JP4171261B2 - 無線通信装置及び無線通信方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は無線通信装置及び無線通信方法に関し、例えば画像情報等の大容量の情報を高速及び高品質で無線伝送することが求められる無線通信システムに適用される無線通信装置及び無線通信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このように大容量の情報を高速及び高品質で無線伝送する方法として、種々の方法が提案され実現されている。例えばＣＤＭＡ方式では、送信データに対して各通信端末に対応した拡散符号を用いて拡散処理を施して送信する。これによりＣＤＭＡ方式では、無線伝搬路における送信信号間の干渉を抑制できることにより、受信側で高品質の受信信号を得ることができる。
【０００３】
またＯＦＤＭ変調方式とＣＤＭＡ方式とを組み合わせたＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ方式が、最近注目されている。ＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ方式には、大別して、時間領域拡散方式と周波数領域拡散方式とがある。このうち周波数領域拡散方式について説明する。
【０００４】
図３３は、変調処理前のディジタルシンボルの状態を示す模式図であり、図３４は、周波数領域拡散方式での変調処理後の各チップの配置を示す模式図である。周波数領域拡散方式では、直列データ系列であるＮ個のディジタルシンボル（図３３）について、１シンボルづつ拡散率Ｍの拡散符号が乗算される。拡散後のチップはＭ個並列的に、１シンボルづつ順次ＩＦＦＴ処理がなされる。この結果、ＭサブキャリアのＯＦＤＭシンボルがＮ個生成される。つまり、周波数領域拡散方式では、拡散後のチップが、周波数軸方向に配置される形になる（図３４）。換言すれば、拡散後のチップが、それぞれ異なるサブキャリアに配置される形になる。
【０００５】
ここで変調処理前の１ディジタルシンボルが、時間幅Ｔ、周波数帯域幅Ｂの無線リソースを使用すると仮定すると（図３３）、変調処理後では、１チップが時間幅Ｎ×Ｔ、周波数帯域幅Ｂ/Ｎを使用することになる。したがって、時間−周波数領域に占める１ディジタルシンボル当たりの面積は、Ｍ×Ｔ×Ｂとなり、変調処理前の１ディジタルシンボルが占める面積のＭ倍となる。
【０００６】
ここで、例えば、ディジタルシンボル数Ｎ＝８、拡散率Ｍ＝８とした場合、周波数領域拡散方式により生成されるＯＦＤＭシンボルの信号パターンは、図３５に示すようになる。この図に示すように、周波数領域拡散方式では、時間軸上の白黒の濃淡で区別する８個のディジタルシンボルに対応して、ｔ０〜ｔ７で８個のＯＦＤＭシンボルが順次生成される。その際、各ディジタルシンボルにおける８個のチップが、それぞれ異なるサブキャリアｆ１〜ｆ８に割り当てられる。
【０００７】
以上説明したようなＯＦＤＭ変調方式とＣＤＭＡ変調方式を組み合わせることにより、効率の良いリユースを実現したり、統計多重効果を得ることができる。尚かつ、シングルキャリアのＣＤＭＡより高速なデータ伝送も実現することができる。なお、リユースとは、隣接セルにおいて同一周波数を使用可能とすることである。また、統計多重効果とは、データ有無がユーザによってランダムに生じる場合に、互いに送信しない区間のエネルギー低減によって、連続送信する場合に比べ、より多くのユーザの信号を収容できることである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、動画像等の大容量の情報を実時間で送信することが望まれている。これを実現するためには、限られた周波数帯域の中で非常に高い伝送レートでデータを送信する必要がある。
【０００９】
ＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ方式は、確かに高品質のデータを比較的高い伝送レートで送信できる方式ではあるが、上述したように一段と高速な通信が望まれている。
【００１０】
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、高品質伝送及び高速伝送の点で非常に優れた無線通信装置及び無線通信方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため本発明は以下の構成を採る。
【００１２】
本発明の無線通信装置は、送信信号に対して直交周波数分割多重処理を施すことによりＯＦＤＭ信号を形成するＯＦＤＭ変調手段と、前記送信信号に対して拡散処理及び直交周波数分割多重処理を施すことによりＯＦＤＭ−拡散信号を形成するＯＦＤＭ−拡散変調手段と、前記ＯＦＤＭ変調手段及び前記ＯＦＤＭ−拡散変調手段により形成された前記ＯＦＤＭ信号と前記ＯＦＤＭ−拡散信号とが混在した送信フレームであって、１送信フレーム内で、前記ＯＦＤＭ−拡散信号を送信する時間と前記ＯＦＤＭ信号を送信する時間を、前記ＯＦＤＭ−拡散信号を送信する送信相手局の数と前記ＯＦＤＭ信号を送信する送信相手局の数とに応じて可変とした送信フレームを構成するフレーム構成手段と、前記フレーム構成手段により構成された送信フレーム信号を送信する送信手段と、を具備する構成を採る。
【００１３】
この構成によれば、ＯＦＤＭ変調により非常に高速伝送レートでデータを送信できると共に、ＯＦＤＭ−拡散変調により高速伝送の点ではＯＦＤＭ変調にやや劣るがＯＦＤＭ変調よりも高品質のデータを送信できるようになる。この結果、高品質伝送及び高速伝送の点で非常に優れた無線通信装置を実現できる。加えて、１送信フレーム内で、各送信相手局に割り当てる時間を固定とすることができるようになるので、送信データ量の点で、各送信相手局に対して公平性のあるデータ送信を行うことができる。
【００１４】
本発明の無線通信装置は、フレーム構成手段が、周波数−時間軸において、同一の周波数帯域にＯＦＤＭ信号とＯＦＤＭ−拡散信号を混在させて配置すると共に、各時点ではいずれか一方の信号を周波数方向に配置することにより、送信フレームを構成する。
【００１５】
本発明の無線通信装置は、フレーム構成手段が、周波数−時間軸において、同一の時間にＯＦＤＭ信号とＯＦＤＭ−拡散信号を混在させて配置すると共に、各周波数帯域ではいずれか一方の信号を時間方向に配置することにより、送信フレームを構成する。
【００１６】
これらの構成によれば、ＯＦＤＭ変調及びＯＦＤＭ−拡散変調を用いて形成した混在信号を限られた周波数帯域を有効利用して送信することができるようになる。
【００１７】
本発明の無線通信装置は、フレーム構成手段が、各送信相手局との間の電波伝搬環境に応じて、各送信相手局に送信する信号を、ＯＦＤＭ信号とＯＦＤＭ−拡散信号とで適応的に切り替えて送信フレームを構成する。
【００１８】
この構成によれば、送信相手局との間の電波伝搬環境が良い場合には伝搬時の信号劣化が小さいので、当該送信相手局にはＯＦＤＭ信号を送信し、送信相手局との間の電波伝搬環境が悪い場合には伝搬時の信号劣化が大きいので、当該送信相手局にはＯＦＤＭ−拡散信号を送信すれば、データの高品質伝送及び高速伝送を一段と両立させることができるようになる。
【００１９】
本発明の無線通信装置は、フレーム構成手段が、送信相手局までの距離に応じて、当該送信相手局までの距離が所定値未満の場合、当該送信相手局に送信する信号としてＯＦＤＭ信号を選択すると共に、当該送信相手局までの距離が所定値以上の場合、当該送信相手局に送信する信号としてＯＦＤＭ−拡散信号を選択して送信フレームを構成する。
【００２０】
この構成によれば、送信相手局までの距離が所定値未満の場合には伝搬時の信号劣化が小さいので、当該送信相手局にはＯＦＤＭ信号を送信し、送信相手局までの距離が所定値以上の場合には伝搬時の信号劣化が大きいので、当該送信相手局にはＯＦＤＭ−拡散信号を送信すれば、データの高品質伝送及び高速伝送を両立させることができるようになる。
【００２１】
本発明の無線通信装置は、電波伝搬環境は、通信相手局で得られた受信信号の遅延プロファイル、電波到来方向、偏波状態のいずれかを含むようにする。
【００２２】
この構成によれば、通信相手局での受信品質に影響を及ぼすような電波伝搬環境を的確に推定することができるようになるので、高品質伝送及び高速伝送を両立させることができるような、ＯＦＤＭ信号とＯＦＤＭ−拡散信号の的確な切り替えを行うことができるようになる。
【００２３】
本発明の無線通信装置は、送信相手局からの要求情報に応じて、当該送信相手局宛の信号としてＯＦＤＭ信号を送信するか、又はＯＦＤＭ−拡散信号を送信するかを選択する。
【００２４】
この構成によれば、送信相手局が要求するデータの品質やデータの伝送量に応じて、ＯＦＤＭ変調とＯＦＤＭ−拡散変調の切り替えを行うことができるようになるので、送信相手局では所望の品質及び伝送量のデータを受信できるようになる。
【００２５】
本発明の無線通信装置は、フレーム構成手段が、１送信フレーム内で、ＯＦＤＭ−拡散信号を送信する時間とＯＦＤＭ信号を送信する時間を固定とした送信フレームを構成する。
【００２６】
この構成によれば、送信フレームを構成する際の処理が容易になる。加えて、送信相手局が当該送信フレームを受信して復調する際に、ＯＦＤＭ−拡散信号を復調する時間とＯＦＤＭ信号を復調する時間とを分けることができるので、復調処理が容易になる。この結果、システム設計を容易化することができる。またＯＦＤＭ−拡散信号とＯＦＤＭ信号との境界が固定なので、境界を示すフレーム情報を送らなくても済むので、送信情報量を削減することができる。
【００２９】
本発明の無線通信装置は、フレーム構成手段が、１送信フレーム内で、ＯＦＤＭ−拡散信号に使用する周波数帯域とＯＦＤＭ信号に使用する周波数帯域を固定とした送信フレームを構成する。
【００３０】
この構成によれば、送信フレームを構成する際の処理が容易になる。加えて、送信相手局が当該送信フレームを受信して復調する際に、ＯＦＤＭ−拡散信号を復調する周波数帯域とＯＦＤＭ信号を復調する周波数帯域とを分けることができるので、復調処理が容易になる。この結果、システム設計を容易化することができる。またＯＦＤＭ−拡散信号とＯＦＤＭ信号との境界が固定なので、境界を示すフレーム情報を送らなくても済むので、送信情報量を削減することができる。
【００３１】
本発明の無線通信装置は、送信信号に対して直交周波数分割多重処理を施すことによりＯＦＤＭ信号を形成するＯＦＤＭ変調手段と、前記送信信号に対して拡散処理及び直交周波数分割多重処理を施すことによりＯＦＤＭ−拡散信号を形成するＯＦＤＭ−拡散変調手段と、前記ＯＦＤＭ変調手段及び前記ＯＦＤＭ−拡散変調手段により形成された前記ＯＦＤＭ信号と前記ＯＦＤＭ−拡散信号とが混在した送信フレームであって、１送信フレーム内で、前記ＯＦＤＭ−拡散信号に使用する周波数帯域と前記ＯＦＤＭ信号に使用する周波数帯域を、前記ＯＦＤＭ−拡散信号を送信する送信相手局の数と前記ＯＦＤＭ信号を送信する送信相手局の数とに応じて可変とした送信フレームを構成するフレーム構成手段と、前記フレーム構成手段により構成された送信フレーム信号を送信する送信手段と、を具備する構成を採る。
【００３２】
この構成によれば、ＯＦＤＭ変調により非常に高速伝送レートでデータを送信できると共に、ＯＦＤＭ−拡散変調により高速伝送の点ではＯＦＤＭ変調にやや劣るがＯＦＤＭ変調よりも高品質のデータを送信できるようになる。この結果、高品質伝送及び高速伝送の点で非常に優れた無線通信装置を実現できる。加えて、１送信フレーム内で、各送信相手局に割り当てる周波数帯域を固定とすることができるようになるので、送信データ量の点で、各送信相手局に対して公平性のあるデータ送信を行うことができる。
【００３３】
本発明の無線通信装置は、ＯＦＤＭ変調手段により処理される信号のＩ−Ｑ平面上での信号点位置と、ＯＦＤＭ−拡散変調手段により処理される信号のＩ−Ｑ平面上での信号点位置を異なるようにする。
【００３４】
この構成によれば、ＯＦＤＭ信号とＯＦＤＭ−拡散信号の干渉が抑制されるので、各変調信号を受信品質を一段と向上させることができる。特に、隣接する他セルでのＯＦＤＭ信号とＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号との干渉による受信品質の低下を抑制することができるようになる。
【００３５】
本発明の無線通信装置は、ＯＦＤＭ信号の送信レベルとＯＦＤＭ−拡散信号の送信レベルを独立に制御する。
【００３６】
この構成によれば、ＯＦＤＭ信号とＯＦＤＭ−拡散信号の通信限界を独立に制御できるようになるので、セル構成に多様性をもたせることができる。
【００３７】
本発明の無線通信装置は、送信相手局宛の送信データを第１の搬送波に重畳して第１の無線信号を形成する第１の無線信号形成手段と、送信相手局宛の送信データを前記第１の搬送波よりも周波数の高い第２の搬送波に重畳して第２の無線信号を形成する第２の無線信号形成手段と、前記第１の無線信号又は前記第２の無線信号のいずれかを選択してアンテナから送信させる選択手段とを具備する構成を採る。
【００３８】
この構成によれば、例えば距離が遠い通信相手局に対しては第１の無線信号を選択してデータを送信すれば、品質劣化の少ないデータ送信を行うことができる。一方、距離が近い通信相手局に対しては第１の無線信号よりも周波数帯域の高い第２の無線信号を選択してデータを送信すれば、高速のデータ送信を行うことができる。この結果、高速通信及び高品質通信の両立した通信を実現することができる。
【００３９】
本発明の無線通信装置は、選択手段が、前記送信相手局との間の電波伝搬環境に応じて、前記第１の無線信号又は前記第２の無線信号のいずれかを選択する。
【００４０】
この構成によれば、送信相手局との間の電波伝搬環境が良い場合には伝搬時の信号劣化が小さいので、当該送信相手局には周波数帯域の高い第２の無線信号を送信し、送信相手局との間の電波伝搬環境が悪い場合には伝搬時の信号劣化が大きいので、当該送信相手局には周波数帯域の低い第１の無線信号を送信すれば、データの高品質伝送及び高速伝送を一段と両立させることができるようになる。
【００４１】
本発明の無線通信装置は、選択手段が、送信相手局までの距離に応じて、当該送信相手局までの距離が所定値未満の場合、当該送信相手局に送信する信号として前記第２の無線信号を選択すると共に、当該送信相手局までの距離が所定値以上の場合、当該送信相手局に送信する信号として前記第１の無線信号を選択する。
【００４２】
この構成によれば、送信相手局までの距離が所定値未満の場合には周波数の高い電波でも伝搬路上で信号の減衰は少ないので、当該送信相手局には第２の無線信号を送信して高速なデータ伝送を行う。これに対して、送信相手局までの距離が所定値以上の場合には周波数の低い電波でないと伝搬路上での信号の減衰が大きくなりすぎるので、当該送信相手局には第１の無線信号を送信してデータの劣化の少ないデータ伝送を行う。この結果、データの高品質伝送及び高速伝送を両立させることができるようになる。
【００４３】
本発明の無線通信装置は、前記電波伝搬環境が、通信相手局で得られた受信信号の遅延プロファイル、電波到来方向、偏波状態のいずれかを含むようにする。
【００４４】
この構成によれば、通信相手局での受信品質に影響を及ぼすような電波伝搬環境を的確に推定することができるようになるので、高品質伝送及び高速伝送を両立させることができるような、第１の無線信号と第２の無線信号の的確な切り替えを行うことができるようになる。
【００４５】
本発明の無線通信装置は、選択手段が、送信相手局からの要求情報に応じて、前記第１の無線信号又は前記第２の無線信号のいずれかを選択する。
【００４６】
この構成によれば、送信相手局が要求するデータの品質やデータの伝送量に応じて、第１の無線信号と第２の無線信号の切り替えを行うことができるようになるので、送信相手局では所望の品質及び伝送量のデータを受信できるようになる。
【００４７】
本発明の無線通信装置は、前記第１の無線信号のＩ−Ｑ平面上での信号点位置と、前記第２の無線信号のＩ−Ｑ平面上での信号点位置を異なるようにする。
【００４８】
この構成によれば、複数の相手局に対して第１の無線信号と第２の無線信号を選択的に送信する場合に、第１の無線信号と第２の無線信号との干渉を抑制できるようになる。
【００４９】
【発明の実施の形態】
本発明の骨子は、送信データに対して、高速伝送が可能なＯＦＤＭ変調を施すと共にＯＦＤＭ変調と比較して高速伝送の点ではやや劣るが伝送品質の点では優れているＯＦＤＭ−拡散変調を施し、これら２つの変調方式により形成したＯＦＤＭ信号とＯＦＤＭ−拡散信号（以下、ＯＦＤＭ−拡散信号をＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号と呼ぶ）を選択的に送信相手局に割り当てて送信するようにしたことである。これにより通信端末では、自分の置かれている受信環境に応じてこれら２つの信号のうちいずれかを適応的に選択して復調することにより、高速受信及び高品質受信を両立することができる。
【００５０】
これを実現するため本発明では２つの送信方法を提案する。先ず第１に、送信信号のフレーム構成を図１（Ａ）、図１（Ｂ）に示すように、周波数−時間軸で見たときに、同一の周波数帯域にＯＦＤＭ信号とＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を混在させて配置すると共に各時点ではいずれか一方の信号を周波数方向に配置し、各信号を異なる時間に送信する方法である。これにより通信端末側では、各時点の信号を選択的に抽出すれば、ＯＦＤＭ信号又はＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を選択的に受信復調できるようになる。
【００５１】
また第２に、送信信号のフレーム構成を図２（Ａ）、図２（Ｂ）に示すように、周波数−時間軸で見たときに、同一の時間にＯＦＤＭ信号とＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を混在させて配置すると共に各周波数帯域ではいずれか一方の信号を時間方向に配置し、各信号を同一時間に送出する方法である。これにより通信端末側では、各周波数帯域の信号を選択的に抽出すれば、ＯＦＤＭ信号又はＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を選択的に受信復調できるようになる。
【００５２】
さらに送信フレームの中のどの位置にＯＦＤＭ信号があり、どの位置にＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号があるのかを示すフレーム構成情報を含む制御情報シンボルを、図３に示すように配列してＯＦＤＭ信号及びＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号と共に送信する。
【００５３】
（実施の形態１）
図４において、１は全体として、本発明の実施の形態１に係る無線基地局装置の構成を示す。無線基地局装置１は、送信ディジタル信号Ｄ１をシリアルパラレル変換部（Ｓ／Ｐ）２に入力させる。また無線基地局装置１は、送信ディジタル信号Ｄ１を拡散部４により所定の拡散符号を用いて拡散した後、シリアルパラレル変換部（Ｓ／Ｐ）５に入力させる。さらに無線基地局装置１は、ＯＦＤＭ信号とＯＦＤＭ−ＣＤＭ変調信号が混在されたときのフレーム構成を示すフレーム構成信号Ｄ５がシリアルパラレル変換部（Ｓ／Ｐ）８に入力させる。
【００５４】
ここでシリアルパラレル変換部（Ｓ／Ｐ）２、５、８は、フレーム構成部９を形成し、フレーム構成手段として機能する。すなわちフレーム構成部９は、図１（Ａ）、図１（Ｂ）、図２（Ａ）又は図２（Ｂ）に示すようなＯＦＤＭ信号とＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号とが混在した送信フレームが構成されるように、送信データに対してパラレルシリアル変換処理を行う。
【００５５】
例えば図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すように、同一の周波数帯域にＯＦＤＭ信号とＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を混在させて配置すると共に各時点ではいずれか一方の信号を周波数方向に配置した送信フレームを構成する場合には、ある時点ではシリアルパラレル変換部（Ｓ／Ｐ）２からのみ、送信ディジタル信号Ｄ１をサブキャリア数分にパラレルシリアル変換したパラレル信号Ｄ２を出力する。また、別の時点ではシリアルパラレル変換部（Ｓ／Ｐ）５からのみ、拡散された送信ディジタル信号Ｄ１をサブキャリア数分にパラレルシリアル変換したパラレル信号Ｄ３を出力する。
【００５６】
また例えば図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、同一の時間に前記ＯＦＤＭ信号と前記ＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を混在させて配置すると共に各周波数帯域ではいずれか一方の信号を時間方向に配置した送信フレームを構成する場合には、例えばシリアルパラレル変換部（Ｓ／Ｐ）２からは２つのサブキャリア分の２系統のパラレル信号Ｄ２を出力すると共にシリアルパラレル変換部（Ｓ／Ｐ）５からは４つのサブキャリア分の４系統のパラレル信号Ｄ３を出力すればよい。
【００５７】
逆離散フーリエ変換部（ＩＤＦＴ）は、入力されたパラレル信号Ｄ２、Ｄ３、フレーム構成パラレル信号に対して逆離散フーリエ変換処理を施すことにより、フレーム構成情報信号、ＯＦＤＭ信号、ＯＦＤＭ−ＣＤＭ変調信号が混在した送信データＤ４を形成する。
【００５８】
このように、シリアルパラレル変換部（Ｓ／Ｐ）２及び逆離散フーリエ変換部（ＩＤＦＴ）３は、送信信号に対して直交周波数分割多重処理を施すことによりＯＦＤＭ信号を形成するＯＦＤＭ変調手段として機能する。また拡散部４、シリアルパラレル変換部（Ｓ／Ｐ）５及び逆離散フーリエ変換部（ＩＤＦＴ）３は、送信信号に対して拡散処理及び直交周波数分割多重処理を施すことによりＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を形成するＯＦＤＭ−拡散変調手段として機能する。
【００５９】
無線部６はＯＦＤＭ信号とＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号の存在した送信信号Ｄ４に対してディジタルアナログ変換やアップコンバート等の所定の無線処理を施し、処理後の信号を送信電力増幅部７に送出する。送信電力増幅部７により増幅された信号はアンテナＡＮ１に送出される。このようにして無線基地局装置１からＯＦＤＭ信号とＯＦＤＭ−ＣＤＭ変調信号との混在信号が送信される。
【００６０】
次に、無線基地局装置１から送信されるＯＦＤＭ信号とＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号との混在信号を受信する通信端末の構成を、図５に示す。通信端末１０は、アンテナＡＮ２により受信した、ＯＦＤＭ信号とＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号が混在した受信信号Ｓ１０を無線部１１に入力する。無線部１１は受信信号Ｓ１０に対してダウンコンバートやアナログディジタル変換処理等の所定の無線処理を施し、処理後の信号を離散フーリエ変換部（ＤＦＴ）１２に送出する。
【００６１】
離散フーリエ変換部１２は受信混在信号に対して離散フーリエ変換処理を施し、これにより得た受信パラレル信号をパラレルシリアル変換部（Ｐ／Ｓ）１３、１４、１８にそれぞれ送出する。パラレルシリアル変換部１３は受信パラレル信号を入力とし、送信側でＯＦＤＭ変調された信号に対応する信号をシリアル信号に変換して続く復調部１５に送出する。復調部１５は入力信号に対して例えばＱＰＳＫ復調処理を施す。これによりＯＦＤＭ変調される前の送信データが復元される。
【００６２】
一方、パラレルシリアル変換部１４は受信パラレル信号を入力とし、送信側でＯＦＤＭ−ＣＤＭ変調された信号に対応する信号をシリアル信号に変調して続く逆拡散部１６に送出する。逆拡散部１６は入力したシリアル信号に対して、送信側と同じ拡散符号を用いて逆拡散処理を施し、逆拡散後の信号を復調部１７に送出する。復調部１５は入力信号に対して例えばＱＰＳＫ復調処理を施す。これによりＯＦＤＭ−ＣＤＭ変調される前の送信データが復元される。
【００６３】
またパラレルシリアル変換部１８は受信パラレル信号をパラレルシリアル変換した後、制御情報復調部１９に送出する。制御情報復調部１９はフレーム構成情報を復調する。このフレーム構成情報は、復調部１５、逆拡散部１６及び復調部１７の制御情報として使われる。これにより復調部１５はＯＦＤＭ信号とＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号の混在信号からＯＦＤＭ信号のみを復調できるようになる。同様に、逆拡散部１６及び復調部１７はＯＦＤＭ信号とＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号の混在信号からＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号のみを復調できるようになる。
【００６４】
次に図６を用いて、実施の形態１の動作について説明する。ここで無線基地局装置１から離れた位置に通信端末Ａ、通信端末Ｂが存在し、一方、無線基地局装置１に比較的近い位置に通信端末Ｃが存在する場合を考える。ここで図中の実線で示される円の内側がＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を高品質で受信可能な領域ＡＲ１となっており、点線で示される円の内側がＯＦＤＭ信号を高品質で受信可能な領域ＡＲ２となっている。この領域の限界の差は、スペクトル拡散方式を使っているか否かで生じるものである。
【００６５】
上述したように無線基地局装置１は、各通信端末Ａ〜Ｃに対してＯＦＤＭ信号とＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号の混在した信号を発信する。このとき無線基地局装置１に比較的近い通信端末Ｃでは、ＯＦＤＭ信号を受信品質の良い状態で受信できるので、ＯＦＤＭ変調方式を用いて発信された信号を復元データとして用いることができる。
【００６６】
これに対して無線基地局装置１から比較的遠い通信端末Ａ、Ｂでは、ＯＦＤＭ変量信号を受信品質の良い状態では受信できないので、ＯＦＤＭ−ＣＤＭ変調方式を用いて発信された信号を復元データとして用いるようになる。
【００６７】
これにより通信端末Ｃでは、受信品質が良くかつ伝送レートの高い受信データを得ることができる。また通信端末Ａ、Ｂでは、伝送レートの点では通信端末Ｃよりも若干落ちるが受信品質の良い受信データを得ることができる。
【００６８】
ここでＯＦＤＭ方式のみを使って信号を送信した場合を考えると、全ての通信端末Ａ〜Ｃで伝送レートの高い信号を受信できるが無線基地局装置１から遠い通信端末Ａ、Ｂでは受信品質が劣化し、場合によっては再び同じデータを送らなければならないため実質的な伝送効率が低くなるおそれがある。またＯＦＤＭ−ＣＤＭ方式のみを使って信号を送信した場合を考えると、全ての通信端末Ａ〜Ｃで受信品質の良い信号を受信できるが、ＯＦＤＭ方式に比べて伝送レートが低くなる。
【００６９】
かくして以上の構成によれば、送信データに対して、ＯＦＤＭ変調を施すと共にＯＦＤＭ−ＣＤＭ変調を施し、これら２つの変調方式により形成したＯＦＤＭ信号とＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号の２種類の変調信号が混在した信号を送信するようにしたことにより、高速通信及び高品質通信の両立した無線基地局装置１及び無線通信方法を実現できる。
【００７０】
（実施の形態２）
この実施の形態では、例えば受信電界強度やドップラ周波数、妨害波強度、マルチパス状態、遅延プロファイル、到来方向、偏波状態等の通信端末との間の電波伝搬環境を推定し、この電波伝搬環境に応じて、各通信端末宛てに発信する信号の変調方式を予めＯＦＤＭ信号とＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号とで切り替えることを提案する。
【００７１】
またこの実施の形態では、通信端末からの要求伝送速度、要求変調方式、要求伝送品質等に応じて、各通信端末宛てに発信する信号の変調方式を予めＯＦＤＭ信号とＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号とで切り替えることを提案する。
【００７２】
つまり、図７及び図８に示すように、電波伝搬環境の良い通信端末の数が少ない場合には、図７（Ａ）、図８（Ａ）に示すようにＯＦＤＭ信号の割合を小さくする。これに対して電波伝搬環境の良い通信端末の数が多い場合には、図７（Ｂ）、図８（Ｂ）に示すようにＯＦＤＭ信号の割合を大きくする。
【００７３】
なお受信電界強度、ドップラ周波数、妨害波強度、マルチパス状態、遅延プロファイル、到来方向、偏波状態等の電波伝搬環境に応じて、ＯＦＤＭ信号を送信するかＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を送信するかを選択する方法に限らず、受信品質に応じて、ＯＦＤＭ信号を送信するかＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を送信するかを選択するようにしてもよい。
【００７４】
また電波伝搬環境や受信品質に替えて、又はこれらに加えて、通信端末が要求する要求伝送速度、要求変調方式、要求伝送品質に応じて、図７（Ａ）、図７（Ｂ）や図８（Ａ）、図８（Ｂ）に示すようにＯＦＤＭ信号を送信するかＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を送信するかを選択するようにしてもよい。
【００７５】
これにより、この実施の形態の無線通信方法においては、各通信端末の電波伝搬環境に適合した又は各通信端末の要求に応じた変調方式の信号のみを送信するので、無駄なデータの送信を抑制することができる。この結果、限りある伝搬路資源を有効利用できると共に、無線基地局装置の実質的なデータ伝送効率を向上させることができるようになる。
【００７６】
具体的には、受信品質を考慮した場合、図９（Ａ）に示すように、無線基地局装置２０から比較的遠い距離にある通信端末（通信端末Ａ〜Ｄ）が多く、近い距離にある通信端末（通信端末Ｅ）の数が少ない場合には、通信フレーム構成を図７（Ａ）又は図８（Ａ）のようする。これに対して、図９（Ｂ）に示すように、無線基地局装置２０から比較的近い距離にある通信端末（通信端末Ｃ〜Ｅ）が多く、遠い距離にある通信端末（通信端末Ａ、Ｂ）の数が少ない場合には、図７（Ｂ）又は図８（Ｂ）のようにする。但し、通信端末が要求する情報を考慮した場合は、必ずしも上述のようになるわけではない。
【００７７】
図１０に、この実施の形態の無線基地局装置２０の構成を示す。図１０において、２０は全体として無線基地局装置を示す。無線基地局装置２０はアンテナＡＮ２０により受信した受信信号を無線部２３に入力する。無線部２３は入力信号に対してダウンコンバートやアナログディジタル変換処理等の所定の無線処理を施し、処理後の直交ベースバンド信号を検波部２４に送出する。
【００７８】
検波部２４は入力信号を検波し検波後の受信信号Ｓ２０をデータ検出部２５に送出する。ここで検波後の受信信号Ｓ２０は、図１１に示すようなフォーマットとなっている。すなわちデータシンボルＳ２１、Ｓ２３及びユニークワードＳ２２に加えて、電波伝搬環境推定情報Ｓ２４及び要求情報Ｓ２７が付加されている。この電波伝搬環境推定情報Ｓ２４は、通信端末が受信した信号のマルチパス、電界強度、ドップラ周波数、干渉電力、妨害波強度、遅延プロファイル、電波の到来方向、偏波状態等の情報である。また要求情報Ｓ２７は、各通信端末が要求する要求伝送速度や要求変調方式、要求伝送品質を示す情報である。
【００７９】
データ検出部２５は検波後の受信信号Ｓ２０を、データシンボルＳ２１、Ｓ２３と電波伝搬環境推定情報Ｓ２５、要求情報Ｓ２７とに分け、このうちデータシンボルＳ２１、Ｓ２３を受信データとして出力すると共に、電波伝搬環境推定情報Ｓ２５、要求情報Ｓ２７をフレーム構成決定部２６に送出する。
【００８０】
フレーム構成決定部２６は、電波伝搬環境推定情報Ｓ２５及び要求情報Ｓ２７に基づいて、送信信号のフレーム構成を決定し、これをフレーム構成情報Ｓ２６として出力する。具体的には、電波伝搬環境推定情報Ｓ２５及び要求情報Ｓ２７に基づいて各通信端末にＯＦＤＭ信号を送信するかＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を送信するかを選択し、この選択結果に応じて図７や図８のような送信フレームを決定する。そしてフレーム構成決定部２６は、決定したフレーム構成情報Ｓ２６をフレーム構成部３７内の各シリアルパラレル変換部（Ｓ／Ｐ）３０、３３、３６に送出する。
【００８１】
例えば電波伝搬環境推定情報Ｓ２５として、遅延プロファイルを測定した結果、電界強度の高い遅延波が複数存在する（遅延波の影響が大きい）ことを示すものが受信された場合、ＯＦＤＭ−ＣＤＭ方式を選択し、電界強度の高い遅延波が存在しないことを示すものが受信された場合、ＯＦＤＭ方式を選択する。
【００８２】
さらに電波伝搬環境推定情報Ｓ２５として、偏波状態を測定した結果、送信した偏波に対し、受信した偏波状態が著しく異なることを示すものが受信された場合、ＯＦＤＭ−ＣＤＭ方式を選択し、受信した偏波状態がほぼ等しいことを示すものが受信された場合、ＯＦＤＭ方式を選択する。
【００８３】
次に、無線基地局装置２０の送信系について説明する。無線基地局装置２０は、送信ディジタル信号Ｄ２０をシリアルパラレル変換部（Ｓ／Ｐ）３０に入力する。またシリアルパラレル変換部３０には、フレーム構成決定部２６により決定されたフレーム構成情報Ｓ２６が入力される。シリアルパラレル変換部３０は入力した送信ディジタル信号Ｄ２０を、フレーム構成情報Ｓ２６に基づいてパラレル変換処理し、パラレル信号Ｄ２１を逆離散フーリエ変換部（ＩＤＦＴ）３１に送出する。
【００８４】
また送信ディジタル信号Ｄ２０は拡散部３２に入力される。拡散部３２は送信ディジタル信号Ｄ２０を所定の拡散符号を用いて拡散処理し、これにより得た拡散信号をシリアルパラレル変換部（Ｓ／Ｐ）３３に送出する。またシリアルパラレル変換部３３には、フレーム構成情報Ｓ２６が入力される。シリアルパラレル変換部３３は、入力信号をフレーム構成情報Ｓ２６に基づいてパラレル変換処理し、これにより得たパラレル信号Ｄ２２を逆離散フーリエ変換部（ＩＤＦＴ）３１に送出する。また逆離散フーリエ変換部３１には、シリアルパラレル変換部３６を介してフレーム構成情報Ｓ２６が入力される。
【００８５】
逆離散フーリエ変換部３１は、入力したパラレル信号Ｄ２１、ＯＦＤＭ−ＣＤＭパラレル信号Ｄ２２、フレーム情報信号に対して逆離散フーリエ変換処理を施す。これにより、フレーム情報信号、ＯＦＤＭ信号、ＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号が混在した送信信号Ｄ２３が形成される。
【００８６】
無線部３４は送信信号Ｄ２３に対してディジタルアナログ変換やアップコンバート等の所定の無線処理を施し、処理後の信号を送信電力増幅部３５に送出する。送信電力増幅部３５により増幅された信号はアンテナＡＮ２０に送出される。このようにして、無線基地局装置２０においては、各通信端末の電波伝搬環境や要求に応じてＯＦＤＭ信号又はＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号のいずれを選択し、複数の通信端末宛のＯＦＤＭ信号及び又はＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を送信フレーム内に配置して送信する。
【００８７】
次に、無線基地局装置２０から送信されるＯＦＤＭ信号とＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号との混在信号を受信する通信端末の構成を、図１２に示す。図１２では、上述した図５との対応部分には同一符号を付して示す。そして同一符号を付して示す部分は上述した部分と同様の機能を有するので説明を省略する。
【００８８】
通信端末４０の受信系には電波伝搬環境推定部４３が設けられている。電波伝搬環境推定部４３は、離散フーリエ変換部１２の出力に基づいて、受信信号のマルチパス、電界強度、ドップラ周波数、干渉電力、妨害波強度、遅延プロファイル、電波の到来方向、偏波状態等を測定することにより、受信信号の受信品質を伝搬環境として推定し、推定した電波伝搬環境推定情報Ｄ４１を送信データ形成部４４に送出する。
【００８９】
送信データ形成部４４には、送信データＤ４０、電波伝搬環境推定部４３により推定された電波伝搬環境推定情報Ｄ４１及び要求情報Ｄ４２が入力される。送信データ形成部４４は、図１１に示すフレーム構成の送信データＳ２０を形成し、これを直交ベースバンド信号形成部４５に送出する。直交ベースバンド信号形成部４５により形成された送信直交ベースバンド信号は、無線部４６によりディジタルアナログ変換やアップコンバート等の所定の無線処理が施され、続く送信電力増幅部４７に送出される。送信電力増幅部４７により増幅された信号はアンテナＡＮ４０に送出される。
【００９０】
ここで、要求情報Ｄ４２は、通信端末を使用しているユーザが要求した伝送速度、変調方式、伝送品質であってもよいし、画像、音声等などを例とする伝送媒体が決定された際にその伝送媒体に応じて決定された要求伝送速度、変調方式、伝送品質であってもよい。このように通信端末４０においては、自局と無線基地局装置２０との間の電波伝搬環境情報及び要求情報を無線基地局装置２０に送信する。
【００９１】
かくして以上の構成によれば、送信データに対して、ＯＦＤＭ変調を施すと共にＯＦＤＭ−ＣＤＭ変調を施し、これら２つの変調方式により形成したＯＦＤＭ信号とＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号の２種類の変調信号のうち、各通信端末の電波伝搬環境に適合した又は各通信端末の要求に応じた変調方式の信号のみを送信するようにしたことにより、実施の形態１での効果に加えて、さらに無駄なデータの送信を抑制することができる。この結果、限りある伝搬路資源を有効利用できると共に、無線基地局装置の実質的なデータ伝送効率を向上させることができるようになる。
【００９２】
因みに、ＯＦＤＭ方式とＯＦＤＭ−ＣＤＭ方式の切り替えは、端末に切り替えの主導権がある場合、端末が、推定した電波伝搬環境と要求情報とから、ＯＦＤＭ方式又はＯＦＤＭ−ＣＤＭ方式のいずれかを選択し、基地局に要求情報を送信する。そして、基地局のフレーム構成決定部が、端末からの要求情報に基づき、端末に対し、ＯＦＤＭ方式でデータを送信するか又はＯＦＤＭ−ＣＤＭでデータを送信するかを決定し、フレーム構成信号Ｓ２６を出力する。
【００９３】
これに対して、基地局に切り替えの主導権がある場合、端末は、推定した電波伝搬環境情報及び要求情報を基地局に送信する。そして、基地局のフレーム構成決定部２６が、端末からの電波伝搬環境情報、要求情報、通信トラフィックに応じて、ＯＦＤＭ方式でデータを送信するか又はＯＦＤＭ−ＣＤＭでデータを送信するかを決定し、フレーム構成信号Ｓ２６を出力する。
【００９４】
（実施の形態３）
上述した実施の形態２では、通信端末の受信品質や通信端末からの要求に応じて、各通信端末に送信する信号をＯＦＤＭ信号とＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号とで切り替える場合について説明したが、この実施の形態では、これら２つの変調信号を切り替えるにあたって、１送信フレーム内に混在させるＯＦＤＭ信号とＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号の好ましい幾つかの配置について提案する。
【００９５】
▲１▼ 第１に、図１３に示すように、１フレーム内で、ＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を送信する時間ｔ１０〜ｔ１１とＯＦＤＭ信号を送信する時間ｔ１１〜ｔ１２を固定とする方法を提案する。
【００９６】
ここで図１３は、基地局が送信する信号の１バーストのフレーム構成を示しており、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅと付されたシンボルは、それぞれ端末Ａ、端末Ｂ、端末Ｃ、端末Ｄ、端末Ｅ宛の送信シンボルを示している。そして、１バーストにおけるＯＦＤＭシンボルとＯＦＤＭ−ＣＤＭシンボルの配置は固定とされている。つまり、時間−周波数軸に対し、１フレーム内には、ＯＦＤＭシンボルは４×６シンボル、ＯＦＤＭ−ＣＤＭシンボルは６×６シンボルが固定的に配置される。
【００９７】
そして、図９（Ａ）のように、基地局２０に対し、端末Ａ、端末Ｂ、端末Ｃ、端末ＤがＯＦＤＭ−ＣＤＭの受信領域に、端末ＥのみがＯＦＤＭの受信領域に存在している場合、基地局２０は、図１３（Ａ）に示すようにＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を送信する時間ｔ１０〜ｔ１１を複数の時間に分割し、各時間で端末Ａ、端末Ｂ、端末Ｃ又は端末Ｄ宛のＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を送信する。また基地局２０は、ＯＦＤＭ信号を送信する時間ｔ１１〜ｔ１２には、端末Ｅ宛のＯＦＤＭ信号を送信する。
【００９８】
これに対して、図９（Ｂ）に示すように、基地局２０に対し、端末Ａ、端末ＢがＯＦＤＭ−ＣＤＭの受信領域に、端末Ｃ、端末Ｄ、端末ＥがＯＦＤＭの受信領域に存在している場合、基地局２０は、図１３（Ｂ）に示すようにＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を送信する時間ｔ１０〜ｔ１１を複数の時間に分割し、各時間で端末Ａ又は端末Ｂ宛のＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を送信する。また基地局２０は、ＯＦＤＭ信号を送信する時間ｔ１１〜ｔ１２を複数の時間に分割し、各時間で端末Ｃ、端末Ｄ又は端末Ｅ宛のＯＦＤＭ信号を送信する。
【００９９】
このように、１送信フレーム内で、ＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を送信する時間ｔ１０〜ｔ１１とＯＦＤＭ信号を送信する時間ｔ１１〜ｔ１２を固定としたことにより、受信側では、受信したフレームに対して、ＯＦＤＭ−ＣＤＭ復調処理する時間とＯＦＤＭ復調処理する時間を分けることができるので、各端末Ａ〜Ｅでは、自局宛の信号がＯＦＤＭ−ＣＤＭ処理された信号であるかＯＦＤＭ処理された信号であるかに拘わらず、容易に自局宛の信号を復調できるようになる。
【０１００】
因みに、図１３には、各端末宛のデータ用のシンボルのみを示したが、各端末のシンボルをどの時間に割り当てたかを示す制御用のシンボルを、例えばフレームの先頭位置に配置すれば、この送信フレームを受信する端末では、制御シンボルに基づいて自局宛のデータを容易に復調することができるようになる。このことは、後述する図１４〜図２０についても同様である。
【０１０１】
例えば端末Ｃについて考える。端末Ｃが図１２に示すように構成されている場合、端末Ｃは１送信フレーム中の時間ｔ１０〜ｔ１１ではＯＦＤＭ−ＣＤＭ復調処理を行い、時間ｔ１１〜１２ではＯＦＤＭ復調処理を行う。
【０１０２】
実際には、端末Ｃ宛の信号が、図１３（Ａ）に示すようにＯＦＤＭ−ＣＤＭ処理された信号であった場合には、逆拡散部１６及び復調部１５を介して自局宛の信号のみが復調されて出力される。これに対して、端末Ｃ宛の信号が、図１３（Ｂ）に示すようにＯＦＤＭ処理された信号であった場合には、逆拡散部１６及び復調部１７を介しては何も出力されず、パラレルシリアル変換部１３及び復調部１４を介して自局宛の信号のみが復調されて出力される。因みに、ＯＦＤＭ区間ｔ１１〜ｔ１２のどの時間に端末Ｅ宛の信号が割り当てられているかは、例えばフレーム先頭に付加された制御情報（図示せず）に基づいて認識できる。つまり、端末Ｃは、制御情報復調部１９により自局宛のＯＦＤＭシンボルの割り当て位置を認識し、復調部１７により自局宛のシンボルを選択して抽出するようになっている。
【０１０３】
このように、１送信フレーム内で、ＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を送信する時間ｔ１０〜ｔ１１とＯＦＤＭ信号を送信する時間ｔ１１〜ｔ１２を固定とし、各端末Ａ〜Ｅ宛の信号をＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号とＯＦＤＭ信号とで適宜切り替えた際に、各固定時間内に各端末宛のＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号とＯＦＤＭ信号とが収まるように各信号を配置するようにしたことにより、送信フレームを構成する際の処理が容易になると共に、送信相手局が当該送信フレームを受信して復調する際に、ＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を復調する時間とＯＦＤＭ信号を復調する時間とを分けることができるので、復調処理が容易になる。この結果、システム設計を容易化することができる。
【０１０４】
▲２▼ 図１４に、１送信フレーム内にＯＦＤＭ信号とＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を混在させる第２の方法を示す。この方法では、ＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号が各端末毎に異なる拡散符号を使ってマルチコード多重されている点を除いて、▲１▼の場合と同様のフレームを構成する。つまり、１送信フレーム内で、ＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を送信する時間ｔ１０〜ｔ１１とＯＦＤＭ信号を送信する時間ｔ１１〜ｔ１２を固定とすると共に、ＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号をマルチコード多重し、各端末宛のチップを周波数軸方向及び時間方向に拡散する。
【０１０５】
因みに、図１４（Ａ）は端末Ａ〜ＤにＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を送信し、端末ＥにＯＦＤＭ信号を送信する場合のフレームフォーマットであり、図１４（Ｂ）は端末Ａ、ＢにＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を送信し、端末Ｃ、Ｄ、ＥにＯＦＤＭ信号を送信する場合のフレームフォーマットである。
【０１０６】
この方法の場合も▲１▼の場合と同様に、１送信フレーム内で、ＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を送信する時間ｔ１０〜ｔ１１とＯＦＤＭ信号を送信する時間ｔ１１〜ｔ１２を固定とし、各端末Ａ〜Ｅ宛の信号をＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号とＯＦＤＭ信号とで適宜切り替えた際、各固定時間内に各端末宛のＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号とＯＦＤＭ信号とが収まるように各信号を配置するので、システム設計を容易化することができる。
【０１０７】
▲３▼ 図１５に、１送信フレーム内にＯＦＤＭ信号とＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を混在させる第３の方法を示す。この方法は、１送信フレーム内で、ＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を送信する時間ｔ２０〜ｔ２１、ｔ２０〜ｔ２３とＯＦＤＭ信号を送信する時間ｔ２１〜ｔ２２、ｔ２３〜ｔ２２を、各変調信号を送信する端末数に応じて可変とするものである。
【０１０８】
例えば図１５（Ａ）では、ＯＦＤＭ信号を送信する端末が端末Ｅのみなので１送信フレーム内のＯＦＤＭ信号に割り当てられる時間ｔ２１〜ｔ２２が短くなっている。一方、図１５（Ｂ）では、ＯＦＤＭ信号を送信する端末が端末Ｃ、Ｄ、Ｅなので、１送信フレーム内のＯＦＤＭ信号に割り当てられる時間ｔ２３〜ｔ２２が時間ｔ２１〜ｔ２２と比較して長くなっている。
【０１０９】
因みに、この方法では、各端末Ａ〜Ｅについてある決まった時間が割り当てられるようになるので、各端末に対する送信データ量に公平性をもたせることができるようになる。
【０１１０】
例えば▲１▼で説明した図１３の場合と比較すると、図１３の場合には、ＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号及びＯＦＤＭ信号を送信する端末数に拘わらず、各変調信号を送信する時間が固定なので、ある端末に対する送信データ量は多くなるが他の端末に対する送信データは少なくなると言った状況が生じる。
【０１１１】
具体的には、図１３（Ａ）のようにＯＦＤＭ信号を送信する端末が端末Ｅのみの場合には、時間ｔ１１〜ｔ１２全てを端末Ｅ宛の送信信号に割り当てることができるので、端末Ｅは多くのデータを受け取ることができる。これに対して、他の端末Ａ〜Ｄについて、時間ｔ１０〜ｔ１１で４つの端末のデータを送らなければならないので、１つの端末当たりの送信データは当然少なくなる。
【０１１２】
このように、１送信フレーム内で、各端末に割り当てる時間を固定とし、ＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を送信する時間ｔ２０〜ｔ２１、ｔ２０〜ｔ２３とＯＦＤＭ信号を送信する時間ｔ２１〜ｔ２２、ｔ２３〜ｔ２２を、各変調信号を送信する端末数に応じて可変としたことにより、送信データ量の点で、各端末に対して公平性のあるデータ送信を行うことができる。
【０１１３】
▲４▼ 図１６に、１送信フレーム内にＯＦＤＭ信号とＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を混在させる第４の方法を示す。この方法では、ＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号が各端末毎に異なる拡散符号を使ってマルチコード多重されている点を除いて、▲３▼の場合と同様のフレームを構成する。つまり、１送信フレーム内で、各端末に割り当てる時間を固定とし、ＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を送信する時間ｔ２０〜ｔ２１、ｔ２０〜ｔ２３とＯＦＤＭ信号を送信する時間ｔ２１〜ｔ２２、ｔ２３〜ｔ２２を、各変調信号を送信する端末数に応じて可変とすると共に、ＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号をマルチコード多重し、各端末宛のチップを周波数軸方向及び時間方向に拡散する。
【０１１４】
因みに、図１６（Ａ）は端末Ａ〜ＤにＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を送信し、端末ＥにＯＦＤＭ信号を送信する場合のフレームフォーマットであり、図１６（Ｂ）は端末Ａ、ＢにＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を送信し、端末Ｃ、Ｄ、ＥにＯＦＤＭ信号を送信する場合のフレームフォーマットである。
【０１１５】
この方法の場合も、▲３▼の方法と同様に、送信データ量の点で、各端末に対して公平性のあるデータ送信を行うことができる。
【０１１６】
▲５▼ 図１７に、１送信フレーム内にＯＦＤＭ信号とＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を混在させる第５の方法を示す。この方法では、ＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を送信するサブキャリアとＯＦＤＭ信号を送信するサブキャリアを固定とする。
【０１１７】
つまり、図９（Ａ）のように、基地局２０に対し、端末Ａ、端末Ｂ、端末Ｃ、端末ＤがＯＦＤＭ−ＣＤＭの受信領域に、端末ＥのみがＯＦＤＭの受信領域に存在している場合、基地局２０は、図１７（Ａ）に示すようにＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を送信する周波数帯域ｆ１０〜ｆ１１内の複数のサブキャリアを分割して、分割したサブキャリアを端末Ａ、端末Ｂ、端末Ｃ又は端末Ｄ宛のＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号に割り当てて各局宛のＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を送信する。また基地局２０は、ＯＦＤＭ信号を送信する周波数帯域ｆ１１〜ｆ１２内のサブキャリアでは端末Ｅ宛のＯＦＤＭ信号を送信する。
【０１１８】
これに対して、図９（Ｂ）に示すように、基地局２０に対し、端末Ａ、端末ＢがＯＦＤＭ−ＣＤＭの受信領域に、端末Ｃ、端末Ｄ、端末ＥがＯＦＤＭの受信領域に存在している場合、基地局２０は、図１７（Ｂ）に示すようにＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を送信する周波数帯域ｆ１０〜ｔ１１内の複数のサブキャリアを分割して、分割したサブキャリアを端末Ａ又は端末Ｂ宛のＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号に割り当てて送信する。また基地局２０は、ＯＦＤＭ信号を送信する周波数帯域ｆ１１〜ｆ１２内のサブキャリアを複数に分割して、分割したサブキャリアを端末Ｃ、端末Ｄ又は端末Ｅ宛のＯＦＤＭ信号に割り当てて送信する。
【０１１９】
このように、１送信フレーム内で、ＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を送信する周波数帯域ｆ１０〜ｆ１１とＯＦＤＭ信号を送信する周波数帯域ｆ１１〜ｆ１２を固定としたことにより、受信側では、受信したフレームに対して、ＯＦＤＭ−ＣＤＭ復調処理する周波数帯域とＯＦＤＭ復調処理する周波数帯域を分けることができるので、各端末Ａ〜Ｅでは、自局宛の信号がＯＦＤＭ−ＣＤＭ処理された信号であるかＯＦＤＭ処理された信号であるかに拘わらず、容易に自局宛の信号を復調できるようになる。
【０１２０】
つまり、このように、１送信フレーム内で、ＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を送信する周波数帯域ｆ１０〜ｆ１１とＯＦＤＭ信号を送信する周波数帯域ｆ１１〜ｆ１２を固定とすれば、例えば図１２の無線部１１で周波数帯域１０〜ｆ１１の信号と周波数帯域ｆ１１〜ｆ１２を分離すれば、受信信号をＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号とＯＦＤＭ信号とに分離できる。そして周波数帯域１０〜ｆ１１の信号に対してはＤＦＴ１２、Ｐ／Ｓ１４、逆拡散部１６及び復調部１７によりＯＦＤＭ−ＣＤＭ復調処理を施して復調信号を得ることができると共に、周波数帯域ｆ１１〜ｆ１２の信号に対してはＤＦＴ１２、Ｐ／Ｓ１３及び復調部１５によりＯＦＤＭ復調処理を施して復調信号を得ることができるようになる。
【０１２１】
▲６▼ 図１８に、１送信フレーム内にＯＦＤＭ信号とＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を混在させる第６の方法を示す。この方法では、ＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号が各端末毎に異なる拡散符号を使ってマルチコード多重されている点を除いて、▲５▼の場合と同様のフレームを構成する。つまり、１送信フレーム内で、ＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を送信する周波数帯域ｆ１０〜ｆ１１とＯＦＤＭ信号を送信する時間ｆ１１〜ｆ１２を固定とすると共に、ＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号をマルチコード多重し、各端末宛のチップを周波数軸方向及び時間方向に拡散する。
【０１２２】
因みに、図１８（Ａ）は端末Ａ〜ＤにＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を送信し、端末ＥにＯＦＤＭ信号を送信する場合のフレームフォーマットであり、図１８（Ｂ）は端末Ａ、ＢにＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を送信し、端末Ｃ、Ｄ、ＥにＯＦＤＭ信号を送信する場合のフレームフォーマットである。
【０１２３】
この方法の場合も▲５▼の場合と同様に、１送信フレーム内で、ＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を送信する周波数帯域ｆ１０〜ｆ１１とＯＦＤＭ信号を送信する周波数帯域ｆ１１〜ｆ１２を固定とし、各端末Ａ〜Ｅ宛の信号をＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号とＯＦＤＭ信号とで適宜切り替えた際、各固定周波数帯域内に各端末宛のＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号とＯＦＤＭ信号とが収まるように各信号を配置するので、システム設計を容易化することができる。
【０１２４】
▲７▼ 図１９に、１送信フレーム内にＯＦＤＭ信号とＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を混在させる第７の方法を示す。この方法は、１送信フレーム内で、ＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を送信する周波数帯域ｆ２０〜ｆ２１、ｆ２０〜ｆ２３とＯＦＤＭ信号を送信する周波数帯域ｆ２１〜ｆ２２、ｆ２３〜ｆ２２を、各変調信号を送信する端末数に応じて可変とするものである。
【０１２５】
例えば図１９（Ａ）では、ＯＦＤＭ信号を送信する端末が端末Ｅのみなので１送信フレーム内のＯＦＤＭ信号に割り当てられる周波数帯域ｆ２１〜ｆ２２が狭くなっている。一方、図１９（Ｂ）では、ＯＦＤＭ信号を送信する端末が端末Ｃ、Ｄ、Ｅなので、１送信フレーム内のＯＦＤＭ信号に割り当てられる周波数帯域ｆ２３〜ｆ２２が周波数帯域ｆ２１〜ｆ２２と比較して広くなっている。
【０１２６】
因みに、この方法では、各端末Ａ〜Ｅについてある決まった周波数帯域（サブキャリア）が割り当てられるようになるので、各端末に対する送信データ量に公平性をもたせることができるようになる。
【０１２７】
例えば▲５▼で説明した図１７の場合と比較すると、図１７の場合には、ＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号及びＯＦＤＭ信号を送信する端末数に拘わらず、各変調信号を送信する周波数帯域が固定なので、ある端末に対する送信データ量は多くなるが他の端末に対する送信データは少なくなると言った状況が生じる。
【０１２８】
このように、１送信フレーム内で、各端末に割り当てる周波数帯域（サブキャリア）を固定とし、ＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を送信する周波数帯域ｆ２０〜ｆ２１、ｆ２０〜ｆ２３とＯＦＤＭ信号を送信する周波数帯域ｆ２１〜ｆ２２、ｆ２３〜ｆ２２を、各変調信号を送信する端末数に応じて可変としたことにより、送信データ量の点で、各端末に対して公平性のあるデータ送信を行うことができる。
【０１２９】
▲８▼ 図２０に、１送信フレーム内にＯＦＤＭ信号とＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を混在させる第８の方法を示す。この方法では、ＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号が各端末毎に異なる拡散符号を使ってマルチコード多重されている点を除いて、▲７▼の場合と同様のフレームを構成する。つまり、１送信フレーム内で、各端末に割り当てる周波数帯域を固定とし、ＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を送信する周波数帯域ｆ２０〜ｆ２１、ｆ２０〜ｆ２３とＯＦＤＭ信号を送信する周波数帯域ｆ２１〜ｆ２２、ｆ２３〜ｆ２２を、各変調信号を送信する端末数に応じて可変とすると共に、ＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号をマルチコード多重し、各端末宛のチップを周波数軸方向及び時間方向に拡散する。
【０１３０】
因みに、図２０（Ａ）は端末Ａ〜ＤにＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を送信し、端末ＥにＯＦＤＭ信号を送信する場合のフレームフォーマットであり、図２０（Ｂ）は端末Ａ、ＢにＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を送信し、端末Ｃ、Ｄ、ＥにＯＦＤＭ信号を送信する場合のフレームフォーマットである。
【０１３１】
この方法の場合も、▲７▼の方法と同様に、送信データ量の点で、各端末に対して公平性のあるデータ送信を行うことができる。
【０１３２】
（実施の形態４）
この実施の形態では、隣接した基地局同士がＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号及びＯＦＤＭ信号の混在した信号を送信する場合において、端末が受ける影響を軽減する方法を提案する。
【０１３３】
図２１に示すようなシステム構成を想定する。図２１において、基地局ＡのＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号の通信限界をＡＲ１１とし、ＯＦＤＭ信号の通信限界をＡＲ１０とする。また基地局ＢのＯＦＤＭ−ＣＤＭの通信限界をＡＲ２１とし、ＯＦＤＭ信号の通信限界をＡＲ２０とする。
【０１３４】
ここでＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号は、ＯＦＤＭ信号と比較して、基地局から離れた端末に宛てた信号となるので、ＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号の端末での受信品質をより向上させるためには、ＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号の送信レベルをＯＦＤＭ信号よりも大きくすることが考えられる。しかし、ＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号の送信レベルを大きくすると、隣接する他セルのＯＦＤＭ信号の干渉となりＯＦＤＭ通信領域での受信品質を劣化させるおそれがある。
【０１３５】
そこで、この実施の形態では、図２２に示すように、図中の黒丸●で示すＯＦＤＭ−ＣＤＭ処理を施す信号点のＩ−Ｑ平面の原点からの距離ｒａを、図中白丸○で示すＯＦＤＭ処理を施す信号点のＩ−Ｑ平面の原点からの距離ｒｂよりも大きくすることに加えて、ＯＦＤＭ−ＣＤＭ処理を施す信号点●の位相とＯＦＤＭ処理を施す信号点の位相を異なるように配置するようになされている。因みに、図２２ではＱＰＳＫ変調を行う場合の信号点の配置を示しているが、ＱＰＳＫ変調に限らず、１６値ＱＡＭ等の他の変調方式の場合も同様である。
【０１３６】
これにより、ＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号の信号レベルを大きくすることで、ＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号の受信品質を向上し得ると共に、隣接する他セルにおけるＯＦＤＭ信号に対するＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号の干渉による受信品質の低下を抑制することができるようになる。
【０１３７】
このような送信信号を形成するための基地局の構成を、図２３に示す。図４との対応部分に同一符号を付して示す図２３において、無線基地局装置５０は、ＯＦＤＭ処理を施すための変調信号を形成する変調部５１と、ＯＦＤＭ−ＣＤＭ処理を施すための変調信号を形成する変調部５２とでそれぞれ異なる変調処理を行うようになっている。つまり、変調部５２は、変調部５１によりも変調後のシンボルの信号レベルが大きくなるような変調処理を施すと共に、変調後のシンボルの位相が変調部５１の変調後のシンボルの位相と異なるような変調処理を施す。具体的には、信号点のマッピング位置をずらすことで容易にこのような処理を行うことができる。
【０１３８】
以上の構成において、図２１に示すように、端末が、基地局ＡのＯＦＤＭ通信限界ＡＲ１０の外側でかつ基地局ＡのＯＦＤＭ−ＣＤＭ通信限界ＡＲ１１の内側に存在し、基地局ＡからＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を受信しているものとする。このとき端末は、基地局Ｂが他局宛てに送信するＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号からの干渉は拡散コードが異なるのでほとんど受けず、また他局宛のＯＦＤＭ信号からの干渉は信号点位置が異なるのでほとんど受けない。この結果、品質の良いＯＦＤＭ−ＣＤＭ復調信号を得ることができる。
【０１３９】
また端末が、基地局ＡのＯＦＤＭ信号の通信限界ＡＲ１０内に存在し、基地局ＡからＯＦＤＭ信号を受信している場合を考えると、基地局Ｂが他局宛に送信するＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号からの干渉は信号点位置が異なるのでほとんど受けない。この結果、品質の良いＯＦＤＭ復調信号を得ることができる。
【０１４０】
なお、ここではＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号の信号レベルをＯＦＤＭ信号の信号レベルよりも大きくした場合について述べたが、これとは逆に、ＯＦＤＭ信号の信号レベルをＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号の信号レベルよりも大きくした場合でも、同様の効果を得ることができる。
【０１４１】
また端末がＯＦＤＭ信号の通信限界ＡＲ１０内に存在するか、又はＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号の通信限界ＡＲ１１内に存在するかに応じて、どちらの信号レベルを大きくするかを選択するかを決定するようにすることも効果的である。例えば端末がＯＦＤＭの通信限界ＡＲ１０内に存在する場合には、ＯＦＤＭ信号の送信レベルをＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号の送信レベルよりも大きくすれば、自局宛のＯＦＤＭ信号を十分な受信レベルで受信できるのに加えて、基地局Ｂから送信されるＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号の影響を受けにくくなる。
【０１４２】
一方、端末がＯＦＤＭ−ＣＤＭの通信限界ＡＲ１１内に存在する場合には、ＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号の送信レベルをＯＦＤＭ信号の送信レベルよりも大きくすれば、自局宛のＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を十分な受信レベルで受信できるのに加えて、基地局Ｂから送信されるＯＦＤＭ信号の影響を受けにくくなる。
【０１４３】
このように、ＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号の信号点をＯＦＤＭ信号の信号点を異なるようにしたことにより、隣接する他セルからの異なる変調信号（自局宛の信号がＯＦＤＭ信号であれば、他セルにおけるＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号であり、自局宛の信号がＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号であれば、他セルにおけるＯＦＤＭ信号）による干渉を抑制して、品質の良い復調信号を得ることができるようになる。
【０１４４】
かくして以上の構成によれば、ＯＦＤＭ信号とＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ信号を混在させて送信する場合に、ＯＦＤＭ信号とＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号の信号点位置を一致させないようにしたことにより、他の局で送信された信号からの干渉を軽減することができるので、実施の形態１や実施の形態２の効果に加えて、受信品質を一段と向上させることができるようになる。
【０１４５】
（実施の形態５）
先ず、この実施の形態の原理について説明する。周波数が高い電波は、減衰が大きいため通信エリアは狭いが、周波数帯域を広くとれるため高速データ通信に適している。一方、周波数の低い電波は、周波数帯域を広くとれないため高速データ通信の点に関しては周波数の高い電波に劣るが、減衰が小さいため通信エリアを広くとることができる。
【０１４６】
この点に着目して、この実施の形態では、基地局から近い通信領域内に存在する端末に対しては周波数の高い電波を使って通信を行うと共に、基地局から遠い通信領域に存在する端末に対しては周波数の低い電波を使って通信を行うことを提案する。これにより、基地局から近い通信領域では通信品質を確保して高速データ通信を行うことができると共に、基地局から遠い通信領域では品質の劣化を抑制した通信を行うことができる。この結果、高速通信及び高品質通信の両立した通信を実現することができる。
【０１４７】
図２４は、この実施の形態における基地局１００と端末２００の位置関係の一例を示しており、ＡＲ３１は基地局１００が周波数１ＧＨｚ帯で送信した送信信号の通信限界を示しており、ＡＲ３０は基地局１００が周波数３０ＧＨｚ帯で送信した送信信号の通信限界を示している。この実施の形態では、端末２００が通信限界ＡＲ３０の内側に存在する場合には周波数３０ＧＨ帯で通信を行うと共に、端末２００が通信限界ＡＲ３０の外側でかつ通信限界ＡＲ３１の内側に存在する場合には周波数１ＧＨｚ帯で通信を行うようになっている。
【０１４８】
またこの実施の形態の場合には、端末２００が基地局１００からの受信信号に基づいて電波伝搬環境を推定し、基地局１００が端末２００から受け取った電波伝搬環境情報に基づいてどちらの周波数帯の送信信号を端末２００に送信するかを決定するようになっている。なお、どちらの周波数帯の信号を送信するかは、端末２００で推定した電波伝搬環境に基づいて決定する場合に限らず、例えば基地局１００で推定した電波伝搬環境に基づいて決定してもよく、または端末２００からの他の要求（例えば要求伝送速度、要求変調方式、要求伝送品質等）に応じて決定してもよく、さらには単純に基地局１００からの距離情報に基づいて決定してもよい。
【０１４９】
図２５に、この実施の形態の無線基地局装置１００の構成を示す。先ず、送信系について説明する。無線基地局装置１００は、送信ディジタル信号Ｄ１００を変調部１０１、１０２に入力する。また変調部１０１、１０２には、送信方法決定部１１１により決定された制御信号Ｓ１００が入力される。変調部１０１は、制御信号Ｓ１００が１ＧＨｚで通信することを示していた場合、送信ディジタル信号を１ＧＨｚ通信用の送信直交ベースバンド信号に変調して出力する。変調部１０２は、制御信号Ｓ１００が３０ＧＨｚで通信することを示していた場合、送信ディジタル信号を３０ＧＨｚ通信用の送信直交ベースバンド信号に変調して出力する。
【０１５０】
無線部１０３、１０４には、それぞれ１ＧＨｚ通信用の送信直交ベースバンド信号、３０ＧＨｚ通信用の送信直交ベースバンド信号が入力されると共に、制御信号Ｓ１００が入力される。無線部１０３は、制御信号Ｓ１００が１ＧＨｚ帯で通信することを示していた場合、１ＧＨｚ通信用の送信直交ベースバンド信号を１ＧＨｚ帯の無線周波数にアップコンバートする。無線部１０４は、制御信号Ｓ１００が３０ＧＨｚ帯で通信することを示していた場合、３０ＧＨｚ通信用の送信直交ベースバンド信号を３０ＧＨｚ帯の無線周波数にアップコンバートする。
【０１５１】
これにより、制御信号Ｓ１００が１ＧＨｚ帯で通信することを示していた場合には、送信ディジタル信号Ｄ１００が１ＧＨｚ帯の送信信号とされてアンテナ１０５から出力され、一方、制御信号Ｓ１００が３０ＧＨｚ帯で通信することを示していた場合には、送信ディジタル信号Ｄ１００が３０ＧＨｚ帯の送信信号とされてアンテナ１０６から出力される。因みに、この実施の形態の場合、アンテナ１０５からは１ＧＨｚを中心周波数として帯域が５ＭＨｚの送信信号を出力し、アンテナ１０６からは３０ＧＨｚを中心周波数として、帯域が１００ＭＨｚの送信信号を出力するようになっている。
【０１５２】
図２６に、アンテナ１０５、１０６から出力される送信信号のフォーマットを示す。各アンテナ１０５、１０６からは、データシンボルに加えて、端末２００側で電波伝搬環境を推定するための推定用シンボルと、端末２００にどちらの周波数帯域の信号を送っているかを知らせて端末２００の受信復調動作を制御するための制御用シンボルが付加されて送信される。この推定用シンボルや制御用シンボルはデータシンボルの前後に付加するようにしてもよく、又は一定間隔毎に送信するようにしてもよい。
【０１５３】
図２５に戻って、無線基地局装置１００の受信系の構成を説明する。無線基地局装置１００は、端末２００からの信号をアンテナ１０７で受信すると、これを無線部１０８を介して復調部１０９に送出する。復調部１０９によって復調された信号は信号分離部１１０に送出される。信号分離部１１０は、復調された受信信号を、データ信号Ｓ２００と、電波伝搬環境推定情報Ｓ２０１及び要求情報Ｓ２０２とに分離し、このうち電波伝搬環境推定情報Ｓ２０１及び要求情報Ｓ２０２を送信方法決定部１１０に送出する。ここで電波伝搬環境推定情報Ｓ２０１は、端末２００が無線基地局装置１００からの信号を受信したときの受信品質を示す情報である。また要求情報Ｓ２０２は、端末２００が要求する要求伝送速度や要求変調方式、要求伝送品質を示す情報である。
【０１５４】
送信方法決定部１１１には、電波伝搬環境推定情報Ｓ２０１及び要求情報Ｓ２０２に加えて、ＲＮＣ（Radio Network Controller）からの通信トラフィック情報Ｓ２０３が入力され、送信方法決定部１１１はこれらの情報に基づいて、各端末２００に１ＧＨｚ帯の信号を送信するか又は３０ＧＨｚ帯の信号を送信するかを決定し、決定結果を変調部１０１、１０２及び無線部１０３、１０４を制御するための制御信号Ｓ１００として出力する。具体的には、通信トラフィックが許す限り、伝搬伝搬環境が悪い場合には１ＧＨｚ帯の信号を送信し、電波伝搬環境が良い場合には３０ＧＨｚ帯の信号を送信する。
【０１５５】
このようにこの実施の形態の無線基地局装置１００は、通信相手の端末から送られてきた電波伝搬環境情報や要求情報に応じて、その端末に送信する送信ディジタル信号を１ＧＨｚ帯の信号で送信するか３０ＧＨｚ帯の信号で送信するかを選択して送信するようになっている。
【０１５６】
次に、図２７を用いて、無線基地局装置１００と通信を行う通信端末２００の構成について説明する。通信端末２００は無線基地局装置１００から送信される１ＧＨｚ帯の信号又は３０ＧＨｚ帯の信号を選択的に受信復調し得るようになっている。
【０１５７】
先ず受信系について説明する。通信端末１００は、アンテナ２０１で受信した信号を１ＧＨｚ帯受信処理部２０３に入力すると共に、アンテナ２０２で受信した信号を３０ＧＨｚ帯受信処理部２０４に入力する。１ＧＨｚ帯受信処理部２０３の無線部２０５は受信信号に対して１ＧＨｚの搬送波を乗じる。一方、３０ＧＨｚ帯受信処理部２０４の無線部２０６は受信信号に対して３０ＧＨｚの搬送波を乗じる。これにより、１ＧＨｚ帯及び３０ＧＨｚ帯の受信信号が検波処理され、処理後の信号が復調部２０７、２０８及び電波伝搬環境推定部２０９、２１０に送出される。
【０１５８】
復調部２０７、２０８は、無線処理後の信号を復調し、復調後の信号を選択部２１１に送出する。選択部２１１は、復調後の信号に含まれる制御情報（すなわち基地局１００がその端末宛の送信データを１ＧＨｚ帯で送ったか、又は３０ＧＨｚ帯で送ったかを示す情報）に応じて、復調部２０７からの出力信号又は復調部２０８からの出力信号のうちいずれか一方を選択的に出力する。これにより、無線基地局装置１００により送信データを１ＧＨｚ帯の搬送波に重畳して送信した場合でも３０ＧＨｚ帯の搬送波に重畳して送信した場合でも、送信データを受信復調して受信ディジタル信号を得ることができるようになっている。
【０１５９】
電波伝搬環境推定部２０９、２１０は、無線部２０５、２０６から出力される信号のうち電波伝搬環境推定用の既知信号に基づいて、１ＧＨｚ帯の通信状態、３０ＧＨｚ帯の通信状態を推定する。具体的には、１ＧＨｚ帯、３０ＧＨｚ帯それぞれについて、受信信号のマルチパス、電界強度、ドップラ周波数、干渉電力、妨害波強度、遅延プロファイル、電波の到来方向、偏波状態等を測定することにより、基地局との間の電波伝搬環境を推定する。
【０１６０】
ここで、１ＧＨｚ帯で伝搬された信号と、３０ＧＨｚ帯で伝搬された信号では、劣化の仕方が異なるので（例えば上述したように３０ＧＨｚ帯で伝搬された信号の方が伝搬路での減衰が大きい）、電波伝搬環境推定部２０９で推定される推定値と電波伝搬環境推定部２１０で推定される推定値は異なるものとなる。電波伝搬環境推定部２０９で推定された電波伝搬環境推定情報Ｓ３００及び電波伝搬環境推定部２１０で推定された電波伝搬環境推定情報Ｓ３０１は、送信系の情報生成部２１２に送出される。
【０１６１】
情報生成部２１２には、２つの電波伝搬環境推定情報Ｓ３００、Ｓ３０１に加えて、送信データＤ２００及び要求情報Ｓ３０２が入力される。情報生成部２１２は、これらのデータ及び情報から、図２８に示すようなフレームフォーマットの信号を構成する。この信号は、続く変調部２１３により変調され、無線部２１４により無線周波数にアップコンバートされた後、アンテナ２１５から出力される。
【０１６２】
このように通信端末２００においては、無線基地局装置１００から送信された１ＧＨｚ帯の信号及び３０ＧＨｚ帯の信号を選択的に復調できると共に、無線基地局装置１００に１ＧＨｚ帯での通信状態及び３０ＧＨｚ帯での通信状態を通知できるようになっている。
【０１６３】
かくして以上の構成によれば、送信相手局との間の電波伝搬環境や送信相手局からの要求に応じて、異なる周波数帯域のいずれか一つを選択し、選択した周波数帯域で送信データを送信するようにしたことにより、高速通信及び高品質通信の両立した通信を実現することができる。
【０１６４】
（他の実施の形態）
なお上述の実施の形態１では、無線基地局装置を図４に示すように構成した場合について述べたが、図２９に示すように構成してもよい。すなわち図４との対応部分に同一符号を付して示す図２９の無線基地局装置３００は、拡散部４とシリアルパラレル変換部５の接続位置が逆となっている。つまりシリアルパラレル変換後の各データを拡散部４により拡散処理する。
【０１６５】
同様に実施の形態１では、通信端末を図５に示すように構成した場合について述べたが、図３０に示すように構成してもよい。すなわち図５との対応部分に同一符号を付して示す図３０の通信端末３１０は、逆拡散部１６とパラレルシリアル変換部１４の接続位置が逆となっている。つまり逆拡散部１６により逆拡散処理した信号をパラレルシリアル変換する。
【０１６６】
また上述の実施の形態２における無線基地局装置２０の送信部２１を、図３１に示すように構成してもよい。すなわち図１０との対応部分に同一符号を付して示す図３１の送信部３２０は、拡散部３２とシリアルパラレル変換部３３の接続位置が逆となっている。つまりシリアルパラレル変換後の各データを拡散部３２により拡散処理する。
【０１６７】
同様に実施の形態２における通信端末４０の受信部４２を、図３２に示すように構成してもよい。すなわち図１２との対応部分に同一符号を付して示す図３２の受信部３３０は、逆拡散部１６とパラレルシリアル変換部１４の接続位置が逆となっている。つまり逆拡散部１６により逆拡散処理された信号をパラレルシリアル変換する。
【０１６８】
また上述の実施の形態１〜３では、通信端末１０、４０がＯＦＤＭ信号とＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号の混在信号から、ＯＦＤＭ信号の元のデータとＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号の元のデータを復元する方法として、混在信号を、パラレルシリアル変換部１３及び復調部１５を通過させることによりＯＦＤＭ信号の元のデータを復元すると共に、パラレルシリアル変換部１４、逆拡散部１６及び復調部１７を通過させることによりＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号の元のデータを復元する場合について述べたが、これに限らない。
【０１６９】
例えば混在信号から予めＯＦＤＭ信号を抽出し、これをパラレルシリアル変換部１３及び復調部１５を通過させることによりＯＦＤＭ信号の元のデータを復元するようにしてもよい。同様に、混在信号から予めＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を抽出し、これをパラレルシリアル変換部１４、逆拡散部１６及び復調部１７を通過させることによりＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号の元のデータを復元するようにしてもよい。
【０１７０】
また上述の実施の形態２では、送信対象となる通信端末の受信状態に応じて、各通信端末に送信する信号を、ＯＦＤＭ信号とＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号とで適応的に切り替える場合について述べたが、本発明はこれに限らず、通信端末までの距離に応じ、通信端末までの距離が所定値未満の場合、通信端末に対してＯＦＤＭ信号を送出すると共に、通信端末までの距離が所定値以上の場合、通信端末に対してＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を送出するようにしても上述した実施の形態２と同様の効果を得ることができる。
【０１７１】
また上述した実施の形態１〜５では、本発明による無線通信装置を無線基地局装置に適用し、無線基地局装置から通信端末への送信を例にとって説明したが、本発明はこれに限らず、互いに無線通信を行う通信局同士の通信に広く適用することができる。
【０１７２】
さらに上述した実施の形態では、通信相手局との間の電波伝搬環境に応じて、送信する信号をＯＦＤＭ信号とＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号とで適応的に切り替えたり、周波数の高い信号と周波数の低い信号とで適応的に切り替えるようにした場合について述べたが、通信相手局から送られた遅延プロファイル、到来方向、偏波状態のいずれかの情報に基づいて変調方式を適応的に切り替えるようにしてもよい。
【０１７３】
例えば通信相手局で測定した遅延プロファイルが、電界強度の高い遅延波が複数存在する（遅延波の影響が大きい）ことを示すであった場合、送信信号に対してＱＰＳＫ変調を施し、電界強度の高い遅延波が存在しないことを示すものが受信された場合、１６値ＱＡＭ変調を施すようにする。
【０１７４】
また通信相手局で測定した偏波状態が、送信した偏波に対し、受信した偏波状態が著しく異なることを示すものが受信された場合、送信信号に対してＱＰＳＫ変調を施し、受信した偏波状態がほぼ等しいことを示すものが受信された場合、１６値ＱＡＭ変調を施すようにする。
【０１７５】
このようにすれば、上述した実施の形態と同様に高速通信及び高品質通信の両立した通信を行うことができるようになる。
【０１７６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、送信データに対して、ＯＦＤＭ処理を施すと共にＯＦＤＭ−ＣＤＭ処理を施し、これら２つの変調方式により形成したＯＦＤＭ信号とＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号の２種類の変調信号を送信するようにしたことにより、高速通信及び高品質通信の両立した無線通信装置及び無線通信方法を実現できる。さらに、１送信フレーム内で、ＯＦＤＭ−拡散信号を送信する時間（又は周波数）とＯＦＤＭ信号を送信する時間（又は周波数）を、ＯＦＤＭ−拡散信号を送信する送信相手局の数とＯＦＤＭ信号を送信する送信相手局の数とに応じて可変とした送信フレームを構成したことにより、各送信相手局に対して公平性のあるデータ送信を行うことができる。
【０１７７】
また送信相手局宛の送信データを、第１の周波数帯域で送信するか、又は当該第１の周波数帯域よりも周波数の高い第２の周波数帯域で送信するかを選択して送信するようにしたことにより、高速通信及び高品質通信の両立した無線通信装置及び無線通信方法を実現できる。
【０１７８】
さらに送信相手局との間の電波伝搬環境や送信相手局からの要求に応じて、予め発信する信号の変調方式をＯＦＤＭ信号とＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号（または第１の周波数帯域の信号と第２の周波数帯域の信号）とで切り替えるようにしたことにより、ＯＦＤＭ信号とＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号（第１の周波数帯域の信号と第２の周波数帯域の信号）の２種類の信号を送信する場合に、無駄なデータの送信を抑制することができる。この結果、高速通信及び高品質通信を両立し得るのに加えて、限りある伝搬路資源を有効利用できると共に、無線通信装置の実質的なデータ伝送効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による通信フレーム構成の一例を示す図
【図２】本発明による通信フレーム構成の一例を示す図
【図３】フレーム構成情報をのせる制御情報シンボルの通信フレーム中の配置の一例を示す図
【図４】本発明の実施の形態１に係る無線基地局装置の構成を示すブロック図
【図５】実施の形態１の通信端末の構成を示すブロック図
【図６】実施の形態１の動作の説明に供する無線基地局装置と通信端末の配置を示す図
【図７】本発明の実施の形態２に係る通信フレーム構成の一例を示す図
【図８】本発明の実施の形態２に係る通信フレーム構成の一例を示す図
【図９】実施の形態２の通信フレームの切り替えの説明に供する無線基地局装置と通信端末の配置を示す図
【図１０】本発明の実施の形態２に係る無線基地局装置の構成を示すブロック図
【図１１】実施の形態２の通信端末の送信信号の構成を示す図
【図１２】実施の形態２の通信端末の構成を示すブロック図
【図１３】ＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を送信する時間とＯＦＤＭ信号を送信する時間を固定とした場合の通信フレーム構成例を示す図
【図１４】ＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を送信する時間とＯＦＤＭ信号を送信する時間を固定とし、かつＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号をマルチコード多重した場合の通信フレーム構成例を示す図
【図１５】送信端末数に応じてＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を送信する時間とＯＦＤＭ信号を送信する時間を可変とした場合の通信フレーム構成例を示す図
【図１６】送信端末数に応じてＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を送信する時間とＯＦＤＭ信号を送信する時間を可変とし、かつＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号をマルチコード多重した場合の通信フレーム構成例を示す図
【図１７】ＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を送信する周波数帯域とＯＦＤＭ信号を送信する周波数帯域を固定とした場合の通信フレーム構成例を示す図
【図１８】ＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を送信する周波数帯域とＯＦＤＭ信号を送信する周波数帯域を固定とし、かつＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号をマルチコード多重した場合の通信フレーム構成例を示す図
【図１９】送信端末数に応じてＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を送信する周波数帯域とＯＦＤＭ信号を送信する周波数帯域を可変とした場合の通信フレーム構成例を示す図
【図２０】送信端末数に応じてＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号を送信する周波数帯域とＯＦＤＭ信号を送信する周波数帯域を可変とし、かつＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号をマルチコード多重した場合の通信フレーム構成例を示す図
【図２１】実施の形態４でのＯＦＤＭ信号の通信限界、ＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号の通信限界と通信端末の位置とを示す図
【図２２】実施の形態４でのＯＦＤＭ信号とＯＦＤＭ−ＣＤＭ信号の信号点位置を示す図
【図２３】実施の形態４の無線基地局装置の構成を示すブロック図
【図２４】１ＧＨｚ帯の電波の通信限界と３０ＧＨｚ帯の電波の通信限界との関係を示す図
【図２５】実施の形態５の無線基地局装置の構成を示すブロック図
【図２６】実施の形態５での無線基地局装置からの送信信号の内容を示す図
【図２７】実施の形態５の通信端末の構成を示すブロック図
【図２８】実施の形態での通信端末からの送信信号の内容を示す図
【図２９】他の実施の形態による無線基地局装置の送信部の構成を示すブロック図
【図３０】他の実施の形態による通信端末の受信部の構成を示すブロック図
【図３１】他の実施の形態による無線基地局装置の送信部の構成を示すブロック図
【図３２】他の実施の形態による通信端末の受信部の構成を示すブロック図
【図３３】ＯＦＤＭ−ＣＤＭ処理前のディジタルシンボルの状態を示す模式図
【図３４】周波数領域拡散方式での変調処理後の各チップの配置を示す模式図
【図３５】周波数領域拡散方式により生成されるＯＦＤＭシンボルの信号パターンを示す模式図
【符号の説明】
１、２０、５０、１００、３００ 無線基地局装置
２、５、８、３０、３３、３６ シリアルパラレル変換部（Ｓ／Ｐ）
３、３１ 逆離散フーリエ変換部（ＩＤＦＴ）
４、３２ 拡散部
６、１１、２３、３４、４６、１０３、１０４、１０８、２０５、２０６、２１４ 無線部
７、３５、４７ 送信電力増幅部
９ フレーム構成部
１０、４０、２００、３１０ 通信端末
１２ 離散フーリエ変換部（ＤＦＴ）
１３、１４、１８ パラレルシリアル変換部（Ｐ／Ｓ）
１５、１７、１０９、２０７、２０８ 復調部
１６ 逆拡散部
１９ 制御情報復調部
２４ 検波部
２５ データ検出部
２６ フレーム構成決定部
４３、２０９、２１０ 電波伝搬環境推定部
４４ 送信データ形成部
４５ 直交ベースバンド信号形成部
１０１、１０２、２１３ 変調部
ＡＮ１、ＡＮ２、１０５、１０６、１０７、２０１、２０２、２１５ アンテナ
Ｄ１、Ｄ１００ 送信ディジタル信号
Ｄ２、Ｄ３、Ｄ２１、Ｄ２２ パラレル信号
Ｄ４、Ｄ２３、Ｄ２００ 送信データ
Ｄ５、Ｓ２６ フレーム構成信号
Ｓ１０、Ｓ２０ 受信信号
Ｓ２５、Ｄ４１、Ｓ２０１、Ｓ３００、Ｓ３０１ 電波伝搬環境推定情報
Ｓ２７、Ｄ４２、Ｓ２０２、Ｓ３０２ 要求情報
Ｓ１００ 制御信号
Ｓ２０３ 通信トラフィック情報
ＡＲ１ ＯＦＤＭ−ＣＤＭ受信可能領域
ＡＲ２ ＯＦＤＭ受信可能領域
ＡＲ１０、ＡＲ２０ ＯＦＤＭ通信限界
ＡＲ１１、ＡＲ２１ ＯＦＤＭ−ＣＤＭ通信限界
ＡＲ３０ ３０ＧＨｚ帯通信限界
ＡＲ３１ １ＧＨｚ帯通信限界

Claims (14)

1. 送信信号に対して直交周波数分割多重処理を施すことによりＯＦＤＭ信号を形成するＯＦＤＭ変調手段と、
   前記送信信号に対して拡散処理及び直交周波数分割多重処理を施すことによりＯＦＤＭ−拡散信号を形成するＯＦＤＭ−拡散変調手段と、
   前記ＯＦＤＭ変調手段及び前記ＯＦＤＭ−拡散変調手段により形成された前記ＯＦＤＭ信号と前記ＯＦＤＭ−拡散信号とが混在した送信フレームであって、１送信フレーム内で、前記ＯＦＤＭ−拡散信号を送信する時間と前記ＯＦＤＭ信号を送信する時間を、前記ＯＦＤＭ−拡散信号を送信する送信相手局の数と前記ＯＦＤＭ信号を送信する送信相手局の数とに応じて可変とした送信フレームを構成するフレーム構成手段と、
   前記フレーム構成手段により構成された送信フレーム信号を送信する送信手段と、
   を具備する無線通信装置。
2. 送信信号に対して直交周波数分割多重処理を施すことによりＯＦＤＭ信号を形成するＯＦＤＭ変調手段と、
   前記送信信号に対して拡散処理及び直交周波数分割多重処理を施すことによりＯＦＤＭ−拡散信号を形成するＯＦＤＭ−拡散変調手段と、
   前記ＯＦＤＭ変調手段及び前記ＯＦＤＭ−拡散変調手段により形成された前記ＯＦＤＭ信号と前記ＯＦＤＭ−拡散信号とが混在した送信フレームであって、１送信フレーム内で、前記ＯＦＤＭ−拡散信号に使用する周波数帯域と前記ＯＦＤＭ信号に使用する周波数帯域を、前記ＯＦＤＭ−拡散信号を送信する送信相手局の数と前記ＯＦＤＭ信号を送信する送信相手局の数とに応じて可変とした送信フレームを構成するフレーム構成手段と、
   前記フレーム構成手段により構成された送信フレーム信号を送信する送信手段と、
   を具備する無線通信装置。
3. 前記フレーム構成手段は、
   周波数−時間軸において、同一の周波数帯域に前記ＯＦＤＭ信号と前記ＯＦＤＭ−拡散信号を混在させて配置すると共に各時点ではいずれか一方の信号を周波数方向に配置することにより、前記送信フレームを構成する
   請求項１に記載の無線通信装置。
4. 前記フレーム構成手段は、
   周波数−時間軸において、同一の時間に前記ＯＦＤＭ信号と前記ＯＦＤＭ−拡散信号を混在させて配置すると共に各周波数帯域ではいずれか一方の信号を時間方向に配置することにより、前記送信フレームを構成する
   請求項２に記載の無線通信装置。
5. 前記フレーム構成手段は、各送信相手局との間の電波伝搬環境に応じて、各送信相手局に送信する信号を、前記ＯＦＤＭ信号と前記ＯＦＤＭ−拡散信号とで適応的に切り替えて前記送信フレームを構成する
   請求項１から請求項４のいずれかに記載の無線通信装置。
6. 前記フレーム構成手段は、送信相手局までの距離に応じて、当該送信相手局までの距離が所定値未満の場合、当該送信相手局に送信する信号としてＯＦＤＭ信号を選択すると共に、当該送信相手局までの距離が所定値以上の場合、当該送信相手局に送信する信号としてＯＦＤＭ−拡散信号を選択して前記送信フレームを構成する
   請求項１から請求項４のいずれかに記載の無線通信装置。
7. 前記電波伝搬環境は、通信相手局で得られた受信信号の遅延プロファイル、電波到来方向、偏波状態のいずれかを含む請求項５に記載の無線通信装置。
8. 送信相手局からの要求情報に応じて、当該送信相手局宛の信号としてＯＦＤＭ信号を送信するか、又はＯＦＤＭ−拡散信号を送信するかを選択する請求項１又は２に記載の無線通信装置。
9. 前記ＯＦＤＭ変調手段により処理される信号のＩ−Ｑ平面上での信号点位置と、前記ＯＦＤＭ−拡散変調手段により処理される信号のＩ−Ｑ平面上での信号点位置を異なるようにする請求項１又は２に記載の無線通信装置。
10. 送信信号に対して直交周波数分割多重処理を施すことによりＯＦＤＭ信号を形成すると共に、前記送信信号に対して拡散処理及び直交周波数分割多重処理を施すことによりＯＦＤＭ−拡散信号を形成し、
    周波数−時間軸において、１送信フレーム内で、ＯＦＤＭ−拡散信号を送信する時間とＯＦＤＭ信号を送信する時間とを、ＯＦＤＭ−拡散信号を送信する送信相手局の数とＯＦＤＭ信号を送信する送信相手局の数とに応じて割り当てて送信する、
    無線通信方法。
11. 送信信号に対して直交周波数分割多重処理を施すことによりＯＦＤＭ信号を形成すると共に、前記送信信号に対して拡散処理及び直交周波数分割多重処理を施すことによりＯＦＤＭ−拡散信号を形成し、
    周波数−時間軸において、１送信フレーム内で、ＯＦＤＭ−拡散信号に使用する周波数帯域とＯＦＤＭ信号に使用する周波数帯域とを、ＯＦＤＭ−拡散信号を送信する送信相手局の数とＯＦＤＭ信号を送信する送信相手局の数とに応じて割り当てて送信する、
    無線通信方法。
12. 送信相手局にＯＦＤＭ信号を送信するか又はＯＦＤＭ−拡散信号を送信するかを、当該送信相手局との間の電波伝搬環境に応じて選択する請求項１０又は１１に記載の無線通信方法。
13. 送信相手局からの要求情報に応じて、当該送信相手局宛の信号としてＯＦＤＭ信号を送信するか、又はＯＦＤＭ−拡散信号を送信するかを選択する請求項１０又は１１に記載の無線通信方法。
14. ＯＦＤＭ信号を形成する送信信号のＩ−Ｑ平面上での信号点位置と、ＯＦＤＭ−拡散信号を形成する送信信号のＩ−Ｑ平面上での信号点位置を異なるようにする請求項１０又は１１に記載の無線通信方法。

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