JP4193512B2 - COMMUNICATION SYSTEM, COMMUNICATION DEVICE, AND COMMUNICATION METHOD - Google Patents
COMMUNICATION SYSTEM, COMMUNICATION DEVICE, AND COMMUNICATION METHOD Download PDFInfo
- Publication number
- JP4193512B2 JP4193512B2 JP2003036315A JP2003036315A JP4193512B2 JP 4193512 B2 JP4193512 B2 JP 4193512B2 JP 2003036315 A JP2003036315 A JP 2003036315A JP 2003036315 A JP2003036315 A JP 2003036315A JP 4193512 B2 JP4193512 B2 JP 4193512B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- transmission
- group
- packet
- data
- groups
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のキャリアを用いてデータ伝送を行なうマルチキャリア通信方式の通信システム、並びに通信装置及び通信方法に係り、特に、各キャリアがシンボル区間内で相互に直交するように各キャリアの周波数が設定されたＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）方式の通信システム、並びに通信装置及び通信方法に関する。
【０００２】
さらに詳しくは、本発明は、伝送帯域を帯域分割して通信が良好でないサブキャリアの周波数付近の影響を除去するＯＦＤＭ方式の通信システム、並びに通信装置及び通信方法に係り、帯域分割して各周波数帯域毎にデータ伝送及び再送制御を行ない、通信品質が良好でない帯域からの妨害波の影響を最小限にするとともにシステム全体のスループットを保つＯＦＤＭ方式の通信システム、並びに通信装置及び通信方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】
コンピュータの高機能化に伴い、複数のコンピュータを接続してＬＡＮ（Local Area Network）を構成し、ファイルやデータなどの情報の共有化や、あるいはプリンタなどの周辺機器の共有化、電子メールやデータの転送などの情報の交換などが盛んに行なわれている。
【０００４】
従来のＬＡＮでは、光ファイバーや同軸ケーブル、あるいはツイストペア・ケーブルを用いて、有線で各コンピュータが接続されている。ところが、このような有線ＬＡＮでは、接続工事が必要で、手軽にＬＡＮを構築することが難しい。また、ＬＡＮ構築後も、ケーブルが煩雑で、機器の移動範囲がケーブル長によって制限されるため、不便である。そこで、ＬＡＮ配線からユーザを解放するシステムとして、無線ＬＡＮが注目されている。無線ＬＡＮによれば、オフィスなどの作業空間において、端末を比較的容易に移動させることができる。近年では、無線ＬＡＮシステムの高速化、低価格化に伴い、需要が著しく増加している。
【０００５】
ところが、無線通信においては、マルチパスなどのフェージングによる伝送品質の劣化が特に問題となる。また、デジタル無線信号伝送においては、高速に信号を送るほど、時間軸での遅延波の干渉により誤り率が増大する。
【０００６】
無線伝送の高速化・高品質化を実現する技術として「ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）方式」が期待されている。ＯＦＤＭ方式とは、マルチキャリア（多重搬送波）伝送方式の一種で、各キャリアがシンボル区間内で相互に直交するように各キャリアの周波数が設定される。高速信号を多数のサブキャリアに分割して送信する結果、サブキャリア単体での伝送速度は低速になるため、遅延波の干渉に対して強くなる。
【０００７】
ＯＦＤＭ方式における情報伝送の一例は、シリアルで送られてきた情報を情報伝送レートより遅いシンボル周期毎にシリアル／パラレル変換して出力される複数のデータを各キャリアに割り当ててキャリア毎に変調を行ない、その複数キャリアについて逆ＦＦＴを行なうことで周波数軸での各キャリアの直交性を保持したまま時間軸の信号に変換して送信する。
【０００８】
例えば、各キャリアはＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）変調を行なうとして情報伝送速度の２５６分の１のシンボル周期でシリアル／パラレル変換するとキャリア総数は２５６となり、逆ＦＦＴは２５６キャリアについて行なうことになる。復調はこの逆の操作、すなわちＦＦＴを行なって時間軸の信号を周波数軸の信号に変換して各キャリアについてそれぞれの変調方式に対応した復調を行ない、パラレル／シリアル変換して元のシリアル信号で送られた情報を再生するといったことで行なわれる。
【０００９】
ＯＦＤＭ伝送方式は、遅延波があっても良好な伝送特性を有することが実験で確かめられており、高速広帯域無線信号伝送方式へ広く利用されている。例えば、無線ＬＡＮの規格として当業界において広く知られているＩＥＥＥ８０２．１１ａでは、５ＧＨｚ帯でＯＦＤＭ方式を用い、伝送速度最大５４Ｍｂｐｓを可能にしている。
【００１０】
また、高速広帯域無線信号伝送方式において、適応変調が用いられることが多い。ここで言う「適応変調」とは、受信品質と誤り率の関係が変調レートや符号化率により異なることに基づき、受信品質により最も受信レートが高くなる変調方式を選ぶ方法である。
【００１１】
ところで、ＯＦＤＭにも幾つかの問題が残る。遅延波の存在により選択性フェージングが発生するため、周波数により受信レベルの大小が発生する。これにより、ＯＦＤＭではサブキャリア毎の受信電力の差が大きく違ってしまい、受信電力が小さくなったサブキャリアの誤り率が大きくなる。この結果、サブキャリアの信号をまとめた全体の受信信号の誤りも大きくなってしまう。
【００１２】
さらに、誤りが受信側で訂正できない場合には、そのデータの再送を行なう。ここで、選択性フェージングが誤りの主要因の場合には、減衰量の大きい周波数付近のサブキャリアにより誤りが発生していると考えられるが、たとえ残りのサブキャリアでは良好に通信できたとしても、再送が必要な場合にはすべてのサブキャリアを使用して再送が行なわれる。これにより全体のスループットが低下してしまう。
【００１３】
一部のサブキャリアにおける誤りが全体の受信信号に及ぶという問題に対して、伝送チャネルを周波数軸で分割して通信するという帯域分割方式が考えられる。例えば、１シンボルに対応するデータを直交周波数多重方式で変調した全帯域を使って伝送する第１の伝送モードと、１シンボルに対応するデータを複数に分割し、分割されたデータ毎に直交周波数多重方式で変調して、全帯域を複数の帯域に分割して伝送する第２の伝送モードを備えた無線伝送方法について提案されている（例えば、特許文献１を参照のこと）。このような場合、第１の伝送モードでデータを復号できない場合に第２の伝送モードに設定して、伝送に使われる周波数帯域を妨害を受けている周波数から逃れさせることにより、妨害波の影響を除去することができる。
【００１４】
しかしながら、特許文献１では、良好な周波数帯での通信を妨害波の影響から切り離すことができ、通信品質を維持することができるものの、帯域分割された各周波数帯域の間での送信時間の相違やスループットに関しては言及されていない。
【００１５】
また、帯域分割された各周波数帯域毎にデータ再送を行なう場合には新たな問題が生じる。エラーの多い帯域のデータは再送が必要になるが、通信品質が悪い帯域なので、再送データも誤る可能性が高い。一方で、エラーの少ない帯域ではデータの送受信が進んでいく。この結果、受信局側の受信バッファは再送データを待つデータで溢れてしまう。特許文献１では、良好な周波数帯での通信を妨害波の影響から切り離すことができ、通信品質を維持することができるものの、妨害波の影響を受ける周波数帯における再送要求に対するデータ再送手順に関しては考慮されていない。
【００１６】
また、適応変調により帯域毎の変調方式が異なる場合には、帯域毎に送信時間が異なるため、転送レートが速い変調方式の帯域は、遅い帯域の送信終了を待たなくてはならない。その結果、システム全体ではスループットは低下してしまう。
【００１７】
【特許文献１】
特開平１１−３４１００２号
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、伝送帯域を帯域分割して通信が良好でないサブキャリアの周波数付近の影響を除去することができる、優れたＯＦＤＭ方式の通信システム、並びに通信装置及び通信方法を提供することにある。
【００１９】
本発明のさらなる目的は、帯域分割して各周波数帯域毎にデータ伝送及び再送制御を行ない、通信品質が良好でない帯域からの妨害波の影響を最小限にするとともにシステム全体のスループットを保つことができる、優れたＯＦＤＭ方式の通信システム、並びに通信装置及び通信方法を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段及び作用】
本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、互いに直交関係にある複数のキャリアで多重化してデータ伝送を行なうＯＦＤＭ伝送方式の通信システムであって、
単一チャネルを複数のサブキャリアで構成される複数のグループに帯域分割する手段と、
各グループの変調方式を決定する手段と、
各グループにおけるスループットを均一化する手段と、
を具備することを特徴とする通信システムである。
【００２１】
但し、ここで言う「システム」とは、複数の装置（又は特定の機能を実現する機能モジュール）が論理的に集合した物のことを言い、各装置や機能モジュールが単一の筐体内にあるか否かは特に問わない。
【００２２】
本発明に係る通信システムによれば、単一チャネルを複数のサブキャリアで構成される複数のグループに帯域分割した際、各グループにおけるスループットが均一化されるので、伝送速度の大きいグループが伝送速度の低いグループの送信終了を待つことなくデータを送信することができるため、システム全体のスループットが向上する。
【００２３】
ここで、前記の各グループの変調方式を決定する手段は、サブキャリア毎の伝搬路品質に応じて各グループに適用する変調方式を決定するようにしてもよい。
【００２４】
例えば、デジタル変調方式の位相変調方式としてＢＰＳＫ並びにＱＰＳＫが知られているが、帯域分割された各グループにおけるに伝搬路品質に応じて、ＢＰＳＫ又はＱＰＳＫのうち受信品質により最も受信レートが高くなる変調方式を設定することができる。
【００２５】
ＢＰＳＫは、変調出力が一定なため電力効率の高いアンプを利用することができ、消費電力が少なくて済み、通信エラーには比較的強いが、伝送効率は高くない。これに対し、ＱＰＳＫは、１度に２つのデジタル信号を伝送しようとしているため、周波数を有効に利用し伝送効率がよい。その反面、信号間の隔たりがＢＰＳＫでは位相量にしてπであるのに対しＱＰＳＫがπ／２と狭く、雑音余裕が少ない。
【００２６】
また、前記のスループットを均一化する手段は、各グループの転送レートの比率に応じて前記の複数のグループに帯域分割する手段において各グループに割り振るサブキャリア数を調整するようにしてもよい。例えば、変調後の送信時間が変調レートによらず同じになるように決められた「変調レート 対 サブキャリア数」の対応表が用意され、これに従って各グループのサブキャリア数を決定する。
【００２７】
このように、変調方式に合せてグループ毎のサブキャリア数を異なる値に設定し、伝送速度が速い変調方式のグループのサブキャリア数を少なくすることで、伝送速度が遅い変調方式のグループと送信時間を等しくすることができ、システム全体のスループットを向上させることができる。
【００２８】
また、前記のスループットを均一化する手段は、伝送データをパケットに分割する手段と、スループットに応じて各グループへ分配する手段とで構成することができる。
【００２９】
例えば、前記のスループットを均一化する手段は、スループットに応じて各グループへ分配する固定長パケットの連結数を調整するようにしてもよい。例えば、変調後の送信時間が変調レートによらず同じになるように決められた「変調レート 対 パケット数」の対応表が用意され、これに従い各グループのパケット数を決定する。
【００３０】
このような場合、変調方式に合せてグループ毎のパケットの連結数を異なる値に設定し、伝送速度が速い変調方式のグループのパケットの連結数を増やすことで、伝送速度が遅い変調方式のグループと送信時間を等しくすることができ、システム全体のスループットを向上させることができる。
【００３１】
あるいは、前記のスループットを均一化する手段は、スループットに応じて各グループの単位パケットのデータ長を調整するようにしてもよい。例えば、変調後の送信時間が変調レートによらず同じになるように決められた「変調レート 対 パケット・サイズ」の対応表が用意され、これに従い各グループのパケット数を決定する。
【００３２】
このように、変調方式に合せてグループ毎の単位パケットのデータ量を異なる値に設定し、伝送速度が速い変調方式のグループの単位パケットのデータ量を大きくすることで、伝送速度が遅い変調方式のグループと送信時間を等しくすることができ、システム全体のスループットを向上させることができる。
【００３３】
また、前記の単一チャネルを複数のグループに帯域分割する手段は、伝搬路における遅延広がりτにより定まる落ち込み間隔１／τよりも狭い間隔で各グループの周波数帯域幅ｆを決定するようにしてもよい。
【００３４】
このような場合、グループ内におけるサブキャリア間の電力差を小さくすることができる。すなわち、帯域分割されたグループ内の周波数特性を平坦に近づけることができるので、サブキャリア間の電力差過大による誤りの発生を抑えられる。また、チャネルを過剰に帯域分割することがなくなり、グループ毎の制御情報が増え過ぎてスループットが低下することを避けられる。
【００３５】
また、本発明に係る通信システムは、各グループにおける再送を制御する手段をさらに備えていてもよい。
【００３６】
前記の再送を制御する手段は、例えば、送信待ちパケットの中で再送パケットを優先して送信するようにしてもよい。
【００３７】
このような場合、エラーの多い帯域における再送データで受信バッファが溢れてしまうという事態を回避ことができる。この結果、受信側で再送パケットの到着を待つ時間が少なくなり、伝送遅延の減少、受信データ・バッファのメモリ容量を縮小することができる。
【００３８】
また、前記の再送を制御する手段は、再送回数に応じてグループを優先順位付けし、優先順位の高いグループから再送パケットを送信するようにしてもよい。
【００３９】
このような場合、再送パケットを何度も再送することが少なくなり、伝送遅延の減少、受信データ・バッファのメモリ容量の縮小、スループットの向上という効果を得ることができる。
【００４０】
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。
【００４２】
本発明は、無線伝送の高速化・高品質化を実現する技術として期待されているＯＦＤＭ方式を採用した通信システムに関する。ＯＦＤＭ方式は、マルチキャリア伝送方式の一種で、各キャリアがシンボル区間内で相互に直交するように各キャリアの周波数が設定される。高速信号を多数のサブキャリアに分割して送信する結果、サブキャリア単体での伝送速度は低速になるため、遅延波の干渉に対して強くなる。
【００４３】
本発明では、このＯＦＤＭ伝送方式に対し、帯域分割方式並びに適応変調方式を組み合わせるものである。すなわち、単一チャネルを複数のサブキャリアで構成するいくつかのグループに帯域分割し、グループ毎に変調方式を異なる設定にする。
【００４４】
ＯＦＤＭ方式では、遅延波の存在により選択性フェージングが発生するため、周波数帯域間で受信レベルの大小が発生し、受信電力が小さくなったサブキャリアの誤り率が大きくなる。この結果、サブキャリアの信号をまとめた全体の受信信号の誤りも大きくなってしまう。これに対し、帯域分割方式を採り入れることにより、良好な周波数帯での通信を妨害波の影響から切り離すことができ、通信品質を維持することができる。
【００４５】
また、適応変調は、受信品質と誤り率の関係が変調レートや符号化率により異なることに基づき、受信品質により最も受信レートが高くなる変調方式を選ぶ方式である。
【００４６】
例えば、デジタル変調方式として、デジタル符号に応じてキャリア位相を離散的に変化させる位相変調（Phase Shift Keying：ＰＳＫ）方式があるが、ＰＳＫ方式には、２つの位相でビットを表現するＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）方式と、４つの位相でビットを表現するＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）方式とが挙げられる。ＢＰＳＫ方式では、キャリア位相を０とし、キャリアとは逆の１８０ｄｅｇずれた位相を１に割り当てる。また、ＱＰＳＫ方式では、０相に（０，０）、π／２相に（０，１）、π相に（１，０）、３／π相に（１，１）を対応させて伝送する。
【００４７】
ＢＰＳＫは、変調出力が一定なため電力効率の高いアンプを利用することができ、消費電力が少なくて済み、通信エラーには比較的強いが、伝送効率は高くない。これに対し、ＱＰＳＫは、１度に２つのデジタル信号を伝送しようとしているため、周波数を有効に利用し伝送効率がよい。その反面、信号間の隔たりがＢＰＳＫでは位相量にしてπであるのに対しＱＰＳＫがπ／２と狭く、雑音余裕が少ない。
【００４８】
以下で説明する本発明の各実施形態では、帯域分割された各グループにおけるに伝搬路品質に応じて、ＢＰＳＫ又はＱＰＳＫのうち受信品質により最も受信レートが高くなる変調方式を設定する。
【００４９】
第１の実施形態：
図１には、単一チャネルを複数のサブキャリアで構成される複数のグループに帯域分割する様子を示している。仮にチャネルを構成するデータ伝送用サブキャリア数が４８本とする。図示の例では単一チャネルを３つのグループに分割しているが、サブキャリアを等分配すると、それぞれのグループに属するサブキャリアは１６本ずつになる。
【００５０】
また、図２には、単一チャネルを３つのグループに帯域分割してデータ伝送を行なう通信装置の構成例を模式的に示している。
【００５１】
まず、この通信装置の送信手順について説明する。通信プロトコルの上位層から受け取った送信データをデータ・バッファに一旦蓄積する。このデータをグループ毎に割り振り、制御情報を付加するなどの信号処理を行ない、さらにＩＦＦＴ（逆フーリエ変換）などの処理が施されてそれぞれＯＦＤＭ信号に変換される。そして、すべてのグループの信号を合成（ＭＵＸ）して、再度単一チャネルの信号として、アンテナから送信する。
【００５２】
次いで、受信手順について説明する。同期、Ａ／Ｄ変換、ＦＦＴ（フーリエ変換）などの処理がなされキャリアが取り出された後、チャネル信号をグループ毎に分解する。グループ毎に受信処理を行なう。ここで再送が必要になった場合には、そのグループのみの再送処理を行なう。再送処理が必要ないグループのデータはデータ・バッファに蓄積され、次のデータの受信処理を始める。再送により送られてきたデータがバッファに揃った段階で、各グループにおける受信データを合成し、これを通信プロトコルの上位層へ渡す。
【００５３】
図３には、帯域分割された各グループ毎に異なる変調方式を設定する仕組みを図解している。同図に示す例では、単一のチャネルを３つのグループで構成するものとする。
【００５４】
グループ毎に受信結果から伝送品質を評価部において評価する。そして、最も伝送品質が悪いグループでは、変調方式をＢＰＳＫ１／２に設定し、伝送品質が良いものはその品質に応じて、より高い伝送レートの変調方式に設定する。変調方式の設定は例えば一定周期毎に行ない、通信環境の変化に対応する。以上により、単一チャネルを帯域分割し、帯域毎に変調方式を異なる設定にする方式が構成される。
【００５５】
他方、このように帯域分割した各グループ毎に異なる変調方式を設定した場合、グループ間で送信レートが相違する。すなわち、帯域毎に送信時間が異なるため、転送レートが速い変調方式の帯域は、遅い帯域の送信終了を待たなくてはならない。その結果、システム全体ではスループットは低下してしまうという問題が生じる。
【００５６】
このような問題に対処するため、本実施形態では、各グループの送信レートに応じて、グループに分配するパケットの連結数を調整し、スループットの均一化を図っている。すなわち、変調方式に合せてグループ毎のパケットの連結数を異なる値に設定し、伝送速度が速い変調方式のグループのパケットの連結数を増やすことで、伝送速度が遅い変調方式のグループと送信時間を等しくし、システム全体のスループットを向上させる。
【００５７】
図４には、パケット連結により帯域毎の送信時間を等しくする仕組みを図解している。
【００５８】
ＱＰＳＫ １／２はＢＰＳＫ １／２の２倍のデータを送ることができるため、ＢＰＳＫ １／２で１パケットを送る時間はＱＰＳＫ １／２で２パケットを送る時間と等しくなる。そこで、図示の例では、ＱＰＳＫ変調を行なう帯域グループには４つのパケット１、パケット３、パケット４、パケット６を連結させた送信データを分配し、他方のＢＰＳＫ変調を行なう帯域グループにはその半分の２つのパケット２及びパケット５を連結させた送信データを分配する。
【００５９】
図４に示すように、ＱＰＳＫ １／２ではＢＰＳＫ １／２の２倍のパケットを連結して１つのバーストとして送信することで、時間軸で見た場合には、４つの連結パケットを送信するＱＰＳＫ １／２と２つの連結パケットを送信するＢＰＳＫ １／２とではバースト長が等しくなる。
【００６０】
これにより、ＱＰＳＫ １／２が早くデータを送信し終わったまま、無駄にＢＰＳＫ １／２の送信終了を待つことがなくなる。同様にして、グループ毎の変調方式に合わせてパケットの連結数を異なる値にすることで、すべてのグループの送信時間を等しくすることができる。
【００６１】
図５には、グループ毎の変調方式に合わせてパケットの連結数を異なる値に設定した通信装置の機能構成を模式的に示している。同図には、パケットが生成され、無線信号に加工される過程が併せて表わされている。
【００６２】
まず、送信動作について説明する。通信プロトコルの上位層から受け取った送信データは、データ・バッファ１１に一旦蓄積される。パケット生成部及び統合部１２は、データ・バッファ１１から送信データを取り出して、これを分割して固定長のパケットを生成する。
【００６３】
図５に示す実施形態では、通信装置は、帯域分割により２つのグループを備え、各々に対応する第１のＯＦＤＭ送受信部１４Ａと、第２のＯＦＤＭ送受信部１４Ｂが配設されている。パケット分配部及び誤り訂正部１３は、これら第１及び第２のＯＦＤＭ送受信部１４Ａ及び１４Ｂの変調レート情報に基づいて、グループ毎のパケット数を決定し、パケットを第１及び第２のＯＦＤＭ送受信部１４Ａ及び１４Ｂに分配する。例えば、変調後の送信時間が変調レートによらず同じになるように決められた「変調レート 対 パケット数」の対応表が用意され、これに従い各グループのパケット数を決定する。
【００６４】
第１のＯＦＤＭ送受信部１４ＡはＱＰＳＫ変調を行ない、第２のＯＦＤＭ送受信部１４ＢはＢＰＳＫ変調を行なう。ＱＰＳＫ １／２はＢＰＳＫ １／２の２倍のデータを送ることから、図示の例では、パケット分配部及び誤り訂正部１３は、第１のＯＦＤＭ送受信部１４Ａに対し連結数４のパケットを分配し、第２のＯＦＤＭ送受信部１４Ｂに対しその半分の連結数２のパケットを分配する。
【００６５】
第１及び第２のＯＦＤＭ送受信部１４Ａ及び１４Ｂでは、伝送すべきデータを対応するキャリアにマッピングし、周波数領域のデータをＩＦＦＴ（逆フーリエ変換）処理して時間領域のデータに変換し、これをパラレル／シリアル変換し、Ｄ／Ａ変換してＯＦＤＭ信号を得て、さらにこれをＱＰＳＫ又はＢＰＳＫ変調する。図６には、ＯＦＤＭ送受信部１４の内部構成（但し送信側）を示している。
【００６６】
ＢＰＳＫで変調されるパケットの数はＱＰＳＫで変調されるパケットの数の半分であり、ＱＰＳＫの変調レートはＢＰＳＫの２倍なので、どちらのグループの信号の送信時間も同じになる、という点を充分理解されたい。
【００６７】
これらの変調信号は多重化分離（ＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ）部１５ですべてまとめられ、１つのＯＦＤＭ信号としてアンテナから送信される。
【００６８】
一方、受信時は上述した処理を逆方向で行ない、それぞれの帯域グループで送られたパケットを統合することで、元のデータを復元する。
【００６９】
すなわち、アンテナから受信されたＯＦＤＭ信号は、多重化分離部１５によって各帯域グループ毎に分離され、それぞれ第１及び第２のＯＦＤＭ送受信部１４Ａ及び１４Ｂに渡される。
【００７０】
第１及び第２のＯＦＤＭ送受信部１４Ａ及び１４Ｂでは、それぞれＱＰＳＫ又はＢＰＳＫ復調し、Ａ／Ｄ変換し、シリアル／パラレル変換し、これをＦＦＴ（フーリエ変換）処理して時間領域のデータを周波数領域のデータに変換し、キャリアを取り出す。
【００７１】
パケット分配部及び誤り訂正部１３は、復元されたパケット・データの誤り訂正を行ない、パケット生成部及び統合部１２は、各グループから受信されたパケットを統合して、元のデータを復元する。そして、この受信データは、データ・バッファ１１に一旦蓄積され、通信プロトコルの上位層へ渡される。
【００７２】
第２の実施形態：
上述したように、ＱＰＳＫ １／２はＢＰＳＫ １／２の２倍のデータを送ることができるため、ＢＰＳＫ １／２である単位長のデータを送る時間はＱＰＳＫ １／２で同じデータ量を送る時間の２倍となる。そこで、本実施形態では、ＱＰＳＫ変調を行なう帯域グループではＢＰＳＫ １／２の２倍のデータ量のパケット長にすることで、時間軸で見た場合には、ＱＰＳＫ １／２とＢＰＳＫ １／２とではバースト長が等しくするようにした。
【００７３】
図７には、データ量により帯域グループ毎の送信時間を等しくする仕組みを図解している。同図に示すように、ＱＰＳＫ変調を行なう帯域グループには、ＢＰＳＫ変調を行なう帯域グループに分配されるパケット２に対し２倍のデータ量を持つパケット１が分配される。変調レートの相違により、時間軸で見た場合には、ＱＰＳＫ １／２とＢＰＳＫ １／２とではバースト長が等しくなる。
【００７４】
したがって、ＱＰＳＫ １／２が早くデータを送信し終わったまま、無駄にＢＰＳＫ １／２の送信終了を待つことがなくなる。同様にして、グループごとの変調方式に合わせてパケットのデータ量を異なる値にすることで、すべてのグループの送信時間を等しくすることができる。
【００７５】
図８には、グループ毎の変調方式に合わせてパケットのデータ量を異なる値に設定した通信装置の機能構成を模式的に示している。同図には、パケットが生成され、無線信号に加工される過程が併せて表わされている。
【００７６】
まず、送信動作について説明する。通信プロトコルの上位層から受け取った送信データは、データ・バッファ２１に一旦蓄積される。パケット生成部及び統合部２２は、データ・バッファ２１から送信データを取り出して、これを分割して可変長のパケットを生成する。
【００７７】
図８に示す実施形態では、通信装置は、帯域分割により２つのグループを備え、各々に対応する第１のＯＦＤＭ送受信部２３Ａと、第２のＯＦＤＭ送受信部２３Ｂが配設されている。パケット生成部及び統合部２２は、これら第１及び第２のＯＦＤＭ送受信部２３Ａ及び２３Ｂの変調レート情報に基づいて、グループ毎のパケットの大きさを決定し、パケットを第１及び第２のＯＦＤＭ送受信部２３Ａ及び２３Ｂに分配する。例えば、変調後の送信時間が変調レートによらず同じになるように決められた「変調レート 対 パケット・サイズ」の対応表が用意され、これに従い各グループのパケット・サイズを決定する。
【００７８】
第１のＯＦＤＭ送受信部２３ＡはＱＰＳＫ変調を行ない、第２のＯＦＤＭ送受信部２３ＢはＢＰＳＫ変調を行なう。ＱＰＳＫ １／２はＢＰＳＫ １／２の２倍のデータを送ることから、図示の例では、パケット生成部及び統合部２２は、第１のＯＦＤＭ送受信部２３Ａのパケット・サイズを、第２のＯＦＤＭ送受信部１４Ｂのパケット・サイズの２倍に決定する。
【００７９】
第１及び第２のＯＦＤＭ送受信部２３Ａ及び２３Ｂでは、伝送すべきデータを対応するキャリアにマッピングし、周波数領域のデータをＩＦＦＴ（逆フーリエ変換）処理して時間領域のデータに変換し、これをパラレル／シリアル変換し、Ｄ／Ａ変換してＯＦＤＭ信号を得て、さらにこれをＱＰＳＫ又はＢＰＳＫ変調する。ＯＦＤＭ送受信部２３の内部構成（但し送信側）は図６に示したものと同様である。
【００８０】
ＢＰＳＫで変調されるパケットの数はＱＰＳＫで変調されるパケットの数の半分であり、ＱＰＳＫの変調レートはＢＰＳＫの２倍なので、どちらのグループの信号の送信時間も同じになる、という点を充分理解されたい。
【００８１】
これらの変調信号は多重化分離（ＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ）部２４ですべてまとめられ、１つのＯＦＤＭ信号としてアンテナから送信される。
【００８２】
一方、受信時は上述した処理を逆方向で行ない、それぞれの帯域グループで送られたパケットを統合することで、元のデータを復元する。
【００８３】
すなわち、アンテナから受信されたＯＦＤＭ信号は、多重化分離部２４によって各帯域グループ毎に分離され、それぞれ第１及び第２のＯＦＤＭ送受信部２３Ａ及び２３Ｂに渡される。
【００８４】
第１及び第２のＯＦＤＭ送受信部２３Ａ及び２３Ｂでは、それぞれＱＰＳＫ又はＢＰＳＫ復調し、Ａ／Ｄ変換し、シリアル／パラレル変換し、これをＦＦＴ（フーリエ変換）処理して時間領域のデータを周波数領域のデータに変換し、キャリアを取り出す。
【００８５】
パケット生成部及び統合部２２は、各グループから受信されたパケットを統合して、元のデータを復元する。そして、この受信データは、データ・バッファ２１に一旦蓄積され、通信プロトコルの上位層へ渡される。
【００８６】
第３の実施形態：
上述したように、ＱＰＳＫ １／２はＢＰＳＫ １／２の２倍のデータを送ることができる。そこで、本実施形態では、ＢＰＳＫ変調を行なう帯域グループに、ＱＰＳＫ １／２変調を行なうグループの２倍のサブキャリア数を割り当てることで、時間軸で見た場合には、ＱＰＳＫ １／２とＢＰＳＫ １／２とではバースト長が等しくするようにした。
【００８７】
図９には、複数のサブキャリアで構成される単一チャネルを複数のグループに帯域分割する際に、適用する変調方式の変調レートの比に応じた割合で各グループに割り当てるサブキャリア数を調整した様子を示している。ＢＰＳＫ １／２変調を行なう帯域グループに、ＱＰＳＫ １／２変調を行なうグループの２倍のサブキャリア数を割り当てる。
【００８８】
仮にチャネルを構成するデータ伝送用サブキャリア数が４８本とすると、ＢＰＳＫ変調を行なう帯域グループに３２本、ＱＰＳＫ １／２変調を行なうグループに１６本のサブキャリアがそれぞれ割り当て割れる。
【００８９】
これにより、ＱＰＳＫ １／２が早くデータを送信し終わったまま、無駄にＢＰＳＫ １／２の送信終了を待つことがなくなる。同様にして、グループごとの変調方式に合わせてのサブキャリア数を異なる値にすることで、すべてのグループの送信時間を等しくすることができる。
【００９０】
図１０には、グループ毎の変調方式に合わせて各グループを構成するサブキャリア数を異なる値に設定した通信装置の機能構成を模式的に示している。同図には、パケットが生成され、無線信号に加工される過程が併せて表わされている。
【００９１】
まず、送信動作について説明する。通信プロトコルの上位層から受け取った送信データは、データ・バッファ３１に一旦蓄積される。パケット生成部及び統合部２２は、データ・バッファ３１から送信データを取り出して、これを分割して固定長のパケットを生成する。そして、パケット生成部及び統合部２２は、パケットを第１及び第２のＯＦＤＭ送受信部３３Ａ及び３３Ｂにそれぞれ分配する。
【００９２】
グループ毎に分配された信号は、第１及び第２のＯＦＤＭ送受信部３３Ａ及び３３ＢによってＯＦＤＭ信号に変調される。ここでは、他のグループの変調レート情報も基に、自己のグループが占有するサブキャリア数を決定する。例えば、すべてのグループの変調後の信号の送信時間が、変調レートによらず同じになるように決められた「変調レート 対 サブキャリア数」の対応表が用意され、これに従いサブキャリア数を決定する。
【００９３】
第１のＯＦＤＭ送受信部３３ＡはＱＰＳＫ変調を行ない、第２のＯＦＤＭ送受信部３３ＢはＢＰＳＫ変調を行なう。ＱＰＳＫ １／２はＢＰＳＫ １／２の２倍のデータを送ることから、図示の例では、第２のＯＦＤＭ送受信部３３Ｂのサブキャリア数を、第１のＯＦＤＭ送受信部３３Ａのサブキャリア数の２倍に決定する。
【００９４】
第１及び第２のＯＦＤＭ送受信部３３Ａ及び３３Ｂでは、伝送すべきデータを対応するキャリアにマッピングし、周波数領域のデータをＩＦＦＴ（逆フーリエ変換）処理して時間領域のデータに変換し、これをパラレル／シリアル変換し、Ｄ／Ａ変換してＯＦＤＭ信号を得て、さらにこれをＱＰＳＫ又はＢＰＳＫ変調する。ＯＦＤＭ送受信部３３の内部構成（但し送信側）は図６に示したものと同様である。
【００９５】
ＢＰＳＫで変調されるパケットの数はＱＰＳＫで変調されるパケットの数の半分であり、ＱＰＳＫの変調レートはＢＰＳＫの２倍なので、どちらのグループの信号の送信時間も同じになる、という点を充分理解されたい。
【００９６】
これらの変調信号は多重化分離（ＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ）部３４ですべてまとめられ、１つのＯＦＤＭ信号としてアンテナから送信される。
【００９７】
一方、受信時は上述した処理を逆方向で行ない、それぞれの帯域グループで送られたパケットを統合することで、元のデータを復元する。
【００９８】
すなわち、アンテナから受信されたＯＦＤＭ信号は、多重化分離部３４によって各帯域グループ毎に分離され、それぞれ第１及び第２のＯＦＤＭ送受信部３３Ａ及び３３Ｂに渡される。
【００９９】
第１及び第２のＯＦＤＭ送受信部３３Ａ及び３３Ｂでは、それぞれＱＰＳＫ又はＢＰＳＫ復調し、Ａ／Ｄ変換し、シリアル／パラレル変換し、これをＦＦＴ（フーリエ変換）処理して時間領域のデータを周波数領域のデータに変換し、キャリアを取り出す。
【０１００】
パケット生成部及び統合部３２は、各グループから受信されたパケットを統合して、元のデータを復元する。そして、この受信データは、データ・バッファ３１に一旦蓄積され、通信プロトコルの上位層へ渡される。
【０１０１】
第４の実施形態：
ＯＦＤＭ方式による伝送は、同じ伝送容量のシングル・キャリア伝送方式に比べ、１シンボル周期が長くなるので、到来波の遅延時間差が大きなマルチパス・フェージングや選択性フェージングに対する耐フェージング特性が強いという特徴がある。しかしながら、各到来波の遅延時間差が比較的小さなフラット・フェージングに対する耐フェージング特性は強いとは言い難い。
【０１０２】
伝搬環境の遅延広がりと周波数特性の落ち込みの周期には相関がある、ということが当業者において知られている。図１１には、マルチパス路におけるＯＦＤＭ信号の周波数特性を示している。第１到来波（例えば直接波などの所望波）に対して振幅ρ、遅延τの第２遅延波（反射波などの干渉波）が受信される通信路においては、ＯＦＤＭ信号の周波数特性は、周波数差１／τ毎に１−ρの信号振幅となる。特に、インターリーバのサイズＭ×Ｎ、キャリア間隔Δｆｃのとき、Ｍ／τ＝Δｆｃ若しくはＮ／τ＝Δｆｃが成り立つ場合には、受信側においてデインターリーブ後の符号シンボルの振幅が連続して落ち込み、バースト的な誤りを起こす。
【０１０３】
したがって、伝搬路の遅延広がりをτ、帯域分割時の各グループに割り当てる帯域幅をｆとしたときに、τ×ｆ＝０．１〜１となるように設定すると、図１２に示すように周波数特性が平坦に近いグループが多くなる。図示の例では、グループＡ〜Ｃの３つのグループに分割しているが、グループＡではマルチパスによる信号強度の落ち込みの影響のため、誤り率が高くなるが、それ以外のグループＢ及びグループＣにおいては、周波数特性が平坦に近くなるので良好な通信品質を得ることができる。
【０１０４】
ここで、τは使用する周波数であらかじめ測定しておくことで設計前に推定することができる。さらに、使用する環境が屋内、又は屋外に限定されるなどの条件では、さらに精度よく見積もることができる。または、プリアンブルの受信結果から遅延広がり量を計算し、それに応じて適応的にグループ分割を変更することも可能である。
【０１０５】
このように伝搬環境の遅延広がりτを考慮した帯域分割の手法は、上述した第１乃至第３の各実施形態において併せて適用することができる。
【０１０６】
第５の実施形態：
本発明では、このＯＦＤＭ伝送方式に対し、帯域分割方式並びに適応変調方式を組み合わせるものである。すなわち、単一チャネルを複数のサブキャリアで構成するいくつかのグループに帯域分割し、グループ毎に変調方式を異なる設定にする（前述）。
【０１０７】
他方、伝搬路上では、パケット内のデータの破壊や部分的な欠損、パケット全体の消失、順序の入れ替わり、重複といった伝送誤りが発生する可能性がある。また、受信側では、いずれのパケットをどのようなタイミングで受信するかは不定であり、パケットの一部が欠落してしまう可能性がある。このような受信誤りが受信側で訂正できない場合のために、データの再送制御プロトコルが用意されている。
【０１０８】
ところが、帯域分割された各周波数帯域毎にデータ再送を行なう場合、エラーの多い帯域のデータは再送が必要になるが、通信品質が悪い帯域なので、再送データも誤る可能性が高い。一方で、エラーの少ない帯域ではデータの送受信が進んでいく。この結果、受信局側の受信バッファは再送データを待つデータで溢れてしまい、システム全体でのスループットが低下してしまう。
【０１０９】
そこで、本実施形態では、送信待ちパケットの中で再送パケットを優先して送信することにより、エラーの多い帯域における再送データで受信バッファが溢れてしまうという事態を回避するようにした。この結果、受信側で再送（ＡＲＱ：Auto Repeat reQuest）パケットの到着を待つ時間が少なくなり、伝送遅延の減少、受信データ・バッファのメモリ容量を縮小することができる。
【０１１０】
図１３には、再送パケットを優先して送信する仕組みを図解している。同図に示すように、送信側では、送信パケットのバッファを２段階で用意する。通常のパケットは初段のバッファに入力され、その出力がさらに２段目のバッファに入力される。これに対して、再送パケットは２段目のバッファから入力される。
【０１１１】
例えば、送信データ・バッファに蓄積されている送信データからデータ７、データ８、データ９、データ１０の順でデータ・パケットが生成され、初段のバッファに入力され、ＦＩＦＯ（First In First Out：先入れ先出し）形式で次段のバッファに出力されるとする。このとき、例えばエラーの多い帯域のグループにおいてデータ再送要求が発生した場合、この再送パケットＡＲＱ１は２段目のバッファから入力されるので、データ７よりも優先して送信される。
【０１１２】
図１３に示すようなデータ再送動作によれば、通常のデータ・パケットに優先的に再送パケットを送ることができる。
【０１１３】
このようなデータ再送の手法は、上述した第１乃至第３の各実施形態において併せて適用することができる。
【０１１４】
第６の実施形態：
帯域分割された各周波数帯域毎にデータ再送を行なう場合、エラーの多い帯域のデータは再送が必要になるが、通信品質が悪い帯域なので、再送データも誤る可能性が高い。一方で、エラーの少ない帯域ではデータの送受信が進んでいく。この結果、受信局側の受信バッファは再送データを待つデータで溢れてしまい、システム全体でのスループットが低下してしまう（同上）。
【０１１５】
本実施形態では、再送回数に応じてグループを優先順位付けし、再送を行なうときにはこの情報を参照して、優先順位の高いグループから再送パケットを送信するようにした。
【０１１６】
このような場合、再送パケットを何度も再送することが少なくなり、伝送遅延の減少、受信データ・バッファのメモリ容量の縮小、スループットの向上という効果を得ることができる。
【０１１７】
図１４には、再送回数に応じてグループを優先順位付けし、優先順位の高いグループから再送パケットを送信する仕組みを図解している。
【０１１８】
図示の例では単一チャネルを３つのグループＡ〜Ｂに分割している。各グループは、送信データをＯＦＤＭ方式で周波数分割多重しさらに異なる変調方式で変調処理した後にデータ送信する送信部４１Ａ〜Ｃと、受信側から再送要求パケットＡＲＱを受信する再送要求受信部４２Ａ〜Ｃと、各再送要求受信部４２Ａ〜Ｃにおける再送要求パケットの受信回数（又は頻度）を計測するカウンタ４３Ａ〜Ｃを備えている。
【０１１９】
送信部４１は、送信データ・バッファに蓄積されているデータから生成されたパケットが分配されると、これをＯＦＤＭ方式で周波数分割多重しさらに異なる変調方式で変調処理した後にデータ送信する。
【０１２０】
再送要求受信部ＡＲＱは、再送要求パケットＡＲＱを受信すると、これを対応する送信部４１とカウンタ４３に通知する。各グループのカウンタ４３Ａ〜Ｃは、計数した再送要求パケットの受信回数を所定間隔で優先順位付け部４４に出力する。
【０１２１】
優先順位付け部４４は、各グループにおいて所定時間内に発生した再送要求回数に応じて、データ再送に使用するグループを優先順位付けする。
【０１２２】
図１５には、再送回数に応じてグループを優先順位付けし、優先順位の高いグループから再送パケットを送信する動作を示している。
【０１２３】
各カウンタ４３Ａ〜Ｃでは、一定時間での各グループの再送要求をカウントする。同図に示す例では、各カウンタ４３Ａ〜Ｃにおけるカウント数をそれぞれＣａ，Ｃｂ，Ｃｃで示す。
【０１２４】
優先順位付け部４４では、再送パケットの送信に用いるグループを決定する。Ａ，Ｂ，Ｃの各グループが使用される確率をそれぞれＰａ，Ｐｂ，Ｐｃとすると、その比率が１／Ｃａ，１／Ｃｂ，１／Ｃｃになるように選択する。
【０１２５】
これにより、通信品質の良いグループほど再送パケットの伝送に用いられることになり、再送パケットがより小さな遅延で送られることになるため、受信バッファがあふれることがなくなるとともに、再送が繰り返されることも少なくなるためにスループットも向上する。
【０１２６】
このような再送回数に応じてグループを優先順位付けし、優先順位の高いグループから再送パケットを送信するデータ再送の手法は、上述した第１乃至第３の各実施形態において併せて適用することができる。
【０１２７】
［追補］
以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、冒頭に記載した特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。
【０１２８】
【発明の効果】
以上詳記したように、本発明によれば、帯域分割して各周波数帯域毎にデータ伝送及び再送制御を行ない、通信品質が良好でない帯域からの妨害波の影響を最小限にするとともにシステム全体のスループットを保つことができる、優れたＯＦＤＭ方式の通信システム、並びに通信装置及び通信方法を提供することができる。
【０１２９】
本発明によれば、単一チャネルを複数のサブキャリアで構成される複数のグループに帯域分割した際、伝送速度の大きいグループが伝送速度の低いグループの送信終了を待つことなくデータを送信することができるため、システム全体のスループットが向上する。
【０１３０】
また、本発明によれば、帯域分割されたグループ内の周波数特性を平坦に近づけることができるので、サブキャリア間の電力差過大による誤りの発生を抑えられる。また、チャネルを過剰に帯域分割することがなくなり、グループ毎の制御情報が増え過ぎてスループットが低下することを避けられる。
【０１３１】
また、本発明によれば、受信側で再送パケットの到着を待つ時間が少なくなり、伝送遅延の減少、受信データ・バッファのメモリ容量を縮小することができる。
【０１３２】
また、本発明によれば、再送パケットを何度も再送することが少なくなり、伝送遅延の減少、受信データ・バッファのメモリ容量の縮小、スループットの向上という効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】単一チャネルを複数のサブキャリアで構成される複数のグループに帯域分割する様子を示した図である。
【図２】単一チャネルを３つのグループに帯域分割してデータ伝送を行なう通信装置の構成例を模式的に示した図である。
【図３】帯域分割された各グループ毎に異なる変調方式を設定する仕組みを説明するための図である。
【図４】パケット連結により帯域グループ毎の送信時間を等しくする仕組みを説明するための図である。
【図５】グループ毎の変調方式に合わせてパケットの連結数を異なる値に設定した通信装置の機能構成を模式的に示した図である。
【図６】ＯＦＤＭ送受信部１４の内部構成を示した図である。
【図７】データ量により帯域グループ毎の送信時間を等しくする仕組みを説明するための図である。
【図８】グループ毎の変調方式に合わせてパケットのデータ量を異なる値に設定した通信装置の機能構成を模式的に示した図である。
【図９】適用する変調方式の変調レートの比に応じた割合で各グループに割り当てるサブキャリア数を調整した様子を示した図である。
【図１０】グループ毎の変調方式に合わせて各グループを構成するサブキャリア数を異なる値に設定した通信装置の機能構成を模式的に示した図である。
【図１１】マルチパス路におけるＯＦＤＭ信号の周波数特性を示した図である。
【図１２】伝搬路の遅延広がりと帯域分割時にグループに割り当てる帯域幅との関係を示した図である。
【図１３】再送パケットを優先して送信する仕組みを説明するための図である。
【図１４】再送回数に応じてグループを優先順位付けし、優先順位の高いグループから再送パケットを送信する仕組みを説明するための図である。
【図１５】再送回数に応じてグループを優先順位付けし、優先順位の高いグループから再送パケットを送信する動作を説明するための図である。
【符号の説明】
１１…データ・バッファ
１２…パケット生成部及び統合部
１３…パケット分配部及び誤り訂正部
１４…ＯＦＤＭ送受信部
１５…多重化分離部
２１…データ・バッファ
２２…パケット生成部及び統合部
２３…ＯＦＤＭ送受信部
２４…多重化分離部
３１…データ・バッファ
３２…パケット生成部及び統合部
３３…ＯＦＤＭ送受信部
３４…多重化分離部
４１…送信部
４２…再送要求受信部
４３…カウンタ
４４…優先順位付け部
４５…データ・バッファ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a communication system of a multi-carrier communication system that performs data transmission using a plurality of carriers, a communication apparatus, and a communication method, and in particular, the frequency of each carrier so that the carriers are orthogonal to each other within a symbol interval. The present invention relates to an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) communication system, a communication apparatus, and a communication method.
[0002]
More particularly, the present invention relates to an OFDM communication system, a communication apparatus, and a communication method that divide a transmission band to remove an influence near a subcarrier frequency where communication is not good. The present invention relates to an OFDM communication system, a communication apparatus, and a communication method that perform data transmission and retransmission control for each band, minimize the influence of an interference wave from a band with poor communication quality, and maintain the throughput of the entire system.
[0003]
[Prior art]
As computers become more sophisticated, multiple computers are connected to form a LAN (Local Area Network) to share information such as files and data, or to share peripheral devices such as printers, e-mails and data Exchange of information such as transfer of information is actively performed.
[0004]
In the conventional LAN, each computer is connected by wire using an optical fiber, a coaxial cable, or a twisted pair cable. However, such a wired LAN requires connection work, and it is difficult to construct a LAN easily. Further, even after the LAN is constructed, the cable is complicated and the movement range of the device is limited by the cable length, which is inconvenient. Therefore, wireless LAN has attracted attention as a system for releasing users from LAN wiring. According to the wireless LAN, the terminal can be moved relatively easily in a work space such as an office. In recent years, the demand has increased remarkably with the increase in speed and cost of wireless LAN systems.
[0005]
However, in wireless communication, degradation of transmission quality due to fading such as multipath becomes a particular problem. In digital radio signal transmission, the error rate increases as the signal is transmitted at higher speed due to interference of delayed waves on the time axis.
[0006]
The “OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) system” is expected as a technique for realizing high speed and high quality wireless transmission. The OFDM scheme is a type of multi-carrier transmission scheme in which the frequency of each carrier is set so that the carriers are orthogonal to each other within a symbol interval. As a result of transmitting a high-speed signal by dividing it into a large number of subcarriers, the transmission speed of the subcarrier alone becomes low, and it is strong against delay wave interference.
[0007]
An example of information transmission in the OFDM system is that modulation is performed for each carrier by assigning a plurality of data output by serial / parallel conversion of information sent serially for each symbol period slower than the information transmission rate to each carrier. Then, by performing inverse FFT on the plurality of carriers, it is converted into a signal on the time axis and transmitted while maintaining the orthogonality of each carrier on the frequency axis.
[0008]
For example, if each carrier performs BPSK (Binary Phase Shift Keying) modulation and serial / parallel conversion is performed at a symbol period of 1/256 of the information transmission rate, the total number of carriers becomes 256, and inverse FFT is performed on 256 carriers. Demodulation is the reverse operation, that is, FFT is performed to convert the time-axis signal into a frequency-axis signal, and demodulation corresponding to each modulation method is performed for each carrier, and parallel / serial conversion is performed with the original serial signal. This is done by reproducing the sent information.
[0009]
It has been confirmed by experiments that the OFDM transmission system has good transmission characteristics even when there is a delayed wave, and is widely used for a high-speed broadband wireless signal transmission system. For example, IEEE802.11a, which is widely known in the industry as a wireless LAN standard, uses the OFDM system in the 5 GHz band and enables a maximum transmission rate of 54 Mbps.
[0010]
Also, adaptive modulation is often used in a high-speed broadband wireless signal transmission system. The “adaptive modulation” referred to here is a method of selecting a modulation scheme that has the highest reception rate depending on the reception quality based on the relationship between the reception quality and the error rate being different depending on the modulation rate and coding rate.
[0011]
By the way, some problems remain in OFDM. Since selective fading occurs due to the presence of the delayed wave, the level of reception varies depending on the frequency. As a result, in OFDM, the difference in received power for each subcarrier is greatly different, and the error rate of a subcarrier having a reduced received power is increased. As a result, the error of the entire received signal in which the subcarrier signals are combined also becomes large.
[0012]
Further, if the error cannot be corrected on the receiving side, the data is retransmitted. Here, when selective fading is the main cause of error, it is considered that an error has occurred due to a subcarrier near a frequency with a large attenuation, but even if communication can be satisfactorily performed with the remaining subcarriers. When retransmission is necessary, retransmission is performed using all subcarriers. This reduces the overall throughput.
[0013]
In order to solve the problem that errors in some subcarriers reach the entire received signal, a band division method of dividing the transmission channel along the frequency axis for communication can be considered. For example, a first transmission mode in which data corresponding to one symbol is transmitted using the entire band modulated by the orthogonal frequency multiplexing method, and data corresponding to one symbol is divided into a plurality of data, and an orthogonal frequency is divided for each divided data. There has been proposed a wireless transmission method including a second transmission mode in which modulation is performed by a multiplexing method and the entire band is divided into a plurality of bands (see, for example, Patent Document 1). In such a case, when the data cannot be decoded in the first transmission mode, the second transmission mode is set, and the frequency band used for the transmission is allowed to escape from the disturbing frequency, thereby causing the influence of the interference wave. Can be removed.
[0014]
However, in
[0015]
In addition, a new problem arises when data is retransmitted for each frequency band that is divided. Data in a band with many errors needs to be retransmitted, but since the communication quality is bad, there is a high possibility that the retransmitted data will be erroneous. On the other hand, data transmission / reception proceeds in a band with few errors. As a result, the reception buffer on the receiving station side overflows with data waiting for retransmission data. In
[0016]
In addition, when the modulation method for each band is different due to adaptive modulation, the transmission time is different for each band. Therefore, the band of the modulation method having a fast transfer rate must wait for the end of transmission of the slow band. As a result, the throughput of the entire system decreases.
[0017]
[Patent Document 1]
JP-A-11-34002
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide an excellent OFDM communication system, communication apparatus, and communication method capable of removing the influence of the vicinity of subcarrier frequencies where communication is not good by dividing the transmission band. is there.
[0019]
A further object of the present invention is to perform data transmission and retransmission control for each frequency band by dividing the band, to minimize the influence of interference waves from bands with poor communication quality, and to maintain the overall system throughput. Another object of the present invention is to provide an excellent OFDM communication system, communication apparatus, and communication method.
[0020]
[Means and Actions for Solving the Problems]
The present invention has been made in view of the above problems, and is an OFDM transmission system communication system that performs data transmission by multiplexing with a plurality of carriers that are orthogonal to each other,
Means for band-dividing a single channel into a plurality of groups composed of a plurality of subcarriers;
Means for determining the modulation scheme of each group;
Means to equalize throughput in each group;
It is a communication system characterized by comprising.
[0021]
However, “system” here refers to a logical collection of a plurality of devices (or functional modules that realize specific functions), and each device or functional module is in a single housing. It does not matter whether or not.
[0022]
According to the communication system of the present invention, when a single channel is divided into a plurality of groups each composed of a plurality of subcarriers, the throughput in each group is equalized. Since data can be transmitted without waiting for the end of transmission of a low group, the throughput of the entire system is improved.
[0023]
Here, the means for determining the modulation scheme of each group may determine the modulation scheme to be applied to each group according to the propagation path quality for each subcarrier.
[0024]
For example, BPSK and QPSK are known as phase modulation schemes of the digital modulation scheme, but modulation in which the reception rate is the highest depending on the reception quality of BPSK or QPSK according to the channel quality in each band-divided group You can set the method.
[0025]
Since BPSK has a constant modulation output, an amplifier with high power efficiency can be used, power consumption is small, and communication errors are relatively strong, but transmission efficiency is not high. On the other hand, since QPSK tries to transmit two digital signals at a time, the frequency is effectively used and the transmission efficiency is good. On the other hand, the distance between signals is π in BPSK, whereas QPSK is as narrow as π / 2, and the noise margin is small.
[0026]
Further, the means for equalizing the throughput may adjust the number of subcarriers allocated to each group in the means for dividing the band into the plurality of groups in accordance with the transfer rate ratio of each group. For example, a correspondence table of “modulation rate versus number of subcarriers” determined so that the transmission time after modulation is the same regardless of the modulation rate is prepared, and the number of subcarriers in each group is determined according to this.
[0027]
In this way, by setting the number of subcarriers for each group to a different value according to the modulation method and reducing the number of subcarriers in the modulation method group with a high transmission rate, transmission with a modulation method group with a low transmission rate is possible. The time can be made equal, and the throughput of the entire system can be improved.
[0028]
The means for equalizing the throughput can be composed of means for dividing the transmission data into packets and means for distributing the data to each group according to the throughput.
[0029]
For example, the means for equalizing the throughput may adjust the number of fixed-length packets to be distributed to each group according to the throughput. For example, a correspondence table of “modulation rate versus number of packets” determined so that the transmission time after modulation is the same regardless of the modulation rate is prepared, and the number of packets in each group is determined according to this.
[0030]
In such a case, set the number of concatenated packets for each group to a different value in accordance with the modulation method, and increase the number of concatenated packets of the modulation method group with a high transmission rate. And the transmission time can be made equal, and the throughput of the entire system can be improved.
[0031]
Alternatively, the means for equalizing the throughput may adjust the data length of the unit packet of each group according to the throughput. For example, a correspondence table of “modulation rate vs. packet size” is prepared in which the transmission time after modulation is determined to be the same regardless of the modulation rate, and the number of packets in each group is determined according to this.
[0032]
In this way, by setting the unit packet data amount for each group to a different value in accordance with the modulation method, and increasing the unit packet data amount of the group of the modulation method with a high transmission rate, the modulation method having a low transmission rate. It is possible to make the transmission time equal to that of each group and improve the throughput of the entire system.
[0033]
The means for dividing the single channel into a plurality of groups may determine the frequency bandwidth f of each group at an interval narrower than the
[0034]
In such a case, the power difference between subcarriers in the group can be reduced. That is, since the frequency characteristics in the band-divided group can be made almost flat, it is possible to suppress the occurrence of errors due to excessive power difference between subcarriers. In addition, the channel is not excessively divided, and it is possible to avoid a decrease in throughput due to excessive control information for each group.
[0035]
The communication system according to the present invention may further include means for controlling retransmission in each group.
[0036]
For example, the means for controlling the retransmission may preferentially transmit the retransmission packet among the transmission waiting packets.
[0037]
In such a case, a situation in which the reception buffer overflows with retransmission data in a band with many errors can be avoided. As a result, the time to wait for the arrival of a retransmission packet on the receiving side is reduced, so that transmission delay can be reduced and the memory capacity of the received data buffer can be reduced.
[0038]
Further, the means for controlling retransmission may prioritize groups according to the number of retransmissions and transmit retransmission packets from a group with higher priority.
[0039]
In such a case, it is less likely that the retransmission packet is retransmitted many times, and it is possible to obtain effects such as a reduction in transmission delay, a reduction in memory capacity of the reception data buffer, and an improvement in throughput.
[0040]
Other objects, features, and advantages of the present invention will become apparent from more detailed description based on embodiments of the present invention described later and the accompanying drawings.
[0041]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0042]
The present invention relates to a communication system that employs an OFDM scheme that is expected as a technique for realizing high-speed and high-quality wireless transmission. The OFDM scheme is a type of multi-carrier transmission scheme, and the frequency of each carrier is set so that the carriers are orthogonal to each other within a symbol interval. As a result of transmitting a high-speed signal by dividing it into a large number of subcarriers, the transmission speed of the subcarrier alone becomes low, and it is strong against delay wave interference.
[0043]
In the present invention, a band division method and an adaptive modulation method are combined with this OFDM transmission method. That is, a single channel is divided into several groups each composed of a plurality of subcarriers, and the modulation scheme is set differently for each group.
[0044]
In the OFDM scheme, selective fading occurs due to the presence of a delayed wave, so that the level of reception between frequency bands occurs, and the error rate of subcarriers with reduced reception power increases. As a result, the error of the entire received signal in which the subcarrier signals are combined also becomes large. On the other hand, by adopting the band division method, communication in a good frequency band can be separated from the influence of interference waves, and communication quality can be maintained.
[0045]
In addition, adaptive modulation is a method of selecting a modulation scheme that has the highest reception rate depending on the reception quality based on the fact that the relationship between reception quality and error rate varies depending on the modulation rate and coding rate.
[0046]
For example, as a digital modulation method, there is a phase modulation (Phase Shift Keying: PSK) method in which a carrier phase is discretely changed according to a digital code. In the PSK method, BPSK (Binary that represents bits with two phases) is used. (Phase Shift Keying) method and QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) method that expresses bits with four phases. In the BPSK system, the carrier phase is set to 0, and the phase shifted by 180 degrees opposite to the carrier is assigned to 1. In the QPSK system, (0,0) for the 0 phase, (0,1) for the π / 2 phase, (1,0) for the π phase, and (1,1) for the 3 / π phase are transmitted. To do.
[0047]
Since BPSK has a constant modulation output, an amplifier with high power efficiency can be used, power consumption is small, and communication errors are relatively strong, but transmission efficiency is not high. On the other hand, since QPSK tries to transmit two digital signals at a time, the frequency is effectively used and the transmission efficiency is good. On the other hand, the distance between signals is π in BPSK, whereas QPSK is as narrow as π / 2, and the noise margin is small.
[0048]
In each embodiment of the present invention to be described below, a modulation scheme that has the highest reception rate depending on the reception quality is set in BPSK or QPSK according to the propagation path quality in each band-divided group.
[0049]
First embodiment:
FIG. 1 shows how a single channel is divided into a plurality of groups each composed of a plurality of subcarriers. Assume that the number of data transmission subcarriers constituting a channel is 48. In the illustrated example, the single channel is divided into three groups. However, if the subcarriers are equally distributed, there are 16 subcarriers belonging to each group.
[0050]
FIG. 2 schematically shows a configuration example of a communication apparatus that performs data transmission by dividing a single channel into three groups.
[0051]
First, the transmission procedure of this communication apparatus will be described. The transmission data received from the upper layer of the communication protocol is temporarily stored in the data buffer. This data is allocated to each group, signal processing such as adding control information is performed, and further, processing such as IFFT (Inverse Fourier Transform) is performed and converted into OFDM signals. Then, the signals of all groups are combined (MUX) and transmitted from the antenna as a single channel signal again.
[0052]
Next, the reception procedure will be described. After processing such as synchronization, A / D conversion, and FFT (Fourier transform) is performed and a carrier is extracted, the channel signal is decomposed for each group. Reception processing is performed for each group. If retransmission is necessary here, only the group is retransmitted. Data of a group that does not require retransmission processing is accumulated in the data buffer, and reception processing for the next data is started. When the data sent by re-transmission is arranged in the buffer, the received data in each group is synthesized and passed to the upper layer of the communication protocol.
[0053]
FIG. 3 illustrates a mechanism for setting a different modulation scheme for each band-divided group. In the example shown in the figure, it is assumed that a single channel is composed of three groups.
[0054]
The transmission quality is evaluated by the evaluation unit from the reception result for each group. In the group with the lowest transmission quality, the modulation scheme is set to BPSK1 / 2, and the one with the better transmission quality is set to a modulation scheme with a higher transmission rate according to the quality. The modulation scheme is set, for example, at regular intervals to cope with changes in the communication environment. As described above, a scheme is provided in which a single channel is divided into bands and the modulation scheme is set differently for each band.
[0055]
On the other hand, when different modulation schemes are set for each group obtained by band division in this way, the transmission rates differ between groups. In other words, since the transmission time differs for each band, the band of the modulation method having a fast transfer rate must wait for the end of transmission of the slow band. As a result, there arises a problem that the throughput is lowered in the entire system.
[0056]
In order to cope with such a problem, in the present embodiment, the number of packets to be distributed to groups is adjusted according to the transmission rate of each group to achieve uniform throughput. In other words, by setting the number of packets connected to each group to a different value according to the modulation method, and increasing the number of packets connected in the modulation method group with a high transmission rate, the group and transmission time of the modulation method with a low transmission rate are transmitted. To improve the overall system throughput.
[0057]
FIG. 4 illustrates a mechanism for equalizing transmission time for each band by packet connection.
[0058]
Since
[0059]
As shown in FIG. 4,
[0060]
As a result,
[0061]
FIG. 5 schematically shows a functional configuration of a communication apparatus in which the number of connected packets is set to a different value in accordance with the modulation method for each group. The figure also shows the process of generating a packet and processing it into a radio signal.
[0062]
First, the transmission operation will be described. The transmission data received from the upper layer of the communication protocol is temporarily stored in the data buffer 11. The packet generation unit / integration unit 12 extracts transmission data from the data buffer 11 and divides it to generate a fixed-length packet.
[0063]
In the embodiment shown in FIG. 5, the communication device includes two groups by band division, and a first OFDM transmission / reception unit 14A and a second OFDM transmission / reception unit 14B corresponding to each group are provided. The packet distribution unit and error correction unit 13 determines the number of packets for each group based on the modulation rate information of the first and second OFDM transmission / reception units 14A and 14B, and transmits the packets to the first and second OFDM transmission / reception units. Distribute to parts 14A and 14B. For example, a correspondence table of “modulation rate versus number of packets” determined so that the transmission time after modulation is the same regardless of the modulation rate is prepared, and the number of packets in each group is determined according to this.
[0064]
The first OFDM transceiver 14A performs QPSK modulation, and the second OFDM transceiver 14B performs BPSK modulation. Since
[0065]
In the first and second OFDM transmission / reception units 14A and 14B, data to be transmitted is mapped to corresponding carriers, and frequency domain data is converted into time domain data by IFFT (inverse Fourier transform) processing. Parallel / serial conversion and D / A conversion are performed to obtain an OFDM signal, which is further subjected to QPSK or BPSK modulation. FIG. 6 shows an internal configuration (however, on the transmission side) of the OFDM transceiver 14.
[0066]
The number of packets modulated by BPSK is half of the number of packets modulated by QPSK, and the modulation rate of QPSK is twice that of BPSK. I want you to understand.
[0067]
These modulated signals are all collected by a demultiplexing (MUX / DEMUX)
[0068]
On the other hand, at the time of reception, the above-described processing is performed in the reverse direction, and the original data is restored by integrating the packets sent in the respective band groups.
[0069]
That is, the OFDM signal received from the antenna is separated for each band group by the multiplexing / separating
[0070]
The first and second OFDM transmission / reception units 14A and 14B respectively perform QPSK or BPSK demodulation, A / D conversion, serial / parallel conversion, and FFT (Fourier transform) processing to convert the time domain data into the frequency domain. Convert to data and take out the carrier.
[0071]
The packet distribution unit and error correction unit 13 perform error correction on the restored packet data, and the packet generation unit and integration unit 12 integrate the packets received from each group to restore the original data. The received data is temporarily stored in the data buffer 11 and transferred to the upper layer of the communication protocol.
[0072]
Second embodiment:
As described above, since
[0073]
FIG. 7 illustrates a mechanism for equalizing the transmission time for each band group according to the data amount. As shown in the figure, in the band group that performs QPSK modulation,
[0074]
Therefore,
[0075]
FIG. 8 schematically shows a functional configuration of the communication apparatus in which the packet data amount is set to a different value in accordance with the modulation method for each group. The figure also shows the process of generating a packet and processing it into a radio signal.
[0076]
First, the transmission operation will be described. The transmission data received from the upper layer of the communication protocol is temporarily stored in the data buffer 21. The packet generation unit / integration unit 22 extracts transmission data from the data buffer 21 and divides it to generate variable-length packets.
[0077]
In the embodiment shown in FIG. 8, the communication apparatus includes two groups by band division, and a first OFDM transmission /
[0078]
The
[0079]
In the first and second OFDM transmission /
[0080]
The number of packets modulated by BPSK is half of the number of packets modulated by QPSK, and the modulation rate of QPSK is twice that of BPSK. I want you to understand.
[0081]
These modulated signals are all collected by a demultiplexing (MUX / DEMUX)
[0082]
On the other hand, at the time of reception, the above-described processing is performed in the reverse direction, and the original data is restored by integrating the packets sent in the respective band groups.
[0083]
That is, the OFDM signal received from the antenna is separated for each band group by the
[0084]
In the first and second OFDM transmission /
[0085]
The packet generation unit and integration unit 22 integrates the packets received from each group and restores the original data. The received data is temporarily stored in the data buffer 21 and passed to the upper layer of the communication protocol.
[0086]
Third embodiment:
As described above,
[0087]
In FIG. 9, when a single channel composed of a plurality of subcarriers is divided into a plurality of groups, the number of subcarriers allocated to each group is adjusted at a rate corresponding to the modulation rate ratio of the applied modulation scheme It shows how it was done. The number of subcarriers twice that of the
[0088]
Assuming that the number of data transmission subcarriers constituting a channel is 48, 32 subcarriers are allocated to a band group for performing BPSK modulation, and 16 subcarriers are allocated to a group for performing
[0089]
As a result,
[0090]
FIG. 10 schematically shows a functional configuration of a communication apparatus in which the number of subcarriers constituting each group is set to a different value in accordance with the modulation scheme for each group. The figure also shows the process of generating a packet and processing it into a radio signal.
[0091]
First, the transmission operation will be described. Transmission data received from the upper layer of the communication protocol is temporarily stored in the data buffer 31. The packet generation unit / integration unit 22 extracts transmission data from the data buffer 31, divides it, and generates a fixed-length packet. Then, the packet generation unit and integration unit 22 distribute the packet to the first and second OFDM transmission /
[0092]
The signal distributed for each group is modulated into an OFDM signal by the first and second OFDM transmission /
[0093]
The first OFDM transmitter / receiver 33A performs QPSK modulation, and the second OFDM transmitter /
[0094]
In the first and second OFDM transmission /
[0095]
The number of packets modulated by BPSK is half of the number of packets modulated by QPSK, and the modulation rate of QPSK is twice that of BPSK. I want you to understand.
[0096]
These modulated signals are all collected by a multiplexing / demultiplexing (MUX / DEMUX) unit 34 and transmitted from the antenna as one OFDM signal.
[0097]
On the other hand, at the time of reception, the above-described processing is performed in the reverse direction, and the original data is restored by integrating the packets sent in the respective band groups.
[0098]
That is, the OFDM signal received from the antenna is separated for each band group by the demultiplexing unit 34 and passed to the first and second OFDM transmission /
[0099]
In the first and second OFDM transmission /
[0100]
The packet generation unit and integration unit 32 integrates the packets received from each group and restores the original data. The received data is temporarily stored in the data buffer 31 and transferred to the upper layer of the communication protocol.
[0101]
Fourth embodiment:
Transmission by OFDM scheme has a characteristic that it has strong anti-fading characteristics against multipath fading and selective fading because the delay time difference of incoming waves is large because the period of one symbol is longer than single carrier transmission scheme of the same transmission capacity. is there. However, it is difficult to say that the fading-proof characteristic against flat fading with a relatively small delay time difference between each incoming wave is strong.
[0102]
It is known to those skilled in the art that there is a correlation between the delay spread of the propagation environment and the period of the frequency characteristic drop. FIG. 11 shows the frequency characteristics of the OFDM signal in the multipath path. In a communication path in which a second delayed wave (interference wave such as a reflected wave) having an amplitude ρ and a delay τ is received with respect to a first incoming wave (for example, a desired wave such as a direct wave), the frequency characteristic of the OFDM signal is The signal amplitude is 1−ρ for each
[0103]
Accordingly, when the delay spread of the propagation path is τ and the bandwidth allocated to each group at the time of band division is f, the frequency is set as shown in FIG. There are more groups with nearly flat characteristics. In the example shown in the figure, the group A is divided into three groups A to C. However, in group A, the error rate increases due to the influence of a drop in signal strength due to multipath, but the other groups B and C Since the frequency characteristics are nearly flat, good communication quality can be obtained.
[0104]
Here, τ can be estimated before the design by measuring in advance at the frequency to be used. Furthermore, it is possible to estimate with higher accuracy under the condition that the environment to be used is limited indoors or outdoors. Alternatively, it is possible to calculate the delay spread amount from the reception result of the preamble and adaptively change the group division accordingly.
[0105]
As described above, the band division method considering the delay spread τ of the propagation environment can be applied together in the first to third embodiments described above.
[0106]
Fifth embodiment:
In the present invention, a band division method and an adaptive modulation method are combined with this OFDM transmission method. That is, a single channel is divided into several groups each composed of a plurality of subcarriers, and the modulation scheme is set differently for each group (described above).
[0107]
On the other hand, on the propagation path, there is a possibility that transmission errors such as destruction of data in the packet, partial loss, loss of the whole packet, change of order, and duplication may occur. On the receiving side, which packet is received at which timing is indefinite, and a part of the packet may be lost. A data retransmission control protocol is prepared for the case where such a reception error cannot be corrected on the receiving side.
[0108]
However, when data is retransmitted for each frequency band that is divided into bands, data in a band with many errors needs to be retransmitted, but because the communication quality is poor, there is a high possibility that the retransmitted data will be erroneous. On the other hand, data transmission / reception proceeds in a band with few errors. As a result, the reception buffer on the receiving station side overflows with data waiting for retransmission data, and the throughput of the entire system is reduced.
[0109]
Therefore, in this embodiment, the retransmission packet is preferentially transmitted among the packets waiting to be transmitted, so that the situation where the reception buffer overflows with retransmission data in a band with many errors is avoided. As a result, the time to wait for the arrival of a retransmission (ARQ: Auto Repeat reQuest) packet on the receiving side is reduced, so that the transmission delay can be reduced and the memory capacity of the received data buffer can be reduced.
[0110]
FIG. 13 illustrates a mechanism for preferentially transmitting retransmission packets. As shown in the figure, a transmission packet buffer is prepared in two stages on the transmission side. A normal packet is input to the first-stage buffer, and its output is further input to the second-stage buffer. On the other hand, the retransmission packet is input from the second-stage buffer.
[0111]
For example, data packets are generated in the order of data 7, data 8, data 9, and data 10 from the transmission data stored in the transmission data buffer, and are input to the first-stage buffer. The first in first out (FIFO) ) Format and output to the next buffer. At this time, for example, when a data retransmission request is generated in a group having a band with many errors, the retransmission packet ARQ1 is input from the second-stage buffer, and is transmitted with priority over the data 7.
[0112]
According to the data retransmission operation as shown in FIG. 13, a retransmission packet can be sent preferentially to a normal data packet.
[0113]
Such a data retransmission method can be applied together in the first to third embodiments described above.
[0114]
Sixth embodiment:
When data is retransmitted for each frequency band divided, it is necessary to retransmit data in a band with many errors. However, since the communication quality is poor, there is a high possibility that the retransmitted data is erroneous. On the other hand, data transmission / reception proceeds in a band with few errors. As a result, the reception buffer on the receiving station side overflows with data waiting for retransmission data, and the throughput of the entire system is reduced (same as above).
[0115]
In this embodiment, priorities are assigned to groups according to the number of retransmissions, and when retransmission is performed, this information is referred to so that retransmission packets are transmitted from the group with higher priority.
[0116]
In such a case, it is less likely that the retransmission packet is retransmitted many times, and it is possible to obtain effects such as a reduction in transmission delay, a reduction in memory capacity of the reception data buffer, and an improvement in throughput.
[0117]
FIG. 14 illustrates a mechanism for prioritizing groups according to the number of retransmissions and transmitting retransmission packets from a group with higher priority.
[0118]
In the illustrated example, the single channel is divided into three groups A to B. Each group includes
[0119]
When the packet generated from the data stored in the transmission data buffer is distributed, the transmission unit 41 frequency-division multiplexes the packet using the OFDM method, modulates the data using a different modulation method, and transmits the data.
[0120]
When the retransmission request receiving unit ARQ receives the retransmission request packet ARQ, the retransmission request receiving unit ARQ notifies the corresponding transmitting unit 41 and counter 43 of this. The counters 43 </ b> A to 43 </ b> C of each group output the counted number of retransmission request receptions to the
[0121]
The
[0122]
FIG. 15 shows an operation in which groups are prioritized according to the number of retransmissions, and retransmission packets are transmitted from a group with higher priority.
[0123]
Each
[0124]
The prioritizing
[0125]
As a result, groups with better communication quality are used for transmission of retransmission packets, and retransmission packets are sent with a smaller delay, so that the reception buffer will not overflow and retransmission will be less likely to be repeated. Therefore, the throughput is also improved.
[0126]
The method of data retransmission in which groups are prioritized according to the number of retransmissions and retransmission packets are transmitted from a group with higher priority can be applied together in the first to third embodiments described above. it can.
[0127]
[Supplement]
The present invention has been described in detail above with reference to specific embodiments. However, it is obvious that those skilled in the art can make modifications and substitutions of the embodiment without departing from the gist of the present invention. That is, the present invention has been disclosed in the form of exemplification, and the contents described in the present specification should not be interpreted in a limited manner. In order to determine the gist of the present invention, the claims section described at the beginning should be considered.
[0128]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the present invention, data transmission and retransmission control are performed for each frequency band by dividing the band, and the influence of interference waves from a band with poor communication quality is minimized and the entire system is It is possible to provide an excellent OFDM communication system, communication apparatus, and communication method capable of maintaining a high throughput.
[0129]
According to the present invention, when a single channel is divided into a plurality of groups each composed of a plurality of subcarriers, a group with a high transmission rate transmits data without waiting for the end of transmission of the group with a low transmission rate. This improves the overall system throughput.
[0130]
Further, according to the present invention, the frequency characteristics in the band-divided group can be made almost flat, so that occurrence of errors due to excessive power difference between subcarriers can be suppressed. In addition, the channel is not excessively divided, and it is possible to avoid a decrease in throughput due to excessive control information for each group.
[0131]
Further, according to the present invention, it is possible to reduce the time for waiting for the arrival of the retransmission packet on the receiving side, thereby reducing the transmission delay and the memory capacity of the reception data buffer.
[0132]
Further, according to the present invention, it is less likely to retransmit a retransmission packet many times, and it is possible to obtain effects such as a reduction in transmission delay, a reduction in memory capacity of a reception data buffer, and an improvement in throughput.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing how a single channel is divided into a plurality of groups each composed of a plurality of subcarriers.
FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a configuration example of a communication apparatus that performs data transmission by dividing a single channel into three groups.
FIG. 3 is a diagram for explaining a mechanism for setting a different modulation scheme for each group obtained by band division;
FIG. 4 is a diagram for explaining a mechanism for equalizing transmission times for each band group by packet concatenation.
FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a functional configuration of a communication apparatus in which the number of connected packets is set to a different value in accordance with a modulation method for each group.
6 is a diagram showing an internal configuration of an OFDM transmitter / receiver 14. FIG.
FIG. 7 is a diagram for explaining a mechanism for equalizing transmission time for each band group according to data amount;
FIG. 8 is a diagram schematically illustrating a functional configuration of a communication apparatus in which packet data amounts are set to different values in accordance with a modulation scheme for each group.
FIG. 9 is a diagram illustrating a state in which the number of subcarriers allocated to each group is adjusted at a rate corresponding to a modulation rate ratio of a modulation scheme to be applied.
FIG. 10 is a diagram schematically illustrating a functional configuration of a communication apparatus in which the number of subcarriers configuring each group is set to a different value in accordance with the modulation scheme for each group.
FIG. 11 is a diagram illustrating frequency characteristics of an OFDM signal in a multipath path.
FIG. 12 is a diagram showing a relationship between a delay spread of a propagation path and a bandwidth allocated to a group at the time of band division.
FIG. 13 is a diagram for explaining a mechanism for transmitting retransmission packets with priority.
FIG. 14 is a diagram for explaining a mechanism for prioritizing groups according to the number of retransmissions and transmitting retransmission packets from a group with higher priority.
FIG. 15 is a diagram for describing an operation of prioritizing groups according to the number of retransmissions and transmitting retransmission packets from a group with higher priority.
[Explanation of symbols]
11: Data buffer
12 ... Packet generation unit and integration unit
13: Packet distribution unit and error correction unit
14 ... OFDM transceiver
15 ... Demultiplexing unit
21: Data buffer
22: Packet generation unit and integration unit
23 ... OFDM transceiver
24. Demultiplexing unit
31 ... Data buffer
32 ... Packet generator and integration unit
33 ... OFDM transceiver
34. Demultiplexing unit
41 ... Transmitter
42 ... Retransmission request receiver
43 ... Counter
44 ... Prioritizing section
45: Data buffer
Claims (14)
単一チャネルを帯域分割して複数のサブキャリアで構成される複数のグループの各々に対して設けられた、伝送パケットを互いに直交関係にある複数のキャリアで多重化してそれぞれの変調方式により変調して通信装置間で伝送する複数の伝送手段と、
グループ間のスループットが均一となるように、伝送データからパケットを生成して各グループの送信手段に分配するパケット分配手段と、
を備え、
帯域分割された各グループに含まれるサブキャリア数は、各グループにおいて適用される変調方式の変調レートに応じて決定される、
ことを特徴とする通信システム。A communication system for performing data transmission between a plurality of communication devices,
A single channel is divided into bands, and a transmission packet provided for each of a plurality of groups composed of a plurality of subcarriers is multiplexed with a plurality of carriers that are orthogonal to each other and modulated by each modulation method. A plurality of transmission means for transmitting between communication devices,
Packet distribution means for generating packets from transmission data and distributing them to the transmission means of each group so that the throughput between groups is uniform;
With
The number of subcarriers included in each band-divided group is determined according to the modulation rate of the modulation scheme applied in each group.
A communication system characterized by the above.
単一チャネルを帯域分割して複数のサブキャリアで構成される複数のグループの各々に対して設けられた、伝送パケットを互いに直交関係にある複数のキャリアで多重化してそれぞれの変調方式により変調して通信装置間で伝送する複数の伝送手段と、
グループ間のスループットが均一となるように、伝送データからパケットを生成して各グループの送信手段に分配するパケット分配手段と、
を備え、
前記パケット分配手段は、各グループにおいて適用される変調方式の変調レートに応じたデータ・サイズでパケットを生成し、各グループの送信手段に分配する、
ことを特徴とする通信システム。A communication system for performing data transmission between a plurality of communication devices,
A single channel is divided into bands, and a transmission packet provided for each of a plurality of groups composed of a plurality of subcarriers is multiplexed with a plurality of carriers that are orthogonal to each other and modulated by each modulation method. A plurality of transmission means for transmitting between communication devices,
Packet distribution means for generating packets from transmission data and distributing them to the transmission means of each group so that the throughput between groups is uniform;
With
The packet distribution unit generates a packet with a data size corresponding to a modulation rate of a modulation scheme applied in each group, and distributes the packet to the transmission unit of each group.
A communication system characterized by the above.
単一チャネルを帯域分割して複数のサブキャリアで構成される複数のグループの各々に対して設けられた、伝送パケットを互いに直交関係にある複数のキャリアで多重化してそれぞれの変調方式により変調して通信装置間で伝送する複数の伝送手段と、
グループ間のスループットが均一となるように、伝送データからパケットを生成して各グループの送信手段に分配するパケット分配手段と、
を備え、
伝搬路における遅延広がりτにより定まる落ち込み間隔１／τよりも狭い間隔で、単一チャネルが帯域分割され複数のグループが構成される、
ことを特徴とする通信システム。A communication system for performing data transmission between a plurality of communication devices,
A single channel is divided into bands, and a transmission packet provided for each of a plurality of groups composed of a plurality of subcarriers is multiplexed with a plurality of carriers that are orthogonal to each other and modulated by each modulation method. A plurality of transmission means for transmitting between communication devices,
Packet distribution means for generating packets from transmission data and distributing them to the transmission means of each group so that the throughput between groups is uniform;
With
A single channel is band-divided into a plurality of groups at intervals smaller than the drop interval 1 / τ determined by the delay spread τ in the propagation path.
A communication system characterized by the above.
単一チャネルを帯域分割して複数のサブキャリアで構成される複数のグループの各々に対して設けられた、送信パケットを互いに直交関係にある複数のキャリアで多重化してそれぞれの変調方式により変調して送信する複数の送信手段と、
グループ間のスループットが均一となるように、送信データからパケットを生成して各グループの送信手段に分配するパケット分配手段と、
を備え、
帯域分割された各グループに含まれるサブキャリア数は、各グループにおいて適用される変調方式の変調レートに応じて決定される、
ことを特徴とする通信装置。A communication device for performing data transmission,
A single packet is band-divided and provided for each of a plurality of groups consisting of a plurality of subcarriers. A transmission packet is multiplexed with a plurality of carriers that are orthogonal to each other and modulated by each modulation method. A plurality of transmission means for transmitting
Packet distribution means for generating packets from transmission data and distributing them to the transmission means of each group so that the throughput between groups is uniform;
With
The number of subcarriers included in each band-divided group is determined according to the modulation rate of the modulation scheme applied in each group.
A communication device.
単一チャネルを帯域分割して複数のサブキャリアで構成される複数のグループの各々に対して設けられた、送信パケットを互いに直交関係にある複数のキャリアで多重化してそれぞれの変調方式により変調して送信する複数の送信手段と、
グループ間のスループットが均一となるように、送信データからパケットを生成して各グループの送信手段に分配するパケット分配手段と、
を備え、
前記パケット分配手段は、各グループにおいて適用される変調方式の変調レートに応じたデータ・サイズでパケットを生成し、各グループの送信手段に分配する、
ことを特徴とする通信装置。A communication device for performing data transmission,
A single packet is band-divided and provided for each of a plurality of groups consisting of a plurality of subcarriers. A transmission packet is multiplexed with a plurality of carriers that are orthogonal to each other and modulated by each modulation method. A plurality of transmission means for transmitting
Packet distribution means for generating packets from transmission data and distributing them to the transmission means of each group so that the throughput between groups is uniform;
With
The packet distribution unit generates a packet with a data size corresponding to a modulation rate of a modulation scheme applied in each group, and distributes the packet to the transmission unit of each group.
A communication device.
単一チャネルを帯域分割して複数のサブキャリアで構成される複数のグループの各々に対して設けられた、送信パケットを互いに直交関係にある複数のキャリアで多重化してそれぞれの変調方式により変調して送信する複数の送信手段と、
グループ間のスループットが均一となるように、送信データからパケットを生成して各グループの送信手段に分配するパケット分配手段と、
を備え、
伝搬路における遅延広がりτにより定まる落ち込み間隔１／τよりも狭い間隔で、単一チャネルが帯域分割され複数のグループが構成される、
ことを特徴とする通信装置。A communication device for performing data transmission,
A single packet is band-divided and provided for each of a plurality of groups consisting of a plurality of subcarriers. A transmission packet is multiplexed with a plurality of carriers that are orthogonal to each other and modulated by each modulation method. A plurality of transmission means for transmitting
Packet distribution means for generating packets from transmission data and distributing them to the transmission means of each group so that the throughput between groups is uniform;
With
A single channel is band-divided into a plurality of groups at intervals smaller than the drop interval 1 / τ determined by the delay spread τ in the propagation path.
A communication device.
ことを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載の通信装置。The modulation scheme applied in the transmission means of each group is determined according to the propagation path quality of the subcarriers included in the corresponding band.
The communication apparatus according to claim 4, wherein
ことを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載の通信装置。The packet distribution means distributes fixed length packets to the transmission means of each group with the number of connections according to the modulation rate of the modulation scheme applied in each group.
The communication apparatus according to claim 4, wherein
ことを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載の通信装置。Further comprising data retransmission control means for controlling data retransmission in response to a retransmission request from the receiving side,
The communication apparatus according to claim 4, wherein
ことを特徴とする請求項９に記載の通信装置。The data retransmission control means preferentially transmits the retransmission packet among the transmission waiting packets.
The communication apparatus according to claim 9.
ことを特徴とする請求項９に記載の通信装置。The data retransmission control means counts the number of retransmission requests received in each group, prioritizes the groups according to the number of retransmission requests, and transmits a retransmission packet from a group with a higher priority.
The communication apparatus according to claim 9.
単一チャネルを帯域分割して複数のサブキャリアで構成される複数のグループの各々に対して設けられた、送信パケットを互いに直交関係にある複数のキャリアで多重化してそれぞれの変調方式により変調して送信する複数の送信ステップと、
グループ間のスループットが均一となるように、送信データからパケットを生成して各グループに分配するパケット分配ステップと、
を備え、
帯域分割された各グループに含まれるサブキャリア数は、各グループにおいて適用される変調方式の変調レートに応じて決定される、
ことを特徴とする通信方法。A communication method for performing data transmission,
A single packet is band-divided and provided for each of a plurality of groups consisting of a plurality of subcarriers. A transmission packet is multiplexed with a plurality of carriers that are orthogonal to each other and modulated by each modulation method. A plurality of transmission steps to transmit,
A packet distribution step of generating packets from transmission data and distributing them to each group so that the throughput between groups is uniform;
With
The number of subcarriers included in each band-divided group is determined according to the modulation rate of the modulation scheme applied in each group.
A communication method characterized by the above.
単一チャネルを帯域分割して複数のサブキャリアで構成される複数のグループの各々に対して設けられた、送信パケットを互いに直交関係にある複数のキャリアで多重化してそれぞれの変調方式により変調して送信する複数の送信ステップと、
グループ間のスループットが均一となるように、送信データからパケットを生成して各グループの送信手段に分配するパケット分配ステップと、
を備え、
前記パケット分配ステップでは、各グループにおいて適用される変調方式の変調レートに応じたデータ・サイズでパケットを生成し、各グループの送信手段に分配する、
ことを特徴とする通信方法。A communication method for performing data transmission,
A single packet is band-divided and provided for each of a plurality of groups consisting of a plurality of subcarriers. A transmission packet is multiplexed with a plurality of carriers that are orthogonal to each other and modulated by each modulation method. A plurality of transmission steps to transmit,
A packet distribution step of generating packets from transmission data and distributing them to the transmission means of each group so that the throughput between groups is uniform;
With
In the packet distribution step, a packet is generated with a data size corresponding to a modulation rate of a modulation scheme applied in each group, and distributed to the transmission means of each group.
A communication method characterized by the above.
単一チャネルを帯域分割して複数のサブキャリアで構成される複数のグループの各々に対して設けられた、送信パケットを互いに直交関係にある複数のキャリアで多重化してそれぞれの変調方式により変調して送信する複数の送信ステップと、
グループ間のスループットが均一となるように、送信データからパケットを生成して各グループの送信手段に分配するパケット分配ステップと、
を備え、
伝搬路における遅延広がりτにより定まる落ち込み間隔１／τよりも狭い間隔で、単一チャネルが帯域分割され複数のグループが構成される、
ことを特徴とする通信方法。A communication method for performing data transmission,
A single packet is band-divided and provided for each of a plurality of groups consisting of a plurality of subcarriers. A transmission packet is multiplexed with a plurality of carriers that are orthogonal to each other and modulated by each modulation method. A plurality of transmission steps to transmit,
A packet distribution step of generating packets from transmission data and distributing them to the transmission means of each group so that the throughput between groups is uniform;
With
A single channel is band-divided into a plurality of groups at intervals smaller than the drop interval 1 / τ determined by the delay spread τ in the propagation path.
A communication method characterized by the above.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003036315A JP4193512B2 (en) | 2003-02-14 | 2003-02-14 | COMMUNICATION SYSTEM, COMMUNICATION DEVICE, AND COMMUNICATION METHOD |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003036315A JP4193512B2 (en) | 2003-02-14 | 2003-02-14 | COMMUNICATION SYSTEM, COMMUNICATION DEVICE, AND COMMUNICATION METHOD |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004248005A JP2004248005A (en) | 2004-09-02 |
| JP2004248005A5 JP2004248005A5 (en) | 2006-03-16 |
| JP4193512B2 true JP4193512B2 (en) | 2008-12-10 |
Family
ID=33021428
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003036315A Expired - Lifetime JP4193512B2 (en) | 2003-02-14 | 2003-02-14 | COMMUNICATION SYSTEM, COMMUNICATION DEVICE, AND COMMUNICATION METHOD |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4193512B2 (en) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100531173C (en) * | 2003-05-16 | 2009-08-19 | 松下电器产业株式会社 | Transmitting/receiving apparatus and corresponding method for a communication network |
| US8014827B2 (en) | 2004-12-28 | 2011-09-06 | Hitachi, Ltd. | Base station which communicates according to a retransmission control |
| JP2007221178A (en) * | 2005-04-01 | 2007-08-30 | Ntt Docomo Inc | Transmitting apparatus and method |
| FI20055211A0 (en) * | 2005-05-06 | 2005-05-06 | Nokia Corp | Radio resource management in FDMA |
| JPWO2007020996A1 (en) * | 2005-08-19 | 2009-03-26 | パナソニック株式会社 | Wireless communication apparatus and wireless communication method |
| JP2007181180A (en) * | 2005-11-29 | 2007-07-12 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Communication system |
| JP4932356B2 (en) * | 2006-07-12 | 2012-05-16 | Ｋｄｄｉ株式会社 | Radio frame control apparatus, radio communication apparatus, and radio frame control method |
| US8867662B2 (en) | 2008-03-31 | 2014-10-21 | Qualcomm Incorporated | Multidimensional constellations for coded transmission |
| EP2348656A4 (en) * | 2008-11-06 | 2015-01-07 | Fujitsu Ltd | Wireless base station and signal processing method |
| JP5848956B2 (en) * | 2011-11-10 | 2016-01-27 | 株式会社日立国際電気 | Communication device |
| WO2015158591A1 (en) * | 2014-04-14 | 2015-10-22 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Car2x communication in the usa and europe using a uniform transmitter |
-
2003
- 2003-02-14 JP JP2003036315A patent/JP4193512B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2004248005A (en) | 2004-09-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6862272B2 (en) | System and method for synchronizing data transmission from multiple wireless base transceiver stations to a subscriber unit | |
| US6400699B1 (en) | Transmission scheduler for a multiple antenna wireless cellular network | |
| JP3737353B2 (en) | COMMUNICATION DEVICE AND COMMUNICATION LINE ALLOCATION METHOD | |
| US9461736B2 (en) | Method and apparatus for sub-slot packets in wireless communication | |
| JP4139230B2 (en) | Transmitting apparatus and transmitting method | |
| JP5205489B2 (en) | Network bandwidth management | |
| JP4499715B2 (en) | Method, apparatus and system for user multiplexing in a multiple access system with retransmission | |
| US8942079B2 (en) | Method and apparatus for mapping/demapping modulation symbols in a mobile communication system | |
| US7778362B2 (en) | Method and device for OFDM channel estimation | |
| JP5095822B2 (en) | Method and apparatus for transmitting ACK / NACK information in orthogonal frequency division multiple access system based on time division duplex | |
| CN101124795A (en) | Constrained hopping in wireless communication systems | |
| WO2007081182A1 (en) | Method and apparatus for cyclic shifted sub-carrier mapping | |
| JP4193512B2 (en) | COMMUNICATION SYSTEM, COMMUNICATION DEVICE, AND COMMUNICATION METHOD | |
| JP2005354704A (en) | Multiplexing system of orthogonal frequency division multiplexing system | |
| WO2004047347A1 (en) | Transmitter apparatus and transmitting method | |
| US6542460B1 (en) | Relating to multidirectional communication systems | |
| JP5884172B2 (en) | COMMUNICATION DEVICE, COMMUNICATION METHOD, AND PROGRAM | |
| JP4018989B2 (en) | Transmitting apparatus and transmitting method | |
| JP4008859B2 (en) | Radio packet communication method, radio packet communication system, and radio station apparatus | |
| JP4008858B2 (en) | Radio packet communication method, radio packet communication system, and radio station apparatus | |
| KR20040041942A (en) | A configuration method of frame for reverse random access in an orthogonal frequency division multiple access system | |
| TW200908600A (en) | System and method of selectively communicating using OFDM transmissions and single-carrier block transmissions |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060126 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060126 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20071026 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071127 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080109 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080715 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080808 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080902 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080915 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111003 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121003 Year of fee payment: 4 |