JP4657891B2

JP4657891B2 - マルチキャリア伝送システムおよびマルチキャリア伝送方法

Info

Publication number: JP4657891B2
Application number: JP2005320166A
Authority: JP
Inventors: 功旭宮▲崎▼; 利則鈴木
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 2005-11-02
Filing date: 2005-11-02
Publication date: 2011-03-23
Anticipated expiration: 2025-11-02
Also published as: JP2007129495A

Description

本発明は、回転直交符号を用いて信号を拡散するマルチキャリア伝送システムおよびマルチキャリア伝送方法に関するものである。

近年、新世代の移動通信システムとして、シングルキャリア伝送方式に代わり、マルチキャリア伝送方式が有力視されている。このマルチキャリア伝送方式の代表的なものとして、ＯＦＤＭ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重）方式とＭＣ−ＣＤＭＡ（Ｍｕｌｔｉ−Ｃａｒｒｉｅｒ−ＣｏｄｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ：マルチキャリア符号分割多重アクセス）方式が挙げられる。

ここで、ＭＣ−ＣＤＭＡは、変調シンボルを複数のサブキャリアに拡散、多重して送信することにより、周波数ダイバーシチが得られるとともに、セル間干渉を均一にすることができる。このＭＣ−ＣＤＭＡの拡散符号として、ＯＦＤＭとウォルシュ符号を用いるＭＣ−ＣＤＭＡのハイブリッドな特性が得られる回転直交符号が提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。

上記の技術は、例えば、拡散率が２の場合、n番目の変調シンボルをM_ｔ（ｎ）とすると、回転直交符号により拡散されたn番目のデータサブキャリアD_ｔ（ｎ）は、数１のように表される。

なお、拡散率２の回転直交符号を数２の行列で与えて、数１を書き換えると数３のようになる。また、拡散率が２よりも大きい回転直交符号は、数４のように表される。

図２にＱＰＳＫ変調シンボルを拡散率が２の回転直交符号を用いて拡散したときの送信信号点を示す。なお、図２の信号点は、拡散後の送信信号点に最尤推定用シンボルへの変換処理を行うことにより得られる。図２より、θ_１＝０の場合は、ＯＦＤＭ変調シンボル、θ_１＝π／４の場合は、ウォルシュ符号で拡散したＭＣ−ＣＤＭＡ変調シンボルが得られることがわかる。したがって、０からπ／４の間の値を回転直交符号の回転角として与えることにより、周波数ダイバーシチを制御でき、ＯＦＤＭとウォルシュ符号を用いるＭＣ−ＣＤＭＡの中間の特性を得ることができる。
３ＧＰＰＴＳＧＲＡＮＷＧ１＃４２ｂｉｓ、Ｒ１−０５１２６１、"ＥｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｏｆＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＭｏｄｅｆｏｒＭａｘｉｍｉｚｉｎｇＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｅｒｓｉｔｙ、"Ｏｃｔ．２００５．Ｄ．ＧａｒｇａｎｄＦ．Ａｄａｃｈｉ、 "Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ−Ｃｏｄｉｎｇ−ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌｉｔｙＴｒａｄｅ−ｏｆｆｆｏｒＣｏｄｅｄＭＣ−ＣＤＭＡｗｉｔｈＨｉｇｈＬｅｖｅｌＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ、" ＩＥＩＣＥＴｒａｎｓ．Ｃｏｍｍｕｎ．、Ｖｏｌ．Ｅ８８−Ｂ、Ｎｏ．１、ｐｐ．７６−８３、Ｊａｎ．２００５．

ところで、非特許文献１で提案されている伝送方式は、一つの回転角の回転直交符号を用いてすべての信号を拡散していた。しかしながら、信号対雑音電力比を最大にする回転直交符号の回転角は、その信号が拡散された帯域内の瞬時の伝送路状態によって異なる。したがって、非特許文献１に示された従来の方法では、あらゆる伝送路状態に対して、信号対雑音電力比を最大することができないという問題がある。

そこで、本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、回転直交符号を用いて信号を拡散するマルチキャリア伝送システムにおいて、伝送路状態に適した回転角を持つ回転直交符号を用いて信号の拡散を行うマルチキャリア伝送システムおよびマルチキャリア伝送方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、以下の事項を提案している。
請求項１に係る発明は、送信機と受信機とからなり、回転直交符号を用いて信号を拡散するマルチキャリア伝送システムであって、前記受信機あるいは前記送信機のいずれかが、受信マルチキャリア変調シンボルの周波数領域における伝送路状態を示す複素信号を推定する伝送路推定手段と、前記受信機あるいは前記送信機のいずれかが、前記伝送路推定手段により検出された信号の振幅の分散を計算する分散算出手段と、該分散算出手段により検出された分散から１の回転角を選択する回転角選択手段と、を備え、前記送信機が該選択された前記１の回転角を持つ回転直交符号を用いて信号を拡散する信号拡散手段を備えることを特徴とするマルチキャリア伝送システムを提案している。

請求項２に係る発明は、送信機と受信機とからなり、回転直交符号を用いて信号を拡散するマルチキャリア伝送システムであって、前記受信機あるいは前記送信機のいずれかが、受信マルチキャリア変調シンボルの周波数領域における伝送路状態を示す複素信号を推定する伝送路推定手段と、前記受信機あるいは前記送信機のいずれかが、予め定められた複数の隣り合う拡散帯域を範囲として、前記伝送路推定手段により検出された信号の振幅の分散を計算する分散算出手段と、該分散算出手段により検出された分散から、予め定められた複数の隣り合う拡散帯域ごとに１の回転角を選択する回転角選択手段と、を備え、前記送信機が該選択された前記１の回転角を持つ回転直交符号を用いて信号を拡散する信号拡散手段を備えることを特徴とするマルチキャリア伝送システムを提案している。

請求項３に係る発明は、送信機と受信機とからなり、回転直交符号を用いて信号を拡散するマルチキャリア伝送システムであって、前記受信機あるいは前記送信機のいずれかが、受信マルチキャリア変調シンボルの周波数領域における伝送路状態を示す複素信号を推定する伝送路推定手段と、前記受信機あるいは前記送信機のいずれかが、拡散帯域を範囲として、前記伝送路推定手段により検出された信号の振幅の分散を計算する分散算出手段と、該分散算出手段により検出された分散から、拡散帯域ごとに１の回転角を選択する回転角選択手段と、を備え、前記送信機が該選択された前記１の回転角を持つ回転直交符号を用いて信号を拡散する信号拡散手段を備えることを特徴とするマルチキャリア伝送システムを提案している。

請求項４に係る発明は、回転直交符号を用いて信号を拡散するマルチキャリア伝送方法であって、受信マルチキャリア変調シンボルの周波数領域における伝送路の信号振幅を検出する第１のステップと、前記第１のステップにより検出された信号振幅の分散を計算する第２のステップと、前記第２のステップにおいて検出された分散から１の回転角を選択する第３のステップと、該第３のステップにおいて選択された前記１の回転角を持つ回転直交符号を用いて信号を拡散する第４のステップと、を備えることを特徴とするマルチキャリア伝送方法を提案している。

請求項５に係る発明は、回転直交符号を用いて信号を拡散するマルチキャリア伝送方法であって、受信マルチキャリア変調シンボルの周波数領域における伝送路の信号振幅を検出する第１のステップと、前記第１のステップにより検出された信号振幅の分散を、予め定められた複数の隣り合う拡散帯域を範囲として計算する第２のステップと、前記第２のステップにおいて検出された分散から、予め定められた複数の隣り合う拡散帯域ごとに１の回転角を選択する第３のステップと、該第３のステップにおいて選択された前記１の回転角を持つ回転直交符号を用いて信号を拡散する第４のステップと、を備えることを特徴とするマルチキャリア伝送方法を提案している。

請求項６に係る発明は、回転直交符号を用いて信号を拡散するマルチキャリア伝送方法であって、受信マルチキャリア変調シンボルの周波数領域における伝送路の信号振幅を検出する第１のステップと、前記第１のステップにより検出された信号振幅の分散を、拡散帯域を範囲として計算する第２のステップと、前記第２のステップにおいて検出された分散から、拡散帯域ごとに１の回転角を選択する第３のステップと、該第３のステップにおいて選択された前記１の回転角を持つ回転直交符号を用いて信号を拡散する第４のステップと、を備えることを特徴とするマルチキャリア伝送方法を提案している。

本発明によれば、拡散帯域の瞬時の伝送路状態に応じて、最適な回転角を持つ回転直交符号を選択し、信号を拡散することにより、信号対雑音電力比を改善し、信頼性の高い通信を行うことが可能になるという効果がある。

図１は、本発明の実施形態に係るマルチキャリア伝送システムの内部構成を示すブロック図である。図１に示すように、本発明の実施形態に係るマルチキャリア伝送システムは、送信機１００と、伝送路２００と、受信機３００とから構成されている。

また、送信機１００は、シンボル変調器１０１と、拡散器（信号拡散手段に相当）１０２と、マルチキャリア変調器１０３ａ、１０３ｂと、多重器１０４と、サイクリックプリフィックス挿入器１０５とから構成され、受信機３００は、サイクリックプリフィックス除去器３０１と、多重分離器３０２と、マルチキャリア復調器３０３ａ、３０３ｂと、逆拡散器３０４と、復調器３０５と、伝送路推定器（伝送路推定手段に相当）３０６と、分散算出器（分散算出手段に相当）３０７と、回転角選択器（回転角選択手段に相当）３０８とから構成されている。

シンボル変調器１０１は、例えば、ビットインターリーブされた復号化ビットをビットマッピング規則にしたがって変調シンボルにマッピングすることにより変調を行い、図示しないパラレル／シリアル変換器によりパラレル信号に変換する。拡散器１０２は、このパラレル信号を拡散してデータサブキャリアを生成する。マルチキャリア変調器１０３ａは、データサブキャリアをマルチキャリア変調して多重器１０４に出力する。一方、マルチキャリア変調器１０３ｂは、パイロットシンボルをマルチキャリア変調して多重器１０４に出力する。

多重器１０４は、マルチキャリア変調されたデータサブキャリアとマルチキャリア変調されたパイロットシンボルとを多重する。サイクリックプリフィックス挿入器１０５は、多重されたデータにサイクリックプリフィックスを挿入し、伝送路２００を介して、受信機３００に信号を送信する。

サイクリックプリフィックス除去器３０１は、受信信号からサイクリックプリフィックスを除去して多重分離器３０２に出力する。多重分離器３０２は、多重状態を分離して入力信号からデータ信号とパイロット信号を取り出し、これらをマルチキャリア復調器３０３ａ、３０３ｂに出力する。マルチキャリア復調器３０３ａは、入力したパイロット信号に対して、マルチキャリア復調を行う。マルチキャリア復調されたパイロット信号は、伝送路推定器３０６に入力され、パイロット信号の振幅を検出して、伝送路推定値を出力する。分散算出器３０７は、伝送路推定器３０６は、既知送信パイロット信号との差分を検出し、その差分情報を伝送路推定値としてマルチキャリア復調器３０３ｂに出力する。マルチキャリア復調器３０３ｂは、入力された伝送路推定値に基づいて、データ信号をマルチキャリア復調する。マルチキャリア復調されたデータ信号は、逆拡散器３０４において、逆拡散された後、復調器３０５を介して情報ビットに復調される。

一方、伝送路推定器３０６において求められた伝送路推定値は、分散算出器３０７に入力され、分散算出器３０７は、伝送路推定値の振幅に関する分散を求め、回転角選択器３０８に出力される。回転角選択器３０８は、入力した分散から一つ、ないし、複数の回転角を選択し、これを拡散器１０２に出力する。拡散器１０２は、入力した一つ、ないし、複数の回転角をもつ回転直交符号によりデータ信号の拡散処理を行う。

したがって、本実施形態によれば、伝送路推定値から伝送路の振幅の分散を計算し、伝送路の振幅の分散から信号対雑音電力比を最大にする回転直交符号の回転角を求め、その回転角を送信側にフィードバックし、送信側では受信側から通知された回転角を持つ回転直交符号を用いて拡散することから、拡散帯域の瞬時の伝送路状態に応じて、信号対雑音電力比を改善し、信頼性の高い通信を行うことが可能になる。

＜実施例１＞
本実施例は、マルチキャリア変調シンボルを構成する全帯域を周波数領域として、この周波数領域における伝送路推定値の振幅の分散を求め、その分散から一つの回転角を選択し、送信側にフィードバックするものである。これにより、送信側では、全信号を受信側からフィードバックされた回転角を持つ回転直交符号で拡散する。したがって、伝送路状態が瞬時で異なることを考慮すると、瞬時の伝送路状態に適した回転角を持つ回転直交符号で拡散することが可能となる。

＜実施例２＞
本実施例は、前もって決められた隣り合う複数の拡散帯域を周波数帯域として、この周波数帯域における伝送路推定値の振幅の分散を求め、得られた複数の分散ごとに回転角を選択し、送信側にフィードバックするものである。これにより、送信側では、受信側からフィードバックされた回転角情報をもとに、前もって決められた隣り合う複数の拡散帯域に割り当てられる信号に対しては同じ回転角を持つ回転直交符号を用いて拡散する。したがって、伝送路状態が瞬時、ならびに、周波数帯域で異なることを考慮すると、本実施例は、実施例１よりも周波数帯域を制限しているため、実施例１に比べて、瞬時の伝送路状態に適した回転角を持つ回転直交符号で拡散することが可能となる。

＜実施例３＞
本実施例は、各拡散帯域を周波数帯域として、この周波数帯域における伝送路推定値の振幅の分散を求め、得られた複数の分散ごとに回転角を選択し、送信側にフィードバックするものである。これにより、送信側では、受信側からフィードバックされた回転角情報をもとに、各拡散帯域に適した回転角を持つ回転直交符号を用いて拡散する。したがって、伝送路状態が瞬時、ならびに、周波数帯域で異なることを考慮すると、本実施例は、拡散帯域ごとに最適な回転角の回転直交符号によって拡散できるため、実施例１および実施例２よりも、信号対雑音電力比の改善を期待できる。

以上、この発明の実施形態につき、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。例えば、本実施形態においては、回転角選択器を受信機側に配置する例を示したが、これに限らず、伝送路推定値など、回転角を選択する情報を送信機側に通知し、送信機側で回転角を選択してもかまわない。また、ＴＤＤ（ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＤｕｐｌｅｘ）方式のように、上りリンクと下りリンクの伝送路状態の相関性が高い場合、一方のリンクの伝送路状態からもう一方のリンクの回転角を選択してもかまわない。

本実施形態に係るシステムの構成を示した図である。ＱＰＳＫ変調シンボルを拡散率が２の回転直交符号を用いて拡散したときの送信信号点を示す図である。

符号の説明

１００・・・送信機、１０１・・・シンボル変調器、１０２・・・拡散器（信号拡散手段に相当）、１０３ａ、１０３ｂ・・・マルチキャリア変調器、１０４・・・多重器、１０５・・・サイクリックプリフィックス挿入器、２００・・・伝送路、３００・・・受信機、３０１・・・サイクリックプリフィックス除去器、３０２・・・多重分離器、３０３ａ、３０３ｂ・・・マルチキャリア復調器、３０４・・・逆拡散器、３０５・・・復調器、３０６・・・伝送路推定器（伝送路推定手段に相当）、３０７・・・分散算出器（分散算出手段に相当）、３０８・・・回転角選択器（回転角選択手段に相当）

Claims

送信機と受信機とからなり、回転直交符号を用いて信号を拡散するマルチキャリア伝送システムであって、
前記受信機あるいは前記送信機のいずれかが、受信マルチキャリア変調シンボルの周波数領域における伝送路状態を示す複素信号を推定する伝送路推定手段と、
前記受信機あるいは前記送信機のいずれかが、前記伝送路推定手段により検出された信号の振幅の分散を計算する分散算出手段と、
該分散算出手段により検出された分散から１の回転角を選択する回転角選択手段と、
を備え、
前記送信機が該選択された前記１の回転角を持つ回転直交符号を用いて信号を拡散する信号拡散手段を備えることを特徴とするマルチキャリア伝送システム。
送信機と受信機とからなり、回転直交符号を用いて信号を拡散するマルチキャリア伝送システムであって、
前記受信機あるいは前記送信機のいずれかが、受信マルチキャリア変調シンボルの周波数領域における伝送路状態を示す複素信号を推定する伝送路推定手段と、
前記受信機あるいは前記送信機のいずれかが、予め定められた複数の隣り合う拡散帯域を範囲として、前記伝送路推定手段により検出された信号の振幅の分散を計算する分散算出手段と、
該分散算出手段により検出された分散から、予め定められた複数の隣り合う拡散帯域ごとに１の回転角を選択する回転角選択手段と、
を備え、
前記送信機が該選択された前記１の回転角を持つ回転直交符号を用いて信号を拡散する信号拡散手段を備えることを特徴とするマルチキャリア伝送システム。
送信機と受信機とからなり、回転直交符号を用いて信号を拡散するマルチキャリア伝送システムであって、
前記受信機あるいは前記送信機のいずれかが、受信マルチキャリア変調シンボルの周波数領域における伝送路状態を示す複素信号を推定する伝送路推定手段と、
前記受信機あるいは前記送信機のいずれかが、拡散帯域を範囲として、前記伝送路推定手段により検出された信号の振幅の分散を計算する分散算出手段と、
該分散算出手段により検出された分散から、拡散帯域ごとに１の回転角を選択する回転角選択手段と、
を備え、
前記送信機が該選択された前記１の回転角を持つ回転直交符号を用いて信号を拡散する信号拡散手段を備えることを特徴とするマルチキャリア伝送システム。
回転直交符号を用いて信号を拡散するマルチキャリア伝送方法であって、
受信マルチキャリア変調シンボルの周波数領域における伝送路の信号振幅を検出する第１のステップと、
前記第１のステップにより検出された信号振幅の分散を計算する第２のステップと、
前記第２のステップにおいて検出された分散から１の回転角を選択する第３のステップと、
該第３のステップにおいて選択された前記１の回転角を持つ回転直交符号を用いて信号を拡散する第４のステップと、
を備えることを特徴とするマルチキャリア伝送方法。
回転直交符号を用いて信号を拡散するマルチキャリア伝送方法であって、
受信マルチキャリア変調シンボルの周波数領域における伝送路の信号振幅を検出する第１のステップと、
前記第１のステップにより検出された信号振幅の分散を、予め定められた複数の隣り合う拡散帯域を範囲として計算する第２のステップと、
前記第２のステップにおいて検出された分散から、予め定められた複数の隣り合う拡散帯域ごとに１の回転角を選択する第３のステップと、
該第３のステップにおいて選択された前記１の回転角を持つ回転直交符号を用いて信号を拡散する第４のステップと、
を備えることを特徴とするマルチキャリア伝送方法。
回転直交符号を用いて信号を拡散するマルチキャリア伝送方法であって、
受信マルチキャリア変調シンボルの周波数領域における伝送路の信号振幅を検出する第１のステップと、
前記第１のステップにより検出された信号振幅の分散を、拡散帯域を範囲として計算する第２のステップと、
前記第２のステップにおいて検出された分散から、拡散帯域ごとに１の回転角を選択する第３のステップと、
該第３のステップにおいて選択された前記１の回転角を持つ回転直交符号を用いて信号を拡散する第４のステップと、
を備えることを特徴とするマルチキャリア伝送方法。