JP2009100204A - 無線通信装置、無線通信方法、および無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】無線通信装置、無線通信方法、および無線通信システムを提供すること。
【解決手段】干渉を回避する回避帯域を利用して無線通信を行う無線通信装置であって、前記回避帯域に含まれる既定のキャリアを利用して送信された既定のパイロット信号、および前記回避帯域に含まれる他のキャリアを利用して送信されたデータ信号を受信する受信部と、前記受信部により受信されるパイロット信号を用いる第１の動作モード、および、前記受信部により受信されるパイロット信号およびデータ信号を用いる第２の動作モード、を含む動作モードのいずれかで前記データ信号および前記パイロット信号の送信に利用されるキャリアの伝送路特性を推定し、該伝送路特性に基づいて前記データ信号および前記パイロット信号を補正する第１の補正部と、前記受信部により受信されるパイロット信号の数に応じて前記第１の補正部の動作モードを設定する設定部と、を備える。
【選択図】図７

Description

本発明は、無線通信装置、無線通信方法、および無線通信システムに関する。

近日、複数のサブキャリアの各々の直交性を利用し、無線通信の高速化および高品質化を実現するＭＢ−ＯＦＤＭ（Ｍｕｌｔｉ Ｂａｎｄ Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式が注目を集めいている。

具体的には、ＭＢ−ＯＦＤＭ方式においては、送信装置がデータ信号の重畳された複数のサブキャリアを多重化して無線信号として送信し、受信装置が無線信号をサブキャリアごとに分離してデータ信号を得ることができる。また、無線信号には、例えば特許文献１に記載されているように、既定のパイロット信号が重畳されたサブキャリアも含まれる。受信装置は、受信した無線信号に含まれるパイロット信号と、既定のパイロット信号との差分に基づいてデータ信号およびパイロット信号の例えば位相誤差や振幅誤差などの周波数特性誤差を補正することができる。

また、ＭＢ−ＯＦＤＭ方式に基づいて動作するシステムの近傍に他のシステムが隣接する場合、両システム間での干渉を回避するためのＤＡＡ（Ｄｅｔｅｃｔ Ａｎｄ Ａｖｏｉｄ）機能が注目を集めている。ＤＡＡ機能は、他のシステムで利用されている周波数帯域を回避する回避帯域を利用して無線通信を行う機能である。

特開２００７−１４２６０２号公報

しかし、パイロット信号の送信用のサブキャリアは事前に決められているため、回避帯域に含まれるパイロット信号の送信用のサブキャリアが少ない場合、受信装置における周波数特性誤差の補正精度が劣化するという問題がある。その結果、受信ＰＥＲ（Ｐａｃｋｅｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）が悪化しかねない。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、回避帯域に含まれるパイロット信号の送信用のサブキャリアが少ない場合に、周波数特性誤差の補正精度を向上させることが可能な、新規かつ改良された無線通信装置、無線通信方法、および無線通信システムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、周囲で送受信されている無線信号の周波数帯域を回避する回避帯域を利用して無線通信を行う無線通信装置が提供される。当該無線通信装置は、前記回避帯域に含まれる既定のキャリアを利用して送信された既定のパイロット信号、および前記回避帯域に含まれる他のキャリアを利用して送信されたデータ信号を受信する受信部と、前記受信部により受信されるパイロット信号を用いる第１の動作モード、および、前記受信部により受信されるパイロット信号およびデータ信号を用いる第２の動作モード、を含む動作モードのいずれかで前記データ信号および前記パイロット信号の伝送路特性を推定し、該伝送路特性に基づいて前記データ信号および前記パイロット信号を補正する第１の補正部と、前記受信部により受信されるパイロット信号の数に応じて前記第１の補正部の動作モードを設定する設定部と、を備える。

かかる構成においては、受信部によりパイロット信号およびデータ信号が受信される。ここで、第２の動作モードで動作する第１の補正部は、パイロット信号に加え、データ信号も伝送路特性の推定に用いることができる。また、第１の動作モードで動作する第１の補正部は、より多くのパイロット信号を用いた方が伝送路特性を高い精度で推定できる場合がある。すなわち、受信部により受信されるパイロット信号の数は、第１の動作モードで動作する第１の補正部による伝送路特性の推定結果に影響を与える。そこで、設定部が、受信部により受信されるパイロット信号の数に適する動作モードに第１の補正部の動作モードを設定することにより、伝送路特性の好適な推定結果が得られることが期待される。

前記設定部は、前記受信部により受信されるパイロット信号の数が設定数より少ない場合、前記第１の補正部の動作モードを前記第２の動作モードに設定してもよい。ここで、受信部により受信されるパイロット信号の数が設定数より少ない場合、パイロット信号のみでは例えば十分な精度で伝送路特性を推定できないと考えられる。そこで、受信部により受信されるパイロット信号の数が設定数より少ない場合、設定部は、パイロット信号に加えてデータ信号を用いて伝送路特性の推定を行う第２の動作モードで第１の補正部を動作させる。その結果、受信部により受信されるパイロット信号の数が設定数より少ない場合であっても、より精度の高い伝送路特性の推定結果を得ることができる。

前記パイロット信号および前記データ信号の一部には既定の伝送路推定信号が含まれ、前記無線通信装置は、前記受信部により受信された伝送路推定信号に基づいて前記パイロット信号およびデータ信号の送信に利用される各キャリアの伝送路特性を推定し、該各キャリアの伝送路特性に基づき、前記データ信号およびパイロット信号をキャリアごとに補正する第２の補正部と、前記第２の補正部により推定された前記キャリアごとの伝送路特性から、前記受信部により受信されるパイロット信号の数を特定する特定部と、をさらに備えてもよい。

かかる構成においては、第２の補正部は、受信部により受信されたパイロット信号およびデータ信号のキャリアの伝送路特性を推定する。ここで、受信部により受信されるキャリアは回避帯域に含まれるキャリアである。したがって、特定部は、例えば第２の補正部による各キャリアの伝送路特性の推定から回避帯域を推定することができる。また、パイロット信号の送信に利用されるキャリアは既知であるため、特定部は、例えば推定した回避帯域から受信部により受信されるパイロット信号の数を特定することができる。

前記設定部は、前記第２の動作モードにおいて前記第１の補正部に用いさせるデータ信号を、前記第２の補正部により推定された各キャリアの伝送路特性に基づいて設定してもよい。ここで、第２の動作モードにおいて第１の補正部があるデータ信号を用いることにより正確なデータ信号およびパイロット信号の伝送路特性の推定に寄与することができるか否かは、データ信号のキャリアの伝送路特性に依存する場合がある。そこで、設定部は、第２の補正部により推定された各キャリアの伝送路特性に基づいて第２の動作モードにおいて第１の補正部に用いさせるデータ信号を設定することにより、伝送路特性の好適な推定結果が得られることが期待される。

前記設定部は、前記受信部により受信されるパイロット信号の数が設定数より少ない場合に前記第１の補正部の動作モードを前記第２の動作モードに設定し、前記設定数は、前記第２の補正部により推定された各キャリアの伝送路特性に基づいて設定されてもよい。

前記受信部は、前記回避帯域を示す所定信号を前記パイロット信号およびデータ信号より前に受信し、前記無線通信装置は、前記所定信号の示す前記回避帯域の周波数帯域に基づいて前記受信部により受信されるパイロット信号の数を特定する特定部をさらに備えてもよい。

前記設定部は、前記パイロット信号および前記データ信号の双方に重み付けをし、前記第１の補正部は前記第２の動作モードにおいて、前記設定部により付された重みに従って前記データ信号および前記パイロット信号を用いて前記データ信号および前記パイロット信号の伝送路特性を推定してもよい。

前記第１の補正部は前記第２の動作モードにおいて、前記受信部により受信されたパイロット信号と前記既定のパイロット信号との差分、および前記受信部により受信されたデータ信号と送信されたと想定されるデータ信号との差分に基づいて前記データ信号および前記パイロット信号の伝送路特性を推定してもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、周囲で送受信されている無線信号の周波数帯域を回避する回避帯域を利用して無線通信を行う無線通信装置において実行される無線通信方法が提供される。当該無線通信方法は、前記回避帯域に含まれる既定のキャリアを利用して送信された既定のパイロット信号、および前記回避帯域に含まれる他のキャリアを利用して送信されたデータ信号を受信するステップと、前記受信部により受信されるパイロット信号の数に応じて動作モードを設定するステップと、第１の動作モードに設定された場合、前記受信部により受信されたパイロット信号を用いて前記データ信号および前記パイロット信号の伝送路特性を推定し、該伝送路特性に基づいて前記データ信号および前記パイロット信号を補正し、第２の動作モードに設定された場合、前記受信部により受信されるパイロット信号およびデータ信号を用いて前記データ信号および前記パイロット信号の伝送路特性を推定し、該伝送路特性に基づいて前記データ信号および前記パイロット信号を補正するステップと、を含む。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、送信側の無線通信装置と、前記送信側の無線通信装置と通信可能な受信側の無線通信装置とを含む無線通信システムが提供される。前記送信側の無線通信装置は、周囲で送受信されている無線信号の周波数帯域を回避する回避帯域に含まれる既定のキャリアを利用して既定のパイロット信号を送信し、かつ、前記回避帯域に含まれる他のキャリアを利用してデータ信号を送信する。また、前記受信側の無線通信装置は、前記送信側の無線通信装置から送信されたパイロット信号、およびデータ信号を受信する受信部と、前記受信部により受信されるパイロット信号を用いる第１の動作モード、および、前記受信部により受信されるパイロット信号およびデータ信号を用いる第２の動作モード、を含む動作モードのいずれかで前記データ信号および前記パイロット信号の伝送路特性を推定し、該伝送路特性に基づいて前記データ信号および前記パイロット信号を補正する第１の補正部と、前記受信部により受信されるパイロット信号の数に応じて前記第１の補正部の動作モードを設定する設定部と、を備える。

以上説明したように本発明にかかる無線通信装置、無線通信方法、および無線通信システムによれば、回避帯域に含まれるパイロット信号の送信用のサブキャリアが少ない場合に、周波数特性誤差の補正精度を向上させることができる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

また、以下の順序にしたがって当該「発明を実施するための最良の形態」を説明する。
〔１〕本実施形態において利用される干渉回避機能
〔２〕本実施形態の目的
〔２−１〕本実施形態に関連する無線通信装置
〔２−２〕本実施形態の目的
〔３〕本実施形態にかかる無線通信装置
〔３−１〕無線通信装置の機能の概要
〔３−２〕受信処理部の詳細な説明
〔３−３〕無線通信装置の動作
〔４〕受信処理部の変形例
〔４−１〕変形例にかかる受信処理部の構成
〔４−２〕変形例にかかる受信処理部および制御部の動作
〔５〕まとめ

〔１〕本実施形態で利用される干渉回避機能
まず、図１〜図３を参照し、本実施形態において利用される干渉回避機能について説明する。

図１は、複数の無線通信装置１０Ａ〜無線通信装置１０Ｄによる通信状態の一例を示した説明図である。より詳細には、図１は、無線通信装置１０Ａおよび無線通信装置１０Ｂが無線通信を行っており、無線通信装置１０Ｃおよび無線通信装置１０Ｄが無線通信を行っている例を示している。なお、特に無線通信装置１０Ａ〜無線通信装置１０Ｄを区別する必要が無い場合には、各無線通信装置を単に無線通信装置１０と称する。

また、本実施形態にかかる各無線通信装置１０は、ＭＢ−ＯＦＤＭ方式を利用して無線通信を行う。ＭＢ−ＯＦＤＭ方式について図２を参照して説明する。

図２は、ＭＢ−ＯＦＤＭ方式におけるサブキャリアの配置例を示した説明図である。図２に示したように、ＭＢ−ＯＦＤＭ方式においては、各々が直交するように複数のサブキャリアが配置されている。無線通信装置１０は、基本的には各サブキャリアを利用してデータ信号を送信することができるが、複数のサブキャリアには、図２において斜線を付して示したようにパイロット信号の送信用のサブキャリアが含まれる。

かかるパイロット信号の送信用のサブキャリアは事前に取り決められている。また、パイロット信号は既定の信号パターンを有する。したがって、無線通信装置１０は、既定のパイロット信号を事前に取り決められている既定のサブキャリアを利用して送信する。なお、各サブキャリアに重畳された信号は多重化されて無線信号として送信される。

例えば、図１を参照すると、無線通信装置１０Ａは各サブキャリアに重畳された信号が多重化された無線信号を無線通信装置１０Ｂに送信する。無線通信装置１０Ｂは、受信した無線信号に含まれるパイロット信号と、既定のパイロット信号に基づいてチャネル（伝送路特性）推定を行ない、データ信号およびパイロット信号の位相誤差を補正することができる。

一方、図１に示したように、無線通信装置１０Ｃが送信する無線信号は、無線通信装置１０Ｃの通信相手である無線通信装置１０Ｄだけでなく、無線通信装置１０Ｃの電波到達範囲１２Ｃに含まれる無線通信装置１０Ａおよび無線通信装置１０Ｂにも到達する。ここで、無線通信装置１０Ｃが無線通信装置１０Ａが利用するサブキャリアと重複する周波数帯域を利用している場合、無線通信装置１０Ａおよび１０Ｂ間の通信は無線通信装置１０Ｃが送信する無線信号と干渉を起こし、正常な無線通信が阻害されかねない。

このような干渉を回避するための干渉回避機能として、ＤＡＡ（Ｄｅｔｅｃｔ Ａｎｄ Ａｖｏｉｄ）機能が注目を集めいている。かかるＤＡＡ機能について、図３を参照して説明する。

図３は、ＤＡＡ機能による干渉回避を実現するためのサブキャリア利用例を示した説明図である。図１において、無線通信装置１０Ａは、任意の方法により無線通信装置１０Ｃにより利用されている周波数帯域を把握することができる。例えば、無線通信装置１０Ａは、無線通信装置１０Ｃから送信される無線信号の周波数成分を解析することにより無線通信装置１０Ｃにより利用されている周波数帯域を把握することができる。また、無線通信装置１０Ａは、無線通信装置１０Ｃにより利用されている周波数帯域を示す情報を受信することにより当該事項を把握することもできる。

無線通信装置１０Ａが、上記任意の方法により、無線通信装置１０Ｃが周波数帯域Ｐ〜Ｐ＋Ｑ、および周波数帯域Ｉ〜Ｉ＋Ｊを利用していると把握したとする。この場合、無線通信装置１０Ａは、図３に示したように、周波数帯域Ｐ〜Ｐ＋Ｑ、および周波数帯域Ｉ〜Ｉ＋Ｊ以外の周波数帯域である回避帯域に含まれるサブキャリアを利用する。その結果、無線通信装置１０Ａおよび１０Ｂ間の通信と、無線通信装置１０Ｃおよび１０Ｄ間の通信との干渉を回避することができる。

すなわち、ＤＡＡ機能は、無線通信装置１０の周囲で利用されている周波数帯域を検出し、該周波数帯域を回避する回避帯域に含まれるサブキャリアを利用して無線通信を行う機能を含む。かかるＤＡＡ機能により、共通の周波数帯域を利用可能な異なるシステムが隣接する場合、両システムの共存を実現することができる。

なお、図１においては無線通信装置１０の一例としてＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）を示しているが、無線通信装置１０はかかる例に限定されない。例えば、無線通信装置１０は、家庭用映像処理装置（ＤＶＤレコーダ、ビデオデッキなど）、携帯電話、ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｈａｎｄｙｐｈｏｎｅ Ｓｙｓｔｅｍ）、携帯用音楽再生装置、携帯用映像処理装置、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）、家庭用ゲーム機器、携帯用ゲーム機器、家電機器などの情報処理装置であってもよい。

〔２〕本実施形態の目的
以上、本実施形態において利用されるＤＡＡ機能について説明した。上述したように、ＤＡＡ機能は複数の隣接するシステムの共存を図ることができる。一方で、ＤＡＡ機能は通信品質の劣化を誘発しかねない。そこで、かかる問題を本実施形態に関連する無線通信装置を例にあげて説明した後に、本実施形態の目的を説明する。

〔２−１〕本実施形態に関連する無線通信装置
図４は、本実施形態に関連する無線通信装置の受信処理部７０の構成を示した機能ブロック図である。図５は、本実施形態に関連する無線通信装置の受信処理部７０のより詳細な構成を示した説明図である。

図４に示したように、受信処理部７０は、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）７２、チャネル補正部７４、チャネルトラッキング部８０、デマッパー９２、デインターリーバー９４、およびデコーダ９６を備える。また、チャネル補正部７４はチャネル推定部７６および乗算器７８を備え、チャネルトラッキング部８０はメモリ８２、乗算器８４、ループフィルタ８６および乗算器８８を備える。

ＦＦＴ７２には、無線信号に含まれるデータ信号およびパイロット信号をサブキャリアごとに分離して順次出力する。チャネル推定部７６は、ＦＦＴ７２から出力されたデータ信号およびパイロット信号に含まれる所定のチャネル推定用信号に基づいてチャネル推定を行い、該チャネル推定結果に基づいて各データ信号およびパイロット信号の補正量を出力する。乗算器７８は、ＦＦＴ７２から出力されたデータ信号およびパイロット信号の各々に、チャネル推定部７６から出力された補正量を乗算することによりデータ信号およびパイロット信号を補正する。

チャネルトラッキング部８０のメモリ８２は既定のパイロット信号の信号パターンを保持しており、チャネル補正部７４により位相や信号振幅が補正されたパイロット信号に乗算器８４がメモリ８２に保持されているパイロット信号を乗算する。その結果、チャネル補正部７４から入力されたパイロット信号の位相誤差が得られる。ループフィルタ８６は、乗算器８４による複数の乗算結果を平滑化してチャネル補正部７４から出力されるデータ信号およびパイロット信号の位相誤差を推定し、該位相誤差を解消する信号を出力する。乗算器８８は、チャネル補正部７４から入力されたデータ信号およびパイロット信号に、ループフィルタ８６から出力される信号を乗算することにより、データ信号およびパイロット信号の位相変動に追従することができる。

デマッパー９２は、チャネルトラッキング部８０から出力されたデータ信号をビット列に変換する。デインターリーバー９４はビット列に変換されたデータ信号の順序をもとに戻し、デコーダ９６はデータ信号のデコードを行なう。

〔２−２〕本実施形態の目的
以上説明したように、本実施形態に関連する無線通信装置の受信処理部７０のトラッキング部８０は、受信したパイロット信号を利用してデータ信号およびパイロット信号の位相変動に追従してデータ信号およびパイロット信号の位相を補正する（チャネルトラッキング）。したがって、トラッキング部８０は、受信するパイロット信号の数が多いほど、より精密なチャネルトラッキングを行なうことができると考えられる。

しかし、上述したＤＡＡ機能においては、例えば図３に示したような回避帯域に含まれるサブキャリアを利用して無線信号が送信される。このため、図３に示したように、パイロット信号の送信用のサブキャリアが回避帯域に十分に含まれない場合、受信処理部７０におけるチャネルトラッキングの精度が劣化してしまうという問題があった。

そこで、上記事情に鑑みて本実施形態にかかる無線通信装置１０を創作するに至った。本実施形態にかかる無線通信装置１０は、回避帯域に含まれるパイロット信号の送信用のサブキャリアが少ない場合に、チャネルトラッキングの精度を向上させることができる。以下、当該無線通信装置１０について図６〜図１０を参照して説明する。

〔３〕本実施形態にかかる無線通信装置
〔３−１〕無線通信装置の機能の概要
図６は、本実施形態にかかる無線通信装置１０を含む無線通信システム１の構成を示した説明図である。図６に示したように、無線通信システム１は、送信側の無線通信装置８、および受信側の無線通信装置１０を備える。なお、無線通信装置８は受信側の無線通信装置１０の機能を実装していてもよく、無線通信装置１０は送信側の無線通信装置８の機能を実装していてもよい。

無線通信装置８は、送信データ出力部３２と、送信処理部３４と、回避帯域推定部３６と、アンテナ３８と、を備える。

送信データ出力部３２は、無線通信装置１０に送信するための各種データをデータ信号として送信処理部３４に出力する。なお、各種データとしては、音楽、講演およびラジオ番組などの音楽データや、映画、テレビジョン番組、ビデオプログラム、写真、文書、絵画および図表などの映像データや、ゲームおよびソフトフェアなどの任意のデータがあげられる。

送信処理部３４は、送信データ出力部３２から入力されたデータ信号をデータ信号の送信用のサブキャリアに重畳し、パイロット信号をパイロット信号の送信用のサブキャリアに重畳し、全てのサブキャリアを多重化してアンテナ３８に出力する。

より詳細には、送信処理部３４は、送信データ出力部３２から入力されたデータ信号のビット列に対して、エンコード、マッピング、サブキャリアの変調、周波数変換などの処理を施す。また、送信処理部３４は、既定のパイロット信号のビット列に対しても同様の処理を施す。

アンテナ３８は、送信処理部３４から出力された多重化信号を無線信号として送信する送信部としての機能を有する。

ここで、送信処理部３４が利用できるサブキャリアは、回避帯域推定部３６により推定された回避帯域に含まれるサブキャリアである。回避帯域推定部３６は、任意の方法により周囲で利用されている周波数帯域を推定し、該周波数帯域以外の周波数帯域を回避帯域として推定する。したがって、アンテナ３８から送信される無線信号に含まれるパイロット信号の数は、回避帯域推定部３６により推定された回避帯域の周波数帯域に依存する。

無線通信装置１０は、アンテナ１２と、受信処理部１４と、制御部１６と、受信データ入力部１８と、を備える。

アンテナ１２は、無線通信装置８から送信された無線信号を受信する受信部としての機能を有する。受信処理部１４は、アンテナ１２により受信された無線信号からデータ信号を抽出し、受信データ入力部１８へ出力する。制御部１６は、受信処理部１４におけるチャネルトラッキングに関する動作モードを設定する。以下、制御部１６の制御に基づいて動作する受信処理部１４について詳細に説明する。

〔３−２〕受信処理部の詳細な説明
図７は、受信処理部１４の詳細な構成を示した機能ブロック図である。図７に示したように、受信処理部１４は、フロントエンド１０２と、ＦＦＴ１０４と、チャネル補正部１１０と、チャネルトラッキング部１２０と、デマッパー１５２と、デインターリーバ１５４と、デコーダ１５６と、ＭＡＣ処理部１５８と、を備える。

フロントエンド１０２は、アンテナ１２により受信された無線信号に所定処理を施してＦＦＴ１０４に出力する。例えば、フロントエンド１０２は、アンテナ１２により受信された無線信号をベースバンド信号にダウンコンバージョンし、ＦＦＴ１０４における高速フーリエ変換のための同期をとったりする。

ＦＦＴ１０４は、フロントエンド１０２から入力されたベースバンド信号に高速フーリエ変換を施し、ベースバンド信号をサブキャリアごとのパイロット信号およびデータ信号に分離し、パイロット信号およびデータ信号を順次出力する。

チャネル補正部１１０は、チャネル推定部１１２および乗算器１１４を備え、各パイロット信号および各データ信号に含まれるチャネル推定用信号に基づいて各パイロット信号および各データ信号の位相や信号振幅の補正を行なう第２の補正部としての機能を有する。

図８は、無線信号のフレームフォーマット例を示した説明図である。図８に示したように、無線信号のフレームには、プリアンブル４２、チャネル推定用信号４４、ヘッダー４６、およびペイロード４８が含まれる。

プリアンブル４２は、既知固定パターンのビット列であり、フロントエンド１０２による無線信号の検出、シンボルタイミングの検出などのために利用されることが想定されている。

チャネル推定用信号４４は、既定の信号パターンを有し、伝送路推定信号としての機能を有する。かかるチャネル推定用信号４４は、各サブキャリアにデータ信号またはパイロット信号の一部として重畳される。

ヘッダー４６には、該ヘッダー４６が含まれるフレームに関する情報が含まれる。例えばヘッダ４６―には、当該フレームを送信する無線信号の変調方式、データ長、伝送レート、送信元装置のアドレス、宛先装置のアドレスなどが記載されてもよい。ペイロード４８には、既定のパイロット信号やデータ信号などが含まれる。

チャネル補正部１１０のチャネル推定部１１２は、各パイロット信号および各データ信号に含まれる上記チャネル推定用信号４４と、既定のチャネル推定用信号とを乗算し、各パイロット信号および各データ信号の送信用のサブキャリアのチャネル推定を行なう。例えば、チャネル推定の結果、各パイロット信号および各データ信号の送信用のサブキャリアの位相誤差や信号振幅誤差が得られる。チャネル推定部１１２は、かかる各パイロット信号および各データ信号の送信用のサブキャリアの位相誤差や信号振幅誤差を解消する信号を乗算器１１４に出力する。

乗算器１１４は、ＦＦＴ１０４から順次出力されるサブキャリアごとの信号に、チャネル推定部１１２から出力される信号を乗算することにより、各パイロット信号および各データ信号の位相誤差や信号振幅誤差を補正できる。

しかし、チャネル補正部１１０は一時的に各パイロット信号および各データ信号の位相誤差を補正できるが、例えばマルチパスの影響を受けて各サブキャリアの位相は時間と共に変動する場合が多い。チャネルトラッキング部１２０は、かかる各サブキャリアの位相の変動に追従してパイロット信号およびデータ信号の位相を補正する第１の補正部としての機能を有する。

チャネルトラッキング部１２０は、メモリ１２２と、乗算器１２４と、スイッチ１２６と、判定部１２８と、乗算器１３０と、ループフィルタ１３２と、乗算器１３４と、を備える。

メモリ１２２は、あらかじめ既定のパイロット信号の信号パターンを保持している。乗算器１２４には、チャネル補正部１１０から出力されたパイロット信号と、メモリ１２２に保持されているパイロット信号が入力され、双方のパイロット信号を乗算し、チャネル補正部１１０から出力されたパイロット信号の位相誤差を出力する。該パイロット信号の位相誤差は該パイロット信号の送信に利用されたサブキャリアのチャネル特性と捉えることもできる。

スイッチ１２６は、端子ａおよび端子ｂを備え、制御部１６からのスイッチ制御信号に基づいて端子ａまたは端子ｂのいずれかを接続する。図７では、スイッチ１２６は端子ａに接続されている例を示している。この場合、乗算器１２４から出力されたパイロット信号の位相誤差がループフィルタ１３２に入力される。

判定部１２８は、チャネル補正部１１０から出力されたデータ信号が入力され、該データ信号の本来の位相を判定し、該位相を有するデータ信号を出力する。例えば、判定部１２８は、サブキャリアの変調方式がＱＰＳＫである場合、データ信号を複素平面上の対応する位置に信号点として配置する。そして、判定部１２８は、配置した信号点が第１象限に属する場合、本来のデータ信号の信号点は複素平面の４５度上に配されるものと判定し、複素平面の４５度上に配される信号点に対応するデータ信号を出力する。

なお、サブキャリアの変調方式はＱＰＳＫに限られず、ＢＰＳＫ、ＡＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ、２５６ＱＡＭなどの任意の変調方式であってもよい。

乗算器１３０は、チャネル補正部１１０から出力されたデータ信号と、判定部による判定後のデータ信号とを乗算し、チャネル補正部１１０から出力されたデータ信号の位相誤差を出力する。該データ信号の位相誤差は該データ信号の送信に利用されたサブキャリアのチャネル特性と捉えることもできる。

ループフィルタ１３２は、スイッチ１２６から順次入力される位相誤差を平均化し、該平均化した位相誤差を解消する補正信号を出力する。乗算器１３４は、チャネル補正部１１０から出力されたデータ信号およびパイロット信号にループフィルタ１３２から出力された補正信号を乗算し、データ信号およびパイロット信号の位相変動を補正する。

デマッパー１５２は、チャネルトラッキング部１２０から出力されたデータ信号をビット列に変換する。デインターリーバ１５４はビット列に変換されたデータ信号の順序をもとに戻し、デコーダ１５６はデータ信号のデコードを行なう。ＭＡＣ処理部１５８は、デコードされたデータ信号の内容を解析する。

ここで、チャネルトラッキング部１２０の動作モードについて説明する。

チャネルトラッキング部１２０は、制御部１６から出力されるスイッチ制御信号に基づき、第１の動作モードまたは第２の動作モードで動作する。すなわち、制御部１６は、チャネルトラッキング部１２０の動作モードを設定する設定部としての機能を有する。

制御部１６からチャネルトラッキング部１２０を第１の動作モードで動作させるスイッチ制御信号が出力されると、スイッチ１２６はａ端子をループフィルタ１３２に接続し続ける。

その結果、第１の動作モードにおいては、ループフィルタ１３２にパイロット信号を用いて算出された位相誤差のみが入力されるため、チャネルトラッキング部１２０はパイロット信号のみを用いてチャネルトラッキングを行なう。

ここで、受信されるパイロット信号の数が少ない場合、パイロット信号のみでは例えば十分な精度でチャネルトラッキングを行なえないと考えられる。そこで、ＤＡＡ機能により、受信されるパイロット信号の数が設定数Ｎより少ない場合、制御部１６は、パイロット信号に加えてデータ信号を用いてチャネルトラッキングを行う第２の動作モードでチャネルトラッキング部１２０を動作させる。

制御部１６からチャネルトラッキング部１２０を第２の動作モードで動作させるスイッチ制御信号が出力されると、スイッチ１２６は該スイッチ制御信号に基づいてａ端子とｂ端子を順次切替えてループフィルタ１３２にする。図９を参照し、制御部１６から出力されるスイッチ制御信号とスイッチ１２６の動作について説明する。

図９は、制御部１６から出力されるスイッチ制御信号とスイッチ１２６の動作の関係を示した説明図である。図９に示したように、制御部１６から出力されるチャネルトラッキング部１２０を第２の動作モードで動作させるスイッチ制御信号は、ＨとＬの２値の信号レベルを有する。また、該スイッチ制御信号は、チャネルトラッキング部１２０にパイロット信号が入力されるときに信号レベルがＨであり、データ信号が入力されるときに信号レベルがＬである。

スイッチ１２６は、スイッチ制御信号の信号レベルがＨである期間に端子ａをループフィルタ１３２に接続し、スイッチ制御信号の信号レベルがＬである期間に端子ｂをループフィルタ１３２に接続する。

したがって、第２の動作モードにおいては、ループフィルタ１３２にパイロット信号を用いて算出された位相誤差、およびデータ信号を用いて算出された位相誤差の双方が入力される。その結果、第２の動作モードにおいては、受信されるパイロット信号の数が設定数Ｎより少ない場合でも、チャネルトラッキング部１２０がパイロット信号のみを用いる場合と比較して高い精度でチャネルトラッキングを行なうことができる。

続いて、制御部１６によるチャネルトラッキング部１２０の動作モードの設定方法について説明する。

上述したように、制御部１６は、受信されるパイロット信号の数が設定数Ｎより多いか否かに応じてチャネルトラッキング部１２０の動作モードを設定する。すなわち、制御部１６は、受信されるパイロット信号の数を特定する特定部としての機能と、チャネルトラッキング部１２０の動作モードを設定する設定部としての機能を有する。

制御部１６は、受信されるパイロット信号の数を任意の方法で特定することができる。例えば、制御部１６は、チャネル推定部１１２によるチャネル推定の際に得られる情報、またはチャネル推定部１１２によるチャネル推定結果に基づいてパイロット信号の数を特定することができる。具体的には、チャネル推定部１１２がサブキャリアごとの信号振幅を推定することができるため、制御部１６は、利用されているサブキャリアを把握できる。
ここで、パイロット信号の送信用のサブキャリアは既知であるため、制御部１６は、利用されているサブキャリアに含まれるパイロット信号の送信用のサブキャリアの数を、受信されるパイロット信号の数として特定することができる。

または、制御部１６は、事前に無線通信装置８から送信される情報に基づいてパイロット信号の数を特定してもよい。例えば、無線通信装置８が事前に利用するサブキャリアの周波数帯域、すなわち回避帯域を示す情報を送信する場合、無線通信装置１０のＭＡＣ処理部１５８が受信信号を解析することにより回避帯域情報を得ることができる。上述しているように、パイロット信号の送信用のサブキャリアは既知であるため、制御部１６は、ＭＡＣ処理部１５８により得られた回避帯域情報の示す周波数帯域に含まれるパイロット信号の送信用のサブキャリアの数を特定することができる。

なお、受信されるパイロット信号の数の比較対象である設定数Ｎは、制御部１６が、チャネル推定部１１２によるチャネル推定結果や伝送レートに応じて動的に設定してもよい。

また、制御部１６は、チャネルトラッキング部１２０を第２の動作モードで動作させる際、パイロット信号を用いて算出された位相誤差の重み係数Ｓおよびデータ信号を用いて算出された位相誤差の重み係数Ｔをループフィルタ１３２に出力してもよい。この場合、ループフィルタ１３２は、制御部１６から入力された重み係数ＳおよびＴに応じ、パイロット信号を用いて算出された位相誤差、またはデータ信号を用いて算出された位相誤差を主に用いて補正信号を生成することができる。

なお、パイロット信号の送信用のサブキャリアの数が全体に占める割合は少ないため、たまたまパイロット信号の送信用のサブキャリアのチャネル特性が悪い場合はチャネルトラッキングに影響を与えやすい。一方、データ信号の送信用のサブキャリアの数が全体に占める割合は大きいため、局所的にデータ信号の送信用のサブキャリアのチャネル特性が悪くても平均化される。ただし、判定部１２８による判定が誤っている場合があるため、データ信号を用いて算出された位相誤差はＳＮが低い状況だと信頼性が低くなる。

このような事情を参酌し、制御部１６は、上記重み係数ＳおよびＴを、チャネル推定結果や、パイロット信号およびデータ信号の数などに応じて動的に設定してもよい。

〔３−３〕無線通信装置の動作
以上、本実施形態にかかる無線通信装置１０の機能について説明した。続いて、図１０を参照し、本実施形態にかかる無線通信装置１０において実行される無線通信方法について説明する。

図１０は、本実施形態にかかる無線通信装置１０において実行される無線通信方法の流れを示したフローチャートである。図１０に示したように、まず、無線通信装置１０の制御部１６は、任意の方法により、後に送信される無線信号で利用される周波数帯域である回避帯域の情報を取得する（Ｓ２０４）。続いて、受信処理部１４がパイロット信号およびデータ信号が多重化された無線信号の受信を開始すると（Ｓ２０８）、制御部１６は回避帯域情報に基づいて受信可能なパイロット信号の数を特定する（Ｓ２１２）。

その後、制御部１６は、特定したパイロット信号の数が設定数Ｎより多いか否かを判断する（Ｓ２１６）。制御部１６は、特定したパイロット信号の数が設定数Ｎより多いと判断した場合、パイロット信号を利用する第１の動作モードでチャネルトラッキング部１２０を動作させる（Ｓ２２０）。

一方、制御部１６は、特定したパイロット信号の数が設定数Ｎより少ないと判断した場合、パイロット信号およびデータ信号を利用する第２の動作モードでチャネルトラッキング部１２０を動作させる（Ｓ２２４）。

〔４〕受信処理部の変形例
以上説明したように、本実施形態にかかる無線通信装置１０は、回避帯域に含まれるパイロット信号の送信用のサブキャリアが少ない場合に、データ信号も用いることによりチャネルトラッキングの精度を向上させることができる。以下では、本実施形態にかかる無線通信装置１０の変形例を説明する。

〔４−１〕変形例にかかる受信処理部の構成
図１１は、変形例にかかる受信処理部１５の構成を示した機能ブロック図である。図１１に示したように、変形例にかかる受信処理部１５は、フロントエンド１０２と、ＦＦＴ１０４と、チャネル補正部１１０と、チャネルトラッキング部１２１と、デマッパー１５２と、デインターリーバ１５４と、デコーダ１５６と、ＭＡＣ処理部１５８と、を備える。
チャネルトラッキング部１２１以外の構成は、「〔３〕本実施形態にかかる無線通信装置」で説明した内容と実質的に同一であるので、チャネルトラッキング部１２１に重きをおいて説明する。

チャネルトラッキング部１２１は、スイッチ１２７がａ端子およびｂ端子に加え、「０」が入力されるｃ端子を備える点で特徴的である。かかるスイッチ１２７は、制御部１７から入力されるスイッチ制御信号に基づいて接続を切替える。以下、図１２を参照し、制御部１７から出力されるスイッチ制御信号とスイッチ１２７の動作について説明する。

図１２は、変形例にかかる制御部１７から出力されるスイッチ制御信号とスイッチ１２７の動作の関係を示した説明図である。図１２に示したように、制御部１７から出力されるチャネルトラッキング部１２１を第３の動作モード（データ信号を用いるという点で、第２の動作モードの下位概念である。）で動作させるスイッチ制御信号は、ＨとＬとＭの３値の信号レベルを有する。また、該スイッチ制御信号は、チャネルトラッキング部１２１にパイロット信号が入力されるときに信号レベルがＨであり、データ信号が入力されるときに信号レベルがＬまたはＭである。

スイッチ１２７は、スイッチ制御信号の信号レベルがＨである期間に端子ａをループフィルタ１３２に接続し、スイッチ制御信号の信号レベルがＬである期間に端子ｂをループフィルタ１３２に接続する。また、スイッチ１２７は、スイッチ制御信号の信号レベルがＭである期間に端子ｃをループフィルタ１３２に接続する。

したがって、第３の動作モードにおいては、ループフィルタ１３２にパイロット信号を用いて算出された位相誤差に加え、信号レベルがＭである期間にチャネルトラッキング部１２１へ入力されるデータ信号を用いて算出された位相誤差が入力される。ここで、制御部１７が、チャネル推定結果などから信頼性の高いデータ信号がチャネルトラッキング部１２１へ入力されるときにスイッチ制御信号の信号レベルをＭとすれば、よりチャネルトラッキングの精度の向上が期待される。

〔４−２〕変形例にかかる受信処理部および制御部の動作
続いて、図１３を参照し、変形例に係る受信処理部１２１および制御部１７の動作を説明する。

図１３は、変形例に係る受信処理部１２１および制御部１７の動作の流れを示したフローチャートである。図１３に示したように、まず、無線通信装置１０の制御部１７は、任意の方法により、後に送信される無線信号で利用される周波数帯域である回避帯域の情報を取得する（Ｓ３０４）。続いて、受信処理部１５がパイロット信号およびデータ信号が多重化された無線信号の受信を開始すると（Ｓ３０８）、制御部１７は回避帯域情報に基づいて受信可能なパイロット信号の数を特定する（Ｓ３１２）。

その後、制御部１７は、特定したパイロット信号の数が設定数Ｎより多いか否かを判断する（Ｓ３１６）。制御部１７は、特定したパイロット信号の数が設定数Ｎより多いと判断した場合、パイロット信号を利用する第１の動作モードでチャネルトラッキング部１２１を動作させる（Ｓ３２０）。

一方、制御部１７は、特定したパイロット信号の数が設定数Ｎより少ないと判断した場合、例えばチャネル推定結果からチャネルトラッキングに利用するデータ信号を選択する（Ｓ３２４）。そして、制御部１７は、選択したデータ信号がチャネルトラッキング部１２１に入力されるときに信号レベルがＭであるスイッチ制御信号を出力し、スイッチ１２７が端子ｂをループフィルタ１３２に接続する。その結果、チャネルトラッキング部１２１が、パイロット信号および選択されたデータ信号を利用する第３の動作モードでチャネルトラッキングを行なうことができる（Ｓ３２８）。

〔５〕まとめ
以上説明したように、本実施形態においては、無線通信装置１０が受信可能なパイロット信号の数が設定数Ｎより少ない場合、制御部１７は、パイロット信号に加えてデータ信号を用いてチャネル推定を行う第２の動作モードでチャネルトラッキング部１２０を動作させる。その結果、本実施形態にかかる無線通信装置１０は、無線通信装置１０が受信可能なパイロット信号の数が設定数Ｎより少ない場合であっても、より精度の高いチャネルトラッキングを行なうことができる。

なお、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、本明細書の無線通信装置１０の処理における各ステップは、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はない。例えば、無線通信装置１０の処理における各ステップは、並列的あるいは個別に実行される処理（例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理）を含んでもよい。

また、無線通信装置１０に含まれる制御部１６、１７の機能を、無線通信装置１０に内蔵されるＣＰＵ、ＲＯＭ、およびＲＡＭなどのハードウェアに実行させるコンピュータプログラムも作成可能である。また、上記受信処理部１４、１５の機能を実装した集積回路も提供される。

複数の無線通信装置による通信状態の一例を示した説明図である。 ＭＢ−ＯＦＤＭ方式におけるサブキャリアの配置例を示した説明図である。 ＤＡＡ機能による干渉回避を実現するためのサブキャリア利用例を示した説明図である。 本実施形態に関連する無線通信装置の受信処理部の構成を示した機能ブロック図である。 本実施形態に関連する無線通信装置の受信処理部のより詳細な構成を示した説明図である。 本実施形態にかかる無線通信装置を含む無線通信システムの構成を示した説明図である。 受信処理部の詳細な構成を示した機能ブロック図である。 無線信号のフレームフォーマット例を示した説明図である。 制御部から出力されるスイッチ制御信号とスイッチの動作の関係を示した説明図である。 本実施形態にかかる無線通信装置において実行される無線通信方法の流れを示したフローチャートである。 変形例にかかる受信処理部の構成を示した機能ブロック図である。 変形例にかかる制御部から出力されるスイッチ制御信号とスイッチの動作の関係を示した説明図である。 変形例に係る受信処理部および制御部の動作の流れを示したフローチャートである。

符号の説明

８、１０ 無線通信装置
１２、３８ アンテナ
１４ 受信処理部
１６、１７ 制御部
１１０ チャネル補正部
１１２ チャネル推定部
１２０、１２１ チャネルトラッキング部
１２６、１２７ スイッチ

Claims (10)

1. 周囲で送受信されている無線信号の周波数帯域を回避する回避帯域を利用して無線通信を行う無線通信装置であって：
   前記回避帯域に含まれる既定のキャリアを利用して送信された既定のパイロット信号、および前記回避帯域に含まれる他のキャリアを利用して送信されたデータ信号を受信する受信部と；
   前記受信部により受信されるパイロット信号を用いる第１の動作モード、および、前記受信部により受信されるパイロット信号およびデータ信号を用いる第２の動作モード、を含む動作モードのいずれかで前記データ信号および前記パイロット信号の送信に利用されるキャリアの伝送路特性を推定し、該伝送路特性に基づいて前記データ信号および前記パイロット信号を補正する第１の補正部と；
   前記受信部により受信されるパイロット信号の数に応じて前記第１の補正部の動作モードを設定する設定部と；
   を備えることを特徴とする、無線通信装置。
2. 前記設定部は、前記受信部により受信されるパイロット信号の数が設定数より少ない場合、前記第１の補正部の動作モードを前記第２の動作モードに設定することを特徴とする、請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記パイロット信号および前記データ信号の一部には既定の伝送路推定信号が含まれ、
   前記無線通信装置は、
   前記受信部により受信された伝送路推定信号に基づいて前記パイロット信号およびデータ信号の送信に利用される各キャリアの伝送路特性を推定し、該各キャリアの伝送路特性に基づき、前記データ信号およびパイロット信号をキャリアごとに補正する第２の補正部と；
   前記第２の補正部により推定された前記キャリアごとの伝送路特性から、前記受信部により受信されるパイロット信号の数を特定する特定部と；
   をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の無線通信装置。
4. 前記設定部は、前記第２の動作モードにおいて前記第１の補正部に利用させるデータ信号を、前記第２の補正部により推定された各キャリアの伝送路特性に基づいて設定することを特徴とする、請求項３に記載の無線通信装置。
5. 前記設定部は、前記受信部により受信されるパイロット信号の数が設定数より少ない場合に前記第１の補正部の動作モードを前記第２の動作モードに設定し、
   前記設定数は、前記第２の補正部により推定された各キャリアの伝送路特性に基づいて設定されることを特徴とする、請求項３に記載の無線通信装置。
6. 前記受信部は、前記回避帯域を示す所定信号を前記パイロット信号およびデータ信号より前に受信し、
   前記無線通信装置は、前記所定信号の示す前記回避帯域の周波数帯域に基づいて前記受信部により受信されるパイロット信号の数を特定する特定部をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の無線通信装置。
7. 前記設定部は、前記パイロット信号および前記データ信号の双方に重み付けをし、
   前記第１の補正部は前記第２の動作モードにおいて、前記設定部により付された重みに従って前記データ信号および前記パイロット信号を用いて前記データ信号および前記パイロット信号の送信に利用されるキャリアの伝送路特性を推定することを特徴とする、請求項１に記載の無線通信装置。
8. 前記第１の補正部は前記第２の動作モードにおいて、
   前記受信部により受信されたパイロット信号と前記既定のパイロット信号との差分、および前記受信部により受信されたデータ信号と送信されたと想定されるデータ信号との差分に基づいて前記データ信号および前記パイロット信号を補正することを特徴とする、請求項１に記載の無線通信装置。
9. 周囲で送受信されている無線信号の周波数帯域を回避する回避帯域を利用して無線通信を行う無線通信装置において実行される無線通信方法であって：
   前記回避帯域に含まれる既定のキャリアを利用して送信された既定のパイロット信号、および前記回避帯域に含まれる他のキャリアを利用して送信されたデータ信号を受信するステップと；
   前記受信部により受信されるパイロット信号の数に応じて動作モードを設定するステップと；
   第１の動作モードに設定された場合、前記受信部により受信されたパイロット信号を用いて前記データ信号および前記パイロット信号の伝送路特性を推定し、該伝送路特性に基づいて前記データ信号および前記パイロット信号を補正し、
   第２の動作モードに設定された場合、前記受信部により受信されるパイロット信号およびデータ信号を用いて前記データ信号および前記パイロット信号の伝送路特性を推定し、該伝送路特性に基づいて前記データ信号および前記パイロット信号を補正するステップと；
   を含むことを特徴とする、無線通信方法。
10. 送信側の無線通信装置と、前記送信側の無線通信装置と通信可能な受信側の無線通信装置とを含む無線通信システムであって：
    前記送信側の無線通信装置は、
    周囲で送受信されている無線信号の周波数帯域を回避する回避帯域に含まれる既定のキャリアを利用して既定のパイロット信号を送信し、かつ、前記回避帯域に含まれる他のキャリアを利用してデータ信号を送信し、
    前記受信側の無線通信装置は、
    前記送信側の無線通信装置から送信されたパイロット信号、およびデータ信号を受信する受信部と；
    前記受信部により受信されるパイロット信号を用いる第１の動作モード、および、前記受信部により受信されるパイロット信号およびデータ信号を用いる第２の動作モード、を含む動作モードのいずれかで前記データ信号および前記パイロット信号の伝送路特性を推定し、該伝送路特性に基づいて前記データ信号および前記パイロット信号を補正する第１の補正部と；
    前記受信部により受信されるパイロット信号の数に応じて前記第１の補正部の動作モードを設定する設定部と；
    を備えることを特徴とする、無線通信システム。

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