JP3921419B2 - Ｏｆｄｍ−ｃｄｍａ通信装置及びｏｆｄｍ−ｃｄｍａ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、多値変調を用いるＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置及びＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）通信方式や、ＣＤＭＡとＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)とを組み合わせたＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信方式では、一般に送信データに多値変調処理を施すことで、より高速なデータ伝送を達成するようになされている。そして、伝搬環境等に応じて変調方式を適応的に切り替える適応変調処理を行うことで、誤り率特性とデータ伝送速度との両立を図っている。
【０００３】
図１０に従来のＣＤＭＡ通信装置の構成を示す。ＣＤＭＡ通信装置１は、送信データを制御部２を介してＱＰＳＫ変調部３及び１６ＱＡＭ変調部４に入力させる。ＱＰＳＫ変調部３及び１６ＱＡＭ変調部４でそれぞれ変調された送信データは選択部５に送出される。選択部５は、制御部２から出力される変調方式を示す信号に応じて、ＱＰＳＫ変調信号又はＱＡＭ変調信号のいずれかを選択して出力する。選択部５から出力されたＱＰＳＫ変調信号又はＱＡＭ変調信号は拡散部６により拡散されて符号分割多重信号とされ、アンテナ７から送信される。
【０００４】
ここで制御部２では、例えば送信相手局（以下これをユーザと呼ぶ）との間の伝搬環境情報等に基づいて各ユーザの変調方式を決定するようになっている。具体的には、伝搬環境が良い場合には１シンボルで多くのデータを送ることが可能な１６ＱＡＭ変調方式を選択する。一方、伝搬環境が悪い場合には誤り耐性の高いＱＰＳＫ変調方式を選択する。
【０００５】
このように従来の適応変調方式を用いた通信では、伝搬環境や送信すべきデータ量に応じて変調方式を適応的に変更することにより、データ伝送速度と誤り率特性を両立させるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したようのＣＤＭＡ通信により符号分割多重信号を送信した場合、マルチパス環境下においては、前後の符号間干渉により誤り率特性が大きく劣化する。この符号間干渉はＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信でも生じる。ＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信では、ガード区間を挿入しているため、時間的に前後の符号間干渉は生じないが、チップ間の振幅偏差によって拡散符号間の直交性が崩れるため、ＣＤＭＡ通信よりは劣化が少ないもののやはり誤り率特性が劣化する。
【０００７】
この符号間干渉の影響により、以下のような問題が生じる。
【０００８】
第１に、高速伝送を行うユーザは、多値変調を用いる必要があるが、高速伝送を行うユーザの誤り率特性の劣化が大きくなる。特に、多値変調を使用しているユーザ数が多くなるにつれて、誤り率特性の劣化は非常に大きなものとなる。
【０００９】
第２に、多値変調を使用可能な時間や場所等が少なくなり、システム全体のスループットが大きく低下する。特に、符号干渉が大きい伝搬環境においては、どのユーザも多値変調が使用できなくなる場合もあり、スループットの低下が非常に大きくなる。
【００１０】
第３に、ＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信では、多値変調を使用しているユーザが多くなるにつれて、ピーク電力が大きくなる。この結果、アンテナからの送信信号を増幅するための増幅器の構成が複雑化したり、さらにはこのピーク電力が他の信号の妨害となるおそれもある。
【００１１】
このように従来の適応変調処理と拡散処理とを組み合わせた通信においては、場合によっては、高速伝送が必要なユーザの誤り率特性が劣化したり、使用可能な変調多値数が低下してスループットが低下したり、ピーク電力が増大するといった問題があった。
【００１２】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、適応変調処理と拡散処理を組み合わせた通信を行う場合に、高速伝送が必要なユーザに対する誤り率特性の低下を抑制し、スループットの低下を抑制し、さらにはピーク電力を低減し得るＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置及びＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため本発明は、以下の構成を採る。
【００１４】
本発明のＣＤＭＡ通信装置は、各送信相手局への送信データに対して、位相変調を施す場合と多値変調を施す場合とを適応的に切り替える適応変調処理を行うようになされたＣＤＭＡ通信装置であって、送信データに対して位相変調を施す第１変調手段と、送信データに対して多値変調を施す第２変調手段と、第１変調手段及び第２変調手段により得られた変調信号に対して拡散処理を施すことにより、符号分割多重信号を形成する拡散手段と、多値変調信号を用いる送信相手局の数が所定数以上にならないように限定する限定手段とを具備する構成を採る。
【００１５】
本発明のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置は、各送信相手局への送信データに対して、位相変調を施す場合と多値変調を施す場合とを適応的に切り替える適応変調処理を行うようになされたＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置であって、送信データに対して位相変調を施す第１変調手段と、送信データに対して多値変調を施す第２変調手段と、第１変調手段及び第２変調手段により得られた変調信号に対して拡散処理を施すことにより拡散信号を形成する拡散手段と、拡散手段によって得られた拡散信号を互いに直交関係にある複数サブキャリアに割り当てる直交周波数分割多重手段と、多値変調信号を用いる送信相手局の数が所定数以上にならないように限定する限定手段と、を具備する構成を採る。
【００１６】
これらの構成によれば、多値変調信号を用いる送信相手局の数を限定するようにしたので、符号分割多重信号における符号間干渉を抑制できるようになる。またＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置では、ピーク電力を抑制することもできるようになる。
【００１７】
本発明のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置は、限定手段が、各サブキャリア独立に、限定する送信相手局数を選定する構成を採る。
【００１８】
この構成によれば、サブキャリア毎に符号間干渉を制御できるようになる。例えばあるサブキャリアに割り当てられた送信相手局の送信信号を品質良く伝送したい場合には、そのサブキャリアでは、多値変調信号を用いる送信相手局の数を少なくすればよい。一方、あるサブキャリアに割り当てられた送信相手局の送信信号を高伝送速度で伝送したい場合には、そのサブキャリアでは、多値変調信号を用いる送信相手局の数を多くすればよい。この結果、伝送品質とデータ伝送速度の点で多様性のあるＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信を実現できる。
【００１９】
本発明のＣＤＭＡ通信装置は、限定手段が、限定する送信相手局数を可変とする構成を採る。
【００２０】
本発明のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置は、限定手段が、限定する送信相手局数を可変とする構成を採る。
【００２１】
これらの構成によれば、伝送品質とデータ伝送速度の点で多様性のある通信を行うことができるようになる。例えば限定数を少なくすれば符号間干渉が一段と少なくなるので伝送品質を一段と向上させることができ、限定数を多くすれば多値変調信号を用いる送信相手局数が増えるのでデータ伝送速度を上げることができるようになる。
【００２２】
本発明のＣＤＭＡ通信装置は、限定手段が、符号分割多重信号の符号多重数に応じて、限定する送信相手局数を決定する構成を採る。
【００２３】
本発明のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置は、限定手段が、符号分割多重信号の符号多重数に応じて、限定する送信相手局数を決定する構成を採る。
【００２４】
これらの構成によれば、符号多重数が少ない場合には、符号間干渉が小さくなるので、符号多重数が少ない場合には多値変調信号を用いる送信相手局数の限定を緩めて（すなわち多値変調を行うユーザ数を多くして）、実質的なデータ伝送速度を上げることができる。一方、符号多重数が多い場合には、符号間干渉が大きくなるので多値変調信号を用いる送信相手局数の限定を厳しくして（すなわち多値変調を行うユーザ数を少なくして）、誤り率特性の劣化を抑制できる。この結果、符号間干渉の生じ易さに応じて的確に限定数を決定できるようになる。
【００２５】
本発明のＣＤＭＡ通信装置は、限定手段が、回線品質に応じて、限定する送信相手局数を決定する構成を採る。
【００２６】
本発明のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置は、限定手段は、回線品質に応じて、限定する送信相手局数を決定する構成を採る。
【００２７】
これらの構成によれば、回線品質が良い場合には、符号間干渉が小さくなるので、回線品質が良い場合には多値変調信号を用いる送信相手局数の限定を緩めて（すなわち多値変調を行うユーザ数を多くして）、実質的なデータ伝送速度を上げることができる。一方、回線品質が悪い場合には、符号間干渉が大きくなるので多値変調信号を用いる送信相手局数の限定を厳しくして（すなわち多値変調を行うユーザ数を少なくして）、誤り率特性の劣化を抑制できる。この結果、符号間干渉の生じ易さに応じて的確に限定数を決定できるようになる。
【００２８】
本発明のＣＤＭＡ通信装置は、限定手段が、再送を行う送信相手局が存在する場合は、多値変調信号を用いる送信相手局の数を少なくする構成を採る。
【００２９】
本発明のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置は、限定手段が、再送を行う送信相手局が存在する場合は、多値変調信号を用いる送信相手局の数を少なくする構成を採る。
【００３０】
これらの構成によれば、多値変調信号による再送信号に与える符号間干渉を小さくできるので、十分な誤り率特性が要求される再送信号の誤り率特性をさらに向上させることができるようになる。
【００３１】
本発明のＣＤＭＡ通信装置は、限定手段が、再送回数が多い送信相手局が存在する場合は、多値変調信号を用いる送信相手局の数をさらに少なくする構成を採る。
【００３２】
本発明のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置は、限定手段が、再送回数が多い送信相手局が存在する場合は、多値変調信号を用いる送信相手局の数をさらに少なくする構成を採る。
【００３３】
これらの構成によれば、多値変調信号を用いる送信相手局の数をさらに少なくすれば、一段と再送信号に与える符号間干渉が減るので、再送回数が多い送信相手局へのさらなる再送回数の増加を未然に回避できるようになる。
【００３４】
本発明のＣＤＭＡ通信装置は、第２変調手段によって得た多値変調信号の送信電力を、第１変調手段によって得た位相変調信号の送信電力よりも大きくする構成を採る。
【００３５】
本発明のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置は、第２変調手段によって得た多値変調信号の送信電力を、第１変調手段によって得た位相変調信号の送信電力よりも大きくする構成を採る。
【００３６】
これらの構成によれば、第２変調手段により形成される多値変調信号は１シンボルでの伝送情報量は多いものの位相変調信号と比較して誤り率特性が劣化するので、送信電力を大きくすることで、誤り率特性の劣化を抑制する。ここで多値変調信号を送信する送信相手局の数は限定手段により限定されているので、送信電力を多少増加させたとしても、ピーク電力の増加は少ない。この結果、良好に誤り率特性を向上させることができるようになる。
【００３７】
本発明のＣＤＭＡ通信方法は、複数の送信相手局の送信データに対して、送信相手局毎に、位相変調を施す（例えばＢＰＳＫやＱＰＳＫ）か、または多値変調を施す（例えば１６ＱＡＭや６４ＱＡＭ）かを選択し、選択した変調信号を拡散処理により符号分割多重して送信する場合に、多値変調信号を用いる送信相手局の数を限定する。
【００３８】
本発明のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信方法は、複数の送信相手局の送信データに対して、送信相手局毎に、位相変調を施すか、または多値変調を施すかを選択し、選択した変調信号を拡散処理し、拡散処理後のチップを直交周波数分割多重して送信する場合に、多値変調信号を用いる送信相手局の数を限定する。
【００３９】
これらの方法によれば、符号間干渉が発生し易い、多値変調信号を送信する送信相手局の数を限定するので、符号間干渉を良好に抑制することができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
一般に、１６ＱＡＭのような、位相に加えて振幅にもデータを重畳した変調方式（以下、この実施の形態ではこのような変調方式を多値変調と呼ぶことにする）を用いた場合には、ＢＰＳＫ変調やＱＰＳＫ変調のように位相のみにデータが重畳されている変調方式（以下、この実施の形態ではこのような変調方式を位相変調と呼ぶことにする）と比較して誤り率特性の劣化が大きくなる。
【００４１】
これは図１に示すように、ＱＰＳＫ変調の場合は各信号点の振幅が一定であるが、１６ＱＡＭの場合は振幅が最大の信号点と最小の信号点とでは、振幅の差が３倍となるためである。当然、符号多重数が増加するにつれて、この符号間干渉はさらに大きくなる。特に多値変調を使用しているユーザが多い場合は、符号間干渉が非常に大きくなる。
【００４２】
本発明の発明者は、このように、多値変調を行うユーザ数が増えるに従って、符号分割多重信号において符号間干渉が増加することに着目して、本発明に至った。
【００４３】
本発明の骨子は、適応変調処理と拡散処理を組み合わせた通信を行う場合に、多値変調を施す送信相手局（この実施の形態では、送信相手局をユーザと呼ぶ）の数を限定することである。そして本発明では、このユーザ数限定の基準として様々な工夫をしたことにより、高速伝送が必要なユーザの誤り率特性の低下を抑制し、システム全体のスループットの低下を抑制し、さらにはピーク電力を抑制することができる。
【００４４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００４５】
（実施の形態１）
図２に、本発明の実施の形態１に係るＣＤＭＡ通信装置の構成を示す。ＣＤＭＡ通信装置１０は、送信データを制御部１１を介してＱＰＳＫ変調部１２及び１６ＱＡＭ変調部１３に入力させる。ＱＰＳＫ変調部１２及び１６ＱＡＭ変調部１３でそれぞれ変調された送信データは選択部１４に送出される。
【００４６】
選択部１４は、論理積回路１９から出力される論理積に応じて、ＱＰＳＫ変調信号又はＱＡＭ変調信号のいずれかを選択して出力する。選択部１４から出力されたＱＰＳＫ変調信号又はＱＡＭ変調信号は拡散部１５により拡散されて符号分割多重信号とされ、アンテナ１６から送信される。
【００４７】
ここで制御部１１は、各ユーザとの間の伝搬環境情報等に基づいて各ユーザに送信する送信データに対する変調方式を決定するようになっている。具体的には、伝搬環境が良い場合には１シンボルで多くのデータを送ることが可能な１６ＱＡＭ変調方式を選択する。一方、伝搬環境が悪い場合には誤り耐性の高いＱＰＳＫ変調方式を選択する。
【００４８】
制御部１１は、選択した変調方式を示す変調方式信号Ｓ１０を論理積回路１９に送出すると共にカウンタ１７に送出する。カウンタ１７は、変調方式信号Ｓ１０に基づいて、１６ＱＡＭ変調方式が選択されたユーザ数をカウントする。カウント値は大小比較部１８により閾値と比較され、得られた比較結果が論理積回路１９に入力される。
【００４９】
ここで制御部１１から変調方式信号Ｓ１０として、１６ＱＡＭ変調が選択された場合には値「１」が出力され、ＱＰＳＫ変調が選択された場合には値「０」が出力されるとする。カウンタ１７では、値「１」の数がカウントされる。大小比較部１８では、値「１」のカウント値が閾値以下の場合には、判定結果として値「１」を出力し、閾値より大きくなってからは値「０」を出力する。
【００５０】
この結果、論理積回路１９からは、１６ＱＡＭが選択されたユーザ数が閾値以下の場合には、論理積結果として、制御部１１から出力された変調方式信号Ｓ１０の値がそのまま選択部１４に出力される。これに対して、１６ＱＡＭが選択されたユーザ数が閾値より大きくなってからは、制御部１１から出力された変調方式情報信号の値に拘わらず、ＱＰＳＫ変調方式を選択することを示す値「０」が選択部１４に出力されるようになる。
【００５１】
これにより、選択部１４では、１６ＱＡＭ変調を施すユーザ数が所定数になるまでは制御部１１により選定された変調方式の変調信号が選択出力され、１６ＱＡＭ変調を施すユーザ数が所定値より大きくなってからは１６ＱＡＭ変調された信号を選択せずＱＰＳＫ変調された信号のみを選択する。
【００５２】
以上の構成において、ＣＤＭＡ通信装置１０が、例えば１６個のユーザに変調処理及び符号分割多重処理したデータを送信する場合を考える。ここで１６ＱＡＭ変調を行うことができるユーザ数を３個に限定する場合には、大小比較部１８に入力する閾値を３とすればよい。
【００５３】
このように送信データに対して多値変調を行うユーザ数を限定したことにより、符号分割多重信号の符号間干渉を抑制できるようになる。
【００５４】
すなわち、この実施の形態では、高速伝送を行う必要があるユーザに１６ＱＡＭ変調を割り当て、さらにそのユーザ数を限定しているので（この実施の形態の場合には３ユーザに限定している）、その限定されたユーザの誤り率特性の劣化を抑制できる。
【００５５】
以上の構成によれば、適応変調処理と拡散処理を組み合わせた通信を行う場合に、多値変調を施すユーザ数を限定したことにより、高速伝送が必要なユーザの符号間干渉を抑制して誤り率特性の低下を抑制できる。この結果、システム全体のスループットも向上させることができる。
【００５６】
（実施の形態２）
図２との対応部分に同一符号を付して示す図３において、２０は全体として実施の形態２に係るＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置の構成を示す。ＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置２０は、拡散後のチップを互いに直交関係にある複数サブキャリアに割り当てることによりＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ信号を形成する直交周波数分割多重手段としての逆高速フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）２１と、ガードインターバルを挿入するガードインターバル挿入部（ＧＩ挿入）２２とを有することを除いて、図２のＣＤＭＡ通信装置１０と同様の構成でなる。
【００５７】
ここでＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信では、ガード区間を挿入しているため、時間的に前後の符号間干渉は生じないが、チップ間の振幅偏差によって拡散符号間の直交性が崩れるため、ＣＤＭＡ通信よりは劣化が少ないもののやはり誤り率特性が劣化する。
【００５８】
これを考慮して、ＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置２０においては、実施の形態１のＣＤＭＡ通信装置１０と同様に、多値変調を施すユーザ数を限定するようになっている。これにより、高速伝送が必要なユーザの符号間干渉を抑制して誤り率特性の低下を抑制できる。
【００５９】
これに加えて、ＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置２０では、多値変調を使用しているユーザ数を限定することで、多値変調を使用しているユーザが多くなるにつれて増大するピーク電力を有効に抑制できるといったＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信における顕著な効果を得ることができる。この結果、アンテナ１６からの送信信号を増幅するための増幅器（図示せず）の構成を簡単化でき、さらには他の信号の妨害となり得るピーク電力の発生を抑制できるようになる。
【００６０】
（実施の形態３）
この実施の形態では、実施の形態２と同様にＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信で多値変調を用いるユーザ数を限定するのに加えて、この限定を各サブキャリア独立に行うようにする。
【００６１】
まずこの実施の形態において前提とするＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信の信号配置について、図４を用いて説明する。図４において、「＃」はサブキャリア番号を示す。すなわち図４に示すＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ信号は（５×ｍ）個のサブキャリアからなる。そしてこのサブキャリアをグループ分けする。図４では、サブキャリア＃１〜＃ｍを１つのグループとし、サブキャリア＃ｍ＋１〜＃２ｍを１つのグループとするといったように、ｍ個のサブキャリアで１つのグループを形成するようになっている。
【００６２】
そしてグループ毎に複数ユーザの送信信号を収容する。例えばサブキャリア＃１〜＃ｍからなるサブキャリアグループには、送信信号１〜ｋが割り当てられ、サブキャリア＃ｍ＋１〜＃２ｍからなるサブキャリアグループには、送信信号４ｋ＋１〜ｎが割り当てられる。実際には、例えばサブキャリア＃１〜＃ｍからなるサブキャリアグループでは、送信信号１〜ｋがそれぞれ異なる拡散符号を用いて拡散され、拡散後のチップが周波数方向のサブキャリアに周波数軸拡散されている。従って、例えばサブキャリア＃１をみると、ｋ個のユーザ宛の送信信号１〜ｋの１チップ目が符号分割多重されている。
【００６３】
この実施の形態では、サブキャリアを複数グループに分け、各サブキャリアグループ毎に、それぞれ異なる複数ユーザ分の送信信号を収容する場合に、各サブキャリアグループにおいて、多値変調を使用するユーザ数を独立に限定することを提案する。
【００６４】
例えばサブキャリア＃１〜＃ｍからなるグループでは多値変調を使用する限定数を５とし、サブキャリア＃ｍ＋１〜＃２ｍからなるグループでは多値変調を使用する限定数を３とすれば、サブキャリア＃ｍ＋１〜＃２ｍからなるグループに配置される信号の誤り率特性を良好なものとすることができる。
【００６５】
よって、この特定のサブキャリアグループには、制御信号や再送情報等のように他のデータより良好な誤り率特性が要求されるデータを配置することも可能となる。
【００６６】
図３との対応部分に同一符号を付して示す図５において、この実施の形態のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置３０は、制御部１１からの制御信号Ｓ２０に基づいて、大小比較部１８で用いる閾値を選択する選択部３１を有することを除いて、図３のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置２０と同様の構成でなる。
【００６７】
選択部３１は、制御部１１から、現在、ユーザ１〜ｋ宛の送信データを処理していることを示す制御信号Ｓ２０が入力されると、閾値１を選択して大小比較部１８に出力する。これに対して、制御部１１から、現在、ユーザ４ｋ＋１〜ｎ宛の送信データを処理していることを示す制御信号Ｓ２０が入力されると、閾値１よりも小さい閾値２を選択して大小比較部１８に出力する。因みに、カウンタ１７はサブキャリアグループが変わる毎にリセットされるようになっている。
【００６８】
この結果、ＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置３０においては、サブキャリア＃１〜＃ｍでは多値変調されるユーザ数が閾値１（例えば５ユーザ）以内に限定される一方、サブキャリア＃２ｍ〜＃２ｍ＋１では多値変調されるユーザ数が閾値２（例えば３ユーザ）に限定される。このように、図５に示すＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置３０では、サブキャリア独立に多値変調を使用するユーザの限定数を可変とすることができるようになっている。
【００６９】
以上の構成によれば、多値変調を施すユーザ数を各サブキャリア独立に選定するようにしたことにより、サブキャリア毎に符号間干渉を制御できるようになる。この結果、伝送品質とデータ伝送速度の点で多様性のあるＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信を実現できる。
【００７０】
なおこの実施の形態では、図４に示したように、サブキャリアグループ毎に、多値変調を施すユーザの限定数を可変とした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要は、多値変調を施すユーザ数を各サブキャリア独立に選定するようにすればよい。
【００７１】
（実施の形態４）
この実施の形態では、実施の形態１や実施の形態２と同様に多値変調を用いるユーザ数を限定するのに加えて、限定するユーザ数を符号多重数に応じて決定するようにする。これにより、符号間干渉の生じ易さに応じて限定するユーザ数を的確に設定できるので、一段と誤り率の抑制とデータ伝送速度の向上を両立させることができるようになる。
【００７２】
つまり本発明の発明者は、符号多重数が少ない場合は、当然、符号間干渉も少なくなるため、多値変調を使用するユーザ数を多くできると考えた。このため、多値変調に用いるユーザ数の設定に用いる閾値の選択を、符号多重数に応じて変化させることにより、送信データのスループットをより増大させるようにした。
【００７３】
図３との対応部分に同一符号を付して示す図６において、この実施の形態のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置４０は、制御部１１からの符号多重数信号Ｓ３０で示される符号多重数と閾値３とを比較する大小比較部４１と、大小比較部４１での比較結果に応じて閾値１又は閾値２（閾値１＞閾値２）のいずれかを選択して大小比較部１８に出力する選択部４２を有することを除いて、図３のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置２０と同様の構成でなる。
【００７４】
ＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置４０は、符号多重数が閾値３よりも小さいときには、選択部４２において、多値変調を用いるユーザの限定数として閾値１（例えば限定ユーザ数が５）を選択する。これに対して、符号多重数が閾値３以上の場合には、選択部４２において、多値変調を用いるユーザの限定数として閾値２（例えば限定ユーザ数が３）を選択する。この結果、符号多重数に応じて多値変調を用いるユーザの限定数を決定できるようになる。
【００７５】
以上の構成によれば、多値変調を用いるユーザ数を限定するのに加えて、限定するユーザ数を符号多重数に応じて決定したことにより、符号間干渉の生じ易さに応じて限定するユーザ数を的確に設定できるので、一段と誤り率の抑制とデータ伝送速度の向上を両立させることができるようになる。
【００７６】
（実施の形態５）
この実施の形態では、実施の形態１や実施の形態２と同様に多値変調を用いるユーザ数を限定するのに加えて、限定するユーザ数を回線品質に応じて決定するようにする。これにより伝搬環境に応じた符号間干渉の抑制操作を行うことができるようになるため、一段と誤り率の抑制とデータ伝送速度の向上を両立させることができるようになる。
【００７７】
ここで符号間干渉は、回線品質（例えば遅延分散）によっても異なってくる。そこで本発明の発明者は、遅延分散が小さい場合には、当然、符号間干渉も少なくなるため、多値変調を使用するユーザ数を多くできると考えた。逆に、遅延分散が大きい場合には、当然、符号間干渉も大きくなるため、多値変調を使用するユーザ数を少なくした方が良いと考えた。
【００７８】
これらを考慮して、この実施の形態では、多値変調を用いるユーザ数の設定に使用する閾値の選択を、回線品質（例えば遅延分散）によって変化させることにより、符号間干渉を抑制して送信データのスループットを増大させるようにした。因みに、遅延分散情報の生成は、既知の技術であるため詳述しないが、例えば隣接サブキャリア間の受信レベル差により算出することができる。
【００７９】
図３との対応部分に同一符号を付して示す図７において、この実施の形態のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置５０は、制御部１１からの回線品質信号Ｓ４０で示される回線品質（例えば遅延分散量）と閾値３とを比較する大小比較部５１と、大小比較部５１での比較結果に応じて閾値１又は閾値２（閾値１＞閾値２）のいずれかを選択して大小比較部１８に出力する選択部５２を有することを除いて、図３のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置２０と同様の構成でなる。
【００８０】
ＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置５０は、遅延分散量が閾値３よりも小さいときには、選択部５２において、多値変調を用いるユーザの限定数として閾値１（例えば限定ユーザ数が５）を選択する。これに対して、遅延分散量が閾値３以上の場合には、選択部５２において、多値変調を用いるユーザの限定数として閾値２（例えば限定ユーザ数が３）を選択する。この結果、回線品質に応じて多値変調を用いるユーザの限定数を決定できるようになる。
【００８１】
以上の構成によれば、多値変調を用いるユーザ数を限定するのに加えて、限定するユーザ数を回線品質に応じて決定したことにより、符号間干渉の生じ易さに応じて限定するユーザ数を的確に設定できるので、一段と誤り率の抑制とデータ伝送速度の向上を両立させることができるようになる。
【００８２】
なおこの実施の形態では、回線品質として遅延分散を用いた場合について述べたが、本発明はこれに限らず、回線品質としてはＳＩＲ（Signal to Interference Ratio）等の他の要素を用いてもよい。
【００８３】
（実施の形態６）
この実施の形態では、実施の形態１や実施の形態２と同様に多値変調を用いるユーザ数を限定するのに加えて、再送を行うユーザが存在する場合は、多値変調を用いるユーザ数をさらに少なくする。これにより、十分な誤り率特性が要求される再送信号の誤り率特性をさらに向上させることができるようになる。
【００８４】
図３との対応部分に同一符号を付して示す図８において、この実施の形態のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置６０は、制御部１１からの再送信号有無情報Ｓ５０に応じて閾値１又は閾値２（閾値１＞閾値２）のいずれかを選択して大小比較部１８に出力する選択部６１を有することを除いて、図３のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置２０と同様の構成でなる。
【００８５】
ＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置６０は、再送を行うユーザが存在しない場合には、選択部６１において、多値変調を用いるユーザの限定数として閾値１（例えば限定ユーザ数が５）を選択する。これに対して、再送を行うユーザが存在する場合には、選択部６１において、多値変調を用いるユーザの限定数として閾値２（例えば限定ユーザ数が２）を選択する。この結果、再送を行うユーザの有無に応じて多値変調を用いるユーザの限定数を決定できるようになる。
【００８６】
以上の構成によれば、多値変調を用いるユーザ数を限定するのに加えて、再送を行うユーザが存在する場合は、多値変調を用いるユーザの数を少なくしたことにより、十分な誤り率特性が要求される再送信号の誤り率特性をさらに向上させることができるようになる。
【００８７】
なおこの実施の形態では、再送を行うユーザが存在する場合に、多値変調を用いるユーザの数を少なくした場合について述べたが、再送回数が多いユーザが存在する場合に、多値変調を用いるユーザの数をさらに少なくしてもよい。このようにすれば、一段と再送信号に与える符号間干渉が減るので、再送回数が多いユーザのさらなる再送回数の増加を未然に回避できるようになる。
【００８８】
（実施の形態７）
この実施の形態では、実施の形態１や実施の形態２と同様に多値変調を用いるユーザ数を限定するのに加えて、多値変調を用いるユーザの送信レベルを他のユーザよりも大きくする。これにより、多値変調を使用しているユーザの誤り率特性を一段と向上させることができるようになるので、高速伝送が必要なユーザの誤り率特性の劣化を一段と防止できるようになる。
【００８９】
本発明の発明者は、１６ＱＡＭ変調方式はＱＰＳＫ変調方式よりも、誤り率特性は大きく劣化するため、多値変調を使用しているユーザの誤り率特性をさらに向上させるためには、多値変調を用いるユーザの送信レベルを他のユーザの送信レベルよりも大きくすることを考えた。
【００９０】
ここで通常、送信レベルを増加させるとピーク電力もこれに伴って増加することが問題となるが、この実施の形態では、多値変調を用いるユーザ数が限定されているため、多値変調を用いるユーザの送信レベルを他のユーザより大きくしても、ピーク電力の増加量もわずかとなる。
【００９１】
図３との対応部分に同一符号を付して示す図９において、この実施の形態のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置７０は、１６ＱＡＭ変調部１３の出力側に１６ＱＡＭ変調された信号の電力を増幅するための乗算部７１を有することを除いて、図３のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置２０と同様の構成でなる。
【００９２】
なお上述した実施の形態１〜７では、位相変調方式としてＱＰＳＫ変調を例に挙げ、多値変調方式として１６ＱＡＭを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、勿論、位相変調方式としてはＢＰＳＫ変調等も適用でき、多値変調方式としては６４ＱＡＭ等も適用できる。
【００９３】
また上述した実施の形態では、多値変調を用いる送信相手局の数が所定数以上にならないように限定する限定手段を、カウンタ１７、大小比較部１８、論理積回路１９及び選択部１４で構成した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば制御部１１内で限定処理を行うようにしてもよい。
【００９４】
さらに上述した実施の形態２及び実施の形態４〜実施の形態７では、ＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置を例にとって説明したが、実施の形態２及び実施の形態４〜実施の形態７での特徴を、ＣＤＭＡ通信装置に適用した場合でも同様の効果を得ることができる。
【００９５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、適応変調処理と拡散処理を組み合わせた通信を行う場合に、多値変調を用いるユーザ数を限定したことにより、高速伝送が必要なユーザの誤り率特性の低下を抑制し、システム全体のスループットの低下を抑制し、さらにはＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信でのピーク電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＱＰＳＫ変調信号と１６ＱＡＭ変調信号の信号点を示すＩ−Ｑ平面図
【図２】実施の形態１のＣＤＭＡ通信装置の構成を示すブロック図
【図３】実施の形態２のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置の構成を示すブロック図
【図４】実施の形態３における各サブキャリアへの信号配置の説明に供する図
【図５】実施の形態３のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置の構成を示すブロック図
【図６】実施の形態４のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置の構成を示すブロック図
【図７】実施の形態５のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置の構成を示すブロック図
【図８】実施の形態６のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置の構成を示すブロック図
【図９】実施の形態７のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置の構成を示すブロック図
【図１０】従来の適応変調を行うＣＤＭＡ通信装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１０ ＣＤＭＡ通信装置
２０、３０、４０、５０、６０、７０ ＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置
１２ ＱＰＳＫ変調部
１３ １６ＱＡＭ変調部
１４、３１、４２、５２、６１ 選択部
１５ 拡散部
１６ アンテナ
１７ カウンタ
１８、４１、５１ 大小比較部
１９ 論理積回路
２１ 逆高速フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）
７１ 乗算部
Ｓ１０ 変調方式信号
Ｓ２０ 制御信号
Ｓ３０ 符号多重数信号
Ｓ４０ 回線品質信号
Ｓ５０ 再送信号有無情報
【発明の属する技術分野】
本発明は、多値変調を用いるＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置及びＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）通信方式や、ＣＤＭＡとＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)とを組み合わせたＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信方式では、一般に送信データに多値変調処理を施すことで、より高速なデータ伝送を達成するようになされている。そして、伝搬環境等に応じて変調方式を適応的に切り替える適応変調処理を行うことで、誤り率特性とデータ伝送速度との両立を図っている。
【０００３】
図１０に従来のＣＤＭＡ通信装置の構成を示す。ＣＤＭＡ通信装置１は、送信データを制御部２を介してＱＰＳＫ変調部３及び１６ＱＡＭ変調部４に入力させる。ＱＰＳＫ変調部３及び１６ＱＡＭ変調部４でそれぞれ変調された送信データは選択部５に送出される。選択部５は、制御部２から出力される変調方式を示す信号に応じて、ＱＰＳＫ変調信号又はＱＡＭ変調信号のいずれかを選択して出力する。選択部５から出力されたＱＰＳＫ変調信号又はＱＡＭ変調信号は拡散部６により拡散されて符号分割多重信号とされ、アンテナ７から送信される。
【０００４】
ここで制御部２では、例えば送信相手局（以下これをユーザと呼ぶ）との間の伝搬環境情報等に基づいて各ユーザの変調方式を決定するようになっている。具体的には、伝搬環境が良い場合には１シンボルで多くのデータを送ることが可能な１６ＱＡＭ変調方式を選択する。一方、伝搬環境が悪い場合には誤り耐性の高いＱＰＳＫ変調方式を選択する。
【０００５】
このように従来の適応変調方式を用いた通信では、伝搬環境や送信すべきデータ量に応じて変調方式を適応的に変更することにより、データ伝送速度と誤り率特性を両立させるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したようのＣＤＭＡ通信により符号分割多重信号を送信した場合、マルチパス環境下においては、前後の符号間干渉により誤り率特性が大きく劣化する。この符号間干渉はＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信でも生じる。ＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信では、ガード区間を挿入しているため、時間的に前後の符号間干渉は生じないが、チップ間の振幅偏差によって拡散符号間の直交性が崩れるため、ＣＤＭＡ通信よりは劣化が少ないもののやはり誤り率特性が劣化する。
【０００７】
この符号間干渉の影響により、以下のような問題が生じる。
【０００８】
第１に、高速伝送を行うユーザは、多値変調を用いる必要があるが、高速伝送を行うユーザの誤り率特性の劣化が大きくなる。特に、多値変調を使用しているユーザ数が多くなるにつれて、誤り率特性の劣化は非常に大きなものとなる。
【０００９】
第２に、多値変調を使用可能な時間や場所等が少なくなり、システム全体のスループットが大きく低下する。特に、符号干渉が大きい伝搬環境においては、どのユーザも多値変調が使用できなくなる場合もあり、スループットの低下が非常に大きくなる。
【００１０】
第３に、ＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信では、多値変調を使用しているユーザが多くなるにつれて、ピーク電力が大きくなる。この結果、アンテナからの送信信号を増幅するための増幅器の構成が複雑化したり、さらにはこのピーク電力が他の信号の妨害となるおそれもある。
【００１１】
このように従来の適応変調処理と拡散処理とを組み合わせた通信においては、場合によっては、高速伝送が必要なユーザの誤り率特性が劣化したり、使用可能な変調多値数が低下してスループットが低下したり、ピーク電力が増大するといった問題があった。
【００１２】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、適応変調処理と拡散処理を組み合わせた通信を行う場合に、高速伝送が必要なユーザに対する誤り率特性の低下を抑制し、スループットの低下を抑制し、さらにはピーク電力を低減し得るＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置及びＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため本発明は、以下の構成を採る。
【００１４】
本発明のＣＤＭＡ通信装置は、各送信相手局への送信データに対して、位相変調を施す場合と多値変調を施す場合とを適応的に切り替える適応変調処理を行うようになされたＣＤＭＡ通信装置であって、送信データに対して位相変調を施す第１変調手段と、送信データに対して多値変調を施す第２変調手段と、第１変調手段及び第２変調手段により得られた変調信号に対して拡散処理を施すことにより、符号分割多重信号を形成する拡散手段と、多値変調信号を用いる送信相手局の数が所定数以上にならないように限定する限定手段とを具備する構成を採る。
【００１５】
本発明のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置は、各送信相手局への送信データに対して、位相変調を施す場合と多値変調を施す場合とを適応的に切り替える適応変調処理を行うようになされたＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置であって、送信データに対して位相変調を施す第１変調手段と、送信データに対して多値変調を施す第２変調手段と、第１変調手段及び第２変調手段により得られた変調信号に対して拡散処理を施すことにより拡散信号を形成する拡散手段と、拡散手段によって得られた拡散信号を互いに直交関係にある複数サブキャリアに割り当てる直交周波数分割多重手段と、多値変調信号を用いる送信相手局の数が所定数以上にならないように限定する限定手段と、を具備する構成を採る。
【００１６】
これらの構成によれば、多値変調信号を用いる送信相手局の数を限定するようにしたので、符号分割多重信号における符号間干渉を抑制できるようになる。またＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置では、ピーク電力を抑制することもできるようになる。
【００１７】
本発明のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置は、限定手段が、各サブキャリア独立に、限定する送信相手局数を選定する構成を採る。
【００１８】
この構成によれば、サブキャリア毎に符号間干渉を制御できるようになる。例えばあるサブキャリアに割り当てられた送信相手局の送信信号を品質良く伝送したい場合には、そのサブキャリアでは、多値変調信号を用いる送信相手局の数を少なくすればよい。一方、あるサブキャリアに割り当てられた送信相手局の送信信号を高伝送速度で伝送したい場合には、そのサブキャリアでは、多値変調信号を用いる送信相手局の数を多くすればよい。この結果、伝送品質とデータ伝送速度の点で多様性のあるＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信を実現できる。
【００１９】
本発明のＣＤＭＡ通信装置は、限定手段が、限定する送信相手局数を可変とする構成を採る。
【００２０】
本発明のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置は、限定手段が、限定する送信相手局数を可変とする構成を採る。
【００２１】
これらの構成によれば、伝送品質とデータ伝送速度の点で多様性のある通信を行うことができるようになる。例えば限定数を少なくすれば符号間干渉が一段と少なくなるので伝送品質を一段と向上させることができ、限定数を多くすれば多値変調信号を用いる送信相手局数が増えるのでデータ伝送速度を上げることができるようになる。
【００２２】
本発明のＣＤＭＡ通信装置は、限定手段が、符号分割多重信号の符号多重数に応じて、限定する送信相手局数を決定する構成を採る。
【００２３】
本発明のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置は、限定手段が、符号分割多重信号の符号多重数に応じて、限定する送信相手局数を決定する構成を採る。
【００２４】
これらの構成によれば、符号多重数が少ない場合には、符号間干渉が小さくなるので、符号多重数が少ない場合には多値変調信号を用いる送信相手局数の限定を緩めて（すなわち多値変調を行うユーザ数を多くして）、実質的なデータ伝送速度を上げることができる。一方、符号多重数が多い場合には、符号間干渉が大きくなるので多値変調信号を用いる送信相手局数の限定を厳しくして（すなわち多値変調を行うユーザ数を少なくして）、誤り率特性の劣化を抑制できる。この結果、符号間干渉の生じ易さに応じて的確に限定数を決定できるようになる。
【００２５】
本発明のＣＤＭＡ通信装置は、限定手段が、回線品質に応じて、限定する送信相手局数を決定する構成を採る。
【００２６】
本発明のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置は、限定手段は、回線品質に応じて、限定する送信相手局数を決定する構成を採る。
【００２７】
これらの構成によれば、回線品質が良い場合には、符号間干渉が小さくなるので、回線品質が良い場合には多値変調信号を用いる送信相手局数の限定を緩めて（すなわち多値変調を行うユーザ数を多くして）、実質的なデータ伝送速度を上げることができる。一方、回線品質が悪い場合には、符号間干渉が大きくなるので多値変調信号を用いる送信相手局数の限定を厳しくして（すなわち多値変調を行うユーザ数を少なくして）、誤り率特性の劣化を抑制できる。この結果、符号間干渉の生じ易さに応じて的確に限定数を決定できるようになる。
【００２８】
本発明のＣＤＭＡ通信装置は、限定手段が、再送を行う送信相手局が存在する場合は、多値変調信号を用いる送信相手局の数を少なくする構成を採る。
【００２９】
本発明のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置は、限定手段が、再送を行う送信相手局が存在する場合は、多値変調信号を用いる送信相手局の数を少なくする構成を採る。
【００３０】
これらの構成によれば、多値変調信号による再送信号に与える符号間干渉を小さくできるので、十分な誤り率特性が要求される再送信号の誤り率特性をさらに向上させることができるようになる。
【００３１】
本発明のＣＤＭＡ通信装置は、限定手段が、再送回数が多い送信相手局が存在する場合は、多値変調信号を用いる送信相手局の数をさらに少なくする構成を採る。
【００３２】
本発明のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置は、限定手段が、再送回数が多い送信相手局が存在する場合は、多値変調信号を用いる送信相手局の数をさらに少なくする構成を採る。
【００３３】
これらの構成によれば、多値変調信号を用いる送信相手局の数をさらに少なくすれば、一段と再送信号に与える符号間干渉が減るので、再送回数が多い送信相手局へのさらなる再送回数の増加を未然に回避できるようになる。
【００３４】
本発明のＣＤＭＡ通信装置は、第２変調手段によって得た多値変調信号の送信電力を、第１変調手段によって得た位相変調信号の送信電力よりも大きくする構成を採る。
【００３５】
本発明のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置は、第２変調手段によって得た多値変調信号の送信電力を、第１変調手段によって得た位相変調信号の送信電力よりも大きくする構成を採る。
【００３６】
これらの構成によれば、第２変調手段により形成される多値変調信号は１シンボルでの伝送情報量は多いものの位相変調信号と比較して誤り率特性が劣化するので、送信電力を大きくすることで、誤り率特性の劣化を抑制する。ここで多値変調信号を送信する送信相手局の数は限定手段により限定されているので、送信電力を多少増加させたとしても、ピーク電力の増加は少ない。この結果、良好に誤り率特性を向上させることができるようになる。
【００３７】
本発明のＣＤＭＡ通信方法は、複数の送信相手局の送信データに対して、送信相手局毎に、位相変調を施す（例えばＢＰＳＫやＱＰＳＫ）か、または多値変調を施す（例えば１６ＱＡＭや６４ＱＡＭ）かを選択し、選択した変調信号を拡散処理により符号分割多重して送信する場合に、多値変調信号を用いる送信相手局の数を限定する。
【００３８】
本発明のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信方法は、複数の送信相手局の送信データに対して、送信相手局毎に、位相変調を施すか、または多値変調を施すかを選択し、選択した変調信号を拡散処理し、拡散処理後のチップを直交周波数分割多重して送信する場合に、多値変調信号を用いる送信相手局の数を限定する。
【００３９】
これらの方法によれば、符号間干渉が発生し易い、多値変調信号を送信する送信相手局の数を限定するので、符号間干渉を良好に抑制することができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
一般に、１６ＱＡＭのような、位相に加えて振幅にもデータを重畳した変調方式（以下、この実施の形態ではこのような変調方式を多値変調と呼ぶことにする）を用いた場合には、ＢＰＳＫ変調やＱＰＳＫ変調のように位相のみにデータが重畳されている変調方式（以下、この実施の形態ではこのような変調方式を位相変調と呼ぶことにする）と比較して誤り率特性の劣化が大きくなる。
【００４１】
これは図１に示すように、ＱＰＳＫ変調の場合は各信号点の振幅が一定であるが、１６ＱＡＭの場合は振幅が最大の信号点と最小の信号点とでは、振幅の差が３倍となるためである。当然、符号多重数が増加するにつれて、この符号間干渉はさらに大きくなる。特に多値変調を使用しているユーザが多い場合は、符号間干渉が非常に大きくなる。
【００４２】
本発明の発明者は、このように、多値変調を行うユーザ数が増えるに従って、符号分割多重信号において符号間干渉が増加することに着目して、本発明に至った。
【００４３】
本発明の骨子は、適応変調処理と拡散処理を組み合わせた通信を行う場合に、多値変調を施す送信相手局（この実施の形態では、送信相手局をユーザと呼ぶ）の数を限定することである。そして本発明では、このユーザ数限定の基準として様々な工夫をしたことにより、高速伝送が必要なユーザの誤り率特性の低下を抑制し、システム全体のスループットの低下を抑制し、さらにはピーク電力を抑制することができる。
【００４４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００４５】
（実施の形態１）
図２に、本発明の実施の形態１に係るＣＤＭＡ通信装置の構成を示す。ＣＤＭＡ通信装置１０は、送信データを制御部１１を介してＱＰＳＫ変調部１２及び１６ＱＡＭ変調部１３に入力させる。ＱＰＳＫ変調部１２及び１６ＱＡＭ変調部１３でそれぞれ変調された送信データは選択部１４に送出される。
【００４６】
選択部１４は、論理積回路１９から出力される論理積に応じて、ＱＰＳＫ変調信号又はＱＡＭ変調信号のいずれかを選択して出力する。選択部１４から出力されたＱＰＳＫ変調信号又はＱＡＭ変調信号は拡散部１５により拡散されて符号分割多重信号とされ、アンテナ１６から送信される。
【００４７】
ここで制御部１１は、各ユーザとの間の伝搬環境情報等に基づいて各ユーザに送信する送信データに対する変調方式を決定するようになっている。具体的には、伝搬環境が良い場合には１シンボルで多くのデータを送ることが可能な１６ＱＡＭ変調方式を選択する。一方、伝搬環境が悪い場合には誤り耐性の高いＱＰＳＫ変調方式を選択する。
【００４８】
制御部１１は、選択した変調方式を示す変調方式信号Ｓ１０を論理積回路１９に送出すると共にカウンタ１７に送出する。カウンタ１７は、変調方式信号Ｓ１０に基づいて、１６ＱＡＭ変調方式が選択されたユーザ数をカウントする。カウント値は大小比較部１８により閾値と比較され、得られた比較結果が論理積回路１９に入力される。
【００４９】
ここで制御部１１から変調方式信号Ｓ１０として、１６ＱＡＭ変調が選択された場合には値「１」が出力され、ＱＰＳＫ変調が選択された場合には値「０」が出力されるとする。カウンタ１７では、値「１」の数がカウントされる。大小比較部１８では、値「１」のカウント値が閾値以下の場合には、判定結果として値「１」を出力し、閾値より大きくなってからは値「０」を出力する。
【００５０】
この結果、論理積回路１９からは、１６ＱＡＭが選択されたユーザ数が閾値以下の場合には、論理積結果として、制御部１１から出力された変調方式信号Ｓ１０の値がそのまま選択部１４に出力される。これに対して、１６ＱＡＭが選択されたユーザ数が閾値より大きくなってからは、制御部１１から出力された変調方式情報信号の値に拘わらず、ＱＰＳＫ変調方式を選択することを示す値「０」が選択部１４に出力されるようになる。
【００５１】
これにより、選択部１４では、１６ＱＡＭ変調を施すユーザ数が所定数になるまでは制御部１１により選定された変調方式の変調信号が選択出力され、１６ＱＡＭ変調を施すユーザ数が所定値より大きくなってからは１６ＱＡＭ変調された信号を選択せずＱＰＳＫ変調された信号のみを選択する。
【００５２】
以上の構成において、ＣＤＭＡ通信装置１０が、例えば１６個のユーザに変調処理及び符号分割多重処理したデータを送信する場合を考える。ここで１６ＱＡＭ変調を行うことができるユーザ数を３個に限定する場合には、大小比較部１８に入力する閾値を３とすればよい。
【００５３】
このように送信データに対して多値変調を行うユーザ数を限定したことにより、符号分割多重信号の符号間干渉を抑制できるようになる。
【００５４】
すなわち、この実施の形態では、高速伝送を行う必要があるユーザに１６ＱＡＭ変調を割り当て、さらにそのユーザ数を限定しているので（この実施の形態の場合には３ユーザに限定している）、その限定されたユーザの誤り率特性の劣化を抑制できる。
【００５５】
以上の構成によれば、適応変調処理と拡散処理を組み合わせた通信を行う場合に、多値変調を施すユーザ数を限定したことにより、高速伝送が必要なユーザの符号間干渉を抑制して誤り率特性の低下を抑制できる。この結果、システム全体のスループットも向上させることができる。
【００５６】
（実施の形態２）
図２との対応部分に同一符号を付して示す図３において、２０は全体として実施の形態２に係るＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置の構成を示す。ＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置２０は、拡散後のチップを互いに直交関係にある複数サブキャリアに割り当てることによりＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ信号を形成する直交周波数分割多重手段としての逆高速フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）２１と、ガードインターバルを挿入するガードインターバル挿入部（ＧＩ挿入）２２とを有することを除いて、図２のＣＤＭＡ通信装置１０と同様の構成でなる。
【００５７】
ここでＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信では、ガード区間を挿入しているため、時間的に前後の符号間干渉は生じないが、チップ間の振幅偏差によって拡散符号間の直交性が崩れるため、ＣＤＭＡ通信よりは劣化が少ないもののやはり誤り率特性が劣化する。
【００５８】
これを考慮して、ＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置２０においては、実施の形態１のＣＤＭＡ通信装置１０と同様に、多値変調を施すユーザ数を限定するようになっている。これにより、高速伝送が必要なユーザの符号間干渉を抑制して誤り率特性の低下を抑制できる。
【００５９】
これに加えて、ＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置２０では、多値変調を使用しているユーザ数を限定することで、多値変調を使用しているユーザが多くなるにつれて増大するピーク電力を有効に抑制できるといったＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信における顕著な効果を得ることができる。この結果、アンテナ１６からの送信信号を増幅するための増幅器（図示せず）の構成を簡単化でき、さらには他の信号の妨害となり得るピーク電力の発生を抑制できるようになる。
【００６０】
（実施の形態３）
この実施の形態では、実施の形態２と同様にＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信で多値変調を用いるユーザ数を限定するのに加えて、この限定を各サブキャリア独立に行うようにする。
【００６１】
まずこの実施の形態において前提とするＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信の信号配置について、図４を用いて説明する。図４において、「＃」はサブキャリア番号を示す。すなわち図４に示すＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ信号は（５×ｍ）個のサブキャリアからなる。そしてこのサブキャリアをグループ分けする。図４では、サブキャリア＃１〜＃ｍを１つのグループとし、サブキャリア＃ｍ＋１〜＃２ｍを１つのグループとするといったように、ｍ個のサブキャリアで１つのグループを形成するようになっている。
【００６２】
そしてグループ毎に複数ユーザの送信信号を収容する。例えばサブキャリア＃１〜＃ｍからなるサブキャリアグループには、送信信号１〜ｋが割り当てられ、サブキャリア＃ｍ＋１〜＃２ｍからなるサブキャリアグループには、送信信号４ｋ＋１〜ｎが割り当てられる。実際には、例えばサブキャリア＃１〜＃ｍからなるサブキャリアグループでは、送信信号１〜ｋがそれぞれ異なる拡散符号を用いて拡散され、拡散後のチップが周波数方向のサブキャリアに周波数軸拡散されている。従って、例えばサブキャリア＃１をみると、ｋ個のユーザ宛の送信信号１〜ｋの１チップ目が符号分割多重されている。
【００６３】
この実施の形態では、サブキャリアを複数グループに分け、各サブキャリアグループ毎に、それぞれ異なる複数ユーザ分の送信信号を収容する場合に、各サブキャリアグループにおいて、多値変調を使用するユーザ数を独立に限定することを提案する。
【００６４】
例えばサブキャリア＃１〜＃ｍからなるグループでは多値変調を使用する限定数を５とし、サブキャリア＃ｍ＋１〜＃２ｍからなるグループでは多値変調を使用する限定数を３とすれば、サブキャリア＃ｍ＋１〜＃２ｍからなるグループに配置される信号の誤り率特性を良好なものとすることができる。
【００６５】
よって、この特定のサブキャリアグループには、制御信号や再送情報等のように他のデータより良好な誤り率特性が要求されるデータを配置することも可能となる。
【００６６】
図３との対応部分に同一符号を付して示す図５において、この実施の形態のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置３０は、制御部１１からの制御信号Ｓ２０に基づいて、大小比較部１８で用いる閾値を選択する選択部３１を有することを除いて、図３のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置２０と同様の構成でなる。
【００６７】
選択部３１は、制御部１１から、現在、ユーザ１〜ｋ宛の送信データを処理していることを示す制御信号Ｓ２０が入力されると、閾値１を選択して大小比較部１８に出力する。これに対して、制御部１１から、現在、ユーザ４ｋ＋１〜ｎ宛の送信データを処理していることを示す制御信号Ｓ２０が入力されると、閾値１よりも小さい閾値２を選択して大小比較部１８に出力する。因みに、カウンタ１７はサブキャリアグループが変わる毎にリセットされるようになっている。
【００６８】
この結果、ＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置３０においては、サブキャリア＃１〜＃ｍでは多値変調されるユーザ数が閾値１（例えば５ユーザ）以内に限定される一方、サブキャリア＃２ｍ〜＃２ｍ＋１では多値変調されるユーザ数が閾値２（例えば３ユーザ）に限定される。このように、図５に示すＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置３０では、サブキャリア独立に多値変調を使用するユーザの限定数を可変とすることができるようになっている。
【００６９】
以上の構成によれば、多値変調を施すユーザ数を各サブキャリア独立に選定するようにしたことにより、サブキャリア毎に符号間干渉を制御できるようになる。この結果、伝送品質とデータ伝送速度の点で多様性のあるＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信を実現できる。
【００７０】
なおこの実施の形態では、図４に示したように、サブキャリアグループ毎に、多値変調を施すユーザの限定数を可変とした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要は、多値変調を施すユーザ数を各サブキャリア独立に選定するようにすればよい。
【００７１】
（実施の形態４）
この実施の形態では、実施の形態１や実施の形態２と同様に多値変調を用いるユーザ数を限定するのに加えて、限定するユーザ数を符号多重数に応じて決定するようにする。これにより、符号間干渉の生じ易さに応じて限定するユーザ数を的確に設定できるので、一段と誤り率の抑制とデータ伝送速度の向上を両立させることができるようになる。
【００７２】
つまり本発明の発明者は、符号多重数が少ない場合は、当然、符号間干渉も少なくなるため、多値変調を使用するユーザ数を多くできると考えた。このため、多値変調に用いるユーザ数の設定に用いる閾値の選択を、符号多重数に応じて変化させることにより、送信データのスループットをより増大させるようにした。
【００７３】
図３との対応部分に同一符号を付して示す図６において、この実施の形態のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置４０は、制御部１１からの符号多重数信号Ｓ３０で示される符号多重数と閾値３とを比較する大小比較部４１と、大小比較部４１での比較結果に応じて閾値１又は閾値２（閾値１＞閾値２）のいずれかを選択して大小比較部１８に出力する選択部４２を有することを除いて、図３のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置２０と同様の構成でなる。
【００７４】
ＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置４０は、符号多重数が閾値３よりも小さいときには、選択部４２において、多値変調を用いるユーザの限定数として閾値１（例えば限定ユーザ数が５）を選択する。これに対して、符号多重数が閾値３以上の場合には、選択部４２において、多値変調を用いるユーザの限定数として閾値２（例えば限定ユーザ数が３）を選択する。この結果、符号多重数に応じて多値変調を用いるユーザの限定数を決定できるようになる。
【００７５】
以上の構成によれば、多値変調を用いるユーザ数を限定するのに加えて、限定するユーザ数を符号多重数に応じて決定したことにより、符号間干渉の生じ易さに応じて限定するユーザ数を的確に設定できるので、一段と誤り率の抑制とデータ伝送速度の向上を両立させることができるようになる。
【００７６】
（実施の形態５）
この実施の形態では、実施の形態１や実施の形態２と同様に多値変調を用いるユーザ数を限定するのに加えて、限定するユーザ数を回線品質に応じて決定するようにする。これにより伝搬環境に応じた符号間干渉の抑制操作を行うことができるようになるため、一段と誤り率の抑制とデータ伝送速度の向上を両立させることができるようになる。
【００７７】
ここで符号間干渉は、回線品質（例えば遅延分散）によっても異なってくる。そこで本発明の発明者は、遅延分散が小さい場合には、当然、符号間干渉も少なくなるため、多値変調を使用するユーザ数を多くできると考えた。逆に、遅延分散が大きい場合には、当然、符号間干渉も大きくなるため、多値変調を使用するユーザ数を少なくした方が良いと考えた。
【００７８】
これらを考慮して、この実施の形態では、多値変調を用いるユーザ数の設定に使用する閾値の選択を、回線品質（例えば遅延分散）によって変化させることにより、符号間干渉を抑制して送信データのスループットを増大させるようにした。因みに、遅延分散情報の生成は、既知の技術であるため詳述しないが、例えば隣接サブキャリア間の受信レベル差により算出することができる。
【００７９】
図３との対応部分に同一符号を付して示す図７において、この実施の形態のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置５０は、制御部１１からの回線品質信号Ｓ４０で示される回線品質（例えば遅延分散量）と閾値３とを比較する大小比較部５１と、大小比較部５１での比較結果に応じて閾値１又は閾値２（閾値１＞閾値２）のいずれかを選択して大小比較部１８に出力する選択部５２を有することを除いて、図３のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置２０と同様の構成でなる。
【００８０】
ＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置５０は、遅延分散量が閾値３よりも小さいときには、選択部５２において、多値変調を用いるユーザの限定数として閾値１（例えば限定ユーザ数が５）を選択する。これに対して、遅延分散量が閾値３以上の場合には、選択部５２において、多値変調を用いるユーザの限定数として閾値２（例えば限定ユーザ数が３）を選択する。この結果、回線品質に応じて多値変調を用いるユーザの限定数を決定できるようになる。
【００８１】
以上の構成によれば、多値変調を用いるユーザ数を限定するのに加えて、限定するユーザ数を回線品質に応じて決定したことにより、符号間干渉の生じ易さに応じて限定するユーザ数を的確に設定できるので、一段と誤り率の抑制とデータ伝送速度の向上を両立させることができるようになる。
【００８２】
なおこの実施の形態では、回線品質として遅延分散を用いた場合について述べたが、本発明はこれに限らず、回線品質としてはＳＩＲ（Signal to Interference Ratio）等の他の要素を用いてもよい。
【００８３】
（実施の形態６）
この実施の形態では、実施の形態１や実施の形態２と同様に多値変調を用いるユーザ数を限定するのに加えて、再送を行うユーザが存在する場合は、多値変調を用いるユーザ数をさらに少なくする。これにより、十分な誤り率特性が要求される再送信号の誤り率特性をさらに向上させることができるようになる。
【００８４】
図３との対応部分に同一符号を付して示す図８において、この実施の形態のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置６０は、制御部１１からの再送信号有無情報Ｓ５０に応じて閾値１又は閾値２（閾値１＞閾値２）のいずれかを選択して大小比較部１８に出力する選択部６１を有することを除いて、図３のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置２０と同様の構成でなる。
【００８５】
ＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置６０は、再送を行うユーザが存在しない場合には、選択部６１において、多値変調を用いるユーザの限定数として閾値１（例えば限定ユーザ数が５）を選択する。これに対して、再送を行うユーザが存在する場合には、選択部６１において、多値変調を用いるユーザの限定数として閾値２（例えば限定ユーザ数が２）を選択する。この結果、再送を行うユーザの有無に応じて多値変調を用いるユーザの限定数を決定できるようになる。
【００８６】
以上の構成によれば、多値変調を用いるユーザ数を限定するのに加えて、再送を行うユーザが存在する場合は、多値変調を用いるユーザの数を少なくしたことにより、十分な誤り率特性が要求される再送信号の誤り率特性をさらに向上させることができるようになる。
【００８７】
なおこの実施の形態では、再送を行うユーザが存在する場合に、多値変調を用いるユーザの数を少なくした場合について述べたが、再送回数が多いユーザが存在する場合に、多値変調を用いるユーザの数をさらに少なくしてもよい。このようにすれば、一段と再送信号に与える符号間干渉が減るので、再送回数が多いユーザのさらなる再送回数の増加を未然に回避できるようになる。
【００８８】
（実施の形態７）
この実施の形態では、実施の形態１や実施の形態２と同様に多値変調を用いるユーザ数を限定するのに加えて、多値変調を用いるユーザの送信レベルを他のユーザよりも大きくする。これにより、多値変調を使用しているユーザの誤り率特性を一段と向上させることができるようになるので、高速伝送が必要なユーザの誤り率特性の劣化を一段と防止できるようになる。
【００８９】
本発明の発明者は、１６ＱＡＭ変調方式はＱＰＳＫ変調方式よりも、誤り率特性は大きく劣化するため、多値変調を使用しているユーザの誤り率特性をさらに向上させるためには、多値変調を用いるユーザの送信レベルを他のユーザの送信レベルよりも大きくすることを考えた。
【００９０】
ここで通常、送信レベルを増加させるとピーク電力もこれに伴って増加することが問題となるが、この実施の形態では、多値変調を用いるユーザ数が限定されているため、多値変調を用いるユーザの送信レベルを他のユーザより大きくしても、ピーク電力の増加量もわずかとなる。
【００９１】
図３との対応部分に同一符号を付して示す図９において、この実施の形態のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置７０は、１６ＱＡＭ変調部１３の出力側に１６ＱＡＭ変調された信号の電力を増幅するための乗算部７１を有することを除いて、図３のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置２０と同様の構成でなる。
【００９２】
なお上述した実施の形態１〜７では、位相変調方式としてＱＰＳＫ変調を例に挙げ、多値変調方式として１６ＱＡＭを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、勿論、位相変調方式としてはＢＰＳＫ変調等も適用でき、多値変調方式としては６４ＱＡＭ等も適用できる。
【００９３】
また上述した実施の形態では、多値変調を用いる送信相手局の数が所定数以上にならないように限定する限定手段を、カウンタ１７、大小比較部１８、論理積回路１９及び選択部１４で構成した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば制御部１１内で限定処理を行うようにしてもよい。
【００９４】
さらに上述した実施の形態２及び実施の形態４〜実施の形態７では、ＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置を例にとって説明したが、実施の形態２及び実施の形態４〜実施の形態７での特徴を、ＣＤＭＡ通信装置に適用した場合でも同様の効果を得ることができる。
【００９５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、適応変調処理と拡散処理を組み合わせた通信を行う場合に、多値変調を用いるユーザ数を限定したことにより、高速伝送が必要なユーザの誤り率特性の低下を抑制し、システム全体のスループットの低下を抑制し、さらにはＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信でのピーク電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＱＰＳＫ変調信号と１６ＱＡＭ変調信号の信号点を示すＩ−Ｑ平面図
【図２】実施の形態１のＣＤＭＡ通信装置の構成を示すブロック図
【図３】実施の形態２のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置の構成を示すブロック図
【図４】実施の形態３における各サブキャリアへの信号配置の説明に供する図
【図５】実施の形態３のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置の構成を示すブロック図
【図６】実施の形態４のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置の構成を示すブロック図
【図７】実施の形態５のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置の構成を示すブロック図
【図８】実施の形態６のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置の構成を示すブロック図
【図９】実施の形態７のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置の構成を示すブロック図
【図１０】従来の適応変調を行うＣＤＭＡ通信装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１０ ＣＤＭＡ通信装置
２０、３０、４０、５０、６０、７０ ＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置
１２ ＱＰＳＫ変調部
１３ １６ＱＡＭ変調部
１４、３１、４２、５２、６１ 選択部
１５ 拡散部
１６ アンテナ
１７ カウンタ
１８、４１、５１ 大小比較部
１９ 論理積回路
２１ 逆高速フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）
７１ 乗算部
Ｓ１０ 変調方式信号
Ｓ２０ 制御信号
Ｓ３０ 符号多重数信号
Ｓ４０ 回線品質信号
Ｓ５０ 再送信号有無情報
Claims (8)
- 送信データに対して位相変調を施す第１変調手段と、
送信データに対して多値変調を施す第２変調手段と、
前記第１変調手段又は前記第２の変調手段を適応的に選択する選択手段と、
前記選択手段により得られた変調信号に対して拡散処理を施すことにより拡散信号を形成する拡散手段と、
前記拡散手段によって得られた拡散信号を複数サブキャリアに割り当てる直交周波数分割多重手段と、
前記多値変調信号を用いる送信信号数を各サブキャリア独立に限定する限定手段と
を具備することを特徴とするＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置。 - 前記限定手段は、限定する前記送信信号数を可変とする、ことを特徴とする請求項１に記載のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置。
- 前記限定手段は、前記符号分割多重信号の符号多重数に応じて、限定する前記送信信号局数を決定する、ことを特徴とする請求項２に記載のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置。
- 前記限定手段は、回線品質に応じて、限定する前記送信信号数を決定する、ことを特徴とする請求項２に記載のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置。
- 前記限定手段は、再送を行う送信相手局が存在する場合は、前記多値変調信号を用いる送信信号数を少なくする、ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置。
- 前記限定手段は、再送回数が多い送信相手局が存在する場合は、前記多値変調信号を用いる送信信号数をさらに少なくする、ことを特徴とする請求項５に記載のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置。
- 前記第２変調手段によって得た多値変調信号の送信電力を、前記第１変調手段によって得た位相変調信号の送信電力よりも大きくする、ことを特徴とする請求項１に記載のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信装置。
- 複数の送信相手局の送信データに対して、送信相手局毎に、位相変調を施すか、または多値変調を施すかを選択し、選択した変調信号を拡散処理し、拡散処理後のチップを直交周波数分割多重して送信する場合に、前記多値変調信号を用いる送信信号数を各サブキャリア独立に限定する
ことを特徴とするＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ通信方法。
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Applications Claiming Priority (1)
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