を出力する。この比較結果は、拡散形式制御部４３０に通知される。
【００１８】
図６は、図４に示される送信機の拡散部の部分ブロック図を示す。概して、拡散部４０７には、１以上の周波数領域拡散部６０２と、複数の時間領域拡散部６０４とが含まれる。１つの周波数領域拡散部６０２は、第１複製数ＳＦｆに相当する数の信号系列を出力し、それらを逆フーリエ変換部４１４に与えることが可能である。１つの時間領域拡散部６０４は、１つの信号系列を出力し、それを逆フーリエ変換部４１４に与えることが可能である。図示している例では、ＳＦｆ個の信号系列を出力する１つの周波数領域拡散部６０２と、ＳＦｆ個の時間領域拡散部６０４とが描かれている。これら１以上の周波数領域拡散部６０２及び複数の時間領域拡散部６０４の各出力は、拡散形式に依存して、それらの内のＮ個が逆フーリエ変換部４１４に与えられる。従って、逆フーリエ変換部４１４の入力の総てが周波数領域拡散部６０２から与えられる場合もあるし、逆フーリエ変換部４１４の入力の総てが時間領域拡散部６０４から与えられる場合もあるし、逆フーリエ変換部４１４の入力の一部が周波数領域拡散部６０２から与えられ、その他が時間領域拡散部６０４から与えられる場合もある。
【００１９】
周波数領域拡散部６０２は、１つの信号系列から与えられた信号を、第１複製数ＳＦｆ個だけ複製し、ＳＦｆ個の並列の信号系列を作成する複製部６０６を有する。第１複製数ＳＦｆは、拡散形式制御部４３０から与えられるパラメータである。周波数領域拡散部６０２は複製部６０６に接続された拡散符号乗算部６０８を有し、拡散符号乗算部６０８は、複製された各信号に第１複製数ＳＦｆに合わせて選択された拡散符号を乗算し、第１複製数ＳＦｆ個の並列の符号拡散された信号系列を出力する。
【００２０】
時間領域拡散部６０４は、１つの信号系列から与えられた信号を、第２複製数ＳＦｔ個だけ複製し、ＳＦｔ個の並列の信号系列を作成する複製部６１０を有する。第２複製数ＳＦｔは、拡散形式制御部４３０から与えられるパラメータである。時間領域拡散部６０４は複製部６１０に接続された拡散符号乗算部６１２を有し、拡散符号乗算部６１０は、複製された各信号に第２複製数ＳＦｔに合わせて選択された拡散符号を乗算し、第２複製数ＳＦｔ個の並列の符号拡散された信号系列を出力する。時間領域拡散部６０４は並列直列変換部６１４を有し、並列直列変換部６１４は拡散符号乗算部６１２からの第２複製数ＳＦｔ個の並列の信号系列を１つの直列の信号系列に変換する。
【００２１】
動作を次に説明する。主に図４の送信機４００の動作を説明するが、必要に応じて図５及び図６を参照する。先ず、アンテナ素子４２０で受信した受信信号（上り信号）に基づいて、角度分散検出部４２８にて角度分散αが検出される。角度分散検出部４２８では、周波数変換部５０２（図５）によりダウンコンバートされた受信信号に基づいて、検出部５９４にて角度分散αが検出される。角度分散の検出手法については、例えばＭＵＳＩＣやＥＳＰＲＩＴのような当該技術分野で周知の手法を利用することが可能である（これらの手法については、例えば非特許文献２参照。）。検出された角度分散αは、比較判定部５０６にて、例えば８度のような所定の大きさを有する送信ビーム幅γと比較される。比較結果は拡散形式制御部４３０に与えられる。
【００２２】
拡散形式制御部４３０は、その比較結果に基づいて、第１及び第２複製数である２つのパラメータの組（ＳＦｆ，ＳＦｔ）を決定する。これらのパラメータは、拡散部４０７に与えられる。拡散部４０７では、第１，第２複製数（ＳＦｆ，ＳＦｔ）に従って、信号系列を符号拡散する。説明の便宜上、角度分散αが送信ビーム幅γより小さかったとする。この場合には、従来のＭＣ−ＣＤＭＡは良好に機能し得る。そこで、拡散形式制御部４３０は、第１複製数は４とし（ＳＦｆ＝４）、第２複製数は１（ＳＦｔ＝１）に設定する（又はそのようなパラメータの組み合わせを選択する。）。また、逆フーリエ変換部４１４の入力点数Ｎは６４（Ｎ＝６４）であるとする。この場合は、直列並列変換部４０６から、Ｍ’＝１６個のシンボルが並列に拡散部４０７に入力され、各シンボルにそれぞれ周波数領域拡散部６０２が接続され、１６個の周波数領域拡散部６０２の総ての出力（４×１６＝６４）が、逆フーリエ変換部４１４に入力される。
【００２３】
例えば、直列並列変換部４０６の１つの出力から得られた１つのシンボルが複製部６０６に入力され、ＳＦｆ＝４個の信号系列に複製される。この４個の信号系列に対して長さ４の拡散符号がそれぞれ乗算され、４つの並列の信号系列として逆フーリエ変換部４１４に入力される。他の１５個の周波数領域拡散部６０２についても同様な処理が行われる。目下の例の場合は、どの時間領域拡散部６０４の出力も逆フーリエ変換部４１４に接続されない。従って、送信機４００は従来の送信機１００と同様な動作を行うこととなる。
【００２４】
次に、角度分散検出部４２８で検出した角度分散αが、送信ビーム幅γより大きかったとする。この場合には、受信機の受信する電波は様々な方向から到来し、自身の信号だけでなく他者の信号をも受信し得る。他者の信号は自身の信号とは異なるフェージングの影響を受けているので、周波数領域における符号の直交性が劣化し、他ユーザとの間の干渉が増大することが懸念される。しかしながら、周波数領域での通信環境が良好でなかったとしても、時間軸上での通信環境は良好な場合があり得る。例えば、移動体の移動速度が比較的低速であり、到来波が時間的に一定である又は到来波の時間変動が小さい場合である。このような場合には、拡散符号を同時性の並列データとして送信信号に導入するよりも、一連の時系列データとして導入する方が、符号間の直交性を維持する点で有利になる。そこで、拡散形式制御部４３０は、第１複製数ＳＦｆを減少させ、第２複製数ＳＦｔを増加させたパラメータの組を選択する。
【００２５】
説明の便宜上極端な例として、拡散形式制御部４３０が、第１複製数ＳＦｆを１とし（ＳＦｆ＝１）、第２複製数ＳＦｔを４（ＳＦｔ＝４）に設定したとする。この場合には、６４個の時間領域拡散部６０４の各々が、直列並列変換部４０６から１つの信号系列を受信し、逆フーリエ変換部４１４に１つの信号系列の信号を与える。目下の例の場合には、何らの周波数領域拡散部６０２も使用されない。
【００２６】
直列並列変換部４０６の１つの出力から得られた１つのシンボルが複製部６１０に入力され、ＳＦｔ＝４個の信号系列に複製される。この４個の信号系列に対して長さ４の拡散符号がそれぞれ乗算される。こうして符号拡散された各信号は、並列直列変換部６１４に入力され、１つの直列の信号系列として時系列データとして高速逆フーリエ変換部４１４に入力される。このような処理が、他の６３個の時間領域拡散部でも行われる。なお、拡散符号乗算部６１２及び並列直列変換部６１４の順序を逆にすることも可能である。符号拡散されたシンボルが、一連の時系列データとして時間領域拡散部６０４から出力されればよいからである。以後の処理は、従来と同様に、逆フーリエ変換、並列直列変換、ガードインターバルの付加、アップコンバージョン等の処理を経て受信側に送信される。
【００２７】
拡散符号の乗算された信号（時間領域拡散部６０４の出力）は、一連の時系列データとして逆フーリエ変換部４１４に入力され、変調される（逆フーリエ変換される）。この点、拡散符号の乗算された信号（周波数領域拡散部６０２の出力）が、同時性の並列データとして逆フーリエ変換部４１４にて変調されていた従来の手法と大きく異なる。時間軸における伝搬環境の変動が小さいならば、時間領域拡散部６０４を利用して符号拡散した方が、符号間の直交性を維持することが可能になる。もっとも、通信環境によっては、周波数領域及び時間領域の何れの領域でも伝搬環境が大きく変動する場合もある（例えば、角度分散が大きく且つ高速で移動するような場合である。）。
【００２８】
一方、送信側の拡散形式制御部４３０で決定された拡散形式についての情報は、受信側にも通知する必要がある。このため、制御チャネル情報作成部４３２は、第１及び第２複製数ＳＦｆ，ＳＦｔについての情報を制御信号として送信するための信号を作成し、これを送信信号に付加するように直列並列変換部４０６に与える。また、直列並列変換部４０６は、拡散形式制御部４３０で決定された拡散形式に合わせて、出力する並列の信号系列の数Ｍ’を調整する。先の例では、（ＳＦｆ，ＳＦｔ）＝（４，１）の場合には、Ｍ’＝１６とし、（ＳＦｆ，ＳＦｔ）＝（１，４）の場合には、Ｍ’＝６４とする。
【００２９】
簡単のため、（ＳＦｆ，ＳＦｔ）＝（４，１），（１，４）の場合について説明したが、例えば（ＳＦｆ，ＳＦｔ）＝（２，２）のように、これら２つのパラメータは、供に１でない値をとるように設定されることも可能である。より一般的には、拡散形式制御部４３０は、図７に示されるような一覧表から、パラメータを選択することも可能である。例えば、Ａで示されるパラメータの組を採用して通信を行っていたところ、角度分散αが更に大きくなった場合に、Ｂで示されるパラメータの値を採用するように、各パラメータを設定することが可能である。
【００３０】
図８は、本願実施例による受信機のブロック図を示す。図示されているように、受信機８００は、送信機からの無線信号を受信するアンテナ素子８０２を有する。受信機８００はガードインターバル除去部８０４を有し、これは、受信した一連のシンボル系列からガードインターバルを除去する。受信機８００は直列並列変換部８０６を有し、これは一連のシンボル系列を、Ｎ個の並列のシンボル系列（ストリーム）に変換する。受信機８００は高速フーリエ変換部８０８を有し、これはＮ個の時間領域信号に高速フーリエ変換を施すことでＮ個の周波数領域信号を出力する。受信機８００は逆拡散部８０９を有し、これは、高速フーリエ変換部８０８からのストリームに拡散符号を乗算し、逆拡散されたＭ’個の信号系列を出力する。
【００３１】
受信機８００は並列直列変換部８２０を有し、これは、Ｍ’個の並列のストリームを直列のストリームに変換する。受信機８００はデータ復調部８２２を有し、これは、入力されたストリームを、ＢＰＳＫ，ＱＰＳＫ，１６ＱＡＭ等の所定の変調方式に従ってシンボルの表現する信号点を判定する。受信機８００は、データ復調部８２２に接続された復号部８２４を有し、これは畳み込み符号化等の符号化の行われている信号の復号を行う。以後、不図示の更なる後段の処理が行われる。
【００３２】
更に、受信機８００は制御チャネル情報抽出部８２６を有し、これは受信信号に含まれる制御信号から、拡散形式に関する情報（具体的には、第１及び第２複製数ＳＦｆ，ＳＦｔ）を抽出する。受信機８００は拡散形式制御部８２８を有し、拡散形式制御部８２８は制御チャネル情報抽出部８２６で抽出した情報により定められる拡散形式で逆拡散を行うように、逆拡散部８０９に指示を与える。
【００３３】
図９は、図８に示される送信機の逆拡散部８０９の部分ブロック図を示す。逆拡散部８０９は、概して送信機４００の拡散部４０７と逆の処理を行うように形成される。従って、逆拡散部８０９も、１以上の周波数領域逆拡散部９０２と、複数の時間領域逆拡散部９０４を有する。１つの周波数領域拡散部９０２は拡散符号乗算部９０６を有し、これは、第１複製数ＳＦｆに相当する数の信号系列を受信し、第１複製数ＳＦｆに合わせて選択された拡散符号を用いて、各信号系列の信号を逆拡散する。受信機９０２は合成部９０８を有し、これは、ＳＦｆ個の複数のストリームを合成する又は１つのストリームを選択することで、１つのストリームを出力する。その結果、１つの周波数領域逆拡散部９０２に関し、ＳＦｆ個の入力信号系列から１つのストリームが出力される。
【００３４】
時間領域逆拡散部９０４は、１つの信号系列から与えられた信号を、第２複製数ＳＦｔ個の信号系列に変換する直列並列変換部９１０を有する。時間領域拡散部９０４は直列並列変換部９１０に接続された拡散符号乗算部９１２を有し、拡散符号乗算部９１２は、並列の各信号に第２複製数ＳＦｔに合わせて選択された拡散符号を乗算し、第２複製数ＳＦｔ個の並列の逆拡散された信号系列を出力する。時間領域拡散部９０４は合成部９１４を有し、これは、ＳＦｔ個の複数のストリームを合成する又は１つのストリームを選択することで、１つのストリームを出力する。その結果、１つの時間領域逆拡散部９０４に関し、１つのストリームが出力される。
【００３５】
動作を次に説明する。主に図８の受信機８００の動作を説明するが、必要に応じて図９も参照する。先ず、アンテナ素子８０２にて一連のシンボルの信号系列が受信され、その信号系列からガードインターバル除去部８０４にてガードインターバルが除去される。この信号系列は、直列並列変換部８０６にてＮ個の並列信号に変換され、高速フーリエ変換部８０８にて高速フーリエ変換されることで、周波数領域のサブキャリア毎の信号に変換される。
【００３６】
一方、受信信号には拡散形式に関する情報を含む制御信号も含まれており、その情報が制御チャネル情報抽出部８２６で抽出され、拡散形式制御部８２８に与られる。この情報に基づいて、第１及び第２複製数である２つのパラメータの組（ＳＦｆ，ＳＦｔ）が決定される。これらのパラメータは、拡散部８０９に与えられる。拡散部８０９では、第１，第２複製数（ＳＦｆ，ＳＦｔ）に従って、信号系列を符号拡散する。例えば、第１複製数が４であり（ＳＦｆ＝４）、第２複製数が１（ＳＦｔ＝１）であったとする。フーリエ変換部８０８の入出力点数Ｎは６４（Ｎ＝６４）であるとする。この場合は、高速フーリエ変換部８０８から、Ｎ＝６４個のシンボルが並列に逆拡散部８０９に入力され、これら６４個のシンボルは４シンボル毎に１つの周波数領域拡散部９０２（図９）に与えられる。すなわち、１６個の周波数領域拡散部９０２に対して６４個のシンボルが与えられる。
【００３７】
１つの周波数領域拡散部９０２では、ＳＦｆ＝４個の信号系列に対して長さ４の拡散符号がそれぞれ乗算され、逆拡散された４つの並列の信号系列が作成され、合成部９０８に入力される。合成部９０８は、実質的に等しいこれら４つの信号系列を合成し（又は１つを選択し）、並列直列変換部８２０に与える。他の１５個の周波数領域拡散部９０２についても同様な処理が行われる。目下の例の場合は、どの時間領域拡散部９０４の出力もフーリエ変換部８０８に接続されない。従って、送信機４００は従来の送信機１００と同様な動作を行うこととなる。
【００３８】
次に、第１複製数ＳＦｆが１であり（ＳＦｆ＝１）、第２複製数ＳＦｔが４（ＳＦｔ＝４）であるとする。この場合には、６４個の時間領域逆拡散部９０４の各々が、高速フーリエ変換部８０８から１つの信号系列を受信し、並列直列変換部８２０に１つの信号系列の信号を与える。目下の例の場合には、何らの周波数領域拡散部６０２も使用されない。
【００３９】
１つの時間領域拡散部９０４では、高速フーリエ変換部８０８の１つの出力から得られた１つのシンボルが、直列並列変換部９１０に入力され、ＳＦｔ＝４個の信号系列に変換される。この４個の信号系列に対して長さ４の拡散符号がそれぞれ乗算される。こうして逆拡散された各信号は、合成部９１４に入力され、１つの信号系列が出力される。このような処理が、他の６３個の時間領域逆拡散部９０４でも行われる。なお、拡散符号乗算部９１２及び並列直列変換部９１０の順序を逆にすることも可能である。以後の処理は、従来と同様に、直列並列変換、復調及び復号等の処理を経て、更なる後段の処理が行われる。
【００４０】
拡散符号の乗算されている信号（時間領域逆拡散部９０４の入力）は、一連の時系列データとして、直列並列変換部９１０に入力されている。この点、拡散符号の乗算された信号（周波数領域逆拡散部９０２の入力）が、同時性の並列データとして拡散符号乗算部９０６に入力されている従来の手法と大きく異なる。時間軸における伝搬環境の変動が小さいならば、時間領域拡散部９０４を利用した方が、符号間の直交性を維持することが可能になる。
【００４１】
また、並列直列変換部８２０は、拡散形式制御部８２８で決定された拡散形式に合わせて、入力される並列の信号系列数Ｍ’を調整する。先の例では、（ＳＦｆ，ＳＦｔ）＝（４，１）の場合には、Ｍ’＝１６とし、（ＳＦｆ，ＳＦｔ）＝（１，４）の場合には、Ｍ’＝６４とする。
【００４２】
簡単のため、（ＳＦｆ，ＳＦｔ）＝（４，１），（１，４）の場合について説明したが、例えば（ＳＦｆ，ＳＦｔ）＝（２，２）のように、２つのパラメータは、供に１でない値をとることも可能である。上述の図７に示されるような一覧表から、パラメータを選択することが可能である。
【００４３】
以上説明したように、本願実施例によれば、送信側にて逆フーリエ変換部４１４に入力する符号拡散後の信号が、同時性の並列信号として入力され得るだけでなく、一連の時系列信号として入力されることも可能である。このため、送受信機間の通信環境に応じて、符号間の直交性が良好に維持されるような拡散形式を適宜選択して使用することが可能になる。例えば、角度分散が送信ビーム幅より大きく、送受信機間の通信環境の時間変化は比較的緩やかである場合には、符号拡散後の信号を時系列信号として逆フーリエ変換する（変調する）ことで、符号間の直交性を良好に維持することが可能になる。逆に、角度分散が送信ビーム幅より小さい場合は、符号拡散後の信号を同時性の並列信号として逆フーリエ変換することで、周波数ダイバーシチ利得をなるべく増加させ、ＭＣ−ＣＤＭＡ方式本来の利点を利用することが可能になる。更に、通信環境に依存して、第１及び第２複製数ＳＦｆ，ＳＦｔのパラメータの組み合わせを選択することで、適切な拡散形式を柔軟に変更することが可能になる。
【００４４】
以下、本発明が教示する手段を列挙する。
【００４５】
（付記１） 受信機に所望の信号を送信する送信機であって、
前記所望の信号を含む並列の信号系列の各々に対して、ある拡散形式で符号拡散を行うことで、複数の拡散信号系列を出力する拡散手段と、
前記複数の拡散信号系列を逆フーリエ変換する逆フーリエ変換手段と、
逆フーリエ変換手段からの出力信号を、所定のビームパターンで送信するための送信手段と、
前記受信機に到来する電波の角度分散を求める角度分散検出手段と、
前記角度分散及び送信ビーム幅との比較結果に基づいて、前記拡散形式を調整する制御手段
を有し、前記拡散手段が、１以上の周波数領域拡散手段と、複数の時間領域拡散手段とを有し、前記１以上の周波数領域拡散手段の各々が、
１つの信号系列から与えられた信号を、前記拡散形式で定められている第１複製数だけ複製する複製手段と、
複製された各信号に、前記第１複製数に合わせて選択された拡散符号を乗算することで得られる複数の信号を、並列の信号系列として出力する第１出力手段
を有し、前記複数の時間領域拡散手段の各々が、
１つの信号系列から与えられる信号を、前記拡散形式で定められている第２複製数だけ複製する複製手段と、
複製された各信号に、前記第２複製数に合わせて選択された拡散符号を乗算することで得られる複数の信号を、直列の信号系列として出力する第２出力手段
を有することを特徴とする送信機。
【００４６】
（付記２） 前記制御手段にて前記角度分散が前記送信ビーム幅より大きいと判断された場合に、前記制御手段が、前記第１複製数を減少させ、前記第２複製数を増加させるよう形成されることを特徴とする付記１記載の送信機。
【００４７】
（付記３） 前記制御手段にて前記角度分散が前記送信ビーム幅より小さいと判断された場合に、前記制御手段が、前記第１複製数を増加させ、前記第２複製数を減少させるよう形成されることを特徴とする付記１記載の送信機。
【００４８】
（付記４） 前記拡散手段に入力される並列の信号系列の数が、前記拡散形式に依存して前記制御手段により調整されることを特徴とする付記１記載の送信機。
【００４９】
（付記５） 更に、前記拡散形式に関する情報が制御チャネルを通じて受信機に通知されるように、前記第１及び第２複製数に関する情報を含む制御チャネルを作成する作成手段を有することを特徴とする付記１記載の送信機。
【００５０】
（付記６） 前記複数の時間領域拡散手段の各々が、
１つの信号系列から与えられる信号を、前記拡散形式で定められている第２複製数だけ複製する複製手段と、
複製された各信号に、前記第２複製数に合わせて選択された拡散符号を乗算する拡散符号乗算手段と、
前記拡散符号乗算部からの並列の信号系列を、１つの信号系列に変換する並列直列変換手段
を有することを特徴とする付記１記載の送信機。
【００５１】
（付記７） 前記複数の時間領域拡散手段の各々が、
１つの信号系列から与えられる信号を、前記拡散形式で定められている第２複製数だけ複製する複製手段と、
前記複製手段からの並列の信号系列を、１つの信号系列に変換する並列直列変換手段と、
前記１つの信号系列に対して、前記第２複製数に合わせて選択された拡散符号を順に乗算することで、拡散された１つの信号系列を出力する拡散符号乗算手段
を有することを特徴とする付記１記載の送信機。
【００５２】
（付記８） 送信機からの信号を受信する受信機であって、
受信信号より成る並列の信号系列にフーリエ変換を行うフーリエ変換手段と、
前記フーリエ変換手段からの並列の信号系列の各々に対して、所定の拡散形式で逆拡散を行うことで、複数の逆拡散信号系列を出力する逆拡散手段と、
前記受信信号に含まれる制御チャネル情報を抽出し、前記所定の拡散形式の内容を定める第１及び第２複製数を判別する制御手段
を有し、前記逆拡散手段が、１以上の周波数領域逆拡散手段と、複数の時間領域逆拡散手段とを有し、前記１以上の周波数領域逆拡散手段の各々が、
前記第１複製数の信号系列から与えられた各信号に、前記第１複製数に合わせて選択された拡散符号を乗算することで逆拡散し、１つの信号系列を出力する第１出力手段
を有し、前記複数の時間領域拡散手段の各々が、
１つの信号系列から与えられた信号を、前記第２複製数の並列の信号系列に変換する直列並列変換手段と、
前記並列の信号系列の各信号に、前記第２複製数に合わせて選択された拡散符号を乗算することで逆拡散し、１つの信号系列を出力する第２出力手段
を有することを特徴とする受信機。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、指向性の強いビームパターンを利用して、基地局及び移動端末間で１対１通信を行うＭＣ−ＣＤＭＡ通信システムにおいて、角度分散の大きな電波伝搬環境であったとしても、拡散コード間の直交性の劣化を抑制することを可能になる。
【００５４】
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、ＭＣ−ＣＤＭＡ通信システムにおける送信機のブロック図を示す。
【図２】図２は、ＭＣ−ＣＤＭＡ通信システムにおける受信機のブロック図を示す。
【図３】図３は、角度分散、到来角及び送信ビーム幅の間の関係を示す図である。
【図４】図４は、本願実施例による送信機のブロックを示す。
【図５】図５は、図４に示される送信機の角度分散検出部のブロック図を示す。
【図６】図６は、図４に示される送信機の拡散部の部分ブロック図を示す。
【図７】図７は、第１，第２複製数を設定するための一覧表の概念図を示す。
【図８】図８は、本願実施例による受信機のブロック図を示す。
【図９】図９は、図８に示される送信機の逆拡散部のブロック図を示す。
【符号の説明】
１００ 送信機
１０２ 符号化部
１０４ 変調部
１０６ 直列並列変換部
１０７ 拡散部
１０８ 複製部
１１０ 乗算部
１１２ 拡散符号生成部
１１４ 高速逆フーリエ変換部
１１６ 並列直列変換部
１１８ ガードインターバル挿入部
１２０ アンテナ素子
１２２ 重み設定部
２００ 受信機
２０２ アンテナ素子
２０４ ガードインターバル除去部
２０６ 直列並列変換部
２０８ 高速フーリエ変換部
２１０ 乗算部
２１２ 逆拡散符号生成部
２１４ チャネル推定部
２１６ チャネル補償部
２１８ 合成部
２２０ 並列直列変換部
２２２ 復調部
２２４ 復号部
４００ 送信機
４０２ 符号化部
４０４ 変調部
４０６ 直列並列変換部
４０７ 拡散部
１０８ 複製部
４１４ 高速逆フーリエ変換部
４１６ 並列直列変換部
４１８ ガードインターバル挿入部
４２０ アンテナ素子
４２２ 重み設定部
４２４ 周波数変換部
４２６ デュプレクサ
４２８ 角度分散検出部
４３０ 拡散形式制御部
４３２ 制御チャネル情報作成部
５０２ 周波数変換部
５０４ 検出部
５０６ 比較判定部
６０２ 周波数領域拡散部
６０４ 時間領域拡散部
６０６ 複製部
６０８ 拡散符号乗算部
６１０ 複製部
６１２ 拡散符号乗算部
６１４ 並列直列変換部
８００ 受信機
８０２ アンテナ素子
８０４ ガードインターバル除去部
８０６ 直列並列変換部
８０８ 高速フーリエ変換部
８０９ 逆拡散部
８２０ 並列直列変換部
８２２ 復調部
８２４ 復号部
８２６ 制御チャネル情報抽出部
８２８ 拡散形式制御部
９０２ 周波数領域逆拡散部
９０４ 時間領域逆拡散部
９０６ 拡散符号乗算部
９０８ 合成部
９１０ 直列並列変換部
９１２ 拡散符号乗算部
９１４ 合成部
Claims (5)
- 受信機に所望の信号を送信する送信機であって、
前記所望の信号を含む並列の信号系列の各々に対して、ある拡散形式で符号拡散を行うことで、複数の拡散信号系列を出力する拡散手段と、
前記複数の拡散信号系列を逆フーリエ変換する逆フーリエ変換手段と、
逆フーリエ変換手段からの出力信号を、所定のビームパターンで送信するための送信手段と、
前記受信機に到来する電波の角度分散を求める角度分散検出手段と、
前記角度分散及び送信ビーム幅との比較結果に基づいて、前記拡散形式を調整する制御手段
を有し、前記拡散手段が、１以上の周波数領域拡散手段と、複数の時間領域拡散手段とを有し、前記１以上の周波数領域拡散手段の各々が、
１つの信号系列から与えられた信号を、前記拡散形式で定められている第１複製数だけ複製する複製手段と、
複製された各信号に、前記第１複製数に合わせて選択された拡散符号を乗算することで得られる複数の信号を、並列の信号系列として出力する第１出力手段
を有し、前記複数の時間領域拡散手段の各々が、
１つの信号系列から与えられる信号を、前記拡散形式で定められている第２複製数だけ複製する複製手段と、
複製された各信号に、前記第２複製数に合わせて選択された拡散符号を乗算することで得られる複数の信号を、直列の信号系列として出力する第２出力手段
を有することを特徴とする送信機。 - 前記制御手段にて前記角度分散が前記送信ビーム幅より大きいと判断された場合に、前記制御手段が、前記第１複製数を減少させ、前記第２複製数を増加させるよう形成されることを特徴とする請求項１記載の送信機。
- 前記制御手段にて前記角度分散が前記送信ビーム幅より小さいと判断された場合に、前記制御手段が、前記第１複製数を増加させ、前記第２複製数を減少させるよう形成されることを特徴とする請求項１記載の送信機。
- 更に、前記拡散形式に関する情報が制御チャネルを通じて受信機に通知されるように、前記第１及び第２複製数に関する情報を含む制御チャネルを作成する作成手段を有することを特徴とする請求項１記載の送信機。
- 送信機からの信号を受信する受信機であって、
受信信号より成る並列の信号系列にフーリエ変換を行うフーリエ変換手段と、
前記フーリエ変換手段からの並列の信号系列の各々に対して、所定の拡散形式で逆拡散を行うことで、複数の逆拡散信号系列を出力する逆拡散手段と、
前記受信信号に含まれる制御チャネル情報を抽出し、前記所定の拡散形式の内容を定める第１及び第２複製数を判別する制御手段
を有し、前記逆拡散手段が、１以上の周波数領域逆拡散手段と、複数の時間領域逆拡散手段とを有し、前記１以上の周波数領域逆拡散手段の各々が、
前記第１複製数の信号系列から与えられた各信号に、前記第１複製数に合わせて選択された拡散符号を乗算することで逆拡散し、１つの信号系列を出力する第１出力手段
を有し、前記複数の時間領域拡散手段の各々が、
１つの信号系列から与えられた信号を、前記第２複製数の並列の信号系列に変換する直列並列変換手段と、
前記並列の信号系列の各信号に、前記第２複製数に合わせて選択された拡散符号を乗算することで逆拡散し、直列の信号系列を出力する第２出力手段
を有することを特徴とする受信機。
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