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JP2006166382A - 無線受信機、無線通信システム及びチャネル推定方法並びにコンピュータプログラム - Google Patents

無線受信機、無線通信システム及びチャネル推定方法並びにコンピュータプログラム Download PDF

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JP2006166382A JP2004358907A JP2004358907A JP2006166382A JP 2006166382 A JP2006166382 A JP 2006166382A JP 2004358907 A JP2004358907 A JP 2004358907A JP 2004358907 A JP2004358907 A JP 2004358907A JP 2006166382 A JP2006166382 A JP 2006166382A
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Abstract

【課題】パイロット信号の電力を増加させることなく、チャネル推定の精度を向上させることができる無線受信機を提供する。
【解決手段】受信機１０ｐにおいて、受信変換部１１は、時間方向拡散された送信データと、２次元拡散された制御データと、パイロット信号とを含むフレームを受信する。チャネル推定部１２は、受信されたフレームからパイロット信号を読み出し、読み出したパイロット信号と、当該パイロット信号に対応する送信時の原パイロット信号とに基づいて第１のチャネル推定値を算出し、算出した第１のチャネル推定値に基づいて制御データを再生する。レプリカ生成部２０は、制御データを再び２次元拡散することによって制御データのレプリカを生成する。チャネル推定部１５は、制御データのレプリカに基づいて第２のチャネル推定値を算出し、算出した第２のチャネル推定値に基づいて、送信データを再生する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、移動通信システムにおいて直交周波数分割多重・符号分割多重方式（ＯＦＤＭ−ＣＤＭ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ−Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）のチャネル推定の精度を向上させる無線受信機、無線通信システム及びチャネル推定方法並びにコンピュータプログラムに関する。
近年、移動通信システムの発展により、更なる広帯域化、高周波数化及び高信頼化が要求されており、低レートデータや制御データを伝送する場合、あるいは他セル干渉が厳しい環境で伝送を行う場合に、ＯＦＤＭ−ＣＤＭ方式を利用することが有効な手段として知られている。ＯＦＤＭ−ＣＤＭ方式において、送受信を行う場合、伝送路の特性によってチャネル応答が変化するため、既知のパイロット信号を送信信号に含めて送信し、受信側で受信したパイロット信号と送信時のパイロット信号に基づいて伝送路の特性を推定するチャネル応答の推定（以下、チャネル推定と呼ぶ）が行われる。チャネル推定によって得られた伝送路の特性を用いて、本来送受信されるべきデータを受信した場合に逆特性をかけて等化することで元の送信データを再生することが可能となる。
以下に、図９から図１５を参照して従来のパイロット信号を利用したチャネル推定について説明する。パイロット信号を利用したチャネル推定する方式としては、パイロット信号の送信方式よって２通り存在する。１つ目の方式は、パイロット信号を時間軸上で多重する時間多重方式であり、２つ目の方式は、パイロット信号を拡散符号で拡散し、拡散符号軸上で多重する符号多重方式である（非特許文献１参照）。
最初に、図９から図１２を参照してパイロット信号を時間多重する方式について説明する。図９は、パイロット信号を制御データと送信データに対して時間多重して送信する送信機５０ｃのブロック構成図である。送信機５０ｃにおいて、データチャネル部５１−１〜５１−ｎ（以下、代表してデータチャネル部５１と呼ぶ）は、送信する対象の情報である送信データについて、ＯＦＤＭ−ＣＤＭ方式に基づく変換を行う。また、制御チャネル部６０は、送信データを変調する際の変調方式や、符号化する際の符号率や、送信データのパケット番号等の受信側でデータを再生する際に必要となる制御データについてＯＦＤＭ−ＣＤＭ方式に基づく変換を行う。
データチャネル部５１において、誤り訂正符号器５２は、入力された送信データに対して誤り訂正符号を付与する。変調マッピング部５３は、誤り訂正符号器５２から出力された送信信号に対してＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）等の変調方式により送信データを変調信号へマッピングして、シンボルを生成する。直並列変換器（Ｓ／Ｐ：Ｓｅｒｉａｌ／Ｐａｒａｌｌｅｌ）５５は変調マッピング部５３から出力されるシンボルを直並列変換し、シンボルを各サブキャリアに割り当てる。時間方向拡散部５６は、各サブキャリアに割り当てられたシンボルを、予め設定されている拡散信号を利用して時間方向に拡散し、拡散チップを生成する。
制御チャネル６０において、誤り訂正符号器６１は、入力された制御データに対して誤り訂正符号を付与する。変調マッピング部６２は、誤り訂正符号器６１から出力された送信信号に対してＱＰＳＫ等の変調方式により制御データを変調信号へマッピングして、シンボルを生成する。直並列変換器６４は変調マッピング部６２から出力されるシンボルを直並列変換し、各シンボルを２次元拡散セグメントへ割り当てる。２次元拡散部６５は、拡散セグメントに割り当てられたシンボルを予め設定されている拡散コードを利用して、時間方向と、周波数方向とに２次元拡散し、拡散チップを生成する。
ここで、拡散について図１０を参照して説明する。図１０において、シンボル９０は、直並列変換器６４から出力された１つのシンボルを示している。このシンボル９０に２次元拡散を行うことにより、シンボル９０が時間方向と周波数方向に拡散される。図１０では、１つのシンボル９０が時間方向に８個のシンボルに拡散され、周波数方向に４個のシンボルに拡散されるため、全体として３２個のシンボルに拡散されていることになる。このとき、時間方向の拡散率をＳＦＴｉｍｅ、周波数方向の拡散率をＳＦＦｒｅｑとすると、拡散率ＳＦは ＳＦ＝ＳＦＴｉｍｅ×ＳＦＦｒｅｑとして表される。そして、時間方向に拡散された拡散チップ単位で１つのサブキャリアに割り当てられることになる。
次に、図９の符号多重器５７は、データチャネル部５１から出力される拡散チップと、制御チャネル部６０から出力される拡散チップとを拡散符号軸上で符号多重する。時間多重器８０は、パイロット信号を符号多重器５７から出力される送信フレームに対して時間軸上で時間多重する。変換送信部５９は、時間多重器８０から出力される送信フレームに対して逆高速フーリエ変換（以下、ＩＦＦＴ：Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆｉｒｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を行い、符号間干渉をさけるためにガードインターバル（ＧＩ：Ｇｕａｒｄ Ｉｎｔｅｒｖａｌ）を挿入し、送信アンテナ７０を介して送信フレームを含む無線電波を送信する。
図１１は、パイロット信号が時間多重された場合の送信フレームを示した図である。図１１において、送信データと制御データとは符号多重されているが、パイロット信号は制御データ及び送信データに対して時間多重されており、制御データ、送信データとは別のタイムスロットに割り当てられることになり、制御データや送信データのサブキャリアからの符号間干渉を受けないという利点がある。
図１２は、図９の送信機５０ｃから送信されたパイロット信号が時間多重されているフレームを受信する受信機１０ｃの内部構成を示したブロック図である。受信変換部１１は、受信アンテナが受信した時間領域の信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Ｆｉｒｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）によって受信サブキャリア信号に変換する。チャネル推定部１２は、受信サブキャリア信号に時間多重されている受信パイロット信号を読み出し、送信機５０ｃにおいて時間多重されたパイロット信号（以下、原パイロット信号）を利用して、チャネル推定値を算出する。このとき、受信サブキャリア信号をｒは、チャネル応答をｈ、パイロット信号をｓ１とした場合に式（１）のようになる。
Figure 2006166382
次に、チャネル応答の推定値＾ｈは、入力される原パイロット信号ｓ１とその複素共役ｓ１ ＊を用いて式（２）によって算出することができる。
Figure 2006166382
式（２）においてｓ１は送信時に用いられた原パイロット信号であるため既知であり、チャネル応答ｈの推定値を算出することが可能となる。次に、データ信号ｓ２を受信した場合に、受信サブキャリア信号ｒは、式（３）によって算出することができる。
Figure 2006166382
そして、式（２）で算出したチャネル応答ｈの推定値の複素共役ｈ＊を乗算することによって変調成分を除去し、ｓ２の推定値＾ｓ２を、式（４）によって算出することができる。
Figure 2006166382
なお、パイロット信号が複数用いられている場合には、パイロット信号ごとに算出されたチャネル推定値を加算平均してチャネル推定値を算出することになる。
２次元逆拡散部１３は、パイロット信号によって算出されたチャネル推定値を用いて受信サブキャリア信号を推定する。また、２次元逆拡散部１３は、さらに送信機５０ｃにおいて制御データを２次元拡散する際に用いられた拡散符号によって推定した受信サブキャリア信号に対して２次元逆拡散を行い、他の符号多重されている信号を抑圧して受信制御データを読み出す。誤り訂正復号器１４は、２次元逆拡散部１３から出力される受信制御データの誤り訂正符号を復号し、制御データを再生する。
時間方向逆拡散部１７は、送信機５０ｃにおいて送信データを時間方向に拡散した際に利用した拡散符号と、再生された制御データに含まれている拡散率とに基づいて、時間方向の逆拡散を行う。等化器１８は、チャネル推定部１２によって算出されたチャネル推定値と、再生された制御データに含まれている変調多値数とに基づいて誤り訂正符号を含んだ状態での送信データを復元する。誤り訂正復号器１９は、再生された制御データに含まれている符号化率に基づいて、復元された送信データの誤り訂正符号を復号して送信データを再生する。
次に、図１３から図１５を参照してパイロット信号を符号多重する方式について説明する。図１３は、パイロット信号を符号多重する場合の送信機５０ｄの内部構成を示したブロック図である。図９と同じブロックについては、図９と同じ符号を付して説明を省略し、異なる箇所についてのみ説明を行う。送信機５０ｄでは、パイロット信号を符号多重するため、最初にパイロット信号を時間方向に拡散しておき、符号多重器５７は、送信データと、制御データと、パイロット信号とを拡散符号軸上で符号多重する。
図１４は、パイロット信号が符号多重された際の送信フレームを示した図である。図１４において、パイロット信号は、時間方向拡散されており、時間方向拡散された送信データと２次元拡散された制御データとに対して符号多重されているため、１つのサブキャリアにパイロット信号と、送信データと、制御データとが含まれることになる。そのため、チャネル応答に時間的な変動があったとしても、変動を受けたパイロット信号から算出されたチャネル推定値が、同一の変動を受けた制御データや送信データの再生に利用されるため、時間追従性がよくなるという利点がある。
図１５は、図１３の送信機５０ｄから送信されたパイロット信号が符号多重されている信号を受信する受信機１０ｄの内部構成を示したブロック図である。図１２と同じブロックについては、図９と同じ符号を付して説明を省略し、異なる箇所についてのみ説明を行う。図１５では、受信変換部１１から出力される受信サブキャリア信号に、時間方向拡散されたパイロット信号が符号多重されている。時間方向逆拡散部３０は、受信サブキャリア信号に、送信機５０ｄでパイロット信号を時間方向に拡散した際に利用した拡散符号によって時間方向に逆拡散を行い、他の符号多重されている信号を抑圧してパイロット信号を読み出す。送信時に符号多重されたパイロット信号、即ち原パイロット信号を用いてチャネル推定値を算出する手順は図９と同様の手順によって行われ、当該手順によって制御データと送信データを再生する。
岸山、前田、新、佐和橋、"ＶＳＦ−ＯＦＣＤＭにおけるパイロットチャネル構成の検討"電子情報通信学会 信学技報 ＲＣＳ２００２−１６９，ｐｐ１９−２４，２００２年１０月
ところで、上記のようなパイロット信号を利用したチャネル推定の方法において、チャネル推定の精度を向上させるために、従来ではパイロット信号の信号電力を増加させることによって行われていた。しかしながら、伝送する総信号電力は一定値に制限されており、パイロット信号の電力を増加させると全送信電力の中でパイロット信号電力の占める割合が多くなりデータ部分の電力が減少してしまい、伝送品質が劣化してしまうという問題がある。また、データ部分の精度を向上させるためにデータ部分の電力を増加させ、パイロット信号の電力を減少させると、チャネル推定の精度が劣化し、精度が劣化したチャネル推定値によってデータ部の等化、誤り訂正などを行うと伝送品質が全体として劣化してしまうという問題がある。
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、パイロット信号の電力を増加させることなく、チャネル推定の精度を向上させることができる無線受信機及びチャネル推定方法並びにコンピュータプログラムを提供することにある。
上述した課題を解決するために、本発明は、第１の拡散符号によって時間方向拡散された送信データと、第２の拡散符号によって２次元拡散された制御データと、パイロット信号とを含みＯＦＤＭ−ＣＤＭ通信方式の無線送信機から送信されるフレームを受信する受信手段と、前記受信手段によって受信された前記フレームから受信パイロット信号を読み出し、読み出した受信パイロット信号と、前記パイロット信号とに基づいて第１のチャネル推定値を算出する第１のチャネル推定手段と、前記第１のチャネル推定手段によって算出された前記第１のチャネル推定値と、前記第２の拡散符号とに基づいて、前記制御データを再生する制御データ再生手段と、前記制御データ再生手段によって再生された前記制御データを再び前記第２の拡散符号に基づいて２次元拡散することによって前記制御データのレプリカを生成するレプリカ生成手段と、前記レプリカ生成手段によって生成された前記制御データのレプリカに基づいて第２のチャネル推定値を算出する第２のチャネル推定手段と、前記第２のチャネル推定手段によって算出された前記第２のチャネル推定値と、前記第１の拡散符号と基づいて、前記送信データを再生する送信データ再生手段と、を備えたことを特徴とする無線受信機である。
本発明は、上記の発明において、前記パイロット信号は、時間方向拡散された送信データと２次元拡散された前記制御データに対して時間多重されており、前記第１のチャネル推定手段は、前記受信手段によって受信される前記フレームから時間多重されている受信パイロット信号を読み出し、読み出した受信パイロット信号と、前記パイロット信号とに基づいて第１のチャネル推定値を算出し、前記送信データ再生手段は、前記第１のチャネル推定値と前記第２のチャネル推定値とを平均したチャネル推定値を算出し、前記平均したチャネル推定値と、前記第１の拡散符号とに基づいて前記送信データを再生することを特徴とする。
本発明は、上記の発明において、前記パイロット信号は、第３の拡散符号によって時間方向拡散され、時間方向拡散された前記送信データと２次元拡散された前記制御チャネルとに対して符号多重されており、前記第１のチャネル推定手段は、前記受信手段によって受信される前記フレームから、前記第３の拡散符号によって受信パイロット信号を読み出し、読み出した受信パイロット信号と、前記パイロット信号とに基づいて第１のチャネル推定値を算出し、前記第２のチャネル推定手段は、前記レプリカ生成部によって生成された前記制御データのレプリカと、前記パイロット信号とを合成した合成信号を生成し、前記送信データ再生手段は、前記合成信号に基づいて前記第２のチャネル推定値を算出し、算出した第２のチャネル推定値と、前記第１の拡散信号とに基づいて前記送信データを再生することを特徴とする。
本発明は、第１の拡散符号によって時間方向拡散され、時空間符号化された送信データと、第２の拡散符号によって２次元拡散され、時空間符号化された制御データと、複数のパイロット信号とを含みＯＦＤＭ−ＣＤＭ通信方式によって複数の送信アンテナを有する無線送信機から送信されるフレームを受信する受信手段と、前記受信手段によって受信された前記フレームから複数の受信パイロット信号を読み出し、読み出した前記複数の受信パイロット信号と、当該複数の受信パイロット信号ごとに対応する前記複数のパイロット信号とに基づいて第１のチャネル推定値を算出する第１のチャネル推定手段と、前記フレームから前記第２の拡散符号によって受信制御データを読み出し、読み出した前記受信制御データを、前記第１のチャネル推定値に基づいて時空間復号する第１の時空間復号化手段と、前記時空間復号化手段によって復号された復号データを周波数方向に合成し、合成した合成復号データを再び前記第２の拡散符号によって２次元拡散し、時空間符号化することによって、制御データのレプリカを生成するレプリカ生成手段と、前記レプリカ生成手段によって生成された前記制御データのレプリカに基づいて第２のチャネル推定値を算出する第２のチャネル推定手段と、前記第２のチャネル推定手段によって算出された前記第２のチャネル推定値と、前記第１の拡散符号に基づいて、前記送信データを時空復号して前記送信データを再生する送信データ再生手段と、を備えたことを特徴とする無線受信機である。
本発明は、ＯＦＤＭ−ＣＤＭ通信方式に従って無線電波を送信する無線送信機と、前記無線電波を受信する無線受信機とを備えた無線通信システムにおいて、前記無線送信機は、送信データを第１の拡散符号によって時間方向拡散する手段と、制御データを第２の拡散符号によって２次元拡散する手段と、時間方向拡散された前記送信データと、２次元拡散された前記制御データと、パイロット信号とを多重して、フレームを生成し、前記フレームを含む無線電波を送信する手段と、を備え、前記無線受信機は、前記無線送信機から送信される前記無線電波に含まれる前記フレームを受信する受信手段と、前記受信手段によって受信された前記フレームから受信パイロット信号を読み出し、読み出した受信パイロット信号と、前記パイロット信号とに基づいて第１のチャネル推定値を算出する第１のチャネル推定手段と、前記第１のチャネル推定手段によって算出された前記第１のチャネル推定値と、前記第２の拡散符号とに基づいて、前記制御データを再生する制御データ再生手段と、前記制御データ再生手段によって再生された前記制御データを再び前記第２の拡散符号に基づいて２次元拡散することによって前記制御データのレプリカを生成するレプリカ生成手段と、前記レプリカ生成手段によって生成された前記制御データのレプリカに基づいて第２のチャネル推定値を算出する第２のチャネル推定手段と、前記第２のチャネル推定手段によって算出された前記第２のチャネル推定値と、前記第１の拡散符号と基づいて、前記送信データを再生する送信データ再生手段と、を備えたことを特徴とする無線通信システムである。
本発明は、複数の送信アンテナを備え、ＯＦＤＭ−ＣＤＭ通信方式に従って前記複数の送信アンテナから無線電波を送信する無線送信機と、前記無線電波を受信する無線受信機とを備えた無線通信システムにおいて、前記無線送信機は、送信データを第１の拡散符号によって時間方向拡散する手段と、制御データを第２の拡散符号によって２次元拡散する手段と、時間方向拡散された前記送信データと、２次元拡散された前記制御データと、前記送信アンテナごとに設定された複数のパイロット信号とを多重してフレームを生成し、前記フレームを含む無線電波を前記複数の送信アンテナから送信する手段と、を備え、前記無線受信機は、前記無線送信機から送信される前記無線電波に含まれるフレームを受信する受信手段と、前記受信手段によって受信された前記フレームから複数の受信パイロット信号を読み出し、読み出した前記複数の受信パイロット信号と、当該複数の受信パイロット信号ごとに対応する前記複数のパイロット信号とに基づいて第１のチャネル推定値を算出する第１のチャネル推定手段と、前記フレームから前記第２の拡散符号によって受信制御データを読み出し、読み出した前記受信制御データを、前記第１のチャネル推定値に基づいて時空間復号する第１の時空間復号化手段と、前記時空間復号化手段によって復号された復号データを周波数方向に合成し、合成した合成復号データを再び前記第２の拡散符号によって２次元拡散し、時空間符号化することによって、制御データのレプリカを生成するレプリカ生成手段と、前記レプリカ生成手段によって生成された前記制御データのレプリカに基づいて第２のチャネル推定値を算出する第２のチャネル推定手段と、前記第２のチャネル推定手段によって算出された前記第２のチャネル推定値と、前記第１の拡散符号に基づいて、前記送信データを時空復号して前記送信データを再生する送信データ再生手段と、を備えたことを特徴とする無線通信システムである。
本発明は、第１の拡散符号によって時間方向拡散された送信データと、第２の拡散符号によって２次元拡散された制御データと、パイロット信号とを含みＯＦＤＭ−ＣＤＭ通信方式の無線送信機から送信されるフレームを受信するステップと、受信した前記フレームから受信パイロット信号を読み出し、読み出した受信パイロット信号と、前記パイロット信号とに基づいて第１のチャネル推定値を算出するステップと、算出した前記第１のチャネル推定値と、前記第２の拡散符号とに基づいて、前記制御データを再生するステップと、再生した前記制御データを再び前記第２の拡散符号に基づいて２次元拡散することによって前記制御データのレプリカを生成するステップと、生成した前記制御データのレプリカに基づいて第２のチャネル推定値を算出するステップと、算出した前記第２のチャネル推定値と、前記第１の拡散符号と基づいて、前記送信データを再生するステップと、を有することを特徴とするチャネル推定方法である。
本発明は、第１の拡散符号によって時間方向拡散され、時空間符号化された送信データと、第２の拡散符号によって２次元拡散され、時空間符号化された制御データと、複数のパイロット信号とを含みＯＦＤＭ−ＣＤＭ通信方式によって複数の送信アンテナを有する無線送信機から送信されるフレームを受信するステップと、受信した前記フレームから複数の受信パイロット信号を読み出し、読み出した前記複数の受信パイロット信号と、当該複数の受信パイロット信号ごとに対応する前記複数のパイロット信号とに基づいて第１のチャネル推定値を算出するステップと、前記フレームから前記第２の拡散符号によって受信制御データを読み出し、読み出した前記受信制御データを、前記第１のチャネル推定値に基づいて時空間復号するステップと、復号した復号データを周波数方向に合成し、合成した合成復号データを再び前記第２の拡散符号によって２次元拡散し、時空間符号化することによって、制御データのレプリカを生成するステップと、生成した前記制御データのレプリカに基づいて第２のチャネル推定値を算出するステップと、算出した前記第２のチャネル推定値と、前記第１の拡散符号に基づいて、前記送信データを時空復号して前記送信データを再生するステップと、からなることを特徴とするチャネル推定方法である。
本発明は、無線受信機のコンピュータに、第１の拡散符号によって時間方向拡散された送信データと、第２の拡散符号によって２次元拡散された制御データと、パイロット信号とを含みＯＦＤＭ−ＣＤＭ通信方式の無線送信機から送信されるフレームを受信する手順と、受信した前記フレームから受信パイロット信号を読み出し、読み出した受信パイロット信号と、前記パイロット信号とに基づいて第１のチャネル推定値を算出する手順と、
算出した前記第１のチャネル推定値と、前記第２の拡散符号とに基づいて、前記制御データを再生する手順と、再生した前記制御データを再び前記第２の拡散符号に基づいて２次元拡散することによって前記制御データのレプリカを生成する手順と、生成した前記制御データのレプリカに基づいて第２のチャネル推定値を算出する手順と、算出した前記第２のチャネル推定値と、前記第１の拡散符号と基づいて、前記送信データを再生する手順と、を実行させるためのコンピュータプログラムである。
本発明は、無線受信機のコンピュータに、第１の拡散符号によって時間方向拡散され、時空間符号化された送信データと、第２の拡散符号によって２次元拡散され、時空間符号化された制御データと、複数のパイロット信号とを含みＯＦＤＭ−ＣＤＭ通信方式によって複数の送信アンテナを有する無線送信機から送信されるフレームを受信する手順と、受信した前記フレームから複数の受信パイロット信号を読み出し、読み出した前記複数の受信パイロット信号と、当該複数の受信パイロット信号ごとに対応する前記複数のパイロット信号とに基づいて第１のチャネル推定値を算出する手順と、前記フレームから前記第２の拡散符号によって受信制御データを読み出し、読み出した前記受信制御データを、前記第１のチャネル推定値に基づいて時空間復号する手順と、復号した復号データを周波数方向に合成し、合成した合成復号データを再び前記第２の拡散符号によって２次元拡散し、時空間符号化することによって、制御データのレプリカを生成する手順と、生成した前記制御データのレプリカに基づいて第２のチャネル推定値を算出する手順と、算出した前記第２のチャネル推定値と、前記第１の拡散符号に基づいて、前記送信データを時空復号して前記送信データを再生する手順と、を実行させるためのコンピュータプログラムである。
この発明によれば、無線受信機は、第１の拡散符号によって時間方向拡散された送信データと、第２の拡散符号によって２次元拡散された制御データと、パイロット信号とを含みＯＦＤＭ−ＣＤＭ通信方式の無線送信機から送信されるフレームを受信する。受信したフレームから受信パイロット信号を読み出し、読み出した受信パイロット信号と、パイロット信号とに基づいて第１のチャネル推定値を算出する。算出した第１のチャネル推定値と、第２の拡散符号とに基づいて、制御データを再生する。再生した制御データを再び前記第２の拡散符号に基づいて２次元拡散することによって制御データのレプリカを生成する。生成した制御データのレプリカに基づいて第２のチャネル推定値を算出し、算出した第２のチャネル推定値と、第１の拡散符号と基づいて、送信データを再生する構成とした。これによって、通常、信号電力が大きく割り当てられており信頼性の高い制御チャネルを再生し、再生した制御チャネルとパイロット信号を用いてチャネル推定を行うことで、チャネル推定用の信号電力を増加させることができ、チャネル推定精度を向上させることが可能となる。
また、本発明の無線受信機において、パイロット信号は、時間方向拡散された送信データと２次元拡散された前記制御データに対して時間多重されており、受信したフレームから時間多重されている受信パイロット信号を読み出し、読み出した受信パイロット信号と、パイロット信号とに基づいて第１のチャネル推定値を算出し、算出した第１のチャネル推定値と第２のチャネル推定値とを平均したチャネル推定値を算出し、平均したチャネル推定値と、第１の拡散符号とに基づいて前記送信データを再生する構成とした。これによって、パイロット信号に基づいて算出したチャネル推定値と、制御データのレプリカとに基づいて算出したチャネル推定値とをパイロット信号電力と制御データの信号電力とに応じた重み付けを行って平均することになる。また、通常、パイロット信号より信号電力の大きい制御データを利用したチャネル推定を行うため推定精度を向上させることができる。
また、本発明の無線受信機において、パイロット信号は、第３の拡散符号によって時間方向拡散され、時間方向拡散された前記送信データと２次元拡散された前記制御チャネルとに対して符号多重されており、受信したフレームから、第３の拡散符号によって受信パイロット信号を読み出し、読み出した受信パイロット信号と、パイロット信号とに基づいて第１のチャネル推定値を算出する。生成された制御データのレプリカと、パイロット信号とを合成した合成信号を生成し、生成した合成信号に基づいて第２のチャネル推定値を算出する。算出した第２のチャネル推定値と、第１の拡散信号とに基づいて送信データを再生する構成とした。これによって、パイロット信号と、制御データのレプリカとから生成された合成信号によってチャネル推定値を算出することになる。また、パイロット信号の信号電力に制御データの信号電力が加わり、より大きな信号電力を利用したチャネル推定を行うことができ、推定精度が向上させることが可能となる。
また、本発明の無線受信機は、第１の拡散符号によって時間方向拡散され、時空間符号化された送信データと、第２の拡散符号によって２次元拡散され、時空間符号化された制御データと、複数のパイロット信号とを含みＯＦＤＭ−ＣＤＭ通信方式によって複数の送信アンテナを有する無線送信機から送信されるフレームを受信する。受信したフレームから複数の受信パイロット信号を読み出し、読み出した複数の受信パイロット信号と、当該複数の受信パイロット信号ごとに対応する複数のパイロット信号とに基づいて第１のチャネル推定値を算出する。フレームから第２の拡散符号によって受信制御データを読み出し、読み出した受信制御データを、第１のチャネル推定値に基づいて時空間復号する。復号した復号データを周波数方向に合成し、合成した合成復号データを再び第２の拡散符号によって２次元拡散し、時空間符号化することによって、制御データのレプリカを生成する。生成した制御データのレプリカに基づいて第２のチャネル推定値を算出し、算出した前記第２のチャネル推定値と、第１の拡散符号に基づいて、送信データを時空復号して送信データを再生する構成とした。これによって、複数の送信アンテナからフレームを送信する送信ダイバーシチ方式を適用することができ、送信ダイバーシチ方式によって伝送品質が向上された状態でパイロット信号に基づくチャネル推定を行うことが可能となる。
（第１実施形態）
以下、本発明の無線受信機の第１実施形態による受信機を図面を参照して説明する。
図１は、第１実施形態おいてパイロット信号が時間多重されている場合に、送信データを再生する受信機１０ｐを示す概略ブロック図である。
図１に示した受信機１０ｐは、上述した図９の送信機５０ｃから送信されたパイロット信号が時間多重されている送信フレームを受信して、送信データを再生する。図１の受信機１０ｐにおいて、図１２に示した受信機１０ｃと同じブロックについては同じ符号を付して説明を省略し、受信機１０ｃと異なる点について以下に説明する。
受信機１０ｐにおいて、レプリカ生成部２０は、チャネル推定部１２が受信パイロット信号と、送信機５０ｃによって送信フレームに付加された原パイロット信号とに基づいて算出したチャネル推定値を利用し、再生された制御データから送信時に符号多重される前の制御データの複製、即ちレプリカを生成する。レプリカ生成部２０において、再誤り訂正符号化器２１は、再生された制御データに対して送信時と同じ誤り符号化を行う。再変調マッピング部２２は、再誤り訂正符号化器２１から出力された誤り訂正符号化された制御データに対して送信時と同じ変調方式により制御データを変調信号へマッピングし、シンボルを生成する。再２次元拡散部２３は、再変調マッピング部２２から出力されたシンボルを直並列変換し、各シンボルを２次元拡散セグメントへ割り当てる。また、再２次元拡散部２３は、拡散セグメントに割り当てられたシンボルを送信時に制御データを送信時に２次元拡散する際に用いられた拡散コードを利用して、時間方向と、周波数方向に２次元拡散し、符号多重される前の制御データのレプリカを生成する。
チャネル推定部１５は、送信時に制御データを２次元拡散した際に用いられた拡散符号によって、受信変換部１１から出力された受信サブキャリア信号に符号多重されている制御データを読み出し、レプリカ生成部２０から出力された制御データのレプリカと、受信制御データとに基づいてチャネル推定値を算出する。平均化器１６は、チャネル推定部１２がパイロット信号に基づいて算出したチャネル推定値と、チャネル推定部１５が制御データのレプリカに基づいて算出したチャネル推定値とをパイロット信号電力と制御データの信号電力とに応じた重み付けを行って平均する。等化器１８は、時間方向逆拡散部１７によって逆拡散されることにより、受信サブキャリア信号から読み出された送信データに対応する情報と、平均化器１６から出力されるチャネル推定値と、再生された制御データに含まれている変調多値数とに基づいて誤り訂正符号を含んだ送信データを復元する。誤り訂正復号器１９は、復元された送信データに誤り訂正復号を行って送信データを再生する。
図１の構成によって、パイロット信号に基づいて算出したチャネル推定値と、制御データのレプリカとに基づいて算出したチャネル推定値とをパイロット信号電力と制御データの信号電力の電力値に応じた重み付けを行って平均する。そのため、通常、パイロット信号より信号電力の大きい制御データを利用したチャネル推定を行うため推定精度を向上させることができる。
図２は、第１実施形態おいてパイロット信号が符号多重されている場合に、送信データを再生する受信機１０ｑを示す概略ブロック図である。
図２に示した受信機１０ｑは、上述した図１３の送信機５０ｄから送信されたパイロット信号が符号多重されている送信フレームを受信して、送信データを再生する。図２の受信機１０ｑにおいて、図１５に示した受信機１０ｄと同じブロックについては同じ符号を付して説明を省略し、受信機１０ｄと異なる点について以下に説明する。
受信機１０ｑにおいて、レプリカ生成部２０は、チャネル推定部１２が受信パイロット信号と、原パイロット信号とに基づいて算出したチャネル推定値を利用し、再生された制御データから制御データのレプリカを生成する。レプリカ生成部２０において、再誤り訂正符号化器２１は、再生された制御データに送信時と同じ誤り符号化を行う。再変調マッピング部２２は、再誤り訂正符号化器２１から出力された送信信号に対して送信時と同じ変調方式により制御データを変調信号へマッピングし、シンボルを生成する。再２次元拡散部２３は、再変調マッピング部２２から出力されたシンボルを直並列変換し、各シンボルを２次元拡散セグメントへ割り当てる。また、再２次元拡散部２３は、拡散セグメントに割り当てられたシンボルを送信時に制御データを２次元拡散する際に用いられた拡散コードを利用して、時間方向と、周波数方向に２次元拡散し、符号多重される前の制御データのレプリカを生成する。
合成信号生成部３１は、送信時にパイロット信号を時間方向に拡散した際に用いられた拡散符号とによって原パイロット信号を時間方向に拡散し、拡散された原パイロット信号と、レプリカ生成部２０から出力された制御データのレプリカとを合成した合成信号を生成する。
チャネル推定部３２は、受信変換部１１から出力されたサブキャリア信号に符号多重されている制御データとパイロット信号をそれぞれの拡散符号によって読み出し、読み出した制御データとパイロット信号と、合成信号生成部３１によって生成された合成信号とに基づいてチャネル推定を行いチャネル推定値を算出する。等化器１８は、時間方向逆拡散部１７によって逆拡散されることにより、サブキャリア信号から読み出された送信データと、チャネル推定部３２から出力されるチャネル推定値と、再生された制御データに含まれている変調多値数とに基づいて誤り訂正符号を含んだ状態での送信データを復元する。誤り訂正復号器１９は、復元された送信データに対して誤り訂正復号を行い、送信データを再生する。
図２の構成によって、パイロット信号と、制御データのレプリカとから生成された合成信号によってチャネル推定値を算出するため、パイロット信号の信号電力に制御データの信号電力が加わり、より大きな信号電力を利用したチャネル推定を行うことができるため、推定精度が向上させることができる。
（第２実施形態）
次に、本発明の無線受信機の第２実施形態として２つの送信アンテナから送信データを送信する送信ダイバーシチ方式を適用し、パイロット信号を利用して送信データを再生する受信機について説明する。
最初に、図３から図５を参照して、送信ダイバーシチ方式が適用され、時間多重されたパイロット信号を用いる方式について説明する。
図３は、第２実施形態においてパイロット信号を時間多重して送信する送信機５０ｃのブロック構成図である。図３の送信機５０ａにおいて、図９の送信機５０ｃと同じブロックについては同じ符号を付して説明を省略し、送信機５０ｃと異なる点について以下に説明する。
まず最初に、送信ダイバーシチ方式におけるパイロットチャネルの構成では、２つの送信アンテナ７０ａと７０ｂから送信される信号を、受信側で区別できるように、送信信号を符号化する。そして、２つのシンボルを１つのペアとして、ある時刻ｔ＝１に［ｓ１，ｓ２］を送信し、次の時刻ｔ＝２に［ｓ１，−ｓ２］を送信するように符号化する。すなわち、送信アンテナ７０ａは、符号［１，１］に送信アンテナ７０ａ用のパイロットシンボルであるｓ１を乗算して送信し、送信アンテナ７０ｂは、送信アンテナ７０ａの符号［１，１］に直交する符号［１，−１］に送信アンテナ７０ｂ用のパイロットシンボルであるｓ２を乗算して送信する。このとき、時刻ｔ＝１での受信側で受信する受信サブキャリアと、時刻ｔ＝２での受信サブキャリアは式（５）によって表される。
Figure 2006166382
ここで、ｈ１とｈ２は、それぞれ送信アンテナ７０ａのチャネル応答と送信アンテナ７０ｂのチャネル応答である。パイロット信号の場合には受信側で原パイロット信号を入力するためｓ１とｓ２は既知であり、ｈ１のチャネル推定値＾ｈ１と、ｈ２のチャネル推定値＾ｈ２とは式（６）によって算出される。
Figure 2006166382
このようにして算出された２つの送信アンテナ７０ａと７０ｂについてのチャネル応答であるｈ１とｈ２とを時空間符号の復号化に用い、送信データの推定値＾ｓ１と＾ｓ２を算出する。
次に、図３のデータチャネル部５１において、時空間符号化器５４は、変調マッピング部５３から出力された変調後のシンボルを時空間符号化する。ここで、時空間符号化器５４が行う時空間符号化とは、時間領域の送信データ、即ち送信シンボルを二行二列の時空間符号化行列を用いて符号化を行うことである。２シンボルをペアとして、送信信号［ｓ１，ｓ２］に対する時空間符号化行列は次式（７）で表される。
Figure 2006166382
時空間符号シンボルｓ１は送信アンテナ７０ａから送信される１つめのサブキャリア（サブキャリア＃１とする）に割り当てられ、時空間符号シンボル−ｓ２ ＊は送信アンテナ７０ａから送信される次のサブキャリア（サブキャリア＃２とする）に割り当てられる。一方、時空間符号シンボルｓ２は送信アンテナ７０ｂから送信される１つめのサブキャリア（サブキャリア＃１とする）に割り当てられ、時空間符号シンボルｓ１ ＊は送信アンテナ７０ｂから送信される次のサブキャリア（サブキャリア＃２とする）に割り当てられる。時空間符号シンボルがサブキャリアに割り当てられた後に、逆高速フーリエ変換によって、周波数領域の信号が時間領域の信号に変換され、送信アンテナ７０ａと７０ｂとから送信される。
一方、受信側では、受信信号に対して高速フーリエ変換が行われ、サブキャリア信号に変換される。変換された後のサブキャリア＃１と＃２における受信サブキャリア信号ｒ１とｒ２はそれぞれ次式（８）で表される
Figure 2006166382
ここで、ｈｉ，ｍは、サブキャリアｍにおける送信アンテナｉからの受信機へのチャネル応答である。どの送信アンテナから受信した信号かは、信号に含まれているパイロット信号に基づいて判定され、また、パイロット信号から得られるチャネル推定値により次式（９）で送信信号が推定される。
Figure 2006166382
式（９）の展開を進めると次式（１０）となる。
Figure 2006166382
ここで、得られた送信信号の推定値＾ｓ１と、＾ｓ２における第２項は、サブキャリア＃１と＃２においてチャネル応答が異なる場合に時空間復号の直交性が崩れて発生する干渉成分である。この干渉成分は、パイロット信号によるチャネル推定値の精度が高ければ高いほど抑圧され、無視できる成分となる。
次に、図３において、直並列変換器５５ａと５５ｂは、時空間符号化器５４から出力された２つの送信アンテナ７０ａと７０ｂとから送信される送信データに対応するシンボルについて、直並列変換を行う。時間方向拡散部５６は、直並列変換器５５ａと５５ｂとから出力されるシンボルに対して時間方向拡散を行い、拡散チップを生成する。
制御チャネル６０において、時空間符号化器６３は、制御データに対して上述した時空間符号化を行う。直並列変換器６４ａと６４ｂは、時空間符号化器５４から出力された２つの送信アンテナ７０ａと７０ｂとから送信される制御データに対応するシンボルについて、直並列変換を行う。２次拡散部６５は、直並列変換機６４ａと６５ｂとから出力されるシンボルに対して２次元拡散を行い、拡散チップを生成する。
符号多重器５７ａと５７ｂは、データチャネル部５１と制御チャネル６０から出力される２つの送信アンテナ７０ａと７０ｂに対応する拡散チップについて、送信アンテナ７０ａと７０ｂとに対応するように符号多重を行う。時間多重器５８ａと５８ｂは、２つの符号多重器５７ａと５７ｂから出力されるフレームに対して、送信アンテナ７０ａと７０ｂに対応するパイロット信号を時間多重する。変換送信部５９ａと５９ｂは、２つの時間多重器５８ａと５８ｂから出力されるフレームに対して、それぞれＩＦＦＴを行ってＧＩを挿入し、送信アンテナ７０ａと７０ｂとから無線電波で送信する。
図４は、送信ダイバーシチ方式が適用され、パイロット信号が時間多重された場合の送信フレームを示した図である。２つのパイロット信号は送信データと制御データに対して時間多重されており、また２つのパイロット信号同士は、符号多重されている。この構成によって、２つのパイロット信号は、制御データ及び送信データとは別のタイムスロットに割り当てられることになり、制御データや送信データのサブキャリアからの符号間干渉を受けないという利点がある。
図５は、図３の送信機５０ａから送信される送信データを受信して、送信データを再生する受信機１０ａの内部構成を示したブロック図である。図５において、図１２に示した受信機１０ｃと同じブロックについては同じ符号を付して説明を省略し、受信機１０ｃと異なる点について以下に説明する。
図５において、チャネル推定部１２ａとチャネル推定部１２ｂは、受信変換部１１が送信アンテナ７０ａと７０ｂとから受信した受信サブキャリアから受信パイロット信号を読み出し、読み出した受信パイロット信号と、送信時に送信アンテナ７０ａに対応して時間多重された原パイロット信号と送信アンテナ７０ｂに対応して時間多重された原パイロット信号とに基づいてチャネル推定値を算出する。
時間方向逆拡散部４３は、制御データを２次元拡散する際に用いた拡散符号によって時間方向にのみ逆拡散を行う。時空間符号復号器４０は、チャネル推定部１２ａと１２ｂとによって算出されたチャネル推定値に基づいて、時間方向逆拡散部４３から出力されるシンボルの時空間復号化を行う。周波数方向合成部４１は、チャネル推定部１２ａと１２ｂとによって算出されたチャネル推定値に基づいて、時空間符号復号化器４０によって時空間復号化されたデータを周波数方向に合成を行い、誤り訂正符号を含む制御データを復元する。誤り訂正復号器１４は、復元された制御データを誤り訂正復号化し、制御データを再生する。
レプリカ生成部２０は、再生された制御データから送信時に符号多重される前の制御データのレプリカを生成する。レプリカ生成部２０において、再誤り訂正符号化器２１は、再生された制御データに送信時と同じ誤り符号化を行う。再変調マッピング部２２は、再誤り訂正符号化器２１から出力された誤り訂正符号化された制御データに対して送信時と同じ変調方式により制御データを変調信号へマッピングし、シンボルを生成する。再時空間符号化器２４は、再変調マッピング部２２から出力されたシンボルに対して時空間符号化を行い、時空符号化されたシンボルを出力する。再２次元拡散部２３ａと２３ｂは、再時空間符号化器２４から出力されたシンボルを直並列変換し、直並列変換された２つのシンボルを２次元拡散セグメントへ割り当てる。また、再２次元拡散部２３ａと２３ｂは、拡散セグメントに割り当てられたシンボルを送信時に制御データを２次元拡散する際に用いられた拡散コードを利用して、時間方向と、周波数方向に２次元拡散し、符号多重される前の制御データのレプリカを生成する。
チャネル推定部１５ａは、受信変換部１１が送信アンテナ７０ａから受信した受信サブキャリア信号に符号多重されている制御データを逆拡散することによって読み出し、レプリカ生成部２０の再２次元拡散部２３ａから出力された制御データのレプリカを利用してチャネル推定を行い、チャネル推定値を算出する。チャネル推定部１５ｂも同様に、受信変換部１１が送信アンテナ７０ｂから受信した受信サブキャリア信号に符号多重されている制御データを逆拡散することによって読み出し、レプリカ生成部２０の再２次元拡散部２３ｂから出力された制御データのレプリカを利用してチャネル応答の推定を行い、チャネル推定値を算出する。
平均化器１６は、チャネル推定部１２ａと１２ｂとがパイロット信号に基づいて算出したチャネル推定値と、チャネル推定部１５ａと１５ｂとが制御データのレプリカに基づいて算出したチャネル推定値とをパイロット信号電力と制御データの信号電力の電力値に応じた重み付けを行って平均する。
時間方向逆拡散部１７ａと１７ｂは、受信変換部１１が送信アンテナ７０ａと７０ｂとから受信した、それぞれの受信サブキャリア信号に対して送信時に時間方向に拡散した際に用いられた拡散符号によって時間方向に逆拡散し、送信データに対応する情報を読み出す。時空間符号復号器４２は、時間方向逆拡散部１７ａと１７ｂによって受信サブキャリア信号から読み出された送信データに対応する２つの情報と、平均化器１６から出力されるチャネル推定値と、再生された制御データに含まれている変調多値数とに基づいて誤り訂正符号を含んだ送信データを再生する。誤り訂正復号器１９は、誤り訂正を行って送信データを再生する。
図５の構成によって、送信ダイバーシチ方式による伝送品質の向上が行われる。さらに、パイロット信号に基づいて算出したチャネル推定値と、制御データのレプリカとに基づいて算出したチャネル推定値とをパイロット信号電力と制御データの信号電力とに応じた重み付けを行って平均する。そのため、通常、パイロット信号より信号電力の大きい制御データを利用したチャネル推定を行うため推定精度を向上することができる。
また、送信データに対して、パイロット信号は時間多重されており、制御データは符号多重されているので、端末の移動速度が早くチャネル変動が早い場合には、制御データのレプリカによって算出された制御データのチャネル推定値のみを送信データの復号に用いることで、チャネルの時間変動への追従性を高めることも可能である。
次に、図６から図８を参照して、送信ダイバーシチ方式において、符号多重されたパイロット信号を用いる方式について説明する。
図６は、第２実施形態においてパイロット信号を時間多重して送信する送信機５０ｂのブロック構成図である。図６の送信機５０ｂにおいて、図１３の送信機５０ｄと同じブロックについては同じ符号を付して説明を省略し、送信機５０ｄと異なる点について以下に説明する。図６のデータチャネル部５１において、時空間符号化器５４は、変調マッピング部５３から出力された変調後のシンボルを時空間符号化する。
直並列変換器５５ａと５５ｂは、時空間符号化器５４から出力された２つの送信アンテナ７０ａと７０ｂとから送信される送信データに対応するシンボルについて、直並列変換を行う。時間方向拡散部５６は、直並列変換器５５ａと５５ｂとから出力されるシンボルに対して時間方向拡散を行い、拡散チップを生成する。
制御チャネル６０において、時空間符号化器６３は、制御データに対して上述した時空間符号化を行う。直並列変換器６４ａと６４ｂは、時空間符号化器５４から出力された２つの送信アンテナ７０ａと７０ｂとから送信される制御データに対応するシンボルについて、直並列変換を行う。２次拡散部６５は、直並列変換機６４ａと６４ｂとから出力されるシンボルに対して２次元拡散を行い、拡散チップを生成する。
符号多重器５７ａと５７ｂは、データチャネル部５１と制御チャネル６０から出力される２つの送信アンテナ７０ａと７０ｂに対応する拡散チップについて、送信アンテナ７０ａと７０ｂとに対応するように符号多重を行い、フレームを生成する。さらに、符号多重器５７ａと５７ｂは、制御データと送信データが符号多重されたフレームに、時間方向拡散されたパイロット信号を符号多重したフレームを生成する。変換送信部５９ａと５９ｂは、２つの符号多重器５７ａと５７ｂから出力されるフレームに対して、それぞれＩＦＦＴを行ってＧＩを挿入し、送信アンテナ７０ａと７０ｂとから無線電波で送信する。
図７は、送信ダイバーシチ方式が適用され、２つのパイロット信号が符号多重された際の送信フレームを示した図である。図７において、１つのサブキャリアに２つのパイロット信号と、送信データと、制御データとが含まれることになり、チャネル応答に時間的な変動があったとしても、変動を受けたパイロット信号から算出されたチャネル推定値が、同じ変動を受けた制御データや送信データの再生に利用されるため、時間追従性がよくなるという利点がある。
図８は、図６の送信機５０ｂから送信される送信データを受信して、送信データを再生する受信機１０ｂの内部構成を示したブロック図である。図８において、図１５に示した受信機１０ｄと同じブロックについては同じ符号を付して説明を省略し、受信機１０ｄと異なる点について以下に説明する。
図８において、時間方向逆拡散部３０ａと３０ｂは、受信変換部１１が送信アンテナ７０ａと７０ｂとから受信したそれぞれの受信サブキャリア信号から、送信時にパイロット信号を拡散した拡散符号によってパイロット信号を読み出す。チャネル推定部１２ａと１２ｂは、時間方向逆拡散部３０ａと３０ｂとから出力される２つの受信パイロット信号と、送信時に用いられた２つの原パイロット信号とに基づいてチャネル推定値を算出する。
時間方向逆拡散部４３は、送信時に制御データを２次元拡散する際に用いられた拡散符号によって時間方向にのみ逆拡散を行う。時空間符号復号器４０は、時間方向逆拡散部４３から出力されるシンボルについて、チャネル推定部１２ａと１２ｂとによって算出されたチャネル推定値に基づいて復号化を行う。周波数方向合成部４１は、チャネル推定部１２ａと１２ｂとによって算出されたチャネル推定値に基づいて、時空間符号復号化器４０によって時空間復号化されたデータを周波数方向に合成を行い、誤り訂正符号を含む制御データを再生する。誤り訂正復号器１４は、周波数方向合成部４１から出力されるデータを復号化し、制御データを再生する。
レプリカ生成部２０は、再生された制御データから送信時に符号多重される前の制御データの複製、即ちレプリカを生成する。レプリカ生成部２０において、再誤り訂正符号化器２１は、再生された制御データに送信時と同じ誤り符号化を行う。再変調マッピング部２２は、再誤り訂正符号化器２１から出力された誤り訂正符号化された制御データに対して送信時と同じ変調方式により制御データを変調信号へマッピングし、シンボルを生成する。再時空間符号化器２４は、変調後のシンボルに対して時空間符号化を行い、２つのシンボルで１つのペアとなる時空符号化されたシンボルを出力する。再２次元拡散部２３ａと２３ｂは、再時空間符号化器２４から出力されたシンボルを直並列変換し、直並列変換されたシンボルを２次元拡散セグメントへ割り当てる。また、再２次元拡散部２３ａと２３ｂは、拡散セグメントに割り当てられたシンボルを送信時に制御データを２次元拡散する際に用いられた拡散コードを利用して、時間方向と、周波数方向に２次元拡散し、符号多重される前の２つの制御データのレプリカを生成する。
合成信号生成部３１ａと３１ｂは、送信時にパイロット信号を時間方向に拡散した際に用いられた拡散符号によって原パイロット信号を時間方向に拡散し、拡散された２つの原パイロット信号と、レプリカ生成部２０から出力された２つの制御データの２つのレプリカのそれぞれを合成した合成信号を生成する。
チャネル推定部３２ａと３２ｂは、受信変換部１１から出力された受信サブキャリア信号に符号多重されている制御データとパイロット信号とをそれぞれの拡散符号に基づいて読み出し、合成信号生成部３１ａと３１ｂによって生成された合成信号に基づいてチャネル推定値を算出する。時間方向逆拡散部１７ａと１７ｂは、受信変換部１１が送信アンテナ７０ａと７０ｂとから受信した、それぞれの受信サブキャリア信号に対して送信時に時間方向に拡散した際に用いられた拡散符号によって時間方向に逆拡散し、送信アンテナ７０ａと７０ｂに対応する２つの送信データの情報を読み出す。
時空間符号復号器４２は、時間方向逆拡散部１７ａと１７ｂによって受信サブキャリア信号から読み出された２つの送信データに対応する情報と、チャネル推定部３２ａと３２ｂとから出力されるチャネル推定値と、再生された制御データに含まれている変調多値数とに基づいて時空間復号を行い、誤り訂正符号を含んだ送信データを復元する。誤り訂正復号器１９は、復元された送信データに誤り訂正復号を行い、送信データを再生する。
図８の構成によって、送信ダイバーシチ方式による伝送品質の向上が行われる。さらに、パイロット信号と、制御データのレプリカとから生成された合成信号によってチャネル推定値を算出するため、パイロット信号の信号電力に制御データの信号電力が加わり、より大きな信号電力を利用したチャネル推定を行うことができるため、推定精度が向上することができる。
上述した構成によって、送信データチャネルよりも制御データのチャネルに対する拡散コードあたりの電力を大きく設定し、さらに周波数方向にも拡散するよって、制御チャネルに対して、電力を大きくしたことによる信頼性の向上と、周波数方向拡散による周波数ダイバーシチ利得による信頼性の向上とが図られる。この信頼性の高い制御チャネルの制御データを再生し、再生した制御チャネルとパイロット信号を用いてチャネル推定を行うことで、チャネル推定用の信号電力を増加させることができ、チャネル推定精度を向上させることが可能となる。
なお、上述した構成において、パイロット信号が複数用いられている場合には、各パイロット信号に基づいて算出されたチャネル推定値が加算平均される。
また、上述した第２実施形態では、送信ダイバーシチ方式として、２つの送信アンテナを利用する場合について述べたが、本発明はこの構成に限られるものではなく、送信アンテナが２以上存在しても実現することは可能である。
また、上述した無線通信システムは、図１の受信機１０ｐと図９の送信機５０ｃとによって構成される無線通信システム、図２の受信機１０ｑと図１５の送信機５０ｄとによって構成される無線通信システム、図３の送信機５０ａと図５の受信機１０ａとによって構成される無線通信システム、図６の送信機５０ｂと図８の受信機１０ｂとによって構成される無線通信システムに該当する。
上述した受信機１０ａ、１０ｂ、１０ｐ、１０ｑは内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した送信データ再生の処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
第１実施形態によるパイロット信号が時間多重されている場合の受信機の内部構成を示したブロック図である。 第１実施形態によるパイロット信号が符号多重されている場合の受信機の内部構成を示したブロック図である。 第２実施形態によるパイロット信号を時間多重する送信機の内部構成を示したブロック図である。 第２実施形態によるパイロット信号が時間多重されている場合の送信フレームの構成を示す図である。 第２実施形態によるパイロット信号が時間多重されている場合の受信機の内部構成を示したブロック図である。 第２実施形態によるパイロット信号を符号多重する送信機の内部構成を示したブロック図である。 第２実施形態によるパイロット信号が符号多重されている場合の送信フレームの構成を示す図である。 第２実施形態によるパイロット信号が符号多重されている場合の受信機の内部構成を示したブロック図である。 従来の技術における、パイロット信号を時間多重する送信機の内部構成を示したブロック図である。 従来の技術における２次元拡散の方式を説明するための図である。 従来の技術におけるパイロット信号を時間多重した場合の送信フレームの構成を示した図である。 従来の技術における、パイロット信号が時間多重されている場合の受信機の内部構成を示したブロック図である。 従来の技術における、パイロット信号を符号多重する送信機の内部構成を示したブロック図である。 第２実施形態によるパイロット信号が符号多重されている場合の送信フレームの構成を示す図である。 第２実施形態によるパイロット信号が符号多重されている場合の受信機の内部構成を示したブロック図である。
符号の説明
１０ｐ 受信機
１１ 受信変換部
１２ チャネル推定部
１３ ２次元逆拡散部
２０ レプリカ生成部
１５ チャネル推定部
１８ 等化器

Claims (10)

  1. 第１の拡散符号によって時間方向拡散された送信データと、第２の拡散符号によって２次元拡散された制御データと、パイロット信号とを含みＯＦＤＭ−ＣＤＭ通信方式の無線送信機から送信されるフレームを受信する受信手段と、
    前記受信手段によって受信された前記フレームから受信パイロット信号を読み出し、読み出した受信パイロット信号と、前記パイロット信号とに基づいて第１のチャネル推定値を算出する第１のチャネル推定手段と、
    前記第１のチャネル推定手段によって算出された前記第１のチャネル推定値と、前記第２の拡散符号とに基づいて、前記制御データを再生する制御データ再生手段と、
    前記制御データ再生手段によって再生された前記制御データを再び前記第２の拡散符号に基づいて２次元拡散することによって前記制御データのレプリカを生成するレプリカ生成手段と、
    前記レプリカ生成手段によって生成された前記制御データのレプリカに基づいて第２のチャネル推定値を算出する第２のチャネル推定手段と、
    前記第２のチャネル推定手段によって算出された前記第２のチャネル推定値と、前記第１の拡散符号と基づいて、前記送信データを再生する送信データ再生手段と、
    を備えたことを特徴とする無線受信機。
  2. 前記パイロット信号は、時間方向拡散された送信データと２次元拡散された前記制御データに対して時間多重されており、
    前記第１のチャネル推定手段は、
    前記受信手段によって受信される前記フレームから時間多重されている受信パイロット信号を読み出し、読み出した受信パイロット信号と、前記パイロット信号とに基づいて第１のチャネル推定値を算出し、
    前記送信データ再生手段は、
    前記第１のチャネル推定値と前記第２のチャネル推定値とを平均したチャネル推定値を算出し、前記平均したチャネル推定値と、前記第１の拡散符号とに基づいて前記送信データを再生することを特徴とする請求項１に記載の無線受信機。
  3. 前記パイロット信号は、第３の拡散符号によって時間方向拡散され、時間方向拡散された前記送信データと２次元拡散された前記制御チャネルとに対して符号多重されており、
    前記第１のチャネル推定手段は、
    前記受信手段によって受信される前記フレームから、前記第３の拡散符号によって受信パイロット信号を読み出し、読み出した受信パイロット信号と、前記パイロット信号とに基づいて第１のチャネル推定値を算出し、
    前記第２のチャネル推定手段は、
    前記レプリカ生成部によって生成された前記制御データのレプリカと、前記パイロット信号とを合成した合成信号を生成し、
    前記送信データ再生手段は、
    前記合成信号に基づいて前記第２のチャネル推定値を算出し、算出した第２のチャネル推定値と、前記第１の拡散信号とに基づいて前記送信データを再生することを特徴とする請求項１に記載の無線受信機。
  4. 第１の拡散符号によって時間方向拡散され、時空間符号化された送信データと、第２の拡散符号によって２次元拡散され、時空間符号化された制御データと、複数のパイロット信号とを含みＯＦＤＭ−ＣＤＭ通信方式によって複数の送信アンテナを有する無線送信機から送信されるフレームを受信する受信手段と、
    前記受信手段によって受信された前記フレームから複数の受信パイロット信号を読み出し、読み出した前記複数の受信パイロット信号と、当該複数の受信パイロット信号ごとに対応する前記複数のパイロット信号とに基づいて第１のチャネル推定値を算出する第１のチャネル推定手段と、
    前記フレームから前記第２の拡散符号によって受信制御データを読み出し、読み出した前記受信制御データを、前記第１のチャネル推定値に基づいて時空間復号する第１の時空間復号化手段と、
    前記時空間復号化手段によって復号された復号データを周波数方向に合成し、合成した合成復号データを再び前記第２の拡散符号によって２次元拡散し、時空間符号化することによって、制御データのレプリカを生成するレプリカ生成手段と、
    前記レプリカ生成手段によって生成された前記制御データのレプリカに基づいて第２のチャネル推定値を算出する第２のチャネル推定手段と、
    前記第２のチャネル推定手段によって算出された前記第２のチャネル推定値と、前記第１の拡散符号に基づいて、前記送信データを時空復号して前記送信データを再生する送信データ再生手段と、
    を備えたことを特徴とする無線受信機。
  5. ＯＦＤＭ−ＣＤＭ通信方式に従って無線電波を送信する無線送信機と、前記無線電波を受信する無線受信機とを備えた無線通信システムにおいて、
    前記無線送信機は、
    送信データを第１の拡散符号によって時間方向拡散する手段と、
    制御データを第２の拡散符号によって２次元拡散する手段と、
    時間方向拡散された前記送信データと、２次元拡散された前記制御データと、パイロット信号とを多重して、フレームを生成し、前記フレームを含む無線電波を送信する手段と、を備え、
    前記無線受信機は、
    前記無線送信機から送信される前記無線電波に含まれる前記フレームを受信する受信手段と、
    前記受信手段によって受信された前記フレームから受信パイロット信号を読み出し、読み出した受信パイロット信号と、前記パイロット信号とに基づいて第１のチャネル推定値を算出する第１のチャネル推定手段と、
    前記第１のチャネル推定手段によって算出された前記第１のチャネル推定値と、前記第２の拡散符号とに基づいて、前記制御データを再生する制御データ再生手段と、
    前記制御データ再生手段によって再生された前記制御データを再び前記第２の拡散符号に基づいて２次元拡散することによって前記制御データのレプリカを生成するレプリカ生成手段と、
    前記レプリカ生成手段によって生成された前記制御データのレプリカに基づいて第２のチャネル推定値を算出する第２のチャネル推定手段と、
    前記第２のチャネル推定手段によって算出された前記第２のチャネル推定値と、前記第１の拡散符号と基づいて、前記送信データを再生する送信データ再生手段と、
    を備えたことを特徴とする無線通信システム。
  6. 複数の送信アンテナを備え、ＯＦＤＭ−ＣＤＭ通信方式に従って前記複数の送信アンテナから無線電波を送信する無線送信機と、前記無線電波を受信する無線受信機とを備えた無線通信システムにおいて、
    前記無線送信機は、
    送信データを第１の拡散符号によって時間方向拡散する手段と、
    制御データを第２の拡散符号によって２次元拡散する手段と、
    時間方向拡散された前記送信データと、２次元拡散された前記制御データと、前記送信アンテナごとに設定された複数のパイロット信号とを多重してフレームを生成し、前記フレームを含む無線電波を前記複数の送信アンテナから送信する手段と、
    を備え、
    前記無線受信機は、
    前記無線送信機から送信される前記無線電波に含まれるフレームを受信する受信手段と、
    前記受信手段によって受信された前記フレームから複数の受信パイロット信号を読み出し、読み出した前記複数の受信パイロット信号と、当該複数の受信パイロット信号ごとに対応する前記複数のパイロット信号とに基づいて第１のチャネル推定値を算出する第１のチャネル推定手段と、
    前記フレームから前記第２の拡散符号によって受信制御データを読み出し、読み出した前記受信制御データを、前記第１のチャネル推定値に基づいて時空間復号する第１の時空間復号化手段と、
    前記時空間復号化手段によって復号された復号データを周波数方向に合成し、合成した合成復号データを再び前記第２の拡散符号によって２次元拡散し、時空間符号化することによって、制御データのレプリカを生成するレプリカ生成手段と、
    前記レプリカ生成手段によって生成された前記制御データのレプリカに基づいて第２のチャネル推定値を算出する第２のチャネル推定手段と、
    前記第２のチャネル推定手段によって算出された前記第２のチャネル推定値と、前記第１の拡散符号に基づいて、前記送信データを時空復号して前記送信データを再生する送信データ再生手段と、
    を備えたことを特徴とする無線通信システム。
  7. 第１の拡散符号によって時間方向拡散された送信データと、第２の拡散符号によって２次元拡散された制御データと、パイロット信号とを含みＯＦＤＭ−ＣＤＭ通信方式の無線送信機から送信されるフレームを受信するステップと、
    受信した前記フレームから受信パイロット信号を読み出し、読み出した受信パイロット信号と、前記パイロット信号とに基づいて第１のチャネル推定値を算出するステップと、
    算出した前記第１のチャネル推定値と、前記第２の拡散符号とに基づいて、前記制御データを再生するステップと、
    再生した前記制御データを再び前記第２の拡散符号に基づいて２次元拡散することによって前記制御データのレプリカを生成するステップと、
    生成した前記制御データのレプリカに基づいて第２のチャネル推定値を算出するステップと、
    算出した前記第２のチャネル推定値と、前記第１の拡散符号と基づいて、前記送信データを再生するステップと、
    を有することを特徴とするチャネル推定方法。
  8. 第１の拡散符号によって時間方向拡散され、時空間符号化された送信データと、第２の拡散符号によって２次元拡散され、時空間符号化された制御データと、複数のパイロット信号とを含みＯＦＤＭ−ＣＤＭ通信方式によって複数の送信アンテナを有する無線送信機から送信されるフレームを受信するステップと、
    受信した前記フレームから複数の受信パイロット信号を読み出し、読み出した前記複数の受信パイロット信号と、当該複数の受信パイロット信号ごとに対応する前記複数のパイロット信号とに基づいて第１のチャネル推定値を算出するステップと、
    前記フレームから前記第２の拡散符号によって受信制御データを読み出し、読み出した前記受信制御データを、前記第１のチャネル推定値に基づいて時空間復号するステップと、
    復号した復号データを周波数方向に合成し、合成した合成復号データを再び前記第２の拡散符号によって２次元拡散し、時空間符号化することによって、制御データのレプリカを生成するステップと、
    生成した前記制御データのレプリカに基づいて第２のチャネル推定値を算出するステップと、
    算出した前記第２のチャネル推定値と、前記第１の拡散符号に基づいて、前記送信データを時空復号して前記送信データを再生するステップと、
    からなることを特徴とするチャネル推定方法。
  9. 無線受信機のコンピュータに、
    第１の拡散符号によって時間方向拡散された送信データと、第２の拡散符号によって２次元拡散された制御データと、パイロット信号とを含みＯＦＤＭ−ＣＤＭ通信方式の無線送信機から送信されるフレームを受信する手順と、
    受信した前記フレームから受信パイロット信号を読み出し、読み出した受信パイロット信号と、前記パイロット信号とに基づいて第１のチャネル推定値を算出する手順と、
    算出した前記第１のチャネル推定値と、前記第２の拡散符号とに基づいて、前記制御データを再生する手順と、
    再生した前記制御データを再び前記第２の拡散符号に基づいて２次元拡散することによって前記制御データのレプリカを生成する手順と、
    生成した前記制御データのレプリカに基づいて第２のチャネル推定値を算出する手順と、
    算出した前記第２のチャネル推定値と、前記第１の拡散符号と基づいて、前記送信データを再生する手順と、
    を実行させるためのコンピュータプログラム。
  10. 無線受信機のコンピュータに、
    第１の拡散符号によって時間方向拡散され、時空間符号化された送信データと、第２の拡散符号によって２次元拡散され、時空間符号化された制御データと、複数のパイロット信号とを含みＯＦＤＭ−ＣＤＭ通信方式によって複数の送信アンテナを有する無線送信機から送信されるフレームを受信する手順と、
    受信した前記フレームから複数の受信パイロット信号を読み出し、読み出した前記複数の受信パイロット信号と、当該複数の受信パイロット信号ごとに対応する前記複数のパイロット信号とに基づいて第１のチャネル推定値を算出する手順と、
    前記フレームから前記第２の拡散符号によって受信制御データを読み出し、読み出した前記受信制御データを、前記第１のチャネル推定値に基づいて時空間復号する手順と、
    復号した復号データを周波数方向に合成し、合成した合成復号データを再び前記第２の拡散符号によって２次元拡散し、時空間符号化することによって、制御データのレプリカを生成する手順と、
    生成した前記制御データのレプリカに基づいて第２のチャネル推定値を算出する手順と、
    算出した前記第２のチャネル推定値と、前記第１の拡散符号に基づいて、前記送信データを時空復号して前記送信データを再生する手順と、
    を実行させるためのコンピュータプログラム。

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