(57)【要約】【課題】同一の周波数帯を用い、マルチキャリア通信を行うＵＷＢ無線通信装置とシングルキャリア通信を行うＵＷＢ無線通信装置が混在する利用環境においても、スループットを低下させることなく、双方が干渉しない相互認識を実現すること。【解決手段】ＵＷＢ無線通信システムの送信系１１０は、ＯＦＤＭ変調方式で変調する複数の変調器１１２，１１３と、ＡＳＫ変調方式で変調するＡＳＫ用変調器１１４とを備え、ＯＦＤＭ信号のサブキャリアの周波数チャンネルの間の周波数に線スペクトルのＡＳＫ信号を、制御チャネルとして挿入して送信し、受信系１２０は、ＯＦＤＭ復調方式で復調する複数の復調器１２５，１２６と、ＡＳＫ復調方式で復調するＡＳＫ用復調器１２７と、ＡＳＫ識別部１２９とを備え、ＯＦＤＭ信号を受信するとともに、ＯＦＤＭ信号のサブキャリアの周波数チャンネルの間に挿入された線スペクトルのＡＳＫ信号を復調し、ＡＳＫ識別を行う。【選択図】図１
2008103859.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡＳＫ変調方式で通信を行う第１の無線装置と、
ＯＦＤＭ変調方式で通信を行う第２の無線装置とを備える無線通信装置であって、
前記第２の無線装置が送信に用いるＯＦＤＭ信号のサブキャリアの周波数チャネルの間に、ＡＳＫ信号を挿入することを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
ＡＳＫ変調方式で通信を行う第１の無線装置と、
ＯＦＤＭ変調方式で通信を行う第２の無線装置とを備える無線通信装置であって、
前記第１の無線装置は、前記第２の無線装置が送信に用いるＯＦＤＭ信号のサブキャリアの周波数チャネルの間の周波数でＡＳＫ信号を送信することを特徴とする無線通信装置。
【請求項３】
ＡＳＫ変調方式で通信を行う第１の無線装置と、
ＯＦＤＭ変調方式で通信を行う第２の無線装置とを備える無線通信装置であって、
前記第２の無線装置は、前記第１の無線装置がＡＳＫ変調方式で送信したＡＳＫ信号を受信することを特徴とする無線通信装置。
【請求項４】
前記第２の無線装置は、前記ＯＦＤＭ信号のサブキャリアの周波数チャネルの間に制御チャネルとして挿入されたＡＳＫ信号を受信することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記ＡＳＫ信号は、前記ＯＦＤＭ信号のサブキャリアの周波数チャネルの間に挿入された線状のスペクトルであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の無線通信装置。
【請求項６】
前記ＡＳＫ信号は、ＡＳＫ通信を通知する認証用データであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の無線通信装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の無線通信装置、前記第１の無線装置、又は前記第２の無線装置の少なくともいずれか一つを備え、ＯＦＤＭ信号及び／又はＡＳＫ信号を用いて通信を行うことを特徴とする無線通信システム。
【請求項８】
前記ＡＳＫ信号は、前記ＯＦＤＭ信号のサブキャリアの周波数チャネルの間に挿入された線状のスペクトルであることを特徴とする請求項７記載の無線通信システム。
【請求項９】
ＯＦＤＭ信号を送信するステップと、
前記ＯＦＤＭ信号のサブキャリアの周波数チャネルの間の周波数でＡＳＫ信号を送信するステップと、
を有することを特徴とする無線通信方法。
【請求項１０】
ＯＦＤＭ信号を受信するステップと、
前記ＯＦＤＭ信号のサブキャリアの周波数チャネルの間に挿入されたＡＳＫ信号を受信するステップと、
を有することを特徴とする無線通信方法。
【請求項１１】
ＯＦＤＭ信号を復調するＯＦＤＭ信号復調方法であって、
前記ＯＦＤＭ信号のサブキャリアの周波数チャネルの間に挿入されたＡＳＫ信号を復調するステップを有することを特徴とするＯＦＤＭ信号復調方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置、無線通信システム、無線通信方法及びＯＦＤＭ信号復調方法に関し、特に、複数の変調方式による通信を行う無線通信装置、ＵＷＢ無線通信システム及び無線通信方法の相互認識の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の携帯電話や無線ＬＡＮと比べ、より高速、かつ携帯電話等のポータブル機器への搭載が可能な超低消費電力の無線方式としてＵＷＢ（Ultra Wide Band）が注目を浴びている。現在使われている無線システムでは数十ＭＨｚ程度の周波数帯域を用いて通信を行うのに対し、ＵＷＢ通信は数百ＭＨｚ〜数ＧＨｚの帯域を用いて通信を行う無線システムであり、２００２年に米ＦＣＣから、Part１５で定められたＰＣ（Personal Computer）等の不要輻射レベル以下であれば、３．１〜１０．６ＧＨｚの周波数帯域を用いた短パルス通信をＵＷＢ通信として許容する骨子の法制化が発表されことにともない、検討が活発に行われている。
【０００３】
ＵＷＢ無線システムの実現方式としては、短パルス通信を含むシングルキャリア通信と、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）を用いたマルチキャリア通信の双方が検討されている。マルチキャリア通信は周波数利用効率が高い通信方式であり、大容量の伝送に向くとされている。また、シングルキャリア通信はＯＦＤＭと異なり、ＦＦＴ／ＩＦＦＴ等の大規模な信号処理が不要であるため低消費電力での実現に向くとされ、特に携帯端末への搭載を期待されている。両方式の優劣は容易につけがたく、ＵＷＢ無線システムは複数の変調方式が共存する通信システムとなることが考えられる。
【０００４】
このため、同一の周波数帯を用い、マルチキャリア通信を行うＵＷＢ無線装置とシングルキャリア通信を行うＵＷＢ無線装置が混在する利用環境となることが想定され、少なくとも、双方が干渉しない相互認識の方法の実現が望まれる。
【０００５】
複数の変調方式の通信を済み分ける方法としては、ＩＥＥＥ８０２．１１等で採用されている方法がある。ここでは、通信フレームに、共通の変調方式によるヘッダを用いており、ここで通信チャネルや通信タイミングの調整を行っている。
【０００６】
また、これとは異なる方法として、使用可能な周波数帯を分割して通信を行う方法が、特許文献１に開示されている。図１０は、特許文献１に記載の車両内通信システムの合成信号の周波数配置を示す図である。図１０において、ＱＡＭ（QuadratureAmplitude Modulation）変調信号１及びＵＷＢ信号２の分布範囲は相違し両者は独立した分布となる。この方法では、ＯＦＤＭ通信とパルス通信（シングルキャリア通信）を共に送受信に備え、ＯＦＤＭ用の通信にはＱＡＭ変調信号１の狭い帯域を、パルス通信にはＵＷＢ信号２の広い帯域を使うが、通信を行う周波数が違うため、これを復調する際は受信フィルタの帯域が異なるものを使えば分離できる。
【特許文献１】特開２００４−２２１８９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような従来の複数の変調方式による通信を行うＵＷＢ無線装置にあっては、複数の変調方式で復調可能な共通ヘッダを設けていたため、データ部分の伝送量が少なくなり、大きなスループットの低下を招き、実効的なデータ転送速度の向上が困難である。
【０００８】
また、使用する帯域を分割することでは、たとえ利用可能な周波数帯域が６〜７ＧＨｚと非常に広いＵＷＢ通信であっても、３〜５つ程度のチャネルしか確保できず、異なる変調方式間での通信調整を行わなければ、お互いの干渉が頻繁に起こるといった問題がある。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、同一の周波数帯を用い、マルチキャリア通信を行うＵＷＢ無線通信装置とシングルキャリア通信を行うＵＷＢ無線通信装置が混在する利用環境においても、スループットを低下させることなく、双方が干渉しない相互認識の方法を実現する無線通信装置、無線通信システム、無線通信方法及びＯＦＤＭ信号復調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】
【００１０】
本発明の無線通信装置は、ＡＳＫ変調方式で通信を行う第１の無線装置と、ＯＦＤＭ変調方式で通信を行う第２の無線装置とを備える無線通信装置であって、前記第２の無線装置が送信に用いるＯＦＤＭ信号のサブキャリアの周波数チャネルの間に、ＡＳＫ信号を挿入する構成を採る。
【００１１】
本発明の無線通信装置は、ＡＳＫ変調方式で通信を行う第１の無線装置と、ＯＦＤＭ変調方式で通信を行う第２の無線装置とを備える無線通信装置であって、前記第１の無線装置は、前記第２の無線装置が送信に用いるＯＦＤＭ信号のサブキャリアの周波数チャネルの間の周波数でＡＳＫ信号を送信する構成を採る。
【００１２】
本発明の無線通信装置は、ＡＳＫ変調方式で通信を行う第１の無線装置と、ＯＦＤＭ変調方式で通信を行う第２の無線装置とを備える無線通信装置であって、前記第２の無線装置は、前記第１の無線装置がＡＳＫ変調方式で送信したＡＳＫ信号を受信する構成を採る。
【００１３】
本発明の無線通信システムは、上記のいずれかに記載の無線通信装置、前記第１の無線装置、又は前記第２の無線装置の少なくともいずれか一つを備え、ＯＦＤＭ信号及び／又はＡＳＫ信号を用いて通信を行う構成を採る。
【００１４】
本発明の無線通信方法は、ＯＦＤＭ信号を送信するステップと、前記ＯＦＤＭ信号のサブキャリアの周波数チャンネルの間の周波数でＡＳＫ信号を送信するステップとを有する。
【００１５】
本発明の無線通信方法は、ＯＦＤＭ信号を受信するステップと、前記ＯＦＤＭ信号のサブキャリアの周波数チャンネルの間に挿入されたＡＳＫ信号を受信するステップとを有する。
【００１６】
本発明のＯＦＤＭ信号復調方法は、ＯＦＤＭ信号を復調するＯＦＤＭ信号復調方法であって、前記ＯＦＤＭ信号のサブキャリアの周波数チャンネルの間に挿入されたＡＳＫ信号を復調するステップを有する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、同一の周波数帯を用い、マルチキャリア通信を行うＵＷＢ無線通信装置とシングルキャリア通信を行うＵＷＢ無線通信装置が混在する利用環境においても、スループットを低下させることなく、双方が干渉しない相互認識を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施の形態に係るＵＷＢ無線通信システムの送信系及び受信系の構成を示すブロック図である。本実施の形態は、本発明をＯＦＤＭ通信装置に適用した例である。ＯＦＤＭ変調における１次変調方式は、ＢＰＳＫ，ＱＰＳＫなどが用いることが可能である。なお、本実施の形態では、１次変調で主にＱＰＳＫを用い、一部、ＡＳＫ変調を行う例について説明する。
【００２０】
図１（ａ），（ｂ）において、ＵＷＢ無線通信システムは、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調を含む複数の変調方式で一次変調された信号をＯＦＤＭ変調して送信する送信系１１０と、送信系１１０から送信されたＯＦＤＭ信号を受信する受信系１２０とから構成される。
【００２１】
送信系１１０は、ＯＦＤＭ変調信号を生成する変調部であり、シリアルパラレル変換部（Ｓ／Ｐ）１１１、第３の変調方式（ここではＱＰＳＫ変調方式）で変調する複数の変調器１１２，１１３、第１の変調方式（ここではＡＳＫ変調方式）で変調するＡＳＫ用変調器１１４、逆高速フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）１１５、Ｄ／Ａ変換部（ＤＡＣ）１１６、増幅部（ＡＭＰ）１１７、及び送信アンテナ１１８を備えて構成される。
【００２２】
また、受信系１２０は、ＯＦＤＭ信号を復調する復調部であり、受信アンテナ１２１、増幅部（ＡＭＰ）１２２、Ａ／Ｄ変換部（ＡＤＣ）１２３、高速フーリエ変換部（ＦＦＴ）１２４、第３の復調方式（ここではＱＰＳＫ復調方式）で復調する複数の復調器１２５，１２６、第１の復調方式（ここではＡＳＫ復調方式）で復調するＡＳＫ用復調器１２７、パラレルシリアル変換部（Ｐ／Ｓ）１２８、及びＡＳＫ識別部１２９を備えて構成される。
【００２３】
送信系１１０では、送信データはシリアルパラレル変換部（Ｓ／Ｐ）１１１によりシリアルパラレル変換され、シリアルパラレル変換された信号は、各変調器１１２，１１３により第３の変調方式で変調されるとともに、ＡＳＫ用変調器１１４により第１の変調方式で変調される。変調器１１２，１１３及びＡＳＫ用変調器１１４により第１及び第３の変調方式で変調された各信号は、逆高速フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）１１５により逆高速フーリエ変換処理される。これによって、周波数軸上に配置された信号が時間波形に変換されてＯＦＤＭ信号が得られる。ＩＦＦＴ１１５の出力信号は、Ｄ／Ａ変換部（ＤＡＣ）１１６によりＤ／Ａ変換され、増幅部（ＡＭＰ）１１７により増幅後、送信アンテナ１１８から発信される。特に、送信系１１０は、ＯＦＤＭ信号の送信する信号がない周波数（詳細は後述するように、サブキャリアの周波数チャンネルの間の周波数）でＡＳＫ信号を送信する。
【００２４】
受信系１２０では、受信アンテナ１２１で受信された受信信号が増幅部（ＡＭＰ）１２２により増幅後、Ａ／Ｄ変換部（ＡＤＣ）１２３によりＡＤ変換され、高速フーリエ変換部（ＦＦＴ）１２４の入力信号として入力される。ＦＦＴ１２４は入力信号に対して高速フーリエ変換処理を施すことにより、各サブキャリア毎の受信信号を得る。ＦＦＴ１２４により得られたサブキャリア毎の受信信号は、各復調器１２５，１２６により第３の復調方式で変調されるとともに、ＡＳＫ用復調器１２７により第１の復調方式で復調される。復調器１２５，１２６及びＡＳＫ用復調器１２７により第１及び第３の復調方式で復調された各信号は、パラレルシリアル変換部（Ｐ／Ｓ）１２８によりシリアル信号に変換され、ＡＳＫ識別部１２９によりＡＳＫ信号を検出してＡＳＫ識別を行う。このように、受信系１２０は、ＯＦＤＭ信号の送信する信号がない周波数（サブキャリアの周波数チャンネルの間の周波数）に挿入されたＡＳＫ信号を受信する。
【００２５】
図２は、ＡＳＫの送信系及び受信系の構成を示すブロック図である。
【００２６】
図２（ａ），（ｂ）において、ＡＳＫの送信系２１０は、変調器２１１、周波数変換器２１２、搬送波信号源２１３、ＡＭＰ１１７、及び送信アンテナ１１８を備えて構成され、ＡＳＫの受信系２２０は、受信アンテナ１２１、ＡＭＰ１２２、周波数変換器２２１、復調器２２２、及び検波器２２３を備えて構成される。
【００２７】
ＡＳＫの送信系２１０では、基本的に信号の有無のみに情報があるため、搬送波となる正弦波をオン／オフしたＡＳＫ送信信号を増幅部（ＡＭＰ）１１７により増幅後、送信アンテナ１１８から発信する。ここでは、データ信号を変調器２１１により１次変調し、１次変調した信号を周波数変換器２１２に入力する。搬送波信号源２１３は、周波数チャネル変更に従って、周波数チャンネルに対応する搬送波となる正弦波を生成している。周波数変換器２１２は、変調器２１１により１次変調した信号を基に、搬送波信号源２１３で生成された搬送波となる正弦波をオン／オフして２次変調を行う。送信側では、上記ミキサ回路を使って１次変調したベースバンド信号を使用可能な周波数帯の信号に周波数シフトする。周波数変換器２１２により変調された信号は、ＡＭＰ１１７で送信電力レベルに調整され、送信アンテナ１１８から送出される。
【００２８】
ＡＳＫの受信系２２０は、２つの系に分かれており、信号の有無を判別して復調データを生成する周波数変換器２２１及び復調器２２２の系と、なんらかの信号を受信しているか否かを判別するキャリアセンスの系である。周波数変換器２２１及び復調器２２２は、例えばエンベロープ検波用の検波器（図示略）と、この検波器出力を２値化するためのコンパレータ（図示略）から構成される。キャリアセンス用の検波器２２３も受信電力のエンベロープ検波を行うが、周波数変換器２２１及び復調器２２２に比べ時定数の長いフィルタを用いることで、キャリアの有無を検出する。受信側では、周波数変換器２２１が周波数を搬送波（例えば６０ＧＨｚ帯）からベースバンド信号に周波数シフトし、復調器２２２がＡＳＫ信号の復調を行う。具体的には、アナログ信号を０，１の２値信号（デジタル信号）に変換する。
【００２９】
図２では、変調器と復調器を２段構成とした例を示しているが、これは送信信号に所定の系列の信号を１次変調として用いることを可能にするためであり、直接変調のみであれば１段構成でよい。
【００３０】
以下、上述のように構成されたＵＷＢ無線通信システムの動作を説明する。
【００３１】
図３は、本実施の形態のＵＷＢ無線通信システムの利用の一形態を説明する図である。
【００３２】
図３において、２つの別々のＵＷＢ無線通信システムが近い通信エリアに共存している。１つ目の無線通信システム３００は、事務所に設置された広告用コンテンツサーバ３１０と、広告用コンテンツサーバ３１０をＰ−Ｐ（Point to Point）ストリーミング通信でつなぐ広告用大型ディスプレー３２０とから構成される。２つ目の無線通信システム４００は、無線通信システム３００の設置場所と近接又は重複して配置されたコンテンツサーバ４１０と、コンテンツサーバ４１０にアクセスし、データのダウンロードを行う無線端末装置などのダウンロード端末４２０とから構成される。いま、該当ユーザＡがダウンロード端末４２０を携帯し、コンテンツサーバ４１０とアクセスしようとする。
【００３３】
無線通信システム３００では、ストリーミング通信で、大きなディスプレーに高精細な映像を提供するために、例えばＨＤＭＩのような数Ｇｂｐｓの高速インターフェースでの伝送をＯＦＤＭ変調を用いて行っている。ここでは、広告用コンテンツサーバ３１０は、事務所内など広告用大型ディスプレー３２０から数ｍから十数ｍ離れた位置にあり、使用するアンテナ３１１はユーザＡや、ユーザＡ以外の人体がその通信路を遮断しないように、天井近くの高い位置に設置されている。
【００３４】
ユーザＡは、この広告用大型ディスプレー３２０に表示されるコンテンツや別の機会に知った所望のコンテンツの購入を行うために、無線通信システム４００を構成するコンテンツサーバ４１０に立ち寄ったところである。コンテンツ購入は、コンテンツサーバ４１０からユーザＡが携帯するダウンロード端末４２０に対して行われ、これもまたＰ−Ｐコンテンツダウンロード通信であるが、ダウンロード端末４２０の電池寿命の点から、用いられている変調方式はシングルキャリアの変調方式で、本実施の形態では、ＡＳＫ変調を用いて説明する。
【００３５】
ここで、ＯＦＤＭ通信は、指向性を絞って通信を行っているため、ＯＦＤＭ通信の近傍でＡＳＫ通信を行ってもその影響は小さいが、設置条件によっては通信品質に問題を与えるため、何らかの認証によりＡＳＫ通信が始まることを検知し、その対策を採ることが必要となる。本ＵＷＢ無線通信システムは、異なる変調方式が混在する利用環境において、ＡＳＫ通信が始まることを検知し、双方が干渉しない相互認識の方法を実現する。
【００３６】
図４及び図５は、マルチアクセスをＦＤＭＡ（Frequency Division Multiple Access：周波数分割）で干渉回避を行った場合の周波数配置の一例を示す図である。
【００３７】
図４では、周波数帯に６０ＧＨｚを用い、１チャネルあたりを１．５ＧＨｚとして分割した場合を示している。この場合、ＯＦＤＭ通信は５９．５ＧＨｚ〜６１．０ＧＨｚを、ＡＳＫ通信はＯＦＤＭ通信と違う帯域である６２．５ＧＨｚ〜６４．０ＧＨｚを選択している。このように、ＯＦＤＭ通信の送信スペクトル５００とＡＳＫ通信の送信スペクトル６００とが違う帯域であれば、それぞれの通信機がチャネルに応じたフィルタを備えることで、信号を分割することが可能となり、お互いの通信の影響は小さい。
【００３８】
なお、ＯＦＤＭ通信では、１．５ＧＨｚの帯域すべてを一度に使うのではなく、図４に示すように、４つのサブチャネル５０１〜５０４を形成し、一度にはサブチャネル５０１〜５０４のいずれかにより通信を行い、一定の周期で使用するサブチャネルを変更する周波数ホッピングを行っている。
【００３９】
しかし、図５に示すように、ＯＦＤＭ通信とＡＳＫ通信の両方が同一チャネル（図５では５９．５ＧＨｚ〜６１．０ＧＨｚ）を使おうとした場合、互いが相互に干渉源となる。すなわち、ＯＦＤＭ通信とＡＳＫ通信とが同一帯域を選択しようとすると、干渉が発生する可能性がある。これは、例えば図３に示すＵＷＢ無線通信システムの利用形態などで発生する。
【００４０】
図６は、本実施の形態のＵＷＢ無線通信システムの周波数配置の一例を示す図であり、ＯＦＤＭ通信とＡＳＫ通信が同一チャネル（図５の５９．５ＧＨｚ〜６１．０ＧＨｚ）を使用する場合の例である。
【００４１】
図６において、ＵＷＢ無線通信システムでは、ＯＦＤＭ通信の送信スペクトル５００の各サブチャネル５０１〜５０４の周波数の間に、ＡＳＫ通信の制御チャンネルである線状のスペクトル（以下、線スペクトルという）７０１〜７０５を生成し、ＯＦＤＭ通信の各サブチャネルの間の周波数に相当する周波数で初期のＡＳＫ通信を行う。ＯＦＤＭ通信の送信スペクトル５００は、各サブチャネル５０１〜５０４のＯＦＤＭ通信となり、ＡＳＫ通信の送信スペクトルは、各サブチャネル５０１〜５０４の周波数の間の、線スペクトル７０１〜７０５となる。また、ＡＳＫ通信の線スペクトル７０１〜７０５は、線スペクトル７０３がスペクトルのセンタ、線スペクトル７０１，７０２，７０４，７０５がその高次成分のスプリアスである。したがって、ＡＳＫ通信の線スペクトル７０１〜７０５は、同じ情報が重畳され、ＡＳＫ通信の制御チャンネルとして用いることを特徴とする。この制御チャンネルは、複数の変調方式による通信を行うＵＷＢ無線通信システムの相互認識、例えば周波数チャネル調整や送信タイミング調整のために挿入される。
【００４２】
図７は、ＡＳＫ通信の線スペクトルを生成するためのデータ列の一例を示す図である。
【００４３】
前記図６の周波数配置例では、１．５ＧＨｚの帯域を４つのチャネルに分割しているため、ＡＳＫ通信の線スペクトルの周期は１．５ＧＨｚ／４＝３７５ＭＨｚである。ＡＳＫ通信のパルス周期が約１ＧＨｚであるとすると、例えば３７５ＭＨｚ周期の信号を作るにはパルス幅を１／３７５ＭＨｚ＝２．７ｎｓｅｃとすればよいので、０．９ｎｓｅｃの幅を有するパルスを３個ずつまとめて送ればよい。図７では、３つずつ「１」と「０」を繰り返している。このように、固定パターンの繰り返しにより、図６に示すＡＳＫ通信の線スペクトル７０１〜７０５を生成することができる。また、通常のＡＳＫ通信では０．９ｎｓｅｃのパルスを用い、１／０．９ｎｓｅｃ＝１．１ＧＨｚの繰り返し周期で通信することが可能である。
【００４４】
ここで、上記固定パターンを低レートで変調することで、ＡＳＫ変調の線スペクトラムを増やすことでＯＦＤＭスペクトラムとの重なりを発生させ、ＯＦＤＭ復調器が信号を受信しやすくすることでＯＦＤＭのＡＳＫ変調信号受信を容易にする態様をとることも可能である。この場合は、「１」と「０」をすべて３つずつとせず、所定位置の「１」と「０」のデータ列を４個とか２個とかにすることで容易に実現できる。また、あらかじめＯＦＤＭ通信で用いる直交となる周期の一つと同一の周期で変調するようにしておけば、そのままＯＦＤＭの信号の一つとして読み出すことも可能である。この場合は、ＯＦＤＭ側で周波数同期を取る必要がある。
【００４５】
図８は、ＵＷＢ無線通信システムの送信決定のフローチャートであり、ＯＦＤＭ通信が行われている環境で、ＡＳＫ通信を行う際の通信ステップの一例を示す。
【００４６】
図８では、ＯＦＤＭ通信によりすでに通信を行っているステップＳ１から開始した例を示している。図３に示したように、ＯＦＤＭ通信はストリーミング通信を行っているため、ほぼすべての時間を使って通信を行っている。但し、一般的なＴＶやラジオ放送のように完全一方向の通信ではなく、データ量の違いはあるものの双方向通信を用いる。
【００４７】
ＡＳＫ通信機器は、通信の開始を行う際に、まず一般的なキャリアセンスを実施する（ステップＳ２）。これは、ＯＦＤＭ通信信号の検出、ＡＳＫ通信信号の検出の両方を行うためである。ここで、ＡＳＫ端末が他の通信機器と通信を行っていることを検出し、前述の１．５ＧＨｚ周波数チャネルを切り替えることで通信を行う場合、干渉は発生しないので、ここでは記載を省略する。
【００４８】
ステップＳ２でＡＳＫ通信機器がキャリアセンスを行った結果、ステップＳ３で他に使用している機器があるか否かを判別する。他に使用している機器を発見できなければ通信可能と判断して、ステップＳ４でＡＳＫ通信が開始される。ＡＳＫ通信開始に当たって、ビーコン等の通信が開始される。ビーコン等の通信開始にあたっての認証等を行う信号（以下、認証用信号という）の送信は、端末側、コンテンツサーバ側のいずれが行ってもよいが、一般的には消費電力がある程度増えることが許容されるサーバ側が行う。図３の場合には、認証用信号の送信は、ダウンロード端末４２０からではなく、コンテンツサーバ４１０が行う。この認証用信号は、図６及び図７に示す信号を用いて送られる。なお、図７では、すべての「１」「０」信号を３つずつとした例で示しているが、長い時間でなければ認証用のデータを送っても構わない。
【００４９】
上記ステップＳ３で他に使用している機器を発見されたときは通信不可能と判断することになるが、固定設置するＡＳＫ通信機器（ここではコンテンツサーバ４１０）を設置する際に、ＯＦＤＭ通信と干渉する位置には設置しないため、原則、この条件に当てはまることはない（ステップＳ５）。
【００５０】
ステップＳ６でＡＳＫ通信機器からの認証信号送信を受け、ＯＦＤＭ通信装置はＡＳＫ通信機器の通信開始希望の検出を行う。このＯＦＤＭ通信装置は、適宜他通信装置の認証信号検出を行っている。ステップＳ７でＯＦＤＭ通信装置がＡＳＫ通信機器の通信開始信号を検出できたか否かを判別する。通信開始信号を検出できなければ、ＯＦＤＭ通信装置にとって干渉とならない信号レベルであり干渉は発生しない、又は、干渉が発生していても通信開始信号が検出できない原因不明の通信路品質劣化と判断して、ステップＳ８でＯＦＤＭ通信装置は通信レート引き下げ等の対策を実行する。
【００５１】
上記ステップＳ７でＯＦＤＭ通信装置がＡＳＫ通信機器の通信開始希望を検出した場合、ステップＳ９で通信干渉を防ぐための対策を開始し、ステップＳ１０で通信相手のＯＦＤＭ通信装置と通信開始を希望するＡＳＫ通信機器に干渉除去のための対策を提案する。対策としては、周波数チャネル調整（ＦＤＭＡ）、送信時間調整（ＴＤＭＡ）等がある。また、ＯＦＤＭ通信が行われているにもかかわらずＡＳＫ通信機器の送信が開始されているため、ＡＳＫ通信装置はＯＦＤＭ通信の信号を検出できていない、又は検出しているが自通信可能な信号レベルと判断している状態であるため、ＯＦＤＭ通信機器が調整を行うためには、例えば、送信電力を大きくする、通信フレームの最初や最後にＡＳＫ通信装置が読み取り可能な信号を挿入する等を行ってもよい。これらの対策を実行しても調整が不成立となった場合には、通信路品質の劣化を許容し、通信レート引き下げ等の対策を実行する。また、調整は１度のみならず、成立するまで継続して行われることは言うまでもない。すなわち、ステップＳ１１で周波数チャネル調整により調整が成功したか否かを判別し、周波数チャネル調整により調整成功のときはステップＳ１２で変更した周波数チャネルで通信を継続する。上記ステップＳ１１で周波数チャネル調整により調整不成立のときはステップＳ１３で例えばＴＤＭＡにより通信時間を調整してステップＳ１４に進む。なお、調整ステップの繰り返し回数は個々の無線システムの設計に依存し、複数回で終了（調整断念）しても、調整できるまで続けても良い。
【００５２】
ステップＳ１４では、通信時間調整により調整が成功したか否かを判別し、通信時間調整により調整成功したときはステップＳ１５で取り決めた時間単位で通信を継続する。通信時間調整によっても調整不成立のときは、ステップＳ１６でＯＦＤＭ通信装置は通信路品質の劣化を許容し通信レート引き下げ、誤り訂正機能の強化等の対策を実行する。
【００５３】
次に、ＯＦＤＭ通信機器とＡＳＫ通信機器が互いの信号を検出する方法について説明する。なお、一般的なキャリアセンスによってその電力のみを検出する方法については周知の技術であるため説明を省略する。
【００５４】
〔ＵＷＢ無線通信システムの送信系及び受信系の動作〕
前記図１は、ＵＷＢ無線通信システムの送信系及び受信系の機能ブロック図であり、ＯＦＤＭ通信装置の送信部と受信部に適用される。
【００５５】
送信データは、まずＳ／Ｐ１１１で複数の変調系に分割され、変調器１１２，１１３及びＡＳＫ用変調器１１４によりそれぞれ変調された後、直交関係となる系列を用いてＩＦＦＴ１１５によりＩＦＦＴ処理される。この信号は、ガードインターバルを挿入された後、ＤＡＣ１１６によりＤＡ変換され、ＡＭＰ１１７で適当な電力に振幅調整されて、送信アンテナ１１８より自由空間に無線信号として放射される。
【００５６】
送信系１１０から放射された無線信号は、受信アンテナ１２１で受信され、ＡＭＰ１２２で増幅後、ＡＤＣ１２３によりデジタル信号に変換され、ガードインターバルが除去されたのち、ＦＦＴ１２４により直交関係を基に複数のデータ系列に分割され、復調器１２５，１２６及びＡＳＫ用復調器１２７により分割された信号それぞれを復調した後、Ｐ／Ｓ１２８でシリアルデータに戻され、受信データとして図示しない信号処理部で処理される。
【００５７】
図９は、ＯＦＤＭ通信装置の周波数配置及び時間波形の一例を示す図であり、一般的なＯＦＤＭ信号の周波数スペクトラム及び時間波形の直交信号を示す。ＯＦＤＭ通信は、一般的なマルチキャリア通信と比べ、各サブキャリアが周波数的な重なりを許されていることが特徴である。ＯＦＤＭ変調の基本的な技術については、周知の技術であるため説明を省略する。
【００５８】
本実施の形態では、ＡＳＫ通信を検出方法として、ＯＦＤＭ通信装置がＡＳＫ信号を検出するための復調系をもつことである。図１（ｂ）に示すように、ＯＦＤＭ通信装置は受信信号をＰ／Ｓ１２８により複数の復調系に分割し、それぞれを復調することでデータを再生する。そこで、この１つの系統をＡＳＫ復調に割り当て、そこで復調を行うことでＡＳＫ信号を検出すればよい。図１では、複数の復調系のうち、ＡＳＫ用復調器１２７をＡＳＫ復調に割り当てている。
【００５９】
ＯＦＤＭの受信系でＡＳＫ信号を検出する方法についてさらに詳細に説明する。
【００６０】
受信アンテナ１２１で受信された信号はＦＦＴ１２４によりＦＦＴ処理されるが、この際に、１つの復調器（ここではＡＳＫ用復調器１２７）に対して、図６に示すＡＳＫの線スペクトル７０１〜７０５を出力し、復調処理を行う。復調結果はＯＦＤＭの１次変調方法に依存するが、例えばＱＰＳＫ（Quaternary ＰＳＫ）であればＡＳＫ用変調器１１４が送信する信号の周波数が大きく変動しない限り、Ｉ／Ｑ軸の４つの位置のいずれかの信号として復調され、ＡＳＫ信号がなければ雑音なのでランダムなデータとして復調される。復調された信号は、他のＯＦＤＭ信号と共にＰ／Ｓ変換され、１つのデータ列となる。このデータはＡＳＫ識別部１２９に入力され、ＡＳＫ用復調器１２７のデータが存在する位置でのデータが、特定のデータ列であるのか、ランダムなデータであるのかによってＡＳＫの線スペクトルの有無を検出することができる。
【００６１】
なお、Ｐ／Ｓ変換した後のデータ列で判別する場合を説明したが、この復調結果のみ個別のデータ系として判別するようにしてもよい。
【００６２】
また、ＡＳＫの線スペクトルの有無のみを判別する場合を説明したが、ＡＳＫ用の復調系を持っているので、これによる復調で情報を取得してもよい。
【００６３】
また、ＡＳＫ信号の検出を容易にするため、ＡＳＫ復調用に割り当てられた系列では、受信信号の直交性を用いて、ＯＦＤＭ信号以外の信号を抽出してこれをＡＳＫ信号であると判断したり、この復調系独自の同期系を持ったりしてもよい。また、ＡＳＫ通信機器でもこの復調に合わせて、ＯＦＤＭの直交周期に応じた変調を行うことで、ＯＦＤＭ通信に合わせる送信を行ってもよい。
【００６４】
さらに、ＡＳＫ通信機器が用いる周波数が決まっていることを用いて、受信系のＦＦＴ処理において上記周波数を抽出し、ＡＳＫ信号として復調することも同様に実施可能である。
【００６５】
以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、ＵＷＢ無線通信システムの送信系１１０は、ＯＦＤＭ変調方式で変調する複数の変調器１１２，１１３と、ＡＳＫ変調方式で変調するＡＳＫ用変調器１１４とを備え、ＯＦＤＭ信号のサブキャリアの周波数チャンネルの間の周波数に線スペクトルのＡＳＫ信号を、制御チャネルとして挿入して送信し、受信系１２０は、ＯＦＤＭ復調方式で復調する複数の復調器１２５，１２６と、ＡＳＫ復調方式で復調するＡＳＫ用復調器１２７と、ＡＳＫ識別部１２９とを備え、ＯＦＤＭ信号を受信するとともに、ＯＦＤＭ信号のサブキャリアの周波数チャンネルの間に挿入された線スペクトルのＡＳＫ信号を復調し、ＡＳＫ識別を行うので、図６に示すようにＯＦＤＭ通信とＡＳＫ通信とが同一帯域を使用する場合であっても、干渉を発生させることなく異なる変調方式で送信された信号を受信することができる。これにより、図３に示すＵＷＢ無線通信システムの利用形態に適用して好適である。また、変調方式を早期に識別して復調処理することができる。
【００６６】
また、本実施の形態では、ＯＦＤＭ信号のサブキャリアの周波数チャンネルの間にＡＳＫ信号を挿入するので、周波数が重ならないように送信することができる。
【００６７】
また、送信に用いる周波数チャネルを所定の時間ごとに変更して送信を行うので、周波数ホッピングすることができる。
【００６８】
また、送信するＡＳＫ信号は認証用のデータであり、この認証用のデータを用いて、重ならない周波数で認証を行うことで現状の通信を邪魔せずに認証を行うことができる。
【００６９】
また、送信する信号がない周波数に送信信号を配置する態様の一例として、通信レートを変更するようにすれば、特定の通信速度とすることで周波数スペクトラムを所定の位置関係に分散させることができる。
【００７０】
また、送信した信号を検出した場合、その後の送信信号の電力を変更して送信を行う。具体的には、信号電力を変える、具体的には電力を上げることで、ＡＳＫ通信機器に通信中であることを送信することも可能である。また、送信した信号を検出した場合、その後の送信信号にＡＳＫ通信機器が受信可能な信号を付加する態様も可能である。これにより、干渉を未然に回避することができる。
【００７１】
以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されることはない。
【００７２】
また、本実施の形態では無線通信装置、ＵＷＢ無線通信システム及び無線通信方法という名称を用いたが、これは説明の便宜上であり、ＯＦＤＭ通信装置、無線システム、送受信装置、変調方法、復調方法等であってもよいことは勿論である。
【００７３】
さらに、上記無線通信装置を構成する送信系、受信系の各回路部、例えば復調器の種類、その数及び接続方法など、さらには復調方式などは前述した実施の形態に限られない。当然のことながら、送信系、受信系はそれぞれ送信装置、受信装置など単独の装置でもよく、また例えば送信系ではＡＳＫ用変調器はＯＦＤＭ変調器と別個に組み込まれる態様でも良い。
【００７４】
以上説明した無線通信方法及びＯＦＤＭ信号復調方法は、この無線通信方法及びＯＦＤＭ信号復調方法を機能させるためのプログラムでも実現される。このプログラムはコンピュータで読み取り可能な記録媒体に格納されている。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明に係る無線通信装置、無線通信システム、無線通信方法及びＯＦＤＭ信号復調方法は、複数の変調方式による通信を行う無線通信システムの相互認識の改良に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の実施の形態に係る無線通信システムの送信系及び受信系の構成を示すブロック図
【図２】本実施の形態に係る無線通信システムのＡＳＫの送信系及び受信系の構成を示すブロック図
【図３】本実施の形態に係る無線通信システムの利用の一形態を説明する図
【図４】本実施の形態に係る無線通信システムのマルチアクセスをＦＤＭＡで行った場合の周波数配置の一例を示す図
【図５】本実施の形態に係る無線通信システムのマルチアクセスをＦＤＭＡで行った場合の周波数配置の一例を示す図
【図６】本実施の形態に係る無線通信システムの周波数配置の一例を示す図
【図７】本実施の形態に係る無線通信システムのＡＳＫ通信の線スペクトルを生成するためのデータ列の一例を示す図
【図８】本実施の形態に係る無線通信システムの送信決定のフロー図
【図９】本実施の形態に係る無線通信システムのＯＦＤＭ通信装置の周波数配置及び時間波形の一例を示す図
【図１０】従来の車両内通信システムの合成信号の周波数配置を示す図
【符号の説明】
【００７７】
１１０  送信系
１１１  シリアルパラレル変換部（Ｓ／Ｐ）
１１２，１１３  変調器
１１４  ＡＳＫ用変調器
１１５  逆高速フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）
１１６  Ｄ／Ａ変換部（ＤＡＣ）
１１７，１２２  増幅部（ＡＭＰ）
１１８  送信アンテナ
１２０  受信系
１２１  受信アンテナ
１２３  Ａ／Ｄ変換部（ＡＤＣ）
１２４  高速フーリエ変換部（ＦＦＴ）
１２５，１２６  復調器
１２７  ＡＳＫ用復調器
１２８  パラレルシリアル変換部（Ｐ／Ｓ）
１２９  ＡＳＫ識別部
２１０  ＡＳＫの送信系
２１１  変調器
２１２，２２１  周波数変換器
２１３  搬送波信号源
２２０  ＡＳＫの受信系
２２２  復調器
２２３  検波器
【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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