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WO2018016060A1 - 無線通信装置および無線通信システム - Google Patents

無線通信装置および無線通信システム Download PDF

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WO2018016060A1
WO2018016060A1 PCT/JP2016/071466 JP2016071466W WO2018016060A1 WO 2018016060 A1 WO2018016060 A1 WO 2018016060A1 JP 2016071466 W JP2016071466 W JP 2016071466W WO 2018016060 A1 WO2018016060 A1 WO 2018016060A1
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WO
WIPO (PCT)
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terminal station
agc
terminal
station
gain value
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Ceased
Application number
PCT/JP2016/071466
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English (en)
French (fr)
Inventor
慶 柳澤
雅之 石▲ざき▼
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Kokusai Denki Electric Inc
Original Assignee
Hitachi Kokusai Electric Inc
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/06—Receivers
    • H04B1/16—Circuits
    • H04B1/18—Input circuits, e.g. for coupling to an antenna or a transmission line
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J11/00—Orthogonal multiplex systems, e.g. using WALSH codes
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/04—Wireless resource allocation

Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication device and a wireless communication system, and more particularly to an OFDMA wireless communication device and a wireless communication system.
  • FIG. 5 shows a radio reception block diagram of a general radio communication apparatus 110 (base station side) of the OFDMA system.
  • FIG. 6 shows a general frame configuration diagram of the OFDMA system.
  • the wireless communication device 110 includes an antenna 115, an RF unit 120, and a baseband unit 130.
  • the RF unit 120 includes an LPF 121 (low pass filter), an ATT / AMP 122, and a BPF 123 (band pass filter).
  • the baseband unit 130 includes an ADC 132, a received power calculation unit 136, and an AGC gain calculation unit 135.
  • the AGC gain calculation unit 135 calculates an AGC gain value from the received power in the data burst (Data Burst) area of the frame, and transmits the AGC gain value to the ATT / AMP 122 of the RF unit 120.
  • the ATT / AMP 122 controls the reception gain based on the AGC gain value.
  • N connection In the state of 1: N connection, a plurality of Data ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ Bursts are allocated in the frame as shown in FIG.
  • the distance between the base station and each terminal station varies, and a difference occurs in the received power from the terminal station for the base station, so that the reception AGC of the base station cannot be appropriately controlled.
  • the reception AGC gain value of the base station (BS) is fixed, and the terminal station performs transmission power control.
  • reception AGC gain value is a fixed value
  • Reception AGC full gain The terminal station connected at the cell edge (near the boundary of the communication cell) at the time of 1: 1 connection is connectable and does not change as a long-distance connectable area.
  • the transmission wave from the terminal station directly below the base station becomes over-input and connection is impossible. That is, the short-distance connectable area is narrowed.
  • the gain width of the reception AGC is generally larger than the transmission power control gain width, so that the connectable area at a short distance is narrowed when the reception AGC gain is fixed.
  • the present invention has been made in view of such a situation, and aims to solve the above problems.
  • the present invention is a wireless communication system in which one base station and a plurality of terminal stations can be connected 1: N (N is a natural number of 2 or more) by the OFDMA method, and the wireless communication apparatus of the base station includes the terminal A control unit is provided that assigns a frame to each station and sets a gain value of a reception AGC when receiving a signal from the terminal station in units of frames. Further, the control unit waits for the received AGC at full gain in the Initial Ranging area, and sets the received AGC for the Initial Ranging Code from the unconnected terminal station regardless of the received power from the connected terminal station. You may go.
  • the reception AGC may be performed on the Periodic Ranging Code with the frame uniquely assigned to the terminal station.
  • the control unit may be configured such that, in a state where a plurality of terminal stations are connected to the base station, the maximum width of the gain value of the reception AGC for each of the connected terminal stations is that of the terminal station.
  • the maximum value among the terminal stations to which the gain value of the reception AGC is connected is set as a fixed value in all the frames, and is originally set to each terminal station The difference between the gain value and the fixed value of the expected reception AGC may be reflected in the transmission power control value of the terminal station.
  • the control unit allocates the frame for each terminal station for the terminal station having a close gain value of the set reception AGC among the plurality of terminal stations connected to the base station. Instead, the same frame may be divided and assigned, and the same gain value of the reception AGC may be set. Further, the control unit may perform control such that the timing of a frame allocated to the connected terminal station is defined in burst data and transmitted.
  • the present invention is a wireless communication apparatus that can connect 1: N (N is a natural number of 2 or more) as a base station with a plurality of terminal stations using the OFDMA method, and assigns a frame to each terminal station.
  • the control part which sets the gain value of receiving AGC at the time of receiving the signal of (2) per frame is provided.
  • the control unit waits for the received AGC at full gain in the Initial Ranging area, and performs reception AGC for the Initial Ranging Code from the unconnected terminal station regardless of the received power from the connected terminal station. May be.
  • the reception AGC may be performed on the Periodic Ranging Code with the frame uniquely assigned to the terminal station.
  • the control unit may be configured such that, in a state where a plurality of terminal stations are connected to the base station, the maximum width of the gain value of the reception AGC for each of the connected terminal stations is that of the terminal station. If it is smaller than the transmission power control dynamic range, the maximum value among the terminal stations to which the gain value of the reception AGC is connected is set as a fixed value in all frames, and should be originally set for each terminal station. The difference between the gain value and the fixed value of the received AGC may be reflected in the transmission power control value of the terminal station.
  • 1 is a block diagram of an OFDMA wireless communication system according to an embodiment. It is the figure which showed the example to which the terminal station is allocated for every flame
  • FIG. 1 is a block diagram of an OFDMA wireless communication system 1 according to the present embodiment, focusing on the receiving unit block of the wireless communication device 10.
  • 2 and 3 are diagrams illustrating an example of a frame configuration by the wireless communication system 1.
  • FIG. 2 shows an example in which a terminal station 90 is assigned for each frame.
  • the first terminal station 91 is assigned to the first frame FL1
  • the second terminal station 92 is assigned to the second frame FL2
  • the third terminal station 93 is assigned to the third frame FL3.
  • FIG. 3 shows an example in which the first terminal station 91 is assigned to the data burst area of all frames.
  • the wireless communication system 1 includes a wireless communication device 10 as a base station and a plurality of terminal stations, and performs 1: N connection.
  • a wireless communication device 10 as a base station and a plurality of terminal stations, and performs 1: N connection.
  • N connection a description will be given by taking an example of 1: 3 connection of three terminal stations 90 (first terminal station 91, second terminal station 92, and third terminal station 93).
  • a data burst (Data Burst) area of one frame is divided and assigned to each terminal station.
  • a technique for allocating the terminal station 90 is introduced for each frame, that is, in a time division manner.
  • the wireless communication device 10 notifies the terminal station 90 of the frame number assigned to each terminal station 90, more specifically, the timing of periodic ranging described later, using the DL burst region.
  • the frame includes a DL subframe transmitted from the wireless communication apparatus 10 toward the terminal station 90 and a UL subframe received from the terminal station 90 by the wireless communication apparatus 10.
  • ranging for synchronizing signal output and signal timing is performed using UL subframes.
  • An initial ranging area is provided at the head of the UL subframe. This initial ranging signal is performed when the mobile terminal enters the network.
  • a periodic ranging (Periodic Ranging) region periodically performed by the terminal station 90 in a connected state and a bandwidth request ranging (BR Ranging) region for requesting a bandwidth are provided, followed by a UL data burst.
  • An area is provided.
  • a symbol pattern called “Preamble” is assigned to the first symbol.
  • the terminal station 90 scans the frequency, and after the terminal station 90 performs a search for the surrounding base station, that is, the radio communication device 10, the preamble signal at the head of this DL subframe is transmitted. Acquisition and establishment of downlink synchronization with the wireless communication apparatus 10 are performed. By using this preamble signal, signal quality such as received signal strength can be measured.
  • the frame control header information (FCH) includes the allocation status (modulation method, burst length, etc.) of data bursts transmitted after the frame control header.
  • mapping information includes information commonly broadcast to all areas covered by the base station device, such as base station information periodically transmitted from the radio communication device 10 serving as the base station device.
  • the terminal station 90 determines whether or not access to the network is possible by acquiring the broadcast information.
  • DL burst data is transmitted following the mapping information.
  • the wireless communication device 10 includes an antenna 15, an RF unit 20, and a baseband unit 30.
  • the RF unit 20 includes a BPF 23, an ATT / AMP 22, and an LPF 21 from the antenna 15 side.
  • a signal (DL subframe) received by the antenna 15 is output to the baseband unit 30 via the BPF 23, the ATT / AMP 22, and the LPF 21.
  • the signal (UL subframe) generated by the baseband unit 30 is transmitted from the antenna 15 via the LPF 21, the ATT / AMP 22, and the BPF 23.
  • the reception function will be mainly described.
  • the ATT / AMP 22 acquires an AGC gain value from the control unit 31 to be described later, and controls the reception gain for each frame based on the value. As a result, an area similar to that at the time of 1: 1 connection can be secured for each terminal station 90.
  • the baseband unit 30 includes a control unit 31, an ADC 32, a SW 33, a received power calculation unit 34, an AGC gain value storage memory 50, and an AGC gain value storage memory 50.
  • the control unit 31 performs overall control of each component, and performs a selection operation of the SW 33, an AGC gain value instruction to the ATT / AMP 22, and an AGC gain value storage instruction to the AGC gain value storage memory 50.
  • the ADC 32 converts the analog signal output from the RF unit 20 into a digital signal, and outputs the digital signal to the received power calculation unit 34 via the SW 33.
  • the received power calculation unit 34 includes an Initial Ranging Symbol unit 36, a Periodic / BR Ranging Symbol unit 37, and a Data Burst unit 38.
  • the Initial Ranging Symbol unit 36 refers to the initial ranging area of the DL subframe and performs the above initial ranging.
  • the Periodic / BR Ranging Symbol unit 37 performs the above-described periodic initial ranging and bandwidth request ranging.
  • the Data Burst unit 38 refers to the data burst area of the DL subframe and identifies the received power.
  • the AGC gain calculation unit 35 determines an AGC gain value used for reception gain control in the ATT / AMP 22 for each frame and notifies the control unit 31 of the AGC gain value.
  • the AGC gain value storage memory 50 includes a first terminal station area 51, a second terminal station area 52, The third terminal station area 53, the fourth terminal station area 54,... Are acquired from the control unit 31 and stored in the AGC gain value corresponding to the terminal station 90 to be connected.
  • the AGC gain value used for reception of the first terminal station 91 is stored in the first terminal station area 51.
  • the second terminal station area 52 stores an AGC gain value used for reception by the second terminal station 92. Further, when a connection with a fourth terminal station (not shown) is newly established, an AGC gain value used for reception of the fourth terminal station is stored.
  • Step 1A The first terminal station 90 (for example, the first terminal station 91) is connected by performing AGC based on the received power in the Data Burst section as in the case of 1: 1 connection.
  • the AGC gain value is stored in the AGC gain value storage memory 50 (first terminal station area 51).
  • Step 2A Wait for reception AGC in the initial ranging area with full gain for the terminal station 90 connected to the second and subsequent units.
  • Step 3A The newly entering terminal station 90 (for example, the second terminal station 92) continuously transmits the initial ranging code.
  • the radio communication apparatus 10 serving as a base station controls the AGC gain value to an appropriate value, and uses this value as the AGC gain value of the terminal station 90 connected to the second unit as the AGC gain value storage memory 50 (second terminal station). Storage area 52).
  • the control unit 31 feeds back the AGC gain value calculated in step 3 to the ATT / AMP 22 of the RF unit 20 in the periodic ranging region and data burst region of the second frame FL2. Thereafter, the AGC gain is calculated from the received power in the UL data burst 2 region of the second frame FL2.
  • Step 5A For connection with the third and subsequent terminal stations 90, the same processing as in Step 3 and Step 4 is performed.
  • the periodic ranging code (Periodic Ranging Code) is transmitted.
  • the wireless communication device 10 controls the AGC gains for the second terminal station 92 and the third terminal station 93 to appropriate values from these periodic ranging codes.
  • Step 1B The second terminal station 92 and the third terminal station 93 transmit a band request ranging code (BR Ranging Code) in the periodic / band request ranging area in the frame number assigned to the own station. Make a request. Since the AGC value is controlled to an appropriate value by the periodic ranging code, the wireless communication device 10 as the base station can receive the band request ranging code without any problem.
  • Step 2B The radio communication apparatus 10 allocates the data burst area of the second frame FL2 to the second terminal station 92 and the data burst area of the third frame FL3 to the third terminal station 93.
  • Step 3B The radio communication apparatus 10 feeds back the AGC gain value calculated from the periodic / band request ranging area of the second frame FL2 to the ATT / AMP 22 in the data burst area of the second frame FL2. Thereafter, reception control for the second terminal station 92 is performed using the AGC gain value calculated from the data burst area.
  • Step 4B The radio communication apparatus 10 feeds back the AGC gain value calculated from the periodic / band request ranging area of the third frame FL3 to the ATT / AMP 22 in the data burst area of the third frame FL3. Thereafter, reception control for the third terminal station 93 is performed using the AGC gain value calculated from the data burst area.
  • the AGC gain is not limited to the operation that is feedback-controlled by the automatic control as described above (referred to as “normal operation” for convenience), but the operation that is fixed to the base station reception AGC under a certain condition (for convenience) (Referred to as “AGC fixed operation”).
  • the control unit 31 of the wireless communication device 10 determines from the reception AGC gain for each terminal station 90 that the communication quality is maintained by the base station reception AGC fixing and the terminal station power control, that is, each When the maximum width of the received AGC gain value for the terminal station 90 is smaller than the transmission power control dynamic range, the received AGC gain value is fixed to the maximum value among the received AGC gain values of the plurality of connected terminal stations 90, and the difference is set to another terminal.
  • transmission power control at the station 90 switching is made to intra-frame multiple burst allocation. This makes it possible to allocate bandwidth efficiently.
  • FIG. 4 shows a control example of such AGC gain and transmission power gain.
  • the AGC gain for the first terminal station 91 is 20 dB
  • the AGC gain for the second terminal station 92 is ⁇ 5 dB
  • the AGC gain for the third terminal station 93 is ⁇ 10 dB on the receiving side during normal operation.
  • the difference between the maximum and minimum is 30 dB.
  • all transmission power gains for the first terminal station 91 to the third terminal station 93 are 0 dB.
  • the AGC fixed operation when the dynamic range of the ATT / AMP 22 is 30 dB or more, as shown in the figure, as the AGC fixed operation, all the AGC gains for the first terminal station 91 to the third terminal station 93 are fixed to the maximum value of 20 dB.
  • the transmission power gain is set to a value reflecting the difference in the base station reception AGC gain value during normal operation. Specifically, the transmission power gain for the first terminal station 91 is set to 0 dB, the transmission power gain for the second terminal station 92 is set to ⁇ 25 dB, and the transmission power gain for the third terminal station 93 is set to ⁇ 30 dB. Note that when the AGC fixed operation becomes difficult due to the movement of the terminal station 90 or the change in the reception environment, the control unit 31 returns to the normal operation. By using such an operation method, both power saving and ensuring communication quality can be achieved.
  • the same frame is allocated to the terminal station 90 having the close AGC gain value and the same AGC gain value is used. May be. For example, a situation is assumed in which the AGC gain for the first terminal station 91 is 10 dB, the AGC gain for the second terminal station 92 is 9 dB, and the AGC gain for the third terminal station 93 is ⁇ 15 dB. At this time, the AGC gains of the first terminal station 91 and the second terminal station 92 are close to each other. Therefore, when the control unit 31 determines that the bandwidth requirements of the first terminal station 91 and the second terminal station 92 are relatively small and the two bandwidths are combined, the same AGC gain value is obtained.
  • the data burst area is divided into two areas of the first terminal station 91 and the second terminal station 92 as shown in FIG.
  • the AGC gain value is different from the others, one frame is allocated. By performing such operations, the bandwidth can be effectively utilized.
  • Wireless communication apparatus 15 Antenna 20 RF part 21 LPF 22 ATT / AMP 23 BPF 30 Baseband unit 31 Control unit 32 ADC 33 SW 34 Received power calculation unit 35 AGC gain calculation unit 36 Initial Ranging Symbol unit 37 Periodic / BR Ranging Symbol unit 38 Data Burst unit 50 AGC gain value storage memory 51 First terminal station area 52 Second terminal station area 53 Third terminal Station area 54 Fourth terminal station area

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Circuits Of Receivers In General (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Input Circuits Of Receivers And Coupling Of Receivers And Audio Equipment (AREA)

Abstract

基地局と複数の端末局がＯＦＤＭＡ方式で１：Ｎ接続する場合に、通信エリアの縮小化を抑制する。　基地局の無線通信装置（１０）と複数の端末局（９０）は、ＯＦＤＭＡ方式で１：Ｎ接続を行う。１台目の端末局（９０）については、１：１接続時と同様にデータバースト区間の受信電力をもとにＡＧＣを行い接続される。２台目以降に接続する端末局（９０）の為にイニシャルレンジング領域の受信ＡＧＣをフルゲインで待ち受ける。新規参入する端末局（９０）はイニシャルレンジングコードを連続送信する。無線通信装置（１０）は、ＡＧＣゲイン値を適切な値に制御し、２台目に接続された端末局（９０）のＡＧＣゲイン値をＡＧＣゲイン値格納メモリ（５０）に格納する。制御部（３１）は、第２フレームＦＬ２の周期的レンジング領域およびデータバースト領域において、算出したＡＧＣゲイン値をＲＦ部（２０）のＡＴＴ／ＡＭＰ（２２）にフィードバックする。

Description

無線通信装置および無線通信システム
　本発明は、無線通信装置および無線通信システムに係り、例えば、ＯＦＤＭＡ方式の無線通信装置および無線通信システムに関する。
　ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiplex：直交周波数分割多重）方式の無線システムにおいて、基地局（ＢＳ）に対し複数の端末局（ＭＳ）が接続する１：Ｎ接続の通信制御技術がある（例えば特許文献１参照）。
　図５はＯＦＤＭＡ方式の一般的な無線通信装置１１０（基地局側）の無線受信ブロック図を示す。図６はＯＦＤＭＡ方式の一般的なフレーム構成図を示す。無線通信装置１１０は、アンテナ１１５、ＲＦ部１２０、ベースバンド部１３０を備える。ＲＦ部１２０は、ＬＰＦ１２１（ローパスフィルタ）、ＡＴＴ／ＡＭＰ１２２、ＢＰＦ１２３（バンドパスフィルタ）を備える。ベースバンド部１３０は、ＡＤＣ１３２、受信電力算出部１３６、ＡＧＣゲイン算出部１３５を備える。
　ＡＧＣゲイン算出部１３５は、フレームのデータバースト（Data Burst）領域の受信電力からＡＧＣゲイン値を算出し、ＲＦ部１２０のＡＴＴ／ＡＭＰ１２２へ伝達する。ＡＴＴ／ＡＭＰ１２２は、そのＡＧＣゲイン値をもとに受信ゲインを制御する。
　１：Ｎ接続の状態では、フレーム構成は、図６のようにフレーム内で複数のData Burstが割り当てられる。基地局と各端末局の距離は様々であり、基地局にとって端末局からの受信電力に差が生じるため、基地局の受信ＡＧＣは適切な制御ができなくなる。このため、一般的に１：Ｎ接続時には基地局（ＢＳ）の受信ＡＧＣゲイン値は固定値とし、端末局が送信電力制御を行っている。
特開２００８－１７７９６９号公報
　ところで、受信ＡＧＣゲイン値を固定値とすると、基地局の無線通信が可能なエリアが狭まる場合という課題がある。そのような例を以下に示す。
　（１）受信ＡＧＣフルゲイン固定
　１：１接続時にセルエッジ（通信セルの境界付近）で接続していた端末局は接続可能であり、遠距離の接続可能エリアとしては変わらない。しかし、基地局直下の端末局からの送信波が過入力になり接続不可となる。すなわち、近距離の接続可能エリアが狭まる。端末局が送信電力制御を行っても、一般的に受信ＡＧＣのゲイン幅のほうが送信電力制御ゲイン幅よりも大きいため、近距離の接続可能エリアは受信ＡＧＣゲインを固定すると狭まる。
　（２）受信ＡＧＣフルゲイン以外に固定
　セルエッジ以外の端末局をターゲットとした受信ＡＧＣゲイン値に固定したとき、１：１接続時にセルエッジで接続できていた端末局の接続が不可となる。
　本発明は、このような状況に鑑みなされたもので、上記課題を解決することを目的とする。
　本発明は、一つの基地局と複数の端末局とがＯＦＤＭＡ方式により１：Ｎ（Ｎは２以上の自然数）接続可能な無線通信システムであって、前記基地局の無線通信装置は、前記端末局ごとにフレームを割り当て、前記端末局からの信号を受信する際の受信ＡＧＣのゲイン値をフレーム単位で設定する制御部を備える。
　また、前記制御部は、Initial Ranging領域においては前記受信ＡＧＣをフルゲインで待ち受け、接続済み前記端末局からの受信電力にかかわらず、未接続の前記端末局からのInitial Ranging Codeに対し前記受信ＡＧＣを行ってもよい。
　また、前記制御部は、前記基地局に接続している前記端末局がデータ通信を行わず、データ通信を行っていない前記端末局に対しデータ通信用の帯域を割り当てていない場合、Periodic/BR Rangingシンボル領域については、前記端末局に対して固有に割り当てた前記フレームでPeriodic Ranging Codeに対し前記受信ＡＧＣを行ってもよい。
　また、前記制御部は、前記基地局に対し複数の端末局が接続している状態で、接続しているそれぞれの前記端末局に対する前記受信ＡＧＣの前記ゲイン値の最大幅が、前記端末局の送信電力制御ダイナミックレンジより小さい場合、前記受信ＡＧＣの前記ゲイン値を接続している前記端末局中最大の値を全ての前記フレームでの固定値として設定し、本来それぞれの前記端末局に設定するはずの前記受信ＡＧＣの前記ゲイン値と前記固定値との差分を、前記端末局の送信電力制御値に反映させてもよい。
　また、前記制御部は、前記基地局に接続している複数の前記端末局のうち、設定されている受信ＡＧＣのゲイン値が近い前記端末局については、前記端末局ごとの前記フレームの割り当てを行わず、同一の前記フレームを分割して割り当て、同一の前記受信ＡＧＣのゲイン値を設定してもよい。
　また、前記制御部は、接続した前記端末局に対して割り当てたフレームのタイミングを、バーストデータ中に定義して送信するよう制御してもよい。
　本発明は、基地局として、複数の端末局とＯＦＤＭＡ方式により１：Ｎ（Ｎは２以上の自然数）接続可能な無線通信装置であって、前記端末局ごとにフレームを割り当て、前記端末局からの信号を受信する際の受信ＡＧＣのゲイン値をフレーム単位で設定する制御部を備える。
　また、前記制御部は、Initial Ranging領域においては前記受信ＡＧＣをフルゲインで待ち受け、接続済み前記端末局からの受信電力にかかわらず、未接続の前記端末局からのInitial Ranging Codeに対し受信ＡＧＣを行ってもよい。
　また、前記制御部は、前記基地局に接続している前記端末局がデータ通信を行わず、データ通信を行っていない前記端末局に対しデータ通信用の帯域を割り当てていない場合、Periodic/BR Rangingシンボル領域については、前記端末局に対して固有に割り当てた前記フレームでPeriodic Ranging Codeに対し前記受信ＡＧＣを行ってもよい。
　また、前記制御部は、前記基地局に対し複数の端末局が接続している状態で、接続しているそれぞれの前記端末局に対する前記受信ＡＧＣの前記ゲイン値の最大幅が、前記端末局の送信電力制御ダイナミックレンジより小さい場合、前記受信ＡＧＣの前記ゲイン値を接続している前記端末局中最大の値を全てのフレームでの固定値として設定し、本来それぞれの前記端末局に設定するはずの前記受信ＡＧＣの前記ゲイン値と前記固定値との差分を、前記端末局の送信電力制御値に反映させてもよい。
　本発明によると、ＯＦＤＭＡ方式の無線通信において、１：Ｎ接続時の通信エリア縮小化を抑制することができる。
実施形態に係る、ＯＦＤＭＡ方式の無線通信システムのブロック図である。 実施形態に係る、フレームごとに端末局が割り当てられている例を示した図である。 実施形態に係る、全てのフレームのデータバースト領域に対して第１端末局が割り当てられている例を示した図である。 実施形態に係る、ＡＧＣゲインと送電電力ゲインの制御例を示した図である。 背景技術に係る、ＯＦＤＭＡ方式の一般的な無線通信装置の無線受信ブロック図である。 背景技術に係る、ＯＦＤＭＡ方式の一般的なフレーム構成図である。
　次に、本発明を実施するための形態（以下、単に「実施形態」という）を、図面を参照して具体的に説明する。
　図１は、本実施形態に係るＯＦＤＭＡ方式の無線通信システム１のブロック図であり、無線通信装置１０の受信部ブロックに着目して示している。図２及び図３は無線通信システム１によるフレーム構成例を示す図である。特に図２は、フレームごとに端末局９０が割り当てられている例を示している。図３では、第１フレームＦＬ１に第１端末局９１、第２フレームＦＬ２に第２端末局９２、第３フレームＦＬ３に第３端末局９３が割り当てられる。図３は全てのフレームのデータバースト領域に対して第１端末局９１が割り当てられている例を示している。
　図１に示すように、無線通信システム１は、基地局である無線通信装置１０と複数の端末局を備え、１：Ｎ接続を行う。ここでは、１：Ｎ接続の具体例として、端末局９０が３台（第１端末局９１、第２端末局９２、第３端末局９３）の１：３接続を例に説明する。
　一般に、ＯＦＤＭＡ方式の通信では、上述のように、複数の接続（１：Ｎ接続）の場合、一つのフレームのデータバースト（Data Burst）領域が分割され、各端末局に割り当てられる。一方、本実施形態では、フレームごとに、すなわち時分割で、端末局９０を割り当てる技術を導入する。無線通信装置１０は、端末局９０に対して、ＤＬバースト領域を利用して、各端末局９０に対して割り当てたフレーム番号、より具体的には後述の周期的レンジングのタイミングを通知する。
　まず、図２及び図３を参照して、基本的な割り当て処理について説明する。フレームは、無線通信装置１０が端末局９０へ向けて送信されるＤＬサブフレームと、無線通信装置１０が端末局９０から受信するＵＬサブフレームとによって構成されている。
　基地局装置である無線通信装置１０と端末局９０との間では、ＵＬサブフレームを用いて信号出力や信号タイミングを同期させるためのレンジングが行われる。ＵＬサブフレームの先頭には、イニシャルレンジング（Initial Ranging）領域が設けられている。このイニシャルレンジング信号では、移動端末がネットワークにエントリする際に行われる。つぎに、接続状態にある端末局９０が周期的に行う周期的レンジング（Periodic Ranging）領域、帯域幅を要求する帯域幅要求レンジング（BR Ranging）領域が設けられており、その後ろにＵＬデータバースト領域が設けられている。
　一方、無線通信装置１０から送信されるＤＬサブフレームでは、先頭のシンボルにプリアンブル（Preamble）というシンボルパターンが割り当てられる。端末局９０が無線通信装置１０に初期同期する場合は、周波数をスキャンし、端末局９０がその周辺の基地局すなわち無線通信装置１０の探索を実行した後、このＤＬサブフレーム先頭のプリアンブル信号を取得して無線通信装置１０との下りの同期確立を行う。このプリアンブル信号を使用することにより受信信号強度やなど信号品質の測定が可能となる。
　プリアンブル信号の次にはフレーム制御ヘッダ情報（ＦＣＨ）が送信される。フレーム制御ヘッダ情報（ＦＣＨ）には、フレーム制御ヘッダ以降に送信されるデータバーストの割り当て状況（変調方式やバーストの長さ等）が含まれる。
　フレーム制御ヘッダ情報（ＦＣＨ）の次に、マッピング情報（ＭＡＰ）が送信される。マッピング情報には、基地局装置である無線通信装置１０から周期的に送信される基地局情報など、基地局装置がカバーするエリア全てに共通に報知される情報が含まれる。端末局９０は、この報知情報を取得することによりネットワークへのアクセス可否を判断する。上記マッピング情報に続いてＤＬバーストデータが送信される。
　図１を参照して、無線通信装置１０の具体的な構成について説明する。無線通信装置１０は、アンテナ１５と、ＲＦ部２０と、ベースバンド部３０と、を備える。
　ＲＦ部２０は、アンテナ１５側から、ＢＰＦ２３、ＡＴＴ／ＡＭＰ２２と、ＬＰＦ２１とを備える。アンテナ１５で受信された信号（ＤＬサブフレーム）は、ＢＰＦ２３、ＡＴＴ／ＡＭＰ２２、ＬＰＦ２１を介して、ベースバンド部３０へ出力される。一方、ベースバンド部３０で生成された信号（ＵＬサブフレーム）は、ＬＰＦ２１、ＡＴＴ／ＡＭＰ２２、ＢＰＦ２３を介してアンテナ１５から送信される。ここでは、主に受信機能について説明する。
　ＡＴＴ／ＡＭＰ２２は、後述する制御部３１からＡＧＣゲイン値を取得し、その値をもとにフレームごとに受信ゲインを制御する。その結果、各端末局９０に対し１：１接続時と同様なエリアを確保することができる。
　ベースバンド部３０は、制御部３１と、ＡＤＣ３２と、ＳＷ３３と、受信電力算出部３４と、ＡＧＣゲイン値格納メモリ５０と、ＡＧＣゲイン値格納メモリ５０とを備える。
　制御部３１は、各構成要素を統括制御するとともに、ＳＷ３３の選択動作や、ＡＴＴ／ＡＭＰ２２へのＡＧＣゲイン値の指示、ＡＧＣゲイン値格納メモリ５０へのＡＧＣゲイン値の記憶指示を行う。
　ＡＤＣ３２は、ＲＦ部２０から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換し、ＳＷ３３を介して受信電力算出部３４へ出力する。
　受信電力算出部３４は、Initial Ranging Symbol部３６と、Periodic/BR Ranging Symbol部３７と、Data Burst部３８とを備える。
　Initial Ranging Symbol部３６は、ＤＬサブフレームのイニシャルレンジング領域を参照し、上述のイニシャルレンジングを行う。Periodic/BR Ranging Symbol部３７は、同様に上述した定期イニシャルレンジングや帯域幅要求レンジングを行う。Data Burst部３８は、ＤＬサブフレームのデータバースト領域を参照し、受信電力を特定する。
　ＡＧＣゲイン算出部３５は、ＡＴＴ／ＡＭＰ２２における受信ゲインの制御に用いるＡＧＣゲイン値をフレームごとに決定し、制御部３１に通知する。
　ＡＧＣゲイン値格納メモリ５０は、第１端末局用領域５１、第２端末局用領域５２、
第３端末局用領域５３、第４端末局用領域５４、・・・とを備え、接続する端末局９０に対応したＡＧＣゲイン値を制御部３１より取得し保存する。例えば、第１端末局用領域５１には第１端末局９１の受信に用いるＡＧＣゲイン値を保存する。第２端末局用領域５２には第２端末局９２の受信に用いるＡＧＣゲイン値を保存する。また、新たに第４端末局（図示せず）との接続が確立された場合、第４端末局の受信に用いるＡＧＣゲイン値が保存される。
　次に無線通信装置１０と端末局９０との間の接続シーケンスについて説明する。
（ステップ１Ａ）1台目の端末局９０（例えば第１端末局９１）については、１：１接続時と同様にＤａｔａ　Ｂｕｒｓｔ区間の受信電力をもとにＡＧＣを行い接続される。ＡＧＣゲイン値は、ＡＧＣゲイン値格納メモリ５０（第１端末局用領域５１）に格納される。
（ステップ２Ａ）２台目以降に接続する端末局９０のためにイニシャルレンジング領域の受信ＡＧＣをフルゲインで待ち受ける。
（ステップ３Ａ）新規参入する端末局９０（例えば第２端末局９２）はイニシャルレンジングコードを連続送信する。基地局である無線通信装置１０は、ＡＧＣゲイン値を適切な値に制御し、この値を２台目に接続された端末局９０のＡＧＣゲイン値としてＡＧＣゲイン値格納メモリ５０（第２端末局用領域５２）に格納する。
（ステップ４Ａ）制御部３１は、第２フレームＦＬ２の周期的レンジング領域およびデータバースト領域において、上記ステップ３で算出したＡＧＣゲイン値をＲＦ部２０のＡＴＴ／ＡＭＰ２２にフィードバックする。以降、第２フレームＦＬ２のＵＬデータバースト２の領域の受信電力からＡＧＣゲインを算出する。
（ステップ５Ａ）３台目以降の端末局９０との接続については、ステップ３及びステップ４と同様の処理を行う。
　つづいて、図３を参照して、第１～第３端末局９１～９３が無線通信装置１０と接続確立したが、第１端末局９１のみがデータ通信を行っている場合について説明する。図に示すように、第２端末局９２と第３端末局９３がデータ通信を行っていない場合、すべてのフレームは第１端末局９１に割り当てられる。
　この状態から第２端末局９２と第３端末局９３がデータ通信を再開するシーケンスを説明する。ここで、全てのデータバーストが第１端末局９１に割り当てられていても、接続済の第２端末局９２と第３端末局９３は自分に割り当てられたフレーム番号の周期的／帯域要求レンジング領域において周期的レンジングコード（Periodic Ranging Code）を送信する。無線通信装置１０は、それら周期的レンジングコードから第２端末局９２及び第３端末局９３に対するＡＧＣゲインを適切な値に制御している。
　（ステップ１Ｂ）第２端末局９２と第３端末局９３は、自局に割り当てられたフレーム番号における周期的／帯域要求レンジング領域にて、帯域要求レンジングコード（BR Ranging Code）を送信し、帯域要求を行う。周期的レンジングコードで適切なＡＧＣ値に制御されているため、基地局である無線通信装置１０は、帯域要求レンジングコードを問題なく受信することができる。
（ステップ２Ｂ）無線通信装置１０は、第２フレームＦＬ２のデータバースト領域を第２端末局９２に、第３フレームＦＬ３のデータバースト領域を第３端末局９３に割り当てる。
（ステップ３Ｂ）無線通信装置１０は、第２フレームＦＬ２のデータバースト領域において、第２フレームＦＬ２の周期的／帯域要求レンジング領域から算出したＡＧＣゲイン値をＡＴＴ／ＡＭＰ２２にフィードバックする。以降、データバースト領域から算出したＡＧＣゲイン値を用いて、第２端末局９２に対する受信制御を行う。
（ステップ４Ｂ）無線通信装置１０は、第３フレームＦＬ３のデータバースト領域において、第３フレームＦＬ３の周期的／帯域要求レンジング領域から算出したＡＧＣゲイン値をＡＴＴ／ＡＭＰ２２にフィードバックする。以降、データバースト領域から算出したＡＧＣゲイン値を用いて、第３端末局９３に対する受信制御を行う。
　なお、ＡＧＣゲインは、上述のように自動制御にフィードバック制御される運用（便宜的に「通常運用」と言う）に限る趣旨ではなく、一定条件のもと基地局受信ＡＧＣ固定とする運用（便宜的に「ＡＧＣ固定運用」という）してもよい。具体的には、無線通信装置１０の制御部３１は、各端末局９０に対する受信ＡＧＣゲインから、基地局受信ＡＧＣ固定および端末局電力制御で通信品質が保たれると判定した場合、つまり、各端末局９０に対する受信ＡＧＣゲイン値の最大幅が送信電力制御ダイナミックレンジより小さい場合、接続されている複数の端末局９０の受信ＡＧＣゲイン値の中で最大の値に固定し、差分を他の端末局９０で送信電力制御を行うことでフレーム内複数バースト割り当てに切り替える。これにより効率良く帯域の割り当てが可能となる。
　図４は、そのようなＡＧＣゲインと送電電力ゲインの制御例を示したものである。この例では、通常運用時には、受信側について、第１端末局９１用のＡＧＣゲインが２０ｄＢ、第２端末局９２用のＡＧＣゲインが－５ｄＢ、第３端末局９３用のＡＧＣゲインが－１０ｄＢであって、最大と最小の差が３０ｄＢである。送信側について、第１端末局９１～第３端末局９３用全ての送信電力ゲインが０ｄＢである。
　ここで、ＡＴＴ／ＡＭＰ２２のダイナミックレンジが３０ｄＢ以上ある場合、図示のように、ＡＧＣ固定運用として、第１端末局９１～第３端末局９３用全てのＡＧＣゲインを最大値である２０ｄＢに固定し、送信電力ゲインを通常運用時の基地局受信ＡＧＣゲイン値の差が反映された値に設定する。具体的には、第１端末局９１用の送信電力ゲインが０ｄＢ、第２端末局９２用の送信電力ゲインが－２５ｄＢ、第３端末局９３用の送信電力ゲインが－３０ｄＢに設定する。なお、端末局９０の移動や受信環境の変化とうによって、ＡＧＣ固定運用が困難な状況になった場合、制御部３１は、通常運用に戻す。このような運用方法を用いることで、省電力と通信品位の確保の両立が可能となる。
　さらに別の運用方法として、複数の端末局９０のＡＧＣゲイン値に、近い値のものがあれば、近いＡＧＣゲイン値を有する端末局９０に対して、同じフレームを割り当て、同じＡＧＣゲイン値を用いてもよい。例えば、第１端末局９１用のＡＧＣゲインが１０ｄＢ、第２端末局９２用のＡＧＣゲインが９ｄＢ、第３端末局９３用のＡＧＣゲインが－１５ｄＢの状況を想定する。このとき、第１端末局９１と第２端末局９２のＡＧＣゲインが近い値となっている。そこで、制御部３１は、第１端末局９１と第２端末局９２の各帯域幅の要求が比較的小さく、二つの帯域幅を合わせても１フレームで間に合うと判断した場合、同じＡＧＣゲイン値であって大きい方の値である１０ｄＢを用いて、図６に示したように、データバースト領域を第１端末局９１と第２端末局９２の二つの領域に分割する。第３端末局９３については、ＡＧＣゲイン値が他とは離れているので、一つのフレームが割り当てられる。このような運用を行うことで帯域の有効活用ができる。
　以上、本実施形態によると、ＯＦＤＭＡ方式の通信において、１：１接続、１：Ｎ接続にかかわらず同等な通信エリアを構築することができる。また、運用方法を上述のように適宜変更することで、省電力や帯域の有効活用を実現できる。
　以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
１　無線通信システム
１０　無線通信装置
１５　アンテナ
２０　ＲＦ部
２１　ＬＰＦ
２２　ＡＴＴ／ＡＭＰ
２３　ＢＰＦ
３０　ベースバンド部
３１　制御部
３２　ＡＤＣ
３３　ＳＷ
３４　受信電力算出部
３５　ＡＧＣゲイン算出部
３６　Initial Ranging Symbol部
３７　Periodic/BR Ranging Symbol部
３８　Data Burst部
５０　ＡＧＣゲイン値格納メモリ
５１　第１端末局用領域
５２　第２端末局用領域
５３　第３端末局用領域
５４　第４端末局用領域

Claims (10)

  1. 　一つの基地局と複数の端末局とがＯＦＤＭＡ方式により１：Ｎ（Ｎは２以上の自然数）接続可能な無線通信システムであって、
    　前記基地局の無線通信装置は、前記端末局ごとにフレームを割り当て、前記端末局からの信号を受信する際の受信ＡＧＣのゲイン値をフレーム単位で設定する制御部を備えることを特徴とする無線通信システム。
  2. 　前記制御部は、Initial Ranging領域においては前記受信ＡＧＣをフルゲインで待ち受け、接続済み前記端末局からの受信電力にかかわらず、未接続の前記端末局からのInitial Ranging Codeに対し前記受信ＡＧＣを行うことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
  3. 　前記制御部は、前記基地局に接続している前記端末局がデータ通信を行わず、データ通信を行っていない前記端末局に対しデータ通信用の帯域を割り当てていない場合、Periodic/BR Ranging領域については、前記端末局に対して固有に割り当てた前記フレームでPeriodic Ranging Codeに対し前記受信ＡＧＣを行うことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
  4. 　前記制御部は、前記基地局に対し複数の端末局が接続している状態で、接続しているそれぞれの前記端末局に対する前記受信ＡＧＣの前記ゲイン値の最大幅が、前記端末局の送信電力制御ダイナミックレンジより小さい場合、前記受信ＡＧＣの前記ゲイン値を接続している前記端末局中最大の値を全ての前記フレームでの固定値として設定し、本来それぞれの前記端末局に設定するはずの前記受信ＡＧＣの前記ゲイン値と前記固定値との差分を、前記端末局の送信電力制御値に反映させることを特徴とした請求項１に記載の無線通信システム。
  5. 　前記制御部は、前記基地局に接続している複数の前記端末局のうち、設定されている受信ＡＧＣのゲイン値が近い前記端末局については、前記端末局ごとの前記フレームの割り当てを行わず、同一の前記フレームを分割して割り当て、同一の前記受信ＡＧＣのゲイン値を設定することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
  6. 　前記制御部は、接続した前記端末局に対して割り当てたフレームのタイミングを、バーストデータ中に定義して送信するよう制御することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
  7. 　基地局として、複数の端末局とＯＦＤＭＡ方式により１：Ｎ（Ｎは２以上の自然数）接続可能な無線通信装置であって、
    　前記端末局ごとにフレームを割り当て、前記端末局からの信号を受信する際の受信ＡＧＣのゲイン値をフレーム単位で設定する制御部を備えることを特徴とする無線通信システム。
  8. 　前記制御部は、Initial Ranging領域においては前記受信ＡＧＣをフルゲインで待ち受け、接続済み前記端末局からの受信電力にかかわらず、未接続の前記端末局からのInitial Ranging Codeに対し受信ＡＧＣを行うことを特徴とする請求項７に記載の無線通信システム。
  9. 　前記制御部は、前記基地局に接続している前記端末局がデータ通信を行わず、データ通信を行っていない前記端末局に対しデータ通信用の帯域を割り当てていない場合、Periodic/BR Ranging領域については、前記端末局に対して固有に割り当てた前記フレームでPeriodic Ranging Codeに対し前記受信ＡＧＣを行うことを特徴とする請求項７に記載の無線通信システム。
  10. 　前記制御部は、前記基地局に対し複数の端末局が接続している状態で、接続しているそれぞれの前記端末局に対する前記受信ＡＧＣの前記ゲイン値の最大幅が、前記端末局の送信電力制御ダイナミックレンジより小さい場合、前記受信ＡＧＣの前記ゲイン値を接続している前記端末局中最大の値を全てのフレームでの固定値として設定し、本来それぞれの前記端末局に設定するはずの前記受信ＡＧＣの前記ゲイン値と前記固定値との差分を、前記端末局の送信電力制御値に反映させることを特徴とした請求項７に記載の無線通信システム。
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