JP2004357339A - マルチキャリア送信装置、マルチキャリア受信装置およびマルチキャリア無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 マルチキャリア変調方式の無線通信において伝送効率を改善すること。
【解決手段】 ＰＬ信号生成部１０３は、パイロットキャリアにおいてパイロット信号が所定の時間的に変化するパターンを持つようにパイロット信号を生成する。ＰＬ信号挿入部１０４は、パイロットキャリアにパイロット信号のみを乗せる。受信側装置がパイロットキャリアに乗せられた複数のパイロット信号について送信側で用いたものと同一のパターンで相関をとって回線推定を行う。また、送信側装置が時間的に変化するパターンを持つパイロット信号を、従来のマルチキャリアでは情報伝送に用いられない直流成分のかかるサブキャリアに乗せて送信する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ディジタル通信システムに用いられ、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）変調方式等のマルチキャリア変調方式にて無線通信を行う送信装置、受信装置および無線通信方法に関する。

近年、無線通信、特に移動体通信では、音声以外に画像やデータ等の様々な情報が伝送の対象となっている。今後は、様々なコンテンツの伝送に対する需要がますます高くなることが予想されるため、高信頼かつ高速な伝送に対する必要性がさらに高まると予想される。しかしながら、移動体通信において高速伝送を行う場合、マルチパスによる遅延波の影響が無視できなくなり、周波数選択性フェージングにより伝送特性が劣化する。

周波数選択性フェージング対策技術の一つとして、ＭＣ（マルチキャリア）変調方式が注目されている。マルチキャリア変調方式は、周波数選択性フェージングが発生しない程度に伝送速度が抑えられた複数の搬送波（サブキャリア）を用いてデータを伝送することにより、結果的に高速伝送を行う技術である。

特にＯＦＤＭ変調方式は、データが配置される複数のサブキャリアが相互に直交しているのでマルチキャリア変調方式の中で最も周波数利用効率が高い方式であり、比較的簡単なハードウエア構成で実現することができることから、注目されており様々な検討が行われている。

ここで、ＯＦＤＭ変調方式等のＭＣ変調方式では、受信側で回線推定等を行うために送信側からパイロット信号を送信している。そして、回線推定を精度良く行うためには、雑音成分を抑圧するために複数のパイロット信号を用いて回線推定値を平均化する処理が必要となる。

しかしながら、従来のＭＣ変調方式では、所望の回線推定精度を得るためには多くのパイロット信号が必要となるため、その分データ信号を送ることができず伝送効率が悪化してしまう。

また、従来のＭＣ変調方式の無線通信では、特開平１１−２０５２７６号公報に開示されているように、直流成分のかかるサブキャリアには、ピーク抑圧用の信号等、復号する必要がない信号を乗せるのみであって、パイロット信号や情報信号を伝送するためには用いていない。これは、直流成分のかかるサブキャリアでは、Ｄ／Ａ変換器やＡ／Ｄ変換器等のアナログ回路で生じる直流オフセットの影響により復号精度が劣化してしまい、正確な回線推定を行うことができないためである。従って、直流成分のかかるサブキャリアを情報伝送に用いない分、伝送効率が悪化してしまう。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、パイロット信号の送信のし方及び回線推定のし方を工夫することにより、ＭＣ変調方式の無線通信において伝送効率を改善することができるマルチキャリア送信装置、マルチキャリア受信装置およびマルチキャリア無線通信方法を提供することを目的とする。

本発明のマルチキャリア送信装置は、パイロット信号の正負の数が所定の範囲で等しくなるパターンのパイロット信号列を生成するパイロット信号生成手段と、前記パイロット信号生成手段にて生成されたパイロット信号列を直流成分のかかるサブキャリアに挿入するパイロット信号挿入手段とを具備する構成を採る。

本発明のマルチキャリア受信装置は、上記マルチキャリア送信装置から送信された信号の直流成分のかかるサブキャリアからパイロット信号列を抽出するパイロット信号抽出手段と、抽出されたパイロット信号列の正負の数が等しくなる範囲のパイロット信号に対して前記送信装置で用いたものと同一のパターンで相関をとって回線推定を行う回線推定手段とを具備する構成を採る。

本発明のマルチキャリア受信装置は、上記マルチキャリア送信装置から送信された信号の直流成分のかかるサブキャリアからパイロット信号列を抽出するパイロット信号抽出手段と、抽出されたパイロット信号列の正負の数が等しくなる範囲のパイロット信号に対して前記送信装置で用いたものと同一のパターンで相関をとって周波数オフセット推定を行う周波数オフセット推定手段と、この周波数オフセット推定手段によって得られた周波数オフセット推定値により周波数オフセットを補償する周波数オフセット補償手段とを具備する構成を採る。

本発明のマルチキャリア受信装置は、上記マルチキャリア送信装置から送信された信号の直流成分のかかるサブキャリアからパイロット信号列を抽出するパイロット信号抽出手段と、抽出されたパイロット信号列の正負の数が等しくなる範囲のパイロット信号に対して前記送信装置で用いたものと同一のパターンで相関をとって送信単位の開始位置を検出する同期獲得手段とを具備する構成を採る。

本発明のマルチキャリア無線通信方法は、送信側装置がパイロット信号の正負の数が所定の範囲で等しくなるパターンのパイロット信号列を生成し、前記パイロット信号列を直流成分のかかるサブキャリアに乗せて送信し、受信側装置が前記直流成分のかかるサブキャリアに乗せられたパイロット信号列の正負の数が等しくなる範囲のパイロット信号に対して前記送信側装置で用いたものと同一のパターンで相関をとって回線推定を行う方法を採る。

本発明のマルチキャリア無線通信方法は、送信側装置がパイロット信号の正負の数が所定の範囲で等しくなるパターンのパイロット信号列を生成し、前記パイロット信号列を直流成分のかかるサブキャリアに乗せて送信し、受信側装置が前記直流成分のかかるサブキャリアに乗せられたパイロット信号列の正負の数が等しくなる範囲のパイロット信号に対して前記送信側装置で用いたものと同一のパターンで相関をとって周波数オフセット推定を行う方法を採る。

本発明のマルチキャリア無線通信方法は、送信側装置がパイロット信号の正負の数が所定の範囲で等しくなるパターンのパイロット信号列を生成し、前記パイロット信号列を直流成分のかかるサブキャリアに乗せて送信し、受信側装置が前記直流成分のかかるサブキャリアに乗せられたパイロット信号列の正負の数が等しくなる範囲のパイロット信号に対して前記送信側装置で用いたものと同一のパターンで相関をとって送信単位の開始位置の検出を行う方法を採る。

本発明によれば、時間的に変化するパターンを持つパイロット信号列を用いて回線推定やフレーム同期獲得を行うことにより、回線推定やフレーム同期獲得のためのパイロット信号を削減することができ、伝送効率を向上することができる。また、情報伝送に使用できない直流成分のかかるサブキャリアでパイロット信号を送信しても受信側でＤＣオフセットの影響無しに復号することができるので、伝送効率の向上を図ることができる。

本発明の骨子は、送信側装置が時間的に変化するパターンを持つパイロット信号をパイロットキャリアに乗せて送信し、受信側装置がパイロットキャリアに乗せられた時間的に並んで受信される複数のパイロット信号の相関をとって回線推定を行うことである。また、送信側装置が時間的に変化するパターンを持つパイロット信号を、従来のマルチキャリアでは情報伝送に用いられない直流成分のかかるサブキャリアに乗せて送信することである。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１に係る送信装置の構成について図１のブロック図を用いて説明する。本実施の形態に係る送信装置は、ディジタル変調部１０１と、Ｓ／Ｐ（シリアル／パラレル）変換部１０２と、ＰＬ（パイロット）信号生成部１０３と、ＰＬ信号挿入部１０４と、ＩＤＦＴ（逆フーリエ変換）部１０５と、Ｐ／Ｓ（パラレル／シリアル）変換部１０６と、ＧＩ（ガードインターバル）挿入部１０７と、Ｄ／Ａ（ディジタル／アナログ）変換部１０８と、無線送信部１０９と、アンテナ１１０とを備えて構成される。

ディジタル変調部１０１は、送信データに対してＱＰＳＫ等の所定の変調を行い、変調信号をＳ／Ｐ変換部１０２に出力する。Ｓ／Ｐ変換部１０２は、直列データ系列である変調信号を各サブキャリアにデータを乗せるべく並列データ系列に変換する。

ＰＬ信号生成部１０３は、パイロット信号を生成してＰＬ信号挿入部１０４に出力する。ＰＬ信号挿入部１０４は、Ｓ／Ｐ変換部１０２の出力信号にＰＬ信号生成部１０３で生成されたパイロット信号を適宜挿入する。その際、ＰＬ信号挿入部１０４は、少なくとも１つのサブキャリアにはパイロット信号のみを乗せる。なお、ＰＬ信号生成部１０３におけるパイロット信号の生成のし方及びＰＬ信号挿入部１０４におけるパイロット信号の挿入のし方の詳細については後述する。

ＩＤＦＴ部１０５は、ＰＬ信号挿入部１０４の出力信号を逆フーリエ変換し、Ｐ／Ｓ変換部１０６に出力する。Ｐ／Ｓ変換部１０６は、並列データ系列であるＩＤＦＴ部１０５の出力信号を直列系列に変換してＧＩ挿入部１０７に出力する。ＧＩ挿入部１０７は、Ｐ／Ｓ変換部１０６の出力信号をシンボル単位で分割し、各シンボルの後端から所定長さの部分と同一の信号を当該シンボルの前に付け加える処理（ガードインターバル付加処理）を行う。Ｄ／Ａ変換部１０８は、ディジタル信号列であるＧＩ挿入部１０７の出力信号をアナログ信号に変換して無線送信部１０９に出力する。無線送信部１０９は、Ｄ／Ａ変換部１０８から出力されたベースバンド信号に対して増幅、アップコンバート等の所定の無線処理を施して、アンテナ１１０から無線送信する。

次に、ＰＬ信号生成部１０３におけるパイロット信号の生成のし方及びＰＬ信号挿入部１０４におけるパイロット信号の挿入のし方について図２を用いて詳細に説明する。図２は、ＰＬ信号挿入部１０４から出力された信号列のデータ信号とパイロット信号との配列状態を示す図である。

図２では、サブキャリアがａ〜ｉまでの９本のサブキャリアに信号を乗せる場合を示す。ＰＬ信号挿入部１０４は、サブキャリアｅにパイロット信号のみを乗せる。また、ＰＬ信号挿入部１０４は、サブキャリアａ、サブキャリアｉ等の他のサブキャリアにもデータ信号の間に適宜パイロット信号を挿入する。

ＰＬ信号生成部１０３は、サブキャリアｅにおいて、「１，−１，１，−１，１，−１，・ ・ ・」のように「１」のパイロット信号と「−１」のパイロット信号とが交互に並ぶような時間的に変化するパターンを持つパイロット信号を生成する。

次に、本発明の実施の形態１に係る受信装置の構成について図３のブロック図を用いて説明する。本実施の形態に係る受信装置は、アンテナ２０１と、無線送信部２０２と、Ａ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換部２０３と、ＧＩ削除部２０４と、Ｓ／Ｐ変換部２０５と、ＤＦＴ（フーリエ変換）部２０６と、ＰＬ信号抽出部２０７と、Ｐ／Ｓ変換部２０８と、メモリ２０９と、ＰＬ信号復号部２１０と、回線推定部２１１と、回線補償部２１２と、ディジタル復調部２１３と、を備えて構成される。

無線送信部２０２は、アンテナ２０１に受信された無線信号に対して増幅、ダウンコンバート等の所定の無線処理を施してベースバンド信号とし、Ａ／Ｄ変換部２０３に出力する。Ａ／Ｄ変換部２０３は、無線送信部２０２から出力されたアナログのベースバンド信号をディジタル信号に変換し、ＧＩ削除部２０４に出力する。ＧＩ削除部２０４は、Ａ／Ｄ変換部２０３の出力信号からガードインターバル部分を取り除いてＳ／Ｐ変換部２０５に出力する。Ｓ／Ｐ変換部２０５は、ＧＩ削除部２０４の出力信号を直並列変換してＤＦＴ部２０６に出力する。ＤＦＴ部２０６は、Ｓ／Ｐ変換部２０５の出力信号をフーリエ変換によって各サブキャリア毎の成分に変換し、ＰＬ信号抽出部２０７に出力する。

ＰＬ信号抽出部２０７は、ＤＦＴ部２０６の出力信号からパイロット信号を抽出してＰＬ信号復号部２１０に出力し、残ったデータ信号をＰ／Ｓ変換部２０８に出力する。Ｐ／Ｓ変換部２０８は、並列データ系列であるＰＬ信号抽出部２０７から出力されたデータ信号を直列データ系列に変換してメモリ２０９に一時格納する。

ＰＬ信号復号部２１０は、ＰＬ信号抽出部２０７から出力されたパイロット信号を送信側で用いたものと同一のパターンで相関をとることにより復号し、復号後のパイロット信号を回線推定部２１１に出力する。回線推定部２１１は、ＰＬ信号復号部２１０で復号された時間的に連続する複数のパイロット信号を用いて回線を推定し、回線推定値を回線補償部２１２に出力する。なお、回線推定部２１１におけるパイロットキャリアの回線推定のし方の詳細については後述する。

回線補償部２１２は、回線推定部２１１から出力された回線推定値に基づいて、メモリ２０９に格納されたデータ信号の回線歪を補償し、回線歪を補償した後のデータ信号をディジタル復調部２１３に出力する。ディジタル復調部２１３は、回線補償部２１２の出力信号を復調して受信データを得る。

次に、回線推定部２１１におけるパイロットキャリアの回線推定のし方について図４を用いて説明する。図４は、各タイミングにおいて回線推定部２１１で使用されるパイロット信号を示す図である。

図４の場合、例えば、時刻ｔ_０〜ｔ_１においてシンボルＳ０の復号が行われる。そして、時刻ｔ_４の時点でシンボルＳ_０〜Ｓ_３の４シンボル分のパイロット信号に対する復号が完了する。回線推定部２１１は、時刻ｔ_０〜ｔ_４の間に復号されたシンボルＳ_０〜Ｓ_３の４シンボルのパイロット信号について相関処理を行い、回線推定値を求める。この回線推定値は、時刻ｔ_０〜ｔ_４の中央値である時刻ｔ_２におけるものである。また、回線推定部２１１は、時刻ｔ_１〜ｔ_５の間に復号されたシンボルＳ_１〜Ｓ_４の４シンボルのパイロット信号について相関処理を行い、回線推定値を求める。この回線推定値は、時刻ｔ_１〜ｔ_５の中央値である時刻ｔ_３におけるものである。以下、回線推定部２１１は、順次１シンボル間隔で４シンボルのパイロット信号について相関処理を行う。

このように求められた回線推定値は、複数シンボル（図４の場合は４シンボル）のパイロット信号に基づくものであるから、１シンボルのパイロット信号に基づいて求めた場合に比べて雑音成分が抑圧されるため精度が向上する。また、精度が向上するので、パイロット信号の削減を図ることができ、伝送効率を向上することができる。そして、こうして求められた回線推定値と他のサブキャリアの回線推定値との補間によりデータ部分の回線推定値が求められる。

なお、本実施の形態では、サブキャリアｅにおいて「１」のパイロット信号と「−１」のパイロット信号とが交互に並ぶようにパイロット信号を生成する場合について説明したが、本発明はこれに限られず、送信側と受信側とでパイロット信号のパターンが既知であれば同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態では、１本のサブキャリアのみに時間的に変化するパターンを持つパイロット信号を配置する場合について説明したが、本発明はこれに限られず、複数のサブキャリアに時間的に変化するパターンを持つパイロット信号を配置し、それぞれのサブキャリアにおいて回線推定値を求め、それらの回線推定値の相互補間によりデータ部分の回線推定値が求めることができる。

また、本実施の形態では、パイロット信号のパターンが時間的に連続して送信される場合について説明したが、本発明はこれに限られず、時間的に並んでいて受信側がパイロット信号の挿入されたタイミングを知っていれば、連続して送信されなくても回線推定を行うことができる。この方法は、特に、回線変動の緩やかな場合において有効であり、パイロット信号を送るサブキャリアでパイロット信号が送られないタイミングにおいて情報データを送ることができるので、さらに伝送効率を向上させることができる。

また、図４において、時刻ｔ0及び時刻ｔ1における回線推定値は外挿補間により求めることができるので，シンボルＳ０、Ｓ１についても回線推定および補償を行うことができる。

また、この時間的に並んだパイロット信号を用いて周波数オフセット推定もできる。図５は、本実施の形態に係る第２の受信装置の構成を示すブロック図であって、パイロット信号を用いて周波数オフセット推定を行うためのものである。図５に示す受信装置は、図３と比較して、周波数オフセット補償部５０１及び周波数オフセット推定部５０２を追加した構成を採る。

図５において、ＰＬ信号復号部２１０は、復号後のパイロット信号を回線推定部２１１及び周波数オフセット推定部５０２に出力する。周波数オフセット推定部５０２は、復号後のパイロット信号を用いて周波数オフセット値を推定し、推定結果を周波数オフセット補償部５０１に出力する。

Ａ／Ｄ変換部２０３は、無線送信部２０２から出力されたアナログのベースバンド信号をディジタル信号に変換し、周波数オフセット補償部５０１に出力する。周波数オフセット補償部５０１は、周波数オフセット推定部５０２の推定結果に基づいてＡ／Ｄ変換部２０３の出力信号に含まれる周波数オフセット値を補償し、ＧＩ削除部２０４に出力する。

周波数オフセット推定部５０２にて求められた周波数オフセット値は、複数シンボルのパイロット信号に基づくものであるから、１シンボルのパイロット信号に基づいて求めた場合に比べて雑音成分が抑圧されるため精度が向上する。また、精度が向上するので、パイロット信号の削減を図ることができ、伝送効率を向上することができる。そして、こうして求められた周波数オフセット値と他のサブキャリアの周波数オフセット値との平均によりデータ部分の周波数オフセット値が求められる。また、この周波数オフセット推定および補償を、１回だけでなく何回も繰り返すことにより、ＤＦＴ部２０６の出力信号における周波数オフセットによる影響が軽減されるので、特性が向上する。

（実施の形態２）
ここで、従来のＭＣ変調方式の無線通信では、直流成分のかかるサブキャリアを、パイロット信号や情報信号を伝送するためには用いていない。これは、直流成分のかかるサブキャリアでは、Ｄ／Ａ変換器やＡ／Ｄ変換器等のアナログ回路で生じる直流オフセットの影響により復号精度が劣化してしまい、正確な回線推定を行うことができないためである。

これに対し、上記実施の形態１で説明したような「１，−１，１，−１，・ ・ ・ 」等、所定の範囲でパイロット信号の正負の数が等しい（積分値が０となる）場合には、ＤＣオフセットがあったとしても相関値を算出する過程で相殺（キャンセル）されるため、ＤＣオフセットの有無にかかわらず相関値は変化しない。

以下、これについて説明する。例として、「１，−１，１，−１」というパターンのパイロット信号列を直流成分のかかるサブキャリアに乗せた場合を考える。ＤＣオフセットがない場合には、受信側における復号時の受信信号は「１，−１，１，−１」となるので、パイロット信号列との相関値は、
１×１+（−１）×（−１）+１×１+（−１）×（−１）＝４
となる。また、「＋０．５」のＤＣオフセットがある場合には、受信側における復号時の受信信号は「1.5，−0.5，1.5，−0.5」となるので、パイロット信号列との相関は、
1.5×１+（−0.5）×（−１）+1.5×１+（−0.5）×（−１）＝４
となる。

このように、本実施の形態によれば、ＤＣオフセットの有無にかかわらず相関値が同じになるので、直流成分のかかるサブキャリアでパイロット信号を送信しても受信側でＤＣオフセットの影響無しに復号することができる。従って、他のサブキャリアで送信するパイロット信号の数を減らすことができ、その分データ信号を送信することにより伝送効率の向上を図ることができる。

（実施の形態３）
ここで、ＯＦＤＭを用いた通信システムにおいては、時間的に連続して送信される複数のＯＦＤＭシンボルを一つの単位（フレーム）として扱い、フレームの中で時分割にパイロット信号を送信することやデータを送信することが考えられる。そのような通信システムにおいては、初期同期時の際にフレームの先頭位置を検出する必要がある。

上記実施の形態１、２では、時間的に変化するパターンを持つパイロット信号を用いて回線推定を行う場合について説明したが、このパイロット信号を初期同期時のフレームの先頭を検出するフレーム同期獲得のために用いることもできる。実施の形態３では、時間的に変化するパターンを持つパイロット信号を用いてフレーム同期獲得を行う場合について説明する。

図６は、本実施の形態に係る送信装置の構成を示すブロック図であって、パイロット信号を用いてフレーム同期獲得を行うためのものである。図６に示す送信装置は、図１と比較して、送信データに対して符号化を行うデータ符号化部６０１を追加した構成を採る。なお、図６においては、ＰＬ信号挿入部１０４は、ディジタル変調部１０１の出力信号にＰＬ信号生成部１０３で生成されたパイロット信号を適宜挿入して、Ｓ／Ｐ変換部１０２に出力する。

このとき、ＰＬ信号生成部１０３は、フレームと同じ周期で時間的に変化するパターンを持つパイロット信号を生成する。例えば、フレームが３２ＯＦＤＭシンボルで構成される場合、長さが３２の｛Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３，…，Ｃ_３２｝というパイロット信号の系列がフレーム同期用として用いられる。系列の各要素は、各ＯＦＤＭシンボルの所定のサブキャリアに１個ずつ割り当てられ、１フレーム毎に繰り返される。

図７は、本実施の形態に係る受信装置の構成を示すブロック図であって、パイロット信号を用いてフレーム同期獲得を行うためのものである。図７に示す受信装置は、図３と比較して、フレーム同期獲得部７０１及びデータ復号部７０２を追加した構成を採る。なお、図７においては、Ｐ／Ｓ変換部２０８にて、並列データ系列であるＤＦＴ部２０６の出力信号を直列データ系列に変換した後、ＰＬ信号抽出部２０７にてパイロット信号を抽出するものとする。また、図７では、説明の簡単のためにＰＬ信号復号部２１０、回線推定部２１１及び回線補償部２１２を省略している。

フレーム同期獲得部７０１は、図８に示すように、予め内部に保存されているレプリカ信号を１ＯＦＤＭシンボルずつずらしながら、ＰＬ信号抽出部２０７にて抽出された１フレーム分の長さのパイロット信号との相関値を算出し、相関値が最も大きいタイミング（図８の場合にはｔ_１）をフレームの先頭として同定する。これによりフレーム同期を獲得することができる。そして、フレーム同期獲得部７０１は、フレームの先頭を示すタイミング信号をディジタル復調部２１３及びデータ復号部７０２に出力する。

ディジタル復調部２１３は、フレーム同期獲得部７０１から出力されたタイミング信号に基づいてデータの区切りの位置を判断し、メモリ２０９の出力信号を復調する。データ復号部７０２は、フレーム同期獲得部７０１から出力されたタイミング信号に基づいてデータの区切りの位置を判断し、ディジタル復調部２１３の出力信号を復号して受信データを得る。

このように、本実施の形態によれば、送信側でフレームと同じ周期で時間的に変化するパターンを持つパイロット信号を送信することにより、受信側でフレーム同期を獲得することができる。なお、本実施の形態では、送信単位としてフレームを用いて説明したが、本発明はこれに限れず、他の送信単位についても送信側で当該送信単位と同じ周期で時間的に変化するパターンを持つパイロット信号を送信することにより、受信側で当該送信単位の同期を獲得することができる。

また、送信側で、フレームと同じ周期においてパイロット信号の正負の数が等しくなるように生成し、実施の形態２のように、直流性の係るサブキャリアに乗せて送信することにより、受信側でＤＣオフセットの影響無しに復号することができる。従って、他のサブキャリアで送信するパイロット信号の数を減らすことができ、その分データ信号を送信することにより伝送効率の向上を図ることができる。

（実施の形態４）
周波数選択性フェージング対策の技術として、ＭＣ変調方式の他にスペクトル拡散方式がある。スペクトル拡散方式は、信号をＰＮ符号と呼ばれる拡散符号によって周波数軸上に拡散し、拡散利得を得ることによって耐干渉性を高める方式である。スペクトル拡散方式には、直接拡散方式と周波数ホッピング方式とがある。なかでも、直接拡散方式を用いたＣＤＭＡ方式は、次世代の移動体通信であるＩＭＴ−２０００に採用されることが決まっている。

そして、ＭＣ変調方式とＣＤＭＡ方式とを組み合わせたＭＣ−ＣＤＭＡ方式が最近注目されている。本発明は、ＭＣ−ＣＤＭＡ方式に適用することが可能である。実施の形態４では、ＭＣ−ＣＤＭＡ方式に適用で回線推定を行う場合について説明する。

図９は、本発明の実施の形態４に係る送信装置の構成を示すブロック図であって、本発明をＭＣ−ＣＤＭＡ方式に適用した場合を示すものである。なお、図９に示す送信装置において、図１と共通する構成部分には図１と同一符号を付して説明を省略する。図９に示す送信装置は、図１と比較して、複数のディジタル変調部１０１−１〜１０１−ｎを有し（ｎは２以上の自然数）、複数の拡散部９０１−１〜９０１−ｎ及び多重部９０２を追加した構成を採る。

各拡散部９０１−１〜９０１−ｎは、それぞれ、対応するディジタル変調部１０１−１〜１０１−ｎの出力信号を拡散し、多重部９０２に出力する。多重部９０２は、各拡散部９０１−１〜９０１−ｎの出力信号を多重してＳ／Ｐ変換部１０２に出力する。Ｓ／Ｐ変換部１０２は、多重部９０２の出力信号をチップ単位で並列データ系列に変換する。

図１０は、本実施の形態に係る受信装置の構成を示すブロック図であって、本発明をＭＣ−ＣＤＭＡ方式に適用した場合を示すものである。なお、図１０に示す受信装置において、図３と共通する構成部分には図３と同一符号を付して説明を省略する。図１０に示す受信装置は、図３と比較して、複数のディジタル復調部２１３−１〜２１３−ｎを有し（ｎは２以上の自然数）、複数の逆拡散部１００１−１〜１００１−ｎを追加した構成を採る。

各逆拡散部１００１−１〜１００１−ｎは、回線補償部２１２の出力信号に対して固有の拡散符号を用いて逆拡散処理し、対応するディジタル復調部２１３−１〜２１３−ｎに出力する。各ディジタル復調部２１３−１〜２１３−ｎは、対応する逆拡散部１００１−１〜１００１−ｎの出力信号を復調して受信データを得る。

ここで、本実施の形態において、パイロットキャリアにセル識別用の信号を乗せることにより同一周波数帯域を用いる多セルシステムに対応させることができる。さらに、パイロットキャリアの信号列を隣接セル間同士で直交したパターン列を用いることにより、自セルのパイロット信号のみを取り出せるので、より正確に回線推定を行うことができる。

また、パイロット信号を周波数方向にも拡散することにより、拡散利得によって、より正確に回線推定を行うことができる。また、本実施の形態においても、パイロット信号を用いて周波数オフセット推定を行うことができる。

（実施の形態５）
実施の形態５では、ＭＣ−ＣＤＭＡ方式に適用でフレーム同期獲得を行う場合について説明する。

ＭＣ−ＣＤＭＡを用いた通信システムにおいても、時間的に連続して送信される複数のＭＣ−ＣＤＭＡシンボルを一つの単位（フレーム）として扱い、フレームの中で時分割にパイロット信号を送信することやデータを送信することが考えられる。そのような通信システムにおいては、初期同期時の際にフレームの先頭位置を検出する必要がある。

図１１は、本発明の実施の形態５に係る送信装置の構成を示すブロック図であって、本発明をＭＣ−ＣＤＭＡ方式に適用した場合を示すものである。図１１に示す送信装置は、図９と比較して、送信データに対して符号化を行うデータ符号化部６０１−１〜６０１−ｎを追加した構成を採る。なお、図１１においては、ＰＬ信号挿入部１０４は、ディジタル変調部１０１の出力信号にＰＬ信号生成部１０３で生成されたパイロット信号を適宜挿入して、Ｓ／Ｐ変換部１０２に出力する。

このとき、ＰＬ信号生成部１０３は、フレームと同じ周期で時間的に変化するパターンを持つパイロット信号を生成する。例えば、フレームが３２ＭＣ−ＣＤＭＡシンボルで構成される場合、長さが３２の｛Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３，…，Ｃ_３２｝というパイロット信号の系列がフレーム同期用として用いられる。系列の各要素は、各ＭＣ−ＣＤＭＡシンボルの所定のサブキャリアに１個ずつ割り当てられ、１フレーム毎に繰り返される。

図１２は、本実施の形態に係る受信装置の構成を示すブロック図であって、パイロット信号を用いてフレーム同期獲得を行うためのものである。図１２に示す受信装置は、図１０と比較して、フレーム同期獲得部７０１及びデータ復号部７０２−１〜７０２−ｎを追加した構成を採る。なお、図１２においては、Ｐ／Ｓ変換部２０８にて、並列データ系列であるＤＦＴ部２０６の出力信号を直列データ系列に変換した後、ＰＬ信号抽出部２０７にてパイロット信号を抽出するものとする。また、図１２では、説明の簡単のためにＰＬ信号復号部２１０、回線推定部２１１及び回線補償部２１２を省略している。

フレーム同期獲得部７０１は、予め内部に保存されているレプリカ信号を１ＭＣ−ＣＤＭＡシンボルずつずらしながら、ＰＬ信号抽出部２０７にて抽出された１フレーム分の長さのパイロット信号との相関値を算出し、相関値が最も大きいタイミングをフレームの先頭として同定する。これによりフレーム同期を獲得することができる。そして、フレーム同期獲得部７０１は、フレームの先頭を示すタイミング信号を逆拡散部１００１−１〜１００１−ｎ、ディジタル復調部２１３−１〜２１３−ｎ及びデータ復号部７０２−１〜７０２−ｎに出力する。

各逆拡散部１００１−１〜１００１−ｎは、フレーム同期獲得部７０１から出力されたタイミング信号に基づいてデータの区切り位置を判断し、メモリ２０９の出力信号に対して固有の拡散符号を用いて逆拡散処理し、対応するディジタル復調部２１３−１〜２１３−ｎに出力する。各ディジタル復調部２１３−１〜２１３−ｎは、フレーム同期獲得部７０１から出力されたタイミング信号に基づいてデータの区切り位置を判断し、対応する逆拡散部１００１−１〜１００１−ｎの出力信号を復調する。各データ復号部７０２−１〜７０２−ｎは、フレーム同期獲得部７０１から出力されたタイミング信号に基づいてデータの区切り位置を判断し、対応するディジタル復調部２１３−１〜２１３−ｎの出力信号を復号して受信データを得る。

ここで、本実施の形態において、パイロットキャリアにセル識別用の信号を乗せることにより同一周波数帯域を用いる多セルシステムに対応させることができる。さらに、パイロットキャリアの信号列を隣接セル間同士で直交したパターン列を用いることにより、自セルのパイロット信号のみを取り出せるので、より正確に回線推定を行うことができる。

また、パイロット信号を周波数方向にも拡散することにより、拡散利得によって、より正確に回線推定を行うことができる。また、本実施の形態においても、パイロット信号を用いてフレーム同期を獲得することができる。

本発明の実施の形態１に係る送信装置の構成を示すブロック図 上記実施の形態に係る送信装置のＰＬ信号挿入部から出力された信号列のデータ信号とパイロット信号との配列状態を示す図 上記実施の形態に係る第１の受信装置の構成を示すブロック図 上記実施の形態に係る受信装置の回線推定部で使用されるパイロット信号を示す図 上記実施の形態に係る第２の受信装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態３に係る送信装置の構成を示すブロック図 上記実施の形態に係る受信装置の構成を示すブロック図 レプリカ信号と抽出されたパイロット信号との相関値を示す図 本発明の実施の形態４に係る送信装置の構成を示すブロック図 上記実施の形態に係る受信装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態５に係る送信装置の構成を示すブロック図 上記実施の形態に係る受信装置の構成を示すブロック図

符号の説明

１０２ Ｓ／Ｐ変換部
１０３ ＰＬ信号生成部
１０４ ＰＬ信号挿入部
１０５ ＩＤＦＴ部
１０６ Ｐ／Ｓ変換部
２０５ Ｓ／Ｐ変換部
２０６ ＤＦＴ部
２０７ ＰＬ信号抽出部
２０８ Ｐ／Ｓ変換部
２１０ ＰＬ信号復号部
２１１ 回線推定部
２１２ 回線補償部
５０１ 周波数オフセット補償部
５０２ 周波数オフセット推定部
６０１ データ符号化部
７０１ フレーム同期獲得部
７０２ データ復号部
９０１ 拡散部
９０２ 多重部
１００１ 逆拡散部

Claims (19)

1. パイロット信号の正負の数が所定の範囲で等しくなるパターンのパイロット信号列を生成するパイロット信号生成手段と、前記パイロット信号生成手段にて生成されたパイロット信号列を直流成分のかかるサブキャリアに挿入するパイロット信号挿入手段とを具備することを特徴とするマルチキャリア送信装置。
2. パイロット信号生成手段は、送信単位と同じ周期のパターンを持つパイロット信号を生成することを特徴とする請求項１記載のマルチキャリア送信装置。
3. マルチキャリアＣＤＭＡ方式でデータを送信することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のマルチキャリア送信装置。
4. パイロットキャリアを用いてセル識別用の信号を伝送することを特徴とする請求項３記載のマルチキャリア送信装置。
5. パイロットキャリアの信号列を隣接セル間で直交させることを特徴とする請求項４記載のマルチキャリア送信装置。
6. パイロット信号を周波数方向にも拡散することを特徴とする請求項３から請求項５のいずれかに記載のマルチキャリア送信装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれかに記載のマルチキャリア送信装置から送信された信号の直流成分のかかるサブキャリアからパイロット信号列を抽出するパイロット信号抽出手段と、抽出されたパイロット信号列の正負の数が等しくなる範囲のパイロット信号に対して前記送信装置で用いたものと同一のパターンで相関をとって回線推定を行う回線推定手段とを具備することを特徴とするマルチキャリア受信装置。
8. 請求項１から請求項６のいずれかに記載のマルチキャリア送信装置から送信された信号の直流成分のかかるサブキャリアからパイロット信号列を抽出するパイロット信号抽出手段と、抽出されたパイロット信号列の正負の数が等しくなる範囲のパイロット信号に対して前記送信装置で用いたものと同一のパターンで相関をとって周波数オフセット推定を行う周波数オフセット推定手段と、この周波数オフセット推定手段によって得られた周波数オフセット推定値により周波数オフセットを補償する周波数オフセット補償手段とを具備することを特徴とするマルチキャリア受信装置。
9. 周波数オフセット推定手段は、周波数オフセット補償処理をされた信号に対して、さらに周波数オフセット推定を行うことを特徴とする請求項８記載のマルチキャリア受信装置。
10. 請求項１から請求項６のいずれかに記載のマルチキャリア送信装置から送信された信号の直流成分のかかるサブキャリアからパイロット信号列を抽出するパイロット信号抽出手段と、抽出されたパイロット信号列の正負の数が等しくなる範囲のパイロット信号に対して前記送信装置で用いたものと同一のパターンで相関をとって送信単位の開始位置を検出する同期獲得手段とを具備することを特徴とするマルチキャリア受信装置。
11. 前記パイロット信号抽出手段にて抽出されたパイロット信号列に乗算されたセル識別信号を推定するセル識別信号推定手段を具備することを特徴とする請求項７から請求項１０のいずれかに記載のマルチキャリア受信装置。
12. 請求項１から請求項６のいずれかに記載のマルチキャリア送信装置を具備することを特徴とする基地局装置。
13. 請求項１から請求項６のいずれかに記載のマルチキャリア送信装置を具備することを特徴とする通信端末装置。
14. 請求項７から請求項１１のいずれかに記載のマルチキャリア受信装置を具備することを特徴とする基地局装置。
15. 請求項７から請求項１１のいずれかに記載のマルチキャリア受信装置を具備することを特徴とする通信端末装置。
16. 送信側装置がパイロット信号の正負の数が所定の範囲で等しくなるパターンのパイロット信号列を生成し、前記パイロット信号列を直流成分のかかるサブキャリアに乗せて送信し、
    受信側装置が前記直流成分のかかるサブキャリアに乗せられたパイロット信号列の正負の数が等しくなる範囲のパイロット信号に対して前記送信側装置で用いたものと同一のパターンで相関をとって回線推定を行うことを特徴とするマルチキャリア無線通信方法。
17. 送信側装置がパイロット信号の正負の数が所定の範囲で等しくなるパターンのパイロット信号列を生成し、前記パイロット信号列を直流成分のかかるサブキャリアに乗せて送信し、
    受信側装置が前記直流成分のかかるサブキャリアに乗せられたパイロット信号列の正負の数が等しくなる範囲のパイロット信号に対して前記送信側装置で用いたものと同一のパターンで相関をとって周波数オフセット推定を行うことを特徴とするマルチキャリア無線通信方法。
18. 送信側装置がパイロット信号の正負の数が所定の範囲で等しくなるパターンのパイロット信号列を生成し、前記パイロット信号列を直流成分のかかるサブキャリアに乗せて送信し、
    受信側装置が前記直流成分のかかるサブキャリアに乗せられたパイロット信号列の正負の数が等しくなる範囲のパイロット信号に対して前記送信側装置で用いたものと同一のパターンで相関をとって送信単位の開始位置の検出を行うことを特徴とするマルチキャリア無線通信方法。
19. 送信側装置がマルチキャリアＣＤＭＡ方式でデータ伝送を行い、パイロット信号にセル識別用の信号を乗算し、受信側装置がパイロット信号に乗算されたセル識別信号を推定することを特徴とする請求項１６から請求項１８のいずれかに記載のマルチキャリア無線通信方法。
    

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