以下に、本発明にかかる無線通信システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態1.
図1は、本実施の形態に係る無線通信システムの構成例を示す図である。無線通信システムは、基地局1a、1bと、移動局3と、から構成される。基地局1aは、アンテナ2aを備え、アンテナ2aで信号を送受信可能な通信エリア10aを構成する。基地局1bは、アンテナ2bを備え、アンテナ2bで信号を送受信可能な通信エリア10bを構成する。
ここで、図1に示す無線通信システムにおいて、通信エリア10aと通信エリア10bが重複する通信エリアを通信エリア11aとし、通信エリア10aにおいて通信エリア10bと重複しない通信エリアを通信エリア12aとし、通信エリア10bにおいて通信エリア10aと重複しない通信エリアを通信エリア12bとする。
移動局3は、アンテナ4を備え、図1に示す各通信エリアを移動可能とする。なお、図1では移動局3を1つとしているが、複数にすることも可能である。
つぎに、通信エリア12a、通信エリア11a、通信エリア12bにおいて、移動局3がアンテナ4で受信する信号の周波数スペクトルについて説明する。図2は、本実施の形態において移動局3が受信する信号の周波数スペクトルを示す図である。ここで、基地局1a、1bから移動局3へは、インターネット等の移動局3宛ての個別のユーザデータと、高い信頼性が求められる制御データを多重した信号を伝送しているものとする。
図2(a)は、通信エリア12aにおいて、移動局3がアンテナ4を用いて受信する信号の周波数スペクトルを示す。図2(a)に示す周波数スペクトルは、基地局1bとは異なる直交する符号により拡散され基地局1aのアンテナ2aから送信される制御データの周波数スペクトル131aと、基地局1aのアンテナ2aから送信される拡散されていないユーザデータの周波数スペクトル132aと、である。移動局3は、この2つの周波数スペクトルから構成される信号を受信する。
制御データは、例えば、基地局1aまたは基地局1bの送信信号を受信するために必要な情報などである。移動局3は、基地局1aにて拡散した直交する符号を用いて逆拡散することにより、基地局1aからの制御データを復号することができる。なお、移動局3は、逆拡散することなくユーザデータを復号することができる。
移動局3では、逆拡散に用いる直交する符号を取得する方法として、例えば、自局が基地局1aと通信を開始する際のエントリー処理において、基地局1aから通知を受ける方法がある。他の方法として、移動局3は、自局の位置に基づいて、逆拡散に用いる直交する符号を決定することも可能である。いずれの方法でもよく、また、これらの方法に限定するものではない。
図2(b)は、通信エリア11aにおいて、移動局3がアンテナ4を用いて受信する信号の周波数スペクトルを示す。この通信エリア11aでは、移動局3は、基地局1aのアンテナ2aから送信される信号、および基地局1bのアンテナ2bから送信される信号、の2つの信号を同時に受信する。
図2(b)に示す周波数スペクトルは、基地局1aにおいて基地局1bとは異なる直交する符号によって拡散され、アンテナ2aから送信される制御データの周波数スペクトル131aと、基地局1bにおいて基地局1aとは異なる直交する符号によって拡散され、アンテナ2bから送信される制御データの周波数スペクトル131bと、基地局1aのアンテナ2aから送信される拡散されていないユーザデータの周波数スペクトル132aと、基地局1bのアンテナ2bから送信される拡散されていないユーザデータの周波数スペクトル132bと、である。移動局3は、この4つの周波数スペクトルから構成される重畳された信号を受信する。
なお、周波数スペクトル132bで示されるユーザデータは、通信エリア10b内にある図示しない移動局3宛のユーザデータである。
移動局3は、通信エリアが重複する通信エリア11aでは、周波数スペクトル132aで示されるユーザデータの信号については周波数スペクトル132bで示されるユーザデータの信号と干渉することから復号することができない。一方、周波数スペクトル132aで示される制御データ、および周波数スペクトル132bで示される制御データについては、異なる直交する符合で拡散されているため、移動局3は、それぞれの制御データを復号することができる。
なお、移動局3では、基地局1aのときと同様、逆拡散に用いる直交する符号を、自局が基地局1bと通信を開始する際のエントリー処理において、基地局1bから通知を受けることができる。または、前述のように他の方法を用いてもよい。
図2(c)は、通信エリア12bにおいて、移動局3がアンテナ4を用いて受信する信号の周波数スペクトルを示す。図2(c)に示す周波数スペクトルは、基地局1aとは異なる直交する符号により拡散され基地局1bのアンテナ2bから送信される制御データの周波数スペクトル131bと、基地局1bのアンテナ2bから送信される拡散されていないユーザデータの周波数スペクトル132bと、である。移動局3は、この2つの周波数スペクトルから構成される信号を受信する。
移動局3は、基地局1bにて拡散した直交する符号を用いて逆拡散することにより、制御データを復号することができる。なお、移動局3は、逆拡散することなくユーザデータを復号することができる。
このように、制御データを隣接する基地局間で直交する符号を用いて拡散し、同一の周波数を用いて複数の通信エリアを構成する場合において、通信エリアを移動する移動局3は、制御データを受信し続け、各基地局との接続を継続することが可能である。
なお、直交する符号による拡散は、時間軸、周波数軸、または周波数軸と時間軸との両方に拡散するようにしてもよい。
また、基地局数が2つの場合について説明したが、これに限定するものではない。3つ以上の基地局を用いる場合についても適用可能である。
また、通信エリア11aにおいて、移動局3は、各基地局から通知を受けた全ての直交する符号を用いて逆拡散をすることも可能である。また、ユーザデータの復号結果が、ユーザデータに付加されたCRC(Cyclic Redundancy Check)等で誤りと判定された場合、または誤りが多いと判定された場合に、各基地局から通知を受けた全ての直交する符号もしくはその一部を用いて逆拡散してもよい。
以上説明したように、本実施の形態では、ユーザデータと制御データを多重して伝送する無線通信システムにおいて、隣接する基地局が、同一の周波数においてそれぞれ異なる直交する符号を用いて制御データを拡散、すなわち符号により制御データを直交化し、ユーザデータは制御データに干渉しない時間、周波数に配置して送信する。そして、少なくとも一部が重複する通信エリアにいる移動局が、受信した制御データを拡散のときに用いられた符合で逆拡散し、復号することとした。これにより、移動局は、干渉することなく基地局からの制御データを受信し続けることができる。
実施の形態2.
本実施の形態では、周波数により制御データを直交させる場合について説明する。実施の形態1と異なる部分について説明する。
無線通信システムの構成は、実施の形態1(図1参照)と同様である。図3は、本実施の形態において移動局3が受信する信号の周波数スペクトルを示す図である。
図3(a)は、通信エリア12aにおいて、移動局3がアンテナ4を用いて受信する信号の周波数スペクトルを示す。図3(a)に示す周波数スペクトルは、基地局1aのアンテナ2aから送信される制御データの周波数スペクトル133aと、基地局1aのアンテナ2aから送信されるユーザデータの周波数スペクトル134aと、である。移動局3は、この2つの周波数スペクトルから構成される信号を受信する。そして、移動局3は、受信した信号の制御データおよびユーザデータを復号する。
図3(b)は、通信エリア11aにおいて、移動局3がアンテナ4を用いて受信する信号の周波数スペクトルを示す。この通信エリア11aでは、移動局3は、基地局1aのアンテナ2aから送信される信号、および基地局1bのアンテナ2bから送信される信号、の2つの信号を同時に受信する。
図3(b)に示す周波数スペクトルは、基地局1aのアンテナ2aから送信される制御データの周波数スペクトル133aと、基地局1bにおいて基地局1aとは異なる直交する周波数でアンテナ2bから送信される制御データの周波数スペクトル133bと、基地局1aのアンテナ2aから送信されるユーザデータの周波数スペクトル134aと、基地局1bのアンテナ2bから送信されるユーザデータの周波数スペクトル134bと、である。移動局3は、この4つの周波数スペクトルから構成される重畳された信号を受信する。
なお、周波数スペクトル134bで示されるユーザデータは、通信エリア10b内にある図示しない移動局3宛のユーザデータである。
移動局3は、通信エリアが重複する通信エリア11aでは、周波数スペクトル134aで示されるユーザデータの信号については周波数スペクトル134bで示されるユーザデータの信号と干渉することから復号することができない。一方、周波数スペクトル133aで示される制御データ、および周波数スペクトル133bで示される制御データについては、異なる直交する周波数のため、移動局3は、それぞれの制御データを復号することができる。
図3(c)は、通信エリア12bにおいて、移動局3がアンテナ4を用いて受信する信号の周波数スペクトルを示す。図3(c)に示す周波数スペクトルは、基地局1aとは異なる直交する周波数で基地局1bのアンテナ2bから送信される制御データの周波数スペクトル133bと、基地局1bのアンテナ2bから送信されるユーザデータの周波数スペクトル134bと、である。移動局3は、この2つの周波数スペクトルから構成される信号を受信する。そして、移動局3は、受信した信号の制御データおよびユーザデータを復号する。
以上説明したように、本実施の形態では、各基地局が、制御データを周波数により直交化して伝送することにより、移動局3は、重複する通信エリアにおいて、干渉することなく制御データを受信することができる。この場合においても、通信エリアを移動する移動局3は、基地局からの制御データを干渉することなく受信し続けることができ、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
実施の形態3.
本実施の形態では、時間により制御データを直交させる場合について説明する。実施の形態1と異なる部分について説明する。
無線通信システムの構成は、実施の形態1(図1参照)と同様である。図4は、本実施の形態において移動局3が受信する受信信号を周波数対時間で表した図である。
図4(a)は、通信エリア12aにおいて、移動局3がアンテナ4を用いて受信する受信信号を示す。図4(a)に示す受信信号は、基地局1aのアンテナ2aから送信される制御データの受信信号135aと、基地局1aのアンテナ2aから送信されるユーザデータの受信信号136aと、である。移動局3は、この2つの受信信号から構成される受信信号を受信する。そして、移動局3は、受信信号の制御データおよびユーザデータを復号する。
図4(b)は、通信エリア11aにおいて、移動局3がアンテナ4を用いて受信する受信信号を示す。この通信エリア11aでは、移動局3は、基地局1aのアンテナ2aから送信される信号、および基地局1bのアンテナ2bから送信される信号、の2つの信号を同時に受信する。
図4(b)に示す受信信号は、基地局1aのアンテナ2aから送信される制御データの受信信号135aと、基地局1bにおいて基地局1aとは異なる直交する時間でアンテナ2bから送信される制御データの受信信号135bと、基地局1aのアンテナ2aから送信されるユーザデータ136aと基地局1bのアンテナ2bから送信されるユーザデータ136bが重畳された受信信号137と、である。移動局3は、この3つの受信信号から構成される重畳された受信信号を受信する。
移動局3は、通信エリアが重複する通信エリア11aでは、ユーザデータの信号は重畳されて干渉することから復号することができない。一方、受信信号135aで示される制御データ、および受信信号135bで示される制御データについては、異なる直交する時間のため、移動局3は、それぞれの制御データを復号することができる。
図4(c)は、通信エリア12bにおいて、移動局3がアンテナ4を用いて受信する受信信号を示す。図4(c)に示す受信信号は、基地局1aとは異なる直交する時間で基地局1bのアンテナ2bから送信される制御データの受信信号135bと、基地局1bのアンテナ2bから送信されるユーザデータの受信信号136bと、である。移動局3は、この2つの受信信号から構成される受信信号を受信する。そして、移動局3は、受信した受信信号の制御データおよびユーザデータを復号する。
なお、受信信号136bで示されるユーザデータは、通信エリア10b内にある図示しない移動局3宛のユーザデータである。
以上説明したように、本実施の形態では、各基地局が、制御データを時間により直交化して伝送することにより、移動局3は、重複する通信エリアにおいて、干渉することなく制御データを受信することができる。この場合においても、通信エリアを移動する移動局3は、基地局からの制御データを干渉することなく受信し続けることができ、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
なお、実施の形態1〜3で直交化した制御データについて説明したが、1つの項目で直交化するのみならず、2つ以上の項目で直交化してもよい。例えば、符号、時間、周波数のうち2つ以上を組み合わせて用いることも可能である。
実施の形態4.
本実施の形態では、実施の形態1において通信エリアを拡大する場合について説明する。実施の形態1と異なる部分について説明する。
図5は、本実施の形態に係る無線通信システムの構成例を示す図である。無線通信システムは、上位局20a、20bと、ネットワーク21a、21bと、基地局1c、1d、1e、1f、1g、1hと、移動局3と、から構成される。上位局20aは、ネットワーク21aで基地局1c、1d,1eと接続し、各基地局が送信する信号の帯域等を制御する。上位局20bは、ネットワーク21bで基地局1f、1g、1hと接続し、各基地局が送信する信号の帯域等を制御する。
基地局1cは、アンテナ2cを備え、アンテナ2cで信号を送受信可能な通信エリア10cを構成する。基地局1dは、アンテナ2dを備え、アンテナ2dで信号を送受信可能な通信エリア10dを構成する。基地局1eは、アンテナ2eを備え、アンテナ2eで信号を送受信可能な通信エリア10eを構成する。基地局1fは、アンテナ2fを備え、アンテナ2fで信号を送受信可能な通信エリア10fを構成する。基地局1gは、アンテナ2gを備え、アンテナ2gで信号を送受信可能な通信エリア10gを構成する。基地局1hは、アンテナ2hを備え、アンテナ2hで信号を送受信可能な通信エリア10hを構成する。
ここで、図5に示す無線通信システムにおいて、通信エリア10cと通信エリア10dが重複する通信エリアを通信エリア11cとし、通信エリア10dと通信エリア10eが重複する通信エリアを通信エリア11dとし、通信エリア10eと通信エリア10fが重複する通信エリアを通信エリア11eとし、通信エリア10fと通信エリア10gが重複する通信エリアを通信エリア11fとし、通信エリア10gと通信エリア10hが重複する通信エリアを通信エリア11gとする。
また、通信エリア10cにおいて通信エリア10dと重複しない通信エリアを通信エリア12cとし、通信エリア10dにおいて通信エリア10cおよび通信エリア10eと重複しない通信エリアを通信エリア12dとし、通信エリア10eにおいて通信エリア10dおよび通信エリア10fと重複しない通信エリアを通信エリア12eとし、通信エリア10fにおいて通信エリア10eおよび通信エリア10gと重複しない通信エリアを通信エリア12fとし、通信エリア10gにおいて通信エリア10fおよび通信エリア10hと重複しない通信エリアを通信エリア12gとし、通信エリア10hにおいて通信エリア10gと重複しない通信エリアを通信エリア12hとする。
移動局3は、アンテナ4を備え、図5に示す各通信エリアを移動可能とする。図5では移動局3を1つとしているが、複数にすることも可能である。
つぎに、各基地局が送信する信号の周波数スペクトルについて説明する。図6は、本実施の形態において各基地局が送信する信号の周波数スペクトルを示す図である。
図6(a)は、通信エリア10cにおいて、基地局1cがアンテナ2cを用いて送信する信号の周波数スペクトルを示す。図6(a)に示す周波数スペクトルは、拡散されていない制御データの周波数スペクトル138aと、拡散されていないユーザデータの周波数スペクトル139aと、である。基地局1cは、この2つの周波数スペクトルから構成される信号を送信する。
図6(b)は、通信エリア10dにおいて、基地局1dがアンテナ2dを用いて送信する信号の周波数スペクトルを示す。図6(b)に示す周波数スペクトルは、拡散されていない制御データの周波数スペクトル138aと、拡散されていないユーザデータの周波数スペクトル141aと、である。基地局1dは、この2つの周波数スペクトルから構成される信号を送信する。
図6(c)は、通信エリア10eにおいて、基地局1eがアンテナ2eを用いて送信する信号の周波数スペクトルを示す。図6(c)に示す周波数スペクトルは、拡散された制御データの周波数スペクトル142aと、拡散されていないユーザデータの周波数スペクトル143aと、である。基地局1eは、この2つの周波数スペクトルから構成される信号を送信する。
図6(d)は、通信エリア10fにおいて、基地局1fがアンテナ2fを用いて送信する信号の周波数スペクトルを示す。図6(d)に示す周波数スペクトルは、拡散された制御データの周波数スペクトル144bと、拡散されていないユーザデータの周波数スペクトル145bと、である。基地局1fは、この2つの周波数スペクトルから構成される信号を送信する。
図6(e)は、通信エリア10gにおいて、基地局1gがアンテナ2gを用いて送信する信号の周波数スペクトルを示す。図6(e)に示す周波数スペクトルは、拡散されていない制御データの周波数スペクトル146bと、拡散されていないユーザデータの周波数スペクトル147bと、である。基地局1gは、この2つの周波数スペクトルから構成される信号を送信する。
図6(f)は、通信エリア10hにおいて、基地局1hがアンテナ2hを用いて送信する信号の周波数スペクトルを示す。図6(f)に示す周波数スペクトルは、拡散されていない制御データの周波数スペクトル146bと、拡散されていないユーザデータの周波数スペクトル149bと、である。基地局1hは、この2つの周波数スペクトルから構成される信号を送信する。
ここで、上位局20aからネットワーク21aを介して制御される基地局1c、1d、1eは、同一の制御データを各アンテナから送信する。また、上位局20bからネットワーク21bを介して制御される基地局1f、1g、1hは、同一の制御データを各アンテナから送信する。ただし、基地局1e、1fは、それぞれ制御データを異なる直交する符号により拡散する。
図6(c)に示すように、基地局1eでは、制御データを周波数軸方向に拡散するため、基地局1c、1dから送信される制御データの周波数スペクトル138aと比較して、広い周波数スペクトル142aが必要である。同様に、図6(d)に示すように、基地局1fでは、制御データを周波数軸方向に拡散するため、基地局1g、1hから送信される制御データの周波数スペクトル146bと比較して、広い周波数スペクトル144bが必要である。なお、ここでは制御データを周波数軸方向に拡散しているが、時間軸、周波数軸、または周波数軸と時間軸との両方に拡散するようにしてもよい。
移動局3は、通信エリアが重複する通信エリア11cでは、図6(a)および図6(b)で示される周波数スペクトルの信号が重畳された信号を受信し、受信した周波数スペクトル138aの信号から制御データを復調することができる。
また、移動局3は、通信エリアが重複する通信エリア11dでは、図6(b)および図6(c)で示される周波数スペクトルの信号が重畳された信号を受信し、受信した周波数スペクトル138aの信号から制御データを復調することができる。または、受信した周波数スペクトル142aの信号を逆拡散した信号から、制御データを復調することができる。逆拡散する方法については、実施の形態1と同様である。
また、移動局3は、通信エリアが重複する通信エリア11eでは、図6(c)および図6(d)で示される周波数スペクトルの信号が重畳された信号を受信し、受信した周波数スペクトル142aの信号および周波数スペクトル144bの信号を逆拡散した信号から、制御データを復調することができる。
また、移動局3は、通信エリアが重複する通信エリア11fでは、図6(d)および図6(e)で示される周波数スペクトルの信号が重畳された信号を受信し、受信した周波数スペクトル146bの信号から制御データを復調することができる。または、受信した周波数スペクトル144bの信号を逆拡散した信号から、制御データを復調することができる。
また、移動局3は、通信エリアが重複する通信エリア11gでは、図6(e)および図6(f)で示される周波数スペクトルの信号が重畳された信号を受信し、受信した周波数スペクトル146bの信号から制御データを復調することができる。
なお、図6(a)〜(f)で示される周波数スペクトルにおいて、各基地局から送信されるユーザデータは、重複する上記の通信エリアにおいて、制御データと干渉しないように周波数が割り当てられている。
以上説明したように、本実施の形態では、制御データをそれぞれ異なる符号で拡散して直交化する基地局が、制御データを拡散しないで送信する基地局と上位局を介してネットワークを構成することとした。これにより、実施の形態1の効果に加えて、実施の形態1よりも同一制御データが送信される通信エリアを拡大することができる。
なお、図5に示す無線通信システムにおいて、通信エリアが基地局1cと重複し、基地局1dと重複しないように配置してネットワーク21aに接続した基地局(図示せず)において、図6(a)に示す周波数スペクトルの信号を送信することにより、制御データを復調可能な通信エリアを更に拡大することができる。同様に、通信エリアが基地局1hと重複し、基地局1gと重複しないように配置してネットワーク21bに接続した基地局(図示せず)において、図6(f)に示す周波数スペクトルの信号を送信することにより、制御データを復調可能な通信エリアを更に拡大することができる。
なお、本実施の形態で用いた周波数スペクトル、周波数配置、基地局の構成は一例であり、他の周波数スペクトル、周波数配置、基地局の構成にすることも可能である。
実施の形態5.
本実施の形態では、実施の形態2において通信エリアを拡大する場合について説明する。実施の形態2、4と異なる部分について説明する。
無線通信システムの構成は、実施の形態4(図5参照)と同様である。図7は、本実施の形態において各基地局が送信する信号の周波数スペクトルを示す図である。
図7(a)は、通信エリア10cにおいて基地局1cがアンテナ2cを用いて送信する信号、および通信エリア10dにおいて基地局1dがアンテナ2dを用いて送信する信号、の周波数スペクトルを示す。図7(a)に示す周波数スペクトルは、制御データの周波数スペクトル150aと、ユーザデータの周波数スペクトル151aと、である。基地局1c、1dは、この2つの周波数スペクトルから構成される信号を送信する。
図7(b)は、通信エリア10eにおいて基地局1eがアンテナ2eを用いて送信する信号の周波数スペクトルを示す。図7(b)に示す周波数スペクトルは、制御データの周波数スペクトル150aと、ユーザデータの周波数スペクトル153aと、である。基地局1eは、この2つの周波数スペクトルから構成される信号を送信する。
図7(c)は、通信エリア10fにおいて基地局1fがアンテナ2fを用いて送信する信号の周波数スペクトルを示す。図7(c)に示す周波数スペクトルは、制御データの周波数スペクトル154bと、ユーザデータの周波数スペクトル155bと、である。基地局1fは、この2つの周波数スペクトルから構成される信号を送信する。
図7(d)は、通信エリア10gにおいて基地局1gがアンテナ2gを用いて送信する信号、および通信エリア10hにおいて基地局1hがアンテナ2hを用いて送信する信号、の周波数スペクトルを示す。図7(d)に示す周波数スペクトルは、制御データの周波数スペクトル154bと、ユーザデータの周波数スペクトル157b、158bと、である。基地局1g、1hは、この3つの周波数スペクトルから構成される信号を送信する。
図7(a)〜(d)において、制御データの周波数スペクトル150aと周波数スペクトル154bは直交する周波数に配置されている。また、ユーザデータは、隣接する基地局間で制御データと直交する周波数に配置されている。
そのため、移動局3は、重複する通信エリア11eにおいて、図7(b)、(c)に示される周波数スペクトルの信号を受信する場合に、周波数スペクトル150aおよび周波数スペクトル154bの制御データを干渉することなく受信し、復号することができる。
以上説明したように、本実施の形態では、制御データをそれぞれ異なる周波数で直交化する基地局が、制御データを周波数で直交しないで送信する基地局と上位局を介してネットワークを構成することとした。これにより、実施の形態2の効果に加えて、実施の形態2よりも同一制御データが送信される通信エリアを拡大することができる。
なお、実施の形態4と同様、図5に示す無線通信システムにおいて、通信エリアが基地局1cと重複し、基地局1dと重複しないように配置してネットワーク21aに接続した基地局(図示せず)において、図7(a)に示す周波数スペクトルの信号を送信することにより、制御データを復調可能な通信エリアを更に拡大することができる。同様に、通信エリアが基地局1hと重複し、基地局1gと重複しないように配置してネットワーク21bに接続した基地局(図示せず)において、図7(d)に示す周波数スペクトルの信号を送信することにより、制御データを復調可能な通信エリアを更に拡大することができる。
実施の形態6.
本実施の形態では、実施の形態5と同様、直交した周波数を用いて通信エリアを拡大する場合の異なる方法について説明する。実施の形態2、4、5と異なる部分について説明する。
無線通信システムの構成は、実施の形態4、5(図5参照)と同様である。図8は、本実施の形態において各基地局が送信する信号の周波数スペクトルを示す図である。
図8(a)は、通信エリア10cにおいて基地局1cがアンテナ2cを用いて送信する信号の周波数スペクトルを示す。図8(a)に示す周波数スペクトルは、制御データの周波数スペクトル159aと、ユーザデータの周波数スペクトル160aと、である。基地局1cは、この2つの周波数スペクトルから構成される信号を送信する。
図8(b)は、通信エリア10dにおいて基地局1dがアンテナ2dを用いて送信する信号の周波数スペクトルを示す。図8(b)に示す周波数スペクトルは、制御データの周波数スペクトル159aと、ユーザデータの周波数スペクトル162aと、である。基地局1dは、この2つの周波数スペクトルから構成される信号を送信する。
図8(c)は、通信エリア10eにおいて基地局1eがアンテナ2eを用いて送信する信号の周波数スペクトルを示す。図8(c)に示す周波数スペクトルは、制御データの周波数スペクトル163aと、ユーザデータの周波数スペクトル164aと、である。基地局1eは、この2つの周波数スペクトルから構成される信号を送信する。
図8(d)は、通信エリア10fにおいて基地局1fがアンテナ2fを用いて送信する信号の周波数スペクトルを示す。図8(d)に示す周波数スペクトルは、制御データの周波数スペクトル165bと、ユーザデータの周波数スペクトル166bと、である。基地局1fは、この2つの周波数スペクトルから構成される信号を送信する。
図8(e)は、通信エリア10gにおいて基地局1gがアンテナ2gを用いて送信する信号の周波数スペクトルを示す。図8(e)に示す周波数スペクトルは、制御データの周波数スペクトル167bと、ユーザデータの周波数スペクトル168b、169bと、である。基地局1gは、この3つの周波数スペクトルから構成される信号を送信する。
図8(f)は、通信エリア10hにおいて基地局1hがアンテナ2hを用いて送信する信号の周波数スペクトルを示す。図8(f)に示す周波数スペクトルは、制御データの周波数スペクトル167bと、ユーザデータの周波数スペクトル170bと、である。基地局1hは、この2つの周波数スペクトルから構成される信号を送信する。
図8(a)〜(f)において、制御データの周波数スペクトル159aと周波数スペクトル163aは直交する周波数に配置され、制御データの周波数スペクトル163aと周波数スペクトル165bは直交する周波数に配置され、制御データの周波数スペクトル165bと周波数スペクトル167bは直交する周波数に配置されている。また、ユーザデータは、隣接する基地局間で制御データと直交する周波数に配置されている。
そのため、移動局3は、重複する通信エリア11eにおいて、図8(c)、(d)に示される周波数スペクトルの信号を受信する場合に、周波数スペクトル163aおよび周波数スペクトル165bの制御データを干渉することなく受信し、復号することができる。
以上説明したように、本実施の形態では、制御データをそれぞれ異なる周波数で直交化する基地局が、制御データを周波数で直交しないで送信する基地局と上位局を介してネットワークを構成することとした。これにより、実施の形態2の効果に加えて、実施の形態2よりも同一制御データが送信される通信エリアを拡大することができる。
また、実施の形態5と比較して、基地局1cと基地局1hから送信される信号の周波数スペクトルの制御データとユーザデータの周波数配置を同一にすることができる。これにより、1つの上位局に多数の基地局が接続されている場合には、自局と異なる上位局に接続する基地局と隣接する基地局、および自局と異なる上位局に接続する基地局と隣接する基地局に隣接する基地局、を除く基地局は、制御データおよびユーザデータを同一周波数に配置して送信することができる。また、ユーザデータの領域を大きくすることができる。
なお、実施の形態4、5と同様、図5に示す無線通信システムにおいて、通信エリアが基地局1cと重複し、基地局1dと重複しないように配置してネットワーク21aに接続した基地局(図示せず)において、図8(a)に示す周波数スペクトルの信号を送信することにより、制御データを復調可能な通信エリアを更に拡大することができる。同様に、通信エリアが基地局1hと重複し、基地局1gと重複しないように配置してネットワーク21bに接続した基地局(図示せず)において、図8(f)に示す周波数スペクトルの信号を送信することにより、制御データを復調可能な通信エリアを更に拡大することができる。
実施の形態7.
本実施の形態では、実施の形態3において通信エリアを拡大する場合について説明する。実施の形態3、4と異なる部分について説明する。
無線通信システムの構成は、実施の形態4(図5参照)と同様である。図9は、本実施の形態において各基地局が送信する信号を周波数対時間で表した図である。
図9(a)は、通信エリア10cにおいて基地局1cがアンテナ2cを用いて送信する送信信号を示す。図9(a)に示す送信信号は、制御データの送信信号171aと、ユーザデータの送信信号172aと、である。基地局1cは、この2つの送信信号から構成される送信信号を送信する。
図9(b)は、通信エリア10dにおいて基地局1dがアンテナ2dを用いて送信する送信信号を示す。図9(b)に示す送信信号は、制御データの送信信号171aと、ユーザデータの送信信号174aと、である。基地局1dは、この2つの送信信号から構成される送信信号を送信する。
図9(c)は、通信エリア10eにおいて基地局1eがアンテナ2eを用いて送信する送信信号を示す。図9(c)に示す送信信号は、制御データの送信信号176aと、ユーザデータの送信信号174aと、である。基地局1eは、この2つの送信信号から構成される送信信号を送信する。
図9(d)は、通信エリア10fにおいて基地局1fがアンテナ2fを用いて送信する送信信号を示す。図9(d)に示す送信信号は、制御データの送信信号179bと、ユーザデータの送信信号180bと、である。基地局1fは、この2つの送信信号から構成される送信信号を送信する。
図9(e)は、通信エリア10gにおいて基地局1gがアンテナ2gを用いて送信する送信信号を示す。図9(e)に示す送信信号は、制御データの送信信号182bと、ユーザデータの送信信号180bと、である。基地局1gは、この2つの送信信号から構成される送信信号を送信する。
図9(f)は、通信エリア10hにおいて基地局1hがアンテナ2hを用いて送信する送信信号を示す。図9(f)に示す送信信号は、制御データの送信信号182bと、ユーザデータの送信信号185bと、である。基地局1hは、この2つの送信信号から構成される送信信号を送信する。
図9(a)〜(f)において、制御データの送信信号171aと送信信号176aは直交する周波数および時間に配置され、制御データの送信信号176aと送信信号179bは直交する時間に配置され、制御データの送信信号179bと周波数スペクトル182bは直交する周波数および時間に配置されている。また、ユーザデータは、隣接する基地局間で制御データと直交する周波数に配置するため、無信号領域175、178、184がある。
そのため、移動局3は、重複する通信エリア11eにおいて、図8(c)、(d)に示される受信信号を受信する場合に、制御データの受信信号176aおよび受信信号179bを干渉することなく受信し、復号することができる。
以上説明したように、本実施の形態では、制御データをそれぞれ異なる周波数および時間で直交化する基地局が、制御データを時間で直交しないで送信する基地局と上位局を介してネットワークを構成することとした。これにより、実施の形態3の効果に加えて、実施の形態3よりも同一制御データが送信される通信エリアを拡大することができる。
また、実施の形態6と同様、基地局1cと基地局1hから送信される送信信号において制御データとユーザデータの周波数配置を同一にすることができる。
なお、実施の形態4〜7で直交化した制御データについて説明したが、1つの項目で直交化するのみならず、2つ以上の項目で直交化してもよい。例えば、符号、時間、周波数のうち2つ以上を組み合わせて用いることも可能である。
実施の形態8.
本実施の形態では、移動局3の具体的な構成について説明する。
まず、実施の形態2、3、5、6、7における移動局3の構成について説明する。図10は、移動局3の構成例を示す図である。移動局3は、アンテナ4と、位置検出部50と、時間周波数決定部51と、制御データ抽出部52と、ベースバンド信号復号部55と、を備える。なお、周波数変換やA/D変換、フィルタ等の一般的な構成については省略する。
位置検出部50は、自局の位置情報を出力する。位置情報を得る方法としては、例えば、GPS(Global Positioning System)、ジャイロ、加速度センサなど、またはこれらの組み合わせがあり、これらの方法により得た位置情報により、位置情報を決定することができる。なお、位置情報は、経度、緯度などの絶対位置情報でもよく、相対位置情報でも構わない。
時間周波数決定部51は、自局の位置情報に基づいて、自局がいる通信エリアにおいて制御データが配置されている時間(またはタイミング)と周波数の一方または両方を指示する信号を出力する。
制御データ抽出部52は、時間周波数決定部51が出力する時間と周波数の一方または両方を指示する信号に基づいて、アンテナ4で受信した受信信号から制御データを抽出する。
ベースバンド信号復号部55は、制御データ抽出部52で抽出された制御データを復号する。
つぎに、実施の形態1、4における移動局3の構成について説明する。図11は、移動局3の構成例を示す図である。移動局3は、アンテナ4と、位置検出部50と、時間周波数決定部51と、制御データ抽出部52と、直交符号決定部53と、逆拡散部54と、ベースバンド信号復号部55と、を備える。図10と同様、周波数変換やA/D変換、フィルタ等の一般的な構成については省略する。
直交符号決定部53は、自局の位置情報に基づいて、直交する符号を決定する。2以上の制御データを復号するため、2以上の直交する符号を出力することができる。例えば、位置情報から自局が重複通信エリアにいる場合には、重複している通信エリア分の複数の直交する符号を出力してもよい。
逆拡散部54は、制御データ抽出部52が抽出する制御データを、直交符号決定部53で決定した符合を用いて逆拡散する。
ベースバンド信号復号部55は、逆拡散部54から出力されたベースバンド信号を復号する。
その他の構成は図10の移動局3の構成と同様である。なお、図11に示す移動局3において、直交符号決定部53が、系列長1の大きさ1.0を出力すれば、図10に示す移動局3の構成を包含することが可能である。
このように、図10、11に示す構成にすることにより、移動局3は、エントリー手続き等により制御データの符号や時間と周波数の配置を基地局から通知することなく、位置情報に基づいて制御データを復号することができる。
実施の形態9.
本実施の形態では、実施の形態5において、基地局1eと基地局1fで送信タイミングが同期していないときに、ガードバンドを設ける場合について説明する。実施の形態5と異なる部分について説明する。
無線通信システムの構成は、実施の形態5(図5参照)と同様である。図12は、本実施の形態において各基地局が送信する信号の周波数スペクトルを示す図である。
図12(a)は、通信エリア10cにおいて基地局1cがアンテナ2cを用いて送信する信号、通信エリア10dにおいて基地局1dがアンテナ2dを用いて送信する信号、の周波数スペクトルを示す。図12(a)に示す周波数スペクトルは、制御データの周波数スペクトル190aと、ユーザデータの周波数スペクトル191aと、である。基地局1c、1dは、この2つの周波数スペクトルから構成される信号を送信する。
図12(b)は、通信エリア10eにおいて基地局1eがアンテナ2eを用いて送信する信号の周波数スペクトルを示す。図12(b)に示す周波数スペクトルは、制御データの周波数スペクトル190aと、ユーザデータの周波数スペクトル193aと、である。基地局1eは、この2つの周波数スペクトルから構成される信号を送信する。
図12(c)は、通信エリア10fにおいて基地局1fがアンテナ2fを用いて送信する信号の周波数スペクトルを示す。図12(c)に示す周波数スペクトルは、制御データの周波数スペクトル194bと、ユーザデータの周波数スペクトル195bと、である。基地局1fは、この2つの周波数スペクトルから構成される信号を送信する。
図12(d)は、通信エリア10gにおいて基地局1gがアンテナ2gを用いて送信する信号、通信エリア10hにおいて基地局1hがアンテナ2hを用いて送信する信号、の周波数スペクトルを示す。図12(d)に示す周波数スペクトルは、制御データの周波数スペクトル194bと、ユーザデータの周波数スペクトル197b、198bと、である。基地局1g、1hは、この3つの周波数スペクトルから構成される信号を送信する。
ここで、図12(b)において、基地局1eが送信する制御データの周波数スペクトル190aに隣接する周波数領域192と、図12(c)において、基地局1fが送信する制御データの周波数スペクトル194bに隣接し、周波数領域192と同一周波数である周波数領域196に、基地局1e、1fから何も送信されないガードバンドを設ける。
基地局の変調方式が、例えば、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)、OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)、シングルキャリアブロック伝送などのブロック伝送を用い、基地局1eと基地局1fの間で送信タイミングが同期していない場合、すなわち上位局間で送信タイミングが同期していない場合、移動局3が、制御データの周波数スペクトル190aを復調する際、基地局1eの送信信号と基地局1fの送信信号の間でシンボル間干渉が発生するため、制御データの周波数スペクトル194bが広がる。同様に、移動局3が、制御データの周波数スペクトル194bを復調する際、基地局1eの送信信号と基地局1fの送信信号の間でシンボル間干渉が発生するため、制御データの周波数スペクトル190aが広がる。これは、制御データのスペクトル190aの広がりにより、例えば制御データのスペクトル194bの復調において特性劣化する。
そのため、スペクトルが広がる部分にガードバンドとして、周波数領域192、196を設けることにより、スペクトルの広がりによる特性劣化を除去、または軽減することができる。
以上説明したように、本実施の形態では、周波数で直交化した制御データを送信する基地局において送信タイミングが同期していない場合、各基地局が送信する制御データの間の周波数帯にガードバンドを設けることとした。これにより、スペクトルの広がりによる特性劣化を除去、または軽減することができる。