JP4907133B2 - 無線通信システム及び無線通信方法並びに通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信システム及び方法並びに通信装置に関し、特に移動体通信システムに適用して好適なものである。

近年、ＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ（Ｃｈｉｐ−Ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅｄ Ｂｌｏｃｋ Ｓｐｒｅａｄ− Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式やＩＦＭＤＡ（Ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅｄ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式など、送信情報データの繰り返し送信を基本とした無線通信方式の提案が数多くなされている。これらは、マルチユーザ環境においてＤＳ−ＣＤＭＡ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ−ＣＤＭＡ）方式などの既存の多元接続方式よりも優れた通信品質を有する。以下、これをＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ方式を例に説明する。

図１９は、従来のＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ方式を適用した無線通信システム１における送信側２及び受信側３の基本構成を示す。この図１７に示すように、ＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ方式では、送信側１において、拡散処理した送信データをインタリーブし、受信側において、受信データをデインタリーブする点に特徴を有する。これらインタリーブ及びデインタリーブは、マルチパス起因で生じるマルチパスユーザ干渉を各ユーザのシンボル間干渉に変換するため、送信データや受信データの順序を入れ替えるものである。

図２０は、このようなＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ方式の送信側２において行われる拡散処理及びインタリーブ処理の内容を概念的に示したものである。ＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ方式では、送信側２において、送信データに対して所定周期毎に誤り訂正符号化処理を施し、かくして得られた各シンボル（Ｄａｔａ＃０，Ｄａｔａ＃１，Ｄａｔａ＃２，…‥）に対して、拡散部１０（図１９）において、そのユーザに割り当てられた当該ユーザに固有の直交識別子である直交符号（例えばＯＶＳＦ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｓｐｒｅａｄｉｎｇ Ｆａｃｔｏｒ ｃｏｄｅ）（＃０〜＃ＳＦ−１）を順次乗算する（拡散処理）。

またＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ方式では、このようにして得られた各シンボルのデータを、インタリーバ１１（図１９）において、１シンボル分のチップが図中「Ｗｒｉｔｅ ｉｎ」で示す方向に並び、かつシンボル毎のチップが図中「Ｒｅａｄ ｏｕｔ」で示す方向に並ぶようにメモリに順次書き込み、この後所定数のシンボルを１グループとして、グループ毎に図中「Ｒｅａｄ ｏｕｔ」で示す方向にチップ単位でデータを読み出すようにして、送信データのデータ並びを入れ替える（インタリーブ処理）。この際、かかるデータの読み出しは、グループ毎に複数回行われる。これにより送信データが繰り返し送信されることとなる。

なお、拡散処理時に使用する直交符号は、直交符号間の完全直交性が満たされるものであれば、どのような系列のものであっても良い。また、図２０において、ＧＩはグループ間の干渉を低減するためのガードインターバルを示す。このようなガードインターバルは、１グループ間隔で挿入される。

一方、受信側３では、図１９に示すように、デインタリーブ処理部１２において、受信データについて、各シンボルの直交符号が図中「Ｒｅａｄ ｏｕｔ」で示す方向に並び、かつ各シンボルのデータが図中「Ｗｒｉｔｅ ｉｎ」で示す方向に並ぶようにメモリに順次書き込み、この後所定数のシンボルを１グループとして、グループ毎に直交符号単位で図中「Ｒｅａｄ ｏｕｔ」で示す方向にデータを読み出すようにして、受信データのデータ並びをインタリーブされる前の元のデータ並びに入れ替える（デインタリーブ処理）。また受信側３では、このようにして得られた元のデータ並びの受信データに対して、逆拡散処理部１３において逆拡散処理を施す。

このようなＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ方式によれば、例えば図２１に示すように、直接波（振幅ｈ１）と反射波（振幅ｈ２）とが加算された結果、Ｄ０，Ｄ１，Ｄ２，……という送信データのシンボルがＸ１，Ｘ２，Ｘ３，……というシンボルになってシンボル間干渉が発生するが、符号系列Ｃ_１０，Ｃ_１１，Ｃ_１２，……自体は変化しないため、直交符号間の直交性が満たされる、つまりマルチパス環境下においてもユーザ間干渉が生じないという利点がある（特許文献１参照）。なお、この図２１においては、直接波に対して反射波が１チップ分遅延した状態を示している。またマルチユーザ環境においても、直交符号間の直交性が満たされる様子を図２２に示す。
特表２００２−５１６５１９

しかしながら、かかる従来のＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ方式によると、マルチパス干渉の影響を受け易いという問題があった。これは、送信側において送信データをインタリーブ処理し、受信側において受信データをデインタリーブ処理することによって、原理的に、ユーザ間干渉を個別ユーザのマルチパス干渉に置き換えたためである。

従来のＤＳ−ＣＤＭＡ方式であれば、接続ユーザ数が多い場合はＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ方式やＩＦＤＭＡ方式に劣るものの、接続ユーザ数が少ない場合にはＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ方式やＩＦＤＭＡ方式よりも通信品質が高い。これは、例えばＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ方式では直交拡散処理時に用いる直交符号（ＩＦＤＭＡ方式であれば、直交周波数）がランダム系列ではないため、マルチパス干渉の白色化が行えないことに起因する。当然ながら、白色化、つまりスクランブルを安易に実行した場合は、ユーザ間直交性（直交符号間直交性）が崩れてしまう問題があった。

図２３は、上述のように送信側２（図１９）において安易にスクランブルを実施した場合を示している。スクランブルコード（Ｓｃｒａｍｂｌｅ Ｃｏｄｅ ＃Ａ，Ｓｃｒａｍｂｌｅ Ｃｏｄｅ ＃Ｂ，……）が乗算されることによりスクランブル処理を施された送信データが発信され、これが図中振幅ｈ１で示す伝送路と図中振幅ｈ２で示す伝送路の２つの伝送路をそれぞれ通過して受信側３（図１９）において受信される様子を示している。送信側２から送信された送信データは、スクランブル処理の影響によりマルチパス干渉が発生し、同一シンボル内の各チップ（Ｃ_１０，Ｃ_１１，Ｃ_１２，……）間の電圧レベルに差異が生じて、直交符号間の直交性が崩れることとなる。

また、これを回避するためには、非現実的な送信タイミング同期（例えば全ユーザがどのような環境でも、基地局への到達時間差が６０〔ｎｓｅｃ〕以内）を通信エリア全体のユーザに求めることになるという問題があった。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、ユーザ間干渉及びマルチパス干渉を共に低減させて通信品質を向上させ得る無線通信システム及び方法並びに通信装置を提案しようとするものである。

かかる課題を解決するため本発明の無線通信システムは、複数の無線通信装置及び無線通信を制御する通信制御装置を有し、各無線通信装置が、送信データを、通信制御装置により割り当てられた当該無線通信装置に固有の直交識別子を用いて変調処理して送信する無線通信システムにおいて、通信制御装置は、変調処理時の拡散率及び通信中の無線通信装置数の少なくとも１つに基づいて、スクランブル処理時のスクランブル系列数を決定するスクランブル系列数決定手段を備え、各無線通信装置は、変調処理された送信データを、通信制御装置により決定されたスクランブル系列数のスクランブル系列からなるスクランブル系列群を直交識別子のプラス極性領域及びマイナス極性領域にそれぞれ乗算するようにしてスクランブル処理するスクランブル手段を備えることを特徴とする。

この結果この無線通信システムによれば、送信側の無線通信装置において直交識別子を用いた変調処理に対する復調処理を行う際に、直交識別子のプラス極性領域及びマイナス極性領域それぞれでキャンセリング（相殺）が発生し、マルチパス環境下におけるマルチパス干渉を白色化することができる。また、かかるプラス極性領域及びマイナス極性領域間でのキャンセリングにより直交符号間の直交性を確保できる。従って、直交識別子を用いた変調処理を行うことにより得られるユーザ間干渉が生じないという利点を損なうことなく、マルチパス干渉を白色化できる。

また本発明の無線通信方法は、送信データを、送信側に割り当てられた当該送信側に固有の直交識別子を用いて変調処理して送信する無線通信方法において、変調処理時の拡散率及び通信中の無線通信装置数の少なくとも１つに基づいて、スクランブル処理時のスクランブル系列数を送信側に指定する第１のステップと、送信側において、変調処理された送信データを、指定されたスクランブル系列数のスクランブル系列からなるスクランブル系列群を直交識別子のプラス極性領域及びマイナス極性領域にそれぞれ乗算するようにしてスクランブル処理する第２のステップとことを特徴とする。

この結果この無線通信方法によれば、送信側において直交識別子を用いた変調処理に対する復調処理を行う際に、直交識別子のプラス極性領域及びマイナス極性領域それぞれでキャンセリング（相殺）が発生し、マルチパス環境下におけるマルチパス干渉を白色化することができる。また、かかるプラス極性領域及びマイナス極性領域間でのキャンセリングにより直交符号間の直交性を確保できる。従って、直交識別子を用いた変調処理を行うことにより得られるユーザ間干渉が生じないという利点を損なうことなく、マルチパス干渉を白色化できる。

さらに本発明の通信装置は、送信データを、所定の通信制御装置により割り当てられた自機に固有の直交識別子を用いて変調処理して送信する通信装置において、通信制御装置は、変調処理時の拡散率及び通信中の通信装置数の少なくとも１つに基づいて、スクランブル処理時のスクランブル系列数を決定し、変調処理送信データを、通信制御装置により決定されたスクランブル系列数のスクランブル系列からなるスクランブル系列群を直交識別子のプラス極性領域及びマイナス極性領域にそれぞれ乗算するようにしてスクランブル処理するスクランブル手段を備えることを特徴とする。

この結果この通信装置によれば、送信側の通信端末装置において直交識別子を用いた変調処理に対する復調処理を行う際に、直交識別子のプラス極性領域及びマイナス極性領域それぞれでキャンセリング（相殺）が発生し、マルチパス環境下におけるマルチパス干渉を白色化することができる。また、かかるプラス極性領域及びマイナス極性領域間でのキャンセリングにより直交符号間の直交性を確保できる。従って、直交識別子を用いた変調処理を行うことにより得られるユーザ間干渉が生じないという利点を損なうことなく、マルチパス干渉を白色化できる。

本発明によれば、ユーザ間干渉及びマルチパス干渉を共に低減させて通信品質を向上させることができる。かくするにつき電波が受信側に到達するまでに必要な所要送信電力を低減することが可能となり、システム全体としての省電力化を図ることもできる。

以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
（１）第１の実施の形態
（１−１）本実施の形態による無線通信方式
図１は、ＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ方式に本発明を適用した無線通信システム２０の送信側２１及び受信側２２の基本構成を示すものである。図１９について上述した従来のＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ方式による無線通信システム１との比較における本実施の形態によるＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ方式の特徴の１つは、送信側２１において送信データに対してスクランブル処理を施し、受信側２２において受信データに対してデスクランブル処理を施す点にある。

上述のように従来のＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ方式では、安易に送信データにスクランブルを施すと、ユーザ間に遅延が存在する場合ではユーザ間の直交性が崩れ、ユーザ間干渉を招来することとなる。またスクランブルを実施した場合、マルチパス環境下においては、他の先行波遅延が例え０であっても、他のユーザの遅延波に対しても直交性を保つ必要がある点にも留意しなければならない（図２３）。

そこで、本実施の形態によるＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ方式では、図２に示すように、各ユーザに対して、拡散処理時に用いる直交符号として同極性が連続する数の多い直交符号を優先的に割り当て（ＳＰ１）、次に、拡散率と接続ユーザ数から、使用可能なスクランブルコード数（スクランブル系列数）を求めたうえで（ＳＰ２）、求めた数のスクランブルコード（スクランブル系列）を用いてスクランブル処理を実行（ＳＰ３）することで、送信データに対してスクランブルを実施することに起因する不具合の発生を有効に防止する。

まずステップＳＰ１における直交符号の割り当て処理について説明する。本実施の形態によるＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ方式では、まず、そのユーザに対する直交符号の割り当てを行う。この際、同一極性が連続する（つまり「１」や「−１」が連続する）数の多い直交符号を優先的に割り当てる。

Ｗａｌｓｈ−Ｈａｄａｍａｒｄ符号を例にとって説明する。この符号は、次式から構築される。

ここでＳＦとは、拡散率であり、Ｈ_ＳＦとは、拡散率ＳＦにおける直交符号の集合を表す。図３に、上式におけるＨ_１６を例とするＷａｌｓｈ−Ｈａｄａｍａｒｄ符号表を示す。この図３では、説明の簡易化を図るために、拡散率ＳＦを１６とした。図３では、０番のコード（ｃｏｄｅ＃０）が一番多く同極性が連続している。次に同極性が連続するのは、８番のコード（ｃｏｄｅ＃８）であり、その後は４番、１２番、２番、６番、１４番、１６番の各コード（ｃｏｄｅ＃４、ｃｏｄｅ＃１２、ｃｏｄｅ＃２、ｃｏｄｅ＃６、ｃｏｄｅ＃１４、ｃｏｄｅ＃１６）の順で同極性の連続数が少なくなる。

同極性の連続数を考慮した場合、ユーザ数は拡散率ＳＦの半分未満であることが望ましい。例えば拡散率ＳＦが１６の場合、ユーザ数が８以下であれば、各ユーザに対して条件に見合うコードを割り当てることができる。ユーザ数が拡散率ＳＦの半分以上である場合（例えば拡散率ＳＦが１６のときにユーザ数が９以上である場合）には、次のステップＳＰ２におけるスクランブルコード数を１とすることで調整する。なお、以下においては、説明を分かり易くするためユーザ数が２人であるものとする。従ってこの場合には、０番及び８番のコード（ｃｏｄｅ＃０及びｃｏｄｅ＃８）が、それぞれ対応するユーザに割り当てられることになる。

次に、拡散率ＳＦ及びユーザ数から利用可能なスクランブルコード数を求める（ＳＰ２）。この場合、スクランブルコード数は、次式

を用いて算出できる。なお、この（２）式において、Ｍはスクランブルコード数の最大値、ＳＦは拡散率、ｊは自然数、Ｎｕｓｅｒは接続ユーザ数を表す。また次式

は、Ｂ以上という条件を満たす最小のＡを表す。例えば拡散率ＳＦが１６の場合、ユーザ数が１のときにはユーザ数以上の最小の２のべき乗はｊが０のときの１であるのでスクランブルコード数Ｍは１６、ユーザ数が２のときにはユーザ数以上の最小の２のべき乗はｊが１のときの２であるのでスクランブルコード数Ｍは８となる。同様に、ユーザ数が３又は４のときにはスクランブルコード数Ｍは４、ユーザ数が５〜８のときにはスクランブルコード数は２、ユーザ数が９以上のときにはスクランブルコード数は１となる。上述の例では、拡散率ＳＦが１６、ユーザ数が２であるため、スクランブルコード数は８となる。

なお、ここでのスクランブルコード数とは、インタリーバの深さまでを１として数えている。つまり、例えば８１９２チップからなる長周期のスクランブルコードを１つだけ発生させ、２５６チップ周期で区切れば、３２個のスクランブルコード系列が得られる。ここでは、この３２をスクランブルコード数と呼び、例えば最初の８種類を使用する。当然２５６チップの独立符号を３２種類準備しても、また中途半端な番号の８種類を準備しても構わない。いま拡散率ＳＦが１６のときを想定しているので、８種のスクランブルコード系列を２回繰り返して送信データとの乗算を行う。

この後、ステップＳＰ１においてそのユーザに割り当てた直交符号を用いて拡散処理した送信データに対して、実際にスクランブルコードを乗算する（ＳＰ３）。この際、スクランブルコードとしては、「１」及び又は「０」からなる乱数系列を例えばＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）変調により「１」及び又は「−１」からなる乱数系列に変換したものを適用する。具体的には、Ｗ−ＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ ＣＤＭＡ）方式の世界規格３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）におけるスクランブルコードを適用することができる。

図４は、送信データに対してスクランブルコードを乗算する様子を表したものである。図２０について上述した従来のＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ方式と比較すると、その違いは、第１に、直交符号（＃０，＃１，＃２，……）の極性変化が頻繁でないこと、第２に、スクランブルコード（Ｓｃｒａｍｂｌｅ Ｃｏｄｅ ＃Ａ，Ｓｃｒａｍｂｌｅ Ｃｏｄｅ ＃Ｂ，Ｓｃｒａｍｂｌｅ Ｃｏｄｅ ＃Ｃ，……）が乗算されていること、であることが分かる。

この場合、直交符号の極性が連続する部分にそれぞれステップＳＰ２において求めた数のスクランブルコードからなるスクランブルコード群を割り当てる。直交符号の極性とスクランブルコード群との関係は重要であり、ステップＳＰ２において求めたスクランブルコード数の同一のスクランブルコード群を直交符号のプラス極性領域及びマイナス極性領域にそれぞれ乗算するようにする。例えば図４の例では、「Ｓｃｒａｍｂｌｅ ｃｏｄｅ ＃Ａ」〜「Ｓｃｒａｍｂｌｅ ｃｏｄｅ ＃Ｄ」で示すスクランブルコードからなるスクランブルコード群を、直交符号の各プラス極性領域及びマイナス極性領域にそれぞれ乗算するようにする。

これらの関係を別の観点から図５を用いて説明する。図５は、送信側２１（図１）において上述のスクランブル処理を施された送信データがアップコンバート処理等されて送信信号として送信側から発信され、これが２つの経路を通って図中振幅ｈ１で示す直接波と図中振幅ｈ２で示す遅延波となって受信側２２（図１）に受信される様子を示している。なお、この図５では、図２０や図４における送信データ（図２０や図４におけるＤａｔａ＃０，Ｄａｔａ＃１，……の部分）を省略してある。

まず、送信側２１から、図２について上述した一連のスクランブル処理を施した送信データのうち、図５において「Ｃ_１０」で示すユーザ＃１の第０番目のチップ列（図中「読み出し」方向に並ぶチップ列）のデータに１つ目のスクランブルコード（Ｓｃｒａｍｂｌｅ Ｃｏｄｅ ＃Ａ）が乗算されて受信側２２に送信される。このとき受信データには、マルチパス干渉により、受信側２２におけるデインタリーブ処理用メモリへの書込み方向（すなわち時間方向）に干渉が発生する。

次に、送信側２１から、図５において「Ｃ_１１」で示すユーザ＃１の第１番目のチップ列のデータに２つ目のスクランブルコード（Ｓｃｒａｍｂｌｅ Ｃｏｄｅ ＃Ｂ）が乗算されて受信側２２に送信される。このとき第０番目のチップ列のデータを含む送信信号が通過する伝送路と、第１番目のチップ列のデータを含む送信信号が通過する伝送路とが同一であると仮定すると、第１番目のチップ列のデータもマルチパス干渉を受けるが、スクランブルコードが前回のものと異なるため、受信信号の信号電力変動は前回受信したものと異なる。

同様に、この後送信側２１から、第２番目のチップ列及び第３番目のチップ列の各データにそれぞれ３つ目又は４つ目のスクランブルコード（Ｓｃｒａｍｂｌｅ Ｃｏｄｅ ＃Ｃ，Ｓｃｒａｍｂｌｅ Ｃｏｄｅ ＃Ｄ）が乗算されて受信側２２に送信される。この例では、拡散率ＳＦが８であるため、拡散率ＳＦの半分（ＳＦ／２）を経過した「Ｃ_１４」で示す第４番目のチップ列からスクランブルコードの繰り返しが起こり、第４番目〜第７番目のチップ列に対して、第０番目〜第３番目のチップ列と同一のスクランブルコード（Ｓｃｒａｍｂｌｅ Ｃｏｄｅ ＃Ａ〜Ｓｃｒａｍｂｌｅ Ｃｏｄｅ ＃Ｄ）が適用される。従って、これ以降、受信信号の電力パターンとして、第０番目〜第３番目のチップ列と同じ信号電力変動が繰り返し発生することとなる。

この場合において、受信信号の同じ信号電力変動の繰り返しが拡散率ＳＦの半分（ＳＦ／２）を境に発生するため、直交符号の反転によって、逆拡散処理時に相殺（キャンセル）されることは明白である。このことにより、本実施の形態によるＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ方式によれば、従来のＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ方式における他ユーザ間干渉が原理的に生じない利点を損なわない。

一方、第０番目のチップ列から第３番目のチップ列までは、異なるスクランブルコード（Ｓｃｒａｍｂｌｅ Ｃｏｄｅ ＃Ａ〜Ｓｃｒａｍｂｌｅ Ｃｏｄｅ ＃Ｄ）が適用されているため、逆拡散処理時の積分操作によってランダムに相殺が発生し、干渉の白色化が実施される。つまり、従来では矛盾していた、スクランブル化と全ユーザ間直交化が並存する。

ユーザ数が１から２に変化した（すなわち接続ユーザ数が１人から２人になった）場合、上述の（２）式からも明らかなように、１人のユーザに割り当て可能なスクランブルコード数が半減する。図６は、このときの様子を示したものである。１ユーザ時のスクランブルコードは、「Ｓｃｒａｍｂｌｅ ｃｏｄｅ ＃Ａ」〜「Ｓｃｒａｍｂｌｅ ｃｏｄｅ ＃Ｈ」の８種類であったものが、２ユーザになると、この図６のように「Ｓｃｒａｍｂｌｅ ｃｏｄｅ ＃Ａ」〜「Ｓｃｒａｍｂｌｅ ｃｏｄｅ ＃Ｄ」の４種類だけとなる。この場合にも図２について上述した手順に従って送信データにスクランブル処理を施すことによって、ユーザ間干渉が原理的に発生せず、マルチパス干渉をＤＳ−ＣＤＭＡ方式などの従来提案されている無線通信方式よりも低減させることができることが分かる。

さらに理解を深めるために、ケースを別けて説明する。まず第１のケースとして、マルチパスではないが、ユーザ間に遅延が発生している場合について説明する。この場合、自ユーザを復号するにあたり、スクランブルコードがどのように影響するか考える。

ユーザ＃１にとって、ユーザ＃２は遅延しているため、スクランブルコードチップが不一致となる場合がある。従って、スクランブルコードのパターンによって、±１（＋１：一致、−１：不一致）がランダムに発生する。しかしながら、本実施の形態によるＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ方式では、必ず、直交符号のプラス領域とマイナス領域にてペアなスクランブルコード配置となっているため、直交符号がプラス極性（「＋１」）の領域においてスクランブルコードが不一致、つまり極性が反転すれば、直交符号がマイナス極性（「−１」）の領域でも不一致、つまり極性が反転する。つまり、逆拡散処理時の積分において相殺される。スクランブルコードのパターンが一致した時は、直交符号がプラス極性となり、スクランブルコードがないものとして考えられるので、直交性が保持されるのは明らかである。これは、マルチユーザの場合でも、上述のように全ユーザに非現実的な時間同期を求めるものではないことに大きな特徴がある。

次に、第２のケースとして、マルチパスで１ユーザの場合について説明する。この場合、直接波である先行波と遅延波の２波で考える（図２１の状態）。

マルチパスで１ユーザの場合、先行波に対してスクランブルコードの同期を取るため、先行波には問題が生じない。つまり、スクランブルコードは全て送受で一致して「＋１」となり、スクランブルコードが存在しないものとなる。一方、遅延波は、スクランブルコードの開始タイミングがずれているため、ランダムに±１（＝一致不一致）が発生する。ここで、直接波も遅延波も、直交符号は同一である。上述した第１のケースの場合と異なり、直交符号による相殺は発生しないが、遅延波においてスクランブルコードチップが不一致であった部分と一致した部分の相殺（キャンセル）が発生する。従って、遅延波の成分は全て相殺される場合もあれば、まったく相殺されない場合もある。つまり、長期的に見れば遅延波の白色化が可能となる。

さらに第３のケースとして、マルチパスでマルチユーザの場合について説明する。このケースの場合、他ユーザの遅延波が自ユーザへ与える影響は上述した第１のケースの場合と同じであり、直交性が保たれるため、マルチユーザ干渉は発生しない。また自ユーザの直接波、遅延波が他ユーザへ与える影響についても、上述した第１のケースの場合と同じとなる。

従って、本実施の形態によるＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ方式によって、ユーザ間の完全直交性を保ちつつ、マルチパス干渉の白色化が実施できることが分かる。なお、上記説明においては、スクランブルコードがＢＰＳＫ変調されている場合を仮定したが、これがＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）や８ＰＳＫ（８Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）等の変調方式を採用している場合においても全く同じである。

ここで、直交符号の極性連続を優先する理由について述べる。これまで説明してきたように、本実施の形態による無線通信方式は、直交符号がその拡散率ＳＦの周期内で必ず反転する関係にあることを利用して、その極性が反転する領域にそれぞれペアとなるスクランブルコードを乗算するものである。

この場合、全ユーザに対して、ランダムに直交符号を割り振るとユーザ間直交性が崩れてしまう。例えば図３において、上述した本実施の形態による無線通信方式の指針に反して、８番目の直交符号（ｃｏｄｅ ＃８）と９番目の直交符号（ｃｏｄｅ ＃９）とをそれぞれのユーザに割り振るものとすると、スクランブルコードは、０番目のチップと１番目チップ（つまり図３の横方向）で異なるものを使用することになる。

この場合において、ユーザ＃０の遅延波が存在したとすると、遅延波に対してはスクランブルコードの同期は取れていないので、受信側ではランダムに±１の値を取る。そうすると、ｃｏｄｅ＃８とｃｏｄｅ＃９と区別がつかなくなる場合がある。つまり、ユーザ間干渉（直交符号間干渉）が発生してしまうのである。スクランブルコードが不一致の場合、必ずペアとなるスクランブルコードの部分も不一致となるため、相殺するのが本実施の形態によるＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ方式の特徴であるが、上述のように直交符号の極性が連続しない領域ではユーザ間干渉が発生してしまう。極性が連続する直交符号の確保ができない場合は、図７に示すように、スクランブルコード数を１として、送信データのパターンによって品質が変化しないという、一般性を確保する目的となる。換言すると、この場合には、通信品質の向上を図ることが目的ではなく、送信データのパターンに依存する通信品質の変化を避けることが目的となる。

本実施の形態によるＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ方式による効果を計算機シミュレーションにて確認した。図８にその誤り率特性を示す。伝送路のモデルは、１６パス（直接波１、遅延波１５）の等レベル静的環境である。ユーザ間では１チップずつ送信データの遅延が発生するものとした。遅延波対策としては、周波数領域等化器を用いている。ガードインターバル（図４の「ＧＩ」）は、サイクルプレフィクス（Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘ）による構成とし、全ユーザの遅延波が必ず、ガードインターバル内に収まるものとしている。図中“Ｐｒｏｐｏｓｅｄ ＣＩＢＳ ２ｕ ８ＣＰＳ”とは、本実施の形態によるＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ方式を適用したＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ方式を示しており、２ユーザ、８スクランブルコードを意味している。（ＣＰＳ：Ｃｏｌｕｍｎ−Ｐａｉｒ Ｓｃｒａｍｂｌｉｎｇ）

この図８からも明らかなように、本実施の形態によるＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ方式によれば、ユーザ数が少なくなるに連れて、誤り率特性が向上していることが分かる。これは、周波数領域等化器の不完全性によって残留した、遅延波成分が本発明によって、白色化されたことを表している。従来のＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ方式では、ユーザ数に因らず１６ユーザと同じ誤り率特性であるが、本実施の形態によるＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ方式を適用することにより、誤り率１０^−４点において、約４〔ｄＢ〕の改善効果が確認できる。

なおこれまでの説明では、理解を助けるために、全てのユーザの拡散率ＳＦが同一の場合を想定していた。しかしながら、本実施の形態によるＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ方式では、全てのユーザの拡散率ＳＦが同一でない場合、上述の適用法と若干適用法が変化するため、これについて補助説明する。

図９にその様子を示す。図９では、拡散率２５６の低速データレートのユーザ＃１と、拡散率４の高速データレートのユーザ＃２が混在する場合において、送信側２１（図１）において行うべきスクランブル処理の内容を示している。この場合、拡散率４が支配的となるため、拡散率４のユーザ＃２が使用するスクランブルコードと、拡散率２５６のユーザ＃１が使用するスクランブルコードのそれぞれに、図２について上述した指針に基づく制限を与えることが必要となる。図９に示した列数は、３２である。理解を助けるために、図９では、拡散率４を一纏めとしており、このため図９自体では８列分の様子を示している。

また本実施の形態では、一纏めにした列単位でスクランブルコードの変更を実施する。図９に示したように、スクランブルコードは、「Ｓｃｒａｍｂｌｅ Ｃｏｄｅ ＃Ａ」〜「Ｓｃｒａｍｂｌｅ Ｃｏｄｅ ＃Ｈ」の８種類である。これはより具体的に、インタリーブのサイズ、つまり繰り返し送信回数がハードウェアの都合により固定された場合を考えたためである。

また、図９では、異なるユーザのデータとスクランブルコードの関係を分かり易くするために、拡散率４のユーザ＃２側の送信データに対するスクランブル処理の様子と、拡散率２５６のユーザ＃１側の送信データに対するスクランブル処理の様子とを右側に１つに纏めて示している（換言すれば、伝送路での状態と言える）が、実際のスクランブル処理は、基地局又は上位制御局の指示に基づき、それぞれユーザ個別の端末内部で行われる。

なお、誤解を避けるために追記すると、図２のステップＳＰ１において上述した本発明の指針（以下、これを本発明の第１の指針と呼ぶ）を守ってユーザ＃１及びユーザ＃２の拡散符号を１又は０が連続するものを選択した場合には、図９中の各スクランブルコード（「Ｓｃｒａｍｂｌｅ Ｃｏｄｅ ＃Ａ」〜「Ｓｃｒａｍｂｌｅ Ｃｏｄｅ ＃Ｈ」）に変化が生じる。

２ユーザ環境であるので、図３の符号表（Ｗａｌｓｈ−Ｈａｄａｍａｒｄ符号表）を参照すれば、例え０番のコード（「ｃｏｄｅ＃０」）（１，１，１，１）が拡散率４のユーザ＃２に、２番のコード（「ｃｏｄｅ＃２」）（１，１，０，０）を６４回繰り返して２５６チップまで展開した符号が拡散率２５６のユーザ＃１及び拡散率４のユーザ＃２のそれぞれに割り当てられる。

図３からも明らかなように、０番目及び２番目のチップ列にはそれぞれ１番目のスクランブルコードＡ１を、１番目及び３番目のチップ列にはそれぞれ２番目のスクランブルコードＡ２を割り当てれば、それらの符号反転関係から直交性が満たされることがわかる。つまり、図９の各スクランブルコード（Ｓｃｒａｍｂｌｅ Ｃｏｄｅ ＃Ａ〜Ｓｃｒａｍｂｌｅ Ｃｏｄｅ ＃Ｈ）は、Ａ＝（Ａ１，Ａ２），Ｂ＝（Ｂ１，Ｂ２）といった具合に、それぞれ２種類のコードから成り立つようにすることができる。

この結果、本発明を適用すると、図２のステップＳＰ１について上述した第１の指針を何らかの事情で満たせない場合は、拡散率４のユーザに干渉白色化の効果は現れないが、拡散率２５６のユーザには、８種類の異なるスクランブルコード系列が適用できるため、干渉の白色化効果が現れる。また、かかる第１の指針を満たせる場合には、拡散率４のユーザは、２種類のスクランブルコードの適用による白色化効果が得られ、拡散率２５６のユーザには、１６種類のスクランブルコードの白色化効果が得られる。

（１−３）本実施の形態による無線通信システム
次に、かかる本実施の形態によるＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ方式を適用した無線通信システムの具体的な構成について説明する。

図１０は、本実施の形態による無線通信システムを示すものである。この無線通信システム４０は、複数の携帯通信端末装置４１、１又は複数の基地局４２及び上位制御局４３から構成されている。

携帯通信端末装置４１は、図１１に示すように構成されており、ユーザの発話音声をマイクロホン５０により集音し、得られた音声信号Ｓ１を信号処理部５１に入力する。信号処理部５１は、供給される音声信号Ｓ１に対してアナログ／ディジタル変換等の所定の信号処理を施した後に、これをディジタル音声信号Ｓ２としてＱＰＳＫ変調部５２に入力する。またＱＰＳＫ変調部５２は、供給されるディジタル音声信号Ｓ２をＱＰＳＫ変調し、得られたＱＰＳＫ変調信号Ｓ３を拡散処理部５３に送出する。

このとき直交符号発生部５４には、上位制御局４３により指定された拡散率ＳＦ及びそのユーザに割り当てられた直交符号のコード番号が直交符号指定情報Ｄ１として送受信部５９から与えられる。そして直交符号発生部５４は、この直交符号指定情報Ｄ１に基づいて対応する拡散率ＳＦの対応する直交符号を発生させ、これを拡散処理部５３に送出する。

かくして拡散処理部５３は、この直交符号とＱＰＳＫ変調信号Ｓ３とを乗算するようにして当該ＱＰＳＫ変調信号Ｓ２を拡散処理し、得られた拡散処理信号Ｓ４をインタリーバ５５に送出する。またインタリーバ５５は、供給される拡散信号Ｓ４に対して図４について上述したインタリーブ処理を施し、得られたインタリーブ信号Ｓ５をスクランブラ５６に送出する。

このときスクランブルコード発生部５７には、上位制御局４３により指定されたそのとき使用すべきスクランブルコード数がスクランブルコード数指定情報Ｄ２として送受信部５９から与えられる。そしてスクランブルコード発生部５７は、このスクランブルコード数指定情報Ｄ２に基づいて、指定された数のスクランブルコードをインタリーブ信号Ｓ５に同期して繰り返し発生させ、これらをスクランブラ５６に送出する。

かくしてスクランブラ５６は、例えば送受信部５９の制御のもとに、インタリーバ５５から与えられるインタリーブ信号Ｓ５に対して、スクランブルコード発生部５７から与えられる同一のスクランブルコード群を直交符号のプラス極性領域及びマイナス極性領域にそれぞれ乗算するようにして、インタリーブ信号Ｓ５をスクランブル処理する。そしてスクランブラ５６は、得られたスクランブル信号Ｓ６をガードインターバル挿入部５８に送出する。

ガードインターバル挿入部５８は、スクランブル信号Ｓ６の所定シンボル分毎にガードインターバルを順次挿入し、得られたＧＩ挿入スクランブル信号Ｓ７を送受信部５９に送出する。また送受信部５９は、このＧＩ挿入信号Ｓ７に対して帯域を制限するための所定のフィルタ処理及びＧＩ挿入スクランブル信号Ｓ７の周波数を上げるアップコンバート処理等の所定の信号処理を施し、かくして得られた送信信号Ｓ８をアンテナ６０を介して発信する。

一方、携帯通信端末４１においては、通話相手側から基地局４２を中継して送信される送信信号Ｓ１０をアンテナ６０を介して送受信部５９において受信する。そして送受信部５９は、この送信信号Ｓ１０に対してダウンコンバート処理等の所定の信号処理を施し、得られた受信信号Ｓ１１をガードインターバル除去部６１に送信する。

また送受信部５９は、これとは別に上位制御局４３から基地局４２を介して送信される上述の直交符号指定情報Ｄ１を直交符号発生部５４に送信すると共に、当該上位制御局４３から基地局４２を介して送信される上述のスクランブルコード数指定情報Ｄ２をスクランブルコード発生部５７に送信する。

ガードインターバル除去部６１は、与えられる受信信号Ｓ１１からガードインターバルを除去し、得られたＧＩ除去受信信号Ｓ１２を周波数領域等化部（ＦＤＥ：Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−ｄｏｍａｉｎ ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ）６２に送出する。

周波数領域等化部６２は、供給されるＧＩ除去受信信号Ｓ１２に対して、ビット誤り率特性を改善するための最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ：Ｍｉｎｉｍｕｍ ｍｅａｎ ｓｑｕａｒｅ ｅｒｒｏｒ）規範に基づく所定の周波数領域等化処理を施し、得られたスクランブル信号Ｓ１３をデスクランブラ６３に送出する。

このときスクランブルコード発生部６４は、上述のように送受信部５９から与えられるスクランブルコード数指定情報Ｄ２に基づいて、指定された数のスクランブルコードをスクランブル信号Ｓ１３に同期して繰り返し発生させ、これをデスクランブラ６３に送出する。

かくしてデスクランブラ６３は、例えば送受信部５９の制御のもとに、周波数領域等化部６２から与えられるスクランブル信号Ｓ１３に対して、スクランブルコード発生部６４から与えられる同一のスクランブルコード群を直交符号のプラス極性領域及びマイナス極性領域にそれぞれ乗算するようにして、スクランブル信号Ｓ１３をデスクランブル処理する。またデスクランブラ６３は、この結果として得られたインタリーブ信号Ｓ１４をデインタリーバ６５に送出する。

デインタリーバ６５は、供給されるインタリーブ信号Ｓ１４を図１について上述したようにデインタリーブ処理し、得られた拡散処理信号Ｓ１５を逆拡散処理部６６に送出する。

このとき直交符号発生部６７は、上述のように送受信部５９から与えられる直交符号指定情報Ｄ１に基づいて、そのユーザに割り当てられた直交符号を発生させ、これを逆拡散処理部６６に送出する。かくして逆拡散処理部６６は、直交符号発生部６７から与えられる直交符号を拡散信号Ｓ１５に乗算するようにして、当該拡散信号Ｓ１５を逆拡散処理し、得られたＱＰＳＫ変調信号Ｓ１６をＱＰＳＫ復調部６８に送信する。

ＱＰＳＫ復調部６８は、供給されるＱＰＳＫ変調信号Ｓ１６に対してＱＰＳＫ復号処理を施し、得られたディジタル音声信号Ｓ１７を信号処理部６９に送出する。また信号処理部６９は、供給されるディジタル音声信号Ｓ１７に対してディジタル／アナログ変換処理等の所定の信号処理を施し、得られた音声信号Ｓ１８をスピーカ７０に送出する。これによりこの音声信号Ｓ１８に基づく音声がスピーカ７０から出力される。

このようにして携帯通信端末４１においては、ユーザの音声を通話相手側に送信する一方、通話相手側から送信される音声をスピーカ７０から出力し得るようになされている。

一方、図１２は、上位制御局４３（図１０）内に設けられた、携帯通信端末４１間の通信を制御する通信制御装置８０の構成を示すものである。この図１２からも明らかなように、通信制御装置８０は、この通信制御装置８０全体の動作制御を司るＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）８１と、各種制御プログラムが格納されたＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）８２と、ＣＰＵ８１のワークメモリとしてのＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）８３と、各種アプリケーションソフトウェアが格納されたフラッシュＲＯＭ等の記憶装置８４と、ＣＰＵ８１が各基地局５２（図１０）と電話回線や無線通信回線を介して通信を行うためのインタフェースとしての通信処理部８５とがバス８６を介して相互に接続されることにより構成されている。

この場合、通信制御装置８０には、常時、各基地局４２（図１０）からそのとき接続されているユーザ数が接続ユーザ数情報として通知される。そして通信制御装置８０のＣＰＵ８１は、これら各基地局４２から与えられる接続ユーザ数情報及び記憶装置８４に格納されたアプリケーションソフトウェアに基づき、図１３に示す直交符号割当て及びスクランブルコード数算出処理手順ＲＴ１に従って、各接続ユーザに対する直交符号の割当て処理と、そのとき使用すべきスクランブルコード数の算出及び決定処理を行い、これらの処理結果を各携帯通信端末４１に送信する。

すなわちＣＰＵ８１は、通信制御装置８０の電源が投入されると、この直交符号割当て及びスクランブルコード算出処理手順ＲＴ２をステップＳＰ１０において開始し、続くステップＳＰ１１において、そのとき各基地局４２から与えられる接続ユーザ数情報に基づいて接続ユーザ数の合計値を算出し、この算出結果に基づいて接続ユーザ数の数に変化があったか否かを判断する。

ＣＰＵ８１は、このステップＳＰ１１において否定結果を得ると、肯定結果を得るのを待ち受ける。そしてＣＰＵ８１は、やがて接続ユーザ数が増加又は減少することによりこのステップＳＰ１１において肯定結果を得ると、ステップＳＰ１２に進んで、新規の接続ユーザに直交符号を割り当てる。このときＣＰＵ８１は、上述のようにその新規の接続ユーザに対して直交符号として同極性が連続する数の多い直交符号を優先的に割り当てるようにする。

次いでＣＰＵ８１は、ステップＳＰ１３に進んで、そのときの拡散率ＳＦ及びステップＳＰ１１において算出した接続ユーザ数から、（２）式を用いてそのとき新規の接続ユーザの携帯通信端末４１に設定すべきスクランブルコード数を算出する。この際、ＣＰＵ８１は、ステップＳＰ１１において算出した接続ユーザ数がそのときの拡散率ＳＦの半分を越える場合には、スクランブルコード数を１とする。

さらにＣＰＵ８１は、この後ステップＳＰ１４に進んで、ステップＳＰ１２において新規の接続ユーザに割り当てた直交符号及びそのときの拡散率ＳＦと、ステップＳＰ１３において算出したスクランブルコード数とを、対応する基地局４２を介してその新規の接続ユーザの携帯通信端末４１に送信する。そしてＣＰＵ８１は、この後ステップＳＰ１１に戻り、さらにこの後同様の処理（ステップＳＰ１１〜ステップＳＰ１４）を繰り返す。

（１−４）本実施の形態の動作及び効果
以上の構成において、各接続ユーザに対して極性が連続する数が多い直交符号を優先的に割り当てると共に、拡散率ＳＦ及び接続ユーザ数からそのとき使用するスクランブルコード数を求め、このスクランブルコード数のスクランブルコードを用いて、直交符号のプラス極性領域及びマイナス極性領域に同一のスクランブルコード群を乗算するようにして送信データをスクランブル処理する。

そしてこのような無線通信方式によれば、受信側において受信データを逆拡散処理する際の積分処理によって、同じスクランブルコード群が乗算された直交符号のプラス極性領域及びマイナス極性領域それぞれで受信データの電力変動にキャンセリング（相殺）が発生し、マルチパス環境下におけるマルチパス干渉を白色化することができる。さらにプラス領域及びマイナス領域にペアで配置したスクランブルコード群同士の相殺により、マルチユーザ干渉が生じない。

従って、本実施の形態による無線通信方式を適用することによって、ＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ方式の利点であるユーザ間干渉が原理的に生じない利点を常時損なわず、また接続ユーザ数が少ない場合にはマルチパス干渉を低減させることができるため、従来の無線通信方式よりも大幅にその通信品質を改善することができる。

そして、このように通信品質を改善することによって、電波が受信側に到達するまでに必要な所要送信電力を低減することが可能となる。これは、携帯通信端末４１から基地局４２への上り回線を考えれば、携帯通信端末４１のバッテリを長時間もたせることを意味し、下り回線で考えれば、インフラ設備の省電力化が図れることを意味する。また省電力化を特に必要としないアプリケーションであれば、その分電波到達距離が延伸されることを意味し、いずれにしても有効な効果を得ることができる。

以上の構成によれば、接続ユーザに対して極性が連続する数が多い直交符号を優先的に割り当てると共に、拡散率ＳＦ及び接続ユーザ数からそのとき使用するスクランブルコード数を求め、このスクランブルコード数のスクランブルコードを用いて、直交符号のプラス極性領域及びマイナス極性領域に同一のスクランブルコード群を乗算するようにして送信信号をスクランブル処理した後に当該送信信号を送信側から送信するようにしたことにより、ＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ方式の利点であるユーザ間干渉が原理的に生じない利点を損なうことなくマルチパス干渉を低減させることができ、かくして通信品質を向上させ得る無線通信システムを実現できる。

（２）第２の実施の形態
（２−１）本実施の形態による無線通信方式
第１の実施の形態においては、本発明をＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ方式に適用する場合について説明した。しかしながら、本発明は、ＩＦＤＭＡ方式にも適用が可能である。ＩＦＤＭＡ方式の特徴は、ＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ方式における直交符号（直交識別子）を次式

で表されるフーリエ系列とした点にある。ここで、Ｎは、接続ユーザにそれぞれ割り当てられる固有の整数で≦ＳＦ／２、ｔは時間、ωは角周波数、ｊは虚数演算子、ＳＦは拡散率を示す。この式が意味するのは、フーリエ系列とは、直交符号周期（拡散率ＳＦ）内部での整数（＝Ｎ）回の回転がある回転演算子である。

図１４は、ＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ方式における直交符号及びＩＦＤＭＡ方式における直交符号をそれぞれ示したものである。この図１４からも明らかなように、ＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ方式及びＩＦＤＭＡ方式の直交符号は、その極性のみを観察すると非常に合致している。従って、ＩＦＤＭＡ方式についても第１の実施の形態について上述した本願発明を適用することが可能となる。ただし、例えば図１４の直交符号＃３においては、ＩＦＤＭＡ方式の場合には途中で直交符号の極性が反転するような周波数を生成するのではなく、回転が逆になる。つまり、ｃｏｓ（ωｔ）＋ｊｓｉｎ（ωｔ）という波形がｃｏｓ（ωｔ）−ｊｓｉｎ（ωｔ）という波形となる。なお、図１４中の「オフセット周波数」とは、拡散率で規格化したＲＦ無線中心周波数からのオフセット周波数を意味する。

図１５は、従来のＩＦＤＭＡ方式における無線通信システム９０の送信側９１及び受信側９２の基本構成を示している。この図１５に示すように、ＩＦＤＭＡ方式では、送信側９１では、送信データに対してインタリーバ９１においてインタリーブ処理を施した後に、周波数変換部１００において中心周波数が（４）式で与えられるフーリエ系列の直交符号を乗算するようにして周波数変換処理を施す。またＩＦＤＭＡ方式では、受信側９２において、受信データに対して（４）式の逆数の中心周波数を有するフーリエ系列の直交符号を周波数変換部１０２において乗算するようにして周波数変換処理した後に、デインタリーバ１０３においてデインタリーブ処理を施し、さらに積分処理部において積分処理を施す。これによりＩＦＤＭＡ方式では、繰り返し送信によって成し得た櫛型スペクトルの櫛と櫛の間にユーザを周波数配置することで複数の発信者が同時に通信を行うことができる。

一方、図１５との対応部分に同一符号を付して示す図１６は、ＩＦＤＭＡ方式に本発明を適用した無線通信システム１１０の送信側１１１及び受信側１１２の基本構成を示すものである。図１５について上述した従来のＩＦＤＭＡ方式による無線通信システム９０との比較における本実施の形態によるＩＦＤＭＡ方式の特徴の１つは、送信側１１１においてインタリーブ処理された送信データに対してスクランブル処理を施し、受信側１１２において受信データに対してデスクランブル処理を施す点にある。

この場合において、本実施の形態による無線通信方式では、ＩＦＤＭＡ方式における直交符号がその１周期内で反転する関係にあることを利用して、プラス極性領域、マイナス極性領域で同一のスクランブルコード群を乗算し、直交符号間（ここでは直交周波数）の直交性を保ちつつ、遅延波を抑圧するものである。従って、ＩＦＤＭＡ方式への適用も原理的に問題はない。直交符号の割り当てにおける優先順位は、周波数が低い、つまり１直交符号周期内での回転回数が少ない直交符号から優先して割り当てることになる。ただし、正回転もしくは、逆回転のみを優先して割り当てる。この結果、割り当ての一例は、Ｎ＝０、＋１、＋２、＋３・・・となり、Ｎ＝０、＋１、−１・・・とはしない。これは、回転方向の違いは、ｊｓｉｎ（ωｔ）の係数である為、スクランブルの結果、極性が反転、つまり回転方向が反転するケースが発生（＝ユーザー間干渉が発生）するのを避けるためである。

またＩＦＤＭＡ方式では、直交識別子は周波数（つまり正弦波）なので、必ず「＋」，「−」を必要とする。またＯＶＳＦやＷａｌｓｈ−Ｈａｄａｍａｒｄ符号のように途中からの極性の反転がない。この結果、運用可能なスクランブルコード数Ｍを、次式

により求めるようにする。結果として、ＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ方式と同じ運用可能なスクランブルコード数となる。

なお、ＩＦＤＭＡ方式の場合、その周波数スペクトルも大きな特徴の１つである。同一送信データを繰り返し送信する事で、櫛の歯状のスペクトルとなるためである。しかし、本発明を適用すると、通信品質の観点からは劣化は生じないものの、スクランブルコードの乗算により、そのスペクトルの形状は失われる。

（２−２）本実施の形態による無線通信システムの構成
図１０において、１２０は第２の実施の形態による無線通信システムを示す。この無線通信システム１２０は、無線通信方式として図１６について上述した本実施の形態によるＩＦＤＭＡ方式が適用されている点を除いて第１の実施の形態による無線通信システム４０と同様に構成されている。

図１１との対応部分に同一符号を付して示す図１７は、かかる本実施の形態による無線通信システム１２０における携帯通信端末１２１の具体的な構成を示すものである。この図１７からも明らかなように、本実施の形態による携帯通信端末１２１においては、ＱＰＳＫ変調部５２から出力されるＱＰＳＫ変調信号Ｓ３をインタリーバ５５に入力する。

インタリーバ５５は、供給されるＱＰＳＫ変調信号Ｓ３に対して、第１の実施の形態によるインタリーブ処理と同様のインタリーブ処理を施す。この際、インタリーバ５５は、送受信部５９から通知される上位制御局１２２により指定された拡散率ＳＦと同じ回数だけデータを繰り返し読み出す。つまり、インタリーバ５５においてデータが繰り返し読み出される回数がＩＦＤＭＡ方式における拡散率ＳＦとなる。そしてインタリーバ５５は、かくして得られたインタリーブ信号Ｓ２０を周波数変換部１３０に送出する。

このとき直交周波数発生部１３１には、送受信部５９から上位制御局１２２により指定された直交周波数が直交周波数指定情報Ｄ１０として与えられる。そして直交周波数発生部１３１は、この直交周波数指定情報Ｄ１０に基づいて、その直交周波数を有するフーリエ系列の直交符号を発生させ、これを周波数変換部１３０に送出する。

かくして直交周波数発生部１３０は、この直交符号とインタリーブ信号Ｓ２０とを乗算するようにして当該インタリーブ信号Ｓ２０の周波数を変換処理し、得られた周波数変換信号Ｓ２１をスクランブラ１３２に送出する。

スクランブラ１３２は、ＩＦＤＭＡ方式における直交符号のプラス極性領域及びマイナス極性領域にそれぞれ同一のスクランブルコード群を順次乗算するようにしてインタリーブ信号Ｓ２０をスクランブル処理し、得られたスクランブル信号Ｓ２２をガードインターバル挿入部５８に送出する。かくしてこのスクランブル信号Ｓ２２はこの後ガードインターバル挿入部５８においてガードインターバルが挿入された後に送受信部５９及びアンテナ６０を順次介して送信信号Ｓ８として発信される。

一方、携帯通信端末１２１においては、通話相手側から基地局４２を中継して送信される送信信号Ｓ１０をアンテナ６０を介して送受信部５９において受信する。そして送受信部５９は、この送信信号Ｓ１０に対してダウンコンバート処理等の所定の信号処理を施し、得られた受信信号Ｓ１１を周波数変換部１３３に送信する。

また送受信部５９は、これとは別に上位制御局１２２から基地局４２を介して送信される上述の直交周波数を直交周波数指定情報Ｄ１として直交周波数発生部１３４に送信すると共に、当該上位制御局１２２から基地局４２を介して送信される上述のスクランブルコード数指定情報Ｄ２をスクランブルコード発生部５７に送信する。

直交周波数発生部１３４は、供給される直交周波数指定情報Ｄ１０に基づいて、そのユーザに固有の直交周波数を有するフーリエ系列の直交符号を発生させ、これを周波数変換部１３３に送出する。かくして周波数変換部１３３は、直交周波数発生部１３４から与えられる直交符号を受信信号Ｓ１１に乗算するようにして、当該受信信号Ｓ１１の周波数を元の周波数帯域に変換し、得られた周波数変換信号Ｓ２３をガイドインターバル除去部６１に送信する。

そして周波数変換信号Ｓ２３は、この後ガードインターバル除去部６１においてガードインターバルが除去され、周波数領域等化部６２において最小平均二乗誤差規範に基づく所定の周波数領域等化処理が施される。また周波数変換信号Ｓ２３は、さらにこの後デスクランブラ１３５においてＩＦＤＭＡ方式における直交符号のプラス極性領域及びマイナス極性領域にそれぞれ同一のスクランブルコード群を順次乗算するようにしてインタリーブ信号Ｓ２０をデスクランブル処理する。

さらにデインタリーバ１３７は、デスクランブル処理された周波数変換信号Ｓ２３に対して、送受信部５９から通知される上位制御局１２２により指定されたそのときの拡散率ＳＦに基づいてデインタリーブ処理を施し、得られたデインタリーブ信号Ｓ２４を積分処理部１３６に送出する。

積分処理部１３６は、供給されるデインタリーブ信号Ｓ２４を順次積分処理し、得られた積分信号Ｓ２５をＱＰＳＫ復調部６８に送出する。かくして積分信号Ｓ２５は、この後ＱＰＳＫ復調部６８において復調処理され、信号処理部６９においてディジタル／アナログ変換処理等の所定の信号処理が施されることにより音声信号Ｓ１８に変換される。そしてこの音声信号Ｓ１８がスピーカ７０に与えられ、これによりこの音声信号Ｓ１８に基づく音声がスピーカ７０から出力される。

このようにしてこの携帯通信端末１２１においては、ユーザの音声を通話相手側に送信する一方、通話相手側から送信される音声をスピーカ７０から出力し得るようになされている。

一方、図１２において１２３は、上位制御局１２２（図１０）内に設けられた、携帯通信端末１２１間の通信を制御する通信制御装置１２３の構成を示すものである。この通信制御装置１２４は、記憶装置１２４に格納されたアプリケーションソフトウェアがＩＦＤＭＡ方式に対応したものとなっていることを除いて第１の実施の形態による通信制御装置８０と同様に構成されている。

そして、この通信制御装置１２３のＣＰＵ８１は、各基地局４２から与えられる接続ユーザ数情報及び記憶装置１２４に格納されたアプリケーションソフトウェアに基づき、図１８に示す直交符号割当て及びスクランブルコード数算出処理手順ＲＴ３に従って、各接続ユーザに対する直交符号の割当て処理と、そのとき使用すべきスクランブルコード数の算出及び決定処理とを行い、これらの処理結果を各携帯通信端末１２１に送信する。

すなわちＣＰＵ８１は、通信制御装置１２３の電源が投入されると、この直交符号割当て及びスクランブルコード算出処理手順ＲＴ３をステップＳＰ２０において開始し、続くステップＳＰ２１において、そのとき各基地局４２から与えられる接続ユーザ数情報に基づいて接続ユーザ数の合計値を算出し、この算出結果に基づいて接続ユーザ数の数に変化があったか否かを判断する。

ＣＰＵ８１は、このステップＳＰ２１において否定結果を得ると、肯定結果を得るのを待ち受ける。そしてＣＰＵ８１は、やがて接続ユーザ数が増加又は減少することによりこのステップＳＰ２１において肯定結果を得ると、ステップＳＰ２２に進んで、新規の接続ユーザに直交周波数を割り当てる。このときＣＰＵ８１は、その新規の接続ユーザに対して周波数が低い、つまり１直交符号周期内での回転回数が少ない直交符号を優先的に割り当てる。

次いで、ＣＰＵ８１は、ステップＳＰ２３に進んで、そのときの拡散率ＳＦ及びステップＳＰ２１において算出した接続ユーザ数に基づいて、（４）式を用いてそのとき新規の接続ユーザの携帯通信端末１２１に設定すべきスクランブルコード数を算出する。この際、ＣＰＵ８１は、ステップＳＰ２１において算出した接続ユーザ数がそのときの拡散率ＳＦの半分を越える場合には、スクランブルコード数を１とする。

さらにＣＰＵ８１は、この後ステップＳＰ２４に進んで、ステップＳＰ２２において各接続ユーザにそれぞれ割り当てた直交周波数及びそのときの拡散率ＳＦと、ステップＳＰ２３において算出したスクランブルコード数とを、対応する基地局４２を介してその新規の接続ユーザの携帯通信端末４１に送信する。そしてＣＰＵ８１は、この後ステップＳＰ２１に戻り、さらにこの後同様の処理（ステップＳＰ２１〜ステップＳＰ２４）を繰り返す。

（２−３）本実施の形態の動作及び効果
以上の構成において、この無線通信システム１２０も、各接続ユーザに対して周波数が低い直交符号を優先的に割り当てると共に、拡散率ＳＦ及び接続ユーザ数からそのとき使用するスクランブルコード数を求め、このスクランブルコード数のスクランブルコードを用いて、直交符号のプラス極性領域及びマイナス極性領域に同一のスクランブルコード群を乗算するようにして送信データをスクランブル処理する。

そして、本実施の形態による無線通信方式の場合も、受信側において受信データを積分処理部１３６において行われる積分処理によって、同じスクランブルコードが繰り返された直交符号のプラス極性領域及びマイナス極性領域それぞれで受信データの電力変動にキャンセリング（相殺）が発生し、マルチパス環境下におけるマルチパス干渉を白色化することができる。さらに、プラス領域及びマイナス領域にペアで配置したスクランブルコード群同士の相殺により、マルチユーザ干渉が生じない。

従って、本実施の形態による無線通信方式を適用することによって、ＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ方式の利点であるユーザ間干渉が原理的に生じない利点を常時損なわず、また接続ユーザ数が少ない場合にはマルチパス干渉を低減させることができるため、従来の無線通信方式よりも大幅にその通信品質を改善することができ、省電力化を図ることができる。

以上の構成によれば、各接続ユーザに対して周波数が低い直交符号を優先的に割り当てると共に、接続ユーザ数からそのとき使用するスクランブルコード数を求め、このスクランブルコード数のスクランブルコードを用いて、直交符号のプラス極性領域及びマイナス極性領域に同一のスクランブルコード群を乗算するようにして送信信号をスクランブル処理した後に当該送信信号を送信側から送信するようにしたことにより、ＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ方式の利点であるユーザ間干渉が原理的に生じない利点を損なうことなくマルチパス干渉を低減させることができ、かくして通信品質を向上させ得る無線通信システムを実現できる。

（３）他の実施の形態
なお上述の第１及び第２の実施の形態においては、第１及び第２の実施の形態では拡散率ＳＦ及び接続ユーザ数に基づいてスクランブルコード数を算出するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、これら変調処理に関するパラメータ（拡散率ＳＦ）及び接続ユーザ数の少なくとも１つに基づいてスクランブルコード数を算出するようにしても良い。

また上述の第１及び第２の実施の形態においては、本発明を、ＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ方式やＩＦＤＭＡ方式に適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要は、直交符号として、直交識別子の構成要素内でプラス極性領域及びマイナス極性領域を有する直交符号を用いるこの他種々の無線通信方式及び当該無線通信方式を適用した無線通信システムに広く適用することができる。

さらに上述の第１及び第２の実施の形態においては、拡散率及び通信中の携帯通信端末数の少なくとも１つに基づいて、携帯通信端末４１，１２１におけるスクランブル処理時のスクランブルコード数を決定するスクランブル系列数決定手段として上位制御局４３，１２２の通信制御装置８０，１２３を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、かかるスクランブル系列数決定手段を上位制御局４３，１２２の通信制御装置８０，１２３とは別に設けるようにしても良い。

さらに上述の第１及び第２の実施の形態においては、上位制御局４３，１２２の通信制御装置８０，１２３により決定されたスクランブルコード数のスクランブルコードからなる同一のスクランブルコード群を直交符号のプラス極性領域及びマイナス極性領域にそれぞれ乗算するようにしてスクランブル処理するスクランブル手段としてのスクランブラ５６，１３０をインタリーバ５５の後段に配置するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、スクランブラ５６，１３０をインタリーバ５５の前段に配置するようにしても良く、スクランブラ５６，１３０の配置位置はどこであっても良い。

本発明は携帯電話システムなどの移動体通信システムに適用できる。

第１の実施の形態による無線通信方式の説明に供するブロック図である。 本実施の形態によるＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ方式におけるスクランブル処理の説明に供するフローチャートである。 直交符号の説明に供する図表である。 本実施の形態によるＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ方式における受信側のスクランブル処理の説明に供する概念図である。 本実施の形態によるＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ方式の作用説明に供する概念図である。 マルチユーザ環境下における本実施の形態によるＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ方式の作用説明に供する概念図である。 本実施の形態によるＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ方式においてスクランブルコード数を１とした場合の様子を示す概念図である。 本実施の形態によるＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ方式における誤り率特性を示す特性曲線図である。 ユーザ毎の拡散率が異なる場合の説明に供する概念図である。 第１及び第２の実施の形態による無線通信システムの概略構成を示す略線図である。 第１の実施の形態による携帯電話端末の構成を示すブロック図である。 通信制御装置の概略構成を示すブロック図である。 直交符号割当て及びスクランブルコード数算出処理手順を示すフローチャートである。 ＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ方式及びＩＦＤＭＡ方式における直交符号の違いの説明に供する波形図である。 従来のＩＦＤＭＡ方式の無線通信システムの概要説明に供するブロック図である。 第２の実施の形態による無線通信方式の説明に供するブロック図である。 第２の実施の形態による携帯電話端末の構成を示すブロック図である。 第２の実施の形態における直交符号割当て及びスクランブルコード数算出処理手順を示すフローチャートである。 従来のＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ方式の無線通信システムの概要構成に供するブロック図である。 従来のＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ方式の送信側において行われる拡散処理及びインタリーブ処理の内容を概念的に示す概念図である。 従来のＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ方式におけるマルチユーザ干渉の説明に供する概念図である。 従来のＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ方式におけるマルチユーザ干渉の説明に供する概念図である。 従来のＣＩＢＳ−ＣＤＭＡ方式において送信側にスクランブル処理を適用した場合の説明に供する概念図である。

符号の説明

２０，４０，９０，１２０……無線通信システム、１０，５３……拡散処理部、１１，５５……インタリーバ、１２，６５……デインタリーバ、１３，６６……逆拡散処理部、２１……送信側、２２……受信側、３０，５６，１３２……スクランブラ、３１，６３，６３，１３５……デスクランブラ、４１，１２１……携帯通信端末、４２……基地局、４３，１２２……上位制御局、８０，１２３……通信制御装置、８１……ＣＰＵ。

Claims (9)

1. 複数の無線通信装置及び無線通信を制御する通信制御装置を有し、各無線通信装置が、送信データを、前記通信制御装置により割り当てられた当該無線通信装置に固有の、プラス極性を持つ符号とマイナス極性を持つ符号とで形成される直交識別子を用いて変調処理して送信する無線通信システムにおいて、
   前記通信制御装置は、
   前記変調処理時における拡散率及び通信中の無線通信装置数に基づいて、スクランブル処理時のスクランブル系列数を決定するスクランブル系列数決定手段を備え、
   各前記無線通信装置は、
   前記変調処理された前記送信データを、前記通信制御装置により決定された前記スクランブル系列数のスクランブル系列からなるスクランブル系列群を、前記直交識別子を形成するプラス極性を持つ符号列の領域及びマイナス極性を持つ符号列の領域にそれぞれ乗算するようにしてスクランブル処理するスクランブル手段を備える
   ことを特徴とする無線通信システム。
2. 前記通信制御装置は、連続した同一極性をより多くもつ前記直交識別子を優先的に各前記無線通信装置にそれぞれ割り当てる
   ことを特徴とする、請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記直交識別子は、Ｗａｌｓｈ−Ｈａｄａｍａｒｄ符号である
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信システム。
4. 前記直交識別子は、フーリエ系列である
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信システム。
5. 送信データを、送信側に割り当てられた当該送信側に固有の、プラス極性を持つ符号とマイナス極性を持つ符号とで形成される直交識別子を用いて変調処理して送信する無線通信方法において、
   前記変調処理時の拡散率及び通信中の無線通信装置数に基づいて、スクランブル処理時のスクランブル系列数を前記送信側に指定する第１のステップと、
   前記送信側において、前記変調処理された前記送信データを、指定された前記スクランブル系列数のスクランブル系列からなるスクランブル系列群を、前記直交識別子を形成するプラス極性を持つ符号列の領域及びマイナス極性を持つ符号列の領域にそれぞれ乗算するようにしてスクランブル処理する第２のステップと、
   を含む
   ことを特徴とする無線通信方法。
6. 連続した同一極性をより多くもつ前記直交識別子を優先的に各前記送信側にそれぞれ割り当てる
   ことを特徴とする、請求項５に記載の無線通信方法。
7. 前記直交識別子は、Ｗａｌｓｈ−Ｈａｄａｍａｒｄ符号である
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載の無線通信方法。
8. 前記直交識別子は、フーリエ系列である
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載の無線通信方法。
9. 送信データを、所定の通信制御装置により割り当てられた自機に固有の、プラス極性を持つ符号とマイナス極性を持つ符号とで形成される直交識別子を用いて変調処理して送信する通信装置において、
   前記通信制御装置は、前記変調処理時の拡散率及び通信中の前記通信装置数の少なくとも１つに基づいて、スクランブル処理時のスクランブル系列数を決定し、
   前記直交識別子を用いて変調処理された前記送信データを、前記通信制御装置により決定された前記スクランブル系列数のスクランブル系列からなるスクランブル系列群を前記直交識別子を形成するプラス極性を持つ符号列の領域及びマイナス極性を持つ符号列の領域にそれぞれ乗算するようにしてスクランブル処理するスクランブル手段を備える
   ことを特徴とする通信装置。

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