WO2021033324A1 - 送信装置、受信装置、通信装置、無線通信システム、制御回路および記憶媒体 - Google Patents

送信装置、受信装置、通信装置、無線通信システム、制御回路および記憶媒体 Download PDF

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WO2021033324A1
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WO
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synchronization signal
signal
transmission
synchronization
unit
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PCT/JP2019/032915
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浩志 富塚
佐野　裕康
昭範 中島
健一郎 蒲原
三瀬　敏生
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三菱電機株式会社
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/022—Site diversity; Macro-diversity
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J13/00—Code division multiplex systems
    • H04J13/16—Code allocation
    • H04J13/22—Allocation of codes with a zero correlation zone
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/18—Phase-modulated carrier systems, i.e. using phase-shift keying
    • H04L27/22—Demodulator circuits; Receiver circuits
    • H04L27/227—Demodulator circuits; Receiver circuits using coherent demodulation

Definitions

  • the present invention relates to a transmitting device, a receiving device, a communication device, a wireless communication system, a control circuit, and a storage medium.
  • Patent Document 1 describes a mobile communication system that simultaneously transmits multiple stations.
  • a plurality of base stations use a call channel selected from a plurality of time-division-multiplexed call channels. Send the same information on the same call channel.
  • the receiving terminal receives signals on all communication channels and obtains diversity gain by selecting and synthesizing received signals including information transmitted by the base station.
  • the receiving electric field strength of the transmission signal for each base station can be measured individually on the receiving terminal side. It's not easy. If the received electric field strength of the transmitted signal for each base station cannot be measured individually on the receiving terminal side, it becomes difficult to identify the cause when a dead zone or communication interruption occurs in the communication area. Possible causes of dead zones or communication interruptions include base station failure, intersymbol interference caused by multipath delay waves within the same communication area, interference from other communication systems, and illegal radio waves. In addition, when different communication areas that transmit different information at the same frequency exist adjacently in the same system, interference from other communication areas may occur at the boundary of the communication area, and the causes are various.
  • the present invention has been made in view of the above, and in a communication system in which a plurality of base stations simultaneously transmit multiple stations, the wireless terminal can measure the received electric field strength of the transmission signal for each base station.
  • the purpose is to obtain a transmitter capable of.
  • the present invention constitutes a base station of a wireless communication system that employs multi-station simultaneous transmission in which a plurality of base stations transmit the same information on the same frequency.
  • a synchronization signal that is different from the synchronization signal transmitted by the modulation unit that generates the data symbol sequence and the frequency pattern that is the arrangement pattern of the signal components on the frequency axis, which is transmitted by other transmission devices that simultaneously transmit multiple stations.
  • a synchronization signal generation unit that generates a transmission signal and a synchronization signal addition unit that adds a synchronization signal generated by the synchronization signal generation unit to a data symbol sequence to generate a transmission signal.
  • the transmission device has an effect that the wireless terminal can measure the received electric field strength of the transmission signal for each base station in a communication system in which a plurality of base stations simultaneously transmit multiple stations.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of the operation of the transmission order changing unit included in the transmission device of the base station according to the fifth embodiment.
  • a wireless communication system in which a plurality of base stations perform multi-station simultaneous transmission is referred to as a multi-station simultaneous transmission system.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a multi-station simultaneous transmission system according to the first embodiment.
  • the multi-station simultaneous transmission system 100 according to the first embodiment is composed of a plurality of base stations 11 to 16 and a wireless terminal 17 that perform multi-station simultaneous transmission.
  • Base stations 11 to 16 correspond to the communication device according to the first embodiment.
  • a plurality of base stations 11 to 16 are bundled to form one communication area 110. That is, the base stations 11 to 16 transmit a signal carrying the same information on the same frequency, and the wireless terminal 17 receives the signal transmitted by the base stations 11 to 16 in the communication area 110 and performs communication.
  • the number of base stations and the number of wireless terminals accommodated in the communication area 110 are each at least one, and the number of base stations and the number of wireless terminals are not limited.
  • the multi-station simultaneous transmission system 100 realizes time synchronization by using, for example, GPS (Global Positioning System).
  • Base stations 11 to 16 that simultaneously transmit multiple stations are provided with a transmitting device and a receiving device, respectively.
  • the wireless terminal 17 also includes a transmitting device and a receiving device.
  • a transmitting device and a receiving device related to simultaneous transmission of multiple stations specifically, a transmitting device included in the base stations 11 to 16 and a receiving device included in the wireless terminal 17 will be described. In the following description, the description of the reference numerals of the base stations 11 to 16 and the wireless terminal 17 will be omitted.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a transmission device included in the base station according to the first embodiment.
  • the transmission device 2 constituting the base station according to the first embodiment includes a modulation unit 21, a synchronization signal generation unit 23, a synchronization signal addition unit 24, a transmission filter unit 25, and a digital analog. It includes a conversion unit 26, a transmission high frequency unit 27, and a transmission antenna 28.
  • the transmission device 2 shown in FIG. 2 includes a plurality of sets of a synchronization signal addition unit 24, a transmission filter unit 25, a digital-to-analog conversion unit 26, a transmission high frequency unit 27, and a transmission antenna 28, but the synchronization signal addition unit 24 and transmission
  • the filter unit 25, the digital-to-analog conversion unit 26, the transmission high frequency unit 27, and the transmission antenna 28 may be provided in only one set.
  • the modulation unit 21 performs primary modulation on the data signal 20 which is a bit sequence and converts it into a data symbol sequence.
  • Examples of the modulation method in the primary modulation include PSK (Phase Shift Keying), FSK (Frequency Shift Keying), and QAM (Quadrature Amplitude Modulation).
  • PSK Phase Shift Keying
  • FSK Frequency Shift Keying
  • QAM Quadrature Amplitude Modulation
  • the data symbol sequence output by the modulation unit 21 is input to each of the synchronization signal addition units 24.
  • the synchronization signal generation unit 23 generates a synchronization signal based on the pattern instruction signal 22 input as a control parameter to the transmission device 2. Specifically, the synchronization signal generation unit 23 generates a symbol sequence in which the arrangement pattern of the transmission symbols on the frequency axis is the frequency pattern indicated by the pattern instruction signal 22. In the present embodiment, the frequency pattern is instructed to each transmission device 2 by the pattern instruction signal 22 so that the symbol sequences of different frequency patterns are transmitted from each of the transmission devices 2 that perform simultaneous transmission of multiple stations. Details of the synchronization signal generation unit 23 will be described later.
  • the synchronization signal addition unit 24 generates a transmission signal based on the synchronization signal generated by the synchronization signal generation unit 23 and the data symbol sequence generated by the modulation unit 21. Specifically, the synchronization signal addition unit 24 adds the symbol sequence input from the synchronization signal generation unit 23 to the data symbol sequence input from the modulation unit 21 in units of wireless frames to generate a transmission signal.
  • the transmission filter unit 25 upsamples the data symbol sequence after the synchronization signal is added by the synchronization signal addition unit 24, limits the band to the data symbol sequence, and performs a baseband signal or an IF (Intermediate Frequency) signal. Generates a transmit digital signal that is.
  • the type of the band limiting filter used by the transmission filter unit 25 when band limiting the data symbol sequence is not particularly limited, but a Nyquist filter is generally used.
  • the digital-to-analog conversion unit 26 converts the transmission digital signal input from the transmission filter unit 25 into a transmission analog signal.
  • the transmission high frequency unit 27 performs frequency conversion on the transmission analog signal output by the digital-to-analog conversion unit 26 to generate a transmission signal in the radio frequency band (hereinafter referred to as a radio frequency signal).
  • the transmitting antenna 28 radiates a radio frequency signal generated by the transmitting high frequency unit 27 as a radio wave.
  • the transmission device 2 has a configuration in which the synchronization signal transmitted from each transmission antenna 28 can transmit not only the same synchronization signal but also different synchronization signals according to the pattern instruction signal 22. Further, as a modification of the transmission device 2, a synchronization signal addition unit 24 is connected to the subsequent stage of the transmission filter unit 25, and a synchronization signal is added to the transmission digital signal after the transmission filter unit 25 limits the band. It may be. In that case, the synchronization signal generation unit 23 generates a symbol sequence having the same sample rate as the transmission digital signal output by the transmission filter unit 25.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a wireless frame transmitted by the transmission device 2 of the base station according to the first embodiment.
  • the wireless frame has a configuration in which a synchronization signal 301 is added to the data signal 302 in units of wireless frames.
  • the synchronization signal 301 is generated by the synchronization signal generation unit 23, and the data signal 302 is generated by the modulation unit 21.
  • the synchronization signal 301 is used for wireless frame synchronization, frequency synchronization, and symbol timing synchronization at the receiving wireless terminal, and is also used for measuring the received electric field strength of each base station that simultaneously transmits multiple stations.
  • the synchronization signal 301 is a signal having a comb-shaped frequency pattern, and the shape of the frequency pattern differs for each base station that performs simultaneous transmission of multiple stations.
  • the signal having a comb-shaped frequency pattern is a signal in which signal components that are transmission symbols are periodically dispersed and arranged on the frequency axis, and the details will be described separately.
  • FIG. 4 is a diagram showing a procedure in which the synchronization signal generation unit 23 of the transmission device 2 according to the first embodiment generates a comb-shaped frequency pattern signal (hereinafter referred to as a comb-shaped frequency pattern signal) as a synchronization signal.
  • the synchronization signal generation unit 23 repeatedly generates the base synchronization symbol sequence 400 to generate the first symbol sequence 401.
  • the synchronization symbol sequence 400 is a symbol sequence known to the receiving wireless terminal, and is represented by a complex vector having an arbitrary amplitude and phase. In the example shown in FIG. 4, the synchronization symbol sequence 400 is formed by the four symbols c 0 to c 3.
  • the synchronization symbol sequence 400 is also used for wireless frame synchronization on the receiving side, it is desirable to apply a combination of a plurality of orthogonal symbol sequences having good autocorrelation and cross-correlation.
  • the Walsh code or the CAZAC (Constant Amplitude Zero Auto-Correlation) series can be applied.
  • the synchronization signal generation unit 23 multiplies the first symbol sequence 401, which repeats the synchronization symbol sequence 400, by the phase rotation sequence.
  • the second symbol sequence 402 shown in (4) is obtained.
  • the second symbol sequence 402 is a comb-shaped frequency pattern signal and corresponds to the synchronization signal 301 shown in FIG.
  • a first symbol sequence 401 was repeated synchronization symbol sequence 400 c k, when the symbol sequence constituting the comb frequency pattern signal is a P k, P k can be calculated from equation (1).
  • N is the sequence length of the comb-shaped frequency pattern signal
  • k is the index number of the symbol sequence constituting the comb-shaped frequency pattern signal (integer of 0 ⁇ k ⁇ N)
  • m is the frequency of the symbol sequence constituting the comb-shaped frequency pattern signal. Represents a parameter that determines the position (m is an arbitrary integer).
  • FIG. 4 shows an example in which the synchronization symbol sequence is 4 symbols, the number of repetitions is 4, and the sequence length N of the comb-shaped frequency pattern signal is 16.
  • the synchronization signal generation unit 23 can generate a comb-shaped frequency pattern signal as described above, but all the comb-shaped frequency pattern signals generated in advance are stored in a memory or the like, and the synchronization signal generation unit 23 , The comb-shaped frequency pattern signal instructed by the pattern instruction signal 22 may be selected and read from the memory.
  • FIG. 5 is a diagram showing a spectrum example of a comb-shaped frequency pattern signal generated by the synchronization signal generation unit 23 of the transmission device 2 according to the first embodiment.
  • the signal power at the frequency position where the signal component exists is represented by 500
  • the null frequency (frequency at which the signal component does not exist) is represented by 501.
  • the frequency orthogonal number of the comb-shaped frequency pattern signal is the number of repetitions of the basic symbol sequence in the comb-shaped frequency pattern signal generation process, that is, the synchronization symbol sequence 400 when obtaining the first symbol sequence 401 shown in FIG.
  • the number of repetitions is 4, four types of comb-shaped frequency pattern signals in which the positions of the signal components on the frequency axis are different from each other can be obtained.
  • the multi-station simultaneous transmission system 100 uses a plurality of orthogonal comb-shaped frequency pattern signals obtained as described above for the transmission devices 2 of all the base stations covering one communication area of the multi-station simultaneous transmission system 100. And assign different comb-shaped frequency pattern signals as synchronization signals.
  • the comb-shaped frequency pattern signal is assigned to the transmission device 2 of each base station, for example, by a higher-level device of each base station.
  • a different comb-shaped frequency pattern signal may be assigned to each transmitting antenna 28 as a synchronization signal.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of a method of allocating a comb-shaped frequency pattern signal in the multi-station simultaneous transmission system 100 according to the first embodiment.
  • P 0 to P 9 represent comb-shaped frequency pattern signals assigned to each base station.
  • P 0 to P 9 represent different comb-shaped frequency pattern signals.
  • Communication areas 600 and 601 are formed by each base station performing simultaneous transmission of multiple stations.
  • different comb-shaped frequency pattern signals are assigned as synchronization signals to the transmission devices of the base stations between the two adjacent communication areas 600 and 601. In this case, different synchronization signals are assigned to all the base stations forming each communication area, including the base stations located at the boundary between the communication areas 600 and 601.
  • FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of a receiving device included in the wireless terminal according to the first embodiment.
  • the receiving device 7 constituting the wireless terminal according to the first embodiment includes a receiving antenna 70, a receiving high frequency unit 71, an analog-digital conversion unit 72, a receiving filter unit 73, and a reception synchronization signal.
  • a generation unit 74, a synchronization unit 75, a reception signal measurement unit 76, an interference signal measurement unit 77, a measurement result storage unit 78, and a demodulation unit 79 are provided.
  • the configuration may include only one set of 72 and the reception filter unit 73.
  • the receiving antenna 70 receives a radio frequency signal.
  • the reception high frequency unit 71 downsamples the radio frequency signal received by the reception antenna 70 and converts it into an IF signal or a baseband signal which is an analog signal.
  • the analog-to-digital conversion unit 72 converts the analog signal input from the reception high-frequency unit 71 into a digital signal.
  • the reception filter unit 73 limits the band of the received signal in order to remove noise outside the frequency band of the desired signal.
  • the reception synchronization signal generation unit 74 generates a signal similar to the comb-shaped frequency pattern signal generated by the synchronization signal generation unit 23 of the transmission device 2 included in the base station.
  • the reception synchronization signal generation unit 74 generates all the comb-shaped frequency pattern signals that the synchronization signal generation unit 23 may generate. For example, when there are four types of comb-shaped frequency pattern signals that can be generated by the synchronization signal generation unit 23, four types of comb-shaped frequency pattern signals are generated.
  • the reception synchronization signal generation unit 74 has a function of generating the same signal as the comb-shaped frequency pattern signal generated by the synchronization signal generation unit 23 of the transmission device 2, but may receive (can be generated).
  • the reception synchronization signal generation unit 74 generates all the comb-shaped frequency pattern signals in the same manner as the method in which the synchronization signal generation unit 23 generates the comb-shaped frequency pattern signal.
  • the reception synchronization signal generation unit 74 may generate the comb-shaped frequency pattern signal by storing all the comb-shaped frequency pattern signals generated in advance in a memory or the like and reading them from the memory.
  • the synchronization unit 75 performs synchronization signal determination processing based on the reception signals input from each of the reception filter units 73 and the plurality of comb-shaped frequency pattern signals generated by the reception synchronization signal generation unit 74. Specifically, the synchronization unit 75 calculates the correlation power between each reception signal input from each reception filter unit 73 and each of the plurality of comb-shaped frequency pattern signals, and first for each obtained correlation power. Judgment is made based on the threshold value, only the correlated powers exceeding the first threshold value are selected, and the timing at which the sum of the selected correlated powers is maximized is detected. Next, with respect to the sum of the correlated powers at the maximum timing, the synchronization signal is detected by determining whether or not the sum of the correlated powers exceeds the second threshold value by the second threshold value. Make a judgment.
  • the received signal is r l (t)
  • the antenna number of the receiving antenna 70 that receives the signal is l
  • the symbol period is T s
  • each symbol sequence constituting the comb frequency pattern signal is P i, k
  • the type of the comb frequency pattern signal is P i, k
  • the synchronization unit 75 formulates the correlation power CPW i, l (t) with the symbol series P i, k of the comb-shaped frequency pattern signal at the sample time t of the received signal of the receiving antenna 70 of the antenna number l.
  • the received signal power RPW l (t) at the sample time t of the received signal of the receiving antenna 70 of the antenna number l is calculated by the equation (3).
  • the normalized correlated power NCWP i, l (t) obtained by normalizing the above-mentioned correlated power CPW i, l (t) with the received signal power can be expressed by the equation (4). It can.
  • the synchronization unit 75 determines for each of the normalized correlated powers NCWP i, l (t) represented by the equation (4) by the first threshold value ⁇ 1 , and NCPW i, l (t) ⁇ .
  • the NCWP i, l (t) having ⁇ 1 is extracted, and the total NCWP l (t) for each received signal of the receiving antenna 70 of the extracted NCWP i, l (t) is obtained.
  • the total number of the receiving antennas 70 is L
  • the sum of the normalized correlated power NCWP l (t) of all the receiving antennas 70, NCWP (t) can be expressed by the equation (5).
  • the synchronization unit 75 has MAX [NCPW (t)] ⁇ . time t when the [Phi 2 is determined to be the reception timing of the synchronization signal of the radio frame. As a result, the synchronization unit 75 can establish radio frame synchronization using the synchronization signals transmitted from each base station.
  • the received signal measuring unit 76 individually measures the received electric field strength for the transmitted signal for each transmitting device 2 of the base station or the received electric field strength for the transmitted signal for each transmitting antenna 28 of the transmitting device 2 of the base station. Whether to measure the received electric field strength for each transmitting device 2 or for each transmitting antenna 28 depends on the configuration of the synchronization signal (comb-shaped frequency pattern signal) transmitted by the transmitting device 2. That is, when the transmitting device 2 transmits the same synchronization signal from each transmitting antenna 28, the receiving signal measuring unit 76 measures the received electric field strength for each transmitting device 2. When the transmitting device 2 transmits different synchronization signals from each transmitting antenna 28, the receiving signal measuring unit 76 measures the received electric field strength for each transmitting antenna 28.
  • the correlation power MAX [NCWP i, l (t)] between the received signal of the receiving antenna 70 of the antenna number l and the symbol series Pi, k of the comb-shaped frequency pattern signal at the synchronization signal timing detected by the synchronization unit 75 is described above. It has already been calculated in the calculation process of equation (4).
  • the received signal measuring unit 76 receives the correlated power MAX [NCPW i, l (t)] from the synchronization unit 75 at a wireless frame period, and for example, by performing averaging between the wireless frames as in the equation (6).
  • the received electric field strength RSSI i for each comb-shaped frequency pattern signal is obtained.
  • ⁇ represents the forgetting coefficient.
  • the above averaging method is not limited, and any averaging method can be applied. Also, it does not necessarily have to be averaged.
  • the interference signal measuring unit 77 receives the sum of the normalized correlated powers of the received signal powers, which is the maximum in the wireless frame detected by the synchronization unit 75, MAX [NCPW (t)], and calculates the equation (7) to other than the own system. Interference power IPW (t) is obtained. Similar to the received signal measuring unit 76, the measurement accuracy of the received electric field strength IRSSI of the interference signal can be improved by averaging the radio frames as in the equation (8).
  • the received electric field strength of the interference signal calculated by the equations (7) and (8) includes the thermal noise power, but the thermal noise is sufficiently small, or the interference power is larger than the thermal noise power.
  • the electric field strength calculated by the equations (7) and (8) can be regarded as the received electric field strength of the interference signal.
  • the measurement result storage unit 78 receives the received electric field strength RSSI i calculated by the received signal measuring unit 76 and the received electric field strength IRSSI of the interference signal calculated by the interference signal measuring unit 77, and stores them in a storage medium such as a memory.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of the received electric field strength measurement result stored in the measurement result storage unit 78 of the receiving device 7 included in the wireless terminal according to the first embodiment.
  • the receiving device 7 obtains a measurement result of the received electric field strength for each comb-shaped frequency pattern signal, and the measurement result storage unit 78 stores this measurement result.
  • the receiving device 7 of the wireless terminal receives the transmitting device 2 of each base station. It is possible to measure the received electric field strength of the transmitted signal from.
  • the demodulation unit 79 of the receiving device 7 performs demodulation processing on the data symbol, which is the symbol series corresponding to the data signal, among the symbol series constituting the reception signal, and receives the demodulated data signal 80 obtained by the demodulation processing. Output.
  • the modulation unit 21, the synchronization signal generation unit 23, the synchronization signal addition unit 24, the transmission filter unit 25, the digital-to-analog conversion unit 26, and the transmission high frequency unit 27 of the transmission device 2 are realized by a processing circuit.
  • This processing circuit may be dedicated hardware or a control circuit including a memory and a CPU (Central Processing Unit) that executes a program stored in the memory.
  • the memory corresponds to, for example, a non-volatile or volatile semiconductor memory such as a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), or a flash memory, a magnetic disk, an optical disk, or the like.
  • the control circuit is, for example, a control circuit 900 having the configuration shown in FIG.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of a control circuit 900 that realizes a transmission device 2 included in the base station according to the first embodiment.
  • the control circuit 900 includes a processor 901 which is a CPU and a memory 902.
  • a processor 901 which is a CPU and a memory 902.
  • the modulation unit 21, the synchronization signal generation unit 23, the synchronization signal addition unit 24, the transmission filter unit 25, the digital-to-analog conversion unit 26, and the transmission high frequency unit 27 of the transmission device 2 are realized by the control circuit 900 shown in FIG.
  • a program for operating as each of the modulation unit 21, the synchronization signal generation unit 23, the synchronization signal addition unit 24, the transmission filter unit 25, the digital-to-analog conversion unit 26, and the transmission high frequency unit 27 of the device 2 is stored in the memory 902.
  • the processor 901 reads and executes the above program stored in the memory 902, thereby causing the modulation unit 21, the synchronization signal generation unit 23, the synchronization signal addition unit 24, the transmission filter unit 25, the digital-to-analog conversion unit 26, and the transmission.
  • the high frequency unit 27 is realized.
  • the memory 902 is also used as a temporary memory in each process performed by the processor 901.
  • a part of the modulation unit 21, the synchronization signal generation unit 23, the synchronization signal addition unit 24, the transmission filter unit 25, the digital-to-analog conversion unit 26, and the transmission high frequency unit 27 are realized by dedicated hardware, and the rest is controlled by the control circuit 900. It may be realized by.
  • the dedicated hardware here is a single circuit, a composite circuit, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), an FPGA (Field Programmable Gate Array), or a circuit in which these are combined.
  • the receiving device 7 provided in the wireless terminal can also be realized by the same hardware.
  • each base station is unique as a synchronization signal transmitted from the transmission antenna 28 of the transmission device 2 of a plurality of base stations forming the same communication area.
  • a signal having a comb-shaped frequency spectrum (comb-shaped frequency pattern signal) is assigned, and the transmitting device 2 transmits a radio frame including the assigned synchronization signal.
  • the transmitting device 2 has a function of changing the synchronization signal to be transmitted for each transmitting antenna 28.
  • the receiving device 7 of the wireless terminal can individually measure the received electric field strength of the signals transmitted from the transmitting devices 2 of the plurality of base stations for each transmitting device 2 of the transmitting source.
  • the received electric field strength of the interference signal from another system can be measured. According to this embodiment, it is possible to detect a failure of the transmission device 2 of the base station. In addition, it is possible to analyze the cause of communication interruption or deterioration of the reception / transmission error rate by constantly monitoring the radio wave condition of the wireless terminal. In addition, the measurement result of the received electric field strength by the wireless terminal can be used as a result of monitoring the radio wave environment at the time of station placement of the base station and as an evaluation index at the time of station placement design, and improvement in maintainability can be expected.
  • the transmitting device 2 of the base station includes a plurality of transmitting antennas 28, a signal having a unique comb-shaped frequency spectrum (comb-shaped frequency pattern signal) is assigned to each transmitting antenna 28, and the transmitting device 2 assigns the assigned synchronization.
  • a radio frame containing a signal may be transmitted.
  • the receiving device of the wireless terminal can individually measure the receiving electric field strength of the signals transmitted from the transmitting devices 2 of the plurality of base stations for each transmitting antenna 28 of the transmitting device 2 of the transmitting source. It is possible to grasp the reception quality of the signals transmitted from each of the plurality of transmitting antennas 28 included in the transmitting device 2.
  • Embodiment 2 a unique comb-shaped frequency spectrum is provided for each transmission signal from the antennas of the transmitters of all the base stations constituting the same communication area of the multi-station simultaneous transmission system and different communication areas.
  • a signal (comb-shaped frequency pattern signal) is assigned as a synchronization signal, and the transmission device 2 of the base station transmits a radio frame including the synchronization signal.
  • different comb-shaped frequency pattern signals are assigned to the adjacent base stations for each base station, and the same communication in which the influence of radio waves is reduced.
  • the same comb-shaped frequency pattern signal is assigned to distant base stations in the area. In the present embodiment, it is assumed that the base stations are close to each other when the distance between the base stations is less than a predetermined value.
  • the configuration of the transmitting device of the base station and the receiving device of the wireless terminal according to the present embodiment is the same as that of the first embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of a multi-station simultaneous transmission system according to the second embodiment.
  • FIG. 10 shows an example of a method of allocating a comb-shaped frequency pattern signal in the multi-station simultaneous transmission system 100a according to the second embodiment.
  • P 0 to P 7 represent comb-shaped frequency pattern signals assigned to each base station. Further, P 0 to P 7 represent different comb-shaped frequency pattern signals.
  • the same comb-shaped frequency pattern signal P 0 is used for base stations arranged far away in the same communication area 1000, such as base station 1001 and base station 1002. Is assigned.
  • the comb frequency pattern signals P 1 ⁇ P 3 are assigned to two base stations distant communication area 1000.
  • the same comb-shaped frequency pattern signal may be assigned to three or more base stations arranged at locations separated from each other.
  • the same comb-shaped frequency pattern signal is used for the base stations arranged in the distant place where the influence of radio waves is small among the base stations in the same communication area.
  • the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and an increase in the number of patterns of the comb-shaped frequency pattern signal to be used can be suppressed.
  • the increase in the number of patterns can be suppressed. It is possible to prevent the transmission efficiency from decreasing. It is also possible to reduce the amount of calculation for the correlation power calculation for each synchronization signal pattern in the wireless frame synchronization process of the receiving device.
  • Embodiment 3 In the second embodiment described above, the same comb-shaped frequency pattern signal is repeatedly assigned to the base stations in the same communication area of the multi-station simultaneous transmission system for the distant base stations where the influence of radio waves is small. On the other hand, in the third embodiment, a dedicated comb-shaped frequency pattern signal is assigned to the base stations near the boundaries of different communication areas.
  • the configuration of the base station transmitting device and the wireless terminal receiving device according to the present embodiment is the same as that of the first and second embodiments.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of a multi-station simultaneous transmission system according to the third embodiment.
  • FIG. 11 shows an example of a method of allocating a comb-shaped frequency pattern signal in the multi-station simultaneous transmission system 100b according to the third embodiment.
  • P 0 to P 5 represent comb-shaped frequency pattern signals assigned to each base station. Further, P 0 to P 5 represent different comb-shaped frequency pattern signals.
  • a dedicated comb-shaped frequency pattern signal is assigned as a synchronization signal to the base stations 1102 and 1103 located at the boundary between the adjacent communication areas 1100 and 1101, and these bases are assigned.
  • comb frequency pattern signal P 4 and P 5 assigned to the station so as not assigned to other base stations.
  • a dedicated comb-shaped frequency pattern signal is assigned as a synchronization signal to the base stations near the boundaries of different communication areas.
  • the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and the influence of radio wave interference from other communication areas communicating different information, which is greatly affected by radio wave interference, is affected by the influence of the synchronization signal of the nearby base station.
  • the wireless terminal can recognize that it is the boundary of the communication area, can be utilized for handover between communication areas, and has an effect of reducing the error in determining the communication area.
  • Embodiment 4 the comb-shaped frequency pattern signal is fixedly assigned to the base station of the multi-station simultaneous transmission system.
  • the comb-shaped frequency pattern signals inserted into the radio frames at the same time at each base station are changed to different patterns for each radio frame and transmitted so as not to overlap.
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of a method of allocating a comb-shaped frequency pattern signal in the multi-station simultaneous transmission system according to the fourth embodiment.
  • P 0 to P 3 represent different comb-shaped frequency pattern signals.
  • FIG. 12 shows that for four base stations # 0 to # 3, the comb-shaped frequency pattern signals P 0 to P 3 do not overlap each other in each radio frame, and the comb-shaped frequency pattern signals change in the radio frame cycle.
  • An example of allocation is shown. In this case, since the same comb-shaped frequency pattern signal is not assigned to the base station in any wireless frame, the wireless terminal can individually measure the received electric field strength of the transmitted signal for each base station.
  • FIG. 13 is a diagram showing a configuration example of a transmission device included in the base station according to the fourth embodiment.
  • the transmission device 2c of the base station according to the fourth embodiment has a configuration in which a pattern indicator 31 is added to the transmission device 2 according to the first embodiment.
  • the configuration of the transmission device 2c other than the pattern indicator 31 is the same as that of the transmission device 2 according to the first to third embodiments.
  • the pattern indicating unit 31 selects a comb-shaped frequency pattern signal to be applied for each wireless frame in a unique order predetermined for each base station, and notifies the synchronization signal generation unit 23 of the selection result.
  • the synchronization signal generation unit 23 generates a comb-shaped frequency pattern signal selected by the pattern instruction unit 31 and outputs it to the synchronization signal addition unit 24.
  • the configuration of the receiving device of the wireless terminal according to the present embodiment is the same as that of the first to third embodiments.
  • the comb-shaped frequency pattern signal is changed for each wireless frame, but the comb-shaped frequency pattern signal may be changed periodically.
  • the comb-shaped frequency pattern signal may be changed for each of a plurality of wireless frames, for example, the comb-shaped frequency pattern signal may be changed for each of the two wireless frames.
  • Embodiment 5 In the multi-station simultaneous transmission system according to the above-described first to fourth embodiments, as shown in FIG. 4, the transmission device of the base station multiplies the sequence of repeating the synchronization symbol sequence by the phase rotation sequence to form a comb frequency. It was generating a pattern signal. On the other hand, the transmission device of the base station according to the fifth embodiment transmits the generated comb-shaped frequency pattern signals by changing the transmission order.
  • FIG. 14 is a diagram showing a configuration example of a transmission device included in the base station according to the fifth embodiment.
  • the transmission device 2d of the base station according to the fifth embodiment has a configuration in which a transmission order changing unit 32 is added to the transmission device 2c according to the fourth embodiment.
  • the configuration of the transmission device 2d other than the transmission order changing unit 32 is the same as that of the transmission device 2c according to the fourth embodiment.
  • the transmission order switching unit 32 receives the comb-shaped frequency pattern signal generated by the synchronization signal generation unit 23, and replaces the transmission order of one or more symbols in the symbol series constituting the received comb-shaped frequency pattern signal.
  • the transmission device 2d shown in FIG. 14 has a configuration in which the transmission order changing unit 32 is added to the transmission device 2c according to the fourth embodiment, but the transmission device 2 according to the first to third embodiments has a configuration.
  • the transmission order changing unit 32 may be added.
  • FIG. 15 is a diagram showing an example of the operation of the transmission order changing unit 32 included in the transmission device 2d of the base station according to the fifth embodiment, specifically, an example of the operation of changing the transmission order of the symbols of the comb-shaped frequency pattern signal. is there.
  • the transmission order changing unit 32 changes the transmission order of each symbol of the comb-shaped frequency pattern signal 1500, and generates the sequence 1501 after the order change.
  • FIG. 16 is a diagram showing a configuration example of a receiving device included in the wireless terminal according to the fifth embodiment.
  • the receiving device 7d of the wireless terminal according to the fifth embodiment has a configuration in which the receiving order changing unit 81 is added to the receiving device 7 according to the first to fourth embodiments.
  • the configuration of the receiving device 7d other than the receiving order changing unit 81 is the same as that of the receiving device 7 according to the first to fourth embodiments.
  • the reception order change unit 81 performs the same order change as the transmission order change unit 32 of the transmission device 2d.
  • the reception order switching unit 81 performs the same order switching as the transmission order switching unit 32 for all the comb-shaped frequency pattern signals generated by the reception synchronization signal generation unit 74.
  • the transmission device 2d of each base station decides to transmit by changing the transmission order of the symbols of the comb-shaped frequency pattern signal.
  • a comb-shaped frequency pattern signal is generated by multiplying a sequence in which the synchronization symbol sequence is repeated as in the first to fourth embodiments by a phase rotation sequence to obtain a synchronization signal, since it is a repeating sequence, the autocorrelation of those patterns
  • the transmission order of the symbols of the comb-shaped frequency pattern signal is changed to obtain a synchronous signal, so that autocorrelation and cross-correlation can be improved. This makes it possible to improve the synchronization establishment performance of the wireless frame performed by the receiving device 7d of the wireless terminal using the synchronization signal.
  • Embodiment 6 In the multi-station simultaneous transmission system according to the above-described first to fifth embodiments, one type of comb-shaped frequency pattern signal unique to each transmitting device of the base station is assigned in a wireless frame cycle, and the transmitting device assigns one type of comb-shaped frequency pattern.
  • a radio frame containing the signal as a synchronization signal is transmitted.
  • the receiving device of the wireless terminal detects the synchronization signal in the wireless frame and synchronizes the wireless frame. At this time, since the signal transmitted from the transmission device of the base station is affected by noise on the propagation path and the waveform is distorted, it is necessary to increase the sequence length of the synchronization signal pattern in order to improve the noise immunity. ..
  • a plurality of comb-shaped frequency pattern signals are assigned to each transmission device of the base station in a wireless frame period, and a plurality of synchronization signals are used to determine the sequence length of the synchronization signal. Increase and use as a synchronization signal in one wireless frame.
  • FIG. 17 is a diagram showing a configuration example of a wireless frame used in the multi-station simultaneous transmission system according to the sixth embodiment.
  • the wireless frame 1701 shown in FIG. 17 is a wireless frame used in the multi-station simultaneous transmission system according to the sixth embodiment.
  • the wireless frame 1700 shown in FIG. 17 is a wireless frame used in the multi-station simultaneous transmission system according to the first to fifth embodiments.
  • the radio frame 1700 is configured to include one unique comb-shaped frequency pattern signal as a synchronization signal
  • the radio frame 1701 is configured to include a plurality of unique comb-shaped frequency pattern signals as a plurality of synchronization signals.
  • the same synchronization signal (comb-shaped frequency pattern signal) may be used repeatedly, or different synchronization signals may be used.
  • the different synchronization signals can be generated by changing at least one of the synchronization symbol pattern, the phase rotation sequence, and the transmission order when generating the comb-shaped frequency pattern signal, for example.
  • the transmission device of the base station generates and transmits a radio frame including a plurality of comb-shaped frequency pattern signals as a synchronization signal sequence.
  • noise immunity can be improved by increasing the sequence length of one comb-shaped frequency pattern signal.
  • the correlation power of the synchronization signal pattern decreases due to the influence of amplitude and phase fluctuations in the received synchronization signal. Therefore, there is a problem that the detection accuracy of the synchronization signal is deteriorated.
  • one synchronization signal is configured by using a plurality of comb-shaped frequency pattern signals having a short sequence length. Therefore, the correlation power can be calculated for each short comb-shaped frequency pattern signal, the influence of amplitude and phase fluctuations can be mitigated, and the detection accuracy of the synchronization signal in a high-speed fading environment can be improved.
  • Embodiment 7 In the multi-station simultaneous transmission system according to the above-described first to sixth embodiments, the transmission device of the base station generates a comb-shaped frequency pattern signal by multiplying a sequence in which the synchronization symbol pattern is repeated by a phase rotation sequence. On the other hand, the transmission device of the base station according to the seventh embodiment generates a comb-shaped frequency pattern signal by the method described above, and then further adds a guard interval to the comb-shaped frequency pattern signal to use this as a synchronization signal.
  • FIG. 18 is a diagram showing a configuration example of a transmission device included in the base station according to the seventh embodiment.
  • the transmission device 2e of the base station according to the seventh embodiment has a configuration in which a guard interval addition unit 33 is added to the transmission device 2c according to the fourth embodiment.
  • the configuration of the transmission device 2e other than the guard interval addition unit 33 is the same as that of the transmission device 2c according to the fourth embodiment.
  • the guard interval addition unit 33 receives the comb-shaped frequency pattern signal generated by the synchronization signal generation unit 23, and adds a guard interval to the received comb-shaped frequency pattern signal.
  • the comb-shaped frequency pattern signal to which the guard interval is added is added to the data symbol sequence output from the modulation unit 21.
  • FIG. 19 is a diagram showing the operation of the guard interval addition unit 33 included in the transmission device of the base station according to the seventh embodiment.
  • the guard interval addition unit 33 transfers a fixed number of sequences from the end of the synchronization signal 1900 to the synchronization signal 1900, which is a comb-shaped frequency pattern signal input from the synchronization signal generation unit 23. Is added to the beginning of, and the synchronization signal 1901 after the guard interval is added is generated.
  • the guard interval length is determined according to the delay time that occurs between the base station and the wireless terminal.
  • FIG. 20 is a diagram showing a configuration example of a receiving device included in the wireless terminal according to the seventh embodiment.
  • the receiving device 7e of the wireless terminal according to the seventh embodiment has a configuration in which the synchronization unit 75 is replaced with the synchronization unit 75e with respect to the receiving device 7 according to the first to fourth embodiments.
  • the configuration of the receiving device 7e other than the synchronization unit 75e is the same as that of the receiving device 7 according to the first to fourth embodiments.
  • the synchronization unit 75e has a function of calculating the correlation power of the delay wave component of the received synchronization signal to detect the delay wave and the correlation power of the delay wave component. It has a function to detect a synchronization signal by utilizing it.
  • the operation of the portion of the operation of the synchronization unit 75e that is different from that of the synchronization unit 75 will be described.
  • the synchronization unit 75e is a power DCPW i, l that correlates the symbol series P i, k of the comb-shaped frequency pattern signal at the sample time t of the received signal of the antenna number l of the receiving antenna 70 with the delayed wave component of the delay symbol time u.
  • U (t) is calculated as in equation (9).
  • the delay symbol time represents the delay time by the number of symbols, and is an integral multiple of the one symbol time, which is the time required to transmit one symbol.
  • Each of the normalized correlated powers NDCPW i, l, u (t) obtained by the equation (10) is determined by the first threshold value ⁇ 1 , and NDCPW i, l, u (t) ⁇ ⁇ .
  • the NDCPW i, l, u (t) to be 1 is extracted, and the total NDCPW l, u (t) for each received signal of the receiving antenna 70 of the extracted NDCPW i, l, u (t) is obtained.
  • the maximum delay symbol time is ⁇
  • the total NDCPW (t) of the correlation power with the delay wave component up to the maximum delay symbol time by all combinations of the received signals of all the receiving antennas 70 and the comb-shaped frequency pattern signal is given by the equation (11).
  • the maximum delay symbol time expresses the maximum value of the delay time allowed for the transmission signal from the base station of the multi-station simultaneous transmission system to the wireless terminal by the number of symbols.
  • the synchronization unit 75e when the second threshold ⁇ 2, MAX [NCPW (t ) + NDCPW (t)] the sum of the normalized correlation power with the maximum in the radio frame, the synchronization unit 75e is, MAX [NCPW ( It is determined that the time t when t) + NDCPW (t)] ⁇ ⁇ 2 is the reception timing of the synchronization signal of the wireless frame. As a result, the synchronization unit 75e can establish radio frame synchronization using the synchronization signals transmitted from each base station.
  • the third threshold value is set to ⁇ 3 , and the synchronization unit 75e determines the threshold value for the correlated power NDCPW (t') of the delayed wave component at the reception timing (time t') of the detected synchronization signal. Then, when NDCPW (t') ⁇ ⁇ 3 , it can be determined that the received signal contains a delayed wave. That is, delayed wave detection can be performed. Further, the synchronization unit 75e correlates the received signal of the receiving antenna 70 of the antenna number l at the time t'with the delayed wave component of the delay symbol time u of the symbol series Pi and k of the comb-shaped frequency pattern signal at the sample time t. By determining the power DCPW i, l, u (t) as a threshold value, it is possible to detect the delayed wave of the transmission signal for each transmission antenna of the transmission device of the base station.
  • the transmission device of the base station adds a guard interval to the comb-shaped frequency pattern signal, and transmits the signal by including it in the wireless frame as a synchronization signal.
  • the receiving device of the wireless terminal detects the delayed wave by using the synchronization signal with the guard interval added.
  • the comb-shaped frequency pattern signal is a series with good autocorrelation.
  • the CAZAC sequence has the property of being uncorrelated between cyclically shifted sequences, and when applied as a synchronization symbol sequence when generating a comb-shaped frequency pattern signal, transmission delayed from a distant base station. The effect of improving the detection accuracy of the synchronization signal is high under the reception condition where the wave arrives at the wireless terminal.
  • the configuration shown in the above-described embodiment shows an example of the content of the present invention, can be combined with another known technique, and is one of the configurations without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change the part.

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Abstract

複数の基地局が同一の周波数で同一の情報を送信する複局同時送信を採用する無線通信システムの基地局を構成する送信装置（２）であって、データシンボル系列を生成する変調部（２１）と、信号成分の周波数軸上への配置パターンである周波数パターンが複局同時送信を行う他の送信装置が送信する同期信号とは異なる同期信号を生成する同期信号生成部（２３）と、同期信号生成部（２３）で生成された同期信号をデータシンボル系列に付加して送信信号を生成する同期信号付加部（２４）と、を備える。

Description

送信装置、受信装置、通信装置、無線通信システム、制御回路および記憶媒体
　本発明は、送信装置、受信装置、通信装置、無線通信システム、制御回路および記憶媒体に関する。
　複局同時送信を採用している無線通信システムでは、複数の基地局を束ね、各基地局が同一の周波数で同一情報の送信を行うことにより１つの通信エリアを形成する。これにより、受信端末側において設置場所の異なる基地局からの信号が受信されるため、送信ダイバーシチ効果により、フェージングおよびシャドウイングの影響を軽減することができ、受信誤り率性能の改善、サービスエリアの拡大などが実現される。例えば、特許文献１には、複局同時送信を行う移動通信システムが記載されている。特許文献１に記載の移動通信システムでは、基地局から受信端末方向への下りチャネル伝送において、時分割多重された複数の通話チャネルの中から選択した通話チャネルを使用して、複数の基地局が同一通話チャネル上で同一の情報を送信する。受信端末は、全ての通信チャネルで信号を受信し、基地局が送信した情報が含まれる受信信号の選択および合成を行うことによりダイバーシチ利得を得る。
特許第２６８９６７１号公報
　複局同時送信を採用する無線通信システムでは、複数の基地局が同一の情報を同一の周波数で送信するため、受信端末側で基地局毎の送信信号の受信電界強度を個別に測定することが容易ではない。基地局毎の送信信号の受信電界強度を受信端末側で個別に測定できない場合、通信エリア内に不感地帯または通信断が発生した際の原因特定が困難となる。不感地帯または通信断が発生する原因としては、基地局の故障、同一通信エリア内でマルチパス遅延波に起因する符号間干渉、他の通信システムからの干渉、違法電波などが考えられる。また、同一システム内において異なる情報を同一の周波数で送信する別の通信エリアが隣接して存在する場合は、通信エリアの境界において他の通信エリアからの干渉が生じる可能性があり、原因は多岐に渡る。したがって、基地局毎の電波状況を受信端末側で測定することができないと、不感地帯などの発生に関与している基地局を特定することが困難となり、基地局毎の電波状況を測定できるようにすることが望まれる。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数の基地局が複局同時送信を行う通信システムにおいて、基地局毎の送信信号の受信電界強度を無線端末が測定できるようにすることが可能な送信装置を得ることを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数の基地局が同一の周波数で同一の情報を送信する複局同時送信を採用する無線通信システムの基地局を構成する送信装置であって、データシンボル系列を生成する変調部と、信号成分の周波数軸上への配置パターンである周波数パターンが複局同時送信を行う他の送信装置が送信する同期信号とは異なる同期信号を生成する同期信号生成部と、同期信号生成部で生成された同期信号をデータシンボル系列に付加して送信信号を生成する同期信号付加部と、を備える。
　本発明にかかる送信装置は、複数の基地局が複局同時送信を行う通信システムにおいて、基地局毎の送信信号の受信電界強度を無線端末が測定可能にすることができる、という効果を奏する。
実施の形態１にかかる複局同時送信システムの一例を示す図 実施の形態１にかかる基地局が備える送信装置の構成例を示す図 実施の形態１にかかる基地局の送信装置が送信する無線フレームの構成例を示す図 実施の形態１にかかる送信装置の同期信号生成部が櫛形周波数パターン信号を同期信号として生成する手順を示す図 実施の形態１にかかる送信装置の同期信号生成部が生成する櫛形周波数パターン信号のスペクトル例を示す図 実施の形態１にかかる複局同時送信システムにおける櫛形周波数パターン信号の割り当て方法の一例を示す図 実施の形態１にかかる無線端末が備える受信装置の構成例を示す図 実施の形態１にかかる無線端末が備える受信装置の測定結果記憶部が記憶する受信電界強度測定結果の一例を示す図 実施の形態１にかかる基地局が備える送信装置を実現する制御回路の一例を示す図 実施の形態２にかかる複局同時送信システムの一例を示す図 実施の形態３にかかる複局同時送信システムの一例を示す図 実施の形態４にかかる複局同時送信システムにおける櫛形周波数パターン信号の割り当て方法の一例を示す図 実施の形態４にかかる基地局が備える送信装置の構成例を示す図 実施の形態５にかかる基地局が備える送信装置の構成例を示す図 実施の形態５にかかる基地局の送信装置が備える送信順序入れ替え部の動作の一例を示す図 実施の形態５にかかる無線端末が備える受信装置の構成例を示す図 実施の形態６にかかる複局同時送信システムで用いる無線フレームの構成例を示す図 実施の形態７にかかる基地局が備える送信装置の構成例を示す図 実施の形態７にかかる基地局の送信装置が備えるガードインターバル付加部の動作を示す図 実施の形態７にかかる無線端末が備える受信装置の構成例を示す図
　以下に、本発明の実施の形態にかかる送信装置、受信装置、通信装置、無線通信システム、制御回路および記憶媒体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。各実施の形態では、複数の基地局が複局同時送信を行う無線通信システムを複局同時送信システムと称する。
実施の形態１．
　図１は、実施の形態１にかかる複局同時送信システムの一例を示す図である。実施の形態１にかかる複局同時送信システム１００は、複局同時送信を行う複数の基地局１１～１６および無線端末１７から構成される。基地局１１～１６は実施の形態１にかかる通信装置に相当する。
　複局同時送信システム１００では、複数の基地局１１～１６を束ねて一つの通信エリア１１０を形成する。すなわち、基地局１１～１６が同一の周波数で同一の情報を乗せた信号を送信し、無線端末１７は、通信エリア１１０内では基地局１１～１６が送信した信号を受信して通信を行う。通信エリア１１０内に収容される基地局数および無線端末数はそれぞれ少なくとも１つ以上とし、基地局数および無線端末数が限定されることはない。また、複局同時送信システム１００において、全ての基地局は時刻同期が取れていることを前提とし、全ての基地局が同一のタイミングで無線フレームを送信する。時刻同期はどのような方法で実現してもよい。複局同時送信システム１００は、例えば、ＧＰＳ（Global　Positioning　System）を利用して時刻同期を実現する。
　複局同時送信を行う基地局１１～１６は、それぞれ、送信装置および受信装置を備える。無線端末１７も送信装置および受信装置を備える。本実施の形態では、複局同時送信に関連する送信装置および受信装置、具体的には、基地局１１～１６が備える送信装置および無線端末１７が備える受信装置について説明する。なお、以下の説明では、基地局１１～１６および無線端末１７の符号の記載については省略する。
　図２は、実施の形態１にかかる基地局が備える送信装置の構成例を示す図である。
　図２に示すように、実施の形態１にかかる基地局を構成する送信装置２は、変調部２１と、同期信号生成部２３と、同期信号付加部２４と、送信フィルタ部２５と、デジタルアナログ変換部２６と、送信高周波部２７と、送信アンテナ２８とを備える。図２に示す送信装置２は、同期信号付加部２４、送信フィルタ部２５、デジタルアナログ変換部２６、送信高周波部２７および送信アンテナ２８の組を複数備えているが、同期信号付加部２４、送信フィルタ部２５、デジタルアナログ変換部２６、送信高周波部２７および送信アンテナ２８を１組だけ備える構成としても構わない。
　変調部２１は、ビット系列であるデータ信号２０に対して一次変調を行いデータシンボル系列に変換する。一次変調における変調方式は、例えば、ＰＳＫ（Phase　Shift　Keying）、ＦＳＫ（Frequency　Shift　Keying）またはＱＡＭ（Quadrature　Amplitude　Modulation）が挙げられる。ただし、本実施の形態において適用する変調方式はこれらに限定されない。変調部２１が出力するデータシンボル系列は、同期信号付加部２４のそれぞれに入力される。
　同期信号生成部２３は、送信装置２への制御パラメータとして入力されるパターン指示信号２２に基づいて同期信号を生成する。具体的には、同期信号生成部２３は、送信シンボルの周波数軸上への配置パターンが、パターン指示信号２２で指示される周波数パターンとなるシンボル系列を生成する。本実施の形態では、複局同時送信を行う送信装置２のそれぞれから異なる周波数パターンのシンボル系列が送信されるよう、パターン指示信号２２で各送信装置２に周波数パターンが指示される。同期信号生成部２３の詳細については後述する。
　同期信号付加部２４は、同期信号生成部２３で生成される同期信号と変調部２１で生成されるデータシンボル系列に基づいて送信信号を生成する。具体的には、同期信号付加部２４は、同期信号生成部２３から入力されるシンボル系列を、変調部２１から入力されるデータシンボル系列に無線フレーム単位で付加して送信信号を生成する。
　送信フィルタ部２５は、同期信号付加部２４で同期信号が付加された後のデータシンボル系列をアップサンプリングするとともに、データシンボル系列に帯域制限を行い、ベースバンド信号、または、ＩＦ（Intermediate　Frequency）信号である送信デジタル信号を生成する。送信フィルタ部２５がデータシンボル系列に帯域制限を行う時に用いる帯域制限フィルタの種類については特に限定しないが、一般的にはナイキストフィルタが使用される。
　デジタルアナログ変換部２６は、送信フィルタ部２５から入力される送信デジタル信号を送信アナログ信号に変換する。送信高周波部２７は、デジタルアナログ変換部２６が出力する送信アナログ信号に対して周波数変換を行い、無線周波数帯の送信信号（以下、無線周波数信号とする）を生成する。送信アンテナ２８は、送信高周波部２７が生成した無線周波数信号を電波として放射する。
　送信装置２は、各送信アンテナ２８から送信する同期信号が、パターン指示信号２２に従い、同一の同期信号だけでなく、異なる同期信号を送信することもできる構成とする。また、送信装置２の変形例として、送信フィルタ部２５の後段に同期信号付加部２４を接続し、送信フィルタ部２５で帯域制限を行った後の送信デジタル信号に対して同期信号を付加する構成でもよい。なお、その場合、同期信号生成部２３は、送信フィルタ部２５が出力する送信デジタル信号と同じサンプルレートのシンボル系列を生成する。
　図３は、実施の形態１にかかる基地局の送信装置２が送信する無線フレームの構成例を示す図である。図３に示すように、無線フレームは、無線フレーム単位で同期信号３０１をデータ信号３０２に付加した構成とする。同期信号３０１は同期信号生成部２３で生成され、データ信号３０２は変調部２１で生成される。
　同期信号３０１は、受信側の無線端末での無線フレームの同期、周波数同期、シンボルタイミング同期で使用されるほか、複局同時送信を行う基地局ごとの受信電界強度測定に利用される。同期信号３０１は、櫛形の周波数パターンを有する信号であり、周波数パターンの形状は複局同時送信を行う基地局ごとに異なる。櫛形の周波数パターンを有する信号とは、送信シンボルである信号成分が周波数軸上に周期的に分散配置された信号であり、詳細については別途説明する。基地局ごとに異なる周波数パターンとすることで、無線端末は各基地局が送信する信号の受信電界強度測定を基地局ごとに個別に行うことが可能となる。
　図４は、実施の形態１にかかる送信装置２の同期信号生成部２３が櫛形周波数パターンの信号（以下、櫛形周波数パターン信号とする）を同期信号として生成する手順を示す図である。同期信号生成部２３は、初めに、（１）および（２）に示すように、基となる同期用シンボル系列４００をくり返して第１のシンボル系列４０１を生成する。同期用シンボル系列４００は、受信側の無線端末で既知のシンボル系列であり、任意の振幅および位相を有する複素ベクトルで表現される。図４に示す例では、ｃ0～ｃ3の４シンボルで同期用シンボル系列４００が形成される。同期用シンボル系列４００は受信側で無線フレーム同期用としても用いられるため、自己相関性および相互相関性がともに良い複数の直交するシンボル系列の組み合わせを適用することが望ましい。例えば、ＷａｌｓｈコードまたはＣＡＺＡＣ（Constant　Amplitude　Zero　Auto－Correlation）系列の適用が考えられる。直交する複数の系列をそれぞれ同期用シンボル系列４００として使用することで、互いに直交する櫛形周波数パターン信号の数を増やすことが可能となる。同期信号生成部２３は、次に、（３）に示すように、同期用シンボル系列４００をくり返した第１のシンボル系列４０１に対して位相回転系列を乗算する。これにより、（４）に示す第２のシンボル系列４０２が得られる。第２のシンボル系列４０２は、櫛形周波数パターン信号であり、また、図３に示す同期信号３０１に相当する。同期用シンボル系列４００をくり返した第１のシンボル系列４０１をｃk、櫛形周波数パターン信号を構成するシンボル系列をＰkとしたとき、Ｐkは式（１）より算出することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ここで、Ｎは櫛形周波数パターン信号の系列長、ｋは櫛形周波数パターン信号を構成するシンボル系列のインデックス番号（０≦ｋ＜Ｎの整数）、ｍは櫛形周波数パターン信号を構成するシンボル系列の周波数位置を決定するパラメータ（ｍは任意の整数）を表す。図４は同期用シンボル系列を４シンボル、くり返し数を４とし、櫛形周波数パターン信号の系列長Ｎが１６の場合の例を示している。同期信号生成部２３は上記のようにして櫛形周波数パターン信号を生成することができるが、予め生成しておいた全ての櫛形周波数パターン信号をメモリ等に記憶しておき、同期信号生成部２３は、パターン指示信号２２により指示された櫛形周波数パターン信号を選択して、メモリから読み出す構成としてもよい。
　図５は、実施の形態１にかかる送信装置２の同期信号生成部２３が生成する櫛形周波数パターン信号のスペクトル例を示す図である。図５では、上記の式（１）でｍ＝０，１，２，３としたときのそれぞれの櫛形周波数パターン信号＃１～＃４のスペクトル例を示している。また、図５では、信号成分が存在する周波数位置の信号電力を５００、ヌル周波数（信号成分が存在しない周波数）を５０１で表している。このように、ｍの設定を変更することで、櫛形周波数パターン信号毎に信号成分を特定の周波数位置に分散し、周波数上で直交させることができる。すなわち、信号成分が特定の周波数位置に分散され、かつ信号成分が存在する周波数位置がそれぞれ異なるｍ種類の櫛形周波数パターン信号を生成することができる。また、櫛形周波数パターン信号の周波数直交数は、櫛形周波数パターン信号の生成処理における基本のシンボル系列の繰り返し数、すなわち、図４に示した第１のシンボル系列４０１を得る際の同期用シンボル系列４００のくり返し数に依存する。図４に示すように、くり返し数が４の場合は、信号成分の周波数軸上での位置が互いに異なる４種類の櫛形周波数パターン信号が得られる。
　複局同時送信システム１００では、上記のようにして得られる直交する複数の櫛形周波数パターン信号を用い、複局同時送信システム１００の１つの通信エリアをカバーする全ての基地局の送信装置２に対してそれぞれ異なる櫛形周波数パターン信号を同期信号として割り当てる。各基地局の送信装置２に対する櫛形周波数パターン信号の割り当ては、例えば、各基地局の上位装置が行う。基地局の送信装置２が図２に示す構成例のように複数の送信アンテナ２８を有する場合は、送信アンテナ２８毎に異なる櫛形周波数パターン信号を同期信号として割り当ててもよい。
　また、複局同時送信システム１００では、隣接する２つの通信エリアのそれぞれの基地局に対して、図６に示すように櫛形周波数パターン信号を割り当てる。図６は、実施の形態１にかかる複局同時送信システム１００における櫛形周波数パターン信号の割り当て方法の一例を示す図である。図６において、Ｐ0～Ｐ9は各基地局に割り当てられている櫛形周波数パターン信号を表す。また、Ｐ0～Ｐ9はそれぞれ異なる櫛形周波数パターン信号を表す。各基地局が複局同時送信を行うことにより通信エリア６００および６０１が形成される。図６に示すように、複局同時送信システム１００では、隣接する２つの通信エリア６００と６０１との間の基地局の送信装置に対してそれぞれ異なる櫛形周波数パターン信号を同期信号として割り当てる。この場合、通信エリア６００と６０１との境界に位置する基地局を含め、各通信エリアを形成するすべての基地局に異なる同期信号が割り当てられる。
　図７は、実施の形態１にかかる無線端末が備える受信装置の構成例を示す図である。
　図７に示すように、実施の形態１にかかる無線端末を構成する受信装置７は、受信アンテナ７０と、受信高周波部７１と、アナログデジタル変換部７２と、受信フィルタ部７３と、受信同期信号生成部７４と、同期部７５と、受信信号測定部７６と、干渉信号測定部７７と、測定結果記憶部７８と、復調部７９とを備える。図７に示す受信装置７は、受信アンテナ７０、受信高周波部７１、アナログデジタル変換部７２および受信フィルタ部７３の組を複数備えているが、受信アンテナ７０、受信高周波部７１、アナログデジタル変換部７２および受信フィルタ部７３を１組だけ備える構成としても構わない。
　受信アンテナ７０は、無線周波数信号を受信する。受信高周波部７１は、受信アンテナ７０が受信した無線周波数信号をダウンサンプリングしてアナログ信号であるＩＦ信号またはベースバンド信号に変換する。アナログデジタル変換部７２は、受信高周波部７１から入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。受信フィルタ部７３は、所望信号の周波数帯域外の雑音を除去するために受信信号の帯域制限を行う。
　受信同期信号生成部７４は、基地局が備える送信装置２の同期信号生成部２３で生成される櫛形周波数パターン信号と同様の信号を生成する。ここで、受信同期信号生成部７４は、同期信号生成部２３が生成する可能性のある櫛形周波数パターン信号を全て生成する。例えば、同期信号生成部２３が生成し得る櫛形周波数パターン信号が４種類の場合、４種類の櫛形周波数パターン信号を生成する。受信同期信号生成部７４は、送信装置２の同期信号生成部２３が生成する櫛形周波数パターン信号と同一の信号を生成する機能を有しているが、受信する可能性のある（生成される可能性のある）全ての櫛形周波数パターン信号を生成する部分が異なる。受信同期信号生成部７４は、同期信号生成部２３が櫛形周波数パターン信号を生成する方法と同様の方法で全ての櫛形周波数パターン信号を生成する。受信同期信号生成部７４は、予め生成しておいた全ての櫛形周波数パターン信号をメモリ等に記憶しておき、メモリから読み出すことで櫛形周波数パターン信号を生成してもよい。
　同期部７５は、受信フィルタ部７３のそれぞれから入力される受信信号と、受信同期信号生成部７４で生成された複数の櫛形周波数パターン信号とに基づいて、同期信号の判定処理を行う。具体的には、同期部７５は、各受信フィルタ部７３から入力される各受信信号と、複数の櫛形周波数パターン信号それぞれとの相関電力を計算し、得られた相関電力毎に第一のしきい値により判定を行い、第一のしきい値を超える相関電力のみを選択し、それらの選択した相関電力の総和が最大となるタイミングを検出する。次に、最大タイミングの相関電力の総和に対して、第二のしきい値により相関電力の総和が第二のしきい値を越える相関電力であるか否かを判定することにより同期信号の検出判定を行う。
　同期部７５が同期信号を検出する処理の詳細について説明する。受信信号をｒl(ｔ)、信号を受信する受信アンテナ７０のアンテナ番号をｌ、シンボル周期をＴs、櫛形周波数パターン信号を構成する各シンボル系列をＰi,k、櫛形周波数パターン信号の種別番号をｉとすると、同期部７５は、アンテナ番号ｌの受信アンテナ７０の受信信号のサンプル時刻ｔにおける櫛形周波数パターン信号のシンボル系列Ｐi,kとの相関電力ＣＰＷi,l(ｔ)を式（２）、アンテナ番号ｌの受信アンテナ７０の受信信号のサンプル時刻ｔにおける受信信号電力ＲＰＷl(ｔ)を式（３）のように計算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　式（２）および式（３）より、上記の相関電力ＣＰＷi,l(ｔ)を受信信号電力で正規化した正規化相関電力ＮＣＰＷi,l(ｔ)は式（４）で表すことができる。同期部７５は、式（４）で表される正規化相関電力ＮＣＰＷi,l(ｔ)のそれぞれに対して第一のしきい値Φ1により判定を行い、ＮＣＰＷi,l(ｔ)≧Φ1となるＮＣＰＷi,l(ｔ)を抽出し、抽出したＮＣＰＷi,l(ｔ)の受信アンテナ７０の受信信号毎の総和ＮＣＰＷl(ｔ)を得る。受信アンテナ７０の総数をＬとしたときの全ての受信アンテナ７０の正規化相関電力ＮＣＰＷl(ｔ)の総和ＮＣＰＷ（ｔ）は式（５）で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　ここで、第二のしきい値をΦ2、ＭＡＸ[ＮＣＰＷ(ｔ)]を無線フレーム内で最大となる正規化相関電力の総和とすると、同期部７５は、ＭＡＸ[ＮＣＰＷ(ｔ)]≧Φ2のときの時刻ｔが無線フレームの同期信号の受信タイミングであると判定する。これにより、同期部７５は、各基地局から送信された同期信号を用いて無線フレーム同期を確立することができる。
　受信信号測定部７６は、基地局の送信装置２ごとの送信信号に対する受信電界強度、あるいは、基地局の送信装置２の送信アンテナ２８ごとの送信信号に対する受信電界強度を個別に測定する。送信装置２ごとに受信電界強度を測定するか送信アンテナ２８ごとに受信電界強度を測定するかは、送信装置２が送信する同期信号（櫛形周波数パターン信号）の構成に依存する。すなわち、送信装置２が各送信アンテナ２８から同一の同期信号を送信する場合、受信信号測定部７６は送信装置２ごとに受信電界強度を測定する。送信装置２が各送信アンテナ２８から異なる同期信号を送信する場合、受信信号測定部７６は送信アンテナ２８ごとに受信電界強度を測定する。
　同期部７５により検出した同期信号タイミングにおけるアンテナ番号ｌの受信アンテナ７０の受信信号と櫛形周波数パターン信号のシンボル系列Ｐi,kとの相関電力ＭＡＸ[ＮＣＰＷi,l(ｔ)]は、上記の式（４）の計算過程ですでに算出されている。受信信号測定部７６では、相関電力ＭＡＸ[ＮＣＰＷi,l(ｔ)]を同期部７５から無線フレーム周期で受け取り、例えば、式（６）のように無線フレーム間の平均化を行うことで、櫛形周波数パターン信号ごとの受信電界強度ＲＳＳＩiを求める。ここで、αは忘却係数を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　ただし、本実施の形態において、上記の平均化の方法について限定されることはなく、いかなる平均化方法も適用できる。また、必ずしも平均化しなくてもよい。
　干渉信号測定部７７は、同期部７５で検出した無線フレーム内で最大となる受信信号電力の正規化相関電力の総和ＭＡＸ[ＮＣＰＷ(ｔ)]を受け取り、式（７）の計算により自システム以外の干渉電力ＩＰＷ(ｔ)を求める。受信信号測定部７６と同様に、式（８）のように無線フレーム間の平均化を行うことで、干渉信号の受信電界強度ＩＲＳＳＩの測定精度を向上させることもできる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　ここで、式（７）および式（８）で計算した干渉信号の受信電界強度は、熱雑音電力が含まれることになるが、熱雑音が十分に小さい、あるいは、熱雑音電力より干渉電力が十分に大きい場合は、式（７）および式（８）で計算した電界強度を干渉信号の受信電界強度とみなすことができる。
　測定結果記憶部７８は、受信信号測定部７６が算出した受信電界強度ＲＳＳＩiおよび干渉信号測定部７７が算出した干渉信号の受信電界強度ＩＲＳＳＩを受け取り、メモリなどの記憶媒体に記憶する。
　図８は、実施の形態１にかかる無線端末が備える受信装置７の測定結果記憶部７８が記憶する受信電界強度測定結果の一例を示す図である。図８に示すように、受信装置７では櫛形周波数パターン信号毎に受信電界強度の測定結果が得られ、これを測定結果記憶部７８が記憶する。複局同時送信システム１００の通信エリア内の各基地局の送信装置２に対し、基地局ごとに異なる櫛形周波数パターン信号を割り当てることによって、無線端末の受信装置７では、各基地局の送信装置２からの送信信号の受信電界強度を測定することができる。
　受信装置７の復調部７９には、受信信号を構成するシンボル系列のうち、データ信号に対応するシンボル系列であるデータシンボルに対して復調処理を行い、復調処理で得られた復調データ信号８０を出力する。
　つづいて、本実施の形態にかかる基地局が備える送信装置２のハードウェア構成について説明する。送信装置２の変調部２１、同期信号生成部２３、同期信号付加部２４、送信フィルタ部２５、デジタルアナログ変換部２６および送信高周波部２７は、処理回路により実現される。本処理回路は、専用のハードウェアであっても、メモリ及びメモリに格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Central　Processing　Unit、中央演算装置）を備える制御回路であってもよい。ここでメモリとは、例えば、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、フラッシュメモリなどの、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスクなどが該当する。本処理回路がＣＰＵを備える制御回路である場合、この制御回路は例えば、図９に示す構成の制御回路９００となる。図９は、実施の形態１にかかる基地局が備える送信装置２を実現する制御回路９００の一例を示す図である。
　図９に示すように、制御回路９００は、ＣＰＵであるプロセッサ９０１と、メモリ９０２とを備える。送信装置２の変調部２１、同期信号生成部２３、同期信号付加部２４、送信フィルタ部２５、デジタルアナログ変換部２６および送信高周波部２７が図９に示す制御回路９００により実現される場合、送信装置２の変調部２１、同期信号生成部２３、同期信号付加部２４、送信フィルタ部２５、デジタルアナログ変換部２６および送信高周波部２７のそれぞれとして動作するためのプログラムをメモリ９０２に格納しておき、プロセッサ９０１が、メモリ９０２に記憶された上記のプログラムを読み出して実行することにより、変調部２１、同期信号生成部２３、同期信号付加部２４、送信フィルタ部２５、デジタルアナログ変換部２６および送信高周波部２７が実現される。また、メモリ９０２は、プロセッサ９０１が実施する各処理における一時メモリとしても使用される。なお、変調部２１、同期信号生成部２３、同期信号付加部２４、送信フィルタ部２５、デジタルアナログ変換部２６および送信高周波部２７の一部を専用のハードウェアで実現し、残りを制御回路９００で実現してもよい。ここでの専用のハードウェアとは、単一回路、複合回路、ＡＳＩＣ（Application　Specific　Integrated　Circuit）、ＦＰＧＡ（Field　Programmable　Gate　Array）、またはこれらを組み合わせた回路である。
　基地局が備える送信装置２のハードウェア構成について説明したが、無線端末が備える受信装置７も同様のハードウェアで実現することができる。
　以上のように、本実施の形態にかかる複局同時送信システムにおいては、同じ通信エリアを形成する複数の基地局の送信装置２の送信アンテナ２８から送信する同期信号として、基地局ごとに固有の櫛形の周波数スペクトルを有する信号（櫛形周波数パターン信号）を割り当て、送信装置２は、割り当てられた同期信号を含む無線フレームを送信する。また、送信装置２は、送信アンテナ２８ごとに送信する同期信号を変更できる機能を有する。これにより、無線端末の受信装置７は、複数の基地局の送信装置２から送信された信号の受信電界強度を、送信元の送信装置２ごとに個別に測定することができる。また、他のシステムからの干渉信号の受信電界強度を測定できる。本実施の形態によれば、基地局の送信装置２の故障の検知が可能となる。また、無線端末が常時電波状況を監視することによる通信断または受信伝送誤り率劣化時の原因解析が可能となる。また、無線端末による受信電界強度の測定結果を、基地局の置局時の電波環境のモニタ結果、置局設計時の評価指標として活用することができ、メンテナンス性の向上が見込める。また、通信エリア境界において、異なる情報を伝送する別の通信エリアの基地局が送信した信号を受信して干渉が発生する問題、同一通信エリア内の遠方の基地局が送信した信号が遅延時間を伴い受信されて符号間干渉が発生し、受信伝送誤り率が低下する問題がある。このような場合に干渉源となる基地局を特定することができるため、問題の早期解決が期待できる。
　なお、基地局の送信装置２が複数の送信アンテナ２８を備える場合、送信アンテナ２８ごとに固有の櫛形の周波数スペクトルを有する信号（櫛形周波数パターン信号）を割り当て、送信装置２は、割り当てられた同期信号を含む無線フレームを送信してもよい。この場合、無線端末の受信装置は、複数の基地局の送信装置２から送信された信号の受信電界強度を、送信元の送信装置２の送信アンテナ２８ごとに個別に測定することができ、１台の送信装置２が備える複数の送信アンテナ２８のそれぞれから送信された信号の受信品質を把握することが可能となる。
実施の形態２．
　以上の実施の形態１では、複局同時送信システムの同一通信エリア内、および、異なる通信エリアを構成する全ての基地局の送信装置のアンテナからの送信信号毎に、固有の櫛形周波数スペクトルを有する信号（櫛形周波数パターン信号）を同期信号として割り当て、基地局の送信装置２は同期信号を含んだ無線フレームの送信を行うこととした。これに対して、実施の形態２では同一の通信エリアを形成する基地局のうち、近接する基地局に対して基地局ごとに異なる櫛形周波数パターン信号を割り当て、電波の影響が小さくなる同一の通信エリア内の遠方の基地局については同一の櫛形周波数パターン信号を割り当てる。本実施の形態では、基地局同士の距離が予め定められた値未満の場合に、基地局が近接しているものとする。
　本実施の形態にかかる基地局の送信装置および無線端末の受信装置の構成は実施の形態１と同様である。
　図１０は、実施の形態２にかかる複局同時送信システムの一例を示す図である。図１０では、実施の形態２にかかる複局同時送信システム１００ａにおける櫛形周波数パターン信号の割り当て方法の一例を示している。図１０において、Ｐ0～Ｐ7は各基地局に割り当てられている櫛形周波数パターン信号を表す。また、Ｐ0～Ｐ7はそれぞれ異なる櫛形周波数パターン信号を表す。
　本実施の形態では、図１０に示すように、基地局１００１と基地局１００２のように、同一の通信エリア１０００内で遠方に配置された基地局に対して、同一の櫛形周波数パターン信号Ｐ0が割り当てられる。櫛形周波数パターン信号Ｐ1～Ｐ3についても同様に、通信エリア１０００内の遠方の２つの基地局に割り当てられる。なお、同一の櫛形周波数パターン信号を２つの基地局に割り当てる例を示したが、同一の櫛形周波数パターン信号を、互いに離れた場所に配置された３つ以上の基地局に割り当ててもよい。
　このように、実施の形態２にかかる複局同時送信システム１００ａでは、同一通信エリア内の基地局のうち、電波の影響が小さくなる遠方に配置された基地局に対して同一の櫛形周波数パターン信号を同期信号として割り当てるようにした。これにより、実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、使用する櫛形周波数パターン信号のパターン数の増加を抑制できる。櫛形周波数パターン信号のパターン数を増やすには無線フレームに挿入する同期信号の系列長を長くする必要があり、伝送効率が低下してしまうが、本実施の形態ではパターン数の増加を抑制でき、伝送効率が低下するのを防止できる。また、受信装置の無線フレーム同期処理の同期信号パターン毎の相関電力計算の演算量を低減することもできる。
実施の形態３．
　以上の実施の形態２では、複局同時送信システムの同一通信エリア内の基地局に対して、電波の影響が小さくなる遠方の基地局については同一の櫛形周波数パターン信号をくり返し割り当てることとした。これに対して、実施の形態３では異なる通信エリアの境界付近の基地局に専用の櫛形周波数パターン信号を割り当てる。
　本実施の形態にかかる基地局の送信装置および無線端末の受信装置の構成は実施の形態１，２と同様である。
　図１１は、実施の形態３にかかる複局同時送信システムの一例を示す図である。図１１では、実施の形態３にかかる複局同時送信システム１００ｂにおける櫛形周波数パターン信号の割り当て方法の一例を示している。図１１において、Ｐ0～Ｐ5は各基地局に割り当てられている櫛形周波数パターン信号を表す。また、Ｐ0～Ｐ5はそれぞれ異なる櫛形周波数パターン信号を表す。
　本実施の形態では、図１１に示すように、隣接する通信エリア１１００と１１０１との境界に位置する基地局１１０２および１１０３に対して、専用の櫛形周波数パターン信号を同期信号として割り当て、これらの基地局に割り当てた櫛形周波数パターン信号Ｐ4およびＰ5はその他の基地局には割り当てないようにする。
　このように、実施の形態３にかかる複局同時送信システム１００ｂでは、異なる通信エリアの境界付近の基地局に対して専用の櫛形周波数パターン信号を同期信号として割り当てるようにした。これにより、実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、電波干渉の影響が大きい異なる情報を通信している他の通信エリアからの電波干渉の影響を、付近の基地局の同期信号の影響を受けずに測定することができるようになる。また、通信エリアの境界であることを無線端末が認識することができ、通信エリア間のハンドオーバーに活用でき、通信エリアの判別誤りを低減することができる効果がある。
実施の形態４．
　以上の実施の形態１～３では、複局同時送信システムの基地局に対して、櫛形周波数パターン信号を固定的に割り当てることとした。これに対して、実施の形態４では各基地局で同じ時間の無線フレームに挿入する櫛形周波数パターン信号が重ならないように、無線フレーム毎に異なるパターンに変更して送信する。
　図１２は、実施の形態４にかかる複局同時送信システムにおける櫛形周波数パターン信号の割り当て方法の一例を示す図である。図１２において、Ｐ0～Ｐ3はそれぞれ異なる櫛形周波数パターン信号を表す。
　図１２は、４つの基地局＃０～＃３に対し、各無線フレームで櫛形周波数パターン信号Ｐ0～Ｐ3が重ならないように、かつ無線フレーム周期で櫛形周波数パターン信号が変化するように、割り当てる例を示している。この場合、どの無線フレームにおいても同一の櫛形周波数パターン信号が基地局に割り当てられないため、無線端末において基地局毎の送信信号の受信電界強度の個別測定が可能である。
　図１３は、実施の形態４にかかる基地局が備える送信装置の構成例を示す図である。実施の形態４にかかる基地局の送信装置２ｃは、実施の形態１にかかる送信装置２に対してパターン指示部３１を追加した構成である。送信装置２ｃのパターン指示部３１以外の構成は実施の形態１～３にかかる送信装置２と同様である。
　パターン指示部３１は、基地局毎に予め決められた固有の順序で、無線フレーム毎に適用する櫛形周波数パターン信号を選択して選択結果を同期信号生成部２３に通知する。同期信号生成部２３は、パターン指示部３１で選択された櫛形周波数パターン信号を生成して同期信号付加部２４に出力する。
　本実施の形態にかかる無線端末の受信装置の構成は実施の形態１～３と同様である。
　このように、実施の形態４にかかる複局同時送信システムでは、各基地局で同じ時間の無線フレームに挿入する櫛形周波数パターン信号が重ならないように、無線フレーム毎に各基地局が送信する櫛形周波数パターン信号を変更することとした。これにより、実施の形態１と同様の効果が得られる。また、実施の形態２のように遠方の基地局で同一の同期号を使用した場合は、固定的に同一の同期信号が適用された基地局からの干渉を受けてしまう可能性があるが、本実施の形態では時間の経過とともに同期信号が変更されるので、干渉の影響を低減することができる効果がある。
　なお、本実施の形態では１つの無線フレーム毎に櫛形周波数パターン信号を変更することとしたが、定期的に櫛形周波数パターン信号を変更すればよい。例えば、２つの無線フレーム毎に櫛形周波数パターン信号を変更するなど、複数の無線フレーム毎に櫛形周波数パターン信号を変更する構成としてもよい。
実施の形態５．
　以上の実施の形態１～４にかかる複局同時送信システムにおいては、基地局の送信装置が、図４に示したように、同期用シンボル系列をくり返した系列に位相回転系列を乗じて櫛形周波数パターン信号を生成していた。これに対して、実施の形態５にかかる基地局の送信装置は、生成した櫛形周波数パターン信号の送信順序を入れ替えて送信する。
　図１４は、実施の形態５にかかる基地局が備える送信装置の構成例を示す図である。実施の形態５にかかる基地局の送信装置２ｄは、実施の形態４にかかる送信装置２ｃに対して送信順序入れ替え部３２を追加した構成である。送信装置２ｄの送信順序入れ替え部３２以外の構成は実施の形態４にかかる送信装置２ｃと同様である。
　送信順序入れ替え部３２は、同期信号生成部２３で生成される櫛形周波数パターン信号を受け取り、受け取った櫛形周波数パターン信号を構成するシンボル系列のうち１つ以上のシンボルの送信順序を入れ替える。
　なお、図１４に示す送信装置２ｄは、実施の形態４にかかる送信装置２ｃに対して送信順序入れ替え部３２を追加した構成としたが、実施の形態１～３にかかる送信装置２に対して送信順序入れ替え部３２を追加した構成としてもよい。
　図１５は、実施の形態５にかかる基地局の送信装置２ｄが備える送信順序入れ替え部３２の動作の一例、具体的には櫛形周波数パターン信号のシンボルの送信順序を入れ替える動作の一例を示す図である。送信順序入れ替え部３２は、例えば、図１５に示すように櫛形周波数パターン信号１５００の各シンボルの送信順序を入れ替え、順序入れ替え後の系列１５０１を生成する。
　図１６は、実施の形態５にかかる無線端末が備える受信装置の構成例を示す図である。実施の形態５にかかる無線端末の受信装置７ｄは、実施の形態１～４にかかる受信装置７に対して受信順序入れ替え部８１を追加した構成である。受信装置７ｄの受信順序入れ替え部８１以外の構成は実施の形態１～４にかかる受信装置７と同様である。
　受信順序入れ替え部８１は、送信装置２ｄの送信順序入れ替え部３２と同一の順序入れ替えを行う。ここで、受信順序入れ替え部８１は、受信同期信号生成部７４で生成された全ての櫛形周波数パターン信号に対して、送信順序入れ替え部３２と同一の順序入れ替えを行う。
　このように、実施の形態５にかかる複局同時送信システムにおいて、各基地局の送信装置２ｄは、櫛形周波数パターン信号のシンボルの送信順序を入れ替えて送信することとした。実施の形態１～４のように同期用シンボル系列をくり返した系列に位相回転系列を乗じて櫛形周波数パターン信号を生成して同期信号とする場合、くり返し系列であることから、それらのパターンの自己相関性および相互相関性に問題があったのに対し、本実施の形態では櫛形周波数パターン信号のシンボルの送信順序を入れ替えて同期信号とするので、自己相関性および相互相関性を向上させることができ、無線端末の受信装置７ｄが同期信号を用いて行う無線フレームの同期確立性能を改善できる。
実施の形態６．
　以上の実施の形態１～５にかかる複局同時送信システムでは、基地局の送信装置ごとに固有の櫛形周波数パターン信号を無線フレーム周期で１種類ずつ割り当て、送信装置は、割り当てられた櫛形周波数パターン信号を同期信号として含む無線フレームを送信する。無線端末の受信装置は、無線フレーム内の同期信号を検出して無線フレームの同期を行う。このとき、基地局の送信装置から送信された信号は伝搬路上で雑音の影響を受けて波形が歪んでしまうため、雑音耐性を向上させるためには同期信号パターンの系列長を増やす必要があった。これに対して、実施の形態６にかかる複局同時送信システムでは、基地局の送信装置ごとに、櫛形周波数パターン信号を無線フレーム周期で複数割り当て、同期信号を複数用いて同期信号の系列長を増やし、１つの無線フレームにおける同期信号として用いる。
　図１７は、実施の形態６にかかる複局同時送信システムで用いる無線フレームの構成例を示す図である。図１７に示す無線フレーム１７０１が実施の形態６にかかる複局同時送信システムで用いる無線フレームである。図１７に示す無線フレーム１７００は、実施の形態１～５にかかる複局同時送信システムで用いる無線フレームである。無線フレーム１７００は１つの固有の櫛形周波数パターン信号を同期信号として含む構成であり、無線フレーム１７０１は、複数の固有の櫛形周波数パターン信号を複数の同期信号として含む構成である。複数の同期信号は、同一の同期信号（櫛形周波数パターン信号）をくり返し用いてもよいし、異なる同期信号を用いてもよい。異なる同期信号は、例えば、櫛形周波数パターン信号を生成する際の同期用シンボルパターン、位相回転系列および送信順序の中の少なくともいずれか１つを変更して生成することができる。
　このように、実施の形態６にかかる複局同時送信システムにおいて、基地局の送信装置は、複数の櫛形周波数パターン信号を同期信号列として含む無線フレームを生成して送信する。実施の形態１～５のように１つの櫛形周波数パターン信号を含む無線フレームの場合、１つの櫛形周波数パターン信号の系列長を増やすことで雑音耐性を向上させることができる。しかし、無線端末の移動に伴うフェージングに起因する高速な伝送路の変動が発生する伝搬環境下では、受信した同期信号内で振幅および位相の変動の影響で同期信号パターンの相関電力が低下してしまい、同期信号の検出精度が劣化してしまう問題がある。これに対して、本実施の形態では、系列長が短い櫛形周波数パターン信号を複数用いて１つの同期信号を構成する。そのため、短い櫛形周波数パターン信号ごとに相関電力計算ができるようになり、振幅および位相の変動の影響が緩和され、高速フェージング環境下での同期信号の検出精度を改善できる。
実施の形態７．
　以上の実施の形態１～６にかかる複局同時送信システムにおいて、基地局の送信装置は、同期用シンボルパターンをくり返した系列に位相回転系列を乗算して櫛形周波数パターン信号を生成している。これに対して、実施の形態７にかかる基地局の送信装置は、上述した方法で櫛形周波数パターン信号を生成した後、櫛形周波数パターン信号にさらにガードインターバルを付加し、これを同期信号とする。
　図１８は、実施の形態７にかかる基地局が備える送信装置の構成例を示す図である。実施の形態７にかかる基地局の送信装置２ｅは、実施の形態４にかかる送信装置２ｃに対してガードインターバル付加部３３を追加した構成である。送信装置２ｅのガードインターバル付加部３３以外の構成は実施の形態４にかかる送信装置２ｃと同様である。
　ガードインターバル付加部３３は、同期信号生成部２３で生成される櫛形周波数パターン信号を受け取り、受け取った櫛形周波数パターン信号にガードインターバルを付加する。ガードインターバルが付加された櫛形周波数パターン信号は、変調部２１から出力されるデータシンボル系列に付加される。
　図１９は、実施の形態７にかかる基地局の送信装置が備えるガードインターバル付加部３３の動作を示す図である。図１９に示すように、ガードインターバル付加部３３は、同期信号生成部２３から入力される櫛形周波数パターン信号である同期信号１９００に対し、同期信号１９００の最後尾から一定数の系列を同期信号１９００の先頭に付加し、ガードインターバル付加後の同期信号１９０１を生成する。ガードインターバル長は基地局と無線端末との間で生じる遅延時間に応じて決定される。
　図２０は、実施の形態７にかかる無線端末が備える受信装置の構成例を示す図である。実施の形態７にかかる無線端末の受信装置７ｅは、実施の形態１～４にかかる受信装置７に対して同期部７５を同期部７５ｅに置き換えた構成である。受信装置７ｅの同期部７５ｅ以外の構成は実施の形態１～４にかかる受信装置７と同様である。
　同期部７５ｅは、実施の形態１にかかる同期部７５が有する機能に加えて、受信同期信号の遅延波成分の相関電力を計算して遅延波を検出する機能と、遅延波成分の相関電力を活用して同期信号を検出する機能とを有する。本実施の形態では、同期部７５ｅの動作のうち、同期部７５と異なる部分の動作について説明する。
　同期部７５ｅは、受信アンテナ７０のアンテナ番号ｌの受信信号のサンプル時刻ｔにおける櫛形周波数パターン信号のシンボル系列Ｐi,kと、遅延シンボル時間がｕの遅延波成分との相関電力ＤＣＰＷi,l,u(ｔ)を式（９）のように計算する。ここで、遅延シンボル時間とは、遅延時間をシンボル数で表現したものであり、１シンボルの送信所要時間である１シンボル時間の整数倍の時間となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　ここで、ＭＯＤ[Ａ，Ｂ]はＡ÷Ｂの剰余を表す。上述した式（３）および式（９）より、上記のＤＣＰＷi,l,u(ｔ)を受信信号電力で正規化した正規化相関電力ＮＤＣＰＷi,l,u(ｔ)は式（１０）で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　式（１０）で得られた正規化相関電力ＮＤＣＰＷi,l,u(ｔ)のそれぞれに対して第一のしきい値Φ1により判定を行い、ＮＤＣＰＷi,l,u(ｔ)≧Φ1となるＮＤＣＰＷi,l,u(ｔ)を抽出し、抽出したＮＤＣＰＷi,l,u(ｔ)の受信アンテナ７０の受信信号毎の総和ＮＤＣＰＷl,u(ｔ)を得る。最大遅延シンボル時間をνとすると、全ての受信アンテナ７０の受信信号と櫛形周波数パターン信号との全組み合わせによる最大遅延シンボル時間までの遅延波成分との相関電力の総和ＮＤＣＰＷ(ｔ)は式（１１）で表される。ここで、最大遅延シンボル時間とは、複局同時送信システムの基地局から無線端末に向けた送信信号に許容される遅延時間の最大値をシンボル数で表現したものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
　ここで、第二のしきい値をΦ２、ＭＡＸ[ＮＣＰＷ(ｔ)＋ＮＤＣＰＷ(ｔ)]を無線フレーム内で最大となる正規化相関電力の総和とすると、同期部７５ｅは、ＭＡＸ[ＮＣＰＷ(ｔ)＋ＮＤＣＰＷ(ｔ)]≧Φ2のときの時刻ｔが無線フレームの同期信号の受信タイミングであると判定する。これにより、同期部７５ｅは、各基地局から送信された同期信号を用いて無線フレーム同期を確立することができる。
　また、第三のしきい値をΦ3とし、同期部７５ｅは、検出した同期信号の受信タイミング（時刻ｔ’）における遅延波成分の相関電力ＮＤＣＰＷ(ｔ’)に対してしきい値判定を行い、ＮＤＣＰＷ(ｔ’)≧Φ3のとき、受信信号に遅延波が含まれていると判定できる。すなわち、遅延波検出を行うことができる。また、同期部７５ｅは、時刻ｔ’におけるアンテナ番号ｌの受信アンテナ７０の受信信号の、サンプル時刻ｔにおける櫛形周波数パターン信号のシンボル系列Ｐi,kの遅延シンボル時間ｕの遅延波成分との相関電力ＤＣＰＷi,l,u(ｔ)をしきい値判定することにより、基地局の送信装置の送信アンテナ毎の送信信号の遅延波を検出することもできる。
　このように、実施の形態７にかかる複局同時送信システムにおいて、基地局の送信装置は、櫛形周波数パターン信号にガードインターバルを付加し、同期信号として無線フレームに含ませて送信する。無線端末の受信装置は、ガードインターバルが付加された同期信号を用いて遅延波を検出する。これにより、基地局と無線端末の間の電波の伝搬路において遅延波が存在する場合、無線端末の受信装置が同期信号を検出する際に、遅延のない信号成分の同期信号に対する相関電力に加えて、遅延波の信号成分も含めて同期信号の相関電力を使用することが可能となり、同期信号の検出精度が向上する。
　なお、櫛形周波数パターン信号は自己相関性の良い系列であることが望ましい。例えば、ＣＡＺＡＣ系列は巡回シフトさせた系列間で無相関となる性質を有しており、櫛形周波数パターン信号を生成する際の同期用シンボル系列として適用すると、遠方の基地局から遅延してくる送信波が無線端末に到来してくる受信状況下において同期信号の検出精度の改善効果が高い。
　以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
　２，２ｃ，２ｄ，２ｅ　送信装置、７，７ｄ，７ｅ　受信装置、１１～１６，１００１，１００２，１１０２，１１０３　基地局、１７　無線端末、２１　変調部、２３　同期信号生成部、２４　同期信号付加部、２５　送信フィルタ部、２６　デジタルアナログ変換部、２７　送信高周波部、２８　送信アンテナ、３１　パターン指示部、３２　送信順序入れ替え部、３３　ガードインターバル付加部、７０　受信アンテナ、７１　受信高周波部、７２　アナログデジタル変換部、７３　受信フィルタ部、７４　受信同期信号生成部、７５，７５ｅ　同期部、７６　受信信号測定部、７７　干渉信号測定部、７８　測定結果記憶部、７９　復調部、８１　受信順序入れ替え部、１００，１００ａ，１００ｂ　複局同時送信システム、１１０，６００，６０１，１０００，１１００，１１０１　通信エリア。

Claims (15)

  1. 　複数の基地局が同一の周波数で同一の情報を送信する複局同時送信を採用する無線通信システムの前記基地局を構成する送信装置であって、
    　データシンボル系列を生成する変調部と、
    　信号成分の周波数軸上への配置パターンである周波数パターンが複局同時送信を行う他の送信装置が送信する同期信号とは異なる同期信号を生成する同期信号生成部と、
    　前記同期信号生成部で生成された同期信号を前記データシンボル系列に付加して送信信号を生成する同期信号付加部と、
    　を備えることを特徴とする送信装置。
  2. 　前記同期信号生成部は、
    　受信側で既知の同期用シンボル系列が繰り返される第１のシンボル系列に位相回転系列を乗算して前記同期信号である第２のシンボル系列を生成する、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
  3. 　前記同期信号生成部は、
    　生成する同期信号の前記周波数パターンを定期的に変更する、
    　ことを特徴とする請求項１または２に記載の送信装置。
  4. 　前記同期信号生成部で生成された同期信号を構成するシンボル系列の送信順序を入れ替える送信順序入れ替え部、
    　を備え、
    　前記同期信号付加部は、前記送信順序入れ替え部でシンボル系列の送信順序が入れ替えられた後の同期信号を前記データシンボル系列に付加する、
    　ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の送信装置。
  5. 　前記同期信号付加部は、前記データシンボル系列に複数の同期信号を付加して送信信号を生成する、
    　ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の送信装置。
  6. 　前記同期信号付加部が前記データシンボル系列に付加する同期信号はガードインターバルを含む、
    　ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の送信装置。
  7. 　請求項１から６のいずれか一つに記載の送信装置が送信する信号を受信する受信装置であって、
    　前記同期信号に基づいて無線フレーム同期を確立する同期部と、
    　前記送信装置から受信した信号に含まれる前記同期信号に基づいて、前記同期信号の送信元の送信装置ごとの受信電界強度を測定する受信信号測定部と、
    　を備えることを特徴とする受信装置。
  8. 　前記同期部は、第一のしきい値により前記送信装置から受信した信号に含まれる前記同期信号をそれぞれ検出し、前記検出した複数の同期信号に基づいて第二のしきい値により受信信号に含まれる同期信号の受信タイミングを判定する、
    　ことを特徴とする請求項７に記載の受信装置。
  9. 　請求項１から６のいずれか一つに記載の送信装置を備えることを特徴とする通信装置。
  10. 　それぞれが請求項９に記載の通信装置を備える複数の基地局と、
    　請求項７または８に記載の受信装置を備える無線端末と、
    　を備え、
    　２台以上の前記基地局が複局同時送信を行い１つの通信エリアを形成することを特徴とする無線通信システム。
  11. 　同じ通信エリアを形成する基地局がそれぞれ異なる同期信号を送信する、
    　ことを特徴とする請求項１０に記載の無線通信システム。
  12. 　同じ通信エリアを形成する基地局のうち、基地局同士の距離が定められた値未満の基地局がそれぞれ異なる同期信号を送信し、基地局同士の距離が定められた値以上の基地局は同じ同期信号を送信する、
    　ことを特徴とする請求項１０に記載の無線通信システム。
  13. 　隣接する通信エリアの境界に位置する基地局がそれぞれ異なる同期信号を送信し、かつ隣接する通信エリアの境界に位置する基地局が送信する同期信号は、通信エリアの境界に位置していない基地局が送信するいずれの同期信号とも異なる、
    　ことを特徴とする請求項１０から１２のいずれか一つに記載の無線通信システム。
  14. 　複数の基地局が同一の周波数で同一の情報を送信する複局同時送信を採用する無線通信システムの前記基地局を構成する送信装置を制御する制御回路であって、
    　データシンボル系列を生成する変調ステップと、
    　信号成分の周波数軸上への配置パターンである周波数パターンが複局同時送信を行う他の送信装置が送信する同期信号とは異なる同期信号を生成する同期信号生成ステップと、
    　前記同期信号生成ステップで生成した同期信号を前記データシンボル系列に付加して送信信号を生成する送信信号生成ステップと、
    　を送信装置に実行させることを特徴とする制御回路。
  15. 　複数の基地局が同一の周波数で同一の情報を送信する複局同時送信を採用する無線通信システムの前記基地局を構成する送信装置を制御するプログラムを記憶する記憶媒体であって、
    　前記プログラムは、
    　データシンボル系列を生成する変調ステップと、
    　信号成分の周波数軸上への配置パターンである周波数パターンが複局同時送信を行う他の送信装置が送信する同期信号とは異なる同期信号を生成する同期信号生成ステップと、
    　前記同期信号生成ステップで生成した同期信号を前記データシンボル系列に付加して送信信号を生成する送信信号生成ステップと、
    　を送信装置に実行させることを特徴とする記憶媒体。
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