JP4512821B2

JP4512821B2 - 通信システム

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Publication number: JP4512821B2
Application number: JP2004261676A
Authority: JP
Inventors: 忠藤野
Original assignee: THE UNIVERSITY OF ELECTRO-COMUNICATINS
Current assignee: THE UNIVERSITY OF ELECTRO-COMUNICATINS
Priority date: 2004-09-08
Filing date: 2004-09-08
Publication date: 2010-07-28
Anticipated expiration: 2024-09-08
Also published as: JP2006080798A

Description

本発明は、MC-CDMA(Multi-Carrier-Code division Multiple Access:マルチキャリア−符号分割多元接続)等の移動体通信において利用可能な通信システムに関する。

MC-CDMA等の移動体通信方式では、マルチユーザの情報を同時に周波数領域符号分割多元接続方式により伝送する。この方式では、各ユーザ宛の周波数領域拡散符号は、互いに直交する拡散符号で構成される符号セットの中から、各ユーザに１つの拡散符号を割り当て、ユーザ間における拡散符号の直交性を利用して、受信局において自局宛の信号を抽出する（例えば、非特許文献１参照）。

一方、最近では、MIMO(Multiple-Input Mulltiple-Output:多入力多出力)チャネルが脚光を浴びている。これは、送信アンテナ数、及び受信アンテナ数を複数にする方式であり、これにより陸上移動体通信等において、フェージングの影響による伝送路の劣化を軽減させることができ、その結果、良好な受信信号電力対雑音電力比（S/N）比を得ることができるとともに、送信局と受信局との間で送信信号が受信局に届かない状況となる確率を低減することができる。
S.Hara and R.Prasad, "Overview of multicarrier CDMA," IEEE Communication Magazine, Dec.1997

しかしながら、携帯電話などの一般の商用の移動機は、通常、２本のアンテナを装備しているが、移動機のサイズが小さいため、２本のアンテナ間の距離が小さく、そのため、移動機が電波環境の悪いビル間などに在圏している場合等には、２本の受信アンテナの両方が送信局の全ての送信アンテナから送信された信号を受信できなくなる、いわゆるブロッキングに遭遇することがある。この場合、従来の伝送方式では、MIMOチャネルのように複数の受信アンテナを備えた受信機においても、ブロッキング中に送信された信号を受信できないという問題がある。

そこで、本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、複数の受信アンテナを備えた受信機において、全ての受信アンテナがブロッキングに遭遇した場合であっても、ブロッキング中の信号の抽出を可能にすることのできる通信システムを提供することをその課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は、複数のユーザ宛に信号系列を送受信する送信機及び受信機からなる通信システムであって、送信機は、信号系列を、ユーザ毎に複数のサブキャリアに複製する複製部と、各ユーザに少なくとも２つの拡散符号を割り当てるとともに、複数のサブキャリア上の各信号系列に対し、各ユーザに固有の複数の拡散符号を時間的に周期的に変動させて、信号系列の連続する２送信シンボルを１つのシンボルブロックとし、各シンボルブロックに対して拡散符号を乗算する拡散部と、全ユーザ宛の全サブキャリアを重畳する加算器と、複数のサブキャリア上の各信号系列を時間的に遅延させ、この遅延された信号系列を元の信号系列に加算して送信信号を生成する遅延部と、送信信号を送信する送信部とを備え、受信機は、送信信号を受信する受信部と、送信信号から拡散符号を用いて、信号系列を抽出する逆拡散部とを備える。

上記発明において、遅延部は、加算器により重畳された送信信号を複製し、この複製された送信信号を元の送信信号に対して、時間的に遅延させて加算するとともに、加算後の信号系列のうち、元の送信信号の信号長を超過した後尾部分の信号系列を、加算後の信号系列の先頭部分に加算することが好ましい。

上記発明において、受信機は、複数のアンテナを備え、受信部及び逆拡散部は、複数のアンテナ毎に設けられ、逆拡散部には、逆拡散部で抽出された信号系列に対し積分及び放電を行い、特定のサブストリームの信号のみを抽出する積分放電回路が設けられ、各積分放電回路には、それぞれの積分放電回路から抽出されたサブストリームの信号について計算された推定送信信号を加算する加算器が設けられていることが好ましい。

以上説明したように本発明の通信システムによれば、遅延させた信号系列を重畳しているため、所定時刻の送信信号がブロッキング等により受信できない場合であっても、受信できなかった信号は、遅延時間後に受信信号内において再度出現することとなり、損失された信号を推定することができる。また、本発明において、ユーザ固有の拡散符号を周期的に変動させて拡散した場合には、受信側において、遅延された信号が重畳された信号内からも、特定のユーザ宛の信号を抽出することができる。

［第１実施形態］
以下に、本発明の第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態では、MISOチャネルにおけるSTBCを用いたMC-CDMA方式の下り回線において本発明の通信方式を適用する。なお、本実施形態では、送信アンテナは２本、つまり伝送チャネルが２本の場合を例に説明する。

（信号系列）
先ず、本実施形態における信号系列について説明する。図１は、信号系列を模式的に示す説明図である。なお、本実施形態においてＣ，Ｒ，Ｘ等の大文字は、拡散符号ベクトルを示し、ａ，ｃ，ｘ等の小文字は、信号系列(ベクトルの要素）を示すものとする。

同図（ａ）に示すように、本実施形態では、ユーザｕ宛の送信情報系列を｛ａ_n,u｝とし、時刻は、ｎ＝１から始まるものとする。そして、この送信情報系列｛ａ_n,u｝に対し、同図（ｂ）に示すような、ユーザｕ宛の時変の周波数領域拡散符号ベクトルＣ_n,u=［ｃ_n,u,0，…，ｃ_n,u,k，…，ｃ_n,u,L-1］^Tを乗ずる。ここで、Ｌはこのベクトルの次元（長さ）であり、且つMC-CDMAのサブストリーム数である。添字ｎは同図（ｄ）に示す法４の整数であり、拡散符号が時間的に変化することを表している。また、第ｋ要素ｃ_n,u,k｛∈（+１，−１）｝は、第ｋサブキャリア上の拡散符号のチップであることを示す。なお、拡散符号Ｃ_n,uの要素は+１又は−１であり、ユーザ間において互いに直交する。

そして、時刻ｎのユーザｕ宛の送信情報系列｛ａ_n,u｝に対して｛Ｃ_n-1,u｝を乗じ、周波数領域で拡散された信号系列｛Ｃ_n-1,u，ａ_n,u｝を生成し、次に、Ｎシンボル分遅延した信号系列｛Ｃ_n-N-1,uａ_n-N,u｝を｛Ｃ_n-1,uａ_n,u｝に重畳して同図（ｃ）に示すようなシンボル系列｛Ｘ_n,u｝=｛Ｃ_n-1,uａ_n,u+Ｃ_n-N-1,uａ_n-N,u｝を生成する。これにより、同図（ｅ）に示すように、時刻ｎの送信シンボルは、Ｘ_n,u=Ｃ_n-1,uａ_n,u+Ｃ_n-N-1,uａ_n-N,uであり、時刻ｎ+１の送信シンボルは、Ｘ_n+1,u=Ｃ_n,uａ_n+1,u+Ｃ_n-N,uａ_n-N+1,uとなり、同様に、時刻ｎ+Ｎ，ｎ+Ｎ+１における送信シンボルベクトルは、同図（ｆ）のようになる。

なお、本実施形態では、送信機側において、１ユーザあたり４つの周波数領域拡散符号Ｃ_n-1,u，Ｃ_n,u，Ｃ_n-N-1,u，Ｃ_n-N,uを割り当て、同図（ｄ）に示すように、ｎに対して法４で、２シンボルブロック毎に周期的に変化させる。

なお、本実施形態では、加算器により重畳された送信信号を複製し、この複製された送信信号を元の送信信号に対して、時間的に遅延させて加算する際、同図（ｇ）に示すように、加算後の信号系列のうち、元の送信信号の信号長を超過した後尾部分の信号系列を、加算後の信号系列の先頭部分に加算する。

ここで、｛ａ_n,u｝のシンボル系列をＭシンボル長とすると、Ｘ_ｎの系列長はＭ+Ｎとなって時間効率が悪くなる。そこで、Ｘ_ｎの時刻Ｎを超過した部分を先頭に移すことによって、Ｘ_ｎの系列長をＭシンボル長とする。これによって、時間効率の劣化を防ぐことができる。

（送信局の構成）
次いで、本実施形態に係る送信局の構成を説明する。図２は、本実施形態に係る送信局に備えられた送信機の概略構成を示すブロック図である。

本実施形態に係る送信機１は、ユーザ毎に設けられたコピー器１１１，１１２と、ユーザ毎に設けられた拡散器１２１，１２２と、多重回路１３と、シンボル遅延回路１４と、変調器１５と、加算器１６とバッファ１７と、送信アンテナ１８１，１８２とを備えている。

コピー器１１１，１１２は、ユーザｕ宛の送信情報系列｛ａ_n,u｝をＬ本のサブストリーム（サブキャリア）に複製する回路である。

拡散器１２１，１２２は、コピー器１１１，１１２で複製されたＬ本のサブストリームに対して、拡散符号Ｃ_n,uのチップを乗じて拡散処理を行う回路である。この拡散器１２１，１２２において乗算される拡散符号として、１ユーザあたり４つの周波数領域拡散符号Ｃ_n-1,u，Ｃ_n,u，Ｃ_n-N-1,u，Ｃ_n-N,uを割り当てられ、これらをシンボルブロック毎に周期的に変動させる。

多重回路１３は、全てのユーザ宛の信号をサブキャリア毎に重畳する回路である。変調器１５は、各サブストリーム上の信号を変調する回路である。加算器１６は、全てのサブストリームの変調信号を加え合わせる回路である。

シンボル遅延回路１４は、加算器１６により重畳された各サブキャリア上の信号系列をＮシンボル時間（ＮＴ_s）分遅延させ、元の信号に対して加算する回路である。これにより、時刻ｎの送信信号

が生成される。ここでＮ_uはユーザ数、ｆ_kは第ｋサブストリームのサブキャリア周波数である。また、Ｔ_sはシンボル長であり、隣接するサブストリーム間の周波数差（周波数間隔）は、１／Ｔ_sの正の整数倍である。

バッファ１７は、送信信号を一時的に蓄積する記憶装置であり、且つ加算器１６により重畳された送信信号に対して、時間的に遅延させた信号を加算する際、加算後の信号系列のうち、元の送信信号の信号長を超過した後尾部分の信号系列を、加算後の信号系列の先頭部分に加算する機能を備えている。送信アンテナ１８１，１８２は、STBCの送信方式により送信信号ｘ_ｎを送出する送信手段である。

なお、コピー器１１１，１１２及び拡散器１２１，１２２はユーザ毎に設けられ、多重回路１３により多重化され、変調器１５、加算器１６、シンボル遅延回路１４，バッファ１７により一括して処理される。

（受信局の構成）
次いで、本実施形態に係る受信局の構成を説明する。図３は、本実施形態に係る受信局に備えられた受信機の概略構成を示すブロック図である。

本実施形態に係る受信機２は、複数の受信アンテナ２１１〜２１３を備えており、アンテナ毎に設けられた受信回路２０１〜２０３及びバッファ２７１〜２７３と、加算器２８と、判定器２９とを備えている。各受信回路２０１〜２０３は、それぞれコピー器２２１と、復調器２３１と、逆拡散器２４１と、積分放電回路２５１と、加算器２６２とを備えている。

コピー器２２１は、受信信号をＬ本のサブストリームに複製する回路である。復調器２３１は、各サブキャリアに対してサブキャリア周波数を乗じて復調する回路である。ここでは、第ｋサブキャリアについては、ＥＸＰ［−ｊ２πｆ_ｋｔ］を乗じて復調する。

逆拡散器２４１は、各時刻（例えばn,n+1：nは奇数）におけるそれぞれの拡散符号のチップ（例えばｃ_n-1,u,k，ｃ_n,u,k）を各サブストリーム上で乗じて逆拡散する回路である。

積分放電回路２５１は、シンボル長Ｔ_sに亘って積分・放電を行い、第ｋサブキャリア，ｋ∈［０，Ｌ］以外のサブストリーム上の信号を除去し、第ｋサブストリームの信号のみを抽出する回路である。

加算器２６２は、全てのサブキャリア上の信号を加算する回路である。バッファ２７１〜２７３は、加算されたアンテナ毎の受信信号を一時的に蓄積するとともに、これらの受信信号について、STBC復号法により、時刻ｎ，ｎ+１（ｎは奇数）における推定送信信号

を計算する回路である。

加算器２８は、バッファ２７１〜２７３において計算された推定送信信号を加算する回路である。判定器２９は、加算された推定送信信号について判定を行い、判定推定送信信号を算出する回路である。

（時変周波数領域拡散符号）
上述した時変周波数領域拡散符号Ｃ_n-1,u，Ｃ_n,u，Ｃ_n-N-1,u，Ｃ_n-N,uについて詳述する。

本実施形態では、互いに直交する符号で構成される符号セットの中から４つの符号を１ユーザに周波数領域拡散符号として割り当て、これらを時間的に周期的に変動させる。

本実施形態では、上述したように、時刻ｎにおけるユーザｕの周波数領域拡散符号ベクトルをＣ_n,u=［ｃ_n,u,0，…，ｃ_n,u,k，…，ｃ_n,u,L-1］^Tと定義し、添字ｎを法４で時間的に変化させることによって、
時刻１にＣ_0,uを、
時刻２にＣ_1,uを、
時刻３にＣ_2,uを、
時刻４にＣ_3,uを、
時刻５にＣ_5,u=Ｃ_0,uを
時刻６にＣ_6,u=Ｃ_1,uを
時刻７にＣ_7,u=Ｃ_2,uを
時刻８にＣ_8,u=Ｃ_3,uを
……
時刻ｎにＣ_n-1,u=Ｃ_0,u（n=4m+1の場合）、又は、Ｃ_n-1,u=Ｃ_2,u（n=4m+3の場合）を、
時刻ｎ+１にＣ_n,u=Ｃ_1,u（n=4m+1の場合）、又は、Ｃ_n,u=Ｃ_3,u（n=4m+3の場合）を、
時刻ｎ+２にＣ_n+1,u=Ｃ_2,u（n=4m+1の場合）、又は、Ｃ_n+1,u=Ｃ_0,u（n=4m+3の場合）を、
時刻ｎ+３にＣ_n+2,u=Ｃ_3,u（n=4m+1の場合）、又は、Ｃ_n+2,u=Ｃ_1,u（n=4m+3の場合）を、
……
というように、４シンボル毎に同一の周波数領域拡散符号を繰り返して乗ずる。ここにｎは奇数である。また、ｍは非負の整数である。そして、この周波数領域拡散符号を各ユーザ宛の信号に乗算することにより、

を生成する。時刻ｎ，ｎ+１，ｎ+Ｎ，ｎ+Ｎ+１における送信シンボルは、遅延時間をＮ＝４ｍ+２（ｍは非負の整数）とすると、次式で表される。

次に、送信アンテナ１８１から時刻ｎにＸ_ｎを、ｎ+１に−Ｘ_ｎ+１*を、ｎ+ＮにＸ_ｎ+Ｎを、ｎ+Ｎ+１に−Ｘ_ｎ+Ｎ+１*を送信する。また、送信アンテナ１８２から時刻ｎにＸ_ｎ+1を、ｎ+１にＸ_ｎ*を、ｎ+ＮにＸ_ｎ+Ｎ+1を、ｎ+Ｎ+１にＸ_ｎ+Ｎ*を送信する。ここでｎは奇数であり、*は複素共役を表す。

本実施形態では、時刻ｎの送信アンテナからユーザｕ₀の受信アンテナへの第ｋサブキャリアのCSI及びその推定値について、推定値を既知とし、フェージングは、シンボルブロック内で一定となる程度に、緩慢であるとして、次の仮定を行っている。

また、CSI行列及び推定CSI行列をそれぞれ次式で表す。

以上より、

が成立し、これにより推定を行う。

（送信信号の推定）
上記式（１）及び（３）に基づいて、ユーザが受信した信号の推定を行う。各場合に分けて以下に説明する。

時刻ｎ，ｎ+１，ｎ+Ｎ，ｎ+Ｎ+１においてユーザが受信する信号は次式で表される。

ここにＷ_ｎ＝［ｗ_n,0，…ｗ_n,k，…ｗ_n,L-1］^Ｔは時刻ｎにおける加法性受信ガウス雑音ベクトルである。次に、送信情報の推定を行う。先ず、逆拡散の際、各サブストリーム上の信号の振幅の大きさを同一にする必要があるため、次の振幅補正係数行列Ａ_{ｎ，ｎ+１}を定義する。

上記α_{ｎ，ｎ+１，ｋ}は、第ｋサブキャリアに対する振幅補正係数である。時刻ｎ，ｎ+１及びｎ+Ｎ，ｎ+Ｎ+１に送信したユーザｕ₀宛の時刻ｎの情報ａ_ｎ，ｕ0をそれぞれ次のように抽出する。

（１）ブロッキングがない場合
全てのアンテナにおいてブロッキングがない場合、上記式（６）及び（７）により送信情報ａ_ｎ，ｕ0は次式で推定される。

そして、上記式（７）に、前記式（１），（４）及び（５）を代入することによって送信情報ａ_{ｎ+１，ｕ0}は次式で推定される。

（２）全ての伝送チャネルがブロックされた場合
時刻ｎ，ｎ+１において、移動機の全てに受信アンテナがブロッキングに遭遇して受信アンテナに送信信号が入力されなかった場合、式（４）において、

として、前記式（６）の第２右辺に代入すると、送信信号は次式により推定される。

（３）１本の伝送チャネルがブロックされた場合
時刻ｎ，ｎ+１において、移動機の全てに送信アンテナ１８１からの送信信号がブロックされた場合、一般性を失うことなく、

として、これを式（６）の第２右辺に代入すると、送信信号は次式により推定される。

（通信方法）
以上説明した送信機及び受信機を用いることにより、本発明に係る通信方法を実現することができる。

先ず、送信機１側において、各ユーザ宛の送信情報系列｛ａ_n,u｝をＬ本のサブストリーム（サブキャリア）に複製する。次いで、拡散器１２１，１２２により、コピー器１１１，１１２で複製されたＬ本のサブストリームに対して、拡散符号Ｃ_n,uのチップを乗じて拡散処理を行う。この拡散器１２１，１２２における拡散符号の乗算では、１ユーザあたり４つの周波数領域拡散符号Ｃ_n-1,u，Ｃ_n,u，Ｃ_n-N-1,u，Ｃ_n-N,uを割り当て、これらをシンボルブロック毎に周期的に変動させる。

その後、多重回路１３により、全てのユーザ宛の信号をサブキャリア毎に重畳し、変調器１５により、各サブキャリア上の信号を変調し、加算器１６により、全てのサブストリームの変調信号を加え合わせる。次いで、シンボル遅延回路１４により、加算器１６により重畳された各サブキャリア上の信号系列を遅延回路１４でＮシンボル時間（ＮＴ_s）分遅延させ、元の信号に対して加算した後、バッファ１７に一時的に送信信号を蓄積し、送信信号に対して、加算後の信号系列のうち、元の送信信号の信号長を超過した後尾部分の信号系列を、加算後の信号系列の先頭部分に加算する。

そして、このように生成された送信信号を、送信アンテナ１８１，１８２により送信する。

受信機２側では、各受信アンテナ２１１〜２１３により送信信号を受信し、アンテナ毎にコピー器２２１により受信信号をＬ本のサブストリームに複製し、復調器２３１において、各サブキャリアに対してサブキャリア周波数を乗じて復調する。

次いで、逆拡散器２４１により、各時刻（例えばｎ，ｎ＋１）におけるそれぞれの拡散符号のチップ（例えばｃ_n-1,u,k，ｃ_n,u,k）を乗じて逆拡散し、積分放電回路２５１により、シンボル長Ｔ_sに亘って積分・放電を行い、第ｋサブキャリア以外のサブストリーム上の信号を除去し、第ｋサブストリームの信号のみを抽出する。

このように抽出されたサブキャリア上の信号を、アンテナ毎の加算器２６２により加算し、それを各バッファ２７１〜２７３に一時的に蓄積するとともに、受信信号について、STBC復号法により、時刻ｎ，ｎ+１（ｎは奇数）における推定送信信号を計算する。

その後、加算器２８において、バッファ２７１〜２７３において計算された推定送信信号を加算し、判定器２９において、加算された推定送信信号について判定を行い、判定推定送信信号を算出し、出力する。

（変更例１）
上述した実施形態では、シンボル遅延回路１４による遅延処理を加算器１６において重畳された信号に対して行ったが、例えば、図４に示すように、コピー器１１１により複製された複数のサブキャリアに対して個々に行ってもよい。なお、受信機の構成は、上述した受信機２と同様のものを用いることができる。

このような変更例１に係る送信機及び受信機による通信方法は、以下の手順により行う。

先ず、送信機１側において、コピー器１１１により、各ユーザ宛の送信情報系列｛ａ_n,u｝をＬ本のサブストリーム（サブキャリア）に複製する。次いで、拡散器１２１，１２２により、コピー器１１１，１１２で複製されたＬ本のサブストリームに対して、拡散符号Ｃ_n,uのチップを乗じて拡散処理を行う。この拡散器１２１，１２２における拡散符号の乗算では、１ユーザあたり４つの周波数領域拡散符号Ｃ_n-1,u，Ｃ_n,u，Ｃ_n-N-1,u，Ｃ_n-N,uを割り当て、これらを２シンボルブロック毎に周期的に変動させる。

その後、多重回路１３により、全てのユーザ宛の信号をサブキャリア毎に重畳し、各サブキャリアについて、それぞれのシンボル遅延回路１４により、加算器１６により重畳された各サブキャリア上の信号系列をＮシンボル時間（ＮＴ_s）分遅延させ、元の信号に対して加算する。

この遅延された各サブキャリア上の信号を変調器１５により変調し、加算器１６により、全てのサブストリームの変調信号を加え合わせる。そして、このように生成された送信信号を、バッファ１７を介して、送信アンテナ１８１，１８２により送信する。

受信機２側では、受信アンテナ２１１により送信信号を受信し、アンテナ毎にコピー器２２１により受信信号をＬ本のサブストリームに複製し、復調器２３１において、各サブキャリアに対してサブキャリア周波数を乗じて復調する。

このように抽出されたサブキャリア上の信号を、アンテナ毎の加算器２６２により加算し、それを各バッファ２７１に一時的に蓄積するとともに、受信信号について、STBC復号法により、時刻ｎ，ｎ+１（ｎは奇数）における推定送信信号を計算する。その後、判定器２９において、加算された推定送信信号について判定を行い、判定推定送信信号を算出し、出力する。

（作用・効果）
本実施形態及び変更例に係る通信システム及び通信方法によれば、遅延させた信号系列を重畳しているため、所定時刻の送信信号がブロッキング等により受信できない場合であっても、受信できなかった信号は、遅延時間後に受信信号内において再度出現することとなり、損失された信号を推定することができる。また、本実施形態においては、ユーザ固有の拡散符号を周期的に変動させて拡散させるため、受信側において、遅延された信号が重畳された信号内からも、特定のユーザ宛の信号を抽出することができる。

［第２実施形態］
次いで、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態では、上述した第１実施形態において、周期的に変動させた拡散符号を、２つの固定的な拡散符号を用いることを特徴とする。

（送信局の構成）
図５（ａ）は、本実施形態に係る送信局に備えられた送信機の概略構成を示すブロック図である。

本実施形態に係る送信機１は、ユーザ毎に設けられたコピー器１１１ａ，１１１ｂ及び１１１ｄと、ユーザ毎に設けられた拡散器１２１と、多重回路１１１ｃ及び１３と、シンボル遅延回路１４と、変調器１５と、加算器１６とバッファ１７と、送信アンテナ１８１，１８２とを備えている。

コピー器１１１ａは、ユーザｕ宛の送信情報系列｛ａ_n,u｝を２本のサブストリーム（サブキャリア）に分岐させる回路であり、コピー器１１１ｂ及び１１１ｄは、２本に複製されたサブストリームのそれぞれにおいて、さらにＬ本のサブストリーム（サブキャリア）に複製する回路である。

拡散器１２１は、コピー器１１１ｂ及び１１１ｄで複製された（Ｌ×２）本のサブストリームに対して、拡散符号Ｃ_0,u及びＣ_1,uのチップを乗じて拡散処理を行う回路である。

多重回路１１１ｃは、２本に分岐されたサブストリームのうち、それぞれ対応する一対のサブストリーム毎に重畳する回路である。多重回路１３は、全てのユーザ宛の信号をサブキャリア毎に重畳する回路である。変調器１５は、各サブキャリア上の信号を変調する回路である。加算器１６は、全てのサブストリームの変調信号を加え合わせる回路である。

本実施形態に係るシンボル遅延回路１４は、コピー器１１１ａにおいて分岐された一方のサブストリーム上の信号系列をＮシンボル時間（ＮＴ_s）分遅延させる回路である。これにより、時刻ｎの送信信号

が生成される。

バッファ１７は、送信信号を一時的に蓄積する記憶装置であり、送信アンテナ１８１，１８２は、STBCの送信方式により送信信号ｘ_ｎを送出する送信手段である。

なお、コピー器１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｄ、拡散器１２１及び多重回路１１１ｃはユーザ毎に設けられ、多重回路１３により多重化され、変調器１５、加算器１６により一括して処理される。

（受信局の構成）
次いで、本実施形態に係る受信局の構成を説明する。図５（ｂ）は、本実施形態に係る受信局に備えられた受信機の概略構成を示すブロック図である。

本実施形態に係る受信機２ａは、受信アンテナ２１１を備えており、このアンテナ２１１に接続されたコピー器２２１と、復調器２３１と、逆拡散器２４１と、積分放電回路２５１と、この積分放電回路２５１に接続されたコピー器２２２，加算器２６２ａ，２６２ｂと、バッファ２７１と、判定器２９とを備えている。

積分放電回路２５１は、シンボル長Ｔ_sに亘って積分・放電を行い、第ｋサブキャリア以外のサブストリーム上の信号を除去し、第ｋサブストリームの信号のみを抽出する回路である。コピー器２２２は、各積分放電回路２５１で処理された信号をさらに２本のサブストリームに分岐させる回路である。逆拡散器２４１は、各時刻（例えばn,n+1：nは奇数）におけるそれぞれの拡散符号のチップｃ_０,u,k，ｃ_１,u,k）を、（Ｌ×２）本の各サブストリーム上で乗じて逆拡散する回路である。

加算器２６２ａ及び２６２ｂは、コピー器２２２で２本に複製されたストリームのうち、対応するＬ本のサブストリームを加算し、２本のストリームとする回路である。バッファ２７１は、加算されたアンテナ毎の受信信号を一時的に蓄積するメモリ装置であり、判定器２９は、受信信号について、STBC復号法により、時刻ｎ，ｎ+１（ｎは奇数）における推定送信信号を計算し、この推定送信信号について判定を行い、判定推定送信信号を算出する回路である。

（通信システムの動作）
以上説明した第２実施形態に係る送信機及び受信機による通信方法は、以下の手順により行う。

先ず、送信機１側において、コピー器１１１ａにより２本のストリームに分岐し、そのうち１本のストリームは遅延回路１４によりＮシンボル時間遅延させる。

コピー器１１１ｂ、１１１ｄにおいてＬ本のサブストリームに各々にコピーする。コピー器１１１ｂでＬ本のサブストリームに分岐された各サブストリーム上で拡散器１２１により拡散符号Ｃ_0,u0を乗ずる（第ｋサブストリームではチップｃ_0,u0,kを乗ずる）。コピー器１１１ｄでＬ本のサブストリームに分岐された各サブストリーム上で拡散器１２１により、拡散符号Ｃ_1,u0を乗じ（第ｋサブストリームではｃ_1,u0,kを乗ずる）、信号Ｃ_1,u0ａ_n-N,u0を生成する。

次いで、加算器１１１ｃにおいて信号Ｃ_0,u0ａ_n,u0と信号Ｃ_1,u0ａ_n-N,u0を加算し、信号Ｘ_n,u0=Ｃ_0,u0ａ_n,u0+Ｃ_1,u0ａ_n-N,u0を作成する（第ｋサブストリーム上では、ｃ_0,u0,kａ_n,u0+ｃ_1,u0,kａ_n-N,u0を作成する）。

さらに多重回路１３により、全てのユーザ宛の信号をサブキャリア毎に重畳する。この重畳された各サブキャリア上の信号を変調器１５により変調し、加算器１６により、全てのサブストリームの変調信号を加え合わせる。そして、このように生成された送信信号を、バッファ１７を介して、送信アンテナ１８１，１８２により送信する。

具体的には、送信アンテナ１８１から時刻ｎにＸ_ｎを、ｎ+１に−Ｘ_ｎ+１*を、ｎ+ＮにＸ_ｎ+Ｎを、ｎ+Ｎ+１に−Ｘ_ｎ+Ｎ+１*を送信する。また、送信アンテナ１８２から時刻ｎにＸ_ｎ+1を、ｎ+１にＸ_ｎ*を、ｎ+ＮにＸ_ｎ+Ｎ+1を、ｎ+Ｎ+１にＸ_ｎ+Ｎ*を送信する。ここでｎは奇数であり、*は複素共役を表す。

一方、受信機２ａ側では、受信アンテナ２１１により送信信号を受信し、アンテナ毎にコピー器２２１により受信信号をＬ本のサブストリームに複製し、復調器２３１において、各サブキャリアに対してサブキャリア周波数を乗じて復調する。

次いで、積分放電回路２５１により、シンボル長Ｔ_sに亘って積分・放電を行い、第ｋサブキャリア以外のサブストリーム上の信号を除去し、第ｋサブストリームの信号のみを抽出し、抽出された信号について、逆拡散器２４１により、各時刻（例えばｎ，ｎ＋１）におけるそれぞれの拡散符号のチップｃ_0,u,k，ｃ_1,u,kを乗じて逆拡散する。

このように抽出されたサブキャリア上の信号を、加算器２６２ａ及び２６２ｂにより加算し、それを各バッファ２７１に一時的に蓄積するとともに、受信信号について、STBC復号法により、時刻ｎ，ｎ+１（ｎは奇数）における推定送信信号を計算する。その後、判定器２９において、加算された推定送信信号について判定を行い、判定推定送信信号を算出し、出力する。

本実施形態では、時刻ｎの送信アンテナからユーザｕ₀の受信アンテナへの第ｋサブキャリアのCSI及びその推定値について、推定値を既知とし、フェージングは、シンボルブロック内で一定となる程度に、緩慢であるとして、第１の実施形態と同様、前記式（２）の仮定を行い、また、CSI行列及び推定CSI行列を、前記式（３）で表し、前記数７に示すように成立した式により、推定を行う。

具体的には、上記式（２−１）及び（３）に基づいて、ユーザが受信した信号の推定を行う。各場合に分けて以下に説明する。

（１）ブロッキングがない場合
全てのアンテナにおいてブロッキングがない場合、送信情報ａ_n，u0、ａ_n+1，u0は、次式で推定される。

（２）全ての伝送チャネルがブロックされた場合
時刻ｎ，ｎ+１において、移動機の全てに受信アンテナがブロッキングに遭遇して受信アンテナに送信信号が入力されなかった場合、式（４）において、上記数１３の関係により、前記式（２−１１）の第２右辺に代入すると、送信信号は、第１実施形態と同様に、次式により推定される。

ここに、

（作用・効果）
本実施形態に係る通信システム及び通信方法によれば、遅延させた信号系列を重畳しているため、所定時刻の送信信号がブロッキング等により受信できない場合であっても、受信できなかった信号は、遅延時間後に受信信号内において再度出現することとなり、損失された信号を推定することができる。また、本実施形態においては、ユーザ固有の拡散符号として、直交する２つの固定的な値を用いるため、１ユーザーあたりに使用する拡散符号の数を抑止し、リソースの有効利用を図りつつ、ブロッキング等の通信障害を低減することができる。

実施形態に係る信号列を模式的に示す説明図である。実施形態に係る送信機の構成を示すブロック図である。実施形態に係る受信機の構成を示すブロック図である。変更例１に係る通信システムの構成を示すブロック図である。第２実施形態に係る通信システムの構成を示すブロック図であり、（ａ）は送信機を示し、（ｂ）は受信機を示す。

符号の説明

１…送信機
２，２ａ…受信機
１３…多重回路
１４…シンボル遅延回路
１５…変調器
１６…加算器
１７…バッファ
２８…加算器
２９…判定器
１１１，１１２…コピー器
１２１，１２２…拡散器
１８１，１８２…送信アンテナ
２０１〜２０３…受信回路
２１１〜２１３…受信アンテナ
２２１…コピー器
２３１…復調器
２４１…逆拡散器
２５１…積分放電回路
２６２…加算器
２７１〜２７３…バッファ

Claims

複数のユーザ宛に信号系列を送受信する送信機及び受信機からなる通信システムであって、
前記送信機は、前記信号系列を、前記ユーザ毎に複数のサブキャリアに複製する複製部と、
前記各ユーザに少なくとも２つの拡散符号を割り当てるとともに、前記複数のサブキャリア上の各信号系列に対し、前記各ユーザに固有の複数の拡散符号を時間的に周期的に変動させて、前記信号系列の連続する２送信シンボルを１つのシンボルブロックとし、各シンボルブロックに対して前記拡散符号を乗算する拡散部と、
全ユーザ宛の全サブキャリアを重畳する加算器と、
前記複数のサブキャリア上の各信号系列を時間的に遅延させ、この遅延された信号系列を元の信号系列に加算して送信信号を生成する遅延部と、
前記送信信号を送信する送信部と
を備え、前記受信機は、
前記送信信号を受信する受信部と、
前記送信信号から前記拡散符号を用いて、前記信号系列を抽出する逆拡散部と
を備えることを特徴とする通信システム。
前記遅延部は、前記加算器により重畳された送信信号を複製し、この複製された送信信号を元の送信信号に対して、時間的に遅延させて加算するとともに、加算後の信号系列のうち、元の送信信号の信号長を超過した後尾部分の信号系列を、加算後の信号系列の先頭部分に加算する
ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
前記受信機は、複数のアンテナを備え、
前記受信部及び前記逆拡散部は、前記複数のアンテナ毎に設けられ、
前記逆拡散部には、該逆拡散部で抽出された信号系列に対し積分及び放電を行い、特定のサブストリームの信号のみを抽出する積分放電回路が設けられ、
前記各積分放電回路には、それぞれの積分放電回路から抽出されたサブストリームの信号について計算された推定送信信号を加算する加算器が設けられている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の通信システム。