JP4150388B2 - 無線送信装置およびガード周波数帯設定方法 - Google Patents

Description

本発明は、デジタル無線通信システムにおいて使用される無線送信装置およびガード周波数帯設定方法に関する。

従来、マルチキャリア通信方式を採用したデジタル無線通信システムにおいては、音声データ及び又は画像データを送信するためのデータチャネル、及び相手通信局あるいは通信状態の制御を行うための制御チャネルを用いて通信を行う場合、移動局の消費電力を抑えることを目的として、制御チャネルに少数サブキャリアを割り当てるとともに、データチャネルに多数サブキャリアを割り当てる方法が考えられている（例えば、特許文献１、２参照）。

この方法においては、受信装置において、少数サブキャリアからなる狭帯域の制御チャネルの受信を目的として、比較的低いサンプリングレートで制御チャネルをＡ/Ｄ変換するとともに、当該制御チャネルを受信したことに応じて、受信信号に対するＡ/Ｄ変換のサンプリングレートを高くとって、多数サブキャリアからなる広帯域のデータチャネルの受信にそなえるようになっている。
特開２００１−２７４７６７号公報 特開２００１−２８５９２７号公報

ところが、このような従来の受信装置においては、図１２に示すように、複数のサブキャリア２からなるデータチャネルの中心周波数と制御チャネル６の中心周波数とが異なっていることにより、図１３に示すように、制御チャネル６からデータチャネル４への受信を切り換えるためには、制御チャネル６のサブキャリアをダウンコンバートするためのローカル信号の周波数を変更する必要がある。

因みに、ローカル信号とは、送信側において送信周波数帯域の中心周波数にセットされて、Ｄ/Ａ変換後の送信信号に乗算され、当該送信信号をアップコンバートするためのものである。受信側においては、アンテナを介して受信された信号にローカル信号を乗算することにより、受信信号をダウンコンバートするようになされている。

従って、制御チャネル６の中心周波数とデータチャネル４のサブキャリア群の中心周波数とが異なっている場合には、制御チャネル６を受信した後、そのローカル信号の周波数をデータチャネル４の中心周波数に変化させた後、データチャネル４を受信する必要があり、ローカル信号の周波数を変化させる分、当該ローカル信号を発生させるＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路が安定するまでの間は、制御チャネル６からデータチャネル４への受信の切り換えを行うことが困難であり、制御チャネル６とデータチャネル４との間の切り換えの高速化の妨げとなっていた。

本発明の無線送信装置は、制御チャネルをマルチキャリア信号の所定の周波数帯に配置するとともに、データチャネルを前記所定の周波数帯の両側の周波数帯に配置する配置手段と、前記所定の周波数帯と前記両側の周波数帯との間に互いに異なる幅のガード周波数帯を設ける設定手段と、を具備する構成を採る。

本発明によれば、マルチセル環境において、無線送信装置が同時に制御チャネルとデータチャネルとを送信するときに、複数の各無線受信装置の送信周波数帯域の中心周波数をセルごとにずらして運用することにより、セル間で異なる周波数で制御チャネルを使用しながら、制御チャネルとデータチャネルとのローカル信号は同じ周波数を使用することができる。よって、本発明によれば、マルチセル環境において、無線受信装置は、受信信号に対して乗算されるローカル信号の周波数を共通化し、制御チャネル及びデータチャネル間の切り換えを高速化することができるとともに、必要な制御チャネルだけを取り出して受信することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る無線送信装置１０の構成を示すブロック図である。

図１において、無線送信装置１０は、基地局装置又は移動局装置に設けられ、制御チャネル信号及びデータチャネル信号を多重化して送信するものであり、この実施の形態の場合、５[GHz]を中心周波数とする周波数帯域において、１００[MHz]の帯域幅を使用して信号を送信する場合について説明する。

無線送信装置１０において、制御チャネルとしては、１[MHz]の帯域幅を使用し、また、データチャネルとしては、１００[MHz]の帯域幅のうち、制御チャネルとして使用しない９９[MHz]の帯域幅を使用する。

制御チャネル信号は、拡散部１１において拡散され、変調部１２において所定の変調方式による変調処理が行われた後、多重化部１４に供給される。また、同時に、データチャネル信号は、変調部１３において変調処理が行われた後、多重化部１４に供給される。

多重化部１４は、変調された制御チャネル信号及びデータチャネル信号に対して、送信帯域の中心周波数に制御チャネル信号がマッピングされるように、制御チャネル信号及びデータチャネル信号を多重化する。

多重化部１４の出力は、シリアルパラレル変換部（Ｓ/Ｐ）１５に供給されシリアルパラレル変換された後、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）部１６において逆高速フーリエ変換処理が施される。逆高速フーリエ変換処理が施された結果は、帯域幅が１００[MHz]となる。

ＩＦＦＴ部１６の出力は、デジタルアナログ（Ｄ/Ａ）変換部１７においてアナログ信号に変換された後、乗算部１８においてローカル信号（キャリア信号）が乗算される。ローカル信号は、送信に使用する帯域の中心周波数（５[GHz]）にセットされていることにより、乗算部１８におけるローカル信号が乗算された結果の信号は、送信帯域（５[GHz]±５０[MHz]）にアップコンバートされ、増幅部（ＡＭＰ）１９において増幅された後、アンテナ２１を介して送信される。

かくして、無線送信装置１０において生成されたマルチキャリア信号は、図２に示すように、制御チャネル３４を構成するサブキャリア３２の数が、データチャネル３３を構成するサブキャリア３１の数よりも少なく構成され、かつ、データチャネル３３の送信帯域（ＦＦＴ範囲）の中心周波数ｆｃに制御チャネル３４が配置された状態となる。

このように、データチャネル３３の中心周波数ｆｃに制御チャネル３４を配置することにより、後述する受信装置側において、ダウンコンバート時に共通のローカル周波数を使用することが可能となる。

図３は、移動局装置又は基地局装置に設けられた無線受信装置４０の構成を示すブロック図である。図３において、アンテナ４１を介して受信された、無線送信装置１０からの送信信号は、増幅部４２において増幅された後、乗算部４３に供給される。乗算部４３は、増幅部４２から供給された信号に対して、その中心周波数である５[GHz]にセットされたローカル信号を乗算することによりミキシング処理を行う。この結果、乗算部４３に入力された信号は、ダウンコンバートされる。

チャネル選択部４６は、受信信号の制御チャネル３４に合わせて、１[MHz]の帯域を通過させるようにバンドパスフィルタ４４を制御することにより、受信信号の制御チャネル３４のみを通過させる。この場合、チャネル選択部４６は、アナログデジタル（Ａ/Ｄ）変換部４５に対して、制御チャネル３４の帯域幅に合わせた１[Msps]のサンプリングレートで制御チャネル３４のサンプリングを行うように制御する。

また、チャネル選択部４６は、受信信号のデータチャネル３３に合わせて、１００[MHz]の帯域を通過させるようにバンドパスフィルタ４４を制御することにより、受信信号に含まれるデータチャネル３３を通過させる。この場合、チャネル選択部４６は、アナログデジタル（Ａ/Ｄ）変換部４５に対して、データチャネル３３の帯域幅に合わせた１００[Msps]のサンプリングレートでデータチャネル３３のサンプリングを行うように制御する。

スイッチ部４７は、データチャネル３３を選択する場合は、第１の切換え出力端側に切り換えられることにより、データチャネル３３の信号をＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部４８に供給する。ＦＦＴ部４８に供給されたデータチャネル３３の信号は、高速フーリエ変換処理が施された後、パラレルシリアル（Ｐ/Ｓ）部４９に供給され、シリアル信号に変換された後、復調部５１において復調される。

これに対して、スイッチ部４７は、制御チャネル３４を選択する場合は、第２の切換え出力端側に切り換えられることにより、制御チャネル３４の信号を復調部５０に供給する。復調部５０において復調された制御チャネル３４の信号は、逆拡散部５２において逆拡散処理される。

かくして、無線送信装置１０（図１）から送信されたマルチキャリア信号は、無線受信装置４０（図３）において受信され、その送信帯域（データチャネル３３）の中心周波数ｆｃに配置された制御チャネル３４とデータチャネル３３とが共通のローカル周波数によってダウンコンバートされる。

このように、制御チャネル３４及びデータチャネル３３に対して、共通のローカル周波数でダウンコンバートを行うことにより、図４に示すように、制御チャネル３４の受信及びデータチャネル３３の受信の切り換え時において、ローカル周波数を変化させる必要がなくなる。このように、ローカル信号周波数を変化させる必要がなくなった分、制御チャネル３４からデータチャネル３３への受信の切り換え動作を高速化することが可能となる。また、１つのアナログデジタル変換部４５のサンプリングレートを変えて制御チャネル３４及びデータチャネル３３に対応することにより、制御チャネル３４及びデータチャネル３３のそれぞれに対応したアナログデジタル変換部を設ける場合に比べて、回路構成を一段と削減することができる。

また、無線送信装置１０において、制御チャネル３４の信号を拡散して送信することにより、近隣の無線送信装置と同じ周波数を使用しても、自局宛の信号を取り出すことが可能となる。

また、送信帯域の中心周波数は、ＤＣ（Direct Current）オフセットの影響が生じるが、この実施の形態においては、当該中心周波数に配置される制御チャネル３４の拡散を行うことにより、ＤＣオフセットの影響をなくすことができ、この分、無線受信装置４０において制御チャネル３４のデータを品質よく受信することができる。

また、無線送信装置１０及び無線受信装置４０において、制御チャネル３４として１本のサブキャリア３２のみを使用することにより、無線受信装置４０においては、サブキャリア間干渉を考慮することなくフィルタ設計を行うことが可能となり、フィルタの回路構成を簡単にすることができる。

（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２に係る無線送信装置６０の構成を示すブロック図である。

図５において、無線送信装置６０は、基地局装置又は移動局装置に設けられ、パケット伝送における変調方式及び符号化方式を表わす情報（以下、これをＭＣＳ（Modulation and Coding Schemes）情報と称する）を通知する信号（ＭＣＳ信号）を制御チャネルとしてパケットデータと多重化して送信するものであり、この実施の形態の場合、５[GHz]を中心周波数とする周波数帯域において、１００[MHz]の帯域幅を使用して信号を送信する場合について説明する。

無線送信装置６０において、ＭＣＳ信号としては、１[MHz]の帯域幅を使用し、また、パケットデータとしては、１００[MHz]の帯域幅のうち、ＭＣＳ信号の伝送用として使用しない９９[MHz]の帯域幅を使用する。

ＭＣＳ信号は、拡散部６１において拡散され、変調部６３において所定の変調方式による変調処理が行われた後、多重化部６５に供給される。また、同時に、データチャネル信号は、符号化部６２において符号化され、パケットデータとして変調部６４に供給される。パケットデータは、変調部６４において変調処理が行われた後、多重化部６５に供給される。

多重化部６５は、変調されたＭＣＳ信号及びパケットデータに対して、送信帯域の中心周波数にＭＣＳ信号がマッピングされるように、ＭＣＳ信号及びパケットデータを多重化する。

多重化部６５の出力は、シリアルパラレル変換部（Ｓ/Ｐ）６６に供給されシリアルパラレル変換された後、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）部６７において逆高速フーリエ変換処理が施される。逆高速フーリエ変換処理が施された結果は、帯域幅が１００[MHz]となる。

ＩＦＦＴ部６７の出力は、デジタルアナログ（Ｄ/Ａ）変換部６８においてアナログ信号に変換された後、乗算部６９においてローカル信号（キャリア信号）が乗算される。ローカル信号は、送信に使用する帯域の中心周波数（５[GHz]）にセットされていることにより、乗算部６９におけるローカル信号が乗算された結果の信号は、送信帯域（５[GHz]±５０[MHz]）にアップコンバートされ、増幅部（ＡＭＰ）７０において増幅された後、アンテナ７１を介して送信される。

かくして、無線送信装置６０において生成されたマルチキャリア信号は、図６（Ａ）に示すように、制御チャネルの信号であるＭＣＳ信号９６を中心周波数に配置したパケットデータ９５が、ＭＣＳ信号９６に続いて送信されることとなる。

このように、パケットデータ９５の中心周波数にＭＣＳ信号９６を配置することにより、後述する受信装置側において、ダウンコンバート時に共通のローカル周波数を使用することが可能となる。

図７は、移動局装置又は基地局装置に設けられた無線受信装置８０の構成を示すブロック図である。図７において、アンテナ８１を介して受信された、無線送信装置６０からの送信信号は、増幅部８２において増幅された後、乗算部９４に供給される。乗算部９４は、増幅部８２から供給された信号に対して、その中心周波数である５[GHz]にセットされたローカル信号を乗算することによりミキシング処理を行う。この結果、乗算部９４に入力された信号は、ダウンコンバートされる。

チャネル選択部８５は、通常時においては、受信信号のＭＣＳ信号９６に合わせて、１[MHz]の帯域を通過させるようにバンドパスフィルタ８３を制御することにより、受信信号のＭＣＳ信号だけを受信可能として、当該ＭＣＳ信号を監視している。この場合、チャネル選択部８５は、アナログデジタル（Ａ/Ｄ）変換部８４に対して、ＭＣＳ信号９６の帯域幅に合わせた１[Msps]のサンプリングレートでＭＣＳ信号９６のサンプリングを行うように制御する。

そして、ＭＣＳ信号９６が受信されると、当該ＭＣＳ信号９６は、スイッチ部８６を介して復調部８８に供給され、ここで復調処理が施された後、逆拡散部９０において逆拡散処理され、ＭＣＳ解読部９３に供給される。ＭＣＳ信号９６には、無線受信装置８０宛のパケットデータが次スロットで送信されるか否かの情報、及びその変調方式や符号化率に関する情報が含まれており、ＭＣＳ解読部９３は、ＭＣＳ信号９６に含まれるこれらの情報を解読することにより、チャネル選択部８５に対して、パケットデータを選択するための、バンドパスフィルタ８３の帯域幅を制御する情報やアナログデジタル変換部８４のサンプリングレートを制御する情報を供給するとともに、パケットデータを復調する復調部９１に対して、ＭＣＳ信号９６から読み出した復調方式を表わす情報を供給し、また誤り訂正部９２に対して、ＭＣＳ信号９６から読み出した符号化率を表わす情報を供給する。これにより、到来するパケットデータに応じて、バンドパスフィルタ８３及びアナログデジタル変換部８４において帯域通過及びデジタル変換処理を施し、さらに復調部９１において決められた方式によって復調し、誤り訂正部９２においてＭＣＳ情報によって定められた符号化率を制御しながら誤り訂正処理を施すことが可能となる。

例えば、ＭＣＳ信号９６を解読することによって、次スロットでパケットデータが受信されることが予測される場合、バンドパスフィルタ８３は、パケットデータ９５に合わせて、１００[MHz]の帯域を通過させるように制御されることにより、受信信号に含まれるパケットデータ９５を通過させる。この場合、チャネル選択部８５は、アナログデジタル（Ａ/Ｄ）変換部８４に対して、パケットデータ９５の帯域幅に合わせた１００[Msps]のサンプリングレートでパケットデータ９５のサンプリングを行うように制御する。

スイッチ部８６は、ＭＣＳ解読部９３において解読されたパケットデータ９５の受信スケジュールに従って切換え出力端を切り換えることにより、受信信号がパケットデータ９５である場合は、これをＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部８７に供給する。ＦＦＴ部８７に供給されたパケットデータ９５は、高速フーリエ変換処理が施された後、パラレルシリアル（Ｐ/Ｓ）部８９に供給され、シリアル信号に変換され、復調部９１において復調される。この復調処理では、ＭＣＳ解読部９３においてＭＣＳ信号９６から解読された情報に基づいて、復調方式が決定されている。

そして、復調部９１において復調されたパケットデータ９５は、誤り訂正部９２において誤り訂正処理される。この誤り訂正処理では、ＭＣＳ解読部９３においてＭＣＳ信号９６から解読された情報に基づいて、符号化率が制御され、最終的にパケットデータが取り出される。

このようにして、ＭＣＳ解読部９３においてＭＣＳ信号９６に含まれるＭＣＳ情報を解読することにより、当該ＭＣＳ信号９６の後に受信されるパケットデータ９５の受信スケジュール、変調方式などに合わせた適応的な受信処理を行うことができる。

従って、通常状態において、無線受信装置８０は、帯域幅の狭いＭＣＳ信号９６のみを受信可能な状態でＭＣＳ信号９６が受信されたか否かを監視していればよく、この分、アナログデジタル変換部８４のサンプリングレートを下げておくことが可能となり、消費電力を低減することができる。因みに、図６（Ｂ）は、パケットデータ１０１の前に送信されるＭＣＳ信号１０２の帯域幅を、パケットデータ１０１と同等とした場合を示すものであり、この図６（Ｂ）から判るように、ＭＣＳ信号１０２の帯域幅が広い分、無線受信装置のアナログデジタル変換部のサンプリングレートを下げておくことができる。

また、パケットデータ９５の変調方式及び符号化方式をＭＣＳ信号９６に含めて送信することにより、パケットデータ９６が送信される直前にのみこれらの情報を無線受信装置８０に通知することができ、この分、無線受信装置８０の消費電力を低減することができる。

（他の実施の形態）
上述の実施の形態においては、図２に示したようにデータチャネル３３と制御チャネル３４とを近接させて配置した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、図８に示すように、例えばＩＦＦＴ部１６（図１）を制御することによって、制御チャネル３４とデータチャネル３３との間にガード周波数帯１１１、１１２を設けるようにしてもよい。このようにすれば、バンドパスフィルタ４４（図３）の通過帯域幅を広くすることができ、この分、フィルタ構成の回路規模を小さくすることができる。

また、上述の実施の形態においては、図８に示したように、制御チャネル３４とデータチャネル３３との間のガード周波数帯１１１及び１１２を同じ幅とする場合について述べたが、本発明はこれに限らず、図９（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ガード周波数帯１２１（１３１）と１２２（１３２）とを異なる幅とするようにしてもよい。このようにすれば、マルチセル環境において、無線送信装置としての複数の基地局が同時に制御チャネル３４とデータチャネル３３とを送信しているときに、無線受信装置である複数の各移動局の送信周波数帯域の中心周波数ｆｃを、中心周波数ｆｃ１及びｆｃ２のようにセルごとにずらして運用することにより、セル間で異なる周波数で制御チャネル３４を使用しながら（制御チャネル３４をＦＤＭＡ（Frequency Division Multiple Access）構成として）、制御チャネル３４とデータチャネル３３とのローカル信号は同じ周波数を使用することができる。

そして、ガード周波数の大きさ（幅）を例えばＩＦＦＴ部１６を制御することによって変更することにより、マルチセル環境において、近隣のセルの状況に応じて適応的に制御チャネル３４の配置を変更することが可能となり、制御チャネル３４の干渉を低減することができる。この場合、無線送信装置１０が移動局である場合において、当該無線送信装置１０によって近接セルに関する情報を受信信号から測定し、当該測定結果を使用してガード周波数の幅を変更することにより、実際に測定された情報を基にガード周波数を制御することができる。

また、上述の実施の形態においては、制御チャネル３４としてサブキャリア３２を１本のみ用いる場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば図１０に示すように、複数のサブキャリア３２を用いるようにしてもよい。このようにすれば、無線受信装置である各移動局は、必要な制御チャネルだけを取り出して受信することができる。

また、図１１に示すように、制御チャネル３４に対してナイキストフィルタ１４１によるナイキストフィルタ処理を施して送信することにより、他のサブキャリア（データチャネルのサブキャリア３１）に対する干渉を抑えることができ、かつ、無線受信装置側においても、ナイキストフィルタを使用することにより、符号間干渉を抑えて受信することができ、受信性能を向上させることができる。

また、制御チャネル３４として、着信があることを示すページングチャネルを適用することにより、通話を行っていない場合には、無線受信装置側でのアナログデジタル変換部のサンプリングレートを下げることができ、この分、無線受信装置の消費電力を低減することができる。

本発明の実施の形態１に係る無線送信装置の構成を示すブロック図 実施の形態１に係る送信信号を示す信号波形図 本発明の実施の形態１に係る無線受信装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１の動作の説明に供する略線図 本発明の実施の形態２に係る無線送信装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態２の動作の説明に供する略線図 本発明の実施の形態２に係る無線受信装置の構成を示すブロック図 他の実施の形態の説明に供する信号波形図 他の実施の形態の説明に供する信号波形図 他の実施の形態の説明に供する信号波形図 他の実施の形態の説明に供する信号波形図 従来の動作の説明に供する信号波形図 従来の動作の説明に供する略線図

符号の説明

１０,６０ 無線送信装置
１１ 拡散部
１４,６５ 多重化部
１６,６７ ＩＦＦＴ部
１８,４３,６９,９４ 乗算部
４４,８３ バンドパスフィルタ
４５,８４ アナログデジタル変換部
４８,８７ ＦＦＴ部
５２,９０ 逆拡散部
９３ ＭＣＳ解読部

Claims (6)

1. 制御チャネルをマルチキャリア信号の所定の周波数帯に配置するとともに、データチャネルを前記所定の周波数帯の両側の周波数帯に配置する配置手段と、
   前記所定の周波数帯と前記両側の周波数帯との間に互いに異なる幅のガード周波数帯を設ける設定手段と、
   を具備する無線送信装置。
2. 前記設定手段は、前記ガード周波数帯の幅を変化させる、
   請求項１記載の無線送信装置。
3. 前記設定手段は、近接セルに関する情報に基づいて、前記ガード周波数帯の幅を変化させる、
   請求項２記載の無線送信装置。
4. 請求項１記載の無線送信装置を具備する基地局装置。
5. 請求項１記載の無線送信装置を具備する移動局装置。
6. 制御チャネルが所定の周波数帯に配置され、データチャネルが前記所定の周波数帯の両側の周波数帯に配置されるマルチキャリア信号において、
   前記所定の周波数帯と前記両側の周波数帯との間に互いに異なる幅のガード周波数帯を設ける、
   ガード周波数帯設定方法。

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