(57)【要約】【課題】ＯＦＤＭサブキャリアを複数のサブキャリア毎にブロック化することによって、複数のサブチャンネルを形成し、サブキャリアを複数のユーザで共有して通信を行う。このとき、移動局から基地局への通信は、移動局毎に異なる遅延時間をかけて到達した信号を基地局が一括して受信・復調することになる。【解決手段】タイムアライメント制御の際に、送信信号をメモリにてデータを蓄積し、メモリからデータを読み出すタイミングを制御する。さらに、送信信号を遅延させるとき、前フレームのＯＦＤＭシンボルについて、遅延時間分を読み出し、ガードインターバル部の前にこのデータを挿入する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力されたベースバンド信号を一次変調し変調信号を出力する符号処理部と、前記変調信号をサブキャリア数毎にブロック化するシリアルパラレル変換部と、前記ブロック化されたデータを逆ＦＦＴ処理し複素信号とするＩＦＦＴ部と、前記逆ＦＦＴ変換された複素信号をパラレル信号からシリアル信号に変換するパラレルシリアル変換部と、前記シリアル変換された複素信号に、冗長部分を付加する冗長付加部と、この信号を一時的に蓄積する第１のメモリ部と、前記第１のメモリ部からデータを送信するタイミングを制御するタイムアライメント制御部と、前記第１のメモリ部または第２のメモリ部からの送信データをアナログ信号に変換するディジタルアナログ変換部と、このアナログ信号を周波数変換し増幅する無線送信部と、から構成される無線送信機において、
前記タイムアライメント制御部は、前記第２のメモリ部に前フレームの送信データを保持するよう制御し、遅延させる時間分の送信データとして、前記第２のメモリ部から前記前フレームの送信データを送信することを特徴とする無線送信機。
【請求項２】
請求項１に記載の無線送信機であって、
前記タイムアライメント制御部は、短縮させるとき、前記第１のメモリ部のＣＰ部の送信データを短縮することを特徴とする無線送信機。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載された無線送信機と、
受信した無線信号を増幅し、周波数変換する無線受信部と、前記受信したアナログ信号をディジタル信号に変換するアナログディジタル変換装置と、前記ディジタル信号から冗長部を除去する冗長除去部と、前記冗長部を除去された信号をシリアル信号からパラレル信号に変換するシリアルパラレル変換部と、前記パラレル信号をＦＦＴ処理し各サブキャリアに対応したパラレル信号を出力するＦＦＴ部と、前記各サブキャリアに対応したパラレル信号をパラレル信号からシリアル信号に変換するパラレルシリアル変換部と、前記シリアル変換された信号を復号する復号器とからなる無線受信機とをから構成される移動局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線送信機および移動局に係り、特に直交周波数分割多重用無線通信システムの無線送信機および移動局に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディジタル処理技術の進歩やインターネット・携帯電話などの急速な普及に伴い、高速・大容量で信頼性の高い通信の実現の要求が高まっている。直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）は、この要求を満たす通信技術として広く研究開発が行われている。
【０００３】
図１を参照して、ＯＦＤＭ変調のＯＦＤＭシンボルを説明する。ここで、図１はＯＦＤＭシンボルを説明する図である。図１において、ＯＦＤＭ変調処理に相当する逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Inverse Fast Fourier Transform）の変換窓の期間が、有効シンボル期間ｔｓである。有効シンボル期間ｔｓを基本単位として、ディジタル変調された全キャリアを加え合わせたものをＯＦＤＭシンボルという。
【０００４】
実際のＯＦＤＭシンボルは、図１に示すように期間ｔｓの有効シンボルに、有効シンボルの後半の一部分期間ｔｇと同じ信号を有効シンボルの前半に接続したものである。ＯＦＤＭシンボル先頭の期間ｔｇは、ガードインターバルともＣＰ（Cyclic Prefix）とも呼ばれる。
【０００５】
また、ＯＦＤＭシンボルを幾つか集めたものを伝送フレームと呼ぶ。伝送フレームは、情報伝送用シンボルがｎ個集めたものに、フレーム同期用シンボルと制御用シンボルを付加したものである。受信側では、ガードインターバルにある信号を除去して残りの部分から復調を行う。これは、ＯＦＤＭ受信信号にウィンドウをかけて高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）し、有効シンボル期間分の信号を復調することを意味する。つまり、ＯＦＤＭ変調波を復調するには、受信データをＦＦＴするために、受信側で有効シンボル期間を如何に正確に切り出すかということが重要となっている。
【０００６】
次に、ＯＦＤＭシンボルを送信信号として発生するＯＦＤＭ変調装置について、図２を参照して説明する。図２は、ＯＦＤＭ変調装置のブロック図である。ＯＦＤＭ変調装置３００において、まず、入力されたベースバンド信号は、符号処理部３０１にてＱＰＳＫまたは６４ＱＡＭ等の変調方式で一次変調される。この変調信号は、シリアルパラレル変換部３０２にて各サブキャリアに対応したパラレルデータに変換される。このパラレルデータは、ＩＦＦＴ部３０３において逆ＦＦＴ変換される。パラレルシリアル変換部３０４は、このパラレルデータをシリアルデータに変換する。これにより、１つのＯＦＤＭ伝送シンボルに対応する有効シンボルを得ることができる。
【０００７】
このようにして生成された有効シンボルは、ＣＰ付加部３０５に入力される。ここでは、入力された有効シンボルの後半の一部分を有効シンボルの前部へに付加し、ＯＦＤＭのシンボルをベースバンド信号として出力する。このベースバンド信号は、ディジタルアナログ変換部（Ｄ／Ａ）３０６によりアナログ信号に変換される。
このアナログ信号は、無線送信部３０７により、周波数変換により高周波信号に変換され、増幅した後、空中線３０８などの伝送路へ供給されて送信される。
【０００８】
次に、ＯＦＤＭ復調装置について図３を参照して説明する。図３は、ＯＦＤＭ復調装置のブロック図である。このＯＦＤＭ復調装置４００には、ＯＦＤＭ変調装置３００から伝送路へ送出され、受信側の空中線４０１にて受信された信号が、ＯＦＤＭ受信信号として入力される。
【０００９】
このＯＦＤＭ受信信号は、無線受信部４０２にて、増幅された後、周波数変換されベースベンド信号となる。ベースベンド信号は、アナログディジタル変換部４０３によりサンプリングされて、ディジタルのベースバンド信号となる。このディジタルのベースバンド信号は、ＣＰ除去部４０４に入力される。ＣＰ除去部４０４は、伝送シンボル毎にガードインターバル部分を除去し、有効シンボルのみを出力する。
【００１０】
出力された有効シンボルの信号は、シリアルパラレル変換部（Ｓ／Ｐ）４０５によりシリアル信号からパラレル信号に変換され、ＦＦＴ部４０６によって高速フーリエ変換される。これによって、各サブキャリアに対応したパラレルデータに変換される。このパラレルデータは、パラレルシリアル変換部（Ｐ／Ｓ）４０７によって、シリアルの受信データに変換される。シリアルの受信データは復号処理部４０８で復号される。
【００１１】
ここで、ＣＰ除去部４０４とＦＦＴ部４０５は、同期検出部４０９においてＯＦＤＭベースバンド信号と既知シンボルとの演算から生成されるＣＰ同期信号および伝送シンボルタイミング同期信号に従って動作する。
なお、以下の説明は図示の煩雑さを避けるために同期検出部を省いた図面で説明するが、同期検出部は必須の構成要素である。
【００１２】
精度よく、安定してＯＦＤＭ信号を復調するためには、正確に安定したタイミング周波数（タイミング周期）においてＯＦＤＭベースバンド信号をサンプリングし、さらにこのサンプリングされた信号から所要の有効シンボルのみを正しいシンボルタイミングにて抽出し、ＦＦＴ処理することが必要である。
【００１３】
ＯＦＤＭサブキャリアを複数のサブキャリア毎にブロック化することによって、複数のサブチャンネルを形成し、サブキャリアを複数のユーザで共有して通信を行うことが考えられる。このとき、アップリンクでは、移動局（ＭＳ）毎に異なる遅延時間をかけて到達した信号を基地局（ＢＳ）が一括して受信・復調することになる。この場合、基地局の受信機でＦＦＴをかける際のタイミング同期が非常に重要となる。
【００１４】
ＯＦＤＭ変調装置３００とＯＦＤＭ復調装置４００とを具備した基地局（ＢＳ）と移動局（ＭＳ）とから構成される無線通信システムを、図４および図５を参照して考える。ここで、図４は基地局（ＢＳ）と複数の移動局（ＭＳ）の配置を説明する図である。図５はＢＳと複数のＭＳのタイミングチャートである。図４において、ＢＳ６００の直近にＭＳ７００−１を、セル最遠方にＭＳ７００−２を配置する。このとき図５に示すように、ＢＳ６００から送信された信号は、伝搬遅延としてそれぞれＴｄ１、Ｔｄ２を伴ってＭＳ７００−１およびＭＳ７００−２に到達する。ＭＳ７００−１およびＭＳ７００−２にて受信した信号からタイミングを抽出し、ＭＳ７００−１およびＭＳ７００−２からＢＳ６００に対して信号を送信する。このとき、ＭＳ７００−１およびＭＳ７００−２では信号処理時間分の遅延Ｔｓが加算される。ＭＳ７００−１およびＭＳ７００−２からＢＳ６００に対して送信された信号は、伝搬遅延をそれぞれＴｄ１、Ｔｄ２を伴い、ＢＳ６００に到達する。
【００１５】
すなわち、それぞれの遅延時間は、Ｔｄ１×２＋Ｔｓ、Ｔｄ２×２＋Ｔｓとなる。ＢＳ６００に対しては、ＭＳ７００−１およびＭＳ７００−２から送信された信号の相対時間差はＴｄ１×２およびＴｄ２×２となる。この相対時間差がサンプリング周期より大きくなると、ＦＦＴ処理のタイミングが合わなくなってしまう。
【００１６】
この問題を解決するために、タイムアライメント制御が有効である。タイムアライメント制御とは、ＭＳ７００−１およびＭＳ７００−２から送信された信号の相対時間差をＢＳ６００にて受信後検出し、制御チャネル等の信号に情報を載せ、ＭＳ側の送信タイミングを調整する処理である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
従来、タイムアライメント制御の際に送信信号を遅延させるとき、任意のデータを挿入していた。しかし、任意のデータでは、単にタイムアライメントに寄与するのみである。本発明は、高品質のデータを送信できる無線送信機および移動局を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上述した課題は、入力されたベースバンド信号を一次変調し変調信号を出力する符号処理部と、変調信号をサブキャリア数毎にブロック化するシリアルパラレル変換部と、ブロック化されたデータを逆ＦＦＴ処理し複素信号とするＩＦＦＴ部と、逆ＦＦＴ変換された複素信号をパラレル信号からシリアル信号に変換するパラレルシリアル変換部と、シリアル変換された複素信号に、冗長部分を付加する冗長付加部と、この信号を一時的に蓄積する第１のメモリ部と、第１のメモリ部からデータを送信するタイミングを制御するタイムアライメント制御部と、第１のメモリ部または第２のメモリ部からの送信データをアナログ信号に変換するディジタルアナログ変換部と、このアナログ信号を周波数変換し増幅する無線送信部と、から構成され、タイムアライメント制御部は、第２のメモリ部に前フレームの送信データを保持するよう制御し、遅延させる時間分の送信データとして、第２のメモリ部から前フレームの送信データを送信する無線送信機により、達成できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、送出時間が互いに異なる複数の移動局からの信号を受信し、受信した信号にＦＦＴ処理をするために同期をとる場合に、適切な同期タイミングを設定することができ、さらに高品質のデータ通信を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下本発明の実施の形態について、実施例を用い図面を参照しながら説明する。なお、実質同一部位には同じ参照番号を振り、説明は繰り返さない。
図６を参照して、移動局のＯＦＤＭ変調装置（無線送信機）の機能ブロックを説明する。ここで、図６は移動局のＯＦＤＭ変調装置のブロック図である。
【００２１】
図６において、ＯＦＤＭ変調装置３００Ａは、送信データの符号処理部１０１と、シリアルパラレル変換部１０２と、逆高速フーリエ変換部１０３と、パラレルシリアル変換部１０４と、ＣＰ付加部１０５と、メモリ１０６と、ディジタルアナログ変換部１０７と、無線送信部１０８と、タイムアライメント制御部１０９と、送信アンテナ１１０とから構成される。タイムアライメント制御部１０９には、メモリ１０９１を含んでいる。
【００２２】
図６において、入力されたベースバンド信号は符号処理部１０１により、一次変調される。次に、この変調信号はシリアルパラレル変換部１０２によりサブキャリア数毎にブロック化される。ブロック化されたデータは、ＩＦＦＴ部１０３により逆ＦＦＴ処理し複素信号となる。逆ＦＦＴ変換された複素信号は、パラレルシリアル変換部１０４により、パラレル信号からシリアル信号に変換される。シリアル変換された複素信号は、冗長付加部１０５により冗長部分を付加される。メモリ部１０６にて、この信号を一時的に蓄積し、タイムアライメント制御部１０９にてデータを送信するタイミングが制御される。ディジタルアナログ変換部１０７は、データをアナログ信号に変換する。無線送信部１０８は、周波数変換によって、高周波信号に変換する。アンテナ１１０は、高周波信号を無線信号として送信する。メモリ１０９１は、フレームの最後の有効シンボルの先頭部分を保持する。
【００２３】
タイムアライメント制御部１０９は、タイムアライメント調整にて、遅延させるとき、次のフレームの先頭において、メモリ１０９１に記憶された前フレームの最後の有効シンボルの先頭部分を遅延量だけ、挿入する。タイムアライメント制御部１０９は、タイムアライメント調整にて、短縮させるとき、ＣＰ付加部１０５が付加したＣＰを短縮量だけ、削除する。
なお、図６ではメモリ１０９１は、タイムアライメント制御部１０９に配置したが、メモリ１０６の一部として配置しても良い。
【００２４】
図７を参照して、伝送フレームの構造を説明する。ここで、図７は伝送フレームの構造を説明する図である。図７において、ＯＦＤＭシンボル５個（＃１〜＃５）を１つの伝送フレームとする。図７（ａ）において、タイムアライメント調整が無いとき（Ｔａ＝０）、ＯＦＤＭ変調装置３００Ａは、フレーム＃０に続けてそのままフレーム＃１を送信する。なお、フレーム＃０の＃５_ＯＦＤＭシンボルの有効シンボルの先頭部分は、メモリ１０９１に記憶される。
【００２５】
図７（ｂ）において、タイムアライメント制御にて送信データを遅延させる場合は（Ｔａ＞０）、ＯＦＤＭ変調装置３００Ａは、メモリ１０９１に記憶された＃０フレームの第５シンボル（＃５）の先頭データを、次フレームの先頭に遅延時間分だけ挿入する。
図７（ｃ）において、タイムアライメント制御にて送信データを短縮させる場合は（Ｔａ＜０）、次フレームの第１シンボル（＃１）の先頭データ（ＣＰ）を、短縮時間分だけ削除する。
【００２６】
図８を参照して、無線通信システムの構成を説明する。ここで、図８は無線通信システムのブロック図である。図８において、無線通信システム１０００は、基地局（ＢＳ）６００と移動局（ＭＳ）７００とから構成される。ＢＳ６００は、ＯＦＤＭ変調装置（無線送信機）３００と、ＯＦＤＭ復調装置（無線受信機）４００と、タイミング抽出部５０１と、共通制御チャネル生成部５０２とから構成される。また、移動局（ＭＳ）７００は、ＯＦＤＭ変調装置（無線送信機）３００Ａと、ＯＦＤＭ復調装置（無線受信機）４００とから構成される。ＢＳ６００のタイミング抽出部５０１は、アップリンク信号から移動局（ＭＳ）７００の伝送遅延Ｔｄを抽出する。また、ＢＳ６００の共通制御チャネル生成部５０２は、伝送遅延Ｔｄに基づくタイムアライメント量を移動局（ＭＳ）７００に送信する。
【００２７】
ここで、基地局６００と移動局７００との間で、アップリンクとダウンリンクとが同時に利用可能とする。まず、ダウンリンクの通信を確立するために基地局（ＢＳ）６００から送信された信号は、移動局（ＭＳ）７００にて受信される。次にアップリンクの通信を確立するために移動局（ＭＳ）７００から送信された信号は、基地局（ＢＳ）６００にて受信される。基地局（ＢＳ）６００は、伝送フレームの先頭を検出し、図５に示したように基地局（ＢＳ）６００が期待する先頭位置とのずれを検出する。基地局（ＢＳ）６００は、このずれ量を共通制御チャネルに情報をのせ、移動局（ＭＳ）７００に送信する。移動局（ＭＳ）７００は、基地局（ＢＳ）６００から通知されたずれ量に基づき、タイムアライメント制御部１０９にてメモリ１０６、１０９１の送出データタイミングを制御する。これにより、基地局（ＢＳ）６００で受信される信号のずれは吸収される。
【００２８】
本実施例に拠れば、タイムアライメント制御にて送信データを遅延させる場合は（Ｔａ＞０）、ＯＦＤＭ変調装置３００Ａは、メモリ１０９１に記憶された前フレームの第５シンボル（＃５）の先頭データを、次フレームの先頭に遅延時間分だけ挿入するので、前フレームの第５シンボル（＃５）の先頭データを、次フレームの復調に使えるので、通信品質が向上する。発明者は、シミュレーションにてその効果を確認済みである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】ＯＦＤＭシンボルを説明する図である。
【図２】ＯＦＤＭ変調装置のブロック図である。
【図３】ＯＦＤＭ復調装置のブロック図である。
【図４】基地局と移動局の位置関係を表した図である。
【図５】基地局と移動局の送受信タイミングを表した図である。
【図６】本発明の実施例のブロック図である。
【図７】タイムアライメント制御時のデータ挿入削除を示す図である。
【図８】無線通信システムのブロック図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０１…符号処理装置、１０２…シリアルパラレル変換装置、１０３…逆ＦＦＴ装置、１０４…サイクリックプレフィックス付加装置、１０５…パラレルシリアル変換装置、１０６…メモリ、１０７…ディジタルアナログ変換装置、１０８…無線送信機、１０９…タイミング制御装置、１１０…アンテナ、３００…ＯＦＤＭ変調装置、３０１…符号処理装置、３０２…シリアルパラレル変換装置、３０３…逆ＦＦＴ装置、３０４…サイクリックプレフィックス付加装置、３０５…パラレルシリアル変換装置、３０６…ディジタルアナログ変換装置、３０７…無線送信機、３０８…アンテナ、４００…ＯＦＤＭ復調装置、４０１…アンテナ、４０２…無線受信機、４０３…サイクリックプレフィックス除去装置、４０４…ディジタルアナログ変換装置、４０５…シリアルパラレル変換装置、４０６…ＦＦＴ装置、４０７…パラレルシリアル変換装置、４０８…符号処理装置、６００…基地局（ＢＳ）、７００…移動局（ＭＳ）、１０００…無線通信システム。
【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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