JP2004200856A

JP2004200856A - Transmitter, transmission system and method employing ofdm and mc-cdma

Info

Publication number: JP2004200856A
Application number: JP2002364888A
Authority: JP
Inventors: Takeo Ozeki; 武雄大関; Keisan Ri; 啓山李; Hiroyasu Ishikawa; 博康石川; Hideyuki Shinonaga; 英之篠永
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 2002-12-17
Filing date: 2002-12-17
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2022-12-17
Also published as: JP3879662B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a transmitter, transmission system and method employing OFDM AND MC-CDMA in which high speed/high quality broadband radio access transmission is realized. <P>SOLUTION: The transmitter comprises an OFDM transmitting means and an MC-CDMA transmitting means using a plurality of channels of different transmission power wherein each slot of a low transmission power channel is transmitted using the OFDM transmitting means or the MC-CDMA transmitting means and each slot of a high transmission power channel is transmitted using the MC-CDMA transmitting means. More specifically, the modulation system or channel encoding rate of the OFDM transmitting means or the modulation system, channel encoding rate or spreading factor of the MC-CDMA transmitting means is altered adaptively based on the communication state of each receiver for each slot of the low transmission power channel. The communication state is the distance to the receiver, and/or the carrier power vs interference signal and noise power ratio CINR. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、送信電力が異なる複数のチャネル（周波数）を用いて、時間軸上の多元接続により複数の受信装置へ送信する送信装置、システム及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、無線方式としてＣＤＭＡ２０００(Code Division Multiple Access - 2000)方式を採用したＩＭＴ−２０００(International Mobile Telecommunications - 2000)の本格的な商用化が開始されている。ＩＭＴ−２０００におけるデータ通信サービスの情報伝送速度は、移動時で１４４ｋｂｐｓ、静止時で２Ｍｂｐｓを実現可能とする。
【０００３】
一方、移動通信環境において、電子メールやインターネットアクセスのみならず、高精細な動画像伝送、大容量ファイルのダウンロードといったマルチメディア通信を実現するためには、今後、更に高速な無線システムが必要となる。現在、移動時で最大２０Ｍｂｐｓ、静止時で１００Ｍｂｐｓ程度の情報伝送の実現を目指す第４世代移動通信システムの研究開発が始まっている。
【０００４】
移動通信環境において、高速・高品質な情報伝送を実現するためには、通信品質の劣化要因に対して強い耐性を持つことに加え、周波数利用効率の高い伝送方式が必要である。このような伝送方式の有力な候補として、ＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重)方式や、拡散シンボルを複数のサブキャリアで送信するＭＣ−ＣＤＭＡ(Multiple Carrier - Code Division Multiple Access：マルチキャリア符号分割多元接続)方式などがある。
【０００５】
また、第４世代移動通信システムを対象とし、コード間干渉に対する耐性を確保しつつ高速パケット伝送を実現する無線伝送方式として、２次元（周波数及び時間）拡散を適用したＶＳＦ−ＯＦＣＤＭ（Variable Spreading Factor - Orthogonal Frequency and Code Division Multiplexing）方式が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。ＶＳＦ−ＯＦＣＤＭは、周波数と時間軸上の２次元拡散を行う無線方式であり、無線パラメータ（周波数及び時間領域の拡散率、データ変調、チャネル符号化率、コード多重数）を伝搬状態に応じて適応的に制御するシステムである。
【０００６】
【非特許文献１】
前田、新、安部田、佐和橋著「２次元拡散を用いるＶＳＦ−ＯＦＤＭとその特性」ＲＣＳ２００２−０５、ｐ．５９〜６４
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、広帯域信号を用いたセルラシステムでは、セルを面的に展開するために、同一周波数を繰り返し使用することになる。
【０００８】
従って、ＯＦＤＭでは、他セルからの同一チャネル干渉の影響を受けやすいため、特に同一チャネル干渉が厳しい低ＣＩＮＲ(Carrier to Interference NoiseRatio：キャリア電力対干渉信号電力及び雑音電力比)環境の領域では、大容量伝送を行うことが困難となる。
【０００９】
一方、ＭＣ−ＣＤＭＡは、同一データをコピーし、複数のサブキャリアを用いて同時伝送するため、キャリア毎に異なるデータを伝送するＯＦＤＭより伝送容量が落ちるという問題がある。また、ＭＣ−ＣＤＭＡにおいて符号多重化を行うことにより高速化を図る方式も提案されているが、マルチパス環境下では符号の直交性が崩れ、特性が劣化するという課題がある。
【００１０】
また、ＶＳＦ−ＯＦＣＤＭは、セルラ環境でブロードバンドパケット伝送を実現することができるが、周波数拡散に併せ、時間拡散を行うため、ハードウェア的な構成が非常に複雑となる。また、ハードウェア化に際し、時間拡散と周波数拡散をユーザ単位で独立に制御することも実現が非常に困難である。
【００１１】
そこで、本発明は、高速・高品質のブロードバンド無線アクセス伝送を実現する、ＯＦＤＭ及びＭＣ−ＣＤＭＡを用いる送信装置、システム及び方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の送信装置によれば、ＯＦＤＭ送信手段とＭＣ−ＣＤＭＡ送信手段とを有し、低送信電力チャネルの各スロットはＯＦＤＭ送信手段又はＭＣ−ＣＤＭＡ送信手段を用いて送信され、高送信電力チャネルの各スロットはＭＣ−ＣＤＭＡ送信手段を用いて送信されるように構成されていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の送信装置の他の実施形態によれば、低送信電力チャネルのスロット毎に、各受信装置に対する通信状態に基づいて適応的に、ＯＦＤＭ送信手段の変調方式若しくはチャネル符号化率、又はＭＣ−ＣＤＭＡ送信手段の変調方式、チャネル符号化率若しくは拡散率を変更し、
高送信電力チャネルのスロット毎に、各受信装置に対する通信状態に基づいて適応的に、ＭＣ−ＣＤＭＡの変調方式、チャネル符号化率若しくは拡散率を変更する、ように構成されていることも好ましい。
【００１４】
更に、本発明の送信装置の他の実施形態によれば、通信状態は、受信装置との距離、並びに／又は、キャリア電力対干渉信号電力及び雑音電力比ＣＩＮＲであることも好ましい。
【００１５】
更に、本発明の送信装置の他の実施形態によれば、通信状態は、遅延スプレッド、最大ドップラー周波数、基地局配置、セル半径、セル内ユーザ数及び／又はユーザ分布を更に含むことも好ましい。
【００１６】
本発明による送信システムによれば、前述した少なくとも２つの送信装置によって構成される隣接するセルの一定の領域に存在する受信装置に対して、少なくとも２つの送信装置は、同時に、該受信装置に対する同一データを送信し、サイトダイバーシチを行うことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の送信システムの他の実施形態によれば、ＭＣ−ＣＤＭＡの信号を受信した受信装置は、該ＭＣ−ＣＤＭＡのコード間干渉除去について、最小二乗平均誤差手段又は最尤系列推定手段を用いることも好ましい。
【００１８】
本発明による送信方法によれば、低送信電力チャネルの各スロットはＯＦＤＭ又はＭＣ−ＣＤＭＡによって送信され、高送信電力チャネルの各スロットはＭＣ−ＣＤＭＡによって送信されることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の送信方法の他の実施形態によれば、低送信電力チャネルのスロット毎に、各受信装置に対する通信状態に基づいて適応的に、ＯＦＤＭの変調方式若しくはチャネル符号化率、又はＭＣ−ＣＤＭＡの変調方式、チャネル符号化率若しくは拡散率を変更し、
高送信電力チャネルのスロット毎に、各受信装置に対する通信状態に基づいて適応的に、ＭＣ−ＣＤＭＡの変調方式、チャネル符号化率若しくは拡散率を変更することも好ましい。
【００２０】
更に、本発明の送信方法の他の実施形態によれば、通信状態は、受信装置との距離、並びに／又は、キャリア電力対干渉信号電力及び雑音電力比ＣＩＮＲであることも好ましい。
【００２１】
更に、本発明の送信方法の他の実施形態によれば、通信状態は、遅延スプレッド、最大ドップラー周波数、基地局配置、セル半径、セル内ユーザ数及び／又はユーザ分布を更に含むことも好ましい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下では、図面を用いて、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本発明におけるセル構成図である。
【００２４】
本発明のシステムによれば、各セルは複数の全てのチャネルを利用し、その全てのチャネルは、低送信電力チャネルと高送信電力チャネルとに分類される。低送信電力チャネルは常に低い送信電力で通信を行い、高送信電力チャネルは常に高い送信電力で通信を行う。また、低送信電力チャネルは、ＯＦＤＭとＭＣ−ＣＤＭＡとを使い分け、高送信電力チャネルは、ＭＣ−ＣＤＭＡのみを用いる。
【００２５】
ＯＦＤＭは、高速大容量伝送を実現するけれども、干渉信号に対して耐性が低いために、基地局に近い領域又はＣＩＮＲが高い領域を対象とした通信に適する。一方、ＭＣ−ＣＤＭＡは、ＯＦＤＭ程の高速伝送は実現できないが、干渉信号に対して耐性が高いために、基地局から遠い領域又はＣＩＮＲが低い領域を対象とした通信に適する。これらＯＦＤＭとＭＣ−ＣＤＭＡとを適応的に使い分けることにより、システム全体の通信容量の改善を図り、高速・高品質のブロードバンド無線アクセス伝送を実現する。
【００２６】
図１のシステムによれば、低送信電力チャネルＦ１と、高送信電力チャネルＦ２との２つのチャネルが表されている。本発明によれば、低送信電力チャネルＦ１は、基地局に近い領域又はＣＩＮＲが高い領域で用いられ、スロット毎にＯＦＤＭ又はＭＣ−ＣＤＭＡによって送信される。ＯＦＤＭは、他セルに与える干渉を極力軽減するため、低送信電力チャネルでのみ用いられる。一方、高送信電力チャネルＦ２は、基地局から離れた領域又はＣＩＮＲが低い領域で用いられ、ＭＣ−ＣＤＭＡによって送信される。ＭＣ−ＣＤＭＡは、１つのデータ信号をコピーして異なる拡散符号を用いて多元接続するので、干渉信号に対する耐性が高いという特徴がある。更に、伝送状態の変動に応じて最大スループットを得るために、適応変調及びチャネル符号化率の適応制御を行うことができる。
【００２７】
多元接続方式としては、ＯＦＤＭがＴＤＭＡ(Time Division Multiplex Access)を用い、ＭＣ−ＣＤＭＡがＴＤＭＡ、ＦＤＭＡ(Frequency Division Multiplex Access)及びＣＤＭＡ(Code Division Multiplex Access)を用いる。また、低送信電力チャネルＦ１について、ＯＦＤＭとＭＣ−ＣＤＭＡとの使い分けは、ＴＤＭＡを用いてマルチプルアクセスを行う。
【００２８】
基地局と受信装置との間の通信距離が遠くなるに従って、又はＣＩＮＲが低くなるに従って、例えば、以下のような拡散率増加及び適応変調制御を行う。これら制御は、受信装置に対するスロット毎に適用する。
【００２９】

【００３０】
図１によれば、利用可能な周波数が限定されているマイクロ波帯を用いるために、周波数利用効率を高めるべく隣接セル間で同じ複数の周波数を使用している。従って、そのセル間で同一チャネル干渉が発生する場合がある。但し、本発明を、同一周波数の繰り返し距離を２セル以上とするものにも適用できるのは当然である。
【００３１】
ＯＦＤＭ及びＭＣ−ＣＤＭＡについては、伝搬条件（送受信装置間の距離、ＣＩＮＲ、遅延スプレッド及び／又は最大ドップラー周波数）に基づいて、最大スループットを得るために、変調方式、チャネル符号化率及び拡散率を動的に変更する。尚、ＭＣ−ＣＤＭＡについては、受信装置の位置、受信装置の数、トラヒック量等に応じて、拡散率を変化させて符号多重化数を制御し、システム容量を高めることもできる。
【００３２】
図１によれば、セルの境界に近い領域には、サイトダイバーシチ領域が表されている。
【００３３】
本発明によれば、隣接セル間でサイトダイバーシチを行い、伝送品質を保つことができる。特に、セルの境界に近い領域では、コード間干渉が発生し易く、特性が大きく劣化し易い。従って、サイトダイバーシチを用いることにより、ＭＣ−ＣＤＭＡにおける拡散率を過度に大きくせず、サイトダイバーシチ効果で伝送品質を高めることができる。
【００３４】
また、サイトダイバーシチを行うか否かは、受信装置の位置だけでなく、受信装置の数、トラヒック量等も考慮して判断される。これにより、拡散率を過度に増大させなくても、サイトダイバーシチ効果によりダイバーシチ利得を得ることが可能となる。
【００３５】
本発明のように、ＯＦＤＭは低送信電力チャネルのみで用いられ、ＭＣ−ＣＤＭＡにおけるサイトダイバーシチ効果とを組み合わせることにより、送信電力の低減及び干渉電力の低減により通信容量を増加できる。
【００３６】
尚、受信機で発生するＭＣ−ＣＤＭＡのコード間干渉は、ＭＭＳＥ(Minimum Mean Square Error：最小二乗平均誤差法)、ＭＬＤ(Maximum Likelihood Detection：最尤系列推定法)を用いることより解決することができる。
【００３７】
図２は、本発明によるフレーム構成図である。
【００３８】
フレームの割り当てでは、スロット構成を基本として、ＯＦＤＭ及びＭＣ−ＣＤＭＡをセルの各周波数の各スロットに適応的に割り当てる。このとき、ＯＦＤＭは低送信電力チャネルにのみ割り当てられる。従って、高送信電力チャネルＦ２には常にＭＣ−ＣＤＭＡが割り当てられるが、低送信電力チャネルＦ１にはＯＦＤＭとＭＣ−ＣＤＭＡとが適応的に割り当てられる。ここで、低送信電力チャネルＦ１における割り当てには、高速伝送レートを要求するユーザと低速伝送レートを要求するユーザとの割り合いで適応的に決定する。
【００３９】
尚、フレーム単位で各スロットに割り当てる変調方式、伝送速度、拡散率等の無線パラメータを動的に割り当てることもできる。これにより、ユーザ数、ＱｏＳ(Quality of Service：サービス品質)、伝搬状態等に応じた最適なチャネル割当制御が可能となる。
【００４０】
上りリンクチャネルにおけるランダムアクセスは、基本的にSlotted ALOHAに基づくパケット伝送を行う。移動環境において、動画像伝送やインターネットアクセスといったマルチメディア通信を実現するために、大容量の情報伝送が可能なＭＣ−ＤＳ／ＣＤＭＡ(Multiple Carrier - Direct Sequence / Code Division Multiple Access)又はＳＣ−ＤＳ／ＣＤＭＡ(Single Carrier - Direct Sequence / Code Division Multiple Access)を適用する。
【００４１】
図３は、本発明による送信装置の機能構成図である。
【００４２】
図１及び図２で説明されたように、基地局において高送信電力チャネルＦ１及び低送信電力チャネルＦ２の２つのチャネルを同時に用いるために、２系統の回路が必要となる。尚、図３においては、シリアル／パラレル変換後のＯＦＤＭとＭＣ−ＣＤＭＡとではデータの流れる経路が異なるが、実際のハードウェア上ではディジタル信号処理でその差の処理を行うことができることから、ＯＦＤＭとＭＣ−ＣＤＭＡとで別の回路を用意する必要はない。
【００４３】
送信データ系列１１は、使用するチャネルによって、各々独立した送信系に入力される。そして、低送信電力チャネルＦ１ではＯＦＤＭ又はＭＣ−ＣＤＭＡを用いて、高送信電力チャネルＦ２ではＭＣ−ＣＤＭＡを用いて変調し、各々の周波数を用いて送信される。
【００４４】
送信装置は、ＰＮ系列の送信データ１１を入力し、送信データを誤り訂正符号化し且つインタリーブを施すエンコーディングインタリーブ部１２と、マッピング部１３と、パイロット信号挿入部１４と、分割多重送信部１５と、遅延波による符号間干渉を回避するためにガードインターバルを付加するガードインターバル（ＧＩ）部１６と、Ｄ／Ａ変換部１７と、直交変調部１８と、所定の周波数Ｆ１又はＦ２に変換するアップコンバータ１９と、送信アンテナ１０とを有する。
【００４５】
分割多重送信部１５は、シリアル／パラレル変換部１５１によって、シリアル／パラレル変換を行う。シリアル／パラレル変換部１５１の出力信号において、ＯＦＤＭの場合、その出力信号を逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）部１５４へ直接入力する。一方、ＭＣ−ＣＤＭＡの場合、その出力信号を、連続するＮｃ／ＳＦ個のシンボルを並列データ系列に転換する。次に、コピー部１５２によって、シンボル毎にＳＦ個だけコピーする。次に、拡散部１５３によって、ＳＦ個コピーされたシンボル毎に定数Ｃi,j（i＝1,2,…,Nc/SF，j＝1,2,…,SF）を乗算する。Ｎｃは、サブキャリア数を表し、全てのｉに対してはチップ長がＳＦの拡散を表す。
【００４６】
ＯＦＤＭの場合、シリアル／パラレル変換部１５１からの計Ｎｃ個の出力シンボルが、ＭＣ−ＣＤＭＡの場合、拡散符号が乗算された計Ｎｃ個の出力シンボルが、ＩＦＦＴ部１５４によって時間軸のデータに変換される。次に、パラレル／シリアル変換部１５５によって、パラレル/シリアル変換される。
【００４７】
前述した本発明におけるＯＦＤＭ及びＭＣ−ＣＤＭＡを用いる送信装置、システム及び方法の種々の実施形態について、本発明の技術思想及び見地の範囲の種々の変更、修正及び省略は、当業者によれば容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。
【００４８】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、ＯＦＤＭによる高速伝送と、ＭＣ−ＣＤＭＡによる周波数ダイバーシチ効果及びサイトダイバーシチ効果とにより、無線リンクの回線品質及び伝送特性を改善し、従来システムと比較して、より高速・高品質のブロードバンド無線アクセス伝送を実現する。特に、基地局からの下りリンクチャネルにおいて、周波数領域のみで拡散するためハードウェア構成が簡単となり、伝送速度が最高１００Ｍｂｉｔ／ｓ以上となり、かつ、面的展開を考慮した高速無線通信方式を実現できる。
【００４９】
具体的には、基地局と受信装置との距離が近い又はＣＩＮＲが高い環境においては、低送信電力チャネルを用いて、ＯＦＤＭとＭＣ−ＣＤＭＡとをスロット毎に適応的に変更することができる。また、基地局と受信装置との距離が遠く又はＣＩＮＲが低い環境においては、ＭＣ−ＣＤＭＡを用い、その拡散率を大きく設定し、周波数ダイバーシチ効果を得ることにより通信品質を改善する。更に、他セルからの同一チャネル干渉が厳しいセル隣接付近の受信装置に対しては、サイトダイバーシチを適用することにより、多重化した場合のコード間干渉を軽減する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明におけるセル構成図である。
【図２】本発明によるフレーム構成図である。
【図３】本発明による送信装置の機能構成図である。
【符号の説明】
１０送信アンテナ
１１入力データ系列
１２エンコーダインタリーブ部
１３マッピング部
１４パイロット信号挿入部
１５分割多重送信部
１５１シリアル／パラレル変換部
１５２コピー部
１５３拡散部
１５４逆高速フーリエ変換部
１５５パラレル／シリアル変換部
１６ガードインターバル部
１７Ｄ／Ａ変換部
１８直交変調部
１９アップコンバータ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a transmitting apparatus, a system, and a method for transmitting to a plurality of receiving apparatuses by multiple access on a time axis using a plurality of channels (frequency) having different transmission powers.
[0002]
[Prior art]
At present, full-scale commercialization of IMT-2000 (International Mobile Telecommunications-2000) employing CDMA2000 (Code Division Multiple Access-2000) as a wireless system has started. The information transmission speed of the data communication service in IMT-2000 can be realized at 144 kbps when moving and 2 Mbps when stationary.
[0003]
On the other hand, in the mobile communication environment, in order to realize not only e-mail and Internet access but also multimedia communication such as high-definition moving image transmission and large-capacity file download, an even higher-speed wireless system will be required in the future. . At present, research and development of a fourth-generation mobile communication system aiming at realizing information transmission at a maximum of 20 Mbps when moving and about 100 Mbps when stationary has begun.
[0004]
In order to realize high-speed and high-quality information transmission in a mobile communication environment, a transmission method having high frequency use efficiency is required in addition to having a strong resistance to a deterioration factor of communication quality. As a promising candidate for such a transmission scheme, an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) scheme or an MC-CDMA (Multiple Carrier-Code Division Multiple Access: multi-carrier) transmitting a spread symbol by a plurality of subcarriers are available. (Code division multiple access) system.
[0005]
In addition, as a wireless transmission system for a fourth generation mobile communication system that achieves high-speed packet transmission while securing resistance to inter-code interference, a VSF-OFCDM (Variable Spreading Factor) to which two-dimensional (frequency and time) spreading is applied. -Orthogonal Frequency and Code Division Multiplexing) has been proposed (for example, see Non-Patent Document 1). VSF-OFCDM is a wireless system that performs two-dimensional spreading on the frequency and time axes, and wireless parameters (a spreading factor in the frequency and time domains, data modulation, a channel coding rate, and the number of code multiplexes) according to a propagation state. It is a system that controls adaptively.
[0006]
[Non-patent document 1]
Maeda, Shin, Abeta, Sawabashi, "VSF-OFDM Using Two-Dimensional Diffusion and Its Characteristics," RCS2002-05, p. 59-64
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in a cellular system using a wideband signal, the same frequency is repeatedly used in order to spread a cell two-dimensionally.
[0008]
Accordingly, OFDM is susceptible to co-channel interference from other cells, and is particularly large in a low CINR (Carrier to Interference Noise Ratio) environment region where co-channel interference is severe. It is difficult to perform capacity transmission.
[0009]
On the other hand, in MC-CDMA, the same data is copied and simultaneously transmitted using a plurality of subcarriers. Therefore, there is a problem that the transmission capacity is lower than that of OFDM which transmits different data for each carrier. In addition, although a method of increasing the speed by performing code multiplexing in MC-CDMA has been proposed, there is a problem that the orthogonality of codes is lost in a multipath environment and characteristics are deteriorated.
[0010]
Also, VSF-OFCDM can realize broadband packet transmission in a cellular environment, but since time spreading is performed in addition to frequency spreading, the hardware configuration becomes very complicated. Also, when implementing hardware, it is very difficult to independently control time spreading and frequency spreading for each user.
[0011]
Therefore, an object of the present invention is to provide a transmission device, a system and a method using OFDM and MC-CDMA that realize high-speed and high-quality broadband wireless access transmission.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
According to the transmission apparatus of the present invention, the transmission apparatus has an OFDM transmission unit and an MC-CDMA transmission unit, and each slot of the low transmission power channel is transmitted using the OFDM transmission unit or the MC-CDMA transmission unit. Are configured to be transmitted using MC-CDMA transmission means.
[0013]
According to another embodiment of the transmitting apparatus of the present invention, the modulation scheme or the channel coding rate of the OFDM transmitting unit is adaptively determined for each slot of the low transmission power channel based on the communication state for each receiving apparatus. Or, change the modulation method, channel coding rate or spreading rate of the MC-CDMA transmitting means,
It is also preferable that the configuration is such that the modulation scheme, channel coding rate or spreading factor of MC-CDMA is adaptively changed for each slot of the high transmission power channel based on the communication state for each receiving device.
[0014]
Furthermore, according to another embodiment of the transmitting device of the present invention, the communication state is preferably a distance from the receiving device and / or a CINR (carrier power to interference signal power and noise power ratio).
[0015]
Further, according to another embodiment of the transmitting apparatus of the present invention, the communication state preferably further includes a delay spread, a maximum Doppler frequency, a base station arrangement, a cell radius, a number of users in a cell, and / or a user distribution.
[0016]
According to the transmission system according to the present invention, at least two transmitting devices are simultaneously set in the same region with respect to the receiving device existing in a certain area of an adjacent cell constituted by at least two transmitting devices. It is characterized by transmitting data and performing site diversity.
[0017]
Further, according to another embodiment of the transmission system of the present invention, the receiving apparatus that has received the MC-CDMA signal performs the least-mean-square error means or the maximum likelihood sequence estimating means for removing the MC-CDMA inter-code interference. It is also preferable to use
[0018]
According to the transmission method of the present invention, each slot of the low transmission power channel is transmitted by OFDM or MC-CDMA, and each slot of the high transmission power channel is transmitted by MC-CDMA.
[0019]
According to another embodiment of the transmission method of the present invention, for each slot of the low transmission power channel, the OFDM modulation scheme or channel coding rate, or MC, is adaptively determined based on the communication state for each receiving apparatus. Change the CDMA modulation scheme, channel coding rate or spreading rate,
It is also preferable to adaptively change the MC-CDMA modulation scheme, channel coding rate, or spreading factor for each slot of the high transmission power channel based on the communication state for each receiving device.
[0020]
Further, according to another embodiment of the transmission method of the present invention, it is preferable that the communication state is a distance from the receiving apparatus and / or a carrier power to interference signal power and noise power ratio CINR.
[0021]
Further, according to another embodiment of the transmission method of the present invention, the communication state preferably further includes a delay spread, a maximum Doppler frequency, a base station arrangement, a cell radius, the number of users in a cell, and / or a user distribution.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0023]
FIG. 1 is a diagram showing a cell configuration according to the present invention.
[0024]
According to the system of the present invention, each cell utilizes a plurality of all channels, all of which are classified into a low transmission power channel and a high transmission power channel. The low transmission power channel always communicates with low transmission power, and the high transmission power channel always communicates with high transmission power. In addition, OFDM and MC-CDMA are selectively used for the low transmission power channel, and only MC-CDMA is used for the high transmission power channel.
[0025]
Although OFDM realizes high-speed and large-capacity transmission, it has low resistance to an interference signal, and thus is suitable for communication in a region close to a base station or a region with a high CINR. On the other hand, MC-CDMA cannot realize high-speed transmission like OFDM, but has high resistance to an interference signal, and thus is suitable for communication in a region far from the base station or a region with low CINR. By appropriately using OFDM and MC-CDMA, the communication capacity of the entire system is improved, and high-speed and high-quality broadband wireless access transmission is realized.
[0026]
According to the system of FIG. 1, two channels, a low transmission power channel F1 and a high transmission power channel F2, are represented. According to the present invention, the low transmission power channel F1 is used in a region close to the base station or in a region with a high CINR, and is transmitted by OFDM or MC-CDMA for each slot. OFDM is used only in low transmission power channels to minimize interference with other cells. On the other hand, the high transmission power channel F2 is used in a region away from the base station or in a region where the CINR is low, and is transmitted by MC-CDMA. MC-CDMA has a feature that it is highly resistant to interference signals because one data signal is copied and multiple access is made using different spreading codes. Further, adaptive modulation and adaptive control of the channel coding rate can be performed in order to obtain the maximum throughput according to the fluctuation of the transmission state.
[0027]
As a multiple access method, OFDM uses TDMA (Time Division Multiplex Access), and MC-CDMA uses TDMA, FDMA (Frequency Division Multiplex Access) and CDMA (Code Division Multiplex Access). In addition, for the low transmission power channel F1, whether to use OFDM or MC-CDMA, multiple access is performed using TDMA.
[0028]
As the communication distance between the base station and the receiving device increases, or as the CINR decreases, for example, the following spreading factor increase and adaptive modulation control are performed. These controls are applied for each slot for the receiving apparatus.
[0029]

[0030]
According to FIG. 1, in order to use a microwave band in which usable frequencies are limited, the same plurality of frequencies are used between adjacent cells in order to increase frequency use efficiency. Therefore, co-channel interference may occur between the cells. However, it goes without saying that the present invention can be applied to the case where the repetition distance of the same frequency is set to two or more cells.
[0031]
For OFDM and MC-CDMA, based on propagation conditions (distance between transmitting and receiving devices, CINR, delay spread and / or maximum Doppler frequency), to obtain the maximum throughput, the modulation scheme, channel coding rate and spreading factor are Change dynamically. In the case of MC-CDMA, the system capacity can be increased by controlling the number of code multiplexes by changing the spreading factor according to the position of the receiving device, the number of receiving devices, the amount of traffic, and the like.
[0032]
According to FIG. 1, a site diversity region is shown in a region near a cell boundary.
[0033]
According to the present invention, it is possible to perform site diversity between adjacent cells and maintain transmission quality. In particular, in an area near a cell boundary, inter-code interference is likely to occur, and the characteristics are likely to be greatly deteriorated. Therefore, by using the site diversity, it is possible to enhance the transmission quality by the site diversity effect without excessively increasing the spreading factor in MC-CDMA.
[0034]
Whether or not to perform site diversity is determined in consideration of not only the position of the receiving device, but also the number of receiving devices, the amount of traffic, and the like. As a result, it is possible to obtain a diversity gain by the site diversity effect without excessively increasing the spreading factor.
[0035]
As in the present invention, OFDM is used only in a low transmission power channel, and by combining with the site diversity effect in MC-CDMA, it is possible to increase communication capacity by reducing transmission power and interference power.
[0036]
The inter-code interference of MC-CDMA generated in the receiver can be solved by using MMSE (Minimum Mean Square Error) and MLD (Maximum Likelihood Detection). it can.
[0037]
FIG. 2 is a frame configuration diagram according to the present invention.
[0038]
In the frame allocation, OFDM and MC-CDMA are adaptively allocated to each slot of each frequency of the cell based on the slot configuration. At this time, OFDM is allocated only to the low transmission power channel. Therefore, while MC-CDMA is always assigned to the high transmission power channel F2, OFDM and MC-CDMA are adaptively assigned to the low transmission power channel F1. Here, the assignment in the low transmission power channel F1 is adaptively determined based on a ratio between a user requesting a high transmission rate and a user requesting a low transmission rate.
[0039]
Note that wireless parameters such as a modulation scheme, a transmission rate, and a spreading factor to be assigned to each slot in frame units can be dynamically assigned. This enables optimal channel allocation control according to the number of users, QoS (Quality of Service: service quality), propagation state, and the like.
[0040]
Random access in the uplink channel basically performs packet transmission based on Slotted ALOHA. In a mobile environment, MC-DS / CDMA (Multiple Carrier-Direct Sequence / Code Division Multiple Access) or SC-DS / CDMA capable of transmitting a large amount of information in order to realize multimedia communication such as video transmission and Internet access. CDMA (Single Carrier-Direct Sequence / Code Division Multiple Access) is applied.
[0041]
FIG. 3 is a functional configuration diagram of the transmission device according to the present invention.
[0042]
As described with reference to FIGS. 1 and 2, two systems of circuits are required in order to simultaneously use two channels of the high transmission power channel F1 and the low transmission power channel F2 in the base station. In FIG. 3, although the data flow path differs between OFDM after serial / parallel conversion and MC-CDMA, the difference can be processed by digital signal processing on actual hardware. There is no need to prepare separate circuits for and MC-CDMA.
[0043]
The transmission data sequence 11 is input to independent transmission systems depending on the channel to be used. Then, modulation is performed using OFDM or MC-CDMA on the low transmission power channel F1, and using MC-CDMA on the high transmission power channel F2, and transmission is performed using each frequency.
[0044]
The transmission device receives the PN sequence transmission data 11, performs an error correction coding on the transmission data, and performs an interleave, an encoding interleaver 12, a mapping unit 13, a pilot signal insertion unit 14, a division multiplex transmission unit 15, A guard interval (GI) unit 16 for adding a guard interval to avoid inter-symbol interference due to a delayed wave, a D / A conversion unit 17, a quadrature modulation unit 18, and an up-converter for converting to a predetermined frequency F1 or F2 19 and a transmission antenna 10.
[0045]
The division multiplex transmission unit 15 performs serial / parallel conversion by the serial / parallel conversion unit 151. In the case of OFDM in the output signal of the serial / parallel converter 151, the output signal is directly input to an inverse fast Fourier transform (IFFT) unit 154. On the other hand, in the case of MC-CDMA, the output signal is converted from Nc / SF consecutive symbols to a parallel data sequence. Next, the copy unit 152 copies SF only for each symbol. Next, the spreading section 153 multiplies each SF copied symbol by a constant Ci, j (i = 1, 2,..., Nc / SF, j = 1, 2,..., SF). Nc represents the number of subcarriers, and the chip length represents SF spreading for all i.
[0046]
In the case of OFDM, a total of Nc output symbols from the serial / parallel conversion unit 151 are converted into time-axis data by the IFFT unit 154. In the case of MC-CDMA, a total of Nc output symbols multiplied by a spreading code are converted. Is done. Next, parallel / serial conversion is performed by the parallel / serial conversion unit 155.
[0047]
With respect to the above-described various embodiments of the transmission apparatus, system and method using OFDM and MC-CDMA in the present invention, various changes, modifications and omissions in the technical idea and scope of the present invention can be easily made by those skilled in the art. Can be done. The above description is merely an example and is not intended to be limiting. The invention is limited only as defined by the following claims and equivalents thereof.
[0048]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, the line quality and transmission characteristics of a radio link are improved by high-speed transmission by OFDM and frequency diversity effect and site diversity effect by MC-CDMA. In comparison, higher speed and higher quality broadband wireless access transmission is realized. In particular, in the downlink channel from the base station, spreading is performed only in the frequency domain, so that the hardware configuration is simplified, the transmission speed becomes 100 Mbit / s or more at the maximum, and a high-speed wireless communication system that takes into account the area development can be realized. .
[0049]
Specifically, in an environment where the distance between the base station and the receiving device is short or CINR is high, OFDM and MC-CDMA can be adaptively changed for each slot using a low transmission power channel. In an environment where the distance between the base station and the receiving device is long or CINR is low, communication quality is improved by using MC-CDMA, setting a large spreading factor, and obtaining a frequency diversity effect. Furthermore, for a receiver near a cell adjacent to a cell where co-channel interference from other cells is severe, site diversity is applied to reduce inter-code interference when multiplexing is performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a cell configuration according to the present invention.
FIG. 2 is a frame configuration diagram according to the present invention.
FIG. 3 is a functional configuration diagram of a transmission device according to the present invention.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 10 transmission antenna 11 input data sequence 12 encoder interleave unit 13 mapping unit 14 pilot signal insertion unit 15 division multiplex transmission unit 151 serial / parallel conversion unit 152 copy unit 153 spreading unit 154 inverse fast Fourier conversion unit 155 parallel / serial conversion unit 16 guard Interval unit 17 D / A conversion unit 18 Quadrature modulation unit 19 Up-converter

Claims

In a transmitting device that transmits to a plurality of receiving devices by multiple access on a time axis using a plurality of channels having different transmission powers,
Having OFDM transmission means and MC-CDMA transmission means,
Each slot of the low transmission power channel is transmitted using the OFDM transmission means or the MC-CDMA transmission means, and each slot of the high transmission power channel is transmitted using the MC-CDMA transmission means. A transmitting apparatus using OFDM and MC-CDMA.

For each slot of the low transmission power channel, a modulation scheme or a channel coding rate of the OFDM transmission means, or a modulation scheme or a channel coding rate of the MC-CDMA transmission means, adaptively based on a communication state with respect to each receiving apparatus. Change the rate or spread rate,
For each slot of the high transmission power channel, it is configured to adaptively change the modulation scheme, channel coding rate or spreading factor of the MC-CDMA based on a communication state for each receiving apparatus. The transmitting device according to claim 1, wherein

The transmitting device according to claim 1, wherein the communication state is a distance from the receiving device and / or a CINR (carrier power to interference signal power and noise power ratio). 4.

The transmission apparatus according to claim 3, wherein the communication state further includes a delay spread, a maximum Doppler frequency, a base station arrangement, a cell radius, the number of users in a cell, and / or a user distribution.

For the receiving device present in a certain area of an adjacent cell constituted by at least two transmitting devices according to any one of claims 1 to 4, the at least two transmitting devices are simultaneously configured to perform the A system for transmitting the same data to a receiving device and performing site diversity.

The system according to claim 5, wherein the receiving apparatus that has received the MC-CDMA signal uses a least mean square error means or a maximum likelihood sequence estimation means for removing the inter-code interference of the MC-CDMA. .

In a transmission method of transmitting to a plurality of receiving devices by multiple access on a time axis using a plurality of channels having different transmission powers,
A transmission method using OFDM and MC-CDMA, wherein each slot of the low transmission power channel is transmitted by OFDM or MC-CDMA, and each slot of the high transmission power channel is transmitted by MC-CDMA.

For each slot of the low transmission power channel, the OFDM modulation scheme or channel coding rate, or the MC-CDMA modulation scheme, channel coding rate or spreading rate, adaptively based on the communication state for each receiving device. Change
The method according to claim 7, wherein, for each slot of the high transmission power channel, the MC-CDMA modulation scheme, channel coding rate, or spreading rate is adaptively changed based on a communication state with respect to each receiving apparatus. The transmission method described.

9. The transmission method according to claim 7, wherein the communication state is a distance from the receiving device and / or a carrier power to interference signal power and noise power ratio CINR. 10.

The transmission method according to claim 9, wherein the communication state further includes a delay spread, a maximum Doppler frequency, a base station arrangement, a cell radius, the number of users in a cell, and / or a user distribution.