JP3962001B2

JP3962001B2 - マルチキャリア通信装置

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Publication number: JP3962001B2
Application number: JP2003338572A
Authority: JP
Inventors: 亜秀青木; 一郎瀬戸
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-09-29
Filing date: 2003-09-29
Publication date: 2007-08-22
Anticipated expiration: 2023-09-29
Also published as: JP2005109743A

Description

本発明は、無線通信装置に関し、特にマルチキャリアを使用したマルチキャリア通信装置に関する。

マルチキャリアを使用した無線通信システムの一つとしてＩＥＥＥの規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ａでは、データを送信するデータサブキャリアと、受信装置が同期を取ったり同期を保持したりするためのパイロットサブキャリアを使用している（例えば、非特許文献１参照）。

送信装置から送信された信号は伝送路を経由して受信装置に到達するため、受信装置では時間及び場所により異なった伝送路歪みを受けることになる。ある受信地点では受信レベルが特に低い周波数帯域（ノッチと呼ぶ）が数箇所存在しており、ノッチ付近のサブキャリアでは信号尤度が低くなり誤りが生じやすい。しかし、ノッチ付近にパイロットサブキャリアではなくデータサブキャリアが配置されている場合は、周波数インタリーブや誤り訂正符号等を使用することでエラーフリーの受信が可能であるので問題はない。
IEEE802.11a,"High speed Physical Layer (PHY) in the 5GHz band,"1999

しかしながら、ノッチ付近にパイロットサブキャリアが配置されている場合は、ノッチに対応するパイロットサブキャリアの値は信頼度が大幅に下がってしまう。その結果、無線パケットの先頭部で時間同期及び周波数同期が取れたとしても、受信装置は同期を保持することが困難になってしまい、受信性能が大幅に劣化してしまい受信が不可能な不感地帯を生じさせる原因にもなる。
このように従来の技術ではパイロットサブキャリアが配置される周波数が固定であり、受信装置の周波数特性によっては受信が不可能になってしまう場合がある。
本発明は、受信装置の周波数特性に依存せず、最適な受信を可能にするマルチキャリア通信装置を提供することを目的とする。

本発明のマルチキャリア通信装置は、受信信号として信号を受信する受信手段と、前記受信信号の受信品質を周波数に対して測定する測定手段と、前記受信品質に基づいて、パイロット信号の周波数を決定する決定手段と、前記パイロット信号を含む信号を送信信号として送信する送信手段を具備し、前記決定手段は、前記決定された周波数が複数ある場合に、隣接する周波数間で差の絶対値を計算し該差の絶対値がある値より大きい場合は、隣接する周波数の間に新たなパイロット信号の周波数を設定することを特徴とする。

パイロットサブキャリアの信頼度を大幅に向上させ、受信装置は初期同期が取れた後、パイロットサブキャリアを使用して伝送路の歪みなどを精度よく修正し、同期を保持することが可能になる。すなわち、受信装置の受信性能を向上することが可能になる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態に係るマルチキャリア通信装置を詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１（Ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るマルチキャリア通信装置のブロック図である。また、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のマルチキャリア通信装置から送信された信号を受信する受信装置のブロック図である。
本実施形態のマルチキャリア通信装置は、図１（Ａ）に示すように、無線受信部１０１、サブキャリア復調部１０２、品質測定部１０３、パイロット選択部１０４、サブキャリア変調部１０５、パイロット付加部１０６、無線送信部１０７を少なくとも備えている。

無線受信部１０１は、受信アンテナ（図示せず）から受信信号を入力し、受信信号に対して所定の処理（例えば、ダウンコンバート及びフィルタリング）を実行し、処理後の信号をサブキャリア復調部１０２及び品質測定部１０３に出力する。なお、マルチキャリア通信システムは複数のサブキャリアを持つため、無線受信部１０１は、受信信号をダウンコンバートした後に各サブキャリアに応じた出力信号を得るためにフィルタリングを施す。この結果、無線受信部１０１は、各サブキャリアに応じた出力信号をサブキャリア復調部１０２及び品質測定部１０３に出力することになる。通常このフィルタリングはＦＦＴ（fast Fourier transform）を使用して行われることが多い。マルチキャリア通信システムにおけるＦＦＴによる周波数変換技術は公知の技術なのでその説明は省略する。サブキャリア復調部１０２は、各サブキャリアの出力信号を復調して、次段に出力する。

品質測定部１０３は、各サブキャリアの受信品質を測定し、測定された受信品質をパイロット選択部１０４に出力する。パイロット選択部１０４は、品質測定部１０３から出力された受信品質結果を元に、送信データを送る際のパイロットサブキャリア及びデータサブキャリアの配置を決定する。すなわち、送信データを送信する際のパイロット信号及びデータ信号（パイロットサブキャリア及びデータサブキャリア）の周波数を決定する。その後、パイロット選択部１０４は、送信データを送る際のパイロットサブキャリア及びデータサブキャリアの決定された配置をパイロット付加部１０６に指示する。

サブキャリア変調部１０５は、送信データをサブキャリア毎に変調し、サブキャリア毎に変調が施されたデータをパイロット付加部１０６に出力する。送信データはデータサブキャリアの総数分の変調が行われ信号点にマッピングが行われる。パイロット付加部１０６は、パイロット選択部１０４の指示にしたがってパイロットサブキャリア及びデータサブキャリアの配置を行う。パイロット付加部１０６では、全てのサブキャリアのうち、パイロット選択部１０４で決定されたサブキャリアには送信側と受信側で既知である信号（ユニークワード信号）を付加し、すべてのサブキャリアの変調を終了する。

無線送信部１０７は、変調が施された各サブキャリアの信号を所定の処理（例えば、アップコンバート及びフィルタリング）を実行し、受信時の逆の手順、すなわちＩＦＦＴが施され、各サブキャリアへの送信データはパイロット選択部１０４が決定した周波数への変換が施される。無線送信部１０７で所定の処理が施された送信信号は送信アンテナ（図示せず）から送信される。

一方、送信された送信信号は、図１（Ｂ）の受信装置に受信される。この受信装置は、無線受信部１１１、パイロット読取部１１２、サブキャリア復調部１１３を少なくとも備えている。無線受信部１１１は上述した無線受信部１０１と同様な処理を実行し、その処理後の信号をパイロット読取部１１２に出力する。パイロット読取部１１２は、無線受信部１１１から入力した信号のパイロットサブキャリアを読取り同期を取る。その後、サブキャリア復調部１１３が受信信号の各サブキャリアの出力信号を復調して、次段に出力する。

次に、本実施形態のマルチキャリア通信装置で送受信される無線パケットの構成を図２を参照して説明する。図２は、図１（Ａ）のマルチキャリア通信装置が送受信する無線パケットの構成図である。
本実施形態で使用される無線パケットは、プリアンブル部、ヘッダ部、データ部を含んでいる。プリアンブル部は受信装置が時間同期や周波数同期を取るために使用され、ヘッダ部にはデータ部の変調方式やデータ部の長さなどが示されている。無線パケットを検知した受信装置は時間同期及び周波数同期を取り、無線パケットを正確に受信できる準備を行う。なお、時間同期及び周波数同期の方法は公知の技術なので説明を省略する。

この無線パケットからなる受信信号を無線受信部１０１で受信して、受信信号の品質測定を実行する品質測定部１０３の詳細を図３を参照して説明する。図３は、図１（Ａ）の品質測定部１０３のブロック図である。
品質測定部１０３は、除算器１０３１ａ、１０３１ｂ、１０３１ｃ、１０３１ｄと電力計算器１０３２ａ、１０３２ｂ、１０３２ｃ、１０３２ｄを備えている。除算器及び電力計算器は、サブキャリアの数だけ設置されている。除算器は、各サブキャリアの受信信号を送信側と受信側で既知である信号（ユニークワード信号）で割算する。電力計算器は、除算器が計算した値に基づいて、伝送路応答値を計算する。詳細は、以下の通りである。

時間同期が取れた後の各サブキャリアにおける受信信号をｒ_ｆとし、各サブキャリアにおけるユニークワード信号をｓ_ｆとすれば、ベースバンドでの各サブキャリアの受信信号は次のように記述できる。
ｒ_ｆ＝ｈ_ｆｓ_ｆ＋ｎ_ｆ・・・・・・・［１］
ただし、ｈ_ｆは伝送路応答であり、ｎ_ｆは雑音成分である。通常、プリアンブル部は受信装置が同期を取るために、既知の信号であるｓ_ｆが使用される。よって既知の信号ｓ_ｆを使用して除算器１０３１ａから１０３１ｄで計算を行うことにより、各サブキャリアにおける伝送路応答の推定値は次式の数式［２］で表され、推定が可能である。

計算された伝送路応答の推定値は電力計算器１０３２ａから１０３２ｄにおいて各サブキャリアの伝送路応答の電力値が計算される。いま無線機内の雑音電力を一定値とすれば、伝送路応答の電力値が大きければそれだけ受信信号の推定値は信頼でき、逆に伝送路応答の電力値が小さければ送信信号は雑音に埋もれ、信頼度は大幅に下がることになる。

次に、品質測定部１０３で求めた伝送路応答値を参照して、パイロット選択部１０４がサブキャリアごとにパイロットサブキャリアの周波数を決定する手順を図４を参照して説明する。図４は、図１（Ａ）のパイロット選択部での動作を示す流れ図である。ここでは、例としてサブキャリアの総数を５２個とし、そのうちパイロットサブキャリアを４個使用する場合について説明する。もちろん、本発明の実施形態を適用することが可能なパイロットサブキャリアの総数が４個に限定されることはない。
最初にｊ＝０番目のサブキャリアの配置について決定する（Ｓ１）。ｊはパイロットサブキャリアに対応し、この例ではパイロットサブキャリアの総数が４個なので、ｊは０から３まで取り得る。パイロットサブキャリアの初期値が数式ｐ＝１４×ｊ−２１によって計算される（Ｓ２）。最初のｊ＝０のステップでは初期値としてｊ＝０、すなわち、ｐ＝−２１がセットされる（Ｓ２）。サブキャリア番号ｆにｐの値がセットされる（Ｓ３）。次に初期値である−２１番目のサブキャリアの伝送路応答の電力値を閾値Ｔｈと比較する（Ｓ４）。すなわち、

であるか否かを判定する。この−２１番目のサブキャリアの伝送路応答が閾値Ｔｈより大きい場合はステップＳ１１に進み、一方、−２１番目のサブキャリアの伝送路応答が閾値Ｔｈより大きくない場合はステップＳ５に進む。

ステップＳ１１では、ｊ＝０番目のパイロットサブキャリアは−２１番目のサブキャリアを使うことに決定する。具体的にはパイロット番号Ｐｉｌｏｔ_０には−２１が代入されることになる。すなわち、Ｐｉｌｏｔ_０＝−２１となる。

ステップＳ５ではｉ＝１として、次のステップＳ６でサブキャリア番号ｆをｐ−ｉに設定する。すなわち、番号を小さい方向に１つずらす。この場合、サブキャリアはパイロットサブキャリアとして使用せず、１つ隣のサブキャリアをパイロットサブキャリアの候補とすることになる。そして、ステップＳ４と同様な判定を行う（Ｓ７）。ステップＳ７では、ｐ−ｉ番目のサブキャリアの伝送路応答が閾値Ｔｈよりも大きいか否かを判定する。この例でｊ＝０の場合は、−２２番目のサブキャリアの伝送路応答が閾値Ｔｈよりも大きいか否かを判定する。ステップＳ７で、ｐ−ｉ番目のサブキャリアの伝送路応答が閾値Ｔｈよりも大きい場合は上述したステップＳ１１に進み、ｐ−ｉ番目のサブキャリアの伝送路応答が閾値Ｔｈよりも大きくない場合はステップＳ８に進む。

ステップＳ８では、サブキャリア番号ｆをｐ＋ｉに設定する。すなわち、番号を大きい方向に１つずらす。そして、ステップＳ４及びステップＳ７と同様な判定を行う（Ｓ９）。ステップＳ９では、ｐ＋ｉ番目のサブキャリアの伝送路応答が閾値Ｔｈよりも大きいか否かを判定する。この例でｊ＝０の場合は、−２０番目のサブキャリアの伝送路応答が閾値Ｔｈよりも大きいか否かを判定する。ステップＳ９で、ｐ＋ｉ番目のサブキャリアの伝送路応答が閾値Ｔｈよりも大きい場合は上述したステップＳ１１に進み、ｐ＋ｉ番目のサブキャリアの伝送路応答が閾値Ｔｈよりも大きくない場合はステップＳ１０に進む。

ステップＳ１０では、ｉを１だけカウントアップしてステップＳ６に戻る。ステップＳ３で定めたサブキャリア番号ｆでの伝送路応答及びそのサブキャリア番号の前後の番号（ｆ−ｉ、ｆ＋ｉ）での伝送路応答が閾値Ｔｈよりも低いので、サブキャリア番号のさらに前後の番号（ｆ−ｉ−１、ｆ＋ｉ＋１）での伝送路応答で閾値Ｔｈとの大きさの比較をする。換言すれば、初期値であるサブキャリアの両側のサブキャリアとも伝送路応答値が閾値以下になった場合は、初期値の２つ隣のサブキャリアに候補が移ることになる。

ステップＳ１１であるｊのパイロットサブキャリアが決定された後は、ｊを１だけカウントアップする（Ｓ１２）。そして次のステップＳ１３でステップＳ１２カウントアップされた後のｊの値がＮよりも大きいか否かを判定する。Ｎはパイロットサブキャリアの総数に対応し、ここの例ではＮ＝３である。ｊがＮより大きい場合はすべてのパイロットサブキャリアの周波数が決定されたと判定して図４の流れ図を終了し、一方、ｊがＮより大きくない場合はステップＳ２に進む。
図４の流れ図によって決定されたパイロットサブキャリアと、従来の方法で決定されたパイロットサブキャリアと、受信レベルとの関係を図５を参照して説明する。図５は、本実施形態と従来のサブキャリア配置を示した図である。
図５の例では、従来技術で決定されたパイロットサブキャリアは、パイロットサブキャリアの周波数のうち最も低い周波数よりも１つ高い周波数を有するパイロットサブキャリア（−７）以外の３つのパイロットサブキャリアは、受信レベルがほとんど０である。したがって、図５に示した従来のサブキャリア配置では同期を取ることが不可能になってしまう。すなわち受信装置は通信をすることが不可能になってしまう。一方、本実施形態によるサブキャリア配置によれば、図４の流れ図によって、受信レベルがある閾値Ｔｈ以上である周波数にパイロットサブキャリアを配置するので、受信装置が同期を取れる確率が格段に向上すると期待される。ここで、受信装置が同期を取ることが可能な受信レベルを閾値にＴｈに設定してその閾値以上でなければ、パイロットサブキャリアとして採用しない。

このように、本発明の実施形態では、伝送路応答値の大きなサブキャリアをパイロットサブキャリアとして使用するため、パイロットサブキャリアの信頼度が大幅に向上する。したがって、受信装置は初期同期が取れた後、パイロットサブキャリアを使用して伝送路の歪みなどを精度よく修正し、同期を保持することが可能になる。すなわち、受信装置の受信性能を向上することが可能になる。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態は、パイロット選択部１０４の動作のみが第１の実施形態と異なる。第１の実施形態と同様な部は同一の番号を付し、その説明を省略する。第２の実施形態のパイロット選択部１０４の動作で異なる点は、第１の実施形態で図４を参照して示したパイロット選択部１０４の動作の後、パイロットサブキャリアの間の距離がある閾値以上であった場合、そのパイロットサブキャリア間に新たなパイロットサブキャリアを追加する点である。
パイロットサブキャリア間に新たなパイロットサブキャリアを追加することを図６を参照して説明する。図６は、本発明の第２の実施形態に係るマルチキャリア通信装置のパイロット選択部１０４での動作を示す流れ図である。

ステップＳ１からステップＳ１３までは第１の実施形態と同一のステップ番号で同様な処理が行われる。ステップＳ１４以下が本実施形態に特有である。ここでは、ステップＳ１３までの説明は省略してステップＳ１４から説明をする。
ステップＳ１３で、ｊがＮより大きい場合はすべてのパイロットサブキャリアの周波数が決定されたと判定された場合は、新たなパラメタｋを導入し、ｋ＝０と設定し（Ｓ１４）、０番目と１番目のパイロットサブキャリアの距離の測定を開始する。ここでこの例では、ステップＳ１からステップＳ１３の手順によって、パイロットサブキャリアとして−２１番目、−６番目、５番目、２４番目のサブキャリアを使用することが決定されたとする。

パイロットサブキャリア間の距離は、
Ｄ_ｋ＝｜Ｐｉｌｏｔ_ｋ − Ｐｉｌｏｔ_ｋ＋１｜・・・［４］
で定義される。すると、ｋ＝０のパイロットサブキャリア（−２１番目）とｋ＝１のパイロットサブキャリア（−６番目）の距離Ｄ_０は１５と計算される（Ｓ１５）。

次に、閾値ＴｈｄとＤ_ｋを比較し、閾値ＴｈｄよりもＤ_ｋが大きい場合はステップＳ１７に進み、一方、閾値ＴｈｄよりもＤ_ｋが大きくない場合はステップＳ１９に進む（Ｓ１６）。ここでは、閾値Ｔｈｄとして１４とする。この閾値は隣接するパイロットサブキャリア間の距離をどの程度に設定するかを決める数値であり、隣接するパイロットサブキャリア間の距離によって、受信装置での同期のしやすさが変化する。すなわち、隣接するパイロットサブキャリア間の距離が小さいほどパイロットサブキャリア間の補完が正しく行われ、受信装置は同期を取りやすくなる。どの程度の同期の取りやすさを設定するかに応じてこの閾値Ｔｈｄを定める。この例ではｋ＝０の場合の距離Ｄ_０は１５であるので、ステップＳ１７に進む。

ステップＳ１７では、ｋ＝０とｋ＝１のパイロットサブキャリアの間に新たなパイロットサブキャリアを追加する（Ｓ１７）。ｋとｋ＋１のパイロットサブキャリアの間の補充を実行する。本実施形態では、追加されるパイロットサブキャリアは、ｋ＝０のパイロットサブキャリアの周波数とｋ＝１のパイロットサブキャリアの周波数のほぼ中間の周波数に設定する。具体的には、追加されるパイロットパイロットサブキャリアの周波数は
ｐ＝［（Ｐｉｌｏｔ_ｋ＋１−Ｐｉｌｏｔ_ｋ）／２］・・・［５］
と設定する。ここで、［］はガウス記号を表し、［ｘ］は実数ｘをこえない最大の整数を示す。距離Ｄ_０が１５である場合はｐ＝７となる。

そして、ステップＳ１７で決定されたｐでステップＳ３からステップＳ１１を適用し、新たな追加されたパイロットサブキャリアの伝送路応答が閾値Ｔｈよりも大きいか否かを判定し、大きくない場合はステップＳ５からステップＳ１０によってｐ付近の周波数での閾値Ｔｈを超える伝送路応答の周波数を探す。その結果、伝送路応答が閾値Ｔｈよりも大きな新たに追加されるパイロットサブキャリアが最終的に決定される（Ｓ１８）。

そして、ｋを１だけカウントアップしてカウントアップされたｋの値がＮ−１よりも大きいか否かを判定する。ここでは、パイロットサブキャリア間での計算なので、ｋを（パイロットサブキャリアの総数−１）と比較することになる。この例では上述したようにＮ＝３であるので、ｋの値が２より大きいか否かを判定する（Ｓ２０）。ｋの値がＮ−１よりも大きい場合は、全てのパイロットサブキャリア間の距離についての処理が終了したと判定され、図６の流れ図に示した処理が終了する。一方、ｋの値がＮ−１よりも大きくない場合は、ステップＳ１５に戻り、次のパイロットサブキャリアについて上記と同様な処理を行う。

この例では、ステップＳ１４で、ｋ＝１のパイロットサブキャリアとｋ＝２のパイロットサブキャリア（５番目）の距離は１１、ｋ＝２のパイロットサブキャリアとｋ＝３のパイロットサブキャリア（２４番目）の距離Ｄ_２は１１と判定されるので、これらは、閾値Ｔｈｄ＝１４の下ではステップＳ１７及びステップＳ１８の処理は省略される。

以上のように、本実施形態ではパイロットサブキャリアを最初に配置した後、パイロットサブキャリア間隔が広い場合はその間を補完するようにパイロットサブキャリアを配置するため、パイロットサブキャリア間が小さくなり受信装置の同期性能を向上させることが可能になる。

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態は、ヘッダ付加部１０８が新たに加わっている点が第１の実施形態と異なる。その他は、第１の実施形態と同様である。
第３の実施形態の構成を図７を参照して説明する。図７は、本発明の第３の実施形態に係るマルチキャリア通信装置のブロック図である。第１の実施形態と同様な部は同一の番号を付し、その説明を省略する。
ヘッダ付加部１０８は、パイロット選択部１０４で決定されたパイロットサブキャリア番号、例えば第１の実施形態の具体例で説明した、−２１、−６、５、２４番目のサブキャリアがパイロットサブキャリアであることを示す指示を無線パケットの中のヘッダ部内のパイロットサブキャリアフィールドに記述する。そして、パイロット選択部１０４は、パイロット付加部１０６の出力信号の無線パケットのヘッダ部に上記のパイロットサブキャリアの位置を示す指示が記述された無線パケット信号を無線送信部１０７に出力する。

本実施形態によれば、ヘッダ部に上記の指示が記述された無線パケットを受信したマルチキャリア受信装置はこの無線パケットのヘッダ部を復調することでパイロットサブキャリアの位置を同定することができるため、受信装置自らがパイロットサブキャリアの位置を検索する手法に比較して、受信性能を向上させることが可能になる。

（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態は、第１のマルチキャリア通信装置から第２のマルチキャリア通信装置への通信に使用する周波数と、第２のマルチキャリア通信装置から第１のマルチキャリア通信装置への通信に使用する周波数が異なる場合も対応することができるマルチキャリア通信装置を提供するものである。

図８（Ａ）は、本発明の第４の実施形態に係るマルチキャリア通信装置のブロック図である。図８（Ｂ）は、図８（Ａ）のマルチキャリア通信装置から送信されたパイロット要求信号に基づいて送信信号を送信するマルチキャリア通信装置のブロック図である。上述した他の実施形態と同様な部は同一の番号を付し、その説明を省略する。
マルチキャリア通信装置２００では、パイロット要求信号付加部２０１が本実施形態に特有の部である。また、マルチキャリア通信装置３００では、ヘッダ解析部３０１及びパイロット要求信号解析部３０２が本実施形態に特有の部である。
パイロット要求信号付加部２０１は、パイロット選択部１０４が選択したパイロットサブキャリア及びデータサブキャリアの配置にしたがってマルチキャリア通信装置３００がマルチキャリア通信装置２００に無線パケットを送信するように要求するための信号をヘッダ部に付加する。選択されたパイロットサブキャリア及びデータサブキャリアの配置は、無線パケットのヘッダ部内のパイロットサブキャリア要求フィールドに、パイロットサブキャリアの周波数を示すパイロットサブキャリア番号が記述されることによってマルチキャリア通信装置３００に伝達される。例えば−２１、−６、５、２４番目のサブキャリアがパイロットサブキャリアと決定された場合には、ヘッダ内のパイロットサブキャリア要求フィールドには−２１、−６、５、２４番目を示す値が書き込まれる。
そして、そのヘッダ部が付加された無線パケットが無線送信部１０７において所定の処理が行われ、マルチキャリア通信装置２００からマルチキャリア通信装置３００へ送信される。

マルチキャリア通信装置３００のヘッダ解析部３０１は、マルチキャリア通信装置２００から受信した受信信号の無線パケットのヘッダ部を解析し、マルチキャリア通信装置２００からの受信信号のパイロットサブキャリアの位置を同定する。その後、サブキャリア復調部１０２が各サブキャリアの出力信号を復調してパイロット要求信号解析部３０２に出力する。

マルチキャリア通信装置３００内のパイロット要求信号解析部３０２は、サブキャリア復調部１０２により復調された信号に基づいて、マルチキャリア通信装置２００から受信した無線パケットのヘッダ部内のパイロットサブキャリア要求フィールドを参照し、マルチキャリア通信装置２００が要求しているパイロットサブキャリアの配置を読み取る。その後は、第３の実施形態と同様であり、ヘッダ解析部３０１で解析されたパイロットサブキャリアの位置はパイロット付加部１０６及びヘッダ付加部１０８へと送られる。パイロット付加部１０６ではヘッダ解析部３０１で決定されたサブキャリアの位置にパイロットサブキャリアを付加し、ヘッダ付加部１０８では決定されたパイロットサブキャリアの位置を示す記号をヘッダ部内のパイロットサブキャリアフィールドに書き込む。

このように第４の実施形態によれば、無線パケットを受信したマルチキャリア通信装置２００が受信された伝送路応答値よりパイロットサブキャリア位置を決定し、それの結果をマルチキャリア通信装置３００に送り返し、マルチキャリア通信装置２００が決定したパイロットサブキャリアの位置に対応したパイロットサブキャリア配置でマルチキャリア通信装置２００に無線パケットを送信することが可能になる。したがって、マルチキャリア通信装置２００からマルチキャリア通信装置３００への通信に使用する周波数と、マルチキャリア通信装置３００からマルチキャリア通信装置２００への通信に使用する周波数が異なる方式（周波数分割通信（ＦＤＤ：Frequency Division Duplex））を使用した場合でも、本発明の第４の実施形態を使用することにより、常に最適なパイロットサブキャリア配置の決定が行えるため、受信性能を向上させることができる。

（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態は、送信する内容によってパイロットサブキャリアの配置の決定方法を変化させることを可能にするマルチキャリア通信装置を提供するものである。

図９は、第５の実施形態に係るマルチキャリア通信装置のブロック図である。
第５の実施形態で第１から第４の実施形態と異なる点は、第５の実施形態のマルチキャリア通信装置４００がパイロットパターン発生器４０１と切り替え部４０２と切り替え指示部４０３とを備えていることである。上述した他の実施形態と同様な部は同一の番号を付し、その説明を省略する。

パイロットパターン発生器４０１は、パイロットサブキャリアを配置する様々なパターンを発生するためのものである。パイロットパターン発生器４０１の詳細は、図１０を参照して後述される。

切り替え部４０２は、切り替え指示部４０３からの指示に基づいて、パイロットパターン発生器４０１で発生したパターンでパイロットサブキャリアを配置するか、若しくは、上述の第１の実施形態のようにパイロット選択部１０４が決定したパイロットサブキャリアの配置を採用するかを切り替える。

切り替え指示部４０３は、切り替え部４０２に指示を出力して、パイロットサブキャリアを配置する上記の２つの手法のいずれかに設定する。
サブキャリア変調部１０５がサブキャリアごとに変調を施す送信データの送信先が複数のマルチキャリア通信装置あてである場合、切り替え指示部４０３はパイロットパターン発生器４０１からの信号をパイロット付加部１０６及びヘッダ付加部１０８に出力するように切り替え部４０２を切り替える指示を出力する。具体的には、例えば送信データが、多数のマルチキャリア通信装置との通信を確立したり、確立を保持したりするための制御データである場合が該当する。
一方、送信データの送信先が単一のマルチキャリア通信装置あてである場合、切り替え指示部４０３はパイロット選択部１０４からの信号をパイロット付加部１０６及びヘッダ付加部１０８に出力するように切り替える指示を出力する。また、本実施形態では第３の実施形態で示したように品質測定部１０３及びパイロット選択部１０４の結果に基づくパイロットサブキャリア配置の例を示したが、その他の実施形態に基づくパイロットサブキャリアの配置方法も可能である。

次に、パイロットパターン発生器４０１で発生するパイロットパターンを図１０を参照して説明する。図１０は、図９のパイロットパターン発生器４０１で発生するパイロットサブキャリアの配置を示す図である。図１０中の四角枠はデータサブキャリアを示しており、枠内斜線付き四角枠はパイロットサブキャリアを示している。例えば、図１０のパターン１では、データサブキャリアが１３個あり、パイロットサブキャリアが４つあることを示している。

パイロットパターン発生器４０１は、各パイロットサブキャリアの周波数を決定付けるためのパターンを発生する。パイロットパターン発生器４０１で発生されるパイロットサブキャリアの総数は、パターン１及びパターン３の例で示されているように一定である必要はない。また、パターン４で示されているように、パイロットサブキャリアの間隔も一定である必要はない。さらに、パイロットパターン発生器４０１は常に同じパターンを発生させることも、常に異なるパターンを発生させることも可能であるように設定されている。

このように第５の実施形態によれば、送信する送信データの内容にしたがって、パイロットサブキャリアの配置を変更することができる。例えば制御チャネルなど複数のマルチキャリア通信装置へ送信する無線パケットのパイロットサブキャリア配置は常に変化させることにする。ここで制御チャネルとは、端末局が基地局と最初に通信を開始するためのビーコンや報知チャネル等である。このようにデータのやり取りに不可欠な制御チャネルのパイロットサブキャリア配置を変化させることにより、複数のマルチキャリア通信装置の中でデータを受信できるマルチキャリア通信装置の数を増やすことが可能になる。また送信データの内容が単一のマルチキャリア通信装置である場合は、該マルチキャリア通信装置の受信特性が最もが優れるように上記の実施形態で説明したパイロットサブキャリアの配置を設定することができるため、受信性能を向上させることが可能になる。

また、本発明の実施形態では無線パケット全てに対してパイロットサブキャリアの割り当てを決定していたが、常に割り当てを決定しない方法も可能である。具体的には受信した無線パケットが誤ったとき、あるいは変調精度が閾値以下になった場合のみパイロット割り当てを上記の実施形態に示したように決定し、それ以外の場合は前回割り当てたパイロットサブキャリアの配置を割り当てるように設定することも可能である。
なお、本発明の実施形態ではサブキャリアを全てパイロットシンボルとして使用するパイロットサブキャリアについて説明したが、本発明の実施形態はサブキャリア内にパイロットシンボルとデータシンボルを時間的に分割して配置する方法にも適用可能である。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

（Ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るマルチキャリア通信装置のブロック図。（Ｂ）は、図１（Ａ）のマルチキャリア通信装置から送信された信号を受信する受信装置のブロック図。図１（Ａ）のマルチキャリア通信装置が送受信する無線パケットの構成図。図１（Ａ）の品質測定部のブロック図。図１（Ａ）のパイロット選択部での動作を示す流れ図。本実施形態と従来のサブキャリア配置を示した図。本発明の第２の実施形態に係るマルチキャリア通信装置のパイロット選択部での動作を示す流れ図。本発明の第３の実施形態に係るマルチキャリア通信装置のブロック図。（Ａ）は、本発明の第４の実施形態に係るマルチキャリア通信装置のブロック図。（Ｂ）は、図８（Ａ）のマルチキャリア通信装置から送信されたパイロット要求信号に基づいて送信信号を送信するマルチキャリア通信装置のブロック図。第５の実施形態に係るマルチキャリア通信装置のブロック図。図９のパイロットパターン発生器で発生するパイロットサブキャリアの配置を示す図。

符号の説明

１０１・・・無線受信部、１０２・・・サブキャリア復調部、１０３・・・品質測定部、１０４・・・パイロット選択部、１０５・・・サブキャリア変調部、１０６・・・パイロット付加部、１０７・・・無線送信部、１０８・・・ヘッダ付加部、１１１・・・無線受信部、１１２・・・パイロット読取部、１１３・・・サブキャリア復調部、２００・・・マルチキャリア通信装置、２０１・・・パイロット要求信号付加部、３００・・・マルチキャリア通信装置、３０１・・・ヘッダ解析部、３０２・・・パイロット要求信号解析部、４００・・・マルチキャリア通信装置、４０１・・・パイロットパターン発生器、４０２・・・切り替え部、４０３・・・切り替え指示部、１０３１ａ、１０３１ｂ、１０３１ｃ、１０３１ｄ・・・除算器、１０３２ａ、１０３２ｂ、１０３２ｃ、１０３２ｄ・・・電力計算器

Claims

受信信号として信号を受信する受信手段と、
前記受信信号の受信品質を周波数に対して測定する測定手段と、
前記受信品質に基づいて、パイロット信号の周波数を決定する決定手段と、
前記パイロット信号を含む信号を送信信号として送信する送信手段を具備し、
前記決定手段は、前記決定された周波数が複数ある場合に、隣接する周波数間で差の絶対値を計算し該差の絶対値がある値より大きい場合は、隣接する周波数の間に新たなパイロット信号の周波数を設定することを特徴とするマルチキャリア通信装置。
前記測定手段は、前記受信信号の受信レベルに基づいて伝送路応答を計算することにより前記受信品質を測定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通信装置。
受信信号として信号を受信する受信手段と、
前記受信信号の受信品質を周波数に対して測定する測定手段と、
前記受信品質に基づいて、パイロット信号の周波数を決定する決定手段と、
前記パイロット信号を含む信号を送信信号として送信する送信手段を具備し、
前記測定手段は、前記受信信号の受信レベルに基づいて伝送路応答を計算し、
前記決定手段は、前記伝送路応答の大きさがある値よりも大きな周波数を探し出し、該周波数を前記パイロット信号の周波数と決定することを特徴とするマルチキャリア通信装置。
前記決定された周波数の信号がパイロット信号であることを無線パケットに記述する記述手段をさらに具備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通信装置。
前記決定された周波数を有するパイロット信号で送信するように送信先の通信装置に要求するための情報を無線パケットに記述する記述手段と、
該情報を含む無線パケットを前記送信先の通信装置に送信する送信手段とをさらに具備することを特徴とする請求項３または請求項４に記載のマルチキャリア通信装置。
複数のパイロット信号をある周波数帯域にどのように配置するかを示す周波数パターンの互いに異なる周波数パターンを複数発生する発生手段と、
前記決定手段による前記周波数に基づいてパイロット信号を生成するか、前記周波数パターンに基づいてパイロット信号を生成するかの指示を出力する指示手段と、
前記指示に基づいて、パイロット信号を生成する生成手段とをさらに具備することを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか１項に記載のマルチキャリア通信装置。