JP2013251914A - 無線基地局、無線基地局システム、無線通信システムおよび無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】無線端末の移動速度に応じて、通信処理方式を適切に切替えることができる無線基地局、無線基地局システム、無線通信システムおよび無線通信方法を提供する。
【解決手段】ＯＦＤＭ方式またはＯＦＤＭＡ方式によって、複数の無線端末と通信する無線基地局は、通信中の無線端末の移動速度を識別し、通信中の無線端末から、フレームごとの下りのユーザデータのＣＩＮＲを受信し、受信したフレームごとのＣＩＮＲの加重移動平均によって、下りの通信品質を算出しており、所定の速度以上で移動している無線端末については、所定の速度未満で移動している無線端末についてよりも、加重移動平均における過去のフレームの寄与を小さくする。
【選択図】図２

Description

本発明は、無線基地局、無線基地局システム、無線通信システムおよび無線通信方法に関し、特に、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）またはＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）方式を用いて通信を行なう無線基地局、無線基地局システム、無線通信システムおよび無線通信方法に関する。

ＷｉＭＡＸ(Worldwide Interoperability for Microwave Access）、次世代ＰＨＳ(Personal Handy-Phone System)、およびＬＴＥ（Long Term Evolution）などの各種無線通信システムにおいて、ＯＦＤＭＡ通信が行なわれている（たとえば、非特許文献１を参照）。

ＯＦＤＭＡ通信方式は、周波数利用効率が高いこと、フェージングに対する耐性が強いこと、送信側と受信側の双方で複数のアンテナを利用する通信技術であるＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）技術との親和性がよいことなどの点で、メリットが多いため、その利用が進んでいる。

庄納 崇、ＷｉＭＡＸ教科書、２００８年７月２１日、株式会社インプレスＲ＆Ｄ

しかしながら、ＯＦＤＭＡ通信において、無線端末が高速に移動する場合には、次のような問題が生じる。

第１に、レンジング周期に関してである。

無線端末が高速移動時に、通常時と同様のレンジング周期を用いた場合には、レンジング周期の時間内で、無線端末と無線地局間の距離が大きく変化するため、レンジングによる調整がうまくいかなくなる。

第２に、ユーザのアップリンクのバースト領域の割当てに関してである。

複数のユーザが同一時間に重複してユーザデータを送信するようにユーザのバースト領域が割当てられる。無線端末が高速移動時には、ドップラーシフトでＩＣＩ（Inter Carrier Interface）が発生する。したがって、高速移動時にも、複数のユーザが同一時間に重複してユーザデータを送信するようにユーザのバースト領域が割当てられた場合には、ユーザ間の受信電力の差によって、このＩＣＩの影響が大きくなり、通信性能がより劣化する。

第３に、チャネル推定に関してである。

パイロット信号が含まれているシンボルでは、そのパイロット信号に基づいてチャネル推定値を算出し、パイロット信号が含まれていないシンボルについては、隣接するシンボルのチャネル推定値を参照する。たとえば、そのままコピーして用いる。無線端末が高速移動時には、１シンボル内で無線端末が移動する距離が長くなるため、隣接するシンボルのチャネル推定値は、誤差が大きくなる。したがって、無線端末が高速移動時には、パイロット信号が含まれていないシンボルについて、隣接するシンボルのチャネル推定値をそのままコピーして用いると、通信性能が劣化してしまう。

第４に、通信品質およびＭＣＳの切替えに関してである。

ＭＣＳ（変調方式および符号化レート）の切替えを判断するために、通信品質が用いられるが、その精度を高めるために、各フレームのＣＩＮＲ（Carrier to Interference plus Noise Ratio：搬送波レベル対干渉・雑音比）などの測定値を多数のフレームについて平均することによって通信品質が算出される。無線端末が高速移動している場合には、通常時と同様に、このような多数のフレームで平均化処理をすると、現時点での瞬時の変動をとらえることができない。その結果、通信品質の算出精度が劣化し、ＭＣＳの切替えもうまくいかなくなる。

上述の問題は、ＯＦＤＭ方式においても同様に生じる。

それゆえに、本発明の目的は、無線端末の移動速度に応じて、通信処理方式を適切に切替えることができる無線基地局、無線基地局システム、無線通信システムおよび無線通信方法を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明は、ＯＦＤＭ方式またはＯＦＤＭＡ方式によって、複数の無線端末と通信する無線基地局であって、通信中の無線端末の移動速度を識別する識別部と、所定の速度以上で移動している無線端末のレンジング信号の送信周期を、所定の速度未満で移動している無線端末のレンジング信号の送信周期よりも短い送信周期に設定するレンジング制御部と、無線端末に対して、設定したレンジング信号の送信周期を通知する信号を送信する送信部と、通信中の無線端末からのレンジング信号を受信する受信部とを備える。

本発明は、ＯＦＤＭ方式またはＯＦＤＭＡ方式によって、複数の無線端末と通信する無線基地局であって、通信中の無線端末の移動速度を識別する識別部と、通信中の無線端末からの上りのユーザデータを受信する受信部と、所定の速度未満で移動している無線端末については、最新に受信した第１のフレーム数のフレームに含まれる上りのユーザデータに基づいて、上りの通信品質を算出し、所定の速度以上で移動している無線端末については、最新に受信した第２のフレーム数のフレームに含まれる上りのユーザデータに基づいて、上りの通信品質を算出する通信品質測定部とを備え、第２のフレーム数は、第１のフレーム数よりも少ない。

本発明は、ＯＦＤＭ方式またはＯＦＤＭＡ方式によって、複数の無線端末と通信する無線基地局であって、通信中の無線端末の移動速度を識別する識別部と、通信中の無線端末からの上りのユーザデータを受信する受信部と、複数のフレームのそれぞれにおける上りのユーザデータのＣＩＮＲ（搬送波レベル対干渉・雑音比）を測定し、測定したフレームごとのＣＩＮＲの加重移動平均によって、上りの通信品質を算出する通信品質測定部とを備え、通信品質測定部は、所定の速度以上で移動している無線端末については、所定の速度未満で移動している無線端末についてよりも、加重移動平均における過去のフレームの寄与を小さくする。

好ましくは、無線基地局は、さらに、算出された上りの通信品質に基づいて、無線端末の上りのユーザデータのＭＣＳ（変調方式および符号化レート）を設定するＭＣＳ設定部と、無線端末に対して、設定したＭＣＳを通知する信号を送信する送信部とを備える。

また、本発明は、ＯＦＤＭ方式またはＯＦＤＭＡ方式によって、複数の無線端末と通信する無線基地局であって、通信中の無線端末の移動速度を識別する識別部と、所定の速度未満で移動している無線端末については、第１のフレーム数のフレームに含まれる下りのユーザデータに基づいて、下りの通信品質を算出し、所定の速度以上で移動している無線端末については、第２のフレーム数のフレームに含まれる下りのユーザデータに基づいて、下りの通信品質を算出する通信品質測定部とを備え、第２のフレーム数は、第１のフレーム数よりも少ない。

また、本発明は、ＯＦＤＭ方式またはＯＦＤＭＡ方式によって、複数の無線端末と通信する無線基地局であって、通信中の無線端末の移動速度を識別する識別部と、通信中の無線端末から、フレームごとの下りのユーザデータのＣＩＮＲ（搬送波レベル対干渉・雑音比）を受信する受信部と、受信したフレームごとのＣＩＮＲの加重移動平均によって、下りの通信品質を算出する通信品質測定部とを備え、通信品質測定部は、所定の速度以上で移動している無線端末については、所定の速度未満で移動している無線端末についてよりも、加重移動平均における過去のフレームの寄与を小さくする。

好ましくは、無線基地局は、さらに、算出された下りの通信品質に基づいて、無線端末の下りのユーザデータのＭＣＳ（変調方式および符号化レート）を設定するＭＣＳ設定部と、無線端末に対して、設定したＭＣＳを通知する信号を送信する送信部とを備える。

本発明は、ＯＦＤＭ方式またはＯＦＤＭＡ方式によって、複数の無線端末と通信する無線基地局であって、通信中の無線端末の移動速度を識別する識別部と、所定の速度以上で移動している無線端末の上りのユーザデータが、同一時間に他の無線端末の上りのユーザデータと重複して送信されないように、各ユーザの上りのデータバースト領域を設定するバースト領域設定部と、無線端末に対して、設定した上りのデータバースト領域を通知する信号を送信する送信部とを備える。

好ましくは、各無線端末が所定の速度以上で移動するか否かを識別する情報を保存するメモリを備え、識別部は、メモリ内の情報に基づいて、通信中の無線端末の移動速度を識別する。

本発明は、ＯＦＤＭ方式またはＯＦＤＭＡ方式によって、無線基地局と通信する無線端末であって、自端末の移動速度を識別する識別部と、無線基地局から下りのユーザデータを受信する受信部と、自端末が所定の速度以上で移動している場合には、自端末が所定の速度未満で移動している場合よりも、高精度な方式で、下りのユーザデータに含まれるパイロット信号からチャネル推定値を算出するチャネル推定部とを備える。

好ましくは、識別部は、無線基地局からの信号に基づいて、自端末の移動速度を識別する。

本発明は、無線基地局と無線端末との間でのデータ通信を中継する無線中継局であって、自局の移動速度を識別する識別部と、無線基地局からＯＦＤＭ方式またはＯＦＤＭＡ方式で送信される、自局への下りのユーザデータを受信する受信部と、自局が所定の速度以上で移動している場合には、自局が所定の速度未満で移動している場合よりも、高精度な方式で、下りのユーザデータに含まれるパイロット信号からチャネル推定値を算出するチャネル推定部とを備える。

本発明は、複数の無線基地局と、複数の無線基地局を制御する制御局とからなり、ＯＦＤＭ方式またはＯＦＤＭＡ方式によって、複数の無線端末と通信する無線基地局システムであって、いずれかの無線基地局と通信中の無線端末の移動速度を識別する識別部と、所定の速度以上で移動している無線端末のレンジング信号の送信周期を、所定の速度未満で移動している無線端末のレンジング信号の送信周期よりも短い送信周期に設定するレンジング制御部と、無線端末に対して、設定したレンジング信号の送信周期を通知する信号を送信する送信部と、通信中の無線端末からのレンジング信号を受信する受信部とを備え、識別部は、制御局に配置され、送信部および受信部は、無線基地局に配置され、レンジング制御部は、制御局または各無線基地局のいずれかに配置される。

本発明は、複数の無線端末と、複数の無線端末とＯＦＤＭ方式またはＯＦＤＭＡ方式によって通信する無線基地局とからなる無線通信システムであって、通信中の無線端末の移動速度を識別する識別部と、所定の速度以上で移動している無線端末のレンジング信号の送信周期を、所定の速度未満で移動している無線端末のレンジング信号の送信周期よりも短い送信周期に設定するレンジング制御部と、無線端末に対して、設定したレンジング信号の送信周期を通知する信号を送信する送信部と、通信中の無線端末からのレンジング信号を受信する受信部とを備え、無線端末は、無線基地局から、設定されたレンジング信号の送信周期を通知する信号を受信する受信部と、通知されたレンジング信号の送信周期に従って、レンジング信号を送信する送信部とを備える。

本発明は、複数の無線端末と、複数の無線端末とＯＦＤＭ方式またはＯＦＤＭＡ方式によって、通信する無線基地局とからなる無線通信システムにおける無線通信方法であって、無線基地局が、通信中の無線端末の移動速度を識別するステップと、無線基地局が、所定の速度以上で移動している無線端末のレンジング信号の送信周期を、所定の速度未満で移動している無線端末のレンジング信号の送信周期よりも短い送信周期に設定するステップと、無線基地局が、無線端末に対して、設定したレンジング信号の送信周期を通知する信号を送信するステップと、無線端末が、無線基地局から、レンジング信号の送信周期を通知する信号を受信するステップと、無線端末が、通知されたレンジング信号の送信周期に従って、レンジング信号を送信するステップと、無線基地局が、通信中の無線端末からのレンジング信号を受信するステップとを備える。

本発明によれば、無線端末の移動速度に応じて、通信処理方式を適切に切替えることができる。

本発明の第１の実施形態の無線通信システムの構成を表わす図である。 本発明の第１の実施形態の無線基地局の構成を表わす図である。 通常時のＯＦＤＭＡフレームの構成を表わす図である。 高速移動時のＯＦＤＭＡフレームの構成を表わす図である。 レンジング周期の例を表わす図である。 フレーム数テーブルの例を表わす図である。 通信レベルテーブルの例を表わす図である。 ＭＣＳ切替えテーブルの例を表わす図である。 本発明の第１の実施形態の無線端末の構成を表わす図である。 パイロット信号の配置を表わす図である。 通常のチャネル推定処理を説明するための図である。 高速移動用のチャネル推定処理を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態の無線基地局の動作手順を表わすフローチャートである。 本発明の第１の実施形態の無線端末の動作手順を表わすフローチャートである。 本発明の第１の実施形態の無線通信システムのチャネルの推定手順を表わすフローチャートである。 本発明の第１の実施形態の無線通信システムの上りＭＣＳの設定手順を表わすフローチャートである。 本発明の第１の実施形態の無線通信システムの下りＭＣＳの設定手順を表わすフローチャートである。 本発明の第１の実施形態の無線通信システムの下りＭＣＳの設定手順を表わすフローチャートである。 本発明の第１の実施形態の無線通信システムのバースト領域の設定手順を表わすフローチャートである。 本発明の第１の実施形態の無線通信システムのレンジングの処理手順を表わすフローチャートである。 本発明の第２の実施形態の無線通信システムの構成を表わす図である。 図２１の無線基地局システムの内部構成を表わす図である。 本発明の第３の実施形態の無線通信システムの構成を表わす図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

［第１の実施形態］
（無線通信システムの構成）
図１は、本発明の第１の実施形態の無線通信システムの構成を表わす図である。

図１を参照して、この無線通信システム１は、無線基地局２と、複数個の無線端末３ａ〜３ｎとを備える。無線基地局２と、複数個の無線端末３ａ〜３ｎとの間は、ＯＦＤＭＡ方式によって、無線通信が行なわれている。以下、無線端末３ａ〜３ｎのうちのいずれかを表わすときには、無線端末３と記すことにする。

（無線基地局の構成）
図２は、本発明の第１の実施形態の無線基地局の構成を表わす図である。

図２を参照して、この無線基地局２は、第１のアンテナ１０と、第２のアンテナ１１と、送信部１３と、受信部１２と、ＭＡＣ（Media Access Control）層処理部１４とを備える。

送信部１３は、マルチアンテナ送信信号処理部２４と、サブキャリア配置部２３と、ＩＦＦＴ部（Inverse First Fourier Transform）２２と、ＣＰ（Cyclic Prefix）付加部２１と、ＲＦ(Radio Frequency)部２０とを備える。

サブキャリア配置部２３は、たとえばＰＵＳＣ（Partial Usage of Subchannels)に基づいて、サブキャリアを配置する。

マルチアンテナ送信信号処理部２４は、たとえば複数のデータストリームを空間多重化する。

ＩＦＦＴ部２２は、マルチアンテナ送信信号処理部２４から出力される複数のサブキャリア信号（周波数領域の信号）をＩＦＦＴによって、時間領域の信号（ＯＦＤＭＡシンボル）に変換する。

ＣＰ付加２１は、ＯＦＤＭＡシンボルの後尾部分と同じ信号をＣＰとしてＯＦＤＭＡシンボルの先頭に付加する。

ＲＦ部２０は、無線周波数帯にアップコンバートするアップコンバータ、アップコンバートされた信号を増幅する電力増幅回路、増幅された信号のうち所望帯域の信号成分のみを通過させて第１のアンテナ１０および第２のアンテナ１１へ出力するバンドパスフィルタなどを含む。

受信部１２は、ＲＦ部１５と、ＣＰ除去部１６と、ＦＦＴ部１７と、サブキャリア配置部１８とを備える。

ＲＦ部１５は、第１のアンテナ１０および第２のアンテナ１１から出力される信号のうち所望帯域の信号成分のみを通過させるバンドパスフィルタ、ＲＦ信号を増幅する低雑音増幅回路、ＲＦ信号をダウンコンバートするダウンコンバータなどを含む。

ＣＰ除去部１６は、ＲＦ部１５から出力される信号からＣＰを除去する。

ＦＦＴ部１７は、ＣＰ除去部１６から出力される時間領域の信号をＦＦＴによって、周波数領域の信号に変換して、複数のサブキャリアに復調する。

サブキャリア配置部１８は、たとえばＰＵＳＣに基づいて、ＦＦＴ部１７から出力される各サブキャリアを抽出する。

ＭＡＣ層処理部１４は、ユーザデータ送信管理部３５と、符号化部３４と、変調部３３と、復調部２５と、復号部２６と、ユーザデータ受信管理部２７と、制御部３６とを備える。制御部３６は、端末速度識別部３０と、ユーザ管理部３７と、バースト領域設定部３１と、レンジング制御部３２と、上り通信品質測定部２９と、上りＭＣＳ設定部２８と下りＭＣＳ設定部２５３とを備える。

ユーザデータ送信管理部２７は、無線端末３へ送信するユーザデータを管理する。

符号化部３４は、下りＭＣＳ設定部２５３で設定されたＭＣＳの符号化レートに従って、無線端末３への下りのユーザデータを符号化する。

変調部３３は、下りＭＣＳ設定部２５３で設定されたＭＣＳの変調方式に従って、無線端末３への下りのユーザデータを変調する。

復調部２５は、上りＭＣＳ設定部２８で設定されたＭＣＳの変調方式に従って、無線端末３からの上りのユーザデータを復調する。

復号部２６は、上りＭＣＳ設定部２８で設定されたＭＣＳの符号化レートに従って、復調された上りのユーザデータを復号する。

ユーザデータ受信管理部２７は、無線端末３から受信したユーザデータを管理する。

端末速度識別部３０は、通信中の各無線端末の受信応答ベクトルを算出する。端末速度識別部３０は、各無線端末の時間的に前後する２つ以上の受信応答ベクトルの相関値を算出することによって、各無線端末のドップラー周波数ＦＤを推定する。さらに、端末速度識別部３０は、ドップラー周波数に比例する値として各無線端末の移動速度を算出する。より詳細な、移動速度の算出原理については、たとえば、特開２００３−３２１６７号公報を参照されたい。

ユーザ管理部３７は、無線端末３が高速移動している場合、すなわち、移動速度が所定値以上の場合には、その無線端末３の速度状態を高速移動状態に設定する。ユーザ管理部３７は、無線端末３が高速移動していない場合、すなわち、移動速度が所定値未満の場合には、その無線端末３の速度状態を通常状態に設定する。ユーザ管理部３７は、送信部１２を介して、無線端末３に設定した速度状態を通知する。

図３は、通常時のＯＦＤＭＡフレームの構成を表わす図である。図４は、高速移動時のＯＦＤＭＡフレームの構成を表わす図である。

図３、図４を参照して、ＯＦＤＭＡフレームは、下りサブフレームと、上りサブフレームからなる。

下りサブフレームは、プリアンブルと、ＤＬ−ＭＡＰと、ＵＬ−ＭＡＰと、ダウンリンクバースト領域とを含む。

プリアンブルは、同期確立などのために既知の信号が配置される。

ＤＬ−ＭＡＰ（Downlink Map）は、下りの無線リソースの割当情報が配置される。たとえば、ＤＬ−ＭＡＰには、下りのユーザデータのバースト領域、レンジング信号の送信周期（レンジング周期）、下りのユーザデータのＭＣＳ、無線端末の速度状態などに関する情報が配置される。

ＵＬ−ＭＡＰ（Uplink Map）は、上りの無線リソースの割当情報が配置される。たとえば、ＵＬ−ＭＡＰには、上りのユーザデータのバースト領域、上りのユーザデータのＭＣＳなどの情報が配置される。

ダウンリンクバースト領域には、下りのユーザデータが配置される。

上りサブフレームは、レンジング領域と、ＣＱＩＣＨ領域と、ＡＣＫＣＨ領域と、アップリンクバースト領域とを含む。

レンジング領域には、レンジング信号が配置される。

ＣＱＩＣＨ（channel quality information channel）領域は、チャネル品質を表わす
信号が配置される。

ＡＣＫＣＨ（Acknowledgement Channel）領域は、チャネル確認応答を表わす信号が配置される。

アップリンクバースト領域は、上りのユーザデータが配置される。

図３に示すように、全ユーザが通常状態の場合には、バースト領域設定部３１は、上りの各ユーザデータを、アップリンクバースト領域内で、時間的に他のユーザデータと重複を許して配置する。これにより、同一時間に、複数のユーザデータが混在して上り送信される。たとえば、バースト領域設定部３１は、ユーザ１〜ユーザ１０のユーザデータと時間的に重複して配置する。その結果、同一時間にユーザ１〜ユーザ１０のユーザデータが混在して上り送信される。

一方、図４に示すように、一部または全部のユーザが高速移動状態の場合には、バースト領域設定部３１は、高速移動状態の無線端末の上りユーザデータを、アップリンクバースト領域内で、時間的に他のユーザデータと重複せずに配置する。これにより、高速移動状態のユーザデータは、同一時間に他のユーザデータと混在せずに上り送信される。たとえば、バースト領域設定部３１は、ユーザ２、ユーザ５、ユーザ８が高速移動している場合には、ユーザ２、ユーザ５、ユーザ８のユーザデータを他のユーザデータと時間的に重複しないように配置する。その結果、ユーザ２、ユーザ５、ユーザ８のユーザデータは、同一時間に他のユーザデータと混在せずに上り送信される。また、ユーザ２、ユーザ５、ユーザ８以外のユーザは、通常状態にあるので、時間的に他のユーザデータと重複を許して配置される。バースト領域設定部３１は、送信部１３を介して、無線端末３に設定した上りのユーザデータのバースト領域を通知する。

レンジング制御部３２は、各無線端末から送信されているレンジング信号を受信する。レンジング信号は、図３、図４で示される上りサブフレームのレンジング領域に含まれる。レンジング信号が送信される周期をレンジング周期という。図５に示すように、通常時のレンジング周期Ｔｏは、たとえば、３０フレームとし、高速移動時にレンジング周期Ｔｆは、たとえば、５フレームであるとする。

レンジング制御部３２は、無線端末３が高速移動している場合、すなわち、移動速度が所定値以上の場合には、その無線端末３のレンジング周期を高速移動用の周期Ｔｆに設定する。レンジング制御部３２は、無線端末３が高速移動していない場合、すなわち、移動速度が所定値未満の場合には、その無線端末３のレンジング周期を通常の周期Ｔｏに設定する。レンジング制御部３２は、送信部１３を介して、無線端末３に設定したレンジング周期を通知する。

レンジング制御部３２は、レンジング信号に基づいて、各無線端末に、レンジングが完了したか否かを通知するためのステータス情報と、さらにレンジングが必要な場合には、無線端末３からの信号の送信タイミング、無線端末３からの信号の送信周波数、無線端末３からの信号の送信電力を調整させるためのパラメータと含むレンジング応答を送信する。

上り通信品質測定部２９は、図６に示すようなフレーム数テーブルに従って、無線端末３の速度状態に応じて、上り通信品質を算出する際に用いるフレーム数を切替える。すなわち、上り通信品質測定部２９は、無線端末３の速度状態が高速移動状態の場合、最新に受信したＮｆ個（＝４個）のＯＦＤＭＡフレームの各々において、ユーザｉの上りのユーザデータのＣＩＮＲを算出する。上り通信品質測定部２９は、算出されたＮｆ個のＣＩＮＲの平均値を上り通信品質ＱＬとして算出する。上り通信品質測定部２９は、無線端末３の速度状態が通常状態の場合、最新に受信したＮｏ個（＝２０個）のＯＦＤＭＡフレームの各々において、ユーザｉの上りのユーザデータのＣＩＮＲを算出する。上り通信品質測定部２９は、算出されたＮｏ個のＣＩＮＲの平均値を上り通信品質ＱＬとして算出する。算出された上り通信品質ＱＬは、上りのユーザデータのＭＣＳの設定に用いられる。

図７は、通信レベルテーブルの例を表わす図である。

図７を参照して、通信レベルテーブルは、通信レベルと、上りのユーザデータのＭＣＳとの関係を表わす。

たとえば、通信レベルが「１」は、ＭＣＳが「ＱＰＳＫ １／２」であり、データレートが「１」（ビット／シンボル）であることを表わす。「ＱＰＳＫ １／２」は変調方式がＱＰＳＫであり、符号化レートが１／２であることを示す。

図８は、ＭＣＳ切替えテーブルの例を表わす図である。

図８を参照して、ＭＣＳ切替えテーブルは、各ＭＣＳにおいて、レベルを１段階アップさせるときの通信品質ＱＬの閾値ＵＰ＿ＴＨと、レベルを１段階ダウンさせるときの通信品質の閾値ＤＮ＿ＴＨを表わす。

上りＭＣＳ設定部２８は、図８のＭＣＳ切替えテーブルに基づいて、上り通信品質ＱＬが閾値ＵＰ＿ＴＨ以上であれば、上りのユーザデータのＭＣＳ（上りＭＣＳ）を１段階アップさせ、上り通信品質ＱＬが閾値ＤＮ＿ＴＨ以下であれば、上りＭＣＳを１段階ダウンさせる。たとえば、現状のＭＣＳが「１６ＱＡＭ １／２」の場合に、上りＭＣＳ設定部２８は、上り通信品質ＱＬが閾値ａ３以上のときには、上りＭＣＳを１段階アップして「１６ＱＡＭ ３／４」に設定し、上り通信品質ＱＬがｂ２以下のときには、上りＭＣＳを１段階ダウンして「ＱＰＳＫ ３／４」に設定する。上りＭＣＳ設定部２８は、送信部１３を介して、その無線端末３に設定した上りＭＣＳを通知する。

下りＭＣＳ設定部２５３は、図８のＭＣＳ切替えテーブルに基づいて、無線端末３から送信されてくる下り通信品質ＱＬが閾値ＵＰ＿ＴＨ以上であれば、下りのユーザデータのＭＣＳ（下りＭＣＳ）を１段階アップさせ、下り通信品質ＱＬが閾値ＤＮ＿ＴＨ以下であれば、下りＭＣＳを１段階ダウンさせる。下りＭＣＳ設定部２５３は、送信部１３を介して、その無線端末３に設定した下りＭＣＳを通知する。

（無線端末の構成）
図９は、本発明の第１の実施形態の無線端末の構成を表わす図である。

図９を参照して、この無線端末３は、第１のアンテナ５０と、第２のアンテナ５１と、送信部５３と、受信部５２と、ＭＡＣ層処理部６４とを備える。

送信部５３は、サブキャリア配置部６３と、ＩＦＦＴ部６２と、ＣＰ付加部６１と、ＲＦ部６０とを備える。

サブキャリア配置部６３は、たとえばＰＵＳＣに基づいて、サブキャリアを配置する。

ＩＦＦＴ部６２は、サブキャリア配置部６３から出力される複数のサブキャリア信号（周波数領域の信号）をＩＦＦＴによって、時間領域の信号（ＯＦＤＭＡシンボル）に変換する。

ＣＰ付加部６１は、ＯＦＤＭＡシンボルの後尾部分と同じ信号をＣＰとしてＯＦＤＭＡシンボルの先頭に付加する。

ＲＦ部６０は、無線周波数帯にアップコンバートするアップコンバータ、アップコンバートされた信号を増幅する電力増幅回路、増幅された信号のうち所望帯域の信号成分のみを通過させて第１のアンテナ５０および第２のアンテナ５１へ出力するバンドパスフィルタなどを含む。

受信部５２は、ＲＦ部５５と、ＣＰ除去部５６と、ＦＦＴ部５７と、サブキャリア配置部５８と、マルチアンテナ受信信号処理部５９とを備える。

ＲＦ部５５は、第１のアンテナ５０および第２のアンテナ５１から出力される信号のうち所望帯域の信号成分のみを通過させるバンドパスフィルタ、ＲＦ信号を増幅する低雑音増幅回路、ＲＦ信号をダウンコンバートするダウンコンバータなどを含む。

ＣＰ除去部５６は、ＲＦ部５５から出力される信号からＣＰを除去する。

ＦＦＴ部５７は、ＣＰ除去部５６から出力される時間領域の信号をＦＦＴによって、周波数領域の信号に変換して、複数のサブキャリアに復調する。

サブキャリア配置部５８は、たとえばＰＵＳＣに基づいて、ＦＦＴ部５７から出力される各サブキャリアを抽出する。

マルチアンテナ受信信号処理部５９は、２つのアンテナ５０，５１から出力される信号を分離して、複数のデータストリームを抽出する。

ＭＡＣ層処理部６４は、ユーザデータ送信管理部７２と、符号化部７３と、変調部７４と、復調部６５と、復号部６６と、ユーザデータ受信管理部６７と、制御部７５とを備える。制御部７５は、上りＭＣＳ管理部７１と、下りＭＣＳ管理部２５１と、下り通信品質測定部２５２と、バースト領域管理部７０と、レンジング制御部６９と、速度識別部６８とを備える。

ユーザデータ送信管理部７２は、無線基地局２へ送信するユーザデータを管理する。

符号化部７３は、上りＭＣＳ管理部７１で設定されるＭＣＳの符号化レート従って、無線基地局２への上りのユーザデータを符号化する。

変調部７４は、上りＭＣＳ管理部７１で設定されるＭＣＳの変調方式に従って、符号化された上りのユーザデータを変調する。

復調部６５は、下りＭＣＳ管理部２５１で設定されるＭＣＳの変調方式に従って、無線基地局２からの下りのユーザデータを復調する。

復号部６６は、下りＭＣＳ管理部２５１で設定されるＭＣＳの符号化レート従って、復調された下りのユーザデータを復号する。

ユーザデータ受信管理部６７は、無線基地局２から受信したユーザデータを管理する。

バースト領域管理部７０は、無線基地局２から送信されてくる自端末の上りのバースト領域を設定管理する。

速度識別部６８は、無線基地局から送信されてくる自端末の速度状態を設定管理する。速度識別部６８は、自端末の速度状態に基づいて、チャネル推定部７６に対して、高速移動用のチャネル推定処理と通常のチャネル推定処理のいずれを実行するかを指示する。

下り通信品質測定部２５２は、図６に示すようなフレーム数テーブルに従って、自端末の速度状態に応じて、下り通信品質を算出する際に用いるフレーム数を切替える。すなわち、下り通信品質測定部２５２は、自端末の速度状態が高速移動状態の場合、最新に受信したＮｆ個（＝４個）のＯＦＤＭＡフレームの各々において、下りのユーザデータのＣＩＮＲを算出する。下り通信品質測定部２５２は、算出されたＮｆ個のＣＩＮＲの平均値を下り通信品質ＱＬとして算出する。下り通信品質測定部２５２は、自端末の速度状態が通常状態の場合、最新に受信したＮｏ個（＝２０個）のＯＦＤＭＡフレームの各々において、下りのユーザデータのＣＩＮＲを算出する。下り通信品質測定部２５２は、算出されたＮｏ個のＣＩＮＲの平均値を下り通信品質ＱＬとして算出する。算出された下り通信品質ＱＬは、無線基地局２側で実行される下りのユーザデータのＭＣＳの設定に用いられる。

上りＭＣＳ管理部７１は、無線基地局２から送信されてくる自端末の上りのユーザデータのＭＣＳを設定管理する。

下りＭＣＳ管理部２５１は、無線基地局２から送信されてくる自端末の下りのユーザデータのＭＣＳを設定管理する。

レンジング制御部６９は、無線基地局２から送信されているレンジング周期に従って、レンジング信号を送信する。レンジング制御部６９は、無線基地局２から送信されているレンジング応答を受信する。レンジング制御部６９は、レンジング応答のステータスがさらに調整が必要なことを示す場合には、レンジング応答のパラメータに従って、信号の送信タイミング、信号の送信周波数、信号の送信電力を調整する。

チャネル推定部７６は、高速移動状態の無線端末については、通常状態の無線端末よりも、高精度な方式で、下りのユーザデータに含まれるパイロット信号からチャネル推定値を算出する。

チャネル推定部７６によるチャネルの推定について説明する。

図１０は、パイロット信号の配置を表わす図である。

図１０を参照して、下りのユーザデータが配置されるダウンリンクのＰＵＳＣクラスタを表わす図である。１個のＰＵＳＣクラスタは、２個のシンボルと１４個のサブキャリアで構成される。１シンボル当たり２個のサブキャリアでパイロット信号が伝送される。

図１１は、通常のチャネル推定処理を説明するための図である。

図１１（ａ）に示すように、チャネル推定部７６は、第１シンボル、第５サブキャリアに含まれるパイロット信号Ｐ１を既知の信号で除算することによって、第１シンボル、第５サブキャリアのチャネル推定値Ｓ１を算出する。チャネル推定部７６は、同様に、第１シンボル、第９サブキャリのチャネル推定値Ｓ２、第２シンボル、第１サブキャリアのチャネル推定値Ｓ３、第２シンボル、第１３サブキャリアのチャネル推定値Ｓ４、第３シンボル、第５サブキャリアのチャネル推定値Ｓ５、第３シンボル、第９サブキャリアのチャネル推定値Ｓ６、第４シンボル、第１サブキャリアのチャネル推定値Ｓ７、第４シンボル、第１３サブキャリアのチャネル推定値Ｓ８を算出する。

図１１（ｂ）に示すように、チャネル推定部７６は、第１サブキャリアの第２シンボルのチャネル推定値Ｓ３を第１サブキャリアの第１シンボルのチャネル推定値としてコピーする。チャネル推定部７６は、第１サブキャリアの第４シンボルのチャネル推定値Ｓ７を第１サブキャリアの第３シンボルのチャネル推定値としてコピーする。チャネル推定部７６は、第５サブキャリアの第１シンボルのチャネル推定値Ｓ１を第５サブキャリアの第２シンボルのチャネル推定値としてコピーする。チャネル推定部７６は、第５サブキャリアの第３シンボルのチャネル推定値Ｓ５を第５サブキャリアの第４シンボルのチャネル推定値としてコピーする。チャネル推定部７６は、第９サブキャリアの第１シンボルのチャネル推定値Ｓ２を第９サブキャリアの第２シンボルのチャネル推定値としてコピーする。チャネル推定部７６は、第９サブキャリアの第３シンボルのチャネル推定値Ｓ６を第９サブキャリアの第４シンボルのチャネル推定値としてコピーする。チャネル推定部７６は、第１３サブキャリアの第２シンボルのチャネル推定値Ｓ４を第１３サブキャリアの第１シンボルのチャネル推定値としてコピーする。チャネル推定部７６は、第１３サブキャリアの第４シンボルのチャネル推定値Ｓ８を第１３サブキャリアの第３シンボルのチャネル推定値としてコピーする。

図１１（ｃ）に示すように、チャネル推定部７６は、第１シンボルにおいて、算出されたチャネル推定値Ｓ３、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ４を用いて、サブキャリアとチャネル推定値との関係を表わす３次式の係数を最小二乗法によって算出し、算出された３次式を用いて、残りのサブキャリアのチャネル推定値を算出する。チャネル推定部７６は、第２、第３、第４シンボルにおいても、同様にして、残りのサブキャリアのチャネル推定値を算出する。

図１２は、高速移動用のチャネル推定処理を説明するための図である。

図１２（ａ）に示すように、チャネル推定部７６は、図１１（ａ）に示す、通常時と同様にして、チャネル推定値Ｓ１〜Ｓ８を算出する。

図１２（ｂ）に示すように、チャネル推定部７６は、第１サブキャリアの第２シンボルのチャネル推定値Ｓ３と、第４シンボルのチャネル推定値Ｓ７を用いて、サブキャリアとチャネル推定値との関係を表わす１次式の係数を最小二乗法によって算出し、算出された１次式を用いて、第１シンボルのチャネル推定値Ｓ１１、第３シンボルのチャネル推定値Ｓ１２を算出する。チャネル推定部７６は、第５サブキャリアにおいても同様にして、チャネル推定値Ｓ１３、Ｓ１４を算出する。チャネル推定部７６は、第９サブキャリアにおいても同様にして、チャネル推定値Ｓ１５、Ｓ１６を算出する。チャネル推定部７６は、第１３サブキャリアにおいても同様にして、チャネル推定値Ｓ１７、Ｓ１８を算出する。

図１２（ｃ）に示すように、チャネル推定部７６は、第１シンボルにおいて、算出されたチャネル推定値Ｓ１１、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ１７を用いて、サブキャリアとチャネル推定値との関係を表わす３次式の係数を最小二乗法によって算出し、算出された３次式を用いて、残りのサブキャリアのチャネル推定値を算出する。チャネル推定部７６は、第２、第３、第４シンボルにおいても、同様にして、残りのサブキャリアのチャネル推定値を算出する。

（無線基地局の動作）
図１３は、本発明の第１の実施形態の無線基地局の動作手順を表わすフローチャートである。毎フレームにおいて、このフローチャートに従って処理が行なわれる。

図１３を参照して、ユーザ番号が１に設定される（ステップＳ１０１）。

端末速度識別部３０は、ユーザｉの無線端末の時間的に前後する２つ以上の受信応答ベクトルに基づいて、ユーザｉの無線端末３の移動速度を識別する（ステップＳ１０２）。

次に、ユーザｉの無線端末３が高速移動している場合、すなわち、移動速度が所定値以上の場合には（ステップＳ１０３でＹＥＳ）、レンジング制御部３２は、ユーザｉの無線端末３のレンジング周期を高速移動用の周期Ｔｆに設定する（ステップＳ１０４）。また、ユーザ管理部３７は、ユーザｉの無線端末３の速度状態を高速移動状態に設定する（ステップＳ１０５）。また、バースト領域設定部３１は、ユーザｉの上りのユーザデータのバースト領域を他のユーザのバースト領域と時間的に重複しないように設定する（ステップＳ１０６）。また、上り通信品質測定部２９は、最新に受信したＮｆ個（＝４個）のＯＦＤＭＡフレームの各々において、ユーザｉの無線端末３の上りのユーザデータのＣＩＮＲを算出する。上り通信品質測定部２９は、算出されたＮｆ個のＣＩＮＲの平均値を上り通信品質ＱＬとして算出する（ステップＳ１０７）。

一方、ユーザｉの無線端末３が高速移動していない場合、すなわち、移動速度が所定値未満の場合には（ステップＳ１０３でＮＯ）、レンジング制御部３２は、ユーザｉの無線端末３のレンジング周期を通常の周期Ｔｏに設定する（ステップＳ１０８）。また、ユーザ管理部３７は、ユーザｉの無線端末３の速度状態を通常状態に設定する（ステップＳ１０９）。また、バースト領域設定部３１は、ユーザｉの上りのユーザデータのバースト領域を他のユーザのバースト領域と時間的に重複を許して設定する（ステップＳ１１０）。また、上り通信品質測定部２９は、最新に受信したＮｏ個（＝２０個）のＯＦＤＭＡフレームの各々において、ユーザｉの無線端末３の上りのユーザデータのＣＩＮＲを算出する。上り通信品質測定部２９は、算出されたＮｏ個のＣＩＮＲの平均値を上り通信品質ＱＬとして算出する（ステップＳ１１１）。

次に、上りＭＣＳ設定部２８は、図８のＭＣＳ切替えテーブルを参照して、上り通信品質ＱＬに基づいて上りＭＣＳを設定する。復調部２５は、上りＭＣＳ設定部２８で設定されたＭＣＳの変調方式でユーザデータを復調する。復号部２６は、上りＭＣＳ設定部２８で設定されたＭＣＳの符号化レートでユーザデータを復号化する（ステップＳ１１２）。

次に、下りＭＣＳ設定部２５３は、図８のＭＣＳ切替えテーブルを参照して、下り通信品質ＱＬに基づいて下りＭＣＳを設定する。符号化部３４は、下りＭＣＳ設定部２５３で設定されたＭＣＳの符号化レートでユーザデータを符号化する。変調部３３は、下りＭＣＳ設定部２５３で設定されたＭＣＳの変調方式でユーザデータを変調する（ステップＳ１１３）。

次に、ユーザ番号ｉが通信中の全ユーザ数と等しくない場合には（ステップＳ１１４でＮＯ）、ユーザ番号が１だけインクリメントされて（ステップＳ１１５）、ステップＳ１０２に戻る。一方、ユーザ番号ｉが通信中の全ユーザ数と等しい場合には（ステップＳ１１４でＹＥＳ）、送信部１３は、ダウンリンクフレームのＤＬ−ＭＡＰおよびＵＬ−ＭＡＰを用いて、上記設定した内容を通知する（ステップＳ１１６）。

（無線端末の動作）
図１４は、本発明の第１の実施形態の無線端末の動作手順を表わすフローチャートである。毎フレームにおいて、このフローチャートに従って処理が行なわれる。

図１４を参照して、無線端末３の速度識別部６８は、無線基地局２から自端末の速度状態が高速移動状態であることが通知された場合には（ステップＳ２０１でＹＥＳ）、チャネル推定部７６に、図１２で説明したような高速移動用チャネル推定処理を実行させる（ステップＳ２０２）。さらに、下り通信品質測定部２５２は、最新に受信したＮｆ個（＝４個）のＯＦＤＭＡフレームの各々において、自端末の下りのユーザデータのＣＩＮＲを算出する。下り通信品質測定部２５２は、算出されたＮｆ個のＣＩＮＲの平均値を下り通信品質ＱＬとして算出する（ステップＳ２０３）。

一方、速度識別部６８は、無線基地局２から自端末の速度状態が通常であることが通知された場合には（ステップＳ２０１でＮＯ）、チャネル推定部７６に、図１１で説明したような通常のチャネル推定処理を実行させる（ステップＳ２０４）。さらに、下り通信品質測定部２５２は、最新に受信したＮｏ個（＝２０個）のＯＦＤＭＡフレームの各々において、自端末の下りのユーザデータのＣＩＮＲを算出する。下り通信品質測定部２５２は、算出されたＮｏ個のＣＩＮＲの平均値を下り通信品質ＱＬとして算出する（ステップＳ２０５）。

上りＭＣＳ管理部７１は、無線基地局２から通知された上りＭＣＳを設定する。符号化部７３は、上りＭＣＳ管理部７１で設定されたＭＣＳの符号化レートでユーザデータを符号化する。変調部７２は、上りＭＣＳ管理部７１で設定されたＭＣＳの変調方式でユーザデータを変調する（ステップＳ２０６）。

下りＭＣＳ管理部２５１は、無線基地局２から通知された下りＭＣＳを設定する。復調部６５は、下りＭＣＳ管理部２５１で設定されたＭＣＳの変調方式でユーザデータを復調する。復号部６６は、下りＭＣＳ管理部２５１で設定されたＭＣＳの符号化レートでユーザデータを復号化する（ステップＳ２０７）。

バースト領域管理部７０は、無線基地局２から通知された上りのユーザデータのバースト領域を設定する。送信部５３は、バースト領域管理部７０で設定されたバースト領域を用いてユーザデータを送信する（ステップＳ２０８）。

次に、レンジング制御部６９は、無線基地局２から通知されたレンジング周期でレンジング信号を無線基地局２に送信する（ステップＳ２０９）。

次に、上記説明した処理が、無線基地局と、無線端末の間でどのように連携して行なわれるかについて説明する。

（チャネルの推定）
図１５は、本発明の第１の実施形態の無線通信システムのチャネルの推定手順を表わすフローチャートである。図１５は、ユーザｉの無線端末において、チャネルが推定される手順を表わしている。

図１５を参照して、まず、無線基地局２の端末速度識別部３０は、ユーザｉの無線端末の時間的に前後する２つ以上の受信応答ベクトルに基づいて、ユーザｉの無線端末３の移動速度を識別する（ステップＳ３０１）。

次に、無線基地局２のユーザ管理部３７は、ユーザｉの無線端末３が高速移動している場合、すなわち、移動速度が所定値以上の場合には（ステップＳ３０２でＹＥＳ）、ユーザｉの無線端末３の速度状態を高速移動状態に設定する（ステップＳ３０３）。ユーザ管理部３７は、ユーザｉの無線端末３が高速移動していない場合、すなわち、移動速度が所定値未満の場合には（ステップＳ３０２でＮＯ）、ユーザｉの無線端末３の速度状態を通常状態に設定する（ステップＳ３０４）。

次に、ユーザ管理部３７は、送信部１３を介してユーザｉの無線端末に対して、設定した速度状態を通知する。送信部１３は、ユーザｉの設定された速度状態を表わすデータをＯＦＤＭＡのＤＬ−ＭＡＰの一部の領域を用いて送信する（ステップＳ３０６）。

次に、ユーザｉの無線端末３の速度識別部６８は、自端末の速度状態が高速移動状態であることが通知された場合には（ステップＳ３０７でＹＥＳ）、チャネル推定部７６に、図１２で説明したような高速移動用チャネル推定処理を実行させる（ステップＳ３０８）。

一方、速度識別部６８は、自端末の速度状態が通常であることが通知された場合には（ステップＳ３０７でＮＯ）、チャネル推定部７６に、図１１で説明したような通常のチャネル推定処理を実行させる（ステップＳ３０９）。

（上りＭＣＳの推定）
図１６は、本発明の第１の実施形態の無線通信システムの上りＭＣＳの設定手順を表わすフローチャートである。図１６は、ユーザｉの無線端末において、上りＭＣＳが推定される手順を表わしている。

図１６を参照して、まず、無線基地局２の端末速度識別部３０は、ユーザｉの無線端末の時間的に前後する２つ以上の受信応答ベクトルに基づいて、ユーザｉの無線端末３の移動速度を識別する（ステップＳ４０１）。

次に、無線基地局２の上り通信品質測定部２９は、ユーザｉの無線端末３が高速移動している場合、すなわち、移動速度が所定値以上の場合には（ステップＳ４０２でＹＥＳ）、最新に受信したＮｆ個（＝４個）のＯＦＤＭＡフレームの各々において、ユーザｉの無線端末３の上りのユーザデータのＣＩＮＲを算出する。上り通信品質測定部２９は、算出されたＮｆ個のＣＩＮＲの平均値を上り通信品質ＱＬとして算出する（ステップＳ４０３）。

一方、上り通信品質測定部２９は、ユーザｉの無線端末３が高速移動していない場合、すなわち、移動速度が所定値未満の場合には（ステップＳ４０２でＮＯ）、最新に受信したＮｏ個（＝２０個）のＯＦＤＭＡフレームの各々において、ユーザｉの無線端末３の上りのユーザデータのＣＩＮＲを算出する。上り通信品質測定部２９は、算出されたＮｏ個のＣＩＮＲの平均値を上り通信品質ＱＬとして算出する（ステップＳ４０４）。

次に、上りＭＣＳ設定部２８は、図８のＭＣＳ切替えテーブルに基づいて、上り通信品質ＱＬが閾値ＵＰ＿ＴＨ以上であれば、ユーザｉの無線端末３の上りユーザデータのＭＣＳ（上りＭＣＳ）を１段階アップさせ、上り通信品質ＱＬが閾値ＤＮ＿ＴＨ以下であれば、ユーザｉの上りのユーザデータのＭＣＳを１段階ダウンさせる（ステップＳ４０５）。

次に、上りＭＣＳ設定部２８は、送信部１３を介してユーザｉの無線端末３に対して、設定された上りのユーザデータのＭＣＳを通知する。送信部１３は、ユーザｉの無線端末３の設定されたＭＣＳを表わすデータをＯＦＤＭＡのＵＬ−ＭＡＰの一部の領域を用いて送信する（ステップＳ４０７）。

次に、ユーザｉの無線端末３の上りＭＣＳ管理部７１は、受信部５２を介して上りのユーザデータのＭＣＳの通知を受信すると、設定管理するＭＣＳを通知されたものに設定する（ステップＳ４０８）。

符号化部７３は、上りＭＣＳ管理部７１に設定されたＭＣＳの符号化レートでユーザデータを符号化する。変調部７２は、上りＭＣＳ管理部７１に設定されたＭＣＳの変調方式でユーザデータを変調する。ユーザｉの無線端末３の送信部５３は、符号化および変調されたユーザデータを無線基地局３へ送信する（ステップＳ４０９）。

次に、無線基地局の受信部１２は、ユーザｉの無線端末３から符号化および変調されたユーザデータを受信する（ステップＳ４１１）。

次に、無線基地局２の復調部２５は、上りＭＣＳ設定部２８で設定されたＭＣＳの変調方式でユーザデータを復調する。無線基地局２の復号部２６は、上りＭＣＳ設定部２８で設定されたＭＣＳの符号化レートでユーザデータを復号化する（ステップＳ４１２）。

（下りＭＣＳの推定）
図１７および図１８は、本発明の第１の実施形態の無線通信システムの下りＭＣＳの設定手順を表わすフローチャートである。図１７および図１８は、ユーザｉの無線端末において、下りＭＣＳが推定される手順を表わしている。

図１７および図１８を参照して、まず、無線基地局２の端末速度識別部３０は、ユーザｉの無線端末の時間的に前後する２つ以上の受信応答ベクトルに基づいて、ユーザｉの無線端末３の移動速度を識別する（ステップＳ７０１）。

次に、無線基地局２のユーザ管理部３７は、ユーザｉの無線端末３が高速移動している場合、すなわち、移動速度が所定値以上の場合には（ステップＳ７０２でＹＥＳ）、ユーザｉの無線端末３の速度状態を高速移動状態に設定する（ステップＳ７０３）。ユーザ管理部３７は、ユーザｉの無線端末３が高速移動していない場合、すなわち、移動速度が所定値未満の場合には（ステップＳ７０２でＮＯ）、ユーザｉの無線端末３の速度状態を通常状態に設定する（ステップＳ７０４）。

次に、ユーザ管理部３７は、送信部１３を介してユーザｉの無線端末に対して、設定した速度状態を通知する。送信部１３は、ユーザｉの設定された速度状態を表わすデータをＯＦＤＭＡのＤＬ−ＭＡＰの一部の領域を用いて送信する（ステップＳ７０５）。

次に、ユーザｉの無線端末３の下り通信品質測定部２５２は、自端末の速度状態が高速移動状態であることが通知された場合には（ステップＳ７０６でＹＥＳ）、最新に受信したＮｆ個（＝４個）のＯＦＤＭＡフレームの各々において、自端末の下りのユーザデータのＣＩＮＲを算出する。下り通信品質測定部２５２は、算出されたＮｆ個のＣＩＮＲの平均値を下り通信品質ＱＬとして算出する（ステップＳ７０７）。

一方、下り通信品質測定部２５２は、自端末の速度状態が通常状態であることが通知された場合には（ステップＳ７０６でＮＯ）、最新に受信したＮｏ個（＝２０個）のＯＦＤＭＡフレームの各々において、自端末の下りのユーザデータのＣＩＮＲを算出する。下り通信品質測定部２５２は、算出されたＮｏ個のＣＩＮＲの平均値を下り通信品質ＱＬとして算出する（ステップＳ７０８）。

次に、下り通信品質測定部２５２は、送信部１３を介して、下り通信品質ＱＬを表わすデータを無線基地局２へ送信する（ステップＳ７０９）。

次に、無線基地局２の下りＭＣＳ設定部２５３は、下り通信品質ＱＬを表わすデータを受信すると、図８のＭＣＳ切替えテーブルに基づいて、下り通信品質ＱＬが閾値ＵＰ＿ＴＨ以上であれば、ユーザｉの無線端末３の下りユーザデータのＭＣＳを１段階アップさせ、下り通信品質ＱＬが閾値ＤＮ＿ＴＨ以下であれば、ユーザｉの下りのユーザデータのＭＣＳを１段階ダウンさせる（ステップＳ７１０）。

次に、下りＭＣＳ設定部２５３は、送信部１３を介してユーザｉの無線端末３に対して、設定された下りのユーザデータのＭＣＳを通知する。送信部１３は、ユーザｉの無線端末３の下りのＭＣＳを表わすデータをＯＦＤＭＡのＤＬ−ＭＡＰの一部の領域を用いて送信する（ステップＳ７１１）。

次に、ユーザｉの無線端末３の下りＭＣＳ管理部２５１は、受信部５２を介して下りのユーザデータのＭＣＳの通知を受信すると、設定管理するＭＣＳを通知されたものに設定する（ステップＳ７１２）。

次に、無線基地局２の符号化部３４は、下りＭＣＳ設定部２５３に設定されたＭＣＳの符号化レートでユーザデータを符号化する。変調部３３は、下りＭＣＳ管理部２５３に設定されたＭＣＳの変調方式でユーザデータを変調する（ステップＳ７１３）。

無線基地局の送信部１３は、符号化および変調されたユーザデータをユーザｉの無線端末３へ送信する（ステップＳ７１４）。

次に、ユーザｉの無線端末３の受信部５２は、無線基地局２から符号化および変調されたユーザデータを受信する（ステップＳ７１５）。

次に、ユーザｉの無線端末３の復調部６５は、下りＭＣＳ管理部２５１で設定されたＭＣＳの変調方式でユーザデータを復調する。ユーザｉの無線端末３の復号部６６は、下りＭＣＳ管理部２５１で設定されたＭＣＳの符号化レートでユーザデータを復号化する（ステップＳ７１６）。

（バースト領域の設定）
図１９は、本発明の第１の実施形態の無線通信システムのバースト領域の設定手順を表わすフローチャートである。図１９は、ユーザｉの無線端末において、バースト領域が推定される手順を表わしている。

図１９を参照して、まず、無線基地局２の端末速度識別部３０は、ユーザｉの無線端末の時間的に前後する２つ以上の受信応答ベクトルに基づいて、ユーザｉの無線端末３の移動速度を識別する（ステップＳ５０１）。

次に、ユーザｉの無線端末３が高速移動している場合、すなわち、移動速度が所定値以上の場合には（ステップＳ５０２でＹＥＳ）、無線基地局２のバースト領域設定部３１は、ユーザｉの上りのユーザデータのバースト領域を他のユーザのバースト領域と時間的に重複しないように設定する（ステップＳ５０３）。

一方、ユーザｉの無線端末３が高速移動していない場合、すなわち、移動速度が所定値未満の場合には（ステップＳ５０２でＮＯ）、無線基地局２のバースト領域設定部３１は、ユーザｉの上りのユーザデータのバースト領域を他のユーザのバースト領域と時間的に重複を許して設定する（ステップＳ５０４）。

次に、バースト領域設定部３１は、送信部１３を介してユーザｉの無線端末３に対して、設定した上りのユーザデータのバースト領域を通知する。送信部１３は、ユーザｉの無線端末３の上りのユーザデータのバースト領域を表わすデータをＯＦＤＭＡのＵＬ−ＭＡＰの一部の領域を用いて送信する（ステップＳ５０６）。

次に、ユーザｉの無線端末３のバースト領域管理部７０は、受信部５２を介して上りのユーザデータのバースト領域を通知を受信すると、上りのユーザデータのバースト領域を通知されたものに設定する（ステップＳ５０７）。

ユーザｉの無線端末３の送信部５３は、バースト領域管理部７０に設定されたバースト領域のシンボル（時間）において、設定されたバースト領域のサブキャリアを用いてユーザデータを送信する（ステップＳ５０８）。

次に、無線基地局２の受信部１２は、バースト領域設定部３１で設定されたバースト領域のシンボル（時間）において、設定されたサブキャリアで送信されてくるユーザｉの無線端末のユーザデータを受信する（ステップＳ５１０）。

（レンジング処理）
図２０は、本発明の第１の実施形態の無線通信システムのレンジングの処理手順を表わすフローチャートである。図２０は、ユーザｉの無線端末において、レンジングが行なわれる手順を表わしている。

図２０を参照して、まず、無線基地局２の端末速度識別部３０は、ユーザｉの無線端末の時間的に前後する２つ以上の受信応答ベクトルに基づいて、ユーザｉの無線端末３の移動速度を識別する（ステップＳ６０１）。

次に、ユーザｉの無線端末３が高速移動している場合、すなわち、移動速度が所定値以上の場合には（ステップＳ６０２でＹＥＳ）、無線基地局２のレンジング制御部３２は、ユーザｉの無線端末３のレンジング周期を高速移動用の周期Ｔｆに設定する（ステップＳ６０３）。

一方、ユーザｉの無線端末３が高速移動していない場合、すなわち、移動速度が所定値未満の場合には（ステップＳ６０２でＮＯ）、無線基地局２のレンジング制御部３２は、ユーザｉの無線端末３のレンジング周期を通常の周期Ｔｏに設定する（ステップＳ６０４）。

次に、レンジング制御部３２は、送信部１３を介してユーザｉの無線端末３に対して、設定されたレンジング周期を通知する。送信部１３は、設定されたユーザｉの無線端末３のレンジング周期を表わすデータをＯＦＤＭＡのＤＬ−ＭＡＰの一部の領域を用いて送信する（ステップＳ６０６）。

次に、ユーザｉの無線端末３のレンジング制御部６９は、レンジング周期が高速移動用の周期Ｔｆであることが通知された場合には（ステップＳ６０７でＹＥＳ）、周期Ｔｆでレンジング信号を無線基地局２に送信する（ステップＳ６０８）。

一方、レンジング制御部６９は、レンジング周期が通常の周期Ｔｏであることが通知された場合には（ステップＳ６０７でＮＯ）、周期Ｔｏでレンジング信号を無線基地局２に送信する（ステップＳ６０９）。

次に、無線基地局２のレンジング制御部３２は、受信部１２を介してユーザｉの無線端末３からレンジング信号を受信する（ステップＳ６１０）。

無線基地局２のレンジング制御部３２は、受信したレンジング信号に基づいて、ユーザｉの無線端末３に、レンジングが完了したか否かを通知するためのステータス情報と、さらにレンジングが必要な場合には、ユーザｉの無線端末３からの信号の送信タイミング、ユーザｉの無線端末３からの信号の送信周波数、ユーザｉの無線端末３からの信号の送信電力を調整させるためのパラメータと含むレンジング応答を送信する（ステップＳ６１１）。

無線基地局２のレンジング制御部３２は、さらにレンジングによる調整が必要な場合には（ステップＳ６１２でＹＥＳ）、ステップＳ６１０に戻り、調整が不要な場合には（ステップＳ６１２でＮＯ）、終了する。

ユーザｉの無線端末３のレンジング制御部６９は、レンジング応答を受信する（ステップＳ６１３）。

レンジング制御部６９は、レンジング応答が、さらに調整が必要なことを表わす場合には（ステップＳ６１４でＹＥＳ）、レンジング応答のパラーメータに従って、信号の送信タイミング、信号の送信周波数、信号の送信電力を調整し後、ステップＳ６０７に戻り、調整が不要なことを表わす場合には（ステップＳ６１４でＮＯ）、終了する。

以上のように、本発明の実施形態の無線通信システムによれば、無線端末の移動速度に応じて、通信処理方式を適切に切替えるようにしたので、無線端末が高速移動する場合の問題点を解消することができる。

具体的には、レンジング周期に関して、高速移動状態の無線端末は、通常時よりも十分に短いレンジング周期でレンジング信号を伝送するようにしたので、無線端末と無線地局間の距離が大きく変化する前に、レンジングを再実行することができる。

また、ユーザのアップリンクのバースト領域の割当てに関して、高速移動状態の無線端末の上りのユーザデータは、他のユーザデータと時間的に重複しないように割当てることにしたので、ドップラーシフトによるＩＣＩの発生による通信性能の劣化を低減できる。

また、チャネル推定に関して、高速移動状態の無線端末において、パイロット信号が含まれていないシンボルについては、隣接する複数のシンボルのチャネル推定値から補間によってチャネル推定値を求める高精度な方式を用いることとしたので、通信性能の劣化を改善できる。

また、通信品質およびＭＣＳの切替えに関しては、高速移動状態の無線端末については、各フレームのＣＩＮＲの測定値を平均化するフレーム数を少なくしたので、通信品質の算出精度の劣化、およびＭＣＳの不適切な切替えを解消することができる。

［第２の実施形態］
図２１は、本発明の第２の実施形態の無線通信システムの構成を表わす図である。

図２１を参照して、この無線通信システム８１は、無線基地局システム８２と、複数個の無線端末からなる。

無線基地局システム８２は、制御局８３と、複数個の無線基地局８４ａ〜８４ｎからなる。無線基地局８４ａは、複数個の無線端末８５ａ〜８５ｎとＯＦＤＭＡ方式で通信する。無線基地局８４ｂは、複数個の無線端末８６ａ〜８６ｎとＯＦＤＭＡ方式で通信する。無線基地局８４ｎは、複数個の無線端末８７ａ〜８７ｎとＯＦＤＭＡ方式で通信する。

図２２は、図２１の無線基地局システムの内部構成を表わす図である。

図２２では、複数個の無線基地局８４ａ〜８４ｎを１つの無線基地局８４で代表して表わしている。

図２に示す第１の実施形態における無線基地局２のＭＡＣ層処理部１４に含まれていた一部の機能が、図２２の第２の実施形態では、制御局８３に配置されている。すなわち、制御局８３は、端末速度識別部８９と、ユーザ管理部７７とを有する。

端末速度識別部８９は、無線基地局８４ａ〜８４ｎのうちのいずれかの無線基地局と通信中の無線端末の移動速度を識別する。

ユーザ管理部７７は、無線基地局８４ａ〜８４ｎのうちのいずれかの無線基地局と通信中の無線端末が高速移動状態か、通常状態かを管理する。

制御局８３と、無線基地局８４との間は、光ファイバなど通信ケーブル９０で接続されている。通信ケーブル９０を通じて、制御局８３と無線基地局８４との間で信号が伝送される。

以上のように、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、無線端末が高速移動する場合の問題点を解消することができる。また、第２の実施形態では、制御局が、通信ケーブルで接続される複数の無線基地局と通信する複数の無線端末の速度状態を一括管理することができる。

なお、第２の実施形態では、第１の実施形態の無線基地局２のＭＡＣ層処理部１４の構成要素のうちの端末速度識別部と、ユーザ管理部のみを制御局８３に移したが、ＭＡＣ層処理部１４のその他の構成要素の一部および全部を、制御局８３に移すこととしてもよい。さらに、第１の実施形態の無線基地局２の送信部および受信部の一部または全部の構成要素を、制御局に移すこととしてもよい。

［第３の実施形態］
図２３は、本発明の第３の実施形態の無線通信システムの構成を表わす図である。

図２３を参照して、この無線通信システム９１は、無線基地局９２と、無線中継局（リピータ）９３と、複数個の複数個の無線端末９４ａ〜９４ｎ、９５ａ〜９５ｎとを備える。

無線基地局９２と、複数個の無線端末９４ａ〜９４ｎとの間で、ＯＦＤＭＡ方式による無線通信が行なわれる。

無線中継局９３は、無線端末９５ａ〜９５ｎから送信されてくる信号を受信して処理し、処理結果に基づき、無線基地局９２へ信号を送信する。

また、無線中継局９３は、無線基地局９２から送信されてくる信号を受信して処理し、処理結果に基づき、無線端末９５ａ〜９５ｎへ信号を送信する。

無線中継局９３と、無線端末９５ａ〜９５ｎは、たとえば高速に移動する新幹線車両などに設置される。

無線中継局９３は、無線端末１５１と、無線基地局１５２とからなる。

無線基地局９２と、無線中継局９３内の無線端末１５１との間で、ＯＦＤＭＡ方式による無線通信が行なわれる。無線中継局９３内の無線端末１５１は、第１の実施形態で説明した無線端末と同様の構成および機能を有する。

また、無線中継局９３内の無線基地局１５２と、無線端末９５ａ〜９５ｎとの間で、ＯＦＤＭＡ方式による無線通信が行なわれる。

以上のように、第３の実施形態においても、第１および第２の実施形態と同様に、無線端末（無線中継局内の無線端末）が高速移動する場合の問題点を解消することができる。

［変形例］
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、たとえば、以下のような変形例も含む。

（１） 通信品質の測定
本発明の実施形態では、高速移動時と通常時とで、通信品質の測定に用いるフレーム数を変えたが、これに限定するものではない。

たとえば、上り通信品質測定部は、複数のフレームのそれぞれにおける上りのユーザデータのＣＩＮＲを測定し、測定したフレームごとのＣＩＮＲの加重移動平均によって、上り通信品質ＱＬを算出する。ここで、上り通信品質測定部は、所定の速度以上で移動している無線端末については、所定の速度未満で移動している無線端末についてよりも、加重移動平均における過去のフレームの寄与を小さくする。

同様に、下り通信品質測定部は、複数のフレームのそれぞれにおける下りのユーザデータのＣＩＮＲを測定し、測定したフレームごとのＣＩＮＲの加重移動平均によって、下り通信品質ＱＬを算出する。ここで、下り通信品質測定部は、所定の速度以上で移動している場合には、所定の速度未満で移動している場合よりも、加重移動平均における過去のフレームの寄与を小さくする。

たとえば、現在のフレームのＣＩＮＲをｘ（ｔ）とし、１つ前のフレームのＣＩＮＲをｘ（ｔ−１）としたときに、下りおよび上り通信品質ＱＬを（１−α）×ｘ（ｔ）＋α×ｘ（ｔ−１）の加重移動平均で算出する。ここで、αは忘却係数である。この加重移動平均において、高速移動時にαの値をα１にし、通常時にαの値をα２に設定する。α１＜α２である。これによって、高速移動時には、過去のフレームの寄与が小さくなる。

（２） 移動速度
本発明の実施形態では、端末速度識別部は、通信中の各無線端末の受信応答ベクトルに基づいて、移動速度を算出したが、これに限定するものではない。

メモリ内に、各無線端末が所定の速度以上で移動するか否かを識別する情報を保存し、端末速度識別部は、メモリ内の情報に基づいて、通信中の無線端末の移動速度を識別することとしてもよい。

（３） 移動速度の通知および検出
本発明の実施形態では、無線基地局から無線端末へ、ＤＬ−ＭＡＰを用いて、その無線端末の速度状態（高速移動状態または通常状態）を通知し、無線端末が、通知された速度状態に応じて、チャネルの推定方法（高速移動用チャネル推定方式、通常のチャネル推定方式）、および下り通信品質の測定方法（ＣＩＮＲの平均化のためのフレーム数Ｎｆ、Ｎｏ）を切替えたが、これに限定するものではない。

たとえば、チャネルの推定方法に関しては、無線基地局は、無線端末が高速移動していることを検出した場合に、その無線端末に対して、ＤＬ−ＭＡＰを用いて、高速移動用のチャネル推定方式を実行させる指示情報を送信し、無線端末が通常状態（高速移動していない）であることを検出した場合に、その無線端末に対して、ＤＬ−ＭＡＰを用いて、通常のチャネル推定方式を実行させる指示情報を送信するものとしてもよい。

下り通信品質の測定方法に関しては、無線端末が、ＯＦＤＭＡフレームの各々において、下りのユーザデータのＣＩＮＲを算出して無線基地局へ送信し、無線基地局が、無線端末の速度状態に応じて、ＣＩＮＲの平均化のためのフレーム数を切替えることとしてもよい。すなわち、無線基地局の下り通信品質測定部は、無線端末の速度状態が高速移動状態の場合には、最新に受信したＮｆ個のＣＩＮＲの平均値を下り通信品質ＱＬとして算出する。無線基地局の下り通信品質測定部は、無線端末の速度状態が通常状態の場合には、最新に受信したＮｏ個のＣＩＮＲの平均値を下り通信品質ＱＬとして算出する。

あるいは、無線基地局は、無線端末が高速移動していることを検出した場合に、その無線端末に対して、ＤＬ−ＭＡＰを用いて、ＣＩＮＲの平均化のためのフレーム数としてＮｆを用いて下り通信品質を算出させる指示情報を送信し、無線端末が通常状態（高速移動していない）であることを検出した場合に、その無線端末に対して、かつＤＬ−ＭＡＰを用いて、ＣＩＮＲの平均化のためのフレーム数としてＮｏを用いて下り通信品質を算出させる指示情報を送信するものとしてもよい。

また、無線端末が自ら、自端末の速度状態を検出し、検出した速度状態に基づいて、チャネルの推定方法（高速移動用チャネル推定方式、通常のチャネル推定方式）、および下り通信品質の測定方法（ＣＩＮＲの平均化のためのフレーム数Ｎｆ、Ｎｏ）を切替えることとしてもよい。

（４） 無線基地局の構成
たとえば、図２に示す無線基地局の構成のうち、アンテナ１０，１１およびＲＦ部１５，２０を、それ以外の構成要素と離れた位置に配置することとしてもよい。あるいは、アンテナ１０，１１のみを、それ以外の構成要素と離れた位置に配置することとしてもよい。

（５） ＯＦＤＭ
本発明の実施形態では、ＯＦＤＭＡによる通信方式を一例として用いたが、これに限定するものではなく、たとえば、ＯＦＤＭ方式であってもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１，８１，９１ 無線通信システム、８２ 無線基地局システム、８３ 制御局、２，８４ａ〜８４ｎ，８４，９２，１５２ 無線基地局、３，３ａ〜３ｎ，８５ａ〜８５ｎ，８６ａ〜８６ｎ，８７ａ〜８７ｎ，９４ａ〜９４ｎ，９５ａ〜９５ｎ，１５１ 無線端末、９３ 無線中継局、１０，１１，５０，５１ アンテナ、１２，５２ 受信部、１３，５３ 送信部、１４，６４ ＭＡＣ層処理部、１５，２０，５５，６０ ＲＦ部、１６，５６ ＣＰ除去部、１７，５７ ＦＦＴ部、１８，２３，５８，６３ サブキャリア配置部、５９ マルチアンテナ受信信号処理部、２１，６１ ＣＰ付加部、２２，６２ ＩＦＦＴ部、２４ マルチアンテナ送信信号処理部、３３，７２ 変調部、３４，７３ 符号化部、３５，７４ ユーザデータ送信管理部、２５，６５ 復調部、２６，６６ 復号部、２７，６７ ユーザデータ受信管理部、３６，７５，７８ 制御部、２８ 上りＭＣＳ設定部、２９ 上り通信品質測定部、３０，８９ 端末速度識別部、３１ バースト領域設定部、３２，６９ レンジング制御部、２７，７７ ユーザ管理部、６６ 速度識別部、７０ バースト領域管理部、７１ 上りＭＣＳ管理部、９０ 通信ケーブル、２５１ 下りＭＣＳ管理部、２５２ 下り通信品質測定部、２５３ 下りＭＣＳ設定部。

Claims (4)

1. ＯＦＤＭ方式またはＯＦＤＭＡ方式によって、複数の無線端末と通信する無線基地局であって、
   通信中の無線端末の移動速度を識別する識別部と、
   通信中の無線端末から、フレームごとの下りのユーザデータのＣＩＮＲ（搬送波レベル対干渉・雑音比）を受信する受信部と、
   前記受信したフレームごとのＣＩＮＲの加重移動平均によって、下りの通信品質を算出する通信品質測定部と、を備え、
   前記通信品質測定部は、所定の速度以上で移動している無線端末については、所定の速度未満で移動している無線端末についてよりも、前記加重移動平均における過去のフレームの寄与を小さくする、無線基地局。
2. 複数の無線基地局と、前記複数の無線基地局を制御する制御局とからなり、ＯＦＤＭ方式またはＯＦＤＭＡ方式によって、複数の無線端末と通信する無線基地局システムであって、
   いずれかの無線基地局と通信中の無線端末の移動速度を識別する識別部と、
   通信中の無線端末から、フレームごとの下りのユーザデータのＣＩＮＲ（搬送波レベル対干渉・雑音比）を受信する受信部と、
   前記受信したフレームごとのＣＩＮＲの加重移動平均によって、下りの通信品質を算出する通信品質測定部と、を備え、
   前記通信品質測定部は、所定の速度以上で移動している無線端末については、所定の速度未満で移動している無線端末についてよりも、前記加重移動平均における過去のフレームの寄与を小さくしており、
   前記識別部は、前記制御局に配置され、
   前記受信部は、前記無線基地局に配置され、
   前記通信品質測定部は、前記制御局または前記各無線基地局のいずれかに配置される、無線基地局システム。
3. 複数の無線端末と、前記複数の無線端末とＯＦＤＭ方式またはＯＦＤＭＡ方式によって通信する無線基地局とからなる無線通信システムであって、
   前記無線基地局は、
   通信中の無線端末の移動速度を識別する識別部と、
   通信中の無線端末から、フレームごとの下りのユーザデータのＣＩＮＲ（搬送波レベル対干渉・雑音比）を受信する受信部と、
   前記受信したフレームごとのＣＩＮＲの加重移動平均によって、下りの通信品質を算出する通信品質測定部と、を備え、
   前記通信品質測定部は、所定の速度以上で移動している無線端末については、所定の速度未満で移動している無線端末についてよりも、前記加重移動平均における過去のフレームの寄与を小さくする、無線通信システム。
4. 複数の無線端末と、前記複数の無線端末とＯＦＤＭ方式またはＯＦＤＭＡ方式によって、通信する無線基地局とからなる無線通信システムにおける無線通信方法であって、
   前記無線基地局が、通信中の無線端末の移動速度を識別するステップＡと、
   前記無線基地局が、通信中の無線端末から、フレームごとの下りのユーザデータのＣＩＮＲ（搬送波レベル対干渉・雑音比）を受信するステップＢと、
   前記受信したフレームごとのＣＩＮＲの加重移動平均によって、下りの通信品質を算出するステップＣと、を備え、
   前記ステップＣは、所定の速度以上で移動している無線端末については、所定の速度未満で移動している無線端末についてよりも、前記加重移動平均における過去のフレームの寄与を小さくする、無線通信方法。
   
   

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