(57)【要約】【課題】受信機の受信信号電力の大小に応じて、最適な信号伝送を行うことができる無線通信システム及び無線機を提供すること。【解決手段】無線通信システムにおいて、一の無線機Ａ，Ｂ，Ｃ，・・・，ｎ，ａ，ｂ，・・・，ｍは、シングルキャリア伝送とマルチキャリア伝送との両方の送信系の伝送モードを具備し、他の無線機Ａ，Ｂ，Ｃ，・・・，ｎ，ａ，ｂ，・・・，ｍは、シングルキャリア伝送とマルチキャリア伝送との両方の受信系の伝送モードを具備しており、前記一の若しくは前記他の無線機Ａ，Ｂ，Ｃ，・・・，ｎ，ａ，ｂ，・・・，ｍにおける受信信号電力の基準となる電力基準値が予め規定されており、前記受信信号電力が前記電力基準値以下の場合には、前記シングルキャリア伝送モードを用いて送受信を行い、また、前記受信信号電力が前記電力基準値以上の場合には、前記マルチキャリア伝送モードを用いて送受信を行うことを特徴とする。【選択図】図１
2008206045.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一対の無線機から構成される無線通信システムにおいて、
一の無線機は、シングルキャリア伝送とマルチキャリア伝送との両方の送信系の伝送モードを具備し、
他の無線機は、シングルキャリア伝送とマルチキャリア伝送との両方の受信系の伝送モードを具備しており、
前記一の若しくは前記他の無線機における受信信号電力の基準となる電力基準値が予め規定されており、
前記一の無線機は、
前記一の若しくは前記他の無線機における前記受信信号電力が前記電力基準値以下の場合には、前記シングルキャリア伝送モードを用いて信号を送信し、また、前記受信信号電力が前記電力基準値以上の場合には、前記マルチキャリア伝送モードを用いて信号を送信し、
前記他の無線機は、
前記一の無線機が前記シングルキャリア伝送モードを用いて信号を送信した場合には、前記シングルキャリア伝送モードを用いて前記信号を受信し、また、前記一の無線機が前記マルチキャリア伝送モードを用いて信号を送信した場合には、前記マルチキャリア伝送モードを用いて前記信号を受信することを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
少なくとも一対の無線機から構成される無線通信システムにおいて、
一の無線機と他の無線機との間の距離を推定する距離推定手段を具備しており、
前記一の無線機は、シングルキャリア伝送とマルチキャリア伝送との両方の送信系の伝送モードを具備し、
前記他の無線機は、シングルキャリア伝送とマルチキャリア伝送との両方の受信系の伝送モードを具備しており、
前記一の無線機と前記他の無線機との間の距離の基準となる距離基準値が予め規定されており、
前記一の無線機は、
前記距離推定手段によって推定された距離が、前記距離基準値以上の場合には、前記シングルキャリア伝送モードを用いて信号を送信し、また、前記距離推定手段によって推定された距離が、前記距離基準値以下の場合には、前記マルチキャリア伝送モードを用いて信号を送信し、
前記他の無線機は、
前記一の無線機が前記シングルキャリア伝送モードを用いて信号を送信した場合には、前記シングルキャリア伝送モードを用いて前記信号を受信し、また、前記一の無線機が前記マルチキャリア伝送モードを用いて信号を送信した場合には、前記マルチキャリア伝送モードを用いて前記信号を受信することを特徴とする無線通信システム。
【請求項３】
少なくとも一対の無線機から構成される無線通信システムにおいて、
一の無線機と他の無線機との間の遅延スプレッドを推定する伝搬路推定手段を具備しており、
前記一の無線機は、シングルキャリア伝送とマルチキャリア伝送との両方の送信系の伝送モードを具備し、
前記他の無線機は、シングルキャリア伝送とマルチキャリア伝送との両方の受信系の伝送モードを具備しており、
前記一の無線機と前記他の無線機との間の遅延スプレッドの基準となる遅延基準値が予め規定されており、
前記一の無線機は、
前記伝搬路推定手段によって推定された遅延スプレッドが、前記遅延基準値以下の場合には、前記シングルキャリア伝送モードを用いて信号を送信し、また、前記伝搬路推定手段によって推定された遅延スプレッドが、前記遅延基準値以上の場合には、前記マルチキャリア伝送モードを用いて信号を送信し、
前記他の無線機は、
前記一の無線機が前記シングルキャリア伝送モードを用いて信号を送信した場合には、前記シングルキャリア伝送モードを用いて前記信号を受信し、また、前記一の無線機が前記マルチキャリア伝送モードを用いて信号を送信した場合には、前記マルチキャリア伝送モードを用いて前記信号を受信することを特徴とする無線通信システム。
【請求項４】
少なくとも一対の無線機から構成される無線通信システムにおいて、
一の無線機は、シングルキャリア伝送とマルチキャリア伝送との両方の送信系の伝送モードを具備し、
他の無線機は、シングルキャリア伝送とマルチキャリア伝送との両方の受信系の伝送モードを具備しており、
前記他の無線機における受信信号電力の基準となる受信電力基準値が予め規定され、
前記一の無線機における送信信号電力の基準となる送信電力基準値が予め規定されており、
前記他の無線機は、
前記受信信号電力が前記受信電力基準値以上になるように、前記一の無線機に対して送信信号電力を要求し、
前記一の無線機は、
前記送信信号電力が前記送信電力基準値以上必要である場合には、前記シングルキャリア伝送モードを用いて信号を送信し、前記送信信号電力が前記送信電力基準値以下である場合には、前記マルチキャリア伝送モードを用いて信号を送信し、
前記他の無線機は、
前記一の無線機が前記シングルキャリア伝送モードを用いて信号を送信した場合には、前記シングルキャリア伝送モードを用いて前記信号を受信し、また、前記一の無線機が前記マルチキャリア伝送モードを用いて信号を送信した場合には、前記マルチキャリア伝送モードを用いて前記信号を受信することを特徴とする無線通信システム。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の無線通信システムにおいて、
前記他の無線機は、シングルキャリア伝送用受信回路と、マルチキャリア伝送用受信回路とを具備し、
前記シングルキャリア伝送用受信回路は、
入力信号を複数の直交する周波数成分に分離するシングルキャリア用直交変換器と、
該シングルキャリア用直交変換器のそれぞれの出力に重み付けを行う重み付け部と、
該重み付け部によって重み付けされた信号に対して、逆直交変換を行う逆直交変換器と、
該逆直交変換器の出力信号に対して復調を行うシングルキャリア用復調回路と、
前記重み付け装置における重み付け値を制御する重み付け制御装置とを具備し、
前記マルチキャリア伝送用受信回路は、
入力信号を複数の直交する周波数成分に分離するマルチキャリア用直交変換器と、
該マルチキャリア用直交変換器によって分離された周波数成分のそれぞれにおいて復調を行うマルチキャリア用復調回路とを具備し、
前記シングルキャリア用直交変換器とマルチキャリア用直交変換器とが、前記シングルキャリア伝送用と前記マルチキャリア伝送用とで兼用されていることを特徴とする無線通信システム。
【請求項６】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の無線通信システムにおいて、
前記少なくとも一方の無線機は、マルチキャリア伝送用送信回路と、シングルキャリア伝送用受信回路とを具備し、
前記マルチキャリア伝送用送信回路は、
入力信号を複数の信号系列に並び替える直並列変換回路と、
該直並列変換回路の出力を各周波数成分の入力信号とし、逆直交変換によって時系列信号を得るマルチキャリア用逆直交変換器とを具備し、
前記シングルキャリア伝送用受信回路は、
入力信号を複数の直交する周波数成分に分離する直交変換器と、
該直交変換器のそれぞれの出力に重み付けを行う重み付け部と、
該重み付け部によって重み付けされた信号に対して、逆直交変換を行うシングルキャリア用逆直交変換器と、
該シングルキャリア用逆直交変換器の出力信号に対して復調を行う復調回路と、
前記重み付け部における重み付け値を制御する重み付け制御装置とを具備し、
前記マルチキャリア用逆直交変換器と前記シングルキャリア用逆直交変換器とが、前記シングルキャリア伝送用と前記マルチキャリア伝送用とで兼用されていることを特徴とする無線通信システム。
【請求項７】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の無線通信システムにおいて、
伝搬路の伝達関数、前記受信信号電力、前記無線機間の距離又は遅延スプレッドの少なくともいずれか一つを推定する伝搬路推定装置によって推定された推定結果を入力信号とし、前記シングルキャリア伝送又は前記マルチキャリア伝送のいずれかの選択、変調方式の選択及び送信信号電力の設定を行う選択・設定装置を具備し、
前記選択・設定装置は、前記シングルキャリア伝送用のモード又は前記マルチキャリア伝送用のモードを切り替え、キャリア毎又は全キャリアで適応的に、１種類以上のＰＳＫ(Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ)変調方式及び１種類以上のＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式の中から変調方式を選択し、２種類以上の符号化方式から符号化方式を選択し、送信信号電力を適応的に設定することを特徴とする無線通信システム。
【請求項８】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の無線通信システムにおいて、
前記一の無線機は、
信号を送信する際に、データ信号系列のパイロット信号を挿入し、
該パイロット信号に、伝送モード、変調方式又は符号化率に関するそれぞれの情報の少なくとも一つを付加し、
前記他の無線機は、
信号を受信する際に前記パイロット信号を復号し、
復号した信号から、前記伝送モード、前記変調方式及び前記符号化率に関するそれぞれの情報の前記少なくとも一つを取り出し、
取り出された前記少なくとも一つに基づいて、シングルキャリア伝送用の受信モード若しくはマルチキャリア伝送用の受信モードに切り替え、又は、受信信号を復号することを特徴とする無線通信システム。
【請求項９】
請求項８に記載の無線通信システムにおいて、
前記一の無線機は、
前記パイロット信号のうち、前記伝送モード、前記変調方式又は前記符号化率に関するそれぞれの情報の前記少なくとも一つが含まれている部分に、誤り検出ビットを付加し、
前記他の無線機は、
信号を受信する際に、前記誤り検出ビットから、前記伝送モード、前記変調方式及び前記符号化率に関するそれぞれの情報の前記少なくとも一つに誤りが生じているかを判定し、誤りが生じている場合には、前記パイロット信号の再送を要求することを特徴とする無線通信システム。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の無線通信システムにおいて、
前記一の無線機において、シングルキャリア信号を生成する際に、時系列信号を周波数成分に変換する直交変換器と、
該直交変換器によって周波数領域に変換された信号に対して、各周波数成分に重み付けを行う重み付け装置と、
該重み付け装置によって重み付けられた信号を再び時系列信号に変換する逆直交変換器とを具備し、
前記重み付け装置の重み付け値は、帯域制限フィルタの周波数応答値に設定されることを特徴とする無線通信システム。
【請求項１１】
シングルキャリア伝送とマルチキャリア伝送との両方の送信系の伝送モードを具備し、
自無線機の受信信号電力、又は、シングルキャリア伝送とマルチキャリア伝送との両方の受信系の伝送モードを具備する他の無線機の受信信号電力の基準となる電力基準値が予め規定されており、
前記自無線機又は前記他の無線機の前記受信信号電力が前記電力基準値以下の場合には、前記シングルキャリア伝送モードを用いて信号を送信し、また、前記受信信号電力が前記電力基準値以上の場合には、前記マルチキャリア伝送モードを用いて信号を送信することを特徴とする無線機。
【請求項１２】
シングルキャリア伝送とマルチキャリア伝送との両方の送信系の伝送モードを具備し、
シングルキャリア伝送とマルチキャリア伝送との両方の受信系の伝送モードを具備する他の無線機との間の距離の基準となる距離基準値が予め規定されており、
前記他の無線機との間の距離を推定する距離推定手段によって推定された距離が、前記距離基準値以上の場合には、前記シングルキャリア伝送モードを用いて信号を送信し、また、前記距離推定手段によって推定された距離が、前記距離基準値以下の場合には、前記マルチキャリア伝送モードを用いて信号を送信することを特徴とする無線機。
【請求項１３】
シングルキャリア伝送とマルチキャリア伝送との両方の送信系の伝送モードを具備し、
シングルキャリア伝送とマルチキャリア伝送との両方の受信系の伝送モードを具備する他の無線機との間の遅延スプレッドの基準となる遅延基準値が予め規定されており、
前記他の無線機との間の遅延スプレッドを推定する伝搬路推定手段によって推定された遅延スプレッドが、前記遅延基準値以下の場合には、前記シングルキャリア伝送モードを用いて信号を送信し、また、前記伝搬路推定手段によって推定された遅延スプレッドが、前記遅延基準値以上の場合には、前記マルチキャリア伝送モードを用いて信号を送信することを特徴とする無線機。
【請求項１４】
シングルキャリア伝送とマルチキャリア伝送との両方の送信系の伝送モードを具備し、
自無線機における送信信号電力の基準となる送信電力基準値が予め規定され、
シングルキャリア伝送とマルチキャリア伝送との両方の受信系の伝送モードを具備する他の無線機における受信信号電力の基準となる受信電力基準値が予め規定されており、
前記受信信号電力が、前記受信電力基準値以上になるように、前記他の無線機が送信信号電力を要求してきたときに、
前記送信信号電力が前記送信電力基準値以上必要である場合には、前記シングルキャリア伝送モードを用いて信号を送信し、前記送信信号電力が前記送信電力基準値以下である場合には、前記マルチキャリア伝送モードを用いて信号を送信することを特徴とする無線機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システム及び無線機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、送受信機として、シングルキャリア送受信機及びマルチキャリア送受信機が利用されている（例えば、非特許文献１及び２参照）。
最初に、従来のシングルキャリア送受信機の送受信機能について説明する。
図７は、従来のシングルキャリア送信機を機能ごとに示すブロック図である。
同図において、符号１０１はチャネル符号化部を示しており、符号１０２はデータ変調部、符号１０３はガードインターバル（ＧＩ）挿入部、符号１０４は波形整形部、符号１０５は無線部、符号１０６は送信アンテナを示している。
このような構成のもと、送信時においては、送信データ系列がチャネル符号化部１０１によって符号化された後、データ変調部１０２によってＰＳＫ又はＱＡＭ変調が行われて送信シンボル系列が生成される。そして、ＧＩ挿入部１０３によってＧＩが挿入される。さらに、波形整形部１０４によって波形整形(フィルタリング)が行われた後、無線部１０５を経由して送信アンテナ１０６から信号が送信される。
【０００３】
図８は、従来のシングルキャリア受信機を機能ごとに示すブロック図である。
同図において、符号１１１は受信アンテナを示しており、符号１１２は無線部、符号１１３はＧＩ除去部を示している。また、符号１１４は離散フーリエ変換部、符号１１５は周波数領域等化部、符号１１６は逆フーリエ変換部を示している。さらに符号１１７はデータ復調部、符号１１８はチャネル復号部を示している。
このような構成のもと、受信時においては、他の無線機から送信されてきたシングルキャリア送信信号は、受信アンテナ１１１によって受信され、無線部１１２を経由し、ＧＩ除去部によってＧＩが除去される。さらに、離散フーリエ変換部１１４によって受信信号の周波数成分が得られ、周波数領域等化部１１５によってチャネル等化か行われる。そして、波形を等化した後、逆離散フーリエ変換部１１６によって時間信号に変換される。さらに、データ復調部１１７及びチャネル復号部１１８によって、データ復調及びチャネル復号が行われ、データが再生されて所定の処理部に送られる。
【０００４】
次いで、従来のマルチキャリア送受信機の送受信機能について説明する。
図９は、従来のマルチキャリア送信機を機能ごとにブロック図である。
同図において、符号１２１はチャネル符号化部を示しており、符号１２２はデータ変調部、符号１２３は直／並列変換部を示している。また、符号１２４は逆離散フーリエ変換部を示しており、符号１２５はＧＩ挿入部、符号１２６は無線部、符号１２７は送信アンテナを示している。
このような構成のもと、送信時においては、送信データ系列がチャネル符号化部１２１によって符号化された後、データ変調部１２２によってＰＳＫ又はＱＡＭ変調が行われて送信シンボル系列が生成される。そして、得られた送信シンボル系列は、直/並列変換部１２３及び逆離散フーリエ変換部１２４によってマルチキャリア信号が生成された後、ＧＩ挿入部１２５によってＧＩが挿入される。さらに、その信号は、無線部１２６を経由して送信アンテナ１２７によって送信される。
【０００５】
図１０は、従来のマルチキャリア受信機を機能ごとにブロック図である。
同図において、符号１３１は受信アンテナを示しており、符号１３２は無線部、符号１３３はＧＩ除去部を示している。また、符号１３４は離散フーリエ変換部、符号１３５は周波数領域等化部、符号１３６は並/直列変換部を示している。また、符号１３７はデータ復調部、符号１３８はチャネル復号部を示している。
このような構成のもと、受信時においては、他の無線機から送信されてきたマルチキャリア送信信号は、受信アンテナ１３１によって受信され、無線部１３２を経由した後、ＧＩ除去部１３３によってＧＩが除去される。そして、離散フーリエ変換部１３４によって、受信信号の周波数成分が得られ、周波数領域等化部１３５によってでチャネル等化か行われる。さらに、波形が等化された後、並／直列変換部１３６によって並／直列変換が行われる。そして、データ復調部１３７及びチャネル復号部１３８によって、データ復調及びチャネル復号が行われ、データが再生されて所定の処理部に送られる。
【０００６】
このように、一の無線機から他の無線機に信号を送信する場合、従来では、シングルキャリア伝送又はマルチキャリア伝送のどちらか一方が用いられている。
【非特許文献１】Ｄ．Ｆａｌｃｏｎｅｒ，Ｓ．Ｌ．Ａｒｉｙａｖｉｓｉｔａｋｕｌ，Ａ．Ｂｅｎｙａｍｉｎ−Ｓｅｅｙａｒ，Ｂ．Ｅｉｄｓｏｎ、“Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｓｉｎｇｌｅ−Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｂｒｏａｄｂａｎｄ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｓｙｓｔｅｍｓ”、ＩＥＥＥ  Ｃｏｍｍｕｎ．Ｍａｇ、ｖｏｌ．４０、ｎｏ．４、ｐｐ．５８−６６、Ａｐｒ．２００２
【非特許文献２】Ｍ．Ｏｋａｄａ、Ｓ．Ｈａｒａ、Ｎ．Ｍｏｒｉｎａｇａ、“Ｂｉｔ  Ｅｒｒｏｒ  Ｒａｔｅ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ  ｏｆ  Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｍｕｌｔｉｃａｒｒｉｅｒ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｒａｄｉｏ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ”、ＩＥＩＣＥ  Ｔｒａｎｓ．Ｃｏｍｍｕｎ、ｖｏｌ．Ｅ７６−Ｂ，ｎｏ．２、ｐｐ．１１３−１１９、Ｆｅｂ．１９９３
【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、例えば、マルチキャリア伝送のみを用いると、移動局又は基地局において受信される信号電力が小さくなった場合、送信信号電力を大きくして送信する必要がある。しかし、マルチキャリア伝送の場合、ピーク対平均信号電力比（ＰＡＰＲ）が大きいため、送信信号電力を大きくすると、送信電力増幅器のバックオフが小さくなってしまい、送信信号が歪んでしまうという問題がある。
一方、シングルキャリア伝送のみを用いると、ＰＡＰＲの問題は小さいため、バックオフをある程度小さくとらなければならない非線形領域では、マルチキャリア伝送より特性は優れるが、バックオフを大きく取れる線形領域では、マルチキャリア伝送に対して特性が劣化してしまうという問題がある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、受信機の受信信号電力の大小に応じて、最適な信号伝送を行うことができる無線通信システム及び無線機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】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、少なくとも一対の無線機から構成される無線通信システムにおいて、一の無線機は、シングルキャリア伝送とマルチキャリア伝送との両方の送信系の伝送モードを具備し、他の無線機は、シングルキャリア伝送とマルチキャリア伝送との両方の受信系の伝送モードを具備しており、前記一の若しくは前記他の無線機における受信信号電力の基準となる電力基準値が予め規定されており、前記一の無線機は、前記一の若しくは前記他の無線機における前記受信信号電力が前記電力基準値以下の場合には、前記シングルキャリア伝送モードを用いて信号を送信し、また、前記受信信号電力が前記電力基準値以上の場合には、前記マルチキャリア伝送モードを用いて信号を送信し、前記他の無線機は、前記一の無線機が前記シングルキャリア伝送モードを用いて信号を送信した場合には、前記シングルキャリア伝送モードを用いて前記信号を受信し、また、前記一の無線機が前記マルチキャリア伝送モードを用いて信号を送信した場合には、前記マルチキャリア伝送モードを用いて前記信号を受信することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、少なくとも一対の無線機から構成される無線通信システムにおいて、一の無線機と他の無線機との間の距離を推定する距離推定手段を具備しており、前記一の無線機は、シングルキャリア伝送とマルチキャリア伝送との両方の送信系の伝送モードを具備し、前記他の無線機は、シングルキャリア伝送とマルチキャリア伝送との両方の受信系の伝送モードを具備しており、前記一の無線機と前記他の無線機との間の距離の基準となる距離基準値が予め規定されており、前記一の無線機は、前記距離推定手段によって推定された距離が、前記距離基準値以上の場合には、前記シングルキャリア伝送モードを用いて信号を送信し、また、前記距離推定手段によって推定された距離が、前記距離基準値以下の場合には、前記マルチキャリア伝送モードを用いて信号を送信し、前記他の無線機は、前記一の無線機が前記シングルキャリア伝送モードを用いて信号を送信した場合には、前記シングルキャリア伝送モードを用いて前記信号を受信し、また、前記一の無線機が前記マルチキャリア伝送モードを用いて信号を送信した場合には、前記マルチキャリア伝送モードを用いて前記信号を受信することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、少なくとも一対の無線機から構成される無線通信システムにおいて、一の無線機と他の無線機との間の遅延スプレッドを推定する伝搬路推定手段を具備しており、前記一の無線機は、シングルキャリア伝送とマルチキャリア伝送との両方の送信系の伝送モードを具備し、前記他の無線機は、シングルキャリア伝送とマルチキャリア伝送との両方の受信系の伝送モードを具備しており、前記一の無線機と前記他の無線機との間の遅延スプレッドの基準となる遅延基準値が予め規定されており、前記一の無線機は、前記伝搬路推定手段によって推定された遅延スプレッドが、前記遅延基準値以下の場合には、前記シングルキャリア伝送モードを用いて信号を送信し、また、前記伝搬路推定手段によって推定された遅延スプレッドが、前記遅延基準値以上の場合には、前記マルチキャリア伝送モードを用いて信号を送信し、前記他の無線機は、前記一の無線機が前記シングルキャリア伝送モードを用いて信号を送信した場合には、前記シングルキャリア伝送モードを用いて前記信号を受信し、また、前記一の無線機が前記マルチキャリア伝送モードを用いて信号を送信した場合には、前記マルチキャリア伝送モードを用いて前記信号を受信することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、少なくとも一対の無線機から構成される無線通信システムにおいて、一の無線機は、シングルキャリア伝送とマルチキャリア伝送との両方の送信系の伝送モードを具備し、他の無線機は、シングルキャリア伝送とマルチキャリア伝送との両方の受信系の伝送モードを具備しており、前記他の無線機における受信信号電力の基準となる受信電力基準値が予め規定され、前記一の無線機における送信信号電力の基準となる送信電力基準値が予め規定されており、前記他の無線機は、前記受信信号電力が前記受信電力基準値以上になるように、前記一の無線機に対して送信信号電力を要求し、前記一の無線機は、前記送信信号電力が前記送信電力基準値以上必要である場合には、前記シングルキャリア伝送モードを用いて信号を送信し、前記送信信号電力が前記送信電力基準値以下である場合には、前記マルチキャリア伝送モードを用いて信号を送信し、前記他の無線機は、前記一の無線機が前記シングルキャリア伝送モードを用いて信号を送信した場合には、前記シングルキャリア伝送モードを用いて前記信号を受信し、また、前記一の無線機が前記マルチキャリア伝送モードを用いて信号を送信した場合には、前記マルチキャリア伝送モードを用いて前記信号を受信することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、前記他の無線機は、シングルキャリア伝送用受信回路と、マルチキャリア伝送用受信回路とを具備し、前記シングルキャリア伝送用受信回路は、入力信号を複数の直交する周波数成分に分離するシングルキャリア用直交変換器と、該シングルキャリア用直交変換器のそれぞれの出力に重み付けを行う重み付け部と、該重み付け部によって重み付けされた信号に対して、逆直交変換を行う逆直交変換器と、該逆直交変換器の出力信号に対して復調を行うシングルキャリア用復調回路と、前記重み付け装置における重み付け値を制御する重み付け制御装置とを具備し、前記マルチキャリア伝送用受信回路は、入力信号を複数の直交する周波数成分に分離するマルチキャリア用直交変換器と、該マルチキャリア用直交変換器によって分離された周波数成分のそれぞれにおいて復調を行うマルチキャリア用復調回路とを具備し、前記シングルキャリア用直交変換器とマルチキャリア用直交変換器とが、前記シングルキャリア伝送用と前記マルチキャリア伝送用とで兼用されていることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、前記少なくとも一方の無線機は、マルチキャリア伝送用送信回路と、シングルキャリア伝送用受信回路とを具備し、前記マルチキャリア伝送用送信回路は、入力信号を複数の信号系列に並び替える直並列変換回路と、該直並列変換回路の出力を各周波数成分の入力信号とし、逆直交変換によって時系列信号を得るマルチキャリア用逆直交変換器とを具備し、前記シングルキャリア伝送用受信回路は、入力信号を複数の直交する周波数成分に分離する直交変換器と、該直交変換器のそれぞれの出力に重み付けを行う重み付け部と、該重み付け部によって重み付けされた信号に対して、逆直交変換を行うシングルキャリア用逆直交変換器と、該シングルキャリア用逆直交変換器の出力信号に対して復調を行う復調回路と、前記重み付け部における重み付け値を制御する重み付け制御装置とを具備し、前記マルチキャリア用逆直交変換器と前記シングルキャリア用逆直交変換器とが、前記シングルキャリア伝送用と前記マルチキャリア伝送用とで兼用されていることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、伝搬路の伝達関数、前記受信信号電力、前記無線機間の距離又は遅延スプレッドの少なくともいずれか一つを推定する伝搬路推定装置によって推定された推定結果を入力信号とし、前記シングルキャリア伝送又は前記マルチキャリア伝送のいずれかの選択、変調方式の選択及び送信信号電力の設定を行う選択・設定装置を具備し、前記選択・設定装置は、前記シングルキャリア伝送用のモード又は前記マルチキャリア伝送用のモードを切り替え、キャリア毎又は全キャリアで適応的に、１種類以上のＰＳＫ(Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ)変調方式及び１種類以上のＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式の中から変調方式を選択し、２種類以上の符号化方式から符号化方式を選択し、送信信号電力を適応的に設定することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、前記一の無線機は、信号を送信する際に、データ信号系列のパイロット信号を挿入し、該パイロット信号に、伝送モード、変調方式又は符号化率に関するそれぞれの情報の少なくとも一つを付加し、前記他の無線機は、信号を受信する際に前記パイロット信号を復号し、復号した信号から、前記伝送モード、前記変調方式及び前記符号化率に関するそれぞれの情報の前記少なくとも一つを取り出し、取り出された前記少なくとも一つに基づいて、シングルキャリア伝送用の受信モード若しくはマルチキャリア伝送用の受信モードに切り替え、又は、受信信号を復号することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、前記一の無線機は、前記パイロット信号のうち、前記伝送モード、前記変調方式又は前記符号化率に関するそれぞれの情報の前記少なくとも一つが含まれている部分に、誤り検出ビットを付加し、前記他の無線機は、信号を受信する際に、前記誤り検出ビットから、前記伝送モード、前記変調方式及び前記符号化率に関するそれぞれの情報の前記少なくとも一つに誤りが生じているかを判定し、誤りが生じている場合には、前記パイロット信号の再送を要求することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、前記一の無線機において、シングルキャリア信号を生成する際に、時系列信号を周波数成分に変換する直交変換器と、該直交変換器によって周波数領域に変換された信号に対して、各周波数成分に重み付けを行う重み付け装置と、該重み付け装置によって重み付けられた信号を再び時系列信号に変換する逆直交変換器とを具備し、前記重み付け装置の重み付け値は、帯域制限フィルタの周波数応答値に設定されることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、シングルキャリア伝送とマルチキャリア伝送との両方の送信系の伝送モードを具備し、自無線機の受信信号電力、又は、シングルキャリア伝送とマルチキャリア伝送との両方の受信系の伝送モードを具備する他の無線機の受信信号電力の基準となる電力基準値が予め規定されており、前記自無線機又は前記他の無線機の前記受信信号電力が前記電力基準値以下の場合には、前記シングルキャリア伝送モードを用いて信号を送信し、また、前記受信信号電力が前記電力基準値以上の場合には、前記マルチキャリア伝送モードを用いて信号を送信することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明は、シングルキャリア伝送とマルチキャリア伝送との両方の送信系の伝送モードを具備し、シングルキャリア伝送とマルチキャリア伝送との両方の受信系の伝送モードを具備する他の無線機との間の距離の基準となる距離基準値が予め規定されており、前記他の無線機との間の距離を推定する距離推定手段によって推定された距離が、前記距離基準値以上の場合には、前記シングルキャリア伝送モードを用いて信号を送信し、また、前記距離推定手段によって推定された距離が、前記距離基準値以下の場合には、前記マルチキャリア伝送モードを用いて信号を送信することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明は、シングルキャリア伝送とマルチキャリア伝送との両方の送信系の伝送モードを具備し、シングルキャリア伝送とマルチキャリア伝送との両方の受信系の伝送モードを具備する他の無線機との間の遅延スプレッドの基準となる遅延基準値が予め規定されており、前記他の無線機との間の遅延スプレッドを推定する伝搬路推定手段によって推定された遅延スプレッドが、前記遅延基準値以下の場合には、前記シングルキャリア伝送モードを用いて信号を送信し、また、前記伝搬路推定手段によって推定された遅延スプレッドが、前記遅延基準値以上の場合には、前記マルチキャリア伝送モードを用いて信号を送信することを特徴とする。
【００２２】
また、本発明は、シングルキャリア伝送とマルチキャリア伝送との両方の送信系の伝送モードを具備し、自無線機における送信信号電力の基準となる送信電力基準値が予め規定され、シングルキャリア伝送とマルチキャリア伝送との両方の受信系の伝送モードを具備する他の無線機における受信信号電力の基準となる受信電力基準値が予め規定されており、前記受信信号電力が、前記受信電力基準値以上になるように、前記他の無線機が送信信号電力を要求してきたときに、前記送信信号電力が前記送信電力基準値以上必要である場合には、前記シングルキャリア伝送モードを用いて信号を送信し、前記送信信号電力が前記送信電力基準値以下である場合には、前記マルチキャリア伝送モードを用いて信号を送信することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、受信機の受信信号電力が小さい場合には、ＰＡＰＲが小さいシングルキャリア伝送を用いることができ、バックオフがある程度小さくともマルチキャリア伝送に対して優れた信号伝送が可能となる。
一方、受信信号電力が大きい場合には、マルチキャリア伝送を用いることができ、シングルキャリア伝送よりも高スループットを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
（実施形態１）
以下、本発明の第１の実施形態における無線通信システムについて、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態としての無線通信システム１を示したものである。
無線通信システム１は、複数の無線機Ａ，Ｂ，Ｃ，・・・，ｎと、複数の基地局（無線機）ａ，ｂ，ｃ，・・・，ｍと、通信ネットワーク２とを備えている。
複数の基地局ａ，ｂ，ｃ，・・・，ｍは、複数の無線機Ａ，Ｂ，Ｃ，・・・，ｎと通信ネットワーク２とを接続するものであり、電柱やビルの屋上、電話ボックス、地下鉄ホームの天井などに設置されるものである。
通信ネットワーク２は、複数の無線機Ａ，Ｂ，Ｃ，・・・，ｎを相互に接続するネットワークであり、電話網、ＩＰ網、移動体網等である。
【００２５】
無線機Ａ，Ｂ，Ｃ，・・・，ｎの構成は、それぞれほぼ同一であるので、ここでは代表として無線機Ａについて説明する。なお、基地局ａ，ｂ，ｃ，・・・，ｍも、送受信機能に関しては無線機Ａと同様の構成を有しており、基地局ａ，ｂ，ｃ，・・・，ｍが「無線機」となり得ることは言うまでもない。
無線機Ａは、図２に示すように、信号を送信処理するための送信部（マルチキャリア伝送用送信回路）１０と、送信されてきた信号を受信処理するための受信部（シングルキャリア伝送用受信回路、マルチキャリア伝送用受信回路）１２とを備えている。
送信部１０は、符号化を行う符号化器１００１と、ＰＳＫ又はＱＡＭ変調を行う変調器１００２と、スイッチングを行う伝送モード切替スイッチ１００３とを備えている。また、送信部１０は、マルチキャリアによって伝送を行うマルチキャリア伝送部１６と、シングルキャリアによって伝送を行うシングルキャリア伝送部１５とを備えている。また、送信部１０は、送信のための各種処理を行う送信無線部１００９と、送受信アンテナ１１０２とを備えている。
【００２６】
また、マルチキャリア伝送部１６は、入力信号を直列から並列に変換する直／並列変換器（直並列変換回路）１００４と、入力信号に対して逆直交変換を行う逆直交変換器（マルチキャリア用逆直交変換器）１００５と、ガードインターバル（ＧＩ）を挿入するＧＩ挿入装置１００６ａと、マルチキャリア信号における波形を整形する波形整形回路１００７とを備えている。
また、シングルキャリア伝送部１５は、ＧＩを挿入するＧＩ挿入装置１００６ｂと、シングルキャリア信号における波形を整形する波形整形回路１００８とを備えている。
すなわち、無線機Ａはシングルキャリア伝送とマルチキャリア伝送との両方の送信系の伝送モードを備えている。
【００２７】
一方、受信部１２は、上述の送受信アンテナ１０２と、この送受信アンテナ１０２によって受信した信号に対して各種処理を行う受信無線部１２０１と、ＧＩを除去するＧＩ除去装置１２０２とを備えている。また、受信部１２は、入力信号に対して直交変換を行う直交変換器（シングルキャリア用直交変換器、マルチキャリア用直交変換器）１２０３と、チャネル等化を行うチャネル等化器（重み付け部）１２０５と、チャネル等化用の重みを演算する重み演算器（重み付け制御装置）１２０４とを備えている。また、受信部１２は、スイッチングを行う伝送モード切替スイッチ１２０６と、入力信号を並列から直列に変換する並／直列変換器１２０７と、入力信号に対して逆直交変換を行う逆直交変換器（シングルキャリア用逆直交変換器）１２０８とを備えている。さらに、受信部１２は、軟判定値又は硬判定値を生成する判定値生成回路１２０９と、復号処理を行うチャネル復号回路（シングルキャリア用復調回路、マルチキャリア用復調回路、復調回路）１２１０とを備えている。
【００２８】
また、無線機Ａは、重み演算器１２０４と直交変換器１２０３とに接続された伝搬路推定装置（伝搬路推定手段）１１０１を備えている。伝搬路推定装置１１０１は、無線機Ａと、通信を行う他の無線機（例えば基地局ａ）との間の伝搬路を推定し、また、推定した伝搬路の情報から、受信部１２によって受信された受信信号の受信信号電力値を推定する。伝搬路推定装置１１０１は、推定した伝搬路の情報を重み演算器１２０４に入力し、推定した受信信号電力値を、後述する制御部１３００に入力する。
【００２９】
なお、受信信号電力値は、以下のようにして推定される。
他の無線機（基地局ａ）から、事前に、無線機Ａで既知である信号（パイロット信号）を送信し、無線機Ａでその受信信号に対して既知信号を用いて相関値を取り、伝搬路情報（インパルス応答）を推定する。もしくは、無線機Ａで判定したデータ信号を帰還させて、そのデータ信号を前記既知信号とみなし、伝搬路情報を推定することも可能である。
伝達関数については、前述の伝搬路情報の推定で得られた伝搬路情報（インパルス応答）に対して直交変換を行うことで得られる。または、既知（パイロット）信号の信号を他の無線機から送信して、無線機Ａで受信した信号に対して直交変換を行って得られた信号と、直交変換後の既知信号との相関を取ることで、伝達関数を推定することも可能である。また、既知信号の変わりに、データ信号を判定帰還して用いることも可能である。
【００３０】
前記推定した伝搬路情報（インパルス応答）もしくはその伝達関数を用い、推定した各成分に対し、それぞれ絶対値の２乗を取り、その値の総和（もしくは平均値）を取ることで受信信号電力値を推定することができる。具体的には、以下の式で与えられる。
【００３１】
【数１】
2008206045.tif 000003
もしくは
【数２】
2008206045.tif 000004
【００３２】
ここで、｛ｇ（ｎ）｝は伝搬路のインパルス応答の推定値、ｎは遅延量のインデックス、｛Ｇ（ｋ）｝はチャネル伝達関数の推定値、ｋは直交成分のインデックス、Ｎは推定した応答数、Ｋは直交成分の数である。
また、上記操作を他の無線機（基地局ａ）で行い、その情報をパイロット信号を用いて無線機Ａに送信し、その情報を用いることも可能である。その他、無線機Ａの無線部において自動受信利得制御（ＡＧＣ）が行われている場合には、ＡＧＣを制御する制御電圧が受信信号電力に応じて一意に決まるため、ＡＧＣの利得電圧を用いて受信信号電力値を推定することも可能である。
【００３３】
また、無線機Ａは、伝搬路推定装置１１０１に接続された制御部（重み付け制御装置、選択・設定装置）１３００を備えている。制御部１３００は、不図示のメモリを備えており、このメモリには、受信信号電力の基準となる電力基準値が記憶される。
【００３４】
ここで、電力基準値とは、シングルキャリア伝送又はマルチキャリア伝送のいずれの伝送モードで伝送するかの基準となるものである。例えば、電力基準値は、以下のようにして決められる。
無線システムが想定した伝搬路環境の情報（インパルス応答もしくはその伝達関数）から、受信信号電力Ｐｒと、最大スループットを達成する伝送モードとの関係を計算機シミュレーションによって予め求めることができる。Ｐｒ＞Ｐｏではマルチキャリア伝送モードの方が高いスループットとなり、Ｐｒ≦Ｐｏではシングルキャリア伝送モードの方が高いスループットとなると見込まれているとき、Ｐｏを電力基準値とする。
【００３５】
このようにして決められた、電力基準値は、出荷時にあらかじめメモリに記憶される。または、基地局などが電力基準値を適宜演算し、各無線機に対して送信するようにし、その電力基準値を各無線機が適宜受信してメモリに記憶するようにしてもよい。
【００３６】
また、制御部１３００は、重み演算器１２０４と、伝送モード切替スイッチ１００３，１２０６とに接続されている。制御部１３００は、伝搬路推定装置１１０１によって推定された受信信号電力値と、メモリに記憶された電力基準値とを読み出し、それら二つの値の大小判定を行う。そして、制御部１３００は、判定結果に応じて、各伝送モード切替スイッチ１００３，１２０６において、シングルキャリア伝送用又はマルチキャリア伝送用に切り替える。さらに、制御部１３００は、大小判定の結果を、重み演算器１２０４に入力する。
【００３７】
次に、このように構成された本実施形態における無線機Ａの処理について説明する。
ここでは、説明を簡単にするために、一対の無線機Ａ，Ｂの１対１での通信を考える。
まず、無線機Ａの送信処理について説明する。
図３は、無線機Ａの送信処理を示すフローチャートである。
最初に、無線機Ａは、送信準備処理を行う（ステップＳ１１）。すなわち、送信データ系列が符号化器１００１に入力されると、符号化器１００１は、送信データ系列に対して符号化を行う。符号化は畳み込み符号、ターボ符号、トレリス符号、ＬＤＰＣ符号などの誤り訂正符号を用いることができる。そして、符号化器１００１の出力が変調器１００２に入力され、その入力信号に対して変調器１００２がシンボル変調を行う。
【００３８】
それから、制御部１３００は、伝搬路推定装置１１０１によって推定された受信信号電力値と、メモリに記憶された電力基準値とを読み出す。そして、それら二つの値の大小判定を行う（ステップＳ１２）。
そして、制御部１３００は、受信信号電力値が電力基準値よりも大きいと判定した場合には（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、伝送モード切替スイッチ１００３をマルチキャリア送信用に切り替える（ステップＳ１３）。すなわち、制御部１３００は、伝送モード切替スイッチ１００３を、マルチキャリア伝送部１６に接続された端子１００３ａに切り替える。
ここで伝搬路推定装置１１０１では、無線機Ｂから送信される、データ系列に挿入されているパイロット信号系列を用い、受信信号とパイロット信号の相関値を求めることによって、無線機Ａにおいて無線機Ａと無線機Ｂとの間の伝搬路を予め推定することができる。
また、無線機Ａから送信される、データ系列に挿入されているパイロット系列を用い、無線機Ａと無線機Ｂとの間の伝搬路を予め無線機Ｂで推定し、その伝搬路情報を無線機Ａにフィードバックしそれを用いることも可能である。
【００３９】
さらに、無線機Ａは、マルチキャリア伝送用の送信処理を行う（ステップＳ１４）。すなわち、変調器１００２からの出力が、伝送モード切替スイッチ１００３を介して、直／並列変換器１００４に入力される。直／並列変換器１００４は、Ｎサンプル毎に直／並列変換を行い、変換結果を逆直交変換器１００５に入力する。逆直交変換器１００５は、入力信号に対して逆直交変換を行い、さらに、その変換後の信号に対して、ＧＩ挿入装置１００６ａが、ＧＩの挿入を行う。そして、その信号に対して、波形整形回路１００７は、波形整形を行い、マルチキャリア送信信号を生成する。そして、送信無線部１００９を経由して、送受信アンテナ１１０２が信号を送信して、処理を終了する。
【００４０】
一方、制御部１３００は、ステップＳ１２において、受信信号電力値が電力基準値よりも小さいと判定した場合には（ステップＳ１２：ＮＯ）、伝送モード切替スイッチ１００３をシングルキャリア送信用に切り替える（ステップＳ１５）。すなわち、制御部１３００は、伝送モード切替スイッチ１００３を、シングルキャリア伝送部１５に接続された端子１００３ｂに切り替える。そして、無線機Ａは、シングルキャリア伝送用の送信処理を行う（ステップＳ１６）。すなわち、変調器１００２からの出力が、伝送モード切替スイッチ１００３を介して、ＧＩ挿入装置１００６ｂに入力される。ＧＩ挿入装置１００６ｂは、入力信号に対して、ＧＩを挿入し、さらに、波形整形回路１００８は、その信号に対して、波形整形を行い、シングルキャリア送信信号を生成する。そして、送信無線部１００９を経由して、送受信アンテナ１１０２が信号を送信して、処理を終了する。
【００４１】
次に、無線機Ａの受信処理について説明する。
図４は、無線機Ａの受信処理を示すフローチャートである。
まず、無線機Ａは、送信信号が到達すると受信準備処理を行う（ステップＳ２１）。すなわち、送受信アンテナ１１０２が、送信信号を受信する。なお、このとき無線機ａからあらかじめパイロット信号を受信し、そのパイロット信号が、所定の処理の後、制御部１３００に入力される。このパイロット信号には、シングルキャリア伝送モードを利用するかマルチキャリア伝送モードを利用するかの情報が含まれている。
送信信号を受信すると、受信無線部１２０１は、その信号をベースバンドのディジタル信号に変換する。そして、そのディジタル信号からＧＩ除去装置１２０２がＧＩを除去し、除去した信号をＮサンプル毎に直交変換器１２０３に入力する。直交変換器１２０３は、入力信号に対して直交変換を行い、その結果を、伝搬路推定装置１１０１とチャネル等化器１２０５とに入力する。伝搬路推定装置１１０１は、入力信号から、所定の演算式により、無線機Ａと無線機Ｂとの間の伝搬路と、受信信号電力値とを推定する。そして、伝搬路推定装置１１０１は、伝搬路の情報を重み演算器１２０４に入力し、受信信号電力値を制御部１３００に入力する。
【００４２】
制御部１３００は、上述のあらかじめ受信したパイロット信号を読み出し、本通信が、シングルキャリア伝送モードによるものか、又は、マルチキャリア伝送モードによるものかを判定する（ステップＳ２２）。
そして、制御部１３００は、マルチキャリア伝送モードであるものと判定した場合には（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、伝送モード切替スイッチ１２０６を、マルチキャリア受信用に切り替える（ステップＳ２３）。すなわち、伝送モード切替スイッチ１２０６を、並／直列変換器１２０７に接続された端子１２０６ａに切り替える。それから、無線機Ａは、マルチキャリア伝送用の受信処理をおこなう（ステップＳ２４）。すなわち、制御部１３００は、ステップＳ２２における大小判定の結果を重み演算器１２０４に入力する。重み演算器１２０４は、制御部１３００からの判定結果と、伝搬路推定装置１１０１からの伝搬路の情報とから、所定の演算式により、マルチキャリアのための重みを演算し、演算結果をチャネル等化器１２０５と判定値生成回路１２０９とに入力する。チャネル等化器１２０５は、入力された重みを用いて、直交変換器１２０３からの入力信号に対してチャネル等化を行う。
【００４３】
チャネル等化器１２０５は、受信信号と等化重みの乗算を各周波数点で行う。なお、チャネル等化重みには、ＺＦ（Ｚｅｒｏ  Ｆｏｒｃｉｎｇ）型、ＭＲＣ（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｒａｔｉｏ  Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ）型、ＥＧＣ（Ｅｑｕａｌ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ）型、ＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ  Ｅｒｒｏｒ）型などが挙げられる。
【００４４】
チャネル等化器１２０５の出力は、切替スイッチ１２０６を介して、並／直列変換器１２０７に入力される。並／直列変換器１２０７は、入力信号に対して、並列／直列変換を行って、信号系列を生成し、判定値生成回路１２０９に入力する。そして、判定値生成回路１２０９は、入力された信号系列と、重み演算器１２０４から入力された重みによって、軟判定値又は硬判定値を生成し、それらの値をチャネル復号回路１２１０に入力する。さらに、チャネル復号回路１２１０は、入力された信号に対して誤り訂正を行い、送信データ系列を生成する。この送信データ系列が、所定の処理部に入力されて、処理が終了する。
【００４５】
一方、制御部１３００は、ステップＳ２２において、シングルキャリア伝送モードであるものと判定した場合には（ステップＳ２２：ＮＯ）、伝送モード切替スイッチ１２０６を、シングルキャリア受信用に切り替える（ステップＳ２５）。すなわち、伝送モード切替スイッチ１２０６を、逆直交変換器１２０８に接続された端子１２０６ｂに切り替える。それから、無線機Ａは、シングルキャリア伝送用の受信処理をおこなう（ステップＳ２６）。すなわち、制御部１３００は、ステップＳ２２における大小判定の結果を重み演算器１２０４に入力する。重み演算器１２０４は、制御部１３００からの判定結果と、伝搬路推定装置１１０１からの伝搬路の情報とから、所定の演算式により、シングルキャリアのための重みを演算し、演算結果をチャネル等化器１２０５と判定値生成回路１２０９とに入力する。チャネル等化器１２０５は、入力された重みを用いて、直交変換器１２０３からの入力信号に対してチャネル等化を行う。
【００４６】
チャネル等化器１２０５の出力は、切替スイッチ１２０６を介して、逆直交変換器１２０８に入力される。逆直交変換器１２０８は、入力信号に対して、逆直交変換を行って、信号系列を生成し、判定値生成回路１２０９に入力する。そして、判定値生成回路１２０９は、入力された信号系列と、重み演算器１２０４から入力された重みによって、軟判定値又は硬判定値を生成し、それらの値をチャネル復号回路１２１０に入力する。さらに、チャネル復号回路１２１０は、入力された信号に対して誤り訂正を行い、送信データ系列を生成する。この送信データ系列が、所定の処理部に入力されて、処理が終了する。
【００４７】
以上より、本実施形態における無線通信システム１によれば、無線機Ａの受信信号電力が小さい場合には、ＰＡＰＲが小さいシングルキャリア伝送を用いることができ、バックオフがある程度小さくともマルチキャリア伝送に対して優れた信号伝送が可能となる。一方、受信信号電力が大きい場合には、マルチキャリア伝送を用いることができ、シングルキャリア伝送よりも高スループットを得ることができる。
また、マルチキャリア伝送用とシングルキャリア伝送用とで直交変換器１２０３を兼用していることから、回路構成を簡易にすることができ、回路規模の小型化を図ることができる。
さらに、逆直交変換器１００５と、逆直交変換器１２０８とを兼用することにより、さらなる簡易化、小型化を図ることができる。
【００４８】
（実施形態２）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図５は、本発明の第２の実施形態を示したものである。
図５において、図１から図４に記載の構成要素と同一部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
この実施形態と上記第１の実施形態とは基本的構成は同一であり、ここでは異なる点についてのみ説明する。
【００４９】
本実施形態においては、無線機Ａは、適応変調を行うための制御部（重み付け制御装置、選択・設定装置）１３００ａを備えている。制御部１３００ａは、符号化器１００１と変調器１００２とを有する変調処理部２０に接続され、判定値生成回路１２０９とチャネル復号回路１２１０とを有する復号処理部２１に接続されている。また、制御部１３００ａは、伝搬路推定装置１１０１に接続されている。
伝搬路推定装置１１０１は、無線機Ａと無線機Ｂとの間の伝搬路の情報から、伝搬路の伝達関数、受信信号電力、無線機Ａと無線機Ｂとの間の距離、又は、遅延スプレッドのいずれかを推定する。
【００５０】
それらの推定は、以下のようにして行われる。
伝達関数および受信信号電力については、上述のようにして推定することができる。
距離については、予め無線機に搭載された衛星通信等を用いた全地球測位システム（ＧＰＳ）等の位置を測定する装置を用いて無線機Ａと他の無線機との間の距離を推定する。
距離基準値の設定は、以下の通りである。
一般的に、見通し内の信号伝送では、信号電力は距離をｒとしたときｒ−αで減衰することが知られている。ここで、αは減衰乗数である。そのため、受信側で同じ受信電力を得ようとするためには、距離が長くなればなるほど無線機Ａでは送信信号電力を大きくしなければならない。そこで、例えば、ある距離において、マルチキャリア信号を送信したときに、信号が歪まない最大の送信電力を出す位置を距離基準値として設定し、それより距離が短い場合にはマルチキャリア信号を送信し、長い場合にはシングルキャリア信号を送信する。すなわち、制御部１３００ａは、全地球測位システムによって推定された距離と、あらかじめ規定され記憶された距離基準値とを比較し、距離の方が短いと判定した場合には、伝送モード切替スイッチ１００３をマルチキャリア送信用に切り替える。一方、制御部１３００ａは、距離の方が長いと判定した場合には、伝送モード切替スイッチ１００３をシングルキャリア送信用に切り替える。
【００５１】
距離基準値に関して、減衰乗数αが場所によって異なるような場合には、例えば、基地局を設置したときに予めその周辺の電波の強度を測定し、その測定値を基に距離基準値を算出し、基地局にその情報をメモリに保存しておくことにより、距離によって伝送モードを切り替えることが可能となる。また、減衰乗数αが場所によって変動しないとみなせる場合には、距離と受信電力が１対１で対応するため、上述した電力基準値から距離基準値を求めることが可能である。
【００５２】
また、遅延スプレッドＴについては、推定した伝搬路情報を用いて、以下のような式で求めることができる。
【００５３】
【数３】
2008206045.tif 000005
【００５４】
ここで、τ（ｎ）は、ｇ（ｎ）における遅延時間を示し、ｇ（１）からどの程度時間が遅れているかを示す値である。なお、τ（１）は０である。
また、最大の遅延時間τ（Ｎ）を基準値として用い、τ（Ｎ）がｔ以下であれば、シングルキャリア伝送モードとし、ｔ以上であればマルチキャリア伝送モードとすることも可能である。
遅延基準値の設定については以下の通りである。
ある遅延スプレッドＴもしくはτ（Ｎ）を超えると、シングルキャリア伝送モードでは、伝送品質が著しく劣化する。したがって、遅延スプレッドＴが遅延基準値Ｔ０を超えた場合、あるいは推定した最大の遅延時間が遅延基準値τ０を超えた場合にはマルチキャリア伝送モードを選択する。ここで、遅延基準値Ｔ０，τ０は、予め計算機シミュレーションによって評価した伝送品質の関係から決定することができる。
【００５５】
このような構成のもと、送信時において、制御部１３００ａは、伝搬路推定装置１１０１から入力された受信信号電力値と、あらかじめメモリに記憶された電力基準値とに基づいて、キャリア毎に、又は、全キャリア同様に、１種類以上のＰＳＫ変調方式及び１種類以上のＱＡＭ方式の中から変調方式を適応的に変化させ、２種類以上の符号化方式の中から符号化率を適応的に変化させる。符号化方式は畳み込み符号、ターボ符号、トレリス符号、ＬＤＰＣ符号などの誤り訂正符号を用いることができる。
【００５６】
なお、変調方式や符号化率の決定は、以下のように行われる。
推定した受信信号電力値もしくは距離を用いて伝送モードを選択した後に、変調方式や符号化率の選択を行う。具体的には、まず、制御部１３００ａが、推定した受信信号電力値もしくは伝送モードを決定し、その後、従来の無線ＬＡＮなどで用いられている方式と同様に、受信信号に基づいて、予め設定されている最大のスループットを達成できる変調方式および符号化率の組み合わせのテーブルを用いて、変調方式および符号化率を決定する。
また、受信信号が正しく受信されなかった場合において信号の再送を要求する場合、伝送モードを一定に保ったまま、一つ変調方式の多値数を下げるか、もしくは、符号化率を下げて再送を行うことで受信側で信号を正しく判定できるようにすることも可能である。
【００５７】
以上より、上記第２の実施形態における無線通信システム１によれば、伝送モードを可変にするだけでなく、変調方式および符号化率も可変にすることによって、より自由度のある信号伝送が可能となる。
【００５８】
なお、送信時において、送信部１０が、送信データ系列の先頭にパイロット信号を挿入してもよい。パイロット信号には、シングルキャリア伝送であるか又はマルチキャリア伝送であるかを示す伝送モード、変調方式及び符号化率に関するそれぞれの情報を含めるものとする。そして、受信時において、受信部１２が、パイロット信号を復号し、伝送モード、変調方式、符号化率に関するそれぞれの情報を取り出す。さらに、受信部１２は、取り出した伝送モードに関する情報に基づいて、シングルキャリア伝送用の受信モード又はマルチキャリア伝送用の受信モードに切り替える。すなわち、制御部１３００ａが伝送モード切替スイッチ１２０６を切り替える。さらに、受信部１２は、取り出した変調方式に関する情報と、符号化率に関する情報とに基づいて、信号を復号する。すなわち、変調方式に関する情報と、符号化率に関する情報とに基づいて、判定値生成回路１２０９が、軟判定値又は硬判定値を生成し、さらに、チャネル復号回路１２１０は、誤り訂正を行い、送信データ系列を生成する。
【００５９】
また、送信時において、送信部１０が、パイロット信号の中の、伝送モード、変調方式及び符号化率に関する情報が含まれている部分に、巡回冗長検査（ＣＲＣ）などの誤り検出ビットを挿入してもよい。そして、受信時において、受信部１２が、パイロット信号から誤り検出ビットを取り出す。さらに、取り出された誤り検出ビットから、制御部１３００ａが、伝送モード、変調方式及び符号化率に関するそれぞれの情報に誤りが生じているかを判定する。そして、制御部１３００ａは、誤りが生じていると判定した場合には、無線機Ｂに対して、パイロット信号の再送を要求する。
これにより、特性劣化を防ぐことができる。
なお、上記変形例では、伝送モード、変調方式及び符号化率の全てをパイロット信号に挿入するとしたが、伝送モード、変調方式及び符号化率のうち少なくとも一つをパイロット信号に挿入してもよい。そして、パイロット信号に伝送モードに関する情報を挿入した場合には、取り出した伝送モードに関する情報に基づいて、伝送モードを切り替えることができ、パイロット信号に変調方式及び符号化率に関する情報のうち少なくとも一つを挿入した場合には、それら少なくとも一つを適応的に変化させることができる。
【００６０】
（実施形態３）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
図６は、本発明の第３の実施形態を示したものである。
図６において、図１から図５に記載の構成要素と同一部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
この実施形態と上記第１の実施形態とは基本的構成は同一であり、ここでは異なる点についてのみ説明する。
【００６１】
本実施形態におけるマルチキャリア伝送部１６は、入力信号系列に対してゼロを挿入する零挿入装置３００１を備えている。零挿入装置３００１は、直／並列変換器１００４と逆直交変換器１００５との間に設けられている。
また、シングルキャリア伝送部１５は、時系列信号を周波数成分に変換する直交変換器３００２と、シングルキャリア信号を生成するためのフィルタ装置（重み付け装置）３００３とを備えている。
【００６２】
このような構成のもと、マルチキャリア伝送の場合、直／並列変換器１００４が、送信シンボル系列を直／並列変換した後、零挿入装置３００１が、信号スペクトルの両側に零を挿入する。そして、逆直交変換器１００５が、Ｎ×ｍサンプルの逆直交変換を行ってマルチキャリア信号を得る。
一方、シングルキャリア伝送の場合、直交変換器３００２が、Ｎサンプルの直交変換を行った後、フィルタ装置３００３が、直交成分をｍ回繰り返した信号に対し帯域制限フィルタを用いてシングルキャリア信号を生成する。すなわち、フィルタ装置３００３は、各周波数成分に重み付けを行う重み付け装置として機能するものであり、その重み付け値は、帯域制限フィルタの周波数応答値に設定されている。
さらに、マルチキャリア伝送と同様に、逆直交変換器１００５が、Ｎ×ｍサンプルの逆直交変換を行ってシングルキャリアの時間信号を得る。
【００６３】
以上より、本実施形態における無線通信システム１によれば、時間領域で波形整形（フィルタリング）を行う際必要であった畳み込み演算が不要になり、演算量の削減が可能となる。
また、上記送信機において、シングルキャリア、マルチキャリア両方式で用いられる逆直交変換器を共用することで、回路規模を小さくすることができる。
【００６４】
なお、上記第１から第３の実施形態においては、無線機の数は適宜変更可能であり、少なくとも一対あればよい。
また、伝送モードの切替の基準として受信信号電力の電力基準値を用いたが、これに限ることはなく、一の無線機と他の無線機との間の距離の基準となる距離基準値を用いてもよい。すなわち、無線機Ａ，Ｂ，Ｃ，・・・，ｎが、全地球側位システム（ＧＰＳ）等を用いて距離を推定する距離推定手段を具備している場合、例えば無線機Ａと基地局ａとの間の距離の基準である距離基準値を予め規定する。そして、距離推定手段によって推定された距離と、あらかじめ規定され記憶された距離基準値とを比較し、制御部１３００，１３００ａは、推定した距離の方が大きいと判定した場合には、シングルキャリア伝送によって信号を伝送し、推定した距離の方が小さいと判定した場合には、マルチキャリア伝送によって信号を伝送する。
【００６５】
ここで、距離基準値とは、シングルキャリア伝送又はマルチキャリア伝送のいずれの伝送モードで伝送するかの基準となるものである。距離基準値の決定は、上述の通りであり、ここではその説明を省略する。
【００６６】
また、伝送モードの切替の基準として、他に、無線機Ａと基地局ａとの間の遅延スプレッドの基準となる遅延基準値を用いることもできる。すなわち、伝搬路推定装置１１０１が遅延スプレッドを推定し、この推定した遅延スプレッドと、あらかじめ規定され記憶された遅延基準値とを比較し、制御部１３００，１３００ａは、推定した遅延スプレッドの方が小さい判定した場合には、シングルキャリア伝送によって信号を伝送し、推定した遅延スプレッドの方が大きいと判定した場合には、マルチキャリア伝送によって信号を伝送する。
【００６７】
ここで、遅延基準値とは、シングルキャリア伝送又はマルチキャリア伝送のいずれの伝送モードで伝送するかの基準となるものである。なお、遅延スプレッドや遅延基準値の決定は、上述の通りであり、ここではその説明を省略する。
【００６８】
また、基地局ａにおける受信信号電力の基準となる受信電力基準値をあらかじめ規定するとともに、無線機Ａにおける送信信号電力の基準となる送信電力基準値を予め規定しておいてもよい。そして、基地局ａは、受信信号電力が受信電力基準値になるように、パイロット信号等を用いて無線機Ａに送信信号電力を要求する。それに対して、無線機Ａは、送信信号電力が送信電力基準値以上必要であると判定した場合には、シングルキャリア伝送モードを用いて信号を送信し、送信電力基準値以下でよいと判定した場合には、マルチキャリア伝送モードを用いて信号を送信することも可能である。
【００６９】
なお、送信信号電力についての上記判定は、以下のようにして、制御部１３００，１３００ａが行う。
無線システムが想定した伝搬路環境の情報（インパルス応答もしくはその伝達関数）から、送信信号電力Ｐｔと、最大スループットを達成する伝送モードとの関係を計算機シミュレーションによって予め求めることができる。Ｐｔ≦Ｐｓではマルチキャリア伝送モードが高いスループットとなり、Ｐｔ＞Ｐｓではシングルキャリア伝送モードが高いスループットとなると見込まれているとき、Ｐｓを送信電力基準値とする。
【００７０】
また、上記実施形態においては、直交変換を行うものとしたが、これに限ることはなく、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）又は離散フーリエ変換（ＤＦＴ）を行ってもよい。
また、上記実施形態においては、マルチキャリア伝送とシングルキャリア伝送とで同じクロックを想定しているが、伝送モードによってクロック数を変えることも可能である。
また、上記実施形態においては、１対１通信を仮定して説明しているが、アンテナアレー技術や時分割多元接続（ＴＤＭＡ）技術、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）技術といった多元接続技術を組み合わせることによって１対多又は多対多の通信にも適用可能である。
なお、本発明の技術範囲は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明に係る無線通信システムの第１の実施形態を示すシステム構成図である。
【図２】図１の無線機の送受信機能に関する構成を機能ごとに示すブロック図である。
【図３】図２の無線機の送信処理を示すフローチャートである。
【図４】図２の無線機の受信処理を示すフローチャートである。
【図５】本発明に係る無線通信システムの第２の実施形態を示す図であって、無線機の送受信機能に関する構成を機能ごとに示すブロック図である。
【図６】本発明に係る無線通信システムの第３の実施形態を示す図であって、無線機の送受信機能に関する構成を機能ごとに示すブロック図である。
【図７】従来のシングルキャリア送信機を機能ごとに示すブロック図である。
【図８】従来のシングルキャリア受信機を機能ごとに示すブロック図である。
【図９】従来のマルチキャリア送信機を機能ごとに示すブロック図である。
【図１０】従来のマルチキャリア受信機を機能ごとに示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７２】
１    無線通信システム
１０  送信部（マルチキャリア伝送用送信回路）
１２  受信部（シングルキャリア伝送用受信回路、マルチキャリア伝送用受信回路）
１５  シングルキャリア伝送部
１６  マルチキャリア伝送部
１００４  直／並列変換器（直並列変換回路）
１００５  逆直交変換器（マルチキャリア用逆直交変換器）
１１０１  伝搬路推定装置（伝搬路推定手段）
１２０３  直交変換器（シングルキャリア用直交変換器、マルチキャリア用直交変換器）
１２０４  重み演算器（重み付け制御装置）
１２０５  チャネル等化器（重み付け部）
１２０８  逆直交変換器（シングルキャリア用逆直交変換器）
１２１０  チャネル復号回路（シングルキャリア用復調回路、マルチキャリア用復調回路、復調回路）
１３００，１３００ａ  制御部（重み付け制御装置、選択・設定装置）
３００２  直交変換器
３００３  フィルタ装置（重み付け装置）
３００４  逆直交変換器
Ａ，Ｂ，Ｃ，・・・，ｎ    無線機
【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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