JP4245305B2 - 同期方法、送信機および受信機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マルチキャリアＣＤＭＡを用いる移動通信における同期方法、送信機および受信機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高速な移動通信において、周波数選択性フェージングを改善するための伝送方式としてマルチキャリア伝送方式が知られている。マルチキャリア伝送方式では、複数の狭帯域のサブキャリアを並列に配置し、伝送データを分割して各サブキャリアを用いて送信する。このように狭帯域の複数キャリアを用意することにより、選択性フェージング環境においても耐フェージング性の強い伝送方式となる。このマルチキャリア伝送方式として、直交周波数分割多重（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：ＯＦＤＭ）方式が知られている。このＯＦＤＭ方式では相互に直交する複数のサブキャリアを用いている。
【０００３】
また、マルチキャリア伝送方式を応用した方式として、マルチキャリア伝送方式に符号分割多元接続（Code Division Multiple Access：ＣＤＭＡ )を組み合わせたマルチキャリアＣＤＭＡ（ＭＣ−ＣＤＭＡ）方式が知られている。ＭＣ−ＣＤＭＡ方式は、各サブキャリアに拡散符号のチップをそれぞれ割り当てて周波数軸上に拡散する方式と、１サブキャリアの連続するシンボルに拡散符号を割り当てて時間軸上に拡散する方式と、両者を組み合わせた方式が検討されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、移動通信においては、移動局のセルサーチ、着信制御、発信制御、ハンドオーバ等に必要な制御情報のやり取りは制御チャネルを用いて行われ、移動局と基地局間の音声やデータの通信は通信チャネルを用いて行われている。移動局と基地局間において通信が行われる際には、移動局は制御チャネルにより受信された制御データにより在圏する基地局等の情報を得ている。そこで、移動局は基地局から送信される通信チャネルの同期を確立させて基地局との間で通信を行うようにしている。すなわち、通信開始時に通信チャネルの同期を確立しなければならず、同期を確立するまで通信を行うことができないという問題点があった。また、通信チャネルの同期を確立させるために、図５に示すように通信チャネルにおけるフレームの先頭にスタートビットを挿入するようにしている。図５に示す例では、スタートビットが３ビットとされ、制御チャネルおよび通信チャネル固有のショートコード長が５とされている例が示されている。このように、通信データシンボルＤの前にスタートシンボルＳを挿入すると、スタートシンボルＳにより伝送効率が低下するという問題点があった。
【０００５】
そこで、本発明は、通信開始時に通信チャネルの同期を確立する必要がないと共に、同期のために伝送効率が低下することのない同期方法、送信機および受信機を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の同期方法は、制御チャネルで使用する複数の制御チャネルサブキャリアと、通信チャネルで使用する複数の通信チャネルサブキャリアとが分離されて専用に設定されているマルチキャリアＣＤＭＡにおける同期方法であって、前記制御チャネルのフレームタイミングから一定時間オフセットしたタイミングに、前記通信チャネルのフレームを同期させて前記通信チャネルを送信すると共に、前記通信チャネルのフレームがオフセットされている時間を示す差分情報と、同期を確立するための同期情報とを含んでいる前記制御チャネルを送信し、受信された前記制御チャネルに含まれている前記同期情報を利用して前記制御チャネルの同期を確立し、同期の確立している前記制御チャネルのフレームタイミング情報を、受信された前記制御チャネルに含まれている前記差分情報に基づいてオフセットしたフレームタイミング情報を用いて、受信された前記通信チャネルのフレーム同期を行うようにしている。さらに、上記本発明の同期方法において、前記制御チャネルの拡散長と前記通信チャネルの拡散長との公倍数となるように、前記制御チャネルおよび前記通信チャネルのフレームが構成されて、該フレームの開始タイミングが前記フレームタイミングとされていてもよい。
【０００９】
また、上記目的を達成することのできる本発明の送信機は、制御チャネルで使用する複数の制御チャネルサブキャリアと、通信チャネルで使用する複数の通信チャネルサブキャリアとが分離されて専用に設定されているマルチキャリアＣＤＭＡにおける送信機であって、前記制御チャネルのフレームタイミングから一定時間オフセットしたタイミングに、前記通信チャネルのフレームを同期させて前記通信チャネルを送信する通信チャネル手段と、前記通信チャネルがオフセットされている時間を示す差分情報と、同期を確立するための同期情報とを含んでいる前記制御チャネルを送信する制御チャネル手段とからなる送信部を備えている。また、上記本発明の送信機において、前記制御チャネルの拡散長と前記通信チャネルの拡散長との公倍数となるように、前記制御チャネルおよび前記通信チャネルのフレームが構成されて、該フレームの開始タイミングが前記フレームタイミングとされていてもよい。
【００１１】
また、上記目的を達成することのできる本発明の受信機は、制御チャネルで使用する複数の制御チャネルサブキャリアと、通信チャネルで使用する複数の通信チャネルサブキャリアとが分離されて専用に設定されているマルチキャリアＣＤＭＡにおける受信機であって、受信された前記制御チャネルに含まれている同期情報を利用して前記制御チャネルの同期を確立すると共に、前記制御チャネルのフレームタイミングより前記通信チャネルのフレームタイミングがオフセットされている時間を示す差分情報を前記制御チャネルにより受信し、同期の確立している前記制御チャネルのフレームタイミング情報を、前記差分情報に基づいてオフセットして前記通信チャネルに通知する制御チャネル手段と、該制御チャネル手段から通知された前記フレームタイミング情報に基づいて、受信された前記通信チャネルのフレーム同期を行う通信チャネル手段とからなる受信部が備えられている。
また、上記本発明の受信機において、前記制御チャネルの拡散長と前記通信チャネルの拡散長との公倍数となるように、前記制御チャネルおよび前記通信チャネルのフレームが構成されて、前記フレームタイミング情報が前記フレームの開始タイミングとされていてもよい。
【００１２】
このような本発明によれば、同期の確立している制御チャネルの同期タイミング情報を用いて、通信チャネルのフレーム同期を行うことができるようになる。これにより、通信開始時に通信チャネルの同期を確立する必要をなくすことができる。また、通信チャネルではスタートビット等の同期を確立させるための情報を不要とすることができることから、同期のために伝送効率が低下することを防止することができる。さらに、制御チャネルのフレームタイミングより通信チャネルのフレームタイミングをオフセットさせることにより、通信チャネルのフレームを任意のタイミングで送信することができるようになる。
【００１３】
なお、制御チャネルで使用するサブキャリアと、通信チャネルで使用するサブキャリアとを分離して専用に設定することにより、次のような作用効果を奏することができる。マルチキャリアＣＤＭＡにおいて、制御チャネルで使用するサブキャリアと、通信チャネルで使用するサブキャリアとが共通に使用される場合は、基地局毎に割り当てられている異なるロングコードにより、制御チャネルおよび通信チャネルが拡散される。したがって、制御チャネルにおいて同期を確立させるためには、制御チャネルの使用しているサブキャリアを特定すると共に、ロングコードを特定する必要がある。このサブキャリアおよびロングコードを探索するには、全サブキャリアの信号処理を行う必要があり、その信号処理は膨大になる。そこで、制御チャネルで使用するサブキャリアと、通信チャネルで使用するサブキャリアとを分離して専用に設定すると、制御チャネル用のサブキャリアをロングコードで拡散する必要がなくなる。従って、制御チャネル用のサブキャリアのみに対する信号処理を行うことにより、容易に制御チャネルの同期を確立することができるようになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の同期方法を適用した本発明の実施の形態にかかる送信機の構成を図１に示す。
図１に示す送信機１において、制御データは制御チャネル部１０に入力され、スタートビット付加部１１においてフレームの周期毎に、制御データに前置してスタートビットが付加される。スタートビット付加部１１から出力されるスタートビットが前置して付加されている制御データは、変調部１２においてＱＰＳＫ変調等の変調が行われて、その変調シンボルがＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）部３０に入力される。ＩＦＦＴ部３０においては、変調シンボルが逆高速フーリエ変換されて周波数軸上の信号が時間軸上の信号に変換される。すなわち、変調シンボルに制御チャネル専用のサブキャリアが乗算され、後述する通信チャネル用のサブキャリアと加算される。なお、制御チャネル部１０において制御チャネル固有のショートコードにより、制御データに時間軸上の拡散が施されるように直接拡散するようにしてもよい。
【００１５】
また、通信データは通信チャネル部２０に入力され、変調部２１においてＱＰＳＫ変調等の変調が通信データに施される。さらに、シリアル／パラレル変換部（Ｓ／Ｐ）２２において所定変調シンボル数毎に並列に変換される。次いで、拡散部２３において通信チャネル固有のショートコードと、基地局固有のロングコードで、Ｓ／Ｐ２２から出力される変調シンボルが拡散される。その後、タイミング制御部２４において、拡散されたシンボルにおけるフレームを制御チャネル部１０における制御チャネルのフレームに同期させる。タイミング制御部２４から出力されるサブキャリア毎の拡散されたシンボルは、ＩＦＦＴ３０に入力されて逆高速フーリエ変換されることにより、周波数軸上の信号が時間軸上の信号に変換される。すなわち、サブキャリア毎の各チップにそれぞれ直交するサブキャリアが乗算されて、それらのサブキャリアが加算されるようになる。ただし、通信チャネル部２０から出力される並列出力に乗算されるサブキャリアは通信チャネル用に分離されている通信チャネル専用のサブキャリアとされ、加算される際には制御チャネル専用のサブキャリアも加算されるようになる。ＩＦＦＴ部３０の出力はアンテナ３１から送信される。このように、通信チャネル部２０においてはショートコードにより通信データに周波数軸上の拡散が施されることになる。
【００１６】
ここで、制御チャネル用のサブキャリアと通信チャネル用のサブキャリアの構成例を図３に示す。
図３に示すように、制御チャネル用のサブキャリアと通信チャネル用のサブキャリアとは、直交配置されたサブキャリアとされていると共に分離して設定されている。そして、制御チャネル用のサブキャリアと通信チャネル用のサブキャリアの総数をＭとすると、制御チャネル用のサブキャリア数はＮとされ、残るサブキャリア数Ｓ（＝Ｍ−Ｎ）が通信チャネル用のサブキャリアとされる。それぞれのサブキャリアはそれぞれのチャネル専用のサブキャリアとされ、制御チャネル用のサブキャリアは制御チャネル専用としてのみ使用され、通信チャネル用のサブキャリアは通信チャネル専用としてのみ使用される。サブキャリアの総数Ｍは、現実的には１０００ないし２０００のオーダとされるものと考えられ、この場合には制御チャネル用のサブキャリア数Ｎは数十とされ、残るサブキャリ数が通信チャネル用のサブキャリアとされる。
【００１７】
例えば、図３に示すようにｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４の４つのサブキャリアが制御チャネル用のサブキャリアとされた場合は、移動通信網における各基地局にｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４のサブキャリアがそれぞれ割り当てられる。この場合、少なくとも隣接する基地局には同じ周波数のサブキャリアを割り当てないようにする。そして、割り当てられたサブキャリアがＩＦＦＴ部３０において制御チャネルの変調シンボルに乗算される。また、ｆａ，ｆｂ，ｆｃ，ｆｄ，ｆｅ，・・・・ｆｋのサブキャリア数を、例えば５０とし、このサブキャリアが通信チャネル用のサブキャリアとされた場合は、拡散部２３における拡散長を例えば５とすると、Ｓ／Ｐ２２においては１０変調シンボル（１０変調シンボル×５チップ＝５０）毎に並列に変換され、５０チップにそれぞれｆａ〜ｆｋの５０のサブキャリアがＩＦＦＴ部３０において乗算されるようになる。そして、割り当てられたｆ１〜ｆ４のいずれかのサブキャリアと、ｆａ〜ｆｋの５０のサブキャリアがＩＦＦＴ部３０において加算されてアンテナ３１から送信されるようになる。
【００１８】
なお、上記した送信機１においては、拡散コードのチップが周波数軸上に配置されて周波数軸上に拡散するようにしたが、これに代えて、拡散コードを時間軸上に配置して時間軸上に拡散するようにしてもよい。また、上記した送信機１においては、便宜上、タイミング制御部２４において、通信チャネルのフレームの開始タイミングを制御チャネルのフレームの開始タイミングに一致させて同期させた場合について説明したが、本発明では、通信チャネルのフレームの開始タイミングを制御チャネルのフレームの開始タイミングから一定時間オフセットして同期させるように構成されている。これにより、任意のタイミングで通信チャネルのフレームを送信することができるようになる。そして、通信チャネルのフレーム開始タイミングを一定時間オフセットする場合には、制御チャネルにおいてオフセット時間に対応する差分情報を送信する。このように、本発明においては同期タイミングをオフセットさせて同期を確立している。
【００１９】
次に、本発明の同期方法を適用した本発明の実施の形態にかかる受信機の構成を図２に示す。
図２に示す受信機１００において、受信されたＭＣ−ＣＤＭＡ信号はフィルタ等の手段により、制御チャネル用のサブキャリアと通信チャネル用のサブキャリアとに分離される。抽出された制御チャネル用のサブキャリアは制御チャネル部５０に供給され、制御チャネル復調部５１において制御データに復調される。次いで、フレーム同期部５２において制御データに付加されているスタートビットによりフレーム同期を確立する。スタートビットは、例えばオール”１”等の複数ビットとされている。そして、フレーム同期部５２からはスタートビットを除去した制御データが出力される。なお、制御データが制御チャネル固有のショートコードにより拡散されている場合は、制御チャネル部５０において制御チャネル固有のショートコードにより逆拡散すればよい。
【００２０】
また、通信チャネル用のサブキャリアは通信チャネル部６０に供給され、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）部６１において高速フーリエ変換が行われて時間軸上の信号が周波数軸上の信号に変換される。すなわち、通信チャネル用のサブキャリア成分毎の並列の信号がＦＦＴ部６１から出力され、この並列の信号は逆拡散部６２に入力される。逆拡散部６２には、制御チャネル部５０におけるフレーム同期部５２から同期確立されているフレームの開始タイミング情報が通知されている。そこで、逆拡散部６２はフレームの開始タイミング情報に基づいて、並列とされたショートコードおよびロングコードにより入力された並列の信号の逆拡散を行う。逆拡散された並列のシンボルはパラレル／シリアル変換部（Ｐ／Ｓ）６３において直列のシンボルに変換され、復調部６４に入力される。そして、復調部６４においてＱＰＳＫ復調等の復調が行われて、復調された通信データが出力される。
【００２１】
以上説明したように受信機１００においては、制御チャネルのフレームに同期して通信チャネルの復号を行うようにしている。この場合、送信機１において、通信チャネルのフレーム開始タイミングと制御チャネルのフレーム開始タイミングとが一致するタイミングとされている場合は、制御チャネルのフレーム開始タイミングに通信チャネルのフレーム開始タイミングを一致させて通信チャネルの復号を行うようにする。また、送信機１において、通信チャネルのフレーム開始タイミングが制御チャネルのフレーム開始タイミングに対して一定時間オフセットされている場合は、制御チャネルにより通知されている差分情報に基づいて制御チャネルのフレーム開始タイミングに対して一定時間オフセットされた通信チャネルのフレーム開始タイミングで、通信チャネルの復号を行うようにする。
【００２２】
ここで、制御チャネルと通信チャネルのフレームついて図４を参照して説明する。
図４に示すように制御チャネルは、制御チャネル固有のショートコードにより拡散されているものとされ、その拡散長は、例えば３（ショートコードのチップ数３）とされている。また、通信チャネルは、通信チャネル固有のショートコードにより拡散されており、その拡散長は、例えば５（ショートコードのチップ数５）とされている。そして、制御チャネルのフレーム長と、通信チャネルのフレーム長とを同じ長さのフレーム長とするために、１フレームの長さを制御チャネルの拡散長と通信チャネルの拡散長との公倍数とする。図４に示す場合では、１フレーム長が「１５」（チップ数１５）とされており、制御チャネルにおいては１フレームに５制御シンボルが含まれ、通信チャネルにおいては１フレームに３通信シンボルが含まれることになる。
【００２３】
そして、制御チャネルにおいては前述したようにスタートビットが付加されるが、図４に示す場合は１フレーム毎に付加されるスタートビットが３ビットとされて、それぞれ拡散長「３」に拡散された３シンボルのスタートシンボルＳとなる。このスタートシンボルに続いて、拡散長「３」に拡散された２シンボルの制御データシンボルＤが続くようになる。また、通信チャネルにおいては、１フレームが３シンボルの拡散長「５」の拡散後通信データシンボルで構成されるようになる。そして、送信機１においては、例えば図４に示すように制御チャネルの各フレームの開始タイミングに、通信チャネルのフレームの開始タイミングが一致するようにタイミング制御部２４でタイミング制御されて通信チャネルが送信されるようになる。また、受信機１００においては、同期確立された制御チャネルの各フレームの開始タイミング情報が、フレーム同期部５２から逆拡散部６２に通知されることにより、図４に示すように制御チャネルのフレームに通信チャネルのフレームが同期するようになる。
【００２４】
このように、本発明にかかる受信機においては、同期の確立している制御チャネルの同期タイミング情報を用いて、通信チャネルのフレーム同期を行うようにしている。これにより、通信開始時に通信チャネルの同期を確立する必要をなくすことができる。また、通信チャネルではスタートビット等の同期を確立させるための情報を不要とすることができることから、同期のために伝送効率が低下することを防止することができる。また、制御データにより通信チャネルを拡散しているロングコード情報を受信機に通知するようにすると、受信機においてロングコードの探索を不要とすることができ、そのための信号処理量を大幅に低減することができる。
【００２５】
ここで、図３に示すように制御チャネル用のサブキャリアと通信チャネル用のサブキャリアとは、直交配置されたサブキャリアとされていると共に分離して設定されて、それぞれのサブキャリアはそれぞれのチャネル専用のサブキャリアとされている。そこで、その理由を次に説明する。
ＭＣ−ＣＤＭＡにおいては、通信チャネルが複数チャネル設定されており、それぞれの通信チャネルにおいて固有のショートコードで拡散されている。しかしながら、直交関係にあるショートコード数は限りがあることから、基地局毎に固有のロングコードを割り当てて、ショートコードと割り当てられたロングコードで拡散することにより、同じショートコードを各基地局で使用できるようにしている。
【００２６】
すると、ＭＣ−ＣＤＭＡにおいて、制御チャネルで使用するサブキャリアと、通信チャネルで使用するサブキャリアとを共通に設定した場合は、制御チャネルおよび通信チャネルにおいては、ショートコードおよびロングコードで拡散されるようになる。したがって、制御チャネルにおいて同期を確立させるためには、制御チャネルの使用しているサブキャリアを特定すると共に、拡散されているロングコードを特定する必要が生じる。このサブキャリアおよびロングコードを探索するには、全サブキャリアの信号処理を行う必要があることから、その信号処理量が膨大になる。
【００２７】
そこで、制御チャネルで使用するサブキャリアと、通信チャネルで使用するサブキャリアとを分離してそれぞれ専用のサブキャリアとして設定すると、受信信号中の制御チャネル用のサブキャリアのみを抽出することができるようになる。このため、制御チャネル用のサブキャリアのみの信号処理を行うことが可能となり、制御チャネルの同期を少ない信号処理量で確立することができるようになる。この場合、制御チャネルが制御チャネル固有のショートコードで拡散されていたとしても、制御チャネル数は通信チャネル数に比較して遙かに少ないチャネル数とされていることから、その信号処理量はわずかであり容易に制御チャネルの同期を確立することができるようになる。このような理由により、本発明においては、制御チャネル用のサブキャリアと通信チャネル用のサブキャリアとを分離して専用に設定しているのである。
【００２８】
上記の説明においては、制御チャネルサブキャリア数をｆ１〜ｆ４の４つとしたが、本発明はこれに限るものではなく任意の数の制御チャネルサブキャリアを専用に設定することができる。また、制御チャネル用の拡散コード長を３としたが、本発明はこれに限るものではなく任意の拡散コード長とすることができる。さらに、基地局毎に複数の制御チャネルが必要となる場合は、各基地極毎に複数の制御チャネルサブキャリアを割り当てて、その送信機および受信機の制御チャネルを複数チャネルとすればよい。さらにまた、通信チャネル用の拡散コード長を５としたが、本発明はこれに限るものではなく任意の拡散コード長とすることができる。ここで、制御チャネル用の拡散コード長と通信チャネル用の拡散コード長を変更した際には、フレーム長を制御チャネル用の拡散コード長と通信チャネル用の拡散コード長の公倍数のフレーム長になるように変更する。
なお、本発明にかかる送信機は移動通信網における基地局の送信部に適用することができ、本発明にかかる受信機は移動通信網における移動局に適用することができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように、同期の確立している制御チャネルの同期タイミング情報を用いて、通信チャネルのフレーム同期を行うことができるようになる。これにより、通信開始時に通信チャネルの同期を確立する必要をなくすことができる。また、通信チャネルではスタートビット等の同期を確立させるための情報を不要とすることができることから、同期のために伝送効率が低下することを防止することができる。
また、制御チャネルで使用するサブキャリアと、通信チャネルで使用するサブキャリアとを分離して専用に設定することにより、制御チャネル用のサブキャリアだけを抽出して信号処理を行うことができるため、容易に制御チャネルの同期を確立することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の同期方法を適用した本発明の実施の形態にかかる送信機の構成を示す図である。
【図２】本発明の同期方法を適用した本発明本発明の実施の形態にかかる受信機の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態にかかる送信機および受信機における制御チャネル用のサブキャリアと通信チャネル用のサブキャリアの構成例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態にかかる送信機および受信機における制御チャネルと通信チャネルにおけるフレームの関係を示す図である。
【図５】従来のＭＣ−ＣＤＭＡ方式における通信チャネルの構成例を示す図である。
【符号の説明】
１ 送信機、１０ 制御チャネル部、１１ スタートビット付加部、１２ 変調部、２０ 通信チャネル部、２１ 変調部、２２ シリアル／パラレル変換部、２３ 拡散部、２４ タイミング制御部、３０ ＩＦＦＴ部、３１ アンテナ、５０ 制御チャネル部、５１ 制御チャネル復調部、５２ フレーム同期部、６０ 通信チャネル部、６１ ＦＦＴ部、６２ 逆拡散部、６３ パラレル／シリアル変換部、６４ 復調部、１００ 受信機
【発明の属する技術分野】
本発明は、マルチキャリアＣＤＭＡを用いる移動通信における同期方法、送信機および受信機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高速な移動通信において、周波数選択性フェージングを改善するための伝送方式としてマルチキャリア伝送方式が知られている。マルチキャリア伝送方式では、複数の狭帯域のサブキャリアを並列に配置し、伝送データを分割して各サブキャリアを用いて送信する。このように狭帯域の複数キャリアを用意することにより、選択性フェージング環境においても耐フェージング性の強い伝送方式となる。このマルチキャリア伝送方式として、直交周波数分割多重（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：ＯＦＤＭ）方式が知られている。このＯＦＤＭ方式では相互に直交する複数のサブキャリアを用いている。
【０００３】
また、マルチキャリア伝送方式を応用した方式として、マルチキャリア伝送方式に符号分割多元接続（Code Division Multiple Access：ＣＤＭＡ )を組み合わせたマルチキャリアＣＤＭＡ（ＭＣ−ＣＤＭＡ）方式が知られている。ＭＣ−ＣＤＭＡ方式は、各サブキャリアに拡散符号のチップをそれぞれ割り当てて周波数軸上に拡散する方式と、１サブキャリアの連続するシンボルに拡散符号を割り当てて時間軸上に拡散する方式と、両者を組み合わせた方式が検討されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、移動通信においては、移動局のセルサーチ、着信制御、発信制御、ハンドオーバ等に必要な制御情報のやり取りは制御チャネルを用いて行われ、移動局と基地局間の音声やデータの通信は通信チャネルを用いて行われている。移動局と基地局間において通信が行われる際には、移動局は制御チャネルにより受信された制御データにより在圏する基地局等の情報を得ている。そこで、移動局は基地局から送信される通信チャネルの同期を確立させて基地局との間で通信を行うようにしている。すなわち、通信開始時に通信チャネルの同期を確立しなければならず、同期を確立するまで通信を行うことができないという問題点があった。また、通信チャネルの同期を確立させるために、図５に示すように通信チャネルにおけるフレームの先頭にスタートビットを挿入するようにしている。図５に示す例では、スタートビットが３ビットとされ、制御チャネルおよび通信チャネル固有のショートコード長が５とされている例が示されている。このように、通信データシンボルＤの前にスタートシンボルＳを挿入すると、スタートシンボルＳにより伝送効率が低下するという問題点があった。
【０００５】
そこで、本発明は、通信開始時に通信チャネルの同期を確立する必要がないと共に、同期のために伝送効率が低下することのない同期方法、送信機および受信機を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の同期方法は、制御チャネルで使用する複数の制御チャネルサブキャリアと、通信チャネルで使用する複数の通信チャネルサブキャリアとが分離されて専用に設定されているマルチキャリアＣＤＭＡにおける同期方法であって、前記制御チャネルのフレームタイミングから一定時間オフセットしたタイミングに、前記通信チャネルのフレームを同期させて前記通信チャネルを送信すると共に、前記通信チャネルのフレームがオフセットされている時間を示す差分情報と、同期を確立するための同期情報とを含んでいる前記制御チャネルを送信し、受信された前記制御チャネルに含まれている前記同期情報を利用して前記制御チャネルの同期を確立し、同期の確立している前記制御チャネルのフレームタイミング情報を、受信された前記制御チャネルに含まれている前記差分情報に基づいてオフセットしたフレームタイミング情報を用いて、受信された前記通信チャネルのフレーム同期を行うようにしている。さらに、上記本発明の同期方法において、前記制御チャネルの拡散長と前記通信チャネルの拡散長との公倍数となるように、前記制御チャネルおよび前記通信チャネルのフレームが構成されて、該フレームの開始タイミングが前記フレームタイミングとされていてもよい。
【０００９】
また、上記目的を達成することのできる本発明の送信機は、制御チャネルで使用する複数の制御チャネルサブキャリアと、通信チャネルで使用する複数の通信チャネルサブキャリアとが分離されて専用に設定されているマルチキャリアＣＤＭＡにおける送信機であって、前記制御チャネルのフレームタイミングから一定時間オフセットしたタイミングに、前記通信チャネルのフレームを同期させて前記通信チャネルを送信する通信チャネル手段と、前記通信チャネルがオフセットされている時間を示す差分情報と、同期を確立するための同期情報とを含んでいる前記制御チャネルを送信する制御チャネル手段とからなる送信部を備えている。また、上記本発明の送信機において、前記制御チャネルの拡散長と前記通信チャネルの拡散長との公倍数となるように、前記制御チャネルおよび前記通信チャネルのフレームが構成されて、該フレームの開始タイミングが前記フレームタイミングとされていてもよい。
【００１１】
また、上記目的を達成することのできる本発明の受信機は、制御チャネルで使用する複数の制御チャネルサブキャリアと、通信チャネルで使用する複数の通信チャネルサブキャリアとが分離されて専用に設定されているマルチキャリアＣＤＭＡにおける受信機であって、受信された前記制御チャネルに含まれている同期情報を利用して前記制御チャネルの同期を確立すると共に、前記制御チャネルのフレームタイミングより前記通信チャネルのフレームタイミングがオフセットされている時間を示す差分情報を前記制御チャネルにより受信し、同期の確立している前記制御チャネルのフレームタイミング情報を、前記差分情報に基づいてオフセットして前記通信チャネルに通知する制御チャネル手段と、該制御チャネル手段から通知された前記フレームタイミング情報に基づいて、受信された前記通信チャネルのフレーム同期を行う通信チャネル手段とからなる受信部が備えられている。
また、上記本発明の受信機において、前記制御チャネルの拡散長と前記通信チャネルの拡散長との公倍数となるように、前記制御チャネルおよび前記通信チャネルのフレームが構成されて、前記フレームタイミング情報が前記フレームの開始タイミングとされていてもよい。
【００１２】
このような本発明によれば、同期の確立している制御チャネルの同期タイミング情報を用いて、通信チャネルのフレーム同期を行うことができるようになる。これにより、通信開始時に通信チャネルの同期を確立する必要をなくすことができる。また、通信チャネルではスタートビット等の同期を確立させるための情報を不要とすることができることから、同期のために伝送効率が低下することを防止することができる。さらに、制御チャネルのフレームタイミングより通信チャネルのフレームタイミングをオフセットさせることにより、通信チャネルのフレームを任意のタイミングで送信することができるようになる。
【００１３】
なお、制御チャネルで使用するサブキャリアと、通信チャネルで使用するサブキャリアとを分離して専用に設定することにより、次のような作用効果を奏することができる。マルチキャリアＣＤＭＡにおいて、制御チャネルで使用するサブキャリアと、通信チャネルで使用するサブキャリアとが共通に使用される場合は、基地局毎に割り当てられている異なるロングコードにより、制御チャネルおよび通信チャネルが拡散される。したがって、制御チャネルにおいて同期を確立させるためには、制御チャネルの使用しているサブキャリアを特定すると共に、ロングコードを特定する必要がある。このサブキャリアおよびロングコードを探索するには、全サブキャリアの信号処理を行う必要があり、その信号処理は膨大になる。そこで、制御チャネルで使用するサブキャリアと、通信チャネルで使用するサブキャリアとを分離して専用に設定すると、制御チャネル用のサブキャリアをロングコードで拡散する必要がなくなる。従って、制御チャネル用のサブキャリアのみに対する信号処理を行うことにより、容易に制御チャネルの同期を確立することができるようになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の同期方法を適用した本発明の実施の形態にかかる送信機の構成を図１に示す。
図１に示す送信機１において、制御データは制御チャネル部１０に入力され、スタートビット付加部１１においてフレームの周期毎に、制御データに前置してスタートビットが付加される。スタートビット付加部１１から出力されるスタートビットが前置して付加されている制御データは、変調部１２においてＱＰＳＫ変調等の変調が行われて、その変調シンボルがＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）部３０に入力される。ＩＦＦＴ部３０においては、変調シンボルが逆高速フーリエ変換されて周波数軸上の信号が時間軸上の信号に変換される。すなわち、変調シンボルに制御チャネル専用のサブキャリアが乗算され、後述する通信チャネル用のサブキャリアと加算される。なお、制御チャネル部１０において制御チャネル固有のショートコードにより、制御データに時間軸上の拡散が施されるように直接拡散するようにしてもよい。
【００１５】
また、通信データは通信チャネル部２０に入力され、変調部２１においてＱＰＳＫ変調等の変調が通信データに施される。さらに、シリアル／パラレル変換部（Ｓ／Ｐ）２２において所定変調シンボル数毎に並列に変換される。次いで、拡散部２３において通信チャネル固有のショートコードと、基地局固有のロングコードで、Ｓ／Ｐ２２から出力される変調シンボルが拡散される。その後、タイミング制御部２４において、拡散されたシンボルにおけるフレームを制御チャネル部１０における制御チャネルのフレームに同期させる。タイミング制御部２４から出力されるサブキャリア毎の拡散されたシンボルは、ＩＦＦＴ３０に入力されて逆高速フーリエ変換されることにより、周波数軸上の信号が時間軸上の信号に変換される。すなわち、サブキャリア毎の各チップにそれぞれ直交するサブキャリアが乗算されて、それらのサブキャリアが加算されるようになる。ただし、通信チャネル部２０から出力される並列出力に乗算されるサブキャリアは通信チャネル用に分離されている通信チャネル専用のサブキャリアとされ、加算される際には制御チャネル専用のサブキャリアも加算されるようになる。ＩＦＦＴ部３０の出力はアンテナ３１から送信される。このように、通信チャネル部２０においてはショートコードにより通信データに周波数軸上の拡散が施されることになる。
【００１６】
ここで、制御チャネル用のサブキャリアと通信チャネル用のサブキャリアの構成例を図３に示す。
図３に示すように、制御チャネル用のサブキャリアと通信チャネル用のサブキャリアとは、直交配置されたサブキャリアとされていると共に分離して設定されている。そして、制御チャネル用のサブキャリアと通信チャネル用のサブキャリアの総数をＭとすると、制御チャネル用のサブキャリア数はＮとされ、残るサブキャリア数Ｓ（＝Ｍ−Ｎ）が通信チャネル用のサブキャリアとされる。それぞれのサブキャリアはそれぞれのチャネル専用のサブキャリアとされ、制御チャネル用のサブキャリアは制御チャネル専用としてのみ使用され、通信チャネル用のサブキャリアは通信チャネル専用としてのみ使用される。サブキャリアの総数Ｍは、現実的には１０００ないし２０００のオーダとされるものと考えられ、この場合には制御チャネル用のサブキャリア数Ｎは数十とされ、残るサブキャリ数が通信チャネル用のサブキャリアとされる。
【００１７】
例えば、図３に示すようにｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４の４つのサブキャリアが制御チャネル用のサブキャリアとされた場合は、移動通信網における各基地局にｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４のサブキャリアがそれぞれ割り当てられる。この場合、少なくとも隣接する基地局には同じ周波数のサブキャリアを割り当てないようにする。そして、割り当てられたサブキャリアがＩＦＦＴ部３０において制御チャネルの変調シンボルに乗算される。また、ｆａ，ｆｂ，ｆｃ，ｆｄ，ｆｅ，・・・・ｆｋのサブキャリア数を、例えば５０とし、このサブキャリアが通信チャネル用のサブキャリアとされた場合は、拡散部２３における拡散長を例えば５とすると、Ｓ／Ｐ２２においては１０変調シンボル（１０変調シンボル×５チップ＝５０）毎に並列に変換され、５０チップにそれぞれｆａ〜ｆｋの５０のサブキャリアがＩＦＦＴ部３０において乗算されるようになる。そして、割り当てられたｆ１〜ｆ４のいずれかのサブキャリアと、ｆａ〜ｆｋの５０のサブキャリアがＩＦＦＴ部３０において加算されてアンテナ３１から送信されるようになる。
【００１８】
なお、上記した送信機１においては、拡散コードのチップが周波数軸上に配置されて周波数軸上に拡散するようにしたが、これに代えて、拡散コードを時間軸上に配置して時間軸上に拡散するようにしてもよい。また、上記した送信機１においては、便宜上、タイミング制御部２４において、通信チャネルのフレームの開始タイミングを制御チャネルのフレームの開始タイミングに一致させて同期させた場合について説明したが、本発明では、通信チャネルのフレームの開始タイミングを制御チャネルのフレームの開始タイミングから一定時間オフセットして同期させるように構成されている。これにより、任意のタイミングで通信チャネルのフレームを送信することができるようになる。そして、通信チャネルのフレーム開始タイミングを一定時間オフセットする場合には、制御チャネルにおいてオフセット時間に対応する差分情報を送信する。このように、本発明においては同期タイミングをオフセットさせて同期を確立している。
【００１９】
次に、本発明の同期方法を適用した本発明の実施の形態にかかる受信機の構成を図２に示す。
図２に示す受信機１００において、受信されたＭＣ−ＣＤＭＡ信号はフィルタ等の手段により、制御チャネル用のサブキャリアと通信チャネル用のサブキャリアとに分離される。抽出された制御チャネル用のサブキャリアは制御チャネル部５０に供給され、制御チャネル復調部５１において制御データに復調される。次いで、フレーム同期部５２において制御データに付加されているスタートビットによりフレーム同期を確立する。スタートビットは、例えばオール”１”等の複数ビットとされている。そして、フレーム同期部５２からはスタートビットを除去した制御データが出力される。なお、制御データが制御チャネル固有のショートコードにより拡散されている場合は、制御チャネル部５０において制御チャネル固有のショートコードにより逆拡散すればよい。
【００２０】
また、通信チャネル用のサブキャリアは通信チャネル部６０に供給され、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）部６１において高速フーリエ変換が行われて時間軸上の信号が周波数軸上の信号に変換される。すなわち、通信チャネル用のサブキャリア成分毎の並列の信号がＦＦＴ部６１から出力され、この並列の信号は逆拡散部６２に入力される。逆拡散部６２には、制御チャネル部５０におけるフレーム同期部５２から同期確立されているフレームの開始タイミング情報が通知されている。そこで、逆拡散部６２はフレームの開始タイミング情報に基づいて、並列とされたショートコードおよびロングコードにより入力された並列の信号の逆拡散を行う。逆拡散された並列のシンボルはパラレル／シリアル変換部（Ｐ／Ｓ）６３において直列のシンボルに変換され、復調部６４に入力される。そして、復調部６４においてＱＰＳＫ復調等の復調が行われて、復調された通信データが出力される。
【００２１】
以上説明したように受信機１００においては、制御チャネルのフレームに同期して通信チャネルの復号を行うようにしている。この場合、送信機１において、通信チャネルのフレーム開始タイミングと制御チャネルのフレーム開始タイミングとが一致するタイミングとされている場合は、制御チャネルのフレーム開始タイミングに通信チャネルのフレーム開始タイミングを一致させて通信チャネルの復号を行うようにする。また、送信機１において、通信チャネルのフレーム開始タイミングが制御チャネルのフレーム開始タイミングに対して一定時間オフセットされている場合は、制御チャネルにより通知されている差分情報に基づいて制御チャネルのフレーム開始タイミングに対して一定時間オフセットされた通信チャネルのフレーム開始タイミングで、通信チャネルの復号を行うようにする。
【００２２】
ここで、制御チャネルと通信チャネルのフレームついて図４を参照して説明する。
図４に示すように制御チャネルは、制御チャネル固有のショートコードにより拡散されているものとされ、その拡散長は、例えば３（ショートコードのチップ数３）とされている。また、通信チャネルは、通信チャネル固有のショートコードにより拡散されており、その拡散長は、例えば５（ショートコードのチップ数５）とされている。そして、制御チャネルのフレーム長と、通信チャネルのフレーム長とを同じ長さのフレーム長とするために、１フレームの長さを制御チャネルの拡散長と通信チャネルの拡散長との公倍数とする。図４に示す場合では、１フレーム長が「１５」（チップ数１５）とされており、制御チャネルにおいては１フレームに５制御シンボルが含まれ、通信チャネルにおいては１フレームに３通信シンボルが含まれることになる。
【００２３】
そして、制御チャネルにおいては前述したようにスタートビットが付加されるが、図４に示す場合は１フレーム毎に付加されるスタートビットが３ビットとされて、それぞれ拡散長「３」に拡散された３シンボルのスタートシンボルＳとなる。このスタートシンボルに続いて、拡散長「３」に拡散された２シンボルの制御データシンボルＤが続くようになる。また、通信チャネルにおいては、１フレームが３シンボルの拡散長「５」の拡散後通信データシンボルで構成されるようになる。そして、送信機１においては、例えば図４に示すように制御チャネルの各フレームの開始タイミングに、通信チャネルのフレームの開始タイミングが一致するようにタイミング制御部２４でタイミング制御されて通信チャネルが送信されるようになる。また、受信機１００においては、同期確立された制御チャネルの各フレームの開始タイミング情報が、フレーム同期部５２から逆拡散部６２に通知されることにより、図４に示すように制御チャネルのフレームに通信チャネルのフレームが同期するようになる。
【００２４】
このように、本発明にかかる受信機においては、同期の確立している制御チャネルの同期タイミング情報を用いて、通信チャネルのフレーム同期を行うようにしている。これにより、通信開始時に通信チャネルの同期を確立する必要をなくすことができる。また、通信チャネルではスタートビット等の同期を確立させるための情報を不要とすることができることから、同期のために伝送効率が低下することを防止することができる。また、制御データにより通信チャネルを拡散しているロングコード情報を受信機に通知するようにすると、受信機においてロングコードの探索を不要とすることができ、そのための信号処理量を大幅に低減することができる。
【００２５】
ここで、図３に示すように制御チャネル用のサブキャリアと通信チャネル用のサブキャリアとは、直交配置されたサブキャリアとされていると共に分離して設定されて、それぞれのサブキャリアはそれぞれのチャネル専用のサブキャリアとされている。そこで、その理由を次に説明する。
ＭＣ−ＣＤＭＡにおいては、通信チャネルが複数チャネル設定されており、それぞれの通信チャネルにおいて固有のショートコードで拡散されている。しかしながら、直交関係にあるショートコード数は限りがあることから、基地局毎に固有のロングコードを割り当てて、ショートコードと割り当てられたロングコードで拡散することにより、同じショートコードを各基地局で使用できるようにしている。
【００２６】
すると、ＭＣ−ＣＤＭＡにおいて、制御チャネルで使用するサブキャリアと、通信チャネルで使用するサブキャリアとを共通に設定した場合は、制御チャネルおよび通信チャネルにおいては、ショートコードおよびロングコードで拡散されるようになる。したがって、制御チャネルにおいて同期を確立させるためには、制御チャネルの使用しているサブキャリアを特定すると共に、拡散されているロングコードを特定する必要が生じる。このサブキャリアおよびロングコードを探索するには、全サブキャリアの信号処理を行う必要があることから、その信号処理量が膨大になる。
【００２７】
そこで、制御チャネルで使用するサブキャリアと、通信チャネルで使用するサブキャリアとを分離してそれぞれ専用のサブキャリアとして設定すると、受信信号中の制御チャネル用のサブキャリアのみを抽出することができるようになる。このため、制御チャネル用のサブキャリアのみの信号処理を行うことが可能となり、制御チャネルの同期を少ない信号処理量で確立することができるようになる。この場合、制御チャネルが制御チャネル固有のショートコードで拡散されていたとしても、制御チャネル数は通信チャネル数に比較して遙かに少ないチャネル数とされていることから、その信号処理量はわずかであり容易に制御チャネルの同期を確立することができるようになる。このような理由により、本発明においては、制御チャネル用のサブキャリアと通信チャネル用のサブキャリアとを分離して専用に設定しているのである。
【００２８】
上記の説明においては、制御チャネルサブキャリア数をｆ１〜ｆ４の４つとしたが、本発明はこれに限るものではなく任意の数の制御チャネルサブキャリアを専用に設定することができる。また、制御チャネル用の拡散コード長を３としたが、本発明はこれに限るものではなく任意の拡散コード長とすることができる。さらに、基地局毎に複数の制御チャネルが必要となる場合は、各基地極毎に複数の制御チャネルサブキャリアを割り当てて、その送信機および受信機の制御チャネルを複数チャネルとすればよい。さらにまた、通信チャネル用の拡散コード長を５としたが、本発明はこれに限るものではなく任意の拡散コード長とすることができる。ここで、制御チャネル用の拡散コード長と通信チャネル用の拡散コード長を変更した際には、フレーム長を制御チャネル用の拡散コード長と通信チャネル用の拡散コード長の公倍数のフレーム長になるように変更する。
なお、本発明にかかる送信機は移動通信網における基地局の送信部に適用することができ、本発明にかかる受信機は移動通信網における移動局に適用することができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように、同期の確立している制御チャネルの同期タイミング情報を用いて、通信チャネルのフレーム同期を行うことができるようになる。これにより、通信開始時に通信チャネルの同期を確立する必要をなくすことができる。また、通信チャネルではスタートビット等の同期を確立させるための情報を不要とすることができることから、同期のために伝送効率が低下することを防止することができる。
また、制御チャネルで使用するサブキャリアと、通信チャネルで使用するサブキャリアとを分離して専用に設定することにより、制御チャネル用のサブキャリアだけを抽出して信号処理を行うことができるため、容易に制御チャネルの同期を確立することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の同期方法を適用した本発明の実施の形態にかかる送信機の構成を示す図である。
【図２】本発明の同期方法を適用した本発明本発明の実施の形態にかかる受信機の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態にかかる送信機および受信機における制御チャネル用のサブキャリアと通信チャネル用のサブキャリアの構成例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態にかかる送信機および受信機における制御チャネルと通信チャネルにおけるフレームの関係を示す図である。
【図５】従来のＭＣ−ＣＤＭＡ方式における通信チャネルの構成例を示す図である。
【符号の説明】
１ 送信機、１０ 制御チャネル部、１１ スタートビット付加部、１２ 変調部、２０ 通信チャネル部、２１ 変調部、２２ シリアル／パラレル変換部、２３ 拡散部、２４ タイミング制御部、３０ ＩＦＦＴ部、３１ アンテナ、５０ 制御チャネル部、５１ 制御チャネル復調部、５２ フレーム同期部、６０ 通信チャネル部、６１ ＦＦＴ部、６２ 逆拡散部、６３ パラレル／シリアル変換部、６４ 復調部、１００ 受信機
Claims (6)
- 制御チャネルで使用する複数の制御チャネルサブキャリアと、通信チャネルで使用する複数の通信チャネルサブキャリアとが分離されて専用に設定されているマルチキャリアＣＤＭＡにおける同期方法であって、前記制御チャネルのフレームタイミングから一定時間オフセットしたタイミングに、前記通信チャネルのフレームを同期させて前記通信チャネルを送信すると共に、前記通信チャネルのフレームがオフセットされている時間を示す差分情報と、同期を確立するための同期情報とを含んでいる前記制御チャネルを送信し、受信された前記制御チャネルに含まれている前記同期情報を利用して前記制御チャネルの同期を確立し、同期の確立している前記制御チャネルのフレームタイミング情報を、受信された前記制御チャネルに含まれている前記差分情報に基づいてオフセットしたフレームタイミング情報を用いて、受信された前記通信チャネルのフレーム同期を行うようにしたことを特徴とする同期方法。
- 前記制御チャネルの拡散長と前記通信チャネルの拡散長との公倍数となるように、前記制御チャネルおよび前記通信チャネルのフレームが構成されて、該フレームの開始タイミングが前記フレームタイミングとされていることを特徴とする請求項１記載の同期方法。
- 制御チャネルで使用する複数の制御チャネルサブキャリアと、通信チャネルで使用する複数の通信チャネルサブキャリアとが分離されて専用に設定されているマルチキャリアＣＤＭＡにおける送信機であって、前記制御チャネルのフレームタイミングから一定時間オフセットしたタイミングに、前記通信チャネルのフレームを同期させて前記通信チャネルを送信する通信チャネル手段と、前記通信チャネルがオフセットされている時間を示す差分情報と、同期を確立するための同期情報とを含んでいる前記制御チャネルを送信する制御チャネル手段と、からなる送信部を備えていることを特徴とする送信機。
- 前記制御チャネルの拡散長と前記通信チャネルの拡散長との公倍数となるように、前記制御チャネルおよび前記通信チャネルのフレームが構成されて、該フレームの開始タイミングが前記フレームタイミングとされていることを特徴とする請求項３記載の送信機。
- 制御チャネルで使用する複数の制御チャネルサブキャリアと、通信チャネルで使用する複数の通信チャネルサブキャリアとが分離されて専用に設定されているマルチキャリアＣＤＭＡにおける受信機であって、受信された前記制御チャネルに含まれている同期情報を利用して前記制御チャネルの同期を確立すると共に、前記制御チャネルのフレームタイミングより前記通信チャネルのフレームタイミングがオフセットされている時間を示す差分情報を前記制御チャネルにより受信し、同期の確立している前記制御チャネルのフレームタイミング情報を、前記差分情報に基づいてオフセットして前記通信チャネルに通知する制御チャネル手段と、該制御チャネル手段から通知された前記フレームタイミング情報に基づいて、受信された前記通信チャネルのフレーム同期を行う通信チャネル手段と、からなる受信部が備えられていることを特徴とする受信機。
- 前記制御チャネルの拡散長と前記通信チャネルの拡散長との公倍数となるように、前記制御チャネルおよび前記通信チャネルのフレームが構成されて、前記フレームタイミング情報が前記フレームの開始タイミングとされていることを特徴とする請求項５記載の受信機。
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