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明細書 :通信システム

発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 特許公報(B2)
特許番号 特許第4512821号 (P4512821)
公開番号 特開2006-080798 (P2006-080798A)
登録日 平成22年5月21日(2010.5.21)
発行日 平成22年7月28日(2010.7.28)
公開日 平成18年3月23日(2006.3.23)
発明の名称または考案の名称 通信システム
国際特許分類 H04B   1/707       (2006.01)
H04B   7/06        (2006.01)
H04J   1/02        (2006.01)
H04J  11/00        (2006.01)
H04L   1/02        (2006.01)
FI H04J 13/00 D
H04B 7/06
H04J 1/02
H04J 11/00 Z
H04L 1/02
請求項の数または発明の数 3
全頁数 17
出願番号 特願2004-261676 (P2004-261676)
出願日 平成16年9月8日(2004.9.8)
審査請求日 平成19年8月23日(2007.8.23)
特許権者または実用新案権者 【識別番号】504133110
【氏名又は名称】国立大学法人電気通信大学
発明者または考案者 【氏名】藤野 忠
個別代理人の代理人 【識別番号】100117514、【弁理士】、【氏名又は名称】佐々木 敦朗
審査官 【審査官】岡 裕之
参考文献・文献 特開2002-124898(JP,A)
大野 力 外4名,下りリンクブロードバンド移動体通信におけるUSTMを用いたMC-CDMAシステム,電子情報通信学会技術研究報告,2003年 4月11日,Vol.103 No.14,pp.61-66,RCS2003-20
北 直樹 外3名,人体遮蔽に対する時間ダイバーシチ効果,1997年電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集1,1997年 8月13日,p.24,B-1-24
井上 学 外2名,時間ダイバーシチを用いてMIMOチャネルを実現するシステムの一検討,2003年電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集1,2003年 9月10日,p.388,B-5-11
藤野 忠 外3名,チャネルブロッキングに強いMC-CDMA方式の一提案,電子情報通信学会技術研究報告,2005年 2月25日,Vol.104 No.683,pp.109-114
調査した分野 H04J 13/00 - 13/06
H04B 1/69 - 1/713
H04B 7/06
H04J 1/02
H04J 11/00
H04L 1/02
CiNii
特許請求の範囲 【請求項1】
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。
【請求項2】
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。
【請求項3】
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。
発明の詳細な説明 【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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)。
【0003】
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。

【非特許文献1】S.Hara and R.Prasad, "Overview of multicarrier CDMA," IEEE Communication Magazine, Dec.1997
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
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。
【0005】
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。
【課題を解決するための手段】
【0006】
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。
【0007】
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
【0008】
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。
【発明の効果】
【0010】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
[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。
【0012】
(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。
【0013】
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{an,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{an,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Cn,u=[cn,u,0,…,cn,u,k,…,cn,u,L-1T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cn,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Cn,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。
【0014】
そして、時刻nのユーザu宛の送信情報系列{an,u}に対して{Cn-1,u}を乗じ、周波数領域で拡散された信号系列{Cn-1,u,an,u}を生成し、次に、Nシンボル分遅延した信号系列{Cn-N-1,un-N,u}を{Cn-1,un,u}に重畳して同図(c)に示すようなシンボル系列{Xn,u}={Cn-1,un,u+Cn-N-1,un-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、Xn,u=Cn-1,un,u+Cn-N-1,un-N,uであり、時刻n+1の送信シンボルは、Xn+1,u=Cn,un+1,u+Cn-N,un-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。
【0015】
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Cn-1,u,Cn,u,Cn-N-1,u,Cn-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。
【0016】
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。
【0017】
ここで、{an,u}のシンボル系列をMシンボル長とすると、Xの系列長はM+Nとなって時間効率が悪くなる。そこで、Xの時刻Nを超過した部分を先頭に移すことによって、X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。
【0018】
(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。
【0019】
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。
【0020】
コピー器111,112は、ユーザu宛の送信情報系列{an,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。
【0021】
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Cn,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Cn-1,u,Cn,u,Cn-N-1,u,Cn-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。
【0022】
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。
【0023】
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(NTs)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
【数1】
JP0004512821B2_000002t.gif
が生成される。ここでNuはユーザ数、fk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、Ts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/Tsの正の整数倍である。
【0024】
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を送出する送信手段である。
【0025】
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。
【0026】
(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。
【0027】
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。
【0028】
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[-j2πft]を乗じて復調する。
【0029】
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cn-1,u,k,cn,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。
【0030】
積分放電回路251は、シンボル長Ts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。
【0031】
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
【数2】
JP0004512821B2_000003t.gif
を計算する回路である。
【0032】
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。
【0033】
(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Cn-1,u,Cn,u,Cn-N-1,u,Cn-N,uについて詳述する。
【0034】
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。
【0035】
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Cn,u=[cn,u,0,…,cn,u,k,…,cn,u,L-1T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C0,uを、
時刻2にC1,uを、
時刻3にC2,uを、
時刻4にC3,uを、
時刻5にC5,u=C0,u
時刻6にC6,u=C1,u
時刻7にC7,u=C2,u
時刻8にC8,u=C3,u
……
時刻nにCn-1,u=C0,u(n=4m+1の場合)、又は、Cn-1,u=C2,u(n=4m+3の場合)を、
時刻n+1にCn,u=C1,u(n=4m+1の場合)、又は、Cn,u=C3,u(n=4m+3の場合)を、
時刻n+2にCn+1,u=C2,u(n=4m+1の場合)、又は、Cn+1,u=C0,u(n=4m+3の場合)を、
時刻n+3にCn+2,u=C3,u(n=4m+1の場合)、又は、Cn+2,u=C1,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、
【数3】
JP0004512821B2_000004t.gif
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。
【数4】
JP0004512821B2_000005t.gif

【0036】
次に、送信アンテナ181から時刻nにXを、n+1に-Xn+1*を、n+NにXn+Nを、n+N+1に-Xn+N+1*を送信する。また、送信アンテナ182から時刻nにXn+1を、n+1にX*を、n+NにXn+N+1を、n+N+1にXn+N*を送信する。ここでnは奇数であり、*は複素共役を表す。
【0037】
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。
【数5】
JP0004512821B2_000006t.gif

【0038】
また、CSI行列及び推定CSI行列をそれぞれ次式で表す。
【数6】
JP0004512821B2_000007t.gif

【0039】
以上より、
【数7】
JP0004512821B2_000008t.gif
が成立し、これにより推定を行う。
【0040】
(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。
【0041】
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。
【数8】
JP0004512821B2_000009t.gif

【0042】
ここにW=[wn,0,…wn,k,…wn,L-1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An,n+1を定義する。
【数9】
JP0004512821B2_000010t.gif
上記αn,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an,u0をそれぞれ次のように抽出する。
【数10】
JP0004512821B2_000011t.gif

【0043】
(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an,u0は次式で推定される。
【数11】
JP0004512821B2_000012t.gif

【0044】
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an+1,u0は次式で推定される。
【数12】
JP0004512821B2_000013t.gif

【0045】
(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、
【数13】
JP0004512821B2_000014t.gif
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。
【数14】
JP0004512821B2_000015t.gif

【0046】
(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、
【数15】
JP0004512821B2_000016t.gif
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。
【数16】
JP0004512821B2_000017t.gif

【0047】
(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。
【0048】
先ず、送信機1側において、各ユーザ宛の送信情報系列{an,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Cn,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Cn-1,u,Cn,u,Cn-N-1,u,Cn-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。
【0049】
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(NTs)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。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
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cn-1,u,k,cn,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Ts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。
【0053】
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。
【0054】
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。
【0055】
(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。
【0056】
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。
【0057】
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{an,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Cn,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Cn-1,u,Cn,u,Cn-N-1,u,Cn-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。
【0058】
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(NTs)分遅延させ、元の信号に対して加算する。
【0059】
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。
【0060】
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。
【0061】
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cn-1,u,k,cn,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Ts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。
【0062】
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。
【0063】
(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。
【0064】
[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。
【0065】
(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。
【0066】
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。
【0067】
コピー器111aは、ユーザu宛の送信情報系列{an,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。
【0068】
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C0,u及びC1,uのチップを乗じて拡散処理を行う回路である。
【0069】
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。
【0070】
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(NTs)分遅延させる回路である。これにより、時刻nの送信信号
【数17】
JP0004512821B2_000018t.gif
が生成される。
【0071】
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を送出する送信手段である。
【0072】
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。
【0073】
(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。
【0074】
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。
【0075】
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[-j2πft]を乗じて復調する。
【0076】
積分放電回路251は、シンボル長Ts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c0,u,k,c1,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。
【0077】
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。
【0078】
(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。
【0079】
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。
【0080】
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C0,u0を乗ずる(第kサブストリームではチップc0,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C1,u0を乗じ(第kサブストリームではc1,u0,kを乗ずる)、信号C1,u0n-N,u0を生成する。
【0081】
次いで、加算器111cにおいて信号C0,u0n,u0と信号C1,u0n-N,u0を加算し、信号Xn,u0=C0,u0n,u0+C1,u0n-N,u0を作成する(第kサブストリーム上では、c0,u0,kn,u0+c1,u0,kn-N,u0を作成する)。
【0082】
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。
【0083】
具体的には、送信アンテナ181から時刻nにXを、n+1に-Xn+1*を、n+NにXn+Nを、n+N+1に-Xn+N+1*を送信する。また、送信アンテナ182から時刻nにXn+1を、n+1にX*を、n+NにXn+N+1を、n+N+1にXn+N*を送信する。ここでnは奇数であり、*は複素共役を表す。
【0084】
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。
【0085】
次いで、積分放電回路251により、シンボル長Ts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c0,u,k,c1,u,kを乗じて逆拡散する。
【0086】
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。
【0087】
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。
【0088】
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。
【0089】
(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an,u0、an+1,u0は、次式で推定される。
【数18】
JP0004512821B2_000019t.gif

【0090】
(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。
【数19】
JP0004512821B2_000020t.gif
ここに、
JP0004512821B2_000021t.gif
【0091】
(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。
【図面の簡単な説明】
【0092】
【図1】実施形態に係る信号列を模式的に示す説明図である。
【図2】実施形態に係る送信機の構成を示すブロック図である。
【図3】実施形態に係る受信機の構成を示すブロック図である。
【図4】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。
【図5】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】
【0093】
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
図面
【図1】
0
【図2】
1
【図3】
2
【図4】
3
【図5】
4