JP5503979B2 - 無線送信装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線送信装置に関する。

近年では、周波数帯域の利用効率が高く、高速データ通信を実現可能なマルチキャリア通信方式の一方式として、直交周波数分割多重方式（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing)が注目されている。このようなＯＦＤＭに代表されるマルチキャリア通信方式を用いた無線通信システムでは、無線伝送路の伝播特性による信号品質の劣化を低減するために、伝播特性に応じて変調方式を適応的に設定することが一般的である。

この他、例えば、下記特許文献１には、ＯＦＤＭ方式を用いた無線通信システムにおいて、ビタビ復号器にて生成されるメトリック値を利用して、無線伝送路の伝播特性に応じた変調方式及び符号化率を適応的に設定する技術が開示されている。また、下記特許文献２には、マルチキャリア通信方式を用いた無線通信システムにおいて、各サブキャリアの伝送路状態に応じて、各サブキャリアに割り当てるデータのビット数を設定する技術が開示されている。

特開２００２−１６５７７号公報 特開２００５−２９５２００号公報

ところで、ＯＦＤＭ方式を用いる無線送信装置には、デジタル変調後の各サブキャリアが直交多重化されて生成されるＯＦＤＭ信号を無線周波数帯の信号（ＲＦ信号）へアップコンバートするためのアナログＲＦ回路が設けられている。図９（ａ）は、アナログＲＦ回路に入力される前のＯＦＤＭ信号の周波数特性を示し、図９（ｂ）は、アナログＲＦ回路の周波数特性を示し、図９（ｃ）は、アナログＲＦ回路から出力されるＯＦＤＭ信号（つまり、ＲＦ信号として無線送信されるＯＦＤＭ信号）の周波数特性を示している。

図９（ｂ）からわかるように、アナログＲＦ回路の周波数特性は、回路内部にバンドパスフィルタが存在するため、周波数帯域の全帯域内で完全に平坦な特性とはならず、特に帯域端部に近づくほど特性低下が著しい。このため、図９（ａ）に示すように、アナログＲＦ回路に入力される前では平坦な周波数特性を有するＯＦＤＭ信号が、アナログＲＦ回路によってＲＦ信号に変換される過程において、図９（ｃ）に示すような帯域端部に近づくほど電力レベルの低い信号になってしまう。これは、実際に送信されるＯＦＤＭ信号に含まれる帯域端部近傍のサブキャリアにおいて、信号品質の劣化が生じることを意味している。

このように、マルチキャリア通信方式においては、無線伝送路の伝播特性だけでなく、アナログＲＦ回路の周波数特性に起因して信号品質の劣化が生じることになる。特に、マルチキャリア通信方式を用いて高速データ通信を実現する場合には、広い周波数帯域を利用する必要があり、アナログＲＦ回路の周波数特性に起因する信号品質の劣化も無視できないレベルとなる。この点、上記特許文献１及び２の技術は、無線伝送路の伝播特性に起因する信号品質の劣化を低減するものであり、アナログＲＦ回路の周波数特性に起因する信号品質の劣化を低減することはできない。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、マルチキャリア信号の周波数特性に起因する信号品質の劣化を低減することの可能な無線送信装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る無線送信装置は、複数のサブキャリアが多重化されて生成されたマルチキャリア信号を送信する無線送信装置であって、それぞれのサブキャリアに設定された符号化率で入力データを符号化することにより符号化データをそれぞれ生成する符号化部と、前記符号化部でそれぞれ生成された符号化データを用いて、それぞれサブキャリアを多値変調する多値変調部と、多値変調後のそれぞれのサブキャリアが多重化されて生成されたマルチキャリア信号を無線信号に変換するアナログ処理部と、前記アナログ処理部によって無線信号に変換された前記マルチキャリア信号の周波数特性に基づいて、前記符号化部で用いるそれぞれの前記符号化率を決定する決定部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る無線送信装置は、前記決定部によって決定された前記符号化率に基づいて、前記符号化部の各々に入力すべき前記入力データのビット数を変更するデータ分配部を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る無線送信装置において、前記決定部は、前記マルチキャリア信号の周波数特性として、前記マルチキャリア信号に含まれる各サブキャリアのビット誤り率を算出し、その算出結果に基づいて前記符号化部で用いるそれぞれの前記符号化率を決定することを特徴とする。

また、本発明に係る無線送信装置において、前記決定部は、前記マルチキャリア信号の周波数特性として、前記マルチキャリア信号に含まれる各サブキャリアのＥＶＭ(Error Vector Magnitude)を算出し、その算出結果に基づいて前記符号化部で用いるそれぞれの前記符号化率を決定することを特徴とする。

また、本発明に係る無線送信装置において、前記決定部は、前記符号化部で用いるそれぞれの前記符号化率の決定を、通信相手との通信が開始される前、または前記通信相手との通信途中において、前記マルチキャリア信号として既知信号が生成されたタイミングで実施することを特徴とする。

また、本発明に係る無線送信装置において、前記決定部は、前記符号化部で用いるそれぞれの前記符号化率に加えて、前記多値変調部で用いるそれぞれの変調方式を決定することを特徴とする。

また、本発明に係る無線送信装置において、前記マルチキャリア信号は、前記多値変調後のそれぞれのサブキャリアが直交多重化されて生成されたＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)信号であることを特徴とする。

一方、本発明に係る無線受信装置は、無線送信装置から受信したマルチキャリア信号に含まれる複数のサブキャリアを抽出する機能を有する無線受信装置であって、前記抽出されたサブキャリアの各々に対応して設けられ、自身に対応するサブキャリアの多値復調を行うことにより符号化データを抽出する多値復調部と、前記多値復調部の各々に対応して設けられ、設定された符号化率で自身に対応する多値復調部で抽出された前記符号化データを復号する復号部と、前記無線送信装置から送信される、符号化部で用いるそれぞれの符号化率の決定結果に基づいて、前記復号部で用いるそれぞれの前記符号化率を設定する設定部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る無線受信装置において、前記設定部は、前記無線送信装置から前記符号化率の決定結果に加えて、多値変調部で用いるそれぞれの変調方式の決定結果が送信された場合、前記変調方式の決定結果に基づいて、前記多値復調部で用いるそれぞれの変調方式を設定することを特徴とする。

本発明によれば、マルチキャリア信号の周波数特性に起因する信号品質の劣化を低減することが可能となる。

本実施形態における無線送信装置１のブロック構成図である。 本実施形態における無線受信装置２のブロック構成図である。 トレーニングモード時における無線送信装置１の動作を表すフローチャートである。 トレーニングモード終了後の無線送信装置１の状態を示す図である。 トレーニングモード時における無線受信装置２の動作を表すフローチャートである。 トレーニングモード終了後の無線受信装置２の状態を示す図である。 符号化率及び変調方式の決定手法の第１変形例に関する説明図である。 符号化率及び変調方式の決定手法の第２変形例に関する説明図である。 マルチキャリア通信方式において、アナログＲＦ回路の周波数特性に起因して信号品質の劣化が生じることを示すための説明図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
まず、本実施形態における無線送信装置１の構成について説明する。図１は、本実施形態における無線送信装置１のブロック構成図である。この図１に示すように、本実施形態における無線送信装置１は、マルチキャリア通信方式の一方式であるＯＦＤＭ方式を用いて、通信相手である無線受信装置２（図２参照）との無線通信を行うものであり、送信デジタル処理部１１、送信アナログ処理部１２及び通信パラメータ決定部１３を備えている。

なお、本実施形態では、周波数帯域が、最低周波数のサブキャリアＳＣ１から最高周波数のサブキャリアＳＣｎまでのｎ個（ｎは２以上の整数）のサブキャリアで構成されている場合を想定して説明する。

送信デジタル処理部１１は、不図示の上位制御部によって生成された送信データを無線送信可能なＯＦＤＭ信号に変換する過程において、送信データのデジタル処理を担うものであり、シリアル−パラレル変換部（以下、Ｓ−Ｐ変換部と称す）１１ａ、ｎ個の符号化部１１ｂ−１〜１１ｂ−ｎ、ｎ個の多値変調部１１ｃ−１〜１１ｃ−ｎ、逆高速フーリエ変換部（以下、ＩＦＦＴ部と称す）１１ｄ、ガードインターバル挿入部（以下、ＧＩ挿入部と称す）１１ｅ、及びデジタル−アナログ変換部（以下、Ｄ／Ａ変換部と称す）１１ｆを備えている。

Ｓ−Ｐ変換部１１ａ（データ分配部）は、不図示の上位制御部から入力される送信データ（シリアルデータ）のシリアル−パラレル変換を行うことにより、送信データを符号化部１１ｂ−１〜１１ｂ−ｎの各々に入力すべきデータ（以下、符号化対象データと称す）に分割し、当該分割によって得られる各符号化対象データをそれぞれに対応する符号化部１１ｂ−１〜１１ｂ−ｎに出力する。また、このＳ−Ｐ変換部１１ａは、後述の通信パラメータ決定部１３（詳細には送信制御部１３ｂ）から通知された、各符号化部１１ｂ−１〜１１ｂ−ｎに設定すべき符号化率の決定結果に基づいて、符号化部１１ｂ−１〜１１ｂ−ｎの各々に入力すべき符号化対象データのビット数を変更する機能を有している。

なお、図１において、符号Ｄ１は、符号化部１１ｂ−１に入力される符号化対象データを示し、符号Ｄ２は、符号化部１１ｂ−２に入力される符号化対象データを示し、符号Ｄ３は、符号化部１１ｂ−３に入力される符号化対象データを示し、以下同様に、符号Ｄｎは、符号化部１１ｂ−ｎに入力される符号化対象データを示している。

符号化部１１ｂ−１〜１１ｂ−ｎは、ｎ個のサブキャリアＳＣ１〜ＳＣｎの各々に対応して設けられ、後述の通信パラメータ決定部１３（詳細には送信制御部１３ｂ）によって設定された符号化率で入力データ（つまり符号化対象データ）を符号化することにより符号化データを生成するものである。

例えば、符号化部１１ｂ−１は、Ｓ−Ｐ変換部１１ａから入力される符号化対象データＤ１を符号化することにより符号化データＣＤ１を生成し、当該生成した符号化データＣＤ１を多値変調部１１ｃ−１に出力する。符号化部１１ｂ−２は、Ｓ−Ｐ変換部１１ａから入力される符号化対象データＤ２を符号化することにより符号化データＣＤ２を生成し、当該生成した符号化データＣＤ２を多値変調部１１ｃ−２に出力する。符号化部１１ｂ−３は、Ｓ−Ｐ変換部１１ａから入力される符号化対象データＤ３を符号化することにより符号化データＣＤ３を生成し、当該生成した符号化データＣＤ３を多値変調部１１ｃ−３に出力する。以下同様に、符号化部１１ｂ−ｎは、Ｓ−Ｐ変換部１１ａから入力される符号化対象データＤｎを符号化することにより符号化データＣＤｎを生成し、当該生成した符号化データＣＤｎを多値変調部１１ｃ−ｎに出力する。

なお、これら符号化部１１ｂ−１〜１１ｂ−ｎにおける符号化方式としては、畳み込み符号化方式、ターボ符号化方式、或いは、巡回冗長符号化方式などの既知の符号化方式を用いることができる。

多値変調部１１ｃ−１〜１１ｃ−ｎは、符号化部１１ｂ−１〜１１ｂ−ｎの各々に対応して設けられ（換言すれば、ｎ個のサブキャリアＳＣ１〜ＳＣｎの各々に対応して設けられ）、自身に対応する符号化部で生成された符号化データを用いて、自身に割り当てられたサブキャリアを多値変調（デジタル変調）することにより、ＩＱ平面上にマッピングされたシンボルデータ（複素データ）を生成するものである。

例えば、多値変調部１１ｃ−１は、符号化部１１ｂ−１から入力される符号化データＣＤ１を用いて、サブキャリアＳＣ１を多値変調することによりシンボルデータＳＤ１を生成し、当該生成したシンボルデータＳＤ１をＩＦＦＴ部１１ｄに出力する。多値変調部１１ｃ−２は、符号化部１１ｂ−２から入力される符号化データＣＤ２を用いて、サブキャリアＳＣ２を多値変調することによりシンボルデータＳＤ２を生成し、当該生成したシンボルデータＳＤ２をＩＦＦＴ部１１ｄに出力する。多値変調部１１ｃ−３は、符号化部１１ｂ−３から入力される符号化データＣＤ３を用いて、サブキャリアＳＣ３を多値変調することによりシンボルデータＳＤ３を生成し、当該生成したシンボルデータＳＤ３をＩＦＦＴ部１１ｄに出力する。以下同様に、多値変調部１１ｃ−ｎは、符号化部１１ｂ−ｎから入力される符号化データＣＤｎを用いて、サブキャリアＳＣｎを多値変調することによりシンボルデータＳＤｎを生成し、当該生成したシンボルデータＳＤｎをＩＦＦＴ部１１ｄに出力する。

なお、これら多値変調部１１ｃ−１〜１１ｃ−ｎは、後述の通信パラメータ決定部１３（詳細には送信制御部１３ｂ）によって設定された変調方式（例えば、ＢＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ等）を用いて、自身に割り当てられたサブキャリアの多値変調を行うものである。

ＩＦＦＴ部１１ｄは、各多値変調部１１ｃ−１〜１１ｃ−ｎから入力される各シンボルデータＳＤ１〜ＳＤｎを、時間軸上の信号（シンボル信号）に変換してＧＩ挿入部１１ｅに出力する。ＧＩ挿入部１１ｅは、ＩＦＦＴ部１１ｄから入力されるシンボル信号の一部をコピーしたものをＧＩ（ガードインターバル）として取得し、当該取得したＧＩをシンボル信号の先頭に挿入した後、ＧＩ挿入後のシンボル信号をＤ／Ａ変換器１１ｆに出力する。Ｄ／Ａ変換器１１ｆは、ＧＩ挿入部１１ｅから入力されるＧＩ付きシンボル信号をアナログ信号（アナログシンボル信号）に変換して送信アナログ処理部１２に出力する。

送信アナログ処理部１２は、上記の送信デジタル処理部１１によって生成されたアナログシンボル信号をアナログ処理することにより、無線送信可能なＯＦＤＭ信号を生成するものであり、直交変調部１２ａ、ＲＦ変調部１２ｂ及びアンテナ１２ｃを備えている。

直交変調部１２ａは、送信デジタル処理部１１のＤ／Ａ変換器１１ｆから入力されるアナログシンボル信号の直交変調を行うことにより、多値変調後のｎ個のサブキャリアＳＣ１〜ＳＣｎが直交多重化されたＯＦＤＭ信号を生成し、当該生成したＯＦＤＭ信号をＲＦ変調部１２ｂに出力する。ＲＦ変調部１２ｂは、直交変調部１２ｂから入力されるＯＦＤＭ信号を無線周波数帯の信号（ＲＦ信号）へアップコンバートするアナログＲＦ回路であり、ＲＦ変調後のＯＦＤＭ信号を、アンテナ１２ｃを介して通信相手である無線受信装置２（図２参照）に送信する。

通信パラメータ決定部１３（決定部）は、送信アナログ処理部１２によってＲＦ信号に変換されたＯＦＤＭ信号の周波数特性に基づいて、符号化部１１ｂ−１〜１１ｂ−ｎの各々に設定すべき符号化率、及び多値変調部１１ｃ−１〜１１ｃ−ｎの各々で使用すべき変調方式を決定するものであり、周波数特性測定部１３ａ及び送信制御部１３ｂを備えている。

周波数特性測定部１３ａは、送信アナログ処理部１２のＲＦ変調部１２ｂから入力されるＯＦＤＭ信号（ＲＦ信号に変換されたＯＦＤＭ信号）の周波数特性を測定し、その測定結果を送信制御部１３ｂに出力する。なお、ＯＦＤＭ信号の周波数特性を測定するためには、ＯＦＤＭ信号をフーリエ変換処理（ＦＦＴ処理）する必要がある。従って、周波数特性測定部１３ａには、上述したＩＦＦＴ部１１ｄ、ＧＩ挿入部１１ｅ、Ｄ／Ａ変換部１１ｆ、直交変調部１２ａ及びＲＦ変調部１２ｂの逆処理を行う機能が設けられている。

つまり、周波数特性測定部１３ａは、ＲＦ変調部１２ｂから入力されるＯＦＤＭ信号のＲＦ復調（ダウンコンバート）を行うＲＦ復調部、ＲＦ復調後のＯＦＤＭ信号の直交復調を行う直交復調部、直交復調後に得られるアナログシンボル信号のデジタル変換を行うＡ／Ｄ変換部、デジタル変換後に得られるシンボル信号からＧＩを除去するＧＩ除去部、及びＧＩ除去後のシンボル信号をＦＦＴ処理することで周波数特性を測定するＦＦＴ部を備えている（いずれも図示省略）。

送信制御部１３ｂは、周波数特性測定部１３ａから得られるＯＦＤＭ信号の周波数特性の測定結果に基づいて、符号化部１１ｂ−１〜１１ｂ−ｎの各々に設定すべき符号化率、及び多値変調部１１ｃ−１〜１１ｃ−ｎの各々で使用すべき変調方式を決定する。また、この送信制御部１３ｂは、符号化部１１ｂ−１〜１１ｂ−ｎの各々に設定すべき符号化率の決定結果をＳ−Ｐ変換部１１ａに通知すると共に、符号化部１１ｂ−１〜１１ｂ−ｎの各々の符号化率を、決定した符号化率に設定する。さらに、この送信制御部１３ｂは、多値変調部１１ｃ−１〜１１ｃ−ｎの各々で用いられる変調方式を、決定した変調方式に設定する。

続いて、本実施形態における無線受信装置２の構成について説明する。図２は、本実施形態における無線受信装置２のブロック構成図である。この図２に示すように、本実施形態における無線受信装置２は、マルチキャリア通信方式の一方式であるＯＦＤＭ方式を用いて、通信相手である無線送信装置１（図１参照）との無線通信を行うものであり、受信アナログ処理部２１、受信デジタル処理部２２及び受信制御部２３を備えている。

受信アナログ処理部２１は、上記の無線送信装置１における送信アナログ処理部１２の逆処理を行うものであり、アンテナ２１ａ、ＲＦ復調部２１ｂ及び直交復調部２１ｃを備えている。ＲＦ復調部２１ｂは、アンテナ２１ａを介して無線送信装置１から受信したＯＦＤＭ信号のＲＦ復調（ダウンコンバート）を行い、当該ＲＦ復調後のＯＦＤＭ信号を直交復調部２１ｃに出力する。直交復調部２１ｃは、ＲＦ復調後のＯＦＤＭ信号の直交復調を行うことで、直交性が解除された時間軸上の信号（アナログシンボル信号）を生成し、当該生成したアナログシンボル信号を受信デジタル処理部２２に出力する。

受信デジタル処理部２２は、上記の無線送信装置１における送信デジタル処理部１１の逆処理を行うものであり、アナログ−デジタル変換部（以下、Ａ／Ｄ変換部と称す）２２ａ、ＧＩ除去部２２ｂ、高速フーリエ変換部（以下、ＦＦＴ部と称す）２２ｃ、ｎ個の多値復調部２２ｄ−１〜２２ｄ−ｎ、ｎ個の復号部２２ｅ−１〜２２ｅ−ｎ、及びパラレル−シリアル変換部（以下、Ｐ−Ｓ変換部２２ｆと称す）を備えている。

Ａ／Ｄ変換部２２ａは、受信アナログ処理部２１の直交復調部２１ｃから入力されるアナログシンボル信号をデジタル信号に変換してＧＩ除去部２２ｂに出力する。ＧＩ除去部２２ｂは、Ａ／Ｄ変換部２２ａから入力されるデジタルシンボル信号（以下、単にシンボル信号と称す）の先頭に付加されているＧＩを除去し、当該ＧＩ除去後のシンボル信号をＦＦＴ部２２ｃに出力する。

ＦＦＴ部２２ｃは、ＧＩ除去部２２ｂから入力されるシンボル信号を周波数軸上の信号（シンボルデータ）に変換し、当該変換によって得られる各シンボルデータをそれぞれに対応する多値復調部に出力する。つまり、ＦＦＴ部２２ｃは、シンボルデータＳＤ１（多値変調後のサブキャリアＳＣ１）を多値復調部２２ｄ−１に出力し、シンボルデータＳＤ２（多値変調後のサブキャリアＳＣ２）を多値復調部２２ｄ−２に出力し、シンボルデータＳＤ３（多値変調後のサブキャリアＳＣ３）を多値復調部２２ｄ−３に出力し、以下同様に、シンボルデータＳＤｎ（多値変調後のサブキャリアＳＣｎ）を多値復調部２２ｄ−ｎに出力する。

多値復調部２２ｄ−１〜２２ｄ−ｎは、シンボルデータＳＤ１〜ＳＤｎの各々（つまり、ＦＦＴ処理によって抽出された多値変調後のサブキャリアＳＣ１〜ＳＣｎの各々）に対応して設けられ、自身に対応するシンボルデータの多値復調を行うことにより、シンボルデータに含まれている符号化データを抽出するものである。

例えば、多値復調部２２ｄ−１は、ＦＦＴ部２２ｃから入力されるシンボルデータＳＤ１を多値復調することにより符号化データＣＤ１を抽出し、当該抽出した符号化データＣＤ１を復号部２２ｅ−１に出力する。多値復調部２２ｄ−２は、ＦＦＴ部２２ｃから入力されるシンボルデータＳＤ２を多値復調することにより符号化データＣＤ２を抽出し、当該抽出した符号化データＣＤ２を復号部２２ｅ−２に出力する。多値復調部２２ｄ−３は、ＦＦＴ部２２ｃから入力されるシンボルデータＳＤ３を多値復調することにより符号化データＣＤ３を抽出し、当該抽出した符号化データＣＤ３を復号部２２ｅ−３に出力する。以下同様に、多値復調部２２ｄ−ｎは、ＦＦＴ部２２ｃから入力されるシンボルデータＳＤｎを多値復調することにより符号化データＣＤｎを抽出し、当該抽出した符号化データＣＤｎを復号部２２ｅ−ｎに出力する。

なお、これら多値復調部２２ｄ−１〜２２ｄ−ｎは、後述の受信制御部２３によって設定された変調方式（例えば、ＢＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ等）を用いて、入力されたシンボルデータの多値変調を行うものである。

復号部２２ｅ−１〜２２ｅ−ｎは、多値復調部２２ｄ−１〜２２ｄ−ｎの各々に対応して設けられ、自身に対応する多値復調部から入力される符号化データを、後述の受信制御部２３によって設定された符号化率で復号することにより、符号化データに含まれている符号化対象データを抽出するものである。

例えば、復号部２２ｅ−１は、多値復調部２２ｄ−１から入力される符号化データＣＤ１を復号することにより符号化対象データＤ１を抽出し、当該抽出した符号化対象データＤ１をＰ−Ｓ変換部２２ｆに出力する。復号部２２ｅ−２は、多値復調部２２ｄ−２から入力される符号化データＣＤ２を復号することにより符号化対象データＤ２を抽出し、当該抽出した符号化対象データＤ２をＰ−Ｓ変換部２２ｆに出力する。復号部２２ｅ−３は、多値復調部２２ｄ−３から入力される符号化データＣＤ３を復号することにより符号化対象データＤ３を抽出し、当該抽出した符号化対象データＤ３をＰ−Ｓ変換部２２ｆに出力する。以下同様に、復号部２２ｅ−ｎは、多値復調部２２ｄ−ｎから入力される符号化データＣＤｎを復号することにより符号化対象データＤｎを抽出し、当該抽出した符号化対象データＤｎをＰ−Ｓ変換部２２ｆに出力する。

Ｐ−Ｓ変換部２２ｆは、各復号部２２ｅ−１〜２２ｅ−ｎから並列的に入力される符号化対象データＤ１〜Ｄｎをシリアルデータに変換し、当該シリアルデータを受信データとして不図示の上位制御部及び受信制御部２３に出力する。また、このＰ−Ｓ変換部２２ｆは、後述の受信制御部２３による制御の下、各復号部２２ｅ−１〜２２ｅ−ｎから入力される符号化対象データＤ１〜Ｄｎのビット数の変更（換言すれば、符号化率の変更）に対応可能な機能を有している。

受信制御部２３（設定部）は、上記の無線送信装置１から送信される、符号化部１１ｂ−１〜１１ｂ−ｎの各々に設定すべき符号化率の決定結果、及び多値変調部１１ｃ−１〜１１ｃ−ｎの各々で使用すべき変調方式の決定結果に基づいて、復号部２２ｅ−１〜２２ｅ−ｎの各々で用いる符号化率を設定すると共に、多値復調部２２ｄ−１〜２２ｄ−ｎの各々で用いる変調方式を設定する。なお、受信制御部２３は、入力される受信データを解析することにより、無線送信装置１から送信される符号化率及び変調方式の決定結果を取得可能である。

次に、上記のように構成された無線送信装置１及び無線受信装置２の動作について詳細に説明する。これら無線送信装置１及び無線受信装置２は、通信を開始する前にトレーニングモードに移行し、通信に必要なパラメータ（符号化率及び変調方式）の決定及び設定を行う。

図３は、トレーニングモード時における無線送信装置１の動作を表すフローチャートである。この図３に示すように、トレーニングモード時において、まず、無線送信装置１の送信制御部１３ｂは、符号化部１１ｂ−１〜１１ｂ−ｎの全てに同一の符号化率を設定すると共に、多値変調部１１ｃ−１〜１１ｃ−ｎの全てに同一の変調方式を設定する（ステップＳ１）。

ここで設定する符号化率は、トレーニングモードの初期設定値として予め決められているものであり、例えば符号化率＝１（実質的に符号化を行わない値）と設定しても良い。また、ここで設定する変調方式も、トレーニングモードの初期設定方式として予め決められているものであり、例えばＢＰＳＫ、或いは１６ＱＡＭ等と設定しても良い。

続いて、不図示の上位制御部からトレーニングモードで使用されるパイロット信号（既知信号）に対応する送信データが送信デジタル処理部１１のＳ−Ｐ変換部１１ａに入力される（ステップＳ２）。なお、このパイロット信号に対応する送信データのフォーマットは、通常の通信の際に用いられる送信データとは異なるフォーマットであっても良い。

続いて、Ｓ−Ｐ変換部１１ａは、各符号化部１１ｂ−１〜１１ｂ−ｎに初期設定された符号化率に応じて、パイロット信号に対応する送信データを、符号化部１１ｂ−１〜１１ｂ−ｎの各々に入力すべき符号化対象データＤ１〜Ｄｎに分割する（ステップＳ３）。例えば、各符号化部１１ｂ−１〜１１ｂ−ｎに初期設定された符号化率が「１」の場合、各符号化対象データＤ１〜Ｄｎのビット数をそれぞれ１ビットとしても良い。

続いて、各符号化部１１ｂ−１〜１１ｂ−ｎは、送信制御部１３ｂによって初期設定された符号化率で、それぞれに入力された符号化対象データＤ１〜Ｄｎを符号化することにより符号化データＣＤ１〜ＣＤｎを生成する（ステップＳ４）。ここで、例えば、各符号化部１１ｂ−１〜１１ｂ−ｎに初期設定された符号化率が「１」の場合、実質的に符号化は行われず、各符号化部１１ｂ−１〜１１ｂ−ｎから出力される符号化データＣＤ１〜ＣＤｎは、入力された符号化対象データＤ１〜Ｄｎと同一のデータ（ビット数も同じ）となる。

続いて、多値変調部１１ｃ−１〜１１ｃ−ｎは、自身に対応する符号化部１１ｂ−１〜１１ｂ−ｎで生成された符号化データＳＤ１〜ＳＤｎを用いて、自身に割り当てられたサブキャリアＳＣ１〜ＳＣｎを多値変調することにより、ＩＱ平面上にマッピングされたシンボルデータＳＤ１〜ＳＤｎを生成する（ステップＳ５）。なお、これら多値変調部１１ｃ−１〜１１ｃ−ｎは、送信制御部１３ｂによって初期設定された変調方式を用いて、自身に割り当てられたサブキャリアＳＣ１〜ＳＣｎの多値変調を行う。そして、ＩＦＦＴ部１１ｄは、各多値変調部１１ｃ−１〜１１ｃ−ｎから入力される各シンボルデータＳＤ１〜ＳＤｎを、時間軸上の信号（シンボル信号）に変換する（ステップＳ６）。

そして、ＩＦＦＴ部１１ｄから出力されるシンボル信号に対して、ＧＩ挿入部１１ｅによるＧＩ挿入、Ｄ／Ａ変換器１１ｆによるＤ／Ａ変換、直交変調部１２ａによる直交変調、及びＲＦ変調部１２ｂによるＲＦ変調が実施されることにより、無線送信可能なＲＦ信号であるＯＦＤＭ信号（パイロット信号）が生成される（ステップＳ７）。

そして、周波数特性測定部１３ａは、ＲＦ変調部１２ｂから入力されるＯＦＤＭ信号の周波数特性を測定し、その測定結果を送信制御部１３ｂに出力する（ステップＳ８）。上述したように、アナログＲＦ回路であるＲＦ変調部１２ｂの周波数特性は、回路内部にバンドパスフィルタが存在するため、周波数帯域の全帯域内で完全に平坦な特性とはならず、特に帯域端部に近づくほど特性低下が著しい（図９（ｂ）参照）。このため、ＲＦ変調部１２ｂから出力されるＯＦＤＭ信号は、帯域端部に近づくほど電力レベルの低い信号になってしまう（図９（ｃ）参照）。換言すれば、アナログＲＦ回路であるＲＦ変調部１２ｂの周波数特性に起因して、ＯＦＤＭ信号に含まれる帯域端部近傍のサブキャリア（例えば、低周波側のサブキャリアＳＣ１、ＳＣ２と高周波側のサブキャリアＳＣｎ、ＳＣｎ−１等）において、信号品質の劣化が生じることになる。

送信制御部１３ｂは、上記のようなＯＦＤＭ信号の周波数特性の測定結果に基づいて、実際の通信の際に、符号化部１１ｂ−１〜１１ｂ−ｎの各々に設定すべき符号化率、及び多値変調部１１ｃ−１〜１１ｃ−ｎの各々で使用すべき変調方式を決定する（ステップＳ９）。例えば、最低周波数のサブキャリアＳＣ１と最高周波数のサブキャリアＳＣｎが最も電力レベルが低い（最も信号品質が劣化している）場合には、これらサブキャリアＳＣ１及びＳＣｎに対応する符号化部１１ｂの符号化率を冗長度の高いものに決定する。

また、例えば、サブキャリアＳＣ１及びＳＣｎほどではないが、サブキャリアＳＣ１に隣接するサブキャリアＳＣ２と、サブキャリアＳＣｎに隣接するサブキャリアＳＣｎ−１も電力レベルが低い場合には、これらサブキャリアＳＣ２及びＳＣｎ−１に対応する符号化部１１ｂの符号化率を冗長度が中程度のものに決定する。そして、例えば、その他のサブキャリアＳＣ３〜ＳＣｎ−２の電力レベルがほぼ一定であれば、これらサブキャリアＳＣ３〜ＳＣｎ−２に対応する符号化部１１ｂの符号化率を「１」に決定する。

一方、このように各符号化部１１ｂ−１〜１１ｂ−ｎの符号化率を決定し、各符号化部１１ｂ−１〜１１ｂ−ｎから例えば４ビットの符号化データＣＤ１〜ＣＤｎが出力されると仮定すると、各多値変調部１１ｃ−１〜１１ｃ−ｎでは４ビットデータに対して１シンボルデータを生成する必要があるため、多値変調部１１ｃ−１〜１１ｃ−ｎの各々で使用すべき変調方式を「１６ＱＡＭ（２４値変調）」に決定する。

送信制御部１３ｂは、上記のように、符号化部１１ｂ−１〜１１ｂ−ｎの各々に設定すべき符号化率、及び多値変調部１１ｃ−１〜１１ｃ−ｎの各々で使用すべき変調方式を決定すると、その決定結果を無線受信装置２に送信する（ステップＳ１０）。具体的には、送信制御部１３ｂは、これら符号化率及び変調方式の決定結果を表す送信データを生成し、当該生成した送信データを送信デジタル処理部１１に入力することにより、無線受信装置２に対する符号化率及び変調方式の決定結果の送信を実現する。なお、符号化率及び変調方式の決定結果を表す送信データの生成は、上位レイヤ層の処理を行う上位制御部（不図示）によって行っても良い。

そして、送信制御部１３ｂは、符号化率及び変調方式の決定結果を無線受信装置２に送信した後、符号化部１１ｂ−１〜１１ｂ−ｎの各々に設定すべき符号化率の決定結果をＳ−Ｐ変換部１１ａに通知すると共に、符号化部１１ｂ−１〜１１ｂ−ｎの各々の符号化率を、決定した符号化率に設定し、さらに、多値変調部１１ｃ−１〜１１ｃ−ｎの各々で用いられる変調方式を、決定した変調方式に設定する（ステップＳ１１）。

無線送信装置１は、以上のようなステップＳ１〜Ｓ１１が完了すると、トレーニングモードを終了して通常通信モードに移行し、無線受信装置２との通常通信を行う。なお、図４は、無線送信装置１において、符号化部１１ｂ−１及び１１ｂ−ｎの符号化率が「１／４」に設定され、符号化部１１ｂ−２の符号化率が「２／４」に設定され、符号化部１１ｂ−３の符号化率が「４／４」に設定された場合について図示している。図４では、符号化部１１ｂ−１〜１１ｂ−ｎに入力される符号化対象データＤ１〜Ｄｎと、符号化部１１ｂ−１〜１１ｂ−ｎから出力される符号化データＣＤ１〜ＣＤｎのビット数の変化を矢印の本数で表したものである。

一方、図５は、トレーニングモード時における無線受信装置２の動作を表すフローチャートである。この図５に示すように、トレーニングモード時において、まず、無線受信装置２の受信制御部２３は、復号部２２ｅ−１〜２２ｅ−ｎの全てに同一の符号化率を設定すると共に、多値復調部２２ｄ−１〜２２ｄ−ｎの全てに同一の変調方式を設定する（ステップＳ２１）。ここで設定する符号化率は、トレーニングモードの初期設定値として予め決められているものであり、無線送信装置１の初期設定値と同一である。また、ここで設定する変調方式も、トレーニングモードの初期設定方式として予め決められているものであり、無線送信装置１の初期設定方式と同一である。

ここで、上記の無線送信装置１から符号化率及び変調方式の決定結果を表すＯＦＤＭ信号が送信された場合、アンテナ２１ａによって受信されたＯＦＤＭ信号は、受信アナログ処理部２１及び受信デジタル処理部２２によって処理され、最終的にＯＦＤＭ信号から受信データが抽出される（ステップＳ２２）。なお、無線受信装置２における受信アナログ処理部２１及び受信デジタル処理部２２によって実施される処理は、無線送信装置１における送信デジタル処理部１１及び送信アナログ処理部１２の逆処理であるため、詳細な説明は省略する。

そして、受信制御部２３は、入力される受信データを解析することにより、無線送信装置１から送信された符号化率及び変調方式の決定結果を取得し（ステップＳ２３）、その取得した決定結果に基づいて、復号部２２ｅ−１〜２２ｅ−ｎの各々で用いる符号化率を設定すると共に、多値復調部２２ｄ−１〜２２ｄ−ｎの各々で用いる変調方式を設定する（ステップＳ２４）。

例えば、上述したように、無線送信装置１において、符号化部１１ｂ−１及び１１ｂ−ｎの符号化率が「１／４」に決定され、符号化部１１ｂ−２の符号化率が「２／４」に決定され、符号化部１１ｂ−３の符号化率が「４／４」に決定され、さらに、多値変調部１１ｃ−１〜１１ｃ−ｎの各々で使用すべき変調方式が「１６ＱＡＭ」に決定されたと仮定する。この場合、無線受信装置２の受信制御部２３は、復号部２２ｅ−１及び２２ｅ−ｎの符号化率を「１／４」に設定し、復号部２２ｅ−２の符号化率を「２／４」に設定し、復号部２２ｅ−３の符号化率を「４／４」に設定し、さらに、多値復調部２２ｄ−１〜２２ｄ−ｎの各々で使用すべき変調方式を「１６ＱＡＭ」に設定する。

無線受信装置２は、以上のようなステップＳ２１〜Ｓ２４が完了すると、トレーニングモードを終了して通常通信モードに移行し、無線送信装置１との通常通信を行う。なお、図６は、無線受信装置２において、復号部２２ｅ−１及び２２ｅ−ｎの符号化率が「１／４」に設定され、復号部２２ｅ−２の符号化率が「２／４」に設定され、復号部２２ｅ−３の符号化率が「４／４」に設定された場合について図示している。図６では、復号部２２ｅ−１〜２２ｅ−ｎに入力される符号化データＣＤ１〜ＣＤｎと、復号部２２ｅ−１〜２２ｅ−ｎから出力される符号化対象データＤ１〜Ｄｎのビット数の変化を矢印の本数で表したものである。

以上のように、本実施形態によれば、無線送信装置１のＲＦ変調部１２ｂから出力されるＯＦＤＭ信号の周波数特性の測定結果に基づいて、電力レベルが低いサブキャリア（信号品質劣化の程度が悪いサブキャリア）ほど、符号化率を低く設定して誤り訂正能力を上げることにより、実際の通信を行なう際に、アナログＲＦ回路の周波数特性に起因する信号品質の劣化を低減することが可能となる。
また、従来のように、全てのサブキャリアで同一の符号化率で通信を行う場合では、強い誤り訂正の必要がない部分においても同一の符号化率で設定してしまうが、本実施形態における無線送信装置１は、各サブキャリアの特性に応じた符号化率で設定することができるので、全体として効率の良い通信を行うことができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されず、以下のような変形例が挙げられる。
（１）上記実施形態では、無線送信装置１のＲＦ変調部１２ｂから出力されるＯＦＤＭ信号の周波数特性として、周波数と電力レベルとの関係（図９（ｃ）参照）を測定する場合を例示して説明したが、これに限らず、ＯＦＤＭ信号の周波数特性として、ＯＦＤＭ信号に含まれる各サブキャリアＳＣ１〜ＳＣｎのビット誤り率を算出し、その算出結果に基づいて、各符号化部１１ｂ−１〜１１ｂ−ｎの各々に設定すべき符号化率、及び多値変調部１１ｃ−１〜１１ｃ−ｎの各々で使用すべき変調方式を決定するようにしても良い。

具体的には、パイロット信号としてのＯＦＤＭ信号を複数フレーム分生成し、各フレームのＯＦＤＭ信号から抽出した受信データを基に、各サブキャリアＳＣ１〜ＳＣｎのビット誤り率を算出する。そして、予め用意していた、ビット誤り率と、設定すべき符号化率及び変調方式との対応関係を示すテーブル（図７参照）に基づいて、算出したビット誤り率に対応する符号化率及び変調方式を決定する。

つまり、この場合、通信パラメータ決定部１３の代わりに、ＯＦＤＭ信号から受信データの抽出を可能とする機能（無線受信装置２の受信アナログ処理部２１及び受信デジタル処理部２２と同一の機能）と、抽出した受信データを基に、各サブキャリアＳＣ１〜ＳＣｎのビット誤り率を算出する機能と、図７に示すテーブルに基づいて、算出したビット誤り率に対応する符号化率及び変調方式を決定する機能とを有する通信パラメータ決定部を設ければ良い。このような機能を有する通信パラメータ決定部を設けることにより、ビット誤り率が高いサブキャリア（信号品質劣化の程度が悪いサブキャリア）ほど、符号化率が低く設定されて誤り訂正能力を上げることが可能となる。

（２）上記実施形態では、無線送信装置１のＲＦ変調部１２ｂから出力されるＯＦＤＭ信号の周波数特性として、周波数と電力レベルとの関係（図９（ｃ）参照）を測定する場合を例示して説明したが、これに限らず、ＯＦＤＭ信号の周波数特性として、ＯＦＤＭ信号に含まれる各サブキャリアＳＣ１〜ＳＣｎのＥＶＭ(Error Vector Magnitude)を算出し、その算出結果に基づいて、各符号化部１１ｂ−１〜１１ｂ−ｎの各々に設定すべき符号化率、及び多値変調部１１ｃ−１〜１１ｃ−ｎの各々で使用すべき変調方式を決定するようにしても良い。

周知のように、ＥＶＭとは、本来あるべき信号点（コンスタレーション）から、受信した信号の信号点がどの程度離れているかを表す指標であり、実際にアナログＲＦ回路の周波数特性によって特定のサブキャリアが劣化した場合には、そのサブキャリアのＥＶＭが悪くなる（図８参照）。つまり、上記（１）の変形例で算出したビット誤り率と同様、ＥＶＭによって各サブキャリアＳＣ１〜ＳＣｎの劣化の程度を知ることができる。

よって、上記（１）の変形例と同様に、ＥＶＭと、設定すべき符号化率及び変調方式との対応関係を示すテーブルを予め用意しておき、各サブキャリアＳＣ１〜ＳＣｎのＥＶＭを算出する機能、及び上記テーブルに基づいて、算出したＥＶＭに対応する符号化率及び変調方式を決定する機能を有する通信パラメータ決定部を、通信パラメータ決定部１３の代わりに設ければ良い。

（３）上記実施形態では、通信を開始する前のトレーニングモード時において、通信に必要なパラメータ（符号化率及び変調方式）の決定及び設定を行う場合を説明したが、これに限らず、通信のシーケンスによっては、通信相手との通信途中において、トレーニングモードに移行し、ＯＦＤＭ信号としてパイロット信号が生成されたタイミングで通信に必要なパラメータの決定及び設定を実施するようにしても良い。
具体的には、上記の符号化率の設定は通信に先立って設定する必要があるが、通信のシーケンスによっては通信途中に符号化率の設定状態に入り、符号化率を再設定することも可能である。この場合、アナログ回路（送信アナログ処理部１２）の温度特性によって周波数特性が変化した場合においても対応が可能となる。

（４）上記実施形態と、上記（１）及び（２）の変形例では、無線送信装置１のＲＦ変調部１２ｂから出力されるＯＦＤＭ信号の周波数特性に基づいて、各符号化部１１ｂ−１〜１１ｂ−ｎの各々に設定すべき符号化率、及び多値変調部１１ｃ−１〜１１ｃ−ｎの各々で使用すべき変調方式を決定する場合を例示したが、変調方式に関しては必ずしも周波数特性から決定しなくとも良い。つまり、従来から無線伝送路の伝播特性に応じて変調方式を適応的に決定する適応変調技術が知られているため、変調方式に関してはこの適応変調技術を用いて決定しても良い。

（５）上記実施形態では、マルチキャリア通信方式としてＯＦＤＭ方式を用いて通信を行う無線送信装置１及び無線受信装置２を例示して説明したが、アナログＲＦ回路を介して無線送信可能なマルチキャリア信号を生成する無線送信装置、及びその無線送信装置からマルチキャリア信号を受信する無線受信装置であれば、本発明を適用することができる。

１…無線送信装置、１１…送信デジタル処理部、１２…送信アナログ処理部、１３…通信パラメータ決定部（決定部）、１１ａ…Ｓ−Ｐ変換部（データ分配部）、１１ｂ−１〜１１ｂ−ｎ…符号化部、１１ｃ−１〜１１ｃ−ｎ…多値変調部、１１ｄ…ＩＦＦＴ部、１１ｅ…ＧＩ挿入部、１１ｆ…Ｄ／Ａ変換部、１２ａ…直交変調部、１２ｂ…ＲＦ変調部、１２ｃ…アンテナ、１３ａ…周波数特性測定部、１３ｂ…送信制御部、２…無線受信装置、２１…受信アナログ処理部、２２…受信デジタル処理部、２３…受信制御部（設定部）、２１ａ…アンテナ、２１ｂ…ＲＦ復調部、２１ｃ…直交復調部、２２ａ…Ａ／Ｄ変換部、２２ｂ…ＧＩ除去部、２２ｃ…ＦＦＴ部、２２ｄ−１〜２２ｄ−ｎ…多値復調部、２２ｅ−１〜２２ｅ−ｎ…復号部、２２ｆ…Ｐ−Ｓ変換部

Claims (7)

1. 複数のサブキャリアが多重化されて生成されたマルチキャリア信号を送信する無線送信装置であって、
   それぞれのサブキャリアに設定された符号化率で入力データを符号化することにより符号化データをそれぞれ生成する符号化部と、
   前記符号化部でそれぞれ生成された符号化データを用いて、それぞれサブキャリアを多値変調する多値変調部と、
   多値変調後のそれぞれのサブキャリアが多重化されて生成されたマルチキャリア信号を無線信号に変換するアナログ処理部と、
   前記アナログ処理部からのマルチキャリア信号の周波数特性を測定する周波数特性測定部と、
   前記周波数特性測定部から得られる測定結果に基づいて、前記符号化部で用いるそれぞれの前記符号化率を決定する決定部と、
   を備えることを特徴とする無線送信装置。
2. 前記決定部によって決定された前記符号化率に基づいて、前記符号化部の各々に入力すべき前記入力データのビット数を変更するデータ分配部を備えることを特徴とする請求項１記載の無線送信装置。
3. 前記決定部は、前記マルチキャリア信号の周波数特性として、前記マルチキャリア信号に含まれる各サブキャリアのビット誤り率を算出し、その算出結果に基づいて前記符号化部で用いるそれぞれの前記符号化率を決定することを特徴とする請求項１または２に記載の無線送信装置。
4. 前記決定部は、前記マルチキャリア信号の周波数特性として、前記マルチキャリア信号に含まれる各サブキャリアのＥＶＭ(Error Vector Magnitude)を算出し、その算出結果に基づいて前記符号化部で用いるそれぞれの前記符号化率を決定することを特徴とする請求項１または２に記載の無線送信装置。
5. 前記決定部は、前記符号化部で用いるそれぞれの前記符号化率の決定を、通信相手との通信が開始される前、または前記通信相手との通信途中において、前記マルチキャリア信号として既知信号が生成されたタイミングで実施することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の無線送信装置。
6. 前記決定部は、前記符号化部で用いるそれぞれの前記符号化率に加えて、前記多値変調部で用いるそれぞれの変調方式を決定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の無線送信装置。
7. 前記マルチキャリア信号は、前記多値変調後のそれぞれのサブキャリアが直交多重化されて生成されたＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)信号であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の無線送信装置。

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