JPWO2006114932A1

JPWO2006114932A1 - 無線通信装置および無線通信方法

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Publication number: JPWO2006114932A1
Application number: JP2007514479A
Authority: JP
Inventors: 岡本　直樹; 直樹岡本
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2005-04-18
Filing date: 2006-02-27
Publication date: 2008-12-11
Also published as: CN101160762B; EP1876741A1; EP1876741A4; CN101160762A; US8094734B2; US20090016412A1; WO2006114932A1

Abstract

【課題】ＭＣ−ＣＤＭＡ通信方式において、多重した信号の干渉を減少させる。【解決手段】マルチキャリア伝送方式にスペクトル拡散を組み合わせて無線通信を行なう無線通信装置であって、通信相手先から受信した各サブキャリアの受信電力を示す受信電力情報に基づいて、各サブキャリアに対して受信電力の大きさに応じた順位付けを行ない、前記順位の高い順または低い順に、拡散率に応じてサブキャリアをグループ化する並び替え制御部９と、前記グループ毎に拡散符号を振り分ける並び替え部１０と、を備える。

Description

本発明は、マルチキャリア伝送方式にスペクトル拡散を組み合わせて無線通信を行なう無線通信装置および無線通信方法に関する。

従来から、次世代の移動体通信技術の有力候補として、マルチキャリア伝送技術とスペクトル拡散によるＣＤＭＡ技術を組み合わせたマルチキャリアＣＤＭＡ（以下、「ＭＣ−ＣＤＭＡ」と呼称する。）が注目されている。このＭＣ―ＣＤＭＡでは、データシンボルにスペクトル拡散を施し、拡散後の信号をＯＦＤＭのサブキャリアに割り当てることを行なっている。図１５は、ＭＣ−ＣＤＭＡ通信を行なう送信機の概略構成を示すブロック図である。送信機１５０において、送信すべきデータは、符号化部１５１によって誤り訂正符号が付加され、変調部１５２によって変調される。

多重化部（Ｍｕｘ部）１５３は、サブキャリア数に並列変換された変調データを、受信側が受信ＳＩＲを推定するためのパイロット信号と多重化する。その後、Ｓ／Ｐ変換部１５４でパラレル信号になる。さらに各々の信号は、コピー部１５５で複数個の信号になる。ここでコピーされる数は、拡散率と等しい。つまり、例えば拡散率を１６とすると、１６個にコピーされることになる。コピーされた信号に対して、拡散符号発生部１５６で発生した拡散符号が順番に乗算器１５７で乗算される。

その後、ＩＦＦＴ部１５８でフーリエ変換処理され、ガードインターバル挿入部１５９でガードインターバルが挿入され、ＯＦＤＭ信号となる。ここで、各サブキャリアは、順番に拡散されていることになる。つまり、ＳＢ１（サブキャリア１）からＳＢ１６までは１番目のデータシンボルを拡散符号の１−１６で拡散され、ＳＢ１７−３２は、２番目のデータシンボルを拡散符号の１−１６で拡散されることになる。このように、拡散処理によって本来のデータシンボルが１６倍の拡散シンボルに変換されるので、伝送レートが１／１６に落ちてしまうが、スペクトル拡散では、異なった拡散コードを用いて多重できるため、伝送レートを保つことができる。

図１６は、拡散されたシンボルと逆拡散されたシンボルの様子を示す図である。各々の拡散された信号は、図１６に示すように、多重した形で送られるが、逆拡散したときには、符号間が直交しているため、多重した信号は干渉成分とはならずに完全に分離できる。つまり、拡散コードａ（ｔ）とｂ（ｔ）の間には、次式の関係が成り立っている。

このように、完全に直交した信号は拡散率１６に対して、最大１６個とれるため、１６多重した場合には伝送レートは拡散しない場合と同一になり、スペクトル拡散によるレートの低下の影響は無くなることになる。

一方、ＭＣ−ＣＤＭＡの変形として、周波数と時間軸の２次元を用いて拡散を行なう方式が提案されている。この２次元拡散では、１つのデータ変調シンボルが、ＳＦ_Ｔｉｍｅ個の連続するＯＦＣＤＭ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄＣｏｄｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）シンボル、およびＳＦ_Ｆｒｅｑ個の連続するサブキャリアにわたって拡散され、全体の拡散率は、ＳＦ＝ＳＦ_Ｔｉｍｅ×ＳＦ_Ｆｒｅｑで表わすことができる。ここで、ＳＦ_Ｔｉｍｅは、時間領域における拡散率を表わし、ＳＦ_Ｆｒｅｑは、周波数領域における拡散率を表わす。

２次元拡散では、セル構成に応じて全体の拡散率を制御する。すなわち、基地局からの制御情報に基づいて、移動局が拡散率を設定する。さらに、伝搬条件、チャネル負荷および無線パラメータなどに応じて、ＳＦ_ＴｉｍｅおよびＳＦ_Ｆｒｅｑを適応的に制御することにより、セルラシステムや孤立セル環境の双方においてチャネル容量の増加を図っている。
信学技報ＲＣＳ２０００−１３６「ブロードバンドパケット無線アクセスの検討」ＮＴＴドコモテクニカルジャーナルＶｏｌ．１１Ｎｏ２「第４世代無線アクセス技術特集」

しかしながら、図１７に示すように、伝搬路の状況によっては、送信した信号がマルチパスにより周波数選択性フェージングを受けていることがある。図１７の左側では送信側の周波数スペクトルを示し、右側では端末側の周波数スペクトルを示している。同図に示すように、端末側の周波数スペクトルでは、受信レベルの強いところと弱いところが発生する。この結果、図１７の右上に示すように、各サブキャリアの受信レベルはまちまちとなる。このような状況で、受信信号を逆拡散した場合、１６サブキャリアの振幅レベルが異なるため、多重している符号が直交性を失ってしまう。

すなわち、１６サブキャリアの振幅レベルが同一である場合は、図１８の上側に示すように、信号のみの検出ができるが、１６サブキャリアの振幅レベルが異なる場合は、図１８の下側に示すように、多重していた符号が干渉となり受信感度が大幅に劣化する。これは、次式のように示される。

この解決策として、各サブキャリアの振幅に計算した倍率をかけて、逆拡散前の振幅を同一とする処理方法や、干渉成分が最小となるように数値計算を行ない処理する方法が採られている。

しかしながら、これらの方法では、干渉成分を除去できずに、劣化したままの性能となることが報告されている。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、多重した信号の干渉を減少させることができる無線通信装置および無線通信方法を提供することを目的とする。

（１）上記の目的を達成するために、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明に係る無線通信装置は、マルチキャリア伝送方式にスペクトル拡散を組み合わせて無線通信を行なう無線通信装置であって、通信相手先から受信した各サブキャリアの受信電力を示す受信電力情報に基づいて、各サブキャリアに対して受信電力の大きさに応じた順位付けを行ない、前記順位の高い順または低い順に、拡散率に応じてサブキャリアをグループ化する並び替え制御部と、前記グループ毎に拡散符号を振り分ける並び替え部と、を備えることを特徴としている。

このように、各サブキャリアに対して受信電力の大きさに応じた順位の高い順または低い順に、拡散率に応じてサブキャリアをグループ化し、グループ毎に拡散符号を振り分けるので、拡散した信号がほぼ同一の振幅レベルとなる。従って、受信側で逆拡散すると、多重している別の拡散符号で拡散された信号は、ほぼ直交関係が保たれることとなる。その結果、別の拡散符号で拡散された信号が干渉成分となることが無くなり、信号の劣化が防止され、高品質の通信を実現することが可能となる。

（２）また、本発明に係る無線通信装置は、通信相手先から受信した伝搬路情報に基づいて各サブキャリアにおける適応変調パラメータを決定し、マルチキャリア伝送方式にスペクトル拡散を組み合わせて無線通信を行なう無線通信装置であって、前記決定された適応変調パラメータが同一であるサブキャリアを拡散率に応じてグループ化する適応変調制御部と、前記グループ毎に送信信号を振り分けると共に、前記グループ毎に拡散符号を振り分ける並び替え部と、を備えることを特徴としている。

このように、適応変調パラメータが同一であるサブキャリアを拡散率に応じてグループ化し、グループ毎に送信信号を振り分けると共に、グループ毎に拡散符号を振り分けるので、拡散した信号がほぼ同一の振幅レベルとなる。すなわち、適応変調システムでは、受信電力が異なるサブキャリアに対して、ある程度、等間隔でレベル分けが行なわれているので、変調度または符号化率が同一であるサブキャリアは、受信側での電力も等しくなる。従って、受信側で逆拡散すると、多重している別の拡散符号で拡散された信号は、ほぼ直交関係が保たれることとなる。その結果、別の拡散符号で拡散された信号が干渉成分となることが無くなり、信号の劣化が防止され、高品質の通信を実現することが可能となる。

（３）また、本発明に係る無線通信装置は、通信相手先から受信した伝搬路情報に基づいて、複数のサブキャリアからなる複数のサブキャリア群における適応変調パラメータを決定し、マルチキャリア伝送方式にスペクトル拡散を組み合わせて無線通信を行なう無線通信装置であって、前記サブキャリア群毎に送信信号を振り分けると共に、前記サブキャリア群毎に拡散符号を振り分ける並び替え部を備えることを特徴としている。

このように、サブキャリアをグループ化し、グループ毎に拡散するため、サブキャリア毎に拡散符号を割り当てる場合よりも処理を簡略化させることができる。また、適応変調パラメータが同一であるサブキャリア群毎に送信信号を振り分けると共に、サブキャリア群毎に拡散符号を振り分けるので、拡散した信号がほぼ同一の振幅レベルとなる。適応変調システムでは、変調度または符号化率が同一であるサブキャリア群は、受信側での電力も等しくなる。従って、受信側で逆拡散すると、多重している別の拡散符号で拡散された信号は、ほぼ直交関係が保たれることとなる。その結果、別の拡散符号で拡散された信号が干渉成分となることが無くなり、信号の劣化が防止され、高品質の通信を実現することが可能となる。

（４）また、本発明に係る無線通信装置は、周波数軸および時間軸の両方向で拡散を行なって、マルチキャリア伝送方式にスペクトル拡散を組み合わせて無線通信を行なう請求項１から請求項３のいずれかに記載の無線通信装置であって、周波数軸方向の拡散率と時間軸方向の拡散率との積が一定値となるように、前記周波数軸方向に拡散するサブキャリア数を計算する周波数拡散率計算部を更に備えることを特徴としている。

このように、周波数軸方向の拡散率と時間軸方向の拡散率との積が一定値となるように、周波数軸方向に拡散するサブキャリア数を計算するので、ほぼ同一の振幅レベルに合わせるべきサブキャリア数が少なくて済む。その結果、サブキャリア間での振幅のばらつきが少なくなるので、直交性を失うことがより少なくなり、干渉の増大を防止することが可能となる。

（５）また、本発明に係る無線通信装置は、一定の時間長で定められるひとつ以上の時間チャネルと、一定の周波数帯域で定められるひとつ以上の周波数チャネルとによって特定される通信スロットを制御対象である端末装置毎に割り当てて無線通信を行なう無線通信装置であって、前記端末装置毎にサブキャリアを割り当てる並び替え制御部と、前記各端末装置に割り当てられたサブキャリアに拡散符号を振り分ける並び替え部と、を備えることを特徴としている。

このように、端末装置毎にサブキャリアを割り当てて、各端末装置に割り当てられたサブキャリアに拡散符号を振り分けるので、各端末装置における受信電力がほぼ一定となる。すなわち、上記通信スロットを端末装置毎に割り当てるシステムにおいては、サブキャリアに対して無作為に振り分けられた場合よりも、サブキャリアの振幅レベルのばらつきが非常に少なくなる。従って、受信側で逆拡散すると、多重している別の拡散符号で拡散された信号は、ほぼ直交関係が保たれることとなる。その結果、別の拡散符号で拡散された信号が干渉成分となることが無くなり、信号の劣化が防止され、高品質の通信を実現することが可能となる。

（６）また、本発明に係る無線通信装置において、前記並び替え制御部は、通信相手先から受信した各サブキャリアの受信電力を示す受信電力情報に基づいて、概略同一の受信電力を有するサブキャリアを拡散率に応じてグループ化し、グループ化されたサブキャリアを前記各端末装置に割り当てることを特徴としている。

このように、概略同一の受信電力を有するサブキャリアを拡散率に応じてグループ化し、グループ化されたサブキャリアを各端末装置に割り当てるので、拡散した信号がほぼ同一の振幅レベルとなる。従って、受信側で逆拡散すると、多重している別の拡散符号で拡散された信号は、ほぼ直交関係が保たれることとなる。その結果、別の拡散符号で拡散された信号が干渉成分となることが無くなり、信号の劣化が防止され、高品質の通信を実現することが可能となる。

（７）また、本発明に係る無線通信方法は、マルチキャリア伝送方式にスペクトル拡散を組み合わせて無線通信を行なう無線通信方法であって、通信相手先から各サブキャリアの受信電力を示す受信電力情報を受信するステップと、前記受信した受信電力情報に基づいて、各サブキャリアに対して受信電力の大きさに応じた順位付けを行なうステップと、前記順位の高い順または低い順に、拡散率に応じてサブキャリアをグループ化するステップと、前記グループ毎に拡散符号を振り分けるステップと、を少なくとも含むことを特徴としている。

本発明によれば、拡散した信号がほぼ同一の振幅レベルとなるので、受信側で逆拡散すると、多重している別の拡散符号で拡散された信号は、ほぼ直交関係が保たれることとなる。その結果、別の拡散符号で拡散された信号が干渉成分となることが無くなり、信号の劣化が防止され、高品質の通信を実現することが可能となる。

次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る送信機の概略構成を示すブロック図である。送信機１において、送信すべきデータは、符号化部２によって誤り訂正符号が付加され、サブキャリア変調部３によって変調される。多重化部（Ｍｕｘ部）４は、サブキャリア数に並列変換された変調データを、受信側が受信ＳＩＲを推定するためのパイロット信号と多重化する。その後、Ｓ／Ｐ変換部５でパラレル信号になる。さらに各々の信号は、コピー部６で複数個の信号になる。ここでコピーされる数は、拡散率と等しい。つまり、例えば拡散率を１６とすると、１６個にコピーされることになる。コピーされた信号に対して、拡散符号発生部７で発生した拡散符号が順番に乗算器８で乗算される。

並び替え制御部９は、受信機側での受信電力がほぼ同一レベルのものをグループ化して拡散した各信号が、受信機側での受信レベルに大きな差が出ないように制御する。送信信号並び替え部１０は、拡散符号にて乗算された信号の順番を入れ替える。その後、ＩＦＦＴ部１１でフーリエ変換処理され、ガードインターバル挿入部１２でガードインターバルが挿入され、ＯＦＤＭ信号となる。

ここで、各サブキャリアは、順番に拡散されていることになる。つまり、ＳＢ１（サブキャリア１）からＳＢ１６までは１番目のデータシンボルを拡散符号の１−１６で拡散され、ＳＢ１７−３２は、２番目のデータシンボルを拡散符号の１−１６で拡散されることになる。このように、拡散処理によって本来のデータシンボルが１６倍の拡散シンボルに変換されるので、伝送レートが１／１６に落ちてしまうが、スペクトル拡散では、異なった拡散コードを用いて多重できるため、伝送レートを保つことができる。

図２は、サブキャリアの受信電力に応じて並び替えを行なう様子を示す模式図である。図２では、模式図であるため、全サブキャリアが１１本、ほぼ同一のレベルのサブキャリアは３本としているが、実際のシステムでは、全サブキャリアが数百本であり、ほぼ同一のレベルのものも数十本存在する。その場合、ほぼ同一のレベルのサブキャリアについて、拡散コードを振り分けることができるようになる。

図３は、並び替え動作を示すフローチャートである。まず、受信側での受信電力情報に基づいて、サブキャリア別の電力情報を入力する（ステップＳ１）。次に、電力の基準によるサブキャリアの番号付けが行われる（ステップＳ２）。ここでは、受信電力が高い順に、番号が付される。例えば、図３に示す例では、サブキャリア番号が３８番のサブキャリアが最も受信電力が高く、サブキャリア番号が１２番のサブキャリアは３番目に受信電力が高いこととなっている。次に、拡散率に基づいてサブキャリアのブロック化（グループ化）が行われる（ステップＳ３）。第１のブロックは、最も高い基準値よりも受信電力が高いサブキャリアからなり、受信電力が１番目から１６番目のサブキャリアから構成される。例えば、図３に示すように、サブキャリア番号が１１番、１２番、３８番、３９番・・・となっている。第２のブロックは、２番目に高い基準値よりも受信電力が高いサブキャリアからなり、受信電力が１７番目から３２番目のサブキャリアから構成される。例えば、図３に示すように、サブキャリア番号が３５番、３６番、１００番、１０５番・・・となっている。

この後、拡散した１データシンボルは各ブロックの１６サブキャリアに拡散されて（ステップＳ４）、送信される。

このように並び替えることによって、拡散した信号がほぼ同一の振幅レベルになるので、受信側で逆拡散することにより、多重している別の拡散コードで拡散された信号は、ほぼ直交関係が保たれることとなる。その結果、別の拡散コードで拡散された信号が干渉成分とはならず、受信信号の劣化を防ぐことができるようになる。

この場合、振幅レベルを並び替えるには、受信機側でのサブキャリアごとの受信レベルを送信機側に知らせることが必要になるが、この方法は、各種の方法が適応変調システムで提案されているので、同様の処理により、送信機側で受信側のレベルを知ることができる。

また、本発明において、グループ化する場合には、拡散率の個数、あるいは整数倍にする必要があり、ほぼ同一の受信電力のサブキャリアといいながらも、若干振幅差が発生する場合もある。その場合には、送信サブキャリアの電力を若干調整して、送信出力調整をサブキャリアごとに行い、受信レベルをそろえることも有効である。

（第２の実施形態）
ＯＦＤＭの変調においては、受信機側での受信レベルにより、変調度を変える適応変復調方式が知られている。適応変復調方式では、受信機側の受信レベルに対して、複数の変調度、符号化率を用意し、各々が必要とする所要ＣＮＲ（ＣａｒｒｉｅｒｔｏＮｏｉｓｅｒａｔｉｏ）にあわせてそれらを変えて送信するシステムになっている。

図４は、変調方式と符号化率と、所要ＣＮＲとの関係を示す図である。図４においては、８種類の符号化／変調方式の組み合わせが示されている。適応変調システムでは、このように所要ＣＮＲが異なる複数の方式を用意し、サブキャリアごとの受信状態によって、この中から最適な変調方式を選択することが行われる。

なお、これは一例であり、実際にはさらに多くの符号化率が選ばれることもある。また、記載の所要ＣＮＲは、全体システムや誤り訂正方式によっても変わるので、図４に示す例は一例に過ぎないが、図４のように、各方式は、所要ＣＮＲとしてはある程度の等間隔性をもって準備される。

第２の実施形態では、本発明を適応変調システムに応用する。図５は、変調方式や符号化率でグループ化する例を示す図である。すなわち、第２の実施形態では、図５に示すように、同一の変調、符号化方式グループを拡散の単位とする。

図６は、第２の実施形態に係る送信機の概略構成を示すブロック図である。送信信号並び替え部６１は、適応変調制御部６２から入力される信号によって、各変調方式、符号化方式に対応した信号を振り分ける。図４に示す例では、８種類に分けることになる。振り分けられた各信号は、それぞれ符号化部６３において、各振り分けられたグループ内で同一の符号化が施される。そして、拡散符号発生部６４が発生した拡散符号が乗算器６５によって乗算されて拡散されたのち、サブキャリア変調部６６で変調が施される。

その後、多重化部（Ｍｕｘ部）６７においてパイロット信号が付加・多重され、Ｓ／Ｐ変換部６８によって並列直列変換が行なわれ、各サブキャリアに割り振られる。そして、ＩＦＦＴ部６９でフーリエ変換処理され、ガードインターバル挿入部７０でガードインターバルが挿入され、ＯＦＤＭ信号となる。

なお、ここでは、わかりやすくするために符号化部６３、サブキャリア変調部６６を別々に示しているが、実際の構成としては、同一の符号化率や同一の変調方式は、同じ回路ブロックを使うことで、省回路化できる。

第２の実施形態では、このように、適応変調制御部６２で制御している同一の変調度や符号化率にサブキャリアが分離、グループ化されているシステムに対して、そのグループを流用し、その中で拡散処理を行うことを特徴とする。適応変調システムにおいては、受信電力が異なるサブキャリアに対して、ある程度、等間隔でレベル分けが行われているので、同一の変調度、符号化率のレベル選定されたサブキャリアは、ほぼ受信機側での電力は等しくなっているはずである。実際には前述のように、変調度、符号化率の取りうる数は数種類であるので、所要電力も１〜２ｄＢ程度ばらつきはあるが、第１の実施形態で必要だった端末側での受信電力によるグループ化が不要とすることができるようになる。

なお、第２の実施形態においては、拡散処理によって、変調データは拡散率分増えることになる。従って、適応変調制御部の信号でデータを振り分ける場合には、その数は１／（拡散率）になる。例えば、拡散率１６のシステムでは、適応変復調システムで制御された同一符号率、同一の変調方式が使えるサブキャリアグループのサブキャリア数Ｎに対して、信号データシンボル数はＮ／１６となる。例えば、同一クラスに選定されたサブキャリアが４８本であった場合には、４８／１６＝３となり、データ３シンボルを送信することができることになる。

しかしながら、適応変復調システムにおける制御では、受信ＣＮＲ等で区別しているために、そのグループ化のままのキャリア数では、拡散率（前例では１６）の倍数とはならないことが発生する。そこで、第２の実施形態では、適応変復調のグループ化と拡散グループを一致させることが必要になる。方法としては二つ考えることができる。

第１の方法は、除算したあまりをひとつ下（所要ＣＮＲが少ないレベル）のグループに配しなおす。その結果、１６で割り切れるようになる。

図７は、適応変復調のグループ化と拡散グループを一致させるための動作を示すフローチャートである。まず、クラスＮのサブキャリア数を求め（ステップＴ１）、それが１６の倍数であるかどうかを判断する（ステップＴ２）。１６の倍数である場合は、ステップＴ４へ移行し、１６の倍数でない場合は、端数をクラスＮ−１に移動させる（ステップＳ３）。

次に、クラスＮ用のサブキャリアを決定し（ステップＴ４）、Ｎ＝Ｎ−１とする（ステップＴ５）。そして、Ｎが０であるかどうかを判断し（ステップＴ６）、Ｎが０で無い場合は、ステップＴ１へ移行する。一方、Ｎが０である場合は、終了する。このように、クラスの高い方（所要ＣＮＲが大きい）に属していたサブキャリアは、クラスの低いほうに下げても、受信能力には余裕ができるだけであるので問題に成らない。従って、振り分けはクラスの高いほうから振り分けられる。

第２の方法は、四捨五入し、１６の倍数にあわせる。このフローチャートを図８に示す。まず、クラスＮのサブキャリア数を求め（ステップＲ１）、それが１６の倍数であるかどうかを判断する（ステップＲ２）。１６の倍数である場合は、ステップＲ４へ移行し、１６の倍数でない場合は、四捨五入する（ステップＲ３）。四捨五入することによって、クラスＮ−１のサブキャリア数は減ることもあるし、増えることもある。

次に、クラスＮ用のサブキャリアを決定し（ステップＲ４）、Ｎ＝Ｎ−１とする（ステップＲ５）。そして、Ｎが０であるかどうかを判断し（ステップＲ６）、Ｎが０で無い場合は、ステップＴ１へ移行する。一方、Ｎが０である場合は、終了する。この場合、グループを１６の倍数としたことでグループ内のサブキャリア数を、受信レベルの低いサブキャリアから持ってきて追加する必要性も出てくるが、この場合には、レベルが低いために、適応変調する場合に送信側の出力を調整し、拡散率を適応変調単位と合わせることで解決が図られる。

（第３の実施形態）
図９は、第３の実施形態におけるサブキャリアのブロック化の概念を示す図である。適応変調システムでは、最も基本となる方式はサブキャリアごとに変調方式、符号化方式の最適化を行うが、現実のシステムでは、処理の煩雑さを避けるため、ある程度のサブキャリアをブロック化して適応させる場合がある。その様子を示したのが、図９である。このような適応変調方式では、その単位を拡散の基準とすることで、上記各実施形態と同様の処理を行なうことができる。なお、この場合、各サブキャリア単位で処理をしないために、サブブロック内の振幅のばらつきは、上記各実施形態より大きくなるが、反対にサブブロックのサブキャリア数を拡散率の整数倍にすることで、前述のように割り切れない場合の処理が不要になる。

（第４の実施形態）
ＭＣ−ＣＤＭＡを変形させた方式として、周波数と時間軸の２次元を用いて拡散を行う方式が提案されている。本発明をこの方式に適用する場合には、前述のグループ化の自由度をあげることができるようになる。すなわち、前記の例では、拡散率１６の場合には、最低単位が１６であり、同レベルの振幅にそろえることが、切り捨てるサブキャリアが多くなり効率が劣化したり、所要ＣＮＲに合わせるには、かなりサブキャリア電力を調整したりする必要があり、実現困難な場合がある。特に、適応変復調を用いる場合には、前述のように適応変復調で分類したグループを拡散率の整数倍にすることが困難な場合も発生する。

そのような場合には、グループ化の単位を小さくするために時間拡散を用いることが有効となる。また、拡散率としては、（周波数ｘ時間）が一定になればいいので、本来の適応変調で分けたグループ化をモデイファイせずに、時間軸のみ伸ばせばよい。

図１０は、２次元での拡散の様子を示す図である。また、図１１は、２次元拡散を行なう送信機の概略構成を示すブロック図である。基本的な方式は、第２の実施形態で示した適応変調方式と同様である。しかし、第２の実施形態では、拡散率が１６に固定されていて（拡散率１６のシステムの場合）、周波数軸上に１６の倍数としてグループ化していく必要があった。

第４の実施形態では、１６の倍数にこだわる必要が無く、１，２，４，８の倍数にあわせればよいので、ほぼ同一の振幅レベルに合わせるサブキャリアが少なくても良い。その結果、振幅のばらつきの少ないサブキャリアだけとなり、結果として直交性崩れ、干渉の増大を防ぐことが可能になる。具体的な回路としては、図１１に示す送信機１００において、適応変調制御部６２の前段に、周波数軸に拡散するサブキャリア数を計算する周波数拡散率計算部１１０を設ける。その他の構成は、図６に示す第２の実施形態に係る送信機と同様である。なお、図１１は、適応変調に２次元拡散を適用した例を示しているが、変調自体は適応変調でなくても良い。

（第５の実施形態）
上記の各実施形態では、すべてのサブキャリアを用いて、１つの端末と通信する場合を示していたが、サブキャリアをいくつかに分けて、端末に送るＯＦＤＭＡ方式が知られている。図１２は、ＯＦＤＭＡの概念を示す図である。基地局と各端末との伝搬特性は１台ずつ異なるので、同一の送信パワーで送っても、各端末で受信する受信電力はサブキャリアごとに異なり、受信電力は様々である。強い電力で受信したサブキャリアは誤り率がよいので、サブキャリアを順番に各端末に割り当てる方式に比べて、各端末に対して各々の受信が強いサブキャリアを割り当てて送信することで全体の特性を向上できるようになる。

従って、ＯＦＤＭＡで各端末に振り分けられたサブキャリアは、各端末における受信電力が一定となっているため、振り分けを拡散率の倍数で行うことで、振幅のばらつきの少ない割り当てが可能になる。

図１３は、ＯＦＤＭＡの送信機の概略構成を示すブロック図である。送信機１３０において、送信信号並び替え部１３１は、ＯＦＤＭＡ制御部１３２から入力される信号によって、各変調方式、符号化方式、および各ユーザ（端末装置）に対応した信号を振り分ける。振り分けられた各信号は、それぞれ符号化部１３３において、各振り分けられたユーザ毎に符号化が施される。そして、拡散符号発生部１３４が発生した拡散符号が乗算器１３５によって乗算されて拡散されたのち、サブキャリア変調部１３６で変調が施される。

その後、多重化部（Ｍｕｘ部）１３７においてパイロット信号が付加・多重され、Ｓ／Ｐ変換部１３８によって並列直列変換が行なわれ、各サブキャリアに割り振られる。そして、ＩＦＦＴ部１３９でフーリエ変換処理され、ガードインターバル挿入部１４０でガードインターバルが挿入され、ＯＦＤＭ信号となる。

ＯＦＤＭＡでは、ＯＦＤＭＡ制御部１３２にて、ユーザ毎に、どのサブキャリアを割り当てるかが決定される。この振り分けられたサブキャリアは、各ユーザの受信機では、無作為に振り分けられた場合よりも、振幅レベルが良好なもので揃っている。第５の実施形態では、振り分けられたユーザ単位に対して拡散を行う。その結果、大幅な振幅レベルの差のないサブキャリア内で拡散できるようになる。

（第６の実施形態）
ＯＦＤＭＡ方式では、各端末に対しては、いろいろな振り分けルールが考えられるが、例えば３端末に割り当てる場合においては、オーソドックスな方法としては、各々に対してよいサブキャリアから３つに分ける方法が考えられる。しかしながら、その場合、各々が受信電力のもっとも高いものから割り当てていっても、全端末に対して電力の弱いサブキャリア等があり、１つの受信端末に割り当てられたサブキャリアが同一の受信レベルになるとは限らない。

そこで、振り分けにおいては、各端末で同一のレベルとなる拡散サブキャリア（例えば１６）単位に振り分けることで、順番に振り分ける方式よりも、より振幅の揃ったサブキャリアをそろえることができるようになる。これにより、干渉を下げることが可能となる。

なお、図１４に示すように、ＯＦＤＭＡにおいてサブキャリアをある一定数束ねてサブチャンネル化することも有効である。すなわち、１つのサブチャンネルのブロック単位で拡散を行なうのである。これにより、サブキャリア毎に拡散を行なう場合よりも処理を簡略化させることが可能となる。

以上説明したように、上記各実施形態によれば、ＭＣ−ＣＤＭＡ方式において、多重した他の拡散符号による干渉を抑えることができるようになる。

第１の実施形態に係る送信機の概略構成を示すブロック図である。サブキャリアの受信電力に応じて並び替えを行なう様子を示す模式図である。並び替え動作を示すフローチャートである。変調方式と符号化率と、所要ＣＮＲとの関係を示す図である。変調方式や符号化率でグループ化する例を示す図である。第２の実施形態に係る送信機の概略構成を示すブロック図である。適応変復調のグループ化と拡散グループを一致させるための動作を示すフローチャートである。適応変復調のグループ化と拡散グループを一致させるための動作を示すフローチャートである。第３の実施形態におけるサブキャリアのブロック化の概念を示す図である。２次元での拡散の様子を示す図である。２次元拡散を行なう送信機の概略構成を示すブロック図である。ＯＦＤＭＡの概念を示す図である。ＯＦＤＭＡの送信機の概略構成を示すブロック図である。ＯＦＤＭＡにおけるサブチャネル化を示す図である。ＭＣ−ＣＤＭＡ通信を行なう送信機の概略構成を示すブロック図である。拡散されたシンボルと逆拡散されたシンボルの様子を示す図である。伝搬路状態に応じて検出される受信信号が異なる様子を示す図である。伝搬路状態に応じて信号が劣化し雑音が増加する様子を示す図である。

符号の説明

１送信機
２符号化部
３サブキャリア変調部
４多重化部（Ｍｕｘ部）
５Ｓ／Ｐ変換部
６コピー部
７拡散符号発生部
８乗算器
９並び替え制御部
１０送信信号並び替え部
１１ＩＦＦＴ部
１２ガードインターバル挿入部
６１送信信号並び替え部
６２適応変調制御部
６３符号化部
６４拡散符号発生部
６５乗算器
６６サブキャリア変調部
６７多重化部（Ｍｕｘ部）
６８Ｓ／Ｐ変換部
６９ＩＦＦＴ部
７０ガードインターバル挿入部
１００送信機
１１０周波数拡散率計算部
１３０送信機
１３１送信信号並び替え部
１３２ＯＦＤＭＡ制御部
１３３符号化部
１３４拡散符号発生部
１３５乗算器
１３６サブキャリア変調部
１３７多重化部（Ｍｕｘ部）
１３８Ｓ／Ｐ変換部
１３９ＩＦＦＴ部
１４０ガードインターバル挿入部

Claims

マルチキャリア伝送方式にスペクトル拡散を組み合わせて無線通信を行なう無線通信装置であって、
通信相手先から受信した各サブキャリアの受信電力を示す受信電力情報に基づいて、各サブキャリアに対して受信電力の大きさに応じた順位付けを行ない、前記順位の高い順または低い順に、拡散率に応じてサブキャリアをグループ化する並び替え制御部と、
前記グループ毎に拡散符号を振り分ける並び替え部と、を備えることを特徴とする無線通信装置。
通信相手先から受信した伝搬路情報に基づいて各サブキャリアにおける適応変調パラメータを決定し、マルチキャリア伝送方式にスペクトル拡散を組み合わせて無線通信を行なう無線通信装置であって、
前記決定された適応変調パラメータが同一であるサブキャリアを拡散率に応じてグループ化する適応変調制御部と、
前記グループ毎に送信信号を振り分けると共に、前記グループ毎に拡散符号を振り分ける並び替え部と、を備えることを特徴とする無線通信装置。
通信相手先から受信した伝搬路情報に基づいて、複数のサブキャリアからなる複数のサブキャリア群における適応変調パラメータを決定し、マルチキャリア伝送方式にスペクトル拡散を組み合わせて無線通信を行なう無線通信装置であって、
前記サブキャリア群毎に送信信号を振り分けると共に、前記サブキャリア群毎に拡散符号を振り分ける並び替え部を備えることを特徴とする無線通信装置。
周波数軸および時間軸の両方向で拡散を行なって、マルチキャリア伝送方式にスペクトル拡散を組み合わせて無線通信を行なう請求項１から請求項３のいずれかに記載の無線通信装置であって、
周波数軸方向の拡散率と時間軸方向の拡散率との積が一定値となるように、前記周波数軸方向に拡散するサブキャリア数を計算する周波数拡散率計算部を更に備えることを特徴とする無線通信装置。
一定の時間長で定められるひとつ以上の時間チャネルと、一定の周波数帯域で定められるひとつ以上の周波数チャネルとによって特定される通信スロットを制御対象である端末装置毎に割り当てて無線通信を行なう無線通信装置であって、
前記端末装置毎にサブキャリアを割り当てる並び替え制御部と、
前記各端末装置に割り当てられたサブキャリアに拡散符号を振り分ける並び替え部と、を備えることを特徴とする無線通信装置。
前記並び替え制御部は、通信相手先から受信した各サブキャリアの受信電力を示す受信電力情報に基づいて、概略同一の受信電力を有するサブキャリアを拡散率に応じてグループ化し、グループ化されたサブキャリアを前記各端末装置に割り当てることを特徴とする請求項５記載の無線通信装置。
マルチキャリア伝送方式にスペクトル拡散を組み合わせて無線通信を行なう無線通信方法であって、
通信相手先から各サブキャリアの受信電力を示す受信電力情報を受信するステップと、
前記受信した受信電力情報に基づいて、各サブキャリアに対して受信電力の大きさに応じた順位付けを行なうステップと、
前記順位の高い順または低い順に、拡散率に応じてサブキャリアをグループ化するステップと、
前記グループ毎に拡散符号を振り分けるステップと、を少なくとも含むことを特徴とする無線通信方法。