JP6164630B2 - 無線送信機、無線受信機、無線送信方法および無線受信方法 - Google Patents

無線送信機、無線受信機、無線送信方法および無線受信方法 Download PDF

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Description

本発明は、ＯＦＤＭ等を用いる無線通信装置及び無線通信方法に関するものであって、特に、ホワイトスペースなどの送信スペクトラム規定が厳しい運用周波数帯において無線通信を行う場合でも、送信信号電力等を低下させることなく、帯域外輻射を効果的に抑制することのできる無線送信機、無線受信機、無線送信方法および無線受信方法に関するものである。
無線通信において、周波数は非常に限られた資源である。例えば日本では、４７０〜７７０ＭＨｚ帯において、ＴＶブロードキャストが行われているが、それ以外の周波数帯域や、あるいは上記帯域においても通信が行われていない時間帯が存在する。
こうした一時的あるいは継続的に不使用状態にある周波数帯域はホワイトスペースと呼ばれ、このホワイトスペースを２次利用者が有効活用すべく、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｆ、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｍ、ＩＥＥＥ８０２．２２等の無線通信システムの研究開発および標準化が進められている。
こうしたホワイトスペースを利用した無線通信を行う場合には、一次利用者による使用の妨げにならないよう、ＦＣＣ（Federal Communications Commission、米連邦通信委員会）の送信スペクトラムマスク規定等、各国毎のスペクトラムマスクの規定に従う必要がある。このホワイトスペースにおける無線通信の送信スペクトラムマスク規定は、２．４ＧＨｚ帯の無線ＬＡＮ等の送信スペクトラムマスク規定よりも厳しいものとなっていて、中でもＦＣＣは特に厳しいものとなっている。
ところで、２．４ＧＨｚ帯の無線ＬＡＮにおいては、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式を用いた無線通信が用いられている（特許文献１参照）。
このＯＦＤＭ方式は、マルチパス伝送路に対する耐性が強いことや、周波数利用効率が高いこと等の様々な利点を有する通信方式である。ＯＦＤＭ方式では、互いに直交するように並べられた多数のサブキャリアにデータがマッピングされ、そのデータ群を逆フーリエ変換することで時系列信号が導出され、無線送信用の送信シンボルが作成される。そして、受信側では、そのようなシンボルをフーリエ変換することで送信されたデータ群が導出され、各サブキャリアに関連付けられた個々のデータを復元することで送信データが再現される。
また、ＯＦＤＭに加え、複数の端末が相互に異なるサブキャリアを通じて信号を送信する多重アクセス方式である直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ：Orthogonal Frequency Division Multiple Access）も実用化されている。
こうしたＯＦＤＭやＯＦＤＭＡを用いた無線通信装置では、各国・各システムの送信スペクトラムマスク規定を満たすため、帯域外輻射を抑制する様々な手法が採用されている。
例えば、帯域外輻射を抑制する方法として、ウィンドウイングを用いて波形整形を行う方法（非特許文献１参照）、送信信号に対してベースバンド上で畳み込みフィルタを適用する方法（非特許文献２参照）、送信スペクトラムマスク規定に従うよう信号送信電力を下げる方法等がある。
いずれにせよ、送信スペクトラムマスクは、ベースバンド信号を無線周波数変換した後の信号、すなわち、ベースバンド信号波形と、無線周波数変換を行う機能・装置が有する送信スペクトラム特性とにより規定されると言うことができる。
特開２００９−２２５１１１号公報
"IEEE Std 802.11TM-2012," IEEE Computer Society, 29 March 2012 IEEE802.15-12-0377-00-004m, 17-Jul-2012
ところで、上述した帯域外輻射を抑制するための各方法を、そのままホワイトスペースなどの送信スペクトラム規定が厳しい運用周波数帯でＯＦＤＭを用いて行う無線通信に適用する場合、その送信スペクトラムマスク規定の厳格さに起因して、様々な問題が生じる。
例えば、上述したウィンドウイングを用いて波形整形を行う方法では、ウィンドウイングに用いるウィンドウイング長（例えばコサインロールオフウィンドウの場合はロールオフ係数）が無線通信規格毎に通常一意に決定されているため、この方法のみで例えばＦＣＣ等の厳しい送信スペクトラムマスク規定を満足させる場合には、高性能・高コストな無線周波数変換を行う機能・装置が必要となる。
また、送信信号に対してベースバンド上で畳み込みフィルタを適用する方法では、固定値を用いるウィンドウイングを用いる方法と組み合わせることが可能であるものの、例えばＦＣＣ等の厳しい送信スペクトラム規定を満足するためには、大規模な回路を使用する必要があり、装置の大型化と高コスト化を招いてしまう。
また、送信信号電力を下げる方法では、送信スペクトラムマスクの規定を満足させる程度に送信信号電力を下げると通信のカバレッジエリアも狭くなってしまうため、多様なサービスを行うことができなくなってしまう。
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、ＯＦＤＭ等を用いてホワイトスペースにおいて無線通信を行う場合でも、送信信号電力等を低下させることなく帯域外輻射を効果的に抑制することのできる無線送信機、無線受信機、無線送信方法および無線受信方法を提供することを目的とする。
本発明者は、上述した課題を解決するために、ＯＦＤＭやＯＦＤＭＡ等を用いてホワイトスペースなどの送信スペクトラム規定が厳しい運用周波数帯において無線通信を行う場合でも、送信信号電力等を低下させることなく、帯域外輻射をスペクトラムマスクの規定の範囲内に抑制することのできる無線送信機及び無線送信方法を発明した。
本発明に係る無線送信機は、送信スペクトラムマスク規定が厳しい運用周波数帯域においてＯＦＤＭを用いたデータ送信を行う無線送信機であって、前記無線送信機の無線周波数（ＲＦ）変換部のＲＦ回路特性に含まれる、使用周波数帯におけるスペクトラム特性を解析するＲＦ回路特性解析部と、前記無線送信機の通信環境におけるマルチパス遅延の程度を検知するマルチパス遅延検知部と、前記無線送信機の所望送信電力を設定する送信電力設定部と、送信ディジタルフィルタパラメタを設定するディジタルフィルタ設定部と、を備えると共に、前記ＲＦ回路特性解析部による解析結果、前記マルチパス遅延検知部による検知結果、前記送信電力設定部による設定および前記ディジタルフィルタ設定部による設定に基づき、ＯＦＤＭシンボルに施すウィンドウイングに用いるウィンドウイング関数およびウィンドウイング長を選択するウィンドウイング関数・ウィンドウイング長選択部と、前記ＯＦＤＭシンボルに付加するガードインターバル長を選択するガードインターバル長選択部と、前記ＯＦＤＭシンボルの送信電力を選択する送信電力選択部と、を更に備え、前記ウィンドウイング関数・ウィンドウイング長選択部は、前記無線送信機のＲＦ回路特性、ベースバンドのディジタルフィルタ特性、マルチパス遅延の程度、および送信電力の何れか１以上のパラメタに基づいて、前記ウィンドウイング関数およびウィンドウイング長を選択することを特徴とする。
また、本発明に係る無線送信機は、送信データのプリアンブル区間と、前記プリアンブル区間に後続するデータ区間とに含まれる前記ＯＦＤＭシンボルのそれぞれに対して別の前記ウィンドウイング関数、前記ウィンドウイング長、前記ガードインターバル長および前記送信電力を設定可能であることを特徴とする。
また、本発明に係る無線送信機は、送信データのプリアンブル区間とデータ区間に含まれる前記ＯＦＤＭシンボルの前記ウィンドウイング関数、前記ウィンドウイング長および前記ガードインターバル長、もしくは最適なシンボル同期タイミングの情報を、固定ウィンドウイング関数、固定ウィンドウイング長および固定ガードインターバル長で報知する報知部を更に備えることを特徴とする。前記ウィンドウイング関数、前記ウィンドウイング長および前記ガードインターバル長、もしくは最適なシンボル同期タイミングの情報は他の制御情報と共に報知してもよい。
本発明に係る無線受信機は、上述した無線送信機より報知された情報に含まれる前記制御情報、前記ウィンドウイング関数、前記ウィンドウイング長および前記ガードインターバル長、もしくは前記最適なシンボル同期タイミングの情報を用いて、シンボル同期タイミングを設定する事を特徴とする。
本発明に係る無線送信方法は、送信スペクトラムマスク規定が厳しい運用周波数帯域においてＯＦＤＭを用いたデータ送信を行う無線送信方法であって、前記無線送信機の無線周波数変換部のＲＦ特性に含まれる、使用周波数帯におけるスペクトラム特性を解析するＲＦ回路特性解析工程と、前記無線送信機の通信環境におけるマルチパス遅延の程度を検知するマルチパス遅延検知工程と、前記無線送信機の送信電力を設定する送信電力設定工程と、ディジタル送信フィルタのパラメタを設定するディジタルフィルタ設定工程と、を備えると共に、前記ＲＦ回路特性解析工程における解析結果、前記マルチパス遅延検知工程における検知結果、前記送信電力設定工程における設定および前記ディジタルフィルタ設定工程における設定に基づき、ＯＦＤＭシンボルに施すウィンドウイング関数およびウィンドウイング長を選択するウィンドウイング関数・ウィンドウイング長選択工程と、前記ＯＦＤＭシンボルに付加するガードインターバル長を選択するガードインターバル長選択工程と、前記ＯＦＤＭシンボルの送信電力を選択する送信電力選択工程と、を更に備え、前記ウィンドウイング関数・ウィンドウイング長選択工程は、前記無線送信機のＲＦ回路特性、ベースバンドのディジタルフィルタ特性、マルチパス遅延の程度、および送信電力の何れか１以上のパラメタに基づいて、前記ウィンドウイング関数およびウィンドウイング長を選択することを特徴とする。
また、本発明に係る無線送信方法は、送信データのプリアンブル区間と、前記プリアンブル区間に後続するデータ区間とに含まれる前記ＯＦＤＭシンボルのそれぞれに対して別の前記ウィンドウイング関数、前記ウィンドウイング長、前記ガードインターバル長および前記送信電力を設定可能であることを特徴とする。
また、本発明に係る無線送信方法は、送信データのプリアンブル区間とデータ区間に含まれる前記ＯＦＤＭシンボルの前記ウィンドウイング関数、前記ウィンドウイング長および前記ガードインターバル長、もしくは最適なシンボル同期タイミングの情報を、固定ウィンドウイング関数、固定ウィンドウイング長および固定ガードインターバル長で報知する報知部を更に備えることを特徴とする。前記ウィンドウイング関数、前記ウィンドウイング長および前記ガードインターバル長、もしくは最適なシンボル同期タイミングの情報は他の制御情報と共に報知してもよい。
本発明に係る無線受信方法は、前記無線送信方法を用いて送出された信号に含まれる前記ウィンドウイング関数、前記ウィンドウイング長および前記ガードインターバル長、もしくは前記最適なシンボル同期タイミングの情報と、必要であれば前記制御情報も併せて用いて、シンボル同期タイミングを設定する事を特徴とする。
上述した構成からなる無線送信機、無線受信機、無線送信方法および無線受信方法によれば、ＯＦＤＭ等を用いてホワイトスペースなどの送信スペクトラム規定が厳しい運用周波数帯において無線通信を行う場合でも、送信信号電力等を低下させることなく、帯域外輻射をスペクトラムマスクの規定の範囲内に抑制することが可能となる。
本発明の実施形態に係る無線送信機のハードウェア構成を示す構成ブロック図である。 無線送信機および無線受信機の機能的構成を示す機能ブロック図である。 無線送信機の機能ブロックの関係および処理フローを示した図である。 無線受信機の機能ブロックの関係および処理フローを示した図である。 ウィンドウイングの原理を示す図である。 ウィンドウイング長を変えた場合の帯域外輻射抑圧結果を示す図である。 要求パラメタ、システムパラメタおよび設計パラメタの関係の例を示す図である。
以下、本発明の実施形態に係る無線送受信機について詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る無線送受信機１のハードウェア構成を示す構成ブロック図である。
本実施形態に係る無線送受信機１は、無線送受信機１全体の制御を行う制御部２と、ベースバンド信号処理部３と、無線周波数（ＲＦ）変換回路４と、送受信アンテナ５と、を主に備えて構成されている。なお、本実施形態に係る無線送受信機１は、ここに挙げた構成以外にも、従来のＯＤＦＭ無線送信機において用いられている様々な構成を備えているが、ここではそれらの構成についての説明は省略する。
制御部２は、制御部２全体を制御するＣＰＵ２１と、ＣＰＵ２１上で動作する制御プログラム等を格納したＲＯＭ２２と、各種データを一時的に格納するためのＲＡＭ２３と、を備えている。
図２は、無線送受信機の送信機能構成および受信機能構成を示す機能ブロック図である。制御部２は、ＣＰＵ２１がＲＯＭ２２に格納されている制御プログラムをＲＡＭ２３に展開して実行することにより、後述する無線送信手順で実行するための、マルチパス遅延検知部２１１、ＲＦ回路特性解析部２１２、ディジタルフィルタ設定部２１３、送信電力設定部２１４、送信電力選択部２１５、ウィンドウイング関数選択部２１６、ウィンドウイング長選択部２１７、ガードインターバル長選択部２１８、及びＭＣＳ選択部２１９、さらに後述する無線受信手順を実行するための、データ解析部２２０、及び報知情報解析部２２１として機能する。
また、ベースバンド信号処理部３は、後述する無線送信手順におけるベースバンド信号処理として、データ生成部３１、変調・符号化部３２、逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）処理部３３、ガードインターバル付加部３４、ウィンドウイング処理部３５、ディジタルフィルタ処理部３６、送出部３７を、後述する無線受信手順におけるベースバンド信号処理として、受領部３８、信号先頭検出部３９、シンボル同期タイミング生成部４０、フーリエ変換（ＦＦＴ）処理部４１、伝送路等化部４２、復調・復号部４３、および報知情報解析モード／データ解析モード切替部４４を備える。
図３は、図２で示した無線送受信機の送信機能ブロックの関係および処理フローを示した図である。
データ生成部３１は、送信データを生成する。
変調・符号化部３２は、後述するＭＣＳ選択部２１９で選択された変調・符号方式（ＭＣＳ）に基づいて送信データを変調および符号化し、サブキャリアデータを生成する。
逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）処理部３３は、データ生成部３１及び変調・符号化部３２により生成されたサブキャリアデータに対して逆フーリエ変換を行い、直交周波数分割多重化する。
ガードインターバル付加部３４は、逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）処理部３３の出力信号にガードインターバル（ＧＩ）を付加し、ＯＦＤＭデータシンボルを生成する。
ウィンドウイング処理部３５は、ＯＦＤＭデータシンボルにウィンドウイング処理を施す。
ディジタルフィルタ処理部３６は、ＯＦＤＭデータシンボルに帯域制限フィルタなどの送信ディジタルフィルタ処理を施す。
送出部３７は、各種処理が施されたＯＦＤＭデータシンボルを、送受信用アンテナ５を介して送信するため、無線周波数（ＲＦ）変換回路４に送出する。
マルチパス遅延検知部２１１は、通信環境におけるマルチパス遅延の程度を検知する。
ＲＦ回路特性解析部２１２は、予め測定等により得られる無線送信機１の無線周波数変換回路４のＲＦ回路特性に含まれる、使用周波数帯におけるスペクトラム特性を解析する。
ディジタルフィルタ設定部２１３は、無線送信機１の送信ディジタルフィルタのパラメタを設定する。
送信電力設定部２１４は、無線送信機１の所望送信電力を設定する。
送信電力選択部２１５は、受信機からフィードバックされた情報や、マルチパス遅延検知部２１１、ＲＦ回路特性解析部２１２、ディジタルフィルタ設定部２１３、送信電力設定部２１４により検知された各種情報等に基づき、ＲＯＭ２２に保存されているテーブルからＯＦＤＭシンボルの信号送信電力を選択する。
ウィンドウイング関数選択部２１６、ウィンドウイング長選択部２１７は、受信機からフィードバックされた情報や、マルチパス遅延検知部２１１、RF回路特性解析部２１２、ディジタルフィルタ設定部２１３、送信電力設定部２１４により検知された各種情報等に基づき、ＲＯＭ２２に保存されているテーブルから、ＯＦＤＭシンボルに施すウィンドウイングに用いるウィンドウイング関数およびウィンドウイング長を選択する。
ガードインターバル長選択部２１８は、受信機からフィードバックされた情報や、マルチパス遅延検知部２１１、ＲＦ回路特性解析部２１２、ディジタルフィルタ設定部２１３、送信電力設定部２１４により検知された各種情報等に基づき、ＲＯＭ２２に保存されているテーブルからＯＦＤＭデータシンボルに付加するガードインターバル長を選択する。
ＭＣＳ選択部２１９は、受信機からフィードバックされた情報や、マルチパス遅延検知部２１１、ＲＦ回路特性解析部２１２、ディジタルフィルタ設定部２１３、送信電力設定部２１４により検知された各種情報等に基づき、ＲＯＭ２２に保存されているテーブルからサブキャリアデータ生成時のＭＣＳを選択する。
図４は、図２で示した無線送受信機の受信機能ブロックの関係および処理フローを示した図である。
受領部３８は、送受信用アンテナ５を介して受信し、無線周波数（ＲＦ）変換回路４から受信信号を受領する。
信号先頭検出部３９は、シンボル同期タイミングを生成するために必要な受信信号の先頭部分を検出する。
シンボル同期タイミング生成部４０は、信号先頭検出部３９で検出した受信信号の先頭部分検出情報と、ＲＯＭ２２に保存されている、報知情報用同期タイミング情報、または後述する報知情報解析部２２１によって解析された、データ信号用同期タイミング情報とを用いて、後述するフーリエ変換（ＦＦＴ）処理部４１がフーリエ変換（ＦＦＴ）処理するために必要なシンボル同期のタイミングを生成する。
フーリエ変換処理部４１は、シンボル同期タイミング生成部４０が生成したシンボル同期タイミングを用いて、受信信号に対してフーリエ変換処理を施すことにより、直交周波数分割多重されたＯＦＤＭ時間信号をサブキャリアごとの周波数信号に変換する。
伝送路等化部４２は、フーリエ変換処理部４１によってフーリエ変換されたサブキャリアごとの周波数信号に対して、伝送路を推定し、さらにその伝送路の影響を等化する。
復調・復号部４３は、伝送路等化されたサブキャリアごとの周波数信号に対して、復調および復号を行う。
報知情報解析モード／データ解析モード切替部４４は、受信信号に対して施す処理として、報知情報解析モードとしての処理と、データ解析モードとしての処理とを切り替える。
データ解析部２２０は、復調および復号されたデータ信号に含まれるデータを解析する。
報知情報解析部２２１は、復調および復号された報知情報に含まれる前記ウィンドウイング関数、前記ウィンドウイング長、および前記ガードインターバル長および、もしくは前記最適なシンボル同期タイミングの情報と，必要であればＭＣＳ等の報知された制御情報と併せて解析する。
次に、上述したウィンドウイング処理部３５によるウィンドウイング処理の詳細について説明する。
図５は、ウィンドウイング処理の原理を示す図である。ウィンドウイングは、ＯＦＤＭシンボルの境目からフェードアウト、もしくはフェードインするようなウィンドウイング関数（振幅重み係数が徐々に１から０（０から１）になるようなウィンドウイング関数)を用いた波形整形処理であって、具体例としてはレイズドコサインウィンドウ、ルートレイズドコサインウィンドウ、台形ウィンドウ、ハミングウィンドウ等、種々のウィンドウイング関数が適用可能であるが、図５に示す例では、レイズドコサインウィンドウが用いられている。また、これらのウィンドウイング関数が適用されるＯＦＤＭデータシンボル長に相当する長さをウィンドウイング長という。
こうしたウィンドウイングをシンボル間の不連続点に施すことにより、隣接シンボル間の繋ぎ目を滑らかな連続点に近づけることができ、送信信号の帯域外輻射を緩和することができる。
こうしたウィンドウイング処理を施す前に、まず、ガードインターバル付加部３４が、オリジナルのＯＦＤＭデータシンボル（逆フーリエ変換処理部３３の出力信号）の先頭部分をコピーするとともに、当該コピーした部分をシンボルの先頭に付加する。このシンボル先頭に付加された区間がガードインターバルとなる。通常このガードインターバル長は通信環境のマルチパス遅延の度合いによって決定される。しかしウィンドウイングを施すことにより、シンボル端の電力が減少するため、このガードインターバル長をさらに延長してもよい。
ウィンドウイング長に応じて、隣接シンボルが重なるようにガードインターバルを前後に延長する。その後前記ウィンドウイングを施し、隣接シンボルを一部重ね合わせて送信することで、帯域外輻射を抑圧することができる。
図６は、ウィンドウイング長を変えた場合の帯域外輻射抑圧結果を示す図である。図６に示す例では、ウィンドウイング長が長くなるに従い帯域外輻射が小さくなり、２．６１ｕｓの場合には、帯域外輻射の部分もＦＣＣのスペクトラムマスクを下回る出力となり、帯域外輻射が発生してもスペクトラムマスクの規定を満たすことができる。
後述するように、本発明では、このウィンドウイング長も含めた複数のパラメタが可変となっている。そのため、帯域外輻射の低減の度合いを、帯域外輻射に影響を及ぼす他の要素との兼ね合いを見つつ調整することができる。
例えば、ウィンドウイング長を大きくすることにより、帯域外輻射をより効果的に抑制することができる。また、帯域外輻射を抑制することで、スペクトラムマスク規定に適合しつつ信号送信電力を高くすることができるため、カバレッジエリアを広域化することができる。
しかし、ウィンドウイング長が大きくなると、それだけウィンドウイング処理の影響を受ける部分が大きくなるため、有効なガードインターバル長が減少する。そのため、有効なガードインターバル長の確保には、より長いガードインターバル長を確保する必要が生じてしまい、結果としてスループットの低下を招いてしまう。
そこで、本発明に係る無線送信機においては、無線送信機の送信電力、マルチパス遅延の程度、ＲＦ回路特性等を入力引数にして、これらの値に基づき、送信スペクトラムマスクの規定を満たしつつ最適な通信を行いうる最適なウィンドウイング関数、ウィンドウイング長およびガードインターバル長の選択が行われる。これにより、送信電力の低下やカバレッジエリアの縮小、スループットの低下を抑制しつつ、帯域外輻射を効果的に抑制することができる。以下、この選択の手順の詳細について説明する。
図７は、要求パラメタ、システムパラメタおよび設計パラメタの関係の例を示す図である。要求パラメタとは、個々の通信環境において、送信スペクトラムマスクの規定を満足するために最適化する必要のあるパラメタである。システムパラメタとは、無線送受信機やこれを運用する通信環境により定まる各種のパラメタの総称であり、送信機及び受信機が所定の位置、環境に留まるときには固定値となる。設計パラメタとは、要求パラメタを実現するために設計すべき可変のパラメタである。
図７の例では、要求パラメタとしてスループットおよびエリアカバレッジが挙げられている。また、システムパラメタとして、各国の法規制等による送信スペクトラムマスク、無線送信機のＲＦ回路特性、ベースバンドのディジタルフィルタ特性、マルチパス遅延や距離に伴う信号減衰の程度等の無線環境、及び、ＦＦＴサイズ（サブキャリア数）、サンプリング周波数、ガード帯域等のＯＦＤＭ仕様が挙げられている。また、設計パラメタとして、ウィンドウイング関数、ウィンドウイング長、ガードインターバル長、および送信電力が挙げられている。
そして、図７の例では、要求パラメタ、すなわち、所望（この場合、採用しうる最大値）のスループットもしくはエリアカバレッジを得るため、各システムパラメタの値およびＲＯＭ２２に記憶されているテーブルを基に、制御部２により、設計パラメタであるウィンドウイング関数、ウィンドウイング長、ガードインターバル長、および送信電力が求められている。なお、要求パラメタ、システムパラメタおよび設計パラメタに含まれるパラメタは、状況に応じて適宜変更されるものである。
図７において行われている処理について述べる。まず、制御部２は、システムパラメタとして、各国の法規制等による送信スペクトラムマスク、無線送信機のＲＦ回路性能、ベースバンドのディジタルフィルタ性能、マルチパス遅延や距離に伴う信号減衰の程度等の無線環境、及び、ＦＦＴサイズ（サブキャリア数）、サンプリング周波数、ガード帯域などの各パラメタをＲＯＭ２２からロードする。
次に、無線送信機１から報知情報がブロードキャストされる。
次に、ブロードキャストされた報知情報を、カバレッジエリア内のユーザ（受信機）が受信すると、当該ユーザから無線送信機１に対して、通信要求が送信される。このとき、通信要求とともに、マルチパス遅延や距離に伴う信号減衰の程度等の無線環境に関する情報が無線送信機１に対して送信されることで、当該情報のフィードバックが行われる。
次に、ユーザからのフィードバック情報を受信した無線送信機１は、当該フィードバック情報に基づきＲＯＭ２２に記憶されているテーブルを参照し、所望のスループットおよびエリアカバレッジを得るための最適なウィンドウイング関数、ウィンドウイング長、ガードインターバル長および送信電力を選択する。
具体的には、フィードバックされた情報とテーブルとに基づき、制御部２の送信電力選択部２１５が送信電力を、ウィンドウイング関数選択部２１６とウィンドウイング長選択部２１７がウィンドウイング関数とウィンドウイング長を、ガードインターバル長選択部２１８がガードインターバル長を、ＭＣＳ選択部２１９がＭＣＳを選択する。
なお、上述した実施形態において、送信データのプリアンブル区間と、プリアンブル区間に後続するデータ区間とに含まれるＯＦＤＭデータシンボルのそれぞれに対して別のウィンドウイング関数、ウィンドウイング長、ガードインターバル長および送信電力を設定可能にしてもよい。
また、無線送信機１は、受信機に対してデータシンボルを送信する際に制御信号を合わせて送信してもよい。そして、受信機は、無線送信機より送出された制御信号に含まれる制御情報、ウィンドウイング関数、ウィンドウイング長、ガードインターバル長および最適なシンボル同期タイミングの情報を用いて、シンボル同期タイミングを設定する態様であってもよい。
また、無線送信機１は、送信データのプリアンブル区間とデータ区間に含まれるＯＦＤＭシンボルのウィンドウイング関数、ウィンドウイング長、ガードインターバル長および最適なシンボル同期タイミングの情報を、制御情報と共に、固定のウィンドウイング関数、固定のウィンドウイング長および固定のガードインターバル長で報知する報知部を備えてもよい。
上述した実施形態に係る無線送信機によると、厳しい送信スペクトラムマスクの規定が適用されるホワイトスペースにおいて無線通信を行う場合でも、自機の性能や通信環境に関する各パラメタと、予め記憶されているテーブルに基づき、当該規定を満足するための最適なウィンドウイング関数、ウィンドウイング長、ガードインターバル長および送信電力を動的に選択することができる。そのため、送信スペクトラムマスクの規定を満足するために送信電力を不必要に低下させることなく、十分なカバレッジとスループットを確保しつつ、帯域外輻射を効果的に抑制することができる。
１ 無線送信機
２ 制御部
３ ベースバンド信号処理部
４ 無線周波数（ＲＦ）変換部
５ 送受信用アンテナ
２１ ＣＰＵ
２２ ＲＯＭ
２３ ＲＡＭ
３１ データ生成部
３２ 変調・符号化部
３３ 逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）処理部
３４ ガードインターバル付加部
３５ ウィンドウイング処理部
３６ ディジタルフィルタ処理部
３７ 送出部
３８ 受領部
３９ 信号先頭検出部
４０ シンボル同期タイミング生成部
４１ フーリエ変換（ＦＦＴ）処理部
４２ 伝送路等化部
４３ 復調・復号部
４４ 報知情報解析モード／データ解析モード切替部
２１１ マルチパス遅延検知部
２１２ ＲＦ回路特性解析部
２１３ ディジタルフィルタ設定部
２１４ 送信電力設定部
２１５ 送信電力選択部
２１６ ウィンドウイング関数選択部
２１７ ウィンドウイング長選択部
２１８ ガードインターバル長選択部
２１９ ＭＣＳ選択部
２２０ データ解析部
２２１ 報知情報解析部

Claims (8)

  1. 送信スペクトラムマスク規定が厳しい運用周波数帯域においてＯＦＤＭを用いたデータ送信を行う無線送信機であって、
    前記無線送信機の無線周波数変換部のＲＦ特性に含まれる、使用周波数帯におけるスペクトラム特性を解析するＲＦ回路特性解析部と、
    前記無線送信機の通信環境におけるマルチパス遅延の程度を検知するマルチパス遅延検知部と、
    前記無線送信機のディジタル送信フィルタのパラメタを設定するディジタルフィルタ設定部と、
    前記無線送信機の所望送信電力を設定する送信電力設定部と、
    を備えると共に、前記ＲＦ回路特性解析部による解析結果、前記マルチパス遅延検知部による検知結果、前記ディジタルフィルタ設定部および前記送信電力設定部による設定に基づき、
    ＯＦＤＭシンボルに施すウィンドウイングに用いるウィンドウイング関数およびウィンドウイング長を選択するウィンドウイング関数・ウィンドウイング長選択部と、
    前記ＯＦＤＭシンボルに付加するガードインターバル長を選択するガードインターバル長選択部と、
    前記ＯＦＤＭシンボルの送信電力を選択する送信電力選択部と、
    を更に備え、
    前記ウィンドウイング関数・ウィンドウイング長選択部は、前記無線送信機のＲＦ回路特性、ベースバンドのディジタルフィルタ特性、マルチパス遅延の程度、および送信電力の何れか１以上のパラメタに基づいて、前記ウィンドウイング関数およびウィンドウイング長を選択することを特徴とする無線送信機。
  2. 送信データのプリアンブル区間と、前記プリアンブル区間に後続するデータ区間とに含まれる前記ＯＦＤＭシンボルのそれぞれに対して別の前記ウィンドウイング関数、前記ウィンドウイング長、前記ガードインターバル長および前記送信電力を設定可能である請求項１記載の無線送信機。
  3. 送信データのプリアンブル区間とデータ区間に含まれる前記ＯＦＤＭシンボルの前記ウィンドウイング関数、前記ウィンドウイング長および前記ガードインターバル長、もしくは最適なシンボル同期タイミングの情報を、固定ウィンドウイング関数、固定ウィンドウイング長および固定ガードインターバル長で報知する報知部を更に備えることを特徴とする請求項２記載の無線送信機。
  4. 請求項１乃至３の何れか１項に記載された無線送信機より報知された情報に含まれる制御情報、前記ウィンドウイング関数、前記ウィンドウイング長および前記ガードインターバル長、もしくは前記最適なシンボル同期タイミングの情報を用いて、その後に受信される信号のシンボル同期タイミングを設定する事を特徴とする無線受信機。
  5. 送信スペクトラムマスク規定が厳しい運用周波数帯域においてＯＦＤＭを用いたデータ送信を行う無線送信方法であって、
    前記無線送信機の無線周波数変換部のＲＦ特性に含まれる、使用周波数帯におけるスペクトラム特性を解析するＲＦ回路特性解析工程と、
    前記無線送信機の通信環境におけるマルチパス遅延の程度を検知するマルチパス遅延検知工程と、
    前記無線送信機のディジタル送信フィルタのパラメタを設定するディジタルフィルタ設定工程と、
    前記無線送信機の所望送信電力を設定する送信電力設定工程と、
    を備えると共に、前記RF回路特性解析工程における解析結果、前記マルチパス遅延検知工程における検知結果、前記ディジタルフィルタ設定工程における設定および前記送信電力設定工程における設定に基づき、
    ＯＦＤＭシンボルに施すウィンドウイングに用いるウィンドウイング関数およびウィンドウイング長を選択するウィンドウイング関数・ウィンドウイング長選択工程と、
    前記ＯＦＤＭシンボルに付加するガードインターバル長を選択するガードインターバル長選択工程と、
    前記ＯＦＤＭシンボルの送信電力を選択する送信電力選択工程と、
    を更に備え、
    前記ウィンドウイング関数・ウィンドウイング長選択工程は、前記無線送信機のＲＦ回路特性、ベースバンドのディジタルフィルタ特性、マルチパス遅延の程度、および送信電力の何れか１以上のパラメタに基づいて、前記ウィンドウイング関数およびウィンドウイング長を選択することを特徴とする無線送信方法。
  6. 送信データのプリアンブル区間と、前記プリアンブル区間に後続するデータ区間とに含まれる前記ＯＦＤＭシンボルのそれぞれに対して別の前記ウィンドウイング関数、前記ウィンドウイング長、前記ガードインターバル長および前記送信電力を設定可能である請求項５記載の無線送信方法。
  7. 送信データのプリアンブル区間とデータ区間に含まれる前記ＯＦＤＭシンボルの前記ウィンドウイング関数、前記ウィンドウイング長および前記ガードインターバル長、もしくは最適なシンボル同期タイミングの情報を、固定ウィンドウイング関数、固定ウィンドウイング長および固定ガードインターバル長で報知する報知工程を更に備えることを特徴とする請求項６記載の無線送信方法。
  8. 請求項５乃至７の何れか１項に記載された無線送信方法を用いて送信された信号に含まれる前記ウィンドウイング関数、前記ウィンドウイング長および前記ガードインターバル長、もしくは前記最適なシンボル同期タイミングの情報を用いて、その後に受信される信号のシンボル同期タイミングを設定する事を特徴とする無線受信方法。
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