KR100858468B1 - 이동 통신 시스템, 및 이동 통신 시스템에 있어서 사용되는기지국 장치 및 이동국 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고속 이동 환경에서도 송신국 및 수신국 쌍방에 있어서 안정된 수신 품질을 확보할 수 있는 이동 통신 시스템을 제공하는 것을 과제로 한다.

기지국 장치(100)의 위상 오차 검출부(506)는 이동국 장치(200)로부터의 수신파에 있어서의 도플러 시프트에 기인하는 위상 오차를 검출한다. 위상 회전부(1)는 위상 오차 검출부(506)에 의해 검출된 위상 오차에 기초하여, 기지국(100)에서 이동국 장치(200)로의 하강 링크에 있어서 발생하는 도플러 시프트가 캔슬되도록 베이스밴드 영역에서 송신 심볼의 위상을 회전시킨다.

Description

이동 통신 시스템, 및 이동 통신 시스템에 있어서 사용되는 기지국 장치 및 이동국 장치{MOBILE COMMUNICATION SYSTEM, AND BASE TRANSCEIVER STATION APPARATUS AND MOBILE STATION APPARATUS USED IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}

도 1은 제1 실시형태의 이동 통신 시스템의 구성을 도시한 도면이다.

도 2는 위상 오차 검출부의 일례를 도시한 도면이다.

도 3은 위상 회전부의 동작을 설명하는 도면이다.

도 4는 제1 실시형태의 이동 통신 시스템에 있어서의 주파수 제어를 설명하는 도면이다.

도 5는 위상 회전부의 동작을 설명하는 흐름도이다.

도 6은 제2 실시형태의 이동 통신 시스템의 구성을 도시한 도면이다.

도 7은 주파수 제어 커맨드를 송신하는 슬롯의 포맷을 도시한 도면이다.

도 8은 프레임 생성부의 동작을 설명하는 흐름도이다.

도 9는 주파수 제어의 시퀀스를 설명하는 도면이다.

도 10은 제2 실시형태의 이동 통신 시스템에 있어서의 주파수 제어를 설명하는 도면(1)이다.

도 11은 제2 실시형태의 이동 통신 시스템에 있어서의 주파수 제어를 설명하는 도면(2)이다.

도 12는 제3 실시형태의 이동 통신 시스템의 구성을 도시한 도면이다.

도 13은 제3 실시형태의 주파수 제어부의 동작을 도시하는 흐름도이다.

도 14는 제4 실시형태의 이동 통신 시스템의 구성을 도시한 도면이다.

도 15는 제5∼제7 실시형태의 이동 통신 시스템의 구성을 도시한 도면이다.

도 16은 제5 실시형태의 동기 검파부의 구성을 도시한 도면이다.

도 17은 제5 실시형태에 있어서 사용되는 전파로 추정부의 실시예이다.

도 18은 제6 실시형태의 동기 검파부의 구성을 도시한 도면이다.

도 19는 제7 실시형태의 동기 검파부의 구성을 도시한 도면이다.

도 20은 제7 실시형태에 있어서 사용되는 전파로 추정부의 실시예이다.

도 21은 종래의 이동 통신 시스템의 구성을 도시한 도면이다.

도 22는 종래의 이동 통신 시스템에 있어서의 주파수 제어를 도시한 도면이다.

도 23은 도플러 시프트의 변동을 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 위상 회전부 11 : FC 커맨드 생성부

12 : 프레임 생성부 21 : 하강 링크용 VCO

22 : 상승 링크용 VCO 23 : 주파수 제어부

31 : 위상 회전부 41 : 동기 검파부

42, 53 : 전파로 추정부 45 : 평균 구간 제어부

46 : 기지국 선택부 52 : 주파수 보상 제어부

506 : 위상 오차 검출부 507 : 동기 검파부

606 : 핸드오버 제어부 607 : 위상 오차 검출부

608 : AFC부

본 발명은 이동 통신 시스템에 관한 것으로, 특히, 도플러 시프트를 보상하는 기능을 갖춘 이동 통신 시스템, 기지국 장치, 이동국 장치에 관한 것이다.

이동 통신 시스템에 있어서는, 잘 알려진 바와 같이, 도플러 효과에 의한 도플러 시프트가 발생한다. 즉, 이동국과 기지국 사이의 거리가 작아지는 방향으로 이동국이 이동하면, 송신국(이동국 또는 기지국 중 한 쪽)으로부터 송신되는 신호의 주파수보다도, 수신국(이동국 또는 기지국 중 다른 쪽)에 의해 수신되는 신호의 주파수 쪽이 높아진다. 반대로, 이동국과 기지국 사이의 거리가 커지는 방향으로 이동국이 이동하면, 송신국으로부터 송신되는 신호의 주파수보다도, 수신국에 의해 수신되는 신호의 주파수 쪽이 낮아진다. 따라서, 수신국은 도플러 시프트를 흡수 또는 보상하여 신호를 재생할 필요가 있다.

도 21은 종래의 이동 통신 시스템의 구성을 도시한 도면이다. 여기서는, 도플러 시프트에 관련된 구성 및 동작에 관해서 설명한다.

기지국 장치(500)는 안테나 소자(501), 분파기(서큘레이터)(502), 직교 복조부(503), 전압 제어 발진기(VCO : Voltage Control Oscillator)(504), 상승 링크용 주파수 신디사이저(505), 위상 오차 검출부(506), 동기 검파부(507), 복호부(508), 부호화부(509), 프레임 생성부(510), 다중부(511), 하강 링크용 주파수 신디사이저(512), 직교 변조부(513)를 갖춘다. 그리고, 기지국 장치(500)는 VCO(504) 및 하강 링크용 주파수 신디사이저(512)를 이용하여, 미리 결정된 고유의 무선 주파수로 이동국(600)으로 데이터를 송신한다. 또한, 기지국 장치(500)는 위상 오차 검출부(506)를 이용하여 이동국 장치(600)로부터의 수신파의 주파수 오차(주파수 오프셋)를 검출하여, 그 오차를 보상하면서 데이터를 재생한다.

이동국 장치(600)는 안테나 소자(601), 서큘레이터(602), 직교 변조부(603), 동기 검파부(604), 복호부(605), 핸드오버 제어부(606), 위상 오차 검출부(607), 자동 주파수 제어(AFC : Automatic Frequency Control)부(608), VCO(609), 하강 링크용 주파수 신디사이저(610), 부호화부(611), 프레임 생성부(612), 상승 링크용 주파수 신디사이저(613), 직교 복조부(614)를 갖춘다. AFC부(608)는 기지국 장치(500)로부터의 수신파의 주파수 오차(주파수 오프셋)가 제로로 수속되도록, VCO(609)의 입력 전압을 제어한다. 그리고, 이동국 장치(600)는 VCO(609)가 생성하는 클록을 이용하여, 수신 데이터를 재생하는 동시에, 송신 데이터를 송신한다.

여기서, 이동국이 열차(특히, 신간선 등의 고속으로 주행하는 열차) 혹은 자동차와 같이 고속으로 이동하고, 또한, 그 열차 또는 자동차의 주행 경로의 연선(沿線)에 있어서 이동국과 기지국과의 사이에서 전파로가 시계(line of sight) 내가 되는 장소(이동국과 기지국 사이에서 직접파가 송수신되는 장소)에 기지국이 설치되어 있는 환경을 상정한다. 이러한 환경 하에서는, 종래의 이동 통신 시스템에 있 어서의 주파수 제어는 도 22에 도시한 바와 같이 된다. 한편, 도 22에서는 설명을 간단히 하기 위해서, 상승/하강 주파수를 구별하지 않고 「fc」로서 기술하지만, 상승/하강 주파수가 상이한 경우라도 같은 문제가 존재한다.

시계 내의 전파로에서는, 이동국 및 기지국은 각각 직접파를 수신하기 때문에, 도플러 시프트는 주파수 오프셋과 등가가 된다. 이 때문에, 이동국은 도플러 시프트를 포함하는 무선 주파수에 따른 AFC 제어를 행하게 된다.

도 22에 있어서, 이동국(MS)이 기지국(BTS1)에 근접하는 경우, 이동국의 안테나단에 있어서의 수신파의 주파수는 도플러 시프트분만큼 높은 주파수가 된다. 이 때문에, 이 수신파에 대한 AFC 제어의 결과, 이동국이 신호를 수신하기 위해서 사용하는 주기파의 주파수(하강 링크 주파수)는 「fc+fd」로 제어된다. 여기서, 「fc」는 반송파의 기준 주파수이며, 「fd」는 도플러 시프트 주파수이다. 한편, 이상적인 AFC 제어가 실행되면, 직교 복조 후에 이동국이 받는 주파수 오프셋은 제로가 된다.

여기서, 종래의 이동 통신 시스템에서는, 도 21을 참조하면서 설명한 바와 같이, 데이터를 송신하기 위한 반송파의 주파수(상승 링크 주파수)로서, AFC 제어에 의해 얻어진 하강 링크 주파수와 동일한 주파수가 사용된다. 이 때문에, 상승 링크 주파수도 「fc+fd」로 제어된다. 그리고, 이동국으로부터 주파수 「fc+fd」의 전파가 송신되면, 상승 링크에 있어서도 같은 식의 도플러 시프트가 가해지기 때문에, 기지국(BTS1)에 있어서의 수신파의 주파수는 「fc+2fd」가 된다. 즉, 기지국에 있어서의 직교 복조 후의 주파수 오프셋은 도플러 시프트의 2배가 된다.

이동국(MS)이 기지국(BTS1)의 근방을 통과할 때에는, 이동국이 기지국에 근접하는 상태에서 이동국이 기지국으로부터 멀어지는 상태로 변화되기 때문에, 도플러 시프트의 극성이 단시간 안에 반전하게 된다. 이 때의 도플러 시프트(fd)의 변동은 하기 식에 의해 나타낼 수 있다. 한편, 「v」는 이동국의 이동 속도, 「c」는 광의 속도, 「x」는 기지국(BTS1)에서 이동국의 이동 경로로의 수직 거리, 「t」는 이동국이 기지국(BTS1)의 근방을 통과하는 시각을 기준으로 한 경과 시간, 「θ(t)」는 이동국의 이동 방향에서 기지국(BTS1)을 본 경우의 앙각을 의미한다.

도 23은 상기 계산식에 의해 얻어진 도플러 시프트의 변동을 도시한 도면이다. 이동국의 이동 속도가 빨라질수록 도플러 시프트의 변동폭이 커진다. 또한, 기지국에서 이동국의 이동 경로로의 수직 거리가 작아질수록, 도플러 시프트는 보다 짧은 시간 내에 변화하게 된다.

예컨대, fc=2GHz, v=300km/h, x=50m로 한 경우, 이동국에 있어서의 수신 주파수는 수초 정도 동안에 「2G+600」Hz에서 「2G-600」Hz로 급격히 변동되기 때문에, 이동국에 있어서의 주파수 오프셋을 최소로 하기 위해서는, AFC 제어의 시정수를 고속으로 할 필요가 있다. 다만, AFC 제어의 시정수를 고속으로 하는 것은 위상 오차 검출의 잡음에 대한 평균 시간을 짧게 하고, 또한, 주파수 제어의 제어 단계를 부정확하게 하는 것에 상당하기 때문에, AFC 제어의 고속화와 주파수 제어의 정밀도는 서로 트레이드오프의 관계가 된다고 하는 문제가 있다.

이 문제를 해결하기 위해서, 예컨대, 특허문헌 1에 있어서는, 통신 상황에 따라서 AFC 대역 및 추종 속도를 가변으로 하는 기술이 제안되어 있다. 그러나, 이 구성을 도입하면, 이동국의 AFC 제어 회로가 복잡하게 된다고 하는 문제가 있다.

또한, 이동국에 있어서의 AFC 제어가 이상적으로 이루어졌다고 해도, 기지국은 도플러 시프트의 2배에 상당하는 주파수 오프셋을 받는다. 이 때문에, 전술한 케이스의 경우, 기지국에 있어서의 수신 주파수는 수초 정도 동안에 「2G+1200」Hz에서「2G-1200」Hz로 2400Hz나 변동하여 버린다. 따라서, 기지국의 주파수 보상(위상 오차 검출의 결과에 기초한 동기 검파시의 주파수 보상 처리)에 있어서의 고속화의 요구는 이동국에 있어서의 조건보다 더욱 엄격한 것으로 된다.

그런데 기지국은 통상, 이동국의 주파수 안정성에 기인한 0.1 ppm 정도의 주파수 오차를 보상하도록 설계되어 있는 데에 불과하다. 여기서, fc=2GHz라고 하면, 보상 가능한 주파수 오차는 ±200Hz 정도이다. 따라서, 시계 내의 전송로에 있어서의 고속 이동 환경이라는 특수한 조건 하에서의 수신 품질을 확보하기 위해서는, 기지국은 통상의 설계의 6배쯤의 보상 레인지를 갖는 주파수 보상 회로를 실장해야만 한다. 또한, 고속 추종을 실현하기 위해서는 주파수의 보상 정밀도를 희생하지 않으면 안된다.

이어서, 도 22에 있어서, 이동국(MS)이 기지국(BTS1)의 통신 영역에서 기지 국(BTS2)의 통신 영역으로 이동함으로써 발생하는 핸드오버를 상정한다. 여기서, 제2 세대 및 제3 세대의 휴대 전화 시스템에서 채용되고 있는 CDMA 방식에 있어서의 소프트 핸드오버(SHO)를 상정한다. CDMA에서는 서로 인접하는 셀에서 동일한 주파수를 사용할 수 있다. 이 때문에, 이동국은 복수의 기지국으로부터의 신호를 최대비 합성하면서 기준 셀을 절환할(즉, 소프트 핸드오버) 수 있다.

그러나, 종래의 이동국(MS)은 어느 하나의 수신 주파수에 대해서밖에 AFC 제어를 행할 수 없다. 이 때문에, 이동국은 통상, 기준 셀의 수신 주파수에 대해서만 AFC 제어를 행한다. 그러면, 도 22에 도시한 바와 같이, 기지국(BTS1)이 기준 셀인 기간은 상승/하강 주파수는 「fc-fd」로 제어되고, 기준 셀이 기지국(BTS1)에서 기지국(BTS2)으로 절환된 후에는, 상승/하강 주파수는 「fc+fd」로 제어되게 된다. 즉, 이동국은 핸드오버 구간에 있어서는, 도플러 시프트의 2배에 상당하는 주파수차를 지닌 1조의 수신파에 관해서 최대비 합성을 행하게 된다. 이 결과, 소프트 핸드오버에 의한 다이버시티 이득을 얻을 수 없을 뿐만 아니라, 합성하지 않는 경우보다도 오히려 수신 품질이 열화되어 버릴 가능성도 있다.

한편, 도플러 시프트를 고려한 다른 이동 통신 시스템에 대해서는 예컨대, 특허문헌 2에 기재되어 있다. 또한, 핸드오버일 때의 AFC 제어에 관계되는 기술은 예컨대, 특허문헌 3에 기재되어 있다.

특허문헌 1 : 일본 특허 공개 2002-101012호 공보

특허문헌 2 : 일본 특허 공개 평10-200471호 공보

특허문헌 3 : 일본 특허 공개 평11-355826호 공보

본 발명의 목적은, 고속 이동 환경에서도 송신국 및 수신국 쌍방에 있어서 안정된 수신 품질을 확보할 수 있는 이동 통신 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 기지국 장치는, 이동국과의 사이에서 무선파를 송수신하는 장치로서, 상기 이동국으로부터의 수신파의 주파수 오프셋을 검출하는 검출 수단과, 상기 검출 수단에 의해 검출된 주파수 오프셋에 기초하여, 상기 이동국으로의 무선 링크에 있어서 발생하는 도플러 시프트를 캔슬하도록, 그 이동국에 신호를 송신하기 위한 반송파의 송신 주파수를 제어하는 주파수 제어 수단을 갖는다.

이동국이 고속 이동함에 따른 도플러 시프트는 상승 링크 및 하강 링크의 쌍방향으로 발생하므로, 종래의 이동 통신 시스템에서는 도플러 시프트의 2배의 주파수 오프셋이 발생하고 있었다. 이것에 대하여 본 발명의 기지국 장치를 도입하면, 하강 링크의 도플러 시프트가 캔슬된다. 따라서, 주파수 오프셋은 도플러 시프트 상당으로 억제된다.

본 발명의 이동국 장치는 기지국 사이에서 무선파를 송수신하는 장치로서, 상기 기지국에 있어서 수신파의 주파수 오프셋에 기초하여 작성되는 주파수 제어 정보를 수신하는 수신 수단과, 상기 주파수 제어 정보에 기초하여 상기 기지국에 있어서 수신파의 주파수 오프셋을 캔슬하도록 상기 기지국으로 신호를 송신하기 위한 반송파의 송신 주파수를 제어하는 주파수 제어 수단을 갖는다.

본 발명의 이동국 장치를 도입하면, 상승 링크의 도플러 시프트가 캔슬되고, 기지국 장치에 있어서의 주파수 오프셋이 제로가 된다. 한편, 이동국 장치는 도플 러 시프트에 추종하여 AFC 제어를 행하는 구성이면, 주파수 오프셋은 발생하지 않는다. 따라서, 이 경우, 기지국 및 이동국의 쌍방에 있어서 주파수 오프셋을 제로로 할 수 있다.

상기 구성의 기지국 장치 또는 이동국 장치에 의하면, 도플러 시프트에 의한 영향을 회피 또는 억제할 수 있기 때문에, 고속 이동 환경에서도 안정된 통신 품질의 확보가 가능해진다.

본 발명의 이동 통신 시스템은 이동국 및 복수의 기지국을 구비하여, 각 기지국에 각각 설치되고, 상기 이동국으로부터 수신파의 주파수 오프셋에 기초하여 주파수 제어 정보를 작성하는 작성 수단과, 상기 이동국에 설치되고, 1 또는 복수의 기지국에 있어서 작성된 상기 주파수 제어 정보에 기초하여, 기지국으로 신호를 송신하기 위한 반송파의 송신 주파수를 제어하는 주파수 제어 수단을 갖는다. 그리고, 이동국이 핸드오버 상태일 때는 주파수 제어 수단은 수신 품질이 가장 양호한 기지국으로부터 주파수 제어 정보에 기초하여 상기 송신 주파수를 제어하도록 하여도 좋고, 혹은 각 기지국으로부터 신호의 수신 품질에 따라 이들 기지국으로부터의 주파수 제어 정보를 가중 합성한 결과에 기초하여 상기 송신 주파수를 제어하도록 하여도 좋다.

상기 이동 통신 시스템에 의하면, 고속 이동 환경에 있어서의 핸드오버시에 있어서도 보다 적합한 주파수 제어를 실현하는 것이 가능해진다.

(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)

도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다. 또한, 이하의 설 명에서는 이동국에서 기지국으로 신호를 전송하는 패스를 「상승 링크」라고 부르고, 기지국에서 이동국으로 신호를 전송하는 패스를 「하강 링크」라고 부르기로 한다.

<제1 실시형태>

도 1은 제1 실시형태의 이동 통신 시스템의 구성을 도시한 도면이다. 도 1에 있어서, 기지국 장치(100)는 도 21에 도시한 안테나 소자(501), 분파기(서큘레이터)(502), 직교 복조부(503), 전압 제어 발진기(VCO : Voltage Control Oscillator)(504), 상승 링크용 주파수 신디사이저(505), 위상 오차 검출부(506), 동기 검파부(507), 복호부(508), 부호화부(509), 프레임 생성부(510), 다중부(511), 하강 링크용 주파수 신디사이저(512), 직교 변조부(513)에 추가하여, 위상 회전부(1)를 구비한다.

안테나 소자(501)로부터 입력된 수신 신호는 서큘레이터(502)에 있어서 송신신호와 분파된 후, 직교 복조부(503)에 있어서 베이스 밴드 신호에 다운 컨버트된다. 여기서, VCO(504)는 기준 클록을 생성하고, 상승 링크용 주파수 신디사이저(505)는 PLL 제어하에서 기준 클록으로부터 시스템 고유의 주파수를 가진 주기파(예컨대, 정현파)를 생성한다. 그리고, 직교 복조부(503)는 수신 신호에 그 주기파를 승산함으로써 베이스밴드 신호를 얻는다.

위상 오차 검출부(506)는 베이스밴드 신호에 미리 다중되어 있는 기지의 신호(파일롯 신호)에 대해서 시간 상관을 취함으로써, 주파수 오프셋(즉 기지국 장치(100)에 있어서의 기준 주파수와, 이동국 장치(200)로부터의 수신파의 주파수와의 오차)를 검출한다. 또한, 주파수 오프셋은 이동국마다 검출할 수 있다.

동기 검파부(507)는 전술한 주파수 오프셋을 보상하면서 파일롯 신호를 동상 가산함으로써 전파로 변동의 추정값을 산출한다. 그리고, 그 추정값에 주파수 오프셋에 상당하는 위상 회전을 가한 결과의 복소 공역을 상기 베이스 밴드 신호에 승산한다. 이것에 의해 전파로에서 발생한 위상 회전 및 주파수 오프셋에 기인하는 위상 회전이 보상된다.

복호부(508)는 동기 검파 후의 수신 심볼에 대하여, 디인터리브, 오류 정정 복호 등의 복호 처리를 행하고, 최종적인 수신 데이터 계열을 출력한다.

한편, 데이터를 송신하기 위한 변조 처리는 이하와 같다. 즉 부호화부(509)는 각 이동국의 송신 데이터 계열에 대하여 에러 정정 부호화, 인터리브 등의 부호화 처리를 행한다. 프레임 생성부(510)는 부호화된 데이터를 소정의 프레임 포맷 내로 시간 다중한다. 위상 회전부(1)는 송신처의 이동국마다 위상 오차 검출부(506)로부터의 지시에 따라 프레임 생성부(510)에서 출력되는 베이스 밴드 신호의 위상을 회전시킨다. 다중부(512)는 위상 회전부(1)의 출력 신호를 총 가산한다. 그리고, 다중 후 베이스밴드 신호는 직교 변조부(513)에 있어서 RF 대로 업-컨버트(up-converted)되고, 서큘레이터(502)에 있어서 수신 신호와 분파된 후, 안테나 소자(501)에 의해 공간으로 송출된다. 여기서, 업컨버트를 위해 사용되는 반송파는 VCO(504) 및 하강 링크용 주파수 신디사이저(512)에 의해 생성된다. 또한, TDD(Time Division Duplex) 시스템에서는 상승 링크/하강 링크의 무선 주파수는 서로 동일하며, FDD(Frequency Division Duplex) 시스템에서는 상승 링크/하강 링크 의 무선 주파수는 서로 소정 대역만큼 떨어져 있다.

도 2는 위상 오차 검출부(506)의 일례를 도시한 도면이다. 위상 오차 검출부(506)에는 파일롯 신호가 입력된다. 우선, 서로 인접하는 심볼간 상관(즉, 시간 상관)이 계산된다. 계속해서, N 심볼분의 상관값의 평균값이 계산된다. 그리고, 이 평균값에 대하여 아크탄젠트 연산을 행함으로써, 1 심볼 당 위상 오차 θ를 얻을 수 있다.

도 3은 위상 회전부(1)의 동작을 설명하는 도면이다. 여기서는, BPSK 변조로 데이터가 전송되는 것으로 한다. 또한, 각 심볼(1 또는 0)은 도 3(a)에 도시하는 바와 같이, 「0」 또는 「π」가 할당된다. 그리고, 변조 데이터는 주파수(fo)의 반송파로 송신되는 것으로 한다.

여기서, 도 3(b)에 도시하는 바와 같이, 베이스 밴드 영역에 있어서, 송신 심볼의 위상에 위상 θ1(θ1＞0)을 가하면, 반송파의 스펙트럼은 그 위상 θ1에 대응하는 주파수(f1)만큼 시프트한다. 즉 반송파의 주파수는 실질적으로 「fo＋f1」이 된다. 한편, 도 3(c)에 도시하는 바와 같이, 베이스 밴드 영역에 있어서 송신 심볼의 위상에 위상 θ2(θ2＜0)를 가하면, 반송파의 스펙트럼은 그 위상 θ2에 대응하는 주파수(f2) 만큼 시프트한다. 즉, 반송파의 주파수는 실질적으로, 「fo-f2」가 된다. 이와 같이, 베이스밴드 영역에 있어서 송신 심볼의 위상을 회전시키는 것은 반송파의 주파수를 시프트시키는 것과 등가이다.

위상 회전부(1)는 위상 오차 검출부(506)로부터의 지시에 따라, 베이스밴드 영역에 있어서 송신 심볼의 위상을 회전시킨다. 이 결과, 반송파의 송신 주파수는 주파수 오프셋에 따라서 제어되게 된다. 여기서, 위상 오차 검출부(506)는 이동국마다 주파수 오프셋을 검출하고, 위상 회전부(1)는 이동국마다 반송파의 송신 주파수를 제어할 수 있다.

도 1로 되돌아간다. 이동국 장치(200)는 기본적으로 도 21에 도시한 이동국(600)과 동일하며, 안테나 소자(601), 서큘레이터(602), 직교 변조부(603), 동기 검파부(604), 복호부(605), 핸드오버 제어부(606), 위상 오차 검출부(607), 자동 주파수 제어(AFC : Automatic Frequency Control)부(608), VCO(609), 하강 링크용 주파수 신디사이저(610), 부호화부(611), 프레임 생성부(612), 상승 링크용 주파수 신디사이저(613), 직교 복조부(614)를 갖춘다. 여기서, AFC부(608), 동기 검파부(604), 핸드오버 제어부(606) 이외의 동작은 기본적으로 기지국 장치(100)와 마찬가지이기 때문에 설명을 생략한다.

AFC부(608)는 위상 오차 검출부(607)에 있어서 검출된 주파수 오프셋이 제로로 수속되도록 VCO(609)의 입력 전압을 제어한다. 즉, 이동국 장치(200)의 하강 주파수(하강 링크용 주파수 신디사이저(610)로부터 직교 복조부(603)에 주어지는 주기파의 주파수)가, 기지국 장치(100)로부터의 수신파의 주파수에 일치하도록 주파수의 인입 동작이 이루어진다. 상기 AFC 제어의 결과, 이상적으로는, 베이스밴드 신호의 주파수 오프셋은 제로가 된다. 이 때문에, 동기 검파부(604)는 전파로 추정값에 기초한 전파로의 위상 회전 보상만을 행한다.

또, TDD 또는 FDD의 어느 쪽의 시스템에 있어서도, 상승 링크/하강 링크의 주파수차는 일정한 관계가 된다. 이 때문에, 전술한 AFC 제어에 있어서, 일반적으 로, 1개의 VCO(실시예에서는, VCO(609))가 생성하는 기준 클록이, 상승 링크/하강 링크 쌍방의 주파수 신디사이저(610, 613)에 공급된다. 즉, 상승 링크/하강 링크 주파수에 대한 AFC 제어가 동시에 실시되게 된다.

핸드오버 제어부(606)는 당해 이동국과 접속하고 있는 기지국 및 그 주변의 기지국으로부터 송신되는 제어 신호의 직교 복조 데이터를 이용하여, 기지국마다 수신 품질(수신 전력, 수신 SIR 등)을 측정한다. 그리고, 당해 이동국의 이동을 추종하여, 수시로, 수신 품질이 최대가 되는 기지국(기준 셀)의 절환(핸드오버)을 행한다. 핸드오버일 때에는, 복수의 기지국으로부터의 신호를 동시에 수신하게 된다. 이 때, 위상 오차 검출부(607)는 핸드오버 제어부(606)로부터 기준 셀의 ID를 통지 받음으로써, 기준 셀의 수신파에 대한 주파수 오프셋을 검출한다. 따라서, 핸드오버일 때에는 기준 셀의 수신파에 대하여 AFC 제어가 이루어진다.

상기 구성의 이동 통신 시스템에 있어서, 기지국 장치(100)의 위상 회전부(1)는 상술한 바와 같이, 위상 오차 검출부(506)가 검출한 주파수 오프셋에 기초하여, 기지국 장치(100)에서 이동국 장치(200)로의 하강 링크에 있어서 발생하는 도플러 시프트를 캔슬하도록, 하강 링크 베이스밴드 신호의 위상 회전을 행한다. 즉, 하강 링크의 각 심볼에 대하여, 검출한 주파수 오프셋에 상당하는 위상의 역위상을 복소 승산함으로써 위상 회전이 실행된다. 예컨대, 위상 오차 검출부(506)에 의해 검출된 주파수 오프셋이 「θ1」이면, 하강 링크의 각 심볼의 위상은 「-θ1」만큼 회전시켜진다.

한편, 전술한 위상 회전은 송신처(즉, 이동국)마다 이루어진다. 이 때문에, 주파수 오프셋을 캔슬하는 처리는, 개별 채널에 대하여 이루어진다. 즉, 기지국 장치(100)에 있어서의 하강 링크의 주파수 제어의 실시는 이동국의 발호에 기인하여 개별 채널의 통신이 개시된 후에 개시된다.

도 4는 제1 실시형태의 이동 통신 시스템에 있어서의 주파수 제어를 설명하는 도면이다. 여기서는 이동국(MS)이 경로(301)를 따라서 속도(v)로 이동하여, 기지국(BTS1) 및 기지국(BTS2)의 근방을 통과하는 것으로 한다. 또한, 기지국(BTS1) 및 기지국(BTS2)에서 경로(301)로의 수직 거리는 x인 것으로 한다. 또한, 시스템 고유의 반송파 주파수는 fo인 것으로 한다.

제1 실시형태의 시스템에서는, 각 기지국이 도플러 시프트에 기인하는 주파수 오프셋을 검출하여, 그 주파수 오프셋에 기초하여 하강 링크의 송신 주파수를 제어한다. 한편, 이동국은 본 발명의 주파수 제어를 위해 특별한 기능을 갖추고 있을 필요는 없다.

도 4에 있어서, 각 기지국은 항상, 공통 채널을 이용하여 제어 신호를 동보하고 있다. 즉, 이동국은 개별 채널의 발호의 개시에 앞서서, 기지국(BTS1)으로부터의 공통 채널의 수신파에 대하여 AFC 제어를 행하고 있다. 이 때, 이동국이 검출하는 수신파의 주파수는 「fc+fd」이다. 한편, 「fd」는 도플러 시프트에 기인하는 주파수이다. 그러면, 이 AFC 제어에 의해, 이동국으로부터 기지국(BTS1)에 응답 신호를 반송하기 위한 송신 주파수도 「fc+fd」가 된다. 그리고, 기지국(BTS1)이 검출하는 수신파의 주파수는 「fc+2fd」가 된다. 즉, 기지국(BTS1)에 있어서의 주파수 오프셋(Δfo)는 「2fd」이다. 따라서, 기지국(BTS1)은 이동국으로부터의 발호를 검출하면, 우선, 「-Δfo/2」에 상당하는 위상 회전을 하강 링크 베이스밴드 신호에 가함으로써 주파수 제어를 개시한다. 즉, 기지국(BTS1)은 「fc-fd」에 상당하는 주파수로 하강 링크 신호를 송신한다.

그러면, 하강 링크 상에서 도플러 시프트 주파수가 가해지기 때문에, 이동국에 있어서의 수신파의 주파수는 「fc」가 된다. 즉, 도플러 시프트(fd)가 캔슬되어 있다. 이동국은 개별 채널의 통신 개시 후에는 개별 채널의 수신파에 대하여 AFC 제어를 행한다. 따라서, 이동국에 있어서의 상승 링크 주파수 및 하강 링크 주파수는 AFC 제어의 시정수에 상당하는 시간 내에 「fc」로 수속된다. 이 결과, 이동국이 받는 주파수 오프셋은 제로가 되어, 이상적인 수신 환경이 실현된다.

한편, 기지국의 수신파에는 편도분의 도플러 시프트(즉, fd)가 잔존하게 되는데, 주파수 제어를 행하지 않는 경우에 비해서, 주파수 오프셋은 반으로 억압된다.

전술한 AFC 제어의 수속 시간이 「τ(초)」인 것으로 하면, 기지국은 주파수 제어를 개시했을 때부터 「τ」가 경과할 때까지의 기간은 반송파 주파수(fc)에 대하여 「-Δfo/2」를 가하는 주파수 제어를 계속한다. 그리고, 「τ」가 경과한 후에는 반송파 주파수(fc)에 대하여 「-Δf(t)」를 가하는 동적인 주파수 제어로 절환한다. 여기서, 「-Δf(t)」는 위상 오차 검출부(506)에 의해서 소정의 주기로 검출되는 위상 오차에 대응하는 주파수이다. 즉, 기지국은, 이동국의 이동에 따라 동적으로 변화되는 「-Δf(t)」에 상당하는 위상 회전을 송신 심볼에 가한다. 따라서, 도 4에 도시한 바와 같이, 이동국이 기지국(BTS1)의 근방을 통과할 때에 도플 러 시프트의 극성이 변화되더라도, 기지국의 송신 주파수를 그 변동에 추종시킬 수 있기 때문에, 이동국에 있어서의 주파수 오프셋을 제로로 유지하는 것이 가능해진다.

이동국(MS)이 기지국(BTS1)으로부터 멀어지고, 기지국(BTS2)에 근접하는 구간에서는, 기지국(BTS1) 및 기지국(BTS2)이 소프트 핸드오버 상태가 된다. 그러면, 기지국(BTS2)은 「-Δf(t)」을 이용하여 주파수 제어를 개시한다. 이 때, 기지국(BTS1)에 의한 주파수 제어가 이루어지고 있기 때문에, 이동국의 송신 주파수는 「fc」로 유지되고 있다. 이 때문에, 기지국(BTS2)에 있어서의 주파수 오프셋은 편도분의 도플러 시프트(즉, fd)에 상당한다. 따라서, 기지국(BTS2)은 이 도플러 시프트를 상쇄하는 위상 회전을 하강 베이스밴드 신호에 가함으로써, 이동국에 있어서의 기지국(BTS2)으로부터의 수신파도 기지국(BTS1)으로부터의 수신파와 마찬가지로, 주파수 오프셋이 제로로 제어된다.

이와 같이, 제1 실시형태에 있어서는, 이동국에 있어서 어느 기지국으로부터의 수신파의 주파수 오프셋도 제로가 되도록 하강 링크 신호의 주파수 제어가 이루어진다. 따라서, 이동국은 소프트 핸드오버일 때에는 각각 도플러 시프트가 실질적으로 제로인 복수의 수신파를 합성할 수 있기 때문에, 수신 품질의 열화를 회피하는 것이 가능해진다. 한편, 종래 기술에 있어서는, 도 22를 참조하면서 설명한 바와 같이, 핸드오버일 때에는 주파수가 플러스(정) 측으로 시프트한 수신파 및 마이너스(부) 측으로 시프트한 수신파가 합성되고 있기 때문에, 수신 품질이 열화되었다.

상기 이동 통신 시스템에 있어서의 하나의 구성예로서, 자국 A는 기지국에 해당하고, 상대국 B는 이동국에 해당하는 것으로 한다. 상기 구성에 따르면, 고속 이동 환경에 있어서의 소프트 핸드오버일 때에 있어서도, 핸드오버 중인 기지국이 각각, 주목하는 이동국에 대하여 도플러 시프트를 캔슬하도록 송신 주파수를 제어하기 때문에, 이동국에서는 종래예와 같이 도플러 시프트의 극성이 상이한 수신파를 합성하는 일이 없어져, 수신 품질의 열화를 회피하는 것이 가능해진다.

도 5는 위상 회전부(1)의 동작을 설명하는 흐름도이다. 이 흐름도의 처리는 예컨대, 소정 주기로 반복 실행된다.

단계 S1에서는, 개별 채널로 통신이 이루어지고 있는지의 여부를 조사한다. 개별 채널이 아니면, 주파수 제어를 행하지 않고서 처리를 종료한다. 단계 S2에서는, 핸드오버 상태인지의 여부를 조사한다. 핸드오버 상태가 아니면, 단계 S3에 있어서, 주파수 제어를 개시했을 때부터 「τ」가 경과했는지의 여부를 조사한다. 여기서, 주파수 제어는 예컨대, 이동국으로부터의 발호를 할 때에 개시된다. 「τ」는 상술한 바와 같이, 이동국의 AFC 제어의 수속 시간에 상당한다. 그리고, 주파수 제어의 개시에서부터 「τ」가 경과하고 있지 않을 때에는 단계 S4에 있어서, 베이스밴드 영역에서 하강 링크 신호에 「-Δfo/2」에 상당하는 위상 회전을 가한다. 여기서, 「Δfo」는 주파수 제어를 하지 않는 상태로 검출된 주파수 오프셋으로, 도플러 시프트의 2배에 상당한다. 한편, 주파수 제어의 개시로부터 「τ」가 경과한 후에는 단계 S5에 있어서, 베이스밴드 영역에서 하강 링크 신호에「-Δf(t)」에 상당하는 위상 회전을 가한다. 여기서, 「Δf(t)」는 이동국에 있어서 AFC 제어가 수속된 후에 검출된 주파수 오프셋이며, 동적으로 변화되는 값이다. 한편, 대상으로 되어 있는 이동국이 핸드오버 상태였을 때는, 단계 S5가 실행된다.

이와 같이, 제1 실시형태에서는, 이동국에 있어서의 주파수 오프셋을 제로로 할 수 있다. 또한, 기지국에 있어서의 주파수 오프셋은 종래의 시스템과 비교하여 반으로 된다. 또한, 핸드오버일 때, 주파수 오프셋이 없는 복수의 수신파를 합성할 수 있다. 따라서, 이동국 및 기지국의 쌍방(특히, 이동국)에 있어서 수신 품질이 향상된다.

한편, 상기 시스템에 있어서, 기지국 장치(100)는 도플러 시프트의 2배에 상당하는 위상 회전을 송신 심볼에 부여하도록 하더라도 좋다. 이 경우, 예컨대, 이동국이 기지국에 근접하는 기간은, 기지국의 송신 주파수는 「fc-2fd」가 되고, 이동국의 수신 주파수는 「fc-fd」가 된다. 그러면, AFC 제어에 의해 이동국의 송신 주파수는 「fc-fd」가 된다. 따라서, 기지국의 수신 주파수는 「fc」가 된다. 기지국 장치에 있어서 이러한 위상 회전(즉, 주파수 제어)을 실행하면, 이동국에 있어서 도플러 시프트에 상당하는 주파수 오프셋이 남지만, 기지국에 있어서의 주파수 오프셋을 제로로 할 수 있다.

<제2 실시형태>

도 6은 제2 실시형태의 이동 통신 시스템의 구성을 도시한 도면이다. 도 6에 도시하는 기지국 장치(110)는 도 21에 도시한 종래의 기지국 장치(500)와 비교하면, 주파수 제어(FC : Frequency Control) 커맨드 생성부(11)가 추가되어 있다. 또한, 프레임 생성부(12)는 도 21에 도시하는 프레임 생성부(510)가 갖는 기능에 더 하여, FC 커맨드 생성부(11)에 의해 생성된 주파수 제어 커맨드를 프레임 내의 소정 영역에 기입하는 기능을 갖추고 있다.

한편, 이동국 장치(210)는 도 21에 도시하는 종래의 구성에 더하여, 하강 링크용 VCO(21), 상승 링크용 VCO(22) 및 기지국으로부터 보내져오는 주파수 커맨드에 따라서 상승 링크용 VCO(22)를 제어하는 주파수 제어부(23)를 갖춘다. 그리고, 주파수 커맨드를 수신하고 있는 기간은 상승 링크용 VCO(22)의 주파수는 하강 링크용 VCO(21)와는 독립적으로 제어된다. 한편, 하강 링크용 VCO(21)는 기본적으로, 도 1에 도시하는 VCO(609)와 같은 것이다.

우선, 주파수 제어 커맨드(이하, FC 커맨드)에 관해서 설명한다. 기지국 장치(110)가 구비하는 주파수 제어 커맨드 생성부(11)는 위상 오차 검출부(506)가 검출한 이동국마다의 주파수 오프셋에 기초하여, 대응하는 이동국에 송신하여야 할 FC 커맨드를 생성한다. FC 커맨드는 기지국에 있어서의 수신파에 포함되어 있는 주파수 오프셋을 캔슬하기 위한 제어 신호이며, 다음과 같은 식으로 생성된다.

1. 주파수의 상승/저하만을 지시하는 2값의 신호(1 비트 정보)

위상 오차 검출부(506)가 검출한 주파수 오프셋(Δf)의 부호에 기초하여 다음과 같이 FC 커맨드가 생성된다.

(1) Δf<0일 때 : FC 커맨드=0(이동국은 송신 주파수를 「a(Hz)」만큼 올린다)

(2) Δf≥0일 때 : FC 커맨드=1(이동국은 송신 주파수를 「a(Hz)」만큼 내린다)

한편, 주파수 제어 단계 a는 미리 결정된 고정값이다.

2. 주파수의 상승/저하의 지시, 및 주파수의 제어 단계를 지시하는 부호를 포함하는 다중값 신호

미리 마련되어 있는 역치를 이용하여 위상 오차 검출부(506)가 검출한 Δf의 크기를 판정하여, 그 판정 결과를 나타내는 FC 커맨드가 생성된다.

(1) Δf≤-f3일 때 : FC 커맨드=+3(이동국은 송신 주파수를 「3b(Hz)」만큼 올린다)

(2) -f3<Δf≤-f2일 때 : FC 커맨드=+2(이동국은 송신 주파수를 「2b(Hz)」만큼 올린다)

(3) -f2<Δf≤-f1일 때 : FC 커맨드=+1(이동국은 송신 주파수를「b(Hz)」만큼 올린다)

(4) -f1<Δf<f1일 때 : FC 커맨드=0(이동국은 송신 주파수를 변경하지 않는다)

(5) f1≤Δf<f2일 때 : FC 커맨드=-1(이동국은 송신 주파수를 「b(Hz)」만큼 내린다)

(6) f2≤Δf<f3일 때 : FC 커맨드=-2(이동국은 송신 주파수를 「2b(Hz)」만큼 내린다)

(7) f3≤Δf일 때 : FC 커맨드=-3(이동국은 송신 주파수를 「3b(Hz)」만큼 내린다)

한편, 역치(f1)∼역치(f3) 및 주파수 제어 단계 b는 미리 정해진 고정값이 다.

3. 위상 오차 검출부(506)에 의해 검출된 주파수 오프셋을 양자화한 값 및 부호를 포함하는 다중값 신호

(1) Δf<0일 때 : 이동국은 송신 주파수를 「Δf(Hz)」만큼 올린다

(2) Δf≥0일 때 : 이동국은 송신 주파수를 「Δf(Hz)」만큼 내린다

한편, 전술한 3가지의 커맨드 형식을 비교하면, 이동국에 있어서의 주파수 제어의 수속 시간은 형식 1이 가장 길고, 형식 3이 가장 짧다. 한편, 하강 링크에 대한 FC 커맨드의 오버헤드는 형식 1이 가장 작고, 형식 3이 가장 크다. 즉, 수속 시간과 오버헤드는 서로 트레이드오프 관계가 된다. 따라서, FC 커맨드의 형식의 선택은 시스템이 상정하는 이동 속도의 상한값이나 신호를 전파하는 캐리어 주파수 대의 크기 등에 따라서 적절히 선택되는 것이 바람직하다.

상술된 바와 같은 식으로 생성되는 FC 커맨드는 프레임 생성부(12)에 있어서, 도 7에 도시하는 포맷 A의 슬롯 내의 소정 영역에서 시간 다중되어, 대응하는 이동국에 송신된다. 슬롯이란, 송신 포맷의 최소 단위이며, 이 슬롯 시간이 주파수 제어의 반복 주기에 해당한다. 도 7에 있어서 「N_PILOT」는 파일롯 신호의 비트수이다. 「N_FC」는 FC 커맨드의 비트수이다. 「N_DATA」는 부호화 데이터의 비트수이다. 한편, 이 포맷은 후술하는 제3∼제7 실시형태에 있어서도 동일하다.

도 8은 프레임 생성부(13)의 동작을 설명하는 흐름도이다. 이 처리는 소정의 주기로 반복 실행된다. 단계 S11에서는, 검출된 주파수 오프셋의 절대값이 역치( α) 이상인지의 여부를 조사한다. 그리고, 주파수 오프셋의 절대값이 역치(α) 이상이면, 단계 S12에 있어서 보호단 카운터를 인크리먼트한다. 그렇지 않은 경우는, 단계 S13에 있어서, 보호단 카운터를 리셋한다. 단계 S14에서는, 보호단 카운터의 카운트값이 역치(β) 이상인지의 여부를 조사한다. 그리고, 보호단 카운터의 카운트값이 역치(β) 이상이면, 단계 S15에 있어서, 도 7에 도시하는 포맷 A를 선택한다. 그렇지 않은 경우는, 단계 S16에 있어서, 도 7에 도시하는 포맷 B를 선택한다. 한편, 이 흐름도의 처리는 후술하는 제3∼제7 실시형태에 있어서도 실시된다.

이와 같이, 주파수 오프셋이 소정의 역치보다도 큰 상태가 소정 시간 이상 계속되면, FC 커맨드를 포함하는 포맷 A가 선택되어, 주파수 제어가 유효하게 된다. 한편, 그 이외의 기간은 FC 커맨드를 포함하지 않는 포맷 B가 선택되어, 주파수 제어가 무효가 된다. 선택한 포맷의 종별은 예컨대, 제어 신호에 다중하여 이동국에 통지된다. 이에 따라, 이동국은 주파수 제어의 유효/무효를 인식할 수 있다.

상기 방식에 따르면, 도플러 시프트에 대한 주파수 보상이 필요하게 되는 환경 하에서만 주파수 제어를 유효로 할 수 있다. 따라서, 시스템 전체적으로, 통계 다중적으로, 주파수 제어 신호의 피드백 송신에 따른 전력의 소비나 타국으로의 간섭 잡음을 최소한으로 억제하는 것이 가능해진다.

한편, 상술된 바와 같은 식으로 하여 2종류의 포맷을 병용하는 것이 아니라, 도 7에 도시하는 포맷 A만을 사용하여 같은 기능을 실현할 수도 있다. 예컨대, 주파수 오프셋의 절대값이 계속하여 역치(α)를 넘었을 때는, 소정의 전력으로 FC 커맨드를 송신하고, 그 이외의 경우에는, FC 커맨드를 송신하여야 할 타이밍에 DTX 송신(송신 전력을 제로로 하는 (=-∞[dBm]))을 행한다. 이 경우, 이동국은 FC 커맨드의 수신 레벨을 모니터함으로써, 주파수 제어의 유효/무효를 인식할 수 있기 때문에, 포맷 식별을 위한 제어 정보가 불필요하게 된다.

또한, 주파수 제어가 필요하게 되는 환경은, 기지국의 설치 조건(고속 간선의 연선, 장해물의 유무 등)으로, 어느 정도 특정할 수 있다. 이 때문에, 주파수 제어의 필요와 불필요를 동적으로 판단하지 않고, 기지국의 설치 조건에 따라서 포맷 선택, 혹은 DTX 송신에 의한 주파수 제어의 유효/무효 제어를 행할 수도 있다. 구체적으로는 예컨대, 기지국 고유의 제어 파라미터로서 주파수 제어의 유효/무효를 사전에 설정해 두는 방법을 생각할 수 있다.

이어서, 이동국 장치(210)의 동작에 관해서 설명한다. 이동국(210) 장치는 복호부(605)에 있어서 수신 신호를 복호함으로써 전술한 FC 커맨드를 취득한다. FC 커맨드는 주파수 제어부(23)로 보내진다. 주파수 제어부(23)는 FC 커맨드에 의해 지시되는 주파수를 현재의 상승 링크 주파수에 가산함으로써, 생성하여야 할 주파수를 산출한다. 예컨대, 현재의 상승 링크 주파수가 「fcc(Hz)」일 때, 기지국으로부터 수신한 FC 커맨드가 「+a(Hz)」를 지시하고 있으면, 「fcc+a(Hz)」를 얻을 수 있다. 마찬가지로, FC 커맨드가 「-a(Hz)」를 지시하고 있으면, 「fcc-a(Hz)」를 얻을 수 있다. 그리고, 주파수 제어부(23)는 산출한 주파수에 대응하는 제어 전압을 생성하여 상승 링크용 VCO(22)에 입력한다.

한편, 제2 실시형태의 구성에서는, 하강 링크 주파수에 대한 제어 방법은 종래예와 마찬가지이며, FC 커맨드는 상승 링크 주파수의 제어에만 사용된다. 다만, 주파수 제어부(23)에는 AFC 제어부(608)로부터의 제어 전압도 입력되어 있다. 그리고, FC 커맨드에 의한 주파수 제어가 무효화되는 경우에는 주파수 제어부(23)는 AFC 제어부(608)로부터의 제어 전압을 이용하여, 상승 링크용 VCO(22)를 제어한다. 이 경우, 상승 링크 주파수 및 하강 링크 주파수는 종래 기술과 마찬가지로, 서로 동일하게 된다.

이동국 장치(210)가 핸드오버 상태이며, 복수의 기지국으로부터 FC 커맨드를 수신하고 있을 때는, 이하의 어느 방법으로 상승 링크용 VCO(22)에 입력하여야 할 제어 전압을 생성한다. 한편, 핸드오버 제어부(606)는 각 주변 기지국으로부터의 수신 신호의 품질을 모니터하고 있는 것으로 한다.

1. 수신 품질이 가장 양호한 기지국의 FC 커맨드만을 선택하여, 그 FC 커맨드에 따라서만 제어 전압을 생성한다.

2. 복수의 기지국으로부터 수신한 FC 커맨드를 수신 품질로 가중 합성함으로써 얻어지는 연산 결과에 따라서 제어 전압을 생성한다. 예컨대, 수신 SIR에서 가중 합성하는 경우, 기지국 i로부터의 신호의 수신 SIR를 「SIR_i」, FC 커맨드에 의한 주파수 제어량을 「FC_i」로 하면, 합성 후의 주파수 제어량 FC_comb는 다음 식으로 산출된다.

도 9는 주파수 제어의 시퀀스를 설명하는 도면이다. 한편, 이 시퀀스는 후술하는 제3∼제7 실시형태에 있어서도 실시된다.

우선, 기지국에서 이동국으로 슬롯 #N의 하강 링크 데이터를 송신한다. 이 하강 링크 데이터는 기지국의 송신 타이밍에서 하강 링크 전파로의 전파 지연(=Tp)만큼 지연한 타이밍으로 이동국에 의해 수신된다. 이동국은 하강 링크 데이터의 수신 타이밍에서 시스템 고유의 소정 시간(=T_{UL - DL})만큼 지연한 타이밍으로 슬롯 #N의 상승 링크 데이터를 송신한다. 기지국은 이동국의 송신 타이밍에서 상승 링크 전파로의 전파 지연(=Tp)만큼 지연한 타이밍에 #N의 상승 링크 데이터를 수신한다. 그러면, 기지국의 위상 오차 검출부(506)는 슬롯 #N의 상승 링크 데이터에 포함되는 파일롯 신호의 시간 상관에 의해 수신파의 주파수 오프셋을 산출한다. 그리고, FC 커맨드 생성부(11)는 산출한 주파수 오프셋에 기초하여, 상술한 어느 한 방법으로 FC 커맨드를 생성한다. 이 때, 파일롯 신호를 수신했을 때부터 FC 커맨드가 생성될 때까지 처리 시간(T_d1)이 발생한다. 그리고, 생성된 FC 커맨드는 프레임 생성부(12)에 의해 슬롯 #N+1의 하강 링크 데이터의 소정 위치에 삽입되어, 이동국에 송신된다.

이어서, 이동국은 슬롯 #N+1의 하강 링크 데이터를 전파 지연(=T_P)만큼 지연한 타이밍으로 수신한다. 복호부(605)는 수신한 슬롯으로부터 FC 커맨드를 복호한다. 이 복호 처리에 있어서 처리 시간(T_d2)이 발생한다. 그리고, 복호한 FC 커맨드는 주파수 제어부(23)에 있어서 상승 링크용 VCO(22)의 발진 주파수를 제어하기 위 한 제어 전압으로 변환된다. 따라서, 이동국은 FC 커맨드에 따라서 제어된 주파수로 N+1번째의 슬롯을 송신한다. 이후, 전술한 주파수 제어를 슬롯 주기로 반복함으로써, 이동국에 있어서, 하강 링크 주파수와는 독립적으로 상승 링크 주파수를 원하는 주파수로 인입하는 것이 가능하게 된다.

도 10 및 도 11은 제2 실시형태의 이동 통신 시스템에 있어서의 주파수 제어를 설명하는 도면이다. 한편, 도 10 및 도 11에 도시하는 제어는 핸드오버 구간에 있어서 서로 상이하다.

이동국(MS) 및 기지국(BTS1, BTS2)의 상대 위치, 및 이동국과 기지국 사이의 전파 환경은 도 4를 참조하면서 설명한 것과 같은 것으로 한다. 이동국은 개별 채널의 발호 개시에 앞서서, 기지국(BTS1)으로부터의 공통 채널의 수신파에 대하여 AFC 제어를 행하고 있다. 그리고, 이동국의 발호시에 있어서, 기지국(BTS1)의 수신파의 주파수는 「fc+2fd」이다. 즉, 기지국(BTS1)에 의해 검출되는 주파수 오프셋(Δfo)은 도플러 시프트의 2배에 상당한다.

기지국 장치(BTS1)는 이동국으로부터의 발호를 검출하면, FC 커맨드를 이용한 상승 링크 주파수의 제어를 개시한다. 이 때, FC 커맨드는 기지국(BTS1)에 있어서의 주파수 오프셋이 제로가 되도록, 이동국에 대하여 송신 주파수의 제어를 지시한다. 이 FC 커맨드에 의해, 이동국의 송신 주파수는「fc-fd」로 수속해 나간다. 이 결과, 기지국 장치(BTS1)의 수신파의 주파수는 「fc」가 된다. 즉, 기지국 장치(BTS1)에 있어서의 주파수 오프셋은 제로가 된다. 다만, 하강 링크에 대해서는, 주파수 제어는 이루어지지 않는다. 따라서, 이동국의 수신파의 주파수는 「fc+fd」가 된다. 즉, 이동국에 있어서 보상하여야 할 주파수 오프셋은 도 22에 도시한 종래 기술과 마찬가지로 「fd」이다.

이동국이 기지국 장치(BTS1)의 근방을 통과할 때에는 기지국 장치(BTS1)에 있어서의 주파수 오프셋이 제로로 로크되도록, 상승 링크 주파수에 대해서 피드백 제어가 이루어진다. 따라서, 이동국의 송신 주파수는 도플러 시프트의 극성 변화를 추종하여, 「fc-fd」에서 「fc+fd」로 시프트해 간다.

또한, 이동국이 기지국 장치(BTS1)으로부터 멀어지고, 기지국 장치(BTS2)에 가까이 가면, 양 기지국은 소프트 핸드오버 상태가 된다. 핸드오버 상태의 제어는 도 10 및 도 11에 있어서 상이하다.

도 10에 도시하는 예에서는, 이동국은 기준 셀이 기지국 장치(BTS1)인 기간은, 기지국 장치(BTS1)로부터의 FC 커맨드에 따른다. 따라서, 이동국의 송신 주파수는 「fc+fd」로 유지되어, 기지국 장치(BTS1)에 있어서의 주파수 오프셋은 제로 그대로가 된다. 다만, 이 기간, 기지국 장치(BTS2)에 있어서의 주파수 오프셋은 「2fd」이다. 이 때, 기지국 장치(BTS1)로부터의 수신 신호의 품질은 양호한 데 대하여, 기지국 장치(BTS2)로부터의 수신 신호의 품질은 낮아진다. 따라서, 이동국은 이 실시형태에서는, 기지국 장치(BTS1) 및 기지국 장치(BTS2)로부터의 신호를 합성하는 것이 아니라, 기지국 장치(BTS1)만으로부터의 신호를 재생하도록 하더라도 좋다.

기준 셀이 기지국 장치(BTS1)에서 기지국 장치(BTS2)로 절환되면, 이동국은 기지국 장치(BTS2)로부터의 FC 커맨드에 따른다. 따라서, 이동국의 송신 주파수는 피드백 제어의 시정수에 따른 속도로 「fc+fd」에서 「fc-fd」로 시프트해 간다. 이 결과, 기지국 장치(BTS2)에 있어서의 주파수 오프셋은 제로가 되지만, 기지국 장치(BTS1)에 있어서의 주파수 오프셋은 「2fd」가 된다.

도 11에 도시하는 예에서는, 핸드오버 구간에 있어서는, 기지국 장치(BTS1) 및 기지국 장치(BTS2)로부터의 FC 커맨드가 수신 품질에 따라서 가중 합성된다. 따라서, 이동국의 송신 주파수는 「fc+fd」에서 「fc-fd」로 완만하게 시프트해 가게 된다. 이 결과, 기준 셀이 절환되기보다 전에, 이동국으로부터 멀어져 가는 기지국 장치(BTS1)에 대한 주파수 오프셋을 미리 저하시킴으로써, 이동국에 근접하여 오는 기지국 장치(BTS2)에 대한 주파수 오프셋을 「2fd」보다 작게 억제할 수 있다. 따라서, 핸드오버가 발생하는 기지국 사이의 주파수 오프셋 배분을 최적화할 수 있다.

또, 도 10에 도시하는 제어를 채용하면, 이동국의 주파수 제어부(23)의 부하가 가벼워진다. 한편, 도 11에 도시하는 제어를 채용하면, 기준 셀의 절환 전후에 있어서 상승 링크 주파수의 시프트가 순조롭게 되기 때문에, 핸드오버 기간 동안의 각 기지국 및 이동국에 있어서의 수신 품질이 높아진다.

<제3 실시형태>

도 12는 제3 실시형태의 이동 통신 시스템의 구성을 도시한 도면이다. 도 12에 도시하는 기지국 장치(120) 및 이동국 장치(220)는 기본적으로는, 제2 실시형태의 기지국 장치(110) 및 이동국 장치(210)와 동일하다. 다만, 제3 실시형태의 기지국 장치(120)에 있어서는, 위상 오차 검출부(506)에 의한 검출 결과를 프레임 생성 부(12)에 보낼 필요는 없다. 또한, 제3 실시형태의 이동국 장치(220)에 있어서는, 하강 링크 신호를 다운 컨버트하기 위한 주기파를 생성하는 VCO(609)는 주파수 제어부(23)가 생성하는 제어 전압에 의해 제어된다.

상기 구성의 시스템에 있어서, FC 커맨드 생성부(11)는 제2 실시형태에 있어서 생성되는 커맨드의 최상위 비트에 주파수 제어 ON/OFF 비트(예컨대, 0 : OFF, 1 : ON)를 추가한 FC 커맨드를 생성한다. 여기서, 「제2 실시형태에 있어서 생성되는 커맨드」는, 상술한 3종류의 커맨드 중의 임의의 것을 사용할 수 있다. 또, 주파수 제어 ON/OFF 비트는 제2 실시형태에 있어서의 주파수 제어의 유효/무효 판정과 마찬가지로, 위상 오차 검출부(506)에 의해 검출되는 주파수 오프셋과 역치의 비교, 혹은 기지국의 설치 조건에 기초하여 생성된다. 그리고, 프레임 생성부(12)는 주파수 제어의 유효/무효에 상관없이, 항상, 도 7에 도시한 포맷 A에 전술한 FC 커맨드를 삽입하여, 소정의 전력으로 송신한다.

이동국 장치(220)의 주파수 제어부(23)는 FC 커맨드를 수신하면, 도 13에 도시하는 흐름도에 따라서 VCO(21, 22)에 부여하는 제어 전압을 생성한다.

도 13에 있어서, 단계 S21에서는, 개별 채널로 통신을 행하고 있는지의 여부를 조사한다. 그리고, 개별 채널로 통신을 하고 있으면, 단계 S31로 진행하고, 그렇지 않은 경우는 단계 S22로 진행한다. 한편, 이동국은 개별 채널로 통신을 행하고 있지 않을 때는 공통 채널을 통해 기지국으로부터 제어 신호를 수신하고 있는 것으로 한다.

1. 공통 채널로 통신중인 경우(단계 S22∼S23)

공통 채널을 통해 기지국으로부터 제어 신호를 수신하고 있는 기간은 이동국은, 기본적으로 FC 커맨드를 수신하지 않는다. 따라서, 이 경우, 주파수 제어부(23)는 AFC부(608)에 의해 생성되는 제어 전압을 그대로 하강 링크용 VCO(21) 및 상승 링크용 VCO(22)에 입력한다.

2. 개별 채널로 통신중인 경우(단계 S31∼S37)

이동국이 발호하여, 개별 채널의 통신이 개시된 이후에는, AFC 제어에 의한 주파수 제어 기능을 FC 커맨드를 이용한 제어로 대용할 수 있기 때문에, 위상 오차 검출부(607) 및 AFC부(608)로의 클록 공급을 정지한다. 이에 따라, 용장(redundant) 블록의 전력 소비를 삭감하는 것이 가능해진다.

수신한 FC 커맨드의 최상위 비트에 의해 주파수 제어의 ON/OFF를 식별한다. 주파수 제어를 실행하는 경우에는, 서로 상이한 상승 링크 주파수 및 하강 링크 주파수가 생성된다. 한편, 주파수 제어를 실행하지 않는 경우에는 상승 링크 주파수 및 하강 링크 주파수가 서로 동일하게 된다.

2a. 주파수 제어가 ON(단계 S33∼S36)

주파수 제어를 실행하는 경우에는, FC 커맨드 내의 주파수 제어 정보에 따라서, 상승 링크용 VCO(22)를 위한 제어 전압을 생성한다. 제어 전압의 생성은 제2 실시형태와 마찬가지이다. 즉, 이동국이 기지국에 근접할 때는, 송신 주파수가 「fc-fd」가 되도록 상승 링크용 VCO(22)가 제어된다. 또한, 이동국이 기지국으로부터 멀어질 때는, 송신 주파수가 「fc+fd」가 되도록 상승 링크용 VCO(22)가 제어된다. 이 때, 수신 주파수는 기준 주파수(fc)에 대하여 송신 주파수와는 반대 극성의 도플러 시프트 주파수(fd)를 부가함으로써 얻어진다. 즉, 이동국이 기지국에 근접할 때는, 수신 주파수가 「fc+fd」가 되도록 하강 링크용 VCO(21)가 제어된다. 또한, 이동국이 기지국으로부터 멀어질 때는, 수신 주파수가 「fc-fd」가 되도록 하강 링크용 VCO(21)가 제어된다.

상기 주파수 제어에 따르면, 도 10 또는 도 11에 도시하는 상승 링크 주파수 및 하강 링크 주파수를 얻을 수 있기 때문에, 시계 내의 고속 이동 환경에 있어서, 기지국 및 이동국 쌍방의 주파수 오프셋이 제로가 된다. 또한, 이 구성에 따르면, AFC 제어를 행할 필요가 없기 때문에, 상승 링크 주파수뿐만 아니라 하강 링크 주파수에 대하여도 고속으로 또한 광대역의 주파수 제어가 가능해진다. 또한, 특허문헌 1에 기재한 것과 같은 복잡한 가변 제어 회로는 불필요하다.

한편, 이동국의 발호에 기인하여 기지국의 주파수 제어가 개시되었을 때부터, 상승 링크 주파수가 적정값에 수속될 때까지의 기간은 하강 링크의 주파수 제어는 행하지 않는다. 따라서, 주파수 제어부(23)는 주파수 제어가 개시되었을 때부터 소정 시간(γ)이 경과할 때까지의 기간은, 상승 링크용 VCO(22)의 제어 전압만을 FC 커맨드에 따라서 갱신하고, 하강 링크용 VCO(21)의 제어 전압은 갱신하지 않는다.

또한, 핸드오버일 때에 핸드오버처의 기지국으로부터 FC 커맨드를 수신하는 경우는, 소정 시간(γ)의 감시는 불필요하며, 상술된 바와 같은 식으로 하강 링크용 VCO(21) 및 상승 링크용 VCO(22)의 쌍방의 제어 전압을 갱신한다.

2b. 주파수 제어가 OFF(단계 S37)

주파수 제어부(23)는 FC 커맨드 내의 주파수 제어 정보에 따라서, 하강 링크용 VCO(21) 및 상승 링크용 VCO(22)에 대하여 동일한 제어 전압값을 출력한다. 이 경우, 도 21에 도시하는 종래의 시스템의 AFC 제어와 동일한 동작이 실현된다.

<제4 실시형태>

도 14는 제4 실시형태의 이동 통신 시스템의 구성을 도시한 도면이다. 도 14에 도시하는 기지국 장치(130) 및 이동국 장치(230)는 기본적으로는, 제2 실시형태의 기지국 장치(110) 및 이동국 장치(210)와 동일하다. 다만, 제4 실시형태의 이동국 장치(230)에 있어서는, AFC부(608)에 의해 제어되는 하나의 VCO(609)가 설치되어 있다. 또한, 주파수 제어부(23)로부터의 지시에 따라서 베이스밴드 영역에 있어서 송신 심볼의 위상을 회전시키는 위상 회전부(31)를 갖춘다.

상기 구성의 이동국 장치(230)에 있어서, 주파수 제어부(23)는 FC 커맨드에 의해 지시되는 상승 링크 주파수의 증감량을 이용하여 갱신된 주파수를 위상 회전량(θ)으로 변환하여, 이 위상 회전량(θ)을 위상 회전부(31)에 부여한다. 위상 회전부(31)는 베이스밴드 영역의 상승 링크 신호에 대하여 「exp(jθ)」를 복소 승산한다. 이에 따라, 베이스밴드 영역의 상승 링크 신호의 위상이 「θ」만큼 회전한다.

상기 위상 회전에 의해, 상승 링크 신호의 주파수 스펙트럼을 「θ」에 상당하는 주파수만큼 시프트시키는 것과 등가의 효과를 얻을 수 있다. 즉, 이동국의 안테나 소자(601)로부터 출력되는 송신파의 주파수는 도 10 또는 도 11에 도시한 동작예와 마찬가지로 제어된다.

이와 같이, 제4 실시형태에 있어서는, 상승 링크/하강 링크의 각각에 대하여 개개에 VCO를 설치하는 일없이, 제2 실시형태와 마찬가지의 제어가 실현된다.

<제5 실시형태>

도 15는 제5 실시형태의 이동 통신 시스템의 구성을 도시한 도면이다. 도 15에 도시하는 기지국 장치(140) 및 이동국 장치(240)는 기본적으로는, 제2 실시형태의 기지국 장치(110) 및 이동국 장치(210)와 동일하다. 다만, 제5 실시형태의 이동국 장치(240)에 있어서는, 동기 검파부(604) 대신에 설치되는 동기 검파부(41)는 핸드오버 제어부(606) 및 주파수 제어부(23)로부터의 지시를 고려하여 검파 동작을 한다.

도 16은 제5 실시형태의 동기 검파부의 구성을 도시한 도면이다. 도 16에 도시한 바와 같이, 동기 검파부(41)는 전파로 추정부(42), 복소 승산기(43), 최대비 합성부(44), 평균 구간 제어부(45)를 갖춘다.

전파로 추정부(42)는 하강 링크의 직교 복조 데이터에 포함되어 있는 파일롯 신호를 동상 가산 평균함으로써, 전파로 추정값(전파로 변동의 추정값)을 산출한다. 또한, 전파로 추정부(42)는 소프트 핸드오버일 때에 있어서는, 핸드오버에 관계되는 복수의 기지국과의 사이의 전파로에 관해서 각각 전파로 추정값을 산출한다. 복소 승산기(43)는 하나 또는 복수의 직교 복조 데이터에 대하여, 대응하는 전파로 추정값의 복소 공역을 각각 숭산한다. 이에 따라, 하나 또는 복수의 수신 신호의 각각에 대하여 동기 검파가 이루어진다. 그리고, 최대비 합성부(44)는 복수의 동기 검파 결과에 관해서 최대비 합성을 실행하여, 최종적인 동기 검파 데이터를 출력한다.

도 17은 제5 실시형태에 있어서 사용되는 전파로 추정부(42)의 실시예이다. 전파로 추정부(42)에는 각 슬롯의 선두에 저장되어 있는 파일롯 신호가 소정의 주기로 차례차례 입력된다. 그리고, 전파로 추정부(42)는 연속되는 N개의 파일롯 신호에 관해서 가산 평균을 계산한다. 이 가산 평균의 결과는 전파로 추정값(전파로에 있어서의 위상 변동의 추정값)이다.

상기 동작은 종래 기술에 속한다. 이에 대하여, 제5 실시형태에 있어서의 동기 검파부(41)에 있어서는, 전파로 추정부(42)는 평균 구간 제어부(45)로부터의 지시에 따라서 전파로 추정을 행한다.

평균 구간 제어부(45)는 이동국이 핸드오버 상태이며, 또한, 핸드오버에 관계되는 하나 또는 복수의 기지국에 있어서 주파수 제어가 유효 상태인 경우에는, 통상시와 비교하여 가산 평균 시간을 짧게 한다는 취지의 지시를 전파로 추정부(42)에 부여한다. 이 지시를 수신한 전파로 추정부(42)는 가산 평균을 행하는 파일롯 신호의 수를 적게 한다. 이에 따라, 전파로 추정의 시정수가 고속으로 되어, 위상 보상 동작의 추종성이 높아진다. 한편, 이동국이 핸드오버 상태인지의 여부는 핸드오버 제어부(606)에 의해 판단된다. 또한, 주파수 제어가 유효인지 무효인지는 도 7에 도시하는 포맷 A/B를 식별하는 정보, 혹은 FC 커맨드 영역의 수신 레벨이 역치를 넘고 있는지 DTX인지, 등에 의해 판단된다.

핸드오버일 때에는 도 10 또는 도 11에 도시한 바와 같이, 이동국으로부터 멀어지는 기지국(BTS1) 및 이동국에 근접하여 오는 기지국(BTS2)의 쌍방으로부터 하강 링크 데이터를 수신한다. 이 때, 이들 기지국(BTS1, BTS2)으로부터 수신하는 1조의 하강 링크 신호의 수신 주파수는 서로 「2fd」만큼 상이하다. 따라서, 예컨대, 상술한 제2 실시형태에 기초한 주파수 제어를 실시한 경우에는, 「2fd」만큼 주파수가 어긋난 1조의 하강 링크 수신 데이터를 최대비 합성하게 되기 때문에, 핸드오버 기간의 수신 품질이 열화되어 버릴 우려가 있다.

이에 대하여 제5 실시형태에 따르면, 고속 이동 환경에 있어서의 소프트 핸드오버일 때에는, 전파로 추정의 시정수를 고속으로 하기 때문에, 주파수 오프셋에 기인하는 위상 회전에 추종하여 위상 보상을 행할 수 있다. 따라서, 최대비 합성시의 품질 열화를 억제하는 것이 가능해진다.

<제6 실시형태>

제6 실시형태의 이동 통신 시스템의 구성은, 기본적으로는 도 15에 도시한 제5 구성과 동일하다. 다만, 제5 및 제6 실시형태에 있어서, 동기 검파부(41)의 동작은 서로 상이하다.

도 18은 제6 실시형태의 동기 검파부의 구성을 도시한 도면이다. 제6 실시형태의 동기 검파부의 구성은 기본적으로는, 제5 실시형태와 동일하다. 다만, 제6 실시형태의 동기 검파부는 제5 실시형태의 평균 구간 제어부(45) 대신에 기지국 선택부(46)를 갖춘다.

기지국 선택부(46)는 이동국이 핸드오버 상태이며, 또한, 핸드오버에 관계되는 1 또는 복수의 기지국에 있어서 주파수 제어가 유효 상태인 경우에는, 기준 셀에 해당하는 기지국만을 선택한다. 한편, 상기 조건을 만족하고 있지 않은 기간은 기지국 선택부(46)는 핸드오버에 관한 모든(또는, 일부의) 기지국을 선택한다. 한편, 기준 셀의 검출은 핸드오버 제어부(606)에 의해 이루어진다.

전파로 추정부(42)는 기지국 선택부(46)에 의해 선택된 기지국으로부터 수신하는 신호에 대해서만 전파로 추정 및 최대비 합성을 행한다. 즉, 상술한 핸드오버 환경 하에서는, 기준 셀의 기지국으로부터 수신하는 신호만을 이용하여 동기 검파가 이루어진다.

종래의 시스템에 있어서는, 고속 이동 환경 하에서의 소프트 핸드오버일 때에는 서로 주파수가 「2fd」만큼 어긋난 하강 링크 수신 데이터가 최대비 합성된다. 이 때문에, 이러한 환경 하에서는, 최대비 합성을 행함으로써 오히려 수신 품질이 열화되어 버릴 걱정이 있다. 이에 대하여 제6 실시형태에서는, 고속 이동 환경에 있어서의 소프트 핸드오버일 때에는, 가장 수신 품질이 높은 기준 셀의 기지국으로부터의 신호만을 이용하여 검파를 행하기 때문에, 최대비 합성에 따른 수신 품질의 열화를 회피하는 것이 가능해진다.

<제7 실시형태>

제7 실시형태의 이동 통신 시스템의 구성은 기본적으로, 도 15에 도시한 제5 구성과 동일하다. 다만, 제5 및 제7 실시형태에 있어서, 동기 검파부(41)의 동작은 서로 상이하다.

도 19는 제7 실시형태의 동기 검파부의 구성을 도시한 도면이다. 제7 실시형태의 동기 검파부(41)는 도 16에 도시한 평균 구간 제어부(45) 및 전파로 추정부(42) 대신에, 주파수 보상 제어부(52) 및 전파로 추정부(53)를 갖춘다.

주파수 보상 제어부(52)는 이동국이 핸드오버 상태이며, 또한, 핸드오버에 관계되는 하나 또는 복수의 기지국에 있어서 주파수 제어가 유효 상태인 경우에는, 주파수 오프셋 보상을 실행하고, 상기 조건을 만족하지 않는 경우에는, 주파수 오프셋 보상을 실행하지 않는다.

주파수 오프셋 보상이 유효할 때는, 주파수 보상 제어부(52)는 핸드오버에 관계되는 각 기지국으로부터의 수신파에 관해서 보상해야 할 주파수 오프셋을 전파로 추정부(53)에 통지한다. 한편, 「보상해야 할 주파수 오프셋」은 각 기지국으로부터 보내져오는 FC 커맨드에 기초하여 주파수 제어부(23)에서 산출된다. 그리고, 전파로 추정부(53)는 주파수 보상 제어부(52)로부터 통지되는 주파수 오프셋을 보상하면서, 각 기지국과의 사이의 전파로를 추정한다.

도 20은 제7 실시형태에 있어서 사용되는 전파로 추정부의 실시예이다. 전파로 추정부(53)는 도 17에 도시한 전파로 추정부(42)와 마찬가지로, 파일롯 신호의 동상 가산 평균을 산출한다. 단, 전파로 추정부(53)에 있어서는, 주파수 오프셋을 보상하기 위해서, 가산 평균 회로로의 입력 신호에 대하여 「exp(-jnθ)」가 승산되고, 가산 평균 회로로부터의 출력 신호에 대하여 「exp(jmθ)」가 승산된다. 여기서, 「θ」는 1 심볼당 위상 회전이며, 「n」은 주목 슬롯의 선두 심볼을 제로로 하는 피가산 파일롯 신호의 심볼 위치(n은, 주목 슬롯의 선두에서부터 미래 방향이 플러스의 값이 되는 정수)이며, 「m」은 주목 슬롯 내에 있어서의 피검파 신호의 심볼 위치(m=0∼M-1 : M은 1 슬롯 내의 심볼수)이다.

이와 같이, 제7 실시형태에서는, 주파수 오프셋을 보상하면서 전파로 추정을 행하기 때문에, 동상 가산에 의한 추정 정밀도가 높아진다. 또한, 산출한 전파로 추정값에 대하여 주파수 오프셋분의 위상 회전을 부가한 결과를 이용하여 동기 검파를 행하기 때문에, 전파로에 있어서의 위상 변동과 주파수 오프셋에 기인하는 위상 변동을 동시에 보상할 수 있다.

또한, 제7 실시형태에서는, 고속 이동 환경에 있어서의 소프트 핸드오버일 때에는 각 기지국에 있어서 잔존하는 주파수 오프셋을 보상하면서 동기 검파가 이루어지기 때문에, 최대비 합성시의 수신 품질 열화를 완전히 회피하는 것이 가능해진다.

이와 같이, 제5∼제7 실시형태에서는, 핸드오버에 있어서 이동국에 있어서 동기 검파 방식을 변경하기 때문에, 복수의 기지국으로부터의 수신파에 관한 도플러 시프트의 극성이 상이하더라도, 적합한 복조 처리를 행할 수 있다. 따라서, 핸드오버일 때의 수신 품질을 개선하는 것이 가능해진다.

한편, 제5∼제7 실시형태는, 모두 고속 이동 환경에서의 소프트 핸드오버일 때의 수신 품질 열화를 개선한다. 수신 품질의 개선 효과는 제7 실시형태가 가장 높고, 이어서 제5 실시형태, 제6 실시형태의 순서가 된다. 그러나, 수신 품질의 개선 효과가 높은 실시형태일수록, 동기 검파부의 처리가 복잡하게 된다. 따라서, 어느 실시형태를 도입할지는, 요구되는 수신 품질의 레벨 및 실장상의 임팩트(비용 등)에 기초하여 결정되어야 한다.

(부기 1)

이동국과의 사이에서 무선파를 송수신하는 기지국 장치로서,

상기 이동국으로부터의 수신파의 주파수 오프셋을 검출하는 검출 수단과,

상기 검출 수단에 의해 검출된 주파수 오프셋에 기초하여, 상기 이동국으로의 무선 링크에서 발생하는 도플러 시프트를 캔슬하도록, 그 이동국에 신호를 송신하기 위한 반송파의 송신 주파수를 제어하는 주파수 제어 수단을 갖는 기지국 장치.

(부기 2)

상기 주파수 제어 수단은, 상기 이동국으로부터의 수신 신호를 다운 컨버트하기 위한 주기파의 주파수 제어와는 독립적으로, 상기 송신 주파수를 제어하는 것을 특징으로 하는 부기 1에 기재한 기지국 장치.

(부기 3)

상기 주파수 제어 수단은, 상기 검출 수단에 의해 검출된 주파수 오프셋에 대응하는 위상 회전을 베이스밴드 영역에 있어서 상기 이동국으로의 송신 심볼에 부여함으로써, 상기 송신 주파수를 제어하는 것을 특징으로 하는 부기 1에 기재한 기지국 장치.

(부기 4)

상기 검출 수단은, 복수의 이동국으로부터의 수신파의 주파수 오프셋을 각각 검출하고,

상기 주파수 제어 수단은, 검출된 각 주파수 오프셋에 따라서 이동국마다 송신 주파수를 제어하는 것을 특징으로 하는 부기 3에 기재한 기지국 장치.

(부기 5)

기지국과의 사이에서 무선파를 송수신하는 이동국 장치로서,

상기 기지국에 있어서의 수신파의 주파수 오프셋에 기초하여 작성되는 주파수 제어 정보를 수신하는 수신 수단과,

상기 주파수 제어 정보에 기초하여, 상기 기지국에 있어서의 수신파의 주파수 오프셋을 캔슬하도록, 상기 기지국에 신호를 송신하기 위한 반송파의 송신 주파수를 제어하는 주파수 제어 수단을 갖는 이동국 장치.

(부기 6)

상기 주파수 제어 수단은, 상기 기지국으로부터의 수신 신호를 다운 컨버트하기 위한 주기파의 주파수 제어와는 독립적으로, 상기 송신 주파수를 제어하는 것을 특징으로 하는 부기 5에 기재한 이동국 장치.

(부기 7)

상기 반송파를 생성하기 위해서 사용되는 전압 제어 발진기를 더 구비하고,

상기 주파수 제어 수단은, 상기 주파수 제어 정보에 기초하여 상기 전압 제어 발진기의 입력 전압을 제어함으로써, 상기 송신 주파수를 제어하는 것을 특징으로 하는 부기 5에 기재한 이동국 장치.

(부기 8)

상기 주파수 제어 수단은, 상기 주파수 제어 정보에 의해 지시되는 위상 회전을 베이스밴드 영역에 있어서 상기 기지국으로의 송신 심볼에 부여함으로써, 상기 송신 주파수를 제어하는 것을 특징으로 하는 부기 5에 기재한 이동국 장치.

(부기 9)

서로 무선파를 송수신하는 제1 무선 통신 장치 및 제2 무선 통신 장치를 갖추는 이동 통신 시스템으로서,

상기 제1 무선 통신 장치에 설치되어, 상기 제2 무선 통신 장치로부터의 수신파의 주파수 오프셋을 검출하는 검출 수단과,

상기 제1 무선 통신 장치에 설치되어, 상기 검출 수단에 의해 검출된 주파수 오프셋에 기초하여, 상기 제2 무선 통신 장치로의 무선 링크에서 발생하는 도플러 시프트를 캔슬하도록, 그 제2 무선 통신 장치에 신호를 송신하기 위한 반송파의 송신 주파수를 제어하는 주파수 제어 수단을 갖는 이동 통신 시스템.

(부기 10)

서로 무선파를 송수신하는 제1 무선 통신 장치 및 제2 무선 통신 장치를 갖추는 이동 통신 시스템으로서,

상기 제1 무선 통신 장치에 설치되어, 상기 제2 무선 통신 장치로부터의 수신파의 주파수 오프셋을 검출하는 검출 수단과,

상기 제1 무선 통신 장치에 설치되어, 상기 검출 수단에 의해 검출된 주파수 오프셋을 캔슬하기 위한 지시를 포함하는 주파수 제어 정보를 작성하는 작성 수단과,

상기 제2 무선 통신 장치에 설치되어, 상기 주파수 제어 정보에 기초하여 상기 제1 무선 통신 장치에 신호를 송신하기 위한 반송파의 송신 주파수를 제어하는 주파수 제어 수단을 갖는 이동 통신 시스템

(부기 11)

상기 주파수 제어 수단은, 기준 주파수에 대하여 도플러 시프트 주파수를 가산함으로써 상기 송신 주파수 또는 상기 제1 무선 통신 장치로부터의 수신 신호를 다운 컨버트하기 위한 주기파의 주파수인 수신 주파수의 한 쪽을 생성하고, 상기 기준 주파수로부터 상기 도플러 시프트 주파수를 감산함으로써 상기 송신 주파수 또는 상기 수신 주파수의 다른 쪽을 생성하는 것을 특징으로 하는 부기 10에 기재한 이동 통신 시스템.

(부기 12)

상기 주파수 제어 정보는, 상기 송신 주파수를 올릴지 내릴지를 지시하는 2값의 정보인 것을 특징으로 하는 부기 10에 기재한 이동 통신 시스템.

(부기 13)

상기 주파수 제어 정보는, 상기 송신 주파수를 올릴지 내릴지를 지시하는 2값의 정보, 및 갱신 단계를 지시하는 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 부기 10에 기재한 이동 통신 시스템.

(부기 14)

상기 주파수 제어 정보는, 상기 검출 수단에 의해 검출된 주파수 오프셋을 소정의 비트수로 나타내는 정보인 것을 특징으로 하는 부기 10에 기재한 이동 통신 시스템.

(부기 15)

상기 주파수 제어 수단은, 상기 검출 수단에 의해 검출된 주파수 오프셋이 소정 시간 이상 계속해서 오프셋 역치를 넘은 경우에만, 상기 반송파의 송신 주파 수를 제어하는 것을 특징으로 하는 부기 9∼14 중 어느 하나의 부기에 기재한 이동 통신 시스템.

(부기 16)

상기 제1 무선 통신 장치가 도플러 시프트의 발생이 예측되는 지역에 배치된 기지국이며, 상기 제2 무선 통신 장치가 이동국인 경우에는, 상기 주파수 제어 정보를 다중화하는 영역을 가진 슬롯이 사용되고,

상기 제1 무선 통신 장치가 도플러 시프트의 발생이 예측되지 않는 지역에 배치된 기지국이며, 상기 제2 무선 통신 장치가 이동국인 경우에는, 상기 주파수 제어 정보를 다중화하는 영역을 갖지 않는 슬롯이 사용되는 것을 특징으로 하는 부기 10∼14 중 어느 하나의 부기에 기재한 이동 통신 시스템.

(부기 17)

상기 검출 수단에 의해 검출된 주파수 오프셋이 소정 시간 이상 계속해서 오프셋 역치를 넘었을 때는, 상기 주파수 제어 정보를 다중화하는 영역을 갖는 슬롯이 사용되고,

상기 조건이 만족되지 않는 기간은, 상기 주파수 제어 정보를 다중화하는 영역을 갖지 않는 슬롯이 사용되는 것을 특징으로 하는 부기 10∼14 중 어느 하나의 부기에 기재한 이동 통신 시스템.

(부기 18)

상기 검출 수단에 의해 검출된 주파수 오프셋이 소정 시간 이상 계속해서 오프셋 역치를 넘었을 때는, 슬롯 내의 미리 결정된 영역을 이용하여 상기 주파수 제 어 정보가 송신되고,

상기 조건이 만족되지 않는 기간은, 상기 영역이 무신호 상태로 설정되는 것을 특징으로 하는 부기 10∼14 중 어느 하나의 부기에 기재한 이동 통신 시스템.

(부기 19)

이동국 및 복수의 기지국을 갖추는 이동 통신 시스템으로서,

각 기지국에 각각 설치되어, 상기 이동국으로부터의 수신파의 주파수 오프셋에 기초하여 주파수 제어 정보를 작성하는 작성 수단과,

상기 이동국에 설치되어, 하나 또는 복수의 기지국에 있어서 작성된 상기 주파수 제어 정보에 기초하여, 기지국에 신호를 송신하기 위한 반송파의 송신 주파수를 제어하는 주파수 제어 수단을 갖는 이동 통신 시스템.

(부기 20)

상기 이동국이 핸드오버 상태에 있을 때는, 상기 주파수 제어 수단은 수신 품질이 가장 양호한 기지국으로부터의 주파수 제어 정보에 기초하여 상기 송신 주파수를 제어하는 것을 특징으로 하는 부기 19에 기재한 이동 통신 시스템.

(부기 21)

상기 이동국이 핸드오버 상태일 때는, 상기 주파수 제어 수단은 각 기지국으로부터의 신호의 수신 품질에 따라서 이들 기지국으로부터의 주파수 제어 정보를 가중 합성한 결과에 기초하여 상기 송신 주파수를 제어하는 것을 특징으로 하는 부기 19에 기재한 이동 통신 시스템.

(부기 22)

상기 이동국은, 핸드오버 상태이며, 또 하나 이상의 기지국으로부터의 주파수 제어 정보를 이용하여 송신 주파수를 제어할 때는, 수신 신호의 복조를 할 때에 실행되는 전파로 추정의 시정수를 고속으로 하는 것을 특징으로 하는 부기 19에 기재한 이동 통신 시스템.

(부기 23)

상기 이동국은, 핸드오버 상태이며, 또, 하나 이상의 기지국으로부터의 주파수 제어 정보를 이용하여 송신 주파수를 제어할 때는, 수신 품질이 가장 양호한 기지국으로부터의 수신 신호만을 복조하는 것을 특징으로 하는 부기 19에 기재한 이동 통신 시스템.

(부기 24)

상기 이동국은, 핸드오버 상태이며, 또, 하나 이상의 기지국으로부터의 주파수 제어 정보를 이용하여 송신 주파수를 제어할 때는, 기지국마다, 상기 주파수 제어 정보에 따라서 주파수 오프셋을 보상하면서 전파로 추정을 행하는 것을 특징으로 하는 부기 19에 기재한 이동 통신 시스템.

본 발명에 따르면, 무선 링크에 있어서 발생하는 도플러 시프트를 캔슬하도록 혹은 수신국에서의 주파수 오프셋을 캔슬하도록 송신국의 송신 주파수를 제어하기 때문에, 고속 이동 환경에 있어서도 송신국 및 수신국 쌍방의 수신 품질을 개선할 수 있다. 이것에 의해, 상승 링크 및 하강 링크와 함께 안정된 통신 품질을 실현하는 것이 가능해진다.

Claims (10)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 이동국과의 사이에서 무선파를 송수신하는 기지국 장치로서,

   상기 이동국으로부터의 수신파의 주파수 오프셋을 검출하는 검출 수단과,

   상기 검출 수단에 의해 검출된 주파수 오프셋에 기초하여 상기 이동국으로의 무선 링크에서 발생하는 도플러 시프트(doppler shift)를 취소하도록 상기 이동국에 신호를 송신하기 위한 반송파의 송신 주파수를 제어하는 주파수 제어 수단을 포함하고,

   상기 주파수 제어 수단은, 주파수 제어 개시로부터 상기 이동국에 있어서의 AFC의 수속 시간이 경과하지 않았을 때에는, 미리 결정된 기준 주파수에서 상기 검출 수단에 의해 검출된 주파수 오프셋의 1/2의 값을 뺀 주파수를 송신 주파수로 하고, 그 송신 주파수를 가진 반송파를 이용하여 데이터 신호를 송신하고, 상기 이동국에 있어서의 AFC의 수속 시간이 경과한 후에는 상기 기준 주파수에서 상기 검출 수단에 의해 검출된 주파수 오프셋을 뺀 주파수를 송신 주파수로 하고, 그 송신 주파수를 가진 반송파를 이용하여 데이터 신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 기지국 장치.
5. 삭제
6. 서로 무선파를 송수신하는 기지국 및 이동국을 구비하는 이동 통신 시스템으로서,

   상기 기지국에 설치되고, 상기 이동국으로부터의 수신파의 주파수 오프셋을 검출하는 검출 수단과,

   상기 기지국에 설치되며, 상기 검출 수단에 의해 검출된 주파수 오프셋에 기초하여 상기 이동국으로의 무선 링크에 있어서 발생하는 도플러 시프트를 취소하도록, 그 이동국으로 신호를 송신하기 위한 반송파의 송신 주파수를 제어하는 주파수 제어 수단을 포함하고,

   상기 주파수 제어 수단은, 주파수 제어 개시로부터 상기 이동국에 있어서의 AFC의 수속 시간이 경과하지 않았을 때에는, 미리 결정된 기준 주파수에서 상기 검출 수단에 의해 검출된 주파수 오프셋의 1/2의 값을 뺀 주파수를 송신 주파수로 하고, 그 송신 주파수를 가진 반송파를 이용하여 데이터 신호를 송신하고, 상기 이동국에 있어서의 AFC의 수속 시간이 경과한 후에는 상기 기준 주파수에서 상기 검출 수단에 의해 검출된 주파수 오프셋을 뺀 주파수를 송신 주파수로 하고, 그 송신 주파수를 가진 반송파를 이용하여 데이터 신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템.
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제

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