(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
誤り訂正のための符号化率Ｒ、変調多値数Ｍ、およびクロックレートＦs で送信信号を変調し、ビットレートＲ×Ｍ×Ｆs の変調信号を出力する変調手段と、
ロールオフ係数をα、通過帯域幅を前記クロックレートＦs としたフィルタ特性を有し、前記変調信号をフィルタリングするフィルタと
を備え、
回線のＳ／Ｎの状況に応じて、前記符号化率Ｒ、前記変調多値数Ｍ、および前記クロックレートＦs をそれぞれ離散的に変化させて設定する適応変調技術を用いて、占有帯域幅Ｆs(１＋α）の変調信号を送信する送信装置において、
前記変調手段は、離散的に設定された前記クロックレートＦs の代わりに、前記クロックレートＦs より大きい値で連続的に変化するクロックレートＦs'（Ｆs'＞Ｆs ）を用いて前記送信信号を変調し、ビットレートＲ×Ｍ×Ｆs'を連続的に変化させる構成であり、
前記フィルタは、離散的に設定された前記クロックレートＦs から前記クロックレートＦs'への増大に伴って占有帯域がＦs'／Ｆs 倍に増大した前記変調信号の側波帯成分をフィルタリングにより削除し、前記変調信号の占有帯域幅をＦs(１＋α）に削減する構成であり、
前記変調手段で連続的に変化する前記クロックレートＦs'を用いて前記変調信号のビットレートＲ×Ｍ×Ｆs'を連続的に変化させながら、前記フィルタで前記変調信号の占有帯域幅をＦs(１＋α）に削減することにより、前記回線のＳ／Ｎに対する周波数利用効率を連続的に変化させる
ことを特徴とする送信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の送信装置と、
前記側波帯成分の削除により信号成分の一部が欠落した変調信号を受信し、誤り訂正により前記送信信号を復元する受信装置と
を備えたことを特徴とする通信システム。
【請求項３】
請求項１に記載の送信装置と、
前記側波帯成分の削除により信号成分の一部が欠落した変調信号を受信し、誤り訂正および等化処理により前記送信信号を復元する受信装置と
を備えたことを特徴とする通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回線状況に応じた変調を行う送信装置および通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば無線通信では、伝搬環境の影響等により変動する回線状況（信号対雑音電力比：Ｓ／Ｎ）に応じて、誤り訂正のための符号化率や変調多値数を変更する適応変調技術が用いられる。この適応変調技術により回線のＳ／Ｎに応じた最適な変調方式を選択することにより、回線切断することなく、かつ、効率よく周波数を利用することができる。
【０００３】
特に衛星通信では、周波数帯域や通信衛星の送信電力が限られているため、非特許文献１に記載されているように、各回線のＳ／Ｎの状況に応じて、最適な変調方式を割り当てることで、総伝送容量や回線収容数を増大させている。
【０００４】
図６は、従来の送信装置の構成例１を示す。
図６において、変調手段３１は、誤り訂正のための符号化率Ｒや変調多値数Ｍを可変とした適応変調に対応する構成である。変調手段３１から出力される変調信号はフィルタ３２でフィルタリングされ、増幅器３３を介してアンテナ３４から送信される。このとき、クロックレートＦs 、フィルタ特性（ロールオフ係数α）は、占有帯域幅（Ｆs(１＋α））を一定とするために固定である。ビットレートはＲ×Ｍ×Ｆs で表される。
【０００５】
ここで、符号化率Ｒや変調多値数Ｍが大きいほど周波数利用効率（１Hzで伝送可能なビット数）が高いが、要求されるＳ／Ｎは高くなる。一方、要求Ｓ／Ｎを低くする場合には、符号化率Ｒや変調多値数Ｍを小さくすればよいが、伝送速度が下がるため、同一の伝送速度を実現するためにはクロックレートＦs を増加させることが求められる。
【０００６】
しかし、クロックレートＦs の変更に伴い、占有帯域幅Ｆs(１＋α）が変化する。非特許文献１では、衛星中継器の利用状況に応じて、帯域の使用率が中継器電力の使用率に比べて高い場合、新規のユーザに要求Ｓ／Ｎの高い通信方式を選択し、逆に、中継器電力の使用率が帯域の使用率に比べて高い場合は、要求Ｓ／Ｎの低い通信方式を選択し、多くの帯域を割り当てて要求伝送速度を満たしながら、衛星中継器の電力および帯域をバランスよく使用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−１７６６７９号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】中平他，移動体衛星通信システムにおける中継器の帯域と送信電力を最大利用する動的マルチキャリア回線制御の提案，電子情報通信学会論文誌 2012/5 Vol.J95-B No.5,pp.662-676
【非特許文献２】増野他，スペクトラム分解／圧縮伝送におけるソフトレプリカを用いた自己スペクトラム再生型等化方式の特性改善，電子情報通信学会，衛星通信研究会，SAT2012-19，pp.7-12
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の適応変調技術において、符号化率Ｒは一般的に、1/2 、2/3 、3/4 、5/6 、7/8 等から選択され、変調多値数Ｍは自然数（ＢＰＳＫ：Ｍ＝１、ＱＰＳＫ：Ｍ＝２、８ＰＳＫ：Ｍ＝３、16ＱＡＭ：Ｍ＝４、…）であり、どちらも離散的となる。
【００１０】
図７は、従来構成における回線のＳ／Ｎに対する周波数利用効率の関係を示す。ここでは、符号化率Ｒを1/2 、2/3 、3/4 、5/6 、7/8 、変調多値数Ｍを1 、2 、3 、4 とそれぞれ選択した時の、回線のＳ／Ｎに対して、最適なパラメタを選択した場合の周波数利用効率（１Hzで伝送可能なビット数）をプロットしたものであり、算出にはシャノンの定理を用いている。このように、パラメタが離散的であるため、周波数利用効率は階段状であることが確認できる。
【００１１】
クロックレートの増大について、一般的に一定の帯域で構成される周波数スロットが規定されているため、図８に示すようにデータ列をサブキャリア数に直並列変換し、サブキャリア毎に符号化、変調、フィルタリング、帯域が重複しないように適切に周波数変換を行っている（特許文献１）。複数のサブキャリアを使用するため、クロックレートも、周波数スロット数に応じて整数倍となり、こちらも離散的となる。
【００１２】
通信路に応じて変調方式を最適化する場合、通信路のＳ／Ｎに対して、要求Ｓ／Ｎが一致することが理想的である。通信路のＳ／Ｎに対して、要求Ｓ／Ｎが低い変調方式を選択した場合は、余剰の電力を使用していることになる。また、伝送速度を維持する場合は、キャリア数を増大させる等により対応させる必要があるため、電力のみならず、帯域も余分に使用することになる。
【００１３】
すなわち、通信路に応じて最適な変調方式を選択するためには、回線のＳ／Ｎに対して周波数利用効率は階段状でなく、連続的であることが求められる。なお、要求Ｓ／Ｎと周波数利用効率の関係は単調増加である必要がある。
【００１４】
本発明は、回線のＳ／Ｎに対して周波数利用効率が連続的に変化する適応変調技術を実現する送信装置および通信システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、誤り訂正のための符号化率Ｒ、変調多値数Ｍ、およびクロックレートＦs で送信信号を変調し、ビットレートＲ×Ｍ×Ｆs の変調信号を出力する変調手段と、ロールオフ係数をα、通過帯域幅をクロックレートＦs としたフィルタ特性を有し、変調信号をフィルタリングするフィルタとを備え、回線のＳ／Ｎの状況に応じて、符号化率Ｒ、変調多値数Ｍ、およびクロックレートＦs をそれぞれ離散的に変化させて設定する適応変調技術を用いて、占有帯域幅Ｆs(１＋α）の変調信号を送信する送信装置において、変調手段は、離散的に設定されたクロックレートＦs の代わりに、クロックレートＦs より大きい値で連続的に変化するクロックレートＦs'（Ｆs'＞Ｆs ）を用いて送信信号を変調し、ビットレートＲ×Ｍ×Ｆs'を連続的に変化させる構成であり、フィルタは、離散的に設定されたクロックレートＦs からクロックレートＦs'への増大に伴って占有帯域がＦs'／Ｆs 倍に増大した変調信号の側波帯成分をフィルタリングにより削除し、変調信号の占有帯域幅をＦs(１＋α）に削減する構成であり、変調手段で連続的に変化するクロックレートＦs'を用いて変調信号のビットレートＲ×Ｍ×Ｆs'を連続的に変化させながら、フィルタで変調信号の占有帯域幅をＦs(１＋α）に削減することにより、回線のＳ／Ｎに対する周波数利用効率を連続的に変化させる。
【００１６】
本発明の通信システムは、第１の発明の送信装置と、側波帯成分の削除により信号成分の一部が欠落した変調信号を受信し、誤り訂正により送信信号を復元する受信装置とを備える。
【００１７】
本発明の通信システムは、第１の発明の送信装置と、側波帯成分の削除により信号成分の一部が欠落した変調信号を受信し、誤り訂正および等化処理により送信信号を復元する受信装置とを備える。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の送信装置は、これまで回線のＳ／Ｎに対して離散的であった周波数利用効率を連続的に変化させることができ、無線通信における送信電力および帯域の有効利用が可能となる。これにより、通信システムの総伝送容量の増大を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の送信装置の実施例構成を示す図である。
【図２】従来技術および本発明技術における送信信号スペクトラムを示す図である。
【図３】本発明の送信装置に対応する受信装置の構成例１を示す図である。
【図４】本発明の送信装置に対応する受信装置の構成例２を示す図である。
【図５】本発明における回線のＳ／Ｎに対する周波数利用効率の関係を示す図である。
【図６】従来の送信装置の構成例１を示す図である。
【図７】従来構成における回線のＳ／Ｎに対する周波数利用効率の関係を示す図である。
【図８】従来の送信装置の構成例２を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、本発明の送信装置の実施例構成を示す。
図１において、本実施例の送信装置は無線送信装置を想定しており、変調手段１１、フィルタ３２、増幅器３３およびアンテナ３４により構成される。
【００２１】
本発明の特徴は、回線のＳ／Ｎに対して周波数利用効率が連続的に変化する適応変調技術を実現するために、入力データ列に対して、誤り訂正のための符号化率Ｒ、変調多値数Ｍの変調手段１１において、連続的に変化するクロックレートＦs'（Ｆs'＞Ｆs ）を用いるととともに、クロックレートＦs からクロックレートＦs'への増大に伴って占有帯域が増大した変調信号の側波帯成分を、従来構成と同じ占有帯域幅Ｆs(１＋α）のフィルタを用いて削除して送信するところにある。
【００２２】
図２は、従来技術および本発明技術における送信信号スペクトラムを示す。
従来の送信装置では、割り当てられた占有帯域幅をＦs(１＋α）とした場合、クロックレートＦs とし、ロールオフ係数α、通過帯域幅Ｆs のフィルタを用いる。
【００２３】
本発明の送信装置では、従来の送信装置と同じ占有帯域幅Ｆs(１＋α）のフィルタ３２を用いて、クロックレートＦs'（Ｆs'＞Ｆs)で変調された信号をフィルタリングして送信する構成となる。したがって、フィルタ特性に対して、早いクロックレートで変調しているため、信号成分の一部（ハッチング部分）が削除された信号が送信される。このとき、喪失した電力分を補償するように、電力密度を高めて送信する必要がある。
【００２４】
このときのビットレートは、Ｒ×Ｍ×Ｆs'となり、クロックレートＦs'は連続的に選択が可能である。また、占有帯域幅はＦs(１＋α）と変わらないため、Ｆs'に比例した分、周波数利用効率が向上する。なお、本例では、シングルキャリアの例を示したが、図８に示す従来技術のように、複数のサブキャリアを用いる送信方法において、各サブキャリアの生成に対して、クロックレートＦs'（Ｆs'＞Ｆs)で変調してもよい。
【００２５】
図３は、本発明の送信装置に対応する受信装置の構成例１を示す。
図３において、受信装置は、アンテナ２１、増幅器２２、フィルタ２３および復調手段２４により構成される。アンテナ２１に受信した信号を増幅器２２を介してフィルタ２３に入力し、フィルタリングした信号を復調手段２４で復調する。このとき、送信信号の信号成分が一部欠落した状態であるが、復調手段３２における誤り訂正能力により、送信データを復元する。
【００２６】
ここで、要求Ｓ／Ｎを高めるために、送信側で欠落した信号成分を等化する等化手段２５を適用した構成例２を図４に示す。等化手段２５は、例えば非特許文献２に記載されている、サブスベクトラム抑圧により生じたシンボル間干渉を、仮復調復号により生成するサブスペクトラムレプリカを用いた自己スベクトラム再生(Autologous Spectrum Regeneration ：ＡＳＲ）型等化方式により補償する構成となる。
【００２７】
なお、本発明におけるクロックレートＦs'はＦs の１倍を超える値となるが、比率が大きくなる場合は、喪失する信号成分が大きくなり、受信時の等化能力にも制限がある。そのため、例えば(1) Ｒ＝3/4 、Ｍ＝２、Ｆs ＝１（ＭHz/s) の場合にビットレートが1.5 Ｍbps となり、(2) Ｒ＝5/6 、Ｍ＝２、Ｆs ＝１（ＭHz/s) の場合にビットレートが1.67Ｍbps となるような離散関係にある２つの変調方式を補完（Ｒ＝3/4 、Ｍ＝２、１＜Ｆs'＜1.11（ＭHz/s) 、ビットレート 1.5〜1.67（ＭHz/s) ）するような場合に適用することが好ましい。
【００２８】
このように、クロックレートＦs'を連続的に変化させることにより、図５に示すように、回線のＳ／Ｎに対して、従来の階段状でなく、連続的に変化する周波数利用効率を実現できる。例えば、図５における回線のＳ／Ｎ＝ 1.6ｄＢ付近のように、従来技術で周波数利用効率が改善される直前のＳ／Ｎにおいて、特に改善効果が高くなることが確認できる。
【符号の説明】
【００２９】
１１，３１  変調手段
２１  アンテナ
２２  増幅器
２３  フィルタ
２４  復調手段
２５  等化手段
３２  フィルタ
３３  増幅器
３４  アンテナ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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