JP2005269003A - ディジタル変調信号の送受信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】劣悪な伝送路ではデータ誤り率の増加を防ぎ、良質な伝送路では高いデータレートで伝送することのできる無線ネットワーク用送信及び受信装置を実現することにある。
【解決手段】受信されるパケット化データの誤り率を復調品質解析回路８５により計測し、誤り率が小さいときには受信信号を復号するときに変調度が予め設定されるリファレンス信号の挿入間隔を長くするようしてリファレンス信号発生回路１４で生成して送信する。伝送品質が悪化したときはその悪化をパケット誤り検出回路８３で検出し、復調品質解析回路８５はリファレンス信号の挿入間隔を短くするように送信装置に送信するようにし、周波数利用効率のよい多値信号の送信装置及び受信装置の構成を実現した。
【選択図】図１３

Description

本発明は、パケット構造を用いて送信するディジタル変調信号を空間伝送路に送信するに際し、ディジタル変調されたキャリアの振幅、及び位相特性の補償を行うためのリファレンス信号をディジタル変調信号と共に送信して受信するディジタル変調信号の送受信方法に関するものである。

近年、インターネットを中心とするマルチメディアネットワークの発達には目覚しいものがあり、世界各国ではＩＴ（Information Technology）を中心とする情報革命が進められている。その通信手段としてホットスポットと称する場所での無線によるインターネット接続、さらには家庭における無線ＬＡＮ（Local Aria Network）接続も普及し、現在では動画を伝送するための高速な無線ＬＡＮの開発、商品化もなされている。

動画伝送用無線ＬＡＮとして、例えば５ＧＨｚの周波数帯でＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）信号を用い、断続的に送信するバースト通信方式がある。バースト通信方式としては、例えば最近標準化されたＩＥＥＥ８０２．１１ａ（Institute of Electrical and Electronics Engineers 802.11 activities）や、ＥＴＳＩ（European Telecommunications Standards Institute）のHiperＬＡＮ 2、さらには国内で審議がされているＭＭＡＣ（Multimedia Mobile Access Communication）システムなどがある。

ＭＭＡＣ推進協議会の一標準化仕様であるＨｉＳＷＡＮ（High Speed Wireless Access）においては、親機より端末に向けて行う下り方向の通信において、パイロットキャリアに加えて、周期的にリファレンスシンボル信号を送信するようにしている。リファレンスシンボル信号を用いることにより、パケット長の長い送信信号に対しても、一定間隔ごとに全てのキャリアについて伝送路補償を行えるため、通常の使用において良好な伝送特性を得ることができている。

本願発明者が発明し本願出願人により出願された特許文献１に次が開示されている。即ち、ＯＦＤＭ信号を伝送するに際し、劣悪な伝送路の場合にはデータ誤り率の増加を防ぎ、良質な伝送路の場合では高いデータレートにより伝送するために、ＦＦＴ回路により復調した信号をデジタル信号に変換するデマッピングのための、リファレンスキャリア信号の挿入間隔を、受信される信号を解析するリファレンス信号解析手段により解析して得る。

解析結果によりリファレンス信号挿入位置をリファレンス信号位置情報設定手段により定める。そのリファレンス位置情報信号と、供給される情報信号とを時分割多重したパケット信号として生成する。複数のデジタル変調されたキャリア信号を直交周波数分割多重信号生成手段により生成し、空間伝送路に放射する。

そして、特許文献１によれば、周期的にリファレンスシンボルを挿入してデータ誤り率を改善すると共に、劣悪なマルチパス歪を有する環境に対しても、データ誤り率の劣化の少ないデータ伝送を行うとともに、マルチパス歪の少ない良質な空間伝送路で送信する場合では、できるだけ伝送効率を低下させずに、できるだけ高い伝送レートでデータ伝送を行うようにしている。
特開２００２−１４１８８４号公報

ところで、受信装置から送信装置に送信するリファレンスシンボルの挿入間隔要求は、送信装置がデータを送信しなく、受信状態になっており、且つ他の送信装置からの送信がなされないときにのみ送信することが出来る。そして、送信権を得た受信装置が要求信号を送信することにより、送信装置が送信すべき動画データの送信を、受信装置側で送信しているときは中断されることとなるなど、連続データが送信されている空間伝送路に対して時分割により頻繁に要求信号を送信することは好ましくなく、周波数利用効率を低下させる原因ともなる。

そこで本発明は、送信許可の与えられている送信装置又は受信装置のいずれかが指定されて送信を行う送信装置が連続データを送信し、受信装置が送信された連続データを受信するに際し、伝送路の状態より復号時に用いる望ましい参照信号の挿入間隔を受信装置から送信装置に対して少ない頻度で送信することにより、送信装置は所望の参照信号の挿入方法を決定して参照信号を生成し、生成された参照信号を連続データと共に送信する方法を実現しようとするものである。

本発明は、上記課題を解決するために以下の１）又は２）の手段より成るものである。

すなわち、
１） 入力信号に誤り検出用信号を付加して生成した信号から、２次平面に定めた信号点の位置に応じてキャリア信号の振幅変調及び位相変調を行って被変調信号を生成すると共に、前記２次平面に予め定めた参照用信号点の位置に応じてキャリアの振幅変調及び位相変調を行ってレファレンス信号を生成し、生成した前記レファレンス信号を前記被変調信号に多重して送信する送信側と、送信した前記被変調信号を受信し、受信する信号の品質に応じて前記レファレンス信号の多重間隔の変更に係る情報を前記送信側に送信する受信側とからなる入力信号の送受信におけるディジタル変調信号の送受信方法であって、
受信する前記被変調信号を復調し、復調して得られる復調信号に誤りが検出されるときには誤り検出信号を生成する受信側における第１のステップ（８３）と、
前記第１のステップで生成した誤り検出信号の時間変動を解析し、解析して得た誤り検出信号が予め設定した閾値を越える増加方向にある、又は解析して得られる誤り検出信号が予め設定した閾値に満たない減少方向にあるのいずれか一方にあることを検出する受信側における第２のステップ（８５１）と、
前記第２のステップで、解析して得た誤り検出信号が増加方向にあるとして検出したときは前記レファレンス信号の多重間隔を短くするための間隔情報を生成し、解析して得た誤り検出信号が減少方向にあるとして検出したときは前記レファレンス信号の多重間隔を長くするための間隔情報を生成する受信側における第３のステップ（８５２）と、
前記第３のステップで生成された前記間隔情報を前記レファレンス信号の多重間隔の変更に係る情報として前記受信側から前記送信側に送信するステップとを有してなることを特徴とするディジタル変調信号の送受信方法。
２） 上記１）項に記載のディジタル変調信号の送受信方法であって、
前記第２のステップにおける誤り検出信号の時間変動の解析は、連続して検出する誤りデータを除いた誤り検出信号に係る誤り検出信号の時間変動を解析するようになすことを特徴とするディジタル変調信号の送受信方法。

本発明のディジタル変調信号の送受信方法によれば、以下に示す１）又は２）の効果を提供することができる。

すなわち、
１） 伝送路の状態を検出し、受信における望ましい参照信号の挿入間隔を受信側から送信側に少ない頻度で送信することにより、送信側からは所望の参照信号を時分割挿入したディジタル変調信号を生成して受信側に送信し、受信側では送信された参照信号を用いてディジタル変調された信号を復調することができ、周波数利用効率の良いデジタル変調信号の送信及び受信方法を実現できる。
２） 連続して検出する誤りデータを除いた誤り検出信号を用いて誤り検出信号の時間変動を解析するディジタル変調信号の送受信方法によれば、空間伝送路の異常により増加した誤りデータが一時的に増加する影響を受けることなく参照用信号の送信間隔を適応的に変えることが出来るため、受信側から送信側に対してより少ない頻度で参照信号の挿入間隔要求情報を送信するデジタル変調信号の送信及び受信方法を実現できる。

以下、本発明のディジタル変調信号の送受信方法の実施の形態につき、好ましい実施例により説明する。

図１及び図２に、その実施例に関わる直交周波数分割多重信号送信装置及び直交周波数分割多重信号受信装置のそれぞれの概略構成を示し、図面を参照して述べる。

同図に示す直交周波数分割多重信号送信装置は、リファレンス信号位置情報発生回路１１、ヘッダ信号生成回路１２、誤り訂正信号付加回路１３、リファレンス信号発生回路１４、マッピング回路２１、逆フーリエ変換回路３１、ガードインターバル付加回路３６、及び高周波信号処理回路４１よリなっている。

まず、伝送されるべき情報信号は誤り訂正信号付加回路に供給され、ここでは空間伝送路で生じる誤り信号を受信端末で訂正するために使用する誤り訂正信号が付加される。リファレンス信号発生回路１４では送信した信号を復号するときに用いられるリファレンス信号（参照信号）が生成される。

リファレンス信号位置情報発生回路１１では、送信されるリファレンス信号の挿入間隔に係る情報は受信装置側からリファレンス間隔情報として得られ、その得られた情報が基にされてリファレンス信号の挿入間隔が決定される。ヘッダ信号生成回路１２では、リファレンス信号の挿入間隔、挿入位置、及び情報信号の識別等に係るヘッダ信号が生成される。

マッピング回路２１では、上記の誤り訂正信号の付された情報信号、ヘッダ信号、及びリファレンス信号が入力される。それらの信号は直交周波数分割多重信号を構成する５２本のサブキャリアに対して例えばＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）による多値変調を行うための信号点信号が生成される。

逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）回路３１では、入力された５２の信号点信号を基に所定の有効シンボル期間によるＩＦＦＴ演算が行われ、５２本のサブキャリアにより構成される直交周波数分割多重信号が生成される。ガードインターバル付加回路３６では、入力される有効シンボル期間の直交周波数分割多重信号のうち、後部の一部の信号が有効シンボル区間よりも前の信号として付加され、シンボル期間の直交周波数分割多重信号が生成される。

シンボル期間の直交周波数分割多重信号は高周波信号処理回路４１で所定のプリアンブル信号の付される送信パケット信号として生成され、送信周波数の信号に変換され、電力増幅されて図示しないアンテナ回路に供給され、そこから空間伝送路に放射される。

次に、空間伝送路に放射された信号の受信について述べる。

図２に示す直交周波数分割多重信号受信装置は、高周波信号処理回路５１、プリアンブル検出/同期処理回路５２、ガードインターバル除去回路６１、フーリエ変換回路６６、リファレンス信号復調回路６７、デマッピング回路７１、誤り信号訂正処理回路８１、ヘッダ信号取得回路８２、パケット誤り検出回路８３、受信電力測定回路８４、及び復調品質解析回路８５よりなっている。

まず、図示しないアンテナ回路により得られた直交周波数分割多重信号は高周波信号処理回路５１により高周波増幅、及び中間周波数への変換がなされ中間周波数の直交周波数分割多重信号が得られる。直交周波数分割多重信号の一部はプリアンブル検出/同期処理回路５２に入力され、そこで送信パケット頭部のプリアンブル信号の検出、及びシンボル期間信号が生成される。

ガードインターバル除去回路６１では、入力されるシンボル期間信号を基に高周波信号処理回路５１から入力される直交周波数分割多重信号に付加されたガードインターバル部分の信号が除去される。ガードインターバル部分の除去された直交周波数分割多重信号はフーリエ変換回路６６でプリアンブル検出/同期処理回路５２から入力されるシンボル期間信号を基にＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）演算が行われ、リファレンス信号及び５２本のサブキャリア信号の信号点に係る信号が得られる。

リファレンス信号復調回路６７ではＦＦＴして得られたリファレンス信号の実数部、及び虚数部の信号レベルを基に、フーリエ変換して得られた各サブキャリアの実数部、及び虚数部の信号点レベルを基に送信されたデジタル信号を復号するための基準レベル信号が得られる。

デマッピング回路７１では、リファレンス信号復調回路６７から入力される基準レベル信号が参照されつつ、受信されたヘッダ信号が復号される。復号されて得られたヘッダ信号を基に、他のリファレンスシンボルの送信情報が得られると共に、それらのリファレンスシンボルに印加されたリファレンス信号が基にされて送信された誤り訂正信号の付された情報信号が復号される。

誤り信号訂正処理回路８１では空間伝送路などの伝送品質の低下に基づいて生じた誤りデータなどは正しい値のデータに訂正され、情報信号がデータ出力として出力される。パケット誤り検出回路８３ではデータ出力に対するパケット誤り率が測定される。通常、情報信号には誤りを検出する為のＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）やＦＣＳ（Frame Check Sequence）などの誤り検出用コードが付加されており、そのコードを基にパケット誤り検出がなされる。

また、受信電力測定回路８４では、プリアンブル検出/同期処理回路５２より入力されるシンボル期間信号または有効シンボル期間信号が基にされ、高周波信号処理回路５１から供給される信号のうち直交周波数分割多重信号の受電電力成分がどの程度あるかが計測される。

復調品質解析回路８５では、パケット誤り検出回路８３から入力されるパケット誤り率、及び受信電力測定回路８４から入力される受信電力の情報を基に受信中の信号の復調品質が解析される。その復調品質解析回路８５では、パケット誤り率及び受信電力の変動が解析され、その解析された結果はリファレンス間隔情報として直交周波数分割多重信号送信装置に伝送される。

リファレンス間隔情報は直交周波数分割多重信号送信装置のリファレンス信号位置情報発生回路１１で受信され、その結果として最適化された間隔に設定されたリファレンス信号が送信される。空間伝送路の品質が良くないときにはリファレンス信号の挿入間隔が短くされ、デマッピング回路７１におけるリファレンス信号の参照回数が多くなる。空間伝送の品質が良いときにはリファレンス信号の挿入回数が少なくされ、多くの情報信号が伝送される。

次に、直交周波数分割多重信号送信装置及び直交周波数分割多重信号受信装置を複数組み合わせて無線ＬＡＮを構成し、同一の周波数帯域で時分割送信を行う場合の例について説明する。

図３に、機器Ａ、機器Ｂ、機器Ｃが無線ＬＡＮによりネットワーク結合されている構成を示し、説明する。

同図において、機器Ａはデータを送信する送信端末として、機器Ｂはデータを受信する受信端末として結合されている。

まず、機器Ｃはマスター機であり、機器Ａ、及び機器Ｂからの送信要求を受け、送信の順を決定して各機器に通達する。機器Ａは連続データを機器Ｂに送信するための要求を機器Ｃに伝送する。機器Ｃから送信許可を受けた機器Ａは連続データを空間伝送路に送信し、機器Ｂはその信号を受信する。

機器Ｂは、機器Ａから送信される連続データを受信すると共に、受信される信号のパケット誤り率及び受信電力の大きさを計測する。その結果、例えば空間伝送路におけるマルチパス歪の影響による振幅特性、位相特性の乱れがあるときは、機器Ａに対してリファレンス信号の送信間隔を短くするための要求を行うなど、誤り率の少ない信号の受信を希望する。

そこで機器Ｂは、機器Ｃに対してリファレンス間隔情報を伝送するための送信許可を求める。その送信許可のための送信要求信号を、機器Ａがパケットデータを送信し終えたタイミングで送信する。送信要求を受信した機器Ｃは機器Ａと機器Ｂに対し、次の送信は機器Ｂが行うことを示す制御信号を送信する。

送信許可を得た機器Ｂはリファレンス間隔情報を機器Ａに伝送する。機器Ｂは受信されたリファレンス間隔情報を基に所望の間隔でリファレンス信号を挿入したパケット化データを生成し、送信する。

以上、機器Ａ、Ｂ、及びＣで構成される無線ＬＡＮにおけるリファレンス間隔情報の伝送シーケンスについて述べた。機器Ａは連続データを機器Ｂに送信しているため、リファレンス間隔情報の受信のための時間は短い方が好ましい。機器Ｂは上述のようにして周波数帯域を有効に利用するためのリファレンス間隔情報の伝送を行うようにしている。

次に、上記の信号の送信及び受信を行うための伝送信号フォーマットについて説明する。

図４に、連続データの伝送時に用いる送信パケットの構成を示し、図面を参照して説明する。

同図において、横方向は時間軸であり左側よりプリアンブル、ヘッダ、データ、リファレンスシンボル、データ、リファレンスシンボル、データの順で並べられ、送信されるバースト信号であることを示している。

バースト信号の先頭に配置されるプリアンブルはシンボル同期用タイミング信号の取得、及び復調回路駆動用同期信号の周波数、位相同期を行うための信号である。次のヘッダには、リファレンス信号位置情報発生回路１１により生成されたリファレンス信号間隔情報が含まれており、受信装置は復号して得られたリファレンス信号間隔情報を基にリファレンス信号を得、フーリエ変換回路してえら得られたデータのデマッピングを行う。

ここで、リファレンスシンボルは送信されるデータのＮ（Ｎは正の整数）シンボル後に再度送信される。リファレンスシンボルの送信間隔に関する情報は、例えばヘッダ情報により送信され、受信装置では得られた情報を基に送信された情報信号の復調、及び復号が行われる。

次に、受信装置（機器Ｂ）から送信装置（機器Ａ）に送信するパケット信号について述べる。

図５に、返信パケットの構成を示し、図面を参照して説明する。

同図において、返信パケットはプリアンブルとヘッダより構成される。ヘッダにはリファレンスシンボル間隔情報や復調品質情報などが含まれている。

受信装置が、その返信パケットを送信装置に送信することにより、送信装置は受信されたリファレンスシンボル間隔情報に従って、送信パケットのヘッダにリファレンスシンボル間隔情報を割り当てる。間隔情報に従ったリファレンスシンボルを挿入しつつ、データ送信を行う。

ここで受信装置は、パケット誤り検出回路８３から出力されるパケット誤り率、及び受信電力測定回路８４から出力される受信電力の変動を復調品質解析回路８５で解析する。例えばパケット誤り率の悪化が継続すると判断される場合、又は受信電力が定められた設定値より小さくなった場合には、リファレンスシンボルの挿入間隔を小さくするように送信装置に対して要求する。

その要求により好適な頻度によりリファレンスシンボルが挿入され、周波数利用効率を悪化させないでデータの送受信がなされる。

以上、直交周波数分割多重信号送信装置及び直交周波数分割多重信号受信装置の構成と動作について概説した。次に、受信側でパケット誤り（ＰＥＲ）を監視し、その変動に応じて、送信側に対して行うパケット中のリファレンスシンボル数の適応的な可変方法について詳述する。

リファレンスシンボル数の適応的な可変は、例えば空間伝送路にインパルス的な瞬時的な妨害雑音がある場合に、一時的な誤りを検出してリファレンスシンボルを増加させると伝送効率を低下させる。また、ＰＥＲは短い時間内でも変化するため、単にそのときに計測される一時的に悪化したＰＥＲを基にリファレンスシンボルの間隔を決定する場合でも、伝送効率を低下させる。

そこで、ＰＥＲの観測時間を長い時間に設定すると、短時間に生じるＰＥＲ変動の影響を受けることなく、リファレンスシンボルの挿入間隔を定めることが出来る。しかし、リファレンスシンボルの挿入間隔の変更に係る追従速度が遅くなり、必要な時にリファレンスシンボル数を増やすことが出来ない。さらに長時間のＰＥＲ特性を記憶するためのメモリも大きくなり、経済的に好ましくない。

そこで、比較的短い時間で動作し、インパルス的な妨害の影響を受けることがなく、且つ伝送路の悪化状況に相応する誤り率を求めてリファレンスシンボルの挿入間隔を決定する方法について述べる。

図６は前述の図１に示した直交周波数分割多重信号受信装置のパケット誤り検出回路８３及び復調品質解析回路８５の構成を詳細に示したものである。図７〜図１１を参照し、動作について説明する。

図６において、パケット誤り検出回路８３は誤り検出処理部８３１、バースト誤り処理部８３２、及びメモリＡ８３３より構成される。復調品質解析回路８５は誤り率算出部８５１、誤り率変動検出部８５２、及びメモリＢ８５３より構成される。

まず、直交周波数分割多重信号受信装置により受信され、誤り信号訂正処理回路８１により誤り訂正の行われた信号は誤り検出処理部８３１に入力され、そこで受信されたパケット信号にパケット誤りがあるかどうかが検出される。そのパケット信号の誤りはパケット構成のデータ中で伝送される図示しないＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）が用いられて検出される。

検出処理部８３１で検出されたパケット誤りの検出に係る誤り検出信号はバースト誤り処理部８３２に入力される。バースト誤り処理部８３２では、誤り検出信号のうちバースト誤りに係る検出信号は誤りのない信号として修正される、及び誤り検出信号の変化分が検出され、検出された変化分を基にリファレンス間隔が決定される。

バースト誤り修正処理は、メモリＡ８３３と共に行われる。即ち、メモリＡ８３３には誤り検出処理部８３１から出力される誤り検出信号が一時記憶される。一時記憶された誤り検出信号が連続して生じているときには連続するデータ部分は誤りデータが検出されなかったものとしての修正がなされる。

図７に、ＣＲＣで検出されたパケットデータの時間変化の例を示す。

同図において、横は時間軸であり、縦はＣＲＣから出力される検出出力である。低い電圧は誤りなし、高い電圧は誤りが検出された状態を示している。図中バースト誤りとして示される個所のデータは伝送路中で連続する原因により障害が生じたための誤りである。障害原因が無くなった後は通常の誤りの状態になる。

そこで、障害が生じ、パケットデータにバースト誤りが検出されたときであっても、障害の解除後は通常の状態に復帰するため、一時的に生じた障害のために敢えてリファレンス信号の伝送間隔を短くしないものとする。従って、検出された誤りデータは存在しないものとして扱う。図面には白丸により示してある。

次に、メモリＡ８３３に記憶される誤りデータのリセットについて述べる。

そのリセット動作はバースト誤り処理部８３２に入力されるリセット信号によりなされる。それは、通常の無線ＬＡＮはコンティニュアス通信と異なり、送信すべき情報がある時のみデータを送信するバースト通信方式によっていることによる。比較的長い時間にわたり無線伝送が行われない期間も存在する。

無線伝送路の状態は常に変化しており、リファレンスシンボル挿入間隔の決定を実際に得られる最新のデータを基に算出するためである。過去に蓄積されたデータは一定時間ｔ経過後にクリアする。所定時間ｔ経過後にメモリＡ８３３の記憶内容が消去されないときにはバースト誤り処理部８３２に入力されるリセット信号によりメモリＡ８３３の記憶内容がリセットされる。図７で、誤り検出信号が記述されていない時間ｔがその期間である。

バースト誤り処理部８３２でバースト誤り処理された誤り検出信号は復調品質解析回路８５の誤り率算出部８５１に入力される。そこでは入力された誤り検出信号を基にパケットの誤り率が求められる。求められた誤り率はメモリＢ８５３に入力されると共に、誤り率変動検出部８５２に入力される。

図８に、メモリＢ８５３に蓄積される誤り率に係るデータをＰＥＲ（packet error rate）の時間変化特性として示す。誤り率変動検出部８５２では、直前の誤り率算出部８５１により求められた誤り率とメモリＢ８５３に記憶される過去の複数個の誤り率の変動の状態を検出する。変動の状態としては伝送路が悪化傾向にある場合と、伝送路が改善傾向に有る場合とがある。

図中に示す所定のＰＥＲの設定値であるＰＥＲｓは、リファレンスシンボル挿入間隔の増減の基準となる誤り率である。ＰＥＲｓと誤り率算出部８５１で算出したＰＥＲとを比較し、算出した誤り率の方が大きければリファレンスシンボルの挿入間隔を狭め、算出した誤り率の方が小さいときにはリファレンスシンボルの挿入間隔を広げて設定するためのリファレンスシンボル間隔情報を出力する。

一方、短い時間間隔で大きく変動する誤り率を計測した場合に、その変動に応じてリファレンスシンボル間隔を変更する場合では、受信装置から送信装置に送信するデータ送信時間の他に、通信路の確立のための通信も多く必要とされるなど伝送効率を悪化させる。そこで、過去に求めた誤り率を用いてリファレンスシンボルの挿入間隔を変更する情報を伝送するようにする。

図９に、ＰＥＲ値に対するリファレンスシンボル挿入数の関係を示す。ＰＥＲの値が小さな値から増加するときには、図の中央部に示すＰＥＲ設定値を越えて大きくなった後にリファレンスシンボル間隔を短くし、挿入シンボル数を増加させる。ＰＥＲの値が大きな値から減少するときにはＰＥＲ設定値を超えて小さくなったときに挿入シンボル数を減少させる。

シンボル挿入数の変化にヒステリシス特性を与えることにより、ＰＥＲの瞬時的な変動の影響を小さく出来る。図８に示したリファレンス間隔を狭めるタイミング、及び間隔を元に戻すタイミングが遅延した時間で示されているのは上記による。

次に、上述のパケット誤り検出回路８３及び復調品質解析回路８５が用いられて得られる動作特性についてシミュレーション結果と共に述べる。

図１０に、実際に得られたＰＥＲ特性を基に行ったシミュレーション結果を示す。

同図に示す（ａ）は時間軸上におけるパケット誤り率の変化を示している。横軸はパケットの個数１００００を単位とする時間である。伝送路の変動特性に十分に追従した制御が出来るように、及びメモリＡ８３３の容量を小さく出来るように、1回の誤り率の算出は１００パケットを基にしている。

同図において、ＰＥＲは短時間に大きく誤り率が変動している。ここでは通常生じるバースト誤りの他に、ガウス分布雑音を印可したときに生じるＰＥＲ誤り特性の変化を示している。時間軸の２〜４、及び６〜８の期間では送信電力を低下させており、そこでＰＥＲが増加している。

（ｂ）は、バースト誤り処理部８３２による処理、及び図９に示したヒステリシス特性を用いない場合のリファレンスシンボルの挿入数変化特性を示したものである。値１が挿入数を増加させる、値0が減少させるとして検出された特性を示している。バースト誤りに応じて挿入数の増減がなされ、さらにパケット誤り率が閾値ＰＥＲｓに近い期間、例えば時間２〜４及び６〜８ではキャリアのＣ／Ｎ低下により瞬時的に変動する影響を受け、挿入数の増減が激しくなされている。

（ｃ）は、下記の回路構成によるバースト誤り処理部８３２を用い、ヒステリシス特性を用いない場合の特性である。バースト誤りによる影響は受けていない。しかし、瞬時変動時には挿入数の増減が激しく行われている。即ち、受信電力が低下したときにリファレンスシンボルの挿入数の増減が激しく行われることを示している。

（ｄ）は、バースト誤り処理部８３２に加えヒステリシス特性を与えるリファレンスシンボル挿入間隔制御を用いたときの特性である。上記のように１００個のパケット誤り率を基にリファレンスシンボルの挿入間隔を決定するなど、少ないサンプル数のデータを基にリファレンスシンボルの挿入数を検出している場合である。バースト雑音から受ける変動が少ない。そして、正確に誤り率の変化特性に応じたリファレンスシンボル挿入数の制御が行われている。

次に、上記のバースト誤り処理部８３２について述べる。

図１１に、バースト誤り処理部の構成を示し、図面を参照しその動作について述べる。

同図に示すバースト誤り処理部８３２は、遅延回路８３２ａ、加算回路８３２ｂ、判定回路８３２ｃ、及び比較回路８３２ｄより構成される。

まず、誤り検出処理部８３１から入力される誤り検出処理後のデータは遅延回路８３２ａ、加算回路８３２ｂ、及び比較回路８３２ｄに入力される。遅延回路８３２ａでは入力されたディジタルデータは１サンプル分遅延される。遅延され、符号の変えられたデータは加算回路８３２ｂで誤り検出処理後のデータと加算（減算）される。

１サンプル遅延されたデータとの差として得られる差分値は判定回路８３２ｃに入力される。判定回路８３２ｃでは、差分値が負となる場合は負であるデータがデータ０に置換されて出力される。例えば、００１１１１１００で示される９サンプルの２進データは、００１００００００の出力データに変換されて出力される。連続して生じた誤りデータは打ち消されたデータとして出力されている。

比較回路８３２ｄでは上記のバースト誤りが０に置換されたデータと、入力される誤り検出処理後のデータとが比較され、異なる値の場合にはそのデータそのものが取り除かれる。その状態はデータの受信がなされなく入力される誤り検出処理後のデータが存在しない状態と等価である。メモリ８３３にはバースト誤りが削除されたデータが記憶される。記憶されたデータは前述の誤り率算出部８５１に供給される。

以上、直交周波数分割多重信号受信装置のパケット誤り検出回路８３及び復調品質解析回路８５の構成とその動作について詳述した。

なお、ここで述べたシミュレーションに用いたパラメータは一例に過ぎない。また、シンボル挿入数を増やす又は減らすかについては２通りの例しか示さなかったが、実際には基準誤り率の設定値を複数設けることにより、段階的なリファレンスシンボル挿入数を決定することが出来る。

以上、リファレンスシンボル挿入間隔の決定方法について述べた。次に、そのリファレンスシンボル挿入間隔の決定方法を応用して構成する無線ＬＡＮの動作方法について更に述べる。

例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａで規定される無線ＬＡＮの場合では、インフラストラクチャーモードと呼ばれるネットワーク形態が用いられる。その形態は１台のアクセスポイント（ＡＰ）と複数のステーション（ＳＴ）が用いられて構成されるものである。データ送信は必ずＡＰを経由して送信する伝送形態をとる。

図１２に、無線ＬＡＮの構成例を示し、図面を参照して説明する。

同図は、第１のステーション（ＳＴＡ１）はＡＰを介して第２のステーション（ＳＴＡ２）にデータを送信する場合の信号の流れを示す。

ここで、ＳＴＡ１からＳＴＡ２へのデータの送信は、ＳＴＡ１はＡＰにデータを送信し、ＡＰがＳＴＡ２に受信されたデータを送信する。この場合、ＳＴＡ１とＡＰ間、及びＡＰとＳＴＡ２間では伝送路の状況が異なっている。従って、最適なリファレンスシンボルの挿入間隔も異なる。

ＡＰがＳＴＡ１に対して行うリファレンス挿入間隔の要求は次により行う。

まず、ＡＰはＳＴＡ１及びＳＴＡ２に対して通信路の制御に係る情報を定期的に送信する。ＳＴＡ１が送信を開始しようとするときは、先にＡＰが送信して受信された信号を基に望ましいリファレンスシンボル挿入間隔情報を挿入したヘッダ情報を生成し、ＡＰに送信する。

送信された信号を受信したＡＰはヘッダ情報に記述されるリファレンスシンボル挿入間隔に係る情報を取得する。ＡＰは取得されたリファレンス挿入間隔情報を記述したヘッダ情報を生成し、そのヘッダ情報に従ってリファレンスシンボルを挿入した応答信号を送信する。その後、必要に応じてリファレンス信号の挿入間隔を可変させるようにしてＡＰとＳＴＡ１との間の最適化した通信路の確立を継続する。

ＡＰとＳＴＡ２との間の通信路も上記と同様に最適化された状態で確立させ、継続する。ＳＴＡ１とＳＴＡ２とは、ＡＰとの間にそれぞれが最適化され、確立されている通信路を用いてデータ通信を行うことが出来る。

上記の信号の流れについて更に述べる。

図１３に、リファレンスシンボル最適挿入処理に係る送信装置と受信装置との関係を示す。

まず、受信側（例えばＳＴＡ１）では送信側（例えばＡＰ）から送信されて受信される受信信号よりヘッダ情報取得部８２でヘッダ情報を取得する。取得されたヘッダ情報からリファレンスシンボルをリファレンスシンボル抽出部６７ａで抽出する。リファレンス挿入間隔決定８５ａではリファレンスシンボルの挿入間隔の変更が必要か否かを検討し、望ましいリファレンス挿入間隔を決定する。

決定されたリファレンス挿入間隔に係るデータは送信側に伝送される。間隔通知フレーム作成１１ａでは得られたデータを基に送信する信号のレファレンスシンボル挿入間隔情報が作成される。ヘッダ情報生成部１２ではレファレンスシンボル挿入間隔情報を含むヘッダ情報が生成される。生成されたヘッダ情報に記述されるレファレンスシンボルがレファレンスシンボル挿入２１ａで挿入された信号として生成され、送信される。

以上の方法により、受信側から要求されたリファレンスシンボルの挿入間隔が送信側で受信され、送信側からは要求された挿入間隔情報を記述したヘッダ情報と共に、その情報に従ってレファレンスシンボルの挿入されたデータを送信する。

なお、ここで、送信側がデータを受信する側になったときに、希望するリファレンスシンボルの送信間隔を間隔通知フレーム作成１１ａで作成し、作成されたリファレンスシンボル挿入間隔情報を予め受信側に送信しておくようにしても良い。

以上、受信装置は、送信装置から送信される信号に挿入される望ましいリファレンスシンボル挿入間隔情報を送信装置に送信することにより周波数利用効率の高い通信を行う方法について述べた。そして、パケット誤り検出で検出された誤りデータを基にリファレンスシンボルの挿入間隔を適正化するとして述べた。適正化の方法はパケット誤り率により行う方法の他に受信電力を解析して行う方法がある。いずれによっても良く、両者を用いても良い。

また、受信装置が望ましいリファレンスシンボルの挿入間隔を定めて送信装置に送信するとして述べたが、受信装置は受信される信号の品質について送信装置に送信し、送信装置は受信装置から得た情報を基にリファレンスシンボルの挿入間隔を定めるようにしてもよい。

図１４に、送信装置側で望ましいリファレンスシンボルの挿入間隔を定める場合の直交周波数分割多重信号送信装置の構成を示す。前述の図１と同じ機能には同一の番号を付し説明を省く。前述の図１に示した直交周波数分割多重信号送信装置に比し、受信装置から得られた復調品質情報を解析してリファレンス間隔情報を生成する復調品質解析８５ａが配置されている点で異なっている。

図１５に、送信装置が望ましいリファレンスシンボルの挿入間隔を定める場合の直交周波数分割多重信号受信装置の構成を示す。前述の図２に示した直交周波数分割多重信号受信装置に比し、復調品質解析回路８５が配置されていなくパケット誤り検出回路８３及び受信電力測定回路８４で得られた復調品質情報を送信装置に伝送するようにしている点で異なっている。

また、上述の適応的なリファレンスシンボル間隔の設定、決定方法は、そのデータ伝送がアシンクロナス通信により行われる場合、及びアイソクロナス通信などにより行われる場合の両者に用いることが出来る。上述のレファレンス挿入間隔を適応的に決める方法は通信方式に依存するものではない。

さらに、上述の方法は、単独で使用することもできるが、例えばフォールバック制御などと共に用いて、さらに高能率で品質の高い通信を行なう場合にも応用できる。その場合は、リファレンスシンボル間隔変更の要求を、フォールバック制御情報とともに送信するようにすればよい。

そして、上述の通信の応用として、アシンクロナスパケットの送受信による中継伝送があり、その中継伝送に本実施例に示した送信装置、及び受信装置の構成を用いて実現することが出来る。

以上、多値の信号レベルにより多数のキャリアを変調して生成される直交周波数分割多重信号の送信及び受信方法を中心として送信するリファレンス信号の間隔を制御する直交周波数分割多重信号送信装置及び直交周波数分割多重信号受信装置の構成とその動作について述べた。

受信される信号の品質を誤り率検出により、又は受信電力の大きさに応じて変調信号を復調するためのリファレンス信号の送信間隔を制御する方法は、直交周波数分割多重信号以外のディジタル変調信号を送信及び受信する場合においても応用することができる。

ディジタル変調は、予め定義される信号点の位置に送信すべきディジタル情報を割り付けるようにして変調することにより送信する。送信された信号をディジタル復調するためには参照信号が必要であり、品質の悪い伝送路を用いてディジタル情報を伝送するときには参照信号の送信回数を増加させた方が結果的に誤り率を改善した送信及び受信がなされる。

上述のリファレンス信号の送信間隔を適応的に変える方法は直交周波数分割多重信号の送受信の他に、多値の信号点を定義してディジタル情報の送受信を行うディジタル変調信号の送受信に応用することができる。

空間伝送路の特性に応じて所望の間隔でリファレンスシンボルを配置し、周波数利用効率の低下を少なくしつつ、受信時に生じるパケットエラーデータの発生を少なくした送信装置及び受信装置の実現に利用できる。

本発明の実施例に係る、直交周波数分割多重信号送信装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施例に係る、直交周波数分割多重信号受信装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施例に係る、送受信機を無線ＬＡＮによりネットワーク結合した状態を示す図である。 本発明の実施例に係る、送信パケットの構成を示す図である。 本発明の実施例に係る、返信パケットの構成を示す図である。 本発明の実施例に係る、パケット誤り検出回路及び復調品質解析回路の構成を示す図である。 本発明の実施例に係る、エラー検出されたパケットデータの時間変化を示す図である。 本発明の実施例に係る、メモリに蓄積される誤り検出の時間変化を示す図である。 本発明の実施例に係る、ＰＥＲ値に対するリファレンスシンボル挿入数の関係を示す図である。 本発明の実施例に係る、ＰＥＲ特性を基にしたシミュレーション結果を示す図である。 本発明の実施例に係る、バースト誤り処理部の構成を詳細に示した図である。 本発明の実施例に係る、無線ＬＡＮの構成例を示す図である。 本発明の実施例に係る、リファレンスシンボル最適挿入処理の流れを示す図である。 本発明の実施例に係る、直交周波数分割多重信号送信装置の応用例を示す図である。 本発明の実施例に係る、直交周波数分割多重信号受信装置の応用例を示す図である。

符号の説明

１１ リファレンス信号位置情報発生回路
１１ａ 間隔通知フレーム作成
１２ ヘッダ信号生成回路
１３ 誤り訂正信号付加回路
１４ リファレンス信号発生回路
２１ マッピング回路
２１ａ レファレンスシンボル挿入
３１ 逆フーリエ変換回路
３６ ガードインターバル付加回路
４１ 高周波信号処理回路（送信）
５１ 高周波信号処理回路（受信）
５２ プリアンブル検出/同期処理回路
６１ ガードインターバル除去回路
６６ フーリエ変換回路
６７ リファレンス信号復調回路
６７ａ リファレンスシンボル抽出部
７１ デマッピング回路
８１ 誤り信号訂正処理回路
８２ ヘッダ信号取得回路
８３ パケット誤り検出回路
８４ 受信電力測定回路
８５ 復調品質解析回路
８５ａ リファレンス挿入間隔決定
８３１ 誤り検出処理部
８３２ バースト誤り処理部
８３２ａ 遅延回路
８３２ｂ 加算回路
８３２ｃ 判定回路
８３２ｄ 比較回路
８３３ メモリＡ
８５１ 誤り率算出部
８５２ 誤り率変動検出部
８５３ メモリＢ

Claims (2)

1. 入力信号に誤り検出用信号を付加して生成した信号から、２次平面に定めた信号点の位置に応じてキャリア信号の振幅変調及び位相変調を行って被変調信号を生成すると共に、前記２次平面に予め定めた参照用信号点の位置に応じてキャリアの振幅変調及び位相変調を行ってレファレンス信号を生成し、生成した前記レファレンス信号を前記被変調信号に多重して送信する送信側と、送信した前記被変調信号を受信し、受信する信号の品質に応じて前記レファレンス信号の多重間隔の変更に係る情報を前記送信側に送信する受信側とからなる入力信号の送受信におけるディジタル変調信号の送受信方法であって、
   受信する前記被変調信号を復調し、復調して得られる復調信号に誤りが検出されるときには誤り検出信号を生成する受信側における第１のステップと、
   前記第１のステップで生成した誤り検出信号の時間変動を解析し、解析して得た誤り検出信号が予め設定した閾値を越える増加方向にある、又は解析して得られる誤り検出信号が予め設定した閾値に満たない減少方向にあるのいずれか一方にあることを検出する受信側における第２のステップと、
   前記第２のステップで、解析して得た誤り検出信号が増加方向にあるとして検出したときは前記レファレンス信号の多重間隔を短くするための間隔情報を生成し、解析して得た誤り検出信号が減少方向にあるとして検出したときは前記レファレンス信号の多重間隔を長くするための間隔情報を生成する受信側における第３のステップと、
   前記第３のステップで生成された前記間隔情報を前記レファレンス信号の多重間隔の変更に係る情報として前記受信側から前記送信側に送信するステップとを有してなることを特徴とするディジタル変調信号の送受信方法。
2. 請求項１記載のディジタル変調信号の送受信方法であって、
   前記第２のステップにおける誤り検出信号の時間変動の解析は、連続して検出する誤りデータを除いた誤り検出信号に係る誤り検出信号の時間変動を解析するようになすことを特徴とするディジタル変調信号の送受信方法。

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