JP5031633B2 - 無線通信方法、無線通信システム、基地局 - Google Patents

Description

本発明は、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing; 直交周波数分割多重）変調方式を利用して無線通信を行う無線通信方法、無線通信システム、基地局に関するものである。

近年、携帯電話やＰＨＳ（Personal Handy phone System）、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）に代表される移動局が提供されている。これらの移動局は所定距離ごとに設置された基地局に対して接続し、基地局が接続された通信網を介して通話やデータ送受信などの通信を行うことができる。

かかる無線通信システムに用いられる、デジタル信号を伝送する方式の１つに、ＯＦＤＭ変調方式がある。ＯＦＤＭ変調方式は、送信データを相互に直交する周波数が設定された複数のキャリアに分配して伝送するので、各キャリアの帯域が狭帯域となり、周波数利用効率が非常に高い。

また、ＯＦＤＭ変調方式では、図１２に示すように、送信時にＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transformation; 高速逆フーリエ変換）が行われる信号期間である有効シンボルと、この有効シンボルの後半の一部分の波形がそのままコピーされたガードインターバル５０とから構成されている。ガードインターバル５０は有効シンボル長が例えば５１２サンプルであれば、その１／８の長さである６４サンプルとなり、ＯＦＤＭシンボルの前半部分に挿入されている。ＯＦＤＭ変調方式では、このようなガードインターバル５０が挿入されることにより、マルチパスによるシンボル間干渉を許容し、マルチパス耐性を向上させている。

ところで、ＰＨＳの無線通信システムにおいては、発呼時、着呼時、及び位置登録時などに、サービスエリア内に複数配置されている基地局（ＣＳ：Cell Station）と移動局（ＰＳ：Personal Station）との間にて報知チャネル（ＢＣＣＨ：Broadcast Control CHannel）の送受信を行い、通信チャネル（ＴＣＨ：Traffic CHannel）を割り当てることにより通信が可能となる。

かかる通信チャネルを確立するには、基地局の基準タイミングに同期するよう、移動局の送信タイミングを補正する必要がある。その手順を大まかに述べると、移動局は、まず、基地局にタイミング補正用のチャネルを生成してＯＦＤＭシンボルを送信する。基地局では、受信したＯＦＤＭシンボルを用いてタイミング検出を行い、基地局の基準タイミングからのずれを移動局に知らせる。移動局は、基準タイミングからのずれを解消するように、送信タイミングを補正する。

移動局は、補正した送信タイミングにて、基地局に対し、発呼のための通信チャネル割当要求を送る。基地局はこれを受信すると、通信チャネル割当情報を移動局に送信する（例えば特許文献１〜特許文献４）。
特開２０００−６８９７２号公報 特開２０００−１３４１７６号公報 特開２０００−３１５９９１号公報 特開２００１−１１９３６８号公報

基地局では、ＯＦＤＭシンボルからガードインターバルを除去して有効シンボルとした後、ＦＦＴ（Fast Fourier Transformation; 高速フーリエ変換）を行う。タイミング検出を行うときには、さらにＩＦＦＴを行い、基地局の基準タイミングに既に同期している既知の理想的なシンボルとの相関ピークを検出する。そして、相関ピークの検出時点の、基地局の基準タイミングからのずれを、タイミング補正バーストにて移動局に送信する（図１３）。

しかし、ガードインターバル除去後にタイミング検出を行うと、ＩＦＦＴが適用される有効シンボル長の両サイドのタイミング６０に相関ピークが立ち上がることがある（図１４）。かかる場合、相関ピークを誤って検出してしまい、移動局における送信タイミングの補正量を誤ってしまうことがある。

この対策として、ガードインターバル除去前にタイミング検出を行うことも可能であるが、他の通信チャネルが混在する状態では、タイミング検出の相関値が小さくなってしまい、やはり誤検出の原因となってしまう。

本発明はこのような課題に鑑み、ＯＦＤＭ変調方式を用いた無線通信において、基地局でのタイミング検出をより確実に成功させ、移動局と基地局とが接続不能になるのを、より確実に回避可能な無線通信方法、無線通信システム、基地局を提供することを目的としている。

上述の課題を解決するために、本発明の代表的な構成は、移動局と基地局との間でＯＦＤＭ変調方式を利用して無線通信を行う無線通信方法において、基地局から移動局へ報知チャネル（Broadcast Control Channel; ＢＣＣＨ）を報知し、移動局にて、報知チャネルとフレーム同期するチャネルを生成してＯＦＤＭシンボルを基地局へ送信し、基地局のピーク検出処理として、送信されたＯＦＤＭシンボルからガードインターバルを異なる２通りのタイミングで除去して２つの有効シンボルとし、２つの有効シンボルそれぞれと、既知のシンボルとの２つの相関ピークを検出し、２つの相関ピークのうち、有効シンボルの長さより短い所定のタイミング検出範囲内で検出された一方の相関ピークの検出時点の、基地局の基準タイミングからのずれに、異なる２通りのタイミングのうち、一方の相関ピークを検出せしめた有効シンボルについてガードインターバルを除去した一方のタイミングを算入してタイミング補正量を求め、タイミング補正量をタイミング補正バーストにて移動局に送信し、移動局にて、タイミング補正量に従って送信タイミングを補正し、補正した送信タイミングにて通信チャネル割当要求を基地局に送信することを特徴とする。

従来、ガードインターバルを除去してからタイミング検出をすると、ＩＦＦＴが適用される有効シンボル長の両サイドに相関ピークが立ち上がることがあり、この場合、誤った相関ピークを検出し、タイミング検出に失敗していた。そこで、基地局は、ガードインターバルを異なる２通りのタイミングで除去して２つの相関ピークを検出し、それらのうち、所定のタイミング検出範囲内、すなわち、有効シンボル長の中央に現れる相関ピークに基づいて、移動局にタイミング補正バーストを出すこととした。

これにより移動局の送信タイミングが正しく補正され、通信チャネルが確立され、無線通信が接続される可能性が高まる。

上述の課題を解決するために、本発明の代表的な他の構成は、移動局と基地局との間でＯＦＤＭ変調方式を利用して無線通信を行う無線通信方法において、基地局から前記移動局へ報知チャネルを報知し、移動局にて、報知チャネルとフレーム同期するチャネルを生成してＯＦＤＭシンボルを前記基地局へ送信し、基地局のピーク検出処理として、送信されたＯＦＤＭシンボルからガードインターバルを除去して有効シンボルとし、有効シンボルと、異なる２通りのタイミングを有する２つの既知のシンボルとの２つの相関ピークを検出し、２つの相関ピークのうち、有効シンボルの長さより短い所定のタイミング検出範囲内で検出された一方の相関ピークの検出時点の、基地局の基準タイミングからのずれに、前記異なる２通りのタイミングのうち、一方の相関ピークを検出せしめた既知のシンボルのタイミングを算入してタイミング補正量を求め、タイミング補正量をタイミング補正バーストにて前記移動局に送信し、移動局にて、タイミング補正量に従って送信タイミングを補正し、補正した送信タイミングにて通信チャネル割当要求を前記基地局に送信することを特徴とする。

上記の構成では、基地局は、ガードインターバルを単一のタイミングで除去するが、得られた有効シンボルと、異なる２通りのタイミングを有する２つの既知のシンボルとの２つの相関ピークを検出する。そして、２つの相関ピークのうち、所定のタイミング検出範囲内、すなわち、有効シンボル長の中央に現れる相関ピークに基づいて、移動局にタイミング補正バーストを出すこととしている。

かかる構成においても、移動局の送信タイミングが正しく補正され、通信チャネルが確立され、無線通信が接続される可能性が高まる。

上述の２通りのタイミングの差分は、有効シンボルの長さより短くするとよい。有効シンボルの長さより長くなると、タイミング検出が破綻するからである。

上述の２通りのタイミングのうち一方は、基地局の基準タイミングとしてよい。ガードインターバルの除去タイミングを基地局の基準タイミングとしておけば、タイミング補正量を求める際に、ガードインターバルの除去タイミングを算入する必要がないからである。

移動局にて通信チャネル割当要求を基地局に送信しても基地局から通信チャネルが割り当てられない場合には、報知チャネルとフレーム同期する同じチャネルを再び生成してＯＦＤＭシンボルを基地局へ送信し、基地局のピーク検出処理を再び実行させるとよい。

基地局から通信チャネルが割り当てられない原因は、移動局がデッドポイントに入ったり、通信電力が弱かったりすることが考えられる。移動局がデッドポイントに入った場合などは、報知チャネルとフレーム同期するチャネルを再生成してＯＦＭＤ信号を送信すれば、すぐに基地局から通信チャネルが割り当てられる可能性が高いからである。

上述の課題を解決するために、本発明の代表的な他の構成は、移動局と基地局とを含み、これらがＯＦＤＭ変調方式を利用して無線通信を行う無線通信システムにおいて、基地局は、移動局へ報知チャネルを報知する報知部と、移動局が生成するチャネルを介して移動局から送信されたＯＦＤＭシンボルからガードインターバルを異なる２通りのタイミングで除去して２つの有効シンボルとするガードインターバル除去部と、２つの有効シンボルそれぞれと、既知のシンボルとの２つの相関ピークを検出するタイミング検出部と、２つの相関ピークのうち、有効シンボルの長さより短い所定のタイミング検出範囲内で検出された一方の相関ピークの検出時点の、基地局の基準タイミングからのずれに、異なる２通りのタイミングのうち、一方の相関ピークを検出せしめた有効シンボルについてガードインターバルを除去した一方のタイミングを算入してタイミング補正量を求め、タイミング補正量をタイミング補正バーストにて移動局に送信する相関ピーク判定部とを含み、移動局は、報知チャネルとフレーム同期するチャネルを生成してＯＦＤＭシンボルを基地局へ送信するタイミング補正チャネル生成部と、タイミング補正量に従って送信タイミングを補正する送信タイミング補正部と、補正した送信タイミングにて通信チャネル割当要求を基地局に送信する通信チャネル割当要求部とを含むことを特徴とする。

上述の課題を解決するために、本発明の代表的な他の構成は、移動局と基地局とを含み、これらがＯＦＤＭ変調方式を利用して無線通信を行う無線通信システムにおいて、基地局は、移動局へ報知チャネルを報知する報知部と、移動局が生成するチャネルを介して移動局から送信されたＯＦＤＭシンボルからガードインターバルを除去して有効シンボルとするガードインターバル除去部と、有効シンボルと、異なる２通りのタイミングを有する２つの既知のシンボルとの２つの相関ピークを検出するタイミング検出部と、２つの相関ピークのうち、有効シンボルの長さより短い所定のタイミング検出範囲内で検出された一方の相関ピークの検出時点の、基地局の基準タイミングからのずれに、異なる２通りのタイミングのうち、一方の相関ピークを検出せしめた既知のシンボルのタイミングを算入してタイミング補正量を求め、タイミング補正量をタイミング補正バーストにて移動局に送信する相関ピーク判定部とを含み、移動局は、報知チャネルとフレーム同期するチャネルを生成してＯＦＤＭシンボルを基地局へ送信するタイミング補正チャネル生成部と、タイミング補正量に従って送信タイミングを補正する送信タイミング補正部と、補正した送信タイミングにて通信チャネル割当要求を基地局に送信する通信チャネル割当要求部とを含むことを特徴とする。

上述の課題を解決するために、本発明の代表的な他の構成は、移動局とＯＦＤＭ変調方式を利用して無線通信を行う基地局において、移動局へ報知チャネルを報知する報知部と、移動局が生成するチャネルを介して移動局から送信されたＯＦＤＭシンボルからガードインターバルを異なる２通りのタイミングで除去して２つの有効シンボルとするガードインターバル除去部と、２つの有効シンボルそれぞれと、既知のシンボルとの２つの相関ピークを検出するタイミング検出部と、２つの相関ピークのうち、有効シンボルの長さより短い所定のタイミング検出範囲内で検出された一方の相関ピークの検出時点の、基地局の基準タイミングからのずれに、異なる２通りのタイミングのうち、一方の相関ピークを検出せしめた有効シンボルについてガードインターバルを除去した一方のタイミングを算入してタイミング補正量を求め、タイミング補正量をタイミング補正バーストにて移動局に送信する相関ピーク判定部とを含むことを特徴とする。

上述の課題を解決するために、本発明の代表的な他の構成は、移動局とＯＦＤＭ変調方式を利用して無線通信を行う基地局において、移動局へ報知チャネルを報知する報知部と、移動局が生成するチャネルを介して移動局から送信されたＯＦＤＭシンボルからガードインターバルを除去して有効シンボルとするガードインターバル除去部と、有効シンボルと、異なる２通りのタイミングを有する２つの既知のシンボルとの２つの相関ピークを検出するタイミング検出部と、２つの相関ピークのうち、有効シンボルの長さより短い所定のタイミング検出範囲内で検出された一方の相関ピークの検出時点の、基地局の基準タイミングからのずれに、異なる２通りのタイミングのうち、一方の相関ピークを検出せしめた既知のシンボルのタイミングを算入してタイミング補正量を求め、タイミング補正量をタイミング補正バーストにて移動局に送信する相関ピーク判定部とを含むことを特徴とする。

上述した無線通信方法における技術的思想に対応する構成要素やその説明は、当該無線通信システムおよび基地局にも適用可能である。

本発明によれば、ＯＦＤＭ変調方式を用いた無線通信において、基地局でのタイミング検出をより確実に成功させ、移動局と基地局とが接続不能になるのを、より確実に回避可能である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

移動局は通信を開始しようとするとき、基地局の基準タイミングに同期するよう、送信タイミングを補正しようとする。本実施形態では、移動局としては、ＰＨＳ端末、携帯電話、ＰＤＡ等様々な電子機器があるが、ここでは理解を容易にするためＰＨＳ端末を挙げて説明する。

図１は、本実施形態による無線通信システム１００を説明するためのシステムブロック図である。かかる無線通信システム１００は、ＰＨＳ端末１１０（１１０Ａ、１１０Ｂ）と、基地局１２０と、通信網１３０と、管理サーバ１４０とを含んで構成される。ＰＨＳ端末１１０と基地局１２０との間ではＯＦＤＭ変調方式を利用して無線通信が行われる。

無線通信システム１００では、ユーザがＰＨＳ端末１１０Ａを利用して他のＰＨＳ端末１１０Ｂに電話しようと試みた場合、すなわち、ＰＨＳ端末１１０Ａにおける発呼時及びＰＨＳ端末１１０Ｂにおける着呼時に、ユーザのＰＨＳ端末１１０Ａの操作に応じて、無線通信可能領域にある基地局１２０との無線通信が確立され、基地局１２０は、通信網１３０を介して管理サーバ１４０にＰＨＳ端末１１０Ｂとの通信接続を要求する。

ただし、ＰＨＳ端末１１０Ａと基地局１２０との無線通信が確立する前に、基地局１２０の基準タイミングに同期するよう、ＰＨＳ端末の送信タイミングを補正する必要がある。

図２および図３は、それぞれ、図１のＰＨＳ端末および基地局の詳細な構成図である。図２に示すように、ＰＨＳ端末１１０は、端末全体を制御する端末制御部２００と、端末メモリ２０２と、表示部２０４と、操作部２０６と、音声入力部２０８と、音声出力部２１０と、無線通信部２１２とを含んで構成される。

端末制御部２００は、中央処理装置（ＣＰＵ）を含む半導体集積回路によりＰＨＳ端末１１０全体を管理および制御する。端末制御部２００は、端末メモリ２０２のプログラムを用いて、ＰＨＳ端末１１０を利用した通話機能やメール配信機能も当然にして遂行する。

端末メモリ２０２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、不揮発性ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ等で構成され、端末制御部２００で処理されるプログラムや音声データ等を記憶する。

表示部２０４は、液晶ディスプレイ、ＥＬ(Electro Luminescence)、ＰＤＰ(Plasma Display Panel)等で構成され、端末メモリ２０２に記憶された、または通信網１３０を介してアプリケーション中継サーバ（図示せず）から提供される、ＷｅｂブラウザやアプリケーションのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示することができる。

操作部２０６は、キーボード、十字キー、ジョイスティック等のスイッチから構成され、ユーザの操作入力を受け付ける。

音声入力部２０８は、マイク等の音声認識装置で構成され、通話時に入力されたユーザの音声をＰＨＳ端末１１０内で処理可能な電気信号に変換する。

音声出力部２１０は、スピーカで構成され、ＰＨＳ端末１１０で受信した通話相手の音声信号を音声に変えて出力する。また、着信音や、操作部２０６の操作音、アラーム音等も出力できる。

無線通信部２１２は、ＰＨＳ電話網における基地局１２０と無線通信を行う。本実施形態では、無線通信方式として、多重化方式の一つに分類され、単位時間軸上で多数の搬送波を利用し、変調対象となる信号波の位相が隣り合う搬送波間で直交するように搬送波の帯域を一部重ね合わせて周波数帯域を有効利用する方式であるＯＦＤＭ方式を採用している。以下、ＰＨＳ端末１１０の無線通信部２１２に含まれる各部位について説明する。

（ＰＨＳ端末）
タイミング補正チャネル生成部２１４は、後に詳述する基地局１２０から報知される報知チャネルとフレーム同期するチャネルを生成してＯＦＤＭシンボルを基地局１２０へ送信する。また、送信してからの時間をタイマ２１３によって計時し、所定時間が経過してもタイミング補正バーストが基地局１２０から到来しない場合には、報知チャネルとフレーム同期する同じチャネルを生成してＯＦＤＭシンボルを基地局１２０へ送信することが可能である。

端末メモリ２０２は、タイミング補正チャネル生成部２１４が生成するチャネルの送信タイミングを記憶する。

送信タイミング補正部２１６は、チャネルを送信してから所定時間以内にタイミング補正バーストが基地局１２０から到来した場合には、タイミング補正量に従って送信タイミングを補正する。

通信チャネル割当要求部２１８は、上記の補正した送信タイミングにて通信チャネル割当要求を基地局１２０に送信する。

通信チャネルが確立した後は、ＯＦＤＭ変復調部２２０によって変復調が行われる。ＯＦＤＭ変復調部２２０は、受信したＯＦＤＭシンボルからガードインターバルを除去してＦＦＴを適用し、有効シンボルを抽出して復調するとともに、送信すべき信号を符号化し、ＩＦＦＴを適用して有効シンボルとし、さらにガードインターバルを挿入してＯＦＤＭシンボルを生成し、無線通信部２１２から送信する。

（基地局）
図３に示すように、基地局１２０は、基地局１２０全体を制御する基地局制御部３００と、無線通信部３１２とを含む。無線通信部３１２は、ＰＨＳ端末１１０へ報知チャネルを報知する報知部３１４と、ＯＦＤＭ変復調部３２０とを含む。

図４は図３のＯＦＤＭ変復調部の詳細を示すブロック図である。以下、ＯＦＤＭ変復調部３２０に含まれる各部位について説明する。

シンボル同期部３１５は、ＰＨＳ端末１１０が生成するチャネルを介してＰＨＳ端末１１０から送信されたＯＦＤＭシンボルとのシンボル同期をとる。

ガードインターバル除去部３１６は、ＯＦＤＭシンボルからガードインターバルを異なる２通りのタイミングで除去して２つの有効シンボル（図１２参照）とする。ＦＦＴ部３１７Ａ、３１７Ｂは、これら２つの有効シンボルにＦＦＴを適用する。

タイミング検出部３１８は、上記の２つの有効シンボルそれぞれと、既知のシンボルとの２つの相関ピークを検出する。相関ピーク判定部３１９は、タイミング検出部３１８で検出された２つの相関ピークのうち、有効シンボルの長さより短い所定のタイミング検出範囲（図７）内で検出された一方の相関ピークの検出時点の、基地局１２０の基準タイミングからのずれ（図１３参照）に、異なる２通りのタイミングのうち、一方の相関ピークを検出せしめた有効シンボルについてガードインターバルを除去した一方のタイミングを算入してタイミング補正量を求め、タイミング補正量をタイミング補正バーストにてＰＨＳ端末１１０に送信する。具体的には、上記のタイミング補正量をメモリ３２３に記録し、変調・符号化部３２４に転送して、タイミング補正バーストを生成させる。

なお、タイミング検出範囲は、図７に示すように、有効シンボルの両端から内側にシフトした範囲である。

これらの処理を経た有効シンボルは、復調・復号部３２２にて復調される。一方、送信すべき信号は、変調・符号化部３２４にて変調・符号化され、符号化された信号に、ＩＦＦＴ部３２６がＩＦＦＴを適用して有効シンボルとする。その後、ガードインターバル挿入部３２８が有効シンボルにガードインターバルを挿入してＯＦＤＭシンボルとし、送信する。

図５は図３のＯＦＤＭ変復調部の詳細の他の例を示すブロック図である。図４との相違点についてのみ説明すると、図５のＯＦＤＭ変復調部３２１のガードインターバル除去部３１３は、単一のタイミングでガードインターバルを除去する。そして、単一のＦＦＴ部３１７ＡがＦＦＴを適用し、ここまでは、タイミングをずらすことはしない。

図６は、図４および図５のそれぞれのタイミング検出部３１８、３２５の内部構成を示すブロック図である。図６（ａ）に示すように、図４ではガードインターバルが２通りのタイミングで除去されるため、タイミング検出部３１８には２通りの信号が入力され、それぞれ既知のシンボルＲ（ｔ）との相関をとり、ＩＦＦＴ部５００によるＩＦＦＴが適用され、ピークタイミング検出部５１０にて、２つの相関ピークが検出される。

一方、図６（ｂ）に示すように、図５ではガードインターバルが単一のタイミングで除去されるため、タイミング検出部３１８には１通りの信号が入力される。タイミング検出部３２５の特徴は、異なる２通りのタイミングを有する２通りの既知シンボルＲ（ｔ）、Ｒ（ｔ−τ）との相関ピークをとる点である。このように、既知のシンボルのタイミングをずらすことによっても、２つの相関ピークが得られる。相関ピーク判定部３１９以降の処理は、既に説明したものと同様であるため、ここでは説明を省略する。

（送信タイミングの補正）
図８および図９はＰＨＳ端末１１０の送信タイミングを補正する動作を説明するフローチャートである。図８、図９はそれぞれ、基地局１２０が、図４のＯＦＤＭ変復調部３２０、図５のＯＦＤＭ変復調部３２１を有する場合の動作を示し、これらのフローチャートにおいてＰＨＳ端末１１０の処理は「Ｐ：」で示し、基地局の処理は「基：」で示している。

図８について説明すると、まず基地局１２０からＰＨＳ端末１１０へ報知チャネルを報知する（ステップＳ４００）。すると、ＰＨＳ端末１１０にて、報知チャネルとフレーム同期するチャネルを生成してＯＦＤＭシンボルを基地局１２０へ送信する（ステップＳ４０２）。

次に基地局１２０のピーク検出処理として、ガードインターバル除去部３１６を用いて、送信されたＯＦＤＭシンボルからガードインターバルを異なる２通りのタイミングで除去して２つの有効シンボルとし（ステップＳ４０３）、ＦＦＴ部３１７Ａ、３１７ＢにてＦＦＴ処理（ステップＳ４０５Ａ、Ｓ４０５Ｂ）した後、タイミング検出部３１８を用いて、２つの有効シンボルそれぞれと、既知のシンボルとの２つの相関ピークを検出する（ステップＳ４０４）。

基地局１２０の相関ピーク判定部３１９は、２つの相関ピークのうち、有効シンボルの長さより短い所定のタイミング検出範囲（図７）内で検出された、いずれか一方の相関ピークを選択する（ステップＳ４０６）。そして、当該一方の相関ピークの検出時点の、基地局１２０の基準タイミングからのずれ（図１３）に、異なる２通りのタイミングのうち、一方の相関ピークを検出せしめた有効シンボルについてガードインターバルを除去した一方のタイミングを算入してタイミング補正量を求め、タイミング補正量をタイミング補正バーストにてＰＨＳ端末１１０に送信する（ステップＳ４０８）。

一方、２つの相関ピークのうち、いずれもがタイミング検出範囲内で検出されない場合、すなわち、相関ピークが図７のように有効シンボル長（５１２サンプル）の両サイドで検出された場合には、相関ピーク判定部３１９は、タイミング補正バーストを送信しない。

ＰＨＳ端末１１０では、ＯＦＤＭシンボルを基地局１２０へ送信してからの時間をタイマ２１３にて計時する。そして、所定時間内にタイミング補正バーストが受信されたか否かを判定し（ステップＳ４１０）、所定時間が経過してもタイミング補正バーストが基地局１２０から到来しない場合には、報知チャネルとフレーム同期する同じチャネルを生成してＯＦＤＭシンボルを基地局１２０へ送信し（ステップＳ４０２）、基地局１２０のピーク検出処理を再び実行させる。

一方、ＰＨＳ端末１１０にて、所定時間以内にタイミング補正バーストが基地局１２０から到来した場合には、タイミング補正量に従って送信タイミングを補正する（ステップＳ４１６）。そして補正した送信タイミングにて通信チャネル割当要求を基地局１２０に送信する（ステップＳ４１８）。

ガードインターバルを除去してからタイミング検出を行い、ＩＦＦＴが適用される有効シンボル長の間に相関ピークが立ち上がると、従来の方式でも、タイミング検出は成功し、通信チャネルの割当が行われる（図１５）。しかし、有効シンボル長の両サイドに相関ピークが立ち上がることがあり、この場合、誤った相関ピークを検出し、タイミング補正に誤りが生じる。その結果、通信チャネル割当要求が基地局で受信されず、通信チャネルの割当に失敗していた（図１６）。

そこで本実施形態では、図８のフローチャートに従い、図１０に示すように、基地局１２０は、ガードインターバルを異なる２通りのタイミングで除去して２つの相関ピークを検出し、それらのうち、所定のタイミング検出範囲内、すなわち、有効シンボル長の中央に現れる相関ピークに基づいて、ＰＨＳ端末１１０にタイミング補正バーストを出すこととした。

図１０に示すように、本実施形態のＰＨＳ端末１１０では、生成したタイミング補正チャネルを送信した後、基地局１２０にて２回のタイミング検出を行い、所定のタイミング検出範囲内で相関ピークが検出されれば、タイミング補正バーストがＰＨＳ端末１１０に返される。これによりＰＨＳ端末１１０の送信タイミングが正しく補正され、通信チャネルが確立され、無線通信が接続される可能性が高まる。

図８のステップＳ４０３で設定される２通りのタイミングの差分は、有効シンボルの長さ（５１２サンプル）より短い。有効シンボルの長さより長くなると、タイミング検出が破綻するからである。

２通りのタイミングの差分は、具体的には、以下のように決定してよい。すなわち、図７のデータ長（５１２サンプル）からタイミング検出範囲Ｙを減じた長さをＸとし（Ｘ＝５１２−Ｙ）、Ｘ、Ｙのうち短いほうを２通りのタイミングの差分とする。両者が等しい場合はいずれを選んでもよい。典型的には、Ｘ＝４０程度を差分として選択してよい。つまりタイミング検出範囲Ｙ＝４７０程度とする。

上述の２通りのタイミングのうち一方は、基地局１２０の基準タイミングとしてよい。ガードインターバル５０の除去タイミングを基地局１２０の基準タイミングとしておけば、タイミング補正量を求める際に、ガードインターバル５０の除去タイミングを算入する必要がないからである。

図８にて、ＰＨＳ端末１１０が通信チャネル割当要求（ステップＳ４１８）を基地局１２０に送信しても、基地局１２０から通信チャネルが割り当てられないことがある。その原因としては、ＰＨＳ端末１１０がデッドポイントに入ったり、通信電力が弱かったりするため、基地局１２０が通信チャネル割当要求を受信しなかったことが考えられる。ステップＳ４２０にて基地局１２０が通信チャネル割当要求を受信すれば当然、基地局１２０は、ＰＨＳ端末１１０に対して通信チャネルの割当（ステップＳ４２２）を行うが、受信しなければ、通信チャネルの割当を行わない。

かかる場合、本実施形態では、図１１に示すように、ＰＨＳ端末１１０は、あらかじめ、制限時間を設け、制限時間内に通信チャネルが割り当てられない場合には（ステップＳ４２４）、報知チャネルとフレーム同期する同じチャネルを再び生成してＯＦＤＭシンボルを基地局１２０へ送信する（ステップＳ４０２）。そして基地局１２０のピーク検出処理（ステップＳ４０３以降）を再び実行させる。

移動局がデッドポイントに入った場合などは、報知チャネルとフレーム同期するチャネルを再生成してＯＦＭＤ信号を送信すれば、すぐに基地局から通信チャネルが割り当てられる可能性が高いからである。（図１１）。

図１１では、ステップＳ４１０にてタイミング補正バーストが得られない場合、ならびに、ステップＳ４２４にて通信チャネルが割り当てられない場合には、報知チャネルとフレーム同期する同じチャネルを生成する（ステップＳ４０２に戻る）。しかし、これらはレアケースであるため、接続の失敗（フェイル）として、処理を終了してもよい。

次に図９について説明する。図９が図８と異なる点はステップＳ５０３、Ｓ５０５、Ｓ５０４である。基地局１２０のピーク検出処理として、ガードインターバル除去部３１３を用いて、送信されたＯＦＤＭシンボルから単一のタイミングでガードインターバルを除去して有効シンボルとし（ステップＳ５０３）、ＦＦＴ部３１７ＡにてＦＦＴ処理（ステップＳ５０５）する。その後、タイミング検出部３２５を用いて、有効シンボルと、異なる２通りのタイミングを有する２つの既知のシンボルとの２つの相関ピークを検出する（ステップＳ５０４）。これ以降の処理は図８と同様であるため、説明を省略する。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、ＯＦＤＭ変調方式を利用して無線通信を行う無線通信方法、無線通信システム、基地局に関するものである。
に適用可能である。

本実施形態による無線通信システムを説明するためのシステムブロック図である。 図１のＰＨＳ端末の詳細な構成図である。 図１の基地局の詳細な構成図である。 図３のＯＦＤＭ変復調部の詳細を示すブロック図である。 図３のＯＦＤＭ変復調部の詳細の他の例を示すブロック図である。 図４および図５のそれぞれのタイミング検出部の内部構成を示すブロック図である。 図４のタイミング検出部が設定するタイミング検出範囲を示す図である。 図２のＰＨＳ端末の送信タイミングを補正する動作を説明するフローチャートである。 図２のＰＨＳ端末の送信タイミングを補正する他の動作を説明するフローチャートである。 図８または図９において、２回目のタイミング補正チャネルの生成によって通信チャネルの割当に成功したシーケンス図である。 図８または図９において、通信チャネル割当がなされない場合に、直前に生成したタイミング補正チャネルを再生成することによって通信チャネルの割当に成功したシーケンス図である。 ＯＦＤＭ変調方式において用いられるＯＦＤＭシンボルの構成を示す図である。 図４のタイミング検出部にて相関ピークがタイミング検出範囲内で検出された場合を示す図である。 図４のタイミング検出部にて相関ピークがタイミング検出範囲外で検出された場合を示す図である。 従来技術において通信チャネル割当に成功した場合のシーケンス図である。 従来技術において通信チャネル割当に失敗した場合のシーケンス図である。

符号の説明

５０ …ガードインターバル、１００ …無線通信システム、１１０Ａ、１１０Ｂ …ＰＨＳ端末、１２０ …基地局、１４０ …管理サーバ、２００ …端末制御部、２０２ …端末メモリ、２１４ …タイミング補正チャネル生成部、２１６ …送信タイミング補正部、２１８ …通信チャネル割当要求部、２２０ …ＯＦＤＭ変復調部、３１４ …報知部、３１５ …シンボル同期部、３１６ …ガードインターバル除去部、３１７Ａ、３１７Ｂ …ＦＦＴ部、３１８ …タイミング検出部、３１９ …相関ピーク判定部、３２０ …ＯＦＤＭ変復調部、３２２ …復調・復号部、３２４ …変調・符号化部、３２６ …ＩＦＦＴ部、３２８ …ガードインターバル挿入部

Claims (9)

1. 移動局と基地局との間でＯＦＤＭ変調方式を利用して無線通信を行う無線通信方法において、
   前記基地局から前記移動局へ報知チャネルを報知し、
   前記移動局にて、
   前記報知チャネルとフレーム同期するチャネルを生成してＯＦＤＭシンボルを前記基地局へ送信し、
   前記基地局のピーク検出処理として、
   前記送信されたＯＦＤＭシンボルからガードインターバルを異なる２通りのタイミングで除去して２つの有効シンボルとし、該２つの有効シンボルそれぞれと、既知のシンボルとの２つの相関ピークを検出し、該２つの相関ピークのうち、有効シンボルの長さより短い所定のタイミング検出範囲内で検出された一方の相関ピークの検出時点の、基地局の基準タイミングからのずれに、前記異なる２通りのタイミングのうち、該一方の相関ピークを検出せしめた有効シンボルについてガードインターバルを除去した一方のタイミングを算入してタイミング補正量を求め、該タイミング補正量をタイミング補正バーストにて前記移動局に送信し、
   前記移動局にて、
   前記タイミング補正量に従って送信タイミングを補正し、
   前記補正した送信タイミングにて通信チャネル割当要求を前記基地局に送信することを特徴とする無線通信方法。
2. 移動局と基地局との間でＯＦＤＭ変調方式を利用して無線通信を行う無線通信方法において、
   前記基地局から前記移動局へ報知チャネルを報知し、
   前記移動局にて、
   前記報知チャネルとフレーム同期するチャネルを生成してＯＦＤＭシンボルを前記基地局へ送信し、
   前記基地局のピーク検出処理として、
   前記送信されたＯＦＤＭシンボルからガードインターバルを除去して有効シンボルとし、該有効シンボルと、異なる２通りのタイミングを有する２つの既知のシンボルとの２つの相関ピークを検出し、該２つの相関ピークのうち、有効シンボルの長さより短い所定のタイミング検出範囲内で検出された一方の相関ピークの検出時点の、基地局の基準タイミングからのずれに、前記異なる２通りのタイミングのうち、該一方の相関ピークを検出せしめた既知のシンボルのタイミングを算入してタイミング補正量を求め、該タイミング補正量をタイミング補正バーストにて前記移動局に送信し、
   前記移動局にて、
   前記タイミング補正量に従って送信タイミングを補正し、
   前記補正した送信タイミングにて通信チャネル割当要求を前記基地局に送信することを特徴とする無線通信方法。
3. 前記２通りのタイミングの差分は、前記有効シンボルの長さより短いことを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信方法。
4. 前記２通りのタイミングのうち一方は、前記基地局の基準タイミングであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の無線通信方法。
5. 前記移動局にて通信チャネル割当要求を前記基地局に送信しても前記基地局から通信チャネルが割り当てられない場合には、前記報知チャネルとフレーム同期するチャネルを再び生成してＯＦＤＭシンボルを該基地局へ送信し、前記基地局のピーク検出処理を再び実行させることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の無線通信方法。
6. 移動局と基地局とを含み、これらがＯＦＤＭ変調方式を利用して無線通信を行う無線通信システムにおいて、
   前記基地局は、
   前記移動局へ報知チャネルを報知する報知部と、
   前記移動局が生成するチャネルを介して該移動局から送信されたＯＦＤＭシンボルからガードインターバルを異なる２通りのタイミングで除去して２つの有効シンボルとするガードインターバル除去部と、
   前記２つの有効シンボルそれぞれと、既知のシンボルとの２つの相関ピークを検出するタイミング検出部と、
   前記２つの相関ピークのうち、有効シンボルの長さより短い所定のタイミング検出範囲内で検出された一方の相関ピークの検出時点の、基地局の基準タイミングからのずれに、前記異なる２通りのタイミングのうち、該一方の相関ピークを検出せしめた有効シンボルについてガードインターバルを除去した一方のタイミングを算入してタイミング補正量を求め、該タイミング補正量をタイミング補正バーストにて前記移動局に送信する相関ピーク判定部とを含み、
   前記移動局は、
   前記報知チャネルとフレーム同期するチャネルを生成してＯＦＤＭシンボルを前記基地局へ送信するタイミング補正チャネル生成部と、
   前記タイミング補正量に従って送信タイミングを補正する送信タイミング補正部と、
   前記補正した送信タイミングにて通信チャネル割当要求を前記基地局に送信する通信チャネル割当要求部とを含むことを特徴とする無線通信システム。
7. 移動局と基地局とを含み、これらがＯＦＤＭ変調方式を利用して無線通信を行う無線通信システムにおいて、
   前記基地局は、
   前記移動局へ報知チャネルを報知する報知部と、
   前記移動局が生成するチャネルを介して該移動局から送信されたＯＦＤＭシンボルからガードインターバルを除去して有効シンボルとするガードインターバル除去部と、
   前記有効シンボルと、異なる２通りのタイミングを有する２つの既知のシンボルとの２つの相関ピークを検出するタイミング検出部と、
   前記２つの相関ピークのうち、有効シンボルの長さより短い所定のタイミング検出範囲内で検出された一方の相関ピークの検出時点の、基地局の基準タイミングからのずれに、前記異なる２通りのタイミングのうち、該一方の相関ピークを検出せしめた既知のシンボルのタイミングを算入してタイミング補正量を求め、該タイミング補正量をタイミング補正バーストにて前記移動局に送信する相関ピーク判定部とを含み、
   前記移動局は、
   前記報知チャネルとフレーム同期するチャネルを生成してＯＦＤＭシンボルを前記基地局へ送信するタイミング補正チャネル生成部と、
   前記タイミング補正量に従って送信タイミングを補正する送信タイミング補正部と、
   前記補正した送信タイミングにて通信チャネル割当要求を前記基地局に送信する通信チャネル割当要求部とを含むことを特徴とする無線通信システム。
8. 移動局とＯＦＤＭ変調方式を利用して無線通信を行う基地局において、
   前記移動局へ報知チャネルを報知する報知部と、
   前記移動局が生成するチャネルを介して該移動局から送信されたＯＦＤＭシンボルからガードインターバルを異なる２通りのタイミングで除去して２つの有効シンボルとするガードインターバル除去部と、
   前記２つの有効シンボルそれぞれと、既知のシンボルとの２つの相関ピークを検出するタイミング検出部と、
   前記２つの相関ピークのうち、有効シンボルの長さより短い所定のタイミング検出範囲内で検出された一方の相関ピークの検出時点の、基地局の基準タイミングからのずれに、前記異なる２通りのタイミングのうち、該一方の相関ピークを検出せしめた有効シンボルについてガードインターバルを除去した一方のタイミングを算入してタイミング補正量を求め、該タイミング補正量をタイミング補正バーストにて前記移動局に送信する相関ピーク判定部とを含むことを特徴とする基地局。
9. 移動局とＯＦＤＭ変調方式を利用して無線通信を行う基地局において、
   前記移動局へ報知チャネルを報知する報知部と、
   前記移動局が生成するチャネルを介して該移動局から送信されたＯＦＤＭシンボルからガードインターバルを除去して有効シンボルとするガードインターバル除去部と、
   前記有効シンボルと、異なる２通りのタイミングを有する２つの既知のシンボルとの２つの相関ピークを検出するタイミング検出部と、
   前記２つの相関ピークのうち、有効シンボルの長さより短い所定のタイミング検出範囲内で検出された一方の相関ピークの検出時点の、基地局の基準タイミングからのずれに、前記異なる２通りのタイミングのうち、該一方の相関ピークを検出せしめた既知のシンボルのタイミングを算入してタイミング補正量を求め、該タイミング補正量をタイミング補正バーストにて前記移動局に送信する相関ピーク判定部とを含むことを特徴とする基地局。

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