サブキャリア割当方式による通信方法、及び通信システム
【課題】ブロックによるサブキャリア割当方式とインタリーブサブキャリア割当方式に適用できるマルチユーザー干渉キャンセル方法を提供する。
【解決手段】直交周波数分割多元接続において、複数の移動端末が基地局にトレーニングシーケンスのみを含む第一データフレームを送信するステップと、基地局において、受信信号により、干渉ユーザーに対して同期を行って干渉ユーザーのキャリア周波数オフセット推定の結果を取得して目標ユーザーのプロジェクタ行列を最適化し、前記第一データフレームを含む受信信号に対して初期サーチプロセスを行うのに使用し、目標ユーザーの同期パラメーターを取得して前記目標ユーザーに送信するステップと、前記目標ユーザーが前記同期パラメーターにより、時間ずれと周波数オフセットを調整した後に、基地局にトレーニングシーケンスとデータシンボルとを含む第二データフレームを送信するステップとを含む通信方法を提供する。
【解決手段】直交周波数分割多元接続において、複数の移動端末が基地局にトレーニングシーケンスのみを含む第一データフレームを送信するステップと、基地局において、受信信号により、干渉ユーザーに対して同期を行って干渉ユーザーのキャリア周波数オフセット推定の結果を取得して目標ユーザーのプロジェクタ行列を最適化し、前記第一データフレームを含む受信信号に対して初期サーチプロセスを行うのに使用し、目標ユーザーの同期パラメーターを取得して前記目標ユーザーに送信するステップと、前記目標ユーザーが前記同期パラメーターにより、時間ずれと周波数オフセットを調整した後に、基地局にトレーニングシーケンスとデータシンボルとを含む第二データフレームを送信するステップとを含む通信方法を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はサブキャリア割当方式による通信方法、及び通信システムであって、特にブロックベース（Block-based）のサブキャリア割当方式に適用される縮小ランクプロジェクタ方法（RRP）とインタリーブ（Interleaved）サブキャリア割当方式に適用されるシフトサンプリングプロジェクタ方法（SSP）に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、より多くの代表的なアルゴリズムがOFDMシステムの同期技術について研究されている（非特許文献１-７を参考）。その中で、多くのアルゴリズムは下りチャネル同期について研究されたもので、非特許文献２においては、OFDMAシステムにおける上りチャネル同期について研究している。非特許文献２において、マルチユーザー干渉（MUI）が０に仮設され、システムは同じタイミングにただ一つの新たなユーザーが基地局にアクセスし、かつ、他のユーザーは既に信頼できる同期を実現されていると仮説したときに、この仮定が成立できる。しかし、二つ以上のユーザーが同時に基地局にアクセスする場合には、異なる新たなユーザー間の干渉は簡単に０とはみなせない。激しいマルチユーザー干渉は、有効SINRを低下させるだけではなく、キャリア周波数オフセット推定アルゴリズムの非オフセット特性を破壊する恐れもあるので、より大きいキャリア周波数オフセット推定誤差を生ずる。
【０００３】
図１（a）と図１（b）はOFDMAシステムにおけるサブキャリア割当方式を示す。図１（a）はブロックによる割当方式（Block-based Allocation Scheme）を示す。図１（b）はインタリーブ割当方式（Interleaved Allocation Scheme）を示す。
【０００４】
図１（a）に示すように、ブロックによる割当方式において、連続的な複数のサブキャリア（即ちサブキャリア帯）を一つのユーザーに割り当てるため、異なるユーザー（ユーザーk-1、kとk+1）は異なるサブキャリア帯を占用する。該割当方式において、異なるユーザー間のガードタイムが十分に大きければ、より大きいキャリア周波数オフセットによるユーザー間の干渉を防止することができる。しかし、該ガードタイムが一定の周波数資源を占用するため、周波数資源の利用率は低くなる。
【０００５】
前記割当方法と比べると、図１（b）の示したインタリーブ割当方式は特に周波数資源の利用率が高いため、周波数資源が十分に利用できる。しかしながら、前記インタリーブ割当方式はキャリア周波数オフセットに弱いため、非常に小さな周波数オフセットでも大きなマルチユーザー干渉を生ずる可能性がある。
【０００６】
具体的に、前記ブロックによる割当方式とインタリーブ割当方式とを用いてOFDMAシステムにおける上りチャネル同期を行う際、基地局がユーザーkに対して上りチャネル同期を行うとすると、該ユーザーkの信号をまず基地局側で抽出する必要がある。抽出方法は、該ユーザーkに割り当てられたキャリアに対応するプロジェクタ行列を利用して、ユーザーkのデータについてフィルタリングを行う方法である。フィルタリングされたユーザーｋのデータは
【数１】
【０００７】
と示すことができ、ここでｙは基地局側で受信した信号であり、該信号はすべてのユーザーのデータが多重されており（ユーザーkのデータを含む）、
【数２】
【０００８】
はユーザーkに対応するプロジェクタ行列を示し、
【数３】
【０００９】
はユーザーｋの離散フーリエ行列を示す。フィルタリングされたユーザーｋのデータ
【数４】
【００１０】
を利用して、ユーザーkの上りチャネル同期を実現することができる。
【００１１】
複数のユーザーにキャリア周波数オフセットが存在する場合に、プロジェクタ行列
【数５】
【００１２】
は他のユーザーからの干渉を完全にフィルタリングすることができないため、フィルタリングされたユーザーｋのデータ
【数６】
【００１３】
にマルチユーザーの干渉成分が含まれ、そこでユーザーｋの有効信号対干渉雑音比（SINR）が低下し、さらにキャリア周波数オフセット推定の精度に影響を与える。
【００１４】
したがって、現在のブロックによる割当方式とインタリーブ割当方式に対して、有効的なマルチユーザー干渉のキャンセル方法を設計する必要がある。
【非特許文献１】J.-J. van de Beek and M. Sandell, “ML estimation of time and frequency offset in OFDM systems,” IEEE Trans. Signal Processing., vol. 45, pp.1800-1805, July 1997；
【非特許文献２】M. Morelli, “Timing and Frequency Synchronization for the Uplink of an OFDMA System,” IEEE Trans. Comm., vol.52, No.2, pp.296-306, Feb. 2004;
【非特許文献３】M.-H. Hsieh and C.-Ho, “A Low-Complexity Frame Synchronization and Frequency Offset Compensation Scheme for OFDM Systems over Fading Channels,” IEEE Trans. Vehicular Technology., vol. 42, pp. 1596-1609, September 1999;
【非特許文献４】T. Keller and L. Piazzo, “Orthogonal Frequency Division Multiplex Synchronization Techniques for Frequency-Selective Fading Channels,” IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol.19, No.6, pp.999-1008, June 2001；
【非特許文献５】T. M. Schmidl and D. C. Cox, “Robust Frequency and Timing Synchronization for OFDM,” IEEE Trans. Comm., vol. 45, pp.1613-1621, December 1997；
【非特許文献６】P.H. Moose, “A technique for orthogonal frequency division multiplexing frequency offset correction,” IEEE Trans. Comm., vol. 42, pp.2908-2914, October 1994；
【非特許文献７】Z. Zhang and M. Zhao, "Frequency offset estimation with fast acquisition in OFDM system," IEEE Commun. Lett., vol.8, pp.171-173, Mar.2004。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的はブロックによるサブキャリア割当方式とインタリーブサブキャリア割当方式に適用できるマルチユーザー干渉キャンセル方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の第一方面は、基地局と複数の移動端末とを含むOFDMAシステムに応用され、複数の移動端末が同時に基地局にアクセスする、ブロックによるサブキャリア割当方式の通信方法を提供し、
該複数の移動端末が基地局にトレーニングシーケンスのみを含む第一データフレームを送信するステップ１と、
基地局において、前記第一データフレームを含む受信信号により、まず干渉ユーザーに対して同期を行って干渉ユーザーのキャリア周波数オフセット推定の結果を取得し、該キャリア周波数オフセット推定の結果を利用して目標ユーザーが干渉を受けているサブキャリアを除去し，前記除去はプロジェクタ行列演算によって行なわれ，除去して得られた信号を用いてトレーニングシーケンスで時間ずれ及び周波数オフセット値である同期パラメーターの取得を行なう初期サーチプロセスを実施し、さらに、共通制御チャネルを通じて該目標ユーザーに前記同期パラメーターを送信するステップ２と、
該目標ユーザーが前記同期パラメーターにより、時間ずれと周波数オフセットを調整した後に基地局にトレーニングシーケンスとデータシンボルとを含む第二データフレームを送信するステップ３とを含む。
【００１７】
本発明の第二方面は、基地局と複数の移動端末とを含み、干渉ユーザーと目標ユーザーとを含む複数の移動端末が同時に基地局にアクセスするOFDMAシステムにおけるブロックによるサブキャリア割当方式の通信システムを提供し、
該複数の移動端末が基地局にトレーニングシーケンスのみを含む第一データフレームを送信し、
基地局において、前記第一データフレームを含む受信信号により、まず干渉ユーザーに対して同期を行って干渉ユーザーのキャリア周波数オフセット推定の結果を取得し、該キャリア周波数オフセット推定の結果を利用して目標ユーザーが干渉を受けているサブキャリアを除去し，前記除去はプロジェクタ行列演算によって行なわれ，除去して得られた信号を用いてトレーニングシーケンスで同期パラメーターの取得を行なう初期サーチプロセスを実施し、さらに、共通制御チャネルを通じて該目標ユーザーに前記同期パラメーターを送信し、
該目標ユーザーが前記同期パラメーターにより、時間ずれと周波数オフセットを調整した後に基地局にトレーニングシーケンスとデータシンボルとを含む第二データフレームを送信することを特徴としている。
【００１８】
本発明の第三方面は、基地局と複数の移動端末とを含み、複数の移動端末が同時に基地局にアクセスするOFDMAシステムに応用されるインタリーブ割当方式の通信方法を提供し、該通信方法は、
該二つの移動端末が基地局にトレーニングシーケンスのみを含む第一データフレームを送信するステップ１と、
基地局において、前記第一データフレームを含む受信信号により、まず干渉ユーザーに対して同期を行って干渉ユーザーのキャリア周波数オフセット推定の結果を取得し、該キャリア周波数オフセット推定の結果の小数部分を利用して目標ユーザーの周波数領域におけるサンプリング点の最適化を行って当該目標ユーザーの同期パラメーターを取得する初期サーチプロセスを実施し、さらに共通制御チャネルを通じて該目標ユーザーに同期パラメーターを送信するステップ２と、
該目標ユーザーが前記同期パラメーターにより、時間ずれと周波数オフセットを調整した後に、基地局にトレーニングシーケンスとデータシンボルとを含む第二データフレームを送信するステップ３とを含む。
【００１９】
本発明の第四方面は、基地局と複数の移動端末とを含み、干渉ユーザーと目標ユーザーとを含む多くても二つの移動端末が同時に基地局にアクセスするOFDMAシステムにおける、インタリーブサブキャリア割当方式による通信システムを提供し、
該二つの移動端末が基地局にトレーニングシーケンスのみを含む第一データフレームを送信し、
基地局において、前記第一データフレームを含む受信信号により、まず干渉ユーザーに対して同期を行って干渉ユーザーのキャリア周波数オフセット推定の結果を取得し、該キャリア周波数オフセット推定の結果の小数部分を利用して目標ユーザーの周波数領域におけるサンプリング点の最適化を行って当該目標ユーザーの同期パラメーターを取得する初期サーチプロセスを実施し、さらに共通制御チャネルを通じて該目標ユーザーに同期パラメーターを送信し、
該目標ユーザーが前記同期パラメーターにより、時間ずれと周波数オフセットを調整した後に、基地局にトレーニングシーケンスとデータシンボルとを含む第二データフレームを送信することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、縮小ランクプロジェクタ方法とシフトサンプリングプロジェクタ方法を利用して、初期サーチプロセスと適応トラッキングプロセスにおいて、各ユーザーのプロジェクタ行列を最適化して、目標ユーザーの信号対干渉比を増大させ、有効にマルチユーザー干渉をキャンセルし、キャリア周波数オフセット推定の精度を向上させ、正確な上りチャネル同期を実現した。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明は、ブロック単位でのサブキャリア割当方式に適用できる通信方法（縮小ランクプロジェクタ方法）と装置を提供し、且、インタリーブ割当方式に適用できる通信方法（シフトサンプリングプロジェクタ方法）と装置を提供して、OFDMAシステムの上りチャネル同期を実現するのに適用する。
【００２２】
本発明において、上りチャネル同期は二つのステップ、即ち、初期サーチ（Initial Acquisition）と適応トラッキング（Adaptive Tracking）に分けられる。初期サーチプロセスでは、基地局は新たに生起したユーザーのために初期アクセス動作を行う。このプロセスにおいて、複数のユーザーが、同時に基地局にアクセスすることを要求する可能性がある。周波数オフセットが大きい時、マルチユーザー干渉が発生する恐れがある。従って、初期サーチプロセスにおいてマルチユーザー干渉をキャンセルすることは非常に重要である。初期サーチプロセス（初期周波数オフセットキャリア推定）が終ったら、基地局はさらに適応トラッキングプロセスを行い、即ち、残存キャリア周波数オフセット推定を完成し、これによって、目標ユーザーに対して正確な上りチャネル同期を実現する。
【００２３】
図２は、本発明によるOFDMA通信システムを示す図である。
【００２４】
図２に示すように、該OFDMA通信システムは、複数の移動端末１と基地局２を含み、ここでは、三つの移動端末１a、１bと１cを示し、移動端末１bは目標端末であり、即ちこのときシステムが上り同期を行う移動端末である。該OFDMA通信システムが目標移動端末１bに対して上り同期を行う通信手順は、
複数の移動端末１が同時に基地局２にアクセスし、それぞれ基地局２にトレーニングシーケンスのみを含むデータフレームF1を送信するステップa)と、
複数の移動端末１の中の目標移動端末１bに対して、基地局２は縮小ランクプロジェクタ方法或はシフトサンプリングプロジェクタ方法を用いて、受信信号（目標移動端末１bから送信されたデータフレームF1を含む）に対して初期サーチプロセスを行い、更に共通制御チャネル（Common Control Channel−CCCH）を通じて、該移動端末１bに初期サーチプロセスにおいて得られた同期パラメーターを送信するステップb)と、
該目標移動端末１ｂが前記同期パラメーターにより、時間ずれと周波数オフセットを調整してアクセスプロセスを完成し、さらに、基地局２にトレーニングシーケンスとデータシンボルとを含むデータフレームF2を送信するステップc)と
基地局２が縮小ランクプロジェクタ方法或はシフトサンプリングプロジェクタ方法を用いて、再度受信した信号（前記データフレームF2を含む）に対して適応トラッキングプロセスを行い、キャリア周波数オフセット推定を完成して、目標移動端末１bの上りチャネル同期を実現するステップd)とを含む。
【００２５】
ここで、ステップd）において、基地局２はステップｂ）において得られた同期パラメーターを利用して適応トラッキングプロセスを行う。
【００２６】
＜移動端末１＞
図３は、本発明による移動端末１の構成を示す図である。
【００２７】
具体的に、従来の技術と同じに、移動端末１は、データ変調部１１と、変換部１２と、トレーニングシーケンス生成部１３と、データシンボル生成部１４と、及びフレーム生成部１５とを含む。
【００２８】
データ変調部１１は、入力されたデータ（該データはトレーニングシーケンス或はデータシンボルを生成するために用いられる）に対して変調を行い、変調されたデータを変換部１２に送信する。
【００２９】
変換部１２は、移動端末１のデータフレームF１或はデータフレームF2を送信しようとする要求に基づいて、データ変調部が入力した変調されたデータをそれぞれトレーニングシーケンス生成部１３とデータシンボル生成部１４に送信する。
【００３０】
トレーニングシーケンス生成部１３は、変換部１２からの入力に基づいて、トレーニングシーケンスを生成してフレーム生成部１５に送信する。ここで、注意すべきところは、該トレーニングシーケンスはOFDMAシステムに適応されるいかなるトレーニングシーケンス形式でもよいことである。
【００３１】
データシンボル生成部１４は、変換部１２からの入力に基づいて、データシンボルを生成してフレーム生成部１５に送信する。
【００３２】
フレーム生成部１５はシステムのデータフレームを送信しようとする要求によって、トレーニングシーケンス生成部１３からのトレーニングシーケンスのみを含むデータフレームF1を生成することができ、或は、トレーニングシーケンス生成部１３からのトレーニングシーケンスとデータシンボル生成部１４からのデータシンボルを含むデータフレームF２を生成し、無線チャネルを利用してデータフレームF１或はデータフレームF２を基地局２に送信する。
【００３３】
＜基地局２＞
図４に示すように、基地局２は、受信部２１と、初期サーチ部２２と、適応トラッキング部２３とを含む。
【００３４】
受信部２１は、移動端末１の無線チャネルに通じて送信したデータフレーム(データフレームF１またはF２)を受信し、注意すべきところは、受信部２１が受信した信号はすべてのユーザーの送信信号を積め重ねたものであり、即ち、受信信号ｙは、目標移動端末１bに加えて、それ以外の移動端末１が送信したデータをさらに含む。このとき、目標移動端末1ｂを目標ユーザーとする。
【００３５】
目標移動端末がデータフレームF１を送信した後、受信部２１が受信信号ｙを受信すると、該受信部２１は受信信号ｙを初期サーチ部２２に送信して初期サーチプロセスを行い、目標ユーザーに対して干渉をキャンセルし、初期サーチ部２２は同期パラメーターを取得して適応トラッキング部２３と目標移動端末１bに送信する。
【００３６】
目標移動端末が時間ずれと周波数オフセットを調整してデータフレームF２を送信した後、受信部２１が受信信号ｙ’を受信すると(該受信信号ｙ’は目標移動端末１bから再度送信したデータフレームF２を含む)、該受信部２１は該受信信号ｙ’を適応トラッキング部２３に送信し、該適応トラッキング部２３はその前に初期サーチ部２２から受信した同期パラメーターに基づいて、受信信号ｙ’に対してキャリア周波数オフセット推定を行い、これによって、目標移動端末１bの上りチャネル同期を実現する。
【００３７】
＜縮小ランクプロジェクタ方法＞（Reduced-Rank Projector, RRP）
これから以上の移動端末１と基地局２の配置に基づいて、まずブロックによるサブキャリア割当方式に適用できる縮小ランクプロジェクタ方法について具体的に説明する。
【００３８】
前記OFDMAシステムのサブキャリア割当方式がブロックによるサブキャリア割当方式である場合、マルチユーザー干渉（MUI）は各ユーザーのエッジサブキャリアの所のみに発生される。ユーザーｋに対応するプロジェクタ行列
【数７】
【００３９】
を最適化してユーザーｋの干渉していないサブキャリア（エッジサブキャリア以外に、ユーザーｋに割当たサブキャリア）を抽出し、周波数軸上で隣接するユーザー（図１に示すようなユーザーｋ−１とユーザーｋ＋１）から干渉を受けているサブキャリアをキャンセルすれば、ユーザーｋのマルチユーザー干渉を減少することができる。前記原理による縮小ランクプロジェクタ方法は
【数８】
【００４０】
に対して最適化を行うことができ、即ち、
【数９】
【００４１】
を生成する。ユーザーｋの信号対干渉比（SIR）を増大させるため、以下の公式を満足するべきである。
【数１０】
【００４２】
ここで、
【数１１】
【００４３】
はユーザーｋの伝送ベクトルを示し、
【数１２】
【００４４】
は
【数１３】
【００４５】
のノルムであり、
【数１４】
【００４６】
は最適化された
【数１５】
【００４７】
に対して得られた最大のノルム値である。
【数１６】
【００４８】
であり、
【数１７】
【００４９】
はユーザーｋの離散フーリエ行列を示し、
【数１８】
【００５０】
は
【数１９】
【００５１】
の共役転置行列を示す。
【数２０】
【００５２】
は“…”の条件下であることを示す。
【００５３】
図５は、三つのユーザー（ユーザーｋ−１、ユーザーｋ、ユーザーｋ＋１）を例として、基地局２の初期サーチ部２２の構成を示す図である。
【００５４】
同時に基地局２にアクセスする移動端末は一般的に多くても三つであるため、ここでユーザーｋ−１、ユーザーｋ、ユーザーｋ＋１が同時に基地局２にアクセスすると仮設し、目標ユーザーをユーザーｋとし、ユーザーｋに割当られたサブキャリア周波数帯はユーザーｋ-１のより高くて、且、ユーザーｋ＋１のより低いことにし、すると、ユーザーｋは同時にユーザーｋ-１とユーザーｋ＋１からの干渉を受ける。
【００５５】
図５に示すように、初期サーチ部２２は、ユーザーｋ−１に対応する初期サーチ装置２２１と、ユーザーｋに対応する初期サーチ装置２２２と、ユーザーｋ＋１に対応する初期サーチ装置２２３とを含む。該初期サーチ装置（２２１、２２２、２２３）は、基地局側で受信したすべてのユーザーの信号を積め重ねた受信信号ｙに基づいて、それぞれユーザーｋ−１、ユーザーｋ、ユーザーｋ＋１に対して初期サーチプロセスを行う。
【００５６】
初期サーチ部２２の全体的な処理手順は以下のように示す。まず初期サーチ装置２２１と初期サーチ装置２２３がユーザーｋ−１とユーザーｋ＋１のプロジェクタ行列に基づいて、それぞれユーザーｋ−１とユーザーｋ＋１に対してキャリア周波数オフセット推定を行い、ユーザーｋの干渉されたエッジサブキャリアを計算する。その後初期サーチ装置２２２は、算出された干渉されたエッジサブキャリアに基づいて、ユーザーｋのプロジェクタ行列を最適化し、キャリア周波数オフセット推定を行う。
【００５７】
該初期サーチ装置２２１と２２３はそれぞれプロジェクタ行列ユニット３０１a（３０１c）と、プロジェクタ行列最適化ユニット３０２と、及びキャリア周波数オフセット推定ユニット３０３とを含む。
【００５８】
例えば初期サーチ装置２２１を例とすると、そのプロジェクタ行列ユニット３０１aはユーザーｋ−１に対応するプロジェクタ行列
【数２１】
【００５９】
、即ち
【数２２】
【００６０】
に基づいて、受信信号ｙに対してフィルタリングを行い、フィルタリングされたユーザーｋ-１のデータ
【数２３】
【００６１】
を取得し、ここで、
【数２４】
【００６２】
であり、
【数２５】
【００６３】
はユーザーｋ−１の離散フーリエ行列である。
【００６４】
その後、キャリア周波数オフセット推定ユニット３０３はフィルタリングされたユーザーｋ-１のデータ
【数２６】
【００６５】
に基づいて、初期サーチプロセスにおけるユーザーｋ-１のキャリア周波数オフセット
【数２７】
【００６６】
、即ち
【数２８】
【００６７】
を取得する。
【００６８】
同様に、初期サーチ装置２２３はユーザーｋ＋１に対応するプロジェクタ行列
【数２９】
【００６９】
に基づいて、フィルタリングされたユーザーｋ＋１のデータ
【数３０】
【００７０】
を取得し、初期サーチプロセスにおけるユーザーｋ＋１のキャリア周波数オフセット
【数３１】
【００７１】
を取得し、このとき、システムはユーザーｋ−１とユーザーｋ＋１に対する同期を完成する。プロジェクタ行列最適化ユニット３０２の構成機能については後述する。
【００７２】
ユーザーｋに割当られたキャリア周波数帯はユーザーｋ-１の周波数帯より高くて、且、ユーザーｋ＋１の周波数帯より低いため、ユーザーｋとユーザーｋ-１の間のガードタイムが
【数３２】
【００７３】
個のサブキャリアであり、ユーザーｋとユーザーｋ＋１の間のガードタイムは
【数３３】
【００７４】
個サブキャリアであり、一番左側の
【数３４】
【００７５】
個のサブキャリアがユーザーｋ-1に干渉され、一番右側の
【数３５】
【００７６】
個のサブキャリアがユーザーｋ＋1に干渉されるとすると、
【数３６】
【００７７】
であり、
【数３７】
【００７８】
はXの最大の整数の部分であり、
【数３８】
【００７９】
である。
【００８０】
この後、ユーザーｋに対応する初期サーチ装置２２２は前記
【数３９】
【００８１】
に基づいて、ユーザーｋのプロジェクタ行列に対して最適化を行い、キャリア周波数オフセット推定を行うことになる。
【００８２】
図５に示すように、初期サーチ装置２２２は縮小ランクプロジェクタ行列ユニット３０１bとキャリア周波数オフセット推定ユニット３０３とを含む。ここで、ユーザーｋに対応する縮小ランクプロジェクタ行列ユニット３０１b、即ち
【数４０】
【００８３】
は受信信号ｙに対してフィルタリングを行い、フィルタリングされたユーザーｋのデータ
【数４１】
【００８４】
、即ち
【数４２】
【００８５】
を取得し、ユーザーｋの離散フーリエ行列
【数４３】
【００８６】
の一番左側の
【数４４】
【００８７】
列と一番右側の
【数４５】
【００８８】
列をキャンセルすることにより、ユーザーｋの最適化離散フーリエ行列
【数４６】
【００８９】
を取得する。注意すべきところは、
【数４７】
【００９０】
のランクは
【数４８】
【００９１】
のランクより低い。
【００９２】
キャリア周波数オフセット推定ユニット３０３はフィルタリングされたユーザーｋのデータ
【数４９】
【００９３】
に基づいて、キャリア周波数オフセット
【数５０】
【００９４】
、即ち
【数５１】
【００９５】
を取得し、対角線行列
【数５２】
【００９６】
はユーザーｋの各サブキャリアのチャネルフェジングを示し、ｋ1，ｋ2，…，ｋQｋはユーザーｋに割当られたサブキャリアを示し、Qkはユーザーｋに割当られたすべてのキャリアの数を示し、
【数５３】
【００９７】
であり、
【数５４】
【００９８】
はユーザーｋの初期位相を示す。このとき初期サーチ装置２２２はユーザーｋに対する初期サーチプロセスを完成し、ユーザーｋ−１とユーザーｋ＋１がユーザーｋに対する干渉をキャンセルした。その後基地局２は、キャリア周波数オフセットなどの同期パラメーターをユーザーｋに送信し、これによって、ユーザーｋは時間ずれと周波数オフセットを調整した後、基地局にアクセスするプロセスを完成し、データフレームF2を送信して適応トラッキングプロセスを行うことによって、残存キャリア周波数オフセット推定を行い、上りチャネル同期を実現する。
【００９９】
以上からわかるように、ユーザーｋ−１とユーザーｋ＋１がユーザーｋに干渉を与える
【数５５】
【０１００】
個のサブキャリアを捨てたので、ユーザーｋの干渉されていないサブキャリアが成功的に抽出され、つまりプロジェクタ行列
【数５６】
【０１０１】
に対して最適化を行って
【数５７】
【０１０２】
を得ることによって、ユーザーｋの信号対干渉比（SIR）を増大させると共に、キャリア周波数オフセット推定の精度を向上させることができた。
【０１０３】
注意すべきところとして、初期サーチ装置２２２はユーザーｋに対するキャリア周波数オフセット推定を完成した後、得られたキャリア周波数オフセット
【数５８】
【０１０４】
などの同期パラメーターを初期サーチ装置２２１と２２３にフィードバックして、ユーザーｋ−１とユーザーｋ＋１のプロジェクタ行列に対してさらに最適化を行うために用いてもよい。
【０１０５】
ユーザーｋ−１に干渉するユーザーｋのサブキャリアをユーザーｋ−１に割当られたサブキャリアの一番右側の
【数５９】
【０１０６】
個のサブキャリアとすれば、初期サーチ装置２２１のプロジェクタ行列最適化ユニット３０２は
【数６０】
【０１０７】
を取得することができ、ユーザーｋ−１の離散フーリエ行列
【数６１】
【０１０８】
の中の一番右側の
【数６２】
【０１０９】
列をキャンセルして、最適化された離散フーリエ行列
【数６３】
【０１１０】
を形成し、プロジェクタ行列最適化ユニットは該
【数６４】
【０１１１】
を利用して最適化されたプロジェクタ行列
【数６５】
【０１１２】
、即ち
【数６６】
【０１１３】
を取得することができる。
【０１１４】
同様に、初期サーチ装置２２３のプロジェクタ行列最適化ユニット３０２は初期サーチ装置２２２からフィードバックされたユーザーｋのキャリア周波数オフセットに基づいて、ユーザーｋ−１に干渉するユーザーｋの一番左側の
【数６７】
【０１１５】
個のサブキャリアを得ることができ、最適化されたプロジェクタ行列
【数６８】
【０１１６】
を形成する。
【０１１７】
これによって、最適化されたプロジェクタ行列
【数６９】
【０１１８】
により、ユーザーｋ−１とユーザーｋ＋１に対して精度を向上させるキャリア周波数オフセット推定を行うことができる。
【０１１９】
＜初期サーチプロセスにおける縮小ランクプロジェクタ方法のフロー＞
図６は、図５に示す初期サーチ装置２２の構成に基づいて行う操作のフローを示す。図６に示すように、該初期サーチの具体的なフローは、
ユーザーｋ−１とユーザーｋ＋１のプロジェクタ行列
【数７０】
【０１２０】
をそれぞれ利用して、受信信号ｙに対してフィルタリングを行うステップS１０１と、
フィルタリングされたデータに基づいて、ユーザーｋ−１とユーザーｋ＋１に対して、それぞれキャリア周波数オフセット推定を行うステップS１０２と、
キャリア周波数オフセット推定の結果を利用して、ユーザーｋに干渉するユーザーｋ−１とユーザーｋ＋１のサブキャリア数を計算するステップS１０３と、
ステップS１０３において得られたサブキャリア数に基づいて、ユーザーｋのプロジェクタ行列を最適化して縮小ランクプロジェクタ行列を形成するステップS２０１と、
縮小ランクプロジェクタ行列を利用して、該受信信号に対してフィルタリングを行うステップS２０２と、
ステップS２０２において得られたフィルタリングされたデータを利用して、ユーザーｋに対してキャリア周波数オフセット推定を行い、これによってユーザーｋに対する初期サーチプロセスを完成し、ユーザーｋ-１とユーザーｋ＋１のユーザーｋに対する干渉をキャンセルステップS２０３と、
ステップS２０３において得られたユーザーｋのキャリア周波数オフセット推定の結果を利用して、それぞれユーザーｋ-１とユーザーｋ＋１のプロジェクタ行列を最適化し、その後ステップS１０１−S１０３を行って、ユーザーｋ-１とユーザーｋ＋１のキャリア周波数オフセット推定を完成するステップS２０４とを含む。
【０１２１】
これによって、目標ユーザーｋに対する高い精度のキャリア周波数オフセット推定を実現することができ、ユーザーｋ-１とユーザーｋ＋１のキャリア周波数オフセット推定に対して最適化を実現した。
【０１２２】
＜適応トラッキングプロセス＞
前記に述べたように、目標ユーザーｋに対する初期サーチプロセスを完成し、同期パラメーターをユーザーｋに送信した後、ユーザーｋはその時間ずれと周波数オフセットを調整して基地局にアクセスするプロセスを完成し、基地局にトレーニングシーケンスとデータシンボルとを含むデータフレームF２を送信し、このとき、図４に示す適応トラッキング部２３を用いて、目標ユーザーｋに対して適応トラッキングプロセスを行ってもよい。
【０１２３】
図４に示すように、受信信号ｙ’（ 基地局が受信した調整されたユーザー信号の積め重ねであって、前記目標移動端末から送信したデータフレームF２を含む）に対して、適応トラッキング部２３は初期サーチ部２２の初期サーチ装置２２２（または、該初期サーチ装置２２２と同じ構成の独立な装置）を利用して、残存キャリア周波数オフセット推定を行う。該初期サーチ装置２２２は初期サーチプロセスにおいて得られた
【数７１】
【０１２４】
を利用して、受信信号ｙ’に対して操作を行い、操作手順は前記初期サーチプロセスと同じであり、これによって、目標ユーザーｋのキャリア周波数オフセット
【数７２】
【０１２５】
を取得し、正確な上りチャネル同期を実現する。
【０１２６】
＜縮小ランクプロジェクタ方法の変更実施例＞
前記に述べたように、本発明はステップS２０３において得られたユーザーｋのキャリア周波数オフセット推定の結果を利用して、ユーザーｋ-１とユーザーｋ＋１のプロジェクタ行列をそれぞれ最適化した後、ステップS１０１−S１０３を行い、ユーザーｋ-１とユーザーｋ＋１に対するキャリア周波数オフセット推定を完成する。
【０１２７】
このとき、システムがキャリア周波数オフセット推定の精度をさらに高めようとすれば、ユーザーｋ-１とユーザーｋ＋１が得た最適化されたキャリア周波数オフセット推定の結果を再度ユーザーｋの初期サーチ装置２２２に送信する。ユーザーｋ-１とユーザーｋ＋１のキャリア周波数オフセット推定の結果の精度が向上されため、初期サーチ装置によって算出した
【数７３】
【０１２８】
の精度も高くなり、これによって、ユーザーｋに対するキャリア周波数オフセット推定の精度もさらに向上させる。
【０１２９】
注意すべきところは、前記縮小ランクプロジェクタ方法と縮小ランクプロジェクタ方法の変更実施例は三つのユーザーが同時に基地局にアクセスする情況に対応し、同様に、いくつのユーザーが同時に基地局にアクセスする情況にも適用することができる。
【０１３０】
二つのユーザーが同時に基地局にアクセスする場合、例えばユーザーｋ-１とユーザーｋ（ここで、ユーザーｋは目標ユーザーである）が同時に基地局にアクセスする場合、基地局は前記初期サーチ装置２２１と初期サーチ装置２２２のみを利用して同じ操作を行って、目標ユーザーに対する高精度のキャリア周波数オフセット推定を実現すればよいし、これによって、正確な上りチャネル同期を実現することができる。
【０１３１】
三つ以上のユーザーが同時に基地局にアクセスする場合、例えばユーザーk-1、k、k+1とk+2計四つのユーザーが同時に基地局にアクセスする場合、まず前記縮小ランクプロジェクタ方法を利用してその中の三つのユーザー（ユーザーk-1、k、k+1）に対して操作を行い（具体的なステップば前記と同じ）、ユーザーkの正確なキャリア周波数オフセットを取得する。ここで、具体的なステップについては説明を略する。ユーザーk+1がユーザーkとユーザーk+2からの干渉を受けるが、ユーザーkの正確なキャリア周波数オフセットを取得した後、システムはユーザーk、k+1とk+2に対して、縮小ランクプロジェクタ方法を用いて操作を行い、これによって、ユーザーk＋１の正確なキャリア周波数オフセットを取得することができる。
【０１３２】
＜シフトサンプリングプロジェクタ方法＞
以上、ブロックによるサブキャリア割当方式に適用される縮小ランクプロジェクタ方法について詳しく説明したが、これからインタリーブサブキャリア割当方式に適用されるシフトサンプリングプロジェクタ方法（Shift-Sampling Projector-SSP）について詳しく説明する。該シフトサンプリングプロジェクタ方法は多くても二つのユーザーが同時に基地局にアクセスする情況のみに適用できる。
【０１３３】
例えば、ユーザーｍとユーザーｋが同時に基地局にアクセスし、二つのユーザーに割当したサブキャリアがお互いにインタリーブできると仮説すれば、ユーザーｋに対して上りチャネル同期を行う時、ユーザーｍがユーザーｋの干渉ユーザーであると認定される。
【０１３４】
図７は、図４における初期サーチ装置２２の構成を示す図である。図７に示すように、初期サーチ部２２はユーザーｍの初期サーチ装置４０とユーザーｋの初期サーチ装置５０とを含み、ユーザーｍとユーザーｋに対してそれぞれ初期サーチプロセスを行うために用いられ、干渉をキャンセルする。
【０１３５】
該初期サーチ装置４０は、プロジェクタ行列ユニット４１と、キャリア周波数オフセット推定ユニット４２と、周波数オフセット補正ユニット４３と、プロジェクタ行列最適化ユニット４４とを含む。
【０１３６】
ユーザーｍのプロジェクタ行列ユニット４１、即ち
【数７４】
【０１３７】
は受信信号ｙに対してフィルタリングを行い、ユーザーｍのデータを受信信号ｙから抽出して、フィルタリングされたデータ
【数７５】
【０１３８】
を得る。
【０１３９】
キャリア周波数オフセット推定ユニット４２はプロジェクタ行列ユニット４１から入力された
【数７６】
【０１４０】
を利用して、初期サーチプロセスにおけるユーザーｍのキャリア周波数オフセット
【数７７】
【０１４１】
を取得し、
【数７８】
【０１４２】
から
【数７９】
【０１４３】
を得る。ここで、
【数８０】
【０１４４】
は
【数８１】
【０１４５】
の小数部分であって、小数部分の周波数オフセットのみがユーザーｋに干渉を与える。プロジェクタ行列最適化ユニット４４の機能については後述する。
【０１４６】
該初期サーチ装置５０は、シフトサンプリングプロジェクタ行列ユニット５１と、キャリア周波数オフセット推定ユニット５２と、周波数オフセット補正ユニット５３とを含む。
【０１４７】
該シフトサンプリングプロジェクタ行列ユニット５１は
【数８２】
【０１４８】
と示すことができ、ここで、
【数８３】
【０１４９】
であり、且、対角線行列は
【数８４】
【０１５０】
であり、NはDFTの長さを示し、前記シフトサンプリングプロジェクタ行列ユニット５１は初期サーチ装置４０で得られた小数部分のキャリア周波数オフセット
【数８５】
【０１５１】
に基づいて、受信信号ｙに対してフィルタリングを行い、その中のユーザーｋの情報を抽出する。これは、
【数８６】
【０１５２】
を利用して受信信号ｙに対して周波数帯サンプリングを行うことに相当し、受信信号ｙのデータに対して周波数帯における
【数８７】
【０１５３】
シフトサンプリングを行ったことに見てもよい。
【０１５４】
キャリア周波数オフセット推定ユニット５２は、フィルタリングされたデータ
【数８８】
【０１５５】
により、初期サーチプロセスにおけるユーザーｋの初期キャリア周波数オフセット推定の結果
【数８９】
【０１５６】
を取得する。その後周波数オフセット補正ユニット５３は初期サーチプロセスにおけるユーザーｋのキャリア周波数オフセット推定の結果
【数９０】
【０１５７】
を取得することによって、キャリア周波数オフセット補正を行う。
【数９１】
【０１５８】
の精度が十分に高ければ、
【数９２】
【０１５９】
であるので、公式（１）によって、ユーザーｍの干渉を全部キャンセルすることができる。
【０１６０】
該
【数９３】
【０１６１】
は初期サーチ装置４０のプロジェクタ行列最適化ユニット４４にフィ-ドバックしてもよいし、
【数９４】
【０１６２】
に対して最適化を行うのに用いて、
【数９５】
【０１６３】
の精度をさらに高める。前記初期サーチ装置５０の操作と同じに、
【数９６】
【０１６４】
の小数部分もユーザーｍのキャリア周波数オフセット推定の精度を引き上げることができる。
【０１６５】
図８は、シフトサンプリングプロジェクタ方法を用いた場合、基地局が初期サーチプロセスを行う具体的なフローを示す図である。図８に示すように、基地局で行う初期サーチのフローは、
ユーザーｍのプロジェクタ行列
【数９７】
【０１６６】
利用して、受信信号ｙに対してフィルタリングを行うステップS３０１と、
フィルタリングされたデータに基づいて、ユーザーｍに対してキャリア周波数オフセット推定を行い、初期サーチプロセスにおけるユーザーｍのキャリア周波数オフセット推定の結果を得るステップS３０２と、
キャリア周波数オフセット推定の結果からその小数部分を得るステップS３０３と、
ステップ３０３において得られた前記小数部分に基づいて、ユーザーｋのプロジェクタ行列に対して最適化を行って、シフトサンプリングプロジェクタ行列を形成するステップS４０１と、
シフトサンプリングプロジェクタ行列を利用して、受信信号ｙに対してフィルタリングを行うステップS４０２と、
ステップ４０２において得られたフィルタリングされたデータに基づいて、ユーザーｋに対してキャリア周波数オフセット推定を行い、初期サーチプロセスにおけるユーザーｋのキャリア周波数オフセット推定の結果を取得するステップS４０３と、
ユーザーｋのキャリア周波数オフセット推定の結果を利用して、ユーザーｍのキャリア周波数オフセット推定の精度をさらに引き上げるステップS４０４とを含む。
【０１６７】
＜適応トラッキングプロセス＞
初期サーチ部２２において目標ユーザーｋに対するキャリア周波数オフセット推定を完成した後、同期パラメーターをユーザーｋに送信し、ユーザーｋが時間ずれと周波数オフセットを調整して、基地局にアクセスするプロセスを完成し、基地局にトレーニングシーケンスとデータシンボルとを含むデータフレームF２を送信する。このとき、図４に示す適応トラッキング部２３を用いて目標ユーザーｋに対して適応トラッキングプロセスを行ってもよい。
【０１６８】
図４に示すように、受信信号ｙ’（ 基地局が受信した調整されたユーザー信号を積め重ねたもの）に対して、適応トラッキング部２３は、初期サーチ部２２の初期サーチ装置５０を利用して適応トラッキングプロセス、即ち、残存キャリア周波数オフセット推定（或は初期サーチ装置５０の構成と同じの独立的な装置を利用してもよい）を行ってもよい。該初期サーチ装置５０は初期サーチプロセスにおいて得られた
【数９８】
【０１６９】
を利用して、受信信号ｙ’に対して操作を行い（操作手順は前記初期サーチプロセスと同じである）、これによって、目標ユーザーｋのキャリア周波数オフセット
【数９９】
【０１７０】
を取得し、正確な上りチャネル同期を実現することができる。
【０１７１】
これにより、基地局は、目標ユーザーｋに対して初期サーチプロセスと適応トラッキングプロセスを完成する。
【０１７２】
図９は、RRP方法を利用して干渉をキャンセル（初期サーチ）した後のユーザーのキャリア周波数オフセット推定の精度を示す図である。該RRP方法はブロックによるサブキャリア割当方式に適用できる。
【０１７３】
ここで、ユーザー１、２、３が基地局にアクセスし、ユーザー２が目標ユーザーであり、ユーザー１と３が干渉ユーザーであり、シミュレーションパラメーターは表１に示すように設定する。この方案において、復調範囲が[-20,21]のサブキャリアであれば、信号対雑音比の５ｄBのときに推定した二乗平均誤差は10-4になり、復調範囲をさらに[-18,19]のサブキャリアまで縮小すれば、さらに1.8dBの性能を引き上げることができる。RRP方法は有效的にマルチユーザー間の干渉を低下させることができる。
【表１】
【０１７４】
図１０は、SSP方法を利用して干渉をキャンセル（初期サーチ）した後のユーザーのキャリア周波数オフセット推定の精度を示す図である。該SSP方法はインタリーブサブキャリア割当方式に適用される。
【０１７５】
ここで、ユーザー１と２が基地局にアクセスすることにし、ユーザー１を目標ユーザーとし、ユーザー２を干渉ユーザーとし、この二つのユーザーはお互いに干渉し、偶数の番号のサブキャリアをユーザー１に割当て、奇数の番号のサブキャリアをユーザー２に割当ることにする。シミュレーションパラメーターは表２に示すように設定する。
【０１７６】
この方案において、ユーザー１に対してキャリア周波数オフセット推定を行う時、SSP方法を利用してユーザー２がユーザー１に対する干渉をキャンセルすることができる。もちろん、その前提は、ユーザー２のキャリア周波数オフセット推定をすでに完成したことである。図１０はシミュレーションの結果を示す。SSP方法を使用しない場合は、推定した二乗平均誤差は
【数１００】
【０１７７】
より大きくて、SSP方法を利用して干渉をキャンセルすると、推定の精度は大幅に高くなる。例えば、SSP方法を利用し、且つ周波数オフセット初期補正誤差が30%であり、信号対雑音比が16ｄBであるとき、二乗平均誤差は10-5になる。初期補正誤差が20%であり、信号対雑音比が12.9ｄBであるとき、二乗平均誤差が10-5の精度が得られる。初期補正誤差をさらに10%まで低下させると、信号対雑音比が12.6ｄBであるとき、二乗平均誤差が10-5である精度を得ることができる。
【表２】
【０１７８】
以上に示すように、本発明は、縮小ランクプロジェクタ方法とシフトサンプリングプロジェクタ方法を利用して、初期サーチと適応トラッキングプロセスにおいて、各ユーザーのプロジェクタ行列に対して最適化を行い、これによって、目標ユーザーの信号対干渉比を増大させ、ユーザー間の干渉を良くキャンセルし、キャリア周波数オフセット推定の精度を向上させ、正確な上りチャネル同期を実現した。
【図面の簡単な説明】
【０１７９】
【図１】(a)OFDMAシステムにおけるブロックによるサブキャリア割当方式を示す図である。(b)OFDMAシステムにおけるサブキャリアのインタリーブ割当方式を示す図である。
【図２】本発明によるOFDMA通信システムを示す図である。
【図３】本発明による移動端末１の構成を示す図である。
【図４】本発明による基地局２の構成を示す図である。
【図５】RRP方法を用いる場合、基地局２における初期サーチ部の具体的な構成を示す図である。
【図６】RRP方法を用いる場合、初期サーチ部の行う操作のフローチャートである。
【図７】SSP方法を用いる場合、基地局２における初期サーチ部の具体的な構成を示す図である。
【図８】SSP方法を用いる場合、初期サーチ部の行う操作のフローチャートである。
【図９】RRP方法を用いて干渉をキャンセルした（初期サーチ）後、ユーザーのキャリア周波数オフセット推定の精度を示す図である。
【図１０】SSP方法を用いて、干渉をキャンセルした（初期サーチ）後、ユーザーのキャリア周波数オフセット推定の精度を示す図である。
【符号の説明】
【０１８０】
１ａ〜１ｃ…移動端末、１１…データ変調部、１２…変換部、１３…トレーニングシーケンス生成部、１４…データシンボル生成部、１５…フレーム生成部、２…基地局、２１…受信部、２２…初期サーチ部、２３…適応トラッキング部、２２１〜２２３…初期サーチ装置、３０１a…プロジェクタ行列ユニット、３０１b…縮小ランクプロジェクタ行列ユニット、３０１ｃ…プロジェクタ行列ユニット、３０２…プロジェクタ行列最適化ユニット、３０３…キャリア周波数オフセット推定ユニット、４０…初期サーチ装置、４１…プロジェクタ行列ユニット、４２…キャリア周波数オフセット推定ユニット、４３…周波数オフセット補正ユニット、４４…プロジェクタ行列最適化ユニット、５０…初期サーチ装置、５１…シフトサンプリングプロジェクタ行列ユニット、５１…該シフトサンプリングプロジェクタ行列ユニット、５２…キャリア周波数オフセット推定ユニット、５３…周波数オフセット補正ユニット
【技術分野】
【０００１】
本発明はサブキャリア割当方式による通信方法、及び通信システムであって、特にブロックベース（Block-based）のサブキャリア割当方式に適用される縮小ランクプロジェクタ方法（RRP）とインタリーブ（Interleaved）サブキャリア割当方式に適用されるシフトサンプリングプロジェクタ方法（SSP）に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、より多くの代表的なアルゴリズムがOFDMシステムの同期技術について研究されている（非特許文献１-７を参考）。その中で、多くのアルゴリズムは下りチャネル同期について研究されたもので、非特許文献２においては、OFDMAシステムにおける上りチャネル同期について研究している。非特許文献２において、マルチユーザー干渉（MUI）が０に仮設され、システムは同じタイミングにただ一つの新たなユーザーが基地局にアクセスし、かつ、他のユーザーは既に信頼できる同期を実現されていると仮説したときに、この仮定が成立できる。しかし、二つ以上のユーザーが同時に基地局にアクセスする場合には、異なる新たなユーザー間の干渉は簡単に０とはみなせない。激しいマルチユーザー干渉は、有効SINRを低下させるだけではなく、キャリア周波数オフセット推定アルゴリズムの非オフセット特性を破壊する恐れもあるので、より大きいキャリア周波数オフセット推定誤差を生ずる。
【０００３】
図１（a）と図１（b）はOFDMAシステムにおけるサブキャリア割当方式を示す。図１（a）はブロックによる割当方式（Block-based Allocation Scheme）を示す。図１（b）はインタリーブ割当方式（Interleaved Allocation Scheme）を示す。
【０００４】
図１（a）に示すように、ブロックによる割当方式において、連続的な複数のサブキャリア（即ちサブキャリア帯）を一つのユーザーに割り当てるため、異なるユーザー（ユーザーk-1、kとk+1）は異なるサブキャリア帯を占用する。該割当方式において、異なるユーザー間のガードタイムが十分に大きければ、より大きいキャリア周波数オフセットによるユーザー間の干渉を防止することができる。しかし、該ガードタイムが一定の周波数資源を占用するため、周波数資源の利用率は低くなる。
【０００５】
前記割当方法と比べると、図１（b）の示したインタリーブ割当方式は特に周波数資源の利用率が高いため、周波数資源が十分に利用できる。しかしながら、前記インタリーブ割当方式はキャリア周波数オフセットに弱いため、非常に小さな周波数オフセットでも大きなマルチユーザー干渉を生ずる可能性がある。
【０００６】
具体的に、前記ブロックによる割当方式とインタリーブ割当方式とを用いてOFDMAシステムにおける上りチャネル同期を行う際、基地局がユーザーkに対して上りチャネル同期を行うとすると、該ユーザーkの信号をまず基地局側で抽出する必要がある。抽出方法は、該ユーザーkに割り当てられたキャリアに対応するプロジェクタ行列を利用して、ユーザーkのデータについてフィルタリングを行う方法である。フィルタリングされたユーザーｋのデータは
【数１】
【０００７】
と示すことができ、ここでｙは基地局側で受信した信号であり、該信号はすべてのユーザーのデータが多重されており（ユーザーkのデータを含む）、
【数２】
【０００８】
はユーザーkに対応するプロジェクタ行列を示し、
【数３】
【０００９】
はユーザーｋの離散フーリエ行列を示す。フィルタリングされたユーザーｋのデータ
【数４】
【００１０】
を利用して、ユーザーkの上りチャネル同期を実現することができる。
【００１１】
複数のユーザーにキャリア周波数オフセットが存在する場合に、プロジェクタ行列
【数５】
【００１２】
は他のユーザーからの干渉を完全にフィルタリングすることができないため、フィルタリングされたユーザーｋのデータ
【数６】
【００１３】
にマルチユーザーの干渉成分が含まれ、そこでユーザーｋの有効信号対干渉雑音比（SINR）が低下し、さらにキャリア周波数オフセット推定の精度に影響を与える。
【００１４】
したがって、現在のブロックによる割当方式とインタリーブ割当方式に対して、有効的なマルチユーザー干渉のキャンセル方法を設計する必要がある。
【非特許文献１】J.-J. van de Beek and M. Sandell, “ML estimation of time and frequency offset in OFDM systems,” IEEE Trans. Signal Processing., vol. 45, pp.1800-1805, July 1997；
【非特許文献２】M. Morelli, “Timing and Frequency Synchronization for the Uplink of an OFDMA System,” IEEE Trans. Comm., vol.52, No.2, pp.296-306, Feb. 2004;
【非特許文献３】M.-H. Hsieh and C.-Ho, “A Low-Complexity Frame Synchronization and Frequency Offset Compensation Scheme for OFDM Systems over Fading Channels,” IEEE Trans. Vehicular Technology., vol. 42, pp. 1596-1609, September 1999;
【非特許文献４】T. Keller and L. Piazzo, “Orthogonal Frequency Division Multiplex Synchronization Techniques for Frequency-Selective Fading Channels,” IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol.19, No.6, pp.999-1008, June 2001；
【非特許文献５】T. M. Schmidl and D. C. Cox, “Robust Frequency and Timing Synchronization for OFDM,” IEEE Trans. Comm., vol. 45, pp.1613-1621, December 1997；
【非特許文献６】P.H. Moose, “A technique for orthogonal frequency division multiplexing frequency offset correction,” IEEE Trans. Comm., vol. 42, pp.2908-2914, October 1994；
【非特許文献７】Z. Zhang and M. Zhao, "Frequency offset estimation with fast acquisition in OFDM system," IEEE Commun. Lett., vol.8, pp.171-173, Mar.2004。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的はブロックによるサブキャリア割当方式とインタリーブサブキャリア割当方式に適用できるマルチユーザー干渉キャンセル方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の第一方面は、基地局と複数の移動端末とを含むOFDMAシステムに応用され、複数の移動端末が同時に基地局にアクセスする、ブロックによるサブキャリア割当方式の通信方法を提供し、
該複数の移動端末が基地局にトレーニングシーケンスのみを含む第一データフレームを送信するステップ１と、
基地局において、前記第一データフレームを含む受信信号により、まず干渉ユーザーに対して同期を行って干渉ユーザーのキャリア周波数オフセット推定の結果を取得し、該キャリア周波数オフセット推定の結果を利用して目標ユーザーが干渉を受けているサブキャリアを除去し，前記除去はプロジェクタ行列演算によって行なわれ，除去して得られた信号を用いてトレーニングシーケンスで時間ずれ及び周波数オフセット値である同期パラメーターの取得を行なう初期サーチプロセスを実施し、さらに、共通制御チャネルを通じて該目標ユーザーに前記同期パラメーターを送信するステップ２と、
該目標ユーザーが前記同期パラメーターにより、時間ずれと周波数オフセットを調整した後に基地局にトレーニングシーケンスとデータシンボルとを含む第二データフレームを送信するステップ３とを含む。
【００１７】
本発明の第二方面は、基地局と複数の移動端末とを含み、干渉ユーザーと目標ユーザーとを含む複数の移動端末が同時に基地局にアクセスするOFDMAシステムにおけるブロックによるサブキャリア割当方式の通信システムを提供し、
該複数の移動端末が基地局にトレーニングシーケンスのみを含む第一データフレームを送信し、
基地局において、前記第一データフレームを含む受信信号により、まず干渉ユーザーに対して同期を行って干渉ユーザーのキャリア周波数オフセット推定の結果を取得し、該キャリア周波数オフセット推定の結果を利用して目標ユーザーが干渉を受けているサブキャリアを除去し，前記除去はプロジェクタ行列演算によって行なわれ，除去して得られた信号を用いてトレーニングシーケンスで同期パラメーターの取得を行なう初期サーチプロセスを実施し、さらに、共通制御チャネルを通じて該目標ユーザーに前記同期パラメーターを送信し、
該目標ユーザーが前記同期パラメーターにより、時間ずれと周波数オフセットを調整した後に基地局にトレーニングシーケンスとデータシンボルとを含む第二データフレームを送信することを特徴としている。
【００１８】
本発明の第三方面は、基地局と複数の移動端末とを含み、複数の移動端末が同時に基地局にアクセスするOFDMAシステムに応用されるインタリーブ割当方式の通信方法を提供し、該通信方法は、
該二つの移動端末が基地局にトレーニングシーケンスのみを含む第一データフレームを送信するステップ１と、
基地局において、前記第一データフレームを含む受信信号により、まず干渉ユーザーに対して同期を行って干渉ユーザーのキャリア周波数オフセット推定の結果を取得し、該キャリア周波数オフセット推定の結果の小数部分を利用して目標ユーザーの周波数領域におけるサンプリング点の最適化を行って当該目標ユーザーの同期パラメーターを取得する初期サーチプロセスを実施し、さらに共通制御チャネルを通じて該目標ユーザーに同期パラメーターを送信するステップ２と、
該目標ユーザーが前記同期パラメーターにより、時間ずれと周波数オフセットを調整した後に、基地局にトレーニングシーケンスとデータシンボルとを含む第二データフレームを送信するステップ３とを含む。
【００１９】
本発明の第四方面は、基地局と複数の移動端末とを含み、干渉ユーザーと目標ユーザーとを含む多くても二つの移動端末が同時に基地局にアクセスするOFDMAシステムにおける、インタリーブサブキャリア割当方式による通信システムを提供し、
該二つの移動端末が基地局にトレーニングシーケンスのみを含む第一データフレームを送信し、
基地局において、前記第一データフレームを含む受信信号により、まず干渉ユーザーに対して同期を行って干渉ユーザーのキャリア周波数オフセット推定の結果を取得し、該キャリア周波数オフセット推定の結果の小数部分を利用して目標ユーザーの周波数領域におけるサンプリング点の最適化を行って当該目標ユーザーの同期パラメーターを取得する初期サーチプロセスを実施し、さらに共通制御チャネルを通じて該目標ユーザーに同期パラメーターを送信し、
該目標ユーザーが前記同期パラメーターにより、時間ずれと周波数オフセットを調整した後に、基地局にトレーニングシーケンスとデータシンボルとを含む第二データフレームを送信することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、縮小ランクプロジェクタ方法とシフトサンプリングプロジェクタ方法を利用して、初期サーチプロセスと適応トラッキングプロセスにおいて、各ユーザーのプロジェクタ行列を最適化して、目標ユーザーの信号対干渉比を増大させ、有効にマルチユーザー干渉をキャンセルし、キャリア周波数オフセット推定の精度を向上させ、正確な上りチャネル同期を実現した。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明は、ブロック単位でのサブキャリア割当方式に適用できる通信方法（縮小ランクプロジェクタ方法）と装置を提供し、且、インタリーブ割当方式に適用できる通信方法（シフトサンプリングプロジェクタ方法）と装置を提供して、OFDMAシステムの上りチャネル同期を実現するのに適用する。
【００２２】
本発明において、上りチャネル同期は二つのステップ、即ち、初期サーチ（Initial Acquisition）と適応トラッキング（Adaptive Tracking）に分けられる。初期サーチプロセスでは、基地局は新たに生起したユーザーのために初期アクセス動作を行う。このプロセスにおいて、複数のユーザーが、同時に基地局にアクセスすることを要求する可能性がある。周波数オフセットが大きい時、マルチユーザー干渉が発生する恐れがある。従って、初期サーチプロセスにおいてマルチユーザー干渉をキャンセルすることは非常に重要である。初期サーチプロセス（初期周波数オフセットキャリア推定）が終ったら、基地局はさらに適応トラッキングプロセスを行い、即ち、残存キャリア周波数オフセット推定を完成し、これによって、目標ユーザーに対して正確な上りチャネル同期を実現する。
【００２３】
図２は、本発明によるOFDMA通信システムを示す図である。
【００２４】
図２に示すように、該OFDMA通信システムは、複数の移動端末１と基地局２を含み、ここでは、三つの移動端末１a、１bと１cを示し、移動端末１bは目標端末であり、即ちこのときシステムが上り同期を行う移動端末である。該OFDMA通信システムが目標移動端末１bに対して上り同期を行う通信手順は、
複数の移動端末１が同時に基地局２にアクセスし、それぞれ基地局２にトレーニングシーケンスのみを含むデータフレームF1を送信するステップa)と、
複数の移動端末１の中の目標移動端末１bに対して、基地局２は縮小ランクプロジェクタ方法或はシフトサンプリングプロジェクタ方法を用いて、受信信号（目標移動端末１bから送信されたデータフレームF1を含む）に対して初期サーチプロセスを行い、更に共通制御チャネル（Common Control Channel−CCCH）を通じて、該移動端末１bに初期サーチプロセスにおいて得られた同期パラメーターを送信するステップb)と、
該目標移動端末１ｂが前記同期パラメーターにより、時間ずれと周波数オフセットを調整してアクセスプロセスを完成し、さらに、基地局２にトレーニングシーケンスとデータシンボルとを含むデータフレームF2を送信するステップc)と
基地局２が縮小ランクプロジェクタ方法或はシフトサンプリングプロジェクタ方法を用いて、再度受信した信号（前記データフレームF2を含む）に対して適応トラッキングプロセスを行い、キャリア周波数オフセット推定を完成して、目標移動端末１bの上りチャネル同期を実現するステップd)とを含む。
【００２５】
ここで、ステップd）において、基地局２はステップｂ）において得られた同期パラメーターを利用して適応トラッキングプロセスを行う。
【００２６】
＜移動端末１＞
図３は、本発明による移動端末１の構成を示す図である。
【００２７】
具体的に、従来の技術と同じに、移動端末１は、データ変調部１１と、変換部１２と、トレーニングシーケンス生成部１３と、データシンボル生成部１４と、及びフレーム生成部１５とを含む。
【００２８】
データ変調部１１は、入力されたデータ（該データはトレーニングシーケンス或はデータシンボルを生成するために用いられる）に対して変調を行い、変調されたデータを変換部１２に送信する。
【００２９】
変換部１２は、移動端末１のデータフレームF１或はデータフレームF2を送信しようとする要求に基づいて、データ変調部が入力した変調されたデータをそれぞれトレーニングシーケンス生成部１３とデータシンボル生成部１４に送信する。
【００３０】
トレーニングシーケンス生成部１３は、変換部１２からの入力に基づいて、トレーニングシーケンスを生成してフレーム生成部１５に送信する。ここで、注意すべきところは、該トレーニングシーケンスはOFDMAシステムに適応されるいかなるトレーニングシーケンス形式でもよいことである。
【００３１】
データシンボル生成部１４は、変換部１２からの入力に基づいて、データシンボルを生成してフレーム生成部１５に送信する。
【００３２】
フレーム生成部１５はシステムのデータフレームを送信しようとする要求によって、トレーニングシーケンス生成部１３からのトレーニングシーケンスのみを含むデータフレームF1を生成することができ、或は、トレーニングシーケンス生成部１３からのトレーニングシーケンスとデータシンボル生成部１４からのデータシンボルを含むデータフレームF２を生成し、無線チャネルを利用してデータフレームF１或はデータフレームF２を基地局２に送信する。
【００３３】
＜基地局２＞
図４に示すように、基地局２は、受信部２１と、初期サーチ部２２と、適応トラッキング部２３とを含む。
【００３４】
受信部２１は、移動端末１の無線チャネルに通じて送信したデータフレーム(データフレームF１またはF２)を受信し、注意すべきところは、受信部２１が受信した信号はすべてのユーザーの送信信号を積め重ねたものであり、即ち、受信信号ｙは、目標移動端末１bに加えて、それ以外の移動端末１が送信したデータをさらに含む。このとき、目標移動端末1ｂを目標ユーザーとする。
【００３５】
目標移動端末がデータフレームF１を送信した後、受信部２１が受信信号ｙを受信すると、該受信部２１は受信信号ｙを初期サーチ部２２に送信して初期サーチプロセスを行い、目標ユーザーに対して干渉をキャンセルし、初期サーチ部２２は同期パラメーターを取得して適応トラッキング部２３と目標移動端末１bに送信する。
【００３６】
目標移動端末が時間ずれと周波数オフセットを調整してデータフレームF２を送信した後、受信部２１が受信信号ｙ’を受信すると(該受信信号ｙ’は目標移動端末１bから再度送信したデータフレームF２を含む)、該受信部２１は該受信信号ｙ’を適応トラッキング部２３に送信し、該適応トラッキング部２３はその前に初期サーチ部２２から受信した同期パラメーターに基づいて、受信信号ｙ’に対してキャリア周波数オフセット推定を行い、これによって、目標移動端末１bの上りチャネル同期を実現する。
【００３７】
＜縮小ランクプロジェクタ方法＞（Reduced-Rank Projector, RRP）
これから以上の移動端末１と基地局２の配置に基づいて、まずブロックによるサブキャリア割当方式に適用できる縮小ランクプロジェクタ方法について具体的に説明する。
【００３８】
前記OFDMAシステムのサブキャリア割当方式がブロックによるサブキャリア割当方式である場合、マルチユーザー干渉（MUI）は各ユーザーのエッジサブキャリアの所のみに発生される。ユーザーｋに対応するプロジェクタ行列
【数７】
【００３９】
を最適化してユーザーｋの干渉していないサブキャリア（エッジサブキャリア以外に、ユーザーｋに割当たサブキャリア）を抽出し、周波数軸上で隣接するユーザー（図１に示すようなユーザーｋ−１とユーザーｋ＋１）から干渉を受けているサブキャリアをキャンセルすれば、ユーザーｋのマルチユーザー干渉を減少することができる。前記原理による縮小ランクプロジェクタ方法は
【数８】
【００４０】
に対して最適化を行うことができ、即ち、
【数９】
【００４１】
を生成する。ユーザーｋの信号対干渉比（SIR）を増大させるため、以下の公式を満足するべきである。
【数１０】
【００４２】
ここで、
【数１１】
【００４３】
はユーザーｋの伝送ベクトルを示し、
【数１２】
【００４４】
は
【数１３】
【００４５】
のノルムであり、
【数１４】
【００４６】
は最適化された
【数１５】
【００４７】
に対して得られた最大のノルム値である。
【数１６】
【００４８】
であり、
【数１７】
【００４９】
はユーザーｋの離散フーリエ行列を示し、
【数１８】
【００５０】
は
【数１９】
【００５１】
の共役転置行列を示す。
【数２０】
【００５２】
は“…”の条件下であることを示す。
【００５３】
図５は、三つのユーザー（ユーザーｋ−１、ユーザーｋ、ユーザーｋ＋１）を例として、基地局２の初期サーチ部２２の構成を示す図である。
【００５４】
同時に基地局２にアクセスする移動端末は一般的に多くても三つであるため、ここでユーザーｋ−１、ユーザーｋ、ユーザーｋ＋１が同時に基地局２にアクセスすると仮設し、目標ユーザーをユーザーｋとし、ユーザーｋに割当られたサブキャリア周波数帯はユーザーｋ-１のより高くて、且、ユーザーｋ＋１のより低いことにし、すると、ユーザーｋは同時にユーザーｋ-１とユーザーｋ＋１からの干渉を受ける。
【００５５】
図５に示すように、初期サーチ部２２は、ユーザーｋ−１に対応する初期サーチ装置２２１と、ユーザーｋに対応する初期サーチ装置２２２と、ユーザーｋ＋１に対応する初期サーチ装置２２３とを含む。該初期サーチ装置（２２１、２２２、２２３）は、基地局側で受信したすべてのユーザーの信号を積め重ねた受信信号ｙに基づいて、それぞれユーザーｋ−１、ユーザーｋ、ユーザーｋ＋１に対して初期サーチプロセスを行う。
【００５６】
初期サーチ部２２の全体的な処理手順は以下のように示す。まず初期サーチ装置２２１と初期サーチ装置２２３がユーザーｋ−１とユーザーｋ＋１のプロジェクタ行列に基づいて、それぞれユーザーｋ−１とユーザーｋ＋１に対してキャリア周波数オフセット推定を行い、ユーザーｋの干渉されたエッジサブキャリアを計算する。その後初期サーチ装置２２２は、算出された干渉されたエッジサブキャリアに基づいて、ユーザーｋのプロジェクタ行列を最適化し、キャリア周波数オフセット推定を行う。
【００５７】
該初期サーチ装置２２１と２２３はそれぞれプロジェクタ行列ユニット３０１a（３０１c）と、プロジェクタ行列最適化ユニット３０２と、及びキャリア周波数オフセット推定ユニット３０３とを含む。
【００５８】
例えば初期サーチ装置２２１を例とすると、そのプロジェクタ行列ユニット３０１aはユーザーｋ−１に対応するプロジェクタ行列
【数２１】
【００５９】
、即ち
【数２２】
【００６０】
に基づいて、受信信号ｙに対してフィルタリングを行い、フィルタリングされたユーザーｋ-１のデータ
【数２３】
【００６１】
を取得し、ここで、
【数２４】
【００６２】
であり、
【数２５】
【００６３】
はユーザーｋ−１の離散フーリエ行列である。
【００６４】
その後、キャリア周波数オフセット推定ユニット３０３はフィルタリングされたユーザーｋ-１のデータ
【数２６】
【００６５】
に基づいて、初期サーチプロセスにおけるユーザーｋ-１のキャリア周波数オフセット
【数２７】
【００６６】
、即ち
【数２８】
【００６７】
を取得する。
【００６８】
同様に、初期サーチ装置２２３はユーザーｋ＋１に対応するプロジェクタ行列
【数２９】
【００６９】
に基づいて、フィルタリングされたユーザーｋ＋１のデータ
【数３０】
【００７０】
を取得し、初期サーチプロセスにおけるユーザーｋ＋１のキャリア周波数オフセット
【数３１】
【００７１】
を取得し、このとき、システムはユーザーｋ−１とユーザーｋ＋１に対する同期を完成する。プロジェクタ行列最適化ユニット３０２の構成機能については後述する。
【００７２】
ユーザーｋに割当られたキャリア周波数帯はユーザーｋ-１の周波数帯より高くて、且、ユーザーｋ＋１の周波数帯より低いため、ユーザーｋとユーザーｋ-１の間のガードタイムが
【数３２】
【００７３】
個のサブキャリアであり、ユーザーｋとユーザーｋ＋１の間のガードタイムは
【数３３】
【００７４】
個サブキャリアであり、一番左側の
【数３４】
【００７５】
個のサブキャリアがユーザーｋ-1に干渉され、一番右側の
【数３５】
【００７６】
個のサブキャリアがユーザーｋ＋1に干渉されるとすると、
【数３６】
【００７７】
であり、
【数３７】
【００７８】
はXの最大の整数の部分であり、
【数３８】
【００７９】
である。
【００８０】
この後、ユーザーｋに対応する初期サーチ装置２２２は前記
【数３９】
【００８１】
に基づいて、ユーザーｋのプロジェクタ行列に対して最適化を行い、キャリア周波数オフセット推定を行うことになる。
【００８２】
図５に示すように、初期サーチ装置２２２は縮小ランクプロジェクタ行列ユニット３０１bとキャリア周波数オフセット推定ユニット３０３とを含む。ここで、ユーザーｋに対応する縮小ランクプロジェクタ行列ユニット３０１b、即ち
【数４０】
【００８３】
は受信信号ｙに対してフィルタリングを行い、フィルタリングされたユーザーｋのデータ
【数４１】
【００８４】
、即ち
【数４２】
【００８５】
を取得し、ユーザーｋの離散フーリエ行列
【数４３】
【００８６】
の一番左側の
【数４４】
【００８７】
列と一番右側の
【数４５】
【００８８】
列をキャンセルすることにより、ユーザーｋの最適化離散フーリエ行列
【数４６】
【００８９】
を取得する。注意すべきところは、
【数４７】
【００９０】
のランクは
【数４８】
【００９１】
のランクより低い。
【００９２】
キャリア周波数オフセット推定ユニット３０３はフィルタリングされたユーザーｋのデータ
【数４９】
【００９３】
に基づいて、キャリア周波数オフセット
【数５０】
【００９４】
、即ち
【数５１】
【００９５】
を取得し、対角線行列
【数５２】
【００９６】
はユーザーｋの各サブキャリアのチャネルフェジングを示し、ｋ1，ｋ2，…，ｋQｋはユーザーｋに割当られたサブキャリアを示し、Qkはユーザーｋに割当られたすべてのキャリアの数を示し、
【数５３】
【００９７】
であり、
【数５４】
【００９８】
はユーザーｋの初期位相を示す。このとき初期サーチ装置２２２はユーザーｋに対する初期サーチプロセスを完成し、ユーザーｋ−１とユーザーｋ＋１がユーザーｋに対する干渉をキャンセルした。その後基地局２は、キャリア周波数オフセットなどの同期パラメーターをユーザーｋに送信し、これによって、ユーザーｋは時間ずれと周波数オフセットを調整した後、基地局にアクセスするプロセスを完成し、データフレームF2を送信して適応トラッキングプロセスを行うことによって、残存キャリア周波数オフセット推定を行い、上りチャネル同期を実現する。
【００９９】
以上からわかるように、ユーザーｋ−１とユーザーｋ＋１がユーザーｋに干渉を与える
【数５５】
【０１００】
個のサブキャリアを捨てたので、ユーザーｋの干渉されていないサブキャリアが成功的に抽出され、つまりプロジェクタ行列
【数５６】
【０１０１】
に対して最適化を行って
【数５７】
【０１０２】
を得ることによって、ユーザーｋの信号対干渉比（SIR）を増大させると共に、キャリア周波数オフセット推定の精度を向上させることができた。
【０１０３】
注意すべきところとして、初期サーチ装置２２２はユーザーｋに対するキャリア周波数オフセット推定を完成した後、得られたキャリア周波数オフセット
【数５８】
【０１０４】
などの同期パラメーターを初期サーチ装置２２１と２２３にフィードバックして、ユーザーｋ−１とユーザーｋ＋１のプロジェクタ行列に対してさらに最適化を行うために用いてもよい。
【０１０５】
ユーザーｋ−１に干渉するユーザーｋのサブキャリアをユーザーｋ−１に割当られたサブキャリアの一番右側の
【数５９】
【０１０６】
個のサブキャリアとすれば、初期サーチ装置２２１のプロジェクタ行列最適化ユニット３０２は
【数６０】
【０１０７】
を取得することができ、ユーザーｋ−１の離散フーリエ行列
【数６１】
【０１０８】
の中の一番右側の
【数６２】
【０１０９】
列をキャンセルして、最適化された離散フーリエ行列
【数６３】
【０１１０】
を形成し、プロジェクタ行列最適化ユニットは該
【数６４】
【０１１１】
を利用して最適化されたプロジェクタ行列
【数６５】
【０１１２】
、即ち
【数６６】
【０１１３】
を取得することができる。
【０１１４】
同様に、初期サーチ装置２２３のプロジェクタ行列最適化ユニット３０２は初期サーチ装置２２２からフィードバックされたユーザーｋのキャリア周波数オフセットに基づいて、ユーザーｋ−１に干渉するユーザーｋの一番左側の
【数６７】
【０１１５】
個のサブキャリアを得ることができ、最適化されたプロジェクタ行列
【数６８】
【０１１６】
を形成する。
【０１１７】
これによって、最適化されたプロジェクタ行列
【数６９】
【０１１８】
により、ユーザーｋ−１とユーザーｋ＋１に対して精度を向上させるキャリア周波数オフセット推定を行うことができる。
【０１１９】
＜初期サーチプロセスにおける縮小ランクプロジェクタ方法のフロー＞
図６は、図５に示す初期サーチ装置２２の構成に基づいて行う操作のフローを示す。図６に示すように、該初期サーチの具体的なフローは、
ユーザーｋ−１とユーザーｋ＋１のプロジェクタ行列
【数７０】
【０１２０】
をそれぞれ利用して、受信信号ｙに対してフィルタリングを行うステップS１０１と、
フィルタリングされたデータに基づいて、ユーザーｋ−１とユーザーｋ＋１に対して、それぞれキャリア周波数オフセット推定を行うステップS１０２と、
キャリア周波数オフセット推定の結果を利用して、ユーザーｋに干渉するユーザーｋ−１とユーザーｋ＋１のサブキャリア数を計算するステップS１０３と、
ステップS１０３において得られたサブキャリア数に基づいて、ユーザーｋのプロジェクタ行列を最適化して縮小ランクプロジェクタ行列を形成するステップS２０１と、
縮小ランクプロジェクタ行列を利用して、該受信信号に対してフィルタリングを行うステップS２０２と、
ステップS２０２において得られたフィルタリングされたデータを利用して、ユーザーｋに対してキャリア周波数オフセット推定を行い、これによってユーザーｋに対する初期サーチプロセスを完成し、ユーザーｋ-１とユーザーｋ＋１のユーザーｋに対する干渉をキャンセルステップS２０３と、
ステップS２０３において得られたユーザーｋのキャリア周波数オフセット推定の結果を利用して、それぞれユーザーｋ-１とユーザーｋ＋１のプロジェクタ行列を最適化し、その後ステップS１０１−S１０３を行って、ユーザーｋ-１とユーザーｋ＋１のキャリア周波数オフセット推定を完成するステップS２０４とを含む。
【０１２１】
これによって、目標ユーザーｋに対する高い精度のキャリア周波数オフセット推定を実現することができ、ユーザーｋ-１とユーザーｋ＋１のキャリア周波数オフセット推定に対して最適化を実現した。
【０１２２】
＜適応トラッキングプロセス＞
前記に述べたように、目標ユーザーｋに対する初期サーチプロセスを完成し、同期パラメーターをユーザーｋに送信した後、ユーザーｋはその時間ずれと周波数オフセットを調整して基地局にアクセスするプロセスを完成し、基地局にトレーニングシーケンスとデータシンボルとを含むデータフレームF２を送信し、このとき、図４に示す適応トラッキング部２３を用いて、目標ユーザーｋに対して適応トラッキングプロセスを行ってもよい。
【０１２３】
図４に示すように、受信信号ｙ’（ 基地局が受信した調整されたユーザー信号の積め重ねであって、前記目標移動端末から送信したデータフレームF２を含む）に対して、適応トラッキング部２３は初期サーチ部２２の初期サーチ装置２２２（または、該初期サーチ装置２２２と同じ構成の独立な装置）を利用して、残存キャリア周波数オフセット推定を行う。該初期サーチ装置２２２は初期サーチプロセスにおいて得られた
【数７１】
【０１２４】
を利用して、受信信号ｙ’に対して操作を行い、操作手順は前記初期サーチプロセスと同じであり、これによって、目標ユーザーｋのキャリア周波数オフセット
【数７２】
【０１２５】
を取得し、正確な上りチャネル同期を実現する。
【０１２６】
＜縮小ランクプロジェクタ方法の変更実施例＞
前記に述べたように、本発明はステップS２０３において得られたユーザーｋのキャリア周波数オフセット推定の結果を利用して、ユーザーｋ-１とユーザーｋ＋１のプロジェクタ行列をそれぞれ最適化した後、ステップS１０１−S１０３を行い、ユーザーｋ-１とユーザーｋ＋１に対するキャリア周波数オフセット推定を完成する。
【０１２７】
このとき、システムがキャリア周波数オフセット推定の精度をさらに高めようとすれば、ユーザーｋ-１とユーザーｋ＋１が得た最適化されたキャリア周波数オフセット推定の結果を再度ユーザーｋの初期サーチ装置２２２に送信する。ユーザーｋ-１とユーザーｋ＋１のキャリア周波数オフセット推定の結果の精度が向上されため、初期サーチ装置によって算出した
【数７３】
【０１２８】
の精度も高くなり、これによって、ユーザーｋに対するキャリア周波数オフセット推定の精度もさらに向上させる。
【０１２９】
注意すべきところは、前記縮小ランクプロジェクタ方法と縮小ランクプロジェクタ方法の変更実施例は三つのユーザーが同時に基地局にアクセスする情況に対応し、同様に、いくつのユーザーが同時に基地局にアクセスする情況にも適用することができる。
【０１３０】
二つのユーザーが同時に基地局にアクセスする場合、例えばユーザーｋ-１とユーザーｋ（ここで、ユーザーｋは目標ユーザーである）が同時に基地局にアクセスする場合、基地局は前記初期サーチ装置２２１と初期サーチ装置２２２のみを利用して同じ操作を行って、目標ユーザーに対する高精度のキャリア周波数オフセット推定を実現すればよいし、これによって、正確な上りチャネル同期を実現することができる。
【０１３１】
三つ以上のユーザーが同時に基地局にアクセスする場合、例えばユーザーk-1、k、k+1とk+2計四つのユーザーが同時に基地局にアクセスする場合、まず前記縮小ランクプロジェクタ方法を利用してその中の三つのユーザー（ユーザーk-1、k、k+1）に対して操作を行い（具体的なステップば前記と同じ）、ユーザーkの正確なキャリア周波数オフセットを取得する。ここで、具体的なステップについては説明を略する。ユーザーk+1がユーザーkとユーザーk+2からの干渉を受けるが、ユーザーkの正確なキャリア周波数オフセットを取得した後、システムはユーザーk、k+1とk+2に対して、縮小ランクプロジェクタ方法を用いて操作を行い、これによって、ユーザーk＋１の正確なキャリア周波数オフセットを取得することができる。
【０１３２】
＜シフトサンプリングプロジェクタ方法＞
以上、ブロックによるサブキャリア割当方式に適用される縮小ランクプロジェクタ方法について詳しく説明したが、これからインタリーブサブキャリア割当方式に適用されるシフトサンプリングプロジェクタ方法（Shift-Sampling Projector-SSP）について詳しく説明する。該シフトサンプリングプロジェクタ方法は多くても二つのユーザーが同時に基地局にアクセスする情況のみに適用できる。
【０１３３】
例えば、ユーザーｍとユーザーｋが同時に基地局にアクセスし、二つのユーザーに割当したサブキャリアがお互いにインタリーブできると仮説すれば、ユーザーｋに対して上りチャネル同期を行う時、ユーザーｍがユーザーｋの干渉ユーザーであると認定される。
【０１３４】
図７は、図４における初期サーチ装置２２の構成を示す図である。図７に示すように、初期サーチ部２２はユーザーｍの初期サーチ装置４０とユーザーｋの初期サーチ装置５０とを含み、ユーザーｍとユーザーｋに対してそれぞれ初期サーチプロセスを行うために用いられ、干渉をキャンセルする。
【０１３５】
該初期サーチ装置４０は、プロジェクタ行列ユニット４１と、キャリア周波数オフセット推定ユニット４２と、周波数オフセット補正ユニット４３と、プロジェクタ行列最適化ユニット４４とを含む。
【０１３６】
ユーザーｍのプロジェクタ行列ユニット４１、即ち
【数７４】
【０１３７】
は受信信号ｙに対してフィルタリングを行い、ユーザーｍのデータを受信信号ｙから抽出して、フィルタリングされたデータ
【数７５】
【０１３８】
を得る。
【０１３９】
キャリア周波数オフセット推定ユニット４２はプロジェクタ行列ユニット４１から入力された
【数７６】
【０１４０】
を利用して、初期サーチプロセスにおけるユーザーｍのキャリア周波数オフセット
【数７７】
【０１４１】
を取得し、
【数７８】
【０１４２】
から
【数７９】
【０１４３】
を得る。ここで、
【数８０】
【０１４４】
は
【数８１】
【０１４５】
の小数部分であって、小数部分の周波数オフセットのみがユーザーｋに干渉を与える。プロジェクタ行列最適化ユニット４４の機能については後述する。
【０１４６】
該初期サーチ装置５０は、シフトサンプリングプロジェクタ行列ユニット５１と、キャリア周波数オフセット推定ユニット５２と、周波数オフセット補正ユニット５３とを含む。
【０１４７】
該シフトサンプリングプロジェクタ行列ユニット５１は
【数８２】
【０１４８】
と示すことができ、ここで、
【数８３】
【０１４９】
であり、且、対角線行列は
【数８４】
【０１５０】
であり、NはDFTの長さを示し、前記シフトサンプリングプロジェクタ行列ユニット５１は初期サーチ装置４０で得られた小数部分のキャリア周波数オフセット
【数８５】
【０１５１】
に基づいて、受信信号ｙに対してフィルタリングを行い、その中のユーザーｋの情報を抽出する。これは、
【数８６】
【０１５２】
を利用して受信信号ｙに対して周波数帯サンプリングを行うことに相当し、受信信号ｙのデータに対して周波数帯における
【数８７】
【０１５３】
シフトサンプリングを行ったことに見てもよい。
【０１５４】
キャリア周波数オフセット推定ユニット５２は、フィルタリングされたデータ
【数８８】
【０１５５】
により、初期サーチプロセスにおけるユーザーｋの初期キャリア周波数オフセット推定の結果
【数８９】
【０１５６】
を取得する。その後周波数オフセット補正ユニット５３は初期サーチプロセスにおけるユーザーｋのキャリア周波数オフセット推定の結果
【数９０】
【０１５７】
を取得することによって、キャリア周波数オフセット補正を行う。
【数９１】
【０１５８】
の精度が十分に高ければ、
【数９２】
【０１５９】
であるので、公式（１）によって、ユーザーｍの干渉を全部キャンセルすることができる。
【０１６０】
該
【数９３】
【０１６１】
は初期サーチ装置４０のプロジェクタ行列最適化ユニット４４にフィ-ドバックしてもよいし、
【数９４】
【０１６２】
に対して最適化を行うのに用いて、
【数９５】
【０１６３】
の精度をさらに高める。前記初期サーチ装置５０の操作と同じに、
【数９６】
【０１６４】
の小数部分もユーザーｍのキャリア周波数オフセット推定の精度を引き上げることができる。
【０１６５】
図８は、シフトサンプリングプロジェクタ方法を用いた場合、基地局が初期サーチプロセスを行う具体的なフローを示す図である。図８に示すように、基地局で行う初期サーチのフローは、
ユーザーｍのプロジェクタ行列
【数９７】
【０１６６】
利用して、受信信号ｙに対してフィルタリングを行うステップS３０１と、
フィルタリングされたデータに基づいて、ユーザーｍに対してキャリア周波数オフセット推定を行い、初期サーチプロセスにおけるユーザーｍのキャリア周波数オフセット推定の結果を得るステップS３０２と、
キャリア周波数オフセット推定の結果からその小数部分を得るステップS３０３と、
ステップ３０３において得られた前記小数部分に基づいて、ユーザーｋのプロジェクタ行列に対して最適化を行って、シフトサンプリングプロジェクタ行列を形成するステップS４０１と、
シフトサンプリングプロジェクタ行列を利用して、受信信号ｙに対してフィルタリングを行うステップS４０２と、
ステップ４０２において得られたフィルタリングされたデータに基づいて、ユーザーｋに対してキャリア周波数オフセット推定を行い、初期サーチプロセスにおけるユーザーｋのキャリア周波数オフセット推定の結果を取得するステップS４０３と、
ユーザーｋのキャリア周波数オフセット推定の結果を利用して、ユーザーｍのキャリア周波数オフセット推定の精度をさらに引き上げるステップS４０４とを含む。
【０１６７】
＜適応トラッキングプロセス＞
初期サーチ部２２において目標ユーザーｋに対するキャリア周波数オフセット推定を完成した後、同期パラメーターをユーザーｋに送信し、ユーザーｋが時間ずれと周波数オフセットを調整して、基地局にアクセスするプロセスを完成し、基地局にトレーニングシーケンスとデータシンボルとを含むデータフレームF２を送信する。このとき、図４に示す適応トラッキング部２３を用いて目標ユーザーｋに対して適応トラッキングプロセスを行ってもよい。
【０１６８】
図４に示すように、受信信号ｙ’（ 基地局が受信した調整されたユーザー信号を積め重ねたもの）に対して、適応トラッキング部２３は、初期サーチ部２２の初期サーチ装置５０を利用して適応トラッキングプロセス、即ち、残存キャリア周波数オフセット推定（或は初期サーチ装置５０の構成と同じの独立的な装置を利用してもよい）を行ってもよい。該初期サーチ装置５０は初期サーチプロセスにおいて得られた
【数９８】
【０１６９】
を利用して、受信信号ｙ’に対して操作を行い（操作手順は前記初期サーチプロセスと同じである）、これによって、目標ユーザーｋのキャリア周波数オフセット
【数９９】
【０１７０】
を取得し、正確な上りチャネル同期を実現することができる。
【０１７１】
これにより、基地局は、目標ユーザーｋに対して初期サーチプロセスと適応トラッキングプロセスを完成する。
【０１７２】
図９は、RRP方法を利用して干渉をキャンセル（初期サーチ）した後のユーザーのキャリア周波数オフセット推定の精度を示す図である。該RRP方法はブロックによるサブキャリア割当方式に適用できる。
【０１７３】
ここで、ユーザー１、２、３が基地局にアクセスし、ユーザー２が目標ユーザーであり、ユーザー１と３が干渉ユーザーであり、シミュレーションパラメーターは表１に示すように設定する。この方案において、復調範囲が[-20,21]のサブキャリアであれば、信号対雑音比の５ｄBのときに推定した二乗平均誤差は10-4になり、復調範囲をさらに[-18,19]のサブキャリアまで縮小すれば、さらに1.8dBの性能を引き上げることができる。RRP方法は有效的にマルチユーザー間の干渉を低下させることができる。
【表１】
【０１７４】
図１０は、SSP方法を利用して干渉をキャンセル（初期サーチ）した後のユーザーのキャリア周波数オフセット推定の精度を示す図である。該SSP方法はインタリーブサブキャリア割当方式に適用される。
【０１７５】
ここで、ユーザー１と２が基地局にアクセスすることにし、ユーザー１を目標ユーザーとし、ユーザー２を干渉ユーザーとし、この二つのユーザーはお互いに干渉し、偶数の番号のサブキャリアをユーザー１に割当て、奇数の番号のサブキャリアをユーザー２に割当ることにする。シミュレーションパラメーターは表２に示すように設定する。
【０１７６】
この方案において、ユーザー１に対してキャリア周波数オフセット推定を行う時、SSP方法を利用してユーザー２がユーザー１に対する干渉をキャンセルすることができる。もちろん、その前提は、ユーザー２のキャリア周波数オフセット推定をすでに完成したことである。図１０はシミュレーションの結果を示す。SSP方法を使用しない場合は、推定した二乗平均誤差は
【数１００】
【０１７７】
より大きくて、SSP方法を利用して干渉をキャンセルすると、推定の精度は大幅に高くなる。例えば、SSP方法を利用し、且つ周波数オフセット初期補正誤差が30%であり、信号対雑音比が16ｄBであるとき、二乗平均誤差は10-5になる。初期補正誤差が20%であり、信号対雑音比が12.9ｄBであるとき、二乗平均誤差が10-5の精度が得られる。初期補正誤差をさらに10%まで低下させると、信号対雑音比が12.6ｄBであるとき、二乗平均誤差が10-5である精度を得ることができる。
【表２】
【０１７８】
以上に示すように、本発明は、縮小ランクプロジェクタ方法とシフトサンプリングプロジェクタ方法を利用して、初期サーチと適応トラッキングプロセスにおいて、各ユーザーのプロジェクタ行列に対して最適化を行い、これによって、目標ユーザーの信号対干渉比を増大させ、ユーザー間の干渉を良くキャンセルし、キャリア周波数オフセット推定の精度を向上させ、正確な上りチャネル同期を実現した。
【図面の簡単な説明】
【０１７９】
【図１】(a)OFDMAシステムにおけるブロックによるサブキャリア割当方式を示す図である。(b)OFDMAシステムにおけるサブキャリアのインタリーブ割当方式を示す図である。
【図２】本発明によるOFDMA通信システムを示す図である。
【図３】本発明による移動端末１の構成を示す図である。
【図４】本発明による基地局２の構成を示す図である。
【図５】RRP方法を用いる場合、基地局２における初期サーチ部の具体的な構成を示す図である。
【図６】RRP方法を用いる場合、初期サーチ部の行う操作のフローチャートである。
【図７】SSP方法を用いる場合、基地局２における初期サーチ部の具体的な構成を示す図である。
【図８】SSP方法を用いる場合、初期サーチ部の行う操作のフローチャートである。
【図９】RRP方法を用いて干渉をキャンセルした（初期サーチ）後、ユーザーのキャリア周波数オフセット推定の精度を示す図である。
【図１０】SSP方法を用いて、干渉をキャンセルした（初期サーチ）後、ユーザーのキャリア周波数オフセット推定の精度を示す図である。
【符号の説明】
【０１８０】
１ａ〜１ｃ…移動端末、１１…データ変調部、１２…変換部、１３…トレーニングシーケンス生成部、１４…データシンボル生成部、１５…フレーム生成部、２…基地局、２１…受信部、２２…初期サーチ部、２３…適応トラッキング部、２２１〜２２３…初期サーチ装置、３０１a…プロジェクタ行列ユニット、３０１b…縮小ランクプロジェクタ行列ユニット、３０１ｃ…プロジェクタ行列ユニット、３０２…プロジェクタ行列最適化ユニット、３０３…キャリア周波数オフセット推定ユニット、４０…初期サーチ装置、４１…プロジェクタ行列ユニット、４２…キャリア周波数オフセット推定ユニット、４３…周波数オフセット補正ユニット、４４…プロジェクタ行列最適化ユニット、５０…初期サーチ装置、５１…シフトサンプリングプロジェクタ行列ユニット、５１…該シフトサンプリングプロジェクタ行列ユニット、５２…キャリア周波数オフセット推定ユニット、５３…周波数オフセット補正ユニット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局と複数の移動端末とを含み、干渉ユーザーと目標ユーザーを含む複数の移動端末が同時に基地局にアクセスする直交周波数分割多元接続システムにおけるブロック単位にサブキャリアを前記複数の移動端末に割り当てる通信方法であって、
該複数の移動端末が基地局にトレーニングシーケンスのみを含む第一データフレームを送信するステップ１と、
基地局において、前記第一データフレームを含む受信信号により、まず干渉ユーザーに対して同期を行って干渉ユーザーのキャリア周波数オフセット推定の結果を取得し、該キャリア周波数オフセット推定の結果を利用して目標ユーザーが干渉を受けているサブキャリアを除去し，前記除去はプロジェクタ行列演算によって行なわれ，除去して得られた信号を用いてトレーニングシーケンスで時間ずれ及び周波数オフセット値である同期パラメーターの取得を行なう初期サーチプロセスを実施し、さらに、共通制御チャネルを通じて該目標ユーザーに前記同期パラメーターを送信するステップ２と、
該目標ユーザーが前記同期パラメーターにより、時間ずれと周波数オフセットを調整した後に基地局にトレーニングシーケンスとデータシンボルとを含む第二データフレームを送信するステップ３と
を含むことを特徴とする通信方法。
【請求項２】
基地局はステップ２において得られた同期パラメーターを利用し，前記第二データフレームに対して残存キャリア周波数オフセット推定である適応トラッキングプロセスを実施することを特徴とする請求項１に記載の通信方法。
【請求項３】
ステップ２において、干渉ユーザーのキャリア周波数オフセット推定の結果に基づいて、目標ユーザーに割当られたサブキャリアの中で干渉ユーザからの干渉を受けているサブキャリア数を取得し、OFDMA復調に用いられる離散フーリエ行列において該干渉を受けているサブキャリアに対応する列をキャンセルして離散フーリエ行列の適用を行うことを特徴とする請求項２に記載の通信方法。
【請求項４】
得られた目標ユーザーの残存キャリア周波数オフセット推定の結果を用いて干渉ユーザーの前記プロジェクタ行列に対して最適化を行うことを特徴とする請求項３に記載の通信方法。
【請求項５】
二つの移動端末が同時に基地局にアクセスし、第一移動端末は干渉ユーザーであり、第二移動端末は目標ユーザーであり、第一移動端末に割当られたキャリア周波数帯が第二移動端末に割当られたキャリア周波数帯より低い場合は、目標ユーザーの離散フーリエ行列の左側から、前記干渉されたサブキャリア数に対応する列数をキャンセルし、最適化された離散フーリエ行列を形成することを特徴とする請求項４に記載の通信方法。
【請求項６】
二つの移動端末が同時に基地局にアクセスし、第一移動端末は干渉ユーザーであり、第二移動端末は目標ユーザーであり、第一移動端末に割当られたキャリア周波数帯が第二移動端末に割当られたキャリア周波数帯より高い場合は、目標ユーザーの離散フーリエ行列の右側から、前記干渉されたサブキャリア数に対応する列数をキャンセルして、離散フーリエ行列を形成することを特徴とする請求項４に記載の通信方法。
【請求項７】
三つの移動端末が同時に基地局にアクセスし、第一と第三移動端末は干渉ユーザーであり、第二移動端末は目標ユーザーであり、第二移動端末に割り当てられたキャリア周波数帯が第三移動端末に割当られたキャリア周波数帯より低くて、且、第一移動端末に割当られたキャリア周波数帯より高い場合、目標ユーザーの離散フーリエ行列のそれぞれ左側と右側から、前記干渉されたサブキャリア数に対応する列数をキャンセルして離散フーリエ行列を形成し、前記左側の列数は第一移動端末が目標ユーザーに干渉するサブキャリアに対応し、前記右側の列数は第三移動端末が目標ユーザーに干渉するサブキャリアに対応することを特徴とする請求項４に記載の通信方法。
【請求項８】
基地局と複数の移動端末とを含み、干渉ユーザーと目標ユーザーを含む複数の移動端末が同時に基地局にアクセスするOFDMAシステムにおけるブロック単位でサブキャリアを前記複数の移動端末に割当る通信システムであって、
該複数の移動端末が基地局にトレーニングシーケンスのみを含む第一データフレームを送信し、
基地局において、前記第一データフレームを含む受信信号により、まず干渉ユーザーに対して同期を行って干渉ユーザーのキャリア周波数オフセット推定の結果を取得し、該キャリア周波数オフセット推定の結果を利用して目標ユーザーが干渉を受けているサブキャリアを除去し，前記除去はプロジェクタ行列演算によって行なわれ，除去して得られた信号を用いてトレーニングシーケンスで同期パラメーターの取得を行なう初期サーチプロセスを実施し、さらに、共通制御チャネルを通じて該目標ユーザーに前記同期パラメーターを送信し、
該目標ユーザーが前記同期パラメーターにより、時間ずれと周波数オフセットを調整した後に基地局にトレーニングシーケンスとデータシンボルとを含む第二データフレームを送信することを特徴とする通信システム。
【請求項９】
基地局は初期サーチプロセスにおいて得られた同期パラメーターを利用し，前期第二データフレームに対して適応トラッキングプロセスを行うことを特徴とする請求項８に記載の通信システム。
【請求項１０】
基地局は、干渉ユーザーのキャリア周波数オフセット推定の結果により、目標ユーザーに割り当てられたサブキャリアの中の干渉ユーザからの干渉を受けているサブキャリア数を取得し、OFDMA復調に用いられる離散フーリエ行列において該干渉を受けているサブキャリア数に基づいて、目標ユーザーの離散フーリエ行列の中の対応する列をキャンセルして、離散フーリエ行列を形成し、これによって、目標ユーザーのプロジェクタ行列に対して最適化を行うことを特徴とする請求項９に記載の通信システム。
【請求項１１】
基地局は、得られた目標ユーザーのキャリア周波数オフセット推定の結果を、干渉ユーザーのプロジェクタ行列に対して最適化を行うのに利用することを特徴とする請求項１０に記載の通信システム。
【請求項１２】
二つの移動端末が同時に基地局にアクセスし、第一移動端末は干渉ユーザーであり、第二移動端末は目標ユーザーであり、第一移動端末に割り当てられたキャリア周波数帯が第二移動端末に割り当てられたキャリア周波数帯より低い場合は、基地局は、目標ユーザーの離散フーリエ行列の左側から、前記干渉されたサブキャリア数に対応する列数をキャンセルして、最適化された離散フーリエ行列を形成することを特徴とする請求項１１に記載の通信システム。
【請求項１３】
二つの移動端末が同時に基地局にアクセスし、第一移動端末は干渉ユーザーであり、第二移動端末は目標ユーザーであり、第一移動端末に割り当てられたキャリア周波数帯が第二移動端末に割り当てられたキャリア周波数帯より高い場合は、基地局は目標ユーザーの離散フーリエ行列の右側から、前記干渉されたサブキャリア数に対応する列数をキャンセルして、離散フーリエ行列を形成することを特徴とする請求項１１に記載の通信システム。
【請求項１４】
三つの移動端末が同時に基地局にアクセスし、第一と第三移動端末は干渉ユーザーであり、第二移動端末は目標ユーザーであり、第二移動端末に割り当てられたキャリア周波数帯が第三移動端末に割り当てられたキャリア周波数帯より低くて、且、第一移動端末に割り当てられたキャリア周波数帯より高い場合、基地局は目標ユーザーの離散フーリエ行列のそれぞれ左側と右側から、前記干渉されたサブキャリア数に対応する列数をキャンセルして離散フーリエ行列を形成し、前記左側の列数は第一移動端末が目標ユーザーに干渉するサブキャリアに対応し、前記右側の列数は第三移動端末が目標ユーザーに干渉するサブキャリアに対応することを特徴とする請求項１１に記載の通信システム。
【請求項１５】
基地局と複数の移動端末とを含み、干渉ユーザーと目標ユーザーとを含む多くとも二つの移動端末が同時に基地局にアクセスするOFDMAシステムにおけるインタリーブサブキャリア割当方式による通信方法であって、
該二つの移動端末が基地局にトレーニングシーケンスのみを含む第一データフレームを送信するステップ１と、
基地局において、前記第一データフレームを含む受信信号により、まず干渉ユーザーに対して同期を行って干渉ユーザーのキャリア周波数オフセット推定の結果を取得し、該キャリア周波数オフセット推定の結果の小数部分を利用して目標ユーザーの周波数領域におけるサンプリング点の最適化を行って当該目標ユーザーの同期パラメーターを取得する初期サーチプロセスを実施し、さらに共通制御チャネルを通じて該目標ユーザーに同期パラメーターを送信するステップ２と、
該目標ユーザーが前記同期パラメーターにより、時間ずれと周波数オフセットを調整した後に、基地局にトレーニングシーケンスとデータシンボルとを含む第二データフレームを送信するステップ３と
を含むことを特徴とする通信方法。
【請求項１６】
基地局はステップ２において得られた同期パラメーターを利用して前記第二データフレームに対して適応トラッキングプロセスを行うことを特徴とする請求項１５に記載の通信方法。
【請求項１７】
ステップ２において、干渉ユーザーのキャリア周波数オフセット推定の結果の少数部分から，当該目標ユーザーの周波数領域におけるサンプリング点の最適化を行う際にシフトプロジェクタ行列を用いて演算を行なうことを特徴とする請求項１６に記載の通信方法。
【請求項１８】
基地局と複数の移動端末とを含み、干渉ユーザーと目標ユーザーとを含む多くとも二つの移動端末が同時に基地局にアクセスするOFDMAシステムにおけるインタリーブサブキャリア割当方式による通信システムであって、
該二つの移動端末が基地局にトレーニングシーケンスのみを含む第一データフレームを送信し、
基地局において、前記第一データフレームを含む受信信号により、まず干渉ユーザーに対して同期を行って干渉ユーザーのキャリア周波数オフセット推定の結果を取得し、該キャリア周波数オフセット推定の結果の小数部分を利用して目標ユーザーの周波数領域におけるサンプリング点の最適化を行って当該目標ユーザーの同期パラメーターを取得する初期サーチプロセスを実施し、さらに共通制御チャネルを通じて該目標ユーザーに同期パラメーターを送信し、
該目標ユーザーが前記同期パラメーターにより、時間ずれと周波数オフセットを調整した後に、基地局にトレーニングシーケンスとデータシンボルとを含む第二データフレームを送信することを特徴とする通信システム。
【請求項１９】
基地局は初期サーチプロセスにおいて得られた同期パラメーターを利用して前記第二データフレームに対して適応トラッキングプロセスを行うことを特徴とする請求項１８に記載の通信システム。
【請求項２０】
基地局は、干渉ユーザーのキャリア周波数オフセット推定の結果の小数部分から，当該目標ユーザーの周波数領域におけるサンプリング点の最適化を行う際にシフトプロジェクタ行列を用いて演算を行なうことを特徴とする請求項１９に記載の通信システム。
【請求項１】
基地局と複数の移動端末とを含み、干渉ユーザーと目標ユーザーを含む複数の移動端末が同時に基地局にアクセスする直交周波数分割多元接続システムにおけるブロック単位にサブキャリアを前記複数の移動端末に割り当てる通信方法であって、
該複数の移動端末が基地局にトレーニングシーケンスのみを含む第一データフレームを送信するステップ１と、
基地局において、前記第一データフレームを含む受信信号により、まず干渉ユーザーに対して同期を行って干渉ユーザーのキャリア周波数オフセット推定の結果を取得し、該キャリア周波数オフセット推定の結果を利用して目標ユーザーが干渉を受けているサブキャリアを除去し，前記除去はプロジェクタ行列演算によって行なわれ，除去して得られた信号を用いてトレーニングシーケンスで時間ずれ及び周波数オフセット値である同期パラメーターの取得を行なう初期サーチプロセスを実施し、さらに、共通制御チャネルを通じて該目標ユーザーに前記同期パラメーターを送信するステップ２と、
該目標ユーザーが前記同期パラメーターにより、時間ずれと周波数オフセットを調整した後に基地局にトレーニングシーケンスとデータシンボルとを含む第二データフレームを送信するステップ３と
を含むことを特徴とする通信方法。
【請求項２】
基地局はステップ２において得られた同期パラメーターを利用し，前記第二データフレームに対して残存キャリア周波数オフセット推定である適応トラッキングプロセスを実施することを特徴とする請求項１に記載の通信方法。
【請求項３】
ステップ２において、干渉ユーザーのキャリア周波数オフセット推定の結果に基づいて、目標ユーザーに割当られたサブキャリアの中で干渉ユーザからの干渉を受けているサブキャリア数を取得し、OFDMA復調に用いられる離散フーリエ行列において該干渉を受けているサブキャリアに対応する列をキャンセルして離散フーリエ行列の適用を行うことを特徴とする請求項２に記載の通信方法。
【請求項４】
得られた目標ユーザーの残存キャリア周波数オフセット推定の結果を用いて干渉ユーザーの前記プロジェクタ行列に対して最適化を行うことを特徴とする請求項３に記載の通信方法。
【請求項５】
二つの移動端末が同時に基地局にアクセスし、第一移動端末は干渉ユーザーであり、第二移動端末は目標ユーザーであり、第一移動端末に割当られたキャリア周波数帯が第二移動端末に割当られたキャリア周波数帯より低い場合は、目標ユーザーの離散フーリエ行列の左側から、前記干渉されたサブキャリア数に対応する列数をキャンセルし、最適化された離散フーリエ行列を形成することを特徴とする請求項４に記載の通信方法。
【請求項６】
二つの移動端末が同時に基地局にアクセスし、第一移動端末は干渉ユーザーであり、第二移動端末は目標ユーザーであり、第一移動端末に割当られたキャリア周波数帯が第二移動端末に割当られたキャリア周波数帯より高い場合は、目標ユーザーの離散フーリエ行列の右側から、前記干渉されたサブキャリア数に対応する列数をキャンセルして、離散フーリエ行列を形成することを特徴とする請求項４に記載の通信方法。
【請求項７】
三つの移動端末が同時に基地局にアクセスし、第一と第三移動端末は干渉ユーザーであり、第二移動端末は目標ユーザーであり、第二移動端末に割り当てられたキャリア周波数帯が第三移動端末に割当られたキャリア周波数帯より低くて、且、第一移動端末に割当られたキャリア周波数帯より高い場合、目標ユーザーの離散フーリエ行列のそれぞれ左側と右側から、前記干渉されたサブキャリア数に対応する列数をキャンセルして離散フーリエ行列を形成し、前記左側の列数は第一移動端末が目標ユーザーに干渉するサブキャリアに対応し、前記右側の列数は第三移動端末が目標ユーザーに干渉するサブキャリアに対応することを特徴とする請求項４に記載の通信方法。
【請求項８】
基地局と複数の移動端末とを含み、干渉ユーザーと目標ユーザーを含む複数の移動端末が同時に基地局にアクセスするOFDMAシステムにおけるブロック単位でサブキャリアを前記複数の移動端末に割当る通信システムであって、
該複数の移動端末が基地局にトレーニングシーケンスのみを含む第一データフレームを送信し、
基地局において、前記第一データフレームを含む受信信号により、まず干渉ユーザーに対して同期を行って干渉ユーザーのキャリア周波数オフセット推定の結果を取得し、該キャリア周波数オフセット推定の結果を利用して目標ユーザーが干渉を受けているサブキャリアを除去し，前記除去はプロジェクタ行列演算によって行なわれ，除去して得られた信号を用いてトレーニングシーケンスで同期パラメーターの取得を行なう初期サーチプロセスを実施し、さらに、共通制御チャネルを通じて該目標ユーザーに前記同期パラメーターを送信し、
該目標ユーザーが前記同期パラメーターにより、時間ずれと周波数オフセットを調整した後に基地局にトレーニングシーケンスとデータシンボルとを含む第二データフレームを送信することを特徴とする通信システム。
【請求項９】
基地局は初期サーチプロセスにおいて得られた同期パラメーターを利用し，前期第二データフレームに対して適応トラッキングプロセスを行うことを特徴とする請求項８に記載の通信システム。
【請求項１０】
基地局は、干渉ユーザーのキャリア周波数オフセット推定の結果により、目標ユーザーに割り当てられたサブキャリアの中の干渉ユーザからの干渉を受けているサブキャリア数を取得し、OFDMA復調に用いられる離散フーリエ行列において該干渉を受けているサブキャリア数に基づいて、目標ユーザーの離散フーリエ行列の中の対応する列をキャンセルして、離散フーリエ行列を形成し、これによって、目標ユーザーのプロジェクタ行列に対して最適化を行うことを特徴とする請求項９に記載の通信システム。
【請求項１１】
基地局は、得られた目標ユーザーのキャリア周波数オフセット推定の結果を、干渉ユーザーのプロジェクタ行列に対して最適化を行うのに利用することを特徴とする請求項１０に記載の通信システム。
【請求項１２】
二つの移動端末が同時に基地局にアクセスし、第一移動端末は干渉ユーザーであり、第二移動端末は目標ユーザーであり、第一移動端末に割り当てられたキャリア周波数帯が第二移動端末に割り当てられたキャリア周波数帯より低い場合は、基地局は、目標ユーザーの離散フーリエ行列の左側から、前記干渉されたサブキャリア数に対応する列数をキャンセルして、最適化された離散フーリエ行列を形成することを特徴とする請求項１１に記載の通信システム。
【請求項１３】
二つの移動端末が同時に基地局にアクセスし、第一移動端末は干渉ユーザーであり、第二移動端末は目標ユーザーであり、第一移動端末に割り当てられたキャリア周波数帯が第二移動端末に割り当てられたキャリア周波数帯より高い場合は、基地局は目標ユーザーの離散フーリエ行列の右側から、前記干渉されたサブキャリア数に対応する列数をキャンセルして、離散フーリエ行列を形成することを特徴とする請求項１１に記載の通信システム。
【請求項１４】
三つの移動端末が同時に基地局にアクセスし、第一と第三移動端末は干渉ユーザーであり、第二移動端末は目標ユーザーであり、第二移動端末に割り当てられたキャリア周波数帯が第三移動端末に割り当てられたキャリア周波数帯より低くて、且、第一移動端末に割り当てられたキャリア周波数帯より高い場合、基地局は目標ユーザーの離散フーリエ行列のそれぞれ左側と右側から、前記干渉されたサブキャリア数に対応する列数をキャンセルして離散フーリエ行列を形成し、前記左側の列数は第一移動端末が目標ユーザーに干渉するサブキャリアに対応し、前記右側の列数は第三移動端末が目標ユーザーに干渉するサブキャリアに対応することを特徴とする請求項１１に記載の通信システム。
【請求項１５】
基地局と複数の移動端末とを含み、干渉ユーザーと目標ユーザーとを含む多くとも二つの移動端末が同時に基地局にアクセスするOFDMAシステムにおけるインタリーブサブキャリア割当方式による通信方法であって、
該二つの移動端末が基地局にトレーニングシーケンスのみを含む第一データフレームを送信するステップ１と、
基地局において、前記第一データフレームを含む受信信号により、まず干渉ユーザーに対して同期を行って干渉ユーザーのキャリア周波数オフセット推定の結果を取得し、該キャリア周波数オフセット推定の結果の小数部分を利用して目標ユーザーの周波数領域におけるサンプリング点の最適化を行って当該目標ユーザーの同期パラメーターを取得する初期サーチプロセスを実施し、さらに共通制御チャネルを通じて該目標ユーザーに同期パラメーターを送信するステップ２と、
該目標ユーザーが前記同期パラメーターにより、時間ずれと周波数オフセットを調整した後に、基地局にトレーニングシーケンスとデータシンボルとを含む第二データフレームを送信するステップ３と
を含むことを特徴とする通信方法。
【請求項１６】
基地局はステップ２において得られた同期パラメーターを利用して前記第二データフレームに対して適応トラッキングプロセスを行うことを特徴とする請求項１５に記載の通信方法。
【請求項１７】
ステップ２において、干渉ユーザーのキャリア周波数オフセット推定の結果の少数部分から，当該目標ユーザーの周波数領域におけるサンプリング点の最適化を行う際にシフトプロジェクタ行列を用いて演算を行なうことを特徴とする請求項１６に記載の通信方法。
【請求項１８】
基地局と複数の移動端末とを含み、干渉ユーザーと目標ユーザーとを含む多くとも二つの移動端末が同時に基地局にアクセスするOFDMAシステムにおけるインタリーブサブキャリア割当方式による通信システムであって、
該二つの移動端末が基地局にトレーニングシーケンスのみを含む第一データフレームを送信し、
基地局において、前記第一データフレームを含む受信信号により、まず干渉ユーザーに対して同期を行って干渉ユーザーのキャリア周波数オフセット推定の結果を取得し、該キャリア周波数オフセット推定の結果の小数部分を利用して目標ユーザーの周波数領域におけるサンプリング点の最適化を行って当該目標ユーザーの同期パラメーターを取得する初期サーチプロセスを実施し、さらに共通制御チャネルを通じて該目標ユーザーに同期パラメーターを送信し、
該目標ユーザーが前記同期パラメーターにより、時間ずれと周波数オフセットを調整した後に、基地局にトレーニングシーケンスとデータシンボルとを含む第二データフレームを送信することを特徴とする通信システム。
【請求項１９】
基地局は初期サーチプロセスにおいて得られた同期パラメーターを利用して前記第二データフレームに対して適応トラッキングプロセスを行うことを特徴とする請求項１８に記載の通信システム。
【請求項２０】
基地局は、干渉ユーザーのキャリア周波数オフセット推定の結果の小数部分から，当該目標ユーザーの周波数領域におけるサンプリング点の最適化を行う際にシフトプロジェクタ行列を用いて演算を行なうことを特徴とする請求項１９に記載の通信システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−８９１７３（Ｐ２００７−８９１７３Ａ）
【公開日】平成１９年４月５日（２００７．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２５４９５７（Ｐ２００６−２５４９５７）
【出願日】平成１８年９月２０日（２００６．９．２０）
【出願人】（３９２０２６６９３）株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ (5,876)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年４月５日（２００７．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月２０日（２００６．９．２０）
【出願人】（３９２０２６６９３）株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ (5,876)
【Ｆターム（参考）】
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