JP2008283319A - 無線通信システムおよびその周波数ホッピング方法ならびに基地局および移動局 - Google Patents

Abstract

【課題】位相変化量の測定が可能となるよう周波数ホッピングを制御する無線通信システムの提供。
【解決手段】基地局１の制御部１７は、周波数ずれの推定を実施するある一定の測定区間においては、周波数ホッピングの周期を既設定値よりも長くし、移動局２からの上り信号を受信する際に同一周波数の参照信号が複数受信できるようにする。基地局１の制御部１７は、この複数の参照信号を基に同一周波数での受信信号の位相変動量を測定するよう参照信号抽出部１５および参照信号位相差分算出部１６を制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、無線通信システムおよびその周波数ホッピング方法ならびに基地局および移動局に関し、特に周波数ホッピングが適用される無線通信システムおよびその周波数ホッピング方法ならびに基地局および移動局に関する。

図６は従来の無線通信システムにおける周波数ホッピング（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｈｏｐｐｉｎｇ）の一例を示すタイミングチャートである。同図は一例として１タイムスロット（１ ｓｌｏｔ）ごとに、送信側にて送信キャリア周波数を変更する場合を示している。

同図に示すように、各タイムスロット１００（１００−１〜１００−３）は参照信号（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｓｉｇｎａｌ）１０１と、データおよび制御信号（ｄａｔａ／ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｉｇｎａｌ）１０２とを含んで構成されている。参照信号１０１とはいわゆる「パイロット信号」のことである。

同図を参照すると、タイムスロット１００−１では送信キャリア周波数はｆ１であるが、これに続くタイムスロット１００−２では送信キャリア周波数はｆ３に下がり、これに続くタイムスロット１００−３では送信キャリア周波数はｆ２に上がる場合を示している。なお、ｆ１＞ｆ２＞ｆ３である。

このように、周波数ホッピング方法を用いた無線通信システムでは、予め設定したパターンで送信キャリア周波数が上下に切替えられる。

このような無線通信システムでは、移動局からの送信キャリア周波数と基地局側での受信キャリア周波数とのずれを補正することで、基地局側の上り（移動局から基地局方向）受信機能の向上を図ることができる。

たとえば、移動局と基地局との周波数ずれが１ｋＨｚ、タイムスロット長が０．５ｍｓとした場合、ベースバンド受信信号においては、１タイムスロットの間に１８０°（すなわち、０．５ｍｓ × １ｋＨｚ × ３６０°＝１８０°）位相が回転して見えることになる。そのため、周波数ずれは、ＢＰＳＫ（ｂｉｂａｒｙ ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔ ｋｅｙｉｎｇ），ＱＰＳＫ（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔ ｋｅｙｉｎｇ）信号等の位相判定を行う場合、受信特性劣化の原因となる。

受信器において周波数ずれを補正する方法の一例として、ＡＦＣ（ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｎｔｒｏｌ）が知られている。ＡＦＣの一般的な方法としては、基地局において、定期的に移動局から送信される既知のパイロット信号に対応する受信信号の位相変動量を観測し、観測した位相変動量だけ受信信号を逆位相で回転させることにより、受信信号の周波数ずれを補正する。

一方、計測周期を切替える発明の一例が特許文献１に記載され、ホッピング周波数切替え期間を変更する発明の一例が特許文献２に記載されている。

特許文献１に記載の発明は、ガス流量の測定装置に関し、初期流量の大小に基づき、流量の測定周期を連続にするかあるいは間欠にするかを切替えるものである。一例として、流量が大で、かつ直前の計測周期が間欠周期である場合は計測周期を連続周期に切替える。

特許文献２に記載の発明は、周波数ホッピング方法を用いた通信装置の同期捕捉の高速化に関し、拡散符号発生回路が出力するそれぞれの拡散符号系列の先頭から３個の符号に対して割り当てるホッピング周波数の切替え期間を、他の符号に対して割り当てるホッピング周波数の切替え期間よりも短くするものである。

特開２００４−０６９２９７号公報（段落００６２および図２） 特開平０７−３２１７１０号公報（段落００６０および図１）

しかし、図６に示すようなタイムスロットごとに周波数ホッピングを実施する無線通信システムにおいては、周波数の変化に伴ない基地局側での受信信号の位相が変化してしまうために、周波数ホッピングの同一周波数における位相変化量を測定することができないという課題がある。

一方、特許文献１および２に記載の発明は計測周期あるいはホッピング周期を切替える発明であるが、いずれの発明も本発明と目的および構成が全く相違し、本発明と同様の効果を発揮しえない別発明である。

そこで本発明の目的は、受信信号の周波数ずれを補正するための位相変化量を測定することが可能な無線通信システムおよびその周波数ホッピング方法ならびに基地局および移動局を提供することにある。

前記課題を解決するために本発明による無線通信システムは、周波数ホッピングが適用される無線通信システムであって、受信側装置において受信信号の位相変動量の測定が可能となるよう周波数ホッピング周期を設定する設定手段を前記受信側装置に含むことを特徴とする。

また本発明による周波数ホッピング方法は、周波数ホッピングが適用される無線通信システムにおける周波数ホッピング方法であって、受信側装置において受信信号の位相変動量の測定が可能となるよう周波数ホッピング周期を設定する設定ステップを前記受信側装置に含むことを特徴とする。

また本発明による基地局は、周波数ホッピングが適用される無線通信システムにおける基地局であって、前記基地局において受信信号の位相変動量の測定が可能となるよう周波数ホッピング周期を設定する設定手段を含むことを特徴とする。

また本発明による移動局は、周波数ホッピングが適用される無線通信システムにおける移動局であって、基地局において受信信号の位相変動量の測定が可能となるよう周波数ホッピング周期が設定され、前記基地局からの制御信号から送信周波数情報を抽出する送信周波数情報抽出手段と、前記送信周波数情報に基づき送信変調周波数を決定する送信変調周波数決定手段とを含むことを特徴とする。

また本発明によるプログラムは、周波数ホッピングが適用される無線通信システムにおける周波数ホッピング方法のプログラムであって、受信側装置のコンピュータに、前記受信側装置において受信信号の位相変動量の測定が可能となるよう周波数ホッピング周期を設定する設定ステップを実行させることを特徴とする。

ここで本発明の作用を述べる。本発明では、周波数ずれの推定を実施するある一定の測定区間においては、周波数ホッピングの周期を既設定値よりも長くし、受信側において同一周波数の参照信号が複数受信できるようにする。この複数の参照信号を基に同一周波数での受信信号の位相変動量を測定する。

本発明によれば、上記構成を含むため、周波数ホッピング前後での位相変化量を測定することが可能となる。

以下、本発明の実施例について添付図面を参照しながら説明する。

図１は本発明に係る無線通信システムの第１実施例の構成図である。同図を参照すると、本発明に係る無線通信システムの第１実施例は、周波数ホッピングを適用する無線通信システムであり、基地局１と、移動局２とを含んで構成される。

基地局１は、アンテナ１１と、復調部１２と、発振部１３と、ＡＦＣ部１４と、参照信号（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｓｉｇｎａｌ）抽出部１５と、参照信号位相差分算出部１６と、制御部１７と、プログラム格納部１８とを含んで構成される。

制御部１７は各部１２〜１６を制御する。プログラム格納部１８については後述する。

なお、同図には基地局１の受信部の構成しか記載していないが、現実には送信部も含まれる。しかし、送信部の構成は本発明と無関係であるため、図示を省略している。

移動局２は、アンテナ２１と、制御データ（ｃｏｎｔｒｏｌ ｄａｔａ）処理部２２と、上り周波数決定部２３と、制御部２４と、プログラム格納部２５と、送信部２６とを含んで構成される。制御データ処理部２２と、上り周波数決定部２３は図示しない受信部に含まれる。

制御部２４は各部２２，２３および３１〜３５を制御する。プログラム格納部２５については後述する。

送信部２６は、変調部３１と、発振部３２と、多重部３３と、参照信号（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｓｉｇｎａｌ）生成部３４と、データおよび制御信号（ｄａｔａ／ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｉｇｎａｌ）生成部３５とを含んで構成される。

移動局２は、参照信号生成部３４で既知の参照信号を生成し、データおよび制御信号生成部３５で基地局１への送信データおよび制御情報を生成する。生成された参照信号、送信データおよび制御情報は多重部３３で時間的に多重され、発振部３２で生成される周波数を基に変調部３１にて変調が行われ、アンテナ２１を介して基地局１へ送信される。

この変調周波数は基地局１からの下り（基地局から移動局方向）信号４１により通知された周波数情報を制御データ処理部２２で処理し、その処理結果にしたがって上り周波数決定部２３にて決定される。

本発明では、基地局１が指定する周波数ホッピングの周期を長く設定することで、ＡＦＣ推定期間を設ける。

図２は本発明に係る無線通信システムにおける周波数ホッピング（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｈｏｐｐｉｎｇ）の一例を示すタイミングチャートである。なお、同図において図６と同様の構成部分には同一番号を付し、その説明を省略する。

同図に示すように、本発明では複数の参照信号（同図では一例として３個の参照信号１０１−１〜１０１−３）が同一周波数で送信されるように、周波数ホッピングの周期を長く設定する。すなわち、基地局１が移動局２に対し指定する周波数ホッピングの周期を長く設定することで、基地局１においてＡＦＣ推定区間を設ける。

図１に戻り、基地局１では、移動局２から送信された上り信号４２を、発振部１３により生成された周波数によりベースバンド信号に落として復調部１２にて復調するが、移動局２での発振部３２と、基地局１での発振部１３との周波数の差が周波数ずれとしてベースバンド信号に見える。

たとえば、周波数ずれがΔｆ（Ｈｚ）とすると、図２の１スロット（周期＝ｔ）の間にベースバンド信号は、２πΔｆ（ｒａｄ）だけ位相が回転して見えることになる。

基地局１の参照信号抽出部１５では、既知の参照信号に対応する受信ベースバンド信号から位相を抽出し、その後、参照信号位相差分算出部１６において、参照信号に対応する受信信号の時間的な位相変動量を求める。

ＡＦＣ部１４では、参照信号位相差分算出部１６で求めた位相変動分だけ受信ベースバンド信号を逆位相で回転させることで補正を行う。

具体的に説明すると、従来の周波数ホッピング方法では、同一周波数に参照信号が１個しか含まれていなかったため、周波数ずれ（すなわち、位相ずれ）が発生していたとしても、比較すべき参照信号が存在しないため、その周波数ずれ（すなわち、位相ずれ）を測定することができなかったのであるが、本発明では同一周波数に複数の参照信号が含まれるよう周波数ホッピングの周期を長くするため、複数の参照信号を基に同一周波数における受信信号の位相変動量を測定することが可能となる。

次に、第１実施例の動作について説明する。本発明では、ＡＦＣ測定区間以外では周波数ホッピングの周期をｎとするが、ＡＦＣ測定区間では周波数ホッピングの周期をｍに変更する（ｍ、ｎは正の整数かつｍ＞ｎ）。

まず、基地局１の動作の一例について説明する。図３は本発明の基地局の動作の一例を示すフローチャートである。なお、基地局１のプログラム格納部１８には同図にフローチャートで示すプログラムが格納されており、基地局１の制御部１７はプログラム格納部１８に格納されたそのプログラムにしたがって周波数ホッピングの制御を実行する（図１参照）。

基地局１の制御部１７はＡＦＣ測定期間であるか否かを調べ（ステップＳ１）、ＡＦＣ測定期間でない場合は（ステップＳ１にて“ＮＯ”の場合）、周波数ホッピングの周期をｎに設定する（ステップＳ２）。

次に、基地局１の制御部１７は上り周波数を決定し（ステップＳ３）、その上り周波数の情報を下り信号４１で移動局２へ通知するための制御信号（ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｉｇｎａｌ）を生成する（ステップＳ４）。

一方、ＡＦＣ測定期間である場合は（ステップＳ１にて“ＹＥＳ”の場合）、基地局１の制御部１７は周波数ホッピングの周期をｍに設定する（ステップＳ５）。次に、前述のステップＳ３およびＳ４を実行する。

次に、移動局２の動作の一例について説明する。図４は本発明の移動局の動作の一例を示すフローチャートである。なお、移動局２のプログラム格納部２５には同図にフローチャートで示すプログラムが格納されており、移動局２の制御部２４はプログラム格納部２５に格納されたそのプログラムにしたがって上り変調周波数の制御を実行する（図１参照）。

移動局２の制御部２４は、制御データ処理部２２を介して下り信号４１に含まれる制御信号から上り周波数情報を抽出し（ステップＳ１１）、上り周波数決定部２３を介して上りの変調周波数を決定する（ステップＳ１２）。

以上説明したように、本発明の第１実施例によれば、周波数ホッピングを適用する無線通信システムにおいて、ＡＦＣの測定期間を設けることで、移動局２および基地局１間の周波数ずれを補正することが可能となり、その結果受信機能の特性が向上するという効果が得られる。

図５は本発明に係る無線通信システムの第２実施例の周波数ホッピングの動作を示すタイミングチャートである。なお、同図において図６と同様の構成部分には同一番号を付し、その説明を省略する。

同図を参照すると、２個のスロット１２０および１２１で１個のサブフレームが構成され、２個のスロット１２２および１２３で１個のサブフレームが構成されている。そして、周波数ホッピングはサブフレーム単位で実行される。

この場合、サブフレーム内における参照信号１０１−１および１０１−２、あるいは参照信号１０１−３および１０１−４に基づく受信信号の位相変動量からＡＦＣを行うことが可能となる。

一方、１個のスロットに複数の参照信号１０１を配置する構成も可能である。

このように、サブフレーム内もしくは１個のスロット内に複数の参照信号１０１を配置する場合は、同一周波数上での上り参照信号１０１に基づく受信信号の位相変動量を観測することで、周波数ホッピングを実行するかどうかを判定することが可能となる。

また、サブフレームが複数のスロットで構成される場合において、ＡＦＣ制御後の参照信号１０１に基づく受信信号の位相変動量が大きい場合は、周波数ずれ補正量の更新が必要と判断できるため、第１実施例の図３のフローチャートに示す処理を用いて、周波数ホッピングの周期を長く設定し、サブフレーム間の参照信号１０１に基づく受信信号の位相変動量を測定することも可能である。

一方、ＡＦＣ制御後の参照信号１０１に基づく受信信号の位相変動量が小さい場合は、周波数ずれ補正量の更新は必要ないと判断できるため、周波数ホッピングの周期を短く設定する。

なお、第２実施例では１個のサブフレームを２個のスロットで構成したが、これに限定されるものではなく、１個のサブフレームを３個以上の任意のスロット構成することも可能である。

以上説明したように、本発明の第２実施例によれば、サブフレーム単位で周波数ホッピングを行うことにより、周波数ホッピングの周期を変更しなくても、同一周波数上での上り参照信号１０１に基づく受信信号の位相変動量を観測することが可能となる。また、その位相変動量が大きい場合は、周波数ホッピングの周期を長く設定することにより周波数ずれ補正量の更新を行うことが可能となる。

第１および第２実施例では、基地局１において周波数ホッピングの周期を制御したが、移動局２において同様の周波数ホッピングの制御を行う構成も可能である。

一方、基地局１と移動局２で予め決められたタイミングで周波数ずれ測定期間を設けることも可能である。

以上説明したように、本発明の第３実施例によれば、周波数ホッピングの制御を移動局２側で行うことが可能となる。一方、基地局１と移動局２で予め決められたタイミングで周波数ずれ測定期間を設けることにより、周波数ホッピングの周期の変更あるいはサブフレーム単位の周波数ホッピングは不要となる。

本発明を無線基地局と移動局により構成され、周波数ホッピングを実施する移動体通信システムに適用することが可能である。

本発明に係る無線通信システムの第１実施例の構成図である。 本発明に係る無線通信システムにおける周波数ホッピング（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｈｏｐｐｉｎｇ）の一例を示すタイミングチャートである。 本発明の基地局の動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の移動局の動作の一例を示すフローチャートである。 本発明に係る無線通信システムの第２実施例の周波数ホッピングの動作を示すタイミングチャートである。 従来の無線通信システムにおける周波数ホッピング（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｈｏｐｐｉｎｇ）の一例を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１ 基地局
２ 移動局
１１、２１ アンテナ
１２ 復調部
１３、３２ 発振部
１４ ＡＦＣ部
１５ 参照信号抽出部
１６ 参照信号位相差分算出部
１７、２４ 制御部
１８、２５ プログラム格納部
２２ 制御データ処理部
２３ 上り周波数決定部
２６ 送信部
３１ 変調部
３３ 多重部
３４ 参照信号生成部
３５ データおよび制御信号生成部

Claims (21)

1. 周波数ホッピングが適用される無線通信システムであって、
   受信側装置において受信信号の位相変動量の測定が可能となるよう周波数ホッピング周期を設定する設定手段を前記受信側装置に含むことを特徴とする無線通信システム。
2. 周波数ホッピングが１スロット単位であり、前記１スロットに参照信号が１個含まれる場合に、前記設定手段は周波数ホッピング周期を長くすることを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
3. 前記設定手段は、周波数ホッピングが１サブフレーム単位であり、前記１サブフレームに複数のスロットが含まれ、前記各スロットに参照信号が１個含まれるよう周波数ホッピング周期を設定することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
4. 前記設定手段は、周波数ホッピングが１サブフレーム単位である場合に、周波数ホッピング周期を長くすることを特徴とする請求項３記載の無線通信システム。
5. 送信側装置からの送信周波数を決定する送信周波数決定手段と、
   前記送信側装置へ前記送信周波数を通知するための制御信号を生成する制御信号生成手段とを前記受信側装置に含むことを特徴とする請求項２記載の無線通信システム。
6. 前記受信側装置からの制御信号から送信周波数情報を抽出する送信周波数情報抽出手段と、
   前記送信周波数情報に基づき送信変調周波数を決定する送信変調周波数決定手段とを送信側装置に含むことを特徴とする請求項２または５記載の無線通信システム。
7. 前記受信側装置は基地局であり、前記送信側装置は移動局であることを特徴とする請求項１から６いずれかに記載の無線通信システム。
8. 周波数ホッピングが適用される無線通信システムにおける周波数ホッピング方法であって、
   受信側装置において受信信号の位相変動量の測定が可能となるよう周波数ホッピング周期を設定する設定ステップを前記受信側装置に含むことを特徴とする周波数ホッピング方法。
9. 周波数ホッピングが１スロット単位であり、前記１スロットに参照信号が１個含まれる場合に、前記設定ステップは周波数ホッピング周期を長くすることを特徴とする請求項８記載の周波数ホッピング方法。
10. 前記設定ステップは、周波数ホッピングが１サブフレーム単位であり、前記１サブフレームに複数のスロットが含まれ、前記各スロットに参照信号が１個含まれるよう周波数ホッピング周期を設定することを特徴とする請求項８記載の周波数ホッピング方法。
11. 前記設定ステップは、周波数ホッピングが１サブフレーム単位である場合に、周波数ホッピング周期を長くすることを特徴とする請求項１０記載の周波数ホッピング方法。
12. 送信側装置からの送信周波数を決定する送信周波数決定ステップと、
    前記送信側装置へ前記送信周波数を通知するための制御信号を生成する制御信号生成ステップとを前記受信側装置に含むことを特徴とする請求項９記載の周波数ホッピング方法。
13. 前記受信側装置からの制御信号から送信周波数情報を抽出する送信周波数情報抽出ステップと、
    前記送信周波数情報に基づき送信変調周波数を決定する送信変調周波数決定ステップとを送信側装置に含むことを特徴とする請求項９または１２記載の周波数ホッピング方法。
14. 前記受信側装置は基地局であり、前記送信側装置は移動局であることを特徴とする請求項８から１３いずれかに記載の周波数ホッピング方法。
15. 周波数ホッピングが適用される無線通信システムにおける基地局であって、
    前記基地局において受信信号の位相変動量の測定が可能となるよう周波数ホッピング周期を設定する設定手段を含むことを特徴とする基地局。
16. 周波数ホッピングが１スロット単位であり、前記１スロットに参照信号が１個含まれる場合に、前記設定手段は周波数ホッピング周期を長くすることを特徴とする請求項１５記載の基地局。
17. 前記設定手段は、周波数ホッピングが１サブフレーム単位であり、前記１サブフレームに複数のスロットが含まれ、前記各スロットに参照信号が１個含まれるよう周波数ホッピング周期を設定することを特徴とする請求項１５記載の基地局。
18. 前記設定手段は、周波数ホッピングが１サブフレーム単位である場合に、周波数ホッピング周期を長くすることを特徴とする請求項１７記載の基地局。
19. 移動局からの送信周波数を決定する送信周波数決定手段と、
    前記移動局へ前記送信周波数を通知するための制御信号を生成する制御信号生成手段とを含むことを特徴とする請求項１６記載の基地局。
20. 周波数ホッピングが適用される無線通信システムにおける移動局であって、
    基地局において受信信号の位相変動量の測定が可能となるよう周波数ホッピング周期が設定され、
    前記基地局からの制御信号から送信周波数情報を抽出する送信周波数情報抽出手段と、
    前記送信周波数情報に基づき送信変調周波数を決定する送信変調周波数決定手段とを含むことを特徴とする移動局。
21. 周波数ホッピングが適用される無線通信システムにおける周波数ホッピング方法のプログラムであって、
    受信側装置のコンピュータに、前記受信側装置において受信信号の位相変動量の測定が可能となるよう周波数ホッピング周期を設定する設定ステップを実行させるためのプログラム。

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