(57)【要約】【課題】処理オーバヘッドを増大させることなく待ち受け時の復調処理を単純化でき、低消費電力化を実現すること【解決手段】複数の直交するサブキャリアを使用する直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）方式による通信において、待ち受け動作に必要な制御信号をｋ＊（Ｎ／ｎ）番目のサブキャリアのうち少なくとも一つのサブキャリアに割り当てる。ただし、ｋ＝０，１，…，ｎ−１であり、Ｎは全体のサブキャリア数を表す２の冪乗であり、ｎは待ち受けに動作において必要な制御信号を割り当てるサブキャリア数を表す２の冪乗であって、かつＮよりも小さい値である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信装置と受信装置との間で複数の直交するサブキャリアを使用する直交周波数分割多重(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式で通信を行うマルチキャリア通信システムにおいて、
前記送信装置は、通信の待ち受け動作に必要な制御信号をｋ＊（Ｎ／ｎ）番目のサブキャリア（ただし、ｋ＝０，１，…，ｎ−１であり、Ｎは全体のサブキャリア数を表す２の冪乗であり、ｎは待ち受けに動作において必要な制御信号を割り当てるサブキャリア数を表す２の冪乗であり、かつＮよりも小さい値）のうち少なくとも一つのサブキャリアに割り当てるとともに該サブキャリアをＯＦＤＭ信号として前記受信装置に対して送信し、
前記受信装置は、前記ＯＦＤＭ信号を受信し、前記制御信号を復調することにより待ち受け動作するマルチキャリア通信システム。
【請求項２】
データ通信時には０からＮ−１番目のいずれかのサブキャリアに前記制御信号が割り当てられる請求項１記載のマルチキャリア通信システム。
【請求項３】
複数の直交するサブキャリアを使用する直交周波数分割多重（OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式で通信を行うマルチキャリア通信システムに用いられる受信装置において、
前記複数のサブキャリアを用いて送信された信号を受信する受信手段と、
前記信号をＮ本の入力信号（ただし、Ｎは全体のサブキャリア数を表す２の冪乗）に変換する変換手段と、
データ通信モードと待ち受けモードのどちらかを表すモード信号を生成するモード信号生成手段と、
前記モード信号がデータ通信モードを表すときは、前記Ｎ本の入力信号に基づくＮ本の出力信号を出力し、前記モード信号が待ち受けモードを表すときは、前記Ｎ本の入力信号から、次式すなわち（（ｎ＊０＋ｋ）＋（ｎ＊１＋ｋ）＋・・・＋（ｎ＊（Ｎ／ｎ−１）＋ｋ，ただし、ｋ＝０，１，…，ｎ−１であり、Ｎは全体のサブキャリア数を表す２の冪乗であり、ｎは待ち受けに必要な制御信号を割り当てるサブキャリア数を表す２の冪乗であり、かつＮよりも小さい値）に従い信号を選択して加算することにより、ｎ本の出力信号を出力する信号出力手段と、
第１の信号数に対応する第１のフーリエ変換部および該第１の信号数よりも少ない第２の信号数に対応する第２のフーリエ変換部を有するフーリエ変換手段と、
前記モード信号がデータ通信モードを表すときは、前記Ｎ本の出力信号を前記第１のフーリエ変換部に接続し、前記モード信号が待ち受けモードを表すときは、前記ｎ本の出力信号を前記第２のフーリエ変換部に接続するスイッチと、を具備する受信装置。
【請求項４】
前記モード信号が待ち受けモードを表すときは、前記第１のフーリエ変換部へのクロックおよび電源の供給を停止する制御手段をさらに具備する請求項３に記載の受信装置。
【請求項５】
前記第１のフーリエ変換部の一部を前記第２のフーリエ変換部として共用する請求項３に記載の受信装置。
【請求項６】
複数の直交するサブキャリアを使用する直交周波数分割多重（OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式で通信を行うマルチキャリア通信システムに用いられる送信装置において、
待ち受け状態に遷移した受信装置を検出する検出手段と、
前記受信装置の待ち受け動作に必要な制御信号をｋ＊（Ｎ／ｎ）番目のサブキャリア（ただし、ｋ＝０，１，…，ｎ−１であり、Ｎは全体のサブキャリア数を表す２の冪乗であり、ｎは待ち受けに動作において必要な制御信号を割り当てるサブキャリア数を表す２の冪乗であり、かつＮよりも小さい値）のうち少なくとも一つのサブキャリアに割り当て、他のサブキャリアにヌル信号を割り当てる手段と、
前記制御信号及びヌル信号が割り当てられたサブキャリアをＯＦＤＭ信号として前記受信装置に送信する送信手段とを具備する送信装置。
【請求項７】
データ通信状態の受信装置に対して０からＮ−１番目のいずれかのサブキャリアに前記制御信号を割り当てる請求項６に記載の送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の直交するサブキャリアを使用する直交周波数分割多重（OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式で通信するマルチキャリア通信システムに関し、特に通信の待ち受け状態を有するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、待ち受け時の低消費電力化を図るために、ＯＦＤＭ通信において一部のサブキャリアに限定して受信を行う技術が例えば特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載の従来技術では、一部のサブキャリアからの信号のみを受信して復調を行うために、帯域フィルタを用いるようにしている。
【０００３】
また、待ち受け時の通信は搬送波数を少なくし、サンプリング周波数を下げて狭帯域の信号を受信するＯＦＤＭ受信装置も公知である（例えば特許文献２）。
【特許文献１】特開２００１−２７４７６７公報
【特許文献２】特開２００３−２１８８３３公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載の従来技術は、所望のサブキャリア信号を得るために高性能な帯域通過フィルタが必要であることから、回路規模および消費電力のオーバヘッドが大きくなるという問題点がある。また、上記特許文献２の従来技術は、複数のサンプリングクロックを準備する回路が必要なる他、制御信号が割り当てられるサブキャリア以外のサブキャリアからの干渉成分が大きくなることから、伝送効率が低下するという問題点がある。
【０００５】
本発明はかかる事情を考慮してなされたものであり、処理オーバヘッドを増大させることなく待ち受け時の復調処理を単純化でき、低消費電力化を実現することのできるマルチキャリア通信システム、同システムに用いられる受信装置ならびに送信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係わるマルチキャリア通信システムは、送信装置と受信装置との間で複数の直交するサブキャリアを使用する直交周波数分割多重(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式で通信を行うマルチキャリア通信システムにおいて、前記送信装置は、通信の待ち受け動作に必要な制御信号をｋ＊（Ｎ／ｎ）番目のサブキャリア（ただし、ｋ＝０，１，…，ｎ−１であり、Ｎは全体のサブキャリア数を表す２の冪乗であり、ｎは待ち受けに動作において必要な制御信号を割り当てるサブキャリア数を表す２の冪乗であり、かつＮよりも小さい値）のうち少なくとも一つのサブキャリアに割り当てるとともに該サブキャリアをＯＦＤＭ信号として前記受信装置に対して送信し、前記受信装置は、前記ＯＦＤＭ信号を受信し、前記制御信号を復調することにより待ち受け動作するマルチキャリア通信システムである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、処理オーバヘッドを増大させることなく待ち受け時の復調処理を単純化でき、低消費電力化を実現することのできるマルチキャリア通信システム、同システムに用いられる受信装置ならびに送信装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【０００９】
図１は本発明の一実施形態に係るマルチキャリア通信システムの概略図である。ここでは、基地局１０１が端末１０２、１０５に対してデータを送信している。端末１０２はデータ通信中であり、端末１０５は待ち受け中であるものとする。基地局１０１と端末１０２では、データ通信中であるために多くのデータが送受信され、また、基地局１０１と端末１０５ではページング情報信号、同期信号、および位置情報信号等の制御信号が送受信されているものの、データ通信中の情報より情報量は少ないものとする。なお、基地局１０１から端末１０２への信号１０３および、基地局１０１から端末１０５への信号１０４はマルチキャリアを用いる通信方式、具体的には複数の直交するサブキャリアを使用する直交周波数分割多重（OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplex）通信方式に従って送信されるものとする。
【００１０】
図２はマルチキャリア通信におけるサブキャリアの使用例を示す図であって、同図（ａ）はデータ通信時を示す図、同図（ｂ）は待ち受け時を示す図である。本例では、サブキャリア数Ｎ＝１６本とし、制御信号用サブキャリア数ｎ＝４本としている。
【００１１】
データ通信中の送信信号１０３では、１６本のサブキャリア全てを用いてデータを送信している。制御信号および、データ信号はどのサブキャリアに配置されても構わないが、データ通信中は例えば周波数特性の良いサブキャリアに制御信号を割り当てるようにすれば、伝送効率を向上することができ好ましい。また、データ通信中においては、必ずしも１６本全てのサブキャリアを使用しなくても良い。
【００１２】
一方、待ち受け状態である端末１０５に送信する信号１０４については、通信の待ち受け動作に必要な制御信号をｋ＊（Ｎ／ｎ）番目のサブキャリアのうち少なくとも一つ（本実施形態では全て）のサブキャリアに割り当てることとする。ただし、ｋ＝０，１，…，ｎ−１であり、Ｎは全体のサブキャリア数を表す２の冪乗である（ここでは１６）。また、ｎは待ち受けに動作において必要な制御信号を割り当てるサブキャリア数を表す２の冪乗であり、かつＮよりも小さい値である（ここでは４）。
【００１３】
図２（ｂ）によると、待ち受け時にはｆ０、ｆ４、ｆ８、ｆ１２のサブキャリアに制御信号が割り当てられる。端末１０５では、これら４本のサブキャリアについて復調処理を行う。
【００１４】
基地局１０１は、具体的には次のように送信動作を行う。すなわち、待ち受け状態に遷移した端末１０５を検出し、該端末１０５の待ち受け動作に必要な制御信号を上記のようにｋ＊（Ｎ／ｎ）番目のサブキャリアに割り当て、他のサブキャリアに対してはヌル信号を割り当てる。このように制御信号及びヌル信号が割り当てられたサブキャリアを端末１０３に送信する。一方、データ通信中の端末１０２に対しては、０からＮ−１番目のいずれかのサブキャリアに制御信号を割り当てて送信する。基地局１０１からサブキャリアを受信した端末１０５は、制御信号が割り当てられたサブキャリアを復調しつつ待ち受け動作することができる。
【００１５】
このように通信の待ち受け動作に必要な制御信号をｋ＊（Ｎ／ｎ）番目のサブキャリアに限定的に割り当てるようにすると、全てのサブキャリアを用いる場合よりも他サブキャリアからの干渉を抑えることができ、しかも端末１０５における復調の処理量を削減できる。したがって、端末１０５の待ち受け時の低消費電力化を図ることができる。
【００１６】
図３は本発明の一実施形態に係る受信系を示すブロック図である。図２に従い、サブキャリア数Ｎ＝１６とし、制御信号サブキャリア数ｎ＝４とするＯＦＤＭマルチキャリア通信システムを想定している。
【００１７】
アンテナで受信された信号はＲＦ部３０１によりベースバンド周波数信号に変換される。ベースバンド周波数の信号はＡ／Ｄ変換部３０２によりデジタル信号に変換された後、送信機側で付加されたＧＩ（ガードインターバル）がＧＩ除去部３０３により除去されるとともに、Ｓ／Ｐ（シリアル・パラレル）変換部３０４により１６本のパラレル信号に変換される。
【００１８】
これら１６本のパラレル信号はモード信号３１１に応じて分割部３０５において処理される。分割部３０５は、モード信号３１１がデータ通信モードを表すときは、１６本の入力信号をそのまま出力し、モード信号３１１が待ち受けモードを表すときは、１６本の入力信号から、次式すなわち（（ｎ＊０＋ｋ）＋（ｎ＊１＋ｋ）＋・・・＋（ｎ＊（Ｎ／ｎ−１）＋ｋ））に従い信号を選択して加算することにより、ｎ本の出力信号を出力する。
【００１９】
ただし、ｋ＝０，１，…，ｎ−１であり、Ｎは全体のサブキャリア数を表す２の冪乗である（ここでは１６）。ｎは待ち受けに必要な制御信号を割り当てるサブキャリア数を表す２の冪乗であり、かつＮよりも小さい値である（ここでは４）。
【００２０】
データ通信時には、分割部３０５から出力される１６本の信号に対して１６信号ＦＦＴ部３０７による離散フーリエ変換が施され、周波数成分信号に変換される。一方、待ち受け時には、分割部３０５から出力された４本の制御信号に対して４信号ＦＦＴ部３０６による離散フーリエ変換が施され、周波数成分信号に変換される。これらＦＦＴ部３０６，３０７は、好ましくは高速フーリエ変換器からなる。
【００２１】
スイッチ３０８は、端末がデータ通信モードであるか待ち受けモードであるかを表すモード信号３１１に応じて、１６信号ＦＦＴ部３０７と、４信号ＦＦＴ部３０６のいずれかを選択する。Ｐ／Ｓ（パラレル・シリアル）変換部３０９は、１６信号ＦＦＴ部３０６または４信号ＦＦＴ部３０７から出力されたパラレル信号をシリアル信号に変換し、復調処理部３１０はサブキャリア毎に復調を行う。
【００２２】
図４は分割部の構成例を示す回路図である。分割部３０５に相当する信号処理回路４００は、モード信号３１１に応じて信号加算を行う加算器４０１〜４０４を有する。待ち受けモードにおいて、本例では、ｎ＝４、Ｎ＝１６であるから、信号処理回路４００は４つの信号（Ｓ０＋Ｓ４＋Ｓ８＋Ｓ１２）、（Ｓ１＋Ｓ５＋Ｓ９＋Ｓ１３）、（Ｓ２＋Ｓ６＋Ｓ１０＋Ｓ１４）、（Ｓ３＋Ｓ７＋Ｓ１１＋Ｓ１５）をそれぞれ出力する。なお、Ｓｋはシリアル・パラレル変換された信号であり、ｋ＝０〜１５である。データ通信時では、入力信号Ｓ０乃至Ｓ１５がそのまま出力される。
【００２３】
図５は高速フーリエ変換（ＦＦＴ）部の構成例を示す回路図である。この高速フーリエ変換部は、上述した４信号ＦＦＴ部３０６および１６信号ＦＦＴ部３０７の実現例に係わり、ここではバタフライ演算を利用したＦＦＴ回路５０１からなるものとする。このＦＦＴ回路５０１においては、１６信号ＦＦＴ部３０７の一部を４信号ＦＦＴ部３０６として共用する構成であり、これによりＦＦＴ回路５０１全体の回路規模の削減を図るようにしている。
【００２４】
具体的には、ＦＦＴ回路５０１は、２つの８信号ＦＦＴ５０２，５０３を有する１つの１６信号ＦＦＴからなる。８信号ＦＦＴ５０２は２つの４信号ＦＦＴ５０４，５０５からなり、８信号ＦＦＴ５０３は２つの４信号ＦＦＴ５０６，５０７からなる。４信号ＦＦＴ５０７にはスイッチ５０８，５０９が接続されている。
【００２５】
スイッチ５０８は、モード信号３１１がデータ通信モードの場合は４信号ＦＦＴ５０７の入力端子を分割部３０５（信号処理回路４００）からの１６信号に基づく４信号側の端子に接続し、モード信号３１１が待ち受けモードの場合は４信号ＦＦＴ５０７の入力端子を分割部３０５（信号処理回路４００）からの４信号側の端子に接続する。
【００２６】
一方、スイッチ５０９は、図３のスイッチ３０８に対応しており、モード信号３１１がデータ通信モードの場合は４信号ＦＦＴ５０７の出力端子を１６信号側の出力端子に接続し、モード信号３１１が待ち受けモードの場合は４信号ＦＦＴ５０７の出力端子を４信号側の出力端子に接続する。
【００２７】
このように構成されたＦＦＴ回路５０１において、モード信号３１１がデータ通信モードの場合は、回路全体が１６信号ＦＦＴとして動作し、１６信号を全て用いるＦＦＴ処理が行われる一方、モード信号３１１が待ち受けモードの場合は、１６信号ＦＦＴ回路の一部である４信号ＦＦＴ５０７のみが動作し、４信号だけ用いるＦＦＴ処理が行われる。このとき、使用されない他のＦＦＴ回路５０４，５０５，および５０６については、クロック信号および電源の供給を停止すると、ＦＦＴ回路５０１の低消費電力化を容易に実現できる。
【００２８】
以上説明したように、本発明の実施形態によれば、処理オーバヘッドを増大させることなく待ち受け時の復調処理を単純化でき、低消費電力化を実現することのできるマルチキャリア通信システム、同システムに用いられる受信装置ならびに送信装置を提供できる。
【００２９】
本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００３０】
本発明はＯＦＤＭ通信システム、例えば携帯電話のようなセルラー通信システムや、無線ＬＡＮのようなホットスポット通信システムなど、多岐にわたる通信システムに応用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態に係るマルチキャリア通信システムの概略図
【図２】マルチキャリア通信におけるサブキャリアの使用例を示す図であって、同図（ａ）はデータ通信時を示す図、同図（ｂ）は待ち受け時を示す図
【図３】本発明の一実施形態に係る受信系を示すブロック図
【図４】分割部の構成例を示す回路図
【図５】高速フーリエ変換（ＦＦＴ）部の構成例を示す回路図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０１…基地局、１０２，１０５…端末、１０３，１０４…信号、３０１…ＲＦ部、３０２…Ａ／Ｄ変換部、３０３…ガードインターバル（ＧＩ）除去部、３０４…シリアル・パラレル（Ｓ／Ｐ）変換部、３０５…分割部、３０６…１６ポイントＦＦＴ、３０７…４ポイントＦＦＴ、３０８…スイッチ、３０９…Ｐ／Ｓ変換部、３１０…復調部、３１１…モード信号
【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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