JP2010136233A

JP2010136233A - マルチキャリア送受信装置およびマルチキャリア送受信方法

Info

Publication number: JP2010136233A
Application number: JP2008311790A
Authority: JP
Inventors: Takashi Shinohara; 隆篠原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-12-08
Filing date: 2008-12-08
Publication date: 2010-06-17

Abstract

【課題】本発明は、送信電力を低減することが可能なマルチキャリア送受信装置およびマルチキャリア送受信方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明によると、第１のシステム制御部１１１は、予め設定された伝送レート、データ変調方式、ダイバーシティ制御の有無、パイロット信号の有無の情報のうちの少なくとも１つ以上の情報に基づいてサブキャリアの数を決定し、かつ、送信電力が所定値以下となるように第１のゲイン制御部１０６に対して振幅利得制御信号を出力し、サブキャリア選択部１０９は、サブキャリアの数に従って予め設定された巡回パターンに基づいてサブキャリアの位置情報を出力するため、送信電力を低減することが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線伝送を行う送受信装置に関し、特に、マルチキャリア変調を用いたマルチキャリア送受信装置およびマルチキャリア送受信方法に関する。

従来からの無線通信の１つとして、例えば、ＯＦＤＭ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）に代表されるマルチキャリア変調方式を用いた通信方法が利用されている。マルチキャリア変調方式は、通信帯域内に設けた複数の副搬送波（サブキャリア）を用いてデータを変調して伝送する技術である。特に、ＯＦＤＭは、複数のサブキャリアが相互に直交して隣接するサブキャリアとの干渉がないため、通信帯域内における周波数の利用効率が高くなり、地上波デジタル放送や無線ＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）など様々な伝送方式に採用されている。

従来から、マルチキャリア変調方式を利用する送受信装置における送信電力の制御に関しては種々の検討がなされている。例えば、受信品質が低いサブキャリアについては送信をせず、送信しなかったサブキャリアの送信電力分を実際に送信をするサブキャリアに割り当てることによって、伝送効率と受信性能を向上させる提案がある（例えば、特許文献１参照）。

また、受信側における各サブキャリアの受信レベルに応じて、送信側の送信電力の制御を行うという提案もある（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。

特開２００３−３２２１８号公報（第１０−１３頁、第１図、第４図）特開２００２−２３７７９５号公報（第６−８頁、第１図）特開平５−２６８１７８号公報（第３頁、第１図、第２図）

従来の送受信装置では、伝送レートに余裕がある場合、すなわち、実際に通信するデータの速度が通信帯域よりも遅い場合において、空いた伝送スペースにダミーデータを挿入して送信しているため不要な電力を消費していた。従って、通信機器の消費電力が高くなったり、不要な成分が帯域外に雑音として拡散される恐れがあった。

本発明は、これらの問題を解決するためになされたもので、送信電力を低減することが可能なマルチキャリア送受信装置およびマルチキャリア送受信方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明によるマルチキャリア送受信装置は、マルチキャリアを用いて無線通信を行う、送信部と受信部とを備える。送信部は、少なくとも１つ以上のサブキャリアを選択するサブキャリア選択部と、サブキャリアに割り当てられた送信データを変調する変調部と、変調部から出力された送信データと、サブキャリアの位置および数の情報とを多重化する直列変換部と、送信部全体の制御を行う第１のシステム制御部とを備え、受信部は、受信信号から受信データとサブキャリアの位置および数の情報とを分離および復号するとともに、受信信号の振幅利得が一定となるように制御するリカバリ部と、サブキャリアの位置および数の情報に基づいて、受信データを復調する復調部と、受信装置全体の制御を行う第２のシステム制御部とを備え、第１のシステム制御部は、予め設定された伝送レート、データ変調方式、ダイバーシティ制御の有無、パイロット信号の有無の情報のうちの少なくとも１つ以上の情報に基づいてサブキャリアの数を決定し、かつ、送信電力が所定値以下となるように直列変換部に対して振幅利得制御信号を出力し、サブキャリア選択部は、サブキャリアの数に従って予め設定された巡回パターンに基づいてサブキャリアの位置情報を出力することを特徴とする。

本発明によると、送信部は、少なくとも１つ以上のサブキャリアを選択するサブキャリア選択部と、サブキャリアに割り当てられた送信データを変調する変調部と、変調部から出力された送信データと、サブキャリアの位置および数の情報とを多重化する直列変換部とを備え、受信部は、受信信号から受信データとサブキャリアの位置および数の情報とを分離および復号するとともに、受信信号の振幅利得が一定となるように制御するリカバリ部と、サブキャリアの位置および数の情報に基づいて、受信データを復調する復調部とを備え、第１のシステム制御部は、予め設定された伝送レート、データ変調方式、ダイバーシティ制御の有無、パイロット信号の有無の情報のうちの少なくとも１つ以上の情報に基づいてサブキャリアの数を決定し、かつ、送信電力が所定値以下となるように直列変換部に対して振幅利得制御信号を出力し、サブキャリア選択部は、サブキャリアの数に従って予め設定された巡回パターンに基づいてサブキャリアの位置情報を出力するため、送信電力を低減することが可能となる。

本発明の実施形態について、図面を用いて以下に説明する。

〈実施形態１〉
図１は、本発明の実施形態によるマルチキャリア送受信装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、本発明によるマルチキャリア送受信装置は、送信部１００と受信部２００とを備えて構成される。

送信部１００は、送信信号を入力する入力端子１０１と、入力した直列信号である送信データを並列信号に変換する並列変換部１０２と、並列変換部１０２にて並列変換された各送信データに対して予め定められた信号を割り当てる１次変調部１０３と、１次変調部１０３から出力された各送信データに対して逆フーリエ変換を行うＩＦＦＴ（ＩｎｖｅｒｓｅＦａｓｔＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ）部１０４と、ＩＦＦＴ部１０４から出力された送信データと、サブキャリアの位置および数の情報とを多重化する直列変換部１０５と、直列変換部１０５にて多重化された送信信号の振幅利得を制御する送信ゲイン制御部１０６（第１のゲイン制御部）と、送信ゲイン制御部１０６から出力された送信信号に対してＲＦ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）変調を行うＲＦ変調部１０７と、ＲＦ変調部１０７から出力された送信信号を送信する送信アンテナ１０８と、後述するシステム制御部１１１からの指示によってサブキャリアの数、位置、および帯域幅を決定するサブキャリア選択部１０９と、サブキャリア選択部１０９によって選択された各サブキャリアに対応する変調波を生成する変調波発生部１１０と、送信部１００全体の制御を行うシステム制御部１１１（第１のシステム制御部）とから構成される。なお、１次変調部１０３とＩＦＦＴ部１０４とから、サブキャリアに割り当てられた送信データを変調する変調部が構成される。

受信部２００は、送信アンテナ１０８から送信された無線信号を受信する受信アンテナ２０８と、受信アンテナ２０８によって受信された受信信号の振幅利得を制御する受信ゲイン制御部２０７（第２のゲイン制御部）と、受信ゲイン制御部２０７から出力された受信信号に対してＲＦ復調を行うＲＦ復調部２０６と、ＲＦ復調部２０６によって復調された直列信号である受信信号を並列信号に変換する並列変換部２０５と、並列変換部２０５にて並列変換された受信信号に対してフーリエ変換を行うＦＦＴ部２０４と、ＦＦＴ部２０４から出力された各受信信号から予め定められた信号を抽出する１次復調部２０３と、１次復調部２０３から出力された並列信号を直列信号に変換する直列変換部２０２と、直列変換部２０２から出力された信号を外部に供給する出力端子２０１と、受信信号から受信データとサブキャリアの位置および数の情報とを分離および復号するとともに、受信信号の振幅利得が一定となるように制御するリカバリ部２１１と、受信部２００全体の制御を行うシステム制御部２１２（第２のシステム制御部）と、システム制御部２１２からの指示によってサブキャリアの数、位置、および帯域幅を決定するサブキャリア選択部２０９と、サブキャリア選択部２０９によって選択されたサブキャリアに対応する復調波を生成する復調波発生部２１０とから構成される。なお、１次復調部２０３とＦＦＴ２０４とから、サブキャリアの位置および数の情報に基づいて、受信データを復調する復調部が構成される。

図２は、一般的なマルチキャリア信号の周波数成分を示す図である。図２において、通信に用いられる周波数帯域幅Ｂｗ、周波数帯域幅Ｂｗ内のサブキャリア総数Ｎｃは既知とする。図２に示すように、各サブキャリアの中心周波数の間隔はＢｗ／Ｎｃ、ＦＦＴやＩＦＦＴを行うための時間単位である１シンボル期間はＮｃ／Ｂｗで示される。

図３は、本発明の実施形態による通信フレーム構造の一例を示す図である。図３に示すように、１単位の通信（以下、１通信単位とする）が開始してから完了するまでの時間をＴ秒とする。１通信単位は、Ｎフレームからなるデータ構造からなり、各フレームごとにあるノードから他のノードへの通信が行われるものとする。１フレームは、Ｍシンボルから構成されており、各シンボルには制御情報（プリアンブル、無効データ、再送データ期間などのオーバーヘッドデータ）またはペイロード（実際に送受信装置間で通信されるデータ）が割り当てられている。α（０から１までの固定値）をペイロード率としたとき、制御情報には（１−α）×Ｍシンボル、ペイロードにはα×Ｍシンボルが割り当てられる。

ペイロードにおいて、１シンボルは、実際にＩＦＦＴが行われるＦＦＴ期間とＧＩ（ガードインターバル）期間とに区分される。ＧＩ期間のデータは、ＦＦＴ期間のデータの最後尾をコピーしたものである。１シンボル期間内のＧＩ期間の比（ＧＩレート）をβ（０から０．５間での固定値）とすると、ＦＦＴ期間はＴ×（１−β）／（Ｍ×Ｎ）と表され、前述の１シンボル期間Ｎｃ／Ｂｗと等しい。

１次変調部１０３において行われる１次変調の変調率Ｘを、１シンボル期間内に１つのサブキャリアによって変調されるビット数と定義する。例えば、ＱＰＳＫ（ＱｕａｄｒａｔｕｒｅＰｈａｓｅＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）を用いて１次変調を行う場合は、各シンボルごとに２ビットのデータに変調されるため、Ｘ＝２となる。同様に、１６ＱＡＭ（ＱｕａｄｒａｔｕｒｅＡｍｐｌｉｔｕｄｅＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）を用いて１次変調を行う場合は、Ｘ＝４となる。

次に、本実施形態１におけるマルチキャリア送受信装置の動作について説明する。まず、送信部１００の動作について説明する。

システム制御部１１１では、通信を開始する前に、通信に必要なサブキャリアの本数（有効サブキャリア数）を算出する。有効サブキャリア数の算出方法として、システム制御部１１１では、上位レイヤからシステム仕様や伝送フォーマット情報を受け取り、受け取った情報によって定められている送信ペイロード率、１次変調方式、伝送レートＹ、ダイバーシティ機能のオン／オフ、パイロット信号のオン／オフなどの条件から有効サブキャリア数を算出する。

例えば、図３において、通信単位時間：Ｔ＝５ｍ秒、１フレーム内のペイロード数：α×Ｍ＝１１６シンボル、１通信単位内のフレーム数：Ｎ＝１フレーム、１次変調率：Ｘ＝２、伝送レート：Ｙ＝１５０ｋｂｐｓとすると、有効サブキャリア数Ｎｖは、Ｎｖ＝Ｙ×Ｔ／（α×Ｍ×Ｘ）＝３．２となる。従って、１５０ｋｂｐｓの通信を行うためには４本の有効サブキャリアを使用すればよいことが分かる。このように、システム制御部１１１が、予め設定された送信ペイロード率、伝送レート、データ変調方式、ダイバーシティ制御の有無、パイロット信号の有無の情報のうちの少なくとも１つ以上の情報に基づいてサブキャリアの数を決定することによって、本実施形態によるマルチキャリア送受信装置によれば、伝送レートなどに応じて有効サブキャリア数を動的に変更可能となる。

入力端子１０１に入力されたデジタル信号は、並列変換部１０２内のシフトレジスタによって有効サブキャリア数分だけ並列変換される。このとき、Ｎｖ≦Ｎｃである。例えば、１次変調にＱＰＳＫを用いる場合は、入力された８ビットのデータは２ビットずつ４つに区切られ１次変調部１０３にそれぞれ出力される。１次変調部１０３では、２ビットの送信データが表す複素信号を生成し、ＩＦＦＴ部１０４に出力する。このとき、Ｎｖ本の有効なサブキャリアの各々が、全てのサブキャリア（Ｎｃ本）中のどの位置にあるのかという情報がキャリア選択部１０９にて指定され位置情報として出力されて、１次変調部１０３を介してＩＦＦＴ部１０４に入力される。有効なサブキャリアの位置は、固定位置、ランダムパターンなど予め定められた巡回パターンにより決定されることを基本とするが、通信中にノッチが推定されるサブキャリアを除外したり、フィルタによる雑音漏れの影響があるサブキャリアを除外するなど、通信条件やシステム条件が加味される場合もある。

図４は、本発明の実施形態１によるキャリア選択の一例を示す図である。図４に示すように、サブキャリアの総数Ｎｃ＝３１、有効サブキャリア数Ｎｖ＝４であるとき、有効サブキャリアの位置情報は、例えば２、９、１７、２４となる。

変調波発生部１１０では、有効サブキャリアの基底となる変調波が生成されてＩＦＦＴ部１０４に入力される。ＩＦＦＴ部１０４では、１次変調部１０３から入力された送信データと変調波発生部１１０から入力された変調波とを複素乗算し、その結果を直列変換部１０５に出力する。

直列変換部１０５では、図３に示される各フレーム内のペイロード部分に対して、ＩＦＦＴ部１０４から入力された送信信号を送信データを複素加算した信号とＧＩ信号とを挿入するとともに、ペイロード以外のシンボルに対してプリアンブルやシステム制御部１１１から入力されたシステム制御情報などを挿入した後に送信ゲイン制御部１０６に出力する。

送信ゲイン制御部１０６では、直列変換部１０５から出力された送信信号に対して、有効サブキャリア数Ｎｖが増減しても送信電力が一定となるように振幅利得を調整する。すなわち、システム制御部１１１から入力された振幅利得制御信号に基づいて、直列変換部１０５にて多重化された送信信号の振幅利得を制御する。

送信ゲイン制御部１０６から出力された送信信号は、ＲＦ変調部１０７にてＲＦ搬送波とミキシングすることによってＲＦ帯にコンバートされた後、送信アンテナ１０８から放射される。

次に、受信部２００の動作について説明する。

受信アンテナ２０８によって受信したＲＦ信号は、受信部２００内の受信ゲイン制御部２０７に入力される。受信ゲイン制御部２０７は、受信信号を一定の振幅レベルにして出力するために、低雑音アンプや損失値の調整可能なアッテネータなどによって構成される。ここで、アッテネータの制御値は、リカバリ部２１１から供給される。

ＲＦ復調部２０６では、入力されたＲＦ信号をＲＦ搬送波とミキシングすることによって、ベースバンド信号にダウンコンバートされる。

ＲＦ復調部２０６から出力された受信信号は、リカバリ部２１１に入力される。リカバリ部２１１では、受信信号のプリアンブルから振幅調整を行い、制御信号を受信ゲイン制御部２０７に出力する。また、受信信号のプリアンブルから周波数の誤差量を検出してＲＦ復調部２０６にＲＦ搬送波の補正信号をフィードバックしたり、受信信号から送信部１００と同期したクロックを再生したり、受信信号の同期を確立してＦＦＴ部２０４にてフーリエ変換を行うタイミングを特定している。さらに、受信信号から制御情報を抽出してシステム制御部２１２に出力する。

並列変換部２０５では、ＲＦ復調部２０６にて復調された受信信号を有効サブキャリア数Ｎｖに分けてＦＦＴ部２０４に出力する。ＦＦＴ部２０４では、並列変換部２０５から入力された受信信号と、復調波発生部２１０から入力された各有効サブキャリアに対応した復調波とを複素乗算して、その結果を１次復調部２０３に出力する。復調波発生部２１０では、サブキャリア選択部２０９から入力された有効サブキャリアの位置情報と、リカバリ部２１１から入力されたフーリエ変換実行位置の情報とから、正確なフーリエ変換復調信号を生成する。

１次復調部２０３では、入力された複素信号から１次変調部１０３における処理とは逆の処理を行い、変調率Ｘで定められたビット数のデータを再生する。再生されたデータは、直列変換部２０２にて合成され、受信データとして出力端子２０１から出力される。

システム制御部２１２では、上位レイヤから送られてくるシステム設定情報、リカバリ部２１１から受信したシステム情報などから、有効サブキャリア数Ｎｖ、有効サブキャリアの位置、１次復調方式などのシステムパラメータを抽出する。システム制御部２１２にて抽出されたこれらの情報は、サブキャリア選択部２０９を介して復調波発生部２１０および１次復調部２０３に出力され、受信信号を正確に復調するためのパラメータとなる。

本実施形態では、各有効サブキャリアの電力の総和が送信電力となる。送信電力に所定の制限がある通信環境下では、有効サブキャリア数Ｎｖに影響されることなく送信信号の電力を一定にする必要がある。一般的に、振幅の２乗と電力とは比例するため、振幅は有効サブキャリア数の１／２乗に比例する。従って、送信ゲイン制御部１０６では、システム制御部１１１から出力された有効サブキャリア数Ｎｖの１／２乗に比例する振幅利得を送信信号に与えるように動作する。このようにすることによって、有効サブキャリア数を変更した場合であっても、一定の送信電力で通信を行うことが可能となる。

通信帯域内に大きな狭帯域ノイズや深いノッチが存在する場合は、それらに対応する周波数のサブキャリアの使用を避けるように有効サブキャリアを選択することによって、ノイズやノッチに対する耐性を高めて通信の信頼性を向上させることができる。また、回線状態を予め把握できない状態であっても、有効サブキャリアの位置を通信単位ごとにランダムに変更することによって、有効サブキャリアの位置を固定位置とする場合よりも狭帯域ノイズや深いノッチによる通信不能状態を回避できる可能性が高くなる。このことは、誤り訂正技術やダイバーシティ技術によるデータ補償によって、通信不能時のデータを回復する可能性が高くなるためである。さらに、有効サブキャリアの位置を通信単位ごとにランダムに変更することによって、データをスクランブル化させて秘匿性を向上させることが可能となる。

なお、本実施形態において、図１に示す送信アンテナ１０８と受信アンテナ２０８とを共用して１つのアンテナとする構成としてもよい。また、本実施形態では、ＲＦ変調部１０７にて直接的にベースバンド信号をＲＦ信号に変調し、ＲＦ復調部２０６にて直接的にＲＦ信号をベースバンド信号に復調しているが、両信号の変調および復調の途中に中間周波数への変換操作が実行されてもよい。

以上のことから、本実施形態１によれば、伝送レートに従って有効サブキャリア数と位置を選択できるため、少ない送信電力で通信を行うことができるとともに、マルチキャリア送受信装置の消費電力の低減効果も期待できる。また、有効サブキャリア以外の周波数にキャリアを立てないため、狭帯域ノイズやノッチの影響が少なく、安定した信号の送受信を行うことができる。さらに、有効サブキャリア以外の周波数にキャリアを立てないので、近傍の周波数を使用している他の通信機器への干渉を抑えることができる。

また、有効サブキャリアの数に対応して、有効サブキャリア全体の電力の総和、すなわち送信電力を一定値以下に保つように送信信号の振幅を制御するため、有効サブキャリア数が変更された場合であっても、送信電力を一定にして通信を行うことが可能となる。従って、送信電力の上限が設定されているような通信環境下では、送信電力を有効サブキャリアに集中させることができるため、より少ない送信電力で安定した通信を行うことが可能となる。

〈実施形態２〉
本発明の実施形態２では、システム制御部２１２は受信ゲイン制御部２０７に入力される受信信号の振幅が所定の閾値よりも大きい場合にその旨をシステム制御部１１１に知らせ、システム制御部１１１は送信ゲイン制御部１０６に対して送信信号の振幅利得をさらに小さくするように振幅利得制御信号を出力することを特徴とする。

本実施形態２では、送信部１００と受信部２００との双方向通信における送受信の切り替えを時分割で行っている。また、送信部１００および受信部２００は同一端末装置の筐体内に組み込まれており、定められた通信フォーマットに従って送受信の動作を繰り返している。システム制御部１１１およびシステム制御部２１２は、端末装置内で共用されるか、または互いに通信可能な構成であるものとし、その他の構成および動作については実施形態１と同様であるため、ここでは説明を省略する。

本実施形態２において、送信部１００では、送信ゲイン制御部１０６にて用いられるゲイン制御値をシステム制御情報として受信部２００に送信する。ゲイン制御値は、システム制御部１１１で生成された後に直列変換部１０５にて送信データに挿入される。

一方、受信部２００では、受信信号をＲＦ復調部２０６にてＲＦ復調した後に、リカバリ部２１１によってシステム制御情報を抽出してシステム制御部２１２に出力する。リカバリ部２１１は、受信信号の振幅調整を行うＡＧＣ（ＡｕｔｏＧａｉｎＣｏｎｔｒｏｌ）回路から受信ゲイン制御部２０７に出力される制御信号を観測することによって受信信号の受信レベルを検出し、検出した受信レベルの情報をシステム制御部２１２に出力する。システム制御部２１２は、送信部１００から送信されたゲイン制御値とリカバリ部２１１から入力された受信レベルとから次回送信部１００からデータを送信する際のゲイン制御値を算出して送信部１００のシステム制御部１１１に出力する。システム制御部１１１では、システム制御部２１２から入力されたゲイン制御値を用いて送信ゲイン制御部１０６を制御してデータを送信する。このとき、データの送信タイミングにおいて有効サブキャリア数が更新された場合は、有効サブキャリア数の増減に応じてゲイン制御値に補正を行う。

図５は、本発明の実施形態２によるマルチキャリア送受信装置における動作のフローチャートである。図５中の装置の状態とは、送信部１００と受信部２００とが、時分割で交互に送受信を繰り返している状態のことである。

図５に示すように、受信部２００による受信処理が開始されると、システム制御部２１２では、リカバリ部２１１にて検出した受信レベルＡと予め設定された閾値Ｂとを比較する（ステップＳ１）。ステップＳ１において、受信レベルＡが閾値Ｂよりも大きければ送信出力を下げても通信可能と判断し、送信部１００から送信されてきたゲイン制御値Ｃを取得後（ステップＳ２）、送信部１００のシステム制御部１１１に対して、受信レベルＡと閾値Ｂとの比較による判断結果およびゲイン制御値Ｃを送る。システム制御部１１１では、受信部２００から受け取ったゲイン制御値Ｃよりも１ステップ小さくした値を用いて送信ゲイン制御部１０６に対して送信出力レベルが小さくなるようにゲイン制御を行った後に送信する（ステップＳ４）。

ステップＳ１において、受信レベルＡが閾値Ｂ以下であれば受信レベルは最適化されていると判断し、送信部１００から送信されてきたゲイン制御値Ｃを取得後（ステップＳ３）、送信部１００のシステム制御部１１１に対して、受信レベルＡと閾値Ｂとの比較による判断結果およびゲイン制御値Ｃを送る。システム制御部１１１では、受信部２００から受け取ったゲイン制御値Ｃをそのまま用いて、送信ゲイン制御部１０６に対してゲイン制御を行った後に送信する（ステップＳ５）。

また、ステップＳ１において、システム制御部２１２が受信信号を受信できなかった場合は、受信期間中は受信処理を行わず、システム制御部１１１に対して受信不能の旨のメッセージを送る。システム制御部１１１では、受信部２００から受け取ったゲイン制御値Ｃよりも１ステップ大きくした値または初期値を用いて送信ゲイン制御部１０６に対して送信出力レベルが大きくなるようにゲイン制御を行った後に送信する（ステップＳ６）。

ステップＳ４〜Ｓ６における送信処理が終了すると、ステップＳ７にてステップＳ１と同様の処理が行われ、以降、上記と同様の処理が繰り返し行われる。

以上のことから、受信部２００にて受信レベルを検出することによって伝送路の状態を判断し、伝送路の状態が良好である場合は送信電力をさらに下げて送信するため、常に伝送路の状態に応じた最小の送信電力で通信することが可能となり、消費電力を低減することができる。従って、本実施形態によるマルチキャリア送受信装置の消費電力が低減される。また、近傍の周波数に対してノイズなどを発生させることが少なくなるため、他の通信機器の誤作動を防止することができる。

なお、本実施形態２では、時分割の場合における送受信について説明したが、例えば、周波数分割の場合における送受信であっても、本実施形態によるシステム制御部の基本的な動作には影響しない。

また、本実施形態２では、１対１の通信を前提に動作処理について説明したが、１対ｎの複数に対する送受信であってもよく、ｎ通りのＡ、Ｂ、Ｃの値を保持して相手先によって適切な値を使用することにより、本実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、本実施形態２では、受信部２００の受信ゲイン制御部２０７に対する入力の振幅と閾値とを比較した制御動作について説明したが、受信部２００側の誤り率（ＢｉｔＥｒｒｏｒＲａｔｅ：ＢＥＲ）や雑音レベル（Ｃ／Ｎ）などの受信感度を閾値と比較しても本実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、送信時と受信時とで有効サブキャリア数が異なる場合は、受信時のサブキャリア数に対する送信時のサブキャリア数の比を算出し、例えば、算出した値の平方根の値に基づいてゲインを補正することによって、本実施形態と同様の効果を得ることができる。

以上のことから、本実施形態によるマルチキャリア送受信装置は、特に、微弱無線など送信電力に一定の制限を持った電波を使用した通信、または、本通信によって混信が引き起こされるような通信装置が近傍に存在する場合での送受信に好適である。例えば、フェージングノイズやパルス性の強いノイズが存在する環境下において送受信する場合にも好適である。

なお、本実施形態では、マルチキャリア送受信装置について説明したが、同じような機能を有するマルチキャリア送受信方法を用いても同様の効果を得ることができる。

本発明の実施形態によるマルチキャリア送受信装置の構成を示すブロック図である。一般的なマルチキャリア信号の周波数成分を示す図である。本発明の実施形態による通信フレーム構造の一例を示す図である。本発明の実施形態１によるキャリア選択の一例を示す図である。本発明の実施形態２によるマルチキャリア送受信装置における動作のフローチャートである。

符号の説明

１００送信部、１０１入力端子、１０２並列変換部、１０３１次変調部、１０４ＩＦＦＴ部、１０５直列変換部、１０６送信ゲイン制御部、１０７ＲＦ変調部、１０８送信アンテナ、１０９サブキャリア選択部、１１０変調波発生部、１１１システム制御部、２００受信部、２０１出力端子、２０２直列変換部、２０３１次復調部、２０４ＦＦＴ部、２０５並列変換部、２０６ＲＦ復調部、２０７受信ゲイン制御部、２０８受信アンテナ、２０９サブキャリア選択部、２１０復調波発生部、２１１リカバリ部、２１２システム制御部。

Claims

マルチキャリアを用いて無線通信を行う、送信部と受信部とを備えるマルチキャリア送受信装置であって、
前記送信部は、
少なくとも１つ以上のサブキャリアを選択するサブキャリア選択部と、
前記サブキャリアに割り当てられた送信データを変調する変調部と、
前記変調部から出力された前記送信データと、前記サブキャリアの位置および数の情報とを多重化する直列変換部と、
前記直列変換部にて多重化された送信信号の振幅利得を制御する第１のゲイン制御部と、
前記送信部全体の制御を行う第１のシステム制御部と、
を備え、
前記受信部は、
受信信号から受信データと前記サブキャリアの位置および数の情報とを分離および復号するとともに、前記受信信号の振幅利得が一定となるように制御するリカバリ部と、
前記サブキャリアの位置および数の情報に基づいて、前記受信データを復調する復調部と、
前記受信部全体の制御を行う第２のシステム制御部と、
を備え、
前記第１のシステム制御部は、予め設定された送信ペイロード率、伝送レート、データ変調方式、ダイバーシティ制御の有無、パイロット信号の有無の情報のうちの少なくとも１つ以上の情報に基づいて前記サブキャリアの数を決定し、かつ、送信電力が所定値以下となるように前記第１のゲイン制御部に対して振幅利得制御信号を出力し、
前記第１のゲイン制御部は、前記第１のシステム制御部から入力された前記振幅利得制御信号に基づいて、前記直列変換部にて多重化された前記送信信号の前記振幅利得を制御し、
前記サブキャリア選択部は、前記サブキャリアの数に従って予め設定された巡回パターンに基づいて前記サブキャリアの位置情報を出力することを特徴とする、マルチキャリア送受信装置。
前記受信部は、前記受信信号の振幅利得を制御する第２のゲイン制御部をさらに備え、
前記第２のシステム制御部は、前記第２のゲイン制御部に入力される前記受信信号の振幅が所定の閾値よりも大きい場合にその旨を前記第１のシステム制御部に知らせ、前記第１のシステム制御部は、前記第１のゲイン制御部に対して前記送信信号の振幅利得をさらに小さくするように振幅利得制御信号を出力することを特徴とする、請求項１に記載のマルチキャリア送受信装置。
マルチキャリアを用いて無線通信を行う、送信工程と受信工程とを備えるマルチキャリア送受信方法であって、
前記送信工程は、
少なくとも１つ以上のサブキャリアを選択するサブキャリア選択工程と、
前記サブキャリアに割り当てられた送信データを変調する変調工程と、
前記変調工程から出力された前記送信データと、前記サブキャリアの位置および数の情報とを多重化する直列変換工程と、
前記直列変換工程にて多重化された送信信号の振幅利得を制御する第１のゲイン制御工程と、
前記送信部全体の制御を行う第１のシステム制御工程と、
を備え、
前記受信工程は、
受信信号から受信データと前記サブキャリアの位置および数の情報とを分離および復号するとともに、前記受信信号の振幅利得が一定となるように制御するリカバリ工程と、
前記サブキャリアの位置および数の情報に基づいて、前記受信データを復調する復調工程と、
前記受信装置全体の制御を行う第２のシステム制御工程と、
を備え、
前記第１のシステム制御工程は、予め設定された伝送レート、データ変調方式、ダイバーシティ制御の有無、パイロット信号の有無の情報のうちの少なくとも１つ以上の情報に基づいて前記サブキャリアの数を決定し、かつ、送信電力が所定値以下となるように前記第１のゲイン制御工程に対して振幅利得制御信号を出力し、
前記第１のゲイン制御工程は、前記第１のシステム制御工程から入力された前記振幅利得制御信号に基づいて、前記直列変換工程にて多重化された前記送信信号の前記振幅利得を制御し、
前記サブキャリア選択工程は、前記サブキャリアの数に従って予め設定された巡回パターンに基づいて前記サブキャリアの位置情報を出力することを特徴とする、マルチキャリア送受信方法。
前記受信工程は、前記受信信号の振幅利得を制御する第２のゲイン制御工程をさらに備え、
前記第２のシステム制御工程は、前記第２のゲイン制御工程に入力される前記受信信号の振幅が所定の閾値よりも大きい場合にその旨を前記第１のシステム制御工程に知らせ、前記第１のシステム制御工程は、前記第１のゲイン制御工程に対して前記送信信号の振幅利得をさらに小さくするように振幅利得信号を出力することを特徴とする、請求項３に記載のマルチキャリア送受信方法。