(57)【要約】【課題】キャリア間干渉を簡易に軽減可能なマルチキャリア変調信号を用いたＯＦＤＭＡシステムを提供すること。【解決手段】マルチキャリア変調信号を用いてＯＦＤＭＡを行う無線通信システムにおいて、第一の無線通信機器と、第一の無線通信機器の通信エリア内に存在する第二の無線通信機器は、複数のサブキャリアの一部を使用して通信を行っており、その一部のサブキャリアは、第一の無線通信機器あるいは第二の無線通信機器に送信すべきディジタルデータを用いて副搬送波を変調して得られ、連続して配置されたデータキャリアと、ヌルデータあるいは、前記第一の無線通信機器と前記第二の無線通信機器の双方において既知の信号を用いて副搬送波を変調して得られた、連続して配置された上記データキャリアの両隣にそれぞれ位置する、一つ以上のヌルキャリアあるいはパイロットキャリアから構成される。【選択図】図１
2007329532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直交する複数の副搬送波に変調を施して得られる複数のサブキャリアを用いてディジタルデータを伝送するマルチキャリア変調信号を用いて直交周波数分割多元接続を行う無線通信システムにおいて、
第一の無線通信機器と前記第一の無線通信機器の通信エリア内に存在する第二の無線通信機器は、
前記マルチキャリア変調信号を構成する複数の前記サブキャリアの一部の前記サブキャリアを使用して通信を行い、
一部の前記サブキャリアは、
前記第一の無線通信機器あるいは前記第二の無線通信機器に送信すべきディジタルデータを用いて副搬送波を変調して得られ、連続して配置されたデータキャリアと、
ヌルデータあるいは、前記第一の無線通信機器と前記第二の無線通信機器の双方において既知の信号を用いて副搬送波を変調して得られた、連続して配置された前記データキャリアの両隣にそれぞれ位置する、一つ以上のヌルキャリアあるいはパイロットキャリアから構成されることを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記第一の無線通信機器と前記第二の無線通信機器との通信に使用される前記データキャリアと、前記ヌルキャリアあるいは前記パイロットキャリアは、
時間的に中心周波数の位置が変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３】
互いに隣接する少なくとも二つ以上の前記データキャリアの両隣に位置する前記ヌルキャリアあるいは前記パイロットキャリアの数は、
前記第一の無線通信機器が、前記第二の無線通信機器から送信された信号の受信信号を基にキャリア間干渉の発生量を算出して決定され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】
前記第一の無線通信機器は、
前記第二の無線通信機器から送信された信号の受信信号を基に、前記第二の無線通信機器との通信に使用する１次変調方式を決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５】
前記第一の無線通信機器において決定された前記ヌルキャリアの数、あるいは１次変調方式は、
制御チャネルを通じて前記第二の無線通信機器に報知されることを特徴とする請求項３記載または請求項４の無線通信システム。
【請求項６】
前記制御チャネルは、
前記マルチキャリア変調信号が使用する周波数帯域とは異なる周波数帯域を有することを特徴とする請求項５記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記制御チャネルは、
前記マルチキャリア変調信号の一部のサブキャリアから構成されることを特徴とする請求項５記載の無線通信システム。
【請求項８】
互いに直交する複数の副搬送波に変調を施して得られる複数のサブキャリアを用いてディジタルデータを伝送するマルチキャリア変調信号を用いて直交周波数分割多元接続を行う無線通信システムにおいて、
第一の無線通信機器と前記第一の無線通信機器の通信エリア内に存在する第二の無線通信機器は、
前記マルチキャリア変調信号を構成する複数の前記サブキャリアの一部の前記サブキャリアを使用して通信を行い、
一部の前記サブキャリアは、
前記第一の無線通信機器あるいは前記第二の無線通信機器に送信すべきディジタルデータを用いて副搬送波を変調して得られ、連続して配置されたデータキャリアと、
ヌルデータあるいは、前記第一の無線通信機器と前記第二の無線通信機器の双方において既知の信号を用いて副搬送波を変調して得られた、連続して配置された前記データキャリアの両隣にそれぞれ位置する、一つ以上のヌルキャリアあるいはパイロットキャリアから構成されており、
連続して配置された前記データキャリアは、
前記データキャリア間の変調情報に対してプリコード処理を施し、前記プリコード処理された変調情報を変調ベクトルに変換してマルチキャリア変調信号を得ることを特徴とする無線通信システム。
【請求項９】
前記第一の無線通信機器と前記第二の無線通信機器との通信に使用される前記データキャリアと、前記ヌルキャリアあるいは前記パイロットキャリアは、
時間的に中心周波数の位置が変化することを特徴とすることを特徴とする請求項８記載の無線通信システム。
【請求項１０】
前記データキャリアの両隣に位置する前記ヌルキャリアあるいは前記パイロットキャリアの数は、
前記第一の無線通信機器が、前記第二の無線通信機器から送信された信号の受信信号を基にキャリア間干渉の発生量を算出して決定されることを特徴とする請求項８記載の無線通信システム。
【請求項１１】
前記第一の無線通信機器は、
前記第二の無線通信機器から送信された信号の受信信号を基に、前記第二の無線通信機器との通信に使用する１次変調方式を決定することを特徴とする請求項８記載の無線通信システム。
【請求項１２】
前記第一の無線通信機器において決定された前記ヌルキャリアの数あるいは前記パイロットキャリアの数は、
制御チャネルを通じて前記第二の無線通信機器に報知されることを特徴とする請求項１０記載または請求項１１の無線通信システム。
【請求項１３】
前記制御チャネルは、
前記マルチキャリア変調信号が使用する周波数帯域とは異なる周波数帯域を有することを特徴とする請求項１２記載の無線通信システム。
【請求項１４】
前記制御チャネルは、
前記マルチキャリア変調信号の一部のサブキャリアから構成されることを特徴とする請求項１２記載の無線通信システム。
【請求項１５】
互いに直交する複数の副搬送波に変調を施して得られる複数のサブキャリアを用いてディジタルデータを伝送するマルチキャリア変調信号を用いて直交周波数分割多元接続を行う無線通信システムにおいて、
第一の無線通信機器と前記第一の無線通信機器の通信エリア内に存在する第二の無線通信機器は、
前記マルチキャリア変調信号を構成する複数の前記サブキャリアの一部の前記サブキャリアを使用して通信を行い、
一部の前記サブキャリアは、
前記第一の無線通信機器あるいは前記第二の無線通信機器に送信すべきディジタルデータを用いて副搬送波を変調して得られ、連続して配置されたデータキャリアと、
ヌルデータあるいは、前記第一の無線通信機器と前記第二の無線通信機器の双方において既知の信号を用いて副搬送波を変調して得られた、連続して配置された前記データキャリアの両隣にそれぞれ位置する、一つ以上のヌルキャリアあるいはパイロットキャリアから構成されており、
送信機は、
前記ディジタルデータを１次変調ベクトルに変換する１次変調部と、
１次変調ベクトル割当制御信号に基づいて１次変調部から出力された１次変調ベクトルを所定のベースバンドの副搬送波の位置に配置して、変調ベクトルを出力する変調ベクトル割当部と、
前記変調ベクトルを入力してマルチキャリア変調信号を生成するマルチキャリア変調部を有することを特徴とする無線通信システムの送信装置。
【請求項１６】
前記１次変調ベクトル割当制御信号は、
前記第一の無線通信機器と前記第二の無線通信機器との通信に使用される前記データキャリアと、前記ヌルキャリアあるいは前記パイロットキャリアを、時間的に中心周波数の位置を変化させることを特徴とする請求項１５記載の無線通信システムの送信装置。
【請求項１７】
互いに直交する複数の副搬送波に変調を施して得られる複数のサブキャリアを用いてディジタルデータを伝送するマルチキャリア変調信号を用いて直交周波数分割多元接続を行う無線通信システムにおいて、
第一の無線通信機器と前記第一の無線通信機器の通信エリア内に存在する第二の無線通信機器は、
前記マルチキャリア変調信号を構成する複数の前記サブキャリアの一部の前記サブキャリアを使用して通信を行い、
一部の前記サブキャリアは、
前記第一の無線通信機器あるいは前記第二の無線通信機器に送信すべきディジタルデータを用いて副搬送波を変調して得られ、連続して配置されたデータキャリアと、
ヌルデータあるいは、前記第一の無線通信機器と前記第二の無線通信機器の双方において既知の信号を用いて副搬送波を変調して得られた、連続して配置された前記データキャリアの両隣にそれぞれ位置する、一つ以上のヌルキャリアあるいはパイロットキャリアから構成されており、
送信機は、
連続して配置された前記データキャリア間の変調情報に対してプリコード処理を施すプリコード処理部と
前記プリコード処理された変調情報を１次変調ベクトルに変換する１次ベクトル変調部と、
１次変調ベクトル割当制御信号に基づいて前記１次変調ベクトルを所定のベースバンドの副搬送波の位置に配置して、変調ベクトル出力する変調ベクトル割当部を有することを特徴とする無線通信システムの送信装置。
【請求項１８】
前記プリコード処理部は、
前記プリコード処理部の内部状態を所定の変調情報で初期化するとともに、
前記所定の変調情報を付加して出力することを特徴とする請求項１７記載の無線通信システムの送信装置。
【請求項１９】
前記プリコード処理部は、
遅延要素をＤとしてインパルス応答が１／（１−Ｄ）（Ｌ−１）（Ｌは２以上の整数）で表され、かつ、剰余器を内包するＩＩＲ（Ｉｎｆｉｎｉｔｅ  Ｉｎｐｕｌｓｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタで構成されることを特徴とする請求項１７記載のマルチキャリア伝送方式の送信装置。
【請求項２０】
前記１次変調ベクトル割当制御情報は、
前記第一の無線通信機器と前記第二の無線通信機器との通信に使用される前記データキャリアと、前記ヌルキャリアあるいは前記パイロットキャリアを、時間的に中心周波数の位置を変化させる情報を含むことを特徴とする請求項１７記載の無線通信システムの送信装置。
【請求項２１】
互いに直交する複数の副搬送波に変調を施して得られる複数のサブキャリアを用いてディジタルデータを伝送するマルチキャリア変調信号を用いて直交周波数分割多元接続を行う無線通信システムにおいて、
第一の無線通信機器と前記第一の無線通信機器の通信エリア内に存在する第二の無線通信機器は、
前記マルチキャリア変調信号を構成する複数の前記サブキャリアの一部の前記サブキャリアを使用して通信を行い、
一部の前記サブキャリアは、
前記第一の無線通信機器あるいは前記第二の無線通信機器に送信すべきディジタルデータを用いて副搬送波を変調して得られ、連続して配置されたデータキャリアと、
ヌルデータあるいは、前記第一の無線通信機器と前記第二の無線通信機器の双方において既知の信号を用いて副搬送波を変調して得られた、連続して配置された前記データキャリアの両隣にそれぞれ位置する、一つ以上のヌルキャリアあるいはパイロットキャリアから構成されており、
受信機は、
復調ベクトル抽出制御信号に基づいて、前記マルチキャリア変調方式を復調して得られた複数の復調ベクトルの中から所定のサブキャリアを復調して得られた前記復調ベクトルのみを抽出復調ベクトルとして抽出する復調ベクトル抽出部と、
前記抽出復調ベクトルを入力し、周波数配置が近接するサブキャリア間の前記抽出復調ベクトルに対してフィルタ処理を施し、フィルタされた復調ベクトルをフィルタ復調ベクトルとして出力するキャンセリングフィルタ部と、
前記フィルタ復調ベクトルを入力し、前記キャンセリングフィルタ部のフィルタ処理の状態変数を用いたトレリス遷移に基づいて復号処理を行い、受信データを復号して出力するトレリス復号部を備えることを特徴とする無線通信システムの受信装置。
【請求項２２】
前記キャンセリングフィルタは、
遅延要素をＤとしてインパルス応答が（１−Ｄ）（Ｌ−１）（Ｌは２以上の整数）で表されるＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｉｎｐｕｌｓｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタで構成されることを特徴とする請求項２１記載の無線通信システムの受信装置。
【請求項２３】
受信したマルチキャリア変調信号の周波数変動、振幅変動、または位相変動のうち少なくともひとつの変動量を推定する変動量推定部を備え、
前記変動量推定部で推定された変動量に従って、前記キャンセリングフィルタ部のフィルタ係数を制御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の受信装置。
【請求項２４】
互いに直交する複数の副搬送波に変調を施して得られる複数のサブキャリアを用いてディジタルデータを伝送するマルチキャリア変調信号を用いて直交周波数分割多元接続を行う無線通信システムにおいて、
第一の無線通信機器と前記第一の無線通信機器の通信エリア内に存在する第二の無線通信機器は、
前記マルチキャリア変調信号を構成する複数の前記サブキャリアの一部の前記サブキャリアを使用して通信を行い、
一部の前記サブキャリアは、
前記第一の無線通信機器あるいは前記第二の無線通信機器に送信すべきディジタルデータを用いて副搬送波を変調して得られ、連続して配置されたデータキャリアと、
ヌルデータあるいは、前記第一の無線通信機器と前記第二の無線通信機器の双方において既知の信号を用いて副搬送波を変調して得られた、連続して配置された前記データキャリアの両隣にそれぞれ位置する、一つ以上のヌルキャリアあるいはパイロットキャリアから構成されており、
連続して配置された前記データキャリアは、
前記データキャリア間の変調情報に対してプリコード処理を施し、前記プリコード処理された変調情報を変調ベクトルに変換し、前記変調ベクトルより生成された変調信号であり、
受信機は、
復調ベクトル抽出制御信号に基づいて、マルチキャリア変調方式を復調して得られた複数の復調ベクトルの中から所定のサブキャリアを復調して得られた前記復調ベクトルのみを抽出復調ベクトルとして抽出する復調ベクトル抽出部と、
前記抽出復調ベクトルを入力し、周波数配置が近接するサブキャリア間の前記抽出復調ベクトルに対してフィルタ処理を施し、フィルタされた復調ベクトルをフィルタ復調ベクトルとして出力するキャンセリングフィルタ部と、
前記フィルタ復調ベクトルを入力し復号するベクトル復調部を備えることを特徴とする無線通信システムの受信装置。
【請求項２５】
前記キャンセリングフィルタは、
遅延要素をＤとしてインパルス応答が（１−Ｄ）（Ｌ−１）（Ｌは２以上の整数）で表されるＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｉｎｐｕｌｓｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタで構成されることを特徴とする請求項２４記載の無線通信システムの受信装置。
【請求項２６】
受信したマルチキャリア変調信号の周波数変動、振幅変動、または位相変動のうち少なくともひとつの変動量を推定する変動量推定部を備え、
前記変動量推定部で推定された変動量に従って、前記キャンセリングフィルタ部のフィルタ係数を制御することを特徴とする請求項２４記載の無線通信システムの受信装置。
【請求項２７】
前記キャンセリングフィルタ部は、
前記プリコード処理で付加された所定の変調情報に対応する復調ベクトルを入力し、
前記キャンセリングフィルタ部の内部状態を前記所定の変調情報に対応する復調ベクトルで初期化することを特徴とする請求項２４記載の無線通信システムの受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線通信分野に関し、より特定的には、マルチキャリア変調信号を用いた直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）システムおよび、そのシステムにおける送受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マルチパスによる遅延分散を伴う伝送路を介して安定に通信を行う方法として、互いに直交する多数の狭帯域サブキャリアを用いて信号伝送を行う、直交周波数分割多重（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ：ＯＦＤＭ）伝送方式を代表とするマルチキャリア伝送方式が広く用いられている。このマルチキャリア伝送方式を用いて、同時に多数の移動局のアクセスを実現する方法の一つとして直交周波数分割多元接続（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ：ＯＦＤＭＡ、以下ＯＦＤＭＡと称す）が知られている。このＯＦＤＭＡは、多数の移動局が周波数分割多元接続（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ  Ａｃｃｅｓｓ：ＦＤＭＡ）に類似した方法で、全てのサブキャリアを時間分割および周波数分割して、多数の移動局で共有する多元接続方式である。
【０００３】
ＯＦＤＭＡに関する従来の技術としては、例えば、非特許文献１に関する方法が知られていた。以下、非特許文献１に記載されている従来の技術について図２、図２１および図２２を用いて説明する。
【０００４】
図２は、基地局２００の通信領域２２０内のｎ個の移動局２０１−１〜ｎと基地局２００が、ＯＦＤＭＡを用いて多元接続しながら通信を行っている様子を模式的に示したものである。図２１は基地局２００から三つの移動局２０１−１、２０１−２および２０１−ｎに対してデータを送信する場合の、下り回線に用いるＯＦＤＭＡの上記３つの移動局に対するサブキャリアの割当の様子をシンボル時間―周波数平面上に示したものである。図２５中、「Ａ」と記載された部分は移動局２０１−１に割り当てられたサブキャリアを、「Ｂ」と記載された部分は移動局２０１−２に割り当てられたサブキャリアを、そして、「Ｃ」と記載された部分は移動局２０１−ｎに割り当てられたサブキャリアを表している。
【０００５】
一方、図２２は、三つの移動局２０１−１、２０１−２、２０１−ｎから基地局２００に対してデータを送信する場合の上り回線に用いるＯＦＤＭＡのサブキャリアの割当の様子をシンボル時間―周波数平面上に示したものである。図２１と同様に、「Ａ」と記載された部分は移動局２０１−１に割り当てられたサブキャリアを、「Ｂ」と記載された部分は移動局２０１−２に割り当てられたサブキャリアを、そして、「Ｃ」と記載された部分は移動局２０１−ｎに割り当てられたサブキャリアを表している。
【０００６】
非特許文献１記載の下り回線では、パイロット信号２５００がどのシンボル時間においても送信されおり、かつ、パイロット信号２５００の配置シーケンスは、図２１に示したようにシンボル時間−周波数平面において、密度がほぼ均一になるような配置シーケンスが用いられている。三つの移動局２０１−１、２０１−２、２０１−ｎは、このパイロット信号２５００を用いて、同期や伝送路推定などを実施する。
【０００７】
三つの移動局２０１−１、２０１−２、２０１−ｎに対して基地局２００から送信するデータは、各シンボル時間単位で周波数ホッピングを行う少なくとも一つ以上のサブキャリアを用いて送信される。この時、基地局２００が三つの移動局２０１−１、２０１−２、２０１−ｎに割り当てるサブキャリアの中心周波数は互いに異なり、三つの移動局２０１−１、２０１−２、２０１−ｎに割り当てられる少なくとも一つのサブキャリアと周波数ホッピングのシーケンスは、例えば、ダウンリンク共通制御チャネルを用いて予め各移動局２０１−１、２０１−２、２０１−ｎに知らされている。
【０００８】
一方、上り回線では、図２２に示したように下り回線とは異なる方法で通信が行われる。上り回線では、周波数ホッピングは数シンボル時間を一つの単位（以後、この単位をドエルと称す）で行われる。図２２では、１ドエルは４シンボル時間である。基地局２００は三つの移動局２０１−１、２０１−２、２０１−ｎがドエル単位でそれぞれ送信する送信フレームの先頭に付加されている既知データを用いて伝送路推定を実施する。
【０００９】
このように非特許文献１記載のマルチキャリア伝送方式を用いたＯＦＤＭＡシステムを実現では、下り回線では、シンボル時間単位で互いに異なる周波数ホッピングのシーケンスを有する、少なくとも一つ以上のサブキャリアを用いて通信が行われる。一方、上り回線では、数シンボル時間を一つの単位とするドエルと呼ばれる時間単位で、互いに異なる周波数ホッピングのシーケンスを有する、少なくとも一つ以上のサブキャリアを用いて通信が行われていた。
【非特許文献１】Ｒ．Ｌａｒｏｉａ、Ｓ．Ｕｐｐａｌａ  ａｎｄ  Ｊ．Ｌｉ、“Ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ  ａ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｂｒｏａｄｂａｎｄ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｎｅｔｗｏｒｋ”、ＩＥＥＥ  ＳＩＧＮＡＬ  ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ  ＭＡＧＡＺＩＮＥ、ｐｐ．２０−２８、ＳＥＰＴＥＭＢＥＲ  ２００４（第２３−２４頁、および図８、図７）
【非特許文献２】Ｍ．Ｎａｋａｍｕｒａ，Ｍ．Ｆｕｊｉｉ，Ｍ．Ｉｔａｍｉ，Ｋ．Ｉｔｏｈ  ａｎｄ  Ａ．Ｈ．Ａｇｈｖａｍｉ，“Ａ  Ｓｔｕｄｙ  ｏｎ  ａｎ  ＭＭＳＥ  ＩＣＩ  Ｃａｎｃｅｌｌｅｒ  ｆｏｒ  ＯＦＤＭ  ｕｎｄｅｒ  Ｄｏｐｐｌｅｒ−ｓｐｒｅａｄ  Ｃｈａｎｎｅｌ”，Ｔｈｅ  １４ｔｈ  ＩＥＥＥ  ２００３  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｎ  Ｐｅｒｓｏｎａｌ、Ｉｎｄｏｏｒ  ａｎｄ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｒａｄｉｏ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ，ｐｐ．２３６−２４０
【非特許文献３】Ａ．Ｊ．Ｖｉｔｅｒｂｉ，”Ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｄｅｓ  ａｎｄ  Ｔｈｅｉｒ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｉｎ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ”，ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｖｏｌ．ＣＯＭ−１９，ｐｐ．７５１−７７２，１９７１
【非特許文献４】Ｌ．Ｒ．Ｂａｈｌ，  Ｊ．Ｃｏｃｋｅ，  Ｆ．Ｊｅｌｉｎｅｋ，  Ｊ．Ｒａｖｉｖ，”Ｏｐｔｉｍａｌ  ｄｅｃｏｄｉｎｇ  ｏｆ  ｌｉｎｅａｒ  ｃｏｄｅｓ  ｆｏｒ  ｍｉｎｉｍｉｚｉｎｇ  ｓｙｍｂｏｌ  ｅｒｒｏｒ  ｒａｔｅ”，ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｔｈｅｏｒｙ，Ｖｏｌ．２０，ｐｐ．２８４−２８７，１９７４
【非特許文献５】Ｊ．Ｇ．Ｐｒｏａｋｉｓ，”ＤＩＧＩＴＡＬ  ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ  ｓｅｃｏｎｄ  ｅｄｉｔｉｏｎ”，ｐｐ．５３６−５４４，ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ
【非特許文献６】Ｊ．Ｃｒｏｌｓ  ａｎｄ  Ｍｉｃｈｉｅｌ．Ｓ．Ｊ．Ｓｔｅｙａｅｒｔ，“Ｌｏｗ−ＩＦ  Ｔｏｐｏｌｏｇｉｅｓ  ｆｏｒ  Ｈｉｇｈ−Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ａｎａｌｏｇ  Ｆｒｏｎｔ  Ｅｎｄｓ  ｏｆ  Ｆｕｌｌｙ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｒｅｃｅｖｅｒｓ”，ＩＥＥＥ  ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ  ＯＮ  ＣＩＲＣＵＩＴＳ  ＡＮＤ  ＳＹＳＴＥＭＳ  ＩＩ：ＡＮＡＬＯＧ  ＡＮＤ  ＤＩＧＩＴＡＬ  ＳＩＧＮＡＬ  ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ，ＶＯＬ．４５，ＮＯ．３，Ｍａｒｃｈ  １９９８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
マルチキャリア伝送方式を用いたＯＦＤＭＡシステムを移動体通信に用いた場合、上り回線、下り回線ともサブキャリア間干渉（Ｉｎｔｅｒ  Ｃａｒｒｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ：ＩＣＩ、以後ＩＣＩと称す）と呼ばれる各サブキャリアの直交性が崩れる現象が発生する。この主な原因は、上り回線、下り回線とも、移動局周辺の地形や地物により反射、回折、散乱等により発生する複数の伝送路が合成されてできるマルチパス環境の中を移動局が移動するためである。このＩＣＩは、ある一つのサブキャリアに着目した場合、その着目したサブキャリアの信号成分の一部が隣接する複数のサブキャリアに漏れ込んでしまった現象、あるいは、隣接する複数のサブキャリアの信号成分の一部が、着目するサブキャリアに漏れ込んでしまった現象と解釈することができる。
【００１１】
このＩＣＩを除去する方法として、非特許文献２に記載されているようなゼロフォーシング（Ｚｅｒｏ−Ｆｏｒｃｉｎｇ）型ＩＣＩキャンセラや、ＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ  Ｅｒｒｏｒ）型キャンセラが知られている。ゼロフォーシング型ＩＣＩキャンセラは、サブキャリアごとに伝送路の応答行列の逆行列を求め、その伝送路の応答行列の逆行列を、各サブキャリアの復調ベクトルを成分とする行列に乗算することでＩＣＩを軽減するキャンセラである。一方、ＭＭＳＥ型ＩＣＩキャンセラは、複数のサブキャリアの復調ベクトルを要素とする行列と、その複数のサブキャリアの復調ベクトルを評価関数に入力して得られた評価用のベクトルとの平均２乗誤差が最小となるような行列を、各サブキャリアから得られた復調ベクトルごとに求め、その行列を利用してＩＣＩを軽減するキャンセラである。どちらのキャンセラを用いるにしも、ある一つのサブキャリアに着目した場合、隣接する複数のサブキャリアから、着目するサブキャリアに漏れ込む信号成分の度合いを、パイロット信号等を用いて伝送路推定を行い、その結果を用いて算出しておく必要がある。
【００１２】
非特許文献１に記載されているマルチキャリアを用いたＯＦＤＭＡシステムを移動体通信に用いた場合、基地局とある一つの移動局との通信に使用するサブキャリアに着目すると、その通信に使用するサブキャリアに発生したＩＣＩを除去するために、自移動局と基地局との通信に使用するサブキャリアだけでなく、基地局と他の移動局との通信に使用するサブキャリアに対しても伝送路推定をも行う必要がある。これは、本来通信に使用するサブキャリア以外のサブキャリアの復調ベクトルも処理する必要があることを意味する。従って、基地局とある一つの移動局との通信に使用されるサブキャリアが複数、かつ、その複数のサブキャリアの中心周波数が互いに離れているほど、基地局、移動局の回路規模が、本来通信に使用するサブキャリア以外の処理しなければならないサブキャリアの復調ベクトルに対応して急速に増大する。そのため、その回路規模の増大に伴い、基地局、移動局を安価に製造できないという課題を有していた。特に、バッテリー駆動で動作する移動体においては、回路規模の増大に伴う消費電力の増大により、基地局と通信できる時間が短くなってしまうという課題を有していた。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明は、以下のような特徴を有する。本発明の無線通信システムは、互いに直交する複数の副搬送波に変調を施して得られる複数のサブキャリアを用いてディジタルデータを伝送するマルチキャリア変調信号を用いて直交周波数分割多元接続を行う無線通信システムにおいて、第一の無線通信機器と、第一の無線通信機器の通信エリア内に存在する第二の無線通信機器は、マルチキャリア変調信号を構成する複数のサブキャリアの一部のサブキャリアを使用して通信を行っており、その一部のサブキャリアは、第一の無線通信機器あるいは前記第二の無線通信機器に送信すべきディジタルデータを用いて副搬送波を変調して得られ、連続して配置されたデータキャリアと、ヌルデータあるいは、前記第一の無線通信機器と前記第二の無線通信機器の双方において既知の信号を用いて副搬送波を変調して得られた、連続して配置された上記データキャリアの両隣にそれぞれ位置する、一つ以上のヌルキャリアあるいはパイロットキャリアから構成されることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の無線通信システムは、互いに直交する複数の副搬送波に変調を施して得られる複数のサブキャリアを用いてディジタルデータを伝送するマルチキャリア変調信号を用いて直交周波数分割多元接続を行う無線通信システムにおいて、第一の無線通信機器と、第一の無線通信機器の通信エリア内に存在する第二の無線通信機器は、マルチキャリア変調信号を構成する複数の前記サブキャリアの一部のサブキャリアを使用して通信を行っており、その一部のサブキャリアは、第一の無線通信機器あるいは前記第二の無線通信機器に送信すべきディジタルデータを用いて副搬送波を変調して得られ、連続して配置されたデータキャリアと、ヌルデータあるいは、第一の無線通信機器と第二の無線通信機器の双方において既知の信号を用いて副搬送波を変調して得られた、連続して配置された上記データキャリアの両隣にそれぞれ位置する、一つ以上のヌルキャリアあるいはパイロットキャリアから構成されており、互いに隣接する少なくとも二つ以上の上記データキャリアは、上記データキャリア間の変調情報に対してプリコード処理を施し、そのプリコード処理された変調情報を変調ベクトルに変換してマルチキャリア変調信号を得ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
このように、本発明のマルチキャリア変調信号を用いたＯＦＤＭＡシステムによれば、上り回線、下り回線とも各移動局に対するデータキャリアを周波数軸上に連続して配置し、その連続して配置されたデータキャリアを挟み込むようにヌルキャリアあるいはパイロットを配置することにより、上記データキャリアとヌルキャリアあるいはパイロットキャリアを復調して得られた復調ベクトルのみを用いてＩＣＩを軽減することが可能となる。このＩＣＩの軽減に使用するサブキャリアの数は、基地局とある一つの移動局との通信に使用されるサブキャリアが複数である場合にも、急速に増大することはない。そのため、ＩＣＩを軽減させるために、大規模な回路を基地局、移動局とも用意する必要がなく、安価に基地局および移動局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】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明するが、ます、各サブキャリアで発生するＩＣＩの相関について述べる。
【００１７】
ＩＣＩは、マルチキャリア変調信号を構成する複数のサブキャリアに対して影響を及ぼすが、その干渉成分は周波数配置が隣接するサブキャリア間では相関が大きい。すなわち、ｊ番目のサブキャリアからｋ番目のサブキャリアへのキャリア間干渉係数をＳ（ｊ−ｋ）、（ｊ＋１）番目のサブキャリアからｋ番目のサブキャリアへのキャリア間干渉係数Ｓ（ｊ＋１−ｋ）とすると、Ｓ（ｊ−ｋ）≒Ｓ（ｊ＋１−ｋ）なる関係が成立する（詳細は非特許文献２の式（４）を参照）。本願は、この関係を利用し、基地局および移動局において、簡易な方法でＩＣＩを軽減することが可能なマルチキャリア変調信号を用いたＯＦＤＭＡシステムと、そのシステムにおける送信装置および受信装置を提供するものである。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるマルチキャリア変調信号を用いたOFDMAシステムにおける基地局の送信装置と、移動局の受信装置の構成を示すブロック構成図である。また、図２は、図１中の基地局送信装置１０１を有する一つの基地局２００と、図１中の移動局受信装置１０２を有する、基地局２００の通信エリア２２０内にあるｎ個（ただし、ｎは１以上の整数）の移動局２０１−１〜ｎが、マルキャリア変調信号を用いたＯＦＤＭＡシステムを利用して多元接続を行っている様子を模式的に示した図である。以下に、図１の動作の動作、つまり、基地局から移動局への通信である下り回線を、図２を用いながら説明する。なお、以下の説明では、マルチキャリア変調信号の一例として、ｍ個のサブキャリアから成るＯＦＤＭ変調信号を用いる。
【００１９】
図１において、１０１は基地局送信装置、１１４は基地局送信装置１０１および後述する基地局受信装置１２０２と制御信号を入出力する基地局制御信号生成部を表す。そして基地局送信装置１０１は、基地局ベクトル変調部１１０、基地局変調ベクトル割当部１１１、マルチキャリア変調部１１２、そしてアップコンバータ１１３を含む。基地局送信装置１０１に並列に入力された、図２に示したｎ個の移動局２０１−１〜ｎに送信すべきシリアル送信データ１〜ｎは、まず基地局ベクトル変調部１１０に入力される。基地局ベクトル変調部１１０は、基地局制御信号生成部１１４から出力された下り変調制御信号に基づいて、入力したシリアル送信データ１〜ｎから、そのｎ個の移動局２０１−１〜ｎにそれぞれ適した変調ベクトルを独立して生成し、ｎ個のパラレル変調ベクトルとして出力する。
【００２０】
図３は、基地局ベクトル変調部１１０の構成を示したものである。図３に示したように基地局ベクトル変調部１１０は、Ｓ／Ｐ変換部７０１と１次変調部７０２から構成される。基地局ベクトル変調部１１０に入力された、ｎ個の移動局２０１−１〜ｎにそれぞれ向けて送信される、ｎ個のシリアル送信データ１〜ｎは、まずＳ／Ｐ変換部７０１に入力さる。Ｓ／Ｐ変換部７０１は、基地局制御信号生成部１１４より出力された下り変調制御信号（詳細は後述する）に基づいて、それぞれＫＢｉビットに区切られ、ＫＢｉ／Ｎｉビット単位で並列化処理し、それぞれＮｉの幅を有するパラレル送信データ１〜ｎに変換する。ここで、ｉは１からｎまでの任意の番号を表すものとして以後記載する。なお、ＫＢｉ、Ｎｉは共に０より大きい整数で、かつ、ＫＢｉはＮｉの整数倍の値を有するものとする。
【００２１】
１次変調部７０２は、パラレル送信データ１〜ｎを、基地局制御信号生成部１１４より出力された下り変調制御信号に基づいて、それぞれｎ個のパラレル送信データ１〜ｎを変調情報として１次変調ベクトルを生成し、パラレル変調ベクトル１〜ｎとして基地局変調ベクトル割当部１１１に出力する。１次変調部７０２で生成された１次変調ベクトルは、パラレル送信データ１に対してはＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）変調を、パラレル送信データ２に対しては１６ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）変調を用いるといったように、ｎ個のパラレル送信データ１〜ｎを変調情報として、基地局制御信号生成部１１４より出力された下り変調制御信号に基づいて、ｎ個の移動局２０１−１〜ｎにそれぞれ適した１次変調方式を用いる。したがって、同じ１次変調方式を複数のパラレル送信データに対して用いない場合、１次変調部７０２から出力されるｎ個のパラレル変調ベクトル１〜ｎはｎ種類となり、同じ１次変調方式を複数のパラレル送信データに対して用いる場合は、ｎ種類未満となる。
【００２２】
基地局変調ベクトル割当部１１１は、パラレル変調ベクトル１〜ｎ、大きさが０であるヌルベクトル、基地局２００とｎ個の移動局２０１−１〜ｎにおいて既知信号であるベースバンドパイロット信号ベクトルを用い、基地局制御信号生成部１１４より入力された下り変調ベクトル割当制御信号に基づいて、所定のベースバンドの副搬送波の位置に割り当てる。
【００２３】
図４は、基地局変調ベクトル割当部１１１が、基地局ベクトル変調部１１０から出力されたｎ個のパラレル変調ベクトル１〜ｎ、ヌルベクトル、ベースバンドパイロット信号ベクトルを、ｍ本のベースバンドの副搬送波の位置に割り当てた結果を模式的に示した図である。図４において、横軸はベースバンドの副搬送波の位置を表す番号および各ベースバンドの副搬送波の周波数上での相対的な位置を示し、縦軸は基地局変調ベクトル割当部１１１に入力された各ベクトルの信号強度を示している。図４において、破線矢印はベースバンドパイロット信号ベクトルを、実線矢印はＮｉの幅を有するｎ個のパラレル変調ベクトル１〜ｎのベクトル一つ一つを（以後、この一つ一つのベクトルをデータベクトルと称す）、黒丸印は大きさが０であるヌルベクトルを表している。
【００２４】
第一に、基地局変調ベクトル割当部１１１は、基地局制御信号生成部１１４から出力された下り１次変調ベクトル割当制御信号に基づいて、ベースバンドパイロット信号ベクトルを、所定のベースバンドの副搬送波の位置に割り当てる。図４中では、（Ｎ２＋６）番目のベースバンドの副搬送波の位置と、（ｋ３−１）番目のベースバンドの副搬送波の位置に、ベースバンドパイロット信号ベクトルを割り当てている様子が示されている。しかし、ベースバンドパイロット信号ベクトルの割当位置は、上記二つのベースバンドの副搬送波の位置に限定されるものではなく、一つあるいは二つ以上のベースバンドの副搬送波の位置に割り当てても良い。
【００２５】
第二に、基地局変調ベクトル割当部１１１は、それぞれＮｉの幅を有するｎ個のパラレル変調ベクトル１〜ｎとヌルベクトルを、基地局制御信号生成部１１４より出力された下り１次変調ベクトル割当制御信号に基づいて、ベースバンドパイロット信号ベクトルが割り当てられていない所定のベースバンドの副搬送波の位置に割り当てる。パラレル変調ベクトルとヌルベクトルを、ベースバンドの副搬送波の位置に割り当てる様子を、ｎ個の移動局２０１−１〜ｎから任意に選んだ一つの移動局２０１−ｉに送信すべき、Ｎｉの幅を有するパラレル変調ベクトルｉを代表として用い、図５を利用し説明する。
【００２６】
図５は移動局２０１−ｉに向けて生成されたＮｉの幅を有するパラレル変調ベクトルｉを、複数のベースバンドの副搬送波の位置に割り当てる様子を記した図である。ここで、基地局２００と移動局２０１−ｉとの通信に使用されるデータベクトルとヌルベクトルをまとめて、移動局２０１−ｉ割当変調ベクトル群と呼ぶことにする。移動局２０１−ｉ割当変調ベクトル郡は、図５に示したように、連続するＮｉ本からなるデータベクトルと、そのＮｉ本の連続するデータベクトルが割り当てられたベースバンドの副搬送波の位置の上下の周波数に位置するそれぞれ（Ｌ−１）本から成るヌルベクトルより構成される。なお、Ｌの説明は、後述するキャンセリングフィルタ部１２４の動作時に説明する。
【００２７】
基地局変調ベクトル割当部１１１は、上述したように、基地局制御信号生成部１１４から出力された下り１次変調ベクトル割当制御信号に基づいて、ｎ個のパラレル変調ベクトル１〜ｎ、ヌルベクトル、ベースバンドパイロット信号を、ｍ本のベースバンドの副搬送波の位置にそれぞれ割り当て、ｍ本から成る基地局変調ベクトルをマルチキャリア変調部１１２に出力する。また図４に示したように、基地局変調ベクトル割当部１１１は、ｎ個の図５に示した移動局２０１−ｉ割当変調ベクトル群を互いに重ならないように割り当てる。基地局２００と移動局２０１−ｉとの下り回線における通信は、この移動局２０１−ｉ割当変調ベクトル群で副搬送波を変調して得られるサブキャリアを用いて行われる。
【００２８】
図６は、ｍ本からなる基地局変調ベクトルで変調が施されたベースバンドのＯＦＤＭ変調信号を生成し出力するマルチキャリア変調部１１２の構成を示したものである。図６において、マルチキャリア変調部１１２は、ＩＤＦＴ部１１０１とガード付加部１１０２で構成される。ＩＤＦＴ部１１０１は、マルチキャリア変調部１１２に入力された基地局変調ベクトルを逆フーリエ変換して得られたベースバンドのＯＦＤＭ変調信号を出力する。ガード付加部１１０２は、ＩＤＦＴ部１１０１が出力するベースバンドのＯＦＤＭ変調信号を入力し、入力したＯＦＤＭ変調信号を周期拡張したガード期間の信号を付加し、ベースバンドＯＦＤＭ変調信号としてマルチキャリア変調部１１２から出力する。
【００２９】
アップコンバータ１１３は、マルチキャリア変調部１１２が出力するベースバンドのＯＦＤＭ変調信号を入力し、入力されたベースバンドのＯＦＤＭ変調信号を所定の無線周波数帯の信号に周波数変換してＯＦＤＭ変調信号として出力する。アップコンバータ１１３が出力するＯＦＤＭ変調信号は、基地局送信装置１０１の出力するＯＦＤＭ変調信号として、図示しないアンテナを介して伝送路１０３に供給される。そして、伝送路１０３を経由した基地局２００から出力されたＯＦＤＭ変調信号は、図示しないアンテナを介して移動局受信装置１０２に供給される。
【００３０】
次に、移動局受信装置１０２および移動局制御信号生成部１２６の動作を、ｎ個の移動局２０１−１〜ｎの中から任意の一つを取り出した移動局２０１−ｉを用い説明する。
【００３１】
伝送路１０３と図示しないアンテナを介して移動局受信装置１０２に入力されたｍ個のサブキャリアから成る、基地局２００から出力されたＯＦＤＭ変調信号は、ダウンコンバータ１２１において中心周波数が０であるベースバンド信号に変換され、ベースバンド受信信号としてダウンコンバータ１２１よりマルチキャリア復調部１２２に出力される。マルチキャリア復調部１２２は、例えば図７のように、ガード除去部５０１とＤＦＴ部５０２で構成される。ガード除去部５０１はマルチキャリア復調部１２２が入力するベースバンド受信信号から、マルチキャリア変調部１１２において付加されたガード期間に相当する期間の信号を除去し、ＤＦＴ部５０２に出力する。ＤＦＴ部５０２は、ガード除去部５０１が出力する信号をフーリエ変換してｍ本の復調ベクトルを求め、マルチキャリア復調部１２２の出力としてｍ本の復調ベクトルを出力する。
【００３２】
移動局復調ベクトル抽出部１２３は、マルチキャリア復調部１２３から出力されたｍ本の復調ベクトルの中から、移動局２０１−ｉ割当変調ベクトル群に対応する（Ｎｉ＋２×（Ｌ−１））本の復調ベクトルを、後述する制御チャネルの信号より得られた情報を基に生成される移動局制御信号生成部１２６から出力された移動局復調ベクトル抽出制御信号に基づいて抽出し、抽出復調ベクトルとしてキャンセリングフィルタ部１２４に出力する。
【００３３】
キャンセリングフィルタ部１２４は、この移動局復調ベクトル抽出部１２３から出力された抽出復調ベクトルを用いて以下に記すフィルタ処理を施し、ＩＣＩを軽減する。キャンセリングフィルタ部１２４の動作を説明するに当たり、移動局復調ベクトル抽出部１２３から出力された（Ｎｉ＋２×（Ｌ−１））個の抽出復調ベクトルを得るの用いたサブキャリアの周波数が低い方から順に、−（Ｌ−１）番から（Ｎｉ＋Ｌ−１）番の番号を抽出復調ベクトルに付与する。この番号が付与された抽出復調ベクトルを、Ｙ−（Ｌ−１）、Ｙ−（Ｌ−２）、・・・、Ｙ０、Ｙ１、・・・、ＹＮｉ、Ｙ（Ｎｉ＋１）、・・・、Ｙ（Ｎｉ＋Ｌ−１）と表す。式Ｐ（Ｄ）＝（１−Ｄ）（Ｌ−１）を展開して得られる（Ｌ―１）次の多項式Ｐ（Ｄ）＝Ｐ０＋Ｐ１Ｄ＋Ｐ２Ｄ２＋…＋Ｐ（Ｌ−１）Ｄ（Ｌ−１）とし、キャンセリングフィルタ部１２４は（数１）に従って、Ｙ１、Ｙ２、・・・、ＹＮに対するＹ’１、Ｙ’２、…、Ｙ‘Ｎｉを求めて、Ｎｉ個のフィルタ復調ベクトルとして出力する。
【００３４】
【数１】
2007329532.tif 000003
【００３５】
（数１）で表されるようなキャンセリングフィルタ部１２４はＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｉｍｐｕｌｓｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）型フィルタとして構成することができる。（数１）から分かるように、上述してきたＬは（数１）で表されるＦＩＲ型フィルタのフィルタ長を表す値である。例えば、Ｌの値を２とすると、式Ｐ（Ｄ）＝（１−Ｄ）となり、キャンセリングフィルタ部１２４は図８のようなフィルタ長が２の回路として構成することができる。なお、フィルタ長を表すＬの値は、後述する制御チャネルの信号を獲られた情報を基に生成される移動局制御信号生成部１２６より出力されたフィルタタップ数制御信号より得られる情報をもとに決定される。
【００３６】
図８において、４０１は遅延器、４０２および４０３は係数器、４０４は加算器である。図８に示したキャンセリングフィルタ部１２４には図示しない移動局復調ベクトル抽出部１２３からＮｉ個の抽出復調ベクトルＹｕが順次入力されるものとする。遅延器４０１は順次入力された抽出復調ベクトルＹｕを１サンプル遅延し、抽出復調ベクトルＹｕが入力されている時刻に１サンプル前の抽出復調ベクトルＹｕ−１を出力する。一方、キャンセリングフィルタ部１２４に順次入力された抽出復調ベクトルＹｕは、係数器４０２で固定の係数”１”が乗算される。遅延器４０１が出力する抽出復調ベクトルＹｕ−１は、係数器４０３で固定の係数”−１”が乗算される。加算器４０４において、係数器４０２と４０３でそれぞれ係数が乗算された抽出復調ベクトルが加算され、キャンセリングフィルタ１２４が出力するフィルタ復調ベクトルＹ’ｕが順次出力される。
【００３７】
上述したように、周波数変動、振幅変動、または位相変動などで発生するＩＣＩは、ｊ番目のサブキャリアからｋ番目のサブキャリアへのキャリア間干渉係数をＳ（ｊ−ｋ）、（ｊ＋１）番目のサブキャリアからｋ番目のサブキャリアへのキャリア間干渉係数Ｓ（ｊ＋１−ｋ）とすると、Ｓ（ｊ−ｋ）≒Ｓ（ｊ＋１−ｋ）なる関係が成立することから周波数配置が隣接するサブキャリア間では相関が大きい。キャンセリングフィルタ部１２４は、この隣接するサブキャリア間の相関が大きいことを利用して、（Ｌ―１）次の多項式Ｐ（Ｄ）で表されるフィルタの作用で、発生したＩＣＩを互いに相殺することで、ＩＣＩを軽減する。
【００３８】
トレリス復号部１２５は、キャンセリングフィルタ部１２４が出力するＮｉ個のフィルタ復調ベクトルを入力し、トレリス復号を行い、移動局受信データを出力する。図９は、基地局２００において移動局２０１−ｉとの通信に用いるサブキャリアの１次変調方式としてＱＰＳＫ変調（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）方式が用いられたＯＦＤＭ変調信号を、伝送路歪みやノイズが完全に除去された理想的な状態で移動局２０１−ｉが受信し復調して得られた時の、抽出復調ベクトルのコンスタレーション（図９（ａ）の×印）と、その抽出復調ベクトルを入力信号としてキャンセリングフィルタ部１２４が出力するフィルタ復調ベクトルの理想的なコンスタレーション（図９（ｂ）の○印）を示したものである。なお、図９（ｂ）では、図９（ａ）のコンスタレーション（×印）も併せて示している。
【００３９】
トレリス復号部１２５は、キャンセリングフィルタ部１２４の遅延器４０１が保持する（Ｌ−１）個の抽出復調ベクトルを状態変数とするトレリス遷移に基づいて、入力されたフィルタ復調ベクトルから尤も確からしい遷移をもとめ、その遷移を生起するデータを移動局受信データとして得る。トレリス復号部１２５は、復号アルゴリズムとして例えば、ビタビアルゴリズム（非特許文献３）、ＢＣＪＲアルゴリズム（非特許文献４）、ＭＡＰ（最大事後確率）復号などを用いることで構成できる。ただし、非特許文献３や非特許文献４に記されたアルゴリズム、やＭＡＰ復号を用いるためには、移動局２０１−ｉに向けて基地局２００より出力されたＯＦＤＭ変調信号は、１次変調方式としてどのような変調方式が用いられているかという１次変調方式に関する情報を、後述する制御チャネルの信号を得られた情報を基に生成される移動局制御信号生成部１２６より出力される移動局下り１次変調情報信号を基に、トレリス復号を行う以前に得ておく必要がある。
【００４０】
ここで、図５に示した連続するＮｉ本のデータベクトルの上下に配置されたヌルベクトルの意義について説明する。仮に、ヌルベクトルの代わりに移動局２０１−ｉ´（ここで、ｉ´は１以上ｎ以下の、ｉ´≠ｉなる任意の整数）との通信に用いるデータベクトルが配置されているとする。この時、パラレル変調ベクトルｉを用いて副搬送波を変調して得られたＮｉ個の連続するサブキャリアに隣接するサブキャリアが、移動局２０１−ｉでは既知ではない１次変調方式で変調されている場合を考える。この時、キャンセリングフィルタ部１２４に入力される抽出復調ベクトルは、（２×（Ｌ−１））個の１次変調方式が未知のサブキャリアから得られた復調ベクトルを含むことになる。つまり、トレリス復号部１２５の状態変数である、キャンセリングフィルタ部１２４の遅延器４０１が保持する（Ｌ−１）個の抽出復調ベクトルに未知の抽出復調ベクトルが含まれることになるため、入力されたフィルタ復調ベクトルから尤も確からしい遷移を求めることができなくなる。ヌルベクトルは、このようにトレリス復号部１２５が有効に機能しなくなることを防ぐために必要な信号である。
【００４１】
次に、図１０を用いて、移動局２０１−ｉから基地局２００への通信である上り回線の動作を、下り回線の動作説明の場合と同様に、マルチキャリア変調信号としてｍ個のサブキャリアから成るＯＦＤＭ変調信号を用い、移動局２０１−ｉは移動局送信装置１２０１を有し、基地局２００は基地局受信装置１２０２を有するものとして説明する。
【００４２】
図１０において移動局送信装置１２０１は、移動局ベクトル変調部１２１０、移動局変調ベクトル割当部１２１１、マルチキャリア変調部１１２、アップコンバータ１１３を含む。また、基地局受信装置１２０２は、ダウンコンバータ１２１、マルチキャリア復調部１２２、基地局復調ベクトル抽出部１２２０、ｎ個のキャンセリングフィルタ部１２４、ｎ個のトレリス復号部１２５を含む。ここで図１０において、図１と同じ機能を有するものについては同じ番号を付している。以下の説明において、図１と同じ動作を行う、マルチキャリア変調部１１２、マルチキャリア復調部１２２、アップコンバータ１１３、ダウンコンバータ１２１、キャンセリングフィルタ部１２４、トレリス復号部１２５については、その説明を省略する。
【００４３】
移動局送信装置１２０１は、移動局２０１−ｉから基地局２００に向けて送信すべきデータである移動局送信データｉを直列に入力し、移動局ベクトル変調部１２１０において、後述する制御チャネルの信号を得られた情報を基に生成される移動局制御信号生成部１２６より出力された移動局上り１次変調情報信号の情報に基づいて、移動局送信データｉをＫＭｉビット単位で区切ったのち、ＫＭｉ／Ｍｉビット単位で並列化処理し、Ｍｉの幅を有するパラレルデータである変調情報を生成し、その変調情報を用いてＭｉ個の変調ベクトルを生成する。移動局変調ベクトル割当部１２１１は、移動局ベクトル変調部１２１０から出力されたＭｉ個の変調ベクトルと、ヌルベクトルを入力し、後述する制御チャネルの信号を得られた情報を基に生成される移動局制御信号生成部１２６から出力された移動局１次変調ベクトル制御信号の情報に基づいて、所定のベースバンドの副搬送波の位置にそのＭｉ個の変調ベクトルとヌルベクトルを割り当て、移動局変調ベクトルとしてマルチキャリア変調部１１２に出力する。この割当の様子は、図５に示した場合と同様に、Ｍｉ個のデータベクトルを連続するＭｉ個のベースバンドの副搬送波の位置に割り当て、そのＭｉ個のデータベクトルが割り当てられたベースバンドの副搬送波の上下（Ｌ−１）個ずつのベースバンド副搬送波の位置にヌルベクトルを割り当てる。ここでＬは、前述した移動局受信装置１０２と同じく、移動局制御信号生成部１２６から出力されたフィルタタップ数制御信号の情報より決定される値である。
【００４４】
マルチキャリア変調部１１２は、移動局変調ベクトル割当部１２１１が出力した移動局変調ベクトルを入力し、ベースバンドのＯＦＤＭ変調信号を生成し、アップコンバータ１１３に入力する。そしてアップコンバータ１１３は、入力されたベースバンドのＯＦＤＭ変調信号を所定の無線周波数帯の信号に周波数変換してＯＦＤＭ変調信号として出力する。アップコンバータ１１３が出力するＯＦＤＭ変調信号は、移動局送信装置１２０１が出力するマルチキャリア変調信号として、図示しないアンテナを介して伝送路１０３に供給される。そして、伝送路１０３を経由した移動局送信装置１２０１から出力されたＯＦＤＭ変調信号は、図示しないアンテナを介して基地局受信装置１２０２に供給される。
【００４５】
図１１は、ｎ個の移動局２０１−１〜ｎから出力された、それぞれのＯＦＤＭ変調信号を模式的に示した図である。横軸は周波数を示しており、縦軸は各サブキャリアの信号強度を示している。図１１に示したようにｎ個の移動局２０１−１〜ｎから出力されたＯＦＤＭ変調信号は、それぞれＭｉ個の互いに重ならないサブキャリアを有しており、移動局送信データｉより生成された変調ベクトルを用いて副搬送波に変調を施して得られたサブキャリアであるデータキャリアの総和と、ヌルベクトルを用いて副搬送波に変調を施して得られたサブキャリアであるヌルキャリアを合わせた数は、ＯＦＤＭ変調信号を構成するサブキャリアの数であるｍに等しい。また、ｎ個の移動局２０１−１〜ｎから出力されたそれぞれのデータキャリア間にはヌルキャリアが挿入されている。
【００４６】
基地局受信装置１２０２は、図１１に示した移動局２０１−１〜ｎからそれぞれ出力されたＯＦＤＭ変調信号を一括して受信し、ダウンコンバータ１２１において中心周波数が０であるベースバンド信号に周波数変換する。マルチキャリア復調部１２２は、ダウンコンバータ１２１から出力された、ベースバンドの受信信号を入力信号として、ｍ個のサブキャリアに対応したｍ個の復調ベクトルを出力する。基地局復調ベクトル抽出部１２２０は、基地局制御信号生成部１１４より出力された、どのサブキャリアを用いてｎ個の移動局２０１−１〜ｎとそれぞれ通信を行っているかという情報がのっている復調ベクトル抽出制御信号に基づいて、ｎ個の移動局２０１−１〜ｎに対応した復調ベクトルを抽出し、各移動局２０１−１〜ｎに対応してそれぞれ設けられた、ｎ個のキャンセリングフィルタ部１２４とｎ個の変動量推定部１２２１にそれぞれ出力する。キャンセリングフィルタ部１２４は、基地局制御信号生成部１１４から出力された移動局２０１−ｉ用フィルタタップ数制御信号にのっている情報に基づいて、上述したフィルタ処理を行う。そして、移動局２０１−ｉからの送信データを得るために設けられたトレリス復号部１２５は、キャンセリングフィルタ部１２４から出力されたフィルタ復調ベクトルを入力して、基地局制御信号生成部１１４より出力された移動局２０１−ｉ用上り１次変調情報信号に基づいてトレリス復号を行い、受信データｉを得る。
【００４７】
一方、変動量推定部１２２１は以下の動作を行う。変動量推定部１２２１の動作を説明するに当たり、制御チャネルの信号の役割と、基地局２００と移動局２０１−ｉとの間の通信手順の一例も併せて説明する。
【００４８】
図１２（ａ）は基地局２００が移動局２０１−ｉと通信を行う際の通信手順の一例を、図１２（ｂ）は移動局２０１−ｉが基地局２００と通信を行う際の通信手順の一例を示している。基地局２００、移動局２０１−ｉとも通信開始前はキャンセリングフィルタ部１２４のフィルタ長であるＬの値を２に設定している（ステップＳ００１およびステップＳ０２１）。
【００４９】
基地局２００はこの状態で移動局２０１−ｉからの通信要求の有無を確認している（ステップＳ００２）。移動局２０１−ｉからの通信要求を、例えば、図１３に示したような、ＯＦＤＭ変調信号の送受信に使用されている周波数帯域とは異なる周波数帯域を有する制御チャネルを通じて受け付けると、基地局２００はステップＳ００３に進み、移動局２０１−ｉ以外の移動局との通信に使用しているサブキャリアの割当パターンを考慮しながら、所定の時間使用する移動局２０１−ｉに対する下り回線に用いるサブキャリアの割当パターンと、所定の時間使用する上り回線に用いるサブキャリアの割当パターンを決定する。この移動局２０１−ｉとの通信に用いる下り回線に用いるサブキャリアの割当パターンに加えて、移動局２０１−ｉを除く残り（ｎ−１）個の移動局との通信に用いる下り回線に使用するサブキャリアの割当パターンの情報がのせられた信号が、基地局１１４から出力される下り１次変調ベクトル割当制御信号である。
【００５０】
この下り回線に用いるサブキャリアの割当パターンは、ある一つの移動局との通信に用いるサブキャリア群に着目すると、周波数ホッピング方式と同様に、所定の時間ごとに、データキャリアとヌルキャリアを含む少なくとも３本以上のサブキャリアが、現在使用しているサブキャリアとは異なるサブキャリアに全て変化する。図１４は、シンボル時間−周波数平面上に、下り回線時に使用する移動局２０１−ｉへのサブキャリアの割当パターンを一例として示したものである。図１４（ａ）は、移動局２０１−ｉに向けて送信された全てのサブキャリアが同じシンボル時間間隔で、現在使用しているサブキャリアとは異なるサブキャリアに割り当てられる様子を示している。また、図１４（ｂ）は、移動局２０１−ｉに向けて送信された全てのサブキャリアがランダムなシンボル時間間隔で、現在使用しているサブキャリアとは異なるサブキャリアに割り当てられる様子を示している。なお、移動局２０１−ｉから基地局２００への通信である上り回線の時も、下り回線と同様にサブキャリアが割り当てられる。
【００５１】
ステップＳ００４では、図１３に示した制御チャネルを通じて、移動局２０１−ｉに下り回線時に使用する上述したサブキャリアの割当パターンの情報、上り回線時に使用するサブキャリアの割当パターンの情報、キャンセリングフィルタ１２４のフィルタ長を決める値であるＬの値の情報、そして、上り回線および下り回線で使用する１次変調方式に関する情報を送信する。この動作は移動局２０１−ｉを以外の（ｎ−１）個の移動局に対しても同様に行われる。さらに、ステップＳ００４において、同時に基地局制御信号生成部１１４より、下り１次変調ベクトル割当制御信号、下り回線時に各移動局２０１−１〜ｎとの通信に使用する１次変調方式の情報がのっている下り変調制御信号、上り回線時の各移動局２０１−１〜ｎに割り当てられたサブキャリアの割当パターンの情報がのっている復調ベクトル抽出制御信号、上り回線時に各移動局２０１−ｉとの通信に使用する１次変調方式の情報がのっている移動局２０１−ｉ用上り１次変調情報信号が出力される。そして、移動局２０１−１〜ｎからそれぞれ出力されたＯＦＤＭ変調信号を待ち受ける（ステップＳ００５）。ここで、ステップＳ００４において制御チャネルを通して送信される信号は時分割多重により各移動局２０１−１〜ｎに個別に送信されても良いし、ｎ個の移動局２０１−１〜ｎに関する情報を一つの情報にまとめ、一括して制御チャネルを通して各移動局２０１−１〜ｎに送信しても良い。
【００５２】
ステップＳ００５において、移動局２０１−ｉからのＯＦＤＭ変調信号を受信すると、そのＯＦＤＭ変調信号から受信データを得て所定の処理を行い、ステップＳ００６に進む。
【００５３】
ステップＳ００６において、基地局２００は、移動局２０１−ｉに対して、移動局２０１−ｉから送信された信号を受信したことを知らせるＯＦＤＭ変調信号、あるいは、移動局２０１−ｉに送信すべきデータをのせたＯＦＤＭ変調信号を送信する。この動作は、移動局２０１−ｉ以外の（ｎ−１）個の移動局に対しても同様に行われる。
【００５４】
ステップＳ００６の後、基地局２００は各移動局２０１−１〜ｎとの通信が終了か否かを、それぞれ個別に確認し（ステップＳ００７）、通信を継続する場合にはステップＳ００８に進む。なお、通信が終了の移動局に対しては、ステップＳ０１１に進み、通信を終了する。ここでは、ｎ個の移動局２０１−１〜ｎが通信を継続するものとして説明を続ける。
【００５５】
ステップＳ００８において基地局２００は、ｎ個の移動局２０１−１〜ｎよりそれぞれ送信されたＯＦＤＭ変調信号の、データの前に設けられた、プリアンブルパターンあるいは品質評価用のトレーニング信号を用いて、ｎ個の移動局２０１−１〜ｎから出力されたそれぞれのＯＦＤＭ変調信号の品質評価を、基地局受信装置１２０２を構成するｎ個の変動量推定部１２２１で独立に行う。そして、変動量推定部１２２１は基地局制御信号生成部１１４に対してその品質評価結果を出力する。ステップＳ００８での品質評価の結果、サブキャリア間で発生しているＩＣＩの発生量をステップＳ００１およびＳ０２１で設定されているＬ＝２で十分軽減することが出来るか否か、ｎ個の移動局２０１−１〜ｎから出力されたそれぞれのＯＦＤＭ変調信号について独立に判定する（ステップＳ００９）。ステップＳ００９において、Ｌ＝２でＩＣＩの軽減が十分可能と判断した場合、Ｌの値を更新することなくステップＳ００３に進む。ステップＳ００９においてＬの値を更新する必要があると判断した場合、ステップＳ０１０に進み、ＩＣＩを軽減するのに必要な値にＬの値を更新する。仮に、移動局２０１−ｉとの通信に使用するＬの値が２から３に更新された場合、基地局２００は、このＬの値を用いている信号である下り１次変調ベクトル割当制御信号と、移動局２０１−ｉの受信信号を処理するキャンセリングフィルタ部１２４に対する移動局２０１−ｉ用フィルタタップ数制御信号にのっている情報も更新する。さらに、Ｌの値の更新では不十分と判断した場合は、移動局２０１−ｉとの上り回線および下り回線での通信に用いる１次変調方式の更新も併せて行う。１次変調方式の更新が行われると、その１次変調方式の情報をのせている基地局１１４より出力される下り変調制御信号の更新も行われる。この動作を、基地局２００は、全ての移動局２０１−１〜ｎに対してステップＳ０１０において行い、再びステップＳ００３に戻る。
【００５６】
ステップＳ００３に戻ると、基地局２００は、移動局２０１−１〜ｎに対する新たなサブキャリアの割当パターンの情報、キャンセリングフィルタのフィルタ長を決める値である新たなＬの値の情報、および使用する新たな１次変調方式の情報といった情報を、制御チャネルを通してｎ個の移動局２０１−１〜ｎに再び送信する。なお、制御チャネルを通して送信する信号には、制御情報が更新される度に全ての制御情報を改めてのせても良いし、前回送信した制御情報との差分情報のみをのせても良い。
【００５７】
基地局２００は、以後、上述の動作を継続する。
【００５８】
次に図１２（ｂ）に示した、移動局の通信手順の一例を説明する。移動局２０１−ｉは基地局２００と通信を開始するに当たり、ステップＳ０２２において基地局２００に対して通信要求を、制御チャネルを通じて送信する。そしてステップＳ０２３において、基地局２００がステップＳ００３において送信した制御情報が受信され、かつ、移動局２０１−ｉ宛の制御情報が検出されるまで待機する（ステップＳ０２３）。そして、移動局２０１−ｉ宛の制御情報を検出すると、ステップＳ０２４に進み、その制御情報より移動局受信装置１０２のキャンセリングフィルタ部１２４のタップ数であるＬの値を読み取り更新し、移動局制御信号生成部１２６よりフィルタタップ数制御信号を出力するとともに、下り回線に用いる移動局２０１−ｉのサブキャリアの割当パターンと、上り回線に使用する移動局２０１−ｉのサブキャリアの割当パターンを読み取り、その情報を移動局復調ベクトル抽出制御信号と移動局上り１次変調ベクトル割当制御信号にそれぞれのせて移動局制御信号生成部１２６から出力する。さらに、移動局２０１−ｉは上り回線および下り回線で使用する１次変調方式の情報を、制御情報より得て、移動局下り１次変調情報信号、および、移動局上り１次変調情報信号として移動局制御信号生成部１２６より出力する。
【００５９】
ステップＳ０２５において、移動局２０１−ｉは基地局２００に対して送信すべき情報をのせたＯＦＤＭ変調信号を、上述した方法で生成したのち送信し、ステップＳ０２６に進み、基地局２００からの信号を待ち受ける。ステップＳ０２６において移動局２０１−ｉは、基地局２００から送信されたＯＦＤＭ変調信号を受信すると、上述した方法で、復調処理およびＩＣＩの軽減を行い、移動局受信データを得て、所定の処理を行う。
【００６０】
ステップＳ０２７において、移動局２０１−ｉは通信終了であるか否かを確認し、通信終了である場合には終了ステップＳ０２８に進み、通信継続の場合はステップＳ０２３に移行する。
【００６１】
このように、本発明の実施の形態１に係るマルチキャリア変調信号を用いたＯＦＤＭＡシステムは、各移動局に対するデータキャリアの割当を、上り回線、下り回線とも互いに隣接する連続する３本以上のサブキャリアに割り当て、データキャリアに隣接する上下の所定の本数のサブキャリアをヌルキャリアとすることにより、（数１）で表されるようなＦＩＲ型フィルタを用いて、キャンセリングフィルタ部１２４においてＩＣＩを軽減する。このキャンセリングフィルタ部１２４の回路規模は使用するサブキャリアの数に比例し、かつ、使用するサブキャリアの数も、各移動局に割り当てられたサブキャリアの数に等しい。さらに、本発明の実施の形態１に係るマルチキャリア変調信号を用いたＯＦＤＭＡシステムは、所定の時間間隔で各移動局に割り当てるサブキャリアの割当パターンを変更することとしているので、各移動局にとって伝送路特性の悪いサブキャリアが、時間的および周波数的に連続して割り当てられることはない。
【００６２】
なお、上記実施の形態１の図４において、各データベクトルは同じ強度となっているが、各データベクトルの強度はベクトル変調部１１０から出力されたパラレル変調ベクトル１〜ｎの大きさに依存するものである。従って、各データベクトルは必ずしも同じ強度を有するものではない。
【００６３】
なお、上記実施の形態では、ダウンコンバータ１２１は基地局２００から送信され伝送路１０３を介して受信装置１０２に入力されたマルチキャリア変調信号を中心周波数が０であるベースバンド信号に周波数変換するとしていたが、例えば、非特許文献６に記載されているようなＬＯＷ−ＩＦ技術を用いることを目的として、中心が０ではない低周波数帯域に周波数変換しても良い。
【００６４】
なお、本実施の形態において、マルチキャリア伝送方式の一例としてＯＦＤＭ伝送方式を用いて説明したが、他のマルチキャリア伝送方式としては、ウェーブレット（Ｗａｖｅｌｅｔ）を用いたマルチキャリア伝送方式や、重複直交変換の一種であるＥＬＴ（Ｅｘｔｅｎｄｅｔ  Ｌａｐｐｅｄ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）、ＬＯＴ（Ｌａｐｐｅｄ  Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）、ＭＬＴ（Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  Ｌａｐｐｅｄ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）、ＧｅｎＬＯＴ（Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ  Ｌａｐｐｅｄ  Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）等を用いたＯＦＤＭ／ＯＱＡＭと呼ばれるマルチキャリア伝送方式でも良い。
【００６５】
なお、上記実施の形態１の図５において、基地局２００が移動局２０１−ｉとの下り回線の通信に使用するＮｉ個のデータベクトルの割当パターンとして、連続するＮｉ個のベースバンドの副搬送波の位置に割り当てるとしていたが、Ｎｉの幅を有するパラレル変調ベクトルを、少なくとも二つ以上のグループに分割し、その分割されたパラレル変調ベクトルを新たな互いに独立なパラレル変調ベクトルと見なし、上述したような方法でＯＦＤＭ変調信号を生成しても良い。このように、分割されたパラレル変調ベクトルを互いに独立なパラレル変調ベクトルと見なすことで、移動局２０１−ｉに向けて基地局２００から送信するＯＦＤＭ変調信号は、互いに周波数相関が低いサブキャリア群を用いて送信することとなるので、周波数ダイバーシチ効果が生まれ、マルチパス環境に対してより耐性を有することができる。
【００６６】
また、図５において移動局２０１−ｉ割当変調ベクトル群は、それぞれ独立にヌルベクトルを有するとしていたが、隣接する移動局２０１−ｉ´割当変調ベクトル群との間で、そのヌルベクトルを互いに共有するようにしても良い。このように、隣接する移動局２０１−ｉ´割当変調ベクトル群との間で、そのヌルベクトルを互いに共有することにより、周波数利用効率を向上することができる。
【００６７】
なお、上記実施の形態１において、制御チャネルは、ＯＦＤＭ変調信号を送受信するのに使用されている周波数帯域とは異なる周波数帯域を有するとしたが、図１５（ａ）に示したように、ＯＦＤＭ変調信号の予め定められた一部のサブキャリアを、全シンボル時間にわたって制御情報を送信するためのサブキャリア専用に割り当てても良い。また、図１５（ｂ）に示したように、ＯＦＤＭ変調信号の予め定められた一部のサブキャリアの、予め定められた一部のシンボル時間を、制御情報を送信するためのサブキャリア専用に割り当てても良い。
【００６８】
なお、上記実施の形態１では、図５に示したようにＮｉ個の連続するデータベクトルの上下に隣接する、それぞれ（Ｌ−１）個のベクトルを、ヌルベクトルとすることとしていたが、下り回線時は、一部あるいは、全てのヌルベクトルの代わりにベースバンドパイロット信号ベクトルを用いても良い。下り回線時に、ヌルベクトルの一部をベースバンドパイロット信号ベクトルに置き換えても、キャンセリングフィルタ部１２４およびトレリス復号部１２５が正常に動作する理由は以下の通りである。まず、移動局２０１−ｉが受信する基地局２００から送信されたＯＦＤＭ変調信号は、上り回線時とは異なり、全てのサブキャリアが同じ伝送路１０３を通した後に得られた信号であるため、（数１）で表されるＦＩＲ型フィルタを用いてキャンセリングフィルタ部１２４でＩＣＩを軽減することが可能であるのがその理由である。
【００６９】
次に、トレリス復号部１２５に入力される抽出復調ベクトルに着目すると、その抽出復調ベクトルは、移動局２０１−ｉとの通信に割り当てられたサブキャリアをから生成される復調ベクトルと、移動局２０１−ｉにおいて既知の信号であるベースバンドパイロット信号ベクトルを用いて生成されたサブキャリアから生成される復調ベクトルで構成されていることとなる。従って、トレリス復号部１２５の状態変数である、キャンセリングフィルタ部１２４の遅延器４０１が保持する（Ｌ−１）個の抽出復調ベクトルに未知の抽出復調ベクトルが含まれず、正常に復号することが可能である。
【００７０】
以上の二つが、下り回線時に、ヌルベクトルの一部をベースバンドパイロット信号ベクトルに置き換えても良い理由である。しかし、上り回線では、ｎ個の移動局２０１−１〜ｎより送信されたＯＦＤＭ変調信号は、互いに独立かつ、異なるドップラーシフトを有することとなるので、ヌルベクトルの一部または全てをパイロット信号ベクトルに置き換えるのは、上記理由から有効ではない。
【００７１】
このように、下り回線時にヌルベクトルの一部または全てをパイロット信号ベクトルに置き換えることにより、ベースバンドパイロットキャリアが増加することとなるので、移動局受信装置１０２において伝送路等化を目的とした等化器を設ける場合、その伝送路の推定精度を向上することが可能となる。
【００７２】
なお、上記実施の形態１では、基地局変調ベクトル割当部１１１は、第一に、ベースバンドパイロット信号ベクトルを、基地局制御信号生成部１１４から出力された下り１次変調ベクトル割当制御信号に基づいて、所定のベースバンドの副搬送波の位置に割当、その後、ｎ個のパラレル変調ベクトル１〜ｎおよびヌルベクトルを、基地局制御信号生成部１１４より出力された下り１次変調ベクトル割当制御信号に基づいて、ベースバンドパイロット信号ベクトルが割り当てられていない所定のベースバンドの副搬送波に割り当てるとしていた。しかしその順番を逆にして、基地局変調ベクトル割当部１１４は、ｎ個のパラレル変調ベクトル１〜ｎおよびヌルベクトルを、基地局制御信号生成部１１４より出力された下り１次変調ベクトル割当制御信号に基づいて、所定のベースバンドの副搬送波の位置に割り当て、ヌルベクトルが割り当てられたベースバンドの副搬送波の位置に、ベースバンドパイロット信号ベクトルを入れ替えて割り当てても良い。このようにすることにより、移動局２０１−ｉ変調ベクトル群は必ずベースバンドパイロット信号ベクトルを含むので、上述した場合と同様に、移動局受信装置１０２において伝送路等化を目的とした等化器を設ける場合、その伝送路の推定精度を向上することが可能となる。
【００７３】
（実施の形態２）
図１６は、移動局受信装置１０２を構成する実施の形態２に係る移動局キャンセリングフィルタ部１７１０で、フィルタ長Ｌ＝２の場合の構成を示したものである。以下の説明では、実施の形態１で述べたＯＦＤＭ変調信号を、移動局２０１−ｉが受信するものとする。
【００７４】
移動局キャンセリングフィルタ部１７１０が図８に示したキャンセリングフィルタ部１２４の構成と異なる点は、その内部に係数器１７２０と１７２１の係数を制御する変動量推定部１７３０を有する点である。この変動量推定部１７３０は、例えば、実施の形態１の図４に記した既知のベースバンドパイロット信号ベクトルで副搬送波を変調して得られたサブキャリアの復調ベクトルを用いて伝送路応答を推定し、その時間変動から変動量を推定する。そして、その推定された変動量に応じて、係数器１７２０と１７２１の係数を制御する。このように、係数器１７２０と１７２１の係数を制御することで、周波数変動、位相変動、または振幅変動などの変動によって生じる伝送路応答のずれを補正し、図８に示したキャンセリングフィルタ部１２４と同じタップ数Ｌを用いていても、図１６の移動局キャンセリングフィルタ部１７１０は、実施の形態１に比べてさらに変動の影響を軽減することができる。
【００７５】
移動局キャンセリングフィルタ部１７１０と同様の構成を図１０に示した基地局受信装置１２０２に適用した場合の構成の一部を図１７に示す。図１７は、その基地局受信装置１２０２の内部にある、それぞれｎ個ある変動量推定部１２２１と、キャンセリングフィルタ部の中から、代表として一組の変動量推定部１２２１、キャンセリングフィルタ部を取り出し、基地局制御信号生成部１１４との構成を示したものである。
【００７６】
図１７が図１０と異なる点は、図１６と同様に、変動量推定部１２２１で推定された変動量に応じてキャンセリングフィルタ部１８１０の係数器の係数を制御する点である。変動量推定部１２２１は、実施の形態１で述べたように、移動局から出力されたＯＦＤＭ変調信号の品質評価を、データの前に設けられたプリアンブルパターンあるいは、品質評価用のトレーニング信号を用いて、伝送路応答を推定し、その時間変動から変動量を推定する。係る構成によれば、キャンセリングフィルタ部１８１０の係数器を変動量推定部１２２１から得られた変動量を用いて制御することで、基地局受信装置１２０２においても、より積極的にＩＣＩの影響を軽減することができる。
【００７７】
なお、移動局２０１−ｉが受信するＯＦＤＭ変調信号を生成するのに使用した変調ベクトルを示した図４において、ヌルベクトルを除く各パイロット信号ベクトルおよび各データベクトルは同じ強度で記載されているが、パイロット信号ベクトルをデータベクトルよりも強度を強くしても良い。このようにパイロット信号ベクトルの強度をデータベクトルよりも強くすることにより、変動量推定部１７３０での伝送路応答の推定精度を向上させることができるので、その結果、キャンセリングフィルタ部１７１０において、より効果的にＩＣＩを軽減することができる。
【００７８】
なお、上記実施の形態２では、実施の形態１と同様に、移動局２０１−ｉ割当変調ベクトル群において、Ｎｉ個の連続するデータベクトルの上下に、それぞれ（Ｌ−１）個のヌルベクトルを割り当てるとしていたが、下り回線時は、一部あるいは、全てのヌルベクトルの代わりにベースバンドパイロット信号ベクトルを用いても良い。下り回線時に、ヌルベクトルをベースバンドパイロット信号ベクトルに置き換えても、キャンセリングフィルタ部１７１０およびトレリス復号部１２５が正常に動作する理由は、実施の形態１で述べた理由と同じである。
【００７９】
このように、下り回線時にヌルベクトルの一部または全てをパイロット信号ベクトルに置き換えることにより、ベースバンドパイロットキャリアが増加することとなるので、変動量推定部１７３０での伝送路応答の推定精度を向上させることができるので、その結果、キャンセリングフィルタ部１７１０において、より効果的にＩＣＩを軽減することができる。
【００８０】
また下り回線時において、ヌルベクトルの一部をベースバンドパイロット信号ベクトルに置き換える別の方法として、移動局２０１−ｉ割当変調ベクトル群において、連続するＮｉ個のデータベクトルの上下に、必ずバンドパイロット信号ベクトルを割り当てる方法がある。このように、連続するＮｉ個のデータベクトルを上下に挟み込むようにパイロット信号ベクトルを配置させることにより、変動量推定部１７３０での伝送路応答の推定精度を向上させることができる。加えて、例えば、移動局受信装置１０２において伝送路等化を目的とした等化器を設ける場合、その伝送路の推定精度を向上することも可能となる。
【００８１】
なお、上記実施の形態では、変動量推定部１７３０は、図４に記した既知のベースバンドパイロット信号ベクトルで副搬送波を変調して得られたサブキャリアの復調ベクトルを用いて伝送路推定を行うこととしていたが、このサブキャリアにに加えて、送信フレームのデータよりも前に設けられたプリアンブルパターンやトレーニング信号を用いて、伝送路応答を推定し、その時間変動から変動量を推定しても良い。このように、複数の信号を用いて、伝送路応答を推定し、その時間変動から変動量を推定することにより、より効果的にＩＣＩを軽減することが可能となる。
【００８２】
（実施の形態３）
図１８は実施の形態３に係る基地局送信装置１０１と移動局受信装置１０２の構成を示したものである。図１８において、図１と同一のものには、図１と同一の番号を付している。図１８が図１と異なる点は、基地局送信装置１０１において、基地局ベクトル変調部１１０の代わりに１次変調部７０２を用い、１次変調部７０２に入力される信号は、シリアル送信データ１〜ｎをプリコード処理部１９０１に入力して得られた信号である点、そして、移動局受信装置１０２において、トレリス復号部１２５の代わりにベクトル復調部１９０２を用いている点である。プリコード処理部１９０１とベクトル復調部１９０２以外は、実施の形態１に示した動作と同一であるので、その説明は省略し、本実施の形態では、プリコード処理部１９０１とベクトル復調部１９０２の動作のみ説明する。
【００８３】
図１９はプリコード処理部１９０１の構成を示したものであり、プリコード処理部１９０１は、分割器２００１とプリコード部２００２から構成される。プリコード処理部１９０１に入力された、ｎ個の移動局２０１−１〜ｎにそれぞれ送信すべきデータであるシリアル送信データ１〜ｎは、基地局制御信号生成部１１４より出力された下り変調制御信号に基づいて、分割器２００１においてそれぞれがＫＢｉビットからなるシリアル送信データ１〜ｎを、それぞれＮｉ個のグループに分割し、Ｎｉの幅を有するパラレルデータである分割送信データｉとしてプリコード部２００２に出力する。そして、プリコード部２００２で、各分割送信データ１〜ｎに対して、それぞれ独立にプリコード処理を実施する。ここで、プリコード処理部１９０１は、移動局受信装置１０２を構成するキャンセリングフィルタ部１２４に対応するプリコード処理を行う。キャンセリングフィルタ部１２４に対応するプリコード処理を行う理由は、移動局受信装置１０２を構成するキャンセリングフィルタ部１２４から出力されたフィルタ復調ベクトルを判定して移動局受信データを得る際に、ベクトル復調部１９０２での判定を容易にするためである。
【００８４】
プリコード部２００２は、キャンセリングフィルタ部１２４をパーシャルレスポンスフィルタとみなして非特許文献５に記載されるように構成することができる。以下、分割送信データｉを例に、プリコード部２００２の動作を説明する。
【００８５】
分割器２００１から出力されたＮｉ個のデータの一つ一つを、生成された順にそれぞれ仮の変調情報Ｘ１、Ｘ２，…、ＸＮｉとすると、プリコード部２００２は（数２）に従って符号化を行いＮｉ個の変調情報Ｘ’１、Ｘ’２，…、Ｘ’Ｎｉを生成して、Ｎｉ個からなるパラレル送信データｉを出力する。
【００８６】
【数２】
2007329532.tif 000004
【００８７】
例えば、キャンセリングフィルタ部１２４のフィルタ長Ｌを２としてＰ（Ｄ）＝（１−Ｄ）とした場合、対応するプリコード部２００２は図２０のように構成することができる。図２０において、２１０１は加算器、２１０２は剰余器（図２０中、「ｍｏｄ  Ｍ」と表示）、２１０３は遅延器、２１０４はバッファーである。遅延器２１０３は剰余器２１０２が順次出力する変調情報Ｘ’ｕを入力して１サンプル遅延し、１サンプル前の変調情報Ｘ’ｕ−１を出力する。加算器２１０１は、分割器２００１が出力する仮の変調情報Ｘｕと遅延器２１０３が出力する1サンプル前の変調情報Ｘ’ｕ−１を加算する。剰余器２１０２は、加算器２１０１が出力する加算結果を多値数Ｍ（Ｍは２以上の整数）で割った剰余を求めて、変調情報Ｘ’ｕとして出力する。そして剰余器２１０２から出力された変調情報Ｘ‘ｕは、出力順にバッファー２１０４に入力され、Ｎｉ個ずつまとめられてＮｉの幅を有するパラレル送信データｉとしてプリコード処理部１９０１より出力される。
【００８８】
基地局ベクトル変調部１１０における変調規則にＭ値ＰＡＭなどの振幅変調を用いる場合、仮の変調情報Ｘｕおよび変調情報Ｘ’ｕはＭ値の実数値で表され、剰余器２１０２は実数値に対してＭで割った剰余を求める。なおＭが２の場合、２値ＰＡＭとなり、ＢＰＳＫ変調と等価となる。
【００８９】
基地局ベクトル変調部１１０における変調規則にＭ２値ＱＡＭなどの直交振幅変調を用いる場合、仮の変調情報Ｘｕおよび変調情報Ｘ’ｕは実数部および虚数部がそれぞれＭ値の複素数値で表され、剰余器２１０２は実数部および虚数部のそれぞれに対してＭで割った剰余を求める。なおＭが２の場合、４値ＱＡＭ変調となり、ＱＰＳＫ変調と等価となる。
【００９０】
ところで、プリコード部２００２において、（数２）に従ってＮｉ個の変調情報Ｘ’１、Ｘ’２，…、Ｘ’Ｎｉを求める際に、（Ｌ−１）個の変調情報Ｘ’Ｌ−２，…，Ｘ’０が必要となるが、変調情報Ｘ’Ｌ−２，…，Ｘ’０は既知の値が与えられているものとし、プリコード部２００２はそれらの変調情報Ｘ’Ｌ−２，…，Ｘ’０を変調情報Ｘ’１、Ｘ’２，…、Ｘ’Ｎに先行して送出すればよい。例えば、図２０において、分割器２００１が仮の変調情報Ｘ１を出力している時点で、遅延器２１０３が保持し出力する値を変調情報Ｘ’０として設定するとともに、その変調情報Ｘ’０をバッファー２１０４に事前に入力してもよい。
【００９１】
ベクトル復調部１９０２は、上記のように、プリコード処理された変調情報を基に１次変調が施されたＯＦＤＭ変調信号より得られた抽出復調ベクトルを入力信号としてキャンセリングフィルタ部１２４より出力されたフィルタ復調ベクトルから移動局受信データを得る。
【００９２】
ところで、キャンセリングフィルタ部１２４において、（数１）に従ってＮｉ個のフィルタされた復調ベクトルを求める際に、（Ｌ−１）個の復調ベクトルＹＬ−２，…，Ｙ０が必要となるが、プリコード部２００２が送出する既知の（Ｌ−１）個の変調情報Ｘ’Ｌ−２，…，Ｘ’０に対応する復調ベクトルＹＬ−２、…、Ｙ０を予め受信すればよい。例えば、図８において、キャンセリングフィルタ部１２４に受信ベクトルＹ１が入力される時点で、遅延器４０１は先行して入力される受信ベクトルＹ０を保持してもよい。
【００９３】
キャンセリングフィルタ部１２４より出力されたフィルタ復調ベクトルのコンスタレーションに着目すると、１次変調方式にＱＰＳＫ変調を用いた場合、実施の形態１で説明したように図９に示した形になる。プリコード処理はキャンセリングフィルタ部１２４に対応した処理となっているので、ベクトル復調部１９０２は、図９の○印に対応したＩ軸およびＱ軸の値を用いて移動局受信データを得ることができる。
【００９４】
係る構成によれば、（数１）で表されるようなＦＩＲ型フィルタを用いてキャンセリングフィルタ部１２４においてＩＣＩを軽減することができるだけでなく、トレリス復号を用いなくとも、Ｉ軸およびＱ軸の値を用いて容易に復号することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明にかかるマルチキャリア変調信号を用いたＯＦＤＭＡシステムとその送信装置および受信装置は、ドップラ現象による周波数変動などで発生するキャリア間干渉を軽減する機能を有し、移動体通信等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】実施の形態１におけるマルチキャリア変調信号を用いたOFDMAシステムにおける基地局の送信装置および移動局の受信装置の構成を示すブロック構成図
【図２】基地局送信装置１０１を有する一つの基地局２００と、移動局受信装置１０２を有する、基地局２００の通信エリア内にあるｎ個の移動局２０１−１〜ｎがマルキャリア変調信号を用いたＯＦＤＭＡを利用して多元接続を行っている様子を模式的に示した図
【図３】基地局ベクトル変調部１１０の構成例を示した図
【図４】基地局変調ベクトル割当部１１１が、基地局ベクトル変調部１１０から出力されたｎ個のパラレル変調ベクトル１〜ｎ、ヌルベクトル、ベースバンドパイロット信号ベクトルをｍ個のベースバンドの副搬送波の位置に割り当てた結果を模式的に示した図
【図５】移動局２０１−ｉに向けて生成されたパラレル変調ベクトルｉ、ヌルベクトル、ベースバンドパイロット信号ベクトルをベースバンドの副搬送波の位置に割り当てた結果を模式的に示した図
【図６】マルチキャリア変調部１１２の構成を示した図
【図７】マルチキャリア復調部１２２の構成例を示した図
【図８】フィルタ長Ｌが２の場合の、キャンセリングフィルタ部１２４の構成例を示した図
【図９】基地局２００において１次変調方式としてＱＰＳＫ変調が用いられたＯＦＤＭ変調信号を復調して移動局復調ベクトル抽出部１２３から出力された抽出復調ベクトルの理想的なコンスタレーションと、その抽出復調ベクトルを入力信号としてキャンセリングフィルタ部１２４が出力するフィルタ復調ベクトルの理想的なコンスタレーションを示した図
【図１０】実施の形態１におけるマルチキャリア変調信号を用いたＯＦＤＭＡシステムにおける移動局の送信装置および基地局の受信装置の構成を示すブロック構成図
【図１１】ｎ個の移動局２０１−１〜ｎから出力されたそれぞれのＯＦＤＭ変調信号を模式的に示した図
【図１２】基地局２００と移動局２０１−ｉとの間の通信手順の一例を示した図
【図１３】データ通信に用いるＯＦＤＭ変調信号の周波数帯域と、制御チャネルの信号の周波数帯域の関係を模式的に示した図
【図１４】シンボル時間−周波数平面上に、移動局２０１−ｉへのサブキャリアの割当パターンの例を示した図
【図１５】ＯＦＤＭ変調信号の一部を制御チャネルに用いる場合の一例を示した図
【図１６】移動局受信装置１０２を構成する、実施の２形態に係る移動局キャンセリングフィルタ部１７１０のＬ＝２の場合の構成図
【図１７】基地局受信装置１２０２において、変動量推定部１２２１を利用してキャンセリングフィルタ部の係数器を制御する場合の構成図
【図１８】実施の形態３に係る基地局送信装置１０１と移動局受信装置１０２の構成図
【図１９】プリコード処理部１９０１の構成図
【図２０】Ｐ（Ｄ）＝（１−Ｄ）で表されるキャンセリングフィルタ部１２４に対応するプリコード部２００２の構成図
【図２１】従来技術である非特許文献１記載の無線通信システムにおいて、基地局２００から三つの移動局２０１−１、２０１−２、２０１−ｎに対してデータを送信する場合の下り回線に用いるＯＦＤＭＡのサブキャリアの割当の様子をシンボル時間―周波数平面上に示した図
【図２２】従来技術である非特許文献１記載の無線通信システムにおいて、三つの移動局２０１−１、２０１−２、２０１−ｎから基地局２００に対してデータを送信する場合の上り回線に用いるＯＦＤＭＡのサブキャリアの割当の様子をシンボル時間―周波数平面上に示した図
【符号の説明】
【００９７】
１０１    基地局送信装置
１０２    移動局受信装置
１１０    基地局ベクトル変調部
１１１    基地局変調ベクトル割当部
１１２    マルチキャリア変調部
１１４    基地局制御信号生成部
１２２    マルチキャリア復調部
１２３    移動局復調ベクトル抽出部
１２４    キャンセリングフィルタ部
１２５    トレリス復号部
１２６    移動局制御信号生成部
４０１，２１０３    遅延器
４０２，４０３，１７２０，１７２１    係数器
４０４，２１０１    加算器
１２０１    移動局送信装置
１２０２    基地局受信装置
１２１０    移動局ベクトル変調部
１２１１    移動局変調ベクトル割当部
１２２０    基地局復調ベクトル抽出部
１２２１    変動量推定部
１９０１    プリコード処理部
１９０２    ベクトル復調部
２１０２    剰余器
【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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