(57)【要約】【課題】マルチキャリアにより複数の端末と同時に無線通信を行う基地局において、ベースバンドでの処理を行うまでに各端末の遅延差を無くして、受信データの正確な復調ができるようにする基地局および遅延調整方法を提供する。【解決手段】マルチキャリアにより複数の端末から同時に信号を受信する受信部１０を備えた基地局１であって、受信部１０は、各端末（端末Ａ〜Ｄ）から届いた周波数の異なる受信信号に対してそれぞれ遅延量を計算する受信遅延量計算部１６と、受信遅延量計算部１６にて計算された遅延量と周波数との関係を示す遅延量−周波数特性を取得し、各端末（端末Ａ〜Ｄ）の遅延差が無くなるように遅延量−周波数特性に応じて動的に遅延量の補正を行う帯域内遅延量可変部１３と、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチキャリアにより複数の端末と同時に無線通信を行う基地局における受信信号の遅延調整方法であって、
各端末から届いた周波数の異なる受信信号に対してそれぞれ遅延量を計算する受信遅延量計算ステップと、
前記受信遅延量計算ステップにて計算された遅延量と周波数との関係を示す遅延量−周波数特性を取得するステップと、
前記各端末の遅延差が無くなるように前記遅延量−周波数特性に応じて動的に遅延量の補正を行う帯域内遅延量補正ステップと、を含むことを特徴とする遅延調整方法。
【請求項２】
前記受信遅延量計算ステップの後に、
隣り合う周波数を使用する端末間の遅延量の差を最小とするように、各端末に対する周波数の再割り当てを行い、
該再割り当ての後の周波数により、前記遅延量−周波数特性を取得することを特徴とする請求項１に記載の遅延調整方法。
【請求項３】
各端末との間の通信履歴から各端末の遅延パラメータを抽出して前記遅延量を計算することを特徴とする請求項１または２に記載の遅延調整方法。
【請求項４】
各端末の位置情報から前記基地局と前記端末との距離を測定して遅延量を計算することを特徴とする請求項１または２に記載の遅延調整方法。
【請求項５】
マルチキャリアにより複数の端末から同時に信号を受信する受信部を備えた基地局であって、
前記受信部は、
各端末から届いた周波数の異なる受信信号に対してそれぞれ遅延量を計算する受信遅延量計算部と、
前記受信遅延量計算部にて計算された遅延量と周波数との関係を示す遅延量−周波数特性を取得し、前記各端末の遅延差が無くなるように前記遅延量−周波数特性に応じて動的に遅延量の補正を行う帯域内遅延量補正部と、
を備えることを特徴とする基地局。
【請求項６】
隣り合う周波数を使用する端末間の遅延量の差を最小とするように、各端末に対する周波数の再割り当てを行う周波数割当部を備えることを特徴とする請求項５に記載の基地局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＯＦＤＭＡ通信方式などのマルチキャリアで多重通信を行う無線通信システムにおける基地局および遅延調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マルチキャリアで多重通信を行う無線通信システムとして、ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access：直交周波数分割多重接続）通信方式が有力な一つとして注目されている（例えば、特許文献１）。
ＯＦＤＭＡ通信方式は、サブキャリアの中から複数のサブキャリアを集めてグループ化し、各グループを各端末に１つ又は複数割り当てて多重通信を行う方式である。上記各グループはそれぞれサブチャネルと呼ばれる。つまり、各端末は割り当てられた１つ又は複数のサブチャネルを用いて通信を行う。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１８０９０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access：直交周波数分割多重接続）通信方式などのマルチキャリアにより多重通信を行う無線通信においては、各端末からの電波到達時刻の差について、受信回路上での遅延補正を行わないため、ベースバンドでの処理を行うまでに各端末の遅延差を吸収できないという問題がある。
特にＯＦＤＭＡ通信方式では、各無線端末から到着する波形の直交性が重要であり、この直交性が満たされない場合には、受信データの正確な復調ができなくなってしまう。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、マルチキャリアにより複数の端末と同時に無線通信を行う基地局において、ベースバンドでの処理を行うまでに各端末の遅延差を無くして、受信データの正確な復調ができるようにする基地局および遅延調整方法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】
【０００６】
前記目的達成のために、本発明に係る遅延調整方法は、マルチキャリアにより複数の端末と同時に無線通信を行う基地局における受信信号の遅延調整方法であって、
各端末から届いた周波数の異なる受信信号に対してそれぞれ遅延量を計算する受信遅延量計算ステップと、
前記受信遅延量計算ステップにて計算された遅延量と周波数との関係を示す遅延量−周波数特性を取得するステップと、
前記各端末の遅延差が無くなるように前記遅延量−周波数特性に応じて動的に遅延量の補正を行う帯域内遅延量補正ステップと、を含むことを特徴とする。
上記遅延調整方法により、遅延量−周波数特性に応じて動的に遅延量の補正を行い、基地局の受信部で遅延調整が行われるため、ベースバンド処理を行う前に、各端末からの遅延に差が無い状態として、受信データの正確な復調ができる。
【０００７】
また、本発明に係る遅延調整方法は、前記受信遅延量計算ステップの後に、
隣り合う周波数を使用する端末間の遅延量の差を最小とするように、各端末に対する周波数の再割り当てを行い、
該再割り当ての後の周波数により、前記遅延量−周波数特性を取得することを特徴とする。
上記遅延調整方法により、各端末に対する周波数の再割り当てを行って、端末間の遅延量の差を最小とするような周波数の順番となるので、遅延量−周波数特性を比較的単純な特性とすることができる。
【０００８】
また、本発明に係る遅延調整方法は、各端末との間の通信履歴から各端末の遅延パラメータを抽出して前記遅延量を計算することを特徴とする。
上記遅延調整方法により、より正確な遅延量を計算することができる。
【０００９】
また、本発明に係る遅延調整方法は、各端末の位置情報から前記基地局と前記端末との距離を測定して遅延量を計算することを特徴とする。
上記遅延調整方法により、より正確な遅延量を計算することができる。
【００１０】
前記目的達成のために、本発明に係る基地局は、マルチキャリアにより複数の端末から同時に信号を受信する受信部を備えた基地局であって、
前記受信部は、
各端末から届いた周波数の異なる受信信号に対してそれぞれ遅延量を計算する受信遅延量計算部と、
前記受信遅延量計算部にて計算された遅延量と周波数との関係を示す遅延量−周波数特性を取得し、前記各端末の遅延差が無くなるように前記遅延量−周波数特性に応じて動的に遅延量の補正を行う帯域内遅延量補正部と、
を備えることを特徴とする。
上記構成により、遅延量−周波数特性に応じて動的に遅延量の補正を行うことにより、基地局の受信部で遅延調整が行われるため、ベースバンド処理を行う前に、各端末からの遅延に差が無い状態として、受信データの正確な復調ができる。
【００１１】
また、本発明に係る基地局は、隣り合う周波数を使用する端末間の遅延量の差を最小とするように、各端末に対する周波数の再割り当てを行う周波数割当部を備えることを特徴とする。
上記構成により、各端末に対する周波数の再割り当てを行って、端末間の遅延量の差を最小とするような周波数の順番となるので、遅延量−周波数特性を比較的単純な特性とすることができ、帯域内遅延量可変部に単純な特性のものを使用することができるので、基地局のコストを低減できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、基地局において受信部で遅延調整が行われるため、ベースバンド処理を行う前に、各端末からの遅延に差が無い状態とすることができる。
このように、各端末からの遅延に差が無い状態となるので、受信データの一部（データの先頭や末尾など）が欠落することを防ぐことができる。
また、ＦＦＴ／ＩＦＦＴ演算を行う時間範囲を最小限にすることができ、これにより、消費電力を低減することができる。また、遅延を補正するための計算量を軽減でき、これによっても、消費電力を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
本実施の形態はマルチキャリアにより複数の端末と同時に無線通信を行うシステムの一例であり、ＯＦＤＭＡ通信方式の基地局に対して４つの端末が同時に接続している例を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態を説明する通信システムを示す模式図であり、複数の端末と基地局との距離の関係を示す図である。
【００１４】
図１に示す本発明の実施の形態を説明する通信システムの一例では、ＯＦＤＭＡ通信方式の基地局１が複数の端末（端末Ａ〜Ｄ）と同時に接続されている場合を示している。
【００１５】
マルチキャリアを使用するＯＦＤＭＡ通信システムにおいて、各周波数（サブキャリアおよびサブチャネル）を使用するように割り当てられた複数の端末（端末Ａ〜Ｄ）が図１に示すように基地局１に同時に接続されている状況では、端末と基地局との間の距離がそれぞれ異なるため、各端末（端末Ａ〜Ｄ）からの電波到達時刻に差（遅延）が生じる。
【００１６】
図１において、例えば端末Ａと端末Ｂに着目した場合、基地局１と端末Ａとの間の距離は、基地局１と端末Ｂとの間の距離よりも大きく、端末Ａの方が遠方にある。このため、基地局１における端末からの受信信号は、端末Ａからの受信データの方が端末Ｂからの受信信号よりも遅延量が大きく、基地局のアンテナ部１１（図３参照）に入力する各端末（Ａ，Ｂ）からの受信信号は図２に示すようになる（なお図中のＧＩはガードインターバルである）。すなわち、端末Ａからの受信信号と端末Ｂからの受信信号は、図２に示す遅延が生じている。
【００１７】
次に、上記各端末からの遅延を調整することができる本実施の形態に係る基地局の受信部について図３を参照して説明する。図３は、本実施の形態に係る基地局および端末の遅延調整方法に適用される基地局の受信部の主要機能を示すブロック図である。図４は、基地局の受信部の帯域内遅延量可変部における可変フィルタの遅延補正特性である。
【００１８】
図３に示す基地局１の受信部１０において、アンテナ部１１から入力した信号は、増幅部１２ａおよび混合器（ミキサ）１２ｂを含む周波数変換部１２によって、周波数変換後、信号が増幅されて出力される。
【００１９】
本実施の形態においては、周波数変換部１２の出力を受けて帯域内の遅延量を調整できる帯域内遅延量可変部１３を設けている。
【００２０】
上記帯域内遅延量可変部１３は、ＯＦＤＭＡの各周波数（サブキャリアおよびサブチャネル）に対して、取得した遅延量−周波数特性に従って動的に遅延量の補正を行う。
具体的には、例えばバリキャップなどを用いた可変フィルタを使用して、遅延量−周波数特性に応じてこの可変フィルタの特性を動的に変化させることにより、通信帯域内の遅延量の補正を動的に行う。例えば、この可変フィルタの特性は図４に示すような（１）、（２）、（３）のように、その特性を変化させることができる。可変フィルタが（１）の特性の場合は端末Ｂに対する遅延補正量は補正１の値となり、（２）の特性の場合は補正２の値となり、（３）の特性の場合は補正３の値となる。
このように、可変フィルタを受信信号が通過することによって生じる信号の遅延量は可変フィルタの特性の変化および受信信号周波数に応じて変化する。
【００２１】
なお、可変フィルタの周波数特性は図４以外の特性を持つものでもよく、例えば、周波数が高い程、遅延量が小さくなる特性のものでもよい。
【００２２】
さらに、帯域内遅延量可変部１３は、増幅部１４ａ，１４ｃおよび混合器（ミキサ）１４ｂを含む信号の増幅周波数変換部１４を介してベースバンド処理部１５に接続されている。そして、ベースバンド処理部１５には、受信遅延量計算部１６および周波数割当部１７が設けられている。
【００２３】
以下、本発明の本実施の形態に係る遅延調整方法について、図を参照して説明する。図５は本実施の形態に係る遅延調整方法を説明するフローチャートであり、図６は各端末（端末Ａ〜Ｄ）の周波数の再割り当て（並び替え）を説明する図であり、図７は可変フィルタの遅延補正特性により求められた各端末（端末Ａ〜Ｄ）の遅延補正量を示す図であり、図８は各端末（端末Ａ〜Ｄ）の遅延量補正後の状態を示す図である。
【００２４】
基地局１はその受信部１０のアンテナ部１１において各端末からの電波を受信する（ステップＳ１）。そして、アンテナ部１１で受信した電波は、周波数変換部１２によって周波数変換後、信号の増幅が行われる（ステップＳ２）。
【００２５】
次に、この増幅された信号はベースバンド処理部１５に出力され、ＦＦＴ演算処理されて復調される（ステップＳ３）。また、受信遅延量計算部１６によって、各端末（端末Ａ〜Ｄ）から届いた受信信号の遅延量を計算する（ステップＳ４）。なお、遅延量は絶対的な値ではなく、複数の端末のうちの任意の端末を基準とした相対値を求めればよい。
【００２６】
そして、端末Ａを基準とした場合、この基準より遅延が一番大きい端末Ｂの遅延量（図１のシステムの最大遅延量）を求めて、この最大遅延量が予め定められた所定値より大きいか否かを判定する（ステップＳ５）。
【００２７】
上記最大遅延量が所定値未満の場合（ステップＳ５：Ｎｏ）は、ステップＳ１に戻る。
一方、上記最大遅延量が所定値以上の場合（ステップＳ５：Ｙｅｓ）は、周波数割当部１７によって、隣り合う周波数（サブキャリアおよびサブチャネル）を使用する端末間の遅延量の差が最小となるような順番に並び替える。例えば、端末Ａを基準として、この基準と遅延差が小さい順番に並び替える（図６（ａ）を図６（ｂ）に並び替える）。この順番によって、各端末（端末Ａ〜Ｄ）に割り当てる周波数を変更する。即ち、周波数の再割り当てを行う（ステップＳ６）。そして、この新たに割り当てられた周波数を各端末（端末Ａ〜Ｄ）に通知する。
【００２８】
上記周波数の再割り当ての後に、帯域内遅延量可変部１３は、各端末（端末Ａ〜Ｄ）の遅延量と再割り当ての後の周波数（図６（ｂ）参照）とにより、遅延量−周波数特性を取得する（ステップＳ７）。この取得した遅延量−周波数特性に応じて、帯域内遅延量可変部１３の可変フィルタの特性を前述の図４に示したように変化させて、各端末の遅延差が無くなるように動的に遅延補正を行う（ステップＳ８）。即ち、ベースバンド部に到着する各端末（端末Ａ〜Ｄ）からの受信信号のタイミングが揃うように補正を行う。例えば、可変フィルタの特性が前述の図４の（２）の場合は、図７に示す補正量によって各端末（端末Ａ〜Ｄ）の遅延量の補正を行う。
【００２９】
上記のように周波数の再割り当てを行うことにより、遅延量−周波数特性が比較的単純な特性とすることができ、帯域内遅延量可変部１３の可変フィルタに単純な特性のものを使用することができるので、基地局のコストを低減できる。
【００３０】
これにより、図８に示すように、各端末（端末Ａ〜Ｄ）からの信号がベースバンド部に到着する時刻を合わせることができる。
【００３１】
なお、可変フィルタの周波数特性が図４，図７と異なる特性を持つものである場合、例えば、周波数が高い程、遅延量小さくなる特性カーブのものを使用する場合は、上記ステップＳ６において、図６（ｂ）とは逆の順番に各端末（端末Ａ〜Ｄ）を並び替えればよい。
【００３２】
なお、遅延量の差を求めるために実際に受信された信号波形のタイミングから遅延値を算出したが、この方法以外のその他の方法により遅延量を求めてもよい。例えば、各端末の位置情報（ＧＰＳ情報等から取得するなど）から遅延量を求める方法、各端末との間の通信履歴から各端末の遅延パラメータを抽出して遅延量を求める方法などの方法でもよい。さらに、これらの方法を組み合わせて総合的に判断して求めるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態を説明する通信システムを示す模式図である。
【図２】端末Ａ，Ｂからの受信信号の電波到達時刻の違いを示す図である。
【図３】本実施の形態に係る基地局および端末の遅延調整方法に適用される基地局の受信部の主要機能を示すブロック図である。
【図４】本実施の形態に係る基地局の受信部の帯域内遅延量可変部における可変フィルタの遅延補正特性である。
【図５】本実施の形態に係る遅延調整方法を説明するフローチャートである。
【図６】本実施の形態における各端末（端末Ａ〜Ｄ）の周波数の再割り当て（並び替え）を説明する図である。
【図７】本実施の形態における可変フィルタの遅延補正特性により求められた各端末（端末Ａ〜Ｄ）の遅延補正量を示す図である。
【図８】本実施の形態における各端末（端末Ａ〜Ｄ）の遅延量補正後の状態を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  基地局
１０  受信部
１１  アンテナ部
１２  周波数変換部
１３  帯域内遅延量可変部
１４  増幅周波数変換部
１５  ベースバンド処理部
１６  受信遅延量計算部
１７  周波数割当部
【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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