JP2010109610A - Adaptive modulation communication device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シングルキャリアまたは複数のサブキャリアを用いた通信信号が伝送される伝送路を介して通信を行う適応変調機能を具備した適応変調通信装置に関するものである。 The present invention relates to an adaptive modulation communication apparatus having an adaptive modulation function for performing communication via a transmission path through which a communication signal using a single carrier or a plurality of subcarriers is transmitted.
適応変調機能を具備した適応変調通信装置は、シングルキャリアまたはサブキャリア(以降、シングルキャリア、サブキャリアをまとめてキャリアと称す)毎の雑音レベルを測定した結果に基づいて、変調方式、誤り訂正の符号化率、使用するキャリア等の通信モードを選択、設定する。この適応変調とは、伝送環境の変化にあわせて、通信モードを適応(変更)させるチャネル設定を行う方式であり、複数のサブキャリアを用いるマルチキャリア通信、1つのキャリアを用いるシングルキャリア通信ともに用いられる。 An adaptive modulation communication apparatus having an adaptive modulation function is based on the result of measuring the noise level for each single carrier or subcarrier (hereinafter, single carrier and subcarrier are collectively referred to as a carrier). Select and set the communication mode such as coding rate and carrier to be used. This adaptive modulation is a method of channel setting that adapts (changes) the communication mode in accordance with changes in the transmission environment, and is used for multicarrier communication using a plurality of subcarriers and single carrier communication using one carrier. It is done.
例えば、近年、デジタル通信の高速化に伴い、その通信方式としてマルチキャリア通信である直交周波数多重方式(OFDM)が用いられている。このOFDM方式は、複数のサブキャリアにデータを割り当て、高効率の伝送を行う。サブキャリアに割り当てるデータは、1/0のビットを多値のシンボルにマッピングした、いわゆる多値変調されたデータが用いられ、変調方式(以下、一次変調方式と称す。一方、上記OFDM方式は二次変調方式である。)によって多値度が異なる。 For example, in recent years, with the increase in speed of digital communication, orthogonal frequency multiplexing (OFDM), which is multicarrier communication, is used as the communication method. This OFDM scheme allocates data to a plurality of subcarriers and performs highly efficient transmission. As the data to be allocated to the subcarrier, so-called multi-level modulated data in which 1/0 bits are mapped to multi-level symbols is used, which is referred to as a modulation scheme (hereinafter referred to as a primary modulation scheme. The degree of multilevel varies depending on the next modulation method.
そして、マルチキャリア通信に用いるサブキャリアの数を多くし、データの多値度が高い一次変調方式を用いることで通信速度は速くなる(伝送効率は高くなる)が、ビット誤り率(Bit Error Rate:以下、BER)も高くなる。 And by increasing the number of subcarriers used for multicarrier communication and using a primary modulation method with high data multilevel, the communication speed becomes faster (the transmission efficiency becomes higher), but the bit error rate (Bit Error Rate) : BER) also increases.
そこで、伝送路毎に最も効率のよい通信を行うために、各サブキャリアの雑音レベルを測定し、この測定結果に基づいてマルチキャリア通信に用いるサブキャリア、一次変調方式(多値度)を設定するチャネル推定を行っている(例えば、特許文献1参照)。
従来の適応変調通信装置では、サブキャリアの雑音レベルを測定する処理を通信前または通信中に1回のみ行い、この1回の測定結果に基づいてチャネル推定を行っている。例えば図13に示すように、互いに周波数の異なるサブキャリアC1〜C6を用いて通信を行うマルチキャリア通信装置は、伝送路のノイズGがサブキャリアC5,C6の周波数で増大している場合、サブキャリアC5,C6を通信には用いず、サブキャリアC1〜C4を用いて通信を行う。 In the conventional adaptive modulation communication apparatus, the process of measuring the noise level of the subcarrier is performed only once before or during communication, and channel estimation is performed based on the measurement result of this one time. For example, as shown in FIG. 13, in a multicarrier communication apparatus that performs communication using subcarriers C1 to C6 having different frequencies, when the noise G of the transmission path increases at the frequencies of subcarriers C5 and C6, Carriers C5 and C6 are not used for communication, and communication is performed using subcarriers C1 to C4.
しかし、伝送路のノイズが時間的に変動する場合、各サブキャリアの雑音レベルを測定するタイミングによって、ノイズの測定結果が異なってしまう。例えば、図14に示すようにノイズGが最小となるタイミングt1で雑音レベルを測定した場合には、通信に使用するサブキャリアの本数は多くなり、一次変調方式も多値度の高い方式に設定される。一方、ノイズGが最大となるタイミングt2で雑音レベルを測定した場合には、通信に使用するサブキャリアの本数は少なくなり、一次変調方式も多値度の低い方式に設定される。 However, when the noise in the transmission path varies with time, the noise measurement result varies depending on the timing at which the noise level of each subcarrier is measured. For example, as shown in FIG. 14, when the noise level is measured at the timing t1 at which the noise G is minimized, the number of subcarriers used for communication increases, and the primary modulation scheme is also set to a scheme with a high multilevel. Is done. On the other hand, when the noise level is measured at the timing t2 at which the noise G is maximized, the number of subcarriers used for communication is reduced, and the primary modulation scheme is set to a scheme with a low multilevel.
したがって、ノイズGが最小となるタイミングt1で雑音レベルを測定した結果に基づいてチャネル推定を行った場合、時間変動によってノイズGが大きくなると通信エラーが発生する虞があった。 Therefore, when channel estimation is performed based on the result of measuring the noise level at the timing t1 at which the noise G is minimized, there is a possibility that a communication error may occur if the noise G increases due to time variation.
また、各サブキャリアの雑音レベルを測定する処理を通信前または通信中に複数回行い、この複数回の測定結果の平均値(雑音レベルの平均値)に基づいてチャネル推定を行う方法もあるが、雑音レベルの平均値に基づいてチャネル推定を行うためにチャネル推定の回数は1回のみであり、ノイズの時間変動に対する推定精度がよいものではなかった。 In addition, there is a method in which the process of measuring the noise level of each subcarrier is performed a plurality of times before or during communication, and channel estimation is performed based on the average value (average value of noise levels) of the measurement results of the plurality of times. In order to perform channel estimation based on the average value of the noise level, the number of times of channel estimation is only one, and the estimation accuracy with respect to the temporal variation of noise is not good.
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、伝送路に存在するノイズの時間変動を検知して、伝送路の伝送環境に適したチャネル設定を精度よく行うことができる適応変調通信装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described reasons, and an object of the present invention is to detect a time variation of noise existing in a transmission line and accurately perform channel setting suitable for the transmission environment of the transmission line. An object is to provide an adaptive modulation communication apparatus.
請求項1の発明は、シングルキャリアまたは複数のサブキャリアを用いた通信信号が伝送される伝送路を介して通信を行い、伝送環境に応じて通信モードを設定する適応変調機能を具備した適応変調通信装置であって、キャリア毎の雑音レベルを測定する処理を複数回繰り返し、使用可能な通信モードを選択するチャネル推定処理を雑音レベルの各測定結果に基づいて複数回行うチャネル推定手段と、チャネル推定手段による複数回の推定結果に基づいて、使用する通信モードを設定するチャネル設定手段と、を備えることを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, an adaptive modulation having an adaptive modulation function for performing communication via a transmission path through which a communication signal using a single carrier or a plurality of subcarriers is transmitted and setting a communication mode according to the transmission environment. A channel estimation unit that repeats a process of measuring a noise level for each carrier a plurality of times and performs a channel estimation process for selecting a usable communication mode a plurality of times based on each measurement result of the noise level, and a channel Channel setting means for setting a communication mode to be used based on a plurality of estimation results by the estimation means.
この発明によれば、伝送路に存在するノイズの時間変動を検知して、伝送路の伝送環境に適したチャネル設定を精度よく行うことができる。 According to the present invention, it is possible to detect a time variation of noise existing in a transmission line and to perform channel setting suitable for the transmission environment of the transmission line with high accuracy.
請求項2の発明は、請求項1において、前記チャネル推定手段は、キャリア毎の雑音レベルを測定する処理を複数回繰り返す際に、各測定処理の間隔を変動させることを特徴とする。
The invention of
この発明によれば、伝送路のノイズが一定周期で変動する場合であっても、伝送環境の変動を検知できる。 According to the present invention, it is possible to detect a change in the transmission environment even when the noise on the transmission line fluctuates at a constant period.
請求項3の発明は、請求項2において、前記チャネル推定手段は、キャリア毎の雑音レベルを測定する処理を複数回繰り返す際に、各測定処理の間隔をランダムに変動させることを特徴とする。
The invention of
この発明によれば、ランダムなタイミングで伝送路のノイズの時間変動を検知できる。 According to the present invention, it is possible to detect a temporal variation in noise of a transmission line at random timing.
請求項4の発明は、請求項2において、前記チャネル推定手段は、キャリア毎の雑音レベルを測定する処理を複数回繰り返す際に、各測定処理の間隔を規則的に変動させることを特徴とする。
The invention of claim 4 is characterized in that, in
この発明によれば、測定間隔を変動させるための回路構成を、ランダムに変動させる場合に比べて簡略化できる。 According to the present invention, the circuit configuration for changing the measurement interval can be simplified as compared with the case where the measurement interval is changed randomly.
請求項5の発明は、請求項4において、前記チャネル推定手段は、キャリア毎の雑音レベルを測定する処理を複数回繰り返す際に、測定回数が多くなるにつれて測定間隔を短くすることを特徴とする。
The invention of
この発明によれば、伝送路のノイズが一定周期で変動する場合であっても、伝送環境の変動を検知できる。 According to the present invention, it is possible to detect a change in the transmission environment even when the noise on the transmission line fluctuates at a constant period.
請求項6の発明は、請求項4において、前記チャネル推定手段は、キャリア毎の雑音レベルを測定する処理を複数回繰り返す際に、測定回数が多くなるにつれて測定間隔を長くすることを特徴とする。 The invention of claim 6 is characterized in that, in claim 4, the channel estimation means lengthens the measurement interval as the number of measurements increases when the process of measuring the noise level for each carrier is repeated a plurality of times. .
この発明によれば、伝送路のノイズが一定周期で変動する場合であっても、伝送環境の変動を検知できる。 According to the present invention, it is possible to detect a change in the transmission environment even when the noise on the transmission line fluctuates at a constant period.
請求項7の発明は、請求項4において、前記チャネル推定手段は、キャリア毎の雑音レベルを測定する処理を複数回繰り返す際に、測定間隔が互いに異なる複数の測定間隔パターンを順次選択し、当該選択した測定間隔パターンに基づいて測定間隔を変動させることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the fourth aspect, the channel estimation means sequentially selects a plurality of measurement interval patterns having different measurement intervals when repeating the process of measuring the noise level for each carrier a plurality of times, The measurement interval is varied based on the selected measurement interval pattern.
この発明によれば、伝送路のノイズが一定周期で変動する場合であっても、伝送環境の変動を検知できる。 According to the present invention, it is possible to detect a change in the transmission environment even when the noise on the transmission line fluctuates at a constant period.
請求項8の発明は、請求項1において、前記チャネル推定手段は、推定結果の履歴に基づいて、キャリア毎の雑音レベルを測定する処理を複数回繰り返す方法を変更することを特徴とする。
The invention of claim 8 is characterized in that, in
この発明によれば、伝送路の伝送環境の変化に応じて、伝送効率の向上と推定精度の向上とを両立させることができる。 According to this invention, it is possible to achieve both improvement in transmission efficiency and improvement in estimation accuracy in accordance with changes in the transmission environment of the transmission path.
請求項9の発明は、請求項8において、前記チャネル推定手段は、同一の推定結果が所定回数以上連続した場合、次にキャリア毎の雑音レベルを測定する処理を複数回繰り返す際に測定回数を減少させることを特徴とする。
The invention of
この発明によれば、伝送路の伝送環境が変化しなければ推定回数を減少させて、伝送効率の向上を図ることができる。 According to the present invention, if the transmission environment of the transmission path does not change, the number of estimations can be reduced and the transmission efficiency can be improved.
請求項10の発明は、請求項9において、前記チャネル推定手段は、測定回数を1回に減少させることを特徴とする。 A tenth aspect of the invention is characterized in that, in the ninth aspect, the channel estimation means reduces the number of measurements to one.
この発明によれば、伝送路の伝送環境が変化しなければ推定回数を減少させて伝送効率の向上を図る構成を、比較的簡単なアルゴリズムで実現できる。 According to the present invention, if the transmission environment of the transmission path does not change, a configuration for reducing the number of estimations and improving the transmission efficiency can be realized with a relatively simple algorithm.
請求項11の発明は、請求項9において、前記チャネル推定手段は、測定回数を徐々に減少させることを特徴とする。
The invention of
この発明によれば、推定結果の履歴に基づいて推定回数を減少させながらも、推定精度の著しい悪化を抑制できる。 According to this invention, it is possible to suppress a significant deterioration in estimation accuracy while reducing the number of estimations based on the history of estimation results.
請求項12の発明は、請求項9乃至11いずれかにおいて、前記チャネル推定手段は、測定回数を減少させた後、通信エラーが発生した場合に測定回数を増大させることを特徴とする。 A twelfth aspect of the invention is characterized in that, in any of the ninth to eleventh aspects, the channel estimation means increases the number of measurements when a communication error occurs after reducing the number of measurements.
この発明によれば、推定精度の低下を抑制することができる。 According to this invention, it is possible to suppress a decrease in estimation accuracy.
請求項13の発明は、請求項8において、前記チャネル推定手段は、同一の推定結果が所定回数以上連続した場合、次にキャリア毎の雑音レベルを測定する処理を複数回繰り返す際に測定間隔を短くすることを特徴とする。 According to a thirteenth aspect of the present invention, in the eighth aspect, the channel estimation unit sets a measurement interval when the same estimation result continues for a predetermined number of times or more and then repeats the process of measuring the noise level for each carrier a plurality of times. It is characterized by shortening.
この発明によれば、伝送路の伝送環境が変化しなければ推定間隔を短くして、伝送効率の向上を図ることができる。 According to the present invention, if the transmission environment of the transmission path does not change, the estimation interval can be shortened to improve the transmission efficiency.
請求項14の発明は、請求項8において、前記チャネル推定手段は、通信エラーが発生した場合、測定回数を増大させることを特徴とする。
The invention of
この発明によれば、推定精度の低下を抑制することができる。 According to this invention, it is possible to suppress a decrease in estimation accuracy.
請求項15の発明は、請求項8において、前記チャネル推定手段は、通信エラーが発生した場合、測定間隔を変動させることを特徴とする。
The invention of
この発明によれば、推定精度の低下を抑制することができる。 According to this invention, it is possible to suppress a decrease in estimation accuracy.
請求項16の発明は、請求項8において、前記チャネル推定手段は、キャリア毎の雑音レベルを測定する処理を複数回繰り返す方法を複数種類用意し、各測定方法を用いてキャリア毎の雑音レベルを測定した後に、雑音レベルの検出精度が最も高い方法を用いることを特徴とする。 According to a sixteenth aspect of the present invention, in the eighth aspect, the channel estimation means prepares a plurality of types of methods for repeating the process of measuring the noise level for each carrier a plurality of times, and determines the noise level for each carrier using each measurement method. After the measurement, a method having the highest noise level detection accuracy is used.
この発明によれば、推定精度の向上を図ることができる。 According to this invention, it is possible to improve the estimation accuracy.
請求項17の発明は、請求項1乃至16いずれかにおいて、複数のサブキャリアを用いたマルチキャリア通信を行い、前記チャネル設定手段は、前記チャネル推定手段による複数回の推定結果のうち、最も通信速度の遅い推定結果をマルチキャリア通信に用いる通信モードに設定することを特徴とする。 A seventeenth aspect of the present invention provides the multicarrier communication using a plurality of subcarriers according to any one of the first to sixteenth aspects, wherein the channel setting means communicates most of a plurality of estimation results by the channel estimation means. A low-speed estimation result is set to a communication mode used for multicarrier communication.
この発明によれば、伝送路のノイズ変動に対して、ノイズの振幅が大きいときにも通信可能なチャネル設定を行うことができる。 According to the present invention, it is possible to perform channel setting that enables communication even when the amplitude of noise is large with respect to noise fluctuation in the transmission path.
請求項18の発明は、請求項17において、前記チャネル推定手段は、少なくともマルチキャリア通信に使用可能なサブキャリアを選択するチャネル推定処理を雑音レベルの各測定結果に基づいて複数回行い、前記チャネル設定手段は、前記チャネル推定手段による複数回の推定結果に基づいて、マルチキャリア通信に用いるサブキャリアを設定し、複数回の推定結果のうち、最も通信速度の遅い推定結果が複数ある場合、最も通信速度の遅い全ての推定結果において共通するサブキャリアのみをマルチキャリア通信に用いる設定として選択することを特徴とする。 According to an eighteenth aspect of the present invention, in the seventeenth aspect, the channel estimation means performs a channel estimation process for selecting at least a subcarrier usable for multicarrier communication a plurality of times based on each measurement result of noise level, and the channel The setting means sets subcarriers to be used for multicarrier communication based on a plurality of estimation results by the channel estimation means, and when there are a plurality of estimation results with the slowest communication speed among the plurality of estimation results, Only subcarriers common to all estimation results with low communication speeds are selected as settings used for multicarrier communication.
この発明によれば、伝送路のノイズ変動に対して、ノイズの振幅が大きいときにも通信可能なチャネル設定を行うことができるとともに、ノイズの周波数が変動するときにも通信可能なチャネル設定を行うことができる。 According to the present invention, it is possible to perform channel setting that enables communication even when the amplitude of noise is large with respect to noise fluctuation of the transmission path, and channel setting that enables communication even when the noise frequency varies. It can be carried out.
請求項19の発明は、請求項1乃至16いずれかにおいて、複数のサブキャリアを用いたマルチキャリア通信を行い、前記チャネル推定手段は、マルチキャリア通信に使用可能なサブキャリアおよび変調方式を選択するチャネル推定処理を雑音レベルの各測定結果に基づいて複数回行い、前記チャネル設定手段は、前記チャネル推定手段による複数回の推定結果に基づいて、マルチキャリア通信に用いるサブキャリアおよび変調方式を設定し、チャネル推定手段による複数回の推定結果のうち、多値度が最も小さい変調方式を用いる全ての推定結果において共通するサブキャリアのみをマルチキャリア通信に用いる設定として選択することを特徴とする。 A nineteenth aspect of the present invention provides the multicarrier communication using a plurality of subcarriers according to any one of the first to sixteenth aspects, wherein the channel estimation means selects a subcarrier and a modulation scheme that can be used for the multicarrier communication. Channel estimation processing is performed a plurality of times based on each measurement result of the noise level, and the channel setting means sets subcarriers and modulation schemes used for multicarrier communication based on the estimation results obtained a plurality of times by the channel estimation means. Of the multiple estimation results by the channel estimation means, only the subcarriers that are common in all estimation results using the modulation scheme with the smallest multilevel value are selected as settings for use in multicarrier communication.
この発明によれば、伝送路のノイズ変動に対して、ノイズの周波数が変動するときにも通信可能なチャネル設定を行うことができる。 According to the present invention, it is possible to perform channel setting that allows communication even when the noise frequency fluctuates with respect to noise fluctuation in the transmission path.
請求項20の発明は、請求項1乃至16いずれかにおいて、複数のサブキャリアを用いたマルチキャリア通信を行い、前記チャネル推定手段は、マルチキャリア通信に使用可能なサブキャリアおよび変調方式を選択するチャネル推定処理を雑音レベルの各測定結果に基づいて複数回行い、前記チャネル設定手段は、前記チャネル推定手段による複数回の推定結果に基づいて、マルチキャリア通信に用いるサブキャリアおよび変調方式を互いに独立して設定することを特徴とする。 According to a twentieth aspect of the present invention, in any one of the first to sixteenth aspects, multicarrier communication using a plurality of subcarriers is performed, and the channel estimation means selects subcarriers and modulation schemes usable for multicarrier communication. The channel estimation process is performed a plurality of times based on each measurement result of the noise level, and the channel setting means is independent of subcarriers and modulation schemes used for multicarrier communication based on the estimation results obtained a plurality of times by the channel estimation means. It is characterized by setting.
この発明によれば、伝送路のノイズ変動に対して、通信エラーの発生を低減させたい場合に効果的である。 According to the present invention, it is effective when it is desired to reduce the occurrence of communication errors with respect to noise fluctuations in the transmission path.
請求項21の発明は、請求項1乃至16いずれかにおいて、複数のサブキャリアを用いたマルチキャリア通信を行い、前記チャネル設定手段は、前記チャネル推定手段による複数回の推定結果のうち、通信速度が所定の閾値以下の推定結果はマルチキャリア通信に用いる設定として選択しないことを特徴とする。 A twenty-first aspect of the present invention provides the multi-carrier communication using a plurality of subcarriers according to any one of the first to sixteenth aspects, wherein the channel setting means is a communication speed among a plurality of estimation results by the channel estimation means. Is not selected as a setting used for multicarrier communication.
この発明によれば、伝送路のノイズ変動に対して、通信速度を優先させたい場合に効果的である。 According to the present invention, it is effective when it is desired to prioritize the communication speed with respect to noise fluctuations in the transmission path.
以上説明したように、本発明では、伝送路に存在するノイズの時間変動を検知して、伝送路の伝送環境に適したチャネル設定を精度よく行うことができるという効果がある。 As described above, according to the present invention, there is an effect that it is possible to detect a time variation of noise existing in a transmission path and to perform channel setting suitable for the transmission environment of the transmission path with high accuracy.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施形態)
本実施形態では、マルチキャリア通信を行う適応変調通信装置について説明する。図1は、本発明の実施形態に係るマルチキャリア通信装置100の構成を示すブロック図であり、受信装置1と送信装置2とを備える。
(Embodiment)
In this embodiment, an adaptive modulation communication apparatus that performs multicarrier communication will be described. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a
図1において、受信装置1は、A/D変換器11と、フーリエ変換器(FFT)またはウェーブレット変換器(DWT)等、所望の時間−周波数変換を行うためのマルチキャリア復調器12と、伝送路の影響をキャンセルするように受信信号を補正する等化器13と、パラレルデータをシリアルデータに変換するP/S変換器14と、マッピングされたシンボルデータを受信信号であるビットデータに変換するデマッパ15と、ビットデータに誤り訂正復号化を施す誤り訂正復号器16と、受信信号の雑音レベルから使用可能なサブキャリア、および各サブキャリアで使用する一次変調方式を決定する伝送路推定器17とを備える。
In FIG. 1, a receiving
送信装置2は、送信信号であるビットデータに誤り訂正符号化を施す誤り訂正符号器21と、誤り訂正符号化を施されたビットデータをシンボルデータに変換してシンボルマッピングを行うシンボルマッパ22と、シリアルデータをパラレルデータに変換するS/P変換器23と、逆フーリエ変換器(IFFT)や逆ウェーブレット変換器(IWFT)等、所望の周波数−時間変換を行うマルチキャリア変調器24と、D/A変換器25とを備える。
The
このような通信装置100の動作を、以下説明する。
The operation of the
まず、送信装置2では、誤り訂正符号器21によって送信するビットデータ(送信データ)に誤り訂正符号化を施した後、シンボルマッパ22によって送信データをシンボルデータに変換し、各シンボルデータに従って複素座標面にシンボルマッピング(PAM、QAM等の変調)を行う。そして、S/P変換器23でサブキャリアごとに実数値を与え、マルチキャリア変調器24で離散マルチキャリア信号に変換する。これによって時間軸波形のサンプル値を発生させ、伝送シンボルを表すサンプル値系列を生成する。次いで、不図示のP/S変換器によりシリアル変換した後、D/A変換器25により時間的に連続するアナログ信号波形の複素ベースバンドOFDM信号を生成した後に、複素ベースバンドOFDM信号の実部に対して搬送波を掛け合わせて、搬送帯域OFDM信号を生成し、伝送路に送信する。
First, in the
受信装置1では、通信線または電力線などの伝送路を介して受信されたアナログ信号(受信信号)をダウンコンバージョンした後に、A/D変換器11により送信装置2と同じサンプルレートでサンプリングして複素ベースバンドOFDM信号に変換し、不図示のS/P変換器によりパラレルのサンプル値系列に変換する。そして、このサンプル値系列をマルチキャリア復調器12に入力し、不図示の同期回路で受信信号に同期させながら周波数軸上へ離散マルチキャリア変換し、等化器13において予め割り当てられた既知データと比較して等化量を求め等化する。その後、P/S変換器14によりシリアル信号に変換し、デマッパ15でシンボルマッパと逆の処理(復調)を行った後、誤り訂正復号器16によって誤り訂正復号化を施して受信データを得る。
In the receiving
ここで本実施形態のマルチキャリア通信では、伝送路推定器17が図2に示すように、通信装置間の通信前にN回(N≧2)のチャネル推定を行い、この1〜N回の推定結果に基づいてマルチキャリア通信に用いるサブキャリアや一次変調方式(多値度)を設定することで、伝送路に存在するノイズの時間変動を検知して、伝送路の伝送環境に適したチャネル設定を精度よく行うことができる。
Here, in the multicarrier communication of the present embodiment, as shown in FIG. 2, the
伝送路推定器17は、チャネル推定部17a(チャネル推定手段)と、チャネル設定部17b(チャネル設定手段)とで構成されており、以下、伝送路推定器17の動作について説明する。
The
まず、マルチキャリア通信では、各サブキャリアのS/N比(以下、SNR)が高いほど、ビット誤り率(Bit Error Rate:以下、BER)が低くなり(すなわち、雑音レベルが低いほど良好な通信を行うことができる)、SNRが予め設定されている閾値以下のサブキャリアは伝送路の状態が悪いと判断して使用しない。そこで、チャネル推定部17aは、P/S変換器14の出力に基づき、各サブキャリアの雑音レベルとしてSNRを測定し、SNRが閾値を超えたサブキャリアのみをマルチキャリア通信に使用可能なサブキャリアとして選択する。
First, in multicarrier communication, the higher the S / N ratio (hereinafter referred to as SNR) of each subcarrier, the lower the bit error rate (hereinafter referred to as BER) (that is, the lower the noise level, the better communication). However, subcarriers having an SNR equal to or lower than a preset threshold value are determined to be in a poor transmission path state and are not used. Therefore, the
さらにチャネル推定部17aは、全てのサブキャリアのSNRに基づいてマルチキャリア通信に使用可能な一次変調方式(多値度)を選択する。本実施形態では、一次変調方式として、16QAM、64QAMのいずれかを用いており、全てのサブキャリアのSNRに基づいて伝送路状態がよいと判断すれば、使用可能な一次変調方式として64QAMを選択し、全てのサブキャリアのSNRに基づいて伝送路状態が悪いと判断すれば、使用可能な一次変調方式として16QAMを選択する。この伝送路状態の良否判断は、全てのサブキャリアのSNRの平均値やSNRの最大値および最小値を、閾値と比較して判断される。
Furthermore, the
すなわち、チャネル推定とは、全てのサブキャリアのSNRを測定する毎に、当該測定結果に基づいてマルチキャリア通信に使用可能なサブキャリアおよび一次変調方式を選択することを指す。 That is, channel estimation refers to selecting a subcarrier and a primary modulation scheme that can be used for multicarrier communication based on the measurement result every time the SNR of all subcarriers is measured.
そして、チャネル推定部17aは、マルチキャリア通信に使用可能なサブキャリアおよび一次変調方式の選択(チャネル推定)を、通信装置間の通信前にN回(N≧2)行い、図3に示すような推定回数1〜N回における各推定内容をチャネル設定部17bに引き渡す。この推定内容において、使用可能な一次変調方式は「16QAM」、「64QAM」から選択的に設定され、さらに使用可能なサブキャリア(サブキャリア番号)に対応して「1」、使用不可能なサブキャリアに対応して「0」が設定されている。
Then, the
チャネル設定部17bは、チャネル推定部17aで行われた1〜N回の各推定結果に基づいて、マルチキャリア通信に用いるサブキャリアおよび一次変調方式を設定し、送信装置2は、チャネル設定部17bが設定したサブキャリアおよび一次変調方式を用いて、マルチキャリア信号を送信する。
The
上記チャネル推定部17aのチャネル推定方法には様々な方法があり、各チャネル推定方法について以下説明する。まず図4(a)に示すように、全てのサブキャリアのSNRをN回測定する場合に、SNR測定の各間隔T1〜TN−1を同一間隔(T1=T2=...=TN−1)として、N回のチャネル推定を同一間隔で行う方法がある。しかし、N回のチャネル推定を同一間隔で行うと、伝送路のノイズ(伝送環境)が一定の周期で変動する場合、チャネル推定のタイミングがノイズの変動周期に同期して、伝送環境の変動を検知できなくなる虞がある。
There are various channel estimation methods of the
そこで、全てのサブキャリアのSNRをN回測定する場合に、図4(b)〜(e)のようにSNR測定の各間隔T1〜TN−1を変動させることで、伝送路のノイズが一定周期で変動する場合であっても、伝送環境の変動を検知できる。まず図4(b)の方法は、全てのサブキャリアのSNRをN回測定する場合に、SNR測定の各間隔T1〜TN−1をランダムに変動させるもので、N回のチャネル推定をランダムな間隔で行う。本方法では、ランダムなタイミングで伝送路のノイズの時間変動を検知できるという利点がある。 Therefore, when the SNRs of all subcarriers are measured N times, by changing the intervals T 1 to T N-1 of the SNR measurement as shown in FIGS. Even when the frequency fluctuates at a constant period, it is possible to detect a change in the transmission environment. First, in the method of FIG. 4B, when the SNRs of all subcarriers are measured N times, the intervals T 1 to T N-1 of the SNR measurement are randomly varied. Perform at random intervals. This method has an advantage that it is possible to detect temporal fluctuations of transmission path noise at random timing.
また、図4(c)〜(e)の方法は、全てのサブキャリアのSNRをN回測定する場合に、SNR測定の各間隔T1〜TN−1を規則的に変動させるものであり、チャネル推定部17aにおいて測定間隔を変動させるための回路構成を、ランダムに変動させる場合に比べて簡略化できるという利点がある。
Further, the method of FIG. 4 (c) ~ (e) is the SNR of all the subcarriers when measuring N times, which vary each
まず、図4(c)の方法では、SNR測定の各間隔T1〜TN−1を徐々に短くし(T1>T2>...>TN−1)、図4(d)の方法では、SNR測定の各間隔T1〜TN−1を徐々に長くして(T1<T2<...<TN−1)、N回のチャネル推定の間隔を1回毎に規則的に変動させている。さらに図4(e)の方法では、SNR測定の各間隔T1〜TN−1を、測定パターンPa〜Pcの3パターンで構成し、測定パターンPaではSNR測定の間隔をTa一定とし、測定パターンPbではSNR測定の間隔をTb一定とし、測定パターンPcではSNR測定の間隔をTc一定とし(Ta>Tb>Tc)、測定パターンPa → Pb → Pcの順に所定時間毎に遷移して、N回のチャネル推定の間隔をパターン毎に規則的に変動させている。このようにSNR測定の間隔T1〜TN−1を規則的に変動させることによって、伝送路のノイズが一定周期で変動する場合であっても、伝送環境の変動を検知できるという利点がある。 First, in the method of FIG. 4C, the intervals T 1 to T N-1 of the SNR measurement are gradually shortened (T 1 > T 2 >...> T N-1 ), and FIG. In this method, the intervals T 1 to T N-1 of the SNR measurement are gradually increased (T 1 <T 2 <... <T N-1 ), and the N channel estimation intervals are set once. It is fluctuated regularly. Further, in the method of FIG. 4 (e), each of the SNR measurement intervals T 1 to T N-1 is constituted by three patterns of measurement patterns Pa to Pc, and in the measurement pattern Pa, the SNR measurement interval is set to be constant Ta. In the pattern Pb, the SNR measurement interval is constant Tb, and in the measurement pattern Pc, the SNR measurement interval is constant Tc (Ta>Tb> Tc), and the measurement pattern Pa → Pb → Pc is changed every predetermined time. The channel estimation interval is regularly changed for each pattern. Thus, by regularly changing the intervals T 1 to T N-1 of the SNR measurement, there is an advantage that even if the noise of the transmission path fluctuates at a constant period, a change in the transmission environment can be detected. .
次に、チャネル推定部17aが推定結果の履歴に基づいて推定方法を変更する構成を説明する。まず図5(a)に示すように、チャネル推定部17aは、最初はSNRの測定回数をN回としてチャネル推定を行い、このチャネル推定処理における1〜N回の推定結果(使用可能な一次変調方式、使用可能なサブキャリアともに)が全て同じ結果であれば、次回のチャネル推定処理では、図5(b)に示すように、SNRの測定回数を1回として推定回数を減少させる。したがって、伝送路の伝送環境が変化しなければ推定回数を減少させるので、伝送効率の向上を図ることができる。その後、チャネル推定部17aは、推定回数を1回としてチャネル推定処理を継続するが、通信エラーが発生すると、図5(a)に示すように再びSNRの測定回数をN回に増大させて、推定精度の低下を抑制する。このように推定結果の履歴に基づいて推定回数をN回と1回とのいずれかに切り替える処理は、チャネル推定部17aにおいて比較的簡単なアルゴリズムで実現できるが、推定回数を1回に変更した後は推定精度が著しく低下してしまう。
Next, a configuration in which the
そこで、図6(a)に示すように、チャネル推定部17aは、最初はSNRの測定回数をN回としてチャネル推定を行い、このチャネル推定処理における1〜N回の推定結果(使用可能な一次変調方式、使用可能なサブキャリアともに)が全て同じ結果であれば、次回のチャネル推定処理では、SNRの測定回数をN−1回として推定回数を1回だけ減少させる。その後、全推定回数において推定結果が一致する度に、図6(b)に示すようにSNRの測定回数を1回づつ減らし(最小測定回数=1)、通信エラーが発生する度に、図6(c)に示すようにSNRの測定回数を1回づつ増やしていく(最大測定回数=N)。したがって、推定結果の履歴に基づいて推定回数を減少させながらも、推定精度の著しい悪化を抑制でき、通信エラーの発生時には推定回数を増加させるので、推定精度の低下を抑制することができる。なお、図6中のnは、全推定回数において推定結果が一致した回数であり、図6中のmは、SNR測定に失敗して推定処理にエラーが発生した回数を示し、N−n+mが現在の推定回数となる。
Therefore, as shown in FIG. 6 (a), the
上記推定方法では、チャネル推定部17aが推定結果の履歴に基づいて推定回数を変更したが、推定結果の履歴に基づいて推定間隔を変更する方法であってもよい。この場合、チャネル推定部17aは、図7(a)に示すように、最初はSNRの測定回数をN回としてN回のチャネル推定を行い、このチャネル推定処理における1〜N回の推定結果(使用可能な一次変調方式、使用可能なサブキャリアともに)が全て同じ結果であれば、次回のチャネル推定処理では、SNRの測定間隔Tdを短くする。その後、全推定回数において推定結果が一致する度に、図7(b)に示すようにSNRの測定間隔Tdをさらに短くし、通信エラーが発生する度に、図7(c)に示すようにSNRの測定間隔Tdを徐々に長くする。したがって、伝送路の伝送環境が変化しなければ推定間隔を短くするので、伝送効率の向上を図ることができる。さらに、通信エラーの発生時には推定間隔を長くするので、推定精度の低下を抑制することができる。
In the above estimation method, the
またチャネル推定部17aは、互いに異なる複数のチャネル推定方法を各々実行し、実行したチャネル推定方法のうち、ノイズ検出精度の最も高い方法を採用して、チャネル推定処理を行ってもよい。例えば、図4(c)に示すようにSNR測定の各間隔T1〜TN−1を徐々に短くする方法(T1>T2>...>TN−1)と、図4(e)に示すようにSNR測定の各間隔T1〜TN−1を測定パターンPa〜Pcの3パターンで構成して、測定パターンPa → Pb → Pcの順に所定時間毎に遷移させる方法との2種類の方法を、通信装置間の通信前に予め実行し、ノイズ検出精度のより高い方法を採用する。
The
そして、チャネル推定部17aは、推定精度、伝送効率、アルゴリズムの簡略化、回路構成の簡単化等を考慮しながら、上記チャネル推定方法を単独で用いる、または上記チャネル推定方法を複数組み合わせて用いる。
Then, the
次に、チャネル設定部17bの動作について説明する。まず、チャネル設定部17bは、チャネル推定部17aにおけるN回の推定結果のうち、最も通信速度の遅い推定結果をマルチキャリア通信に用いるサブキャリアおよび一次変調方式に設定する。なお、通信速度は、一次変調方式の多値度と、使用するサブキャリアの数とで決まり、一次変調方式の多値度が大きいほど、使用するサブキャリアの数が多いほど、通信速度は速くなる。例えば図8に示すように、推定回数N=3として、1回目の推定結果[一次変調方式「64QAM」、サブキャリアの使用可否「11100」]、2回目の推定結果[一次変調方式「16QAM」、サブキャリアの使用可否「11111」]、3回目の推定結果[一次変調方式「16QAM」、サブキャリアの使用可否「11110」]の場合、通信速度が最も遅いのは、16QAMの一次変調方式を4本のサブキャリアに用いる3回目の推定結果であり、チャネル設定部17bは、3回目の推定結果を、マルチキャリア通信に用いるサブキャリアおよび一次変調方式に設定する。本方法では、伝送路のノイズ変動に対して、ノイズの振幅が大きいときにも通信可能なチャネル設定を行うことができるという利点がある。
Next, the operation of the
また、図9(a)に示すように、推定回数N=3として、1回目の推定結果[一次変調方式「64QAM」、サブキャリアの使用可否「11000」]、2回目の推定結果[一次変調方式「16QAM」、サブキャリアの使用可否「11101」]、3回目の推定結果[一次変調方式「16QAM」、サブキャリアの使用可否「11110」]の場合、通信速度が最も遅いのは、16QAMの一次変調方式を4本のサブキャリアに用いる2回目、3回目の各推定結果である。このように、2回目、3回目の各推定結果が最も遅い通信速度である場合、チャネル設定部17bは、図9(b)に示すように、2回目、3回目の各推定結果のいずれにおいても使用するサブキャリアを選択する。すなわち、チャネル設定部17bは、マルチキャリア通信に用いるサブキャリアとして「11100」を設定し、一次変調方式には「16QAM」を設定する。本方法では、伝送路のノイズ変動に対して、ノイズの振幅が大きいときにも通信可能なチャネル設定を行うことができるとともに、ノイズの周波数が変動するときにも通信可能なチャネル設定を行うことができるという利点がある。
Also, as shown in FIG. 9 (a), the number of estimations N = 3, the first estimation result [primary modulation scheme “64QAM”, subcarrier availability “11000”], the second estimation result [primary modulation In the case of scheme “16QAM”, subcarrier availability “11101”] and third estimation result [primary modulation scheme “16QAM”, subcarrier availability “11110”], the communication speed is the slowest in 16QAM. It is each estimation result of the 2nd time and the 3rd time which use a primary modulation system for four subcarriers. As described above, when the second and third estimation results are the slowest communication speeds, the
また、チャネル設定部17bは、チャネル推定部17aにおけるN回の推定結果のうち、最も多値度の小さい一次変調方式を選択した1乃至複数の推定結果を抽出し、この抽出した1乃至複数の推定結果のいずれにおいても使用するサブキャリアを選択してもよい。例えば図10(a)に示すように、推定回数N=3として、1回目の推定結果[一次変調方式「64QAM」、サブキャリアの使用可否「10000」]、2回目の推定結果[一次変調方式「16QAM」、サブキャリアの使用可否「11001」]、3回目の推定結果[一次変調方式「16QAM」、サブキャリアの使用可否「11110」]の場合、最も多値度の小さい一次変調方式は「16QAM」であることから、チャネル設定部17bは、2回目、3回目の各推定結果を抽出し、さらに図10(b)に示すように、2回目、3回目のいずれにおいても使用するサブキャリアを選択する。すなわち、チャネル設定部17bは、マルチキャリア通信に用いるサブキャリアとして「11000」を設定し、一次変調方式には「16QAM」を設定する。本方法では、伝送路のノイズ変動に対して、ノイズの周波数が変動するときにも通信可能なチャネル設定を行うことができ、上記図9(a)(b)の方法よりも効果的であるという利点がある。
In addition, the
また、チャネル設定部17bは、チャネル推定部17aにおけるN回の推定結果に基づいて、一次変調方式と使用するサブキャリアとを互いに独立して設定してもよい。例えば図11(a)に示すように、推定回数N=3として、1回目の推定結果[一次変調方式「64QAM」、サブキャリアの使用可否「11100」]、2回目の推定結果[一次変調方式「16QAM」、サブキャリアの使用可否「11110」]、3回目の推定結果[一次変調方式「16QAM」、サブキャリアの使用可否「11110」]の場合、最も多値度の小さい一次変調方式は、2回目、3回目の「16QAM」であり、使用可能なサブキャリアの本数が最も少ないのが1回目の「11100」の3本であることから、チャネル設定部17bは、図11(b)に示すように、マルチキャリア通信に用いるサブキャリアとして「11100」を設定し、一次変調方式には「16QAM」を設定する。本方法では、伝送路のノイズ変動に対して、通信エラーの発生を低減させたい場合に効果的であるという利点がある。
Further, the
また、チャネル設定部17bは、チャネル推定部17aにおけるN回の推定結果のうち、通信速度が予め設定された閾値以下の測定結果は用いず、通信速度が予め設定された閾値を越えた測定結果のみを用いてもよい。例えば図12(a)に示すように、推定回数N=3として、1回目の推定結果[一次変調方式「64QAM」、サブキャリアの使用可否「11100」]、2回目の推定結果[一次変調方式「16QAM」、サブキャリアの使用可否「11110」]、3回目の推定結果[一次変調方式「16QAM」、サブキャリアの使用可否「11100」]の場合、3回目の通信速度が閾値以下であるとする。而して、チャネル設定部17bは、通信速度が予め設定された閾値を越えた1回目、2回目の各推定結果のうち、通信速度が最も遅い2回目の推定結果を用いる。すなわち、チャネル設定部17bは、図12(b)に示すように、マルチキャリア通信に用いるサブキャリアとして「11100」を設定し、一次変調方式には「16QAM」を設定する。本方法では、伝送路のノイズ変動に対して、通信速度を優先させたい場合に効果的であるという利点がある。
The
このように本実施形態では、通信装置間の通信前にN回(N≧2)のチャネル推定を行い、この1〜N回の各推定結果に基づいてマルチキャリア通信に用いるサブキャリアや一次変調方式(多値度)からなる通信モード(必要であれば誤り訂正の符号化率等も含む)を設定することで、伝送路に存在するノイズの時間変動を検知して、伝送路の伝送環境に適したチャネル設定を精度よく行うことができる。したがって、伝送環境が悪化する方向に変動した場合でも、良好なマルチキャリア通信を行うことができる。 As described above, in the present embodiment, N times (N ≧ 2) channel estimation is performed before communication between communication apparatuses, and subcarriers and primary modulation used for multicarrier communication are performed based on the estimation results of 1 to N times. By setting the communication mode (including the multi-level) (including the error correction coding rate if necessary), it detects the temporal fluctuations of noise existing in the transmission line, and the transmission environment of the transmission line Can be set with high accuracy. Therefore, even when the transmission environment fluctuates in a worsening direction, good multicarrier communication can be performed.
なお、本実施形態では、マルチキャリア通信に用いるサブキャリアや一次変調方式(多値度)を推定、設定しているが、マルチキャリア通信に用いるサブキャリア、一次変調方式、誤り訂正の符号化率のいずれか1つ以上を通信モードとして推定、設定すればよい。 In this embodiment, subcarriers and primary modulation schemes (multilevel) used for multicarrier communication are estimated and set. However, subcarriers used for multicarrier communication, primary modulation schemes, and error correction coding rates. Any one or more of these may be estimated and set as the communication mode.
さらに、シングルキャリア通信を行う適応変調通信装置においても、本実施形態と同様に通信装置間の通信前にN回(N≧2)のチャネル推定を行い、この1〜N回の各推定結果に基づいてシングルキャリア通信に用いるキャリア、使用する変調方式、誤り訂正の符号化率等の通信モードを設定することで、伝送路に存在するノイズの時間変動を検知して、伝送路の伝送環境に適したチャネル設定を精度よく行うことができる。したがって、伝送環境が悪化する方向に変動した場合でも、良好なシングルキャリア通信を行うことができる。 Further, also in the adaptive modulation communication apparatus that performs single carrier communication, channel estimation is performed N times (N ≧ 2) before communication between the communication apparatuses as in the present embodiment, and each estimation result of 1 to N times is obtained. Based on the communication mode such as carrier used for single carrier communication, modulation method used, coding rate for error correction, etc., it detects the time fluctuation of noise existing in the transmission line and makes it suitable for the transmission environment of the transmission line. Appropriate channel setting can be performed with high accuracy. Therefore, even when the transmission environment fluctuates in a worsening direction, good single carrier communication can be performed.
1 受信装置
11 A/D変換器
12 マルチキャリア復調器
13 等化器
14 P/S変換器
15 デマッパ
16 誤り訂正復号器
17 伝送路推定器
17a チャネル推定部
17b チャネル設定部
2 送信装置
DESCRIPTION OF
Claims (21)
キャリア毎の雑音レベルを測定する処理を複数回繰り返し、使用可能な通信モードを選択するチャネル推定処理を雑音レベルの各測定結果に基づいて複数回行うチャネル推定手段と、
チャネル推定手段による複数回の推定結果に基づいて、使用する通信モードを設定するチャネル設定手段と、
を備えることを特徴とする適応変調通信装置。 An adaptive modulation communication apparatus having an adaptive modulation function of performing communication via a transmission path through which a communication signal using a single carrier or a plurality of subcarriers is transmitted and setting a communication mode according to a transmission environment,
Channel estimation means for repeating the process of measuring the noise level for each carrier a plurality of times and performing channel estimation processing for selecting a usable communication mode a plurality of times based on each measurement result of the noise level;
Channel setting means for setting a communication mode to be used, based on a plurality of estimation results by the channel estimation means;
An adaptive modulation communication apparatus comprising:
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