JPH11113049A

JPH11113049A - 無線通信システム

Info

Publication number: JPH11113049A
Application number: JP9265574A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Koga; 正一古賀; Masahiro Maki; 昌弘牧; Satoshi Hasako; 里志羽迫; Yuji Igata; 裕司井形
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-09-30
Filing date: 1997-09-30
Publication date: 1999-04-23

Abstract

(57)【要約】【課題】周波数を有効利用でき、かつ高い通信品質を
提供できる無線通信システムを提供することである。【解決手段】本無線通信システムでは、すべてのキャ
リアｆ１〜ｆｎは、周波数軸上で隣接するキャリアとの
間にガードバンドを設定することなく配置される。ま
た、時間軸上で交互に設定される２種類のタイムスロッ
ト４１及び４２には、ｎ個のキャリアの中から離散的に
選ばれたｍ個のキャリアで構成される通信チャネルが周
波数分割多重され、かつ単位シンボル時間毎に、ガード
インターバルと離散フーリエ変換を実行するための時間
区間とを含むシンボルのタイムスロットが設定される。
基地局及び移動機では、このガードインターバルによっ
てシンボル間干渉することなく、リバースフレーム及び
フォワードフレームを正確に復調できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無線通信システム
に関し、より特定的には、全サービスエリアが複数のセ
ルによってカバーされ、あるセル内に位置する移動機
が、全通信チャネルの内の１つの通信チャネルを用いて
当該セル内を形成する基地局と通信を行う無線通信シス
テムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、いわゆるマルチセル構成の無線通
信システムは、アナログ方式を採用したものにはＴＡＣ
Ｓ(Total Access Communication System)やＡＭＰＳ(Ad
vancedMobile Phone Service)等があり、ディジタル方
式を採用したものにはＰＤＣ(Personal Digital Cellrl
ar)、ＧＳＭ(Grobal System for Mobilecommunication
s)、ＰＨＳ(Personal Handy-phone System)等がある。

【０００３】これら無線通信システムは、それぞれのサ
ービスエリアを複数の基地局が形成するセルによりカバ
ーしている。各基地局からの信号が到達するエリアであ
るセルには、通信のために使用可能な複数のキャリアが
割り当てられており、このセル内に位置する各移動機は
基地局によって割り当てられた１つのキャリアを通信チ
ャネルとして用いて通信を行う。これら無線通信システ
ムは、このような通信のために周波数多重方式を採用す
る。つまり、１つのセルに割り当てられた複数のキャリ
アは、互いに重複することなく、かつ所定の間隔（ガー
ドバンド）で周波数軸上に配置される。このガードバン
ドは、近年の技術の進歩に伴い狭小化を辿っているが、
各移動機が内部に備えるバンドパスフィルタによって自
身に割り当てられた１つのキャリアを確実に選択（分
離）できるように定められる。また、これらの無線通信
システムは上述のようにマルチセル構成を採用してお
り、同一周波数のキャリアは、互いに一定距離離れたセ
ル間で繰り返し利用され、これによって周波数資源の有
効利用を図っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
マルチセル構成の無線通信システムにおいては、上述の
ガードバンドを必ずとる必要があり、しかも互いに隣接
する複数のセルに同一周波数のキャリアを割り当てるこ
とができず、これによって周波数の有効利用が十分に図
れていないという問題があった。また、移動機は、通信
のために１つのキャリアしか用いることができないの
で、伝送路で生じる動的な反射や干渉の影響によって
は、ビット誤り率が極度に悪くなるという問題があっ
た。ところで、複数の基地局からの信号の中から受信状
態のよい方を選択したり、当該複数の信号を合成したり
して移動機がダイバーシチ受信することは、サイトダイ
バーシチと呼ばれ、このサイトダイバーシチはいわゆる
ハンドオフの際に用いられる技術である。従来のマルチ
セル構成のように、隣接するセル間では異なる周波数の
キャリアが割り当てられている場合にサイトダイバーシ
チを実現するためには、各移動機は、内部に備えるＰＬ
Ｌ (Phase Locked Loop)を用いた局部発振器の周波数を
随時的に変更して、サイトダイバーシチの対象となる基
地局を探さなければならなかった。そのため、会話が途
切れ等が起こり、通信の品質を維持しながら基地局の切
り換え（ソフトハンドオフ）を行うことは困難であっ
た。

【０００５】それ故に、本発明の目的は、限られた周波
数を有効利用でき、かつ高い通信品質を提供できる無線
通信システムを提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段および発明の効果】上記目
的を達成するため、本発明は以下の局面を備えており、
さらに各局面は以下の効果を奏する。本発明に係る第１
の局面は、基地局が形成するセルを複数敷き詰めること
でサービスエリアがカバーされており、あるセル内に位
置する１つの移動機と、当該セルを形成する基地局との
間の通信が、当該サービスエリア内で使用可能な全通信
チャネルの中から選ばれた１つの通信チャネルを用いて
行われるような無線通信システムであって、サービスエ
リア内で使用可能な全通信チャネルのために、所定の周
波数帯域内において互いに異なる周波数を有するｎ個
（ｎは２以上の自然数）のキャリアが予め割り当てられ
ており、基地局および移動機は、ｎ個のキャリアの中か
ら、周波数軸上において離散的に配置されかつ他の通信
チャネルと互いに重複しないｍ個（ｍは、２≦ｍ≦ｎを
満たす自然数）のキャリアを選択し、当該選択したｍ個
のキャリアで構成される通信チャネルを使用して通信を
行うことを特徴とする。

【０００７】上述の第１の局面によれば、１つの通信チ
ャネル内のｍ個のキャリアは、周波数軸上において離散
的に配置されているので、互いに相関の低い伝送路特性
を有する。このような通信チャネルを用いることによっ
て周波数ダイバーシチの効果が得られ、これによって、
伝送路における反射や干渉の影響がｍ個のキャリアに分
散化され、従来と比較してビット誤り率を向上できる。

【０００８】本発明の第２の局面は、第１の局面におい
て、基地局および移動機は、直交周波数分割多重方式を
用いて通信を行うことを特徴とする。

【０００９】周知のように、上述の直交周波数分割多重
方式では、周波数軸上において隣り合うキャリアの間に
ガードバンドを設ける必要がない。そのため、この方式
を採用する上述の第２の局面によれば、周波数分割多重
方式を採用する従来の無線通信システムと比較して、キ
ャリアを周波数軸上に高密度に配置できる。さらに、直
交周波数分割多重方式を採用する場合、各移動機はフー
リエ変換処理により、自身が位置するセルを形成する基
地局から送られてくる信号のみを一括的にかつ正確に復
調できる。また、基地局および移動機の通信において送
信電力の制御をすることにより隣接するセル間で同一
の通信チャネルを用いたとしても、移動機は正確な復調
処理を実行できる。これらによって、周波数の有効利用
が図れ、多数のキャリアを無線通信システム内に収容で
きる。

【００１０】本発明の第３の局面は、第２の局面におい
て、基地局は、自身が形成するセル内に位置する移動機
毎に、信号送出のタイミングを通知し、各移動機は、自
身が位置するセルを形成する基地局から通知された信号
送出のタイミングに従って信号を基地局に送信し、それ
によって各移動機から基地局に送出される信号の到達タ
イミングのずれが補正されることを特徴とする。

【００１１】無線通信システムにおいて、移動機が送出
した信号は、当該移動機のセル内の位置によって基地局
に到達するまでの時間が相違する。また、直交周波数分
割多重方式が採用され、各基地局がフーリエ変換処理を
実行するためには、移動機からの信号の到達タイミング
は、所定の誤差の範囲内で揃っている必要がある。そこ
で、第３の局面では、基地局が自局が形成するセル内に
位置する移動機毎に信号送出のタイミングを通知し、上
述の信号の到達タイミングのずれを補正する。これによ
って、上述の信号の到達タイミングを、所定の誤差の範
囲内で揃わせることができる。

【００１２】本発明の第４の局面は、第２又は第３の局
面において、サービスエリア内の各基地局には、リファ
レンス信号を送出する際に使用する通信チャネルとし
て、それぞれに異なる通信チャネルが予め割り当てられ
ており、サービスエリア内の各基地局は、自身が形成す
るセル内の各移動機に対し、予め割り当てられた通信チ
ャネルを用いてリファレンス信号を定期的に送出し、移
動機は、基地局から送信されてくるリファレンス信号に
基づいて、自身が通信を行うべき基地局を特定すること
を特徴とする。

【００１３】無線通信システムが複数のセル構成を採用
する場合、移動局の移動によって通信を行う対象となる
基地局を変更する必要がある。そこで、第４の局面で
は、各基地局は、定期的に互いに異なる周波数を用いて
リファレンス信号を送出する。各移動機では、例えば隣
接セルの境界近傍に位置し、複数のリファレンス信号を
受信可能な場合であっても、本無線通信システムが直交
周波数分割多重方式を採用することから、当該受信した
複数のリファレンス信号を一括的かつ正確に復調するこ
とができ、当該リファレンス信号に基づいて通信を行う
対象となる基地局を特定できる（いわゆるハンドオ
フ）。したがって、本無線通信システムによれば、従来
の無線通信システムのように、随時的にＰＬＬを切り換
えながら通信の対象となる基地局を探す必要がなくなる
ので、高速かつ通信品質を維持しながらソフトハンドオ
フできる。

【００１４】

【発明の実施の形態】まず、本発明の一実施形態に係る
無線通信システム（以下、「本システム」と記す）で採
用されるマルチセルの構成を、図１を参照して説明す
る。図１において、本システムは、その一例として、基
地局ｂｓ１〜ｂｓ７が形成するセルｍｃ１〜ｍｃ７を備
えている。これら７個のセルｍｃ１〜ｍｃ７は、互いに
オーバラップしないように連続な面状に敷き詰められ、
これによって本システムのサービスエリアがカバーされ
る。本システムに収容される複数の移動機ｍｓ（図示は
１局のみ）は、このサービスエリアを自由に移動でき、
自身が現在位置するセルｍｃ（１〜７）を形成する基地
局ｂｓ（１〜７）との間で、全通信チャネルの中から当
該基地局ｂｓによって選ばれた１つの通信チャネルを用
いて通信を行う。

【００１５】次に、上述の通信チャネルについて、図２
を参照して説明する。図２（ａ）は、本システムで使用
可能な複数のキャリアの周波数配置を示している。本シ
ステムでは、基地局ｂｓと移動機ｍｓとの通信には、直
交周波数分割多重方式が採用されており、その一例とし
て図示した所定の周波数帯域内において互いに異なる３
２個のキャリアｆ１〜ｆ３２が予め割り当てられる。こ
れらのキャリアｆ１〜ｆ３２は、後述するように、シン
ボルのタイムスロット４３（図４参照）において、ガー
ドインターバル４３１を除いた時間区間４３２にＦＦＴ
ウィンドウが施されることにより、互いに直交するよう
な関係を有している。このような直交周波数分割多重方
式では、周知のように、周波数軸上において隣り合うキ
ャリア間にガードバンドを設ける必要はない。したがっ
て、図２（ａ）に示すように、本システムは、従来のシ
ステムと比較して、キャリアを高密度に多数収容するこ
とができ、これによって周波数を有効利用できる。

【００１６】また、図２（ｂ）は、本システムで通信に
用いられる１つの通信チャネルを示している。図２
（ｂ）において、通信チャネルは、図２（ａ）に示す３
２個のキャリアｆ１〜ｆ３２の中から、周波数軸上に離
散的に配置されており、かつ他の通信チャネルと互いに
重複しない４個のキャリアで構成される。このような４
個のキャリアは伝送路特性における相関が互いに低くな
るので、当該４個のキャリアを用いて通信が行われると
周波数ダイバーシチの効果が得ることができ、従来のシ
ステムと比較してビット誤り率を向上できる。本実施形
態では上述からも明らかなように、８個の通信チャネル
を得ることができる。例えば、図２（ｃ）に示した通信
チャネル１には、離散的に選ばれた４個のキャリアｆ
１、ｆ９、ｆ１７及びｆ２５が割り当てられ、以下、通
信チャネル２〜８には、図２（ｃ）に示したような周波
数が割り当てられる。

【００１７】次に、本システムで使用されるフォワード
リンクｆｌ及びリバースリンクｒｌを、図３を参照して
説明する。図３に示すように、例えば、セルｍｃ１を形
成する基地局ｂｓ１は、当該セルｍｃ１内の移動機ｍｓ
１と通信するために、フォワードリンクｆｌ１にフォワ
ードフレーム５１（図５参照）を送出する。また、この
移動機ｍｓ１は、基地局ｂｓ１と通信するために、リバ
ースリンクｒｌ１にリバースフレーム５２（図５参照）
を送出する。また、本システムは、図４に示すような時
分割複信を採用しており、フォワードリンク用及びリバ
ースリンク用のタイムスロット４１及び４２とが時間軸
上で交互に設定される。これら２種類のタイムスロット
では、上述した複数のキャリアで構成される通信チャネ
ルそれぞれが直交周波数分割多重され、当該複数のキャ
リアは、図５に示すフォワードフレーム５１又はリバー
スフレーム５２で変調される。このように複数のキャリ
アを変調した１つのフォワードフレーム５１又はリバー
スフレーム５２は、１つのフォワードリンク用又はリバ
ースリンク用のタイムスロット４１及び４２を用いて送
信される。さらに、これら２種類のタイムスロット４１
及び４２にはさらに、予め定められた単位シンボル時間
毎に、シンボルのタイムスロット４３（例えば、図４中
のドットを付した部分参照）が設定される。このシンボ
ルのタイムスロット４３は、ガードインターバル４３１
と、フーリエ変換処理を実行するための時間区間４３２
とを含んでいる。

【００１８】次に、本システムで使用されるフォワード
フレーム５１及びリバースフレーム５２を、図５を参照
して説明する。図５において、フォワードフレーム５１
は、フレームの先頭位置等を示すプリアンブル、フォワ
ードフレーム５１の送信先である移動機ｍｓのアドレス
情報、後述するタイムスロット４３の同期の補正制御の
ために用いられる第１の制御情報、後述する送信電力の
補正制御のために用いられる第２の制御情報及び送信デ
ータを設定するためのフィールド５１１、５１２、５１
３、５１４及び５１５を含む。また、リバースフレーム
５２は、フレームの先頭位置等を示すプリアンブル、リ
バースフレーム５２の送信先である基地局ｂｓのアドレ
ス情報、送信データ５２３を設定するためのフィールド
５２１、５２２及び５２３を含む。このフォワード及び
リバースフレーム５１及び５２は、図４からも明らかな
ように、シンボルのタイムスロット４３の集合である。

【００１９】図２に示す通信チャネルの配置が採用され
る本システムにおいて、基地局ｂｓ（１〜７）は、フォ
ワードリンク用のタイムスロット４１における１つの通
信チャネルを用いて、内部で生成するフォワードフレー
ム５１を、自身が形成するセルｍｃ（１〜７）内の移動
機ｍｓに送信する。一方、この移動機ｍｓは、リバース
リンク用のタイムスロット４２における同一の通信チャ
ネルを用いて、内部で生成するリバースフレーム５２
を、自身が位置するセルｍｃ（１〜７）を形成する基地
局ｂｓ（１〜７）に送信する。

【００２０】以下、図３に示す基地局ｂｓ１と移動機ｍ
ｓ１との通信を例に採り上げ、本システムにおける通信
の手順について説明する。なお、今、説明の簡素化のた
め、基地局ｂｓ１と移動機ｍｓ１との通信の状態は良好
で、ハンドオフの必要性がないと仮定する。まず最初
に、基地局ｂｓ１及び移動機ｍｓ１の詳細なブロック構
成を、図６を参照して説明する。図６において、基地局
ｂｓ１は、フレーム構成装置６１１と、キャリア指定装
置６１２と、変調装置６１３と、送受信装置６１４と、
同期制御装置６１５と、時分割制御装置６１６と、復調
装置６１７と、スロット処理装置６１８と、フレーム分
解装置６１９とを備える。なお、図１に示す他の基地局
ｂｓ２〜ｂｓ７も同様の構成を備える。また、図６にお
いて、移動機ｍｓ１は、送受信装置６２１と、復調装置
６２２と、フレーム分解装置６２３と、ハンドオフ制御
装置６２４と、フレーム構成装置６２５と、キャリア指
定装置６２６と、変調装置６２７と、タイミング制御装
置６２８とを備える。なお、図３に示す他の移動機ｍｓ
２〜ｍｓ８も同様の構成を備える。

【００２１】まず、各移動機ｍｓ１〜ｍｓ８向けのフォ
ワードフレーム５１を多重してフォワードリンクｆｌに
送出する基地局ｂｓ１の動作について説明する。図６に
おいて、基地局ｂｓ１のフレーム構成装置６１１には、
送信されるべき送信データｄｆｌ１〜ｄｆｌ８が入力さ
れる。このように、送信データｄｆｌ１〜ｄｆｌ８が入
力されるのは、通信チャネル１〜８すべてが使用されて
いる場合である。また、これらの送信データの内、送信
データｄｆｌ１が移動機ｍｓ１に送信されると仮定し、
さらに移動機ｍｓ１には通信チャネル１が既に割り当て
られていると仮定する。送信データｄｆｌ１〜ｄｆｌ８
は、互いに重複しない通信チャネル１〜８を割り当てら
れて、フレーム構成装置６１１に入力されることとな
る。フレーム構成装置６１１は、入力した送信データｄ
ｆｌ１〜ｄｆｌ８に直並列変換を実行する。ここで、並
列度は１個の通信チャネルを構成するキャリアの数に対
応する。フレーム構成装置６１１は、例えば、上述の並
列化された送信データｄｆｌ１を誤り訂正符号化した
後、上述のプリアンブル、当該送信データを送信すべき
移動機ｍｓ１のアドレス情報、後述するスロット処理装
置６１８から入力される移動機ｍｓ１用の第１の制御情
報及び第２の制御情報を、当該誤り訂正符号化後の送信
データｄｆｌ１に付加する。これにより、図５に示すフ
ィールド５１１〜５１５に対応する情報が設定され、並
列化されたフォワードフレーム５１が構成される。フレ
ーム構成装置６１１は、他の送信データｄｆｌ２〜ｄｆ
ｌ８に対しても同様にしてフォワードフレーム５１を構
成する。

【００２２】ここで、スロット処理装置６１８は、リバ
ースリンクｒｌにおける通信チャネル毎に、タイムスロ
ット４３の位相情報を監視しており、当該位相情報に基
づいて、基地局ｂｓ１における基準タイミング（直前の
フォワードフレーム５１送出のタイミング）に対する当
該タイムスロット４３の受信時間を算出する。スロット
処理装置６１８は、算出した受信時間が、上述のガード
インターバル４３１以上であれば、その時間ずれを示す
第１の制御情報を生成してフレーム構成装置６１１に出
力する。さらに、スロット処理装置６１８は、各タイム
スロット４３の信号強度を監視しており、予め定められ
た信号強度に関するしきい値に対する当該信号強度のず
れを示す第２の制御情報を生成し、フレーム構成装置６
１１に出力する。

【００２３】キャリア指定装置６１２は、図２（ｃ）に
示すようなメモリテーブルを含んでおり、送信データｄ
ｆｌ１〜ｄｆｌ８に対して割り当てた通信チャネル１〜
８を構成する複数のキャリアｆ１〜ｆ３２を変調装置６
１３に出力する。変調装置６１３は、予め定められた単
位シンボル時間毎にガードインターバル４３１（図４参
照）を含むように、キャリア指定装置６１２から入力す
る複数のキャリアをフレーム構成装置６１１から入力す
る並列化されたフォワードフレーム５１で変調する。こ
の変調において、例えば、移動機ｍｓ１に送信されるべ
きフォワードフレーム５１で、通信チャネル１を構成す
るキャリアｆ１、ｆ９、ｆ１７及びｆ２５が変調され
る。変調装置６１３はさらに、それぞれのフォワードフ
レーム５１で変調されたキャリアｆ１〜ｆ３２を直交周
波数多重して送受信装置６１４に出力する。

【００２４】ここで、このガードインターバル４３１の
時間は、基地局ｂｓ（１〜７）と、それが形成するセル
ｍｃ（１〜７）において当該基地局ｂｓから最も遠隔に
位置すると想定される移動機ｍｓとの伝搬遅延時間を考
慮して決定される。本実施形態では、説明の簡素化を考
慮してガードインターバル４３１の時間区間は固定値と
する。また、このガードインターバル４３１の時間区間
は、移動機ｍｓによる離散（又は高速）フーリエ変換の
ためのＦＦＴウィンドウを施されず、当該ガードインタ
ーバル４３１の後に続く、離散（又は高速）フーリエ変
換を実行するための時間区間４３２にのみＦＦＴウィン
ドウが施される。

【００２５】送受信装置６１４は、同期制御装置６１５
及び時分割制御装置６１６によるタイミング制御に従っ
て、変調装置６１３から入力する直交周波数多重信号を
増幅した後に、フォワードリンクのタイムスロット４１
に送出する（図４参照）。ここで、同期制御装置６１５
は、本システム内に設置される基地局ｂｓ１〜ｂｓ８の
送受信装置６１４から送出されるシンボルのタイムスロ
ット４３それぞれが内部のクロックに同期するようにタ
イミングを制御する。この同期制御装置６１５は、例え
ばＧＰＳ (Global Positioning System)から送信されて
くる時刻情報に従ってタイミング制御する。また、時分
割制御装置６１６は、フォワードリンクのタイムスロッ
ト４１への送信タイミング及びリバースリンクのタイム
スロット４２からの受信タイミングを制御する。

【００２６】この周波数多重信号はセルｍｃ内のすべて
の移動機ｍｓによって受信される。以下には、説明の明
確化の観点から、移動機ｍｓ１の動作について説明す
る。図６において、移動機ｍｓ１の送受信装置６２１
は、タイミング制御装置６２８によって実行されるタイ
ミング制御に従って、フォワードリンクｆｌから入力さ
れる周波数多重信号を受信する。このとき、タイミング
制御装置６２８は、予め定められたフォワードリンクの
タイムスロット４１の時間区間に、上述したバースト的
な直交周波数多重信号を受信できるように受信タイミン
グを合わせる。さらに、タイミング制御装置６２８は、
この周波数多重信号に含まれるシンボルのタイムスロッ
ト４３を内部クロックに同期させる。特に、シンボルの
タイムスロット４３の同期については、時間が経過する
と同期がずれていく可能性があるため、既に受信済みの
所定個数分のタイムスロット４３の位相情報が参照され
て、確実に同期が確立されるように制御される。このタ
イムスロット４３の位相情報は、復調装置６２２から入
力される。

【００２７】復調装置６２２は、上述のようにして同期
が確立したシンボルのタイムスロット４３に対して、通
信チャネル１を構成する４個のキャリアｆ１、ｆ９、ｆ
１７及びｆ２５について、ガードインターバル４３１を
除いた時間区間４３２毎にＦＦＴウィンドウを施して離
散フーリエ変換処理を実行し、当該４個のキャリアのタ
イムスロット４３を一括的に復調し、さらにそれぞれの
タイムスロット４３に関する位相情報や信号強度情報等
を取り出す。このように、通信チャネル１が既に割り当
てられている場合には、これを構成するキャリアｆ１、
ｆ９、ｆ１７及びｆ２５に対してのみ、離散フーリエ変
換処理を実行すればよいので演算量が低減する。

【００２８】しかし、ソフトハンドオフを実行するため
に所定個数の通信チャネルのキャリアを一括的に復調し
て、ハンドオフ制御の対象となる基地局をサーチしなけ
ればならない場合、又は複数の通信チャネルを同時に利
用するいわゆるマルチレート伝送をする場合には、高速
フーリエ変換等の相対的に高速なアルゴリズムが復調装
置６２２において用いられ、すべてのキャリアについ
て、ガードインターバル４３１を除いた時間区間４３２
が一括的に復調される。

【００２９】復調装置６２２の復調結果はフレーム分解
装置６２３に出力され、さらに同時に取り出された上述
の位相情報はタイミング制御装置６２８にも出力され、
また信号強度情報はハンドオフ制御装置６２４に出力さ
れる。上述したタイミング制御装置６２８は、復調装置
６２２によって取り出された位相情報に基づいて、フォ
ワードリンク４１から受信するキャリアｆ１、ｆ９、ｆ
１７及びｆ２５のシンボルのタイムスロット４３を内部
のクロックに同期させる。このように、移動機ｍｓ１
は、フォワードリンク４１からの受信処理の際に、送受
信装置６２１、復調装置６２２及びタイミング制御装置
６２８を用いて開ループ制御を実行し、シンボルのタイ
ムスロット４３の同期を確実に確立する。なお、ハンド
オフ制御装置６２４の処理の説明については後述するの
で、ここでは省略する。

【００３０】フレーム分解装置６２３は、復調装置６２
２から入力した復調結果に基づいて、フォワードフレー
ム５１を再生して並直列変換した後、フォワードフレー
ム５１を分解して送信データｄｆｌ１を取り出して受信
する。さらにこの分解によって取り出された第１及び第
２の制御情報５１３及び５１４は、タイミング制御装置
６２８及び送受信装置６２１に出力される。

【００３１】このようにして基地局ｂｓからの送信デー
タｄｆｌ１は移動機ｍｓ１に送信される。この送信デー
タｄｆｌ１に応答して、移動機ｍｓ１では基地局ｂｓ１
への送信データｄｒｌ１が生成され、フレーム構成装置
６２５に入力される。フレーム構成装置６２５は、フォ
ワードリンク４１の場合と同じ通信チャネル１を用い
る。フレーム構成装置６２５は、基地局ｂｓ１の場合と
同様に、直並列変換及び誤り訂正符号化を送信データｄ
ｒｌ１に実行した後、上述のプリアンブル、当該送信デ
ータを送信すべき基地局ｂｓ１のアドレス情報を、当該
誤り訂正符号化後の送信データｄｒｌ１に付加する。こ
れにより、図５に示すフィールド５２１〜５２３に対応
する情報が設定され、並列化されたリバースフレーム５
２が構成される。このリバースフレームを構成する処理
は、他も移動機ｍｓ（２〜８）においても同様に実行さ
れる。

【００３２】キャリア指定装置６２６は、図２（ｃ）に
示すようなメモリテーブルを含んでおり、移動機ｍｓ１
が通信に用いる通信チャネル１を構成する４個のキャリ
アを出力する。変調装置６２７では、基地局ｂｓ１が備
える変調装置６１３と同様の処理が実行して、変調信号
を出力する。送受信装置６２１は、タイミング制御装置
６２８によって実行されるタイミング制御に従って、リ
バースリンクｒｌの通信チャネル１に変調装置６２７か
ら入力される変調信号を送出する。このとき、タイミン
グ制御部６２８は、直前のフォワードリンク４１を介し
て受信された第１の制御情報が示す時間ずれを補正する
ように、変調信号のリバースリンク４２への送出タイミ
ングを制御する。この第１の制御情報は移動機ｍｓ毎に
作成されるので、移動機ｍｓ毎で送出タイミングの時間
ずれの制御量は異なる。また、変調信号は、第２の制御
信号が示す信号強度のずれに基づいて、送受信装置６２
１において増幅又は減衰されて送出される。このように
してリバースリンク４２の通信チャネル１に送出された
変調信号は、他の移動機ｍｓから送出されたものと重畳
され、基地局ｂｓ１に到達する。

【００３３】基地局ｂｓ１の送受信装置６１４は、時分
割制御装置６１６のタイミング制御に従って、リバース
リンク４２から重畳信号を入力し、増幅する。この重畳
信号に含まれる変調信号（リバースフレームで変調され
たキャリア）において、シンボル同期は、通信チャンネ
ル毎で完全に確立していない。しかし、ガードインター
バル以上の時間ずれを持っていた移動機ｍｓ側は、第１
の制御情報に基づいて当該時間ずれを補正しているの
で、上述の重畳信号に含まれるすべての変調信号は、ガ
ードインターバル以内の精度で同期が確立している。復
調装置６１７は、直前のフォワードフレーム５１の送出
から、（２×Ｔｄｂ）＋（ハードウェア処理の時間）の
時間が経過後に、予め定められた時間区間を有するＦＦ
Ｔウィンドウを施して、高速フーリエ変換処理を実行す
る。このとき、復調装置６２２は、すべての通信チャネ
ルのキャリア毎に、そのシンボルのタイムスロット４３
を一括的に復調し、さらにそれぞれのタイムスロット４
３の位相情報及び信号強度情報等を取り出す。

【００３４】ここで、基地局ｂｓ１において高速フーリ
エ変換処理が実行されるタイミングについて説明する。
本システムでは、セルｍｃ１内における移動機ｍｓの位
置により、当該セルｍｃを形成する基地局ｂｓから送出
されるフォワードフレーム５１等の伝搬遅延時間が相違
する。つまり、図７（ａ）に示すように、今、移動機ｍ
ｓ１及びｍｓ２がセルｍｃ１内に位置しており、移動機
ｍｓ２が、このセルｍｃ１において、基地局ｂｓ１に対
して最も遠隔に位置している移動機ｍｓであるとする。
この移動機ｍｓ２では、基地局ｂｓ１内の基準タイミン
グで送出されたシンボルが伝搬遅延時間Ｔｄｂ後に受信
されるとする。この伝搬遅延時間Ｔｄｂは、セルｍｃ１
内に位置するすべての移動機ｍｓが同一のタイミングで
送出されたシンボルを受信する際の伝搬遅延時間の中で
最大である。このシンボルが基地局ｂｓ１と移動機ｍｓ
２の間を一往復するには、図７（ｂ）に示すように、伝
搬遅延時間（２×Ｔｄｂ）が必要となる。しかも、この
一往復の間には移動機ｍｓ２におけるハードウェア処理
も加わるので、基地局ｂｓ１において高速フーリエ変換
処理が実行されるタイミングは、直前のフォワードフレ
ーム５１送出後、（２×Ｔｄｂ）＋（ハードウェア処理
の時間）となる。さらに、ガードインターバル４３１
は、このようなタイミングで実行される高速フーリエ変
換処理において、シンボル間干渉が生じないように決め
られる。

【００３５】復調装置６１７は、上述のようなタイミン
グで、ＦＦＴウィンドウを施し、高速フーリエ変換処理
を実行すると、たとえ上述の重畳信号に含まれる変調信
号が互いにシンボル同期していなくとも、直前のすべて
のシンボル（ガードインターバル４３１を除いた部分）
は、今回復調すべきすべてのシンボル（ガードインター
バル４３１を除いた部分）と時間的にオーバラップ（シ
ンボル間干渉）しないことが保証される。これにより、
重畳信号に含まれる変調信号は、図８（ａ）に示すよう
に、そのスペクトラムは周波数軸上では互いにオーバラ
ップしながらも直交周波数多重方式の直交性が保たれ、
正確な復調を実行できる。しかし、仮に、復調装置６１
７が、単位シンボルすべてにわたってＦＦＴウィンドウ
を施した場合には、直前のシンボルが今回復調すべきシ
ンボルに対して干渉する場合があり、この場合、図８
（ｂ）に示すように、そのスペクトラムの直交性は損な
われ、正確な復調は実行されない。

【００３６】このように本システムでは直交周波数分割
多重方式が採用され、移動機ｍｓは、離散フーリエ変換
等を実行することにより、基地局ｂｓから送信されてく
る自身宛のフォワードフレーム５１を正確に受信でき
る。さらに、セルｍｃは、自身を形成する基地局ｂｓか
ら送出される信号の伝搬距離の限界を規定する。また、
本システムでは、基地局ｂｓは、第２の制御情報５１４
を用いて移動機ｍｓの送信電力を制御することができ
る。したがって、適切な送信電力の制御をすれば、互い
に隣接するセルｍｃ同士が同一のキャリアを用いても、
それぞれのセルｍｃに位置する移動機ｍｓの通信には支
障をきたさない。例えば、図１に示すセルｍｃ１に位置
する移動機ｍｓと、セルｍｃ５に位置する移動機ｍｓと
は、同一の通信チャネルを用いて通信することができ
る。したがって、本システムは、上述の適切な送信電力
を実行することにより、互いに隣接するセル同士が互い
に異なるキャリアを用いなければならなかった従来のシ
ステムと比較して、周波数を有効利用できる。

【００３７】次に、本システムのようなマルチセルにお
けるサイトダイバーシチについて説明する。この場合に
は、基地局ｂｓ１において高速フーリエ変換処理が実行
されるタイミングは、上述の場合と異なり次のようにな
る。

【００３８】ここで、図９（ａ）は、図１と同様に本シ
ステムで採用されるマルチセルの構成を示しており、基
地局ｂｓ１によって形成される基準セルｍｃ１と、当該
セルｍｃ１に隣接する６個の隣接セルｍｃ２〜ｍｃ７と
が示されている。隣接セルｍｃ２〜ｍｃ７には、基地局
ｂｓ２〜ｂｓ７が設置されている。これら７基の基地局
ｂｓ１〜ｂｓ７から送出されるフォワードフレーム５１
の同期は、前述したように、ＧＰＳによる時刻情報によ
って互いに確立している。また、図９（ｂ）は、サイト
ダイバーシチを実行する場合の、移動機ｍｓ１における
基地局ｂｓ１及びｂｓ２からの信号の受信タイミングを
示している。図９（ｂ）において、移動機ｂｓ１は、そ
れまで位置していた基準となるセルｍｃ１に設置される
基地局ｂｓ１からの信号がシャドウイングにより遮ら
れ、隣接セルｍｃ５に設置された基地局ｂｓ５へとサイ
トダイバーシチを行う。

【００３９】このように、サイトダイバーシチを実行す
るためには、基準となる基地局ｂｓ１からの信号の伝搬
遅延時間Ｔａだけでなく、隣接する基地局ｂｓ５からの
信号の伝搬遅延時間Ｔｂを考慮に入れなければならな
い。したがって、この場合、基地局ｂｓ１やｂｓ５等
は、直前の信号送出後、（２×Ｔｂ）＋（ハードウェア
処理の時間）の時間が経過した直後に高速フーリエ変換
処理を実行しなければならない。さらに、ガードインタ
ーバル４３１（図４参照）は、このようなタイミングで
実行される高速フーリエ変換処理において、シンボル間
干渉が生じないように決められる。

【００４０】以下、本システムにおいてサイトダイバー
シチを行う際の通信手順を、その手順を示すシーケンス
チャートである図１０を参照して説明する。すべての基
地局ｂｓ１〜ｂｓ７は、基本的には図４に示すような通
信チャネルの配置に基づいて移動機ｍｓ１と通信を行
う。しかし、基地局ｂｓ１〜ｂｓ７は、各移動機ｍｓが
サイトダイバーシチを行うための信号であるリファレン
ス信号を（今、時間区間ｔ１とする）、互いに異なる通
信チャネルを用いて定期的に送出する。今、図９（ａ）
に示すように、基地局ｂｓ１には通信チャネル１が割り
当てられる。以下、同様に、基地局ｂｓ２〜ｂｓ７に
は、通信チャネル２〜７が割り当てられると仮定する。
なお、これら以外の他の通信チャネルは、リファレンス
信号を送出するための時間区間では用いられない。この
ようなリファレンス信号のための通信チャネルの割り当
ては、本システムに収容される移動機ｍｓの内部のメモ
リ（図示せず）にも予め格納されている。

【００４１】移動機ｍｓ１では、受信した複数のリファ
レンス信号を内部のクロックの同期させた後、フォワー
ドフレーム５１を受信する場合と同様の手順にてリファ
レンス信号を受信する。このとき、復調装置６２２によ
り取り出された各リファレンス信号の信号強度情報は、
ハンドオフ制御装置６２４に入力される。ハンドオフ制
御装置６２４は、入力された各リファレンス信号の信号
強度情報の中から、最も信号強度の強いリファレンス信
号を選択し、この選択に基づいてソフトハンドオフすべ
きか否かを判断し、もしソフトハンドオフすべきと判断
した場合には、その対象となる基地局ｂｓを特定してフ
レーム構成装置６２５に通知する。フレーム構成装置６
２５は、この通知に基づいてリバースフレーム５２のア
ドレス情報を前述したように設定する。

【００４２】次に、時間区間ｔ２においては、各基地局
ｂｓ１〜ｂｓ７は、フォワードフレーム５１を送信して
通常の通信を行っている。このとき、ハンドオフ制御す
る移動機ｍｓは、前述の高速フーリエ変換処理及びシン
ボルのタイムスロット４３の同期確立処理を実行しつ
つ、フォワードリンク４１からの信号を一括的に復調す
る。このとき、ハンドオフ制御装置６２４は、予め定め
られたしきい値と、各通信チャネルの受信信号強度とを
比較することにより、現在通信が行われていない空き通
信チャネルを検索して１個の空き通信チャネルを選択す
る。次に、時間区間ｔ３においては、移動機ｍｓは、選
択された空き通信チャネルの割り当てを要求するための
送信データｄｒｌｌを作成し、当該通信チャネルを用い
て、現在位置しているセルｍｓに設置されている基地局
ｂｓにリバースフレーム５２を送出する。このリバース
フレームに応答して、ソフトハンドオフの対象となって
いるこの基地局ｂｓは、前述の高速フーリエ変換処理を
実行して、上述の空き通信チャネルの割り当て要求を受
信すると、自身が設置されているセルｍｃに既に位置し
ている移動機ｍｓに割り当てている通信チャネルと、当
該要求された空き通信チャネルとが競合するか否か判定
する。このとき同時に、スロット処理装置６１８は、ソ
フトハンドオフ制御している移動機ｍｓが送出したリバ
ースフレームのタイムスロットの時間ずれ及び信号強度
を検出する。

【００４３】次に、時間区間ｔ４においては、ハンドオ
フの対象となっている基地局ｂｓは、この空き通信チャ
ネルを移動機ｍｓに割り当てることができる場合には、
当該通信チャネルを割り当てるための送信データｄｆｌ
ｌを生成し、さらにスロット処理装置６１８が時間ずれ
や電力を補正をする必要があると認めた場合には、前述
の第１及び第２の制御情報を含むフォワードフレーム５
１を生成し送出する。

【００４４】このように本システムでは直交周波数分割
多重方式が採用され、移動機ｍｓは、高速フーリエ変換
処理を実行して、基地局ｂｓからの受信信号を一括的に
復調できるので、従来のシステムにおけるハンドオフの
際のように随時的にＰＬＬの周波数を変更する必要がな
い。これによって、本システムは、通信の品質を維持し
ながら基地局の切り換え（ソフトハンドオフ）を行うこ
とができる。

【００４５】なお、上述した実施形態では、説明の具体
化の観点から、キャリアの個数を３２とし、通信チャネ
ルの個数を８としたが、この数に限定されず、通信チャ
ネルに収容される全キャリアの個数はｎ（ｎは２以上の
自然数）、１つの通信チャネルを構成するキャリアの個
数はｍ（ｍは、２≦ｍ≦ｎを満たす自然数）であればよ
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る無線通信システムで
採用されるセルの構成を示す図である。

【図２】本システムで採用される上述の通信チャネルを
示す図である。

【図３】本システムで採用されるフォワードリンク及び
リバースリンクを示す図である。

【図４】本システムで採用される時分割複信を示す図で
ある。

【図５】本システムで採用されるフォワードフレーム及
びリバースフレームのフォーマットを示す図である。

【図６】本システムに収容される基地局ｂｓ１及び移動
機ｍｓ１の詳細なブロック構成を示す図である。

【図７】基地局ｂｓ１において高速フーリエ変換処理が
実行されるタイミングについて説明するための図であ
る。

【図８】本システムで通信される信号の直交性を説明す
るための図である。

【図９】本システムで採用されるマルチセル構成におい
て、基地局ｂｓ１が高速フーリエ変換処理を実行するた
めのタイミングを説明するための図である。

【図１０】本システムにおいてサイトダイバーシチを実
行する際のシーケンスを示す図である。

【符号の説明】

ｂｓ…基地局６１１…フレーム構成装置６１２…キャリア指定装置６１３…変調装置６１４…送受信装置６１５…同期制御装置６１６…時分割制御装置６１７…復調装置６１８…スロット制御装置６１９…フレーム分解装置ｍｓ…移動機６２１…送受信装置６２２…復調装置６２３…フレーム分解装置６２４…ハンドオフ制御装置６２５…フレーム構成装置６２６…キャリア指定装置６２７…変調装置６２８…タイミング制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者井形裕司大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基地局が形成するセルを複数敷き詰める
ことでサービスエリアがカバーされており、あるセル内
に位置する１つの移動機と、当該セルを形成する基地局
との間の通信が、当該サービスエリア内で使用可能な全
通信チャネルの中から選ばれた１つの通信チャネルを用
いて行われるような無線通信システムであって、前記サービスエリア内で使用可能な全通信チャネルのた
めに、所定の周波数帯域内において互いに異なる周波数
を有するｎ個（ｎは２以上の自然数）のキャリアが予め
割り当てられており、前記基地局および前記移動機は、前記ｎ個のキャリアの
中から、周波数軸上において離散的に配置されかつ他の
通信チャネルと互いに重複しないｍ個（ｍは、２≦ｍ≦
ｎを満たす自然数）のキャリアを選択し、当該選択した
ｍ個のキャリアで構成される通信チャネルを使用して通
信を行うことを特徴とする、無線通信システム。
【請求項２】前記基地局および前記移動機は、直交周
波数分割多重方式を用いて通信を行うことを特徴とす
る、請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】前記基地局は、自身が形成するセル内に
位置する移動機毎に、信号送出のタイミングを通知し、各移動機は、自身が位置するセルを形成する基地局から
通知された信号送出のタイミングに従って信号を基地局
に送信し、それによって各前記移動機から前記基地局に
送出される信号の到達タイミングのずれが補正されるこ
とを特徴とする、請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項４】前記サービスエリア内の各基地局には、
リファレンス信号を送出する際に使用する通信チャネル
として、それぞれに異なる通信チャネルが予め割り当て
られており、前記サービスエリア内の各基地局は、自身が形成するセ
ル内の各移動機に対し、前記予め割り当てられた通信チ
ャネルを用いてリファレンス信号を定期的に送出し、前記移動機は、前記基地局から送信されてくる前記リフ
ァレンス信号に基づいて、自身が通信を行うべき基地局
を特定することを特徴とする、請求項２又は３に記載の
無線通信システム。