(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信対象の通信装置から受信した信号に含まれる既知信号についてずれ量を検出する検出部と、
前記通信対象の通信装置に前記ずれ量を補正させるため、前記ずれ量を考慮して、自局の送信対象の信号を補正する補正部と、
前記送信対象の信号を前記通信対象の通信装置に送信する送信部と、
前記検出したずれ量のばらつきに関する統計量を算出する算出部と、
前記通信対象の通信装置に対して、前記ずれ量の補正を指示するメッセージを生成する生成部と、を備え、
前記送信部は、前記統計量が、あらかじめ規定する前記統計量に関するしきい値より大きい場合、前記メッセージを前記送信対象の信号に含めて前記通信対象の通信装置に送信し、
前記補正部は、前記統計量が前記しきい値より小さい場合、前記送信対象の信号を補正することを特徴とする通信装置。
【請求項２】
前記検出部は、通信装置で規定された第１既知信号の開始タイミングと、前記受信した信号に含まれる第２既知信号の開始タイミングとのずれを示すタイミングオフセットを、前記タイミングオフセットによって第２既知信号に付加される、周波数領域の第１位相回転量により検出し、
前記補正部は、前記第１位相回転量を重畳するように、前記送信対象の信号を補正することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記検出部は、通信装置で規定された第１既知信号の周波数と、前記受信した信号に含まれる第２既知信号の周波数とのずれを示す周波数オフセットを、前記周波数オフセットによって第２既知信号に付加される、時間領域の第２位相回転量により検出し、
前記補正部は、前記第２位相回転量を重畳するように、前記送信対象の信号を補正することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項４】
通信対象の通信装置から受信した信号に含まれる既知信号についてずれ量を検出する検出部と、
前記ずれ量を相殺するように、送信対象の信号を補正する補正部と、
前記送信対象の信号を前記通信対象の通信装置に送信する送信部と、
前記ずれ量の補正を指示する前記通信対象の通信装置からのメッセージを、前記受信した信号から抽出する抽出部と、を備え、
前記補正部は、前記検出したずれ量が示す補正すべき正負の方向と、前記抽出したメッセージが示す補正すべき正負の方向とが異なる場合、前記メッセージの指示に基づき、前記補正を実行することを特徴とする通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信におけるオフセットを補正する技術に関し、特にOFDMA（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）に好適なオフセット補正方法およびそれを利用した通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
PHS（Personal Handyphone System）のような移動体通信システムにおいては、基地局装置（CS：Cell Station）から端末装置（PS：Personal Station）までの距離に応じた電波伝播の遅延時間が生じるため、基地局装置で受信した端末装置からの信号には、基地局装置での基準時間に対してずれ（以下、タイミングオフセット）が生じている。かかるタイミングオフセットの存在は信号の伝送品質の低下に繋がる。そこで、基地局装置では端末装置とのタイミングの同期を確立した後、データを送受信する通信チャネルTCH（Traffic Channel）を端末装置に割り当てる。このため、基地局装置は、特定の制御チャネルCCH（Control Channel）、例えば端末装置が基地局装置に対して無線リソースの割当を要求する無線リソース獲得要求SCCH（Signaling Control Channel）など、が割り当てられたタイムスロットで受信したメッセージに基づき、端末装置との間のタイミングオフセットを検出し、そのタイミングオフセットの補正を指示するメッセージを端末装置に送信している。（例えば、特許文献１）
【特許文献１】特開2006-507753号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、タイミングオフセットの補正を指示するため利用できる情報量はあらかじめ規定されており、基地局装置が端末装置に補正を指示できるタイミングオフセット量には限りがある。一方、補正すべきタイミングオフセット量は、基地局装置と端末装置との相対的位置関係などに応じて多種多様な値をとりうる。このため、基地局装置は、端末装置とのタイミングの同期を確立するまでに、タイミングオフセットの補正を指示するメッセージを、複数回に分けて送信することもあり、短い所要時間で同期を確立することが困難であった。
【０００４】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、同期確立までの所用時間を短縮化するオフセット補正方法およびそれを利用した通信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のある態様は、通信装置である。この通信装置は、通信対象の通信装置から受信した信号に含まれる既知信号についてずれ量を検出する検出部と、前記通信対象の通信装置に前記ずれ量の補正を指示するため、前記ずれ量を考慮して、送信対象の信号を補正する補正部と、  前記送信対象の信号を前記通信対象の通信装置に送信する送信部と、を備えることをその要旨とする。
【０００６】
また、前記通信装置は、前記検出したずれ量のばらつきに関する統計量を算出する算出部と、前記通信対象の通信装置に対して、前記ずれ量の補正を指示するメッセージを生成する生成部とをさらに備え、前記送信部は、前記メッセージを前記送信対象の信号に含めて前記通信対象の通信装置に送信し、前記補正部は、前記統計量に関するしきい値をあらかじめ規定しており、前記統計量が前記しきい値より大きい場合、前記補正を実行しないことが望ましい。
【０００７】
また、前記検出部は、通信装置で規定された第１既知信号の開始タイミングと、前記受信した信号に含まれる第２既知信号の開始タイミングとのずれを示すタイミングオフセットを、前記タイミングオフセットよって第２既知信号に付加される、周波数領域の第１位相回転量により検出し、前記補正部は、前記第１位相回転量を重畳するように、前記送信対象の信号を補正することが望ましい。
【０００８】
また、前記検出部は、通信装置で規定された第１既知信号の周波数と、前記受信した信号に含まれる第２既知信号の周波数とのずれを示す周波数オフセットを、前記周波数オフセットよって第２既知信号に付加される、時間領域の第２位相回転量により検出し、前記補正部は、前記第２位相回転量を重畳するように、前記送信対象の信号を補正することが望ましい。
【０００９】
本発明の別の態様も、通信装置である。この通信装置は、通信対象の通信装置から受信した信号に含まれる既知信号についてずれ量を検出する検出部と、前記ずれ量を相殺するように、送信対象の信号を補正する補正部と、前記送信対象の信号を前記通信対象の通信装置に送信する送信部と、を備えることが望ましい。
【００１０】
また、前記通信装置は、前記ずれ量の補正を指示する前記通信対象の通信装置からのメッセージを、前記受信した信号から抽出する抽出部をさらに備え、前記補正部は、前記検出したずれ量が示す補正すべき正負の方向と、前記抽出したメッセージが示す補正すべき正負の方向とが異なる場合、前記メッセージの指示に基づき、前記補正を実行することが望ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、通信装置は、検出した既知信号のずれ量を重畳するように、送信対象の信号を補正して通信対象の通信装置に送信し、通信対象の通信装置では、このずれ量を相殺するように、オフセット補正を実行するため、通信装置は、オフセット補正を指示するメッセージを複数回に分けて通信対象の通信装置に送信する必要がなくなり、同期確立までの所要時間を短縮化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（第１の実施の形態）
本発明を具体的に説明する前に概要について述べる。本発明の実施の形態は、第二世代コードレス電話システムのように、TDMA−TDD方式により複数の端末装置を接続する基地局装置である。第二世代コードレス電話システムでは図１に示すように、上り通信（端末装置から基地局装置）について４つのタイムスロット、下り通信（基地局装置から端末装置）について４つのタイムスロットによってTDMAフレーム（以下、フレーム）が構成され、さらにフレームが連続して配置されている。
【００１３】
基地局装置は、さらに図２に示すように、OFDMAも適用し、一つのタイムスロットに複数の端末装置を割り当てる。図２は横軸の方向に時間軸上のタイムスロットの配置を示し、縦軸の方向に周波数軸上のサブチャネルの配置を示す。すなわち、横軸の多重化がTDMAに相当し、縦軸の多重化がOFDMAに相当する。図２には１フレームにおける第１タイムスロット（図中、T1と表示）から第４タイムスロット（図中、T4と表示）が含まれている。また、図２には各タイムスロットにおける第１サブチャネル（図中、SC1と表示）から第１６サブチャネル（図中、SC16と表示）が含まれている。図２では第１タイムスロットの第２サブチャネルに端末装置Ａが、第２タイムスロットの第２サブチャネルから第４サブチャネルに端末装置Ｂが、第３タイムスロットの第１６サブチャネルに端末装置Ｃが、そして第４タイムスロットの第１３サブチャネルから第１５サブチャネルに端末装置Dがそれぞれ割り当てられている。また、図２では第１サブチャネルを制御チャネルCCH専用サブチャネルとして確保しており、図中では第１タイムスロットの第１サブチャネルに割り当てた制御チャネルCCHを第１基地局装置が使用している。
【００１４】
ここで制御チャネルCCHは、システム情報のスタートを示す報知用チャネルBCCH、着信情報チャネルPCH、チャネル割当制御チャネルSCCHを含む。また、チャネル割当制御チャネルSCCHは、端末装置が無線リソースの割り当てを要求する無線リソース獲得要求SCCH、基地局装置がその応答をする無線リソース割当SCCHを含む。基地局装置は、制御チャネルCCHを割り当てたタイムスロットのサブチャネル、すなわちサブチャネルブロックにおいて、所定の時間間隔（例えば、２０フレーム間隔）でこれらのチャネルを間欠的に送受信し、端末装置との間で制御情報の授受を行う。
【００１５】
図３は、図２においてタイムスロットとサブチャネルで特定されるサブチャネルブロックの構成を示す概念図である。図３の横方向は、時間軸であり、縦方向は、周波数軸を示している。「１」から「２９」の番号は、サブキャリアの番号を示す。このようにサブチャネルは、OFDMのマルチキャリア信号によって構成されている。図中、「TS」は、トレーニングシンボルに相当し、同期検出用のシンボル「STS」、伝送路特性の推定用シンボル「LTS」等の既知信号を含む。「GS」は、ガードシンボルに相当し、ここに実効的な信号は配置されない。「PS」はパイロットシンボルに相当し、既知信号によって構成される。「SS」はシグナルシンボルに相当し、制御用の信号が配置される。「DS」はデータシンボルに相当し、送信すべきデータである。「GT」はガードタイムに相当し、実効的な信号は配置されない。
【００１６】
基地局装置は、通信チャネルTCHとして利用可能なサブチャネルブロックを端末装置に割り当てることによって、端末装置との通信を行う。ここで、端末装置との間には、基地局装置からの相対的な位置関係などに起因するタイミングオフセットが存在する。そこで、基地局装置は、特定の制御チャネルCCH（例えば、無線リソース獲得要求SCCHなど）が割り当てられたサブチャネルブロックで端末装置からのメッセージを受信すると、このサブチャネルブロックのトレーニングシンボルなどを用いて、端末装置とのタイミングオフセットを検出する。そして、その補正を端末装置に指示し、端末装置との間で同期を確立したのち、通信チャネルTCHの割り当てを実行する。ここで、タイミングオフセット補正の指示を、上位ネットワーク層、例えばMAC層など、のメッセージを用いて行うと、あらかじめ規定されたタイミングオフセット量しか表現できないため、補正すべきタイミングオフセット量によっては、複数のメッセージに分けて送信する必要があり、同期確立までの所要時間が長くなる。
【００１７】
したがって、本発明の実施の形態における基地局装置においては、端末装置から受信した信号に含まれる既知信号についてタイミングオフセットを検出し、このタイミングオフセットを送信対象の信号に重畳し、端末装置に送信する。これにより、端末装置は、基地局装置から送信された信号に含まれる既知信号についてタイミングオフセットを検出し、このタイミングオフセットを相殺するように制御すれば、タイミングオフセット補正を実現できるので、同期確立までの所用時間を短縮化できる。
【００１８】
図４は、本発明の実施の形態における移動体通信システム１０の構成を示す概念図である。移動体通信システムは基地局装置１と端末装置２を含む。図４では端末装置２で総称される第１端末装置２ａ、第２端末装置２ｂおよび第３端末装置２ｃの３台を図示しているが、２台以下、もしくは４台以上の端末装置が存在してもよい。
【００１９】
基地局装置１は、一端に無線ネットワークを介して端末装置２を接続し、他端に図示しない有線ネットワークを接続する。また、端末装置２は、無線ネットワークを介して基地局装置１と接続する。基地局装置１は、複数の端末装置２に対して通信チャネルTCHを割り当てることによって、複数の端末装置２との通信を実行する。具体的には、端末装置２が、無線リソース獲得要求SCCHが割り当てられたサブチャネルブロックで無線リソースの獲得メッセージを送信し、基地局装置１は、受信した獲得メッセージに応じて、端末装置２に通信チャネルTCHを割り当てる。
【００２０】
図５は、図４の基地局装置１において通信処理を実行する通信装置の構成を示す概念図である。図５において、アンテナ１００は、無線周波数の信号を送受信する。
【００２１】
無線部１０１は、送信動作として送受信部１０２からのベースバンド信号を周波数変換し、無線周波数のマルチキャリア信号を導出し、アンテナ１００を介して送信する。また、受信動作としてアンテナ１００で受信した無線周波数のマルチキャリア信号を周波数変換し、ベースバンド信号を導出し、送受信部１０２に出力する。なお、ベースバンド信号は、同相成分（In-phase）と直交成分（Quadrature-phase）から形成されるが、説明を簡略化するため図５では、ひとつの信号線のみ記載する。また、無線部１０１は、AGC(Auto Gain Contorol)やA/D（Analog/Digital）変換部を含む。
【００２２】
送受信部１０２は、送信動作として制御部１０５の指示により、変復調部１０３から送られてきた周波数領域信号を所定のサブチャネルに割り当てる。ここで、サブチャネルは、複数のサブキャリアを含んでいる。つまり、送受信部１０２は、周波数領域信号をサブチャネルごとに複数のサブキャリアに割り当ることで、周波数領域のマルチキャリア信号を形成する。送受信部１０２は、これを時間領域信号に変換して無線部１０１に出力する。なお、周波数領域信号から時間領域信号への変換にはIFFT（Inversed Fast Fourier Transform）を利用する。また、送受信部１０２は、ガードインターバルの付加も実行する。
【００２３】
送受信部１０２は、受信動作として無線部１０１から送られてきた時間領域信号を周波数領域のマルチキャリア信号に変換する。送受信部１０２は、これをサブキャリアごとの周波数領域信号に分離し、復調部１０５に出力する。なお、時間領域信号から周波数領域のマルチキャリア信号への変換にはFFT（Fast Fourier Transform）を利用する。また、送受信部１０２は、ガードインターバルの削除やFFTウインドウ位置の設定も実行する。
【００２４】
変復調部１０３は、送信動作としてIF部１０４からの入力に対して変調を行い、送受信部１０２に出力する。変調方式としては、BPSK（Binary Phase Shift Keying）、QPSK（Quadrature Phase Shift Keying）、16QAM（Quadrature Amplitude Modulation）、32QAM、64QAM、256QAMなどを用いる。また、変復調部１０３は、IF部１０４からの入力に対して、制御部１０５から受理した制御情報を付加し、上位ネットワーク層から順に各ネットワーク層のPDU（Protocol Data Unit）を形成していき、最終的にサブチャネルブロックのデータシンボルに格納される信号を構成する。
【００２５】
変復調部１０３は、受信動作として送受信部１０２からの入力に対して復調を行い、IF部に出力する。また、変復調部１０３は、送受信部１０２からの入力に対して、下位ネットワーク層から順に各ネットワーク層の制御情報を抽出して制御部１０５に出力する。
【００２６】
IF部１０４は、図示していないネットワークに接続され、送信動作としてネットワークからデータを入力し、これを変復調部１０３に出力する。また、IF部１０４は、受信動作として変復調部１０３において復調した信号を図示していないネットワークに出力する。
【００２７】
制御部１０５は、基地局装置１全体のタイミングの制御等を行う。また制御部１０５は、送受信部１０２を制御し、オフセット通知制御を実行する。具体的には、無線リソース獲得要求SCCHが割り当てられたサブチャネルブロックで、端末装置２から無線リソースの獲得メッセージを受信すると、制御部１０５は、送受信部１０２を制御し、基地局装置１と端末装置２との間のタイミングオフセットを検出する。そして、検出したタイミングオフセットを、その応答のメッセージを格納する制御チャネルCCH、すなわち無線リソース割当SCCHが割り当てられたサブチャネルブロックの信号に重畳し、端末装置２に送信する。
【００２８】
図６は、図５の送受信部１０２においてオフセット通知処理を実行する機能ブロックの概念図である。図６において、FFT部２００は、FFTウインドウ位置を設定し、FFT演算を実行し、IFFT部２０１は、IFFT演算を実行する。
【００２９】
ここで、受信した信号に含まれるタイミングオフセットと、この信号をFFT演算したときに周波数領域信号（以下、シンボル）に生じる位相回転量との関係について説明する。
【００３０】
いま受信した信号を
【００３１】
【数１】
0005111019.tif 000002
とし、この信号を正しいタイミングでFFT演算を行って算出したシンボルを
【００３２】
【数２】
0005111019.tif 000003
とする。
【００３３】
受信した信号にタイミングオフセットが含まれていたため、FFTウインドウ位置が後方に
【００３４】
【数３】
0005111019.tif 000004
だけ移動したとすると、この信号をFFT演算して算出したシンボルは、離散的フーリエ変換の推移定理により、
【００３５】
【数４】
0005111019.tif 000005
となる。すなわち、このときのシンボルには、正しいタイミングでFFT演算を行って算出したシンボルに対して、
【００３６】
【数５】
0005111019.tif 000006
で示される位相回転量が生じている。
【００３７】
位相回転量検出部２０２は、図３に示すトレーニングシンボルを用いて、タイミングオフセットによりシンボルに生じた位相回転量を検出する。具体的には、FFT部２００からの入力からトレーニングシンボルを抽出し、この抽出したトレーニングシンボル対して複素共役演算、逆正接（Arc Tangent）演算を行って、トレーニングシンボル間での位相回転量を算出する。このとき、算出した位相回転量を平均化したり、間隔の離れたトレーニングシンボルの位相回転量を算出するようにしてもよい。伝播環境の影響や演算誤差を抑制することができるからである。
【００３８】
位相補正部２０３は、FFT部２００からの入力に対して、位相回転量検出部２０２で検出された位相回転量を相殺するように位相補正を行う。具体的には、シンボルに対して逆正接演算を行い、シンボルを極座標上で表現した場合の偏角成分を算出し、この偏角成分から位相回転量検出部２０２で検出された位相回転量を減算する。
【００３９】
オフセット補正部２０４は、変復調部１０３からの入力に対して、位相回転量検出部２０２で検出された位相回転量を重畳するように位相補正を行う。具体的には、シンボルに対して逆正接演算を行い、シンボルを極座標上で表現した場合の偏角成分を算出し、この偏角成分に対して位相回転量検出部２０２で検出された位相回転量を加算する。
【００４０】
これまで説明したオフセット通知制御は、基地局装置１での機能に相当する。一方、タイミングオフセットの補正を実行するためには、基地局装置１だけではなく、端末装置２も所定の動作を実行する必要がある。すなわち、端末装置２は、基地局装置１が送信信号に重畳した位相回転量を検出し、この位相回転量に基づき、基地局装置１との間で生じたタイミングオフセットの補正を実行する。ここでは端末装置２の動作として説明するが、この機能は基地局装置１にも含まれてもよい。
【００４１】
なお、端末装置２に含まれる通信装置の構成は、図５に示す通信装置と同様のタイプであるため、図５を参照しつつ、以下の説明では相違点のみ述べる。
【００４２】
ＩＦ部１０４は、図示していない音声復号部等に接続され、送信動作として音声符号部からデータを入力し、これを変復調部１０３に出力する。また、IF部１０４は、受信動作として変復調部１０３において復調した信号を図示していない音声復号部に出力する。
【００４３】
制御部１０５は、端末装置２全体のタイミングの制御等を行う。また制御部１０５は、送受信部１０２を制御し、オフセット補正制御を実行する。具体的には、制御チャネルCCH、すなわち無線リソース割当SCCHが割り当てられたサブチャネルブロックで、基地局装置１から無線リソースの割当メッセージを受信すると、制御部１０５は、送受信部１０２を制御し、基地局装置１が検出したタイミングオフセットを抽出する。そして、抽出したタイミングオフセットを相殺するように、タイミングオフセットの補正を行い、基地局装置１との間でタイミングの同期確立を実現する。
【００４４】
送受信部１０２においてオフセット補正処理を実行する機能ブロックの構成も、図６に示す機能ブロックと同様のタイプであるため、図６を参照しつつ、以下の説明では相違点のみ述べる。
【００４５】
オフセット補正部２０３は、変復調部１０３からの入力に対して、位相回転量検出部２０１で検出された位相回転量を相殺するように位相補正を行う。具体的には、シンボルに対して逆正接演算を行い、シンボルを極座標上で表現した場合の偏角成分を算出し、この偏角成分に対して位相回転量検出部２０１で検出された位相回転量を減算し、タイミングオフセットの補正を行う。
【００４６】
なお、制御部１０５は、基地局装置１に無線リソースの獲得メッセージを送信する場合、オフセット補正部２０３が位相補正を実行しないように制御する。基地局装置１から端末装置２との間に生じたタイミングオフセットの通知がある前に、オフセット補正部２０３を動作させると、基地局装置１におけるタイミングオフセットの検出精度が劣化することがあり、これを防止するためである。
【００４７】
これまで説明したように、基地局装置１は、端末装置２との間に生じたタイミングオフセットを、端末装置２に送信する信号に重畳して通知する。つまり基地局装置１は、PHY層レベルでタイミングオフセットの補正指示を行う。そして端末装置２は、PHY層レベルでの補正指示にもとづき、タイミングオフセットの補正を行い、基地局装置１との間でタイミングの同期を確立する。このようにすることで、伝送できる情報量に限りがあるMAC層レベルでタイミングオフセットの補正指示を行う必要がなく、迅速な同期確立が実現できる。
【００４８】
以上の構成による移動体通信システム１０の動作を説明する。図７は、PHY層レベルの補正指示に基づくタイミングオフセットの補正手順を示すシーケンス図である。
【００４９】
端末装置２は、無線リソース獲得要求SCCHが割り当てられたサブチャネルブロックで無線リソースの獲得メッセージを基地局装置１に送信する（S100）。基地局装置１は、無線リソース獲得要求SCCHを割り当てたサブチャネルブロックで無線リソースの獲得メッセージを受信すると、そのサブチャネルブロックのトレーニングシンボルを用いて位相回転量を算出し、端末装置２との間に生じたタイミングオフセットを検出する（S101）。この位相回転量を、獲得メッセージに対応する割当メッセージの送信信号に重畳し、タイミングオフセットの制御値を、PHY層レベルの送信信号に付加する（S102）。そして、基地局装置１は、無線リソース割当SCCHを割り当てたサブチャネルブロックで、この割当メッセージを送信する（S103）。端末装置２は、割当メッセージを受信すると、そのサブチャネルブロックのトレーニングシンボルを用いて位相回転量を算出し、タイミングオフセットの制御値を抽出する。端末装置２は、その制御値でタイミングオフセットの補正を実行し（S104）、基地局装置１との間で通信チャネルTCHにおけるタイミングの同期を確立する（S105）。
【００５０】
このような本発明の実施の形態によれば、以下の通りの作用効果を享受することができる。
【００５１】
位相回転量検出部２０２は、無線リソースの獲得メッセージを受信したサブチャネルブロックのトレーニングシンボルを用いてタイミングオフセットよって生じた位相回転量を検出し、オフセット補正部２０４は、獲得メッセージに対応する割当メッセージの送信信号に、この位相回転量を重畳する。このため、検出したタイミングオフセット量が大きい場合であっても、複数回に分けて端末装置２に対して補正指示を行う必要がなく、端末装置２との間でタイミング同期を確立するまでの所要時間を短縮化できる。
【００５２】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態も第１の実施の形態と同様に、オフセット補正方法に関する。ここで、端末装置と基地局装置との間には、タイミングオフセットの他に、端末装置と基地局装置とは独立した局部発振器で処理を行っているため、それぞれの局部発振器の精度に応じた周波数オフセットも生じている。このような周波数オフセットが生じるとサブキャリア間で干渉が生じ、伝送特性が劣化することがある。ここで、周波数オフセットが生じると、基地局装置で受信した信号には、時間領域の位相回転量が生じる。
【００５３】
そこで、第２の実施の形態における基地局装置では、端末装置から受信した信号に含まれる既知信号について周波数オフセットを検出し、この周波数オフセットを送信対象の信号に重畳し、端末装置に送信する。これにより、端末装置は、基地局装置から送信された信号に含まれる既知信号について周波数オフセットを検出し、この周波数オフセットを相殺するように制御すれば、周波数オフセット補正を実現できるので、周波数の同期確立までの所用時間を短縮化できる。
【００５４】
第２の実施の形態における基地局装置１の構成は、第１の実施の形態における基地局装置１と同様のタイプであるため、以下の説明では相違点のみ述べる。
【００５５】
制御部１０５は、送受信部１０２を制御し、オフセット通知制御を実行する。具体的には、無線リソース獲得要求SCCHが割り当てられたサブチャネルブロックで、端末装置２から無線リソースの獲得メッセージを受信すると、制御部１０５は、送受信部１０２を制御し、基地局装置１と端末装置２との間の周波数オフセットを検出する。そして、検出した周波数オフセットを、その応答のメッセージを格納する制御チャネルCCH、すなわち無線リソース割当SCCHが割り当てられたサブチャネルブロックの信号に重畳し、端末装置２に送信する。
【００５６】
図８は、図５の送受信部１０２においてオフセット通知処理を実行する機能ブロックの概念図である。図６の機能ブロックと図８の機能ブロックとを比較すると、図８ではFFT部２００の前段に、位相回転量検出部２０２、位相補正部２０３が配置され、IFFT部２０１の後段にオフセット補正部２０４が配置されている構成が異なる。
【００５７】
位相回転量検出部２０２は、図３に示すトレーニングシンボルに相当する時間領域での既知信号を用いて、周波数オフセットにより既知信号に生じた位相回転量を検出する。
【００５８】
位相補正部２０３は、無線部１００からの入力に対して、位相回転量検出部２０２で検出された位相回転量を相殺するように位相補正を行う。
【００５９】
オフセット補正部２０４は、IFFT部２０１からの入力に対して、位相回転量検出部２０２で検出された位相回転量を重畳するように位相補正を行う。
【００６０】
なお、時間領域の位相回転量を検出等するため、図６と同様の構成とし、シンボルを処理対象とすることもできる。この場合、位相回転量検出部２０２は、図３に示すパイロットシンボルを用いて、時間領域の位相回転量を検出する。
【００６１】
第２の実施の形態における端末装置２は、基地局装置１が送信信号に重畳した位相回転量を検出し、この位相回転量に基づき、基地局装置１との間で生じた周波数オフセットの補正を実行する。
【００６２】
以上の構成による移動体通信システム１０の動作を図７のシーケンス図用いて説明する。
【００６３】
端末装置２は、無線リソース獲得要求SCCHが割り当てられたサブチャネルブロックで無線リソースの獲得メッセージを基地局装置１に送信する（S100）。基地局装置１は、無線リソース獲得要求SCCHを割り当てたサブチャネルブロックで無線リソースの獲得メッセージを受信すると、そのサブチャネルブロックのトレーニングシンボルに相当する時間領域の既知信号を用いて位相回転量を算出し、端末装置２との間に生じた周波数オフセットを検出する（S101）。この位相回転量を、獲得メッセージに対応する割当メッセージの送信信号に重畳し、周波数オフセットの制御値をPHY層レベルの送信信号に付加する（S102）。そして、基地局装置１は、無線リソース割当SCCHを割り当てたサブチャネルブロックで、この割当メッセージを送信する（S103）。端末装置２は、割当メッセージを受信すると、そのサブチャネルブロックのトレーニングシンボルに相当する時間領域の既知信号を用いて位相回転量を算出し、基地局装置１が補正を指示したタイミングオフセットの制御値を抽出する。端末装置２は、その制御値でタイミングオフセットの補正を実行し（S104）、基地局装置１との間で通信チャネルTCHにおけるタイミングの同期を確立する（S105）。
【００６４】
このような本発明の実施の形態によれば、以下の通りの作用効果を享受することができる。
【００６５】
位相回転量検出部２０２は、無線リソースの獲得メッセージを受信したサブチャネルブロックのトレーニングシンボルに相当する時間領域の既知信号を用いて周波数オフセットよって生じた位相回転量を検出し、オフセット補正部２０４は、獲得メッセージに対応する割当メッセージの送信信号に、この位相回転量を重畳する。このため、検出した周波数オフセット量が大きい場合であっても、複数回に分けて端末装置２に対して補正指示を行う必要がなく、端末装置２との間で周波数の同期を確立するまでの所要時間を短縮化できる。
【００６６】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態も第１あるいは第２の実施の形態と同様に、オフセット補正方法に関する。ここで、基地局装置で検出するタイミングオフセットなどのオフセットには、端末装置に依存するオフセットと、マルチパスなど伝播環境に依存するオフセットが含まれる。伝播環境に依存するオフセットの割合が大きくなると、PHY層レベルの送信信号ではその影響を受けやすいので、端末装置に依存するオフセットを通知する際の信頼性が低下することがある。一方、MAC層レベルの送信信号（以下適宜、メッセージ）ではその影響を受けにくいので、端末装置に依存するオフセットを精度良く通知することができる。
【００６７】
ここで、伝播環境に依存するオフセットは、端末装置に依存するオフセットに比べ、変動率が大きいため、基地局装置で検出したオフセットのばらつきに関する統計量（例えば、分散）を参照することにより、検出したオフセットに対するその寄与率を、ある程度推定できる。
【００６８】
そこで、第３の実施の形態における基地局装置では、端末装置から受信した信号に含まれる既知信号についてオフセットを検出し、これらオフセットからその分散を算出する。そして、あらかじめ規定した分散に関するしきい値と比較し、分散がしきい値より大きければ、MAC層レベルの送信信号を用いて検出したオフセットを端末装置に通知する。一方、分散がしきい値より小さければ、PHY層レベルの送信信号を用いて検出したオフセットを端末装置に通知する。これにより、伝播環境の影響に応じて、信頼性を向上させることができるMAC層レベルでのオフセット補正指示と、所要時間を短縮化できるPHY層レベルでのオフセット補正指示とを切り換えることができるので、効率的な同期の確立を実現できる。
【００６９】
第３の実施の形態における基地局装置１の構成は、第１あるいは第２の実施の形態における基地局装置１と同様のタイプであるため、以下の説明では相違点のみ述べる。
【００７０】
図９は、基地局装置１におけるオフセット補正指示の切換手順を示すフローチャートである。
【００７１】
無線リソース獲得要求SCCHが割り当てられたサブチャネルブロックで、端末装置２から無線リソースの獲得メッセージを受信すると、制御部１０５は、送受信部１０２を制御し、基地局装置１と端末装置２との間のオフセットによる位相回転量を検出し、端末装置２にオフセット補正を指示するためのオフセット制御値を算出する。（S200）。そして、検出した位相回転量からその分散を算出する（S201）。そして、この分散と分散に関するしきい値とを比較し（S202）、分散がしきい値より小さければ（S202のN）、その応答のメッセージを格納する制御チャネルCCH、すなわち無線リソース割当SCCHが割り当てられたサブチャネルブロックの信号に検出した位相回転量を重畳する、すなわち、PHY層レベルの送信信号にオフセットの制御値を付加し、端末装置２に送信する（S204）。
【００７２】
一方、分散がしきい値より大きければ（S202のY）、その応答のメッセージに算出したオフセット制御値を格納し、無線リソース割当SCCHが割り当てられたサブチャネルブロックのデータシンボルにその応答メッセージを格納する、すなわち、MAC層レベルの送信信号にオフセットの制御値を格納し、端末装置２に送信する（S203）。
【００７３】
図１０は、無線リソース割当の際、MAC層において送受信されるメッセージフォーマットの概念図である。図１０（ａ）は、無線リソースの獲得メッセージフォーマットである。図中、「メッセージ識別子」は、メッセージの種別を判別し、「サービスフロー識別子」は、端末装置２に割り当てたサービスフローを識別する。
【００７４】
図１０（ｂ）は、無線リソースの割当メッセージフォーマットである。図中、「メッセージ識別子」は、メッセージの種別を判別し、「サービスフロー識別子」は、端末装置２に割り当てたサービスフローを識別し、「スロット番号」および「サブチャネル番号」は端末装置２に割り当てられたサブチャネルブロックを指定する。「オフセット制御」は、オフセットの制御値を格納する。また、制御部１０５は、「オフセット制御」にオフセット制御値を格納した場合、その旨を識別する識別情報を「オフセット制御」に含める。
【００７５】
端末装置２は、受信した割当メッセージの「オフセット制御」に含まれるこの識別情報を参照することで、基地局装置１がPHY層レベルの送信信号にオフセット制御値を付加したのか、MAC層レベルの送信信号にオフセット制御値を格納したのかを判断し、それに応じたオフセット補正処理を実行する。
【００７６】
以上の構成による移動体通信システム１０の動作を説明する。図１１は、オフセットの補正指示を切換場合の同期確立手順を示すシーケンス図である。
【００７７】
端末装置２は、無線リソース獲得要求SCCHが割り当てられたサブチャネルブロックで無線リソースの獲得メッセージを基地局装置１に送信する（S300）。基地局装置１は、無線リソース獲得要求SCCHを割り当てたサブチャネルブロックで無線リソースの獲得メッセージを受信すると、そのサブチャネルブロックのトレーニングシンボルを用いて位相回転量を算出し、端末装置２との間に生じたオフセットを検出する（S301）。そして位相回転量の分散を算出し、この位相回転量を、PHY層で通知するかMAC層で通知するかを決定する（S302）。PHY層で通知する場合は、この位相回転量を獲得メッセージに対応する割当メッセージの送信信号に重畳し、MAC層で通知する場合は、割当メッセージの「オフセット制御」に位相回転量に相当するオフセット制御値を格納する（S303）。端末装置２は、受信した割当メッセージの「オフセット制御」に含まれるこの識別情報を参照して、識別情報で指示されたオフセット補正を実行し（S304）、基地局装置１との間で通信チャネルTCHにおけるタイミングの同期を確立する（S305）。
【００７８】
このような本発明の実施の形態によれば、以下の通りの作用効果を享受することができる。
【００７９】
位相回転量検出部２０２は、無線リソースの獲得メッセージを受信したサブチャネルブロックのトレーニングシンボルを用いて位相回転量を検出し、制御部１０５は、この位相回転量の分散を算出する。そして、制御部１０５は、この分散をしきい値と比較し、しきい値より小さければ、オフセット補正部２０４を制御し、獲得メッセージに対応する割当メッセージの送信信号に、この位相回転量を重畳する。一方、しきい値より大きければ、変復調部１０３を制御し、割当メッセージに格納する。このため、伝播環境に応じてオフセット補正指示の切り換えることができ、端末装置２との間で効率的な同期確立を実現できる。
【００８０】
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態について説明する。第３の実施の形態と同様に、オフセット補正方法に関する。ここで、伝播環境によっては、オフセット制御値の通知元である基地局装置でその通知方法を切り換えるよりも、通知先である端末装置で適切な通知方法により通知されたオフセット制御値を選択したほうが、好ましいことがある。
【００８１】
そこで、第４の実施の形態における基地局装置では、端末装置から受信した信号に含まれる既知信号についてオフセットを検出する。そして、PHY層レベルおよびMAC層レベルの送信信号を用いて検出したオフセットを端末装置に通知する。一方、端末装置は、PHY層レベルの送信信号で通知されたオフセット制御値と、MAC層レベルの送信信号で通知されたオフセット制御値の補正すべき正負の方向（タイミングオフセットであればタイミングを遅らせるのか早くするのか、周波数オフセットであれば発振周波数を高くするのか低くするのか）を確認する。そして、補正すべき正負の方向が異なっていた場合、より信頼性が高いMAC層レベルで通知されたオフセット制御値の指示に基づき、オフセット補正を実行する。これにより、伝播環境の影響に応じて、適切な補正指示に基づくオフセット補正が実行できるので、的確な同期の確立を実現できる。
【００８２】
第３の実施の形態における端末装置２の構成は、第３の実施の形態における端末装置２と同様のタイプであるため、以下の説明では相違点のみ述べる。
【００８３】
図１２は、端末装置２におけるオフセット補正指示の選択手順を示すフローチャートである。
【００８４】
無線リソース割当SCCHが割り当てられたサブチャネルブロックで、基地局装置１から無線リソースの割当メッセージを受信すると、制御部１０５は、送受信部１０２を制御し、基地局装置１と端末装置２との間のオフセットによる位相回転量を検出し、PHY層レベルの送信信号で通知されたオフセット制御値を抽出する（S400）。次に制御部１０５は、変復調部１０３を制御し、割当メッセージの「オフセット制御」から、MAC層レベルの送信信号で通知されたオフセット制御値を抽出する（S401）。制御部１０５は、ふたつのオフセット制御値の符号などを比較し、補正すべき正負の方向が異なるか否かを確認する（S402）。補正すべき方向が異なっていた場合（S403）、端末装置２は、MAC層レベルの送信信号で通知されたオフセット制御値に基づき、オフセット補正を実行する（S403）。一方、補正すべき正負の方向が同じであった場合（S404）、端末装置２は、PHY層レベルの送信信号で通知されたオフセット制御値に基づき、オフセット補正を実行する（S404）。
【００８５】
以上の構成による移動体通信システム１０の動作を説明する。図１３は、オフセットの補正指示を選択する場合の同期確立手順を示すシーケンス図である。
【００８６】
端末装置２は、無線リソース獲得要求SCCHが割り当てられたサブチャネルブロックで無線リソースの獲得メッセージを基地局装置１に送信する（S500）。基地局装置１は、無線リソース獲得要求SCCHを割り当てたサブチャネルブロックで無線リソースの獲得メッセージを受信すると、そのサブチャネルブロックのトレーニングシンボルを用いて位相回転量を算出し、端末装置２との間に生じたオフセットを検出する（S501）。そして、この位相回転量に相当するオフセット制御値をPHY層レベルおよびMAC層レベルの送信信号に付加し、端末装置２に通知する（S503）。端末装置２は、PHY層レベルおよびMAC層レベルの送信信号に付加されたオフセット制御値を抽出し、これらオフセット制御値により指示された補正すべき正負の方向が異なるか否かを確認する。そして、補正すべき正負の方向が異なっていた場合は、MAC層レベルの送信信号で通知されたオフセット制御値に基づき、オフセット制御を実行し（504）、基地局装置１との間で通信チャネルTCHにおけるタイミングの同期を確立する（S505）。
【００８７】
このような本発明の実施の形態によれば、以下の通りの作用効果を享受することができる。
【００８８】
制御部１０５は、送受信部１０２を制御し、無線リソースの割当メッセージを受信したサブチャネルブロックのトレーニングシンボルを用いて位相回転量を検出し、PHY層レベルの送信信号で通知されたオフセット制御値を抽出する。また、制御部１０５は、変復調部１０３を制御し、割当メッセージから、MAC層レベルの送信信号で通知されたオフセット制御値を抽出する。そして、ふたつのオフセット制御値で指示された補正すべき正負の方向を確認し、異なっていた場合は、MAC層レベルの送信信号で通知されたオフセット制御値に基づき、オフセット補正を実行する。このため、伝播環境に応じた適切なオフセット補正指示を選択することができ、端末装置１との間で的確な同期確立を実現できる。
【００８９】
以上、本発明を実施するための最良の形態について説明をしてきたが、本発明は、この実施の形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に規定された本発明の適用範囲にあり、上述した実施の形態の構成が備える機能を達成可能であれば、いろいろな変形が可能である。
【００９０】
例えば、本発明の実施の形態において位相補正は、逆正接演算を利用して極座標における偏角成分の演算により行ったが、所定の乗算器と加算器から構成されるFIR（Finite Impulse Response）フィルタなどを用いて実現してもよい。
【００９１】
また、本発明の実施の形態において端末装置は、PHY層レベルの送信信号で通知されたオフセット制御値と、MAC層レベルの送信信号で通知されたオフセット制御値の補正すべき正負の方向が異なっていた場合、MAC層レベルで通知されたオフセット制御値の指示に基づき、オフセット補正を実行したが、PHY層レベルおよびMACレベルの送信信号で通知されたオフセット制御値の差を基地局装置にフィードバックしてもよい。PHY層レベルの送信信号は、伝播環境の影響を受けやすい一方、MAC層レベルの送信信号はその影響を受けにくいので、これらの差を観察することで、基地局装置は伝播環境を推定することが可能となり、無線リソース割当の指標のひとつとして利用できるからである。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】TDMAフレーム構成を示す概念図
【図２】OFDMAによる周波数多重化されたタイムスロットを示す概念図
【図３】サブチャネルブロックの構成を示す概念図
【図４】本発明の実施の形態に係る通信システムの構成を示す概念図
【図５】本発明の実施の形態に係る基地局装置の構成を示す概念図
【図６】オフセット通知処理を実行する機能ブロックの概念図
【図７】PHY層レベルの補正指示に基づくタイミングオフセットの補正手順を示すシーケンス図
【図８】異なる構成のオフセット通知処理を実行する機能ブロックの概念図
【図９】基地局装置におけるオフセット補正指示の切換手順を示すフローチャート
【図１０】MAC層において送受信されるメッセージフォーマットの概念図
【図１１】オフセットの補正指示を切換場合の同期確立手順を示すシーケンス図
【図１２】端末装置におけるオフセット補正指示の選択手順を示すフローチャート
【図１３】オフセットの補正指示を選択する場合の同期確立手順を示すシーケンス図
【符号の説明】
【００９３】
１０１        無線部
１０２        送受信部
１０３        変復調部
１０４        IF部
１０５        制御部
２００        FFT部
２０１        IFFT部
２０２        位相回転量検出部
２０３        位相補正部
２０４        オフセット補正部
【図１】
0005111019.tif 000007
【図２】
0005111019.tif 000008
【図３】
0005111019.tif 000009
【図４】
0005111019.tif 000010
【図５】
0005111019.tif 000011
【図６】
0005111019.tif 000012
【図７】
0005111019.tif 000013
【図８】
0005111019.tif 000014
【図９】
0005111019.tif 000015
【図１０】
0005111019.tif 000016
【図１１】
0005111019.tif 000017
【図１２】
0005111019.tif 000018
【図１３】
0005111019.tif 000019