JP3801152B2 - スペクトラム拡散通信方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音声データ，電算機処理データ，動画像データ等の、低速大容量であったり、リアルタイムかつ大容量であったりする変動の大きいマルチメディアデータを、異なる伝送レートで効率的に扱うことのできるスペクトラム拡散通信方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
マルチメディア通信を行うためには、音声データなどの数十kbps (bits/second) 程度の低い伝送レートで通信可能なデータから、動画像データのような数Mbps以上の高い伝送レートのデータまでを同一の通信システムで取り扱うことが求められる。
【０００３】
近年、同一帯域を用いてユーザ多重が可能なシステムとして符号分割多元接続（CDMA）方式が注目されている。このCDMA方式は、スペクトル拡散（SS）通信方式であって、ユーザ毎に異なる拡散符号を各シンボルに乗算することで、同一帯域内のユーザ多重を実現している。国際電気通信連合（ITU）におけるIMT2000の標準化においてもこのCDMA方式の採用が決定している。
【０００４】
従来、CDMA方式を用いて様々な伝送レートで送信するために、以下に示す３つの方法が考えられている。
第１の方法は、あるユーザが複数の拡散符号を用いる「拡散符号多重方式」である。これにより、各拡散符号ごとの伝送レートが固定であっても、拡散符号の多重数を変更することで様々な伝送レートを実現できる。
第２の方法は、１つの拡散符号を用いて、ある所定時間（フレーム）内のデータ数を変更する方法である。第２の方法の主な実現手段として、符号速度（チップレート）を一定として拡散符号長（拡散符号周期）を変更する「可変拡散率伝送方式」がある。
第３の方法として、上述した第１，第２の方法を組み合わせることにより、低速伝送から高速伝送までを実現することが可能であり、IMT2000（International Mobile Telecomunications-2000)においては、これらの組み合わせで伝送レート可変を実現している。
以下、「拡散符号多重方式」と「可変拡散率伝送方式」とを組み合わせた通信システムを説明する。
【０００５】
図１２は、従来のスペクトラム拡散通信システムのブロック構成図である。
図中、４１はユーザ１の送信機である。複数のユーザ１〜ユーザｕの送信機は同一構成をとる。
IMT2000においては、セル識別等の目的でロングコードも用いて拡散させている。また、送信電力制御を行っているが、これらの説明は省略する。
送信機４１において、４２は入力データを１または複数の系統のデータに分配するシリアル／パラレル変換器である。
各系統のデータ列は、符号化部１、インタリーブ部２、情報変調部４、拡散部４３を通って、加算部４４で加算され、無線回路部４５を経て送信信号となり、図示しないアンテナから送信される。
【０００６】
シリアル／パラレル変換器４２における系統数および拡散部４３における拡散符号長ｎは、入力データの伝送レートを指定するレート情報データによって制御される。
このレート情報データは、受信機４６に送られて、このレート情報データを用いて、送信側とは逆の処理を行わせる。
【０００７】
一方、４６はユーザ１の通信相手となるユーザｕの受信機である。複数のユーザ１〜ユーザｕの受信機は同一構成をとる。受信機４６において、４７は無線回路部であって、直交復調されたＩ成分，Ｑ成分のベースバンド信号が、複数系統の逆拡散部４８に分岐出力される。
各系統の逆拡散部４８の出力は、それぞれ、情報復調部１１，デインタリーブ部１４，復号化部１５で処理されて、パラレルシリアル変換部４９において再構成されて、送信側の入力データに対応した出力データが得られる。シリアル／パラレル変換器４２における系統数、および、逆拡散部４８における拡散符号長ｎは、送信機４１から送信されたレート情報データを受信して制御される。
【０００８】
図１３は、図１２に示した従来のスペクトル拡散通信システムで使用する拡散符号の説明図である。
図１３（ａ）〜図１３（ｄ）は、それぞれ、拡散符号長ｎ＝１６，８，４，２の拡散符号候補を示している。各符号長において、拡散符号多重数に応じて複数個の拡散符号が使用される。
【０００９】
図１４は、図１３に示した拡散符号の符号生成原理の説明図である。符号長の異なる拡散符号は、木構造をしている。
符号長２の拡散符号の第１のものは、その上位階層の符号「１」に同じ符号「１」を付加した「１１」であり、その第２のものは、その上位階層の符号「１」にその補数「０」を付加した「１０」である。
符号長４の拡散符号の第１のものは、その上位階層の第１の符号「１１」に同じ符号「１１」を付加した「１１１１」であり、その第２のものは、その上位階層の第１の符号「１１」にその補数「００」を付加した「１１００」である。第３のものは、その上位階層の第２の符号「１０」に同じ符号「１０」を付加した「１０１０」であり、その第４のものは、その上位階層の第２の符号「１０」にその補数「０１」を付加した「１００１」である。
以下同様にして、符号長１６の拡散符号は、１６個の拡散符号候補が得られるが、説明を省略する。
【００１０】
上述した方法で生成される拡散符号は、階層型直交符号と呼ばれている。同じ階層にある拡散符号は直交している。同じ階層にない拡散符号は、同じ枝にないもの同士は直交性が保たれている。言い換えれば、木構造の上部の拡散符号を使用しているときには、その下の枝にある拡散符号を同時に使用することはできない。
【００１１】
再び、図１２に戻って説明する。
音声や動画像等の入力データは、レート情報データに応じた「符号多重方式」を用いる。すなわち、送信符号多重数に応じて、シリアル／パラレル変換部４２にて、符号化部１の複数系統の回路へと分配される。ここで、送信符号多重数が１の場合には、符号多重は行わないので、１つの符号化部１にのみ出力される。分配された各系統のデータは、各符号化部１において、畳み込み符号化等の処理が行われる。
符号化後の各系統のデータは、インタリーブ部２において、フェージング変動の影響を軽減するために、所定のフレーム単位のインタリーブを行った後に、情報変調部４でQPSK（Quadrature Phase Shift Keying）変調等の情報変調を行い、その後の拡散部４３において、拡散符号長がｎの相異なる拡散符号を用いて、スペクトラム拡散処理を行う。
【００１２】
ユーザ１の各系統の拡散出力は、加算部４４で加算されて、無線回路部４５で送信信号となる。ユーザ１からユーザｕまでの全てのユーザが、ユーザ毎に異なる拡散符号を用いて同様な処理を行うことで、ユーザ多重も実現している。
「可変拡散率伝送方式」を実現するために、拡散部４３はチップレートを一定として拡散符号長ｎを変更する。それに伴い、シンボルレートが変化するので、情報変調の１シンボルの処理時間を変更する。そのため、他の処理ブロックも変更が必要となる。この「可変拡散率伝送方式」のための処理と「符号多重数」の変更のための処理変更は、レート情報データにより行う。
【００１３】
一方、受信機４６において、受信信号が無線回路部４７でベースバンド信号に変換される。その後、拡散符号多重数に応じて、複数系統の逆拡散部４８で、拡散部４３で用いられた符号長ｎの拡散符号を用いて逆拡散される。
続いて、情報復調部１１で各系統のＩ，Ｑ成分についてレベル判定がなされて復調される。各系統の復調データをデインタリーブ部１４で元に戻し、フェージング変動の影響の軽減されたデータが得られる。各系統のデータは、復号化部１５で畳み込み符号を復号化し、パラレル／シリアル変換部４９でシリアルデータに戻し、出力データを再構成する。
送信機４１と同様に、逆拡散部４８，情報復調部１１，デインタリーブ部１４，復号化部１５を拡散符号長ｎの変更に応じた処理回路とする。
【００１４】
また、送信機４１では、符号多重数，符号長ｎを変更するので、受信機４６において、何らかの手段を用いて、符号多重数，符号長ｎを処理前に既知にしておく必要がある。そのため、送信機４１からレート情報データを何らかの手段を用いて受信機４６に伝送しておくことによって、受信機４６においても、送信機４１と同様に、レート情報データに応じて、各処理が変更される。
【００１５】
レート情報データを送信機４１から受信機４６に伝送する具体例をあげると、第１に、ユーザデータとは別のチャネルとして、このチャネルの拡散符号を固定して、レート情報データを送信するという方法がある。この別のチャネルを制御チャネルとすれば、レート情報データの他に、伝搬状態を推定するためのデータ等とともに送信できる。
第２に、レート情報データをユーザデータとともに時間多重して、レート変更を行う前に送信するという方法がある。
いずれも、１シンボル毎に伝送レート変更を行うことも不可能ではないが、通常は、所定時間長のフレーム単位でレート情報データを送信して切り換えを可能とする。
【００１６】
また、インタリーブの周期は、フェージングの周期を考慮して所定の時間長に設定されるが、伝送レートが変化すると、この所定時間当たりのシンボル数、ひいては所定時間当たりのビット数が変化するので、インタリーブ部２はレート情報データによって設定が変更される。
【００１７】
このように、拡散部４３以外のその他のブロックは、具体的な処理方法によって、レート情報データによって設定が変更される場合がある。この設定変更は、受信機４６の逆拡散部４８以外のその他のブロックについても同様である。
なお、基地局識別およびユーザ識別は、説明を省略したロングコードの種類、あるいはロングコードの基準タイミングからの時間差によって行う。
【００１８】
上述した従来の通信システムを、「拡散符号多重伝送方式」の側面から見ると、同時に送信する拡散符号の数が増えることにより、相互相関の影響が大きくなる。特に、陸上移動体通信の上り回線では異なるユーザ間の同期を維持するのが困難なので、この相互相関の影響による特性劣化が顕著になるという問題がある。
【００１９】
図１５は、図１３に示した拡散符号の自己相関および相互相関の一例の説明図である。横軸はチップ数で表した位相差、縦軸は相関値である。拡散符号１はそのまま、拡散符号０は−１に変換して相関値を計算している。
図１５（ａ）は、拡散符号「１００１０１１０」の自己相関値、図１５（ｂ）は拡散符号「１１１１００００」と拡散符号「１００１０１１０」との相互相関値を示す線図である。
【００２０】
図１５（ａ）に示す自己相関値は、符号長が８であるので、横軸の０，８，１６においてピーク出力が得られる。拡散符号として直交符号を用いているためにこのような特性を示している。しかし、それ以外の場所であっても、自己相関が０．５の値を示す場所がある。
【００２１】
図１５（ｂ）に示す相互相関値は、横軸の同じ０，８，１６において、出力が０となるので、自局の符号多重数が増えても、拡散符号同士が直交しているので問題がない。しかし、異なるユーザの拡散符号のように、拡散符号同士の同期がずれていると、相互相関値が０とはならず、同時に使用されている拡散符号の数が多くなるほど符号間干渉成分が大きくなる。また、後述するように、直交符号を拡散符号として用いた場合であっても、主波および遅延波１〜３間では直交していないために、遅延波のタイミングにおける相互相関により、符号間干渉が大きくなる。
【００２２】
一方、下り回線においては、他ユーザへの送信データも同期して送信可能であるが、マルチパスによって起こる相互相関の影響や、他セルからの干渉により同様の特性劣化が見られる。
【００２３】
図１６は、マルチパス伝搬路におけるマルチパスと図１３に示した従来の拡散符号との関係の説明図である。縦軸に相対受信電力、横軸に時間をとり、遅延プロファイルの一例を示す。ここでは主波、遅延波１から３の到来がある場合の例を示す。
【００２４】
（ａ）〜（ｃ）は拡散符号を、その拡散符号周期を上述した横軸の時間に合わせて示す。
（ａ）の拡散符号は拡散符号長８の拡散符号である。拡散符号周期につき１シンボルが伝送されるので、情報変調としてQPSKを用いる場合、この拡散符号周期（８チップ）で２ビットのデータを伝送できる。１チップ当たりの伝送レートは、０．２５ビットとなる。
（ｂ）の拡散符号は符号長２の拡散符号である。情報変調として同じQPSKを用いる場合、各拡散符号周期（２チップ）で２ビットのデータを伝送できるので、１チップ当たりの伝送レートは、１ビットとなる。
（ｃ）の拡散符号は、符号長８の拡散符号を４多重する場合を示している。情報変調として同じＱＰＳＫを用いる場合、各拡散符号で２ビットのデータを伝送できるので、１チップ当たりの伝送レートは、８ビットとなる。
【００２５】
（ａ）に示す拡散符号の場合、遅延波１〜遅延波３が拡散周期内にあるために、逆拡散部において主波および遅延波１〜３を分離することができる。しかし、遅延波１〜３に含まれる異なる拡散符号により拡散された信号は、主波のスペクトラム拡散信号と同期していないので、主波および遅延波１〜３間で符号間干渉を引き起こしている。
（ｃ）に示すように、同時に４つの拡散符号を使用すると、主波および遅延波１〜３を分離することができるものの、同時使用数が多くなるほど符号間干渉が大きくなる。
【００２６】
このような符号間干渉の影響を除去するために、従来より、干渉除去技術が用いられている。しかし、他ユーザの干渉を除去するためには、他ユーザの相関検出を自局の同期タイミングで行う必要があり、符号多重数が増加することにより回路の複雑化と規模増大が必要となるという問題がある。
【００２７】
一方、「可変拡散率伝送方式」の側面から見ると、符号多重を行わなければ、各ユーザ１〜ｕは、一拡散符号での伝送となるため、「拡散符号多重伝送方式」のような複雑な相互相関が無い。したがって、干渉除去回路の複雑化や規模増大はない。
しかし、チップレートは、伝送帯域によって制限され、拡散符号長、言い換えれば拡散符号周期は、マルチパスの遅延時間より短くすることができない。
すなわち、図１６において、（ｂ）に示す符号長２の拡散符号では、拡散符号周期（２チップ）を超えて遅延波１〜３が到来するので、単純には、主波と遅延波１〜３とを分離できなくなるので、上述した干渉除去回路が複雑になってしまう。
また、シンボル伝送レートは、チップレートと拡散符号長との積によって決まるので、これ以上のシンボル伝送レートを実現することができない、
【００２８】
上述した「拡散符号多重伝送方式」と「可変拡散率伝送方式」とを組み合わせることにより、高速伝送から低速伝送までを実現することも可能であり、既に述べたIMT2000においては、これらの組み合わせでレート可変を実現している。
しかし、これらの組み合わせによる伝送レート可変では、高速レート伝送時の符号間干渉は複雑なままであり、動画像伝送のような、より高速な、例えば10Mb/s程度の伝送レートが要求される次世代のスペクトラム拡散通信システムにおいては、干渉除去回路の複雑化や規模増大が必要になるという問題がある。
回路規模をIMT2000と同様に抑えようとして、チップレートを高速にして拡散符号多重数を低く維持することも考えられるが、拡散符号周期が短くなってしまい、陸上移動体通信の環境においては、マルチパスが拡散符号周期を超えてしまうので、干渉除去回路が複雑になってしまうという問題がある。
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した従来の問題を解決するためになされたもので、送信データに要求される伝送レート等に応じて制御できるとともに、その高速伝送レート時における相互相関の複雑化による特性劣化、および、マルチパスフェージングの影響を軽減することができるスペクトラム拡散通信方法を提供することを目的とするものである。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために本発明は、下記する構成のスペクトラム拡散通信方法を提供する。
スペクトラム拡散信号を送信するチャネルを複数チャネルとし、前記複数チャネルのスペクトラム拡散信号をそれぞれ異なるキャリアもしくは異なるサブキャリアの信号として送信するスペクトラム拡散通信方法であって、
送信データを前記複数チャネルに分配するステップと、
前記各チャネルに関して、当該チャネルに分配された送信データを第１ないし第（ｋ＋１）（ｋは１以上の整数）のデータ列に分配するステップと、
前記第１ないし第ｋのデータ列をそれぞれ情報変調するステップと、
符号長ｎ（ｎは２以上の整数）の拡散符号候補からｍ個（ｍは２以上の整数）の前記拡散符号候補を割当てるステップと、
割当てられた前記拡散符号候補の中から、前記第（ｋ＋１）のデータ列に応じてｋ個の拡散符号を選択するステップと、
選択された前記ｋ個の拡散符号を用いて、それぞれ情報変調された前記第１ないし第ｋのデータ列を拡散することにより、前記各チャネルのスペクトラム拡散信号とし、前記各チャネルのスペクトラム拡散信号をそれぞれ異なるキャリアもしくは異なるサブキャリアの信号として送信するとともに、前記チャネルの１つに、前記符号長ｎのｍ個の拡散符号候補およぴ前記ｋの値を前記各チャネルに共通のものとして制御するための制御情報を挿入して送信するステップと、
前記ｎ，ｍ，ｋの値の少なくとも１つの値を前記各チャネルに共通の値として前記送信データに要求される伝送レートに応じて可変制御するステップとを有することを特徴とするスペクトラム拡散通信方法。
【００３１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施の形態のブロック構成図である。図１（ａ）は送信機、図１（ｂ）は受信機である。複数のユーザで同じ構成をとるが、異なるユーザの送信機と受信機として送受信動作を説明する。
図中、図１（ａ）において、１は符号化部、２はインタリーブ部、３は分配部、４は情報変調部、５は拡散符号選択部、６は拡散部、７は無線回路部である。
符号化部１、インタリーブ部２、情報変調部４は図１２の符号化部１、インタリーブ部２、情報変調部４の各１系統と同様のものである。無線回路部７は図１２の無線回路部４５と同様のものである。
音声，動画像等をデジタルデータ化した入力データは、符号化部１で符号化され、インタリーブ部２で順序を入れ替えられる。その後、分配部３は、インタリーブされた送信データを２系統に分配する。
第１の系統のデータ列は、従来と同様に情報変調部４に出力され、所定の情報変調、例えばQPSK変調により、Ｉ，Ｑの２系統の変調データとなる。
第２の系統のデータ列は、拡散符号選択部５に出力される。
【００３２】
拡散部６は、従来とは異なり、第２の系統のデータ系列に応じて選択された拡散符号によって、情報変調された第１の系統のデータ列を拡散する。
無線回路部７は、スペクトラム拡散された信号が搬送波によって変調されたアナログの送信信号となる。
この実施の形態においても、使用される拡散符号長ｎが可変であることは従来と同様であるが、加えて、拡散符号選択部５で生成され、拡散部６で使用される拡散符号は、符号長がｎの複数の拡散符号候補の中からｍ個の拡散符号候補が割り当てられ、第２の系統のデータ系列に応じて１個選択される。この拡散符号候補の候補数ｍは可変である。上述した値ｎ，ｍはレート情報データに基づいて拡散符号選択部５において変更される。
それに伴い、一般的には、符号化部１，インタリーブ部２，分配部３，情報変調部４，拡散部６においても、レート情報データに基づいて設定が制御される。なお、複数個の拡散符号候補の中から１個の拡散符号を選択することによってデータを伝送する技術自体は、「Ｍ−ａｒｙスペクトラム拡散通信システム」として従来より知られているが、伝送レートの制御を目的として、割当てる拡散符号候補の数ｍの変更制御をするものではなかった。
【００３３】
一方、図１（ｂ）に示す受信機側で、８は無線回路部、９1〜９mは逆拡散部、１０は比較部、１１は情報復調部、１２は情報生成部、１３は再構成部、１４はデインタリーブ部、１５は復号化部である。
無線回路部８は、図１２の無線回路部４７と同様のものである。情報復調部１１、デインタリーブ部１４、復号化部１５は、図１２の情報復調部１１、デインタリーブ部１４、復号化部１５の各１系統と同様のものである。
ｍ個の逆拡散部９1〜９mは、受信信号が無線回路部８で変換されて得られたベースバンド信号のＩ，Ｑ成分を、送信側で選択された拡散符号候補（ｍ個）と一致する拡散符号を用いて逆拡散する。ここでは、送信機において拡散符号を選択する際に用いられた拡散符号候補の数をｍとしたために、逆拡散手段がｍ個必要となる。
このｍの値も可変であり、かつ、拡散符号長ｎの拡散符号はｎ個あるので、全ての拡散符号候補を使用するときには、ｍ＝ｎとなって、ｎ個の逆拡散部９1〜９nが使用される。
【００３４】
比較部１０は、複数の逆拡散部９1〜９mの逆拡散出力のなかから、最大のピーク値を出力した１個の逆拡散部で用いている拡散符号を、最も確からしいものとして選択し、この選択された拡散符号を、送信機で選択された逆拡散符号と一致するものであると判定（最尤判定）する。比較部１０は、選択された拡散符号で逆拡散された出力信号（選択逆拡散出力信号）と、判定されたのがどの逆拡散符号かを示す選択データとを出力する。
情報生成部１２においては、この選択データに応じて、送信機側の拡散符号選択部５で拡散符号を選択する際に使用された第２の系統のデータが生成される。なお、比較部１０に情報生成部１２と同様の機能を持たせれば、比較部１０から出力される選択信号を、直ちに、第２の系統のデータとすることができる。
【００３５】
一方、選択逆拡散出力信号は情報復調部１１で復調され、送信側の第１の系統のデータ列を出力する。再構成部１３において、第１，第２の系統のデータ列を再構成した後にデインタリーブ、復号化の処理を行うことで出力データが得られる。
上述した説明では、情報変調としてQPSKを例にして説明したが、情報変調方式は特に限定されない。BPSKのように、Ｉ相のみの場合であってもよい。拡散変調は、Ｉ相，Ｑ相について独立して拡散変調していたが、Ｉ相，Ｑ相を同じ拡散符号を用いて拡散しても良い。
使用される拡散符号候補の拡散符号長ｎおよび使用数ｍは、レート情報データに基づいて時間的に変化し、逆拡散部９1〜９m，比較部１０は、レート情報データによって制御される。それに伴い、情報復調部１１，情報生成部１２，再構成部１３，デインタリーブ部１４，復号化部１５も、レート情報データに基づいて設定が変更制御される場合がある。
【００３６】
上述した説明において、レート情報データは、従来技術と同様に、制御チャネル等の別のチャネルで送信したり、ユーザの情報とともに時間多重して送信することにより、受信機に送信する。このレート情報データは、例えば、所定時間長のフレーム単位で送信すればよい。
伝送レートと、使用される拡散符号候補の拡散符号長ｎおよび割当て数ｍの組み合わせは、必ずしも１対１対応しない。しかし、あらかじめ伝送レートとｍ個の拡散符号候補との対応テーブルを、送信機，受信機において用意してあれば、単に、レート情報データを送信するだけで、各数値を決定することができる。後述するように、複数のユーザに対して、拡散符号候補を割当てる場合がある。このような場合、レート情報データとユーザ数を送信することとし、上述した対応テーブルも、ユーザ数を条件に入れて作成する。
必ずしもレート情報データやユーザ数を送信する必要はなく、ｍ個の拡散符号候補がわかる制御情報であれば何でもよく、割当てられたｍ個の拡散符号候補そのものを、受信機に送信してもよい。
【００３７】
上述した説明では、送信機側において、伝送レートに応じて各数値の決定を行い、レート情報データを受信側に送信する場合について説明した。これに代えて、受信側から送信側に伝送レートあるいは、上述したようなｍ個の拡散符号候補がわかる制御情報を送信側に送信し、送信側では受信したレート情報データ等にしたがって各数値の決定を行ってもよい。
【００３８】
次に、図１に示したブロック構成の特徴的な動作について、図２〜図８を参照して具体的に説明する。
図２〜図５は、図１に示した実施の形態において、第２の系統のデータ列に基づいて、複数ｎの拡散符号候補から複数ｍの拡散符号を割当てて、その中から１個の拡散符号を選択する際の変換テーブルの一例を示す説明図である。また、拡散符号長ｎは、割当てられた候補内では同じ値とした場合を示している。
拡散符号候補として直交符号を用いる。したがって、符号長ｎ＝８の場合、８個の拡散符号候補がある。直交符号の一例として、図１３，図１４を参照して説明した階層型直交符号を用いているが、これ以外の直交符号であってもよい。
【００３９】
図２は、１ユーザが、拡散符号長ｎ＝１６の全拡散符号候補の１個を選択する場合の変換テーブルの説明図である。
第２の系統の入力データ４ビットに応じて、ｍ＝１６個の拡散符号が割当てられている。１ユーザに１６個の拡散符号を全て割当てているので、第２の系統のデータ列の３ビット毎に、１個の拡散符号を選択する。従来技術では入力データによって拡散符号の変更を行うことはない。そのため、本発明の実施の形態では、１つの拡散符号を選択することにより、１シンボル当たり、第２の系統のデータとして、４ビットだけ多くのデータを伝送できる。
【００４０】
ここで、情報変調のシンボルは、QPSK変調以上の多値変調において、基準周波数信号と同相のＩ成分、これと直交するＱ成分で構成される。したがって、このような拡散符号の選択するための処理は、Ｉ相成分，Ｑ相成分のそれぞれに独立して行うことができる。すなわち、独立して拡散符号の割当てができ、４＋４＝８ビットだけ多くのデータを伝送できる。
情報変調に関し、従来と同様のQPSKを用いた場合には、情報変調によって、第１の系統のデータ列の１シンボル当たり２ビットを処理する。したがって、従来技術では１シンボル当たり、２ビットしか伝送できなかったものが、図２の拡散符号候補を用いた場合には、１シンボル当たり、４＋４＋２＝１０ビットを処理して伝送できる。すなわち、１チップ当たり、１０／１６＝０．６２５ビットが伝送される。なお、符号化部１においては、符号化率＝１、すなわち符号化部１では符号化を行なわないものとして伝送レートを説明している。なお、チップレートは従来技術と同じ値としている。
【００４１】
図３は、１ユーザが、拡散符号長ｎ＝８の全拡散符号候補の１個を選択する場合の変換テーブルの説明図である。
第２の系統のデータ列３ビットに応じて、ｍ＝８個の拡散符号が割当てられている。したがって、１シンボル当たり３ビットだけ多くのデータを伝送できる。Ｉ成分，Ｑ成分に独立して拡散符号を割当て、かつ、情報変調としてQPSKを用いた場合には、１シンボル当たり、３＋３＋２＝８ビットを伝送できる。すなわち、１チップ当たり、８／８＝１ビットが伝送される。
【００４２】
図４は、２ユーザが、それぞれ、拡散符号長８の拡散符号候補の４個から１個を選択する場合の変換テーブルの説明図である。
例えば、基地局において、同時送信する複数の移動局のユーザに対して送信する場合、あるいは、同時受信する複数の移動局のユーザから受信する場合、符号長ｎの拡散符号候補を複数のユーザに割当てる。
拡散符号長ｎ＝８の拡散符号候補は８個あるが、これを２分して２人のユーザに割当てている。スペクトラム拡散信号によって２ユーザを弁別するために、各ユーザは相異なるｍ＝４個の拡散符号候補を使用する。
その結果、各ユーザにおいて、第２の系統のデータ列の２ビット毎に一つの拡散符号を選択して、その２ビットに応じて、ｍ＝４個の拡散符号のなかから１個が選択される。したがって、各ユーザは、１シンボル当たり２ビットだけ多くのデータを伝送することができる。Ｉ成分，Ｑ成分に独立して拡散符号を割当て、かつ、情報変調としてQPSKを採用した場合には、各ユーザは、１シンボル当たり、２＋２＋２＝６ビットを送信あるいは受信できる。すなわち、１チップ当たり、６／８＝０．７５ビットが伝送される。
さらにユーザ数を増やしていった場合には、拡散符号長ｎが８の場合、８ユーザが最大ユーザ数となる。また、最大ユーザ数の場合には、従来例と同様に、割当てられる拡散符号は１個であるので、第２の系統のデータ列がなくなる。
新たに符号長ｎの拡散符号候補の割当てを要求したユーザに対しては、符号長ｎの拡散符号候補のうち、まだ他のユーザに割当てられていない所定個数の拡散符号候補を割当てる。
【００４３】
図５は、１ユーザが、拡散符号長ｎ＝４の全拡散符号候補の１個を選択する場合、および、拡散符号長ｎ＝２の全拡散符号候補の１個を選択する場合の変換テーブルの説明図である。
図５（ａ）において、第２の系統のデータ列２ビットに応じて、ｍ＝４個の拡散符号が割当てられる。したがって、１シンボル当たり２ビットだけ多くのデータを伝送することができる。Ｉ成分，Ｑ成分に独立して拡散符号を割当て、かつ、情報変調としてQPSKを採用した場合には、１シンボル当たり、２＋２＋２＝６ビットを伝送できる。すなわち、１チップ当たりでは、６／４＝１．５ビットが伝送される。
図５（ｂ）において、第２の系統のデータ列１ビットに応じて、ｍ＝２個の拡散符号が割当てされている。したがって、１シンボル当たり１ビットだけ多くのデータを伝送することができる。Ｉ成分，Ｑ成分に独立して拡散符号を割当て、かつ、情報変調としてQPSKを採用した場合には、１シンボル当たり、１＋１＋２＝４ビットを伝送できる。すなわち、１チップ当たりでは、４／２＝２ビットが伝送される。
【００４４】
図６は、上述した図２，図３，図５を参照して各符号長ｎについて検討した結果を、１ユーザが全ての拡散符号候補の１個を選択した場合に限定してまとめた説明図である。
図６（ａ）〜図６（ｄ）は、それぞれ、符号長ｎ＝１６，８，４，２の拡散符号を示したものである。図６（ｅ）は、各拡散符号長ｎにおける１シンボル当たりの伝送ビット数、および、１チップ当たりのビット数を説明図である。この図６（ｅ）中、括弧内の数値は、従来技術における各値である。従来技術に比べて、１チップ当たり伝送できるビット数が多くなるが、拡散符号長が長くなるほど、両者間の伝送ビット数の差が大きくなっている。
一般に、拡散符号長ｎのｎ個の拡散符号候補のうち、ｍ個を割当てて、第２の系統のデータ列に応じて１個の符号を選択した場合において、１チップ当たりの伝送ビット数は、情報変調としてQPSKを用い、符号化を行わないものとした場合、2(log2ｍ+1)/ｎとなる。
【００４５】
チップレートを固定した前提でビットレートを変更するには、複数の方法を採ることができる。
（１）ビットレートを上げるには、シンボルレートを上げればよく、そのために拡散符号長ｎを短くする。
（２）ビットレートを小さくするには、ｍの値を小さくする。
図１に示したブロック構成図では、上述した２つの方法を組み合わせることにより、ビットレートを可変にできる。
【００４６】
これに対し、先に説明した従来技術のように、単に拡散符号多重数を上げることによっても、ビットレートを上げることができる。したがって、上述した第１の実施の形態を拡散符号多重の各系統に用いればよい。
ただし、従来技術では、拡散符号の選択自体をデータの送信に使用しないので、本発明の第２の実施の形態として次の方法をとることもできる。
（３）ビットレートを上げるには、割当てられたｍ個の拡散符号の中からｋ個の拡散符号を選択して同時に並列使用し、このｋ個の拡散符号の組み合わせに、ユーザのデータを対応させる。第１の実施の形態では、ｍ個の拡散符号の中からｋ＝１個の拡散符号を選択して、同時に並列使用していたと見なすことができるので、第１の実施の形態を含む上位の実施の形態といえる。
【００４７】
具体的な数値を用いて説明する。
（ａ）拡散符号長ｎ＝８の全拡散符号候補ｍ＝８を使用して、第２のデータ列に応じて、ｋ＝２個の拡散符号の組み合わせを選択して使用する場合、mＣk＝8Ｃ2＝２８通りの選択が可能となる。その結果、拡散符号選択によって、１シンボル当たりlog2２８≒４．８ビットのデータを伝送することができ、情報変調のＩ相成分，Ｑ相成分について、それぞれ独立して拡散変調を行うことができるので、第２のデータ列として、この２倍のデータを伝送できる。また、直交変調としてQPSKを用いたときには、各拡散符号に２ビットの第１の系統のデータ列を拡散変調できるので、第１の系統のデータ列として、２ｋ＝４ビットのデータを伝送することができる。
したがって、合計すると、１シンボル当たり、2ｋ＋log2（mＣk）≒４＋４．８＝８．８ビットのデータを伝送することができる。１チップ当たりでは、そのｎ分の１（＝１／８）のビットを伝送することができる。
【００４８】
（ｂ）拡散符号長ｎ＝８の全拡散符号候補ｍ＝８を使用して、第２のデータ列に応じて、ｋ＝３個の拡散符号の組み合わせを選択して使用する場合、8Ｃ3＝５６通りの拡散符号の選択が可能となり、１シンボル当たり、２ｋ＋log2（mＣk）＝６＋log2５６≒１１．８ビットのデータを伝送することができ、１チップ当たり、１１．８／ｎ＝１．４７５ビットを伝送することができる。
図１（ｂ）の受信機においては、比較部１０は、複数の逆拡散部９1〜９mの出力から、同じタイミングでピーク値を出力するｋ個の出力を検出することにより、並列に組み合わされた拡散符号を判定する。情報生成部１２では、判定されたｋ個の拡散符号から、図１（ｂ）の送信機において、拡散符号選択に使用された第２の系列のデータに一致するデータを生成する。
上述した説明では、ｋの値を、情報変調のＩ相成分，Ｑ相成分について同じ値としたが、それぞれ独立して設定することも可能である。
【００４９】
以上の第１〜第３の方法を組み合わせることによって、伝送レートを可変することができる。
この実施の形態でも、情報変調方式は特に限定されない。BPSKのようにＩ相のみの場合であってもよい。拡散変調は、Ｉ相，Ｑ相について独立して拡散変調していたが、Ｉ相，Ｑ相を同じ拡散符号を用いて拡散しても良い。
なお、複数の拡散符号の組み合わせによってユーザのデータを伝送する方法自体は、「並列組み合わせスペクトラム拡散通信方式」として、従来より知られているが、使用できる拡散符号候補は固定されていて、伝送レートを可変にすることを目的とするものではない。
【００５０】
この第２の実施の形態でも、伝送レート（または伝送レートおよびユーザ数）と、使用される拡散符号候補の拡散符号長ｎ，拡散符号候補の割当て数ｍ，並列使用される拡散符号の数であるｋの組み合わせとは、必ずしも１対１対応しないので、対応テーブル等を用意して、単に、レート情報データ（またはレート情報データおよびユーザ数）を送信するだけで、ｍ個の拡散符号候補およびｋの値を設定するか、あるいは、送信側から、ｍ個の拡散符号候補およびｋの値を設定するための何らかの制御情報を送信する。
あるいは、受信機側で伝送レート（または伝送レートおよびユーザ数）、あるいは、各数値を決定し、送信機側にレート情報データ（またはレート情報データおよびユーザ数）、あるいは、上述した制御情報を送信側に送信し、送信側では受信したレート情報データ（またはレート情報データおよびユーザ数）にしたがって各拡散符号候補やｋの値の設定を行ってもよい。
【００５１】
上述した説明では、拡散符号長ｎの異なる拡散符号候補を同時使用しない前提で説明した。図１４を参照して説明したように、拡散符号長ｎの異なるものであっても、直交関係にあるものを選択することができる。このように、異なる拡散符号長の符号を組み合わせることによっても伝送レートを変更することができる。また、情報変調部４において、変調多値数を変化させても伝送レートを変更することができる。
【００５２】
上述したように、本発明の第１の実施の形態は、結果として、従来技術よりも伝送レートを大きくすることができる。しかし、単に伝送量上の利点にとどまらず、拡散符号長を従来よりも長くすることができることから、マルチパスに対する処理能力も向上する。
図７は、マルチパスと本発明の第１の実施の形態で使用される拡散符号との関係の説明図である。
図中、横軸は時間、縦軸は相対受信電力である。図１６を参照して説明したマルチパス伝搬路と同一の伝搬路において、符号長８の拡散符号を、その拡散符号周期を横軸の時間に合わせて示している。
従来と同じビットレート（１チップ当たり１ビット）で送信した場合を考えてみる。この想定においては、従来技術の４シンボル長が、本発明の実施の形態の場合の１シンボル長に相当する。
したがって、本発明の実施の形態の場合には、遅延波１〜３の全ての波が１シンボル長以内に含まれている。これに対し、図６を参照して説明した従来技術では、全ての遅延波１〜３が１シンボル長を超えている。したがって、説明を省略したロングコード等を用いた分離を行なわないかぎり、各遅延波１〜３は干渉信号となる。
【００５３】
また、図１６（ｃ）を参照して説明したように、従来技術で符号多重を行なった場合、４個の拡散符号を用いて拡散符号多重することで、本発明の第１の実施の形態と同様に、全ての遅延波１〜３が１シンボル長を超えない。しかし、本発明の実施の形態では、あえて拡散符号多重を行わなくても、従来と同じビットレートで送信できるので、従来技術よりも、考慮する必要のある相互相関の数が減ることになる。つまり、本発明の実施の形態は、従来技術よりも少ない規模の干渉除去回路で良いことになる。
【００５４】
同様に、下り回線の他ユーザの遅延波による相互相関、他セルの送信信号の回り込みによる相互相関、および、上り回線における非同期ユーザによる相互相関等の干渉除去回路も、本発明の第１の実施の形態では、送信されている拡散符号数を小さくすることができるために、簡易化される。
【００５５】
本発明の第２の実施の形態において、第１の実施の形態と同じビットレートで伝送する場合には、１シンボル長をさらに長くすることができる。この場合、同時に複数の符号を並列使用するので、相互相関による干渉量が増加する。しかし、それでも、干渉の除去を行う場合に、考慮する必要のある相互相関の数が減るので、従来技術よりも少ない規模の干渉除去回路で良いことになる。
【００５６】
上述した説明では、伝送レートを可変にするために、上述したｎ，ｍ，ｋの値を変更可能にした。
しかし、上述したｎ，ｍ，ｋの数値の変更は、伝送レートの変更以外の目的を実現するために行うこともできる。すなわち、仮に伝送レートを固定したとしても、上述した数値の組み合わせは、複数通りある。これら複数通りの組み合わせは、伝送レートが等しくても、同時使用できるユーザ数や伝送特性が異なるものとなる。
【００５７】
本発明の第３の実施の形態においては、送信データに要求される伝送の正確性、およびまたは、前記拡散符号候補が割当てられるユーザ数、およびまたは、伝搬路の状況に応じて、上述した数値の組み合わせを選択するものである。
その結果、単に伝送レートに応じて制御されるだけでなく、送信データに要求される伝送の正確性、およびまたは、前記拡散符号候補が割当てられるユーザ数、およびまたは、伝搬路の状況に適応したスペクトラム拡散の態様に制御することができる。
【００５８】
送信データに要求される伝送の正確性は、送信データに許容される伝送誤り率などで表されるものであり、送信データのサービス種類あるいはメディアとも関連する。例えば、音声データは正確性がさほど要求されないが、電算機処理データは正確性が要求される。したがって、送信データのサービス種類あるいはメディア（例えば、音声データ、電算機処理データ、静止画像データ、動画像データ）に応じて自動的に決定することもできる。
伝送レート一定の条件で、正確性の要求される送信データの場合には、例えば、上述したｎについては大きく、ｋについては小さく、ｍについては大きくすればよい。
また、ユーザ毎に送受信ができるように、同じ符号長ｎの拡散符号候補を用いるユーザ数が多くなるほど、割当てる拡散符号候補の数ｍを小さくしなければならない。したがって、ユーザ数に応じて拡散の態様を制御する。
また、伝搬路の状況とは、受信機における受信信号レベル（当該送信機からの受信信号レベルの他、他の送信機からの受信信号レベルでもよい）、干渉波レベル、遅延波の遅延時間などで表されるものである。
伝送レート一定の条件で、伝搬路の状況が不良のときには、例えば、上述したｎについては大きく、ｋについては小さく、ｍについては大きくすればよい。
【００５９】
この実施の形態のブロック構成図は、図示を省略した。しかし、図１において、「レート情報データ」を、上述した諸条件に置き換えて、ｎ，ｍ，ｋの値を設定するための情報とすればよい。上述した諸条件と上述した数値との対応テーブルをあらかじめ用意しておいてもよい。この場合も、送信側から符号長ｎのｍ個の拡散符号候補、および、ｋの値を制御するための制御情報を、スペクトラム拡散信号の送信側から受信側に送信するか、逆に、上述した制御情報を受信機側から送信側に送信してもよい。送信側または受信側が基地局である場合は、この基地局が移動局のスペクトラム拡散の態様を制御すればよい。
【００６０】
図８は、伝送レートが等しくなる拡散符号長ｎ，割当てられる拡散符号候補の数ｍ，並列使用される拡散符号の数であるｋの組み合わせ例の説明図である。
図８（ａ）は、１ユーザが拡散符号長ｎ＝１６の拡散符号候補のうち、ｍ＝８＝２3の候補が割当てられ、その中から、１個の拡散符号を第２のデータ列に応じて選択する場合を示す。情報変調としてQPSKを使用したとき、１シンボル当たりのデータビットは、３＋３＋２＝８ビットとなり、１チップ当たり０．５ビットである。
図８（ｂ）は、１ユーザが拡散符号長８の拡散符号候補のうち、ｍ＝２＝２1の候補が割当てられ、その中から、１個の拡散符号を第２のデータ系列に応じて選択する場合を示す。情報変調としてQPSKを使用したとき、１シンボル当たりのデータビットは、１＋１＋２＝４ビットとなり、１チップ当たり０．５ビットである。
したがって、図８（ａ），図８（ｂ）の両者の伝送レートは等しい。
しかし、拡散利得（１シンボル当たりのチップ数）の観点からは、図８（ａ）の場合が拡散利得＝１６であるのに対し、図８（ｂ）の場合は８である。したがって、伝送の正確性は図８（ａ）の方が良い。
一方、同時送信可能なユーザ数の観点からすると、図８（ａ）の場合が２ユーザ止まりであるのに対して、図８（ｂ）の場合は、４ユーザに割当てることができる。
【００６１】
次に、図１を参照して説明した第１の実施の形態を、複数のサブキャリアを用いたCDMA通信システム、例えば、OFDM（Orthogonal Frequency-Division Multiplexing）の各サブキャリアにおけるスペクトラム拡散信号生成部の構成に適用した場合について、図９，図１０を参照して説明する。サブキャリア総数はｓ本とする。複数の拡散符号の組み合わせをデータ伝送に用いる第２の実施の形態、および、伝送レートを可変にする目的以外にも使用する第３の実施の形態も同様に適用することができる。
【００６２】
図９は、本発明の第４の実施の形態のスペクトラム拡散通信システムにおける送信機のブロック構成図である。
図中、図１と同様な部分には同じ符号を付している。２１は分配部である。２２はスペクトラム拡散信号生成部であって、サブキャリア毎に同じ構成が設けられる。ただし、サブキャリア１のブロックにおいては、レート情報挿入部２３が設けられている。
２４は逆高速フーリエ変換処理部、２５はパラレル／シリアル変換部、２６はガード挿入部である。図示を省略するが、各サブキャリア毎に、フェージング歪補償のためのパイロット信号がユーザデータ中に挿入されて逆高速フーリエ変換される。２７は無線回路部であって、図１の無線回路部７と同様の構成である。
【００６３】
入力データは、分配部２１により、スペクトラム拡散信号生成部２２の各サブキャリア１〜ｓのチャネルに分配される。レート情報データは、サブキャリア１に設けられたレート情報挿入部２３において、フレーム毎に挿入される。
また、各周波数帯域は同じであるので、全てのサブキャリア１〜ｓのチャネルにおける、情報変調部４，拡散符号数選択部５、および、拡散部６は、レート情報データにより、あらかじめ決められた、共通の情報変調速度（シンボルレート。チップレートが固定であるので、拡散符号長ｎによって決まる）、共通の拡散符号候補割当て数ｍ（第２の実施の形態では、さらに、共通の並列使用される拡散符号の数ｋ）により処理することができる。したがって、各サブキャリア１〜ｓ毎に、レート情報データを付加する必要がない。
【００６４】
このようにして処理されたサブキャリア１〜ｓ毎のスペクトラム拡散信号は、逆高速フーリエ変換（逆FFT）処理部２４で時間信号に変換される。
逆高速フーリエ変換処理後の信号は、パラレル／シリアル変換部２５で、シリアル信号に変換された後に、ガード挿入部２６においてガードインターバルを挿入し、無線回路部２７を経て、送信される。
なお、ガードインターバルは、逆FFTの一処理単位（１FFTシンボル）毎に、後半のt/N時間分のデータを一処理単位の先頭部に付加する処理である。ここで、定数tは１FFTシンボル周期を示し、定数Nは1＜Nの実数である。MMAC（Multimedia Mobile Access Communication system）などでは、N=10程度の値が用いられている。
受信側においては、このガードインターバルによって、遅延波が後続の逆FFTの処理単位内に入り込んで干渉を引き起こさないようにする。また、このガードインターバルは、自身の信号の一部を用いているので周波数成分が元と同じであり、挿入の影響は小さい。
【００６５】
図１０は、本発明の第４の実施の形態のスペクトラム拡散通信システムにおける受信機のブロック構成図である。
図中、３１は無線回路部であって、図１の無線回路部８と同様な構成である。３２はガード除去部、３３はシリアル／パラレル変換処理部、３４は高速フーリエ変換処理部、３５はレート情報判定部である。
【００６６】
受信信号は、無線回路部３１でベースバンド信号となる。ガード除去部３２でガードインターバルを除去した後に、シリアル／パラレル変換処理部３３で、パラレル信号への変換処理を行う。その後、高速フーリエ変換処理部３４でサブキャリア毎の信号に変換される。
逆拡散部９1〜９m、比較部１０、情報復調部１１，情報生成部１２は、図１と同様なもので、各サブキャリア１〜ｓ毎に同じ構成が設けられている。
３６は各サブキャリア１〜ｓの系統毎に設けられたフェージング歪補償部であって、例えば、各サブキャリア１〜ｓ毎に送信側で挿入されていたパイロット信号を抽出して、フェージングによる受信信号の位相変動および振幅変動を推定して、受信信号が受けていたフェージング歪を補償する。
【００６７】
送信側でサブキャリア１のスペクトラム拡散信号に挿入されたレート情報データを、サブキャリア１のレート判定部３５判定した結果により、各サブキャリア１〜ｓの逆拡散部９1〜９m等の処理が行われる。
３７は再構成部であって、全てのサブキャリア１〜ｓの系統の出力データを再構成した出力データを出力する。この再構成部３７においても、レート情報判定部３５により得られたレート情報データが用いられる場合がある。
【００６８】
図１１は、図９，図１０に示した本発明の第４の実施の形態におけるレート情報データを含んだ信号フォーマットの説明図である。
図１１（ａ），図１１（ｂ）は、２つの具体例を示している。いずれの例においても、各サブキャリア１〜ｓ毎に、送信データとレート情報データとの関係を示している。
図１１（ａ）においては、１ＦＦＴシンボル周期毎に、サブキャリア１のチャネルにのみ、レート情報データが挿入されている。
これに対し、図１１（ｂ）においては、各サブキャリア１〜ｓにおいて、レート情報データが１ＦＦＴシンボル周期毎のデータ列に挿入されている。
各サブキャリア１〜ｓのチャネルで同じ伝送レートを用いる場合には、図１１（ａ）の伝送フォーマットを用いることにより、レート情報をサブキャリア毎に送る必要がなくなるので、装置の簡易化を図ることができる。
各サブチャネルで異なる伝送レートを使用することもでき、この場合には、図１１（ｂ）の伝送フォーマットで送信すればよい。
なお、上述したレート情報データは、一例であり、第１ないし第３の実施の形態において説明した、制御情報に置き換わる場合もある。
以上、第４の実施の形態として、複数のサブキャリアを用いたCDMA通信システムについて説明した。この他に、複数のキャリアを用いたCDMA通信システムもある。このシステムでは、図９，図１０においける各サブキャリアのチャネルの構成をキャリア１〜ｓのチャネルの構成として採用すればよい。
【００６９】
本発明に係るスペクトラム拡散通信システムは、従来技術のスペクトラム拡散通信方法を併用したものとして実施することもできる。
すなわち、従来技術のスペクトラム拡散通信方法に従うときには、送信データを拡散符号の選択のためには分配しない。選択される拡散符号は、ユーザの送信データの情報によっては変化することなく、従来技術の制御方式にしたがって、伝送レートの変更等によってのみ変化させるようにする。従来技術の制御方式によって拡散符号多重を行うときにも、選択される複数の拡散符号は、ユーザの送信データの情報によっては変化させない。
【００７０】
具体的には、従来技術のスペクトラム拡散通信方法に従うときには、送信データをそのままあるいは分配して第１ないし第ｋ（ｋは１以上の整数）のデータ列とし、前記第１ないし第ｋのデータ列をそれぞれ情報変調し、符号長ｎ（ｎは２以上の整数）の拡散符号候補からｍ＝ｋ個の前記拡散符号候補を割当てて選択し、選択されたｋ個の拡散符号を用いて、それぞれ情報変調された前記第１ないし第ｋのデータ列を拡散し、スペクトラム拡散信号として送信し、前記スペクトラム拡散信号を受信し、前記ｍ＝ｋ個の拡散符号を用いて、前記スペクトラム拡散信号を逆拡散し、前記逆拡散出力を情報復調することにより、前記第１ないし第ｋのデータ列を出力し、出力された前記第１ないし第ｋのデータ列をそのままあるいは再構成して受信データとし、前記ｎ，ｍ＝ｋの値の少なくとも１つの値を、前記送信データに要求される伝送レートに応じて可変制御する。
【００７１】
本発明に係るスペクトラム拡散通信システムに従うか、従来技術のスペクトラム拡散通信方法に従うかは、送信データに要求される伝送レート、送信データに要求される伝送の正確性、拡散符号候補が割当てられるユーザ数、伝搬路の状況といった少なくとも１つの条件に応じて切り替えてもよい。
あるいは、送信側、受信側のいずれか一方の装置が、従来技術のスペクトラム拡散通信方法にしか対応できない装置であるときに、他方の装置が本発明に係るスペクトラム拡散通信システムに従わずに、従来技術のスペクトラム拡散通信方法に従うようにしてもよい。
【００７２】
【発明の効果】
本発明は、上述した説明から明らかなように、高速伝送を行う際の多重する符号数が減るという効果を奏する。
高速伝送を行う際の拡散符号のチップレートを低速に抑えることで、符号周期を超えるマルチパスを軽減し、自身のマルチパスによる干渉の除去回路の回路規模の増大を抑圧することができる。
その結果、高速データから低速データまでの様々な伝送レートでの通信を、拡散符号多重数が少なく、かつ、低いチップレートで処理できる。
これにより、シンボル周期を長くすることができるとともに、伝送効率も良いので、シンボル周期を超えるような長周期の遅延波によるマルチパス干渉を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のブロック構成図である。
【図２】１ユーザが、拡散符号長ｎ＝１６の全拡散符号候補の１個を選択する場合の変換テーブルの説明図である。
【図３】１ユーザが、拡散符号長ｎ＝８の全拡散符号候補の１個を選択する場合の変換テーブルの説明図である。
【図４】２ユーザが、それぞれ、拡散符号長８の拡散符号候補の４個から１個を選択する場合の変換テーブルの説明図である。
【図５】１ユーザが、拡散符号長ｎ＝４の全拡散符号候補の１個を選択する場合、および、拡散符号長ｎ＝２の全拡散符号候補の１個を選択する場合の変換テーブルの説明図である。
【図６】図２，図３，図５を参照して各符号長ｎについて検討した結果を、１ユーザが全ての拡散符号候補の１個を選択した場合に限定してまとめた説明図である。
【図７】マルチパスと本発明の第１の実施の形態で使用される拡散符号との関係の説明図である。
【図８】伝送レートが等しくなる拡散符号長ｎ，割当てられる拡散符号候補の数ｍ，並列使用される拡散符号の数ｋの組み合わせ例の説明図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態の送信機のブロック構成図である。
【図１０】スペクトラム拡散通信システムにおける受信機のブロック構成図である。
【図１１】図９，図１０に示したブロック構成図の形態におけるレート情報データを含んだ信号フォーマットの説明図である。
【図１２】従来のスペクトラム拡散通信システムのブロック構成図である。
【図１３】図１２に示した従来のスペクトル拡散通信システムで使用する拡散符号の説明図である。
【図１４】図１３に示した拡散符号の符号生成原理の説明図である。
【図１５】図１３に示した拡散符号の自己相関および相互相関の一例の説明図である。
【図１６】マルチパス伝搬路におけるマルチパスと図１３に示した従来の拡散符号との関係の説明図である。
【符号の説明】
１…符号化部、２…インタリーブ部、３…分配部、４…情報変調部、５…拡散符号選択部、６…拡散部、７…無線回路部、８…無線回路部、９…逆拡散部、１０…比較部、１１…情報復調部、１２…情報生成部、１３…再構成部、１４…デインタリーブ部、１５…復号化部
【発明の属する技術分野】
本発明は、音声データ，電算機処理データ，動画像データ等の、低速大容量であったり、リアルタイムかつ大容量であったりする変動の大きいマルチメディアデータを、異なる伝送レートで効率的に扱うことのできるスペクトラム拡散通信方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
マルチメディア通信を行うためには、音声データなどの数十kbps (bits/second) 程度の低い伝送レートで通信可能なデータから、動画像データのような数Mbps以上の高い伝送レートのデータまでを同一の通信システムで取り扱うことが求められる。
【０００３】
近年、同一帯域を用いてユーザ多重が可能なシステムとして符号分割多元接続（CDMA）方式が注目されている。このCDMA方式は、スペクトル拡散（SS）通信方式であって、ユーザ毎に異なる拡散符号を各シンボルに乗算することで、同一帯域内のユーザ多重を実現している。国際電気通信連合（ITU）におけるIMT2000の標準化においてもこのCDMA方式の採用が決定している。
【０００４】
従来、CDMA方式を用いて様々な伝送レートで送信するために、以下に示す３つの方法が考えられている。
第１の方法は、あるユーザが複数の拡散符号を用いる「拡散符号多重方式」である。これにより、各拡散符号ごとの伝送レートが固定であっても、拡散符号の多重数を変更することで様々な伝送レートを実現できる。
第２の方法は、１つの拡散符号を用いて、ある所定時間（フレーム）内のデータ数を変更する方法である。第２の方法の主な実現手段として、符号速度（チップレート）を一定として拡散符号長（拡散符号周期）を変更する「可変拡散率伝送方式」がある。
第３の方法として、上述した第１，第２の方法を組み合わせることにより、低速伝送から高速伝送までを実現することが可能であり、IMT2000（International Mobile Telecomunications-2000)においては、これらの組み合わせで伝送レート可変を実現している。
以下、「拡散符号多重方式」と「可変拡散率伝送方式」とを組み合わせた通信システムを説明する。
【０００５】
図１２は、従来のスペクトラム拡散通信システムのブロック構成図である。
図中、４１はユーザ１の送信機である。複数のユーザ１〜ユーザｕの送信機は同一構成をとる。
IMT2000においては、セル識別等の目的でロングコードも用いて拡散させている。また、送信電力制御を行っているが、これらの説明は省略する。
送信機４１において、４２は入力データを１または複数の系統のデータに分配するシリアル／パラレル変換器である。
各系統のデータ列は、符号化部１、インタリーブ部２、情報変調部４、拡散部４３を通って、加算部４４で加算され、無線回路部４５を経て送信信号となり、図示しないアンテナから送信される。
【０００６】
シリアル／パラレル変換器４２における系統数および拡散部４３における拡散符号長ｎは、入力データの伝送レートを指定するレート情報データによって制御される。
このレート情報データは、受信機４６に送られて、このレート情報データを用いて、送信側とは逆の処理を行わせる。
【０００７】
一方、４６はユーザ１の通信相手となるユーザｕの受信機である。複数のユーザ１〜ユーザｕの受信機は同一構成をとる。受信機４６において、４７は無線回路部であって、直交復調されたＩ成分，Ｑ成分のベースバンド信号が、複数系統の逆拡散部４８に分岐出力される。
各系統の逆拡散部４８の出力は、それぞれ、情報復調部１１，デインタリーブ部１４，復号化部１５で処理されて、パラレルシリアル変換部４９において再構成されて、送信側の入力データに対応した出力データが得られる。シリアル／パラレル変換器４２における系統数、および、逆拡散部４８における拡散符号長ｎは、送信機４１から送信されたレート情報データを受信して制御される。
【０００８】
図１３は、図１２に示した従来のスペクトル拡散通信システムで使用する拡散符号の説明図である。
図１３（ａ）〜図１３（ｄ）は、それぞれ、拡散符号長ｎ＝１６，８，４，２の拡散符号候補を示している。各符号長において、拡散符号多重数に応じて複数個の拡散符号が使用される。
【０００９】
図１４は、図１３に示した拡散符号の符号生成原理の説明図である。符号長の異なる拡散符号は、木構造をしている。
符号長２の拡散符号の第１のものは、その上位階層の符号「１」に同じ符号「１」を付加した「１１」であり、その第２のものは、その上位階層の符号「１」にその補数「０」を付加した「１０」である。
符号長４の拡散符号の第１のものは、その上位階層の第１の符号「１１」に同じ符号「１１」を付加した「１１１１」であり、その第２のものは、その上位階層の第１の符号「１１」にその補数「００」を付加した「１１００」である。第３のものは、その上位階層の第２の符号「１０」に同じ符号「１０」を付加した「１０１０」であり、その第４のものは、その上位階層の第２の符号「１０」にその補数「０１」を付加した「１００１」である。
以下同様にして、符号長１６の拡散符号は、１６個の拡散符号候補が得られるが、説明を省略する。
【００１０】
上述した方法で生成される拡散符号は、階層型直交符号と呼ばれている。同じ階層にある拡散符号は直交している。同じ階層にない拡散符号は、同じ枝にないもの同士は直交性が保たれている。言い換えれば、木構造の上部の拡散符号を使用しているときには、その下の枝にある拡散符号を同時に使用することはできない。
【００１１】
再び、図１２に戻って説明する。
音声や動画像等の入力データは、レート情報データに応じた「符号多重方式」を用いる。すなわち、送信符号多重数に応じて、シリアル／パラレル変換部４２にて、符号化部１の複数系統の回路へと分配される。ここで、送信符号多重数が１の場合には、符号多重は行わないので、１つの符号化部１にのみ出力される。分配された各系統のデータは、各符号化部１において、畳み込み符号化等の処理が行われる。
符号化後の各系統のデータは、インタリーブ部２において、フェージング変動の影響を軽減するために、所定のフレーム単位のインタリーブを行った後に、情報変調部４でQPSK（Quadrature Phase Shift Keying）変調等の情報変調を行い、その後の拡散部４３において、拡散符号長がｎの相異なる拡散符号を用いて、スペクトラム拡散処理を行う。
【００１２】
ユーザ１の各系統の拡散出力は、加算部４４で加算されて、無線回路部４５で送信信号となる。ユーザ１からユーザｕまでの全てのユーザが、ユーザ毎に異なる拡散符号を用いて同様な処理を行うことで、ユーザ多重も実現している。
「可変拡散率伝送方式」を実現するために、拡散部４３はチップレートを一定として拡散符号長ｎを変更する。それに伴い、シンボルレートが変化するので、情報変調の１シンボルの処理時間を変更する。そのため、他の処理ブロックも変更が必要となる。この「可変拡散率伝送方式」のための処理と「符号多重数」の変更のための処理変更は、レート情報データにより行う。
【００１３】
一方、受信機４６において、受信信号が無線回路部４７でベースバンド信号に変換される。その後、拡散符号多重数に応じて、複数系統の逆拡散部４８で、拡散部４３で用いられた符号長ｎの拡散符号を用いて逆拡散される。
続いて、情報復調部１１で各系統のＩ，Ｑ成分についてレベル判定がなされて復調される。各系統の復調データをデインタリーブ部１４で元に戻し、フェージング変動の影響の軽減されたデータが得られる。各系統のデータは、復号化部１５で畳み込み符号を復号化し、パラレル／シリアル変換部４９でシリアルデータに戻し、出力データを再構成する。
送信機４１と同様に、逆拡散部４８，情報復調部１１，デインタリーブ部１４，復号化部１５を拡散符号長ｎの変更に応じた処理回路とする。
【００１４】
また、送信機４１では、符号多重数，符号長ｎを変更するので、受信機４６において、何らかの手段を用いて、符号多重数，符号長ｎを処理前に既知にしておく必要がある。そのため、送信機４１からレート情報データを何らかの手段を用いて受信機４６に伝送しておくことによって、受信機４６においても、送信機４１と同様に、レート情報データに応じて、各処理が変更される。
【００１５】
レート情報データを送信機４１から受信機４６に伝送する具体例をあげると、第１に、ユーザデータとは別のチャネルとして、このチャネルの拡散符号を固定して、レート情報データを送信するという方法がある。この別のチャネルを制御チャネルとすれば、レート情報データの他に、伝搬状態を推定するためのデータ等とともに送信できる。
第２に、レート情報データをユーザデータとともに時間多重して、レート変更を行う前に送信するという方法がある。
いずれも、１シンボル毎に伝送レート変更を行うことも不可能ではないが、通常は、所定時間長のフレーム単位でレート情報データを送信して切り換えを可能とする。
【００１６】
また、インタリーブの周期は、フェージングの周期を考慮して所定の時間長に設定されるが、伝送レートが変化すると、この所定時間当たりのシンボル数、ひいては所定時間当たりのビット数が変化するので、インタリーブ部２はレート情報データによって設定が変更される。
【００１７】
このように、拡散部４３以外のその他のブロックは、具体的な処理方法によって、レート情報データによって設定が変更される場合がある。この設定変更は、受信機４６の逆拡散部４８以外のその他のブロックについても同様である。
なお、基地局識別およびユーザ識別は、説明を省略したロングコードの種類、あるいはロングコードの基準タイミングからの時間差によって行う。
【００１８】
上述した従来の通信システムを、「拡散符号多重伝送方式」の側面から見ると、同時に送信する拡散符号の数が増えることにより、相互相関の影響が大きくなる。特に、陸上移動体通信の上り回線では異なるユーザ間の同期を維持するのが困難なので、この相互相関の影響による特性劣化が顕著になるという問題がある。
【００１９】
図１５は、図１３に示した拡散符号の自己相関および相互相関の一例の説明図である。横軸はチップ数で表した位相差、縦軸は相関値である。拡散符号１はそのまま、拡散符号０は−１に変換して相関値を計算している。
図１５（ａ）は、拡散符号「１００１０１１０」の自己相関値、図１５（ｂ）は拡散符号「１１１１００００」と拡散符号「１００１０１１０」との相互相関値を示す線図である。
【００２０】
図１５（ａ）に示す自己相関値は、符号長が８であるので、横軸の０，８，１６においてピーク出力が得られる。拡散符号として直交符号を用いているためにこのような特性を示している。しかし、それ以外の場所であっても、自己相関が０．５の値を示す場所がある。
【００２１】
図１５（ｂ）に示す相互相関値は、横軸の同じ０，８，１６において、出力が０となるので、自局の符号多重数が増えても、拡散符号同士が直交しているので問題がない。しかし、異なるユーザの拡散符号のように、拡散符号同士の同期がずれていると、相互相関値が０とはならず、同時に使用されている拡散符号の数が多くなるほど符号間干渉成分が大きくなる。また、後述するように、直交符号を拡散符号として用いた場合であっても、主波および遅延波１〜３間では直交していないために、遅延波のタイミングにおける相互相関により、符号間干渉が大きくなる。
【００２２】
一方、下り回線においては、他ユーザへの送信データも同期して送信可能であるが、マルチパスによって起こる相互相関の影響や、他セルからの干渉により同様の特性劣化が見られる。
【００２３】
図１６は、マルチパス伝搬路におけるマルチパスと図１３に示した従来の拡散符号との関係の説明図である。縦軸に相対受信電力、横軸に時間をとり、遅延プロファイルの一例を示す。ここでは主波、遅延波１から３の到来がある場合の例を示す。
【００２４】
（ａ）〜（ｃ）は拡散符号を、その拡散符号周期を上述した横軸の時間に合わせて示す。
（ａ）の拡散符号は拡散符号長８の拡散符号である。拡散符号周期につき１シンボルが伝送されるので、情報変調としてQPSKを用いる場合、この拡散符号周期（８チップ）で２ビットのデータを伝送できる。１チップ当たりの伝送レートは、０．２５ビットとなる。
（ｂ）の拡散符号は符号長２の拡散符号である。情報変調として同じQPSKを用いる場合、各拡散符号周期（２チップ）で２ビットのデータを伝送できるので、１チップ当たりの伝送レートは、１ビットとなる。
（ｃ）の拡散符号は、符号長８の拡散符号を４多重する場合を示している。情報変調として同じＱＰＳＫを用いる場合、各拡散符号で２ビットのデータを伝送できるので、１チップ当たりの伝送レートは、８ビットとなる。
【００２５】
（ａ）に示す拡散符号の場合、遅延波１〜遅延波３が拡散周期内にあるために、逆拡散部において主波および遅延波１〜３を分離することができる。しかし、遅延波１〜３に含まれる異なる拡散符号により拡散された信号は、主波のスペクトラム拡散信号と同期していないので、主波および遅延波１〜３間で符号間干渉を引き起こしている。
（ｃ）に示すように、同時に４つの拡散符号を使用すると、主波および遅延波１〜３を分離することができるものの、同時使用数が多くなるほど符号間干渉が大きくなる。
【００２６】
このような符号間干渉の影響を除去するために、従来より、干渉除去技術が用いられている。しかし、他ユーザの干渉を除去するためには、他ユーザの相関検出を自局の同期タイミングで行う必要があり、符号多重数が増加することにより回路の複雑化と規模増大が必要となるという問題がある。
【００２７】
一方、「可変拡散率伝送方式」の側面から見ると、符号多重を行わなければ、各ユーザ１〜ｕは、一拡散符号での伝送となるため、「拡散符号多重伝送方式」のような複雑な相互相関が無い。したがって、干渉除去回路の複雑化や規模増大はない。
しかし、チップレートは、伝送帯域によって制限され、拡散符号長、言い換えれば拡散符号周期は、マルチパスの遅延時間より短くすることができない。
すなわち、図１６において、（ｂ）に示す符号長２の拡散符号では、拡散符号周期（２チップ）を超えて遅延波１〜３が到来するので、単純には、主波と遅延波１〜３とを分離できなくなるので、上述した干渉除去回路が複雑になってしまう。
また、シンボル伝送レートは、チップレートと拡散符号長との積によって決まるので、これ以上のシンボル伝送レートを実現することができない、
【００２８】
上述した「拡散符号多重伝送方式」と「可変拡散率伝送方式」とを組み合わせることにより、高速伝送から低速伝送までを実現することも可能であり、既に述べたIMT2000においては、これらの組み合わせでレート可変を実現している。
しかし、これらの組み合わせによる伝送レート可変では、高速レート伝送時の符号間干渉は複雑なままであり、動画像伝送のような、より高速な、例えば10Mb/s程度の伝送レートが要求される次世代のスペクトラム拡散通信システムにおいては、干渉除去回路の複雑化や規模増大が必要になるという問題がある。
回路規模をIMT2000と同様に抑えようとして、チップレートを高速にして拡散符号多重数を低く維持することも考えられるが、拡散符号周期が短くなってしまい、陸上移動体通信の環境においては、マルチパスが拡散符号周期を超えてしまうので、干渉除去回路が複雑になってしまうという問題がある。
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した従来の問題を解決するためになされたもので、送信データに要求される伝送レート等に応じて制御できるとともに、その高速伝送レート時における相互相関の複雑化による特性劣化、および、マルチパスフェージングの影響を軽減することができるスペクトラム拡散通信方法を提供することを目的とするものである。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために本発明は、下記する構成のスペクトラム拡散通信方法を提供する。
スペクトラム拡散信号を送信するチャネルを複数チャネルとし、前記複数チャネルのスペクトラム拡散信号をそれぞれ異なるキャリアもしくは異なるサブキャリアの信号として送信するスペクトラム拡散通信方法であって、
送信データを前記複数チャネルに分配するステップと、
前記各チャネルに関して、当該チャネルに分配された送信データを第１ないし第（ｋ＋１）（ｋは１以上の整数）のデータ列に分配するステップと、
前記第１ないし第ｋのデータ列をそれぞれ情報変調するステップと、
符号長ｎ（ｎは２以上の整数）の拡散符号候補からｍ個（ｍは２以上の整数）の前記拡散符号候補を割当てるステップと、
割当てられた前記拡散符号候補の中から、前記第（ｋ＋１）のデータ列に応じてｋ個の拡散符号を選択するステップと、
選択された前記ｋ個の拡散符号を用いて、それぞれ情報変調された前記第１ないし第ｋのデータ列を拡散することにより、前記各チャネルのスペクトラム拡散信号とし、前記各チャネルのスペクトラム拡散信号をそれぞれ異なるキャリアもしくは異なるサブキャリアの信号として送信するとともに、前記チャネルの１つに、前記符号長ｎのｍ個の拡散符号候補およぴ前記ｋの値を前記各チャネルに共通のものとして制御するための制御情報を挿入して送信するステップと、
前記ｎ，ｍ，ｋの値の少なくとも１つの値を前記各チャネルに共通の値として前記送信データに要求される伝送レートに応じて可変制御するステップとを有することを特徴とするスペクトラム拡散通信方法。
【００３１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施の形態のブロック構成図である。図１（ａ）は送信機、図１（ｂ）は受信機である。複数のユーザで同じ構成をとるが、異なるユーザの送信機と受信機として送受信動作を説明する。
図中、図１（ａ）において、１は符号化部、２はインタリーブ部、３は分配部、４は情報変調部、５は拡散符号選択部、６は拡散部、７は無線回路部である。
符号化部１、インタリーブ部２、情報変調部４は図１２の符号化部１、インタリーブ部２、情報変調部４の各１系統と同様のものである。無線回路部７は図１２の無線回路部４５と同様のものである。
音声，動画像等をデジタルデータ化した入力データは、符号化部１で符号化され、インタリーブ部２で順序を入れ替えられる。その後、分配部３は、インタリーブされた送信データを２系統に分配する。
第１の系統のデータ列は、従来と同様に情報変調部４に出力され、所定の情報変調、例えばQPSK変調により、Ｉ，Ｑの２系統の変調データとなる。
第２の系統のデータ列は、拡散符号選択部５に出力される。
【００３２】
拡散部６は、従来とは異なり、第２の系統のデータ系列に応じて選択された拡散符号によって、情報変調された第１の系統のデータ列を拡散する。
無線回路部７は、スペクトラム拡散された信号が搬送波によって変調されたアナログの送信信号となる。
この実施の形態においても、使用される拡散符号長ｎが可変であることは従来と同様であるが、加えて、拡散符号選択部５で生成され、拡散部６で使用される拡散符号は、符号長がｎの複数の拡散符号候補の中からｍ個の拡散符号候補が割り当てられ、第２の系統のデータ系列に応じて１個選択される。この拡散符号候補の候補数ｍは可変である。上述した値ｎ，ｍはレート情報データに基づいて拡散符号選択部５において変更される。
それに伴い、一般的には、符号化部１，インタリーブ部２，分配部３，情報変調部４，拡散部６においても、レート情報データに基づいて設定が制御される。なお、複数個の拡散符号候補の中から１個の拡散符号を選択することによってデータを伝送する技術自体は、「Ｍ−ａｒｙスペクトラム拡散通信システム」として従来より知られているが、伝送レートの制御を目的として、割当てる拡散符号候補の数ｍの変更制御をするものではなかった。
【００３３】
一方、図１（ｂ）に示す受信機側で、８は無線回路部、９1〜９mは逆拡散部、１０は比較部、１１は情報復調部、１２は情報生成部、１３は再構成部、１４はデインタリーブ部、１５は復号化部である。
無線回路部８は、図１２の無線回路部４７と同様のものである。情報復調部１１、デインタリーブ部１４、復号化部１５は、図１２の情報復調部１１、デインタリーブ部１４、復号化部１５の各１系統と同様のものである。
ｍ個の逆拡散部９1〜９mは、受信信号が無線回路部８で変換されて得られたベースバンド信号のＩ，Ｑ成分を、送信側で選択された拡散符号候補（ｍ個）と一致する拡散符号を用いて逆拡散する。ここでは、送信機において拡散符号を選択する際に用いられた拡散符号候補の数をｍとしたために、逆拡散手段がｍ個必要となる。
このｍの値も可変であり、かつ、拡散符号長ｎの拡散符号はｎ個あるので、全ての拡散符号候補を使用するときには、ｍ＝ｎとなって、ｎ個の逆拡散部９1〜９nが使用される。
【００３４】
比較部１０は、複数の逆拡散部９1〜９mの逆拡散出力のなかから、最大のピーク値を出力した１個の逆拡散部で用いている拡散符号を、最も確からしいものとして選択し、この選択された拡散符号を、送信機で選択された逆拡散符号と一致するものであると判定（最尤判定）する。比較部１０は、選択された拡散符号で逆拡散された出力信号（選択逆拡散出力信号）と、判定されたのがどの逆拡散符号かを示す選択データとを出力する。
情報生成部１２においては、この選択データに応じて、送信機側の拡散符号選択部５で拡散符号を選択する際に使用された第２の系統のデータが生成される。なお、比較部１０に情報生成部１２と同様の機能を持たせれば、比較部１０から出力される選択信号を、直ちに、第２の系統のデータとすることができる。
【００３５】
一方、選択逆拡散出力信号は情報復調部１１で復調され、送信側の第１の系統のデータ列を出力する。再構成部１３において、第１，第２の系統のデータ列を再構成した後にデインタリーブ、復号化の処理を行うことで出力データが得られる。
上述した説明では、情報変調としてQPSKを例にして説明したが、情報変調方式は特に限定されない。BPSKのように、Ｉ相のみの場合であってもよい。拡散変調は、Ｉ相，Ｑ相について独立して拡散変調していたが、Ｉ相，Ｑ相を同じ拡散符号を用いて拡散しても良い。
使用される拡散符号候補の拡散符号長ｎおよび使用数ｍは、レート情報データに基づいて時間的に変化し、逆拡散部９1〜９m，比較部１０は、レート情報データによって制御される。それに伴い、情報復調部１１，情報生成部１２，再構成部１３，デインタリーブ部１４，復号化部１５も、レート情報データに基づいて設定が変更制御される場合がある。
【００３６】
上述した説明において、レート情報データは、従来技術と同様に、制御チャネル等の別のチャネルで送信したり、ユーザの情報とともに時間多重して送信することにより、受信機に送信する。このレート情報データは、例えば、所定時間長のフレーム単位で送信すればよい。
伝送レートと、使用される拡散符号候補の拡散符号長ｎおよび割当て数ｍの組み合わせは、必ずしも１対１対応しない。しかし、あらかじめ伝送レートとｍ個の拡散符号候補との対応テーブルを、送信機，受信機において用意してあれば、単に、レート情報データを送信するだけで、各数値を決定することができる。後述するように、複数のユーザに対して、拡散符号候補を割当てる場合がある。このような場合、レート情報データとユーザ数を送信することとし、上述した対応テーブルも、ユーザ数を条件に入れて作成する。
必ずしもレート情報データやユーザ数を送信する必要はなく、ｍ個の拡散符号候補がわかる制御情報であれば何でもよく、割当てられたｍ個の拡散符号候補そのものを、受信機に送信してもよい。
【００３７】
上述した説明では、送信機側において、伝送レートに応じて各数値の決定を行い、レート情報データを受信側に送信する場合について説明した。これに代えて、受信側から送信側に伝送レートあるいは、上述したようなｍ個の拡散符号候補がわかる制御情報を送信側に送信し、送信側では受信したレート情報データ等にしたがって各数値の決定を行ってもよい。
【００３８】
次に、図１に示したブロック構成の特徴的な動作について、図２〜図８を参照して具体的に説明する。
図２〜図５は、図１に示した実施の形態において、第２の系統のデータ列に基づいて、複数ｎの拡散符号候補から複数ｍの拡散符号を割当てて、その中から１個の拡散符号を選択する際の変換テーブルの一例を示す説明図である。また、拡散符号長ｎは、割当てられた候補内では同じ値とした場合を示している。
拡散符号候補として直交符号を用いる。したがって、符号長ｎ＝８の場合、８個の拡散符号候補がある。直交符号の一例として、図１３，図１４を参照して説明した階層型直交符号を用いているが、これ以外の直交符号であってもよい。
【００３９】
図２は、１ユーザが、拡散符号長ｎ＝１６の全拡散符号候補の１個を選択する場合の変換テーブルの説明図である。
第２の系統の入力データ４ビットに応じて、ｍ＝１６個の拡散符号が割当てられている。１ユーザに１６個の拡散符号を全て割当てているので、第２の系統のデータ列の３ビット毎に、１個の拡散符号を選択する。従来技術では入力データによって拡散符号の変更を行うことはない。そのため、本発明の実施の形態では、１つの拡散符号を選択することにより、１シンボル当たり、第２の系統のデータとして、４ビットだけ多くのデータを伝送できる。
【００４０】
ここで、情報変調のシンボルは、QPSK変調以上の多値変調において、基準周波数信号と同相のＩ成分、これと直交するＱ成分で構成される。したがって、このような拡散符号の選択するための処理は、Ｉ相成分，Ｑ相成分のそれぞれに独立して行うことができる。すなわち、独立して拡散符号の割当てができ、４＋４＝８ビットだけ多くのデータを伝送できる。
情報変調に関し、従来と同様のQPSKを用いた場合には、情報変調によって、第１の系統のデータ列の１シンボル当たり２ビットを処理する。したがって、従来技術では１シンボル当たり、２ビットしか伝送できなかったものが、図２の拡散符号候補を用いた場合には、１シンボル当たり、４＋４＋２＝１０ビットを処理して伝送できる。すなわち、１チップ当たり、１０／１６＝０．６２５ビットが伝送される。なお、符号化部１においては、符号化率＝１、すなわち符号化部１では符号化を行なわないものとして伝送レートを説明している。なお、チップレートは従来技術と同じ値としている。
【００４１】
図３は、１ユーザが、拡散符号長ｎ＝８の全拡散符号候補の１個を選択する場合の変換テーブルの説明図である。
第２の系統のデータ列３ビットに応じて、ｍ＝８個の拡散符号が割当てられている。したがって、１シンボル当たり３ビットだけ多くのデータを伝送できる。Ｉ成分，Ｑ成分に独立して拡散符号を割当て、かつ、情報変調としてQPSKを用いた場合には、１シンボル当たり、３＋３＋２＝８ビットを伝送できる。すなわち、１チップ当たり、８／８＝１ビットが伝送される。
【００４２】
図４は、２ユーザが、それぞれ、拡散符号長８の拡散符号候補の４個から１個を選択する場合の変換テーブルの説明図である。
例えば、基地局において、同時送信する複数の移動局のユーザに対して送信する場合、あるいは、同時受信する複数の移動局のユーザから受信する場合、符号長ｎの拡散符号候補を複数のユーザに割当てる。
拡散符号長ｎ＝８の拡散符号候補は８個あるが、これを２分して２人のユーザに割当てている。スペクトラム拡散信号によって２ユーザを弁別するために、各ユーザは相異なるｍ＝４個の拡散符号候補を使用する。
その結果、各ユーザにおいて、第２の系統のデータ列の２ビット毎に一つの拡散符号を選択して、その２ビットに応じて、ｍ＝４個の拡散符号のなかから１個が選択される。したがって、各ユーザは、１シンボル当たり２ビットだけ多くのデータを伝送することができる。Ｉ成分，Ｑ成分に独立して拡散符号を割当て、かつ、情報変調としてQPSKを採用した場合には、各ユーザは、１シンボル当たり、２＋２＋２＝６ビットを送信あるいは受信できる。すなわち、１チップ当たり、６／８＝０．７５ビットが伝送される。
さらにユーザ数を増やしていった場合には、拡散符号長ｎが８の場合、８ユーザが最大ユーザ数となる。また、最大ユーザ数の場合には、従来例と同様に、割当てられる拡散符号は１個であるので、第２の系統のデータ列がなくなる。
新たに符号長ｎの拡散符号候補の割当てを要求したユーザに対しては、符号長ｎの拡散符号候補のうち、まだ他のユーザに割当てられていない所定個数の拡散符号候補を割当てる。
【００４３】
図５は、１ユーザが、拡散符号長ｎ＝４の全拡散符号候補の１個を選択する場合、および、拡散符号長ｎ＝２の全拡散符号候補の１個を選択する場合の変換テーブルの説明図である。
図５（ａ）において、第２の系統のデータ列２ビットに応じて、ｍ＝４個の拡散符号が割当てられる。したがって、１シンボル当たり２ビットだけ多くのデータを伝送することができる。Ｉ成分，Ｑ成分に独立して拡散符号を割当て、かつ、情報変調としてQPSKを採用した場合には、１シンボル当たり、２＋２＋２＝６ビットを伝送できる。すなわち、１チップ当たりでは、６／４＝１．５ビットが伝送される。
図５（ｂ）において、第２の系統のデータ列１ビットに応じて、ｍ＝２個の拡散符号が割当てされている。したがって、１シンボル当たり１ビットだけ多くのデータを伝送することができる。Ｉ成分，Ｑ成分に独立して拡散符号を割当て、かつ、情報変調としてQPSKを採用した場合には、１シンボル当たり、１＋１＋２＝４ビットを伝送できる。すなわち、１チップ当たりでは、４／２＝２ビットが伝送される。
【００４４】
図６は、上述した図２，図３，図５を参照して各符号長ｎについて検討した結果を、１ユーザが全ての拡散符号候補の１個を選択した場合に限定してまとめた説明図である。
図６（ａ）〜図６（ｄ）は、それぞれ、符号長ｎ＝１６，８，４，２の拡散符号を示したものである。図６（ｅ）は、各拡散符号長ｎにおける１シンボル当たりの伝送ビット数、および、１チップ当たりのビット数を説明図である。この図６（ｅ）中、括弧内の数値は、従来技術における各値である。従来技術に比べて、１チップ当たり伝送できるビット数が多くなるが、拡散符号長が長くなるほど、両者間の伝送ビット数の差が大きくなっている。
一般に、拡散符号長ｎのｎ個の拡散符号候補のうち、ｍ個を割当てて、第２の系統のデータ列に応じて１個の符号を選択した場合において、１チップ当たりの伝送ビット数は、情報変調としてQPSKを用い、符号化を行わないものとした場合、2(log2ｍ+1)/ｎとなる。
【００４５】
チップレートを固定した前提でビットレートを変更するには、複数の方法を採ることができる。
（１）ビットレートを上げるには、シンボルレートを上げればよく、そのために拡散符号長ｎを短くする。
（２）ビットレートを小さくするには、ｍの値を小さくする。
図１に示したブロック構成図では、上述した２つの方法を組み合わせることにより、ビットレートを可変にできる。
【００４６】
これに対し、先に説明した従来技術のように、単に拡散符号多重数を上げることによっても、ビットレートを上げることができる。したがって、上述した第１の実施の形態を拡散符号多重の各系統に用いればよい。
ただし、従来技術では、拡散符号の選択自体をデータの送信に使用しないので、本発明の第２の実施の形態として次の方法をとることもできる。
（３）ビットレートを上げるには、割当てられたｍ個の拡散符号の中からｋ個の拡散符号を選択して同時に並列使用し、このｋ個の拡散符号の組み合わせに、ユーザのデータを対応させる。第１の実施の形態では、ｍ個の拡散符号の中からｋ＝１個の拡散符号を選択して、同時に並列使用していたと見なすことができるので、第１の実施の形態を含む上位の実施の形態といえる。
【００４７】
具体的な数値を用いて説明する。
（ａ）拡散符号長ｎ＝８の全拡散符号候補ｍ＝８を使用して、第２のデータ列に応じて、ｋ＝２個の拡散符号の組み合わせを選択して使用する場合、mＣk＝8Ｃ2＝２８通りの選択が可能となる。その結果、拡散符号選択によって、１シンボル当たりlog2２８≒４．８ビットのデータを伝送することができ、情報変調のＩ相成分，Ｑ相成分について、それぞれ独立して拡散変調を行うことができるので、第２のデータ列として、この２倍のデータを伝送できる。また、直交変調としてQPSKを用いたときには、各拡散符号に２ビットの第１の系統のデータ列を拡散変調できるので、第１の系統のデータ列として、２ｋ＝４ビットのデータを伝送することができる。
したがって、合計すると、１シンボル当たり、2ｋ＋log2（mＣk）≒４＋４．８＝８．８ビットのデータを伝送することができる。１チップ当たりでは、そのｎ分の１（＝１／８）のビットを伝送することができる。
【００４８】
（ｂ）拡散符号長ｎ＝８の全拡散符号候補ｍ＝８を使用して、第２のデータ列に応じて、ｋ＝３個の拡散符号の組み合わせを選択して使用する場合、8Ｃ3＝５６通りの拡散符号の選択が可能となり、１シンボル当たり、２ｋ＋log2（mＣk）＝６＋log2５６≒１１．８ビットのデータを伝送することができ、１チップ当たり、１１．８／ｎ＝１．４７５ビットを伝送することができる。
図１（ｂ）の受信機においては、比較部１０は、複数の逆拡散部９1〜９mの出力から、同じタイミングでピーク値を出力するｋ個の出力を検出することにより、並列に組み合わされた拡散符号を判定する。情報生成部１２では、判定されたｋ個の拡散符号から、図１（ｂ）の送信機において、拡散符号選択に使用された第２の系列のデータに一致するデータを生成する。
上述した説明では、ｋの値を、情報変調のＩ相成分，Ｑ相成分について同じ値としたが、それぞれ独立して設定することも可能である。
【００４９】
以上の第１〜第３の方法を組み合わせることによって、伝送レートを可変することができる。
この実施の形態でも、情報変調方式は特に限定されない。BPSKのようにＩ相のみの場合であってもよい。拡散変調は、Ｉ相，Ｑ相について独立して拡散変調していたが、Ｉ相，Ｑ相を同じ拡散符号を用いて拡散しても良い。
なお、複数の拡散符号の組み合わせによってユーザのデータを伝送する方法自体は、「並列組み合わせスペクトラム拡散通信方式」として、従来より知られているが、使用できる拡散符号候補は固定されていて、伝送レートを可変にすることを目的とするものではない。
【００５０】
この第２の実施の形態でも、伝送レート（または伝送レートおよびユーザ数）と、使用される拡散符号候補の拡散符号長ｎ，拡散符号候補の割当て数ｍ，並列使用される拡散符号の数であるｋの組み合わせとは、必ずしも１対１対応しないので、対応テーブル等を用意して、単に、レート情報データ（またはレート情報データおよびユーザ数）を送信するだけで、ｍ個の拡散符号候補およびｋの値を設定するか、あるいは、送信側から、ｍ個の拡散符号候補およびｋの値を設定するための何らかの制御情報を送信する。
あるいは、受信機側で伝送レート（または伝送レートおよびユーザ数）、あるいは、各数値を決定し、送信機側にレート情報データ（またはレート情報データおよびユーザ数）、あるいは、上述した制御情報を送信側に送信し、送信側では受信したレート情報データ（またはレート情報データおよびユーザ数）にしたがって各拡散符号候補やｋの値の設定を行ってもよい。
【００５１】
上述した説明では、拡散符号長ｎの異なる拡散符号候補を同時使用しない前提で説明した。図１４を参照して説明したように、拡散符号長ｎの異なるものであっても、直交関係にあるものを選択することができる。このように、異なる拡散符号長の符号を組み合わせることによっても伝送レートを変更することができる。また、情報変調部４において、変調多値数を変化させても伝送レートを変更することができる。
【００５２】
上述したように、本発明の第１の実施の形態は、結果として、従来技術よりも伝送レートを大きくすることができる。しかし、単に伝送量上の利点にとどまらず、拡散符号長を従来よりも長くすることができることから、マルチパスに対する処理能力も向上する。
図７は、マルチパスと本発明の第１の実施の形態で使用される拡散符号との関係の説明図である。
図中、横軸は時間、縦軸は相対受信電力である。図１６を参照して説明したマルチパス伝搬路と同一の伝搬路において、符号長８の拡散符号を、その拡散符号周期を横軸の時間に合わせて示している。
従来と同じビットレート（１チップ当たり１ビット）で送信した場合を考えてみる。この想定においては、従来技術の４シンボル長が、本発明の実施の形態の場合の１シンボル長に相当する。
したがって、本発明の実施の形態の場合には、遅延波１〜３の全ての波が１シンボル長以内に含まれている。これに対し、図６を参照して説明した従来技術では、全ての遅延波１〜３が１シンボル長を超えている。したがって、説明を省略したロングコード等を用いた分離を行なわないかぎり、各遅延波１〜３は干渉信号となる。
【００５３】
また、図１６（ｃ）を参照して説明したように、従来技術で符号多重を行なった場合、４個の拡散符号を用いて拡散符号多重することで、本発明の第１の実施の形態と同様に、全ての遅延波１〜３が１シンボル長を超えない。しかし、本発明の実施の形態では、あえて拡散符号多重を行わなくても、従来と同じビットレートで送信できるので、従来技術よりも、考慮する必要のある相互相関の数が減ることになる。つまり、本発明の実施の形態は、従来技術よりも少ない規模の干渉除去回路で良いことになる。
【００５４】
同様に、下り回線の他ユーザの遅延波による相互相関、他セルの送信信号の回り込みによる相互相関、および、上り回線における非同期ユーザによる相互相関等の干渉除去回路も、本発明の第１の実施の形態では、送信されている拡散符号数を小さくすることができるために、簡易化される。
【００５５】
本発明の第２の実施の形態において、第１の実施の形態と同じビットレートで伝送する場合には、１シンボル長をさらに長くすることができる。この場合、同時に複数の符号を並列使用するので、相互相関による干渉量が増加する。しかし、それでも、干渉の除去を行う場合に、考慮する必要のある相互相関の数が減るので、従来技術よりも少ない規模の干渉除去回路で良いことになる。
【００５６】
上述した説明では、伝送レートを可変にするために、上述したｎ，ｍ，ｋの値を変更可能にした。
しかし、上述したｎ，ｍ，ｋの数値の変更は、伝送レートの変更以外の目的を実現するために行うこともできる。すなわち、仮に伝送レートを固定したとしても、上述した数値の組み合わせは、複数通りある。これら複数通りの組み合わせは、伝送レートが等しくても、同時使用できるユーザ数や伝送特性が異なるものとなる。
【００５７】
本発明の第３の実施の形態においては、送信データに要求される伝送の正確性、およびまたは、前記拡散符号候補が割当てられるユーザ数、およびまたは、伝搬路の状況に応じて、上述した数値の組み合わせを選択するものである。
その結果、単に伝送レートに応じて制御されるだけでなく、送信データに要求される伝送の正確性、およびまたは、前記拡散符号候補が割当てられるユーザ数、およびまたは、伝搬路の状況に適応したスペクトラム拡散の態様に制御することができる。
【００５８】
送信データに要求される伝送の正確性は、送信データに許容される伝送誤り率などで表されるものであり、送信データのサービス種類あるいはメディアとも関連する。例えば、音声データは正確性がさほど要求されないが、電算機処理データは正確性が要求される。したがって、送信データのサービス種類あるいはメディア（例えば、音声データ、電算機処理データ、静止画像データ、動画像データ）に応じて自動的に決定することもできる。
伝送レート一定の条件で、正確性の要求される送信データの場合には、例えば、上述したｎについては大きく、ｋについては小さく、ｍについては大きくすればよい。
また、ユーザ毎に送受信ができるように、同じ符号長ｎの拡散符号候補を用いるユーザ数が多くなるほど、割当てる拡散符号候補の数ｍを小さくしなければならない。したがって、ユーザ数に応じて拡散の態様を制御する。
また、伝搬路の状況とは、受信機における受信信号レベル（当該送信機からの受信信号レベルの他、他の送信機からの受信信号レベルでもよい）、干渉波レベル、遅延波の遅延時間などで表されるものである。
伝送レート一定の条件で、伝搬路の状況が不良のときには、例えば、上述したｎについては大きく、ｋについては小さく、ｍについては大きくすればよい。
【００５９】
この実施の形態のブロック構成図は、図示を省略した。しかし、図１において、「レート情報データ」を、上述した諸条件に置き換えて、ｎ，ｍ，ｋの値を設定するための情報とすればよい。上述した諸条件と上述した数値との対応テーブルをあらかじめ用意しておいてもよい。この場合も、送信側から符号長ｎのｍ個の拡散符号候補、および、ｋの値を制御するための制御情報を、スペクトラム拡散信号の送信側から受信側に送信するか、逆に、上述した制御情報を受信機側から送信側に送信してもよい。送信側または受信側が基地局である場合は、この基地局が移動局のスペクトラム拡散の態様を制御すればよい。
【００６０】
図８は、伝送レートが等しくなる拡散符号長ｎ，割当てられる拡散符号候補の数ｍ，並列使用される拡散符号の数であるｋの組み合わせ例の説明図である。
図８（ａ）は、１ユーザが拡散符号長ｎ＝１６の拡散符号候補のうち、ｍ＝８＝２3の候補が割当てられ、その中から、１個の拡散符号を第２のデータ列に応じて選択する場合を示す。情報変調としてQPSKを使用したとき、１シンボル当たりのデータビットは、３＋３＋２＝８ビットとなり、１チップ当たり０．５ビットである。
図８（ｂ）は、１ユーザが拡散符号長８の拡散符号候補のうち、ｍ＝２＝２1の候補が割当てられ、その中から、１個の拡散符号を第２のデータ系列に応じて選択する場合を示す。情報変調としてQPSKを使用したとき、１シンボル当たりのデータビットは、１＋１＋２＝４ビットとなり、１チップ当たり０．５ビットである。
したがって、図８（ａ），図８（ｂ）の両者の伝送レートは等しい。
しかし、拡散利得（１シンボル当たりのチップ数）の観点からは、図８（ａ）の場合が拡散利得＝１６であるのに対し、図８（ｂ）の場合は８である。したがって、伝送の正確性は図８（ａ）の方が良い。
一方、同時送信可能なユーザ数の観点からすると、図８（ａ）の場合が２ユーザ止まりであるのに対して、図８（ｂ）の場合は、４ユーザに割当てることができる。
【００６１】
次に、図１を参照して説明した第１の実施の形態を、複数のサブキャリアを用いたCDMA通信システム、例えば、OFDM（Orthogonal Frequency-Division Multiplexing）の各サブキャリアにおけるスペクトラム拡散信号生成部の構成に適用した場合について、図９，図１０を参照して説明する。サブキャリア総数はｓ本とする。複数の拡散符号の組み合わせをデータ伝送に用いる第２の実施の形態、および、伝送レートを可変にする目的以外にも使用する第３の実施の形態も同様に適用することができる。
【００６２】
図９は、本発明の第４の実施の形態のスペクトラム拡散通信システムにおける送信機のブロック構成図である。
図中、図１と同様な部分には同じ符号を付している。２１は分配部である。２２はスペクトラム拡散信号生成部であって、サブキャリア毎に同じ構成が設けられる。ただし、サブキャリア１のブロックにおいては、レート情報挿入部２３が設けられている。
２４は逆高速フーリエ変換処理部、２５はパラレル／シリアル変換部、２６はガード挿入部である。図示を省略するが、各サブキャリア毎に、フェージング歪補償のためのパイロット信号がユーザデータ中に挿入されて逆高速フーリエ変換される。２７は無線回路部であって、図１の無線回路部７と同様の構成である。
【００６３】
入力データは、分配部２１により、スペクトラム拡散信号生成部２２の各サブキャリア１〜ｓのチャネルに分配される。レート情報データは、サブキャリア１に設けられたレート情報挿入部２３において、フレーム毎に挿入される。
また、各周波数帯域は同じであるので、全てのサブキャリア１〜ｓのチャネルにおける、情報変調部４，拡散符号数選択部５、および、拡散部６は、レート情報データにより、あらかじめ決められた、共通の情報変調速度（シンボルレート。チップレートが固定であるので、拡散符号長ｎによって決まる）、共通の拡散符号候補割当て数ｍ（第２の実施の形態では、さらに、共通の並列使用される拡散符号の数ｋ）により処理することができる。したがって、各サブキャリア１〜ｓ毎に、レート情報データを付加する必要がない。
【００６４】
このようにして処理されたサブキャリア１〜ｓ毎のスペクトラム拡散信号は、逆高速フーリエ変換（逆FFT）処理部２４で時間信号に変換される。
逆高速フーリエ変換処理後の信号は、パラレル／シリアル変換部２５で、シリアル信号に変換された後に、ガード挿入部２６においてガードインターバルを挿入し、無線回路部２７を経て、送信される。
なお、ガードインターバルは、逆FFTの一処理単位（１FFTシンボル）毎に、後半のt/N時間分のデータを一処理単位の先頭部に付加する処理である。ここで、定数tは１FFTシンボル周期を示し、定数Nは1＜Nの実数である。MMAC（Multimedia Mobile Access Communication system）などでは、N=10程度の値が用いられている。
受信側においては、このガードインターバルによって、遅延波が後続の逆FFTの処理単位内に入り込んで干渉を引き起こさないようにする。また、このガードインターバルは、自身の信号の一部を用いているので周波数成分が元と同じであり、挿入の影響は小さい。
【００６５】
図１０は、本発明の第４の実施の形態のスペクトラム拡散通信システムにおける受信機のブロック構成図である。
図中、３１は無線回路部であって、図１の無線回路部８と同様な構成である。３２はガード除去部、３３はシリアル／パラレル変換処理部、３４は高速フーリエ変換処理部、３５はレート情報判定部である。
【００６６】
受信信号は、無線回路部３１でベースバンド信号となる。ガード除去部３２でガードインターバルを除去した後に、シリアル／パラレル変換処理部３３で、パラレル信号への変換処理を行う。その後、高速フーリエ変換処理部３４でサブキャリア毎の信号に変換される。
逆拡散部９1〜９m、比較部１０、情報復調部１１，情報生成部１２は、図１と同様なもので、各サブキャリア１〜ｓ毎に同じ構成が設けられている。
３６は各サブキャリア１〜ｓの系統毎に設けられたフェージング歪補償部であって、例えば、各サブキャリア１〜ｓ毎に送信側で挿入されていたパイロット信号を抽出して、フェージングによる受信信号の位相変動および振幅変動を推定して、受信信号が受けていたフェージング歪を補償する。
【００６７】
送信側でサブキャリア１のスペクトラム拡散信号に挿入されたレート情報データを、サブキャリア１のレート判定部３５判定した結果により、各サブキャリア１〜ｓの逆拡散部９1〜９m等の処理が行われる。
３７は再構成部であって、全てのサブキャリア１〜ｓの系統の出力データを再構成した出力データを出力する。この再構成部３７においても、レート情報判定部３５により得られたレート情報データが用いられる場合がある。
【００６８】
図１１は、図９，図１０に示した本発明の第４の実施の形態におけるレート情報データを含んだ信号フォーマットの説明図である。
図１１（ａ），図１１（ｂ）は、２つの具体例を示している。いずれの例においても、各サブキャリア１〜ｓ毎に、送信データとレート情報データとの関係を示している。
図１１（ａ）においては、１ＦＦＴシンボル周期毎に、サブキャリア１のチャネルにのみ、レート情報データが挿入されている。
これに対し、図１１（ｂ）においては、各サブキャリア１〜ｓにおいて、レート情報データが１ＦＦＴシンボル周期毎のデータ列に挿入されている。
各サブキャリア１〜ｓのチャネルで同じ伝送レートを用いる場合には、図１１（ａ）の伝送フォーマットを用いることにより、レート情報をサブキャリア毎に送る必要がなくなるので、装置の簡易化を図ることができる。
各サブチャネルで異なる伝送レートを使用することもでき、この場合には、図１１（ｂ）の伝送フォーマットで送信すればよい。
なお、上述したレート情報データは、一例であり、第１ないし第３の実施の形態において説明した、制御情報に置き換わる場合もある。
以上、第４の実施の形態として、複数のサブキャリアを用いたCDMA通信システムについて説明した。この他に、複数のキャリアを用いたCDMA通信システムもある。このシステムでは、図９，図１０においける各サブキャリアのチャネルの構成をキャリア１〜ｓのチャネルの構成として採用すればよい。
【００６９】
本発明に係るスペクトラム拡散通信システムは、従来技術のスペクトラム拡散通信方法を併用したものとして実施することもできる。
すなわち、従来技術のスペクトラム拡散通信方法に従うときには、送信データを拡散符号の選択のためには分配しない。選択される拡散符号は、ユーザの送信データの情報によっては変化することなく、従来技術の制御方式にしたがって、伝送レートの変更等によってのみ変化させるようにする。従来技術の制御方式によって拡散符号多重を行うときにも、選択される複数の拡散符号は、ユーザの送信データの情報によっては変化させない。
【００７０】
具体的には、従来技術のスペクトラム拡散通信方法に従うときには、送信データをそのままあるいは分配して第１ないし第ｋ（ｋは１以上の整数）のデータ列とし、前記第１ないし第ｋのデータ列をそれぞれ情報変調し、符号長ｎ（ｎは２以上の整数）の拡散符号候補からｍ＝ｋ個の前記拡散符号候補を割当てて選択し、選択されたｋ個の拡散符号を用いて、それぞれ情報変調された前記第１ないし第ｋのデータ列を拡散し、スペクトラム拡散信号として送信し、前記スペクトラム拡散信号を受信し、前記ｍ＝ｋ個の拡散符号を用いて、前記スペクトラム拡散信号を逆拡散し、前記逆拡散出力を情報復調することにより、前記第１ないし第ｋのデータ列を出力し、出力された前記第１ないし第ｋのデータ列をそのままあるいは再構成して受信データとし、前記ｎ，ｍ＝ｋの値の少なくとも１つの値を、前記送信データに要求される伝送レートに応じて可変制御する。
【００７１】
本発明に係るスペクトラム拡散通信システムに従うか、従来技術のスペクトラム拡散通信方法に従うかは、送信データに要求される伝送レート、送信データに要求される伝送の正確性、拡散符号候補が割当てられるユーザ数、伝搬路の状況といった少なくとも１つの条件に応じて切り替えてもよい。
あるいは、送信側、受信側のいずれか一方の装置が、従来技術のスペクトラム拡散通信方法にしか対応できない装置であるときに、他方の装置が本発明に係るスペクトラム拡散通信システムに従わずに、従来技術のスペクトラム拡散通信方法に従うようにしてもよい。
【００７２】
【発明の効果】
本発明は、上述した説明から明らかなように、高速伝送を行う際の多重する符号数が減るという効果を奏する。
高速伝送を行う際の拡散符号のチップレートを低速に抑えることで、符号周期を超えるマルチパスを軽減し、自身のマルチパスによる干渉の除去回路の回路規模の増大を抑圧することができる。
その結果、高速データから低速データまでの様々な伝送レートでの通信を、拡散符号多重数が少なく、かつ、低いチップレートで処理できる。
これにより、シンボル周期を長くすることができるとともに、伝送効率も良いので、シンボル周期を超えるような長周期の遅延波によるマルチパス干渉を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のブロック構成図である。
【図２】１ユーザが、拡散符号長ｎ＝１６の全拡散符号候補の１個を選択する場合の変換テーブルの説明図である。
【図３】１ユーザが、拡散符号長ｎ＝８の全拡散符号候補の１個を選択する場合の変換テーブルの説明図である。
【図４】２ユーザが、それぞれ、拡散符号長８の拡散符号候補の４個から１個を選択する場合の変換テーブルの説明図である。
【図５】１ユーザが、拡散符号長ｎ＝４の全拡散符号候補の１個を選択する場合、および、拡散符号長ｎ＝２の全拡散符号候補の１個を選択する場合の変換テーブルの説明図である。
【図６】図２，図３，図５を参照して各符号長ｎについて検討した結果を、１ユーザが全ての拡散符号候補の１個を選択した場合に限定してまとめた説明図である。
【図７】マルチパスと本発明の第１の実施の形態で使用される拡散符号との関係の説明図である。
【図８】伝送レートが等しくなる拡散符号長ｎ，割当てられる拡散符号候補の数ｍ，並列使用される拡散符号の数ｋの組み合わせ例の説明図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態の送信機のブロック構成図である。
【図１０】スペクトラム拡散通信システムにおける受信機のブロック構成図である。
【図１１】図９，図１０に示したブロック構成図の形態におけるレート情報データを含んだ信号フォーマットの説明図である。
【図１２】従来のスペクトラム拡散通信システムのブロック構成図である。
【図１３】図１２に示した従来のスペクトル拡散通信システムで使用する拡散符号の説明図である。
【図１４】図１３に示した拡散符号の符号生成原理の説明図である。
【図１５】図１３に示した拡散符号の自己相関および相互相関の一例の説明図である。
【図１６】マルチパス伝搬路におけるマルチパスと図１３に示した従来の拡散符号との関係の説明図である。
【符号の説明】
１…符号化部、２…インタリーブ部、３…分配部、４…情報変調部、５…拡散符号選択部、６…拡散部、７…無線回路部、８…無線回路部、９…逆拡散部、１０…比較部、１１…情報復調部、１２…情報生成部、１３…再構成部、１４…デインタリーブ部、１５…復号化部
Claims (1)
- スペクトラム拡散信号を送信するチャネルを複数チャネルとし、前記複数チャネルのスペクトラム拡散信号をそれぞれ異なるキャリアもしくは異なるサブキャリアの信号として送信するスペクトラム拡散通信方法であって、
送信データを前記複数チャネルに分配するステップと、
前記各チャネルに関して、当該チャネルに分配された送信データを第１ないし第（ｋ＋１）（ｋは１以上の整数）のデータ列に分配するステップと、
前記第１ないし第ｋのデータ列をそれぞれ情報変調するステップと、
符号長ｎ（ｎは２以上の整数）の拡散符号候補からｍ個（ｍは２以上の整数）の前記拡散符号候補を割当てるステップと、
割当てられた前記拡散符号候補の中から、前記第（ｋ＋１）のデータ列に応じてｋ個の拡散符号を選択するステップと、
選択された前記ｋ個の拡散符号を用いて、それぞれ情報変調された前記第１ないし第ｋのデータ列を拡散することにより、前記各チャネルのスペクトラム拡散信号とし、前記各チャネルのスペクトラム拡散信号をそれぞれ異なるキャリアもしくは異なるサブキャリアの信号として送信するとともに、前記チャネルの１つに、前記符号長ｎのｍ個の拡散符号候補およぴ前記ｋの値を前記各チャネルに共通のものとして制御するための制御情報を挿入して送信するステップと、
前記ｎ，ｍ，ｋの値の少なくとも１つの値を前記各チャネルに共通の値として前記送信データに要求される伝送レートに応じて可変制御するステップとを有することを特徴とするスペクトラム拡散通信方法。
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