JP4015486B2

JP4015486B2 - MC-CDMA spreading chip allocation method

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Publication number: JP4015486B2
Application number: JP2002199337A
Authority: JP
Inventors: 淳祥舛井; 輝也藤井
Original assignee: SoftBank Telecom Corp
Current assignee: SoftBank Corp
Priority date: 2002-07-08
Filing date: 2002-07-08
Publication date: 2007-11-28
Anticipated expiration: 2022-07-08
Also published as: JP2004048117A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線伝送方式の一つであるマルチキャリアＣＤＭＡ（以下、ＭＣ−ＣＤＭＡという。）方式、特に、マルチキャリア伝送方式の一種であるＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）／ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access ：符号分割多元接続）変調方式を採用するマルチキャリア伝送システムにおける拡散チップ割り当て方法とその応用に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、移動体通信およびディジタル放送等の分野で、画像や音声を高速に伝送するためのデジタル変調方式や伝送方式が検討されている。特に、ＣＤＭＡ方式は、ＴＤＭＡにおけるフレーム同期が不要のため、移動無線に多く用いられている。
【０００３】
その中で、最近、周波数選択性フェージングに強いこと、誤り訂正符号化の併用により周波数ダイバーシチ効果が得られること、各サブキャリアの周波数間隔を密に設定可能であること、および、シンボル区間にガードインターバルを設定することにより符号間干渉の影響を軽減できること、等の利点から、マルチキャリア伝送方式の一種であるＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ変調方式を採用するマルチキャリア伝送システムが注目されている。
【０００４】
広帯域無線伝送での利用が検討されているＭＣ−ＣＤＭＡ方式は、直交周波数間隔に配置された複数のサブキャリアを用いて、拡散コードにより拡散されたシンボルを伝送するマルチキャリア伝送方式である。コード拡散の方向については、一般的に周波数軸方向に拡散される。このとき拡散長をＰＧ、サブキャリア数をＮとすると、Ｎ／ＰＧのシンボルが並列に送信される。周波数軸方向にコード拡散を行うＭＣ−ＣＤＭＡ方式は、拡散チップを中心周波数が異なるサブキャリアに割り当てるため、周波数ダイバーシチ効果を得られることが特徴の１つである。また、拡散長ＰＧが大きいほど、拡散チップを割り当てるサブキャリア間の相関が小さいほど、周波数ダイバーシチ効果は大きくなる。また、時間軸方向にコード拡散を行うことも提案されている。周波数軸方向拡散、時間軸方向拡散ともにコード拡散の方向は送受信両側で予め固定とされていて、受信機側でコード拡散の方向に従って逆拡散処理が行われ送信シンボルを得る。
【０００５】
ＭＣ−ＣＤＭＡ方式において多ユーザ通信を行うとき、コード拡散方向と、伝搬路環境や移動局の移動速度は、通信品質の確保の観点から密接な関係にあるが、従来はこれらの関係については考慮されず、固定的にコード拡散の方向が決められているにすぎない。
【０００６】
このようなＯＦＤＭ／ＣＤＭＡの改良例として特開２０００−３３２７２４公報が公知である。以下、まずこの改良例について、説明する。
ＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ変調方式は、スペクトル拡散後の信号に対してＯＦＤＭ変調を行う技術であり、各キャリアがシンボル区間内で相互に直交するように、周波数間隔が設定されている。また、情報の伝送は、各キャリアの振幅および位相を変化させることで行われている。
【０００７】
図１は、ＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ変調方式における送信信号の一例を示す図である。なお、ここでは、周波数軸上において８個のサブキャリアを想定しており、異なる２ユーザに対する送信信号が多重化されて送信されている状態を示している。送信機における送信データ系列Ｄ１ｍおよびＤ２ｍは、図１において拡散符号Ｃ１ｎ（ｎは整数）および拡散符号Ｃ２ｎ（ｎは整数）にてそれぞれ拡散変調されている。すなわち、各サブキャリア毎に、拡散符号Ｃ１１，Ｃ１２，…，Ｃ１８、および拡散符号Ｃ２１，Ｃ２２，…，Ｃ２８にて拡散変調され、さらに多重化された信号が送信される。
【０００８】
このようにサブキャリア単位で拡散変調、および多重化された信号が、遅延波が存在する周波数選択性フェージング伝送路を通った場合、各拡散チップに対応するサブキャリア信号は、たとえば、図２に示すように、各サブキャリアの振幅および位相がそれぞれ異なった状態で受信される。すなわち、周波数選択性フェージングの影響をうけた拡散チップのＳ／Ｎ比が低下することになり、それに伴って振幅および位相が変化する。
【０００９】
上記特開２０００−３３２７２４公報記載のＭＣ−ＣＤＭＡ拡散チップ割り当て方法に従うＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ変調方式（以下「前記公報記載のマルチキャリア変調方式」と呼ぶ）では、周波数選択性フェージングが存在する伝送路において、ＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ変調方式を採用した場合に、チップ数を多くとることを可能とし、さらにその結果として、拡散利得を向上させることができ、ＣＤＭＡ多重化においても多重数を増加させることができるようなマルチキャリア伝送システムを得ること、およびその変調方法を得ることを目的とし、ＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ変調方式を採用して送信データ系列の拡散信号を周波数軸上および時間軸上に２次元的に配置し、さらに、前記２次元的に配置された一つの送信データ系列の拡散信号群を規則的に配置する拡散信号並べ替え手段（後述する実施の形態の送信機、Ｓ／Ｐ変換部３１４に相当）を備え、送信機側が、前記拡散信号並べ替え手段にて生成された送信信号を時間軸単位で送信し、受信機側が、受け取った受信信号を復調することにより前記送信データ系列を得るマルチキャリア伝送システムを示している。
【００１０】
この方式によれば、拡散後の信号を、拡散信号並べ替え手段にて、たとえば、周波数軸上に２チップ周期分を配置し、さらに時間軸上に４チップ分を配置し、合計８チップの拡散信号群を生成する。これにより、従来のように、単純に８チップの拡散信号を周波数軸上に配置した場合と比較して、周波数選択性フェージングの影響を４分の１に抑圧することが可能となる。また、Ｓ／Ｎ比が改善されることから、拡散チップ数を従来より増加させることができるようになり、拡散利得を大きく取ることが可能となる。さらに、同時に、ＣＤＭＡ多重化における多重数も、従来より増加させることができる。
【００１１】
また、同公報には、伝送路状態に応じてＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ信号を選択的に送信し、さらに前記拡散信号並べ替え手段において、前記２次元的に配置した拡散信号の周波数軸上および時間軸上における拡散チップの配置比率を伝送路状態に応じて可変とする、マルチキャリア伝送システムまたは方法が記載されており、これによれば、周波数選択性フェージング伝送路の影響を受ける伝送路や、時間変動の大きい伝送路等に容易に適応できる、としている。
【００１２】
図３は、前記公報記載のマルチキャリア変調方式を採用するマルチキャリア伝送システムの構成図である。なお、図３（ａ）は、送信機側の構成を示すものであり、（ｂ）は、受信機側の構成を示すものであり、本システムを構成する装置は、送信機および受信機の少なくとも一方の機能を備える。
【００１３】
図３（ａ）において、３０１は第１のデータ拡散部であり、３０２は第２のデータ拡散部であり、３０３は合成部であり、３０４はシリアル／パラレル（Ｓ／Ｐ）変換部であり、３０５はＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier transform）部であり、３０６はガードインターバル（ＧＩ）付加部であり、３０７はディジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換部である。また、図３（ｂ）において、３１１はアナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換部であり、３１２はガードインターバル（ＧＩ）除去部であり、３１３はＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部であり、３１４はパラレル／シリアル（Ｐ／Ｓ）変換部であり、３１５はデータ逆拡散部である。
【００１４】
以下、上記送信機および受信機の動作について説明する。送信機において、図中の送信データ系列Ｄ１ｍは、第１のデータ拡散部３０１にて既知の拡散符号Ｃ１ｎにより拡散され、一方、他ユーザーへの送信データ系列Ｄ２ｍは、第２のデータ拡散部３０２にて既知の拡散符号Ｃ２ｎにより拡散される。その後、両出力は、合成部３０３において合成される。なお、本実施の形態において、拡散符号Ｃ１ｎとＣ２ｎとは直交しているものとする。
【００１５】
合成部３０３の出力信号は、シリアル／パラレル変換部３０４にてシリアル信号からパラレル信号に変換され、変換後のパラレル信号は、ＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）３０５による逆高速フーリエ変換処理で時間軸波形に変換される。そして、時間軸波形変換後の信号には、ＧＩ付加部３０６にてガードインターバルが付加され、ＯＦＤＭ信号となる。最後に、ディジタルのＯＦＤＭ信号がＤ／Ａ変換器７にてアナログ信号に変換され、受信機に対して送信される。以後、この送信信号のことを、ＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ信号と呼ぶ。なお、ガードインターバル信号とは、建造物等に反射して生じる遅延信号の影響を吸収するために設定されるもので、ＯＦＤＭ変調信号においては、通常、使用されるものである。
【００１６】
つぎに、上記ＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ信号を受け取った受信機では、その受信信号をＡ／Ｄ変換器３１１にてディジタル信号に変換し、ＧＩ除去部３１２にてガードインターバルを除去する。そして、ガードインターバル除去後の信号は、ＦＦＴ３１３にて高速フーリエ変換処理され、時間軸波形を周波数軸波形に変換する。その後、ＦＦＴ３１３からの出力信号は、Ｐ／Ｓ変換部３１４にてシリアル信号に変換され、データ逆拡散部３１５に送信される。
【００１７】
たとえば、着目するユーザーの拡散符号が上記Ｃ１ｎである場合、シリアル変換後の信号は、データ逆拡散部３１５にて、ユーザー固有の拡散符号Ｃ１ｎと乗算され、送信データ系列Ｄ１ｍとして再生されることになる。これに対して、同時に受信される拡散符号Ｃ２ｍで拡散されたデータ系列Ｄ２ｍは、拡散符号Ｃ１ｎとＣ２ｎとの直交性により除去されることになる。また、建造物等に起因する遅延波の影響は、ＯＦＤＭ信号のガードインターバルにて除去されている。
【００１８】
上述の、前記公報記載のマルチキャリア変調方式によるマルチキャリア伝送システムの動作において、通常、ＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ信号は、たとえば、図１および図２に示すような形式で、周波数軸上の各サブキャリアに一つのデータを振り分けて送信する。しかしながら、このような方法では、周波数選択性フェージングの存在する伝送路をとおる場合、その影響を受けた周波数のサブキャリアにおけるデータに誤りが発生し、以後、このサブキャリアにおける同一データ部分に常に誤りが発生することになる。
【００１９】
そこで、前記公報記載のマルチキャリア変調方式においては、ＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ信号の生成処理におけるデータの配置を変えることで、周波数選択性フェージングの影響を少なくしている。
【００２０】
上述した前記公報記載のマルチキャリア変調方式の実施の形態１では、第１のデータ拡散部３０１および第２のデータ拡散部３０２にて拡散後の信号を、Ｓ／Ｐ変換部３０４にて、たとえば、周波数軸上に２チップ周期分を配置し、さらに時間軸上に４チップ分を配置し、合計８チップの拡散信号に適用した場合を示している。このような処理を行うことにより、従来のように、単純に８チップの拡散信号を周波数軸上に配置した場合と比較して、周波数選択性フェージングの影響を４分の１に抑圧することが可能となる。すなわち、サブキャリア数を８個とした場合、従来、８チップ（１データ系列）のうちの１チップが常に周波数選択性フェージングの影響を受ける場合でも、本実施の形態では、４データ系列に一つの割合でしか周波数選択性フェージングの影響を受けないことになる。
【００２１】
これにより、Ｓ／Ｎ（Signal to Noise Ratio ）比が改善されることから、拡散チップ数を従来より増加させることができるようになり、拡散利得を大きく取ることが可能となる。また、同時に、ＣＤＭＡ多重化における多重数も、増加させることができる。
【００２２】
また、前記公報記載のマルチキャリア変調方式によるマルチキャリア伝送システムの他の実施の形態として、前記Ｓ／Ｐ変換部３０４にて、たとえば、周波数軸上に２チップ周期分を配置し、さらに時間軸上に４チップ分を配置した後、各周波数群の配置を時間軸上でシフトする方法（実施の形態２）、前記Ｓ／Ｐ変換部３０４にて、たとえば、周波数軸上に２チップ周期分を配置し、さらに時間軸上に４チップ分を配置した後、各周波数群の配置を周波数軸上でシフトする方法（実施の形態３）、前記Ｓ／Ｐ変換部３０４にて、２チップ毎に一つのグループとして４グループに分解し、その各グループをＯＦＤＭ信号内でインターリーブを行う方法（実施の形態４）、および前記Ｓ／Ｐ変換部３０４が、前記実施の形態１〜４におけるＳ／Ｐ変換部の機能をすべて備え、その中から、伝送路状態に応じたＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ信号を選択的に送信するようにした方法（実施の形態５）、を開示している。さらに、伝送路状態に応じて、周波数軸上および時間軸上に割り当てる拡散チップ比率を可変とすれば、周波数選択性フェージング伝送路の影響を受ける伝送路や、時間変動の大きい伝送路等に容易に適応させることができる、と主張している。
【００２３】
上記のように、前記公報には、「伝送路状態に応じて、周波数軸上および時間軸上に割り当てる拡散チップの比率を可変とすることにより、周波数選択性フェージング伝送路の影響を受ける伝送路や、時間変動の大きい伝送路等に、容易に適応する。」と記載してあるが、上記２次元的に配置した拡散信号の、周波数軸上および時間軸上における配置比率を、伝送路の状態に応じて最適に決める具体的方法については開示されていない。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記公報記載のマルチキャリア変調方式によるマルチキャリア伝送システムによって実施することが不可能な、前記２次元的に配置した拡散信号の周波数軸上および時間軸上における配置比率を、伝送路状態にどのように応じて最適に決定するかについての、具体的な方法を提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のＭＣ−ＣＤＭＡ拡散チップ割り当て方法は、移動局は、周波数軸上の振幅変動（遅延スプレッド）を測定する部位、及び測定された振幅変動を基地局に通知する部位を備え、基地局は、周波数軸上の振幅変動及びユーザ多重数に対する最適な周波数軸方向拡散数を記憶するテーブルを保持すると共に、セル内の各移動局から通知される周波数軸上の振幅変動の分布に基づき最適な周波数軸上の振幅変動を決定する部位を備え、上記決定された周波数軸上の振幅変動とユーザ多重数に応じて、上記テーブルから最適な周波数軸方向拡散数を選択し、次いで各移動局に割り当てられる拡散コード長から各移動局に対する時間軸方向拡散数を求めて、基地局はそれに従い拡散チップを周波数軸上と時間軸上に同時に割り当てて２次元配置を行い、拡散コード長とあわせて周波数軸方向拡散数を移動局に通知することを特徴とする。
【００２６】
あるいは、本発明のＭＣ−ＣＤＭＡ拡散チップ割り当て方法は、移動局は、時間軸上の振幅変動（ドップラー周波数）を測定する部位、及び測定された振幅変動を基地局に通知する部位を備え、基地局は、時間軸上の振幅変動及びユーザ多重数に対する最適な時間軸方向拡散数を記憶するテーブルを保持すると共に、セル内の各移動局から通知される時間軸上の振幅変動の分布に基づき最適な時間軸上の振幅変動を決定する部位を備え、上記決定された時間軸上の振幅変動とユーザ多重数に応じて、上記テーブルから最適な時間軸方向拡散数を選択し、次いで各移動局に割り当てられる拡散コード長から各移動局に対する周波数軸方向拡散数を求めて、基地局はそれに従い拡散チップを周波数軸上と時間軸上に同時に割り当てて２次元配置を行い、拡散コード長とあわせて時間軸方向拡散数を移動局に通知することを特徴とする。
【００２７】
あるいは、本発明のＭＣ−ＣＤＭＡ拡散チップ割り当て方法は、移動局は、周波数軸上の振幅変動（遅延スプレッド）を測定する部位、時間軸上の振幅変動（ドップラー周波数）を測定する部位、及び測定された２つの振幅変動を基地局に通知する部位を備え、基地局は、周波数軸上の振幅変動及び時間軸上の振幅変動及びユーザ多重数に対する最適な周波数軸方向拡散数及び時間軸方向拡散数を記憶するテーブルを保持すると共に、セル内の各移動局から通知される周波数軸上の振幅変動と時間軸上の振幅変動の分布に基づき最適な周波数軸上の振幅変動と時間軸上の振幅変動を決定する部位を備え、上記決定された周波数軸上の振幅変動及び時間軸上の振幅変動とユーザ多重数に応じて、上記テーブルから最適な周波数軸方向拡散数と時間軸方向拡散数を選択し、基地局はそれに従い拡散チップを周波数軸上と時間軸上に同時に割り当てて２次元配置を行い、周波数軸方向拡散数と時間軸方向拡散数を移動局に通知することを特徴とする。
【００２８】
さらに、上記各構成において、前記周波数軸上の振幅変動及び／または時間軸上の振幅変動の分布から算出した該振幅変動に対する移動局存在確率の累積確率分布における所定の累積存在確率の振幅変動許容値を求め、該振幅変動値に対応する最適拡散数を求めることを特徴とする。
【００２９】
またさらに、前記テーブルが、コード多重数をパラメータとし、前記振幅変動許容値に対応した所定の符号誤り率が得られる最大許容拡散数を記録するものであって、前記振幅変動許容値に対応する最適拡散数を上記テーブルから求めることを特徴とする。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
周波数軸方向拡散を行うＭＣ−ＣＤＭＡ方式において、遅延スプレッドが大きい伝搬路環境では、周波数選択性フェージングの影響により周波数軸上に拡散されたチップ電力の変動が大きくなる。また、拡散長が大きければチップ間の振幅相関はさらに小さくなる。拡散コード内のチップ間の振幅相関が小さくなれば、周波数ダイバーシチ効果が大きく得られる。しかし、コード多重により実現される多ユーザ通信時に・チップ間の振幅相関が小さくなれば、拡散コード間の直交性が崩れ、符号間干渉が発生することにより伝送品質は劣化する。すなわち、周波数軸方向拡散を行うＭＣ−ＣＤＭＡ方式においてコード多重を行った場合では、周波数ダイバーシチ効果と符号間干渉の低減とはトレードオフの関係ある。一方、周波数選択性フエージグの影響によりチップ間の振幅変動が生じないようにするために、時間軸方向にコード拡散を行うＭＣ−ＣＤＭＡ方式も提案されている。コード拡散を時間軸方向とすることで周波数選択性フエージングによりチップ間の振幅変動は生じない。しかし、移動局の移動速度の増加に伴ってドップラー周波数が増加すれば、チップ間の電力変動幅は大きくなり、振幅相関が小さくなる。また、拡散方向が時間方向のため、拡散長が大きくなれば伝送時間が増大してしまう。
【００３１】
本発明においては、ＭＣ−ＣＤＭＡ方式において多ユーザ通信を行う際に通信品質の向上を図るため、以下の手段を用いる。
コード拡散されたシンボルのサブキャリア割り当てを、周波数軸方向拡散数ＰＧｆおよび時間軸方向拡散数ＰＧｔのＰＧｆ×ＰＧｔ＝ＰＧとなる２次元配置とする。
【００３２】
まず、伝搬路にて生じる周波数選択性フエージングによって変化する振幅変動を移動局にて測定する。測定された振幅変動値は基地局に通知される。基地局は各移動局から通知される振幅変動値の分布を保持し、その分布からセル内の移動局に適用するための最適な振幅変動値を決定する。テーブル情報を参照して、決められた振幅変動値から周波数軸方向の最大拡散可能数ＰＧ_fmaxが決まるが、ユーザ多重数Kに応じて異なるようにする。Kが小さいときはコード干渉の影響は小さいためＰＧ_fmaxは大きく、Ｋが大きいときはＰＧ_fmaxは小さい。振幅変動値が小さい伝搬路環境ではＰＧ_fmaxは大きく、振幅変動値が大きい場合ＰＧ_fmaxは小さく設定することになる。このとき拡散長ＰＧがＰＧ＞ＰＧ_fmaxであれば、周波数軸方向拡散数をＰＧ_f＝ＰＧ_fmax、時間軸方向拡散数をＰＧ_t ＝ＰＧ／ＰＧ_fmax _とする。
【００３３】
また、端末移動に伴い発生するドップラー周波数の増加による時間軸上の振幅変動を移動局にて測定する。測定された振幅変動値は基地局に通知される。基地局は各移動局から通知される振幅変動値の分布を保持し、その分布からセル内の移動局に適用するための最適な振幅変動値を決定する。テーブル情報を参照して、決められた振幅変動値から時間軸方向の最大拡散可能数ＰＧ_fmaxが決まるが、ユーザ多重数Ｋに応じて異なるようにする。Ｋが小さいときはコード干渉の影響は小さいためＰＧ_tmaxは大きく、Ｋが大きいときはＰＧ_tmaxは小さい。振幅変動値が小さい伝搬路環境ではＰＧ_tmaxは大きく、振幅変動値が大きい場合ＰＧ_tmaxは小さく設定することになる。このとき拡散長ＰＧがＰＧ＞ＰＧ_tmaxであれば、時間軸方向拡散数をＰＧ_t ＝ＰＧ_tmax、周波数軸方向拡散数をＰＧ_f＝ＰＧ／ＰＧ_tmaxとする。
【００３４】
図４は本発明のＭＣ−ＣＤＭＡ拡散チップ割り当て方法の実施例である。図４において、４０１は送信データソース、４０２はシリアル・パラレル変換部、４０３はスペクトル拡散部、４０４はマッパー、４０５は逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）部、４０６はガードインターバル（ＧＩ）付加部、４０７は振幅変動分布収集部、４０８は制御部、４０９は最適ＰＧ_f（ＰＧ_t ）値テーブル部、４１０はＧＩ除去部、４１１はＦＦＴ部、４１２はデマッパー、４１３はスペクトラム逆拡散部、４１４はパラレル・シリアル（Ｐ／Ｓ）変換部、４１５は基地局制御部から移動局のデマッパーに対して通知される、スペクトル拡散されたシンボルのサブキャリア割り当て情報、４１６は移動局、４１７は移動局内のＭＣ−ＣＤＭＡ受信部、４１８はＧＩ除去部、４１９はフーリエ変換（ＦＦＴ）部、４に０はデマッパー、４２１はサブキャリア振幅変動測定部、４２２はＭＣ−ＣＤＭＡ送信部、４２３は移動局から基地局の振幅変動分布収集部４０７に対して通知される、受信信号の振幅変動測定値情報である。
【００３５】
基地局からセル内の移動局に対して発信される送信データソース４０１は、並列データ処理を行うためＳ／Ｐ変換部４０２によって並列データ系列に変換された後、拡散部４０３にてコード拡散される。このコード拡散されたデータ系列に対して、マッパー４０４がサブキャリアの割り当てを、拡散数ＰＧが周波数軸方向拡散数ＰＧ_fおよび時間軸方向拡散数ＰＧ_t の積で表わされる（ＰＧ＝ＰＧ_f _×ＰＧ _t ）ような２次元配置として割り当てる。２次元拡散された信号はＩＦＦＴ部４０５にて時間軸信号に変換され、ＧＩ付加部４０６にてガードインターバルが付加された後、Ａ／Ｄコンバータ（図には示していない）でアナログ信号に変換されて、セル内移動局に向けて送信される。
【００３６】
基地局の受信部においては、受信した移動局からの信号のガードインターバルをＧＩ除去部４１０で除去し、ＦＦＴ部４１１で周波数軸信号に変換後、デマッパー４１２により、マッパー４０４で決められた周波数軸方向および時間軸方向の拡散配置にもとづいて拡散チップの復元を行ない、逆拡散部４１３にて並列データ系列を再現する。さらにこれをＰ／Ｓ変換部４１４によって直列データに直して出力する。移動局のＭＣ−ＣＤＭＡ受信部４１７はＧＩ除去部４１８、ＦＦＴ部４１９およびデマッパ４２０で構成され、その各部の動作は前記基地局の受信部のＧＩ除去部４１０、ＦＦＴ部４１１、およびデマッパー４１２のそれぞれの動作と基本的に同じである。以上述べたＭＣ−ＣＤＭＡ基地局および移動局の構成要素とその動作は、周波数軸方向および時間軸方向の拡散数をあらかじめ一定値に定める従来の２次元拡散配置ＭＣ−ＣＤＭＡ方式の構成および動作と同一であり、既知のものである。
【００３７】
本発明のＭＣ−ＣＤＭＡ拡散チップ割り当て方法によるＭＣ−ＣＤＭＡ基地局および移動局の構成においては、図４に示すように前記従来の構成要素に加えて、移動局４１６は周波数軸上の振幅変動（遅延スプレッド）（および／または時間軸上の振幅変動（ドップラー周波数））を測定する部位（すなわちサブキャリア振幅変動測定部４２１）を備える。なお、測定された周波数軸上（および／または時間軸上）の振幅変動を基地局に通知する部位としては、従来の構成におけるＭＣ−ＣＤＭＡ送信部４２２をそのまま使用し、これによって、測定された振幅変動情報４２３は基地局のサブキャリア振幅分布収集部４０７に送られる。
【００３８】
さらに本発明のＭＣ−ＣＤＭＡ基地局４００は、周波数軸上の振幅変動及び時間軸上の振幅変動およびユーザ多重数に対する最適な周波数軸方向拡散数及び時間軸方向拡散数を記憶するテーブル（すなわち最適ＰＧ_f（ＰＧ_t）値テーブル部４０９）、およびセル内の各移動局から通知される周波数軸上（および／または時間軸上）の振幅変動の分布に基づき、最適な周波数軸上（および／または時間軸上）の振幅変動を決定する部位（すなわち振幅変動分布収集部４０７および制御部４０８）を備える。さらに制御部４０８においては、決定された周波数軸上（および／または時間軸上）の最適な振幅変動値とユーザ多重数（すなわち送信データソースからあらかじめ通知されるコード多重数Ｋ）から、最適ＰＧ_f _（ＰＧ _t）値テーブル部４０９を参照して最適拡散数ＰＧ_f（および／またはＰＧ_t）を決定する。制御部４０８で決定された最適拡散数ＰＧ_f（および／またはＰＧ_t）はマッパー４０４に通知され、マッパー４０４ではそれに従って２次元拡散を実行する。また制御部４０８で決定された最適拡散数ＰＧ_f（および／またはＰＧ_t）の値（図４のスペクトル拡散されたシンボルのサブキャリア割り当て情報４１５）は、移動局において受信信号を復元する際に必要な情報として、移動局のデマッパー４１６に送られる。
【００３９】
以上説明した構成および各部の動作により、移動局は、周波数軸上の振幅変動（遅延スプレッド）（および／または時間軸上の振幅変動（ドップラー周波数））を測定する部位、測定された周波数軸上（および／または時間軸上）の振幅変動を基地局に通知する部位を備え、基地局は周波数軸上（および／または時間軸上）の振幅変動、及びユーザ多重数に対する最適な周波数軸方向拡散数（および／または時間軸方向拡散数）を記憶するテーブルを保持し、セル内の各移動局から通知される周波数軸上（および／または時間軸上）の振幅変動の分布に基づき、最適な周波数軸上（および／または時間軸上）の振幅変動を決定する部位を備え、決定された周波数軸上（および／または時間軸上）の振幅変動とユーザ多重数とに応じて、最適な周波数軸方向拡散数（および／または時間軸方向拡散数）を選択し、基地局はそれに従い拡散チップを周波数軸上と時間軸上に同時に割り当てて２次元配置を行い、周波数軸方向拡散数（および／または時間軸方向拡散数）を移動局に通知することを特徴とするＭＣ−ＣＤＭＡ拡散チップ割り当て方法を実現している。
【００４０】
つぎに、本発明の主要構成要素であるサブキャリア振幅変動測定部（図４の４２１）、振幅変動分布収集部（同４０７）、制御部（同４０８）及び最適ＰＧ_f _（ＰＧ _t）値テーブル部（同４０９）の構成について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００４１】
図５は、本発明のＭＣ−ＣＤＭＡ拡散チップ割り当て方法によるＭＣ−ＣＤＭＡ方式の、移動局４１６における周波数軸上の振幅変動（遅延スプレッド）（および／または時間軸上の振幅変動（ドップラー周波数））を測定する部位（すなわちサブキャリア振幅変動測定部４２１）において、測定すべき周波数軸上の振幅変動（遅延スプレッド）（および／または時間軸上の振幅変動（ドップラー周波数））の例を示す。ここで例えば周波数軸上の振幅変動を測定する場合は、図５の５０２で示した周波数領域での受信電力Ｅを各サブキャリア毎に測定し（実際は各サブキャリア毎のパイロット信号の受信電力を測定するだけでよく、その場合位相の補正は必要ない）、隣接サブキャリア間の受信電力差分の二乗の積算値を振幅変動の測定値Ｖとする。図６はその例を示したもので、サブキャリア周波数ｆ₀に対する受信電力測定値がＥ₀、サブキャリア周波数ｆ₁に対する受信電力測定値がＥ₁，・・・等の時、受信電力の測定値Ｖは図６中の数式で計算される。
【００４２】
同様に、時間軸上の振幅変動を測定する場合は、図５の５０３で示す時間軸上の電力を測定する。この場合の測定値の例を図７に示す。時刻ｔ₀，ｔ₁，・・・・における受信電力測定値をＥ₀，Ｅ₁，・・・・とするとき、受信電力の測定値Ｖとしては、図７中の数式で計算される。
【００４３】
基地局４００における振幅変動分布収集部（同４０７）は、セル内の各移動局から送られてくる受信電力の振幅変動測定値（Ｖ）を入力して、それら個々の値を出力した移動局の数を記録する。この測定例が図８（ａ）に示される。
【００４４】
ここで、振幅変動測定値Ｖに対する移動局数の分布が図８（ａ）のようになるとき、振幅変動測定値Ｖの移動局存在確率の累積確率分布は、同図（ｂ）のようになる。これをグラフで表わしたものが同図（ｃ）である。
【００４５】
このときセル内の振幅変動の許容値をＶ₀で表わすことにして、Ｖ₀をたとえば累積確率８０％に対するＶとすれば、図８（ｃ）に示される如く、セル内振幅変動の許容値Ｖ₀の値はＶ₀＝αとして求められる。
【００４６】
すなわち、振幅変動をＶ₀＝αに設定すれば、そのセル内の移動局の８０％は振幅変動がＶ₀＝α以下となる。このＶ₀＝αに対応する最適な拡散数を求めるのがこの発明である。以下、その具体的方法が詳述される。
【００４７】
つぎに、制御部（図４の４０８）の動作を説明する。制御部４０８においては、振幅変動分布収集部（同４０７）によって決定された周波数軸上（または／および時間軸上）の最適な振幅変動値（上記の説明におけるＶ₀）とユーザ多重数（すなわち送信データソースからあらかじめ通知されるコード多重数Ｋ）から、最適ＰＧ_f（ＰＧ_t）値テーブル部４０９を参照して最適拡散数ＰＧ_f（または／およびＰＧ_t）を決定する。制御部４０８で決定された最適拡散数ＰＧ_f（または／およびＰＧ_t）はマッパー４０４に通知され、マッパー４０４ではそれに従って２次元拡散を実行する。
【００４８】
また、制御部４０８で決定された最適拡散数ＰＧ_f（および／またはＰＧ_t）の値（図４のスペクトル拡散されたシンボルのサブキャリア割り当て情報４１５）は、移動局において受信信号を復元する際に必要な情報として、移動局のデマッパー４１６に送られる。
【００４９】
なお、スペクトル拡散されたシンボルのサブキャリア割り当て情報４１５は、図４では制御部４０８から直接移動局のデマッパー４２０に送られるように破線で示してあるが、これは情報の流れを示すもので、実際の信号としては主信号データと共に基地局から送出される制御データの一部として、ＭＣ−ＣＤＭＡ信号の中に含めて移動局に伝達される。
【００５０】
つぎに、制御部（図４の４０８）が、振幅変動分布収集部（同４０７）によって決定された周波数軸上（および／または時間軸上）の最適な振幅変動値Ｖ₀と、送信データソースからあらかじめ通知されるコード多重数Ｋとから、最適拡散数ＰＧ_f（および／またはＰＧ_t）を決定するのに必要な、最適ＰＧ_f（ＰＧ_t）値テーブル部（図４の４０９）のテーブル数値の作製方法を説明する。図９は、コード多重数Ｋと振幅変動値Ｖとが与えられたとき、所要の符号誤り率（ＢＥＲ_rq以下）が得られるためのＰＧの値の範囲を示す図である。周波数軸上の最適拡散数ＰＧ_fを決定する場合と、時間軸上の最適拡散数ＰＧ_tを決定する場合の手法は全く同一なので、ここでは簡単のため最適拡散数の表記として、共通のＰＧを用いている。
【００５１】
図９（ａ）はコード多重数Kとして比較的大きな値が与えられたとき、振幅変動値Ｖに対して所要の符号誤り率（ＢＥＲ_rq以下）が得られるためのＰＧの値の範囲を示す。図中の曲線９０１は、比較的大きなＰＧの値を選択した時の振幅変動値Ｖと符号誤り率ＢＥＲの関係の例を示すもので、符号誤り率を所要のＢＥＲ_rq以下に保つための振幅変動値Ｖの範囲としては、太い線分９０４に相当する横軸座標範囲になければならない。同様に曲線９０２は、中位の大きさのＰＧの値を選択した時の振幅変動値Ｖと符号誤り率ＢＥＲの関係の例を示すもので、符号誤り率を所要のＢＥＲ_rq以下に保つための振幅変動値Ｖの範囲としては、太い線分９０５およびその左側に相当する横軸座標範囲になければならない。同様に曲線９０３は、比較的小さなＰＧの値を選択した時の振幅変動値Ｖと符号誤り率ＢＥＲの関係の例を示すもので、符号誤り率を所要のＢＥＲ_rq以下に保つための振幅変動値Ｖの範囲としては太い線分９０６およびその左側に相当する横軸座標範囲になければならない。逆に、振幅変動値Ｖが一定値（たとえば前記のように振幅変動分布収集部（同４０７）で算出されたセル内の振幅変動代表値Ｖ₀ ）として与えられる時、その値（Ｖ₀ ）が図９（ｂ）の横軸上の何処にあるかによって、ＰＧの取り得る最大値（すなわち最適値が定まる。たとえば同図に示したＶ₀ の位置の場合、ＰＧとしては線分９０５より下方の値をとり得るが、その中で最大のもの、すなわち線分９０５に相当する中位の大きさのＰＧが、最適拡散数となる。
【００５２】
図９（ｂ）はコード多重数Kとして比較的小さな値が与えられたとき、振幅変動値Ｖに対して所要の符号誤り率（ＢＥＲ_rq以下）が得られるためのＰＧの値の範囲を示す。図９（ａ）と対比して分かるように、コード多重数Ｋが大の時に比べ、コード多重数が小の場合は、振幅変動値の符号誤り率（ＢＥＲ_rq）に与える影響は小さい。図９（ａ）と同様に、図中の曲線９０７は、比較的大きなＰＧの値を選択した時の振幅変動値Ｖと符号誤り率ＢＥＲの関係の例を示すもので、符号誤り率を所要のＢＥＲ_rq以下に保つための振幅変動値Ｖの範囲としては、太い線分９１０に相当する横軸座標範囲になければならない。同様に曲線９０８は、中位の大きさのＰＧの値を選択した時の振幅変動値Ｖと符号誤り率ＢＥＲの関係の例を示すもので、符号誤り率を所要のＢＥＲ_rq以下に保つための振幅変動値Ｖの範囲としては、太い線分９１１およびその左側に相当する横軸座標範囲になければならない。同様に曲線９０９は、比較的小さなＰＧの値を選択した時の振幅変動値Ｖと符号誤り率ＢＥＲの関係の例を示すもので、符号誤り率を所要のＢＥＲ_rq以下に保つための振幅変動値Ｖの範囲としては太い線分９１１およびその左側に相当する横軸座標範囲になければならない。逆に、振幅変動値Ｖが一定値（たとえば前記のように振幅変動分布収集部（同４０７）で算出されたセル内の振幅変動許容値（Ｖ₀ ）として与えられる時、その値（Ｖ₀ ）が図９（ｂ）の横軸上の何処にあるかによって、ＰＧの取り得る最大値（すなわち最適値が定まる。たとえば同図に示したＶ₀ の位置の場合、ＰＧとしては線分９１０より下方の値をとり得るが、その中で最大のもの、すなわち線分９１０に相当する比較的大きな値のＰＧが、最適拡散数となる。
【００５３】
図１０は、図９に示した関係から定まるＰＧの値の範囲を、種々のコード多重数Ｋと振幅変動値（の代表値、たとえば図８で説明したセル内の振幅変動の代表値Ｖ₀ ）とについて示したものである。同図の各曲線の下側（ハッチを施した部分）に記されているＰＧ値（ＰＧ₁，ＰＧ₂，・・・ＰＧ_m-2 ，ＰＧ_m-1 ，ＰＧ_m 等、ここでＰＧ₁＜ＰＧ₂＜・・・＜ＰＧ_m-2 ＜ＰＧ_m-1 ＜ＰＧ_m ）が、許容される最大のＰＧ、すなわち最適ＰＧ値（周波数軸上の場合ＰＧ_fmax、時間軸上の場合ＰＧ_tmax）となる。たとえば与えられたＫの値をｋ₀ とし、また振幅変動の代表値Ｖ₀ としてたとえば図８で説明したように実測値の８０％累積確率値αを採用すれば、両者の交点の座標位置に相当するＰＧ値、すなわちこの例の場合ＰＧ_m-2 が最適ＰＧ値となる。
【００５４】
最適ＰＧ_f （ＰＧ_t ）値テーブル部（図４の４０９）には、種々のＶ₀ およびＫの値に対するＰＧの値を上記説明した方法に従ってあらかじめ作表し、記入しておく。制御部（図４の４０８）は、振幅変動分布収集部４０７によって実際の伝播路の状態に応じて求められたＫ、Ｖ₀ の値を、テーブル部４０９に格納されている表にあてはめ、最適ＰＧ_f （ＰＧ_t ）の値を取り出す。
【００５５】
【発明の効果】
以上述べたように、従来のＭＣ−ＣＤＭＡ方式においては、コード多重した多ユーザの通信時に、コード拡散方向が一律であることを要因として通信品質の劣化が引き起こされる可能性があった。本発明により、伝搬路環境や移動局移動速度に応じて適応的にコード拡散方向と最大拡散可能数を設定し、周波数軸方向と時間軸方向の２次元配置を、テーブルを参照することにより簡便に行うことができる。これにより、拡散コード内のチップ電力相関を所要値以上に保つことで多ユーザ通信時の符号間干渉を低減し通信品質の向上を図ることが可能になる。また、１コード伝送時間を一定にすることも可能であり、通信品質を柔軟に設計することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ変調方式における送信信号の一例を示す図である。
【図２】各サブキャリヤの振幅および位相がそれぞれ異なった状態で受信された時の、受信信号の一例を示す図である。
【図３】特開２０００−３３２７２４公報に記載のマルチキャリア変調方式を採用するマルチキャリア伝送システムの構成図である。
【図４】本発明のＭＣ−ＣＤＭＡ拡散チップ割り当て方法に用いるシステムの実施例を示す図である。
【図５】本発明のＭＣ−ＣＤＭＡ拡散チップ割り当て方法によるＭＣ−ＣＤＭＡ方式の、測定すべき周波数軸上の振幅変動（遅延スプレッド）（または／および時間軸上の振幅変動（ドップラー周波数））の例を示す図である。
【図６】周波数軸上の振幅変動の測定値の例を示す図である。
【図７】時間軸上の振幅変動の測定値の例を示す図である。
【図８】振幅変動分布収集部の動作の一例を示す図である。
【図９】コード多重数Ｋと振幅変動値Ｖとが与えられたとき、所要の符号誤り率（ＢＥＲ_rq以下）が得られるためのＰＧの値の範囲を示す図である。
【図１０】図９に示した関係から定まるＰＧの値の範囲を、種々のコード多重数Ｋと振幅変動値とについて示したものである。
【符号の説明】
３０１第１のデータ拡散部
３０２第２のデータ拡散部
３０３合成部
３０４シリアル／パラレル（Ｓ／Ｐ）変換部
３０５ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier transform）部
３０６ガードインターバル（ＧＩ）付加部
３０７ディジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換部
３１１アナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換部
３１２ガードインターバル（ＧＩ）除去部
３１３ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部
３１４パラレル／シリアル（Ｐ／Ｓ）変換部
３１５データ逆拡散部
４０１送信データソース
４０２シリアル・パラレル変換部
４０３スペクトル拡散部
４０４マッパー
４０５逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ)部
４０６ガードインターバル（ＧＩ）付加部
４０７振幅変動分布収集部
４０８制御部
４０９最適ＰＧ_f （ＰＧ_t ）値テーブル部
４１０ＧＩ除去部
４１１ FFT部
４１２デマッパー
４１３スペクトラム逆拡散部
４１４パラレル・シリアル（Ｐ／Ｓ）変換部
４１５スペクトル拡散されたシンボルのサブキャリア割り当て情報
４１６移動局
４１７ＭＣ−ＣＤＭＡ受信部
４１８ＧＩ除去部
４１９フーリエ変換（ＦＦＴ）部
４２０デマッパー
４２１サブキャリア振幅変動測定部
４２２ＭＣ−ＣＤＭＡ送信部
４２３受信信号の振幅変動測定値情報
５００移動局が受信したＭＣ−ＣＤＭＡ信号
５０１移動局が受信したＭＣ−ＣＤＭＡ信号の振幅変動測定用信号
５０２周波数領域での受信電力
５０３時間軸上の受信電力
９０１大きなＰＧ値に対する振幅変動値Ｖと符号誤り率ＢＥＲの関係を示す曲線
９０２中位のＰＧ値に対する振幅変動値Ｖと符号誤り率ＢＥＲの関係を示す曲線
９０３小さなＰＧ値に対する振幅変動値Ｖと符号誤り率ＢＥＲの関係を示す曲線
９０４所要のＢＥＲ_rq以下に保つための振幅変動値Ｖの範囲を示す太い線分
９０５所要のＢＥＲ_rq以下に保つための振幅変動値Ｖの範囲を示す太い線分
９０６所要のＢＥＲ_rq以下に保つための振幅変動値Ｖの範囲を示す太い線分
９０７大きなＰＧ値に対する振幅変動値Ｖと符号誤り率ＢＥＲの関係を示す曲線
９０８中位のＰＧ値に対する振幅変動値Ｖと符号誤り率ＢＥＲの関係を示す曲線
９０９小さなＰＧ値に対する振幅変動値Ｖと符号誤り率ＢＥＲの関係を示す曲線
９１０所要のＢＥＲ_rq以下に保つための振幅変動値Ｖの範囲を示す太い線分
９１１所要のＢＥＲ_rq以下に保つための振幅変動値Ｖの範囲を示す太い線分
９１２所要のＢＥＲ_rq以下に保つための振幅変動値Ｖの範囲を示す太い線分[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a multi-carrier CDMA (hereinafter referred to as MC-CDMA) system, which is one of radio transmission systems, and particularly, OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) / CDMA, which is a kind of multi-carrier transmission system. The present invention relates to a spreading chip allocation method and its application in a multicarrier transmission system that employs a (Code Division Multiple Access) modulation scheme.
[0002]
[Prior art]
In recent years, digital modulation schemes and transmission schemes for transmitting images and sounds at high speed have been studied in the fields of mobile communication and digital broadcasting. In particular, the CDMA system is often used for mobile radio because frame synchronization in TDMA is unnecessary.
[0003]
Among them, it has recently been strong against frequency selective fading, a frequency diversity effect can be obtained by combining error correction coding, the frequency interval of each subcarrier can be set densely, and a guard in the symbol interval Multi-carrier transmission systems that employ an OFDM / CDMA modulation scheme, which is a kind of multi-carrier transmission scheme, have attracted attention because of the advantages that the influence of intersymbol interference can be reduced by setting the interval.
[0004]
The MC-CDMA system, which is being studied for use in broadband wireless transmission, is a multicarrier transmission system that transmits symbols spread by a spreading code using a plurality of subcarriers arranged at orthogonal frequency intervals. The code spreading direction is generally spread in the frequency axis direction. At this time, if the spreading length is PG and the number of subcarriers is N, N / PG symbols are transmitted in parallel. One of the features of the MC-CDMA system that performs code spreading in the frequency axis direction is that a frequency diversity effect can be obtained because the spreading chip is assigned to subcarriers having different center frequencies. Also, the greater the spreading length PG, the greater the frequency diversity effect the smaller the correlation between subcarriers to which spreading chips are assigned. It has also been proposed to perform code spreading in the time axis direction. In both the frequency axis direction spreading and the time axis direction spreading, the code spreading direction is fixed in advance on both sides of transmission and reception, and a despreading process is performed on the receiver side according to the code spreading direction to obtain a transmission symbol.
[0005]
When performing multi-user communication in the MC-CDMA system, the code spreading direction, the propagation path environment, and the moving speed of the mobile station are closely related from the viewpoint of ensuring communication quality. In other words, the code spreading direction is fixedly determined.
[0006]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-332724 is known as an improved example of such OFDM / CDMA. Hereinafter, this improved example will be described first.
The OFDM / CDMA modulation scheme is a technique for performing OFDM modulation on a signal after spread spectrum, and the frequency interval is set so that the carriers are orthogonal to each other within a symbol interval. Information is transmitted by changing the amplitude and phase of each carrier.
[0007]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a transmission signal in the OFDM / CDMA modulation scheme. Here, eight subcarriers are assumed on the frequency axis, and a state is shown in which transmission signals for two different users are multiplexed and transmitted. Transmission data series D1m and D2m in the transmitter are spread and modulated by spreading code C1n (n is an integer) and spreading code C2n (n is an integer) in FIG. That is, for each subcarrier, a spread signal modulated by spread codes C11, C12,..., C18 and spread codes C21, C22,.
[0008]
When a signal modulated and multiplexed in units of subcarriers as described above passes through a frequency selective fading transmission line in which a delay wave exists, the subcarrier signal corresponding to each spreading chip is, for example, shown in FIG. As shown, the subcarriers are received with different amplitudes and phases. That is, the S / N ratio of the diffusion chip affected by frequency selective fading decreases, and the amplitude and phase change accordingly.
[0009]
In the OFDM / CDMA modulation scheme (hereinafter referred to as “multi-carrier modulation scheme described in the publication”) according to the MC-CDMA spreading chip allocation method described in JP 2000-332724 A, in a transmission path in which frequency selective fading exists, When the OFDM / CDMA modulation scheme is adopted, it is possible to increase the number of chips, and as a result, the spreading gain can be improved and the number of multiplexing can be increased even in CDMA multiplexing. In order to obtain a multicarrier transmission system and to obtain a modulation method thereof, an OFDM / CDMA modulation scheme is adopted, and a spread signal of a transmission data sequence is two-dimensionally arranged on a frequency axis and a time axis, Further, the spread signal group of one transmission data sequence arranged two-dimensionally is regularly arranged. Spreading signal rearranging means to be arranged (a transmitter in an embodiment described later, corresponding to the S / P converter 314) is provided, and the transmitter side transmits the transmission signal generated by the spread signal rearranging means in units of time axis 2 shows a multicarrier transmission system in which the receiver side obtains the transmission data sequence by demodulating the received signal.
[0010]
According to this method, the spread signal is rearranged by the spread signal rearranging means, for example, 2 chip periods are arranged on the frequency axis, and 4 chips are arranged on the time axis, for a total of 8 chips. A spread signal group is generated. As a result, it is possible to suppress the influence of frequency selective fading to a quarter as compared with the conventional case where an 8-chip spread signal is simply arranged on the frequency axis. Further, since the S / N ratio is improved, the number of diffusion chips can be increased as compared with the conventional case, and a large diffusion gain can be obtained. Furthermore, at the same time, the number of multiplexing in CDMA multiplexing can be increased as compared with the conventional technique.
[0011]
The publication also discloses that an OFDM / CDMA signal is selectively transmitted according to a transmission path state, and further, on the frequency axis and the time axis of the two-dimensionally arranged spread signal in the spread signal rearranging means. A multi-carrier transmission system or method is described in which the arrangement ratio of spreading chips in the transmitter is variable according to the transmission line state. According to this, a transmission line affected by a frequency-selective fading transmission line or a time variation is described. It can be easily adapted to large transmission lines.
[0012]
FIG. 3 is a configuration diagram of a multicarrier transmission system that employs the multicarrier modulation system described in the publication. 3A shows the configuration on the transmitter side, FIG. 3B shows the configuration on the receiver side, and the devices constituting this system are the transmitter and receiver configurations. At least one of the functions is provided.
[0013]
In FIG. 3A, 301 is a first data diffusion unit, 302 is a second data diffusion unit, 303 is a synthesis unit, and 304 is a serial / parallel (S / P) conversion unit. , 305 is an IFFT (Inverse Fast Fourier transform) unit, 306 is a guard interval (GI) adding unit, and 307 is a digital / analog (D / A) converting unit. 3B, reference numeral 311 denotes an analog / digital (A / D) conversion unit, 312 denotes a guard interval (GI) removal unit, 313 denotes an FFT (Fast Fourier Transform) unit, and 314 denotes A parallel / serial (P / S) conversion unit 315 is a data despreading unit.
[0014]
Hereinafter, operations of the transmitter and the receiver will be described. In the transmitter, a transmission data sequence D1m in the figure is spread by a known spreading code C1n in the first data spreading unit 301, while a transmission data sequence D2m to other users is spread in the second data spreading unit 302. Is spread by a known spreading code C2n. Thereafter, both outputs are combined in the combining unit 303. In the present embodiment, it is assumed that the spread codes C1n and C2n are orthogonal.
[0015]
The output signal of the synthesizer 303 is converted from a serial signal to a parallel signal by the serial / parallel converter 304, and the converted parallel signal is time-axis waveform by inverse fast Fourier transform processing by IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) 305. Is converted to Then, a guard interval is added to the signal after the time axis waveform conversion by the GI adding unit 306 to become an OFDM signal. Finally, the digital OFDM signal is converted into an analog signal by the D / A converter 7 and transmitted to the receiver. Hereinafter, this transmission signal is referred to as an OFDM / CDMA signal. The guard interval signal is set to absorb the influence of a delay signal that is reflected by a building or the like, and is usually used for an OFDM modulated signal.
[0016]
Next, in the receiver that receives the OFDM / CDMA signal, the A / D converter 311 converts the received signal into a digital signal, and the GI removal unit 312 removes the guard interval. The signal after removal of the guard interval is subjected to fast Fourier transform processing by FFT 313 to convert the time axis waveform into a frequency axis waveform. Thereafter, the output signal from the FFT 313 is converted into a serial signal by the P / S conversion unit 314 and transmitted to the data despreading unit 315.
[0017]
For example, when the spreading code of the user of interest is C1n, the signal after serial conversion is multiplied by the user-specific spreading code C1n by the data despreading unit 315 and reproduced as a transmission data sequence D1m. Become. On the other hand, the data series D2m spread by the spread code C2m received at the same time is removed by the orthogonality between the spread codes C1n and C2n. In addition, the influence of the delayed wave caused by the building or the like is removed at the guard interval of the OFDM signal.
[0018]
In the operation of the multi-carrier transmission system based on the multi-carrier modulation method described in the above publication, the OFDM / CDMA signal is normally transmitted to each subcarrier on the frequency axis in the form shown in FIGS. 1 and 2, for example. Sort and send one piece of data. However, in such a method, when a transmission path in which frequency selective fading exists is present, an error occurs in data on the subcarrier of the affected frequency, and thereafter, the same data portion in this subcarrier is always erroneous. Will occur.
[0019]
Therefore, in the multicarrier modulation system described in the above publication, the influence of frequency selective fading is reduced by changing the data arrangement in the OFDM / CDMA signal generation processing.
[0020]
In the first embodiment of the multi-carrier modulation method described in the above publication, the signal after spreading by the first data spreading section 301 and the second data spreading section 302 is sent to the S / P conversion section 304, for example, In this example, two chip cycles are arranged on the frequency axis, and four chips are arranged on the time axis, and this is applied to a spread signal of a total of eight chips. By performing such processing, the influence of frequency selective fading can be suppressed to a quarter compared to the case where an 8-chip spread signal is simply arranged on the frequency axis as in the prior art. It becomes possible. That is, when the number of subcarriers is eight, conventionally, even if one chip out of eight chips (one data series) is always affected by frequency selective fading, in this embodiment, there is one for every four data series. Only one ratio is affected by frequency selective fading.
[0021]
As a result, the S / N (Signal to Noise Ratio) ratio is improved, so that the number of diffusion chips can be increased as compared with the prior art, and the diffusion gain can be increased. At the same time, the number of multiplexing in CDMA multiplexing can be increased.
[0022]
Further, as another embodiment of the multicarrier transmission system based on the multicarrier modulation system described in the above publication, the S / P converter 304 arranges, for example, two chip periods on the frequency axis, and further sets the time axis. A method of shifting the arrangement of each frequency group on the time axis after arranging 4 chips on the top (second embodiment), in the S / P conversion unit 304, for example, on the frequency axis for 2 chip cycles And further arranging 4 chips on the time axis, and then shifting the arrangement of each frequency group on the frequency axis (Embodiment 3), the S / P conversion unit 304 performs every 2 chips. And a method of interleaving each group in an OFDM signal (Embodiment 4), and the S / P conversion section 304 is a S / P in the Embodiments 1 to 4 described above. With all the features of the converter unit, from among them, discloses a method (Embodiment 5) which is adapted to selectively transmit the OFDM / CDMA signal according to the channel state. Furthermore, if the spreading chip ratio allocated on the frequency axis and the time axis is variable according to the transmission line state, it is easy to use transmission lines that are affected by frequency selective fading transmission lines or transmission lines with large time fluctuations. It can be adapted to.
[0023]
As described above, the above publication discloses that a transmission line that is affected by a frequency selective fading transmission line by changing a ratio of spreading chips to be allocated on the frequency axis and the time axis according to the transmission line state. It can be easily adapted to transmission lines with large time fluctuations, etc. ”, but the arrangement ratios of the spread signals arranged two-dimensionally on the frequency axis and the time axis are expressed as follows. A specific method for optimally determining according to the state is not disclosed.
[0024]
[Problems to be solved by the invention]
According to the present invention, an arrangement ratio on the frequency axis and the time axis of the spread signals arranged two-dimensionally, which cannot be implemented by the multicarrier transmission system based on the multicarrier modulation system described in the publication, is defined as a transmission path. An object is to provide a concrete method for how to determine optimally according to the state.
[0025]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the MC-CDMA spreading chip allocation method of the present invention, a mobile station notifies a base station of a part for measuring amplitude fluctuation (delay spread) on the frequency axis and the measured amplitude fluctuation. The base station has a table for storing the optimum frequency axis spread number for the amplitude fluctuation on the frequency axis and the number of multiplexed users, and the amplitude on the frequency axis notified from each mobile station in the cell. A section for determining the optimal amplitude fluctuation on the frequency axis based on the distribution of fluctuations is provided, and the optimal frequency axis spreading number is selected from the above table according to the determined amplitude fluctuation on the frequency axis and the number of multiplexed users. Then, the base station obtains the spreading number in the time axis direction for each mobile station from the spreading code length assigned to each mobile station, and the base station matches the spreading chip on the frequency axis and the time axis accordingly. The allocation for 2-dimensional arrangement, and notifies the frequency axis direction spreading speed in conjunction with spreading code length to the mobile station.
[0026]
Alternatively, in the MC-CDMA spreading chip allocation method of the present invention, the mobile station includes a part for measuring amplitude fluctuation (Doppler frequency) on the time axis and a part for notifying the measured amplitude fluctuation to the base station. The station maintains a table that stores the amplitude variation on the time axis and the optimum number of spreads in the time axis for the number of multiplexed users, and based on the distribution of amplitude variations on the time axis notified from each mobile station in the cell. A portion for determining an optimal amplitude variation on the time axis is provided, and an optimal number of spreads in the time axis direction is selected from the table according to the determined amplitude variation on the time axis and the number of multiplexed users, and then each movement The base station determines the number of spreading in the frequency axis direction for each mobile station from the spreading code length assigned to the station, and the base station assigns spreading chips on the frequency axis and the time axis at the same time in accordance with the number of spreading codes. There, and notifies the mobile station of the number time axis direction spreading in conjunction with spreading code length.
[0027]
Alternatively, according to the MC-CDMA spreading chip allocation method of the present invention, the mobile station measures the amplitude fluctuation (delay spread) on the frequency axis, the amplitude measurement (Doppler frequency) on the time axis, and the measurement. The base station is provided with a portion for notifying the base station of the two amplitude fluctuations, and the base station has an optimum frequency axis spread number and time axis spread for the amplitude fluctuation on the frequency axis and the amplitude fluctuation on the time axis and the number of multiplexed users. A table for storing numbers is held, and the optimal amplitude fluctuation on the frequency axis and distribution on the time axis based on the distribution of amplitude fluctuation on the frequency axis and amplitude fluctuation on the time axis notified from each mobile station in the cell. A portion for determining amplitude fluctuation is provided, and the optimum frequency axis spread number and time are determined from the table according to the determined amplitude fluctuation on the frequency axis, amplitude fluctuation on the time axis, and user multiplexing number. The base station selects the number of spreads in the axial direction, and the base station assigns spread chips on the frequency axis and the time axis at the same time to perform two-dimensional placement, and notifies the mobile station of the number of spreads in the frequency axis direction and the number of spreads in the time axis It is characterized by that.
[0028]
Further, in each of the above-described configurations, from the distribution of amplitude fluctuation on the frequency axis and / or amplitude fluctuation on the time axis.In the cumulative probability distribution of the mobile station existence probability for the calculated amplitude fluctuationAn amplitude fluctuation allowable value having a predetermined cumulative existence probability is obtained, and an optimum diffusion number corresponding to the amplitude fluctuation value is obtained.
[0029]
Furthermore, the table uses the number of code multiplexes as a parameter, and the amplitude variationAcceptableRecording a maximum allowable spreading number for obtaining a predetermined code error rate corresponding to the value, the amplitude variationAcceptableThe optimum diffusion number corresponding to the value is obtained from the table.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
In a MC-CDMA system that performs spread in the frequency axis direction, in a propagation path environment with a large delay spread, fluctuations in chip power spread on the frequency axis increase due to the influence of frequency selective fading. Further, if the diffusion length is large, the amplitude correlation between chips is further reduced. If the amplitude correlation between chips in the spreading code is reduced, the frequency diversity effect can be greatly obtained. However, at the time of multi-user communication realized by code multiplexing, if the amplitude correlation between chips becomes small, the orthogonality between spreading codes is lost, and intersymbol interference occurs, resulting in degradation of transmission quality. That is, when code multiplexing is performed in the MC-CDMA system in which frequency axis spreading is performed, there is a trade-off relationship between the frequency diversity effect and the reduction of intersymbol interference. On the other hand, an MC-CDMA system that performs code spreading in the time axis direction has also been proposed in order to prevent amplitude fluctuation between chips due to the influence of frequency selective fading. By making code spreading in the time axis direction, amplitude variation between chips does not occur due to frequency selective fading. However, if the Doppler frequency increases as the moving speed of the mobile station increases, the power fluctuation range between chips increases and the amplitude correlation decreases. Further, since the spreading direction is the time direction, the transmission time increases if the spreading length increases.
[0031]
In the present invention, the following means are used in order to improve communication quality when performing multi-user communication in the MC-CDMA system.
The subcarrier allocation of the code-spread symbols is a two-dimensional arrangement in which the frequency axis spreading number PGf and the time axis spreading number PGt are PGf × PGt = PG.
[0032]
First, amplitude fluctuations that change due to frequency selective fading occurring in the propagation path are measured by the mobile station. The measured amplitude fluctuation value is notified to the base station. The base station holds a distribution of amplitude fluctuation values notified from each mobile station, and determines an optimum amplitude fluctuation value to be applied to the mobile stations in the cell from the distribution. Referring to the table information, the maximum diffusable number PG in the frequency axis direction from the determined amplitude fluctuation value_fmaxHowever, it is made different depending on the user multiplexing number K. When K is small, the effect of code interference is small, so PG_fmaxIs large, PG when K is large_fmaxIs small. PG in a propagation path environment with a small amplitude fluctuation value_fmaxIs large and the amplitude fluctuation value is large, PG_fmaxWill be set smaller. At this time, the diffusion length PG is PG> PG_fmaxIf so, the frequency axis spread number is set to PG_f= PG_fmax, The time axis direction diffusion number PG_t = PG / PG_fmax _And
[0033]
Further, the mobile station measures the amplitude fluctuation on the time axis due to the increase of the Doppler frequency generated as the terminal moves. The measured amplitude fluctuation value is notified to the base station. The base station holds a distribution of amplitude fluctuation values notified from each mobile station, and determines an optimum amplitude fluctuation value to be applied to the mobile stations in the cell from the distribution. Referring to the table information, the maximum diffusable number PG in the time axis direction from the determined amplitude fluctuation value_fmaxIs determined depending on the user multiplexing number K. Since the influence of code interference is small when K is small, PG_tmaxIs large, PG when K is large_tmaxIs small. PG in a propagation path environment with a small amplitude fluctuation value_tmaxIs large and the amplitude fluctuation value is large, PG_tmaxWill be set smaller. At this time, the diffusion length PG is PG> PG_tmaxIf so, set the number of diffusions in the time axis direction to PG_t = PG_tmax, Frequency axis direction spreading number PG_f= PG / PG_tmaxAnd
[0034]
FIG. 4 shows an embodiment of the MC-CDMA spreading chip allocation method of the present invention. In FIG. 4, 401 is a transmission data source, 402 is a serial / parallel conversion unit, 403 is a spread spectrum unit, 404 is a mapper, 405 is an inverse Fourier transform (IFFT) unit, 406 is a guard interval (GI) addition unit, and 407 is Amplitude fluctuation distribution collection unit, 408 is a control unit, 409 is an optimal PG_f(PG_t ) Value table section, 410 is a GI removal section, 411 is an FFT section, 412 is a demapper, 413 is a spectrum despreading section, 414 is a parallel / serial (P / S) conversion section, 415 is a base station control section to a mobile station Spread spectrum symbol subcarrier allocation information notified to the demapper, 416 is a mobile station, 417 is an MC-CDMA receiver in the mobile station, 418 is a GI remover, 419 is a Fourier transform (FFT) unit, 0 to 4 is a demapper, 421 is a subcarrier amplitude fluctuation measurement unit, 422 is an MC-CDMA transmission unit, 423 is an amplitude fluctuation measurement of a received signal notified from the mobile station to the amplitude fluctuation distribution collection unit 407 of the base station. Value information.
[0035]
The transmission data source 401 transmitted from the base station to the mobile station in the cell is converted into a parallel data sequence by the S / P conversion unit 402 to perform parallel data processing, and then code-spread by the spreading unit 403. The For this code-spread data sequence, the mapper 404 assigns subcarriers, and the spreading number PG is the frequency axis spreading number PG._fAnd time axis diffusion number PG_t (PG = PG_f _{× PG} _t The two-dimensional arrangement is assigned. The two-dimensionally spread signal is converted into a time axis signal by IFFT section 405, a guard interval is added by GI adding section 406, and then converted to an analog signal by an A / D converter (not shown). And transmitted to the mobile station in the cell.
[0036]
In the receiving unit of the base station, the guard interval of the received signal from the mobile station is removed by the GI removing unit 410, converted into the frequency axis signal by the FFT unit 411, and then the frequency axis determined by the mapper 404 by the demapper 412. The spreading chip is restored based on the spreading arrangement in the direction and the time axis direction, and the despreading unit 413 reproduces the parallel data series. Further, this is converted into serial data by the P / S converter 414 and output. The mobile station MC-CDMA reception unit 417 includes a GI removal unit 418, an FFT unit 419, and a demapper 420. Each operation is basically the same. The components and operations of the MC-CDMA base station and mobile station described above are the configurations and operations of the conventional two-dimensional spread arrangement MC-CDMA system in which the number of spreads in the frequency axis direction and the time axis direction are set to predetermined values in advance. Identical and known.
[0037]
In the configuration of the MC-CDMA base station and the mobile station according to the MC-CDMA spreading chip allocation method of the present invention, as shown in FIG. 4, in addition to the above-described conventional components, the mobile station 416 has an amplitude variation ( (Delay spread) (and / or amplitude fluctuation (Doppler frequency) on the time axis) (ie, subcarrier amplitude fluctuation measuring unit 421) is provided. Note that the MC-CDMA transmitter 422 in the conventional configuration is used as it is as a part for notifying the base station of the measured amplitude variation on the frequency axis (and / or on the time axis). The amplitude variation information 423 is sent to the subcarrier amplitude distribution collection unit 407 of the base station.
[0038]
Furthermore, the MC-CDMA base station 400 of the present invention stores an optimum frequency axis spreading number and time axis spreading number for the amplitude fluctuation on the frequency axis and the amplitude fluctuation on the time axis and the number of multiplexed users (that is, the optimal number of time axis spreading). PG_f(PG_t) Based on the distribution of amplitude fluctuations on the frequency axis (and / or on the time axis) notified from each mobile station in the cell, on the optimal frequency axis (and / or on the time axis) A portion for determining the amplitude fluctuation (that is, the amplitude fluctuation distribution collection unit 407 and the control unit 408). Further, in the control unit 408, the optimum PG is determined from the determined optimum amplitude fluctuation value on the frequency axis (and / or on the time axis) and the user multiplexing number (that is, the code multiplexing number K notified in advance from the transmission data source)._f _(PG _t) Refer to the value table unit 409, and the optimum diffusion number PG_f(And / or PG_t). The optimum diffusion number PG determined by the control unit 408_f(And / or PG_t) Is notified to the mapper 404, and the mapper 404 executes two-dimensional diffusion accordingly. Further, the optimum diffusion number PG determined by the control unit 408_f(And / or PG_t) Value (spread carrier symbol subcarrier allocation information 415 in FIG. 4) is sent to the mobile station demapper 416 as information necessary for restoring the received signal in the mobile station.
[0039]
Through the configuration described above and the operation of each unit, the mobile station can measure the amplitude fluctuation (delay spread) on the frequency axis (and / or the part for measuring the amplitude fluctuation (Doppler frequency) on the time axis) and the measured frequency axis. The base station is provided with a part for notifying the base station of amplitude fluctuations (and / or on the time axis), and the base station performs amplitude fluctuations on the frequency axis (and / or on the time axis) and optimum frequency axis spread for the number of multiplexed users. A table that stores the number (and / or time axis spread number), and based on the distribution of amplitude fluctuations on the frequency axis (and / or time axis) notified from each mobile station in the cell A portion for determining amplitude fluctuation on the frequency axis (and / or time axis) is provided, and an optimum is determined according to the determined amplitude fluctuation on the frequency axis (and / or time axis) and the number of multiplexed users. The base station selects the number of spreading in the wave axis direction (and / or the number of spreading in the time axis direction), and accordingly, the base station assigns the spreading chips on the frequency axis and the time axis at the same time to perform two-dimensional arrangement, and the frequency axis spreading number ( The MC-CDMA spreading chip assignment method is realized, in which the mobile station is notified of (and / or the number of spreading in the time axis direction).
[0040]
Next, the subcarrier amplitude fluctuation measuring unit (421 in FIG. 4), the amplitude fluctuation distribution collecting unit (407), the control unit (408), and the optimum PG, which are the main components of the present invention._f _(PG _t) The configuration of the value table unit (409) will be described in detail with reference to the drawings.
[0041]
FIG. 5 shows an amplitude variation (delay spread) on the frequency axis (and / or an amplitude variation (Doppler frequency) on the time axis) in the mobile station 416 in the MC-CDMA system according to the MC-CDMA spreading chip allocation method of the present invention. An example of amplitude fluctuation (delay spread) on the frequency axis (and / or amplitude fluctuation (Doppler frequency) on the time axis) to be measured in the part (ie, the subcarrier amplitude fluctuation measuring unit 421) that measures the above is shown. Here, for example, when measuring the amplitude fluctuation on the frequency axis, the reception power E in the frequency domain indicated by 502 in FIG. 5 is measured for each subcarrier (actually, the reception power of the pilot signal for each subcarrier is measured. The phase correction is not necessary in this case. In this case, the squared integrated value of the received power difference between adjacent subcarriers is set as a measured value V of amplitude fluctuation. FIG. 6 shows an example of the subcarrier frequency f.₀The received power measurement value for E is E₀, Subcarrier frequency f₁The received power measurement value for E is E₁,..., The received power measurement value V is calculated by the mathematical formula in FIG.
[0042]
Similarly, when measuring the amplitude fluctuation on the time axis, the power on the time axis indicated by 503 in FIG. 5 is measured. An example of the measured value in this case is shown in FIG. Time t₀, T₁,...₀, E₁,..., The received power measurement value V is calculated by the equation in FIG.
[0043]
The amplitude fluctuation distribution collection unit (407) in the base station 400 receives the amplitude fluctuation measurement value (V) of the received power transmitted from each mobile station in the cell, and outputs the individual values. Record the number of An example of this measurement is shown in FIG.
[0044]
Here, when the distribution of the number of mobile stations with respect to the amplitude fluctuation measurement value V is as shown in FIG. 8A, the cumulative probability distribution of the mobile station existence probability of the amplitude fluctuation measurement value V is as shown in FIG. Become. This is represented by a graph in FIG.
[0045]
At this time, the allowable value of amplitude fluctuation in the cell is set to V₀V₀For example, if V is a cumulative probability of 80%, as shown in FIG.₀The value of V₀= Α.
[0046]
That is, the amplitude variation is V₀= Α is set, 80% of the mobile stations in the cell have amplitude fluctuations of V₀= Α or less. This V₀In the present invention, the optimum diffusion number corresponding to = α is obtained. Hereinafter, the specific method is explained in full detail.
[0047]
Next, the operation of the control unit (408 in FIG. 4) will be described. In the control unit 408, the optimum amplitude fluctuation value on the frequency axis (or / and the time axis) determined by the amplitude fluctuation distribution collection unit (407) (V in the above description).₀) And the user multiplex number (ie, the code multiplex number K notified in advance from the transmission data source), the optimum PG_f(PG_t) Refer to the value table unit 409, and the optimum diffusion number PG_f(Or / and PG_t). The optimum diffusion number PG determined by the control unit 408_f(Or / and PG_t) Is notified to the mapper 404, and the mapper 404 executes two-dimensional diffusion accordingly.
[0048]
Further, the optimum diffusion number PG determined by the control unit 408_f(And / or PG_t) Value (spread carrier symbol subcarrier allocation information 415 in FIG. 4) is sent to the mobile station demapper 416 as information necessary for restoring the received signal in the mobile station.
[0049]
Note that the spectrum-spread symbol subcarrier allocation information 415 is indicated by a broken line in FIG. 4 so as to be sent directly from the control unit 408 to the demapper 420 of the mobile station. The actual signal is transmitted to the mobile station by being included in the MC-CDMA signal as part of control data transmitted from the base station together with the main signal data.
[0050]
Next, the control unit (408 in FIG. 4) determines the optimum amplitude fluctuation value V on the frequency axis (and / or on the time axis) determined by the amplitude fluctuation distribution collection unit (407).₀And the optimum spreading number PG from the code multiplexing number K notified in advance from the transmission data source_f(And / or PG_t) Required to determine the optimal PG_f(PG_t) A method for creating a table value in the value table section (409 in FIG. 4) will be described. FIG. 9 shows a required code error rate (BER) when a code multiplexing number K and an amplitude fluctuation value V are given._rqIt is a figure which shows the range of the value of PG for obtaining the following. Optimal spreading number PG on the frequency axis_fAnd the optimal diffusion number PG on the time axis_tSince the method for determining is exactly the same, here, for simplicity, a common PG is used as the notation of the optimum diffusion number.
[0051]
FIG. 9A shows a required code error rate (BER) with respect to the amplitude fluctuation value V when a relatively large value is given as the code multiplexing number K._rqThe following shows the range of PG values for obtaining: A curve 901 in the figure shows an example of the relationship between the amplitude fluctuation value V and the code error rate BER when a relatively large PG value is selected._rqThe range of the amplitude fluctuation value V to be kept below must be in the horizontal axis coordinate range corresponding to the thick line segment 904. Similarly, a curve 902 shows an example of the relationship between the amplitude fluctuation value V and the code error rate BER when a medium value of PG is selected._rqThe range of the amplitude fluctuation value V to keep below must be within the thick line segment 905 and the horizontal axis coordinate range corresponding to the left side thereof. Similarly, a curve 903 shows an example of the relationship between the amplitude fluctuation value V and the code error rate BER when a relatively small PG value is selected._rqThe range of the amplitude fluctuation value V to keep below must be in the thick line segment 906 and the horizontal axis coordinate range corresponding to the left side thereof. On the contrary, the amplitude fluctuation value V is a constant value (for example, the amplitude fluctuation representative value V in the cell calculated by the amplitude fluctuation distribution collection unit (407) as described above).₀ ), The value (V₀ ) Is on the horizontal axis of FIG. 9B, the maximum value (that is, the optimum value) that PG can take is determined. For example, V shown in FIG.₀ In this position, PG may take a value lower than the line segment 905, but the largest one among them, that is, the medium size PG corresponding to the line segment 905 is the optimum diffusion number.
[0052]
FIG. 9B shows a required code error rate (BER) with respect to the amplitude fluctuation value V when a relatively small value is given as the code multiplexing number K._rqThe following shows the range of PG values for obtaining: As can be seen in comparison with FIG. 9A, the code error rate (BER) of the amplitude fluctuation value is greater when the code multiplex number is smaller than when the code multiplex number K is large._rq) Is small. Similarly to FIG. 9A, a curve 907 in the figure shows an example of the relationship between the amplitude fluctuation value V and the code error rate BER when a relatively large PG value is selected, and the code error rate is required. BER_rqThe range of the amplitude fluctuation value V to be kept below must be in the horizontal axis coordinate range corresponding to the thick line segment 910. Similarly, a curve 908 shows an example of the relationship between the amplitude fluctuation value V and the code error rate BER when the medium value of PG is selected._rqThe range of the amplitude fluctuation value V to keep below must be in the thick horizontal line 911 and the horizontal axis coordinate range corresponding to the left side thereof. Similarly, a curve 909 shows an example of the relationship between the amplitude fluctuation value V and the code error rate BER when a relatively small PG value is selected._rqThe range of the amplitude fluctuation value V to keep below must be within the thick line segment 911 and the horizontal axis coordinate range corresponding to the left side thereof. Conversely, the amplitude fluctuation value V is a constant value (for example, the amplitude fluctuation allowable value (V in the cell) calculated by the amplitude fluctuation distribution collection unit (407) as described above).₀ ), The value (V₀ ) Is on the horizontal axis of FIG. 9B, the maximum value (that is, the optimum value) that PG can take is determined. For example, V shown in FIG.₀ In this position, PG may take a value lower than the line segment 910, but the largest value among them, that is, a PG having a relatively large value corresponding to the line segment 910 is the optimum diffusion number.
[0053]
FIG. 10 shows a range of PG values determined from the relationship shown in FIG. 9 as representative values of various code multiplexing numbers K and amplitude fluctuation values (for example, representative values V of amplitude fluctuations in the cell described in FIG. 8).₀ ). The PG value (PG) written on the lower side (hatched part) of each curve in the figure₁, PG₂... PG_m-2 , PG_m-1 , PG_m Etc., where PG₁<PG₂<... <PG_m-2 <PG_m-1 <PG_m ) Is the maximum allowable PG, that is, the optimal PG value (PG on the frequency axis)_fmax, On the time axis PG_tmax) For example, given the value of K as k₀ And representative value V of amplitude fluctuation₀ For example, if the 80% cumulative probability value α of the actually measured value is adopted as described with reference to FIG. 8, the PG value corresponding to the coordinate position of the intersection of the two, that is, PG in this example_m-2 Is the optimum PG value.
[0054]
Optimal PG_f (PG_t ) The value table section (409 in FIG. 4) includes various V₀ PG values for K and K values are drawn and entered in advance according to the method described above. The control unit (408 in FIG. 4) is obtained by the amplitude variation distribution collection unit 407 according to the actual propagation path state.₀ Is applied to the table stored in the table unit 409, and the optimum PG_f (PG_t ) Value.
[0055]
【The invention's effect】
As described above, in the conventional MC-CDMA system, there is a possibility that communication quality is deteriorated due to the fact that the code spreading direction is uniform at the time of code-multiplexed multi-user communication. According to the present invention, the code spreading direction and the maximum diffusable number are adaptively set according to the propagation path environment and mobile station moving speed, and the two-dimensional arrangement in the frequency axis direction and the time axis direction can be simplified by referring to the table. Can be done. Thereby, it is possible to reduce the intersymbol interference during multi-user communication and improve the communication quality by keeping the chip power correlation in the spreading code at a required value or more. In addition, it is possible to make the transmission time of one code constant, and it is possible to design communication quality flexibly.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a transmission signal in an OFDM / CDMA modulation scheme.
FIG. 2 is a diagram showing an example of a received signal when the subcarriers are received with different amplitudes and phases.
FIG. 3 is a configuration diagram of a multicarrier transmission system that employs a multicarrier modulation method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-332724.
FIG. 4 is a diagram showing an embodiment of a system used in the MC-CDMA spreading chip allocation method of the present invention.
FIG. 5 shows amplitude fluctuation (delay spread) on the frequency axis to be measured (or / and amplitude fluctuation (Doppler frequency) on the time axis) in the MC-CDMA system according to the MC-CDMA spreading chip allocation method of the present invention. It is a figure which shows an example.
FIG. 6 is a diagram showing an example of measured values of amplitude fluctuations on the frequency axis.
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of measured values of amplitude fluctuations on a time axis.
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of an operation of an amplitude variation distribution collection unit.
FIG. 9 shows a required code error rate (BER) when a code multiplexing number K and an amplitude variation value V are given._rqIt is a figure which shows the range of the value of PG for obtaining the following.
10 shows the range of PG values determined from the relationship shown in FIG. 9 for various code multiplexing numbers K and amplitude fluctuation values.
[Explanation of symbols]
301 first data diffusion unit
302 Second data diffusion unit
303 synthesis unit
304 Serial / Parallel (S / P) converter
305 IFFT (Inverse Fast Fourier transform) section
306 Guard interval (GI) addition part
307 Digital / analog (D / A) converter
311 Analog / digital (A / D) converter
312 Guard interval (GI) removal unit
313 FFT (Fast Fourier Transform) part
314 Parallel / serial (P / S) converter
315 Data despreading section
401 Transmission data source
402 Serial to parallel converter
403 Spread spectrum unit
404 mapper
405 Inverse Fourier Transform (IFFT) part
406 Guard interval (GI) addition part
407 Amplitude fluctuation distribution collection unit
408 Control unit
409 Optimal PG_f (PG_t ) Value table section
410 GI removal unit
411 FFT unit
412 Demapper
413 Spectrum despreading section
414 Parallel-serial (P / S) converter
415 Subcarrier allocation information for spread spectrum symbols
416 Mobile station
417 MC-CDMA receiver
418 GI removal unit
419 Fourier transform (FFT) part
420 Demapper
421 Subcarrier amplitude fluctuation measuring unit
422 MC-CDMA transmitter
423 Amplitude fluctuation measurement value information of received signal
500 MC-CDMA signal received by mobile station
501 Amplitude fluctuation measurement signal of MC-CDMA signal received by mobile station
502 Received power in frequency domain
503 Received power on time axis
901 A curve showing the relationship between the amplitude fluctuation value V and the code error rate BER for a large PG value
902 Curve showing the relationship between the amplitude fluctuation value V and the code error rate BER with respect to the middle PG value
903 A curve showing the relationship between the amplitude fluctuation value V and the bit error rate BER for a small PG value
904 Required BER_rqThick line segment indicating the range of amplitude fluctuation value V to keep below
905 Required BER_rqThick line segment indicating the range of amplitude fluctuation value V to keep below
906 Required BER_rqThick line segment indicating the range of amplitude fluctuation value V to keep below
907 A curve showing the relationship between the amplitude fluctuation value V and the code error rate BER for a large PG value
908 Curve showing the relationship between the amplitude fluctuation value V and the code error rate BER for the middle PG value
909 A curve showing the relationship between the amplitude fluctuation value V and the code error rate BER for a small PG value
910 Required BER_rqThick line segment indicating the range of amplitude fluctuation value V to keep below
911 Required BER_rqThick line segment indicating the range of amplitude fluctuation value V to keep below
912 Required BER_rqThick line segment indicating the range of amplitude fluctuation value V to keep below

Claims

The mobile station includes a part for measuring amplitude fluctuation (delay spread) on the frequency axis, and a part for notifying the measured amplitude fluctuation to the base station. A table for storing an optimal number of spreads in the frequency axis direction is held, and a part for determining an optimum amplitude fluctuation on the frequency axis based on the distribution of the amplitude fluctuation on the frequency axis notified from each mobile station in the cell is provided. In accordance with the determined amplitude fluctuation on the frequency axis and the number of multiplexed users, the optimal frequency axis spreading number is selected from the table, and then the time axis for each mobile station is determined from the spreading code length assigned to each mobile station. Obtaining the number of directional spreads, the base station assigns the spreading chips simultaneously on the frequency axis and the time axis according to the two-dimensional arrangement, and sets the frequency axis direction spreading number together with the spreading code length. MC-CDMA spread chip allocation method and notifies the moving station.

The mobile station includes a part for measuring amplitude fluctuation (Doppler frequency) on the time axis and a part for notifying the base station of the measured amplitude fluctuation. A table for storing the optimal number of spreads in the time axis direction is held, and a portion for determining the optimum amplitude fluctuation on the time axis based on the distribution of amplitude fluctuation on the time axis notified from each mobile station in the cell is provided. In accordance with the determined amplitude fluctuation on the time axis and the number of multiplexed users, the optimum time axis direction spreading number is selected from the table, and then the frequency axis for each mobile station is determined from the spreading code length assigned to each mobile station. The base station calculates the number of directional spreads, and the base station assigns spreading chips simultaneously on the frequency axis and the time axis to perform two-dimensional placement, and notifies the mobile station of the number of spreads in the time axis direction along with the spreading code length. MC-CDMA spread chip allocation method comprising Rukoto.

The mobile station has a part for measuring amplitude fluctuation (delay spread) on the frequency axis, a part for measuring amplitude fluctuation (Doppler frequency) on the time axis, and a part for notifying the base station of the two measured amplitude fluctuations. The base station maintains a table for storing an optimum frequency axis spread number and time axis spread number for the amplitude fluctuation on the frequency axis, the amplitude fluctuation on the time axis, and the number of multiplexed users. A frequency determining unit configured to determine an optimal amplitude variation on the frequency axis and an amplitude variation on the time axis based on a distribution of the amplitude variation on the frequency axis and the amplitude variation on the time axis notified from the mobile station; Depending on the amplitude fluctuation on the axis and the amplitude fluctuation on the time axis and the number of multiplexed users, the optimal frequency axis direction spreading number and time axis direction spreading number are selected from the above table, and the base station sets the frequency of the spreading chip accordingly. It performed simultaneously allocated two-dimensional arrangement on the upper and time axis, MC-CDMA spread chip allocation method and notifies the mobile station of the frequency axis direction spreading the number and the time axis direction spreading number.

An amplitude fluctuation allowable value of a predetermined cumulative existence probability in the cumulative probability distribution of the mobile station existence probability with respect to the amplitude fluctuation calculated from the amplitude fluctuation on the frequency axis and / or the amplitude fluctuation distribution on the time axis is obtained, and the amplitude fluctuation The MC-CDMA spreading chip allocation method according to any one of claims 1 to 3, wherein an optimum spreading number corresponding to an allowable value is obtained.

The table records the maximum permissible spreading number for obtaining a predetermined code error rate corresponding to the amplitude variation allowable value with the code multiplexing number as a parameter, and the optimum spreading number corresponding to the amplitude variation allowable value 5. The MC-CDMA spreading chip allocation method according to claim 4, wherein the value is obtained from the table.