JP2013026752A - 制御装置、制御方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 ＴＤＭＡとＯＦＤＭＡとを組み合わせて用いる場合に、送受信を切り替えるときに生じるデッドタイムへ対処すると、チャネル間干渉が生じることがあった。
【解決手段】 制御装置は、ＯＦＤＭ信号のサブキャリアと時間スロットとの複数の通信装置への割り当てを行う制御装置であって、サブキャリアと時間スロットについて、データを送信する通信装置および受信する通信装置の指定を含む第１の割り当てを生成し、第１の割り当てにおいて、同一のサブキャリアの連続する時間スロットにおいて、送信と受信とが切り替わる通信装置が存在する場合、当該サブキャリアを含む所定の周波数の範囲のサブキャリアまたは全てのサブキャリアにおける当該連続する時間スロットの間に、所定の時間長のガードタイムを挿入し、ガードタイムを挿入した後のサブキャリアと時間スロットとの第２の割り当てを複数の通信装置へ送信する。
【選択図】 図１１

Description

本発明はＴＤＭＡ及びＯＦＤＭＡを組み合わせて用いる通信における、チャネル間の干渉を抑制する制御装置、制御方法、及びプログラムに関する。

文字情報や映像、音楽等のマルチメディアデータを伝送する通信システムは、マルチメディアの高品質化、通信機器の増加に伴い、今後も更なる高速性が求められると予想される。高速伝送を行う上で用いられる変復調技術の１つにＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）がある。ＯＦＤＭは周波数軸上で直交する多数のサブキャリアを用いて多重化する方式である。この直交性により高い周波数利用効率を得る事ができ、また伝搬特性に優れた特性を持つことから、地上波デジタル放送、無線ＬＡＮ、電力線搬送通信などといった高速伝送が必要とされる通信システムに採用されている。

またＯＦＤＭを用いた多元接続方式としてＯＦＤＭＡ（直交周波数分割多元接続）がある。ＯＦＤＭＡとは、多数のノードがサブキャリアを共有し、ノード毎に伝送効率の良いサブキャリアを割り当てることで多元接続を実現する技術である。ＯＦＤＭＡはシステム全体で周波数利用効率を向上できる利点があり、高速無線通信規格の１つであるＷｉＭＡＸで採用されている。

ＯＦＤＭＡでは使用帯域内にある全サブキャリアを複数のグループ（以下、チャネル）に分割し、各ノードに割り当てる。このとき隣接するチャネル間でＯＦＤＭシンボルの直交性が崩れると、チャネル間干渉が発生し、互いの通信品質に影響を及ぼす。チャネル間干渉は、隣接するチャネル間にガードバンドを設けることで抑制することができる。しかし、ガードバンドを設けることで、信号中に情報を送信しない冗長な帯域を持つことになり、周波数利用効率は低下してしまう。またガードバンドの帯域幅を狭くすれば、チャネル間干渉を抑制するために、急峻なフィルタを送信側に設ける必要が生じる。

チャネル間干渉を抑制する従来技術として特許文献１及び特許文献２がある。特許文献１では、１つのＯＦＤＭシンボルの長さ（以下、ＯＦＤＭシンボル長）をノードに関わらず同一とし、且つＯＦＤＭシンボルの伝送の開始時間を同期させることでチャネル間干渉を抑制する通信方法について開示されている。また特許文献２では、異なる長さのガードインターバルが必要となるデータを同時に出力する場合、最長のガードインターバルにあわせることでＯＦＤＭシンボル長を均一にし、チャネル間干渉を抑制する通信方法について開示されている。

特開２００３−０２３４０９号公報 特開２００７−２２１２７７号公報

ＴＤＭＡ（時分割多元接続）とＯＦＤＭＡとを組み合わせて用いる通信システムでは、時間スロットの割当に応じて送信ノードの切り替えが生じる。この際、各ノードが共通なモジュールを用いて送受信動作を行う場合、受信動作の直後に送信動作を行うことができず、データの送信と受信とを切り換えるために必要な時間（以下、デッドタイム）が生じる。例えば、各ノードにおいて、送信におけるＩＦＦＴ部と、受信におけるＦＦＴ部とを共通とする場合に、このようなことが起こる。このため、デッドタイムが生じるような時間スロットの割当がなされた場合は、そのデッドタイムに対応するため、ガードタイムを挿入する必要がある。しかしながら、あるチャネルでデッドタイムへの対応のためにガードタイムを挿入すると、隣接するチャネル間のＯＦＤＭシンボルの直交性が崩れることがあるという課題があった。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、デッドタイムへ対処しながら、チャネル間干渉を抑制することができる制御装置及び制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明による通信装置は、ＯＦＤＭ信号のサブキャリアと時間スロットとの複数の通信装置への割り当てを行う制御装置であって、前記サブキャリアと時間スロットについて、データを送信する通信装置および受信する通信装置の指定を含む第１の割り当てを生成する生成手段と、前記第１の割り当てにおいて、同一のサブキャリアの連続する時間スロットにおいて、送信と受信とが切り替わる前記通信装置が存在する場合、当該サブキャリアを含む所定の周波数の範囲のサブキャリアまたは全てのサブキャリアにおける当該連続する時間スロットの間に、所定の時間長のガードタイムを挿入する挿入手段と、ガードタイムを挿入した後のサブキャリアと時間スロットとの第２の割り当てを前記複数の通信装置へ送信する送信手段とを有する。

本発明によれば、ＴＤＭＡとＯＦＤＭＡとを組み合わせて用いる場合に、送受信を切り替えるときに生じるデッドタイムへ対処しながら、同時にチャネル間干渉を抑制する技術を提供することができる。

通信システムの構成例を表す図。 コントローラノードの機能構成例を示すブロック図。 ＯＦＤＭ変調部の機能構成例を示すブロック図。 コントローラノードのＯＦＤＭ復調部の機能構成例を示すブロック図。 一次ＭＡＰデータの一例。 ＭＡＰデータ生成部が行う処理を説明するフローチャート。 ＭＡＰデータ生成部の処理を説明するためのテーブル図。 ＭＡＰデータの一例。 ネットワークカメラノードのブロック図。 ネットワークカメラノードのＯＦＤＭ復調部の機能構成例を示すブロック図。 フレーム構成例。 ＯＦＤＭＡのチャネル構成を説明する図。 チャネル間干渉が生じるフレーム構成の例を示す図。 チャネル間干渉について説明する図。 本発明の課題を説明するフレーム構成図。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。

＜＜実施形態１＞＞
図１は本実施形態に係る通信システムを示す概略図である。この通信システムは、ネットワークカメラを制御するコントローラノード４（以下、「コントローラ」とする）と、ノード１からノード３の３台のネットワークカメラノードから構成されており、全ノードは通信路５を介して物理的にバスで接続されている。コントローラ４はノード１〜ノード３に対して、通信制御や動作制御などの制御を行う制御装置である。ノード１〜ノード３はコントローラ４の制御に従い、自身が撮影した映像データを随時、コントローラ４に送信する通信装置である。なお、本実施形態においては、１つの制御装置と３つの通信装置とを含むがこれに限られず、１つの制御装置と１つ以上の通信装置が存在する通信システムであってもよい。また、複数の通信装置を含む通信システムで、当該複数の通信装置のうち１つが制御装置としての役割を果たしてもよい。

本実施形態における通信システムでは使用する周波数帯域を４つに分割し、それぞれの分割された周波数帯域をチャネル０からチャネル３と呼ぶ。そして、それぞれのチャネルは下記の目的で使用されるものとする。

チャネル０：映像データ以外のデータ伝送用チャネル
チャネル１：ノード１が撮影した映像データ伝送用チャネル
チャネル２：ノード２が撮影した映像データ伝送用チャネル
チャネル３：ノード３が撮影した映像データ、及び映像データ以外のデータ伝送用チャネル
上記のように、チャネル１及びチャネル２は、各ノードからコントローラ４へのデータ送信専用の周波数帯域であり、チャネル０及びチャネル３は、各ノードとコントローラ４の間で互いに通信を行う周波数帯域である。このため、チャネル０及びチャネル３では、コントローラ４へのデータの送信をするアップストリームと、コントローラからデータの送信をするダウンストリームが混在することとなり、デッドタイムが発生する。なお、ここでの説明では、チャネル０とチャネル３とでデッドタイムの時間長が異なるものとし、挿入すべきガードタイムの時間長も異なるものとする。ここでは、チャネル０で挿入すべきガードタイムの時間長をα、チャネル３で挿入すべきガードタイムの時間長をβとする。α及びβは、それぞれチャネル０及びチャネル３における、受信動作から送信動作への切り換え、又は送信動作から受信動作への切り換えに必要となるデッドタイム以上の十分な時間である。なお、α＞βとする。なお、チャネル０〜チャネル３に含まれるサブキャリアは、図１２に示すように、各チャネル間も含めて等周波数間隔に配置されているものとする。

以下、上記の通信システムを前提として本実施形態を説明する。ただし本実施形態はこの通信システムに限定されず、ＴＤＭＡとＯＦＤＭＡとを組み合わせて用いる全ての通信システムに適用できる。

（コントローラノードの構成）
図２は図１のコントローラ４の機能構成の一例を示すブロック図である。以下、各ブロックについて説明する。ＯＦＤＭ変調部６−１は、入力されるデータ列に対しＯＦＤＭ変調を施し、チャネル０でデータを搬送するように周波数変換を施してドライバ７へ出力する。同様に、ＯＦＤＭ変調部６−２は、入力されるデータ列をチャネル３の周波数を有するＯＦＤＭ信号を生成してドライバ７へ出力する。以下では、ＯＦＤＭ変調部６−１とＯＦＤＭ変調部６−２とを特に必要のある場合を除き、単に「ＯＦＤＭ変調部６」と呼ぶ。ドライバ７は、入力されたＯＦＤＭ信号を通信路５へ出力する。

図３にＯＦＤＭ変調部６の構成例を示す。ＯＦＤＭ変調部６は、例えば、符号化部３０１、シンボルマップ部３０２、直列並列変換部３０３、ＩＦＦＴ部３０４、ＧＩ付加部３０５、波形整形部３０６、ＤＡ変換部３０７、周波数変換部３０８を含む。なお、ここでＩＦＦＴは逆フーリエ変換、ＧＩはガードインターバル（またはサイクリック・プレフィックス）を表し、ＤＡ変換とはデジタル信号をアナログ信号へ変換することを指す。

符号化部３０１は入力されるデータ列に対し、誤り訂正符号化処理やインタリーブ処理等を施し、シンボルマップ部３０２へ出力する。シンボルマップ部３０２は入力されるデータ列にデジタル変調を施し、例えば同相成分と直交成分とからなる平面上のシンボルへ入力データをマップする。マップされたデータは直列並列変換部３０３において直列データから並列データへ変換され、ＩＦＦＴ部３０４へ出力される。ＩＦＦＴ部３０４は入力された並列データに対してＩＦＦＴ処理を施し、ＩＦＦＴ処理後の時間領域のデータをＧＩ付加部３０５へ出力する。ＧＩ付加部３０５は入力されたデータにガードインターバルを付加して波形整形部３０６へ出力する。波形整形部３０６は、入力されたデータに対してフィルタ処理等を施して波形を整形しＤＡ変換部３０７へ出力する。ＤＡ変換部３０７は入力されたデータをデジタル信号からアナログ信号へ変換し周波数変換部３０８へ出力する。ＯＦＤＭ変調部６−１においては、周波数変換部３０８は、チャネル０用クロック１７からのクロック信号１００を用いて、入力されたアナログ信号に直交変調処理を施す。ＯＦＤＭ変調部６−２においては、用いるクロック信号はチャネル３用クロック２０からのクロック信号１０３となる。この処理により入力されたアナログ信号はベースバンド信号からチャネル０またはチャネル３の周波数帯域の信号へ変換される。そして周波数変換部３０８は、生成したＯＦＤＭ信号をドライバ７へ出力する。

レシーバ８は、他ノードからの信号を受信し、チャネル０用フィルタ９、チャネル１用フィルタ１０、チャネル２用フィルタ１１、チャネル３用フィルタ１２に出力する。チャネル０用フィルタ９は入力された信号に対し、チャネル０の周波数帯域外の信号を遮断し、チャネル０の周波数帯域内の信号成分をＯＦＤＭ復調部１３へ出力する。同様に、チャネル１用フィルタ１０、チャネル２用フィルタ１１、及びチャネル３用フィルタ１２は、信号から、それぞれに対応するチャネルの周波数帯域の成分を抽出してＯＦＤＭ復調部１４〜１６へ出力する。ＯＦＤＭ復調部１３〜１６は入力されるＯＦＤＭ信号に対して、それぞれに対応した周波数変換とＯＦＤＭ復調を施してデータ列を復元してデータ処理部２５へ出力する。

図４はＯＦＤＭ復調部１３〜１６の構成例である。ＯＦＤＭ復調部１３〜１６は、例えば、周波数変換部４０１、ＡＤ変換部４０２、波形整形部４０３、ＧＩ除去部４０４、ＦＦＴ部４０５、並列直列変換部４０６、デマップ部４０７、復号化部４０８を含む。以下、各ブロックについて説明する。

周波数変換部４０１は、入力されたＯＦＤＭ信号の中心周波数を変換し、変換後の信号をＡＤ変換部４０２へ出力する。ここでＯＦＤＭ復調部１３の周波数変換部４０１は、チャネル０用クロック１７からのクロック信号１００を用いて周波数変換を実行する。同様に、ＯＦＤＭ復調部１４の周波数変換部４０１はチャネル１用クロック１８からのクロック信号１０１を用いて周波数変換を実行する。また、ＯＦＤＭ復調部１５の周波数変換部４０１はチャネル２用クロック１９からのクロック信号１０２を用いて周波数変換を実行する。ＯＦＤＭ復調部１６の周波数変換部４０１は、チャネル３用クロック２０からのクロック信号１０３を用いて周波数変換を実行する。この処理によりＯＦＤＭ復調部１３〜１６のそれぞれの周波数変換部４０１は、チャネル０〜チャネル３で搬送されるＯＦＤＭ信号をそれぞれベースバンド信号に変換する。

ＡＤ変換部４０２は入力されたベースバンド信号をアナログ信号からデジタル信号へ変換し波形整形部４０３へ出力する。波形整形部４０３は、入力された信号に対し、ダウンサンプリング処理やフィルタ処理を施して波形を整形し、波形整形後の信号をＧＩ除去部４０４へ出力する。ＧＩ除去部４０４は、後述する送受信制御部２７からの有効シンボル抽出指示を含む制御信号を受信し、データ列から有効シンボルを抽出してＦＦＴ部４０５へ出力する。なお、ＧＩ除去部４０４は、有効シンボル抽出指示に基づいて後述するガードタイムをも除去する。ＦＦＴ部４０５は、入力された有効シンボルに対してＦＦＴ処理を施し、並列直列変換部４０６へ出力する。並列直列変換部４０６は、入力された信号を並列から直列に変換し、デマップ部４０７へ出力する。デマップ部４０７は、入力されたデータ列に対してデジタル復調を施し、例えば信号の同相成分と直交成分とからデータ列を抽出し、復号化部４０８に出力する。復号化部４０８は入力されたデータ列に対し、誤り復号化処理やデインタリーブ処理を施し、データ処理部２５へ出力する。

図２に戻り、一次ＭＡＰデータ生成部２１は、例えばノード１〜ノード３からの帯域要求に応じて一次ＭＡＰデータを生成し、ＭＡＰデータ生成部２２へ出力する。一次ＭＡＰデータとは、フレーム構成（時間スロット構成）の第１の割り当てを特定するテーブルであり、データを送信または受信するノード、送信タイミング、及び使用するチャネルが指定される。ただし、一次ＭＡＰデータに含まれるテーブルは、デッドタイムの発生についてはまだ考慮されておらず、理想的に送受信ができる場合の理想的なフレーム構成が指定された仮のテーブルである。

図５に一次ＭＡＰデータの例を示す。一次ＭＡＰデータでは、チャネル毎に、送信を行うカウント値、送信を行うノード、受信を行うノード、データ種別が特定される。カウント値は、後述するカウンタ２６が出力するカウント値に対応する。一次ＭＡＰデータでは、例えば『チャネル０において、カウント値０の時にコントローラ４が全ノード（ノード１〜３）へ同期データを送信する』という動作が指定されている。このテーブルに使用されるＮは、ＧＩを含むＯＦＤＭシンボル長（単位はカウント数）を示す。またＭは１フレーム、１チャネルに含むことができるＯＦＤＭシンボルの最大個数を示す。すなわちＭ×Ｎカウントが１フレームの長さとなる。なお図５のテーブルの例では、カウント値０〜Ｍ×Ｎ−１の間、チャネル１とチャネル２の映像データは途切れることなく連続的に伝送されているものとする。また、チャネル３では、カウント値３Ｎ〜Ｍ×Ｎ−１の間で、映像データが連続的に伝送されているものとする。

ＭＡＰデータ生成部２２は一次ＭＡＰデータ生成部２１から入力される一次ＭＡＰデータから、連続した時間スロットにおいて、送信と受信とが切り替わるノードが存在する箇所を検出する。そして一次ＭＡＰデータにガードタイム情報を付加した後のフレーム構成の第２の割り当てを特定するテーブル（以下、ＭＡＰデータ）を作成する。ＭＡＰデータの作成の動作についての詳細は後述する。ＭＡＰデータ生成部２２は、後述する送受信制御部２７からの出力指示１０８に応じて、生成したＭＡＰデータをＯＦＤＭ変調部６や送受信制御部２７へ出力する。

コントロールデータ生成部２３は、ノード１〜ノード３を制御するためのデータ（以下、コントロールデータ）を生成する。コントロールデータとは例えば、ノード１〜ノード３の撮像装置のズームやパン、チルト動作を指示する命令である。なおコントロールデータ生成部２３は、後述する送受信制御部２７からの出力指示１０９に応じて生成したコントロールデータをＯＦＤＭ変調部６へ出力する。同期データ生成部２４は、コントローラ４とノード１〜ノード３との間で同期を取るために規定されたデータ列である同期データを生成する。なお同期データ生成部２４は、後述する送受信制御部２７からの出力指示１１０に応じて、生成した同期データをＯＦＤＭ変調部６へ出力する。データ処理部２５は、入力されたデータ列の処理を行う。例えば映像データのデコード処理や、帯域要求の判断、ＡＣＫ判定を行う。カウンタ２６は、内部クロック（不図示）をカウントし、そのカウント値を送受信制御部２７へ出力する。またフレームの先頭でカウント値をリセットする。

送受信制御部２７は、ＭＡＰデータ生成部２２から入力されるＭＡＰデータを解析し、ＭＡＰデータに記述されたフレーム構成に基づいて、カウンタからのカウント値を基準にして各ブロックの動作制御を行う。具体的には、ＭＡＰデータ生成部２２、コントロールデータ生成部２３、同期データ生成部２４への出力指示１０８〜１１０や、ＯＦＤＭ復調部１３〜１６のＧＩ除去部４０４へ有効シンボル抽出指示１０４〜１０７を出力する。なお、送受信制御部２７は、ＭＡＰデータで挿入されるガードタイムをＧＩ除去部４０４において除去するように有効シンボル抽出指示１０４〜１０７を構成してもよい。

以上のようにコントローラ４はＭＡＰデータの生成を行い、ＭＡＰデータに記述されたフレーム構成で送受信がされるようにする。またコントローラ４は、生成したＭＡＰデータをノード１〜ノード３へ送信する。

（ネットワークカメラノードの構成）
続いて、ノード１の構成について説明する。図９は、ノード１の機能構成の一例を示すブロック図である。なお、コントローラ４と動作が同一のブロックについては、図２と同様の番号を使用し、説明を省略する。

ＯＦＤＭ変調部６−１及び４０は、入力されるデータ列に対しＯＦＤＭ変調と、それぞれチャネル０及びチャネル１でデータを送信するように周波数変換を施してドライバ７へ出力する。ＯＦＤＭ変調部６−１及び４０の構成は、コントローラ４のＯＦＤＭ変調部６と同様である。ただし、ＯＦＤＭ変調部４０の周波数変換部３０８は、チャネル１用クロック１８からのクロック信号１０１を用いて周波数変換処理を実行する。この処理により、入力されたデータ列からチャネル１の周波数帯域のＯＦＤＭ信号が出力される。ドライバ７、レシーバ８、チャネル０用フィルタ９およびチャネル３用フィルタ１２はコントローラ４と同一であるため、説明については省略する。

ＯＦＤＭ復調部４１は、入力されたＯＦＤＭシンボルに対して周波数変換及びＯＦＤＭ復調を施し、デマルチプレクサ４２へ出力する。なお、図９のネットワークカメラノードは、チャネル０用のＯＦＤＭ復調部４１−１とチャネル３用のＯＦＤＭ復調部４１−２を有するが、これらを総称してＯＦＤＭ復調部４１という。図１０は、ＯＦＤＭ復調部４１の構成ブロック図である。ＯＦＤＭ復調部４１は、図４の構成に加えて、ＡＤ変換部４０２からの出力を入力とする同期部４０９を備える。同期部４０９は、コントローラ４から１フレーム毎に送信される同期データを検出してフレーム同期を確立する。

デマルチプレクサ４２は、入力されたデータ列に対してデータ種別を判定し、ＭＡＰデータは送受信制御部２７へ、ＭＡＰデータ以外はデータ処理部４５へ出力する。映像データ生成部４３は、撮影した映像のエンコード処理等を施して映像データを生成する。なお映像データ生成部４３は、後述する送受信制御部４６からの出力指示１１２に応じて、生成した映像データをＯＦＤＭ変調部４０へ出力する。

ノードデータ生成部４４は、例えばコントローラ４に対する確認応答信号（ＡＣＫ信号）や、自身に関する情報（撮像装置の回転角や位置に関する情報や故障判断等）、帯域要求等のデータ（以下、ノードデータ）を生成する。なおノードデータ生成部４４は、後述する送受信制御部４６からの出力指示１１３に応じて、生成したノードデータをＯＦＤＭ変調部４０へ出力する。データ処理部４５は、コントローラ４から受信したデータ列に応じた処理を行う。例えば命令解析や、受信エラー判定を行う。

カウンタ２６は、内部クロック（不図示）をカウントし、そのカウント値を送受信制御部４６へ出力する。またフレームの先頭でカウント値をリセットする。ここで内部クロックは、コントローラ４の内部クロックと同期しているか、周波数誤差は十分小さいものとする。またカウント値のリセットは、例えば同期部４０９のフレーム同期の検出に応じて行う。

送受信制御部４６は、デマルチプレクサ４２から入力されるＭＡＰデータを解析し、そのＭＡＰデータに記述されているフレーム構成にしたがって、カウンタ２６からのカウント値を基準にして、各ブロックの動作を制御する。具体的にはノードデータ生成部４４、映像データ生成部４３への出力指示１１２、１１３や、ＯＦＤＭ復調部４１のＧＩ除去部４０４へのタイミング指示１１１を出力する。

以上のように、ノード１はコントローラ４からＭＡＰデータを受信し、そのＭＡＰデータに記述されたフレーム構成にしたがって送受信動作を行う。ノード２及びノード３の構成は上記したノード１の構成と同様である。差異は周波数変換に使用するクロック周波数のみである。ノード２の場合、図９のチャネル１用クロック１８はチャネル２用クロック１９に、ノード３の場合、図９のチャネル１用クロック１８はチャネル３用クロック２０に置き換わる。これによりノード２の映像データはチャネル２を、ノード３の映像データはチャネル３を用いてコントローラに送信される。

（ＭＡＰデータ生成処理）
図６のフローチャートを用いて、コントローラ４のＭＡＰデータ生成部２２におけるＭＡＰデータの生成処理の詳細について説明する。なお、図６のフローチャートにおいて、Ｔとはガードタイムを挿入すべき箇所を検出するための変数である。まず、ＭＡＰデータ生成部２２が内部に保持する更新テーブルに一次ＭＡＰデータをコピーする（Ｓ１）。そして、更新テーブルの中から一番小さなカウント値を検索し、その値をＴに代入する（Ｓ２）。続いて、Ｔが送信に使える最大のカウント値、すなわち（Ｍ−１）×Ｎ以下であるか否かを判定する（Ｓ３）。なお、フレームの末尾のシンボルがフレームの最大長を超えないという観点から、フレームの最大長がＺである場合は、送信に使えるカウント値の最大値はＺ−Ｎ＋１となる。Ｔが（Ｍ−１）×Ｎ以下である場合（Ｓ３でＹｅｓ）はＳ４に処理を進め、（Ｍ−１）×Ｎを超えている場合（Ｓ３でＮｏ）は処理を終了する。

Ｓ４では、更新テーブル内のカウント値Ｔの前後の時間スロットにおいて、送信と受信とが切り替わるノードが存在するチャネルがあるか否か、すなわち、カウント値Ｔにおいてデッドタイムの発生が予定されるか否かを判定する。Ｓ４の判定は、カウント値Ｔにおいてガードタイムの挿入が必要であるか否かの判定でもある。そして、デッドタイムの発生が予定される場合はＳ５へ、予定されなければＳ７へ処理を進める。Ｓ５では、送信カウント値Ｔにおいて、挿入すべきガードタイムの所定の時間長を算出する。具体的には、例えば、デッドタイムの発生が予定されるチャネルにおいて挿入すべきガードタイムを抽出し、その最大値を挿入すべきガードタイムの時間長とする。続いて、カウント値Ｔにおいて、算出した時間長のガードタイムを更新テーブル内における全チャネルに挿入したテーブルを作成し、そのテーブルを更新テーブルに上書きする（Ｓ６）。なお、ここでは、更新テーブル内の全チャネルにガードタイムを挿入するが、所定の範囲のチャネルにのみガードタイムを挿入してもよい。例えばチャネル０でデッドタイムが発生する場合で、チャネル２では信号を送信していない場合などでは、チャネル０とチャネル１にはガードタイムを挿入し、チャネル３にはガードタイムを挿入しないでもよい。特に、チャネル０及びチャネル１と、チャネル３の同期がずれてもチャネル間干渉は無視できる程度に小さい場合に有効である。ただし、その後チャネル２で信号伝送が始まる場合は、全チャネルの同期を合わせる必要があり、その際にチャネル３にガードタイムを挿入する必要がある。Ｓ６の処理が終わると、処理をＳ７へ進める。

Ｓ７では、更新テーブル内でＴより大きいカウント値が存在するか否かを判定する。そのようなカウント値が存在する場合はＳ８へ処理を進め、存在しない場合は処理を終了する。Ｓ８では、Ｔの次に小さいカウント値を新たなＴとして、Ｓ３へ処理を戻す。

図６のフローチャートに示した処理を、図５の一次ＭＡＰデータに適用した場合を例として、具体的に説明する。ここで図５の一次ＭＡＰデータでは、カウント値３Ｎ（図中のＡ）でチャネル０とチャネル３において、また、カウント値４Ｎと６Ｎ（図中のＢとＣ）でチャネル０において、それぞれデッドタイムが発生すると考えられる。

ＭＡＰデータ生成部２２は、図５に示す一次ＭＡＰデータを受信すると、まず当該一次ＭＡＰデータを更新テーブルにコピーする（Ｓ１）。そして、ＭＡＰデータ生成部２２は、更新テーブル中で一番小さなカウント値を検索し、最小のカウント値「０」をＴに代入する（Ｓ２）。ここで、Ｔは０であり（Ｍ−１）×Ｎ以下であるため（Ｓ３でＹｅｓ）、Ｓ４へ処理を進める。ここで、カウント値「０」においてはその前に信号の送受信をしたノードが存在しないため、受信動作の直後に送信動作に切り替わるノードも存在しない（Ｓ４でＮｏ）。このため、処理をＳ７へ進め、カウント値「０」より大きいカウント値が更新テーブル中に存在するか否かを判定する。カウント値「０」より大きいカウント値が更新テーブル内に存在するため、Ｔより大きいカウント値の中で最小の値である「Ｎ」をＴに代入し（Ｓ８）、処理をＳ３へ戻す。Ｔ＝Ｎ、２Ｎの時は、上記と同様の処理が繰り返される。

カウント値３Ｎでは、チャネル０とチャネル３で受信から送信に切り替わるノードが存在するため、ＭＡＰデータ生成部２２は、デッドタイムの発生が予定されることを検知する（Ｓ４でＹｅｓ）。このため、デッドタイムが発生すると考えられるチャネル０及びチャネル３について、それぞれで必要となるガードタイムを抽出し、その最大値を挿入するガードタイムの長さとする（Ｓ５）。本実施形態では、上述の通り、チャネル０およびチャネル３のガードタイム長はそれぞれαとβであり、α＞βである。このため、必要となるガードタイムの時間長はαとなる。このため、テーブルに含まれる全チャネルにおいて、カウント値３Ｎに時間長αのガードタイムを挿入したテーブルを作成し、更新テーブルに上書きする（Ｓ６）。この時点における更新テーブルを図７に示す。続いて、Ｓ７に移り、カウント値３Ｎより大きいカウント値が存在するため（Ｓ７でＹｅｓ）、次に小さいカウント値として、３Ｎ＋αをＴに代入して（Ｓ８）、処理をＳ３へ戻す。

Ｔが３Ｎ＋αのときは、カウント値３Ｎ＋αでは全チャネルにおいてその直前にガードタイムが挿入されており、デッドタイムは発生しない（Ｓ４でＮｏ）。このため、ガードタイムの挿入処理は行わず、次のカウント値４Ｎ＋αをＴに代入して処理をＳ４へ戻す。

Ｔが４Ｎ＋αのときは、カウント値４Ｎ＋αでチャネル０においてコントローラ４が受信から送信へ切り替わるためデッドタイムの発生が予定される（Ｓ４でＹｅｓ）。このとき、デッドタイムが発生するのはチャネル０のみであるため、必要なガードタイムの時間長はαとなる（Ｓ５）。このため、全チャネルにおいて、ガードタイムαを挿入したテーブルを作成し、更新テーブルに上書きする（Ｓ６）。同様に、Ｔが５Ｎ＋２αのときも、時間長αのガードタイムが全チャネルに挿入されたテーブルを作成し、更新テーブルに上書きする。以上の処理をＴが（Ｍ−１）×Ｎを超えるまで（Ｓ３でＮｏとなるまで）繰り返される。

全ての処理が終了した後の更新テーブルを図８に示す。図８の中で、Ｇは挿入されたガードタイムの時間長の総和である。Ｘは、（Ｍ−１）×Ｎより大きく、Ｍ×Ｎ以下の値である。またＤはガードタイムの挿入により、１フレーム区間外となるテーブルの範囲を表す。このＤにより表される範囲を削除したテーブルがＭＡＰデータとなる。ＭＡＰデータ生成部２２は、Ｄの情報を一次ＭＡＰデータ生成部２１にフィードバックし、一次ＭＡＰデータ生成部２１はこの情報を用いて次回の一次ＭＡＰデータを生成してもよい。

ここで、図１３、図１４及び図１５を用いてチャネル間干渉について説明する。図１３はチャネル間干渉が生じるフレーム構成例である。図１３（Ａ）の例では、チャネル０とチャネル１のＯＦＤＭシンボルの伝送開始時刻がずれている。この場合に、例えばチャネル１で伝送された信号を受信するノードが、ＯＦＤＭシンボルを復調するために期間ｔ０からｔ１の時間信号を取り出してＦＦＴ処理を実行する。すると、当該時間区間（以下「ＦＦＴ窓」という）において、チャネル０では、２つのＯＦＤＭシンボルの境界が含まれるため周波数領域における直交性が崩れる。そして、その結果、チャネル１へのチャネル間干渉が出現する。また、チャネル１とチャネル０におけるＯＦＤＭシンボル長が異なる図１３（Ｂ）の場合も、図１３（Ａ）と同様に、ＦＦＴ窓（ｔ０からｔ１）においてチャネル０でシンボルの境界が含まれることとなるため、チャネル間干渉が生じる。

図１４（Ａ）は、チャネル間干渉が発生する場合の信号スペクトルを示したものである。図のように、チャネル０では、シンボル間の境界を含むＦＦＴ窓でＦＦＴ処理を実行したため、直交性が崩れ、さらにシンボルの不連続性によりサイドローブが発生する。このため、チャネル０のサイドローブがチャネル１のメインローブと干渉し、チャネル１の通信品質を劣化させる。これに対し、図１４（Ｂ）に示すように、隣接するチャネル間にガードバンドを設けることによりチャネル間干渉を抑制することができるが、ガードバンドという冗長な帯域を持つこととなり周波数利用効率が劣化する。

図１５（Ａ）に図示するように、シンボル長を各チャネルで等しくし、時間同期を確保したフレーム構成にすることで、ガードバンドを設けることなくチャネル間干渉を抑制することができる。しかし送受信切換時のデッドタイムへの対応のためにデッドタイムが発生するチャネルにおいて任意のガードタイム（ＧＴ）を挿入すると、図１５（Ｂ）に示すようにＯＦＤＭシンボル間の直交性が崩れ、チャネル間干渉が生じる。

これに対し、本実施形態では、ＭＡＰデータ生成部２２が、入力された一次ＭＡＰデータに基づいて、デッドタイムとチャネル間干渉を考慮してガードタイムを挿入したＭＡＰデータを生成する。これにより、デッドタイムへの対応のためのガードタイムを確保しながら、チャネル間の直交性が崩れることを防ぎ、チャネル間干渉の発生を抑制することができる。

（フレーム構成）
本実施形態におけるＭＡＰデータ生成処理を実行した場合の、送信信号のフレーム構成を図１１に示す。図１１は図８のＭＡＰデータを用いたフレーム構成である。図１１のフレームでは、チャネル０又はチャネル３で送信と受信の切り替えを行うノードが存在するカウント値、すなわちデッドタイムが予定されるカウント値において、全チャネルに同じ時間長のガードタイムを挿入している。なお、この場合、チャネル３でデッドタイムが予定されるカウント値３Ｎでは、チャネル０でもデッドタイムが予定されるため、結果として挿入されるガードタイムは全て長さαとなっている。なお、チャネル３でのみデッドタイムが予定される場合や、チャネル０とチャネル３で同時にデッドタイムが予定される場合でもβ＞αである場合は、長さβのガードタイムが全チャネルに挿入される。

以上のようなフレーム構成により、少なくとも１つのチャネルでデッドタイムが予定される場合に、全チャネルにおいて同一の時間長のガードタイムを挿入することで、デッドタイムに対応しながらチャネル間干渉を抑制することができる。その結果、隣接チャネルへの干渉を抑制するための高性能なフィルタを送信側に設ける必要がなくなるため、回路規模を削減することができる。また、チャネル間干渉を抑制するための冗長な帯域を設ける必要がないため、周波数利用効率を向上させることが可能となる。また干渉チャネルが存在しない期間は、ガードタイムを挿入しないため、使用するチャネルの周波数利用効率を向上させることができる。

なお、本実施形態では説明の便宜上、チャネル０とチャネル３にのみデッドタイムが生じることとしたがこれに限られず、どのチャネルにデッドタイムが発生しても、同様の処理を実行することができる。また、本実施形態は、ＭＡＰデータ生成部２２をコントローラ４に設けたが、他のノードに設けてもよい。さらに、本実施形態ではチャネル０からチャネル３の４つのチャネルに分割する場合について説明したが、サブキャリア単位でチャネルを割り当ててもよい。

＜＜その他の実施形態＞＞
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

Claims (6)

1. ＯＦＤＭ信号のサブキャリアと時間スロットとの複数の通信装置への割り当てを行う制御装置であって、
   前記サブキャリアと時間スロットについて、データを送信する通信装置および受信する通信装置の指定を含む第１の割り当てを生成する生成手段と、
   前記第１の割り当てにおいて、同一のサブキャリアの連続する時間スロットにおいて、送信と受信とが切り替わる前記通信装置が存在する場合、当該サブキャリアを含む所定の周波数の範囲のサブキャリアまたは全てのサブキャリアにおける当該連続する時間スロットの間に、所定の時間長のガードタイムを挿入する挿入手段と、
   ガードタイムを挿入した後のサブキャリアと時間スロットとの第２の割り当てを前記複数の通信装置へ送信する送信手段と、
   を有することを特徴とする制御装置。
2. 前記ガードタイムを挿入する連続する時間スロットにおいて送信と受信とが切り替わる通信装置が存在する１つ以上のサブキャリアにそれぞれ対応する挿入すべきガードタイムの時間長を抽出する抽出手段をさらに有し、
   前記挿入手段は、前記抽出手段で抽出した、１つ以上のサブキャリアに対応する挿入すべきガードタイムの時間長の最大値を、前記所定の時間長とすることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記挿入手段は、前記第１の割り当てにおいて、同一のサブキャリアの連続する時間スロットにおいて、送信と受信とが切り替わる前記通信装置が存在しない場合、当該連続する時間スロットの間にはガードタイムを挿入しないことを特徴とする請求項１又は２に記載の制御装置。
4. 前記制御装置は、前記複数の通信装置のいずれか１つに含まれることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の制御装置。
5. ＯＦＤＭ信号のサブキャリアと時間スロットとの複数の通信装置への割り当てを行う制御装置の制御方法であって、
   前記サブキャリアと時間スロットについて、データを送信する通信装置および受信する通信装置の指定を含む第１の割り当てを生成する生成工程と、
   前記第１の割り当てにおいて、同一のサブキャリアの連続する時間スロットにおいて、送信と受信とが切り替わる前記通信装置が存在する場合、当該サブキャリアを含む所定の周波数の範囲のサブキャリアまたは全てのサブキャリアにおける当該連続する時間スロットの間に、所定の時間長のガードタイムを挿入する挿入工程と、
   ガードタイムを挿入した後のサブキャリアと時間スロットとの第２の割り当てを前記複数の通信装置へ送信する送信工程と、
   を有することを特徴とする制御方法。
6. コンピュータを請求項１から４のいずれか１項に記載の制御装置が備える各手段として機能させるためのプログラム。

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