ratioAbstractIFDMAシステムにおける周波数ホッピングは、時間によって変化する時間変化IFDMA変調符号の利用によって起こる。詳細には、変調器(102)はシンボルストリームおよびユーザ固有のIFDMA変調符号(bi(t))(112)を受信する。変調器の出力は、一定の周波数(即ち、サブキャリア)に存在する信号(xi(t))(114)を含む。信号xi(t)の利用する実際のサブキャリアは、シンボルブロックの反復および利用される特定のIFDMA変調符号(118)に応じて異なる。Description本発明は無線通信に関する。詳細には、本発明は無線システム用の改良された変調方式に関する。柔軟かつ効率的な物理層変調方式を開発することは、高度なセルラーシステムの設計における挑戦的な側面である。物理層の望ましい属性には、適度な平均−ピーク電力比によって加入者装置の電力増幅器のコスト、サイズおよび電力消費を低減すること、広い範囲のデータレートをサポートすること、受信した信号の品質に基づきデータレートを変化させる性能、適応性の変調をサポートすること、「狭帯域」データレートにて送信するときにも広帯域チャネル(例えば20MHz)の周波数ダイバーシチをサポートすること、ならびにセル内干渉を最小化してキャパシティを最大化するために、セル内の異なるユーザによる伝送間の直交性を保持する性能が含まれる。(IFDMA)は、物理層に対する上述の基準の多くを満たし得るマルチキャリヤ変調方式である。(OFDM)と単一のキャリヤ変調との両方の望ましい特性の幾つかが組み合わされた、改良型の変調である。IFDMAでは、ベースバンド信号は単一のキャリヤの4位相偏移変調(QPSK)または直交振幅変調(QAM)のシンボルストリームとして開始する。IFDMAは(ブロッキングおよび反復に先立って)単一のキャリヤ方式として開始するので、そのピーク−平均比は単一のキャリヤ変調と同じであり、周波数ダイバーシチを提供する。IFDMA方式では、各ユーザは同数のサブキャリアを用いて送信する必要がある。これに加えて、周波数ホッピングを行う性能は存在しない。このため、異なるユーザによる異なるデータレートの使用が妨げられ、高度な通信システムにおけるIFDMAの柔軟性は制限される。したがって、直交性および低いピーク−平均比を保持しつつ、高度なデータレート柔軟性と周波数ホッピングとを提供する、改良された変調方式の必要が存在する。上述の必要に対処するために、周波数ホッピングされるIFDMA通信システムを提供するための方法および装置を本明細書に開示する。IFDMAシステムにおける周波数ホッピングは、時間によって変化する時間変化IFDMA変調符号の利用によって起こる。詳細には、変調器はシンボルストリームおよびユーザ固有のIFDMA変調符号(bi(t))を受信する。変調器の出力は、一定の周波数(即ち、サブキャリア)に存在する信号(xi(t))を含む。信号xi(t)の利用する実際のサブキャリアは、シンボルブロックの反復および利用される特定のIFDMA変調符号に応じて異なる。本発明はIFDMA通信システム内の周波数ホッピング用の方法を含む。この方法は、シンボルストリームを受信する工程と、第1のIFDMA変調符号を受信する工程と、第1の期間に、第1のIFDMA変調符号によってシンボルストリームを変調し、周波数の第1のセットに存在する信号を生成する工程と、を含む。第2のIFDMA変調符号が受信され、第2の期間に、第2のIFDMA変調符号によってシンボルストリームが変調され、周波数の第2のセットに存在する第2の信号が生成される。本発明はIFDMA通信システム内の周波数ホッピング用の方法を含む。この方法は、シンボルストリームを受信する工程と、第1および第2のIFDMAシンボル期間の各々において用いられるIFDMA変調符号を変更することによってシンボルストリームを周波数ホッピングさせる工程と、を含む。本発明はIFDMA通信システムにおいて周波数ホッピングされている信号を受信するための方法を含む。第1の複数のチャネルを通じてシンボルストリームを受信する工程と、第1のIFDMA変調符号を用いてシンボルストリームを復調する工程と、第2の複数のチャネルを通じてシンボルストリームを受信する工程と、第2のIFDMA変調符号を用いてシンボルストリームを復調する工程と、を含む。本発明は、ブロック反復シンボルストリームを出力するシンボルブロックリピータと、時間変化IFDMA変調符号を出力する変調符号ベクトル生成器と、ブロック反復シンボルストリームおよび時間変化IFDMA変調符号を受信し、IFDMA変調符号に応じて異なる周波数のセットに存在する信号を出力するIFDMA変調器と、からなる装置を含む。基づき復調された信号を出力する復調器と、からなる装置を含む。ここで図面を参照する。図面では同じ参照符号は同じ構成要素を指す。図1は、本発明による代表的なシステム100のブロック図である。システム100は1つ以上の送信機102を含む。送信機102は各々、特定のユーザに相当し、通信チャネル106によって1つ以上の受信機104と通信する。通信チャネル106は、セルラーシステム、ページングシステム、移動無線システムなどのマルチユーザ通信システムにおける、無線周波数(RF)チャネルであることが可能である。示すように、ユーザi、ユーザj、ユーザkなど複数のユーザ(例えば、N人のユーザ)は、チャネル106を通じて同時にデータを送信することが可能である。送信機102および受信機104は、携帯電話やページャなどの移動加入者ユニットと、基地局とのうちの1つ以上であり得る。送信機102および受信機104は、本発明の変調方式を実装するためのハードウェア・コンポーネントおよびソフトウエア・コンポーネントのうちの1つ以上の適切な組み合わせを含むことが可能である。示すように、図1のユーザiの送信機102は、ブロックリピータ108、巡回拡張子装置110、変調器112およびパルス成形フィルタ114を含む。以下にさらに詳細に記載するように、受信機104は受信した信号を復調・等化するための処理を含む。本明細書では、システム100においてIFDMA型システム内のユーザのデータレートが異なることが可能であり、周波数ホッピングが存在し得る場合について記載する。異なるデータレートの直交区別を行う2つの符号化手法(ブロック変調符号および位相ランプ変調符号)を開示する。異なるユーザ間において直交性を保持するための条件、即ち、多重アクセス干渉(MAI)の生じない条件について、詳細に記載する。IFDMAでは、ベースバンド信号は単一のキャリヤの位相偏移変調(PSK)または直交振幅変調(QAM)のシンボルストリームとして開始する。シンボルは、フィルタリング(典型的にはルートコサインフィルタによる)および伝送に先立って、L回反復されているブロックへグループ化される(リピータ108を介して)。ここで、Lは整数である。シンボルブロックの反復によって、一定のサブキャリア周波数においてのみ(即ち、第L番目のサブキャリア毎に)、送信信号のスペクトルが非ゼロとなる。(OFDM)信号の第L番目のサブキャリア毎でのみ変調される場合に見られるものと同様である。詳細には、この種のOFDM伝送は櫛状OFDMと呼ばれることがある。IFDMAスペクトルはOFDMと比較して、パルス成形後、急速に減衰する。信号はL個のサブキャリア毎に1つのサブキャリアのみを占有するため、全部でL人の異なるユーザが同時に送信することが可能である。異なる布置(constellation)サイズを用いる異なるユーザの場合にも、本発明は適用可能である(例えば、QPSK、多値QAM、8−PSK)。IFDMA伝送では、1)IFDMAのユーザ固有変調符号(bi(t))によって、サブキャリアの異なるセットが占有され、2)伝送に付加される巡回拡張子(即ち、ガード期間)がチャネルパルス応答より長く、3)信号が受信機104と時間同期されている限り、直交が保たれる。したがって、変調器112はシンボルストリームおよびユーザ固有IFDMA変調符号(bi(t))(簡単に、変調符号と呼ぶこともある)を受信する。変調器112の出力は、一定の周波数(即ち、サブキャリア)に存在する信号(xi(t))を含む。信号xi(t)の利用する実際のサブキャリアは、シンボルブロックの反復および利用される特定の変調符号に応じて異なる。したがって、変調符号(b)を変更することによって、サブキャリアのセットが変更される。bi(t)を変更することによって伝送に利用されるサブキャリアが変更されても、サブキャリアが均一に離間されているという性質は保持されることが留意される。したがって、本発明の好適な実施形態では、変調符号ベクトル生成器105は、時間により変化する時間変化のユーザ固有変調符号を定期的に出力する。この変調符号はユーザに応じて異なる。変調符号biを定期的に変更することによって、特定のユーザに対する周波数ホッピングが行われる。本発明の好適な実施形態では、biはIFDMAシンボル毎に1回、変更される。したがって、各IFDMAシンボルはサブキャリアの異なるセットを占有する。ここで図2を参照する。図2には、図1の送信機102の動作の一例を示すフローチャート150を示す。各アクティブユーザi(i=1,...,K)に対して、移動通信システム100の1つのセル内において、Qi個のデータシンボルのブロック伝送、d(i)=[d0(i),d1(i),.,d(Qi−1)(i)]が実行される。工程152では、ユーザiに対するデータシンボルはシリアルシンボル形式からパラレルシンボルフォーマットへ変換され、次いで、ブロックリピータ108によって受信される。工程154では、Qi個のデータ(例えば、QAM)シンボルのブロック反復(Li回)によって、シンボルブロックが形成される。ユーザ固有のブロック反復レートが用いられる。ブロック反復によって、送信信号の占有する帯域幅はLi倍に増大され、第Li番目のサブキャリア周波数毎にのみ、そのスペクトルは非ゼロとなる(サブキャリア間隔=1/QiLi)。図3には、反復シンボルブロックの一例を示す。図2の工程156では、反復シンボルブロックの変調およびパルス成形に先立って、ガード期間(プレフィックス、ポストフィックスまたは両方を含む巡回拡張子)が付加される。図3に示すように、ガード区間および反復シンボルブロックは一体となってIFDMAシンボルを形成する。図3の場合、ガード区間は巡回プレフィックスである。反復ブロックの変調の後、かつ、パルス成形の前に、ガード区間を付加することも可能である。長さvの巡回プレフィックスを用いて、時間を−v〜QiLi−1と表すと、反復シンボルブロックfiの要素は次式となる。工程158では、変調器112によって時間変化のユーザ固有変調符号が適用される。この変調符号は、本明細書に開示の符号割り当て条件を満たす任意の適切な符号であることが可能である。ユーザ固有変調符号の適用後、送信シンボルのベクトルは次式となる。iはデータレートRi(Qiに比例する)を有するユーザiに対し割り当てられる変調符号である。以下の記載では、データレートは、反復シンボルブロック中の全シンボル数に対するシンボルブロック中のシンボル数の比として、即ち、次式のように定義される。変調符号およびユーザデータレートを適切に選択することによって、反復シンボルブロック持続期間に対して低速にチャネルが変化する限り、マルチパス条件においてさえもデータレートの異なるユーザ間の直交性を保持することが可能である。直交性を保持するために、反復シンボルブロック持続期間は全てのユーザに対して同一である、即ち、次式が成立する。工程160では、シンボルベクトルに対しパラレル−シリアル変換が実行される。シリアル化されたベクトルは、チャネル106上で送信される前に、パルス成形フィルタ114を用いてフィルタリングされる(工程162)。本発明は、ユーザ固有のデータブロックおよび反復サイズと、時間変化のユーザ固有変調符号とを用いてマルチレート伝送を提供することによって、異なるユーザに異なるデータレートを提供して、周波数ホッピングと共に高度なデータレートの柔軟性を提供する。本発明は、低いピーク−平均比を保持し、ユーザ固有変調符号の2つの選択肢(ブロック変調符号および位相ランプ変調符号)を提供する。これらの変調符号はマルチパスチャネルにおいてさえも、異なるデータレート間の直交性を保持する(即ち、MAIはほとんど存在しないか、全く存在しない)。ここで、帯域幅Bと、データレート要件の異なる4人のユーザとの代表的なシステムについて検討する。帯域幅B全体を占有する単一のユーザが得られる最大データレートをRsとする。図4のテーブル180には、ユーザ固有のデータレート要件を示す。本発明のマルチレートIFDMAにおけるユーザ固有のパラメータおよび可能な符号割り当ても示す。テーブル180に示すように、本発明では、異なるユーザに対し、ユーザ固有のシンボルブロックおよび反復サイズとユーザ固有変調符号とを割り当てることによって、異なるデータ要件を完全に満たすことが可能である。周波数領域では、変調符号はシステム100の様々なマルチレートユーザのスペクトルをインタリーブする効果を有する。図5には、インタリーブの一例を示す。詳細には、図5には、本明細書に開示の変調方式において4人のユーザによって占有されるサブキャリアのグラフ190を示す。図5に見られるように、より高いデータレートのユーザ(ユーザA)には、他のより低いデータレートのユーザ(ユーザB,C,D)より多くの帯域幅(サブキャリア)が割り当てられる。本発明は、図5の例に示すユーザまたはサブキャリアの割り当ての数によって限定されない。[受信機信号処理]図6,8には、図1の受信機104として使用可能な2つの代替の受信機アーキテクチャを示す。これらのアーキテクチャの各々を以下にさらに詳細に記載する。最初に受信機104の一般的な動作を記載する。マルチパスチャネル106を通じて伝播し付加的なホワイトガウスノイズによって汚染された(corrupted)後の、K人のユーザからの受信信号の結合された合成包絡線は、次式によって与えられる。i*rlはユーザiに対する等価なベースバンドのチャネルパルス応答(CPR)であり(次元=M+1)、hl=等価なローパスチャネルパルス応答、tl=等価な送信機ベースバンドパルス、rl=等価な受信機ベースバンドパルス、nl=受信機ノイズ(AWGN)である。i(t)に応じて異なる複数のチャネルを通じて伝播される。受信機104は式(4)における受信信号の最後のN個のサンプル(即ち、巡回拡張子の除去後)を選択し、ユーザデータを復調することが可能である。i(t)およびLiの反復の結合からなる。動作の順序に応じて、以下の記載のように2つの受信機構造が可能である。i(t)と同一となり、フレーム毎に変化することは明らかである。i(t)を変化させることによって、チャネルの利用しているデータレートおよび現在の周波数のうちの1つ以上を変化させることが可能である。i(t)はデータレートの変化する場合に伝送中に変化してもよく、周波数ホッピングにおいてフレーム毎に変化してもよい。[第1の受信機構造]図6には、第1の受信機構造200を示す。このアーキテクチャでは、信号を時間変化のユーザ固有変調符号と関連付けることに先立って、チャネル等化が行われる。第1の受信機200は、RF−合成ベースバンド変換回路204を備える。208、等化器210、復調器212、シンボルブロック結合部214およびシンボル判定装置216を備える。復調器212、シンボルブロック結合部214およびシンボル判定装置216は、特定ユーザに対する機能を実行する。図7は、第1の受信機200の動作を示すフローチャート230である。工程232では、A/D変換器/サンプリング回路204によって受信信号が合成ベースバンド信号へダウンコンバートされ、フィルタリングされ(イメージ除去、隣接チャネル除去、エイリアシング回避)、ディジタル化される。工程233では、ベースバンド信号は複数の周波数に存在するベースバンドフィルタリングされた信号、典型的には、送信パルス成形フィルタにマッチしたマッチフィルタである。工程234では、巡回拡張子が除去される。用いて各ユーザのチャネル応答に対して等化される。各ユーザが(ユーザ固有のブロック反復および変調符号のため)サブキャリアの直交セットを用いるので、わずか1回のN点変換を用いて全てのユーザが周波数領域において同時に等化され得る。等化器係数は各ユーザに対して異なり、そのユーザによって占有されたサブキャリアに対してのみ適用される。したがって、工程236では、共通の処理とユーザ固有の処理との組み合わせが実行される。(ISI)キャンセラおよびターボ等化器など、他の手法に基づき、等化を行うことも可能である。工程238では、次いで、復調器212によって各ユーザに対し、等化された信号の符号の関連付けが行われる。工程240では、関連付けられた信号が結合され、Qi個の送信シンボルのソフト推定値z(i)を生じる。送信機において誤り訂正符号化が用いられた場合、ソフト決定は順方向誤り訂正(FEC)デコーダへ渡される。工程242では、推定されたシンボルに基づき論理決定が行われ、シンボルの値が決定される。このシンボルは各々1つ以上のビットを含み得る。[第2の受信機アーキテクチャ]図8には、第2の受信機構造260を示す。このアーキテクチャでは、チャネル等化に先立って、ユーザ固有の符号との関連付けが行われる。第2の受信機260は、RF−合成ベースバンド変換回路264を備える。268、復調器270、シンボルブロック結合部272、等化器274およびシンボル判定装置276を備える。復調器270、シンボルブロック結合部272、等化器274およびシンボル判定装置276は、ユーザ固有に機能を実行する。図9は、第2の受信機260の動作を示すフローチャート280である。図9には、この種の受信機構造260における受信機信号処理を示す。工程282では、A/D変換器/サンプリング回路264によって受信信号が合成ベースバンド信号へダウンコンバートされ、フィルタリングされ(イメージ除去、隣接チャネル除去、エイリアシング回避)、ディジタル化される。工程283では、ベースバンド信号はベースバンドフィルタリングされ、典型的には、送信パルス成形フィルタにマッチしたマッチフィルタである。工程284では、巡回拡張子が除去される。工程286では、復調器270によって各ユーザに対し、サンプリングされベースバンド結合された全てのユーザからの信号(巡回拡張子の除去後)が関連付けられる。工程288では、関連付けられた信号はユーザ固有のブロック反復を用いて結合される。結果として得られる信号(1×受信機オーバーサンプリング用のQi個のサンプル)は等化され(時間領域または周波数領域)、Qi個の送信シンボルの推定値z(i)を生じる(工程290)。ISIキャンセラおよびターボ等化器を含む様々な手法を用いて、等化を行うことが可能である。周波数領域等化を用いる場合、各ユーザに対しQi点変換が必要である。工程292では、推定されたシンボルに基づき論理決定が行われ、シンボルの値が決定される。このシンボルは各々1つ以上のビットを含み得る。[受信機解析]以下の解析は図6の第1の受信機200に基づく。以下の解析の結果は、図8に示す第2の受信機260においても有効である。解析は以下の通りである。