JP2010021642A - 無線通信システム、無線通信装置、無線通信方法、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 より精度の高い判定基準に基づいて逆拡散処理の制御を行うことにより、信頼性の向上を実現した無線通信システム、無線通信装置、無線通信方法およびプログラムを提供すること。
【解決手段】 無線通信システムは、パケットに含まれるシンボルの周波数が、シンボル毎にＭＢ−ＯＦＤＭ方式での通信の周波数帯を分割した各サブバンドに切り替えられると共に、切り替えられた各サブバンドに対して時間領域での拡散処理が行われて送信されたパケットを受信し、このパケットに含まれるシンボルを用いて、サブバンドのＳＮＲの推定を行い、ＳＮＲ推定値に基づいて、シンボルに対する逆拡散処理を制御する無線通信装置を実現して、より精度の高い判定基準に基づいて逆拡散処理の制御を可能としている。
【選択図】 図７

Description

本発明は、送信側と受信側との間でスペクトラム拡散方式により無線通信を行う無線通信システム、無線通信装置、無線通信方法、およびプログラムに関する。

近年、無線通信技術の進歩により携帯端末やモバイル端末等を用いた無線通信システムで無線通信が盛んに行われている。無線通信では、送信側から送信された電波が空間を伝播していくため、有線での通信よりもノイズの発生が問題となっている。このため、空間伝播中に発生したノイズに対して耐性を備えるためにスペクトラム拡散方式を始めとする様々な技術が取り込まれている。

このような技術の１つとして挙げられる周波数ホッピング方式（ＦＨ−ＳＳ）は、キャリア（電波）の中心周波数を時間と共に高速で切り替えて送受信を行う方式である。この周波数ホッピング方式では、キャリアの中心周波数の切り替えが、予め設定されたホッピングパターンやホッピングシーケンスの規則に従って送信側および受信側間で行われる。これにより、使用するバンド帯域の一部にノイズが局在した場合でも、高速で周波数が切り替えられるため、バースト的なノイズや電波干渉への拡大を防ぎ、耐性を持たせることが可能となっている。

一方、別の方式では、ＴＤＳ（Ｔｉｍｅ−Ｄｏｍａｉｎ Ｓｐｒｅｄｉｎｇ）と呼ばれる時間領域での拡散処理によって同じシンボルを時間的に跨って複数送信し、受信側で各シンボルを足し合わせることにより逆拡散処理を行いＳＮＲの改善を図っている。

そして、近年注目されている近距離高速無線通信を実現するＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ）通信では、これらの周波数ホッピング方式やＴＤＳを含む技術を取り込んだマルチバンドＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式（以下、ＭＢ−ＯＦＤＭ方式として参照する。）が変調方式として検討されている。

ＭＢ−ＯＦＤＭ方式では、ＵＷＢ通信で使用されている例えば３．１ＧＨｚから１０．６ＧＨｚの周波数帯を、５２８ＭＨｚ幅毎のサブバンドにそれぞれ分けている。また、キャリアの２次変調としてＯＦＤＭを採用し、１つのＯＦＤＭシンボルの帯域幅が各サブバンド幅である５２８ＭＨｚとなるように規定されている。そして、ＴＦＣとして参照されるホッピングパターンに従って、各シンボル毎の周波数を、それぞれのサブバンドに順次切り替える周波数ホッピングを行っている。

ここで、図９にＭＢ−ＯＦＤＭ方式でのサブバンドの構成を示す。図９に示すように、各サブバンドは、２つまたは３つの連続したサブバンドで１つのバンドグループを形成している。そして、それぞれのバンドグループ内で周波数ホッピングが行われるようになっている。図１０は、図９に示すバンドグループのうちバンドグループ＃１に対するホッピングパターンを示す。このホッピングパターンでは、シンボル毎に使用するサブバンドをそれぞれＢａｎｄ＃１，Ｂａｎｄ＃２，Ｂａｎｄ＃３と周期的に順次変化させながら送信を行う。

一方、データレートが例えば５３．３Ｍｂｐｓから２００Ｍｂｐｓまでの間では、ＴＤＳを行い、同じシンボルを２度、時間的に連続して送信する。受信側ではこれら２つのシンボルの逆拡散を行い、２つの同一シンボルを重畳する、即ち、足し合わせることでＳＮＲの改善を図ることが可能となっている。

図１１は、ＭＢ−ＯＦＤＭ方式におけるＴＤＳを行った場合の周波数ホッピングの処理を示す。図１１に示すように、ＭＢ−ＯＦＤＭ方式は、「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」のそれぞれのシンボルが、ホッピングパターンに従ってサブバンドを順次変化させながら、２回ずつ時間的に連続して送信される。

以上のようなＭＢ−ＯＦＤＭ方式は、ノイズの影響を強く受ける場合に極めて有効であるが、周波数ホッピングやＴＤＳを行っている分、消費電力が増大することになる。例えば、モバイル機器に無線通信システムを搭載することを考えた場合、電池などの限られた電力供給源に対しては消費電力を抑えることが重要な課題となってくる。よって通信品質が良好な状態、ＳＮＲが良好な状態においてはＴＤＳによる改善効果よりも消費電力の低減効果の方が優先されるという状況が想定される。

このような問題に対して特許文献１では、受信パケットに対し、逆拡散処理が必要なブロック（ここでブロックとは、ＴＤＳでの２度送信される同じ内容のデータ群を示す。）かどうかの判定を行っている。そして、その判定結果に基づいて逆拡散処理の制御を行い、逆拡散処理が必要でないブロックに対するＦＦＴやチャネル補正回路などの動作を停止させることにより無駄な消費電力の低減を図っている。その際、逆拡散処理が必要でないブロックかどうかの判定は、プリアンブルを用いたチャネル推定とＳＮＲ推定結果を使用している。

プリアンブルは、パケットのデータ構成のうち前方部分に配置され、パケットの検出、タイミング同期、周波数オフセットリカバリ、チャネル推定などを行うために利用される。ここで、ＭＢ−ＯＦＤＭ方式でのスタンダードなパケットフォーマットを図１２に示す。プリアンブルの中でも最後の６つのＯＦＤＭシンボルがチャネル推定用のシンボルである。また、ヘッダー部には、そのシンボルのＰＳＤＵ部のシンボル数を示すパラメータＬＥＮＧＴＨ情報や、データレートやホッピングパターンなどが記述されている。
特開２００７−２４３２３４号公報

上述したように、特許文献１ではプリアンブルに含まれるチャネル推定用シンボルを用いてＳＮＲ推定を行っているが、通常、プリアンブルのシンボル数は限られている。図１２には、従来のマルチバンドＯＦＤＭ方式でのシンボル割り当てを示す。図１２に示すように、マルチバンドＯＦＤＭ方式では、チャネル推定用に割り当てられるシンボル数は６シンボルである。そしてさらに具体的に考えると、周波数ホッピングで使用するサブバンドの数は３であるため、各サブバンドに渡って均等に切り替えられたとすると、チャネル推定用に使用できるシンボル数は各々２シンボルのみとなる。

ここで、ＭＢ−ＯＦＤＭ方式を採用するＵＷＢ通信の帯域は、無線ＬＡＮなどの他のシステムと共存する場合が多いが、マルチバンドＯＦＤＭ方式の使用帯域が、その他のシステムで使用されている周波数帯域近辺のサブバンドに切り替えられると干渉を受けやすくなる。そして、この干渉がＳＮＲにも影響を及ぼしているため、シンボル数が多いほど、他のシステムによる干渉の影響を受けるＳＮＲを安定して精度良く得ることができる。しかしながら、図１２に示す例では、シンボル数が２シンボルのみと少ないことから、得られるＳＮＲ推定値は送信側および受信側間の伝播空間の一時的な変動の影響を受けやすくなり、安定したＳＮＲ推定値を精度良く得ることが難しくなるという問題があった。

また、逆拡散処理のオン／オフ制御は、ヘッダー部およびＰＳＤＵ部のシンボルに対して行うものであるが、プリアンブルのシンボルのみを用いた推定情報では、それらのシンボル自体に基づいていないため、ＳＮＲ推定結果に対する信頼性が低くなってしまうという問題もあった。

逆拡散処理のオン／オフ制御は、受信性能を大きく左右するものであり、慎重に判断して行う必要がある。そのため、その判定基準となるチャネル推定およびＳＮＲ推定値にはより高い精度が求められていた。

以上のように、従来の技術では、精度が求められるＳＮＲ推定に対して、プリアンブルのチャネル推定用シンボルのみを用いるため精度の上で課題が残っていた。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、より精度の高い判定基準に基づいて逆拡散処理の制御を行うことにより、信頼性の向上を実現した無線通信システム、無線通信装置、無線通信方法およびプログラムを提供することを目的とする。

以上の課題を解決するために、本発明は、ＭＢ−ＯＦＤＭ方式でパケットの通信を行う無線通信システムにおいて、パケットに含まれる各シンボル毎の周波数が、送信側で通信の周波数帯を分割した各サブバンドに順次切り替えられると共に、時間領域での拡散処理が行われて送信される。そして、このようなパケットを受信し、シンボルに基づいてサブバンドのＳＮＲの推定を行う際に、プリアンブル以外に含まれるシンボルをサンプルとして用いてＳＮＲ推定値を求める。

このようにして推定されたＳＮＲ推定値に基づいて、予め定められた設定値以上であるか否かを判定し、時間拡散処理手段により拡散処理が行われたシンボルに対する逆拡散処理のオン／オフを制御する。このため、ＳＮＲの推定に用いるシンボル数を多くでき、また、ヘッダー部およびＰＳＤＵ部のシンボルにも基づいて推定を行っているため、ＳＮＲ推定値を精度良く得ることが可能である。

本発明によれば、より精度の高い判定基準に基づいて逆拡散処理の制御を行うことにより、信頼性の向上を実現した無線通信システム、無線通信装置、無線通信方法およびプログラムを提供することができる。

以下、本実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態の無線通信システムが備える無線通信装置１００の一実施形態の概略構成図である。この図１は、無線通信装置１００内部において、周波数ホッピング方式やＴＤＳを含む技術を取り込んだＭＢ−ＯＦＤＭ方式の通信により送信されたパケットの受信処理を行う構成を示す機能ブロック図である。

図１に示すように、無線通信装置１００は、送信側から送信されて空間を伝播した電波を受信するアンテナ１０１と、アンテナ１０１が受信した電波をベースバンド信号に変換するＲＦ部１０２と、アナログ／デジタル変換処理を行うＡＤコンバータ１０３とを備えている。

ＲＦ部１０２は、アンテナ１０１により受信された電波に対して周波数変換、余分な周波数成分の除去、信号レベルの調節を行い、ベースバンド信号としてＡＤコンバータ１０３に出力する。ＡＤコンバータ１０３は、ＲＦ部１０２から出力されたアナログのベースバンド信号に対して標本化および量子化を行い、デジタルに変換する。

さらに、無線通信装置１００は、信号に対してタイミングの同期処理を行う同期処理部１０４と、信号に対して高速フーリエ変換処理を行うＦＦＴ１０５と、信号に含まれるプリアンブル部分を用いてチャネルの推定を行うチャネル推定部１０６とを備えている。

同期処理部１０４は、ＡＤコンバータ１０３により変換されたデジタルのベースバンド信号に対してパケット検出、ＡＧＣ（Ａｕｔｏ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）、キャリア周波数オフセット補正、シンボルタイミング同期、フレームタイミング同期などを行う。

ＦＦＴ１０５は、同期処理部１０４により検出されたパケット内に含まれるシンボル毎に高速フーリエ変換を行い、シンボル内に含まれるサブキャリアをそれぞれ分波する処理を行う。

チャネル推定部１０６は、高速フーリエ変換後のプリアンブルのチャネル推定用シンボルを使用して、ＭＢ−ＯＦＤＭ方式の周波数帯を分割した各サブバンド毎のチャネル情報を推定する処理を行う。

また、無線通信装置１００は、イコライザ１０７と、バンド別ＳＮＲ推定部１０８と、時間逆拡散制御部１０９と、信号からデータを復号する復号処理部１１１とを備えている。

イコライザ１０７は、高速フーリエ変換後のパケット信号に対してチャネル等化、残留キャリア周波数オフセット補正、クロック周波数オフセット補正などの処理を行う。ＦＦＴ１０５およびイコライザ１０７は、これらを制御するためのイネーブル信号に従って動作する。ＦＦＴ１０５およびイコライザ１０７は、時間逆拡散制御部１０９から出力されるイネーブル信号がハイレベルに遷移すると、これに従ってシンボルに対する動作を行い、ローレベルに遷移すると、これに従ってシンボルに対する動作を停止させる。

バンド別ＳＮＲ推定部１０８は、上述のチャネル推定部１０６より得られる各サブバンドのチャネル情報を抽出する。また、バンド別ＳＮＲ推定部１０８は、このプリアンブル以外に含まれるシンボルの既知のトレーニング信号を抽出して、これらのシンボル毎に切り替えられる各サブバンドのＳＮＲの推定を行う。

プリアンブルの後に続くシンボルとしては、ヘッダー部およびＰＳＤＵ部のシンボルを挙げることができる。また、それらのシンボルに含まれる既知のトレーニング信号としては、シンボル内の例えば所定間隔の位置に一様に配置されたパイロットサブキャリアなどを挙げることができる。なお、バンド別ＳＮＲ推定部１０８は、本実施形態のＳＮＲ推定手段の機能を提供する。

時間逆拡散処理部１１０は、送信側において時間領域での拡散処理が行われた同一のシンボルのデータに対して、それらを足し合わせることにより逆拡散処理を行う。なお、逆拡散処理については、より詳細に後述する。ここで、「拡散処理」とは、同一内容のデータを有するシンボルについて、周波数軸並びに時間軸の複数の拡散位置を利用して複数回送信を行うことを意味する。また、「逆拡散処理」とは、拡散処理によって複数回送信された同一のシンボルを合成することで足し合わせ、シンボル内でノイズが発生した箇所を補間する処理を意味する。この処理により、ノイズに対する信号の比の向上を図っている。

時間逆拡散制御部１０９は、上述のバンド別ＳＮＲ推定部１０８によりサブバンド毎のＳＮＲ推定値に基づいて、時間領域での逆拡散処理の必要性を判断し、時間逆拡散処理部１１０での逆拡散処理のオン／オフを制御する。なお、本実施形態の時間逆拡散制御部１０９が逆拡散制御手段、逆拡散判定手段に相当する機能を提供する。

時間逆拡散制御部１０９は、時間領域での拡散処理を行った同一シンボルに切り替えられたサブバンドに対して、上述のバンド別ＳＮＲ推定部１０８により推定されたＳＮＲ推定値が予め定められた設定値以上であるか否かを判定し、設定値以上であると判定した場合に逆拡散処理をオフに制御し、時間逆拡散処理部１１０での逆拡散処理を行わないようにする。一方、ＳＮＲ推定値が設定値以下であると判定した場合に逆拡散処理をオンに制御し、時間逆拡散処理部１１０での逆拡散処理を行う。

ここで、バンド別ＳＮＲ推定部１０８が、パケットに含まれるシンボルを抽出してＳＮＲを推定する処理を、以下詳細に説明する。ＭＢ−ＯＦＤＭ方式のチャネル推定用シンボルは、プリアンブルの終端部分６つのシンボルである。以下、無線通信システムが、パケット通信を、例えばバンドグループ１でのホッピングパターンで実行する場合について説明する。

図２は、各サブバンドに割り当てられるシンボルの実施形態を示す。シンボルの割り当ては、図２に示すように、シンボル１およびシンボル４からＢａｎｄ＃１のチャネル情報が得られ、シンボル２およびシンボル５からＢａｎｄ＃２、シンボル３およびシンボル６からＢａｎｄ＃３のチャネル情報が得られる。ここで、Ｂａｎｄ＃１、＃２、＃３の各サブバンドに対応するチャネル情報を、それぞれ「Ｈ１」，「Ｈ２」，「Ｈ３」とする。

バンド別ＳＮＲ推定部１０８は、プリアンブルの後に続くｎ番目のＯＦＤＭシンボルのＦＦＴ後のｋ番目のパイロットサブキャリアをＲｎ（ｋ）、送信側での同じ位置のパイロットサブキャリアをＴｎ（ｋ）、また各サブバンド毎のチャネル情報が同じ位置のサブキャリアをＨｍ（ｋ）として設定する。そして、上述したＲｎ（ｋ）、Ｔｎ（ｋ）、を使用し、再生信号Ｘｎ（ｋ）を算出する処理を行う。

図３は、本実施形態による周波数ホッピングを示す。図３に示すような周波数ホッピングを行っている場合、シンボル１、４、７、・・・に対してはＨ１を、シンボル２、５、８、・・・に対してはＨ２を、シンボル３、６、９、・・・に対してはＨ３をチャネル情報として設定する。そして、例えばシンボル１、シンボル２、シンボル３について、以下の式（１）により再生信号Ｘｎ（ｋ）を計算する。

ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）の推定値は、シンボルの再生信号Ｘｎ（ｋ）と、サブバンドの雑音との量の比率の推定値によって得られる。バンド別ＳＮＲ推定部１０８は、上述の処理で計算した再生信号Ｘｎ（ｋ）に基づいて、各シンボル毎に切り替えられる各サブバンドに、以下の定義式（２）を用いてＳＮＲの推定を行う。以下、各サブバンドに推定されるＳＮＲを、ＳＮＲｎとして参照する。

バンド別ＳＮＲ推定部１０８は、複数のシンボルを抽出して推定したＳＮＲｎを、シンボル毎に設定された各サブバンド毎に分け、それぞれ分けたＳＮＲｎの個数を「Ｔ」とすると、以下の式（３）を用いてそれぞれ平均値を算出する処理を行う。算出した平均値を、それぞれサブバンド別のＳＮＲ推定値として、ＳＮＲ＿ｂａｎｄ１，ＳＮＲ＿ｂａｎｄ２，ＳＮＲ＿ｂａｎｄ３に設定する。

その際、バンド別ＳＮＲ推定部１０８では、ＳＮＲの推定に用いるシンボル数を指定可能な機能を含む。当該指定機能は、本実施形態での推定指定手段の機能を提供する。推定指定手段は、例えばプロセッサのレジスタメモリにプログラミングにより予め設定しておき、バンド別ＳＮＲ推定部１０８が処理を実行する場合に、読み出して設定する構成とすることができる。例えば、図３に示した実施形態においてシンボル数を「３」に指定すると、ＳＮＲ＿ｂａｎｄ１は、ＳＮＲ１およびＳＮＲ４およびＳＮＲ７の３つのＳＮＲの間の平均をとった平均値として算出される。また、ＳＮＲ＿ｂａｎｄ２は、ＳＮＲ２およびＳＮＲ５およびＳＮＲ８の間の平均値として算出され、ＳＮＲ＿ｂａｎｄ３はＳＮＲ３およびＳＮＲ６およびＳＮＲ９の間の平均値として算出される。これにより、必要に応じて推定に用いるシンボル数を増やし、より精度の高いバンド別ＳＮＲ推定を行うことができる。

また、バンド別ＳＮＲ推定部１０８は、サブバンドのＳＮＲの推定に用いることが可能なシンボル数の上限を算出する機能を含む。当該上限算出機能が、本実施形態での推定算出手段の機能を提供する。上限算出機能は、パケット内のヘッダー情報のＬＥＮＧＴＨおよびデータレートおよびホッピングパターンに基づいて上限値の算出を行う。即ち、ＬＥＮＧＴＨおよびデータレートよりＰＳＤＵ部全体のシンボル数を算出し、さらにヘッダー部のシンボル数（規格により規定される）を加える。そして、ホッピングパターンから各シンボル毎に切り替えるサブバンド数を求め、ヘッダー部やＰＳＤＵ部のシンボル数の和を、この求めたサブバンド数で割った商をその上限とする。これにより、バンド別ＳＮＲ推定部１０８において、推定に用いるシンボル数を誤って大きく指定しすぎてしまった場合に、上限以上の指定を制限することで、無限ループに入ってしまうことを防ぐことが可能となる。

図４は、サブバンド毎のホッピングパターンおよび逆拡散処理制御の実施形態を示す。図４に示したホッピングパターンの実施形態では、時間領域での拡散処理を行った２つの同一シンボルを、それぞれ２つのサブバンドに割り当てている。時間逆拡散制御部１０９は、上述のように推定したこれらの２つのサブバンドに対するＳＮＲ推定値が予め設定された設定値（以下、ＳＮＲｔｈとして参照する。）以上であるか否かを判定する。そして、判定した結果、２つのサブバンドに対するＳＮＲ推定値が共にＳＮＲｔｈ以上の場合は、逆拡散処理をオフに制御する。逆拡散処理をオフにした処理では、同一である２つのシンボルのうちＳＮＲ推定値が高い方のサブバンドに切り替えられているシンボルを用いて復号処理を行う。

例えば、バンド別ＳＮＲ推定部１０８が各サブバンドのＳＮＲ推定値を推定した結果、図４に示すように、ＳＮＲ＿ｂａｎｄ１＞ＳＮＲ＿ｂａｎｄ２＞ＳＮＲ＿ｂａｎｄ３≧ＳＮＲｔｈの関係を有する数値が得られた場合、シンボルＡのようにＢａｎｄ＃１とＢａｎｄ＃２にサブバンドを切り替えて送信されている際には、これらのうちＳＮＲ推定値が高いＢａｎｄ＃１に対して、復号処理部１１１により復号処理を行う。

また、シンボルＢのようにＢａｎｄ＃３とＢａｎｄ＃１にサブバンドを切り替えて送信されている際にはＢａｎｄ＃１に、シンボルＣのようにＢａｎｄ＃２とＢａｎｄ＃３にサブバンドを切り替えて送信されている際にはＢａｎｄ＃２に切り替えられているシンボルに対して、復号処理部１１１により復号処理を行う。

ＳＮＲ推定値が高い方のシンボルのみを復号すると、シンボルＡではＢａｎｄ＃２、シンボルＢではＢａｎｄ＃３、シンボルＣではＢａｎｄ＃３の各シンボルは、復号処理が行われなくなる。

そして、復号処理を行わないシンボルは、その後の処理に必要でなくなる。従って、ヘッダー部やＰＳＤＵ部のシンボルが順次送信された際、時間逆拡散制御部１０９は、復号処理を行わないシンボルに対するＦＦＴ１０５およびイコライザ１０７へのイネーブル信号をローレベルに遷移させ、これらのシンボルに対する動作も停止させる。

また、時間逆拡散制御部１０９は、２つのサブバンドに対するＳＮＲ推定値のうち、少なくともいずれか一方がＳＮＲｔｈ以上でない（未満）場合は、逆拡散処理をオンに制御する。この場合、時間逆拡散処理部１１０によりこれらの２つのシンボルのデータに対する逆拡散処理を行い、復号処理を行っていく。

図５は、本実施形態で、バンド別ＳＮＲ推定部１０８が実行する逆拡散制御の他の実施形態を示す。バンド別ＳＮＲ推定部１０８は、図５に示した実施形態では、バンド別ＳＮＲ推定部１０８が各サブバンドのＳＮＲ推定値を推定した結果、図５に示すように、ＳＮＲ＿ｂａｎｄ１＞ＳＮＲ＿ｂａｎｄ２≧ＳＮＲｔｈ＞ＳＮＲ＿ｂａｎｄ３の関係を有する数値を計算したものとする。バンド別ＳＮＲ推定部１０８は、図５に示した実施形態で、シンボルＡのようにＢａｎｄ＃１とＢａｎｄ＃２にサブバンドを切り替えて送信されている場合には、これらのうちＳＮＲ推定値が高いＢａｎｄ＃１に対して、復号処理部１１１により復号処理を行う。これに対して、シンボルＢのようにＢａｎｄ＃３とＢａｎｄ＃１にサブバンドを切り替えて送信されている場合、シンボルＣのようにＢａｎｄ＃２とＢａｎｄ＃３にサブバンドを切り替えて送信されている場合には、時間逆拡散処理部１１０により２つのシンボルのデータに対して逆拡散処理を行い、その後に復号処理を行う。

そして、シンボルＡではＢａｎｄ＃２のシンボルは、復号処理が行われなくなる。従って、ヘッダー部やＰＳＤＵ部のシンボルが順次送信された際、時間逆拡散制御部１０９は、復号処理を行わないシンボルに対するＦＦＴ１０５およびイコライザ１０７へのイネーブル信号をローレベルに遷移させ、このシンボルに対する動作も停止させる。

また、図４および図５では、時間領域での拡散処理を行った同一のシンボルが２つのサブバンドに切り替えられるホッピングパターンの場合を説明した。図６は、ＭＢ−ＯＦＤＭ方式で同一のシンボルが１つのサブバンドに割り当てられて拡散処理され送信される実施形態について説明する。同一のシンボルが、同一のサブバンドに割り当てられて送信されている場合には、各サブバンドのＳＮＲ推定値がＳＮＲｔｈ以上であるか否かを判定する。当該判定の結果、ＳＮＲｔｈ以上であると判定されたサブバンドに対しては逆拡散処理をオフに制御する。そして、この場合、同一である２つのシンボルのうち、先に送信された方のシンボルを用いて復号処理を行っていく。

例えば、バンド別ＳＮＲ推定部１０８が各サブバンドのＳＮＲ推定値を推定した結果、図６に示すように、ＳＮＲ＿ｂａｎｄ１＞ＳＮＲ＿ｂａｎｄ２≧ＳＮＲｔｈ＞ＳＮＲ＿ｂａｎｄ３の関係を有する数値が得られた場合、シンボルＡのようにＢａｎｄ＃１とＢａｎｄ＃２にサブバンドを切り替えて送信されている実施形態では、これらのうち先に送信された方のシンボル（シンボルＡの場合のシンボル１、シンボルＢの場合のシンボル３）を用いて復号処理を行う。Ｂａｎｄ＃３に対しては時間逆拡散処理部１１０により逆拡散処理（シンボルＣの場合のシンボル５とシンボル６の足し合わせ）を行い、その後に復号処理を行う。

そして、シンボルＡ，Ｂではシンボル２、４は、復号処理が行われなくなる。従って、ヘッダー部やＰＳＤＵ部のシンボルが順次送信された際、時間逆拡散制御部１０９は、復号処理を行わないシンボルに対するＦＦＴ１０５およびイコライザ１０７へのイネーブル信号をローレベルに遷移させ、これらのシンボルに対する動作も停止させる。

復号処理部１１１は、時間逆拡散処理部１１０による逆拡散処理が行われたシンボルや、逆拡散処理が行われずにイコライザ１０７から出力されたシンボルの信号に対してデマップ、デインタリーブ、誤り訂正などを行い、データを復号する処理を行う。

続いて、本実施形態における無線通信システムが備えている無線通信装置１００が実行する、ＭＢ−ＯＦＤＭ方式の通信により送信されたパケットの受信処理の実施形態について、図７に示すフローチャートを用いて説明する。

無線通信装置１００は、ステップＳ７０１で、送信側からＭＢ−ＯＦＤＭ方式で送信されたパケットをアンテナ１０１により受信すると、ＲＦ部１０２、ＡＤコンバータ１０３、同期処理部１０４、ＦＦＴ１０５を介してパケット内に含まれる各シンボル毎に高速フーリエ変換し、分波する処理を行う。そして、無線通信装置１００は、チャネル推定部１０６により、パケットに含まれるプリアンブルのチャネル推定用シンボルを使用して、各サブバンドのチャネル情報を推定する処理を行う。

その後、無線通信装置１００は、ステップＳ７０２で、バンド別ＳＮＲ推定部１０８により、ステップＳ７０１において推定した各サブバンドのチャネル情報と、パケットに含まれるシンボルを用いて、各サブバンドのＳＮＲの推定を行う。無線通信装置１００は、バンド別ＳＮＲ推定部１０８により、各サブバンドのチャネル情報と、プリアンブルの後に続くシンボルに含まれるシンボルの既知のトレーニング信号に基づいて、各シンボル毎に切り替えられる各サブバンドのＳＮＲｎの推定を行う。

そして、無線通信装置１００は、推定したこれらのＳＮＲｎを、シンボル毎に設定された各サブバンド毎に分けて、それぞれ平均値を算出しサブバンド別のＳＮＲ推定値に設定する。

さらに、無線通信装置１００は、ステップＳ７０３で、時間逆拡散制御部１０９により、時間領域での拡散処理を行った同一シンボルに切り替えられたそれぞれのサブバンドに対して、ステップＳ７０２において推定したＳＮＲ推定値がＳＮＲｔｈ以上であるか否かを判定する処理を行う。

無線通信装置１００は、ステップＳ７０３で、同一シンボルに切り替えられたそれぞれのサブバンドに対するＳＮＲ推定値を、ＳＮＲｔｈと比較し、ＳＮＲ推定値が、ＳＮＲｔｈ以上である場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ７０４でイネーブル信号をハイレベルに遷移させ、時間逆拡散処理部１１０での逆拡散処理をオフに制御する。そして、無線通信装置１００は、同一である２つのシンボルのうちＳＮＲ推定値が高い方のサブバンドでのシンボルの方を、イコライザ１０７から復号処理部１１１に出力する。このとき、無線通信装置１００は、ＳＮＲ推定値が高い方のサブバンドでのシンボルに対する処理を行っている期間でのみ、ＦＦＴ１０５およびイコライザ１０７へのイネーブル信号をハイレベルに遷移させる。一方、復号処理を行わない方のシンボルに対する処理を行っている期間では、上述のように、ＦＦＴ１０５およびイコライザ１０７へのイネーブル信号をローレベルに遷移させる。

また、無線通信装置１００は、ステップＳ７０３で、同一シンボルに切り替えられたそれぞれのサブバンドに対するＳＮＲ推定値のうち、少なくともいずれか一方がＳＮＲｔｈ以上でない（未満）と判断した場合（Ｎｏ）、ステップＳ７０５に処理を分岐させ、イネーブル信号をハイレベルに遷移させて時間逆拡散処理部１１０での逆拡散処理をオンに制御する。そして、無線通信装置１００は、時間逆拡散処理部１１０により同一である２つのシンボルのデータに対する逆拡散処理を行い、復号処理部１１１に出力する。このとき、無線通信装置１００は、２つのサブバンドでのシンボルに対する処理を行っている期間で、ＦＦＴ１０５およびイコライザ１０７へのイネーブル信号をハイレベルに遷移させる。

無線通信装置１００は、その後、ステップＳ７０６で復号処理部１１１により、ステップＳ７０４、Ｓ７０５において出力されたシンボルに対してデマップ、デインタリーブ、誤り訂正などを行い、データを復号する処理を行う。

次に、図７に示したステップＳ７０２で無線通信装置１００が含むバンド別ＳＮＲ推定部１０８が実行する処理を、図８に示すフローチャートを用いて説明する。

図８に示すように、バンド別ＳＮＲ推定部１０８は、各サブバンドのＳＮＲの推定に用いるシンボル数を指定する処理を行う。バンド別ＳＮＲ推定部１０８は、外部入力または自動設定などにより、例えば「３」等の数値が入力されるとこれに応じて、ＳＮＲｎの推定を行う際に用いるシンボル数として指定する。

バンド別ＳＮＲ推定部１０８は、その後、ステップＳ８０２で各サブバンドのチャネル情報をチャネル推定部１０６から受け取り、また、プリアンブル以外に含まれるシンボルを抽出して、各シンボル毎に切り替えられる各サブバンドのＳＮＲｎの推定を行う。

ステップＳ８０２の処理の後、バンド別ＳＮＲ推定部１０８は、ステップＳ８０３で、ステップＳ８０２において推定した各シンボル毎に切り替えられるサブバンドのＳＮＲｎを、各サブバンドに分けて、それぞれＳＮＲ積算値に加算していく処理を行う。

バンド別ＳＮＲ推定部１０８は、さらにステップＳ８０４で、シンボル数が指定値に達したか否かを判断する。ステップＳ８０４の判断でシンボル数が指定値に達した場合（Ｙｅｓ）、処理をステップＳ８０５に渡す。また、ステップＳ８０４の判断で、シンボル数が指定値に達しない場合（Ｎｏ）、処理をステップＳ８０６に分岐させ、ヘッダーの復号が終了したか否かを判断する。そして、パケットに含まれるシンボルがプリアンブルから順次送信されていき、ヘッダー部に含まれるシンボルがすべて送信されて復号されたか否かを判定する。ヘッダーの復号が終了していない場合（Ｎｏ）、処理をステップＳ８０２に戻し、処理を反復させる。また、ステップＳ８０６でヘッダーの復号が終了した場合（Ｙｅｓ）、処理をステップＳ８０７に渡し、指定したシンボル数がヘッダー情報を基に算出した上限を超えているか否かを判断する。ステップＳ８０７の判断で、指定したシンボル数が上限を超えない場合（Ｎｏ）、処理をステップＳ８０２に分岐させ、処理を反復させる。

また、ステップＳ８０７の判断で、シンボル数が上限を超えたと判断した場合（Ｙｅｓ）、処理をステップＳ８０１に分岐させる。この処理において、バンド別ＳＮＲ推定部１０８は、シンボル数の指定を再度行う旨のメッセージなどを外部表示し、設定値の入力または自動設定により、シンボル数の再設定を行い、処理を反復させ、ＳＮＲｎを順次ＳＮＲ積算値に加算していく。そして、バンド別ＳＮＲ推定部１０８は、ＳＮＲ積算値に加算する度に、ステップＳ８０４で、それぞれのサブバンドでＳＮＲｎを推定したシンボル数が、ステップＳ８０１において指定したシンボル数に達したか否かを判定する処理を行う。

シンボル数が指定値に達した後、ステップＳ８０５で、ステップＳ８０３において加算した各サブバンドの加算値を指定したシンボル数で除算し、平均値を算出する。そして、バンド別ＳＮＲ推定部１０８は、算出した平均値をそれぞれサブバンド別のＳＮＲ推定値として、例えばレジスタメモリなどに設定する。

例えば図３に示すようなホッピングパターンで、シンボル数を「３」に指定している場合、各サブバンドに対するＳＮＲ積算値をＳＮＲ＿ａｃｃ＿ｂａｎｄ１、ＳＮＲ＿ａｃｃ＿ｂａｎｄ２、ＳＮＲ＿ａｃｃ＿ｂａｎｄ３とすると、ＳＮＲ積算値およびＳＮＲ推定値は、下記式（４）、（５）により算出される。

以上のように、本実施形態における無線通信システムでは、周波数ホッピング方式および時間領域での拡散処理を行ったデータを受信する際の処理において、チャネル情報とプリアンブルの後に続くシンボルを用いて、各サブバンドのＳＮＲの推定を行う。各サブバンドのＳＮＲ推定値に基づいて時間領域での逆拡散処理の制御およびそれに伴うＦＦＴ１０５およびイコライザ１０７の動作の停止を制御することにより、ノイズが少なく通信品質（通信状態）が良好な状態において、拡散処理によるＳＮＲの改善効果より消費電力の低減効果の方が優先されるという状況下で、より精度の高い判定基準に基づいて、その状況に応じてフレキシブルに逆拡散処理のオン／オフ制御を行うことができる。

なお、本実施形態ではＭＢ−ＯＦＤＭ方式を取り上げたが、同様の周波数ホッピング方式および時間領域での拡散処理を行う無線通信システム、無線通信装置、無線通信方法においても、本発明を適用することが可能である。

上述のように説明してきた各処理は、無線通信装置１００内の図示しない記憶部に記憶されたプログラムを実行することにより実現される。

これまで本発明を、図１〜図８に示した本実施形態をもって説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではない。他の実施形態、追加、変更、削除など、本発明の要旨を変更しない範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

本実施形態における無線通信装置の構成を示すブロック図である。 本実施形態における無線通信装置のチャネル情報を推定する様子を示す説明図である。 本実施形態における無線通信装置のＳＮＲを推定する様子を示す説明図である。 本実施形態における無線通信装置のＳＮＲを推定する様子を示す説明図である。 本実施形態における無線通信装置のＳＮＲを推定する様子を示す説明図である。 本実施形態における無線通信装置のＳＮＲを推定する他の様子を示す説明図である。 本実施形態における無線通信装置のＭＢ−ＯＦＤＭ方式で送信されたパケットを受信する処理を示すフローチャートである。 本実施形態における無線通信装置のＳＮＲを推定するための処理を示すフローチャートである。 従来技術における無線通信装置の周波数帯を分割した各サブバンド、バンドグループの様子を示す説明図である。 従来技術における無線通信装置の周波数ホッピング方式でパケットを送信した様子を示す説明図である。 従来技術における無線通信装置の周波数ホッピング方式および時間領域での拡散処理を行ってパケットを送信した様子を示す説明図である。 従来技術における無線通信装置のＭＢ−ＯＦＤＭ方式で送信されるパケットのデータ構成を示す説明図である。

符号の説明

１００…無線通信装置、１０１…アンテナ、１０２…ＲＦ部、１０３…ＡＤコンバータ、１０４…同期処理部、１０５…ＦＦＴ、１０６…チャネル推定部、１０７…イコライザ、１０８…バンド別ＳＮＲ推定部、１０９…時間逆拡散制御部、１１０…時間逆拡散処理部、１１１…復号処理部

Claims (10)

1. パケット通信を行う無線通信システムであって、前記無線通信システムは、
   パケットに含まれるシンボルの周波数が、シンボル毎に前記通信の周波数帯を分割した各サブバンドに切り替えられると共に、前記切り替えられた各サブバンドに、前記シンボルに対して時間領域で拡散処理されたパケットを受信するパケット受信手段と、
   前記パケット受信手段により受信された前記パケットに含まれるシンボルのうち、プリアンブル以外に含まれるシンボルと、前記各サブバンド毎のチャネル情報とから前記サブバンドのＳＮＲの推定を行うＳＮＲ推定手段と、
   前記ＳＮＲ推定手段により推定されたＳＮＲ推定値に基づいて、前記拡散処理が行われた前記シンボルに対する逆拡散処理を制御する逆拡散制御手段と
   を備える、無線通信システム。
2. 前記ＳＮＲ推定手段は、複数のシンボルを抽出し、抽出した前記シンボルについての前記ＳＮＲ推定値の平均値を算出する、請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記ＳＮＲ推定手段は、複数のシンボルに含まれる既知のトレーニング信号を用いて得られる前記ＳＮＲ推定値の平均値を算出する、請求項１または２に記載の無線通信システム。
4. 前記逆拡散制御手段は、
   前記ＳＮＲ推定値が設定値以上であるか否かを判定し、前記ＳＮＲ推定値が前記設定値以上であると判定した場合に逆拡散処理をオフに制御し、
   前記ＳＮＲ推定値が前記設定値未満であると判定した場合に、逆拡散処理をオンに制御する逆拡散判定手段を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の無線通信システム。
5. 前記ＳＮＲ推定手段は、前記サブバンドのＳＮＲの推定に用いるシンボル数を指定するための推定指定手段を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の無線通信システム。
6. 前記ＳＮＲ推定手段は、前記サブバンドのＳＮＲの推定に用いるシンボル数の上限を算出する推定算出手段を含む、請求項５に記載の無線通信システム。
7. 前記逆拡散制御手段は、
   前記逆拡散判定手段により設定値以上であると判定されたことに応じて、ＦＦＴ回路およびイコライザ回路の動作を停止させる、請求項４〜６のいずれか１項に記載の無線通信システム。
8. パケット通信を行う無線通信装置であって、前記無線通信装置は、
   パケットに含まれるシンボルの周波数が、シンボル毎に前記通信の周波数帯を分割した各サブバンドに切り替えられると共に、前記切り替えられた各サブバンドに、前記シンボルに対して時間領域で拡散処理されたパケットを受信するパケット受信手段と、
   前記パケット受信手段により受信された前記パケットに含まれるシンボルのうち、プリアンブル以外に含まれるシンボルと、前記各サブバンド毎のチャネル情報とから前記サブバンドのＳＮＲの推定を行うＳＮＲ推定手段と、
   前記ＳＮＲ推定手段により推定されたＳＮＲ推定値に基づいて、前記拡散処理が行われた前記シンボルに対する逆拡散処理を制御する逆拡散制御手段と
   を備える、無線通信装置。
9. 無線通信装置が実行する無線通信方法であって、前記無線通信方法は、無線通信装置が、
   パケットに含まれるシンボルの周波数が、シンボル毎に前記通信の周波数帯を分割した各サブバンドに切り替えられると共に、前記切り替えられた各サブバンドに、前記シンボルに対して時間領域で拡散処理されたパケットを受信するステップと、
   前記受信された前記パケットに含まれるシンボルのうち、プリアンブル以外に含まれるシンボルと、前記各サブバンド毎のチャネル情報とから前記サブバンドのＳＮＲの推定を行うステップと、
   前記推定されたＳＮＲ推定値に基づいて、前記拡散処理が行われた前記シンボルに対する逆拡散処理を制御するステップと
   を実行する無線通信方法。
10. 無線通信装置がパケット通信を行うための装置実行可能なプログラムであって、前記プログラムは、無線通信装置を、
    パケットに含まれるシンボルの周波数が、シンボル毎に前記通信の周波数帯を分割した各サブバンドに切り替えられると共に、前記切り替えられた各サブバンドに、前記シンボルに対して時間領域で拡散処理されたパケットを受信するパケット受信手段と、
    前記パケット受信手段により受信された前記パケットに含まれるシンボルのうち、プリアンブル以外に含まれるシンボルと、前記各サブバンド毎のチャネル情報とから前記サブバンドのＳＮＲの推定を行うＳＮＲ推定手段と、
    前記ＳＮＲ推定手段により推定されたＳＮＲ推定値に基づいて、前記拡散処理が行われた前記シンボルに対する逆拡散処理を制御する逆拡散制御手段と
    して機能させる、装置実行可能なプログラム。

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