JP2003218830A - 無線送信装置、無線受信装置及び無線送信方法 - Google Patents

無線送信装置、無線受信装置及び無線送信方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 CDMA方式を用いる無線通信におい
て、送信側から同一の送信データを再送した場合に受信
側での誤り率を向上させること。 【解決手段】 前回の送信時と次回の送信時(再送時)
とで、送信データに割当てる拡散コードを変えるように
する。例えば1パケット目の送信(1回目の送信)で
は、シンボル「1」〜「4」を拡散コード♯0により拡
散し、これに対して、2パケット目の送信(再送)で
は、シンボル「1」〜「4」を拡散コード♯1により拡
散する。この結果、受信機側で複数回の受信により得た
各シンボルの逆拡散後の信号を合成すると、極端に受信
レベルの小さい受信シンボルを無くすることができるの
で、受信品質を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は無線送信装置、無線
受信装置及び無線送信方法に関し、特に受信信号のビッ
ト誤り率等に応じて適応的に再送処理を行う場合に適用
して好適なものである。
【0002】
【従来の技術】従来、無線通信システムにおいては、受
信装置のビット誤り率が所定値を満たさない場合に、受
信装置が送信装置に対して再送要求信号を送信し、送信
装置ではこの要求に応じて同一の送信データを再び送信
する自動再送要求(ARQ(Automatic Repeat reQues
t))が一般的に行われている。
【0003】特にデータトラフィックを伝送するパケッ
ト伝送では、誤りのないデータ伝送を保証する必要があ
るため、ARQによる誤り制御が必要不可欠となってい
る。加えて、パケット伝送においては、伝搬路の状態に
応じて最適な変調方式、符号化方式を選択してスループ
ットの向上を図る適応変調・誤り訂正の適用に際して
も、測定誤差、制御遅延等に起因したパケット誤りが避
けられないため、FEC(Forward Error Correction)
機能を組み込んだハイブリッドARQ(以下、HARQ
と呼ぶ)を用いることが3GPPでも規格化されてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、CDMA
(Code Division Multiple Access)方式や、CDMA
方式とOFDM(Orthogonal Frequency Division Multi
plexing)方式を組み合わせたOFDM−CDMA方式の
無線通信システムに、ARQ技術やHARQ技術を用い
た場合、伝搬環境が高速で変化するようなときには有効
であるが、伝搬環境が低速で変化するようなとき(すな
わち伝搬環境の時間変動が小さい場合)には大きな効果
が得られない欠点がある。
【0005】CDMA方式では、遅延波が存在すると拡
散コード間の干渉が発生する。この拡散コード間の干渉
の影響は、拡散コード毎に異なる。すなわち、干渉によ
って受信品質が大きく劣化する拡散コードと、干渉によ
って受信品質があまり劣化しない拡散コードが存在す
る。
【0006】このため、伝搬環境の時間変動が小さい場
合には、受信品質が大きく劣化する拡散コードを用いて
送信された送信データは、再送しても相変わらず受信側
での受信品質は悪いままとなる。つまり、最初の受信時
に回線品質が悪いシンボルは、再送による2回目以降の
受信時でも回線品質が悪いままとなり、それらを合成し
たとしても十分な性能向上が得られない。この結果、再
送により本来得られるべき受信信号の誤り率の向上が得
られないばかりか、再送による伝送効率の低下のみが際
立つおそれがある。
【0007】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、CDMA方式を用いる無線通信において、送信側
から同一の送信データを再送した場合に受信側での誤り
率を向上し得る無線送信装置、無線受信装置及び無線送
信方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明は、以下の構成を採る。
【0009】(1)本発明の無線送信装置は、送信デー
タを拡散コードを用いて拡散する拡散手段と、拡散後の
信号を送信する送信手段とを具備し、拡散手段は、送信
データを再送するときに前回の送信時とは異なる拡散コ
ードを用いて送信データを拡散処理する構成を採る。
【0010】この構成によれば、信号伝搬時の符号間干
渉によって受信品質が大きく劣化する拡散コードと、干
渉によって受信品質があまり劣化しない拡散コードが存
在することを考慮して、再送時には前の送信時とは異な
る拡散コードを用いて送信データを拡散処理する。この
結果、受信側では再送によるダイバーシチ効果を高める
ことができ、受信データの品質を向上させることができ
る。
【0011】(2)本発明の無線送信装置は、送信デー
タを複数系列のデータに分割し、各系列の送信データを
それぞれ互いに直交性を有する複数の拡散コードを用い
て拡散処理するようにして1つの相手局に対して送信デ
ータを送信する場合、拡散手段は、前記複数系列の系列
数と同じ数の拡散コードを用いて各系列の送信データを
拡散処理すると共に、送信データを再送するときには、
各系列の送信データを拡散するために用いる拡散コード
の組み合わせを前回の送信時と変更して拡散処理する構
成を採る。
【0012】この構成によれば、送信に使用する拡散コ
ードの数を一定に保ったままでダイバーシチ効果を得る
ことができる。例えば送信データを4系列のデータに分
割した場合には、4つの拡散コード♯0〜♯3を用い、
1回目の送信時には第1系列、第2系列、第3系列、第
4系列の送信データをそれぞれ拡散コード♯0、♯1、
♯2、♯3で拡散処理し、再送時には第1系列、第2系
列、第3系列、第4系列の送信データをそれぞれ拡散コ
ード♯1、♯2、♯3、♯0で拡散処理することで、4
系列の送信データをマルチコード多重する。
【0013】(3)本発明の無線送信装置は、送信デー
タを複数系列のデータに分割し、各系列の送信データを
それぞれ互いに直交性を有する複数の拡散コードを用い
て拡散処理するようにして1つの相手局に対して送信デ
ータを送信する場合、拡散手段は、前記複数系列の系列
数よりも多くの数の拡散コードの中から拡散コードを選
択して各系列の送信データを拡散処理すると共に、送信
データを再送するときに、前の送信時とは異なる拡散コ
ードを選択して各系列の送信データを拡散処理する構成
を採る。
【0014】この構成によれば、(2)の構成と比較し
てより多くの拡散コードの中から前の送信時と再送時と
で異なる拡散コードを選択して拡散処理するので、
(2)の構成よりも一段と大きなダイバーシチ効果を得
ることができる。例えば送信データを4系列のデータに
分割した場合に、6つの拡散コード♯0〜♯5を用い、
1回目の送信時には第1系列、第2系列、第3系列、第
4系列の送信データをそれぞれ拡散コード♯0、♯1、
♯2、♯3で拡散処理し、再送時には第1系列、第2系
列、第3系列、第4系列の送信データをそれぞれ拡散コ
ード♯3、♯4、♯5、♯2で拡散処理することで、4
系列の送信データをマルチコード多重する。
【0015】(4)本発明の無線送信装置は、複数の送
信データを送信相手局に応じてそれぞれ異なる拡散コー
ドを用いて拡散処理し、拡散処理後の送信データをそれ
ぞれ異なる複数の相手局に送信する場合、拡散手段は、
前回の送信時には第1の送信相手局宛の送信データの拡
散処理に用いた拡散コードを再送時には第2の送信相手
局宛の送信データの拡散処理に用いるようにしながら送
信データを拡散処理する構成を採る。
【0016】この構成によれば、同時に送信する複数の
送信相手局に対して、使用する拡散コードの組み合わせ
の数を増やすことが可能となるので、受信時に大きなダ
イバーシチ効果を得ることが可能となる。つまり、使用
できる拡散コードの数が増えるので、特定の拡散コード
により生じる受信品質の劣化を再送毎に一段と分散化で
きるので、特定の受信シンボルが劣化する確率を一段と
低減できる。
【0017】(5)本発明の無線送信装置は、(1)か
ら(4)のいずれかの構成に加えて、拡散後の信号を互
いに直交関係にある複数のサブキャリアに振り分ける直
交周波数分割多重手段を、さらに具備し、送信手段は、
直交周波数分割多重後の信号を送信する構成を採る。
【0018】この構成によれば、OFDM−CDMA方
式において送信データを再送するときに前の送信時とは
異なる拡散コードを用いて送信データを拡散処理するよ
うになされているので、ダイバーシチ効果により一段と
受信品質が向上する。つまり、OFDM−CDMA方式
では、シングルキャリアのCDMAと比較して逆拡散後
の信号の電力が、使用する拡散コードによって大きくば
らつくので、再送時に拡散コードを変更することによる
ダイバーシチ効果が一段と顕著に現れる。
【0019】(6)本発明の無線受信装置は、(1)か
ら(4)のいずれかの無線送信装置から送信された信号
を受信する無線受信装置であって、再送された受信信号
に対して前の受信時とは異なる拡散コードを用いて逆拡
散する逆拡散手段を具備する構成を採る。
【0020】この構成によれば、(1)から(4)の無
線送信装置から送信された信号を良好に復調することが
できる。
【0021】(7)本発明の無線受信装置は、(6)の
構成に加えて、再送により受信した複数の受信信号の逆
拡散後の信号を合成する合成手段を、さらに具備する構
成を採る。
【0022】この構成によれば、1回目の受信時に用い
られた拡散コードが干渉により劣化し易いものであり十
分な品質が得られなかった受信データであっても、再送
時には異なる拡散コードが用いられるので1回目よりも
品質の良い受信データが得られる可能性があり、これら
を合成することによりかなりの確率で受信データの品質
を向上させることができるようになる。
【0023】(8)本発明の無線受信装置は、(6)の
構成に加えて、逆拡散後の信号の信号レベルに応じて無
線送信装置に対して拡散コードを変更することを指示す
る信号を送信する変更指示信号送信手段を、さらに具備
する構成を採る。
【0024】この構成によれば、例えば前回迄に十分な
受信品質が得られていない送信データが存在する場合
に、変更指示信号送信手段により、この送信データを拡
散する拡散コードを変更する指示を送信側に通知すれ
ば、次回の再送時には前記送信データの受信品質を向上
させることができる。
【0025】(9)本発明の無線受信装置は、(5)の
無線送信装置から送信された信号を受信する無線受信装
置であって、受信信号に対して直交変換処理を施す直交
変換手段と、直交変換後の信号に対して再送毎に異なる
拡散コードを用いて逆拡散する逆拡散手段とを具備する
構成を採る。
【0026】この構成によれば、(5)の無線送信装置
から送信された信号を良好に復調することができる。
【0027】(10)本発明の無線送信装置は、(1)
から(5)のいずれかの構成に加えて、相手局から拡散
コードを変更することを指示する変更指示信号を受信す
る受信手段を、さらに具備し、拡散手段は、当該変更指
示信号に従って変更した拡散コードを用いて送信データ
を拡散処理する構成を採る。
【0028】この構成によれば、相手局からの拡散コー
ドの変更指示に従って再送時の拡散コードを良好に変更
して送信データを拡散処理できる。
【0029】(11)本発明の無線送信方法は、送信デ
ータを再送するときに前の送信時とは異なる拡散コード
を用いて送信データを拡散処理するようにする。
【0030】この方法によれば、ダイバーシチ効果によ
り受信側での再送による誤り率を向上させることができ
る。この結果、再送回数を低減することもできるように
なる。
【0031】(12)本発明の無線送信方法は、送信デ
ータを複数系列の信号に分割し、各系列の信号を異なる
拡散コードを用いて拡散処理して送信する場合、再送す
るときに、各系列の送信データを拡散するために用いる
拡散コードの組み合わせを前の送信時と変更するように
する。
【0032】この方法によれば、送信に使用する拡散コ
ードの数を一定に保ったままでダイバーシチ効果を得る
ことができる。
【0033】
【発明の実施の形態】本発明の骨子は、CDMA方式を
用いる無線通信システムにおいて、送信データを再送す
るときに前の送信時とは異なる拡散コードを用いて送信
データを拡散処理することである。
【0034】以下、本発明の実施形態について図面を参
照して詳細に説明する。
【0035】(1)実施の形態の原理 先ず、実施の形態の原理構成について説明する。CDM
A方式では、遅延波が存在すると拡散コード間の干渉が
発生する。この拡散コード間の干渉の影響は、拡散コー
ド毎に異なる。すなわち、干渉によって受信品質が大き
く劣化する拡散コードと、干渉によって受信品質があま
り劣化しない拡散コードが存在する。本発明者は、この
点に着目して、再送毎に割り当てる拡散コードを変更す
れば、再送毎に各拡散コードにより拡散処理された各ビ
ット(シンボル)の品質が変化して、ARQやHARQ
の合成の効果が高まって受信品質が向上すると考えるに
至った。
【0036】つまり、送信された信号は同じフェージン
グ回線を通過した場合でも、使用する拡散コードによっ
て受信信号の品質は異なるものになる。このため同一シ
ンボルを再送毎に異なる拡散コードで拡散処理すれば、
受信側では、再送されたシンボルを前回送信されたシン
ボルと合成して受信することによりダイバーシチ効果を
得ることができる。
【0037】本発明は、複数の拡散コードを用いて、1
つの相手局に送信する場合(いわゆるマルチコード多重
送信時)にも使用できる。この場合の実現方法として、
2つの方法を提案する。
【0038】第1の方法は、予め送信に使用する拡散コ
ードを信号多重数と同数に定めておいて、その拡散コー
ドの中で使用する拡散コードの割当てを変更する方法で
ある。この方法を、以下の(1−1)の項で説明する。
第2の方法は、信号多重数よりも多くの数の拡散コード
を用意しておき、その中から送信に使用する拡散コード
の種類を再送毎に変更する方法である。この方法を、以
下の(1−2)の項で説明する。
【0039】また以下の実施の形態では、本発明による
効果が顕著に現れるOFDM−CDMA方式に、本発明
を適用した場合について説明する。
【0040】ここで本発明の具体的な例を説明する前
に、先ずOFDM−CDMA方式について簡単に説明す
る。OFDM−CDMA方式は、OFDM変調方式によ
り得られる送信データを高速で伝送できるといった長所
と、CDMA変調方式により得られる干渉及び雑音に強
いといった長所とを有効に利用することにより、多数の
通信端末に高品質の送信データを高速で伝送できるよう
にした通信方式である。
【0041】OFDM−CDMA方式は、大別して、時
間領域拡散方式と周波数領域拡散方式とがある。時間領
域拡散方式は、拡散コードによってチップ単位に拡散し
た各拡散データを同一のサブキャリア内で時間方向に配
置するものである。一方、周波数領域拡散方式は、チッ
プ単位に拡散した各拡散データを異なるサブキャリアに
割り当てて配置するものである。
【0042】以下の実施の形態では、OFDM−CDM
A方式のうち周波数領域拡散を行う場合について説明す
る。またこの実施の形態では、同一のサブキャリア内に
複数シンボルを多重して伝送するために、各シンボルを
それぞれ互いに直交する拡散コードを用いて拡散する、
いわゆるマルチコード多重を行う場合について説明す
る。このようにマルチコード多重送信を行うことによ
り、大容量の送信データを高速で伝送することができ
る。
【0043】(1−1)信号多重数と同数の拡散コード
を用いる場合 図1に、本発明をOFDM−CDMA方式の無線通信シ
ステムに適用した場合の原理を示す。図1(a)は拡散
後の信号を重畳するOFDM信号を模式的に表した図で
ある。図1(b)は1回目の送信時の各シンボルへの拡
散コードの割当てと、2回目の送信(すなわち再送)時
の各シンボルへの拡散コードの割当てとを示す図であ
る。因みに、図1(b)中のCode♯0〜Code♯
3は拡散コードを示し、互いに直交する直交符号を用い
る。
【0044】また図1(b)中の数字「1」〜「16」
は拡散の対象となる送信シンボルを示し、これらを送信
毎に所定の拡散コード♯0〜♯3を用いて拡散し、各サ
ブキャリアに割り当てて送信する。具体的には、1パケ
ット目の送信(1回目の送信)では、シンボル「1」〜
「4」を拡散コード♯0により拡散し、シンボル「5」
〜「8」を拡散コード♯1により拡散し、シンボル
「9」〜「12」を拡散コード♯2により拡散し、シン
ボル「13」〜「16」を拡散コード♯3により拡散す
る。
【0045】これに対して、2パケット目の送信(再
送)では、シンボル「1」〜「4」を拡散コード♯1に
より拡散し、シンボル「5」〜「8」を拡散コード♯2
により拡散し、シンボル「9」〜「12」を拡散コード
♯3により拡散し、シンボル「13」〜「16」を拡散
コード♯0により拡散する。
【0046】このように送信データを再送するときに、
各系列の送信データを拡散するために用いる拡散コード
の組み合わせを前の送信時と変更して拡散処理するよう
にしたことにより、受信機側で複数回の受信により得た
各シンボルの逆拡散後の信号を合成すると、各シンボル
の受信電力は平均化される。この結果、拡散コードの種
類に起因する、極端に受信レベルの小さい受信シンボル
を無くすることができるので、受信品質を向上させるこ
とができる。
【0047】因みに、図1(b)のシンボル「1」〜
「4」についてはおのおの拡散コード♯0を用いて拡散
された後、各チップが異なるサブキャリアに重畳され
る。例えば拡散コード♯0が8倍拡散のコードであった
場合には、各シンボルで8個のチップが得られるので、
32個のサブキャリアにシンボル「1」〜「4」の拡散
後のチップが周波数領域拡散される。シンボル「5」〜
「8」、「9」〜「12」、「13」〜「16」につい
ても同様である。
【0048】ここで図1に示すOFDM−CDMAの周
波数領域拡散方式では、信号を周波軸方向に拡散して送
信を行う。周波数選択性フェージングが存在する状態で
は、信号レベルはサブキャリア間で大きく変動する。こ
のとき、拡散コード間の干渉が大きくなり、逆拡散後の
シンボルの電力は使用された拡散コード及び重畳された
サブキャリアによって大きく異なる。図1(b)に示す
シンボル「1」、シンボル「5」、シンボル「9」、シ
ンボル「13」はそれぞれ拡散コード♯0,♯1,♯
2,♯3で拡散されて送信されるが、拡散コード間の干
渉により、各シンボルの受信電力は大きく異なってい
る。またシンボル「1」、「2」、「3」、「4」につ
いては同一の拡散コード♯0で拡散されるが、重畳され
るサブキャリアによって各シンボルの受信電力は異なる
ものとなる。
【0049】その様子を、図2に示す。図2(a)は受
信時のOFDM信号の様子を示し、周波数選択性フェー
ジングによりあるサブキャリアのレベルが落ち込んでい
る。この影響によりレベルの落ち込んでいるサブキャリ
アに重畳されたチップのレベルも落ち込むことになる。
この結果、拡散コード間の直交性が崩れてしまう。
【0050】ここで説明を簡単化するために、同一のサ
ブキャリアに重畳されたシンボルに着目する。図2
(b)の受信品質に示すように、例えば最初の送信(1
パケット目)で送られた、同一サブキャリアに重畳され
るシンボル「1」、「5」、「9」、「13」のうち、
拡散コード♯0及び♯2を用いて拡散されたシンボル
「1」、「9」は、偶然このサブキャリアでの拡散コー
ド♯0及び♯2の直交性の崩れが小さかったため受信品
質が良い。これに対して、拡散コード♯1及び♯3を用
いて拡散されたシンボル「5」、「13」は、拡散コー
ド♯1及び♯3の直交性の崩れが大きいため受信品質が
悪くなっている。
【0051】しかし、本発明では、2回目の送信(2パ
ケット目)では、各シンボルに1回目の送信時とは異な
る拡散コードを割り当てて拡散処理するようにしている
ので、受信品質の低下が抑制される。つまり図2(b)
の2パケット目の受信品質に示すように、1回目の送信
では受信品質の悪かったシンボル「5」、「13」の受
信品質が、再送時に割り当てられた拡散コード♯0及び
♯2によって良くなる。この結果、ダイバーシチ効果に
より、合成後の各シンボルの受信品質は一様となり(平
均化され)、全体としての受信品質を向上させることが
できる。
【0052】ダイバーシチ効果について具体的に説明す
る。図2(b)に示すように1回目の送信と2回目の送
信では、使用する拡散コードの組み合わせを変更してい
るので、1回目の送信で受信電力の低いシンボルも、2
回目の送信では受信電力が高くなっている。これによ
り、図3に示すように、2パケット受信後に合成された
信号の電力はすべてのシンボルにおいて平均的に向上し
ており、安定した受信が可能になる。
【0053】(1−2)信号多重数よりも多くの数の拡
散コードを用いる場合 次に図4〜図6を用いて、信号多重数よりも多くの数の
拡散コードを用いる場合について説明する。(1−1)
の項では、最初の送信時と再送時とで同じ拡散コード♯
0〜♯3を用い、かつ送信シンボルにシンボルに割り当
てる拡散コードを送信毎に変更する場合について説明し
た。
【0054】一方、この項では、図4(b)に示すよう
に、1パケット目の送信時(1回目の送信時)と2パケ
ット目の送信時(再送時)とで、用いる拡散コードを替
えるようにする。この結果、一段とダイバーシチ効果が
得られるので、一段と受信品質を向上させることができ
る。具体的には、図4(b)に示すように、1パケット
目の送信時には拡散コード♯0〜♯3を用いて送信デー
タを拡散処理すると共に、2パケット目の送信時(再送
時)には拡散コード♯2〜♯5を用いて拡散処理する。
【0055】図5は、図4に示す拡散処理及びOFDM
処理を行って送信した送信データを、復調したときの各
シンボルの受信品質(信号レベル)を示す図である。各
シンボル「1」〜「16」への拡散コード♯0〜♯5の
割当てを送信毎に変更しているので、複数回の送信で同
じシンボルの受信品質が連続して低くなる確率は、非常
に低くなる。この結果、同一データについての2回の受
信により得られた合成後の各シンボルの品質は、図6に
示すように、一様となり(平均化され)、極端に品質の
悪いシンボルが無くなるので、全体としての受信品質が
向上する。このことは、再送回数を減らすことにもつな
がる。
【0056】なお図4及び図5では、4系列の送信シン
ボルに対して♯0〜♯5の6種類の拡散コードを割り当
てて拡散処理を行う場合について述べたが、例えば8種
類の拡散コード♯0〜♯7を準備しておき、その中から
送信毎に任意の4つの拡散コードを使用して拡散処理す
るようにしてもよい。このようにすれば、一段とダイバ
ーシチ効果を得ることができるようになるので、一段と
受信品質を向上させることができる。
【0057】(1−3)比較例 次に、実施の形態のように再送時に前の送信時と異なる
拡散コードを用いて同一送信シンボルを送信する場合
と、一般的なOFDM−CDMA方式により送信シンボ
ルを再送する場合とを比較する。
【0058】一般的なOFDM−CDMA方式では、図
7(b)に示すように、1パケット目の送信時(最初の
送信)と、2パケット目の送信時(再送時)とで、各シ
ンボルを同じ拡散コード♯0〜♯3を用いて拡散処理す
る。例えば最初の送信で拡散コード♯0を用いて送信シ
ンボル「1」〜「4」を拡散処理すると、再送時にも拡
散コード♯0を用いて送信シンボル「1」〜「4」を拡
散処理する。同様に送信シンボル「5」〜「8」につい
ては、最初の送信時及び再送時共に拡散コード♯1を用
いて拡散処理する。
【0059】ここで、図8(a)に示すように、各サブ
キャリアに拡散後のチップが重畳されたOFDM信号が
周波数選択性フェージングを受けて、特定のサブキャリ
アのレベルが落ち込んだとき、図8(b)に示すよう
に、同一サブキャリアに重畳されたシンボル「1」、
「5」、「9」、「13」に着目すると、拡散コード♯
0や拡散コード♯2のように直交性の崩れが小さい拡散
コードを用いて拡散されたシンボル「1」、「9」は所
望の受信レベル(受信品質)が得られるが、拡散コード
♯1や拡散コード♯3のように直交性の崩れが大きい拡
散コードを用いて拡散されたシンボル「5」、「13」
は所望の受信レベル(受信品質)が得られない。
【0060】伝搬環境の時間変動が小さい場合には、最
初の送信時と再送時とでは、直交性の崩れの大きい拡散
コードは同じものとなる。図8(b)の例では、拡散コ
ード♯1及び♯3は最初の送信時及び再送時で共に直交
性が大きく崩れた拡散コードとなっている。
【0061】この結果、初回の送信時と再送時とで、同
じシンボルに同一の拡散コードを用いると、受信側での
合成後の各シンボルの受信電力は、図9に示すように、
1回の受信の単に2倍の値となるにすぎず、直交性の崩
れの大きい拡散コードを用いて拡散されたシンボルにつ
いては十分な受信品質が得られない。
【0062】実際上、図10に示すように、この本発明
の通信方法では、従来方法と比較して、受信性能を格段
に向上させることができる。図10は、ビットエラーレ
ート(BER)と受信SIRとの関係を示す特性曲線図
である。ここで図中の実線は1回の送受信による特性曲
線を示し、一点鎖線は図7〜図9で説明したような一般
的なOFDM−CDMA方式により送受信を行い2パケ
ット合成した場合の特性曲線を示し、二点差線は実施の
形態でのOFDM−CDMA方式を用いて送受信を行い
2パケット合成した場合の特性曲線を示す。
【0063】図10からも明らかなように、本発明で
は、同一シンボルに対して初回の送信時と再送時とで拡
散コードを変更して送信することにより得られるダイバ
ーシチ効果により、一般的なOFDM−CDMA方式と
比較して、小さい受信SIRで所望BERを得ることが
でき、受信性能が向上する。実際上、本発明の方法を用
いれば、従来方式よりも受信性能のグラフは急峻にな
り、2パケットの合成の場合でも従来方式の3dBより
も大きいゲインが得られる。
【0064】(2)構成 次に、実施の形態の無線送信装置及び無線受信装置の具
体的構成について説明する。実施の形態では、1つの相
手局に対して送信データを送信する場合の送信装置及び
受信装置の構成と、複数の相手局に対して送信データを
送信する場合の送信装置の構成を説明する。
【0065】(2−1)1つの相手局に送信データを送
信する場合 図11において、1は全体として、上述した本発明の無
線通信方法を実現するための無線送信装置の構成を示
し、例えば無線基地局又は通信端末局に設けられてい
る。
【0066】無線送信装置1は、送信データを変調部2
に入力し、変調部2によってQPSK(Quadrature Phas
e Shift Keying)や16QAM(Quadrature Amplitude M
odulation)等の変調処理を施す。変調後のデータは一旦
バッファ部3に保存される。再送回数検出部5は、バッ
ファ部3に対して、パケットの再送回数の情報を通知
し、再送が必要な場合にはバッファ3からデータを出力
すると共に、データが受信側に正しく到達した場合には
バッファ3をクリアする。
【0067】マッピング部4では、マッピングテーブル
6を参照し、再送回数に応じて、送信に使用する拡散コ
ードの組み合わせを決定して、データのマッピングを行
う。テーブルの例を図12に示す。図12の例では、第
1回目の送信では、16ビットのデータを送信する際
に、4つの拡散コード(コード♯0,コード♯1,コー
ド♯2,コード♯3)を使用してそれぞれの拡散コード
で4ビットを送信する。
【0068】そこでマッピング部4では、入力された1
6ビットのデータを4つに分割し、4ビットずつのデー
タをそれぞれコード♯0〜♯3で拡散できるように拡散
部7A〜7Dにデータを出力する。因みに、マッピング
部4を、図12に示すようなテーブルにより構成した場
合には、上述した(1−1)の項で説明したように、信
号多重数と同数の拡散コードを用い、送信毎に同一シン
ボルに用いる拡散コードを変更できる。
【0069】一方、マッピング部4を、図13に示すよ
うなテーブルにより構成した場合には、上述した(1−
2)の項で説明したように、信号多重数よりも多くの数
の拡散コードを用い、送信毎に同一シンボルに用いる拡
散コードを変更できる。
【0070】拡散部7A〜7Dでは、マッピング部4に
よって指示された拡散コードでデータの拡散を行う。多
重部8では、拡散されたデータをマルチコード多重す
る。コード多重された信号は、OFDM処理部9でIF
FT(逆高速フーリエ変換)等のOFDM処理が施さ
れ、複数のサブキャリアに周波数軸方向に拡散後の信号
が配置される(つまり周波数拡散される)。OFDM処
理後の信号は無線送信部(送信RF)10により電力増
幅等の所定の無線送信処理が施された後、アンテナ11
から相手局に送信される。
【0071】また無線送信装置1は、相手局からのAC
K(ACKnowledgment:肯定応答)信号及びNACK(Ne
gative ACKnowledgment:否定応答)信号を受信復調す
る受信系を有する。無線送信装置1の受信系では、受信
したACK/NACK信号を受信RF部12及び復調部
13を介して復調した後、ACK/NACK検出部14
に送出する。
【0072】ACK/NACK検出部14は、ACK信
号を検出した場合には、再送回数検出部5に対してAC
K信号を受信したことを通知する。この通知を受ける
と、再送回数検出部5はバッファ部3をクリアする。
【0073】これに対して、NACK信号が検出された
場合には、再送回数検出部5でパケットの送信回数が計
算され、送信回数に応じて送信に使用する拡散コードを
変更する。図12のテーブルに示すように、2パケット
目の送信(再送時)においては、使用する拡散コード
は、♯1、♯2、♯3、♯0とする。図12や図13の
テーブルでは、2回目までの送信コードのみしか示して
いないが、3回目以降の送信においても同様に拡散コー
ドを変更しながら送信を行う。
【0074】次に図14を用いて、無線送信装置1から
送信された信号を受信して復調する無線受信装置20の
構成を説明する。無線受信装置20は、アンテナ21で
受信した信号に対して受信無線部(受信RF)22によ
り所定の無線受信処理を施し、続くOFDM処理部23
によりFFT(高速フーリエ変換)等のOFDM処理を
施す。その後、逆拡散部24A〜24Dにより逆拡散処
理を行う。ここで各逆拡散部24A〜24Dは、OFD
M処理後の信号に対して異なる拡散コード♯0、♯1、
♯2、♯3を用いて逆拡散を行う。
【0075】デマッピング部25では、逆拡散後の信号
から、送信時に使用された拡散コードで逆拡散した信号
同士を集めてデマッピング処理を行う。このとき、デマ
ッピング部25はマッピングテーブル26を参照し、再
送回数によってどの拡散コードが送信に使用されたかを
認知して、データのデマッピングを行う。
【0076】デマッピング処理された信号はバッファ部
28に蓄積される。この結果、同一送信データを複数回
受信した場合、バッファ部28には各送信シンボルにつ
いて複数回分の合成信号がシンボル毎に蓄積される。
【0077】復調部29によって復調処理された信号
は、バッファ部30及び誤り検出部31に送出される。
誤り検出部31は復調後の信号に対して誤り検出処理を
行う。誤り検出部31は誤りを検出しなかった場合に
は、バッファ部30に対して受信データを出力するよう
に指示すると共に、ACK/NACK生成部32に対し
てACK信号を生成するように指示する。これに対して
誤りを検出した場合には、バッファ部30から受信デー
タを出力しないように指示すると共に、ACK/NAC
K生成部32に対してNACK信号を生成するように指
示する。ACK/NACK生成部32により生成された
ACK信号及びNACK信号は変調部33、送信RF部
34及びアンテナ21を介して無線送信装置1に送信さ
れる。
【0078】再送回数検出部27では、現在までに送信
したACK信号及びNACK信号の数を数えることによ
り、再送回数を検出する。例えば一度もNACK信号が
送信されていないときは、受信データは1パケット目で
あり、1回NACK信号が送信されているときには、受
信データは2パケット目、つまり同一のデータについて
の再送データであることが分かる。このようにして無線
受信装置20は、無線送信装置1によって拡散コードを
変更しながら送信されたデータを良好に復調することが
できる。
【0079】(2−2)複数の相手局に送信データを送
信する場合 図11との対応部分に同一符号を付して示す図15にお
いて、無線送信装置40は、複数の相手局にそれぞれ異
なる送信データを送信するようになっている。このため
無線送信装置40では、送信相手局に対応した数の信号
処理ユニット41A、………、41Nを有する。
【0080】各信号処理ユニット41A、………、41
Nはそれぞれ同一の構成でなり、(2−1)の項でも説
明したように、各送信相手局に対する再送回数を検出
し、同一の送信データに対して再送毎に拡散する拡散コ
ードを変更して拡散処理を行う。
【0081】ここで無線送信装置40では、複数の相手
局に異なる送信データを送信するため、各信号処理ユニ
ット41A、………、41Nの拡散部ではそれぞれ異な
る拡散コードを用いるようになっている。つまり信号処
理ユニット41Aの拡散部7A〜7Dと、信号処理ユニ
ット41Nの拡散部(図示せず)とでは、拡散コードと
して異なるものが用いられる。
【0082】この拡散コードの選択は、マッピングテー
ブル43を参照することで行われる。具体的には、マッ
ピングテーブル43に、図12や図13に示したような
送信回数毎の拡散コードの組み合わせを、信号処理ユニ
ット分だけ格納しておけばよい。
【0083】各信号処理ユニット41A〜41Nにより
拡散処理されて得られた拡散処理後の信号は多重部42
により多重された後、OFDM処理部44によりIFF
T等のOFDM処理が施され、送信RF部45及びアン
テナ46を順次介して送信される。また無線送信装置4
0は、アンテナ46で受信したACK信号及びNACK
信号を受信RF部47を介して各信号処理ユニット41
A〜41Nに送出する。各信号処理ユニット41A〜4
1Nに設けられている復調部13はおのおの、対応する
相手局からのACK信号及びNACK信号を復調してA
CK/NACK検出部14に送出する。後の処理は図1
1で説明したのと同様である。
【0084】(3)効果 以上、図11〜図15に示した構成によれば、同一の送
信シンボルを拡散する際の拡散コードを送信毎に変更す
るようにしたことにより、周波数選択性フェージングに
より1回目の送信時には特定の拡散コードによって拡散
処理されたシンボルの受信品質が悪い場合でも、再送時
には1回目の異なる拡散コードによって拡散処理される
ので、ダイバーシチ効果により受信品質が良くなる確率
を上げることができる。その結果、合成後のシンボルの
受信品質を向上させることができる。
【0085】(4)他の実施の形態 なお上述の実施の形態では、本発明を、OFDM−CD
MA方式の無線通信に適用した場合について述べたが、
本発明はこれに限らず、拡散後のチップをシングルキャ
リアに重畳する通常のCDMA方式に適用した場合にも
同様の効果を得ることができる。
【0086】つまり、W−CDMA方式のような拡散後
のチップをシングルキャリアを用いて送信する場合で
も、拡散コードの符号間干渉により各拡散コードの直交
性が崩れることになる。この直交性の崩れは上述したO
FDM−CDMA方式と同様に拡散コードによって異な
るものとなる。よって、拡散コード毎に逆拡散後の信号
の電力は異なるものとなる。このことから、本発明は、
OFDM−CDMA方式の無線通信に限らず、通常のC
DMA方式に適用した場合でも同様の効果を得ることが
できる。但し、本発明をOFDM−CDMAに適用する
と、OFDM−CDMA方式では、シングルキャリアの
CDMAと比較して逆拡散後の信号の電力が使用する拡
散コードによって大きくばらつくので、一段と顕著な効
果を得ることができる。
【0087】また上述の実施の形態では、主に1つの相
手局に対しての拡散コードの割り当て方法を送信毎に変
更する場合について説明したが、複数の相手局に割り当
てられた拡散コードを送信毎に相手局間で互いに変更し
ながら送信するようにしてもよい。
【0088】例えば図15に示す信号処理ユニット4A
〜4Nが、3つの信号処理ユニット4A、4B、4Cで
構成され、各信号処理ユニット4A、4B、4Cの拡散
部がそれぞれ1回目の送信時には拡散コード♯0〜♯
3、♯4〜♯7、♯8〜♯11を用いたとすると、再送
時には各信号処理ユニット4A、4B、4Cがそれぞれ
拡散コード♯8〜♯11、♯0〜♯3、♯4〜♯7を用
いるようにする。このようにすれば、上述した実施の形
態よりも使用できる拡散コードの数が増えるので、特定
の拡散コードにより生じる受信品質の劣化を再送毎に一
段と分散化できるので、特定の受信シンボルが劣化する
確率を一段と低減できる。
【0089】また上述の実施の形態では、無線送信装置
1からの信号を受信する無線受信装置20が、受信した
信号の誤り率に応じてACK信号又はNACK信号を無
線送信装置1に送信する場合について述べたが、これに
加えて、無線受信装置20がNACK信号と共に拡散コ
ードを変更することを指示する信号を無線送信装置1に
送信するようにしてもよい。
【0090】このようにすれば、一段と受信品質を向上
させることができる。つまり、無線受信装置20では、
今回の送信においてどのシンボルがどの拡散コードを用
いて拡散処理されたのかをマッピングテーブルにより認
識しており、またそのシンボルの受信品質は誤り検出部
31により検出できる。従って、無線受信装置20で
は、現在の伝搬環境下ではどの拡散コードを用いれば、
受信品質が良くなるかを把握できる。
【0091】従って、無線受信装置20では、前回迄に
十分な受信品質が得られていないシンボルがある場合、
NACK信号と共に、十分な受信品質が得られていない
シンボルを前回に受信品質の良い結果が得られた拡散コ
ードを用いて拡散処理することを指示する信号を送信す
ればよい。
【0092】また上述の実施の形態では、再送を行う際
には最初に送信した全てのシンボルを送信して合成する
方法について説明したが、再送を行う際には最初に送信
した全てのシンボルを送信せず、一部の拡散コードで送
信されたシンボルを他の拡散コードを用いて送信する構
成としてもよい。この構成では、拡散コード毎に誤り検
出(CRC等)を付加しておくことにより、誤りを含む
拡散コードのシンボルのみ再送することが可能である。
【0093】この結果、誤ったシンボルの再送時に直交
性の崩れの少ない拡散コードを用いてシンボルを送信で
きるようになるので、再送回数を減らすことが可能にな
る。また再送時には、最初の送信で誤りが発生しなかっ
た拡散コードを用いて別のシンボルを送信することがで
きるのでシステムスループットを向上させることが可能
になる。
【0094】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
CDMA方式を用いる無線通信システムにおいて、再送
を行う毎に各シンボルを拡散する拡散コードを変更する
ようにしたことにより、受信側での誤り率を向上させる
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理の説明に供するOFDM−CDM
A信号送信時の各シンボルへの拡散コード割当て例を示
す図
【図2】図1のOFDM−CDMA信号受信時の各シン
ボルの受信品質(受信レベル)の説明に供する図
【図3】図2の1パケット目と2パケット目の同一シン
ボル同士を合成したときの各シンボルの受信品質(受信
レベル)を示す図
【図4】本発明の原理の説明に供するOFDM−CDM
A信号送信時の各シンボルへの拡散コード割当て例を示
す図
【図5】図4のOFDM−CDMA信号受信時の各シン
ボルの受信品質(受信レベル)の説明に供する図
【図6】図5の1パケット目と2パケット目の同一シン
ボル同士を合成したときの各シンボルの受信品質(受信
レベル)を示す図
【図7】実施の形態の比較例として、一般的なOFDM
−CDMA信号送信時の各シンボルへの拡散コード割当
て例を示す図
【図8】図7のOFDM−CDMA信号受信時の各シン
ボルの受信品質(受信レベル)の説明に供する図
【図9】図8の1パケット目と2パケット目の同一シン
ボル同士を合成したときの各シンボルの受信品質(受信
レベル)を示す図
【図10】本発明の構成を適用した場合に得られる受信
品質と、従来の構成により得られる受信品質とを比較し
た特性曲線図
【図11】実施の形態による無線送信装置の構成を示す
ブロック図
【図12】マッピングテーブルの内容の一例を示す図
【図13】マッピングテーブルの内容の一例を示す図
【図14】実施の形態による無線受信装置の構成を示す
ブロック図
【図15】実施の形態による無線送信装置の構成を示す
ブロック図
【符号の説明】
1、40 無線送信装置 7A〜7D 拡散部 9、23、44 OFDM処理部 20 無線受信装置 24A〜24D 逆拡散部 Code♯0〜Code♯5 拡散コード

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 送信データを拡散コードを用いて拡散す
    る拡散手段と、拡散後の信号を送信する送信手段とを具
    備し、前記拡散手段は、前記送信データを再送するとき
    に前回の送信時とは異なる拡散コードを用いて拡散処理
    することを特徴とする無線送信装置。
  2. 【請求項2】 前記送信データを複数系列のデータに分
    割し、各系列の送信データをそれぞれ互いに直交性を有
    する複数の拡散コードを用いて拡散処理するようにして
    1つの相手局に対して前記送信データを送信する場合、
    前記拡散手段は、前記複数系列の系列数と同じ数の拡散
    コードを用いて各系列の送信データを拡散処理すると共
    に、送信データを再送するときには、各系列の送信デー
    タを拡散するために用いる拡散コードの組み合わせを前
    回の送信時と変更して拡散処理することを特徴とする請
    求項1に記載の無線送信装置。
  3. 【請求項3】 前記送信データを複数系列のデータに分
    割し、各系列の送信データをそれぞれ互いに直交性を有
    する複数の拡散コードを用いて拡散処理するようにして
    1つの相手局に対して前記送信データを送信する場合、
    前記拡散手段は、前記複数系列の系列数よりも多くの数
    の前記拡散コードの中から拡散コードを選択して各系列
    の送信データを拡散処理すると共に、送信データを再送
    するときに、前の送信時とは異なる拡散コードを選択し
    て各系列の送信データを拡散処理することを特徴とする
    請求項1に記載の無線送信装置。
  4. 【請求項4】 複数の送信データを送信相手局に応じて
    それぞれ異なる拡散コードを用いて拡散処理し、前記拡
    散処理後の送信データをそれぞれ異なる複数の相手局に
    送信する場合、前記拡散手段は、前回の送信時には第1
    の送信相手局宛の送信データの拡散処理に用いた拡散コ
    ードを再送時には第2の送信相手局宛の送信データの拡
    散処理に用いるようにしながら送信データを拡散処理す
    ることを特徴とする請求項1に記載の無線送信装置。
  5. 【請求項5】 拡散後の信号を互いに直交関係にある複
    数のサブキャリアに振り分ける直交周波数分割多重手段
    を、さらに具備し、前記送信手段は、直交周波数分割多
    重後の信号を送信することを特徴とする請求項1から請
    求項4のいずれかに記載の無線送信装置。
  6. 【請求項6】 請求項1から請求項4のいずれかに記載
    の無線送信装置から送信された信号を受信する無線受信
    装置であって、再送された受信信号に対して前の受信時
    とは異なる拡散コードを用いて逆拡散する逆拡散手段を
    具備することを特徴とする無線受信装置。
  7. 【請求項7】 再送により受信した複数の受信信号の逆
    拡散後の信号を合成する合成手段を、さらに具備するこ
    とを特徴とする請求項6に記載の無線受信装置。
  8. 【請求項8】 逆拡散後の信号の信号レベルに応じて前
    記無線送信装置に対して拡散コードを変更することを指
    示する信号を送信する変更指示信号送信手段を、さらに
    具備することを特徴とする請求項6に記載の無線受信装
    置。
  9. 【請求項9】 請求項5に記載の無線送信装置から送信
    された信号を受信する無線受信装置であって、受信信号
    に対して直交変換処理を施す直交変換手段と、直交変換
    後の信号に対して再送毎に異なる拡散コードを用いて逆
    拡散する逆拡散手段とを具備することを特徴とする無線
    受信装置。
  10. 【請求項10】 相手局から拡散コードを変更すること
    を指示する変更指示信号を受信する受信手段を、さらに
    具備し、前記拡散手段は、当該変更指示信号に従って変
    更した拡散コードを用いて送信データを拡散処理するこ
    とを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載
    の無線送信装置。
  11. 【請求項11】 送信データを再送するときに前の送信
    時とは異なる拡散コードを用いて前記送信データを拡散
    処理することを特徴とする無線送信方法。
  12. 【請求項12】 送信データを複数系列の信号に分割
    し、各系列の信号を異なる拡散コードを用いて拡散処理
    して送信する場合、再送するときに、各系列の送信デー
    タを拡散するために用いる拡散コードの組み合わせを前
    の送信時と変更することを特徴とする請求項11に記載
    の無線送信方法。
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