JP4783217B2 - 符号分割多重通信システム、符号分割多重通信方法および送信装置ならびに受信装置 - Google Patents
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本発明は、例えば、移動通信システムなどに適用されている符号分割多重(ＣＤＭ：Code Division Multiplexing)伝送方式を用いた符号分割多重通信システム、符号分割多重通信方法および送信装置並びに受信装置に関する。
ＣＤＭ伝送方式は、情報データ信号よりも高速なチップレートを有する擬似雑音(ＰＮ：Pseudo Noise)符号を情報データに乗算して情報データを拡散させた上で多重化して送信し、復調時に、送信側で使用したＰＮ符号の共役複素符号を受信信号系列に乗算して逆拡散させることにより、情報データを復元する通信方式である。
このようなＣＤＭ伝送方式では、受信側において情報データを復元する過程において施される逆拡散処理によって、処理利得が得られるため、搬送波電力対雑音電力比(ＣＮＲ：Carrier to Noise Ratio)が低い環境(以下、低ＣＮＲ環境と称する)においても、安定したリンクを確保することができる他、拡散次元におけるダイバーシチ効果が期待できる。
このようなＣＤＭ伝送方式では、受信側において情報データを復元する過程において施される逆拡散処理によって、処理利得が得られるため、搬送波電力対雑音電力比(ＣＮＲ：Carrier to Noise Ratio)が低い環境(以下、低ＣＮＲ環境と称する)においても、安定したリンクを確保することができる他、拡散次元におけるダイバーシチ効果が期待できる。
例えば、ＣＤＭ伝送方式における拡散手法として、直接拡散(ＤＳ：Direct Sequence)を適用して時間方向に情報データを拡散した場合には時間ダイバーシチ効果が期待でき、一方、直交波周波数分割多重(ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing)変調などのマルチキャリア方式と組み合わせることにより、情報データを周波数方向に拡散した場合は周波数ダイバーシチ効果を得ることができる。
ＣＤＭ伝送方式は、拡散符号間の同期をとる同期型ＣＤＭ方式と、拡散符号間の同期を取る必要のない非同期方ＣＤＭ方式に大別される。
同期型ＣＤＭ方式では、各拡散符号の同期ずれに伴う符号間干渉は発生しないため、直交符号を利用することで符号分離を理想的に実現することができる。直交符号をＰＮ符号として用いた拡散処理を適用した場合は、符号間の同期が確立されていれば各拡散符号は直交しており、符号長Ｎ(Ｎは自然数)に対応してＮ種のＰＮ符号を使用可能であるため伝送効率も高い。
同期型ＣＤＭ方式では、各拡散符号の同期ずれに伴う符号間干渉は発生しないため、直交符号を利用することで符号分離を理想的に実現することができる。直交符号をＰＮ符号として用いた拡散処理を適用した場合は、符号間の同期が確立されていれば各拡散符号は直交しており、符号長Ｎ(Ｎは自然数)に対応してＮ種のＰＮ符号を使用可能であるため伝送効率も高い。
一方、非同期型ＣＤＭ方式では、正確に復調するためには、拡散符号間の相互干渉を低減する必要があるため、ＰＮ符号として、Ｇｏｌｄ系列などの相互相関特性に優れた符号系列が用いられる。このような相互相関特性に優れた符号系列では、符号長Ｎよりも少ない種類の符号しか得られないので、伝送容量の点では同期型ＣＤＭ方式に劣るとされている。なお、一般に、符号系列の相互相関特性の良否と得られる符号の種類数とはトレードオフの関係にあることが知られている。
無線通信のようにＣＮＲが時々刻々と変化する通信路環境において安定した通信を維持するためには、ＣＮＲに応じて変調多値数を変化させる適応変調方式などを適用した可変容量伝送システムが望ましい。その一方、低ＣＮＲが持続する通信路環境においては、上述した理由からＣＤＭ伝送方式が有用である。そこで、ＣＤＭ伝送方式を用いた可変容量伝送方式も検討されている(特許文献１、非特許文献１参照)。
特許文献１の技法では、図１１に示すように、送信側の分割回路６０１により分割したデータを符号分割多重回路６０２によりＣＤＭ多重して伝送する際に、通信路状態に応じて、周波数方向に拡散するＯＦＤＭ方式における符号多重数を変化させることにより、可変容量伝送を実現している。例えば、符号多重数を大とすることにより高速伝送が実現され、逆に、符号多重数を小とすることにより低速伝送が実現される。図１１に示した送信側から送出された信号は、受信側の符号分割逆多重回路６０３によって逆拡散され、合流回路６０４によって１つの時系列のデータに復元される。このとき、通信路状態観測回路６０５により、送受信期間の通信路状態を示す指標として例えばＣＮＲが観測され、この観測結果に基づいて、符号多重数決定回路６０６により、次フレームに適用する符号多重数が決定され、上述した符号分割多重回路６０２による多重化処理に供される。
また、非特許文献１の技法では、直交符号を改良して拡散率を可変とした直交可変拡散率(ＯＶＳＦ：Orthogonal Variable Spreading Factor)符号を用いることにより、可変容量ＣＤＭ伝送を実現している。このＯＶＳＦ符号は、符号間同期が確立されていれば、異なる符号長の符号間でも直交関係が保たれるという特徴を持っており、この特徴が利用されている。具体的には、図１２に示すように、送信側の分割回路７０１により分割されたデータを符号分割多重回路７０２によってＣＤＭ多重伝送する際に、割当符号決定回路７０７によって生成されたＯＶＳＦ符号を割り当てられる。この割当符号決定回路７０７によって生成されるＯＶＳＦ符号の符号拡散率は、受信信号が符号分割逆多重回路７０３によって逆拡散され、合流回路７０４によって１つの時系列のデータに復元される過程において、通信路状態観測回路７０５によって為された観測結果に基づいて、受信側に配置された符号拡散率決定回路７０６によって決定されており、これに応じて各拡散率の符号間の直交性を保つようにＯＶＳＦ符号が生成される。このようにして符号拡散率を制御することにより、例えば、符号拡散率の小さいＯＶＳＦ符号を割り当てることにより、高速伝送が実現され、一方、低速伝送時には符号拡散率の大きいＯＶＳＦ符号が割り当てられる。
特開２００４−８０３４０号公報
K. Okawa and F. Adachi, "Orthogonal Forward Link Using Orthogonal Multi-Spreading Factor Codes for Coherent DS-CDMA Mobile Radio," IEICE Trans. Commun.,Vol.E81-B, pp. 777-784, Apr. 1998.
上述したＯＶＳＦ符号は直交符号であるので、同期ＣＤＭ伝送方式では利用可能であるが、非同期ＣＤＭ伝送方式に適用することはできない。
一方、ＰＮ符号によって個々の利用者を識別するＣＤＭＡ(Code Division Multiple Access)方式では、加入者局から基地局方向への上りリンクにおいては、各加入者局の送信信号を基地局到達時点で同期させることが難しいため、非同期ＣＤＭ方式が一般的である。
一方、ＰＮ符号によって個々の利用者を識別するＣＤＭＡ(Code Division Multiple Access)方式では、加入者局から基地局方向への上りリンクにおいては、各加入者局の送信信号を基地局到達時点で同期させることが難しいため、非同期ＣＤＭ方式が一般的である。
このため、ＣＤＭＡ方式の移動通信システムにおける上りリンクについて、上述したＯＶＳＦ符号を用いた可変容量伝送を適用することは非常に困難である。
また、ＯＶＳＦ符号を生成するコードツリーの構造上の限定から(非特許文献１のＦｉｇ．３参照)、符号拡散率は２倍ずつしか変化させられない。このため、例えば、受信側の通信路状態観測回路７０５による観測結果から数割増程度の伝送速度の増大が許容される場合などには、見込まれる伝送速度の増大に一致する符号拡散率が得られるＯＶＳＦ符号を生成できない場合がある。
また、ＯＶＳＦ符号を生成するコードツリーの構造上の限定から(非特許文献１のＦｉｇ．３参照)、符号拡散率は２倍ずつしか変化させられない。このため、例えば、受信側の通信路状態観測回路７０５による観測結果から数割増程度の伝送速度の増大が許容される場合などには、見込まれる伝送速度の増大に一致する符号拡散率が得られるＯＶＳＦ符号を生成できない場合がある。
更に、上述したＯＶＳＦ符号生成ツリーの構造上の限定から、異なる符号拡散率の拡散符号を混在させて使用する場合には、符号間の直交関係を保持するために、図１２に示した割当符号決定回路７０７により、複雑な符号割当管理を実現する必要があった。
その一方、特許文献１の技法は、使用する拡散符号数を制御することにより可変容量伝送を実現するので、非直交符号を利用する上りリンク非同期ＣＤＭＡ方式にも適用することができる。その反面、例えば、低ＣＮＲ環境のため符号多重数に制限が生じる場合や、ＣＤＭＡ方式のように個々の加入者に割り振ることのできる拡散符号総数に制限が生じる場合には、伝送速度の可変幅を十分に確保することができない。このため、特許文献１の技法によっても、受信ＣＮＲに対して所定の所要品質を満足する最大の伝送速度を提供することが難しく、送信電力の利用効率が低下してしまっていた。
その一方、特許文献１の技法は、使用する拡散符号数を制御することにより可変容量伝送を実現するので、非直交符号を利用する上りリンク非同期ＣＤＭＡ方式にも適用することができる。その反面、例えば、低ＣＮＲ環境のため符号多重数に制限が生じる場合や、ＣＤＭＡ方式のように個々の加入者に割り振ることのできる拡散符号総数に制限が生じる場合には、伝送速度の可変幅を十分に確保することができない。このため、特許文献１の技法によっても、受信ＣＮＲに対して所定の所要品質を満足する最大の伝送速度を提供することが難しく、送信電力の利用効率が低下してしまっていた。
本発明は、使用可能な拡散符号数が少ない場合でも柔軟な可変容量伝送を実現し、また、通信路環境に対応するＣＮＲで実現可能な最良の伝送速度を実現する符号分割多重通信システム、符号分割多重通信方法および送信装置並びに受信装置を提供することを目的とする。
本発明にかかわる第１の符号分割多重通信システムの原理は、以下の通りである。
符号分割多重通信システムに備えられる送信装置において、可変変調手段は、変調方式により定められる同時に伝送可能なビット数に基づいて分割された入力情報系列について、当該入力情報系列を多重化して送信したときに得られる伝送速度を所望の伝送速度としたときに、当該分割された入力情報系列のそれぞれを所望の伝送速度に対応する符号多重数と変調方式によって符号多重数系列の変調信号に変換する際に、前記所望の伝送速度に対応して適用すべき符号多重数とそれぞれの多重対象の符号に適用する変調方式の組み合わせを取得し、当該組み合わせに従ってそれぞれ指定された変調方式で前記入力情報系列を変調する。前記可変変調手段における前記変調方式の組み合わせは、互いに異なる変調方式による組み合わせを含む。符号拡散手段は、符号多重数系列の変調信号にそれぞれ異なる拡散符号を用いて拡散変調信号を生成する。重み付け手段は、符号拡散手段によって得られる符号多重数系列の拡散変調信号に、前記可変変調手段が取得した前記変調方式の組み合わせについて、平均送信電力を一定とする条件の下で、変調多値数が大きい変調方式に対して大きな重みを割り当て、変調多値数が小さい変調方式に対して小さな重みを割り当てることによって、当該システムにおいて必要とされる伝送品質に定められた目標ＢＥＲを満たし、かつ、平均ＣＮＲが最小となる重み係数の組み合わせを取得し、当該組み合わせに従ってそれぞれ指定された重み係数を乗算する。送信手段は、重み付けがなされた符号多重数系列の拡散変調信号を多重化して送信する。
符号分割多重通信システムに備えられる送信装置において、可変変調手段は、変調方式により定められる同時に伝送可能なビット数に基づいて分割された入力情報系列について、当該入力情報系列を多重化して送信したときに得られる伝送速度を所望の伝送速度としたときに、当該分割された入力情報系列のそれぞれを所望の伝送速度に対応する符号多重数と変調方式によって符号多重数系列の変調信号に変換する際に、前記所望の伝送速度に対応して適用すべき符号多重数とそれぞれの多重対象の符号に適用する変調方式の組み合わせを取得し、当該組み合わせに従ってそれぞれ指定された変調方式で前記入力情報系列を変調する。前記可変変調手段における前記変調方式の組み合わせは、互いに異なる変調方式による組み合わせを含む。符号拡散手段は、符号多重数系列の変調信号にそれぞれ異なる拡散符号を用いて拡散変調信号を生成する。重み付け手段は、符号拡散手段によって得られる符号多重数系列の拡散変調信号に、前記可変変調手段が取得した前記変調方式の組み合わせについて、平均送信電力を一定とする条件の下で、変調多値数が大きい変調方式に対して大きな重みを割り当て、変調多値数が小さい変調方式に対して小さな重みを割り当てることによって、当該システムにおいて必要とされる伝送品質に定められた目標ＢＥＲを満たし、かつ、平均ＣＮＲが最小となる重み係数の組み合わせを取得し、当該組み合わせに従ってそれぞれ指定された重み係数を乗算する。送信手段は、重み付けがなされた符号多重数系列の拡散変調信号を多重化して送信する。
符号分割多重通信システムに備えられる受信装置において、符号逆拡散手段は、送信装置から受け取った受信信号に、符号多重数の逆拡散符号をそれぞれ適用して、符号多重数の重み付けされた変調信号の系列を復元する。解除手段は、符号逆拡散手段によって得られる各系列の重み付けされた変調信号に、送信装置の重み付け手段において適用された重み係数に対応する重み解除係数を乗算し、符号多重数の変調信号の系列を復元する。可変復調手段は、符号多重数の変調信号の系列それぞれを、所望の伝送速度に対応して系列ごとに予め定められた復調方式の組み合わせに従ってそれぞれ復調する。前記可変復調手段における前記復調方式の組み合わせは、互いに異なる復調方式による組み合わせを含む。合流手段は、可変復調手段によって得られる符号多重数の復調信号を合流させて入力情報系列を再生する。
このように構成された第１の符号分割多重通信システムの動作は、下記の通りである。
送信装置に備えられた可変変調手段において、符号多重数の情報系列それぞれに適用される変調方式は、所望の伝送速度を実現するために複数の変調方式から適切な変調方式が選択される。したがって、上述した各情報系列は、必要に応じて、互いに異なる変調方式で変調され、符号拡散手段において、互いに異なる拡散符号を用いて符号拡散処理が実行される。このようにして得られた符号多重数の拡散変調信号それぞれに、重み付け手段において適切な重み係数をそれぞれ乗じることにより、例えば、これらの拡散変調信号を送信手段によって多重化して送信した際のビット誤り率(ＢＥＲ：Bit Error Rate)特性を最良とすることができる。
送信装置に備えられた可変変調手段において、符号多重数の情報系列それぞれに適用される変調方式は、所望の伝送速度を実現するために複数の変調方式から適切な変調方式が選択される。したがって、上述した各情報系列は、必要に応じて、互いに異なる変調方式で変調され、符号拡散手段において、互いに異なる拡散符号を用いて符号拡散処理が実行される。このようにして得られた符号多重数の拡散変調信号それぞれに、重み付け手段において適切な重み係数をそれぞれ乗じることにより、例えば、これらの拡散変調信号を送信手段によって多重化して送信した際のビット誤り率(ＢＥＲ：Bit Error Rate)特性を最良とすることができる。
受信装置に到達した信号に対して、符号逆拡散手段により、符号多重数の逆拡散符号を適用し、更に、解除手段によって、例えば、重み付け手段で適用された重み係数の逆数である重み解除係数を適用して重み付けを解除することにより、符号多重数の変調信号が復元され、可変復調手段の処理に供される。この可変復調手段において、送信装置において各情報系列の変調に用いられた変調方式に対応する復調方式に従って復調処理を行うことにより、各情報系列に対応する復調信号を得ることができ、これらの復調信号を合流手段によって合流させることにより、元の入力情報系列を再生することができる。
このように、拡散符号の適用対象となる情報データの系列ごとに変調方式を可変とすることにより、所望の伝送速度を実現することが可能となる。
本発明にかかわる第２の符号分割多重通信システムの原理は、以下の通りである。
上述した第１の符号分割多重通信システムに備えられる送信装置および受信装置において、パラメータ保持手段は、想定される伝送速度に対応する変調モードそれぞれに対応して、適切な符号多重数の拡散符号に対応させるべき変調方式および適用すべき重み係数の組み合わせを含む共通パラメータを保持する。送信装置に備えられる変調制御手段において、可変変調手段は、共通パラメータで示された変調方式の組み合わせに関する情報に従って、符号多重数の情報系列それぞれについて適切な変調方式を選択する。符号拡散手段において、拡散符号割当手段は、共通パラメータで示される拡散符号の組み合わせに従って、符号多重数の変調信号それぞれについて各拡散符号を割り当てる。重み付け手段において、重み設定手段は、共通パラメータで示される重み係数の組み合わせに従って、符号多重数の拡散変調信号それぞれについて重み係数を設定する。また、受信装置に備えられる符号逆拡散手段において、逆拡散符号割当手段は、共通パラメータで示される拡散符号の組み合わせに従って、符号多重数の逆拡散符号を受信信号の逆拡散処理に供する。解除手段において、解除係数設定手段は、共通パラメータで示される重み係数の組み合わせに従って、符号逆拡散手段によって得られる符号多重数の逆拡散結果に適用する重み解除係数を設定する。可変復調手段において、復調制御手段は、共通パラメータで示された変調方式の組み合わせに関する情報に従って、符号多重数の変調信号それぞれについて適切な復調方式を選択する。
本発明にかかわる第２の符号分割多重通信システムの原理は、以下の通りである。
上述した第１の符号分割多重通信システムに備えられる送信装置および受信装置において、パラメータ保持手段は、想定される伝送速度に対応する変調モードそれぞれに対応して、適切な符号多重数の拡散符号に対応させるべき変調方式および適用すべき重み係数の組み合わせを含む共通パラメータを保持する。送信装置に備えられる変調制御手段において、可変変調手段は、共通パラメータで示された変調方式の組み合わせに関する情報に従って、符号多重数の情報系列それぞれについて適切な変調方式を選択する。符号拡散手段において、拡散符号割当手段は、共通パラメータで示される拡散符号の組み合わせに従って、符号多重数の変調信号それぞれについて各拡散符号を割り当てる。重み付け手段において、重み設定手段は、共通パラメータで示される重み係数の組み合わせに従って、符号多重数の拡散変調信号それぞれについて重み係数を設定する。また、受信装置に備えられる符号逆拡散手段において、逆拡散符号割当手段は、共通パラメータで示される拡散符号の組み合わせに従って、符号多重数の逆拡散符号を受信信号の逆拡散処理に供する。解除手段において、解除係数設定手段は、共通パラメータで示される重み係数の組み合わせに従って、符号逆拡散手段によって得られる符号多重数の逆拡散結果に適用する重み解除係数を設定する。可変復調手段において、復調制御手段は、共通パラメータで示された変調方式の組み合わせに関する情報に従って、符号多重数の変調信号それぞれについて適切な復調方式を選択する。
このように構成された第２の符号分割多重通信システムの動作は、下記の通りである。
符号多重数の各情報系列に適用する変調方式の組み合わせは、変調制御手段により、共通パラメータに従って変更される。同様に、これらの情報系列に対応して得られる変調信号に適用される拡散符号の組み合わせおよび拡散変調信号に適用される重み係数の組み合わせも、共通パラメータに従って割り当てられる。このようにして、可変変調手段、符号分散手段および重み付け手段の機能が実現され、上述した各変調手段において適用する変調方式の組み合わせを変更することにより、同一の符号多重数の拡散符号を適用するＣＤＭ方式でありながら、異なる伝送速度を実現することができる。
符号多重数の各情報系列に適用する変調方式の組み合わせは、変調制御手段により、共通パラメータに従って変更される。同様に、これらの情報系列に対応して得られる変調信号に適用される拡散符号の組み合わせおよび拡散変調信号に適用される重み係数の組み合わせも、共通パラメータに従って割り当てられる。このようにして、可変変調手段、符号分散手段および重み付け手段の機能が実現され、上述した各変調手段において適用する変調方式の組み合わせを変更することにより、同一の符号多重数の拡散符号を適用するＣＤＭ方式でありながら、異なる伝送速度を実現することができる。
一方、受信装置においては、同様にして、逆拡散符号割当手段、解除係数設定手段および復調制御手段により、受信信号の逆拡散処理、符号多重数系列の重み付き変調信号に関する重み解除処理およびこれらの変調信号に関する復調処理を制御することにより、可変復調手段の出力として上述した符号多重数の情報系列が得られる。
本発明にかかわる第３の符号分割多重通信システムの原理は、以下の通りである。
本発明にかかわる第３の符号分割多重通信システムの原理は、以下の通りである。
上述した第２の符号分割多重通信システムの受信装置に備えられる重み解除手段において、解除制御手段は、共通パラメータにおいて、適用された変調方式の組み合わせが定包絡線の位相シフトキーイング方式に含まれる変調方式のみである場合に、符号多重数系列の逆拡散結果をそのまま対応する変調信号として可変復調手段の処理に供する。
このように構成された第３の符号分割多重通信システムの動作は、下記の通りである。
このように構成された第３の符号分割多重通信システムの動作は、下記の通りである。
可変変調手段においてＡＰＳＫ(Amplitude Phase Shift Keying)変調方式が適用された変調信号の系列については、受信装置側の重み解除手段において重み解除係数(例えば、重み係数の逆数)を逆拡散結果に乗じて変調信号の振幅の調整を行ってから、可変復調手段におけるＡＰＳＫ復調手段の処理に供することにより、重み付け処理の影響が復調結果に伝播することを防ぐ。一方、定包絡線の位相シフトキーイング(ＰＳＫ：Phase Shift Keying)方式のみが送信信号の変調に適用されていることが共通パラメータによって示される場合には、解除制御手段により、符号逆拡散手段によって得られた符号多重数の逆拡散結果が、そのまま対応する変調信号として出力され、上述した振幅の調整処理は省略される。
本発明にかかわる第４の符号分割多重通信システムの原理は、以下の通りである。
上述した第１の符号分割多重通信システムの送信装置に備えられる重み付け手段において、重み係数保持手段は、符号多重数それぞれに対応する各拡散符号について、所定の目標ビット誤り率に対して、適用される変調方式の特性を考慮して平均搬送波電力対雑音電力を最小とするように算出された重み係数を保持し、拡散符号に対応する拡散変調信号の重み付け処理に供する。
上述した第１の符号分割多重通信システムの送信装置に備えられる重み付け手段において、重み係数保持手段は、符号多重数それぞれに対応する各拡散符号について、所定の目標ビット誤り率に対して、適用される変調方式の特性を考慮して平均搬送波電力対雑音電力を最小とするように算出された重み係数を保持し、拡散符号に対応する拡散変調信号の重み付け処理に供する。
このように構成された第４の符号分割多重通信システムの動作は、下記の通りである。
上述したように、変調方式の特性を考慮した重み係数を適用することにより、各拡散変調信号の伝送にかかわるＢＥＲを平均化することができる。もちろん、全ての情報系列に対して同一の変調方式が適用される場合には、重み付け手段によって各拡散変調信号に適用する重み係数を数値「１」として、各拡散符号に対応する拡散変調信号を同等に扱うことも可能である。
上述したように、変調方式の特性を考慮した重み係数を適用することにより、各拡散変調信号の伝送にかかわるＢＥＲを平均化することができる。もちろん、全ての情報系列に対して同一の変調方式が適用される場合には、重み付け手段によって各拡散変調信号に適用する重み係数を数値「１」として、各拡散符号に対応する拡散変調信号を同等に扱うことも可能である。
本発明にかかわる第５の符号分割多重通信システムの原理は、以下の通りである。
上述した第２の符号分割多重通信システムにおいて、共通パラメータにおいて各変調モードに対応して示される変調方式の組み合わせは、想定される最大の符号多重数の範囲内で、各変調方式による同時伝送可能なビット数の総和が各変調モードに対応する伝送速度に相当するシンボルあたりの情報ビット数以上であって、かつ、選択される変調方式の種類で示される変調多値数の合計を最小とするように決定される。
上述した第２の符号分割多重通信システムにおいて、共通パラメータにおいて各変調モードに対応して示される変調方式の組み合わせは、想定される最大の符号多重数の範囲内で、各変調方式による同時伝送可能なビット数の総和が各変調モードに対応する伝送速度に相当するシンボルあたりの情報ビット数以上であって、かつ、選択される変調方式の種類で示される変調多値数の合計を最小とするように決定される。
このような符号分割多重通信システムでは、例えば、各変調方式による同時伝送可能なビット数の総和Ｂがシンボルあたりの情報ビット数Ｂ0に等しい、もしくは、これを超える最小の値となるように変調方式の組み合わせを決定することにより、利用できる符号数の範囲で、目標とするシンボルあたりの情報ビット数を過不足なく実現することができる。また、上述した決定方針により、変調多値数が小さい変調方式を用いて伝送速度を実現可能な変調モードについては、優先して変調多値数が小さい変調方式が適用される。
本発明にかかわる第６の符号分割多重通信システムの原理は、以下の通りである。
上述した第６の符号分割多重通信システムにおいて、共通パラメータにおいて各変調モードに対応して示される変調方式の組み合わせは、伝送速度に相当するシンボルあたりの情報ビット数Ｂ0が、想定される最大の符号多重数Ｍと４位相シフトキーイング方式における同時伝送可能ビット数である２との積で示される閾値以下である変調モードでは、適用する変調方式として４位相シフトキーイング方式を優先的に選択し、閾値を超えるシンボルあたりの情報ビット数Ｂ0に相当する伝送速度に対応する変調モードでは、想定される最大の符号多重数の範囲内で、各変調方式による同時伝送可能なビット数の総和Ｂがシンボルあたりの情報ビット数Ｂ0以上であって、かつ、各変調方式における変調多値数の合計を最小とするように決定される。
上述した第６の符号分割多重通信システムにおいて、共通パラメータにおいて各変調モードに対応して示される変調方式の組み合わせは、伝送速度に相当するシンボルあたりの情報ビット数Ｂ0が、想定される最大の符号多重数Ｍと４位相シフトキーイング方式における同時伝送可能ビット数である２との積で示される閾値以下である変調モードでは、適用する変調方式として４位相シフトキーイング方式を優先的に選択し、閾値を超えるシンボルあたりの情報ビット数Ｂ0に相当する伝送速度に対応する変調モードでは、想定される最大の符号多重数の範囲内で、各変調方式による同時伝送可能なビット数の総和Ｂがシンボルあたりの情報ビット数Ｂ0以上であって、かつ、各変調方式における変調多値数の合計を最小とするように決定される。
このような符号分割多重通信システムでは、例えば、２位相シフトキーイング(ＢＰＳＫ：Binary Phase Shift Keying)方式を２つの符号系列に割り当てる組み合わせに優先して、同等の同時伝送可能ビット数を１つの４位相シフトキーイング(ＱＰＳＫ：Quadrature Phase Shift Keying )方式によって実現する組み合わせを選択させることができる。このように、上述した第６の符号分割多重通信システムでは、可能な限りＱＰＳＫ方式を割り当て、ＱＰＳＫ方式のみではシンボル当たりの伝送ビット数をまかなえないような伝送速度では、変調多値数の小さい変調方式から優先的に割り当てることができる。これにより、多重数の無用な増大による劣化を避けるとともに、許容される符号多重数を可能な限り利用して平均変調多値数を小さく抑え、平均送信電力一定の条件の下での信号点距離を大きく確保することができる。
本発明にかかわる符号分割多重通信方法の原理は、以下の通りである。
送信装置において、入力情報系列を、所望の伝送速度に対応して予め決定された符号多重数とこの符号多重数の系列それぞれに対応して予め複数の変調方式の中から選択された変調方式の組み合わせに、前記組み合わせに含まれる各変調方式により定められる同時に伝送可能なビット数に基づいて分配することにより、前記符号多重数分の情報系列を形成し、分配手段によって形成される情報系列それぞれを、所望の伝送速度に対応して前記所望の伝送速度に対応して適用すべき符号多重数におけるそれぞれの多重対象の符号に適用する変調方式の組み合わせに従ってそれぞれ指定された変調方式で変調し、各情報系列に対応する変調信号にそれぞれ異なる拡散符号を用いて拡散変調信号を生成し、各情報系列に対応する符号拡散手段によって並列に得られる拡散変調信号に、前記変調方式の組み合わせについて、平均送信電力を一定とする条件の下で、変調多値数が大きい変調方式に対して大きな重みを割り当て、変調多値数が小さい変調方式に対して小さな重みを割り当てることによって、当該システムにおいて必要とされる伝送品質に定められた目標ＢＥＲを満たし、かつ、平均ＣＮＲが最小となる重み係数の組み合わせを取得し、当該組み合わせに従ってそれぞれ指定された重み係数を乗算し、重み付けがなされた複数系列の拡散変調信号を多重化して送信し、前記変調方式の組み合わせは、互いに異なる変調方式による組み合わせを含む。一方、受信装置において、送信装置から受け取った受信信号に、符号多重数の逆拡散符号をそれぞれ適用して、符号多重数の重み付けされた変調信号の系列を復元し、符号逆拡散手段によって得られる各系列の重み付けされた変調信号に、送信装置の重み付け手段において適用された重み係数に対応する重み解除係数を乗算し、符号多重数の変調信号の系列を復元し、符号多重数の変調信号の系列それぞれを、所望の伝送速度に対応して系列ごとに予め定められた復調方式の組み合わせに従ってそれぞれ復調し、可変復調手段によって得られる符号多重数の復調信号を合流させて入力情報系列を再生し、前記復調方式の組み合わせは、互いに異なる復調方式による組み合わせを含む。
送信装置において、入力情報系列を、所望の伝送速度に対応して予め決定された符号多重数とこの符号多重数の系列それぞれに対応して予め複数の変調方式の中から選択された変調方式の組み合わせに、前記組み合わせに含まれる各変調方式により定められる同時に伝送可能なビット数に基づいて分配することにより、前記符号多重数分の情報系列を形成し、分配手段によって形成される情報系列それぞれを、所望の伝送速度に対応して前記所望の伝送速度に対応して適用すべき符号多重数におけるそれぞれの多重対象の符号に適用する変調方式の組み合わせに従ってそれぞれ指定された変調方式で変調し、各情報系列に対応する変調信号にそれぞれ異なる拡散符号を用いて拡散変調信号を生成し、各情報系列に対応する符号拡散手段によって並列に得られる拡散変調信号に、前記変調方式の組み合わせについて、平均送信電力を一定とする条件の下で、変調多値数が大きい変調方式に対して大きな重みを割り当て、変調多値数が小さい変調方式に対して小さな重みを割り当てることによって、当該システムにおいて必要とされる伝送品質に定められた目標ＢＥＲを満たし、かつ、平均ＣＮＲが最小となる重み係数の組み合わせを取得し、当該組み合わせに従ってそれぞれ指定された重み係数を乗算し、重み付けがなされた複数系列の拡散変調信号を多重化して送信し、前記変調方式の組み合わせは、互いに異なる変調方式による組み合わせを含む。一方、受信装置において、送信装置から受け取った受信信号に、符号多重数の逆拡散符号をそれぞれ適用して、符号多重数の重み付けされた変調信号の系列を復元し、符号逆拡散手段によって得られる各系列の重み付けされた変調信号に、送信装置の重み付け手段において適用された重み係数に対応する重み解除係数を乗算し、符号多重数の変調信号の系列を復元し、符号多重数の変調信号の系列それぞれを、所望の伝送速度に対応して系列ごとに予め定められた復調方式の組み合わせに従ってそれぞれ復調し、可変復調手段によって得られる符号多重数の復調信号を合流させて入力情報系列を再生し、前記復調方式の組み合わせは、互いに異なる復調方式による組み合わせを含む。
このように構成された符号分割多重通信方法では、各情報系列は、必要に応じて、互いに異なる変調方式で変調され、互いに異なる拡散符号を用いて符号拡散処理が適用される。このようにして得られた符号多重数の拡散変調信号それぞれに、重み付け手段において適切な重み係数をそれぞれ乗じることにより、例えば、これらの拡散変調信号を送信手段によって多重化して送信した際のビット誤り率(ＢＥＲ：Bit Error Rate)特性を最良とすることができる。
受信装置に到達した信号に対して、符号多重数の逆拡散符号を適用し、更に、適切な重み解除係数を用いて重み付けを解除することにより、符号多重数の変調信号が復元される。これらの変調信号について、送信装置において各情報系列の変調に用いられた変調方式に対応する復調方式に従って復調処理を行って得られた符号多重数系列の復調信号を合流させることにより、元の入力情報系列が再生される。
本発明にかかわる送信装置の原理は、以下の通りである。
可変変調手段は、変調方式により定められる同時に伝送可能なビット数に基づいて分割された入力情報系列について、当該入力情報系列を多重化して送信したときに得られる伝送速度を所望の伝送速度としたときに、当該分割された入力情報系列のそれぞれを所望の伝送速度に対応する符号多重数と変調方式によって符号多重数系列の変調信号に変換する際に、前記所望の伝送速度に対応して適用すべき符号多重数とそれぞれの多重対象の符号に適用する変調方式の組み合わせを取得し、当該組み合わせに従ってそれぞれ指定された変調方式で前記入力情報系列を変調する。前記可変変調手段における前記変調方式の組み合わせは、互いに異なる変調方式による組み合わせを含む。符号拡散手段は、符号多重数系列の変調信号にそれぞれ異なる拡散符号を用いて拡散変調信号を生成する。重み付け手段は、符号拡散手段によって得られる符号多重数系列の拡散変調信号に、前記可変変調手段が取得した前記変調方式の組み合わせについて、平均送信電力を一定とする条件の下で、変調多値数が大きい変調方式に対して大きな重みを割り当て、変調多値数が小さい変調方式に対して小さな重みを割り当てることによって、当該システムにおいて必要とされる伝送品質に定められた目標ＢＥＲを満たし、かつ、平均ＣＮＲが最小となる重み係数の組み合わせを取得し、当該組み合わせに従ってそれぞれ指定された重み係数を乗算する。送信手段は、重み付けがなされた符号多重数系列の拡散変調信号を多重化して送信する。
可変変調手段は、変調方式により定められる同時に伝送可能なビット数に基づいて分割された入力情報系列について、当該入力情報系列を多重化して送信したときに得られる伝送速度を所望の伝送速度としたときに、当該分割された入力情報系列のそれぞれを所望の伝送速度に対応する符号多重数と変調方式によって符号多重数系列の変調信号に変換する際に、前記所望の伝送速度に対応して適用すべき符号多重数とそれぞれの多重対象の符号に適用する変調方式の組み合わせを取得し、当該組み合わせに従ってそれぞれ指定された変調方式で前記入力情報系列を変調する。前記可変変調手段における前記変調方式の組み合わせは、互いに異なる変調方式による組み合わせを含む。符号拡散手段は、符号多重数系列の変調信号にそれぞれ異なる拡散符号を用いて拡散変調信号を生成する。重み付け手段は、符号拡散手段によって得られる符号多重数系列の拡散変調信号に、前記可変変調手段が取得した前記変調方式の組み合わせについて、平均送信電力を一定とする条件の下で、変調多値数が大きい変調方式に対して大きな重みを割り当て、変調多値数が小さい変調方式に対して小さな重みを割り当てることによって、当該システムにおいて必要とされる伝送品質に定められた目標ＢＥＲを満たし、かつ、平均ＣＮＲが最小となる重み係数の組み合わせを取得し、当該組み合わせに従ってそれぞれ指定された重み係数を乗算する。送信手段は、重み付けがなされた符号多重数系列の拡散変調信号を多重化して送信する。
このように構成された送信装置の動作は、下記の通りである。
送信装置に備えられた可変変調手段において、符号多重数の情報系列それぞれに適用される変調方式は、所望の伝送速度を実現するために複数の変調方式から適切な変調方式が選択される。したがって、上述した各情報系列は、必要に応じて、互いに異なる変調方式で変調され、符号拡散手段において、互いに異なる拡散符号を用いて符号拡散処理が実行される。このようにして得られた符号多重数の拡散変調信号それぞれに、重み付け手段において適切な重み係数をそれぞれ乗じることにより、例えば、これらの拡散変調信号を送信手段によって多重化して送信した際のビット誤り率(ＢＥＲ：Bit Error Rate)特性を最良とすることができる。
送信装置に備えられた可変変調手段において、符号多重数の情報系列それぞれに適用される変調方式は、所望の伝送速度を実現するために複数の変調方式から適切な変調方式が選択される。したがって、上述した各情報系列は、必要に応じて、互いに異なる変調方式で変調され、符号拡散手段において、互いに異なる拡散符号を用いて符号拡散処理が実行される。このようにして得られた符号多重数の拡散変調信号それぞれに、重み付け手段において適切な重み係数をそれぞれ乗じることにより、例えば、これらの拡散変調信号を送信手段によって多重化して送信した際のビット誤り率(ＢＥＲ：Bit Error Rate)特性を最良とすることができる。
本発明にかかわる受信装置の原理は、以下の通りである。
符号逆拡散手段は、上述した送信装置から受け取った受信信号に、符号多重数の逆拡散符号をそれぞれ適用して、符号多重数の重み付けされた変調信号の系列を復元する。解除手段は、符号逆拡散手段によって得られる各系列の重み付けされた変調信号に、送信装置において各系列の変調信号に適用された重み係数に対応する重み解除係数を乗算し、符号多重数の変調信号の系列を復元する。可変復調手段は、符号多重数の変調信号の系列それぞれを、所望の伝送速度に対応して系列ごとに予め定められた復調方式に従ってそれぞれ復調することにより、前記変調方式により定められる同時に伝送可能なビット数に基づいて分割された各入力情報系列に相当する前記符号多重数の復調信号を生成する。合流手段は、可変復調手段によって得られる符号多重数の復調信号を合流させて入力情報系列を再生する。前記可変復調手段における前記復調方式の組み合わせは、互いに異なる変調方式による組み合わせを含む。
符号逆拡散手段は、上述した送信装置から受け取った受信信号に、符号多重数の逆拡散符号をそれぞれ適用して、符号多重数の重み付けされた変調信号の系列を復元する。解除手段は、符号逆拡散手段によって得られる各系列の重み付けされた変調信号に、送信装置において各系列の変調信号に適用された重み係数に対応する重み解除係数を乗算し、符号多重数の変調信号の系列を復元する。可変復調手段は、符号多重数の変調信号の系列それぞれを、所望の伝送速度に対応して系列ごとに予め定められた復調方式に従ってそれぞれ復調することにより、前記変調方式により定められる同時に伝送可能なビット数に基づいて分割された各入力情報系列に相当する前記符号多重数の復調信号を生成する。合流手段は、可変復調手段によって得られる符号多重数の復調信号を合流させて入力情報系列を再生する。前記可変復調手段における前記復調方式の組み合わせは、互いに異なる変調方式による組み合わせを含む。
このように構成された受信装置の動作は、下記の通りである。
受信装置に到達した信号に対して、符号逆拡散手段により、符号多重数の逆拡散符号を適用し、更に、解除手段によって重み付けを解除することにより、符号多重数の変調信号が復元され、可変復調手段の処理に供される。この可変復調手段において、送信装置において各情報系列の変調に用いられた変調方式に対応する復調方式に従って復調処理を行うことにより、各情報系列に対応する復調信号を得ることができ、これらの復調信号を合流手段によって合流させることにより、元の入力情報系列を再生することができる。
受信装置に到達した信号に対して、符号逆拡散手段により、符号多重数の逆拡散符号を適用し、更に、解除手段によって重み付けを解除することにより、符号多重数の変調信号が復元され、可変復調手段の処理に供される。この可変復調手段において、送信装置において各情報系列の変調に用いられた変調方式に対応する復調方式に従って復調処理を行うことにより、各情報系列に対応する復調信号を得ることができ、これらの復調信号を合流手段によって合流させることにより、元の入力情報系列を再生することができる。
本発明にかかわる符号分割多重通信システムの特徴である異種変調多重ＣＤＭ方式は、符号多重数の制御と並行して、各符号系列に異なる変調方式を適用することにより、伝送速度の実現を図るので、拡散符号が直交符号であるか非直交符号であるかにかかわらず適用可能である。
したがって、本発明にかかわる異種変調多重ＣＤＭ方式は、ＣＤＭＡ方式の移動通信システムにおける上りリンクのような非同期ＣＤＭ伝送にも適用可能であり、また、使用可能な符号数に関する制限にかかわらず、符号系列ごとに変調方式を可変としたことにより、非常に柔軟な可変容量伝送を実現することができる。
したがって、本発明にかかわる異種変調多重ＣＤＭ方式は、ＣＤＭＡ方式の移動通信システムにおける上りリンクのような非同期ＣＤＭ伝送にも適用可能であり、また、使用可能な符号数に関する制限にかかわらず、符号系列ごとに変調方式を可変としたことにより、非常に柔軟な可変容量伝送を実現することができる。
例えば、本発明にかかわる符号分割多重通信システムでは、図２に示すように、限られた符号数の範囲(例えば、符号数４)で、シンボルあたりの情報ビット数が１である伝送速度からシンボルあたりの情報ビット数が２４である伝送速度まで、極めて広い伝送速度の範囲について非常にきめ細かな可変伝送容量の制御が可能である。もちろん、図２に示した例に限らず、例えば、更に変調多値数の大きな変調方式(２５６ＱＡＭなど)を適用することにより、より高い伝送速度の通信にも対応することができる。
また、本発明にかかわる符号分割多重通信システムでは、拡散符号間の直交性を確保する必要がないので、非特許文献１の技法においては必須であった複雑な符号割当処理は不要であり、単純に、必要な数の拡散符号を割り当てることによって、可変容量ＣＤＭ伝送を実現することができる。
更に、本発明にかかわる符号分割多重通信システムは、優れたＢＥＲ特性を実現することができる。
更に、本発明にかかわる符号分割多重通信システムは、優れたＢＥＲ特性を実現することができる。
特に、拡散符号ごとに適用する変調方式を決定する際に、許容される符号多重数を可能な限り利用して平均変調多値数を小さく抑えることにより、平均送信電力一定の条件の下での信号点距離を大きく確保することができるので、ＣＮＲに関する利得が得られる。多重化される拡散符号間の干渉電力は、このＣＮＲに関する利得の範囲内に十分に収まると考えられるので、上述したようにして平均変調多値数を抑制する割り当て法を採用したことにより、符号多重数を抑制して変調多値数の大きい変調方式を多用する場合に比べて、高いＢＥＲ特性を得ることが可能である。
また、重み付け手段において、符号多重数の情報系列それぞれに適用する変調方式の特性を考慮して決定された重み係数を適用することにより、例えば、各情報系列の変調に、ＱＰＳＫ方式と１６ＱＡＭ(直交振幅変調：Quadrature Amplitude Modulation)方式のように変調多値数が異なる変調方式が適用される場合にも、変調多値数の大きい変調方式にかかわるビット誤りによってＢＥＲ特性が劣化することを防ぐことができる。変調多値数が大きい変調方式では、信号点間距離が狭まって、雑音や通信路特性の影響を受けやすくなるため、変調多値数にかかわらず、全ての拡散変調信号を同等に扱った場合に比べて、上述したような重み付けを適用した本発明にかかわる方式では高いＢＥＲ特性を期待することができる。
更に、通信システムの目標品質を目標ＢＥＲとして予め規定することで、符号多重数の情報系列それぞれに適用する変調方式の組み合わせに対する重み係数を決定しておくことができるので、本発明にかかわる異種変調多重ＣＤＭ方式は、符号分割多重通信システムに容易に実装することができる。
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態について詳細に説明する。
（送信装置の実施形態）
図１に、本発明にかかわる符号分割多重通信システムの送信装置の実施形態を示す。
図１に示した送信装置において、可変変調処理部４０２は、想定される最大の符号多重数に対応するｋ個の変調回路４０３1〜４０３kから形成されている。また、図１に示した直列並列変換回路４０１は、変調制御回路４０９からの指示に応じて、入力情報系列を上述した指示で指定された符号多重数の情報系列に適切な比で分配し、これらの情報系列を上述した指示で指定された変調回路４０３(後述する)による変調処理に供する。
（送信装置の実施形態）
図１に、本発明にかかわる符号分割多重通信システムの送信装置の実施形態を示す。
図１に示した送信装置において、可変変調処理部４０２は、想定される最大の符号多重数に対応するｋ個の変調回路４０３1〜４０３kから形成されている。また、図１に示した直列並列変換回路４０１は、変調制御回路４０９からの指示に応じて、入力情報系列を上述した指示で指定された符号多重数の情報系列に適切な比で分配し、これらの情報系列を上述した指示で指定された変調回路４０３(後述する)による変調処理に供する。
図１に示した変調回路４０３1〜４０３kは、例えば、ＢＰＳＫ方式、ＱＰＳＫ方式、１６ＱＡＭ方式および６４ＱＡＭ方式などの複数種類のＡＰＳＫ変調方式を切替実行する機能を備えており、変調制御回路４０９からの指示でそれぞれ指定された変調方式に従って、直列並列変換回路４０１から入力される情報系列を変調信号に変換する。
図１に示したｋ個の符号拡散回路４０５1〜４０５kは、上述したｋ個の変調回路４０３1〜４０３kに対応して設けられており、これらの符号拡散回路４０５1〜４０５kには、それぞれ対応する変調回路４０３1〜４０３kによる変調信号が入力される。また、図１に示した重み付け処理部４０８には、上述したｋ個の符号拡散回路４０５1〜４０５kに対応する重み付け回路４０７1〜４０７kが備えられており、これらの重み付け回路４０７1〜４０７kには、変調制御回路４０９からの指示に応じてそれぞれ適切な拡散符号または重み係数が設定される。そして、これらの重み付け回路４０７1〜４０７kによって重み付けされた拡散変調信号は、多重化部４１１によって多重化されて送信される。
図１に示したｋ個の符号拡散回路４０５1〜４０５kは、上述したｋ個の変調回路４０３1〜４０３kに対応して設けられており、これらの符号拡散回路４０５1〜４０５kには、それぞれ対応する変調回路４０３1〜４０３kによる変調信号が入力される。また、図１に示した重み付け処理部４０８には、上述したｋ個の符号拡散回路４０５1〜４０５kに対応する重み付け回路４０７1〜４０７kが備えられており、これらの重み付け回路４０７1〜４０７kには、変調制御回路４０９からの指示に応じてそれぞれ適切な拡散符号または重み係数が設定される。そして、これらの重み付け回路４０７1〜４０７kによって重み付けされた拡散変調信号は、多重化部４１１によって多重化されて送信される。
以下、図１に示した装置装置によって、所望の伝送速度を実現する方法について説明する。
図１に示した変調制御部４０９は、実現しようとする伝送速度を示すシンボル当たりの伝送ビット数それぞれに対応する変調モードごとに、送信装置において多重化すべき符号それぞれに適用する変調方式の組み合わせおよびこれらの変調方式によって得られる変調信号に適用すべき重み係数の組み合わせを格納したルックアップテーブル４１０を備えている。この変調制御部４０９は、このルックアップテーブル４１０に格納された情報に基づいて、上述した直列並列変換回路４０１による並列化処理、各変調回路４０３における変調方式の切り替え、各符号拡散回路４０５への拡散符号の割り当ておよび重み付け回路４０８における重み係数の設定の制御を行う。
図１に示した変調制御部４０９は、実現しようとする伝送速度を示すシンボル当たりの伝送ビット数それぞれに対応する変調モードごとに、送信装置において多重化すべき符号それぞれに適用する変調方式の組み合わせおよびこれらの変調方式によって得られる変調信号に適用すべき重み係数の組み合わせを格納したルックアップテーブル４１０を備えている。この変調制御部４０９は、このルックアップテーブル４１０に格納された情報に基づいて、上述した直列並列変換回路４０１による並列化処理、各変調回路４０３における変調方式の切り替え、各符号拡散回路４０５への拡散符号の割り当ておよび重み付け回路４０８における重み係数の設定の制御を行う。
図２に、ルックアップテーブルの例を示す。また、図３に、送信動作を表す流れ図を示す。
図２に示した例では、使用可能な最大の符号の数(最大符号多重数)ｋ＝４とし、これらの符号ごとに割り当てるべき変調方式の組み合わせと重み係数の組み合わせが、シンボル当たりの伝送ビット数が数値「１」である伝送速度から同じく数値「２４」である伝送速度に対応して番号１〜番号１６が付された変調モードに対応して示されている。なお、図２において、変調方式および重み係数の組み合わせにおける空欄は、該当する符号が使用されないことを示している。
図２に示した例では、使用可能な最大の符号の数(最大符号多重数)ｋ＝４とし、これらの符号ごとに割り当てるべき変調方式の組み合わせと重み係数の組み合わせが、シンボル当たりの伝送ビット数が数値「１」である伝送速度から同じく数値「２４」である伝送速度に対応して番号１〜番号１６が付された変調モードに対応して示されている。なお、図２において、変調方式および重み係数の組み合わせにおける空欄は、該当する符号が使用されないことを示している。
また、以下の説明では、図１に示した変調回路４０３1〜４０３k、符号拡散回路４０５1〜４０５kおよび重み付け回路４０７1〜４０７kを、最大符号多重数ｋ＝４を受けて、それぞれ変調回路４０３1〜４０３4、符号拡散回路４０５1〜４０５4および重み付け回路４０７1〜４０７4と称する。
図１に示した変調制御部４０９は、所望の伝送速度に対応する変調モードの指定を受け、ルックアップテーブル４１０を参照して、適用すべき符号多重数とそれぞれの多重対象の符号に適用すべき変調方式および重み係数の組み合わせからなる設定情報を得る(図３のステップ１０１)。なお、各変調モードに対応する符号多重数は、ルックアップテーブル４１０において、それぞれの変調モードに対応して変調方式が設定されている符号(図２においては、Ｃｏｄｅ１、Ｃｏｄｅ２、Ｃｏｄｅ３、Ｃｏｄｅ４として示した)の数として得ることができる。また、各変調モードにおける符号多重数をルックアップテーブル４１０に格納しておくことも可能である。
図１に示した変調制御部４０９は、所望の伝送速度に対応する変調モードの指定を受け、ルックアップテーブル４１０を参照して、適用すべき符号多重数とそれぞれの多重対象の符号に適用すべき変調方式および重み係数の組み合わせからなる設定情報を得る(図３のステップ１０１)。なお、各変調モードに対応する符号多重数は、ルックアップテーブル４１０において、それぞれの変調モードに対応して変調方式が設定されている符号(図２においては、Ｃｏｄｅ１、Ｃｏｄｅ２、Ｃｏｄｅ３、Ｃｏｄｅ４として示した)の数として得ることができる。また、各変調モードにおける符号多重数をルックアップテーブル４１０に格納しておくことも可能である。
例えば、図２において番号７で示された変調モード(以下、変調モード７と称する)の指定に応じて、変調制御部４０９が、図２に示したルックアップテーブル４１０を参照することにより、４つの符号系列に対応する変調方式の組み合わせ（ＱＰＳＫ、ＱＰＳＫ、ＱＰＳＫ、ＢＰＳＫ）および重み係数の組み合わせが得られ、これらの設定情報が、図１に示した各部の制御処理に供される。
変調制御部４０９からの指示に応じて、図１に示した直列並列変換部４０１により、適用される変調方式の組み合わせを考慮して、入力情報系列が各変調方式による同時伝送可能ビット数の比に応じた比で分割されて符号多重数(例えば、４つ)の情報系列に変換され(図３のステップ１０２)、これらの情報系列が、図１に示した各変調回路４０３1〜４０３4による変調処理に供される。
上述した変調方式の組み合わせに基づく変調制御部４０９からの指示に応じて、図１に示した変調回路４０３1〜４０３4で適用される変調方式の切り替えが行われる。例えば、上述した変調モード７が適用される場合には、変調回路４０３1〜４０３3の変調方式はＱＰＳＫ方式に切り替えられ、一方、変調回路４０３4の変調方式はＢＰＳＫ方式に切り替えられ、各変調回路４０３1〜４０３4に入力される情報系列は、それぞれの変調方式に従って変調される(図３のステップ１０３)。
このようにして得られた符号多重数の変調信号は、それぞれ対応する符号拡散回路４０５1〜４０５4に入力され、これらの符号拡散回路４０５1〜４０５4に予め設定された符号長Ｎの拡散符号(Ｃｏｄｅ１、Ｃｏｄｅ２、Ｃｏｄｅ３、Ｃｏｄｅ４)による拡散処理が施される(図３のステップ１０４)。ここで、各符号拡散回路４０５1〜４０５4に設定する拡散符号は、直交符号であっても良いし、また、非直交符号であってもよく、更に、使用可能な拡散符号を順次に割り振るといった簡便な方法で決定することができる。
上述した各符号拡散回路４０５1〜４０５4によって得られた符号多重数系列(例えば、４系列)の拡散変調信号は、それぞれ対応する重み付け回路４０７1〜４０７4に入力され、これらの重み付け回路４０７1〜４０７4により、変調制御回路４０９によって各系列に対応して指定された重み係数Ａ1〜Ａ4に従う重みが付けられた上で(図３のステップ１０５)、多重化部４１１により多重化されて送信される(図３のステップ１０６)。
このとき、多重化部４１１は、使用した変調モードを示す情報を制御情報の一部として送信信号のオーバーヘッド部に格納して送信し、受信装置における利用に供する。
その後、まだ送信すべき情報系列がある場合は(ステップ１０７の否定判定)、ステップ１０８に進んで、変調モードの変更が指示されたか否かを判定し、このステップ１０８の肯定判定の場合は、ステップ１０１に戻って新たな変調モードに対応する設定情報を読み込んでから新たな入力情報系列の送信処理を行う。一方、ステップ１０８の否定判定の場合は、設定情報をそのまま引き継いでステップ１０２に戻り、新たな入力情報系列の送信処理が行われる。
その後、まだ送信すべき情報系列がある場合は(ステップ１０７の否定判定)、ステップ１０８に進んで、変調モードの変更が指示されたか否かを判定し、このステップ１０８の肯定判定の場合は、ステップ１０１に戻って新たな変調モードに対応する設定情報を読み込んでから新たな入力情報系列の送信処理を行う。一方、ステップ１０８の否定判定の場合は、設定情報をそのまま引き継いでステップ１０２に戻り、新たな入力情報系列の送信処理が行われる。
このようにして、符号多重数とともに、各符号系列に適用する変調方式の組み合わせを可変とした異種変調多重ＣＤＭ方式によって入力情報系列を送信することができる。
これにより、変調方式を固定とした場合に比べて、限られた符号多重数で幅広い伝送速度をしかも非常にきめ細かな可変幅で実現することができる。
更に、上述したルックアップテーブル４１０に登録する変調方式および対応する重み係数の組み合わせを工夫することにより、単に所望の伝送速度を実現するのみならず、ＢＥＲ特性の向上を図ることが可能である。
これにより、変調方式を固定とした場合に比べて、限られた符号多重数で幅広い伝送速度をしかも非常にきめ細かな可変幅で実現することができる。
更に、上述したルックアップテーブル４１０に登録する変調方式および対応する重み係数の組み合わせを工夫することにより、単に所望の伝送速度を実現するのみならず、ＢＥＲ特性の向上を図ることが可能である。
以下、各符号系列に対する変調方式および重み係数の割り当て方法について説明する。
図４に、変調方式の割り当て方法を示す流れ図を示す。
ここでは、ＢＰＳＫ方式、ＱＰＳＫ方式、１６ＱＡＭ方式および６４ＱＡＭ方式を最大符号数ｋ(例えばｋ＝４)の範囲内で組み合わせて所望の伝送速度Ｂ0を実現するように決定する場合について説明する。
図４に、変調方式の割り当て方法を示す流れ図を示す。
ここでは、ＢＰＳＫ方式、ＱＰＳＫ方式、１６ＱＡＭ方式および６４ＱＡＭ方式を最大符号数ｋ(例えばｋ＝４)の範囲内で組み合わせて所望の伝送速度Ｂ0を実現するように決定する場合について説明する。
まず、変調方式を割り当て済みの符号に対応して実現される実現済み伝送速度Ｂに初期値０を設定するとともに、未割り当ての符号数ｋEに最大符号多重数ｋを初期値として設定する(ステップ１１１)。
まだ変調方式が割り当てられていない符号がある場合には(ステップ１１２の肯定判定)、まず、ステップ１１３において、実現済みの伝送速度Ｂと所望の伝送速度Ｂ0との差が数値「１」よりも大きいか否かが判定され、肯定判定の場合には、変調方式が割り当てられていない符号の一つ(望ましくは先頭の符号)にＱＰＳＫ方式を割り当て(ステップ１１５)、次いで、未割り当ての符号数ｋEをデクリメントする(ステップ１１５)。
まだ変調方式が割り当てられていない符号がある場合には(ステップ１１２の肯定判定)、まず、ステップ１１３において、実現済みの伝送速度Ｂと所望の伝送速度Ｂ0との差が数値「１」よりも大きいか否かが判定され、肯定判定の場合には、変調方式が割り当てられていない符号の一つ(望ましくは先頭の符号)にＱＰＳＫ方式を割り当て(ステップ１１５)、次いで、未割り当ての符号数ｋEをデクリメントする(ステップ１１５)。
このようにして新たに割り当てられた変調方式を含めて、各変調方式の伝送可能ビット数の総和を求めることにより、現在の変調方式の割り当てによって実現される実現済み伝送速度Ｂが算出される(ステップ１１６)。
このようにして求められた実現済み伝送速度Ｂが、所望の伝送速度Ｂ0未満である場合は(ステップ１１７の否定判定)、ステップ１１２に戻り、未割り当て符号がなくなるまで、上述したステップ１１２〜ステップ１１７が繰り返される。
このようにして求められた実現済み伝送速度Ｂが、所望の伝送速度Ｂ0未満である場合は(ステップ１１７の否定判定)、ステップ１１２に戻り、未割り当て符号がなくなるまで、上述したステップ１１２〜ステップ１１７が繰り返される。
例えば、所望の伝送速度Ｂ0が数値「７」である場合は、上述したようにして、先頭から３つの符号(図２において、Ｃｏｄｅ１、Ｃｏｄｅ２、Ｃｏｄｅ３として示す)にＱＰＳＫ方式が割り当てられた段階において、所望の伝送速度Ｂ0と実現済み伝送速度Ｂとの差が数値「１」となり(ステップ１１３の肯定判定)、ステップ１１８に進んで、未割り当て符号の一つ(例えば、Ｃｏｄｅ４)にＢＰＳＫ方式が割り当てられ、これにより、所望の伝送速度Ｂ0が実現される。
一方、所望の伝送速度Ｂ0が最大符号多重数ｋとＱＰＳＫ方式による伝送可能ビット数である２との積を超える値である場合には、全ての符号にＱＰＳＫ方式を割り当てても所望の伝送速度Ｂ0を実現することができない。
このように、既に未割り当ての符号がないにもかかわらず、所望の伝送速度Ｂ0が実現されない場合は、ステップ１１２の否定判定となってステップ１１９に進み、各符号に割り当てられた変調方式がすべて同一であるか否かを判定する。
このように、既に未割り当ての符号がないにもかかわらず、所望の伝送速度Ｂ0が実現されない場合は、ステップ１１２の否定判定となってステップ１１９に進み、各符号に割り当てられた変調方式がすべて同一であるか否かを判定する。
全ての符号に同一の変調方式(例えば、ＱＰＳＫ方式)が割り当てられている場合は、ステップ１１９の肯定判定となり、割り当てられている変調方式よりも１段階変調多値数が大きい変調方式(例えば、ＱＰＳＫ方式が割り当て済みの場合は１６ＱＡＭ方式)によって、先頭符号(例えば、Ｃｏｄｅ１)に既に割り当てられていた変調方式が置き換えられ(ステップ１２０)、この置き換えによって変更された変調方式の組み合わせに基づいて、実現済み伝送速度Ｂの再計算が行われる(ステップ１１６)。
また、このようにして、先頭符号に１６ＱＡＭ方式が割り当てられたにもかかわらず、実現済み伝送速度Ｂが所望の伝送速度Ｂ0に到達しない場合は、ステップ１１９の否定判定となってステップ１２１に進み、既に割り当てられている複数の変調方式の中で変調多値数の大きい方の変調方式(この場合は、１６ＱＡＭ)によって、符号に割り当てられている他方の変調方式を１つずつ順次に置き換えることにより、変調多値数の大きい変調方式の割り当てが増やされる。次いで、このようにして変更された変調方式の組み合わせに基づいて、実現済み伝送速度Ｂの再計算が行われ(ステップ１１６)、この再計算結果として得られる実現済み伝送速度Ｂが所望の伝送速度Ｂ0に到達するまで、上述した変調方式の置き換え処理が繰り返される。
このようにして、ＱＰＳＫ方式を第１優先で割り当てた後、更に、必要に応じて、変調多値数が小さいＡＰＳＫ変調方式によって置き換えていくことにより、所望の伝送速度を実現可能であって、最大符号多重数を最大限に利用することにより、各拡散符号に割り当てられる個々の変調方式における変調多値数を抑制するような変調方式の組み合わせを得ることができる。
なお、ＢＰＳＫ方式以外のＡＰＳＫ変調方式のみの組み合わせで所望の伝送速度を実現することも可能である。
例えば、上述したステップ１１３の判定結果にかかわらず未割り当ての符号にＱＰＳＫ方式を割り当てることにより、シンボル当たりの伝送ビット数が２ｉ−１(ｉ＝１〜４)である伝送速度に対応する変調モードと同じく２ｉ(ｉ＝１〜４)である伝送速度に対応する変調モードとが、同一の変調方式の組み合わせで実現される。また、予め、各変調モードに対応する伝送速度を、シンボル当たりの伝送ビット数が２ビット刻みとなるように決定しておくこともできる。
例えば、上述したステップ１１３の判定結果にかかわらず未割り当ての符号にＱＰＳＫ方式を割り当てることにより、シンボル当たりの伝送ビット数が２ｉ−１(ｉ＝１〜４)である伝送速度に対応する変調モードと同じく２ｉ(ｉ＝１〜４)である伝送速度に対応する変調モードとが、同一の変調方式の組み合わせで実現される。また、予め、各変調モードに対応する伝送速度を、シンボル当たりの伝送ビット数が２ビット刻みとなるように決定しておくこともできる。
また一方、図２に示した変調方式よりも更に変調多値数の大きい変調方式(２５６ＱＡＭなど)を用いて、より高い伝送速度に対応する変調モードを実現することも可能である。
上述したようにして得られた変調方式の組み合わせを適用して、図１に示した送信装置によってＣＤＭ伝送を行うことにより、平均送信電力一定という条件の下で、大きな信号点間距離を確保することが可能となり、後述するように、良好なＢＥＲ特性を実現することができる。
上述したようにして得られた変調方式の組み合わせを適用して、図１に示した送信装置によってＣＤＭ伝送を行うことにより、平均送信電力一定という条件の下で、大きな信号点間距離を確保することが可能となり、後述するように、良好なＢＥＲ特性を実現することができる。
更に、上述したように、ＱＰＳＫ方式を第１優先で割り当てる手順を採用したことにより、比較的低い伝送速度(シンボル当たりの伝送ビット数Ｂ0が最大符号多重数ｋ×２以下)において、所望の伝送速度を実現するための符号多重数を抑制し、無用な多重数の増大によるＢＥＲ特性の劣化を防ぐことができる。
このようにして決定された変調方式の組み合わせを用いて得られた変調信号について、例えば、各変調信号に対応する平均送信電力を一定とする条件の下で、様々な重み係数を適用する実験あるいはシミュレーションを行って、伝送システムにおいて必要とされる伝送品質に基づく目標ＢＥＲが達成されたときの平均ＣＮＲが最小となる重み係数の組み合わせを探索することにより、各変調モードにおいて適用される各変調方式に対応する重み係数を最適化することができる。
このようにして決定された変調方式の組み合わせを用いて得られた変調信号について、例えば、各変調信号に対応する平均送信電力を一定とする条件の下で、様々な重み係数を適用する実験あるいはシミュレーションを行って、伝送システムにおいて必要とされる伝送品質に基づく目標ＢＥＲが達成されたときの平均ＣＮＲが最小となる重み係数の組み合わせを探索することにより、各変調モードにおいて適用される各変調方式に対応する重み係数を最適化することができる。
なお、図２に示した各変調モードに対応する重み係数の組み合わせでは、重み係数による重み付けが為される前の各ＡＰＳＫ変調信号にかかわる平均送信電力は全て同一であるとし、また、重み付けすることにより、ＣＤＭにより異種変調多重された信号の平均送信電力もまた同一となるように調整されている。
また、上述した重み係数は、変調多値数が異なる変調方式が適用されて得られた変調信号間で生じるビット誤り率特性の不均等を解消する目的で適用されるので、使用される全ての符号系列に同種の変調方式が適用される変調モード(例えば、図２に示した変調モード８)では、各拡散変調信号に適用される重み係数Ａ１〜Ａｋは等しく数値「１」となり、事実上重み付けは行われない。
また、上述した重み係数は、変調多値数が異なる変調方式が適用されて得られた変調信号間で生じるビット誤り率特性の不均等を解消する目的で適用されるので、使用される全ての符号系列に同種の変調方式が適用される変調モード(例えば、図２に示した変調モード８)では、各拡散変調信号に適用される重み係数Ａ１〜Ａｋは等しく数値「１」となり、事実上重み付けは行われない。
このようにして、重み係数の組み合わせを最適化することにより、ＣＤＭ方式によって拡散多重化される変調信号それぞれに適用された変調方式間で変調多値数が異なっているか否かにかかわらず、各変調方式にかかわるＢＥＲを均一化することができる。これにより、変調多値数の異なる変調方式で得られた変調信号をそのままＣＤＭ方式によって拡散多重化した場合に見られるＢＥＲ特性の劣化、すなわち、変調多値数の大きい変調方式にかかわるビット誤りによって多重化後の送信信号におけるビット誤りが支配される現象を防ぎ、良好なＢＥＲ特性を確保することができる。
図５〜図８に、本発明にかかわる送信装置によって実現されるＢＥＲ特性の例を示す。
図５に示した例では、図１に示した送信装置において、図２に示した変調モード１０を適用し、ＱＰＳＫ変調による伝送速度(２ｂｉｔｓ／ｓｙｍｂｏｌ)と１６ＱＡＭ変調による伝送速度(４ｂｉｔｓ／ｓｙｍｂｏｌ)との中間の伝送速度(３ｂｉｔｓ／ｓｙｍｂｏｌ)を実現した際のＣＮＲ−ＢＥＲ特性(図５において、太い実線で示す)を、ＯＶＳＦ符号を用いたＣＤＭ伝送におけるＣＮＲ−ＢＥＲ特性(図５において、太い破線で示す)および特許文献１の技法によるＣＤＭ伝送におけるＣＮＲ−ＢＥＲ特性(図５において、細い実線で示す)と対照させて示した。
図５に示した例では、図１に示した送信装置において、図２に示した変調モード１０を適用し、ＱＰＳＫ変調による伝送速度(２ｂｉｔｓ／ｓｙｍｂｏｌ)と１６ＱＡＭ変調による伝送速度(４ｂｉｔｓ／ｓｙｍｂｏｌ)との中間の伝送速度(３ｂｉｔｓ／ｓｙｍｂｏｌ)を実現した際のＣＮＲ−ＢＥＲ特性(図５において、太い実線で示す)を、ＯＶＳＦ符号を用いたＣＤＭ伝送におけるＣＮＲ−ＢＥＲ特性(図５において、太い破線で示す)および特許文献１の技法によるＣＤＭ伝送におけるＣＮＲ−ＢＥＲ特性(図５において、細い実線で示す)と対照させて示した。
なお、図５に示したＯＶＳＦ符号を用いたＣＤＭ伝送にかかわるＣＮＲ−ＢＥＲ特性は、変調方式として８ＰＳＫ方式を適用して上述した伝送速度を実現した場合に得られた特性であり、一方、特許文献１の技法によるＣＤＭ伝送にかかわるＣＮＲ−ＢＥＲ特性は、１６ＱＡＭ変調を符号総数４に対して３多重することによって上述した伝送速度を実現した場合に得られた特性である。
図５に示した各方式におけるＣＮＲ−ＢＥＲ特性を比較すれば、本発明にかかわる送信装置によって達成されるＣＮＲ−ＢＥＲ特性が最も優れており、ＯＶＳＦ符合を利用する方式および特許文献１の方式に比べて、それぞれＣＮＲで約０．６ｄＢおよび約１．０ｄＢの改善が得られることが分かる。
また、図６および図７に、図２に示した変調モード６および変調モード４に対応する伝送速度(６ｂｉｔｓ／ｓｙｍｂｏｌ、４ｂｉｔｓ／ｓｙｍｂｏｌ)をそれぞれの変調モードを適用した際に得られたＣＮＲ−ＢＥＲ特性と、同一の伝送速度をそれぞれ６４ＱＡＭ変調１多重および１６ＱＡＭ変調１多重によって実現した場合に得られるＣＮＲ−ＢＥＲ特性とを対照させて示した。
また、図６および図７に、図２に示した変調モード６および変調モード４に対応する伝送速度(６ｂｉｔｓ／ｓｙｍｂｏｌ、４ｂｉｔｓ／ｓｙｍｂｏｌ)をそれぞれの変調モードを適用した際に得られたＣＮＲ−ＢＥＲ特性と、同一の伝送速度をそれぞれ６４ＱＡＭ変調１多重および１６ＱＡＭ変調１多重によって実現した場合に得られるＣＮＲ−ＢＥＲ特性とを対照させて示した。
これらの図から明らかなように、変調多値数の大きいＡＰＳＫ変調信号を１多重伝送する場合のＣＮＲ−ＢＥＲ特性よりも、本発明にかかわる変調方式の組み合わせ、すなわち、最大符号多重数の最大限に利用して平均変調多値数を抑制した変調方式の組み合わせを適用した送信装置によって良好なＣＮＲ−ＢＥＲ特性が得られる。
平均送信電力一定の条件の下でＣＮＲ−ＢＥＲ特性を比較すれば、図５に示した６４ＱＡＭ変調１多重を適用した場合よりも、本発明にかかわる変調方式の組み合わせ(上述した６４ＱＡＭ変調と比較して平均電力が３分の１であるＱＰＳＫ変調３多重)を適用した送信装置では、ＢＥＲ＝１０-6点において８．２ｄＢのＣＮＲ利得があることが分かる。同様に、図６に示した１６ＱＡＭ変調１多重を適用した場合よりも、本発明にかかわる変調方式の組み合わせ(上述した１６ＱＡＭ変調と比較して平均電力が２分の１であるＱＰＳＫ変調２多重)を適用した送信装置では、同じくＢＥＲ＝１０-6点において３．９ｄＢのＣＮＲ利得があることが分かる。
平均送信電力一定の条件の下でＣＮＲ−ＢＥＲ特性を比較すれば、図５に示した６４ＱＡＭ変調１多重を適用した場合よりも、本発明にかかわる変調方式の組み合わせ(上述した６４ＱＡＭ変調と比較して平均電力が３分の１であるＱＰＳＫ変調３多重)を適用した送信装置では、ＢＥＲ＝１０-6点において８．２ｄＢのＣＮＲ利得があることが分かる。同様に、図６に示した１６ＱＡＭ変調１多重を適用した場合よりも、本発明にかかわる変調方式の組み合わせ(上述した１６ＱＡＭ変調と比較して平均電力が２分の１であるＱＰＳＫ変調２多重)を適用した送信装置では、同じくＢＥＲ＝１０-6点において３．９ｄＢのＣＮＲ利得があることが分かる。
また、図８に、図２に示した変調モード９について、本発明にかかわる各変調信号への重み付けを適用する最適重み付け異種変調多重化伝送を適用した送信装置によって得られるＣＮＲ−ＢＥＲ特性と、各変調信号を同等に扱う等電力異種変調多重化伝送を適用した場合に得られるＣＮＲ−ＢＥＲ特性とを対照させて示した。
本発明にかかわる最適重み付け異種変調多重化伝送のＣＮＲ−ＢＥＲ特性は、等電力異種変調多重化伝送のＣＮＲ−ＢＥＲ特性に比べて、ＢＥＲ＝１０-6点において３．５ｄＢのＣＮＲ利得があることが分かる。このように、本発明にかかわる異種変調多重化方式に、更に、上述した最適重み付けを適用することにより、高い送信電力利用効率を実現することができる。
本発明にかかわる最適重み付け異種変調多重化伝送のＣＮＲ−ＢＥＲ特性は、等電力異種変調多重化伝送のＣＮＲ−ＢＥＲ特性に比べて、ＢＥＲ＝１０-6点において３．５ｄＢのＣＮＲ利得があることが分かる。このように、本発明にかかわる異種変調多重化方式に、更に、上述した最適重み付けを適用することにより、高い送信電力利用効率を実現することができる。
ところで、図２に示したような変調方式の組み合わせを含む設定情報を予め決定してルックアップテーブル４１０(図１参照)に格納しておく代わりに、例えば、受信装置において観測された通信路状態に関する指標値に応じて適切な伝送速度を決定する際に、この伝送速度を実現する変調方式の組み合わせを図４に示したアルゴリズムを用いてその都度決定することも可能である。
また、入力情報系列を直列並列変換回路４０１によって符号多重数の変調回路４０３に分配する構成(図１参照)に代えて、各符号に対応する情報系列の入力タイミングに同期して１つの変調回路で適用される変調方式を切り替え、この切り替えに同期して、各変調方式が適用されて得られた変調信号を対応する符号拡散回路４０７1〜４０７kに分配することで符号多重数系列の拡散変調信号を形成することも可能である。
また更に、符号多重数の符号拡散回路によって並列に符号拡散処理を行う代わりに、直列的に入力される変調信号における各変調方式の切り替わりのタイミングに同期して、拡散符号を切り替えて適用することにより、符号拡散処理までを直列的に実行し、多重化部４１１の直前で並列化する構成も考えられる。
（受信装置の実施形態）
図９に、本発明にかかわる符号分割多重通信システムの受信装置の実施形態を示す。また、図１０に、受信動作を表す流れ図を示す。
（受信装置の実施形態）
図９に、本発明にかかわる符号分割多重通信システムの受信装置の実施形態を示す。また、図１０に、受信動作を表す流れ図を示す。
図９に示した受信装置は、図１に示した送信装置に対応する構成を備えており、逆拡散処理部５０１、振幅調整処理部５０３、可変復調処理部５０５は、それぞれ想定される最大の符号多重数に対応するｋ個の符号逆拡散回路５０２1〜５０２k、ｋ個の調整回路５０４1〜５０４kおよびｋ個の復調回路５０６1〜５０６kから形成され、これらの各部の動作は、復調制御回路５０９により、ルックアップテーブル５１０に保持された情報に基づいて以下に述べるように制御される。
例えば、送信装置から受信装置に制御情報の一部として渡される変調モードを示す情報に基づいて、復調制御回路５０９は、ルックアップテーブル５１０を参照し、送信装置において適用された変調方式の組み合わせを含む設定情報を得る(ステップ２０１)。
このルックアップテーブル５１０に格納される設定情報は、図１に示したルックアップテーブル４１０と同一の設定情報でも良いし、また、例えば、各変調モードに対応する重み係数Ａ1〜Ａkの組み合わせに代えて、振幅調整処理部５０３の各調整回路５０４1〜５０４kにおいて適用すべき重み解除係数(例えば、１／Ａ1、…、１／Ａk)を格納しておくことも可能である。
このルックアップテーブル５１０に格納される設定情報は、図１に示したルックアップテーブル４１０と同一の設定情報でも良いし、また、例えば、各変調モードに対応する重み係数Ａ1〜Ａkの組み合わせに代えて、振幅調整処理部５０３の各調整回路５０４1〜５０４kにおいて適用すべき重み解除係数(例えば、１／Ａ1、…、１／Ａk)を格納しておくことも可能である。
一方、受信信号は、例えば、符号多重数ｉ(ｉ≦ｋ)系列分複写され(ステップ２０２)、各系列に対応する符号逆拡散回路５０２1〜５０２iによって、それぞれ設定された逆拡散符号を用いて逆拡散される(ステップ２０３)。なお、ステップ２０２において、符号多重数にかかわらずｋ系列分の受信信号を生成し、これらの受信信号を全系列の符号逆拡散回路５０２1〜５０２kの処理に供することもできる。
符号逆拡散回路５０２1〜５０２iによる逆拡散結果として得られた重み付けされた変調信号(加重変調信号)に対して、対応する調整回路５０４1〜５０４iにより、復調制御回路５０９からの指示で指定された重み解除係数を用いた振幅調整が行われ、変調方式間の重み付けが解除され(ステップ２０４)、符号多重数ｉ系列の変調信号が復元される。このとき、変調モードで指定された変調方式の組み合わせが１６ＡＱＭや６４ＱＡＭなどのような振幅変調を伴う変調方式を含んでいない場合は、逆拡散結果についての重み解除処理を省略することができる。このような省略は、受信装置の処理フローにおいて、変調方式の組み合わせに応じて、重み解除処理をスキップする分岐を設けて実現しても良いし、または、該当する変調モードに対応する重み解除係数として数値「１」をルックアップテーブル５１０に格納しておくことで実現しても良い。
このようにして復元された符号多重数系列の変調信号は、対応する復調回路５０６1〜５０６iにより、復調制御回路５０９からの指示で指定された復調方式に従って復調され(ステップ２０５)、これらの復調信号を並列直列変換回路５０８による合流処理に供することにより、入力情報系列が再生される(ステップ２０６)。
その後、まだ受信信号がある場合は(ステップ２０７の否定判定)、ステップ２０８に進んで、変調モードの変更が指示されたか否かを判定し、このステップ２０８の肯定判定の場合は、ステップ２０１に戻って新たな変調モードに対応する設定情報を読み込んでから新たな受信信号についての受信処理を行う。一方、ステップ２０８の否定判定の場合は、設定情報をそのまま引き継いでステップ２０２に戻り、新たな受信信号に関する受信処理が行われる。
その後、まだ受信信号がある場合は(ステップ２０７の否定判定)、ステップ２０８に進んで、変調モードの変更が指示されたか否かを判定し、このステップ２０８の肯定判定の場合は、ステップ２０１に戻って新たな変調モードに対応する設定情報を読み込んでから新たな受信信号についての受信処理を行う。一方、ステップ２０８の否定判定の場合は、設定情報をそのまま引き継いでステップ２０２に戻り、新たな受信信号に関する受信処理が行われる。
このようにして、符号多重数とともに、各符号系列に適用する変調方式の組み合わせを可変とした異種変調多重ＣＤＭ方式を適用した送信装置からの受信信号から元の情報系列を再生することができる。
上述した送信装置と受信装置とを組み合わせて利用することにより、本発明にかかわる符号分割多重通信方法を適用した異種変調多重ＣＤＭ伝送を行う符号分割多重通信システムを実現することができる。
上述した送信装置と受信装置とを組み合わせて利用することにより、本発明にかかわる符号分割多重通信方法を適用した異種変調多重ＣＤＭ伝送を行う符号分割多重通信システムを実現することができる。
上述したように、本発明にかかわる符号分割多重通信システムでは、幅広い範囲でしかもきめ細かな伝送速度制御が可能であり、また、良好なＢＥＲ特性を容易に実現することができるので、携帯電話システムを始めとする様々な無線通信システムにおいて、特に、きめ細かな伝送速度に対応する可変容量伝送が必要とされる無線通信システムにおいて極めて有用である。
また、一般的に用いられている変調方式で実現される伝送速度(例えば、ＱＰＳＫ変調による２ｂｉｔｓ／ｓｙｍｂｏｌと１６ＱＡＭ変調による４ｂｉｔｓ／ｓｙｍｂｏｌ)の中間の伝送速度(例えば、３ｂｉｔｓ／ｓｙｍｂｏｌ)を実現する技術としても極めて有用である。
また、本発明にかかわる符号分割多重通信システムは、ＣＤＭＡ方式で一般に実装される送信電力制御とは独立な技術であり、かつ、この送信電力制御技術と組み合わせて適用可能な技術である。
また、本発明にかかわる符号分割多重通信システムは、ＣＤＭＡ方式で一般に実装される送信電力制御とは独立な技術であり、かつ、この送信電力制御技術と組み合わせて適用可能な技術である。
例えば、本発明にかかわる異種変調多重ＣＤＭ方式を、加入者ごとに割り当てる符号総数ごとに独立して適用することで、ＣＤＭＡ方式における加入者ごとの送信電力制御機構との同時実装が可能である。
４０１ 直列並列変換回路
４０２ 可変変調処理部
４０３1〜４０３k 変調回路
４０５1〜４０５k 符号拡散回路
４０７1〜４０７k 重み付け回路
４０８ 重み付け処理部
４０９ 変調制御回路
４１０、５１０ ルックアップテーブル
４１１ 多重化部
５０１ 逆拡散処理部
５０２1〜５０２k 符号逆拡散回路
５０３ 振幅調整処理部
５０４1〜５０４k 調整回路
５０５ 可変復調処理部
５０６1〜５０６k 復調回路
５０８ 並列直列変換回路
５０９ 復調制御回路
６０１、７０１ 分割回路
６０２、７０２ 符号分割多重回路
６０３、７０３ 符号分割逆多重回路
６０５、７０５ 通信路状態観測回路
６０４、７０４ 合流回路
６０６ 符号多重数決定回路
７０６ 符号拡散率決定回路
７０７ 割当符号決定回路
４０２ 可変変調処理部
４０３1〜４０３k 変調回路
４０５1〜４０５k 符号拡散回路
４０７1〜４０７k 重み付け回路
４０８ 重み付け処理部
４０９ 変調制御回路
４１０、５１０ ルックアップテーブル
４１１ 多重化部
５０１ 逆拡散処理部
５０２1〜５０２k 符号逆拡散回路
５０３ 振幅調整処理部
５０４1〜５０４k 調整回路
５０５ 可変復調処理部
５０６1〜５０６k 復調回路
５０８ 並列直列変換回路
５０９ 復調制御回路
６０１、７０１ 分割回路
６０２、７０２ 符号分割多重回路
６０３、７０３ 符号分割逆多重回路
６０５、７０５ 通信路状態観測回路
６０４、７０４ 合流回路
６０６ 符号多重数決定回路
７０６ 符号拡散率決定回路
７０７ 割当符号決定回路
Claims (9)
- 変調方式により定められる同時に伝送可能なビット数に基づいて分割された入力情報系列について、当該入力情報系列を多重化して送信したときに得られる伝送速度を所望の伝送速度としたときに、当該分割された入力情報系列のそれぞれを所望の伝送速度に対応する符号多重数と変調方式によって符号多重数系列の変調信号に変換する際に、前記所望の伝送速度に対応して適用すべき符号多重数とそれぞれの多重対象の符号に適用する変調方式の組み合わせを取得し、当該組み合わせに従ってそれぞれ指定された変調方式で前記入力情報系列を変調する可変変調手段と、
前記符号多重数系列の変調信号にそれぞれ異なる拡散符号を用いて拡散変調信号を生成する符号拡散手段と、
前記符号拡散手段によって得られる前記符号多重数系列の拡散変調信号に、前記可変変調手段が取得した前記変調方式の組み合わせについて、平均送信電力を一定とする条件の下で、変調多値数が大きい変調方式に対して大きな重みを割り当て、変調多値数が小さい変調方式に対して小さな重みを割り当てることによって、当該システムにおいて必要とされる伝送品質に定められた目標ＢＥＲを満たし、かつ、平均ＣＮＲが最小となる重み係数の組み合わせを取得し、当該組み合わせに従ってそれぞれ指定された重み係数を乗算する重み付け手段と、
前記重み付けがなされた前記符号多重数系列の拡散変調信号を多重化して送信する送信手段と
を備えた送信装置と、
前記送信装置から受け取った受信信号に、前記符号多重数の逆拡散符号をそれぞれ適用して、前記符号多重数の重み付けされた変調信号の系列を復元する符号逆拡散手段と、
前記符号逆拡散手段によって得られる各系列の重み付けされた変調信号に、前記送信装置の重み付け手段において適用された重み係数に対応する重み解除係数を乗算し、前記符号多重数の変調信号の系列を復元する解除手段と、
前記符号多重数の変調信号の系列それぞれを、前記所望の伝送速度に対応して系列ごとに予め定められた復調方式の組み合わせに従ってそれぞれ復調する可変復調手段と、
前記可変復調手段によって得られる前記符号多重数の復調信号を合流させて前記入力情報系列を再生する合流手段と
を備えた受信装置と
を備え、
前記可変変調手段における前記変調方式の組み合わせは、互いに異なる変調方式による組み合わせを含み、前記可変復調手段における前記復調方式の組み合わせは、互いに異なる復調方式による組み合わせを含む
ことを特徴とする符号分割多重通信システム。 - 請求項１に記載の符号分割多重通信システムにおいて、
前記送信装置および前記受信装置は、ともに、想定される伝送速度に対応する変調モードそれぞれに対応して、適切な符号多重数の拡散符号に対応させるべき変調方式および適用すべき重み係数の組み合わせを含む共通パラメータを保持するパラメータ保持手段を備え、
前記送信装置において、前記可変変調手段は、前記共通パラメータで示された変調方式の組み合わせに関する情報に従って、前記符号多重数の情報系列それぞれについて適切な変調方式を選択する変調制御手段を備え、
前記符号拡散手段は、前記共通パラメータで示される拡散符号の組み合わせに従って、前記符号多重数の変調信号それぞれについて前記各拡散符号を割り当てる拡散符号割当手段を備え、
前記重み付け手段は、前記共通パラメータで示される重み係数の組み合わせに従って、前記符号多重数の拡散変調信号それぞれについて前記重み係数を設定する重み設定手段を備え、
前記受信装置において、前記符号逆拡散手段は、前記共通パラメータで示される拡散符号の組み合わせに従って、前記符号多重数の逆拡散符号を前記受信信号の逆拡散処理に供する逆拡散符号割当手段を備え、
前記解除手段は、前記共通パラメータで示される重み係数の組み合わせに従って、前記符号逆拡散手段によって得られる前記符号多重数の逆拡散結果に適用する前記重み解除係数を設定する解除係数設定手段を備え、
前記可変復調手段は、前記共通パラメータで示された変調方式の組み合わせに関する情報に従って、前記符号多重数の変調信号それぞれについて適切な復調方式を選択する復調制御手段を備え、
ことを特徴とする符号分割多重通信システム。 - 請求項２に記載の符号分割多重通信システムにおいて、
前記受信装置に備えられる重み解除手段は、前記共通パラメータにおいて、適用された変調方式の組み合わせが定包絡線の位相シフトキーイング方式に含まれる変調方式のみである場合に、前記符号多重数系列の逆拡散結果をそのまま対応する変調信号として前記可変復調手段の処理に供する解除制御手段を備えた
ことを特徴とする符号分割多重通信システム。 - 請求項１に記載の符号分割多重通信システムにおいて、
前記重み付け手段は、符号多重化数それぞれに対応する各拡散符号について、所定の目標ビット誤り率に対して、適用される変調方式の特性を考慮して平均搬送波電力対雑音電力を最小とするように算出された重み係数を保持し、前記拡散符号に対応する拡散変調信号の重み付け処理に供する重み係数保持手段を備えた
ことを特徴とする符号分割多重通信システム。 - 請求項２に記載の符号分割多重通信システムにおいて、
前記共通パラメータにおいて各変調モードに対応して示される変調方式の組み合わせは、
想定される最大の符号多重数の範囲内で、各変調方式による同時伝送可能なビット数の総和が各変調モードに対応する伝送速度に相当するシンボルあたりの情報ビット数以上であって、かつ、選択される変調方式の種類で示される変調多値数の合計を最小とするように決定される
ことを特徴とする符号分割多重通信システム。 - 請求項２に記載の符号分割多重通信システムにおいて、
前記共通パラメータにおいて各変調モードに対応して示される変調方式の組み合わせは、
伝送速度に相当するシンボルあたりの情報ビット数Ｂ0が、想定される最大の符号多重数Ｍと４位相シフトキーイング方式における同時伝送可能ビット数である２との積で示される閾値以下である変調モードでは、適用する変調方式として前記４位相シフトキーイング方式を優先的に選択し、
前記閾値を超えるシンボルあたりの情報ビット数Ｂ0に相当する伝送速度に対応する変調モードでは、想定される最大の符号多重数の範囲内で、各変調方式による同時伝送可能なビット数の総和Ｂが前記シンボルあたりの情報ビット数Ｂ0以上であって、かつ、各変調方式における変調多値数の合計を最小とするように決定される
ことを特徴とする符号分割多重通信システム。 - 送信装置において、
入力情報系列を、所望の伝送速度に対応して予め決定された符号多重数とこの符号多重数の系列それぞれに対応して予め複数の変調方式の中から選択された変調方式の組み合わせに、前記組み合わせに含まれる各変調方式により定められる同時に伝送可能なビット数に基づいて分配することにより、前記符号多重数分の情報系列を形成し、
前記情報系列それぞれを、前記所望の伝送速度に対応して適用すべき符号多重数におけるそれぞれの多重対象の符号に適用する変調方式の組み合わせに従ってそれぞれ指定された変調方式で変調し、
前記各情報系列に対応する変調信号にそれぞれ異なる拡散符号を用いて拡散変調信号を生成し、
前記各情報系列に対応する符号拡散手段によって並列に得られる拡散変調信号に、前記変調処理において適用した前記変調方式の組み合わせについて、平均送信電力を一定とする条件の下で、変調多値数が大きい変調方式に対して大きな重みを割り当て、変調多値数が小さい変調方式に対して小さな重みを割り当てることによって、当該システムにおいて必要とされる伝送品質に定められた目標ＢＥＲを満たし、かつ、平均ＣＮＲが最小となる重み係数の組み合わせを取得し、当該組み合わせに従ってそれぞれ指定された重み係数を乗算し、
前記重み付けがなされた複数系列の拡散変調信号を多重化して送信し、
受信装置において、
前記送信装置から受け取った受信信号に、前記符号多重数の逆拡散符号をそれぞれ適用して、前記符号多重数の重み付けされた変調信号の系列を復元し、
前記符号逆拡散手段によって得られる各系列の重み付けされた変調信号に、前記送信装置の重み付け手段において適用された重み係数に対応する重み解除係数を乗算し、前記符号多重数の変調信号の系列を復元し、
前記符号多重数の変調信号の系列それぞれを、前記所望の伝送速度に対応して系列ごとに予め定められた復調方式の組み合わせに従ってそれぞれ復調し、
前記復調処理によって得られる前記符号多重数の復調信号を合流させて前記入力情報系列を再生し、
前記変調方式の組み合わせは、互いに異なる変調方式による組み合わせを含み、前記復調処理における前記復調方式の組み合わせは、互いに異なる復調方式による組み合わせを含む
ことを特徴とする符号分割多重通信方法。 - 変調方式により定められる同時に伝送可能なビット数に基づいて分割された入力情報系列について、当該入力情報系列を多重化して送信したときに得られる伝送速度を所望の伝送速度としたときに、当該分割された入力情報系列のそれぞれを所望の伝送速度に対応する符号多重数と変調方式によって符号多重数系列の変調信号に変換する際に、前記所望の伝送速度に対応して適用すべき符号多重数とそれぞれの多重対象の符号に適用する変調方式の組み合わせを取得し、当該組み合わせに従ってそれぞれ指定された変調方式で前記入力情報系列を変調する可変変調手段と、
前記符号多重数系列の変調信号にそれぞれ異なる拡散符号を用いて拡散変調信号を生成する符号拡散手段と、
前記符号拡散手段によって得られる前記符号多重数系列の拡散変調信号に、前記可変変調手段が取得した前記変調方式の組み合わせについて、平均送信電力を一定とする条件の下で、変調多値数が大きい変調方式に対して大きな重みを割り当て、変調多値数が小さい変調方式に対して小さな重みを割り当てることによって、当該システムにおいて必要とされる伝送品質に定められた目標ＢＥＲを満たし、かつ、平均ＣＮＲが最小となる重み係数の組み合わせを取得し、当該組み合わせに従ってそれぞれ指定された重み係数を乗算する重み付け手段と、
前記重み付けがなされた前記符号多重数系列の拡散変調信号を多重化して送信する送信手段と
を備え、
前記可変変調手段における前記変調方式の組み合わせは、互いに異なる変調方式による組み合わせを含む
ことを特徴とする送信装置。 - 請求項８に記載の送信装置から受け取った受信信号に、符号多重数の逆拡散符号をそれぞれ適用して、前記符号多重数の重み付けされた変調信号の系列を復元する符号逆拡散手段と、
前記符号逆拡散手段によって得られる各系列の重み付けされた変調信号に、前記送信装置において前記各系列の変調信号に適用された重み係数に対応する重み解除係数を乗算し、前記符号多重数の変調信号の系列を復元する解除手段と、
前記符号多重数の変調信号の系列それぞれを、所望の伝送速度に対応して系列ごとに予め定められた復調方式の組み合わせに従ってそれぞれ復調することにより、前記変調方式により定められる同時に伝送可能なビット数に基づいて分割された各入力情報系列に相当する前記符号多重数の復調信号を生成する可変復調手段と、
前記可変復調手段によって得られる前記符号多重数の復調信号を合流させて前記入力情報系列を再生する合流手段と
を備え、
前記可変復調手段における前記復調方式の組み合わせは、互いに異なる変調方式による組み合わせを含む
ことを特徴とする受信装置。
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