(57)【要約】  複数チャネル（サブバンド）を用いて通信を行い、かつ使用する複数のチャネルの周波数を所定の周期でホッピングさせる無線通信において、全体として最適な制御を行うことを可能とする。このため、送信データを複数の送信ストリームに分割し、送信ストリーム毎に設定される送信パラメータにしたがって、複数の送信ストリームの各々を符号化及び変調する送信部201と、送信ストリームを互いに異なるサブバンド周波数に含まれるサブキャリアをホッピングする無線周波数信号に変換する送信周波数変換部202と、複数の送信ストリーム毎に設定される送信パラメータにしたがって、複数の無線周波数信号の送信電力を制御する送信電力制御部203とを備え、複数の送信ストリーム毎に設定される送信パラメータは、送信されるサブバンド周波数の受信品質下であらかじめ定められた送信レートを満たし、複数の送信ストリームの全体に対して定められた基準に基づいて設定される。
2018173119.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数チャネルを用い、前記複数チャネルの周波数を所定の周期でホッピングさせる無線通信を行う無線通信装置であって、
上位層からの送信データを複数の送信ストリームに分割し、前記複数の送信ストリーム毎に設定される送信パラメータにしたがって、前記複数の送信ストリームの各々を符号化及び変調する送信部と、
前記送信部から出力される前記複数の送信ストリームの各々を、互いに異なるサブバンド周波数に含まれるサブキャリアをホッピングする無線周波数信号に変換する送信周波数変換部と、
前記複数の送信ストリーム毎に設定される送信パラメータにしたがって、前記送信周波数変換部から出力される複数の無線周波数信号の送信電力を制御する送信電力制御部と、
前記送信電力制御部から出力される前記複数の無線周波数信号を出力する複数のアンテナとを備え、
前記複数の送信ストリーム毎に設定される送信パラメータは、前記複数の送信ストリームが送信されるサブバンド周波数の受信品質下であらかじめ定められた送信レートを満たし、前記複数の送信ストリームの全体に対して定められた基準に基づいて設定される無線通信装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記基準は、前記複数の送信ストリームに必要な受信品質の総和を最大とする評価関数または前記複数の送信ストリームに必要な送信電力の総和を最小とする評価関数である無線通信装置。
【請求項３】
通信を行う無線通信装置の間で複数チャネルを用い、前記複数チャネルの周波数を所定の周期でホッピングさせる無線通信を行う無線通信システムであって、
前記無線通信装置はそれぞれ、
上位層からの送信データを複数の送信ストリームに分割し、前記複数の送信ストリーム毎に設定される送信パラメータにしたがって、前記複数の送信ストリームの各々を符号化及び変調する送信部と、
前記送信部から出力される前記複数の送信ストリームの各々を、互いに異なるサブバンド周波数に含まれるサブキャリアをホッピングする無線周波数信号に変換する送信周波数変換部と、
前記複数の送信ストリーム毎に設定される送信パラメータにしたがって、前記送信周波数変換部から出力される複数の無線周波数信号の送信電力を制御する送信電力制御部と、
前記送信電力制御部から出力される前記複数の無線周波数信号を出力する複数のアンテナとを備えており、
前記複数の送信ストリーム毎に設定される送信パラメータは、前記複数の送信ストリームが送信されるサブバンド周波数の受信品質下であらかじめ定められた送信レートを満たし、前記複数の送信ストリームの全体に対して定められた基準に基づいて設定される無線通信システム。
【請求項４】
請求項３において、
前記通信を行う無線通信装置として、第１の無線通信装置及び第２の無線通信装置を有し、
前記第１の無線通信装置は、前記第２の無線通信装置において測定した受信品質情報を前記第２の無線通信装置からの返信フレームのヘッダシンボルより抽出する受信部を有する無線通信システム。
【請求項５】
請求項３において、
前記通信を行う無線通信装置として、第１ないし第４の無線通信装置を有し、前記第１の無線通信装置は、前記第２の無線通信装置または前記第３の無線通信装置を経由して、前記第４の無線通信装置と通信を行う無線通信システムであって、
前記第１の無線通信装置は、前記第２の無線通信装置において測定した前記第１の無線通信装置と前記第２の無線通信装置との間の受信品質情報、前記第３の無線通信装置において測定した前記第１の無線通信装置と前記第３の無線通信装置との間の受信品質情報、前記第４の無線通信装置において測定した前記第３の無線通信装置と前記第４の無線通信装置との間の受信品質情報、前記第４の無線通信装置において測定した前記第２の無線通信装置と前記第４の無線通信装置との間の受信品質情報を受信し、前記受信した受信品質情報に基づき、経路毎の受信品質を上位層に出力する受信部を有する無線通信システム。
【請求項６】
無線通信装置間で、複数チャネルを用い、前記複数チャネルの周波数を所定の周期でホッピングさせる無線通信を行う無線通信方法であって、
上位層からの送信データを複数の送信ストリームに分割し、
前記複数の送信ストリーム毎に設定される送信パラメータにしたがって、前記複数の送信ストリームの各々を符号化及び変調し、
前記変調された前記複数の送信ストリームの各々を、互いに異なるサブバンド周波数に含まれるサブキャリアをホッピングする無線周波数信号に変換し、
前記複数の送信ストリーム毎に設定される送信パラメータにしたがって、複数の前記無線周波数信号の送信電力を制御し、
前記複数の送信ストリーム毎に設定される送信パラメータは、前記複数の送信ストリームが送信されるサブバンド周波数の受信品質下であらかじめ定められた送信レートを満たし、前記複数の送信ストリームの全体に対して定められた基準に基づいて設定される無線通信方法。
【請求項７】
請求項６において、
前記基準は、前記複数の送信ストリームに必要な受信品質の総和を最大とする評価関数または前記複数の送信ストリームに必要な送信電力の総和を最小とする評価関数である無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
周波数分割多重方式の無線通信に関し、特に装置間では複数チャネル（サブバンド）を用いて通信を行い、かつ使用する複数のチャネルの周波数を所定の周期でホッピングさせる無線通信に関する。
【背景技術】
【０００２】
周波数ホッピング方式は、耐妨害性能、耐傍受性能に優れ、秘匿性の高い無線通信に用いられている。特許文献１は、マルチバンドＯＦＤＭ方式について開示する。マルチバンドＯＦＤＭ方式では、3.1ＧＨｚ〜10.6ＧＨｚの帯域幅を528ＭＨｚ単位のサブバンドに分割し、２次変調としてＯＦＤＭ（直交周波数分割多重：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）を採用し、１ＯＦＤＭシンボルの帯域幅は各サブバンド幅である528ＭＨｚ単位となるように規定されている。各サブバンドは128のサブキャリア（128トーン）からなり、通信はサブキャリアを次々と周波数ホッピングすることで維持される。【０００３】
一方、移動体通信の分野では、LTE-Advancedにおけるようにデータ伝送の大容量化、高速化を目的として、キャリアアグリゲーション技術が開発されている。キャリアアグリゲーション技術においては、一例として、送信装置と、送信装置の送信帯域幅を超える受信帯域幅をもつ受信装置を備え、それぞれ異なる周波数帯域が設定された複数の送信装置からデータを送信し、受信装置において複数の送信装置から送信されたデータを受信することでデータレートを向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１０９５５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の無線通信システムにおいては、２つまたは３つのサブバンドからなるバンドグループを形成し、バンドグループ内で周波数ホッピングが行われる。ある時点で使用されているのは、１つのサブバンドである。このような無線通信システムにおいて、データ伝送の大容量化、高速化を図るためにキャリアアグリゲーションの考え方を適用する。すなわち、複数のサブバンドを使用して、同時に複数の送受信ストリームの通信を実現するとともに、周波数ホッピングを周期的に複数のサブバンドの組み合わせを切り替えることにより実現することができる。【０００６】
しかしながら、各送受信ストリームの無線周波数が異なることから、ホッピング周波数（サブバンドの周波数）により伝送路特性が異なっている。そのため、単にチャネルごと（１つのサブバンド毎に）受信品質を見て適応変調を行うだけでは、システム全体としてはデータ伝送性能に過不足が生じる可能性がある。例えば、３つのチャネルで通信を行っている場合に、２つのチャネルの伝送路特性がよく、１つのチャネルの伝送路特性が悪い場合、チャネル個別に制御すると、通常、伝送路特性の悪いチャネルについては送信電力を上げるなど、悪い伝送路特性を補償するような制御を行うことになる。しかしながら、他のチャネルの伝送路特性が良好であり、伝送路特性の悪いチャネルについては何もしなくても全体としては十分なデータレートが得られている場合、過剰な制御をしたことになる。したがって、周波数の組み合わせに応じて、全体として最適な制御を行うことが必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
複数チャネルを用い、複数チャネルの周波数を所定の周期でホッピングさせる無線通信を行う無線通信装置であって、上位層からの送信データを複数の送信ストリームに分割し、複数の送信ストリーム毎に設定される送信パラメータにしたがって、複数の送信ストリームの各々を符号化及び変調する送信部と、送信部から出力される複数の送信ストリームの各々を、互いに異なるサブバンド周波数に含まれるサブキャリアをホッピングする無線周波数信号に変換する送信周波数変換部と、複数の送信ストリーム毎に設定される送信パラメータにしたがって、送信周波数変換部から出力される複数の無線周波数信号の送信電力を制御する送信電力制御部と、送信電力制御部から出力される複数の無線周波数信号を出力する複数のアンテナとを備え、複数の送信ストリーム毎に設定される送信パラメータは、複数の送信ストリームが送信されるサブバンド周波数の受信品質下であらかじめ定められた送信レートを満たし、複数の送信ストリームの全体に対して定められた基準に基づいて設定されるものとする。
【発明の効果】
【０００８】
複数チャネル（サブバンド）を用いて通信を行い、かつ使用する複数のチャネルの周波数を所定の周期でホッピングさせる無線通信において、周波数の組み合わせに応じて、全体として最適な制御を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】実施例１の機能ブロック図である。
【図１Ｂ】周波数ホッピングを行う周波数帯域を示す図である。
【図２】送受信装置の機能ブロック図である。
【図３】送信部の機能ブロック図である。
【図４】受信部の機能ブロック図である。
【図５】周波数対受信品質テーブルの例である。
【図６】各チャネルの送信パラメータの設定方法を説明するための図である。
【図７】各チャネルの送信パラメータを設定するフローチャートである。
【図８】評価関数を受信性能向上（送信レート一定）とする場合の送信パラメータの変化例である。
【図９】評価関数を省電力（送信レート一定）とする場合の送信パラメータの変化例である。
【図１０】実施例２の機能ブロック図である。
【図１１】対向毎周波数対受信品質テーブルの例である。
【図１２】実施例３の機能ブロック図である。
【図１３】送信部の機能ブロック図である。
【図１４】単経路毎周波数対受信品質テーブルの例である。
【図１５】総経路毎周波数対受信品質テーブルの例である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１０】
図１Ａに実施例１の機能ブロック図を示す。実施例１は、送受信装置（Ａ）101-1と送受信装置（Ｂ）101-2とを有し、１対１の通信を行う通信システムである。送受信装置（Ａ）と送受信装置（Ｂ）とはＮチャネル（Ｎ：複数の整数）の通信路を用いて通信する。また、無線通信方式には、ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式を用いる。図１Ｂに周波数ホッピングを行う周波数帯域を示す。本実施例は特定の通信規格に限定されるものではないが、使用する周波数帯域はｍ個のサブバンド（それぞれのサブバンドの周波数帯域をF1〜Fmと表記する）に分割する。また、各サブバンドは、サブキャリアf1〜fl（l：整数）を有し、かつ互いのサブキャリアは直交性を有しているため、サブキャリア間隔を狭めることができ、伝送周波数帯を効率的に用いることができる。１つのチャネルでは、１つのサブバンドを選択し、その中のサブキャリアを次々と周波数ホッピングすることで通信が維持される。さらに送受信装置101間の通信は、周波数ホッピング方式を適用し、ｍ個のサブバンドF1〜FmからＮ個のチャネルを選択して行うに加えて、一定の時間間隔でチャネルとして選択するＮ個のサブバンドの組み合わせを変えながら行う。サブバンドの組み合わせパターンをどのように変えていくかは、あらかじめ通信システムにおいて定められている。【００１１】
図２に送受信装置101の機能ブロック図を示す。送受信装置101は、送信部201と送信周波数（TX周波数）変換部202と送信電力制御部203と送受信切替器204と送受信アンテナ205-1〜Nと受信周波数（RX周波数）変換部206と受信部207とホッピング周波数設定部208とを有している。【００１２】
まずはデータの送信処理について説明する。送信部201は、上位層からの入力データをN個の送信ストリームに分割し、受信部207からの受信品質情報及びホッピング周波数設定部208からのホッピング周波数情報に基づき、変調信号を生成する。送信部201の詳細については図３を用いて後述する。【００１３】
送信周波数変換部202は、送信部201から出力された各ストリームをホッピング周波数設定部208からのホッピング周波数情報に基づいて、中間周波数の変調信号から所定の無線周波数の無線周波数信号へ変換する。送信周波数変換部202から出力される各ストリームは、送信電力制御部203において、送信部201にて設定された送信電力制御情報に基づき、その送信電力が制御される。送受信切替器204は、送信側にアンテナ205-1〜Nの接続を切り替え、各ストリームの無線周波数信号はアンテナ205-1〜Nより出力される。【００１４】
図３に送信部201の機能ブロック図を示す。送信部201は、データ分割部301とプリアンブルヘッダ付加部302と符号化部303とインタリーブ部304と変調部305と送信パラメータ設定部306とを有する。【００１５】
データ分割部301は、上位層からの入力データをN個の送信ストリームに分割する。【００１６】
プリアンブルヘッダ付加部302では、分割された入力データに対して、プリアンブルシンボル及びヘッダシンボルを付加する。送受信フレームは、先頭にプリアンブルシンボル、その後にヘッダシンボル、最後にデータシンボルを持つ一般的な構成のフレームである。プリアンブルヘッダ付加部302には、各ストリームが送信されるチャネルそれぞれについて、受信部207から受信品質情報と、送信パラメータ設定部306が設定したデータシンボルの符号化率及び変調方式とが入力される。プリアンブルシンボルは、送受信フレームを同期捕捉するためのあらかじめ定められたシンボルパターンである。また、ヘッダシンボルには、受信部207からの受信品質情報と送信パラメータ設定部306が設定したデータシンボルの符号化率、変調方式とを含む制御情報が含められる。【００１７】
符号化部303は、送信パラメータ設定部306が設定した各ストリームの符号化率に基づき、誤り訂正符号化を行う。【００１８】
インタリーブ部304は、符号化部303から出力された各ストリームのデータを所定のインタリーブパターンで並び替える。インタリーブパターンはストリーム毎に異なっていてもよい。【００１９】
変調部305は、送信パラメータ設定部306が設定した各ストリームの変調方式に基づき、変調マッピングを行う。【００２０】
送信パラメータ設定部306は、ホッピング周波数設定部208で設定されている複数のストリームに対して、受信部207で得られた各チャネルの受信品質情報から各ストリームの送信パラメータを決定する。送信パラメータとしては、符号化率、変調方式、送信電力制御値を含む。設定した符号化率はプリアンブルヘッダ付加部302及び符号化部303に、設定した変調方式はプリアンブルヘッダ付加部302及び変調部305に、設定した送信電力制御値は送信電力制御部203に出力する。送信パラメータの決定方法は、システムの評価関数（目標）に依る。送信パラメータの決定方法については後述する。なお、送信パラメータ設定部306で設定する符号化率と変調方式はデータシンボルに対して適用されるものである。ヘッダシンボルについては、通信システムにおいてあらかじめ定められた符号化方式、変調方式によって誤り訂正符号化、変調が行われる。【００２１】
次はデータの受信処理について説明する。図２に示される送受信切替器204が、アンテナ205-1〜Nの接続を受信側に切り替えると、受信周波数変換部206は、ホッピング周波数設定部208からのホッピング周波数情報に基づいて、アンテナ205-1〜Nで受信された各ストリームを無線周波数信号から中間周波数信号へ変換する。【００２２】
受信部207は、受信信号の復調及び復号を行うとともに、各チャネルの受信品質を計算し格納する。受信部207で求められた受信品質情報は送信部201に出力される。受信部207の詳細について図４を用いて説明する。【００２３】
図４に受信部207の機能ブロック図を示す。受信部207は、復調部401とデインタリーブ部402と復号部403とヘッダ解析部404とデータ結合部405と受信品質測定部406と周波数対受信品質テーブル更新部407とを備える。【００２４】
先に述べたように、ヘッダシンボルは通信システムにおいてあらかじめ定められた符号化方式、変調方式によって誤り訂正符号化、変調が行われている。そのため、受信フレームのうち、ヘッダシンボルはあらかじめ定められた符号化方式、変調方式により、復調、復号され、ヘッダ解析部404に入力される。ヘッダ解析部404は、受信フレームのヘッダシンボルからデータシンボルの符号化率、変調方式等制御情報を抽出する。抽出したデータシンボルの変調方式は復調部401に伝えられ、また抽出したデータシンボルの符号化率は復号部403に伝えられることにより、ヘッダシンボルに後続するデータシンボルの復調、復号が行われる。【００２５】
復調部401は各ストリームの受信信号の復調処理を行い、受信ビットLLR（Log Likelihood Ratio：対数尤度比）を算出する。ここで、受信ビットLLRは受信ビットが０である確率をｐ０、１である確率をｐ１とするとき、受信ビットLLR Ｌは（数１）に示されるものである。【００２６】
【数１】
2018173119.tif 000003
デインタリーブ部402は、復調部401から出力された各ストリームに対してデインタリーブを行い、インタリーブ部304で並び替えられた系列を元の順序に戻す。【００２７】
復号部403はデインタリーブ部402から出力された各ストリームの受信ビットLLRに対して誤り訂正復号を行う。これにより、各ストリームのデータシンボルの受信ビットが１または０に確定される。【００２８】
データ結合部405は、各ストリームの誤り訂正復号結果を連結し、上位層へ出力する。【００２９】
受信品質測定部406は、各受信ストリームの復調ビットLLRから受信品質を算出する。受信品質として、（数２）に示す相互情報量ＩＥを用いる。【００３０】
【数２】
2018173119.tif 000004
ここで、Ｌは復調結果の受信ビットLLR、Ｎｂは測定単位のビット数、Ｈｂはバイナリーエントロピー関数である。受信品質情報として相互情報量ＩＥを用いることで、ビット単位での受信品質を求めることができ、きめ細かな制御が可能になる。【００３１】
なお、受信品質情報は相互情報量ＩＥに限られず、ＳＮＲ（信号電力対雑音電力比：Signal to Noise Ratio）やＣＮＲ（搬送波電力対雑音電力比：Carrier to Noise Ratio）、ＭＥＲ（変調誤差比：Modulation Error Ratio）であってもよい。【００３２】
周波数対受信品質テーブル更新部407は、ヘッダ解析部404から受信フレームのヘッダシンボルから抽出した周波数対受信品質テーブルを更新する。周波数対受信品質テーブルは、サブバンドの周波数毎に通信対象装置での受信品質を格納したテーブルである。周波数対受信品質テーブルの一例を図５に示す。受信品質は、受信側の送受信装置で受信された信号の相互情報量ＩＥであり、正規化された０から１の範囲の値で表現され、１に近づくほど受信品質がよいことを示す。なお、受信品質の値は一例であり、これに限定されず、ＳＮＲ、ＣＮＲ、ＭＥＲのような指標を用いることができる。図５の例は、多重数N=３であり、チャネル１でサブバンド周波数F1を、チャネル２でサブバンド周波数F6を、チャネル３でサブバンド周波数F4を使用しているものとした場合のテーブル例を示している。【００３３】
周波数対受信品質テーブルの更新には、受信品質測定部406の測定結果を用いる。サブバンド周波数の受信品質は時間的に変動するため、受信品質の更新は最も近い時刻の受信品質を上書きしてもよいし、時間方向に重み付け平均等を行ってもよい。【００３４】
かかる通信システムで、図５に示したようなチャネル選択、受信品質であった場合において、送信部201の送信パラメータ設定部306がどのように符号化率と変調方式とを選択するかについて説明する。本システムでは、複数のチャネル（サブバンド）を同時にデータ伝送に用いるため、図５の例では３つのチャネルについて、チャネル全体で最適化が図れるようにする。【００３５】
図６を用いて各チャネルの送信パラメータの設定方法を説明する。なお、以下の例は１例であり、設定可能な具体的な送信パラメータは通信システムにおいて定められる。ここでは、本実施例の通信システムにおいて、送信電力制御値を低、中、高で切り替え可能であり、符号化率Ｒを1/2、3/4で切り替え可能であり、変調方式をＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）、１６ＱＡＭ（16 Quadrature Amplitude Modulation）、６４ＱＡＭ（64 Quadrature Amplitude Modulation）で切り替え可能とする。変調方式に関し、ＢＰＳＫ，ＱＰＳＫ，１６ＱＡＭ，６４ＱＡＭの順に１シンボルで送信できる情報量は増えるが、ノイズの影響を受けやすくなる。同様に、符号化率が大きいほど通信エラーに対する耐性は弱くなる。なお、符号化方式はリード・ソロモン符号化、畳み込み符号化、ＬＤＰＣ（Low Density Parity Check）符号化などが適用可能であり、符号化方式についての限定はない。【００３６】
図６には、所定の通信レートで通信を行う場合に、送信パラメータの組み合わせの各々を適用するのに必要な受信品質、すなわち最小相互情報量ＩＥＭＩＮをプロットしている。必要受信品質（最小相互情報量ＩＥＭＩＮ）と各チャネル（サブバンド）での受信品質とを比較することにより、各チャネルで選択可能な送信パラメータの組み合わせを抽出できるようになる。図６の例では、サブバンドF1においてはいずれの組み合わせでも可能であるのに対して、サブバンドF6においては、送信電力制御値：中、符号化率Ｒ：3/4、変調方式：１６ＱＡＭの組み合わせでの最小相互情報量以下となる送信パラメータの組み合わせでなければ許容されない。同様に、サブバンドF4においては、送信電力制御値：高、符号化率Ｒ：1/2、変調方式：ＱＰＳＫの組み合わせでの最小相互情報量以下となる送信パラメータの組み合わせでなければ許容されない。【００３７】
図７に各チャネルの送信パラメータを設定するフローチャートを示す。まず、受信フレームのヘッダシンボルから抽出される周波数対受信品質テーブルから、各チャネルの受信品質を読み出す（Ｓ７１）。一方、送信パラメータ設定部306は、図６に示したような、取りうる送信パラメータの組み合わせに対して、あらかじめ定められた送信レートで送信データを復調、復号するのに必要な受信品質（最小相互情報量ＩＥＭＩＮ）についての情報をあらかじめ保有している。必要受信品質情報と周波数対受信品質テーブルから読みだされた各チャネルの受信品質とから、各チャネルで適用可能な送信パラメータの組み合わせを抽出する（Ｓ７２）。図６の例であれば、例えば、チャネル３（サブバンドF4）では、変調方式ＢＰＳＫでは送信電力制御値、符号化率Ｒは任意の組み合わせが可能であるが、変調方式ＱＰＳＫでは送信電力制御値：高、符号化率Ｒ：1/2の場合にのみ採用可能であり、変調方式１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭは適用できない、といったように、適用可能な送信パラメータの組み合わせが抽出できる。【００３８】
各チャネルにおいて通常、適用可能な複数の送信パラメータの組み合わせが見つかるため、所定の基準（評価関数）により、各チャネルに適用する送信パラメータの組み合わせを選択する（Ｓ７３）。【００３９】
所定の基準（評価関数）は、通信システムで任意に設定することが可能である。例えば、評価関数を「受信性能向上（送信レート一定）」とする場合には、各チャネルで当該送信パラメータの組み合わせを適用した場合に必要な受信品質（最小相互情報量ＩＥＭＩＮ）の総和（図６の例では、評価関数ＩＥＭＩＮ（F1）＋ＩＥＭＩＮ（F4）＋ＩＥＭＩＮ（F6））を最大にする送信パラメータの組み合わせを設定する。【００４０】
また、評価関数を「省電力（送信レート一定）」とする場合には、各チャネルで当該送信パラメータの組み合わせを適用した場合の送信電力Ｐの総和（図６の例では、評価関数Ｐ（F1）＋Ｐ（F4）＋Ｐ（F6））を最小にする送信パラメータの組み合わせを設定する。【００４１】
評価関数を「受信性能向上（送信レート一定）」とする場合の送信パラメータの変化の例を図８に示す。例えば、品質が悪いサブバンドのストリームは符号化率を下げて送信電力を上げ、品質が良いサブバンドのストリームは符号化率や多値変調数を上げ、品質が悪いサブバンドのストリームの損失レートを補償する。これにより、複数チャネル全体でのデータ伝送レートを高め、より多くのデータを高速に伝送できるようになる。一方、評価関数を「省電力（送信レート一定）」とする場合の送信パラメータの変化の例を図９に示す。品質のよいサブバンドの送信電力を下げることにより、消費電力を低減することができる。【００４２】
このように、送受信装置間でデータ伝送に使用する複数のチャネル全体に対して定められた基準（評価関数）に基づきそれぞれのチャネルの送信パラメータを設定することにより、送受信装置間の最適なデータ伝送が可能になる。なお、評価関数は上述のものに限られるものではなく、注水定理に基づいたものでもよく、あるいは機械学習により決定するようにしてもよい。【００４３】
なお、各チャネルが使用するサブバンドを切り替えたタイミングでは、切り替え先のサブバンドの受信品質情報が存在しない。この場合には、通信システムにおいてあらかじめ初期設定で定められた符号化率、変調方式、送信電力制御値で送信するようにしてもよいし、ネットワークを構築するときに送信するハローパケット（プリアンブルシンブルとヘッダシンボルだけのパケット）を切り替え先のサブバンド毎に送受信し、受信品質を測定してからデータ通信を開始するようにしてもよい。
【実施例２】
【００４４】
図１０に実施例２の機能ブロック図を示す。実施例２は、１：Ｋ（Ｋは２以上の整数）の通信システムである。図１０では、Ｋ＝２とし、送受信装置（Ａ）501-1が送受信装置（Ｂ）501-2及び送受信装置（Ｃ）501-3のそれぞれと、Ｎチャネル（Ｎ：複数の整数）の通信路を用いて通信する。送受信装置501の機能ブロックは実施例１と同等であり、重複する説明は省略する。実施例１とは周波数対受信品質テーブルが相違する。すなわち、送受信装置（Ａ）においては図１１に示すように、周波数対受信品質テーブルが、通信を行う送受信装置毎の受信品質を含むように拡張されている。この拡張されたテーブルを「対向毎周波数対受信品質テーブル」という。図１１の例では、送受信装置（Ｂ）とはサブバンドF1, F4, F6を用いて、送受信装置（Ｃ）とはサブバンドF2, F3, Fm-1を用いて通信を行っているものとする。これにより、送受信装置（Ａ）は送受信装置（Ｂ）、送受信装置（Ｃ）のそれぞれに対して送受信装置間の最適なデータ伝送が可能になる。【００４５】
なお、１：Ｋ（Ｋは２以上の整数）の通信システムにおいては、複数の送受信装置が同じタイミングで、同じサブバンドを用いることのないホッピングパターンを用いる必要がある。ホッピングパターンは、ネットワーク構築時に設定され、送受信装置（Ａ）から当該送受信装置（Ａ）と通信を行う送受信装置に対して使用すべきホッピングパターンを通知する。
【実施例３】
【００４６】
図１２に実施例３の機能ブロック図を示す。実施例３は、図１２に示すような二段中継の通信システムであり、送受信装置（Ａ）801-1と送受信装置（Ｂ）801-2と送受信装置（Ｃ）801-3と送受信装置（Ｄ）801-4とを備える。図１２の通信システムにおいては、送受信装置（Ａ）801-1と送受信装置（Ｄ）801-4との間で通信を行うにあたり、送受信装置（Ｂ）801-2を経由するネットワークを構築するか、送受信装置（Ｃ）801-3を経由するネットワークを構築するかを選択する（以下、「ルーティング」という）。【００４７】
送受信装置801の機能ブロックは実施例１、２と同等であり、重複する説明は省略する。実施例１とは、受信部207’にルーティングのための処理を行うブロックが追加されている点において異なる。図１３に受信部207’の機能ブロック図を示す。図４の機能ブロック図と同じ符号を付したブロックは実施例１において説明した同等の機能であるため、説明は省略する。周波数対受信品質テーブル更新部407’は、送受信装置が複数の送受信装置と通信を行う可能性があるため、対向毎周波数対受信品質テーブルを更新可能となっている点で実施例１と異なっている。また、新たに経路毎周波数対受信品質テーブル生成部1001と経路品質情報付加部1002とを備えている。【００４８】
実施例３の通信システムにおいて、ネットワーク構築時に各送受信装置は、ハローパケットをサブバンド毎に通信可能性のある他の送受信装置と送受信する。ハローパケットの返信フレームのヘッダには、他の送受信装置においてハローパケットが受信された時の受信品質情報が含まれている。さらに、本実施例では中継局となる送受信装置もネットワーク構築時にハローパケットを用いて受信品質の確認を行うが、中継局が実施した受信品質の結果も中継局のヘッダに含ませる。これにより、中継局となる送受信装置（Ｂ），（Ｃ）が測定した送受信装置（Ｄ）との受信品質情報は、それぞれ送受信装置（Ｂ），（Ｃ）の送信フレームのヘッダに含まれる形で、送受信装置（Ａ）に伝達される。【００４９】
経路毎周波数対受信品質テーブル生成部1001は、図１４に示すような単経路毎周波数対受信品質テーブル1100、図１５に示すような総経路毎周波数対受信品質テーブル1200を生成する。図１４、図１５はいずれも通信の起点となる送受信装置（Ａ）が保有するテーブルである。まず、単経路毎周波数対受信品質テーブル1100について説明する。【００５０】
テーブル1100のうち、行1104と行1105は送受信装置（Ａ）にて受信品質情報を生成する。先に述べたようにハローパケットの応答フレームのヘッダには装置（Ａ）→装置（Ｂ）の受信品質情報が含まれる。また、応答フレームの受信品質を受信品質測定部406で測定することにより装置（Ｂ）→装置（Ａ）の受信品質情報を得ることができる。例えば、この２つの値の代表値としてその平均値、あるいは最小値をとって単経路Ａ−Ｂの受信品質情報とする。ハローパケットをすべてのサブバンドにて送信し、応答フレームを受信することにより、単経路Ａ−Ｂについてサブバンド毎の受信品質が求められる。平均値欄1102はサブバンドの受信品質毎の受信品質の平均値であり、最小値欄1103はサブバンド毎の受信品質の最小値である。行1106と行1107はそれぞれ送受信装置（Ｂ）、送受信装置（Ｃ）からの送信パケットのヘッダから抽出したものである。サブバンド毎の受信品質は、それぞれ送受信装置（Ｂ）、送受信装置（Ｃ）において、先に述べたようにハローパケットを用いて行う。【００５１】
総経路毎周波数対受信品質テーブル1200は、単経路毎周波数対受信品質テーブル1100から生成する。図１５のテーブルにおいて、総経路の受信品質の代表値として、平均値総和欄1201には単経路の受信品質の平均値の総和が、最小値総和欄1202には単経路の受信品質の最小値の総和が、格納されている。なお、総経路の受信品質は図１５の例に限定されるものではない。【００５２】
経路品質情報付加部1002は、経路毎周波数対受信品質テーブル生成部1001で得られた総経路情報を上位層へ渡すデータ系列に付加する。上位層では、この総経路品質情報を基にルーティングを行う。例えば、図１５に示した総経路品質情報において、選択基準を単経路の平均の総和とした場合、Ａ−Ｂ−Ｄのルートとなり、選択基準を単経路の最小値の総和とした場合、Ａ−Ｃ−Ｄのルートとなる。どのような選択基準とするかは、通信システムにおいて定めることができる。例えば重要な制御情報など確達性が必要な情報を送信する場合は最小値で選択するのがよく、例えば多少のノイズが許容される動画像データを送信する場合は平均値で選択するのがよい。【００５３】
実施例３では、２段中継のネットワーク構成例を示したが、更なる段数の中継の構成であってもよい。このように、単経路及び総経路の受信品質を格納・保持することにより、ホッピングパターンに応じて最適なルーティングを行うことが可能となる。ルーティングが決定し、ネットワークが構築された後は、実施例１において詳細に説明したように、通信環境に適応した、送受信装置間の最適なデータ伝送が可能になる。
【符号の説明】
【００５４】
101…送受信装置、201…送信部、202…送信周波数変換部、203…送信電力制御部、204…送受信切替器、205…送受信アンテナ、206…受信周波数変換部、207…受信部、208…ホッピング周波数設定部、301…データ分割部、302…プリアンブルヘッダ付加部、303…符号化部、304…インタリーブ部、305…変調部、306…送信パラメータ設定部、401…復調部、402…デインタリーブ部、403…復号部、404…ヘッダ解析部、405…データ結合部、406…受信品質測定部、407…周波数対受信品質テーブル更新部。
【図１Ａ】
2018173119.tif 000005
【図１Ｂ】
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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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年8月22日(2019.8.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ないし第４の無線通信装置の間で複数チャネルを用い、前記複数チャネルの周波数を所定の周期でホッピングさせる無線通信を行う無線通信システムであって、
前記第１ないし第４の無線通信装置はそれぞれ、
上位層からの送信データを複数の送信ストリームに分割し、前記複数の送信ストリーム毎に設定される送信パラメータにしたがって、前記複数の送信ストリームの各々を符号化及び変調する送信部と、
前記送信部から出力される前記複数の送信ストリームの各々を、互いに異なるサブバンド周波数に含まれるサブキャリアをホッピングする無線周波数信号に変換する送信周波数変換部と、
前記複数の送信ストリーム毎に設定される送信パラメータにしたがって、前記送信周波数変換部から出力される複数の無線周波数信号の送信電力を制御する送信電力制御部と、
前記送信電力制御部から出力される前記複数の無線周波数信号を出力する複数のアンテナとを備えており、
前記第１の無線通信装置は、前記第１の無線通信装置が取得した前記第１の無線通信装置と前記第２の無線通信装置との間の受信品質情報ならびに前記第１の無線通信装置と前記第３の無線通信装置との間の受信品質情報、前記第２の無線通信装置が取得した前記第２の無線通信装置と前記第４の無線通信装置との間の受信品質情報、及び前記第３の無線通信装置が取得した前記第３の無線通信装置と前記第４の無線通信装置との間の受信品質情報に基づき、前記第２の無線通信装置及び前記第３の無線通信装置のどちらを経由して前記第４の無線通信装置と通信するかのルーティングを決定し、
前記第１ないし前記第４の無線通信装置が前記ルーティングにしたがって通信を行うにあたり、前記複数の送信ストリーム毎に設定される送信パラメータは、前記複数の送信ストリームが送信されるサブバンド周波数の受信品質下であらかじめ定められた送信レートを満たし、前記複数の送信ストリームの全体に対して定められた基準に基づいて設定されることを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１の無線通信装置は、前記第２の無線通信装置からの返信フレームのヘッダシンボルより抽出した、前記第２の無線通信装置において測定した前記第１の無線通信装置から前記第２の無線通信装置への受信品質情報と、前記返信フレームの受信において測定した前記第２の無線通信装置から前記第１の無線通信装置への受信品質情報とに基づいて、前記第１の無線通信装置と前記第２の無線通信装置との間の受信品質情報を算出することを特徴とする無線通信システム。
【請求項３】
請求項１において、
前記第１の無線通信装置は、前記第２の無線通信装置からの返信フレームのヘッダシンボルより、前記第２の無線通信装置が取得した前記第２の無線通信装置と前記第４の無線通信装置との間の受信品質情報を抽出し、前記第３の無線通信装置からの返信フレームのヘッダシンボルより、前記第３の無線通信装置が取得した前記第３の無線通信装置と前記第４の無線通信装置との間の受信品質情報を抽出することを特徴とする無線通信システム。
【請求項４】
請求項１において、
前記第１の無線通信装置と前記第２の無線通信装置との間の受信品質情報、前記第１の無線通信装置と前記第３の無線通信装置との間の受信品質情報、前記第２の無線通信装置と前記第４の無線通信装置との間の受信品質情報、及び前記第３の無線通信装置と前記第４の無線通信装置との間の受信品質情報は、前記サブキャリアごとの受信品質情報であることを特徴とする無線通信システム。
【請求項５】
請求項４において、
前記サブキャリアごとの受信品質情報の平均値または最小値を当該経路の経路品質情報とし、前記第２の無線通信装置を経由する場合の前記第１の無線通信装置から前記第４の無線通信装置に至る経路の前記経路品質情報の総和と、前記第３の無線通信装置を経由する場合の前記第１の無線通信装置から前記第４の無線通信装置に至る経路の前記経路品質情報の総和とを比較して、前記ルーティングを決定することを特徴とする無線通信システム。
【国際調査報告】
2018173119.tif 000021
2018173119.tif 000022
2018173119.tif 000023
2018173119.tif 000024