JP2019146115A - 無線伝送システム、及び無線伝送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数端末から送信された同時接続数の増大と低遅延の両方の信号に衝突が発生しても、通信品質を担保し、高い信頼性を持つ共用方式の通信をできるようにする。【解決手段】無線端末は送信対象のデータから送信信号と連送信号を生成し、これらを送信データとして連続して送信して基地局に送信し、基地局は連続して送信された送信データを受信電力の特性に応じて等化および復調し、復調した送信信号および連送信号を合成の後に前記送信対象の受信データの出力を行う。そして、出力した前記受信対象のデータから再生送信信号を生成し、再生送信信号から再生連送信号を再生し、再変調した信号に畳み込みを行い、受信信号と同等の同一となるデータ信号を生成し、その受信データを差し引くことを繰り返し、受信データの分離を行う。【選択図】図５

Description

本発明は、複数の無線端末からの送信データを共通の基地局で受信する無線伝送システム、及び無線伝送方法に関する。

これからの第５世代移動無線伝送システム（以降、５Ｇとする）では、大容量、低遅延、多数接続等がシステムの要件とされ、その実現に向けて各研究開発が世界各国で進められている。５Ｇは第４世代移動無線伝送システム（以降、４Ｇとする）を単に大容量化させるだけでなく、Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ（以降、ＩｏＴとする）の通信を効率的に扱えるシステムであることが期待されている。そのため、膨大な数のＩｏＴ端末、無線端末（ＵＥ：Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ)が基地局（ＢＳ:Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ、または、ｅＮＢ：ｅｖｏｌｖｅｄ ＮｏｄｅＢ）に接続され、多種多様なサービスの提供が始まっている。

また、ＩｏＴ通信の中では、自動車などの自動運転のように、各々の通信や制御のやり取りを低遅延で行う必要があるサービスも含まれており、このような場合は、膨大な数の端末を基地局に収容しつつ、低遅延通信が必要となる状況が要求される。このため、昨今の一層のＩｏＴ時代においては、膨大な数のセンサデバイスから送信される小サイズのデータを高い周波数効率で基地局に収容させることができる新しい無線アクセス技術が求められ、さらに、ドローンや自動運転車等のリアルタイム性が求められるＩｏＴデバイスについては低遅延通信が求められている。

しかしながら、現在の移動通信網（ＬＴＥ−Ａ：Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ−Ａｄｖａｎｃｅｄ）で用いられているアクセス方式は、端末局が基地局に通信資源の割り当て要求を行い、その後、基地局が要求した端末に通信資源を割り当てる方式であるため、低遅延が求められる通信には不向きである。低遅延は、現在のランダムアクセスでは４ステップＲＡＣＨ（ＲＡＣＨ：Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ ＣＨａｎｎｅｌ）と呼ばれるアクセス方法を使っているため、接続要求からリソースの割り当てまでの通信開始までに少なくとも、１０ｍｓかかることとなる。

送信するデータ量が少ないＩｏＴ通信へこの方式を適用することは、オーバーヘッドが大きいことに加え、単一端末が通信スロットを占有してしまう。１リソースにアクセスできる端末は1台のみのため、ＲＢ（ＲＢ：Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｂｌｏｃｋ）の逼迫や周波数利用効率の著しい低下が懸念される。

そこで、複数の端末局が通信スロットを共有するコンテンションベースの通信方式の研究開発が進められており、その通信の高信頼化が重要な課題となっている。現在の移動通信網では、基地局において端末局が使用する通信資源を管理し、複数端末局の送信が同一通信資源において衝突しないよう制御しており、今後、端末局が通信資源を共有し基地局において衝突を許容するコンテンションベースの通信が実用化すると考えられるが、この際、通信の信頼性を向上させる技術がまだ未整偏である。

上述したような従来技術による通信では、次世代の移動通信網では通信資源を共用する方式が実用化されると考えられるが、共有方式（コンテンションベース通信）の課題は通信品質をどのように確保するかが課題となるが、これら共用方式は端末局の信号が基地局において互いに干渉するため、この干渉を抑圧・除去する技術が必要である。

すでに、多数接続を実現する技術として非直交多元接続（ＮＯＭＡ：Ｎｏｎ−Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ、以降、ＮＯＭＡとする）、低遅延通信を実現する技術としてグラントフリー通信（ＧＦ：Ｇｒａｎｔ Ｆｒｅｅ、以降、ＧＦとする）、さらに、干渉・抑圧技術については、逐次干渉抑圧・除去方法（ＳＩＣ：Ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｃａｎｃｅｌａｔｉｏｎ、以降、ＳＩＣとする）、あるいは並列干渉抑圧・除去方法（ＰＩＣ：Ｐａｒａｌｌｅｌ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｃａｎｃｅｌａｔｉｏｎ 、以降、ＰＩＣとする）など、既にいくつか提案されているものの、これらの技術を利用しても通信品質を非共用システム方式と同等にすることは非常に難しく、このことから、高い信頼性を持つ共用方式の通信を実現させるために通信遅延時間を増大させることなく通信品質を担保する技術が求められている。

Hasan, Monowar, Ekram Hossain, and Dusit Niyato. "Random access for machine-to-machine communication in LTE-advanced network; issue and approaches."IEEE Communications Magazine 51.6, P86-93, 2013

複数端末から送信された信号に衝突が発生しても、低遅延及び通信品質を担保し、同時接続数が増大しても高い信頼性を持つ共用方式の通信をできるようにする。

本発明者らは、上述した問題点を解決するために、複数の無線端末からの送信データを共通の基地局で受信する無線伝送システム及び無線伝送方法を発明した。複数の無線端末は、送信対象のデータから送信信号と、送信信号をもとに連送信号とを各々生成する手段と、生成した送信信号と連送信号を送信データとして連続して送信し、基地局に送信する手段と、を少なくとも備える。基地局は、複数の無線端末で連続して送信された送信データを受信データとして受信する手段と、受信データの受信電力の信号特性の順位に応じて当該受信データを等化および復調し、復調した送信信号および連送信号を合成の後に送信対象のデータを出力する手段と、出力した送信対象のデータを用いて再生送信信号として送信信号と、再生送信信号をもとに再生連送信号として連送信号とを生成する手段と、受信したデータから再生送信信号および再生連送信号から再生したデータと同一となる受信データを差し引き、信号特性の順位に応じて他の受信データに送信対象のデータの出力にかかる一連の処理を行う手段と、を少なくとも備える。

請求項１に記載の無線伝送システムは、複数の無線端末からの送信データを共通の基地局で受信する無線伝送システムであって、前記複数の無線端末は、送信対象のデータから送信信号と、当該送信信号をもとに連送信号とを各々生成する手段と、当該生成した送信信号と連送信号を送信データとして連続して送信し、前記基地局に送信する手段と、を少なくとも備え、前記基地局は、前記複数の無線端末で連続して送信された送信データを受信データとして受信する手段と、前記受信データの受信電力の信号特性の順位に応じて当該受信データを等化および復調し、復調した送信信号および連送信号を合成の後に前記送信対象のデータを出力する手段と、前記出力した前記送信対象のデータを用いて再生送信信号として送信信号と、当該再生送信信号をもとに再生連送信号として連送信号とを生成する手段と、前記受信したデータから前記再生送信信号および再生連送信号から再生したデータと同一となる受信データを差し引き、前記信号特性の順位に応じて他の受信データに前記送信対象のデータの出力にかかる一連の処理を行う手段と、を少なくとも備えることを特徴とする。

請求項２に記載の無線伝送システムは、請求項１に記載の発明において、上記受信データの信号特性は、受信電力の出力の強さであることを特徴とする。

請求項３に記載の無線伝送システムは、請求項１乃至請求項２に記載の発明において、上記信号特性は、シンボル間干渉の電力と干渉信号の電力の両方をビットまたはシンボル単位で異なる強さであることを特徴とする。

請求項４に記載の無線伝送システムは、請求項１乃至請求項３に記載の発明において、前記信号は、各々端末識別に関する領域とチャンネル推定用の領域、およびペイロード運搬用の領域を含むことを特徴とする。

請求項５に記載の無線伝送システムは、請求項１乃至請求項４に記載の発明において、上記基地局は、複数のアンテナをさらに備え、複数の端末局から連続して送信された送信データを受信し、当該各アンテナのチャンネル周波数応答の電力比に基づいて重み付けを行い、当該各信号を合成することを特徴とする。

請求項６に記載の無線伝送方法は、複数の無線端末からの送信データを共通の基地局で受信する無線伝送方法であって、前記複数の無線端末は、送信対象のデータから送信信号と、当該送信信号をもとに連送信号とを各々生成する第１工程と、当該生成した送信信号と連送信号を送信データとして連続して送信し、前記基地局に送信する第２工程と、を少なくとも備え、前記基地局は、前記複数の無線端末で連続して送信された送信データを受信データとして受信する第３工程と、前記受信データの受信電力の信号特性の順位に応じて当該受信データを等化および復調し、復調した送信信号および連送信号を合成の後に前記送信対象のデータを出力する第４工程と、前記出力した前記送信対象のデータを用いて、再生送信信号として送信信号と、当該再生送信信号をもとに再生連送信号として連送信号とを生成する第５工程と、前記受信したデータから、前記再生送信信号および再生連送信号から再生したデータと同一となる受信データを差し引き、前記信号特性の順位に応じて他の受信データに前記送信対象のデータの出力にかかる一連の処理を行う第６工程と、を少なくとも備えること、を特徴とする。

第１発明によれば、無線端末で送信対象のデータから送信信号と連送信号とを生成し、その信号を送信データとして連続して送信し、基地局側では受信した送信データの信号特性基づいて受信データの等化・復調し、送信信号および連送信号を合成の後に送信対象のデータを出力し、その出力した送信対象のデータを用いて再生送信信号として送信信号と、この再生送信信号をもとに再生連送信号として連送信号とを生成し、その受信データから、再生送信信号および再生連送信号から再生したデータと同一となるデータを差し引き、信号特性の順位に応じて他の受信データに送信対象のデータの出力にかかる一連の処理を行う手段を備える。このため、多数接続と低遅延を両立する通信処理が可能となる。これにより、複数端末から送信された信号に衝突が発生しても、低遅延及び通信品質を担保し、同時接続数が増大しても高い信頼性を持つ共用方式の通信が可能となる。

第２発明〜第３発明によれば、無線端末側から送信される送信データの電力の強さ、シンボル間干渉の電力と干渉信号の電力の差異を検出できる。これにより、多数の端末を同時に判別できる。これにより、温度変化した際にも安定した出力特性を得ることが可能となる。このため、同時接続数が増大しても高い信頼性を持つ共用方式の通信を確立できる。

第４発明によれば、無線端末から送信される送信データには、各々端末識別に関する領域とチャンネル推定用の領域、およびペイロード運搬用の領域で構成している。これにより、従来のＧＦによる基地局からのｇｒａｎｔを得るためにかかっていた無線端末と基地局間における通信が不要となる。このため、複数端末から送信された信号に衝突が発生しても、低遅延化が可能となる。

第５発明によれば、基地局は、複数のアンテナをさらに備え、複数の端末局から連続して送信された送信データを受信し、当該各アンテナのチャンネル周波数応答の電力比に基づいて重み付けを行う。これにより、複数端末から送信された信号に衝突が発生しても、各無線端末からの送信データをより正確に効率よく受信することができる。このため、低遅延及び通信品質を担保し、同時接続数が増大しても高い信頼性を持つ共用方式の通信を確立できる。

非直交多元接続における逐次干渉抑圧・除去の処理を示すブロック図である。 ＬＴＥにおけるグラントフリー（ＧＦ）通信の手順を示す図である。 本発明のランダムアクセスを想定したサブフレーム構成を示す図である。 本発明のランダムアクセスを想定したサブフレーム構成のデータ構造を示す図である。 本発明のインターリーブを適用した連送方式（実施例１） 本発明のインターリーブを適用した連送方式（実施例２）

以下に本発明を適用した無線伝送システムの実施形態についてについて、ブロック図を用いて詳細に説明する。なお、ブロック図における符号については、同様の機能をもったブロックには、特別な事情のない限り、同じ符号を用いるものとする。

本発明を適用した無線伝送システムでは、ＮＯＭＡとＧＦが同時に実現する無線フレーム構成とし、許可（ｇｒａｎｔ）無しで送信することを特徴とし、基地局において複数の無線端末の識別信号が衝突する可能性があることからメディアアクセス制御（Ｍｅｄｉａ Ａｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ : ＭＡＣ）におけるスループットを行う。また、ＮＯＭＡ及びＧＦを適用する際は、信頼性をいかに高めるかが重要であるため、連送を行うほか、例えば受信ダイバーシチを行ってもよい。ＮＯＭＡは１無線資源を複数のユーザが共有できるため、本発明を適用した無線伝送システムではＳＩＣを実施している。

図１に従来の各無線端末と基地局における逐次干渉抑圧・除去の信号処理を示す。ＳＩＣは複数の無線端末の信号が連続して送信された受信信号を、受信信号の順位（例えば、受信電力が高い順）に応じて受信信号を復調し、復調した信号を受信信号から引き去る処理を行い、これを繰り返して全信号を復調し信号分離する。

具体的には、各無線端末１００は、送信データ１を端末識別及び伝搬路推定用のリファレンス信号（ＲＳ１−１）とペイロードを伝送するデータ信（ＤＳ１−２）に分け、ＲＴ１−１に関しては、ザドフーチュウ系列生成器２、サイクリック拡張器３、移相器４において端末識別を行うＺａｄｏｆｆ−ｃｈｕ系列を巡回拡張したのち、端末固有の周波数に比例した位相回転を与え、この信号を逆離散フーリエ変換器５で時間信号化し、サイクリックプレフィックス付加器６−１でＣＰ（共通パラメータ）を挿入し、送信部１０より送信処理がなされ所定の基地局２００に送信する。

各無線端末１００から送信された送信データは、受信部２０で受信処理がなされ、サイクリックプレフィックス除去部６−２において、受信データからＲＴとＤＳのＣＰが除去される。そして、離散フーリエ変換部２１、ザドフーチュウ系列生成部２で送信側と同じＺａｄｏｆｆ−ｃｈｕ系列の複素共役を乗算して逆離散フーリエ変換部５において変換が行われる。

このとき、位相のＺａｄｏｆｆ−ｃｈｕ系列による位相の回転が戻されるので、変換後の信号はインパルス応答になりますが、無線端末毎に異なった周波数に比例した位相回転があるため、インパルス応答が判別でできる。これをタイムフィルタ２２で無線端末毎に切り出し、端末識別とインパルス応答の取得の両方を行う。

端末各無線端末１００の受信電力は、各無線端末のチャンネルインパルス応答（ＣＩＲ：Ｃｈａｎｎｅｌ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）から推定して計算する。そして、計算されたＣＩＲに応じてＦＤＥ２３にて最も受信電力の大きいＣＩＲを利用して復調の処理がされる。その後、誤り訂正符号復号部８−２（ターボ復号部）で復調した信号を誤り訂正符号で符号化の処理をする。その後、ＣＲＣ部７で符号化処理された受信信号（ＲＴ）の巡回冗長検査（ＣＲＣ：Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ）の検査の処理を行い、誤りがないことを確認したのち、受信データの取り出しをする。

誤り訂正符号符号化部８−３で、復調され、取り出された受信データの信号に、再び誤り訂正符号で符号化し、再変調部９−３で再び変調の処理をする。そしてＣＩＲ部２４で、再変調した信号に畳み込みを行い、受信信号と同等の同一となるデータ信号を生成する。そして、この生成された同一となるデータ信号と同等の受信信号を、元の受信信号から引き去る処理を行う。同一となるデータ信号が引き去られた残差信号から、２番目に受信電力が高い無線端末の受信信号の復調をＦＤＥ部２３で等化復調処理を行い、以下、同様の処理を各無線端末から受信した受信データに対して繰り返し行う。

図２にグラントフリー(ＧＦ)通信の説明を示す。図２の（ａ）は、ＬＴＥの無線端末１００（ＵＥ）がデータを送信する際、基地局２００（ＢＳ）から許可を得る必要があるケースであり、Ｓｔｅｐ１で無線端末１００は、基地局２００に対してスケジュール要求を行う。この要求に応じて、Ｓｔｅｐ２で基地局２００は、要求されたスケジュールの許可を無線端末１００に行う。Ｓｔｅｐ３で無線端末１００は、送信するデータのサイズ等の通知を基地局２００に行う。Ｓｔｅｐ４で基地局２００は、通知されたデータサイズ等の情報に基づき、必要となるリソースが割り当てられたことを無線端末１００に行う。Ｓｔｅｐ５で無線端末１００は、データの送信を基地局２００に対して行う。

この無線端末１００と基地局２００での各Ｓｔｅｐでのリソースの割り当てなどの処理が、無線端末１００と基地局２００における通信の遅延となる。無線端末１００が通信要求（ＳＲ：Ｓｃｈｅｄｕｌｅ Ｒｅｑｕｅｓｔ)を基地局ｅＮＢに送信し、基地局２００が無線端末１００に許可を与えるまでの手順が数ｍｓの遅延となり、リアルタイム性を重視するシステムでは許容できない。

そのため、本発明を適用した無線伝送システムでは、この遅延を回避するため図２(ｂ)のような構成としている。各無線端末１００（ＵＥ）が、基地局２００（ＢＳ）からの許可を得ずにデータを送信できるため、データに無線端末の識別のための信号（ＲＳ：Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ）を付加し、データ信号（ｐａｙｌｏａｄ）とともに基地局２００に送信する。また、このＲＳは伝搬路推定を行うために利用する。そのため、本発明では、ＲＳは無線端末識別と伝搬路推定を兼ねた構成となる。

図３に本発明を適用した無線伝送システムのスロットのフレーム構成を示す。スロットは、先頭にＣＰ（ＣＰ：Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘ）と最後にＧＴ（ＧＴ：Ｇｕａｒｄ Ｔｉｍｅ）を設け、その間にそれぞれＲＳとＤＳが入る。ＧＦが実現できるようにＲＳと ＤＳ(ＤＳ：Ｄａｔａ Ｓｉｇｎａｌ)を組みにして実現され、端末識別及び伝搬路推定用のリファレンス信号とペイロードを伝送するデータ信号を最小単位したスロット構成となる。

また、ＬＴＥの使用で定められている拡張ＣＰにおける６シンボル構成とし、ＬＴＥのシンボルフォーマットとほぼ同じ構成であり、２つのＲＳと４つのＤＳの組を連続して送信する。また、低遅延化を実現するために、ＬＴＥ使用のシンボル構成において１つのＲＳ及び１つのＤＳの２シンボルで構成されるミニスロットも定義する。このスロットは，シンボル数の少なくすることにより、遅延時間の更なる短縮を実現する。

図４にＣＰ、ＲＳ、ＤＳのデータ構造の詳細の一例を示す。ＲＳとＤＳの組はデータを格納する領域であり、信号の分離は干渉分離アルゴリズムで処理される。ＲＳは基地局において、無線端末の識別及びＣＩＲの推定のために利用される。本発明のＲＳは、Ｚａｄｏｆｆ−ｃｈｕ系列を用い、時間軸において各無線端末１００（ユーザ）のＣＩＲを分離できるように位相回転が施される。ＤＳは推定したＣＩＲを利用してＰＩＣまたはＳＩＣにより信号を分離する。

次に、本発明を適用した無線伝送システムのインターリーブを適用した連送方式を説示する。本連送方式における合成方式はＦＤＥ（ＦＤＥ：Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｏｍａｉｎ Ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ）後の信号を合成する。すでに、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ：Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ)で計算されるＦＤＥ重みを基本として、さらに各アンテナのチャンネル周波数応答の電力比も利用して重みの大きさを調整する重み付け方式が知られており、この重み計算は信号対雑音電力比（ＳＮＲ：Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ）にて算出することが知られている。

ＮＯＭＡの信号分離は、信号対干渉雑音電力比（ＳＩＮＲ：Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ Ｎｏｉｓｅ ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ）で拡張する。ここで、pを復調する端末の番号（最大Ｐ台）、ｍを受信アンテナ番号（最大Ｍ本）、ｋをＤＦＴポイント、Ｈｐ、ｍ（ｋ）を端末ｐのｍ番目の受信アンテナのｋポイントのチャンネル周波数応答、ＳＩＮＲｐ、ｍ（ｋ）を端末ｐのｍ番目のｋポイントの受信アンテナの信号電力対干渉及び雑音電力比とし、ｗｐ、ｍ（ｋ）は以下のように設定する。

ここで、＊は複素共役を示し、ＳＩＮＲｐ、ｍ（ｋ）は

となる。Ｎは雑音電力、ｐ”はＳＩＣにより干渉除去が既に終了した端末番号を示す。

なお、周波数選択性フェージング環境下では、各無線端末の各周波数ポイントｋにおいてＳＩＮＲｐ、ｍ（ｋ）が変動する。また、コンテンションベースの通信では複数の端末が同一資源にアクセスすることからＳＩＮＲは雑音電力より干渉信号電力が支配的である。各ブランチのＳＩＮＲの差が非常に激しいことから、ＳＩＮＲｐ、ｍ（ｋ）を基準とした選択ダイバーシチ(ＳＣ：Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ)も合成方式に近似する値を得る。

図５に本発明を適用した無線伝送システムのインターリーブ連送方式を示す。インターリーブを行う処理は、無線端末１００−１と基地局２００で行う。無線端末１００では、連送信号（ＲＳ：Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ Ｓｉｇｎａｌ）に対してインターリーブ部１５−１でインターリーブ処理のみを行う。一方、基地局２００では無線端末１００からの受信したデータをもとに最初にデインターリーブ部１５−２でインターリーブされたデータの逆変換を行い、その後にインターリーブ部１５−１で再度にインターリーブ処理を行う。

無線端末１００および基地局２００の各インターリーブ部１５−１、１５−２において、インターリーブを行うことにより、時間軸信号における各シンボルの信号対干渉雑音電力比ＳＩＮＲｐ(ｔ) （ｔ＝１、２、３、・・・、Ｔ）をオリジナルの信号（ＯＳ：Ｏｒｉｇｉｎａｌ Ｓｉｇｎａｌ）と連送信号(ＲＴ：Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ Ｓｉｇｎａｌ)の間で異ならせ、ＳＩＮＲｐ（ｔ）を異ならせた信号を、送信信号をもとに連送信号として生成し、その後に合成して処理を実行する。

ここで利用するインターリーバは、シンボル間干渉(ＩＳＩ：Ｉｎｔｅｒ Ｓｙｍｂｏｌ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ)の電力と干渉信号の電力の両方をビット又はシンボル単位でＯＳとＲＴ間で異ならせるものであり、ＮＯＭＡを利用するシステムでは、インターリーブで干渉信号の電力を異ならせ、干渉信号及び残留ＩＳＩの電力との差別化を図り、その後の処理において検出を容易とする。

ＩＳＩの電力に関しては、ＭＭＳＥ基準（図示せず）のＦＤＥ２３では、ＩＳＩが完全に除去できないことからインターリーブ部１５−１、１５−２により受信データのＯＳとＲＴ間の各ビット又はシンボルのＩＳＩ電力の大きさを異ならせ、残留ＩＳＩがある周波数領域の信号を時間領域に変換（ＩＤＦＴ５）すると周波数領域の歪は時間領域に拡散する。各シンボルが受けるこの歪の影響は、フェージングの状態の他、シンボルの遷移により異なる。

無線端末１００は、ユーザが所持する、あるいは利用する機器の所定のプログラムやアプリケーションなど（図示せず）のデータ生成部１で送信対象のデータを生成する。ＣＲＣ部７では、データ生成部１で生成された送信データの巡回冗長などの検査処理を行い、送信データに誤りがないことを確認する。

そして、誤り訂正符号符号部８−１は、確認した送信データの信号を誤り訂正符号で符号化を行う。インターリーブ部１５−１では、符号化された信号から前述のようなインターリーブ処理を行い、変調部９−１は、誤り訂正符号符号部８−１での誤り訂正符号の符号化信号をＯＳと定義し、インターリーブ部１５−１で処理した信号をＲＳと定義し、ビット又はシンボルの順番を変えンボルの偏移を変化させる。そのため、ここでのＯＳとＲＴの処理により、インターリーブ信号の各ビット又はシンボルのＩＳＩの電力はＯＳとＲＴで異ならせる。

各信号間の干渉信号については、ＭＭＳＥ−ＦＤＥは希望信号への影響を小さくすることは可能ではあるが、除去自体は不可能であるため、インターリーブ部１５−１では、ＯＳとＲＴの干渉シンボルまたはビットの電力を変化させる処理を行う（ＢＳ２００のインターリーブ部１５−１でも同様）。一方、干渉信号となる場合は、時間軸信号の各ビット又はシンボルの干渉電力はフェージングの状態、信号の遷移に加えＦＤＥ２３の重みにより変化させる。

サイクリックプレフィックス付加部６−１は、変調部９−１での処理に基づき、各々の生成したＯＳとＲＴにＣＰを挿入し、ＯＳとＲＴを送信データとして連続して送信する。ＯＳとＲＴの構造、ＣＰについては前述の通りである。そして、無線端末１００に備わる送信処理の後、アンテナ５０−１より所定の基地局２００に送信する。

次に基地局２００は、無線端末１００（無線端末は複数あるが１台のみ記載）から送信される連続して送信された送信データを受信データとして、アンテナ５０−２より受信する。サイクリックプレフィックス除去部６−２は、基地局に備わるアンテナ５０−２で無線端末１００から受信した受信データの付されるＣＰを削除し、ＤＦＴ部２１および逆離散フーリエ変換部５でＤＦＴ処理を行う。すなわち、逆離散フーリエ変換部５では送信側と同じＺａｄｏｆｆ−ｃｈｕ系列の複素共役を乗算してＩＤＦＴを実施する。このとき、位相のＺａｄｏｆｆ−ｃｈｕ系列による位相の回転が戻されるので、ＩＤＦＴ後の信号はインパルス応答になり、無線端末毎に異なった周波数に比例した位相回転があるため、インパルス応答が立つ位置で判別することができるので、複数の各無線端末からの信号として各々区別することが可能となる。

そして、この処理を繰り返すことで、所定のタイムフィルタでの複数の無線端末毎のデータを切り出し、各受信データに含まれる各無線端末の識別情報とインパルス応答の取得の両方が可能となる。

逆インターリーブ部１５−２は、送信側の無線端末１００で、誤り訂正符号の符号化信号をＯＳと定義してインターリーブを実施した信号をＲＴと定義し、合成された信号の分離を行い、合成部３４、逆インターリーブした受信ＲＴのＬＬＲとＯＳのＬＬＲを合成する。

誤り訂正符号復号部１８は、受信データの受信電力の信号特性に基づき、受信データの等化および復調を行う。誤り訂正符号復号部１８は、例えば受信データの受信電力の信号特性を判別し、受信データのその中から最も電力の強い信号の等化および復調を行う。復調した送信信号および連送信号を合成の後に前記送信対象のデータを出力する。

誤り訂正符号復号部８−２、インターリーブ部１５−１、再変調部９−３は、受信データの出力後、そのデータに含まれる信号をもとに、前述と同様の誤り訂正符号符号の処理、インターリーブ処理、再変調の各処理を順次に実施する。ＣＲＣ７の検査により誤りがないことを確認し、復調信号を誤り訂正符号符号部８−３で再び誤り訂正符号で符号化し、再度にインターリーブ処理を行い、再変調及びＣＩＲの畳み込みを行い、同一となるデータを生成する。

これを元の受信信号から引き算して、その後は前述の処理に戻り、次の信号の干渉となる信号を除去する。同一となるデータ信号が除去された残差信号から２番目に受信電力が高い無線端末（信号対干渉電力ＳＩＲが高い順）に実施することを繰り返し行う。そして、全ての受信データに対して実施し、複数の無線端末からの受信データの処理を終了する。

これにより、信頼性をさらに向上させることが可能となる。インターリーブを使った連送では、インターリーブを行うことによって、時間軸信号における各シンボルの信号対干渉雑音電力比SINRp(t) (t=1,2,3,…,T)をオリジナルの信号（ＯＳ：Ｏｒｉｇｉｎａｌ Ｓｉｇｎａｌ）と連送信号(ＲＴ：Ｒｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ Ｓｉｇｎａｌ)の間で異ならせることが可能であるため、SINRp(t)を異ならせた信号を合成することで、ダイバーシチ効果を得ることが可能である。ここで利用するインターリーバは、シンボル間干渉(ＩＳＩ：Ｉｎｔｅｒ Ｓｙｍｂｏｌ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ)の電力と干渉信号の電力の両方をビット又はシンボル単位でOSとRT間で異ならせる効果がある。そのため、ＮＯＭＡを利用するシステムではインターリーブは干渉信号の電力を異ならせる効果が残留ＩＳＩのそれよりも大きくなる。

図６に本発明のインターリーブ連送方式を示す。この実施例では、無線端末１００と基地局側２００に複数（２本）との通信に関するもので、基地局２００にはアンテナを２本設置し、この２本のアンテナで無線端末１００からのデータを受信する。

インターリーブを行う処理は、前記の無線端末１００と基地局２００と同様であり、無線端末１００でも、ＲＴに対してインターリーブ部１５−１でインターリーブ処理を行い、変調部９−１およびサイクリックプレフィックス付加部６−１での処理の後、ＯＳとＲＴを連続して送信してＣＰを挿入し、無線端末に備わる送信処理（図示せず）の後、アンテナ５０−１より所定の基地局２００に送信する。

基地局２００での送信データの受信処理は、前述の合成方式および図５に記載のインターリーブ連送方式と同様の処理で通信を行うが、合成方式の構成が追加され、基地局２００のＭＭＳＥ部２６で、最小平均二乗誤差で計算されるＦＤＥの重みを基本として、さらに各アンテナ５０−２、５０−３、・・・のチャンネル周波数応答の電力比を利用し、この重みの大きさを調整し、複数の無線端末からの受信データに対して繰り返し実施する。

これにより、複数の無線端末局から基地局への同時接続が可能となり、基地局において、ＰＩＣによって干渉抑圧除去を行った場合の信号分離成功の確率が高くなる。

本実施形態における無線伝送方法は、上述した複数の無線端末１００からの送信データを共通の基地局２００における、複数の無線端末１００は、送信対象のデータから送信信号と、当該送信信号をもとに連送信号とを各々生成する第１工程と、当該生成した送信信号と連送信号を送信データとして連続して送信し、前記基地局２００に送信する第２工程とを少なくとも備える。

基地局２００は、前記複数の無線端末１００で連続して送信された送信データを受信データとして受信する第３工程と、前記受信データの受信電力の信号特性の順位に応じて当該受信データを等化および復調し、復調した送信信号および連送信号を合成の後に前記送信対象のデータを出力する第４工程と、前記出力した前記送信対象のデータを用いて、再生送信信号として送信信号と、当該再生送信信号をもとに再生連送信号として連送信号とを生成する第５工程と、前記受信したデータから、前記再生送信信号および再生連送信号から再生したデータと同一となる受信データを差し引き、前記信号特性の順位に応じて他の受信データに前記送信対象のデータの出力にかかる一連の処理を行う第６工程とを少なくとも備える。

上述した内容と同様に、多数接続と低遅延を両立する通信処理が可能となる。これにより、複数端末１００から送信された信号に衝突が発生しても、低遅延及び通信品質を担保し、同時接続数が増大しても高い信頼性を持つ共用方式の通信が可能となる。

１ 送信データ
１−１ レファレンス信号
１−２ データ信号
２ ザドフーチュウ系列生成部
３ サイクリック拡張器
４ 移相部
５ 逆離散フーリエ変換部
６−１ サイクリックプレフィックス付加部
６−２ サイクリックプレフィックス除去部
７ ＣＲＣ部
８、８−１、８−３ 誤り訂正符号符号部
８−２ 誤り訂正符号復号部
９−１ 変調部
９−２ 逆変調部
９−３ 再変調部
１０ ルートレイゥドコサインフィター部
１５−１ インターリーブ部
１５−２ 逆インターリーブ部
２１ 離散フーリエ変換部
２２ タイムフィルタ
２３ ＦＤＥ部
２４ ＣＩＲ部
２６ ＭＭＳＥ部
３３ ＬＬＲ部
３４ 合成部
３５ 逐次干渉除去部
５０−１、５０−２、５０−３ アンテナ
１００ 無線端末（Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）
２００ 基地局（Ｂａｓｅ Ｓｔａｉｏｎ）

Claims (6)

1. 複数の無線端末からの送信データを共通の基地局で受信する無線伝送システムであって、
   前記複数の無線端末は、
   送信対象のデータから送信信号と、当該送信信号をもとに連送信号とを各々生成する手段と、
   当該生成した送信信号と連送信号を送信データとして連続して送信し、前記基地局に送信する手段と、
   を少なくとも備え、
   前記基地局は、
   前記複数の無線端末で連続して送信された送信データを受信データとして受信する手段と、
   前記受信データの信号特性基づいて当該受信データを等化および復調し、復調した送信信号および連送信号を合成の後に前記送信対象のデータを出力する手段と、
   前記出力した前記送信対象のデータを用いて再生送信信号として送信信号と、当該再生送信信号をもとに再生連送信号として連送信号とを生成する手段と、
   前記受信データから、前記再生送信信号および前記再生連送信号から再生したデータと同一となるデータを差し引き、前記信号特性の順位に応じて他の受信データに前記送信対象のデータの出力にかかる一連の処理を行う手段と、
   を少なくとも備えること、
   を特徴とした無線伝送システム。
2. 上記受信データの信号特性は、受信電力の出力の強さであることを特徴とする請求項１に記載の無線伝送システム。
3. 上記信号特性は、シンボル間干渉の電力と干渉信号の電力の両方をビットまたはシンボル単位で異なる強さであることを特徴とする請求項１乃至請求項２に記載の無線伝送システム。
4. 上記信号は、各々端末識別に関する領域とチャンネル推定用の領域、およびペイロード運搬用の領域を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の無線伝送システム。
5. 上記基地局は、複数のアンテナをさらに備え、複数の端末局から連続して送信された送信データを受信し、当該各アンテナのチャンネル周波数応答の電力比に基づいて重み付けを行い、当該各信号を合成することを特徴とした請求項１乃至請求項４に記載の無線伝送システム。
6. 複数の無線端末からの送信データを共通の基地局で受信する無線伝送方法であって、
   前記複数の無線端末は、
   送信対象のデータから送信信号と、当該送信信号をもとに連送信号とを各々生成する第１工程と、
   当該生成した送信信号と連送信号を送信データとして連続して送信し、前記基地局に送信する第２工程と、
   を少なくとも備え、
   前記基地局は、
   前記複数の無線端末で連続して送信された送信データを受信データとして受信する第３工程と、
   前記受信データの受信電力の信号特性の順位に応じて当該受信データを等化および復調し、復調した送信信号および連送信号を合成の後に前記送信対象のデータを出力する第４工程と、
   前記出力した前記送信対象のデータを用いて、再生送信信号として送信信号と、当該再生送信信号をもとに再生連送信号として連送信号とを生成する第５工程と、
   前記受信したデータから、前記再生送信信号および再生連送信号から再生したデータと同一となる受信データを差し引き、前記信号特性の順位に応じて他の受信データに前記送信対象のデータの出力にかかる一連の処理を行う第６工程と、
   を少なくとも備えること、
   を特徴とした無線伝送方法。

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