JP2002374223A

JP2002374223A - Ｏｆｄｍ通信システムおよびｏｆｄｍ通信方法

Info

Publication number: JP2002374223A
Application number: JP2001181327A
Authority: JP
Inventors: Nobutaka Kodama; 宣貴児玉; Taisuke Konishi; 泰輔小西
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-06-15
Filing date: 2001-06-15
Publication date: 2002-12-26
Anticipated expiration: 2021-06-15
Also published as: JP4644978B2

Abstract

(57)【要約】【課題】伝送路の状態に応じて最適なガードインター
バル長を設定し最大伝送効率を実現できるＯＦＤＭ通信
システムを提供することを目的とする。【解決手段】第１の送信部と受信部とから成る第１の
通信装置と、第１の送信部と受信部と同一構成の第２の
送信部と受信部とから成る第２の通信装置との間で通信
を行うＯＦＤＭ通信システムであって、第１受信部は、
第２送信部からの受信信号からマルチパス最大遅延時間
を推定し、推定最大遅延時間に基づくガードインターバ
ル長を生成する最大遅延時間推定器２０６と、生成ガー
ドインターバル長を第１送信部にフィードバックするフ
ィードバック部とを有し、第１送信部はフィードバック
されたガードインターバル長を第２通信装置へ送信し、
第の受信部は第１送信部から送信されたガードインター
バル長を検出し、第２送信部は検出したガードインター
バル長を用いて第１通信装置への送信を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＯＦＤＭ（直交周
波数分割多重デジタル変復調処理、Ｏｒｔｈｏ−ｇｏｎ
ａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌ
ｔｉｐｌｅｘ−ｉｎｇ）によりデータ伝送を行うＯＦＤ
Ｍ通信システムおよびＯＦＤＭ通信方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】まず、従来からのＯＦＤＭによる伝送通
信（ＯＦＤＭ通信）について、図４を用いて説明する。
図４はＯＦＤＭ通信における送信信号波形を示すタイミ
ング図である。ＯＦＤＭ通信では、マルチキャリア変調
方式の中の一種が用いられ、送信信号は多数（数十〜数
千）のデジタル変調波（搬送波１〜ｋ）を加え合わせた
ものである。各キャリアの変調方式としては、ＢＰＳ
Ｋ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ等が用いられ
る。

【０００３】図５はＯＦＤＭ通信における伝送シンボル
を示すタイミング図であり、ＯＦＤＭ通信におけるデー
タ伝送は、図５に示す伝送シンボルを単位として行われ
る。各伝送シンボルは、有効シンボル期間とガードイン
ターバルと呼ばれる期間とから構成される。有効シンボ
ル期間は、データ伝送のために実質的に必要とされる信
号期間であり、図４に示すような複数の搬送波の合成波
である。またガードインターバルは、マルチパスの影響
を軽減するための冗長な信号期間であり、有効シンボル
期間のある信号波形を巡回的に繰り返したものである。
すなわち、ガードインターバルは情報伝達の観点からは
無意味な区間であり、短いほど伝送効率が向上する。図
５に示すように、有効シンボル期間の或る期間の波形を
コピーしたものをガードインターバルの波形とする。

【０００４】図６（ａ）、（ｂ）はＯＦＤＭ通信におけ
る周波数スペクトラムを示すスペクトラム図である。各
搬送波間の周波数間隔を有効シンボル期間の長さの逆数
と等しくすると、図６（ａ）に示すように、各ディジタ
ル変調波の周波数スペクトルの零点は、隣接する変調波
の搬送波周波数と一致し、搬送波間で相互干渉は生じな
い。このとき各搬送波同士は直交しているという。ＯＦ
ＤＭ信号のスペクトルは、図６（ｂ）に示すように、全
体として矩形に近い形となる。有効シンボル期間の長さ
をＴ、搬送波数をＫとすると、各搬送波間の周波数間隔
は１／Ｔ、伝送帯域幅はＫ／Ｔとなる。

【０００５】ＯＦＤＭ通信では、図５の伝送シンボルを
数十個〜数百個程度集めて１つの伝送フレームを構成す
る。図７はＯＦＤＭ伝送フレームの構成例を示すフレー
ム図である。図７に示すＯＦＤＭ伝送フレームには、デ
ータ伝送用シンボルの他にフレーム同期用シンボルが含
まれる。

【０００６】図８は、上記ＯＦＤＭ通信方法が適応され
る通信装置を示すブロック図である。

【０００７】図８において、Ａは送信部、Ａ１は直並列
変換器、Ａ２は逆離散フーリエ変換部、Ａ３はガードイ
ンターバル付加部、Ａ４は周波数変換器、Ｂは受信部、
Ｂ１は周波数変換器、Ｂ２は離散フーリエ変換部、Ｂ３
は並直列変換器である。

【０００８】このように構成された通信装置について、
その機能、動作等を説明する。

【０００９】まず、送信部Ａにおいては、２値の送信デ
ータをある一定のビット数ごとのデータブロックに区切
り、各データブロックをそれぞれ１個の複素数値に変換
した状態で入力する。そして、直列並列変換器Ａ１で各
搬送波周波数ごとに１個ずつの複素数値ｄｉ（ｉ＝１〜
Ｎ）を与え、逆離散フーリエ変換部Ａ２で時間軸上へ逆
離散フーリエ変換する。これにより、時間軸波形のサン
プル値を発生させ、さらにガードインターバル付加器Ａ
３で波形の一部をコピーし、伝送シンボルを表すサンプ
ル値系列を生成する。このサンプル値系列から、時間的
に連続するベースバンド・アナログ信号を求める。ベー
スバンド・アナログ信号は周波数変換器Ａ４で送信周波
数の信号に変換されて送信される。

【００１０】ここで、逆離散フーリエ変換により発生さ
れる時間軸上のサンプル値の個数は通常、有効シンボル
期間当たり２ｎ（ｎは正整数）個である。したがって、
サンプリング周期をＴｓ、ガードインターバル期間をＴ
ｇで表すと、伝送シンボル１個当たり２ｎ＋Ｔｇ／Ｔｓ
個のサンプル値が発生する。なお、各伝送シンボルにお
けるガードインターバルの時間は一定の値が設定されて
おり、さらにその値はサンプリング周期の整数倍であ
る。

【００１１】受信部Ｂにおいては、受信信号を周波数変
換器Ｂ１で周波数変換してベースバンド信号を得た後、
送信部Ａと同じサンプルレートでサンプルする。そし
て、このサンプル値系列を離散フーリエ変換部Ｂ２によ
り周波数軸上へ離散フーリエ変換し、各搬送波周波数成
分の位相と振幅を計算することにより受信データの値を
求め、並列直列変換器Ｂ３により直列に変換して出力す
る。

【００１２】ところで、ＯＦＤＭ通信においては、各シ
ンボルにおいてガードインターバルを設けることによっ
てマルチパスの影響を無くし、各搬送波間の直交性を保
つことが重要である。これに対して、従来のＯＦＤＭ通
信方法では、予想される伝送路の最大遅延時間（最悪
値）をもってデータ伝送用シンボルのガードインターバ
ル長が固定されており、伝送路の状態が良好な場合にも
その最悪値によって伝送効率が抑制されている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来のＯ
ＦＤＭ通信方法では、データ伝送用シンボルのガードイ
ンターバル長を伝送路の状態に適するように設定するこ
とができず、予め想定される最悪の伝送路におけるマル
チパスの最大遅延時間にガードインターバル長を固定せ
ざるを得なかった。

【００１４】このＯＦＤＭ通信システムおよびＯＦＤＭ
通信方法では、伝送路の状態に応じて最適なガードイン
ターバル長を設定し最大伝送効率を実現することが要求
されている。

【００１５】本発明は、この要求を満たすため、伝送路
の状態に応じて最適なガードインターバル長を設定し最
大伝送効率を実現することができるＯＦＤＭ通信システ
ム、および、伝送路の状態に応じて最適なガードインタ
ーバル長を設定し最大伝送効率を実現するためのＯＦＤ
Ｍ通信方法を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明のＯＦＤＭ通信システムは、第１の送信部と受
信部とから成る第１の通信装置と、第１の送信部と受信
部と同一構成の第２の送信部と受信部とから成る第２の
通信装置との間でＯＦＤＭによりデータ伝送を行うＯＦ
ＤＭ通信システムであって、第１の受信部は、第２の送
信部からの送信信号を受信して得られた受信信号からマ
ルチパスの最大遅延時間を推定し、推定最大遅延時間に
基づくガードインターバル長を生成する最大遅延時間推
定器と、生成したガードインターバル長を第１の送信部
にフィードバックするフィードバック部とを有し、第１
の送信部は、フィードバックされたガードインターバル
長を第２の通信装置へ送信し、第２の受信部は、第１の
送信部から送信されたフィードバックされたガードイン
ターバル長を検出し、第２の送信部は、検出したガード
インターバル長を用いて第１の通信装置への送信を行う
構成を備えている。

【００１７】これにより、伝送路の状態に応じて最適な
ガードインターバル長を設定し最大伝送効率を実現する
ことができるＯＦＤＭ通信システムが得られる。

【００１８】上記課題を解決するために本発明のＯＦＤ
Ｍ通信方法は、第１の送信部と受信部とから成る第１の
通信装置と、第２の送信部と受信部とから成る第２の通
信装置との間でＯＦＤＭによりデータ伝送を行うＯＦＤ
Ｍ通信方法であって、第１の受信部は、第２の送信部か
らの送信信号を受信して得られた受信信号からマルチパ
スの最大遅延時間を推定し、推定最大遅延時間に基づく
ガードインターバル長を生成し、生成したガードインタ
ーバル長を第１の送信部にフィードバックし、第１の送
信部は、フィードバックされたガードインターバル長を
第２の通信装置へ送信し、第２の受信部は、第１の送信
部から送信されたフィードバックされたガードインター
バル長を検出し、第２の送信部は、検出したガードイン
ターバル長を用いて第１の通信装置への送信を行う構成
を備えている。

【００１９】これにより、伝送路の状態に応じて最適な
ガードインターバル長を設定し最大伝送効率を実現する
ためのＯＦＤＭ通信方法が得られる。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載のＯＦＤ
Ｍ通信システムは、第１の送信部と受信部とから成る第
１の通信装置と、第１の送信部と受信部と同一構成の第
２の送信部と受信部とから成る第２の通信装置との間で
ＯＦＤＭによりデータ伝送を行うＯＦＤＭ通信システム
であって、第１の受信部は、第２の送信部からの送信信
号を受信して得られた受信信号からマルチパスの最大遅
延時間を推定し、推定最大遅延時間に基づくガードイン
ターバル長を生成する最大遅延時間推定器と、生成した
ガードインターバル長を第１の送信部にフィードバック
するフィードバック部とを有し、第１の送信部は、フィ
ードバックされたガードインターバル長を第２の通信装
置へ送信し、第２の受信部は、第１の送信部から送信さ
れたフィードバックされたガードインターバル長を検出
し、第２の送信部は、検出したガードインターバル長を
用いて第１の通信装置への送信を行うこととしたもので
ある。

【００２１】この構成により、通信における各ＯＦＤＭ
シンボルのガードインターバル長を伝送路の状態に応じ
た最も伝送効率の良い長さに変更できるので、いかなる
伝送路においても、その伝送路状態における最大の伝送
効率を得ることができ、特に複数ポイント対複数ポイン
トの通信における各通信装置間の伝送路状態の変化に対
しても、各々が形成する伝送路に適合した最大伝送効率
を得ることができるという作用を有する。

【００２２】請求項２に記載のＯＦＤＭ通信システム
は、請求項１に記載のＯＦＤＭ通信システムにおいて、
最大遅延時間推定器は、同期用シンボル波形を離散フー
リエ変換したデータの複素共役と受信信号を離散フーリ
エ変換したデータとを乗算した乗算データに対して逆離
散フーリエ変換を行うことにより相関関数値を求め、相
関関数値が所定の相関関数閾値よりも大きいポイントを
遅延時間と推定することとしたものである。

【００２３】この構成により、通信における各ＯＦＤＭ
シンボルのガードインターバル長を伝送路の状態に応じ
た最も伝送効率の良い長さに確実に変更できるという作
用を有する。

【００２４】請求項３に記載のＯＦＤＭ通信システム
は、請求項２に記載のＯＦＤＭ通信システムにおいて、
最大遅延時間推定器は、受信信号の各搬送波における信
号対雑音電力比を推定し、信号対雑音電力比が所定の比
よりも小さい搬送波を相関関数計算の対象から除外する
こととしたものである。

【００２５】この構成により、電力線通信のような高レ
ベルの狭帯域雑音が頻繁に発生するような伝送路下にお
いても、その影響を低減することが可能になるという作
用を有する。

【００２６】請求項４に記載のＯＦＤＭ通信システム
は、請求項２に記載のＯＦＤＭ通信システムにおいて、
最大遅延時間推定器は、受信信号のうち数本の搬送波の
みの相関を利用して遅延時間を推定することとしたもの
である。

【００２７】この構成により、ＦＦＴによる相互相関値
計算に比べハードウェア規模を大幅に削減することがで
きるという作用を有する。

【００２８】請求項５に記載のＯＦＤＭ通信システム
は、請求項１乃至４のいずれか１に記載のＯＦＤＭ通信
システムにおいて、フィードバック部は、最大遅延時間
を所定範囲毎に区分し、所定範囲に対応した情報系列を
第１の通信装置と第２の通信装置とで予め設定すること
としたものである。

【００２９】この構成により、最大遅延時間に関する情
報を少ないビット数で伝達することができ、ガードイン
ターバル長の記憶に必要な記憶容量を削減することがで
きるという作用を有する。

【００３０】請求項６に記載のＯＦＤＭ通信システム
は、請求項１乃至５のいずれか１に記載のＯＦＤＭ通信
システムにおいて、フィードバック部は、第１の受信部
における受信性能が劣化した場合のみに第１の送信部に
更新ガードインターバル長を伝達することとしたもので
ある。

【００３１】この構成により、ＯＦＤＭ伝送フレームで
伝達する情報量を増やすことができるという作用を有
し、また、受信側で伝送路が変化したことを検知できる
ので、次回その相手先と通信する際に、自分が受けたマ
ルチパスの影響を考慮したガードインターバルを付加す
ることができ、相手側での受信に際してのマルチパスの
影響がガードインターバル長を超えることを未然に防ぐ
こともできるという作用を有する。

【００３２】請求項７に記載のＯＦＤＭ通信方法は、第
１の送信部と受信部とから成る第１の通信装置と、第２
の送信部と受信部とから成る第２の通信装置との間でＯ
ＦＤＭによりデータ伝送を行うＯＦＤＭ通信方法であっ
て、第１の受信部は、第２の送信部からの送信信号を受
信して得られた受信信号からマルチパスの最大遅延時間
を推定し、推定最大遅延時間に基づくガードインターバ
ル長を生成し、生成したガードインターバル長を第１の
送信部にフィードバックし、第１の送信部は、フィード
バックされたガードインターバル長を第２の通信装置へ
送信し、第２の受信部は、第１の送信部から送信された
フィードバックされたガードインターバル長を検出し、
第２の送信部は、検出したガードインターバル長を用い
て第１の通信装置への送信を行うこととしたものであ
る。

【００３３】この構成により、通信における各ＯＦＤＭ
シンボルのガードインターバル長を伝送路の状態に応じ
た最も伝送効率の良い長さに変更できるので、いかなる
伝送路においても、その伝送路状態における最大の伝送
効率を得ることができ、特に複数ポイント対複数ポイン
トの通信における各通信装置間の伝送路状態の変化に対
しても、各々が形成する伝送路に適合した最大伝送効率
を得ることができるという作用を有する。

【００３４】以下、本発明の実施の形態について、図１
〜図３を用いて説明する。

【００３５】（実施の形態１）まず、本発明の実施の形
態１によるＯＦＤＭ通信システムの着想点について説明
する。通常、ＯＦＤＭ伝送フレームには、フレームの開
始部分にデータ伝送用シンボルの他にフレーム同期用シ
ンボルが含まれている。このフレーム同期用シンボルの
区間は、受信側において既知のデータで構成されてお
り、同一のシンボルが数シンボル連続して送られる。す
なわち、この区間においては伝送路において発生するマ
ルチパスによって直交性が崩れることはなく、比較的安
定した信号を受信できる。

【００３６】そこで、本実施の形態では、このフレーム
同期用シンボルの区間を利用して、マルチパスの最大遅
延時間を推定できるようにする。

【００３７】図１は、本発明の実施の形態１によるＯＦ
ＤＭ通信システムを構成するＯＦＤＭ通信装置を示すブ
ロック図である。

【００３８】図１において、１００は送信部、２００は
受信部である。送信部１００は、変調・直並列変換器１
０１と、逆離散フーリエ変換器１０２と、並直列変換器
１０３と、同期用／データ伝送用シンボル切替器１０４
と、同期用シンボル波形記憶装置１０５と、ガードイン
ターバル付加器１０６と、ガードインターバル長記憶装
置１０７と、Ｄ／Ａ変換器１０８と、帯域通過フィルタ
１０９と、周波数変換器１１０とを備える。また、受信
部２００は、帯域通過フィルタ２０１と、周波数変換器
２０２と、Ａ／Ｄ変換器２０３と、同期用シンボル波形
記憶装置２０４と、同期用シンボル位置検出器２０５
と、最大遅延時間推定器としてのマルチパス遅延時間推
定器２０６と、ガードインターバル長記憶装置２０７
と、ガードインターバル削除器２０８と、直並列変換器
２０９と、離散フーリエ変換器２１０と、復調・並直列
変換器２１１と、フィードバック部２１２とを備える。

【００３９】このように構成されたＯＦＤＭ通信装置に
ついて、その動作を説明する。

【００４０】変調・直並列変換器１０１は、直列の送信
データを並列の送信データに変換し、ＯＦＤＭの各搬送
波に割り当てる。逆離散フーリエ変換器１０２は、各搬
送波に割り当てられた送信データから、その送信データ
のシンボル期間における各搬送波の位相と振幅を決定
し、その位相と振幅を周波数軸上の複素数データと見な
して逆離散フーリエ変換を行い、時間軸上の送信波形の
サンプル値を出力する。並直列変換器１０３は、各シン
ボルごとに並列に出力される時間サンプル値系列を直列
のサンプル値系列に変換する。

【００４１】一方、同期用シンボル波形記憶装置１０５
は、フレーム同期用シンボル波形のサンプル値を出力す
る。同期用／データ伝送用シンボル切替器１０４は、並
直列変換器１０３から出力されるデータ伝送用シンボル
の時間サンプル値系列と同期用シンボル波形記憶装置１
０５から出力されるフレーム同期用シンボルの波形サン
プル値系列を切り替えることで、ベースバンドＯＦＤＭ
信号の時間サンプル値系列に変換して出力する。

【００４２】ガードインターバル長記憶装置１０７は、
送信先のアドレスと共にガードインターバル長を記憶し
ており、送信先のアドレスに従って、対応するガードイ
ンターバル長を出力する。この際、記憶されているガー
ドインターバル長は、前回通信を行った際に通信相手先
からフィードバックされた値である。なお、ガードイン
ターバル長の初期値（以前に通信を行った経歴のない通
信相手先アドレスに対応するガードインターバル長）と
しては、想定される最悪の値が与えられる。ガードイン
ターバル付加器１０６は、ガードインターバル長記憶装
置１０７から出力されるガードインターバル長に従っ
て、同期用／データ伝送用シンボル切替器１０４から出
力される時間サンプル値系列にガードインターバルを付
加する。

【００４３】Ｄ／Ａ変換器１０８は、ガードインターバ
ル付加器１０６から出力された時間サンプル値系列をア
ナログ信号に変換し、帯域通過フィルタ１０９は、アナ
ログ信号の不要周波数成分を取り除いてアナログ・ベー
スバンドＯＦＤＭ信号を出力する。周波数変換器１１０
は、アナログ・ベースバンドＯＦＤＭ信号を中間周波数
または無線周波数へアップコンバートし、送信信号とし
て出力する。

【００４４】受信部２００においては、帯域通過フィル
タ２０１は、受信信号の帯域外成分を除去し、周波数変
換器２０２は、中間周波数または無線周波数のＯＦＤＭ
信号をベースバンドへダウンコンバートする。Ａ／Ｄ変
換器２０３は、ベースバンドＯＦＤＭ信号をサンプリン
グしてデジタルのサンプル値系列に変換する。その出力
はガードインターバル削除器２０８に供給されると共に
同期用シンボル位置検出器２０５およびマルチパス遅延
時間推定器２０６に供給される。

【００４５】同期用シンボル位置検出器２０５は、ベー
スバンドＯＦＤＭ信号のサンプル値系列と同期用シンボ
ル波形記憶装置２０４に記憶されている同期用シンボル
波形のサンプル値系列との相互相関値を計算してフレー
ム先頭位置を検出すると共に、伝送シンボルの切替位
置、ＦＦＴウィンドウ位置を決定する。

【００４６】同様に、最大遅延時間推定器としてのマル
チパス遅延時間推定器２０６は、ベースバンドＯＦＤＭ
信号のサンプル値系列と同期用シンボル波形記憶装置２
０４に記憶されている同期用シンボル波形のサンプル値
系列との相互相関値を計算してピーク値を検出すること
により、受信信号に含まれるマルチパスの遅延時間の推
定を行う。この際、最も大きいピークの間隔がマルチパ
スの最大遅延時間となる。この最大遅延時間をサンプリ
ング周期の整数倍の値にまるめ、ガードインターバル長
記憶装置２０７に送信元アドレスと共に記憶する。

【００４７】ガードインターバル削除器２０８は、ガー
ドインターバル長記憶装置２０７から送信元アドレスを
元にガードインターバル長を検索して、その値をもって
サンプル値系列からガードインターバル部分のデータを
除去する。この際、ガードインターバル長記憶装置２０
７に記憶されているガードインターバル長は、前回通信
を行った際に、送信元に対して伝達したガードインター
バル情報が格納されている。直並列変換器２０９は、ベ
ースバンド・サンプル値系列を並列データに変換して離
散フーリエ変換器２１０へ供給する。離散フーリエ変換
器２１０は、時間軸上のベースバンド・サンプル値を各
搬送波周波数ごとのスペクトルに変換する。復調・並直
列変換器２１１は、周波数スペクトルの値から各搬送波
の位相と振幅を推定し、その位相と振幅の値から受信デ
ータの値を求め、さらに直列の受信データ系列に変換し
て出力する。

【００４８】上記のＯＦＤＭ通信装置において、受信部
２００によって決定され、ガードインターバル長記憶装
置２０７に記憶されたガードインターバル長は、その後
の通信において、フィードバック部２１２により適切な
送信データ系列に変換された後、送信データ系列の一部
として同様にＯＦＤＭ処理され、ＯＦＤＭ伝送フレーム
中の１情報として対応する送信元（相手側ＯＦＤＭ通信
装置）に対してフィードバックされる。

【００４９】すなわち、初回の通信においては、伝送路
の状態に関わらず予め設定されたガードインターバルが
付加されて通信が行われるが、２回目以降の通信におい
ては、その伝送路状態に応じた最大の伝送速度を得るこ
とができる。

【００５０】したがって、本実施の形態によるＯＦＤＭ
通信装置を用いたＯＦＤＭ通信システムを構築すれば、
伝送路状態に応じた最適な伝送速度で通信できる。さら
に、本実施の形態によるＯＦＤＭ通信装置を用いて、１
チャンネルのパケット通信を行った場合、お互いが通信
しあっている状態でなくとも、送信元のアドレスが分か
る手段を設けていれば、その送信元からのマルチパスの
状態を推定できるため、次回その相手にデータ転送する
際に、初回の通信であったとしても相手側にガードイン
ターバル長を伝達することができる。

【００５１】ところで、図１のマルチパス遅延時間推定
器２０６では、ベースバンドＯＦＤＭ信号のサンプル値
系列と同期用シンボル波形記憶装置２０４に記憶されて
いる同期用シンボル波形のサンプル値系列との相互相関
値を用いているが、離散フーリエ変換後の各搬送波周波
数ごとの復調複素シンボルと同期用シンボル波形を離散
フーリエ変換した複素シンボルとを用いてＦＦＴによる
相互相関計算を行うことも可能である。

【００５２】図２は、上記相互相関計算が適用されるマ
ルチパス遅延時間推定器２０６を示すブロック図であ
る。このマルチパス遅延時間推定器２０６は、離散フー
リエ変換器３０１と、復調・並直列変換器３０２と、既
知シンボル記憶装置３０３と、乗算器３０４と、逆離散
フーリエ変換器３０５と、最大遅延時間検出器３０６と
を備える。図２の離散フーリエ変換器３０１、復調・並
直列変換器３０２は、図１の離散フーリエ変換器２１
０、復調・並直列変換器２１１と同一のものである。離
散フーリエ変換器３０１は、受信信号のサンプル値に対
してフーリエ変換を行い複素データを得る。その出力は
復調・並直列変換器３０２に供給されると共に乗算器３
０４にも供給される。

【００５３】一方、既知シンボル記憶装置３０３には、
同期用シンボル波形を離散フーリエ変換したデータの複
素共役が記憶されている。乗算器３０４は、離散フーリ
エ変換器３０１からの出力と既知シンボル記憶装置３０
３の出力とを乗算し、逆離散フーリエ変換器３０５は、
乗算器３０４の出力に対して逆離散フーリエ変換を行
う。その結果、サンプリング周期間隔の各時刻における
相関値を得ることができる。最大遅延時間検出器３０６
は、この相関値のうちピークが現れるポイントの最大間
隔を計算することにより、最大遅延時間を推定し、ガー
ドインターバル長を決定する。

【００５４】なお、図２の構成では、離散フーリエ変換
器３０１と逆離散フーリエ変換器３０５を別個に用いて
いるが、順逆両方向に対してフーリエ変換が行えるフー
リエ変換器を用いることにより、１個でも実現可能であ
る。

【００５５】通常ＯＦＤＭ処理にはフーリエ変換器は必
要不可欠であるため、ＯＦＤＭ伝送を用いる通信装置に
はフーリエ変換器が搭載されている。したがって、この
手法を用いれば、従来のＯＦＤＭ通信器に搭載されてい
るハードウェアを有効利用することができ、コスト削減
が図れる。

【００５６】さらに、ＦＦＴによる相互相関計算を用い
れば、高レベルの狭帯域雑音に対する耐性を向上させる
ことができる。このことについて説明すると、図２にお
いて、離散フーリエ変換後の各搬送波周波数ごとの復調
複素シンボルと同期用シンボル波形を離散フーリエ変換
した複素シンボルの共役複素とを乗算する前に、受信さ
れると予想される希望信号のレベルと実際に受信した信
号のレベルとを各搬送波毎に比較するレベル比較器を用
意する。このレベル比較器において希望の信号レベルと
受信した信号のレベルとの差がある閾値よりも大きい場
合に、その搬送波におけるシンボル間での乗算は行わず
零とおく。その後は、上記と同様に乗算後の複素値に対
して逆離散フーリエ変換を行えばよい。この手法によれ
ば、電力線通信のような高レベルの狭帯域雑音が頻繁に
発生するような伝送路下においても、その影響を低減す
ることが可能となる。

【００５７】また、図２においては、相互相関計算の際
に全搬送波を利用したが、ある程度遅延波が少ないこと
が分かっている伝送路においては、高々数本の搬送波の
複素シンボルを用いて相関値を求めてもよい。マルチパ
スの影響は隣接した搬送波間において、減衰率および遅
延時間は同一と考えられるため、復調データはこれらの
パラメータと各搬送波の周波数とに比例した振幅・位相
歪を受ける。このことより、例えば、影響を与える遅延
波がｎ波と想定すると、ｎ波の遅延波それぞれに係る減
衰率と遅延時間を変数とし、ｎ波の各搬送波の復調複素
シンボルを定数部分とした２ｎ元連立２次方程式が成立
する。ｎの値が小さい時、すなわち到来する遅延波の数
が少ない場合は、この連立方程式を解くことは比較的簡
単であり、ＦＦＴによる相互相関値計算に比べハードウ
ェア規模を大きく削減できる。

【００５８】図３は、上記相互相関計算が適用されるマ
ルチパス遅延時間推定器２０６を示すブロック図であ
る。このマルチパス遅延時間推定器２０６は、離散フー
リエ変換器４０１と、復調・並直列変換器４０２と、既
知シンボル記憶装置４０３と、搬送波選択器４０４と、
連立方程式演算器４０５と、最大遅延時間検出器４０６
とを備える。図３の離散フーリエ変換器４０１、復調・
並直列変換器４０２は、図２の離散フーリエ変換器３０
１、復調・並直列変換器３０２と同一のものである。離
散フーリエ変換器４０１は、受信信号のサンプル値に対
してフーリエ変換を行い複素データを得る。その出力は
復調・並直列変換器４０２に供給されると共に搬送波選
択器４０４にも供給される。

【００５９】一方、既知シンボル記憶装置４０３には、
同期用シンボル波形を離散フーリエ変換したデータの複
素共役が記憶されている。搬送波選択器４０４は、離散
フーリエ変換器４０１の出力の中から、相互相関計算の
対象とする搬送波を数本選択し、既知シンボル記憶装置
４０３の出力と合わせて連立方程式を立てる。連立方程
式演算器４０５は、搬送波選択器４０４から供給される
連立方程式を解く。その結果、各遅延波毎の遅延時間を
算出することができる。最大遅延時間検出器４０６は、
得られた遅延時間の中から最も大きい値を抽出すること
により、最大遅延時間が推定され、ガードインターバル
長を決定することが可能となる。

【００６０】また、図３において、最大遅延時間をある
範囲毎に区分し、当該範囲に対応した情報系列を送信側
と受信側で予め設定する。この場合、最大遅延時間に関
する情報を少ないビット数で伝達することができ、しか
もガードインターバル長の記憶に必要な記憶容量を削減
することができる。

【００６１】また、図３においては、受信部２００にお
ける受信性能が劣化した場合、例えば誤り率が以前より
も大きくなった場合のみに、通信先に対して最大遅延時
間を更新するようにガードインターバルに関する情報を
伝達するという方法もある。この手法によれば、ＯＦＤ
Ｍ伝送フレームで伝達する情報量を増やすことができ、
また、受信側で伝送路が変化したことを検知できるた
め、次回その相手先と通信する際に、自分が受けたマル
チパスの影響を考慮したガードインターバルを付加で
き、相手側での受信に際してのマルチパスの影響がガー
ドインターバル長を超えることを未然に防ぐことも可能
となる。

【００６２】以上のように本実施の形態によれば、第１
の送信部と受信部と同一構成の第２の送信部と受信部と
から成る第２の通信装置との間でＯＦＤＭによりデータ
伝送を行うＯＦＤＭ通信システムであって、第１の受信
部は、第２の送信部からの送信信号を受信して得られた
受信信号からマルチパスの最大遅延時間を推定し、推定
最大遅延時間に基づくガードインターバル長を生成する
最大遅延時間推定器２０６と、生成したガードインター
バル長を第１の送信部にフィードバックするフィードバ
ック部２１２とを有し、第１の送信部は、フィードバッ
クされたガードインターバル長を第２の通信装置へ送信
し、第２の受信部は、第１の送信部から送信されたフィ
ードバックされたガードインターバル長を検出し、第２
の送信部は、検出したガードインターバル長を用いて第
１の通信装置への送信を行うようにしたことにより、通
信における各ＯＦＤＭシンボルのガードインターバル長
を伝送路の状態に応じた最も伝送効率の良い長さに変更
できるので、いかなる伝送路においても、その伝送路状
態における最大の伝送効率を得ることができ、特に複数
ポイント対複数ポイントの通信における各通信装置間の
伝送路状態の変化に対しても、各々が形成する伝送路に
適合した最大伝送効率を得ることができる。

【００６３】また、最大遅延時間推定器２０６は、同期
用シンボル波形を離散フーリエ変換したデータの複素共
役と受信信号を離散フーリエ変換したデータとを乗算し
た乗算データに対して逆離散フーリエ変換を行うことに
より相関関数値を求め、相関関数値が所定の相関関数閾
値よりも大きいポイントを遅延時間と推定するようにし
たことにより、通信における各ＯＦＤＭシンボルのガー
ドインターバル長を伝送路の状態に応じた最も伝送効率
の良い長さに確実に変更できる。

【００６４】さらに、最大遅延時間推定器２０６は、受
信信号の各搬送波における信号対雑音電力比を推定し、
信号対雑音電力比が所定の比よりも小さい搬送波を相関
関数計算の対象から除外するようにしたことにより、電
力線通信のような高レベルの狭帯域雑音が頻繁に発生す
るような伝送路下においても、その影響を低減すること
が可能になる。

【００６５】さらに、最大遅延時間推定器２０６は、受
信信号のうち数本の搬送波のみの相関を利用して遅延時
間を推定するようにしたことにより、ＦＦＴによる相互
相関値計算に比べハードウェア規模を大幅に削減するこ
とができる。

【００６６】さらに、フィードバック部２１２は、最大
遅延時間を所定範囲毎に区分し、所定範囲に対応した情
報系列を第１の通信装置と第２の通信装置とで予め設定
するようにしたことにより、最大遅延時間に関する情報
を少ないビット数で伝達することができ、ガードインタ
ーバル長の記憶に必要な記憶容量を削減することができ
る。

【００６７】さらに、フィードバック部２１２は、第１
の受信部における受信性能が劣化した場合のみに第１の
送信部に更新ガードインターバル長を伝達するようにし
たことにより、ＯＦＤＭ伝送フレームで伝達する情報量
を増やすことができるという作用を有し、また、受信側
で伝送路が変化したことを検知できるので、次回その相
手先と通信する際に、自分が受けたマルチパスの影響を
考慮したガードインターバルを付加することができ、相
手側での受信に際してのマルチパスの影響がガードイン
ターバル長を超えることを未然に防ぐこともできる。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１に
記載のＯＦＤＭ通信システムによれば、第１の送信部と
受信部とから成る第１の通信装置と、第１の送信部と受
信部と同一構成の第２の送信部と受信部とから成る第２
の通信装置との間でＯＦＤＭによりデータ伝送を行うＯ
ＦＤＭ通信システムであって、第１の受信部は、第２の
送信部からの送信信号を受信して得られた受信信号から
マルチパスの最大遅延時間を推定し、推定最大遅延時間
に基づくガードインターバル長を生成する最大遅延時間
推定器と、生成したガードインターバル長を第１の送信
部にフィードバックするフィードバック部とを有し、第
１の送信部は、フィードバックされたガードインターバ
ル長を第２の通信装置へ送信し、第２の受信部は、第１
の送信部から送信されたフィードバックされたガードイ
ンターバル長を検出し、第２の送信部は、検出したガー
ドインターバル長を用いて第１の通信装置への送信を行
うことにより、通信における各ＯＦＤＭシンボルのガー
ドインターバル長を伝送路の状態に応じた最も伝送効率
の良い長さに変更できるので、いかなる伝送路において
も、その伝送路状態における最大の伝送効率を得ること
ができ、特に複数ポイント対複数ポイントの通信におけ
る各通信装置間の伝送路状態の変化に対しても、各々が
形成する伝送路に適合した最大伝送効率を得ることがで
きるという有利な効果が得られる。

【００６９】請求項２に記載のＯＦＤＭ通信システムに
よれば、請求項１に記載のＯＦＤＭ通信システムにおい
て、最大遅延時間推定器は、同期用シンボル波形を離散
フーリエ変換したデータの複素共役と受信信号を離散フ
ーリエ変換したデータとを乗算した乗算データに対して
逆離散フーリエ変換を行うことにより相関関数値を求
め、相関関数値が所定の相関関数閾値よりも大きいポイ
ントを遅延時間と推定することにより、通信における各
ＯＦＤＭシンボルのガードインターバル長を伝送路の状
態に応じた最も伝送効率の良い長さに確実に変更できる
という有利な効果が得られる。

【００７０】請求項３に記載のＯＦＤＭ通信システムに
よれば、請求項２に記載のＯＦＤＭ通信システムにおい
て、最大遅延時間推定器は、受信信号の各搬送波におけ
る信号対雑音電力比を推定し、信号対雑音電力比が所定
の比よりも小さい搬送波を相関関数計算の対象から除外
することにより、電力線通信のような高レベルの狭帯域
雑音が頻繁に発生するような伝送路下においても、その
影響を低減することが可能になるという有利な効果が得
られる。

【００７１】請求項４に記載のＯＦＤＭ通信システムに
よれば、請求項２に記載のＯＦＤＭ通信システムにおい
て、最大遅延時間推定器は、受信信号のうち数本の搬送
波のみの相関を利用して遅延時間を推定することによ
り、ＦＦＴによる相互相関値計算に比べハードウェア規
模を大幅に削減することができるという有利な効果が得
られる。

【００７２】請求項５に記載のＯＦＤＭ通信システムに
よれば、請求項１乃至４のいずれか１に記載のＯＦＤＭ
通信システムにおいて、フィードバック部は、最大遅延
時間を所定範囲毎に区分し、所定範囲に対応した情報系
列を第１の通信装置と第２の通信装置とで予め設定する
ことにより、最大遅延時間に関する情報を少ないビット
数で伝達することができ、ガードインターバル長の記憶
に必要な記憶容量を削減することができるという有利な
効果が得られる。

【００７３】請求項６に記載のＯＦＤＭ通信システムに
よれば、請求項１乃至５のいずれか１に記載のＯＦＤＭ
通信システムにおいて、フィードバック部は、第１の受
信部における受信性能が劣化した場合のみに第１の送信
部に更新ガードインターバル長を伝達することにより、
ＯＦＤＭ伝送フレームで伝達する情報量を増やすことが
できるという作用を有し、また、受信側で伝送路が変化
したことを検知できるので、次回その相手先と通信する
際に、自分が受けたマルチパスの影響を考慮したガード
インターバルを付加することができ、相手側での受信に
際してのマルチパスの影響がガードインターバル長を超
えることを未然に防ぐこともできるという有利な効果が
得られる。

【００７４】請求項７に記載のＯＦＤＭ通信方法によれ
ば、第１の送信部と受信部とから成る第１の通信装置
と、第２の送信部と受信部とから成る第２の通信装置と
の間でＯＦＤＭによりデータ伝送を行うＯＦＤＭ通信方
法であって、第１の受信部は、第２の送信部からの送信
信号を受信して得られた受信信号からマルチパスの最大
遅延時間を推定し、推定最大遅延時間に基づくガードイ
ンターバル長を生成し、生成したガードインターバル長
を第１の送信部にフィードバックし、第１の送信部は、
フィードバックされたガードインターバル長を第２の通
信装置へ送信し、第２の受信部は、第１の送信部から送
信されたフィードバックされたガードインターバル長を
検出し、第２の送信部は、検出したガードインターバル
長を用いて第１の通信装置への送信を行うことにより、
通信における各ＯＦＤＭシンボルのガードインターバル
長を伝送路の状態に応じた最も伝送効率の良い長さに変
更できるので、いかなる伝送路においても、その伝送路
状態における最大の伝送効率を得ることができ、特に複
数ポイント対複数ポイントの通信における各通信装置間
の伝送路状態の変化に対しても、各々が形成する伝送路
に適合した最大伝送効率を得ることができるという有利
な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１によるＯＦＤＭ通信シス
テムを構成するＯＦＤＭ通信装置を示すブロック図

【図２】相互相関計算が適用されるマルチパス遅延時間
推定器を示すブロック図

【図３】相互相関計算が適用されるマルチパス遅延時間
推定器を示すブロック図

【図４】ＯＦＤＭ通信における送信信号波形を示すタイ
ミング図

【図５】ＯＦＤＭ通信における伝送シンボルを示すタイ
ミング図

【図６】（ａ）ＯＦＤＭ通信における周波数スペクトラ
ムを示すスペクトラム図（ｂ）ＯＦＤＭ通信における周波数スペクトラムを示す
スペクトラム図

【図７】ＯＦＤＭ伝送フレームの構成例を示すフレーム
図

【図８】ＯＦＤＭ通信方法が適用される通信装置を示す
ブロック図

【符号の説明】

１００送信部１０１変調・直並列変換器１０２、３０５逆離散フーリエ変換器１０３並直列変換器１０４同期用／データ伝送用シンボル切換器１０５、２０４同期用シンボル波形記憶装置１０６ガードインターバル付加器１０７、２０７ガードインターバル長記憶装置１０８Ｄ／Ａ変換器１０９、２０１帯域通過フィルタ１１０、２０２周波数変換器２００受信部２０３Ａ／Ｄ変換器２０５同期用シンボル位置検出器２０６マルチパス遅延時間推定器（最大遅延時間推定
器）２０８ガードインターバル削除器２０９直並列変換器２１０、３０１、４０１離散フーリエ変換器２１１、３０２、４０２復調・並直列変換器３０３、４０３既知シンボル記憶装置３０４乗算器３０６、４０６最大遅延時間検出器４０４搬送波選択器４０５連立方程式演算器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5K022 DD01 DD18 DD23 DD33 DD42 5K047 AA00 CC01 HH01 HH12 HH42 MM02 MM11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の送信部と受信部とから成る第１の通
信装置と、前記第１の送信部と受信部と同一構成の第２
の送信部と受信部とから成る第２の通信装置との間でＯ
ＦＤＭによりデータ伝送を行うＯＦＤＭ通信システムで
あって、前記第１の受信部は、前記第２の送信部からの送信信号
を受信して得られた受信信号からマルチパスの最大遅延
時間を推定し、前記推定最大遅延時間に基づくガードイ
ンターバル長を生成する最大遅延時間推定器と、前記生
成したガードインターバル長を前記第１の送信部にフィ
ードバックするフィードバック部とを有し、前記第１の
送信部は、前記フィードバックされたガードインターバ
ル長を前記第２の通信装置へ送信し、前記第２の受信部は、前記第１の送信部から送信された
前記フィードバックされたガードインターバル長を検出
し、前記第２の送信部は、前記検出したガードインター
バル長を用いて前記第１の通信装置への送信を行うこと
を特徴とするＯＦＤＭ通信システム。
【請求項２】前記最大遅延時間推定器は、同期用シンボ
ル波形を離散フーリエ変換したデータの複素共役と受信
信号を離散フーリエ変換したデータとを乗算した乗算デ
ータに対して逆離散フーリエ変換を行うことにより相関
関数値を求め、前記相関関数値が所定の相関関数閾値よ
りも大きいポイントを遅延時間と推定することを特徴と
する請求項１に記載のＯＦＤＭ通信システム。
【請求項３】前記最大遅延時間推定器は、受信信号の各
搬送波における信号対雑音電力比を推定し、前記信号対
雑音電力比が所定の比よりも小さい搬送波を相関関数計
算の対象から除外することを特徴とする請求項２に記載
のＯＦＤＭ通信システム。
【請求項４】前記最大遅延時間推定器は、受信信号のう
ち数本の搬送波のみの相関を利用して遅延時間を推定す
ることを特徴とする請求項１に記載のＯＦＤＭ通信シス
テム。
【請求項５】前記フィードバック部は、最大遅延時間を
所定範囲毎に区分し、前記所定範囲に対応した情報系列
を前記第１の通信装置と前記第２の通信装置とで予め設
定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に
記載のＯＦＤＭ通信システム。
【請求項６】前記フィードバック部は、前記第１の受信
部における受信性能が劣化した場合のみに前記第１の送
信部に更新ガードインターバル長を伝達することを特徴
とする請求項１乃至５のいずれか１に記載のＯＦＤＭ通
信システム。
【請求項７】第１の送信部と受信部とから成る第１の通
信装置と、第２の送信部と受信部とから成る第２の通信
装置との間でＯＦＤＭによりデータ伝送を行うＯＦＤＭ
通信方法であって、前記第１の受信部は、前記第２の送信部からの送信信号
を受信して得られた受信信号からマルチパスの最大遅延
時間を推定し、前記推定最大遅延時間に基づくガードイ
ンターバル長を生成し、前記生成したガードインターバ
ル長を前記第１の送信部にフィードバックし、前記第１
の送信部は、前記フィードバックされたガードインター
バル長を前記第２の通信装置へ送信し、前記第２の受信部は、前記第１の送信部から送信された
前記フィードバックされたガードインターバル長を検出
し、前記第２の送信部は、前記検出したガードインター
バル長を用いて前記第１の通信装置への送信を行うこと
を特徴とするＯＦＤＭ通信方法。