JP3585871B2 - Ｄｓ−ｃｄｍａ伝送方法及び装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動通信においてスペクトル拡散を用いてマルチプルアクセスを行なうＤＳ−ＣＤＭＡ（ＤＳ：ｄｉｒｅｃｔ ｓｅｑｕｅｎｃｅ）伝送方法に関し、特に、複数のコードチャネルを符号多重化するＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
次世代の移動通信方式としてＤＳ−ＣＤＭＡ方式の研究開発がさかんに行われている。ＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式は複数のユーザが同一の周波数帯域を用いて通信を行うものであり、各ユーザの識別は各ユーザに割り当てられた固有の拡散符号によって行われる。
【０００３】
ＤＳ−ＣＤＭＡ方式は、周波数分割多元接続方式（ＦＤＭＡ）、時間分割多元接続方式（ＴＤＭＡ）に比較して、同じ周波数帯域あたりの加入者容量を増大することができる、情報信号を広帯域の信号に拡散して伝送するため高速信号伝送に適する、等の利点を有する。
【０００４】
移動通信環境下では、基地局と移動局が見通しであることは少なく、一般には多重波伝搬路が形成される。その結果受信信号はレイリーフェージングを受ける。レイリーフェージングでは受信振幅はレイリー分布、位相は一様分布をする。遅延検波に比較して高効率な同期検波を行うためには、受信機側において、このランダムに変化する受信位相を推定する必要がある。この受信位相を推定する方法として、パターン既知のパイロットシンボルを情報シンボルの間に一定周期で挿入し、このパイロットシンボルで推定した受信位相を基に各情報シンボルの受信位相を推定する方法がある。この場合パイロットシンボルはフェージングに起因する位相変動がほぼ一定とみなせる時間間隔で挿入する必要がある。
【０００５】
さて、ＤＳ−ＣＤＭＡ方式において高速信号伝送を実現する方法として、（１）伝送情報レートに応じて拡散率を変化させる方法、（２）基本情報レートのチャネルを複数チャネル多重化するコード多重方法、がある。ここでは（２）の基本情報レートのチャネルを複数チャネル多重化するコード多重方法について考える。この方法において前述のパイロットシンボルを用いたチャネル（振幅，位相）推定を行う絶対同期検波を行う従来のチャネル構成を図１６に示す。コードチャネル数（コード多重数）をＮで表す。各コードチャネルは１情報シンボル周期の繰り返し周期を有するショートコード（ＳＣ−１，…，ＳＣ−Ｎ）で拡散され、さらに共通の情報シンボル周期に比較して非常に繰り返し周期の長いロングコード（ＬＣ−Ｙ）と呼ばれる拡散符号で拡散される。ショートコードによって各コードチャネルの識別を行い、ロングコードによって上りチャネルでは同一セル内の他ユーザ、下りチャネルでは他セルの他ユーザとの識別を行う。なお、図１７は１コードチャネル伝送の場合のフレーム構成を示す図である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
（１）図１６において、各コードチャネルにそれぞれパイロットシンボルを挿入し、各コードチャネルに割り当てられたデータシンボルを拡散するための拡散符号と同じ拡散符号でパイロットシンボルを拡散するため、多重化した各コードチャネル間に相互相関を生じパイロットシンボルによるチャネル推定の精度が劣化する欠点があった。前述のように、従来のＤＳ−ＣＤＭＡコード多重方法では各コードチャネルのパイロットシンボルが異なる拡散符号で拡散されていたために、パイロットシンボルにおけるチャネル推定の際に他のコードチャネルからの相互相関に起因してチャネル推定精度が劣化する欠点があり、特にマルチパス環境下で１パス当りの受信信号電力が低下する場合にはこの劣化は顕著であった。
【０００７】
（２）また、図１８に示すように、各コードチャネルにフレーム内のそれぞれ同じ位置にパイロットシンボルを挿入し、各コードチャネル毎に受信位相を推定し、パイロットシンボル挿入周期で情報データ系列上のチャネルの伝達関数を内挿補間により求めるため、フェージング変動速度が速くなるとチャネル推定精度が劣化する欠点があった。さらにまた、送信電力制御に関して、図１９に示すように、各コードチャネルにフレーム内のそれぞれ同じ位置にパイロットシンボルを挿入し、このパイロットシンボル位置での受信信号電力の測定値を用いてパイロットシンボル挿入周期で送信電力制御を行うため、フェージング変動速度が速くなると送信電力制御の精度が劣化する欠点があった。
【０００８】
本発明では、ＤＳ−ＣＤＭＡコード多重化において送受信回路規模をそれほど増大すること無しにチャネル推定精度を向上することができるＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００９】
さらに、本発明では、ＤＳ−ＣＤＭＡコード多重化において送受信回路規模をそれほど増大すること無しにパイロットシンボルを用いたチャネル推定および送信電力制御のフェージング追従性を向上することができるＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方法及び装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、Ｎ個（Ｎ≧２）のコードチャネルを符号多重化して伝送チャネルを生成して信号を伝送するコード多重方式を適用したＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方法において、入力された情報データを符号化し、符号化した情報データをＮ個のコードチャネルに分配し、前記Ｎ個のコードチャネルについて、同期検波用のチャネル推定のためのパイロットシンボルを情報データ間に一定周期で挿入することによってフレームを構成し、各コードチャネルの情報データは、１情報データ周期の互いに直交する直交拡散符号群の中の各コードチャネル固有の１つの拡散符号で拡散され、前記Ｎ個のコードチャネルで生成されるパイロットシンボルは、前記１情報データ周期の直交拡散符号群の中の拡散符号であって前記Ｎ個のコードチャネル間で同一の拡散符号で拡散されることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、Ｎ個（Ｎ≧２）のコードチャネルを符号多重化して伝送チャネルを生成して信号を伝送するコード多重方式を適用したＤＳ−ＣＤＭＡ伝送装置であって、入力された情報データを符号化する符号化器と、符号化された情報データをＮ個のコードチャネルに分配する分配器と、Ｎ個のコードチャネルについて、同期検波用のチャネル推定のためのパイロットシンボルを情報データ間に一定周期で挿入することによってフレームを構成するフレーム構成部と、前記フレーム構成部からの信号を入力して、各コードチャネルの情報データを１情報データ周期の互いに直交する直交拡散符号群の中の各コードチャネル固有の１つの拡散符号で拡散し、前記Ｎ個のコードチャネルで生成されるパイロットシンボルを、前記１情報データ周期の直交拡散符号群の中の拡散符号であって前記Ｎ個のコードチャネル間で同一の拡散符号で拡散する拡散部とを備えることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
実施形態１（実施例１に対応）
図１に本発明のＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式のチャネル構成の一例を示す。基本伝送レートｆｂ のコードチャネルの１フレームは図１に示すようにパイロットシンボル、情報データより成り、この情報レートを拡散利得倍して広帯域信号を生成する。この基本チャネルをＮコード多重することにより、基本チャネルと同等の品質ならばＮ×ｆｂ ｂｐｓの伝送レートの情報を伝送することができる。この場合、パイロットシンボル部はＮコードチャネル間で共通の拡散符号で拡散することにより、各コードチャネル間の相互相関を除去することができる。マルチコード多重伝送では、各コードチャネルは同一のフェージングを受けるために、パイロットシンボルを共通化できる。また図２には図１と異なり、１コードチャネルのみパイロットシンボルを送信する場合のチャネル構成を示す。
【００１８】
実施形態２（実施例２に対応）
図１１に本発明のＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式のチャネル構成の他の一例を示す。基本伝送レートｆｂ のコードチャネルの１フレームは図１１に示すようにパイロットシンボル、情報データより成り、この情報レートを拡散利得倍して広帯域信号を生成する。この基本チャネルをＮコード多重することにより、基本チャネルと同等の品質ならばＮ×ｆｂ ｂｐｓの伝送レートの情報を伝送することができる。ここで、Ｎ個のコードチャネル（Ｎ：多重コードチャネル数、Ｎ＝Ｈ×Ｋ）の構成は、Ｎ個のコードチャネルをＨ個（Ｈ：ブロック内のコードチャネル数）ずつＫブロック（Ｋ：ブロック数）に分け、同一ブロック内のＨ個のコードチャネルについては、フレーム内の同じ位置にパイロットシンボルを挿入する構成とし、Ｋ個のブロックにおけるコードチャネルについては、異なるＫ個のブロック内の全てのパイロットシンボルについて最も近いパイロットシンボル間の間隔が常に均一になるように各ブロック毎にパイロットシンボル挿入位置の異なるフレームを用いる構成とする。
【００１９】
【実施例】
実施例１
図３にマルチコード多重伝送における誤り訂正符号化部の構成を示す。入力情報データは外符号符号化器１において、２重誤り訂正符号化の外符号により符号化され、インタリーバ２においてインタリーブ処理され、直並列変換部３においてＮ個のコードチャネルに分配される。そして各コードチャネル毎に畳み込み符号器４による畳み込み符号化およびインタリーバ５によるインタリーブを行なう。図９の（Ａ）にＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式のインターリーブの方法を示す。Ｚフレームの全情報データを、各コードチャネル毎にＸ１ データ毎に書き込み、読み出しは書き込みと垂直な方向にＹ１ データ毎に行う（Ｘ１ 及びＹ１ は、
【００２０】
【数３】
【００２１】
Ｎ×Ｘ１ ×Ｙ１ ＝Ｚフレーム内の全情報データ数を満たす自然数）。
【００２２】
図４にＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式の送信部の誤り訂正符号化部の構成を示す。図３と同様に入力情報データは外符号符号化器６において２重誤り訂正符号化の外符号により符号化され、インタリーバ７においてインタリーブ処理され、出力される。この出力データを畳み込み符号化器８において一括して畳み込み符号化し、インタリーバ９において畳み込み符号化された情報系列を一括してインタリーブする。図１０の（Ａ）に本例のＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式のインターリーブの方法を示す。畳み込み符号化された情報データ系列をＮ×Ｘ２ 毎に周期的に書き込み、Ｚフレーム間の全情報データを書き込んだ後に、書き込みと垂直な方向にＹ２ 情報データ毎に周期的に読み出す（Ｘ２ 及びＹ２ は、
【００２３】
【数４】
【００２４】
Ｎ×Ｘ２ ×Ｙ２ ＝Ｚフレーム内の全情報データ数を満たす自然数）。
【００２５】
そして、インタリーブ後の情報データを直並列変換部１０においてＮ個のコードチャネルに分配する。
【００２６】
図５にＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式の送信部のブロック構成を示す。各フレーム構成部１１において、図３，図４に示す各コードチャネルの符号化情報データに同期検波用のチャネル推定のパイロットシンボルを一定周期で挿入し（なお、必要に応じて、１コードチャネルにのみパイロットシンボルを挿入する）、ついで、変調器１２においてデータを変調する。各変調器１２からの各コードチャネルの変調データシンボルは、拡散変調器１３において、パイロットシンボルについては拡散符号
【００２７】
【数５】
【００２８】
により拡散され、
情報シンボルについては各コードチャネル毎に拡散符号（ＳＣ−Ｐ×ＬＣ−Ｙ，（Ｐ：１〜Ｎ））により拡散される。そして、加算器１４において各コードチャネルの拡散信号を加算し送信する。
【００２９】
図６にＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式の受信部のブロック構成を示す。受信拡散変調信号は各拡散符号に対応した各マッチトフィルタ１５−０，…１５−Ｎに共通に入力される。受信信号中のパイロットシンボルは拡散符号
【００３０】
【数６】
【００３１】
を拡散符号レプリカとして
マッチトフィルタ１５−０で逆拡散し、パイロットシンボル部チャネル推定部１６においてフレーム同期部１７からの出力を用いて数パイロットシンボル間で平均化してパイロットシンボルにおける受信位相を推定する。この推定値から情報シンボル部チャネル推定部１８において各情報シンボル位置における受信位相変動を内挿補間して求める。受信信号中の各コードチャネルは同一のフェージング変動を受けるため、この各情報シンボルにおける推定位相変動は各コードチャネル共通に用いる。一方各コードチャネルの情報シンボルは各コードチャネル毎に拡散符号
【００３２】
【数７】
【００３３】
を拡散符号レプリカとして各マッチトフィルタ１５−１〜１５−Ｎで逆拡散される。この逆拡散した各コードチャネルの各情報シンボルにチャネル補償部１９において、情報シンボル部チャネル推定部１８からの信号を用いて前記パイロットシンボルを用いて推定された受信位相変動の補償をする。マルチパスに対応する構成では、図６に示すようなＮコードチャネルのパイロットチャネルを用いる位相推定・補償部（１７，１８，１９）を合成すべきマルチパス数分用いる。このフェージング位相変動を補償されたチャネル補償部１９からの各パスの各情報シンボルは、ＲＡＫＥ合成部２０で各パスの推定受信複素包絡線を重みとして加算され、ＲＡＫＥ合成される。
【００３４】
このＲＡＫＥ合成された信号は図７，図８に示す誤り訂正復号部に入力される。
【００３５】
図７にＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式の誤り訂正復号部の構成の一例を示す。ＲＡＫＥ合成後の信号は各コードチャネル毎にデインタリーバ２１でデインタリーブされる。図９の（Ｂ）にＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式のデインタリーブの方法を示す。図９の（Ａ）のインターリーブの方法と逆の方向に書き込み、読み出しを行う。デインタリーブ後の信号は各コードチャネル毎にビタビ復号器２２により復号される。そして、各コードチャネルの復号後データは、並直列変換部２３で並直列変換後にデインタリーバ２４および外符号復号器２５による外符号のデインタリーブおよび復号を行なった後に出力される。
【００３６】
図８にＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式の誤り訂正復号部の構成の他の一例を示す。ＲＡＫＥ合成後のＮコードチャネルの信号は、並直列変換部２６で並直列変換後にデインタリーバ２７で一括してデインタリーブされる。図１０の（Ｂ）に本例のＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式のデインタリーブの方法を示す。図１０の（Ａ）のインタリーブの方法と逆の方向に書き込み、読み出しを行う。デインタリーブ後の信号は一括してビタビ復号器２８により復号される。そして、さらにデインタリーバ２９および外符号復号器３０による外符号のデインタリーブおよび復号を行なった後に出力される。
【００３７】
実施例２
本実施例においても、入力情報データは、図３に記載の誤り訂正符号化部を用いて誤り訂正符号を行う（インタリーブも図９の（Ａ）を用いる）。
【００３８】
図１４にＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式の送信部のブロック構成を示す。フレーム構成部３１において、図３に示す回路からの各コードチャネルの符号化情報データに各コードチャネルの属するブロックのパイロットシンボル挿入パターンに従って、同期検波用のチャネル推定のためのパイロットシンボルを一定周期で挿入し、変調器３２において変調する。変調器３２からの各コードチャネルの変調データシンボルは、拡散変調器３３において、各コードチャネル毎に拡散符号
【００３９】
【数８】
【００４０】
により拡散され、加算器３４において各コードチャネルの拡散信号を加算し送信する。
【００４１】
図１５にＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式の受信部のブロック構成を示す。受信拡散変調信号は各拡散符号に対応した各マッチトフィルタ３５に共通に入力される。各コードチャネルのパイロットシンボルおよび情報シンボルは、各コードチャネル毎に拡散符号
【００４２】
【数９】
【００４３】
を拡散符号レプリカとして各マッチトフィルタ３５で逆拡散される。各コードチャネルではデマルチプレクサ（ＤＥＭＵＸ）３６において、各ブロック毎に異なる位置に挿入されたパイロットシンボルを情報シンボルから分離する。各コードチャネルは同一のフェージング変動を受けるため、パイロットシンボル部チャネル推定部３７において、各デマルチプレクサ３６からのパイロットシンボルに対して、マッチトフィルタ３５の出力に基づいて同期検出したフレーム同期部３８からの出力を用いて各コードチャネル毎に数パイロットシンボル間で平均化してパイロットシンボルにおける受信位相を推定し各ブロック毎にそのブロックに属する各コードチャネルの受信位相の推定値を平均化することにより、各ブロックのパイロットシンボル位置での受信位相の推定値を得る。情報シンボル部チャネル推定部３９は、図１２に示すように、各ブロックのパイロットシンボル位置での受信位相の推定値を全コードチャネルで共通して用いることにより、全コードチャネルに挿入されている全てのパイロットシンボルによるパイロットシンボル挿入周期で情報データ系列上のチャネルの伝達関数を内挿補間により求めることができ、チャネル推定における内挿補間の間隔が短くなるために、チャネル推定のフェージング追従性を向上することができる。各チャネル補償部４０は、各デマルチプレクサ３６から得られた各コードチャネルの各情報シンボルに情報シンボル部チャネル推定部３９からの信号を用いて前記パイロットシンボルを用いて推定された受信位相変動の補償をする。
【００４４】
また、送信電力制御に関して、受信信号電力測定部４１は、パイロットシンボル部チャネル推定部３７からの信号に基づいて、各コードチャネル毎にパイロットシンボル位置での受信信号電力を測定し、各ブロック毎にそのブロックに属する各コードチャネルの受信信号電力の測定値を平均化することにより各ブロックのパイロットシンボル位置での受信信号電力（ＳＩＲ）の測定値を得る。この測定値に基づいて送信電力制御信号生成部４２は、送信電力制御信号（ＴＰＣ）を生成する。図１３に示すように、各ブロックのパイロットシンボル位置での受信信号電力の測定値を全コードチャネルで共通して用いることにより、全コードチャネルに挿入されている全てのパイロットシンボルによるパイロットシンボル挿入周期で送信電力制御を行うことができ、仮想的に送信電力制御周期を短くすることができるため送信電力制御のフェージング追従性を向上することができる。
【００４５】
マルチパスに対応する構成では、図１５に示すようなＮコードチャネルのパイロットチャネルを用いる位相推定・補償部（３７，３８，３９，４０）を合成すべきマルチパス数分用意する。このフェージング位相変動を補償されたチャネル補償部４０からの各パスの各情報シンボルは、各ＲＡＫＥ合成部４３において各パスの推定受信複素包絡線を重みとして加算され、ＲＡＫＥ合成される。このＲＡＫＥ合成された信号は図７に示す誤り訂正復号部に入力される。その動作およびデインタリーブの方法（図９）は実施例１におけるそれと同様である。
【００４６】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、高速信号伝送を行なうＣＤＭＡ多重化において、複数のコードチャネルにおけるパイロットシンボルを拡散するための拡散符号を各コードチャネル間で共通にすることにより、各コードチャネルにおけるパイロットシンボルを拡散するための拡散符号として各コードチャネルの情報データを拡散するための拡散符号を用いる従来方法と比較して、各コードチャネルのパイロットシンボル間の相互相関を除去することができパイロットシンボルによるチャネル推定精度を向上できる。
【００４７】
また、本発明によれば、高速信号伝送を行うＣＤＭＡ多重化において、複数のコードチャネルをいくつかのブロックに分けブロック毎にパイロットシンボルの挿入位置の異なるフレームを用いることにより、各コードチャネルにおけるパイロットシンボルの挿入位置を全て同じ位置にする従来方法と比較して、他ブロックに属する他コードチャネルのパイロットシンボルにより得られる受信位相推定値も、各コードチャネルの情報シンボルの受信位相変動の補償に用いることができるため、全コードチャネルに挿入されている全てのパイロットシンボルによるパイロットシンボル挿入周期で情報データ系列上のチャネルの伝達関数を内挿補間により求めることができ、チャネル推定における内挿補間の間隔が短くなるために、チャネル推定のフェージング追従性を向上することができる。また、他ブロックのパイロットシンボル位置での受信信号電力の測定値を全コードチャネルで共通して用いることにより、全コードチャネルに挿入されている全てのパイロットシンボルによるパイロットシンボル挿入周期で送信電力制御を行うことができ、仮想的に送信電力制御周期を短くすることができるため送信電力制御のフェージング追従性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式のチャネル構成の一例を示す図である。
【図２】本発明のＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式のチャネル構成の他の一例を示す図である。
【図３】本発明のＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式の誤り訂正符号化部の実施例構成の一例を示す図である。
【図４】本発明のＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式の誤り訂正符号化部の実施例構成の他の一例を示す図である。
【図５】本発明のＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式の送信部の実施例構成の一例を示す図である。
【図６】本発明のＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式の受信部の実施例構成の一例を示す図である。
【図７】本発明のＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式の誤り訂正復号部の実施例構成の一例を示す図である。
【図８】本発明のＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式の誤り訂正復号部の実施例構成の他の一例を示す図である。
【図９】本発明のＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式のインタリーブ部の実施例構成の一例を示す図である。
【図１０】本発明のＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式のインタリーブ部の実施例構成の他の一例を示す図である。
【図１１】本発明のＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式のチャネル構成の他の一例を示す図である。
【図１２】本発明のＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式のチャネル推定法（Ｋ＝２の場合）を示す図である。
【図１３】本発明のＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式の送信電力制御タイミング（Ｋ＝２の場合）を示す図である。
【図１４】本発明のＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式の送信部の実施例構成の他の一例を示す図である。
【図１５】本発明のＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式の受信部の実施例構成の他の一例を示す図である。
【図１６】従来のコード多重方法を説明する図である。
【図１７】１コードチャネル伝送の場合のフレーム構成を示す図である。
【図１８】従来のチャネル推定法を説明する図である。
【図１９】従来の送信電力制御タイミングを示す図である。
【符号の説明】
１１ フレーム構成部
１２ 変調器
１３ 拡散変調器
１４ 加算器
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動通信においてスペクトル拡散を用いてマルチプルアクセスを行なうＤＳ−ＣＤＭＡ（ＤＳ：ｄｉｒｅｃｔ ｓｅｑｕｅｎｃｅ）伝送方法に関し、特に、複数のコードチャネルを符号多重化するＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
次世代の移動通信方式としてＤＳ−ＣＤＭＡ方式の研究開発がさかんに行われている。ＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式は複数のユーザが同一の周波数帯域を用いて通信を行うものであり、各ユーザの識別は各ユーザに割り当てられた固有の拡散符号によって行われる。
【０００３】
ＤＳ−ＣＤＭＡ方式は、周波数分割多元接続方式（ＦＤＭＡ）、時間分割多元接続方式（ＴＤＭＡ）に比較して、同じ周波数帯域あたりの加入者容量を増大することができる、情報信号を広帯域の信号に拡散して伝送するため高速信号伝送に適する、等の利点を有する。
【０００４】
移動通信環境下では、基地局と移動局が見通しであることは少なく、一般には多重波伝搬路が形成される。その結果受信信号はレイリーフェージングを受ける。レイリーフェージングでは受信振幅はレイリー分布、位相は一様分布をする。遅延検波に比較して高効率な同期検波を行うためには、受信機側において、このランダムに変化する受信位相を推定する必要がある。この受信位相を推定する方法として、パターン既知のパイロットシンボルを情報シンボルの間に一定周期で挿入し、このパイロットシンボルで推定した受信位相を基に各情報シンボルの受信位相を推定する方法がある。この場合パイロットシンボルはフェージングに起因する位相変動がほぼ一定とみなせる時間間隔で挿入する必要がある。
【０００５】
さて、ＤＳ−ＣＤＭＡ方式において高速信号伝送を実現する方法として、（１）伝送情報レートに応じて拡散率を変化させる方法、（２）基本情報レートのチャネルを複数チャネル多重化するコード多重方法、がある。ここでは（２）の基本情報レートのチャネルを複数チャネル多重化するコード多重方法について考える。この方法において前述のパイロットシンボルを用いたチャネル（振幅，位相）推定を行う絶対同期検波を行う従来のチャネル構成を図１６に示す。コードチャネル数（コード多重数）をＮで表す。各コードチャネルは１情報シンボル周期の繰り返し周期を有するショートコード（ＳＣ−１，…，ＳＣ−Ｎ）で拡散され、さらに共通の情報シンボル周期に比較して非常に繰り返し周期の長いロングコード（ＬＣ−Ｙ）と呼ばれる拡散符号で拡散される。ショートコードによって各コードチャネルの識別を行い、ロングコードによって上りチャネルでは同一セル内の他ユーザ、下りチャネルでは他セルの他ユーザとの識別を行う。なお、図１７は１コードチャネル伝送の場合のフレーム構成を示す図である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
（１）図１６において、各コードチャネルにそれぞれパイロットシンボルを挿入し、各コードチャネルに割り当てられたデータシンボルを拡散するための拡散符号と同じ拡散符号でパイロットシンボルを拡散するため、多重化した各コードチャネル間に相互相関を生じパイロットシンボルによるチャネル推定の精度が劣化する欠点があった。前述のように、従来のＤＳ−ＣＤＭＡコード多重方法では各コードチャネルのパイロットシンボルが異なる拡散符号で拡散されていたために、パイロットシンボルにおけるチャネル推定の際に他のコードチャネルからの相互相関に起因してチャネル推定精度が劣化する欠点があり、特にマルチパス環境下で１パス当りの受信信号電力が低下する場合にはこの劣化は顕著であった。
【０００７】
（２）また、図１８に示すように、各コードチャネルにフレーム内のそれぞれ同じ位置にパイロットシンボルを挿入し、各コードチャネル毎に受信位相を推定し、パイロットシンボル挿入周期で情報データ系列上のチャネルの伝達関数を内挿補間により求めるため、フェージング変動速度が速くなるとチャネル推定精度が劣化する欠点があった。さらにまた、送信電力制御に関して、図１９に示すように、各コードチャネルにフレーム内のそれぞれ同じ位置にパイロットシンボルを挿入し、このパイロットシンボル位置での受信信号電力の測定値を用いてパイロットシンボル挿入周期で送信電力制御を行うため、フェージング変動速度が速くなると送信電力制御の精度が劣化する欠点があった。
【０００８】
本発明では、ＤＳ−ＣＤＭＡコード多重化において送受信回路規模をそれほど増大すること無しにチャネル推定精度を向上することができるＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００９】
さらに、本発明では、ＤＳ−ＣＤＭＡコード多重化において送受信回路規模をそれほど増大すること無しにパイロットシンボルを用いたチャネル推定および送信電力制御のフェージング追従性を向上することができるＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方法及び装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、Ｎ個（Ｎ≧２）のコードチャネルを符号多重化して伝送チャネルを生成して信号を伝送するコード多重方式を適用したＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方法において、入力された情報データを符号化し、符号化した情報データをＮ個のコードチャネルに分配し、前記Ｎ個のコードチャネルについて、同期検波用のチャネル推定のためのパイロットシンボルを情報データ間に一定周期で挿入することによってフレームを構成し、各コードチャネルの情報データは、１情報データ周期の互いに直交する直交拡散符号群の中の各コードチャネル固有の１つの拡散符号で拡散され、前記Ｎ個のコードチャネルで生成されるパイロットシンボルは、前記１情報データ周期の直交拡散符号群の中の拡散符号であって前記Ｎ個のコードチャネル間で同一の拡散符号で拡散されることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、Ｎ個（Ｎ≧２）のコードチャネルを符号多重化して伝送チャネルを生成して信号を伝送するコード多重方式を適用したＤＳ−ＣＤＭＡ伝送装置であって、入力された情報データを符号化する符号化器と、符号化された情報データをＮ個のコードチャネルに分配する分配器と、Ｎ個のコードチャネルについて、同期検波用のチャネル推定のためのパイロットシンボルを情報データ間に一定周期で挿入することによってフレームを構成するフレーム構成部と、前記フレーム構成部からの信号を入力して、各コードチャネルの情報データを１情報データ周期の互いに直交する直交拡散符号群の中の各コードチャネル固有の１つの拡散符号で拡散し、前記Ｎ個のコードチャネルで生成されるパイロットシンボルを、前記１情報データ周期の直交拡散符号群の中の拡散符号であって前記Ｎ個のコードチャネル間で同一の拡散符号で拡散する拡散部とを備えることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
実施形態１（実施例１に対応）
図１に本発明のＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式のチャネル構成の一例を示す。基本伝送レートｆｂ のコードチャネルの１フレームは図１に示すようにパイロットシンボル、情報データより成り、この情報レートを拡散利得倍して広帯域信号を生成する。この基本チャネルをＮコード多重することにより、基本チャネルと同等の品質ならばＮ×ｆｂ ｂｐｓの伝送レートの情報を伝送することができる。この場合、パイロットシンボル部はＮコードチャネル間で共通の拡散符号で拡散することにより、各コードチャネル間の相互相関を除去することができる。マルチコード多重伝送では、各コードチャネルは同一のフェージングを受けるために、パイロットシンボルを共通化できる。また図２には図１と異なり、１コードチャネルのみパイロットシンボルを送信する場合のチャネル構成を示す。
【００１８】
実施形態２（実施例２に対応）
図１１に本発明のＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式のチャネル構成の他の一例を示す。基本伝送レートｆｂ のコードチャネルの１フレームは図１１に示すようにパイロットシンボル、情報データより成り、この情報レートを拡散利得倍して広帯域信号を生成する。この基本チャネルをＮコード多重することにより、基本チャネルと同等の品質ならばＮ×ｆｂ ｂｐｓの伝送レートの情報を伝送することができる。ここで、Ｎ個のコードチャネル（Ｎ：多重コードチャネル数、Ｎ＝Ｈ×Ｋ）の構成は、Ｎ個のコードチャネルをＨ個（Ｈ：ブロック内のコードチャネル数）ずつＫブロック（Ｋ：ブロック数）に分け、同一ブロック内のＨ個のコードチャネルについては、フレーム内の同じ位置にパイロットシンボルを挿入する構成とし、Ｋ個のブロックにおけるコードチャネルについては、異なるＫ個のブロック内の全てのパイロットシンボルについて最も近いパイロットシンボル間の間隔が常に均一になるように各ブロック毎にパイロットシンボル挿入位置の異なるフレームを用いる構成とする。
【００１９】
【実施例】
実施例１
図３にマルチコード多重伝送における誤り訂正符号化部の構成を示す。入力情報データは外符号符号化器１において、２重誤り訂正符号化の外符号により符号化され、インタリーバ２においてインタリーブ処理され、直並列変換部３においてＮ個のコードチャネルに分配される。そして各コードチャネル毎に畳み込み符号器４による畳み込み符号化およびインタリーバ５によるインタリーブを行なう。図９の（Ａ）にＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式のインターリーブの方法を示す。Ｚフレームの全情報データを、各コードチャネル毎にＸ１ データ毎に書き込み、読み出しは書き込みと垂直な方向にＹ１ データ毎に行う（Ｘ１ 及びＹ１ は、
【００２０】
【数３】
Ｎ×Ｘ１ ×Ｙ１ ＝Ｚフレーム内の全情報データ数を満たす自然数）。
【００２２】
図４にＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式の送信部の誤り訂正符号化部の構成を示す。図３と同様に入力情報データは外符号符号化器６において２重誤り訂正符号化の外符号により符号化され、インタリーバ７においてインタリーブ処理され、出力される。この出力データを畳み込み符号化器８において一括して畳み込み符号化し、インタリーバ９において畳み込み符号化された情報系列を一括してインタリーブする。図１０の（Ａ）に本例のＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式のインターリーブの方法を示す。畳み込み符号化された情報データ系列をＮ×Ｘ２ 毎に周期的に書き込み、Ｚフレーム間の全情報データを書き込んだ後に、書き込みと垂直な方向にＹ２ 情報データ毎に周期的に読み出す（Ｘ２ 及びＹ２ は、
【００２３】
【数４】
Ｎ×Ｘ２ ×Ｙ２ ＝Ｚフレーム内の全情報データ数を満たす自然数）。
【００２５】
そして、インタリーブ後の情報データを直並列変換部１０においてＮ個のコードチャネルに分配する。
【００２６】
図５にＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式の送信部のブロック構成を示す。各フレーム構成部１１において、図３，図４に示す各コードチャネルの符号化情報データに同期検波用のチャネル推定のパイロットシンボルを一定周期で挿入し（なお、必要に応じて、１コードチャネルにのみパイロットシンボルを挿入する）、ついで、変調器１２においてデータを変調する。各変調器１２からの各コードチャネルの変調データシンボルは、拡散変調器１３において、パイロットシンボルについては拡散符号
【００２７】
【数５】
により拡散され、
情報シンボルについては各コードチャネル毎に拡散符号（ＳＣ−Ｐ×ＬＣ−Ｙ，（Ｐ：１〜Ｎ））により拡散される。そして、加算器１４において各コードチャネルの拡散信号を加算し送信する。
【００２９】
図６にＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式の受信部のブロック構成を示す。受信拡散変調信号は各拡散符号に対応した各マッチトフィルタ１５−０，…１５−Ｎに共通に入力される。受信信号中のパイロットシンボルは拡散符号
【００３０】
【数６】
を拡散符号レプリカとして
マッチトフィルタ１５−０で逆拡散し、パイロットシンボル部チャネル推定部１６においてフレーム同期部１７からの出力を用いて数パイロットシンボル間で平均化してパイロットシンボルにおける受信位相を推定する。この推定値から情報シンボル部チャネル推定部１８において各情報シンボル位置における受信位相変動を内挿補間して求める。受信信号中の各コードチャネルは同一のフェージング変動を受けるため、この各情報シンボルにおける推定位相変動は各コードチャネル共通に用いる。一方各コードチャネルの情報シンボルは各コードチャネル毎に拡散符号
【００３２】
【数７】
を拡散符号レプリカとして各マッチトフィルタ１５−１〜１５−Ｎで逆拡散される。この逆拡散した各コードチャネルの各情報シンボルにチャネル補償部１９において、情報シンボル部チャネル推定部１８からの信号を用いて前記パイロットシンボルを用いて推定された受信位相変動の補償をする。マルチパスに対応する構成では、図６に示すようなＮコードチャネルのパイロットチャネルを用いる位相推定・補償部（１７，１８，１９）を合成すべきマルチパス数分用いる。このフェージング位相変動を補償されたチャネル補償部１９からの各パスの各情報シンボルは、ＲＡＫＥ合成部２０で各パスの推定受信複素包絡線を重みとして加算され、ＲＡＫＥ合成される。
【００３４】
このＲＡＫＥ合成された信号は図７，図８に示す誤り訂正復号部に入力される。
【００３５】
図７にＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式の誤り訂正復号部の構成の一例を示す。ＲＡＫＥ合成後の信号は各コードチャネル毎にデインタリーバ２１でデインタリーブされる。図９の（Ｂ）にＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式のデインタリーブの方法を示す。図９の（Ａ）のインターリーブの方法と逆の方向に書き込み、読み出しを行う。デインタリーブ後の信号は各コードチャネル毎にビタビ復号器２２により復号される。そして、各コードチャネルの復号後データは、並直列変換部２３で並直列変換後にデインタリーバ２４および外符号復号器２５による外符号のデインタリーブおよび復号を行なった後に出力される。
【００３６】
図８にＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式の誤り訂正復号部の構成の他の一例を示す。ＲＡＫＥ合成後のＮコードチャネルの信号は、並直列変換部２６で並直列変換後にデインタリーバ２７で一括してデインタリーブされる。図１０の（Ｂ）に本例のＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式のデインタリーブの方法を示す。図１０の（Ａ）のインタリーブの方法と逆の方向に書き込み、読み出しを行う。デインタリーブ後の信号は一括してビタビ復号器２８により復号される。そして、さらにデインタリーバ２９および外符号復号器３０による外符号のデインタリーブおよび復号を行なった後に出力される。
【００３７】
実施例２
本実施例においても、入力情報データは、図３に記載の誤り訂正符号化部を用いて誤り訂正符号を行う（インタリーブも図９の（Ａ）を用いる）。
【００３８】
図１４にＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式の送信部のブロック構成を示す。フレーム構成部３１において、図３に示す回路からの各コードチャネルの符号化情報データに各コードチャネルの属するブロックのパイロットシンボル挿入パターンに従って、同期検波用のチャネル推定のためのパイロットシンボルを一定周期で挿入し、変調器３２において変調する。変調器３２からの各コードチャネルの変調データシンボルは、拡散変調器３３において、各コードチャネル毎に拡散符号
【００３９】
【数８】
により拡散され、加算器３４において各コードチャネルの拡散信号を加算し送信する。
【００４１】
図１５にＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式の受信部のブロック構成を示す。受信拡散変調信号は各拡散符号に対応した各マッチトフィルタ３５に共通に入力される。各コードチャネルのパイロットシンボルおよび情報シンボルは、各コードチャネル毎に拡散符号
【００４２】
【数９】
を拡散符号レプリカとして各マッチトフィルタ３５で逆拡散される。各コードチャネルではデマルチプレクサ（ＤＥＭＵＸ）３６において、各ブロック毎に異なる位置に挿入されたパイロットシンボルを情報シンボルから分離する。各コードチャネルは同一のフェージング変動を受けるため、パイロットシンボル部チャネル推定部３７において、各デマルチプレクサ３６からのパイロットシンボルに対して、マッチトフィルタ３５の出力に基づいて同期検出したフレーム同期部３８からの出力を用いて各コードチャネル毎に数パイロットシンボル間で平均化してパイロットシンボルにおける受信位相を推定し各ブロック毎にそのブロックに属する各コードチャネルの受信位相の推定値を平均化することにより、各ブロックのパイロットシンボル位置での受信位相の推定値を得る。情報シンボル部チャネル推定部３９は、図１２に示すように、各ブロックのパイロットシンボル位置での受信位相の推定値を全コードチャネルで共通して用いることにより、全コードチャネルに挿入されている全てのパイロットシンボルによるパイロットシンボル挿入周期で情報データ系列上のチャネルの伝達関数を内挿補間により求めることができ、チャネル推定における内挿補間の間隔が短くなるために、チャネル推定のフェージング追従性を向上することができる。各チャネル補償部４０は、各デマルチプレクサ３６から得られた各コードチャネルの各情報シンボルに情報シンボル部チャネル推定部３９からの信号を用いて前記パイロットシンボルを用いて推定された受信位相変動の補償をする。
【００４４】
また、送信電力制御に関して、受信信号電力測定部４１は、パイロットシンボル部チャネル推定部３７からの信号に基づいて、各コードチャネル毎にパイロットシンボル位置での受信信号電力を測定し、各ブロック毎にそのブロックに属する各コードチャネルの受信信号電力の測定値を平均化することにより各ブロックのパイロットシンボル位置での受信信号電力（ＳＩＲ）の測定値を得る。この測定値に基づいて送信電力制御信号生成部４２は、送信電力制御信号（ＴＰＣ）を生成する。図１３に示すように、各ブロックのパイロットシンボル位置での受信信号電力の測定値を全コードチャネルで共通して用いることにより、全コードチャネルに挿入されている全てのパイロットシンボルによるパイロットシンボル挿入周期で送信電力制御を行うことができ、仮想的に送信電力制御周期を短くすることができるため送信電力制御のフェージング追従性を向上することができる。
【００４５】
マルチパスに対応する構成では、図１５に示すようなＮコードチャネルのパイロットチャネルを用いる位相推定・補償部（３７，３８，３９，４０）を合成すべきマルチパス数分用意する。このフェージング位相変動を補償されたチャネル補償部４０からの各パスの各情報シンボルは、各ＲＡＫＥ合成部４３において各パスの推定受信複素包絡線を重みとして加算され、ＲＡＫＥ合成される。このＲＡＫＥ合成された信号は図７に示す誤り訂正復号部に入力される。その動作およびデインタリーブの方法（図９）は実施例１におけるそれと同様である。
【００４６】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、高速信号伝送を行なうＣＤＭＡ多重化において、複数のコードチャネルにおけるパイロットシンボルを拡散するための拡散符号を各コードチャネル間で共通にすることにより、各コードチャネルにおけるパイロットシンボルを拡散するための拡散符号として各コードチャネルの情報データを拡散するための拡散符号を用いる従来方法と比較して、各コードチャネルのパイロットシンボル間の相互相関を除去することができパイロットシンボルによるチャネル推定精度を向上できる。
【００４７】
また、本発明によれば、高速信号伝送を行うＣＤＭＡ多重化において、複数のコードチャネルをいくつかのブロックに分けブロック毎にパイロットシンボルの挿入位置の異なるフレームを用いることにより、各コードチャネルにおけるパイロットシンボルの挿入位置を全て同じ位置にする従来方法と比較して、他ブロックに属する他コードチャネルのパイロットシンボルにより得られる受信位相推定値も、各コードチャネルの情報シンボルの受信位相変動の補償に用いることができるため、全コードチャネルに挿入されている全てのパイロットシンボルによるパイロットシンボル挿入周期で情報データ系列上のチャネルの伝達関数を内挿補間により求めることができ、チャネル推定における内挿補間の間隔が短くなるために、チャネル推定のフェージング追従性を向上することができる。また、他ブロックのパイロットシンボル位置での受信信号電力の測定値を全コードチャネルで共通して用いることにより、全コードチャネルに挿入されている全てのパイロットシンボルによるパイロットシンボル挿入周期で送信電力制御を行うことができ、仮想的に送信電力制御周期を短くすることができるため送信電力制御のフェージング追従性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式のチャネル構成の一例を示す図である。
【図２】本発明のＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式のチャネル構成の他の一例を示す図である。
【図３】本発明のＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式の誤り訂正符号化部の実施例構成の一例を示す図である。
【図４】本発明のＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式の誤り訂正符号化部の実施例構成の他の一例を示す図である。
【図５】本発明のＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式の送信部の実施例構成の一例を示す図である。
【図６】本発明のＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式の受信部の実施例構成の一例を示す図である。
【図７】本発明のＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式の誤り訂正復号部の実施例構成の一例を示す図である。
【図８】本発明のＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式の誤り訂正復号部の実施例構成の他の一例を示す図である。
【図９】本発明のＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式のインタリーブ部の実施例構成の一例を示す図である。
【図１０】本発明のＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式のインタリーブ部の実施例構成の他の一例を示す図である。
【図１１】本発明のＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式のチャネル構成の他の一例を示す図である。
【図１２】本発明のＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式のチャネル推定法（Ｋ＝２の場合）を示す図である。
【図１３】本発明のＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式の送信電力制御タイミング（Ｋ＝２の場合）を示す図である。
【図１４】本発明のＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式の送信部の実施例構成の他の一例を示す図である。
【図１５】本発明のＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式の受信部の実施例構成の他の一例を示す図である。
【図１６】従来のコード多重方法を説明する図である。
【図１７】１コードチャネル伝送の場合のフレーム構成を示す図である。
【図１８】従来のチャネル推定法を説明する図である。
【図１９】従来の送信電力制御タイミングを示す図である。
【符号の説明】
１１ フレーム構成部
１２ 変調器
１３ 拡散変調器
１４ 加算器
Claims (2)
- Ｎ個（Ｎ≧２）のコードチャネルを符号多重化して伝送チャネルを生成して信号を伝送するコード多重方式を適用したＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方法において、
入力された情報データを符号化し、
符号化した情報データをＮ個のコードチャネルに分配し、
前記Ｎ個のコードチャネルについて、同期検波用のチャネル推定のためのパイロットシンボルを情報データ間に一定周期で挿入することによってフレームを構成し、
各コードチャネルの情報データは、１情報データ周期の互いに直交する直交拡散符号群の中の各コードチャネル固有の１つの拡散符号で拡散され、
前記Ｎ個のコードチャネルで生成されるパイロットシンボルは、前記１情報データ周期の直交拡散符号群の中の拡散符号であって前記Ｎ個のコードチャネル間で同一の拡散符号で拡散されることを特徴とするＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方法。 - Ｎ個（Ｎ≧２）のコードチャネルを符号多重化して伝送チャネルを生成して信号を伝送するコード多重方式を適用したＤＳ−ＣＤＭＡ伝送装置であって、
入力された情報データを符号化する符号化器と、
符号化された情報データをＮ個のコードチャネルに分配する分配器と、
Ｎ個のコードチャネルについて、同期検波用のチャネル推定のためのパイロットシンボルを情報データ間に一定周期で挿入することによってフレームを構成するフレーム構成部と、
前記フレーム構成部からの信号を入力して、各コードチャネルの情報データを１情報データ周期の互いに直交する直交拡散符号群の中の各コードチャネル固有の１つの拡散符号で拡散し、前記Ｎ個のコードチャネルで生成されるパイロットシンボルを、前記１情報データ周期の直交拡散符号群の中の拡散符号であって前記Ｎ個のコードチャネル間で同一の拡散符号で拡散する拡散部と
を備えることを特徴とするＤＳ−ＣＤＭＡ伝送装置。
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