(57)【要約】  本発明は、複数のアンテナを備えた通信装置であって、送信フレームを時分割して生成されたゾーン毎に上位レイヤからの指示に従った処理を実行し、送信信号を生成する前段処理部（１）と、ゾーン毎に、１つまたは２つ以上のアンテナを使用して前記ゾーン毎に生成された送信信号を送信する後段処理部（２−１，２−２）と、を備え、後段処理部は、すべてのアンテナからプリアンブルを送信することを特徴とし、これにより、受信側がＡＧＣの電力制御量を正しく決定可能な方式でプリアンブルを送信する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナを備えた通信装置であって、
送信フレームを時分割して生成されたゾーン毎に上位レイヤからの指示に従った処理を実行し、ゾーン数分の送信信号を生成する信号生成手段と、
前記ゾーン毎に、前記複数のアンテナの中の１つまたは２つ以上のアンテナを使用して前記ゾーン毎に生成された送信信号を送信する送信手段と、
を備え、
前記送信手段は、前記信号生成手段により生成された送信信号の送信に先立って、すべてのアンテナからプリアンブルを送信することを特徴とする通信装置。
【請求項２】
前記送信手段は、プリアンブルを送信する場合、各アンテナからのプリアンブル送信タイミングのずれが予め決定しておいたずれ量となるように調整して送信することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記送信手段は、前記上位レイヤからの指示内容を確認し、ＳＴＣ方式以外での送信が指示された場合、すべてのアンテナから同じ送信信号を送信することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項４】
前記送信手段は、前記上位レイヤからの指示内容を確認し、ＳＴＣ方式以外での送信が指示された場合、すべてのアンテナから同じ送信信号を送信することを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
【請求項５】
前記送信手段は、前記上位レイヤからの指示内容を確認し、特定の送信フレーム内にＳＴＣ方式での送信が指示された送信信号が少なくとも１つある場合に、その送信信号の送信に先立って、すべてのアンテナからプリアンブルを送信することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項６】
前記送信手段は、前記上位レイヤからの指示内容を確認し、特定の送信フレーム内にＳＴＣ方式での送信が指示された送信信号が少なくとも１つある場合に、その送信信号の送信に先立って、すべてのアンテナからプリアンブルを送信することを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
【請求項７】
前記送信手段は、前記上位レイヤからの指示内容を確認し、特定の送信フレーム内にＳＴＣ方式での送信が指示された送信信号が少なくとも１つある場合に、その送信信号の送信に先立って、すべてのアンテナからプリアンブルを送信することを特徴とする請求項３に記載の通信装置。
【請求項８】
前記送信手段は、前記上位レイヤからの指示内容を確認し、特定の送信フレーム内にＳＴＣ方式での送信が指示された送信信号が少なくとも１つある場合に、その送信信号の送信に先立って、すべてのアンテナからプリアンブルを送信することを特徴とする請求項４に記載の通信装置。
【請求項９】
ＩＥＥＥ８０２．１６方式のＯＦＤＭＡシステムを構成することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＯＦＤＭＡ（Orthogonal  Frequency  Division  Multiple  Access）方式を適用した無線通信でのフレーム送信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＯＦＤＭＡ方式を適用した無線通信に関する検討が盛んに行われている。たとえば、下記非特許文献１には、ＯＦＤＭＡ方式を適用した無線通信に関する規定が示されている。下記非特許文献１に記載されたＯＦＤＭＡ方式では、割り当てられた周波数帯域を複数のサブチャネルに分割し、サブチャネル単位でデータを割り当てて使用することにより基地局（ＢＳ：Base  Station）と端末（ＭＳ：Mobile  Station）が通信を行う。【０００３】
図７は、ＩＥＥＥ８０２．１６のＯＦＤＭＡ方式で使用するＤＬサブフレーム（ＢＳからＭＳへ送信されるサブフレーム）の一例を示す図である。図７に示した例では、ＤＬサブフレームの先頭ＯＦＤＭＡシンボル（図示した０番目のＯＦＤＭＡシンボル）にプリアンブルが挿入され、１，２番目ＯＦＤＭＡシンボル以降にＦＣＨ（Frame  Control  Header）、ＤＬ−ＭＡＰ、ＤＬ  Ｂｕｒｓｔ（複数割り当て可能）が割り当てられる。また、送信アンテナを２本（送信アンテナ＃０，＃１）備えたＢＳから送信されるＤＬサブフレームを示している。【０００４】
ＤＬサブフレームは時間軸方向に複数のゾーンに分割することができ、プリアンブルに続く１番目のゾーンを１st  ＤＬゾーン（１st  DL  Zone）と呼ぶ。同様に、２番目以降のゾーンを、それぞれ２nd  ＤＬゾーン（２nd  DL  Zone），３rd  ＤＬゾーン，…と呼ぶ。図７は、２つのゾーンにより構成されたＤＬサブフレームの例を示している。各ゾーンは任意のパーミュテーション方法が適用され、ＰＵＳＣ（Partial  Usage  of  SubChannels）やＳＴＣ（Space  Time  Coding、時空間符号化）が適用可能である。この例では、１st  ＤＬゾーンをＰＵＳＣゾーン（ＳＴＣを適用した送信を行わないゾーン）、２nd  ＤＬゾーンをＳＴＣ（STC  in  PUSC）ゾーンとしている。また、ＳＴＣゾーン（ＳＴＣを適用して送信を行うゾーン）では、各アンテナから信号が送信されるが、それ以外のゾーン（ここでは、プリアンブル、ＰＵＳＣのゾーン）では、１本のアンテナ（図７の例では送信アンテナ＃０）からのみ信号が送信される。なお、これ以降の説明では、ＳＴＣを適用した通信を行わないゾーン（上記ＰＵＳＣゾーンなどに相当）を「非ＳＴＣゾーン」と呼ぶ。【０００５】
【非特許文献１】“IEEE  Std  802.16-2004”，1  October  2004
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＯＦＤＭＡ方式を適用した無線通信システムのＤＬサブフレームの受信側（ＭＳ）は、一般的に、プリアンブルの電力値からＡＧＣ（Auto  Gain  Control）の電力制御量を決定する。上述した図７の例について考えてみると、送信アンテナ＃０および＃１から送信された各信号の受信電力レベルが同程度であれば、送信アンテナ＃０から送信されたプリアンブルの受信電力からＡＧＣの電力制御量を適切に決定することができる。これに対して、送信アンテナ＃０から送信された信号の受信電力レベルが送信アンテナ＃１から送信された信号の受信電力レベルに比べて小さすぎる場合には、ＡＧＣの電力制御量が大きくなりすぎ、電力制御後の信号が飽和してしまう、という問題があった。【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ＯＦＤＭＡ方式の無線通信において、複数の送信アンテナから同時に送信される信号の受信側で検出した受信電力レベルが大きく異なる場合であっても、受信側がＡＧＣの電力制御量を正しく決定可能な方式（送信フォーマット）で信号（プリアンブル）を送信する通信装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数のアンテナを備えた通信装置であって、送信フレームを時分割して生成されたゾーン毎に上位レイヤからの指示に従った処理を実行し、ゾーン数分の送信信号を生成する信号生成手段と、前記ゾーン毎に、前記複数のアンテナの中の１つまたは２つ以上のアンテナを使用して前記ゾーン毎に生成された送信信号を送信する送信手段と、を備え、前記送信手段は、前記信号生成手段により生成された送信信号の送信に先立って、すべてのアンテナからプリアンブルを送信することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、通信装置は、受信側が複数のアンテナから送信されたプリアンブルの受信電力レベルに基づいてＡＧＣでの電力制御量を決定できるように、複数のアンテナを使用してプリアンブルを送信することとしたので、たとえば、複数の送信アンテナから同時に送信される信号の受信側での受信電力レベルが大きく異なる場合であっても、ＡＧＣの電力制御量を正しく決定でき、システムスループットを向上できる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明にかかる通信装置を含んだ通信システムの実施の形態１の構成例を示す図である。
【図２】図２は、本発明にかかる通信装置が備える送信機の構成例を示す図である。
【図３】図３は、受信側の通信装置が備える受信機の構成例を示す図である。
【図４−１】図４−１は、２本の送信アンテナを備えた通信装置が送信した信号の受信側での受信電力レベルの一例を示す図である。
【図４−２】図４−２は、２本の送信アンテナを備えた通信装置が送信した信号の受信側での受信電力レベルの一例を示す図である。
【図５】図５は、実施の形態１の通信装置から送信されるＤＬサブフレームの構成例を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態３の通信装置から送信されるＤＬサブフレームの構成例を示す図である。
【図７】図７は、従来技術を説明するための図である。
【符号の説明】
【００１１】
１  前段処理部
２−１、２−２  後段処理部
３−１、３−２  送信アンテナ
１１  CRC  Append部
１２  Padding部
１３  Randomize部
１４  FEC部
１５  Interleave部
１６  Repetition  Coding部
１７  Modulation部
１８  Boosting部
１９  Slot  Mapping部
２１  Permutation部
２２  Pilot部
２３  Subcarrier  Randomize部
２４  Preamble部
２５  IFFT部
２６  GI  Insert部
２７  Filter部
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明にかかる通信装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかる通信装置を含んだ通信システムの実施の形態１の構成例を示す図である。この通信システムは、通信方式としてＯＦＤＭＡ方式（たとえばＩＥＥＥ８０２．１６のＯＦＤＭＡ方式）を適用し、基地局（ＢＳ）および端末（ＭＳ）を含んでいる。ＢＳはダウンリンク（ＤＬ：Down  Link）を介してＭＳへ信号を送信し、一方、ＭＳはＵＬ（Up  Link）を介してＢＳへ信号を送信することにより通信を行う。なお、図１に示した例では、ＢＳが本発明にかかる通信装置に相当する。また、ここではＩＥＥＥ８０２．１６のＯＦＤＭＡ方式を適用した場合について説明を行うが、この方式に限定するものではない。【００１４】
図２は、本発明にかかる通信装置（図１のＢＳに相当）が備える送信機の構成例を示す図である。この送信機は、信号生成手段に相当する単一の前段処理部１と、送信手段に相当する複数の後段処理部（後段処理部２−１および２−２）と、複数のアンテナ３−１および３−２と、を備える。前段処理部１は、CRC  Append部１１と、Padding部１２と、Randomize部１３と、FEC部１４と、Interleave部１５と、Repetition  Coding部１６と、Modulation部１７と、Boosting部１８と、Slot  Mapping部１９と、により構成される。また、後段処理部２−１および２−２は、Permutation部２１と、Pilot部２２と、Subcarrier  Randomize部２３と、Preamble部２４と、IFFT部２５と、GI  Insert部２６と、Filter部２７と、により構成される。なお、ここでは送信アンテナが２本（後段処理部と送信アンテナが２系統）の場合の例について説明を行うが、これに限定するものではなく送信アンテナがこれ以上であってもよい。【００１５】
つづいて、図２に基づいて、送信機がＤＬサブフレームを送信する処理について説明する。前段処理部１では、上位レイヤ（ＭＡＣなど）からの指示に従い、まずCRC  Append部１１が上位から受取ったビット（送信データ）に対してＣＲＣ符号を付加し、つぎにPadding部１２が、CRC  Append部１１から出力されたデータが所定の長さとなるようにビットを付加する。このビットが付加された後のデータに対してRandomize部１３がランダマイズ処理を行い、ランダマイズされたデータをFEC部１４が符号化する。つぎに、Interleave部１５は、符号化後のデータに対してインタリーブ処理を行い、Repetition  Coding部１６は、インタリーブ後のデータを繰返し符号化する。さらに、Modulation部１７が繰り返し符号化されたデータを変調し、変調データは、Boosting部１８において電力制御された後、Slot  Mapping部１９によりサブフレームの指定領域にマッピングされる。【００１６】
各後段処理部（後段処理部２−１，２−２）では、上位レイヤからの指示に従い、前段処理部１からの入力信号に対してPermutation部２１がゾーン毎に個別に指定されたパーミュテーション方法に従ってパーミュテーションを行う。Permutation部２１からの出力信号は、Pilot部２２から出力されたパイロットサブキャリアが挿入された後、Subcarrier  Randomize部２３へ渡される。Subcarrier  Randomize部２３は、入力信号を構成する各サブキャリアに対してランダマイズ処理を行う(必要に応じて位相反転を行う)。ランダマイズ処理が行われた後の信号は、Preamble部２４から出力されたプリアンブルが挿入された後、IFFT部２５へ渡される。IFFT部２５は、入力信号に対してIFFT処理を行い、IFFT部２５からの出力信号は、GI  Insert部２６でＧＩ（Guard  Interval）が挿入された後、さらに、Filter部２７で波形整形された後、送信アンテナから送信される。【００１７】
なお、上位レイヤからＳＴＣでの送信を指示されたゾーン（ＳＴＣゾーン）での送信時には、複数の後段処理部が上記処理（信号送信処理）を実行し、非ＳＴＣでの送信を指示されたゾーン（非ＳＴＣゾーン）での送信時には単一の後段処理部が上記処理を実行する。【００１８】
ここで、上述したように、従来の送信機は、プリアンブルを送信する場合や非ＳＴＣゾーンでデータを送信する場合、単一のアンテナでサブフレームを送信し、一方、ＳＴＣのゾーンでデータを送信する場合には、各送信アンテナを用いてサブフレームを送信する。【００１９】
しかしながら、従来のように送信側がプリアンブルを単一のアンテナに割り当てて送信した場合、受信側（図１のＭＳに相当）がＡＧＣの電力制御量を正しく設定できず、通信品質が劣化する可能性がある。この現象について図３、図４−１および図４−２を参照しながら説明する。なお、図３は、受信側の通信装置が備える受信機の構成例を示す図であり、一般的な受信装置の構成例を示している。また、図４−１および図４−２は、２本の送信アンテナ（送信アンテナ＃０，＃１）を備えた送信機が送信した信号の受信側での受信電力レベルの一例を示す図である。プリアンブルは、送信アンテナ＃０から送信されるものとする。【００２０】
図３に示した受信機では、AGC部がFilter部から出力された受信信号（プリアンブル）に基づいてＡＧＣの電力制御量を決定する。具体的には、プリアンブルの電力レベルから電力制御量を決定する。【００２１】
ここで、図４−１のように、送信アンテナ＃０からの受信波の電力レベルが送信アンテナ＃１からの受信波の電力レベルと比べて十分に大きい場合、ＡＧＣの電力制御量は送信アンテナ＃０からの受信波の電力レベルが支配的になるため、送信アンテナ＃１からプリアンブルが送信されなくても受信機が精度よく電力制御量を決定できる。これに対して、送信アンテナ＃０からの受信波の電力レベルが送信アンテナ＃１からの受信波の電力レベルに対して十分な大きさでない場合は、送信アンテナ＃１からの受信波の影響を無視できなくなる。そのため、送信アンテナ＃０から送信されたプリアンブルの電力レベルのみを用いて電力制御量を決定すると適切な電力制御量とならない場合がある。たとえば、図４−２のように、送信アンテナ＃０からの受信波の電力レベルが送信アンテナ＃１からの受信波の電力レベルと比べて小さい場合、電力制御量が大きくなりすぎて飽和してしまうことがある。【００２２】
したがって、本発明にかかる通信装置が備える送信機は、図５に示したように、各送信アンテナからプリアンブルを送信する。なお、通信装置が３本以上のアンテナを備えた構成の場合には、すべてのアンテナからプリアンブルを送信するのが望ましい。これにより、受信側では、各送信アンテナから受信アンテナへの伝送路環境に応じて適切にＡＧＣの電力制御量を決定できるようになる。なお、各プリアンブルの送信電力レベルを単一アンテナで送信する場合の送信電力レベルに対して１／Ｎ倍する。但し、Ｎはプリアンブルを送信する送信アンテナ数である。これにより、送信機の総送信電力の最大値を規定されたレベル内におさめることができる。【００２３】
このように、本実施の形態では、送信機が複数のアンテナを使用してプリアンブルを送信し、受信側では、複数のアンテナから送信されたプリアンブルの受信電力レベルに基づいてＡＧＣでの電力制御量を決定することとした。これにより、たとえば、複数の送信アンテナから同時に送信される信号の受信側で検出した受信電力レベルが大きく異なる場合であっても、受信側がＡＧＣの電力制御量を正しく決定できる。この結果、システムスループットを向上できる。【００２４】
また、各アンテナからの送信電力の合計が、単一アンテナでプリアンブルを送信する場合の送信電力と同等レベルになるようにした。これにより、各送信アンテナの送信電力レベルが従来よりも小さくなるので、アンプ設計が容易になる。【００２５】
実施の形態２．
つづいて、実施の形態２の通信装置について説明する。本実施の形態の通信装置が備える送信機の構成は、上述した実施の形態１と同様である。実施の形態１では、各送信アンテナからプリアンブルを送信することにより受信側がＡＧＣの電力制御量を正しく決定できるようにする通信装置について説明した。ここで、プリアンブルを各送信アンテナから送信すると、受信側の受信アンテナにおいて、合成された受信波の電力レベルが落ち込むことがある。例えば、送信アンテナ数が２の場合に、一方の送信アンテナから送信されたプリアンブルの受信アンテナでの位相と、他方の送信アンテナから送信されたプリアンブルの受信アンテナでの位相とが１８０°異なる場合には互いに打ち消しあい、合成された受信波の電力レベルが小さくなる。そのためＡＧＣの電力制御量が適切に設定されなくなり通信品質が劣化してしまう。【００２６】
そのため、本実施の形態の送信機では、各送信アンテナからの送信タイミングをずらすことで上記問題を解決する。たとえば、シミュレーション等により予め決定しておいた値（ずれ量）を固定的に使用する，シミュレーション等により予め決定しておいた初期値を使用して通信を開始し、通信中に得られた情報（受信側の対向通信装置から通知された伝送路状態、対向側からの受信信号に基づいて推定した伝送路状態、など）に基づいて、送信タイミングを適宜調整する，などが考えられる。なお、送信タイミングのずれ（ずれ量）はガードインターバル長以内の値とする。また、タイミングは、たとえばＩＦＦＴ後にずらすようにする。【００２７】
このように、本実施の形態では、送信機が複数のアンテナを使用してプリアンブルを送信する場合、送信タイミングをずらして各アンテナから送信することとした。これにより、送信信号が互いに打ち消しあい、受信側での電力レベルが小さくなるのを防止し、通信品質が劣化するのを防止できる。【００２８】
実施の形態３．
つづいて、実施の形態３の送信装置について説明する。本実施の形態の通信装置が備える送信機の構成は、上述した実施の形態１と同様である。実施の形態１では、各送信アンテナからプリアンブルを送信することにより受信側がＡＧＣの電力制御量を正しく決定できるようにする通信装置について説明したが、本実施の形態では、通信品質をさらに改善する通信装置について説明する。【００２９】
実施の形態１および２の通信装置では、プリアンブルの送信時およびＳＴＣゾーン（図５に示した２nd  DL  Zoneに相当）での送信時に各送信アンテナから信号を送信することとしたが、本実施の形態の通信装置では、図６に示したように非ＳＴＣのゾーン（１st  DL  Zone）でも複数アンテナから信号を送信するようにする。すなわち、上述した実施の形態１および２では、上位レイヤから非ＳＴＣでの送信を指示されたゾーン（非ＳＴＣゾーン）での送信時には単一の後段処理部が信号送信動作を行っていたが、本実施の形態では、非ＳＴＣゾーンでの送信時にも複数の後段処理部が信号送信動作を行う。【００３０】
なお、非ＳＴＣゾーンでは各アンテナから同一信号が送信される。また、各アンテナから送信される信号の送信電力レベルを単一アンテナで送信する場合の送信電力レベルに対して１／Ｎ倍し（Ｎは送信アンテナ総数）、総送信電力の最大値を規定レベル内に抑えるようにする。これにより、ダイバーシチ効果が得られ、特性を向上させることができる。【００３１】
また、プリアンブルの送信については、実施の形態２の通信装置と同様に、各アンテナから送信するプリアンブルのタイミングをずらすようにしてもよい。【００３２】
実施の形態４．
つづいて、実施の形態４の通信装置について説明する。本実施の形態の通信装置が備える送信機の構成は、上述した実施の形態１と同様である。実施の形態１では、プリアンブルを送信する場合、必ず各送信アンテナから送信する通信装置について説明したが、本実施の形態では、サブフレーム毎に、プリアンブルの送信方法（各アンテナから送信するのか単一アンテナから送信するのか）を決定する通信装置について説明する。【００３３】
本実施の形態の通信装置は、例えば、ＤＬサブフレームの全てのゾーンがＰＵＳＣやＦＵＳＣ（Full  Usage  of  SubChannels）の場合（すなわち全てのゾーンが非ＳＴＣゾーンの場合）は、単一の送信アンテナのみを使用してプリアンブルを送信する。ゾーン情報等は上位(たとえばＭＡＣ)から渡されるためその指示内容に従って、単一の送信アンテナからプリアンブルを送信するのか各送信アンテナからプリアンブルを送信するのかを判断する。【００３４】
たとえば、上位からの指示に従い、各後段処理部（後段処理部２−１および２−２）が送信動作を行うかどうかを判断する。また、単一の送信アンテナのみを適用する場合、基本的にはいずれかのアンテナ（たとえばアンテナ３−１）を固定的に使用し、アンテナ３−１系（後段処理部２−１、アンテナ３−１）に故障等が生じた場合は別のアンテナを使用する。【００３５】
なお、複数送信を行うサブフレームでは、実施の形態２の場合と同様に、各アンテナから送信するプリアンブルのタイミングをずらすようにしてもよい。さらに、実施の形態３の通信装置と同様に、非ＳＴＣゾーンでも複数のアンテナから送信するようにしてもよい。【００３６】
このように、本実施の形態では、サブフレーム毎にプリアンブルの送信方法を適宜変更することとした。これにより、各サブフレームに適用される送信方法（少なくとも１つのゾーンでＳＴＣの送信を行うか否か）に応じて柔軟にプリアンブルの送信方法を選択できる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
以上のように、本発明にかかる通信装置は、複数のアンテナを使用して行う無線通信に有用であり、特に、ＯＦＤＭＡ方式において適切にＡＧＣの電力制御量を決定する通信装置に適している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４−１】
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【図４−２】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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2008146515.tif 000012
2008146515.tif 000013
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