(57)【要約】【課題】従来の規格との下位互換性を確保しつつ、広帯域幅を確保しても、ピーク対平均電力比の低減を実現することで、安価で、かつ高品質な高速伝送が可能な無線送信装置およびそのプリアンブル生成方法を提供することを目的とする。【解決手段】無線送信装置は、通信パケットを直交周波数分割多重変調により無線受信装置へ送信するＯＦＤＭ生成手段を備えている。このＯＦＤＭ生成手段は、互換帯域とした第１帯域および第２帯域と、互換帯域の拡張領域として第３帯域と第４帯域とを通信パケットを送信する。ＯＦＤＭ生成手段は、プリアンブル信号Ａを、第１帯域には位相差なしのプリアンブル信号Ａとして送信し、第２帯域にはプリアンブル信号ｊＡとして送信し、第３帯域にはプリアンブル信号Ａｅjθ1として送信し、第４帯域にはプリアンブル信号ｊＡｅjθ2として送信する。θ１は０°に設定し、θ２は１８０°とするのが望ましい。【選択図】図１２
2011146938.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信パケットを直交周波数分割多重変調により無線受信装置へ送信するＯＦＤＭ生成手段と、前記ＯＦＤＭ生成手段を制御して所定順序の通信パケットを送信させる制御手段とを備え、
前記ＯＦＤＭ生成手段は、プリアンブル信号Ａが位相差なしのプリアンブル信号Ａとして送信される第１帯域と、前記第１帯域の拡張帯域として設定され、プリアンブル信号ｊＡとして送信される第２帯域とを互換帯域とし、前記互換帯域と対称に配置され、前記互換帯域の拡張帯域として設定された第３帯域および第４帯域と、前記第１帯域および第２帯域とを用いて通信パケットを送信するものであり、前記第３帯域をプリアンブル信号Ａｅjθ1とし、前記第４帯域をプリアンブル信号ｊＡｅjθ2としたプリアンブル信号を生成する機能を備えたことを特徴とする無線送信装置。
【請求項２】
前記ＯＦＤＭ生成手段は、ピーク対平均電力比が、前記第１帯域および前記第３帯域をプリアンブル信号Ａ、前記第２帯域および第４帯域をプリアンブル信号ｊＡとした信号を送信した場合より小さくなるθ１およびθ２によりプリアンブル信号を生成する機能を備えたことを特徴とする請求項１記載の無線送信装置。
【請求項３】
前記ＯＦＤＭ生成手段は、θ１を０°に設定し、θ２を１８０°に設定した位相でプリアンブル信号を生成する請求項１または２記載の無線送信装置。
【請求項４】
前記ＯＦＤＭ生成手段は、θ１を１８０°に設定し、θ２を０°に設定した位相でプリアンブル信号を生成する請求項１または２記載の無線送信装置。
【請求項５】
前記第１帯域から前記第４帯域のそれぞれの帯域はＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格およびＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格に対応する帯域であり、前記第１および第２帯域または前記第３および第４帯域はＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格に対応する帯域である請求項１から４のいずれかの項に記載の無線送信装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記所定順序の通信パケットとして、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格に対応するＬ−ＳＴＦ、Ｌ−ＬＴＦ、Ｌ−ＳＩＧ、ＨＴ−ＳＩＧを生成すると共に、前記Ｌ−ＳＩＧおよび前記ＨＴ−ＳＩＧとして、続く通信パケットをデータとしてＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格またはＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格の無線受信装置に受信させるためにダミー情報を付与した通信パケットとする請求項５記載の無線送信装置。
【請求項７】
通信パケットを直交周波数分割多重変調により無線受信装置へ送信する無線送信装置のプリアンブル生成方法において、
プリアンブル信号Ａが位相差なしのプリアンブル信号Ａとして送信される第１帯域と、前記第１帯域の拡張帯域として設定され、プリアンブル信号ｊＡとして送信される第２帯域とを互換帯域とし、前記互換帯域と対称に配置され、前記互換帯域の拡張帯域として設定された第３帯域および第４帯域について、前記第３帯域をプリアンブル信号Ａｅjθ1とし、前記第４帯域をプリアンブル信号ｊＡｅjθ2としたプリアンブル信号を生成して通信パケットとして送信することを特徴とする無線送信装置のプリアンブル信号生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直交周波数分割多重（Orthogonal Frequency-Division Multiplexing：以下、ＯＦＤＭと称す。）変調によりパケット通信をする無線送信装置およびそのプリアンブル生成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
無線ＬＡＮは、新たな規格が策定されるたびに、高速化が図られている。しかし、新たな規格は、従来の規格に対して下位互換性を確保することが重要である。
【０００３】
例えば、５ＧＨｚ帯を利用して最大伝送レート５４Ｍｂｐｓで通信可能であるＩＥＥＥ８０２．１１ａでは、図１７（Ａ）に示すようなＳＴＦ（Short Training Field）と、ＬＴＦ（Long Training Field）と、ＳＩＧ（Signal Filed）とからなるプリアンブルを有するフォーマットで、図１７（Ｂ）に示すような２０ＭＨｚの帯域幅で使用されている。
【０００４】
ＩＥＥＥ８０２．１１ａの後に策定されたＩＥＥＥ８０２．１１ｎでは、２．４ＧＨｚ帯もしくは５ＧＨｚ帯を利用して最大伝送レート６００Ｍｂｐｓで通信可能であるが、同じ５ＧＨｚ帯を使用するためＩＥＥＥ８０２．１１ａとの下位互換性を保つために、図１８（Ａ）に示すように、ＳＴＦに対応するＬ（Legacy）−ＳＴＦ、ＬＴＦに対応するＬ−ＬＴＦ、ＳＩＧに対応するＬ−ＳＩＧと、拡張されたＨＴ（High Throughput）−ＳＩＧ、ＨＴ−ＳＴＦ、ＨＴ−ＬＴＦ１〜Ｎ（１≦Ｎ≦４）とを備えたフォーマットが使用される。
【０００５】
そして、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎでは、２０ＭＨｚまたは４０ＭＨｚの帯域幅で使用されるが、４０ＭＨｚの帯域幅で通信されるときには、図１８（Ｂ）に示すように、ＩＥＥＥ８０２．１１ａで使用される２０ＭＨｚの帯域に対して、拡張された２０ＭＨｚの帯域は、π／２ほどの位相差の信号が用いられている。このように新たな規格が策定されるときには、帯域幅を広げて高速化を図りながら、下位互換性を確保している。
このような下位互換性を考慮した無線通信装置としては、特許文献１に記載されたものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００５／０２８６４７４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格における帯域幅２０ＭＨｚから４０ＭＨｚへの帯域幅の拡張について記載されたものであるが、ピーク対平均電力比（Peak to Average Power Ratio：以下、ＰＡＰＲと称す。）については考慮されていない。無線通信装置においては、ＰＡＰＲの低減が重要である。ＰＡＰＲが高いと、平均電力に対して瞬間的な大電力が発生する。従って、瞬間的な大電力に対応するためには信号増幅器の増幅特性として高い線形性が必要となるため、信号増幅器が高価格なものとなってしまう。また、従来と同じ増幅特性の信号増幅器を使用した場合には、無線信号に歪みが多く含まれてしまうため、送信品質が劣化するだけでなく、隣接チャネルへの干渉も心配される。また、ＰＡＰＲが高い送信機は、消費電力が増大するため、可搬型のモバイル端末には不向きである。
単に、２０ＭＨｚの帯域幅から４０ＭＨｚの帯域幅へ、更に４０ＭＨｚの帯域幅から８０ＭＨｚの帯域幅へ、帯域幅を広げて伝送の高速化を図ろうとすると、サブキャリア数が増加するので、ＰＡＰＲが高いプリアンブルとなってしまう。
【０００８】
そこで本発明は、従来の規格との下位互換性を確保しつつ、広帯域幅を確保しても、ＰＡＰＲの低減を実現することで、安価で、かつ高品質な高速伝送が可能な無線送信装置およびそのプリアンブル生成方法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】
【０００９】
本発明の無線送信装置は、通信パケットを直交周波数分割多重変調により無線受信装置へ送信するＯＦＤＭ生成手段と、前記ＯＦＤＭ生成手段を制御して所定順序の通信パケットを送信させる制御手段とを備え、前記ＯＦＤＭ生成手段は、プリアンブル信号Ａが位相差なしのプリアンブル信号Ａとして送信される第１帯域と、前記第１帯域の拡張帯域として設定され、プリアンブル信号ｊＡとして送信される第２帯域とを互換帯域とし、前記互換帯域と対称に配置され、前記互換帯域の拡張帯域として設定された第３帯域および第４帯域と、前記第１帯域および第２帯域とを用いて通信パケットを送信するものであり、前記第３帯域をプリアンブル信号Ａｅjθ1とし、前記第４帯域をプリアンブル信号ｊＡｅjθ2としたプリアンブル信号を生成する機能を備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の無線送信装置のプリアンブル信号生成方法は、通信パケットを直交周波数分割多重変調により無線受信装置へ送信する無線送信装置のプリアンブル生成方法において、プリアンブル信号Ａが位相差なしのプリアンブル信号Ａとして送信される第１帯域と、前記第１帯域の拡張帯域として設定され、プリアンブル信号ｊＡとして送信される第２帯域とを互換帯域とし、前記互換帯域と対称に配置され、前記互換帯域の拡張帯域として設定された第３帯域および第４帯域について、前記第３帯域をプリアンブル信号Ａｅjθ1とし、前記第４帯域をプリアンブル信号ｊＡｅjθ2としたプリアンブル信号を生成して通信パケットとして送信することを特徴とする。
【００１１】
本発明の無線送信装置は、互換帯域とした第１帯域および第２帯域から更に帯域幅を第３帯域と第４帯域とに拡張したものである。第１帯域ではプリアンブル信号Ａが、位相差なしのプリアンブル信号Ａとして送信される。第２帯域では、プリアンブル信号Ａが、プリアンブル信号ｊＡとして送信される。そして、第３帯域と第４帯域とについて、ＯＦＤＭ生成手段は、第３帯域をプリアンブル信号Ａｅjθ1とし、第４帯域をプリアンブル信号ｊＡｅjθ2としたプリアンブル信号を生成する。このθ１およびθ２については、ＰＡＰＲが低減する値を設定する。そうすることで、第１帯域から第２帯域のいずれかを受信する無線受信装置や、第１帯域および第２帯域と第３帯域および第４帯域のいずれかを受信する無線受信装置との下位互換性を保ちつつ、ＰＡＰＲの低減を図ることができる。
【００１２】
前記ＯＦＤＭ生成手段は、ＰＡＰＲが、前記第１帯域および前記第３帯域をプリアンブル信号Ａ、前記第２帯域および第４帯域をプリアンブル信号ｊＡとした信号を送信したときの場合より小さくなるθ１およびθ２によりプリアンブル信号を生成する機能を備えることが可能である。
互換帯域である第１帯域および第２帯域から、拡張帯域である第３帯域および第４帯域へ帯域を拡張した場合、第３帯域におけるプリアンブル信号を第１帯域と同じプリアンブル信号Ａとして送信し、第４帯域におけるプリアンブル信号を第２帯域と同じプリアンブル信号ｊＡとして送信することが考えられる。しかし、本発明では、ＯＦＤＭ生成手段が、第３帯域をプリアンブル信号Ａｅjθ1とし、第４帯域をプリアンブル信号ｊＡｅjθ2としたプリアンブル信号を生成し、このときのθ１およびθ２について、第３帯域をプリアンブル信号Ａとし、第４帯域をプリアンブル信号ｊＡとした場合より、ＰＡＰＲが低くなる角度としている。そうすることで、互換帯域から拡張帯域に、プリアンブル信号の位相をそのままに拡張することより、更にＰＡＰＲを低下させることができるので、高速なデータ伝送と、信号増幅器の低廉化と、通信の高品質化とを図ることができる。
【００１３】
前記ＯＦＤＭ生成手段は、θ１を０°に設定し、θ２を１８０°に設定した位相でプリアンブル信号を生成するのが望ましい。このようなθ１およびθ２とすることで、第３低域はプリアンブル信号Ａ、第４帯域はプリアンブル信号−ｊＡとなる。このようなプリアンブル信号とすることで、ほぼ最小のＰＡＰＲにすることができる。従って、下位互換性を確保しつつ、更なるＰＡＰＲの低下を図ることができる。また、θ１を０°とした場合はｅjθ1の値が１となり、θ２を１８０°とした場合はｅjθ2の値が−１となるため、プリアンブル信号を生成するときの位相差の演算が容易である。
また、前記ＯＦＤＭ生成手段は、θ１を１８０°に設定し、θ２を０°に設定した位相でプリアンブル信号を生成することも可能である。そうすることで、ほぼ最小のＰＡＰＲにすることができると共に、θ１を１８０°とした場合はｅjθ1の値が−１となり、θ２を０°とした場合はｅjθ2の値が１となるため、プリアンブル信号を生成するときの位相差の演算が容易である。
【００１４】
前記第１帯域から前記第４帯域のそれぞれの帯域はＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格およびＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格に対応する帯域であり、前記第１および第２帯域または前記第３および第４帯域はＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格に対応する帯域とすることができる。そうすることで、第１帯域から第４帯域のそれぞれの帯域は位相の変化はあるものの、それぞれＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格およびＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格との下位互換性を保つことができる。また、第１および第２帯域と第３および第４帯域についても、位相の変化はあるもののＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格との下位互換性を保つことができる。従って、本発明の無線送信装置からの通信パケットをＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格に準拠した無線受信装置や、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格に準拠した無線受信装置通信で受信することができる。
【００１５】
前記制御手段は、前記所定順序の通信パケットとして、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格に対応するＬ−ＳＴＦ、Ｌ−ＬＴＦ、Ｌ−ＳＩＧ、ＨＴ−ＳＩＧを生成すると共に、前記Ｌ−ＳＩＧおよび前記ＨＴ−ＳＩＧとして、続く通信パケットをデータとしてＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格またはＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格の無線受信装置に受信させるためにダミー情報を付与した通信パケットとすることにより、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格やＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格との下位互換性を高めることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、プリアンブル信号Ａｅjθ1とした第３帯域、プリアンブル信号ｊＡｅjθ2とした第４帯域とすることで、第１帯域から第４帯域のいずれかを受信する無線受信装置や、第１帯域および第２帯域と第３帯域および第４帯域のいずれかを受信する無線受信装置との下位互換性を保ちつつ、ＰＡＰＲを低減することができる。従って、本発明は、従来の規格との下位互換性を確保しつつ、広帯域幅を確保しても、ＰＡＰＲの低減を実現することができるので、安価で、かつ高品質な高速伝送が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係る無線通信装置が他の無線通信装置と通信している状態を示す図である。
【図２】図１に示す無線送信装置の構成を示す図である。
【図３】図２に示すＯＦＤＭ信号生成手段の構成の一例を示す図である。
【図４】図１に示す無線送信装置が送信する通信パケットのパケットフォーマットを示す図である。
【図５】プリアンブル信号の一例を示す図であり、（Ａ）はＬ−ＳＴＦとして送信されるプリアンブル信号のサブキャリア情報を示す図、（Ｂ）はＬ−ＬＴＦとして送信されるプリアンブル信号のサブキャリア情報を示す図である。
【図６】図４に示す通信パケットのＶＨＴ−ＳＩＧのフォーマットの一例を示す図である。
【図７】図４に示す通信パケットの下位互換性を説明するための図である。
【図８】ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格に準拠した無線受信装置の受信フローを示す図である。
【図９】Ｌ−ＳＩＧの一例を示す図である。
【図１０】ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格に準拠した無線受信装置の受信フローを示す図である。
【図１１】ＨＴ−ＳＩＧ１およびＨＴ−ＳＩＧ２の一例を示す図である。
【図１２】（Ａ）から（Ｃ）は、図１に示す無線送信装置が送信する通信パケットの帯域を説明するための図である。
【図１３】Ｌ−ＳＴＦのＰＡＰＲを示すグラフである。
【図１４】Ｌ−ＬＴＦのＰＡＰＲを示すグラフである。
【図１５】Ｌ−ＬＴＦのＰＡＰＲを示す表である。
【図１６】図１に示す無線送信装置とＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格に準拠した送信機とのＰＡＰＲを比較した表である。
【図１７】ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格を説明するための図であり、（Ａ）は通信パケットフォーマットを示す図、（Ｂ）は使用する帯域を示す図である。
【図１８】ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格を説明するための図であり、（Ａ）は通信パケットフォーマットを示す図、（Ｂ）は使用する帯域を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の実施の形態に係る無線通信装置を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、本実施の形態に係る無線通信装置Ｒ１は、無線送信装置１と無線受信装置２とから構成され、他の無線通信装置Ｒ２と、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ変調により、複数のアンテナを介してパケット通信を行うものである。本実施の形態では、無線通信装置Ｒ１と他の無線通信装置Ｒ２とが４本のアンテナ３ａ〜３ｄ、３ｅ〜３ｈにより通信している。図１では、送信側のアンテナ数、受信側のアンテナ数、空間ストリーム数および使用するＦＥＣエンコーダ数がそれぞれ４つの場合の例を示している。
また、無線通信装置Ｒ１は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格とＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格との下位互換性を保ちつつ、ＰＡＰＲの低減を可能とするものである。無線送信装置１は、８０ＭＨｚの送信帯域幅を有し、５ＧＨｚ帯を利用して、１Ｇｂｐｓ以上の最大伝送レートを有するものである。
なお、本発明は無線送信装置１が送信するプリアンブル信号および通信パケットのパケットフォーマットに関するものであるため、無線受信装置２の説明は省略する。
【００１９】
次に無線送信装置１の構成について図２に基づいて説明する。図２に示すように、無線送信装置１は、制御手段１０ａと、ＯＦＤＭ信号生成手段１０ｂとにより形成されている。制御手段１０ａは、ＯＦＤＭ信号生成手段１０ｂを制御して、所定順序で通信パケットを生成させたり、送信データを生成してＯＦＤＭ信号生成手段１０ｂへ出力したりする機能を備えている。
【００２０】
ＯＦＤＭ信号生成手段１０ｂは、プリアンブル信号や、制御手段１０ａからの送信データを、ＯＦＤＭ変調により送信する機能を備えている。ＯＦＤＭ信号生成手段１０ｂは、図３に示すように、プリアンブルパイロットメモリ部（Preamble and Pilot memory）１１と、スクランブラ部（Scrambler）１２と、エンコーダパーサ部（Encode parser）１３と、ＦＥＣ（Forward Error Correction)エンコーダ部（FEC encoder）１４と、空間ストリームパーサ部（Spatial stream parser）１５と、インターリーバ部（Interleaver）１６と、マッパ部（Mapper）１７と、ＳＴＢＣ（Space-Time Block Code）エンコーダ部（ＳＴＢＣ encoder）１８とを備えている。
【００２１】
更に、ＯＦＤＭ信号生成手段１０ｂは、マルチプレクサ部（Mux）１９と、第１ＣＳ（Cyclic Shift）インサータ部（ＣＳ inserter）２０と、空間マッパ部（Spatial mapper）２１と、ＰＴＳ部（Partial Transmit Sequence）２２と、逆高速フーリエ変換器（ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）２３と、第２ＣＳインサータ部（ＣＳ inserter）２４と、ＧＩ（Guard interval）インサータ部（ＧＩ inserter）２５と、ウィンドウィング部（Windowing）２６と、送信フィルタリング部（ＴＸ filter）２７とを備えている。
【００２２】
プリアンブルパイロットメモリ部１１は、送信情報（Ｄａｔａ）に先だって送信されるプリアンブル信号と、送信情報中に挿入されるパイロット信号が格納されたメモリである。プリアンブルパイロットメモリ部１１は、制御手段１０ａにより指示されたプリアンブル信号を出力する。
スクランブラ部１２は、制御手段からの送信ビット系列に対して、Ｇ（Ｘ）＝Ｘ7＋Ｘ4＋１による生成多項式を用いて「０」，「１」のビットのランダム化を行い、「０」，「１」が連続して出現しないようにする。
エンコーダパーサ部１３は、スクランブル後の送信情報を４つのＦＥＣエンコーダ部１４に分割して振り分ける。
ＦＥＣエンコーダ部１４は、誤差の訂正を可能とするために前方誤り訂正の符号化を行う。ＦＥＣエンコーダ部１４では、レート１／２のＧ0＝１３３8およびＧ1＝１７１8の生成多項式で算出されたＢＣＣ（Binary Convolutional Codes）による符号化が行われる。
【００２３】
空間ストリームパーサ部１５は、ＦＥＣエンコーダ部１４からの符号化されたデータを、４つのブロックに分解することで、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ変調において使用される空間ストリームに送信情報を振り分ける。
インターリーバ部１６は、空間ストリームパーサ部１５により振り分けられた送信情報の並びを所定の規則に従って並び替えを行う。
マッパ部１７は、インターリーブされたビット情報である送信情報に対して無線信号として送信するために、ＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）変調、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）変調、ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）変調などによりビット情報からシンボルへとマッピングする。
【００２４】
ＳＴＢＣエンコーダ部１８は、マッピングされた送信情報（シンボル）に対して、時空間ブロック符号（ＳＴＢＣ）を用いて配列点を空間ストリーム（Spatial Stream:ＳＳ）から時空間ストリーム（Space-Time Stream:ＳＴＳ）に拡張することで、より大きなダイバシティゲインを得ることができる。
マルチプレクサ部１９は、ＳＴＢＣエンコーダ部１８からの送信情報と、プリアンブルパイロットメモリ部１１からのプリアンブル信号またはパイロット信号とを選択する。
【００２５】
第１ＣＳインサータ部２０は、送信情報（シンボル）に対して、サイクリックシフトを付加する。サイクリックシフトが送信情報に付加されることで、無線信号の意図しないビームフォーミングを防止する。
空間マッパ部２１は、サイクリックシフトを付加された送信情報（シンボル）を、空間マッピング行列に従ってマッピングする。
ＰＴＳ部２２は、第１から第４帯域ごとに異なる位相回転を行って、ＰＡＰＲの低減を図る。
【００２６】
逆高速フーリエ変換器２３は、ＰＴＳ部２２からの信号を逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）してＯＦＤＭ変調を行う。
第２ＣＳインサータ部２４は、第１ＣＳインサータ部２０と同様に、送信情報（シンボル）に対して、サイクリックシフトを付加する。第２ＣＳインサータ部２４は、第１ＣＳインサータ部２０と排他的に使用される。
ＧＩインサータ部２５は、第２ＣＳインサータ部２４から出力されたＯＦＤＭ変調されたシンボルに、ガードインターバルを付加する。
ウィンドウィング部２６は、隣接するシンボル間で、信号の周期性が大きく変化すると帯域外スペクトラムが増大するため、隣接するシンボル間で変化が小さくなるようにスムージングを行うことで、スペクトラムの減衰を大きくして帯域外スペクトラムを抑制する。送信フィルタリング部２７は、ウィンドウィング部２６からの送信信号に対して帯域制限を行う。
【００２７】
次に、無線送信装置１が送信する通信パケットについて、図４に基づいて説明する。なお、本明細書では、本実施の形態に係る無線送信装置１が送信する通信パケットのパケットフォーマットを「ＶＨＴ（Very High Throughput）   Ｍｉｘｅｄ   Ｍｏｄｅ」パケットフォーマットと称し、以下、単にＶＴＨパケットフォーマットと略する。
【００２８】
図４（Ａ）に示すように、ＶＨＴパケットフォーマットは、プリアンブルフォーマットをＬ−ＳＴＦ（８μＳ），Ｌ−ＬＴＦ（８μＳ），Ｌ−ＳＩＧ（４μＳ），ＨＴ−ＳＩＧ（８μＳ）とすると共に、ＨＴ−ＳＩＧに続く任意のパケットフォーマットとすることができる。本実施の形態では、図４（Ｂ）に示すように、任意のパケットフォーマットの一例として、ＶＨＴ−ＳＩＧ（８μＳ），ＶＨＴ−ＳＴＦ（４μＳ），ＶＨＴ−ＬＴＦ１〜４（４μＳ），Ｄａｔａ（４μＳ／３．６μＳ）としている。
【００２９】
Ｌ−ＳＴＦ、Ｌ−ＬＴＦおよびＬ−ＳＩＧは、図１７（Ａ）に示すＩＥＥＥ８０２．１１ａのＳＴＦ、ＬＴＦおよびＳＩＧに対応すると共に、図１８（Ａ）に示すＩＥＥＥ８０２．１１ｎのＬ−ＳＴＦ、Ｌ−ＬＴＦおよびＬ−ＳＩＧに対応する。また、ＨＴ−ＳＩＧは、図１８（Ａ）に示すＩＥＥＥ８０２．１１ｎのＨＴ−ＳＩＧに対応する。
このＬ−ＳＴＦおよびＬ−ＬＴＦとして送信されるプリアンブル信号は、プリアンブルパイロットメモリ部１１に、サブキャリア情報として格納されている。例えば、Ｌ−ＳＴＦは、図５（Ａ）に示す式にて表すことができ、−１２２から−７０、−５８から−６，６から５８，７０から１２２のサブキャリア情報はＩＥＥＥ８０２．１１ａのＳＴＦと同じサブキャリア情報である。また、Ｌ−ＬＴＦは図５（Ｂ）に示す式にて表すことができ、−１２２から−７０、−５８から−６，６から５８，７０から１２２のサブキャリア情報はＩＥＥＥ８０２．１１ａのＬＴＦと同じサブキャリア情報である。
【００３０】
また、ＶＨＴ−ＳＩＧについては、一例として図６に示すようなフォーマットの情報パラメータとすることができる。ここで、ＶＨＴ−ＳＩＧ１は１つ目のシンボルを示し、ＶＨＴ−ＳＩＧ２は２つ目のシンボルを示す。
【００３１】
次に、ＶＨＴパケットフォーマットの下位互換性について、図７から図１１に基づいて説明する。
ＶＨＴパケットフォーマットは、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格に準拠した無線送信装置（以下、ａ受信機と称す。）でも、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格に準拠した無線通信装置（ｎ受信機と称す。）でも問題なく受信できるのが望ましい。
【００３２】
図７に示すように、ＶＨＴパケットフォーマットでは、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格とＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格とに合わせて、ＶＨＴパケットフォーマットの先頭をＬ−ＳＴＦ、Ｌ−ＬＴＦおよびＬ−ＳＩＧとしている。
ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格では、通信パケットの最初から１６μＳ後の１つ目のシンボルであるＳＩＧはＢＰＳＫ変調と規定されており，このＳＩＧに含まれる送信パラメータ情報を用いて以降のパケットデータを受信する。従って、ＶＨＴパケットフォーマットのＬ−ＳＩＧをＢＰＳＫ変調とするだけでなく、Ｌ−ＳＩＧに続く通信パケットを受信し続けさせるためのダミー情報をＬ−ＳＩＧに格納している。例えば、ダミー情報としては、図９に示すように、ＨＴ−ＳＩＧ以降の信号を単なる送信情報（Ｄａｔａ）として扱うように、任意のレートが「Ｒａｔｅ」として格納され、ＨＴ−ＳＩＧ以降の通信パケットのデータ長が「Ｌｅｎｇｔｈ」（レングス）としてＬ−ＳＩＧに格納されている。また、０の情報が「Ｒ」（Reserved bit）に、「Ｒａｔｅ」、「Ｒ」、「Ｌｅｎｇｔｈ」から算出される０もしくは１の情報が「Ｐ」（Parity bit）に、全て０の情報が「Ｔａｉｌ」に格納されている。
【００３３】
そうすることで、図８に示すように、ａ受信機に、最初から１６μＳ後の１つ目のシンボルとなるＶＨＴパケットフォーマットのＬ−ＳＩＧを、ＳＩＧとして受信させると（ステップＳ１００）、Ｌ−ＳＩＧに続く通信パケットを、単なる送信情報（Ｄａｔａ）と誤認して受信を継続する（ステップＳ１１０）。そして、ａ受信機では受信した送信情報（Ｄａｔａ）に対して各種処理を行う（ステップＳ１２０）。このようにＶＨＴパケットフォーマットは、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格との下位互換性が確保できる。
【００３４】
一方、ｎ受信機では、オートディテクションと称される受信フローに従って通信パケットを受信する。このオートディテクションとは、通信パケットの変調方式を判別することで、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格に準拠した通信パケットか、またはＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格に準拠した通信パケットとかを判別する機能である。従って、ｎ受信機においても、下位互換性を確保するためには、ＶＨＴパケットフォーマットがオートディテクション機能の受信フローで異常なデータとして判定されないようすることが大事である。
【００３５】
ｎ受信機におけるオートディテクションでは、図１０に示すように、まず、通信パケットの最初から１６μＳ後の１つ目のシンボルと２つ目のシンボルを受信する（ステップＳ２００，ステップＳ２１０）。２つ目のシンボルは、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格ではＢＰＳＫ変調またはＭ−ＱＡＭ変調（Ｍ＝４，１６，６４）であり、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格ではＱＢＰＳＫ変調である。そのため、ステップＳ２２０にて、２つ目のシンボルがＢＰＳＫ変調またはＭ−ＱＡＭ変調であれば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格に準拠した通信パケットであると判定され，ＱＢＰＳＫ変調であれば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格に準拠した通信パケットであると判断される。従って、受信した通信パケットが、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格に準拠した通信パケットであれば、ＳＩＧに続く送信情報（Ｄａｔａ）を受信する（ステップＳ２３０）。この場合、ｎ受信機はａ受信機として動作する（ステップＳ２４０）。
【００３６】
ＶＨＴパケットフォーマットをｎ受信機が受信した場合には、まず、通信パケットの最初から１６μＳ後の１つ目のシンボルＬ−ＳＩＧと２つ目のシンボルＨＴ−ＳＩＧ１を受信する（ステップＳ２００，ステップＳ２１０）。２つ目のシンボルは、ＶＨＴパケットフォーマットではＱＢＰＳＫ変調である。そのため、ステップＳ２２０にて、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格であると判定される。
【００３７】
ＶＨＴパケットフォーマットでは、ＨＴ−ＳＩＧにはＨＴ−ＳＩＧに続く通信パケット（ＶＨＴ−ＳＩＧ以降の通信パケット）を受信し続けさせるためのダミー情報が格納されているため、ＶＨＴパケットフォーマットのＨＴ−ＳＩＧに続く通信パケットを継続して受信する（ステップＳ２５０）。この場合、ｎ受信機はそのままｎ受信機として動作する（ステップＳ２６０）。
【００３８】
このようにｎ受信機における受信フローにおいても、ＶＨＴパケットフォーマットはＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格に準拠した通信パケットであると誤認させることで、下位互換性を確保することができる。例えば、図１１に示すようなＨＴ−ＳＩＧ１およびＨＴ−ＳＩＧ２について、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格のＨＴ−ＳＩＧとして定義される情報をダミー情報とすることができる。例えば、「ＨＴ Ｌｅｎｇｔｈ」にはＶＨＴ−ＳＩＧ以降のデータ長が格納され、ＣＲＣには通信パケットに応じた誤り検出符号が格納される。
【００３９】
次に、ＶＴＨパケットフォーマットにおけるＬ−ＳＩＧ，Ｌ−ＬＴＦ，Ｌ−ＳＩＧ，ＨＴ−ＳＩＧを送信するときの、本実施の形態に係る無線送信装置１の動作について、図３および図５に基づいて説明する。
【００４０】
Ｌ−ＳＴＦの送信には、図５（Ａ）に示す式によって定められたサブキャリア情報が、生成手段１０ｂの指示によりプリアンブルパイロットメモリ部１１から読み出される。また、Ｌ−ＬＴＦの送信には、図５（Ｂ）に示す式によって定められたサブキャリア情報が、プリアンブルパイロットメモリ部１１から読み出される。
そして、読み出されたサブキャリア情報は、マルチプレクサ部１９を通過し、第１ＣＳインサータ部２０と空間マッパ部２１とでは処理されずに通過して、ＰＴＳ部２２と、逆高速フーリエ変換器２３と、第２ＣＳインサータ部２４と、ＧＩインサータ部２５と、ウィンドウィング部２６と、送信フィルタリング部２７とによりそれぞれ処理され、アンテナ３ａ〜３ｄから送信される。
【００４１】
Ｌ−ＳＩＧは、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格にＳＩＧとして規定された送信パラメータ情報（L- Data rate, L- Length, etc）に対してダミー情報を付加したビット系列が、ＦＥＣエンコーダ部１４と、インターリーバ部１６と、マッパ部１７と、ＰＴＳ部２２と、逆高速フーリエ変換器２３と、第２ＣＳインサータ部２４と、ＧＩインサータ部２５と、ウィンドウィング部２６と、送信フィルタリング部２７とによりそれぞれ処理され、アンテナ３ａ〜３ｄから送信される。
【００４２】
ＨＴ−ＳＩＧは、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格によって定められた送信パラメータ情報（MCS, Length, etc）に対してダミー情報を付加したビット系列が、ＦＥＣエンコーダ部１４と、インターリーバ部１６と、マッパ部１７と、ＰＴＳ部２２と、逆高速フーリエ変換器２３と、第２ＣＳインサータ部２４と、ＧＩインサータ部２５と、ウィンドウィング部２６と、送信フィルタリング部２７とによりそれぞれ処理され、アンテナ３ａ〜３ｄから送信される。
【００４３】
次に、無線送信装置１のＰＡＰＲについて、図１２および図１３に基づいて説明する。
無線送信装置１では、図１２（Ａ）に示すように、６４のサブキャリアを１つの帯域として、２０ＭＨｚごとに４つの帯域を使用している。第１帯域および第２帯域と中心周波数を挟んで対称に第３帯域および第４帯域を使用することで、合計で８０ＭＨｚの帯域幅としている。
第１帯域である−１２８から−６５までと、第２帯域である−６４から−１までと、第３帯域である０から６３までと、第４帯域である６４から１２７までとは、それぞれがＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格およびＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格に対応する帯域とすることができる。また、第１帯域および第２帯域、または第３帯域および第４帯域とは、それぞれがＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格に対応する帯域とすることができる。
【００４４】
本実施の形態の無線送信装置１では、ＰＴＳ部２２が、プリアンブル信号Ａをサブキャリアごとに位相回転を行う際に、図１２（Ａ）に示すように、第１帯域を位相差なしのプリアンブル信号Ａとし、第２帯域を位相が９０°進むプリアンブル信号ｊＡとし、第３帯域をプリアンブル信号Ａｅjθ1とし、第４帯域をプリアンブル信号ｊＡｅjθ2としている。但し、θ１およびθ２はＰＴＳ部２２により回転させた回転角度（位相差）である。
【００４５】
このようにＰＴＳ部２２がプリアンブル信号Ａの位相を回転させて送信することで、下記の式で算出されるＰＡＰＲが図１３および図１４に示すグラフや、図１５に示す表のように変化する。但し、式中Ｓは送信信号、ｎは０からＮ−１までの整数であり、サンプリングを示す。ｍａｘはピーク電力を算出する関数、Ｅは平均電極を算出する関数である。また、図１３はＬ−ＳＴＦにおけるＰＡＰＲを示すグラフであり、図１４はＬ−ＬＴＦにおけるＰＡＰＲを示すグラフである。図１５はＬ−ＬＴＦにおけるＰＡＰＲを示す表である。
【数１】
2011146938.tif 000003
【００４６】
図１３および図１４に示すグラフから、または図１５に示す表からθ１が０°、θ２が１８０°のときがほぼ最小のＰＡＰＲであることがわかる。
従って、本実施の形態に係る無線送信装置１のＰＴＳ部２２では、プリアンブル信号Ａの回転角度として、θ１を０°、θ２を１８０°に設定することで、図１２（Ｂ）に示すように、第３帯域にはプリアンブル信号Ａが位相差なしのプリアンブル信号Ａとして送信され、第４帯域にはプリアンブル信号ｊＡの位相が１８０°回転するプリアンブル信号−ｊＡとして送信される。
【００４７】
このように、ＰＴＳ部２２の位相回転の角度として、θ１を０°、θ２を１８０°に設定することで、ＰＡＰＲの低減を図ることができる。従って、ＰＡＰＲが低減できることで、平均電力に対して瞬間的な大電力が加わることが抑制されるので、信号増幅器が有する増幅特性として線形性が低いものでも、歪みのない範囲で信号増幅を行うことができる。従って、無線送信装置１は、歪みのない無線信号を送信することができることにより、伝送品質の劣化や隣接チャネルの干渉を防止することができるので、高品質な無線通信を行うことができる。また、無線送信装置１は、消費電力も低く抑えることができるため、モバイル端末に好適である。
ここで、図１５に示す表では、θ１を０°、θ２を１８０°としたときより低いＰＡＰＲを得ることができる角度がある。しかし、θ１を０°とした場合はｅjθ1の値が１となり、θ２を１８０°とした場合はｅjθ2の値が−１となり、ＰＴＳ部２２がプリアンブル信号を生成するときの位相差の演算が容易であるため、θ１を０°、θ２を１８０°とするのが好適である。なお、ＰＴＳ部２２での演算が可能であれば、θ１を０°、θ２を１８０°としたときより低いＰＡＰＲとなる角度を設定してもよい。
【００４８】
また、ＰＴＳ部２２によるプリアンブル信号の回転角度について、θ１を１８０°、θ２を０°に設定することもできる。そうすることで、低ＰＡＰＲとすることができると共に、θ１を１８０°とした場合はｅjθ1の値が−１となり、θ２を０°とした場合はｅjθ2の値が１となるため、ＰＴＳ部２２がプリアンブル信号を生成するときの位相差の演算が容易とすることができる。この場合、図１２（Ｃ）に示すように、第３帯域にはプリアンブル信号−Ａが送信され、第４帯域にはプリアンブル信号ｊＡが送信される。
【００４９】
ここで、θ１を０°、θ２を１８０°としたり、θ１を１８０°、θ２を０°としたりすること以外に、θ１およびθ２を、第１帯域がプリアンブル信号Ａ、第２帯域がプリアンブル信号ｊＡとしたＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格に準拠した信号を送信したときより小さくなる角度とすることも可能である。そうすることで、無線送信装置１を、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格に準拠した送信機よりも２倍の帯域幅としながらも低ＰＡＰＲとすることができる。
【００５０】
また、θ１およびθ２を、第１帯域および第３帯域をプリアンブル信号Ａ、第２帯域および第４帯域をプリアンブル信号ｊＡとした信号を送信したときより小さくなる角度とすることも可能である。そうすることで、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格からＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格へ拡張したときと同様に、第１帯域と第２帯域とを複製したような第３帯域および第４帯域とするよりＰＡＰＲを低減することができる。
【００５１】
つまり、第１帯域および第３帯域をプリアンブル信号Ａ、第２帯域および第４帯域をプリアンブル信号ｊＡとした信号のＰＡＰＲは、図１３に示すグラフにおいて、プリアンブル信号Ａｅjθ1とした第３帯域のθ１が０°、プリアンブル信号ｊＡｅjθ2とした第４帯域のθ２が０°の場合と同じである（図１３では点Ｚで示す。）。従って、ＰＡＰＲの低減を図るには、無線送信装置１に設定されるθ１およびθ２を、仮想平面Ｌより小さいＰＡＰＲとなる角度とすればよいことがわかる。仮想平面Ｌより小さいＰＡＰＲとなる角度について、図１５に示す表では網掛け部分として示す。このようなθ１およびθ２の範囲であれば、低ＰＡＰＲにできる。
【００５２】
ここで、本実施の形態に係る無線送信装置１とＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格に準拠した送信装置とについて、Ｌ−ＳＴＦとＬ−ＬＴＦの送信時のＰＡＰＲを比較した表を図１６に示す。この図１６に示す表からも、ＰＡＰＲが低減できることがわかる。
【００５３】
このように本発明の実施の形態に係る無線送信装置１では、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格やＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格から更に帯域幅を拡張することで、下位互換性を確保しつつ、ＰＡＰＲが低減できることで、安価で、かつ高品質な高速伝送が可能である。
【００５４】
なお、本実施の形態では、−１２８から−６５までを第１帯域、−６４から−１までを第２帯域である、０から６３までを第３帯域、６４から１２７までを第４帯域として説明したが、第１帯域は−１２８から−６３、−６４から−１、０から６３、６４から１２７のいずれの帯域としてもよい。また、第２帯域は、第１帯域が−６４から−１である場合には−１２８から−６３、０から６３である場合には６４から１２７、６４から１２７である場合には０から６３とすることができる。更に、第３および第４帯域は、第１帯域が０から６３、第２帯域が６４から１２７とした場合には、−１２８から−１の２つの帯域を割り当てることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、従来の規格と下位互換性を確保しつつ、広帯域幅を確保しても、ＰＡＰＲの低減を実現することで、安価で、かつ高品質な高速伝送が可能なので、次世代の無線送信装置に好適であり、特に、高速伝送が可能となることで、ハイビジョン映像の配信には最適である。
【符号の説明】
【００５６】
Ｒ１  無線通信装置
１  無線送信装置
１０ａ  制御手段
１０ｂ  ＯＦＤＭ信号生成手段
１１  プリアンブルパイロットメモリ部
１２  スクランブラ部
１３  エンコーダパーサ部
１４  ＦＥＣエンコーダ部
１５  空間ストリームパーサ部
１６  インターリーバ部
１７  マッパ部
１８  ＳＴＢＣエンコーダ部
１９  マルチプレクサ部
２０  第１ＣＳインサータ部
２１  空間マッパ部
２２  ＰＴＳ部
２３  逆高速フーリエ変換器
２４  第２ＣＳインサータ部
２５  ＧＩインサータ部
２６  ウィンドウィング部
２７  送信フィルタリング部
２  無線受信装置
３ａ〜３ｈ  アンテナ
Ｒ２  他の無線通信装置
【図１】
2011146938.tif 000004
【図２】
2011146938.tif 000005
【図３】
2011146938.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2011146938.tif 000010
【図８】
2011146938.tif 000011
【図９】
2011146938.tif 000012
【図１０】
2011146938.tif 000013
【図１１】
2011146938.tif 000014
【図１２】
2011146938.tif 000015
【図１６】
2011146938.tif 000016
【図１７】
2011146938.tif 000017
【図１８】
2011146938.tif 000018
【図１３】
2011146938.tif 000019
【図１４】
2011146938.tif 000020
【図１５】
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