(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体無線通信を行う通信領域を複数のセルに分割するとともに、前記各セルを更に複数のセクタに分割し、前記各セル毎に無線通信基地局を配置し、前記無線通信基地局と対応するセル内に位置する移動体端末装置との間でＩＰデータの無線通信を行うＩＰデータ無線通信システムにおいて、
前記無線通信基地局は、標準電波を受信することによって得られた基準信号を用いて、前記移動体端末装置との間でＩＰデータの無線通信を行うために使用される信号を、前記複数のセル間又は前記複数のセクタ間の少なくとも一方で同期させることで干渉を低減する干渉低減手段を備えるとともに、
前記移動体端末装置は、標準電波を受信することによって得られた基準信号を用いて、前記無線通信基地局との間でＩＰデータの無線通信を行うために使用される信号を同期させることで干渉を低減する干渉低減手段を備えたことを特徴とするＩＰデータ無線通信システム。
【請求項２】
移動体無線通信を行う通信領域を複数のセルに分割するとともに、前記各セルを更に複数のセクタに分割し、前記各セル毎に無線通信基地局を配置し、前記無線通信基地局と対応するセル内に位置する移動体端末装置との間でＩＰデータの無線通信を行うＩＰデータ無線通信システムにおいて、
前記無線通信基地局は、
標準電波の受信機と、
前記受信機で前記標準電波を受信することによって得られた時刻コードに基づいて基準同期信号を出力する基準発振器と、
前記基準発振器から出力される基準同期信号に基づいてホッピング制御信号を発生する直交周波数ホッピング発生部と、
前記直交周波数ホッピング発生部によって発生されるホッピング制御信号に基づいて各セル内に位置する移動体端末装置との間で送受信されるＩＰデータを制御するＩＰデータ変復調部とを有し、
前記移動体端末装置は、
標準電波の受信機と、
前記受信機で前記標準電波を受信することによって得られた時刻コードに基づいて基準同期信号を出力する基準発振器と、
前記基準発振器から出力される基準同期信号に基づいてホッピング制御信号を発生する直交周波数ホッピング発生部と、
前記直交周波数ホッピング発生部によって発生されるホッピング制御信号に基づいて各セル内に位置する前記無線通信基地局との間で送受信されるＩＰデータを制御するＩＰデータ変復調部とを有することを特徴とするＩＰデータ無線通信システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のＩＰデータ無線通信システムにおいて、
前記無線通信基地局と前記移動体端末装置との間でのＩＰデータの無線通信を、直交符号を用いて行うことを特徴とするＩＰデータ無線通信システム。
【請求項４】
請求項１に記載のＩＰデータ無線通信システムにおいて、
前記無線通信基地局と前記移動体端末装置との間でのＩＰデータの無線通信を、周波数分離を用いて行うことを特徴とするＩＰデータ無線通信システム。
【請求項５】
請求項１に記載のＩＰデータ無線通信システムにおいて、
前記無線通信基地局と前記移動体端末装置との間でのＩＰデータの無線通信を、時間分離を用いて行うことを特徴とするＩＰデータ無線通信システム。
【請求項６】
請求項１に記載のＩＰデータ無線通信システムにおいて、
前記無線通信基地局は、
前記各セクタ毎に異なった周波数ホッピングパターンを使用することを特徴とするＩＰデータ無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＰデータの通信を前提とした移動体向けのＩＰデータ無線通信システムにおいて、無線通信基地局装置間の同期を確立することにより、セクタ間及びセル間の干渉を低減することが可能な移動体向けのＩＰデータ無線通信システムの干渉低減装置、並びにこれを用いた無線通信基地局装置及び移動体端末装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開２００６−２１７３５９号公報
【０００３】
近年、移動体無線通信システムの急速な発展に伴って、移動体向けのＩＰデータ（Internet  Protocol、以下、同様に記す）通信システムも様々な方式が提案されており、実用化されてきている。第４世代の移動体無線通信システムでは、標準規格であるＩＥＥＥ８０２. ２０において、次に示すように、３. ５ＧＨｚ以下の認可が必要な周波数（ライセンスバンド）で運用すること、ユーザーへのデータ転送速度と収容ユーザー数でほかの移動通信システムをしのぐこと、周波数利用効率が高いこと、ＩＰデータの搬送に最適化されていること、最高時速２５０キロでの移動中でもサービスが可能であること、１ユーザーあたりの最大データ転送速度が１．２５ＭＨｚあたり１Ｍｂｐｓを超える等の諸条件が要求されている。
【０００４】
このような要求に応え得る移動体向けＩＰデータ通信システムでは、高能率の周波数利用を可能とする技術である多重アクセス方式として、ＣＤＭＡ（Code  Division  Multiple  Access）、ＴＤＭＡ（Time  Division  Multiple  Access）、ＦＤＭＡ（Frequency  Division  Multiple  Access ）、ＯＦＤＭＡ（Orthogonal  Frequency  Division  Multiple  Access ）等の様々な方式を挙げることができる。
【０００５】
この移動体向けのＩＰデータ通信システムは、既に広く普及しているインターネット環境使用を前提としている。このインターネット環境は、本来的に非同期のシステムであるため、通信事業者が提供する有線伝送路を介した同期ネットワーク等が不要であり、インフラとして非常に低コストのシステムであるという特徴を有している。
【０００６】
また、上記移動体向けのＩＰデータ通信システムでは、例えば、通信領域を複数の単位領域であるセルに分割するとともに、１つのセルを更に第１乃至第３の３つのセクタに分割し、各セルの中心位置に基地局を配置して、当該基地局からセル内の第１乃至第３セクタに向け、指向性アンテナを用いてＩＰデータ信号の送受信を行うように構成される。
【０００７】
ところで、上記移動体向けのＩＰデータ通信システムにおいては、多重アクセスを可能とするため、ＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＦＤＭＡ、あるいはＯＦＤＭＡ方式等を採用しているが、収容可能なユーザー数の増加や周波数特性の影響等によって、隣接するセクタ間やセル間で干渉が発生してしまうという問題点を有していた。
【０００８】
そこで、移動体向けのＩＰデータ通信システムにおいて、隣接するセクタ間やセル間で干渉が発生するのを抑圧するため、ＯＦＤＭＡ方式等においては、ユーザー毎にデータを送信するために割り当てるサブキャリアを、所定のパターンに応じて切り換える所謂“周波数ホッピング" （ＦＨ：Frequency   Hopping ）技術が既に提案されている。
【０００９】
このように、上記“周波数ホッピング" 技術を適用した場合には、ＯＦＤＭＡ方式等において、ユーザー毎にデータを送信するために割り当てるサブキャリアを、所定のパターンに応じて切り換えることにより、理論的には、サブキャリア間の干渉を大幅に低減することができ、隣接するセクタ間やセル間での干渉を抑圧することが期待されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記従来技術の場合には、次のような問題点を有している。すなわち、本発明者らは、上述した“周波数ホッピング" 技術を適用したＯＦＤＭＡ方式を応用した移動体向けのＩＰデータ無線通信システムを試験的に構築して評価実験を行ったところ、耐干渉特性が脆弱であることが判明した。
【００１１】
更に説明すると、本発明者らは、仙台市内中心部をカバーするように、実験基地局を３機設置し、１つのセルを第１セクタと第２セクタと第３セクタの３つのセクタによって構成するとともに、セルの中心に基地局を配置し、当該基地局から第１乃至第３セクタに向けて指向性アンテナを用いてデータ信号の送受信を行うシステムを試験的に構築し、ＯＦＤＭＡ方式を応用した移動体向けのＩＰデータ無線通信システムにおいて、耐干渉性を評価する実験を行った。
【００１２】
実験の結果、ＯＦＤＭＡ方式において、ユーザー毎にデータを送信するために割り当てるサブキャリアを、所定のパターンに応じて切り換えることにより、理論的には、隣接するセクタ間やセル間で干渉が発生する確率を大幅に低減させることができる筈であるが、実際には、隣接するセクタ間やセル間で干渉が頻繁に発生してしまい、耐干渉特性が脆弱であることがわかった。この実験によれば、セクタ内やセル内において干渉が発生しない領域は、隣接するセクタやセルとの境界領域を除いたセクタやセルの中心近傍に限られてしまい、耐干渉特性が脆弱なものであった。
【００１３】
ところで、ＩＰデータ通信とは異なる携帯電話システムなどの移動体通信システムにおいては、特開２００６−２１７３５９号公報等に開示されている技術が既に提案されている。
【００１４】
この特開２００６−２１７３５９号公報に係る移動体通信システムの同期装置は、移動体通信システムの各基地局間のタイミング同期をとる同期装置において、有線伝送路の回線信号からクロックを取得する第１のクロック取得手段と、測位用の通信衛星から送信される時報信号に基づいてクロックを取得する第２のクロック取得手段と、地上波ディジタル放送を受信して地上波ディジタル放送信号からクロックを取得する第３のクロック取得手段と、前記第１のクロック取得手段、前記第２のクロック取得手段及び前記第３のクロック取得手段のうち、クロックを取得できたものを、精度の違いにより予め定められた優先順位に応じて択一的に選択するクロック選択手段と、前記クロック選択手段で選択されたクロックから前記各基地局間のタイミング同期をとるための基準クロックを生成する基準クロック生成手段と、を備えるように構成したものである。
【００１５】
しかしながら、ＩＰデータの通信を前提とした移動体向けの無線通信システムにおいては、本来的に、有線伝送路としてのライン・インターフェースが非同期であるため、ライン・インターフェースから同期信号を抽出することができないという根本的な問題点を有している。
【００１６】
また、上記特開２００６−２１７３５９号公報に係る移動体通信システムの同期装置の場合には、有線伝送路の回線信号からクロックを取得する第１のクロック取得手段以外に、測位用の通信衛星から送信される時報信号に基づいてクロックを取得する第２のクロック取得手段と、地上波ディジタル放送を受信して地上波ディジタル放送信号からクロックを取得する第３のクロック取得手段とを備えているが、測位用の通信衛星から送信される時報信号や地上波ディジタル放送は、準マイクロ波帯、あるいはＵＨＦ帯と周波数が高く、天候や地形等の基地局の立地条件によっては受信できない場合があり、セクタ間やセル間の干渉を安定的に抑制することが困難であるという問題点も有している。
【００１７】
その結果、上記特開２００６−２１７３５９号公報に係る移動体通信システムの同期装置の場合には、最終的に、有線伝送路の回線信号から取得するクロック信号に頼らざるを得ないことになるが、上述したように、ＩＰデータの通信を前提とした移動体向けの無線通信システムは、本来的に、有線伝送路としてのラインインターフェースが非同期であるため、ラインインターフェースから同期信号を抽出することができないという根本的な問題点を依然として有している。
【００１８】
そこで、本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、隣接するセクタ間やセル間等において干渉が発生するのを大幅に抑圧することが可能な移動体向けのＩＰデータ無線通信システムの干渉低減装置、並びにこれを用いた無線通信基地局装置及び移動体端末装置を提供することにある。
【００１９】
また、本発明の目的とするところは、天候や地形等により無線通信基地局の立地条件に左右されることなく、隣接するセクタ間やセル間等において干渉が発生するのを大幅に抑圧することが可能な移動体向けのＩＰデータ無線通信システムの干渉低減装置、並びにこれを用いた無線通信基地局装置及び移動体端末装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
すなわち、請求項１に記載された発明は、移動体無線通信を行う通信領域を複数のセルに分割するとともに、前記各セルを更に複数のセクタに分割し、前記各セル毎に無線通信基地局を配置し、前記無線通信基地局と対応するセル内に位置する移動体端末装置との間でＩＰデータの無線通信を行うＩＰデータ無線通信システムにおいて、
前記無線通信基地局は、標準電波を受信することによって得られた基準信号を用いて、前記移動体端末装置との間でＩＰデータの無線通信を行うために使用される信号を、前記複数のセル間又は前記複数のセクタ間の少なくとも一方で同期させることで干渉を低減する干渉低減手段を備えるとともに、
前記移動体端末装置は、標準電波を受信することによって得られた基準信号を用いて、前記無線通信基地局との間でＩＰデータの無線通信を行うために使用される信号を同期させることで干渉を低減する干渉低減手段を備えたことを特徴とするＩＰデータ無線通信システムである。
【００２２】
さらに、請求項２に記載された発明は、移動体無線通信を行う通信領域を複数のセルに分割するとともに、前記各セルを更に複数のセクタに分割し、前記各セル毎に無線通信基地局を配置し、前記無線通信基地局と対応するセル内に位置する移動体端末装置との間でＩＰデータの無線通信を行うＩＰデータ無線通信システムにおいて、
前記無線通信基地局は、
標準電波の受信機と、
前記受信機で前記標準電波を受信することによって得られた時刻コードに基づいて基準同期信号を出力する基準発振器と、
前記基準発振器から出力される基準同期信号に基づいてホッピング制御信号を発生する直交周波数ホッピング発生部と、
前記直交周波数ホッピング発生部によって発生されるホッピング制御信号に基づいて各セル内に位置する移動体端末装置との間で送受信されるＩＰデータを制御するＩＰデータ変復調部とを有し、
前記移動体端末装置は、
標準電波の受信機と、
前記受信機で前記標準電波を受信することによって得られた時刻コードに基づいて基準同期信号を出力する基準発振器と、
前記基準発振器から出力される基準同期信号に基づいてホッピング制御信号を発生する直交周波数ホッピング発生部と、
前記直交周波数ホッピング発生部によって発生されるホッピング制御信号に基づいて各セル内に位置する前記無線通信基地局との間で送受信されるＩＰデータを制御するＩＰデータ変復調部とを有することを特徴とするＩＰデータ無線通信システムである。
【００２４】
更に、請求項３に記載された発明は、請求項１又は２に記載のＩＰデータ無線通信システムにおいて、
前記無線通信基地局と前記移動体端末装置との間でのＩＰデータの無線通信を、直交符号を用いて行うことを特徴とするＩＰデータ無線通信システムである。
【００２５】
また、請求項４に記載された発明は、請求項１に記載のＩＰデータ無線通信システムにおいて、
前記無線通信基地局と前記移動体端末装置との間でのＩＰデータの無線通信を、周波数分離を用いて行うことを特徴とするＩＰデータ無線通信システムである。
【００２６】
さらに、請求項５に記載された発明は、請求項１に記載のＩＰデータ無線通信システムにおいて、
前記無線通信基地局と前記移動体端末装置との間でのＩＰデータの無線通信を、時間分離を用いて行うことを特徴とするＩＰデータ無線通信システムである。
【００２９】
また、請求項６に記載された発明は、請求項１に記載のＩＰデータ無線通信システムにおいて、
前記無線通信基地局は、
前記各セクタ毎に異なった周波数ホッピングパターンを使用することを特徴とするＩＰデータ無線通信システムである。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、隣接するセクタ間やセル間等において干渉が発生するのを大幅に抑圧することが可能な移動体向けのＩＰデータ無線通信システムを提供することができる。
【００３３】
また、本発明によれば、天候や地形等により無線通信基地局の立地条件に左右されることなく、隣接するセクタ間やセル間等において干渉が発生するのを大幅に抑圧することが可能な移動体向けのＩＰデータ無線通信システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３５】
実施の形態１
図２は本発明の実施の形態１に係る干渉低減装置を適用した移動体向けのＩＰデータ無線通信システムを示す模式図である。
【００３６】
ＩＰデータ無線通信システム１は、図２に示すように、通信エリアを複数のセル２、２、・・・に分割するとともに、各セル２、２、・・・を更に複数（図示例では、３つ）のセクタ３、３、３から構成し、各セル２、２、・・・の中心に無線通信基地局４、４・・・を配置して、当該無線通信基地局４、４・・・と各セル２、２・・・内に位置するパーソナルコンピュータや携帯電話、あるいはＰＤＡ（Personal  Digital  Assistants ）等の移動体端末装置５、５・・・との間でＩＰ（Internet  Protocol）データ信号の送受信を行うように構成されている。上記各セクタ３、３、３は、図３に示すように、平面形状が正六角形状に設定されており、これら正六角形状のセクタ３、３、３を隙間が生じないように密に組み合わせることによって、通信エリアをカバーするように設定されている。また、上記各無線通信基地局４、４・・・は、ルーター等の中継機６、６・・・を介してインターネット網７にそれぞれ接続されている。
【００３７】
上記インターネット網７では、周知のように、ＩＰデータが、トランスポート層のプロトコルであるＴＣＰ（ Transmission Control Protocol）又はＵＤＰ（ User Datagram Protocol ）にしたがって通信されている。
【００３８】
なお、上記各セクタ３、３、３は、便宜上、正六角形状の領域として図示されているが、実際上は、無線通信基地局４、４・・・のアンテナの指向性等によって、例えば、正六角形状の領域に外接する略円形状の領域として規定されるものであり、隣接するセクタ３、３、３・・・やセル２、２・・・間で通信不可能な領域が生じないように、各セクタ３、３、３・・・は、互いに一部重複するように設定されている。
【００３９】
また、図２では、便宜上、移動体端末装置５、５・・・が各セル２、２、・・・の外部に図示されているが、これらの移動体端末装置５、５・・・は、セル２、２、・・・の内部に位置するものであることは勿論である。
【００４０】
さらに、上記ＩＰデータ無線通信システム１では、図３に示すように、無線通信基地局４、４・・・から各セクタ３、３、３に対して、例えば、１２０度の指向性を有するアンテナを用いて、当該セクタ３、３、３の内部に位置する移動体端末装置５、５、・・・との間でＩＰデータの送受信が行われるようになっている。
【００４１】
上記無線通信基地局４、４・・・と移動体端末装置５、５・・・との間で通信されるＩＰデータ信号としては、図４に示すように、例えば、互いに直交する複数（例えば、１０２４個）のサブキャリアからなるＯＦＤＭＡ（Orthogonal  Frequency  Division  Multiple  Access ）方式の信号が用いられ、これら複数のサブキャリアは、必要に応じて、ユーザー毎に複数（例えば、３２個）のチャネルに区分されて使用される。また、このＯＦＤＭＡ方式の信号には、主に、無線通信基地局４、４・・・から移動体端末装置５、５への所謂ダウンリンクにおいて、複数のサブチャネルを所定のパターンに従って順次切り換える所謂“周波数ホッピング" （ＦＨ：Frequency   Hopping ）方式が適用されている。また、移動体端末装置５、５・・・から無線基地局４、４・・・へ送信される、所謂、アップリンクにおいても、“周波数ホッピング" （ＦＨ：Frequency   Hopping ）方式が採用されている。
【００４２】
図１は本発明の実施の形態１に係る干渉低減装置を適用した移動体向けのＩＰデータ無線通信システムの無線通信基地局を示すブロック図である。
【００４３】
この無線通信基地局４は、図１に示すように、標準電波８を受信する受信用アンテナ４０１と、標準電波用の受信機４０２と、制御手段としてのＣＰＵ４０３と、水晶発振器等からなる基準発振器４０４と、直交周波数ホッピング発生部及び直交符号発生部４０５と、ＩＰデータ変復調部４０６とを備えるように構成されている。ここで、干渉低減装置４００は、標準電波８を受信する受信用アンテナ４０１と、標準電波用の受信機４０２と、制御手段としてのＣＰＵ４０３と、水晶発振器等からなる基準発振器４０４とから構成されている。
【００４４】
上記無線通信基地局４の干渉低減装置４００では、図２に示すように、標準電波電波送信所９から送信される標準電波８を受信用アンテナ４０１によって受信し、当該受信用アンテナ４０１によって受信された標準電波８は、図１に示すように、受信機４０２に設けられた増幅器４０７によって増幅された後、マイクロプロセッサ等からなる再生器４０８によって標準電波８の搬送波と時刻コードとが再生される。
【００４５】
ところで、標準電波電波送信所９は、長波として、日本の標準時刻電波８が送信される送信所である。上記標準電波送信所９は、日本全国をカバーするように、福島県のおおたかどや山と長崎県のはがね山の２箇所に設置されている。例えば、福島県のおおたかどや山に設置された標準電波送信所９からは、４０ｋＨｚの周波数で標準時刻電波８が送信されており、長崎県のはがね山に設置された標準電波送信所９からは、６０ｋＨｚの周波数で標準時刻電波８が送信されている。
【００４６】
尚、標準電波送信所９から送信される標準時刻電波８は、長波の電波であることから、天候や地形に左右されずに、特別なアンテナを用いることなく、日本全国の至るところで、しかも屋内等においても常時良好な状態で受信することが可能となっている。
【００４７】
標準時刻電波８は、図５に示すように、分、時、１月１日からの通算日、予備ビット、年、曜日、うるう秒を示す所定のパルス幅（０．２ｓ±０．５ｍｓ、０．５ｓ±０．５ｍｓ、０．８ｓ±０．５ｍｓ）を有する複数の時刻コード８０１、８０２、８０３・・・から構成されており、各時刻コード８０１、８０２、８０３・・・は、１秒間隔で送信されている。
【００４８】
上記無線通信基地局４の受信機４０２では、図１に示すように、マイクロプロセッサ等からなる再生器４０８によって再生された時刻コード８０１、８０２、８０３・・・がＣＰＵ４０３に入力され、当該ＣＰＵ４０３は、再生された時刻コード８０１、８０２、８０３・・・に基づいて基準クロックを制御し、基準発振器４０４から基準同期信号４０９を出力する。この基準発振器４０４から出力される基準同期信号４０９は、標準時刻電波８の時刻コード８０１、８０２、８０３・・・に基づくものであって、時刻コード８０１、８０２、８０３・・・の精度は、日本全国において、２４時間の周波数比較平均値で１×１０-11 と非常に高い精度を有するものとなっており、基準同期信号４０９自体も、非常に高い精度を有している。
【００４９】
上記無線通信基地局４では、図１に示すように、基準発振器４４から出力される基準同期信号４０９に基づいて、直交周波数ホッピング発生部及び直交符号発生部４０５からホッピング制御信号４１０及び直交符号制御信号４１１が発生され、当該ホッピング制御信号４１０及び直交符号制御信号４１１に基づいてＩＰデータ変復調部４０６によって各セル２、２、・・・の内部に位置する移動体端末装置５、５・・・との間で送受信されるＩＰデータ信号が制御される。
【００５０】
図６は無線通信基地局に設置される送信機を示すブロック図である。
【００５１】
図６において、符号１００は無線通信基地局４の送信機を示すものであり、この送信機１００は、主として、チャネル符号化器１０１と、シンボル変調器１０２と、Ｓ／Ｐ（Serial／Parallel）変換器１０３と、所定の拡散コードに基づいてコード拡散を行うための乗算器からなる複数の拡散器１０４0 〜１０４Nc-1と、コード拡散されたユーザーｉの信号を他のユーザーの信号と多重化する複数の多重化器１０５0 〜１０５Nc-1と、周波数ホッピング（ＦＨ）拡散器１０６と、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Inverse   Fast  Fourier   Transform ）器１０７と、ガードインターバル付加器１０８とを備えている。
【００５２】
ＩＰデータからなるユーザーｉの入力信号１０９は、チャネル符号化器１０１に入力され、当該チャネル符号化器１０１によって所定の誤り訂正符合化された後、シンボル変調器１０２に入力される。そして、このユーザーｉのＩＰデータからなる入力信号１０９は、シンボル変調器１０２によって１ｂｉｔ毎又は数ｂｉｔ毎にシンボル変調され、一連のパケット信号を構成するシリアル信号としてＳ／Ｐ変換器１０３に入力される。上記シンボル変調器１０２では、ユーザーｉの入力信号１０９に対して、例えば、位相変調の一種であるＱＰＳＫ（Quadrature  Phase   Shift   Keying）変調が施されるが、他の多値ＱＡＭ方式等の変調が施されるように構成しても勿論良い。上記シンボル変調器１０２によって変調された送信信号列１１０は、Ｓ／Ｐ変換器１０３によってパラレル信号であるサブチャネル信号１１１0 〜１１１NC-1に変換される。上記Ｓ／Ｐ変換器１０３によってパラレル信号に変換された各サブチャネル信号は、当該各サブチャネル信号にそれぞれ対応して接続された拡散器１０４0 〜１０４Nc-1により、ウオルシュアダマールコード等の直交拡散コードを用いて時間領域で拡散された後、多重化器１０５0 〜１０５Nc-1によって他ユーザーのデータ信号及びパイロット信号と多重化されるとともに、周波数ホッピング（ＦＨ）拡散器１０６によって所定のパターンに応じて周波数ホッピングされた後、逆高速フーリエ変換器１０７によってマルチキャリア変調信号１１２に変換される、更に、上記マルチキヤリア変調信号１１２には、ガードインターバル付加器１０８によってカードインターバル（ＧＩ）信号が付加されることにより、送信信号１１３が生成される。上記送信信号は、図示しないフィルター等を介して送信アンテナ１１４から送信される。ここで、ｋはサブキャリア番号（０≦ｋ≦Ｎｃ−１）、ｉはユーザー番号（０≦ｉ≦Ｎｃ−１）、ｍはチップ番号（０≦ｍ≦（拡散長ＰＧ−１））をそれぞれ示している。
【００５３】
上記ガードインターバル付加器１０８は、逆高速フーリエ変換器１０７の出力の一部、例えば、後端の１／４を切出して、当該切出したガードインターバル（ＧＩ：Guard   Interval）信号を、逆高速フーリエ変換器１０５の出力１１２の先頭に付加することにより、送信信号１１３を構成するようになっている。このように、上記ガードインターバル  （ＧＩ）長は、例えば、図７に示すように、ＯＦＤＭのシンボル長の１／４の長さに設定され、送信される全シンボル長は、ＯＦＤＭシンボル長の５／４となる。但し、上記ガードインターバル（ＧＩ）長は、ＯＦＤＭのシンボル長の１／４の長さに限定されるものではなく、他の値に設定しても良いことは勿論である。
【００５４】
また、上記周波数ホッピング（ＦＨ）拡散器１０６は、図６に示すように、直交周波数ホッピング発生部４０５から出力されるホッピング制御信号４１０に基づいて、第１乃至第３の各セクタ３、３、３の内部に位置する移動体端末装置５、５、・・・に向けて、各セクタ３、３、３毎にホッピングパターンを異ならせてＩＰデータを送信するように構成されている。その際、上記直交周波数ホッピング発生部４０５は、図１に示すように、標準時刻電波８に基づいて得られた基準同期信号４０９に基づいて、ホッピング制御信号４１０を出力するため、当該ホッピング制御信号４１０に基づいて制御され、所定のホッピングパターンで出力されるＩＰデータは、移動体端末装置５と完全に同期をとった状態で送信される。
【００５５】
さらに、上記周波数ホッピング（ＦＨ）拡散器１０６は、図１に示すように、各セル２、２、２・・・に配置された無線通信基地局４毎に設けられているが、これら各セル２、２、２・・・の周波数ホッピング（ＦＨ）拡散器１０６は、各セル２、２、２・・・毎にホッピングパターンを異ならせるとともに、隣接するセル２、２、２・・・のセクタ同士とホッピングパターンが異なるように構成されている。
【００５６】
図８は無線通信基地局に設置される受信機を示すブロック図である。
【００５７】
図８において、受信機２００は、主として、ガードインターバル（ＧＩ）除去器２０１と、高速フーリエ変換（FFT:Fast  Fourier   Transform ）器２０２と、複数の逆拡散器２０３と、Ｐ／Ｓ（Paral1el／Seria1）変換器２０４と、シンボル復調器２０５と、復号器２０６とを備えている。
【００５８】
上記受信機２００では、受信用アンテナ２０７で受信され図示しないフイルターを介した受信信号２０８がガードインターバル（ＧＩ）除去器２０１に入力され、当該ガードインターバル除去器２０１によって受信信号２０８からガードインターバル（ＧＩ）が除去される。その後、カードインターバル（ＧＩ）が除去された受信信号２０８は、高速フーリエ変換器２０２によりサブキャリア毎の受信信号２０９0 〜２０９Nc-1が求められる。上記高速フーリエ変換器２０２によってサブキャリア毎に求められた受信信号２０９0 〜２０９Nc-1は、逆拡散器２０３0 〜２０３Nc-1によって所定の拡散コードＣk,i （ｍ）を用いて時間領域で逆拡散された後、Ｐ／Ｓ変換器２０４によりシリアル信号に変換されて、受信信号列が得られる。上記逆拡散器２０３0 〜２０３Nc-1は、乗算器２１２0 〜２１２Nc-1と加算器２１３0 〜２１３Nc-1とから構成され、乗算器２１２0 〜２１２Nc-1によって拡散コードが乗算された後、加算器２１３0 〜２１３Nc-1によって時間領域において加算される。
【００５９】
その際、上記加算器２１３0 〜２１３Nc-1では、直交周波数ホッピング発生部４０５から出力されるホッピング制御信号４１０に基づいて、各サブキャリア毎に求められた受信信号２０９0 〜２０９Nc-1を加算器２１３0 〜２１３Nc-1によって時間領域において加算するタイミングが制御される。このとき、上記直交周波数ホッピング発生部４０５は、図１に示すように、標準時刻電波８に基づいて得られた基準同期信号４０９に基づいて、ホッピング制御信号４１０を出力するため、当該ホッピング制御信号４１０に基づいて制御され、加算器２１３0 〜２１３Nc-1によって時間領域において加算される受信信号２０９0 〜２０９Nc-1は、移動体端末装置５と完全に同期した状態で送信される。
【００６０】
こうして得られた受信信号列は、シンボル復調器２０５によって復調された後、復号器２０６によって１／０が判定される。上記シンボル復調器２０５では、例えば、ＱＰＳＫ変調された受信信号列２１０が復調された後、復号器２０６によって、例えば、送信機１００のチャネル符号化器１０１が畳み込み符号化処理を行うものであれば、軟判定ビタビアルゴリズムを用いた復号処理が行われ、ディジタル情報からなる所定の受信信号２１１が得られる。この復号器２０６では、用いた符号化法に応じて他のアルゴリズムを用いても良いことは勿論である。
【００６１】
図９は送信信号のフレーム配置を模式的に示したものである。
【００６２】
上述した移動体向けのＩＰデータ無線通信システムにおける送信信号３００は、図９に示すように、ＯＦＤＭＡ方式を用いてマルチキャリア変調されており、互いに直交関係にある多数のサブキャリア３０１0 〜３０１Nc-1によって構成されている。サブキャリア３０１0 〜３０１Nc-1の数Ｎｃは、例えば、１０２４に設定されるが、これに限定されるものではないことは勿論である。ここで、Ｎｃ個のサブキャリア３０１が占めるバンド幅は、例えば、４０. ９６ＭＨｚに設定される。
【００６３】
また、上記各サブキャリア信号３０１0 〜３０１Nc-1は、拡散器１０３0 〜１０３Nc-1によって拡散コードＣk,i （ｍ）が乗算されて時問軸方向に拡散されており、拡散率  （ＰＧ）は、例えば、１６に設定されている。上記拡散器１０３で用いられる拡散符号としては、例えば、ウォルシュアダマールコード等の直交符号を用いることにより、同一サブキャリアで多重化した信号を送信することが可能となる。なお、ＭＣ−ＣＤＭＡシステムにおいては、ユーザー毎の各サブキャリアに同一の拡散コードＣk,i （ｍ）を用いることができる。
【００６４】
さらに、パイロット信号３０２は、データ信号３０３と共に時間軸方向へ拡散されており、符号多重化されている。ここで、パイロット信号３０２としては、既知のパイロット信号が用いられ、例えば、すべて「１」の拡散コード“１，１，１，・・・１，１" で拡散されており、パイロット信号３０２の時間波形は、時間軸で連続するすべてのＯＦＤＭシンボルで等しく設定される。
【００６５】
時間軸方向へ拡散された個々のサブキャリア信号３０１0 〜３０１Nc-1を、逆高速フーリエ変換器１０５によって逆高速フーリエ変換して重ね合わせることにより、べースバンドＯＦＤＭ信号が生成される。
【００６６】
尚、図９では、データ信号３０３をパイロット信号３０２とともに時間軸方向にコード拡散した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図１０に示すように、データ信号３０３をパイロット信号３０２と異なり周波数軸方向にコード拡散するように構成しても良い。但し、パイロット信号の時間軸上のＯＦＤＭ波形は、それぞれ同じになるように設定されている必要がある。
【００６７】
図１１はこの発明の実施の形態１に係る移動体向けのＩＰデータ無線通信システムの移動体端末装置を示すブロック図である。
【００６８】
移動体端末装置５は、図１１に示すように、基本的に、図１に示す無線通信基地局４と同様に構成されており、大別して、標準電波８を受信する受信用アンテナ５０１と、標準電波用の受信機５０２と、制御手段としてのＣＰＵ５０３と、水晶発振器等からなる基準発振器５０４と、直交周波数ホッピング発生部５０５と、ＩＰデータ変復調部５０６とを備えるように構成されている。ここで、干渉低減装置５００は、標準電波８を受信する受信用アンテナ５０１と、標準電波用の受信機５０２と、制御手段としてのＣＰＵ５０３と、水晶発振器等からなる基準発振器５０４とから構成されている。
【００６９】
図１２は移動体端末装置の受信機及び送信機を示すブロック図である。
【００７０】
図１２において、符号６００は受信機を示すものであり、この受信機６００は、主として、ガードインターバル（ＧＩ）除去器６０１と、高速フーリエ変換器６０２と、複数の逆拡散器６０３と、Ｐ／Ｓ（Paral1el／Seria1）変換器６０４と、シンボル復調器６０５と、復号器６０６とを備えている。
【００７１】
上記受信機６００では、送受信共用のアンテナ６０７で受信され、アンテナ共用器６０８及び図示しないフィルターを介した受信信号６０９がガードインターバル（ＧＩ）除去器６０１に入力され、当該ガードインターバル除去器６０１によって受信信号６０９からガードインターバル（ＧＩ）が除去される。その後、カードインターバル（ＧＩ）が除去された受信信号６０９は、高速フーリエ変換器６０２によりサブキャリア毎の受信信号６１０0 〜６１０Nc-1が求められる。上記高速フーリエ変換器６０２によってサブキャリア毎に求められた受信信号６１０0 〜６１０Nc-1は、逆拡散器６０３0 〜６０３Nc-1によって所定の拡散コードＣk,i （ｍ）を用いて時間領域で逆拡散された後、Ｐ／Ｓ変換器６０４によりシリアル信号に変換されて、受信信号列６１１が得られる。こうして得られた受信信号列６１１は、シンボル復調器６０５によって復調された後、復号器６０６によって１／０が判定される。上記シンボル復調器６０５では、例えば、ＱＰＳＫ変調された受信信号列６１１が復調された後、復号器６０６によって、例えば、送信機１００の符号化器１０８が畳み込み符号化処理を行うものであれば、軟判定ビタビアルゴリズムを用いた復号処理が行われ、ディジタル情報からなる所定の受信信号であるＩＰデータ信号６１２が得られる。なお、上記復号器６０６では、用いた符号化法に応じて他のアルゴリズムを用いても良いことは勿論である。
【００７２】
また、図１２において、移動体端末装置５は送信機７００を示すものであり、この送信機７００は、主として、チャネル符号化器７０１と、シンボル変調器７０２と、Ｓ／Ｐ（Serial／Parallel）変換器７０３と、所定の拡散コードに基づいてコード拡散を行うための乗算器からなる複数の拡散器７０４0 〜７０４Nc-1と、コード拡散された所定の信号を周波数ホッピングして送信する周波数ホッピング（ＦＨ）拡散器７０５と、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Inverse   Fast  Fourier   Transform ）器７０６と、ガードインターバル付加器７０７とを備えている。
【００７３】
ＩＰデータからなるユーザーｉの入力信号７０８は、チャネル符号化器７０１に入力され、当該チャネル符号化器７０１によって所定の誤り訂正符合化された後、シンボル変調器７０２に入力される。そして、ユーザーｉの入力信号７０８は、シンボル変調器７０２によって１ｂｉｔ毎又は数ｂｉｔ毎にシンボル変調され、所定の長さを有するパケット信号であるシリアル信号としてＳ／Ｐ変換器７０３に入力される。上記シンボル変調器７０３では、ユーザーｉの入力信号７０８に対して、例えば、位相変調の一種であるＱＰＳＫ変調が施されるが、他の方式の変調が施されるように構成しても勿論良い。上記シンボル変調器７０２によって変調された送信信号列７０９は、Ｓ／Ｐ変換器７０３によってパラレル信号であるサブチャネル信号７１０0 〜７１０Nc-1に変換される。上記Ｓ／Ｐ変換器７０３によってパラレル信号に変換された各サブチャネル信号は、当該各サブチャネル信号にそれぞれ対応して接続された拡散器７０４0 〜７０４Nc-1により、ウォルシュアダマールコード等の拡散コードを用いて時間領域で拡散された後、周波数ホッピング（ＦＨ）拡散器７０５によって所定のパターンに応じて周波数ホッピングされた後、逆高速フーリエ変換器７０６によってマルチキャリア変調信号７１１に変換される、更に、上記マルチキャリア変調信号７１１には、ガードインターバル付加器７０７によってカードインターバル（ＧＩ）信号が付加されることにより、送信信号７１２が生成きれる。上記送信信号７１２は、図示しないフィルター及びアンテナ共用器６０８を介してアンテナ６０７から送信される。
【００７４】
また、上記周波数ホッピング拡散器７０５は、図１２に示すように、直交周波数ホッピング発生部５０５から出力されるホッピング制御信号５１０に基づいて、無線通信基地局４に向けて、所定のホッピングパターンでＩＰデータを送信するように構成されている。その際、上記直交周波数ホッピング発生部５０５は、図１１に示すように、標準時刻電波８に基づいて得られた基準同期信号５０９に基づいて、ホッピング制御信号５１０を出力するため、当該ホッピング制御信号５１０に基づいて制御され、所定のホッピングパターンで出力されるＩＰデータは、無線通信基地局４と完全に同期した状態で送信される。
【００７５】
以上の構成において、実施の形態１に係る干渉低減装置を適用した移動体向けのＩＰデータ無線通信システムでは、次のようにして、天候や地形等の基地局の立地条件に左右されることなく、隣接するセクタ間やセル間等において干渉が発生するのを大幅に抑圧することが可能となっている。
【００７６】
すなわち、上記無線通信基地局４では、図１に示すように、標準電波送信所９から送信される標準電波８が受信用アンテナ４０１によって受信され、標準電波用の受信機４０２により標準電波８の搬送波と時刻コードが再生される。そして、無線通信基地局４では、受信機４０２によって再生された時刻コードに基づいて、ＣＰＵ４０３が基準クロックを制御し、基準発振器４０４から出力される基準同期信号４０９に基づいて、直交周波数ホッピング発生部及び直交符号発生部４０５からホッピング制御信号４１０が出力される。
【００７７】
上記無線通信基地局４では、図２に示すように、セル２内の３つに分割されたセクタ３、３、３に位置する移動体端末装置５とＩＰデータの通信を行なうために、図１３に示すように、各セクタ３、３、３毎に異なる周波数ホッピングパターンを使用するようになっている。
【００７８】
そのため、上記無線通信基地局４では、図１３に示すように、直交周波数ホッピング発生部及び直交符号発生部４０５から出力されるホッピング制御信号４１０に基づいて、所定のホッピングパターンに従い、例えば、当該無線通信基地局４の第１のセクタ３や第２セクタ３等に位置する移動体端末装置５に向けてＩＰデータが送信される。
【００７９】
ここでは、無線通信基地局４からは、第１のセクタ３内に位置する移動体端末装置５に対して、例えば、図１３に示すように、時刻ｔsyn1に周波数軸上の４番目のサブキャリア信号３０１4 を用いてＩＰデータが送信され、続いて、時刻ｔsyn2に周波数軸上の７番目のサブキャリア信号３０１7 を、時刻ｔsyn3に６番目のサブキャリア信号３０１6 を、時刻ｔsyn4にｎ番目のサブキャリア信号３０１4 サブキャリア、時刻ｔsyn5に８番目のサブキャリア信号３０１8 ・・・を用いてＩＰデータが送信されている。なお、時刻ｔsyn としては、例えば、１００ｍｓｅｃ程度に設定されるが、これによりも短くでも長くても良いことは勿論である。
【００８０】
また、上記無線通信基地局４の送信機１００からは、図１３に示すように、第２のセクタ３内に位置する移動体端末装置５に向けて、時刻ｔsyn5に周波数軸上の１番目のサブキャリア信号３０１1 を用いてＩＰデータが送信され、続いて、時刻ｔsyn6に周波数軸上の７番目のサブキャリア信号３０１7 、時刻ｔsyn7に３番目のサブキャリア信号３０１3 、時刻ｔsyn8に１番目のサブキャリア信号３０１1 サブキャリア、時刻ｔsyn9に５番目のサブキャリア信号３０１5 ・・・を用いてＩＰデータが送信されている。
【００８１】
ところで、上記無線通信基地局４の送信機１００から移動体端末装置５に向けて送信される送信信号は、図１に示すように、周波数ホッピングのパターン及びタイミングが、直交周波数ホッピング発生部及び直交符号発生部４０５から出力されるホッピング制御信号４１０等に基づいて制御されるが、当該ホッピング制御信号４１０は、標準電波８を受信することによって得られた基準同期信号４０９に基づいて同期した状態で発生されている。
【００８２】
しかも、上記サブキャリア信号３０１は、次式に示すように、時間軸上においても互いに直交化されている。
ＢＳ1 ＝ＨＰ1 （ｆ1 （ｔsyn1），ｆ2 （ｔsyn2），…ｆi （ｔsyni），…ｆn （ｔsynn )) 
ＢＳ2 ＝ＨＰ2 （ｆ1 （ｔsyn1），ｆ2 （ｔsyn2），…ｆi （ｔsyni），…ｆn （ｔsynn )) 
∫（ＨＰ1 （ｔ) ・ＨＰ2 （ｔ））ｄｔ＝０
【００８３】
そのため、上記実施の形態１では、無線通信基地局４の送信機１００から移動体端末装置５に向けて送信される送信信号や、移動体端末装置５から無線通信基地局４に向けて送信される送信信号が、非常に精度の高い標準電波８に基づく基準同期信号４０９によって同期をとられているため、隣接するセクタ３、３、３間や隣接するセル２、２・・・間において、サブキャリア信号３０１が互いに干渉することがなく、干渉を高い精度で抑圧した状態で通信が可能となる。
【００８４】
また、上記実施の形態１では、標準電波８を受信することによって基準同期信号４０９を得ているため、測位用の通信衛星から送信される時報信号や地上波ディジタル放送等によって基準同期信号４０９を得る場合に比較して、標準電波８は、長波であるため、天候や地形等の基地局の立地条件に左右されずに安定して受信することができ、天候や地形等の基地局の立地条件に左右されることなく、隣接するセクタ間やセル間等において干渉が発生するのを大幅に抑圧することが可能となっている。
【００８５】
さらに、無線通信基地局４は、天候や地形等の基地局の立地条件に左右されないので、通信領域の最適な位置に配置することができ、良好な通信状態を確保することが容易となる。
【００８６】
また、上記無線通信基地局４は、干渉が問題となる通信領域にわたって、複数の無線通信基地局４間で同期が確保できていれば良く、干渉が問題とならない通信領域では、複数の無線通信基地局４間で同期を確保する必要がない。
【００８７】
実施の形態２
図１４は本発明の実施の形態２を示すものであり、前記実施の形態１と同一の部分には同一の符号を付して説明すると、前記実施の形態１では、無線通信基地局と移動体端末装置との間でのＩＰデータの無線通信を、直交符号を用いて行なうように構成したが、この実施の形態２では、無線通信基地局と移動体端末装置との間でのＩＰデータの無線通信を、周波数分離又は時間分離を用いて行なうように構成されている。
【００８８】
すなわち、この実施の形態２では、図１４に示すように、ＩＰデータ変復調部４０６が、ＯＦＤＭ方式及び周波数ホッピング方式の代わりに、周波数分離方式又は時間分離方式の少なくとも一方を採用するように構成されており、基準発振器４０４からの基準同期信号４０９に基づいて、周波数発生部８００が発生する分離信号に基づいて、ユーザー毎に使用する周波数帯域が分離されるように構成されている。
【００８９】
また、上記周波数発生部８００の代わりにタイミング発生部を用いることによって、ユーザー毎に使用する信号を分離する時間を異ならせるように構成しても良い。
【００９０】
さらに、上記実施の形態１及び実施の形態２を適宜組み合わせて、基準発振器４０４からの基準同期信号４０９に基づいて、直交周波数ホッピングや直交符号、あるいは周波数分離、時間分離のうち、少なくとも２つ以上を組み合わせて行なうように構成しても良い。
【００９１】
その他の構成及び作用は、前記実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】図１はこの発明の実施の形態１に係る干渉低減装置を適用した無線通信システムの無線通信基地局を示すブロック図である。
【図２】図２はこの発明の実施の形態１に係る干渉低減装置を適用した無線通信システムを示す模式図である。
【図３】図３はこの発明の実施の形態１に係る干渉低減装置を適用した無線通信システムのセルを示す模式図である。
【図４】図４はこの発明の実施の形態１に係る干渉低減装置を適用した無線通信システムのサブキャリア信号を示す説明図である。
【図５】図５は標準時刻信号を示すタイミングチャートである。
【図６】図６はこの発明の実施の形態１に係る干渉低減装置を適用した無線通信システムの無線通信基地局の送信機を示すブロック図である。
【図７】図７はＯＦＤＭ信号を示す説明図である。
【図８】図８はこの発明の実施の形態１に係る干渉低減装置を適用した無線通信システムの無線通信基地局の受信機を示すブロック図である。
【図９】図９は送信信号を示す説明図である。
【図１０】図１０は他の送信信号を示す説明図である。
【図１１】図１１はこの発明の実施の形態１に係る干渉低減装置を適用した無線通信システムの移動体端末装置を示すブロック図である。
【図１２】図１２はこの発明の実施の形態１に係る干渉低減装置を適用した無線通信システムの移動体端末装置の送受信機を示すブロック図である。
【図１３】図１３はこの発明の実施の形態１に係る干渉低減装置を適用した無線通信システムの動作を示す説明図である。
【図１４】図１４はこの発明の実施の形態１に係る干渉低減装置を適用した無線通信システムの無線通信基地局を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００９３】
１：ＩＰデータ無線通信システム、２：セル、３：セクタ、４：無線通信基地局、５：移動体端末装置、８：標準電波、４００：干渉低減装置、４０９：基準同期信号
【図１】
0005166828.tif 000002
【図２】
0005166828.tif 000003
【図３】
0005166828.tif 000004
【図４】
0005166828.tif 000005
【図５】
0005166828.tif 000006
【図６】
0005166828.tif 000007
【図７】
0005166828.tif 000008
【図８】
0005166828.tif 000009
【図９】
0005166828.tif 000010
【図１０】
0005166828.tif 000011
【図１１】
0005166828.tif 000012
【図１２】
0005166828.tif 000013
【図１３】
0005166828.tif 000014
【図１４】
0005166828.tif 000015