JPWO2005004361A1 - マルチキャリア無線伝送システム、送信装置及び受信装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、周波数の利用効率を向上させることの可能なマルチキャリア無線伝送システム、送信装置及び受信装置を提供することを目的とする。本発明によるマルチキャリア伝送システムに使用される送信装置は、バーチャルサブキャリアに設定される少なくとも１つのサブキャリアが、サブキャリアの配置情報に応じて動的に設定される（３０４，６０４，４０６）。本システムに使用される受信装置は、バーチャルサブキャリアに関する信号成分が抑制されるように、適応的に制御される適応アレーアンテナ手段と、少なくとも一部のバーチャルサブキャリアの配置が異なる複数のサブキャリア配置パターンの内、どのパターンを利用して通信を行うかを設定する手段を有する。バーチャルサブキャリアの配置パターンを無線信号の識別情報として使用することが可能になるので、周波数資源の利用効率を従来よりも向上させることが可能になる。

Description

本発明は、移動通信を行うための技術分野に関し、特にマルチキャリア（ｍｕｌｔｉ−ｃａｒｒｉｅｒ）無線伝送システム、そのようなシステムで使用される送信装置及び受信装置に関連する。

この種の技術分野では、通信の高速化や高品質化の要請に加えて、システムに収容するユーザ数を増加させる等の要請にも配慮する必要があり、周波数のような通信資源を効率的に利用することが重要である。
近年特に注目されているマルチキャリア伝送方式は、複数の搬送波（サブキャリア）を利用してデータを伝送することで、例えば、伝送速度の高速化を図ると共に、周波数選択性フェージング耐性を強化している。しかしながら、マルチキャリア伝送方式は、高低様々な周波数を含む複数の搬送波を利用するので、通信環境によっては、ドップラーシフトのような周波数オフセット等に起因して、信号品質の劣化が懸念される場合がある。
一方、マルチキャリア伝送方式にて適応アレーアンテナ（ＡＡＡ：ａｄａｐｔｉｖｅ ａｒｒａｙ ａｎｔｅｎｎａ）を利用し、信号品質を改善する試みもなされている。より具体的には、受信信号中のバーチャルサブキャリアに関する信号成分の大きさが、ゼロになるようにアレーのウエイトを適応制御することで、ドップラーシフトの影響を受けた波を抑圧し、通信信号の品質を向上させるものである（この技術については、例えば、非特許文献１参照。）。一般に、適応制御には、希望波にメインローブを向けるように制御を行うビームフォーミング（ｂｅａｍ ｆｏｒｍｉｎｇ）と、不要波にヌルを向けて抑圧するように制御を行うヌルステアリング（ｎｕｌｌ ｓｔｅｅｒｉｎｇ）とがあり、ここでは後者が使用されている。
バーチャルサブキャリア（ｖｉｒｔｕａｌ ｓｕｂ−ｃａｒｒｉｅｒ）とは、システムに割り当てられた周波数帯域に含まれる多数のサブキャリアの内、データを伝送するのに使用されるサブキャリア（データサブキャリア）を除いたサブキャリア、即ちデータを伝送する目的には使用されないサブキャリアである。多数のサブキャリアの内、どのサブキャリアがバーチャルサブキャリアであるかについては、システムで固定的に設定されている。例えば、図１の上側に示されるように、非線形増幅時の帯域外放射電力を低くするために、システムに割り当てられている周波数帯域の両端に属するいくつかのサブキャリアが、バーチャルサブキャリアに設定される（これについては、例えば、非特許文献２参照。）。また、図１の下側に示されるように、受信信号のベースバンド処理時の直流ドリフトを低減させるために、周波数帯域の中央近辺のサブキャリアもバーチャルサブキャリアに設定される場合がある（これについては、例えば、非特許文献３参照。）。具体的な数値例としては、例えば６４個のサブキャリアの内、５２個のサブキャリアがデータサブキャリアに設定され、１２個のサブキャリアがバーチャルサブキャリアに設定される。このように固定的に設定されたバーチャルサブキャリアはデータ伝送に使用されないので、送信時の変調の際に、バーチャルサブキャリアに関する信号成分はゼロに設定される。
図２は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式における変調部の概念図を示す。ＯＦＤＭ方式では、信号の変調は高速逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）によって行われる。このため、図中左側に示される時系列の送信情報データは、直列並列変換部（Ｓ／Ｐ）によって並列信号に変換され、ＩＦＦＴ部に入力される。この並列信号に含まれる内容は総てデータサブキャリアに対応付けられる。また、バーチャルサブキャリアに関する信号内容は、固定的にゼロに設定される。このようにして入力及び設定された信号に基づいて、高速逆フーリエ変換が行われ、変調された並列信号が出力され、以後無線送信に必要な処理を経て無線送信が行われる。
しかしながら、これら従来の技術は、無線信号を区別することを意図するものではないので、これらの技術を利用しても、同時に周波数資源を利用することは困難である。例えば、あるユーザＡが無線通信している間に、別のユーザＢは無線通信をすることができない。たとえユーザＡ，Ｂが地理的に異なる場所にいたとしても、一方の通信（タイムスロット）が終わるまで、他方は待機していなければならない。このような状況は、周波数の利用効率の観点からは望ましいものではない。
羽根秀一，中ノ森将也，原嘉孝，原晋介，「ＯＦＤＭヌルステアリングアレーアンテナ」，電子情報通信学会，無線通信システム研究会，２００２−１２４，２００２年７月 ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｂ２４，"Ｄａｔａ Ｃｏｄｉｎｇ ａｎｄ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｆｏｒ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ"，ＡＲＩＢ，Ｊｕｎｅ２０００ ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｔ７０，"Ｌｏｗｅｒ Ｐｏｗｅｒ Ｄａｔａ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｂｒｏａｄｂａｎｄ Ｍｏｂｉｌｅ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ（ＣＳＭＡ）"，ＡＲＩＢ，Ｄｅｃ．２０００

本発明は、上述したような問題に対処するためになされたものであり、その目的は、周波数の利用効率を向上させることの可能なマルチキャリア無線伝送システム、及びそのようなシステムで使用される送信装置及び受信装置を提供することである。
また、本発明は、無線信号を区別しながら適応アレーアンテナの制御を行うことで、周波数の利用効率を向上させることの可能なマルチキャリア無線伝送システム、及びそのようなシステムで使用される送信装置及び受信装置を提供することを目的とする。
これらの目的は、以下に説明する手段により解決される。本発明によれば、データ伝送に使用されるサブキャリアであるデータサブキャリアと、データ伝送に使用されないサブキャリアであるバーチャルサブキャリアに基づいて無線伝送を行うマルチキャリア伝送システムが提供される。本システムに使用される送信装置では、バーチャルサブキャリアに設定される少なくとも１つのサブキャリアが、サブキャリアの配置情報に応じて動的に設定される。本システムに使用される受信装置は、受信信号に含まれるバーチャルサブキャリアに関する信号成分が抑制されるように、適応的に制御される適応アレーアンテナ手段と、少なくとも一部のバーチャルサブキャリアの配置が異なる複数のサブキャリア配置パターンの内、どのパターンを利用して通信を行うかを設定する手段を有する。
これにより、サブキャリアの配置パターンにおけるバーチャルサブキャリアの位置を、通信を行う送信装置及び受信装置間で動的に変更することができる。送信装置又は受信装置は、バーチャルサブキャリアの配置パターンを示す配置情報に応答して、データサブキャリアに設定していたあるサブキャリアを改めてバーチャルサブキャリアに設定し、バーチャルサブキャリアに設定していたあるサブキャリアを改めてバーチャルサブキャリアに設定する。ある配置パターンＳ_１を利用して送信された無線信号を受信する受信装置は、バーチャルサブキャリアの信号成分を抑圧するようにアンテナの指向性パターンを適応制御する。他の配置パターンＳ_２に基づく無線信号は、抑圧されるバーチャルサブキャリアに有意義な信号成分を有するので、その無線信号にはヌルが向けられる。従って、受信装置は同一の配置パターンＳ_１を利用する信号を良好に受信する一方、別の配置パターンＳ_２を利用する信号を抑圧することができる。即ち、本発明によれば、バーチャルサブキャリアの位置（又は配置パターン）を無線信号の識別情報として使用することが可能になる。無線信号を区別することが可能になるので、周波数資源の利用効率を従来よりも向上させることが可能になる。

図１は、サブキャリアの配置パターンを示す図である。
図２は、ＯＦＤＭ方式における変調部の概念図である。
図３は、本願実施例による送信装置の主要な機能に関するブロック図である。
図４は、本願実施例による受信装置の主要な機能に関するブロック図である。
図５は、図４に示される適応アレーアンテナ部の詳細を示すブロック図である。
図６は、本発明の動作原理を説明するための図を示す。
図７は、本願実施例による別の送信装置の主要な機能に関するブロック図である。
図８は、本発明をセルラ通信システムに使用した場合の様子を示す図である。
図９は、本発明をプライベートエリアネットワークに適用した場合の様子を示す図である。
図１０は、サブキャリアの配置パターンを示す図である。

以下、図面を参照しながら本願実施例を説明する。本願実施例による通信システムは、図１に示されるような従来のサブキャリア配置と供に、又はそれらとは別個に実現することが可能である。以下に示される機能ブロック図に示されている要素の少なくとも一部は、用途に応じてソフトウエアにより若しくはハードウエアにより又は両者の組み合わせにより実現され得る。
図３は、本願実施例による送信装置の主要な機能に関するブロック図である。送信装置３００は直列並列変換部（Ｓ／Ｐ）３０２を有し、これは一連の送信情報データである直列信号から順にＮ−１個のデータを抽出し、それらをＮ−１個の信号系列に対応させ、並列信号として出力する。但し、Ｎは２以上の整数である。一連の送信情報データは、図示されていない符号器によって符号化されている。様々な符号化を利用することが可能であり、例えば畳み込み符号化、ブロック符号化等を利用することが可能である。
送信装置３００は割当部３０４を有し、これはＮ個の信号系列より成る並列信号を受信し、サブキャリアの配置情報に基づいてそれらの順序を並べ替える。割当部３０４に入力されるＮ個の信号系列の内、Ｎ−１個の信号系列は、直列並列変換部３０２からの並列信号であり、後にデータサブキャリアに関連付けられる。割当部３０４に入力されるもう１つの信号系列は、バーチャルサブキャリアに関連付けられる信号系列であり、この信号系列の内容は、例えばゼロの値を常に示すようなもの（ゼロデータ）である。
送信装置３００は無線部３０６を有し、これはＮ個の信号系列より成る並列信号を受信し、それらを各サブキャリアに対応付けて変調し、直列信号に変換し、波形整形及び周波数変換等の処理を施し、マルチキャリア無線信号を出力する。マルチキャリア無線信号は、図示されていないアンテナ部から放射される。尚、説明の便宜上「送信装置」と言及しているが、実際には送信機能だけでなく受信機能も備えている。後述する「受信装置」についても同様に、受信機能だけでなく送信機能も備えている。
動作を次に説明する。先ず、送信装置３００は、通信を開始する際に、例えばセルラシステムにおける無線基地局に対して、通信リンクの確立を要求する。この要求は、例えばリクエストトゥセンド（ＲＴＳ：ｒｅｑｕｅｓｔ ｔｏ ｓｅｎｄ）の手順により行われ得る。この要求信号に応じて適切な無線チャネルが割り当てられることで、無線リンクが確立される。本実施例では、この手順を行う際に、Ｎ個のサブキャリアの内、どのサブキャリアをバーチャルサブキャリアとするか（又はどのサブキャリアをデータサブキャリアとするか）が決定される。例えば、通信リンクの確立を要求する信号に肯定的に応答する際に、無線基地局が（又は上位の管理局からの指示の下に無線基地局が）ｋ番目のサブキャリアをバーチャルサブキャリアにすることを通知する。但し、ｋは１以上Ｎ以下の整数である。肯定的な応答は、例えばクリアトゥセンド（ＣＴＳ：ｃｌｅａｒ ｔｏ ｓｅｎｄ）の手順により行われ得る。あるいは逆に、送信装置３００が、ｋ番目のサブキャリアをバーチャルサブキャリアにすることを依頼又は命令してもよい。いずれにせよ、無線リンクの両端のノードで、どのサブキャリアをバーチャルサブキャリアに設定するか、即ちどのようなサブキャリア配置パターンを使用するかが決定されればよい。このように、本実施例では、サブキャリア配置パターンにおける少なくとも１つのバーチャルサブキャリアの位置が、動的に設定される。この点、バーチャルサブキャリアの位置が固定的に取り扱われていた従来の手法と大きく異なる。
通信リンクが確立されると、送信情報データをマルチキャリア無線信号に変換してアンテナ部から送信するための処理が行われる。概して、実線の矢印は、受信側に伝送する送信情報データの流れを示し、波線の矢印はゼロデータの流れを示す。先ず、直並列変換部３０２にて、１：（Ｎ−１）の比率で直列信号が並列信号に変換される。これらＮ−１個の信号系列に、ゼロデータを有する信号系列を加えたＮ個の信号系列が、割当部３０４に入力される。割当部３０４は、サブキャリアの配置情報に基づいて、入力されたＮ個の信号系列の順序を並べ替えて、無線部３０６に与える。無線部３０６では、有意義なデータ内容を有するＮ−１個の信号系列（ｋ番目を除く総ての変調データ）と、１つの信号系列（ｋ番目のゼロデータ系列）のＮ個の信号系列を変調する。この変調は、ＯＦＤＭ方式であれば逆フーリエ変換を行うことになるが、本発明はＯＦＤＭに限定されず、例えば発振器を設けるようにして、他のマッピングを行うことも可能である。何れの方式を採用するにせよ、サブキャリア毎に入力されたデータを、各サブキャリアに乗せることができればよい。以後、波形整形や周波数変換等の既存の手法を利用して、マルチキャリア無線信号が作成される。
図４は、本願実施例による受信装置の主要な機能に関するブロック図である。受信装置４００は、適応アレーアンテナ部４０２を有する。適応アレーアンテナ部４０２は、マルチキャリア無線信号の不要な信号成分を抑圧しながらそれを受信し、後段の復調部４０４に与える。復調部４０４は、マルチキャリア無線信号を受信し、Ｎ個の信号系列より成る並列信号（復調データ１〜Ｎ）を導出する。この並列信号を復調することでサブキャリア毎のＮ個の信号系列が得られる。ＯＦＤＭ方式が採用されているならば、この復調は高速フーリエ変換によって行われる。
受信装置４００は割当部４０６を有し、これはＮ個の信号系列より成る並列信号を受信し、サブキャリアの配置情報に基づいてそれらの順序を並べ替える。より正確には、Ｎ個の信号系列（復調データ系列）の中から、バーチャルサブキャリアに対応する信号系列（ｋ番目の信号系列）を排除し、Ｎ−１個の信号系列より成る並列信号を出力する。サブキャリアの配置情報は、例えば、送信装置３００及び受信装置４００の間の通信リンクの確立の際に決定される。
受信装置４００は並列直列変換部（Ｐ／Ｓ）４０８を有し、これは並列的に受信したＮ−１個の信号系列から得られるデータを順に、１つの信号系列に変換することで、受信情報データを表す信号系列を作成する。
図５は、図４に示される適応アレーアンテナ部４０２の詳細を示すブロック図である。図示されるように、適応アレーアンテナ部４０２は、複数の（Ｍ個の）アンテナ素子５０２と、アンテナ素子５０２毎に設けられたアナログディジタル変換部（Ａ／Ｄ）５０４を有する。適応アレーアンテナ部４０２は、これらアンテナ素子５０２を通じて得られる信号に重み（ウエイト）を付加するための重み調整部５０６を有する。適応アレーアンテナ素子５０２は合成部５０８を有し、これはアンテナ素子５０２からの信号を適切に合成し、後段の復調部４０４に与える。更に、適応アレーアンテナ素子５０２はウエイト制御部５１０を有し、これは各アンテナ素子５０２により受信された信号Ｘ_ｉ（ｎ）に基づいて、重み調整部５０６に与える制御信号ｗ_ｊ（ｎ）を算出する。但し、ｉは１以上Ｍ以下の整数であり、ｊは２以上Ｍ以下の整数であり、ｎはサンプル番号を表すパラメータである。
各アンテナ素子５０２で受信された信号は、不図示のフロントエンドにて適切な波形整形及び周波数変換等の処理に委ねられ、各自のアナログディジタル変換部５０４を通じて、Ｍ個のディジタル信号Ｘ_ｉ（ｎ）が得られる。重み調整部５０６では、これらのディジタル信号Ｘ_ｉ（ｎ）に適切な重み付けがなされ、合成部５０８にてそれらが合成される。一方、ウエイト制御部５１０は、サブキャリアの配置情報により指定されるバーチャルサブキャリアに関する信号成分が小さくなるように（ゼロになるように）制御信号ｗ_ｊ（ｎ）を算出し、この制御信号ｗ_ｊ（ｎ）に応答して、重み調整部５０６で受信信号に加えられるウエイトが設定される。従って、合成部５０８から出力される信号は、バーチャルサブキャリアに関する信号成分が抑制された信号である。尚、ｗ_１（ｎ）に対応する重み調整部５０６が描かれていないのは、ウエイトの最適化を行う際に、自明な解が出現することを回避するためであるが、より一般的にｗ_１（ｎ）に対応する重み調整部５０６を設けることも可能である。
上述したように、バーチャルサブキャリアはデータ伝送に使用されないサブキャリアであるので、受信信号中のその成分はゼロであることが望ましい。しかし、周波数オフセットその他の干渉源に起因して、受信信号のバーチャルサブキャリアに関する信号成分がゼロにならない場合は、それが干渉成分となり、信号品質を劣化させてしまう。バーチャルサブキャリアに関する信号成分をゼロにするようにウエイトｗ_ｊ（ｎ）を調整しながらアンテナの指向性パターンを更新してゆくことで、受信信号の品質を向上させることが可能になる。
図３に示される送信装置３００及び図４に示される受信装置４００を利用すると、サブキャリアの配置情報を利用して、送信装置及び受信装置間で、バーチャルサブキャリアの位置を任意に動的に変更させることが可能になる。即ち、本実施例では、サブキャリアの配置パターンにおける（少なくとも一部の）バーチャルサブキャリアの位置が固定されていない。
図６は、本発明の原理を説明するための説明図である。図６に示されるように、例えば、ｋ番目のサブキャリアをバーチャルサブキャリアに設定し、ｍ番目を含む他のサブキャリアをデータサブキャリアに設定して通信を行う無線端末Ａと、ｍ番目のサブキャリアをバーチャルサブキャリアに設定し、ｋ番目を含む他のサブキャリアをデータサブキャリアに設定して通信を行う無線端末Ｂがあるとする。無線基地局の側で、ｋ番目のサブキャリアをバーチャルサブキャリアに設定し、バーチャルサブキャリアの信号成分が小さくなるようにアンテナパターンＰ_Ａを変化させながら到来波を受信すると、無線端末Ａからの到来波を良好に受信する一方、無線装置Ｂからの到来波を抑圧することが可能になる。ｋ番目のサブキャリアの信号成分を抑圧するようにアンテナの指向性パターンＰ_Ａを調整することで、ｋ番目のサブキャリアをデータサブキャリアとして使用する送信装置Ｂからの到来波にヌルを向けて抑圧できるからである。図中実線の矢印は無線端末Ａからの到来波を示し、波線の矢印は無線端末Ｂからの到来波を示す。同様に、無線基地局でｍ番目のサブキャリアをバーチャルサブキャリアに設定し、バーチャルサブキャリアの信号成分が小さくなるようにアンテナパターンＰ_Ｂを変化させながら到来波を受信すると、無線端末Ｂからの到来波を良好に受信する一方、無線装置Ａからの到来波を抑圧することが可能になる。このことは、バーチャルサブキャリアの配置を異ならせることで、無線端末Ａ，Ｂからの到来波を区別できることを意味する。言い換えれば、サブキャリアの配置パターンが、到来波を区別するための識別情報になる。
図７は、本願実施例による別の送信装置の主要な機能に関するブロック図である。概して、実線の矢印は、受信側に伝送するための送信情報データの流れを示し、波線の矢印はゼロデータの流れを示す。送信装置６００は直列並列変換部（Ｓ／Ｐ）６０２を有し、これは一連の送信情報データである直列信号を並列信号として出力する。一連の送信情報データは、図示されていない符号器によって符号化されている。様々な符号化を利用することが可能であり、例えば畳み込み符号化、ブロック符号化等を利用することが可能である。
送信装置６００は割当部６０４を有し、これはＮ個の信号系列より成る並列信号を受信し、サブキャリアの配置情報により指定される信号系列の内容を、バーチャルサブキャリアに対応する信号内容に設定する。設定後の信号系列が有する信号内容は、例えばゼロの値を常に示すようなもの（ゼロデータ）である。それ以外の信号系列については、そのまま出力される。このようにサブキャリアの配置情報は、Ｎ個のサブキャリアの内、どのサブキャリアをバーチャルサブキャリアとするか（又はどのサブキャリアをデータサブキャリアとするか）を示すものであり、これは通信リンクを確立する際に決定される。
送信装置６００は無線部６０６を有し、これはＮ個の信号系列より成る並列信号を受信し、それらを各サブキャリアに対応付けて変調し、直列信号に変換し、波形整形及び周波数変換等の処理を施し、マルチキャリア無線信号を出力する。変調は、ＯＦＤＭ方式であれば逆フーリエ変換を行うことになるが、本発明はＯＦＤＭに限定されず、他のマッピングを行うことも可能である。マルチキャリア無線信号は、図示されていないアンテナ部から放射される。
本実施例では、直並列変換部６０２が出力する信号系列数Ｎと、無線部６０６が受信する信号系列数Ｎとが等しい。従って、受信装置の側も、復調されたＮ個の信号系列に合わせて、Ｎ個の信号系列を直列信号に変換することで、受信情報データを得ることができる。図４の割当部４０６のような信号系列数を調整する要素は不要である。復調部からの並列信号はそのまま直並列変換部に与えられる。但し、ｋ番目のサブキャリア（バーチャルサブキャリア）に関する信号成分が小さくなるように、適応アレーアンテナ部による指向性の制御が行われる点は、図４の受信装置４００と同様である。
本実施例では、Ｓ／Ｐ６０２から出力される送信情報データを表すＮ個の信号系列の内、１つの信号系列（ｋ番目）がゼロに強制された後に無線部６０６に入力されており、送信情報データの一部が失われる。しかしながら、直並列変換部６０２に入力される送信情報データが適切に符号化されていれば、Ｎ個のデータの一部が欠落したとしても、受信側で適切に復元することが可能である。そもそも符号化は、通信環境が悪化して送信データの一部が失われたとしても、それを復号することで送信データを適切に復元することを可能にする。Ｎ個の信号系列の内、ｋ番目の信号系列の内容をゼロにすることは、受信側にしてみれば、その程度に通信環境が悪いことと等価である。
このように本実施例では、送信データの一部を犠牲にすることで、送信信号を識別可能にすると共に、データ伝送速度を従来と同程度に維持することが可能になる。図３に示す実施例では、送信データを意図的に犠牲にしないが、データ伝送速度は従来の（Ｎ−１）／Ｎ倍になってしまう。また、図３に示すような送信装置を使用する場合は、それに合わせて図４に示すような受信装置を必要とする。これに対して、図７に示すような送信装置を使用する際には、従来の要素に対する修正は少なくて済む。送信装置６００に関しては、サブキャリアの配置情報により指定された信号系列をゼロに設定可能にすることで足りる。受信装置に関しては、適応アレーアンテナ部が、サブキャリアの配置情報により指定されたサブキャリアの信号成分を抑圧するように制御可能にすることで足りる。従って、データの信頼性等の観点からは図３に示される実施例が好ましく、データの伝送速度や既存システムに対する修正量等の観点からは、図７に示される実施例が好ましい。これは、設定されるバーチャルサブキャリア数が増えるほど顕著になる傾向にある。
図８は、本発明をセルラ通信システムの上り回線に使用した場合の様子を示す。このシステムでは、セルＡ〜Ｇの中で、隣接するセル同士の間では異なるサブキャリアの配置パターンを使用するように設定されている。具体的には、セルＡではｍ番目、セルＦ，Ｂ，Ｄではｎ番目、セルＧ，Ｃ，Ｅではｋ番目のサブキャリアがバーチャルサブキャリアに設定され、それ以外はデータサブキャリアに設定されている。各セルの中では同一のサブキャリアの配置パターンを利用して通信が行われる。従って、１つのセル内では時分割形式で無線基地局と無線端末が通信を行う。セルＡの無線基地局（不図示）は、ｍ番目のサブキャリアに関する信号成分を抑圧するように適応アレーアンテナ部を制御することで、自セルからの到来波を良好に受信する一方、隣接するセルからの到来波（干渉波）を抑圧するように、指向性パターンＰ_Ａを調整することができる。このように、セルラ通信システムのセル（又はセクタ）毎に、サブキャリアの配置パターンを相違させることによって、自他のセル（又はセクタ）を識別することが可能である。
図９は、本発明を私設網又はプライベートエリアネットワーク（ＰＡＮ：Ｐｒｉｖａｔｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）に適用した場合の様子を示す。図示されているように、隣接する２つのグループＡ，Ｂが存在し、グループ内の通信端末は、適応アレーアンテナを有する送受信機としての機能を有する。グループＡ，Ｂは、異なるサブキャリアの配置パターンを使用する。グループＡではｍ番目のサブキャリアを、グループＢではｋ番目のサブキャリアをバーチャルサブキャリアに設定し、他のサブキャリアはデータサブキャリアに設定される。同一グループ内では同一の配置パターンに基づいて通信を行う。このようにシステムを構成することで、通信端末は自身の所属するグループ以外のグループからの到来波を抑制しながら通信を行うことができる。
上述したように、同一グループ内では同一の配置パターンを利用するので、例えばグループＡに属する通信端末９０２が通信している間に、通信端末９０４は通信をすることができない。同一グループ内の通信の競合又は衝突を回避するには、様々な手法がある。例えば、通信端末９０４が通信を開始する前に、ｋ番目のサブキャリアに関連する信号成分を調べることが有利である。その信号成分が有意義な大きさであれば、グループ内の誰か（例えば通信端末９０２）が既に通信を行っているので、通信端末９０４は信号を送信してはならないことが分かる。逆に、その信号成分がゼロであるならば、そのグループ内で誰も通信を行っていないことが分かる。グループＢからの到来波については、ｋ番目のサブキャリアはバーチャルに設定されているので、グループＢからの到来波があったとしても検出される信号成分の大きさはゼロである。従って、ｋ番目のサブキャリアに関する信号成分の有無は、グループＡ内で通信している通信端末の存否に直結する。尚、ｋ＋１番目のサブキャリアの信号成分の有無を調べることは適切でない。信号成分が検出された場合に、それがグループＡ内のものかグループＢからのものか区別できないからである。同様に、グループＢでは、通信を開始する前にｍ番目のサブキャリアの信号成分を調べることで、同一グループ内の通信の競合を回避することが可能になる。このように、異なるサブキャリア配置パターンを利用する複数のグループの何れかに所属する通信端末は、自身の属するグループ以外で使用されるサブキャリア配置パターンで、バーチャルサブキャリアに設定されているサブキャリアの信号成分の大きさを調べることにより、信号送信の可否を判断することが可能である。
以上に説明した実施例では、１つのバーチャルサブキャリアの位置を変更することで、通信端末、セル（又はセクタ）、グループ等を区別していた。しかし、本発明はそのような形態に限定されず、バーチャルサブキャリアの様々な配置パターンを利用して、無線信号を区別することを可能にする。
図１０は、プライベートエリアネットワークにおける３つのグループを区別するのに使用することの可能なサブキャリアの配置パターンを示す。簡単のため、６つのサブキャリアしか描かれていないが、更に多くのサブキャリアを配置することが可能である。図示されているように、グループＡではサブキャリアｆ_３，ｆ_５が、グループＢではサブキャリアｆ_１，ｆ_３が、グループＣではサブキャリアｆ_１，ｆ_５が、バーチャルサブキャリアに設定され、他のサブキャリアはデータサブキャリアに設定されている。グループＡ内で通信を行っている間は、到来波に含まれるサブキャリアｆ_３，ｆ_５の信号成分が抑圧されるように指向性パターンが調整されるので、他のグループＢ，Ｃからの到来波を効果的に抑圧することができる。グループＡ内で通信を開始しようとするときは、サブキャリアｆ_１の信号成分の有無を調べる。サブキャリアｆ_１はグループＢ，Ｃではバーチャルサブキャリアに設定されているので、グループＢ，Ｃからの寄与は実質的にゼロである。従って、サブキャリアｆ_１の信号成分の有無は、グループＡにおける通話中の通信端末の有無に直結することになる。同様に、グループＢではサブキャリアｆ_５の信号成分の有無を調べることで衝突を回避し得る。グループＣではサブキャリアｆ_３の信号成分の有無を調べることで衝突を回避し得る。こうして、同一グループ内での衝突を回避し、且つ他グループからの到来波を抑圧することが可能になる。
より一般的には、Ｎ個のグループを区別するには、少なくともＮ−１個のサブキャリアをバーチャルサブキャリアに設定し、Ｎ個の異なる配置パターンを形成することを要する。更に、同一グループ内での衝突を回避し得るようにするには、任意の１つの配置パターンでデータサブキャリアに設定されている少なくとも１つのサブキャリア（例えば、グループＡではｆ_１，グループＢではｆ_５，グループＣではｆ_３）が、他のＮ−１個総ての配置パターンでバーチャルサブキャリアに設定されているようにする必要がある。そのサブキャリアの信号成分の有無を通信開始前に調べることで、同一グループ内で既に通信がなされているか否かを判別することが可能になる。このようなサブキャリアの配置パターンは、プライベートエリアネットワークのグループの識別に限らず、任意の到来波を識別するために使用することが可能である。
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれに限定されるわけではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

Claims (17)

1. データ伝送に使用されるサブキャリアであるデータサブキャリアと、データ伝送に使用されないサブキャリアであるバーチャルサブキャリアに基づいて無線伝送を行うマルチキャリア伝送システムにおける送信装置であって、
   バーチャルサブキャリアに設定される少なくとも１つのサブキャリアが、サブキャリアの配置情報に応じて動的に設定されることを特徴とする送信装置。
2. 少なくとも一部のバーチャルサブキャリアの配置が異なる複数のサブキャリア配置パターンに基づいて、送信信号が区別されることを特徴とする請求項１記載の送信装置。
3. 前記複数のサブキャリア配置パターンに所属するあるサブキャリア配置パターンでデータサブキャリアに設定されているサブキャリアの少なくとも１つが、それらに所属する他のサブキャリア配置パターンではバーチャルサブキャリアに設定されていることを特徴とする請求項１記載の送信装置。
4. データ伝送に使用されるサブキャリアであるデータサブキャリアと、データ伝送に使用されないサブキャリアであるバーチャルサブキャリアに基づいて無線伝送を行うマルチキャリア伝送システムにおける受信装置であって、
   受信信号に含まれるバーチャルサブキャリアに関する信号成分が抑制されるように、適応的に制御される適応アレーアンテナ手段と、
   少なくとも一部のバーチャルサブキャリアの配置が異なる複数のサブキャリア配置パターンの内、どのパターンを利用して通信を行うかを設定する手段
   を有することを特徴とする受信装置。
5. 前記複数のサブキャリア配置パターンに所属するあるサブキャリア配置パターンでデータサブキャリアに設定されているサブキャリアの少なくとも１つが、それらに所属する他のサブキャリア配置パターンではバーチャルサブキャリアに設定されていることを特徴とする請求項４記載の受信装置。
6. データ伝送に使用されるサブキャリアであるデータサブキャリアと、データ伝送に使用されないサブキャリアであるバーチャルサブキャリアに基づいて無線伝送を行うマルチキャリア伝送システムであって、
   バーチャルサブキャリアに設定される少なくとも１つのサブキャリアが、サブキャリアの配置情報に応じて動的に設定される送信装置と、
   受信装置を有し、前記受信装置が、
   受信信号に含まれるバーチャルサブキャリアに関する信号成分が抑制されるように、適応的に制御される適応アレーアンテナ手段と
   少なくとも一部のバーチャルサブキャリアの配置が異なる複数のサブキャリア配置パターンの内、どのパターンを利用して通信を行うかを設定する手段
   を有することを特徴とするマルチキャリア伝送システム。
7. データ伝送に使用されるサブキャリアであるデータサブキャリアと、データ伝送に使用されないサブキャリアであるバーチャルサブキャリアに基づいて無線伝送を行うマルチキャリア伝送システムに使用される送信装置であって、
   直列信号を、所定数の信号系列を含む並列信号に変換する直列並列変換手段と、
   前記所定数より多い信号系列を、サブキャリア毎に並列的に受信及び変調し、無線送信信号を作成する無線手段と、
   サブキャリアの配置情報に基づいて、前記所定数より多い信号系列の少なくとも１つに、バーチャルサブキャリアに対応する信号系列を割り当てる手段
   を有することを特徴とする送信装置。
8. 前記直列信号が、送信データの符号化された信号系列であることを特徴とする請求項７記載の送信装置。
9. 少なくとも一部のサブキャリアの配置が異なる複数のサブキャリア配置パターンに基づいて、送信信号が区別されることを特徴とする請求項７記載の送信装置。
10. 前記複数のサブキャリア配置パターンに所属するあるサブキャリア配置パターンでデータサブキャリアに設定されているサブキャリアの少なくとも１つが、それらに所属する他のサブキャリア配置パターンではバーチャルサブキャリアに設定されていることを特徴とする請求項７記載の送信装置。
11. 複数のサブキャリアに基づいて無線伝送を行うマルチキャリア伝送システムに使用される受信装置であって、
    適応アレーアンテナを通じて受信した無線信号を復調し、各々がサブキャリアに対応する複数の信号系列を有する並列信号を出力する無線手段と、
    並列信号を直列信号に変換する並列直列変換手段と、
    前記無線手段から出力される並列信号の内、サブキャリアの配置情報により指定される信号系列以外の信号系列を、前記並列直列変換手段に入力される並列信号に割り当てる割当手段
    を有することを特徴とする受信装置。
12. 少なくとも一部のサブキャリアの配置が異なる複数のサブキャリア配置パターンに基づいて、到来波が区別されることを特徴とする請求項１１記載の受信装置。
13. 前記複数のサブキャリア配置パターンに所属するあるサブキャリア配置パターンでデータサブキャリアに設定されているサブキャリアの少なくとも１つが、それらに所属する他のサブキャリア配置パターンではバーチャルサブキャリアに設定されていることを特徴とする請求項１１記載の受信装置。
14. データ伝送に使用されるサブキャリアであるデータサブキャリアと、データ伝送に使用されないサブキャリアであるバーチャルサブキャリアに基づいて無線伝送を行うマルチキャリア伝送システムに使用される送信装置であって、
    直列信号を、所定数の信号系列を含む並列信号に変換する直列並列変換手段と、
    複数の信号系列を、サブキャリア毎に並列的に受信及び変調し、無線送信信号を作成する無線手段と、
    前記所定数の信号系列の内、サブキャリアの配置情報により指定される少なくとも１つの信号系列の内容を、バーチャルサブキャリアに対応する信号内容に設定する手段
    を有することを特徴とする送信装置。
15. 前記直列信号が、送信データの符号化された信号系列であることを特徴とする請求項１４記載の送信装置。
16. 少なくとも一部のサブキャリアの配置が異なる複数のサブキャリア配置パターンに基づいて、送信信号が区別されることを特徴とする請求項１４記載の送信装置。
17. 前記複数のサブキャリア配置パターンに所属するあるサブキャリア配置パターンでデータサブキャリアに設定されているサブキャリアの少なくとも１つが、それらに所属する他のサブキャリア配置パターンではバーチャルサブキャリアに設定されていることを特徴とする請求項１４記載の送信装置。

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