JP2008172541A - 基地局装置、通信端末装置、通信システム及び通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】データ部分の伝送量を多くすることができ、周波数選択性フェージングに耐性があり、伝送損失の少ないＢＳを選択すること。
【解決手段】ＯＦＤＭ送信装置１００は、電力測定用パイロットを１フレームに１ＯＦＤＭシンボル設定し、各基地局装置に電力測定用パイロットのサブキャリア番号を割り当てるとともに、各基地局装置間で共通なフレームタイミングにより電力測定用パイロットを送信し、通信端末装置２００は、シンボル同期信号を出力する自己相関器２１０と、受信した電力測定用パイロットから、１／２有効シンボル長の周期を持つ同一波形の繰り返しとなる繰り返し波形部分の自己相関特性をとる自己相関器２２０と、繰り返し波形部分の自己相関特性をフレーム単位に同相加算平均して、時間軸上の電力測定用パイロットの位置フレームタイミングを検出する同相加算平均部２３０とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、マルチキャリア通信を行う基地局装置、通信端末装置、通信システム及び通信方法に関する。

近年、無線通信、特に移動体通信では、音声以外に画像やデータなどの様々な情報が伝送の対象になっている。今後は、多様なコンテンツの伝送に対する需要がますます高くなることが予想されるため、高信頼かつ大容量で高速な伝送に対する必要性がさらに高まることが予想される。移動体通信において高速伝送を行う場合、マルチパスによる遅延波の影響が無視できなくなり、周波数選択性フェージングにより伝送特性が劣化する。

そこで、周波数選択性フェージング対策技術の一つとして、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式などのマルチキャリア変調方式が注目されている。マルチキャリア変調方式は、周波数選択性フェージングが発生しない程度に伝送速度が抑えられた複数の搬送波（サブキャリア）を用いてデータを伝送することにより、結果的に高速伝送を行う技術である。特に、ＯＦＤＭ方式は、データが配置される複数のサブキャリアが相互に直交しているため、マルチキャリア変調方式の中で最も周波数利用効率が高い方式であり、また、比較的簡単なハードウエア構成で実現できることから、とりわけ注目されている。

移動体通信において、通信エリアを複数のセルと呼ぶ平面区間に分割し、セル単位に基地局装置（以下、適宜ＢＳ：Base Stationという）を配置し、広範囲の通信エリアを提供するマルチセルという手法が採用されている。ここで通信端末装置（以下、適宜ＭＳ：Mobile Stationという）ではマルチセル環境で複数のＢＳから最も通信するのに適した伝送損失の少ないＢＳを選択するセルサーチと呼ぶプロセスが必要である。

ＯＦＤＭ方式におけるセルサーチ法として、例えば特許文献１、特許文献２が開示されている。また、ＯＦＤＭ方式における変調方式については特許文献３が開示されている。

特許文献１には、時間軸方向に制御チャネル領域とデータチャネル領域とを分割し、制御チャネル領域内で周波数をサブキャリア群に分割し、各ＢＳは分割したサブキャリア群にセルサーチチャネルを割当てて送信し、ＭＳは受信したセルサーチチャネルの受信電界強度を測定していずれのＢＳと通信可能な状態にあるかを判断する通信装置が記載されている。

特許文献２には、データチャネル領域と制御チャネル領域とをサブキャリアで分割し、各ＢＳは特定のサブキャリアに割り当てた制御チャネルを送信し、ＭＳは制御チャネルが割り当てられたサブキャリア群だけを受信し、制御チャネルの情報から通信するのに最適なＢＳを選択する移動局及び基地局装置が記載されている。

また、特許文献３には、ＯＦＤＭ変調方式において、偶数サブキャリア／奇数サブキャリアの性質を応用してマルチパス妨害を低減するＯＦＤＭ変調器が開示されている。

図１９は、従来のＯＦＤＭシステムの周波数とフレーム構成を示す図である。図１９中、縦軸は時間を、横軸は周波数を示しており、より具体的には縦軸の時間はフレームタイミング１，２，…を、横軸の周波数はＯＦＤＭシステムのサブキャリア番号１，２，…を示している。また、図１９中ハッチングは、データを示す。

図１９に示すように、従来のＯＦＤＭシステムでは、フレームタイミングを検出するためのヌルシンボル１１が必要であることに加え、フレームタイミング１１を検出したあと、さらに通信すべき基地局を特定するためのセルサーチチャネル１２が必要となり、１フレームに合計２シンボル分通信データでないＯＦＤＭシンボルが存在する。
特開２００２−３３５５５７号公報 特開２００３−２６４５２４号公報 特開平８−９７７９８号公報

しかしながら、このような従来のセルサーチ方法にあっては、以下のような問題点がある。

特許文献１記載の装置では、セルサーチチャネル自体には、時間軸方向において他のシンボルと区別する手段がなく、受信電界強度測定用セルサーチチャネルとは別に、時間軸方向におけるセルサーチチャネルの位置を特定するための時間軸方向における制御チャネル領域とデータチャネル領域とを区別する専用のシンボルを設けている。このため、データ部分の伝送量が少なくなるという問題がある。

また、特許文献２記載の装置では、特定のサブキャリアに割り当てられた制御チャネルの電力平均値の大きさによって通信すべきＢＳを決定するとしており、周波数選択性フェージングによるサブキャリアの受信電力の変動に追従できないという問題がある。

また、特許文献３記載の装置では、ＯＦＤＭにおける偶数サブキャリア／奇数サブキャリアの性質を応用しているものの、ＢＳ−ＭＳ間通信の損失の程度を忠実に反映しているとは言い難く、また時間時方向のタイミング特定については何ら言及していない。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、データ部分の伝送量を多くすることができ、周波数選択性フェージングに耐性があり、通信するのに適した伝送損失の少ないＢＳを選択することができる基地局装置、通信端末装置、通信システム及び通信方法を提供することを目的とする。

本発明の基地局装置は、マルチキャリア通信を行う基地局装置であって、電力測定用パイロットを１フレームに１シンボル設ける設定手段と、各基地局装置に前記電力測定用パイロットのサブキャリア番号を割り当てる割当手段と、前記各基地局装置間で共通なフレームタイミングにより前記電力測定用パイロットを送信する送信手段とを備える構成を採る。

本発明の通信端末装置は、マルチキャリア通信を行う通信端末装置であって、１フレームに１シンボル設けられた電力測定用パイロットを受信する受信手段と、受信した電力測定用パイロットから、１／２有効シンボル長の周期を持つ同一波形又は１／２有効シンボル長の周期を持ち、符号が反転した波形の繰り返しとなる繰り返し波形部分の自己相関特性をとる自己相関手段と、前記繰り返し波形部分の自己相関特性をフレーム単位に同相加算平均して、時間軸上の電力測定用パイロットの位置であるフレームタイミングを検出するフレームタイミング検出手段とを備える構成を採る。

本発明の通信システムは、マルチキャリア通信を行う通信システムであって、基地局装置は、電力測定用パイロットを１フレームに１シンボル設ける設定手段と、各基地局装置に前記電力測定用パイロットのサブキャリア番号を割り当てる割当手段と、前記各基地局装置間で共通なフレームタイミングにより前記電力測定用パイロットを送信する送信手段とを備え、通信端末装置は、１フレームに１シンボル設けられた電力測定用パイロットを受信する受信手段と、受信した電力測定用パイロットから、１／２有効シンボル長の周期を持つ同一波形又は１／２有効シンボル長の周期を持ち、符号が反転した波形の繰り返しとなる繰り返し波形部分の自己相関特性をとる自己相関手段と、前記繰り返し波形部分の自己相関特性をフレーム単位に同相加算平均して、時間軸上の電力測定用パイロットの位置であるフレームタイミングを検出するフレームタイミング検出手段とを備える構成を採る。

本発明の通信方法は、マルチキャリア通信を行う通信方法であって、送信側では、電力測定用パイロットを１フレームに１シンボル設けるステップと、各基地局装置に前記電力測定用パイロットのサブキャリア番号を割り当てるステップと、前記各基地局装置間で共通なフレームタイミングにより前記電力測定用パイロットを送信するステップとを実行し、受信側では、１フレームに１シンボル設けられた電力測定用パイロットを受信するステップと、受信した電力測定用パイロットから、１／２有効シンボル長の周期を持つ同一波形又は１／２有効シンボル長の周期を持ち、符号が反転した波形の繰り返しとなる繰り返し波形部分の自己相関特性をとるステップと、前記繰り返し波形部分の自己相関特性をフレーム単位に同相加算平均して、時間軸上の電力測定用パイロットの位置であるフレームタイミングを検出するステップとを実行する。

本発明によれば、電力測定用パイロットがタイミング検出用シンボルを兼用しており、１フレームに１シンボルの制御用チャネル領域で済み、データ部分の伝送量が多い。したがって、データ部分の伝送量を多くすることができる基地局装置、通信端末装置、通信システム及び通信方法を実現することができる。

以下、本発明の一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ＯＦＤＭ送信装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態の基地局装置及び通信端末装置は、ＯＦＤＭ通信装置に適用した例である。

図１において、ＯＦＤＭ送信装置１００は、パラレルシリアル変換部（Ｐ／Ｓ）１０１、フレーム同期部１０２、逆高速フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）１０３、ＲＦ部１０４、及び送信アンテナ１０５を備えて構成される。

パラレルシリアル変換部（Ｐ／Ｓ）１０１には、複数の送信データとパイロット（Ｐｉｌｏｔ）の情報と、基地局（ＢＳ：Base Station）固有の情報が同時に入力され、パラレルシリアル変換部（Ｐ／Ｓ）１０１は、これら複数のデータを、フレーム同期部１０２から入力されるフレームタイミング信号に同期して所望のタイミングでシリアルデータに変換してＩＦＦＴ１０３に出力する。

フレーム同期部１０２は、隣接する他の基地局との同期情報を基に、パラレルシリアル変換部（Ｐ／Ｓ）１０１へフレームタイミング信号を出力する。

逆高速フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）１０３は、時間軸のデータを周波数軸データへ変換する。

ＲＦ部１０４は、ベースバンド帯周波数信号をＲＦ帯周波数信号へ周波数変換する。

送信アンテナ１０５は、ＲＦ帯周波数信号を空中へ送信する。

上記パラレルシリアル変換部（Ｐ／Ｓ）１０１は、電力測定用パイロットを１フレームに１ＯＦＤＭシンボル設ける設定手段と、各基地局装置に前記電力測定用パイロットのサブキャリア番号を割り当てる割当手段としての機能を備える。本実施の形態では、第１の基地局装置に偶数番号を割り当て、順次、他の基地局装置に、今までに割り当てされていない他の偶数番号を割り当てる。また、上記ＲＦ部１０４及び送信アンテナ１０５は、各基地局装置間で同期をとり、かつ各基地局装置間で共通なフレームタイミングにより電力測定用パイロットを送信する送信手段の一部としての機能を有する。

ＯＦＤＭ送信装置１００では、送信データはパラレルシリアル変換部（Ｐ／Ｓ）１０１によりパラレルシリアル変換され、パラレルシリアル変換された信号は、逆高速フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）１０３により逆高速フーリエ変換処理される。これによって、周波数軸上に配置された信号が時間波形に変換されてＯＦＤＭ信号が得られる。ＩＦＦＴ１０３の出力信号は、図示しないＤ／Ａ変換部（ＤＡＣ）によりＤ／Ａ変換され、図示しない増幅部（ＡＭＰ）により増幅後、送信アンテナ１０５から発信される。

図２は、ＯＦＤＭ送信装置１００からの送信データを受信する通信端末装置の構成を示すブロック図である。

図２において、通信端末装置２００は、受信アンテナ２０１、ＲＦ部２０２、Ａ／Ｄ変換部（ＡＤＣ）２０３、シリアルパラレル変換部（Ｓ／Ｐ）２０４、高速フーリエ変換部（ＦＦＴ）２０５、等化器２０６、自己相関器２１０（自己相関器<１>）、自己相関器２２０（自己相関器<２>）、同相加算平均部２３０、及びＰｉｌｏｔ電力測定回路２４０を備えて構成される。

受信アンテナ２０１は、ＲＦ帯周波数信号を受信する。

ＲＦ部２０２は、ＲＦ帯周波数信号をベースバンド帯周波数信号へ周波数変換する。

上記受信アンテナ２０１及びＲＦ部２０２は、１フレームに１ＯＦＤＭシンボル設けられた電力測定用パイロットを受信する受信手段の一部としての機能を有する。

Ａ／Ｄ変換部（ＡＤＣ）２０３は、受信したアナログのＯＦＤＭシンボルの有効シンボル部分を、予め決定しているＦＦＴサイズ分サンプリングしてデジタル変換する。

シリアルパラレル変換部（Ｓ／Ｐ）２０４は、シリアルデータを自己相関器２１０（自己相関器<１>）からのタイミング信号を基にパラレルデータに変換する。

高速フーリエ変換部（ＦＦＴ）２０５は、複数の周波数軸のデータから自己相関器２１０（自己相関器<１>）からのタイミング信号を基に時間軸データへ変換する。

等化器２０６は、パイロット用データの受信電力や位相情報を基に、ＦＦＴ２０５の出力データの歪を補正し、本来あるべき受信データを取り出す。

通信端末装置２００は、ＯＦＤＭシンボルタイミング用の自己相関器２１０（自己相関器<１>）と、フレームタイミング用の自己相関器２２０（自己相関器<２>）とを有する。

自己相関器２１０（自己相関器<１>）は、ＯＦＤＭシンボルタイミングを抽出し、抽出したシンボル同期信号をシリアルパラレル変換部（Ｓ／Ｐ）２０４及び高速フーリエ変換部（ＦＦＴ）２０５に出力する。自己相関器２１０（自己相関器<１>）の詳細構成については図３により後述する。

自己相関器２２０（自己相関器<２>）は、ＯＦＤＭ信号からフレームタイミングを抽出し、抽出したフレームタイミングを同相加算平均部２３０に出力する。受信した電力測定用パイロットから、１／２有効シンボル長の周期を持つ同一波形の繰り返しとなる繰り返し波形部分の自己相関特性をとる自己相関手段としての機能を有する。自己相関器２２０（自己相関器<２>）の詳細構成については図４により後述する。

同相加算平均部２３０は、自己相関器２２０（自己相関器<２>）による自己相関結果を複数フレーム渡って加算平均を採ることでフレームタイミングを検出することができる。繰り返し波形部分の自己相関特性をフレーム単位に同相加算平均して、時間軸上の電力測定用パイロットの位置フレームタイミングを検出するフレームタイミング検出手段としての機能を有する。検出されたフレームタイミングは、フレーム同期信号としてＰｉｌｏｔ電力測定回路２４０に入力される。同相加算平均部２３０のフレーム単位の同相加算については、図７のフロー及び図８の波形図により後述する。

Ｐｉｌｏｔ電力測定回路２４０は、フレーム同期信号に合わせてＦＦＴ２０５の出力からパイロット用データを抽出し、各々のパイロット信号の電力を測定する。

特に、Ｐｉｌｏｔ電力測定回路２４０は、フレームタイミングにある、複数基地局のパイロット信号が変調されているプリアンブル信号のＦＦＴ復調結果を基に、サブキャリアの電力算出を行い、複数あるオフセットの周波数毎に配置された同一基地局のパイロットの電力を加算し、一番電力の大きい基地局と通信するためのＢＳ選別結果を出力する。

通信端末装置２００では、受信アンテナ２０１で受信されたＲＦ帯周波数信号が図示しないＬＮＡ（Low Noise Amplifierにより増幅後、ＲＦ部２０２によりベースバンド帯周波数信号へ周波数変換され、さらにＡ／Ｄ変換部（ＡＤＣ）２０３によりＡＤ変換され、ＦＦＴ２０５の入力信号として入力される。ＦＦＴ２０５は入力信号に対して高速フーリエ変換処理を施すことにより、各サブキャリア毎の受信信号を得る。ＦＦＴ２０５により得られたサブキャリア毎の受信信号は、等化器２０６によりデータ歪みが補正され、受信データとして後段の復調器（図示略）に出力される。

図３は、自己相関器２１０（自己相関器<１>）の詳細な構成を示す回路図である。なお、自己相関器２１０（自己相関器<１>）は、本実施の形態のように偶数周波数の場合も、後述する実施の形態２の奇数周波数の場合も同一構成をとる。

図３において、自己相関器２１０（自己相関器<１>）は、有効シンボル長遅延回路２１１（遅延回路<１>）、複素共役部２１２、複素乗算部２１３、ガードインターバル長遅延回路２１４（遅延回路<２>）、加算器２１５及び平均化部２１６を備えて構成される。

有効シンボル長遅延回路２１１（遅延回路<１>）は、サンプリングクロックで有効シンボル長分だけ遅延させるシフトレジスタから構成される。

複素共役部２１２は、複素乗算部２１３で、遅延させた波形と遅延させない波形とを複素乗算をするために、遅延させた方の信号複素をとる。

複素乗算部２１３は、遅延させた波形と遅延させない波形とを複素乗算する。

ガードインターバル長遅延回路２１４（遅延回路<２>）は、サンプリングクロックでガードインターバル長分だけ遅延させるシフトレジスタから構成される。

加算器２１５は、ガードインターバル長遅延回路２１４（遅延回路<２>）のサンプリングクロック単位の遅延結果をすべて加算する。加算結果が自己相関の値となる。

平均化部２１６は、ガードインターバル分のＡＤＣのサンプリングポイント数で自己相関の値を割る。平均化部２１６は、加算結果の桁数を小さくするために使用する。

したがって、自己相関器２１０（自己相関器<１>）は、ガードインターバル部分と有効シンボルの先頭部分とで自己相関を取るので、シンボルタイミングを検出することができる。

図４は、自己相関器２２０（自己相関器<２>）の詳細な構成を示す回路図である。本実施の形態は、偶数番目の周波数の場合の自己相関器<２>である。

図４において、自己相関器２２０（自己相関器<２>）は、１／２有効シンボル長遅延回路２２１（遅延回路<１>）、複素共役部２２２、複素乗算部２２３、（ガードインターバル＋１／２有効シンボル）長遅延回路２２４（遅延回路<２>）、加算器２２５及び平均化部２２６を備えて構成される。

１／２有効シンボル長遅延回路２２１（遅延回路<１>）は、サンプリングクロックで１／２の有効シンボル長分だけ遅延させるシフトレジスタから構成される。

ＡＤＣ２０３のサンプリングクロック周波数は、予め決定されている。１ＯＦＤＭシンボルの長さは、(1)有効シンボルと(2)ガードインターバルとからなる。偶数番目の周波数のみを逆フーリエ変換したＯＦＤＭ信号は、１／２の有効シンボル長の信号が２回繰り返されるので、１／２の有効シンボル長分だけ１／２有効シンボル長遅延回路２２１で遅延させた波形と、遅延させないパス２２７の波形とが同一波形となる。

複素共役部２２２は、複素乗算部２２３で、遅延させた波形と遅延させない波形とを複素乗算をするために、遅延させた方の信号複素をとる。

複素乗算部２２３は、遅延させた波形と遅延させない波形とを複素乗算する。

（ガードインターバル＋１／２有効シンボル）長遅延回路２２４（遅延回路<２>）は、サンプリングクロックで１／２の有効シンボル長分とガードインターバル長分とを加えた時間分だけ遅延させるシフトレジスタから構成される。

加算器２２５は、（ガードインターバル＋１／２有効シンボル）長遅延回路２２４（遅延回路<２>）のサンプリングクロック単位の遅延結果をすべて加算する。加算結果が自己相関の値となる。

平均化部２２６は、(1)ガードインターバル分のＡＤＣのサンプリングポイント数と(2)１／２有効シンボル長さ分ＡＤＣサンプリングポイント数を足した数で自己相関の値を割る。平均化部２２６は、加算結果の桁数を小さくするために使用する。

上記１／２有効シンボル長遅延回路２２１（遅延回路<１>）の一段のシフトレジスタも、上記（ガードインターバル＋１／２有効シンボル）長遅延回路２２４（遅延回路<２>）の１段のシフトレジスタもＡＤＣ２０３のビット数だけ確保していればよい。ここでは、加算結果の桁が大きくなるので、平均化部２２６により桁数をおさえておく。

以下、上述のように構成された通信端末装置の動作について説明する。

図５は、偶数サブキャリアの電力測定用パイロットの時間波形の一例を示す図であり、偶数番目の周波数を使用したＯＦＤＭシンボルの時間軸波形を示す。

図５に示すように、偶数サブキャリアの電力測定用パイロットの時間波形は、１ＯＦＤＭシンボル２５０が、有効シンボル２５１と、有効シンボル２５１の先頭部分を繰り返したガードインターバル２５２とからなり、有効シンボル２５１は更に１／２の有効シンボル長の信号２５２と２５３が２回繰り返される。すなわち、偶数番目の周波数を使用したＯＦＤＭシンボルの有効シンボルの全体は、有効シンボルの１／２の長さの波形を繰り返した波形となる。

本発明者は、偶数サブキャリアでは、電力測定用パイロットの１／２の有効シンボル長の信号が２回繰り返されることに着目し、電力測定用パイロットの１／２の有効シンボル長の信号の２回繰り返しを検出して、これを専用のタイミング検出用シンボルに代えて用いることに想到した。

本実施の形態では、通信端末装置２００は、シンボル同期信号を出力する自己相関器２１０（自己相関器<１>）に加えて、フレーム同期信号を出力するための自己相関器２２０（自己相関器<２>）を備え、自己相関器２２０（自己相関器<２>）は、サンプリングクロックで１／２の有効シンボル長分だけ遅延させる１／２有効シンボル長遅延回路２２１、複素共役部２２２、複素乗算部２２３、サンプリングクロックで１／２の有効シンボル長分とガードインターバル長分とを加えた時間分だけ遅延させる（ガードインターバル＋１／２有効シンボル）長遅延回路２２４、加算器２２５及び平均化部２２６を備え、加算器２２５による加算結果を、平均化部２２６により平均化することで自己相関結果を得ている。この自己相関結果は、電力測定用パイロットの１／２の有効シンボル長の信号の２回繰り返しの元信号となるものである。そして、更に同相加算平均部２３０により所定フレームに亘って（例えば数十フレーム）同相加算平均をとることでフレームタイミングを検出することができる。

図６は、偶数周波数を用いたＯＦＤＭシステムの周波数とフレームタイミングを示す図である。図６中、縦軸は時間を、横軸は周波数を示しており、より具体的には縦軸の時間はフレームタイミング１，２，…を、横軸の周波数はＯＦＤＭシステムのサブキャリア番号１，２，…を示している。但し、本実施の形態は、偶数番目の周波数の場合の適用例であるため、偶数のサブキャリア番号２，４，…，２８を示している。

また、図６中ハッチングは、データを示し、図６中の番号２６１〜番号２６４及び白抜きは、フレームタイミング３，１１に配置された電力測定用パイロット（以下、単にパイロットという場合がある）を示す。

一定数シンボル毎に１つのシンボルをフレームタイミング３，１１とし、フレームタイミング３，１１には偶数周波数のみにパイロットを配置し、フレームタイミング３，１１以外には全周波数にデータ通信用のシンボルを配置する。

第１の基地局（ＢＳ１）は、第１の基地局の周波数番号２６１で示され、偶数周波数のうち周波数２，１０，１８，…というように一定の間隔（ここでは８サブキャリア数毎）をおいてパイロットを配置する。

同様に、第２の基地局（ＢＳ２）は、第２の基地局の周波数番号２６２で示され、偶数周波数のうち周波数４，１２，２０，…というように一定の間隔（８サブキャリア数毎）をおいてパイロットを配置する。また、第３の基地局（ＢＳ３）は、第３の基地局の周波数番号２６３で示され、偶数周波数６，１４，２２，…を一定の間隔（８サブキャリア数毎）をおいてパイロットを配置し、第４の基地局（ＢＳ４）は、第４の基地局の周波数番号２６４で示され、偶数周波数８，１６，２４，…を一定の間隔（８サブキャリア数毎）をおいてパイロットを配置する。

このように、フレームタイミングの偶数周波数のみに、各基地局毎に一定の周波数間隔でパイロットを配置する一方、フレームタイミング３，１１はデータ用のシンボルがない構造となっている。

図７は、ＯＦＤＭシステムを構成する通信端末装置がどの基地局と通信するかを決定する処理を示すフローチャートである。図中、Ｓはフローの各ステップである。

受信開始により本フローはスタートし（ステップＳ１）、ステップＳ２で通信端末装置２００の同相加算平均部２３０がフレーム単位の同相加算を行ってフレームタイミングを検出し、フレーム同期信号としてＰｉｌｏｔ電力測定回路２４０に出力する。以下の各ステップはＰｉｌｏｔ電力測定回路２４０のＢＳ選別動作である。次いで、ステップＳ３でプリアンブルシンボル位置を検出し、ステップＳ４でプリアンブルシンボルをＦＦＴ復調する。フレームタイミングにある、複数基地局のパイロット信号が変調されているプリアンブル信号をＦＦＴ復調することになる。

次いで、ステップＳ５でサブキャリアの電力算出を行い、ステップＳ６でオフセット毎の電力和を算出する。ステップＳ７では、オフセット毎の電力和から通信する基地局（ＢＳ）を決定して本フローを終了する。具体的には、あるオフセットの周波数毎に配置された同一基地局のパイロットの電力を加算し、一番電力の大きい基地局と通信する。例えば、図６では、フレームタイミングの偶数周波数に、一定の間隔で配置されたパイロットを、オフセット毎の電力和をとることで、第１乃至第４の基地局（ＢＳ１〜ＢＳ４）を検出することができ、さらに各基地局（ＢＳ）の平均電力値の比較によって通信する基地局（ＢＳ）を決定することができる。

図８は、同相加算平均部２３０による自己相関結果の波形を示す図である。

図８に示すように、自己相関器２２０（自己相関器<２>）から入力された自己相関結果を複数フレーム渡って加算平均をとると、フレームタイミングを検出することができる。

加算平均結果は、底辺の長さが１／２有効シンボル長とカードインターバル長との加算の２倍の長さを底辺とする２等辺３角形となり、頂点のタイミングがフレームタイミングとなる。同位加算平均では、自己相関器２２０（自己相関器<２>）の結果を更にフレーム単位で同相加算し、その平均を取り、フレーム同期信号を出力する。同相加算数が増えていくと、その実数部分は次第に図８に示すように電力測定用パイロットの時間波形の後半位置に３角波頂点が位置する特性を示す。この特性により、電力測定用パイロットの位置を検出することができる。

図１乃至図８を参照して更に詳細に動作を説明する。

〔送信系〕
ＯＦＤＭ送信装置１００側では、電力測定用パイロットを１フレームに１ＯＦＤＭシンボル設ける。各ＢＳは予め電力測定用パイロットで使用することができる固有のサブキャリア番号が割り当てられている。サブキャリア番号は偶数かつセルの繰り返し数から決定されるオフセットに基づいて複数割り当てられる。

電力測定用パイロットのサブキャリア番号は、ある基地局（ＢＳ）へは偶数番号を割り当てる。順次別ＢＳへは、今までに割り当てされていない偶数番号を割り当てる。

前提としてＢＳ間は互いに同期が取れているとし、全ＢＳはＢＳ間で共通なフレームタイミングで電力測定用パイロットを送信する。各ＢＳは他ＢＳと同期が取れており、フレームタイミングで電力測定用パイロットを１シンボル送信し、他の時間領域はデータのシンボルを送信する。

例えば、図６に示すように、ＯＦＤＭシステムのフレームタイミング３，１１のサブキャリア番号の偶数周波数に、各基地局毎に一定の間隔で電力測定用パイロットを配置する。

各ＢＳが送信する電力測定用パイロットの時間波形は各々異なる波形であるが、いずれも有効シンボル内で同一波形が繰り返される信号となる。

〔受信系〕
通信端末装置２００側では、受信アンテナ２０１で受信されたＲＦ帯周波数信号がＲＦ部２０２によりベースバンド帯周波数信号へダウンコンバートされ、さらにＡＤＣ２０３によりＡＤ変換され、ＦＦＴ２０５の入力信号として入力される。ＦＦＴ２０５は入力信号に対して高速フーリエ変換処理を施すことにより、各サブキャリア毎の受信信号を得る。ＦＦＴ２０５により得られたサブキャリア毎の受信信号は、等化器２０６によりデータ歪みが補正され、受信データとして図示しない復調器に出力される。

一方、ＡＤ変換後の入力信号は、自己相関器２１０（自己相関器<１>）及び自己相関器２２０（自己相関器<２>）に入力される。自己相関器２１０（自己相関器<１>）では、ＯＦＤＭシンボルタイミングを抽出し、抽出したシンボル同期信号をＳ／Ｐ２０４及びＦＦＴ２０５に出力する。

本実施の形態は、上記自己相関器２１０（自己相関器<１>）に加えて、フレーム同期信号を出力するための自己相関器２２０（自己相関器<２>）及び同相加算平均部２３０と、フレームタイミングにある、サブキャリアの電力算出を行い、複数あるオフセットの周波数毎に配置された同一基地局のパイロットの電力を加算し、一番電力の大きい基地局と通信するためのＢＳ選別結果を出力するＰｉｌｏｔ電力測定回路２４０とを備えることを特徴としている。

ＭＳ（ここでは通信端末装置２００）が受信する電力測定用パイロットの時間波形は、未知の形状であるが、偶数サブキャリアの電力測定用パイロットの時間波形については、１／２有効シンボル長の周期を持つ同一波形の繰り返しとなる。

したがって、図５に示すように、ＭＳが受信する複数ＢＳからのプリアンブルシンボルは、１／２有効シンボル長の周期をもつ未知な同一波形の繰り返しとなり、繰り返し波形部分の自己相関特性を、フレーム単位に同相加算平均した特性から時間軸上の電力測定用パイロットの位置フレームタイミングを特定することができる。すなわち、あらかじめ、ＭＳは各ＢＳとの間で、電力測定用パイロットのサブキャリア番号に各偶数番号を割り当てるという取り決めがなされていることで、複数ＢＳからのプリアンブルシンボルは、１／２有効シンボル長の周期をもつ未知な同一波形の繰り返しであっても、同一波形が繰り返されることそれ自体が情報となり、該同一波形の繰り返しを既知信号と同様に扱うことが可能になる。

Ｐｉｌｏｔ電力測定回路２４０では、フレーム同期信号の電力測定用パイロットの検出位置で、電力測定用パイロットをＦＦＴ復調した結果から、ＢＳ毎のサブキャリアの電力を求める。更に時間軸方向フレーム単位の平均を取り、結果の大きいＢＳを選択する。

以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、ＯＦＤＭ送信装置１００は、電力測定用パイロットを１フレームに１ＯＦＤＭシンボル設定し、各基地局装置毎に電力測定用パイロットのサブキャリア番号を割り当てるとともに、基地局装置間で同期を取った上で各基地局装置間で共通なフレームタイミングにより電力測定用パイロットを送信し、通信端末装置２００は、シンボル同期信号を出力する自己相関器２１０（自己相関器<１>）と、受信した電力測定用パイロットから、１／２有効シンボル長の周期を持つ同一波形の繰り返しとなる繰り返し波形部分の自己相関特性をとる自己相関器２２０（自己相関器<２>）と、繰り返し波形部分の自己相関特性をフレーム単位に同相加算平均して、時間軸上の電力測定用パイロットの位置フレームタイミングを検出する同相加算平均部２３０とを備え、受信した電力測定用パイロットから、１／２有効シンボル長の周期を持つ同一波形の自己相関特性をとり、かつフレーム単位に同相加算平均して、時間軸上の電力測定用パイロットの位置フレームタイミングを検出しているので、電力測定用パイロットを、タイミング検出用シンボルと兼用させることができ、１フレームに１シンボルの制御用チャネル領域で済ますことが可能になり、データ部分の伝送量を増大させることができる。例えば、図１９に示す従来例では、１フレームに合計２シンボル分通信データでないＯＦＤＭシンボルが存在していた。これに対して、本実施の形態では、図６に示すように、電力測定用パイロットがタイミング検出用シンボルを兼用することにより、１フレームに１シンボルの制御用チャネル領域で済む。１フレームにつきデータ部分を１シンボル増やすことができるため、伝送量の増大に極めて有効である。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係るＯＦＤＭ送信装置のハード的構成については、図１と同様であるため説明を省略する。但し、実施の形態１のＯＦＤＭ送信装置では、電力測定用パイロットのサブキャリア番号を、基地局（ＢＳ）毎に偶数番号を割り当てていたのに対し、本実施の形態では、ＢＳ毎に奇数番号を割り当る点が異なる。

図９は、本発明の実施の形態２に係るＯＦＤＭ送信装置からの送信データを受信する通信端末装置の構成を示すブロック図である。図２と同一構成部分には同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。

図９において、通信端末装置３００は、受信アンテナ２０１、ＲＦ部２０２、Ａ／Ｄ変換部（ＡＤＣ）２０３、シリアルパラレル変換部（Ｓ／Ｐ）２０４、高速フーリエ変換部（ＦＦＴ）２０５、等化器２０６、自己相関器２１０（自己相関器<１>）、自己相関器３２０（自己相関器<２>）、同相加算平均部２３０、及びＰｉｌｏｔ電力測定回路２４０を備えて構成される。

自己相関器２１０（自己相関器<１>）は、ＯＦＤＭシンボルタイミングを抽出し、抽出したシンボル同期信号をシリアルパラレル変換部（Ｓ／Ｐ）２０４及び高速フーリエ変換部（ＦＦＴ）２０５に出力する。自己相関器２１０（自己相関器<１>）の詳細構成については前記図３により説明した。自己相関器２１０（自己相関器<１>）は、本実施の形態のように奇数周波数の場合も、前記実施の形態１のように偶数周波数の場合も同一構成をとる。自己相関器２１０（自己相関器<１>）は、ガードインターバル部分と有効シンボルの先頭部分と自己相関を取るので、シンボルタイミングを検出することができる。

自己相関器３２０（自己相関器<２>）は、ＯＦＤＭ信号からフレームタイミングを抽出し、抽出したフレームタイミングを同相加算平均部２３０に出力する。受信した電力測定用パイロットから、１／２有効シンボル長の周期を持ち、符号が反転した波形の繰り返しとなる繰り返し波形部分の自己相関特性をとる自己相関手段としての機能を有する。自己相関器３２０（自己相関器<２>）の詳細構成については図１０により後述する。

同相加算平均部２３０は、自己相関器３２０（自己相関器<２>）による自己相関結果を複数フレーム渡って加算平均を採ることでフレームタイミングを検出することができる。検出されたフレームタイミングは、フレーム同期信号としてＰｉｌｏｔ電力測定回路２４０に入力される。同相加算平均部２３０のフレーム単位の同相加算については、前記図７のフロー及び図８の波形図により説明した。

Ｐｉｌｏｔ電力測定回路２４０は、フレーム同期信号に合わせてＦＦＴ２０５の出力からパイロット用データを抽出し、各々のパイロット信号の電力を測定する。

特に、Ｐｉｌｏｔ電力測定回路２４０は、フレームタイミングにある、複数基地局のパイロット信号が変調されているプリアンブル信号のＦＦＴ復調結果を基に、サブキャリアの電力算出を行い、複数あるオフセットの周波数毎に配置された同一基地局のパイロットの電力を加算し、一番電力の大きい基地局と通信するためのＢＳ選別結果を出力する。

図１０は、自己相関器３２０（自己相関器<２>）の詳細な構成を示す回路図である。本実施の形態は、奇数数番目の周波数の場合の自己相関器<２>である。

図１０において、自己相関器３２０（自己相関器<２>）は、１／２有効シンボル長遅延回路３２１（遅延回路<１>）、符号反転回路３２２、セレクタ３２３、複素共役部３２４、複素乗算部３２５、（ガードインターバル＋１／２有効シンボル）長遅延回路３２６（遅延回路<２>）、加算器３２７及び平均化部３２８を備えて構成される。

１／２有効シンボル長遅延回路３２１（遅延回路<１>）は、サンプリングクロックで１／２の有効シンボル長分だけ遅延させるシフトレジスタから構成される。

ＡＤＣ２０３のサンプリングクロック周波数は、予め決定されている。１ＯＦＤＭシンボルの長さは、(1)有効シンボルと(2)ガードインターバルとからなる。奇数番目の周波数のみを逆フーリエ変換したＯＦＤＭ信号は、同一波形が符号を反転させて繰り返される信号となる。１／２の有効シンボル長の信号が２回繰り返されるので、１／２の有効シンボル長分だけ１／２有効シンボル長遅延回路３２１で遅延させた波形と、１／２の有効シンボル長分遅延させた波形を、符号反転回路３２２により符号を反転させた後、セレクタ３２３を介して複素乗算部３２５に渡す。

複素共役部３２４は、複素乗算部３２５で、遅延させた波形と遅延させない波形とを複素乗算をするために、遅延させた方の信号複素をとる。

複素乗算部３２５は、遅延させた波形と遅延させない波形とを複素乗算する。

（ガードインターバル＋１／２有効シンボル）長遅延回路３２６（遅延回路<２>）は、サンプリングクロックで１／２の有効シンボル長分とガードインターバル長分とを加えた時間分だけ遅延させるシフトレジスタから構成される。

加算器３２７は、（ガードインターバル＋１／２有効シンボル）長遅延回路３２６（遅延回路<２>）のサンプリングクロック単位の遅延結果をすべて加算する。加算結果が自己相関の値となる。

平均化部３２８は、(1)ガードインターバル分のＡＤＣのサンプリングポイント数と(2)１／２有効シンボル長さ分ＡＤＣサンプリングポイント数を足した数で自己相関の値を割る。平均化部３２８は、加算結果の桁数を小さくするために使用する。

上記１／２有効シンボル長遅延回路３２１（遅延回路<１>）の一段のシフトレジスタも、上記（ガードインターバル＋１／２有効シンボル）長遅延回路３２６（遅延回路<２>）の１段のシフトレジスタもＡＤＣ２０３のビット数だけ確保していればよい。ここでは、加算結果の桁が大きくなるので、平均化部３２８により桁数をおさえておく。

以下、上述のように構成された通信端末装置の動作について説明する。

図１１は、奇数サブキャリアの電力測定用パイロットの時間波形の一例を示す図であり、奇数番目の周波数を使用したＯＦＤＭシンボルの時間軸波形を示す。

図１１に示すように、奇数サブキャリアの電力測定用パイロットの時間波形は、１ＯＦＤＭシンボル３５０が、有効シンボル３５１と、有効シンボル３５１の先頭部分を繰り返したガードインターバル３５２とからなり、有効シンボル３５１は更に１／２の有効シンボル長の波形を繰り返しかつ符号を反転させた波形の信号３５２と３５３となる。すなわち、奇数番目の周波数を使用したＯＦＤＭシンボルの有効シンボルの全体は、有効シンボルの１／２の長さの同一波形を符合を反転させて繰り返した波形となる。

本実施の形態では、通信端末装置３００は、シンボル同期信号を出力する自己相関器２１０（自己相関器<１>）に加えて、フレーム同期信号を出力するための自己相関器３２０（自己相関器<２>）を備え、自己相関器３２０（自己相関器<２>）は、サンプリングクロックで１／２の有効シンボル長分だけ遅延させる１／２有効シンボル長遅延回路２２１、波形の符号を反転させる符号反転回路３２２、符号反転後の波形を選択するセレクタ３２３、複素共役部３２４、複素乗算部３２５、サンプリングクロックで１／２の有効シンボル長分とガードインターバル長分とを加えた時間分だけ遅延させる（ガードインターバル＋１／２有効シンボル）長遅延回路３２６（遅延回路<２>）、加算器３２７及び平均化部３２８を備え、加算器３２７による加算結果を、平均化部３２８により平均化することで自己相関結果を得ている。この自己相関結果は、電力測定用パイロットの１／２の有効シンボル長の信号の２回繰り返しの元信号となるものである。そして、更に同相加算平均部２３０により所定フレームに亘って（例えば数十フレーム）同相加算平均をとることでフレームタイミングを検出することができる。

図１２は、奇数周波数を用いたＯＦＤＭシステムの周波数とフレームタイミングを示す図である。図１２中、縦軸は時間を、横軸は周波数を示しており、より具体的には縦軸の時間はフレームタイミング１，２，…を、横軸の周波数はＯＦＤＭシステムのサブキャリア番号１，２，…を示している。但し、本実施の形態は、奇数番目の周波数の場合の適用例であるため、奇数のサブキャリア番号１，３，…，２７を示している。

また、図１２中ハッチングは、データを示し、図１２中の番号３６１〜番号３６４及び白抜きは、フレームタイミング３，１１に配置された電力測定用パイロット（以下、単にパイロットという場合がある）を示す。

一定数シンボル毎に１つのシンボルをフレームタイミング３，１１とし、フレームタイミング３，１１には奇数周波数のみにパイロットを配置し、フレームタイミング３，１１以外には全周波数にデータ通信用のシンボルを配置する。

第１の基地局（ＢＳ１）は、第１の基地局の周波数番号３６１で示され、偶数周波数のうち周波数１，９，１７，…というように一定の間隔（ここでは８サブキャリア数毎）をおいてパイロットを配置する。

同様に、第２の基地局（ＢＳ２）は、第２の基地局の周波数番号３６２で示され、奇数周波数のうち周波数３，１１，１９，…というように一定の間隔（８サブキャリア数毎）をおいてパイロットを配置する。また、第３の基地局（ＢＳ３）は、第３の基地局の周波数番号３６３で示され、奇数周波数５，１３，２１，…を一定の間隔（８サブキャリア数毎）をおいてパイロットを配置し、第４の基地局（ＢＳ４）は、第４の基地局の周波数番号３６４で示され、奇数周波数７，１５，２３，…を一定の間隔（８サブキャリア数毎）をおいてパイロットを配置する。

このように、フレームタイミング３，１１の奇数周波数のみに、各基地局毎に一定の間隔でパイロットを配置する一方、フレームタイミング３，１１はデータ用のシンボルがない構造となっている。

本実施の形態の通信端末装置３００がどの基地局と通信するかを決定する処理については、図７と同一であるため説明を省略する。但し、図７のステップＳ６では、図１２に示すフレームタイミング３，１１の奇数周波数に、一定の間隔で配置されたパイロットを、オフセット毎の電力和をとることで、第１乃至第４の基地局（ＢＳ１〜ＢＳ４）を検出する。また、ステップＳ７では、各基地局（ＢＳ）の平均電力値の比較によって通信する基地局（ＢＳ）を決定する。また、図９の同相加算平均部２３０による自己相関結果の波形についても前記図８と略同一であるため説明を省略する。同相加算平均部２３０は、自己相関器３２０（自己相関器<２>）から入力された自己相関結果を複数フレーム渡って加算平均をとると、フレームタイミングを検出することができる。

更に詳細に動作を説明する。

〔送信系〕
ＯＦＤＭ送信装置１００側では、電力測定用パイロットを１フレームに１ＯＦＤＭシンボル設ける。各ＢＳは予め電力測定用パイロットで使用することができる固有のサブキャリア番号が割り当てられている。サブキャリア番号は奇数かつセルの繰り返し数から決定されるオフセットに基づいて複数割り当てられる。

電力測定用パイロットのサブキャリア番号は、ある基地局（ＢＳ）へは奇数番号を割り当てる。順次別ＢＳへは、今までに割り当てされていない奇数番号を割り当てる。

前提としてＢＳ間は互いに同期が取れているとし、全ＢＳはＢＳ間で共通なフレームタイミングで電力測定用パイロットを送信する。各ＢＳは他ＢＳと同期が取れており、フレームタイミングで電力測定用パイロットを１シンボル送信し、他の時間領域はデータのシンボルを送信する。

例えば、図１２に示すように、ＯＦＤＭシステムのフレームタイミング３，１１のサブキャリア番号の奇数周波数に、各基地局毎に一定の間隔で電力測定用パイロットを配置する。

各ＢＳが送信する電力測定用パイロットの時間波形は各々異なる波形であるが、いずれも有効シンボル内で同一波形が符合を反転させて繰り返される信号となる。

〔受信系〕
通信端末装置３００側では、受信アンテナ２０１で受信されたＲＦ帯周波数信号がＲＦ部２０２によりベースバンド帯周波数信号へダウンコンバートされ、さらにＡＤＣ２０３によりＡＤ変換され、ＦＦＴ２０５の入力信号として入力される。ＦＦＴ２０５は入力信号に対して高速フーリエ変換処理を施すことにより、各サブキャリア毎の受信信号を得る。ＦＦＴ２０５により得られたサブキャリア毎の受信信号は、等化器２０６によりデータ歪みが補正され、受信データとして図示しない復調器に出力される。

一方、ＡＤ変換後の入力信号は、自己相関器２１０（自己相関器<１>）及び自己相関器３２０（自己相関器<２>）に入力される。自己相関器２１０（自己相関器<１>）では、ＯＦＤＭシンボルタイミングを抽出し、抽出したシンボル同期信号をＳ／Ｐ２０４及びＦＦＴ２０５に出力する。

本実施の形態は、上記自己相関器２１０（自己相関器<１>）に加えて、フレーム同期信号を出力するための自己相関器３２０（自己相関器<２>）及び同相加算平均部２３０と、フレームタイミングにある、サブキャリアの電力算出を行い、複数あるオフセットの周波数毎に配置された同一基地局のパイロットの電力を加算し、一番電力の大きい基地局と通信するためのＢＳ選別結果を出力するＰｉｌｏｔ電力測定回路２４０とを備えることを特徴としている。

ＭＳ（ここでは通信端末装置３００）が受信する電力測定用パイロットの時間波形は、未知の形状であるが、奇数サブキャリアの電力測定用パイロットの時間波形については、１／２有効シンボル長の周期を持つ同一波形が符合を反転させて繰り返される信号となる。このため、自己相関器３２０（自己相関器<２>）は、符号を反転させる符号反転回路３２２と、反転した信号を所定タイミングで複素乗算部３２５に渡すためのセレクタ３２３とを備えている。他の動作は、実施の形態１の偶数サブキャリアの場合と同様である。

したがって、図１１に示すように、ＭＳは受信する複数ＢＳからのプリアンブルシンボルは、１／２有効シンボル長の周期をもつ未知な同一波形が符合を反転させて繰り返される波形の繰り返しとなる。ここで、ＭＳは各ＢＳとの間で、あらかじめ電力測定用パイロットのサブキャリア番号に各奇数番号を割り当てるという取り決めがなされていることで、複数ＢＳからのプリアンブルシンボルは、１／２有効シンボル長の周期をもつ未知な符号が反転した同一波形の繰り返しであっても、同一波形が繰り返されることそれ自体が情報となり、該同一波形の繰り返しを既知信号と同様に扱うことが可能になる。

そして、同相加算平均部２３０では、繰り返し波形部分の自己相関特性を、フレーム単位に同相加算平均した特性から時間軸上の電力測定用パイロットの位置フレームタイミングを特定することができる。

Ｐｉｌｏｔ電力測定回路２４０では、フレーム同期信号の電力測定用パイロットの検出位置で、電力測定用パイロットをＦＦＴ復調した結果から、ＢＳ毎のサブキャリアの電力を求める。更に時間軸方向フレーム単位の平均を取り、結果の大きいＢＳを選択する。

このように、本実施の形態によれば、通信端末装置３００は、受信した電力測定用パイロットから、１／２有効シンボル長の周期を持つ符号が反転した波形の繰り返しとなる繰り返し波形部分の自己相関特性をとる自己相関器３２０（自己相関器<２>）を備え、奇数番号について実施の形態１と同様の処理を行っているので、実施の形態１の場合と同様の効果、すなわち電力測定用パイロットがタイミング検出用シンボルを兼用することで１フレームにつきデータ部分を１シンボル増やすことができ、伝送量を増大させることができる。

（実施の形態３）
本実施の形態は、実施の形態１に係るＯＦＤＭシステムにおいて、各ＢＳに割当てられるサブキャリア番号の割り当て例である。

本実施の形態のサブキャリア番号の割り当て方法は、以下のステップを有する。

（１）各ＢＳが送信する電力測定用パイロットの振幅は一定とする。

（２）電力測定用パイロットのサブキャリア番号は、あるＢＳへは特定数をオフセットさせた複数の偶数番号を割り当てる。順次別ＢＳへは、特定数をオフセットさせて、今までに割り当てされていない複数の偶数番号を割り当てる。上記オフセットの特定数はマルチセルにおけるセル繰り返し数から決定する。

（３）ＭＳは、受信した電力測定用パイロットのＦＦＴ後の各サブキャリア複素信号の電力を求め、前記オフセット分はなれた複数サブキャリア同士の電力を加算し、更にフレーム単位で加算平均を取る。電力の大きいＢＳを求め、伝送損失の少ない通信ロスが少ないＢＳを決定する。

図１３は、本発明の実施の形態３に係るＯＦＤＭシステムのセルの繰り返し数を示す図であり、図１３（ａ）はセルが７、図１３（ｂ）はセルが１９、図１３（ｃ）はセルが３７の場合のサブキャリア番号の割付例を示す。

例えば、セル繰り返し数が３７、ＦＦＴサイズが１０２４の場合は、オフセット量（前記図６のオフセット参照）を７４（＞３７×２）とする。

図１４は、上記の場合の各ＢＳのサブキャリア割り当て例を示す図であり、基地局のパイロットを配置するサブキャリアの間隔の関係を示している。

図１３及び図１４において、ＢＳ１〜ＢＳ３７まで割り当て可能であり、各ＢＳが送信する電力測定用パイロットの振幅は一定とする。

電力測定用パイロットのサブキャリア番号は、あるＢＳへは特定数をオフセットさせた複数の偶数番号を割り当てる。例えば、ＢＳ１は偶数のサブキャリア番号２から特定数７４をオフセットさせた次のサブキャリア番号７６、さらに次のサブキャリア番号１５０、以下同様にサブキャリア番号８９０まで割り当てる。

順次別ＢＳ２〜３７へは、上記特定数をオフセットさせて、今までに割り当てされていない複数の偶数番号を割り当てる。この例では、ＢＳ２は、偶数のサブキャリア番号４から特定数７４をオフセットさせた次のサブキャリア番号７８、１５２、…、８９２まで割り当てる。同様に、ＢＳ３は、偶数のサブキャリア番号６から特定数７４をオフセットさせた次のサブキャリア番号８０、１５４、…、８９４まで割り当て、ＢＳ３７は、偶数のサブキャリア番号７４から特定数７４をオフセットさせた次のサブキャリア番号１４８、２２２、…、９６２まで割り当てる。いま、セル繰り返し数が３７、ＦＦＴサイズが１０２４の場合であるため、ＢＳ３７は、偶数のサブキャリア番号９６２が最終サブキャリア番号となる。

このように、本実施の形態によれば、ある特定のＢＳを所定間隔あけて使うかを、オフセットにより決定しているので、一定のオフセットがある複数サブキャリアの受信電力の合計によって通信すべきＢＳを決定することができ、周波数選択性フェージングに耐性があり、通信するのに適した伝送損失の少ないＢＳを選択することができる。

なお、本実施の形態は、各ＢＳに複数の偶数番号を割り当てるサブキャリア番号の割り当て例に適用した例であるが、実施の形態２に係るＯＦＤＭシステムにおいて、各ＢＳに複数の奇数番号を割り当てるサブキャリア番号の割り当て例にも同様に適用できる。

（実施の形態４）
本実施の形態は、実施の形態３に加え、各ＢＳに割り振ったサブキャリア番号をある規則に則ってホップするサブキャリア番号の割り当て例である。

本実施の形態のサブキャリア番号の割り当て方法は、以下のステップを有する。

（１）フレーム毎にＢＳに割り当てられるサブキャリア番号を巡回させる。

（２）巡回する規則はＭＳも知っており、ＭＳは巡回する規則に従って、オフセット毎のパイロットの電力の和を計算し、電力の和の大きいＢＳと通信をする。すなわち、ＭＳは複数フレームに亘って前記規則に従って特定ＢＳのパイロットの平均合計電力を求め、通信損失が少ないＢＳを決定する。

図１５は、セルの繰り返し数と基地局のパイロットを配置するサブキャリアの間隔の関係を示す図、図１６は、図１５のセルの繰り返し数と基地局のパイロットを配置するサブキャリアの間隔の関係を模式的に示す図である。

各ＢＳに割り振ったサブキャリア番号をある規則に則ってホップする。例えば、図１５及び図１６に示すように、フレーム毎にＢＳに割り当てられるサブキャリア番号を巡回させる。ＢＳ１に着目すると、第Ｎフレームでは、偶数のサブキャリア番号２から特定数７４をオフセットさせた次のサブキャリア番号７６、さらに次のサブキャリア番号１５０、以下同様にサブキャリア番号８９０まで割り当てる。本実施の形態では、上記に加えて更に、フレーム毎にＢＳに割り当てられるサブキャリア番号を巡回させることで、各ＢＳに割り振ったサブキャリア番号をホップさせる。図１６に示すように、時間方向でのホッピングにより、第Ｎ＋１フレームでは、偶数のサブキャリア番号７４から特定数７４をオフセットさせた次のサブキャリア番号１４８、さらに次のサブキャリア番号２２２、以下同様にサブキャリア番号９６２まで割り当てられる。

このように、本実施の形態によれば、複数の時間方向でホッピングさせたサブキャリアに亘ってパイロットの合計電力を求めて通信すべきＢＳを決定するので、周波数選択性フェージングの耐性が更に強まると同時に、時間軸方向へも平均を取ることで、通信するのに適した伝送損失の少ない基地局装置を選択することができる。

なお、本実施の形態では、基地局装置に割り当てられるサブキャリア番号を巡回させてホッピングしているが、どのようなホップでもよく、例えばＢＳとＭＳがあらかじめ取り決めたホップをテーブル値として持つものでもよい。

また、本実施の形態は、各基地局装置に複数の偶数番号を割り当てるサブキャリア番号の割り当て例に適用した例であるが、実施の形態２に係るＯＦＤＭシステムにおいて、各ＢＳに複数の奇数番号を割り当てるサブキャリア番号の割り当て例にも同様に適用できる。

（実施の形態５）
本実施の形態は、各ＢＳが送信する電力測定用パイロットのサブキャリア番号の割り当て例である。

本実施の形態のフレームタイミング検出方法は、以下のステップを有する。

（１）各ＢＳが送信する電力測定用パイロットのサブキャリア番号は複数の偶数番号又は複数の奇数番号を割り当てる。

（２）各ＢＳが送信する電力測定用パイロットの振幅は一定とする。

（３）前提としてＢＳ間は互いに同期が取れているとし、全ＢＳはＢＳ間で共通なフレームタイミングで電力測定用パイロットを送信する。

図１７は、ＢＳからの位置とパイロットの受信電力の関係を示す図であり、図１７（ａ）はＢＳからの位置とパイロットの受信電力の配置を示す図、図１７（ｂ）は、図１７（ａ）の位置関係におけるパイロットの受信電力を示す図である。

図１７（ｂ）に示すように、ＢＳ１から送信するパイロットの受信電力及びＢＳ２から送信するパイロットの受信電力は、ＢＳ１，ＢＳ２からの距離に応じて増減する。図１７（ａ）に示す位置における移動機（ＭＳ）は、結果として通信しない基地局のパイロットと、結果として通信する基地局パイロットとの、両方の電力を使ってフレームタイミングを検出することになる。

特定ＢＳから送信する電力測定用パイロットは、ＭＳで受信する場合にその電界強度がＭＳからの距離の２乗から４乗に反比例する。

図１８は、セルシステムをＯＦＤＭシステムに適用する概念図である。

ＭＳの動作として、データ部分とパイロット部分とが区別できない情況からパイロット部分を抽出する必要があるが、複数ＢＳから送信された電力測定用パイロットは、特定ＢＳから送信された電力測定用パイロットのみでなく、隣接する別ＢＳからの電力測定用パイロットとの重ね合わせた信号であってもパイロットとして利用できるため、データ部分からパイロット部分を区別する上で効率がよい。

以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されることはない。

また、上記実施の形態では、基地局装置、通信端末装置、通信システム及び通信方法という名称を用いたが、これは説明の便宜上であり、マルチキャリア通信システム、通信装置、通信制御方法等でもよいことは勿論である。

また、上記基地局装置を構成する各回路部の種類、数及び接続方法などは前述した実施の形態に限られない。

本発明に係る基地局装置、通信端末装置、通信システム及び通信方法は、ＯＦＤＭシステムは勿論のこと、ＯＦＤＭシステム以外のマルチキャリア通信における基地局装置及び通信端末装置とその通信方法において有用である。

本発明の実施の形態１に係るＯＦＤＭ送信装置の構成を示すブロック図 上記実施の形態１に係る通信端末装置の構成を示すブロック図 上記実施の形態１に係る通信端末装置の自己相関器の詳細な構成を示す回路図 上記実施の形態１に係る通信端末装置の自己相関器の詳細な構成を示す回路図 上記実施の形態１に係る通信端末装置の偶数サブキャリアの電力測定用パイロットの時間波形の一例を示す図 上記実施の形態１に係る通信端末装置の偶数周波数を用いたＯＦＤＭシステムの周波数とフレームタイミングを示す図 上記実施の形態１に係る通信端末装置がどの基地局と通信するかを決定する処理を示すフロー図 上記実施の形態１に係る通信端末装置の同相加算平均部による自己相関結果の波形を示す図 本発明の実施の形態２に係る通信端末装置の構成を示すブロック図 上記実施の形態２に係る通信端末装置の自己相関器の詳細な構成を示す回路図 上記実施の形態２に係る通信端末装置の奇数サブキャリアの電力測定用パイロットの時間波形の一例を示す図 上記実施の形態２に係る通信端末装置の奇数周波数を用いたＯＦＤＭシステムの周波数とフレームタイミングを示す図 本発明の実施の形態３に係るＯＦＤＭシステムのセルの繰り返し数を示す図 上記実施の形態３に係るＯＦＤＭシステムの各ＢＳのサブキャリア割り当て例を示す図 本発明の実施の形態４に係るＯＦＤＭシステムのセルの繰り返し数と基地局のパイロットを配置するサブキャリアの間隔の関係を示す図 上記実施の形態４に係るＯＦＤＭシステムのセルの繰り返し数と基地局のパイロットを配置するサブキャリアの間隔の関係を模式的に示す図 本発明の実施の形態５に係るＯＦＤＭシステムのＢＳからの位置とパイロットの受信電力の関係を示す図 上記実施の形態５に係るセルシステムをＯＦＤＭシステムに適用する概念図 従来のＯＦＤＭシステムの周波数とフレーム構成を示す図

符号の説明

１００ ＯＦＤＭ送信装置
１０１ パラレルシリアル変換部（Ｐ／Ｓ）
１０２ フレーム同期部
１０３ 逆高速フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）
１０４，２０２ ＲＦ部
１０５ 送信アンテナ
２００，３００ 通信端末装置
２０１ 受信アンテナ
２０３ Ａ／Ｄ変換部（ＡＤＣ）
２０４ シリアルパラレル変換部（Ｓ／Ｐ）
２０５ 高速フーリエ変換部（ＦＦＴ）
２０６ 等化器
２１０ 自己相関器（自己相関器<１>）
２２０，３２０ 自己相関器（自己相関器<２>）
２３０ 同相加算平均部
２４０ Ｐｉｌｏｔ電力測定回路
２１１ 有効シンボル長遅延回路（遅延回路<１>）
２１２，２２２ 複素共役部
２１３，２２３ 複素乗算部
２１４ ガードインターバル長遅延回路（遅延回路<２>）
２１５，２２５ 加算器
２１６，２２６ 平均化部
２２１ １／２有効シンボル長遅延回路（遅延回路<１>）
２２４ （ガードインターバル＋１／２有効シンボル）長遅延回路（遅延回路<２>）

Claims (14)

1. マルチキャリア通信を行う基地局装置であって、
   電力測定用パイロットを１フレームに１シンボル設ける設定手段と、
   各基地局装置に前記電力測定用パイロットのサブキャリア番号を割り当てる割当手段と、
   前記各基地局装置間で共通なフレームタイミングにより前記電力測定用パイロットを送信する送信手段と
   を備えることを特徴とする基地局装置。
2. 前記設定手段は、前記電力測定用パイロットを１フレームに１ＯＦＤＭシンボル設けることを特徴とする請求項１記載の基地局装置。
3. 前記割当手段は、第１の基地局装置に偶数番号を割り当て、順次、他の基地局装置に、今までに割り当てされていない他の偶数番号を割り当てることを特徴とする請求項１記載の基地局装置。
4. 前記割当手段は、第１の基地局装置に奇数番号を割り当て、順次、他の基地局装置に、今までに割り当てされていない他の奇数番号を割り当てることを特徴とする請求項１記載の基地局装置。
5. 前記割当手段は、第１の基地局装置にサブキャリア番号を割り当て、順次、他の基地局装置に、特定数をオフセットした今までに割り当てされていない他のサブキャリア番号を割り当てることを特徴とする請求項１記載の基地局装置。
6. 前記割当手段は、各基地局装置に割り振ったサブキャリア番号を、所定の規則に従ってホップし、該ホップ後のサブキャリア番号を割り当てることを特徴とする請求項１記載の基地局装置。
7. 前記オフセットの特定数は、マルチセルにおけるセル繰り返し数から決定することを特徴とする請求項５記載の基地局装置。
8. 前記所定の規則は、フレーム毎に基地局装置に割り当てられるサブキャリア番号を巡回させることを特徴とする請求項６記載の基地局装置。
9. マルチキャリア通信を行う通信端末装置であって、
   １フレームに１シンボル設けられた電力測定用パイロットを受信する受信手段と、
   受信した電力測定用パイロットから、１／２有効シンボル長の周期を持つ同一波形又は１／２有効シンボル長の周期を持つ符号が反転した波形の繰り返しとなる繰り返し波形部分の自己相関特性をとる自己相関手段と、
   前記繰り返し波形部分の自己相関特性をフレーム単位に同相加算平均して、時間軸上の電力測定用パイロットの位置フレームタイミングを検出するフレームタイミング検出手段と
   を備えることを特徴とする通信端末装置。
10. 前記受信手段は、１フレームに１ＯＦＤＭシンボル設けられた前記電力測定用パイロットを受信することを特徴とする請求項９記載の通信端末装置。
11. 前記自己相関手段は、ガードインターバル長と１／２有効シンボル長とを加えた長さ分の自己相関特性をとることを特徴とする請求項９記載の通信端末装置。
12. さらに、サブキャリアの電力算出を行い、複数あるオフセットの周波数毎に配置された同一基地局のパイロットの電力を加算し、一番電力の大きい基地局と通信する基地局選別手段を備えることを特徴とする請求項９記載の通信端末装置。
13. マルチキャリア通信を行う通信システムであって、
    基地局装置は、
    電力測定用パイロットを１フレームに１シンボル設ける設定手段と、
    各基地局装置に前記電力測定用パイロットのサブキャリア番号を割り当てる割当手段と、
    前記各基地局装置間で共通なフレームタイミングにより前記電力測定用パイロットを送信する送信手段とを備え、
    通信端末装置は、
    １フレームに１シンボル設けられた電力測定用パイロットを受信する受信手段と、
    受信した電力測定用パイロットから、１／２有効シンボル長の周期を持つ同一波形又は１／２有効シンボル長の周期を持つ符号が反転した波形の繰り返しとなる繰り返し波形部分の自己相関特性をとる自己相関手段と、
    前記繰り返し波形部分の自己相関特性をフレーム単位に同相加算平均して、時間軸上の電力測定用パイロットの位置フレームタイミングを検出するフレームタイミング検出手段と
    を備えることを特徴とする通信システム。
14. マルチキャリア通信を行う通信方法であって、
    送信側では、
    電力測定用パイロットを１フレームに１シンボル設けるステップと、
    各基地局装置に前記電力測定用パイロットのサブキャリア番号を割り当てるステップと、
    前記各基地局装置間で共通なフレームタイミングにより前記電力測定用パイロットを送信するステップとを実行し、
    受信側では、
    １フレームに１シンボル設けられた電力測定用パイロットを受信するステップと、
    受信した電力測定用パイロットから、１／２有効シンボル長の周期を持つ同一波形又は１／２有効シンボル長の周期を持つ符号が反転した波形の繰り返しとなる繰り返し波形部分の自己相関特性をとるステップと、
    前記繰り返し波形部分の自己相関特性をフレーム単位に同相加算平均して、時間軸上の電力測定用パイロットの位置フレームタイミングを検出するステップとを実行することを特徴とする通信方法。
    

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