JP4463723B2 - 送信機及び送信方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線パラメータ群を生成する装置、送信機及び受信機に関する。

映像通信やデータ通信が主に行われる第４世代の移動通信システムでは、第３世代の移動通信システム（ＩＭＴ−２０００）をはるかにしのぐ能力が求められ、大容量化、高速化、ブロードバンド化等を十分に達成する必要がある。この種のシステムでは、屋内や屋外での様々な通信環境が想定される。屋外では例えば高速移動する移動局に対する高速パケット伝送を可能にするため、広範な領域を網羅する複数のセル（マルチセル）が用意される。屋内では電波の減衰が大きいので、屋外基地局で無線通信をサポートするのではなく、アクセスポイントが屋内に設けられる。また、通信リソースの利用効率を高める等の観点から、従来の回線交換型の通信ではなく、無線区間でもパケット伝送による通信が行われる。更に、基地局より上位の装置と移動局との間の通信、特に下り方向のデータ伝送では、ユニキャスト方式だけでなく、マルチキャスト方式やブロードキャスト方式も行われる（将来的な通信システムの動向については、例えば非特許文献１参照。）。

一方、広帯域の移動通信システムでは、マルチパス環境による周波数選択性フェージングの影響が顕著になる。このため、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式が、次世代の通信方式に有望視されている。ＯＦＤＭ方式では、伝送すべき情報を含む有効シンボル部にガードインターバル部を付加することで１つのシンボルが形成され、所定の送信時間間隔（ＴＴＩ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｉｍｅ Ｉｎｔｅｒｖａｌ）の間に複数個のシンボルが送信される。ガードインターバル部は、有効シンボル部に含まれている情報の一部で作成される。ガードインターバル部は、サイクリックプレフィックス（ＣＰ：ｃｙｃｌｉｃ ｐｒｅｆｉｘ）又はオーバーヘッドとも呼ばれる。

受信側では、様々な伝搬遅延を有するパスが受信される。ＯＦＤＭ方式では、伝搬遅延量がガードインターバル部の期間内に収まっていれば、シンボル間干渉を効果的に抑制することができる。従って、ガードインターバルの期間を比較的長くすることで、様々な遅延波を有効に合成することができる。このことは、非常に大きなセル半径で通信が行われる場合や、マルチキャスト方式で様々なセルから移動局へ同一の情報が同時に伝送される場合に特に有利である。しかしながら、ガードインターバル部は有効シンボル部の内容の一部にすぎないので、ガードインターバル部の期間を長くすることは、情報の伝送効率の観点からは望ましくない。市街地や屋内のような伝搬遅延の比較的短い環境や、ユニキャスト方式が行われる環境等では、比較的短い期間のガードインターバル部を設定することで通信品質が十分に保たれる場合もある。従って、様々な通信環境に最適な１種類のガードインターバル部を設定することはできない。このような観点からは、長短様々なガードインターバル部を有するシンボルを規定する無線パラメータ群を多数用意し、その都度最適なシンボルフォーマットで無線通信を行うことも考えられる。しかしながら、多種多様なシンボルフォーマットに合わせて行う信号処理の負担は極めて大きく、装置構成が比較的簡易な移動局にとっては不利になる。動作周波数（クロック周波数）に選択肢のない移動局では、可能な信号処理に関する制約が厳しいので、そのような移動局では特に不利になる。
大津："Ｓｙｓｔｅｍｓ ｂｅｙｏｎｄ ＩＭＴ−２０００へのチャレンジ〜ワイヤレスからのアプローチ〜"，ＩＴＵジャーナル，Ｖｏｌ．３３，Ｎｏ．３，ｐｐ．２６−３０，Ｍａｒ．２００３

本発明は、上記問題点の少なくとも１つに対処するためになされたものであり、その課題は、ＯＦＤＭ方式の移動通信システムに使用され、ユニキャスト方式及びマルチキャスト方式の双方に柔軟に対応可能な送信機、受信機及びそのための無線パラメータを生成する装置を提供することである。

直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）方式の移動通信システムで使用される送信機であって、
ガードインターバル部及び有効シンボル部が含まれたシンボルを所定の時間フレームの間に複数個送信する送信部と、
前記送信部からの送信に使用される、受信機での受信に使用させるために報知すべき無線パラメータ群であって、かつサブキャリア間隔、ひとつの時間フレームに含まれるシンボルの数、ガードインターバル部の期間を少なくとも特定可能な無線パラメータ群を複数組規定し、いずれかの無線パラメータ群を前記送信部に設定する設定部とを備え、
前記設定部において規定される複数組の無線パラメータ群のうちの少なくとも２組の無線パラメータ群では、共通のサブキャリア間隔および互いに異なったガードインターバル部の期間が定められているとともに、ひとつの時間フレームに含まれる複数のシンボルの合計期間が共通になるように、ひとつの時間フレームに含まれるシンボルの数として、１シンボルだけ互いに異なった値が定められていることを特徴とする送信機である。

本発明によれば、ＯＦＤＭ方式の移動通信システムで使用される送信機及び受信機がユニキャスト方式及びマルチキャスト方式に柔軟に対応できるようになる。

本発明の一形態によれば、１組の無線パラメータ群により定められる有効シンボル部の期間と同じ期間の有効シンボル部を有し、該１組の無線パラメータ群により定められるガードインターバル部の期間とは異なるガードインターバル部を有するシンボルを規定する別の１組の無線パラメータ群が導出される。このようにして導出される無線パラメータ群では、有効シンボル部の期間即ちサブキャリア間隔が一定に維持されるので、何れの無線パラメータ群が使用される場合でも、無線通信機は、ＯＦＤＭ方式の変調及び復調処理（高速逆フーリエ変換及び高速フーリエ変換）における信号処理方法を変えなくて済む。

本発明の一態様によれば、１組の無線パラメータ群により定められる１シンボル中のガードインターバル部の占める割合（損失率）と、別の１組の無線パラメータ群により定められる１シンボル中のガードインターバル部の占める割合が等しくなるように別の１組の無線パラメータ群が導出される。損失率が一定に維持されるので、何れの無線パラメータ群が使用される場合でもデータ伝送効率を一定に維持することができる。

本発明の一態様によれば、サブキャリア間隔及び損失率が所望の値になるように、無線パラメータ群が導出される。例えば、ある１組の無線パラメータ群で定められるサブキャリア数は、別の１組の無線パラメータ群で定められるサブキャリア数の整数倍に設定されてもよい。これにより、サブキャリア間隔及び損失率を制御しながら、ガードインターバル部の期間が大きく異なる無線パラメータ群を導出することができる。

送信機及び受信機は、通信方式がマルチキャスト方式であるか否かに応じて、複数の無線パラメータ群の中から１組の無線パラメータ群を選択してもよい。

送信機及び受信機は、複数のユーザに同一内容を伝送するための共通チャネルと、ユーザ毎のデータ伝送に使用される複数のユーザの間で共用される共用データチャネルとを、時間方向に、周波数方向に又は時間及び周波数方向に多重化する手段を備える。共通チャネル及び共用チャネルを時間及び周波数方向の２方向に多重化する場合に、あるタイムスロットにおける周波数方向でのチャネル配置と、別のタイムスロットにおける周波数方向でのチャネル配置とが異なるようにしてもよい。これにより、時間方向及び周波数方向のフェージング耐性を効果的に高めることができる。

以下の実施例では、下りリンクに直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）方式を採用するシステムが説明されるが、他のマルチキャリア方式のシステムに本発明が適用されてもよい。

図１は、本発明の一実施例による送信機の概略ブロック図（その１）を示す。この送信機は典型的には基地局に設けられるが、同様の送信機が移動局に備えられてもよい。基地局は、Ｎ_Ｄ個のデータチャネル処理部３０２−１〜Ｎ_Ｄと、制御チャネル処理部３０４と、多重部（ＭＵＸ）３０６と、高速逆フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）３０８と、ガードインターバル挿入部３１０と、ディジタルアナログ変換部（Ｄ／Ａ）３１２と、無線パラメータ設定部３２０とを有する。Ｎ_Ｄ個のデータチャネル処理部３０２−１〜Ｎ_Ｄは同様な構成及び機能を有するので、３０２−１がそれらを代表して説明される。データチャネル処理部３０２−１は、ターボ符号器３２２と、データ変調器３２４と、インターリーバ３２６と、直並列変換部（Ｓ／Ｐ）３２８とを有する。制御チャネル処理部３０４は、畳込み符号器３４２と、ＱＰＳＫ変調器３４４と、インターリーバ３４６と、直並列変換部（Ｓ／Ｐ）３４８とを有する。

Ｎ_Ｄ個のデータチャネル処理部３０２−１〜Ｎ_Ｄは、トラフィック情報データをＯＦＤＭ方式で伝送するためのベースバンド処理を行う。ターボ符号器３２２は、トラフィック情報データの誤り耐性を高めるための符号化を行う。データ変調器３２４は、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ等のような適切な変調方式で、トラフィック情報データを変調する。適応変調符号化（ＡＭＣ：Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｄｉｎｇ）が行われる場合には、この変調方式は適宜変更される。インターリーバ３２６は、トラフィック情報データの並ぶ順序を所定のパターンに従って並べ換える。直並列変換部（Ｓ／Ｐ）３２８は、直列的な信号系列（ストリーム）を並列的な信号系列に変換する。並列的な信号系列数は、サブキャリア数に応じて決定されてもよい。

制御チャネル処理部３０４は、制御情報データをＯＦＤＭ方式で伝送するためのベースバンド処理を行う。畳込み符号器３４２は、制御情報データの誤り耐性を高めるための符号化を行う。ＱＰＳＫ変調器３４４は、制御情報データをＱＰＳＫ変調方式で変調する。適切ないかなる変調方式が採用されてもよいが、制御情報データの情報量は比較的少ないので、本実施例では、変調多値数の少ないＱＰＳＫ変調方式が採用されている。インターリーバ３４６は、制御情報データの並ぶ順序を所定のパターンに従って並べ換える。直並列変換部（Ｓ／Ｐ）３４８は、直列的な信号系列を並列的な信号系列に変換する。並列的な信号系列数は、サブキャリア数に応じて決定されてもよい。

多重部（ＭＵＸ）３０６は、変調及び符号化等の処理済みのトラフィック情報データと、処理済みの制御情報データとを多重化する。多重化は、時間多重、周波数多重又は時間及び周波数多重の何れの方式でもよい。

高速逆フーリエ変換部３０８は、そこに入力された信号を高速逆フーリエ変換し、ＯＦＤＭ方式の変調を行う。

ガードインターバル挿入部３１０は、変調済みの信号にガードインターバルを付加することで、ＯＦＤＭ方式におけるシンボルを作成する。周知のように、ガードインターバルは、伝送するシンボルの先頭又は末尾の一部を複製することによって得られる。

ディジタルアナログ変換部（Ｄ／Ａ）３１２は、ベースバンドのディジタル信号をアナログ信号に変換する。

無線パラメータ設定部３２０は、通信に使用される無線パラメータを設定する。無線パラメータ（群）は、ＯＦＤＭ方式のシンボルのフォーマットを規定する情報を含み、ガードインターバル部の期間Ｔ_ＧＩ、有効シンボル部の期間、１シンボル中のガードインターバル部の占める割合、サブキャリア間隔Δｆ等の値を特定する一群の情報を含む。なお、有効シンボル部の期間はサブキャリア間隔の逆数１／Δｆに等しい。無線パラメータ設定部３２０は、通信状況に応じて或いは他の装置からの指示に応じて、適切な無線パラメータ群を設定する。例えば、無線パラメータ設定部３２０は、行われる通信がマルチキャスト方式であるか否かに応じて、使用する無線パラメータ群を使い分けてもよい。例えば、ユニキャスト方式が行われている場合には、より短期間のガードインターバル部を規定する無線パラメータ群が使用され、マルチキャスト方式が行われる場合には、より長期間のガードインターバル部を規定する無線パラメータ群が使用されてもよい。無線パラメータ設定部３２０は、適切な無線パラメータ群を、その都度計算して導出してもよいし、或いは無線パラメータ群の複数の組を予めメモリに記憶させておき、必要に応じてそれらの内の１組が選択されてもよい。無線パラメータ群がどのように導出されるかについては、後述される。

図２は、本発明の一実施例による送信機の概略ブロック図（その２）を示し、図１のディジタルアナログ変換部３１２以降の部分（ＲＦ送信部）を示す。ＲＦ送信部は、直交変調器４０２と、局部発振器４０４と、バンドパスフィルタ４０６と、ミキサ４０８と、局部発振器４１０と、バンドパスフィルタ４１２と、電力増幅器４１４とを有する。

直交変調器４０２は、そこに入力された信号から、中間周波数の同相成分（Ｉ）及び直交成分（Ｑ）を生成する。バンドパスフィルタ４０６は、中間周波数帯域に対する余分な周波数成分を除去する。ミキサ４０８は、局部発振器４１０を用いて、中間周波数の信号を高周波数の信号に変換（アップコンバート）する。バンドパスフィルタ４１２は余分な周波数成分を除去する。電力増幅器４１４は、アンテナ４１６から無線送信を行うために、信号の電力を増幅する。

概して、図１のデータチャネル処理部に入力されたトラフィック情報データは、ターボ符号器３２２で符号化され、データ変調部３２４で変調され、インターリーバ３２６で並べ換えられ、直並列変換器３２８で並列化される。制御情報データも同様に、符号化され、変調され、インターリーブされ、並列化される。データチャネル及び制御チャネルは、多重部３０６でサブキャリア毎に多重化され、高速逆フーリエ変換部３０８でＯＦＤＭ方式の変調が行われ、変調後の信号にガードインターバルが付加され、ベースバンドのＯＦＤＭシンボルが出力される。ベースバンドの信号は、アナログ信号に変換され、図４のＲＦ処理部の直交変調器４０２で直交変調され、帯域制限の後に適切に増幅されて無線送信される。

多重部３０６は、制御チャネル及びデータチャネルを適切に多重化し、出力する。本実施例では、多重化部３０６に、パイロットチャネルが入力され、これも多重化される。他の実施例では、図中破線で示されるように、パイロットチャネルが直並列変換部３４８に入力され、パイロットチャネルが周波数軸方向に多重化されてもよい。多重化は、時間方向、周波数方向又は時間及び周波数の２方向の何れかの手法でなされてもよい。図３は２つの信号が時間多重される場合の様子を示す。図中、チャネル＃１，チャネル＃２とあるのは、１以上のデータチャネル及び制御チャネルを一般的に表す。図示の簡明化のため、２つの信号の多重化の様子が示されているが、３つの信号が時間多重化されてもよい。図４は２つの信号が周波数多重される様子を示す。多重部３０６で何らかの多重化が行われることで、制御チャネル及びデータチャネルに適切な無線リソース（タイムスロット及び／又は周波数）が割り当てられる。

図５は、本発明の一実施例による受信機の概略ブロック図を示す。このような受信機は、典型的には移動局に設けられるが、基地局に備えられてもよい。受信機は、アンテナ５０２と、低雑音増幅器５０４と、ミキサ５０６と、局部発振器５０８と、帯域通過フィルタ５１０と、自動利得制御部５１２と、直交検波器５１４と、局部発振器５１６と、アナログディジタル変換部５１８と、シンボルタイミング検出部５２０と、ガードインターバル除去部５２２と、高速フーリエ変換部５２４と、デマルチプレクサ５２６と、チャネル推定部５２８と、チャネル補償部５３０と、並直列変換部（Ｐ／Ｓ）５３２と、チャネル補償部５３４と、デインタリーバ５３６と、ターボ符号器５３８と、ビタビデコーダ５４０と、無線パラメータ設定部５４２とを有する。

低雑音増幅器５０４は、アンテナ５０２で受信した信号を適切に増幅する。増幅後の信号は、ミキサ５０６及び局部発振器５０８により中間周波数に変換される（ダウンコンバート）。帯域通過フィルタ５１０は、不要な周波数成分を除去する。自動利得制御部５１２は、信号レベルが適切に維持されるように、増幅器の利得が制御される。直交検波器５１４は、局部発振器５１６を用いて、受信した信号の同相成分（Ｉ）及び直交成分（Ｑ）に基づいて、直交復調する。アナログディジタル変換部５１８は、アナログ信号をディジタル信号に変換する。

シンボルタイミング検出部５２０は、ディジタル信号に基づいて、シンボル（シンボル境界）のタイミングを検出する。

ガードインターバル除去部５２２は、受信した信号からガードインターバルに相当する部分を除去する。

高速フーリエ変換部５２４は、入力された信号を高速フーリエ変換し、ＯＦＤＭ方式の復調を行う。

デマルチプレクサ５２６は、受信した信号に多重化されているパイロットチャネル、制御チャネル及びデータチャネルを分離する。この分離方法は、送信側の多重化（図１の多重部３０６での処理内容）に対応して行われる。

チャネル推定部５２８は、パイロットチャネルを用いて伝搬路の状況を推定し、チャネル変動を補償するように、振幅及び位相を調整するための制御信号を出力する。この制御信号は、サブキャリア毎に出力される。

チャネル補償部５３０は、データチャネルの振幅及び位相を、チャネル推定部５２８からの情報に従ってサブキャリア毎に調整する。

並直列変換部（Ｐ／Ｓ）５３２は、並列的な信号系列を直列の信号系列に変換する。

チャネル補償部５３４は、制御チャネルの振幅及び位相を、チャネル推定部５２８からの情報に従ってサブキャリア毎に調整する。

デインタリーバ５３６は、信号の並ぶ順序を所定のパターンに従って変更する。所定のパターンは、送信側のインターリーバ（図１の３２６）で行われる並べ換えの逆パターンに相当する。

ターボ符号器５３８及びビタビデコーダ５４０は、トラフィック情報データ及び制御情報データをそれぞれ復号する。

無線パラメータ設定部５４２は、図１の無線パラメータ設定部３２０と同様に、通信に使用される無線パラメータを設定する。無線パラメータ設定部５４２は、適切な無線パラメータ群を、その都度計算して導出してもよいし、或いは無線パラメータ群の複数の組を予めメモリに記憶させておき、必要に応じてそれらにアクセスしてもよい。無線パラメータ群がどのように導出されるかについては、後述される。

アンテナで受信された信号は、ＲＦ受信部内で増幅、周波数変換、帯域制限、直交復調等の処理を経てディジタル信号に変換される。ガードインターバルの除去された信号に対して、高速フーリエ変換部５２４によってＯＦＤＭ方式の復調が行われる。復調後の信号は、分離部５２６でパイロットチャネル、制御チャネル及びデータチャネルにそれぞれ分離される。パイロットチャネルは、チャネル推定部に入力され、伝搬路の変動を補償するための補償信号がそこからサブキャリア毎に出力される。データチャネルはその補償信号を用いてサブキャリア毎に補償され、直列的な信号に変換される。変換後の信号は、デインタリーバ５２６で、インターリーバで施された並べ換えと逆パターンで並べ換えられ、ターボ復号器５３８で復号される。制御チャネルも同様に、補償信号によりチャネル変動が補償され、ビタビデコーダ５４０で復号される。以後、復元されたデータ及び制御チャネルを利用する信号処理が行われる。

次に、無線パラメータ設定部３２０，５４２で設定される無線パラメータ群の内容及び導出法が説明される。無線パラメータ群は、サブキャリア間隔、サンプリング周波数、有効シンボル部の期間、ガードインターバル部の期間、１フレーム（又は１ＴＴＩ）に含まれるシンボル数及び１ＴＴＩの期間等を指定するものとする。但し、これらのパラメータの総てが独立に設定可能であるわけではない。例えば、サブキャリア間隔と有効シンボル部の期間は、互いに逆数の関係にある。また、１フレームが１ＴＴＩならば、１シンボルの期間（ガードインターバル部と有効シンボル部の合計期間）にシンボル数を乗じたものが、ＴＴＩの期間になる。以下の説明では、第１の無線パラメータ群から第２の無線パラメータ群を導出する３つの方法が説明される。

まず、図６（Ａ）に示されるように、第１の無線パラメータ群が次のように設定されているものとする。

サブキャリア間隔 ＝ ２２．５ｋＨｚ
全サブキャリア数 ＝ ２００
サンプリング周波数 ＝ ５．７６ＭＨｚ＝３／２×３．８４ＭＨｚ
有効シンボル部の期間 ＝ ２５６サンプル（４４．４μｓ）
ガードインターバル部の期間 ＝ ３２サンプル（５．５μｓ）
１シンボルの期間 ＝ ２８８サンプル（ガードインターバル部＋有効シンボル部）
損失率 ＝ ３２／２８８ ＝ １１．１％
１フレーム（又は１ＴＴＩ）に含まれるシンボル数 ＝ １０
１ＴＴＩの期間 ＝ ０．５ｍｓ。
なお、損失率とは１シンボル中のガードインターバル部の占める割合である。この部分はデータ伝送効率を向上させる観点からは冗長な部分になる。損失率ηと、ガードインターバル部の期間Ｔ_ＧＩと、有効シンボル部の期間Ｔ_ｅｆｆとの間には、
η＝Ｔ_ＧＩ／（Ｔ_ＧＩ＋Ｔ_ｅｆｆ）×１００［％］
の関係が成立する。

（１）無線パラメータ群を導出する第１の方法は、サブキャリア間隔を一定に維持しつつ、１フレーム中のシンボル数を減らし、ガードインターバル部の期間を増やす。例えば、第１の無線パラメータでは１フレームに１０シンボル含まれているが、これが９シンボルに減らされる。減らした１シンボル（２８８サンプル）分の期間が９等分され、それらがガードインターバル部にそれぞれ割り当てられる。その結果、図６（Ｂ）に示されるように、有効シンボル部の期間（２５６サンプル）は等しいが、ガードインターバル部の期間が広くなったシンボルがフレーム中に９個含まれる。このようにして導出された第２の無線パラメータ群は、次のような値を有する。

サブキャリア間隔 ＝ ２２．５ｋＨｚ
全サブキャリア数 ＝ ２００
サンプリング周波数 ＝ ５．７６ＭＨｚ＝３／２×３．８４ＭＨｚ
有効シンボル部の期間 ＝ ２５６サンプル（４４．４μｓ）
ガードインターバル部の期間 ＝ ６４サンプル（１１．１μｓ）
１シンボルの期間 ＝ ３２０サンプル
損失率 ＝ ６４／３２０ ＝ ２０％
１フレーム（又は１ＴＴＩ）に含まれるシンボル数 ＝ ９
１ＴＴＩの期間 ＝ ０．５ｍｓ。

この第１の手法により、１フレーム中のシンボル数が８に減らされた場合、第２の無線パラメータ群は次のような値を有する（図６（Ｃ））。

サブキャリア間隔 ＝ ２２．５ｋＨｚ
全サブキャリア数 ＝ ２００
サンプリング周波数 ＝ ５．７６ＭＨｚ＝３／２×３．８４ＭＨｚ
有効シンボル部の期間 ＝ ２５６サンプル（４４．４μｓ）
ガードインターバル部の期間 ＝ １０４サンプル（１８．１μｓ）
１シンボルの期間 ＝ ３６０サンプル
損失率 ＝ １０４／３６０ ＝ ２８．９％
１フレーム（又は１ＴＴＩ）に含まれるシンボル数 ＝ ８
１ＴＴＩの期間 ＝ ０．５ｍｓ。

以下同様にして、１フレーム中のシンボル数の異なる無線パラメータ群を導出することができる。この場合において、有効シンボル部の期間は常に一定に維持されるので、サブキャリア間隔を一定に維持することができる。即ち、この手法で導出された無線パラメータ群は、いずれも同じサブキャリア間隔を規定するが、ガードインターバル部の期間及びシンボル数は互いに異なる。

（２）無線パラメータ群を導出する第２の方法は、損失率を一定に維持しながらフレーム中のシンボル数を変更する。損失率の定義から理解できるように、損失率を一定にするには、ガードインターバル部及び有効シンボル部の割合が一定に維持されなければならない。例えば、第１の無線パラメータ群に対して、図６（Ｄ）に示されるように、ガードインターバル部及び有効シンボル部の期間をそれぞれ２倍に増やし、１フレーム中のシンボル数を５つにすることができる。この場合の第２の無線パラメータ群は次のような値を有する。

サブキャリア間隔 ＝ １１．２５（＝２２．５÷２）ｋＨｚ
全サブキャリア数 ＝ ４００（＝２００×２）
サンプリング周波数 ＝ ５．７６ＭＨｚ＝３／２×３．８４ＭＨｚ
有効シンボル部の期間 ＝ ５１２（＝２５６×２）サンプル（８８．８μｓ）
ガードインターバル部の期間 ＝ ６４（＝３２×２）サンプル（１１．１μｓ）
１シンボルの期間 ＝ ５７６サンプル
損失率 ＝ ６４／５７６ ＝ １１．１％
１フレーム（又は１ＴＴＩ）に含まれるシンボル数 ＝ ５
１ＴＴＩの期間 ＝ ０．５ｍｓ。

更に、第１の無線パラメータ群に対して、図６（Ｅ）に示されるように、ガードインターバル部及び有効シンボル部の期間をそれぞれ４倍に増やし、１フレーム中のシンボル数を２．５個にすることもできる。この場合の第２の無線パラメータ群は次のような値を有する。但し、この場合は整数個のシンボルが１つのフレームに含まれるように、１フレームの期間を０．５ｍｓから例えば１．０ｍｓに延長することが望ましい。

サブキャリア間隔 ＝ ５．６２５（＝２２．５÷４）ｋＨｚ
全サブキャリア数 ＝ ８００（＝２００×４）
サンプリング周波数 ＝ ５．７６ＭＨｚ＝３／２×３．８４ＭＨｚ
有効シンボル部の期間 ＝ １０２４（＝２５６×４）サンプル（１７７．８μｓ）
ガードインターバル部の期間 ＝ １２８（＝３２×４）サンプル（２２．２μｓ）
１シンボルの期間 ＝ １１５２サンプル
損失率 ＝ １２８／１１５２ ＝ １１．１％
１フレーム（又は１ＴＴＩ）に含まれるシンボル数 ＝ ２．５
１ＴＴＩの期間 ＝ ０．５ｍｓ。

この手法によれば、損失率を一定に維持することができるので、データ伝送効率の等しい無線パラメータ群を導出することができる。第１の手法では、フレーム中のシンボル数が減るにつれて、損失率は徐々に大きくなってしまう。

（３）無線パラメータ群を導出する第３の方法は、第１の手法と第２の手法の組み合わせである。例えば、第１の無線パラメータ群に第１の手法を適用して第２の無線パラメータ群を導出し、その第２の無線パラメータ群に第２の手法を適用することで第３の無線パラメータ群が導出される。例えば、第１の無線パラメータ群に第１の手法を適用して、図６（Ｂ）に示されるようなシンボルフォーマットを規定する第２の無線パラメータ群が得られたとする。この第２の無線パラメータ群による損失率は６４／３２０＝２０％であった。この第２の無線パラメータ群に対して、損失率を一定にしつつシンボル数が変更される。例えば、ガードインターバル部の期間及び有効シンボル部の期間をそれぞれ２倍に増やすと、第３の無線パラメータ群は次のような値になる（図６（Ｆ））。

サブキャリア間隔 ＝ １１．２５ｋＨｚ
全サブキャリア数 ＝ ４００
サンプリング周波数 ＝ ５．７６ＭＨｚ＝３／２×３．８４ＭＨｚ
有効シンボル部の期間 ＝ ５１２サンプル（８８．８μｓ）
ガードインターバル部の期間 ＝ １２８サンプル（２２．２μｓ）
１シンボルの期間 ＝ ６４０サンプル
損失率 ＝ １２８／６４０ ＝ ２０％
１フレーム（又は１ＴＴＩ）に含まれるシンボル数 ＝ ４．５
１ＴＴＩの期間 ＝ ０．５ｍｓ。

この場合も、整数個のシンボルが１つのフレームに含まれるように、１フレームの期間を例えば１．０ｍｓに延長することが望ましい。
このようにして導出された第３の無線パラメータ群は、図６（Ｂ）に示される無線パラメータ群と同じ損失率（２０％）を有し、図６（Ｄ）に示される無線パラメータ群と同じサブキャリア間隔（１１．２５ｋＨｚ）を有する。しかしながら、第３の無線パラメータ群によるガードインターバル部の期間（１２８サンプル）は、図６（Ｂ）及び図６（Ｄ）に示される何れのもの（６４サンプル）よりも長い点に留意を要する。第３の手法によれば、サブキャリア間隔及び損失率に一定の関係を有する無線パラメータ群を効率的に導出することができる。

図７は、図６と同様であるが、第１の無線パラメータ群として、以下に示されるような別の値が設定された場合のものを示す。

サブキャリア間隔 ＝ １６．８７５ｋＨｚ
全サブキャリア数 ＝ ２６６
サンプリング周波数 ＝ ８．６４ＭＨｚ＝９／４×３．８４ＭＨｚ
有効シンボル部の期間 ＝ ５１２サンプル（５９．２５９μｓ）
ガードインターバル部の期間 ＝ ６４サンプル（７．４０７μｓ）
１シンボルの期間 ＝ ５７６サンプル
損失率 ＝ ６４／５１２ ＝ １１．１％
１フレーム（又は１ＴＴＩ）に含まれるシンボル数 ＝ １０
１ＴＴＩの期間 ＝ ０．６６７ｍｓ。

この第１の無線パラメータ群に第１の手法を適用し、有効シンボル部の期間を維持しながらシンボル数を９個に減らすと、次のような第２の無線パラメータ群が導出される（図７（Ｂ））。

サブキャリア間隔 ＝ １６．８７５ｋＨｚ
全サブキャリア数 ＝ ２６６
サンプリング周波数 ＝ ８．６４ＭＨｚ＝９／４×３．８４ＭＨｚ
有効シンボル部の期間 ＝ ５１２サンプル（５９．２５９μｓ）
ガードインターバル部の期間 ＝ １２８サンプル（１４．８μｓ）
１シンボルの期間 ＝ ６４０サンプル
損失率 ＝ １２８／６４０ ＝ ２０％
１フレーム（又は１ＴＴＩ）に含まれるシンボル数 ＝ ９
１ＴＴＩの期間 ＝ ０．６６７ｍｓ。

更に、シンボル数を８個に減らすと、次のような第２の無線パラメータ群が導出される（図７（Ｃ））。

サブキャリア間隔 ＝ １６．８７５ｋＨｚ
全サブキャリア数 ＝ ２６６
サンプリング周波数 ＝ ８．６４ＭＨｚ＝９／４×３．８４ＭＨｚ
有効シンボル部の期間 ＝ ５１２サンプル（５９．２５９μｓ）
ガードインターバル部の期間 ＝ ２０８サンプル（２４．１μｓ）
１シンボルの期間 ＝ ７２０サンプル
損失率 ＝ ２０８／７２０ ＝ ２８．９％
１フレーム（又は１ＴＴＩ）に含まれるシンボル数 ＝ ８
１ＴＴＩの期間 ＝ ０．６６７ｍｓ。

次に、第１の無線パラメータ群に、第２の手法を適用し、損失率を維持しながらガードインターバル部の期間を２倍にすると、次のような第２の無線パラメータ群が導出される（図７（Ｄ））。

サブキャリア間隔 ＝ ８．４３８ｋＨｚ
全サブキャリア数 ＝ ５３２
サンプリング周波数 ＝ ８．６４ＭＨｚ＝９／４×３．８４ＭＨｚ
有効シンボル部の期間 ＝ １０２４サンプル（１１８．５１９μｓ）
ガードインターバル部の期間 ＝ １２８サンプル（１４．８１５μｓ）
１シンボルの期間 ＝ １１５２サンプル
損失率 ＝ １２８／１１５２ ＝ １１．１％
１フレーム（又は１ＴＴＩ）に含まれるシンボル数 ＝ ５
１ＴＴＩの期間 ＝ ０．６６７ｍｓ。

第１の無線パラメータ群に、第２の手法を適用し、損失率を維持しながらガードインターバル部の期間を４倍にすると、次のような第２の無線パラメータ群が導出される（図７（Ｅ））。

サブキャリア間隔 ＝ ８．４３８ｋＨｚ
全サブキャリア数 ＝ １０６４
サンプリング周波数 ＝ ８．６４ＭＨｚ＝９／４×３．８４ＭＨｚ
有効シンボル部の期間 ＝ ２０４８サンプル（２３７．０３７μｓ）
ガードインターバル部の期間 ＝ ２５６サンプル（２９．６３０μｓ）
１シンボルの期間 ＝ ２３０４サンプル
損失率 ＝ ２５６／２３０４ ＝ １１．１％
１フレーム（又は１ＴＴＩ）に含まれるシンボル数 ＝ ２．５
１ＴＴＩの期間 ＝ ０．６６７ｍｓ。

最後に、第１の無線パラメータに第１の手法を適用して更に第２の手法を適用すると、例えば次のような第３の無線パラメータ群が導出される（図７（Ｆ））。

サブキャリア間隔 ＝ ８．４３８ｋＨｚ
全サブキャリア数 ＝ ５３２
サンプリング周波数 ＝ ８．６４ＭＨｚ＝９／４×３．８４ＭＨｚ
有効シンボル部の期間 ＝ １０２４サンプル（１１８．５１９μｓ）
ガードインターバル部の期間 ＝ ２５６サンプル（２９．６３０μｓ）
１シンボルの期間 ＝ １２８０サンプル
損失率 ＝ ２５６／１２８０ ＝ ２０％
１フレーム（又は１ＴＴＩ）に含まれるシンボル数 ＝ ４．５
１ＴＴＩの期間 ＝ ０．６６７ｍｓ。

以上のようにして導出された無線パラメータ群は、ＴＴＩ＝０．５ｍｓの場合に導出されたものと同様の性質を有する。即ち、様々なＴＴＩに対して、同様な性質を有する無線パラメータ群を速やかに複数組用意することができる。しかも、これらの無線パラメータ群は、総て共通するサンプリング周波数に対するものであるので、クロック周波数をパラメータセット毎に変える必要はない。

図８は、ＴＴＩ＝０．５ｍｓの場合の無線パラメータ群の幾つかを示す。図示されている全９組の無線パラメータ群の内８組は、第１の無線パラメータ群に第１及び／又は第２の手法を適用することで導出できる。本実施例によれば、サブキャリア間隔及び損失率に関して一定の関係を有する無線パラメータ群を組織的且つ効率的に導出することができる。なお、本実施例では、基準となる無線パラメータ群によるサブキャリア間隔やシンボル数を減らすようにして新たな無線パラメータ群が導出されたが、それらを増やすようにして新たな無線パラメータ群が導出されてもよい。

上述したように、無線伝送に使用される周波数帯域が広くなると、マルチパスフェージングに起因する周波数選択性フェージングの影響も大きくなる。図９は、周波数選択性フェージングの影響を受けた信号の受信レベルを模式的に示す。図９（Ａ）に示されているように、無線伝送に使用される周波数帯域が比較的狭帯域であれば、その帯域内での受信レベルは一定であるものとして取り扱うことができる。しかしながら、図９（Ｂ）に示されているように、それが広帯域になると、受信レベルの周波数依存性が顕著になる。そこで、全無線帯域を複数の周波数ブロックに分割し、周波数ブロック単位で、適応変復調符号化、ＡＲＱ、パケットスケジューリングを行うことが高速化や大容量化に有効である。一般に、１つの周波数ブロックは、１以上のキャリア周波数を含むが、本実施例では、周波数ブロックの各々に複数のサブキャリアが含まれるものとする。なお、このような周波数ブロックは、チャンク（ｃｈｕｎｋ）とも呼ばれる。周波数ブロック又はチャンクは、無線リソースを割り当てる単位に使用されてもよい。

図１０は、共通チャネル（ｃｏｍｍｏｎ ｃｈａｎｎｅｌ）及び共用チャネル（ｓｈａｒｅｄ ｃｈａｎｎｅｌ）を多重化する一例を示す図である。共通チャネルは、不特定の移動局との間で同じリソースを用いる通信に使用される。共有チャネルは、特定の移動局との間でスケジューリングと共に使用され、複数の移動局の間で共用される。

具体例として、下りリンクにおける共通チャネルとして、共通制御チャネル、マルチキャストチャネルパイロットチャネル及び同期チャネルが挙げられる。共通制御チャネルはブロードキャスト情報（システム情報）や、待ち受け時のページング情報を伝送する。マルチキャストチャネルは、複数のセルサイト（基地局）から送信される同じ情報データを伝送し、受信側で適切に合成される。この場合に、周波数及び時間に関するダイバーシチが行われる。更に、周波数及び時間的なホッピングが行われてもよい。パイロットチャネルは送信側及び受信側で既知の参照信号を伝送し、指向性の鋭い指向性ビームで送信されてもよいし、指向性の緩い又は無指向性のビームで送信されてもよい。同期チャネルはセルサーチに使用される。

下りリンクにおける共用チャネルとして、共用制御通知チャネル及び共用データチャネルが挙げられる。共用制御通知チャネルは、物理制御メッセージやレイヤ２の制御メッセージ（ＦＦＳ）を通知する。共用制御通知チャネルの通信に、チャネル状態情報（ＣＱＩ：Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）を用いた適応送信電力制御が行われてもよい。共用データチャネルは、トラフィックデータやレイヤ３の制御メッセージを伝送する。周波数及び時間領域のチャネル変動に応じたスケジューリングが行われる。スケジューリングに加えて、適応変調符号化（ＡＭＣ）及びハイブリッドＡＲＱ等も行われる。

上りリンクにおける共通チャネルとして、共通アクセスチャネル（Ｆａｓｔ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｈａｎｎｅｌ）、予約チャネル及び同期チャネルが挙げられる。これらはスケジューリングされずに各ユーザから送信されるので、ユーザ同士の間で競合する可能性がある。高速アクセスチャネルは、遅延の許容度が厳しいトラフィックデータ、比較的サイズの小さいトラフィックデータ及び制御情報等を伝送する。予約チャネルは、後述の共用データチャネルを使用することを予約するための制御情報を伝送する。同期チャネルは、複数のユーザからの共用データチャネル及び共用制御通知チャネルの受信タイミングがガード区間以内に収まるように送信タイミングを制御するために使用される。

上りリンクにおける共用チャネルとして、共用データチャネル及び共用制御通知チャネルが挙げられる。共用データチャネルは、予約チャネルで予約した後に使用できるチャネルであり、トラフィックデータやレイヤ３の制御メッセージを伝送する。周波数及び時間領域のチャネル変動に応じたスケジューリングが行われる。スケジューリングに加えて、適応変調符号化（ＡＭＣ）及びハイブリッドＡＲＱ等も行われる。共用制御通知チャネルは、物理制御メッセージやレイヤ２の制御メッセージ（ＦＦＳ）を通知する。共用制御通知チャネルの通信に、チャネル状態情報（ＣＱＩ）を用いた適応送信電力制御が行われてもよい。

図１０に示されるように、共通チャネル及び共用チャネルは、タイムスロット（時間方向）及び周波数ブロック（周波数方向）の２方向に様々な形式で割り当てながら送信することができる。図示の例では、簡明化のため、共通チャネル及び共用チャネルの２種類のチャネルを多重化する例が示されているが、２以上のチャネルが多重化されてもよい。

図１０（Ａ）に示される例は、時分割多重化の例を示す。図１０（Ｂ）に示される例は、周波数分割多重化の例を示す。図１０（Ｃ）に示される例は、時間及び周波数の２次元多重化の例を示す。図１０（Ｄ）に示される例も、時間及び周波数の２次元多重化の別の例を示す。上述したような広帯域化に伴う周波数方向のフェージングに対する耐性を高める観点からは、周波数方向に広く分散させてチャネルを多重化することが望ましい。更に、図１０（Ｃ），（Ｄ）のように、特に図１０（Ｄ）のように、時間及び周波数の双方向に多重化すると、周波数方向のフェージング耐性を高めつつ、高速移動に伴う時間方向のフェージング耐性をも高めることができる。図１０（Ｃ）では、あるタイムスロットにおける周波数方向のチャネルの多重化の配置パターンが、別のタイムスロットにおけるものと等しい。図１０（Ｄ）では、あるタイムスロットにおける周波数方向のチャネルの多重化の配置パターンが、別のタイムスロットにおけるものと相違し（このようなチャネル配置はスタガード（ｓｔａｇｇｅｒｅｄ）方式とも呼ばれる。）、更なるフェージング耐性が期待できる。

本発明の一実施例による送信機の概略ブロック図（その１）を示す。 本発明の一実施例による送信機の概略ブロック図（その２）を示す。 多重部で時間多重が行われる場合の様子を示す図である。 多重部で周波数多重が行われる場合の様子を示す図である。 本発明の一実施例による受信機の概略ブロック図を示す。 本発明の一実施例により導出される無線パラメータ群でそれぞれ規定されるシンボルフォーマットを示す図である。 本発明の一実施例により導出される無線パラメータ群でそれぞれ規定されるシンボルフォーマットを示す図である。 本発明の一実施例により導出される様々な無線パラメータ群を示す図である。 周波数選択性フェージングの様子を模式的に示す図である。 共通チャネル及び共用チャネルを多重化する一例を示す図である。

符号の説明

３０２−１〜Ｎ_Ｄ データチャネル処理部； ３０４ 制御チャネル処理部； ３０６多重部； ３０８ 高速逆フーリエ変換部； ３１０ ガードインターバル挿入部； ３１２ ディジタルアナログ変換部（Ｄ／Ａ）； ３２０ 無線パラメータ設定部； ３２２ ターボ符号器； ３２４ データ変調器； ３２６ インターリーバ； ３２８ 直並列変換部（Ｓ／Ｐ）； ３４２ 畳込み符号器； ３４４ ＱＰＳＫ変調器； ３４６ インターリーバ； ３４８ 直並列変換部（Ｓ／Ｐ）；
４０２ 直交変調器４０２； ４０４ 局部発振器； ４０６ バンドパスフィルタ； ４０８ ミキサ； ４１０ 局部発振器； ４１２ バンドパスフィルタ； ４１４ 電力増幅器；
５０２ アンテナ； ５０４ 低雑音増幅器； ５０６ ミキサ； ５０８ 局部発振器； ５１０ 帯域通過フィルタ； ５１２ 自動利得制御部； ５１４ 直交検波器； ５１６ 局部発振器； ５１８ アナログディジタル変換部； ５２０ シンボルタイミング検出部； ５２２ ガードインターバル除去部； ５２４ 高速フーリエ変換部； ５２６ デマルチプレクサ； ５２８ チャネル推定部； ５３０ チャネル補償部； ５３２ 並直列変換部（Ｐ／Ｓ）； ５３４ チャネル補償部； ５３６ デインタリーバ； ５３８ ターボ符号器； ５４０ ビタビデコーダ； ５４２ 無線パラメータ設定部

Claims (10)

1. 直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）方式の移動通信システムで使用される送信機であって、
   ガードインターバル部及び有効シンボル部が含まれたシンボルを所定の時間フレームの間に複数個送信する送信部と、
   前記送信部からの送信に使用される、受信機での受信に使用させるために報知すべき無線パラメータ群であって、かつサブキャリア間隔、ひとつの時間フレームに含まれるシンボルの数、ガードインターバル部の期間を少なくとも特定可能な無線パラメータ群を複数組規定し、いずれかの無線パラメータ群を前記送信部に設定する設定部とを備え、
   前記設定部において規定される複数組の無線パラメータ群のうちの少なくとも２組の無線パラメータ群では、共通のサブキャリア間隔および互いに異なったガードインターバル部の期間が定められているとともに、ひとつの時間フレームに含まれる複数のシンボルの合計期間が共通になるように、ひとつの時間フレームに含まれるシンボルの数として、１シンボルだけ互いに異なった値が定められていることを特徴とする送信機。
2. 前記送信部は、時間フレームの間に複数のシンボルのみを含めることを特徴とする請求項１に記載の送信機。
3. 前記設定部は、通信方式がマルチキャスト方式であるか否かに応じて１組の無線パラメータ群を選択する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の送信機。
4. 前記送信部は、複数のユーザに同一内容を伝送するための共通チャネルと、ユーザ毎のデータ伝送に使用される共用データチャネルとを、少なくとも時間方向に多重化することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の送信機。
5. 前記送信部は、複数のユーザに同一内容を伝送するための共通チャネルと、ユーザ毎のデータ伝送に使用される共用データチャネルとを、少なくとも周波数方向に多重化することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の送信機。
6. 直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）方式の移動通信システムで使用される送信方法であって、
   ガードインターバル部及び有効シンボル部が含まれたシンボルを所定の時間フレームの間に複数個送信するステップと、
   送信に使用される、受信機での受信に使用させるために報知すべき無線パラメータ群であって、かつサブキャリア間隔、ひとつの時間フレームに含まれるシンボルの数、ガードインターバル部の期間を少なくとも特定可能な無線パラメータ群を複数組規定し、いずれかの無線パラメータ群を設定するステップとを備え、
   前記設定するステップにおいて規定される複数組の無線パラメータ群のうちの少なくとも２組の無線パラメータ群では、共通のサブキャリア間隔および互いに異なったガードインターバル部の期間が定められているとともに、ひとつの時間フレームに含まれる複数のシンボルの合計期間が共通になるように、ひとつの時間フレームに含まれるシンボルの数として、１シンボルだけ互いに異なった値が定められていることを特徴とする送信方法。
7. 前記送信するステップは、時間フレームの間に複数のシンボルのみを含めることを特徴とする請求項６に記載の送信方法。
8. 前記設定するステップは、通信方式がマルチキャスト方式であるか否かに応じて１組の無線パラメータ群を選択する
   ことを特徴とする請求項６または７に記載の送信方法。
9. 前記送信するステップは、複数のユーザに同一内容を伝送するための共通チャネルと、ユーザ毎のデータ伝送に使用される共用データチャネルとを、少なくとも時間方向に多重化することを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載の送信方法。
10. 前記送信するステップは、複数のユーザに同一内容を伝送するための共通チャネルと、ユーザ毎のデータ伝送に使用される共用データチャネルとを、少なくとも周波数方向に多重化することを特徴とする請求項６から９のいずれかに記載の送信方法。

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