マルチキャリア伝送ネットワークのユーザに１つまたは複数の拡散系列を割り当てる方法および装置
【課題】単純な拡散系列割当て技法を用いて、考慮中の伝送ネットワークのパフォーマンスに対する干渉の影響を低減することを可能にする拡散系列の割り当て方法を提供する。
【解決手段】マルチキャリア伝送ネットワークのユーザに１つまたは複数の拡散系列を割り当てる方法であって、拡散系列の各要素は、上記ネットワークの送信機において、送信されるべきデータ項目が乗算された後、対応するサブキャリア上に送信される、拡散系列を割り当てる方法において、上記マルチキャリア伝送ネットワークの各ユーザについて、空間情報を取得するステップと、その空間情報に従って上記ユーザを順に並べるステップと、各ユーザに、その順序に従って、順序付けられた拡散系列のグループのうちから少なくとも１つの拡散系列を割り当てるステップと、を含む。
【解決手段】マルチキャリア伝送ネットワークのユーザに１つまたは複数の拡散系列を割り当てる方法であって、拡散系列の各要素は、上記ネットワークの送信機において、送信されるべきデータ項目が乗算された後、対応するサブキャリア上に送信される、拡散系列を割り当てる方法において、上記マルチキャリア伝送ネットワークの各ユーザについて、空間情報を取得するステップと、その空間情報に従って上記ユーザを順に並べるステップと、各ユーザに、その順序に従って、順序付けられた拡散系列のグループのうちから少なくとも１つの拡散系列を割り当てるステップと、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［発明の詳細な説明］
本発明は、マルチキャリア符号分割多元接続伝送ネットワーク（ＭＣ−ＣＤＭＡネットワークという名称のほうでよく知られている）または直交周波数符号分割多重化伝送ネットワーク（ＯＦＣＤＭという名称のほうでよく知られている）のようなマルチキャリア伝送ネットワークのユーザに、ひとつ以上の拡散系列を割り当てる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＣ−ＣＤＭＡは、ワイヤレス・ブロードバンド・マルチメディア・アプリケーションに対する広範な関心を集めている。マルチキャリア符号分割多元接続（ＭＣ−ＣＤＭＡ）は、ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）変調とＣＤＭＡ多元接続技法を組み合わせたものである。この多元接続技法が最初に提案されたのは、N. Yee等による論文「Multicarrier CDMA in indoor wireless radio networks」（Proceedings of PIMRC'93, Vol.1, pp.109-113, 1993）である。この技法の発展の総説は、S. Hara等による論文「Overview of Multicarrier CDMA」（IEEE Communication Magazine, pp.126-133, December 1997）にある。
【０００３】
各移動端末すなわちユーザの信号がその周波数スペクトルを拡散させるために時間領域で乗算されるＤＳ−ＣＤＭＡ（直接拡散符号分割多元接続）とは異なり、この場合のシグネチャは周波数領域で信号に乗算され、シグネチャの各要素は異なるサブキャリアの信号に乗算される。
【０００４】
一般的に、ＭＣ−ＣＤＭＡは、ＣＤＭＡとＯＦＤＭの有利な特徴、すなわち、高いスペクトル効率、多元接続能力、周波数選択性チャネルの存在下でのロバスト性、高いフレキシビリティ、狭帯域干渉阻止、単純な１タップ等化、等を併せ持つ。
【０００５】
ＭＣ−ＣＤＭＡ基地局送信機は、複数（Ｋ）のユーザ、より正確にはユーザの移動端末へ、複数のシンボルを送信する。例えば、ＭＣ−ＣＤＭＡ伝送システムの基地局に配置されるＭＣ−ＣＤＭＡ送信機は、複数のダウンリンク伝送チャネルを通じて複数のユーザへシンボルを送信する。
【０００６】
基地局からユーザｋへ送信されるべき複素シンボルには、まず、ｃkで表される拡散系列が乗算される。拡散系列は、Ｌ個の「チップ」からなり、各チップは継続時間がＴcであり、拡散系列の全継続時間はシンボル期間Ｔに対応する。セル内干渉を軽減するため、拡散系列は直交するように選択される。
【０００７】
複素シンボルにユーザｋの拡散系列の要素を乗算した結果、Ｌ個の複素値が得られる。これを他のユーザｋ’≠ｋへ送信されるべき同種の値に加算する。その後、これらの値は、ＯＦＤＭ多重のＬ個の周波数のサブセット上で分離化(demultiplex)されてから、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を受ける。シンボル間干渉を防ぐため、一般に伝送チャネルのインパルス応答の継続時間より長い保護間隔を、ＩＦＦＴモジュールによって出力されるシンボルの前に挿入する。これは、実際には、上記シンボルの末尾と同一のプレフィックス（Δで表す）を付加することによって達成される。そして、結果として得られるシンボルがフィルタリングされ、基地局によって複数のユーザへ送信される。
【０００８】
ＭＣ−ＣＤＭＡ法は、本質的には、スペクトル領域（ＩＦＦＴの前）で拡散をした後にＯＦＤＭ変調を行うこととみなすことができる。
【０００９】
知られているように、伝搬チャネルは送信機と受信機の間に位置する家屋等の障害物によって妨害されることがある。その場合、送信信号は複数のパス上を伝搬し、各パスは異なる遅延および減衰を受ける。そして、伝搬チャネルは、伝達関数が時間とともに変動するフィルタとして作用することを理解すべきである。
【００１０】
ＭＣ−ＣＤＭＡ伝送ネットワークがネットワーク内の相異なるユーザの信号間に直交性を提供する（したがってこれらの信号間の干渉を防ぐ）能力は、ネットワークのユーザに割り当てられる拡散系列の相互相関特性に左右される。
【００１１】
一般に、基地局から移動局（以下、ユーザまたはアクティブユーザという）のセットへの移動無線チャネル上の伝送の場合、各ユーザ宛の信号は同期的に送信される。このような条件下で、チャネルが周波数選択性でない場合には、ウォルシュ−アダマール(Walsh-Hadamard)拡散系列を用いてユーザ間の直交性を保証することができる。
【００１２】
特許文献１には、ＭＣ−ＣＤＭＡ伝送ネットワークのユーザに１つまたは複数の拡散系列を割り当てる方法であって、拡散系列の所定のセットを考慮に入れて拡散系列がユーザに割り当てられる方法が開示されている。より正確には、拡散系列の所定のセットは、当該拡散系列と、当該所定すなわち所与のセットに属する拡散系列との間の干渉を表す関数を最小にする拡散系列からなる。
【００１３】
【特許文献１】欧州特許第１０８５６８９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
考慮中の伝送ネットワークのパフォーマンスに対する干渉の影響を低減することを可能にするこのような方法は、拡散系列の所定のセットを画定するために長時間の計算を必要とする。また、このような方法は、インテリジェントアンテナまたはスマートアンテナとも呼ばれる適応アンテナアレイのような新しい技法を考慮に入れていない。
【００１５】
移動無線の受信を困難にする２つの主要な要因は、マルチパスフェージングおよび同一チャネル干渉(co-channel interference)の存在である。スマートアンテナの使用により、これらの劣悪な環境においてパフォーマンスを向上させることができる。スマートアンテナは、フェーズドアレイおよびダイバーシティアレイという２つのカテゴリに大別することができる。
【００１６】
フェーズドアレイは、共通の固定点を基準として既知の位置に空間的に分布するアンテナ要素のセットからなる。各アンテナ要素の励振電流の位相および振幅を変えることにより、任意の方向にゲインおよびヌルを生成することができる。これらの要素で受信される信号は通常、複素重みを用いてベースバンドで結合される。適応アルゴリズムを用いて、出力信号対ノイズ比の最大化のような何らかの最適化基準に基づいて重みを適応させることができる。このようなシステムでは、アンテナ応答は、所望のユーザの方向において最大化され、干渉の方向において最小化される。アレイの放射パターンは、個々の要素の放射パターン、それらの空間的配向ならびに給電電流の振幅および位相によって決まる。
【００１７】
ビーム形成は、所望のユーザの方向へ向けてビームを形成すると同時に他の方向から来る信号を抑圧するプロセスである。
【００１８】
したがって、本発明の目的は、単純な拡散系列割当て技法を用いて、考慮中の伝送ネットワークのパフォーマンスに対する干渉の影響を低減することを可能にする方法を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
その目的のために、本発明は、マルチキャリア伝送ネットワークのユーザに１つまたは複数の拡散系列を割り当てる方法であって、拡散系列の各要素は、ネットワークの送信機において、送信されるべきデータ項目が乗算された後、対応するサブキャリア上に送信される、拡散系列を割り当てる方法において、マルチキャリア伝送ネットワークの各ユーザについて、空間情報(spatial information)を取得するステップと、空間情報に従ってユーザを順に並べるステップと、各ユーザに、その順序に従って、順序付けられた拡散系列のグループのうちから少なくとも１つの拡散系列を割り当てるステップと、を含むことを特徴とする拡散系列を割り当てる方法に関する。
【００２０】
さらにもう１つの態様によれば、本発明は、マルチキャリア伝送ネットワークのユーザに１つまたは複数の拡散系列を割り当てる装置であって、拡散系列の各要素は、ネットワークの送信機において、送信されるべきデータ項目が乗算された後、対応するサブキャリア上に送信され、マルチキャリア伝送ネットワークの各ユーザについて、空間情報を取得する手段と、その空間情報に従ってユーザを順に並べる手段と、各ユーザに、その順序に従って、順序付けられた拡散系列のグループのうちから少なくとも１つの拡散系列を割り当てる手段と、を備えることを特徴とする拡散系列を割り当てる装置に関する。
【００２１】
このようにして、本発明によれば、ユーザ空間情報により、伝送ネットワーク上で干渉が起きている可能性があるかどうかに関する何らかの知識を得ることができる。ユーザをその空間情報に従った順序に並べることは、それらの信号の空間的近接性を示す順序に従ってユーザを分類するための効率的で簡単な方法である。最後に、順序付けられた拡散系列のグループに属する拡散系列を各ユーザにその順序に従って割り当てることにより、伝送チャネルで起こる干渉を大幅に低減する拡散系列をユーザに割り当てることができる。
【００２２】
１つの具体的特徴によれば、空間情報は、複数のアンテナを用いて各ユーザへ送信される信号またはその複数のアンテナを用いて各ユーザから受信される信号の空間情報である。
【００２３】
このようにして、複数のアンテナのおかげで、マルチキャリア伝送ネットワークの他のユーザへ送信される信号と干渉することなく、マルチキャリア伝送ネットワークのユーザのうちのユーザのグループへ信号を送信することができる。
【００２４】
１つの具体的特徴によれば、ユーザは異なる長さの拡散系列を要求し、同じ長さの拡散系列を要求するユーザがグループ化され、それらの空間情報に従った順序に並べられる。
【００２５】
また、各ユーザへの拡散系列の割当ては、そのユーザが属する同じ長さの拡散系列を要求するユーザのグループに従って、拡散系列の長さに従って、およびそのユーザが属するユーザのグループ内でのその順序に従って、行われる。
【００２６】
このようにして、同じ長さの拡散系列を要求するユーザをグループ化することにより、後続の拡散系列の割当てを管理することがはるかに容易になる。実際、短い拡散系列が、順序付けられた拡散系列のグループに属する、より長い拡散系列の先頭に含まれることがあるが、これらのより長い系列は、干渉を低減するために、他のユーザに割り当てられてはならない。
【００２７】
このようにユーザをグループ化することにより、短い拡散系列で始まる、より長い系列のこのような取扱いが単純化される。
【００２８】
１つの具体的特徴によれば、少なくとも１つの共通系列が複数のユーザに割り当てられ、割り当てられるその１つの共通系列または各共通系列は、同じ長さの順序付けられた拡散系列のうちの最初の拡散系列である。
【００２９】
この特徴により、ユーザへの情報のブロードキャストのために共通系列を使用することが可能となる。本発明者は、順序付けられた拡散系列のうちの最初の拡散系列が共通系列として割り当てられる場合、これらの共通系列によって送信される情報は、干渉に対して、より強力に保護されることを発見した。これが特に興味深い理由は、これらの共通系列は全ユーザまたは全ユーザの少なくとも一部を宛先とするため、および、これらの共通系列を用いて送信されるデータ項目は一般に制御情報を表すためである。
【００３０】
１つの具体的特徴によれば、空間情報は、各ユーザへ送信される信号の平均放射方向(direction of departure)、または、各ユーザへ送信される信号の最大放射方向、または、各ユーザに対して使用されるアンテナローブダイヤグラムから得られる情報、または、全地球測位システム(Global Positioning System)から得られる情報である。
【００３１】
このようにして、送信チャネルと受信チャネルの間に何らかのチャネル差が存在する場合、ユーザの順序付けに対して考慮される空間情報により、このような差によって発生し得るエラーが避けられる。このような場合、各ユーザへ送信される信号の放射方向は、各ユーザによって送信される信号の到着方向とは異なる。
【００３２】
また、全地球測位システムから得られる空間情報により、各ユーザへ送信される信号の放射方向のいかなる推定も避けられる。空間情報はシステムによって直接提供されるので、計算は不要である。
【００３３】
１つの具体的特徴によれば、拡散系列はウォルシュ−アダマール系列であり、順序付けられた拡散系列のグループは、行または列が固有の(natural)順序のウォルシュ−アダマール行列である。
【００３４】
このようにして、ユーザへの拡散系列の割当ては簡単となり、特別な計算は不要となる。したがって、本発明を実施する方法または装置の複雑さが大幅に低減される。さらに、このような順序付けられた拡散系列のグループは、干渉を大幅に低減する。
【００３５】
１つの具体的特徴によれば、所定の共通拡散系列を複数のユーザに割り当て、ウォルシュ−アダマール行列の行または列に上記所定の共通拡散系列を要素ごとに乗算することにより、順序付けられた拡散系列のグループを形成する。
【００３６】
このようにして、所定の拡散系列を共通信号に割り当てなければならないにもかかわらず、順序付けられた拡散系列のグループ内のうちから少なくとも１つの拡散系列を、各ユーザに、その順序に従って、簡単に割り当てることが依然として可能である。
【００３７】
１つの具体的特徴によれば、順序付けられた拡散系列のグループは、ユーザの要求を満たすことができる長さの拡散系列の組 (tuple)に属する拡散系列と、ユーザの要求を満たすことができる長さの拡散系列の組に属する系列との間の干渉を表す費用関数を最小化することによって形成される。
【００３８】
このようにして、伝送チャネルに生じる干渉が低減される。
【００３９】
もう１つの具体的特徴によれば、拡散系列の組は、ユーザの要求を満たすことができる長さの拡散系列のサブセットから画定され、さらに組はユーザ空間情報に従って画定される。
【００４０】
拡散系列の組を画定するためにユーザ空間情報を使用することにより、拡散系列のサブセットに含まれる拡散系列が減少する。このような減少により、ユーザの信号が異なる空間情報を有するようなユーザに拡散系列が割り当てられる場合に、実際には相互に干渉しない拡散系列間の干渉を考慮に入れることが避けられる。
【００４１】
さらに、干渉が、ユーザの要求を満たすことができる長さの拡散系列の各サブセットについて得られる。サブセットの干渉は、ユーザの要求を満たすことができる長さの拡散系列のサブセットの各組について計算される干渉の関数であり、サブセットの干渉のうち最小の干渉を有する拡散系列のサブセットが、順序付けられた拡散系列のグループである。
【００４２】
より正確には、ユーザの要求を満たすことができる長さの拡散系列の各サブセットについて得られる干渉は、ユーザの要求を満たすことができる長さの拡散系列のサブセットの各組について計算される干渉の最大値である。
【００４３】
１つの具体的特徴によれば、割当ては動的割当てであり、マルチキャリア伝送ネットワークは直交周波数符号分割多重化伝送ネットワークである。
【００４４】
もう１つの具体的特徴によれば、割当ては動的割当てであり、マルチキャリア伝送ネットワークはマルチキャリア符号分割多元接続伝送ネットワークである。
【００４５】
さらにもう１つの態様によれば、本発明は、プログラム可能装置に直接ロード可能とすることができるコンピュータプログラムであって、このコンピュータプログラムがプログラム可能装置上で実行される時に、本発明による方法の各ステップを実施するための命令またはコードの部分を含むコンピュータプログラムに関する。コンピュータプログラムに関連する特徴および利点は本発明による方法および装置に関連する上記の特徴および利点と同様であるので、それらについてはここで繰り返さない。
【００４６】
本発明の特性は、以下の例示的実施形態の説明を読むことから、より明らかとなるであろう。その説明は、添付図面に関連してなされる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】マルチキャリア伝送ネットワークの基地局の一例のブロック図である。
【図２】本発明によるマルチキャリア送信モジュールのブロック図である。
【図３】図１の装置において実施される本発明の第１実施形態によるマルチキャリア伝送ネットワークの各ユーザに１つまたは複数の拡散系列を割り当てるアルゴリズムである。
【図４】図１の装置において実施される本発明の第２実施形態によるマルチキャリア伝送ネットワークの各ユーザに１つの拡散系列を割り当てるアルゴリズムである。
【図５】図１の装置において実施される本発明の第３実施形態によるマルチキャリア伝送ネットワークの各ユーザに１つまたは複数の拡散系列を割り当てるアルゴリズムである。
【図６】図１の装置において実施される本発明の第４実施形態によるマルチキャリア伝送ネットワークの各ユーザに１つまたは複数の拡散系列を割り当てるアルゴリズムである。
【図７】第２、第３および第４実施形態において用いられるウォルシュ−アダマール行列の一例である。
【図８】図７のウォルシュ−アダマール行列に強制共通拡散系列を乗算することによって形成されるウォルシュ−アダマール行列の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
ＭＣ−ＣＤＭＡ伝送ネットワークやＯＦＣＤＭ伝送ネットワークのようなマルチキャリア伝送ネットワークでは、コール(call) の開始時に、または通信中定期的に、１つまたは複数の拡散系列がユーザに割り当てられる。本明細書の導入部で既に説明したように、拡散系列の各要素には、ネットワークの送信機において、対応するサブキャリアに作用する変調器を制御するように、送信されるべきデータ項目が乗算される。
【００４９】
本発明は、空間情報に従ってアクティブユーザを順に並べること、および、各ユーザに、ユーザの順序を考慮に入れて、ある順序に並べられた拡散系列のセットのうちから、この拡散系列またはこれらの拡散系列を割り当てることからなる。
【００５０】
図１は、マルチキャリア伝送ネットワークの基地局の一例のブロック図である。
【００５１】
マルチキャリア伝送ネットワークの基地局１０は、バス１０１によってＲＯＭメモリ１０２、ＲＡＭメモリ１０３、ユーザ空間情報決定ユニット１０６およびマルチキャリア送信モジュール１０４に接続されたプロセッサ１００を備える。
【００５２】
コントローラもしくはプロセッサ１００は、電源投入時または基地局が起動された時に、読み出し専用メモリ１０２に収容されているプログラムをロードし、上記のさまざまな要素の起動を制御する。また、プロセッサ１００は、バス１０１による異なる要素間の情報の転送も制御する。
【００５３】
定期的に、または新たなアクティブユーザがマルチキャリア基地局に登録されるごとに、またはアクティブユーザが非アクティブになるごとに、または１以上のユーザが拡散系列に関する新たな要求を必要とする時にはいつでも、プロセッサ１００は、図３、図４、図５、または図６に記載されるアルゴリズムに関連する命令を実行し、それにより、ユーザへの拡散系列の動的割当てを可能にする。
【００５４】
不揮発性メモリＲＯＭ１０２は、基地局の通常のアルゴリズムに加えて、図３、図４、図５、および図６に記載されるアルゴリズムの命令を実施するプログラムの命令を収容する。
【００５５】
ＲＯＭメモリ１０２は、１つまたは複数の順序付けられた拡散系列のグループも含む。
【００５６】
ＲＡＭメモリ１０３は、装置１０の動作に必要な、本発明の実施を可能にする変数または一時データを収容する。
【００５７】
ユーザ空間情報決定ユニット１０６は、チャネルのシグネチャを用いてユーザの空間情報を画定する。ユーザ空間情報決定ユニット１０６は、異なる方向へ信号を送信し、異なる方向から信号を受信するＭ個のアンテナ１０５に接続される。ユーザ空間情報決定ユニット１０６は、ユーザｋ、周波数成分、アンテナに関連する複素重み係数を求める。複素重み係数は、ユーザｋの周波数成分に対する送信／受信ビームを形成するためにアンテナアレイによって使用される。
【００５８】
複素重み係数は、空間領域（与えられたサブキャリアに対して、それらの複素重み係数はユーザｋに対するビームを形成するとみなすことができる）および周波数領域（与えられたアンテナに対して、複素重み係数は通常の周波数フィルタの複素重み係数とみなすことができる）の両方で適用される。
【００５９】
ユーザ空間情報決定ユニット１０６はプロセッサ１００に空間情報、より正確には、各ユーザへ送信される信号の平均放射方向を送出し、または、それは、各ユーザへ送信される信号の平均放射方向に基づいてアクティブユーザを順に並べる。
【００６０】
空間情報は、平均放射方向の代わりに、最大振幅を有するビームの方向、または最大振幅を有する伝搬パスの放射方向であってもよい。
【００６１】
なお、ここで、本発明において、他の種類の空間情報を使用してもよいことに留意されたい。
【００６２】
空間情報は、全地球測位システムから取得することもできる。
【００６３】
空間情報は、ユーザへのアンテナローブ割当てのアルゴリズムから取得することもできる。この場合、空間情報は、それぞれのユーザに割り当てられるアンテナローブの方向である。
【００６４】
空間情報は、各アクティブユーザによって送信される信号の到着方向、または各ユーザへ送信される信号の平均もしくは最大到着方向に基づいて決定することもできる。
【００６５】
マルチキャリア送信モジュール１０４は、複数のアンテナ１０５Ａ〜１０５Ｍに接続される。これについて、図２を参照して詳細に説明する。
【００６６】
図２は、本発明によるマルチキャリア送信モジュールのブロック図である。
【００６７】
より正確には、マルチキャリア送信モジュール１０４は、ＭＣ−ＣＤＭＡ送信モジュールである。
【００６８】
送信機はｋ個の同一のブランチ(branch)を有する。各ブランチは、与えられたアクティブユーザに対応する。ユーザｋ専用のブランチは、乗算器２１０ｋ、デマルチプレクサ２２０ｋおよび並列乗算器２３０ｋが直列に接続されてなる。例えば、図２の上部に示すユーザａ専用のブランチは、ユーザａへ送信されるべきシンボルを含む複素値に、図３、または図４または図５または図６に記載されるアルゴリズムによって決定される拡散系列Ｃａを乗算するための乗算器２１０ａ、拡散複素値の直列−並列変換のためのデマルチプレクサ２２０ａ、各拡散複素値を、ユーザ空間情報決定ユニット１０６によって画定された複素重みベクトルの成分と乗算するための並列乗算器２３０ａを備える。
【００６９】
与えられたユーザ、例えばユーザｋに対して、複素重みベクトルは、アンテナ１０５、ユーザｋおよびサブキャリアに対する重み係数に対応する。
【００７０】
ＭＣ−ＣＤＭＡ送信機は、さらに、複数Ｍ個の加算器２４０Ａ，...，２４０Ｍを備える。各加算器２４０は、並列乗算器２３０ａ，...，２３０ｋによって出力される信号ベクトルを加算し、結果として得られたベクトルをそれぞれモジュール２５０Ａ，...，２５０Ｍに供給する。より正確には、各モジュール２５０は、合成周波数成分のベクトルに対して逆高速フーリエ変換を実行し、こうして得られるシンボルにプレフィックス(prefix)を付加する。２６０Ａ，...，２６０Ｍにおける並列−直列変換と、周波数アップコンバージョン（図２には図示せず）の後、結果として得られた信号がアンテナ１０５Ａ，...，１０５Ｍによって送信される。
【００７１】
このようなアーキテクチャのおかげで、各ユーザに対して、その空間情報に従ってビームが形成される。または、各ユーザが類似の空間情報を有する場合には、ユーザのグループに対してビームを形成することも可能である。
【００７２】
図３は、図１の装置において実施される本発明の第１実施形態によるマルチキャリア伝送ネットワークの各ユーザに１つまたは複数の拡散系列を割り当てるアルゴリズムである。
【００７３】
このフローチャートのコードは、例えば、図１の装置のＲＯＭメモリ１０２に記憶される。この装置が電源投入されると、そのコードがランダムアクセスメモリ１０３にロードされ、装置１０のプロセッサ１００によって実行される。
【００７４】
定期的に、または新たなアクティブユーザがマルチキャリア基地局に登録されるごとに、またはアクティブユーザが非アクティブになるごとに、または１以上のユーザが拡散系列に関する新たな要求を有する時にはいつでも、プロセッサ１００は、図３に記載されるアルゴリズムに関連する命令を実行する。
【００７５】
ステップＳ３００で、プロセッサ１００は、ユーザ空間情報決定ユニット１０６から、各ユーザへ送信される信号のそれぞれの平均放射方向を受け取る。
【００７６】
例として、４ユーザｕ１、ｕ２、ｕ３およびｕ４がマルチキャリアネットワークにおいてアクティブであり、各ユーザへ送信される信号のそれぞれの平均放射方向は７度、１１２度、８３度および１６度である。
【００７７】
次のステップＳ３０１で、プロセッサ１００は、各ユーザへ送信される信号のそれぞれの平均放射方向に従って４アクティブユーザを順に並べる。したがって、順序はｕ１、ｕ４、ｕ３およびｕ２となる。
【００７８】
後続のステップＳ３０２で、プロセッサ１００は、順序付けられたアクティブユーザを表すベクトルＶを形成する。
【００７９】
ベクトルＶの次元はアクティブユーザの数に等しく、ベクトルＶの係数は、それぞれの順序付けられたユーザならびに各アクティブユーザに割り当てられる拡散系列の長さおよび数に関するそれらの要求を表す。
【００８０】
ベクトルＶが形成された後、プロセッサ１００はステップＳ３０３に進む。
【００８１】
そのステップで、プロセッサ１００は、ベクトルＶを少なくとも１つのベクトルＶ’（Ｌ）に拡張する。ベクトルＶ’（Ｌ）は、ブロードキャスト信号（以下、共通信号という）に必要な長さＬの拡散系列の要求と、それに続いて、すべての順序付けられたユーザに必要とされる長さＬの拡散系列の要求のセットとを含む。
【００８２】
本発明によるマルチキャリアネットワークでは、アクティブユーザに異なる長さの拡散系列を割り当てること、および／または、要求に従って少なくとも１アクティブユーザに複数の拡散系列を割り当てることが可能である。
【００８３】
例として、４アクティブユーザｕ１、ｕ２、ｕ３およびｕ４のそれぞれが長さＬの１個の拡散系列を要求し、共通信号は要求されていない場合、ベクトルＶ’（Ｌ）は前のベクトルＶと同一である。
【００８４】
長さＬの２個の共通信号が要求されている場合、一意のベクトルＶ’が形成され、これはＶ’（Ｌ）＝（ｓ1,L（ｃ），ｓ2,L（ｃ），ｓ1,L（ｖ１），ｓ1,L（ｖ２），ｓ1,L（ｖ３），ｓ1,L（ｖ４））に等しい。ここで、ｖ１〜ｖ４はベクトルＶの係数であり、ｓi,L（ｃ）は共通情報に対する長さＬのｉ番目の系列であり、ｓi,L（ｖｊ）は順序付けられたユーザｖｊによって要求される長さＬのｉ番目の系列である。
【００８５】
次のステップＳ３０４で、プロセッサ１００は、アクティブユーザおよび共通信号の要求を満たすことができる拡散系列のサブセットを形成し、またはＲＯＭメモリ１０２から読み込む。これらの拡散系列は、好ましくは、直交可変拡散係数(Orthogonal Variable Spreading Factors)ＯＶＳＦを可能にする長さＬのウォルシュ−アダマール拡散系列のセットである。ＯＶＳＦは、長さＬ／２、Ｌ／４等を有することが可能である。
【００８６】
拡散系列は、ウォルシュ−アダマール行列の行または列である。
【００８７】
例として、次元４のウォルシュ−アダマール行列として次のものがある。
【００８８】
【数１】
【００８９】
このような行列によれば、最大長さ４の４個の拡散系列の割当てが可能である。
【００９０】
これらの拡散係数は、ヨーロッパ特許ＥＰ１０８５６８９号に開示されている拡散系列のセット、またはQinghua ShiとM. Latva-ahoの論文「simple spreading code allocation scheme for downlink MC-CDMA」（Electronics Letters、２００２年７月１８日号に発表）に開示されている拡散系列のセットであってもよい。
【００９１】
なお、拡散系列の複数のサブセットがユーザ要求を満たすこともあり得ることに留意されたい。
【００９２】
次のステップＳ３０５で、プロセッサ１００は、前のステップで形成された長さＬの拡散系列の各サブセットを、ユーザ空間情報決定ユニット１０６から得られる空間情報を用いて長さＬの系列の複数の組に分割する。基本的には、これらの組は、類似の空間情報を有する異なるユーザの同じ長さの系列を集めたものである。例えば、系列のこれらのサブグループは、アンテナパターンの特定のビームで送信される必要のある系列に対応し得る。
【００９３】
また、系列によってはいくつかの組に属するものもあり得る。これは特に、すべての空間方向に送信される必要のある共通情報の送信に用いられる系列に当てはまる。
【００９４】
次のステップＳ３０６で、プロセッサ１００は、ステップＳ３０４で形成された拡散系列のサブセットのうちの最初の拡散系列のサブセットを取る。このサブセットを現サブセットとする。
【００９５】
次のステップＳ３０７で、プロセッサ１００は、ステップＳ３０５で形成された組のうち最初の組を現在の組として取る。
【００９６】
次のステップＳ３０８で、プロセッサ１００は、現在の組に対する費用関数（費用関数１という）を計算する。例として、この費用関数は、MottierとCastelainの論文「A spreading sequence allocation procedure for MC-CDMA transmission systems」（Proc IEEE VTC'2000, September 2000 vol 3, pp 1270-1275）に開示されている費用関数である。これは、ステップＳ３０５で形成された組の系列のうちの２個の拡散系列が受ける最大劣化を考慮に入れている。
【００９７】
次のステップＳ３０９で、プロセッサ１００は、費用関数に従って得られた干渉を記憶する。
【００９８】
次のステップＳ３１０で、プロセッサ１００は、ステップＳ３０５で形成された他の組があるかどうかをチェックする。
【００９９】
ステップＳ３０５で形成された少なくとも１つの他の組がある場合、プロセッサ１００はステップＳ３１１に進み、別の組を取る。
【０１００】
プロセッサ１００は、ステップＳ３０５で形成された分析すべき組がなくなるまで、ステップＳ３０８〜Ｓ３１１を実行する。
【０１０１】
費用関数に従って得られる干渉が現サブセットの各組について記憶された後、プロセッサ１００はステップＳ３１２に進む。
【０１０２】
そのステップで、プロセッサ１００は、ステップＳ３０９で記憶された干渉から、現サブセットに対する費用関数（費用関数２という）を計算する。例として、この費用関数は、ステップＳ３０９で記憶された干渉のうちの最大干渉である。
【０１０３】
次のステップＳ３１３で、プロセッサ１００は、費用関数に従って求められた干渉を記憶する。
【０１０４】
後続のステップＳ３１４で、プロセッサ１００は、ステップＳ３０４で形成された他のサブセットがあるかどうかをチェックする。
【０１０５】
ステップＳ３０４で形成された少なくとも１つの他のサブセットがある場合、プロセッサ１００はステップＳ３１５に進み、別のサブセットを取る。
【０１０６】
プロセッサ１００は、ステップＳ３０４で形成された分析すべきサブセットがなくなるまで、ステップＳ３０７〜Ｓ３１５を実行する。
【０１０７】
干渉が各サブセットについて記憶された後、プロセッサ１００はステップＳ３１６に進む。
【０１０８】
そのステップで、プロセッサ１００は、ステップＳ３１３で記憶された干渉のうちの最小干渉を求める。
【０１０９】
なお、ここで、プロセッサ１００は、変形形態として、干渉の最小値の代わりに、サブセットの各組について計算された干渉の平均を求めてもよいことに留意されたい。
【０１１０】
次のステップＳ３１７で、プロセッサ１００は、ステップＳ３１６で求められた最小干渉を有するサブセットを最適サブセットとする。
【０１１１】
次のステップＳ３１８で、プロセッサ１００は、ベクトルＶ’（Ｌ）の各要素に、その順序に従って、最適サブセットの順序付けられた拡散系列のグループのうちから拡散系列を割り当てる。
【０１１２】
なお、ここで、拡散系列の最適サブセットは、Qinghua ShiとM. Latva-ahoの論文「simple spreading code allocation scheme for downlink MC-CDMA」（Electronics Letters、２００２年７月１８日号に発表）に開示されている技法に従って求めてもよいことに留意されたい。
【０１１３】
図４は、図１の装置において実施される本発明の第２実施形態によるマルチキャリア伝送ネットワークの各ユーザに１つの拡散系列を割り当てるアルゴリズムである。
【０１１４】
このフローチャートのコードは、例えば、図１の装置１０のＲＯＭメモリ１０２に記憶される。この装置１０が電源投入されると、そのコードがランダムアクセスメモリ１０３にロードされ、装置１０のプロセッサ１００によって実行される。
【０１１５】
このアルゴリズムは、図３に記載されているアルゴリズムを単純化した方法を開示している。図４のアルゴリズムは、直交可変拡散係数が不要で、共通信号が不要で、マルチコード(multi-code)が不要であるマルチキャリアネットワークの場合のようなある特定の状況下で、プロセッサ１００によって実行される。
【０１１６】
定期的に、または新たなアクティブユーザがマルチキャリア基地局に登録されるごとに、またはアクティブユーザが非アクティブになるごとに、または１以上のユーザが拡散系列に関する新たな要求を有する時にはいつでも、プロセッサ１００は、図４に記載されるアルゴリズムに関連する命令を実行する。
【０１１７】
ステップＳ４００で、プロセッサ１００は、ユーザ空間情報決定ユニット１０６から、各ユーザへ送信される信号のそれぞれの平均放射方向を受け取る。
【０１１８】
例として、４ユーザｕ１、ｕ２、ｕ３およびｕ４がマルチキャリアネットワークにおいてアクティブであり、各ユーザへ送信される信号のそれぞれの平均放射方向は７度、１１２度、８３度および１６度である。
【０１１９】
次のステップＳ４０１で、プロセッサ１００は、各ユーザへ送信される信号のそれぞれの平均放射方向に従って４アクティブユーザを順に並べる。したがって、順序はｕ１、ｕ４、ｕ３およびｕ２となる。
【０１２０】
後続のステップＳ４０２で、プロセッサ１００は変数Ｎｕを１とする。
【０１２１】
次のステップＳ４０３で、プロセッサ１００は、Ｎｕ番目の順序付けられたアクティブユーザに、ウォルシュ−アダマール行列の第Ｎｕ行または第Ｎｕ列を割り当てる。ウォルシュ−アダマール行列の第Ｎｕ行または第Ｎｕ列は、ユーザＮｕに割り当てられる拡散系列である。
【０１２２】
本例の場合、アダマール−アダマール行列の第１行が最初の順序付けられたユーザｕ１に割り当てられる。
【０１２３】
後続のステップＳ４０４で、プロセッサ１００は、変数Ｎｕが、マルチキャリアネットワーク内のアクティブユーザの数ｋより大きいかどうかをチェックする。
【０１２４】
Ｎｕがｋより小さいか等しい場合、プロセッサ１００はステップＳ４０５に進み、変数Ｎｕをインクリメントして、Ｎｕがｋより大きくなるまで、ステップＳ４０３〜Ｓ４０５からなるループを実行する。
【０１２５】
本例によれば、アダマール−アダマール行列の第２行が第２の順序付けられたユーザｕ４に割り当てられ、アダマール−アダマール行列の第３行が第３の順序付けられたユーザｕ３に割り当てられ、アダマール−アダマール行列の第４行が第４の順序付けられたユーザｕ２に割り当てられる。
【０１２６】
図５は、図１の装置において実施される本発明の第３実施形態によるマルチキャリア伝送ネットワークのユーザに１つまたは複数の拡散系列を割り当てるアルゴリズムである。
【０１２７】
このフローチャートのコードは、例えば、図１の装置１０のＲＯＭ１０２メモリに記憶される。この装置１０が電源投入されると、そのコードがランダムアクセスメモリ１０３にロードされ、装置１０のプロセッサ１００によって実行される。
【０１２８】
このアルゴリズムは、直交可変拡散係数、複数の拡散係数は必要であるが、共通信号が不要であるマルチキャリアネットワークの場合のようなある特定の状況下で、プロセッサ１００によって実行される。
【０１２９】
定期的に、または新たなアクティブユーザがマルチキャリア基地局に登録されるごとに、またはアクティブユーザが非アクティブになるごとに、または１以上のユーザが拡散系列に関する新たな要求を有する時にはいつでも、プロセッサ１００は、図５に記載されるアルゴリズムに関連する命令を実行する。
【０１３０】
ステップＳ５００で、プロセッサ１００は、ユーザ空間情報決定ユニット１０６から、各ユーザへ送信される信号のそれぞれの平均放射方向を受け取る。
【０１３１】
例として、４ユーザｕ１、ｕ２、ｕ３およびｕ４がマルチキャリアネットワークにおいてアクティブであり、各ユーザへ送信される信号のそれぞれの平均放射方向は７度、１１２度、８３度および１６度である。ユーザｕ１およびｕ４は長さＬ／２の１個の拡散系列を要求し、ユーザｕ２は長さＬの１個の拡散系列を要求し、ユーザｕ３は長さＬの２個の拡散系列を要求する。
【０１３２】
次のステップＳ５０１で、プロセッサ１００は、各ユーザへ送信される信号のそれぞれの平均放射方向に従って４アクティブユーザを順に並べる。したがって、順序はｕ１、ｕ４、ｕ３およびｕ２となる。
【０１３３】
次のステップＳ５０２で、プロセッサ１００は、ステップＳ５０１で順に並べられたアクティブユーザｕ１、ｕ２、ｕ３およびｕ４によって要求される拡散系列の最小長さを取得する。
【０１３４】
本例によれば、最小長さはユーザｕ１およびｕ４によって要求され、Ｌ／２に等しい。
【０１３５】
次のステップＳ５０３で、プロセッサ１００は、ステップＳ５０１で順序付けられたアクティブユーザｕ１、ｕ２、ｕ３およびｕ４によって要求される拡散系列の最大長さを取得する。
【０１３６】
本例によれば、最大長さはユーザｕ２およびｕ３によって要求され、Ｌに等しい。
【０１３７】
次のステップＳ５０４で、プロセッサ１００は、アクティブユーザを、最小の要求から最大の要求へと、拡散系列の長さに対するそれらの要求に従って順に並べる。
【０１３８】
なお、各長さに対する同一の要求を有するユーザは、それらへ送信される信号の平均放射方向に従って順に並べられることに留意されたい。
【０１３９】
本例によれば、ユーザｕ１、ｕ２、ｕ３およびｕ４はｕ１、ｕ４、ｕ３およびｕ２という順序に並べられる。
【０１４０】
後続のステップＳ５０５で、プロセッサ１００は最初の順序付けられたユーザを考慮し、ステップＳ５０６で、拡散系列の数Ｕおよび拡散系列の長さに関するその要求を取得する。
【０１４１】
本例では、ユーザｕ１が最初の順序付けられたユーザであり、Ｌ／２の一意の拡散系列が要求されている。
【０１４２】
プロセッサはステップＳ５０７に進み、最初の順序付けられたユーザに要求された拡散系列を割り当てる。
【０１４３】
本例の場合、プロセッサは、長さＬ／２の１個の拡散系列を割り当てる。Ｌ＝８の場合、プロセッサは、図７のウォルシュ−アダマール行列７０の７００で表される第１行の最初の４個の係数をユーザｕ１に割り当てる。ウォルシュ−アダマール行列７０はＲＯＭメモリ１０２に記憶されている。このウォルシュ−アダマール行列は、本例では、８行８列の行列である。これにより、最大長さが８係数の８個の拡散系列の割当てが可能となる。
【０１４４】
なお、ここで、ウォルシュ−アダマール行列の最初の行または列が最初の順序付けられたユーザに割り当てられることに留意されたい。
【０１４５】
次に、ステップＳ５０８で、プロセッサ１００は、ユーザｕ１に対して割り当てられた拡散系列で始まるウォルシュ−アダマール行列７０の行を利用不能とマークする。
【０１４６】
したがって、ユーザｕ１に割り当てられたのと同じ最初の４個の係数で始まるウォルシュ−アダマール行列７０の７００および７０１で表される行を利用不能とマークする。
【０１４７】
後続のステップＳ５０９で、プロセッサ１００は、拡散系列の現在の要求された長さと同じ要求を有する全アクティブユーザに対して、１つまたは複数の拡散系列が割り当てられたかどうかをチェックする。
【０１４８】
本例によれば、ユーザｕ４には拡散系列が割り当てられていないので、プロセッサ１００はステップＳ５１０に進む。
【０１４９】
そのステップで、プロセッサ１００は、次の順序付けられたユーザを考慮し、ステップＳ５０６で、拡散系列の数Ｕおよび拡散系列の長さに関するその要求を取得する。
【０１５０】
プロセッサはステップＳ５０７に進み、次の順序付けられたユーザに要求された拡散系列を割り当てる。
【０１５１】
本例の場合、プロセッサは、Ｌ／２の１個の拡散系列をユーザｕ４に割り当てる。Ｌ＝８の場合、プロセッサ１００は、図７のウォルシュ−アダマール行列７０の７０２で表される第２行の最初の４個の係数をユーザｕ４に割り当てる。
【０１５２】
なお、ここで、ウォルシュ−アダマール行列の最初の利用可能な行または列が第２の順序付けられたユーザに割り当てられることに留意されたい。
【０１５３】
次に、ステップＳ５０８で、プロセッサ１００は、ユーザｕ４に対して割り当てられた拡散系列で始まるウォルシュ−アダマール行列７０の行を利用不能とマークする。本例の場合、ユーザｕ４に割り当てられたのと同じ最初の４個の成分を有する行列の７０２および７０３で表される行を利用不能とマークする。
【０１５４】
後続のステップＳ５０９で、プロセッサ１００は、すべての要求された拡散系列が現在の要求された長さと同じ要求を有するアクティブユーザに割り当てられたかどうかをチェックする。
【０１５５】
本例によれば、拡散系列が、Ｌ／２の１個の拡散系列を要求する全ユーザに割り当てられているので、プロセッサ１００はステップＳ５１１に進む。
【０１５６】
そのステップで、プロセッサ１００は、前に割り当てられた拡散系列の長さがステップＳ５０３で得られた拡散系列の最大長さに等しいかどうかをチェックする。
【０１５７】
本例では、前に割り当てられた拡散系列の長さは拡散系列の最大長さより小さいので、プロセッサはステップＳ５１０に進む。
【０１５８】
そのステップで、プロセッサ１００は、次の順序付けられたユーザを考慮し、ステップＳ５０６で、拡散系列の数Ｕおよび長さに関するその要求を取得する。
【０１５９】
本例では、ユーザｕ３が次の順序付けられたユーザであり、Ｌの固有の拡散系列が要求されている。
【０１６０】
プロセッサはステップＳ５０７に進み、順序付けられたユーザｕ３に要求された拡散系列を割り当てる。本例の場合、Ｌ＝８であるので、プロセッサ１００は、図７のウォルシュ−アダマール行列７０の７０４で表される第３行の８個の係数をユーザｕ３に割り当てる。
【０１６１】
なお、ここで、ウォルシュ−アダマール行列の最初の利用可能な行または列が第３の順序付けられたユーザに割り当てられることに留意されたい。
【０１６２】
次に、ステップＳ５０８で、プロセッサ１００は、ユーザｕ３に対して割り当てられた拡散系列で始まるウォルシュ−アダマール行列７０の行を利用不能とマークする。
【０１６３】
本例の場合、ユーザｕ３に割り当てられたのと同じ係数を有する行列の７０４で表される行を利用不能とマークする。
【０１６４】
後続のステップＳ５０９で、プロセッサ１００は、現在の要求された長さの拡散系列と同じ要求を有する全アクティブユーザに対して、１つまたは複数の拡散系列が割り当てられたかどうかをチェックする。
【０１６５】
本例によれば、ユーザｕ２には拡散系列が割り当てられていないので、プロセッサ１００はステップＳ５１０に進む。
【０１６６】
そのステップで、プロセッサ１００は、次の順序付けられたユーザを考慮し、ステップＳ５０６で、拡散系列の数Ｕおよび拡散系列の長さに関するその要求を取得する。
【０１６７】
プロセッサはステップＳ５０７に進み、次の順序付けられたユーザに要求された拡散系列を割り当てる。
【０１６８】
本例では、ユーザｕ２は２個の拡散系列を要求しているので、プロセッサ１００は、図７のウォルシュ−アダマール行列７０の２個の行をユーザｕ２に割り当てる。
【０１６９】
本例の場合、アダマール−アダマール行列の行７０５および７０６がユーザｕ２に割り当てられる。前に利用不能とマークされている行７００、７０１、７０２、７０３および７０４は取らない。
【０１７０】
なお、ここで、ウォルシュ−アダマール行列の最初の利用可能な行または列が第４の順序付けられたユーザに割り当てられることに留意されたい。
【０１７１】
次に、ステップＳ５０８で、プロセッサ１００は、ユーザｕ２に対して割り当てられた拡散系列で始まるウォルシュ−アダマール行列７０の行を利用不能とマークする。
【０１７２】
本例の場合、ユーザｕ２に割り当てられたのと同じ係数を有する行列の７０５および７０６で表される行を利用不能とマークする。
【０１７３】
後続のステップＳ５０９で、プロセッサ１００は、現在の要求された長さの拡散系列と同じ要求を有する全アクティブユーザに対して、１つまたは複数の拡散系列が割り当てられたかどうかをチェックする。
【０１７４】
本例によれば、すべての要求された拡散系列が、現在の要求されている長さと同じ要求を有するアクティブユーザに割り当てられたので、プロセッサはステップＳ５１１に進む。
【０１７５】
そのステップで、プロセッサ１００は、前に割り当てられた拡散系列の長さがステップＳ５０３で得られた拡散系列の最大長さに等しいかどうかをチェックする。
【０１７６】
本例によれば、前に割り当てられた拡散系列の長さは拡散系列の最大長さに等しいので、プロセッサ１００はアルゴリズムを終了する。
【０１７７】
なお、ここで、図３に関連して説明したアルゴリズムにおいて、最小の長さを要求するユーザに拡散系列を割り当ててから、より大きい長さを要求するユーザに拡散系列を割り当ててもよいことに留意されたい。
【０１７８】
図６は、図１の装置において実施される本発明の第４実施形態によるマルチキャリア伝送ネットワークの各ユーザに１つまたは複数の拡散系列を割り当てるアルゴリズムである。
【０１７９】
このフローチャートのコードは、例えば、図１の装置１０のＲＯＭメモリ１０２に記憶される。この装置１０が電源投入されると、そのコードがランダムアクセスメモリ１０３にロードされ、装置１０のプロセッサ１００によって実行される。
【０１８０】
図６のアルゴリズムは、その時のマルチキャリアネットワークにおいて、直交可変拡散係数、複数の拡散係数を１ユーザに割り当てることができず、共通系列が要求されるようなマルチキャリアネットワークの特定の状況下で、プロセッサ１００によって実行される。
【０１８１】
定期的に、または新たなアクティブユーザがマルチキャリア基地局に登録されるごとに、またはアクティブユーザが非アクティブになるごとに、または１以上のユーザが拡散系列に関する新たな要求を有する時にはいつでも、プロセッサ１００は、図６に記載されるアルゴリズムに関連する命令を実行する。
【０１８２】
ステップＳ６００で、プロセッサ１００は、ユーザ空間情報決定ユニット１０６から、各ユーザへ送信される信号のそれぞれの平均放射方向を受け取る。
【０１８３】
次のステップＳ６０１で、プロセッサ１００は、各ユーザへ送信される信号のそれぞれの平均放射方向に従ってアクティブユーザを順に並べる。
【０１８４】
後続のステップＳ６０２で、プロセッサ１００は、マルチキャリアネットワークに対して要求される共通信号の数Ｃおよびこれらの信号に対して要求される拡散系列の長さを取得する。
【０１８５】
次に、ステップＳ６０３で、プロセッサ１００は、共通拡散系列を共通信号に割り当てなければならないかどうかをチェックする。
【０１８６】
強制(imposed)共通拡散系列が要求されていない場合、プロセッサ１００はステップＳ６０５に進む。
【０１８７】
強制共通拡散系列が要求されている場合、プロセッサ１００はステップＳ６０４に進み、ウォルシュ−アダマール行列（以下、もとのウォルシュ−アダマール行列という）の各行に、強制共通拡散系列を要素ごとに乗算し、新たなウォルシュ−アダマール行列（以下、得られたウォルシュ−アダマール行列という）を形成する。
【０１８８】
サイズＬのもとのウォルシュ−アダマール行列ＷLは、次の反復的規則によって定義される。
【０１８９】
【数２】
【０１９０】
なお、ここで、この反復的規則によって形成されるもとのウォルシュ−アダマール行列ＷLの行または列は、ウォルシュ−アダマール行列の固有の順序と呼ばれる順序に並べられていることに留意されたい。
【０１９１】
得られたウォルシュ−アダマール行列は、もとのウォルシュ−アダマール行列のそれぞれの行または列に、強制共通拡散系列を要素ごとに乗算することによって得られる行列である。このような場合に、もとの行列の行に強制共通拡散系列を乗算すると、拡散系列は得られたウォルシュ−アダマール行列の行に含まれる。もとのウォルシュ−アダマール行列の列に強制共通拡散系列を乗算すると、拡散系列は得られたウォルシュ−アダマール行列の列に含まれる。
【０１９２】
得られたウォルシュ−アダマール行列は、上記のようなもとのウォルシュ−アダマール行列または得られたウォルシュ−アダマール行列の少なくとも１つの行または１つの列に、定数のような少なくとも１つの所定値を乗算することによって得られる行列でもよい。このような場合に、もとの行列の行に定数を乗算すると、拡散系列は得られたウォルシュ−アダマール行列の行に含まれる。上記のようなもとの行列または得られた行列の列に定数を乗算すると、拡散系列は得られたウォルシュ−アダマール行列の列に含まれる。
【０１９３】
なお、ここで、得られたウォルシュ−アダマール行列ＷLの行または列は、ウォルシュ−アダマール行列の固有の順序と呼ばれる順序に並べられていることに留意されたい。
【０１９４】
ステップＳ６０４で、例として最大長さＬが８に等しい場合、プロセッサ１００は、ＲＯＭメモリ１０２に記憶されている図７のウォルシュ−アダマール行列７０の各行に強制共通拡散系列を要素ごとに乗算し、図８の新たなウォルシュ−アダマール行列８０を形成する。
【０１９５】
例として、ウォルシュ−アダマール行列７０に、ウォルシュ−アダマール行列７０の行７０４に含まれる強制共通拡散系列を乗算して、図８の得られたウォルシュ−アダマール行列８０を形成する。
【０１９６】
次に、プロセッサ１００はステップＳ６０５に進む。
【０１９７】
ステップＳ６０５で、プロセッサ１００は、強制拡散が要求されていない場合、ウォルシュ−アダマール行列７０の最初のＣ個の行に含まれる拡散系列を共通信号に割り当て、強制拡散が要求されている場合、ウォルシュ−アダマール行列８０の最初のＣ個の行に含まれる拡散系列を共通信号に割り当てる。
【０１９８】
後続のステップＳ６０６で、プロセッサ１００は最初の順序付けられたユーザを考慮し、ステップＳ６０７で、拡散系列の数Ｕに関するその要求を取得する。
【０１９９】
プロセッサはステップＳ６０８に進み、最初の順序付けられたユーザにウォルシュ−アダマール行列の次の拡散系列を割り当てる。
【０２００】
後続のステップＳ６０９で、プロセッサ１００は、全アクティブユーザに対して、１つまたは複数の拡散系列が割り当てられたかどうかをチェックする。
【０２０１】
拡散系列がアクティブユーザに割り当てられていないことがある場合、プロセッサ１００はステップＳ６１０に進み、次のアクティブユーザを考慮する。
【０２０２】
拡散系列が全アクティブユーザに割り当てられるまで、ステップＳ６０７〜Ｓ６１０からなるループがプロセッサ１００によって実行される。
【０２０３】
なお、ここで、ユーザへの強制共通拡散系列の割当ては、前に図３に関連して説明したアルゴリズムで行うことも可能であることに留意されたい。
【０２０４】
なお、図４、図５および図６のアルゴリズムの説明は、ウォルシュ−アダマール行列の行を用いてなされているが、明らかに、本発明において、ウォルシュ−アダマール行列の列を用いてもよいことに留意されたい。
【０２０５】
また、ここで、ウォルシュ−アダマール拡散系列を用いる代わりに、本発明において、他の種類の拡散系列を用いてもよいことに留意されたい。例として、直交相補ゴレイ系列(orthogonal complementary Golay sequences)を用いてもよい。
【０２０６】
言うまでもないが、本発明の範囲から逸脱することなく上記の本発明の実施形態に多くの変更を加えることができる。
【技術分野】
【０００１】
［発明の詳細な説明］
本発明は、マルチキャリア符号分割多元接続伝送ネットワーク（ＭＣ−ＣＤＭＡネットワークという名称のほうでよく知られている）または直交周波数符号分割多重化伝送ネットワーク（ＯＦＣＤＭという名称のほうでよく知られている）のようなマルチキャリア伝送ネットワークのユーザに、ひとつ以上の拡散系列を割り当てる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＣ−ＣＤＭＡは、ワイヤレス・ブロードバンド・マルチメディア・アプリケーションに対する広範な関心を集めている。マルチキャリア符号分割多元接続（ＭＣ−ＣＤＭＡ）は、ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）変調とＣＤＭＡ多元接続技法を組み合わせたものである。この多元接続技法が最初に提案されたのは、N. Yee等による論文「Multicarrier CDMA in indoor wireless radio networks」（Proceedings of PIMRC'93, Vol.1, pp.109-113, 1993）である。この技法の発展の総説は、S. Hara等による論文「Overview of Multicarrier CDMA」（IEEE Communication Magazine, pp.126-133, December 1997）にある。
【０００３】
各移動端末すなわちユーザの信号がその周波数スペクトルを拡散させるために時間領域で乗算されるＤＳ−ＣＤＭＡ（直接拡散符号分割多元接続）とは異なり、この場合のシグネチャは周波数領域で信号に乗算され、シグネチャの各要素は異なるサブキャリアの信号に乗算される。
【０００４】
一般的に、ＭＣ−ＣＤＭＡは、ＣＤＭＡとＯＦＤＭの有利な特徴、すなわち、高いスペクトル効率、多元接続能力、周波数選択性チャネルの存在下でのロバスト性、高いフレキシビリティ、狭帯域干渉阻止、単純な１タップ等化、等を併せ持つ。
【０００５】
ＭＣ−ＣＤＭＡ基地局送信機は、複数（Ｋ）のユーザ、より正確にはユーザの移動端末へ、複数のシンボルを送信する。例えば、ＭＣ−ＣＤＭＡ伝送システムの基地局に配置されるＭＣ−ＣＤＭＡ送信機は、複数のダウンリンク伝送チャネルを通じて複数のユーザへシンボルを送信する。
【０００６】
基地局からユーザｋへ送信されるべき複素シンボルには、まず、ｃkで表される拡散系列が乗算される。拡散系列は、Ｌ個の「チップ」からなり、各チップは継続時間がＴcであり、拡散系列の全継続時間はシンボル期間Ｔに対応する。セル内干渉を軽減するため、拡散系列は直交するように選択される。
【０００７】
複素シンボルにユーザｋの拡散系列の要素を乗算した結果、Ｌ個の複素値が得られる。これを他のユーザｋ’≠ｋへ送信されるべき同種の値に加算する。その後、これらの値は、ＯＦＤＭ多重のＬ個の周波数のサブセット上で分離化(demultiplex)されてから、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を受ける。シンボル間干渉を防ぐため、一般に伝送チャネルのインパルス応答の継続時間より長い保護間隔を、ＩＦＦＴモジュールによって出力されるシンボルの前に挿入する。これは、実際には、上記シンボルの末尾と同一のプレフィックス（Δで表す）を付加することによって達成される。そして、結果として得られるシンボルがフィルタリングされ、基地局によって複数のユーザへ送信される。
【０００８】
ＭＣ−ＣＤＭＡ法は、本質的には、スペクトル領域（ＩＦＦＴの前）で拡散をした後にＯＦＤＭ変調を行うこととみなすことができる。
【０００９】
知られているように、伝搬チャネルは送信機と受信機の間に位置する家屋等の障害物によって妨害されることがある。その場合、送信信号は複数のパス上を伝搬し、各パスは異なる遅延および減衰を受ける。そして、伝搬チャネルは、伝達関数が時間とともに変動するフィルタとして作用することを理解すべきである。
【００１０】
ＭＣ−ＣＤＭＡ伝送ネットワークがネットワーク内の相異なるユーザの信号間に直交性を提供する（したがってこれらの信号間の干渉を防ぐ）能力は、ネットワークのユーザに割り当てられる拡散系列の相互相関特性に左右される。
【００１１】
一般に、基地局から移動局（以下、ユーザまたはアクティブユーザという）のセットへの移動無線チャネル上の伝送の場合、各ユーザ宛の信号は同期的に送信される。このような条件下で、チャネルが周波数選択性でない場合には、ウォルシュ−アダマール(Walsh-Hadamard)拡散系列を用いてユーザ間の直交性を保証することができる。
【００１２】
特許文献１には、ＭＣ−ＣＤＭＡ伝送ネットワークのユーザに１つまたは複数の拡散系列を割り当てる方法であって、拡散系列の所定のセットを考慮に入れて拡散系列がユーザに割り当てられる方法が開示されている。より正確には、拡散系列の所定のセットは、当該拡散系列と、当該所定すなわち所与のセットに属する拡散系列との間の干渉を表す関数を最小にする拡散系列からなる。
【００１３】
【特許文献１】欧州特許第１０８５６８９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
考慮中の伝送ネットワークのパフォーマンスに対する干渉の影響を低減することを可能にするこのような方法は、拡散系列の所定のセットを画定するために長時間の計算を必要とする。また、このような方法は、インテリジェントアンテナまたはスマートアンテナとも呼ばれる適応アンテナアレイのような新しい技法を考慮に入れていない。
【００１５】
移動無線の受信を困難にする２つの主要な要因は、マルチパスフェージングおよび同一チャネル干渉(co-channel interference)の存在である。スマートアンテナの使用により、これらの劣悪な環境においてパフォーマンスを向上させることができる。スマートアンテナは、フェーズドアレイおよびダイバーシティアレイという２つのカテゴリに大別することができる。
【００１６】
フェーズドアレイは、共通の固定点を基準として既知の位置に空間的に分布するアンテナ要素のセットからなる。各アンテナ要素の励振電流の位相および振幅を変えることにより、任意の方向にゲインおよびヌルを生成することができる。これらの要素で受信される信号は通常、複素重みを用いてベースバンドで結合される。適応アルゴリズムを用いて、出力信号対ノイズ比の最大化のような何らかの最適化基準に基づいて重みを適応させることができる。このようなシステムでは、アンテナ応答は、所望のユーザの方向において最大化され、干渉の方向において最小化される。アレイの放射パターンは、個々の要素の放射パターン、それらの空間的配向ならびに給電電流の振幅および位相によって決まる。
【００１７】
ビーム形成は、所望のユーザの方向へ向けてビームを形成すると同時に他の方向から来る信号を抑圧するプロセスである。
【００１８】
したがって、本発明の目的は、単純な拡散系列割当て技法を用いて、考慮中の伝送ネットワークのパフォーマンスに対する干渉の影響を低減することを可能にする方法を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
その目的のために、本発明は、マルチキャリア伝送ネットワークのユーザに１つまたは複数の拡散系列を割り当てる方法であって、拡散系列の各要素は、ネットワークの送信機において、送信されるべきデータ項目が乗算された後、対応するサブキャリア上に送信される、拡散系列を割り当てる方法において、マルチキャリア伝送ネットワークの各ユーザについて、空間情報(spatial information)を取得するステップと、空間情報に従ってユーザを順に並べるステップと、各ユーザに、その順序に従って、順序付けられた拡散系列のグループのうちから少なくとも１つの拡散系列を割り当てるステップと、を含むことを特徴とする拡散系列を割り当てる方法に関する。
【００２０】
さらにもう１つの態様によれば、本発明は、マルチキャリア伝送ネットワークのユーザに１つまたは複数の拡散系列を割り当てる装置であって、拡散系列の各要素は、ネットワークの送信機において、送信されるべきデータ項目が乗算された後、対応するサブキャリア上に送信され、マルチキャリア伝送ネットワークの各ユーザについて、空間情報を取得する手段と、その空間情報に従ってユーザを順に並べる手段と、各ユーザに、その順序に従って、順序付けられた拡散系列のグループのうちから少なくとも１つの拡散系列を割り当てる手段と、を備えることを特徴とする拡散系列を割り当てる装置に関する。
【００２１】
このようにして、本発明によれば、ユーザ空間情報により、伝送ネットワーク上で干渉が起きている可能性があるかどうかに関する何らかの知識を得ることができる。ユーザをその空間情報に従った順序に並べることは、それらの信号の空間的近接性を示す順序に従ってユーザを分類するための効率的で簡単な方法である。最後に、順序付けられた拡散系列のグループに属する拡散系列を各ユーザにその順序に従って割り当てることにより、伝送チャネルで起こる干渉を大幅に低減する拡散系列をユーザに割り当てることができる。
【００２２】
１つの具体的特徴によれば、空間情報は、複数のアンテナを用いて各ユーザへ送信される信号またはその複数のアンテナを用いて各ユーザから受信される信号の空間情報である。
【００２３】
このようにして、複数のアンテナのおかげで、マルチキャリア伝送ネットワークの他のユーザへ送信される信号と干渉することなく、マルチキャリア伝送ネットワークのユーザのうちのユーザのグループへ信号を送信することができる。
【００２４】
１つの具体的特徴によれば、ユーザは異なる長さの拡散系列を要求し、同じ長さの拡散系列を要求するユーザがグループ化され、それらの空間情報に従った順序に並べられる。
【００２５】
また、各ユーザへの拡散系列の割当ては、そのユーザが属する同じ長さの拡散系列を要求するユーザのグループに従って、拡散系列の長さに従って、およびそのユーザが属するユーザのグループ内でのその順序に従って、行われる。
【００２６】
このようにして、同じ長さの拡散系列を要求するユーザをグループ化することにより、後続の拡散系列の割当てを管理することがはるかに容易になる。実際、短い拡散系列が、順序付けられた拡散系列のグループに属する、より長い拡散系列の先頭に含まれることがあるが、これらのより長い系列は、干渉を低減するために、他のユーザに割り当てられてはならない。
【００２７】
このようにユーザをグループ化することにより、短い拡散系列で始まる、より長い系列のこのような取扱いが単純化される。
【００２８】
１つの具体的特徴によれば、少なくとも１つの共通系列が複数のユーザに割り当てられ、割り当てられるその１つの共通系列または各共通系列は、同じ長さの順序付けられた拡散系列のうちの最初の拡散系列である。
【００２９】
この特徴により、ユーザへの情報のブロードキャストのために共通系列を使用することが可能となる。本発明者は、順序付けられた拡散系列のうちの最初の拡散系列が共通系列として割り当てられる場合、これらの共通系列によって送信される情報は、干渉に対して、より強力に保護されることを発見した。これが特に興味深い理由は、これらの共通系列は全ユーザまたは全ユーザの少なくとも一部を宛先とするため、および、これらの共通系列を用いて送信されるデータ項目は一般に制御情報を表すためである。
【００３０】
１つの具体的特徴によれば、空間情報は、各ユーザへ送信される信号の平均放射方向(direction of departure)、または、各ユーザへ送信される信号の最大放射方向、または、各ユーザに対して使用されるアンテナローブダイヤグラムから得られる情報、または、全地球測位システム(Global Positioning System)から得られる情報である。
【００３１】
このようにして、送信チャネルと受信チャネルの間に何らかのチャネル差が存在する場合、ユーザの順序付けに対して考慮される空間情報により、このような差によって発生し得るエラーが避けられる。このような場合、各ユーザへ送信される信号の放射方向は、各ユーザによって送信される信号の到着方向とは異なる。
【００３２】
また、全地球測位システムから得られる空間情報により、各ユーザへ送信される信号の放射方向のいかなる推定も避けられる。空間情報はシステムによって直接提供されるので、計算は不要である。
【００３３】
１つの具体的特徴によれば、拡散系列はウォルシュ−アダマール系列であり、順序付けられた拡散系列のグループは、行または列が固有の(natural)順序のウォルシュ−アダマール行列である。
【００３４】
このようにして、ユーザへの拡散系列の割当ては簡単となり、特別な計算は不要となる。したがって、本発明を実施する方法または装置の複雑さが大幅に低減される。さらに、このような順序付けられた拡散系列のグループは、干渉を大幅に低減する。
【００３５】
１つの具体的特徴によれば、所定の共通拡散系列を複数のユーザに割り当て、ウォルシュ−アダマール行列の行または列に上記所定の共通拡散系列を要素ごとに乗算することにより、順序付けられた拡散系列のグループを形成する。
【００３６】
このようにして、所定の拡散系列を共通信号に割り当てなければならないにもかかわらず、順序付けられた拡散系列のグループ内のうちから少なくとも１つの拡散系列を、各ユーザに、その順序に従って、簡単に割り当てることが依然として可能である。
【００３７】
１つの具体的特徴によれば、順序付けられた拡散系列のグループは、ユーザの要求を満たすことができる長さの拡散系列の組 (tuple)に属する拡散系列と、ユーザの要求を満たすことができる長さの拡散系列の組に属する系列との間の干渉を表す費用関数を最小化することによって形成される。
【００３８】
このようにして、伝送チャネルに生じる干渉が低減される。
【００３９】
もう１つの具体的特徴によれば、拡散系列の組は、ユーザの要求を満たすことができる長さの拡散系列のサブセットから画定され、さらに組はユーザ空間情報に従って画定される。
【００４０】
拡散系列の組を画定するためにユーザ空間情報を使用することにより、拡散系列のサブセットに含まれる拡散系列が減少する。このような減少により、ユーザの信号が異なる空間情報を有するようなユーザに拡散系列が割り当てられる場合に、実際には相互に干渉しない拡散系列間の干渉を考慮に入れることが避けられる。
【００４１】
さらに、干渉が、ユーザの要求を満たすことができる長さの拡散系列の各サブセットについて得られる。サブセットの干渉は、ユーザの要求を満たすことができる長さの拡散系列のサブセットの各組について計算される干渉の関数であり、サブセットの干渉のうち最小の干渉を有する拡散系列のサブセットが、順序付けられた拡散系列のグループである。
【００４２】
より正確には、ユーザの要求を満たすことができる長さの拡散系列の各サブセットについて得られる干渉は、ユーザの要求を満たすことができる長さの拡散系列のサブセットの各組について計算される干渉の最大値である。
【００４３】
１つの具体的特徴によれば、割当ては動的割当てであり、マルチキャリア伝送ネットワークは直交周波数符号分割多重化伝送ネットワークである。
【００４４】
もう１つの具体的特徴によれば、割当ては動的割当てであり、マルチキャリア伝送ネットワークはマルチキャリア符号分割多元接続伝送ネットワークである。
【００４５】
さらにもう１つの態様によれば、本発明は、プログラム可能装置に直接ロード可能とすることができるコンピュータプログラムであって、このコンピュータプログラムがプログラム可能装置上で実行される時に、本発明による方法の各ステップを実施するための命令またはコードの部分を含むコンピュータプログラムに関する。コンピュータプログラムに関連する特徴および利点は本発明による方法および装置に関連する上記の特徴および利点と同様であるので、それらについてはここで繰り返さない。
【００４６】
本発明の特性は、以下の例示的実施形態の説明を読むことから、より明らかとなるであろう。その説明は、添付図面に関連してなされる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】マルチキャリア伝送ネットワークの基地局の一例のブロック図である。
【図２】本発明によるマルチキャリア送信モジュールのブロック図である。
【図３】図１の装置において実施される本発明の第１実施形態によるマルチキャリア伝送ネットワークの各ユーザに１つまたは複数の拡散系列を割り当てるアルゴリズムである。
【図４】図１の装置において実施される本発明の第２実施形態によるマルチキャリア伝送ネットワークの各ユーザに１つの拡散系列を割り当てるアルゴリズムである。
【図５】図１の装置において実施される本発明の第３実施形態によるマルチキャリア伝送ネットワークの各ユーザに１つまたは複数の拡散系列を割り当てるアルゴリズムである。
【図６】図１の装置において実施される本発明の第４実施形態によるマルチキャリア伝送ネットワークの各ユーザに１つまたは複数の拡散系列を割り当てるアルゴリズムである。
【図７】第２、第３および第４実施形態において用いられるウォルシュ−アダマール行列の一例である。
【図８】図７のウォルシュ−アダマール行列に強制共通拡散系列を乗算することによって形成されるウォルシュ−アダマール行列の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
ＭＣ−ＣＤＭＡ伝送ネットワークやＯＦＣＤＭ伝送ネットワークのようなマルチキャリア伝送ネットワークでは、コール(call) の開始時に、または通信中定期的に、１つまたは複数の拡散系列がユーザに割り当てられる。本明細書の導入部で既に説明したように、拡散系列の各要素には、ネットワークの送信機において、対応するサブキャリアに作用する変調器を制御するように、送信されるべきデータ項目が乗算される。
【００４９】
本発明は、空間情報に従ってアクティブユーザを順に並べること、および、各ユーザに、ユーザの順序を考慮に入れて、ある順序に並べられた拡散系列のセットのうちから、この拡散系列またはこれらの拡散系列を割り当てることからなる。
【００５０】
図１は、マルチキャリア伝送ネットワークの基地局の一例のブロック図である。
【００５１】
マルチキャリア伝送ネットワークの基地局１０は、バス１０１によってＲＯＭメモリ１０２、ＲＡＭメモリ１０３、ユーザ空間情報決定ユニット１０６およびマルチキャリア送信モジュール１０４に接続されたプロセッサ１００を備える。
【００５２】
コントローラもしくはプロセッサ１００は、電源投入時または基地局が起動された時に、読み出し専用メモリ１０２に収容されているプログラムをロードし、上記のさまざまな要素の起動を制御する。また、プロセッサ１００は、バス１０１による異なる要素間の情報の転送も制御する。
【００５３】
定期的に、または新たなアクティブユーザがマルチキャリア基地局に登録されるごとに、またはアクティブユーザが非アクティブになるごとに、または１以上のユーザが拡散系列に関する新たな要求を必要とする時にはいつでも、プロセッサ１００は、図３、図４、図５、または図６に記載されるアルゴリズムに関連する命令を実行し、それにより、ユーザへの拡散系列の動的割当てを可能にする。
【００５４】
不揮発性メモリＲＯＭ１０２は、基地局の通常のアルゴリズムに加えて、図３、図４、図５、および図６に記載されるアルゴリズムの命令を実施するプログラムの命令を収容する。
【００５５】
ＲＯＭメモリ１０２は、１つまたは複数の順序付けられた拡散系列のグループも含む。
【００５６】
ＲＡＭメモリ１０３は、装置１０の動作に必要な、本発明の実施を可能にする変数または一時データを収容する。
【００５７】
ユーザ空間情報決定ユニット１０６は、チャネルのシグネチャを用いてユーザの空間情報を画定する。ユーザ空間情報決定ユニット１０６は、異なる方向へ信号を送信し、異なる方向から信号を受信するＭ個のアンテナ１０５に接続される。ユーザ空間情報決定ユニット１０６は、ユーザｋ、周波数成分、アンテナに関連する複素重み係数を求める。複素重み係数は、ユーザｋの周波数成分に対する送信／受信ビームを形成するためにアンテナアレイによって使用される。
【００５８】
複素重み係数は、空間領域（与えられたサブキャリアに対して、それらの複素重み係数はユーザｋに対するビームを形成するとみなすことができる）および周波数領域（与えられたアンテナに対して、複素重み係数は通常の周波数フィルタの複素重み係数とみなすことができる）の両方で適用される。
【００５９】
ユーザ空間情報決定ユニット１０６はプロセッサ１００に空間情報、より正確には、各ユーザへ送信される信号の平均放射方向を送出し、または、それは、各ユーザへ送信される信号の平均放射方向に基づいてアクティブユーザを順に並べる。
【００６０】
空間情報は、平均放射方向の代わりに、最大振幅を有するビームの方向、または最大振幅を有する伝搬パスの放射方向であってもよい。
【００６１】
なお、ここで、本発明において、他の種類の空間情報を使用してもよいことに留意されたい。
【００６２】
空間情報は、全地球測位システムから取得することもできる。
【００６３】
空間情報は、ユーザへのアンテナローブ割当てのアルゴリズムから取得することもできる。この場合、空間情報は、それぞれのユーザに割り当てられるアンテナローブの方向である。
【００６４】
空間情報は、各アクティブユーザによって送信される信号の到着方向、または各ユーザへ送信される信号の平均もしくは最大到着方向に基づいて決定することもできる。
【００６５】
マルチキャリア送信モジュール１０４は、複数のアンテナ１０５Ａ〜１０５Ｍに接続される。これについて、図２を参照して詳細に説明する。
【００６６】
図２は、本発明によるマルチキャリア送信モジュールのブロック図である。
【００６７】
より正確には、マルチキャリア送信モジュール１０４は、ＭＣ−ＣＤＭＡ送信モジュールである。
【００６８】
送信機はｋ個の同一のブランチ(branch)を有する。各ブランチは、与えられたアクティブユーザに対応する。ユーザｋ専用のブランチは、乗算器２１０ｋ、デマルチプレクサ２２０ｋおよび並列乗算器２３０ｋが直列に接続されてなる。例えば、図２の上部に示すユーザａ専用のブランチは、ユーザａへ送信されるべきシンボルを含む複素値に、図３、または図４または図５または図６に記載されるアルゴリズムによって決定される拡散系列Ｃａを乗算するための乗算器２１０ａ、拡散複素値の直列−並列変換のためのデマルチプレクサ２２０ａ、各拡散複素値を、ユーザ空間情報決定ユニット１０６によって画定された複素重みベクトルの成分と乗算するための並列乗算器２３０ａを備える。
【００６９】
与えられたユーザ、例えばユーザｋに対して、複素重みベクトルは、アンテナ１０５、ユーザｋおよびサブキャリアに対する重み係数に対応する。
【００７０】
ＭＣ−ＣＤＭＡ送信機は、さらに、複数Ｍ個の加算器２４０Ａ，...，２４０Ｍを備える。各加算器２４０は、並列乗算器２３０ａ，...，２３０ｋによって出力される信号ベクトルを加算し、結果として得られたベクトルをそれぞれモジュール２５０Ａ，...，２５０Ｍに供給する。より正確には、各モジュール２５０は、合成周波数成分のベクトルに対して逆高速フーリエ変換を実行し、こうして得られるシンボルにプレフィックス(prefix)を付加する。２６０Ａ，...，２６０Ｍにおける並列−直列変換と、周波数アップコンバージョン（図２には図示せず）の後、結果として得られた信号がアンテナ１０５Ａ，...，１０５Ｍによって送信される。
【００７１】
このようなアーキテクチャのおかげで、各ユーザに対して、その空間情報に従ってビームが形成される。または、各ユーザが類似の空間情報を有する場合には、ユーザのグループに対してビームを形成することも可能である。
【００７２】
図３は、図１の装置において実施される本発明の第１実施形態によるマルチキャリア伝送ネットワークの各ユーザに１つまたは複数の拡散系列を割り当てるアルゴリズムである。
【００７３】
このフローチャートのコードは、例えば、図１の装置のＲＯＭメモリ１０２に記憶される。この装置が電源投入されると、そのコードがランダムアクセスメモリ１０３にロードされ、装置１０のプロセッサ１００によって実行される。
【００７４】
定期的に、または新たなアクティブユーザがマルチキャリア基地局に登録されるごとに、またはアクティブユーザが非アクティブになるごとに、または１以上のユーザが拡散系列に関する新たな要求を有する時にはいつでも、プロセッサ１００は、図３に記載されるアルゴリズムに関連する命令を実行する。
【００７５】
ステップＳ３００で、プロセッサ１００は、ユーザ空間情報決定ユニット１０６から、各ユーザへ送信される信号のそれぞれの平均放射方向を受け取る。
【００７６】
例として、４ユーザｕ１、ｕ２、ｕ３およびｕ４がマルチキャリアネットワークにおいてアクティブであり、各ユーザへ送信される信号のそれぞれの平均放射方向は７度、１１２度、８３度および１６度である。
【００７７】
次のステップＳ３０１で、プロセッサ１００は、各ユーザへ送信される信号のそれぞれの平均放射方向に従って４アクティブユーザを順に並べる。したがって、順序はｕ１、ｕ４、ｕ３およびｕ２となる。
【００７８】
後続のステップＳ３０２で、プロセッサ１００は、順序付けられたアクティブユーザを表すベクトルＶを形成する。
【００７９】
ベクトルＶの次元はアクティブユーザの数に等しく、ベクトルＶの係数は、それぞれの順序付けられたユーザならびに各アクティブユーザに割り当てられる拡散系列の長さおよび数に関するそれらの要求を表す。
【００８０】
ベクトルＶが形成された後、プロセッサ１００はステップＳ３０３に進む。
【００８１】
そのステップで、プロセッサ１００は、ベクトルＶを少なくとも１つのベクトルＶ’（Ｌ）に拡張する。ベクトルＶ’（Ｌ）は、ブロードキャスト信号（以下、共通信号という）に必要な長さＬの拡散系列の要求と、それに続いて、すべての順序付けられたユーザに必要とされる長さＬの拡散系列の要求のセットとを含む。
【００８２】
本発明によるマルチキャリアネットワークでは、アクティブユーザに異なる長さの拡散系列を割り当てること、および／または、要求に従って少なくとも１アクティブユーザに複数の拡散系列を割り当てることが可能である。
【００８３】
例として、４アクティブユーザｕ１、ｕ２、ｕ３およびｕ４のそれぞれが長さＬの１個の拡散系列を要求し、共通信号は要求されていない場合、ベクトルＶ’（Ｌ）は前のベクトルＶと同一である。
【００８４】
長さＬの２個の共通信号が要求されている場合、一意のベクトルＶ’が形成され、これはＶ’（Ｌ）＝（ｓ1,L（ｃ），ｓ2,L（ｃ），ｓ1,L（ｖ１），ｓ1,L（ｖ２），ｓ1,L（ｖ３），ｓ1,L（ｖ４））に等しい。ここで、ｖ１〜ｖ４はベクトルＶの係数であり、ｓi,L（ｃ）は共通情報に対する長さＬのｉ番目の系列であり、ｓi,L（ｖｊ）は順序付けられたユーザｖｊによって要求される長さＬのｉ番目の系列である。
【００８５】
次のステップＳ３０４で、プロセッサ１００は、アクティブユーザおよび共通信号の要求を満たすことができる拡散系列のサブセットを形成し、またはＲＯＭメモリ１０２から読み込む。これらの拡散系列は、好ましくは、直交可変拡散係数(Orthogonal Variable Spreading Factors)ＯＶＳＦを可能にする長さＬのウォルシュ−アダマール拡散系列のセットである。ＯＶＳＦは、長さＬ／２、Ｌ／４等を有することが可能である。
【００８６】
拡散系列は、ウォルシュ−アダマール行列の行または列である。
【００８７】
例として、次元４のウォルシュ−アダマール行列として次のものがある。
【００８８】
【数１】
【００８９】
このような行列によれば、最大長さ４の４個の拡散系列の割当てが可能である。
【００９０】
これらの拡散係数は、ヨーロッパ特許ＥＰ１０８５６８９号に開示されている拡散系列のセット、またはQinghua ShiとM. Latva-ahoの論文「simple spreading code allocation scheme for downlink MC-CDMA」（Electronics Letters、２００２年７月１８日号に発表）に開示されている拡散系列のセットであってもよい。
【００９１】
なお、拡散系列の複数のサブセットがユーザ要求を満たすこともあり得ることに留意されたい。
【００９２】
次のステップＳ３０５で、プロセッサ１００は、前のステップで形成された長さＬの拡散系列の各サブセットを、ユーザ空間情報決定ユニット１０６から得られる空間情報を用いて長さＬの系列の複数の組に分割する。基本的には、これらの組は、類似の空間情報を有する異なるユーザの同じ長さの系列を集めたものである。例えば、系列のこれらのサブグループは、アンテナパターンの特定のビームで送信される必要のある系列に対応し得る。
【００９３】
また、系列によってはいくつかの組に属するものもあり得る。これは特に、すべての空間方向に送信される必要のある共通情報の送信に用いられる系列に当てはまる。
【００９４】
次のステップＳ３０６で、プロセッサ１００は、ステップＳ３０４で形成された拡散系列のサブセットのうちの最初の拡散系列のサブセットを取る。このサブセットを現サブセットとする。
【００９５】
次のステップＳ３０７で、プロセッサ１００は、ステップＳ３０５で形成された組のうち最初の組を現在の組として取る。
【００９６】
次のステップＳ３０８で、プロセッサ１００は、現在の組に対する費用関数（費用関数１という）を計算する。例として、この費用関数は、MottierとCastelainの論文「A spreading sequence allocation procedure for MC-CDMA transmission systems」（Proc IEEE VTC'2000, September 2000 vol 3, pp 1270-1275）に開示されている費用関数である。これは、ステップＳ３０５で形成された組の系列のうちの２個の拡散系列が受ける最大劣化を考慮に入れている。
【００９７】
次のステップＳ３０９で、プロセッサ１００は、費用関数に従って得られた干渉を記憶する。
【００９８】
次のステップＳ３１０で、プロセッサ１００は、ステップＳ３０５で形成された他の組があるかどうかをチェックする。
【００９９】
ステップＳ３０５で形成された少なくとも１つの他の組がある場合、プロセッサ１００はステップＳ３１１に進み、別の組を取る。
【０１００】
プロセッサ１００は、ステップＳ３０５で形成された分析すべき組がなくなるまで、ステップＳ３０８〜Ｓ３１１を実行する。
【０１０１】
費用関数に従って得られる干渉が現サブセットの各組について記憶された後、プロセッサ１００はステップＳ３１２に進む。
【０１０２】
そのステップで、プロセッサ１００は、ステップＳ３０９で記憶された干渉から、現サブセットに対する費用関数（費用関数２という）を計算する。例として、この費用関数は、ステップＳ３０９で記憶された干渉のうちの最大干渉である。
【０１０３】
次のステップＳ３１３で、プロセッサ１００は、費用関数に従って求められた干渉を記憶する。
【０１０４】
後続のステップＳ３１４で、プロセッサ１００は、ステップＳ３０４で形成された他のサブセットがあるかどうかをチェックする。
【０１０５】
ステップＳ３０４で形成された少なくとも１つの他のサブセットがある場合、プロセッサ１００はステップＳ３１５に進み、別のサブセットを取る。
【０１０６】
プロセッサ１００は、ステップＳ３０４で形成された分析すべきサブセットがなくなるまで、ステップＳ３０７〜Ｓ３１５を実行する。
【０１０７】
干渉が各サブセットについて記憶された後、プロセッサ１００はステップＳ３１６に進む。
【０１０８】
そのステップで、プロセッサ１００は、ステップＳ３１３で記憶された干渉のうちの最小干渉を求める。
【０１０９】
なお、ここで、プロセッサ１００は、変形形態として、干渉の最小値の代わりに、サブセットの各組について計算された干渉の平均を求めてもよいことに留意されたい。
【０１１０】
次のステップＳ３１７で、プロセッサ１００は、ステップＳ３１６で求められた最小干渉を有するサブセットを最適サブセットとする。
【０１１１】
次のステップＳ３１８で、プロセッサ１００は、ベクトルＶ’（Ｌ）の各要素に、その順序に従って、最適サブセットの順序付けられた拡散系列のグループのうちから拡散系列を割り当てる。
【０１１２】
なお、ここで、拡散系列の最適サブセットは、Qinghua ShiとM. Latva-ahoの論文「simple spreading code allocation scheme for downlink MC-CDMA」（Electronics Letters、２００２年７月１８日号に発表）に開示されている技法に従って求めてもよいことに留意されたい。
【０１１３】
図４は、図１の装置において実施される本発明の第２実施形態によるマルチキャリア伝送ネットワークの各ユーザに１つの拡散系列を割り当てるアルゴリズムである。
【０１１４】
このフローチャートのコードは、例えば、図１の装置１０のＲＯＭメモリ１０２に記憶される。この装置１０が電源投入されると、そのコードがランダムアクセスメモリ１０３にロードされ、装置１０のプロセッサ１００によって実行される。
【０１１５】
このアルゴリズムは、図３に記載されているアルゴリズムを単純化した方法を開示している。図４のアルゴリズムは、直交可変拡散係数が不要で、共通信号が不要で、マルチコード(multi-code)が不要であるマルチキャリアネットワークの場合のようなある特定の状況下で、プロセッサ１００によって実行される。
【０１１６】
定期的に、または新たなアクティブユーザがマルチキャリア基地局に登録されるごとに、またはアクティブユーザが非アクティブになるごとに、または１以上のユーザが拡散系列に関する新たな要求を有する時にはいつでも、プロセッサ１００は、図４に記載されるアルゴリズムに関連する命令を実行する。
【０１１７】
ステップＳ４００で、プロセッサ１００は、ユーザ空間情報決定ユニット１０６から、各ユーザへ送信される信号のそれぞれの平均放射方向を受け取る。
【０１１８】
例として、４ユーザｕ１、ｕ２、ｕ３およびｕ４がマルチキャリアネットワークにおいてアクティブであり、各ユーザへ送信される信号のそれぞれの平均放射方向は７度、１１２度、８３度および１６度である。
【０１１９】
次のステップＳ４０１で、プロセッサ１００は、各ユーザへ送信される信号のそれぞれの平均放射方向に従って４アクティブユーザを順に並べる。したがって、順序はｕ１、ｕ４、ｕ３およびｕ２となる。
【０１２０】
後続のステップＳ４０２で、プロセッサ１００は変数Ｎｕを１とする。
【０１２１】
次のステップＳ４０３で、プロセッサ１００は、Ｎｕ番目の順序付けられたアクティブユーザに、ウォルシュ−アダマール行列の第Ｎｕ行または第Ｎｕ列を割り当てる。ウォルシュ−アダマール行列の第Ｎｕ行または第Ｎｕ列は、ユーザＮｕに割り当てられる拡散系列である。
【０１２２】
本例の場合、アダマール−アダマール行列の第１行が最初の順序付けられたユーザｕ１に割り当てられる。
【０１２３】
後続のステップＳ４０４で、プロセッサ１００は、変数Ｎｕが、マルチキャリアネットワーク内のアクティブユーザの数ｋより大きいかどうかをチェックする。
【０１２４】
Ｎｕがｋより小さいか等しい場合、プロセッサ１００はステップＳ４０５に進み、変数Ｎｕをインクリメントして、Ｎｕがｋより大きくなるまで、ステップＳ４０３〜Ｓ４０５からなるループを実行する。
【０１２５】
本例によれば、アダマール−アダマール行列の第２行が第２の順序付けられたユーザｕ４に割り当てられ、アダマール−アダマール行列の第３行が第３の順序付けられたユーザｕ３に割り当てられ、アダマール−アダマール行列の第４行が第４の順序付けられたユーザｕ２に割り当てられる。
【０１２６】
図５は、図１の装置において実施される本発明の第３実施形態によるマルチキャリア伝送ネットワークのユーザに１つまたは複数の拡散系列を割り当てるアルゴリズムである。
【０１２７】
このフローチャートのコードは、例えば、図１の装置１０のＲＯＭ１０２メモリに記憶される。この装置１０が電源投入されると、そのコードがランダムアクセスメモリ１０３にロードされ、装置１０のプロセッサ１００によって実行される。
【０１２８】
このアルゴリズムは、直交可変拡散係数、複数の拡散係数は必要であるが、共通信号が不要であるマルチキャリアネットワークの場合のようなある特定の状況下で、プロセッサ１００によって実行される。
【０１２９】
定期的に、または新たなアクティブユーザがマルチキャリア基地局に登録されるごとに、またはアクティブユーザが非アクティブになるごとに、または１以上のユーザが拡散系列に関する新たな要求を有する時にはいつでも、プロセッサ１００は、図５に記載されるアルゴリズムに関連する命令を実行する。
【０１３０】
ステップＳ５００で、プロセッサ１００は、ユーザ空間情報決定ユニット１０６から、各ユーザへ送信される信号のそれぞれの平均放射方向を受け取る。
【０１３１】
例として、４ユーザｕ１、ｕ２、ｕ３およびｕ４がマルチキャリアネットワークにおいてアクティブであり、各ユーザへ送信される信号のそれぞれの平均放射方向は７度、１１２度、８３度および１６度である。ユーザｕ１およびｕ４は長さＬ／２の１個の拡散系列を要求し、ユーザｕ２は長さＬの１個の拡散系列を要求し、ユーザｕ３は長さＬの２個の拡散系列を要求する。
【０１３２】
次のステップＳ５０１で、プロセッサ１００は、各ユーザへ送信される信号のそれぞれの平均放射方向に従って４アクティブユーザを順に並べる。したがって、順序はｕ１、ｕ４、ｕ３およびｕ２となる。
【０１３３】
次のステップＳ５０２で、プロセッサ１００は、ステップＳ５０１で順に並べられたアクティブユーザｕ１、ｕ２、ｕ３およびｕ４によって要求される拡散系列の最小長さを取得する。
【０１３４】
本例によれば、最小長さはユーザｕ１およびｕ４によって要求され、Ｌ／２に等しい。
【０１３５】
次のステップＳ５０３で、プロセッサ１００は、ステップＳ５０１で順序付けられたアクティブユーザｕ１、ｕ２、ｕ３およびｕ４によって要求される拡散系列の最大長さを取得する。
【０１３６】
本例によれば、最大長さはユーザｕ２およびｕ３によって要求され、Ｌに等しい。
【０１３７】
次のステップＳ５０４で、プロセッサ１００は、アクティブユーザを、最小の要求から最大の要求へと、拡散系列の長さに対するそれらの要求に従って順に並べる。
【０１３８】
なお、各長さに対する同一の要求を有するユーザは、それらへ送信される信号の平均放射方向に従って順に並べられることに留意されたい。
【０１３９】
本例によれば、ユーザｕ１、ｕ２、ｕ３およびｕ４はｕ１、ｕ４、ｕ３およびｕ２という順序に並べられる。
【０１４０】
後続のステップＳ５０５で、プロセッサ１００は最初の順序付けられたユーザを考慮し、ステップＳ５０６で、拡散系列の数Ｕおよび拡散系列の長さに関するその要求を取得する。
【０１４１】
本例では、ユーザｕ１が最初の順序付けられたユーザであり、Ｌ／２の一意の拡散系列が要求されている。
【０１４２】
プロセッサはステップＳ５０７に進み、最初の順序付けられたユーザに要求された拡散系列を割り当てる。
【０１４３】
本例の場合、プロセッサは、長さＬ／２の１個の拡散系列を割り当てる。Ｌ＝８の場合、プロセッサは、図７のウォルシュ−アダマール行列７０の７００で表される第１行の最初の４個の係数をユーザｕ１に割り当てる。ウォルシュ−アダマール行列７０はＲＯＭメモリ１０２に記憶されている。このウォルシュ−アダマール行列は、本例では、８行８列の行列である。これにより、最大長さが８係数の８個の拡散系列の割当てが可能となる。
【０１４４】
なお、ここで、ウォルシュ−アダマール行列の最初の行または列が最初の順序付けられたユーザに割り当てられることに留意されたい。
【０１４５】
次に、ステップＳ５０８で、プロセッサ１００は、ユーザｕ１に対して割り当てられた拡散系列で始まるウォルシュ−アダマール行列７０の行を利用不能とマークする。
【０１４６】
したがって、ユーザｕ１に割り当てられたのと同じ最初の４個の係数で始まるウォルシュ−アダマール行列７０の７００および７０１で表される行を利用不能とマークする。
【０１４７】
後続のステップＳ５０９で、プロセッサ１００は、拡散系列の現在の要求された長さと同じ要求を有する全アクティブユーザに対して、１つまたは複数の拡散系列が割り当てられたかどうかをチェックする。
【０１４８】
本例によれば、ユーザｕ４には拡散系列が割り当てられていないので、プロセッサ１００はステップＳ５１０に進む。
【０１４９】
そのステップで、プロセッサ１００は、次の順序付けられたユーザを考慮し、ステップＳ５０６で、拡散系列の数Ｕおよび拡散系列の長さに関するその要求を取得する。
【０１５０】
プロセッサはステップＳ５０７に進み、次の順序付けられたユーザに要求された拡散系列を割り当てる。
【０１５１】
本例の場合、プロセッサは、Ｌ／２の１個の拡散系列をユーザｕ４に割り当てる。Ｌ＝８の場合、プロセッサ１００は、図７のウォルシュ−アダマール行列７０の７０２で表される第２行の最初の４個の係数をユーザｕ４に割り当てる。
【０１５２】
なお、ここで、ウォルシュ−アダマール行列の最初の利用可能な行または列が第２の順序付けられたユーザに割り当てられることに留意されたい。
【０１５３】
次に、ステップＳ５０８で、プロセッサ１００は、ユーザｕ４に対して割り当てられた拡散系列で始まるウォルシュ−アダマール行列７０の行を利用不能とマークする。本例の場合、ユーザｕ４に割り当てられたのと同じ最初の４個の成分を有する行列の７０２および７０３で表される行を利用不能とマークする。
【０１５４】
後続のステップＳ５０９で、プロセッサ１００は、すべての要求された拡散系列が現在の要求された長さと同じ要求を有するアクティブユーザに割り当てられたかどうかをチェックする。
【０１５５】
本例によれば、拡散系列が、Ｌ／２の１個の拡散系列を要求する全ユーザに割り当てられているので、プロセッサ１００はステップＳ５１１に進む。
【０１５６】
そのステップで、プロセッサ１００は、前に割り当てられた拡散系列の長さがステップＳ５０３で得られた拡散系列の最大長さに等しいかどうかをチェックする。
【０１５７】
本例では、前に割り当てられた拡散系列の長さは拡散系列の最大長さより小さいので、プロセッサはステップＳ５１０に進む。
【０１５８】
そのステップで、プロセッサ１００は、次の順序付けられたユーザを考慮し、ステップＳ５０６で、拡散系列の数Ｕおよび長さに関するその要求を取得する。
【０１５９】
本例では、ユーザｕ３が次の順序付けられたユーザであり、Ｌの固有の拡散系列が要求されている。
【０１６０】
プロセッサはステップＳ５０７に進み、順序付けられたユーザｕ３に要求された拡散系列を割り当てる。本例の場合、Ｌ＝８であるので、プロセッサ１００は、図７のウォルシュ−アダマール行列７０の７０４で表される第３行の８個の係数をユーザｕ３に割り当てる。
【０１６１】
なお、ここで、ウォルシュ−アダマール行列の最初の利用可能な行または列が第３の順序付けられたユーザに割り当てられることに留意されたい。
【０１６２】
次に、ステップＳ５０８で、プロセッサ１００は、ユーザｕ３に対して割り当てられた拡散系列で始まるウォルシュ−アダマール行列７０の行を利用不能とマークする。
【０１６３】
本例の場合、ユーザｕ３に割り当てられたのと同じ係数を有する行列の７０４で表される行を利用不能とマークする。
【０１６４】
後続のステップＳ５０９で、プロセッサ１００は、現在の要求された長さの拡散系列と同じ要求を有する全アクティブユーザに対して、１つまたは複数の拡散系列が割り当てられたかどうかをチェックする。
【０１６５】
本例によれば、ユーザｕ２には拡散系列が割り当てられていないので、プロセッサ１００はステップＳ５１０に進む。
【０１６６】
そのステップで、プロセッサ１００は、次の順序付けられたユーザを考慮し、ステップＳ５０６で、拡散系列の数Ｕおよび拡散系列の長さに関するその要求を取得する。
【０１６７】
プロセッサはステップＳ５０７に進み、次の順序付けられたユーザに要求された拡散系列を割り当てる。
【０１６８】
本例では、ユーザｕ２は２個の拡散系列を要求しているので、プロセッサ１００は、図７のウォルシュ−アダマール行列７０の２個の行をユーザｕ２に割り当てる。
【０１６９】
本例の場合、アダマール−アダマール行列の行７０５および７０６がユーザｕ２に割り当てられる。前に利用不能とマークされている行７００、７０１、７０２、７０３および７０４は取らない。
【０１７０】
なお、ここで、ウォルシュ−アダマール行列の最初の利用可能な行または列が第４の順序付けられたユーザに割り当てられることに留意されたい。
【０１７１】
次に、ステップＳ５０８で、プロセッサ１００は、ユーザｕ２に対して割り当てられた拡散系列で始まるウォルシュ−アダマール行列７０の行を利用不能とマークする。
【０１７２】
本例の場合、ユーザｕ２に割り当てられたのと同じ係数を有する行列の７０５および７０６で表される行を利用不能とマークする。
【０１７３】
後続のステップＳ５０９で、プロセッサ１００は、現在の要求された長さの拡散系列と同じ要求を有する全アクティブユーザに対して、１つまたは複数の拡散系列が割り当てられたかどうかをチェックする。
【０１７４】
本例によれば、すべての要求された拡散系列が、現在の要求されている長さと同じ要求を有するアクティブユーザに割り当てられたので、プロセッサはステップＳ５１１に進む。
【０１７５】
そのステップで、プロセッサ１００は、前に割り当てられた拡散系列の長さがステップＳ５０３で得られた拡散系列の最大長さに等しいかどうかをチェックする。
【０１７６】
本例によれば、前に割り当てられた拡散系列の長さは拡散系列の最大長さに等しいので、プロセッサ１００はアルゴリズムを終了する。
【０１７７】
なお、ここで、図３に関連して説明したアルゴリズムにおいて、最小の長さを要求するユーザに拡散系列を割り当ててから、より大きい長さを要求するユーザに拡散系列を割り当ててもよいことに留意されたい。
【０１７８】
図６は、図１の装置において実施される本発明の第４実施形態によるマルチキャリア伝送ネットワークの各ユーザに１つまたは複数の拡散系列を割り当てるアルゴリズムである。
【０１７９】
このフローチャートのコードは、例えば、図１の装置１０のＲＯＭメモリ１０２に記憶される。この装置１０が電源投入されると、そのコードがランダムアクセスメモリ１０３にロードされ、装置１０のプロセッサ１００によって実行される。
【０１８０】
図６のアルゴリズムは、その時のマルチキャリアネットワークにおいて、直交可変拡散係数、複数の拡散係数を１ユーザに割り当てることができず、共通系列が要求されるようなマルチキャリアネットワークの特定の状況下で、プロセッサ１００によって実行される。
【０１８１】
定期的に、または新たなアクティブユーザがマルチキャリア基地局に登録されるごとに、またはアクティブユーザが非アクティブになるごとに、または１以上のユーザが拡散系列に関する新たな要求を有する時にはいつでも、プロセッサ１００は、図６に記載されるアルゴリズムに関連する命令を実行する。
【０１８２】
ステップＳ６００で、プロセッサ１００は、ユーザ空間情報決定ユニット１０６から、各ユーザへ送信される信号のそれぞれの平均放射方向を受け取る。
【０１８３】
次のステップＳ６０１で、プロセッサ１００は、各ユーザへ送信される信号のそれぞれの平均放射方向に従ってアクティブユーザを順に並べる。
【０１８４】
後続のステップＳ６０２で、プロセッサ１００は、マルチキャリアネットワークに対して要求される共通信号の数Ｃおよびこれらの信号に対して要求される拡散系列の長さを取得する。
【０１８５】
次に、ステップＳ６０３で、プロセッサ１００は、共通拡散系列を共通信号に割り当てなければならないかどうかをチェックする。
【０１８６】
強制(imposed)共通拡散系列が要求されていない場合、プロセッサ１００はステップＳ６０５に進む。
【０１８７】
強制共通拡散系列が要求されている場合、プロセッサ１００はステップＳ６０４に進み、ウォルシュ−アダマール行列（以下、もとのウォルシュ−アダマール行列という）の各行に、強制共通拡散系列を要素ごとに乗算し、新たなウォルシュ−アダマール行列（以下、得られたウォルシュ−アダマール行列という）を形成する。
【０１８８】
サイズＬのもとのウォルシュ−アダマール行列ＷLは、次の反復的規則によって定義される。
【０１８９】
【数２】
【０１９０】
なお、ここで、この反復的規則によって形成されるもとのウォルシュ−アダマール行列ＷLの行または列は、ウォルシュ−アダマール行列の固有の順序と呼ばれる順序に並べられていることに留意されたい。
【０１９１】
得られたウォルシュ−アダマール行列は、もとのウォルシュ−アダマール行列のそれぞれの行または列に、強制共通拡散系列を要素ごとに乗算することによって得られる行列である。このような場合に、もとの行列の行に強制共通拡散系列を乗算すると、拡散系列は得られたウォルシュ−アダマール行列の行に含まれる。もとのウォルシュ−アダマール行列の列に強制共通拡散系列を乗算すると、拡散系列は得られたウォルシュ−アダマール行列の列に含まれる。
【０１９２】
得られたウォルシュ−アダマール行列は、上記のようなもとのウォルシュ−アダマール行列または得られたウォルシュ−アダマール行列の少なくとも１つの行または１つの列に、定数のような少なくとも１つの所定値を乗算することによって得られる行列でもよい。このような場合に、もとの行列の行に定数を乗算すると、拡散系列は得られたウォルシュ−アダマール行列の行に含まれる。上記のようなもとの行列または得られた行列の列に定数を乗算すると、拡散系列は得られたウォルシュ−アダマール行列の列に含まれる。
【０１９３】
なお、ここで、得られたウォルシュ−アダマール行列ＷLの行または列は、ウォルシュ−アダマール行列の固有の順序と呼ばれる順序に並べられていることに留意されたい。
【０１９４】
ステップＳ６０４で、例として最大長さＬが８に等しい場合、プロセッサ１００は、ＲＯＭメモリ１０２に記憶されている図７のウォルシュ−アダマール行列７０の各行に強制共通拡散系列を要素ごとに乗算し、図８の新たなウォルシュ−アダマール行列８０を形成する。
【０１９５】
例として、ウォルシュ−アダマール行列７０に、ウォルシュ−アダマール行列７０の行７０４に含まれる強制共通拡散系列を乗算して、図８の得られたウォルシュ−アダマール行列８０を形成する。
【０１９６】
次に、プロセッサ１００はステップＳ６０５に進む。
【０１９７】
ステップＳ６０５で、プロセッサ１００は、強制拡散が要求されていない場合、ウォルシュ−アダマール行列７０の最初のＣ個の行に含まれる拡散系列を共通信号に割り当て、強制拡散が要求されている場合、ウォルシュ−アダマール行列８０の最初のＣ個の行に含まれる拡散系列を共通信号に割り当てる。
【０１９８】
後続のステップＳ６０６で、プロセッサ１００は最初の順序付けられたユーザを考慮し、ステップＳ６０７で、拡散系列の数Ｕに関するその要求を取得する。
【０１９９】
プロセッサはステップＳ６０８に進み、最初の順序付けられたユーザにウォルシュ−アダマール行列の次の拡散系列を割り当てる。
【０２００】
後続のステップＳ６０９で、プロセッサ１００は、全アクティブユーザに対して、１つまたは複数の拡散系列が割り当てられたかどうかをチェックする。
【０２０１】
拡散系列がアクティブユーザに割り当てられていないことがある場合、プロセッサ１００はステップＳ６１０に進み、次のアクティブユーザを考慮する。
【０２０２】
拡散系列が全アクティブユーザに割り当てられるまで、ステップＳ６０７〜Ｓ６１０からなるループがプロセッサ１００によって実行される。
【０２０３】
なお、ここで、ユーザへの強制共通拡散系列の割当ては、前に図３に関連して説明したアルゴリズムで行うことも可能であることに留意されたい。
【０２０４】
なお、図４、図５および図６のアルゴリズムの説明は、ウォルシュ−アダマール行列の行を用いてなされているが、明らかに、本発明において、ウォルシュ−アダマール行列の列を用いてもよいことに留意されたい。
【０２０５】
また、ここで、ウォルシュ−アダマール拡散系列を用いる代わりに、本発明において、他の種類の拡散系列を用いてもよいことに留意されたい。例として、直交相補ゴレイ系列(orthogonal complementary Golay sequences)を用いてもよい。
【０２０６】
言うまでもないが、本発明の範囲から逸脱することなく上記の本発明の実施形態に多くの変更を加えることができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチキャリア伝送ネットワークのユーザに１つまたは複数の拡散系列を割り当てる方法であって、
拡散系列の各要素は、前記ネットワークの送信機において、送信されるべきデータ項目が乗算された後、対応するサブキャリア上に送信され、
前記拡散系列は、もとのウォルシュ−アダマール行列または得られたウォルシュ−アダマール行列の、順序付けられた拡散系列のグループに含まれる拡散系列であり、
サイズＬの前記もとのウォルシュ−アダマール行列ＷLは、次の反復規則によって定義され、
【数１】
前記得られたウォルシュ−アダマール行列は、もとのウォルシュ−アダマール行列の各行または各列に、強制共通拡散行列を要素ごとに乗算することによって定義されるか、または、もとのウォルシュ−アダマール行列の少なくとも１行または少なくとも１列に、少なくとも１つの所定の値を乗算することによって定義される
拡散系列を割り当てる方法において、
前記マルチキャリア伝送ネットワークの各ユーザについて、空間情報を取得するステップと、
前記空間情報に従って前記ユーザを順に並べるステップと、
各ユーザに、その順序に従って、順序付けられた拡散系列のグループのうちから少なくとも１つの拡散系列を割り当てるステップと、
を含むことを特徴とする拡散系列を割り当てる方法。
【請求項２】
前記空間情報は、複数のアンテナを用いて各ユーザへ送信される信号または前記複数のアンテナを用いて各ユーザから受信される信号の空間情報であることを特徴とする請求項１に記載の拡散系列を割り当てる方法。
【請求項３】
ユーザは異なる長さの拡散系列を要求し、
同じ長さの拡散系列を要求するユーザはグループ化され、それらの空間情報に従った順序に並べられることを特徴とする請求項１または２に記載の拡散系列を割り当てる方法。
【請求項４】
各ユーザへの拡散系列の割当ては、
前記ユーザが属する前記同じ長さの拡散系列を要求するユーザのグループに従って、
拡散系列の長さに従って、および
前記ユーザが属する前記ユーザのグループ内での前記ユーザの順序に従って
行われることを特徴とする請求項３に記載の拡散系列を割り当てる方法。
【請求項５】
少なくとも１つの共通系列が複数のユーザに割り当てられ、
割り当てられる前記１つの共通系列または各共通系列は、同じ長さの前記順序付けられた拡散系列のうちの最初の拡散系列であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の拡散系列を割り当てる方法。
【請求項６】
空間情報は、
各ユーザへ送信される信号の平均放射方向、
各ユーザへ送信される信号の最大放射方向、
各ユーザに対して使用されるアンテナローブダイヤグラムから得られる情報、または
全地球測位システムから得られる情報
であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の拡散系列を割り当てる方法。
【請求項７】
前記拡散系列はウォルシュ−アダマール系列であり、
前記順序付けられた拡散系列のグループは、行または列が固有の順序のウォルシュ−アダマール行列であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の拡散系列を割り当てる方法。
【請求項８】
所定の共通拡散系列を前記複数のユーザに割り当て、
ウォルシュ−アダマール行列の行または列に前記所定の共通拡散系列を要素ごとに乗算することにより、前記順序付けられた拡散系列のグループを形成することを特徴とする請求項７に記載の拡散系列を割り当てる方法。
【請求項９】
前記順序付けられた拡散系列のグループは、拡散系列と、ユーザの要求を満たすことができる長さの拡散系列の組との間の干渉を表す費用関数を最小化することによって形成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の拡散系列を割り当てる方法。
【請求項１０】
拡散系列の組は、ユーザの要求を満たすことができる長さの拡散系列のサブセットから画定され、
さらに組はユーザ空間情報に従って画定されることを特徴とする請求項９に記載の拡散系列を割り当てる方法。
【請求項１１】
干渉が、拡散系列の各サブセットについて得られ、
サブセットの前記干渉は、拡散系列のサブセットの各組について計算される干渉から画定され、
前記サブセットの干渉のうち最小の干渉を有する拡散系列のサブセットが、前記順序付けられた拡散系列のグループであることを特徴とする請求項１０に記載の拡散系列を割り当てる方法。
【請求項１２】
拡散系列の各サブセットについて得られる干渉は、前記拡散系列のサブセットの各組について計算される干渉の最大値であることを特徴とする請求項１０に記載の拡散系列を割り当てる方法。
【請求項１３】
前記割当ては動的割当てであり、
前記マルチキャリア伝送ネットワークは直交周波数符号分割多重化伝送ネットワークであることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の拡散系列を割り当てる方法。
【請求項１４】
前記割当ては動的割当てであり、
前記マルチキャリア伝送ネットワークはマルチキャリア符号分割多元接続伝送ネットワークであることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の拡散系列を割り当てる方法。
【請求項１５】
マルチキャリア伝送ネットワークのユーザに１つまたは複数の拡散系列を割り当てる装置であって、
前記拡散系列の各要素は、前記ネットワークの送信機において、送信されるべきデータ項目が乗算された後、対応するサブキャリア上に送信され、
前記拡散系列は、もとのウォルシュ−アダマール行列または得られたウォルシュ−アダマール行列の、順序付けられた拡散系列のグループに含まれる拡散系列であり、
サイズＬの前記もとのウォルシュ−アダマール行列ＷLは、次の反復規則によって定義され、
【数２】
前記得られたウォルシュ−アダマール行列は、もとのウォルシュ−アダマール行列の各行または各列に、強制共通拡散行列を要素ごとに乗算することによって定義されるか、または、もとのウォルシュ−アダマール行列の少なくとも１行または少なくとも１列に、少なくとも１つの所定の値を乗算することによって定義される
拡散系列を割り当てる装置において、
前記マルチキャリア伝送ネットワークの各ユーザについて、空間情報を取得する手段と、
前記空間情報に従って前記ユーザを順に並べる手段と、
各ユーザに、その順序に従って、順序付けられた拡散系列のグループのうちから少なくとも１つの拡散系列を割り当てる手段と、
を備えることを特徴とする拡散系列を割り当てる装置。
【請求項１６】
プログラム可能装置に直接ロード可能とすることができるコンピュータプログラムであって、
前記コンピュータプログラムがプログラム可能装置上で実行される時に、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法のステップを実施するための命令またはコードの部分を含むコンピュータプログラム。
【請求項１】
マルチキャリア伝送ネットワークのユーザに１つまたは複数の拡散系列を割り当てる方法であって、
拡散系列の各要素は、前記ネットワークの送信機において、送信されるべきデータ項目が乗算された後、対応するサブキャリア上に送信され、
前記拡散系列は、もとのウォルシュ−アダマール行列または得られたウォルシュ−アダマール行列の、順序付けられた拡散系列のグループに含まれる拡散系列であり、
サイズＬの前記もとのウォルシュ−アダマール行列ＷLは、次の反復規則によって定義され、
【数１】
前記得られたウォルシュ−アダマール行列は、もとのウォルシュ−アダマール行列の各行または各列に、強制共通拡散行列を要素ごとに乗算することによって定義されるか、または、もとのウォルシュ−アダマール行列の少なくとも１行または少なくとも１列に、少なくとも１つの所定の値を乗算することによって定義される
拡散系列を割り当てる方法において、
前記マルチキャリア伝送ネットワークの各ユーザについて、空間情報を取得するステップと、
前記空間情報に従って前記ユーザを順に並べるステップと、
各ユーザに、その順序に従って、順序付けられた拡散系列のグループのうちから少なくとも１つの拡散系列を割り当てるステップと、
を含むことを特徴とする拡散系列を割り当てる方法。
【請求項２】
前記空間情報は、複数のアンテナを用いて各ユーザへ送信される信号または前記複数のアンテナを用いて各ユーザから受信される信号の空間情報であることを特徴とする請求項１に記載の拡散系列を割り当てる方法。
【請求項３】
ユーザは異なる長さの拡散系列を要求し、
同じ長さの拡散系列を要求するユーザはグループ化され、それらの空間情報に従った順序に並べられることを特徴とする請求項１または２に記載の拡散系列を割り当てる方法。
【請求項４】
各ユーザへの拡散系列の割当ては、
前記ユーザが属する前記同じ長さの拡散系列を要求するユーザのグループに従って、
拡散系列の長さに従って、および
前記ユーザが属する前記ユーザのグループ内での前記ユーザの順序に従って
行われることを特徴とする請求項３に記載の拡散系列を割り当てる方法。
【請求項５】
少なくとも１つの共通系列が複数のユーザに割り当てられ、
割り当てられる前記１つの共通系列または各共通系列は、同じ長さの前記順序付けられた拡散系列のうちの最初の拡散系列であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の拡散系列を割り当てる方法。
【請求項６】
空間情報は、
各ユーザへ送信される信号の平均放射方向、
各ユーザへ送信される信号の最大放射方向、
各ユーザに対して使用されるアンテナローブダイヤグラムから得られる情報、または
全地球測位システムから得られる情報
であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の拡散系列を割り当てる方法。
【請求項７】
前記拡散系列はウォルシュ−アダマール系列であり、
前記順序付けられた拡散系列のグループは、行または列が固有の順序のウォルシュ−アダマール行列であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の拡散系列を割り当てる方法。
【請求項８】
所定の共通拡散系列を前記複数のユーザに割り当て、
ウォルシュ−アダマール行列の行または列に前記所定の共通拡散系列を要素ごとに乗算することにより、前記順序付けられた拡散系列のグループを形成することを特徴とする請求項７に記載の拡散系列を割り当てる方法。
【請求項９】
前記順序付けられた拡散系列のグループは、拡散系列と、ユーザの要求を満たすことができる長さの拡散系列の組との間の干渉を表す費用関数を最小化することによって形成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の拡散系列を割り当てる方法。
【請求項１０】
拡散系列の組は、ユーザの要求を満たすことができる長さの拡散系列のサブセットから画定され、
さらに組はユーザ空間情報に従って画定されることを特徴とする請求項９に記載の拡散系列を割り当てる方法。
【請求項１１】
干渉が、拡散系列の各サブセットについて得られ、
サブセットの前記干渉は、拡散系列のサブセットの各組について計算される干渉から画定され、
前記サブセットの干渉のうち最小の干渉を有する拡散系列のサブセットが、前記順序付けられた拡散系列のグループであることを特徴とする請求項１０に記載の拡散系列を割り当てる方法。
【請求項１２】
拡散系列の各サブセットについて得られる干渉は、前記拡散系列のサブセットの各組について計算される干渉の最大値であることを特徴とする請求項１０に記載の拡散系列を割り当てる方法。
【請求項１３】
前記割当ては動的割当てであり、
前記マルチキャリア伝送ネットワークは直交周波数符号分割多重化伝送ネットワークであることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の拡散系列を割り当てる方法。
【請求項１４】
前記割当ては動的割当てであり、
前記マルチキャリア伝送ネットワークはマルチキャリア符号分割多元接続伝送ネットワークであることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の拡散系列を割り当てる方法。
【請求項１５】
マルチキャリア伝送ネットワークのユーザに１つまたは複数の拡散系列を割り当てる装置であって、
前記拡散系列の各要素は、前記ネットワークの送信機において、送信されるべきデータ項目が乗算された後、対応するサブキャリア上に送信され、
前記拡散系列は、もとのウォルシュ−アダマール行列または得られたウォルシュ−アダマール行列の、順序付けられた拡散系列のグループに含まれる拡散系列であり、
サイズＬの前記もとのウォルシュ−アダマール行列ＷLは、次の反復規則によって定義され、
【数２】
前記得られたウォルシュ−アダマール行列は、もとのウォルシュ−アダマール行列の各行または各列に、強制共通拡散行列を要素ごとに乗算することによって定義されるか、または、もとのウォルシュ−アダマール行列の少なくとも１行または少なくとも１列に、少なくとも１つの所定の値を乗算することによって定義される
拡散系列を割り当てる装置において、
前記マルチキャリア伝送ネットワークの各ユーザについて、空間情報を取得する手段と、
前記空間情報に従って前記ユーザを順に並べる手段と、
各ユーザに、その順序に従って、順序付けられた拡散系列のグループのうちから少なくとも１つの拡散系列を割り当てる手段と、
を備えることを特徴とする拡散系列を割り当てる装置。
【請求項１６】
プログラム可能装置に直接ロード可能とすることができるコンピュータプログラムであって、
前記コンピュータプログラムがプログラム可能装置上で実行される時に、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法のステップを実施するための命令またはコードの部分を含むコンピュータプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−１７１９９８（Ｐ２０１０−１７１９９８Ａ）
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１０−６１２５２（Ｐ２０１０−６１２５２）
【出願日】平成２２年３月１７日（２０１０．３．１７）
【分割の表示】特願２００４−２５４８６２（Ｐ２００４−２５４８６２）の分割
【原出願日】平成１６年９月１日（２００４．９．１）
【出願人】（５０３１６３５２７）ミツビシ・エレクトリック・アールアンドディー・センター・ヨーロッパ・ビーヴィ (175)
【氏名又は名称原語表記】ＭＩＴＳＵＢＩＳＨＩ ＥＬＥＣＴＲＩＣ Ｒ＆Ｄ ＣＥＮＴＲＥ ＥＵＲＯＰＥ Ｂ．Ｖ．
【住所又は居所原語表記】Ｃａｐｒｏｎｉｌａａｎ ４６， １１１９ ＮＳ Ｓｃｈｉｐｈｏｌ Ｒｉｊｋ， Ｔｈｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６１２５２（Ｐ２０１０−６１２５２）
【出願日】平成２２年３月１７日（２０１０．３．１７）
【分割の表示】特願２００４−２５４８６２（Ｐ２００４−２５４８６２）の分割
【原出願日】平成１６年９月１日（２００４．９．１）
【出願人】（５０３１６３５２７）ミツビシ・エレクトリック・アールアンドディー・センター・ヨーロッパ・ビーヴィ (175)
【氏名又は名称原語表記】ＭＩＴＳＵＢＩＳＨＩ ＥＬＥＣＴＲＩＣ Ｒ＆Ｄ ＣＥＮＴＲＥ ＥＵＲＯＰＥ Ｂ．Ｖ．
【住所又は居所原語表記】Ｃａｐｒｏｎｉｌａａｎ ４６， １１１９ ＮＳ Ｓｃｈｉｐｈｏｌ Ｒｉｊｋ， Ｔｈｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ
【Ｆターム（参考）】
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