JP4817969B2 - 通信方法およびそれを利用した基地局装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信技術に関し、特に通信対象の端末装置に対して同期信号を送信するための通信方法およびそれを利用した基地局装置に関する。

ワイヤレス通信において、一般的に限りある周波数資源の有効利用が望まれている。特に、携帯電話や第二世代コードレス電話システムの普及に伴い、その要請はさらに高まっている。この要請に応えるための技術のひとつが、空間多重方式である。空間多重方式とは、複数の端末装置のそれぞれに対して、アンテナの指向性パターンを調節することによって、同一周波数かつ同一タイミングにおいて、互いの干渉を抑制しつつ、複数の端末装置と通信する技術である。このような空間多重方式においては、アンテナの指向性パターンによって、複数の端末装置との間の信号を分離する。この指向性パターンの形成には、アダプティブアレイアンテナ技術が適用される。従来、アダプティブアレイアンテナ技術においては、端末装置に対して送信する同期信号の信号強度を周期的に低減することによって、他の端末装置への干渉をより低減していた（例えば、特許文献１参照。）。
国際公開第０２／０５４８１５号パンフレット

一般的に、アダプティブアレイアンテナ技術では、空間多重している既存の端末装置に対し、互いにヌルが向くようにアンテナの指向性を調整することによって、互いに干渉し合わないようにしている。しかしながら、基地局装置との間で同期が切断された端末装置に対しての送信は、指向性を調節することができず、他の端末装置に干渉を与えてしまうといった課題があった。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、同期確立前の端末装置に対する信号による他の端末装置への干渉を低減できる通信方法およびそれを利用した基地局装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の基地局装置は、複数の端末装置を同一時間帯に多重して通信を実行する基地局装置であって、当該基地局装置と端末装置との間で同期を確立するための同期信号と、同期信号による同期が確立した端末装置に対するデータ信号とを生成する生成部と、生成部によって生成されたデータ信号を複数のアンテナから送信する際に、アンテナの指向性を制御し、生成部によって生成された同期信号を複数のアンテナから送信する際に、アンテナの指向性を制御しない送信部と、を備える。送信部は、同期信号を送信する際、他の端末装置に対するデータ信号であって、同期信号と同一の時間帯に多重されたデータ信号が存在する場合、同期信号の長さを短縮する。

この態様によると、同期信号を送信する際、他の端末装置に対するデータ信号であって、同期信号と同一の時間帯に多重されたデータ信号が存在する場合、同期信号の長さを短縮することによって、同期信号が送信されなくなった時間帯において、他の端末装置に対する干渉を低減できる。

送信部は、短縮された同期信号を端末装置に送信する場合、当該同期信号の送信に先立って、短縮された同期信号を送信する旨を端末装置に通知してもよい。このように、短縮された同期信号を端末装置に送信する場合、当該同期信号の送信に先立って、短縮された同期信号を送信する旨を端末装置に通知することによって、端末装置において遅延なく同期処理が実行できるため、通信開始までの所要時間を低減できる。

送信部は、短縮された同期信号を送信する場合、当該同期信号に多重されたデータ信号の少なくとも一部に対して、信号強度を増加してもよい。このように、短縮された同期信号を送信する場合、当該同期信号に多重されたデータ信号の少なくとも一部に対して、信号強度を増加することによって、端末装置における受信品質を向上できる。

生成部によって生成される同期信号は、当該基地局装置との間で同期を確立させるための既知信号を少なくとも含んでもよい。送信部は、短縮された同期信号と短縮されていない同期信号とで、それぞれ異なった既知信号を使用してもよい。この場合、短縮された同期信号と短縮されていない同期信号とで、それぞれ異なった既知信号を用いることによって、同期信号の誤受信を防止できる。

送信部は、短縮された同期信号に多重されたデータ信号の送信期間にわたって、短縮された同期信号を繰り返し送信してもよい。この場合、短縮された同期信号に多重されたデータ信号の期間にわたって、短縮された同期信号を繰り返し送信することによって、端末装置における同期信号の検出確率を向上できる。

本発明の別の態様は、通信方法である。この通信方法は、複数の端末装置を同一時間帯に多重して通信を実行する通信方法であって、基地局装置と端末装置との間で同期を確立するための同期信号と、同期信号による同期が確立した端末装置に対するデータ信号とを生成するステップと、生成されたデータ信号を複数のアンテナから送信する際に、アンテナの指向性を制御し、生成された同期信号を複数のアンテナから送信する際に、アンテナの指向性を制御しない送信ステップと、を含む。送信ステップは、同期信号を送信する際、他の端末装置に対するデータ信号であって、同期信号と同一の時間帯に多重されたデータ信号が存在する場合、同期信号の長さを短縮する。

本発明の別の態様は、複数の端末装置を同一時間帯に多重して通信を実行するためのプログラムであって、コンピュータに実行させるためのプログラムである。このプログラムは、基地局装置と端末装置との間で同期を確立するための同期信号と、同期信号による同期が確立した端末装置に対するデータ信号とを生成するステップと、生成されたデータ信号を複数のアンテナから無線ネットワークを介して端末装置に送信する際に、アンテナの指向性を制御し、生成された同期信号を複数のアンテナから無線ネットワークを介して端末装置に送信する際に、アンテナに対する指向性を制御しない送信ステップと、を含む。送信ステップは、同期信号を送信する際、他の端末装置に対するデータ信号であって、同期信号と同一の時間帯に多重されたデータ信号が存在する場合、同期信号の長さを短縮する。

送信ステップは、短縮された同期信号を端末装置に送信する場合、当該同期信号の送信に先立って、短縮された同期信号を送信する旨を端末装置に通知してもよい。また、送信ステップは、短縮された同期信号を送信する場合、当該同期信号に多重されたデータ信号の少なくとも一部に対して、信号強度を増加してもよい。また、生成ステップによって生成される同期信号は、当該基地局装置との間で同期を確立させるための既知信号を少なくとも含んでもよい。また、送信ステップは、短縮された同期信号と短縮されていない同期信号とで、それぞれ異なった既知信号を使用してもよい。また、送信ステップは、短縮された同期信号に多重されたデータ信号の送信期間にわたって、短縮された同期信号を繰り返し送信してもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、同期確立前の端末装置に対する信号による他の端末装置への干渉を低減できる。

本発明を具体的に説明する前に、概要を述べる。本発明の実施例は、第二世代コードレス電話システムのごとく、ＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）によって複数の端末装置を接続する基地局装置である。第二世代コードレス電話システムのひとつのフレームは、８つのタイムスロットによって構成され、さらにフレームが連続して配置されている。ひとつの端末装置に対して、フレーム単位にひとつのタイムスロットが割り当てられることによって、３２ｋｂｐｓのデータレートが実現される。なお、上下回線を考慮すれば、ひとつの端末装置に対して、フレーム単位にふたつのタイムスロットが割り当てられる。

本実施例に係る基地局装置は、さらにＳＤＭＡ（Ｓｐａｃｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）も適用し、ひとつのタイムスロットに複数の端末装置を割り当てる。基地局装置は、端末装置からの割り当て要求にしたがって、割り当て処理を実行する。割り当て処理が完了した後、基地局装置は、当該基地局装置との間で同期を確立するための同期信号（以下、「同期バースト」と表記する。）を端末装置に対して送信する。しかしながら、この送信は端末装置との間で同期が確立される前の処理であるため、指向性を調節することができず、他の端末装置に対する信号に干渉を与えてしまう場合がある。

一般的に、同期バーストには、プリアンブルと呼ばれる既知信号と、ユニークワードと呼ばれる既知信号と、送信元の基地局装置を示す情報と、受信先の端末装置を示す情報と、同期バーストのための送信領域を埋めるためのフィラーデータと、誤り検出符号とが含まれる。ここで、端末装置は、同期バーストに含まれたプリアンブルを用いてシンボルタイミングを同定し、さらに、ユニークワードを用いてスロットタイミングを同定する。したがって、これらの既知情報以外の情報は、端末装置における同期確立処理において必ずしも必要としない。

したがって、本実施形態にかかる基地局装置においては、基地局装置との間で同期が切断されている端末装置に対して送信する場合、既存の端末装置への干渉を低減するために、送信する信号の長さを短縮することとした。さらに、長さを短縮された部分の空きリソースについては、既存の端末装置に対する信号の信号強度を調節することによって、リソースを有効活用することとした。詳細は後述する。

図１は、本発明の実施例に係る基地局装置１０の構成例を示す図である。基地局装置１０は、アンテナ１２と総称される第１アンテナ１２ａ、第２アンテナ１２ｂ、第４アンテナ１２ｄ、無線部２０と総称される第１無線部２０ａ、第２無線部２０ｂ、第４無線部２０ｄ、処理部２２と総称される第１処理部２２ａ、第２処理部２２ｂ、第４処理部２２ｄ、変復調部２４と総称される第１変復調部２４ａ、第２変復調部２４ｂ、第４変復調部２４ｄ、インタフェース部２６（ＩｎｔｅｒＦａｃｅ部。以下、「ＩＦ部２６」と略称する。）、品質取得部２８、制御部３０、管理部３２を含む。また信号として、無線部側信号２００と総称される第１無線部側信号２００ａ、第２無線部側信号２００ｂ、第４無線部側信号２００ｄ、変復調部側信号２０２と総称される第１変復調部側信号２０２ａ、第２変復調部側信号２０２ｂ、第４変復調部側信号２０２ｄを含む。

アンテナ１２は、受信動作として、図示しない端末装置から無線周波数の信号を受信する。また、アンテナ１２は、送信動作として、図示しない端末装置へ無線周波数の信号を送信する。なお、受信動作と送信動作のタイミングは、後述の制御部３０によって制御される。アンテナ１２は、アダプティブアレイアンテナ技術に対応しており、アンテナの指向性は、後述の処理部２２によって制御される。ここで、アンテナ１２の数を「４」とするが、これ以外の数であってもよい。

無線部２０は、受信動作として、アンテナ１２において受信した無線周波数の信号を周波数変換し、ベースバンドの信号を導出する。無線部２０は、ベースバンドの信号を無線部側信号２００として処理部２２に出力する。一般的に、ベースバンドの信号は、同相成分と直交成分によって形成されるので、ふたつの信号線によって伝送されるべきであるが、ここでは、図を明瞭にするためにひとつの信号線だけを示すものとする。また、自動利得制御装置（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ。以下、「ＡＧＣ」と略称する。）やアナログデジタル変換部（Ａｎａｌｏｇ Ｄｉｇｉｔａｌ変換部。以下、「Ａ／Ｄ変換部」と略称する。）も含まれる。無線部２０は、送信動作として、処理部２２からのベースバンドの信号を周波数変換し、無線周波数の信号を導出する。ここで、処理部２２からのベースバンドの信号も無線部側信号２００として示す。無線部２０は、無線周波数の信号をアンテナ１２に出力する。また、電力増幅器（Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ。以下、「ＰＡ」と略称する。）、デジタルアナログ変換部（Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｎａｌｏｇ変換部。以下、「Ｄ／Ａ変換部」と略称する。）も含まれる。

処理部２２は、同期確立後の受信動作として、複数の無線部側信号２００に対して、アダプティブアレイ信号処理を実行する。処理部２２は、アダプティブアレイ信号処理の結果を変復調部側信号２０２として出力する。ひとつの変復調部側信号２０２が、空間多重された複数の端末装置のうちのひとつに対応した信号に相当する。処理部２２は、送信動作として、変復調部２４から入力した変復調部側信号２０２に対してアダプティブアレイ信号処理を実行する。さらに、処理部２２は、アダプティブアレイ信号処理した信号を無線部側信号２００として出力する。

具体的には、処理部２２は、受信処理として、受信信号から導出した受信ウエイトベクトルによって、無線部２０から送られた受信信号のそれぞれを重み付けし加算する。受信ウエイトベクトルの導出方法は、任意のものでよく、そのひとつはＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕｅａｒｅ）アルゴリズムによる導出である。ここで、加算された信号が、変復調部側信号２０２として示される。

第二世代コードレス電話システムでは、バースト信号の先頭部分にプリアンブルが配置される。プリアンブルは、既知の信号であるので、トレーニング信号に相当する。ここで、処理部２２は、トレーニング信号の期間中において予め記憶したトレーニング信号を参照信号として出力する。またこれらの期間以外は、予め規定しているしきい値によって、受信信号を判定し、その結果を参照信号として出力する。なお、判定は硬判定でなく、軟判定でもよい。ここで、端末装置との通信は、所定のタイムスロットにおいてなされる。そのため、バースト信号によって通信が実行される。

また、処理部２２は、送信処理として、受信ウエイトベクトルから、送信信号の重み付けに必要な送信ウエイトベクトルを推定する。送信ウエイトベクトルの推定方法は、任意とするが、最も簡易な方法として、受信ウエイトベクトルをそのまま使用すればよい。あるいは、受信処理と送信処理との時間差によって生じる伝搬環境のドップラー周波数変動を考慮し、従来の技術によって、受信ウエイトベクトルを補正してもよい。なお、ここでは、受信ウエイトベクトルをそのまま送信ウエイトベクトルに使用するものとする。さらに、送信ウエイトベクトルによって、送信ベクトルを重み付けし、その結果のバースト信号の先頭部分に、プリアンブルを付加する。なお、以上の動作は、前述のごとく、図１の制御部３０によって制御されるものとする。

変復調部２４は、受信処理として、処理部２２からの変復調部側信号２０２に対して、復調を実行する。変復調部２４は、復調した信号をＩＦ部２６に出力する。また、変復調部２４は、送信処理として、変調を実行する。変復調部２４は、変調した信号を変復調部側信号２０２として処理部２２に出力する。ここで、変調方式には、第二世代コードレス電話システムに対応したπ／４シフトＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）を使用してもよい。一方、復調は、遅延検波、同期検波を行う。

ＩＦ部２６は、図示しないネットワークと接続し、受信処理として、変復調部２４において復調した個々の端末装置の信号を図示しないネットワークに出力する。また、ＩＦ部２６は、復調した個々の端末装置の信号のいずれかに通信要求情報が含まれていた場合、制御部３０に対し、通信要求情報にかかる端末装置を示す情報を通知する。また、ＩＦ部２６は、送信処理として、ネットワークからデータを入力し、これを変復調部２４に出力する。以上のごとく、アンテナ１２、無線部２０、処理部２２、変復調部２４は、図示しない複数の端末装置との通信を実現する。通信を実現するために、連続して配置されるフレームのそれぞれに含まれる複数のタイムスロットが使用される。

品質取得部２８は、複数の端末装置のそれぞれの信号品質を取得して、制御部３０に出力する。ここでは、複数の端末装置からそれぞれ受信した信号の強度を測定し、信号品質とする。なお、前述のごとく、ＳＤＭＡを使用しているので、無線周波数の信号や無線部側信号２００には、ひとつのタイムスロットに割り当てられた複数の端末装置からの信号が含まれている。そのため、品質取得部２８は、第１処理部２２ａから第４処理部２２ｄにおいてそれぞれ導出された受信ウエイトベクトルにもとづいて、信号品質を導出してもよい。受信ウエイトベクトルのそれぞれは、複数の端末装置のそれぞれに対応するように計算されるからである。品質取得部２８は、ひとつの端末装置に対応した受信ウエイトベクトルの各成分を積算することによって、当該端末装置に対応した信号の強度を導出する。なお、ＳＤＭＡを実行していない場合に、品質取得部２８は、無線周波数の信号や無線部側信号２００から信号の強度を導出してもよい。また、品質取得部２８は、端末装置の内部で測定した下り信号品質を、無線回線を介して、取得しても良い。

制御部３０は、ＩＦ部２６から通知された通信要求と、品質取得部２８から送られた信号品質を入力として、基地局装置１０と通信すべき複数の端末装置に対して、無線チャネルを割り当てる。いいかえると、制御部３０は、空間分割多重を行うべき複数の端末装置を決定する。また、基地局装置１０に含まれる構成要素のタイミングを制御する。また、制御部３０は、チャネル割当が完了した後、端末装置に対して送信すべき同期バーストを生成し、送信する。また、制御部３０は、割り当ての結果を管理部３２に送る。

なお、ＴＤＭＡにおいては、端末装置と通信するために、端末装置に対してタイムスロットを割り当てるので、無線チャネルはタイムスロットに相当する。ここでは、ＴＤＭＡに加えてＳＤＭＡも対象とするので、ひとつのタイムスロットに、複数の無線チャネルが配置される。そのため、ひとつのタイムスロットに、複数の端末装置が割り当てられる。なお、制御部３０は、タイムスロットを割り当てる際に、管理部３２において管理されているデータを参照してもよい。

管理部３２は、制御部３０から送られた情報にもとづいて、タイムスロットの割り当てに関するデータを管理する。具体的には、管理部３２は、タイムスロットが割り当てられた端末装置を識別する情報と、割り当てられたタイムスロットを示す情報とを対応づけて図示しないメモリに記憶する。また、管理部３２は、制御部３０の要求にしたがってメモリにアクセスし、要求にかかる情報を対応関係から検索し、その結果を制御部３０に通知する。

図２は、図１の制御部３０によって実現されるフレームの構造例を示す図である。図２は、制御部３０が複数の端末装置にタイムスロットを割り当てた場合に相当する。図２は、横軸の方向に、時間軸上のタイムスロットの配置、すなわち無線チャネルの配置を示し、縦軸の方向に、空間軸上の無線チャネルの配置を示す。すなわち、横軸がＴＤＭＡに相当し、縦軸がＳＤＭＡに相当する。

また、図２には、ふたつの連続したフレームが、「第ｉフレーム」、「第（ｉ＋１）フレーム」として示されている。また、それぞれのフレームには、「第１タイムスロット」から「第４タイムスロット」が含まれている。ここでは、上り回線あるいは下り回線の一方を示しているので、ひとつのフレームに含まれたタイムスロットの数を「４」としたが、実際には「８」つのタイムスロットが含まれているので、図示しない「第５タイムスロット」から「第８タイムスロット」も含まれている。なお、フレームには、所定の番号が付与されている。「タイムスロット」は、端末装置に割り当てるタイムスロットを示す。前述のごとく、ひとつのフレームには、８つのタイムスロットが含まれているが、上り回線あるいは下り回線に対して、４つのタイムスロットのそれぞれが端末装置に割り当てられる。ここでは、フレーム内の先頭から順に、第１タイムスロット、第２タイムスロット、第３タイムスロット、第４タイムスロットとする。そのため、異なるフレームであっても、第１タイムスロット同士は、フレーム内での相対的なタイミングが一致しているといえる。

しかしながら、「第１タイムスロット」に割り当てられた端末装置には、「第５タイムスロット」も割り当てられるように、上り回線用のタイムスロットと下り回線用のタイムスロットは、一般的に１対１で対応している。そのため、以下において、図示のごとく、「４」つのタイムスロットのみを説明の対象とする。

また、図２においては、別個の端末装置が多重されていることを示すために、図２中の各スロットに端末装置Ａ３４（以下、「ユーザＡ」と称する。）、端末装置Ｂ３６（以下、「ユーザＢ」と称する。）が割り当てられている様子を示した。なお、このような表示は説明を明瞭にするために行っているものであり、実際には、端末装置に対して、これら以外の識別番号が付与されていてもよい。制御部３０は、「第ｉフレーム」、「第（ｉ＋１）フレーム」の「第１タイムスロット」に、ユーザＡを割り当てる。また、制御部３０は、「第１タイムスロット」に、ユーザＡと多重する端末装置として、ユーザＢを割り当てる。

図３は、図１の制御部３０の構成例を示す図である。制御部３０は、確認部４０と、生成部５０と、調整部６０とを含む。確認部４０は、変復調部２４を介して、当該基地局装置１０との間で通信を実行すべき端末装置からの通信の開始要求を示すリンクチャネル割当要求を受信する。この受信を契機として、確認部４０は、当該基地局装置との間で同期が確立された端末装置であって、通信を実行している端末装置（以下、「既存の端末装置」と表記する。）の存在の有無を管理部３２に確認し、その結果を生成部５０と調整部６０に通知する。さらに、確認部４０は、変復調部２４を介して、端末装置から短縮された同期バースト信号を受信できる機能を保有するか否かを示す情報（以下、「短縮同期バースト対応フラグ」と表記する。）を受信し、生成部５０に通知する。なお、短縮同期バースト対応フラグは、通信の開始要求に係る信号に含まれていてもよい。

生成部５０は、確認部４０によって確認された結果に応じて、その端末装置と当該基地局装置１０との間で同期バーストを生成し、生成された同期バーストを端末装置に向けて無線部２０に送信させる。具体的には、確認部４０によって既存の端末装置の存在が確認されなかった場合、生成部５０は、通常の同期バースト（以下、「通常同期バースト」と表記する。）を生成する。一方、確認部４０によって既存の端末装置の存在が確認された場合、生成部５０は、短縮された同期バースト（以下、「短縮同期バースト」と表記する。）を生成する。さらに、生成部５０は、生成した短縮同期バーストの送信に先立って、短縮同期バーストを送信する旨の信号を端末装置に向けて無線部２０に送信させる（以下、「事前通知」と表記する。）。

図４（ａ）〜（ｂ）は、図３の生成部５０における同期バーストの第１と第２の生成例を示す図である。図４（ａ）〜（ｂ）において、横軸は時間を示す。また、時刻０から時刻ｔ５までを１スロット区間とする。図４（ａ）は、図３の生成部５０において生成される通常同期バーストを示す図である。図示するごとく、通常同期バーストは、「プリアンブル」と、「ユニークワード」と、「送信ＣＳ−ＩＤ」と、「受信ＰＳ−ＩＤ」と、「フィラーデータ」と、「ＣＲＣ」とを含む。

「プリアンブル」は、同期バースト信号の先頭に配置される既知の情報である。「ユニークワード」は、固有の識別情報を示す。「送信ＣＳ−ＩＤ」は、同期バーストを送信する基地局装置１０を識別するための識別情報を示す。「受信ＰＳ−ＩＤ」は、同期バーストを受信させるべき端末装置を識別するための識別情報を示す。「フィラーデータ」は、意味を持たない情報が配置され、通常は、０が埋められる。「ＣＲＣ」は、同期バーストを受信した端末装置において同期バースト内に発生した誤りを検出するための巡回冗長検査符号（Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ−ｃｏｄｅ）を示す。

図４（ｂ）は、図３の生成部５０において生成される短縮同期バーストを示す図である。図示するごとく、短縮同期バーストは、「プリアンブル」と「ユニークワード」を含む。いいかえると、短縮同期バーストは、通常同期バーストから、「送信ＣＳ−ＩＤ」と「受信ＰＳ−ＩＤ」と「フィラーデータ」と「ＣＲＣ」を除いた信号となる。したがって、短縮同期バーストは、通常同期バーストに比べ、送信期間が大幅に短縮された信号となる。このような態様により、時刻ｔ１からｔ５までの区間は信号が存在しないため、既存の端末装置に対して干渉となることもない。

一方、短縮同期バーストには、「送信ＣＳ−ＩＤ」と「受信ＰＳ−ＩＤ」が含まれていないため、他の端末装置が誤受信する場合がある。したがって、短縮同期バーストを送信する際、基地局装置１０は、他の端末装置がこの同期バーストを誤って受信しないように、通常同期バーストとは異なるユニークワードを用いる。その際、事前通知において、短縮同期バーストに含めるユニークワードの種別を通知してもよい。このような態様により、他の端末装置に影響を与えることなく、短縮された同期バーストを使用できることとなる。

図３に戻る。調整部６０は、確認部４０によって既存の端末装置の存在が確認された場合、既存の端末装置に対する信号の信号強度を調整する。具体例を用いて説明する。図５は、図３の調整部６０における信号強度の調整例を示す図である。横軸は時間を示す。また、縦軸は信号強度を示す。ここでは、第１端末装置と第２端末装置を既存の端末装置と仮定する。また、第３端末装置は、新たに通信の開始要求を行なった端末装置と仮定する。ここで、第１端末装置に対する信号は、第１プリアンブル、第１ユニークワード、第１データ、および、第１ＣＲＣを含む。同様に、第２端末装置に対する信号は、第２プリアンブル、第２ユニークワード、第２データ、および、第２ＣＲＣを含む。また、第３端末装置に対する同期バーストは、第３プリアンブルと第３ユニークワードとを含む。

図示する調整例においては、プリアンブル領域３００と、ユニークワード領域３１０と、データ領域３２０と、ＣＲＣ領域３３０とを含む。プリアンブル領域３００は、第１プリアンブル〜第３プリアンブルを含む。また、ユニークワード領域３１０は、第１ユニークワード〜第３ユニークワードを含む。また、データ領域３２０は、第１データ〜第２データを含む。また、ＣＲＣ領域３３０は、第１ＣＲＣ〜第２ＣＲＣを含む。

プリアンブル領域３００に配置される第１〜第３プリアンブル、および、ユニークワード領域３１０に配置される第１〜第３ユニークワードの信号強度は、それぞれＰに設定される。一方、データ領域３２０に配置される第１〜第２データ、および、ＣＲＣ領域３３０に配置される第１〜第２ＣＲＣの信号強度は、それぞれ１．５Ｐに設定される。

このように、同期バーストを短縮することによって、既存の端末装置に対する送信信号のうち、短縮された時刻ｔ１からｔ５の部分の信号強度を増加できる。この増加により、既存の端末装置における受信性能を向上でき、もって、システムリソースを有効活用できる。なお、基地局装置１０における送信信号の信号強度の総和は、いずれの時刻においても、３Ｐを超えないため、信号強度を増加したことによる基地局装置１０およびシステム全体への影響はない。

なお、図５に図示するごとく、プリアンブル領域３００とユニークワード領域３１０は、通常同期バーストと短縮同期バーストの双方に配置されるため、この部分において干渉が発生する場合がある。しかしながら、誤り訂正を適用することによって、プリアンブル領域３００とユニークワード領域３１０が訂正されるため、既存の端末装置に対しての影響はほとんどない。いいかえると、短縮同期バーストを使用することによって、既存の端末装置において干渉される量を低減できるため、誤り訂正復号の効果を向上できる。

これらの構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされた通信機能のあるプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組み合わせによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。

ここで、図１の基地局装置１０の動作例について詳細に説明する。図６は、図１の基地局装置１０の動作例を示す図である。

基地局装置１０は、端末装置から通信の開始要求にかかるリンクチャネル確立要求信号を受信する（Ｓ１０）。この信号の受信に対し、基地局装置１０は、リンクチャネル割当信号を送信する（Ｓ１２）。つぎに、基地局装置１０は、Ｓ１０で受信した信号に含まれた短縮同期バースト対応フラグを確認する（Ｓ１４）。ここで、短縮同期バースト対応フラグが対応可能を示す場合（Ｓ１４のＹ）、基地局装置１０は、既存の端末装置の存在を確認する（Ｓ１６）。

既存の端末装置の存在が確認された場合（Ｓ１６のＹ）、基地局装置１０は、端末装置に対し、事前通知を実行する（Ｓ１８）。つぎに、基地局装置１０は、短縮同期バーストを生成する（Ｓ２０）。さらに、基地局装置１０は、生成された短縮同期バーストを端末装置に送信する（Ｓ２２）。さらに、基地局装置１０は、既存の端末装置に対する信号のうち、短縮同期バーストの送信が終了してから次のタイムスロットの先頭までに含まれる信号の信号電力を調整する（Ｓ２４）。

一方、短縮同期バースト対応フラグが対応不可能を示す場合（Ｓ１４のＮ）、もしくは、既存の端末装置の存在が確認されなかった場合（Ｓ１６のＮ）、基地局装置１０は、通常同期バーストを生成し（Ｓ２６）、生成された通常同期バーストを端末装置に送信する（Ｓ２８）。

本発明の実施例によれば、既存の端末装置の存在が確認された場合、生成部５０によって生成された信号を短縮して端末装置に送信することによって、短縮された時間帯においては信号が送信されないため、既存の端末装置に対する干渉を低減できる。また、短縮された信号の送信に先立って、短縮された信号を送信する旨の信号を端末装置に送信することによって、端末装置において遅延なく同期処理が実行できるため、通信開始までの所要時間を低減できる。また、短縮された信号を送信した後に、確認部４０によって存在が確認された既存の端末装置に対して送信する信号の強度を増加することによって、使用されていないリソースを有効活用できる。また、短縮同期バーストを使用することによって、既存の端末装置に干渉しうる部分を低減できるため、誤り訂正復号の効果を向上でき、既存の端末装置の受信品質を向上できる。

次に、本発明の実施形態の変形例を示す。まず概要を述べる。本発明の実施形態の変形例は、実施形態と同様に基地局装置１０に関する。本変形例における基地局装置１０は、図１、図３に示す基地局装置１０と同様の構成をとる。本発明の実施形態との違いは、制御部３０に含まれる生成部５０が生成する短縮同期バーストの態様である。なお、前述した実施形態と共通する部分については同一の符号を付して説明を簡略化する。

図７は、本発明の実施形態の変形例にかかる生成部５０における生成例を示す図である。図示するごとく、生成部５０は、「プリアンブル」と「ユニークワード」と「送信ＣＳ−ＩＤ」と「受信ＣＳ−ＩＤ」と「ＣＲＣ」を含む短縮同期バーストを生成する。本変形例における短縮同期バーストは、通常同期バーストから、「フィラーデータ」を除いた信号となる。また、本変形例における短縮同期バーストは、前述した実施形態で示した図４（ｂ）における短縮同期バーストと比べ、「送信ＣＳ−ＩＤ」と「受信ＣＳ−ＩＤ」と「ＣＲＣ」を含んでいる点が異なる。

このように短縮同期バーストに「送信ＣＳ−ＩＤ」と「受信ＣＳ−ＩＤ」を含ませることによって、端末装置における処理を軽減できる。短縮同期バーストに「ＣＲＣ」を含ませることによって、端末装置において、短縮同期バーストの誤りの有無を検査でき、同期確立に要する時間を低減できる。また、「送信ＣＳ−ＩＤ」と「受信ＣＳ−ＩＤ」により、既存の端末装置における誤受信を防止できる。このような場合、通常同期バーストと短縮同期バーストとで、ユニークワードを変える必要はない。

次に、本発明の実施形態の別の変形例を示す。まず概要を述べる。本発明の実施形態の変形例は、実施形態と同様に基地局装置１０に関する。本変形例における基地局装置１０は、図１、図３に示す基地局装置１０と同様の構成をとる。本発明の実施形態との違いは、基地局装置１０と端末装置との間に適用される通信方式がＳＤＭＡではなく、ＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）となる点である。なお、前述した実施形態と共通する部分については同一の符号を付して説明を簡略化する。

図８は、本発明の実施形態の別の変形例にかかる生成部５０における生成例を示す図である。横軸は時間を示す。また、縦軸は周波数を示す。ここでは、第１端末装置と第２端末装置と第４端末装置を既存の端末装置と仮定する。また、第３端末装置は、新たに通信の開始要求を行なった端末装置と仮定する。第１端末装置〜第４端末装置は、サブチャネル４００で代表される第１サブチャネル４００ａ〜第４サブチャネル４００ｄのそれぞれに割り当てられるものと仮定する。なお、説明の便宜上、それぞれのサブチャネル４００を連続して示したが、サブチャネル４００間にガードチャネルを含んでもよい。また、それぞれのサブチャネル４００は、複数のサブキャリアから構成されてもよい。

ここで、第１端末装置、第２端末装置、および、第４端末装置に対する信号は、それぞれ第１プリアンブル、第２プリアンブル、および、第４プリアンブルと、第１ユニークワード、第２ユニークワード、および、第４ユニークワードと、第１送信ＣＳ−ＩＤ、第２送信ＣＳ−ＩＤ、および、第４送信ＣＳ−ＩＤと、第１受信ＰＳ−ＩＤ、第２受信ＰＳ−ＩＤ、および、第４受信ＰＳ−ＩＤと、第１データ、第２データ、および、第４データと、第１ＣＲＣ、第２ＣＲＣ、および、第４ＣＲＣとを含む。また、第３端末装置に対する同期バーストは、生成部５０によって、短縮同期バーストとして生成されるため、第３プリアンブルと第３ユニークワードのみを含む。なお、便宜上、それぞれの端末装置に対する信号に含まれる情報を、それぞれの端末装置が割り当てられる周波数帯域に配置されるとして図示したが、それぞれの周波数帯域に含まれる少なくとも１以上のサブキャリアに配置されていてもよい。

図示する生成例においては、プリアンブル領域３００と、ユニークワード領域３１０と、送信ＣＳ−ＩＤ領域３４０と、受信ＰＳ−ＩＤ領域３５０と、データ領域３２０と、ＣＲＣ領域３３０とを含む。プリアンブル領域３００は、第１プリアンブル〜第４プリアンブルを含む。また、ユニークワード領域３１０は、第１ユニークワード〜第４ユニークワードを含む。また、送信ＣＳ−ＩＤ領域３４０は、第１送信ＣＳ−ＩＤ、第２送信ＣＳ−ＩＤ、および、第４送信ＣＳ−ＩＤを含む。また、受信ＰＳ−ＩＤ領域３５０は、第１受信ＰＳ−ＩＤ、第２受信ＰＳ−ＩＤ、および、第４受信ＰＳ−ＩＤを含む。また、データ領域３２０は、第１データ、第２データ、および、第４データを含む。また、ＣＲＣ領域３３０は、第１ＣＲＣ、第２ＣＲＣ、および、第４ＣＲＣを含む。

図示するごとく、新たに通信の開始要求を行なった第３端末装置においては、同期バーストを短縮することにより、時刻ｔ１からｔ５までの区間は信号が存在しないため、他の端末装置に対する信号への干渉を低減できることとなる。なお、短縮同期バーストは、送信ＣＳ−ＩＤと受信ＰＳ−ＩＤを含んでもよい。

以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、実施形態と変形例の組合わせ、もしくは、変形例同士の組合わせが可能なこと、またそうした変形例もしくは組合わせも本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

本発明の実施形態において、既存の端末装置の存在が確認されなかった場合、基地局装置１０は、通常同期バーストを送信するとして説明した。しかしながらこれに限らず、例えば、図６において、Ｓ１４のＹに示す端末装置が短縮同期バーストに対応している場合、Ｓ１６の処理を省略し、既存の端末装置の存在の有無にかかわらず、基地局装置１０は、短縮同期バーストを生成して送信するとしてもよい。この場合、Ｓ２２の処理も省略してもよい。この態様によると、基地局装置１０における処理を簡略化できる。また、送信部は、短縮同期バーストとして、プリアンブルとユニークワードを送信するとして説明した。しかしながらこれに限らず、例えば、図４（ｂ）における時刻ｔ１からｔ５の区間において、送信部は、短縮された同期信号を繰り返し送信してもよい。この場合、同期バーストの送信エネルギーを増加できるため、端末装置における同期バーストの検出確率を向上でき、同期確立処理をより早く完了できる。

また、本発明の実施形態におけるアクセス方式は、図２に示すように、空間分割多重アクセス方式を適用するとして説明した。しかしながらこれに限らず、複数の端末装置を同一時間帯で多重する他のアクセス方式、たとえば、周波数分割多重アクセス方式（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）や符号分割多重アクセス方式（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）を適用してもよい。このような場合であっても、前述した効果と同様の効果を得ることができる。

本発明の実施例に係る基地局装置の構成例を示す図である。 図１の制御部によって実現されるフレームの構造例を示す図である。 図１の制御部の構成例を示す図である。 図４（ａ）〜（ｂ）は、図３の生成部における同期バーストの第１と第２の生成例を示す図である。 図３の調整部における信号強度の調整例を示す図である。 図１の基地局装置の動作例を示す図である。 本発明の実施形態の変形例にかかる生成部における生成例を示す図である。 本発明の実施形態の別の変形例にかかる生成部における生成例を示す図である。

符号の説明

１０ 基地局装置、 １２ アンテナ、 ２０ 無線部、 ２２ 処理部、 ２４ 変復調部、 ２６ ＩＦ部、 ２８ 品質取得部、 ３０ 制御部、 ３２ 管理部、 ４０ 確認部、 ５０ 生成部、 ６０ 調整部、 ２００ 無線部側信号、 ２０２ 変復調部側信号、 ３００ プリアンブル領域、 ３１０ ユニークワード領域、 ３２０ データ領域、 ３３０ ＣＲＣ領域、 ３４０ 送信ＣＳ−ＩＤ領域、 ３５０ 受信ＰＳ−ＩＤ領域、 ４００ サブチャネル。

Claims (7)

1. 複数の端末装置を同一時間帯に多重して通信を実行する基地局装置であって、
   当該基地局装置と端末装置との間で同期を確立するための同期信号と、同期信号による同期が確立した端末装置に対するデータ信号とを生成する生成部と、
   前記生成部によって生成されたデータ信号を複数のアンテナから送信する際に、アンテナの指向性を制御し、前記生成部によって生成された同期信号を複数のアンテナから送信する際に、アンテナの指向性を制御しない送信部と、
   を備え、
   前記送信部は、同期信号を送信する際、他の端末装置に対するデータ信号であって、同期信号と同一の時間帯に多重されたデータ信号が存在しない場合、所定のデータが配置されることによって、短縮されていない同期信号を送信し、同期信号を送信する際、他の端末装置に対するデータ信号であって、同期信号と同一の時間帯に多重されたデータ信号が存在する場合、所定のデータの配置が省略されることによって、短縮された同期信号を送信することを特徴とする基地局装置。
2. 前記送信部は、短縮された同期信号を端末装置に送信する場合、当該同期信号の送信に先立って、短縮された同期信号を送信する旨を前記端末装置に通知することを特徴とする請求項１に記載の基地局装置。
3. 前記送信部は、短縮された同期信号を送信する場合、当該同期信号に多重されたデータ信号の少なくとも一部に対して、信号強度を増加することを特徴とする請求項１に記載の基地局装置。
4. 前記生成部によって生成される同期信号は、当該基地局装置との間で同期を確立させるための既知信号を少なくとも含み、
   前記送信部は、短縮された同期信号と短縮されていない同期信号とで、それぞれ異なった既知信号を使用することを特徴とする請求項１に記載の基地局装置。
5. 前記送信部は、短縮された同期信号に多重されたデータ信号の送信期間にわたって、短縮された同期信号を繰り返し送信することを特徴とする請求項１に記載の基地局装置。
6. 複数の端末装置を同一時間帯に多重して通信を実行する通信方法であって、
   基地局装置と端末装置との間で同期を確立するための同期信号と、同期信号による同期が確立した端末装置に対するデータ信号とを生成するステップと、
   生成されたデータ信号を複数のアンテナから送信する際に、アンテナの指向性を制御し、生成された同期信号を複数のアンテナから送信する際に、アンテナの指向性を制御しない送信ステップと、
   を含み、
   前記送信ステップは、同期信号を送信する際、他の端末装置に対するデータ信号であって、同期信号と同一の時間帯に多重されたデータ信号が存在しない場合、所定のデータが配置されることによって、短縮されていない同期信号を送信し、同期信号を送信する際、他の端末装置に対するデータ信号であって、同期信号と同一の時間帯に多重されたデータ信号が存在する場合、所定のデータの配置が省略されることによって、短縮された同期信号を送信することを特徴とする通信方法。
7. 複数の端末装置を同一時間帯に多重して通信を実行するためのプログラムであって、
   基地局装置と端末装置との間で同期を確立するための同期信号と、同期信号による同期が確立した端末装置に対するデータ信号とを生成するステップと、
   生成されたデータ信号を複数のアンテナから無線ネットワークを介して端末装置に送信する際に、アンテナの指向性を制御し、生成された同期信号を複数のアンテナから無線ネットワークを介して端末装置に送信する際に、アンテナの指向性を制御しない送信ステップと、
   を含み、
   前記送信ステップは、同期信号を送信する際、他の端末装置に対するデータ信号であって、同期信号と同一の時間帯に多重されたデータ信号が存在しない場合、所定のデータが配置されることによって、短縮されていない同期信号を送信し、同期信号を送信する際、他の端末装置に対するデータ信号であって、同期信号と同一の時間帯に多重されたデータ信号が存在する場合、所定のデータの配置が省略されることによって、短縮された同期信号を送信することを特徴とするコンピュータに実行させるためのプログラム。

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