JP2007129499A - 符号拡散方法及び符号拡散装置 - Google Patents

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【課題】拡散信号を伝搬路の相関性の低い位置に割り当てる伝送方式に適した符号拡散方法を提供する。
【解決手段】送信機１から受信機３へ情報ビットを送信する際には、まず、送信機１の変調器１１が情報ビットを入力し、変調シンボルを生成する。拡散器１２は、得られた変調シンボルの拡散を行い、シンボルインタリーバ１３にて伝搬路の相関性の低い位置に割り当てられ、伝送路２へと送信される。受信機３は、送信機の逆操作を行い、情報ビットを復号する。ここで、拡散器１２においては回転直交符号を用い、隣り合う拡散信号を異なる回転角を持つ回転直交符号で拡散する。
【選択図】図１

Description

本発明は、拡散信号を伝搬路の相関性の低い位置に割り当てる伝送方式における符号拡散方法及び符号拡散装置に関する。
新世代移動通信システムでは、シングルキャリア伝送方式に代わり、マルチキャリア伝送方式が有力視されている。マルチキャリア伝送方式の代表的なものとして、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）方式とＭＣ−ＣＤＭＡ（Multi-Carrier - Code Division Multiple Access：マルチキャリア符号分割多重アクセス）方式が挙げられる。
ＭＣ−ＣＤＭＡは、変調シンボルを複数のサブキャリアに拡散、多重して送信することにより、周波数ダイバーシチが得られるとともに、セル間干渉を均一にすることができる。しかしながら、周波数選択性伝送路において符号間干渉が発生するため、逆拡散後の信号対雑音および干渉エネルギー比が劣化することが非特許文献１において報告されている。
そこで、ＭＣ−ＣＤＭＡにおいて、拡散信号を逆拡散せずに最尤推定する復調方法が提案されている（非特許文献２）。例えば、拡散率が2の場合、ｎ番目の最尤推定用シンボルＭ（ｎ）は、ｎ番目の等化後データサブキャリアをＤ（ｎ）とすると、（１）式で表される。
Figure 2007129499
 非特許文献２によれば、等化後データサブキャリアを最尤推定用シンボルに変換して復調することにより、符号間干渉を発生させずに周波数ダイバーシチを得ることが可能となる。
N. Miyazaki and T. Suzuki, "A Study on Forward Link Capacity in MC-CDMA Cellular System with MMSEC Receiver," IEICE Trans. Commun., Vol. E88-B, No. 2, pp. 585-593, Feb. 2005. 3GPP TSG RAN WG1#42 bis, R1-051261, "Enhancement of Distributed Mode for Maximizing Frequency Diversity," Oct. 2005.
拡散信号を逆拡散せずに最尤推定するＭＣ−ＣＤＭＡの送信機における拡散信号のサブキャリア割り当て処理を図４に示す。先に述べたとおり、拡散信号を逆拡散せずに最尤推定する場合、逆拡散する場合と異なり、符号間干渉が発生しない。
よって、拡散信号を逆拡散せずに最尤推定するＭＣ−ＣＤＭＡの送信機では、ダイバーシチ効果を最大化するため、拡散信号を相関性の低いサブキャリアに割り当てる。しかしながら、隣り合うサブキャリア間の伝搬路の相関性は高いため、図４の場合、隣り合う拡散信号A、Bが得るダイバーシチゲインはほぼ等しくなる。
よって、拡散信号Aのダイバーシチゲインが小さい場合、拡散信号Aと隣り合う拡散信号Bのダイバーシチゲインも小さいため、拡散信号を逆拡散せずに最尤推定するＭＣ−ＣＤＭＡのように、拡散信号を伝搬路の相関性の低い位置に割り当てる伝送方式ではバースト誤りが発生しやすいという課題があった。
もし、隣り合う拡散信号間で異なるダイバーシチゲインが得られれば、バースト誤りを低減でき、信頼性の高い通信を行うことが可能になる。
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、拡散信号を伝搬路の相関性の低い位置に割り当てる伝送方式に適した符号拡散方法を提供することを目的としている。
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、請求項1に記載の発明は、複数の信号要素から構成される拡散信号を生成する符号拡散方法であって、同一の拡散信号を構成する複数の前記信号要素を時間的、空間的、もしくは周波数的に離れた位置に配置して、複数の前記拡散信号を伝送する伝送方式において、配置後の位置が隣り合う二つの前記信号要素のそれぞれを構成要素とする二つの異なる拡散信号を異なる回転角を持つ回転直交符号で拡散し生成することを特徴とする符号拡散方法である。
請求項２に記載の発明は、複数の信号要素から構成される拡散信号を生成する符号拡散方法であって、同一の拡散信号を構成する複数の前記信号要素を時間的、空間的、もしくは周波数的に離れた位置に配置して、複数の前記拡散信号を伝送する伝送方式において、配置後の位置が隣り合う二つの前記信号要素のそれぞれを構成要素とする二つの異なる拡散信号を異なる回転角を持つ回転直交符号で拡散し生成することを特徴とする符号拡散装置である。
本発明によれば、隣り合う拡散信号を異なる回転角を持つ回転直交符号で拡散することにより、隣り合う拡散信号間で異なるダイバーシチゲインが得ることが可能であるため、バースト誤りを低減でき、信頼性の高い通信を行うことが可能になる。
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。
本発明の符号拡散方法を用いた拡散信号を伝搬路の相関性の低い位置に割り当てる伝送方式の送受信ブロックダイアグラムの一例を図1に示す。図１において、送信機１から受信機３へ情報ビットを送信する際には、まず、送信機１の変調器１１が情報ビットを入力し、変調シンボルを生成する。
拡散器１２は、得られた変調シンボルの拡散を行い、シンボルインタリーバ１３にて伝搬路の相関性の低い位置に割り当てられ、伝送路２へと送信される。受信機３は、送信機の逆操作を行い、情報ビットを復号する。ここで、本発明の符号拡散方法では、拡散器１２において回転直交符号を用い、隣り合う拡散信号を異なる回転角を持つ回転直交符号（非特許文献２）で拡散することを特徴とする。
拡散率が２、データサブキャリア数が４の場合を例に、本発明の符号拡散方法を用いる拡散器１２のブロックダイアグラムの一例を図２に示す。本発明の符号拡散方法を用いる拡散器は、大きく符号拡散部と符号生成部に分けられる。
符号拡散部では、まず、変調シンボルｓ０、ｓ１をシリアル／パラレル変換し、パラレル変換されたシンボルをシンボル複製器にて拡散率だけコピーする。一方、符号生成部では、バッファに保存された回転角θａを読み出し、回転直交符号生成器に入力して、要素ａ０、ａ１で構成される拡散符号ａを生成する。また、読み出された回転角θａは回転角生成器にも入力され、回転角生成器は、回転角θａと異なる回転角θｂを出力する。
回転角θａと同様に、回転角θｂも回転直交符号生成器に入力され、要素ｂ０、ｂ１で構成される拡散符号ｂを生成する。最後に、符号拡散部において、拡散率だけ複製された変調シンボルと、符号生成部において生成された拡散符号ａ、ｂを乗算し、拡散信号Ａ（要素がＡ０、Ａ１）及び拡散信号Ｂ（要素がＢ０、Ｂ１）を生成する。
拡散信号Ａを構成する二つの要素Ａ０、Ａ１は、前述のとおりシンボルインタリーバ１３にて伝搬路の相関性の低い位置（具体的には、周波数軸上の離れた位置）に配置される。拡散信号Ｂを構成する二つの要素Ｂ０、Ｂ１に関しても同様である。
以下、回転直交符号の特性について詳細に述べる。例えば、ＭＣ−ＣＤＭＡの拡散符号として回転直交符号を用いた場合、ＯＦＤＭとウォルシュ符号を用いるＭＣ−ＣＤＭＡのハイブリッドな特性が得られることが知られている。拡散率が2の場合、ｎ番目の変調シンボルをＭｔ（ｎ）とすると、回転直交符号により拡散されたｎ番目のデータサブキャリアＤｔ（ｎ）は、（２）式で表される。
Figure 2007129499
 なお、拡散率が２の回転直交符号を式（３）の行列で与えるとすると、式（２）は式（４）のように書きなおすことができ、２より大きい拡散率の回転直交符号は式（５）より得られる。
Figure 2007129499
Figure 2007129499
Figure 2007129499
 図３にＱＰＳＫ変調シンボルを拡散率が２の回転直交符号を用いて拡散したときの送信信号点を示す。なお、図３の信号点は、拡散後の送信信号点に最尤推定用シンボルへの変換処理を行うことにより得られる。
図３より、θ１＝０の場合はＯＦＤＭ変調シンボル、θ１＝π／４の場合はウォルシュ符号で拡散したＭＣ−ＣＤＭＡ変調シンボルが得られることがわかる。したがって、回転直交符号に０からπ／４の間の値を回転角として与えることにより、周波数ダイバーシチゲインを制御することが可能である。
本発明では以上の回転直交符号の特性を生かし、拡散信号を伝搬路の相関性の低い位置に割り当てる伝送方式において、一つの回転角からそれと異なる回転角を生成し、隣り合う拡散信号を回転角の異なる回転直交符号を用いて拡散することによって、隣り合う拡散信号のダイバーシチゲインを無相関にし、バースト誤りを低減することを可能とする。
以上、本発明の実施形態を詳述してきたが、具体的な構成は上記実施形態に限られることはなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での設計変更を行うことも可能である。例えば、本実施形態では拡散信号を周波数的に離れた位置に配置する伝送方式を説明したが、拡散信号を時間的に離れた位置に配置する伝送方式や、拡散信号を空間的に離れた位置に配置する伝送方式においても本発明を適用することができる。また、本発明の効果は、隣り合う拡散信号を異なる回転角の回転直交符号によって拡散していれば得ることができ、その異なる回転角を選択するアルゴリズムにはよらない。
本発明は、回転直交符号を用いる伝送方式に用いて好適である。
本発明の回転直交符号を用いて信号を拡散する伝送方式の送受信ブロックダイアグラムの一例を示す図である。 本発明の符号拡散方法を用いる拡散器のブロックダイアグラムの一例を示す図である。 ＱＰＳＫ変調シンボルを拡散率が2の回転直交符号を用いて拡散したときの送信信号点を示す図である。 拡散信号を逆拡散せずに最尤推定するＭＣ−ＣＤＭＡの送信機における拡散信号のサブキャリア割り当て処理を示す図である。
符号の説明
１ … 送信機
２ … 伝送路
３ … 受信機
１１ … 変調器
１２ … 拡散器
１３ … シンボルインタリーバ
３１ … シンボルデインタリーバ
３２ … 逆拡散器
３３ … 復調器

Claims (2)

  1. 複数の信号要素から構成される拡散信号を生成する符号拡散方法であって、同一の拡散信号を構成する複数の前記信号要素を時間的、空間的、もしくは周波数的に離れた位置に配置して、複数の前記拡散信号を伝送する伝送方式において、配置後の位置が隣り合う二つの前記信号要素のそれぞれを構成要素とする二つの異なる拡散信号を異なる回転角を持つ回転直交符号で拡散し生成することを特徴とする符号拡散方法。
  2. 複数の信号要素から構成される拡散信号を生成する符号拡散方法であって、同一の拡散信号を構成する複数の前記信号要素を時間的、空間的、もしくは周波数的に離れた位置に配置して、複数の前記拡散信号を伝送する伝送方式において、配置後の位置が隣り合う二つの前記信号要素のそれぞれを構成要素とする二つの異なる拡散信号を異なる回転角を持つ回転直交符号で拡散し生成することを特徴とする符号拡散装置。
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