(57)【要約】【課題】  マルチキャリア通信で使用するキャリア間の受信信号レベルに極端な差がある場合や、キャリアの受信信号レベルに時間的な変動がある場合であっても、各キャリアの受信状況に応じたデータの割り当てを行い、通信品質の劣化を改善する。【解決手段】  受信装置２０が送信装置１０から送信されたマルチキャリア信号を受信し、周波数分割器２３にてキャリアごとの信号に分割された後、信号レベル判定器２７がキャリア信号ごとに信号特性を判定し、Ａ／Ｄ変換時の量子化ノイズの影響を考慮し、復調に十分な信号振幅を持たないキャリア信号を選択対象から除外し、残りのキャリア信号の中で最大のＳＮＲ（信号対雑音電力密度比）を持つキャリアをデータ構成器からの出力対象として選択する。【選択図】        図１
2006025177.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の信号が合成された合成信号を受信する受信部と、
前記データ受信部により受信された合成信号をデジタル変換する変換部と、
前記変換部によりデジタル変換された合成信号を複数の信号に分割する分割部と、
前記分割部により分割された複数の信号の中から選択された信号を出力する出力部と、
前記分割部により分割された複数の信号のうち前記変換部によるデジタル変換の際の量子化精度が所定の条件に合致しない信号を除外するとともに、除外した後の信号の中から前記出力部が出力する信号を選択し、選択した信号を前記出力部に通知する選択部とを有することを特徴とする通信装置。
【請求項２】
前記選択部は、
平均信号振幅値の閾値を記憶しており、
前記分割部により分割された複数の信号のそれぞれについて平均信号振幅値を算出するとともに、各信号について平均信号振幅値が閾値に合致するか否かを判定し、平均信号振幅値が閾値に合致しない信号を除外することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記選択部は、
量子化精度が所定の条件に合致しない信号を除外した後、除外した後の信号のそれぞれについて平均ＳＮ比（信号対雑音電力密度比）を算出し、各信号の平均ＳＮ比に基づいて前記出力部が出力する信号を選択することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項４】
複数の信号が合成された合成信号を受信する受信部と、
前記受信部により受信された合成信号を複数の信号に分割する分割部と、
前記分割部により分割された複数の信号の中から選択された信号を出力する出力部と、
前記分割部により分割された複数の信号のうち信号特性の時間的変動が所定の条件に合致しない信号を除外するとともに、除外した後の信号の中から前記出力部が出力する信号を選択し、選択した信号を前記出力部に通知する選択部とを有することを特徴とする通信装置。
【請求項５】
前記選択部は、
瞬時ＳＮ比（信号対雑音電力密度比）の閾値を記憶しており、
前記分割部により分割された複数の信号のそれぞれについて瞬時ＳＮ比を算出するとともに、各信号について、一定期間の間に瞬時ＳＮ比が閾値に合致しない回数を計測し、瞬時ＳＮ比が閾値に合致しない回数が一定回数以上である信号を除外することを特徴とする請求項４に記載の通信装置。
【請求項６】
前記選択部は、
瞬時信号振幅値の閾値を記憶しており、
前記分割部により分割された複数の信号のそれぞれについて瞬時信号振幅値を算出するとともに、各信号について、一定期間の間に瞬時信号振幅値が閾値に合致しない回数を計測し、瞬時信号振幅値が閾値に合致しない回数が一定回数以上である信号を除外することを特徴とする請求項４に記載の通信装置。
【請求項７】
前記選択部は、
瞬時ＳＮ比（信号対雑音電力密度比）の閾値及び瞬時信号振幅値の閾値を記憶しており、
前記分割部により分割された複数の信号のそれぞれについて瞬時ＳＮ比及び瞬時信号振幅値を算出するとともに、各信号について、一定期間の間に瞬時ＳＮ比が閾値に合致しない回数を計測し、更に、一定期間の間に瞬時信号振幅値が閾値に合致しない回数を計測し、瞬時ＳＮ比が閾値に合致しない回数が一定回数以上である信号を除外し、更に、瞬時信号振幅値が閾値に合致しない回数が一定回数以上である信号を除外することを特徴とする請求項４に記載の通信装置。
【請求項８】
前記選択部は、
信号特性の時間的変動が所定の条件に合致しない信号を除外した後、除外した後の信号のそれぞれについて平均ＳＮ比（信号対雑音電力密度比）を算出し、各信号の平均ＳＮ比に基づいて前記出力部が出力する信号を選択することを特徴とする請求項４に記載の通信装置。
【請求項９】
複数の信号が合成された合成信号を受信する受信部と、
前記受信部により受信された合成信号を複数の信号に分割する分割部と、
複数の復調方式による復調が可能な復調部と、
前記分割部により分割された複数の信号のそれぞれの信号特性を分析し、それぞれの信号に適する復調方式を選択し、選択したそれぞれの信号の復調方式を前記復調部に通知する選択部とを有することを特徴とする通信装置。
【請求項１０】
前記通信装置は、更に、
前記選択部により選択されたそれぞれの信号の復調方式を合成信号の送信元に通知する復調方式通知部を有することを特徴とする請求項９に記載の通信装置。
【請求項１１】
前記受信部は、
所定の場合に、合成信号として、復調方式の選択用のリファレンス信号を受信し、
前記選択部は、
前記分割部によりリファレンス信号から分割された複数の信号に対して、それぞれの信号特性を分析し、それぞれの信号に適する復調方式を選択し、選択したそれぞれの信号の復調方式を前記復調部に通知し、
前記復調部は、
リファレンス信号の受信後に前記受信部により受信された合成信号から分割された複数の信号に対して前記選択部により選択された復調方式により復調を行うことを特徴とする請求項９に記載の通信装置。
【請求項１２】
前記選択部は、
復調方式ごとに平均ＳＮ比（信号対雑音電力密度比）の閾値及び平均信号振幅値の閾値を記憶しており、
前記分割部により分割された複数の信号のそれぞれについて平均ＳＮ比及び平均信号振幅値を算出するとともに、各信号について、平均ＳＮ比が復調方式ごとの閾値に合致するか否かを判定し、更に、平均信号振幅値が復調方式ごとの閾値に合致するか否かを判定し、各信号について、平均ＳＮ比及び平均信号振幅値の双方が閾値に合致している復調方式の中から各信号の復調方式を選択することを特徴とする請求項９に記載の通信装置。
【請求項１３】
前記選択部は、
復調方式ごとに瞬時ＳＮ比（信号対雑音電力密度比）の閾値を記憶しており、
前記分割部により分割された複数の信号のそれぞれについて瞬時ＳＮ比を算出するとともに、各信号について、一定期間の間に瞬時ＳＮ比が復調方式ごとの閾値に合致しない回数を計測し、瞬時ＳＮ比が閾値に合致しない回数が一定回数以内である復調方式の中から各信号の復調方式を選択することを特徴とする請求項９に記載の通信装置。
【請求項１４】
前記選択部は、
復調方式ごとに瞬時信号振幅値の閾値を記憶しており、
前記分割部により分割された複数の信号のそれぞれについて瞬時信号振幅値を算出するとともに、各信号について、一定期間の間に瞬時信号振幅値が復調方式ごとの閾値に合致しない回数を計測し、瞬時信号振幅値が閾値に合致しない回数が一定回数以内である復調方式の中から各信号の復調方式を選択することを特徴とする請求項９に記載の通信装置。
【請求項１５】
前記選択部は、
復調方式ごとに瞬時ＳＮ比（信号対雑音電力密度比）の閾値及び瞬時信号振幅値の閾値を記憶しており、
前記分割部により分割された複数の信号のそれぞれについて瞬時ＳＮ比及び瞬時信号振幅値を算出するとともに、各信号について、一定期間の間に瞬時ＳＮ比が復調方式ごとの閾値に合致しない回数を計測し、更に、一定期間の間に瞬時信号振幅値が復調方式ごとの閾値に合致しない回数を計測し、瞬時ＳＮ比が閾値に合致しない回数が一定回数以内であり瞬時信号振幅値が閾値に合致しない回数が一定回数以内である復調方式の中から各信号の復調方式を選択することを特徴とする請求項９に記載の通信装置。
【請求項１６】
前記通信装置は、
合成信号として、複数キャリアのキャリア信号が合成されたマルチキャリア信号を受信することを特徴とする請求項１、４、９のいずれかに記載の通信装置。
【請求項１７】
複数の信号が合成された合成信号を受信する受信ステップと、
前記データ受信ステップにより受信された合成信号をデジタル変換する変換ステップと、
前記変換ステップによりデジタル変換された合成信号を複数の信号に分割する分割ステップと、
前記分割ステップにより分割された複数の信号の中から選択された信号を出力する出力ステップと、
前記分割ステップにより分割された複数の信号のうち前記変換ステップによるデジタル変換の際の量子化精度が所定の条件に合致しない信号を除外するとともに、除外した後の信号の中から前記出力ステップが出力する信号を選択し、選択した信号を前記出力ステップに通知する選択ステップとを有することを特徴とする通信方法。
【請求項１８】
複数の信号が合成された合成信号を受信する受信ステップと、
前記受信ステップにより受信された合成信号を複数の信号に分割する分割ステップと、
前記分割ステップにより分割された複数の信号の中から選択された信号を出力する出力ステップと、
前記分割ステップにより分割された複数の信号のうち信号特性の時間的変動が所定の条件に合致しない信号を除外するとともに、除外した後の信号の中から前記出力ステップが出力する信号を選択し、選択した信号を前記出力ステップに通知する選択ステップとを有することを特徴とする通信方法。
【請求項１９】
複数の信号が合成された合成信号を受信する受信ステップと、
前記受信ステップにより受信された合成信号を複数の信号に分割する分割ステップと、
前記分割ステップにより分割された複数の信号のそれぞれの信号特性を分析し、複数の復調方式の中からそれぞれの信号に適する復調方式を選択する選択ステップとを有することを特徴とする通信方法。
【請求項２０】
複数の信号が合成された合成信号を受信する受信処理と、
前記データ受信処理により受信された合成信号をデジタル変換する変換処理と、
前記変換処理によりデジタル変換された合成信号を複数の信号に分割する分割処理と、
前記分割処理により分割された複数の信号の中から選択された信号を出力する出力処理と、
前記分割処理により分割された複数の信号のうち前記変換処理によるデジタル変換の際の量子化精度が所定の条件に合致しない信号を除外するとともに、除外した後の信号の中から前記出力処理が出力する信号を選択し、選択した信号を前記出力処理に通知する選択処理とをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項２１】
複数の信号が合成された合成信号を受信する受信処理と、
前記受信処理により受信された合成信号を複数の信号に分割する分割処理と、
前記分割処理により分割された複数の信号の中から選択された信号を出力する出力処理と、
前記分割処理により分割された複数の信号のうち信号特性の時間的変動が所定の条件に合致しない信号を除外するとともに、除外した後の信号の中から前記出力処理が出力する信号を選択し、選択した信号を前記出力処理に通知する選択処理とをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項２２】
複数の信号が合成された合成信号を受信する受信処理と、
前記受信処理により受信された合成信号を複数の信号に分割する分割処理と、
前記分割処理により分割された複数の信号のそれぞれの信号特性を分析し、複数の復調方式の中からそれぞれの信号に適する復調方式を選択する選択処理とをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の搬送波を同時に使用して通信を行うマルチキャリア通信に関し、特に雑音や減衰などによる受信品質劣化を改善する手段に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図２は、マルチキャリア通信方式の一つである直交周波数分割多重（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ、以下ＯＦＤＭと記す）方式の通信装置の構成を示す図である。ＯＦＤＭ通信方式の詳細については伊丹誠「ＯＦＤＭ変調技術」トリケップス社等に記載があるので、ここでは基本動作について簡単に説明する。
【０００３】
図２において、１１０はＯＦＤＭ通信の送信部、１２０はＯＦＤＭ通信の受信部、１３０は伝送路である。送信部１１０では、送信元となるデータがシンボルマッパ１１１に入力され、各キャリアに割り当てるｂｉｔ量ごとに分割され、ＰＳＫやＱＡＭなどの変調方式に応じて星座点へのマッピングが行われる。各キャリア毎に順次マッピングされたデータはシリアル−パラレル変換１１２によって後のＩＦＦＴ変換１１３への入力に合わせた直並列変換が行われる。ＩＦＦＴ変換１１３では、周波数領域から時間領域への変換が行われ、各キャリアの時間領域波形の合成波に相当する信号波形データを出力する。その後、パラレル−シリアル変換１１４により、時間順に並直列変換が行われ、Ｄ／Ａ変換１１５でアナログ信号に変換されて伝送路１３０に送信される。
【０００４】
受信部１２０では、伝送路１３０から信号を受信し、Ａ／Ｄ変換１２１でデジタル値としてサンプリングする。サンプリングされた信号波形データはシリアル−パラレル変換１２２によって後のＦＦＴ変換１２３への入力にあわせた直並列変換が行われる。ＦＦＴ変換１２３では時間領域から周波数領域への変換が行われ、各キャリア毎の信号情報に分割される。分割されたデータはパラレル−シリアル変換１２４によって再びシリアルデータとなり、順にシンボルデマッパ１２５に入力され、シンボルデマッパ１２５は星座点としてマップされた情報をｂｉｔ情報に変換し、受信データを生成する。
【０００５】
ＯＦＤＭ方式では隣接する搬送波のスペクトル同士が重複するよう配置されるため、アナログフィルター等を用いて各搬送波の成分を分離することは困難であり、またスペクトル重複のない搬送波を使用する場合でも、各搬送波毎にフィルタを設けることは回路規模が増大するために好ましくない。従って、マルチキャリア通信では複数の搬送波信号が合成されたままのマルチキャリア信号をＡ／Ｄ変換器でサンプリングし、デジタル化された波形をデジタルフィルタ処理やＦＦＴ処理によって各搬送波毎に分離して復調を行う方法が一般的である。
【０００６】
マルチキャリア通信はデータを複数の搬送波（以下、キャリアと記す）に分散して伝送するため、各キャリア周波数の伝送路特性に応じてデータの割り付けを工夫することにより、伝送路状況に応じた通信が可能である。例えば特開２０００−１６５３０４で示される従来のマルチキャリア通信方法では、ＦＦＴ出力データを用いて各キャリア周波数毎の信号対雑音電力密度比（以下、ＳＮＲと記す）を調査し、送信に使用するキャリアを選択したり、キャリアに割り付ける変調ｂｉｔ数を選択することが記載されている。ＳＮＲの調査方法については具体的な記載がないが、例えば、通信信号がない場合のＦＦＴ出力データを各キャリア周波数毎の雑音電力として算出し、これを一定期間で平均した値を雑音電力とし、キャリア検出後のＦＦＴ出力データを各キャリア周波数毎の雑音電力＋信号電力として算出し、その一定期間の平均値から、ＳＮＲを求める方法が考えられる。
【０００７】
また、別の従来例として特開２００２−３１９９１９に記載の通信装置では、各キャリアごとにＦＦＴの出力データから多数の受信信号をサンプリングして、平均信号（Ｓ）及び雑音成分の分散特性から雑音電力（Ｎ）を求めてＳＮＲを推定して、所要の通信制御を行うと記載されている。
【特許文献１】特開２０００−１６５３０４号公報
【特許文献２】特開２００２−３１９９１９号公報
【非特許文献１】伊丹誠著  「ＯＦＤＭ変調技術」  トリケップス社  ２０００年３月６日
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述のようにマルチキャリア通信では、複数キャリアの信号が混ざり合った合成波を一括してＡ／Ｄ変換器でサンプリングした後に周波数分解、復調処理を行う方法が一般的である。各キャリア信号は伝送路上でノイズや減衰の影響を受け、送信時とは異なる信号レベルとなって受信部に到達する。一般に受信部のＡ／Ｄ変換器の入力段では、そのＡ／Ｄ変換器の分解能力を最大限利用すべく、Ａ／Ｄ変換機の入力可能電圧レベルに応じてゲイン調整が行われるが、マルチキャリア通信の場合、各キャリアの合成波が対象となるため、必ずしも全てのキャリア信号にとって十分な振幅レベルでサンプリングされるとは限らない。例えば１つのキャリアだけが、他のキャリアに比べ極端に高い信号レベルで受信部に到達した場合、信号レベルの高いキャリアが支配的となりゲイン調整が行われ、他のキャリア信号は十分に増幅されないままＡ／Ｄ変換されてしまう。この場合、レベルの低い信号はサンプリング時の量子化ｂｉｔ数が少なくなり、伝送路ノイズではなく、Ａ／Ｄ変換による量子化ノイズによって復調エラーを生じる場合がありえる。
【０００９】
具体例を図３に示す。この例ではキャリア＃１〜キャリア＃５の５本のキャリアを使用する場合を示しており、各キャリアの信号レベルは伝送路の特性により異なるレベルで受信部のＡ／Ｄ変換器に到達する。図３中の２本の破線はＡ／Ｄ変換器のダイナミックレンジを示しており、この例ではキャリア＃４の信号は、実際には存在するがＡ／Ｄ変換器のダイナミックレンジ外となってしまうため、受信部では観測することが出来ない。また、キャリア＃３では受信部で存在を観測することは可能であるが、十分な量子化ｂｉｔ数が得られず、量子化ノイズによりエラーを生じる場合がある。
【００１０】
キャリア信号の受信状況がこのような状況かつ伝送路ノイズが非常に小さい場合、単純にＦＦＴ出力から各キャリア周波数毎の電力を算出し、ＳＮＲを求めると、伝送路ノイズ≒０であれば、レベルの低いキャリア＃３であっても非常に高いＳＮＲ値として観測されるため、実際には量子化ノイズによって伝送に使用するには不適当であるにも関わらず、誤った選択をしてしまうという問題点があった。
【００１１】
また、特開２００２−３１９９１９に記載のＳＮＲ推定方法であれば、上記のような量子化ノイズの影響も雑音成分の分散特性として観測されるので、誤った選択をすることはないが、例えば、屋外の配電線や屋内の電灯線など電力供給を目的に配線された電力線を通信媒体として利用する場合、電力線に接続される様々な電機機器の動作状況によって、電源周波数（５０Ｈｚ／６０Ｈｚ）に起因した周期的なノイズ量の変動／受信信号レベルの変動が生じる場合がある。図４は、電灯線を伝送路として使用した場合のある１本のキャリアの信号振幅について、電源周波数に起因した周期で信号振幅が時間的な変動を生じている例である。このような場合、平均値としては復調に十分な信号レベルが観測されても、受信信号振幅の周期的な変動により、信号振幅が小さくなる期間にエラーが生じ、正確な伝送が行えない。同様に図５は、電灯線を伝送路として使用した場合のある１本のキャリアのＳＮＲについて、電源周波数に起因した周期でＳＮＲが時間的な変動を生じている例である。このような場合、平均値としては復調に十分なＳＮＲが観測されても、ＳＮＲの周期的な変動により、ＳＮＲが低くなる期間にエラーが生じ、正確な伝送が行えない。このような場合、平均値的な受信レベルやＳＮＲを元にキャリア選択や各キャリアに割り当てる伝送ｂｉｔ数を決定した場合、正確な伝送が行えないような誤った選択または割り当てをしてしまう場合があるという問題点があった。
【００１２】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、マルチキャリア通信で使用するキャリア間の受信信号レベルに極端な差がある場合や、キャリアの受信信号レベルに時間的な変動がある場合であっても、各キャリアの受信状況に応じたデータの割り当てを行い、通信品質の劣化を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る通信装置は、
複数の信号が合成された合成信号を受信する受信部と、
前記データ受信部により受信された合成信号をデジタル変換する変換部と、
前記変換部によりデジタル変換された合成信号を複数の信号に分割する分割部と、
前記分割部により分割された複数の信号の中から選択された信号を出力する出力部と、
前記分割部により分割された複数の信号のうち前記変換部によるデジタル変換の際の量子化精度が所定の条件に合致しない信号を除外するとともに、除外した後の信号の中から前記出力部が出力する信号を選択し、選択した信号を前記出力部に通知する選択部とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、合成信号の受信レベルに極端な差がある場合や、合成信号の受信レベルに時間的な変動がある場合であっても、量子化精度の条件に合致しない信号や信号特性の時間的変動に関する条件に合致しない信号は除外するため、通信品質の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
実施の形態１．
図１は本実施の形態に係るマルチキャリア通信システムの構成を示す図である。
【００１６】
図において、１０は送信データをマルチキャリア通信の信号に変換する送信装置、１１は送信元のデータをビット列にし、さらに各キャリア毎に分配するデータ分配器、１２はビットデータを例えば信号の直交成分と同相成分の情報に変換する変調器、１３は各キャリア毎に変調された周波数領域のデータを各キャリア信号の合成波として時間領域のデータに変換する波形生成器、１４は合成波のデータを時間順に出力するパラレル−シリアル変換器、１５はデジタル値をアナログ電圧に変換するＤ／Ａ変換器である。
【００１７】
また、２０はマルチキャリア通信の信号（合成信号）を受信データに変換する受信装置、２１はマルチキャリア信号をサンプリングしデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器、２２はＡ／Ｄ変換されたシリアルデータをパラレルデータに変換するシリアル−パラレル変換器、２３は時間領域のデータである各キャリア信号の合成波をキャリア周波数毎に分割し周波数領域のデータに変換する周波数分割器、２４は各キャリア毎に得られる例えば信号の直交成分と同相成分の情報をビットデータに変換する復調器、２５は各キャリアから得られるビットデータを選択または結合して受信データに変換するデータ構成器、２６は周波数分割器２３の出力から伝送路上のマルチキャリア通信信号の有無を判定するキャリア検出器、２７は周波数分割器２３の出力を元に各キャリア周波数帯に存在する信号の電力密度や信号振幅、およびＳＮＲ等を求め、これをもとにキャリア選択や、キャリアに割り当て可能な変調ビット数などを判定する信号レベル判定器である。３０はマルチキャリア通信信号の伝送媒体となる伝送路である。ここで、受信装置２０は、本発明の通信装置に相当する。また、Ａ／Ｄ変換器２１は、受信部及び変換部に相当し、周波数分割器２３は、分割部に相当し、データ構成器２５は、出力部に相当し、信号レベル判定器２７は、選択部に相当する。
【００１８】
なお、受信装置２０は、図示していないが、例えばマイクロプロセッサ等のＣＰＵ、半導体メモリ等や磁気ディスク等の記録手段、及び通信手段を有する計算機により実現することができる。記録手段には、受信装置２０に含まれる各構成要素の機能を実現するプログラムが記録されており、ＣＰＵがこれらのプログラムを読み込むことにより受信装置２０の動作を制御し、各構成要素の機能を実現することができる。
【００１９】
次に動作について説明する。はじめに送信に関する動作を述べる。
【００２０】
まず送信装置１０に発生した送信元データはデータ分配器１１によりビット列に変換され、変調器の変調方式に応じた１シンボルで転送可能なビット数毎に分割され、各キャリア毎にビットデータを分配する。ここで１シンボルとは変調器によりデータを変調する１単位であり、キャリア毎の１シンボルで転送可能なビット数とは、例えば２ＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）であれば１ｂｉｔ、４ＰＳＫであれば２ｂｉｔ、８ＰＳＫであれば３ｂｉｔとなる。
【００２１】
この実施の形態１では、全てのキャリアで同一のデータを送信するよう、各キャリアに同じビットデータを分配する。各キャリア毎に分配されたビットデータは変調器１２によって、例えば直交成分Ｑと同相成分Ｉで表される複素数の直交座標形式の変調データとしてマッピングされる。さらに変調データは波形生成器１３により、周波数領域から時間領域のデータに変換される。このような周波数領域から時間領域への変換は一般に逆フーリエ変換が用いられ、ＯＤＦＭ通信方式では逆高速フーリエ変換器（ＩＦＦＴ）に相当する。この時間領域のデータは１シンボル時間分の各キャリア信号を合成したマルチキャリア通信の信号データに他ならない。従って、別の実現方法としては各キャリア毎に割り当てられるビットデータに対応する１シンボル分の波形データをテーブルとして保持し、割り当てられたビットデータに対応した各キャリア毎の信号を加算するようにしても、変調器とＩＦＦＴと同様な機能を得ることが可能である。こうして生成されたマルチキャリア通信の信号データはパラレル−シリアル変換器１４によって時間順に取り出され、Ｄ／Ａ変換器１５によってアナログ信号に変換され、伝送路３０に送信される。
【００２２】
次に受信に関し、他の実施の形態にも共通的な基本動作を図６を参照しながら説明する。
【００２３】
送信装置１０から送信されたマルチキャリア通信の信号は伝送路３０を通って受信装置２０に到達する。受信装置２０では、まずＡ／Ｄ変換器２１によって一定時間毎にサンプリングされデジタル値の信号データに変換される（Ｓ６０１、Ｓ６０２）。信号データはシリアル−パラレル変換器２２によって１シンボル時間毎にまとめられ、周波数分割器２３に入力される（Ｓ６０３）。周波数分割器２３では時間領域の信号データから、各キャリア周波数毎に、例えば直交成分Ｑと同相成分Ｉで表される複素数の直交座標形式で周波数領域のデータに変換される（Ｓ６０４）。この時間領域から周波数領域への変換は一般にフーリエ変換が用いられ、ＯＦＤＭ通信方式では高速フーリエ変換器（ＦＦＴ）に相当する。各キャリア毎に分割された周波数領域のデータは復調器２４に入力され、変調器１２で用いた変調方式に対応してデマップされビットデータとなる（Ｓ６０５）。各キャリア毎に得られるビットデータはデータ構成器２５に入力され、選択または結合してビット列となり受信データとして出力されるが、信号レベル判定器２７により出力対象となる信号が選択され（Ｓ６０６）、選択された信号がデータ構成器２５から出力される（Ｓ６０７）。
【００２４】
この実施の形態１では、送信装置１０で全キャリアで同一のデータを送信しているので、データ構成器２５は信号レベル判定器２７により決定される１本のキャリアから得られるビットデータのみを選択して受信データを構成する。ここでは信号レベル判定器２７で１本のキャリアを選択するための動作を図７を参照して説明する。
【００２５】
キャリア検出器２６は周波数分割器２３の出力を元に伝送路上にマルチキャリア通信の信号が存在するかどうかの検出を行う。
【００２６】
信号レベル判定器２７はシンボル毎に得られる周波数分割器２３の出力を元に各キャリア周波数に存在する信号レベル（信号振幅値）を算出する。例えば周波数分割器２３の出力が直交成分Ｑと同相成分Ｉで表される複素数の直交座標形式である場合、Ｐ＝Ｑ２＋Ｉ２で電力量が得られ、Ａ＝ｓｑｒｔ（Ｐ）で振幅を得ることが出来る  （ここでｓｑｒｔ（  ）は平方根を意味する）。
【００２７】
キャリア検出器２６がキャリアを検出するまでの間に得られる各キャリア毎の電力量Ｐはノイズ電力として扱い、ある期間の平均値ＰＮａｖｒを平均ノイズ電力Ｎａｖｒとする（Ｓ７０１）。また、キャリア検出器２６によりキャリアが検出された場合の各キャリア毎の電力量Ｐはキャリア信号にノイズが加算された電力として扱い、別のある一定期間の平均値ＰＳａｖｒを求め（Ｓ７０２）、Ｓａｖｒ＝  ＰＳａｖｒ  −  Ｎａｖｒとして平均信号電力を求める（Ｓ７０３）。さらにＡａｖｒ＝ｓｑｒｔ（Ｓａｖｒ）を平均信号振幅とする（Ｓ７０４）。なお、一般に復調に必要なＳＮＲはノイズ電力に比べ信号電力が十分に大きな値である必要があるので、簡単のためキャリアが検出された場合の各キャリア毎の電力Ｐをそのままキャリア信号電力として扱い、ＳＮＲや信号振幅を求めても良い。
【００２８】
一般にＳＮＲａｖｒ＝１０ｌｏｇ（Ｓａｖｒ／Ｎａｖｒ）を求め、各キャリア毎に比較することで最もＳＮＲａｖｒの大きいキャリアが最も受信状態の良好なキャリアとして判定できるが、マルチキャリア通信では複数のキャリアの合成波を一つのＡ／Ｄ変換器２１でサンプリングするため、各キャリアの信号レベル（信号振幅）の差により、ＳＮＲａｖｒとしては復調に十分な値に見えても、信号振幅の不足によりＡ／Ｄ変換時に量子化誤差が大きくなり、量子化ノイズによって十分な復調が行えないような場合が生じうる。そこで、あらかじめ復調に十分な量子化精度（量子化ｂｉｔ数）が得られる信号振幅の閾値Ａｔｈをあらかじめ定め（信号レベル判定器２７が閾値Ａｔｈをあらかじめ記憶しておき）、復調対象としてキャリアを選択する際に、最初にＡａｖｒがＡｔｈ以下のキャリアを選択対象から除外し（Ｓ７０５）、残ったキャリアについてＳＮＲａｖｒ＝１０ｌｏｇ（Ｓａｖｒ／Ｎａｖｒ）からそれぞれのＳＮＲａｖｒを求め（S７０６）、残ったキャリアのの中で最大のＳＮＲａｖｒを持つキャリアを選択するようにする（Ｓ７０７）。そして、選択結果をデータ構成器２５に通知する（Ｓ７０８）。
【００２９】
以上のように、受信時に復調対象とするキャリアを選択する際に、各キャリアの平均ＳＮＲだけでなく、Ａ／Ｄ変換時の量子化ノイズの影響を考慮し、最初に復調に十分な信号振幅を持たないキャリアを選択対象から除外し、残りのキャリアの中で最大のＳＮＲを持つキャリアを選択するようにしているので、ＳＮＲは復調に十分なレベルに観測されても、量子化ノイズによってエラーが発生するようなキャリアを誤って選択することなく、適切なキャリアを確実に選択することができる。
【００３０】
実施の形態２．
以上の実施の形態１では、受信時の各キャリアの信号レベルがほぼ一定であることを前提に、信号振幅の平均値からＡ／Ｄ変換時の量子化誤差の影響を考慮してキャリアの選択を行うようにしたものであるが、次に受信時の各キャリアの信号レベルが時間により大きく変動するような場合にも、適切なキャリアを選択するための実施形態を示す。
【００３１】
本実施の形態２のマルチキャリア通信システムの構成、および送信装置の動作、受信装置の基本動作は、前述の実施の形態１と同様であるため、説明は省略し、実施の形態１と異なる点として、信号レベル判定器２７で１本のキャリアを選択するための動作を図８を参照して説明する。
【００３２】
キャリア検出器２６がキャリアを検出するまでの間に得られる各キャリア毎の電力量Ｐをノイズ電力として扱い、ある期間の平均値ＰＮａｖｒを平均ノイズ電力Ｎａｖｒとする点（Ｓ８０１）は実施の形態１と同様である。また、キャリア検出器２６によりキャリアが検出された場合の各キャリア毎の電力量Ｐはキャリア信号にノイズが加算された電力として扱い、別のある一定期間の平均値ＰＳａｖｒを求め（Ｓ８０２）、Ｓａｖｒ＝  ＰＳａｖｒ  −  Ｎａｖｒとして平均信号電力を求め（Ｓ８０３）、ＳＮＲａｖｒ＝１０ｌｏｇ（Ｓａｖｒ／Ｎａｖｒ）として平均ＳＮＲを算出する（Ｓ８０４）と共に、１シンボル毎にＳ＝  Ｐ  −  Ｎａｖｒとして瞬時信号電力を求め（Ｓ８０５）、ＳＮＲ＝１０ｌｏｇ（Ｓ／Ｎａｖｒ）を瞬時ＳＮＲとする（Ｓ８０６）。ここで、復調に最低限必要なＳＮＲの閾値ＳＮＲｔｈをあらかじめ定めておき（信号レベル判定器２７が閾値ＳＮＲｔｈをあらかじめ記憶しておき）、キャリア検出時の別のある一定期間の間に瞬時ＳＮＲがＳＮＲｔｈを下回る回数をカウントし（Ｓ８０７）、復調対象としてキャリアを選択する際に、最初に瞬時ＳＮＲがＳＮＲｔｈをｍ回以上下回ったキャリアを選択対象から除外し（Ｓ８０８）、残ったキャリアの中で最大のＳＮＲａｖｒを持つキャリアを選択するようにする（Ｓ８０９）。なお、一般に復調に必要なＳＮＲはノイズ電力に比べ信号電力が十分に大きな値である必要があるので、簡単のためキャリアが検出された場合の各キャリア毎の電力Ｐをそのままキャリア信号電力として扱い、ＳＮＲや信号振幅を求めても良い。Ｓ８０９においてキャリアが選択された後、選択結果をデータ構成器２５に通知する（Ｓ８１０）。
【００３３】
以上のように、受信時に復調対象とするキャリアを選択する際に、各キャリアの平均的なＳＮＲだけでなく、受信信号の時間的なレベル変動を考慮し、最初に復調に十分なＳＮＲを持たない場合が存在するキャリアを選択対象から除外し、残りのキャリアの中で最大の平均ＳＮＲを持つキャリアを選択するようにしているので、平均ＳＮＲは復調に十分なレベルに観測されても、時間的な受信信号レベルの変動によってエラーが発生するようなキャリアを誤って選択することなく、適切なキャリアを確実に選択することができる。
【００３４】
実施の形態３．
以上の実施の形態２では、受信時の各キャリアの信号レベルが時間により大きく変動するような場合を想定し、各キャリアの瞬時ＳＮＲに閾値を設けて不適切なキャリアを除外するようにしたが、次に信号レベルの時間変動によるＡ／Ｄ変換時の精度不足が生じる場合にも、適切なキャリアを選択するための実施形態を示す。
【００３５】
本実施の形態３のマルチキャリア通信システムの構成、および送信装置の動作、受信装置の基本動作は、前述の実施の形態１と同様であるため、説明は省略し、実施の形態１と異なる点として、信号レベル判定器２７で１本のキャリアを選択するための動作を図９を参照して説明する。
【００３６】
キャリア検出器２６がキャリアを検出するまでの間に得られる各キャリア毎の電力量Ｐをノイズ電力として扱い、ある期間の平均値ＰＮａｖｒを平均ノイズ電力Ｎａｖｒとする点（Ｓ９０１）は実施の形態１と同様である。さらに、キャリア検出器２６によりキャリアが検出された場合の各キャリア毎の電力量Ｐはキャリア信号にノイズが加算された電力として扱い、別のある一定期間の平均値ＰＳａｖｒを求め（Ｓ９０２）、Ｓａｖｒ＝  ＰＳａｖｒ  −  Ｎａｖｒとして平均信号電力を求め（Ｓ９０３）、ＳＮＲａｖｒ＝１０ｌｏｇ（Ｓａｖｒ／Ｎａｖｒ）として平均ＳＮＲを算出する（Ｓ９０４）と共に、１シンボル毎にＡ＝ｓｑｒｔ（Ｐ  −  Ｎａｖｒ）として瞬時信号振幅を求める（Ｓ９０５）。ここで、Ａ／Ｄ変換器２１による量子化において、復調に最低限必要な信号振幅の閾値Ａｔｈをあらかじめ定めておき（信号レベル判定器２７が閾値Ａｔｈをあらかじめ記憶しておき）、キャリア検出時の別のある一定期間の間に瞬時信号振幅ＡがＡｔｈを下回る回数をカウントし（Ｓ９０６）、復調対象としてキャリアを選択する際に、最初に瞬時信号振幅ＡがＡｔｈをｎ回以上下回ったキャリアを選択対象から除外し（Ｓ９０７）、残ったキャリアの中で最大のＳＮＲａｖｒを持つキャリアを選択するようにする（Ｓ９０８）。なお、一般に復調に必要なＳＮＲはノイズ電力に比べ信号電力が十分に大きな値である必要があるので、簡単のためキャリアが検出された場合の各キャリア毎の電力Ｐをそのままキャリア信号電力として扱い、ＳＮＲや信号振幅を求めても良い。Ｓ９０８においてキャリアが選択された後、選択結果をデータ構成器２５に通知する（Ｓ９０９）。
【００３７】
以上のように、受信時に復調対象とするキャリアを選択する際に、各キャリアの平均的なＳＮＲだけでなく、受信信号の時間的なレベル変動を考慮し、最初に復調に十分な信号振幅を持たない場合が存在するキャリアを選択対象から除外し、残りのキャリアの中で最大の平均ＳＮＲを持つキャリアを選択するようにしているので、平均ＳＮＲは復調に十分なレベルに観測されても、時間的な受信信号レベルの変動によってエラーが発生するようなキャリアを誤って選択することなく、適切なキャリアを確実に選択することができる。
【００３８】
実施の形態４．
以上の実施の形態２および３では、受信時の各キャリアの信号レベルが時間により大きく変動するような場合を想定し、各キャリアの瞬時ＳＮＲまたは、瞬時信号振幅に閾値を設けて不適切なキャリアを除外するようにしたが、本実施の形態では瞬時ＳＮＲと瞬時信号振幅それぞれに閾値を設けて観測し、信号レベルの時間変動による一時的なＳＮＲ不足やＡ／Ｄ変換時の精度不足の双方に対応して、適切なキャリアを選択するものである。
【００３９】
本実施の形態４のマルチキャリア通信システムの構成、および送信装置の動作、受信装置の基本動作は、前述の実施の形態１〜３と同様であり、実施の形態２、３と異なる点として、信号レベル判定器２７で１本のキャリアを選択するための動作を図１０を参照して説明する。
【００４０】
信号レベル判定器２７で平均ノイズレベルＮａｖｒや、平均信号電力Ｓａｖｒ、瞬時ＳＮＲ、瞬時信号振幅Ａを求める点（Ｓ１００１〜Ｓ１００７）は他の実施の形態と同一である。本実施の形態４においては、キャリア検出器２６がキャリアを検出した際、ある一定期間について、平均ノイズレベルＮａｖｒと平均信号電力Ｓａｖｒを求めると共に、この期間の間に、瞬時ＳＮＲが復調に最低限必要なＳＮＲの閾値ＳＮＲｔｈを下回る回数、および瞬時信号振幅Ａが復調に最低限必要な信号振幅の閾値Ａｔｈを下回る回数をカウントし（Ｓ１００８，Ｓ１００９）、復調対象としてキャリアを選択する際に、最初に瞬時ＳＮＲがＳＮＲｔｈをｍ回以上下回ったキャリア、および瞬時信号振幅ＡがＡｔｈをｎ回以上下回ったキャリアを選択対象から除外し（Ｓ１０１０、Ｓ１０１１）、残ったキャリアの中で最大のＳＮＲａｖｒを持つキャリアを選択するようにする（Ｓ１０１２）。そして、Ｓ１０１２においてキャリアが選択された後、選択結果をデータ構成器２５に通知する（Ｓ１０１３）。
【００４１】
以上のように、受信時に復調対象とするキャリアを選択する際に、各キャリアの平均的なＳＮＲだけでなく、受信信号の時間的なレベル変動を考慮し、復調に十分なＳＮＲや信号振幅を持たない場合が存在するキャリアを選択対象から除外し、残りのキャリアの中で最大の平均ＳＮＲを持つキャリアを選択するようにしているので、平均ＳＮＲは復調に十分なレベルに観測されても、時間的な受信信号レベルの変動によってエラーが発生するようなキャリアを誤って選択することなく、適切なキャリアを確実に選択することができる。
【００４２】
実施の形態５．
以上の実施の形態１から４では、送信装置が全てのキャリアに同じデータを変調して送信し、受信装置が独自に最も適切なキャリアを選択して復調していたが、本実施の形態５では、受信側における各キャリアの受信状況に応じて、送信側が各キャリアに異なるビット数で、送信元データを各キャリアに分散して通信を行うようにし、伝送路状況に応じて効率よくデータを転送する場合について述べる。
【００４３】
図１１は、本実施の形態５のマルチキャリア通信システムの構成を示す。送信装置１０は、図１に示したものと同様であるが、受信装置２０の構成が異なる。本実施の形態に係る受信装置２０では、信号レベル判定器２７は、周波数分割器２３により分割された各キャリアについて各キャリアに適する変調方式（復調方式）を選択し、選択した各キャリアの変調方式（復調方式）を復調器２４に通知するとともに、方式通知部２８（復調方式通知部）に通知する。方式通知部２８は、信号レベル判定器２７から通知された各キャリアの方式をマルチキャリア信号（合成信号）の送信元である送信装置１０に通知する。なお、本実施の形態に係る送信装置では、データ分配器１１が全てのキャリアに同じビットデータを分配しており、また、送信装置および受信装置は例えば２ＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）、４ＰＳＫ、８ＰＳＫなど変調ｂｉｔ量の異なる複数の変調方式のうち、一つ以上の変調および復調が可能であるものとする。
【００４４】
次に、動作を説明する。はじめに送信側は全てのキャリアを利用した伝送路調査用のリファレンス信号を送信する。ここでリファレンス信号とは、後に述べるように受信側で各キャリア毎の受信状況を測定するために使用する信号であり、全てのキャリアを利用していれば、各キャリア周波数に相当する単なる正弦波の合成波でもよいし、データ転送と同様に、任意のデータが変調された信号でもよい。従って、従来のデータ通信を目的とした信号をリファレンス信号として使用することも可能である。
【００４５】
受信側では、図１２に示すように、合成信号の受信（Ｓ１２０１）、Ａ／Ｄ変換（Ｓ１２０２）、Ｓ／Ｐ変換（Ｓ１２０３）、合成信号の分割（Ｓ１２０４）を行った後、各キャリアの変調方式（復調方式）の選択を行い（Ｓ１２０５）、選択した変調方式（復調方式）を送信装置１０に通知する（Ｓ１２０６）。以下では、Ｓ１２０５の各キャリアの変調方式（復調方式）の選択手順を図１３を参照して説明する。
【００４６】
キャリア検出器２６が周波数分割器２３の出力を元に伝送路上にマルチキャリア通信の信号が存在するかどうかの検出を行う。信号レベル判定器２７は、キャリア検出器２６がキャリアを検出するまでの間に得られる各キャリア毎の電力量Ｐはノイズ電力として扱い、平均ノイズ電力Ｎａｖｒを求める（Ｓ１３０１）。また、キャリア検出器２６によりキャリアが検出された場合には、別のある一定期間に対し、キャリアごとに平均電力Ｐｓａｖｒを求め（Ｓ１３０２）、更に平均信号電力Ｓａｖｒを求め（Ｓ１３０３）、ＳＮＲａｖｒ＝１０ｌｏｇ（Ｓａｖｒ／Ｎａｖｒ）と平均信号振幅Ａａｖｒ＝ｓｑｒｔ（Ｓａｖｒ）を算出する（Ｓ１３０４、Ｓ１３０５）。ここでＮａｖｒとＳａｖｒ、ＳＮＲａｖｒ、Ａａｖｒは実施の形態１で説明したものと同様である。
【００４７】
受信側では復調可能な変調方式、例えば２ＰＳＫ、４ＰＳＫ、８ＰＳＫのそれぞれについて、最低限必要なＳＮＲの閾値、例えば、ＳＮＲｔｈ２、ＳＮＲｔｈ４、ＳＮＲｔｈ８と、最低限必要な信号振幅の閾値Ａｔｈ２、Ａｔｈ４、Ａｔｈ８をあらかじめ定めておき（信号レベル判定器２７がこれらの閾値をあらかじめ記憶しておき）、各キャリア毎に平均ＳＮＲの値と、平均信号振幅の値をそれぞれの閾値と比較し（Ｓ１３０６、Ｓ１３０７）、ＳＮＲ閾値と振幅閾値の双方を満足し、かつ最も変調ｂｉｔ量の多い変調方式を選択するものとして、各キャリア毎に転送可能な変調ｂｉｔ量を決定する（Ｓ１３０８）。なお、最も少ない変調ｂｉｔ量のＳＮＲ閾値または振幅閾値のいずれかを満たさないキャリアについては変調ｂｉｔ量＝０とし、そのキャリアはデータの通信に使用しないようにする。
【００４８】
こうして得られた各キャリア毎の変調ｂｉｔ量の割り当てを送信側に通知し、送信側では以後のデータ送信において、データ分配器１１において、受信側から通知された変調ｂｉｔ量に応じて各キャリアにビットデータを分配し、変調器１２では変調ｂｉｔ量に応じた変調を行って送信する。
【００４９】
受信側では、先に定めた変調ｂｉｔ量の割り当てに従って、復調器２４で復調しビットデータに変換し、データ構成器２５で受信データを再生する。
【００５０】
以上のように、データの転送を行う前にあらかじめ受信側の受信状況を測定し、その際に一般的に用いられる平均的なＳＮＲだけでなくＡ／Ｄ変換時の量子化ノイズの影響も考慮して閾値を定めて変調ｂｉｔ量の割り付けを行うようにしているので、ＳＮＲは復調に十分なレベルに観測されても、量子化ノイズによってエラーが発生するような誤った変調ｂｉｔ量の選択をすることなく、適切な変調ｂｉｔ量割り当てにより通信品質の確保と効率的な転送を行うことができる。
【００５１】
実施の形態６．
以上の実施の形態５では、受信時の各キャリアの信号レベルがほぼ一定であることを前提に、信号振幅の平均値からＡ／Ｄ変換時の量子化誤差の影響も考慮してキャリアへの変調ｂｉｔ量の選択を行うようにしたものであるが、次に受信時の各キャリアの信号レベルが時間により大きく変動するような場合にも、適切な変調ｂｉｔ量を選択するための実施形態を示す。
【００５２】
受信側で各キャリアへの変調ｂｉｔ量を割り付ける動作以外の、送信側の動作、受信側の基本動作、マルチキャリア通信装置の構成は実施の形態５と同様であるため説明を省略する。以下では、実施の形態５と異なる点として、信号レベル判定器２７で各キャリアの変調方式（復調方式）を選択するための動作を図１４を参照して説明する。
【００５３】
受信側では、キャリア検出器２６がキャリアを検出するまでの間に得られる各キャリア毎の電力量Ｐをノイズ電力として扱い、ある期間の平均値ＰＮａｖｒを平均ノイズ電力Ｎａｖｒとする点（Ｓ１４０１）は実施の形態５と同様である。また、キャリア検出器２６によりキャリアが検出された場合の各キャリア毎の電力量Ｐはキャリア信号にノイズが加算された電力として扱い、別のある一定期間の平均値ＰＳａｖｒを求め（Ｓ１４０２）、ＰＳａｖｒから平均信号電力Ｓａｖｒを求め（Ｓ１４０３）、ＳＮＲａｖｒを算出する（Ｓ１４０４）と共に、１シンボル毎に瞬時信号電力Ｓを求め（Ｓ１４０５）、瞬時ＳＮＲを算出する（Ｓ１４０６）。ここでＮａｖｒ、Ｓａｖｒ、ＳＮＲａｖｒ、瞬時信号電力Ｓ、瞬時ＳＮＲは実施の形態２で説明したものと同様である。
【００５４】
受信側では復調可能な変調方式、例えば２ＰＳＫ、４ＰＳＫ、８ＰＳＫのそれぞれについて、最低限必要なＳＮＲの閾値、例えば、ＳＮＲｔｈ２、ＳＮＲｔｈ４、ＳＮＲｔｈ８をあらかじめ定めておき（信号レベル判定器２７がこれらの閾値をあらかじめ記憶しておき）、瞬時ＳＮＲがそれぞれの閾値を下回る回数をカウントし（Ｓ１４０７）、各キャリア毎に瞬時ＳＮＲが閾値を下回った回数がｍ回以下、かつ最も変調ｂｉｔ量の多い変調方式を選択するものとして、各キャリア毎に転送可能な変調ｂｉｔ量を決定する（Ｓ１４０８）。
【００５５】
その後、各キャリアに割り当てた変調ｂｉｔ量を送信側に通知し、この結果に応じて転送を行う動作については、実施の形態５と同様である。
【００５６】
以上のように、各キャリアの平均的なＳＮＲや信号振幅だけでなく、受信信号の時間的なＳＮＲ変動を考慮し、一時的にＳＮＲの閾値を下回る回数をカウントしこれをもとに変調ｂｉｔ量の割り付けを行うようにしているので、時間的なＳＮＲの変動によってエラーが発生するような誤った変調ｂｉｔ量の選択をすることなく、適切な変調ｂｉｔ量割り当てによ通信品質の確保と効率的な転送を行うことができる。
【００５７】
実施の形態７．
以上の実施の形態６では、受信時の各キャリアの信号レベルが時間により大きく変動するような場合を想定し、各キャリアの瞬時ＳＮＲに閾値を設けて各キャリアへの変調ｂｉｔ量の選択を行うようにしたが、次に信号レベルの時間変動によるＡ／Ｄ変換時の精度不足が生じる場合を今日より、適切な変調ｂｉｔ量の選択を行うための実施形態を示す。
【００５８】
本実施の形態７においても実施の形態６と同様に、受信側で各キャリアへの変調ｂｉｔ量を割り付ける動作のみを説明する。他の動作については実施の形態６と同様である。以下では、実施の形態６と異なる点として、信号レベル判定器２７で各キャリアの変調方式（復調方式）を選択するための動作を図１５を参照して説明する。
【００５９】
受信側では、キャリア検出器２６がキャリアを検出するまでの間に得られる各キャリア毎の電力量Ｐをノイズ電力として扱い、ある期間の平均値ＰＮａｖｒを平均ノイズ電力Ｎａｖｒとする点（Ｓ１５０１）は実施の形態５と同様である。また、キャリア検出器２６によりキャリアが検出された場合の各キャリア毎の電力量Ｐはキャリア信号にノイズが加算された電力として扱い、別のある一定期間の平均値ＰＳａｖｒを求め（Ｓ１５０２）、ＰＳａｖｒから平均信号電力Ｓａｖｒを求め（Ｓ１５０３）、ＳＮＲａｖｒを算出する（Ｓ１５０４）と共に、１シンボル毎に瞬時信号振幅Ａを求める（Ｓ１５０５）。ここでＮａｖｒ、Ｓａｖｒ、ＳＮＲａｖｒ、瞬時信号振幅Ａは実施の形態３で説明したものと同様である。
【００６０】
受信側では復調可能な変調方式、例えば２ＰＳＫ、４ＰＳＫ、８ＰＳＫのそれぞれについて、最低限必要な振幅の閾値、例えば、Ａｔｈ２、Ａｔｈ４、Ａｔｈ８をあらかじめ定めておき（信号レベル判定器２７がこれらの閾値をあらかじめ記憶しておき）、瞬時振幅Ａがそれぞれの閾値を下回る回数をカウントし（Ｓ１５０６）、各キャリア毎に瞬時振幅Ａが閾値を下回った回数がｎ回以下、かつ最も変調ｂｉｔ量の多い変調方式を選択するものとして、各キャリア毎に転送可能な変調ｂｉｔ量を決定する（Ｓ１５０７）。
【００６１】
以上のように、各キャリアの平均的なＳＮＲだけでなく、受信信号の時間的な振幅変動を考慮し、一時的に振幅の閾値を下回る回数をカウントしこれをもとに変調ｂｉｔ量の割り付けを行うようにしているので、時間的な振幅の変動によって量子化ノイズによるエラーが発生するような誤った変調ｂｉｔ量の選択をすることなく、適切な変調ｂｉｔ量割り当てによ通信品質の確保と効率的な転送を行うことができる。
【００６２】
実施の形態８．
以上の実施の形態６および７では、受信時の各キャリアの信号レベルが時間により大きく変動するような場合を想定し、各キャリアの瞬時ＳＮＲまたは、瞬時信号振幅に閾値を設けてそれを下回る回数をカウントし、その値をもとに各キャリアへの変調ｂｉｔ量の割り付けを行うようにしたが、本実施の形態では瞬時ＳＮＲと瞬時信号振幅それぞれに閾値を設けて観測し、信号レベルの時間変動による一時的なＳＮＲ不足やＡ／Ｄ変換時の精度不足の双方に対応して、適切な変調ｂｉｔ数を選択するものである。
【００６３】
本実施の形態８においても実施の形態６と同様に、受信側で各キャリアへの変調ｂｉｔ量を割り付ける動作のみを説明する。他の動作については実施の形態６と同様である。以下では、実施の形態６と異なる点として、信号レベル判定器２７で各キャリアの変調方式（復調方式）を選択するための動作を図１６を参照して説明する。
【００６４】
信号レベル判定器２７で平均ノイズレベルＮａｖｒや、平均信号電力Ｓａｖｒ、瞬時ＳＮＲ、瞬時信号振幅Ａを求める点は前述の実施の形態と同様である（Ｓ１６０１〜Ｓ１６０７）。
【００６５】
受信側では復調可能な変調方式、例えば２ＰＳＫ、４ＰＳＫ、８ＰＳＫのそれぞれについて、最低限必要なＳＮＲの閾値、例えば、ＳＮＲｔｈ２、ＳＮＲｔｈ４、ＳＮＲｔｈ８と、最低限必要な信号振幅の閾値Ａｔｈ２、Ａｔｈ４、Ａｔｈ８をあらかじめ定めておき、瞬時ＳＮＲおよび瞬時振幅Ａがそれぞれの閾値を下回る回数をカウントし（Ｓ１６０８、Ｓ１６０９）、各キャリア毎に瞬時ＳＮＲが閾値を下回った回数がｍ回以下、かつ瞬時振幅Ａが閾値を下回った回数がｎ回以下、かつ最も変調ｂｉｔ量の多い変調方式を選択するものとして、各キャリア毎に転送可能な変調ｂｉｔ量を決定する（Ｓ１６１０）。
【００６６】
以上のように、各キャリアの瞬時的なＳＮＲ、瞬時的な振幅によって、受信信号の時間的な振幅変動を考慮し、一時的にＳＮＲ不足が生じたり、量子化ノイズが増加してエラーが発生するような誤った変調ｂｉｔ量の選択をすることなく、適切な変調ｂｉｔ量割り当てにより通信品質の確保と効率的な転送を行うことができる。
【００６７】
以上の実施の形態１〜８の説明中で述べたノイズレベルの観測期間または（キャリア）信号レベルの観測期間については、使用する伝送路の特性に応じ、例えば交流電源の配電線を伝送路として利用するようなマルチキャリア通信装置である場合、交流電源の電源周期に起因した周期での周期的な変動が予測できるので、観測期間を交流電源の電源周期に起因した周期以上とすることが効果的である。具体的には家庭用の電灯線を伝送路として利用する場合には交流の周波数が５０Ｈｚ、周期２０ｍｓであり、２０ｍｓまたはその半周期である１０ｍｓ周期でのノイズまたは信号レベルの変動が予測され、ノイズレベルまたはキャリア信号レベルを観測する際には、この交流周期に起因した２０ｍｓまたは１０ｍｓ以上の観測期間とすることで、より適切なキャリア選択が行える。
【００６８】
ここで、以上の実施の形態に示したマルチキャリア通信システム及びキャリア選択方法の特徴を以下にて示す。
【００６９】
以上の実施の形態に示したマルチキャリア通信システム及びキャリア選択方法は、
送信元となるデータをビット列に変換し複数のキャリアに対し割り当てを行うデータ分配器、各キャリア毎に割り当てられたビットデータを変調する変調器、各キャリアの変調結果を時間領域の波形データとして全キャリアの合成波データを生成する波形生成器、生成された合成波データを時間順に出力するパラレル−シリアル変換器、シリアルデータをアナログ変換するＤ／Ａ変換器を有し、Ｄ／Ａ変換後の信号を伝送路へ送信する送信装置と、前記伝送路から信号を受信し、デジタル変換するＡ／Ｄ変換器、Ａ／Ｄ変換されたシリアルデータを時間順に保持するシリアル−パラレル変換器、パラレル変換された合成波データを各キャリア周波数毎の情報として分解する周波数分割器、各キャリア毎に分解された情報をビットデータに変換する復調器、各キャリアから復調されたビットデータを選択または結合しビット列から受信データとするデータ構成器を有する受信装置からなり、さらに受信装置は伝送路上の信号の有無を検出するキャリア検出器、周波数分割器の出力から各キャリア周波数毎の信号レベルを判定する信号レベル判定器、を備えることを特徴とする。
【００７０】
また、前記送信装置のデータ分配器は通信に使用する複数キャリア全てに対し、同じビットデータを割り当て、各キャリアはそれぞれ全く同じデータを送信し、前記受信装置の信号レベル判定器では、キャリア検出器でキャリアが検出されない期間に、各キャリア周波数毎の信号レベルの平均値を求め平均ノイズレベルとし、キャリア検出時には、ある一定期間について各キャリア周波数毎の信号レベルの平均値をノイズとキャリアの合成レベルとし、ここから平均キャリアレベルを求め、前記平均ノイズレベルとの比から平均ＳＮＲを算出し、平均キャリアレベルがあらかじめ定めたレベル以上で、かつＳＮＲの最も大きなキャリアを選択し、データ構成器は、このキャリアを復調して得られるビットデータを選択して受信データとすることを特徴とする。
また、前記送信装置のデータ分配器は通信に使用する複数キャリア全てに対し、同じビットデータを割り当て、各キャリアはそれぞれ全く同じデータを送信し、前記受信装置の信号レベル判定器では、キャリア検出器でキャリアが検出されない期間に、各キャリア周波数毎の信号レベルの平均値を求め平均ノイズレベルとし、キャリア検出時には、受信装置のシリアル−パラレル変換を行う単位毎に各キャリア周波数毎の信号レベルをノイズとキャリアの合成レベルとして、ここから瞬時キャリアレベルを求め、前記平均ノイズレベルとの比から瞬時ＳＮＲ値を算出し、ある一定期間について、あらかじめ定めたＳＮＲの閾値を下回る回数をカウントするとともに、瞬時キャリアレベルの平均値と平均ノイズレベルとの比から平均ＳＮＲ値を算出し、最初に瞬時ＳＮＲ値があらかじめ定めた閾値以下であった回数がｎ回以上のキャリアを選択対象から除外し、残りのキャリアの中で平均ＳＮＲの最も大きなキャリアを選択し、データ構成器は、このキャリアを復調して得られるビットデータを選択して受信データとすることを特徴とする。
【００７１】
また、前記送信装置のデータ分配器は通信に使用する複数キャリア全てに対し、同じビットデータを割り当て、各キャリアはそれぞれ全く同じデータを送信し、前記受信装置の信号レベル判定器では、キャリア検出器でキャリアが検出されない期間に、各キャリア周波数毎の信号レベルの平均値を求め平均ノイズレベルとし、キャリア検出時には、受信装置のシリアル−パラレル変換を行う単位毎に各キャリア周波数毎の信号レベルをノイズとキャリアの合成レベルとし、ここから瞬時キャリアレベルを求め、ある一定期間について、瞬時キャリアレベルがあらかじめ定めた閾値を下回る回数をカウントするとともに、瞬時キャリアレベルの平均値を求め、前記平均ノイズレベルと瞬時キャリアレベルの平均値から平均ＳＮＲを算出し、最初に瞬時キャリアレベルがあらかじめ定めた閾値以下であった場合がｎ回以上のキャリアを選択対象から除外し、残りのキャリアの中で平均ＳＮＲの最も大きなキャリアを選択し、データ構成器は、このキャリアを復調して得られるビットデータを選択して受信データとすることを特徴とする。
【００７２】
また、前記送信装置のデータ分配器は通信に使用する複数キャリア全てに対し、同じビットデータを割り当て、各キャリアはそれぞれ全く同じデータを送信し、前記受信装置の信号レベル判定器では、キャリア検出器でキャリアが検出されない期間に、各キャリア周波数毎の信号レベルの平均値を求め平均ノイズレベルとし、キャリア検出時には、受信装置のシリアル−パラレル変換を行う単位毎に各キャリア周波数毎の信号レベルをノイズとキャリアの合成レベルとし、ここから瞬時キャリアレベルを求め、また前記平均ノイズレベルとの比から瞬時ＳＮＲ値を求め、ある一定期間について瞬時キャリアレベルがあらかじめ定めた閾値を下回る回数と、瞬時ＳＮＲが別のあらかじめ定めた閾値を下回る回数をカウントするとともに、瞬時キャリアレベルの平均値を求め、前記平均ノイズレベルと瞬時キャリアレベルの平均値から平均ＳＮＲを算出し、最初に瞬時キャリアレベルがあらかじめ定めた閾値以下であった回数がｎ回以上のキャリアおよび、瞬時ＳＮＲが別のあらかじめ定めた閾値以下であった回数がｍ回以上のキャリアを選択対象から除外し、残りのキャリアの中で平均ＳＮＲの最も大きなキャリアを選択し、データ構成器は、このキャリアを復調して得られるビットデータを選択して受信データとすることを特徴とする。
【００７３】
また、前記受信装置の信号レベル判定器では過去のデータ受信時または専用のリファレンス信号の受信時にキャリア検出器でキャリアが検出されない期間に、各キャリア周波数毎の信号レベルの平均値を求め平均ノイズレベルとし、キャリア検出時には、ある一定期間について各キャリア周波数毎の信号レベルの平均値をノイズとキャリアの合成レベルとし、ここから平均キャリアレベルを求め、さらに前記平均ノイズレベルとの比から平均ＳＮＲを算出し、各キャリア毎の平均キャリアレベルと平均ＳＮＲを元に各キャリアに割り当て可能なビット数を決定し、その結果を送信装置に伝え、送信装置のデータ分配器はこれをもとに各キャリアにビットデータを割り当て、受信装置のデータ結合器は各キャリアに割り当てられたビット数を元に、データを結合し受信データとすることを特徴とする。
【００７４】
また、前記受信装置の信号レベル判定器では過去のデータ受信時または専用のリファレンス信号の受信時にキャリア検出器でキャリアが検出されない期間に、各キャリア周波数毎の信号レベルの平均値を求め平均ノイズレベルとし、キャリア検出時には、受信装置のシリアル−パラレル変換を行う単位毎に各キャリア周波数毎の信号レベルをノイズとキャリアの合成レベルとし、ここから瞬時キャリアレベルを求め、前記平均ノイズレベルとの比から瞬時ＳＮＲ値を算出し、ある一定期間について、あらかじめ定めたＳＮＲの閾値を下回る回数をカウントするとともに、瞬時キャリアレベルの平均値と平均ノイズレベルとの比から平均ＳＮＲ値を算出し、各キャリア毎に瞬時ＳＮＲがあらかじめ定めた閾値を下回る回数と、平均ＳＮＲを元に各キャリアに割り当て可能なビット数を決定し、その結果を送信装置に伝え、送信装置のデータ分配器はこれをもとに各キャリアにビットデータを割り当て、受信装置のデータ結合器は各キャリアに割り当てられたビット数を元に、データを結合し受信データとすることを特徴とする。
【００７５】
また、前記受信装置の信号レベル判定器では過去のデータ受信時または専用のリファレンス信号の受信時にキャリア検出器でキャリアが検出されない期間に、各キャリア周波数毎の信号レベルの平均値を求め平均ノイズレベルとし、キャリア検出時には、受信装置のシリアル−パラレル変換を行う単位毎に各キャリア周波数毎の信号レベルをノイズとキャリアの合成レベルとし、ここから瞬時キャリアレベルを求め、ある一定期間について瞬時キャリアレベルがあらかじめ定めた閾値を下回る回数をカウントするとともに、瞬時キャリアレベルの平均値を求め、前記平均ノイズレベルと瞬時キャリアレベルの平均値から平均ＳＮＲを算出し、各キャリア毎に瞬時キャリアレベルがあらかじめ定めた閾値を下回る回数と、平均ＳＮＲを元に各キャリアに割り当て可能なビット数を決定し、その結果を送信装置に伝え、送信装置のデータ分配器はこれをもとに各キャリアにビットデータを割り当て、受信装置のデータ結合器は各キャリアに割り当てられたビット数を元に、データを結合し受信データとすることを特徴とする。
【００７６】
前記受信装置の信号レベル判定器では過去のデータ受信時または専用のリファレンス信号の受信時にキャリア検出器でキャリアが検出されない期間に、各キャリア周波数毎の信号レベルの平均値を求め平均ノイズレベルとし、キャリア検出時には、受信装置のシリアル−パラレル変換を行う単位毎に各キャリア周波数毎の信号レベルをノイズとキャリアの合成レベルとし、ここから瞬時キャリアレベルを求め、また前記平均ノイズレベルとの比から瞬時ＳＮＲ値を求め、ある一定期間について瞬時キャリアレベルがあらかじめ定めた閾値を下回る回数と、瞬時ＳＮＲが別のあらかじめ定めた閾値を下回る回数をカウントするとともに、瞬時キャリアレベルの平均値を求め、前記平均ノイズレベルと瞬時キャリアレベルの平均値から平均ＳＮＲを算出し、各キャリア毎に瞬時ＳＮＲがあらかじめ定めた閾値を下回る回数と、瞬時信号レベルがあらかじめ定めた閾値を下回る回数と、平均ＳＮＲを元に各キャリアに割り当て可能なビット数を決定し、その結果を送信装置に伝え、送信装置のデータ分配器はこれをもとに各キャリアにビットデータを割り当て、受信装置のデータ結合器は各キャリアに割り当てられたビット数を元に、データを結合し受信データとすることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】実施の形態１〜４に係るマルチキャリア通信システムの構成を示すブロック図。
【図２】従来の一般的なＯＦＤＭ通信装置の構成を示すブロック図。
【図３】Ａ／Ｄ変換時のダイナミックレンジとマルチキャリア通信信号のスペクトルを示すイメージ図。
【図４】ある１キャリアに着目した受信信号振幅の周期的な変動を示すイメージ図。
【図５】ある１キャリアに着目した受信時のＳＮＲの周期的な変動を示すイメージ図。
【図６】実施の形態１〜４に係る受信装置の動作例を示すフローチャート図。
【図７】実施の形態１に係る信号レベル判定器の動作例を示すフローチャート図。
【図８】実施の形態２に係る信号レベル判定器の動作例を示すフローチャート図。
【図９】実施の形態３に係る信号レベル判定器の動作例を示すフローチャート図。
【図１０】実施の形態４に係る信号レベル判定器の動作例を示すフローチャート図。
【図１１】実施の形態５〜８に係るマルチキャリア通信システムの構成を示すブロック図。
【図１２】実施の形態５〜８に係る受信装置の動作例を示すフローチャート図。
【図１３】実施の形態５に係る信号レベル判定器の動作例を示すフローチャート図。
【図１４】実施の形態６に係る信号レベル判定器の動作例を示すフローチャート図。
【図１５】実施の形態７に係る信号レベル判定器の動作例を示すフローチャート図。
【図１６】実施の形態８に係る信号レベル判定器の動作例を示すフローチャート図。
【符号の説明】
【００７８】
１０  送信装置、１１  データ分配器、１２  変調器、１３  波形生成器、１４  パラレル−シリアル変換器、１５  Ｄ／Ａ変換器、２０  受信装置、２１  Ａ／Ｄ変換器、２２  シリアル−パラレル変換器、２３  周波数分割器、２４  復調器、２５  データ構成器、２６  キャリア検出器、２７  信号レベル判定器、２８  方式通知部、３０  伝送路。
【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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【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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【図１６】
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