JP2006279499A - 無線通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＯＦＤＭ方式などのマルチキャリア伝送方式を採用し、雑音環境下での通信品質が向上した無線通信装置を提供すること。
【解決手段】 例えばＯＦＤＭ方式などのマルチキャリア伝送方式を採用した無線通信装置に、複数のサブキャリアに送信信号を重畳する符号化手段と、例えば電子レンジ電波などの干渉電波の雑音パターンを作成する雑音パターン作成手段とを備え、符号化手段が、雑音パターン作成手段により作成された干渉電波の雑音パターンに基づいて、複数のサブキャリアのうち雑音の発生が予測される周波数帯の１以上のサブキャリアには送信信号を重畳しないようにする。符号化手段によって送信信号が重畳されなかった１以上のサブキャリアについては、フレームヘッダ情報として通信相手先に伝達される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、概して、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）方式などのマルチキャリア伝送方式を採用した無線通信装置に係り、特に、雑音環境下での通信品質が向上した無線通信装置に関する。

無線通信の分野では、複数の搬送波（サブキャリア）を用いたマルチキャリア伝送方式が周知である。代表的なマルチキャリア伝送方式としては、直交周波数分割多重（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ；ＯＦＤＭ）方式が知られている。ＯＦＤＭ方式では、相互に直交する５４本のサブキャリアの振幅・位相の変化によって、同時並列的に情報が伝送される。

ＯＦＤＭ方式を採用したアプリケーションとしては、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇなどの無線ＬＡＮ規格が知られている。

ところで、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇに代表される無線ＬＡＮ規格は、周波数帯として２．４ＧＨｚを用いるため、同じ２．４ＧＨｚ帯を利用するＩＳＭ機器の電波と干渉し得ることが知られている（例えば、非特許文献１参照）。ＩＳＭ機器の中でも特に普及台数の多い電子レンジは、無線ＬＡＮへの重大な干渉源として認識されており、電子レンジ雑音環境においても通信品質を確保するための様々な対策がこれまでにも提案されてきている（例えば、特許文献１及び２参照）。

特許文献１には、電子レンジからの妨害電波の周期性を検出し、妨害波の放射がない期間でデータの送受信を行うことを狙った無線通信装置が開示されている。

特許文献２には、電子レンジから放射される干渉電波の電波干渉モデルパターンデータを利用して干渉雑音を除去することを狙った無線通信装置が開示されている。
特開２００２−１１１６０３号公報 特開２００２−３００１７１号公報 松本泰、「無線通信とＥＭＣ」、電子情報通信学会誌 Ｖｏｌ．８７ Ｎｏ．１０、２００４年１０月、８３２〜８３４頁

しかしながら、上記特許文献１及び２に開示された従来装置では、検出された電子レンジ雑音の放射周期や予め格納された電子レンジ電波干渉モデルパターンデータなどから外れた予期しないタイミングやパターンで電子レンジ雑音が放射された場合に通信を適切に実行できなくなる可能性がある。

また、上記特許文献１に開示された従来装置のように、電子レンジ電波放射中はデータの送受信を行わないものとすると、電子レンジ電波の放射が終了するまで一切の送受信が行われなくなるため、伝送効率が著しく低下する。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、ＯＦＤＭ方式などのマルチキャリア伝送方式を採用し、雑音環境下での通信品質が向上した無線通信装置を提供することを主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一態様は、（例えばＯＦＤＭ方式などの）マルチキャリア伝送方式を採用した無線通信装置であって、複数のサブキャリアに送信信号を重畳する符号化手段と、（例えば、電子レンジ電波などの）干渉電波の雑音パターンを作成する雑音パターン作成手段とを有し、上記符号化手段は、該雑音パターン作成手段により作成された干渉電波の雑音パターンに基づいて、上記複数のサブキャリアのうち雑音の発生が予測される周波数帯の１以上のサブキャリアには送信信号を重畳しない、無線通信装置である。

この一態様において、上記雑音パターン作成手段は、例えば、所定の周期で上記雑音パターンを作成し、上記符号化手段は上記雑音パターン作成手段により上記所定の周期で作成された雑音パターンに基づいて動的に送信信号を重畳しない１以上のサブキャリアを決定する。

この一態様によれば、干渉電波の雑音パターンを監視・学習することによって、雑音が発生すると予測された周波数帯のサブキャリアには送信信号が重畳されず、キャリア信号波のみがダミー信号として送信されるため、雑音が存在する環境下であっても誤りを発生させずに信号を送信することができ、通信品質が向上する。

なお、この一態様において、刻々と変化し得る干渉状況に応じてダミー信号とするサブキャリアの数を動的に変更するために、上記無線通信装置が該無線通信装置から通信相手先に送信された信号の該通信相手先における受信品質（例えば、ビットエラーレート、パケットエラーレート、受信レベルなど）を（例えば、該通信相手先から受信したＡＣＫ信号（肯定応答）から）取得する取得手段を更に有し、上記符号化手段が、該取得手段により取得された送信信号の通信相手先における受信品質に基づいて、送信信号を重畳しないサブキャリアの本数を補正する（すなわち、増減させる）ことが好ましい。

また、この一態様において、通信相手先がダミー信号である１以上のサブキャリアを無視して、効率良く復調処理が行えるように、上記無線通信装置は、上記符号化手段によって送信信号が重畳されなかった１以上のサブキャリアについてフレームヘッダ情報として通信相手先に伝達することが好ましい。この場合、上記複数のサブキャリアのうち雑音の発生が予測される周波数帯の１以上のサブキャリアがパイロット信号として使用中のサブキャリアを含むときには、パイロット信号として使用するサブキャリアを該１以上のサブキャリア以外の別のサブキャリアに変更し、送信信号が重畳されない１以上のサブキャリア及び新たにパイロット信号として使用されるサブキャリアについてフレームヘッダ情報として通信相手先に伝達する。

本発明によれば、ＯＦＤＭ方式などのマルチキャリア伝送方式を採用し、雑音環境下での通信品質が向上した無線通信装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。以下の実施例の説明においては、マルチキャリア伝送方式を採用した無線通信装置の一例として、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇなどの無線ＬＡＮ規格に準拠して無線通信を行う無線通信装置を例に挙げて説明する。なお、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇなどの無線ＬＡＮ規格に準拠した無線通信装置の基本概念、主要なハードウェア構成、作動原理、及び基本的な制御手法等についてはそれら自体当業者には既知であるため、詳しい説明を省略する。

図１〜３を用いて、本発明の一実施例に係る無線通信装置の構成及び作用について説明する。本実施例に係る無線通信装置１００は、一例として、ＯＦＤＭ方式を採用した無線ＬＡＮ装置である。

図１は、本実施例に係る無線通信装置１００の概略構成図である。ここでは、便宜上、主としてデータ送信に関わる送信系の構成要素のみを図示している。

無線通信装置１００は、無線ＬＡＮ規格に準拠して通信相手先の無線ＬＡＮ装置とパケットの送受信を行うのに必要な処理全般を実行する送受信部１０１を有する。

また、無線通信装置１００は、更に、送受信部１０１により受信された信号から、無線通信装置１００の周辺に存在する妨害電波（例えば、無線ＬＡＮと同じ周波数帯を利用する電子レンジから放射された電波など）の電波干渉（雑音）パターンを算出・学習し、このパターンから刻々と移動し得る干渉雑音が発生する周波数帯を予測する干渉雑音予測部１０２を有する。受信信号から雑音パターンを作成する方法については、上述の特許文献１及び２に記載されているように、当業者には既知であるため、ここでは詳しい説明を省略する。干渉雑音予測部１０２は、既存の方法のうち任意のものを利用できる。

また、無線通信装置１００は、更に、送信するパケットに含まれる１以上のフレームの各々の先頭に付加されるヘッダ（又はプリアンブル）によって通信相手先に伝達されるヘッダ情報を生成するヘッダ情報生成部１０３を有する。

また、無線通信装置１００は、更に、ヘッダ情報及び送信データを符号化（コーディング）して、相互に直交する５４本のサブキャリア上にヘッダ情報及び送信データを重畳し、ＯＦＤＭ変調信号を生成する符号化部１０４を有する。ＯＦＤＭ変調信号を得るための具体的な処理については、当業者には既知であるため、詳しい説明を省略する。ＯＦＤＭ変調信号の一例を図２に示す。

さらに、無線通信装置１００は、更に、通信相手先から送信され、送受信部１０１により受信されたＡＣＫ信号（肯定応答）から、無線通信装置１００から送信された信号の通信相手先での受信品質を取得する補正部１０５を有する。

次いで、このような構成の無線通信装置１００の動作・作用について説明する。

干渉雑音予測部１０２は、予測された干渉雑音発生周波数帯と利用周波数が重なるサブキャリアを判断し、そのサブキャリア番号をヘッダ情報生成部１０３及び符号化部１０４に伝達する。

例えば、干渉雑音予測部１０２により図３に示すような周波数帯においてＯＦＤＭ変調信号に干渉雑音が生じると予測された場合、干渉雑音予測部１０２により伝達されるサブキャリア番号は「＋２」及び「＋３」となる。

符号化部１０４は、干渉雑音予測部１０２から干渉雑音の影響を受け得るものとして伝達された１以上のサブキャリアについて、そのサブキャリアには送信信号を重畳しないように符号化する。図３の例では、＋２番と＋３番のサブキャリアには送信信号が乗せられず、サブキャリアの信号波のみがダミー信号として、いわば「空のまま」、送信される。

また、ヘッダ情報生成部１０３は、干渉雑音予測部１０２からダミー信号とするサブキャリアの番号（図３の例では＋２番及び＋３番）が伝達されると、これらの番号のサブキャリアはダミー信号であって復調処理を行う必要がないことを通信相手先に伝達するためのヘッダ情報を生成し、符号化部１０４へ送る。

さらに、補正部１０５は、受信したＡＣＫ信号から取得した通信相手先における受信品質が所定の閾値を下回った場合、エラーの発生をより完全に防ぐためにダミー信号とする（すなわち、送信信号を重畳しない）サブキャリアを左及び／又は右に隣接するサブキャリアにまで拡張するように符号化部１０４に指示する。同様に、補正部１０５は、受信したＡＣＫ信号から取得した通信相手先における受信品質が所定の閾値を上回った場合、通信速度を向上させるためにダミー信号とする（すなわち、送信信号を重畳しない）サブキャリアを左端及び／又は右端から減らすように符号化部１０４に指示する。

図２及び３にも示した通り、ＯＦＤＭ方式では各サブキャリアが隣接する左右のサブキャリアと少しずつ重なっていることが周知である。したがって、干渉雑音の発生帯域が予測されたとしても、どのサブキャリアからどのサブキャリアまでがその周波数帯域に対応するのかを厳密に境界確定するのは難しい場合も生じ得る。

そこで、本実施例では、補正部１０５からサブキャリアの増加又は減少を指示する補正指示があった場合、符号化部１０４は、ダミー信号とするサブキャリアを、例えば１回の指示につき左右１本ずつ、増やす又は減らすものとする。具体的な増やし方／減らし方（サブキャリア番号が増す方向に増やすか／減らすか、或いは、番号が減る方向に増やすか／減らすか、何本ずつ増やすか／減らすか、等）は任意でよい。

干渉雑音予測部１０２によるダミー信号とするサブキャリアの決定は、符号化部１０４が動作中ダミー信号とするサブキャリアを雑音環境に応じて動的に変更させることができるように、例えば所定の周期で行われる。

干渉雑音予測部１０２によりダミー信号とすることが決定されたサブキャリアがパイロット信号として使用するサブキャリア（既存の無線ＬＡＮ規格では、通常、±７番及び±２１番のサブキャリア）であった場合、干渉雑音予測部１０２は、ダミー信号とするサブキャリア番号の指定と併せて、パイロット信号として使用するサブキャリアの変更もヘッダ情報生成部１０３及び符号化部１０４に指示する。

ヘッダ情報生成部１０３は、ダミー信号としたサブキャリア番号に加えて、いずれの番号のサブキャリアが新たなパイロット信号であるかを通信相手先に伝達するためのヘッダ情報を生成し、符号化部１０４へ送る。

符号化部１０４は、パイロット信号として使用中であったサブキャリアを含む指定された１以上のサブキャリアをダミー信号にすると共に、併せて干渉雑音予測部１０２より指示された新たなサブキャリアをパイロット信号用として、ヘッダ及び送信データを符号化する。

このようにして本実施例に係る無線通信装置１００から送信された信号を受信した通信相手先の無線ＬＡＮ装置（図示せず）は、受信信号中のヘッダ情報を読み取ることによってダミー信号の存在及び何番のサブキャリアがダミー信号であるかを把握することができるため、ダミー信号以外のサブキャリアについてのみ効率良く復調処理を行うことができる。

このように、本実施例によれば、ＯＦＤＭ方式の無線通信において、周辺に電子レンジ電波などの無線ＬＡＮと同じ周波数帯の雑音が存在する環境下で受信信号から雑音パターンを作成・学習し、雑音が発生する周波数帯を動的に予測し、予測された雑音発生周波数帯に対応するサブキャリアでは送信信号を伝送しないようにすることができるため、例えば近傍にて電子レンジ作動中などの雑音環境下でも無線通信を一時中断することなく、パケットエラーの少ない（よって、再送も少ない）高品質な無線通信を実現することができる。

また、本実施例によれば、雑音発生周波数帯が動的に予測され、ダミー信号とされるサブキャリアが適宜適切なものへ変更されると共に、通信相手先における受信品質に基づいてダミー信号とする１以上のサブキャリアを増減させることができるため、干渉雑音を適切に回避しながら送信信号を伝送することができる。

また、本実施例によれば、ダミー信号とすべきサブキャリアがパイロット信号用であった場合に、パイロット信号用サブキャリアを変更することが可能である。

さらに、本実施例によれば、本実施例に係る無線通信装置の通信相手先は、受信信号中のヘッダ情報から何番のサブキャリアがダミー信号であるかを把握することができるため、送信信号が重畳されたサブキャリアのみを効率良く復調処理することができる。

なお、上記一実施例においては、一例として、無線ＬＡＮ装置の近傍で電子レンジが作動する場合を主として取り上げたが、本発明はこれに限定されず、同じ周波数帯の雑音が存在する環境下でマルチキャリア伝送を行うあらゆる無線通信装置に適用可能である。

本発明は、無線ＬＡＮ装置に限定されず、マルチキャリア伝送方式を採用したあらゆる無線通信装置に幅広く利用可能である。

本発明の一実施例に係る無線通信装置１００の概略構成図である。 ＯＦＤＭ変調信号とサブキャリアを示す図である。 干渉雑音の影響を受けたＯＦＤＭ変調信号とサブキャリアを示す図である。

符号の説明

１００ 無線通信装置
１０１ 送受信部
１０２ 干渉雑音予測部
１０３ ヘッダ情報生成部
１０４ 符号化部
１０５ 補正部

Claims (5)

1. マルチキャリア伝送方式を採用した無線通信装置であって、
   複数のサブキャリアに送信信号を重畳する符号化手段と、
   干渉電波の雑音パターンを作成する雑音パターン作成手段と、を有し、
   前記符号化手段は、前記雑音パターン作成手段により作成された干渉電波の雑音パターンに基づいて、前記複数のサブキャリアのうち雑音の発生が予測される周波数帯の１以上のサブキャリアには送信信号を重畳しない、ことを特徴とする無線通信装置。
2. 請求項１記載の無線通信装置であって、
   前記雑音パターン作成手段は、所定の周期で前記雑音パターンを作成し、
   前記符号化手段は、前記雑音パターン作成手段により前記所定の周期で作成された雑音パターンに基づいて、動的に、送信信号を重畳しない１以上のサブキャリアを決定する、ことを特徴とする無線通信装置。
3. 請求項１又は２記載の無線通信装置であって、
   当該無線通信装置から通信相手先に送信された信号の該通信相手先における受信品質を取得する取得手段を更に有し、
   前記符号化手段は、前記取得手段により取得された送信信号の通信相手先における受信品質に基づいて、送信信号を重畳しないサブキャリアの本数を補正する、ことを特徴とする無線通信装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項記載の無線通信装置であって、
   前記符号化手段によって送信信号が重畳されなかった１以上のサブキャリアについてフレームヘッダ情報として通信相手先に伝達する、ことを特徴とする無線通信装置。
5. 請求項４記載の無線通信装置であって、
   前記複数のサブキャリアのうち雑音の発生が予測される周波数帯の１以上のサブキャリアがパイロット信号として使用中のサブキャリアを含む場合、パイロット信号として使用するサブキャリアを該１以上のサブキャリア以外の別のサブキャリアに変更し、
   送信信号が重畳されない１以上のサブキャリア及び新たにパイロット信号として使用されるサブキャリアについてフレームヘッダ情報として通信相手先に伝達する、ことを特徴とする無線通信装置。

Images