JP3871270B2 - 送信装置および通信システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、送信装置および通信システムに関するものであり、特に、高速ディジタル通信に好適な送信装置およびこの送信装置を備えた通信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近時、携帯電話に代表される移動体通信産業の発展は飛躍的な進歩を遂げている。この飛躍的進歩に伴い、移動体通信による各種サービスも多種・多様化されている。特に、今後の移動体通信のニーズは、音声だけでなく、テキスト、画像などの様々な種類のデータを統合して通信するマルチメディア通信に移行するのが必然的であり、今後さらに予想される伝送情報量の増大とも相まって伝送信号の高速化が求められている。
【０００３】
図２２は、基地局と移動局との間の通信を説明するための図である。同図に示すように、近時の移動体通信では、移動局２から基地局１へ向かう上り回線や、基地局１から移動局２へ向かう下り回線の両者において、周波数選択性フェージングの影響を低減できるＤＳ−ＣＤＭＡ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ−Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）伝送方式、ＭＣ−ＣＤＭＡ（Ｍｕｌｔｉ Ｃａｒｒｉｅｒ−Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）伝送方式、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）伝送方式などの伝送方式が適用されている。これらの伝送方式は、それぞれの伝送方式が持つ特性や、技術的条件および既存インフラとの適合性条件などに基づいて、それぞれ使い分けがなされてきている。
【０００４】
例えば、ＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式（特に、直交マルチコード伝送方式）では、コード多重数や拡散率を可変することにより様々な伝送レートを実現できるのが特徴であり、実際に、携帯電話システムにおけるＤＳ−ＣＤＭＡ伝送の下りリンクでは、多数ユーザのデータ多重信号の伝送を実現している。
【０００５】
また、このＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式では、遅延時間の異なるパスを逆拡散処理によって分離し、この分離した信号を一つに集めるＲＡＫＥ合成と呼ばれる手法を用いて受信信号電力を高めるようにしている。
【０００６】
このＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式を含み上述の各種伝送方式においても、これまでの様々な研究によって種々の改良が加えられ、多数の成果が得られている。その結果、これらの伝送方式の改善を目的とした公報が多数存在する（例えば、特許文献１〜５など）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−００４２１１号公報（第４−５頁、図１など）
【特許文献２】
特開平１０−１２６３８０号公報（第３−１２頁、図１など）
【特許文献３】
特開２００３−９２５６０号公報（第４−６頁、図１１など）
【特許文献４】
特開２００３−１１０５１９号公報（第３−５頁、図１など）
【特許文献５】
特開２００２−３４５０３５号公報（第６−１２頁、図２、５）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の各特許文献に開示されている技術は、現在の携帯電話の主流である１９９０年代のディジタル通信技術（２Ｇ（第２世代技術））の改良や、ＩＭＴ−２０００（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ−２０００）などに代表される２０００年代のディジタル通信技術（３Ｇ（第３世代技術））に関するものがほとんどであり、第４世代の高速ディジタル通信への適用（例えば、移動：１００Ｍｂ／ｓ、静止：１Ｇｂ／ｓ）や高速マルチメディア通信への適用（例えば、テキスト、音声、画像などの同時通信）を目的とする技術を開示しているものは少ない。
【０００９】
将来（第３世代から第４世代にかけての）の高速マルチメディア通信システムを考えるとき、解決しなければならない技術的な課題は多い。特に、送信信号のデータレートの高速化への対応と、厳しい電力制限への対応とが重要な課題として挙げられるが、これらの課題に対して柔軟かつ的確に対処していかなければならない。
【００１０】
例えば、上述のＲＡＫＥ合成を用いるＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式では、送信信号のデータレートの増大とともに分離すべきパス数が増大するので、ＲＡＫＥ合成のための多くの相関器が必要となる。
【００１１】
ＲＡＫＥ合成では各パスの振幅と位相を推定して相関器出力を同相合成することが必要である。しかしながら、パス数が多くなると、各パスの平均信号電力が小さくなるので遅延パスの振幅と位相を精度よく推定することができなくなることと、遅延パス間の干渉による符号直交性の崩れが大きくなってしまうことから、伝送特性が劣化してしまうといった問題点がある。
【００１２】
一方、データレートの高速化への対応に加え、厳しい電力制限にも対応していかなければならないが、データレートの高速化への対応と厳しい電力制限への対応とは密接な関係がある。例えば、６４ｋｂｐｓの変調データを５ＧＨｚ帯で伝送するときのピーク送信電力は、８ｋｂｐｓの変調データを２ＧＨｚ帯で伝送するときの約９０倍にも達するともいわれている。
【００１３】
したがって、将来の高速マルチメディア通信システムにおいては、移動局から個々に送信される送信信号の送信電力を抑制する必要があるが、従来技術を用いた処理の考え方では、通信セルのセル半径を小さくしなければならず、稼働中の既存インフラに対して大幅な設計変更を余儀なくさせることを意味する。また、このことは、既存システムから新システムへ移行する場合に、莫大な経費が必要となることを意味する。
【００１４】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであり、データレートの上昇と送信電力制限とに的確に対応することができ、将来の高速マルチメディア通信システムへの移行を柔軟かつ容易に実現することができる通信装置および通信システムを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかる通信装置にあっては、変調データが拡散符号によって拡散変調された所定のデータレートの拡散信号に対し、該拡散信号の後部の所定の一部をガードインターバルとして自己の前部に付加したデータフレームを生成するガードインターバル挿入処理部が備えられ、該データフレームを用いて所定の伝送方式による通信を行う送信装置において、前記ガードインターバル挿入処理部は、前記所定のデータレートを基準データレートとし、該基準データレートに対してｎ倍（ｎは２以上の整数）のデータレートの拡散信号をｎ個直列に並べた拡散信号列を生成し、該生成された拡散信号列の後部の所定の一部をガードインターバルとして該拡散信号列の前部に付加することを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、ガードインターバル挿入処理部は、所定のデータレートを基準データレートとし、基準データレートに対してｎ倍（ｎは２以上の整数）のデータレートの拡散信号をｎ個直列に並べた拡散信号列を生成し、生成された拡散信号列の後部の所定の一部をガードインターバルとして拡散信号列の前部に付加するようにしている。
【００１７】
つぎの発明にかかる通信システムにあっては、変調データが拡散符号によって拡散変調された所定のデータレートの拡散信号に対し、該拡散信号の後部の所定の一部をガードインターバルとして自己の前部に付加したデータフレームを生成するガードインターバル挿入処理部が備えられ、該生成されたデータフレームを用いてＤＳ−ＣＤＭＡ信号の送信を行う送信装置と、前記送信装置から送信されたＤＳ−ＣＤＭＡ信号を受信し、該受信されたＤＳ−ＣＤＭＡ通信信号から前記ガードインターバルを除去した拡散信号を生成し、該生成された拡散信号に対して前記所定のデータレートの逆数をＦＦＴインターバル長としたＦＦＴ処理によって周波数等化処理を行う受信装置とを備えた通信システムにおいて、前記ガードインターバル挿入処理部は、前記所定のデータレートを基準データレートとし、該基準データレートに対してｎ倍（ｎは２以上の整数）のデータレートの拡散信号をｎ個直列に並べた拡散信号列を生成し、該生成された拡散信号列の後部の所定の一部をガードインターバルとして該拡散信号列の前部に付加することを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、ガードインターバル挿入処理部が、変調データが拡散符号によって拡散変調された所定のデータレートの拡散信号に対し、拡散信号の後部の所定の一部をガードインターバルとして自己の前部に付加したデータフレームを生成したＤＳ−ＣＤＭＡ信号の送信を行う送信装置と、受信したＤＳ−ＣＤＭＡ通信信号からガードインターバルを除去した拡散信号に対して所定のデータレートの逆数をＦＦＴインターバル長としたＦＦＴ処理によって周波数等化処理を行う受信装置とを備えた通信システムにおいて、送信装置に備えられたガードインターバル挿入処理部が、所定のデータレートを基準データレートとし、基準データレートに対してｎ倍（ｎは２以上の整数）のデータレートの拡散信号をｎ個直列に並べた拡散信号列を生成し、この生成された拡散信号列の後部の所定の一部をガードインターバルとして拡散信号列の前部に付加するようにしている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明にかかる送信装置および通信システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２０】
実施の形態１．
図１は、周波数等化処理を行うＤＳ−ＣＤＭＡ伝送系（基地局／移動局）の送受信装置の構成を示すブロック図である。同図に示す送受信装置は、送受信アンテナ９を通じて送信信号（ＤＳ−ＣＤＭＡ信号）を送信するための送信系（同図の上段部分）と、送受信アンテナ９を介して受信信号（ＤＳ−ＣＤＭＡ信号）を受信する受信系（同図の下段部分）とから構成される。
【００２１】
図１において、送信系には、送信データにＰＳＫ変調やＱＡＭ変調などの１次変調を施した変調データ（ｄi）を生成するデータ変調処理部１１と、この変調データから拡散信号を生成する拡散処理部１２と、この拡散信号に対してスクランブル符号を用いた変調を行うスクランブル変調処理部１３と、スクランブル変調処理部１３から出力された信号に対してガードインターバルと呼ばれる冗長な信号を付加するガードインターバル挿入処理部１４とが備えられている。
【００２２】
一方、受信系は、送信系で行われる処理と全く逆の処理が行われ、この処理に対応する処理部がそれぞれ備えられる。すなわち、受信系には、送受信アンテナ９を通じて受信された受信信号からガードインターバルを除去するガードインターバル除去処理部２１と、ガードインターバル除去処理部２１から出力された信号に対して周波数領域での等化処理を行う周波数等化処理部２２と、周波数等化処理部２２から出力された擬似雑音系列の広帯域信号を拡散信号に戻すスクランブル解除処理部２３と、スクランブル解除処理部２３から出力された拡散信号に対して元の変調データを生成するための逆拡散処理部２４と、逆拡散処理部２４から出力された変調データを復調するデータ復調処理部２５とが備えられている。
【００２３】
つぎに、この送受信装置の動作について図２および図３を用いて説明する。図２は、シングルコードＤＳ−ＣＤＭＡ伝送での送信系の処理概要を説明するためのブロック図であり、図３は、シングルコードＤＳ−ＣＤＭＡ伝送での受信系の処理概要を説明するためのブロック図である。
【００２４】
図２において、データ変調処理部１１から出力された変調データ（ｄ1）が拡散処理部１２に入力される。拡散処理部１２は、変調データにＷ−Ｈ（Ｗａｌｓｈ−Ｈａｄａｍａｒｄ）系列符号などの直交拡散符号系列（Ｃ1）を乗算して拡散信号を生成する。スクランブル変調処理部１３は、この拡散信号にＭ系列などのスクランブル符号（Ｃscr）を乗算する。このスクランブル変調処理は、拡散信号として生成された信号系列を擬似雑音系列の信号に変換するために行われる。ガードインターバル挿入処理部１４は、スクランブル変調処理部１３によって生成された擬似雑音信号に対してガードインターバルと呼ばれる冗長な信号を付加する。このガードインターバル挿入処理は、マルチパスによるシンボル間干渉を防止するために行われる。このガードインターバルが付加された信号は、送信信号として送受信アンテナ９から送信される。
【００２５】
図３において、送受信アンテナ９を通じて受信されたガードインターバル付加信号は、ガードインターバル除去処理部２１にてガードインターバルが除去される。ガードインターバル除去信号は、シリアル／パラレル変換部４１を介して、ＦＦＴ処理部４２、重み付け処理部４３、ＩＦＦＴ処理部４４を備えた周波数等化処理部２２に入力される。周波数等化処理部２２では、シリアル／パラレル変換部４１から出力された時間領域のパラレル信号がＦＦＴ処理部４２によって周波数領域の信号に変換され、重み付け処理部４３にて重み付け処理、すなわち、周波数等化処理が行われた後、ＩＦＦＴ処理部４４にて時間領域の信号に戻される。周波数等化処理部２２において周波数領域での等化処理が行われて時間領域に戻された信号はパラレル／シリアル変換部４５にてシリアル信号に変換されスクランブル解除処理部２３に入力される。スクランブル解除処理部２３では、送信系で用いられたスクランブル符号（Ｃscr）と複素共役なスクランブル符号（Ｃscr *）にて擬似雑音系列の広帯域信号が拡散信号に変換され、逆拡散処理部２４に入力される。逆拡散処理部２４は、スライディング相関器や、マッチドフィルタなどによって実現される相関器４７を有している。相関器４７では、送信系で用いられた直交拡散符号系列（Ｃ1）と複素共役な直交拡散符号系列（Ｃ1 *）を用いて拡散信号から変調データが生成され、データ復調処理部２５に出力される。
【００２６】
ところで、ＭＣ−ＣＤＭＡ伝送方式やＯＦＤＭ伝送方式などにおいては、サブキャリアを用いたマルチキャリア信号を伝送するために、送信側において逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理が行われる。また、近時、ＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式では、受信側において、周波数領域等化処理を施すためのＦＦＴ処理が行われることがある。
【００２７】
受信側でこのＦＦＴ処理を適用するためには、受信信号がＦＦＴ処理の時間内で周期信号として扱えなければならない。ところが、移動通信では一般に、伝送路が遅延時間の異なる複数の遅延パスで構成される。そこで、受信信号を周期波形として扱えるようにするための処理が必要となる。この処理を示したものが図４である。すなわち、図４は、ガードインターバル（ＧＩ）を付加したＤＳ−ＣＤＭＡ信号のデータフレームの構成図である。
【００２８】
ガードインターバルは、上述したような遅延時間の異なる複数の遅延パスによって生ずるデータフレーム間の干渉を防止するために挿入されるものであり、伝送路における最大遅延時間に応じてその長さが設定される。最大遅延時間がガードインターバル以内であれば、受信信号はＦＦＴ処理の時間内で周期波形とみなすことができる。
【００２９】
図４に示すように、送信側では、拡散符号によって拡散された拡散信号のチップ系列の末尾のＮｇチップがコピーされ、データフレームの先頭にガードインターバル（ＧＩ）として付加される。ここで、拡散符号によって帯域拡大された高速のデータ系列をチップ系列といい、そのデータ系列の最小単位を指して１チップという。例えば、周期２５６チップといったら、１ビットの帯域が拡散符号化によって２５６倍の帯域に拡大されることを意味している。いま、チップ長（１チップの長さ）をＴCとするとガードインターバル長Ｔgは、Ｔg＝Ｎg×ＴCで表される。また、拡散率をＳＦ（Ｓｐｒｅａｄｉｎｇ Ｆａｃｔｏｒ）で表すと、１ビットの拡散信号長であるデータシンボル長は、ＳＦ×ＴCとなる。その結果、ガードインターバルを付加した変調データのデータ長である送信シンボル長は、（Ｎg＋ＳＦ）×ＴCとなる。このガードインターバルの挿入により、伝送効率はＳＦ／（ＳＦ＋Ｎg）となり、Ｎg／（ＳＦ＋Ｎg）の電力損失が生じることになる。つまり、拡散率に比してガードインターバルの長さをあまり長くすると伝送効率が低下するとともに、大きな電力損失が生ずることになる。
【００３０】
図５は、ガードインターバル（ＧＩ）が挿入されたシングルコードＤＳ−ＣＤＭＡ伝送信号のデータフレームの構成を示す図である。同図に示すように、このデータフレームは、拡散信号の末尾のチップ系列がコピーされてデータフレームの先頭にガードインターバルとして付加されている。なお、ＴD1はデータシンボル長であり、受信系の周波数等化処理部２２のＦＦＴ処理部４２で処理されるＦＦＴインターバル長に一致している。つまり、同図に示すデータフレームでは、ＦＦＴ処理に用いられるサンプル数は拡散率ＳＦに等しく、拡散処理された１チップがＦＦＴ処理のサンプル１個に対応していることになる。また、拡散信号の拡散率を１２８とし、ガードインターバルとして３２チップ用いるとすれば、データフレーム長は１６０チップであり、このときの伝送効率は、１２８／（１２８＋３２）＝０．８である。
【００３１】
これに対して、図６は、拡散信号の拡散率が図５の場合の１／２のときのデータフレームの構成を示す図であり、図７は、拡散信号の拡散率が図５の場合の１／４のときのデータフレームの構成を示す図である。図６の例では、拡散率が１／２になった分データレートは２倍になっている。例えば、図５に示す拡散信号の元のデータの変調速度が１２８ｋｂ／ｓだとすれば、図６に示す拡散信号の元のデータの変調速度は２５６ｋｂ／ｓである。このとき、ガードインターバル挿入処理部１４は、拡散信号の２個分を直列に配置した拡散信号列を生成し、この拡散信号列の後部チップの所定の一部をガードインターバルとして拡散信号列の前部に付加するようにしている。また、このときの伝送効率を上記の数値を用いて計算すれば、（６４×２）／（６４×２＋３２）＝０．８であり、図５に示すデータフレームを用いたデータ伝送の伝送効率を維持している。
【００３２】
また、図７の例では、拡散率が１／４になった分データレートは４倍になっており、拡散信号の元のデータの変調速度は５１２ｋｂ／ｓである。このとき、ガードインターバル挿入処理部１４は、拡散信号の拡散信号の４個分を直列に配置した拡散信号列を生成し、この拡散信号列の後部の所定の一部をガードインターバルとして拡散信号列の前部に付加するようにしている。上記と同様に、伝送効率を計算すれば、（３２×４）／（３２×４＋３２）＝０．８であり、図５に示すデータフレームを用いたデータ伝送の伝送効率を維持している。
【００３３】
ところで、ＯＦＤＭ伝送信号などに適用されているガードインターバル挿入処理の考え方では、変調データごとの拡散信号系列１個に対し、ガードインターバル１個を付与するように処理している。図８は、このＯＦＤＭ信号などに適用されているガードインターバル挿入処理によって生成されたＤＳ−ＣＤＭＡ信号のデータフレームの構成を示す図である。すなわち、同図（ａ）では、データレートが２倍（ＴD：データシンボル長）のときに基準ガードインターバル長（Ｔg）の１／２の長さのガードインターバルを付加しており、同図（ｂ）では、データレートが２倍のときに基準ガードインターバル長のガードインターバルを付加している。
【００３４】
図８（ａ）では、データレートが２倍になった場合に伝送効率を低下させないようにガードインターバルの長さを１／２にしている。このときの伝送効率を計算すると、６４／（６４＋１６）＝０．８であり、図６に示すガードインターバル挿入処理での伝送効率（０．８）を維持しているものの、ガードインターバルの長さが１６チップしかないので遅延パスの影響を受けやすくなっている。
【００３５】
また、図８（ｂ）での伝送効率は、６４／（６４＋３２）≒０．６７であり図６に示すガードインターバル挿入処理での伝送効率（０．８）より低下している。この理由は、データレートが２倍になった場合でもガードインターバルの長さを固定しているので、ガードインターバルのオーバーヘッドが大きくなり、伝送効率が低下することになる。
【００３６】
一方、図６および７に示すガードインターバル挿入処理では、基準データレートに対してｎ倍（ｎは２以上の整数）のデータレートの信号をｎ個直列に並べた信号列の後部の所定の一部をガードインターバルとして拡散信号列の前部に付加するようにしているので、伝送効率を低下させることなく、また、遅延パスの影響を受けることのない効果的なガードインターバルの挿入処理を行うことができている。
【００３７】
なお、図６および図７では、データレートがそれぞれ２倍、４倍の例について示したが、このデータレートは任意の整数倍であっても構わない。すなわち、ガードインターバル挿入処理部１４は、所定のデータレートを基準データレートとし、この基準データレートに対してｎ倍（ｎは２以上の整数）のデータレートの拡散信号をｎ個直列に並べた拡散信号列を生成し、この拡散信号列の後部の所定の一部をガードインターバルとして該拡散信号列の前部に付加するようにすればよい。
【００３８】
また、図２において、拡散処理部１２が、変調データにＷ−Ｈ系列符号などの直交拡散符号系列を乗算して拡散信号を生成する例について示したが、ここで生成される拡散信号は、直交拡散符号に限られるものでなく、任意の拡散符号によって拡散された拡散信号であってもよい。
【００３９】
さらに、図６において、拡散信号を２個直列に配置した拡散信号列の長さは、ＴD2×２＝ＴD1でありＦＦＴインターバルの長さに等しい。したがって、このデータフレームを用いたとしても逆拡散処理部２４以外の処理部に対する影響は全くなく、受信系の処理部に変更を加えることなくそのまま使用することができる。また、逆拡散処理部２４では、拡散符号の情報に併せて当該拡散符号が用いられるデータレートの情報が明らかであればよく、通常の相関器での処理が可能である。
【００４０】
また、例えば、ＤＳ−ＣＤＭＡ伝送信号として、図５〜図７に示す異なるデータレートの信号が混在しているような場合であっても、拡散符号の情報とデータレートの情報とを用いることで、逆拡散処理部２４での相関処理が可能である。したがって、異なるデータレートの信号が混在するような場合であっても、両者の信号伝送が可能であり、将来のマルチメディア通信システムの実現が容易なものとなる。
【００４１】
以上説明したように、この実施の形態の送信装置および通信システムによれば、通信装置に備えられたガードインターバル挿入処理部が、所定のデータレートを基準データレートとし、この基準データレートに対してｎ倍（ｎは２以上の整数）のデータレートの拡散信号をｎ個直列に並べた拡散信号列を生成し、生成された拡散信号列の後部の所定の一部をガードインターバルとして拡散信号列の前部に付加するようにしているので、伝送効率を低下させることのない、効果的なガードインターバルの挿入処理を行うことができる。また、異なるデータレートの信号が混在しているような通信システムに適用することができるので、将来の高速マルチメディア通信システムの実現を容易かつ柔軟に行うことができる。
【００４２】
実施の形態２．
実施の形態１では、シングルコードＤＳ−ＣＤＭＡ伝送系におけるガードインターバル挿入処理について説明してきたが、実施の形態２では、マルチコードＤＳ−ＣＤＭＡ伝送系での処理について説明する。なお、図９は、マルチコードＤＳ−ＣＤＭＡ伝送での送信系の処理概要を説明するためのブロック図であり、図１０は、マルチコードＤＳ−ＣＤＭＡ伝送での受信系の処理概要を説明するためのブロック図である。
【００４３】
図９に示すこの実施の形態の受信系では、拡散処理部１２へ入力される変調データが複数有り、拡散処理部１２では複数の直交拡散符号系列（Ｃ1〜ＣP）によって生成された拡散信号が合成され、スクランブル変調処理部１３に出力されるように構成されている。なお、その他の構成については、実施の形態１と同一または同等であり、これらの箇所には同一符号を付して示している。
【００４４】
また、図１０に示すこの実施の形態の送信系では、逆拡散処理部２４では複数の相関器４７1〜４７Pが備えられ、複数の直交拡散符号系列（Ｃ1〜ＣP）と複素共役な直交拡散符号系列（Ｃ1 *〜ＣP *）を用いて拡散信号から複数の変調データが生成され、データ復調処理部２５に出力されるように構成されている。なお、その他の構成については、実施の形態１と同一または同等であり、これらの箇所には同一符号を付して示している。
【００４５】
図１１は、複数のユーザごとに拡散信号のデータレートが異なる場合の例を示す図である。同図に示すように、ユーザ１〜３のそれぞれのユーザから出力される拡散信号のデータシンボル長が、ＴD1＝２ＴD2＝４ＴD3の関係にあり、データレートで見れば、ユーザ１：ユーザ２：ユーザ３＝１：２：４の関係にある。これらのユーザごとに異なるデータレートの拡散信号は、拡散処理部１２において合成され、スクランブル変調処理部１３によって擬似雑音系列の信号に変換され、ガードインターバル挿入処理部１４に入力される。
【００４６】
図１２は、異なるデータレートの拡散信号が重畳された重畳信号に対するＧＩ挿入処理を説明するための図である。ＤＳ１、ＤＳ２およびＤＳ３の各信号は、それぞれが直交拡散符号系列で拡散されているので、これらの拡散信号を重畳させたとしても、受信側において、ユーザごとの変調データを再生することができる。したがって、同図に示すような重畳信号であっても、実施の形態１と同様に、この重畳された拡散信号列の後部の所定の一部をガードインターバルとしてこの拡散信号列の前部に付加すればよい。
【００４７】
以上説明したように、この実施の形態の送信装置および通信システムによれば、複数のユーザ間で同一または異なる整数倍のデータレートの拡散信号が重畳された拡散信号に対し、所定のデータレートを基準データレートとし、この基準データレートに対してｎ倍（ｎは２以上の整数）のデータレートの拡散信号をｎ個直列に並べた拡散信号列を生成し、生成された拡散信号列の後部の所定の一部をガードインターバルとして拡散信号列の前部に付加するようにしているので、伝送効率を低下させることのない、効果的なガードインターバルの挿入処理を行うことができる。また、異なるデータレートの信号が混在しているような通信システムに適用することができるので、将来の高速マルチメディア通信システムの実現を容易かつ柔軟に行うことができる。
【００４８】
なお、この実施の形態では、拡散処理部１２に入力される変調データがパラレルに入力される場合の例について示したが、変調データがシリアルなビット列であっても構わない。この場合、送信系では、図１３に示すように拡散処理部１２の前にシリアル／パラレル変換部３１を設け、受信系では、図１４に示すように、逆拡散処理部２４の後にパラレル／シリアル変換部４８を設けるようにすればよい。
【００４９】
実施の形態３．
図１５は、実施の形態３にかかるデータフレームの構成を示す図である。この実施の形態の送信系および受信系は、図１〜図３に示した実施の形態１と同一あるいは同等の構成を用いることができる。すなわち、同図（ａ）に示すデータフレームでは、ＦＦＴ処理に用いられるサンプル数は拡散率ＳＦに等しく、拡散処理された１チップがＦＦＴ処理のサンプル１個に対応している。例えば、拡散信号の拡散率を１２８とし、ガードインターバルとして３２チップ用いるとすれば、データフレーム長は１６０チップであり、このときの伝送効率は、１２８／（１２８＋３２）＝０．８である。
【００５０】
これに対して、図１５(b)および同図（ｃ）は、マルチパス遅延が長い場合であっても伝送効率を低下させずに、あるいは、通信セルのセル半径を変更することのない処理を実現するためのデータフレームの構成を示すものである。例えば、同図（ｂ）では、そのＦＦＴインターバルが、同図（ａ）のＦＦＴインターバルの２倍の長さの拡散信号列を生成し、生成された拡散信号列において、同図（ａ）の場合の２倍の長さのガードインターバルを付加するようにしている。このときのデータフレーム長は、（１２８＋３２）×２＝３２０チップであり、伝送効率は、（１２８×２）／３２０＝０．８である。すなわち、データフレーム長は増加するものの、同図（ａ）の例に示す伝送効率を維持することができ、マルチパス遅延に対する耐性を高めることができる。
【００５１】
また、同図（ｃ）では、そのＦＦＴインターバルが、同図（ａ）のＦＦＴインターバルの３倍の長さの拡散信号列を生成し、生成された拡散信号列において、同図（ａ）の場合の３倍の長さのガードインターバルを付加するようにしている。このときのデータフレーム長は、（１２８＋３２）×３＝４８０チップであり、伝送効率は、（１２８×３）／４８０＝０．８である。すなわち、データフレーム長はさらに増加するものの、同図（ａ）の例に示す伝送効率を維持することができ、マルチパスフェージングに対する耐性をさらに高めることができる。
【００５２】
なお、図１５（ｂ）および（ｃ）に示すようなデータフレームが送信された受信系では、一時的に記憶しておかなければならないメモリなどの容量を増加させる必要があるものの、その他の処理部に対する影響はなく、既存の受信系の処理部に変更を加えることなくそのまま使用することができるというメリットがある。
【００５３】
なお、図１５（ｂ）および（ｃ）に示す例では、同図（ａ）に示す基準となるガードインターバル長（基準ガードインターバル長）の整数倍の長さのガードインターバルを付加する例について示したが、整数倍の長さに限られるものではなく、種々の設計条件を考慮して、この整数倍の近傍の値を選ぶこともできる。
【００５４】
以上説明したように、この実施の形態の送信装置および通信システムによれば、ガードインターバルの長さを基準ガードインターバル長とするとき、送信装置に備えられたガードインターバル挿入処理部は、拡散信号をｍ個（ｍは２以上の整数倍）直列に並べた拡散信号列を生成し、この拡散信号列に対して基準ガードインターバル長の略ｍ倍の長さをガードインターバル長として拡散信号列の前部に付加するようにしているので、伝送効率を低下させることがなく、マルチパス遅延に対する耐性を高めることができる。
【００５５】
実施の形態４．
実施の形態１〜３では、ＤＳ−ＣＤＭＡ伝送系におけるガードインターバル挿入処理について説明してきたが、同様な処理が、ＯＦＤＭ伝送系においても実現することができる。そこで、この実施の形態では、ＯＦＤＭ伝送系でのガードインターバル処理について説明する。なお、図１６は、ＯＦＤＭ伝送における送信系の処理概要を説明するためのブロック図であり、図１７は、ＯＦＤＭ伝送における受信系の処理概要を説明するためのブロック図である。
【００５６】
図１６に示すＯＦＤＭ送信系では、変調データがシリアル／パラレル変換部６１によってパラレル信号に変換されＯＦＤＭ変調部６２に入力される。ＯＦＤＭ変調部６２では、ＩＦＦＴ処理によって、直交変調されたＯＦＤＭ信号が生成される。このＯＦＤＭ信号は、パラレル／シリアル変換部６３にてシリアル変換された後、ガードインターバル挿入処理部６４でガードインターバルが付加された後、送信アンテナ６５から送信される。
【００５７】
一方、図１７に示すＯＦＤＭ受信系では、受信アンテナ７１を通じて受信したガードインターバル付加信号は、ガードインターバル除去処理部７２にてガードインターバルが除去される。ガードインターバルが除去された信号は、シリアル／パラレル変換部７３にてパラレル信号に変換されＯＦＤＭ復調部７４に入力される。ＯＦＤＭ復調部７４では、直交周波数を用いたＦＦＴ処理が施され、パラレル／シリアル変換部７５によってシリアル信号に変換することで元の変調データを復元することができる。
【００５８】
図１８は、ＯＦＤＭ信号のデータ構造を概念的に示す図である。同図（ａ）に示す、（Ｄ１1、Ｄ１2・・・Ｄ１m）、（Ｄ２1、Ｄ２2・・・Ｄ２m）のそれぞれのデータ列は、ＯＦＤＭ変調が施される単位となるデータブロックである。同図（ｂ）に示す（Ｆ１1（ｆ1）、Ｆ１2（ｆ2）・・・Ｆ１m（ｆm））は、変調データ（Ｄ１1、Ｄ１2・・・Ｄ１m）がそれぞれ、時間軸方向に伸張され、かつ、周波数（ｆ1、ｆ2・・・ｆm）のサブキャリアを変調した信号を表している。同図（ｃ）に示す（Ｆ１1〜Ｆ１m）、（Ｆ２1〜Ｆ２m）のデータ列は、同図（ｂ）に示す信号が加算された信号（ＯＦＤＭ信号）を表している。
【００５９】
図１９（ａ）は、一般的なガードインターバル挿入処理によって生成されたＯＦＤＭ信号のデータフレームを示す図であり、同図（ｂ）は、実施の形態４にかかるガードインターバル挿入処理によって生成されたＯＦＤＭ信号のデータフレームを示す図である。同図（ａ）と同図（ｂ）とでは、伝送効率は同一であるが、マルチパス遅延に対する耐性はガードインターバルの長さが２倍になっている分、同図（ｂ）の伝送方法の方が優れていることが明らかである。
【００６０】
ところで、ＯＦＤＭ通信は、無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１）として、すでに実用化されている。しかしながら、ＯＦＤＭ通信は、ガードインターバルを超えるマルチパス遅延が存在するとシステムがうまく動作しないといった問題点がある。従来技術では、ＯＦＤＭ通信システムの高速化を実現しようとするとき、伝送効率を低下させずに高速化するためには、ガードインターバルの長さを短縮くしなければならなかった。そのため、どうしても伝送距離を犠牲にしなければならなかった。ところが、この実施の形態のガードインターバル挿入処理によれば、伝送効率を低下させることなく、かつ、伝送距離も従来のままで伝送速度の高速化を実現することができる。
【００６１】
なお、図１９（ａ）および（ｂ）に示す例では、同図（ａ）に示す基準となるガードインターバル長（基準ガードインターバル長）の整数倍の長さのガードインターバルを付加する例について示したが、整数倍の長さに限られるものではなく、種々の設計条件を考慮して、この整数倍の近傍の値を選ぶこともできる。
【００６２】
以上説明したように、この実施の形態の送信装置および通信システムによれば、ガードインターバルの長さを基準ガードインターバル長とするとき、送信装置に備えられたガードインターバル挿入処理部は、ＯＦＤＭ信号をｒ個（ｒは２以上の整数）直列に並べたＯＦＤＭ信号列に対して基準ガードインターバル長の略ｒ倍の長さをガードインターバル長としてＯＦＤＭ信号列の後部の一部をガードインターバルとしてＯＦＤＭ信号列の前部に付加するようにしているので、伝送効率を低下させることなく、かつ、伝送距離も従来のままで伝送速度の高速化を実現することができる。
【００６３】
実施の形態５．
実施の形態１〜３では、ＤＳ−ＣＤＭＡ伝送系におけるガードインターバル挿入処理について説明してきたが、同様な処理が、ＭＣ−ＣＤＭＡ伝送系においても実現することができる。そこで、この実施の形態では、ＭＣ−ＣＤＭＡ伝送系でのガードインターバル処理について説明する。なお、図２０は、ＭＣ−ＣＤＭＡ伝送における送信系の処理概要を説明するためのブロック図であり、図２１は、ＭＣ−ＣＤＭＡ伝送における受信系の処理概要を説明するためのブロック図である。
【００６４】
図２０に示すＭＣ−ＣＤＭＡ送信系では、変調データがシリアル／パラレル変換部８１によってパラレル信号に変換され、変換されたパラレル信号（ｄ1〜ｄK）が複製部８２1〜８２Kにそれぞれ入力される。複製部８２1〜８２Kでは、変調データがそれぞれＳＦ個（ＳＦ：拡散率）複製され、拡散処理部８３1〜８３Kに入力される。拡散処理部８３1〜８３Kでは、それぞれの変調データがＷ−Ｈ系列符号などの直交拡散符号系列（Ｃi(1)〜Ｃi(ＳＦ)、ｉ＝１〜Ｋ）が乗算された拡散信号が生成され、ＩＦＦＴ処理部８４に入力される。ＩＦＦＴ処理部８４では、ｎ個のサブキャリアによってＩＦＦＴ処理された信号が出力され、パラレル／シリアル変換部８５にてシリアル信号に変換された後、ガードインターバル挿入処理部８６でガードインターバルが付加された後、送信アンテナ８７から送信される。
【００６５】
一方、図２１に示すＭＣ−ＣＤＭＡ受信系では、受信アンテナ９１を通じて受信したガードインターバル付加信号は、ガードインターバル除去処理部９２にてガードインターバルが除去される。ガードインターバルが除去された信号は、シリアル／パラレル変換部９３にてパラレル信号に変換されＦＦＴ処理部９４に入力される。ＦＦＴ処理部９４では、マルチキャリア信号にＦＦＴ処理が施され、逆拡散処理部９５1〜９５Kでは、それぞれＳＦ個のサブキャリア送信系で用いられた直交拡散符号系列（Ｃi(1)〜Ｃi(ＳＦ)、ｉ＝１〜Ｋ）と複素共役な直交拡散符号系列（Ｃi *(1)〜Ｃi *(ＳＦ)、ｉ＝１〜Ｋ）を累積して加算する逆拡散処理が行われ、パラレル／シリアル変換部９６を介して元の変調データ（ｄi）が出力される。
【００６６】
このように、ＭＣ−ＣＤＭＡ伝送系では、送信系においてサブキャリアを用いたマルチキャリア信号が伝送され、受信系においてＦＦＴ処理が行われる。したがって、実施の形態１〜３で説明したＤＳ−ＣＤＭＡ伝送系と同様なガードインターバル挿入処理をＭＣ−ＣＤＭＡ伝送系の送信装置および通信システムに適用することができ、ＤＳ−ＣＤＭＡ伝送系と同様な効果を得ることができる。
【００６７】
なお、図２０において、拡散処理部８３1〜８３Kが、それぞれの変調データにＷ−Ｈ系列符号などの直交拡散符号系列を乗算して拡散信号を生成する例について示したが、ここで生成される拡散信号は、直交拡散符号に限られるものでなく、任意の拡散符号によって拡散された拡散信号であってもよい。
【００６８】
以上説明したように、この実施の形態の送信装置および通信システムによれば、ガードインターバル挿入処理部は、所定のデータレートを基準データレートとし、基準データレートに対してｎ倍（ｎは２以上の整数）のデータレートのＭＣ−ＣＤＭＡ信号をｎ個直列に並べたＭＣ−ＣＤＭＡ信号列の後部の所定の一部をガードインターバルとしてこのＭＣ−ＣＤＭＡ信号列の前部に付加するようにしているので、伝送効率を低下させることのない、効果的なガードインターバルの挿入処理を行うことができる。また、異なるデータレートの信号が混在しているような通信システムに適用することができるので、将来の高速マルチメディア通信システムの実現を容易かつ柔軟に行うことができる。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したとおり、この発明によれば、ガードインターバル挿入処理部は、基準データレートに対してｎ倍（ｎは２以上の整数）のデータレートの信号をｎ個直列に並べた信号列の後部の所定の一部をガードインターバルとして拡散信号列の前部に付加するようにしているので、伝送効率を低下させることのない、効果的なガードインターバルの挿入処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】周波数等化処理を行うＤＳ−ＣＤＭＡ伝送系（基地局／移動局）の送受信装置の構成を示すブロック図である。
【図２】シングルコードＤＳ−ＣＤＭＡ伝送での送信系の処理概要を説明するためのブロック図である。
【図３】シングルコードＤＳ−ＣＤＭＡ伝送での受信系の処理概要を説明するためのブロック図である。
【図４】従来技術を用いてガードインターバル（ＧＩ）を付加したＤＳ−ＣＤＭＡ信号のデータフレームの構成図である。
【図５】ガードインターバル（ＧＩ）が挿入されたシングルコードＤＳ−ＣＤＭＡ伝送信号のデータフレームの構成を示す図である。
【図６】拡散信号の拡散率が図５の場合の１／２のときのデータフレームの構成を示す図である。
【図７】拡散信号の拡散率が図５の場合の１／４のときのデータフレームの構成を示す図である。
【図８】ＯＦＤＭ信号などに適用されているガードインターバル挿入処理によって生成されたＤＳ−ＣＤＭＡ信号のデータフレームの構成を示す図である。
【図９】マルチコードＤＳ−ＣＤＭＡ伝送での送信系の処理概要を説明するためのブロック図である。
【図１０】マルチコードＤＳ−ＣＤＭＡ伝送での受信系の処理概要を説明するためのブロック図である。
【図１１】複数のユーザごとに拡散信号のデータレートが異なる場合の例を示す図である。
【図１２】異なるデータレートの拡散信号が重畳された重畳信号に対するＧＩ挿入処理を説明するための図である。
【図１３】マルチコードＤＳ−ＣＤＭＡ伝送でのシリアル入力に対する送信系の処理概要を説明するためのブロック図である。
【図１４】マルチコードＤＳ−ＣＤＭＡ伝送でのシリアル入力に対する受信系の処理概要を説明するためのブロック図である。
【図１５】（ａ）は、一般的なガードインターバル挿入処理によって生成されたデータフレームの構成を示す図である。
（ｂ）は、伝送効率を固定し、ガードインターバル長を２倍にしたガードインターバル挿入処理よって生成されたデータフレームの構成を示す図である。
（ｃ）は、伝送効率を固定し、ガードインターバル長を３倍にしたガードインターバル挿入処理よって生成されたデータフレームの構成を示す図である。
【図１６】ＯＦＤＭ伝送における送信系の処理概要を説明するためのブロック図である。
【図１７】ＯＦＤＭ伝送における受信系の処理概要を説明するためのブロック図である。
【図１８】ＯＦＤＭ信号のデータ構造を概念的に示す図である。
【図１９】（ａ）は、一般的なガードインターバル挿入処理によって生成されたＯＦＤＭ信号のデータフレームを示す図である。
（ｂ）は、実施の形態４にかかるガードインターバル挿入処理によって生成されたＯＦＤＭ信号のデータフレームを示す図である。
【図２０】ＭＣ−ＣＤＭＡ伝送における送信系の処理概要を説明するためのブロック図である。
【図２１】ＭＣ−ＣＤＭＡ伝送における受信系の処理概要を説明するためのブロック図である。
【図２２】基地局と移動局との間の通信を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 基地局
２ 移動局
９ 送受信アンテナ
１１ データ変調処理部
１２ 拡散処理部
１３ スクランブル変調処理部
１４ ガードインターバル挿入処理部
２１ ガードインターバル除去処理部
２２ 周波数等化処理部
２３ スクランブル解除処理部
２４ 逆拡散処理部
２５ データ復調処理部
３１，４１，６１，７３，８１、９３ シリアル／パラレル変換部
４２，９４ ＦＦＴ処理部
４３ 重み付け処理部
４４，８４ ＩＦＦＴ処理部
４５，４８，６３，７５，８５，９６ パラレル／シリアル変換部
４７，４７1〜４７P 相関器
６２ ＯＦＤＭ変調部
６４ ガードインターバル挿入処理部
６５ 送信アンテナ
７１ 受信アンテナ
７２ ガードインターバル除去処理部
７４ ＯＦＤＭ復調部
８２1〜８２K 複製部
８３1〜９５K 拡散処理部
８６ ガードインターバル挿入処理部
８７ 送信アンテナ
９１ 受信アンテナ
９２ ガードインターバル除去処理部
９５1〜９５K 逆拡散処理部
【発明の属する技術分野】
この発明は、送信装置および通信システムに関するものであり、特に、高速ディジタル通信に好適な送信装置およびこの送信装置を備えた通信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近時、携帯電話に代表される移動体通信産業の発展は飛躍的な進歩を遂げている。この飛躍的進歩に伴い、移動体通信による各種サービスも多種・多様化されている。特に、今後の移動体通信のニーズは、音声だけでなく、テキスト、画像などの様々な種類のデータを統合して通信するマルチメディア通信に移行するのが必然的であり、今後さらに予想される伝送情報量の増大とも相まって伝送信号の高速化が求められている。
【０００３】
図２２は、基地局と移動局との間の通信を説明するための図である。同図に示すように、近時の移動体通信では、移動局２から基地局１へ向かう上り回線や、基地局１から移動局２へ向かう下り回線の両者において、周波数選択性フェージングの影響を低減できるＤＳ−ＣＤＭＡ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ−Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）伝送方式、ＭＣ−ＣＤＭＡ（Ｍｕｌｔｉ Ｃａｒｒｉｅｒ−Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）伝送方式、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）伝送方式などの伝送方式が適用されている。これらの伝送方式は、それぞれの伝送方式が持つ特性や、技術的条件および既存インフラとの適合性条件などに基づいて、それぞれ使い分けがなされてきている。
【０００４】
例えば、ＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式（特に、直交マルチコード伝送方式）では、コード多重数や拡散率を可変することにより様々な伝送レートを実現できるのが特徴であり、実際に、携帯電話システムにおけるＤＳ−ＣＤＭＡ伝送の下りリンクでは、多数ユーザのデータ多重信号の伝送を実現している。
【０００５】
また、このＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式では、遅延時間の異なるパスを逆拡散処理によって分離し、この分離した信号を一つに集めるＲＡＫＥ合成と呼ばれる手法を用いて受信信号電力を高めるようにしている。
【０００６】
このＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式を含み上述の各種伝送方式においても、これまでの様々な研究によって種々の改良が加えられ、多数の成果が得られている。その結果、これらの伝送方式の改善を目的とした公報が多数存在する（例えば、特許文献１〜５など）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−００４２１１号公報（第４−５頁、図１など）
【特許文献２】
特開平１０−１２６３８０号公報（第３−１２頁、図１など）
【特許文献３】
特開２００３−９２５６０号公報（第４−６頁、図１１など）
【特許文献４】
特開２００３−１１０５１９号公報（第３−５頁、図１など）
【特許文献５】
特開２００２−３４５０３５号公報（第６−１２頁、図２、５）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の各特許文献に開示されている技術は、現在の携帯電話の主流である１９９０年代のディジタル通信技術（２Ｇ（第２世代技術））の改良や、ＩＭＴ−２０００（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ−２０００）などに代表される２０００年代のディジタル通信技術（３Ｇ（第３世代技術））に関するものがほとんどであり、第４世代の高速ディジタル通信への適用（例えば、移動：１００Ｍｂ／ｓ、静止：１Ｇｂ／ｓ）や高速マルチメディア通信への適用（例えば、テキスト、音声、画像などの同時通信）を目的とする技術を開示しているものは少ない。
【０００９】
将来（第３世代から第４世代にかけての）の高速マルチメディア通信システムを考えるとき、解決しなければならない技術的な課題は多い。特に、送信信号のデータレートの高速化への対応と、厳しい電力制限への対応とが重要な課題として挙げられるが、これらの課題に対して柔軟かつ的確に対処していかなければならない。
【００１０】
例えば、上述のＲＡＫＥ合成を用いるＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式では、送信信号のデータレートの増大とともに分離すべきパス数が増大するので、ＲＡＫＥ合成のための多くの相関器が必要となる。
【００１１】
ＲＡＫＥ合成では各パスの振幅と位相を推定して相関器出力を同相合成することが必要である。しかしながら、パス数が多くなると、各パスの平均信号電力が小さくなるので遅延パスの振幅と位相を精度よく推定することができなくなることと、遅延パス間の干渉による符号直交性の崩れが大きくなってしまうことから、伝送特性が劣化してしまうといった問題点がある。
【００１２】
一方、データレートの高速化への対応に加え、厳しい電力制限にも対応していかなければならないが、データレートの高速化への対応と厳しい電力制限への対応とは密接な関係がある。例えば、６４ｋｂｐｓの変調データを５ＧＨｚ帯で伝送するときのピーク送信電力は、８ｋｂｐｓの変調データを２ＧＨｚ帯で伝送するときの約９０倍にも達するともいわれている。
【００１３】
したがって、将来の高速マルチメディア通信システムにおいては、移動局から個々に送信される送信信号の送信電力を抑制する必要があるが、従来技術を用いた処理の考え方では、通信セルのセル半径を小さくしなければならず、稼働中の既存インフラに対して大幅な設計変更を余儀なくさせることを意味する。また、このことは、既存システムから新システムへ移行する場合に、莫大な経費が必要となることを意味する。
【００１４】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであり、データレートの上昇と送信電力制限とに的確に対応することができ、将来の高速マルチメディア通信システムへの移行を柔軟かつ容易に実現することができる通信装置および通信システムを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかる通信装置にあっては、変調データが拡散符号によって拡散変調された所定のデータレートの拡散信号に対し、該拡散信号の後部の所定の一部をガードインターバルとして自己の前部に付加したデータフレームを生成するガードインターバル挿入処理部が備えられ、該データフレームを用いて所定の伝送方式による通信を行う送信装置において、前記ガードインターバル挿入処理部は、前記所定のデータレートを基準データレートとし、該基準データレートに対してｎ倍（ｎは２以上の整数）のデータレートの拡散信号をｎ個直列に並べた拡散信号列を生成し、該生成された拡散信号列の後部の所定の一部をガードインターバルとして該拡散信号列の前部に付加することを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、ガードインターバル挿入処理部は、所定のデータレートを基準データレートとし、基準データレートに対してｎ倍（ｎは２以上の整数）のデータレートの拡散信号をｎ個直列に並べた拡散信号列を生成し、生成された拡散信号列の後部の所定の一部をガードインターバルとして拡散信号列の前部に付加するようにしている。
【００１７】
つぎの発明にかかる通信システムにあっては、変調データが拡散符号によって拡散変調された所定のデータレートの拡散信号に対し、該拡散信号の後部の所定の一部をガードインターバルとして自己の前部に付加したデータフレームを生成するガードインターバル挿入処理部が備えられ、該生成されたデータフレームを用いてＤＳ−ＣＤＭＡ信号の送信を行う送信装置と、前記送信装置から送信されたＤＳ−ＣＤＭＡ信号を受信し、該受信されたＤＳ−ＣＤＭＡ通信信号から前記ガードインターバルを除去した拡散信号を生成し、該生成された拡散信号に対して前記所定のデータレートの逆数をＦＦＴインターバル長としたＦＦＴ処理によって周波数等化処理を行う受信装置とを備えた通信システムにおいて、前記ガードインターバル挿入処理部は、前記所定のデータレートを基準データレートとし、該基準データレートに対してｎ倍（ｎは２以上の整数）のデータレートの拡散信号をｎ個直列に並べた拡散信号列を生成し、該生成された拡散信号列の後部の所定の一部をガードインターバルとして該拡散信号列の前部に付加することを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、ガードインターバル挿入処理部が、変調データが拡散符号によって拡散変調された所定のデータレートの拡散信号に対し、拡散信号の後部の所定の一部をガードインターバルとして自己の前部に付加したデータフレームを生成したＤＳ−ＣＤＭＡ信号の送信を行う送信装置と、受信したＤＳ−ＣＤＭＡ通信信号からガードインターバルを除去した拡散信号に対して所定のデータレートの逆数をＦＦＴインターバル長としたＦＦＴ処理によって周波数等化処理を行う受信装置とを備えた通信システムにおいて、送信装置に備えられたガードインターバル挿入処理部が、所定のデータレートを基準データレートとし、基準データレートに対してｎ倍（ｎは２以上の整数）のデータレートの拡散信号をｎ個直列に並べた拡散信号列を生成し、この生成された拡散信号列の後部の所定の一部をガードインターバルとして拡散信号列の前部に付加するようにしている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明にかかる送信装置および通信システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２０】
実施の形態１．
図１は、周波数等化処理を行うＤＳ−ＣＤＭＡ伝送系（基地局／移動局）の送受信装置の構成を示すブロック図である。同図に示す送受信装置は、送受信アンテナ９を通じて送信信号（ＤＳ−ＣＤＭＡ信号）を送信するための送信系（同図の上段部分）と、送受信アンテナ９を介して受信信号（ＤＳ−ＣＤＭＡ信号）を受信する受信系（同図の下段部分）とから構成される。
【００２１】
図１において、送信系には、送信データにＰＳＫ変調やＱＡＭ変調などの１次変調を施した変調データ（ｄi）を生成するデータ変調処理部１１と、この変調データから拡散信号を生成する拡散処理部１２と、この拡散信号に対してスクランブル符号を用いた変調を行うスクランブル変調処理部１３と、スクランブル変調処理部１３から出力された信号に対してガードインターバルと呼ばれる冗長な信号を付加するガードインターバル挿入処理部１４とが備えられている。
【００２２】
一方、受信系は、送信系で行われる処理と全く逆の処理が行われ、この処理に対応する処理部がそれぞれ備えられる。すなわち、受信系には、送受信アンテナ９を通じて受信された受信信号からガードインターバルを除去するガードインターバル除去処理部２１と、ガードインターバル除去処理部２１から出力された信号に対して周波数領域での等化処理を行う周波数等化処理部２２と、周波数等化処理部２２から出力された擬似雑音系列の広帯域信号を拡散信号に戻すスクランブル解除処理部２３と、スクランブル解除処理部２３から出力された拡散信号に対して元の変調データを生成するための逆拡散処理部２４と、逆拡散処理部２４から出力された変調データを復調するデータ復調処理部２５とが備えられている。
【００２３】
つぎに、この送受信装置の動作について図２および図３を用いて説明する。図２は、シングルコードＤＳ−ＣＤＭＡ伝送での送信系の処理概要を説明するためのブロック図であり、図３は、シングルコードＤＳ−ＣＤＭＡ伝送での受信系の処理概要を説明するためのブロック図である。
【００２４】
図２において、データ変調処理部１１から出力された変調データ（ｄ1）が拡散処理部１２に入力される。拡散処理部１２は、変調データにＷ−Ｈ（Ｗａｌｓｈ−Ｈａｄａｍａｒｄ）系列符号などの直交拡散符号系列（Ｃ1）を乗算して拡散信号を生成する。スクランブル変調処理部１３は、この拡散信号にＭ系列などのスクランブル符号（Ｃscr）を乗算する。このスクランブル変調処理は、拡散信号として生成された信号系列を擬似雑音系列の信号に変換するために行われる。ガードインターバル挿入処理部１４は、スクランブル変調処理部１３によって生成された擬似雑音信号に対してガードインターバルと呼ばれる冗長な信号を付加する。このガードインターバル挿入処理は、マルチパスによるシンボル間干渉を防止するために行われる。このガードインターバルが付加された信号は、送信信号として送受信アンテナ９から送信される。
【００２５】
図３において、送受信アンテナ９を通じて受信されたガードインターバル付加信号は、ガードインターバル除去処理部２１にてガードインターバルが除去される。ガードインターバル除去信号は、シリアル／パラレル変換部４１を介して、ＦＦＴ処理部４２、重み付け処理部４３、ＩＦＦＴ処理部４４を備えた周波数等化処理部２２に入力される。周波数等化処理部２２では、シリアル／パラレル変換部４１から出力された時間領域のパラレル信号がＦＦＴ処理部４２によって周波数領域の信号に変換され、重み付け処理部４３にて重み付け処理、すなわち、周波数等化処理が行われた後、ＩＦＦＴ処理部４４にて時間領域の信号に戻される。周波数等化処理部２２において周波数領域での等化処理が行われて時間領域に戻された信号はパラレル／シリアル変換部４５にてシリアル信号に変換されスクランブル解除処理部２３に入力される。スクランブル解除処理部２３では、送信系で用いられたスクランブル符号（Ｃscr）と複素共役なスクランブル符号（Ｃscr *）にて擬似雑音系列の広帯域信号が拡散信号に変換され、逆拡散処理部２４に入力される。逆拡散処理部２４は、スライディング相関器や、マッチドフィルタなどによって実現される相関器４７を有している。相関器４７では、送信系で用いられた直交拡散符号系列（Ｃ1）と複素共役な直交拡散符号系列（Ｃ1 *）を用いて拡散信号から変調データが生成され、データ復調処理部２５に出力される。
【００２６】
ところで、ＭＣ−ＣＤＭＡ伝送方式やＯＦＤＭ伝送方式などにおいては、サブキャリアを用いたマルチキャリア信号を伝送するために、送信側において逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理が行われる。また、近時、ＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式では、受信側において、周波数領域等化処理を施すためのＦＦＴ処理が行われることがある。
【００２７】
受信側でこのＦＦＴ処理を適用するためには、受信信号がＦＦＴ処理の時間内で周期信号として扱えなければならない。ところが、移動通信では一般に、伝送路が遅延時間の異なる複数の遅延パスで構成される。そこで、受信信号を周期波形として扱えるようにするための処理が必要となる。この処理を示したものが図４である。すなわち、図４は、ガードインターバル（ＧＩ）を付加したＤＳ−ＣＤＭＡ信号のデータフレームの構成図である。
【００２８】
ガードインターバルは、上述したような遅延時間の異なる複数の遅延パスによって生ずるデータフレーム間の干渉を防止するために挿入されるものであり、伝送路における最大遅延時間に応じてその長さが設定される。最大遅延時間がガードインターバル以内であれば、受信信号はＦＦＴ処理の時間内で周期波形とみなすことができる。
【００２９】
図４に示すように、送信側では、拡散符号によって拡散された拡散信号のチップ系列の末尾のＮｇチップがコピーされ、データフレームの先頭にガードインターバル（ＧＩ）として付加される。ここで、拡散符号によって帯域拡大された高速のデータ系列をチップ系列といい、そのデータ系列の最小単位を指して１チップという。例えば、周期２５６チップといったら、１ビットの帯域が拡散符号化によって２５６倍の帯域に拡大されることを意味している。いま、チップ長（１チップの長さ）をＴCとするとガードインターバル長Ｔgは、Ｔg＝Ｎg×ＴCで表される。また、拡散率をＳＦ（Ｓｐｒｅａｄｉｎｇ Ｆａｃｔｏｒ）で表すと、１ビットの拡散信号長であるデータシンボル長は、ＳＦ×ＴCとなる。その結果、ガードインターバルを付加した変調データのデータ長である送信シンボル長は、（Ｎg＋ＳＦ）×ＴCとなる。このガードインターバルの挿入により、伝送効率はＳＦ／（ＳＦ＋Ｎg）となり、Ｎg／（ＳＦ＋Ｎg）の電力損失が生じることになる。つまり、拡散率に比してガードインターバルの長さをあまり長くすると伝送効率が低下するとともに、大きな電力損失が生ずることになる。
【００３０】
図５は、ガードインターバル（ＧＩ）が挿入されたシングルコードＤＳ−ＣＤＭＡ伝送信号のデータフレームの構成を示す図である。同図に示すように、このデータフレームは、拡散信号の末尾のチップ系列がコピーされてデータフレームの先頭にガードインターバルとして付加されている。なお、ＴD1はデータシンボル長であり、受信系の周波数等化処理部２２のＦＦＴ処理部４２で処理されるＦＦＴインターバル長に一致している。つまり、同図に示すデータフレームでは、ＦＦＴ処理に用いられるサンプル数は拡散率ＳＦに等しく、拡散処理された１チップがＦＦＴ処理のサンプル１個に対応していることになる。また、拡散信号の拡散率を１２８とし、ガードインターバルとして３２チップ用いるとすれば、データフレーム長は１６０チップであり、このときの伝送効率は、１２８／（１２８＋３２）＝０．８である。
【００３１】
これに対して、図６は、拡散信号の拡散率が図５の場合の１／２のときのデータフレームの構成を示す図であり、図７は、拡散信号の拡散率が図５の場合の１／４のときのデータフレームの構成を示す図である。図６の例では、拡散率が１／２になった分データレートは２倍になっている。例えば、図５に示す拡散信号の元のデータの変調速度が１２８ｋｂ／ｓだとすれば、図６に示す拡散信号の元のデータの変調速度は２５６ｋｂ／ｓである。このとき、ガードインターバル挿入処理部１４は、拡散信号の２個分を直列に配置した拡散信号列を生成し、この拡散信号列の後部チップの所定の一部をガードインターバルとして拡散信号列の前部に付加するようにしている。また、このときの伝送効率を上記の数値を用いて計算すれば、（６４×２）／（６４×２＋３２）＝０．８であり、図５に示すデータフレームを用いたデータ伝送の伝送効率を維持している。
【００３２】
また、図７の例では、拡散率が１／４になった分データレートは４倍になっており、拡散信号の元のデータの変調速度は５１２ｋｂ／ｓである。このとき、ガードインターバル挿入処理部１４は、拡散信号の拡散信号の４個分を直列に配置した拡散信号列を生成し、この拡散信号列の後部の所定の一部をガードインターバルとして拡散信号列の前部に付加するようにしている。上記と同様に、伝送効率を計算すれば、（３２×４）／（３２×４＋３２）＝０．８であり、図５に示すデータフレームを用いたデータ伝送の伝送効率を維持している。
【００３３】
ところで、ＯＦＤＭ伝送信号などに適用されているガードインターバル挿入処理の考え方では、変調データごとの拡散信号系列１個に対し、ガードインターバル１個を付与するように処理している。図８は、このＯＦＤＭ信号などに適用されているガードインターバル挿入処理によって生成されたＤＳ−ＣＤＭＡ信号のデータフレームの構成を示す図である。すなわち、同図（ａ）では、データレートが２倍（ＴD：データシンボル長）のときに基準ガードインターバル長（Ｔg）の１／２の長さのガードインターバルを付加しており、同図（ｂ）では、データレートが２倍のときに基準ガードインターバル長のガードインターバルを付加している。
【００３４】
図８（ａ）では、データレートが２倍になった場合に伝送効率を低下させないようにガードインターバルの長さを１／２にしている。このときの伝送効率を計算すると、６４／（６４＋１６）＝０．８であり、図６に示すガードインターバル挿入処理での伝送効率（０．８）を維持しているものの、ガードインターバルの長さが１６チップしかないので遅延パスの影響を受けやすくなっている。
【００３５】
また、図８（ｂ）での伝送効率は、６４／（６４＋３２）≒０．６７であり図６に示すガードインターバル挿入処理での伝送効率（０．８）より低下している。この理由は、データレートが２倍になった場合でもガードインターバルの長さを固定しているので、ガードインターバルのオーバーヘッドが大きくなり、伝送効率が低下することになる。
【００３６】
一方、図６および７に示すガードインターバル挿入処理では、基準データレートに対してｎ倍（ｎは２以上の整数）のデータレートの信号をｎ個直列に並べた信号列の後部の所定の一部をガードインターバルとして拡散信号列の前部に付加するようにしているので、伝送効率を低下させることなく、また、遅延パスの影響を受けることのない効果的なガードインターバルの挿入処理を行うことができている。
【００３７】
なお、図６および図７では、データレートがそれぞれ２倍、４倍の例について示したが、このデータレートは任意の整数倍であっても構わない。すなわち、ガードインターバル挿入処理部１４は、所定のデータレートを基準データレートとし、この基準データレートに対してｎ倍（ｎは２以上の整数）のデータレートの拡散信号をｎ個直列に並べた拡散信号列を生成し、この拡散信号列の後部の所定の一部をガードインターバルとして該拡散信号列の前部に付加するようにすればよい。
【００３８】
また、図２において、拡散処理部１２が、変調データにＷ−Ｈ系列符号などの直交拡散符号系列を乗算して拡散信号を生成する例について示したが、ここで生成される拡散信号は、直交拡散符号に限られるものでなく、任意の拡散符号によって拡散された拡散信号であってもよい。
【００３９】
さらに、図６において、拡散信号を２個直列に配置した拡散信号列の長さは、ＴD2×２＝ＴD1でありＦＦＴインターバルの長さに等しい。したがって、このデータフレームを用いたとしても逆拡散処理部２４以外の処理部に対する影響は全くなく、受信系の処理部に変更を加えることなくそのまま使用することができる。また、逆拡散処理部２４では、拡散符号の情報に併せて当該拡散符号が用いられるデータレートの情報が明らかであればよく、通常の相関器での処理が可能である。
【００４０】
また、例えば、ＤＳ−ＣＤＭＡ伝送信号として、図５〜図７に示す異なるデータレートの信号が混在しているような場合であっても、拡散符号の情報とデータレートの情報とを用いることで、逆拡散処理部２４での相関処理が可能である。したがって、異なるデータレートの信号が混在するような場合であっても、両者の信号伝送が可能であり、将来のマルチメディア通信システムの実現が容易なものとなる。
【００４１】
以上説明したように、この実施の形態の送信装置および通信システムによれば、通信装置に備えられたガードインターバル挿入処理部が、所定のデータレートを基準データレートとし、この基準データレートに対してｎ倍（ｎは２以上の整数）のデータレートの拡散信号をｎ個直列に並べた拡散信号列を生成し、生成された拡散信号列の後部の所定の一部をガードインターバルとして拡散信号列の前部に付加するようにしているので、伝送効率を低下させることのない、効果的なガードインターバルの挿入処理を行うことができる。また、異なるデータレートの信号が混在しているような通信システムに適用することができるので、将来の高速マルチメディア通信システムの実現を容易かつ柔軟に行うことができる。
【００４２】
実施の形態２．
実施の形態１では、シングルコードＤＳ−ＣＤＭＡ伝送系におけるガードインターバル挿入処理について説明してきたが、実施の形態２では、マルチコードＤＳ−ＣＤＭＡ伝送系での処理について説明する。なお、図９は、マルチコードＤＳ−ＣＤＭＡ伝送での送信系の処理概要を説明するためのブロック図であり、図１０は、マルチコードＤＳ−ＣＤＭＡ伝送での受信系の処理概要を説明するためのブロック図である。
【００４３】
図９に示すこの実施の形態の受信系では、拡散処理部１２へ入力される変調データが複数有り、拡散処理部１２では複数の直交拡散符号系列（Ｃ1〜ＣP）によって生成された拡散信号が合成され、スクランブル変調処理部１３に出力されるように構成されている。なお、その他の構成については、実施の形態１と同一または同等であり、これらの箇所には同一符号を付して示している。
【００４４】
また、図１０に示すこの実施の形態の送信系では、逆拡散処理部２４では複数の相関器４７1〜４７Pが備えられ、複数の直交拡散符号系列（Ｃ1〜ＣP）と複素共役な直交拡散符号系列（Ｃ1 *〜ＣP *）を用いて拡散信号から複数の変調データが生成され、データ復調処理部２５に出力されるように構成されている。なお、その他の構成については、実施の形態１と同一または同等であり、これらの箇所には同一符号を付して示している。
【００４５】
図１１は、複数のユーザごとに拡散信号のデータレートが異なる場合の例を示す図である。同図に示すように、ユーザ１〜３のそれぞれのユーザから出力される拡散信号のデータシンボル長が、ＴD1＝２ＴD2＝４ＴD3の関係にあり、データレートで見れば、ユーザ１：ユーザ２：ユーザ３＝１：２：４の関係にある。これらのユーザごとに異なるデータレートの拡散信号は、拡散処理部１２において合成され、スクランブル変調処理部１３によって擬似雑音系列の信号に変換され、ガードインターバル挿入処理部１４に入力される。
【００４６】
図１２は、異なるデータレートの拡散信号が重畳された重畳信号に対するＧＩ挿入処理を説明するための図である。ＤＳ１、ＤＳ２およびＤＳ３の各信号は、それぞれが直交拡散符号系列で拡散されているので、これらの拡散信号を重畳させたとしても、受信側において、ユーザごとの変調データを再生することができる。したがって、同図に示すような重畳信号であっても、実施の形態１と同様に、この重畳された拡散信号列の後部の所定の一部をガードインターバルとしてこの拡散信号列の前部に付加すればよい。
【００４７】
以上説明したように、この実施の形態の送信装置および通信システムによれば、複数のユーザ間で同一または異なる整数倍のデータレートの拡散信号が重畳された拡散信号に対し、所定のデータレートを基準データレートとし、この基準データレートに対してｎ倍（ｎは２以上の整数）のデータレートの拡散信号をｎ個直列に並べた拡散信号列を生成し、生成された拡散信号列の後部の所定の一部をガードインターバルとして拡散信号列の前部に付加するようにしているので、伝送効率を低下させることのない、効果的なガードインターバルの挿入処理を行うことができる。また、異なるデータレートの信号が混在しているような通信システムに適用することができるので、将来の高速マルチメディア通信システムの実現を容易かつ柔軟に行うことができる。
【００４８】
なお、この実施の形態では、拡散処理部１２に入力される変調データがパラレルに入力される場合の例について示したが、変調データがシリアルなビット列であっても構わない。この場合、送信系では、図１３に示すように拡散処理部１２の前にシリアル／パラレル変換部３１を設け、受信系では、図１４に示すように、逆拡散処理部２４の後にパラレル／シリアル変換部４８を設けるようにすればよい。
【００４９】
実施の形態３．
図１５は、実施の形態３にかかるデータフレームの構成を示す図である。この実施の形態の送信系および受信系は、図１〜図３に示した実施の形態１と同一あるいは同等の構成を用いることができる。すなわち、同図（ａ）に示すデータフレームでは、ＦＦＴ処理に用いられるサンプル数は拡散率ＳＦに等しく、拡散処理された１チップがＦＦＴ処理のサンプル１個に対応している。例えば、拡散信号の拡散率を１２８とし、ガードインターバルとして３２チップ用いるとすれば、データフレーム長は１６０チップであり、このときの伝送効率は、１２８／（１２８＋３２）＝０．８である。
【００５０】
これに対して、図１５(b)および同図（ｃ）は、マルチパス遅延が長い場合であっても伝送効率を低下させずに、あるいは、通信セルのセル半径を変更することのない処理を実現するためのデータフレームの構成を示すものである。例えば、同図（ｂ）では、そのＦＦＴインターバルが、同図（ａ）のＦＦＴインターバルの２倍の長さの拡散信号列を生成し、生成された拡散信号列において、同図（ａ）の場合の２倍の長さのガードインターバルを付加するようにしている。このときのデータフレーム長は、（１２８＋３２）×２＝３２０チップであり、伝送効率は、（１２８×２）／３２０＝０．８である。すなわち、データフレーム長は増加するものの、同図（ａ）の例に示す伝送効率を維持することができ、マルチパス遅延に対する耐性を高めることができる。
【００５１】
また、同図（ｃ）では、そのＦＦＴインターバルが、同図（ａ）のＦＦＴインターバルの３倍の長さの拡散信号列を生成し、生成された拡散信号列において、同図（ａ）の場合の３倍の長さのガードインターバルを付加するようにしている。このときのデータフレーム長は、（１２８＋３２）×３＝４８０チップであり、伝送効率は、（１２８×３）／４８０＝０．８である。すなわち、データフレーム長はさらに増加するものの、同図（ａ）の例に示す伝送効率を維持することができ、マルチパスフェージングに対する耐性をさらに高めることができる。
【００５２】
なお、図１５（ｂ）および（ｃ）に示すようなデータフレームが送信された受信系では、一時的に記憶しておかなければならないメモリなどの容量を増加させる必要があるものの、その他の処理部に対する影響はなく、既存の受信系の処理部に変更を加えることなくそのまま使用することができるというメリットがある。
【００５３】
なお、図１５（ｂ）および（ｃ）に示す例では、同図（ａ）に示す基準となるガードインターバル長（基準ガードインターバル長）の整数倍の長さのガードインターバルを付加する例について示したが、整数倍の長さに限られるものではなく、種々の設計条件を考慮して、この整数倍の近傍の値を選ぶこともできる。
【００５４】
以上説明したように、この実施の形態の送信装置および通信システムによれば、ガードインターバルの長さを基準ガードインターバル長とするとき、送信装置に備えられたガードインターバル挿入処理部は、拡散信号をｍ個（ｍは２以上の整数倍）直列に並べた拡散信号列を生成し、この拡散信号列に対して基準ガードインターバル長の略ｍ倍の長さをガードインターバル長として拡散信号列の前部に付加するようにしているので、伝送効率を低下させることがなく、マルチパス遅延に対する耐性を高めることができる。
【００５５】
実施の形態４．
実施の形態１〜３では、ＤＳ−ＣＤＭＡ伝送系におけるガードインターバル挿入処理について説明してきたが、同様な処理が、ＯＦＤＭ伝送系においても実現することができる。そこで、この実施の形態では、ＯＦＤＭ伝送系でのガードインターバル処理について説明する。なお、図１６は、ＯＦＤＭ伝送における送信系の処理概要を説明するためのブロック図であり、図１７は、ＯＦＤＭ伝送における受信系の処理概要を説明するためのブロック図である。
【００５６】
図１６に示すＯＦＤＭ送信系では、変調データがシリアル／パラレル変換部６１によってパラレル信号に変換されＯＦＤＭ変調部６２に入力される。ＯＦＤＭ変調部６２では、ＩＦＦＴ処理によって、直交変調されたＯＦＤＭ信号が生成される。このＯＦＤＭ信号は、パラレル／シリアル変換部６３にてシリアル変換された後、ガードインターバル挿入処理部６４でガードインターバルが付加された後、送信アンテナ６５から送信される。
【００５７】
一方、図１７に示すＯＦＤＭ受信系では、受信アンテナ７１を通じて受信したガードインターバル付加信号は、ガードインターバル除去処理部７２にてガードインターバルが除去される。ガードインターバルが除去された信号は、シリアル／パラレル変換部７３にてパラレル信号に変換されＯＦＤＭ復調部７４に入力される。ＯＦＤＭ復調部７４では、直交周波数を用いたＦＦＴ処理が施され、パラレル／シリアル変換部７５によってシリアル信号に変換することで元の変調データを復元することができる。
【００５８】
図１８は、ＯＦＤＭ信号のデータ構造を概念的に示す図である。同図（ａ）に示す、（Ｄ１1、Ｄ１2・・・Ｄ１m）、（Ｄ２1、Ｄ２2・・・Ｄ２m）のそれぞれのデータ列は、ＯＦＤＭ変調が施される単位となるデータブロックである。同図（ｂ）に示す（Ｆ１1（ｆ1）、Ｆ１2（ｆ2）・・・Ｆ１m（ｆm））は、変調データ（Ｄ１1、Ｄ１2・・・Ｄ１m）がそれぞれ、時間軸方向に伸張され、かつ、周波数（ｆ1、ｆ2・・・ｆm）のサブキャリアを変調した信号を表している。同図（ｃ）に示す（Ｆ１1〜Ｆ１m）、（Ｆ２1〜Ｆ２m）のデータ列は、同図（ｂ）に示す信号が加算された信号（ＯＦＤＭ信号）を表している。
【００５９】
図１９（ａ）は、一般的なガードインターバル挿入処理によって生成されたＯＦＤＭ信号のデータフレームを示す図であり、同図（ｂ）は、実施の形態４にかかるガードインターバル挿入処理によって生成されたＯＦＤＭ信号のデータフレームを示す図である。同図（ａ）と同図（ｂ）とでは、伝送効率は同一であるが、マルチパス遅延に対する耐性はガードインターバルの長さが２倍になっている分、同図（ｂ）の伝送方法の方が優れていることが明らかである。
【００６０】
ところで、ＯＦＤＭ通信は、無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１）として、すでに実用化されている。しかしながら、ＯＦＤＭ通信は、ガードインターバルを超えるマルチパス遅延が存在するとシステムがうまく動作しないといった問題点がある。従来技術では、ＯＦＤＭ通信システムの高速化を実現しようとするとき、伝送効率を低下させずに高速化するためには、ガードインターバルの長さを短縮くしなければならなかった。そのため、どうしても伝送距離を犠牲にしなければならなかった。ところが、この実施の形態のガードインターバル挿入処理によれば、伝送効率を低下させることなく、かつ、伝送距離も従来のままで伝送速度の高速化を実現することができる。
【００６１】
なお、図１９（ａ）および（ｂ）に示す例では、同図（ａ）に示す基準となるガードインターバル長（基準ガードインターバル長）の整数倍の長さのガードインターバルを付加する例について示したが、整数倍の長さに限られるものではなく、種々の設計条件を考慮して、この整数倍の近傍の値を選ぶこともできる。
【００６２】
以上説明したように、この実施の形態の送信装置および通信システムによれば、ガードインターバルの長さを基準ガードインターバル長とするとき、送信装置に備えられたガードインターバル挿入処理部は、ＯＦＤＭ信号をｒ個（ｒは２以上の整数）直列に並べたＯＦＤＭ信号列に対して基準ガードインターバル長の略ｒ倍の長さをガードインターバル長としてＯＦＤＭ信号列の後部の一部をガードインターバルとしてＯＦＤＭ信号列の前部に付加するようにしているので、伝送効率を低下させることなく、かつ、伝送距離も従来のままで伝送速度の高速化を実現することができる。
【００６３】
実施の形態５．
実施の形態１〜３では、ＤＳ−ＣＤＭＡ伝送系におけるガードインターバル挿入処理について説明してきたが、同様な処理が、ＭＣ−ＣＤＭＡ伝送系においても実現することができる。そこで、この実施の形態では、ＭＣ−ＣＤＭＡ伝送系でのガードインターバル処理について説明する。なお、図２０は、ＭＣ−ＣＤＭＡ伝送における送信系の処理概要を説明するためのブロック図であり、図２１は、ＭＣ−ＣＤＭＡ伝送における受信系の処理概要を説明するためのブロック図である。
【００６４】
図２０に示すＭＣ−ＣＤＭＡ送信系では、変調データがシリアル／パラレル変換部８１によってパラレル信号に変換され、変換されたパラレル信号（ｄ1〜ｄK）が複製部８２1〜８２Kにそれぞれ入力される。複製部８２1〜８２Kでは、変調データがそれぞれＳＦ個（ＳＦ：拡散率）複製され、拡散処理部８３1〜８３Kに入力される。拡散処理部８３1〜８３Kでは、それぞれの変調データがＷ−Ｈ系列符号などの直交拡散符号系列（Ｃi(1)〜Ｃi(ＳＦ)、ｉ＝１〜Ｋ）が乗算された拡散信号が生成され、ＩＦＦＴ処理部８４に入力される。ＩＦＦＴ処理部８４では、ｎ個のサブキャリアによってＩＦＦＴ処理された信号が出力され、パラレル／シリアル変換部８５にてシリアル信号に変換された後、ガードインターバル挿入処理部８６でガードインターバルが付加された後、送信アンテナ８７から送信される。
【００６５】
一方、図２１に示すＭＣ−ＣＤＭＡ受信系では、受信アンテナ９１を通じて受信したガードインターバル付加信号は、ガードインターバル除去処理部９２にてガードインターバルが除去される。ガードインターバルが除去された信号は、シリアル／パラレル変換部９３にてパラレル信号に変換されＦＦＴ処理部９４に入力される。ＦＦＴ処理部９４では、マルチキャリア信号にＦＦＴ処理が施され、逆拡散処理部９５1〜９５Kでは、それぞれＳＦ個のサブキャリア送信系で用いられた直交拡散符号系列（Ｃi(1)〜Ｃi(ＳＦ)、ｉ＝１〜Ｋ）と複素共役な直交拡散符号系列（Ｃi *(1)〜Ｃi *(ＳＦ)、ｉ＝１〜Ｋ）を累積して加算する逆拡散処理が行われ、パラレル／シリアル変換部９６を介して元の変調データ（ｄi）が出力される。
【００６６】
このように、ＭＣ−ＣＤＭＡ伝送系では、送信系においてサブキャリアを用いたマルチキャリア信号が伝送され、受信系においてＦＦＴ処理が行われる。したがって、実施の形態１〜３で説明したＤＳ−ＣＤＭＡ伝送系と同様なガードインターバル挿入処理をＭＣ−ＣＤＭＡ伝送系の送信装置および通信システムに適用することができ、ＤＳ−ＣＤＭＡ伝送系と同様な効果を得ることができる。
【００６７】
なお、図２０において、拡散処理部８３1〜８３Kが、それぞれの変調データにＷ−Ｈ系列符号などの直交拡散符号系列を乗算して拡散信号を生成する例について示したが、ここで生成される拡散信号は、直交拡散符号に限られるものでなく、任意の拡散符号によって拡散された拡散信号であってもよい。
【００６８】
以上説明したように、この実施の形態の送信装置および通信システムによれば、ガードインターバル挿入処理部は、所定のデータレートを基準データレートとし、基準データレートに対してｎ倍（ｎは２以上の整数）のデータレートのＭＣ−ＣＤＭＡ信号をｎ個直列に並べたＭＣ−ＣＤＭＡ信号列の後部の所定の一部をガードインターバルとしてこのＭＣ−ＣＤＭＡ信号列の前部に付加するようにしているので、伝送効率を低下させることのない、効果的なガードインターバルの挿入処理を行うことができる。また、異なるデータレートの信号が混在しているような通信システムに適用することができるので、将来の高速マルチメディア通信システムの実現を容易かつ柔軟に行うことができる。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したとおり、この発明によれば、ガードインターバル挿入処理部は、基準データレートに対してｎ倍（ｎは２以上の整数）のデータレートの信号をｎ個直列に並べた信号列の後部の所定の一部をガードインターバルとして拡散信号列の前部に付加するようにしているので、伝送効率を低下させることのない、効果的なガードインターバルの挿入処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】周波数等化処理を行うＤＳ−ＣＤＭＡ伝送系（基地局／移動局）の送受信装置の構成を示すブロック図である。
【図２】シングルコードＤＳ−ＣＤＭＡ伝送での送信系の処理概要を説明するためのブロック図である。
【図３】シングルコードＤＳ−ＣＤＭＡ伝送での受信系の処理概要を説明するためのブロック図である。
【図４】従来技術を用いてガードインターバル（ＧＩ）を付加したＤＳ−ＣＤＭＡ信号のデータフレームの構成図である。
【図５】ガードインターバル（ＧＩ）が挿入されたシングルコードＤＳ−ＣＤＭＡ伝送信号のデータフレームの構成を示す図である。
【図６】拡散信号の拡散率が図５の場合の１／２のときのデータフレームの構成を示す図である。
【図７】拡散信号の拡散率が図５の場合の１／４のときのデータフレームの構成を示す図である。
【図８】ＯＦＤＭ信号などに適用されているガードインターバル挿入処理によって生成されたＤＳ−ＣＤＭＡ信号のデータフレームの構成を示す図である。
【図９】マルチコードＤＳ−ＣＤＭＡ伝送での送信系の処理概要を説明するためのブロック図である。
【図１０】マルチコードＤＳ−ＣＤＭＡ伝送での受信系の処理概要を説明するためのブロック図である。
【図１１】複数のユーザごとに拡散信号のデータレートが異なる場合の例を示す図である。
【図１２】異なるデータレートの拡散信号が重畳された重畳信号に対するＧＩ挿入処理を説明するための図である。
【図１３】マルチコードＤＳ−ＣＤＭＡ伝送でのシリアル入力に対する送信系の処理概要を説明するためのブロック図である。
【図１４】マルチコードＤＳ−ＣＤＭＡ伝送でのシリアル入力に対する受信系の処理概要を説明するためのブロック図である。
【図１５】（ａ）は、一般的なガードインターバル挿入処理によって生成されたデータフレームの構成を示す図である。
（ｂ）は、伝送効率を固定し、ガードインターバル長を２倍にしたガードインターバル挿入処理よって生成されたデータフレームの構成を示す図である。
（ｃ）は、伝送効率を固定し、ガードインターバル長を３倍にしたガードインターバル挿入処理よって生成されたデータフレームの構成を示す図である。
【図１６】ＯＦＤＭ伝送における送信系の処理概要を説明するためのブロック図である。
【図１７】ＯＦＤＭ伝送における受信系の処理概要を説明するためのブロック図である。
【図１８】ＯＦＤＭ信号のデータ構造を概念的に示す図である。
【図１９】（ａ）は、一般的なガードインターバル挿入処理によって生成されたＯＦＤＭ信号のデータフレームを示す図である。
（ｂ）は、実施の形態４にかかるガードインターバル挿入処理によって生成されたＯＦＤＭ信号のデータフレームを示す図である。
【図２０】ＭＣ−ＣＤＭＡ伝送における送信系の処理概要を説明するためのブロック図である。
【図２１】ＭＣ−ＣＤＭＡ伝送における受信系の処理概要を説明するためのブロック図である。
【図２２】基地局と移動局との間の通信を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 基地局
２ 移動局
９ 送受信アンテナ
１１ データ変調処理部
１２ 拡散処理部
１３ スクランブル変調処理部
１４ ガードインターバル挿入処理部
２１ ガードインターバル除去処理部
２２ 周波数等化処理部
２３ スクランブル解除処理部
２４ 逆拡散処理部
２５ データ復調処理部
３１，４１，６１，７３，８１、９３ シリアル／パラレル変換部
４２，９４ ＦＦＴ処理部
４３ 重み付け処理部
４４，８４ ＩＦＦＴ処理部
４５，４８，６３，７５，８５，９６ パラレル／シリアル変換部
４７，４７1〜４７P 相関器
６２ ＯＦＤＭ変調部
６４ ガードインターバル挿入処理部
６５ 送信アンテナ
７１ 受信アンテナ
７２ ガードインターバル除去処理部
７４ ＯＦＤＭ復調部
８２1〜８２K 複製部
８３1〜９５K 拡散処理部
８６ ガードインターバル挿入処理部
８７ 送信アンテナ
９１ 受信アンテナ
９２ ガードインターバル除去処理部
９５1〜９５K 逆拡散処理部
Claims (24)
- 変調データが拡散符号によって拡散変調された所定のデータレートの拡散信号に対し、該拡散信号の後部の所定の一部をガードインターバルとして自己の前部に付加したデータフレームを生成するガードインターバル挿入処理部が備えられ、該データフレームを用いて所定の伝送方式による通信を行う送信装置において、
前記ガードインターバル挿入処理部は、前記所定のデータレートを基準データレートとし、該基準データレートに対してｎ倍（ｎは２以上の整数）のデータレートの拡散信号をｎ個直列に並べた拡散信号列を生成し、該生成された拡散信号列の後部チップの所定の一部をガードインターバルとして該拡散信号列の前部に付加することを特徴とする送信装置。 - 前記拡散信号が、複数のユーザ間で同一または異なる整数倍のデータレートの拡散信号が重畳された拡散信号であることを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
- 前記拡散信号が、複数のアプリケーション間で同一または異なる整数倍のデータレートの拡散信号が重畳された拡散信号であることを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
- 前記所定の伝送方式がＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の送信装置。
- 請求項１または２に記載の送信装置を備えたことを特徴とする基地局装置。
- 請求項１または３に記載の送信装置を備えたことを特徴とする移動局装置。
- 前記所定の伝送方式がＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式であることを特徴とする請求項５に記載の基地局装置。
- 前記所定の伝送方式がＤＳ−ＣＤＭＡ伝送方式であることを特徴とする請求項６に記載の移動局装置。
- 変調データが拡散符号によって拡散変調された所定のデータレートの拡散信号に対し、該拡散信号の後部の所定の一部をガードインターバルとして自己の前部に付加したデータフレームを生成するガードインターバル挿入処理部が備えられ、該生成されたデータフレームを用いてＤＳ−ＣＤＭＡ信号の送信を行う送信装置と、
前記送信装置から送信されたＤＳ−ＣＤＭＡ信号を受信し、該受信されたＤＳ−ＣＤＭＡ通信信号から前記ガードインターバルを除去した拡散信号を生成し、該生成された拡散信号に対して前記所定のデータレートの逆数をＦＦＴインターバル長としたＦＦＴ処理によって周波数等化処理を行う受信装置と、
を備えた通信システムにおいて、
前記ガードインターバル挿入処理部は、前記所定のデータレートを基準データレートとし、該基準データレートに対してｎ倍（ｎは２以上の整数）のデータレートの拡散信号をｎ個直列に並べた拡散信号列を生成し、該生成された拡散信号列の後部の所定の一部をガードインターバルとして該拡散信号列の前部に付加することを特徴とする通信システム。 - 前記拡散信号が、複数のユーザ間で同一または異なる整数倍のデータレートの拡散信号が重畳された拡散信号であることを特徴とする請求項９に記載の通信システム。
- 前記拡散信号が、複数のアプリケーション間で同一または異なる整数倍のデータレートの拡散信号が重畳された拡散信号であることを特徴とする請求項９に記載の通信システム。
- 請求項５に記載の基地局装置と、
請求項９に記載の受信装置を有する移動局装置と、
を備えたことを特徴とする通信システム。 - 前記拡散信号が、複数のユーザ間で同一または異なる整数倍のデータレートの拡散信号が重畳された拡散信号であることを特徴とする請求項１２に記載の通信システム。
- 請求項６に記載の移動局装置と、
請求項９に記載の受信装置を有する基地局装置と、
を備えたことを特徴とする通信システム。 - 前記拡散信号が、複数のアプリケーション間で同一または異なる整数倍のデータレートの拡散信号が重畳された拡散信号であることを特徴とする請求項１４に記載の通信システム。
- 前記ガードインターバルの長さを基準ガードインターバル長とするとき、
前記ガードインターバル挿入処理部は、前記拡散信号をｍ個（ｍは２以上の整数倍）直列に並べた拡散信号列を生成し、該生成された拡散信号列に対して前記基準ガードインターバル長のｍ倍の長さをガードインターバル長とすることを特徴とする請求項１に記載の送信装置。 - 前記ガードインターバルの長さを基準ガードインターバル長とするとき、
前記ガードインターバル挿入処理部は、前記拡散信号をｍ個（ｍは２以上の整数倍）直列に並べた拡散信号列を生成し、該生成された拡散信号列に対して前記基準ガードインターバル長のｍ倍の長さをガードインターバル長とすることを特徴とする請求項９に記載の通信システム。 - 請求項１６に記載の送信装置を備えたことを特徴とする基地局装置。
- 請求項１６に記載の送信装置を備えたことを特徴とする移動局装置。
- 変調データを拡散符号によって拡散変調して得られた拡散信号を直並列変換し、複数のサブキャリアを変調することによって生成した所定のデータレートのマルチキャリア信号に対し、該マルチキャリア信号の後部の所定の一部をガードインターバルとして自己の前部に付加したデータフレームを生成するガードインターバル挿入処理部が備えられ、該生成されたデータフレームを用いてＭＣ−ＣＤＭＡ伝送方式による通信を行う送信装置において、
前記ガードインターバル挿入処理部は、前記所定のデータレートを基準データレートとし、該基準データレートに対してｎ倍（ｎは２以上の整数）のデータレートのマルチキャリア信号をｎ個直列に並べたマルチキャリア信号列を生成し、該生成されたマルチキャリア信号列の後部の所定の一部をガードインターバルとして該マルチキャリア信号列の前部に付加することを特徴とする送信装置。 - 前記拡散信号が、複数のユーザ間で同一または異なる整数倍のデータレートの拡散信号が重畳された拡散信号であることを特徴とする請求項２０に記載の送信装置。
- 前記拡散信号が、複数のアプリケーション間で同一または異なる整数倍のデータレートの拡散信号が重畳された拡散信号であることを特徴とする請求項２０に記載の送信装置。
- 請求項２０または２１に記載の送信装置を備えたことを特徴とする基地局装置。
- 請求項２０または２２に記載の送信装置を備えたことを特徴とする移動局装置。
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