(57)【要約】【課題】基地局と端末との間で高品質の通信を可能にする上下非対称の無線リンクを用いた無線通信システムを提供する。【解決手段】基地局から端末への下り通信には複数のサブキャリアを含むＯＦＤＭ信号を用い、端末から基地局への上り通信にはＯＦＤＭ信号の周波数帯と同じ周波数帯のＦＨ信号を用いて、ＴＤＤにより双方向通信を行う無線通信システムであって、端末は、受信したＯＦＤＭ信号を基に、複数のサブキャリアについて伝送路特性を推定して、推定結果を基地局へ送信し、基地局は、端末から送信された推定結果を基に、端末に対し、複数のサブキャリアのうち下り通信で用いるサブキャリアと、上り通信で用いるホッピングパターンとのうちの少なくとも一方を割り当てる。【選択図】      図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局から端末への下り通信には複数のサブキャリアを含むＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)信号を用い、端末から基地局への上り通信には前記ＯＦＤＭ信号の周波数帯と同じ周波数帯のＦＨ(Frequency Hopping)信号を用いて、ＴＤＤ(Time Division Duplex)により双方向通信を行う無線通信システムであって、
前記端末は、
受信した前記ＯＦＤＭ信号を基に、前記複数のサブキャリアについて伝送路特性を推定する推定手段と、
前記推定手段での推定結果を前記基地局へ送信する送信手段とを具備し、
前記基地局は、
前記端末から送信された前記推定結果を基に、前記端末に対し、前記複数のサブキャリアのうち前記下り通信で用いるサブキャリアと、前記上り通信で用いるホッピングパターンとのうちの少なくとも一方を割り当てる割当手段を具備したことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記端末は、前記基地局にて割り当てられたホッピングパターンを用いて前記ＦＨ信号を送信することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記割当手段は、前記端末に対し、前記下り通信で用いるサブキャリアを割り当てるとともに、当該下り通信で用いるサブキャリアの周波数と同じ周波数を用いた前記ホッピングパターンを割り当てることを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記下り通信のタイムスロットでは、ＴＤＭ(Time Division Multiplex)により各端末宛ての信号を多重化することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記下り通信のタイムスロットの時間幅は、Ｎ＿ＤＬ（Ｎ＿ＤＬは任意の正の整数）シンボル長であり、前記上り通信のタイムスロットの時間幅はＤ＿ＵＬ（Ｄ＿ＵＬは正の任意の正の整数）シンボル長であり、
前記割当手段は、端末に対し、ホッピング周期がＤ＿ＵＬシンボル長のホッピングパターンを割り当てることを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記下り通信のタイムスロットの時間幅は、Ｎ＿ＤＬ（Ｎ＿ＤＬは任意の正の整数）シンボル長であり、前記上り通信のタイムスロットの時間幅はＤ＿ＵＬ（Ｄ＿ＵＬは任意の正の整数）シンボル長であり、
前記割当手段は、端末に対し、ホッピング周期が１／Ｍ（Ｍは任意の正の整数）シンボル長のホッピングパターンを割り当てることを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記下り通信のタイムスロットの時間幅は、Ｎ＿ＤＬ（Ｎ＿ＤＬは任意の正の整数）シンボル長であり、前記上り通信のタイムスロットの時間幅はＤ＿ＵＬ（Ｄ＿ＵＬは任意の正の整数）シンボル長であり、
前記割当手段は、前記端末に対し、ホッピング周期がＤ＿ＵＬシンボル長のホッピングパターンと、ホッピング周期が１／Ｍ（Ｍは任意の正の整数）シンボル長のホッピングパターンとを割り当てることを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項８】
前記基地局が前記端末にＮ＿ＤＬシンボルのＯＦＤＭ信号を送信する毎に、前記割当手段は前記ホッピングパターンの周波数の範囲を変更することを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１つに記載の無線通信システム。
【請求項９】
前記割当手段は、端末に対し、前記下り通信で用いるサブキャリアを割り当てるとともに、前記基地局が端末にＮ＿ＤＬ（Ｎ＿ＤＬは任意の正の整数）シンボルの前記ＯＦＤＭ信号を送信する毎に、前記端末に割り当てるサブキャリアを変更することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項１０】
前記割当手段は、前記下り通信のタイムスロット内を１シンボル長単位に端末へ割り当てることを特徴とする請求項２記載の無線通信システム。
【請求項１１】
前記下り通信のタイムスロットでは、ＣＤＭ（Code Division Multiplex）により各端末宛ての信号を多重化することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項１２】
前記基地局は、前記ＯＦＤＭ信号及び前記ＦＨ信号の周波数帯である第１の周波数帯とは異なる周波数帯であって、当該第１の周波数帯より狭帯域の第２の周波数帯で、前記端末が前記ＯＦＤＭ信号を復調する際に用いる同期信号と前記端末への着信を通知する信号のうちの少なくとも一方を含む第１の制御信号を送信する送信手段をさらに具備し、
前記端末は、前記第１の制御信号を受信する受信手段をさらに具備したことを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項１３】
前記端末の前記送信手段は、前記ＯＦＤＭ信号及び前記ＦＨ信号の周波数帯である第１の周波数帯とは異なる周波数帯であって、当該第１の周波数帯より狭帯域の第３の周波数帯で、前記推定結果と前記端末の位置登録情報を含む第２の制御信号を送信し、
前記基地局は、前記第２の制御信号を受信する受信手段を具備したことを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項１４】
前記端末は、一定の時間間隔で前記基地局へ送信すべき上りデータ量を前記基地局へ通知する手段をさらに具備し、
前記基地局は、前記下り通信で送信すべき下りデータ量及び前記端末から通知された前記上りデータ量を基に、前記上り通信と前記下り通信との通信速度比を変更する変更手段をさらに具備したことを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項１５】
前記下り通信の時間幅と、前記上り通信の時間幅を変更することにより、前記通信速度比を変更することを特徴とする請求項１４記載の無線通信システム。
【請求項１６】
前記下り通信のタイムスロット内で、前記複数のサブキャリアのうちの一部のサブキャリアの送信を停止し、当該一部のサブキャリアの周波数帯のＦＨ信号を前記端末から送信させることにより、前記通信速度比を変更することを特徴とする請求項１４記載の無線通信システム。
【請求項１７】
前記上り通信のタイムスロット内で、前記端末に前記複数のサブキャリアのうちの一部のサブキャリアの利用を停止させ、前記複数のサブキャリアのうちの当該一部のサブキャリアのみを含むＯＦＤＭ信号を前記端末へ送信することにより、前記通信速度比を変更することを特徴とする請求項１４記載の無線通信システム。
【請求項１８】
前記下り通信のタイムスロット内で送信される前記ＯＦＤＭ信号の先頭及び終端シンボルは基地局と端末との間で既知の信号であり、
前記端末は、受信した前記ＯＦＤＭ信号に含まれる前記先頭及び終端シンボルのうちの少なくとも一方を用いて、当該受信したＯＦＤＭ信号を復調し、
前記推定手段は、受信した前記ＯＦＤＭ信号に含まれる前記先頭及び終端シンボルのうちの少なくとも一方を用いて、前記複数のサブキャリアのそれぞれについて伝送路特性を推定することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項１９】
前記推定手段は、制御信号の状態に対応する指標値を求める手段を具備し、
前記送信手段は、前記指標値を含む前記推定結果を前記基地局へ送信することを特徴とする請求項１８記載の無線通信システム。
【請求項２０】
前記基地局は、前記端末から送信された前記推定結果を基に、前記複数のサブキャリア信号のそれぞれの送信電力を調整する手段をさらに具備したことを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項２１】
基地局から端末への下り通信には複数のサブキャリアを含むＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)信号を用い、端末から基地局への上り通信には前記ＯＦＤＭ信号の周波数帯と同じ周波数帯のＦＨ(Frequency Hopping)信号を用いて、ＴＤＤ(Time Division Duplex)により双方向通信を行う無線通信システムであって、
前記基地局は、
前記上り通信のタイムスロットで前記端末から送信される信号を基に、前記端末と当該基地局との間の伝送路特性を推定する推定手段と、
前記推定手段での推定結果を基に、前記端末に対し、前記複数のサブキャリアのうち前記下り通信で用いるサブキャリアと、前記上り通信で用いるホッピングパターンとのうちの少なくとも一方を割り当てる割当手段を具備したことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２２】
前記端末は、
前記上り通信のタイムスロット内の一部の時間区間内に、基地局と端末との間で既知の信号を前記複数のサブキャリアを含むＯＦＤＭ信号を用いて前記基地局へ送信し、前記上り通信のタイムスロット内の前記一部の時間区間を除く残りの時間区間内に、前記ＦＨ信号を前記基地局へ送信する手段と、
を具備し、
前記基地局の前記推定手段は、前記上り通信のタイムスロットで各端末から送信される前記ＯＦＤＭ信号を基に、前記複数のサブキャリアのそれぞれについて伝送路特性を推定することを特徴とする請求項２１記載の無線通信システム。
【請求項２３】
前記一部の時間区間内には、各端末から送信されるＯＦＤＭ信号が、ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）とＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）のうちのいずれか一方の方式により多重されていることを特徴とする請求項２２記載の無線通信システム。
【請求項２４】
基地局と端末との間で既知の信号は、平均信号電力とピーク信号電力の比が最小となるビット系列の信号であることを特徴とする請求項２２記載の無線通信システム。
【請求項２５】
基地局からの下り通信には複数のサブキャリアを含むＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)信号を用い、基地局への上り通信には前記ＯＦＤＭ信号の周波数帯と同じ周波数帯のＦＨ(Frequency Hopping)信号を用いて、ＴＤＤ(Time Division Duplex)により双方向通信を行う端末装置であって、
受信した前記ＯＦＤＭ信号を基に、前記複数のサブキャリアについて伝送路特性を推定する推定手段と、
前記推定手段での推定結果を前記基地局へ送信する送信手段と、
を具備したことを特徴とする端末装置。
【請求項２６】
端末への下り通信には複数のサブキャリアを含むＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)信号を用い、前記端末からの上り通信には前記ＯＦＤＭ信号の周波数帯と同じ周波数帯のＦＨ(Frequency Hopping)信号を用いて、ＴＤＤ(Time Division Duplex)により双方向通信を行う基地局装置であって、
前記端末から送信された伝送路特性の推定結果を基に、前記端末に対し、前記複数のサブキャリアのうち前記下り通信で用いるサブキャリアと、前記上り通信で用いるホッピングパターンとのうちの少なくとも一方を割り当てる割当手段を具備したことを特徴とする基地局装置。
【請求項２７】
端末への下り通信には複数のサブキャリアを含むＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)信号を用い、前記端末からの上り通信には前記ＯＦＤＭ信号の周波数帯と同じ周波数帯のＦＨ(Frequency Hopping)信号を用いて、ＴＤＤ(Time Division Duplex)により双方向通信を行う基地局装置であって、
前記上り通信のタイムスロットで各端末から送信される信号を基に、前記端末について、当該基地局との間の伝送路特性を推定する推定手段と、
前記推定手段での推定結果を基に、前記端末に対し、前記複数のサブキャリアのうち前記下り通信で用いるサブキャリアと、前記上り通信で用いるホッピングパターンとのうちの少なくとも一方を割り当てる割当手段と、
を具備したことを特徴とする基地局装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下り通信にＯＦＤＭ、上り通信にＦＨを用いた無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
基地局と端末との間で双方向通信を行う従来の無線通信システムは、上下通信の帯域幅や、上下通信の変調方式が同じである上下対称の無線リンクを用いたものがほとんどであった（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
高速データ伝送を実現する変調方式の１つとしてＯＦＤＭがある。ＯＦＤＭにより変調された信号は複数のサブキャリアを含み、時間波形として信号のダイナミックレンジが大きく、送信パワーアンプに線形性が要求されていた。すなわち、ＯＦＤＭを用いて信号を送信する場合、消費電力が大きくなることは必須である。従って、従来の無線通信システムに上記ＯＦＤＭを適用して、（基地局から端末への）高速下り回線を実現する場合、（端末から基地局への）上り回線においても同じ帯域幅、変調方式（ＯＦＤＭ）が用いられるため、端末の消費電力が大きくなるという問題点がある。
【０００４】
基地局と端末との間で双方向通信を行う従来の無線通信システムであって、上下通信の帯域幅が異なり、上り通信と下り通信とで使用する無線周波数帯が異なる無線通信システムがある（例えば、特許文献２参照）。このような上下非対称の無線リンクを用いた無線通信システムでは、上り通信と下り通信とで使用する無線周波数が異なるため、伝送路の特性を正確に推定することができない。従って、送信電力制御、指向性制御、適応変調等の技術を有効に使用することができず、無線回線品質の劣化を招いていた。
【特許文献１】特開２０００−２９９６８１号公報
【特許文献２】特開平７−１７６７９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、従来の上下非対称の無線リンクを用いた無線通信システムでは、下り通信の高速化と、端末の消費電力の低減は実現できる一方、上り通信と下り通信とで使用する無線周波数が異なるため、伝送路の特性を正確に推定することがでず、上下通信の通信品質が低いという問題点があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、基地局と端末との間で高品質な通信を可能にする上下非対称の無線リンクを用いた無線通信システム、端末装置、基地局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】
【０００７】
本発明の無線通信システムは、基地局から端末への下り通信には複数のサブキャリアを含むＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)信号を用い、端末から基地局への上り通信には前記ＯＦＤＭ信号の周波数帯と同じ周波数帯のＦＨ(Frequency Hopping)信号を用いて、ＴＤＤ(Time Division Duplex)により双方向通信を行う無線通信システムであって、前記端末は、受信した前記ＯＦＤＭ信号を基に、前記複数のサブキャリアについて伝送路特性（電力、電力比、位相・振幅の歪みのうちの少なくとも１つ）を推定する推定手段と、前記推定手段での推定結果を前記基地局へ送信する送信手段とを具備し、前記基地局は、前記端末から送信された前記推定結果を基に、前記端末に対し、前記複数のサブキャリアのうち前記下り通信で用いるサブキャリアと、前記上り通信で用いるホッピングパターンとのうちの少なくとも一方を割り当てる割当手段を具備する。
【０００８】
下り通信では上記複数のサブキャリアの全帯域を使用して伝送を行うので、端末側では、当該端末と基地局との間の伝送路の状況を的確に測定することができる。この測定結果を基に、端末に対し、当該端末にとって最適なサブキャリアを優先的に選択して、上り通信で用いるホッピングパターンや、下り通信で用いるサブキャリアを割り当てることにより、基地局と端末との間で高品質の通信を可能にする。
【０００９】
本発明の無線通信システムは、基地局から端末への下り通信には複数のサブキャリアを含むＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)信号を用い、端末から基地局への上り通信には前記ＯＦＤＭ信号の周波数帯と同じ周波数帯のＦＨ(Frequency Hopping)信号を用いて、ＴＤＤ(Time Division Duplex)により双方向通信を行う無線通信システムであって、前記基地局は、前記上り通信のタイムスロットで端末から送信される信号を基に、前記端末と当該基地局との間の伝送路特性を推定する推定手段と、前記推定手段での推定結果を基に、前記各端末に対し、前記複数のサブキャリアのうち前記下り通信で用いるサブキャリアと、前記上り通信で用いるホッピングパターンとのうちの少なくとも一方を割り当てる割当手段を具備する。
【００１０】
上り通信で端末から送信される上記複数のサブキャリアの全帯域を使用したＦＨ信号あるいはＯＦＤＭ信号を基地局が受信すると、基地局では、当該端末と基地局との間の伝送路の状況を的確に測定することができる。この測定結果を基に、端末に対し、当該端末にとって最適なサブキャリアを優先的に選択して、上り通信で用いるホッピングパターンや、下り通信で用いるサブキャリアを割り当てることにより、基地局と端末との間で高品質の通信を可能にする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、基地局と端末との間で高品質の通信を可能にする上下非対称の無線リンクを用いた無線通信システムを容易に構築できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１３】
まず、本実施形態に係る通信システムの概略を説明する。
【００１４】
図１は、無線通信システム全体の概略構成例を模式的に示したものである。図１において、端末ＴＥ１と基地局（あるいは無線アクセスポイント）ＢＳ１は双方向通信を行う。画像やファイルのダウンロードを容易に実現するために下りリンク（ＤＬ）の平均データレートは上りリンク（ＵＬ）に比べ早い。これを実現するために、本実施形態のシステムでは、下りリンクには、複数のサブキャリア信号からなるマルチキャリア信号を用いたＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)をベースとした変調方式、上りリンクには、ＦＨ(Frequency Hopping)を用いた通信を行っている（図４、図８参照）。
【００１５】
この様な構成により、高速データレートを確保しつつ、信号帯域幅、およびダイナミックレンジの狭い上りリンクを実現でき、端末の消費電力を削減することが可能となる。
【００１６】
下りＯＦＤＭ通信と上りＦＨ通信とで双方向通信を実現するために、ＴＤＤ(Time Division Duplex)を用いる場合とＦＤＤ(Frequency division Duplex)を用いる場合とがある。まず、前者の場合について説明する。
【００１７】
下りリンクと上りリンクに同一周波数帯域を使用して、ＴＤＤにより収容する場合を図４に示す。下りリンクで使用するＯＦＤＭ信号は、無線帯域を全て使用して伝送を行うため、受信側では、サブキャリア毎に伝送路での歪み（例えば振幅、位相の歪み）や電力などを推定（測定）することで、無線伝送路の特性を正確に推定することが可能である。一方、ＦＨではキャリア周波数のホッピングを行うため（使用する無線周波数が頻繁に変動するため）、正確に各サブキャリア信号について無線伝送路の特性を測定することは難しい。
【００１８】
しかし、ＯＦＤＭとＦＨをＴＤＤにより組み合わせることで、ＯＦＤＭの各サブキャリアを通じて（当該サブキャリア信号について伝送路特性を推定することで）認識される各無線伝送路の状態を表す情報を、ＦＨによる通信に用いることが可能となる。例えば、下り回線におけるＯＦＤＭの各サブキャリア信号の伝送路特性を測定しつつ、上り回線で送信電力制御やアンテナ指向性制御を行ったり、品質の良い周波数をＦＨホッピングパターンに優先的に割当てを行うなどが、容易に実現することができる。
【００１９】
このように、上記無線通信システムによれば、高速データレートでのデータ送信が可能であるとともに、端末の消費電力を削減することもできる。また、システム制御を容易にし、高い通信品質を実現することが可能となる。
【００２０】
なお、上記無線通信システムでは、図２に示すように、下りリンクのＯＦＤＭ信号にＴＤＭＡ、あるいはＣＤＭＡなどの多重方式、上りリンクにＦＨのホッピングパターンによる多重方式を適用することで、複数のユーザを収容することが可能である。この様な方式とすることで、図３に示すように通信エリアが重なりセルラー状に展開されたシステムにおいても、干渉の制御が容易となる。図５に、下りリンクに複数のユーザの信号を収容する場合を示す。
【００２１】
次に、ＯＦＤＭの下りリンクとＦＨの上りリンクに異なる周波数を利用して双方向通信を実現する場合、すなわち、ＦＤＤ(Frequency division Duplex)の場合を図８を参照して説明する。この場合、基地局と端末の送信タイミングをそれぞれ独立に設計することができるため、無線通信システム内の同期制御を簡略化できる。また、上記ＴＤＤで双方向通信を行う場合と同様、高速データレートでのデータ送信が可能であるとともに、端末の消費電力を削減することもできる。また、システム制御を容易にし、高い通信品質を実現することが可能となる。
【００２２】
以下、下りＯＦＤＭ通信と上りＦＨ通信との双方向通信をＴＤＤで実現する無線通信システムについて説明する。
【００２３】
（第１の実施形態）
まず、下りＯＦＤＭ通信と上りＦＨ通信との双方向通信をＴＤＤで実現する無線通信システムに適用可能な基地局と端末のそれぞれの構成について説明する。
【００２４】
（基地局の構成）
図１８に基地局の構成例を示す。
【００２５】
基地局から各ユーザ＃１〜＃Ｎへ送信するデータと、上りＦＨユーザ割り当て部８から出力されたＦＨパターン情報と、下りＯＦＤＭユーザ割り当て部７から出力されたユーザ割り当て情報は、ユーザ割り当て部１によって、各ユーザに送信する順番と、ユーザ割り当て情報とを用いて並べ替えられる。並べ替えられた（各サブキャリアに分割された）各ユーザ宛ての信号は、図５８に示すように、ＦＤＭ送信部２で変調される。すなわち、ＯＦＤＭ送信部２では、サブキャリア変調部２ａで各サブキャリア信号を変調した後、ＩＦＦＴ部２ｂでＩＦＦＴ（逆フーリエ変換）によりマルチキャリア信号を生成し、ガードインターバル付加部２ｃでガードインターバル付加し、シンボル整形部２ｄで波形の整形を行う。このようにして得られたベースバンド信号は無線部１１に渡される。無線部１１では、ベースバンド信号をＤ／Ａ変換部１１ａでディジタル信号からアナログ信号に変換した後に、周波数変換部１１ｂで中間周波数（ＩＦ）、さらに無線周波数（ＲＦ）に変換してアンテナを介して送信する。
【００２６】
各端末から送信されたＦＨ信号は無線部１２で受信される。無線部１２は、図６１に示すように、ＡＧＣ部１２ａでＡＧＣ（Automatic Gain Control）により受信信号のレベルを補正し、その後、周波数変換部１２ｂで受信信号の周波数変換を行い、Ａ／Ｄ変換部１２ｃでアナログ信号からディジタル信号へ変換して、ＦＨ受信部９へ当該受信信号を出力する。
【００２７】
ＦＨ受信部９は、サブキャリア検波部９ａで無線部１２から出力された受信信号から各サブキャリア信号を検波する。各サブキャリア信号は、伝送路推定部６と、ユーザ分信号抽出部１０へ出力される。
【００２８】
伝送路推定部６では、各サブキャリア信号と、無線部１２で上記ＡＧＣのために測定されたＦＨ信号の受信電力値を基に、各端末から基地局への上りリンクの伝送路特性を推定する。すなわち、端末毎に、各サブキャリア信号について伝送路の歪み、電力値、電力比などの伝送路特性を求める。伝送路推定部６で推定された各端末から基地局への上りリンクの伝送路特性は、下りＯＦＤＭユーザ割り当て部７、上りＦＨユーザ割り当て部８にそれぞれ出力されて、伝送路状態情報と同様、下りリンク及び上りリンクで各端末にチャネルを割り当てる際の判断材料として用いられる。
【００２９】
なお、下りＯＦＤＭユーザ割り当て部７、上りＦＨユーザ割り当て部８は、下りリンク及び上りリンクで各端末にチャネルを割り当てる際には、伝送路推定部６で推定された伝送路特性と、各端末から送信された伝送路状態情報のうちのいずれか一方を用いれば足りる。
【００３０】
さて、ＦＨ受信部９から出力されたサブキャリア信号は、ユーザ信号抽出部１０にも入力する。ユーザ信号抽出部１０では、今回受信したＦＨ信号に用いられている各端末のＦＨパターン情報を用いて、各サブキャリア信号から各ユーザの信号を抽出し、各端末に対応するユーザ信号を出力する。
【００３１】
信号分離部５では、ユーザ信号抽出部１０から出力された各ユーザ信号を復号して、復号された各ユーザ信号から伝送路状態情報と、ユーザデータとを分離する。そして伝送路状態情報を下りＯＦＤＭ割り当て部７と上りＦＨユーザ割り当て部８へ出力する。
【００３２】
下りＯＦＤＭユーザ割り当て部７では、上記伝送路推定結果を基に、各端末に対し、次の下りスロットにおけるチャネル（サブキャリア、シンボル等）を割り当て、その結果を表すユーザ割り当て情報を出力する。上りＦＨユーザ割り当て部８では、上記伝送路推定結果を基に、次の上りスロットにおける各ユーザのＦＨパターンを決定し、その結果を表す各ユーザのＦＨパターン情報を出力する。
【００３３】
（端末の構成）
図１９に端末の構成例を示す。
【００３４】
各ユーザから基地局へ送信するデータは、ＦＨ送信部５１に入力される。ＦＨ送信部５１は、図６０に示すように、多重化部５１ａで入力された当該基地局への送信データと伝送路推定部５２から出力される伝送路状態情報とを多重するとともに、変調部５１ｂで、基地局から通知された（信号分離部５５で得られた）ＦＨパターン情報を用いて変調する。その結果得られるベースバンド信号は無線部５８において、Ｄ／Ａ変換部５８ａでディジタル信号からアナログ信号へ変換された後、周波数変換部５８ｂで周波数変換され、アンテナを介して送信される。
【００３５】
基地局から送信されたＯＦＤＭ信号は、無線部５７で受信される。無線部５７は、図５９に示すように、ＡＧＣ部５７ｂでＡＧＣ（Automatic Gain Control）により当該受信信号のレベルを補正し、その後、周波数変換部５７ｂで受信信号の周波数変換を行い、さらに、当該受信信号をＡ／Ｄ変換部５７ｃでアナログ信号からディジタル信号へ変換し、ＯＦＤＭ受信部５３へ出力する。
【００３６】
ＯＦＤＭ受信部５３は、無線部５３から出力された受信信号に対し、当該受信信号に含まれる同期確立用の既知信号（プリアンブル信号、パイロット信号）を用いて、ＡＦＣ部５３ａでキャリア周波数同期（送受信機間のキャリア周波数誤差を調整し同期をとること）処理、タイミング検出部５３ｂでシンボル・タイミング同期（ＯＦＤＭシンボルと復調処理のタイミング同期をとること）処理を行い、ガードインターバル除去部５３ｃでガードインターバルが除去される。その後、ＦＦＴ部５３ｄでＦＦＴ（フーリエ変換）によるマルチキャリア信号の分波処理を行い、得られた各サブキャリア信号はチャネル等価処理部５３ｅと伝送路推定部５２へ出力される。各サブキャリアから推定される（例えば、伝送路推定部５２に含まれるチャネル推定回路で推定される）伝送路の歪み（各サブキャリア信号の位相と振幅の歪み）を基にして、チャネル等価処理部５３ｅでは、各サブキャリア信号からデータ信号を得る処理（同期検波）を行う。なお、推定された伝送路の歪みを用いて同期検波を行うために、チャネル等価回路を用いることが一般によく行われている。そして、サブキャリア復調部５３ｆは、各サブキャリア信号を復号し、ユーザ信号抽出部５４へ出力する。
【００３７】
無線部５７のＡＧＣ部５７ａでは、上記ＡＧＣのために、受信したＯＦＤＭ信号の受信電力を測定する。この測定されたＯＦＤＭ信号の受信電力値は、伝送路推定部５２に出力される。また、ＯＦＤＭ受信部５３は、ＦＦＴにより得られた各サブキャリア信号（各サブキャリア信号に含まれるパイロット信号（既知信号）を含む）は伝送路推定部５２へも出力する。
【００３８】
伝送路推定部５２は、入力された各サブキャリア信号から、各サブキャリア信号の位相と振幅の歪みを推定するためのチャネル推定回路を有する。このチャネル推定回路により、各サブキャリア信号から推定される伝送路の歪みを推定する。なお、この推定された伝送路の歪みは、前述した同期検波処理にも用いられる。伝送路推定部５２では、さらに、入力した各サブキャリア信号の電力を測定する。また、各サブキャリア信号の電力値とＡＧＣのために測定されたＯＦＤＭ信号の受信電力値とから、各サブキャリア信号について電力比（Ｓ／Ｎ（signal to noise ratio）比）を算出する。
【００３９】
伝送路推定部５２では、各サブキャリアについて推定された伝送路の歪み、電力値、電力比などの伝送路特性から、伝送路状態の悪いサブキャリア信号（例えば、伝送路の歪みや、電力値や電力比が所定の閾値より低いサブキャリア信号）を検出して、当該サブキャリア信号の識別子（例えば、ここでは、番号）を含む伝送路状態情報を生成する。また、各サブキャリアについて推定された伝送路の歪み量（位相、振幅の歪み量）、電力値、電力比を含む伝送路状態情報を生成する。また、各サブキャリアについて推定された伝送路の歪み量（位相、振幅の歪み量）、電力値、電力比とともに、これらを基に判断された伝送路状態の悪いサブキャリア信号の識別子を含む伝送路状態情報を生成する。
【００４０】
伝送路推定部５２は、推定された伝送路特性から、伝送路状態のよいサブキャリア信号（例えば、伝送路の歪みや、電力値や電力比が所定の閾値以上のサブキャリア信号）を用いたホッピングパターンを決定してもよい。この場合、上記伝送路状態情報に、当該ホッピングパターンを含まれていてもよい。
【００４１】
上記伝送路状態情報はＦＨ送信部５１を介して基地局に送信される。
【００４２】
伝送路状態情報は、基地局で受信されると、前述したように、上りＦＨユーザ割り当て部８において、各ユーザに対するホッピングパターンを決定する際に用いられ、また、下りＯＦＤＭユーザ割り当て部７において、各ユーザにサブキャリアなどを割り当てる際に用いられる。
【００４３】
ユーザ信号抽出部５４では、ＯＦＤＭ受信部５３から出力された各サブキャリア信号から、自装置宛ての信号を抽出する。その際、前もって受信されて、記憶部５５ａに記憶されているユーザ割り当て情報を参照する。ユーザ信号抽出部５４は、抽出した自装置宛ての信号を復号して、信号分離部５５へ出力する。
【００４４】
信号分離部５５は、ユーザ信号抽出部５４から出力されたユーザ信号から、当該ユーザ信号に含まれているユーザ割り当て情報とＦＨパターンと自装置宛ての受信データを分離する。ユーザ割り当て情報は、次回受信するＯＦＤＭ信号から（ユーザ信号抽出部５４で）自装置宛ての信号を抽出する際に用いるため、記憶部５５ａへ一時記憶する。また、ＦＨパターン情報は、ＦＨ送信部５１へ出力され、次の上りスロットにおける周波数ホッピングに用いられる。
【００４５】
（基地局と端末の動作）
図６は、下りリンクで送信されたＯＦＤＭ信号を受信する各端末で推定された伝送路の特性を表す情報を利用して、送信電力制御、ＦＨホッピングパターン制御等を行う場合を説明するための図である。また、図７は、その際の動作を説明するためのフローチャートである。以下、図６、図７を参照して説明する。
【００４６】
上記無線通信システムでは、下りリンクがＯＦＤＭであるということを利用し、端末側では、第１のタイムスロットで送信される下りリンクのＯＦＤＭ信号（例えば、情報シンボル、パイロット信号など）から伝送路特性（例えば、サブキャリア電力、伝送路の歪み（位相、振幅）、遅延プロファイル、伝送路周波数応答等）を推定（測定）する（図７のステップＳ１、ステップＳ２）。その結果得られる情報（例えば、低電力のサブキャリアを示すサブキャリア番号、各サブキャリアの受信電力値・Ｓ／Ｎ比（signal to noise ratio）、ホッピングパターンの候補等のうちの少なくとも１つを含む伝送路状態情報）は、直後の第２のタイムスロットの上りリンクを使用して基地局側に伝送される（図７のステップＳ３）。そして、基地局では、当該伝送路状態情報を基に、次の第３のタイムスロットの下りリンクにおける送信電力制御（ＴＰＣ）を行ったり、さらに次の第４のタイムスロットの上りリンクにおけるＦＨホッピングパターンを決定する（図７のステップＳ４）。
【００４７】
例えば、図６では、サブキャリア＃ｎの周波数帯の伝送路特性（例えば受信電力値）が所定の閾値より低いので、第３のタイムスロットでは、サブキャリア＃ｎの送信電力を増加したＯＦＤＭ信号を送信する（図７のステップＳ５）。あるいは、第４のタイムスロットではサブキャリア＃ｎの周波数帯にホッピングを行わないようにパターンを決定し、その決定されたホッピングパターンを端末側へ通知する。端末側では、通知されたホッピングパターンを用いて送信を行う（図７のステップＳ６）。
【００４８】
この様な方法でシステム制御を行うことで、無線伝播状況によらず良好な通信品質を維持する無線通信システムを実現することが可能となる。
【００４９】
なお、制御対象として、図６に示した送信電力制御、ＦＨホッピングパターン制御以外に、各端末から送信されてきた上記伝送路状態情報に含まれる各種情報を基に、基地局では、アンテナ指向性制御、適応変調等の制御を行うことができる。
【００５０】
次に、基地局の下りＯＦＤＭユーザ割り当て部７と上りＦＨユーザ割り当て部８で上り・下りの各タイムスロットに割り当てられる各端末のチャネルの配置について説明する。
【００５１】
（第１のスロット構成）
図９に第１のスロット構成例を示す。基地局から各端末への下り通信と、各端末から基地局への上り通信は時間的に多重され同一周波数帯を用いて行なわれる。また、ここでは、上りリンクのＦＨにおいてホッピングする周波数の最小単位は、下りリンクのＯＦＤＭ信号におけるサブキャリアの周波数間隔ΔＦと同じとする。
【００５２】
基地局は各ユーザ（各端末）に対して、周波数および時間領域１０１を用いて、Ｎ＿ＤＬシンボル（Ｎ＿ＤＬは１以上の整数）のＯＦＤＭ信号を送信する。すなわち、１つの下りスロットによりＮ＿ＤＬシンボル送信される。なお、１シンボルは、単位時間当たりに送信できる信号の波形に対応する。図９では、１下りスロットにおいて、サブキャリア＃１から＃８までを用いて１下りスロットで４シンボルのデータを送信する。
【００５３】
基地局がＯＦＤＭ信号の送信を終了し、インターバル時間１０２の後、各端末はあらかじめ基地局から指定された周波数帯を用いて、１つの上りスロットでＮ＿ＵＬシンボル（Ｎ＿ＵＬは１以上の整数）連続して送信する。すなわち、１上りスロットは、Ｎ＿ＵＬシンボル長の時間幅に対応する。
【００５４】
図９では、ユーザ＃１の端末はサブキャリア＃８を用いて１上りスロットで８シンボルを連続して送信している。また、ユーザ＃２の端末はサブキャリア＃３を用いて１上りスロットで８シンボルを連続して送信している。
【００５５】
各端末が送信を終了し、インターバル時間１０５の後、再び基地局が各端末に対して、時間および周波数領域１０６を用いて、下りＯＦＤＭ信号を送信する。また、インターバル時間１０７の後、各端末は基地局に対して指定された周波数帯を用いて送信を行なう。このとき、用いる周波数帯は前回の上りスロットで用いた周波数帯でなくてもよい。図９では、ユーザ＃１の端末はサブキャリア＃５を用いて送信を行い、ユーザ＃２はサブキャリア＃８を用いて送信を行なっている。このように、上り通信では、１上りスロット毎に周波数をホッピングさせて通信を行なっている。言い換えれば、ホッピング周期は、Ｎ＿ＵＬシンボル長時間である。
【００５６】
上記第１のスロット構成によれば、端末側で推定（測定）された各サブキャリアの伝送路特性を用いて、特性のよい周波数帯（サブキャリア）を優先的に選択して上りホッピングパターンを決定することにより、上り通信の伝送効率を向上することができる。
【００５７】
（第２のスロット構成）
図１０に第２のスロット構成例を示す。基地局から各端末への下り通信と、各端末から基地局への上り通信は時間的に多重され同一周波数帯を用いて行なわれる。また、ここでは、上りリンクのＦＨにおいてホッピングする周波数の最小単位は、下りリンクのＯＦＤＭ信号におけるサブキャリアの周波数間隔ΔＦと同じとする。
【００５８】
基地局は各ユーザに対して、周波数および時間領域２０１を用いて、Ｎ＿ＤＬシンボル（Ｎ＿ＤＬは１以上の整数）のＯＦＤＭ信号を送信する。すなわち、１つの下りスロットによりＮ＿ＤＬシンボル送信される。図１０では、サブキャリア＃１から＃８までを用いて４シンボル（１下りスロット）のデータを送信する。
【００５９】
基地局がＯＦＤＭ信号の送信を終了し、インターバル時間２０２の後、各端末は周波数および時間領域２０３の中から、予め基地局から指定されたホッピング周期（１／Ｍ（Ｍは１以上の整数）シンボル長時間）のホッピングパターンを用いて、１上りスロットで、Ｎ＿ＵＬシンボル（Ｎ＿ＵＬは１以上の整数）を送信する。
【００６０】
図１０では、ユーザ＃１は時間「６」において、サブキャリア＃１２、＃１０を用いて１シンボルのデータを送信している。同様に、時間「７」から時間「１１」にかけて、サブキャリア＃８、＃１１、＃２、＃４、＃６、＃７、＃９、＃５、＃３、＃１を順番に用いて１上りスロットで合計６シンボルのデータを送信している。また、ユーザ＃２は時間「６」から時間「１１」にかけてサブキャリア＃３、＃６、＃１１、＃９、＃７、＃５、＃１２、＃１、＃８、＃１０、＃２、＃４を順番に用いて１上りスロットで６シンボルのデータを送信している。このようなスロット構成をとる場合、Ｎ＿ＵＬの値は「６」、Ｍの値は「２」である。
【００６１】
各端末が送信を終了し、インターバル時間２０４の後、再び基地局が各端末に対して、時間および周波数領域２０５を用いて、下りＯＦＤＭ信号を送信する。そして、インターバル時間２０６の後、各端末は基地局に対して指定されたホッピングパターンを用いて送信を行なう。このとき、用いるホッピングパターンは前回の上りスロットで用いたホッピングパターンでなくてもよい。
【００６２】
上記第２のスロット構成によれば、基地局は、端末から通知された、広範囲の周波数帯の高精度な伝送路特性から、下りＯＦＤＭ信号におけるサブキャリア毎の適応変調などの制御を高精度に行なうことができ、下り通信の伝送効率を向上することができる。
【００６３】
（第３のスロット構成）
図１１に第３のスロット構成例を示す。基地局から各端末への下り通信と、各端末から基地局への上り通信は時間的に多重され同一周波数帯を用いて行なわれる。また、ここでは、上りＦＨにおいてホッピングする周波数の最小単位は下りＯＦＤＭのサブキャリアの周波数間隔ΔＦと同じとする。
【００６４】
基地局は各ユーザに対して、周波数および時間領域３０１を用いて、１下りスロットでＮ＿ＤＬシンボル（Ｎ＿ＤＬは１以上の整数）のＯＦＤＭ信号を送信する。図１１では、サブキャリア＃１から＃８までを用いて１下りスロットで４シンボルのデータ送信を行なっている。
【００６５】
基地局がＯＦＤＭ信号の送信を終了し、インターバル時間３０２の後、各端末は周波数および時間領域３０３の中から、あらかじめ基地局から指定された周波数を用いて、１上りスロットでＮ＿ＵＬシンボル（Ｎ＿ＵＬは１以上の整数）のデータを送信する。それと同時に、基地局から指定された１／Ｍシンボル長周期のホッピングパターンも用いてＮ＿ＵＬシンボルのデータを送信する。ゆえに各端末は合計２×Ｎ＿ＵＬシンボルの信号を送信する。
【００６６】
図１１では、ユーザ＃１はサブキャリア＃５（周波数及び時間領域３０４）を用いて６シンボルのデータを送信し、それと同時に、時間「６」から「１１」にかけて、サブキャリア＃１２、＃１０、＃８、＃１２、＃２、＃４、＃６、＃７、＃９、＃６、＃３、＃１を順番に用いて４シンボルのデータを送信している。よって、ユーザ＃１は１上りスロットで合計１２シンボルのデータを送信している。同様に、ユーザ＃２はサブキャリア＃１１（周波数及び時間領域３０５）を用いて６シンボルのデータを送信し、それと同時に、時間６から１１にかけて、サブキャリア＃３、＃６、＃１２、＃９、＃７、＃６、＃１２、＃１、＃８、＃１０、＃２、＃４を順番に用いて４シンボルのデータを送信している。よって、ユーザ＃２は合計１２シンボルのデータを送信している。
【００６７】
各端末が送信を終了し、インターバル時間３０６の後、再び基地局が各端末に対して、時間および周波数領域３０７を用いて、下りＯＦＤＭ信号を送信する。また、インターバル時間３０８の後、各端末は基地局に対して指定された周波数とホッピングパターンを用いて送信を行なう。このとき、用いる周波数とホッピングパターンは前回の上りスロットで用いたホッピングパターンでなくてもよい。
【００６８】
上記第３のスロット構成によれば、１上りスロットでは、各端末は、ホッピング周期がＤ＿ＵＬシンボル長の第１のホッピングパターンと、ホッピング周期が１／Ｍ（Ｍは任意の正の整数）シンボル長の第２のホッピングパターンとを用いて信号を送信する。
【００６９】
端末側で推定（測定）された各サブキャリアの伝送路特性を用いて、特性のよい周波数帯（サブキャリア）を優先的に選択して上り送信用の周波数を決定することにより、上り通信の伝送効率を向上することができる。また、基地局は、各端末から通知された広範囲の周波数帯の高精度な伝送路特性から、下りＯＦＤＭ信号におけるサブキャリア毎の適応変調などの制御を高精度に行なうことができ、下り通信の伝送効率を向上することができる。
【００７０】
（第４のスロット構成）
図１２に第４のスロット構成例を示す。基地局から各端末への下り通信と、各端末から基地局への上り通信は時間的に多重され同一周波数帯を用いて行なわれる。また、ここでは、上りＦＨにおいてホッピングする周波数の最小単位は下りＯＦＤＭのサブキャリアの周波数間隔ΔＦと同じとする。
【００７１】
基地局は各ユーザに対して、周波数および時間領域４０１を用いて、ＯＦＤＭ信号を１下りスロットでＮ＿ＤＬシンボル（Ｎ＿ＤＬは１以上の整数）送信する。図１２では、サブキャリア＃１から＃８までを用いて１下りスロットで４シンボルを送信する。
【００７２】
基地局がＯＦＤＭ信号の送信を終了し、インターバル時間４０２の後、各端末は周波数および時間領域４０３の中から、あらかじめ基地局から指定された、ホッピング周期が１／Ｍ（Ｍは１以上の整数）シンボル長のホッピングパターンを用いて、１上りスロットでＮ＿ＵＬシンボル（Ｎ＿ＵＬは１以上の整数）のデータを送信する。なお、このホッピングパターンで利用される周波数帯は、サブキャリア＃１から＃８の周波数帯のうちの一部の周波数領域内に限られている。
【００７３】
図１２では、ユーザ＃１はサブキャリア＃１、＃２、＃３、＃４の周波数領域を用いて周波数をホッピングさせている。時間「６」において、サブキャリア＃３、＃２を用いて１シンボルのデータを送信している。同様に、時間「８」から時間「１１」にかけて、サブキャリア＃１、＃４、＃２、＃３、＃４、＃１、＃２、＃４、＃３、＃１を順番に用いて１上りスロットで合計６シンボルのデータを送信している。また、ユーザ＃２はサブキャリア＃６、＃７、＃８の周波数領域を用いて周波数をホッピングさせている。時間「６」から時間「１１」にかけてサブキャリア＃７、＃６、＃８、＃６、＃８、＃７、＃８、＃６、＃８、＃７、＃６、＃７を用いて１上りスロットで６シンボルのデータを送信している。この場合、Ｎ＿ＵＬの値は「６」、Ｍの値は「２」である。
【００７４】
各端末が送信を終了し、インターバル時間４０４の後、再び基地局が各端末に対して、時間および周波数領域４０５を用いて、下りＯＦＤＭ信号を送信する。また、インターバル時間４０６の後、各端末は基地局に対して指定された周波数領域のホッピングパターンを用いて送信を行なう。このとき、用いるホッピングパターンは前回の上りスロットで用いたホッピングパターンでなくてもよい。
【００７５】
上記第４のスロット構成によれば、端末側で推定された各サブキャリアについての伝送路特性を用いて、特性のよい周波数帯（サブキャリア）を優先的に選択して上りホッピングパターンを決定することにより、上り通信の伝送効率を向上することができる。
【００７６】
（第５のスロット構成）
図１３に第５のスロット構成例を示す。基地局から各端末への下り通信と、各端末から基地局への上り通信は時間的に多重され同一周波数帯を用いて行なわれる。
【００７７】
各端末は基地局に対して、周波数および時間領域５０１を用いて、１上りスロットでＮ＿ＵＬシンボル（Ｎ＿ＵＬは１以上の整数）のＦＨ信号を送信する。
【００７８】
当該端末がＦＨ信号の送信を終了し、インターバル時間５０２の後、基地局は１ユーザ端末に対して時間および周波数領域５０３を用いて１下りスロットでＮ＿ＤＬシンボル（Ｎ＿ＤＬは１以上の整数）のＯＦＤＭ信号を送信する。図１３では、基地局は時間「６」から時間「９」にかけて、ユーザ＃１に対して、１下りスロットで４シンボルのデータを送信している。
【００７９】
基地局が１ユーザに対して送信を終了し、インターバル時間５０４の後、再び各端末が基地局に対して、時間および周波数領域５０５を用いて、上りＦＨ信号を送信する。また、インターバル時間５０６の後、基地局は１ユーザに対して、時間および周波数領域５０７を用いてＯＦＤＭ信号をＮ＿ＤＬシンボル送信する。図１３では、基地局はユーザ＃２に対して、時間「１６」から「１９」にかけて、４シンボルのデータを送信している。
【００８０】
このようなスロット構成を持つことで、端末は受信するべきデータがないときは受信処理を行なう必要がないために、端末の低消費電力化を図ることができる。また、下りのスロット毎に受信すべきユーザ端末の切り換えを行なうので、ユーザ端末毎の送信電力制御などを時間の余裕を持って行なうことができる。
【００８１】
（第６のスロット構成）
図１４に第６のスロット構成例を示す。基地局から各端末への下り通信と、各端末から基地局への上り通信は時間的に多重され同一周波数帯を用いて行なわれる。また、ここでは、上りＦＨにおいてホッピングする周波数の最小単位は下りＯＦＤＭのサブキャリアの周波数間隔ΔＦと同じとする。
【００８２】
各ユーザ端末は基地局に対して、周波数および時間領域６０１を用いて、１上りスロットでＮ＿ＵＬシンボル（Ｎ＿ＵＬは１以上の整数）のＦＨ信号を送信する。ここでは、上りＦＨ信号のホッピングパターンは全てのサブキャリア信号を最低１回以上用いている。
【００８３】
各ユーザがＦＨ信号の送信を終了し、インターバル時間６０２の後、基地局は各サブキャリアに各ユーザのデータを割り当てて、１下りスロットでＮ＿ＤＬシンボル（Ｎ＿ＤＬは１以上の整数）のＯＦＤＭ信号を送信する。
【００８４】
図１４では、基地局は時間「８」から時間「１１」にかけて、ユーザ＃１に対して、サブキャリア＃１０、＃１１、＃１２を用いて、１下りスロットで４シンボルのデータを送信している。またユーザ＃２に対して、サブキャリア＃３、＃４、＃５、＃６を用いて、１下りスロットで４シンボルのデータを送信している。
【００８５】
基地局が各ユーザに対して送信を終了し、インターバル時間６０５の後、再び各端末が基地局に対して、時間および周波数領域６０６を用いて、ＦＨ信号を送信する。また、インターバル時間６０７の後、基地局は各ユーザに対してＮ＿ＤＬシンボルのＯＦＤＭ信号を送信する。このとき、各ユーザに割り当てるサブキャリアは前回の下りスロットで割り当てたサブキャリアと同じでなくてもよい。すなわち、基地局は、各端末にＮ＿ＤＬシンボルのＯＦＤＭ信号を送信する毎に、各端末に割り当てるサブキャリアを変更する。
【００８６】
上記第６のスロット構成によれば、基地局は端末側で推定（測定）された、各サブキャリアについての伝送路特定を用いて、各端末にとって特性のよい周波数帯（サブキャリア）を優先的に選択して、当該端末に対し、下りスロットにおけるサブキャリアを割り当てることができる。従って、下り通信の伝送効率を向上することができる。
【００８７】
（第７のスロット構成）
図１５に第７のスロット構成例を示す。基地局から各端末への下り通信と、各端末から基地局への上り通信は時間的に多重され同一周波数帯を用いて行なわれる。また、ここでは、上りＦＨにおいてホッピングする周波数の最小単位は下りＯＦＤＭのサブキャリアの周波数間隔ΔＦと同じとする。
【００８８】
各ユーザは基地局に対して、周波数および時間領域７０１を用いて、１上りスロットでＮ＿ＵＬシンボル（Ｎ＿ＵＬは１以上の整数）のＦＨ信号を送信する。ここでは、ＦＨ信号のホッピングパターンは１上りスロット毎に割り当てる周波数領域が変化するようなホッピングパターンであるものとする。この例では、ユーザ＃１はサブキャリア＃９を、ユーザ２はサブキャリア＃４をそれぞれ用いて、１上りスロットで６シンボルのデータを送信している。
【００８９】
各ユーザがＦＨ信号の送信を終了し、インターバル時間７０２の後、基地局は各シンボルに各ユーザのデータを割り当てて１下りスロットでＮ＿ＤＬシンボル（Ｎ＿ＤＬは１以上の整数）のＯＦＤＭ信号を送信する。ここでは、基地局は時間「８」、「１０」にユーザ＃１、時間「９」、「１１」にユーザ＃２をそれぞれ割り当て、２シンボルずつのデータを各ユーザの端末へ送信している。
【００９０】
このように、基地局では、ＯＦＤＭ信号が送信される下りスロット内を１シンボル長単位に各端末へ割り当てている。すなわち、下りスロットでは、ＴＤＭＡ(Time Division Multiple Access)により各端末宛ての信号を多重化する。
【００９１】
基地局が各ユーザに対して送信を終了し、インターバル時間７０４の後、再び各端末が基地局に対して、時間および周波数領域７０５を用いて、上りＦＨ信号を送信する。また、インターバル時間７０６の後、基地局は各ユーザに対してＮ＿ＤＬシンボルのＯＦＤＭ信号を送信する。このとき、各ユーザに割り当てるシンボルは前回の下りスロットで割り当てたシンボルでなくてもよい。
【００９２】
上記第７のスロット構成によれば、端末側では、全周波数領域（ここでは、サブキャリア＃１乃至＃１２）のデータを受信するため、精度よく各サブキャリアの伝送路特性を推定することができる。基地局では、各端末にて推定された伝送路特性を用いて、各端末にとって特性のよい周波数帯を優先的に選択して、各端末に対し上りホッピングパターンを決定することにより、上り通信の伝送効率を向上することができる。
【００９３】
（第８のスロット構成）
図１６に第８のスロット構成例を示す。基地局から各端末への下り通信と、各端末から基地局への上り通信は時間的に多重され同一周波数帯を用いて行なわれる。また、ここでは、上りＦＨにおいてホッピングする周波数の最小単位は下りＯＦＤＭのサブキャリアの周波数間隔ΔＦと同じとする。
【００９４】
各ユーザは基地局に対して、周波数および時間領域８０１を用いて、１上りスロットでＮ＿ＵＬシンボル（Ｎ＿ＵＬは１以上の整数）のＦＨ信号を送信する。１上りスロットでは、各端末は、ホッピング周期がＤ＿ＵＬシンボル長の第１のホッピングパターンと、ホッピング周期が１／Ｍ（Ｍは任意の正の整数）シンボル長の第２のホッピングパターンとを用いて、信号を送信する。すなわち、ここでは、上記第１のホッピングパターンは、１上りスロット毎に割り当てる周波数領域が変化するようなホッピングパターンであり、上記第２のホッピングパターンは、１上りスロット内で全サブキャリアを用いるようなホッピングパターンである。
【００９５】
図１６では、ユーザ＃１の端末はサブキャリア＃９を、ユーザ＃２の端末はサブキャリア＃４をそれぞれ用いて、１上りスロットでそれぞれ６シンボルのデータを送信する。さらに、各端末は全てのサブキャリアを使うホッピングパターンを用いて６シンボルのデータを送信する。従って、各端末は１上りスロットで合計１２シンボルのデータを送信している。
【００９６】
各ユーザがＦＨ信号の送信を終了し、インターバル時間８０２の後、基地局は周波数および時間領域８０３を用いて、１シンボル長単位および１キャリア単位に各ユーザのデータを割り当てて、１下りスロットで、Ｎ＿ＤＬシンボル（Ｎ＿ＤＬは１以上の整数）のＯＦＤＭ信号を送信する。図１６の周波数及び時間領域８０３では、ユーザ＃１とユーザ＃２に対する信号を交互に配置することで、各ユーザは全てのサブキャリアにおけるデータを受信することになる。
【００９７】
基地局が各ユーザに対して送信を終了し、インターバル時間８０４の後、再び各端末が基地局に対して、時間および周波数領域８０５を用いて、上りＦＨ信号を送信する。また、インターバル時間８０６の後、基地局は各ユーザに対してＮ＿ＤＬシンボルのＯＦＤＭ信号を送信する。このとき、各ユーザに割り当てるキャリアおよびシンボルは前回の上りスロットで割り当てたキャリア、シンボルでなくてもよい。すなわち、基地局では、Ｎ＿ＤＬシンボルのＯＦＤＭ信号を送信する度に、下りスロットにおいて各ユーザに割り当てるシンボル及サブキャリアを変更するようになっている。
【００９８】
図１６の上りスロット８０５と下りスロット８０７では、ユーザ＃１と基地局の間ではサブキャリア＃６の周波数領域において伝送路状態がよいと判断されされた場合である。ユーザ＃１と基地局の間では、主に、サブキャリア＃６の周波数領域を用いてデータの通信を行うことで、効率よくデータ通信を行う。同時に、その他のサブキャリアを用いてデータの通信を行う事で、他のサブキャリアの伝送路状態を常に監視することもできる。
【００９９】
上記第８のスロット構成によれば、基地局および端末において、伝送路状態を測定したいときや、伝送効率を上げたいときなどの要求が発生した場合に、その要求に適応するように周波数領域の割り当てが行える。
【０１００】
（第９のスロット構成）
図１７に第９のスロット構成例を示す。基地局から各端末への下り通信と、各端末から基地局への上り通信は時間的に多重され同一周波数帯を用いて行なわれる。また、ここでは、上りＦＨにおいてホッピングする周波数の最小単位は下りＯＦＤＭのサブキャリアの周波数間隔ΔＦと同じとする。
【０１０１】
各ユーザは基地局に対して、周波数および時間領域９０１を用いて、１上りスロットでＮ＿ＵＬシンボル（Ｎ＿ＵＬは１以上の整数）のＦＨ信号を送信する。１上りスロットでは、各端末は、ホッピング周期がＤ＿ＵＬシンボル長の第１のホッピングパターンと、ホッピング周期が１／Ｍ（Ｍは任意の正の整数）シンボル長の第２のホッピングパターンとを用いて、信号を送信する。すなわち、上記第１のホッピングパターンは、１上りスロット毎に割り当てる周波数領域が変化するようなホッピングパターンであり、上記第２のホッピングパターンは、１上りスロット内で全サブキャリアを用いるようなホッピングパターンである。
【０１０２】
図１７では、ユーザ＃１の端末はサブキャリア＃９を、ユーザ＃２の端末はサブキャリア＃４をそれぞれ用いて、１上りスロットで６シンボルのデータをそれぞれ送信する。さらに、各端末は全てのサブキャリアを使うホッピングパターンを用いて６シンボルのデータをそれぞれ送信する。従って、ユーザ＃１、ユーザ＃２の端末は、１上りスロットで合計１２シンボルのデータをそれぞれ送信している。
【０１０３】
各ユーザ端末がＦＨ信号の送信を終了し、インターバル時間９０２の後には、基地局は周波数および時間領域９０３を用いて、各ユーザのデータを直交符号により多重したＯＦＤＭ―ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）信号を送信する。図１７では、基地局からユーザ＃１に対する信号とユーザ＃２に対する信号を各ユーザに割り当てた拡散符号を用いて多重して、１下りスロットでＮ＿ＤＬシンボル（Ｎ＿ＤＬは１以上の整数）のＯＦＤＭ―ＣＤＭＡ信号を送信する。
【０１０４】
基地局が各ユーザに対して送信を終了し、インターバル時間９０４の後には、再び各端末が基地局に対して、時間および周波数領域９０５を用いて、上りＦＨ信号を送信する。また、インターバル時間９０６の後、時間および周波数領域９０７を用いて、基地局は各ユーザに対してＯＦＤＭ信号をＮ＿ＤＬシンボル送信する。このとき、各ユーザに割り当てる拡散符号は前回の上りスロットで割り当てた拡散符号でなくてもよい。各ユーザは全てのサブキャリアからデータを受信しているため、各サブキャリアの伝送路特性を精度よく測定することができる。
【０１０５】
図１７の上りスロット９０５は、ユーザ＃１と基地局の間ではサブキャリア＃６の周波数領域において伝送路状態がよいと判断されされた場合であり、ユーザ＃１と基地局との間では、主にサブキャリア＃６の周波数領域を用いてデータの通信を行うことで、効率よくデータ通信を行う。また、同時に、その他のサブキャリアも用いてデータの通信を行う事で、他のサブキャリアの伝送路状態を常に監視することができる。
【０１０６】
上記第９のスロット構成を持つことで、端末側では、全周波数領域の信号を受信するため、精度よく各サブキャリアの伝送路特性を推定することができる。基地局では、各端末で推定された各サブキャリアの伝送路特性を用いて、各端末にとって特性のよい周波数帯を優先的に選択して、各端末に対し上りホッピングパターンを決定することにより、上り通信の伝送効率を向上することができる。
【０１０７】
以上説明したように、上記第１の実施形態によれば、次に示すような効果がある。（１）下りリンクにＯＦＤＭを用いることで高速データ伝送が可能となり、上りリンクにＦＨを用いることで回線の干渉抑圧を行うことができる。さらに、高効率の端末送信パワーアンプを利用することが可能となり、端末の通信時間を長くすることができる。（２）上下リンクで同一周波数を使用し、かつ、下りリンクでは全帯域を使用して伝送を行うので、端末側では、当該端末と基地局との間の伝送路の状況を的確に測定することができる。この測定結果は、上下リンクにおける送信電力制御や、指向性制御、等化制御等にも利用でき、周期的にキャリア周波数の変化するＦＨに対しては特に有効である。（３）下りリンクのＯＦＤＭ信号を受信する端末で測定された伝送路特性を基に、上りリンクのホッピングパターンを決定し、複数のサブキャリアのうち下り通信で用いるサブキャリアを決定することにより、各端末にとって、伝送路の状態の良い帯域のみを利用して通信を行うことで高品質の無線通信を実現する。（４）下り通信のタイムスロットでは、ＴＤＭ(Time Division Multiplex)により各端末宛ての信号を多重化することで、下り通信のタイムスロットでは全帯域を使用して伝送を行うので、各ユーザ毎の伝送路の状況を的確に測定することができる。この測定結果は、ユーザ毎の上下リンクにおける送信電力制御や、指向性制御、等化制御等に利用できる。
【０１０８】
以下、下りＯＦＤＭ通信と上りＦＨ通信との双方向通信をＴＤＤで実現する上記第１の実施形態にかかる無線通信システムのバリエーションについて説明する。
【０１０９】
（第２の実施形態）
第２の実施形態にかかる無線通信システム全体の概略構成を図２を参照して説明する。基地局ＢＳ１は端末ＴＥ１および端末ＴＥ２に向かって下りＯＦＤＭ信号ＤＬ１、ＤＬ２を一定期間送信する。基地局ＢＳ１が下りＯＦＤＭ信号の送信を終了すると、端末ＴＥ１および端末ＴＥ２は基地局ＢＳ１へ下りＯＦＤＭ信号と同一周波数帯を用いて上りＦＨ信号ＵＬ１、ＵＬ２を送信する。このように下りＯＦＤＭ信号と上りＦＨ信号は時間的に多重されている。
【０１１０】
基地局ＢＳ１は各端末ＴＥ１、ＴＥ２に向かって、下りＯＦＤＭ信号および上りＦＨ信号が用いている周波数帯域以外の周波数帯域を用いて、時間同期信号やページング信号（端末へ着信を通知する信号）などを送信する。
【０１１１】
図２０にスロット構成例を示す。基地局ＢＳ１は周波数および時間領域２０１（サブキャリア＃１から＃１２および時間「１」から「４」）を用いて、各端末にＯＦＤＭ方式を用いてデータを送信する。基地局ＢＳ１が下りＯＦＤＭ信号の送信を終了し、ガードタイム２０２の後、各端末は周波数および時間領域２０３（サブキャリア＃１から＃１２および時間「６」から時間「１１」）の範囲であらかじめ基地局との間で定められたホッピングパターンを用いてＦＨ信号を送信する。なお、ここでは、１上りスロットで、全周波数（サブキャリア＃１から＃１２）にまたがるホッピングパターンが用いられることが望ましい。
【０１１２】
各端末が上りＦＨ信号の送信を終了し、ガードタイム２０４の後、基地局は周波数および時間領域２０５を用いて、再びＯＦＤＭ信号を送信する。このように、下りＯＦＤＭ信号と上りＦＨ信号は同一周波数帯を時間多重して使用している。
【０１１３】
また、基地局は下りＯＦＤＭ信号と上りＦＨ信号が用いている周波数帯とは別の周波数帯（制御専用周波数帯）２０８を用いて、時間同期信号やページング信号のうちの少なくとも一方を含む信号（制御信号）を送信している。
【０１１４】
図２１に基地局ＢＳ１の構成例を示す。なお、図２１では、図１８と同一部分には同一符号を付し、本実施形態の特徴的な部分について説明する。各ユーザへ送信するデータは、ユーザ割り当て部１において、ユーザ割り当て情報を用いて、多重され並べ替えられて、ＯＦＤＭ送信部２へ出力される。各ユーザ宛ての信号は、ＯＦＤＭ送信部２において、ＯＦＤＭ信号に変換されて、帯域通過型フィルタ（ＢＰＳ）１４で帯域制限されてから無線部１１へ出力される。
【０１１５】
下りＯＦＤＭ信号の送信が終了すると、端末からのＦＨ信号が無線部１２で受信される。無線部１２から出力される信号は、帯域通過型フィルタ（ＢＰＦ）１３を通って、帯域制限信号となり、ＦＨ受信部９に入力される。
【０１１６】
ＦＨ受信部９は、無線部１２から出力された受信信号から各サブキャリア信号を検波する。各サブキャリア信号は、伝送路推定部６と、ユーザ信号抽出部１０へ出力される。
【０１１７】
伝送路推定部６では、各サブキャリア信号と、無線部１２で上記ＡＧＣのために測定されたＦＨ信号の受信電力値を基に、端末毎に、各サブキャリア信号について伝送路の歪み、電力値、電力比などの伝送路特性を求める。伝送路推定部６で推定された各端末から基地局への上りリンクの伝送路特性は、下りＯＦＤＭユーザ割り当て部７、上りＦＨユーザ割り当て部８にそれぞれ出力されて、下りリンク及び上りリンクで各端末にチャネルを割り当てる際の判断材料として用いられる。
【０１１８】
基地局ＢＳ１では、制御専用周波数帯２０８を用いて、基地局と端末との間の同期処理のための共通パイロット信号（基地局と端末で既知の信号であって時間同期信号）やページング信号（共通パイロットチャネル、ページングチャネル）を送信する。制御信号はチャネル多重部３で多重される。図２１では、多重された制御信号はＣＤＭＡ送信部４に入力し、ここで、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式の拡散および変調処理が行われる。変調された制御信号は、帯域通過型フィルタ（ＢＰＦ）１５を通って、帯域制限された後、無線部１６に入力される。無線部１６では、ＢＰＦ１５から出力されたディジタル信号をアナログ信号に変換した後、周波数変換を行って、下りＯＦＤＭ信号や上りＦＨ信号とは別の周波数帯域２０８で送信する。
【０１１９】
図２２に端末ＴＥ１、ＴＥ２の構成例を示す。なお、図２２では図１９と同一部分には同一符号を付し、本実施形態の特徴的な部分について説明する。端末から基地局への送信データは、ＦＨ送信部５１においてＦＨ信号に変換される。このときのホッピングパターンは、直前の下りスロットで受信したＦＨパターン情報に基づくものである。また、ＦＨ送信部５１は、ＣＤＭＡ受信部６３から出力された同期信号に基づくタイミングで変調を行う。ＦＨ送信部５１から出力されるＦＨ信号は帯域通過型フィルタ（ＢＰＦ）６０で帯域制限された後、無線部５８を通って基地局ＢＳ１へ送信される。
【０１２０】
ＦＨ信号の送信が終了すると、下りスロットを用いて送信される基地局ＢＳ１からのＯＦＤＭ信号の受信を開始する。ＯＦＤＭ信号は、無線部５７で受信されて、ディジタル信号に変換された後、帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）５９を通って帯域制限された受信信号となる。ＯＦＤＭ受信部５３は、帯域制限された受信信号に対する変調を行ない、各サブキャリア信号を出力する。このとき、ＯＦＤＭ受信部５３は、ＣＤＭＡ受信部６３から出力された同期信号に基づくタイミングで変調処理を行なう。
【０１２１】
端末では、さらに、制御信号専用周波数帯２０８の下りリンクで送信される制御信号を無線部６１で受信する。無線部６１では、受信信号に対し、周波数変換、Ａ／Ｄ変換を行い、帯域通過型フィルタ（ＢＰＦ）６２へ出力する。ＢＰＦ６２では、受信信号から制御専用周波数帯２０８に対応する信号が抽出されて、ＣＤＭＡ受信部６３へ出力される。ＣＤＭＡ受信部６３では、入力された信号に対し、予め定められた拡散符号を用いて復調を行い、同期信号や、待ち受け中のページング信号を得る。
【０１２２】
上記第２の実施形態にかかる、下りＯＦＤＭ通信と上りＦＨ通信との双方向通信をＴＤＤで実現する無線通信システムによれば、下りリンクでの高速通信が可能であるとともに、上り通信での端末側のピーク電力が抑えられるため、端末の低消費電力が実現できる。また、時間多重してＯＦＤＭ信号とＦＨ信号の双方向通信を行う事で、基地局では、上りスロットで各端末から送信されるＦＨ信号から、各端末について、各サブキャリアの伝送路特性を推定することが可能になり、伝送効率の向上が可能になる。さらに、上記第２の実施形態では、上記双方向通信に用いる周波数帯域とは別に、基地局から端末への下り制御信号帯域２０８を用いて低速な制御信号を送信している。従って、端末は、ＯＦＤＭ信号の受信処理を行なわずに、同期やページング処理などを行なう事ができるため、待ち受け時などの低消費電力化を実現することができる。
【０１２３】
（第３の実施形態）
第３の実施形態にかかる無線通信システム全体の概略構成は第２の実施形態と同様である。
【０１２４】
図２３に、第３の実施形態にかかる無線通信システムのスロット構成例を示す。基地局ＢＳ１は周波数および時間領域２０１（サブキャリア＃１から＃１２および時間「１」から「４」）を用いて、各端末にＯＦＤＭ方式を用いてデータを送信する。基地局ＢＳ１が下りＯＦＤＭ信号の送信を終了し、ガードタイム２０２の後、各端末は周波数および時間領域２０３（サブキャリア＃１から＃１２および時間「６」から時間「１１」）の範囲であらかじめ基地局との間で定められたホッピングパターンを用いてＦＨ信号を送信する。なお、ここでは、１上りスロットで、全周波数（サブキャリア＃１から＃１２）にまたがるホッピングパターンが用いられることが望ましい。
【０１２５】
各端末が上りＦＨ信号の送信を終了し、ガードタイム２０４の後、基地局は周波数および時間領域２０５を用いて、再びＯＦＤＭ信号を送信する。このように、下りＯＦＤＭ信号と上りＦＨ信号は同一周波数帯を時間多重して使用している。
【０１２６】
端末ＴＥ１、ＴＥ２は、下りＯＦＤＭ信号と上りＦＨ信号が用いている周波数帯とは別の周波数帯（制御専用周波数帯）２０９を用いて、送信電力制御や各端末の位置登録などに用いる信号（制御信号）を送信している。
【０１２７】
図２４に基地局ＢＳ１の構成例を示す。なお、図２４では、図１８、図２１と同一部分には同一符号を付し、本実施形態の特徴的な部分について説明する。各ユーザへ送信するデータ、ＦＨパターン情報、ユーザ割り当て情報は、ユーザ割り当て部１において、ユーザ割り当て情報を用いて、多重され並べ替えられて、ＯＦＤＭ送信部２へ出力される。各ユーザ宛ての信号は、ＯＦＤＭ送信部２において、ＦＤＭ信号に変換されて、帯域通過型フィルタ（ＢＰＳ）１４で帯域制限されて無線部１１から出力される。
【０１２８】
このときＯＦＤＭ送信部２では、送信電力制御部２０から出力された送信電力制御情報を用いて各サブキャリア信号の送信電力を調節する。
【０１２９】
下りＯＦＤＭ信号の送信が終了すると、端末からのＦＨ信号が無線部１２で受信される。無線部１２から出力される信号は、帯域通過型フィルタ（ＢＰＦ）１３を通って、帯域制限信号となり、ＦＨ受信部９に入力される。
【０１３０】
ＦＨ受信部９は、無線部１２から出力された受信信号から各サブキャリア信号を検波する。各サブキャリア信号は、伝送路推定部６と、ユーザ信号抽出部１０へ出力される。
【０１３１】
伝送路推定部６では、各サブキャリア信号と、無線部１２で上記ＡＧＣのために測定されたＦＨ信号の受信電力値を基に、端末毎に、各サブキャリア信号について伝送路の歪み、電力値、電力比などの伝送路特性を求める。伝送路推定部６で推定された各端末から基地局への上りリンクの伝送路特性は、下りＯＦＤＭユーザ割り当て部７、上りＦＨユーザ割り当て部８にそれぞれ出力されて、下りリンク及び上りリンクで各端末にチャネルを割り当てる際の判断材料として用いられる。
【０１３２】
基地局ＢＳ１では、制御信号専用周波数帯２０９の上りリンクで送信される制御信号を無線部１７で受信する。無線部１７では、受信信号に対し、周波数変換、Ａ／Ｄ変換を行い、帯域通過型フィルタ（ＢＰＦ）１８へ出力する。ＢＰＦ１８では、受信信号から制御信号専用周波数帯２０９に対応する信号が抽出されて、ＣＤＭＡ受信部１９へ出力される。ＣＤＭＡ受信部１９では、入力された信号に対し、予め定められた拡散符号を用いて復調を行い、復調された制御信号を送信電力制御部２０、端末位置情報登録部２１へ出力する。
【０１３３】
送信電力制御部２０は、各端末から送信された制御信号を復号して得られる、当該制御信号に含まれている各サブキャリアの電力値や電力比を用いて、次の下りスロットに対する送信電力を制御すべく、無線部１１に対し、送信電力制御情報を出力する。例えば、各サブキャリアの電力値（電力比）が所定の第１の閾値より小さいときには、送信電力を現在の送信電力よりも所定値だけ大きくし、各サブキャリアの電力値（電力比）が所定の第２の閾値以上のときには、送信電力を現在の送信電力よりも所定値だけ小さくし、各サブキャリアの電力値（電力比）が所定の第１の閾値以上で第２の閾値未満のときには、送信電力を変化させないように送信電力を制御する。
【０１３４】
端末位置情報登録部２１は、各端末から送信された制御信号を復号して得られる、当該制御信号に含まれている位置登録情報を、ハンドオーバなどの処理に用いるために上位レイヤへ通知する。
【０１３５】
図２５に端末ＴＥ１、ＴＥ２の構成例を示す。なお、図２５では図１９、図２２と同一部分には同一符号を付し、本実施形態の特徴的名部分について説明する。端末から基地局への送信データは、ＦＨ送信部５１においてＦＨ信号に変換される。このときのホッピングパターンは、直前の下りスロットで受信したＦＨパターン情報に基づくものである。ＦＨ送信部５１から出力されるＦＨ信号は帯域通過型フィルタ（ＢＰＦ）６０で帯域制限された後、無線部５８を通って基地局ＢＳ１へ送信される。
【０１３６】
ＦＨ信号の送信が終了すると、下りスロットを用いて送信される基地局ＢＳ１からのＯＦＤＭ信号の受信を開始する。ＯＦＤＭ信号は、無線部５７で受信されて、ディジタル信号に変換された後、帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）５９を通って帯域制限された受信信号となる。ＯＦＤＭ受信部５３は、帯域制限された受信信号に対する変調を行ない、各サブキャリア信号を出力する。
【０１３７】
端末では、さらに、制御信号専用周波数帯２０９の上りリンクで制御信号を送信する。図２５では、上位レイヤからの位置登録のための情報（位置登録情報）や、伝送路推定部５２で得られる各サブキャリアの電力や電力比を、ＣＤＭＡ送信部６４でＣＤＭＡの多重、拡散、変調を行い、ＣＤＭＡ信号を出力する。ＣＤＭＡ信号は制御専用周波数帯２０９に対応する帯域通過型フィルタ（ＢＰＦ）６５を通って無線部６６へ出力される。無線部６６に入力されたＣＤＭＡ信号に対し、Ｄ／Ａ変換、周波数変換等が行われ、アンテナを介して送信される。
【０１３８】
上記第３の実施形態にかかる無線通信システムによれば、下りリンクでの高速通信が可能であるとともに、上り通信での端末側のピーク電力が抑えられるため、端末の低消費電力が実現できる。また、時間多重してＯＦＤＭ信号とＦＨ信号の双方向通信を行う事で、互いのデータ信号から伝送路特性を推定することが可能になり、伝送効率の向上が可能になる。さらに、上記第３の実施形態では、上記双方向通信に用いる周波数帯域とは別に、端末から基地局への上り制御信号専用周波数帯域２０９を用いて制御信号を送信している。従って、基地局と端末との間で周波数ホッピングパターンのネゴシエーション処理を行なわずに、送信電力制御や位置登録情報などの制御情報を基地局に伝えることができるため、基地局での処理量を低減することが可能になる。
【０１３９】
（第４の実施形態）
第４の実施形態にかかる無線通信システム全体の概略構成は第２の実施形態と同様である。
【０１４０】
図２６に、第４の実施形態にかかる無線通信システムのスロット構成例を示す。図２６では、第３の実施形態の図２３と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。すなわち、図２６では、第３の実施形態で説明した制御専用周波数帯２０９の他に、さらに、第２の実施形態で説明した制御専用周波数帯２０８が設けられている。そして、各端末から基地局へは制御専用周波数帯２０９を用いて、送信電力制御と各端末の位置登録などに用いる信号のうちの少なくともいずれか一方を含む第２の制御信号を送信し、基地局から各端末へは、制御専用周波数帯２０９とは異なる周波数帯の制御専用周波数帯２０８を用いて、時間同期信号とページング信号のうちのいずれか一方を含む第２の制御信号を送信している。
【０１４１】
図２７に第４の実施形態にかかる基地局ＢＳ１の構成例を示す。なお、図２１、図２４と同一部分には同一符号を付し、これらと異なる部分についてのみ説明する。
【０１４２】
第４の実施形態にかかる基地局は、第２の実施形態で説明したように、制御専用周波数帯２０８を用いて、上記第１の制御信号（共通パイロットチャネル、ページングチャネル）を送信するためのチャネル多重部３、ＣＤＭＡ送信部４、ＢＰＦ１５、無線部１６を有している。
【０１４３】
さらに、第３の実施形態で説明したように、制御信号専用周波数帯２０９の上りリンクで送信される上記第２の制御信号を受信するための無線部１７、ＢＰＦ１８、ＣＤＭＡ受信部１９、送信電力制御部２０、端末位置情報登録部２１を有している。
【０１４４】
そして、ＯＦＤＭ送信部２では、送信電力制御部２０から出力された送信電力制御情報を基に、各端末に対する各サブキャリアの送信電力を調整するようになっている。
【０１４５】
図２８に端末ＴＥ１、ＴＥ２の構成例を示す。なお、図２８では図２２、図２５と同一部分には同一符号を付し、これらと異なる部分についてのみ説明する。
【０１４６】
第４の実施形態にかかる端末は、第２の実施形態で説明したように、制御専用周波数帯２０８を用いて、基地局から送信される第１の制御信号（共通パイロットチャネル、ページングチャネル）を受信するための無線部６１、ＢＰＦ６２、ＣＤＭＡ受信部６３を有している。ＦＨ送信部５１は、ＣＤＭＡ受信部６３から出力された同期信号に基づくタイミングで変調を行う。また、ＯＦＤＭ受信部５３は、ＣＤＭＡ受信部６３から出力された同期信号に基づくタイミングで変調処理を行なう。
【０１４７】
さらに、第３の実施形態で説明したように、制御信号専用周波数帯２０９の上りリンクで第２の制御信号を送信するためのＣＤＭＡ送信部６４、ＢＰＦ６５、無線部６６を有している。
【０１４８】
上記第４の実施形態にかかる無線通信システムによれば、下りリンクでの高速通信が可能であるとともに、上り通信での端末側のピーク電力が抑えられるため、端末の低消費電力が実現できる。また、時間多重してＯＦＤＭ信号とＦＨ信号の双方向通信を行う事で、互いのデータ信号から伝送路特性を推定することが可能になり、伝送効率の向上が可能になる。また、上記第４の実施形態では、上記双方向通信に用いる周波数帯域とは別に、端末から基地局への上り制御信号帯域２０９を用いて第２の制御信号を送信している。従って、基地局と端末との間で周波数ホッピングパターンのネゴシエーション処理を行なわずに、送信電力制御や位置登録情報などの制御情報を基地局に伝えることができるため、基地局での処理量を低減することが可能になる。さらに、上記第４の実施形態では、上記双方向通信に用いる周波数帯域とは別に、基地局から端末への下り制御信号帯域２０８を用いて低速な第１の制御信号を送信している。従って、端末は、ＯＦＤＭ信号の受信処理を行なわずに、時間同期処理やページング処理などを行なう事ができるため、待ち受け時などの低消費電力化を実現することができる。このように、上りおよび下りにおいて、制御信号専用帯域２０９，２０８を設けることで、端末の待ち受け時の低消費電力化および、基地局の処理量の削減効果がある。
【０１４９】
（第５の実施の形態）
第５、第６の実施形態では、端末から基地局へ送信すべきデータ量と、基地局から端末へ送信すべきデータ量とから、上り無線リンクと下り無線リンクとの通信速度比を変更する場合について説明する。
【０１５０】
第５の実施形態にかかる無線通信システム全体の概略構成を図２を参照して説明する。基地局ＢＳ１は端末ＴＥ１および端末ＴＥ２に向かって下りＯＦＤＭ信号ＤＬ１、ＤＬ２を一定期間送信する。基地局ＢＳ１が下りＯＦＤＭ信号の送信を終了すると、端末ＴＥ１および端末ＴＥ２は基地局ＢＳ１へ下りＯＦＤＭ信号と同一周波数帯を用いて上りＦＨ信号ＵＬ１、ＵＬ２を送信する。このように下りＯＦＤＭ信号と上りＦＨ信号は時間的に多重されている。そして、第５の実施形態にかかる無線通信システムでは、下りＯＦＤＭ信号と上りＦＨ信号の通信速度比はタイムスロットのフォーマットを変更することによって、動的に変更することができる。
【０１５１】
図２９は、基地局と端末との間で通信速度比を変更するための処理手順を示すフローチャートである。基地局では、一定間隔で、基地局から端末へ送信するべきデータ量を把握している（ステップＳ１１）。また、各端末においても、一定間隔で、各端末から基地局へ送信すべきデータ量を通知している（ステップＳ１２）。端末から基地局への通知は、例えば、上りリンクでＦＨ信号を用いて送られる。
【０１５２】
基地局では、これらの情報を用いて、上りリンクで送信されるデータ量および、下りリンクで送信されるデータ量のバランスが、現在の通信速度比と大きく異なると判断された場合、変更するべき通信速度比の決定を行なう（ステップＳ１３）。例えば、現在の上り通信速度と下り通信速度の比が１：１０であるとする。しかし、下りリンクのデータの量が大きくなっているため、図２９では、上り通信速度と下り通信速度を１：２０に変更しようとしている。
【０１５３】
基地局は、各端末に対してスロットフォーマットの変更情報を送信する（ステップＳ１４）。端末では、スロットフォーマット変更情報を受信して、その準備を開始する。端末はスロットフォーマット変更準備が完了したら、基地局に対してスロットフォーマット変更情報に対する応答信号を返す（ステップＳ１５）。
【０１５４】
基地局では通信している端末が全てスロットフォーマット変更に対する応答信号を返してきたら、スロットフォーマット変更開始信号を送信し、同時に、スロットフォーマットを変更することによって、通信速度比を変更する（ステップＳ１７）。
【０１５５】
このように、基地局では、下りリンクのデータ量と上りリンクのデータ量を常に把握することで、通信速度比の変更を行なうかどうかを判定する。
【０１５６】
下りＯＦＤＭ通信と上りＦＨ通信との双方向通信をＴＤＤで実現する無線通信システムでは、双方向通信で使用される全帯域での伝送路状態を端末で推定することが可能になる。また、上りリンクにＦＨ通信方式を用いることで、ピークアベレージ電力の低減が可能であることから、端末の低消費電力が実現できる。さらに、上り通信と下り通信を時間的に多重することで、お互いの伝送路特性推定値を用いることができ、また、基地局および端末間でのネゴシエーションを、時間的余裕を持って、比較的容易に決定することができる。また、ネゴシエーションを用いて、スロットフォーマットの変更を行なう事によって、システムリソースの有効活用を行なう事ができる。
【０１５７】
次に、図３０を参照して、スロットフォーマットが変更する様子をより具体的に説明する。図３０では、時間「１」、「３」、「５」…を使って基地局から各端末への下りＯＦＤＭ信号が送信されている。また、時間「２」、「４」、「６」…を使って端末から基地局への上りＦＨ信号が送信されている。ここでは、時間「４」における上りリンクのＦＨ信号において、端末が送信しようとするデータ量が送信される。基地局では、各端末から受け取ったデータ量と、各端末に送信すべき下りリンクのデータ量とを考慮して、通信速度比の変更を決定したとする。
【０１５８】
時間「５」の下りリンクにおいて、基地局は各端末に対して、スロットフォーマットの変更情報を送信し、時間「６」の上り通信において各端末はスロットフォーマットの変更情報に対する応答信号を送信する。基地局は現在通信を行っている全ての端末が応答信号を送信したことを確認して、時間「７」の下り通信において各端末に対して、スロットフォーマットの変更開始信号を送信する。
【０１５９】
図３０では、スロットフォーマットの変更前では、１上りスロットと１下りスロットを交互に送信して時間多重を行っていた。時間「８」からは３上りスロットと１下りスロットを交互に送信することによって、上り通信速度を向上している。また、反対に時間「１７」から「１９」では、下り通信を３スロット連続で送信することにより、下り通信速度を向上している。
【０１６０】
図３１に、第５の実施形態にかかる基地局の構成例を示す。なお、図３１において、図１８と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。すなわち、図３１では、送受信タイミング制御部２２が新たに追加されている。
【０１６１】
各端末からは、ＦＨ信号により、送信される上りデータ量情報が送られてくる。この上りデータ量情報は、信号分離部５から上位レイヤへ渡される。
【０１６２】
上位レイヤでは、定期的に各端末から送られてくる上りデータ量と、基地局から端末へ送信するべきデータ量とから、通信速度比を変更すべきであると判断した場合には、各端末に通信速度比を変更すべきタイミングと通信速度比を通知するためのスロットフォーマット変更情報を生成し、それをＯＦＤＭ信号で各端末へ送信する。各端末からはＦＨ信号によりスロットフォーマット変更応答が送信されるので、それを上位レイヤで受け取る。上位レイヤでは、通信中の全端末からのスロットフォーマット変更応答が得られると、各端末へ送信すべきスロットフォーマット変更開始信号を、ＯＦＤＭ信号で送信すべく、ユーザ割り当て部１へ与える。これと同時に、送受信タイミング制御部２２へ、変更すべきタイミングと通信速度比を与える。
【０１６３】
送受信タイミング制御部２１では、当該所望の通信速度比になるようにスロットフォーマットを計算して、当該スロットフォーマットに対応する送受信タイミングとなるように、送信タイミング制御信号及び受信タイミング制御信号をＯＦＤＭ送信部２及びＦＨ受信部９にそれぞれ出力する。
【０１６４】
ＯＦＤＭ送信部２でＯＦＤＭ信号を出力するタイミングは、送受信タイミング制御部２２から出力される送信タイミング制御信号を参照する。また、ＦＨ受信部９での受信処理を行なうタイミングは、送受信タイミング制御部２２から出力された受信タイミング制御信号を用いる。
【０１６５】
図３２に、第５の実施形態にかかる端末の構成例を示す。なお、図３２において、図１９と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。すなわち、図３２では、送受信タイミング制御部６７が新たに追加されている。
【０１６６】
上位レイヤは、定期的に、上りデータ量情報を基地局へ送信すべく、ＦＨ送信部５１へ与える。ＦＨ送信部５１では、上りデータ量情報を前述同様にしてＦＨ信号に変調して基地局へ送信する。下りスロットで、基地局から送信されてきたＯＦＤＭ信号は、前述同様、ＯＦＤＭ受信部５３、ユーザ信号抽出部５４、信号分離部５５で処理されて、自装置宛ての受信データのみが上位レイヤへ渡される。この受信データにスロットフォーマット変更情報が含まれているときは、上位レイヤは、基地局へ送信すべきスロットフォーマット変更応答情報を、ＦＨ信号で送信すべく、ＦＨ送信部５１へ与える。これと同時に、上位レイヤは、送受信タイミング制御部６７に、当該スロットフォーマット変更情報に含まれていた、変更すべきタイミングと通信速度比を与える。
【０１６７】
送受信タイミング制御部６７では、当該所望の通信速度比になるようにスロットフォーマットを計算して、当該スロットフォーマットに対応する送受信タイミングとなるように、送信タイミング制御信号及び受信タイミング制御信号をＦＨ送信部５１及びＯＦＤＭ受信部５３にそれぞれ出力する。
【０１６８】
ＦＨ送信部５１での送信タイミングは、送受信タイミング制御部６７から出力された送信タイミング制御信号を参照する。また、ＯＦＤＭ受信部５３でＯＦＤＭ信号を受信するタイミングは、送受信タイミング制御部６７から出力される受信タイミング制御信号を参照する。
【０１６９】
以上説明したように、上記第５の実施形態によれば、スロットフォーマットの変更を行なう（ＯＦＤＭ信号の送信時間幅と、ＦＨ信号の送信時間幅を変更する）事によって、システムリソースの有効活用を行なう事ができる。また、既存のシステム構成に大きな変更を加えることなく、通信速度比の変更を実現することができる。
【０１７０】
（第６の実施形態）
上記第５の実施形態では、ＯＦＤＭ信号の送信時間幅と、ＦＨ信号の送信時間幅を変更することにより、上り無線リンクと下り無線リンクとの通信速度比を変更していた。すなわち、ＯＦＤＭ信号の送信、ＦＨ信号の送信にそれぞれ１タイムスロットずつ割り当てていたのを、ＯＦＤＭ信号の送信に連続した２あるいは３タイムスロット、ＦＨ信号の送信に１タイムスロットと、スロットフォーマットを変更することで、上り／下りの通信速度比を変更していた。
【０１７１】
第６の実施形態では、上り／下りの通信速度比を変更するための他の手法について説明する。すなわち、ＯＦＤＭ信号の一部のサブキャリアの送信を停止し、この送信を停止した周波数帯及び時間を用いてＦＨ信号を送信することにより、上り／下りの通信速度比を変更する場合について説明する。ここでは、この手法と前述の第５の実施形態とを組み合わせて、上り／下りの通信速度比を変更する場合について説明するが、このうちのいずれか一方のみを用いても、上り／下りの通信速度比を変更することは可能である。
【０１７２】
図３３は、第６の実施形態にかかる無線通信システムで用いられるスロット構成例を示したものである。基地局は周波数および時間領域２０１（サブキャリア＃１から＃１２および時間「１」から「４」）を用いて、各端末にＯＦＤＭ方式を用いてデータを送信する。基地局が下りＯＦＤＭ信号の送信を終了し、ガードタイム２０２の後、各端末は周波数および時間領域２０３（サブキャリア＃１から＃１２および時間「６」から時間「１１」）の範囲であらかじめ基地局との間で定められたホッピングパターンを用いてＦＨ信号を送信する。
【０１７３】
この後、時間「１３」から時間「１６」における下りＯＦＤＭスロットにおいて、基地局はサブキャリア＃１からサブキャリア＃６のデータ送信を停止し、サブキャリア＃７から＃１２までの周波数領域を使ってデータを送信する。このとき、端末は周波数および時間領域２０９（サブキャリア＃１から＃５および時間「１１」から「１７」）を用いてＦＨ信号を基地局に対して送信する。よって、時間「１３」から時間「１６」にかけて、基地局はデータを受信しながら送信を行なう事になる。また、端末においては、データの送信もしくは受信のみを行なうことで、端末構成を簡単にすることができる。
【０１７４】
このように、第６の実施形態にかかる無線通信システムでは、下りリンクにおいて、ユーザに割り当る帯域を制限することにより（下り通信において送信停止周波数および時間領域２０９を形成することにより）、下り通信に使用しないサブキャリアの周波数帯および時間領域を用いて上りＯＦＤＭ通信を行なうようになっている。
【０１７５】
図３４に、第６の実施形態にかかる基地局の構成例を示す。なお、図３４において、前述の第５の実施形態にかかる基地局の構成を示した図３１と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。すなわち、図３４では、ＯＦＤＭ送信部２と無線部１１との間に帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）１４が接続され、無線部１２とＦＨ受信部９との間に帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）１３が接続されている。
【０１７６】
上位レイヤでは、定期的に各端末から送られてくる上りデータ量と、基地局から端末へ送信するべきデータ量とから、通信速度比を変更すべきであると判断した場合には、各端末に通信速度比を変更すべきタイミング及び通信速度比とＯＦＤＭ信号の受信を停止する（あるいはＯＦＤＭ信号の受信に利用する）周波数帯及び時間、あるいは、通信速度比を変更すべきタイミング及び通信速度比とＦＨ信号の送信に利用する周波数帯及び時間を通知するためのスロットフォーマット変更情報を生成し、それをＯＦＤＭ信号で各端末へ送信する。各端末からはＦＨ信号によりスロットフォーマット変更応答が送信されるので、それを上位レイヤで受け取る。上位レイヤでは、通信中の全端末からのスロットフォーマット変更応答が得られると、各端末へ送信すべきスロットフォーマット変更開始信号を、ＯＦＤＭ信号で送信すべく、ユーザ割り当て部１へ与える。これと同時に、送受信タイミング制御部２２へ、変更すべきタイミングと通信速度比、ＯＦＤＭ信号の受信を停止する（あるいはＯＦＤＭ信号の受信に利用する）周波数帯及び時間、ＦＨ信号の送信に利用する周波数帯及び時間を通知する。
【０１７７】
送受信タイミング制御部２２は、上位レイヤから通信速度比の変更すべきタイミングと、変更すべき通信速度比が与えら得ると、当該所望の通信速度比になるようにスロットフォーマットを計算して、当該スロットフォーマットに対応する送受信タイミングとなるように、送信タイミング制御信号と受信タイミング制御信号をＯＦＤＭ送信部２とＦＨ受信部９にそれぞれ出力する。また、上位レイヤから通知されたＯＦＤＭ信号の送信を停止する（あるいはＯＦＤＭ信号の送信に利用する）周波数帯および時間を通知するための送信帯域制御信号と受信帯域制御信号をＢＰＦ１４とＢＰＦ１３にそれぞれ出力する。
【０１７８】
ＯＦＤＭ送信部２でＯＦＤＭ信号を出力するタイミングは、送受信タイミング制御部２２から出力される送信タイミング制御信号により決定され、送信を停止する周波数帯域（あるいは送信に利用する周波数帯域）は、送受信タイミング制御部２２から出力される送信帯域制御信号によりＢＰＦ１１に通知され、ＢＰＦ１４では、この送信帯域制御信号を参照して、ＯＦＤＭ送信部２から出力されるＯＦＤＭ信号の帯域制限を行う。
【０１７９】
また、ＦＨ受信部９での受信処理を行なうタイミングは、送受信タイミング制御部２２から出力された受信タイミング制御信号により決定され、受信する周波数帯域（あるいは受信しない周波数帯域）は、送受信タイミング制御部２２から出力される受信帯域制御信号によりＢＰＦ１３に通知される。ＢＰＦ１３では、この受信帯域制御信号を参照して、ＦＨ受信部９で受信するＦＨ信号の帯域制限を行う。
【０１８０】
このような構成により、ＯＦＤＭ送信部２では、図３３の時間「１３」から時間「１６」における下りＯＦＤＭスロットにおいて、サブキャリア＃１からサブキャリア＃６のデータ送信を停止し、サブキャリア＃７から＃１２までの周波数領域を使ってＯＦＤＭ信号を送信する。また、ＦＨ受信部９では、図３３の時間「１１」から「１７」において、サブキャリア＃１から＃５を用いて端末から送信されるＦＨ信号を受信する。
【０１８１】
図３５に、第６の実施形態にかかる端末の構成例を示す。なお、図３５において、前述の第５の実施形態にかかる端末の構成を示した図３２と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。すなわち、図３５では、ＦＨ送信部５１と無線部５８の間に帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）６０が接続され、無線部５７とＯＦＤＭ受信部５３との間に帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）５９が接続されている。
【０１８２】
上位レイヤでは、スロットフォーマット変更情報を受け取ると、当該スロットフォーマット変更情報に含まれていた、通信速度比を変更すべきタイミングと変更後の通信速度比とＯＦＤＭ信号の受信を停止する（あるいはＯＦＤＭ信号の受信に利用する）周波数帯及び時間、あるいは、通信速度比を変更すべきタイミング及び変更後の通信速度比とＦＨ信号の送信に利用する周波数帯及び時間を送受信タイミング制御部６７に与える。
【０１８３】
送受信タイミング制御部６７は、上位レイヤから通信速度比の変更すべきタイミングと、変更すべき通信速度比が与えら得ると、当該所望の通信速度比になるようなスロットフォーマットに対応する送受信タイミングとなるように、送信タイミング制御信号と受信タイミング制御信号をＦＨ送信部５１とＯＦＤＭ受信部５３にそれぞれ出力する。また、上位レイヤから与えられた、ＯＦＤＭ信号の受信を停止する（あるいはＯＦＤＭ信号の受信に利用する）周波数帯及び時間、あるいは、ＦＨ信号の送信に利用する周波数帯及び時間を通知するための送信帯域制御信号と受信帯域制御信号をＢＰＦ６０とＢＰＦ５９にそれぞれ出力する。
【０１８４】
ＦＨ送信部５１でＦＨ信号を出力するタイミングは、送受信タイミング制御部６７から出力される送信タイミング制御信号により決定され、送信を停止する周波数帯域（あるいは送信に利用する周波数帯域）は、送受信タイミング制御部６７から出力される送信帯域制御信号によりＢＰＦ６０に通知され、ＢＰＦ６０では、この送信帯域制御信号を参照して、ＦＨ送信部５１から出力されるＦＨ信号の帯域制限を行う。
【０１８５】
また、ＯＦＤＭ受信部５３での受信処理を行なうタイミングは、送受信タイミング制御部６７から出力された受信タイミング制御信号により決定され、受信する周波数帯域（あるいは受信しない周波数帯域）は、送受信タイミング制御部６７から出力される受信帯域制御信号によりＢＰＦ５９に通知される。ＢＰＦ５９では、この受信帯域制御信号を参照して、ＯＦＤＭ受信部５３で受信するＯＦＤＭ信号の帯域制限を行う。
【０１８６】
このような構成により、端末では、図３３の時間「１１」から「１７」において、ＦＨ送信部５１でサブキャリア＃１から＃５を用いて基地局へＦＨ信号を送信する。あるいは、この時間帯にはＦＨ信号の送信を行わずに、時間「１３」から時間「１６」にかけて基地局から送信されるサブキャリア＃１からサブキャリア＃６を含むＯＦＤＭ信号を、ＯＦＤＭ受信部５３で受信する。
【０１８７】
以上説明したように、上記第６の実施形態によれば、上り通信の伝送速度が向上し、より詳細な通信速度比の変更を行なう事ができる。また、既存のシステム構成に大きな変更を加えることなく、より詳細な通信速度比の変更を実現することができる。
【０１８８】
なお、図３３では、下りリンクに送信停止周波数および時間領域を形成する場合を示したが、図３６のように、上りリンクに送信停止周波数および時間領域を形成することも可能である。この場合の基地局、端末の構成は、図３４、図３５と同様である。
【０１８９】
図３６において、基地局は周波数および時間領域２０１（サブキャリア＃１から＃１２および時間「１」から「４」）を用いて、各端末にＯＦＤＭ方式をもちいてデータを送信する。基地局が下りＯＦＤＭ信号の送信を終了し、ガードタイム２０２の後、各端末は周波数および時間領域２１０（サブキャリア＃７から＃１２および時間「６」から時間「１１」）の範囲であらかじめ基地局との間で定められたホッピングパターンを用いてＦＨ信号を送信する。ここで、周波数および時間領域２１１（サブキャリア＃１から＃６及び時間「５」から「１２」）については、下りＯＦＤＭ信号を送信する領域とする。従って、各端末では、この領域２１１については、送信を行なわないようなホッピングパターンを用いる。
【０１９０】
基地局は周波数および時間領域２１０における各端末からの上り信号を受信しながら、周波数および時間領域２１１を用いて、端末に下りＯＦＤＭ信号を送信する。また、端末は、データの送信もしくは受信のみを行なうことで、端末構成を簡単にすることができる。各端末が時間「１１」において上り通信を終了して、ガードタイム２０４の後、再び基地局は全サブキャリアを用いて、データを送信する。
【０１９１】
図３６では、上りリンクにおいて、帯域を制限するようなホッピングパターンを用いることにより（上り通信において送信停止周波数および時間領域を形成することにより）、上りリンクで使用しない周波数および時間領域を用いて下りＯＦＤＭ通信を行なうようになっている。このようなスロット構成にすることで、下り通信の伝送速度を向上し、より詳細な通信速度比の変更を行なう事ができる。
【０１９２】
（第７の実施形態）
第７の実施形態にかかる無線通信システム全体の概略構成は図２と同様である。すなわち、基地局ＢＳ１は端末ＴＥ１および端末ＴＥ２に向かって下りＯＦＤＭ信号ＤＬ１、ＤＬ２を一定期間送信する。基地局ＢＳ１が下りＯＦＤＭ信号の送信を終了すると、端末ＴＥ１および端末ＴＥ２は基地局ＢＳ１へ下りＯＦＤＭ信号と同一周波数帯を用いて上りＦＨ信号ＵＬ１、ＵＬ２を送信する。このように下りＯＦＤＭ信号と上りＦＨ信号は時間的に多重されている。
【０１９３】
図３７は、第７の実施形態にかかる無線通信システムで用いられるスロット構成例を示したものである。基地局ＢＳ１は、周波数および時間領域２０１（サブキャリア＃１から＃１２および時間「１」から「４」）を用いて、各端末にＯＦＤＭ方式をもちいてＮ＿ＤＬシンボルのデータを連続して送信する。このとき、１下りスロットの連続したシンボルのなかで、先頭のシンボル２１３と、終端のシンボル２１４に、基地局および端末が互いに既知であるパイロットシンボルを割り当てる。
【０１９４】
図３７では、サブキャリア＃１０、＃１１にユーザ＃１のデータ、サブキャリア＃４、＃５にユーザ＃２のデータがそれぞれ割り当てられている。基地局ＢＳ１は、（端末から送信されてきた）下りスロットのパイロットシンボルを用いた伝送路推定結果から、各ユーザにとって伝送路状態が良好なサブキャリアを選んで、下りスロットでの各ユーザに対するチャネル割り当てを行っている。
【０１９５】
基地局が下りＯＦＤＭ信号の送信を終了し、ガードタイム２０２の後、各端末は周波数および時間領域２０３（サブキャリア＃１から＃１２および時間「６」から時間「１１」）の範囲であらかじめ基地局から通知されたホッピングパターンを用いてＮ＿ＵＬシンボルのＦＨ信号を連続して送信する。
【０１９６】
図３７では、ユーザ＃１はサブキャリア＃１０、＃１１における伝送路状態が良好であるため、サブキャリア＃１０、＃１１を主に使った、ホッピングパターンを用いている。また、ユーザ＃２はサブキャリア＃４、＃５における伝送路状態が良好であるため、サブキャリア＃４、＃５を主に使った、ホッピングパターンを用いている。
【０１９７】
各端末がデータの送信を終了すると、ガードタイム２０４の後、再び基地局が各端末に対して、下りＯＦＤＭ信号の送信を開始する。
【０１９８】
図３８に、第７の実施形態にかかる基地局の構成例を示す。なお、図３８において、図１８と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。すなわち、図３８のユーザ割り当て部１は、各ユーザ宛ての信号にパイロット信号とを多重する。そして、ＯＦＤＭ送信部２では、先頭と終端にパイロット信号の付加されたＯＦＤＭ信号に変換する。
【０１９９】
また、下りＯＦＤＭユーザ割り当て部７と上りＦＨユーザ割り当て部８では、ＦＨ受信部９で受信されたＦＨ信号に含まれる、各端末から送信された伝送路状態情報を用いて、ユーザ割り当て情報、各ユーザのＦＨパターン情報を生成する。
【０２００】
第７の実施形態にかかる端末の構成例は、図１９と同様である。異なるのは、伝送路状態推定部５２で伝送路状態を推定する際に用いるものは、ＯＦＤＭ受信部５３で受信された各サブキャリア信号の先頭のパイロット信号及び終端のパイロット信号である点である。伝送路状態推定部５２では、ＯＦＤＭ受信部５３から出力された先頭及び終端のパイロット信号のうちの少なくとも一方を用いて、全サブキャリアについて送路状態を推定する。例えば終端のパイロット信号を用いた伝送路状態の推定結果を表す伝送路状態情報は、ＦＨ送信部５１へ出力される。
【０２０１】
また、ＯＦＤＭ受信部５３では、受信したＯＦＤＭ信号の先頭及び終端のパイロット信号のうちの少なくとも一方を基に、受信信号を復号する。例えば、受信したＯＦＤＭ信号の先頭のパイロット信号のうちの少なくとも一方を基に、受信信号を復号する。
【０２０２】
ＦＨ送信部５１は、該基地局への送信データと伝送路推定部５２から出力された伝送路状態情報とを多重するとともに、基地局から通知された（ＯＦＤＭ受信部５３での受信信号から得られた）ＦＨパターン情報を用いてＦＨ信号に変換して送信する。
【０２０３】
図３７の下りスロット中の先頭と終端のシンボル（基地局及び端末で既知のパイロット信号）とを用いた、基地局と端末との間の制御処理について、図３９に示すフローチャートを参照して説明する。
【０２０４】
下りスロット２０１で、基地局は端末に、ＯＦＤＭ信号を用いてＮ＿ＤＬシンボルの信号を送信する（ステップＳ２１）。この信号のうち、先頭のシンボルと終端のシンボルは基地局および端末が既知のパイロット信号である。端末では、下りＯＦＤＭ信号を受信すると、伝送路推定部５２において、先頭のパイロット信号を用いて伝送路状態を推定するとともに（ステップＳ２２）、ＯＦＤＭ受信部５３では受信データを復号する。終端のパイロット信号を用いた伝送路状態の推定結果（伝送路状態情報）は、上りスロット２０３で、ＦＨ信号を用いて、基地局へフィードバックする（ステップＳ２３）。
【０２０５】
基地局では、各端末から受け取った各端末の伝送路状態情報から、各端末について、伝送路状態の良い周波数帯を認識することができる。そして、下りスロット２０５内のサブキャリアを各端末に割り当てる際には、各端末にとって伝送路状態の良い周波数のサブキャリアを優先して割り当てて、ユーザ割り当て情報を生成する。また、各端末に、上りスロット２０７でのＦＨ信号のホッピングパターンを決定する際には、各端末にとって伝送路状態の良い周波数帯を主に用いたホッピングパターンを決定し、各ユーザのＦＨパターン情報を生成する（ステップＳ２４）。
【０２０６】
このようにしてユーザ割り当てを決定した後、基地局は、各端末に各端末宛てのデータを送信するための各端末に割り当てられたサブキャリアを含むＯＦＤＭ信号に、先頭および終端のパイロット信号を付加して、下りスロット２０５を用いて各端末に送信する（ステップＳ２５）。
【０２０７】
上記第７の実施形態によれば、上りリンクにＦＨ通信方式を用いることで、ピークアベレージ電力の低減ができることから、端末の低消費電力を実現できる。また、下りリンクにＯＦＤＭ通信方式用いることで、下り通信の高速化を図ることができる。上り通信と下り通信を時間的に多重することで、お互いの伝送路特性推定値を用いることができる。従って、基地局および端末間でのネゴシエーションを、時間的余裕を持って、比較的容易に行うことができる。
【０２０８】
さらに、上記第７の実施形態によれば、例えば、下りスロット２０１で送信された、ＯＦＤＭ信号の終端のパイロット信号を用いて伝送路状態の推定を行う。この伝送路状態の推定結果は、基地局において、その直後の下りスロット２０５、上りスロット２０３での時間、周波数帯をユーザに割り当てる際に用いる。従って、基地局と端末のデータ送信時に時間的に近い時点における伝送路状態を基に、各端末に、当該端末にとって最適の（伝送路状態のよい）周波数帯を優先して割り当てることができ、誤り率の低減、伝送効率の向上が図れる。
【０２０９】
（第８の実施形態）
第８の実施形態にかかる無線通信システムも、上記第７の実施形態と同様、下りスロットで送信されるＯＦＤＭ信号の先頭と終端に（基地局及び端末が既知の信号である）パイロット信号が含まれている。第８の実施形態にかかる無線通信システムの端末では、ＯＦＤＭ信号の先頭のパイロット信号を用いてＯＦＤＭ信号の復調を行い、終端のパイロット信号を用いてパイロット信号の受信状態を指標化する。
【０２１０】
例えば、終端のパイロット信号の移相および振幅情報を表す基地局と各端末とで共通のテーブルを基地局と端末でそれぞれ記憶しておく。端末では、当該テーブル中の情報の中から現在受信したパイロット信号の状態に最も近い情報を選択する。そしてテーブル中の当該選択された情報のアドレスを識別するための値を、当該パイロット信号の受信状態に対応する指標値とする。指標値（受信状態指標値）は、上りＦＨ信号を用いて、基地局へフィードバックされる。
【０２１１】
基地局では、各端末から受け取った各端末における受信状態の指標値を用いて、伝送路状態を推定する。基地局は、推定した伝送路状態を用いて、各端末に、伝送路状態の良い周波数のサブキャリアを優先して割り当て、また、伝送路状態の良い周波数帯を主に用いたホッピングパターンを決定する。
【０２１２】
第８の実施形態にかかる基地局の構成は、図１８とほぼ同様であり、異なる部分についてのみ説明する。すなわち、ＯＦＤＭ送信部２は、ユーザ割り当て部１から出力された各ユーザ宛てのデータに、上りＦＨユーザ割り当て部８で生成されたＦＨパターン情報、下りＯＦＤＭユーザ割り当て部７で生成されたユーザ割り当て情報を多重し、さらに、先頭と終端にパイロット信号を付加して、ＦＤＭ信号に変換する。
【０２１３】
また、伝送路推定部６では、終端のパイロット信号の移相および振幅情報と指標値（受信状態指標値）とを対応付けるるテーブルを記憶する。そして、ＦＨ受信部９で受信されたＦＨ信号に含まれる、各端末から送信された受信状態指標値を用いて、各端末における各サブキャリアの伝送路状態を推定する。すなわち、当該テーブルから受信状態指標値に対応する終端パイロット信号の位相及び振幅情報を得て、これらに基づく伝送路推定結果を、下りＯＦＤＭユーザ割り当て部７と上りＦＨユーザ割り当て部８に出力する。下りＯＦＤＭユーザ割り当て部７では、上記伝送路推定結果を基に、次の下りスロットにおけるユーザ割り当てを決定し、その結果を表すユーザ割り当て情報を出力する。上りＦＨユーザ割り当て部８では、上記伝送路推定結果を基に、次の上りスロットにおける各ユーザのＦＨパターンを決定し、その結果を表す各ユーザのＦＨパターン情報を出力する。
【０２１４】
第８の実施形態にかかる端末の構成例は、図１９と同様である。異なるのは、伝送路状態推定部５２は、終端のパイロット信号の移相および振幅情報と指標値（受信状態指標値）とを対応付けるテーブルを記憶する。そして、当該テーブルを用いて、ＯＦＤＭ受信部５３で得られた終端のパイロット信号の移相および振幅情報に対応する指標値を得る。この受信状態指標値は、ＦＨ送信部５１へ出力される。ＦＨ送信部５１では、基地局への送信データと伝送路推定部５２から出力された受信状態指標値とを多重するとともに、基地局から通知された（ＯＦＤＭ受信部５３での受信信号から得られた）ＦＨパターン情報を用いてＦＨ信号に変換して送信する。
【０２１５】
図３７の下りスロット中の終端のシンボル（基地局及び端末で既知のパイロット信号）とを用いた、基地局と端末との間の処理動作について、図４０に示すフローチャートを参照して説明する。
【０２１６】
下りスロット２０１で、基地局は端末に、ＯＦＤＭ信号を用いてＮ＿ＤＬシンボルの信号を送信する（ステップＳ３１）。この信号のうち、先頭のシンボルと終端のシンボルは基地局および端末が既知のパイロット信号である。端末では、下りＯＦＤＭ信号を受信すると、伝送路推定部５２では、受信された終端のパイロット信号の移相および振幅情報に対応する指標値を求める（ステップＳ３２）。この指標値は、上りスロット２０３で、ＦＨ信号を用いて、基地局へフィードバックする（ステップＳ３３）。
【０２１７】
基地局では、各端末から受け取った受信状態指標値から、各端末における各サブキャリアの伝送路状態を推定する（ステップＳ３４）。そして、伝送路推定結果を基に、次の下りスロットにおけるユーザ割り当てを決定し、その結果を表すユーザ割り当て情報を生成する。また、伝送路推定結果を基に、次の上りスロットにおける各ユーザのＦＨパターンを決定し、その結果を表す各ユーザのＦＨパターン情報を生成する（ステップＳ３５）。
【０２１８】
このようにしてユーザ割り当てを決定した後、基地局は、各端末に各端末宛てのデータを送信するための各端末に割り当てられたサブキャリアを含むＯＦＤＭ信号に、先頭および終端のパイロット信号を付加して、下りスロット２０５を用いて各端末に送信する（ステップＳ３６）。
【０２１９】
上記第８の実施形態によれば、上りリンクにＦＨ通信方式を用いることで、ピークアベレージ電力の低減ができることから、端末の低消費電力を実現できる。また、下りリンクにＯＦＤＭ通信方式用いることで、下り通信の高速化を図ることができる。上り通信と下り通信を時間的に多重することで、お互いの伝送路特性推定値を用いることができる。従って、基地局および端末間でのネゴシエーションを、時間的余裕を持って、比較的容易に行うことができる。
【０２２０】
さらに、上記第８の実施形態によれば、端末では、例えば下りスロット２０１で送信されたＯＦＤＭ信号を受信すると、当該ＯＦＤＭ信号に含まれる終端のパイロット信号の受信状態を表す指標値を求める。この指標値は、上りスロット２０３で基地局へ送信され、基地局で、各端末について伝送路状態を推定する際に用いられる。基地局では、伝送路状態の推定結果から、その直後の下りスロット２０５、上りスロット２０３での時間・周波数帯をユーザに割り当てる。従って、基地局と端末のデータ送信時に時間的に近い時点における伝送路状態を基に、各端末に、当該端末にとって最適の（伝送路状態のよい）周波数帯を優先して割り当てることができ、誤り率の低減、伝送効率の向上が図れる。
【０２２１】
（第９の実施形態）
第９の実施形態にかかる無線通信システムでは、図４１に示すように、セルラー通信網におけるセル内において基地局ＢＳ１および各端末ＴＥ１、ＴＥ２が、基地局から端末への下りリンクでは複数のサブキャリアを用いたＯＦＤＭ通信を行い、端末から基地局への上りリンクでは周波数ホッピング方式およびＯＦＤＭ方式による通信を行い、ＴＤＤにより下り通信と上り通信との双方向通信を行うようになっている。
【０２２２】
図４２に示すように、ＴＤＤの１下りスロット２０１では、複数のサブキャリアを利用したＯＦＤＭ方式による通信を行う。一方、ＴＤＤの上りスロットでは、図４３に示すように、周波数ホッピング方式およびＯＦＤＭ方式による通信を行う。ただし、上りスロットでのＯＦＤＭ信号の送信スロット（通信時間）は、周波数ホッピング（ＦＨ）信号の送信スロット（通信時間）に比べて短く、各端末はＯＦＤＭ信号は１シンボル分を送信するものとする。また、上りスロットで端末が送信するＯＦＤＭ信号は、受信品質測定用のパイロット信号として用いるため、基地局ＢＳ１および端末ＴＥ１、ＴＥ２には既知のシンボル系列である。以下の説明では、上りスロットで端末が送信するＯＦＤＭ信号を既知信号と呼ぶことがある。
【０２２３】
上りスロットで、端末がＯＦＤＭ方式によって送信する既知信号は、基地局側にて各サブキャリアの伝送品質を測定（推定）する際に利用される。伝送品質の測定結果は、下りスロットで利用するサブキャリアを選択する指針に用いられる。
【０２２４】
図４４は、第９の実施形態にかかる通信システムの基地局と端末との間の上記既知信号を用いた処理動作を説明するためのフローチャートである。
【０２２５】
端末は、上りスロットにおいて、図４３に示したように、ＯＦＤＭ信号の既知信号を送信する（ステップＳ５１）。既知信号の送信後、端末はＦＨ信号の送信を行う（ステップＳ５２）。一方、基地局は、受信したＯＦＤＭ信号を復調し、既知信号の系列から全サブキャリアについて受信電力を測定することで、各端末における各サブキャリアの受信品質を推定することが可能になる（ステップＳ５３）。
【０２２６】
各サブキャリアの受信電力を測定した後に、基地局は、その後の下りスロットで各端末との通信に利用するサブキャリアを選択する（ステップＳ５４）。例えば、受信電力値が予め定められた閾値以上のサブキャリアのなかから受信電力値が高いサブキャリアを優先的に選択する。そして、受信電力値が閾値に満たないサブキャリアは端末との通信に利用しないようにする。
【０２２７】
基地局は、各端末に対し選択されたサブキャリアを通知するための信号を送信した後（ステップＳ５６）、当該選択されたサブキャリアを用いて当該端末宛ての送信データを送信する（ステップＳ５７）。
【０２２８】
ここで、上りスロットと下りスロットのそれぞれにおける周波数帯・時間領域（ユーザチャネル）の各端末への割り当て方法について説明する。
【０２２９】
図４５、図４６は、第１の割り当て方法を示したものである。各端末には、上り及び下りスロット内のＯＦＤＭ信号のスロット（タイムスロット）が予め定められている。基地局は、各端末に対し、上りスロット内のＦＨ信号の送信スロット内において、（例えば当該端末における受信品質のよい周波数帯を選択して）周波数ホッピングパターンを決定する。この周波数ホッピングパターンは予め基地局から各端末へ通知されるものとする。
【０２３０】
ステップＳ５４において、図４６に示すように、ユーザ＃１の端末から送信された既知信号から、下りスロット内に当該ユーザ＃１に割り当てたタイムスロット内の周波数領域２５１での受信品質が低いと判断されると、その後は、当該周波数領域２５１のサブキャリアはユーザ＃１には割り当てられていない。同様に、ユーザ＃２の端末から送信された既知信号から、下りスロット内に当該ユーザ＃２に割り当てたタイムスロット内の周波数領域２５２での受信品質が低いと判断されると、当該周波数領域２５２のサブキャリアはユーザ＃２には割り当てられていない。
【０２３１】
なお、図４６では、下りスロット内の各端末に割り当てられた各スロットで、基地局から送信されるＯＦＤＭ信号の先頭シンボルにより、通信に用いるサブキャリアが各端末へ通知されるものとする。
【０２３２】
このように、上りスロットで端末から送信された広帯域信号を利用することにより、既知局では全サブキャリアの受信品質を推定することができる。基地局では、得られた各サブキャリアの受信品質を基に、受信品質が良いサブキャリアを下りスロットで優先的に利用することで、基地局と端末間の通信品質の向上が期待できる。
【０２３３】
図４７、図４８は、第２の割り当て方法を示したものである。上り及び下りスロット内のＯＦＤＭ信号のスロットでは、各端末に対し予め割り当てられた拡散符号を用いて、ユーザ多重を行う場合（ＯＦＣＤＭ：Orthogonal Frequency and code division multiplexing）を示している。各端末は、基地局から指定された拡散符号を用いて通信を行う。基地局は、各端末に対し、上りスロット内のＦＨ信号の送信スロット内において、（例えば、当該端末における受信品質のよい周波数帯を選択して）周波数ホッピングパターンを決定する。この周波数ホッピングパターンは予め基地局から各端末へ通知されるものとする。
【０２３４】
ステップＳ５４において、図４８に示すように、ユーザ＃１の端末から送信された既知信号から、下りスロット内に当該ユーザ＃１に割り当てたタイムスロット内の周波数領域２５３での受信品質が低いと判断されると、その後は、当該周波数領域２５３のサブキャリアはユーザ＃１には割り当てられていない。同様に、ユーザ＃２の端末から送信された既知信号から、下りスロット内に当該ユーザ＃２に割り当てたタイムスロット内の周波数領域２５４での受信品質が低いと判断されると、当該周波数領域２５４のサブキャリアはユーザ＃２には割り当てられていない。
【０２３５】
このように、上りスロットで端末から送信された広帯域信号を利用することにより、既知局では全サブキャリアの受信品質を推定することができる。基地局では、得られた各サブキャリアの受信品質を基に、受信品質が良いサブキャリアを下りスロットで優先的に利用することで、基地局と端末間の通信品質の向上が期待できる。
【０２３６】
図４９は、第９の実施形態にかかる無線通信システムの端末の送信系の構成例を示したものであり、図１９と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。すなわち、図４９では、既知信号を送信するためのＯＦＤＭ送信部８８と、既知信号のビット系列（既知信号のパターン）を記憶する記憶部８７が新たに追加されている。さらに、無線部５８の構成が図１９と異なる。なお、図４９では、無線部５８の構成を図１９よりも詳細に示している。また、第９の実施形態にかかる端末の構成は、図４９に示す送信系の構成以外は全て図１９と同様である。
【０２３７】
ＦＨ送信部５１から出力されるＦＨ信号をディジタル信号からアナログ信号に変換するためのＤ／Ａ変換部８２、周波数変換を行うための周波数変換部８４、アンテナから無線信号を送出するためのパワーアンプ（ＰＡ）８６は図１９の端末の無線部５８にも含まれている。図４９の無線部５８には、さらに、ＯＦＤＭ送信部８８から出力されるＯＦＤＭ信号をディジタル信号からアナログ信号に変換するためのＤ／Ａ変換部８１、周波数変換を行うための周波数変換部８３、周波数変換部８４から出力されるＦＨ信号と周波数変換部８３から出力されるＯＦＤＭ信号のうちのいずれか一方のみをＰＡ８６へ出力するための切替部８５が含まれている。
【０２３８】
一般に、ＯＦＤＭ方式による通信では、広い帯域にまたがってフラットな周波数スペクトルを有する信号を送信するため、送信時間波形のピーク電力と平均電力の差が大きくなり、送信系のパワーアンプ（ＰＡ）の消費電力が問題となる。
【０２３９】
しかし、上りリンクにて送信されるＯＦＤＭ信号は伝送路推定用の既知のビット系列である。よって、あらかじめピーク電力と平均電力の差が（最も）小さくなるような系列を調べておき、これを記憶部８７に予め記憶しておく。そして既知信号を送信する際には、記憶部８７に記憶されたビット系列を読み出して、当該ビット系列に対し、ＯＦＤＭ送信部８８で、符号化、サブキャリア変調、ＩＦＦＴ等を行って、無線部８３を介してアンテナから送信する。図４９に示した構成によれば、ＯＦＤＭ用と周波数ホッピング用の２個のＰＡを用いることなく、１つのＰＡ８６で処理することが可能になる。
【０２４０】
図５０は、第９の実施形態にかかる無線通信システムの端末の送信系の他の構成例を示したものであり、上記図４９と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。すなわち、図５０では、既知信号を送信するためのＯＦＤＭ送信部８８がなく、記憶部８７には、ピーク電力と平均電力の差が小さくなるような（ＰＡＰＲ（最大電力と平均電力との比が小さくなるような））ビット系列そのものではなく、当該ビット系列のＩＦＦＴ後の時間波形が記憶されている。なお、第９の実施形態にかかる端末の構成は、図５０に示す送信系の構成以外は全て図１９と同様である。
【０２４１】
図５０に示す構成の場合、上りリンクで既知信号を送信する際には、記憶部８７に記憶されている波形を読み出して、無線部８３でＤ／Ａ変換、周波数変換を行うようになっている。
【０２４２】
このような構成により、ビット系列をＯＦＤＭ信号に変換するためのＯＦＤＭ送信部８８が不要となり、端末の小型化・低消費電力化が実現できる。
【０２４３】
上り回線で周波数ホッピング方式を用いた場合では、選択したホッピングパターンによっては利用する全帯域の周波数特性を把握できない場合がある。また、下り通信の受信状況に応じて上り通信で利用するサブキャリアを選択する場合には、利用されないサブキャリアには信号が送信されず、そのサブキャリアの受信状況は把握できなくなってしまう。
【０２４４】
しかし、上記第９の実施形態によれば、各端末は上りタイムスロットの一部の時間間隔を用いて、下りタイムスロットで利用する全帯域に渡る広帯域信号を用いて送信する。基地局は、この広帯域信号を受信することで、全帯域における周波数特性の測定が可能になる。上りタイムスロットで端末が送信する広帯域信号を利用することで、基地局では、選択された周波数ホッピングパターンにかかわらず、全通信帯域の周波数特性が測定できる。また、この結果を用いて下り回線にて周波数特性の良いサブキャリアを選択して通信を行うといった処理が可能になる。これにより、端末の受信品質の向上が可能になる。
【０２４５】
上り通信で用いる周波数ホッピングパターンは、端末ごとに直交するように選択される。しかし、端末が上りタイムスロットの一部の区間を用いて送信する広帯域信号を、各端末が同じタイミングで送信した場合は、干渉が生じるため基地局は正しく受信できない。そこで、広帯域信号をＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）とＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）のうちのいずれか一方により多重することにより、基地局における広帯域信号を受信する際の干渉がなくなる。
【０２４６】
ＯＦＤＭ方式では、送信する信号系列によってはピーク信号電力と平均信号電力の比（ＰＡＰＲ）が大きくなることが問題となる。しかし、端末が上り回線で周波数特性の測定用に送信する系列は既知の系列で良いため、あらかじめＰＡＰＲが小さくなるような系列を選んでおくことで、ＰＡＰＲが大きくなることから生じる電力増幅器における非線形歪の影響を軽減できる。
【０２４７】
端末がＯＦＤＭ方式を用いて送信する信号は既知の系列であるため、その系列をＯＦＤＭ方式の送信回路で処理した結果得られる信号の時間波形をあらかじめ記憶しておくことで、端末はＯＦＤＭ方式の送信回路が不要になり、端末の信号処理および回路規模が削減できる。
【０２４８】
（第１０の実施形態）
第１０の実施形態では、第１の実施形態にかかる無線通信システムにおいて、端末が上りスロットで基地局と通信を行うためのホッピングパターンと、基地局が当該端末と下りスロットで通信を行うためのチャネルを決定する際の処理手順の一例を図４１に示す無線通信システムを例にとり説明する。
【０２４９】
図４１に示すように、セルラー通信網におけるセル内において基地局ＢＳ１および各端末ＴＥ１、ＴＥ２が、基地局から端末への下りリンクでは複数のサブキャリアを用いたＯＦＤＭ通信を行い、端末から基地局へ上りリンクでは、周波数ホッピング方式およびＯＦＤＭ方式による通信を行い、ＴＤＤにより下り通信と上り通信との双方向通信を行うようになっている。
【０２５０】
基地局ＢＳ１は、新規にカバーエリアに入る端末に向けて、上りリンクで使用可能なホッピングパターンを通知するための情報を下りリンクの共通チャネルで送信している。
【０２５１】
共通チャネルとは、基地局が自エリアのすべての端末に対して通知すべき共通の情報を伝達するためのチャネルである。基本的に、多重化されている場合でも、既知のチャネルを使用することにより、端末が即時に情報を取り出すことが可能になっている。
【０２５２】
ホッピングパターンとは、ＦＨ方式において送信キャリアの周波数が変化する順番とタイミングを示す情報で、ここでは、サブキャリアをすべて使用するようなパターンとする。ホッピングパターンは、例えば、図５１に示すように、ＯＦＤＭシンボルごとに隣接するサブキャリアに切り替えていくパターン（シーケンシャルホッピング）がある。また、図５２に示すように、ランダムにホッピングするが、一度送信したサブキャリアにはすべてのサブキャリアが一度送信されるまでは送信しないようにするパターン（ランダムホッピング）も可能である。さらに、図５３に示すように、隣接したサブキャリアを飛ばしてホッピングさせるパターン（スライドホッピング）も可能である。
【０２５３】
なお、第１０の実施形態にかかる基地局及び端末の構成は、図１８、図９と同様である。
【０２５４】
次に、図５４を参照して、基地局が端末から送信されたＦＨ信号を用いて、下りリンクでのユーザチャネルを割り当てるための処理動作について説明する。
【０２５５】
基地局は、下りリンクの予め定められた共通チャネルに、上りリンクで空いているホッピングパターンの情報をのせて送信する（ステップＳ６１）。端末は、共通チャネルで通知された空きのホッピングパターンから任意のホッピングパターンを選択して、基地局へのＦＨ信号を送信する（ステップＳ６２）。基地局（例えば、伝送路推定部６）は空いているホッピングパターンに対して常に受信と監視を行っており、一定以上の電力が検知されたとき、端末からの送信があったと見なす。端末からは、一定時間内に全てのサブキャリアが最低１回は利用されるようなホッピングパターンのＦＨ信号が送信される。
【０２５６】
各端末から全サブキャリアを利用したＦＨ信号の送信が終了するまでの間、送信を検知した基地局の伝送路推定部６では、上記ホッピングパターンで送信される信号を用いて伝送路推定を行う。伝送路推定値は、例えば伝送路推定部６内の所定の記憶領域に記憶される（ステップＳ６３）。伝送路推定値は、端末・基地局が送信を行う際に既知の信号としてシンボル内に挿入してあるパイロット信号を受信側が受信し、パイロット信号成分で除算して平均化することで伝送路の振幅・位相の歪みとして抽出した値である。
【０２５７】
基地局は、新規にＦＨ送信を行いはじめた端末以外に、通信中の端末のＦＨ送信信号に対して測定した伝送路推定値も伝送路推定部９内の所定の記憶領域に記憶している。基地局（下りＯＦＤＭユーザ割り当て部７）は各端末の伝送路推定値をもとに、下りＯＦＤＭ信号のチャネル割り当てを更新する（ステップＳ６４）。
【０２５８】
各端末に割り当てられたチャネル（ここでは、例えば１つのサブキャリア）は、例えば、下りリンクの予め定められた共通チャネルを用いて、各端末に通知される（ステップＳ６５）。
【０２５９】
各端末は、上記通知を受けて、それぞれに割り当てられた下りリンクのチャネルを通じて基地局から送信されたデータを受信する（ステップＳ６６）。
【０２６０】
ここで、ステップＳ６４の基地局の下りＯＦＤＭユーザ割り当て部７でのチャネル割り当て処理について図５５を参照して説明する。チャネル割り当て処理は、サブキャリア単位で行うこととし、１つのサブキャリアを１ユーザのチャネルとする。
【０２６１】
全サブキャリア（サブキャリアの総数はＮ）のうちの１つを選択する。これをサブキャリアｉとする。伝送路推定部６内の記憶領域に記憶された伝送路推定値を基に、サブキャリアの割り当てられていない端末群のなかからサブキャリアｉの伝送路の状態が最もよい端末を選択する（ステップＳ７１）。選択された端末が１つのみであるときは、当該端末にサブキャリアｉを割り当てる（ステップＳ７２、ステップＳ７３）。複数の端末が選択されたときには（ステップＳ７２）、当該複数の端末の中で、伝送路推定値が最も大きい端末にサブキャリアｉを割り当てる（ステップＳ７４）。以上のステップＳ７１〜ステップＳ７４の処理をエリア内の全ての端末に対しサブキャリアが割り当てられるまで繰り返す。
【０２６２】
各端末から送信されたＦＨ信号を用いて、各端末に下りリンクでのチャネルを割り当てるまでの過程を図５６に示す。
【０２６３】
上記第１０の実施形態によれば、少ない処理手順で効率のよいチャネル割り当てを行うことができる。
【０２６４】
（第１１の実施形態）
第１１の実施形態では、上記第１０の実施形態にかかる無線通信システムにおいて、下りリンクにおいて、１つのサブキャリアに複数のユーザチャネルを多重する場合について説明する。１つのサブキャリアに複数のチャネルを多重するための手法として、ＣＤＭＡやＴＤＭＡを用いる場合、ＣＤＭＡとＴＤＭＡを組み合わせて用いる場合がある。以下、上記第１０の実施形態と異なる部分について説明する。
【０２６５】
第１１の実施形態にかかる端末の構成例は、図１９とほぼ同様である。異なるのは、ユーザ信号抽出部５４の処理動作である。すなわち、ユーザ信号抽出部５２では、ＯＦＤＭ受信部５３から出力された広帯域信号（複数のサブキャリア信号）から、自装置宛てのシンボルのみを抽出して、信号分離部５５に出力する。例えば、ＣＤＭＡで多重化されている場合、ユーザ割り当て情報には、自装置に割り当てられた拡散符号、あるいは、当該拡散符号を特定するための情報が含まれている。そして、ユーザ信号抽出部５４では、当該拡散符号用いて逆拡散処理を行う。そのほかの動作は第１の実施形態と同様である。
【０２６６】
第１１の実施形態にかかる基地局の構成例は、図１８とほぼ同様である。異なるのは、ユーザ割り当て部１の処理動作である。すなわち、ユーザ割り当て部１は、１つのサブキャリアに複数のユーザチャネルを多重する。例えば、ＣＤＭＡを用いる場合、各棚ＭＴ宇に予め定められた拡散符号を用いて拡散処理を行う。
【０２６７】
多重化はＯＦＤＭシンボルを最小単位として行う。１つのサブキャリアに複数のユーザチャネルを多重するために、ＣＤＭＡを用いる場合、１つのデータを拡散符号によって拡散したチップをＯＦＤＭシンボルとして送信する。当該チップは、周波数軸方向や時間軸方向に並べることが可能で、受信側ではユーザ信号抽出部１０でチップを集めて逆拡散することで復号が可能である。
【０２６８】
このように、１つのサブキャリアに複数のチャネルを割り当てることにより、下りリンクのＯＦＤＭ信号により多くのユーザチャネルを収容することができる。
【０２６９】
実際には、各端末にチャネルとしてＯＦＤＭシンボルを割り当てる場合、端末が必要としている伝送レートから、１下りスロットに必要なＯＦＤＭシンボル数（１ユーザチャネルに含まれるＯＦＤＭシンボルの数）が算出される。
【０２７０】
そこで、第１１の実施形態では、図５４のステップＳ６４において、次のような処理動作を行い、チャネル割り当てを行う。
【０２７１】
基地局のエリアに属する各端末のサブキャリア毎の伝送路推定値のうち、伝送路推定値が高いサブキャリアから順に、当該端末向けに１ＯＦＤＭシンボルずつ割り当てていく。このとき、伝送路推定値が予め定められた閾値に満たない（伝送路状態の悪い）サブキャリアには、チャネルを割り当てない。このようにして、各端末に対し、当該端末のサブキャリア毎の伝送路推定値の高いサブキャリアを優先的に選択しながら、１ユーザチャネル毎に必要な数のＯＦＤＭシンボルを、割り当てていく。
【０２７２】
各端末から送信されたＦＨ信号を用いて、各端末に下りリンクでのチャネルを割り当てるまでの過程を図５７に示す。
【０２７３】
上記第１１の実施形態によれば、第１０の実施形態の場合よりも、より効率よくチャネル割り当てを行うことができる。
【０２７４】
なお、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。
【図面の簡単な説明】
【０２７５】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる無線通信システム全体の概略構成例を模式的に示した図。
【図２】本発明の第１の実施形態にかかる無線通信システム全体の概略構成例を模式的に示した図。
【図３】本発明の第１の実施形態にかかる無線通信システム全体の概略構成例を模式的に示した図。
【図４】下りリンクと上りリンクに同一周波数帯域を使用して、ＴＤＤにより収容する場合を説明するための図。
【図５】下りリンクに複数のユーザの信号を多重する場合を説明するための図。
【図６】下りリンクで送信されたＯＦＤＭ信号を受信する各端末で推定された伝送路の特性を利用して、送信電力制御、ＦＨホッピングパターン制御等を行う場合を説明するための図。
【図７】下りリンクで送信されたＯＦＤＭ信号を受信する各端末で推定された伝送路の特性を利用して、送信電力制御、ＦＨホッピングパターン制御等を行う場合の端末と基地局の処理動作を説明するためのフローチャート。
【図８】ＯＦＤＭの下りリンクとＦＨの上りリンクに異なる周波数を利用して双方向通信を実現する場合（ＦＤＤ）の場合を説明するための図。
【図９】第１のスロット構成を示す図。
【図１０】第２のスロット構成を示す図。
【図１１】第３のスロット構成を示す図。
【図１２】第４のスロット構成を示す図。
【図１３】第５のスロット構成を示す図。
【図１４】第６のスロット構成を示す図。
【図１５】第７のスロット構成を示す図。
【図１６】第８のスロット構成を示す図。
【図１７】第９のスロット構成を示す図。
【図１８】基地局の構成例を示す図。
【図１９】端末の構成例を示す図。
【図２０】第２の実施形態にかかる無線通信システムに適用されるスロット構成を示す図。
【図２１】第２の実施形態にかかる基地局の構成例を示す図。
【図２２】第２の実施形態にかかる端末の構成例を示す図。
【図２３】第３の実施形態にかかる無線通信システムに適用されるスロット構成を示す図。
【図２４】第３の実施形態にかかる基地局の構成例を示す図。
【図２５】第３の実施形態にかかる端末の構成例を示す図。
【図２６】第４の実施形態にかかる無線通信システムに適用されるスロット構成を示す図。
【図２７】第４の実施形態にかかる基地局の構成例を示す図。
【図２８】第４の実施形態にかかる端末の構成例を示す図。
【図２９】第５の実施形態にかかる無線通信システムにおいて、基地局と端末との間で通信速度比を変更するための処理手順を説明するためのフローチャート。
【図３０】スロットフォーマットが変更する様子を説明するための図。
【図３１】第５の実施形態にかかる基地局の構成例を示す図。
【図３２】第５の実施形態にかかる端末の構成例を示す図。
【図３３】第６の実施形態にかかる無線通信システムに適用されるスロット構成を示す図。
【図３４】第６の実施形態にかかる基地局の構成例を示す図。
【図３５】第６の実施形態にかかる端末の構成例を示す図。
【図３６】第６の実施形態にかかる無線通信システムに適用される他のスロット構成を示す図。
【図３７】第７の実施形態にかかる無線通信システムに適用されるスロット構成を示す図。
【図３８】第７の実施形態にかかる基地局の構成例を示す図。
【図３９】下りスロット中の先頭と終端のシンボル（基地局及び端末で既知のパイロット信号）とを用いた、基地局と端末との間の制御処理について説明するためのフローチャート。
【図４０】第８の実施形態にかかる無線通信システムおいて、下りスロット中の先頭と終端のシンボル（基地局及び端末で既知のパイロット信号）とを用いた、基地局と端末との間の制御処理について説明するためのフローチャート。
【図４１】第９の実施形態にかかる無線通信システム全体の概略構成例を模式的に示した図。
【図４２】下りスロットにおける時間・周波数軸での信号の配置を示す図。
【図４３】上りスロットにおける時間・周波数軸での信号の配置を示す図。
【図４４】第９の実施形態にかかる通信システムの基地局と端末との間の既知信号を用いた処理動作を説明するためのフローチャート。
【図４５】上りスロットと下りスロットのそれぞれにおける周波数帯・時間領域（ユーザチャネル）の各端末への割り当て方法の一例を示す図。
【図４６】上りスロットと下りスロットのそれぞれにおける周波数帯・時間領域（ユーザチャネル）の各端末への割り当て方法の一例を示す図。
【図４７】上りスロットと下りスロットのそれぞれにおける周波数帯・時間領域（ユーザチャネル）の各端末への割り当て方法の他の例を示す図。
【図４８】上りスロットと下りスロットのそれぞれにおける周波数帯・時間領域（ユーザチャネル）の各端末への割り当て方法の他の例を示す図。
【図４９】第９の実施形態にかかる無線通信システムの端末の送信系の構成例を示した図。
【図５０】第９の実施形態にかかる無線通信システムの端末の送信系の他の構成例を示した図。
【図５１】シーケンシャルホッピングのホッピングパターンを説明するための図。
【図５２】ランダムホッピングのホッピングパターンを説明するための図。
【図５３】スライドホッピングのホッピングパターンを説明するための図。
【図５４】第１０の実施形態にかかる無線通信システムにおいて、基地局が端末から送信されたＦＨ信号を用いて、下りリンクでのユーザチャネルを割り当てるための処理動作を説明するためのフローチャート。
【図５５】基地局のチャネル割当処理動作を説明するためのフローチャート。
【図５６】各端末から送信されたＦＨ信号を用いて、各端末に下りリンクでのチャネルを割り当てるまでの過程を示す図。
【図５７】第１１の実施形態にかかる無線通信システムにおいて、各端末から送信されたＦＨ信号を用いて、各端末に下りリンクでのチャネルを割り当てるまでの過程を示す図。
【図５８】基地局の送信系の要部（ＯＦＤＭ送信部と無線部）の基本構成例を示す図。
【図５９】端末の受信系の要部（無線部とＯＦＤＭ受信部）の基本構成例を示す図。
【図６０】端末の送信系の要部（ＦＨ送信部と無線部）の基本構成例を示す図。
【図６１】基地局の受信系の要部（無線部とＦＨ受信部）の基本構成例を示す図。
【符号の説明】
【０２７６】
１…ユーザ割当部、２…ＯＦＤＭ送信部、５…信号分離部、６…伝送路推定部、７…下りＯＦＤＭユーザ割り当て部、８…上りＦＨユーザ割り当て部、９…ＦＨ受信部、１０…ユーザ信号抽出部、１１、１２…無線部、５１…ＦＨ送信部、５２…伝送路推定部、５３…ＯＦＤＭ受信部、５４…ユーザ信号抽出部、５５…信号分離部、５５ａ…記憶部、５７、５８…無線部。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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