JP2007158834A - マルチキャリア通信装置及びマルチキャリア通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】遅延波及びドップラーシフトの状況に応じて安定したデータ伝送を可能にすること。
【解決手段】送信装置１００が備えるＧＩ長設定部１０８、ＩＦＦＴ動作速度設定部１０９及びＩＦＦＴ入力データ配置設定部１１０には、受信装置が遅延波及びドップラーシフトによる受信品質の劣化を判断し、その劣化の度合いに応じて選択したガードインターバル長、ＩＦＦＴ動作速度及びＩＦＦＴ入力データ配置が共有手段によって格納されている。送信装置１００では、これらの共有する情報に基づき送信するＯＦＤＭ信号の周波数帯域幅を一定に保持しつつサブキャリア周波数間隔（ＯＦＤＭシンボル長）及びガードインターバル長を任意の周期で更新する。
【選択図】図１

Description

本発明は、多数の搬送波を用いたマルチキャリア・デジタル変調方式の一種であるＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）方式を用いたマルチキャリア通信装置及びマルチキャリア通信システムに関する。

ＯＦＤＭ方式は、伝送すべき高速情報信号を多数の低速情報信号に分割し、それぞれを互いに直交関係を有する搬送波（サブキャリア）で変調し、多数の狭帯域信号として伝送する方式である。このＯＦＤＭ方式は、個々の伝送帯域が狭帯域であるので、周波数選択性フェージングの影響を受け難い。また、互いのサブキャリアが直交関係にあるので、高い周波数利用効率が得られるという優れた特徴を有している。そのため、無線ＬＡＮや地上波デジタルテレビ放送などの分野で盛んに研究開発が行われている。

ところで、ＯＦＤＭ方式での送信信号である送信シンボルは、ＯＦＤＭシンボルと、このＯＦＤＭシンボルの先頭に付加したガードインターバルとで構成される。このガードインターバルは、ＯＦＤＭシンボルの後方の一部を複製して生成されるが、以下、図４を参照して、ガードインターバルを付加する意義について説明する。なお、図４では、（ａ）ガードインターバルを付加しない場合の送受信関係と、（ｂ）ガードインターバルを付加した場合の送受信関係とが示されている。

図４（ａ）に示すように、ガードインターバルを付加しない場合は、送信側（１）は、ＯＦＤＭシンボル長Ｔの各ＯＦＤＭシンボルを、ＯＦＤＭシンボル（＃１）４０１、ＯＦＤＭシンボル（＃２）４０２、・・と順次時間的に連続して出力していく。なお、各ＯＦＤＭシンボルは、送信データを直／並列変換した後、それぞれを隣接間で互いに直交するサブキャリアに割り当てて逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を施し、周波数領域の伝送データを時間領域の伝送データに変換したものである。

受信側（２）では、マルチパス伝播環境下においては、直接波の他に、各種の遅延時間を有する遅延波も到来する。図４では、想定される最大遅延時間τを有する遅延波が到来する場合を示す。即ち、受信側（２）では、送信側が送出出したＯＦＤＭシンボル（＃１）４０１、ＯＦＤＭシンボル（＃２）４０２・・が、最大遅延時間τ経過後のＯＦＤＭシンボル（＃１）４０３、ＯＦＤＭシンボル（＃２）４０４・・として到来する。

この場合に、受信側（２）では、直接波と遅延波とが合成されるので、図示例で言えば、遅延波のＯＦＤＭシンボル（＃１）４０３の最大遅延時間τに相当する後方部は、直接波のＯＦＤＭシンボル（＃２）４０２の前方部と重なり、干渉部分４０５となる。このような直接波と遅延波の合成波についてサブキャリア分離を行う各シンボル区間にて高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行うと、干渉部分４０５が含まれるので、シンボル間干渉（Inter Symbol Interference）が発生し、正しく復調されず、誤り率の増加が起こる。

そこで、このような遅延波の影響を除去するため図４（ｂ）に示すように、送信側（１）は、ＯＦＤＭシンボル長Ｔの各ＯＦＤＭシンボルの先頭にＯＦＤＭシンボルの後方の一部を複製したガードインターバルを付加するようにしている。図示例で言えば、ＯＦＤＭシンボル（＃１）４０１の先頭には、ＯＦＤＭシンボル（＃１）４０１の後方の一部を複製したガードインターバル（ＧＩ１）４０６が付加され、ＯＦＤＭシンボル（＃２）４０２の先頭には、ＯＦＤＭシンボル（＃２）４０２の後方の一部を複製したガードインターバル（ＧＩ２）４０７が付加される。

ガードインターバル長Ｔｇは、通常、想定される最大遅延時間τよりも長く設定され、ＯＦＤＭシンボル長Ｔの数十％を占める。したがって、受信側（２）では、「ガードインターバル」と「ＯＦＤＭシンボル」とからなる直接波と遅延波とを合成するので、図示例で言えば、遅延波のＯＦＤＭシンボル（＃１）４０３の最大遅延時間τに相当する後方部は、直接波のＯＦＤＭシンボル（＃２）４０２の前方に設けたガードインターバル（ＧＩ２）４０７内で重なり、干渉部分４０８となる。

つまり、この場合には、このような直接波と遅延波の合成波についてサブキャリア分離を行う各シンボル区間にて高速フーリエ変換を行っても、干渉部分４０８は含まれないので、シンボル間干渉は発生せず、正しく復調できるようになる。

このように、ガードインターバルを付加することにより、マルチパス伝播環境下において、遅延波の最大遅延時間τがガードインターバル長Ｔｇを超えない限り、ＯＦＤＭのシンボル間干渉はガードインターバル内に留まるので、ガードインターバルの削除後に、サブキャリア分離のための高速フーリエ変換を行うシンボル区間では直交性が保たれ、遅延波の影響を軽減することが可能となり、誤り率の劣化を防ぐことができる（例えば、非特許文献１，２）。

なお、送信側では、ＯＦＤＭシンボルとガードインターバルとを合わせた送信シンボルのシンボル同期を取る必要がある。これは、シンボル同期専用のパイロット信号を用いる方法や、受信した信号についてコピーしたガードインターバル区間の相関を利用して同期を取りシンボル区間を検出する方法を用いることにより実現できる。

また、受信側では、周波数変換に用いる発振器の発振周波数誤差や、受信装置が高速に移動する場合に生じるドップラーシフトによる周波数誤差があると、ＩＱ平面上のシンボルが位相回転を起こすだけでなく、サブキャリア間の直交性が崩れサブキャリア間干渉（Inter Carrier Interference）が生ずることがある。例えば、２ＧＨｚ帯の搬送波周波数を用い時速２００ｋｍで移動する受信装置でのドップラー周波数は約３５０Ｈｚに及ぶ。このような搬送波周波数の補正（同期）については、搬送波周波数同期用のパイロットシンボルを用いる方法、あるいはシンボル同期と同様にガードインターバルを利用する方法を用いることにより実現することができる。
高畑文雄著「デジタル無線通信入門」、６１頁、２．７直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）、培風館 「〜デジタル放送／移動通信のための〜 ＯＦＤＭ変調技術」、２０００年３月、トリケップス

このように、従来のＯＦＤＭ方式を用いるマルチキャリア通信装置では、サブキャリア周波数間隔（ＯＦＤＭシンボル長）は固定され、ガードインターバル長はＯＦＤＭシンボル長の数十％程度で、想定される遅延波の最大遅延時間よりも長くなるように設定され固定されている。

したがって、遅延波の遅延時間が想定したガードインターバル長を超える場合は、サブキャリア分離のための高速フーリエ変換を行う区間内にシンボル間干渉が発生することから、サブキャリア間の直交性が崩れ、サブキャリア間干渉が生じ、急速に誤り率が劣化するという問題があった。

また、想定される最大遅延時間に対して十分長いガードインターバル長を設定することは、送信シンボル長が長くなりすぎて伝送効率の低下を招くことから、できるだけ短いガードインターバル長を設定したいという相反する問題もあった。

さらに、高速で移動する移動体では、比較的経路差の小さなマルチパスによるフェージングに対応しなければならないが、固定受信あるいは準静止受信では、複数の送信機から送信される比較的時間差の大きい固定的なマルチパスに対応することが必要である。しかしながら、従来のマルチキャリア通信装置ではサブキャリア周波数間隔であるＯＦＤＭシンボル長やガードインターバル長が固定され変更できないので、上記のように固定受信から準静止、高速移動にわたる広い範囲におけるマルチパスフェージングに対応して高効率な通信を行うことが困難であった。

具体例を挙げると、遅延波の遅延時間が比較的長い地上デジタル放送ではサブキャリア周波数間隔は１ｋＨｚであり、遅延波の遅延時間が短い室内伝播を想定した無線ＬＡＮではサブキャリア周波数間隔は３１２．５ｋＨｚに設定されており、おおよそ３００倍の違いがある。また、送信シンボル長についても地上デジタル放送は１ｍｓであるのに対し、無線ＬＡＮでは４μｓと約２５０倍の違いがある。

要するに、従来では、サブキャリア周波数間隔（ＯＦＤＭシンボル長）やガードインターバル長が固定され変更できないので、通信システムに応じた様々な通信状況における遅延波に柔軟に対応することが困難であった。

また、マルチパス伝播環境では、遅延波によって周波数軸上で振幅特性が周期的な落ち込みを示す周波数選択性フェージングが生ずることが知られている。この周波数選択性フェージングは、遅延波の遅延時間が長くなるほど振幅周波数特性の落ち込み周期（周波数）が小さくなる性質を持っている。即ち、遅延時間が長いほど、周波数選択性フェージングによる振幅周波数特性の落ち込み周期(周波数)は小さくなるので、サブキャリア周波数間隔はより狭くする方が好都合であるが、従来では、サブキャリア周波数間隔（ＯＦＤＭシンボル長）やガードインターバル長が固定され、変更できないために対応することができなかった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、遅延波及びドップラーシフトの状況に応じて安定したデータ伝送を可能にするマルチキャリア通信装置及びマルチキャリア通信システムを提供することを目的とする。

かかる課題を解決するため、本発明に係るマルチキャリア通信装置は、ＯＦＤＭ方式を用いたマルチキャリア通信装置において、受信品質の劣化原因が遅延波の遅延時間にあるか、ドップラーシフトによる周波数誤差にあるか、それらの組合せにあるかに応じて、送信するＯＦＤＭ信号のサブキャリア周波数間隔を可変設定する変更機構を具備する構成を採る。

この構成によれば、通信装置の移動速度や遅延波の状況に応じて、サブキャリア周波数間隔を任意の更新周期で適応的に変更することができるので、マルチパスのような遅延波がある場合は、最適なガードインターバル時間を選択して誤り率の増加を抑制することができ、高速移動時における搬送波周波数のドップラーシフトがある場合は、最適なサブキャリア周波数間隔を選択することにより周波数ずれによるサブキャリア間の直交性の崩れを改善することができる。したがって、いかなるマルチパス伝播環境下においても、遅延波及びドップラーシフトの状況に応じて安定したデータ伝送が可能になる。

本発明によれば、いかなるマルチパス伝播環境下においても、遅延波及びドップラーシフトの状況に応じて安定したデータ伝送を可能にすることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の一実施の形態に係るマルチキャリア通信装置における送信装置の構成を示すブロック図である。図２は、本発明の一実施の形態に係るマルチキャリア通信装置における受信装置の構成を示すブロック図である。

図１に示す送信装置１００は、送信データ発生部１０１と、直列／並列変換部（Ｓ／Ｐ部）１０２と、逆高速フーリエ変換部（ＩＦＦＴ部）１０３と、ガードインターバル挿入部（ＧＩ挿入部）１０４と、デジタル／アナログ変換部（Ｄ／Ａ部）１０５と、無線送信処理部１０６と、アンテナ１０７と、ガードインターバル長設定部（ＧＩ長設定部）１０８と、ＩＦＦＴ動作速度設定部１０９と、ＩＦＦＴ入力データ配置設定部１１０とを備えている。

また、図２に示す受信装置２００は、アンテナ２０１と、無線受信処理部２０２と、アナログ／デジタル変換部（Ａ／Ｄ部）２０３と、ガードインターバル除去部（ＧＩ除去部）２０４と、高速フーリエ変換部（ＦＦＴ部）２０５と、並列／直列変換部（Ｐ／Ｓ部）２０６と、受信データ記憶部２０７と、誤り率検出部２０８と、遅延波検出部２０９と、遅延劣化検出部２１０と、周波数誤差検出部２１１と、周波数誤差劣化検出部２１２と、ガードインターバル長設定部（ＧＩ長設定部）２１３と、ＩＦＦＴ動作速度設定部２１４と、ＩＦＦＴ入力データ配置設定部２１５とを備えている。

ここで、受信装置２００が備えるＧＩ長設定部２１３、ＩＦＦＴ動作速度設定部２１４及びＩＦＦＴ入力データ配置設定部２１５の内容は、受信処理過程で設定されるが、その各設定内容が、図示しない共有手段によって、送信装置１００が備えるＧＩ長設定部１０８、ＩＦＦＴ動作速度設定部１０９及びＩＦＦＴ入力データ配置設定部１１０に転記される。送信装置１００は、受信側が検出して設定したＧＩ、ＩＦＦＴ動作速度（サンプリング周波数）及びＩＦＦＴ入力データ配置を用いて送信動作を行うようになっている。

次に、以上のように構成されるマルチキャリア通信装置の動作について説明する。まず送信装置１００では、送信データ発生部１０１がビット直列の送信データを発生し、Ｓ／Ｐ部１０２に与える。Ｓ／Ｐ部１０２は、送信データ発生部１０１から入力されるビット直列の送信データを、ＩＦＦＴ入力データ配置設定部１１０に設定されているデータ配置に基づいてビット並列のパラレルデータに変換し、逆高速フーリエ変換部（ＩＦＦＴ部）１０３に与える。

ＩＦＦＴ部１０３は、Ｓ／Ｐ部１０２にてパラレルデータに変換された各送信データにＩＦＦＴ動作速度設定部１０９に設定されているＩＦＦＴ動作速度（サンプリング周波数）に基づいて逆高速フーリエ変換処理を施して各サブキャリアの周波数領域送信データを時間領域送信データ（ＯＦＤＭシンボル）に変換し、それをガードインターバル挿入部（ＧＩ挿入部）１０４に与える。

ＧＩ挿入部１０４は、ＩＦＦＴ部１０３から供給されるＯＦＤＭシンボル毎に、そのＯＦＤＭシンボルの前部にＧＩ長設定部１０８に設定されているＧＩ長のＧＩ（ガードインターバル）を挿入する。

このように生成されたデジタルＯＦＤＭ信号は、デジタル／アナログ変換部（Ｄ／Ａ部）１０５にてアナログＯＦＤＭ信号に変換され、無線送信処理部１０６にて無線周波のＯＦＤＭ信号となり、アンテナ１０７から無線送出される。

また、受信装置２００では、アンテナ２０１にて無線受信された無線周波のＯＦＤＭ信号は、無線受信処理部２０２にてベースバンドのアナログＯＦＤＭ信号に変換され、アナログ／デジタル変換部（Ａ／Ｄ部）２０３にてデジタルＯＦＤＭ信号となり、ガードインターバル除去部（ＧＩ除去部）２０４と遅延波検出部２０９と周波数誤差検出部２１１とに並列に入力される。

ＧＩ除去部２０４は、Ａ／Ｄ部２０３から供給されるデジタルＯＦＤＭ信号から、ガードインターバル長設定部（ＧＩ長設定部）２１３に設定されているＧＩ長の各ガードインターバル（ＧＩ）を除去し、残りの各ＯＦＤＭシンボル部分を高速フーリエ変換部（ＦＦＴ部）２０５に与える。

ＦＦＴ部２０５は、ＧＩ除去部２０４にて各ガードインターバル（ＧＩ）が除去されたＯＦＤＭ信号に、ＩＦＦＴ動作速度設定部２１４に設定されているＩＦＦＴ動作速度（サンプリング周波数）に基づく高速フーリエ変換処理を施し、復調したビット並列の各ＯＦＤＭシンボルパラレルデータを並列／直列変換部（Ｐ／Ｓ部）２０６に与える。

Ｐ／Ｓ部２０６は、復調された各ＯＦＤＭシンボルパラレルデータを、ＩＦＦＴ入力データ配置設定部２１５に設定されているＩＦＦＴ入力データ配置に従ってビット直列のシリアルデータに変換する。変換された各ＯＦＤＭシンボルシリアルデータは、受信データとして受信データ記憶部２０７に格納される。

誤り率検出部２０８は、受信データ記憶部２０７に格納される受信データに含まれるビット誤りを検出し、誤り率を算出する。ここで検出された誤り率が、次のように、ＧＩ長設定部２１３、ＩＦＦＴ動作速度設定部２１４及びＩＦＦＴ入力データ配置設定部２１５の各設定値を定める基礎資料として用いられる。

即ち、遅延波検出部２０９は、Ａ／Ｄ部２０３から供給されるデジタルＯＦＤＭ信号から、遅延波の遅延時間を任意の更新周期で検出し、それを遅延劣化検出部２１０に与える。遅延劣化検出部２１０は、検出された遅延波の遅延時間によって受信信号の品質劣化有無を判断する。

また、周波数誤差検出部２１１は、Ａ／Ｄ部２０３から供給されるデジタルＯＦＤＭ信号から、ドップラーシフトによる周波数誤差を任意の更新周期で検出し、それを周波数誤差劣化検出部２１２に与える。周波数誤差劣化検出部２１２は、検出された周波数誤差によって受信信号の品質劣化有無を判断する。

誤り率検出部２０８の出力と遅延劣化検出部２１０の出力との相関を取ることで、受信品質の劣化原因が遅延波の遅延時間にあるのか否かが判断できる。また、誤り率検出部２０８の出力と周波数誤差劣化検出部２１２の出力との相関を取ることで、受信品質の劣化原因が周波数誤差にあるのか否かが判断できる。

そこで、ＧＩ長設定部２１３、ＩＦＦＴ動作速度設定部２１４及びＩＦＦＴ入力データ配置設定部２１５は、それぞれ、誤り率検出部２０８の出力と遅延劣化検出部２１０の出力との相関を取る手段と、誤り率検出部２０８の出力と周波数誤差劣化検出部２１２の出力との相関を取る手段と、両相関結果に基づき受信品質の劣化原因が遅延波の遅延時間にあるのか否か、周波数誤差にあるのか否か、あるいは双方の組合せにあるのか否かを判断する手段とを備え、その判断結果に応じて、ＧＩ長、ＩＦＦＴ動作速度及びＩＦＦＴ入力データ配置を任意の更新周期で変更設定するようになっている。

つまり、受信品質の劣化原因が遅延波の遅延時間にあるのか、周波数誤差にあるのか、あるいは双方の組合せにあるのかに応じて、ＧＩ長設定部２１３ではＧＩ長を最適値に変化させて設定する。ＩＦＦＴ動作速度設定部２１４では送信側が行うＩＦＦＴの動作速度（サンプリング周波数）を最適値に変化させ、サブキャリア周波数間隔を変化させる。ＩＦＦＴ入力データ配置設定部２１５では送信側が行うＩＦＦＴの入力データ配置を、ＩＦＦＴ動作速度設定部２１４が変更設定したＩＦＦＴ動作速度（サンプリング周波数）に最適な入力データ配置となるように設定する。

そして、以上のように、ＧＩ長設定部２１３、ＩＦＦＴ動作速度設定部２１４及びＩＦＦＴ入力データ配置設定部２１５に変更設定されたＧＩ長、ＩＦＦＴ動作速度及びＩＦＦＴ入力データ配置が、図示しない共有手段によって、送信装置１００のＧＩ長設定部１０８、ＩＦＦＴ動作速度設定部１０９及びＩＦＦＴ入力データ配置設定部１１０に任意の更新周期で変更設定される。受信装置２００でのＧＩ長設定部２１３、ＩＦＦＴ動作速度設定部２１４及びＩＦＦＴ入力データ配置設定部２１５への変更設定も共有手段の制御下に同じ更新周期で行われる。

換言すれば、送信装置１００は、受信装置２００が遅延波及びドップラーシフトによる受信品質の劣化を判断し、その劣化の度合いに応じて選択したガードインターバル長、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）の動作速度及びサブキャリア周波数間隔、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）の入力データ配置を共有するので、例えば図３に示すように、ＯＦＤＭ信号の周波数帯域幅を一定に保持しつつ間隔サブキャリア周波数間隔及びガードインターバル長をドップラー周波数（移動速度）や遅延波の遅延時間に応じて適応的に変更することができる。

これによって、マルチパスのような遅延波が存在する場合は、最適なガードインターバル長を選択して誤り率の増加を抑制することができる。また、高速移動時におけるサブキャリア周波数のドップラーシフトが存在する場合は、最適なサブキャリア周波数間隔を選択することにより、周波数ずれによるサブキャリア間の直交性の崩れを改善することができる。

したがって、遅延波による劣化の度合いが小さくドップラーシフトなどによる周波数誤差による劣化の度合いが著しい場合、またはドップラーシフトなどによる周波数誤差による劣化の度合いが小さく遅延波による劣化の度合いが著しい場合に、伝送効率を損なうことなく最適な送受信間の通信を確立することができる。

図３は、変更設定されるサブキャリア周波数間隔（ＯＦＤＭシンボル長）及びガードインターバル長の一例を説明する図である。図３（ａ）（ｂ）（ｃ）では、周波数軸上のサブキャリア３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃの周波数間隔３０２ａ，３０２ｂ，３０２ｃと、それに対応する時間軸上の送信シンボル長３０３ａ，３０３ｂ，３０３ｃにおけるＯＦＤＭシンボル長３０４ａ，３０４ｂ，３０４ｃ及びガードインターバル長３０５ａ，３０５ｂ，３０５ｃとが示されている。図３（ａ）での周波数間隔３０２ａに対し、図３（ｂ）（ｃ）での周波数間隔３０２ｂ，３０２ｃは、それぞれ、２倍ずつ増加した関係になっている。

図３（ａ）において、サブキャリア周波数間隔３０２ａをｆｓ１とすると、このＯＦＤＭスペクトラムの時間軸におけるＯＦＤＭシンボル長３０４ａはＴｓ１となり、ｆｓ１＝１／Ｔｓ１の関係がある。また、ガードインターバル長３０５ａをＧＩ１とし、送信シンボル長３０３ａをＴｘ１とすると、Ｔｘ１＝Ｔｓ１＋ＧＩ１である。ここで、ガードインターバル長（ＧＩ１）３０５ａは、ＯＦＤＭシンボル長（Ｔｓ１）３０４ａの２０％とする。

次に、図３（ｂ）において、サブキャリア周波数間隔（ｆｓ２）３０２ｂは、図３（ａ）に示したサブキャリア周波数間隔（ｆｓ１）３０２ａの２倍である。したがって、ＯＦＤＭシンボル長（Ｔｓ２）３０４ｂは、ｆｓ２＝１／Ｔｓ２の関係から、図３（ａ）に示すＯＦＤＭシンボル長（Ｔｓ１）３０４ａの１／２倍の長さになる。そして、ガードインターバル長（ＧＩ２）３０５ｂをＯＦＤＭシンボル長（Ｔｓ２）３０４ｂの２０％とすると、送信シンボル長（Ｔｘ２）３０３ｂは、図３（ａ）に示す送信シンボル長（Ｔｘ１）３０３ａの丁度１／２倍の長さとなる。

次に、図３（ｃ）において、サブキャリア周波数間隔（ｆｓ３）３０２ｃは、図３（ｂ）に示したサブキャリア周波数間隔（ｆｓ１）３０２ｂの２倍である。したがって、ＯＦＤＭシンボル長（Ｔｓ３）３０４ｃは、ｆｓ３＝１／Ｔｓ３の関係から、図３（ｂ）に示すＯＦＤＭシンボル長（Ｔｓ２）３０４ｂの１／２倍の長さになる。そして、ガードインターバル長（ＧＩ３）３０５ｃをＯＦＤＭシンボル長（Ｔｓ３）３０３ｃの２０％とすると、送信シンボル長（Ｔｘ３）３０３ｃは、図３（ｂ）に示す送信シンボル長（Ｔｘ２）３０３ｂの丁度１／２倍の長さとなる。

このように、ガードインターバル長ＧＩとＯＦＤＭシンボル長Ｔｓの比を一定とすることにより、上記のようにサブキャリア周波数間隔ｆｓを最小サブキャリア周波数間隔ｆｓｍｉｎのｎ倍にした場合、送信シンボル長Ｔｘは１／ｎ倍になる。周波数帯域幅（ｆｏ）３０６及び中心周波数３０７は、いずれの場合においても変更無く一定である。

また、図３での説明から理解できるように、ガードインターバル長ＧＩとＯＦＤＭシンボル長Ｔｓの比が一定であるので、サブキャリア当たりのデータ伝送量が同じであれば、単位時間あたりのデータ伝送量は同じである。

この図３に示したサブキャリア周波数間隔の変更設定は、例えば次のようなケースで行われる。即ち、遅延波が殆どないか、あっても遅延時間が短い場合は、広いサブキャリア周波数間隔が選択される。この場合は、サブキャリア周波数間隔が広いことから、高速に移動した場合に生じるドップラーシフトに対しても耐性を持つことになる。

また、遅延波の遅延時間がかなり長い場合は、狭いサブキャリア周波数間隔が選択される。この場合は、長いガードインターバルによる遅延波に対しても劣化することなく、長い遅延波による周波数選択性フェージングに対しても耐性を持つことになる。

このように、本実施の形態によれば、マルチパス伝播環境下のいかなる遅延波に対しても、遅延波の遅延時間及びドップラー周波数（移動速度）を検出し、最適なサブキャリア周波数間隔（ＯＦＤＭシンボル長）及びガードインターバル長を選択することができるので、従来のマルチキャリア通信装置では対応できないような遅延波の広い範囲にわたる遅延時間に対応できるようになり、また通信の状況によってはドップラーシフトに対する耐性を備えるようになり、遅延波及びドップラーシフトの状況に応じて安定したデータ伝送が可能になる。

本発明は、マルチパス伝播環境下において遅延波及びドップラーシフトの状況に応じて安定したデータ伝送を実現するのに有用である。

本発明の一実施の形態に係るマルチキャリア通信装置における送信装置の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態に係るマルチキャリア通信装置における受信装置の構成を示すブロック図 変更設定されるサブキャリア周波数間隔（ＯＦＤＭシンボル長）及びガードインターバル長の一例を説明する図 ガードインターバルを付加する意義を説明する図

符号の説明

１００ マルチキャリア通信装置における送信装置
１０１ 送信データ発生部
１０２ 直列／並列変換部（Ｓ／Ｐ部）
１０３ 逆高速フーリエ変換部（ＩＦＦＴ部）
１０４ ガードインターバル挿入部（ＧＩ挿入部）
１０５ デジタル／アナログ変換部（Ｄ／Ａ部）
１０６ 無線送信処理部
１０７ アンテナ
１０８ ガードインターバル長設定部（ＧＩ長設定部）
１０９ ＩＦＦＴ動作速度設定部
１１０ ＩＦＦＴ入力データ配置設定部
２００ マルチキャリア通信装置における受信装置
２０１ アンテナ
２０２ 無線受信処理部
２０３ アナログ／デジタル変換部（Ａ／Ｄ部）
２０４ ガードインターバル除去部（ＧＩ除去部）
２０５ 高速フーリエ変換部（ＦＦＴ部）
２０６ 並列／直列変換部（Ｐ／Ｓ部）
２０７ 受信データ記憶部
２０８ 誤り率検出部
２０９ 遅延波検出部
２１０ 遅延劣化検出部
２１１ 周波数誤差検出部
２１２ 周波数誤差劣化検出部
２１３ ガードインターバル長設定部（ＧＩ長設定部）
２１４ ＩＦＦＴ動作速度設定部
２１５ ＩＦＦＴ入力データ配置設定部

Claims (8)

1. ＯＦＤＭ方式を用いたマルチキャリア通信装置において、受信品質の劣化原因が遅延波の遅延時間にあるか、ドップラーシフトによる周波数誤差にあるか、それらの組合せにあるかに応じて、送信するＯＦＤＭ信号のサブキャリア周波数間隔を可変設定する変更機構、を具備することを特徴とするマルチキャリア通信装置。
2. 前記変更機構は、受信信号から遅延波の遅延時間を任意の更新周期で検出する遅延波検出手段と、検出された前記遅延波の遅延時間によって受信信号の品質劣化有無を判断する遅延劣化検出手段と、前記受信信号から測定した誤り率と前記遅延劣化検出手段の判断結果とに基づき判断した前記受信品質の劣化原因が前記遅延波の遅延時間にあるとき当該遅延波の遅延時間に応じて前記サブキャリア周波数間隔を決定することを任意の更新周期で適応的に実行する更新手段と、を具備することを特徴とする請求項１記載のマルチキャリア通信装置。
3. 前記変更機構は、受信信号からドップラーシフトによる周波数誤差を任意の更新周期で検出する周波数誤差検出手段と、検出された前記周波数誤差によって受信信号の品質劣化有無を判断する周波数誤差劣化検出手段と、前記受信信号から測定した誤り率と前記周波数誤差劣化検出手段の判断結果とに基づき判断した前記受信品質の劣化原因が前記周波数誤差にあるとき当該周波数誤差に応じて前記サブキャリア周波数間隔を決定することを任意の更新周期で適応的に実行する更新手段と、を具備することを特徴とする請求項１記載のマルチキャリア通信装置。
4. 前記変更機構は、受信信号から遅延波の遅延時間を任意の更新周期で検出する遅延波検出手段と、検出された前記遅延波の遅延時間によって受信信号の品質劣化有無を判断する遅延劣化検出手段と、受信信号からドップラーシフトによる周波数誤差を任意の更新周期で検出する周波数誤差検出手段と、検出された前記周波数誤差によって受信信号の品質劣化有無を判断する周波数誤差劣化検出手段と、前記受信信号から測定した誤り率と前記遅延劣化検出手段の判断結果と前記周波数誤差劣化検出手段の判断結果とに基づき判断した前記受信品質の劣化原因が前記遅延波の遅延時間と前記周波数誤差との組合せにあるとき、当該組合せに応じて前記サブキャリア周波数間隔を決定することを任意の更新周期で適応的に実行する更新手段と、を具備することを特徴とする請求項１記載のマルチキャリア通信装置。
5. 前記変更機構は、受信信号から遅延波の遅延時間を任意の更新周期で検出する遅延波検出手段と、検出された前記遅延波の遅延時間によって受信信号の品質劣化有無を判断する遅延劣化検出手段と、受信信号からドップラーシフトによる周波数誤差を任意の更新周期で検出する周波数誤差検出手段と、検出された前記周波数誤差によって受信信号の品質劣化有無を判断する周波数誤差劣化検出手段と、前記受信信号から測定した誤り率と前記遅延劣化検出手段の判断結果と前記周波数誤差劣化検出手段の判断結果とに基づき、ＯＦＤＭ信号の周波数帯域幅を一定にするように逆高速フーリエ変換及び高速フーリエ変換における入力データ配置及びサンプリング周波数を変更する手段、を具備することを特徴とする請求項１記載のマルチキャリア通信装置。
6. 前記変更機構は、前記サブキャリア周波数間隔であるＯＦＤＭシンボル長とガードインターバル長との比率を一定にする手段、を具備することを特徴とする請求項２から請求項５のいずれかに記載のマルチキャリア通信装置。
7. 前記変更機構は、前記サブキャリア周波数間隔を最小サブキャリア周波数間隔の整数倍に制御する手段、を具備することを特徴とする請求項２から請求項５のいずれかに記載のマルチキャリア通信装置。
8. ＯＦＤＭ方式を用いたマルチキャリア通信システムにおいて、受信装置は、受信信号から遅延波の遅延時間を任意の更新周期で検出する遅延波検出手段と、検出された前記遅延波の遅延時間によって受信信号の品質劣化有無を判断する遅延劣化検出手段と、受信信号からドップラーシフトによる周波数誤差を任意の更新周期で検出する周波数誤差検出手段と、検出された前記周波数誤差によって受信信号の品質劣化有無を判断する周波数誤差劣化検出手段と、前記受信信号から測定した誤り率と前記遅延劣化検出手段の判断結果と前記周波数誤差劣化検出手段の判断結果とに基づき、ガードインターバル長、逆高速フーリエ変換における入力データ配置及びサンプリング周波数を変更する手段とを具備し、当該変更設定した情報に基づき受信動作を行い、送信装置は、前記受信装置にて任意の更新周期で変更設定されるガードインターバル長、逆高速フーリエ変換における入力データ配置及びサンプリング周波数を共有する手段を具備し、当該共有した情報に基づき送信するＯＦＤＭ信号の周波数帯域幅を一定に保持しつつサブキャリア周波数間隔を可変設定することを特徴とするマルチキャリア通信システム。

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