JP2010045548A - 基地局、移動局、信号送信方法及び信号受信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 移動局が信号を受信する際の中心周波数が所定の周波数間隔上に配置可能にすることを目的とする。
【解決手段】 複数の基本周波数ブロックが含まれるシステム帯域で通信する基地局は：データ及び制御信号を生成する信号生成部；中間信号を生成する中間信号生成部；各基本周波数ブロックの信号帯域の中心周波数が所定の周波数間隔上に配置されるようにサブキャリアを追加し、中間信号とデータ及び制御信号とを多重する多重部；及び多重された信号を送信する送信部；を有する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、基地局、移動局、信号送信方法及び信号受信方法に関する。

３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）において、Ｅ−ＵＴＲＡ（Evolved UMTS Terrestrial Radio Access）の無線インタフェースの標準化が進められている。Ｅ−ＵＴＲＡで標準化されているシステム帯域幅は、最小1.4MHz〜最大20MHzであり、下りの最大データレートは、300Mbpsであり、上りの最大データレートは、75Mbpsである（非特許文献１参照）。

Ｅ−ＵＴＲＡでの最大システム帯域幅の20MHzに応じて、Ｅ−ＵＴＲＡに対応する移動局（Ｅ−ＵＴＲＡ端末又はＬＴＥ端末とも呼ばれる）の最大送受信帯域幅は20MHzに設定されている。例えば、システム帯域幅が5MHzである場合には、移動局は5MHzの帯域幅で送受信でき、システム帯域幅が20MHzである場合には、移動局は20MHzの帯域幅で送受信できる。
3GPP TS36.306 (V8.1.0)

今後検討されるＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄ（３ＧＰＰではＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄとも呼ばれる）のような将来の無線アクセスシステムでは、更なるデータレートの向上が要求される（例えば、1Gpbsの下りの最大データレート）。更なるデータレートの要求に応じて、更なるシステム帯域幅の増大が要求される（例えば、100MHzの最大システム帯域幅）。

一方、Ｅ−ＵＴＲＡのような既存のシステムからのスムーズな移行を実現するために、Ｅ−ＵＴＲＡ端末のような既存の端末を完全にサポートすることが要求される。

上記のような要求を満たすために、将来の無線アクセスシステムでは、複数の最大送受信帯域幅の移動機能力（UE Capability）をサポートする必要がある。例えば、100MHzの帯域幅（又はその一部）で送受信できる移動局と、20MHzの帯域幅で送受信できる移動局とをサポートする必要がある。

このように、複数の最大送受信帯域幅の移動機能力を有する移動局が存在する場合に、移動局が信号を受信する際の中心周波数が所定の周波数間隔上に配置されることが望まれる。例えば、Ｅ−ＵＴＲＡ端末は、100kHz間隔でセルサーチするため、Ｅ−ＵＴＲＡ端末がセルサーチで検出する周波数帯域の中心周波数は、100kHzチャネルラスター上に配置される必要がある。また、例えば、システム帯域幅が100MHzに設定された場合であっても、Ｅ−ＵＴＲＡ端末がセルサーチで検出する周波数帯域の中心周波数は、100kHzチャネルラスター上に配置される必要がある。

本発明の上記の目的を解決するため、本発明の基地局は、
複数の基本周波数ブロックが含まれるシステム帯域で通信する基地局であって：
データ及び制御信号を生成する信号生成部；
中間信号を生成する中間信号生成部；
各基本周波数ブロックの信号帯域の中心周波数が所定の周波数間隔上に配置されるようにサブキャリアを追加し、中間信号とデータ及び制御信号とを多重する多重部；及び
多重された信号を送信する送信部；
を有することを特徴の１つとする。

また、本発明の移動局は、
信号を受信する受信部；
各基本周波数ブロックの信号帯域の中心周波数が所定の周波数間隔上に配置されるように追加されたサブキャリアの中間信号を受信信号から分離する分離部；及び
データ及び制御信号を復号する復号部；
を有することを特徴の１つとする。

また、本発明の信号送信方法は、
システム帯域を複数の基本周波数ブロックに分割するステップ；
データ及び制御信号を生成するステップ；
中間信号を生成するステップ；
各基本周波数ブロックの信号帯域の中心周波数が所定の周波数間隔上に配置されるようにサブキャリアを追加するステップ；
中間信号とデータ及び制御信号とを多重するステップ；及び
多重された信号を送信するステップ；
を有することを特徴の１つとする。

また、本発明の信号受信方法は、
信号を受信するステップ；
各基本周波数ブロックの信号帯域の中心周波数が所定の周波数間隔上に配置されるように追加されたサブキャリアの中間信号を受信信号から分離するステップ；及び
データ及び制御信号を復号するステップ；
を有することを特徴の１つとする。

更に、本発明の他の基地局は、
複数の基本周波数ブロックが含まれるシステム帯域で通信する基地局であって：
データ及び制御信号を生成する信号生成部；
各基本周波数ブロックの信号帯域の中心周波数が所定の周波数間隔上に配置されるように基本周波数ブロックの信号帯域のサブキャリア数を削減するサブキャリア削減部；
サブキャリア数が削減された後の各基本周波数ブロックにデータ及び制御信号を多重する多重部；及び
多重された信号を送信する送信部；
を有することを特徴の１つとする。

更に、本発明の他の移動局は、
信号を受信する受信部；
各基本周波数ブロックのデータ及び制御信号を分離する分離部；
各基本周波数ブロックの信号帯域の中心周波数が所定の周波数間隔上に配置されるようにサブキャリア数が削減された周波数帯域にヌル信号を挿入するヌル信号挿入部；及び
データ及び制御信号を復号する復号部；
を有することを特徴の１つとする。

更に、本発明の他の信号送信方法は、
システム帯域を複数の基本周波数ブロックに分割するステップ；
データ及び制御信号を生成するステップ；
各基本周波数ブロックの信号帯域の中心周波数が所定の周波数間隔上に配置されるように基本周波数ブロックの信号帯域のサブキャリア数を削減するステップ；
サブキャリア数が削減された後の各基本周波数ブロックにデータ及び制御信号を多重するステップ；及び
多重された信号を送信するステップ；
を有することを特徴の１つとする。

更に、本発明の他の信号受信方法は、
信号を受信するステップ；
各基本周波数ブロックのデータ及び制御信号を分離するステップ；
各基本周波数ブロックの信号帯域の中心周波数が所定の周波数間隔上に配置されるようにサブキャリア数が削減された周波数帯域にヌル信号を挿入するステップ；及び
データ及び制御信号を復号するステップ；
を有することを特徴の１つとする。

本発明の実施例によれば、移動局が信号を受信する際の中心周波数が所定の周波数間隔上に配置可能になる。

本発明の実施例では、無線アクセスシステムのシステム帯域は、複数の基本周波数ブロックから構成される。例えば、ＩＭＴ−Ａｄｖａｃｅｄのような将来の無線アクセスシステムでは、更なるデータレートの要求に応じて、更なるシステム帯域幅の増大が要求される。このときのシステム帯域は、複数の基本周波数ブロックから構成されてもよい。基本周波数ブロックは、Ｅ−ＵＴＲＡ端末の最大送受信帯域幅として規定されている20MHzの帯域幅でもよい。

基地局（端末、ユーザ装置（ＵＥ：User Equipment）又は移動機とも呼ばれる）は、各基本周波数ブロックの信号帯域の中心周波数が所定の周波数間隔上に配置されるように、サブキャリア数を制御する。例えば、基地局は、各基本周波数ブロックの信号帯域の中心周波数が所定の周波数間隔上に配置されるようにサブキャリアを追加してもよい。また、基地局は、各基本周波数ブロックの信号帯域の中心周波数が所定の周波数間隔上に配置されるように基本周波数ブロックのサブキャリア数を削減してもよい。

信号帯域の中心周波数が所定の周波数間隔上に配置された場合、移動局は、所定の周波数間隔でセルサーチして基地局を検出できる。

以下、本発明の実施例について、図面を参照して詳細に説明する。

＜階層化帯域幅（Layered Bandwidth又はLayered OFDMA）構成の概念＞
図１を参照して、本発明の実施例に係る無線アクセスシステムにおける帯域幅構成（階層化帯域幅構成）の概念を説明する。本発明の実施例に係る無線アクセスシステムとして、ＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄにおける要求条件を想定する。具体的には、更なるシステム帯域幅の増大に対応して、無線アクセスシステムが例えば100MHzの大きさのシステム帯域を有する場合を想定する。この場合、システム帯域は、５つの20MHzの周波数ブロックに分割できる。ここでは、Ｅ−ＵＴＲＡ端末の送受信帯域幅として規定されている20MHzの周波数ブロックのことを、基本周波数ブロックと呼ぶ。例えば、基本周波数ブロックは、本発明の実施例に係る無線アクセスシステムと下位互換性を有するシステムで規定されている周波数帯域幅でもよい。図１では、システム帯域が奇数個の基本周波数ブロックに分割できるため、中央の基本周波数ブロックの中心周波数とシステム帯域の中心周波数とは同一になる。

一方、無線アクセスシステムが例えば80MHzの大きさのシステム帯域を有する場合、システム帯域は、４つの基本周波数ブロックに分割できる。しかし、図１に示すように、中央の基本周波数ブロックの中心周波数とシステム帯域の中心周波数とが同一になるように、システム帯域が基本周波数ブロックに分割されてもよい。この場合、システム帯域は、複数の基本周波数ブロックと余剰サブキャリアによって構成される。

このように、広帯域のシステム帯域を、Ｅ−ＵＴＲＡでサポート可能な複数の基本周波数ブロック（及び余剰サブキャリア）で構成することにより、本発明の実施例に係る無線アクセスシステムは、Ｅ−ＵＴＲＡ端末をサポートできる。同時に、Ｅ−ＵＴＲＡのシステム帯域幅（基本周波数ブロックの帯域幅）より大きい送受信帯域幅を使用する新規の端末（ＩＭＴ−Ａ端末）に複数の基本周波数ブロック（マルチ信号帯域幅）を割り当てることにより、本発明の実施例に係る無線アクセスシステムは、ＩＭＴ−Ａ端末もサポートできる。すなわち、Ｅ−ＵＴＲＡ端末は、システム帯域の一部である基本周波数ブロックを用いて通信できる。また、ＩＭＴ−Ａ端末は、移動機能力（UE Capability）に応じて、複数の基本周波数ブロックを用いて通信できる。

＜基本周波数ブロックの結合例＞
図２及び図３を参照して、複数の基本周波数ブロックを結合するときの結合例を説明する。図２及び図３では、説明を簡単にするためにシステム帯域が３つの基本周波数ブロックに分割される場合について説明するが、システム帯域は、如何なる数の基本周波数ブロックに分割されてもよい。また、図１に示すように、システム帯域は、基本周波数ブロックと余剰サブキャリアから構成されてもよい。

図２（Ａ）は、各基本周波数ブロックにガードバンドを考慮して基本周波数ブロックを結合するときの第１の結合例を示している。Ｅ−ＵＴＲＡでは、20MHzの大きさのシステム帯域の両側にシステム間干渉を低減するために、約1MHzのガードバンドが設けられる。具体的には、18.015MHzが基本周波数ブロックの信号帯域の大きさになり、信号帯域の両側に(20-18.015)/2MHzのガードバンドが設けられる。本発明の実施例に係る無線アクセスシステムでは、各基本周波数ブロックにこのような約1MHzのガードバンドを設けて、基本周波数ブロックが結合されてもよい。

ただし、図２（Ａ）の場合には、各基本周波数ブロック＃１〜＃３の全てのサブキャリアが所定のサブキャリア間隔上に配置されない可能性がある。図２（Ａ）における基本周波数ブロック＃１の右端の周波数と周波数ブロック＃２の左端の周波数とについて、図２（Ｂ）で詳細に検討する。例えば、各基本周波数ブロックの信号帯域の大きさが18.015MHzである場合、基本周波数ブロック＃１のサブキャリアを15kHzのサブキャリア間隔で基本周波数ブロック＃２の方向に延長したときに、基本周波数ブロック＃２のサブキャリアに対してずれΔが生じる。すなわち、基本周波数ブロック＃１を逆フーリエ変換するときの周波数と基本周波数ブロック＃２を逆フーリエ変換するときの周波数との間にずれが生じる。この理由は、各基本周波数ブロックの帯域幅20MHzがサブキャリア間隔15kHzの倍数と一致しないからである。従って、基本周波数ブロック＃１〜＃３を１回の逆フーリエ変換で処理できず、基本周波数ブロック毎に逆フーリエ変換部が必要になる。このため、複数の基本周波数ブロックを送信する基地局の構造が複雑になる。従って、基本周波数ブロック＃１〜＃３を１回の逆フーリエ変換で処理できることが望まれる。

図３（Ａ）は、隣接する基本周波数ブロック間のガードバンドを低減して、基本周波数ブロックを結合するときの第２の結合例を示している。同じ無線アクセスシステム内では、直交する無線リソースを割り当てることにより、基本周波数ブロック間の干渉は低減できる。すなわち、基本周波数ブロック間のガードバンドは低減できる。基本周波数ブロックの信号帯域の間の周波数帯域は、ガードバンドとして使用されてもよく、データ又は制御信号の送受信に使用されてもよい。

図３（Ａ）のようにガードバンドを低減することにより、各基本周波数ブロックの信号帯域の中心周波数は、所定の周波数間隔上に配置可能になる。ここで、所定の周波数間隔とは、移動局が信号を受信する際の中心周波数の候補として規定される周波数間隔であり、移動局がセルサーチで周波数上を走査するときの周波数間隔にも相当する。例えば、Ｅ−ＵＴＲＡでは、100kHz間隔の中心周波数の候補（channel raster）が規定されているため、所定の周波数間隔は100kHzに設定されてもよい。例えば、図３（Ｂ）に示すように、基本周波数ブロック＃１の信号帯域と基本周波数ブロック＃２の信号帯域との間に、中間信号、データ信号又は制御信号の送受信に使用する１９個のサブキャリア（285kHz）を追加してもよい。１９個のサブキャリアは、基本周波数ブロック＃１のサブキャリアと基本周波数ブロック＃２のサブキャリアとの間に、間隔を空けずに連続して配置される。連続してサブキャリアを配置することにより、図２（Ｂ）に示すずれΔは生じない。また、１９個のサブキャリアを追加することにより、各基本周波数ブロックの信号帯域の中心周波数の間隔が18.3MHzになり、中心周波数は100kHzチャネルラスター上に配置可能になる。従って、移動局は、100kHz間隔でセルサーチしたときに、基本周波数ブロック＃１〜＃３を検出できる。

なお、隣接する基本周波数ブロック間のガードバンドの低減に応じて、両端に未使用の帯域が生じる。この未使用の帯域は、ガードバンドとして使用されてもよく、信号帯域として使用されてもよい。システム帯域の両端のガードバンドを増大することにより、周辺システムへの干渉を低減できる。一方、信号帯域を増大することにより、伝送効率を増大できる。

＜基地局の構成＞
図４は、図３（Ｂ）に示す結合例を実現するための基地局１０の一例を示す構成図である。基地局１０は、基本周波数ブロック信号生成部１０１−１〜１０１−Ｎと、中間信号生成部１０３と、多重部１０５と、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）部１０７と、ＣＰ（Cyclic Prefix）付加部１０９とを有する。基地局１０は、システム帯域に含まれる基本周波数ブロックの数に相当する基本周波数ブロック信号生成部１０１−１〜１０１−Ｎを有する。

基本周波数ブロック信号生成部１０１−１〜１０１−Ｎは、基本周波数ブロックの信号帯域に多重されるデータ及び制御信号を生成する。なお、ＩＭＴ−Ａ端末用のデータ及び制御信号は、中間信号として図３（Ｂ）に示す追加されたサブキャリアに多重されてもよい。

中間信号生成部１０３は、追加されたサブキャリアに多重される中間信号を生成する。中間信号は、ＩＭＴ−Ａ端末用のデータ信号又は制御信号でもよい。或いは、中間信号は、送信信号のＰＡＰＲ（Peak to Average Power Ratio）を抑制する信号でもよい。

多重部１０５は、各基本周波数ブロックの信号帯域の中心周波数が所定の周波数間隔上に配置されるように、サブキャリア数を調整する。例えば、各基本周波数ブロックの信号帯域の中心周波数が100kHzチャネルラスター上に配置されることが要求される場合、多重部１０５は、基本周波数ブロックの信号帯域の間にサブキャリアを追加して中心周波数の位置を調整する。例えば、基本周波数ブロックの信号帯域の大きさが18.015MHzである場合、多重部１０５は、１９個のサブキャリア（285kHz）を各基本周波数ブロックの間に追加してもよい。１９個のサブキャリアを追加することにより、各基本周波数ブロックの信号帯域の中心周波数の間隔が18.3MHzになり、中心周波数は100kHzチャネルラスター上に配置可能になる。なお、追加されるサブキャリアの情報を含むシステム帯域のサブキャリア構成は、予めシステムで決定されてもよく、基地局で決定された後に報知チャネルで移動局に通知されてもよい。

多重部１０５は、各基本周波数ブロックの信号帯域に、基本周波数ブロック信号生成部１０１−１〜１０１−Ｎで生成されたデータ及び制御信号を多重する。多重部１０５は、参照信号のような制御信号を多重してもよい。例えば、多重部１０５は、各基本周波数ブロックの18.015MHzの信号帯域にデータ及び制御信号を多重する。また、多重部１０５は、各基本周波数ブロックの信号帯域の間に追加されたサブキャリアに、中間信号生成部１０３で生成された中間信号を多重する。例えば、多重部１０５は、追加された１９個のサブキャリア（285kHz）に中間信号を多重する。

ＩＦＦＴ部１０７は、多重された信号を逆フーリエ変換して時間領域に変換する。ＩＦＦＴ部１０７は、周波数ブロック毎に逆フーリエ変換するのではなく、システム帯域全体で逆フーリエ変換することが好ましい。なお、ＩＦＦＴ部１０７は、システム帯域の両端のガードバンド（ＮＵＬＬとして図示する）を考慮して逆フーリエ変換する。

ＣＰ付加部１０９は、サイクリックプレフィクスを送信信号に付加する。

図５は、図４に示す基地局１０の変形例の構成図である。図４に示す基地局１０は、周波数領域で中間信号を多重しているが、中間信号がＰＡＰＲを抑制する信号である場合には、時間領域で中間信号を多重してもよい。図５は、時間領域でＰＡＰＲを抑制する信号を多重する基地局１０を示している。

基地局１０は、基本周波数ブロック信号生成部１０１−１〜１０１−Ｎと、多重部１０５と、ＩＦＦＴ部１０７と、中間信号生成部１１１と、ＩＦＦＴ部１１３と、ＰＡＰＲ制御部１１５と、ＣＰ付加部１０９とを有する。基地局１０は、システム帯域に含まれる基本周波数ブロックの数に相当する基本周波数ブロック信号生成部１０１−１〜１０１−Ｎを有する。

基本周波数ブロック信号生成部１０１−１〜１０１−Ｎは、基本周波数ブロックの信号帯域に多重されるデータ及び制御信号を生成する。

多重部１０５は、各基本周波数ブロックの信号帯域の中心周波数が所定の周波数間隔上に配置されるように、サブキャリア数を調整する。例えば、各基本周波数ブロックの信号帯域の中心周波数が100kHzチャネルラスター上に配置されることが要求される場合、多重部１０５は、基本周波数ブロックの信号帯域の間にサブキャリアを追加して中心周波数の位置を調整する。

多重部１０５は、各基本周波数ブロックの信号帯域に、基本周波数ブロック生成部１０１−１〜１０１−Ｎで生成されたデータ及び制御信号を多重する。多重部１０５は、参照信号のような制御信号を多重してもよい。例えば、多重部１０５は、各基本周波数ブロックの18.015MHzの大きさの信号帯域にデータ及び制御信号を多重する。また、多重部１０５は、各基本周波数ブロックの信号帯域の間に追加されたサブキャリアにヌル信号のような所定の信号を多重する。例えば、多重部１０５は、追加された１９個のサブキャリア（285kHz）にヌル信号を多重する。ヌル信号とは、有効な信号成分を含まない信号のことを言い、全てゼロの値で構成された信号でもよい。

ＩＦＦＴ部１０７は、多重された信号を逆フーリエ変換して時間領域に変換する。ＩＦＦＴ部１０７は、周波数ブロック毎に逆フーリエ変換するのではなく、システム帯域全体で逆フーリエ変換することが好ましい。

中間信号生成部１１１は、追加されたサブキャリアの無線リソースを使用して中間信号を生成する。この変形例では、中間信号は、送信信号のＰＡＰＲ（Peak to Average Power Ratio）を抑制する信号である。例えば、中間信号生成部１１１は、追加された１９個のサブキャリア（285kHz）に相当する無線リソースを使用して中間信号を生成する。

ＩＦＦＴ部１１３は、中間信号生成部１１１で生成された中間信号を逆フーリエ変換して時間領域に変換する。

ＰＡＰＲ制御部１１５は、ＩＦＦＴ部１０７で変換された信号とＩＦＦＴ部１１３で変換された信号との合成信号のＰＡＰＲを求め、所定の閾値より小さいか判定する。合成信号のＰＡＰＲが所定の閾値より大きい場合、中間信号生成部１１１に対して、別の中間信号を生成するように指示する。合成信号のＰＡＰＲが所定の閾値より小さい場合、この合成信号をＣＰ付加部１０９に入力する。

ＣＰ付加部１０９は、サイクリックプレフィクスを送信信号に付加する。

＜移動局の構成＞
図６は、図３（Ｂ）に示す第２の結合例を実現するための移動局２０の一例を示す構成図である。移動局２０は、ＣＰ除去部２０３と、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部２０５と、分離部２０７と、基本周波数ブロック信号受信部２０９−１〜２０９−Ｎと、中間信号受信部２１１とを有する。移動局２０は、移動局２０の送受信帯域に含まれる基本周波数ブロックの数に相当する基本周波数ブロック信号受信部２０９−１〜２０９−Ｎを有する。なお、移動局２０の送受信帯域幅は、基地局１０のシステム帯域幅と異なってもよい。例えば、基地局１０のシステム帯域幅が100MHzのときに、移動局の送受信帯域幅は、40MHzでもよい。この場合、基地局１０は、５個の基本周波数ブロック信号生成部を有するが、移動局は２個の基本周波数ブロック信号受信部を有する。

ＣＰ除去部２０３は、受信信号からサイクリックプレフィクスを除去する。

ＦＦＴ部２０５は、サイクリックプレフィクスが除去された後の信号をフーリエ変換して周波数領域に変換する。ＦＦＴ部３０７は、周波数ブロック毎にフーリエ変換するのではなく、システム帯域全体でフーリエ変換することが好ましい。

分離部２０７は、追加されたサブキャリアの情報を含む送受信帯域のサブキャリア構成に基づいて、周波数領域に変換された信号からデータ及び制御信号を分離する。なお、分離部２０７は、周波数領域に変換された信号から参照信号を分離してもよい。また、分離部２０７は、追加されたサブキャリアに多重された中間信号を分離する。例えば、中間信号がＩＭＴ−Ａ端末用のデータ信号又は制御信号である場合、分離部２０７は中間信号を中間信号受信部２１１に出力する。例えば、中間信号が送信信号のＰＡＰＲを抑制する信号である場合、分離部２０７は、中間信号を破棄してもよい。なお、送受信帯域のサブキャリア構成は、予めシステムで決定されてもよく、基地局で決定された後に報知チャネルで基地局から通知されてもよい。

基本周波数ブロック信号受信部２０９−１〜２０９−Ｎは、各基本周波数ブロックのデータ及び制御信号を復調及び復号する。

中間信号受信部２１１は、追加されたサブキャリアに多重された中間信号を復調及び復号する。例えば、中間信号受信部２１１は、追加されたサブキャリアに多重されたＩＭＴ−Ａ端末用のデータ信号又は制御信号を復調及び復号する。なお、中間信号がＰＡＰＲを抑制する信号である場合、分離部２０７が中間信号を破棄してもよいため、移動局２０は、中間信号受信部２１１を含まなくてもよい。

＜信号送受信方法の手順＞
図７は、図４又は図５に示す基地局１０と図６に示す移動局２０との間における信号送受信方法のフローチャートである。

まず、システム帯域は複数の基本周波数ブロックに分割され、所定の帯域の基本周波数ブロックが生成される（Ｓ１０１）。基地局１０の多重部１０５は、各基本周波数ブロックの信号帯域の中心周波数が所定の周波数間隔上に配置されるように、サブキャリアを追加する。

基地局１０の基本周波数ブロック信号生成部１０１−１〜１０１−Ｎは、基本周波数ブロックの信号帯域に多重されるデータ及び制御信号を生成する。多重部１０５は、各基本周波数ブロックの信号帯域にデータ及び制御信号を多重する（Ｓ１０３）。

基地局１０の中間信号生成部１０３は、追加されたサブキャリアに多重される中間信号を生成し、多重部１０５は、中間信号生成部１０３で生成された中間信号を追加されたサブキャリアに多重する（Ｓ１０５）。

多重された信号は、移動局に送信される（Ｓ１０７）。

次に、移動局２０は、基地局から送信された信号を受信する（Ｓ１０９）。

移動局２０の分離部２０７は、送受信帯域のサブキャリア構成に基づいて、受信信号から中間信号を分離する（Ｓ１１１）。分離部２０７は、中間信号を破棄してもよい。或いは、中間信号受信部２１１は、中間信号を復調及び復号してもよい。

移動局２０の分離部２０７は、送受信帯域のサブキャリア構成に基づいて、データ及び制御信号を分離する（Ｓ１１３）。基本周波数ブロック信号受信部２０９−１〜２０９−Ｎは、データ及び制御信号を復号する。

＜基本周波数ブロックの他の結合例＞
図８を参照して、複数の基本周波数ブロックを結合するときの他の結合例を説明する。図８では、説明を簡単にするためにシステム帯域が３つの基本周波数ブロックに分割される場合について説明するが、システム帯域は、如何なる数の基本周波数ブロックに分割されてもよい。また、図１に示すように、システム帯域は、基本周波数ブロックと余剰サブキャリアから構成されてもよい。

図８（Ａ）は、隣接する基本周波数ブロック間のガードバンドを除去して、基本周波数ブロックを結合するときの第３の結合例を示している。同じ無線アクセスシステム内では、直交する無線リソースを割り当てることにより、基本周波数ブロック間の干渉は低減できる。従って、基本周波数ブロック間のガードバンドは除去できる。

ただし、図８（Ａ）の場合には、基本周波数ブロック＃１及び＃３の信号帯域の中心周波数が所定の周波数間隔上に配置されない可能性がある。例えば図８（Ｂ）に示すように、各基本周波数ブロックの信号帯域の大きさが18.015MHzである場合、基本周波数ブロック＃１及び＃３の信号帯域の中心周波数は100kHzチャネルラスター上に配置されなくなる。この理由は、各基本周波数ブロックの信号帯域幅が100kHzの倍数と一致しないからである。

この場合であっても、基本周波数ブロック＃２の基本周波数ブロックの信号帯域の中心周波数は100kHzチャネルラスター上に配置される。従って、移動局は、100kHz間隔でセルサーチしたときに、基本周波数ブロック＃２を検出できる。

図９は、図８に示す第３の結合例の変形例を示している。具体的には、各基本周波数ブロックの信号帯域の中心周波数が所定の周波数間隔上に配置されるようにサブキャリアを除去する。例えば、図９（Ａ）に示すように、基地局は各基本周波数ブロックの信号帯域から１個のサブキャリアを除去し、18.0MHzの大きさの信号帯域を生成してもよい。18.0MHzの大きさの信号帯域のサブキャリアは、間隔を空けずに連続して配置される。連続してサブキャリアを配置することにより、図２（Ｂ）に示すずれΔは生じない。また、各基本周波数ブロックの信号帯域から１個のサブキャリアを除去することにより、各基本周波数ブロックの信号帯域の中心周波数の間隔が18.0MHzになり、中心周波数は100kHzチャネルラスター上に配置可能になる。別法として、図９（Ｂ）に示すように、基地局は各基本周波数ブロックの信号帯域から２１個のサブキャリアを除去し、17.7MHzの大きさの信号帯域を生成してもよい。各基本周波数ブロックの信号帯域から２１個のサブキャリアを除去することにより、各基本周波数ブロックの信号帯域の中心周波数の間隔が17.7MHzになり、中心周波数は100kHzチャネルラスター上に配置可能になる。従って、移動局は、100kHz間隔でセルサーチしたときに、基本周波数ブロック＃１〜＃３を検出できる。

なお、ガードバンドを除去することにより、両端に未使用の帯域が更に広くなる。この未使用の帯域は、ガードバンドとして使用されてもよく、データ又は制御信号の送受信に使用されてもよい。

＜基地局の変形例の構成＞
図１０は、図９に示す結合例を実現するための基地局１０の一例を示す構成図である。基地局１０は、基本周波数ブロック信号生成部１０１−１〜１０１−Ｎと、サブキャリア削減部１２１−１〜１２１−Ｎと、多重部１０５と、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）部１０７と、ＣＰ（Cyclic Prefix）付加部１０９とを有する。基地局１０は、システム帯域に含まれる基本周波数ブロックの数に相当する基本周波数ブロック信号生成部１０１−１〜１０１−Ｎ及びサブキャリア削減部１２１−１〜１２１−Ｎを有する。

基本周波数ブロック信号生成部１０１−１〜１０１−Ｎは、データ及び制御信号を生成する。

サブキャリア削減部１２１−１〜１２１−Ｎは、各基本周波数ブロックの信号帯域の中心周波数が所定の周波数間隔上に配置されるように、サブキャリア数を調整する。例えば、各基本周波数ブロックの信号帯域の中心周波数が100kHzチャネルラスター上に配置されることが要求される場合、サブキャリア削減部１２１−１〜１２１−Ｎは、基本周波数ブロックの信号帯域のサブキャリアを除去（パンクチャ）して中心周波数の位置を調整する。例えば、基本周波数ブロックの信号帯域の大きさが18.015MHzである場合、サブキャリア削減部１２１−１〜１２１−Ｎは、１個のサブキャリア（15kHz）を各基本周波数ブロックの信号帯域から削減してもよく、２１個のサブキャリア（315kHz）を各基本周波数ブロックの信号帯域から削減してもよい。１個又は２１個のサブキャリアを削減することにより、各基本周波数ブロックの信号帯域の中心周波数の間隔が18.0MHz又は17.7MHzになり、中心周波数は100kHzチャネルラスター上に配置可能になる。なお、削減されるサブキャリアの情報を含むシステム帯域のサブキャリア構成は、予めシステムで決定されてもよく、基地局で決定された後に報知チャネルで移動局に通知されてもよい。

多重部１０５は、サブキャリア数が削減された後の各基本周波数ブロックの信号帯域にデータ及び制御信号を多重する。多重部１０５は、参照信号のような制御信号を多重してもよい。例えば、多重部１０５は、各基本周波数ブロックの18.0MHz又は17.7MHzの信号帯域にデータ及び制御信号を多重する。

ＩＦＦＴ部１０７は、多重された信号を逆フーリエ変換して時間領域に変換する。ＩＦＦＴ部１０７は、周波数ブロック毎に逆フーリエ変換するのではなく、システム帯域全体で逆フーリエ変換することが好ましい。なお、ＩＦＦＴ部１０７は、システム帯域の両端のガードバンド（ＮＵＬＬとして図示する）を考慮して逆フーリエ変換する。

ＣＰ付加部１０９は、サイクリックプレフィクスを送信信号に付加する。

なお、図１０に示す基地局１０は、図９に示す結合例を実現できるが、図８（Ｂ）に示す結合例を実現するためには、基地局１０からサブキャリア削減部１２１−１〜１２１−Ｎを削除すればよい。

＜移動局の変形例の構成＞
図１１は、図９に示す結合例を実現するための移動局２０の一例を示す構成図である。移動局２０は、ＣＰ除去部２０３と、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部２０５と、分離部２０７と、ヌル挿入部２２１−１〜２２１−Ｎと、基本周波数ブロック信号受信部２０９−１〜２０９−Ｎとを有する。移動局２０は、移動局２０の送受信帯域に含まれる基本周波数ブロックの数に相当する基本周波数ブロック信号受信部２０９−１〜２０９−Ｎを有する。なお、移動局２０の送受信帯域幅は、基地局１０のシステム帯域幅と異なってもよい。例えば、基地局１０のシステム帯域幅が100MHzのときに、移動局の送受信帯域幅は、40MHzでもよい。この場合、基地局１０は、５個の基本周波数ブロック信号生成部を有するが、移動局は２個の基本周波数ブロック信号受信部を有する。

ＣＰ除去部２０３は、受信信号からサイクリックプレフィクスを除去する。

ＦＦＴ部２０５は、サイクリックプレフィクスが除去された後の信号をフーリエ変換して周波数領域に変換する。ＦＦＴ部３０７は、周波数ブロック毎にフーリエ変換するのではなく、システム帯域全体でフーリエ変換することが好ましい。

分離部２０７は、周波数領域に変換された信号から各基本周波数ブロックのデータ及び制御信号を分離する。なお、分離部２０７は、周波数領域に変換された信号から参照信号を分離してもよい。このときの各基本周波数ブロックの信号帯域は、サブキャリア数が削減されている。なお、削減されたサブキャリア数の情報を含む送受信帯域のサブキャリア構成は、予めシステムで決定されてもよく、基地局で決定された後に報知チャネルで移動局に通知されてもよい。

ヌル挿入部２２１−１から２２１−Ｎは、サブキャリア数が削減された周波数帯域にヌル信号のような所定の信号を挿入する。ヌル信号とは、有効な信号成分を含まない信号のことを言い、全てゼロの値で構成された信号でもよい。

基本周波数ブロック信号受信部２０９−１〜２０９−Ｎは、各基本周波数ブロックのデータ及び制御信号を復調及び復号する。なお、ヌル挿入部２２１−１〜２２１−Ｎでヌル信号が挿入されたサブキャリアにはデータ及び制御信号は多重されていない。ヌル信号の挿入により、基本周波数ブロック信号受信部２０９−１〜２０９−Ｎは、サブキャリア数が削減されていないときと同様に処理できる。例えば、基本周波数ブロック信号受信部２０９−１〜２０９−Ｎは、基本周波数ブロックの信号帯域の大きさが18.015MHzであることを前提として処理できる。

なお、図１１に示す移動局２０は、図９に示す結合例を実現できるが、図８（Ｂ）に示す結合例を実現するためには、移動局２０からヌル挿入部２２１−１〜２２１−Ｎを削除すればよい。

＜信号送受信方法の変形例の手順＞
図１２は、図１０に示す基地局１０と図１１に示す移動局２０との間における信号送受信方法のフローチャートである。

まず、システム帯域は複数の基本周波数ブロックに分割され、所定の帯域の基本周波数ブロックが生成される（Ｓ２０１）。基地局１０のサブキャリア削減部１２１−１〜１２１−Ｎは、各基本周波数ブロックの信号帯域の中心周波数が所定の周波数間隔上に配置されるように、各基本周波数ブロックの信号帯域のサブキャリア数を削減する。

基地局１０の基本周波数ブロック信号生成部１０１−１〜１０１−Ｎは、基本周波数ブロックの信号帯域に多重されるデータ及び制御信号を生成する。多重部１０５は、サブキャリア数が削減された後の各基本周波数ブロックの信号帯域にデータ及び制御信号を多重する（Ｓ２０３）。

多重された信号は、移動局に送信される（Ｓ２０７）。

次に、移動局２０は、基地局から送信された信号を受信する（Ｓ２０９）。

移動局２０の分離部２０７は、送受信帯域のサブキャリア構成に基づいて、各基本周波数ブロックのデータ及び制御信号を分離する。ヌル挿入部２２１−１〜２２１−Ｎは、サブキャリア数が削減された周波数帯域にヌル信号を挿入する（Ｓ２１１）。

移動局２０の基本周波数ブロック信号受信部２０９−１〜２０９−Ｎは、ヌル信号が挿入されたサブキャリア以外のサブキャリアからデータ及び制御信号を復号する（Ｓ２１３）。

本発明の実施例によれば、基地局１０の多重部１０５は、各基本周波数ブロックの信号帯域の中心周波数が所定の周波数間隔上に配置されるようにサブキャリアを追加する。また、基地局１０のサブキャリア削減部１２１−１〜１２１−Ｎは、各基本周波数ブロックの信号帯域の中心周波数が所定の周波数間隔上に配置されるようにサブキャリア数を削減する。このため、移動局は、所定の周波数間隔でセルサーチするときに、各基本周波数ブロックを検出できる。

更に、システム帯域がＩＭＴ−Ａのシステム帯域に対応し、基本周波数ブロックがＥ−ＵＴＲＡのシステム帯域に対応する場合、基地局１０は、ＩＭＴ−Ａ端末をサポートできると共に、Ｅ−ＵＴＲＡ端末をサポートできる。図３（Ｂ）及び図９に示すように全ての基本周波数ブロックの信号帯域の中心周波数が所定の周波数間隔上に配置される場合、基地局１０は、全ての基本周波数ブロックでＥ−ＵＴＲＡ端末をサポートできる。

一方、図８（Ｂ）に示すように、中央の基本周波数ブロックの信号帯域の中心周波数が所定の周波数間隔上に配置される場合、基地局１０は、中央の基本周波数ブロックでＥ−ＵＴＲＡ端末をサポートできる。図８（Ｂ）を実現するための基地局１０にはサブキャリア削減部１２１−１〜１２１−Ｎが存在しないため、基地局１０の構成を簡単にできる。更に、図８（Ｂ）を実現するための移動局２０にはヌル挿入部２２１−１〜２２１−Ｎが存在しないため、移動局２０の構成を簡単にできる。

また、基地局１０は１つのＩＦＦＴ部１０７を有し、移動局２０は１つのＦＦＴ部２０５を有する。ＩＦＦＴ部１０７は、システム帯域全体で逆フーリエ変換でき、ＦＦＴ部２０５は、システム帯域全体でフーリエ変換できる。このため、システム帯域が複数の基本周波数ブロックを含む場合であっても、基地局１０及び移動局２０は１回のフーリエ変換処理で複数の基本周波数ブロックを処理できる。

図１０に示す基地局１０は、サブキャリア削減部１２１−１〜１２１−Ｎを有し、図１１に示す移動局２０は、ヌル挿入部２２１−１〜２２１−Ｎを有する。ヌル挿入部２２１−１〜２２１−Ｎは、除去（パンクチャ）されたサブキャリアにヌル信号を挿入してもよい。ヌル信号を挿入することで、基本周波数ブロック信号受信部２０９−１〜２０９−Ｎのような移動局２０の構成要素は、例えば基本周波数ブロックの信号帯域の大きさがＥ−ＵＴＲＡで規定されている18.015MHzであることを前提として処理できる。このため、Ｅ−ＵＴＲＡのような既存のシステムとの互換性を向上できる。

また、図８（Ｂ）に示す第３の結合例では、システム帯域幅に占めるガードバンドの比率は、Ｅ−ＵＴＲＡのときの比率と同じ比率を維持できる。従って、基地局１０及び移動局２０は、Ｅ−ＵＴＲＡシステムと同程度に他システムとの干渉を抑制できる。

更に、図９に示す第３の結合例の変形例では、システム帯域幅に占めるガードバンドの比率は、Ｅ−ＵＴＲＡのときの比率より大きくできる。従って、基地局１０及び移動局２０は、Ｅ−ＵＴＲＡシステムより他システムとの干渉を低減できる。

一方、図３（Ｂ）に示す第２の結合例では、中間信号をＩＭＴ−Ａ端末用のデータ信号又は制御信号として利用できる。従って、基地局１０及び移動局２０は、伝送効率（周波数利用効率）を増大できる。

基地局１０の中間信号生成部１０３又は１１１は、中間信号として送信信号のピーク電力を抑制する信号を生成できる。一般的にＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Multiple Access）信号はＰＡＰＲの高い信号であるが、基地局１０は、ＯＦＤＭ信号のＰＡＰＲを低減できる。

なお、本発明の実施例では、Ｅ−ＵＴＲＡのような既存の無線アクセスシステムからＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄのような新規の無線アクセスシステムに移行する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明は、上記の実施例に限定されることなく、既存の端末をサポートしつつ、更なる帯域幅の増大を求められる無線アクセスシステムに適用できる。

無線アクセスシステムにおける帯域幅構成の概念図 基本周波数ブロックの第１の結合例を示す図 基本周波数ブロックの第２の結合例を示す図 基地局の構成図（その１） 基地局の変形例の構成図 移動局の構成図（その２） 基地局と移動局との間における信号送受信方法のフローチャート（その１） 基本周波数ブロックの第３の結合例を示す図 基本周波数ブロックの第３の結合例の変形例を示す図 基地局の構成図（その２） 移動局の構成図（その２） 基地局と移動局との間における信号送信方法のフローチャート（その２）

符号の説明

１０ 基地局
１０１−１〜１０１−Ｎ 基本周波数ブロック信号生成部
１０３ 中間信号生成部
１０５ 多重部
１０７ ＩＦＦＴ部
１０９ ＣＰ付加部
１１１ 中間信号生成部
１１３ ＩＦＦＴ部
１１５ ＰＡＰＲ制御部
１２１−１〜１２１−Ｎ サブキャリア削減部
２０ 移動局
２０３ ＣＰ除去部
２０５ ＦＦＴ部
２０７ 分離部
２０９−１〜２０９−Ｎ 基本周波数ブロック信号受信部
２１１ 中間信号受信部
２２１−１〜２２１−Ｎ ヌル挿入部

Claims (10)

1. 複数の基本周波数ブロックが含まれるシステム帯域で通信する基地局であって：
   データ及び制御信号を生成する信号生成部；
   中間信号を生成する中間信号生成部；
   各基本周波数ブロックの信号帯域の中心周波数が所定の周波数間隔上に配置されるようにサブキャリアを追加し、中間信号とデータ及び制御信号とを多重する多重部；及び
   多重された信号を送信する送信部；
   を有する基地局。
2. 前記多重部は、追加されたサブキャリアに中間信号を多重し、基本周波数ブロックの信号帯域のサブキャリアにデータ及び制御信号を多重する、請求項１に記載の基地局。
3. 前記中間信号生成部は、送信信号のピーク電力を抑制する中間信号を生成し、
   前記多重部は、中間信号とデータ及び制御信号とを時間多重する、請求項１に記載の基地局。
4. 複数の基本周波数ブロックが含まれる送受信帯域で通信する移動局であって：
   信号を受信する受信部；
   各基本周波数ブロックの信号帯域の中心周波数が所定の周波数間隔上に配置されるように追加されたサブキャリアの中間信号を受信信号から分離する分離部；及び
   データ及び制御信号を復号する復号部；
   を有する移動局。
5. システム帯域を複数の基本周波数ブロックに分割するステップ；
   データ及び制御信号を生成するステップ；
   中間信号を生成するステップ；
   各基本周波数ブロックの信号帯域の中心周波数が所定の周波数間隔上に配置されるようにサブキャリアを追加するステップ；
   中間信号とデータ及び制御信号とを多重するステップ；及び
   多重された信号を送信するステップ；
   を有する信号送信方法。
6. 信号を受信するステップ；
   各基本周波数ブロックの信号帯域の中心周波数が所定の周波数間隔上に配置されるように追加されたサブキャリアの中間信号を受信信号から分離するステップ；及び
   データ及び制御信号を復号するステップ；
   を有する信号受信方法。
7. 複数の基本周波数ブロックが含まれるシステム帯域で通信する基地局であって：
   データ及び制御信号を生成する信号生成部；
   各基本周波数ブロックの信号帯域の中心周波数が所定の周波数間隔上に配置されるように基本周波数ブロックの信号帯域のサブキャリア数を削減するサブキャリア削減部；
   サブキャリア数が削減された後の各基本周波数ブロックにデータ及び制御信号を多重する多重部；及び
   多重された信号を送信する送信部；
   を有する基地局。
8. 複数の基本周波数ブロックが含まれる送受信帯域で通信する移動局であって：
   信号を受信する受信部；
   各基本周波数ブロックのデータ及び制御信号を分離する分離部；
   各基本周波数ブロックの信号帯域の中心周波数が所定の周波数間隔上に配置されるようにサブキャリア数が削減された周波数帯域にヌル信号を挿入するヌル信号挿入部；及び
   データ及び制御信号を復号する復号部；
   を有する移動局。
9. システム帯域を複数の基本周波数ブロックに分割するステップ；
   データ及び制御信号を生成するステップ；
   各基本周波数ブロックの信号帯域の中心周波数が所定の周波数間隔上に配置されるように基本周波数ブロックの信号帯域のサブキャリア数を削減するステップ；
   サブキャリア数が削減された後の各基本周波数ブロックにデータ及び制御信号を多重するステップ；及び
   多重された信号を送信するステップ；
   を有する信号送信方法。
10. 信号を受信するステップ；
    各基本周波数ブロックのデータ及び制御信号を分離するステップ；
    各基本周波数ブロックの信号帯域の中心周波数が所定の周波数間隔上に配置されるようにサブキャリア数が削減された周波数帯域にヌル信号を挿入するステップ；及び
    データ及び制御信号を復号するステップ；
    を有する信号受信方法。

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