JP4256410B2 - 無線通信装置および送信方法 - Google Patents

Description

本発明は、拡散及び符号系列の乗算を行って送信シンボルを送信する無線通信装置に関する。

近年の無線通信システムでは、複数の基地局が同一の周波数帯域を用いることで無線通信が行われている。このような無線通信システムでは、隣接する基地局からの、あるいは隣接する基地局に対する干渉（隣接基地局間干渉）が無線通信性能に影響を及ぼすことがある。この隣接基地局間干渉の影響を低減させる１つの手段として、送信するデータシンボルを複製した複数の送信シンボルを用いて送信するシンボル拡散手段がある。これにより、複製する数に応じて無線通信性能を向上させることができる。なお、拡散手段により無線通信性能を向上させるためには、複数の無線通信装置、例えば隣接する基地局あるいは同一の基地局と無線通信を行う無線通信端末にて、スクランブル系列などと称される所定の符号系列を複製されたデータシンボルに対して乗算する必要がある。さらに、当該スクランブル系列はそれぞれの無線通信装置で異なる系列とする必要がある。

通常、上述したスクランブル系列には擬似ランダム系列などランダム性を有する系列が用いられるため、上述の隣接基地局間干渉をランダム化することとなり、結果として拡散することによる無線通信性能の向上を実現することができる。

ところで、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）などに代表される、複数の周波数サブキャリアに送信データをマッピングすることで無線通信を行うマルチキャリア無線通信システムでは、上述のシンボル拡散を、複数の周波数サブキャリア及び複数の時間シンボルの範囲に行う場合がある。この場合のスクランブル系列の乗算方法としては、スクランブル系列の系列長を全周波数サブキャリア数と同じあるいはそれ以上とし、周波数サブキャリア毎に系列の各要素を乗算する方法がある。(例えば特許文献１参照)。
特許第３５５３０３８号 図３−図５

しかしながら、上記した従来技術においては、シンボル拡散された複数のシンボルに対してスクランブル系列の同一の要素を乗算することがある。この場合、異なる無線通信装置が異なるスクランブル系列を乗算することによる隣接基地局間干渉のランダム化の効果が減少し、結果として、送信するデータシンボルを拡散したことにより無線通信性能を向上させる効果も減少してしまうという問題点があった。

よって、本発明は、複数の無線通信装置が同一の周波数帯域を用いる環境にて同時に無線通信を行う場合に、送信するデータシンボルを拡散したことの効果を損ねることなく、隣接基地局間干渉を抑圧することを可能とする無線通信装置及び無線通信システムを提供することを目的とする。

本発明の無線通信装置は、（ａ）複数の送信シンボルを生成し、（ｂ）各送信シンボルから、当該送信シンボルを複製して、予め与えられた数の送信シンボル群を生成し、（ｃ）タイムスロット数Ｍ（Ｍは２以上の正の整数）及び周波数サブキャリア数Ｎ（Ｎは２以上の正の整数）のフレーム内に、前記送信シンボル群を、タイムスロット数Ｐ（Ｐは１以上Ｍ以下の整数）及び周波数サブキャリア数Ｑ（Ｑは１以上Ｎ以下の整数）の時間及び周波数領域単位に割り当て、（ｄ）前記時間及び周波数領域に割り当てられた前記送信シンボル群の各送信シンボルに、複数の要素からなる符号系列中の異なる要素を乗算し、（ｅ）前記符号系列が乗算された各送信シンボル群をマルチキャリア変調して送信する。

１時間及び周波数領域に割り当てられた送信シンボル群の各送信シンボルには、異なる符号が乗算されるため、隣接する基地局間干渉のランダム化が図れ、基地局間干渉を抑圧することができる。

前記時間及び周波数領域に割り当てられた前記送信シンボル群の各送信シンボルに、複数の要素からなる符号系列中の異なる要素を乗算する際には、（ａ）前記フレームのタイムスロット毎に、各周波数サブキャリアに割り当てられた各送信シンボルに対して乗算されるＮ個の要素からなる符号系列を、タイムスロット毎に周波数サブキャリア数Ｑだけ循環シフトしながら、各タイムスロットの各周波数サブキャリアに割り当てられた送信シンボルに乗算する。（ｂ）前記フレーム内の周波数サブキャリア数Ｑ及びタイムスロット数Ｍの領域単位に、当該領域内に割り当てられた送信シンボル群に対してＱ×Ｍ個の要素からなる符号系列を乗算することにより、あるいは、前記フレーム内のタイムスロット数Ｐ及び周波数サブキャリア数Ｎの領域単位に、当該領域内に割り当てられた送信シンボル群に対してＰ×Ｎ個の要素からなる符号系列を乗算する。

（２）本発明の無線通信システムは、複数の基地局を含み、各基地局は、（ａ）複数の送信シンボルを生成し、（ｂ）各送信シンボルから、当該送信シンボルを複製して、予め与えられた数の送信シンボル群を生成し、（ｃ）タイムスロット数Ｍ（Ｍは２以上の正の整数）及び周波数サブキャリア数Ｎ（Ｎは２以上の正の整数）のフレーム内に、前記送信シンボル群を、タイムスロット数Ｐ（Ｐは１以上Ｍ以下の整数）及び周波数サブキャリア数Ｑ（Ｑは１以上Ｎ以下の整数）の時間及び周波数領域単位に割り当て、（ｄ）前記フレームのタイムスロット毎に、各周波数サブキャリアに割り当てられた各送信シンボルに対して乗算されるＮ個の要素からなる符号系列を、タイムスロット毎に予め定められた周波数サブキャリア数だけ循環シフトしながら、各タイムスロットの各周波数サブキャリアに割り当てられた送信シンボルに乗算し、（ｅ）前記符号系列が乗算された各送信シンボル群をマルチキャリア変調して送信する。各基地局の前記符号乗算手段は、前記符号系列を、前記複数の基地局のそれぞれで異なる周波数サブキャリア数だけ循環シフトする。

送信シンボルを拡散したことの効果を損ねることなく、隣接基地局間干渉を抑圧する。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る無線通信システムの構成例を示している。説明を簡単にするために、基地局は２つ（１０１、１０２）、無線通信端末は３つ（２０１、２０２、２０３）、制御局は１つ（３０１）とする。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、任意数の基地局、任意数の無線通信端末および任意数の制御局により無線通信システムを構成することも可能である。

図１において、基地局１０１および基地局１０２は、それぞれの通信エリアを有し、当各通信エリアの一部が重なるように配置されている。無線通信端末２０１、２０２および２０３は、基地局１０１、１０２のうちの少なくとも一方の通信エリア内に存在し、基地局１０１、１０２のいずれか一方と無線通信を行う。ここでは、無線通信端末２０１は基地局１０１の通信エリア内に存在し基地局１０１と無線通信を行っている。無線通信端末２０２は基地局１０１および基地局１０２それぞれの通信エリアの重なる位置に存在しているが、ここでは基地局１０１と無線通信を行っているものとする。無線通信端末２０３は基地局１０２の通信エリア内に存在し基地局１０２と無線通信を行っている。基地局１０１と無線通信端末１０１および１０２との通信、基地局１０２と無線通信端末１０３との通信は、それぞれ同一の周波数帯域を用いているとする。

制御局３０１は、複数の基地局を統括して制御する。制御局３０１は基地局１０１及び基地局１０２間の同期を維持するよう制御するとともに、後述するスクランブル系列の割り当てなどを制御する。なお、基地局１０１及び基地局１０２間の同期はＧＰＳなどを用いて自律的に制御することも可能である。

ここで、無線通信端末２０２に注目する。無線通信端末２０２は基地局１０１と無線通信を行っているが、基地局１０２の通信エリア内にも位置しているため、基地局１０２と通信する無線通信端末２０３など他の無線通信端末に対する基地局１０２からの無線信号も到来する。したがって、無線通信端末２０２は、この無線信号によって基地局１０１との無線通信において干渉を受けてしまう。また、無線通信端末２０２の基地局１０１に対する無線信号は基地局１０２にも到達する。これは基地局１０２と通信する無線通信端末２０３など他の無線通信端末に干渉を与えることを意味する。以後、上述した干渉を隣接基地局間干渉と称する。なお、本発明では上述した隣接基地局間干渉の影響を後述するスクランブル及び拡散処理により低減させている。

図２は、本発明の実施形態に係る他の無線通信システムの構成例を示している。図２では１つの基地局１０１が複数の通信エリア（図２の構成例では３つの通信エリア：第１乃至第３の通信エリア）を有する場合の例を示している。この場合にも各通信エリアが重なる位置が存在する。図１に示した構成例と同様に、例えば当該通信エリアが重なる位置に存在する無線通信端末２０２には隣接基地局間干渉が発生することとなる。したがって、以後、本発明の実施形態は図１を基に説明するが、図２のように１つの基地局が複数の通信エリアを有する場合でも本発明を適用することができる。

図３は、本実施形態に係る無線通信システムで用いる無線通信方式を説明するための図である。本実施形態に好適な無線通信方式は、マルチキャリア無線通信方式などと称される、複数の周波数サブキャリアを用いて無線通信を行う方式である。ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）などが代表例である。

図４は、本実施形態に係る無線通信システムで用いるフレームフォーマットを説明するための図である。図４において、所定の周期（Ｔ＿ＳＹＭ）にて時間シンボル（タイムスロット）が定義されている。図３に示したように、本実施形態の無線通信システムで用いる無線通信方式は複数の周波数サブキャリア（ここではサブキャリアの数をＮとする）を用いるため、上述したタイムスロット及び周波数サブキャリアを単位として送信データがマッピングされる。さらに、Ｎ周波数サブキャリアと、予め定められた数（例えばＭ個）のタイムスロットを含む所定の周期（Ｔ＿ＳＦＲＭ）にてサブフレームが定義されている。

以後、送信データがマッピングされる単位（１周波数サブキャリア・１タイムスロット）をデータシンボルと称することとする。なお、図４では、１サブフレームは７つのタイムスロットから構成されているが、サブフレームを構成するタイムスロット数は任意に定義することができる。

図５は、本実施形態に係る無線通信装置の構成例を示す図である。より詳細には、図５は無線通信装置に含まれる送信装置を示している。図５において、無線通信装置の送信装置はアンテナ５００、無線処理部５０１、マルチキャリア変調部５０２、スクランブル部５０３、マッピング部５０４、変調部５０５、符号化部５０６、制御部５０７を備える。また、制御部５０７は上位レイヤＩ／Ｆ部５１１、コントローラ５１２及びスクランブル系列記憶部５１３を備える。

図５に示した構成例は、図１及び図２に示した基地局及び無線通信端末のいずれにも適用することができるが、それぞれにおいてスクランブル系列記憶部５１３に記憶されるスクランブル系列が異なる。基地局に適用する場合、スクランブル系列記憶部５１３は、制御局３０１から通知された、当該基地局に割り当てられたスクランブル系列を記憶する。当該スクランブル系列は基地局毎に異なる系列とする。無線通信端末に適用する場合、スクランブル系列記憶部５１３は、基地局より通知された、あるいは無線通信端末毎に一意に決定されたスクランブル系列を記憶する。当該スクランブル系列は無線通信端末毎に異なる系列とする。

続いて、図５の無線通信装置の送信装置の動作例を説明する。制御部５０７の上位レイヤＩ／Ｆ部５１１には、上位レイヤより送信すべきデータが入力される。上位レイヤＩ／Ｆ部５１１は１つのサブフレームで送信することが可能なデータを単位として符号化部５０６にデータを入力する。符号化部５０６は入力されたデータに対してＣＲＣなどの所定の誤り検出符号を付加するとともに、所定の符号化方式及び符号化率により誤り訂正符号化を行う。符号化部５０５で符号化を行った結果得られる符号化データは、変調部５０５に入力する。変調部５０５は所定の変調方式にしたがって入力された符号化データを変調することにより、送信シンボルを生成する。生成された送信シンボルはマッピング部５０４に入力する。なお、上述した符号化方式、符号化率及び変調方式は制御部５０７のコントローラ５１２により決定されて、符号化部５０６、変調部５０５に通知される。
マッピング部５０４は、制御部５０７のコントローラ５１２から通知された周波数サブキャリア及びタイムスロット（データシンボル）に送信シンボルをマッピングし、結果をマルチキャリア送信シンボルとしてスクランブル部５０３へ出力する。

スクランブル部５０３は、入力されたマルチキャリア送信シンボルに対して、制御部５０７のコントローラ５１２から通知されたスクランブル系列、例えば擬似ランダム系列の各要素をマルチキャリア送信シンボルに乗算し、結果をマルチキャリア変調部５０２へ出力する。

マルチキャリア変調部５０２は入力されたスクランブル後のマルチキャリア送信シンボルに対して、例えば高速フーリエ変換（ＦＦＴ）などのマルチキャリア変調を行い、結果をマルチキャリア変調シンボルとして無線処理部５０１へ出力する。

無線処理部５０１は、入力されたマルチキャリア変調シンボルに対して、デジタル信号からアナログ信号への変換（Ｄ／Ａ変換）、直交変調、アップコンバート、帯域制限、電力増幅等の所定の無線処理を行って、無線信号を生成する。当該無線信号はアンテナ５００より送信される。

さらに、図６を用いて図５のマッピング部５０４及びスクランブル部５０３の動作について説明する。マッピング部５０４は、送信シンボル系列が入力され、入力された各送信シンボルをＳ／Ｐ変換部５０４ａにより、周波数軸にマッピングする送信シンボル数を単位としてＳ／Ｐ変換を行う。Ｓ／Ｐ変換器５０４ａの出力は拡散器５０４ｂに入力され、拡散器５０４ｂのそれぞれは周波数軸に拡散するシンボル数を単位に送信シンボルを複製し、マルチキャリア送信シンボルとしてスクランブル部５０３へ出力する。従って、スクランブル部５０３には、全周波数サブキャリア数に対応するマルチキャリア送信シンボルが入力される。

スクランブル部５０３は、入力されたマルチキャリア送信シンボルに対して、周波数サブキャリアを単位としてスクランブル系列記憶部５１３から出力されるスクランブル系列の各要素を乗算する。乗算した結果はマルチキャリア変調部５０２に入力する。この時、スクランブル系列記憶部５１３から出力されるスクランブル系列は制御部５０７のコントローラ５１２により制御されており、その詳細については後述する。

次に、図７を参照して、マッピング部５０４の拡散処理について説明する。マッピング部５０４は、入力された送信シンボルを所定のデータシンボルにマッピングするが、拡散処理として、送信シンボルを複製して、与えられた拡散率に従った数の送信シンボル群を生成し、当該送信シンボル群を複数のデータシンボルにマッピングする。

図７に示した例では、拡散率は「８」と通知されており、送信シンボルＳ１は、タイムスロット番号「１」〜「２」及び周波数サブキャリア番号「１」〜「４」の時間及び周波数領域Ａ１内で、タイムスロット番号「１」の周波数サブキャリア番号「１」〜「４」及びタイムスロット番号「２」の周波数サブキャリア番号「１」〜「４」の８つのデータシンボルにマッピングされている。また、送信シンボルＳ２は、タイムスロット番号「１」〜「２」及び周波数サブキャリア番号「５」〜「８」の時間及び周波数領域Ａ２内で、タイムスロット番号「１」の周波数サブキャリア番号「５」〜「８」及びタイムスロット番号「２」の周波数サブキャリア番号「５」〜「８」の８つのデータシンボルにマッピングされている。このように、マッピング部５０４は「タイムスロット数Ｐ×周波数サブキャリア数Ｑ」の範囲に送信シンボルを拡散してマッピングする。

マッピングするタイムスロット及び周波数サブキャリア（データシンボル）は連続的に配置されていても離散的に配置されていても構わない。図８に示した例では、拡散率は「８」と通知されており、送信シンボルＳ１は、タイムスロット番号「１」〜「２」及び周波数サブキャリア番号「１」〜「８」の時間及び周波数領域Ａ３内で、タイムスロット番号「１」の周波数サブキャリア番号「１」、「３」、「５」、「７」及びタイムスロット番号「２」の周波数サブキャリア番号「２」、「４」、「６」、「８」の８つのデータシンボルにマッピングされている。送信シンボルＳ２は、タイムスロット番号「３」〜「６」及び周波数サブキャリア番号「１」〜「８」の時間及び周波数領域Ａ４内で、タイムスロット番号「３」の周波数サブキャリア番号「１」及び「３」、タイムスロット番号「４」の周波数サブキャリア番号「５」及び「７」、タイムスロット番号「５」の周波数サブキャリア番号「２」及び「４」、タイムスロット番号「６」の周波数サブキャリア番号「６」及び「８」の８つのデータシンボルにマッピングされている。

なお、所定の拡散率及びこれに対応してマッピングするデータシンボル位置は制御部５０７のコントローラ５１２により通知される。また、図７及び図８に記載した例では周波数サブキャリア数はＮ（Ｎは任意の整数）と定義されている。

続いて、図９を参照して、スクランブル部５０３の動作について説明する。スクランブル部５０３は、入力されたマルチキャリア送信シンボルに対して所定のスクランブル系列を乗算する。なお、スクランブル系列は制御部５０７のスクランブル系列記憶部５１３に記憶されている。スクランブル系列記憶部５１３は循環シフトレジスタであり、制御部５０７のコントローラ５１２により制御されて、スクランブル系列を循環シフトする。

図９に示した例では、スクランブル系列（Ｓｃ（１）、Ｓｃ（２）、…Ｓｃ（Ｎ））中の要素の数すなわち系列長Ｎは、周波数サブキャリアの総数と等しく、同一時間（タイムスロット）の各周波数サブキャリアに割り当てられたデータシンボルに対して、スクランブル系列の各要素（Ｓｃ（１）〜Ｓｃ（Ｎ））が乗算される。

図７及び図８に示したように、マッピング部５０４は「タイムスロット数Ｐ×周波数サブキャリア数Ｑ」の範囲に、１つの送信シンボルを拡散してマッピングする。

この場合、スクランブル系列記憶部５１３は、スクランブル系列をタイムスロット毎に、周波数サブキャリア数Ｑだけ循環シフト（サイクリックシフト）させる。

例えば、図９では、図７に示したように、各送信シンボルを、サブフレーム内のタイムスロット数「２」×周波数サブキャリア数「４」の時間及び周波数領域単位に割り当てている（拡散及びマッピングしている）。すなわち、送信シンボルＳ１は、タイムスロット番号「１」〜「２」及び周波数サブキャリア番号「１」〜「４」の時間及び周波数領域Ａ１にマッピングされ、送信シンボルＳ２は、タイムスロット番号「１」〜「２」及び周波数サブキャリア番号「５」〜「８」の時間及び周波数領域Ａ２にマッピングされている。

この場合、タイムスロット番号「１」の１番目の周波数サブキャリアからＮ番目の周波数サブキャリアに割り当てられた送信シンボルには、スクランブル系列の１番目の要素Ｓｃ（１）〜Ｎ番目の要素Ｓｃ（Ｎ）が、それぞれ乗算される。タイムスロット番号「２」ではスクランブル系列は周波数サブキャリア数Ｑ（＝４）だけ循環シフトされているから、５番目の周波数サブキャリアからＮ番目の周波数サブキャリアに割り当てられた送信シンボルには、スクランブル系列の１番目の要素Ｓｃ（１）〜「Ｎ−４」番目の要素Ｓｃ（Ｎ−４）がそれぞれ乗算され、１番目の周波数サブキャリアから４番目の周波数サブキャリアに割り当てられた送信シンボルには、スクランブル系列の「Ｎ−３」番目の要素Ｓｃ（Ｎ−３）〜Ｎ番目の要素Ｓｃ（Ｎ）がそれぞれ乗算される。

タイムスロット番号「３」ではスクランブル系列は周波数サブキャリア数Ｑ（＝４）だけさらに循環シフトされているから、９番目の周波数サブキャリアからＮ番目の周波数サブキャリアに割り当てられた送信シンボルには、スクランブル系列の１番目の要素Ｓｃ（１）〜「Ｎ−８」番目の要素Ｓｃ（Ｎ−８）がそれぞれ乗算され、１番目の周波数サブキャリアから８番目の周波数サブキャリアに割り当てられた送信シンボルには、スクランブル系列の「Ｎ−７」番目の要素Ｓｃ（Ｎ−７）〜Ｎ番目の要素Ｓｃ（Ｎ）がそれぞれ乗算される。

このように、各タイムスロットの各周波数サブキャリアに割り当てられた各送信シンボルに対して乗算されるＮ個の要素からなるランダム系列は、コントローラ５１２の制御のもと、スクランブル系列記憶部５１３により、タイムスロット毎に、（マッピング部５０４が送信シンボルを拡散してマッピングした時間及び周波数領域の）周波数サブキャリア数Ｑだけ循環シフトされて、スクランブル部５０４により、各タイムスロットの各周波数サブキャリアに割り当てられた送信シンボルに乗算される。

なお、図１０に示すように、送信シンボル毎に拡散してマッピングされる時間及び周波数領域のサイズが異なる場合には、全ての時間及び周波数領域Ａ１、Ａ２及びＡ５のうち、周波数サブキャリア数が最も大きい領域Ａ５の周波数サブキャリア数だけ、スクランブル系列を循環シフトする。

例えば、図１０に示した例では、送信シンボルＳ１及びＳ２は、サブフレーム内のタイムスロット数「２」×周波数サブキャリア数「４」の時間及び周波数領域単位に割り当てている。すなわち、送信シンボルＳ１は、タイムスロット番号「１」〜「２」及び周波数サブキャリア番号「１」〜「４」の時間及び周波数領域Ａ１にマッピングされ、送信シンボルＳ２は、タイムスロット番号「１」〜「２」及び周波数サブキャリア番号「５」〜「８」の時間及び周波数領域Ａ２にマッピングされている。しかし、送信シンボルＳ３は、タイムスロット数「２」×周波数サブキャリア数「８」の時間及び周波数領域Ａ５に割り当てている。従って、循環シフト量は「８」となる。

この場合、タイムスロット番号「１」の１番目の周波数サブキャリアからＮ番目の周波数サブキャリアに割り当てられた送信シンボルには、スクランブル系列の１番目の要素Ｓｃ（１）〜Ｎ番目の要素Ｓｃ（Ｎ）が、それぞれ乗算される。タイムスロット番号「２」ではスクランブル系列は周波数サブキャリア数Ｑ（＝８）だけ循環シフトされているから、９番目の周波数サブキャリアからＮ番目の周波数サブキャリアに割り当てられた送信シンボルには、スクランブル系列の１番目の要素Ｓｃ（１）〜「Ｎ−８」番目の要素Ｓｃ（Ｎ−８）がそれぞれ乗算され、１番目の周波数サブキャリアから８番目の周波数サブキャリアに割り当てられた送信シンボルには、スクランブル系列の「Ｎ−７」番目の要素Ｓｃ（Ｎ−７）〜Ｎ番目の要素Ｓｃ（Ｎ）がそれぞれ乗算される。

ここで、図９及び図１０に示されたスクランブル部５０３の動作により、スクランブル系列が乗算されたマルチキャリア送信シンボルは式（１）により表される。

なお、Txsym(m,n)は、スクランブル部５０３が出力するｍ番目のタイムスロット及びｎ番目の周波数サブキャリアのマルチキャリア送信シンボル、Dsym(m,n)は、スクランブル部５０３に入力されるｍ番目のタイムスロット及びｎ番目の周波数サブキャリアのマルチキャリア送信シンボル、Sc(i)はスクランブル系列のｉ番目の要素であり、さらに、Ｍはサブフレームに含まれる全送信シンボル数、Ｎは全周波数サブキャリア数、Ｑはマッピング部５０４が送信シンボルを拡散してマッピングした時間及び周波数領域の周波数サブキャリア数である。

なお、式（１）によると、マッピング部５０４が送信シンボルを拡散してマッピングする時間及び周波数領域のタイムスロット数は、Ｎ／Ｑを超えない最大の整数に制限されることとなる。

次に、図１１を参照して、スクランブル部５０３の他の動作について説明する。図１１に示した例では、マッピング部５０４が、タイムスロット数Ｍ（Ｍは２以上の正の整数）及び周波数サブキャリア数Ｎ（Ｎは２以上の正の整数）のサブフレーム内に、１送信シンボルをタイムスロット数Ｐ（Ｐは１以上Ｍ以下の整数）及び周波数サブキャリア数Ｑ（Ｑは１以上Ｎ以下の整数）の時間及び周波数領域単位にマッピングする場合に、サブフレームの１番目からＭ番目のタイムスロットの周波数サブキャリア数Ｑの各周波数サブキャリアに割り当てられたデータシンボルに対して、Ｑ×Ｍ個の要素からなるランダム系列を乗算する。

図１１に示したように、１送信シンボルに割り当てられる時間及び周波数領域の周波数サブキャリア数Ｑが「４」の場合、スクランブル系列の系列長は４×Ｍである。

より詳細には、スクランブル系列の１番目の要素Ｓｃ（１）から４番目の要素Ｓｃ（４）については、１番目のタイムスロットの１番目の周波数サブキャリアから４番目の周波数サブキャリアに割り当てられた送信シンボルに対して順に乗算し、５番目の要素Ｓｃ（５）から８番目の要素Ｓｃ（８）については、２番目のタイムスロットの１番目の周波数サブキャリアから４番目の周波数サブキャリアに割り当てられた送信シンボルに対して順に乗算し、「Ｍ−３」番目の要素Ｓｃ（Ｍ−３）からＭ番目の要素Ｓｃ（Ｍ）については、Ｍ番目のタイムスロットの１番目の周波数サブキャリアから４番目の周波数サブキャリアのデータシンボルに対して順に乗算する。

また、５番目以降の周波数サブキャリアについても同様の方法でスクランブル系列が乗算される。すなわち、スクランブル系列の１番目の要素Ｓｃ（１）から４番目の要素Ｓｃ（４）を１番目のタイムスロットの５番目の周波数サブキャリアから８番目の周波数サブキャリアに割り当てられた送信シンボルに対して順に乗算し、５番目の要素Ｓｃ（５）から８番目の要素Ｓｃ（８）を２番目のタイムスロットの５番目の周波数サブキャリアから８番目の周波数サブキャリアに割り当てられた送信シンボルに対して順に乗算し、Ｍ−３番目の要素Ｓｃ（Ｍ−３）からＭ番目の要素Ｓｃ（Ｍ）をＭ番目のタイムスロットの５番目の周波数サブキャリアから８番目の周波数サブキャリアに割り当てられた送信シンボルに対して順に乗算する。

なお、図１２に示すように、送信シンボル毎に拡散してマッピングされる時間及び周波数領域のサイズが異なる場合には、全ての時間及び周波数領域Ａ１、Ａ２及びＡ５のうち、周波数サブキャリア数が最も大きい領域Ａ５の周波数サブキャリア数（例えばここでは「８」）に合わせて、スクランブル系列の要素数を、「８」×「サブフレームのタイムスロット数Ｍ」とする。

図１２に示した例では、送信シンボルＳ１についてはタイムスロット数「２」及び周波数サブキャリア数「４」の時間及び周波数領域Ａ１に割り当て（拡散及びマッピングされ）、送信シンボルＳ２についても同様に、タイムスロット数「２」及び周波数サブキャリア数「４」の時間及び周波数領域Ａ２に割り当てている（拡散及びマッピングされている）。送信シンボルＳ３についてはタイムスロット数「２」及び周波数サブキャリア数「８」の時間及び周波数領域Ａ５に拡散されマッピングされている。したがって、スクランブル系列の周波数サブキャリア方向のサイズは「８」となる。

ここで、図１１及び図１２に示したスクランブル部５０３の動作により、スクランブル系列が乗算されたマルチキャリア送信シンボルは式（２）により表される。

なお、Txsym(m,n)は、スクランブル部５０３が出力するｍ番目のタイムスロット及びｎ番目の周波数サブキャリアのマルチキャリア送信シンボル、Dsym(m,n)は、スクランブル部５０３に入力されるｍ番目のタイムスロット及びｎ番目の周波数サブキャリアのマルチキャリア送信シンボル、Sc(i)はスクランブル系列のｉ番目の要素であり、さらに、Ｍはサブフレームに含まれる全送信シンボル数、Ｎは全周波数サブキャリア数、Ｑはマッピング部５０４が送信シンボルを拡散してマッピングした時間及び周波数領域の周波数サブキャリア数である。

次に、図１３を参照して、スクランブル部５０３の他の動作について説明する。図１３に示した例では、マッピング部５０４が、タイムスロット数Ｍ（Ｍは２以上の正の整数）及び周波数サブキャリア数Ｎ（Ｎは２以上の正の整数）のサブフレーム内に、１送信シンボルをタイムスロット数Ｐ（Ｐは１以上Ｍ以下の整数）及び周波数サブキャリア数Ｑ（Ｑは１以上Ｎ以下の整数）の時間及び周波数領域単位にマッピングする場合に、サブフレームのタイムスロット数Ｐの各タイムスロットの１番目からＮ番目の周波数サブキャリアに割り当てられたデータシンボルに対して、Ｐ×Ｎ個の要素からなるランダム系列を乗算する。

図１３に示したように、１送信シンボルに割り当てられる時間及び周波数領域のタイムスロット数が「２」の場合、スクランブル系列の系列長は２×Ｎである。

より詳細には、スクランブル系列の１番目の要素Ｓｃ（１）からＮ番目の要素Ｓｃ（Ｎ）については、１番目のタイムスロットの１番目の周波数サブキャリアからＮ番目の周波数サブキャリアに割り当てられた送信シンボルに対して順に乗算し、「Ｎ＋１」番目の要素Ｓｃ（Ｎ＋１）から「２×Ｎ」番目の要素Ｓｃ（２×Ｎ）については、２番目のタイムスロットの１番目の周波数サブキャリアからＮ番目の周波数サブキャリアに割り当てられた送信シンボルに対して順に乗算する。

また、３番目以降のシンボルについても同様の方法でスクランブル系列が乗算される。すなわち、スクランブル系列の１番目の要素Ｓｃ（１）からＮ番目の要素Ｓｃ（Ｎ）を３番目のタイムスロットの１番目の周波数サブキャリアからＮ番目の周波数サブキャリアに割り当てられた送信シンボルに対して順に乗算し、「Ｎ＋１」番目の要素Ｓｃ（Ｎ＋１）から「２×Ｎ」番目の要素Ｓｃ（２×Ｎ）を４番目のタイムスロットの１番目の周波数サブキャリアからＮ番目の周波数サブキャリアに割り当てられた送信シンボルに対して順に乗算する。

なお、図１４に示すように、送信シンボル毎に拡散してマッピングされる時間及び周波数領域のサイズが異なる場合には、全ての時間及び周波数領域Ａ１、Ａ６及びＡ７のうち、タイムスロット数が最も大きい領域Ａ６のタイムスロット数（例えばここでは「４」）に合わせて、スクランブル系列の要素数を、「サブフレームの周波数サブキャリア数Ｎ」×「４」とする。

図１４に示した例では、送信シンボルＳ１については、タイムスロット数「２」及び周波数サブキャリア数「４」の時間及び周波数領域Ａ１に割り当て、送信シンボルＳ２についてはタイムスロット数「４」及び周波数サブキャリア数「４」の時間及び周波数領域Ａ６に割り当て、送信シンボルＳ３についてはタイムスロット数「２」及び周波数サブキャリア数「４」の時間及び周波数領域Ａ７に割り当てている。したがって、スクランブル系列の時間方向のサイズは、時間及び周波数領域Ａ６のタイムスロット数である「４」となる。

ここで、図１３及び図１４に示したスクランブル部５０３の動作により、スクランブル系列が乗算されたマルチキャリア送信シンボルは式（３）により表される。

なお、Txsym(m,n)は、スクランブル部５０３が出力するｍ番目のタイムスロット及びｎ番目の周波数サブキャリアのマルチキャリア送信シンボル、Dsym(m,n)は、スクランブル部５０３に入力されるｍ番目のタイムスロット及びｎ番目の周波数サブキャリアのマルチキャリア送信シンボル、Sc(i)はスクランブル系列のｉ番目の要素であり、さらに、Ｍはサブフレームに含まれる全送信シンボル数、Ｎは全周波数サブキャリア数、Ｑはマッピング部５０４が送信シンボルを拡散してマッピングした時間及び周波数領域の周波数サブキャリア数である。

以上説明したように、図９〜図１４に示した手法によれば、複数の無線通信装置が同一の周波数帯域を用いる環境にて同時に無線通信を行う場合に、それぞれの無線通信装置が拡散された送信シンボルのそれぞれに対して異なる系列要素を乗算することにより、送信シンボルを拡散することの効果を損ねることなく隣接する基地局間の干渉を抑圧した無線通信を行うことが可能になる。

次に、図１５を参照して、スクランブル部５０３の他の動作について説明する。図１５は図９を用いて説明した動作例を変形するものである。

なお、ここでは、マッピング部５０４が、タイムスロット数Ｍ（Ｍは２以上の正の整数）及び周波数サブキャリア数Ｎ（Ｎは２以上の正の整数）のサブフレーム内に、１送信シンボルをタイムスロット数Ｐ（Ｐは１以上Ｍ以下の整数で、ここでは例えばＰ＝２）及び周波数サブキャリア数Ｑ（Ｑは１以上Ｎ以下の整数で、ここでは例えばＱ＝４）の時間及び周波数領域単位にマッピングする場合を例にとり説明する。

図１５には２種類のスクランブル系列の乗算方法が示されており、それぞれスクランブル系列を周波数サブキャリア方向に循環シフトする量が異なっている。

図１５（ａ）に示す第１のスクランブル方法では、循環シフト量は４周波数サブキャリア、図１５（ｂ）に示す第２のスクランブル方法では、循環シフト量は２周波数サブキャリアである。さらに、それぞれのスクランブル方法は異なる無線通信装置に適用される。無線通信装置が基地局であるならば、少なくとも隣接する基地局毎に循環シフト量の異なるスクランブル方法を適用する。無線通信装置が無線通信端末であるならば、少なくとも隣接する基地局と無線通信を行う無線通信端末とは、循環シフト量の異なるスクランブル方法を適用する。

なお、図１５には２種類のスクランブル方法が示されているが、２種類に限定されるものではなく、各無線通信装置の循環シフト量がそれぞれ異なるように、隣接する各基地局、隣接する基地局と無線通信を行う各無線通信装置に対し、循環シフト量を設定すればよい。

また、図１５に示した方法は、マッピング部５０４が、サブフレーム内に、１送信シンボルをどのような時間及び周波数領域に拡散及びマッピングするかに関わらず、各無線通信装置の循環シフト量を設定してもよい。

以上説明したように、図１５に示した手法によれば、基地局に代表される複数の無線通信装置が同一の周波数帯域を用いる環境にて同時に無線通信を行う場合に、それぞれの無線通信装置が異なる符号系列を有し、且つそれぞれの無線通信装置が拡散された送信シンボルのそれぞれに対して異なる方法で系列要素を乗算するため、結果として、送信シンボルを拡散する効果を損ねることなく隣接基地局間干渉を抑圧した無線通信を行うことが可能になる。

本発明の実施の形態に記載した本発明の手法は、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、磁気ディスク（フレキシブルディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、半導体メモリなどの記録媒体に格納して頒布することもできる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本実施形態にかかる無線通信システムの構成例を示した図。 本実施形態に係る無線通信システムの他の構成例を示した図。 本実施形態の無線通信装置に適用する無線通信方式を説明するための図。 フレームフォーマットの一例を示した図。 無線通信装置の構成例を示した図。 図５のマッピング部及びスクランブル部の詳細な構成例を示した図。 マッピング部の拡散処理を説明するための図。 マッピング部の他の拡散処理を説明するための図。 スクランブル部におけるスクランブル系列の乗算方法の第１の例を説明するための図。 スクランブル部におけるスクランブル系列の乗算方法の第１の例の変形例を説明するための図。 スクランブル部におけるスクランブル系列の乗算方法の第２の例を説明するための図。 スクランブル部におけるスクランブル系列の乗算方法の第２の例の変形例を説明するための図。 スクランブル部におけるスクランブル系列の乗算方法の第３の例を説明するための図。 スクランブル部におけるスクランブル系列の乗算方法の第３の例の変形例を説明するための図。 スクランブル部におけるスクランブル系列の乗算方法の第４の例を説明するための図。

符号の説明

５００…アンテナ ５０１…無線処理部 ５０２…マルチキャリア変調部 ５０３…スクランブル部 ５０４…マッピング部 ５０５…変調部 ５０６…符号化部 ５０７…制御部 ５１１…上位レイヤＩ／Ｆ部 ５１２…コントローラ ５１３…スクランブル系列記憶部

Claims (2)

1. 複数の送信シンボルを生成する第１の生成手段と、
   各送信シンボルから、当該送信シンボルを複製して、予め与えられた数の送信シンボル群を生成する第２の生成手段と、
   タイムスロット数Ｍ（Ｍは２以上の正の整数）及び周波数サブキャリア数Ｎ（Ｎは２以上の正の整数）のフレーム内に、前記送信シンボル群を、タイムスロット数Ｐ（Ｐは１以上Ｍ以下の整数）及び周波数サブキャリア数Ｑ（Ｑは１以上Ｎ以下の整数）の時間及び周波数領域単位に割り当てる割当手段と、
   前記フレームのタイムスロット毎に、各周波数サブキャリアに割り当てられた各送信シンボルに対して乗算されるＮ個の要素からなる符号系列を、タイムスロット毎に周波数サブキャリア数Ｑだけ循環シフトしながら、各タイムスロットの各周波数サブキャリアに割り当てられた送信シンボルに乗算する符号乗算手段と、
   前記符号系列が乗算された各送信シンボル群をマルチキャリア変調して送信する送信手段と、
   を具備したことを特徴とする無線通信装置。
2. 複数の送信シンボルを生成する第１の生成ステップと、
   各送信シンボルから、当該送信シンボルを複製して、予め与えられた数の送信シンボル群を生成する第２の生成ステップと、
   タイムスロット数Ｍ（Ｍは２以上の正の整数）及び周波数サブキャリア数Ｎ（Ｎは２以上の正の整数）のフレーム内に、前記送信シンボル群を、タイムスロット数Ｐ（Ｐは１以上Ｍ以下の整数）及び周波数サブキャリア数Ｑ（Ｑは１以上Ｎ以下の整数）の時間及び周波数領域単位に割り当てる割当ステップと、
   前記フレームのタイムスロット毎に、各周波数サブキャリアに割り当てられた各送信シンボルに対して乗算されるＮ個の要素からなる符号系列を、タイムスロット毎に周波数サブキャリア数Ｑだけ循環シフトしながら、各タイムスロットの各周波数サブキャリアに割り当てられた送信シンボルに乗算する符号乗算ステップと、
   前記符号系列が乗算された各送信シンボル群をマルチキャリア変調して送信する送信ステップと、
   を含む送信方法。

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