JP6189806B2 - 通信装置及び通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、通信装置及び通信方法に関する。

ＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）システムに代表される光伝送システムにおいて、デジタル信号処理を用いることで光伝送システムを高度化することができる。信号処理技術や集積回路技術の向上に伴って信号処理技術を用いた光伝送システムに対する期待が高まっている。

ＰＯＮシステムは親ノードに該当する一つのＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）と子ノードに該当する複数のＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）、これらを接続する光伝送ケーブルからなるＰｏｉｎｔ ｔｏ ＭｕｌｔｉＰｏｉｎｔ（Ｐ２ＭＰ）型の光伝送システムである。

従来のＰＯＮシステムは、時分割多重により信号割り当てを行っていた。このため、信号の割り当ては時間方向のみ、すなわち１軸に制限されていた。一方、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）−ＰＯＮは、時間方向と周波数方向の２軸を用いて信号割り当てを行うことが可能であり、非常に高い柔軟性を有する信号割り当てを実現することができる。

ＯＦＤＭを用いた無線システムにおいては、ユーザの位置情報および時刻によって変化する伝送路環境を計測し、システム全体として帯域利用効率が向上するよう時間・周波数の割り当てスケジューリングを行っている。一方、光伝送システムであるＯＦＤＭ−ＰＯＮシステムにおいてはユーザの位置が変化することが無いため、時刻による伝送路環境の変化は小さい。これまで、各ＯＮＵが要求するスロットの数に応じたスケジューリングが検討されているが、自由度の高い割り当てが可能にも関わらず、時間軸方向のみや周波数軸方向のみといった一軸を優先した時間スロット／周波数スロット割当が行われてきた（例えば非特許文献１）。

一方、デジタルコヒーレント技術など、信号処理技術の発展に伴い、従来はアナログ領域で行っていた補償処理をデジタル信号処理により実現することが可能となってきた。デジタル信号処理による補償としては、例えば、トレーニング信号を用いて伝送路特性を学習することにより補償する信号処理技術がある。また、時々刻々と変化する送信信号と受信装置局発信号間の位相差をパイロット信号により補償する信号処理技術などがある。

ＯＦＤＭとデジタルコヒーレント技術はともに信号処理によって高い付加価値を実現し、具体的には高い柔軟性や長延化を実現することができる。デジタルコヒーレント技術を用いたＯＦＤＭ−ＰＯＮにおける上り伝送では、ＯＦＤＭフレーム毎にトレーニング信号とパイロット信号を用いて補償する必要がある。すなわち、バースト信号の先頭部において、ＯＮＵからＯＬＴに対し、あらかじめ決められたトレーニング信号系列をＯＬＴに対して送付することによりＯＬＴは伝送路特性情報を取得し、補償処理に用いるパラメータを学習する。また、位相差を補償するために、あらかじめ決められたパイロット信号を特定の周波数信号に付与し、このパイロット信号が所定の位相となるよう補償を行う。

トレーニング信号２０は、図２に示すように、ＯＮＵから送信される上り信号情報が含まれるすべての周波数スロットに対して、パイロット信号３０はＯＮＵからＯＬＴに対する上り信号が送信されるすべての時間スロットに対して付与する必要がある。さらには、トレーニング信号２０を複数回、すなわち複数時間スロットに渡って送信することにより補償処理の精度を向上させることが可能である。同様に、パイロット信号３０を複数周波数スロットに設定することにより補償処理の精度を向上させることが可能である。

しかし、パイロット信号やトレーニング信号等の補償信号のオーバヘッドを考慮した光信号の時間スロット／周波数スロット割り当ては行われていなかった。そのため、デジタルコヒーレント技術を用いたＯＦＤＭ−ＰＯＮにおける伝送では、パイロット信号やトレーニング信号の付与に伴う帯域利用効率の低下が生じていた。

Ｊｉｎｇｊｉｎｇ Ｚｈａｎｇ，Ｔｉｎｇ Ｗａｎｇ， ａｎｄ Ｎｉｒｗａｎ Ａｎｓａｒｉ，"Ａｎ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ＭＡＣ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｆｏｒ Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ＯＮＵｓ ｉｎ ＯＦＤＭＡ−ＰＯＮｓ"，ＯＦＣ／ＮＦＯＥＣ ２０１１

前記課題を解決するために、本発明は、トレーニング信号とパイロット信号を用いて補償を行うＯＦＤＭ−ＰＯＮ上り伝送において、帯域利用効率を最大化するために、トレーニング信号とパイロット信号の割り当てスロット量の総和が最小となるような送信データ信号の時間軸方向のスロット数および周波数軸方向のスロット数の割り当てを行うことのできる通信装置及び通信方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本願発明の通信装置及び通信方法は、データ信号の送信に必要となる時間軸方向及び周波数軸方向のスロット数から、オーバヘッドとなる補償信号に必要なスロット数を最小化するようにデータ信号を割当てる。

具体的には、本発明に係る通信装置は、子ノードからデータ信号の割り当て要求がなされると、前記データ信号を割り当て可能な前記データ信号の時間軸方向のスロット数である時間スロット数及び前記データ信号の周波数軸方向のスロット数である周波数スロット数の組み合わせを複数算出し、当該組み合わせごとに、前記データ信号の補償処理のために時間軸方向及び周波数軸方向に付加される補償信号のスロット数の総和を算出し、当該総和が最小となる前記組み合わせを決定する割当決定部と、前記割当決定部が決定した前記組み合わせの前記時間スロット数及び前記周波数スロット数を、前記子ノードに割り当てる割当部と、を備える。

本発明に係る通信装置は、割当決定部及び割当部を備えるので、割当要求がなされたデータ信号に付加する補償信号のスロット数の総和が最小となるデータ信号の時間スロット数及び周波数スロット数を決定し、割当てる。これにより、本発明は、オーバヘッドとなるスロット数を最小とすることができる。

本発明に係る通信装置では、前記割当決定部は、前記組み合わせごとに、前記時間スロット数と前記周波数スロット数の積から割り当て要求がなされた前記データ信号のスロット数を差し引いた差を、前記補償信号のスロット数の前記総和に加え、前記補償信号のスロット数の前記総和が最小となる前記組み合わせを決定してもよい。

本発明に係る通信装置では、前記割当決定部は、前記データ信号の割り当てに必要なスロット数Ｒｅｑ_ｄａｔａ、前記データ信号の時間軸方向に付加される補償信号の時間スロット数ｔ_ＴＳ、前記データ信号の周波数軸方向に付加される補償信号の周波数スロット数ｆ_{ｐｉｌｏｔ}を式（１）及び式（２）に適用して、前記データ信号の時間スロット数ｔ’_ｄａｔａ及び前記データ信号の周波数スロット数ｆ’_ｄａｔａを算出し、時間スロット数ｔ’_ｄａｔａ及び周波数スロット数ｆ’_ｄａｔａを用いて前記補償信号のスロット数の前記総和が最小となる前記組み合わせを決定してもよい。

本発明に係る通信装置では、前記割当決定部は、前記組み合わせの前記周波数スロット数と前記組み合わせの前記時間スロット数の積が、割り当て要求のなされた前記データ信号のスロット数の総和よりも小さい場合、前記データ信号の前記周波数スロット数及び前記時間スロット数の積が割り当て要求のなされた前記データ信号のスロット数以上となるまで、前記データ信号の前記周波数スロット数及び前記時間スロット数の少なくともいずれかに１を加えることを繰り返してもよい。

具体的には、本発明に係る信号割当方法は、子ノードからデータ信号の割り当て要求がなされると、前記データ信号を割り当て可能な前記データ信号の時間軸方向のスロット数である時間スロット数及び前記データ信号の時間軸方向のスロット数である周波数スロット数の組み合わせを複数算出し、当該組み合わせごとに、前記データ信号の補償処理のために時間軸方向及び周波数軸方向に付加される補償信号のスロット数の総和を算出し、当該総和が最小となる前記組み合わせを決定する割当決定手順と、前記割当決定手順で決定した前記組み合わせの前記時間スロット数及び前記周波数スロット数を、前記子ノードに割り当てる割当手順と、を順に有する。

なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。

本発明によれば、トレーニング信号とパイロット信号を用いて補償を行うＯＦＤＭ−ＰＯＮ上り伝送において、帯域利用効率を最大化するために、トレーニング信号とパイロット信号の合計割り当てスロット量が最小となるような送信データ信号の時間軸方向のスロット数および周波数軸方向のスロット数の割り当てを行うことのできる通信装置及び通信方法を提供することができる。

本発明の実施形態１に係る通信装置の一例を示す。 本発明の実施形態１に係るデータ信号への、時間スロットおよび周波数スロット割り当ての一例を示す。 本発明の実施形態１に係る一部のスロットに割り当てデータ信号が存在しない場合の時間スロットおよび周波数スロット割り当ての一例を示す。 本発明の実施形態２に係るトレーニング信号オーバヘッドとパイロット信号オーバヘッドを考慮した、時間スロット数および周波数スロット数を決定するフローチャートの一例を示す。 本発明の実施形態３に係るトレーニング信号オーバヘッドとパイロット信号オーバヘッドとデータ信号割り当て不可スロット数とを考慮した、時間スロット数および周波数スロット数を決定するフローチャートの一例を示す。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

（実施形態１）
図１に本発明の実施形態１に係る通信装置５０を示す。本実施形態に係る通信装置５０は、割当決定部５１と、割当部５２とを有する。本実施形態に係る通信装置５０は、例えば、ＰＯＮシステムの局側装置に適用することができる。その際、割当決定部５１と、割当部５２は、局側装置内の任意の部分となる。また、通信装置５０をＰＯＮシステムに適用した場合には、通信装置５０は、子ノードである加入者装置からのデータ信号の割り当て要求に応じて、加入者装置との通信で用いるデータ信号の時間スロット数及び周波数スロット数を割当てる。時間スロット数とは時間軸方向のスロット数であり、周波数スロット数とは周波数軸方向のスロット数である。加入者装置は、割り当てられた時間スロット数及び周波数スロット数を用いて、局側装置と通信する。

本実施形態に係る通信装置５０は、コンピュータを、割当決定部５１と、割当部５２として機能させることで実現してもよい。この場合、通信装置５０が備えるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）が記憶部（不図示）に記憶されたコンピュータプログラムを実行することで、各構成を実現する。ここで、通信装置５０を実現する際のコンピュータは、コンピュータによって制御される任意の機器をさらに備えてもよい。また、通信装置５０を実現する際のプログラムを記録媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。

割当決定部５１は、子ノードからデータ信号１０の割り当て要求がなされると、データ信号１０を割り当て可能な時間スロット数及び周波数スロット数の組み合わせを複数算出する。割当決定部５１は、当該組み合わせごとに、データ信号１０の補償処理のために時間軸方向及び周波数軸方向に付加される補償信号のスロット数の総和を算出し、当該総和が最小となる組み合わせを決定する。割当部５２は、割当決定部５１が決定した組み合わせの時間スロット数及び周波数スロット数を、子ノードに割り当てる。

本実施形態に係る信号割当方法では、通信装置５０は、割当決定手順と、割り当て手順とを順に行う。割当決定手順は、割当決定部５１によって行われる。割当手順では、割当部５２は、割当決定手順で割当決定部５１が決定した組み合わせの時間スロット数及び周波数スロット数を、子ノードに割り当てる。

本実施形態では、割当決定部５１は、トレーニング信号２０とパイロット信号３０を付加することによるオーバヘッドの合計スロット数が最小となるデータ信号１０の時間スロット数ｔ_ｄａｔａ及び周波数スロット数ｆ_ｄａｔａを全数探索により決定することにより、帯域利用効率を最大化する。例えば、図２に、割当決定部５１が、３６スロット分のデータ信号１０を時間方向および周波数方向の２軸を用いて割り当てを決定した場合の例を示す。トレーニング信号２０は、データ信号１０の時間軸方向の補償信号として機能する。また、パイロット信号３０は、データ信号１０の周波数軸方向の補償信号として機能する。

ここでは、データ信号１０を割り当てる時間スロット数ｔ_ｄａｔａと周波数スロット数ｆ_ｄａｔａの組を（時間スロット数ｔ_ｄａｔａ，周波数スロット数ｆ_ｄａｔａ）と表記する。すなわち、時間スロット数ｔ_ｄａｔａを１２、周波数スロット数ｆ_ｄａｔａを３用いた場合は（１２，３）と表記する。図２において、時間スロット数ｔ_ｄａｔａと周波数スロット数ｆ_ｄａｔａの積が３６となり、時間スロット数ｔ_ｄａｔａと周波数スロット数ｆ_ｄａｔａがいずれも正の整数である組み合わせは（１，３６）、（２，１８）、（３，１２）、（４，９）、（６，６）、（９，４）、（１２，３）、（１８，２）、（３６，１）の９通りである。

また、図２においては伝送路特性を取得するため、データ信号１０に、信号伝送に用いる周波数スロット数がｔ_ＴＳであるトレーニング信号２０を付与している。また、デジタルコヒーレント受信における位相補償のため、データ信号１０に、データ信号伝送に用いる時間スロット数がｆ_{ｐｉｌоｔ}であるパイロット信号３０を付与している。図２では、トレーニング信号２０の周波数スロット数ｔ_ＴＳ＝２、パイロット信号３０の周波数スロット数ｆ_{ｐｉｌоｔ}＝１である。

割当決定部５１が、データ信号１０を時間方向および周波数方向の２軸を用いて割り当てる場合、時間スロット数ｔ_ｄａｔａ、周波数スロット数ｆ_ｄａｔａの割り当て方法によってトレーニング信号２０やパイロット信号３０に必要となるスロット数が変化する。具体的には、トレーニング信号２０の周波数スロット数ｔ_ＴＳ×データ信号１０の周波数スロット数ｆ_ｄａｔａのトレーニング信号２０のオーバヘッド、および、パイロット信号３０の周波数スロット数ｆ_{ｐｉｌоｔ}×データ信号１０の時間スロット数ｔ_ｄａｔａのパイロット信号３０のオーバヘッドが必要となる。

帯域利用効率を最大化するためには、トレーニング信号２０のオーバヘッドとパイロット信号３０のオーバヘッドの合計スロット数を最小化する必要がある。図２においてトレーニング信号２０のオーバヘッドとパイロット信号３０のオーバヘッドの合計スロット数は、（１，３６）の時に７３スロット、（２，１８）の時に３８スロット、（３，１２）の時に２７スロット、（４，９）の時に２２スロット、（６，６）の時に１８スロット、（９，４）の時に１７スロット、（１２，３）の時に１８スロット、（１８，２）の時に２２スロット、（３６，１）の時に３８スロット必要となる。

したがって、時間スロット数ｔ_ｄａｔａを９、周波数スロット数ｆ_ｄａｔａを４とした時にトレーニング信号２０のオーバヘッドとパイロット信号３０のオーバヘッドの合計スロット数を最小化することが可能となり、帯域利用効率を最大化することができる。ここで、トレーニング信号２０と、パイロット信号３０の合計スロット数の総和が最小となる時間スロット数ｔ_ｄａｔａ及び周波数スロット数ｆ_ｄａｔａの組合せが、補償信号のスロット数の総和が最小となる時間スロット数ｔ_ｄａｔａ及び周波数スロット数ｆ_ｄａｔａの組合せである。また、時間スロット数ｔ_ｄａｔａと周波数スロット数ｆ_ｄａｔａのいずれかが整数とならない場合、図３に示すように、ある時刻において使用できない周波数スロットが生じることとなり、帯域利用効率が低下する。

図３に、使用できないスロットであるアイドルスロット４０を示す。ここで、アイドルスロット４０の周波数スロット数をｆ_ｉｄｌｅ、時間スロット数をｔ_ｉｄｌｅとして示す。このアイドルスロット４０は、データ信号１０が有するスロットの一部である。

割当決定部５１は、データ信号１０の組み合わせが有する時間スロット数及び周波数スロット数の範囲でアイドルスロット４０がある場合、アイドルスロット４０の数を、トレーニング信号２０とパイロット信号３０のスロット数の総和に加えてデータ信号１０の組み合わせを決定する。

そのため、割当決定部５１は、アイドルスロット数もオーバヘッドとして、オーバヘッドとなるスロット数が最小となる時間スロット数ｔ_ｄａｔａ及び周波数スロット数ｆ_ｄａｔａを決定しても良い。図３では、アイドルスロット４０の周波数スロット数ｆ_ｉｄｌｅ＝４、時間スロット数ｔ_ｉｄｌｅ＝１としたが、周波数スロット数ｆ_ｉｄｌｅ＝１としてアイドルスロット４０を配置してもよい。

（実施形態２）
実施形態１では、割当決定部５１は、実現可能な時間スロット数ｔ_ｄａｔａ及び周波数スロット数ｆ_ｄａｔａを全て求める必要がある。したがって、伝送するデータ信号１０の量が大きくなると時間スロット数ｔ_ｄａｔａと周波数スロット数ｆ_ｄａｔａの組み合わせが増大し、割当決定部５１が割り当てに要する時間も増加する。そこで、本実施形態では、時間スロット数ｔ_ｄａｔａ、周波数スロット数ｆ_ｄａｔａを有限時間で決定する手法を提供する。

実施形態に係る通信装置５０は、割当決定部５１と、割当部５２とを有する。本実施形態では、割当決定部５１は、計算式により時間スロット数ｔ’_ｄａｔａ、周波数スロット数ｆ’_ｄａｔａを算出し、これらの値を補正していくことによりオーバヘッドを最小化する時間スロット数ｔ_ｄａｔａ、周波数スロット数ｆ_ｄａｔａを決定する。

図４を用いて、本実施形態に係る信号割当方法について説明する。本実施形態に係る信号割当方法は、割当決定手順と、割当手順とを順に有する。

割当決定手順では、以下の式（１）及び（２）により、割当決定部５１は、トレーニング信号２０とパイロット信号３０の付与によるオーバヘッドを最小化する時間スロット数ｔ’_ｄａｔａ、周波数スロット数ｆ’_ｄａｔａを算出する（Ｓ０２）。

ここで、床関数ｆｌооｒ（ｘ）は、実数ｘに対してｘ以下の最大の整数であり、Ｒｅｑ_ｄａｔａはデータ信号１０の割り当てに必要となるスロット数を示す。

トレーニング信号２０の周波数スロット数ｔ_ＴＳとパイロット信号３０の周波数スロット数ｆ_{ｐｉｌоｔ}が同じ値であった場合、以下の式（３）の関係がトレーニング信号２０のオーバヘッドとパイロット信号３０のオーバヘッドの和を最小化する。

一方、トレーニング信号２０の周波数スロット数ｔ_ＴＳとパイロット信号３０の周波数スロット数ｆ_{ｐｉｌоｔ}が異なる値である場合、トレーニング信号２０の周波数スロット数ｔ_ＴＳとパイロット信号３０の周波数スロット数ｆ_{ｐｉｌоｔ}のうち大きな値となる軸方向に多くのスロット数をとるよう時間／周波数割り当てを行うことにより、トレーニング信号２０のオーバヘッドとパイロット信号３０のオーバヘッドの和を最小化することができる。

ｆｌооｒ関数内の値がいずれも整数であれば、ｔ’_ｄａｔａ×ｆ’_ｄａｔａ＝Ｒｅｑ_ｄａｔａとなり、割当決定部５１による時間スロット数ｔ’_ｄａｔａ、周波数スロット数ｆ’_ｄａｔａの割り当てが完了する。しかしながら、いずれか一方が床関数により小数点以下切り捨て処理されると、ｔ’_ｄａｔａ×ｆ’_ｄａｔａ＜Ｒｅｑ_ｄａｔａとなる。つまり、時間スロット数ｔ’_ｄａｔａと周波数スロット数ｆ’_ｄａｔａの積が割り当て要求のなされたデータ信号１０のスロット数の総和よりも小さくなる。そのため、データ信号１０の送信に必要となる合計スロット数を満足しない（Ｓ０３，Ｓ０４）。

この時、割当決定部５１は、ｔ’_ｄａｔａ×ｆ’_ｄａｔａ≧Ｒｅｑ_ｄａｔａとなるように補正処理を行う必要がある。ｔ’_ｄａｔａ×ｆ’_ｄａｔａ≧Ｒｅｑ_ｄａｔａを満足するよう補正するためには、時間スロット数ｔ’_ｄａｔａ及び周波数スロット数ｆ’_ｄａｔａの少なくともいずれかに１を加えることを繰り返せばよい。つまり、時間スロット数ｔ’_ｄａｔａの値を増加させる（Ｓ０５）、周波数スロット数ｆ’_ｄａｔａの値を増加させる（Ｓ０８）、時間スロット数ｔ’_ｄａｔａと周波数スロット数ｆ’_ｄａｔａの値を共に増加させる（Ｓ１１）方法が考えられる。

このうち、ｔ’_ｄａｔａの値を増加させる方法とｆ’_ｄａｔａの値を増加させる方法では、ｔ’_ｄａｔａ×ｆ’_ｄａｔａ≧Ｒｅｑ_ｄａｔａを満足するまでｔ’_ｄａｔａ、ｆ’_ｄａｔａの値をそれぞれ増加させる（Ｓ０６、Ｓ０７、Ｓ０９およびＳ１０）。一方、ｔ’_ｄａｔａとｆ’_ｄａｔａの値を共に増加させる方法では、ともに１増加させることにより必ずｔ’_ｄａｔａ×ｆ’_ｄａｔａ≧Ｒｅｑ_ｄａｔａを満足することから判定処理および繰り返し処理は不要である（Ｓ１２）。

その後、割当決定部５１は、時間スロット数ｔ’_ｄａｔａの値を増加させた場合、周波数スロット数ｆ’_ｄａｔａの値を増加させた場合、時間スロット数ｔ’_ｄａｔａと周波数スロット数ｆ’_ｄａｔａの値を共に増加させた場合のトレーニング信号２０のオーバヘッドとパイロット信号３０のオーバヘッドをそれぞれ計算し（Ｓ１３）、その合計値が最小となる時間スロット数ｔ’_ｄａｔａ、周波数スロット数ｆ’_ｄａｔａを計算する。割当決定部５１は、オーバヘッドの合計値が最小となる時間スロット数ｔ’_ｄａｔａ、周波数スロット数ｆ’_ｄａｔａの組み合わせを時間スロット割り当て数ｔ_ｄａｔａ、周波数スロット割り当て数ｆ_ｄａｔａとする（Ｓ１４）。

次に、割当手順では、割当部５２は、Ｓ１４で決定された時間スロット割り当て数ｔ_ｄａｔａ及び周波数スロット割り当て数ｆ_ｄａｔａを子ノードに割り当てる。

上記の処理により、時間スロット数ｔ_ｄａｔａと周波数スロット数ｆ_ｄａｔａの割り当て可能な組み合わせが増大した場合であっても、処理時間が大幅に増加することなく、トレーニング信号２０のオーバヘッドとパイロット信号３０のオーバヘッドを最小化する時間スロット数ｔ_ｄａｔａと周波数スロット数ｆ_ｄａｔａの割り当てが可能となる。

また、本発明で割り当てるトレーニング信号２０のオーバヘッドとパイロット信号３０のオーバヘッドが最小となる時間スロット数ｔ_ｄａｔａと周波数スロット数ｆ_ｄａｔａの組み合わせは、ｔ_ｄａｔａ×ｆ_{ｐｉｌоｔ}とｆ_ｄａｔａ×ｔ_ＴＳの値が等しくなる組み合わせと見なすこともできる。したがって、ｔ_ｄａｔａ×ｆ_{ｐｉｌоｔ}とｆ_ｄａｔａ×ｔ_ＴＳの値が等しくなるよう時間スロット数ｔ_ｄａｔａと周波数スロット数ｆ_ｄａｔａの値を決定しても良い。

（実施形態３）
実施形態３は、実施形態２と同様に時間スロット数ｔ_ｄａｔａ、周波数スロット数ｆ_ｄａｔａを有限時間で決定する手法を提供する。実施形態２では、割当決定部５１は、トレーニング信号２０のオーバヘッドとパイロット信号３０のオーバヘッドのみを考慮していた。本実施形態では、割当決定部５１は、これらに加え、伝送するデータ信号１０の量と、割り当てる時間スロット数ｔ_ｄａｔａと周波数スロット数ｆ_ｄａｔａの積との差に起因するデータ信号割り当て不可スロット数であるアイドルスロット４０を考慮している。

実施形態に係る通信装置５０は、割当決定部５１と、割当部５２とを有する。本実施形態においても、割当決定部５１は、トレーニング信号２０及びパイロット信号３０のスロット数の総和が最小となるデータ信号１０の時間スロット数ｔ_ｄａｔａ及び周波数スロット数ｆ_ｄａｔａの組み合わせを決定する。ただし、データ信号１０の時間スロット数ｔ_ｄａｔａ及び周波数スロット数ｆ_ｄａｔａの組み合わせごとに、時間スロット数ｔ_ｄａｔａと周波数スロット数ｆ_ｄａｔａの積から割り当て要求がなされたデータ信号１０のスロット数を差し引いた差を、トレーニング信号２０及びパイロット信号３０のスロット数の総和に加える。

本実施形態に係る信号割当方法の処理手順を図５に示す。実施形態２と実施形態３の違いは、割当決定手順での、図５のＳ１３における処理である。評価式ｔ_ＴＳ×ｆ’_ｄａｔａ＋ｆ_{ｐｉｌｏｔ}×ｔ’_ｄａｔａ−Ｒｅｑ_ｄａｔａ＋ａｌｌоｃ_ｄａｔａにおいて第１項はトレーニング信号２０のオーバヘッド、第２項はパイロット信号３０のオーバヘッド、第３項と第４項は割り当てた時間スロット数ｔ_ｄａｔａと周波数スロット数ｆ_ｄａｔａの積と要求割り当てスロット数の差を表している。

実施形態１〜実施形態３の方法により確保すべき時間スロット数ｔ_ｄａｔａ、周波数スロット数ｆ_ｄａｔａを確定した後、複数のフレーム間で信号割り当てを行う。トレーニング信号２０のオーバヘッドおよびパイロット信号３０のオーバヘッドを含んだＯＦＤＭフレームブロックを、時間スロットｔ_ｄａｔａ／周波数スロットｆ_ｄａｔａの範囲に隙間なく敷き詰めることにより、帯域利用効率を最大化できる。複数フレーム間の信号割り当ては、例えば既存の敷き詰めアルゴリズムを利用しても良い。

本発明の通信装置及び通信方法は、通信産業に適用することができる。

１０：データ信号
２０：トレーニング信号
３０：パイロット信号
４０：アイドルスロット
５０：通信装置
５１：割当決定部
５２：割当部

Claims (5)

1. 子ノードからデータ信号の割り当て要求がなされると、前記データ信号を割り当て可能な前記データ信号の時間軸方向のスロット数である時間スロット数及び前記データ信号の周波数軸方向のスロット数である周波数スロット数の組み合わせを複数算出し、当該組み合わせごとに、前記データ信号の補償処理のために時間軸方向及び周波数軸方向に付加される補償信号のスロット数の総和を算出し、当該総和が最小となる前記組み合わせを決定する割当決定部と、
   前記割当決定部が決定した前記組み合わせの前記時間スロット数及び前記周波数スロット数を、前記子ノードに割り当てる割当部と、
   を備える通信装置。
2. 前記割当決定部は、
   前記組み合わせごとに、前記時間スロット数と前記周波数スロット数の積から割り当て要求がなされた前記データ信号のスロット数を差し引いた差を、前記補償信号のスロット数の前記総和に加え、前記補償信号のスロット数の前記総和が最小となる前記組み合わせを決定する、
   請求項１に記載の通信装置。
3. 前記割当決定部は、
   前記データ信号の割り当てに必要なスロット数Ｒｅｑ_ｄａｔａ、前記データ信号の時間軸方向に付加される補償信号の時間スロット数ｔ_ＴＳ、前記データ信号の周波数軸方向に付加される補償信号の周波数スロット数ｆ_{ｐｉｌｏｔ}を式ｃ１及びｃ２に適用して、前記データ信号の時間スロット数ｔ’_ｄａｔａ及び前記データ信号の周波数スロット数ｆ’_ｄａｔａを算出し、時間スロット数ｔ’_ｄａｔａ及び周波数スロット数ｆ’_ｄａｔａを用いて前記補償信号のスロット数の前記総和が最小となる前記組み合わせを決定する、
   請求項１又は２に記載の通信装置。
   

   

   

   ここで、ｆｌооｒ（ｘ）は、実数ｘに対してｘ以下の最大の整数を示す。
4. 前記割当決定部は、
   前記組み合わせの前記周波数スロット数と前記組み合わせの前記時間スロット数の積が、割り当て要求のなされた前記データ信号のスロット数の総和よりも小さい場合、
   前記データ信号の前記周波数スロット数及び前記時間スロット数の積が割り当て要求のなされた前記データ信号のスロット数以上となるまで、前記データ信号の前記周波数スロット数及び前記時間スロット数の少なくともいずれかに１を加えることを繰り返す、
   請求項１から３のいずれかに記載の通信装置。
5. 子ノードからデータ信号の割り当て要求がなされると、前記データ信号を割り当て可能な前記データ信号の時間軸方向のスロット数である時間スロット数及び前記データ信号の時間軸方向のスロット数である周波数スロット数の組み合わせを複数算出し、当該組み合わせごとに、前記データ信号の補償処理のために時間軸方向及び周波数軸方向に付加される補償信号のスロット数の総和を算出し、当該総和が最小となる前記組み合わせを決定する割当決定手順と、
   前記割当決定手順で決定した前記組み合わせの前記時間スロット数及び前記周波数スロット数を、前記子ノードに割り当てる割当手順と、
   を順に有する信号割当方法。

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