(57)【要約】【課題】通信装置が高速移動している状態においても、安定したキャリア同期を行うことができる通信装置及び通信システムを提供することを課題とする。【解決手段】第１の通信装置及び第２の通信装置を有する通信システムであって、前記第１の通信装置は、１フレーム内の時間軸方向に複数の同期パターン（３０１，３０５）を含む送信信号を送信する送信部を有し、前記第２の通信装置は、１フレーム内の時間軸方向に複数の同期パターン（３０１，３０５）を含む受信信号を受信する受信部と、前記受信信号を復調し、前記複数の同期パターンのそれぞれを基にキャリア信号の周波数偏差を検出する復調部と、前記キャリア信号の周波数偏差の制御電圧に応じた周波数の信号を生成する電圧制御発振器とを有することを特徴とする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１フレーム内の時間軸方向に複数の同期パターンを含む受信信号を受信する受信部と、
前記受信信号を復調し、前記複数の同期パターンのそれぞれを基にキャリア信号の周波数偏差を検出する復調部と、
前記キャリア信号の周波数偏差の制御電圧に応じた周波数の信号を生成する電圧制御発振器と
を有することを特徴とする通信装置。
【請求項２】
さらに、前記電圧制御発振器により生成された信号を用いて前記受信信号をダウンコンバートするダウンコンバータを有し、
前記復調部は、前記ダウンコンバートされた受信信号を復調することを特徴とする請求項１記載の通信装置。
【請求項３】
前記複数の同期パターンは、時間軸最小単位であるシンボル間隔で設けられることを特徴とする請求項１又は２記載の通信装置。
【請求項４】
前記受信信号は、複数の周波数チャネルの信号を有し、
さらに、前記復調された受信信号を基に各周波数チャネルのキャリアレベル対干渉及び雑音比を測定する測定部を有し、
前記複数の同期パターンのうちの少なくとも１個の同期パターンは、前記受信信号内の前記測定されたキャリアレベル対干渉及び雑音比が大きい周波数チャネルに配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項５】
１フレーム内の時間軸方向に複数の同期パターンを含む送信信号を送信する送信部を有することを特徴とする通信装置。
【請求項６】
前記送信信号は、複数の周波数チャネルの信号を有し、
さらに、他の通信装置から各周波数チャネルのキャリアレベル対干渉及び雑音比を受信する受信部を有し、
前記送信部は、前記複数の同期パターンのうちの少なくとも１個の同期パターンを、キャリアレベル対干渉及び雑音比が大きい周波数チャネルに配置して前記送信信号を前記他の通信装置に送信することを特徴とする請求項５記載の通信装置。
【請求項７】
第１の通信装置及び第２の通信装置を有する通信システムであって、
前記第１の通信装置は、
１フレーム内の時間軸方向に複数の同期パターンを含む送信信号を送信する送信部を有し、
前記第２の通信装置は、
１フレーム内の時間軸方向に複数の同期パターンを含む受信信号を受信する受信部と、
前記受信信号を復調し、前記複数の同期パターンのそれぞれを基にキャリア信号の周波数偏差を検出する復調部と、
前記キャリア信号の周波数偏差の制御電圧に応じた周波数の信号を生成する電圧制御発振器と
を有することを特徴とする通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信装置及び通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
移動通信システムにおいて、ＷｉＭＡＸシステムがある。このシステムはIEEE802.16e規格で規定されているシステムであり、無線ＬＡＮシステムの移動版として位置づけられている。
【０００３】
特開２００６−１７３７６３号公報には、マルチキャリア変調された受信信号を入力し、受信信号に加わったキャリア周波数誤差の検出補正を行う自動周波数制御手段と、前記自動周波数制御手段でキャリア周波数誤差が補正された信号に対してマルチキャリア復調を行うマルチキャリア復調手段と、前記マルチキャリア復調手段から出力されるサブキャリア信号の中から、既存システムが復調可能な信号を出力した後に、空間分割多重された信号に対して適用するプリアンブル信号と空間分割多重された信号を分離して出力する信号分離手段と、前記信号分離手段から出力される前記空間分割多重された信号に加わっている位相回転の検出補正を行う位相回転検出補正手段とを備えたことを特徴とするマルチキャリア信号復調回路が記載されている。
【０００４】
また、特開２００１−１７７４３６号公報には、ベースバンド信号を位相変調して拡散処理された信号を受信し、この受信信号とローカル信号とを乗算してベースバンド信号に変換し、このベースバンド信号を逆拡散処理するようにした移動通信機におけるＡＦＣ制御装置であって、前記受信信号を逆拡散する逆拡散手段と、前記受信信号のパイロットチャネルに含まれるパイロットシンボルのうち連続するＮ個（Ｎは２以上の数）の第一のシンボル群とそれに続くＮ個の第二のシンボル群との前記逆拡散手段による各逆拡散出力を夫々積分して、第一及び第二の積分出力を生成する第一の積分手段と、これ等第一及び第二の積分出力間の位相移動量を検出してこの位相移動量に応じて前記ローカル信号の周波数制御をなす制御手段と、を含むことを特徴とするＡＦＣ制御装置が記載されている。
【０００５】
また、特開平９−２１４２９４号公報には、受信信号を再生された搬送波で位相検波する位相検波手段と、位相変調された受信信号中の同期符号がすくなくとも２以上の所定の連続した同期符号パターンのいずれかと一致するかを検出する同期符号検出手段と、複数の該同期符号が検出される周期のｎ周期分（ｎ＞１の整数）の受信信号中の任意の位置に配置された少なくともｎｂｉｔ以上の同期識別ビットが所定のパターンのビット情報と一致しているかを検出する上位フレーム検出手段と、該同期符号検出手段で一致検出している間に、該上位フレーム検出手段で一致検出されると、該搬送波の周波数を粗調整から微調整の掃引制御へ移行する掃引制御手段とを有することを特徴とする自動周波数制御回路が記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１７３７６３号公報
【特許文献２】特開２００１−１７７４３６号公報
【特許文献３】特開平９−２１４２９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、通信装置が高速移動している状態においても、安定したキャリア同期を行うことができる通信装置及び通信システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の通信装置は、１フレーム内の時間軸方向に複数の同期パターンを含む受信信号を受信する受信部と、前記受信信号を復調し、前記複数の同期パターンのそれぞれを基にキャリア信号の周波数偏差を検出する復調部と、前記キャリア信号の周波数偏差の制御電圧に応じた周波数の信号を生成する電圧制御発振器とを有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の通信装置は、１フレーム内の時間軸方向に複数の同期パターンを含む送信信号を送信する送信部を有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の通信システムは、第１の通信装置及び第２の通信装置を有する通信システムであって、前記第１の通信装置は、１フレーム内の時間軸方向に複数の同期パターンを含む送信信号を送信する送信部を有し、前記第２の通信装置は、１フレーム内の時間軸方向に複数の同期パターンを含む受信信号を受信する受信部と、前記受信信号を復調し、前記複数の同期パターンのそれぞれを基にキャリア信号の周波数偏差を検出する復調部と、前記キャリア信号の周波数偏差の制御電圧に応じた周波数の信号を生成する電圧制御発振器とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
１フレーム内に複数の同期パターンを含むので、１フレーム内でキャリア信号の周波数偏差を複数回検出することができ、キャリア同期を短周期で行うことができる。これにより、通信装置が高速移動している状態においても、安定したキャリア同期を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態によるＷｉＭＡＸシステムの移動局通信装置（第２の通信装置）の構成例を示すブロック図、図４は本実施形態によるＷｉＭＡＸシステムの基地局通信装置（第１の通信装置）の構成例を示すブロック図、図２は基地局通信装置（図４）及び移動局通信装置（図１）間で行われる通信の１フレームを示す図である。
【００１３】
ＷｉＭＡＸシステムでは、送受信信号をＴＤＤ（時分割複信：Time Division Duplex）方式で伝送する。図２において、１フレームは、ダウンリンク（下り信号）サブフレーム２０１及びアップリンク（上り信号）サブフレーム２０２を有し、周期Ｔ１が５ｍｓである。ダウンリンクサブフレーム２０１は、基地局通信装置（図４）により送信され、移動局通信装置（図１）により受信される。アップリンクサブフレーム２０２は、移動局通信装置（図１）により送信され、基地局通信装置（図４）により受信される。
【００１４】
図３は、図２のダウンリンクサブフレーム２０１の構成例を示す図である。横軸は時間（シンボル）を示し、縦軸はサブチャネル（周波数チャネル）番号を示す。１シンボルは、時間軸最小単位である。ダウンリンクサブフレーム２０１は、複数のサブチャネルの信号を有する。
【００１５】
ダウンリンクサブフレーム２０１は、同期パターンであるプリアンブル信号３０１と、ダウンリンクマップ（ＤＬ＿Ｍａｐ）３０３を制御するＦＣＨ３０２と、ダウンリンクサブフレーム２０１内のマッピングを制御するＤＬ＿Ｍａｐ３０３と、ユーザデータを格納するユーザバースト３０４とを有する。
【００１６】
次に、図１を参照しながら、移動局通信装置の構成を説明する。移動局通信装置は、図２のダウンリンクサブフレーム２０１を受信し、アップリンクサブフレーム２０２を送信する。移動局通信装置は、アンテナ１０１、ＲＦ部１２１、ベースバンド部１２２及びソフトウェア部１２３を有する。ソフトウェア部１２３は、マイクロプロセッサ等がソフトウェア（コンピュータプログラム）を実行することにより、処理を行う。
【００１７】
送受信アンテナ１０１は、図２のフレームを無線通信するためのアンテナである。送信／受信切り替え用アナログスイッチ１０２は、受信時にはアンテナ１０１を可変アンプ１０３に接続し、送信時にはアンテナ１０１をパワーアンプ１１９に接続する。可変アンプ１０３は、アンテナ１０１を介して受信した信号を増幅する。シンセサイザ部１０６は、電圧制御発振器を有し、各種信号を生成し、信号をダウンコンバータ１０４及びアップコンバータ１１８に出力し、ベースバンド用クロック信号ＣＬＫをベースバンド部１２２に出力する。ダウンコンバータ１０４は、シンセサイザ部１０６により生成される信号を用いて、可変アンプ１０３が出力する受信信号をダウンコンバートする。ダウンコンバートは、受信信号のＲＦ周波数をそれより低いベースバンド周波数に変換する処理である。Ａ／Ｄコンバータ１０５は、ダウンコンバータ１０４によりダウンコンバートされた受信信号をアナログからデジタルに変換する。
【００１８】
逆高速フーリエ変換部１０８は、Ａ／Ｄコンバータ１０５により変換された受信信号を逆高速フーリエ変換する。復調部１０９は、逆高速フーリエ変換部１０８により変換された受信信号を復調し、データ（画像等）をデコード部１１０に出力する。また、復調部１０９は、自動周波数制御（ＡＦＣ）のため、逆高速フーリエ変換部１０８により変換された受信信号を復調し、図３のプリアンブル信号（同期パターン）３０１を基にキャリア信号の周波数偏差を検出し、キャリア信号の周波数偏差の制御電圧をＤ／Ａコンバータ１０７に出力する。
【００１９】
具体的には、復調部１０９は、受信信号と内部に記憶したプリアンブル信号との相関をとり、相関が高い位相（時間）で相関信号のピークが得られる。相関信号のピークにおいて、ダウンリンクサブフレーム２０１内のプリアンブル信号３０１の時間位置を検出することができる。
【００２０】
Ｄ／Ａコンバータ１０７は、復調部１０９から入力した制御電圧をデジタルからアナログに変換する。シンセサイザ部１０６内の電圧制御発振器は、Ｄ／Ａコンバータ１０７から入力した制御電圧に応じた周波数の信号を生成し、信号をダウンコンバータ１０４、アップコンバータ１１８及びベースバンド部１２２に出力する。このＡＦＣにより、キャリア信号の周波数偏差の補正が行われ、移動局通信装置と基地局通信装置との間の同期をとることができる。シンセサイザ部１０６は、キャリア信号の周波数偏差の補正が行われた周波数の信号を出力する。
【００２１】
デコード部１１０は、復調部１０９から入力したデータをデコードし、データ処理部１１１に出力する。データ処理部１１１は、デコード部１０９から入力したデータを基に各サブチャネル（周波数チャネル）のキャリアレベル対干渉及び雑音比（ＣＩＮＲ）を測定する測定部を有し、データ処理を行う。キャリアレベル（信号）をＣ、干渉をＩ、雑音をＮとすると、ＣＩＮＲはＣ／（Ｉ＋Ｎ）で表わされる。ＣＩＮＲが大きいほど干渉及び雑音が小さく、ＣＩＮＲが小さいほど干渉及び／又は雑音が大きくなる。データ処理部１１１は、ホストインターフェース部１１２を介して、外部のホスト端末に対してデータの入出力を行う。制御部１１３は、ホストインターフェース１１２を介して外部のホスト端末に対して制御コマンドの入出力を行い、復調部１０９及び変調部１１５に対して制御コマンドの入出力を行う。復調部１０９及び変調部１１５は、制御部１１３から入力される制御コマンドに応じて動作する。制御部１１３は、基地局通信装置（図４）及び移動局通信装置（図１）間でのプロトコル制御部である。
【００２２】
エンコード部１１４は、データ処理部１１１からデータ及びＣＩＮＲを含む信号を入力し、エンコードする。変調部１１５は、エンコード１１４から入力した信号を変調する。高速フーリエ変換部１１６は、変調部１１５から入力した信号を高速フーリエ変換する。Ｄ／Ａコンバータ１１７は、高速フーリエ変換部１１６から入力した信号をデジタルからアナログに変換する。アップコンバータ１１８は、シンセサイザ部１０６により生成される信号を用いて、Ｄ／Ａコンバータ１１７が出力する信号をアップコンバートする。アップコンバートは、入力信号のベースバンド周波数をそれより高いＲＦ周波数に変換する処理である。パワーアンプ１１９は、アップコンバータ１１８から入力した信号を増幅し、スイッチ１０２及びアンテナ１０１を介して無線送信する。
【００２３】
次に、図４を参照しながら、基地局通信装置の構成を説明する。基地局通信装置は、図２のダウンリンクサブフレーム２０１を送信し、アップリンクサブフレーム２０２を受信する。基地局通信装置（図４）は、移動局通信装置（図１）に対して、Ｄ／Ａコンバータ１０７が削除されている。以下、基地局通信装置（図４）が移動局通信装置（図１）と異なる点を説明する。基地局通信装置では、復調部１０９は、キャリア信号の周波数偏差を検出し、キャリア信号の周波数偏差の制御電圧をシンセサイザ部１０６にフィードバックするパスがない。基地局通信装置は、ＡＦＣによるキャリア信号の周波数偏差の補正を行わない。また、データ処理部１１１は、ＣＩＮＲの測定を行わない。基地局通信装置は、移動局通信装置からＣＩＮＲを受信するが、移動局通信装置へＣＩＮＲを送信しない。
【００２４】
以上のように、基地局通信装置（図４）と移動局通信装置（図１）とはほぼ同等な構成を有する。ＡＦＣは、移動局通信装置（図１）にのみある制御である。また、ＡＦＣは、基地局通信装置（図４）と移動局通信装置（図１）が同期をとるための処理であり、移動局通信装置（図１）のみに実装されている。また、ＡＦＣは、復調部１０９が復調したキャリア信号の周波数偏差を検出し、その周波数偏差の補正を行う制御である。復調部１０９は、その周波数偏差を検出し、その周波数偏差を基にシンセサイザ部１０６内の電圧制御発振器を制御する。シンセサイザ部１０６内の電圧制御発振器は、その周波数偏差の補正を行った周波数の信号を出力する。シンセサイザ部１０６は、キャリア信号の周波数偏差の補正後の周波数でアップコンバータ及びダウンコンバータを制御することで、基地局通信装置に同期したキャリア信号を再生できる。また、シンセサイザ部１０６は、キャリア信号の周波数偏差の補正後のクロック信号ＣＬＫをベースバンド部１２２に出力することにより、ベースバンド部１２２でもこの補正後の周波数のクロック信号ＣＬＫを使うことで、同様に同期できる。
【００２５】
ＷｉＭＡＸシステムでは、基地局通信装置及び移動局通信装置間の同期を確立するために、自動周波数制御（ＡＦＣ）を用いてキャリア同期を取っている。ＡＦＣは、移動局通信装置に搭載された技術である。その制御方法は、ダウンリンクサブフレーム２０１内の同期パターン（プリアンブル信号）３０１を用いて同期をとっている。プリアンブル信号３０１はフレーム周期Ｔ１（５ｍｓ）内に１個存在するので、ＡＦＣは５ｍｓ周期で行われることになる。
【００２６】
移動通信では、移動局通信装置が静止状態であるとは限らず、移動している状態も大いに考えられる。この移動局通信装置が移動している状態では、市街地の建物によるマルチパスフェージングや、移動することで発生するドップラーフェージングなどの影響を受けることになる。特に、静止状態から高速移動状態に遷移する際（逆もある）のフェージングの影響は、移動局通信装置にとって大きな影響となる。
【００２７】
しかし、図３のプリアンブル信号３０１を用いて同期をとると、高速移動へと遷移するフェージングに対して十分な対応がでない問題がある。具体的に説明すると、フェージングの影響を取り除く技術として、ＡＦＣがある。ＡＦＣは、受信したプリアンブル信号３０１を用いて制御を行う。プリアンブル信号３０１は、５ｍｓ周期に存在する。
【００２８】
フェージングＦｄは、移動速度Ｖ及び波長λにより次式（１）で示され、位相回転速度を示す。
【００２９】
Ｆｄ＝Ｖ/λ［Ｈｚ］    ・・・（１）
【００３０】
５ｍｓのフレーム周期Ｔ１でＡＦＣが可能となるキャリア信号の周波数偏差Ｆｄは、次式（２）で求められる。
【００３１】
制御可能キャリア周波数偏差Ｆｄ＝ＡＦＣ周期
＝５ｍｓ
＝２００Ｈｚ
＝±１００Ｈｚ    ・・・（２）
【００３２】
キャリア信号の周波数を２．５ＧＨｚとすると、その波長λは０．１２ｍである。式（１）及び（２）より、ＡＦＣが可能な移動局通信装置の移動速度Ｖは、次式（３）で示される。
【００３３】
Ｖ＝Ｆｄ×λ
＝１００［Ｈｚ］×０．１２［ｍ］
＝１２［ｍ／ｓ］
≒３．３［ｋｍ／ｈ］    ・・・（３）
【００３４】
以上より、移動局通信装置の移動速度Ｖが約３．３ｋｍ／ｈ以上となった場合にＡＦＣは完全な制御を行えないといえる。
【００３５】
そこで、本実施形態では、移動局通信装置が高速移動している状態においても、安定したキャリア同期を実現するために、図３のダウンリンクサブフレーム２０１の代わりに、図５のダウンリンクサブフレーム２０１を用いる。基地局通信装置は、図５のダウンリンクサブフレーム２０１を生成及び送信する。例えば、基地局通信装置内のデータ処理部１１１が第２の同期パターン３０５を生成し、エンコード部１１４に出力する。移動局通信装置は図５のダウンリンクサブフレーム２０１を受信する。
【００３６】
図５は、本実施形態によるダウンリンクサブフレーム２０１（図２）の構成例を示す図である。図５のダウンリンクサブフレーム２０１は、図３のダウンリンクサブフレーム２０１に対して、第２の同期パターン３０５を追加したものである。第２の同期バターン３０５は、ユーザバースト３０４内に設けられる。
【００３７】
ダウンリンクサブフレーム２０１は、プリアンブル信号（第１の同期パターン）３０１と、ダウンリンクマップ３０３を制御するＦＣＨ３０２と、ダウンリンクサブフレーム２０１内のマッピングを制御するダウンリンクマップ３０３と、ユーザデータを格納するユーザバースト３０４と、第２の同期パターン３０５とを有する。
【００３８】
本実施形態のＡＦＣは、上記のプリアンブル信号３０１の他に、第２の同期パターン３０５を用いて行う。第２の同期パターン３０５は、ユーザバースト３０４内に設けられ、かつ、フレームに対し時間軸方向に挿入することを特徴とする。第２の同期パターン３０５を時間軸方向に挿入することにより、ＡＦＣは、プリアンブル信号３０１及び第２の同期パターン３０５を基に１フレームに複数回の制御を行うことができる。
【００３９】
図６は、図５の第２の同期パターン３０５の構成例を示す図である。第２の同期パターン３０５は、時間軸最小単位であるシンボル間隔で設けられる複数の同期パターン６０１を有する。複数の同期パターン６０１は、すべて同じパターンである。復調部１０９は、複数の同期パターン６０１のそれぞれで相関信号のピークを得ることができる。その複数の相関信号のピークの間隔の平均をとることにより、高精度でキャリア信号の周波数偏差を検出することができる。第２の同期パターン３０５内の同期パターン６０１は、２個であってもよい。また、各同期パターン６０１は、複数シンボル内に設けるようにしてもよい。また、プリアンブル信号３０１及び同期パターン６０１は、それぞれ時間軸最小単位である１シンボルに設けられる。シンボルの周期は、１０２．８５μｓである。複数の同期パターン６０１は、１０２．８５μｓ間隔で設けられるので、相関信号のピークが１０２．８５μｓ間隔で得られる。
【００４０】
本実施形態の通信システムは、図４の基地局通信装置（第１の通信装置）及び図１の移動局通信装置（第２の通信装置）を有する。基地局通信装置は、１フレーム内の時間軸方向に複数の同期パターン（プリアンブル信号３０１及び同期パターン６０１）を含む送信信号を送信する送信部（アンテナ１０１及びパワーアンプ１１９）を有する。
【００４１】
移動局通信装置は、１フレーム内の時間軸方向に複数の同期パターン（プリアンブル信号３０１及び同期パターン６０１）を含む受信信号を受信する受信部（アンテナ１０１及び可変アンプ１０３）と、受信信号を復調し、複数の同期パターン３０１及び６０１のそれぞれを基にキャリア信号の周波数偏差を検出する復調部１０９と、キャリア信号の周波数偏差の制御電圧に応じた周波数の信号を生成する電圧制御発振器１０６とを有する。
【００４２】
復調部１０９は、プリアンブル信号３０１を基にキャリア信号の周波数偏差を検出する。電圧制御発振器１０６はそのキャリア信号の周波数偏差の制御電圧に応じた周波数の信号を生成する。ダウンコンバータ１０４は、電圧制御発振器１０６により生成された信号を用いて受信信号をダウンコンバートする。これにより、キャリア信号の周波数偏差をＡＦＣ補正することができる。
【００４３】
さらに、復調部１０９は、第２の同期パターン３０５内の複数の同期パターン６０１を基にキャリア信号の周波数偏差を検出する。電圧制御発振器１０６はそのキャリア信号の周波数偏差の制御電圧に応じた周波数の信号を生成する。ダウンコンバータ１０４は、電圧制御発振器１０６により生成された信号を用いて受信信号をダウンコンバートする。これにより、キャリア信号の周波数偏差をＡＦＣ補正することができる。
【００４４】
復調部１０９は、ダウンコンバータ１０４によりダウンコンバートされた受信信号を復調する。上記のＡＦＣにより、１フレーム内で複数回のキャリア信号の周波数偏差の補正を行うことができる。
【００４５】
なお、プリアンブル信号３０１は、必ずしも必要ではない。複数の同期パターン６０１のみを用いてＡＦＣ補正を行ってもよい。
【００４６】
次に、図５のダウンリンクサブフレーム２０１を用いたＡＦＣ可能な周波数偏差Ｆｄを説明する。第２の同期パターン３０５は、１０２．８５μｓのシンボル間隔で設けられる複数の同期パターン６０１を有する。
【００４７】
１０２．８５μｓのシンボル周期でＡＦＣが可能となるキャリア信号の周波数偏差Ｆｄは、次式（４）で求められる。
【００４８】
制御可能キャリア周波数偏差Ｆｄ＝ＡＦＣ周期
＝１０２．８５μｓ
≒９．７２ｋＨｚ
≒±４．８６ｋＨｚ    ・・・（４）
【００４９】
式（４）の周波数偏差Ｆｄ（±４．８６ｋＨｚ）は、式（２）の周波数偏差Ｆｄ（±１００Ｈｚ）の約５０倍である。したがって、図５のダウンリンクサブフレーム２０１を用いると、図３のダウンリンクサブフレーム２０１を用いる場合に比べ、約５０倍の周波数偏差Ｆｄまで制御可能範囲が広がる。
【００５０】
次に、ＡＦＣが可能な移動局通信装置の移動速度Ｖについて説明する。キャリア信号の周波数を２．５ＧＨｚとすると、その波長λは０．１２ｍである。式（１）及び（４）より、ＡＦＣが可能な移動局通信装置の移動速度Ｖは、次式（５）で示される。
【００５１】
Ｖ＝Ｆｄ×λ
＝４．８６［ｋＨｚ］×０．１２［ｍ］
＝４８６０［Ｈｚ］×０．１２［ｍ］
＝５８３．２［ｍ／ｓ］
≒１６２［ｋｍ／ｈ］    ・・・（５）
【００５２】
式（３）より、図３のダウンリンクサブフレーム２０１を用いた場合には、移動局通信装置の移動速度Ｖが３．３ｋｍ／ｈまでのフェージングに対して正しく制御可能である。これに対し、図５のダウンリンクサブフレーム２０１を用いた場合には、移動局通信装置の移動速度Ｖが１６２ｋｍ／ｈまでのフェージングについて正しく制御することができ、移動局通信装置が高速移動している状態でも安定したキャリア同期を行うことができる。
【００５３】
（第２の実施形態）
図７は、本発明の第２の実施形態によるダウンリンクサブフレーム２０１（図２）の構成例を示す図である。図７のダウンリンクサブフレーム２０１は、図５のダウンリンクサブフレーム２０１に比べ、複数のサブチャネルの第２の同期パターン３０５ａ〜３０５ｃのうちのいずれかが設けられる点が異なる。以下、本実施形態が第１の実施形態と異なる点を説明する。第２の同期パターン３０５ａ，３０５ｂ，３０５ｃは、それぞれ異なるサブチャネルに設けられ、それぞれ図６に示す複数の同期パターン６０１を有する。すなわち、第２の同期パターン３０５ａ〜３０５ｃのそれぞれは、第１の実施形態の第２の同期パターン３０５と同じである。以下、第２の同期パターン３０５ａ〜３０５ｃのうちの選択されたいずれか１つを第２の同期パターン３０５という。
【００５４】
基地局通信装置（図４）では、データ処理部１１１が第２の同期パターン３０５を生成してエンコード部１１４に出力する。その後、基地局通信装置は、第１の実施形態と同様にして、図７のダウンリンクサブフレーム２０１を送信する。移動局通信装置（図１）は、第１の実施形態と同様にして、その図７のダウンリンクサブフレーム２０１を受信する。
【００５５】
第１の実施形態で説明したように、移動局通信装置では、データ処理部１１１が各サブチャネルのＣＩＮＲを測定してエンコード部１１４に出力し、移動局通信装置はＣＩＮＲを基地局通信装置に送信する。各サブチャネルのＣＩＮＲを測定することにより、干渉及び雑音が小さくて通信品質が良いサブチャネルと干渉及び／又は雑音が大きくて通信品質が悪いサブチャネルを知ることができる。したがって、基地局通信装置は、各サブチャネルのＣＩＮＲに応じて、ＣＩＮＲが大きくて通信品質が良いサブチャネルに第２の同期パターン３０５を設ければよい。
【００５６】
すなわち、基地局通信装置は、第１の実施形態の第２の同期パターン３０５の配置を、ＣＩＮＲの測定結果により判断し、サブチャネル（周波数）方向に可変設定可能である。ＷｉＭＡＸシステムにおけるフェージングの影響は、時間軸のみならず、周波数軸方向についても影響を及ぼす。この周波数軸に影響を及ぼすフェージングは周波数選択性フェージングと呼ばれる。この周波数選択性フェージングの影響は、周波数軸方向に受信電力の低下という影響を及ぼす。このためＡＦＣでも何らかの対策を行うことが特性向上に繋がる。
【００５７】
本実施形態は、時間軸方向に設けた第２の同期パターン３０５を埋め込む場所を可変制御可能とすることで、この問題を解決する。具体的には、受信信号のレベル測定結果（ＣＩＮＲ測定）によりどの周波数方向に第２の同期パターン３０５を埋め込むのかを決定することとする。ＣＩＮＲ測定結果は、移動局通信装置では必ず測定する信号であり、かつ、全てのサブチャネルについて測定している信号である。ＡＦＣを行う際に、移動局通信装置は、データ処理部１１１でＣＩＮＲ測定を行い、ＣＩＮＲを送信する。
【００５８】
基地局通信装置内のデータ処理部１１１は、ＣＩＮＲの最も大きいサブチャネルを特定し、そのサブチャネルに第２の同期パターン３０５を生成し、その第２の同期パターン３０５が存在するサブチャネルの位置をダウンリンクマップ３０３（図７）に書き込む。その後、基地局通信装置は、図７のダウンリンクサブフレーム２０１を送信する。
【００５９】
移動局通信装置は、図７のダウンリンクサブフレーム２０１を受信する。移動局通信装置内の復調部１０９は、ダウンリンクマップ３０３を基に第２の同期パターン３０５が存在するサブチャネルを特定し、そのサブチャネルの第２の同期パターン３０５を基にキャリア信号の周波数偏差を検出する。シンセサイザ部１０６内の電圧制御発振器は、その周波数偏差の制御電圧に応じた周波数の信号を生成し、ダウンコンバータ１０４に出力する。このＡＦＣにより、より高品質な制御を行うことができる。
【００６０】
１個の基地局通信装置に対して複数の移動局通信装置が通信を行うことができる。その場合、各移動局通信装置は、自己のＣＩＮＲを測定して、自己の識別子と共にＣＩＮＲを送信する。基地局通信装置は、複数の移動局通信装置から各移動局通信装置のＣＩＮＲを受信し、各ＣＩＮＲに応じて、移動局通信装置毎の第２の同期パターン３０５を生成する。各移動局通信装置の第２の同期パターン３０５は、サブチャネルが異なっていても、同じでもよい。例えば、第１及び第２の移動局通信装置は第２の同期パターン３０５ａが指定され、第３の移動局通信装置は第２の同期パターン３０５ｂが指定され、第４の移動局通信装置は第２の同期パターン３０５ｃが指定される。基地局通信装置内のデータ処理部１１１は、各移動局通信装置が使用すべき第２の同期パターン３０５が存在するサブチャネルをダウンリンクマップ３０３に書き込み、図７のダウンリンクサブフレーム２０１を送信する。各移動局通信装置は、図７のダウンリンクサブフレーム２０１を受信し、ダウンリンクマップ３０３を基に自己が使用すべき第２の同期パターン３０５が存在するサブチャネルを特定する。移動局通信装置内の復調部１０９は、その特定されたサブチャネルの第２の同期パターン３０５を基にキャリア信号の周波数偏差を検出する。移動局通信装置内のシンセサイザ部１０６は、その周波数偏差の制御電圧に応じた周波数の信号を生成する。
【００６１】
以上のように、基地局通信装置の送信信号は、複数のサブチャネル（周波数チャネル）の信号を有する。基地局通信装置は、移動局通信装置から各サブチャネルのＣＩＮＲ（キャリアレベル対干渉及び雑音比）を受信する受信部（アンテナ１０１及び可変アンプ１０３）を有する。基地局通信装置内の送信部（アンテナ１０１及びパワーアンプ１１９）は、第２の同期パターン３０５を、ＣＩＮＲが大きいサブチャネルに配置して送信信号を移動局通信装置に送信する。
【００６２】
また、移動局通信装置の受信信号は、複数のサブチャネル（周波数チャネル）の信号を有する。移動局通信装置内のデータ処理部１１１は、復調部１０９で復調された受信信号を基に各サブチャネルのＣＩＮＲ（キャリアレベル対干渉及び雑音比）を測定する測定部を有する。第２の同期パターン３０５は、受信信号内の測定されたＣＩＮＲが大きいサブチャネルに配置されている。
【００６３】
第１及び第２の実施形態によれば、１フレーム内に複数の同期パターンを含むので、１フレーム内でキャリア信号の周波数偏差を複数回検出することができ、キャリア同期を短周期で行うことができる。これにより、移動局通信装置が高速移動している状態においても、安定したキャリア同期を行うことができる。
【００６４】
なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の第１の実施形態によるＷｉＭＡＸシステムの移動局通信装置（第２の通信装置）の構成例を示すブロック図である。
【図２】基地局通信装置（図４）及び移動局通信装置（図１）間で行われる通信の１フレームを示す図である。
【図３】ダウンリンクサブフレームの構成例を示す図である。
【図４】本実施形態によるＷｉＭＡＸシステムの基地局通信装置（第１の通信装置）の構成例を示すブロック図である。
【図５】本実施形態によるダウンリンクサブフレームの構成例を示す図である。
【図６】図５の第２の同期パターンの構成例を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態によるダウンリンクサブフレームの構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０１  アンテナ
１０２  スイッチ
１０３  可変アンプ
１０４  ダウンコンバータ
１０５  Ａ／Ｄコンバータ
１０６  シンセサイザ部
１０７  Ｄ／Ａコンバータ
１０８  逆高速フーリエ変換部
１０９  復調部
１１０  デコード部
１１１  データ処理部
１１２  ホストインターフェース部
１１３  制御部
１１４  エンコード部
１１５  変調部
１１６  高速フーリエ変換部
１１７  Ｄ／Ａコンバータ
１１８  アップコンバータ
１１９  パワーアンプ
１２１  ＲＦ部
１２２  ベースバンド部
１２３  ソフトウェア部
２０１  ダウンリンクサブフレーム
３０１  プリアンブル信号（第１の同期パターン）
３０２  ＦＣＨ
３０３  ダウンリンクマップ
３０４  ユーザバースト
３０５  第２の同期パターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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