JP4852551B2 - マルチキャリア受信装置、マルチキャリア通信システムおよび復調方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の送信アンテナを備えたマルチキャリア送信装置のいずれか複数の送信アンテナ、または複数のマルチキャリア送信装置の送信アンテナから送信された信号を合成して復調するマルチキャリア受信装置、マルチキャリア通信システムおよび復調方法に関する。

従来から、ＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式を用いた無線通信技術が知られている。このＯＦＤＭＡ方式は、ＯＦＤＭ信号形式を用いたアクセス手法であり、端末は周波数と時間で定められるスロットを用いて、通信を行なう。

以下、説明を容易にするために１周波数繰り返しシステム、すなわち、すべてのセルを同一の周波数でサービスを行なうシステムにおける下りリンクを想定し、１セルは３セクタから構成されているものとする。

また、従来から、ソフトコンバイニングを用いた無線通信技術が知られている。このソフトコンバイニングは、異なるアンテナから同一のデータを送信し、受信側で合成してデータを復調する技術であり、セルエッジやセクタエッジの電波状況の悪い場所や、マルチキャストあるいはブロードキャスト等の複数端末に対して、異なる送信場所から同じデータを送る場合等に使われる。

図７（ａ）は、セクタエッジにある端末への伝搬路の様子について示す図である。同図においてＳＡ、ＳＢはそれぞれ、セクタＡ、セクタＢの送信アンテナであり、ＭＴＡは移動局のアンテナである。同図の（ｂ）は、ＳＡ−ＭＴＡ間の伝搬路を示す図であり、同図（ｃ）は、ＳＢ−ＭＴＡ間の伝搬路を示す図である。ＳＡ、ＳＢから同じデータを送信すると、端末では同図（ｂ）と（ｃ）の合成された信号を受信することができ、特性が改善される。同図（ｄ）は、このように合成された伝搬路を示している。このように、本来は異なるデータを送信するところを、同一のデータを送信することによって、受信性能が向上する。

上記のようなソフトコンバイニングを実現するには、ＯＦＤＭ信号復調に必要となる伝搬路推定信号からデータまですべて同一の信号を生成し、送信すること考えられる。ただし、伝搬路推定用信号は、伝搬路推定のみではなく送信アンテナ識別にも使用されるため、同一のパターンを使用できない場合がある。

そこで、考えられる方式は伝搬路推定用シンボルのみ、なんらかの方法で受信機において区別できるように送信することである。３つのセクタを仮定し、伝搬路推定用シンボルを同時に送信し、受信端末で分離する方法の１つとして、各セクタは２本おきのサブキャリアのみ信号を送信する方法がある。ＯＦＤＭであるためサブキャリアは直交しており受信機で確実に分離できる。その際、３本に１本しか、伝搬路情報を取得できないことになるが、それ以外のサブキャリアの伝搬路上法については補完することで問題なく推定が可能である。

図８は、上記のような従来のシステムに使用できるＯＦＤＭ受信機の概略構成を示すブロック図である。図８において、ＯＦＤＭシンボル同期部１００は、受信したシンボルの同期を取る。ＦＦＴ部（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）１０１は、高速フーリエ変換を行ない、時間信号を周波数変換する。伝搬路１推定部１０２−ａおよび伝搬路２推定部１０２−ｂは、伝搬路推定用シンボルを用いて、それぞれ、伝搬路１および伝搬路２の伝搬路推定値を算出する。伝搬路合成推定部１０３は、伝搬路１推定部１０２−ａおよび伝搬路２推定部１０２−ｂから出力される伝搬路推定値を用いて、合成した伝搬路の推定を行なう。伝搬路補償部１０４は、伝搬路合成推定部１０３から出力される合成した伝搬路推定値を用いて、伝搬路補償を行なう。復号部１０５は、伝搬路補償されたデータの復号を行なう。

次に、以上のように構成されたＯＦＤＭ受信がソフトコンバイニングを行なうときの動作について説明する。受信したデータは、ＯＦＤＭシンボル同期部１００においてシンボル同期が取られ、ＦＦＴに必要となるポイント数のデータがＦＦＴ部１０１に入力される。ＦＦＴ部１０１に伝搬路推定用のシンボルが入力された場合、出力は伝搬路１推定部１０２−ａ、伝搬路２推定部１０２−ｂの双方に入力される。それぞれの伝搬路推定部では、伝搬路推定シンボルの直交性（本従来例では異なるサブキャリアを利用する）に基づき、それぞれのアンテナについて伝搬路の推定が行われる。すなわち、伝搬路１推定部１０２−ａでは、通信相手である第１の送信機からの全てのサブキャリアに対する伝搬路、伝搬路２推定部１０２−ｂでは、通信相手である第２の送信機からの全てのサブキャリアに対する伝搬路が推定される。

伝搬路合成推定部１０３では、これらの信号を利用し、第１の送信機および第２の送信機２からの合成の伝搬路を推定する。合成の伝搬路は、それぞれの求められたサブキャリ毎の周波数応答をベクトル加算すればよい。

次のデータシンボルを受信すると同様にＦＦＴを施し、伝搬路補償部１０４において、先ほど求めた合成の伝搬路推定値から、データ部の伝搬路を補償する。これにより、第１の送信機および第２の送信機から同時に送信されたデータに対する伝搬路が補償される。次に、送信側で処理された誤り訂正符号化に対する復号処理等が復号部１０５で行われ、送信データを得ることが可能になる。
３ＧＰＰ Ｒ１−０５００６１５ "Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｉｎｔｅｒ−Ｓｅｃｔｏｒ Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｉｎ Ｅｖｏｌｖｅｄ ＵＴＲＡ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ" ＮＴＴ ＤｏＣｏＭｏ

上記のように、ソフトコンバイニングにより、異なる送信機から同一のデータを送信することで、そのデータを受信する端末におけるＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｐｏｗｅｒ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ）やＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｐｏｗｅｒ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ Ｎｏｉｓｅ ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ）が改善し、受信精度は向上する。

しかしながら、セルラシステム等を考慮した場合、他の端末にとっては干渉電力が増加すること意味し、他の端末における受信特性は劣化してしまう。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ソフトコンバイニングの利点を得ながら、他の端末に与える影響を極力抑えることができるマルチキャリア受信装置、マルチキャリア通信システムおよび復調方法を提供することを目的とする。

（１）上記の目的を達成するために、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明に係るマルチキャリア受信装置は、少なくとも伝搬路推定用シンボルとスクランブルされた情報シンボルから構成されるパケットを受信し、復調するマルチキャリア受信装置であって、複数の送信アンテナから到来する無線信号の伝搬路をそれぞれ推定する伝搬路推定部と、前記伝搬路推定部から出力される各伝搬路推定値に対して、前記各送信アンテナ側で前記情報シンボルに施されたスクランブルと同一のスクランブルを施すスクランブル乗算部と、前記各スクランブルされた伝搬路推定値を加算する加算部と、前記加算部から出力される信号を用いて前記受信したパケットに含まれる情報シンボルの伝搬路補償を行なう伝搬路補償部と、を備えることを特徴としている。

このように、複数の送信アンテナから到来する無線信号の伝搬路をそれぞれ推定し、アンテナ毎に情報シンボルに施されたスクランブル符号を乗じ合成された伝搬路推定値を算出しデータの復調を行なうので、周波数ダイバーシチ効果を得ることができ、その結果、受信品質を向上させることが可能となる。また、送信アンテナ毎に異なるスクランブル符号を施すことで、従来ソフトコンバイニングされた信号が干渉となっていた他の端末においても、干渉を抑えることが可能となる。

（２）また、本発明に係るマルチキャリア受信装置は、複数の送信アンテナから到来する無線信号の受信電力を算出し、その受信電力と予め定められた閾値とを比較する複数の電力判定部と、前記比較の結果、前記算出した受信電力の大きさが前記閾値よりも小さい場合は、前記スクランブル乗算部へゼロを出力する一方、前記算出した受信電力の大きさが前記閾値よりも大きい場合は、前記スクランブル乗算部へ前記送信アンテナ毎または送信装置毎に定められている符号を出力する複数のセレクト部と、をさらに備えることを特徴としている。

このように、上記算出した受信電力の大きさが閾値よりも小さい場合は、スクランブル乗算部へゼロを出力する一方、上記算出した受信電力の大きさが閾値よりも大きい場合は、スクランブル乗算部へ送信アンテナ毎または送信装置毎に定められている符号を出力するので、受信電力の大きさに応じて、ソフトコンバインを行なうかどうかを判断することが可能となる。

（３）また、本発明に係るマルチキャリア受信装置は、少なくとも伝搬路推定用シンボル、制御シンボルおよびスクランブルされた情報シンボルから構成されるパケットを受信し、復調するマルチキャリア受信装置であって、複数の送信アンテナから到来する無線信号の伝搬路をそれぞれ推定する伝搬路推定部と、前記各伝搬路推定値を記憶する複数のバッファ部と、前記制御シンボルの復号結果に基づいて、ゼロまたは各送信アンテナ側で情報シンボルに施されたスクランブル符号と同一の符号のいずれか一方を出力する複数のセレクト部と、前記バッファ部に記憶されている各伝搬路推定値と前記セレクト部から出力された信号とを乗算する複数のスクランブル乗算部と、前記各スクランブル乗算部から出力される信号を加算する加算部と、前記加算部から出力される信号に基づいて、前記情報シンボルの伝搬路補償を行なう伝搬路補償部と、を備えることを特徴としている。

このように、複数の送信アンテナから到来する無線信号の伝搬路をそれぞれ推定し、制御シンボルの復号結果に基づいて、各伝搬路推定値と、ゼロまたは各送信アンテナ側で情報シンボルに施されたスクランブル符号と同一の符号のいずれか一方とを乗算し、加算するので、ソフトコンバイニングを行なうタイミングを正確に知ることができ、受信品質を向上させることが可能となる。また、ソフトコンバイニングされるデータは送信アンテナ毎に異なるスクランブル符号が施されているため、従来ソフトコンバイニングされた信号が干渉となっていた他の端末においても、干渉を抑えることが可能となる。

（４）また、本発明に係るマルチキャリア受信装置は、マルチキャリア通信方式により、複数の送信アンテナを備える送信装置または複数の送信装置との間で無線通信を行うマルチキャリア受信装置であって、前記複数のアンテナを備える送信装置または複数の送信装置の各送信アンテナから送信された、伝搬路を識別するための伝搬路推定用シンボルおよび前記送信アンテナ毎に異なる符号を乗じた同一の情報シンボルを受信し、前記受信された伝搬路推定用シンボルから伝搬路情報を推定し、前記各送信アンテナに乗じた符号を前記推定された伝搬路情報に乗じ、加算することで合成された伝搬路情報を算出し、前記算出された伝搬路情報に基づいて受信データの復調を行うことを特徴としている。

これにより、複数の送信アンテナから到来する無線信号の伝搬路をそれぞれ推定し、アンテナ毎に、情報シンボルに施されたスクランブル符号を乗じ合成された伝搬路推定値を算出しデータの復調を行なうので、周波数ダイバーシチ効果を得ることができ、その結果、受信品質を向上させることが可能となる。

（５）また、本発明に係るマルチキャリア通信システムは、マルチキャリア通信方式により、複数の送信アンテナを備える送信装置と請求項１または請求項２記載の受信装置との間で無線通信を行なうマルチキャリア通信システムであって、前記送信装置は、前記各送信アンテナから同一のタイミングで、伝搬路を識別するための伝搬路推定用シンボルおよび送信アンテナ毎にスクランブル符号を各サブキャリアに乗じた情報シンボルを送信し、前記受信装置は、前記送信された伝搬路推定用シンボルおよび前記情報シンボルの受信を行なうことを特徴としている。

この構成により、アンテナ毎に、情報シンボルに施されたスクランブル符号を乗じ合成された伝搬路推定値を算出しデータの復調を行なうので、周波数ダイバーシチ効果を得ることができ、その結果、受信品質を向上させることが可能となる。また、送信アンテナ毎に異なるスクランブル符号を施すことで、従来ソフトコンバイニングされた信号が干渉となっていた他の端末においても、干渉を抑えることが可能となる。

（６）また、本発明に係るマルチキャリア通信システムは、マルチキャリア通信方式により、複数の送信アンテナを備える送信装置と請求項３記載の受信装置との間で無線通信を行なうマルチキャリア通信システムであって、前記送信装置は、伝搬路を識別するための伝搬路推定用シンボル、送信するパケットがソフトコンバインニング法を使用しているか否かを示す情報を少なくとも含む制御シンボルおよび前記送信アンテナ毎にスクランブル符号を各サブキャリアに乗じた情報シンボルを前記各送信アンテナから同一タイミングで送信し、前記受信装置は、前記送信された伝搬路推定用シンボル、制御シンボルおよび情報シンボルの受信を行なうことを特徴としている。

この構成により、複数の送信アンテナから到来する無線信号の伝搬路をそれぞれ推定し、制御シンボルの復号結果に基づいて、各伝搬路推定値と、ゼロまたは各送信アンテナ側で情報シンボルに施されたスクランブル符号と同一の符号のいずれか一方とを乗算し、加算するので、ソフトコンバイニングを行なうタイミングを正確に知ることができ、受信品質を向上させることが可能となる。また、ソフトコンバイニングされるデータは送信アンテナ毎に異なるスクランブル符号が施されているため、従来ソフトコンバイニングされた信号が干渉となっていた他の端末においても、干渉を抑えることが可能となる。

（７）また、本発明に係るマルチキャリア通信システムは、マルチキャリア通信方式により、複数の送信アンテナを備える送信装置または複数の送信装置と受信装置との間で無線通信を行うマルチキャリア通信システムであって、前記複数のアンテナを備える送信装置または複数の送信装置は、各送信アンテナから伝搬路を識別するための伝搬路推定用シンボルおよび送信アンテナ毎に異なる符号を乗じた同一の情報シンボルを送信し、前記受信装置は、前記送信された伝搬路推定用シンボルから伝搬路情報を推定し、前記各送信アンテナに乗じた符号を前記推定した伝搬路情報に乗じ、加算することで合成された伝搬路情報を算出し、前記算出された伝搬路情報に基づいて受信データの復調を行うことを特徴としている。

これにより、複数の送信アンテナから到来する無線信号の伝搬路をそれぞれ推定し、アンテナ毎に、情報シンボルに施されたスクランブル符号を乗じ合成された伝搬路推定値を算出しデータの復調を行なうので、周波数ダイバーシチ効果を得ることができ、その結果、受信品質を向上させることが可能となる。

（８）また、本発明に係る復調方法は、少なくとも伝搬路推定用シンボルとスクランブルされた情報シンボルから構成されるパケットを受信し、復調する復調方法であって、複数の送信アンテナから到来する無線信号の伝搬路をそれぞれ推定し、伝搬路推定値を出力するステップと、前記各伝搬路推定値に対して、前記各送信アンテナ側で前記情報シンボルに施されたスクランブルと同一のスクランブルを施すステップと、前記各スクランブルされた伝搬路推定値を加算するステップと、前記加算された信号を用いて前記受信したパケットに含まれる情報シンボルの伝搬路補償を行なうステップと、を少なくとも含むことを特徴としている。

このように、アンテナ毎に、情報シンボルに施されたスクランブル符号を乗じ合成された伝搬路推定値を算出しデータの復調を行なうので、周波数ダイバーシチ効果を得ることができ、その結果、受信品質を向上させることが可能となる。また、送信アンテナ毎に異なるスクランブル符号を施すことで、従来ソフトコンバイニングされた信号が干渉となっていた他の端末においても、干渉を抑えることが可能となる。

（９）また、本発明に係る復調方法は、少なくとも伝搬路推定用シンボル、制御シンボルおよびアンテナ毎に異なる符号を乗じた情報シンボルから構成されるパケットを受信し、復調する復調方法であって、複数の送信アンテナから到来する無線信号の伝搬路をそれぞれ推定し、伝搬路推定値を出力するステップと、前記各伝搬路推定値を記憶するステップと、各送信アンテナ側で情報シンボルに乗じた符号と同一の符号を出力するステップと、前記記憶されている各伝搬路推定値と前記符号とを乗算するステップと、前記乗算された各信号を加算するステップと、前記加算された信号に基づいて、前記情報シンボルの伝搬路補償を行なうステップと、を少なくとも含むことを特徴としている。

このように、複数の送信アンテナから到来する無線信号の伝搬路をそれぞれ推定し、各伝搬路推定値と、各送信アンテナ側で情報シンボルに乗じた符号と同一の符号を乗算し、加算するので、ソフトコンバイニングを行なうタイミングを正確に知ることができ、受信品質を向上させることが可能となる。また、ソフトコンバイニングされるデータは送信アンテナ毎に異なるスクランブル符号が施されているため、従来ソフトコンバイニングされた信号が干渉となっていた他の端末においても、干渉を抑えることが可能となる。

本発明によれば、複数の送信アンテナから到来する無線信号の伝搬路をそれぞれ推定し、アンテナ毎に、情報シンボルに施されたスクランブル符号を乗じ合成された伝搬路推定値を算出しデータの復調を行なうので、周波数ダイバーシチ効果を得ることができ、その結果、受信品質を向上させることが可能となる。また、送信アンテナ毎に異なるスクランブル符号を施すことで、従来ソフトコンバイニングされた信号が干渉となっていた他の端末においても、干渉を抑えることが可能となる。

本発明に係る実施形態では、従来の技術に示したようなシステムを前提としているが、送信側では、ソフトコンバイニング実行時も、周波数ダイバーシチ効果により受信性能を改善するため、および、他の端末への影響を削減するため、同一データ送信時においても、送信機（送信装置）毎に異なるコードを用いスクランブルを施すことでデータのランダム化を図っている。図１０は、周波数ダイバーシチ効果により受信特性が改善される様子を示す図である。図１０において、横軸はＳＮＲ、縦軸はＰＥＲ（Ｐａｃｋｅｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｉｏ）であり、点線がスクランブルを行なわない場合、実線がスクランブルを行なった場合の受信特性を示す。図１０に示すように、明らかに受信特性の改善が見られる。これは、スクランブルで位相がランダムに変わることによる周波数ダイバーシチ効果によるものである。

ただし、スクランブルはＯＦＤＭシンボル毎にサブキャリアに対し、符号を乗ずることで実現される。サブキャリア数がＮ本の場合は、Ｎ個の符号からなる符号セットＣがＯＦＤＭシンボル毎に生成され、各サブキャリアに乗ぜられる。また、各送信機でこのＣが異なっている。

ここで、使用される符号Ｃは、送信機毎に異なるパターンであり、かつ、送受信期間で既知であれば制約はない。しかし、各符号Ｃ間で相関が低い方が、周波数ダイバーシチ効果が高くなり、ソフトコンバイニングされた信号が干渉となる端末に与える影響は少ない。

また、セルラシステムなどの場合、符号Ｃとしては、基地局を識別するための基地局固有の符号と、セクタを識別するための符号から生成する場合がある。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る受信装置（受信機）の概略構成を示すブロック図である。図１において、ＯＦＤＭシンボル同期部１は、受信したＯＦＤＭシンボルの同期を取る。ＦＦＴ部２は、受信した信号に対して高速フーリエ変換（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を行なう。伝搬路１推定部３−ａ、および伝搬路２推定部３−ｂは、それぞれ、伝搬路１、伝搬路２の伝搬路推定値を算出する。スクランブル生成部４−ａ、および４−ｂは、それぞれ、伝搬路１、伝搬路２に対するスクランブルパターンを生成して出力する。

スクランブル乗算部５−ａおよび５−ｂは、それぞれ、伝搬路推定値とスクランブルパターンとを乗算する。加算部３−ｃは、伝搬路を合成して推定する機能を有する。すなわち、スクランブル乗算部５−ａおよび５−ｂの出力を合成し、合成の伝搬路推定値を算出する。伝搬路補償部７は、合成された伝搬路推定値に基づいて、受信信号に対する伝搬路の補償を行なう。復号部８は、補償された受信信号の復調を行なう。

次に、以上のように構成された第１の実施形態に係る受信装置の動作について説明する。なお、ここでは、ソフトコンバイニングについての動作のみを示す。入力されたＯＦＤＭ信号は、ＯＦＤＭシンボル同期部１でシンボル同期が取られ、ＦＦＴに必要なポイント数のデータがＦＦＴ部２に入力される。ＦＦＴ部２に伝搬路推定用のシンボルが入力された場合、出力は伝搬路１推定部３−ａおよび伝搬路２推定部３−ｂの双方に入力される。それぞれの伝搬路推定部では、伝搬路推定シンボルの直交性に基づき、それぞれのアンテナについて伝搬路の推定が行われる。すなわち、伝搬路１推定部３−ａでは第１の送信機からの全てのサブキャリアに対する伝搬路、伝搬路２推定部３−ｂでは第２の送信機からの全てのサブキャリアに対する伝搬路が推定される。

データが入力されると、ＦＦＴ部２でＦＦＴ処理により時間信号が周波数変換される一方、スクランブル生成部４−ａおよび４−ｂにおいて、送信系で使用されたスクランブルパターンが生成され、スクランブル乗算部５−ａおよび５−ｂで先に求まった周波数応答とそれぞれ乗算される。

ここで、伝搬路１推定部３−ａおよび伝搬路２推定部３−ｂで推定されたあるサブキャリアｋの第１の送信機からの周波数応答をｆｋ１、第２の送信機からの周波数応答をｆｋ２とする。また、復調するデータ時に使用されたサブキャリアｋにおける第１の送信機のスクランブル符号をｓｋ１、第２の送信機でのスクランブル符号をｓｋ２とする。２つのスクランブル乗算部では、それぞれｆｋ１×ｓｋ１、ｆｋ２×ｓｋ２が計算され、加算部３−ｃに入力される。

加算部３−ｃでは、
ｆｋ＝ｆｋ１×ｓｋ１＋ｆｋ２×ｓｋ２
が算出され、伝搬路補償部７に伝搬路補償情報として入力される。ＦＦＴされたデータに、伝搬路補償情報ｆｋで複素除算を施すことで、伝搬路およびスクランブルコードが解除され、復調部において、信号が復調される。ここでは、特定のサブキャリアｋについてのみ詳細に記したが、ＯＦＤＭ信号においては全てのサブキャリアについて同じ操作が施される。

その後、ＯＦＤＭデータ信号が入力される毎にスクランブルコードを送信機と同様に更新することで連続してＯＦＤＭシンボルを復調することができる。

第１の実施形態によれば、このような動作を行なうことによって、それぞれのアンテナからの電波がお互いを干渉成分として影響を受けることなく加算され、従来の技術で示した双方の基地局からすべて同じデータを送信した場合と同等の性能で復調することが可能になり、さらに送信側でスクランブルにより各送信機からのデータに相関をなくすことで、周波数ダイバーシチ効果により受信性能が改善され、ソフトコンバイニングされた信号が干渉となる端末においても、干渉を抑えることが可能になる。

なお、ここでは、送信アンテナが２つの例を示したが、それ以上あっても全く同様の処理を施すことが可能であり、多いほうがその精度も向上する。

（第２の実施形態）
第２の実施形態では、第１の実施形態に対し、さらにソフトコンバインニングのＯｎ／Ｏｆｆ機能を備えた受信装置について説明する。ここでは、受信パケット、あるいはフレームはソフトコンバイニング用の信号が出力されていることを、受信装置で既知であるものとする。また、第２の実施形態では、伝搬路推定のＯＦＤＭシンボルに直交符号を用いる場合を示している。また、ここでは、受信装置がセクタを構成する２つの送信機からのデータをソフトコンバイニング受信する場合を説明する。

図２は、第２の実施形態に係る受信装置の概略構成を示すブロック図である。図２において、第１の実施形態と同じ機能のブロックには同じ番号を付し、説明を省略する。従って、図２においては、電力判定部９−ａおよび９−ｂと、セレクト部１０−ａおよび１０−ｂが第１の実施形態に対して追加されている。

電力判定部９−ａおよび９−ｂは、上記の伝搬路情報の推定結果から、セクタＡおよびセクタＢから送信電波があったか否かを判定する。電波がない場合、出力はノイズ成分のみとなり、非常に低い値をとることになる。従ってシステムで適切な判定基準を設けることにより、受信装置においてソフトコンバインするか否かを決定することが可能となる。

電力判定部９−ａおよび９−ｂにおける判定に際しては、システムがＯＦＤＭのサブキャリアを全て使用して通信をする場合は、全ての値を平均化することが望ましい。また、ＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）のようにチャネルを形成し、チャネル毎に通信をする場合は、チャネル毎に平均をすることが望ましい。

セレクト部１０−ａおよび１０−ｂでは、電力判定部９−ａおよび９−ｂの結果から、該当するセクタからの電波がないと判断した場合、０を出力し、電波があると判定した場合はスクランブル生成部の結果を出力する。

図３は、第２の実施形態を実現するための送信パターンを示す図である。図３において、Ｓａ１からＳａｎ、およびＳｂ１からＳｂｎは、送受信期間で既知のスクランブル符号（実数）であり、送信データに送信機側で乗じているものである。すなわち、セクタＡからは、通信に先立って伝搬路推定用シンボルＣＥ−ａ（ＣＥ：Ｃｈａｎｎｅｌ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ）が送信され、その後送信データにＳａ１からＳａｎのスクランブル符号を乗じ、ＯＦＤＭシンボルを送信することになる。セクタＢでも、同様である。ここでは、スクランブル符号を全てのＯＦＤＭシンボルで同一としているが、シンボル単位で異なっても、送受信装置間で既知であれば問題ない。

ＣＥには、直交符号が用いられている。直交符号とは、符号Ａと符号Ｂにおいて、各要素のＡ×Ｂ^＊（「^＊」は複素共役）を算出し、結果を加算すると０になる符号である。セクタＡからＣＥに（１、１、−１、−１）という符号がサブキャリア（周波数）方向に繰り返されており、セクタＢからは（１、−１、−１、１）で同様な構成としている。これは、４サブキャリア程度では、伝搬路を一定と考えられる場合に、使用可能な伝搬路推定用シンボルである。以下、受信装置において伝搬路がどのように推定されるかを示す。

ある受信装置において、セクタＡからのサブキャリアｋからｋ＋３の伝搬路を一様にｆａ−ｋとし、同様にセクタＢからの伝搬路を一様にｆｂ−ｋとする。ＣＥを受信し、シンボル同期後、サブキャリアｋからｋ＋３におけるＦＦＴ処理後の出力は、
ｆａ−ｋ×１＋ｆｂ−ｋ×１、ｆａ−ｋ×１＋ｆｂ−ｋ×（−１）、
ｆａ−ｋ×（−１）＋ｆｂ−ｋ×（−１）、ｆａ−ｋ×（−１）＋ｆｂ−ｋ×１、
となる。

セクタＡからの伝搬路を求める場合、これらに、（１、１、−１、−１）を乗じ加算すると、４×ｆａ−ｋとなり、最終的に４で除算することで、セクタＡからのｋからｋ＋３における伝搬路を算出することが可能になる。同様にセクタＢからの伝搬路を求める場合は、（１、−１、−１、１）を乗じ同様の処理をすることでｆｂ−ｋを算出することが可能になる。

図４は、この相関をとり、伝搬路を推定するブロック（伝搬路１推定部３−ａおよび３−ｂ）の概略構成を示すブロック図である。伝搬路推定用シンボルをＦＦＴし、周波数軸上のデータに変換した後、送信系で用いられた符号の複素共役信号（Ｓｅｃｔｏｒ符号１（１２０−１）から４（１２０−４）に記憶される）が、乗算部１２１−１から１２１−４において乗ぜられる。例えば、セクタＡの相関を検出する場合、１２０−１から１２０−２に１がセットされ、１２０−３から１２０−４に−１がセットされる。セクタＢの場合は１２０−１および１２０−４に１、１２０−２および１２０−３に−１がセットされる。そして、それらが和演算部１２２で加算される。この信号をスクランブル乗算部５−ａおよび５−ｂに出力する一方、絶対値演算部１２３において、絶対値が演算される。その後、和演算部１２４において加算し、電力判定部９−ａおよび９−ｂに出力される。

第２の実施形態では、伝搬路推定用のＯＦＤＭシンボルはセクタを識別するためだけの符号構成としている。しかしながら、上述のように単純な符号の繰り返しを使用するとＯＦＤＭ信号のＰＡＰＲ（Ｐｅａｋ ｔｏ Ａｖｅｒａｇｅ Ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ）が高くなり、通信に適さない信号となってしまう。このため、更に別のスクランブル符号が乗じられると考えられる。このスクランブル符号はデータ部で用いられるスクランブル符号と同一であっても、また、別のスクランブル符号であっても問題はない。この場合は、先の伝搬路推定ブロックの符号をセットするブロックにさらに、送信側で用いた伝搬路推定用に用いたスクランブル符号を乗ずることで、伝搬路が同様に推定可能となる。

以上説明したように、第２の実施形態によれば、受信信号がセクタＡおよびセクタＢからソフトコンバイニングようにデータを送信している場合、ソフトコンバイニングをした方がよいか否かを判定し、受信することが可能となる。

（第３の実施形態）
上記の第２の実施形態では、ソフトコンバイニング情報が送信されていることが予め分かっている場合の受信装置について説明したが、第３の実施形態では、ソフトコンバイニング情報か否かを判定してから復調する場合について説明する。

図５は、第３の実施形態に係る受信装置の概略構成を示すブロック図である。図５において、第１の実施形態および第２の実施形態と同じ機能のブロックには同じ番号を付し、説明を省略する。従って、回路構成上は、バッファ部１１−ａ、１１−ｂが追加されていることのみが第１の実施形態および第２の実施形態と異なる。

図６は、第３の実施形態を実現するための送信パターン（２）を示す図である。図６においては、第２の実施形態と同様に、直交符号が使用されており、８サブキャリア内では、伝搬路変動がほとんどないという仮定のもと、伝搬路の推定を行なう。また、サブキャリア間にはデータが挿入され、セクタＡ、セクタＢから全く同じデータが送信される。このような構成でデータを送信すると、ランダム性をある程度保った上で、ソフトコンバイニングを行なっている端末も、どちらかのセクタのみのデータを受信している端末も、ＣＥに挿入されたデータ部は正確に復調することができる。このデータ部に、次以降に続くＯＦＤＭシンボルがソフトコンバイニングをしているか否かを示せば、伝搬路推定結果を使用せずとも、ソフトコンバイニングが可能となる。当然、伝搬路推定結果からの判断との併用も可能である。

伝搬路１推定部３−ａおよび３−ｂでは、ＦＦＴされた伝搬路推定用シンボルから、送信パターン（２）に従って１つおきに配置された伝搬路推定用キャリアを用い、８本の伝搬路を、第２の実施形態と同様の方法で求める。その後、伝搬路推定用シンボルに埋め込まれているデータ部を、第２の実施形態と同様に復調する。そのデータにソフトコンバイニング動作中を知らせる情報がある場合は、以下に続くＯＦＤＭシンボルをソフトコンバインニング処理に従って復調し、そうでない場合は、通常の受信処理を行なう。

以上のように、第３の実施形態によれば、ソフトコンバイニング情報か否かを判定してから復調するので、伝搬路の推定精度を向上させると共に、受信品質を向上させることが可能となる。

なお、以上説明したように、第１の実施形態から第３の実施形態においては、伝搬路を補償する受信装置構成のみ記している。復号部８において、Ｖｉｔｅｒｂｉアルゴリズムに基づく、誤り訂正などを用いる場合は、各サブキャリア間の信頼度にともなった値が必要となり、この値として、伝搬路推定結果の電力情報が必要となる場合がある。

図９は、本発明の実施形態に係る無線通信システムを示す図である。送信装置９０は、複数の送信アンテナから同一のタイミングで、伝搬路を識別するための伝搬路推定用シンボルおよび送信アンテナ毎にスクランブル符号を各サブキャリアに乗じた情報シンボルを送信する。受信装置９１は、送信装置９０から送信された伝搬路推定用シンボルおよび情報シンボルの受信を行なう。これにより、複数の送信アンテナから到来する無線信号の伝搬路をそれぞれ推定し、アンテナ毎に、情報シンボルに施されたスクランブル符号を乗じ合成された伝搬路推定値を算出しデータの復調を行なうので、周波数ダイバーシチ効果を得ることができ、その結果、受信品質を向上させることが可能となる。また、送信アンテナ毎に異なるスクランブル符号を施すことで、従来ソフトコンバイニングされた信号が干渉となっていた他の端末においても、干渉を抑えることが可能となる。

また、送信装置９０は、伝搬路を識別するための伝搬路推定用シンボル、送信するパケットがソフトコンバインニング法を使用しているか否かを示す情報を少なくとも含む制御シンボルおよび前記送信アンテナ毎にスクランブル符号を各サブキャリアに乗じた情報シンボルを前記各送信アンテナから同一タイミングで送信しても良い。受信装置９１は、送信装置９０から送信された伝搬路推定用シンボル、制御シンボルおよび情報シンボルの受信を行なう。これにより、複数の送信アンテナから到来する無線信号の伝搬路をそれぞれ推定し、制御シンボルの復号結果に基づいて、各伝搬路推定値と、ゼロまたは各送信アンテナ側で情報シンボルに施されたスクランブル符号と同一の符号のいずれか一方とを乗算し、加算するので、ソフトコンバイニングを行なうタイミングを正確に知ることができ、受信品質を向上させることが可能となる。また、ソフトコンバイニングされるデータは送信アンテナ毎に異なるスクランブル符号が施されているため、従来ソフトコンバイニングされた信号が干渉となっていた他の端末においても、干渉を抑えることが可能となる。

第１の実施形態に係る受信装置の概略構成を示すブロック図である。 第２の実施形態に係る受信装置の概略構成を示すブロック図である。 第２の実施形態を実現するための送信パターンを示す図である。 伝搬路推定部の概略構成を示すブロック図である。 第３の実施形態に係る受信装置の概略構成を示すブロック図である。 第３の実施形態を実現するための送信パターンを示す図である。 （ａ）は、セクタエッジにある端末への伝搬路の様子について示す図である。（ｂ）は、ＳＡ−ＭＴＡ間の伝搬路を示す図である。（ｃ）は、ＳＢ−ＭＴＡ間の伝搬路を示す図である。（ｄ）は、合成された伝搬路を示す図である。 従来のＯＦＤＭ受信機の概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係るマルチキャリア通信システムの概略構成を示すブロック図である。 周波数ダイバーシチ効果により特性が改善される様子を示す図である。

１ ＯＦＤＭシンボル同期部
２ ＦＦＴ部
３−ａ 伝搬路１推定部
３−ｂ 伝搬路２推定部
３−ｃ 加算部
４−ａ スクランブル生成部
４−ｂ スクランブル生成部
５−ａ スクランブル乗算部
５−ｂ スクランブル乗算部
６ 加算部
７ 伝搬路補償部
８ 復号部
９−ａ 電力判定部
９−ｂ 電力判定部
１０−ａ セレクト部
１０−ｂ セレクト部
１１−ａ バッファ部
１１−ｂ バッファ部
９０ 送信装置
９１ 受信装置

Claims (9)

1. 少なくとも伝搬路推定用シンボルとスクランブルされた情報シンボルから構成されるパケットを受信し、復調するマルチキャリア受信装置であって、
   複数の送信アンテナから到来する無線信号の伝搬路をそれぞれ推定する伝搬路推定部と、
   前記伝搬路推定部から出力される各伝搬路推定値に対して、前記各送信アンテナ側で前記情報シンボルに施されたスクランブルと同一のスクランブルを施すスクランブル乗算部と、
   前記各スクランブルされた伝搬路推定値を加算する加算部と、
   前記加算部から出力される信号を用いて前記受信したパケットに含まれる情報シンボルの伝搬路補償を行なう伝搬路補償部と、を備えることを特徴とするマルチキャリア受信装置。
2. 複数の送信アンテナから到来する無線信号の受信電力を算出し、その受信電力と予め定められた閾値とを比較する複数の電力判定部と、
   前記比較の結果、前記算出した受信電力の大きさが前記閾値よりも小さい場合は、前記スクランブル乗算部へゼロを出力する一方、前記算出した受信電力の大きさが前記閾値よりも大きい場合は、前記スクランブル乗算部へ前記送信アンテナ毎または送信装置毎に定められている符号を出力する複数のセレクト部と、をさらに備えることを特徴とする請求項１記載のマルチキャリア受信装置。
3. 少なくとも伝搬路推定用シンボル、制御シンボルおよびスクランブルされた情報シンボルから構成されるパケットを受信し、復調するマルチキャリア受信装置であって、 複数の送信アンテナから到来する無線信号の伝搬路をそれぞれ推定する伝搬路推定部と、
   前記各伝搬路推定値を記憶する複数のバッファ部と、
   前記制御シンボルの復号結果に基づいて、ゼロまたは各送信アンテナ側で情報シンボルに施されたスクランブル符号と同一の符号のいずれか一方を出力する複数のセレクト部と、
   前記バッファ部に記憶されている各伝搬路推定値と前記セレクト部から出力された信号とを乗算する複数のスクランブル乗算部と、
   前記各スクランブル乗算部から出力される信号を加算する加算部と、
   前記加算部から出力される信号に基づいて、前記情報シンボルの伝搬路補償を行なう伝搬路補償部と、を備えることを特徴とするマルチキャリア受信装置。
4. マルチキャリア通信方式により、複数の送信アンテナを備える送信装置または複数の送信装置との間で無線通信を行うマルチキャリア受信装置であって、
   前記複数のアンテナを備える送信装置または複数の送信装置の各送信アンテナから送信された、伝搬路を識別するための伝搬路推定用シンボルおよび前記送信アンテナ毎に異なる符号を乗じた同一の情報シンボルを受信し、
   前記受信された伝搬路推定用シンボルから伝搬路情報を推定し、
   前記各送信アンテナに乗じた符号を前記推定された伝搬路情報に乗じ、加算することで合成された伝搬路情報を算出し、
   前記算出された伝搬路情報に基づいて受信データの復調を行うことを特徴とするマルチキャリア受信装置。
5. マルチキャリア通信方式により、複数の送信アンテナを備える送信装置と請求項１または請求項２記載の受信装置との間で無線通信を行なうマルチキャリア通信システムであって、
   前記送信装置は、前記各送信アンテナから同一のタイミングで、伝搬路を識別するための伝搬路推定用シンボルおよび送信アンテナ毎にスクランブル符号を各サブキャリアに乗じた情報シンボルを送信し、
   前記受信装置は、前記送信された伝搬路推定用シンボルおよび前記情報シンボルの受信を行なうことを特徴とするマルチキャリア通信システム。
6. マルチキャリア通信方式により、複数の送信アンテナを備える送信装置と請求項３記載の受信装置との間で無線通信を行なうマルチキャリア通信システムであって、
   前記送信装置は、伝搬路を識別するための伝搬路推定用シンボル、送信するパケットがソフトコンバインニング法を使用しているか否かを示す情報を少なくとも含む制御シンボルおよび前記送信アンテナ毎にスクランブル符号を各サブキャリアに乗じた情報シンボルを前記各送信アンテナから同一タイミングで送信し、
   前記受信装置は、前記送信された伝搬路推定用シンボル、制御シンボルおよび情報シンボルの受信を行なうことを特徴とするマルチキャリア通信システム。
7. マルチキャリア通信方式により、複数の送信アンテナを備える送信装置または複数の送信装置と受信装置との間で無線通信を行うマルチキャリア通信システムであって、
   前記複数のアンテナを備える送信装置または複数の送信装置は、各送信アンテナから伝搬路を識別するための伝搬路推定用シンボルおよび送信アンテナ毎に異なる符号を乗じた同一の情報シンボルを送信し、
   前記受信装置は、前記送信された伝搬路推定用シンボルから伝搬路情報を推定し、
   前記各送信アンテナに乗じた符号を前記推定した伝搬路情報に乗じ、加算することで合成された伝搬路情報を算出し、
   前記算出された伝搬路情報に基づいて受信データの復調を行うことを特徴とする無線通信システム。
8. 少なくとも伝搬路推定用シンボルとスクランブルされた情報シンボルから構成されるパケットを受信し、復調する復調方法であって、
   複数の送信アンテナから到来する無線信号の伝搬路をそれぞれ推定し、伝搬路推定値を出力するステップと、
   前記各伝搬路推定値に対して、前記各送信アンテナ側で前記情報シンボルに施されたスクランブルと同一のスクランブルを施すステップと、
   前記各スクランブルされた伝搬路推定値を加算するステップと、
   前記加算された信号を用いて前記受信したパケットに含まれる情報シンボルの伝搬路補償を行なうステップと、を少なくとも含むことを特徴とする復調方法。
9. 少なくとも伝搬路推定用シンボル、制御シンボルおよびアンテナ毎に異なる符号を乗じた情報シンボルから構成されるパケットを受信し、復調する復調方法であって、
   複数の送信アンテナから到来する無線信号の伝搬路をそれぞれ推定し、伝搬路推定値を出力するステップと、
   前記各伝搬路推定値を記憶するステップと、
   各送信アンテナ側で情報シンボルに乗じた符号と同一の符号を出力するステップと、
   前記記憶されている各伝搬路推定値と前記符号とを乗算するステップと、
   前記乗算された各信号を加算するステップと、
   前記加算された信号に基づいて、前記情報シンボルの伝搬路補償を行なうステップと、を少なくとも含むことを特徴とする復調方法。

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