ＯＦＤＭ中継装置
【課題】 Ｄ／Ｕ値に応じて、有効シンボル切り出し区間の位置及び妨害波の送信タイミングを最適化して、回り込み送信波による受信品質の劣化を防ぐことができるＯＦＤＭ中継装置を提供する。
【解決手段】 予め当該中継装置におけるＤ／Ｕ値が基準値に対して大きいか小さいかを記憶しておき、受信時に、希望波と妨害波のプリアンブル位置から両者の差分を求め、Ｄ／Ｕ値が基準値より大きい場合には、妨害波の送信タイミングを希望波の送信タイミングに同期させ、有効シンボル切り出し区間の開始位置を、希望波に先行する先行波の影響を受けないよう、有効シンボルの先頭より当該差分だけ前に移動した位置に設定し、Ｄ／Ｕ値が小さい場合には、妨害波の送信タイミングを受信波の受信タイミングに同期させ、有効シンボル切り出し区間を、遅延波の影響を受けないよう有効シンボルの直前に設定するＯＦＤＭ中継装置としている。
【解決手段】 予め当該中継装置におけるＤ／Ｕ値が基準値に対して大きいか小さいかを記憶しておき、受信時に、希望波と妨害波のプリアンブル位置から両者の差分を求め、Ｄ／Ｕ値が基準値より大きい場合には、妨害波の送信タイミングを希望波の送信タイミングに同期させ、有効シンボル切り出し区間の開始位置を、希望波に先行する先行波の影響を受けないよう、有効シンボルの先頭より当該差分だけ前に移動した位置に設定し、Ｄ／Ｕ値が小さい場合には、妨害波の送信タイミングを受信波の受信タイミングに同期させ、有効シンボル切り出し区間を、遅延波の影響を受けないよう有効シンボルの直前に設定するＯＦＤＭ中継装置としている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing；直交周波数多重）信号の送受信を行う無線通信システムで用いられるＯＦＤＭ中継装置に係り、特に、自局の送信波による回り込みの影響を低減し、受信品質を向上させることができるＯＦＤＭ中継装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
［先行技術の説明］
ＯＦＤＭを用いた無線通信システムには、一つのチャネル帯域を複数のセグメントに分割して、周波数の有効利用を図るセグメント方式がある。また、複数の中継局を介して基地局間の通信を中継する中継システムがある。
【０００３】
［中継システム：図４］
セグメント方式を用いた中継システムについて図４を用いて説明する。図４（ａ）は、セグメント方式を用いて３段中継方式を行う中継システムの一例を示す概略説明図であり、（ｂ）は、各セグメントのフレームフォーマットを示す説明図である。
［中継システムの構成：図４（ａ）］
図４（ａ）に示す中継システムは、基地局１０と、中継局１１と、中継局１２と、中継局１３と、中継装置１４と、基地局１５とを備えている。
そして、基地局１０と基地局１５との通信を、中継局１１と、中継局１２と、中継局１３と、中継装置１４とを用いて中継するものである。
【０００４】
基地局１０及び１５は、ＯＦＤＭを用いた無線通信システムの基地局であり、他の中継局や移動局と接続する場合もあるが、ここでは省略する。
中継局１１は、基地局１０に有線で接続され、ＢＳ（１）を備えており、当該システムの基準となっている。ＢＳは、基地局機能を備えた無線部であり、ＭＳに対する無線送受信を行う。
【０００５】
中継局１２は、ＢＳ（１）と無線通信を行うＭＳ（１）と、ＢＳ（２）とを備えている。ＭＳは、移動局機能を備えた無線部であり、ＢＳに対する無線送受信を行うものである。
同様に、中継局１３は、ＢＳ（２）と無線通信を行うＭＳ（２）と、ＢＳ（３）とを備えている。
中継装置１４は、ＢＳ（３）と無線通信を行うＭＳ（３）を備え、有線により基地局１５に接続されている。
【０００６】
そして、中継局１１と中継局１２との間が無線中継を行う中継区間（１）であり、中継局１２と中継局１３との間が中継区間（２）であり、中継局１３と中継装置１４との間が中継区間（３）となっている。
ここでは、基地局１０から基地局１５への通信方向を下り、基地局１５から基地局１０への通信方向を上りとしている。
【０００７】
［各セグメントのフレームフォーマット：図４（ｂ）］
図４（ｂ）では、プリアンブル以外の全ての領域がセグメント化されている場合を示しており、チャネル帯域を３つのセグメント（seg0,seg1,seg2）に分割している。
プリアンブルは、seg0プリアンブル、seg1プリアンブル、seg2プリアンブルの順に周波数方向に各セグメントで３サブキャリア間隔に配置している。
【０００８】
図４（ｂ）に示すように、セグメント方式では、各セグメントに、ＦＣＨ（Frame Control Header；フレーム制御ヘッダ）、ＤＬ／ＵＬ ＭＡＰ（Down link/ Up link Mapping message：下りリンク／上りリンクＭＡＰ情報）が配置されているので、セグメント毎に独立した制御が可能となる。ＦＣＨ，ＤＬ／ＵＬ ＭＡＰ情報に続いてＤＬデータバーストが配置される。
また、上りリンクについては、制御領域に続いて、ＵＬデータバーストが配置されている。
【０００９】
そして、図４の例では、（ａ）に示した中継区間（１）ではseg0区間を使用し、中継区間（２）ではseg1区間を使用し、中継区間（３）ではseg2区間を使用している。フレームフォーマット２９，３０，３１は、それぞれ、中継区間（１），（２），（３）で用いられるフレームフォーマットである。
【００１０】
［プリアンブルの配置：図５］
図４の通信システムにおけるプリアンブルの配置について図５を用いて説明する。図５は、プリアンブルの配置を示す模式説明図である。
図５に示すように、seg0〜seg2のプリアンブルは、周波数方向に、seg0,seg1,seg2の順で配置され、各セグメントのプリアンブルは３サブキャリア間隔で配置されている。
【００１１】
［ＯＦＤＭシンボルの構成：図６］
次に、ＯＦＤＭシンボルの構成について図６を用いて説明する。図６は、ＯＦＤＭシンボルの構成を示す説明図である。
図６に示すように、ＯＦＤＭシンボルデータ３５は、ＣＰ（Cyclic Prefix；サイクリックプレフィクス）３６と、有効シンボルデータ３７とから構成されている。
ＣＰ３６は、有効シンボルデータ３７の後半の一定時間分をコピーして、先頭に挿入したものである。
【００１２】
［有効シンボル切り出し区間の設定：図７］
次に、遅延波が存在する場合の有効シンボル切り出し区間の設定例について図７を用いて説明する。図７は、遅延波が存在する場合の有効シンボル切り出し区間の設定例を示す模式説明図である。
図７に示すように、受信側においては、送信元から直接受信した直接波の他に、マルチパス等によって遅延された遅延波４０を受信することがある。
【００１３】
遅延波がある場合、遅延波における前のシンボル４１によって、直接波シンボル３８の先頭部分に符号間干渉が発生する。そのため、直接波シンボル３８から有効シンボルを切り出す有効シンボル切り出し区間４２を、符号間干渉の影響が無い位置に設定する。
【００１４】
つまり、受信側では、ＣＰ３９を含む直接波シンボルデータ３８から、有効シンボル区間４２のシンボルを切り出して、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）を行って復調する。有効シンボル切り出し区間４２は、受信ＦＦＴ窓区間とも呼ばれ、請求項の「切り出し区間」に相当する。
一般的には、遅延波の存在を考慮して、ＣＰの後半部分から受信ＦＦＴ窓区間４２が始まるように固定配置されることが多い。
【００１５】
［希望波と妨害波（ダウンリンク時）：図８］
次に、中継システムにおける希望場と妨害波について図８を用いて説明する。図８は、ダウンリンク時の希望波と妨害波の例を示す説明図である。
図８では、図４に示した中継システムの一部における希望波と妨害波の関係を示している。
図８に示すように、中継局１１からのダウンリンク（ＤＬ）送信波５１は、中継局１２のＭＳ（１）で受信され、ＢＳ（２）から中継局１３のＭＳ（２）に向けて送信される（５２）。
【００１６】
ダウンリンク時、中継局１２のＭＳ（１）では、中継局１１からのＤＬ送信波５１が希望波（Ｄ波）であり、ＢＳ（２）からＭＳ（２）へのＤＬ送信波５２は、背中合わせで接続されるＭＳ（１）に回り込み、ＭＳ（１）において妨害波（Ｕ波）５３となる。
中継局１３においても同様に、ＢＳ（３）からのＤＬ送信波が、ＭＳ（２）における妨害波となる。
【００１７】
［希望波と妨害波（アップリンク時）：図９］
次に、アップリンク時の希望波と妨害波について図９を用いて説明する。図９は、アップリンク時の希望波と妨害波の例を示す説明図である。
図９に示すように、アップリンク時、中継局１２のＢＳ２は、中継局１３のＭＳ（２）からのＵＬ送信波６１を希望波として受信する。
中継局１２のＭＳ（１）から中継局１１へのＵＬ送信波６２は、ＢＳ（２）に回り込んで妨害波６３となる。
【００１８】
図８及び図９に示した回りこみ波は、同一中継局で背中合わせに設置された局間での送受信となるため、送受信局が極めて近接しており、隣接する中継局から送信される希望波よりも短時間で到達する。
【００１９】
［先行波に対する有効シンボル切り出し区間の設定：図１０］
次に、希望波に先行する妨害波がある場合の有効シンボル切り出し区間の設定例について図１０を用いて説明する。図１０は、先行波に対する有効シンボル切り出し区間の設定例を示す説明図である。
図１０に示すように、希望波６６よりも妨害波６７の到来が先行するため、妨害波の次シンボル６８のＣＰが希望波シンボル６６の後尾部に影響して、符号間干渉が発生する。
そこで、有効シンボル切り出し区間６９の位置を、妨害波６７の次シンボルにかからない位置まで前方に移動する。
これにより、希望波に先行する妨害波６７の次シンボルによる干渉を防ぐことができるものである。
【００２０】
しかし、図１０の位置に有効シンボル切り出し区間を設定すると、図７に示したように、遅延波がある場合には、その影響を受けてしまうことになる。
つまり、遅延波があるために希望波受信レベル／妨害波受信レベル（Ｄ／Ｕ）の値が小さい場合には受信品質が劣化しやすい。
【００２１】
［関連技術］
尚、ＯＦＤＭ中継装置に関する技術としては、特開２００９−００５２２７号公報「中継装置」（株式会社日立国際電気、特許文献１）がある。
特許文献１には、受信したＯＦＤＭ信号を同じ周波数で再送信する場合に、所望波入力信号平均電力値と干渉波信号平均電力値に基づいてＤ／Ｕ値を算出し、算出したＤ／Ｕ値を中継装置に表示又は外部装置へ出力することや、Ｄ／Ｕ値に基づいて中継装置の系統切り替えの可否を表示又は外部装置へ出力することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】特開２００９−００５２２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
しかしながら、従来のセグメント方式によるＯＦＤＭ中継装置では、送信回りこみ波による受信品質が劣化するという問題点があり、特に、希望波受信レベル／妨害波受信レベル（Ｄ／Ｕ）の値が小さい場合に、受信品質が劣化しやすいという問題点があった。
【００２４】
尚、特許文献１には、中継装置が、Ｄ／Ｕ値の大小によって、有効シンボル切り出し区間の位置や、妨害波の送信タイミングを変えて設定することは記載されていない。
【００２５】
本発明は、上記実状に鑑みて為されたもので、Ｄ／Ｕ値に応じて、有効シンボル切り出し区間の位置及び妨害波の送信タイミングを最適化して、回り込み送信波による受信品質の劣化を防ぐことができるＯＦＤＭ中継装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、直交周波数分割多重で変調されたＯＦＤＭシンボルを、チャネル帯域を複数のセグメントに分割したセグメント方式で送受信し、希望波と自局の回り込み送信波である妨害波とを受信するＯＦＤＭ中継装置であって、希望波の受信電力レベルと妨害波の受信電力レベルの比であるＤ／Ｕ値を特定の基準値と比較し、受信信号に基づいて希望波と妨害波のプリアンブル位置の差分を算出し、Ｄ／Ｕ値が基準値より大きい場合には、妨害波の送信タイミングを希望波の送信タイミングに同期させると共に、復調する希望波のシンボルを切り出す切り出し区間の開始位置を、ＯＦＤＭシンボルの有効シンボルの先頭より差分だけ前に移動した位置に設定し、Ｄ／Ｕ値が基準値以下の場合には、妨害波の送信タイミングを希望波の受信タイミングに同期させると共に、切り出し区間の開始位置を、有効シンボルの直前に設定することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、直交周波数分割多重で変調されたＯＦＤＭシンボルを、チャネル帯域を複数のセグメントに分割したセグメント方式で送受信し、希望波と自局の回り込み送信波である妨害波とを受信するＯＦＤＭ中継装置であって、希望波の受信電力レベルと妨害波の受信電力レベルの比であるＤ／Ｕ値を特定の基準値と比較し、受信信号に基づいて希望波と妨害波のプリアンブル位置の差分を算出し、Ｄ／Ｕ値が基準値より大きい場合には、妨害波の送信タイミングを希望波の送信タイミングに同期させると共に、復調する希望波のシンボルを切り出す切り出し区間の開始位置を、ＯＦＤＭシンボルの有効シンボルの先頭より差分だけ前に移動した位置に設定し、Ｄ／Ｕ値が基準値以下の場合には、妨害波の送信タイミングを希望波の受信タイミングに同期させると共に、切り出し区間の開始位置を、有効シンボルの直前に設定するＯＦＤＭ中継装置としているので、Ｄ／Ｕ値が大きい場合には、妨害波を先行させて切り出し区間を先行波の影響を受けない位置とし、Ｄ／Ｕ値が小さい場合には、妨害波が先行しないようにして切り出し区間を遅延波の影響を受けない位置とすることにより、いずれの場合にも回り込み送信波の影響を低減して、希望波の受信品質を向上させることができ、更に、Ｄ／Ｕ値が大きい場合には、中継による遅延時間を小さくすることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態に係るＯＦＤＭ中継装置におけるＤ／Ｕ値が基準値より大きい場合の妨害波送信タイミング設定例を示す模式説明図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るＯＦＤＭ中継装置におけるＤ／Ｕ値が基準値以下の場合の妨害波送信タイミング設定例を示す模式説明図である。
【図３】本中継装置の受信処理部の構成ブロック図である。
【図４】（ａ）は、セグメント方式を用いて３段中継方式を行う中継システムの一例を示す概略説明図であり、（ｂ）は、各セグメントのフレームフォーマットを示す説明図である。
【図５】プリアンブルの配置を示す模式説明図である。
【図６】ＯＦＤＭシンボルの構成を示す説明図である。
【図７】遅延波が存在する場合の有効シンボル切り出し区間の設定例を示す模式説明図である。
【図８】ダウンリンク時の希望波と妨害波の例を示す説明図である。
【図９】アップリンク時の希望波と妨害波の例を示す説明図である。
【図１０】先行波に対する有効シンボル切り出し区間の設定例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［実施の形態の概要］
本発明の実施の形態に係るＯＦＤＭ中継装置は、セグメント方式を用い、移動局機能を備えた無線部と基地局機能を備えた無線部とを備えた中継装置であり、中継装置におけるＤ／Ｕ値が大きい場合には、妨害波の送信タイミングを希望波の送信タイミングに合わせ、有効シンボル切り出し区間を先行波対応の位置とし、Ｄ／Ｕ値が小さい場合には、妨害波の送信タイミングを希望波の受信タイミングに合わせ、有効シンボル切り出し区間を遅延波対応の位置として設定するものであり、いずれの場合も回り込み送信波の影響を低減して受信品質を向上させることができ、また、Ｄ／Ｕ値が大きい場合には、中継による遅延時間を小さくすることができるものである。
【００３０】
［中継局におけるＤ／Ｕ値］
本発明の実施の形態に係る中継装置（本中継装置）について具体的に説明する前に、中継局のＤ／Ｕ値について説明する。
中継局におけるＤ／Ｕ値は、アンテナ配置や隣接する中継局との離隔距離等によって決定されるものである。
本中継装置を用いた中継システムでは、予め各中継装置のＤ／Ｕ値を求めて、基準値と比較して、Ｄ／Ｕ値が基準値より大きいか、基準値以下かを記憶しておく。
そして、中継装置毎に、基準値に対するＤ／Ｕ値の大小に応じた処理を行って、妨害波の送信タイミングと有効シンボル切り出し区間の位置を設定するようにしている。
【００３１】
［実施の形態における妨害波送信タイミング：図１，図２］
まず、本発明の実施の形態に係るＯＦＤＭ中継装置（本中継装置）における妨害波送信タイミングの設定及び有効シンボル切り出し区間の設定の概要について図１、図２を用いて説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るＯＦＤＭ中継装置におけるＤ／Ｕ値が基準値より大きい場合の妨害波送信タイミング設定例を示す模式説明図であり、図２は、Ｄ／Ｕ値が基準値以下の場合の妨害波送信タイミング設定例を示す模式説明図である。
【００３２】
本中継装置は、例えば、図４に示した中継システムにおいて中継局として用いられ、ＭＳとＢＳとを両方備えた中継装置である。
また、本中継装置には、ＭＳ，ＢＳの他に中継装置全体の制御を行う制御部が設けられている。制御部は、基準値及びＤ／Ｕ値を記憶し、当該基準値とＤ／Ｕ値の比較処理を行う処理部と、当該基準値と当該Ｄ／Ｕ値とを比較した比較結果（基準値に対する大小）を記憶する記憶部とを備えている。
【００３３】
図１、図２では、本中継装置を用いた中継システムの一部を示しており、当該中継システム中継局１１０と、中継局１２０と、中継局１３０とを備えている。
中継局１１０は、ＢＳ（１）を備え、中継局１２０は、ＭＳ（１）とＢＳ（２）とを備え、中継局１３０は、ＭＳ（２）とＢＳ（３）とを備えている。
そして、本中継装置は、中継局１２０、中継局１３０として用いられるものである。
【００３４】
［Ｄ／Ｕ値が基準値より大きい場合：図１］
まず、Ｄ／Ｕ値が基準値より大きい場合（「Ｄ／Ｕ値が大きい場合」とする）について図１を用いて説明する。
Ｄ／Ｕ値が大きい場合は、希望波の受信レベルが妨害波に比べて十分大きく、妨害波のほとんどは回り込み送信波であると考えられ、遅延波の影響は小さい。
そこで、図１に示すように、回り込み波がある中継局１２０におけるＤ／Ｕ値が大きい場合、中継局１２０は、妨害波となる送信波を希望波と同じタイミングで送信すると共に、希望波に先行する妨害波による干渉を防ぐよう、有効シンボル切り出し区間の位置を前に移動するようにしている。
【００３５】
［ダウンリンク：図１］
Ｄ／Ｕ値が大きい場合のダウンリンク時の送信タイミング及び有効シンボル切り出し区間の設定について具体的に説明する。
図１の左側に示すように、ダウンリンク時には、中継局１１０のＢＳ（１）がＤＬ信号（希望波）を送信するタイミング７１に合わせて、中継局１２０のＢＳ（２）で、中継局１３０のＭＳ（２）に対してＤＬ信号（妨害波）を送信するよう、ＢＳ（２）の送信タイミング７３を設定する。
【００３６】
図１のシステムでは、中継局間の距離を１０ｋｍとしており、中継局１２０のＭＳ（１）は、１０ｋｍ分の伝搬に要する時間経過後にＢＳ（１）からの希望波を受信する（７２）。
一方、ＢＳ（２）は極めて近い位置にあるため、中継局１２０のＭＳ（１）では、希望波の受信タイミング７２よりも早くＢＳ（２）からのＤＬ信号を妨害波として受信する。
【００３７】
そのため、図１０に示したように、希望波シンボルデータの後尾部において先行する妨害波の影響を受けることになる。
そこで、中継局１２０では、有効シンボル切り出し区間を、先行波に対応して前にずらした位置とする。
妨害波の送信タイミング及び有効シンボル切り出し区間の位置決定の処理については、後述する。
【００３８】
［アップリンク：図１］
次に、アップリンク時について具体的に説明する。
図１の右側に示すように、アップリンク時には、中継局１３０のＭＳ（２）がＵＬ信号（希望波）を送信するタイミング８８に合わせて、中継局１２０のＭＳ（１）が、中継局１１０のＢＳ（１）に向けてＵＬ信号（妨害波）を送信する（７６）。
中継局１２０のＢＳ（２）では、中継局１３０のＭＳ（２）からの希望波を受信する前に、自局のＭＳ（１）からのＵＬ信号を妨害波として先に受信する。
そこで、中継局１２０では、先行する妨害波の影響を無くすように、有効シンボル切り出し区間を、図１０に示したように、先行波に対応して前にずらした位置とする。
【００３９】
このように、Ｄ／Ｕ値が基準値よりも大きい場合には、遅延波の影響を考慮せずに、回り込み送信波の送信タイミングを希望波の送信タイミングに合わせると共に、有効シンボル切り出し区間を先行波に対応して前にずらしているので、回り込み送信波による影響を低減し、良好な受信品質が得られるものである。
【００４０】
更に、Ｄ／Ｕ値が大きい場合には、妨害波の送信タイミングを希望波の送信タイミングに合わせるようにしているので、中継が多段になっても中継による遅延が少なくて済み、迅速な通信を実現することができるものである。
【００４１】
［Ｄ／Ｕ値が基準値以下の場合：図２］
次に、Ｄ／Ｕ値が基準値以下（「Ｄ／Ｕ値が小さい場合」とする）の場合について図２を用いて説明する。
Ｄ／Ｕ値が小さい場合には、回り込み送信波のほかにも多くの妨害波があるため、遅延波の影響が無視できない。
そこで、図２に示すように、回り込み波がある中継局１２０のＤ／Ｕ値が小さい場合、中継局１２０は、妨害波となる回り込み送信波が希望波に先行しないように送信タイミングを設定すると共に、遅延波による干渉を防ぐよう、有効シンボル切り出し区間の位置をＣＰの後半、つまり有効シンボルの直前に設定するようにしている。
【００４２】
［ダウンリンク時：図２］
Ｄ／Ｕ値が小さい場合のダウンリンク時の送信タイミング及び有効シンボル切り出し区間の設定について具体的に説明する。
図２の左側に示すように、Ｄ／Ｕ値が小さい場合には、妨害波となる送信波を希望波の受信タイミングと同じタイミングで送信する。
具体的には、中継局１２０のＢＳ（２）では、中継局１１０のＢＳ（１）からの希望波を中継局１２０のＭＳ（１）が受信するタイミング８２に合わせて、中継局１３０のＭＳ（２）へのＤＬ信号を送信する（８３）。
【００４３】
これにより、ＭＳ（１）において、希望波を受信する（７２）より早く回り込みによる妨害波を受信することは無くなる。
そこで、中継局１２０では、遅延波による干渉の影響を無くすように、図７に示したように、有効シンボル切り出し区間の開始位置をＣＰの後半に設定する。
【００４４】
［アップリンク時：図２］
図２の右側に示すように、アップリンク時には、中継局１２０のＭＳ（１）では、中継局１３０のＭＳ（２）から送信された希望波（８８）を中継局１２０のＢＳ（２）が受信するタイミング８７に合わせて、中継局１１０のＢＳ（１）に向けてＵＬ信号（妨害波）を送信する（８６）。
そして、中継局１２０は、有効シンボル切り出し区間をＣＰ後半から開始する位置に設定する。
【００４５】
すなわち、Ｄ／Ｕ値が基準値以下の場合には、回り込み送信波を他の妨害波（遅延波）に合わせるよう送信タイミングを設定し、遅延波の影響を防ぐ有効シンボル切り出し区間位置とすることで、受信品質を良好にすることができるものである。
【００４６】
［本中継装置の受信処理部の構成：図３］
次に、本中継装置の受信処理部の構成及び動作について図３を用いて説明する。図３は、本中継装置の受信処理部の構成ブロック図である。
受信処理部は、無線部であるＭＳ及びＢＳに接続し、受信信号に基づいて妨害波の送信タイミングの決定及び有効シンボル切り出し区間の位置決定を行うものであり、上述した制御部内に設けられている。
また、図３では、希望波をseg0にデータ配置し、妨害波をseg1にデータ配置する場合の構成を示している。
【００４７】
図３に示すように、受信処理部２は、seg0プリアンブル位置検出部３と、seg1プリアンブル位置検出部４と、プリアンブル位置差分算出部５と、ＤＬ／ＵＬタイミング生成部９と、受信ＦＦＴ窓処理部６と、ＦＦＴ部７と、seg0データ抜き出し部８とを備えており、ＭＳ及びＢＳからの受信データ１を入力して、処理を行う。
【００４８】
［seg0プリアンブル位置検出部３］
seg0プリアンブル位置検出部３は、seg0のプリアンブル位置を検出する。具体的には、seg0プリアンブル位置検出部３は、受信データ１と、既知であるseg0のプリアンブルパターンの相関演算を行い、希望波のプリアンブル位置を検出して、プリアンブル位置差分算出部５に出力する。
【００４９】
［seg1プリアンブル位置検出部４］
また、seg1プリアンブル位置検出部４は、受信データ１と、既知であるseg1のプリアンブルパターンの相関演算を行い、妨害波のプリアンブル位置を検出して、プリアンブル位置差分算出部５に出力する。
【００５０】
［プリアンブル位置差分算出部５］
プリアンブル位置差分算出部５は、seg0プリアンブル位置検出部３からの希望波のプリアンブル位置と、seg1プリアンブル位置検出部４からの妨害波のプリアンブル位置とに基づいて、希望波と妨害波のプリアンブル位置の差分を算出し、受信ＦＦＴ窓処理部６と、ＤＬ／ＵＬタイミング生成部９とに出力する。
【００５１】
希望波と妨害波のプリアンブル位置の差分は、図１の場合、ダウンリンクでは、中継局１２０のＭＳ１の受信サブバースト７２と、ＢＳ２の送信サブバースト７３とのタイミング差であり、アップリンクでは、ＭＳ１の送信サブバースト７６と、ＢＳ２の受信サブバースト７７のタイミング差である。
【００５２】
［ＤＬ／ＵＬタイミング生成部９］
ＤＬ／ＵＬタイミング生成部９は、この希望波と妨害波のプリアンブル位置差分に基づいて、ダウンリンクとアップリンクの両方について、妨害波の最適な送信タイミングを決定する。
ＤＬ／ＵＬタイミング生成部９には、予め当該中継局におけるＤ／Ｕ値が基準値より大きいか基準値以下であるかが設定されており、Ｄ／Ｕ値が基準値より大きい場合と基準値以下の場合とでは、異なる処理で送信タイミングを決定する。
【００５３】
具体的には、Ｄ／Ｕ値が基準値より大きい場合、ダウンリンクでは、妨害波となるＢＳ（２）の送信サブバーストのタイミングを希望波であるＢＳ（１）の送信サブバーストのタイミングに合わせ、アップリンクでは、ＭＳ（１）の送信サブバーストのタイミングをＭＳ（２）の送信サブバーストのタイミングに合わせる。
【００５４】
ＢＳ（１）からのダウンリンク信号には、制御フレームに送信タイミング情報が含まれており、Ｄ／Ｕ値が大きい場合、ＤＬ／ＵＬタイミング生成部９は、ダウンリンクについてＢＳ（２）の送信タイミングをＢＳ（１）からの希望波の送信タイミング情報に一致させるよう制御する。
同様に、ＭＳ（２）からのアップリンク信号にも、制御フレームに送信タイミング情報が含まれており、ＤＬ／ＵＬタイミング生成部９は、アップリンクについてＭＳ（１）の送信タイミングをＭＳ（２）からの希望波の送信タイミング情報に一致させるよう制御する。
【００５５】
また、Ｄ／Ｕ値が基準値以下の場合、ダウンリンクでは、妨害波となるＢＳ（２）の送信サブバーストのタイミングをＭＳ（１）における希望波の受信サブバーストのタイミングに合わせ、アップリンクでは、ＭＳ（１）の妨害波の送信サブバーストのタイミングをＢＳ（２）における希望波の受信サブバーストのタイミングに合わせる。
【００５６】
Ｄ／Ｕ値が基準値以下の場合には、ＤＬ／ＵＬタイミング生成部９は、プリアンブル位置差分算出部５からのプリアンブル位置差分に基づいて、妨害波の送信タイミングを当該位置差分に基づいて補正して、希望波の受信タイミングに一致させる。
【００５７】
つまり、ＤＬ／ＵＬタイミング生成部９は、ダウンリンクについて、ＢＳ（２）の送信バーストのタイミングをプリアンブル位置差分だけ遅延させ又は早めて、ＭＳ（１）での希望波の受信バーストのタイミングに一致させるよう制御する。
同様に、ＤＬ／ＵＬタイミング生成部９は、アップリンクについて、ＭＳ（１）の送信バーストのタイミングをプリアンブル位置差分だけ遅延させ又は早めて、ＢＳ２での希望波の受信バーストのタイミングに一致させるよう制御する。
【００５８】
［受信ＦＦＴ窓処理部６］
受信ＦＦＴ窓処理部６は、Ｄ／Ｕ値及びプリアンブル位置の差分に基づいて、有効シンボル切り出し区間の位置を決定し、ＣＰ除去、有効データ切り出しを行ってＦＦＴ部７に出力する。
受信ＦＦＴ窓処理部６には、予め遅延波を考慮した場合の受信ＦＦＴ窓区間の位置、すなわち、ＣＰの後半から開始される位置がデフォルトとして設定されている。
【００５９】
また、受信ＦＦＴ窓処理部６には、当該中継装置におけるＤ／Ｕ値の大小が設定されており、Ｄ／Ｕ値が大きい場合と小さい場合とでは、有効シンボル切り出し区間を異なる位置に設定する。
具体的には、Ｄ／Ｕ値が大きい場合、受信ＦＦＴ窓処理部６は、プリアンブル位置差分算出部５からのプリアンブル位置差分に基づいて、有効シンボルの先頭よりも当該差分だけ前方に有効シンボル切り出し区間を設定し、当該区間の有効シンボルを切り出す。
これにより、先行する回り込み妨害波の影響を受けるシンボル後尾部を切り出さないため、良好な受信品質を得ることができるものである。
【００６０】
Ｄ／Ｕ値が小さい場合、受信ＦＦＴ窓処理部６は、デフォルトの有効シンボル切り出し区間を設定し、当該区間の有効シンボルを切り出す。これにより、遅延波の影響を受けるシンボル先頭部分を切り出さず、受信品質を向上させることができるものである。
【００６１】
［ＦＦＴ部７］
ＦＦＴ部７は、受信ＦＦＴ窓処理部６で切り出された有効シンボルについて、高速フーリエ変換処理を行って、位相と振幅のデータを求める。
【００６２】
［seg0データ抜き出し部８］
seg0データ抜き出し部は、周波数領域のデータからseg0領域のシンボルのみを抜き出して、サブキャリア毎にシンボル判定を行って、希望波の受信データを得る。
【００６３】
［実施の形態の効果］
本発明の実施の形態に係るＯＦＤＭ中継装置によれば、ＭＳとＢＳとを備え、セグメント方式を用いて無線通信を行う中継装置であって、予め当該中継装置におけるＤ／Ｕ値が基準値より大きい（Ｄ／Ｕ値が大きい）か、基準値以下である（Ｄ／Ｕ値が小さい）かを記憶しておき、受信時に、希望波と妨害波のプリアンブル位置から両者の差分を求め、Ｄ／Ｕ値が基準値より大きい場合には、妨害波の送信タイミングを希望波の送信タイミングに同期させ、有効シンボル切り出し区間を、希望波に先行する先行波の影響を受けないよう、有効シンボルの先頭より当該差分だけ前に移動した位置に設定し、Ｄ／Ｕ値が小さい場合には、妨害波の送信タイミングを受信波の受信タイミングに同期させ、有効シンボル切り出し区間を、遅延波の影響を受けないようＣＰの後半から開始される位置に設定するようにしているので、Ｄ／Ｕ値が大きい場合には、妨害波を先行させ、先行波の影響を防ぎ、Ｄ／Ｕ値が小さい場合には、妨害波が先行しないようにして、遅延波の影響を防ぐことにより、Ｄ／Ｕ値が大きくても小さくても回り込み送信波の影響を低減して希望波の受信品質を向上させることができ、更に、Ｄ／Ｕ値が大きい場合には、中継による遅延時間を小さくすることができる効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、自局の送信波による回り込みの影響を低減し、受信品質を向上させることができるＯＦＤＭ中継装置に適している。
【符号の説明】
【００６５】
１...受信データ、 ２...受信処理部、 ３...seg0プリアンブル位置検出部、 ４...seg1プリアンブル位置検出部、 ５...プリアンブル位置差分算出部、 ６...受信ＦＦＴ窓処理部、 ＦＦＴ部、 ８...seg0データ抜き出し部、 ９...ＤＬ／ＵＬタイミング生成部、 １０，１５...基地局、 １２，１３，１４...中継局、 ２９，３０，３１...フレームフォーマット、 ３２，３３，３４...プリアンブル、 ３５...ＯＦＤＭシンボルデータ、 ３６，３９...ＣＰ、 ３７...有効シンボルデータ、 ３８...直接波シンボルデータ、 ４０...遅延波シンボルデータ、 ４１...遅延波における前シンボル、 ４２...有効シンボル切り出し区間、 ５１，５２...希望波、 ５３...妨害波、 ６１，６２...希望波、 ６３...妨害波、 ７１，７３，８１，８３...ＤＬ送信サブバースト、 ７２，７４，８２，８４...ＤＬ受信サブバースト、 ７５，７７，８５，８７...ＵＬ受信サブバースト、 ７６，７８，８６，８８...ＵＬ送信サブバースト、 １１０，１２０，１３０...中継局
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing；直交周波数多重）信号の送受信を行う無線通信システムで用いられるＯＦＤＭ中継装置に係り、特に、自局の送信波による回り込みの影響を低減し、受信品質を向上させることができるＯＦＤＭ中継装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
［先行技術の説明］
ＯＦＤＭを用いた無線通信システムには、一つのチャネル帯域を複数のセグメントに分割して、周波数の有効利用を図るセグメント方式がある。また、複数の中継局を介して基地局間の通信を中継する中継システムがある。
【０００３】
［中継システム：図４］
セグメント方式を用いた中継システムについて図４を用いて説明する。図４（ａ）は、セグメント方式を用いて３段中継方式を行う中継システムの一例を示す概略説明図であり、（ｂ）は、各セグメントのフレームフォーマットを示す説明図である。
［中継システムの構成：図４（ａ）］
図４（ａ）に示す中継システムは、基地局１０と、中継局１１と、中継局１２と、中継局１３と、中継装置１４と、基地局１５とを備えている。
そして、基地局１０と基地局１５との通信を、中継局１１と、中継局１２と、中継局１３と、中継装置１４とを用いて中継するものである。
【０００４】
基地局１０及び１５は、ＯＦＤＭを用いた無線通信システムの基地局であり、他の中継局や移動局と接続する場合もあるが、ここでは省略する。
中継局１１は、基地局１０に有線で接続され、ＢＳ（１）を備えており、当該システムの基準となっている。ＢＳは、基地局機能を備えた無線部であり、ＭＳに対する無線送受信を行う。
【０００５】
中継局１２は、ＢＳ（１）と無線通信を行うＭＳ（１）と、ＢＳ（２）とを備えている。ＭＳは、移動局機能を備えた無線部であり、ＢＳに対する無線送受信を行うものである。
同様に、中継局１３は、ＢＳ（２）と無線通信を行うＭＳ（２）と、ＢＳ（３）とを備えている。
中継装置１４は、ＢＳ（３）と無線通信を行うＭＳ（３）を備え、有線により基地局１５に接続されている。
【０００６】
そして、中継局１１と中継局１２との間が無線中継を行う中継区間（１）であり、中継局１２と中継局１３との間が中継区間（２）であり、中継局１３と中継装置１４との間が中継区間（３）となっている。
ここでは、基地局１０から基地局１５への通信方向を下り、基地局１５から基地局１０への通信方向を上りとしている。
【０００７】
［各セグメントのフレームフォーマット：図４（ｂ）］
図４（ｂ）では、プリアンブル以外の全ての領域がセグメント化されている場合を示しており、チャネル帯域を３つのセグメント（seg0,seg1,seg2）に分割している。
プリアンブルは、seg0プリアンブル、seg1プリアンブル、seg2プリアンブルの順に周波数方向に各セグメントで３サブキャリア間隔に配置している。
【０００８】
図４（ｂ）に示すように、セグメント方式では、各セグメントに、ＦＣＨ（Frame Control Header；フレーム制御ヘッダ）、ＤＬ／ＵＬ ＭＡＰ（Down link/ Up link Mapping message：下りリンク／上りリンクＭＡＰ情報）が配置されているので、セグメント毎に独立した制御が可能となる。ＦＣＨ，ＤＬ／ＵＬ ＭＡＰ情報に続いてＤＬデータバーストが配置される。
また、上りリンクについては、制御領域に続いて、ＵＬデータバーストが配置されている。
【０００９】
そして、図４の例では、（ａ）に示した中継区間（１）ではseg0区間を使用し、中継区間（２）ではseg1区間を使用し、中継区間（３）ではseg2区間を使用している。フレームフォーマット２９，３０，３１は、それぞれ、中継区間（１），（２），（３）で用いられるフレームフォーマットである。
【００１０】
［プリアンブルの配置：図５］
図４の通信システムにおけるプリアンブルの配置について図５を用いて説明する。図５は、プリアンブルの配置を示す模式説明図である。
図５に示すように、seg0〜seg2のプリアンブルは、周波数方向に、seg0,seg1,seg2の順で配置され、各セグメントのプリアンブルは３サブキャリア間隔で配置されている。
【００１１】
［ＯＦＤＭシンボルの構成：図６］
次に、ＯＦＤＭシンボルの構成について図６を用いて説明する。図６は、ＯＦＤＭシンボルの構成を示す説明図である。
図６に示すように、ＯＦＤＭシンボルデータ３５は、ＣＰ（Cyclic Prefix；サイクリックプレフィクス）３６と、有効シンボルデータ３７とから構成されている。
ＣＰ３６は、有効シンボルデータ３７の後半の一定時間分をコピーして、先頭に挿入したものである。
【００１２】
［有効シンボル切り出し区間の設定：図７］
次に、遅延波が存在する場合の有効シンボル切り出し区間の設定例について図７を用いて説明する。図７は、遅延波が存在する場合の有効シンボル切り出し区間の設定例を示す模式説明図である。
図７に示すように、受信側においては、送信元から直接受信した直接波の他に、マルチパス等によって遅延された遅延波４０を受信することがある。
【００１３】
遅延波がある場合、遅延波における前のシンボル４１によって、直接波シンボル３８の先頭部分に符号間干渉が発生する。そのため、直接波シンボル３８から有効シンボルを切り出す有効シンボル切り出し区間４２を、符号間干渉の影響が無い位置に設定する。
【００１４】
つまり、受信側では、ＣＰ３９を含む直接波シンボルデータ３８から、有効シンボル区間４２のシンボルを切り出して、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）を行って復調する。有効シンボル切り出し区間４２は、受信ＦＦＴ窓区間とも呼ばれ、請求項の「切り出し区間」に相当する。
一般的には、遅延波の存在を考慮して、ＣＰの後半部分から受信ＦＦＴ窓区間４２が始まるように固定配置されることが多い。
【００１５】
［希望波と妨害波（ダウンリンク時）：図８］
次に、中継システムにおける希望場と妨害波について図８を用いて説明する。図８は、ダウンリンク時の希望波と妨害波の例を示す説明図である。
図８では、図４に示した中継システムの一部における希望波と妨害波の関係を示している。
図８に示すように、中継局１１からのダウンリンク（ＤＬ）送信波５１は、中継局１２のＭＳ（１）で受信され、ＢＳ（２）から中継局１３のＭＳ（２）に向けて送信される（５２）。
【００１６】
ダウンリンク時、中継局１２のＭＳ（１）では、中継局１１からのＤＬ送信波５１が希望波（Ｄ波）であり、ＢＳ（２）からＭＳ（２）へのＤＬ送信波５２は、背中合わせで接続されるＭＳ（１）に回り込み、ＭＳ（１）において妨害波（Ｕ波）５３となる。
中継局１３においても同様に、ＢＳ（３）からのＤＬ送信波が、ＭＳ（２）における妨害波となる。
【００１７】
［希望波と妨害波（アップリンク時）：図９］
次に、アップリンク時の希望波と妨害波について図９を用いて説明する。図９は、アップリンク時の希望波と妨害波の例を示す説明図である。
図９に示すように、アップリンク時、中継局１２のＢＳ２は、中継局１３のＭＳ（２）からのＵＬ送信波６１を希望波として受信する。
中継局１２のＭＳ（１）から中継局１１へのＵＬ送信波６２は、ＢＳ（２）に回り込んで妨害波６３となる。
【００１８】
図８及び図９に示した回りこみ波は、同一中継局で背中合わせに設置された局間での送受信となるため、送受信局が極めて近接しており、隣接する中継局から送信される希望波よりも短時間で到達する。
【００１９】
［先行波に対する有効シンボル切り出し区間の設定：図１０］
次に、希望波に先行する妨害波がある場合の有効シンボル切り出し区間の設定例について図１０を用いて説明する。図１０は、先行波に対する有効シンボル切り出し区間の設定例を示す説明図である。
図１０に示すように、希望波６６よりも妨害波６７の到来が先行するため、妨害波の次シンボル６８のＣＰが希望波シンボル６６の後尾部に影響して、符号間干渉が発生する。
そこで、有効シンボル切り出し区間６９の位置を、妨害波６７の次シンボルにかからない位置まで前方に移動する。
これにより、希望波に先行する妨害波６７の次シンボルによる干渉を防ぐことができるものである。
【００２０】
しかし、図１０の位置に有効シンボル切り出し区間を設定すると、図７に示したように、遅延波がある場合には、その影響を受けてしまうことになる。
つまり、遅延波があるために希望波受信レベル／妨害波受信レベル（Ｄ／Ｕ）の値が小さい場合には受信品質が劣化しやすい。
【００２１】
［関連技術］
尚、ＯＦＤＭ中継装置に関する技術としては、特開２００９−００５２２７号公報「中継装置」（株式会社日立国際電気、特許文献１）がある。
特許文献１には、受信したＯＦＤＭ信号を同じ周波数で再送信する場合に、所望波入力信号平均電力値と干渉波信号平均電力値に基づいてＤ／Ｕ値を算出し、算出したＤ／Ｕ値を中継装置に表示又は外部装置へ出力することや、Ｄ／Ｕ値に基づいて中継装置の系統切り替えの可否を表示又は外部装置へ出力することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】特開２００９−００５２２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
しかしながら、従来のセグメント方式によるＯＦＤＭ中継装置では、送信回りこみ波による受信品質が劣化するという問題点があり、特に、希望波受信レベル／妨害波受信レベル（Ｄ／Ｕ）の値が小さい場合に、受信品質が劣化しやすいという問題点があった。
【００２４】
尚、特許文献１には、中継装置が、Ｄ／Ｕ値の大小によって、有効シンボル切り出し区間の位置や、妨害波の送信タイミングを変えて設定することは記載されていない。
【００２５】
本発明は、上記実状に鑑みて為されたもので、Ｄ／Ｕ値に応じて、有効シンボル切り出し区間の位置及び妨害波の送信タイミングを最適化して、回り込み送信波による受信品質の劣化を防ぐことができるＯＦＤＭ中継装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、直交周波数分割多重で変調されたＯＦＤＭシンボルを、チャネル帯域を複数のセグメントに分割したセグメント方式で送受信し、希望波と自局の回り込み送信波である妨害波とを受信するＯＦＤＭ中継装置であって、希望波の受信電力レベルと妨害波の受信電力レベルの比であるＤ／Ｕ値を特定の基準値と比較し、受信信号に基づいて希望波と妨害波のプリアンブル位置の差分を算出し、Ｄ／Ｕ値が基準値より大きい場合には、妨害波の送信タイミングを希望波の送信タイミングに同期させると共に、復調する希望波のシンボルを切り出す切り出し区間の開始位置を、ＯＦＤＭシンボルの有効シンボルの先頭より差分だけ前に移動した位置に設定し、Ｄ／Ｕ値が基準値以下の場合には、妨害波の送信タイミングを希望波の受信タイミングに同期させると共に、切り出し区間の開始位置を、有効シンボルの直前に設定することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、直交周波数分割多重で変調されたＯＦＤＭシンボルを、チャネル帯域を複数のセグメントに分割したセグメント方式で送受信し、希望波と自局の回り込み送信波である妨害波とを受信するＯＦＤＭ中継装置であって、希望波の受信電力レベルと妨害波の受信電力レベルの比であるＤ／Ｕ値を特定の基準値と比較し、受信信号に基づいて希望波と妨害波のプリアンブル位置の差分を算出し、Ｄ／Ｕ値が基準値より大きい場合には、妨害波の送信タイミングを希望波の送信タイミングに同期させると共に、復調する希望波のシンボルを切り出す切り出し区間の開始位置を、ＯＦＤＭシンボルの有効シンボルの先頭より差分だけ前に移動した位置に設定し、Ｄ／Ｕ値が基準値以下の場合には、妨害波の送信タイミングを希望波の受信タイミングに同期させると共に、切り出し区間の開始位置を、有効シンボルの直前に設定するＯＦＤＭ中継装置としているので、Ｄ／Ｕ値が大きい場合には、妨害波を先行させて切り出し区間を先行波の影響を受けない位置とし、Ｄ／Ｕ値が小さい場合には、妨害波が先行しないようにして切り出し区間を遅延波の影響を受けない位置とすることにより、いずれの場合にも回り込み送信波の影響を低減して、希望波の受信品質を向上させることができ、更に、Ｄ／Ｕ値が大きい場合には、中継による遅延時間を小さくすることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態に係るＯＦＤＭ中継装置におけるＤ／Ｕ値が基準値より大きい場合の妨害波送信タイミング設定例を示す模式説明図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るＯＦＤＭ中継装置におけるＤ／Ｕ値が基準値以下の場合の妨害波送信タイミング設定例を示す模式説明図である。
【図３】本中継装置の受信処理部の構成ブロック図である。
【図４】（ａ）は、セグメント方式を用いて３段中継方式を行う中継システムの一例を示す概略説明図であり、（ｂ）は、各セグメントのフレームフォーマットを示す説明図である。
【図５】プリアンブルの配置を示す模式説明図である。
【図６】ＯＦＤＭシンボルの構成を示す説明図である。
【図７】遅延波が存在する場合の有効シンボル切り出し区間の設定例を示す模式説明図である。
【図８】ダウンリンク時の希望波と妨害波の例を示す説明図である。
【図９】アップリンク時の希望波と妨害波の例を示す説明図である。
【図１０】先行波に対する有効シンボル切り出し区間の設定例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［実施の形態の概要］
本発明の実施の形態に係るＯＦＤＭ中継装置は、セグメント方式を用い、移動局機能を備えた無線部と基地局機能を備えた無線部とを備えた中継装置であり、中継装置におけるＤ／Ｕ値が大きい場合には、妨害波の送信タイミングを希望波の送信タイミングに合わせ、有効シンボル切り出し区間を先行波対応の位置とし、Ｄ／Ｕ値が小さい場合には、妨害波の送信タイミングを希望波の受信タイミングに合わせ、有効シンボル切り出し区間を遅延波対応の位置として設定するものであり、いずれの場合も回り込み送信波の影響を低減して受信品質を向上させることができ、また、Ｄ／Ｕ値が大きい場合には、中継による遅延時間を小さくすることができるものである。
【００３０】
［中継局におけるＤ／Ｕ値］
本発明の実施の形態に係る中継装置（本中継装置）について具体的に説明する前に、中継局のＤ／Ｕ値について説明する。
中継局におけるＤ／Ｕ値は、アンテナ配置や隣接する中継局との離隔距離等によって決定されるものである。
本中継装置を用いた中継システムでは、予め各中継装置のＤ／Ｕ値を求めて、基準値と比較して、Ｄ／Ｕ値が基準値より大きいか、基準値以下かを記憶しておく。
そして、中継装置毎に、基準値に対するＤ／Ｕ値の大小に応じた処理を行って、妨害波の送信タイミングと有効シンボル切り出し区間の位置を設定するようにしている。
【００３１】
［実施の形態における妨害波送信タイミング：図１，図２］
まず、本発明の実施の形態に係るＯＦＤＭ中継装置（本中継装置）における妨害波送信タイミングの設定及び有効シンボル切り出し区間の設定の概要について図１、図２を用いて説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るＯＦＤＭ中継装置におけるＤ／Ｕ値が基準値より大きい場合の妨害波送信タイミング設定例を示す模式説明図であり、図２は、Ｄ／Ｕ値が基準値以下の場合の妨害波送信タイミング設定例を示す模式説明図である。
【００３２】
本中継装置は、例えば、図４に示した中継システムにおいて中継局として用いられ、ＭＳとＢＳとを両方備えた中継装置である。
また、本中継装置には、ＭＳ，ＢＳの他に中継装置全体の制御を行う制御部が設けられている。制御部は、基準値及びＤ／Ｕ値を記憶し、当該基準値とＤ／Ｕ値の比較処理を行う処理部と、当該基準値と当該Ｄ／Ｕ値とを比較した比較結果（基準値に対する大小）を記憶する記憶部とを備えている。
【００３３】
図１、図２では、本中継装置を用いた中継システムの一部を示しており、当該中継システム中継局１１０と、中継局１２０と、中継局１３０とを備えている。
中継局１１０は、ＢＳ（１）を備え、中継局１２０は、ＭＳ（１）とＢＳ（２）とを備え、中継局１３０は、ＭＳ（２）とＢＳ（３）とを備えている。
そして、本中継装置は、中継局１２０、中継局１３０として用いられるものである。
【００３４】
［Ｄ／Ｕ値が基準値より大きい場合：図１］
まず、Ｄ／Ｕ値が基準値より大きい場合（「Ｄ／Ｕ値が大きい場合」とする）について図１を用いて説明する。
Ｄ／Ｕ値が大きい場合は、希望波の受信レベルが妨害波に比べて十分大きく、妨害波のほとんどは回り込み送信波であると考えられ、遅延波の影響は小さい。
そこで、図１に示すように、回り込み波がある中継局１２０におけるＤ／Ｕ値が大きい場合、中継局１２０は、妨害波となる送信波を希望波と同じタイミングで送信すると共に、希望波に先行する妨害波による干渉を防ぐよう、有効シンボル切り出し区間の位置を前に移動するようにしている。
【００３５】
［ダウンリンク：図１］
Ｄ／Ｕ値が大きい場合のダウンリンク時の送信タイミング及び有効シンボル切り出し区間の設定について具体的に説明する。
図１の左側に示すように、ダウンリンク時には、中継局１１０のＢＳ（１）がＤＬ信号（希望波）を送信するタイミング７１に合わせて、中継局１２０のＢＳ（２）で、中継局１３０のＭＳ（２）に対してＤＬ信号（妨害波）を送信するよう、ＢＳ（２）の送信タイミング７３を設定する。
【００３６】
図１のシステムでは、中継局間の距離を１０ｋｍとしており、中継局１２０のＭＳ（１）は、１０ｋｍ分の伝搬に要する時間経過後にＢＳ（１）からの希望波を受信する（７２）。
一方、ＢＳ（２）は極めて近い位置にあるため、中継局１２０のＭＳ（１）では、希望波の受信タイミング７２よりも早くＢＳ（２）からのＤＬ信号を妨害波として受信する。
【００３７】
そのため、図１０に示したように、希望波シンボルデータの後尾部において先行する妨害波の影響を受けることになる。
そこで、中継局１２０では、有効シンボル切り出し区間を、先行波に対応して前にずらした位置とする。
妨害波の送信タイミング及び有効シンボル切り出し区間の位置決定の処理については、後述する。
【００３８】
［アップリンク：図１］
次に、アップリンク時について具体的に説明する。
図１の右側に示すように、アップリンク時には、中継局１３０のＭＳ（２）がＵＬ信号（希望波）を送信するタイミング８８に合わせて、中継局１２０のＭＳ（１）が、中継局１１０のＢＳ（１）に向けてＵＬ信号（妨害波）を送信する（７６）。
中継局１２０のＢＳ（２）では、中継局１３０のＭＳ（２）からの希望波を受信する前に、自局のＭＳ（１）からのＵＬ信号を妨害波として先に受信する。
そこで、中継局１２０では、先行する妨害波の影響を無くすように、有効シンボル切り出し区間を、図１０に示したように、先行波に対応して前にずらした位置とする。
【００３９】
このように、Ｄ／Ｕ値が基準値よりも大きい場合には、遅延波の影響を考慮せずに、回り込み送信波の送信タイミングを希望波の送信タイミングに合わせると共に、有効シンボル切り出し区間を先行波に対応して前にずらしているので、回り込み送信波による影響を低減し、良好な受信品質が得られるものである。
【００４０】
更に、Ｄ／Ｕ値が大きい場合には、妨害波の送信タイミングを希望波の送信タイミングに合わせるようにしているので、中継が多段になっても中継による遅延が少なくて済み、迅速な通信を実現することができるものである。
【００４１】
［Ｄ／Ｕ値が基準値以下の場合：図２］
次に、Ｄ／Ｕ値が基準値以下（「Ｄ／Ｕ値が小さい場合」とする）の場合について図２を用いて説明する。
Ｄ／Ｕ値が小さい場合には、回り込み送信波のほかにも多くの妨害波があるため、遅延波の影響が無視できない。
そこで、図２に示すように、回り込み波がある中継局１２０のＤ／Ｕ値が小さい場合、中継局１２０は、妨害波となる回り込み送信波が希望波に先行しないように送信タイミングを設定すると共に、遅延波による干渉を防ぐよう、有効シンボル切り出し区間の位置をＣＰの後半、つまり有効シンボルの直前に設定するようにしている。
【００４２】
［ダウンリンク時：図２］
Ｄ／Ｕ値が小さい場合のダウンリンク時の送信タイミング及び有効シンボル切り出し区間の設定について具体的に説明する。
図２の左側に示すように、Ｄ／Ｕ値が小さい場合には、妨害波となる送信波を希望波の受信タイミングと同じタイミングで送信する。
具体的には、中継局１２０のＢＳ（２）では、中継局１１０のＢＳ（１）からの希望波を中継局１２０のＭＳ（１）が受信するタイミング８２に合わせて、中継局１３０のＭＳ（２）へのＤＬ信号を送信する（８３）。
【００４３】
これにより、ＭＳ（１）において、希望波を受信する（７２）より早く回り込みによる妨害波を受信することは無くなる。
そこで、中継局１２０では、遅延波による干渉の影響を無くすように、図７に示したように、有効シンボル切り出し区間の開始位置をＣＰの後半に設定する。
【００４４】
［アップリンク時：図２］
図２の右側に示すように、アップリンク時には、中継局１２０のＭＳ（１）では、中継局１３０のＭＳ（２）から送信された希望波（８８）を中継局１２０のＢＳ（２）が受信するタイミング８７に合わせて、中継局１１０のＢＳ（１）に向けてＵＬ信号（妨害波）を送信する（８６）。
そして、中継局１２０は、有効シンボル切り出し区間をＣＰ後半から開始する位置に設定する。
【００４５】
すなわち、Ｄ／Ｕ値が基準値以下の場合には、回り込み送信波を他の妨害波（遅延波）に合わせるよう送信タイミングを設定し、遅延波の影響を防ぐ有効シンボル切り出し区間位置とすることで、受信品質を良好にすることができるものである。
【００４６】
［本中継装置の受信処理部の構成：図３］
次に、本中継装置の受信処理部の構成及び動作について図３を用いて説明する。図３は、本中継装置の受信処理部の構成ブロック図である。
受信処理部は、無線部であるＭＳ及びＢＳに接続し、受信信号に基づいて妨害波の送信タイミングの決定及び有効シンボル切り出し区間の位置決定を行うものであり、上述した制御部内に設けられている。
また、図３では、希望波をseg0にデータ配置し、妨害波をseg1にデータ配置する場合の構成を示している。
【００４７】
図３に示すように、受信処理部２は、seg0プリアンブル位置検出部３と、seg1プリアンブル位置検出部４と、プリアンブル位置差分算出部５と、ＤＬ／ＵＬタイミング生成部９と、受信ＦＦＴ窓処理部６と、ＦＦＴ部７と、seg0データ抜き出し部８とを備えており、ＭＳ及びＢＳからの受信データ１を入力して、処理を行う。
【００４８】
［seg0プリアンブル位置検出部３］
seg0プリアンブル位置検出部３は、seg0のプリアンブル位置を検出する。具体的には、seg0プリアンブル位置検出部３は、受信データ１と、既知であるseg0のプリアンブルパターンの相関演算を行い、希望波のプリアンブル位置を検出して、プリアンブル位置差分算出部５に出力する。
【００４９】
［seg1プリアンブル位置検出部４］
また、seg1プリアンブル位置検出部４は、受信データ１と、既知であるseg1のプリアンブルパターンの相関演算を行い、妨害波のプリアンブル位置を検出して、プリアンブル位置差分算出部５に出力する。
【００５０】
［プリアンブル位置差分算出部５］
プリアンブル位置差分算出部５は、seg0プリアンブル位置検出部３からの希望波のプリアンブル位置と、seg1プリアンブル位置検出部４からの妨害波のプリアンブル位置とに基づいて、希望波と妨害波のプリアンブル位置の差分を算出し、受信ＦＦＴ窓処理部６と、ＤＬ／ＵＬタイミング生成部９とに出力する。
【００５１】
希望波と妨害波のプリアンブル位置の差分は、図１の場合、ダウンリンクでは、中継局１２０のＭＳ１の受信サブバースト７２と、ＢＳ２の送信サブバースト７３とのタイミング差であり、アップリンクでは、ＭＳ１の送信サブバースト７６と、ＢＳ２の受信サブバースト７７のタイミング差である。
【００５２】
［ＤＬ／ＵＬタイミング生成部９］
ＤＬ／ＵＬタイミング生成部９は、この希望波と妨害波のプリアンブル位置差分に基づいて、ダウンリンクとアップリンクの両方について、妨害波の最適な送信タイミングを決定する。
ＤＬ／ＵＬタイミング生成部９には、予め当該中継局におけるＤ／Ｕ値が基準値より大きいか基準値以下であるかが設定されており、Ｄ／Ｕ値が基準値より大きい場合と基準値以下の場合とでは、異なる処理で送信タイミングを決定する。
【００５３】
具体的には、Ｄ／Ｕ値が基準値より大きい場合、ダウンリンクでは、妨害波となるＢＳ（２）の送信サブバーストのタイミングを希望波であるＢＳ（１）の送信サブバーストのタイミングに合わせ、アップリンクでは、ＭＳ（１）の送信サブバーストのタイミングをＭＳ（２）の送信サブバーストのタイミングに合わせる。
【００５４】
ＢＳ（１）からのダウンリンク信号には、制御フレームに送信タイミング情報が含まれており、Ｄ／Ｕ値が大きい場合、ＤＬ／ＵＬタイミング生成部９は、ダウンリンクについてＢＳ（２）の送信タイミングをＢＳ（１）からの希望波の送信タイミング情報に一致させるよう制御する。
同様に、ＭＳ（２）からのアップリンク信号にも、制御フレームに送信タイミング情報が含まれており、ＤＬ／ＵＬタイミング生成部９は、アップリンクについてＭＳ（１）の送信タイミングをＭＳ（２）からの希望波の送信タイミング情報に一致させるよう制御する。
【００５５】
また、Ｄ／Ｕ値が基準値以下の場合、ダウンリンクでは、妨害波となるＢＳ（２）の送信サブバーストのタイミングをＭＳ（１）における希望波の受信サブバーストのタイミングに合わせ、アップリンクでは、ＭＳ（１）の妨害波の送信サブバーストのタイミングをＢＳ（２）における希望波の受信サブバーストのタイミングに合わせる。
【００５６】
Ｄ／Ｕ値が基準値以下の場合には、ＤＬ／ＵＬタイミング生成部９は、プリアンブル位置差分算出部５からのプリアンブル位置差分に基づいて、妨害波の送信タイミングを当該位置差分に基づいて補正して、希望波の受信タイミングに一致させる。
【００５７】
つまり、ＤＬ／ＵＬタイミング生成部９は、ダウンリンクについて、ＢＳ（２）の送信バーストのタイミングをプリアンブル位置差分だけ遅延させ又は早めて、ＭＳ（１）での希望波の受信バーストのタイミングに一致させるよう制御する。
同様に、ＤＬ／ＵＬタイミング生成部９は、アップリンクについて、ＭＳ（１）の送信バーストのタイミングをプリアンブル位置差分だけ遅延させ又は早めて、ＢＳ２での希望波の受信バーストのタイミングに一致させるよう制御する。
【００５８】
［受信ＦＦＴ窓処理部６］
受信ＦＦＴ窓処理部６は、Ｄ／Ｕ値及びプリアンブル位置の差分に基づいて、有効シンボル切り出し区間の位置を決定し、ＣＰ除去、有効データ切り出しを行ってＦＦＴ部７に出力する。
受信ＦＦＴ窓処理部６には、予め遅延波を考慮した場合の受信ＦＦＴ窓区間の位置、すなわち、ＣＰの後半から開始される位置がデフォルトとして設定されている。
【００５９】
また、受信ＦＦＴ窓処理部６には、当該中継装置におけるＤ／Ｕ値の大小が設定されており、Ｄ／Ｕ値が大きい場合と小さい場合とでは、有効シンボル切り出し区間を異なる位置に設定する。
具体的には、Ｄ／Ｕ値が大きい場合、受信ＦＦＴ窓処理部６は、プリアンブル位置差分算出部５からのプリアンブル位置差分に基づいて、有効シンボルの先頭よりも当該差分だけ前方に有効シンボル切り出し区間を設定し、当該区間の有効シンボルを切り出す。
これにより、先行する回り込み妨害波の影響を受けるシンボル後尾部を切り出さないため、良好な受信品質を得ることができるものである。
【００６０】
Ｄ／Ｕ値が小さい場合、受信ＦＦＴ窓処理部６は、デフォルトの有効シンボル切り出し区間を設定し、当該区間の有効シンボルを切り出す。これにより、遅延波の影響を受けるシンボル先頭部分を切り出さず、受信品質を向上させることができるものである。
【００６１】
［ＦＦＴ部７］
ＦＦＴ部７は、受信ＦＦＴ窓処理部６で切り出された有効シンボルについて、高速フーリエ変換処理を行って、位相と振幅のデータを求める。
【００６２】
［seg0データ抜き出し部８］
seg0データ抜き出し部は、周波数領域のデータからseg0領域のシンボルのみを抜き出して、サブキャリア毎にシンボル判定を行って、希望波の受信データを得る。
【００６３】
［実施の形態の効果］
本発明の実施の形態に係るＯＦＤＭ中継装置によれば、ＭＳとＢＳとを備え、セグメント方式を用いて無線通信を行う中継装置であって、予め当該中継装置におけるＤ／Ｕ値が基準値より大きい（Ｄ／Ｕ値が大きい）か、基準値以下である（Ｄ／Ｕ値が小さい）かを記憶しておき、受信時に、希望波と妨害波のプリアンブル位置から両者の差分を求め、Ｄ／Ｕ値が基準値より大きい場合には、妨害波の送信タイミングを希望波の送信タイミングに同期させ、有効シンボル切り出し区間を、希望波に先行する先行波の影響を受けないよう、有効シンボルの先頭より当該差分だけ前に移動した位置に設定し、Ｄ／Ｕ値が小さい場合には、妨害波の送信タイミングを受信波の受信タイミングに同期させ、有効シンボル切り出し区間を、遅延波の影響を受けないようＣＰの後半から開始される位置に設定するようにしているので、Ｄ／Ｕ値が大きい場合には、妨害波を先行させ、先行波の影響を防ぎ、Ｄ／Ｕ値が小さい場合には、妨害波が先行しないようにして、遅延波の影響を防ぐことにより、Ｄ／Ｕ値が大きくても小さくても回り込み送信波の影響を低減して希望波の受信品質を向上させることができ、更に、Ｄ／Ｕ値が大きい場合には、中継による遅延時間を小さくすることができる効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、自局の送信波による回り込みの影響を低減し、受信品質を向上させることができるＯＦＤＭ中継装置に適している。
【符号の説明】
【００６５】
１...受信データ、 ２...受信処理部、 ３...seg0プリアンブル位置検出部、 ４...seg1プリアンブル位置検出部、 ５...プリアンブル位置差分算出部、 ６...受信ＦＦＴ窓処理部、 ＦＦＴ部、 ８...seg0データ抜き出し部、 ９...ＤＬ／ＵＬタイミング生成部、 １０，１５...基地局、 １２，１３，１４...中継局、 ２９，３０，３１...フレームフォーマット、 ３２，３３，３４...プリアンブル、 ３５...ＯＦＤＭシンボルデータ、 ３６，３９...ＣＰ、 ３７...有効シンボルデータ、 ３８...直接波シンボルデータ、 ４０...遅延波シンボルデータ、 ４１...遅延波における前シンボル、 ４２...有効シンボル切り出し区間、 ５１，５２...希望波、 ５３...妨害波、 ６１，６２...希望波、 ６３...妨害波、 ７１，７３，８１，８３...ＤＬ送信サブバースト、 ７２，７４，８２，８４...ＤＬ受信サブバースト、 ７５，７７，８５，８７...ＵＬ受信サブバースト、 ７６，７８，８６，８８...ＵＬ送信サブバースト、 １１０，１２０，１３０...中継局
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直交周波数分割多重で変調されたＯＦＤＭシンボルを、チャネル帯域を複数のセグメントに分割したセグメント方式で送受信し、希望波と自局の回り込み送信波である妨害波とを受信するＯＦＤＭ中継装置であって、
前記希望波の受信電力レベルと前記妨害波の受信電力レベルの比であるＤ／Ｕ値を特定の基準値と比較し、
受信信号に基づいて希望波と妨害波のプリアンブル位置の差分を算出し、前記Ｄ／Ｕ値が前記基準値より大きい場合には、妨害波の送信タイミングを希望波の送信タイミングに同期させると共に、復調する希望波のシンボルを切り出す切り出し区間の開始位置を、前記ＯＦＤＭシンボルの有効シンボルの先頭より前記差分だけ前に移動した位置に設定し、前記Ｄ／Ｕ値が前記基準値以下の場合には、前記妨害波の送信タイミングを前記希望波の受信タイミングに同期させると共に、前記切り出し区間の開始位置を、前記有効シンボルの直前に設定することを特徴とするＯＦＤＭ中継装置。
【請求項１】
直交周波数分割多重で変調されたＯＦＤＭシンボルを、チャネル帯域を複数のセグメントに分割したセグメント方式で送受信し、希望波と自局の回り込み送信波である妨害波とを受信するＯＦＤＭ中継装置であって、
前記希望波の受信電力レベルと前記妨害波の受信電力レベルの比であるＤ／Ｕ値を特定の基準値と比較し、
受信信号に基づいて希望波と妨害波のプリアンブル位置の差分を算出し、前記Ｄ／Ｕ値が前記基準値より大きい場合には、妨害波の送信タイミングを希望波の送信タイミングに同期させると共に、復調する希望波のシンボルを切り出す切り出し区間の開始位置を、前記ＯＦＤＭシンボルの有効シンボルの先頭より前記差分だけ前に移動した位置に設定し、前記Ｄ／Ｕ値が前記基準値以下の場合には、前記妨害波の送信タイミングを前記希望波の受信タイミングに同期させると共に、前記切り出し区間の開始位置を、前記有効シンボルの直前に設定することを特徴とするＯＦＤＭ中継装置。
【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２０１３−９８９６３（Ｐ２０１３−９８９６３Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４３２４６（Ｐ２０１１−２４３２４６）
【出願日】平成２３年１１月７日（２０１１．１１．７）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月７日（２０１１．１１．７）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
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