JP4529281B2 - 送信装置、受信装置、および通信システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動通信システム等に適用される送信装置、受信装置および通信システムに係り、特に、たとえば直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）伝送方式で変調し送信するデータフォーマットの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話等を用いた移動通信の需要は非常に高まっており、音声などの小容量の通信だけでなく、より大容量の情報伝送にも使用されるようになっている。
【０００３】
移動通信システムでは、図１６に示すように、複数の基地局ＢＳを面的に配置し、各基地局ＢＳはその基地局の近くにいる移動局ＭＳと通信する。
以下、各基地局が移動局と通信できる範囲をセルと言うことにする。
【０００４】
このような移動通信システムにおいて、各セルで使用する周波数チャネルは、混信を避けるため、隣接するセルと異なる周波数チャネルが使用される。
ただし、隣接するセルよりさらに外側、すなわち、より遠く離れたセルで同一の周波数チャネルを使用した場合は、そのセル内の移動局ＭＳがそのセルを構成する基地局ＢＳから受信する受信信号の方が、遠く遠方から到来する干渉波よりも信号強度が強いので、同一の周波数チャネルを使用してもあまり問題にならない。
【０００５】
しかし、同一の周波数チャネルを使用するセル間の間隔を開け過ぎると、より多くの周波数チャネル数が必要となり、周波数を有効に利用できなくなる。すなわち、同一周波数チャネル利用による干渉問題と、周波数利用効率はトレードオフの関係にある。
そこで、通信システムの設計を行うに当たっては、干渉に強いシステムを構築することにより、周波数利用効率を上げる必要がある。
【０００６】
周波数利用効率が高く、マルチパス干渉の影響を受けにくい特徴を備えている変調方式としては、ＯＦＤＭ変調方式がある。
ＯＦＤＭ変調方式は、一次変調（ＯＰＳＫ，１６ＱＡＭなど）を行った送信信号シンボルを、２のｎ乗個まとめて逆フーリエ変換することにより、図１７に示すように、周波数軸上にそれぞれ直交する２のｎ乗本のサブキャリアを構成する変調方式である。
そして、ＯＦＤＭ変調方式等を採用した移動通信システムでは、各移動端末局は、その移動端末局のいる場所から最も近い基地局と通信を行う。
【０００７】
たとえばＯＦＤＭ伝送方式を採用した通信システムでは、図１８に示すように、有効シンボル期間ＴＳＢＬにガード期間ＴＧＤを加えた期間を１タイムスロット期間ＴＳＬＴとし、複数のタイムスロットを束ねて一つのフレームＦＲＭとして基地局ＢＳから送信される。ここに示す例では、１フレームＦＲＭは３タイムスロットで構成される。
基地局ＢＳは、互いに同期を取っており、同じタイミングでフレームを送信している。
【０００８】
有効シンボル期間ＴＳＢＬに付加されたガード期間ＴＧＤは、マルチパスおよびフェーディングによるシンボル間干渉を軽減するためのものである。
このガード期間ＴＧＤを用いた一つのタイムスロットは、たとえば特開平７−９９４８６号公報に開示されているように、有効シンボル期間の先頭、あるいは、末尾、あるいは先頭と末尾のある決められた期間の信号を、たとえば有効シンボル期間の反対端側、具体的には、有効シンボル期間の末尾の信号と同一信号を有効シンボル期間の先頭につなげ、あるいは有効シンボル期間の先頭の信号と同一信号を有効シンボル期間の末尾につなげ、あるいは有効シンボル期間の先頭と末尾の信号それぞれと同一信号を有効シンボル期間の末尾と先頭につなぎ合わせて形成される。
【０００９】
このようなＯＦＤＭ信号を受信する移動局の受信系では、図１９（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すように、ＯＦＤＭ信号を有効シンボル期間だけ遅延させた信号との相関を求めることにより、その相関結果のピークを検出することで、有効シンボル期間の先頭位置、言い換えれば、タイムスロット内のどこにガード期間があるかを知ることができる。
ＯＦＤＭ復調装置は、この有効シンボル期間の先頭位置を知ることによって、ＦＦＴ（高速離散フーリエ変換）演算が可能になる。
【００１０】
この種のＯＦＤＭ復調装置としては、たとえば特開平８−１０７４３１号公報に開示されているものがある。
このＯＦＤＭ復調装置では、受信したＯＦＤＭ信号と、この信号を有効シンボル期間遅延させた信号の相関を求め、この結果に対して区間積分を行っている。区間積分では、図２０に示すように、相関結果をタイムスロット期間毎に区切りこれを区間積分させてゆく。
そして、同期を開始した時点から順にスロット期間毎に累積加算を行う、すなわち区間積分を行うことによって、図２０（Ｅ）に示すように、タイムスロット期間内の特定の場所に相関値のピークが現われる。無相関のところは区間積分を行うほどに、その値が平均化される。
このように、区間積分を行うことにより、無相関区間と、相関区間の差がよりはっきり現われることになり、そのピークを検出することにより確実な同期が可能になる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、ガード期間を付加したＯＦＤＭ信号を用いた通信システムでは、マルチパスおよびフェーディングによるシンボル間干渉を軽減することはできるが、移動局においてガード期間を付加したＯＦＤＭ信号を受信する場合に、条件によっては干渉が発生する場合がある。
【００１２】
ここで、ある移動局の受信状況を考察する。
移動局は希望波ＤＳＷの他に、同一チャネル干渉波ＩＦＷを受信する。通常は、干渉波ＩＦＷより希望波ＤＳＷの受信信号強度が非常に強いので問題にはならない。
しかし、移動局の移動などにともなうフェーディングなどにより、希望波ＤＳＷ、干渉波ＩＦＷの受信信号強度は時々刻々変化する。
希望波ＤＳＷ、干渉波ＩＦＷのフェーディング、すなわち、希望波ＤＳＷと干渉波ＩＦＷの受信信号強度の揺らぎ方は一般に無相関であるため、希望波ＤＳＷの受信信号強度が小さくなっているときに、干渉波ＩＦＷの受信信号強度が大きくなることがあり得る。このとき、干渉により受信不能になることがある。
一般に、希望波ＤＳＷの発信源である基地局よりも、干渉波ＩＦＷの発信源である基地局までの距離の方が長いため、干渉波ＩＦＷは希望波ＤＳＷよりも若干遅れて移動局に到来する。
【００１３】
たとえば図１８に示す例に基づいて、同一チャネルを使用している遠方の基地局からの、同一チャネル干渉波ＩＦＷが、フェーディングによる受信信号強度の揺らぎによりたまたま干渉波ＩＦＷとして到来した場合を例に考察する。なお、ここでは、到来した干渉波ＩＦＷは、図１８（Ｂ）に示すように、フレーム分だけとする。
【００１４】
図１８（Ａ）に示すように、希望波ＤＳＷは、フレームが連続して到来している。
これに対して、干渉波ＩＦＷは、図１８（Ｂ）に示すように、希望波ＤＳＷに比べて若干遅れて到来するため、図１８中▲１▼および▲２▼で示すように、二つの希望波のフレームにまたがって干渉を与えることになる。
【００１５】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、繰返しセル数を少なくした、すなわち同一チャネルを使用する基地局間の距離を小さくし、無線チャネルの有効利用を図ったシステムにおいても、同一チャネル干渉によるフレーム損失を少なくすることが可能な送信装置、受信装置および通信システムを提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の送信装置は、送信情報に無信号期間でないガード期間を設けてタイムスロットを生成する送信処理前段部と、１以上のタイムスロット列に対して干渉によるフレーム損失を抑止するための無信号期間であるフレームガード期間を末尾に付加してフレームを生成するフレーム生成部と、生成されたフレームを無線信号として送出するための送信処理後段部とを有する。
【００１７】
また、本発明は、それぞれ規定された地域にある通信端末局と所定の変調方式に従った信号で通信する複数の基地局のうちの少なくとも一つに信号送信用に設けられる送信装置であって、送信情報に無信号期間でないガード期間を設けてタイムスロットを生成する送信処理前段部と、１以上のタイムスロット列に対して干渉によるフレーム損失を抑止するための無信号期間であるフレームガード期間を末尾に付加してフレームを生成するフレーム生成部と、生成されたフレームを無線信号として送出するための送信処理後段部とを有する。
【００１８】
また、本発明では、各基地局間の同期を取るための基地局間制御信号とＧＰＳ信号に基づいて、各基地局間で同じタイミングでフレームを送信するためのタイミングを生成するタイミング生成部を有する。
【００１９】
また、本発明では、上記送信処理前段部は、送信情報を所望の方式で変調する変調部を有し、上記変調部は、送信先の端末局からの電界強度情報に基づいて変調方式を選択する。
【００２１】
また、本発明では、上記送信処理前段部は、有効シンボル期間に所定のガード期間を付加してタイムスロットを生成する。
【００２２】
また、本発明は、送信情報に無信号期間でないガード期間が付加されたタイムスロットを含む１以上のタイムスロット列に対して干渉によるフレーム損失を抑止するための無信号期間であるフレームガード期間が末尾に付加されて１フレームが構成された無線信号を受信する受信装置であって、上記無線信号を受信する受信処理前段部と、受信信号から送信情報の先頭位置を検出する同期位置検出部と、上記同期位置検出部の同期位置情報から機能ブロックの動作タイミングを制御するタイミング生成部と、タイミング生成部からの制御により、タイムガード期間とフレームガード期間を除いて送信情報だけを取り出す受信ウィンドニング部と、上記受信ウィンドニング部でウィンドニングされた信号から所望の情報を復元する受信処理後段部とを有する。
【００２３】
また、本発明は、それぞれ規定された地域にある通信端末局と所定の変調方式に従った信号で通信する基地局から送信された、有効シンボル期間に無信号期間でないガード期間が付加されたタイムスロットを含む１以上のタイムスロット列に対して干渉によるフレーム損失を抑止するための無信号期間であるフレームガード期間が末尾に付加されて１フレームが構成された無線信号を受信するため、上記通信端末局に搭載された受信装置であって、上記無線信号を受信する受信処理前段部と、受信信号から有効シンボル期間の先頭位置を検出する同期位置検出部と、上記同期位置検出部の同期位置情報から機能ブロックの動作タイミングを制御するタイミング生成部と、タイミング生成部からの制御により、タイムガード期間とフレームガード期間を除いて有効シンボル期間だけを取り出す受信ウィンドニング部と、上記受信ウィンドニング部でウィンドニングされた信号から所望の情報を復元する受信処理後段部とを有する。
【００２４】
また、本発明の通信システムは、送信情報の有効シンボル期間に無信号期間でないガード期間を設けてタイムスロットを生成する送信処理前段部と、１以上のタイムスロット列に対して干渉によるフレーム損失を抑止するための無信号期間であるフレームガード期間を末尾に付加してフレームを生成するフレーム生成部と、生成されたフレームを無線信号として送出するための送信処理後段部とを含む送信装置と、上記送信装置から送信された無線信号を受信する受信処理前段部と、受信信号から有効シンボル期間の先頭位置を検出する同期位置検出部と、上記同期位置検出部の同期位置情報から機能ブロックの動作タイミングを制御するタイミング生成部と、タイミング生成部からの制御により、タイムガード期間とフレームガード期間を除いて有効シンボル期間だけを取り出す受信ウィンドニング部と、上記受信ウィンドニング部でウィンドニングされた信号から所望の情報を復元する受信処理後段部とを含む受信装置とを有する。
【００２５】
また、本発明の通信システムは、複数の通信端末局と、それぞれ規定された地域にある上記通信端末局と所定の変調方式に従った信号で通信する複数の基地局と、を有し、上記複数の基地局のうち少なくとも一つには、送信情報の有効シンボル期間に無信号期間でないガード期間を付加してタイムスロットを生成する送信処理前段部と、１以上のタイムスロット列に対して干渉によるフレーム損失を抑止するための無信号期間であるフレームガード期間を末尾に付加してフレームを生成するフレーム生成部と、生成されたフレームを無線信号として送出するための送信処理後段部とを含む送信装置とが搭載され、上記通信端末局には、上記送信装置から送信された無線信号を受信する受信処理前段部と、受信信号から有効シンボル期間の先頭位置を検出する同期位置検出部と、上記同期位置検出部の同期位置情報から機能ブロックの動作タイミングを制御するタイミング生成部と、タイミング生成部からの制御により、タイムガード期間とフレームガード期間を除いて有効シンボル期間だけを取り出す受信ウィンドニング部と、上記受信ウィンドニング部でウィンドニングされた信号から所望の情報を復元する受信処理後段部とを含む受信装置が搭載されている。
【００２６】
また、本発明では、上記送信装置は、各基地局間の同期を取るための基地局間制御信号とＧＰＳ信号に基づいて、各基地局間で同じタイミングでフレームを送信するためのタイミングを生成するタイミング生成部を有する。
【００２７】
また、本発明では、上記送信装置の送信処理前段部は、送信情報を所望の方式で変調する変調部を有し、上記変調部は、送信先の端末局からの電界強度情報に基づいて変調方式を選択する。
【００２８】
本発明によれば、たとえば基地局に設けられた送信装置のタイミング生成部において、たとえば基地局間制御信号とＧＰＳ信号から、各基地局間で正確に同じタイミングでフレームを送信するためのタイミング信号が生成される。
そして、送信装置では、たとえば、送信処理前段部において、送信情報から送信タイムスロットが生成され、フレーム生成部に供給される。
フレーム生成部においては、複数のタイムスロットと一つのたとえば無信号期間であるフレームガードから構成されるフレームが生成されて送信処理後段部に供給される。
送信処理後段部では、生成されたフレームが無線信号として送出される。
このように、各基地局からは、送信フレームにフレームガード期間を設けて、正確に同じタイミングでこのフレームが送出される。
【００２９】
また、たとえば移動端末局に搭載された受信装置の受信処理前段部において、送信装置から送出された無線信号が受信され、同期位置検出部に供給される。
同期位置検出部では、受信信号から有効シンボル期間の先頭位置が検出され、この同期位置情報がタイミング生成部に出力される。
タイミング生成部では、同期位置情報から各機能ブロックの動作タイミングが制御される。
そして、受信ウィンドニング部において、タイミング生成部からの制御により、タイムガード期間とフレームガード期間を除いて有効シンボル期間だけが取り出される。
次いで、受信処理後段部において、ウィンドニングされた信号から所望の情報が復元される。
すなわち、フレームガード期間を有する受信フレーム信号が復調されて、送信情報が再現される。
【００３０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る送信装置および受信装置が適用されるＯＦＤＭ通信システムの概要を示す図であり、図２は、本発明に係る送信装置および受信装置が適用されるＯＦＤＭ通信システムの具体的な構成例を示す図である。
【００３１】
このＯＦＤＭ通信システム１は、図１に示すように、高速ダウンリンクシステムを採用している。
図１においては、Ｍ１は移動端末局、Ｂ１は通常の基地局、Ｂ２は高速ダウンリンク用基地局、Ｎ１は既存の携帯電話網（既存セルラの有線ネットワーク）、Ｎ２はインターネットなどのデータ通信網、Ｎ３は高速ダウンリンクシステム用のデータ通信網をそれぞれ示している。
また、図１および図２において、高速ダウンリンクシステムのことを「Ｗ−ＯＦＤＭ」として示している。
【００３２】
このＯＦＤＭ通信システム１では、図１に示すように、移動端末局Ｍ１は、データエラーによるパケットの再送制御（ＡＲＱ：Automatic Request for Repetition）などの制御信号は、既存の基地局Ｂ１、ネットワーク（携帯電話網）Ｎ１を経由して伝送する。
高速ダウンリンクシステムの伝送容量は、既存の携帯電話システムの伝送容量に比べて非常に大容量となっており、移動端末局Ｍ１がダウンロードする画像、動画なとの大量のデジタルコンテンツは、この高速ダウンリンクシステムを経由して、高速に短時間で伝送する。情報は全てＩＰでやりとりされる。
高速ダウンリンクシステム用のデータ通信網Ｎ３はインターネット等のデータ通信網Ｎ２とも接続されている。また、この高速ダウンリンク用データ通信網Ｎ３は、ネットワークＮ１とも接続されており、各種制御信号などは、この携帯電話の基地局Ｂ１からネットワークＮ１を経由して、高速ダウンリンクシステム用データ通信網Ｎ３に伝送される。
【００３３】
図２に示すＯＦＤＭ通信システム１Ａは、移動端末局（ＭＳ；Mobile Station）Ｍ１〜Ｍ３、基地局（ＢＳ；Base Station）Ｂ１〜Ｂ４、既存セルラの有線ネットワークＮ１、インターネット（Internet）などのデータ通信網Ｎ２、付加ダウンリンクのためにあるデータベースなどを持つデータ通信網Ｎ３、および付加ダウンリンクのネットワークのためにある制御センタ（ＭＲＣ；Mobile Routing Center ）ＣＴＲを主構成要素として有している。
【００３４】
基地局Ｂ１は既存セルラの機能を有し、基地局Ｂ２は付加ダウンリンクの機能を有しており、基地局Ｂ３は既存セルラの機能を有し、基地局Ｂ４は付加ダウンリンク機能を有している。
そして、有線ネットワークＮ１は、たとえば有線の通信線Ｌ１およびＬ２により基地局Ｂ１およびＢ３に接続されている。
制御センタＣＴＲは、通信線Ｌ３およびＬ４により基地局Ｂ２およびＢ４に接続されている。
また、制御センタＣＴＲは、通信線Ｌ５によりネットワークＮ１に接続され、通信線Ｌ６によりデータ通信網Ｎ２に接続され、通信線Ｌ７によりデータ通信網Ｎ３に接続されている。
【００３５】
このような構成を有するＯＦＤＭ通信システム１，１Ａは、以下の理由に基づいて構成されている。
すなわち、近年、移動通信の需要は非常に高まっており、音声などの小容量の通信だけでなく、インターネットに代表される、デジタルデータのコンテンツのダウンロードなど、より大容量の情報伝送にも使用されるようになっている。
これらデジタルデータの通信では、個人が発信する情報量に比べ、受信する情報量が圧倒的に大きいという特徴がある。
そこで、既存の携帯電話網にオーバーレイする形態で、新たに下り（ダウンリンク：基地局から移動端末局方向への通信）回路を付加している。
この下り回線は、既存の携帯電話網に比べて、より大容量の情報を伝送できるように設計される。
このような携帯通信システムにおいては、利用者は制御信号などの比較的低いビットレートの信号は既存の携帯電話網で通信し、ダウンロードするデジタルデータなど、高いビットレートの信号は、この付加した下り回線で高速に伝送するように構成される。
【００３６】
また、ＯＦＤＭ通信システム１，１Ａにおいて、セルは、たとえば図３に示すように構成することが可能である。
図３において、実線は、既存の携帯電話基地局それぞれが移動端末と通信できる範囲（セル）を示している。そして、破線で示すものが、下り（基地局から移動端末局方向への通信）専用に付加的に設けた広帯域無線（Ｗ−ＯＦＤＭ）通信システムの基地局それぞれが移動端末局と通信できる範囲（セル）を示している。
【００３７】
具体的には、図３（Ａ）に示すように、既存の携帯電話システムの基地局と同じように設置し同じセル形状を構成する方法、図３（Ｂ）に示すように、利用者が多く存在するエリアのみ基地局を設置する方法、図３（Ｃ）に示すように、利用者が多く存在するエリアに既存の携帯電話基地局より小出力の基地局を設置し、携帯電話のセルより小さなセル（マイクロセル）で構成する方法、図３（Ｄ）に示すように、既存の携帯電話基地局より大出力の基地局を設置し、携帯電話のセルより大きなセルで構成する方法、図３（Ｅ）に示すように、図３（Ｂ）および図３（Ｃ）の方法を組み合わせたて構成する方法（オーバーレイセルシステム）、あるいは図３（Ｆ）に示すように、主要道路沿いにマイクロセルを構成する方法などがある。
【００３８】
本実施形態では、たとえば図３（Ａ）の方法、すなわち、既存の携帯電話システムの基地局と同じように設置し同じセル形状を構成する方法によりセルが構成される。
【００３９】
高速ダウンリンクシステムを採用したＷ−ＯＦＤＭ通信システム１Ａにおいては、各基地局Ｂ１〜Ｂ４はＧＰＳ（Global Positioning System ）の信号を受信することで、完全に同期している。
そして、Ｗ−ＯＦＤＭ通信システム１Ａにおける基地局から送信されるＯＦＤＭ信号は、後述するフレームを一つの単位として送信され、全ての基地局は同じタイミングでフレームを送信するように構成されている。
【００４０】
また、Ｗ−ＯＦＤＭ通信システム１Ａにおいて、既存の携帯電話システムの周波数帯域とは異なる周波数帯域が割り当てられている。
Ｗ−ＯＦＤＭ通信システム１Ａに割り当てられた周波数帯域は、複数の無線チャネルに分割され、同一チャネル干渉がなるべく生じず、かつ無線チャネルを有効に利用できるように各基地局毎に、たとえば図４に示すような形態をもって割り当てられる。
図４に示す例では、周波数帯域を１２個の無線チャネルに分割し、各基地局（セル）毎に割り当てている。図４中、正六角形の中の１から１２までの数字は、それぞれ無線チャネル番号を示している。
【００４１】
ここで、図２のＯＦＤＭ通信システム１Ａの通信例を説明する。
移動端末局から発せられたダウンロード要求は、既存の携帯電話基地局Ｂ１やＢ３、携帯電話網でなるネットワークＮ１を経由して、高速ダウンリンクシステムのネットワーク網にある制御センタＣＴＲに伝送される。制御センタＣＴＲは、このダウンロード要求をインターネット等のデータ通信網Ｎ２に対して行う。データ通信網Ｎ２から伝送されてくるデジタルデータコンテンツは、制御センタＣＴＲから、高速ダウンリンクシステムのネットワーク網、基地局Ｂ２，Ｂ４を経由して移動端末局へ届けられる。
データエラーなどに伴う再送制御などの制御信号も、既存の携帯電話基地局、携帯電話ネットワーク網を経由して高速ダウンリンクシステムのネットワーク網にある制御センタＣＴＲに伝送される。制御センタＣＴＲは移動端末局の要求するデジタルデータコンテンツを、高速ダウンリンワシステムのネットワーク網、基地局を経由して移動端末局へ再送する。
【００４２】
具体的には、たとえば、移動端末局Ｍ１は、データのダウンロードの要求を制御センタＣＴＲに伝えるため、信号（００１）を、既存システムのフォーマットに従い基地局Ｂ１に送信する。
この要求信号は、既存のセルラネットワークＮ１を経由し、制御センタＣＴＲに届けられる。
データの要求を知った制御センタＣＴＲは、データ通信網Ｎ２から通信線Ｌ６経由でデータ（１２１）を取り寄せ、取り寄せたデータ（１２１）を移動端末局Ｍ１に届けるため、通信線Ｌ３経由でデータ（１１１）として基地局Ｂ２に送信する。
このデータ（１１１）を受け取った基地局Ｂ２は、付加ダウンリンクのフォーマットに従い、移動端末局Ｍ１に対してデータ（１０１）を送信する。
これにより、移動端末局Ｍ１は要求したデータ（１０１）を受信することができる。
【００４３】
あるいは、移動端末局Ｍ３は、データのダウンロードの要求を制御センタＣＴＲに伝えるため、信号（００３）を、既存システムのフォーマットに従い基地局Ｂ３に送信する。
この要求信号は、既存のセルラネットワークＮ１を経由し、制御センタＣＴＲに届けられる。
データの要求を知った制御センタＣＴＲは、付加ダウンリンク専用のデータ通信網Ｎ３から通信線Ｌ７経由でデータ（１２３）を取り寄せ、取り寄せたデータ（１２３）を移動端末局Ｍ３に届けるため、通信線Ｌ４経由でデータ（１１３）として、付加ダウンリンク専用の基地局Ｂ４に送信する。
このデータ（１１３）を受け取った基地局Ｂ４は、付加ダウンリンクのフォーマットに従い、移動端末局Ｍ３に対してデータ（１０３）を送信する。
これにより、移動端末局Ｍ３は要求したデータ（１０３）を受信することができる。
【００４４】
このようなＯＦＤＭ通信システム１Ａにおいて、基地局に設けられる送信装置から各移動端末局Ｍ１〜Ｍ３に送信されるＯＦＤＭ信号は、図５に示すように、１フレームＦＲＭが７つのタイムスロット期間ＴＳＬＴと一つのフレームガード期間ＴＦＧＤにより構成される。
図５において、ＴＦＲＭはフレーム期間、ＴＳＬＴはタイムスロット期間、ＴＦＧＤはフレームガード期間をそれぞれ示している。
フレームガードＦＧＤは無信号であり、本実施形態では、フレームＦＲＭの７つのタイムスロット列の末尾に付加されている。
各基地局Ｂ１〜Ｂ３は、７つのタイムスロットＳＬＴと一つのフレームガードＦＧＤにより構成されるフレームを単位として、同じタイミングでフレームを送出する。
なお、本実施形態においては、フレームガード期間ＴＦＧＤをフレームの末尾に付加した例を示しているが、フレームの先頭に設ける、あるいはフレームの末尾および先頭に設けることも可能である。
【００４５】
また、フレームＦＲＭを構成する各タイムスロットＳＬＴは、有効シンボル期間ＴＳＢＬに、ガードＧＤを付加して構成される。
ガードＧＤを付加したタイムスロットＳＬＴは、有効シンボル期間の先頭、あるいは末尾、あるいは先頭と末尾のある決められた期間の信号を、図６から図８に示すように、有効シンボル期間の反対端側、図６の例では、有効シンボル期間ＴＳＢＬの末尾の信号と同一信号を有効シンボル期間の先頭につなげ、図７の例では、有効シンボル期間ＴＳＢＬの先頭の信号と同一信号を有効シンボル期間の末尾につなげ、図８の例では、有効シンボル期間の先頭と末尾の信号それぞれと同一信号を有効シンボル期間の末尾と先頭につなぎ合わせて形成される。
図５に示すタイムスロットは、図７に示す方法により構成されたものである。
【００４６】
以上のように、有効シンボル期間ＴＳＢＬにガード期間ＴＧＤを付加されたタイムスロット列にフレームガード期間ＴＦＧＤとしてフレームが構成されたＯＦＤＭ信号の送信装置は基地局に搭載され、この送信装置から送信されたＯＦＤＭ信号を受信する移動端末局Ｍ１〜Ｍ３には、フレームガード期間が付加されたＯＦＤＭ信号をより正確に同期することが可能な受信装置が搭載されている。
【００４７】
以下、基地局に搭載される送信装置および移動端末局に搭載される受信装置の具体的な構成および機能について、図面に関連付けて順を追って説明する。
【００４８】
図９は、本発明に係る基地局に搭載される送信装置の一実施形態を示すブロック図である。
本実施形態に係る送信装置１００は、図９に示すように、符号化部１０１、インターリーブ部１０２、シンボルマッピング部１０３、パイロット信号挿入部１０４、シリアル−パラレル変換部１０５、ＩＦＦＴ演算部１０６、パラレル−シリアル変換部１０７、タイムスロット生成部１０８、送信ウィンドニング部１０９、フレーム生成部１１０、ＧＰＳ受信部１１１、タイミング生成部１１２、デジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）変換部１１３、直交変調部１１４、および周波数変換部１１５を有している。
なお、符号化部１０１、インターリーブ部１０２、シンボルマッピング部１０３、パイロット信号挿入部１０４、シリアル−パラレル変換部１０５、ＩＦＦＴ演算部１０６、パラレル−シリアル変換部１０７、タイムスロット生成部１０８、および送信ウィンドニング部１０９により送信処理前段部が構成され、デジタル−アナログ変換部１１３、直交変調部１１４、および周波数変換部１１５により送信処理後段部が構成される。
【００４９】
符号化部１０１は、高速ダウンリンクシステムのネットワーク網を経由して入力されたデジタルデータに対して、たとえば拘束長Ｋ＝９の畳み込み符号化を行い、インターリーブ部１０２に出力する。移動端末局Ｍ１〜Ｍ３は、高速ダウンリンクシステムの基地局の電界強度などを測定している。符号化部１０１は、この結果を基に符号化率を、たとえばＲ＝２１７６／２４８８＝０．８７６４からＲ＝４４／１３７０＝０．３９７の値で制御する。
【００５０】
インターリーブ部１０２は、符号化部１０１で符号化されたデジタルデータをインタリーブし、シンボルマッピング部１０３に出力する。
【００５１】
シンボルマッピング部１０３は、移動端末局で測定した高速ダウンリンクシステムの基地局の電界強度などの情報を基にシンボルマッピンク方式（一次変調方式）を制御し、シンボルマッピングを施した同相Ｉチャネルおよび直交Ｑチャネルをパイロット信号挿入部１０４に出力する。
シンボルマッピング部１０３は、たとえば高速ダウンリンクシステムの基地局の電界強度が安定して強い場合には、変調方式に図１０に示すようなシンボルマッピングを行う１６ＱＡＭを用い、電界強度が弱い場合、あるいは電界強度が時間的に不安定な場合には、変調方式に図１１に示すようにシンボルマッピングを行うＱＰＳＫ(Quadrature Phase Shift Keying) 、あるいはＤＱＰＳＫ(Differrential QPSK)を用いる。
【００５２】
パイロット信号挿入部１０４は、シンボルマッピング部１０３から供給された同相Ｉチャネルに“１”、直交Ｑチャネルに“０”のパイロット信号を挿入し、シリアル−パラレル変換部１０５に出力する。
パイロット信号挿入部１０４が挿入するパイロット信号は、移動端末局の受信装置で、伝送路推定、位相補正に使用されるほか、一次変調方式に１６ＱＡＭなどの振幅に情報を乗せる方式の変調信号を復調する場合、振幅の基準となるしきいち値の算出に用いられる。
【００５３】
シリアル−パラレル変換部１０５は、パイロット信号が挿入されたシンボルデータをシリアルデータからパラレルデータに変換して、ＩＦＦＴ演算部１０６に出力する。
具体的には、シリアル−パラレル変換部１０５は、入力されたシンボルデータを、９８シンボル毎に区切り、このシンボルの先頭と末尾に１シンボルずつガードシンボルを加えて１００シンボルとし、そして、基地局に割り当てられた無線チャネル帯域で周波数スペクトルが現れるように、この１００シンボルの前後に１９４８シンボル分“０”を配置して、全体で２０４８シンボルとし、このパラレルシンボルデータをＩＦＦＴ演算部１０６に出力する。
【００５４】
ＩＦＦＴ演算部１０６は、２０４８ポイントのＩＦＦＴ演算を行う演算部であって、シリアル−パラレル変換部１０５によるパラレルの２０４８シンボルデータに対して高速逆フーリエ変換を行うことによって、時間軸と周波数軸との変換処理を行い、パラレル−シリアル変換部１０７に出力する。
【００５５】
本実施形態で用いるＯＦＤＭ信号は、たとえばサブキャリア間隔が４［ｋＨｚ］、有効シンボル期間はその逆数の２５０ [μｓ] である。そして、１００本のサブキャリア、すなわち周波数帯域４００［ｋＨｚ］を最小単位として、１００サブキャリア（４００［ｋＨｚ］）単位で、最大１６００サブキャリア（４００［ｋＨｚ］×１６＝６．４［ＭＨｚ］）の可変無線チャネルを使用する。ＩＦＦＴ部は２０４８ポイントＩＦＦＴ演算を行う。
【００５６】
ここで、基地局に割り当てられる無線チャネル帯域幅が４００［ｋＨｚ］である場合を考える。
この場合、上述したように、シリアル−パラレル変換部１０５に入力されたシンボルデータは、９８シンボル毎に区切られる。このシンボルの先頭と末尾に１シンボルずつガードシンボルを加えて１００シンボルとする。そして、この基地局に割当てられた無線チャネル帯域で周波数スペクトルが現れるように、この１００シンボルの前後に１９４８シンボル分“０”を配置して、全体で２０４８シンボルとする。このパラレルシンボルデータを２０４８ポイントのＩＦＦＴ演算を行うＩＦＦＴ演算部１０６に入力、高速逆フーリエ変換を行うことによって、時間軸と周波数軸との変換処理を行う。
【００５７】
パラレル−シリアル変換部１０７は、ＩＦＦＴ演算部１０６から出力されたパラレルデータをシリアルデータに変換して、２０４８ポイントの時系列データを得、タイムスロット生成部１０８に出力する。
本実施形態では、システムクロックを８．１９２［ＭＨｚ］としている。よって２０４８ポイントの時系列データの長さ、（有効シンボル期間）は（１／８．１９２×１０6 ）×２０４８＝２５０×１０-6［ｓ] となる。
【００５８】
タイムスロット生成部１０８は、たとえば図８に示すように、有効シンボル期間分２０４８ポイントの時系列データの先頭と末尾の１２０ポイント分（１４．６４８μｓ）を複写したものを、それぞれ有効シンボル期間の末尾と先頭に連結して、タイムスロットを生成し、送信ウィンドニング部１０９に出力する。
あるいは、タイムスロット生成部１０８は、たとえば図７に示すように、２０４８ポイントの有効シンボル期間の先頭２４０ポイント分（２９．２９７μｓ）を複写したものを、有効シンボル期間の末尾に連結してタイムスロットを生成し、送信ウィンドニング部１０９に出力する。
【００５９】
送信ウィンドニング部１０９は、タイムスロット生成部１０８で生成されたタイムスロットに対して、たとえば図１２に示すように、タイムスロット期間ＴＳＬＴの先頭と末尾にランプタイムｄＴｘを設けるウィンドニング処理を施し、フレーム生成部１１０に出力する。
本実施形態では、ランプタイムｄＴｘは先頭と末尾それぞれ２．４４ [μｓ］ずつ、合計４．８８ [μｓ］としている。このランプタイムｄＴｘは、帯域外への不要なスペクトル漏洩を防ぐために設けられる。
【００６０】
フレーム生成部１１０は、たとえば図１３に示すように、７個のタイムスロットをまとめ、その末尾に３６８ポイント（４４．９２μｓ）の電力“０”の無信号期間（フレームガード期間）を設けて、１フレームＦＲＭを生成し、デジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）変換部１１３に出力する。
１タイムスロット期間ＴＳＬＴの長さは、たとえば図１３に示すように、２２８８ポイント（２７９．３μｓ）で７タイムスロットとフレームガード期間ＴＦＧＤを加えた１フレーム期間ＴＦＲＭの長さは１６３８４ポイント（２ｍｓ）となる。
【００６１】
ＧＰＳ受信部１１１は、受信アンテナ１１１ａを介してＧＰＳ信号を受信し、タイミング生成部１１２に出力する。
【００６２】
タイミング生成部１１２は、ＧＰＳ受信部１１１によるＧＰＳ信号、および基地局間制御信号ＣＴＬに基づいてフレーム生成部１１０の送出タイミングを生成し、生成したタイミング信号Ｓ１１２をフレーム生成部１１０に出力する。
上述したように、本実施形態では、各基地局はそれぞれ同一タイミングでフレームを送信している。各基地局は基地局間制御信号ＣＴＬによりフレーム送出タイミングの同期をとっている。
この同期信号は有線通信網を経由してやりとりされるが、有線網の伝送遅延の影響によりこの信号だけでは正確な基地局間同期を行うことができない。そのため各基地局はＧＰＳ信号を受信しており、このＧＰＳ信号と基地局間制御信号ＣＴＬにより正確な基地局間同期を行い、各基地局のフレーム送信タイミングを合わせている。
【００６３】
Ｄ／Ａ変換部１１３は、フレーム生成部１１０で生成されたデジタルフレームデータをアナログデータに変換して直交変調部１１４に出力する。
【００６４】
直交変調部１１４は、Ｄ／Ａ変換部１１４でアナログデータに変換された送信すべきフレームを所定の変調方式に従って直交変調し、周波数変換部１１５に出力する。
【００６５】
周波数変換分１１５は、直交変調部１１４で直交変調されたデータを所要の周波数帯に周波数変換して、ＲＦ(Radio Frequency) 信号として送信する。
【００６６】
図１４は、本発明に係る移動端末局に搭載される受信装置の一実施形態を示すブロック図である。
本実施形態に係る受信装置２００は、図１４に示すように、周波数変換部２０１、直交復調部２０２、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換部２０３、同期位置検出部２０４、タイミング生成部２０５、受信ウィンドニング部２０６、シリアル−パラレル変換部２０７、ＦＦＴ演算部２０８、パラレル−シリアル変換部２０９、伝送路推定部２１０、位相補正部２１１、復調部２１２、デインターリーブ部２１３、および復号部２１４を有している。
なお、周波数変換部２０１、直交復調部２０２、Ａ／Ｄ変換部２０３により受信処理前段部が構成され、シリアル−パラレル変換部２０７、ＦＦＴ演算部２０８、パラレル−シリアル変換部２０９、伝送路推定部２１０、位相補正部２１１、復調部２１２、デインターリーブ部２１３、および復号部２１４により受信処理後段部が構成されている。
【００６７】
周波数変換部２１０は、図示しないアンテナから受信されたＯＦＤＭ信号から必要な周波数帯域のみを抽出、言い換えれば、必要となる周波数帯域以外のノイズ成分が除去し、その後このＲＦ信号をＩＦ（Intermediate Frequency）信号に変換し、このＩＦ信号Ｓ２０１を直交復調部２０２に出力する。
【００６８】
直交復調部２０２は、周波数変換部２０１によるＩＦ信号から、同相信号Ｉと直交信号Ｑを分離し、Ａ／Ｄ変換部２０３に出力する。
【００６９】
Ａ／Ｄ変換部２０３は、直交復調部２０２による同相信号Ｉと直交信号Ｑをアナログ信号からデジタル信号に変換し、このデジタル信号を同期位置検出部２０４および受信ウィンドニング部２０６に出力する。
なお、Ａ／Ｄ変換部２０３のサンプリングレートは８．１９２ [ＭＨｚ] で、基地局送信装置１００のサンプリングレートと同一である。
【００７０】
同期位置検出部２０４は、Ａ／Ｄ変換されたＩ，Ｑ双方のデジタル信号に基づいてＦＦＴ演算部２０８のＦＦＴ演算のタイミングを検出する。すなわち、有効シンボル期間ＴＳＢＬの先頭位置、言い換えれば、有効シンボル期間ＴＳＢＬのデジタル信号の最初の１ポイントの位置を検出する。同期位置検出部２０４はこの同期情報をタイミング生成部２０５に出力する。
【００７１】
タイミング生成部２０５は、同期位置検出部２０４による同期情報を基づいて、受信ウィンドニング部２０６の受信ウィンドニング開始位置、シリアル−パラレル変換部２０７のシリアル−パラレル変換位置、ＦＦＴ演算部２０８のＦＦＴ演算タイミング、およびパラレル−シリアル変換部２０９にパラレル−シリアル変換タイミングをそれぞれ制御する。
【００７２】
受信ウィンドニング部２０６は、Ａ／Ｄ変換部２０３からのデジタル信号とタイミング生成部２０５からのウインドニング開始位置情報により、同期ポイントから２０４８ポイント分（２５０μｓ）のデジタルデータを取り出し、シリアル−パラレル変換部２０７に出力する。
なお、基地局送信装置１００の送信ウィンドニング部１０９における送信ウィンド（２７９．３μｓ）に比べると、受信ウィンドニング部２０６における受信ウィンド（２５０μｓ）の方が短い時間波形となっている。
【００７３】
シリアル−パラレル変換部２０７は、受信ウィンドニンク部２０６からの２０４８ポイントのデジタルデータを、シリアルデータからパラレルデータに変換してＦＦＴ演算部２０８に出力する。
【００７４】
ＦＦＴ演算部２０８は、タイミング生成部２０５からのＦＦＴ演算タイミング情報に基づいて、２０４８ポイントの高速フーリエ変換をすることにより、周波数軸と時間軸との変換処理を行い、パラレル−シリアル変換部２０９に出力する。
すなわち、この高速フーリエ変換処理により、キャリア間隔４ [ｋＨｚ] 、１００×ｎ本（１≦ｎ≦１６）のサブキャリアのスペクトルを有する２０４８ポイントの時系列信号に変換されていた信号が、１００×ｎポイント（１≦ｎ≦１６）のデジタル信号に変換される。
実際には２０４８ポイントの高速フーリエ変換の出力は、２０４８ポイントのデジタル信号になるが、システム帯域幅として割り当てている帯域は６．４ [ＭＨｚ］しかないので、基地局送信装置側では２０４８本のサブキャリアのうち最大で１６００本だけ使用し、残りの４４８本のサブキャリアは電力が“０”になっている。そのため、実際に出力されるデジタル信号も最大で１６００ポイント分であり、残りの値は“０”となる。
【００７５】
パラレル−シリアル変換部２０９は、ＦＦＴ演算部２０８から出力されるパラレル信号をシリアル信号に変換すると同時に、２０４８ポイント中の所要のポイントだけを抜き出し、伝送路推定部２１０に出力する。
たとえば、この端末局と基地局間の通信に割当てられた帯域幅が４００［ｋＨｚ］である場合には、受信端末側のパラレル−シリアル変換部２０９では、この４００［ｋＨｚ］に相当する１００ポイントのみを抽出する。
【００７６】
伝送路推定部２１０は、パラレル−シリアル変換部２０９の出力信号を受けて、受信信号からパイロット信号だけを抜き出し、そのＩチャネル成分とＱチャネル成分から位相回転量を計算し、位相補正部２１１に出力する。
すなわち、基地局送信装置１００では、パイロット信号としてＩチャネルを“１”、Ｑチャネルを“０”として送信しているので、複素平面上に表すと大きさが“１”、Ｉ軸を基準とした場合の位相角度が“０”となり、複素平面上での端末受信装置２００のＩ、Ｑの値がそのまま位相回転量を示すことになる。
また、複素平面上のベクトルの大きさの情報は、１６ＱＡＭなどの多値変調信号を復調する場合のしきい値を決定するのに使用される。
【００７７】
位相補正部２１１は、伝送理推定部２１０による位相回転量の情報に基づいて受信信号の位相を補正し、位相補正された信号を復調部２１２に出力する。
【００７８】
復調部２１２は、基地局送信装置１００の変調方式に対応した復調を行し、デインタリーブ部２１３に出力する。
変調方式が１６ＱＡＭなどの振幅（複素平面上で言えばベクトルの大きさ）に情報を載せる変調方式の場合は、基準となる受信電力（受信パイロット信号のベクトルの大きさ）の情報を伝送路推定部２１０より得て、この値を基準にして複調を行う。
【００７９】
デインタリーブ部２１３は、復調部２１２で復調された信号をデインターリブし、復号部２１４に出力する。
【００８０】
復号部２１４、復調され、デインターリブされた信号を受けて、たとえばビタビ複号し、復号信号を得る。
【００８１】
次に、上記構成を有するＯＦＤＭ通信システムに採用される送信装置および受信装置の動作を説明する。
【００８２】
たとえば高速ダウンリンクシステムのネットワーク網を経由して所定の基地局の送信装置１００に入力されたデジタルデータは、符号化部１０１で拘束長Ｋ＝９の畳み込み符号化が行われる。
符号化部１０１で符号化されたデジタルデータは、インターリーブ部１０２でインタリーブされた後、シンボルマッピング部１０３に入力される。
【００８３】
シンボルマッピンク部１０３では、移動端末局で測定した高速ダウンリンクシステムの基地局の電界強度なとの情報に基づいて、シンボルマッピンク方式（一次変調方式）が制御され、シンボルマッピングを施した同相Ｉチャネルおよび直交Ｑチャネルがパイロット信号挿入部１０４に出力される。
パイロット信号挿入部１０４では、シンボルマッピング部１０３から供給された同相Ｉチャネルに“１”、直交Ｑチャネルに“０”のパイロット信号が挿入されてシリアル−パラレル変換部１０５に出力される。
【００８４】
シリアル−パラレル変換部１０５では、パイロット信号が挿入されたシンボルデータが、たとえば９８シンボル毎に区切られ、このシンボルの先頭と末尾に１シンボルずつガードシンボルを加えられ１００シンボルとされる。そして、基地局に割り当てられた無線チャネル帯域で周波数スペクトルが現れるように、この１００シンボルの前後に１９４８シンボル分“０”が配置され、全体で２０４８シンボルのパラレルシンボルデータに変換されて、ＩＦＦＴ演算部１０６に出力される。
【００８５】
ＩＦＦＴ演算部１０６では、シリアル−パラレル変換部１０５によるパラレルの２０４８シンボルデータに対して、高速逆フーリエ変換を行うことにより、時間軸と周波数軸との変換処理が行われ、パラレル−シリアル変換部１０７に出力される。
パラレル−シリアル変換部１０７では、ＩＦＦＴ演算部１０６から出力されたパラレルデータがシリアルデータに変換されて、２０４８ポイントの時系列データが生成され、タイムスロット生成部１０８に出力される。
【００８６】
タイムスロット生成部１０８では、たとえば有効シンボル期間分２０４８ポイントの時系列データの先頭と末尾の１２０ポイント分（１４．６４８μｓ）を複写したものを、それぞれ有効シンボル期間の末尾と先頭に連結して、タイムスロットが生成され、送信ウィンドニング部１０９に出力される。
【００８７】
送信ウィンドニング部１０９では、タイムスロット生成部１０８で生成されたタイムスロットに対して、タイムスロット期間ＴＳＬＴの先頭と末尾に、帯域外への不要なスペクトル漏洩を防ぐためにのランプタイムｄＴｘを設けるウィンドニング処理が施され、フレーム生成部１１０に出力される。
【００８８】
フレーム生成部１１０では、たとえば７個のタイムスロットをまとめ、その末尾に３６８ポイント（４４．９２μｓ）の電力“０”の無信号期間（フレームガード期間）が付加されて、１フレームＦＲＭが生成されてデジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）変換部１１３に出力される。
【００８９】
また、各基地局は基地局間制御信号ＣＴＬによりフレーム送出タイミングの同期をとっている。
この同期信号は有線通信網を経由してやりとりされるが、有線網の伝送遅延の影響によりこの信号だけでは正確な基地局間同期を行うことができない。そのため各基地局はＧＰＳ信号がＧＰＳ受信部１１１で受信され、タイミング生成部１１２において、ＧＰＳ信号、および基地局間制御信号ＣＴＬに基づいてフレーム生成部１１０の送出タイミングが生成され、タイミング信号Ｓ１１２がフレーム生成部１１０に出力される。
フレーム生成部１１０では、タイミング信号Ｓ１１２に基づいた送出タイミングで、生成されたフレームがＤ／Ａ変換部１１３に出力される。
【００９０】
Ｄ／Ａ変換部１１３では、フレーム生成部１１０で生成されたデジタルフレームデータをアナログデータに変換された後、直交変調部１１４で所定の変調方式に従って直交変調され、周波数変換部１１５で所要の周波数帯に周波数変換されて送信される。
【００９１】
基地局送信装置１００から送信されたＯＦＤＭ信号は、移動端末局に搭載されている受信装置２００で受信される。
受信装置２００で受信された信号は、帯域フィルタ（図示せず）で必要な周波数帯域だけ取り出され、周波数変換部２０１でＩＦ信号に変換され、直交復調部でＩ信号とＱ信号に分離される。Ｉ，Ｑに分離された信号はＡ／Ｄ変換部２０３でデジタル信号に変換される。
Ａ／Ｄ変換されたＩ，Ｑ双方のデジタル信号は、同期位置検出部２０４と受信ウィンドニング部２０６に入力される。
【００９２】
同期位置検出部２０４では、ＦＦＴ演算部２０８におけるＦＦＴ演算のタイミングが検出される。具体的には、有効シンボル期間の先頭位置、言い換えれば、有効シンボル期間のデジタル信号の最初の１ポイントの位置が検出されて、この同期情報がタイミング生成部２０５に送出される。
タイミング生成部２０５では、同期位置検出部２０４による同期情報を基づいて、受信ウィンドニング部２０６の受信ウィンドニング開始位置、シリアル−パラレル変換部２０７のシリアル−パラレル変換位置、ＦＦＴ演算部２０８のＦＦＴ演算タイミング、およびパラレル−シリアル変換部２０９にパラレル−シリアル変換タイミングの制御が行われる。
【００９３】
受信ウィンドニング部２０６では、Ａ／Ｄ変換部２０３からのデジタル信号とタイミング生成部からのウインドニング開始位置情報により、同期ポイントから２０４８ポイント分（２５０μａ）のデジタルデータが抽出されて、シリアル−パラレル変換部２０７に出力される。
シリアル−パラレル変換部２０７では、受信ウィンドニンク部２０６からの２０４８ポイントのデジタルデータが、シリアルデータからパラレルデータに変換されてＦＦＴ演算部２０８に出力される。
【００９４】
ＦＦＴ演算部２０８では、タイミング生成部２０５からのＦＦＴ演算タイミング情報に基づいて、２０４８ポイントの高速フーリエ変換をすることにより、周波数軸と時間軸との変換処理が行われ、パラレル−シリアル変換部２０９に出力される。
【００９５】
パラレル−シリアル変換部２０９では、ＦＦＴ演算部２０８から出力されるパラレル信号がシリアル信号に変換されると同時に、２０４８ポイント中の所要のポイントだけが抜き出される。
そして、伝送路推定部２０９において、受信信号からパイロット信号だけが抜き出され、そのＩチャネル成分とＱチャネル成分から位相回転量が計算され、位相補正部２１１に出力される。
位相補正部２１１では、この位相回転量の情報を基に受信信号の位相が補正され、復調部２１２に供給される。
【００９６】
復調部２１２では、基地局送信装置の変調方式に対応した復調が行われる。変調方式が１６ＱＡＭなどの振幅（複素平面上で言えばベクトルの大きさ）に情報を載せる変調方式の場合は、基準となる受信電力（受信パイロット信号のベクトルの大きさ）の情報が伝送路推定部２１０より得られ、この値を基準にして複調が行われる。
復調部２１２で復調された信号は、デインターリーブ部２１３でデインターリブされた後に、復号部２１４でビタビ複号される。
【００９７】
ここで、本通信システムにおいて、フェーディングやマルチパスによる受信電界強度の揺らぎによって、１フレーム分の干渉波が到来した場合を、図１５に関連付けて考察する。
この場合、希望波ＤＳＷは複数のフレームが連続的に送信されている。各基地局は同一のタイミングでフレームを送信しており同一チャネルを使用する遠方の基地局からの干渉波ＩＦＷは、近傍にある基地局からの希望波ＤＳＷに比べて若干遅れて到来する。
本実施形態のようにフレームガードを設けない従来の方式では、この干渉波ＩＦＷは希望波ＤＳＷ２フレーム分に干渉を与えてしまうが、フレームガードを設けたＯＦＤＭ信号を用いる本実施形態の通信システムでは、図１５（Ａ），（Ｂ）に示すように、２フレーム目への干渉は与えずに済む。
【００９８】
以上説明したように、本実施形態によれば、各基地局間の同期を取るための基地局間制御信号インターフエ−スと、ＧＰＳ信号を受信する受信アンテナ１１１ａと、ＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ受信部１１１と、基地局間制御信号ＣＴＬとＧＰＳ信号から、各基地局間で正確に同じタイミングでフレームを送信するために各機能ブロックを制御するタイミング生成部１１２と、送信情報を送信タイムスロットにする送信処理前段部と１０１〜１０９と、複数のタイムスロットと一つのフレームガードから構成されるフレームを生成するフレーム生成部１１０と、生成されたフレームを無線信号として送出するための送信処理後段部１１３〜１１５を含み、送信フレームにフレームガード期間を設けて、各基地局は正確に同じタイミングでこのフレームを送出する基地局送信装置１００と、無線信号を受信してデジタル信号に変換する受信処理前段部２０１〜２０３と、受信信号から有効シンボル期間の先頭位置を検出する同期位置検出部２０４と、同期位置情報から各機能ブロックの動作タイミングを制御するタイミング生成部２０５と、タイミング生成部からの制御により、タイムガード期間とフレームガード期間を除いて有効シンボル期間だけを取り出す、受信ウィンドニング部２０６と、ウィンドニングされた信号から所望の情報を復元する受信処理後段部２０７〜２１４を含み、フレームガード期間を有する受信フレーム信号を復調して、送信情報を再現する受信装置２００とを設けたので、繰返しセル数を少なくした、すなわち同一チャネルを使用する基地局間の距離を小さくし、無線チャネルの有効利用を図ったシステムにおいても、同一チャネル干渉によるフレーム損失を少なくすることができる。
そして所要の誤り率を維持しつつ繰返しセル数を少なくでき、周波数資源の有効活用を図ることができる利点がある。
【００９９】
また、フレームガードを有するＯＦＤＭ無線通信システムの同期をより正確に行うことができる。
また、同期装置でフレームガードの挿入ポイントが判断できるため、フレーム同期のための制御情報（どこが、フレームの先頭なのかを通知するための制御情報）を送る必要がなくなり、その分より多くの情報を伝送することができる利点がある。
【０１００】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、繰返しセル数を少なくした、すなわち同一チャネルを使用する基地局間の距離を小さくし、無線チャネルの有効利用を図ったシステムにおいても、同一チャネル干渉によるフレーム損失を少なくすることができる。
そして、本発明によれば、所要の誤り率を維持しつつ繰返しセル数を少なくでき、周波数資源の有効活用を図ることができる利点がある。
【０１０１】
また、本発明によれば、フレームガードを有する無線通信システムの同期を行うことができる。
また、フレームガードの挿入ポイントが判断できるため、フレーム同期のための制御情報（どこが、フレームの先頭なのかを通知するための制御情報）を送る必要がなくなり、その分より多くの情報を伝送することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る送信装置および受信装置が適用されるＯＦＤＭ通信システムの概要を示す図である。
【図２】本発明に係る送信装置および受信装置が適用されるＯＦＤＭ通信システムの具体的な構成例を示す図である。
【図３】図１の通信システムにおけるセルの構成方法を説明するための図である。
【図４】本実施形態に係る無線チャネルの割り当て例を示す図である。
【図５】本発明に係るフレームガードを含むＯＦＤＭ信号の構成例を示す図である。
【図６】本発明に係るＯＦＤＭ信号のガードを含むタイムスロットの形成方法を説明するための図である。
【図７】本発明に係るＯＦＤＭ信号のガードを含むタイムスロットの形成方法を説明するための図である。
【図８】本発明に係るＯＦＤＭ信号のガードを含むタイムスロットの形成方法を説明するための図である。
【図９】本発明に係る基地局に搭載される送信装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図１０】１６ＱＡＭのシンボルマッピングを示す図である。
【図１１】ＱＰＳＫのシンボルマッピングを示す図である。
【図１２】本発明に係る送信ウィンドニング部の処理を説明するための図である。
【図１３】本発明に係るフレーム生成部の処理を説明するための図である。
【図１４】本発明に係る移動端末局に搭載される受信装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図１５】フレームガードを設けた場合の利点を説明するための図である。
【図１６】移動通信システムを説明するための図である。
【図１７】ＯＦＤＭ変調方式を説明するための図である。
【図１８】ＯＦＤＭ伝送方式の従来のＯＦＤＭ信号の構成例を説明するための図である。
【図１９】従来の移動局の受信系の信号処理動作を説明するための図である。
【図２０】従来のＯＦＤＭ復調装置の区間積分動作を説明するための図である。
【符号の説明】
１，１Ａ…ＯＦＤＭ通信システム、Ｍ１〜Ｍ３…移動端末局（ＭＳ）、Ｂ１〜Ｂ４…基地局（ＢＳ）、Ｎ１…既存セルラの有線ネットワーク、Ｎ２…インターネットなどのデータ通信網、Ｎ３…付加ダウンリンクのためにあるデータベースなどを持つデータ通信網、ＣＴＲ…付加ダウンリンクのネットワークのためにある制御センタ（ＭＲＣ）、１００…送信装置、１０１…符号化部、１０２…インターリーブ部、１０３…シンボルマッピング部、１０４…パイロット信号挿入部、１０５…シリアル−パラレル変換部、１０６…ＩＦＦＴ演算部、１０７…パラレル−シリアル変換部、１０８…タイムスロット生成部、１０９…送信ウィンドニング部、１１０…フレーム生成部、１１１…ＧＰＳ受信部、１１２…タイミング生成部、１１３…デジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）変換部、１１４…直交変調部、１１５…周波数変換部、２００…受信装置、２０１…周波数変換部、２０２…直交復調部、２０３…アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換部、２０４…同期位置検出部、２０５…タイミング生成部、２０６…受信ウィンドニング部、２０７…シリアル−パラレル変換部、２０８…ＦＦＴ演算部、２０９…パラレル−シリアル変換部、２１０…伝送路推定部、２１１…位相補正部、２１２…復調部、２１３…デインターリーブ部、２１４…復号部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動通信システム等に適用される送信装置、受信装置および通信システムに係り、特に、たとえば直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）伝送方式で変調し送信するデータフォーマットの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話等を用いた移動通信の需要は非常に高まっており、音声などの小容量の通信だけでなく、より大容量の情報伝送にも使用されるようになっている。
【０００３】
移動通信システムでは、図１６に示すように、複数の基地局ＢＳを面的に配置し、各基地局ＢＳはその基地局の近くにいる移動局ＭＳと通信する。
以下、各基地局が移動局と通信できる範囲をセルと言うことにする。
【０００４】
このような移動通信システムにおいて、各セルで使用する周波数チャネルは、混信を避けるため、隣接するセルと異なる周波数チャネルが使用される。
ただし、隣接するセルよりさらに外側、すなわち、より遠く離れたセルで同一の周波数チャネルを使用した場合は、そのセル内の移動局ＭＳがそのセルを構成する基地局ＢＳから受信する受信信号の方が、遠く遠方から到来する干渉波よりも信号強度が強いので、同一の周波数チャネルを使用してもあまり問題にならない。
【０００５】
しかし、同一の周波数チャネルを使用するセル間の間隔を開け過ぎると、より多くの周波数チャネル数が必要となり、周波数を有効に利用できなくなる。すなわち、同一周波数チャネル利用による干渉問題と、周波数利用効率はトレードオフの関係にある。
そこで、通信システムの設計を行うに当たっては、干渉に強いシステムを構築することにより、周波数利用効率を上げる必要がある。
【０００６】
周波数利用効率が高く、マルチパス干渉の影響を受けにくい特徴を備えている変調方式としては、ＯＦＤＭ変調方式がある。
ＯＦＤＭ変調方式は、一次変調（ＯＰＳＫ，１６ＱＡＭなど）を行った送信信号シンボルを、２のｎ乗個まとめて逆フーリエ変換することにより、図１７に示すように、周波数軸上にそれぞれ直交する２のｎ乗本のサブキャリアを構成する変調方式である。
そして、ＯＦＤＭ変調方式等を採用した移動通信システムでは、各移動端末局は、その移動端末局のいる場所から最も近い基地局と通信を行う。
【０００７】
たとえばＯＦＤＭ伝送方式を採用した通信システムでは、図１８に示すように、有効シンボル期間ＴＳＢＬにガード期間ＴＧＤを加えた期間を１タイムスロット期間ＴＳＬＴとし、複数のタイムスロットを束ねて一つのフレームＦＲＭとして基地局ＢＳから送信される。ここに示す例では、１フレームＦＲＭは３タイムスロットで構成される。
基地局ＢＳは、互いに同期を取っており、同じタイミングでフレームを送信している。
【０００８】
有効シンボル期間ＴＳＢＬに付加されたガード期間ＴＧＤは、マルチパスおよびフェーディングによるシンボル間干渉を軽減するためのものである。
このガード期間ＴＧＤを用いた一つのタイムスロットは、たとえば特開平７−９９４８６号公報に開示されているように、有効シンボル期間の先頭、あるいは、末尾、あるいは先頭と末尾のある決められた期間の信号を、たとえば有効シンボル期間の反対端側、具体的には、有効シンボル期間の末尾の信号と同一信号を有効シンボル期間の先頭につなげ、あるいは有効シンボル期間の先頭の信号と同一信号を有効シンボル期間の末尾につなげ、あるいは有効シンボル期間の先頭と末尾の信号それぞれと同一信号を有効シンボル期間の末尾と先頭につなぎ合わせて形成される。
【０００９】
このようなＯＦＤＭ信号を受信する移動局の受信系では、図１９（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すように、ＯＦＤＭ信号を有効シンボル期間だけ遅延させた信号との相関を求めることにより、その相関結果のピークを検出することで、有効シンボル期間の先頭位置、言い換えれば、タイムスロット内のどこにガード期間があるかを知ることができる。
ＯＦＤＭ復調装置は、この有効シンボル期間の先頭位置を知ることによって、ＦＦＴ（高速離散フーリエ変換）演算が可能になる。
【００１０】
この種のＯＦＤＭ復調装置としては、たとえば特開平８−１０７４３１号公報に開示されているものがある。
このＯＦＤＭ復調装置では、受信したＯＦＤＭ信号と、この信号を有効シンボル期間遅延させた信号の相関を求め、この結果に対して区間積分を行っている。区間積分では、図２０に示すように、相関結果をタイムスロット期間毎に区切りこれを区間積分させてゆく。
そして、同期を開始した時点から順にスロット期間毎に累積加算を行う、すなわち区間積分を行うことによって、図２０（Ｅ）に示すように、タイムスロット期間内の特定の場所に相関値のピークが現われる。無相関のところは区間積分を行うほどに、その値が平均化される。
このように、区間積分を行うことにより、無相関区間と、相関区間の差がよりはっきり現われることになり、そのピークを検出することにより確実な同期が可能になる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、ガード期間を付加したＯＦＤＭ信号を用いた通信システムでは、マルチパスおよびフェーディングによるシンボル間干渉を軽減することはできるが、移動局においてガード期間を付加したＯＦＤＭ信号を受信する場合に、条件によっては干渉が発生する場合がある。
【００１２】
ここで、ある移動局の受信状況を考察する。
移動局は希望波ＤＳＷの他に、同一チャネル干渉波ＩＦＷを受信する。通常は、干渉波ＩＦＷより希望波ＤＳＷの受信信号強度が非常に強いので問題にはならない。
しかし、移動局の移動などにともなうフェーディングなどにより、希望波ＤＳＷ、干渉波ＩＦＷの受信信号強度は時々刻々変化する。
希望波ＤＳＷ、干渉波ＩＦＷのフェーディング、すなわち、希望波ＤＳＷと干渉波ＩＦＷの受信信号強度の揺らぎ方は一般に無相関であるため、希望波ＤＳＷの受信信号強度が小さくなっているときに、干渉波ＩＦＷの受信信号強度が大きくなることがあり得る。このとき、干渉により受信不能になることがある。
一般に、希望波ＤＳＷの発信源である基地局よりも、干渉波ＩＦＷの発信源である基地局までの距離の方が長いため、干渉波ＩＦＷは希望波ＤＳＷよりも若干遅れて移動局に到来する。
【００１３】
たとえば図１８に示す例に基づいて、同一チャネルを使用している遠方の基地局からの、同一チャネル干渉波ＩＦＷが、フェーディングによる受信信号強度の揺らぎによりたまたま干渉波ＩＦＷとして到来した場合を例に考察する。なお、ここでは、到来した干渉波ＩＦＷは、図１８（Ｂ）に示すように、フレーム分だけとする。
【００１４】
図１８（Ａ）に示すように、希望波ＤＳＷは、フレームが連続して到来している。
これに対して、干渉波ＩＦＷは、図１８（Ｂ）に示すように、希望波ＤＳＷに比べて若干遅れて到来するため、図１８中▲１▼および▲２▼で示すように、二つの希望波のフレームにまたがって干渉を与えることになる。
【００１５】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、繰返しセル数を少なくした、すなわち同一チャネルを使用する基地局間の距離を小さくし、無線チャネルの有効利用を図ったシステムにおいても、同一チャネル干渉によるフレーム損失を少なくすることが可能な送信装置、受信装置および通信システムを提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の送信装置は、送信情報に無信号期間でないガード期間を設けてタイムスロットを生成する送信処理前段部と、１以上のタイムスロット列に対して干渉によるフレーム損失を抑止するための無信号期間であるフレームガード期間を末尾に付加してフレームを生成するフレーム生成部と、生成されたフレームを無線信号として送出するための送信処理後段部とを有する。
【００１７】
また、本発明は、それぞれ規定された地域にある通信端末局と所定の変調方式に従った信号で通信する複数の基地局のうちの少なくとも一つに信号送信用に設けられる送信装置であって、送信情報に無信号期間でないガード期間を設けてタイムスロットを生成する送信処理前段部と、１以上のタイムスロット列に対して干渉によるフレーム損失を抑止するための無信号期間であるフレームガード期間を末尾に付加してフレームを生成するフレーム生成部と、生成されたフレームを無線信号として送出するための送信処理後段部とを有する。
【００１８】
また、本発明では、各基地局間の同期を取るための基地局間制御信号とＧＰＳ信号に基づいて、各基地局間で同じタイミングでフレームを送信するためのタイミングを生成するタイミング生成部を有する。
【００１９】
また、本発明では、上記送信処理前段部は、送信情報を所望の方式で変調する変調部を有し、上記変調部は、送信先の端末局からの電界強度情報に基づいて変調方式を選択する。
【００２１】
また、本発明では、上記送信処理前段部は、有効シンボル期間に所定のガード期間を付加してタイムスロットを生成する。
【００２２】
また、本発明は、送信情報に無信号期間でないガード期間が付加されたタイムスロットを含む１以上のタイムスロット列に対して干渉によるフレーム損失を抑止するための無信号期間であるフレームガード期間が末尾に付加されて１フレームが構成された無線信号を受信する受信装置であって、上記無線信号を受信する受信処理前段部と、受信信号から送信情報の先頭位置を検出する同期位置検出部と、上記同期位置検出部の同期位置情報から機能ブロックの動作タイミングを制御するタイミング生成部と、タイミング生成部からの制御により、タイムガード期間とフレームガード期間を除いて送信情報だけを取り出す受信ウィンドニング部と、上記受信ウィンドニング部でウィンドニングされた信号から所望の情報を復元する受信処理後段部とを有する。
【００２３】
また、本発明は、それぞれ規定された地域にある通信端末局と所定の変調方式に従った信号で通信する基地局から送信された、有効シンボル期間に無信号期間でないガード期間が付加されたタイムスロットを含む１以上のタイムスロット列に対して干渉によるフレーム損失を抑止するための無信号期間であるフレームガード期間が末尾に付加されて１フレームが構成された無線信号を受信するため、上記通信端末局に搭載された受信装置であって、上記無線信号を受信する受信処理前段部と、受信信号から有効シンボル期間の先頭位置を検出する同期位置検出部と、上記同期位置検出部の同期位置情報から機能ブロックの動作タイミングを制御するタイミング生成部と、タイミング生成部からの制御により、タイムガード期間とフレームガード期間を除いて有効シンボル期間だけを取り出す受信ウィンドニング部と、上記受信ウィンドニング部でウィンドニングされた信号から所望の情報を復元する受信処理後段部とを有する。
【００２４】
また、本発明の通信システムは、送信情報の有効シンボル期間に無信号期間でないガード期間を設けてタイムスロットを生成する送信処理前段部と、１以上のタイムスロット列に対して干渉によるフレーム損失を抑止するための無信号期間であるフレームガード期間を末尾に付加してフレームを生成するフレーム生成部と、生成されたフレームを無線信号として送出するための送信処理後段部とを含む送信装置と、上記送信装置から送信された無線信号を受信する受信処理前段部と、受信信号から有効シンボル期間の先頭位置を検出する同期位置検出部と、上記同期位置検出部の同期位置情報から機能ブロックの動作タイミングを制御するタイミング生成部と、タイミング生成部からの制御により、タイムガード期間とフレームガード期間を除いて有効シンボル期間だけを取り出す受信ウィンドニング部と、上記受信ウィンドニング部でウィンドニングされた信号から所望の情報を復元する受信処理後段部とを含む受信装置とを有する。
【００２５】
また、本発明の通信システムは、複数の通信端末局と、それぞれ規定された地域にある上記通信端末局と所定の変調方式に従った信号で通信する複数の基地局と、を有し、上記複数の基地局のうち少なくとも一つには、送信情報の有効シンボル期間に無信号期間でないガード期間を付加してタイムスロットを生成する送信処理前段部と、１以上のタイムスロット列に対して干渉によるフレーム損失を抑止するための無信号期間であるフレームガード期間を末尾に付加してフレームを生成するフレーム生成部と、生成されたフレームを無線信号として送出するための送信処理後段部とを含む送信装置とが搭載され、上記通信端末局には、上記送信装置から送信された無線信号を受信する受信処理前段部と、受信信号から有効シンボル期間の先頭位置を検出する同期位置検出部と、上記同期位置検出部の同期位置情報から機能ブロックの動作タイミングを制御するタイミング生成部と、タイミング生成部からの制御により、タイムガード期間とフレームガード期間を除いて有効シンボル期間だけを取り出す受信ウィンドニング部と、上記受信ウィンドニング部でウィンドニングされた信号から所望の情報を復元する受信処理後段部とを含む受信装置が搭載されている。
【００２６】
また、本発明では、上記送信装置は、各基地局間の同期を取るための基地局間制御信号とＧＰＳ信号に基づいて、各基地局間で同じタイミングでフレームを送信するためのタイミングを生成するタイミング生成部を有する。
【００２７】
また、本発明では、上記送信装置の送信処理前段部は、送信情報を所望の方式で変調する変調部を有し、上記変調部は、送信先の端末局からの電界強度情報に基づいて変調方式を選択する。
【００２８】
本発明によれば、たとえば基地局に設けられた送信装置のタイミング生成部において、たとえば基地局間制御信号とＧＰＳ信号から、各基地局間で正確に同じタイミングでフレームを送信するためのタイミング信号が生成される。
そして、送信装置では、たとえば、送信処理前段部において、送信情報から送信タイムスロットが生成され、フレーム生成部に供給される。
フレーム生成部においては、複数のタイムスロットと一つのたとえば無信号期間であるフレームガードから構成されるフレームが生成されて送信処理後段部に供給される。
送信処理後段部では、生成されたフレームが無線信号として送出される。
このように、各基地局からは、送信フレームにフレームガード期間を設けて、正確に同じタイミングでこのフレームが送出される。
【００２９】
また、たとえば移動端末局に搭載された受信装置の受信処理前段部において、送信装置から送出された無線信号が受信され、同期位置検出部に供給される。
同期位置検出部では、受信信号から有効シンボル期間の先頭位置が検出され、この同期位置情報がタイミング生成部に出力される。
タイミング生成部では、同期位置情報から各機能ブロックの動作タイミングが制御される。
そして、受信ウィンドニング部において、タイミング生成部からの制御により、タイムガード期間とフレームガード期間を除いて有効シンボル期間だけが取り出される。
次いで、受信処理後段部において、ウィンドニングされた信号から所望の情報が復元される。
すなわち、フレームガード期間を有する受信フレーム信号が復調されて、送信情報が再現される。
【００３０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る送信装置および受信装置が適用されるＯＦＤＭ通信システムの概要を示す図であり、図２は、本発明に係る送信装置および受信装置が適用されるＯＦＤＭ通信システムの具体的な構成例を示す図である。
【００３１】
このＯＦＤＭ通信システム１は、図１に示すように、高速ダウンリンクシステムを採用している。
図１においては、Ｍ１は移動端末局、Ｂ１は通常の基地局、Ｂ２は高速ダウンリンク用基地局、Ｎ１は既存の携帯電話網（既存セルラの有線ネットワーク）、Ｎ２はインターネットなどのデータ通信網、Ｎ３は高速ダウンリンクシステム用のデータ通信網をそれぞれ示している。
また、図１および図２において、高速ダウンリンクシステムのことを「Ｗ−ＯＦＤＭ」として示している。
【００３２】
このＯＦＤＭ通信システム１では、図１に示すように、移動端末局Ｍ１は、データエラーによるパケットの再送制御（ＡＲＱ：Automatic Request for Repetition）などの制御信号は、既存の基地局Ｂ１、ネットワーク（携帯電話網）Ｎ１を経由して伝送する。
高速ダウンリンクシステムの伝送容量は、既存の携帯電話システムの伝送容量に比べて非常に大容量となっており、移動端末局Ｍ１がダウンロードする画像、動画なとの大量のデジタルコンテンツは、この高速ダウンリンクシステムを経由して、高速に短時間で伝送する。情報は全てＩＰでやりとりされる。
高速ダウンリンクシステム用のデータ通信網Ｎ３はインターネット等のデータ通信網Ｎ２とも接続されている。また、この高速ダウンリンク用データ通信網Ｎ３は、ネットワークＮ１とも接続されており、各種制御信号などは、この携帯電話の基地局Ｂ１からネットワークＮ１を経由して、高速ダウンリンクシステム用データ通信網Ｎ３に伝送される。
【００３３】
図２に示すＯＦＤＭ通信システム１Ａは、移動端末局（ＭＳ；Mobile Station）Ｍ１〜Ｍ３、基地局（ＢＳ；Base Station）Ｂ１〜Ｂ４、既存セルラの有線ネットワークＮ１、インターネット（Internet）などのデータ通信網Ｎ２、付加ダウンリンクのためにあるデータベースなどを持つデータ通信網Ｎ３、および付加ダウンリンクのネットワークのためにある制御センタ（ＭＲＣ；Mobile Routing Center ）ＣＴＲを主構成要素として有している。
【００３４】
基地局Ｂ１は既存セルラの機能を有し、基地局Ｂ２は付加ダウンリンクの機能を有しており、基地局Ｂ３は既存セルラの機能を有し、基地局Ｂ４は付加ダウンリンク機能を有している。
そして、有線ネットワークＮ１は、たとえば有線の通信線Ｌ１およびＬ２により基地局Ｂ１およびＢ３に接続されている。
制御センタＣＴＲは、通信線Ｌ３およびＬ４により基地局Ｂ２およびＢ４に接続されている。
また、制御センタＣＴＲは、通信線Ｌ５によりネットワークＮ１に接続され、通信線Ｌ６によりデータ通信網Ｎ２に接続され、通信線Ｌ７によりデータ通信網Ｎ３に接続されている。
【００３５】
このような構成を有するＯＦＤＭ通信システム１，１Ａは、以下の理由に基づいて構成されている。
すなわち、近年、移動通信の需要は非常に高まっており、音声などの小容量の通信だけでなく、インターネットに代表される、デジタルデータのコンテンツのダウンロードなど、より大容量の情報伝送にも使用されるようになっている。
これらデジタルデータの通信では、個人が発信する情報量に比べ、受信する情報量が圧倒的に大きいという特徴がある。
そこで、既存の携帯電話網にオーバーレイする形態で、新たに下り（ダウンリンク：基地局から移動端末局方向への通信）回路を付加している。
この下り回線は、既存の携帯電話網に比べて、より大容量の情報を伝送できるように設計される。
このような携帯通信システムにおいては、利用者は制御信号などの比較的低いビットレートの信号は既存の携帯電話網で通信し、ダウンロードするデジタルデータなど、高いビットレートの信号は、この付加した下り回線で高速に伝送するように構成される。
【００３６】
また、ＯＦＤＭ通信システム１，１Ａにおいて、セルは、たとえば図３に示すように構成することが可能である。
図３において、実線は、既存の携帯電話基地局それぞれが移動端末と通信できる範囲（セル）を示している。そして、破線で示すものが、下り（基地局から移動端末局方向への通信）専用に付加的に設けた広帯域無線（Ｗ−ＯＦＤＭ）通信システムの基地局それぞれが移動端末局と通信できる範囲（セル）を示している。
【００３７】
具体的には、図３（Ａ）に示すように、既存の携帯電話システムの基地局と同じように設置し同じセル形状を構成する方法、図３（Ｂ）に示すように、利用者が多く存在するエリアのみ基地局を設置する方法、図３（Ｃ）に示すように、利用者が多く存在するエリアに既存の携帯電話基地局より小出力の基地局を設置し、携帯電話のセルより小さなセル（マイクロセル）で構成する方法、図３（Ｄ）に示すように、既存の携帯電話基地局より大出力の基地局を設置し、携帯電話のセルより大きなセルで構成する方法、図３（Ｅ）に示すように、図３（Ｂ）および図３（Ｃ）の方法を組み合わせたて構成する方法（オーバーレイセルシステム）、あるいは図３（Ｆ）に示すように、主要道路沿いにマイクロセルを構成する方法などがある。
【００３８】
本実施形態では、たとえば図３（Ａ）の方法、すなわち、既存の携帯電話システムの基地局と同じように設置し同じセル形状を構成する方法によりセルが構成される。
【００３９】
高速ダウンリンクシステムを採用したＷ−ＯＦＤＭ通信システム１Ａにおいては、各基地局Ｂ１〜Ｂ４はＧＰＳ（Global Positioning System ）の信号を受信することで、完全に同期している。
そして、Ｗ−ＯＦＤＭ通信システム１Ａにおける基地局から送信されるＯＦＤＭ信号は、後述するフレームを一つの単位として送信され、全ての基地局は同じタイミングでフレームを送信するように構成されている。
【００４０】
また、Ｗ−ＯＦＤＭ通信システム１Ａにおいて、既存の携帯電話システムの周波数帯域とは異なる周波数帯域が割り当てられている。
Ｗ−ＯＦＤＭ通信システム１Ａに割り当てられた周波数帯域は、複数の無線チャネルに分割され、同一チャネル干渉がなるべく生じず、かつ無線チャネルを有効に利用できるように各基地局毎に、たとえば図４に示すような形態をもって割り当てられる。
図４に示す例では、周波数帯域を１２個の無線チャネルに分割し、各基地局（セル）毎に割り当てている。図４中、正六角形の中の１から１２までの数字は、それぞれ無線チャネル番号を示している。
【００４１】
ここで、図２のＯＦＤＭ通信システム１Ａの通信例を説明する。
移動端末局から発せられたダウンロード要求は、既存の携帯電話基地局Ｂ１やＢ３、携帯電話網でなるネットワークＮ１を経由して、高速ダウンリンクシステムのネットワーク網にある制御センタＣＴＲに伝送される。制御センタＣＴＲは、このダウンロード要求をインターネット等のデータ通信網Ｎ２に対して行う。データ通信網Ｎ２から伝送されてくるデジタルデータコンテンツは、制御センタＣＴＲから、高速ダウンリンクシステムのネットワーク網、基地局Ｂ２，Ｂ４を経由して移動端末局へ届けられる。
データエラーなどに伴う再送制御などの制御信号も、既存の携帯電話基地局、携帯電話ネットワーク網を経由して高速ダウンリンクシステムのネットワーク網にある制御センタＣＴＲに伝送される。制御センタＣＴＲは移動端末局の要求するデジタルデータコンテンツを、高速ダウンリンワシステムのネットワーク網、基地局を経由して移動端末局へ再送する。
【００４２】
具体的には、たとえば、移動端末局Ｍ１は、データのダウンロードの要求を制御センタＣＴＲに伝えるため、信号（００１）を、既存システムのフォーマットに従い基地局Ｂ１に送信する。
この要求信号は、既存のセルラネットワークＮ１を経由し、制御センタＣＴＲに届けられる。
データの要求を知った制御センタＣＴＲは、データ通信網Ｎ２から通信線Ｌ６経由でデータ（１２１）を取り寄せ、取り寄せたデータ（１２１）を移動端末局Ｍ１に届けるため、通信線Ｌ３経由でデータ（１１１）として基地局Ｂ２に送信する。
このデータ（１１１）を受け取った基地局Ｂ２は、付加ダウンリンクのフォーマットに従い、移動端末局Ｍ１に対してデータ（１０１）を送信する。
これにより、移動端末局Ｍ１は要求したデータ（１０１）を受信することができる。
【００４３】
あるいは、移動端末局Ｍ３は、データのダウンロードの要求を制御センタＣＴＲに伝えるため、信号（００３）を、既存システムのフォーマットに従い基地局Ｂ３に送信する。
この要求信号は、既存のセルラネットワークＮ１を経由し、制御センタＣＴＲに届けられる。
データの要求を知った制御センタＣＴＲは、付加ダウンリンク専用のデータ通信網Ｎ３から通信線Ｌ７経由でデータ（１２３）を取り寄せ、取り寄せたデータ（１２３）を移動端末局Ｍ３に届けるため、通信線Ｌ４経由でデータ（１１３）として、付加ダウンリンク専用の基地局Ｂ４に送信する。
このデータ（１１３）を受け取った基地局Ｂ４は、付加ダウンリンクのフォーマットに従い、移動端末局Ｍ３に対してデータ（１０３）を送信する。
これにより、移動端末局Ｍ３は要求したデータ（１０３）を受信することができる。
【００４４】
このようなＯＦＤＭ通信システム１Ａにおいて、基地局に設けられる送信装置から各移動端末局Ｍ１〜Ｍ３に送信されるＯＦＤＭ信号は、図５に示すように、１フレームＦＲＭが７つのタイムスロット期間ＴＳＬＴと一つのフレームガード期間ＴＦＧＤにより構成される。
図５において、ＴＦＲＭはフレーム期間、ＴＳＬＴはタイムスロット期間、ＴＦＧＤはフレームガード期間をそれぞれ示している。
フレームガードＦＧＤは無信号であり、本実施形態では、フレームＦＲＭの７つのタイムスロット列の末尾に付加されている。
各基地局Ｂ１〜Ｂ３は、７つのタイムスロットＳＬＴと一つのフレームガードＦＧＤにより構成されるフレームを単位として、同じタイミングでフレームを送出する。
なお、本実施形態においては、フレームガード期間ＴＦＧＤをフレームの末尾に付加した例を示しているが、フレームの先頭に設ける、あるいはフレームの末尾および先頭に設けることも可能である。
【００４５】
また、フレームＦＲＭを構成する各タイムスロットＳＬＴは、有効シンボル期間ＴＳＢＬに、ガードＧＤを付加して構成される。
ガードＧＤを付加したタイムスロットＳＬＴは、有効シンボル期間の先頭、あるいは末尾、あるいは先頭と末尾のある決められた期間の信号を、図６から図８に示すように、有効シンボル期間の反対端側、図６の例では、有効シンボル期間ＴＳＢＬの末尾の信号と同一信号を有効シンボル期間の先頭につなげ、図７の例では、有効シンボル期間ＴＳＢＬの先頭の信号と同一信号を有効シンボル期間の末尾につなげ、図８の例では、有効シンボル期間の先頭と末尾の信号それぞれと同一信号を有効シンボル期間の末尾と先頭につなぎ合わせて形成される。
図５に示すタイムスロットは、図７に示す方法により構成されたものである。
【００４６】
以上のように、有効シンボル期間ＴＳＢＬにガード期間ＴＧＤを付加されたタイムスロット列にフレームガード期間ＴＦＧＤとしてフレームが構成されたＯＦＤＭ信号の送信装置は基地局に搭載され、この送信装置から送信されたＯＦＤＭ信号を受信する移動端末局Ｍ１〜Ｍ３には、フレームガード期間が付加されたＯＦＤＭ信号をより正確に同期することが可能な受信装置が搭載されている。
【００４７】
以下、基地局に搭載される送信装置および移動端末局に搭載される受信装置の具体的な構成および機能について、図面に関連付けて順を追って説明する。
【００４８】
図９は、本発明に係る基地局に搭載される送信装置の一実施形態を示すブロック図である。
本実施形態に係る送信装置１００は、図９に示すように、符号化部１０１、インターリーブ部１０２、シンボルマッピング部１０３、パイロット信号挿入部１０４、シリアル−パラレル変換部１０５、ＩＦＦＴ演算部１０６、パラレル−シリアル変換部１０７、タイムスロット生成部１０８、送信ウィンドニング部１０９、フレーム生成部１１０、ＧＰＳ受信部１１１、タイミング生成部１１２、デジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）変換部１１３、直交変調部１１４、および周波数変換部１１５を有している。
なお、符号化部１０１、インターリーブ部１０２、シンボルマッピング部１０３、パイロット信号挿入部１０４、シリアル−パラレル変換部１０５、ＩＦＦＴ演算部１０６、パラレル−シリアル変換部１０７、タイムスロット生成部１０８、および送信ウィンドニング部１０９により送信処理前段部が構成され、デジタル−アナログ変換部１１３、直交変調部１１４、および周波数変換部１１５により送信処理後段部が構成される。
【００４９】
符号化部１０１は、高速ダウンリンクシステムのネットワーク網を経由して入力されたデジタルデータに対して、たとえば拘束長Ｋ＝９の畳み込み符号化を行い、インターリーブ部１０２に出力する。移動端末局Ｍ１〜Ｍ３は、高速ダウンリンクシステムの基地局の電界強度などを測定している。符号化部１０１は、この結果を基に符号化率を、たとえばＲ＝２１７６／２４８８＝０．８７６４からＲ＝４４／１３７０＝０．３９７の値で制御する。
【００５０】
インターリーブ部１０２は、符号化部１０１で符号化されたデジタルデータをインタリーブし、シンボルマッピング部１０３に出力する。
【００５１】
シンボルマッピング部１０３は、移動端末局で測定した高速ダウンリンクシステムの基地局の電界強度などの情報を基にシンボルマッピンク方式（一次変調方式）を制御し、シンボルマッピングを施した同相Ｉチャネルおよび直交Ｑチャネルをパイロット信号挿入部１０４に出力する。
シンボルマッピング部１０３は、たとえば高速ダウンリンクシステムの基地局の電界強度が安定して強い場合には、変調方式に図１０に示すようなシンボルマッピングを行う１６ＱＡＭを用い、電界強度が弱い場合、あるいは電界強度が時間的に不安定な場合には、変調方式に図１１に示すようにシンボルマッピングを行うＱＰＳＫ(Quadrature Phase Shift Keying) 、あるいはＤＱＰＳＫ(Differrential QPSK)を用いる。
【００５２】
パイロット信号挿入部１０４は、シンボルマッピング部１０３から供給された同相Ｉチャネルに“１”、直交Ｑチャネルに“０”のパイロット信号を挿入し、シリアル−パラレル変換部１０５に出力する。
パイロット信号挿入部１０４が挿入するパイロット信号は、移動端末局の受信装置で、伝送路推定、位相補正に使用されるほか、一次変調方式に１６ＱＡＭなどの振幅に情報を乗せる方式の変調信号を復調する場合、振幅の基準となるしきいち値の算出に用いられる。
【００５３】
シリアル−パラレル変換部１０５は、パイロット信号が挿入されたシンボルデータをシリアルデータからパラレルデータに変換して、ＩＦＦＴ演算部１０６に出力する。
具体的には、シリアル−パラレル変換部１０５は、入力されたシンボルデータを、９８シンボル毎に区切り、このシンボルの先頭と末尾に１シンボルずつガードシンボルを加えて１００シンボルとし、そして、基地局に割り当てられた無線チャネル帯域で周波数スペクトルが現れるように、この１００シンボルの前後に１９４８シンボル分“０”を配置して、全体で２０４８シンボルとし、このパラレルシンボルデータをＩＦＦＴ演算部１０６に出力する。
【００５４】
ＩＦＦＴ演算部１０６は、２０４８ポイントのＩＦＦＴ演算を行う演算部であって、シリアル−パラレル変換部１０５によるパラレルの２０４８シンボルデータに対して高速逆フーリエ変換を行うことによって、時間軸と周波数軸との変換処理を行い、パラレル−シリアル変換部１０７に出力する。
【００５５】
本実施形態で用いるＯＦＤＭ信号は、たとえばサブキャリア間隔が４［ｋＨｚ］、有効シンボル期間はその逆数の２５０ [μｓ] である。そして、１００本のサブキャリア、すなわち周波数帯域４００［ｋＨｚ］を最小単位として、１００サブキャリア（４００［ｋＨｚ］）単位で、最大１６００サブキャリア（４００［ｋＨｚ］×１６＝６．４［ＭＨｚ］）の可変無線チャネルを使用する。ＩＦＦＴ部は２０４８ポイントＩＦＦＴ演算を行う。
【００５６】
ここで、基地局に割り当てられる無線チャネル帯域幅が４００［ｋＨｚ］である場合を考える。
この場合、上述したように、シリアル−パラレル変換部１０５に入力されたシンボルデータは、９８シンボル毎に区切られる。このシンボルの先頭と末尾に１シンボルずつガードシンボルを加えて１００シンボルとする。そして、この基地局に割当てられた無線チャネル帯域で周波数スペクトルが現れるように、この１００シンボルの前後に１９４８シンボル分“０”を配置して、全体で２０４８シンボルとする。このパラレルシンボルデータを２０４８ポイントのＩＦＦＴ演算を行うＩＦＦＴ演算部１０６に入力、高速逆フーリエ変換を行うことによって、時間軸と周波数軸との変換処理を行う。
【００５７】
パラレル−シリアル変換部１０７は、ＩＦＦＴ演算部１０６から出力されたパラレルデータをシリアルデータに変換して、２０４８ポイントの時系列データを得、タイムスロット生成部１０８に出力する。
本実施形態では、システムクロックを８．１９２［ＭＨｚ］としている。よって２０４８ポイントの時系列データの長さ、（有効シンボル期間）は（１／８．１９２×１０6 ）×２０４８＝２５０×１０-6［ｓ] となる。
【００５８】
タイムスロット生成部１０８は、たとえば図８に示すように、有効シンボル期間分２０４８ポイントの時系列データの先頭と末尾の１２０ポイント分（１４．６４８μｓ）を複写したものを、それぞれ有効シンボル期間の末尾と先頭に連結して、タイムスロットを生成し、送信ウィンドニング部１０９に出力する。
あるいは、タイムスロット生成部１０８は、たとえば図７に示すように、２０４８ポイントの有効シンボル期間の先頭２４０ポイント分（２９．２９７μｓ）を複写したものを、有効シンボル期間の末尾に連結してタイムスロットを生成し、送信ウィンドニング部１０９に出力する。
【００５９】
送信ウィンドニング部１０９は、タイムスロット生成部１０８で生成されたタイムスロットに対して、たとえば図１２に示すように、タイムスロット期間ＴＳＬＴの先頭と末尾にランプタイムｄＴｘを設けるウィンドニング処理を施し、フレーム生成部１１０に出力する。
本実施形態では、ランプタイムｄＴｘは先頭と末尾それぞれ２．４４ [μｓ］ずつ、合計４．８８ [μｓ］としている。このランプタイムｄＴｘは、帯域外への不要なスペクトル漏洩を防ぐために設けられる。
【００６０】
フレーム生成部１１０は、たとえば図１３に示すように、７個のタイムスロットをまとめ、その末尾に３６８ポイント（４４．９２μｓ）の電力“０”の無信号期間（フレームガード期間）を設けて、１フレームＦＲＭを生成し、デジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）変換部１１３に出力する。
１タイムスロット期間ＴＳＬＴの長さは、たとえば図１３に示すように、２２８８ポイント（２７９．３μｓ）で７タイムスロットとフレームガード期間ＴＦＧＤを加えた１フレーム期間ＴＦＲＭの長さは１６３８４ポイント（２ｍｓ）となる。
【００６１】
ＧＰＳ受信部１１１は、受信アンテナ１１１ａを介してＧＰＳ信号を受信し、タイミング生成部１１２に出力する。
【００６２】
タイミング生成部１１２は、ＧＰＳ受信部１１１によるＧＰＳ信号、および基地局間制御信号ＣＴＬに基づいてフレーム生成部１１０の送出タイミングを生成し、生成したタイミング信号Ｓ１１２をフレーム生成部１１０に出力する。
上述したように、本実施形態では、各基地局はそれぞれ同一タイミングでフレームを送信している。各基地局は基地局間制御信号ＣＴＬによりフレーム送出タイミングの同期をとっている。
この同期信号は有線通信網を経由してやりとりされるが、有線網の伝送遅延の影響によりこの信号だけでは正確な基地局間同期を行うことができない。そのため各基地局はＧＰＳ信号を受信しており、このＧＰＳ信号と基地局間制御信号ＣＴＬにより正確な基地局間同期を行い、各基地局のフレーム送信タイミングを合わせている。
【００６３】
Ｄ／Ａ変換部１１３は、フレーム生成部１１０で生成されたデジタルフレームデータをアナログデータに変換して直交変調部１１４に出力する。
【００６４】
直交変調部１１４は、Ｄ／Ａ変換部１１４でアナログデータに変換された送信すべきフレームを所定の変調方式に従って直交変調し、周波数変換部１１５に出力する。
【００６５】
周波数変換分１１５は、直交変調部１１４で直交変調されたデータを所要の周波数帯に周波数変換して、ＲＦ(Radio Frequency) 信号として送信する。
【００６６】
図１４は、本発明に係る移動端末局に搭載される受信装置の一実施形態を示すブロック図である。
本実施形態に係る受信装置２００は、図１４に示すように、周波数変換部２０１、直交復調部２０２、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換部２０３、同期位置検出部２０４、タイミング生成部２０５、受信ウィンドニング部２０６、シリアル−パラレル変換部２０７、ＦＦＴ演算部２０８、パラレル−シリアル変換部２０９、伝送路推定部２１０、位相補正部２１１、復調部２１２、デインターリーブ部２１３、および復号部２１４を有している。
なお、周波数変換部２０１、直交復調部２０２、Ａ／Ｄ変換部２０３により受信処理前段部が構成され、シリアル−パラレル変換部２０７、ＦＦＴ演算部２０８、パラレル−シリアル変換部２０９、伝送路推定部２１０、位相補正部２１１、復調部２１２、デインターリーブ部２１３、および復号部２１４により受信処理後段部が構成されている。
【００６７】
周波数変換部２１０は、図示しないアンテナから受信されたＯＦＤＭ信号から必要な周波数帯域のみを抽出、言い換えれば、必要となる周波数帯域以外のノイズ成分が除去し、その後このＲＦ信号をＩＦ（Intermediate Frequency）信号に変換し、このＩＦ信号Ｓ２０１を直交復調部２０２に出力する。
【００６８】
直交復調部２０２は、周波数変換部２０１によるＩＦ信号から、同相信号Ｉと直交信号Ｑを分離し、Ａ／Ｄ変換部２０３に出力する。
【００６９】
Ａ／Ｄ変換部２０３は、直交復調部２０２による同相信号Ｉと直交信号Ｑをアナログ信号からデジタル信号に変換し、このデジタル信号を同期位置検出部２０４および受信ウィンドニング部２０６に出力する。
なお、Ａ／Ｄ変換部２０３のサンプリングレートは８．１９２ [ＭＨｚ] で、基地局送信装置１００のサンプリングレートと同一である。
【００７０】
同期位置検出部２０４は、Ａ／Ｄ変換されたＩ，Ｑ双方のデジタル信号に基づいてＦＦＴ演算部２０８のＦＦＴ演算のタイミングを検出する。すなわち、有効シンボル期間ＴＳＢＬの先頭位置、言い換えれば、有効シンボル期間ＴＳＢＬのデジタル信号の最初の１ポイントの位置を検出する。同期位置検出部２０４はこの同期情報をタイミング生成部２０５に出力する。
【００７１】
タイミング生成部２０５は、同期位置検出部２０４による同期情報を基づいて、受信ウィンドニング部２０６の受信ウィンドニング開始位置、シリアル−パラレル変換部２０７のシリアル−パラレル変換位置、ＦＦＴ演算部２０８のＦＦＴ演算タイミング、およびパラレル−シリアル変換部２０９にパラレル−シリアル変換タイミングをそれぞれ制御する。
【００７２】
受信ウィンドニング部２０６は、Ａ／Ｄ変換部２０３からのデジタル信号とタイミング生成部２０５からのウインドニング開始位置情報により、同期ポイントから２０４８ポイント分（２５０μｓ）のデジタルデータを取り出し、シリアル−パラレル変換部２０７に出力する。
なお、基地局送信装置１００の送信ウィンドニング部１０９における送信ウィンド（２７９．３μｓ）に比べると、受信ウィンドニング部２０６における受信ウィンド（２５０μｓ）の方が短い時間波形となっている。
【００７３】
シリアル−パラレル変換部２０７は、受信ウィンドニンク部２０６からの２０４８ポイントのデジタルデータを、シリアルデータからパラレルデータに変換してＦＦＴ演算部２０８に出力する。
【００７４】
ＦＦＴ演算部２０８は、タイミング生成部２０５からのＦＦＴ演算タイミング情報に基づいて、２０４８ポイントの高速フーリエ変換をすることにより、周波数軸と時間軸との変換処理を行い、パラレル−シリアル変換部２０９に出力する。
すなわち、この高速フーリエ変換処理により、キャリア間隔４ [ｋＨｚ] 、１００×ｎ本（１≦ｎ≦１６）のサブキャリアのスペクトルを有する２０４８ポイントの時系列信号に変換されていた信号が、１００×ｎポイント（１≦ｎ≦１６）のデジタル信号に変換される。
実際には２０４８ポイントの高速フーリエ変換の出力は、２０４８ポイントのデジタル信号になるが、システム帯域幅として割り当てている帯域は６．４ [ＭＨｚ］しかないので、基地局送信装置側では２０４８本のサブキャリアのうち最大で１６００本だけ使用し、残りの４４８本のサブキャリアは電力が“０”になっている。そのため、実際に出力されるデジタル信号も最大で１６００ポイント分であり、残りの値は“０”となる。
【００７５】
パラレル−シリアル変換部２０９は、ＦＦＴ演算部２０８から出力されるパラレル信号をシリアル信号に変換すると同時に、２０４８ポイント中の所要のポイントだけを抜き出し、伝送路推定部２１０に出力する。
たとえば、この端末局と基地局間の通信に割当てられた帯域幅が４００［ｋＨｚ］である場合には、受信端末側のパラレル−シリアル変換部２０９では、この４００［ｋＨｚ］に相当する１００ポイントのみを抽出する。
【００７６】
伝送路推定部２１０は、パラレル−シリアル変換部２０９の出力信号を受けて、受信信号からパイロット信号だけを抜き出し、そのＩチャネル成分とＱチャネル成分から位相回転量を計算し、位相補正部２１１に出力する。
すなわち、基地局送信装置１００では、パイロット信号としてＩチャネルを“１”、Ｑチャネルを“０”として送信しているので、複素平面上に表すと大きさが“１”、Ｉ軸を基準とした場合の位相角度が“０”となり、複素平面上での端末受信装置２００のＩ、Ｑの値がそのまま位相回転量を示すことになる。
また、複素平面上のベクトルの大きさの情報は、１６ＱＡＭなどの多値変調信号を復調する場合のしきい値を決定するのに使用される。
【００７７】
位相補正部２１１は、伝送理推定部２１０による位相回転量の情報に基づいて受信信号の位相を補正し、位相補正された信号を復調部２１２に出力する。
【００７８】
復調部２１２は、基地局送信装置１００の変調方式に対応した復調を行し、デインタリーブ部２１３に出力する。
変調方式が１６ＱＡＭなどの振幅（複素平面上で言えばベクトルの大きさ）に情報を載せる変調方式の場合は、基準となる受信電力（受信パイロット信号のベクトルの大きさ）の情報を伝送路推定部２１０より得て、この値を基準にして複調を行う。
【００７９】
デインタリーブ部２１３は、復調部２１２で復調された信号をデインターリブし、復号部２１４に出力する。
【００８０】
復号部２１４、復調され、デインターリブされた信号を受けて、たとえばビタビ複号し、復号信号を得る。
【００８１】
次に、上記構成を有するＯＦＤＭ通信システムに採用される送信装置および受信装置の動作を説明する。
【００８２】
たとえば高速ダウンリンクシステムのネットワーク網を経由して所定の基地局の送信装置１００に入力されたデジタルデータは、符号化部１０１で拘束長Ｋ＝９の畳み込み符号化が行われる。
符号化部１０１で符号化されたデジタルデータは、インターリーブ部１０２でインタリーブされた後、シンボルマッピング部１０３に入力される。
【００８３】
シンボルマッピンク部１０３では、移動端末局で測定した高速ダウンリンクシステムの基地局の電界強度なとの情報に基づいて、シンボルマッピンク方式（一次変調方式）が制御され、シンボルマッピングを施した同相Ｉチャネルおよび直交Ｑチャネルがパイロット信号挿入部１０４に出力される。
パイロット信号挿入部１０４では、シンボルマッピング部１０３から供給された同相Ｉチャネルに“１”、直交Ｑチャネルに“０”のパイロット信号が挿入されてシリアル−パラレル変換部１０５に出力される。
【００８４】
シリアル−パラレル変換部１０５では、パイロット信号が挿入されたシンボルデータが、たとえば９８シンボル毎に区切られ、このシンボルの先頭と末尾に１シンボルずつガードシンボルを加えられ１００シンボルとされる。そして、基地局に割り当てられた無線チャネル帯域で周波数スペクトルが現れるように、この１００シンボルの前後に１９４８シンボル分“０”が配置され、全体で２０４８シンボルのパラレルシンボルデータに変換されて、ＩＦＦＴ演算部１０６に出力される。
【００８５】
ＩＦＦＴ演算部１０６では、シリアル−パラレル変換部１０５によるパラレルの２０４８シンボルデータに対して、高速逆フーリエ変換を行うことにより、時間軸と周波数軸との変換処理が行われ、パラレル−シリアル変換部１０７に出力される。
パラレル−シリアル変換部１０７では、ＩＦＦＴ演算部１０６から出力されたパラレルデータがシリアルデータに変換されて、２０４８ポイントの時系列データが生成され、タイムスロット生成部１０８に出力される。
【００８６】
タイムスロット生成部１０８では、たとえば有効シンボル期間分２０４８ポイントの時系列データの先頭と末尾の１２０ポイント分（１４．６４８μｓ）を複写したものを、それぞれ有効シンボル期間の末尾と先頭に連結して、タイムスロットが生成され、送信ウィンドニング部１０９に出力される。
【００８７】
送信ウィンドニング部１０９では、タイムスロット生成部１０８で生成されたタイムスロットに対して、タイムスロット期間ＴＳＬＴの先頭と末尾に、帯域外への不要なスペクトル漏洩を防ぐためにのランプタイムｄＴｘを設けるウィンドニング処理が施され、フレーム生成部１１０に出力される。
【００８８】
フレーム生成部１１０では、たとえば７個のタイムスロットをまとめ、その末尾に３６８ポイント（４４．９２μｓ）の電力“０”の無信号期間（フレームガード期間）が付加されて、１フレームＦＲＭが生成されてデジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）変換部１１３に出力される。
【００８９】
また、各基地局は基地局間制御信号ＣＴＬによりフレーム送出タイミングの同期をとっている。
この同期信号は有線通信網を経由してやりとりされるが、有線網の伝送遅延の影響によりこの信号だけでは正確な基地局間同期を行うことができない。そのため各基地局はＧＰＳ信号がＧＰＳ受信部１１１で受信され、タイミング生成部１１２において、ＧＰＳ信号、および基地局間制御信号ＣＴＬに基づいてフレーム生成部１１０の送出タイミングが生成され、タイミング信号Ｓ１１２がフレーム生成部１１０に出力される。
フレーム生成部１１０では、タイミング信号Ｓ１１２に基づいた送出タイミングで、生成されたフレームがＤ／Ａ変換部１１３に出力される。
【００９０】
Ｄ／Ａ変換部１１３では、フレーム生成部１１０で生成されたデジタルフレームデータをアナログデータに変換された後、直交変調部１１４で所定の変調方式に従って直交変調され、周波数変換部１１５で所要の周波数帯に周波数変換されて送信される。
【００９１】
基地局送信装置１００から送信されたＯＦＤＭ信号は、移動端末局に搭載されている受信装置２００で受信される。
受信装置２００で受信された信号は、帯域フィルタ（図示せず）で必要な周波数帯域だけ取り出され、周波数変換部２０１でＩＦ信号に変換され、直交復調部でＩ信号とＱ信号に分離される。Ｉ，Ｑに分離された信号はＡ／Ｄ変換部２０３でデジタル信号に変換される。
Ａ／Ｄ変換されたＩ，Ｑ双方のデジタル信号は、同期位置検出部２０４と受信ウィンドニング部２０６に入力される。
【００９２】
同期位置検出部２０４では、ＦＦＴ演算部２０８におけるＦＦＴ演算のタイミングが検出される。具体的には、有効シンボル期間の先頭位置、言い換えれば、有効シンボル期間のデジタル信号の最初の１ポイントの位置が検出されて、この同期情報がタイミング生成部２０５に送出される。
タイミング生成部２０５では、同期位置検出部２０４による同期情報を基づいて、受信ウィンドニング部２０６の受信ウィンドニング開始位置、シリアル−パラレル変換部２０７のシリアル−パラレル変換位置、ＦＦＴ演算部２０８のＦＦＴ演算タイミング、およびパラレル−シリアル変換部２０９にパラレル−シリアル変換タイミングの制御が行われる。
【００９３】
受信ウィンドニング部２０６では、Ａ／Ｄ変換部２０３からのデジタル信号とタイミング生成部からのウインドニング開始位置情報により、同期ポイントから２０４８ポイント分（２５０μａ）のデジタルデータが抽出されて、シリアル−パラレル変換部２０７に出力される。
シリアル−パラレル変換部２０７では、受信ウィンドニンク部２０６からの２０４８ポイントのデジタルデータが、シリアルデータからパラレルデータに変換されてＦＦＴ演算部２０８に出力される。
【００９４】
ＦＦＴ演算部２０８では、タイミング生成部２０５からのＦＦＴ演算タイミング情報に基づいて、２０４８ポイントの高速フーリエ変換をすることにより、周波数軸と時間軸との変換処理が行われ、パラレル−シリアル変換部２０９に出力される。
【００９５】
パラレル−シリアル変換部２０９では、ＦＦＴ演算部２０８から出力されるパラレル信号がシリアル信号に変換されると同時に、２０４８ポイント中の所要のポイントだけが抜き出される。
そして、伝送路推定部２０９において、受信信号からパイロット信号だけが抜き出され、そのＩチャネル成分とＱチャネル成分から位相回転量が計算され、位相補正部２１１に出力される。
位相補正部２１１では、この位相回転量の情報を基に受信信号の位相が補正され、復調部２１２に供給される。
【００９６】
復調部２１２では、基地局送信装置の変調方式に対応した復調が行われる。変調方式が１６ＱＡＭなどの振幅（複素平面上で言えばベクトルの大きさ）に情報を載せる変調方式の場合は、基準となる受信電力（受信パイロット信号のベクトルの大きさ）の情報が伝送路推定部２１０より得られ、この値を基準にして複調が行われる。
復調部２１２で復調された信号は、デインターリーブ部２１３でデインターリブされた後に、復号部２１４でビタビ複号される。
【００９７】
ここで、本通信システムにおいて、フェーディングやマルチパスによる受信電界強度の揺らぎによって、１フレーム分の干渉波が到来した場合を、図１５に関連付けて考察する。
この場合、希望波ＤＳＷは複数のフレームが連続的に送信されている。各基地局は同一のタイミングでフレームを送信しており同一チャネルを使用する遠方の基地局からの干渉波ＩＦＷは、近傍にある基地局からの希望波ＤＳＷに比べて若干遅れて到来する。
本実施形態のようにフレームガードを設けない従来の方式では、この干渉波ＩＦＷは希望波ＤＳＷ２フレーム分に干渉を与えてしまうが、フレームガードを設けたＯＦＤＭ信号を用いる本実施形態の通信システムでは、図１５（Ａ），（Ｂ）に示すように、２フレーム目への干渉は与えずに済む。
【００９８】
以上説明したように、本実施形態によれば、各基地局間の同期を取るための基地局間制御信号インターフエ−スと、ＧＰＳ信号を受信する受信アンテナ１１１ａと、ＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ受信部１１１と、基地局間制御信号ＣＴＬとＧＰＳ信号から、各基地局間で正確に同じタイミングでフレームを送信するために各機能ブロックを制御するタイミング生成部１１２と、送信情報を送信タイムスロットにする送信処理前段部と１０１〜１０９と、複数のタイムスロットと一つのフレームガードから構成されるフレームを生成するフレーム生成部１１０と、生成されたフレームを無線信号として送出するための送信処理後段部１１３〜１１５を含み、送信フレームにフレームガード期間を設けて、各基地局は正確に同じタイミングでこのフレームを送出する基地局送信装置１００と、無線信号を受信してデジタル信号に変換する受信処理前段部２０１〜２０３と、受信信号から有効シンボル期間の先頭位置を検出する同期位置検出部２０４と、同期位置情報から各機能ブロックの動作タイミングを制御するタイミング生成部２０５と、タイミング生成部からの制御により、タイムガード期間とフレームガード期間を除いて有効シンボル期間だけを取り出す、受信ウィンドニング部２０６と、ウィンドニングされた信号から所望の情報を復元する受信処理後段部２０７〜２１４を含み、フレームガード期間を有する受信フレーム信号を復調して、送信情報を再現する受信装置２００とを設けたので、繰返しセル数を少なくした、すなわち同一チャネルを使用する基地局間の距離を小さくし、無線チャネルの有効利用を図ったシステムにおいても、同一チャネル干渉によるフレーム損失を少なくすることができる。
そして所要の誤り率を維持しつつ繰返しセル数を少なくでき、周波数資源の有効活用を図ることができる利点がある。
【００９９】
また、フレームガードを有するＯＦＤＭ無線通信システムの同期をより正確に行うことができる。
また、同期装置でフレームガードの挿入ポイントが判断できるため、フレーム同期のための制御情報（どこが、フレームの先頭なのかを通知するための制御情報）を送る必要がなくなり、その分より多くの情報を伝送することができる利点がある。
【０１００】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、繰返しセル数を少なくした、すなわち同一チャネルを使用する基地局間の距離を小さくし、無線チャネルの有効利用を図ったシステムにおいても、同一チャネル干渉によるフレーム損失を少なくすることができる。
そして、本発明によれば、所要の誤り率を維持しつつ繰返しセル数を少なくでき、周波数資源の有効活用を図ることができる利点がある。
【０１０１】
また、本発明によれば、フレームガードを有する無線通信システムの同期を行うことができる。
また、フレームガードの挿入ポイントが判断できるため、フレーム同期のための制御情報（どこが、フレームの先頭なのかを通知するための制御情報）を送る必要がなくなり、その分より多くの情報を伝送することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る送信装置および受信装置が適用されるＯＦＤＭ通信システムの概要を示す図である。
【図２】本発明に係る送信装置および受信装置が適用されるＯＦＤＭ通信システムの具体的な構成例を示す図である。
【図３】図１の通信システムにおけるセルの構成方法を説明するための図である。
【図４】本実施形態に係る無線チャネルの割り当て例を示す図である。
【図５】本発明に係るフレームガードを含むＯＦＤＭ信号の構成例を示す図である。
【図６】本発明に係るＯＦＤＭ信号のガードを含むタイムスロットの形成方法を説明するための図である。
【図７】本発明に係るＯＦＤＭ信号のガードを含むタイムスロットの形成方法を説明するための図である。
【図８】本発明に係るＯＦＤＭ信号のガードを含むタイムスロットの形成方法を説明するための図である。
【図９】本発明に係る基地局に搭載される送信装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図１０】１６ＱＡＭのシンボルマッピングを示す図である。
【図１１】ＱＰＳＫのシンボルマッピングを示す図である。
【図１２】本発明に係る送信ウィンドニング部の処理を説明するための図である。
【図１３】本発明に係るフレーム生成部の処理を説明するための図である。
【図１４】本発明に係る移動端末局に搭載される受信装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図１５】フレームガードを設けた場合の利点を説明するための図である。
【図１６】移動通信システムを説明するための図である。
【図１７】ＯＦＤＭ変調方式を説明するための図である。
【図１８】ＯＦＤＭ伝送方式の従来のＯＦＤＭ信号の構成例を説明するための図である。
【図１９】従来の移動局の受信系の信号処理動作を説明するための図である。
【図２０】従来のＯＦＤＭ復調装置の区間積分動作を説明するための図である。
【符号の説明】
１，１Ａ…ＯＦＤＭ通信システム、Ｍ１〜Ｍ３…移動端末局（ＭＳ）、Ｂ１〜Ｂ４…基地局（ＢＳ）、Ｎ１…既存セルラの有線ネットワーク、Ｎ２…インターネットなどのデータ通信網、Ｎ３…付加ダウンリンクのためにあるデータベースなどを持つデータ通信網、ＣＴＲ…付加ダウンリンクのネットワークのためにある制御センタ（ＭＲＣ）、１００…送信装置、１０１…符号化部、１０２…インターリーブ部、１０３…シンボルマッピング部、１０４…パイロット信号挿入部、１０５…シリアル−パラレル変換部、１０６…ＩＦＦＴ演算部、１０７…パラレル−シリアル変換部、１０８…タイムスロット生成部、１０９…送信ウィンドニング部、１１０…フレーム生成部、１１１…ＧＰＳ受信部、１１２…タイミング生成部、１１３…デジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）変換部、１１４…直交変調部、１１５…周波数変換部、２００…受信装置、２０１…周波数変換部、２０２…直交復調部、２０３…アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換部、２０４…同期位置検出部、２０５…タイミング生成部、２０６…受信ウィンドニング部、２０７…シリアル−パラレル変換部、２０８…ＦＦＴ演算部、２０９…パラレル−シリアル変換部、２１０…伝送路推定部、２１１…位相補正部、２１２…復調部、２１３…デインターリーブ部、２１４…復号部。
Claims (13)
- 送信情報に無信号期間でないガード期間を設けてタイムスロットを生成する送信処理前段部と、
１以上のタイムスロット列に対して干渉によるフレーム損失を抑止するための無信号期間であるフレームガード期間を末尾に付加してフレームを生成するフレーム生成部と、
生成されたフレームを無線信号として送出するための送信処理後段部と
を有する送信装置。 - 上記送信処理前段部は、送信情報を所望の方式で変調する変調部を有し、上記変調部は、送信先の端末局からの電界強度情報に基づいて変調方式を選択する
請求項１記載の送信装置。 - それぞれ規定された地域にある通信端末局と所定の変調方式に従った信号で通信する複数の基地局のうちの少なくとも一つに信号送信用に設けられる送信装置であって、
送信情報に無信号期間でないガード期間を設けてタイムスロットを生成する送信処理前段部と、
１以上のタイムスロット列に対して干渉によるフレーム損失を抑止するための無信号期間であるフレームガード期間を末尾に付加してフレームを生成するフレーム生成部と、
生成されたフレームを無線信号として送出するための送信処理後段部と
を有する送信装置。 - 各基地局間の同期を取るための基地局間制御信号とＧＰＳ信号に基づいて、各基地局間で同じタイミングでフレームを送信するためのタイミングを生成するタイミング生成部を有する
請求項３記載の送信装置。 - 上記送信処理前段部は、送信情報を所望の方式で変調する変調部を有し、
上記変調部は、送信先の端末局からの電界強度情報に基づいて変調方式を選択する
請求項３または請求項４に記載の送信装置。 - 送信情報に無信号期間でないガード期間が付加されたタイムスロットを含む１以上のタイムスロット列に対して干渉によるフレーム損失を抑止するための無信号期間であるフレームガード期間が末尾に付加されて１フレームが構成された無線信号を受信する受信装置であって、
上記無線信号を受信する受信処理前段部と、
受信信号から送信情報の先頭位置を検出する同期位置検出部と、
上記同期位置検出部の同期位置情報から機能ブロックの動作タイミングを制御するタイミング生成部と、
タイミング生成部からの制御により、タイムガード期間とフレームガード期間を除いて送信情報だけを取り出す受信ウィンドニング部と、
上記受信ウィンドニング部でウィンドニングされた信号から所望の情報を復元する受信処理後段部と
を有する受信装置。 - それぞれ規定された地域にある通信端末局と所定の変調方式に従った信号で通信する基地局から送信された、有効シンボル期間に無信号期間でないガード期間が付加されたタイムスロットを含む１以上のタイムスロット列に対して干渉によるフレーム損失を抑止するための無信号期間であるフレームガード期間が末尾に付加されて１フレームが構成された無線信号を受信するため、上記通信端末局に搭載された受信装置であって、
上記無線信号を受信する受信処理前段部と、
受信信号から有効シンボル期間の先頭位置を検出する同期位置検出部と、
上記同期位置検出部の同期位置情報から機能ブロックの動作タイミングを制御するタイミング生成部と、
タイミング生成部からの制御により、タイムガード期間とフレームガード期間を除いて有効シンボル期間だけを取り出す受信ウィンドニング部と、
上記受信ウィンドニング部でウィンドニングされた信号から所望の情報を復元する受信処理後段部と
を有する受信装置。 - 送信情報の有効シンボル期間に無信号期間でないガード期間を設けてタイムスロットを生成する送信処理前段部と、１以上のタイムスロット列に対して干渉によるフレーム損失を抑止するための無信号期間であるフレームガード期間を末尾に付加してフレームを生成するフレーム生成部と、生成されたフレームを無線信号として送出するための送信処理後段部とを含む送信装置と、
上記送信装置から送信された無線信号を受信する受信処理前段部と、受信信号から有効シンボル期間の先頭位置を検出する同期位置検出部と、上記同期位置検出部の同期位置情報から機能ブロックの動作タイミングを制御するタイミング生成部と、タイミング生成部からの制御により、タイムガード期間とフレームガード期間を除いて有効シンボル期間だけを取り出す受信ウィンドニング部と、上記受信ウィンドニング部でウィンドニングされた信号から所望の情報を復元する受信処理後段部とを含む受信装置と
を有する通信システム。 - 上記送信処理前段部は、送信情報を所望の方式で変調する変調部を有し、上記変調部は、送信先の端末局からの電界強度情報に基づいて変調方式を選択する
請求項８記載の通信システム。 - 複数の通信端末局と、
それぞれ規定された地域にある上記通信端末局と所定の変調方式に従った信号で通信する複数の基地局と、
を有し、
上記複数の基地局のうち少なくとも一つには、送信情報の有効シンボル期間に無信号期間でないガード期間を付加してタイムスロットを生成する送信処理前段部と、１以上のタイムスロット列に対して干渉によるフレーム損失を抑止するための無信号期間であるフレームガード期間を末尾に付加してフレームを生成するフレーム生成部と、生成されたフレームを無線信号として送出するための送信処理後段部とを含む送信装置とが搭載され、
上記通信端末局には、上記送信装置から送信された無線信号を受信する受信処理前段部と、受信信号から有効シンボル期間の先頭位置を検出する同期位置検出部と、上記同期位置検出部の同期位置情報から機能ブロックの動作タイミングを制御するタイミング生成部と、タイミング生成部からの制御により、タイムガード期間とフレームガード期間を除いて有効シンボル期間だけを取り出す受信ウィンドニング部と、上記受信ウィンドニング部でウィンドニングされた信号から所望の情報を復元する受信処理後段部とを含む受信装置が搭載されている
通信システム。 - 上記送信装置は、各基地局間の同期を取るための基地局間制御信号とＧＰＳ信号に基づいて、各基地局間で同じタイミングでフレームを送信するためのタイミングを生成するタイミング生成部
を有する請求項１０記載の通信システム。 - 上記送信装置の送信処理前段部は、送信情報を所望の方式で変調する変調部を有し、上記変調部は、送信先の端末局からの電界強度情報に基づいて変調方式を選択する
請求項１０記載の通信システム。 - 上記送信装置の送信処理前段部は、送信情報を所望の方式で変調する変調部を有し、上記変調部は、送信先の端末局からの電界強度情報に基づいて変調方式を選択する
請求項１１記載の通信システム。
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