JP3813884B2 - マルチキャリア変調回路およびマルチキャリア復調回路 - Google Patents
マルチキャリア変調回路およびマルチキャリア復調回路 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタル無線通信システムにおいてマルチキャリア変調信号の送受信を行う変調回路および復調回路に関し、特に、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）変調方式、およびこのＯＦＤＭ変調方式の拡張の１つであり、マルチキャリア一括変調の前に拡散を行うマルチキャリアＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ）方式の変調回路および復調回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マルチキャリア変調方式は、複数のサブキャリアを用いて情報を伝送する方式である。この方式においては、入力データ信号がＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔ ｋｅｙｉｎｇ）等へ、サブキャリアごとに変調される。サブキャリアの周波数が互いに直交関係にあるマルチキャリア変調方式は、直交マルチキャリア変調方式または直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）と呼ばれる。ＯＦＤＭは、マルチパスの影響を受けにくく広帯域伝送に適した変調方式であるため、マルチパス伝搬が問題となる無線通信システムで広く適用されている。
【０００３】
ＯＦＤＭを適用する無線通信システムにおいて、限られた周波数で広帯域伝送を実現する場合、１キャリアあたりの占有帯域幅が大きくなる。したがって、この場合、周波数は不足してしまう。この不足を近隣のセルで同一周波数を繰り返すことにより解消しようとすると、同一チャネルの干渉を避けることができなくなる。例えば、ＣＩＲ（Ｃａｒｒｉｅｒ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｒａｔｉｏ）＝ＯｄＢというような厳しい同一チャネルの干渉下では、ＯＦＤＭの特性は大きく劣化する。
【０００４】
この同一チャネルの干渉を低減させる方式として、マルチキャリア（Ｍｕｌｔｉ ｃａｒｒｉｅｒ：ＭＣ）−ＣＤＭＡ方式が知られている。この方式は、ＯＦＤＭの拡張であり、送信側のＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）前に周波数軸方向へ拡散処理を行うことにより、同一チャネル干渉に対して誤り率特性を向上させる。
【０００５】
ＭＣ−ＣＤＭＡでは、直列並列変換後のサブキャリア信号を、周波数軸方向へ、複数の拡散率（Ｓｐｒｅａｄｉｎｇ Ｆａｃｔｏｒ：ＳＦ）ＳＦサブキャリアに渡り複製する。ＭＣ−ＣＤＭＡでは、このＳＦ個に複製されたサブキャリア信号に対して周波数軸方向へ拡散符号を乗算する。そして、この拡散されたサブキャリア信号に対して、マルチキャリア変調信号を生成する。したがって、ＭＣ−ＣＤＭＡでは、拡散処理により伝送速度が１／ＳＦに低下する。この低下を避けるべく、通常、ＭＣ−ＣＤＭＡでは拡散符号が直交符号であることに鑑み、複数の符号を自局で同時に使用する符号多重を行う。
【０００６】
ところが、ＭＣ−ＣＤＭＡ方式において、符号多重数を増加させた場合には、マルチパス干渉のため自局で使用する拡散符号間に相関が生じてしまう。したがって、ＭＣ−ＣＤＭＡ方式において、ＯＦＤＭと同等の伝送速度を実現する場合には、所要のＣＮＲ（Ｃａｒｒｉｅｒ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）あるいは、所要のＣＩＲが増加する。
【０００７】
よって、従来は、基地局が１つであるシングルセルにおける伝送速度の高速化を低ＣＮＲで実現すべく、ＯＦＤＭを適用し、複数の基地局が存在する同一チャネル干渉の厳しいマルチセル環境では低ＣＩＲ環境での通信を実現すべく、ＳＦ＝４以上のＭＣ−ＣＤＭＡを適用する、マルチキャリア変調回路およびマルチキャリア復調回路が用いられていた（参考文献：佐和橋他、“ブロードバンドパケット伝送のための可変拡散率ＣＯＦＤＭ、２００１年電子情報通信学会基礎・境界ソサイエティ大会、ＰＡ−４−１、２００１−９）。
【０００８】
図１１は、従来のマルチキャリア変調回路のブロック図である。符号化回路１は、データｓ１を入力され、誤り訂正符号化データｓ２を出力する。サブキャリア変調回路２は、誤り訂正符号化データｓ２を入力され、サブキャリア変調を行い、変調信号ｓ３を出力する。
【０００９】
拡散率制御信号生成回路には、シングルセルあるいはマルチセル環境であるかの置局情報ｓ４に従ってＯＦＤＭ、ＭＣ−ＣＤＭＡの切替制御信号ｓ５を入力される。また、拡散率制御信号生成回路は、マルチセル環境おいて、マルチパスの激しさを示す指標の１つである遅延分散の推定情報ｓ４を入力され、ＳＦの値を変化させる制御信号ｓ５を出力する場合もある。
【００１０】
拡散符号生成回路４は、制御情報ｓ５に従って拡散符号を選択し、拡散符号ｓ８を出力する。直列並列変換回路５は、変調信号ｓ３と制御信号ｓ５とを入力され、直列並列変換を行い、サブキャリア信号ｓ６を出力する。サブキャリア信号複製回路６は、サブキャリア信号ｓ６と制御信号ｓ５とを入力され、ＳＦ個のサブキャリア信号のコピー信号ｓ７を生成する。乗算回路７は、コピー信号ｓ７と拡散符号ｓ８とを入力され、周波数軸方向への拡散処理を行う。なお、当然のことながら、シングルセル環境でＯＦＤＭを伝送方式に選択した場合には、乗算回路７が拡散処理を行うことはない。
【００１１】
符号多重回路８は、拡散信号ｓ９と制御信号ｓ５とを入力され、符号多重信号ｓ１０を生成する。ＩＦＦＴ回路９は、符号多重信号ｓ１０を入力され、マルチキャリア一括変調を行い、マルチキャリア信号ｓ１１を出力する。並列直列変換回路１１は、マルチキャリア信号ｓ１１とガードインターバル付加制御回路１０からの制御信号ｓ１２とを入力され、時系列への変換およびガードインターバルの付加を行い、送信信号ｓ１３を出力する。
【００１２】
図１２は、従来のマルチキャリア復調回路のブロック図である。 直列並列変換回路２１は、受信信号ｓ２１を入力され、並列信号ｓ２２を出力する。ＦＦＴ回路２２は、並列信号ｓ２２を入力され、マルチキャリア一括変調を行い、サブキャリア信号ｓ２３を出力する。図１１に示す変調回路の場合と同様に、拡散率制御信号生成回路２３には、シングルセルあるいはマルチセル環境であるかの置局情報ｓ２４に従ってＯＦＤＭ、ＭＣ−ＣＤＭＡの切替制御信号ｓ５が入力される。また、拡散率制御信号生成回路２３は、マルチセル環境において、マルチパスの激しさを示す指標の１つである遅延分散の推定情報ｓ２４を入力され、ＳＦの値を変化させる制御信号ｓ２５を出力する場合もある。
【００１３】
拡散符号生成回路２４は、制御情報ｓ２５に従って拡散符号を選択し、拡散符号ｓ２６を出力する。乗算回路２５は、サブキャリア信号ｓ２３と拡散符号ｓ２６とを入力され、逆拡散を行い、逆拡散信号ｓ２７を出力する。なお、当然のことながら、シングルセル環境でＯＦＤＭを伝送方式に選択した場合には、乗算回路２５が逆拡散処理を行うことはない。
【００１４】
加算回路２６は、逆拡散信号ｓ２６と制御信号ｓ２５とを入力され、ＳＦ個のサブキャリア信号の合成処理を行い、合成信号ｓ２８を生成する。並列直列変換回路２７は、合成信号ｓ２８と制御信号ｓ２５とを入力され、並列直列変換を行い、順次、合成信号ｓ２９を出力する。サブキャリア復調回路２８は、合成信号ｓ２９の復調を行い、復調データ信号ｓ３０を生成する。復号化回路２９は、復調データ信号ｓ３０に対して誤り訂正符号化処理を行い、出力データｓ３１を生成する。
【００１５】
以上説明したように、図１１に示した従来のマルチキャリア変調回路および図１２に示した従来のマルチキャリア復調回路は、シングルセルかマルチセルの情報を使用し、ＯＦＤＭとＭＣ−ＣＤＭＡを一意に切り替えて送受信を行い、遅延分散値に基づいてＳＦを可変としていた。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、シングルセルかマルチセルかの情報は、一般に、置局情報によってもたらされるものである。仮に置局情報に頼らないとすると、シングルセルと判断された場合でも、同一チャネル干渉が存在したり（このため、ＯＦＤＭシステムでは、特性が大きく劣化する）、マルチセル環境と判断された場合でも、エリアによっては同一チャネル干渉が存在しなかったりする（このため、ＭＣ−ＣＤＭＡのみを用いた構成では、伝送速度の高速化が困難となる。特に、伝送速度の高速化には、サブキャリア変調に１６ＱＡＭや６４ＱＡＭなどの多値数の大きい変調方式の適用が有効であるが、ＭＣ−ＣＤＭＡでは自信号間の拡散符号の直交性がマルチパス環境で崩れるために、所要ＣＮＲ特性、所要ＣＩＲ特性が大きく劣化する）からである。
【００１７】
したがって、従来のマルチキャリア変調回路およびマルチキャリア復調回路は、確実な置局情報を得ることが可能な場合には実現性があるものの、ある周波数を事業者間ですみ分けて使用する場合などの置局情報の入手が困難な場合には、実現性が低いという問題があった。また、シングルセルかマルチセルかの判断は、ユーザが任意に基地局を開設する無線ＬＡＮでは、非常に困難である。
【００１８】
また、従来のマルチキャリア変調回路およびマルチキャリア復調回路がターゲットとしているフレームを組んで通信を行う場合ではなく、任意のタイミングでパケット毎に通信を行うと、遅延分散値が常に変動することから、遅延分散値の推定に誤りが生じる。このため、従来のマルチキャリア変調回路およびマルチキャリア復調回路を用いる場合には高精度な推定を行うために、不要なトラフィックの発生によるスループットの低下という問題も生じていた。
【００１９】
さらに、従来のマルチキャリア変調回路およびマルチキャリア復調回路では、上記推定の誤りのために、パケット通信においてパケットが受信器へ到達しない場合がある。この場合には、任意のアルゴリズムに従った上位レイヤのパケット再送機能を動作させる必要がある。したがって、従来のマルチキャリア変調回路およびマルチキャリア復調回路では、この再送機能が動作することによるスループットの低下の加速という問題も生じていた。
【００２０】
一方、無線ＬＡＮ環境では、子機での遅延分散値の推定は、回路規模の増加につながるため望ましくない。また、基地局で、帰属している各子機に対して遅延分散値を推定しＳＦを可変とすることも、回路規模の増加につながるため望ましくない。
【００２１】
そこで、本発明は、かかる事情に鑑み、シングルセル、マルチセル環境の情報を使用しなくとも、シングルセル、マルチセルでの通信を可能にし、かつ、伝送速度の向上により面的展開を可能にする、マルチキャリア変調回路およびマルチキャリア復調回路を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記課題は、前記特許請求の範囲に記載の手段により解決される。すなわち、請求項１に記載の発明は、入力データの誤り訂正符号化を行う符号化手段と、前記符号化手段から出力される符号化データに対してサブキャリア変調を行うサブキャリア変調手段と、前記サブキャリア変調手段から出力されるサブキャリア変調信号に対してマルチキャリア一括変調を行うマルチキャリア一括変調手段と、前記マルチキャリア一括変調手段の出力信号を入力され、ガードインターバルの付加制御を行うガードインターバル付加制御手段からの出力信号に基づいて、前記マルチキャリア一括変調手段の出力信号を時系列に出力し、送信信号を生成する並列直列変換手段と、を備えるマルチキャリア変調回路であって、
【００２３】
前記サブキャリア変調手段と前記マルチキャリア一括変調手段の間に、ＡＣＫ信号が入力される第一のフォールバック制御手段と、前記第一のフォールバック制御手段の出力信号に従い、前記第一のフォールバック制御手段で前記ＡＣＫ信号が受信されない場合には、拡散率を増加させる又は前記拡散率を確保した下で符号多重数を減少させるように変調部の制御を行う変調部制御信号生成手段と、前記変調部制御信号生成手段の出力信号に従い、前記サブキャリア変調信号の入出力順序を切替える第一のデータ入出力切替手段と、前記変調部制御信号生成手段の出力信号に従い、周波数軸方向への拡散を行う拡散符号の拡散率を可変とし、かつ、符号多重に用いる複数の拡散符号を生成可能な拡散符号生成手段と、
【００２４】
前記変調部制御信号生成手段の出力信号に従い、前記拡散率が１より大きければ、前記拡散符号生成手段から生成される拡散符号を用いて、前記第一のデータ入出力切替手段の出力信号に対して周波数軸方向への拡散及び符号多重を行い前記マルチキャリア一括変調手段へ出力し、前記拡散率が１であれば、前記拡散及び前記符号多重を行わずに前記マルチキャリア一括変調手段へ出力する、拡散率および符号多重数が可変である拡散率／符号多重数可変拡散手段と、を備えることを特徴とするマルチキャリア変調回路である。
【００２５】
請求項１に記載の発明は、拡散率および符号多重数をフォールバックにより可変にできることを特徴とする。
【００２６】
請求項２に記載の発明は、前記符号化手段は、前記変調部制御信号生成手段の出力信号を入力され、符号化率を可変とし、前記サブキャリア変調手段は、前記変調部制御信号生成手段の出力信号が入力され、サブキャリア変調の変調多値数を可変とし、前記変調部制御信号生成手段は、さらに、前記第一のフォールバック制御手段で前記ＡＣＫ信号が受信されない場合には、前記変調多値数を減少させる又は前記符号化率を減少させるように変調部の制御を行う、ことを特徴とする請求項１に記載のマルチキャリア変調回路である。
【００２７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明の特徴に加えて、変調多値数および符号化率をフォールバックにより可変にできることを特徴とする。
【００２８】
請求項３に記載の発明は、入力データの誤り訂正符号化を行う符号化手段と、マルチキャリア一括変調を行うマルチキャリア一括変調手段と、前記マルチキャリア一括変調手段の出力信号を入力され、入力されるガードインターバルの付加制御を行うガードインターバル付加制御手段からの出力信号に基づいて前記マルチキャリア一括変調手段の出力信号を時系列に出力し、送信信号を生成する並列直列変換手段と、を備えるマルチキャリア変調回路であって、
【００２９】
前記符号化手段と前記マルチキャリア一括変調手段の間に、ＡＣＫ信号が入力される第一のフォールバック制御手段と、前記第一のフォールバック制御手段の出力信号に従い、前記第一のフォールバック制御手段で前記ＡＣＫ信号が受信されない場合には、拡散率を増加させる、前記拡散率を確保した下で符号多重数を減少させる又は変調多値数を減少させるように変調部の制御を行う変調部制御信号生成手段と、前記変調部制御信号生成手段の出力信号に従い、前記サブキャリア変調信号の入出力順序を切替える第一のデータ入出力切替手段と、
【００３０】
前記第一のデータ入出力切替手段の出力信号および前記変調部制御信号生成手段の出力信号を入力され、サブキャリア変調の変調多値数を可変とする変調多値数可変サブキャリア変調手段と、前記変調部制御信号生成手段の出力信号に従い、周波数軸方向への拡散を行う拡散符号の拡散率を可変とし、かつ、符号多重に用いる複数の拡散符号を生成可能な拡散符号生成手段と、
【００３１】
前記変調部制御信号生成手段の出力信号に従い、前記拡散率が１より大きければ、前記拡散符号生成手段から生成される拡散符号を用いて、前記第一のデータ入出力切替手段の出力信号に対して周波数軸方向への拡散及び符号多重を行い前記マルチキャリア一括変調手段へ出力し、前記拡散率が１であれば、前記拡散及び前記符号多重を行わずに前記マルチキャリア一括変調手段へ出力する、拡散率および符号多重数が可変である拡散率／符号多重数可変拡散手段と、を備えることを特徴とするマルチキャリア変調回路である。
【００３２】
請求項３に記載の発明は、符号多重を行う場合に、拡散率、符号多重数、および変調多値数を、多重符号ごとのフォールバックにより可変にできることを特徴とする。
【００３３】
請求項４に記載の発明は、マルチキャリア一括変調を行うマルチキャリア一括変調手段と、前記マルチキャリア一括変調手段の出力信号を入力され、入力ガードインターバルの付加制御を行うガードインターバル付加制御手段からの出力信号に基づいて、前記マルチキャリア一括変調手段の出力信号を時系列に出力し、送信信号を生成する並列直列変換手段と、を備えるマルチキャリア変調回路であって、
【００３４】
前記マルチキャリア一括変調手段の前段に、ＡＣＫ信号が入力される第一のフォールバック制御手段と、前記第一のフォールバック制御手段の出力信号に従い、前記第一のフォールバック制御手段で前記ＡＣＫ信号が受信されない場合には、拡散率を増加させる、前記拡散率を確保した下で符号多重数を減少させる、変調多値数を減少させる又は符号化率を減少させるように変調部の制御を行う変調部制御信号生成手段と、前記変調部制御信号生成手段の出力信号に従い、入力されるデータ信号の入出力順序を切替える第一のデータ入出力切替手段と、
【００３５】
前記第一のデータ入出力切替手段の出力信号および前記変調部制御信号生成手段の出力信号を入力され、符号化率を可変とする可変符号化率符号化手段と、前記可変符号化率符号化手段の出力信号および前記変調部制御信号生成手段の出力信号を入力され、サブキャリア変調の変調多値数が可変である変調多値数可変サブキャリア変調手段と、
【００３６】
前記変調部制御信号生成手段の出力信号に従い、周波数軸方向への拡散を行う拡散符号の拡散率を可変とし、かつ、符号多重に用いる複数の拡散符号を生成可能な拡散符号生成手段と、前記変調部制御信号生成手段の出力信号に従い、前記拡散率が１より大きければ、前記拡散符号生成手段から生成される拡散符号を用いて、前記変調多値数サブキャリア変調手段の出力信号に対して周波数軸方向への拡散及び符号多重を行い前記マルチキャリア一括変調手段へ出力し、前記拡散率が１であれば、前記拡散及び前記符号多重を行わずに前記マルチキャリア一括変調手段へ出力する、拡散率および符号多重数が可変である拡散率／符号多重数可変拡散手段と、を備えることを特徴とするマルチキャリア変調回路である。
【００３７】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明の特徴に加えて、符号多重を行う場合に、符号化率を多重符号ごとのフォールバックにより可変にできることを特徴とする。
【００３８】
請求項５に記載の発明は、
受信マルチキャリア信号を入力され受信マルチキャリア信号の直列並列変換を行う直列並列変換手段と、前記直列並列変換手段の出力信号に対してマルチキャリア一括復調を行うマルチキャリア一括復調手段と、前記マルチキャリア一括復調手段の出力信号に対してサブキャリア変調の復調操作を行うサブキャリア復調手段と、前記サブキャリア復調手段からの出力データに対して誤り訂正の復号化を行う復号化手段と、を備えるマルチキャリア変調回路であって、
【００３９】
前記マルチキャリア一括復調手段と前記サブキャリア復調手段の間に、ＡＣＫ信号入力される第二のフォールバック制御手段と、前記第二のフォールバック制御手段の出力信号に従い、前記第二のフォールバック制御手段で前記ＡＣＫ信号が受信されない場合には、拡散率を増加させる又は前記拡散率を確保した下で符号多重数を減少させるように復調部の制御を行う復調部制御信号生成手段と、前記復調部制御信号生成手段の出力信号に従い、周波数軸方向への逆拡散を行う拡散符号の拡散率を可変とし、かつ、符号多重に用いる複数の拡散符号を生成可能な拡散符号生成手段と、
【００４０】
前記復調部制御信号生成手段の出力信号に従い、前記拡散率が１より大きければ、前記拡散符号生成手段から生成される拡散符号を用いて、前記マルチキャリア一括復調手段の出力信号に対して周波数軸方向への逆拡散及び符号多重数に応じた合成を行い、前記拡散率が１であれば、前記逆拡散及び前記合成を行わない、拡散率および符号多重数が可変である拡散率／符号多重数可変逆拡散手段と、
【００４１】
前記復調部制御信号生成手段の出力信号に従い、前記拡散率／符号多重数可変逆拡散手段の入出力順序を切替え、サブキャリア復調手段へ入力する第二のデータ入出力切替手段と、を備えることを特徴とするマルチキャリア復調回路である。
【００４２】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載のマルチキャリア変調回路、またはこれを同等な変調回路から送信された拡散率および符号多重数をフォールバックにより可変にできる信号を復調することを特徴とする。
【００４３】
請求項６に記載の発明は、前記サブキャリア復調手段は、前記復調部制御信号生成手段の出力信号を入力され、サブキャリア復調の変調多値数を可変とし、前記符号化手段は、前記復調部制御信号生成手段の出力信号を入力され、符号化率を可変とし、前記復調部制御信号生成手段は、さらに、前記第二のフォールバック制御手段で前記ＡＣＫ信号が受信されない場合には、前記変調多値数を減少させる又は前記符号化率を減少させるように復調部の制御を行う、ことを特徴とする請求項５に記載のマルチキャリア復調回路である。
【００４４】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明の特徴に加えて、請求項２に記載のマルチキャリア変調回路、またはこれと同等な変調回路から送信された変調多値数および符号化率をフォールバックにより可変にできる信号を復調することを特徴とする。
【００４５】
請求項７に記載の発明は、
受信マルチキャリア信号を入力され受信マルチキャリア信号の直列並列変換を行う直列並列変換手段と、前記直列並列変換手段の出力信号に対してマルチキャリア一括復調を行うマルチキャリア一括復調手段と、誤り訂正符号化データに対して誤り訂正の復号化を行う復号化手段と、を備えるマルチキャリア復調回路において、
【００４６】
前記マルチキャリア一括復調手段と前記符号化手段の間に、ＡＣＫ信号を入力される第二のフォールバック制御手段と、前記第二のフォールバック制御手段の出力信号に従い、前記第二のフォールバック制御手段で前記ＡＣＫ信号が受信されない場合には、拡散率を増加させる、前記拡散率を確保した下で符号多重数を減少させる又は変調多値数を減少させるように復調部の制御を行う復調部制御信号生成手段と、前記復調部制御信号生成手段の出力信号に従い、周波数軸方向への逆拡散を行う拡散符号の拡散率を可変とし、かつ、符号多重に用いる複数の拡散符号を生成する拡散符号生成手段と、
【００４７】
前記復調部制御信号生成手段の出力信号に従い、前記拡散率が１より大きければ、前記拡散符号生成手段から生成される拡散符号を用いて、前記マルチキャリア一括復調手段の出力信号に対して周波数軸方向への逆拡散および符号多重数に応じた合成を行い、前記拡散率が１であれば、前記逆拡散及び前記合成を行わない、拡散率および符号多重数が可変である拡散率／符号多重数可変逆拡散手段と、
【００４８】
前記拡散率／符号多重数可変逆拡散手段の出力信号および前記復調部制御信号生成手段の出力信号を入力されサブキャリア復調の変調多重数を可変とする変調多値数可変サブキャリア復調手段と、
【００４９】
前記復調部制御信号生成手段の出力信号に従い、前記変調多値数可変サブキャリア復調手段の出力信号の入出力順序を切替え、前記復号化手段へ出力する第二のデータ入出力切替手段と、を備えることを特徴とするマルチキャリア復調回路である。
【００５０】
請求項７に記載の発明は、請求項３に記載のマルチキャリア変調回路、またはこれと同等な変調回路から送信された、符号多重を行う場合に拡散率および符号多重数を多重符号ごとにフォールバックにより可変にできる信号を復調することを特徴とする。
【００５１】
請求項８に記載の発明は、受信マルチキャリア信号を入力され受信マルチキャリア信号の直列並列変換を行う直列並列変換手段と、前記直列並列変換手段の出力信号に対してマルチキャリア一括復調を行うマルチキャリア一括復調手段と、を備えるマルチキャリア復調回路において、
【００５２】
前記マルチキャリア一括復調手段の後段に、ＡＣＫ信号を入力される第二のフォールバック制御手段と、前記第二のフォールバック制御手段の出力信号に従い、前記第二のフォールバック制御手段で前記ＡＣＫ信号が受信されない場合には、拡散率を増加させる、前記拡散率を確保した下で符号多重数を減少させる、変調多値数を減少させる又は符号化率を減少させるように復調部の制御を行う復調部制御信号生成手段と、前記復調部制御信号生成手段の出力信号に従い、周波数軸方向への逆拡散を行う拡散符号の拡散率を可変とし、かつ、符号多重に用いる複数の拡散符号を生成する拡散符号生成手段と、
【００５３】
前記復調部制御信号生成手段の出力信号に従い、前記拡散率が１より大きければ、前記拡散符号生成手段から生成される拡散符号を用いて、前記マルチキャリア一括復調手段の出力信号に対して周波数軸方向への逆拡散および符号多重数に応じた合成を行い、前記拡散率が１であれば、前記逆拡散及び前記合成を行わない、拡散率および符号多重数が可変である拡散率／符号多重数可変逆拡散手段と、
【００５４】
前記拡散率／符号多重数可変逆拡散手段の出力信号および前記復調部制御信号生成手段の出力信号を入力されサブキャリア復調の変調多重数を可変とする変調多値数可変サブキャリア復調手段と、
【００５５】
前記変調多値数可変サブキャリア復調手段の出力信号および前記復調部制御信号生成手段の出力信号を入力され符号化率を可変とする可変符号化率復号化手段と、前記復調部制御信号生成手段の出力信号に従い、前記可変符号化率復号化手段の出力信号の入出力順序を切替える第二のデータ入出力切替手段と、を備えることを特徴とするマルチキャリア復調回路である。
【００５６】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明の特徴に加えて、請求項４に記載のマルチキャリア変調回路、またはこれを同等な変調回路から送信された、符号多重を行う場合に符号化率を多重符号ごとにフォールバックにより可変にできる信号を復調することを特徴とする。
【００５７】
本発明では、従来とは異なり、パケット通信においてパケットを送信した際に、受信側からＡＣＫ（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅ）信号が折り返し送信されることを利用する。本発明は、ＡＣＫ信号が適切に受信された場合には、通信環境が良好であると判定し、ＯＦＤＭ変調方式を適用する。
【００５８】
本発明は、さらに、順次、サブキャリア変調多値数を増加させるまたは符号化率を上げるなどの制御を行う。逆に、本発明は、ＡＣＫが受信されない場合には、ＯＦＤＭの変調多値数を減少させるまたは符号化率を低下させるなどのフォールバックを行う。
【００５９】
これでも通信が確保されない場合には、本発明は、ＯＦＤＭの拡張であるＭＣ−ＣＤＭＡヘフォールバックを行い、ＳＦを増加させるまたはＳＦを確保した下で符号多重数を減少させる、またはＭＣ−ＣＤＭＡにおいて変調多値数を減少させる、またはＭＣ−ＣＤＭＡにおいて符号化率を減少させるフォールバック、またはこれらを組み合わせたフォールバックを行い、通信回線を確保することを特徴としている。したがって、本発明によれば、従来必要であったシングルセルやマルチセルの情報は全く必要がない。
【００６０】
また、本発明は、遅延分散の推定値などを適用することがなく、通常のパケット通信の手順に従いフォールバックを行う。したがって、本発明によれば、推定誤りによるスループットの低下を回避することもできる。
【００６１】
図９は、本発明の原理を示す図である。本発明は、通信環境が良好な領域では、ＯＦＤＭを選択するように動作する。一方、本発明は、通信環境が厳しい領域では、ＭＣ−ＣＤＭＡへフォールバックするように変調方式を選択するように動作する。したがって、本発明は、マルチセル環境において、セルの中心部で最高伝送速度を満足するように動作する。かつ、本発明によれば、セル端では、干渉に対する耐性が高くなるため、面的展開を実現することができる。
【００６２】
または、本発明によれば、ＯＦＤＭのみでは実現が困難な低ＣＮＲ環境下の通信が可能となる。よって、本発明によれば、シングルシングルセル環境において、セル半径を向上させることができる。
【００６３】
なお、フォールバックの手段としては、ＡＣＫの送受信を用いるのが望ましいが、本発明はこれに限られるものではない。したがって、ＡＣＫの送受信のほか、隣接サブキャリア間の相関量や、シングルセル、マルチセル環境の切替情報や、遅延分散値の推定情報なども、本発明に係るフォールバックの手段として用いることができる。
【００６４】
また、本発明は、可変にできることを特徴とするので、必ずしも可変である必要はなく、固定であってもよい。したがって、本発明において、たとえば、拡散率＝１、多重符号数＝１とした場合には、当然ＯＦＤＭの変調回路または復調回路を実現することができる。
【００６５】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照しつつ、本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
図１は、請求項１に記載の発明の実施の形態例に係るブロック図である。符号化回路１０１は、データｓ１０１を入力され、誤り訂正符号化データｓｌ０２を出力する。サブキャリア変調回路１０２は、誤り訂正符号化データｓｌ０２を入力され、サブキャリア変調を行い、変調信号ｓｌ０３を出力する。
【００６６】
フォールバック信号制御回路１０３は、回線の状態を示す回線情報ｓ１０４を入力され、フォールバックの制御を行う制御信号ｓｌ０５を出力する。変調部制御信号生成回路１０４は、制御信号ｓｌ０５に従い変調部制御信号ｓ１０６を生成する。
【００６７】
拡散符号生成回路１０５は、変調部制御情報ｓ１０６に従って拡散符号を選択し、拡散符号ｓ１０７を出力する。データ入出力切替回路１０６は、変調信号ｓ１０３と変調部制御信号ｓ１０６とを入力され、入出力変換を行い、サブキャリア信号ｓ１０８を出力する。
【００６８】
拡散率／符号多重数可変拡散回路１０７は、サブキャリア信号ｓ１０８と変調部制御信号ｓ１０６と拡散符号ｓ１０７とを入力され、周波数軸方向への拡散処理および符号多重処埋を行い、サブキャリア信号ｓ１０９を出力する。なお、拡散率／符号多重数可変拡散回路１０７は、ＯＦＤＭを伝送方式に選択した場合には、当然、拡散処理を行わない。
【００６９】
ＩＦＦＴ回路１０８は、サブキャリア信号ｓ１０９を入力され、マルチキャリア一括変調を行い、マルチキャリア信号ｓ１１０を出力する。並列直列変換回路１１０は、マルチキャリア信号ｓ１１０とガードインターバル付加制御回路１０９からの制御信号ｓｌｌｌを入力され、時系列への変換およびガードインターバルの付加を行い、送信信号ｓ１１２を出力する。
【００７０】
図２は、請求項２に記載の発明の実施の形態例に係るブロック図である。請求項２に記載の発明の実施の形態例は、可変符号化率符号化回路２０１および変数多値数可変サブキャリア変調回路２０２を有する点で、請求項１に記載の発明の実施の形態例と相違する。
【００７１】
可変符号化率符号化回路２０１は、データｓ２０１と変調部制御信号ｓ２０６とを入力され、誤り訂正符号化データｓ２０２を出力する。変数多値数可変サブキャリア変調回路２０２は、誤り訂正符号化データｓ２０２と変調部制御信号ｓ２０６とを入力され、サブキャリア変調を行い、変調信号ｓ２０３を出力する。
【００７２】
なお、請求項２に記載の発明の実施の形態例における他の回路の動作は、上記請求項１に記載の発明の実施の形態例の場合と同様である。
【００７３】
図３は、請求項３に記載の発明の実施の形態例に係るブロック図である。請求項３に記載の発明の実施の形態例は、符号化回路３０１の点で、請求項２に記載の発明の実施の形態例と相違する。
【００７４】
符号化回路３０１は、データｓ３０１を入力され、誤り訂正符号化データｓ３０２を出力する。データ入出力切替回路３０２は、誤り訂正符合化データｓ３０２と変調部制御信号ｓ３０６とを入力され、入出力変換を行い、サブキャリア信号ｓ３０３を出力する。
【００７５】
変調多値数可変サブキャリア変調回路３０６は、サブキャリア信号ｓ３０３と変調部制御信号ｓ３０６とを入力され、サブキャリア変調を行い、変調信号ｓ３０８を出力する。なお、請求項３に記載の発明の実施の形態例における他の回路の動作は、上記請求項２に記載の発明の実施の形態例の場合と同様である。
【００７６】
図４は、請求項４に記載の発明の実施の形態例に係るブロック図である。請求項４に記載の発明の実施の形態例は、データ入出力切替回路４０１を有する点で、請求項３に記載の発明の実施の形態例と相違する。
【００７７】
データ入出力切替回路４０１は、データｓ４０１と変調部制御信号ｓ４０６とを入力され、入出力変換を行い、サブキャリア信号ｓ４０２を出力する。符号化率可変符号化回路４０２は、サブキャリア信号ｓ４０２と変調部制御信号ｓ４０６を入力され、誤り訂正符号化データｓ４０３を出力する。
【００７８】
変調多値数可変サブキャリア変調回路４０６は、誤り訂正符号化データｓ４０３と変調部制御信号ｓ４０６とを入力され、サブキャリア変調を行い、変調信号ｓ４０８を出力する。なお、請求項４に記載の発明の実施の形態例における他の回路の動作は、上記請求項３に記載の発明の実施の形態例の場合と同様である。
【００７９】
図５は、請求項５に記載の発明の実施の形態例に係るブロック図である。直列並列変換回路５０１は、受信信号ｓ５０１を入力され、並列信号ｓ５０２を出力する。ＦＦＴ回路５０２は、並列信号ｓ５０２を入力され、マルチキャリア一括複調を行い、サブキャリア信号ｓ５０３を出力する。
【００８０】
フォールバック信号制御回路５０３は、回線の状態を示す回線情報ｓ５０４を入力され、フォールバックの制御を行う制御信号ｓ５０５を出力する。復調部制御信号生成回路５０４は、制御信号ｓ５０５に従い復調部制御信号ｓ５０６をする。拡散符号生成回路５０５は、復調部制御情報ｓ５０６に従って拡散符号を選択し、拡散符号ｓ５０７を出力する。
【００８１】
拡散率／符号多重数可変逆拡散回路５０６は、サブキャリア信号ｓ５０３と復調部制御信号ｓ５０６と拡散符号ｓ５０７とを入力され、逆拡散を行い、合成信号ｓ５０８を生成する。拡散率／符号多重数可変逆拡散回路５０６は、シングルセル環境でＯＦＤＭを伝送方式に選択した場合には、当然、逆拡散処理を行わない。
【００８２】
データ入出力切替回路５０７は、合成信号ｓ５０８と復調部制御信号ｓ５０６とを入力され、入出力の切替を行い、順次、合成信号ｓ５０９を出力する。サブキャリア復調回路５０８は、合成信号ｓ５０９の復調を行い、復調データ信号ｓ５１０を生成する。復号化回路５０９は、復調データ信号ｓ５１０に対して誤り訂正復号化処理を行い、データｓ５１１を出力する。
【００８３】
図６は、請求項６に記載の発明の実施の形態例に係るブロック図である。請求項６に記載の発明の実施の形態例は、変数多値数可変サブキャリア復調回路６０８および符号化率可変符号化回路６０９を有する点で、請求項５に記載の発明の実施の形態例と相違する。
【００８４】
変数多値数可変サブキャリア復調回路６０８は、復調部制御信号ｓ６０６を入力され、合成信号ｓ６０９の復調を行い、復調データ信号ｓ６１０を生成する。符号化率可変符号化回路６０９は、復調データ信号ｓ６１０に対して誤り訂正復号化処理を行い、データｓ６１１を出力する。
【００８５】
なお、請求項６に記載の発明の実施の形態例における他の回路の動作は、上記請求項５に記載の発明の実施の形態例の場合と同様である。
【００８６】
図７は、請求項７に記載の発明の実施の形態例に係るブロック図である。変数多値数可変サブキャリア復調回路７０７は、復調部制御信号ｓ７０６を入力され、合成信号ｓ７０８の復調を行い、復調データ信号ｓ７０９を生成する。
【００８７】
データ入出力切替回路７０８は、復調データ信号ｓ７０９と復調部制御信号ｓ７０６とを入力され、入出力の切替を行い、順次、合成信号ｓ７１０を出力する。なお、請求項７に記載の発明の実施の形態例における他の回路の動作は、上記請求項６に記載の発明の実施の形態例の場合と同様である。
【００８８】
図８は、請求項８に記載の発明の実施の形態例に係るブロック図である。符号化率可変復号化回路８０８は、復調データ信号ｓ８０９と復調部制御信号ｓ８０６とを入力され、復調データ信号ｓ８０９に対して誤り訂正復号化処理を行い、データｓ８１０を出力する。データ入出力切替回路８０９は、データｓ８１０を入力され、入出力の切替を行い、順次、合成信号ｓ８１１を出力する。
【００８９】
なお、請求項８に記載の発明の実施の形態例における他の回路の動作は、上記請求項７に記載の発明の実施の形態例の場合と同様である。
【００９０】
図１０は、本発明に関するシステム容量の比較図である。図１０においては、本発明の効果を確認するために、リンクレベルの計算機シミュレーションから得られた所要のＣ／（Ｎ＋Ｉ）に基づいたシステム容量の比較が示されている。
【００９１】
図１０においては、ＯＦＤＭのみを用いた場合と、ＭＣ−ＣＤＭＡのみを用いた場合と、ＯＦＤＭの変調多値数を減少させても回線を満足できない場合にＭＣ−ＣＤＭＡへフォールバックする場合（以下、「本発明の一例の場合」という）とを比較した。
【００９２】
本発明の一例の場合には、変調多値数に加えてコード多重数をも減少させて、伝送速度を低下させることとした。表１は、図１０の比較に用いたＯＦＤＭのシステム諸元を示す表であり、表２は、図１０の比較に用いたＭＣ−ＣＤＭＡのシステム諸元を示す表であり、表３は、図１０の比較に用いた本発明の一例のシステム諸元を示す表である。
【００９３】
【表１】
【００９４】
【表２】
【００９５】
【表３】
【００９６】
評価基準は、セル内平均伝送速度Ｒave（下り回線、上位レイヤの効率＝１、伝搬損失＝３．１ 乗則）とした。導出は以下に従う。希望信号電力と雑音電力、周囲全セルの干渉電力和から許容Ｃ／（Ｎ＋１）を算出する。この許容Ｃ／（Ｎ＋１）とリンクレベルシミュレーションから得られる各伝送速度Ｒiの所要Ｃ／（Ｎ＋１）とから通信可能距離ｄiを決定し、六角形セルの面積Ｓiを数式１から求める。この値からセル内平均伝送速度Ｒaveを数式２で定義する。Ｍは、システムにおける伝送速度の定義数を示す。
【００９７】
【数１】
【００９８】
【数２】
【００９９】
図１０の横軸は、各システムでの規格化セル半径（＝１：セル端）を示している。変調多値数のフォールバックのみを用いるＯＦＤＭでは、規格化セル半径＝１を満足することが困難となっている。一方、本発明の一例では、ＭＣ−ＣＤＭＡへフォールバックを行っているため、規格化セル半径がＯＦＤＭと比較して約２．２倍拡大し、ＭＣ−ＣＤＭＡと同等の面的展開が可能となっている。
【０１００】
図１０の縦軸は、規格化セル半径＝１におけるＲaveを示している。ＯＦＤＭにおいては、セル端周辺での通信が困難なため、伝送速度ＲM＝０として評価した。したがって、ＯＦＤＭはＲaveが低い。
【０１０１】
本発明の一例においては、所要Ｃ／（Ｎ＋Ｉ）が確保できる場合にＯＦＤＭを用いるので、ＭＣ−ＣＤＭＡのみの場合と比較してＲaveが約１．３倍増し、システム容量が増加している。
【０１０２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るマルチキャリア変調回路およびマルチキャリア変調回路によれば、従来必須であったシングルセル、マルチセル環境の情報を使用することなく、シングルセル、マルチセルでの通信が可能となる。
したがって、伝送速度の向上を図りつつ、面的展開を可能とするマルチキャリア変調回路およびマルチキャリア変調回路を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１に記載の発明の実施の形態例に係るブロック図である。
【図２】請求項２に記載の発明の実施の形態例に係るブロック図である。
【図３】請求項３に記載の発明の実施の形態例に係るブロック図である。
【図４】請求項４に記載の発明の実施の形態例に係るブロック図である。
【図５】請求項５に記載の発明の実施の形態例に係るブロック図である。
【図６】請求項６に記載の発明の実施の形態例に係るブロック図である。
【図７】請求項７に記載の発明の実施の形態例に係るブロック図である。
【図８】請求項８に記載の発明の実施の形態例に係るブロック図である。
【図９】本発明の原理を示す図である。
【図１０】本発明に関するシステム容量の比較図である。
【図１１】従来のマルチキャリア変調回路のブロック図である。
【図１２】従来のマルチキャリア復調回路のブロック図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタル無線通信システムにおいてマルチキャリア変調信号の送受信を行う変調回路および復調回路に関し、特に、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）変調方式、およびこのＯＦＤＭ変調方式の拡張の１つであり、マルチキャリア一括変調の前に拡散を行うマルチキャリアＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ）方式の変調回路および復調回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マルチキャリア変調方式は、複数のサブキャリアを用いて情報を伝送する方式である。この方式においては、入力データ信号がＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔ ｋｅｙｉｎｇ）等へ、サブキャリアごとに変調される。サブキャリアの周波数が互いに直交関係にあるマルチキャリア変調方式は、直交マルチキャリア変調方式または直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）と呼ばれる。ＯＦＤＭは、マルチパスの影響を受けにくく広帯域伝送に適した変調方式であるため、マルチパス伝搬が問題となる無線通信システムで広く適用されている。
【０００３】
ＯＦＤＭを適用する無線通信システムにおいて、限られた周波数で広帯域伝送を実現する場合、１キャリアあたりの占有帯域幅が大きくなる。したがって、この場合、周波数は不足してしまう。この不足を近隣のセルで同一周波数を繰り返すことにより解消しようとすると、同一チャネルの干渉を避けることができなくなる。例えば、ＣＩＲ（Ｃａｒｒｉｅｒ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｒａｔｉｏ）＝ＯｄＢというような厳しい同一チャネルの干渉下では、ＯＦＤＭの特性は大きく劣化する。
【０００４】
この同一チャネルの干渉を低減させる方式として、マルチキャリア（Ｍｕｌｔｉ ｃａｒｒｉｅｒ：ＭＣ）−ＣＤＭＡ方式が知られている。この方式は、ＯＦＤＭの拡張であり、送信側のＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）前に周波数軸方向へ拡散処理を行うことにより、同一チャネル干渉に対して誤り率特性を向上させる。
【０００５】
ＭＣ−ＣＤＭＡでは、直列並列変換後のサブキャリア信号を、周波数軸方向へ、複数の拡散率（Ｓｐｒｅａｄｉｎｇ Ｆａｃｔｏｒ：ＳＦ）ＳＦサブキャリアに渡り複製する。ＭＣ−ＣＤＭＡでは、このＳＦ個に複製されたサブキャリア信号に対して周波数軸方向へ拡散符号を乗算する。そして、この拡散されたサブキャリア信号に対して、マルチキャリア変調信号を生成する。したがって、ＭＣ−ＣＤＭＡでは、拡散処理により伝送速度が１／ＳＦに低下する。この低下を避けるべく、通常、ＭＣ−ＣＤＭＡでは拡散符号が直交符号であることに鑑み、複数の符号を自局で同時に使用する符号多重を行う。
【０００６】
ところが、ＭＣ−ＣＤＭＡ方式において、符号多重数を増加させた場合には、マルチパス干渉のため自局で使用する拡散符号間に相関が生じてしまう。したがって、ＭＣ−ＣＤＭＡ方式において、ＯＦＤＭと同等の伝送速度を実現する場合には、所要のＣＮＲ（Ｃａｒｒｉｅｒ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）あるいは、所要のＣＩＲが増加する。
【０００７】
よって、従来は、基地局が１つであるシングルセルにおける伝送速度の高速化を低ＣＮＲで実現すべく、ＯＦＤＭを適用し、複数の基地局が存在する同一チャネル干渉の厳しいマルチセル環境では低ＣＩＲ環境での通信を実現すべく、ＳＦ＝４以上のＭＣ−ＣＤＭＡを適用する、マルチキャリア変調回路およびマルチキャリア復調回路が用いられていた（参考文献：佐和橋他、“ブロードバンドパケット伝送のための可変拡散率ＣＯＦＤＭ、２００１年電子情報通信学会基礎・境界ソサイエティ大会、ＰＡ−４−１、２００１−９）。
【０００８】
図１１は、従来のマルチキャリア変調回路のブロック図である。符号化回路１は、データｓ１を入力され、誤り訂正符号化データｓ２を出力する。サブキャリア変調回路２は、誤り訂正符号化データｓ２を入力され、サブキャリア変調を行い、変調信号ｓ３を出力する。
【０００９】
拡散率制御信号生成回路には、シングルセルあるいはマルチセル環境であるかの置局情報ｓ４に従ってＯＦＤＭ、ＭＣ−ＣＤＭＡの切替制御信号ｓ５を入力される。また、拡散率制御信号生成回路は、マルチセル環境おいて、マルチパスの激しさを示す指標の１つである遅延分散の推定情報ｓ４を入力され、ＳＦの値を変化させる制御信号ｓ５を出力する場合もある。
【００１０】
拡散符号生成回路４は、制御情報ｓ５に従って拡散符号を選択し、拡散符号ｓ８を出力する。直列並列変換回路５は、変調信号ｓ３と制御信号ｓ５とを入力され、直列並列変換を行い、サブキャリア信号ｓ６を出力する。サブキャリア信号複製回路６は、サブキャリア信号ｓ６と制御信号ｓ５とを入力され、ＳＦ個のサブキャリア信号のコピー信号ｓ７を生成する。乗算回路７は、コピー信号ｓ７と拡散符号ｓ８とを入力され、周波数軸方向への拡散処理を行う。なお、当然のことながら、シングルセル環境でＯＦＤＭを伝送方式に選択した場合には、乗算回路７が拡散処理を行うことはない。
【００１１】
符号多重回路８は、拡散信号ｓ９と制御信号ｓ５とを入力され、符号多重信号ｓ１０を生成する。ＩＦＦＴ回路９は、符号多重信号ｓ１０を入力され、マルチキャリア一括変調を行い、マルチキャリア信号ｓ１１を出力する。並列直列変換回路１１は、マルチキャリア信号ｓ１１とガードインターバル付加制御回路１０からの制御信号ｓ１２とを入力され、時系列への変換およびガードインターバルの付加を行い、送信信号ｓ１３を出力する。
【００１２】
図１２は、従来のマルチキャリア復調回路のブロック図である。 直列並列変換回路２１は、受信信号ｓ２１を入力され、並列信号ｓ２２を出力する。ＦＦＴ回路２２は、並列信号ｓ２２を入力され、マルチキャリア一括変調を行い、サブキャリア信号ｓ２３を出力する。図１１に示す変調回路の場合と同様に、拡散率制御信号生成回路２３には、シングルセルあるいはマルチセル環境であるかの置局情報ｓ２４に従ってＯＦＤＭ、ＭＣ−ＣＤＭＡの切替制御信号ｓ５が入力される。また、拡散率制御信号生成回路２３は、マルチセル環境において、マルチパスの激しさを示す指標の１つである遅延分散の推定情報ｓ２４を入力され、ＳＦの値を変化させる制御信号ｓ２５を出力する場合もある。
【００１３】
拡散符号生成回路２４は、制御情報ｓ２５に従って拡散符号を選択し、拡散符号ｓ２６を出力する。乗算回路２５は、サブキャリア信号ｓ２３と拡散符号ｓ２６とを入力され、逆拡散を行い、逆拡散信号ｓ２７を出力する。なお、当然のことながら、シングルセル環境でＯＦＤＭを伝送方式に選択した場合には、乗算回路２５が逆拡散処理を行うことはない。
【００１４】
加算回路２６は、逆拡散信号ｓ２６と制御信号ｓ２５とを入力され、ＳＦ個のサブキャリア信号の合成処理を行い、合成信号ｓ２８を生成する。並列直列変換回路２７は、合成信号ｓ２８と制御信号ｓ２５とを入力され、並列直列変換を行い、順次、合成信号ｓ２９を出力する。サブキャリア復調回路２８は、合成信号ｓ２９の復調を行い、復調データ信号ｓ３０を生成する。復号化回路２９は、復調データ信号ｓ３０に対して誤り訂正符号化処理を行い、出力データｓ３１を生成する。
【００１５】
以上説明したように、図１１に示した従来のマルチキャリア変調回路および図１２に示した従来のマルチキャリア復調回路は、シングルセルかマルチセルの情報を使用し、ＯＦＤＭとＭＣ−ＣＤＭＡを一意に切り替えて送受信を行い、遅延分散値に基づいてＳＦを可変としていた。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、シングルセルかマルチセルかの情報は、一般に、置局情報によってもたらされるものである。仮に置局情報に頼らないとすると、シングルセルと判断された場合でも、同一チャネル干渉が存在したり（このため、ＯＦＤＭシステムでは、特性が大きく劣化する）、マルチセル環境と判断された場合でも、エリアによっては同一チャネル干渉が存在しなかったりする（このため、ＭＣ−ＣＤＭＡのみを用いた構成では、伝送速度の高速化が困難となる。特に、伝送速度の高速化には、サブキャリア変調に１６ＱＡＭや６４ＱＡＭなどの多値数の大きい変調方式の適用が有効であるが、ＭＣ−ＣＤＭＡでは自信号間の拡散符号の直交性がマルチパス環境で崩れるために、所要ＣＮＲ特性、所要ＣＩＲ特性が大きく劣化する）からである。
【００１７】
したがって、従来のマルチキャリア変調回路およびマルチキャリア復調回路は、確実な置局情報を得ることが可能な場合には実現性があるものの、ある周波数を事業者間ですみ分けて使用する場合などの置局情報の入手が困難な場合には、実現性が低いという問題があった。また、シングルセルかマルチセルかの判断は、ユーザが任意に基地局を開設する無線ＬＡＮでは、非常に困難である。
【００１８】
また、従来のマルチキャリア変調回路およびマルチキャリア復調回路がターゲットとしているフレームを組んで通信を行う場合ではなく、任意のタイミングでパケット毎に通信を行うと、遅延分散値が常に変動することから、遅延分散値の推定に誤りが生じる。このため、従来のマルチキャリア変調回路およびマルチキャリア復調回路を用いる場合には高精度な推定を行うために、不要なトラフィックの発生によるスループットの低下という問題も生じていた。
【００１９】
さらに、従来のマルチキャリア変調回路およびマルチキャリア復調回路では、上記推定の誤りのために、パケット通信においてパケットが受信器へ到達しない場合がある。この場合には、任意のアルゴリズムに従った上位レイヤのパケット再送機能を動作させる必要がある。したがって、従来のマルチキャリア変調回路およびマルチキャリア復調回路では、この再送機能が動作することによるスループットの低下の加速という問題も生じていた。
【００２０】
一方、無線ＬＡＮ環境では、子機での遅延分散値の推定は、回路規模の増加につながるため望ましくない。また、基地局で、帰属している各子機に対して遅延分散値を推定しＳＦを可変とすることも、回路規模の増加につながるため望ましくない。
【００２１】
そこで、本発明は、かかる事情に鑑み、シングルセル、マルチセル環境の情報を使用しなくとも、シングルセル、マルチセルでの通信を可能にし、かつ、伝送速度の向上により面的展開を可能にする、マルチキャリア変調回路およびマルチキャリア復調回路を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記課題は、前記特許請求の範囲に記載の手段により解決される。すなわち、請求項１に記載の発明は、入力データの誤り訂正符号化を行う符号化手段と、前記符号化手段から出力される符号化データに対してサブキャリア変調を行うサブキャリア変調手段と、前記サブキャリア変調手段から出力されるサブキャリア変調信号に対してマルチキャリア一括変調を行うマルチキャリア一括変調手段と、前記マルチキャリア一括変調手段の出力信号を入力され、ガードインターバルの付加制御を行うガードインターバル付加制御手段からの出力信号に基づいて、前記マルチキャリア一括変調手段の出力信号を時系列に出力し、送信信号を生成する並列直列変換手段と、を備えるマルチキャリア変調回路であって、
【００２３】
前記サブキャリア変調手段と前記マルチキャリア一括変調手段の間に、ＡＣＫ信号が入力される第一のフォールバック制御手段と、前記第一のフォールバック制御手段の出力信号に従い、前記第一のフォールバック制御手段で前記ＡＣＫ信号が受信されない場合には、拡散率を増加させる又は前記拡散率を確保した下で符号多重数を減少させるように変調部の制御を行う変調部制御信号生成手段と、前記変調部制御信号生成手段の出力信号に従い、前記サブキャリア変調信号の入出力順序を切替える第一のデータ入出力切替手段と、前記変調部制御信号生成手段の出力信号に従い、周波数軸方向への拡散を行う拡散符号の拡散率を可変とし、かつ、符号多重に用いる複数の拡散符号を生成可能な拡散符号生成手段と、
【００２４】
前記変調部制御信号生成手段の出力信号に従い、前記拡散率が１より大きければ、前記拡散符号生成手段から生成される拡散符号を用いて、前記第一のデータ入出力切替手段の出力信号に対して周波数軸方向への拡散及び符号多重を行い前記マルチキャリア一括変調手段へ出力し、前記拡散率が１であれば、前記拡散及び前記符号多重を行わずに前記マルチキャリア一括変調手段へ出力する、拡散率および符号多重数が可変である拡散率／符号多重数可変拡散手段と、を備えることを特徴とするマルチキャリア変調回路である。
【００２５】
請求項１に記載の発明は、拡散率および符号多重数をフォールバックにより可変にできることを特徴とする。
【００２６】
請求項２に記載の発明は、前記符号化手段は、前記変調部制御信号生成手段の出力信号を入力され、符号化率を可変とし、前記サブキャリア変調手段は、前記変調部制御信号生成手段の出力信号が入力され、サブキャリア変調の変調多値数を可変とし、前記変調部制御信号生成手段は、さらに、前記第一のフォールバック制御手段で前記ＡＣＫ信号が受信されない場合には、前記変調多値数を減少させる又は前記符号化率を減少させるように変調部の制御を行う、ことを特徴とする請求項１に記載のマルチキャリア変調回路である。
【００２７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明の特徴に加えて、変調多値数および符号化率をフォールバックにより可変にできることを特徴とする。
【００２８】
請求項３に記載の発明は、入力データの誤り訂正符号化を行う符号化手段と、マルチキャリア一括変調を行うマルチキャリア一括変調手段と、前記マルチキャリア一括変調手段の出力信号を入力され、入力されるガードインターバルの付加制御を行うガードインターバル付加制御手段からの出力信号に基づいて前記マルチキャリア一括変調手段の出力信号を時系列に出力し、送信信号を生成する並列直列変換手段と、を備えるマルチキャリア変調回路であって、
【００２９】
前記符号化手段と前記マルチキャリア一括変調手段の間に、ＡＣＫ信号が入力される第一のフォールバック制御手段と、前記第一のフォールバック制御手段の出力信号に従い、前記第一のフォールバック制御手段で前記ＡＣＫ信号が受信されない場合には、拡散率を増加させる、前記拡散率を確保した下で符号多重数を減少させる又は変調多値数を減少させるように変調部の制御を行う変調部制御信号生成手段と、前記変調部制御信号生成手段の出力信号に従い、前記サブキャリア変調信号の入出力順序を切替える第一のデータ入出力切替手段と、
【００３０】
前記第一のデータ入出力切替手段の出力信号および前記変調部制御信号生成手段の出力信号を入力され、サブキャリア変調の変調多値数を可変とする変調多値数可変サブキャリア変調手段と、前記変調部制御信号生成手段の出力信号に従い、周波数軸方向への拡散を行う拡散符号の拡散率を可変とし、かつ、符号多重に用いる複数の拡散符号を生成可能な拡散符号生成手段と、
【００３１】
前記変調部制御信号生成手段の出力信号に従い、前記拡散率が１より大きければ、前記拡散符号生成手段から生成される拡散符号を用いて、前記第一のデータ入出力切替手段の出力信号に対して周波数軸方向への拡散及び符号多重を行い前記マルチキャリア一括変調手段へ出力し、前記拡散率が１であれば、前記拡散及び前記符号多重を行わずに前記マルチキャリア一括変調手段へ出力する、拡散率および符号多重数が可変である拡散率／符号多重数可変拡散手段と、を備えることを特徴とするマルチキャリア変調回路である。
【００３２】
請求項３に記載の発明は、符号多重を行う場合に、拡散率、符号多重数、および変調多値数を、多重符号ごとのフォールバックにより可変にできることを特徴とする。
【００３３】
請求項４に記載の発明は、マルチキャリア一括変調を行うマルチキャリア一括変調手段と、前記マルチキャリア一括変調手段の出力信号を入力され、入力ガードインターバルの付加制御を行うガードインターバル付加制御手段からの出力信号に基づいて、前記マルチキャリア一括変調手段の出力信号を時系列に出力し、送信信号を生成する並列直列変換手段と、を備えるマルチキャリア変調回路であって、
【００３４】
前記マルチキャリア一括変調手段の前段に、ＡＣＫ信号が入力される第一のフォールバック制御手段と、前記第一のフォールバック制御手段の出力信号に従い、前記第一のフォールバック制御手段で前記ＡＣＫ信号が受信されない場合には、拡散率を増加させる、前記拡散率を確保した下で符号多重数を減少させる、変調多値数を減少させる又は符号化率を減少させるように変調部の制御を行う変調部制御信号生成手段と、前記変調部制御信号生成手段の出力信号に従い、入力されるデータ信号の入出力順序を切替える第一のデータ入出力切替手段と、
【００３５】
前記第一のデータ入出力切替手段の出力信号および前記変調部制御信号生成手段の出力信号を入力され、符号化率を可変とする可変符号化率符号化手段と、前記可変符号化率符号化手段の出力信号および前記変調部制御信号生成手段の出力信号を入力され、サブキャリア変調の変調多値数が可変である変調多値数可変サブキャリア変調手段と、
【００３６】
前記変調部制御信号生成手段の出力信号に従い、周波数軸方向への拡散を行う拡散符号の拡散率を可変とし、かつ、符号多重に用いる複数の拡散符号を生成可能な拡散符号生成手段と、前記変調部制御信号生成手段の出力信号に従い、前記拡散率が１より大きければ、前記拡散符号生成手段から生成される拡散符号を用いて、前記変調多値数サブキャリア変調手段の出力信号に対して周波数軸方向への拡散及び符号多重を行い前記マルチキャリア一括変調手段へ出力し、前記拡散率が１であれば、前記拡散及び前記符号多重を行わずに前記マルチキャリア一括変調手段へ出力する、拡散率および符号多重数が可変である拡散率／符号多重数可変拡散手段と、を備えることを特徴とするマルチキャリア変調回路である。
【００３７】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明の特徴に加えて、符号多重を行う場合に、符号化率を多重符号ごとのフォールバックにより可変にできることを特徴とする。
【００３８】
請求項５に記載の発明は、
受信マルチキャリア信号を入力され受信マルチキャリア信号の直列並列変換を行う直列並列変換手段と、前記直列並列変換手段の出力信号に対してマルチキャリア一括復調を行うマルチキャリア一括復調手段と、前記マルチキャリア一括復調手段の出力信号に対してサブキャリア変調の復調操作を行うサブキャリア復調手段と、前記サブキャリア復調手段からの出力データに対して誤り訂正の復号化を行う復号化手段と、を備えるマルチキャリア変調回路であって、
【００３９】
前記マルチキャリア一括復調手段と前記サブキャリア復調手段の間に、ＡＣＫ信号入力される第二のフォールバック制御手段と、前記第二のフォールバック制御手段の出力信号に従い、前記第二のフォールバック制御手段で前記ＡＣＫ信号が受信されない場合には、拡散率を増加させる又は前記拡散率を確保した下で符号多重数を減少させるように復調部の制御を行う復調部制御信号生成手段と、前記復調部制御信号生成手段の出力信号に従い、周波数軸方向への逆拡散を行う拡散符号の拡散率を可変とし、かつ、符号多重に用いる複数の拡散符号を生成可能な拡散符号生成手段と、
【００４０】
前記復調部制御信号生成手段の出力信号に従い、前記拡散率が１より大きければ、前記拡散符号生成手段から生成される拡散符号を用いて、前記マルチキャリア一括復調手段の出力信号に対して周波数軸方向への逆拡散及び符号多重数に応じた合成を行い、前記拡散率が１であれば、前記逆拡散及び前記合成を行わない、拡散率および符号多重数が可変である拡散率／符号多重数可変逆拡散手段と、
【００４１】
前記復調部制御信号生成手段の出力信号に従い、前記拡散率／符号多重数可変逆拡散手段の入出力順序を切替え、サブキャリア復調手段へ入力する第二のデータ入出力切替手段と、を備えることを特徴とするマルチキャリア復調回路である。
【００４２】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載のマルチキャリア変調回路、またはこれを同等な変調回路から送信された拡散率および符号多重数をフォールバックにより可変にできる信号を復調することを特徴とする。
【００４３】
請求項６に記載の発明は、前記サブキャリア復調手段は、前記復調部制御信号生成手段の出力信号を入力され、サブキャリア復調の変調多値数を可変とし、前記符号化手段は、前記復調部制御信号生成手段の出力信号を入力され、符号化率を可変とし、前記復調部制御信号生成手段は、さらに、前記第二のフォールバック制御手段で前記ＡＣＫ信号が受信されない場合には、前記変調多値数を減少させる又は前記符号化率を減少させるように復調部の制御を行う、ことを特徴とする請求項５に記載のマルチキャリア復調回路である。
【００４４】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明の特徴に加えて、請求項２に記載のマルチキャリア変調回路、またはこれと同等な変調回路から送信された変調多値数および符号化率をフォールバックにより可変にできる信号を復調することを特徴とする。
【００４５】
請求項７に記載の発明は、
受信マルチキャリア信号を入力され受信マルチキャリア信号の直列並列変換を行う直列並列変換手段と、前記直列並列変換手段の出力信号に対してマルチキャリア一括復調を行うマルチキャリア一括復調手段と、誤り訂正符号化データに対して誤り訂正の復号化を行う復号化手段と、を備えるマルチキャリア復調回路において、
【００４６】
前記マルチキャリア一括復調手段と前記符号化手段の間に、ＡＣＫ信号を入力される第二のフォールバック制御手段と、前記第二のフォールバック制御手段の出力信号に従い、前記第二のフォールバック制御手段で前記ＡＣＫ信号が受信されない場合には、拡散率を増加させる、前記拡散率を確保した下で符号多重数を減少させる又は変調多値数を減少させるように復調部の制御を行う復調部制御信号生成手段と、前記復調部制御信号生成手段の出力信号に従い、周波数軸方向への逆拡散を行う拡散符号の拡散率を可変とし、かつ、符号多重に用いる複数の拡散符号を生成する拡散符号生成手段と、
【００４７】
前記復調部制御信号生成手段の出力信号に従い、前記拡散率が１より大きければ、前記拡散符号生成手段から生成される拡散符号を用いて、前記マルチキャリア一括復調手段の出力信号に対して周波数軸方向への逆拡散および符号多重数に応じた合成を行い、前記拡散率が１であれば、前記逆拡散及び前記合成を行わない、拡散率および符号多重数が可変である拡散率／符号多重数可変逆拡散手段と、
【００４８】
前記拡散率／符号多重数可変逆拡散手段の出力信号および前記復調部制御信号生成手段の出力信号を入力されサブキャリア復調の変調多重数を可変とする変調多値数可変サブキャリア復調手段と、
【００４９】
前記復調部制御信号生成手段の出力信号に従い、前記変調多値数可変サブキャリア復調手段の出力信号の入出力順序を切替え、前記復号化手段へ出力する第二のデータ入出力切替手段と、を備えることを特徴とするマルチキャリア復調回路である。
【００５０】
請求項７に記載の発明は、請求項３に記載のマルチキャリア変調回路、またはこれと同等な変調回路から送信された、符号多重を行う場合に拡散率および符号多重数を多重符号ごとにフォールバックにより可変にできる信号を復調することを特徴とする。
【００５１】
請求項８に記載の発明は、受信マルチキャリア信号を入力され受信マルチキャリア信号の直列並列変換を行う直列並列変換手段と、前記直列並列変換手段の出力信号に対してマルチキャリア一括復調を行うマルチキャリア一括復調手段と、を備えるマルチキャリア復調回路において、
【００５２】
前記マルチキャリア一括復調手段の後段に、ＡＣＫ信号を入力される第二のフォールバック制御手段と、前記第二のフォールバック制御手段の出力信号に従い、前記第二のフォールバック制御手段で前記ＡＣＫ信号が受信されない場合には、拡散率を増加させる、前記拡散率を確保した下で符号多重数を減少させる、変調多値数を減少させる又は符号化率を減少させるように復調部の制御を行う復調部制御信号生成手段と、前記復調部制御信号生成手段の出力信号に従い、周波数軸方向への逆拡散を行う拡散符号の拡散率を可変とし、かつ、符号多重に用いる複数の拡散符号を生成する拡散符号生成手段と、
【００５３】
前記復調部制御信号生成手段の出力信号に従い、前記拡散率が１より大きければ、前記拡散符号生成手段から生成される拡散符号を用いて、前記マルチキャリア一括復調手段の出力信号に対して周波数軸方向への逆拡散および符号多重数に応じた合成を行い、前記拡散率が１であれば、前記逆拡散及び前記合成を行わない、拡散率および符号多重数が可変である拡散率／符号多重数可変逆拡散手段と、
【００５４】
前記拡散率／符号多重数可変逆拡散手段の出力信号および前記復調部制御信号生成手段の出力信号を入力されサブキャリア復調の変調多重数を可変とする変調多値数可変サブキャリア復調手段と、
【００５５】
前記変調多値数可変サブキャリア復調手段の出力信号および前記復調部制御信号生成手段の出力信号を入力され符号化率を可変とする可変符号化率復号化手段と、前記復調部制御信号生成手段の出力信号に従い、前記可変符号化率復号化手段の出力信号の入出力順序を切替える第二のデータ入出力切替手段と、を備えることを特徴とするマルチキャリア復調回路である。
【００５６】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明の特徴に加えて、請求項４に記載のマルチキャリア変調回路、またはこれを同等な変調回路から送信された、符号多重を行う場合に符号化率を多重符号ごとにフォールバックにより可変にできる信号を復調することを特徴とする。
【００５７】
本発明では、従来とは異なり、パケット通信においてパケットを送信した際に、受信側からＡＣＫ（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅ）信号が折り返し送信されることを利用する。本発明は、ＡＣＫ信号が適切に受信された場合には、通信環境が良好であると判定し、ＯＦＤＭ変調方式を適用する。
【００５８】
本発明は、さらに、順次、サブキャリア変調多値数を増加させるまたは符号化率を上げるなどの制御を行う。逆に、本発明は、ＡＣＫが受信されない場合には、ＯＦＤＭの変調多値数を減少させるまたは符号化率を低下させるなどのフォールバックを行う。
【００５９】
これでも通信が確保されない場合には、本発明は、ＯＦＤＭの拡張であるＭＣ−ＣＤＭＡヘフォールバックを行い、ＳＦを増加させるまたはＳＦを確保した下で符号多重数を減少させる、またはＭＣ−ＣＤＭＡにおいて変調多値数を減少させる、またはＭＣ−ＣＤＭＡにおいて符号化率を減少させるフォールバック、またはこれらを組み合わせたフォールバックを行い、通信回線を確保することを特徴としている。したがって、本発明によれば、従来必要であったシングルセルやマルチセルの情報は全く必要がない。
【００６０】
また、本発明は、遅延分散の推定値などを適用することがなく、通常のパケット通信の手順に従いフォールバックを行う。したがって、本発明によれば、推定誤りによるスループットの低下を回避することもできる。
【００６１】
図９は、本発明の原理を示す図である。本発明は、通信環境が良好な領域では、ＯＦＤＭを選択するように動作する。一方、本発明は、通信環境が厳しい領域では、ＭＣ−ＣＤＭＡへフォールバックするように変調方式を選択するように動作する。したがって、本発明は、マルチセル環境において、セルの中心部で最高伝送速度を満足するように動作する。かつ、本発明によれば、セル端では、干渉に対する耐性が高くなるため、面的展開を実現することができる。
【００６２】
または、本発明によれば、ＯＦＤＭのみでは実現が困難な低ＣＮＲ環境下の通信が可能となる。よって、本発明によれば、シングルシングルセル環境において、セル半径を向上させることができる。
【００６３】
なお、フォールバックの手段としては、ＡＣＫの送受信を用いるのが望ましいが、本発明はこれに限られるものではない。したがって、ＡＣＫの送受信のほか、隣接サブキャリア間の相関量や、シングルセル、マルチセル環境の切替情報や、遅延分散値の推定情報なども、本発明に係るフォールバックの手段として用いることができる。
【００６４】
また、本発明は、可変にできることを特徴とするので、必ずしも可変である必要はなく、固定であってもよい。したがって、本発明において、たとえば、拡散率＝１、多重符号数＝１とした場合には、当然ＯＦＤＭの変調回路または復調回路を実現することができる。
【００６５】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照しつつ、本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
図１は、請求項１に記載の発明の実施の形態例に係るブロック図である。符号化回路１０１は、データｓ１０１を入力され、誤り訂正符号化データｓｌ０２を出力する。サブキャリア変調回路１０２は、誤り訂正符号化データｓｌ０２を入力され、サブキャリア変調を行い、変調信号ｓｌ０３を出力する。
【００６６】
フォールバック信号制御回路１０３は、回線の状態を示す回線情報ｓ１０４を入力され、フォールバックの制御を行う制御信号ｓｌ０５を出力する。変調部制御信号生成回路１０４は、制御信号ｓｌ０５に従い変調部制御信号ｓ１０６を生成する。
【００６７】
拡散符号生成回路１０５は、変調部制御情報ｓ１０６に従って拡散符号を選択し、拡散符号ｓ１０７を出力する。データ入出力切替回路１０６は、変調信号ｓ１０３と変調部制御信号ｓ１０６とを入力され、入出力変換を行い、サブキャリア信号ｓ１０８を出力する。
【００６８】
拡散率／符号多重数可変拡散回路１０７は、サブキャリア信号ｓ１０８と変調部制御信号ｓ１０６と拡散符号ｓ１０７とを入力され、周波数軸方向への拡散処理および符号多重処埋を行い、サブキャリア信号ｓ１０９を出力する。なお、拡散率／符号多重数可変拡散回路１０７は、ＯＦＤＭを伝送方式に選択した場合には、当然、拡散処理を行わない。
【００６９】
ＩＦＦＴ回路１０８は、サブキャリア信号ｓ１０９を入力され、マルチキャリア一括変調を行い、マルチキャリア信号ｓ１１０を出力する。並列直列変換回路１１０は、マルチキャリア信号ｓ１１０とガードインターバル付加制御回路１０９からの制御信号ｓｌｌｌを入力され、時系列への変換およびガードインターバルの付加を行い、送信信号ｓ１１２を出力する。
【００７０】
図２は、請求項２に記載の発明の実施の形態例に係るブロック図である。請求項２に記載の発明の実施の形態例は、可変符号化率符号化回路２０１および変数多値数可変サブキャリア変調回路２０２を有する点で、請求項１に記載の発明の実施の形態例と相違する。
【００７１】
可変符号化率符号化回路２０１は、データｓ２０１と変調部制御信号ｓ２０６とを入力され、誤り訂正符号化データｓ２０２を出力する。変数多値数可変サブキャリア変調回路２０２は、誤り訂正符号化データｓ２０２と変調部制御信号ｓ２０６とを入力され、サブキャリア変調を行い、変調信号ｓ２０３を出力する。
【００７２】
なお、請求項２に記載の発明の実施の形態例における他の回路の動作は、上記請求項１に記載の発明の実施の形態例の場合と同様である。
【００７３】
図３は、請求項３に記載の発明の実施の形態例に係るブロック図である。請求項３に記載の発明の実施の形態例は、符号化回路３０１の点で、請求項２に記載の発明の実施の形態例と相違する。
【００７４】
符号化回路３０１は、データｓ３０１を入力され、誤り訂正符号化データｓ３０２を出力する。データ入出力切替回路３０２は、誤り訂正符合化データｓ３０２と変調部制御信号ｓ３０６とを入力され、入出力変換を行い、サブキャリア信号ｓ３０３を出力する。
【００７５】
変調多値数可変サブキャリア変調回路３０６は、サブキャリア信号ｓ３０３と変調部制御信号ｓ３０６とを入力され、サブキャリア変調を行い、変調信号ｓ３０８を出力する。なお、請求項３に記載の発明の実施の形態例における他の回路の動作は、上記請求項２に記載の発明の実施の形態例の場合と同様である。
【００７６】
図４は、請求項４に記載の発明の実施の形態例に係るブロック図である。請求項４に記載の発明の実施の形態例は、データ入出力切替回路４０１を有する点で、請求項３に記載の発明の実施の形態例と相違する。
【００７７】
データ入出力切替回路４０１は、データｓ４０１と変調部制御信号ｓ４０６とを入力され、入出力変換を行い、サブキャリア信号ｓ４０２を出力する。符号化率可変符号化回路４０２は、サブキャリア信号ｓ４０２と変調部制御信号ｓ４０６を入力され、誤り訂正符号化データｓ４０３を出力する。
【００７８】
変調多値数可変サブキャリア変調回路４０６は、誤り訂正符号化データｓ４０３と変調部制御信号ｓ４０６とを入力され、サブキャリア変調を行い、変調信号ｓ４０８を出力する。なお、請求項４に記載の発明の実施の形態例における他の回路の動作は、上記請求項３に記載の発明の実施の形態例の場合と同様である。
【００７９】
図５は、請求項５に記載の発明の実施の形態例に係るブロック図である。直列並列変換回路５０１は、受信信号ｓ５０１を入力され、並列信号ｓ５０２を出力する。ＦＦＴ回路５０２は、並列信号ｓ５０２を入力され、マルチキャリア一括複調を行い、サブキャリア信号ｓ５０３を出力する。
【００８０】
フォールバック信号制御回路５０３は、回線の状態を示す回線情報ｓ５０４を入力され、フォールバックの制御を行う制御信号ｓ５０５を出力する。復調部制御信号生成回路５０４は、制御信号ｓ５０５に従い復調部制御信号ｓ５０６をする。拡散符号生成回路５０５は、復調部制御情報ｓ５０６に従って拡散符号を選択し、拡散符号ｓ５０７を出力する。
【００８１】
拡散率／符号多重数可変逆拡散回路５０６は、サブキャリア信号ｓ５０３と復調部制御信号ｓ５０６と拡散符号ｓ５０７とを入力され、逆拡散を行い、合成信号ｓ５０８を生成する。拡散率／符号多重数可変逆拡散回路５０６は、シングルセル環境でＯＦＤＭを伝送方式に選択した場合には、当然、逆拡散処理を行わない。
【００８２】
データ入出力切替回路５０７は、合成信号ｓ５０８と復調部制御信号ｓ５０６とを入力され、入出力の切替を行い、順次、合成信号ｓ５０９を出力する。サブキャリア復調回路５０８は、合成信号ｓ５０９の復調を行い、復調データ信号ｓ５１０を生成する。復号化回路５０９は、復調データ信号ｓ５１０に対して誤り訂正復号化処理を行い、データｓ５１１を出力する。
【００８３】
図６は、請求項６に記載の発明の実施の形態例に係るブロック図である。請求項６に記載の発明の実施の形態例は、変数多値数可変サブキャリア復調回路６０８および符号化率可変符号化回路６０９を有する点で、請求項５に記載の発明の実施の形態例と相違する。
【００８４】
変数多値数可変サブキャリア復調回路６０８は、復調部制御信号ｓ６０６を入力され、合成信号ｓ６０９の復調を行い、復調データ信号ｓ６１０を生成する。符号化率可変符号化回路６０９は、復調データ信号ｓ６１０に対して誤り訂正復号化処理を行い、データｓ６１１を出力する。
【００８５】
なお、請求項６に記載の発明の実施の形態例における他の回路の動作は、上記請求項５に記載の発明の実施の形態例の場合と同様である。
【００８６】
図７は、請求項７に記載の発明の実施の形態例に係るブロック図である。変数多値数可変サブキャリア復調回路７０７は、復調部制御信号ｓ７０６を入力され、合成信号ｓ７０８の復調を行い、復調データ信号ｓ７０９を生成する。
【００８７】
データ入出力切替回路７０８は、復調データ信号ｓ７０９と復調部制御信号ｓ７０６とを入力され、入出力の切替を行い、順次、合成信号ｓ７１０を出力する。なお、請求項７に記載の発明の実施の形態例における他の回路の動作は、上記請求項６に記載の発明の実施の形態例の場合と同様である。
【００８８】
図８は、請求項８に記載の発明の実施の形態例に係るブロック図である。符号化率可変復号化回路８０８は、復調データ信号ｓ８０９と復調部制御信号ｓ８０６とを入力され、復調データ信号ｓ８０９に対して誤り訂正復号化処理を行い、データｓ８１０を出力する。データ入出力切替回路８０９は、データｓ８１０を入力され、入出力の切替を行い、順次、合成信号ｓ８１１を出力する。
【００８９】
なお、請求項８に記載の発明の実施の形態例における他の回路の動作は、上記請求項７に記載の発明の実施の形態例の場合と同様である。
【００９０】
図１０は、本発明に関するシステム容量の比較図である。図１０においては、本発明の効果を確認するために、リンクレベルの計算機シミュレーションから得られた所要のＣ／（Ｎ＋Ｉ）に基づいたシステム容量の比較が示されている。
【００９１】
図１０においては、ＯＦＤＭのみを用いた場合と、ＭＣ−ＣＤＭＡのみを用いた場合と、ＯＦＤＭの変調多値数を減少させても回線を満足できない場合にＭＣ−ＣＤＭＡへフォールバックする場合（以下、「本発明の一例の場合」という）とを比較した。
【００９２】
本発明の一例の場合には、変調多値数に加えてコード多重数をも減少させて、伝送速度を低下させることとした。表１は、図１０の比較に用いたＯＦＤＭのシステム諸元を示す表であり、表２は、図１０の比較に用いたＭＣ−ＣＤＭＡのシステム諸元を示す表であり、表３は、図１０の比較に用いた本発明の一例のシステム諸元を示す表である。
【００９３】
【表１】
【表２】
【表３】
評価基準は、セル内平均伝送速度Ｒave（下り回線、上位レイヤの効率＝１、伝搬損失＝３．１ 乗則）とした。導出は以下に従う。希望信号電力と雑音電力、周囲全セルの干渉電力和から許容Ｃ／（Ｎ＋１）を算出する。この許容Ｃ／（Ｎ＋１）とリンクレベルシミュレーションから得られる各伝送速度Ｒiの所要Ｃ／（Ｎ＋１）とから通信可能距離ｄiを決定し、六角形セルの面積Ｓiを数式１から求める。この値からセル内平均伝送速度Ｒaveを数式２で定義する。Ｍは、システムにおける伝送速度の定義数を示す。
【００９７】
【数１】
【数２】
図１０の横軸は、各システムでの規格化セル半径（＝１：セル端）を示している。変調多値数のフォールバックのみを用いるＯＦＤＭでは、規格化セル半径＝１を満足することが困難となっている。一方、本発明の一例では、ＭＣ−ＣＤＭＡへフォールバックを行っているため、規格化セル半径がＯＦＤＭと比較して約２．２倍拡大し、ＭＣ−ＣＤＭＡと同等の面的展開が可能となっている。
【０１００】
図１０の縦軸は、規格化セル半径＝１におけるＲaveを示している。ＯＦＤＭにおいては、セル端周辺での通信が困難なため、伝送速度ＲM＝０として評価した。したがって、ＯＦＤＭはＲaveが低い。
【０１０１】
本発明の一例においては、所要Ｃ／（Ｎ＋Ｉ）が確保できる場合にＯＦＤＭを用いるので、ＭＣ−ＣＤＭＡのみの場合と比較してＲaveが約１．３倍増し、システム容量が増加している。
【０１０２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るマルチキャリア変調回路およびマルチキャリア変調回路によれば、従来必須であったシングルセル、マルチセル環境の情報を使用することなく、シングルセル、マルチセルでの通信が可能となる。
したがって、伝送速度の向上を図りつつ、面的展開を可能とするマルチキャリア変調回路およびマルチキャリア変調回路を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１に記載の発明の実施の形態例に係るブロック図である。
【図２】請求項２に記載の発明の実施の形態例に係るブロック図である。
【図３】請求項３に記載の発明の実施の形態例に係るブロック図である。
【図４】請求項４に記載の発明の実施の形態例に係るブロック図である。
【図５】請求項５に記載の発明の実施の形態例に係るブロック図である。
【図６】請求項６に記載の発明の実施の形態例に係るブロック図である。
【図７】請求項７に記載の発明の実施の形態例に係るブロック図である。
【図８】請求項８に記載の発明の実施の形態例に係るブロック図である。
【図９】本発明の原理を示す図である。
【図１０】本発明に関するシステム容量の比較図である。
【図１１】従来のマルチキャリア変調回路のブロック図である。
【図１２】従来のマルチキャリア復調回路のブロック図である。
Claims (8)
- 入力データの誤り訂正符号化を行う符号化手段と、前記符号化手段から出力される符号化データに対してサブキャリア変調を行うサブキャリア変調手段と、前記サブキャリア変調手段から出力されるサブキャリア変調信号に対してマルチキャリア一括変調を行うマルチキャリア一括変調手段と、前記マルチキャリア一括変調手段の出力信号を入力され、ガードインターバルの付加制御を行うガードインターバル付加制御手段からの出力信号に基づいて、前記マルチキャリア一括変調手段の出力信号を時系列に出力し、送信信号を生成する並列直列変換手段と、を備えるマルチキャリア変調回路であって、
前記サブキャリア変調手段と前記マルチキャリア一括変調手段の間に、
ＡＣＫ信号が入力される第一のフォールバック制御手段と、
前記第一のフォールバック制御手段の出力信号に従い、前記第一のフォールバック制御手段で前記ＡＣＫ信号が受信されない場合には、拡散率を増加させる又は前記拡散率を確保した下で符号多重数を減少させるように変調部の制御を行う変調部制御信号生成手段と、
前記変調部制御信号生成手段の出力信号に従い、前記サブキャリア変調信号の入出力順序を切替える第一のデータ入出力切替手段と、
前記変調部制御信号生成手段の出力信号に従い、周波数軸方向への拡散を行う拡散符号の拡散率を可変とし、かつ、符号多重に用いる複数の拡散符号を生成可能な拡散符号生成手段と、
前記変調部制御信号生成手段の出力信号に従い、前記拡散率が１より大きければ、前記拡散符号生成手段から生成される拡散符号を用いて、前記第一のデータ入出力切替手段の出力信号に対して周波数軸方向への拡散及び符号多重を行い前記マルチキャリア一括変調手段へ出力し、前記拡散率が１であれば、前記拡散及び前記符号多重を行わずに前記マルチキャリア一括変調手段へ出力する、拡散率および符号多重数が可変である拡散率／符号多重数可変拡散手段と、
を備えることを特徴とするマルチキャリア変調回路。 - 前記符号化手段は、前記変調部制御信号生成手段の出力信号を入力され、符号化率を可変とし、
前記サブキャリア変調手段は、前記変調部制御信号生成手段の出力信号が入力され、サブキャリア変調の変調多値数を可変とし、
前記変調部制御信号生成手段は、さらに、前記第一のフォールバック制御手段で前記ＡＣＫ信号が受信されない場合には、前記変調多値数を減少させる又は前記符号化率を減少させるように変調部の制御を行う、ことを特徴とする請求項１に記載のマルチキャリア変調回路。 - 入力データの誤り訂正符号化を行う符号化手段と、マルチキャリア一括変調を行うマルチキャリア一括変調手段と、前記マルチキャリア一括変調手段の出力信号を入力され、入力されるガードインターバルの付加制御を行うガードインターバル付加制御手段からの出力信号に基づいて前記マルチキャリア一括変調手段の出力信号を時系列に出力し、送信信号を生成する並列直列変換手段と、を備えるマルチキャリア変調回路であって、
前記符号化手段と前記マルチキャリア一括変調手段の間に、
ＡＣＫ信号が入力される第一のフォールバック制御手段と、
前記第一のフォールバック制御手段の出力信号に従い、前記第一のフォールバック制御手段で前記ＡＣＫ信号が受信されない場合には、拡散率を増加させる、前記拡散率を確保した下で符号多重数を減少させる又は変調多値数を減少させるように変調部の制御を行う変調部制御信号生成手段と、
前記変調部制御信号生成手段の出力信号に従い、前記サブキャリア変調信号の入出力順序を切替える第一のデータ入出力切替手段と、
前記第一のデータ入出力切替手段の出力信号および前記変調部制御信号生成手段の出力信号を入力され、サブキャリア変調の変調多値数を可変とする変調多値数可変サブキャリア変調手段と、
前記変調部制御信号生成手段の出力信号に従い、周波数軸方向への拡散を行う拡散符号の拡散率を可変とし、かつ、符号多重に用いる複数の拡散符号を生成可能な拡散符号生成手段と、
前記変調部制御信号生成手段の出力信号に従い、前記拡散率が１より大きければ、前記拡散符号生成手段から生成される拡散符号を用いて、前記第一のデータ入出力切替手段の出力信号に対して周波数軸方向への拡散及び符号多重を行い前記マルチキャリア一括変調手段へ出力し、前記拡散率が１であれば、前記拡散及び前記符号多重を行わずに前記マルチキャリア一括変調手段へ出力する、拡散率および符号多重数が可変である拡散率／符号多重数可変拡散手段と、
を備えることを特徴とするマルチキャリア変調回路。 - マルチキャリア一括変調を行うマルチキャリア一括変調手段と、前記マルチキャリア一括変調手段の出力信号を入力され、入力ガードインターバルの付加制御を行うガードインターバル付加制御手段からの出力信号に基づいて、前記マルチキャリア一括変調手段の出力信号を時系列に出力し、送信信号を生成する並列直列変換手段と、を備えるマルチキャリア変調回路であって、
前記マルチキャリア一括変調手段の前段に、
ＡＣＫ信号が入力される第一のフォールバック制御手段と、
前記第一のフォールバック制御手段の出力信号に従い、前記第一のフォールバック制御手段で前記ＡＣＫ信号が受信されない場合には、拡散率を増加させる、前記拡散率を確保した下で符号多重数を減少させる、変調多値数を減少させる又は符号化率を減少させるように変調部の制御を行う変調部制御信号生成手段と、
前記変調部制御信号生成手段の出力信号に従い、入力されるデータ信号の入出力順序を切替える第一のデータ入出力切替手段と、
前記第一のデータ入出力切替手段の出力信号および前記変調部制御信号生成手段の出力信号を入力され、符号化率を可変とする可変符号化率符号化手段と、
前記可変符号化率符号化手段の出力信号および前記変調部制御信号生成手段の出力信号を入力され、サブキャリア変調の変調多値数が可変である変調多値数可変サブキャリア変調手段と、
前記変調部制御信号生成手段の出力信号に従い、周波数軸方向への拡散を行う拡散符号の拡散率を可変とし、かつ、符号多重に用いる複数の拡散符号を生成可能な拡散符号生成手段と、
前記変調部制御信号生成手段の出力信号に従い、前記拡散率が１より大きければ、前記拡散符号生成手段から生成される拡散符号を用いて、前記変調多値数サブキャリア変調手段の出力信号に対して周波数軸方向への拡散及び符号多重を行い前記マルチキャリア一括変調手段へ出力し、前記拡散率が１であれば、前記拡散及び前記符号多重を行わずに前記マルチキャリア一括変調手段へ出力する、拡散率および符号多重数が可変である拡散率／符号多重数可変拡散手段と、
を備えることを特徴とするマルチキャリア変調回路。 - 受信マルチキャリア信号を入力され受信マルチキャリア信号の直列並列変換を行う直列並列変換手段と、前記直列並列変換手段の出力信号に対してマルチキャリア一括復調を行うマルチキャリア一括復調手段と、前記マルチキャリア一括復調手段の出力信号に対してサブキャリア変調の復調操作を行うサブキャリア復調手段と、前記サブキャリア復調手段からの出力データに対して誤り訂正の復号化を行う復号化手段と、を備えるマルチキャリア変調回路であって、
前記マルチキャリア一括復調手段と前記サブキャリア復調手段の間に、
ＡＣＫ信号が入力される第二のフォールバック制御手段と、
前記第二のフォールバック制御手段の出力信号に従い、前記第二のフォールバック制御手段で前記ＡＣＫ信号が受信されない場合には、拡散率を増加させる又は前記拡散率を確保した下で符号多重数を減少させるように復調部の制御を行う復調部制御信号生成手段と、
前記復調部制御信号生成手段の出力信号に従い、周波数軸方向への逆拡散を行う拡散符号の拡散率を可変とし、かつ、符号多重に用いる複数の拡散符号を生成可能な拡散符号生成手段と、
前記復調部制御信号生成手段の出力信号に従い、前記拡散率が１より大きければ、前記拡散符号生成手段から生成される拡散符号を用いて、前記マルチキャリア一括復調手段の出力信号に対して周波数軸方向への逆拡散及び符号多重数に応じた合成を行い、前記拡散値が１であれば、前記逆拡散及び前記合成を行わない、拡散率および符号多重数が可変である拡散率／符号多重数可変逆拡散手段と、
前記復調部制御信号生成手段の出力信号に従い、前記拡散率／符号多重数可変逆拡散手段の入出力順序を切替え、サブキャリア復調手段へ入力する第二のデータ入出力切替手段と、
を備えることを特徴とするマルチキャリア復調回路。 - 前記サブキャリア復調手段は、前記復調部制御信号生成手段の出力信号を入力され、サブキャリア復調の変調多値数を可変とし、
前記符号化手段は、前記復調部制御信号生成手段の出力信号を入力され、符号化率を可変とし、
前記復調部制御信号生成手段は、さらに、前記第二のフォールバック制御手段で前記ＡＣＫ信号が受信されない場合には、前記変調多値数を減少させる又は前記符号化率を減少させるように復調部の制御を行う、ことを特徴とする請求項５に記載のマルチキャリア復調回路。 - 受信マルチキャリア信号を入力され受信マルチキャリア信号の直列並列変換を行う直列並列変換手段と、前記直列並列変換手段の出力信号に対してマルチキャリア一括復調を行うマルチキャリア一括復調手段と、誤り訂正符号化データに対して誤り訂正の復号化を行う復号化手段と、を備えるマルチキャリア復調回路において、
前記マルチキャリア一括復調手段と前記符号化手段の間に、
ＡＣＫ信号を入力される第二のフォールバック制御手段と、
前記第二のフォールバック制御手段の出力信号に従い、前記第二のフォールバック制御手段で前記ＡＣＫ信号が受信されない場合には、拡散率を増加させる、前記拡散率を確保した下で符号多重数を減少させる又は変調多値数を減少させるように復調部の制御を行う復調部制御信号生成手段と、
前記復調部制御信号生成手段の出力信号に従い、周波数軸方向への逆拡散を行う拡散符号の拡散率を可変とし、かつ、符号多重に用いる複数の拡散符号を生成する拡散符号生成手段と、
前記復調部制御信号生成手段の出力信号に従い、前記拡散率が１より大きければ、前記拡散符号生成手段から生成される拡散符号を用いて、前記マルチキャリア一括復調手段の出力信号に対して周波数軸方向への逆拡散および符号多重数に応じた合成を行い、前記拡散値が１であれば、前記逆拡散及び前記合成を行わない、拡散率および符号多重数が可変である拡散率／符号多重数可変逆拡散手段と、
前記拡散率／符号多重数可変逆拡散手段の出力信号および前記復調部制御信号生成手段の出力信号を入力されサブキャリア復調の変調多重数を可変とする変調多値数可変サブキャリア復調手段と、
前記復調部制御信号生成手段の出力信号に従い、前記変調多値数可変サブキャリア復調手段の出力信号の入出力順序を切替え、前記復号化手段へ出力する第二のデータ入出力切替手段と、
を備えることを特徴とするマルチキャリア復調回路。 - 受信マルチキャリア信号を入力され受信マルチキャリア信号の直列並列変換を行う直列並列変換手段と、前記直列並列変換手段の出力信号に対してマルチキャリア一括復調を行うマルチキャリア一括復調手段と、を備えるマルチキャリア復調回路において、
前記マルチキャリア一括復調手段の後段に、
ＡＣＫ信号を入力される第二のフォールバック制御手段と、
前記第二のフォールバック制御手段の出力信号に従い、前記第二のフォールバック制御手段で前記ＡＣＫ信号が受信されない場合には、拡散率を増加させる、前記拡散率を確保した下で符号多重数を減少させる、変調多値数を減少させる又は符号化率を減少させるように復調部の制御を行う復調部制御信号生成手段と、
前記復調部制御信号生成手段の出力信号に従い、周波数軸方向への逆拡散を行う拡散符号の拡散率を可変とし、かつ、符号多重に用いる複数の拡散符号を生成する拡散符号生成手段と、
前記復調部制御信号生成手段の出力信号に従い、前記拡散率が１より大きければ、前記拡散符号生成手段から生成される拡散符号を用いて、前記マルチキャリア一括復調手段の出力信号に対して周波数軸方向への逆拡散および符号多重数に応じた合成を行い、前記拡散値が１であれば、前記逆拡散及び前記合成を行わない、拡散率および符号多重数が可変である拡散率／符号多重数可変逆拡散手段と、
前記拡散率／符号多重数可変逆拡散手段の出力信号および前記復調部制御信号生成手段の出力信号を入力されサブキャリア復調の変調多重数を可変とする変調多値数可変サブキャリア復調手段と、
前記変調多値数可変サブキャリア復調手段の出力信号および前記復調部制御信号生成手段の出力信号を入力され符号化率を可変とする可変符号化率復号化手段と、
前記復調部制御信号生成手段の出力信号に従い、前記可変符号化率復号化手段の出力信号の入出力順序を切替える第二のデータ入出力切替手段と、
を備えることを特徴とするマルチキャリア復調回路。
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