JP3679759B2

JP3679759B2 - 無線送信装置

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Publication number: JP3679759B2
Application number: JP2002009230A
Authority: JP
Inventors: 憲一三好
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-01-17
Filing date: 2002-01-17
Publication date: 2005-08-03
Anticipated expiration: 2022-01-17
Also published as: CN1509540A; EP1467509B1; US20040114549A1; EP1467509A1; CN100514894C; CN101594194A; AU2003202484A1; CN101594194B; CN101594193A; CN101594193B; WO2003061171A1; JP2003218830A; EP1467509A4; US7263084B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は無線送信装置に関し、特に受信信号のビット誤り率等に応じて適応的に再送処理を行う場合に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、無線通信システムにおいては、受信装置のビット誤り率が所定値を満たさない場合に、受信装置が送信装置に対して再送要求信号を送信し、送信装置ではこの要求に応じて同一の送信データを再び送信する自動再送要求（ＡＲＱ（Automatic Repeat reQuest））が一般的に行われている。
【０００３】
特にデータトラフィックを伝送するパケット伝送では、誤りのないデータ伝送を保証する必要があるため、ＡＲＱによる誤り制御が必要不可欠となっている。加えて、パケット伝送においては、伝搬路の状態に応じて最適な変調方式、符号化方式を選択してスループットの向上を図る適応変調・誤り訂正の適用に際しても、測定誤差、制御遅延等に起因したパケット誤りが避けられないため、ＦＥＣ（Forward Error Correction）機能を組み込んだハイブリッドＡＲＱ（以下、ＨＡＲＱと呼ぶ）を用いることが３ＧＰＰでも規格化されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式や、ＣＤＭＡ方式とＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式を組み合わせたＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ方式の無線通信システムに、ＡＲＱ技術やＨＡＲＱ技術を用いた場合、伝搬環境が高速で変化するようなときには有効であるが、伝搬環境が低速で変化するようなとき（すなわち伝搬環境の時間変動が小さい場合）には大きな効果が得られない欠点がある。
【０００５】
ＣＤＭＡ方式では、遅延波が存在すると拡散コード間の干渉が発生する。この拡散コード間の干渉の影響は、拡散コード毎に異なる。すなわち、干渉によって受信品質が大きく劣化する拡散コードと、干渉によって受信品質があまり劣化しない拡散コードが存在する。
【０００６】
このため、伝搬環境の時間変動が小さい場合には、受信品質が大きく劣化する拡散コードを用いて送信された送信データは、再送しても相変わらず受信側での受信品質は悪いままとなる。つまり、最初の受信時に回線品質が悪いシンボルは、再送による２回目以降の受信時でも回線品質が悪いままとなり、それらを合成したとしても十分な性能向上が得られない。この結果、再送により本来得られるべき受信信号の誤り率の向上が得られないばかりか、再送による伝送効率の低下のみが際立つおそれがある。
【０００７】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ＣＤＭＡ方式を用いる無線通信において、送信側から同一の送信データを再送した場合に受信側での誤り率を向上し得る無線送信装置、無線受信装置及び無線送信方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため本発明は、以下の構成を採る。
【０００９】
（１）本発明の無線送信装置は、送信データを拡散コードを用いて拡散する拡散手段と、拡散後の信号を送信する送信手段とを具備し、拡散手段は、送信データを再送するときに前回の送信時とは異なる拡散コードを用いて送信データを拡散処理する構成を採る。
【００１０】
この構成によれば、信号伝搬時の符号間干渉によって受信品質が大きく劣化する拡散コードと、干渉によって受信品質があまり劣化しない拡散コードが存在することを考慮して、再送時には前の送信時とは異なる拡散コードを用いて送信データを拡散処理する。この結果、受信側では再送によるダイバーシチ効果を高めることができ、受信データの品質を向上させることができる。
【００１１】
（２）本発明の無線送信装置は、送信データを複数系列のデータに分割し、各系列の送信データをそれぞれ互いに直交性を有する複数の拡散コードを用いて拡散処理するようにして１つの相手局に対して送信データを送信する場合、拡散手段は、前記複数系列の系列数と同じ数の拡散コードを用いて各系列の送信データを拡散処理すると共に、送信データを再送するときには、各系列の送信データを拡散するために用いる拡散コードの組み合わせを前回の送信時と変更して拡散処理する構成を採る。
【００１２】
この構成によれば、送信に使用する拡散コードの数を一定に保ったままでダイバーシチ効果を得ることができる。例えば送信データを４系列のデータに分割した場合には、４つの拡散コード♯０〜♯３を用い、１回目の送信時には第１系列、第２系列、第３系列、第４系列の送信データをそれぞれ拡散コード♯０、♯１、♯２、♯３で拡散処理し、再送時には第１系列、第２系列、第３系列、第４系列の送信データをそれぞれ拡散コード♯１、♯２、♯３、♯０で拡散処理することで、４系列の送信データをマルチコード多重する。
【００１３】
（３）本発明の無線送信装置は、送信データを複数系列のデータに分割し、各系列の送信データをそれぞれ互いに直交性を有する複数の拡散コードを用いて拡散処理するようにして１つの相手局に対して送信データを送信する場合、拡散手段は、前記複数系列の系列数よりも多くの数の拡散コードの中から拡散コードを選択して各系列の送信データを拡散処理すると共に、送信データを再送するときに、前の送信時とは異なる拡散コードを選択して各系列の送信データを拡散処理する構成を採る。
【００１４】
この構成によれば、（２）の構成と比較してより多くの拡散コードの中から前の送信時と再送時とで異なる拡散コードを選択して拡散処理するので、（２）の構成よりも一段と大きなダイバーシチ効果を得ることができる。例えば送信データを４系列のデータに分割した場合に、６つの拡散コード♯０〜♯５を用い、１回目の送信時には第１系列、第２系列、第３系列、第４系列の送信データをそれぞれ拡散コード♯０、♯１、♯２、♯３で拡散処理し、再送時には第１系列、第２系列、第３系列、第４系列の送信データをそれぞれ拡散コード♯３、♯４、♯５、♯２で拡散処理することで、４系列の送信データをマルチコード多重する。
【００１５】
（４）本発明の無線送信装置は、複数の送信データを送信相手局に応じてそれぞれ異なる拡散コードを用いて拡散処理し、拡散処理後の送信データをそれぞれ異なる複数の相手局に送信する場合、拡散手段は、前回の送信時には第１の送信相手局宛の送信データの拡散処理に用いた拡散コードを再送時には第２の送信相手局宛の送信データの拡散処理に用いるようにしながら送信データを拡散処理する構成を採る。
【００１６】
この構成によれば、同時に送信する複数の送信相手局に対して、使用する拡散コードの組み合わせの数を増やすことが可能となるので、受信時に大きなダイバーシチ効果を得ることが可能となる。つまり、使用できる拡散コードの数が増えるので、特定の拡散コードにより生じる受信品質の劣化を再送毎に一段と分散化できるので、特定の受信シンボルが劣化する確率を一段と低減できる。
【００１７】
（５）本発明の無線送信装置は、（１）から（４）のいずれかの構成に加えて、拡散後の信号を互いに直交関係にある複数のサブキャリアに振り分ける直交周波数分割多重手段を、さらに具備し、送信手段は、直交周波数分割多重後の信号を送信する構成を採る。
【００１８】
この構成によれば、ＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ方式において送信データを再送するときに前の送信時とは異なる拡散コードを用いて送信データを拡散処理するようになされているので、ダイバーシチ効果により一段と受信品質が向上する。つまり、ＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ方式では、シングルキャリアのＣＤＭＡと比較して逆拡散後の信号の電力が、使用する拡散コードによって大きくばらつくので、再送時に拡散コードを変更することによるダイバーシチ効果が一段と顕著に現れる。
【００１９】
（６）本発明の無線受信装置は、（１）から（４）のいずれかの無線送信装置から送信された信号を受信する無線受信装置であって、再送された受信信号に対して前の受信時とは異なる拡散コードを用いて逆拡散する逆拡散手段を具備する構成を採る。
【００２０】
この構成によれば、（１）から（４）の無線送信装置から送信された信号を良好に復調することができる。
【００２１】
（７）本発明の無線受信装置は、（６）の構成に加えて、再送により受信した複数の受信信号の逆拡散後の信号を合成する合成手段を、さらに具備する構成を採る。
【００２２】
この構成によれば、１回目の受信時に用いられた拡散コードが干渉により劣化し易いものであり十分な品質が得られなかった受信データであっても、再送時には異なる拡散コードが用いられるので１回目よりも品質の良い受信データが得られる可能性があり、これらを合成することによりかなりの確率で受信データの品質を向上させることができるようになる。
【００２３】
（８）本発明の無線受信装置は、（６）の構成に加えて、逆拡散後の信号の信号レベルに応じて無線送信装置に対して拡散コードを変更することを指示する信号を送信する変更指示信号送信手段を、さらに具備する構成を採る。
【００２４】
この構成によれば、例えば前回迄に十分な受信品質が得られていない送信データが存在する場合に、変更指示信号送信手段により、この送信データを拡散する拡散コードを変更する指示を送信側に通知すれば、次回の再送時には前記送信データの受信品質を向上させることができる。
【００２５】
（９）本発明の無線受信装置は、（５）の無線送信装置から送信された信号を受信する無線受信装置であって、受信信号に対して直交変換処理を施す直交変換手段と、直交変換後の信号に対して再送毎に異なる拡散コードを用いて逆拡散する逆拡散手段とを具備する構成を採る。
【００２６】
この構成によれば、（５）の無線送信装置から送信された信号を良好に復調することができる。
【００２７】
（１０）本発明の無線送信装置は、（１）から（５）のいずれかの構成に加えて、相手局から拡散コードを変更することを指示する変更指示信号を受信する受信手段を、さらに具備し、拡散手段は、当該変更指示信号に従って変更した拡散コードを用いて送信データを拡散処理する構成を採る。
【００２８】
この構成によれば、相手局からの拡散コードの変更指示に従って再送時の拡散コードを良好に変更して送信データを拡散処理できる。
【００２９】
（１１）本発明の無線送信方法は、送信データを再送するときに前の送信時とは異なる拡散コードを用いて送信データを拡散処理するようにする。
【００３０】
この方法によれば、ダイバーシチ効果により受信側での再送による誤り率を向上させることができる。この結果、再送回数を低減することもできるようになる。
【００３１】
（１２）本発明の無線送信方法は、送信データを複数系列の信号に分割し、各系列の信号を異なる拡散コードを用いて拡散処理して送信する場合、再送するときに、各系列の送信データを拡散するために用いる拡散コードの組み合わせを前の送信時と変更するようにする。
【００３２】
この方法によれば、送信に使用する拡散コードの数を一定に保ったままでダイバーシチ効果を得ることができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
本発明の骨子は、ＣＤＭＡ方式を用いる無線通信システムにおいて、送信データを再送するときに前の送信時とは異なる拡散コードを用いて送信データを拡散処理することである。
【００３４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００３５】
（１）実施の形態の原理
先ず、実施の形態の原理構成について説明する。ＣＤＭＡ方式では、遅延波が存在すると拡散コード間の干渉が発生する。この拡散コード間の干渉の影響は、拡散コード毎に異なる。すなわち、干渉によって受信品質が大きく劣化する拡散コードと、干渉によって受信品質があまり劣化しない拡散コードが存在する。本発明者は、この点に着目して、再送毎に割り当てる拡散コードを変更すれば、再送毎に各拡散コードにより拡散処理された各ビット（シンボル）の品質が変化して、ＡＲＱやＨＡＲＱの合成の効果が高まって受信品質が向上すると考えるに至った。
【００３６】
つまり、送信された信号は同じフェージング回線を通過した場合でも、使用する拡散コードによって受信信号の品質は異なるものになる。このため同一シンボルを再送毎に異なる拡散コードで拡散処理すれば、受信側では、再送されたシンボルを前回送信されたシンボルと合成して受信することによりダイバーシチ効果を得ることができる。
【００３７】
本発明は、複数の拡散コードを用いて、１つの相手局に送信する場合（いわゆるマルチコード多重送信時）にも使用できる。この場合の実現方法として、２つの方法を提案する。
【００３８】
第１の方法は、予め送信に使用する拡散コードを信号多重数と同数に定めておいて、その拡散コードの中で使用する拡散コードの割当てを変更する方法である。この方法を、以下の（１−１）の項で説明する。第２の方法は、信号多重数よりも多くの数の拡散コードを用意しておき、その中から送信に使用する拡散コードの種類を再送毎に変更する方法である。この方法を、以下の（１−２）の項で説明する。
【００３９】
また以下の実施の形態では、本発明による効果が顕著に現れるＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ方式に、本発明を適用した場合について説明する。
【００４０】
ここで本発明の具体的な例を説明する前に、先ずＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ方式について簡単に説明する。ＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ方式は、ＯＦＤＭ変調方式により得られる送信データを高速で伝送できるといった長所と、ＣＤＭＡ変調方式により得られる干渉及び雑音に強いといった長所とを有効に利用することにより、多数の通信端末に高品質の送信データを高速で伝送できるようにした通信方式である。
【００４１】
ＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ方式は、大別して、時間領域拡散方式と周波数領域拡散方式とがある。時間領域拡散方式は、拡散コードによってチップ単位に拡散した各拡散データを同一のサブキャリア内で時間方向に配置するものである。一方、周波数領域拡散方式は、チップ単位に拡散した各拡散データを異なるサブキャリアに割り当てて配置するものである。
【００４２】
以下の実施の形態では、ＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ方式のうち周波数領域拡散を行う場合について説明する。またこの実施の形態では、同一のサブキャリア内に複数シンボルを多重して伝送するために、各シンボルをそれぞれ互いに直交する拡散コードを用いて拡散する、いわゆるマルチコード多重を行う場合について説明する。このようにマルチコード多重送信を行うことにより、大容量の送信データを高速で伝送することができる。
【００４３】
（１−１）信号多重数と同数の拡散コードを用いる場合
図１に、本発明をＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ方式の無線通信システムに適用した場合の原理を示す。図１（ａ）は拡散後の信号を重畳するＯＦＤＭ信号を模式的に表した図である。図１（ｂ）は１回目の送信時の各シンボルへの拡散コードの割当てと、２回目の送信（すなわち再送）時の各シンボルへの拡散コードの割当てとを示す図である。因みに、図１（ｂ）中のＣｏｄｅ♯０〜Ｃｏｄｅ♯３は拡散コードを示し、互いに直交する直交符号を用いる。
【００４４】
また図１（ｂ）中の数字「１」〜「１６」は拡散の対象となる送信シンボルを示し、これらを送信毎に所定の拡散コード♯０〜♯３を用いて拡散し、各サブキャリアに割り当てて送信する。具体的には、１パケット目の送信（１回目の送信）では、シンボル「１」〜「４」を拡散コード♯０により拡散し、シンボル「５」〜「８」を拡散コード♯１により拡散し、シンボル「９」〜「１２」を拡散コード♯２により拡散し、シンボル「１３」〜「１６」を拡散コード♯３により拡散する。
【００４５】
これに対して、２パケット目の送信（再送）では、シンボル「１」〜「４」を拡散コード♯１により拡散し、シンボル「５」〜「８」を拡散コード♯２により拡散し、シンボル「９」〜「１２」を拡散コード♯３により拡散し、シンボル「１３」〜「１６」を拡散コード♯０により拡散する。
【００４６】
このように送信データを再送するときに、各系列の送信データを拡散するために用いる拡散コードの組み合わせを前の送信時と変更して拡散処理するようにしたことにより、受信機側で複数回の受信により得た各シンボルの逆拡散後の信号を合成すると、各シンボルの受信電力は平均化される。この結果、拡散コードの種類に起因する、極端に受信レベルの小さい受信シンボルを無くすることができるので、受信品質を向上させることができる。
【００４７】
因みに、図１（ｂ）のシンボル「１」〜「４」についてはおのおの拡散コード♯０を用いて拡散された後、各チップが異なるサブキャリアに重畳される。例えば拡散コード♯０が８倍拡散のコードであった場合には、各シンボルで８個のチップが得られるので、３２個のサブキャリアにシンボル「１」〜「４」の拡散後のチップが周波数領域拡散される。シンボル「５」〜「８」、「９」〜「１２」、「１３」〜「１６」についても同様である。
【００４８】
ここで図１に示すＯＦＤＭ−ＣＤＭＡの周波数領域拡散方式では、信号を周波軸方向に拡散して送信を行う。周波数選択性フェージングが存在する状態では、信号レベルはサブキャリア間で大きく変動する。このとき、拡散コード間の干渉が大きくなり、逆拡散後のシンボルの電力は使用された拡散コード及び重畳されたサブキャリアによって大きく異なる。図１（ｂ）に示すシンボル「１」、シンボル「５」、シンボル「９」、シンボル「１３」はそれぞれ拡散コード♯０，♯１，♯２，♯３で拡散されて送信されるが、拡散コード間の干渉により、各シンボルの受信電力は大きく異なっている。またシンボル「１」、「２」、「３」、「４」については同一の拡散コード♯０で拡散されるが、重畳されるサブキャリアによって各シンボルの受信電力は異なるものとなる。
【００４９】
その様子を、図２に示す。図２（ａ）は受信時のＯＦＤＭ信号の様子を示し、周波数選択性フェージングによりあるサブキャリアのレベルが落ち込んでいる。この影響によりレベルの落ち込んでいるサブキャリアに重畳されたチップのレベルも落ち込むことになる。この結果、拡散コード間の直交性が崩れてしまう。
【００５０】
ここで説明を簡単化するために、同一のサブキャリアに重畳されたシンボルに着目する。図２（ｂ）の受信品質に示すように、例えば最初の送信（１パケット目）で送られた、同一サブキャリアに重畳されるシンボル「１」、「５」、「９」、「１３」のうち、拡散コード♯０及び♯２を用いて拡散されたシンボル「１」、「９」は、偶然このサブキャリアでの拡散コード♯０及び♯２の直交性の崩れが小さかったため受信品質が良い。これに対して、拡散コード♯１及び♯３を用いて拡散されたシンボル「５」、「１３」は、拡散コード♯１及び♯３の直交性の崩れが大きいため受信品質が悪くなっている。
【００５１】
しかし、本発明では、２回目の送信（２パケット目）では、各シンボルに１回目の送信時とは異なる拡散コードを割り当てて拡散処理するようにしているので、受信品質の低下が抑制される。つまり図２（ｂ）の２パケット目の受信品質に示すように、１回目の送信では受信品質の悪かったシンボル「５」、「１３」の受信品質が、再送時に割り当てられた拡散コード♯０及び♯２によって良くなる。この結果、ダイバーシチ効果により、合成後の各シンボルの受信品質は一様となり（平均化され）、全体としての受信品質を向上させることができる。
【００５２】
ダイバーシチ効果について具体的に説明する。図２（ｂ）に示すように１回目の送信と２回目の送信では、使用する拡散コードの組み合わせを変更しているので、１回目の送信で受信電力の低いシンボルも、２回目の送信では受信電力が高くなっている。これにより、図３に示すように、２パケット受信後に合成された信号の電力はすべてのシンボルにおいて平均的に向上しており、安定した受信が可能になる。
【００５３】
（１−２）信号多重数よりも多くの数の拡散コードを用いる場合
次に図４〜図６を用いて、信号多重数よりも多くの数の拡散コードを用いる場合について説明する。（１−１）の項では、最初の送信時と再送時とで同じ拡散コード♯０〜♯３を用い、かつ送信シンボルにシンボルに割り当てる拡散コードを送信毎に変更する場合について説明した。
【００５４】
一方、この項では、図４（ｂ）に示すように、１パケット目の送信時（１回目の送信時）と２パケット目の送信時（再送時）とで、用いる拡散コードを替えるようにする。この結果、一段とダイバーシチ効果が得られるので、一段と受信品質を向上させることができる。具体的には、図４（ｂ）に示すように、１パケット目の送信時には拡散コード♯０〜♯３を用いて送信データを拡散処理すると共に、２パケット目の送信時（再送時）には拡散コード♯２〜♯５を用いて拡散処理する。
【００５５】
図５は、図４に示す拡散処理及びＯＦＤＭ処理を行って送信した送信データを、復調したときの各シンボルの受信品質（信号レベル）を示す図である。各シンボル「１」〜「１６」への拡散コード♯０〜♯５の割当てを送信毎に変更しているので、複数回の送信で同じシンボルの受信品質が連続して低くなる確率は、非常に低くなる。この結果、同一データについての２回の受信により得られた合成後の各シンボルの品質は、図６に示すように、一様となり（平均化され）、極端に品質の悪いシンボルが無くなるので、全体としての受信品質が向上する。このことは、再送回数を減らすことにもつながる。
【００５６】
なお図４及び図５では、４系列の送信シンボルに対して♯０〜♯５の６種類の拡散コードを割り当てて拡散処理を行う場合について述べたが、例えば８種類の拡散コード♯０〜♯７を準備しておき、その中から送信毎に任意の４つの拡散コードを使用して拡散処理するようにしてもよい。このようにすれば、一段とダイバーシチ効果を得ることができるようになるので、一段と受信品質を向上させることができる。
【００５７】
（１−３）比較例
次に、実施の形態のように再送時に前の送信時と異なる拡散コードを用いて同一送信シンボルを送信する場合と、一般的なＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ方式により送信シンボルを再送する場合とを比較する。
【００５８】
一般的なＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ方式では、図７（ｂ）に示すように、１パケット目の送信時（最初の送信）と、２パケット目の送信時（再送時）とで、各シンボルを同じ拡散コード♯０〜♯３を用いて拡散処理する。例えば最初の送信で拡散コード♯０を用いて送信シンボル「１」〜「４」を拡散処理すると、再送時にも拡散コード♯０を用いて送信シンボル「１」〜「４」を拡散処理する。同様に送信シンボル「５」〜「８」については、最初の送信時及び再送時共に拡散コード♯１を用いて拡散処理する。
【００５９】
ここで、図８（ａ）に示すように、各サブキャリアに拡散後のチップが重畳されたＯＦＤＭ信号が周波数選択性フェージングを受けて、特定のサブキャリアのレベルが落ち込んだとき、図８（ｂ）に示すように、同一サブキャリアに重畳されたシンボル「１」、「５」、「９」、「１３」に着目すると、拡散コード♯０や拡散コード♯２のように直交性の崩れが小さい拡散コードを用いて拡散されたシンボル「１」、「９」は所望の受信レベル（受信品質）が得られるが、拡散コード♯１や拡散コード♯３のように直交性の崩れが大きい拡散コードを用いて拡散されたシンボル「５」、「１３」は所望の受信レベル（受信品質）が得られない。
【００６０】
伝搬環境の時間変動が小さい場合には、最初の送信時と再送時とでは、直交性の崩れの大きい拡散コードは同じものとなる。図８（ｂ）の例では、拡散コード♯１及び♯３は最初の送信時及び再送時で共に直交性が大きく崩れた拡散コードとなっている。
【００６１】
この結果、初回の送信時と再送時とで、同じシンボルに同一の拡散コードを用いると、受信側での合成後の各シンボルの受信電力は、図９に示すように、１回の受信の単に２倍の値となるにすぎず、直交性の崩れの大きい拡散コードを用いて拡散されたシンボルについては十分な受信品質が得られない。
【００６２】
実際上、図１０に示すように、この本発明の通信方法では、従来方法と比較して、受信性能を格段に向上させることができる。図１０は、ビットエラーレート（ＢＥＲ）と受信ＳＩＲとの関係を示す特性曲線図である。ここで図中の実線は１回の送受信による特性曲線を示し、一点鎖線は図７〜図９で説明したような一般的なＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ方式により送受信を行い２パケット合成した場合の特性曲線を示し、二点差線は実施の形態でのＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ方式を用いて送受信を行い２パケット合成した場合の特性曲線を示す。
【００６３】
図１０からも明らかなように、本発明では、同一シンボルに対して初回の送信時と再送時とで拡散コードを変更して送信することにより得られるダイバーシチ効果により、一般的なＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ方式と比較して、小さい受信ＳＩＲで所望ＢＥＲを得ることができ、受信性能が向上する。実際上、本発明の方法を用いれば、従来方式よりも受信性能のグラフは急峻になり、２パケットの合成の場合でも従来方式の３ｄＢよりも大きいゲインが得られる。
【００６４】
（２）構成
次に、実施の形態の無線送信装置及び無線受信装置の具体的構成について説明する。実施の形態では、１つの相手局に対して送信データを送信する場合の送信装置及び受信装置の構成と、複数の相手局に対して送信データを送信する場合の送信装置の構成を説明する。
【００６５】
（２−１）１つの相手局に送信データを送信する場合
図１１において、１は全体として、上述した本発明の無線通信方法を実現するための無線送信装置の構成を示し、例えば無線基地局又は通信端末局に設けられている。
【００６６】
無線送信装置１は、送信データを変調部２に入力し、変調部２によってＱＰＳＫ(Quadrature Phase Shift Keying)や１６ＱＡＭ(Quadrature Amplitude Modulation)等の変調処理を施す。変調後のデータは一旦バッファ部３に保存される。再送回数検出部５は、バッファ部３に対して、パケットの再送回数の情報を通知し、再送が必要な場合にはバッファ３からデータを出力すると共に、データが受信側に正しく到達した場合にはバッファ３をクリアする。
【００６７】
マッピング部４では、マッピングテーブル６を参照し、再送回数に応じて、送信に使用する拡散コードの組み合わせを決定して、データのマッピングを行う。テーブルの例を図１２に示す。図１２の例では、第１回目の送信では、１６ビットのデータを送信する際に、４つの拡散コード（コード♯０，コード♯１，コード♯２，コード♯３）を使用してそれぞれの拡散コードで４ビットを送信する。
【００６８】
そこでマッピング部４では、入力された１６ビットのデータを４つに分割し、４ビットずつのデータをそれぞれコード♯０〜♯３で拡散できるように拡散部７Ａ〜７Ｄにデータを出力する。因みに、マッピング部４を、図１２に示すようなテーブルにより構成した場合には、上述した（１−１）の項で説明したように、信号多重数と同数の拡散コードを用い、送信毎に同一シンボルに用いる拡散コードを変更できる。
【００６９】
一方、マッピング部４を、図１３に示すようなテーブルにより構成した場合には、上述した（１−２）の項で説明したように、信号多重数よりも多くの数の拡散コードを用い、送信毎に同一シンボルに用いる拡散コードを変更できる。
【００７０】
拡散部７Ａ〜７Ｄでは、マッピング部４によって指示された拡散コードでデータの拡散を行う。多重部８では、拡散されたデータをマルチコード多重する。コード多重された信号は、ＯＦＤＭ処理部９でＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）等のＯＦＤＭ処理が施され、複数のサブキャリアに周波数軸方向に拡散後の信号が配置される（つまり周波数拡散される）。ＯＦＤＭ処理後の信号は無線送信部（送信ＲＦ）１０により電力増幅等の所定の無線送信処理が施された後、アンテナ１１から相手局に送信される。
【００７１】
また無線送信装置１は、相手局からのＡＣＫ（ACKnowledgment：肯定応答）信号及びＮＡＣＫ（Negative ACKnowledgment：否定応答）信号を受信復調する受信系を有する。無線送信装置１の受信系では、受信したＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を受信ＲＦ部１２及び復調部１３を介して復調した後、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ検出部１４に送出する。
【００７２】
ＡＣＫ／ＮＡＣＫ検出部１４は、ＡＣＫ信号を検出した場合には、再送回数検出部５に対してＡＣＫ信号を受信したことを通知する。この通知を受けると、再送回数検出部５はバッファ部３をクリアする。
【００７３】
これに対して、ＮＡＣＫ信号が検出された場合には、再送回数検出部５でパケットの送信回数が計算され、送信回数に応じて送信に使用する拡散コードを変更する。図１２のテーブルに示すように、２パケット目の送信（再送時）においては、使用する拡散コードは、♯１、♯２、♯３、♯０とする。図１２や図１３のテーブルでは、２回目までの送信コードのみしか示していないが、３回目以降の送信においても同様に拡散コードを変更しながら送信を行う。
【００７４】
次に図１４を用いて、無線送信装置１から送信された信号を受信して復調する無線受信装置２０の構成を説明する。無線受信装置２０は、アンテナ２１で受信した信号に対して受信無線部（受信ＲＦ）２２により所定の無線受信処理を施し、続くＯＦＤＭ処理部２３によりＦＦＴ（高速フーリエ変換）等のＯＦＤＭ処理を施す。その後、逆拡散部２４Ａ〜２４Ｄにより逆拡散処理を行う。ここで各逆拡散部２４Ａ〜２４Ｄは、ＯＦＤＭ処理後の信号に対して異なる拡散コード♯０、♯１、♯２、♯３を用いて逆拡散を行う。
【００７５】
デマッピング部２５では、逆拡散後の信号から、送信時に使用された拡散コードで逆拡散した信号同士を集めてデマッピング処理を行う。このとき、デマッピング部２５はマッピングテーブル２６を参照し、再送回数によってどの拡散コードが送信に使用されたかを認知して、データのデマッピングを行う。
【００７６】
デマッピング処理された信号はバッファ部２８に蓄積される。この結果、同一送信データを複数回受信した場合、バッファ部２８には各送信シンボルについて複数回分の合成信号がシンボル毎に蓄積される。
【００７７】
復調部２９によって復調処理された信号は、バッファ部３０及び誤り検出部３１に送出される。誤り検出部３１は復調後の信号に対して誤り検出処理を行う。誤り検出部３１は誤りを検出しなかった場合には、バッファ部３０に対して受信データを出力するように指示すると共に、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ生成部３２に対してＡＣＫ信号を生成するように指示する。これに対して誤りを検出した場合には、バッファ部３０から受信データを出力しないように指示すると共に、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ生成部３２に対してＮＡＣＫ信号を生成するように指示する。ＡＣＫ／ＮＡＣＫ生成部３２により生成されたＡＣＫ信号及びＮＡＣＫ信号は変調部３３、送信ＲＦ部３４及びアンテナ２１を介して無線送信装置１に送信される。
【００７８】
再送回数検出部２７では、現在までに送信したＡＣＫ信号及びＮＡＣＫ信号の数を数えることにより、再送回数を検出する。例えば一度もＮＡＣＫ信号が送信されていないときは、受信データは１パケット目であり、１回ＮＡＣＫ信号が送信されているときには、受信データは２パケット目、つまり同一のデータについての再送データであることが分かる。このようにして無線受信装置２０は、無線送信装置１によって拡散コードを変更しながら送信されたデータを良好に復調することができる。
【００７９】
（２−２）複数の相手局に送信データを送信する場合
図１１との対応部分に同一符号を付して示す図１５において、無線送信装置４０は、複数の相手局にそれぞれ異なる送信データを送信するようになっている。このため無線送信装置４０では、送信相手局に対応した数の信号処理ユニット４１Ａ、………、４１Ｎを有する。
【００８０】
各信号処理ユニット４１Ａ、………、４１Ｎはそれぞれ同一の構成でなり、（２−１）の項でも説明したように、各送信相手局に対する再送回数を検出し、同一の送信データに対して再送毎に拡散する拡散コードを変更して拡散処理を行う。
【００８１】
ここで無線送信装置４０では、複数の相手局に異なる送信データを送信するため、各信号処理ユニット４１Ａ、………、４１Ｎの拡散部ではそれぞれ異なる拡散コードを用いるようになっている。つまり信号処理ユニット４１Ａの拡散部７Ａ〜７Ｄと、信号処理ユニット４１Ｎの拡散部（図示せず）とでは、拡散コードとして異なるものが用いられる。
【００８２】
この拡散コードの選択は、マッピングテーブル４３を参照することで行われる。具体的には、マッピングテーブル４３に、図１２や図１３に示したような送信回数毎の拡散コードの組み合わせを、信号処理ユニット分だけ格納しておけばよい。
【００８３】
各信号処理ユニット４１Ａ〜４１Ｎにより拡散処理されて得られた拡散処理後の信号は多重部４２により多重された後、ＯＦＤＭ処理部４４によりＩＦＦＴ等のＯＦＤＭ処理が施され、送信ＲＦ部４５及びアンテナ４６を順次介して送信される。また無線送信装置４０は、アンテナ４６で受信したＡＣＫ信号及びＮＡＣＫ信号を受信ＲＦ部４７を介して各信号処理ユニット４１Ａ〜４１Ｎに送出する。各信号処理ユニット４１Ａ〜４１Ｎに設けられている復調部１３はおのおの、対応する相手局からのＡＣＫ信号及びＮＡＣＫ信号を復調してＡＣＫ／ＮＡＣＫ検出部１４に送出する。後の処理は図１１で説明したのと同様である。
【００８４】
（３）効果
以上、図１１〜図１５に示した構成によれば、同一の送信シンボルを拡散する際の拡散コードを送信毎に変更するようにしたことにより、周波数選択性フェージングにより１回目の送信時には特定の拡散コードによって拡散処理されたシンボルの受信品質が悪い場合でも、再送時には１回目の異なる拡散コードによって拡散処理されるので、ダイバーシチ効果により受信品質が良くなる確率を上げることができる。その結果、合成後のシンボルの受信品質を向上させることができる。
【００８５】
（４）他の実施の形態
なお上述の実施の形態では、本発明を、ＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ方式の無線通信に適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、拡散後のチップをシングルキャリアに重畳する通常のＣＤＭＡ方式に適用した場合にも同様の効果を得ることができる。
【００８６】
つまり、Ｗ−ＣＤＭＡ方式のような拡散後のチップをシングルキャリアを用いて送信する場合でも、拡散コードの符号間干渉により各拡散コードの直交性が崩れることになる。この直交性の崩れは上述したＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ方式と同様に拡散コードによって異なるものとなる。よって、拡散コード毎に逆拡散後の信号の電力は異なるものとなる。このことから、本発明は、ＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ方式の無線通信に限らず、通常のＣＤＭＡ方式に適用した場合でも同様の効果を得ることができる。但し、本発明をＯＦＤＭ−ＣＤＭＡに適用すると、ＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ方式では、シングルキャリアのＣＤＭＡと比較して逆拡散後の信号の電力が使用する拡散コードによって大きくばらつくので、一段と顕著な効果を得ることができる。
【００８７】
また上述の実施の形態では、主に１つの相手局に対しての拡散コードの割り当て方法を送信毎に変更する場合について説明したが、複数の相手局に割り当てられた拡散コードを送信毎に相手局間で互いに変更しながら送信するようにしてもよい。
【００８８】
例えば図１５に示す信号処理ユニット４Ａ〜４Ｎが、３つの信号処理ユニット４Ａ、４Ｂ、４Ｃで構成され、各信号処理ユニット４Ａ、４Ｂ、４Ｃの拡散部がそれぞれ１回目の送信時には拡散コード♯０〜♯３、♯４〜♯７、♯８〜♯１１を用いたとすると、再送時には各信号処理ユニット４Ａ、４Ｂ、４Ｃがそれぞれ拡散コード♯８〜♯１１、♯０〜♯３、♯４〜♯７を用いるようにする。このようにすれば、上述した実施の形態よりも使用できる拡散コードの数が増えるので、特定の拡散コードにより生じる受信品質の劣化を再送毎に一段と分散化できるので、特定の受信シンボルが劣化する確率を一段と低減できる。
【００８９】
また上述の実施の形態では、無線送信装置１からの信号を受信する無線受信装置２０が、受信した信号の誤り率に応じてＡＣＫ信号又はＮＡＣＫ信号を無線送信装置１に送信する場合について述べたが、これに加えて、無線受信装置２０がＮＡＣＫ信号と共に拡散コードを変更することを指示する信号を無線送信装置１に送信するようにしてもよい。
【００９０】
このようにすれば、一段と受信品質を向上させることができる。つまり、無線受信装置２０では、今回の送信においてどのシンボルがどの拡散コードを用いて拡散処理されたのかをマッピングテーブルにより認識しており、またそのシンボルの受信品質は誤り検出部３１により検出できる。従って、無線受信装置２０では、現在の伝搬環境下ではどの拡散コードを用いれば、受信品質が良くなるかを把握できる。
【００９１】
従って、無線受信装置２０では、前回迄に十分な受信品質が得られていないシンボルがある場合、ＮＡＣＫ信号と共に、十分な受信品質が得られていないシンボルを前回に受信品質の良い結果が得られた拡散コードを用いて拡散処理することを指示する信号を送信すればよい。
【００９２】
また上述の実施の形態では、再送を行う際には最初に送信した全てのシンボルを送信して合成する方法について説明したが、再送を行う際には最初に送信した全てのシンボルを送信せず、一部の拡散コードで送信されたシンボルを他の拡散コードを用いて送信する構成としてもよい。この構成では、拡散コード毎に誤り検出（ＣＲＣ等）を付加しておくことにより、誤りを含む拡散コードのシンボルのみ再送することが可能である。
【００９３】
この結果、誤ったシンボルの再送時に直交性の崩れの少ない拡散コードを用いてシンボルを送信できるようになるので、再送回数を減らすことが可能になる。また再送時には、最初の送信で誤りが発生しなかった拡散コードを用いて別のシンボルを送信することができるのでシステムスループットを向上させることが可能になる。
【００９４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ＣＤＭＡ方式を用いる無線通信システムにおいて、再送を行う毎に各シンボルを拡散する拡散コードを変更するようにしたことにより、受信側での誤り率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理の説明に供するＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ信号送信時の各シンボルへの拡散コード割当て例を示す図
【図２】図１のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ信号受信時の各シンボルの受信品質（受信レベル）の説明に供する図
【図３】図２の１パケット目と２パケット目の同一シンボル同士を合成したときの各シンボルの受信品質（受信レベル）を示す図
【図４】本発明の原理の説明に供するＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ信号送信時の各シンボルへの拡散コード割当て例を示す図
【図５】図４のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ信号受信時の各シンボルの受信品質（受信レベル）の説明に供する図
【図６】図５の１パケット目と２パケット目の同一シンボル同士を合成したときの各シンボルの受信品質（受信レベル）を示す図
【図７】実施の形態の比較例として、一般的なＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ信号送信時の各シンボルへの拡散コード割当て例を示す図
【図８】図７のＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ信号受信時の各シンボルの受信品質（受信レベル）の説明に供する図
【図９】図８の１パケット目と２パケット目の同一シンボル同士を合成したときの各シンボルの受信品質（受信レベル）を示す図
【図１０】本発明の構成を適用した場合に得られる受信品質と、従来の構成により得られる受信品質とを比較した特性曲線図
【図１１】実施の形態による無線送信装置の構成を示すブロック図
【図１２】マッピングテーブルの内容の一例を示す図
【図１３】マッピングテーブルの内容の一例を示す図
【図１４】実施の形態による無線受信装置の構成を示すブロック図
【図１５】実施の形態による無線送信装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１、４０無線送信装置
７Ａ〜７Ｄ拡散部
９、２３、４４ＯＦＤＭ処理部
２０無線受信装置
２４Ａ〜２４Ｄ逆拡散部
Ｃｏｄｅ♯０〜Ｃｏｄｅ♯５拡散コード

Claims

送信データを拡散コードを用いて拡散する拡散手段と、拡散後の信号を送信する送信手段とを具備し、
前記送信データを複数系列のデータに分割し、各系列の送信データをそれぞれ互いに直交性を有する複数の拡散コードを用いて拡散処理するようにして１つの相手局に対して前記送信データを送信する場合、
前記拡散手段は、前記複数系列の系列数と同じ数の拡散コードを用いて各系列の送信データを拡散処理すると共に、送信データを再送するときには、各系列の送信データを拡散するために用いる拡散コードの組み合わせを前回の送信時と変更して拡散処理する
ことを特徴とする無線送信装置。
前記拡散手段は、再送時と前回送信時とで同じ拡散コードを用い、かつ再送時と前回送信時とで当該拡散コードの前記複数系列の送信データへの割り当て方を変更して拡散処理する
ことを特徴とする請求項１に記載の無線送信装置。
送信データを拡散コードを用いて拡散する拡散手段と、拡散後の信号を送信する送信手段とを具備し、
前記送信データを複数系列のデータに分割し、各系列の送信データをそれぞれ互いに直交性を有する複数の拡散コードを用いて拡散処理するようにして１つの相手局に対して前記送信データを送信する場合、
前記拡散手段は、前記複数系列の系列数よりも多くの数の前記拡散コードの中から拡散コードを選択して各系列の送信データを拡散処理すると共に、送信データを再送するときに、前の送信時とは異なる拡散コードを選択して各系列の送信データを拡散処理する
ことを特徴とする無線送信装置。
送信データを拡散コードを用いて拡散する拡散手段と、拡散後の信号を送信する送信手段とを具備し、
複数の送信データを送信相手局に応じてそれぞれ異なる拡散コードを用いて拡散処理し、前記拡散処理後の送信データをそれぞれ異なる複数の相手局に送信する場合、
前記拡散手段は、前回の送信時には第１の送信相手局宛の送信データの拡散処理に用いた拡散コードを再送時には第２の送信相手局宛の送信データの拡散処理に用いるようにしながら送信データを拡散処理する
ことを特徴とする無線送信装置。