(57)【要約】【課題】複数の局地無線局から同一情報を伴って送信された送信信号の遅延波によるマルチパス干渉の影響を、伝送効率を低下させることなく抑制可能なＲＯＦシステムを提供する。【解決手段】無線基地局１００および移動局２００の一方には、通信エリア内の伝搬遅延特性を測定し、伝搬遅延特性に基づいてガードインターバル（ＧＩ）の長さを決定し、ＧＩの長さに関する情報を無線基地局および移動局の他方に提供するＧＩ情報提供部２２０を備え、無線基地局は、伝送シンボルに挿入するＧＩの長さを可変制御する第１のＧＩ制御部１１６と、送信する伝送シンボルにＧＩを用いたマルチキャリア変調を施すマルチキャリア変調部３００と、を備え、移動局は、伝送シンボルから除去するＧＩの長さを可変制御する第２のＧＩ制御部２１６と、無線基地局から受信した伝送シンボルにＧＩを用いたマルチキャリア復調を施すマルチキャリア復調部３５０と、を備える。【選択図】図５
2008294588.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線基地局に光ファイバで接続された複数の局地無線局を介して前記無線基地局と移動局との間で通信を行う光無線融合通信システムにおいて、
前記無線基地局および前記移動局の少なくともいずれか一方には、通信エリア内の伝搬遅延特性を測定し、前記伝搬遅延特性に基づいて通信に用いるためのガードインターバルを所定の長さに決定し、前記ガードインターバルの所定の長さに関する情報を前記無線基地局および前記移動局のいずれか他方に提供するガードインターバル情報提供部を備え、
前記無線基地局は、
伝送シンボルに挿入するガードインターバルを前記所定の長さに可変制御する第１のガードインターバル制御部と、
送信する伝送シンボルをマルチキャリア変調し、前記マルチキャリア変調した伝送シンボルに前記可変制御されたガードインターバルを挿入するマルチキャリア変調部と、
を備え、
前記移動局は、
伝送シンボルから除去するガードインターバルを前記所定の長さに可変制御する第２のガードインターバル制御部と、
前記無線基地局から受信した伝送シンボルから前記可変制御されたガードインターバルを除去し、前記ガードインターバルを除去した伝送シンボルをマルチキャリア復調するマルチキャリア復調部と、
を備えることを特徴とする、光無線融合通信システム。
【請求項２】
無線基地局に光ファイバで接続された複数の局地無線局を介して前記無線基地局と移動局との間で通信を行う光無線融合通信システムにおける前記無線基地局または前記移動局に適用される送受信装置おいて、
通信エリア内の伝搬遅延特性を測定し、前記伝搬遅延特性に基づいて通信に用いるためのガードインターバルを所定の長さに決定し、前記ガードインターバルの所定の長さに関する情報を通信相手に提供するガードインターバル情報提供部と、
伝送シンボルに挿入するガードインターバルを前記所定の長さに可変制御する第１のガードインターバル制御部と、
送信する伝送シンボルをマルチキャリア変調し、前記マルチキャリア変調した伝送シンボルに前記可変制御されたガードインターバルを挿入するマルチキャリア変調部と、
伝送シンボルから除去するガードインターバルを前記所定の長さに可変制御する第２のガードインターバル制御部と、
受信した伝送シンボルから前記可変制御されたガードインターバルを除去し、前記ガードインターバルを除去した伝送シンボルをマルチキャリア復調するマルチキャリア復調部と、
を備えることを特徴とする、送受信装置。
【請求項３】
前記ガードインターバル情報提供部は、前記複数の局地無線局の各々から同時に送信されたインパルスの受信状況に基づいて前記通信エリア内の伝搬遅延特性を測定することを特徴とする、請求項２に記載の送受信装置。
【請求項４】
無線基地局に光ファイバで接続された複数の局地無線局を介して前記無線基地局と移動局との間で通信を行う光無線融合通信システムに適用される通信方法おいて、
通信エリア内の伝搬遅延特性を測定し、前記伝搬遅延特性に基づいて通信に用いるためのガードインターバルを所定の長さに決定し、前記ガードインターバルの所定の長さに関する情報を通信相手に提供するガードインターバル情報提供ステップと、
伝送シンボルに挿入するガードインターバルを前記所定の長さに可変制御する第１のガードインターバル制御ステップと、
送信する伝送シンボルをマルチキャリア変調し、前記マルチキャリア変調した伝送シンボルに前記可変制御されたガードインターバルを挿入するマルチキャリア変調ステップと、
伝送シンボルから除去するガードインターバルを前記所定の長さに可変制御する第２のガードインターバル制御ステップと、
受信した伝送シンボルから前記可変制御されたガードインターバルを除去し、前記ガードインターバルを除去した伝送シンボルをマルチキャリア復調するマルチキャリア復調ステップと、
を含むことを特徴とする、通信方法。
【請求項５】
前記ガードインターバル情報提供ステップは、前記複数の局地無線局の各々から同時にインパルスを送信するステップと、前記複数のインパルスの受信状況に基づいて前記通信エリア内の伝搬遅延特性を測定するステップと、を含むことを特徴とする、請求項４に記載の通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光無線融合通信（ＲＯＦ：Radio Over Fiber）システム、ＲＯＦシステム用の送受信装置および通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
送信側で光信号を無線信号により強度変調して光ファイバに伝送し、受信側で光／電気変換して元の無線信号を再生することで、通信を行う光無線融合通信システムが利用されている。
【０００３】
ＲＯＦシステムは、低損失で広帯域な光ファイバを用いることで、通信エリアの拡大を図ることができるため、様々な用途に用いられている。ＲＯＦシステムの適用例としては、例えば、下記特許文献１に記載された路車間通信システムが挙げられる。路車間通信システムにおいては、道路と車両との間の通信にＲＯＦシステムを適用することで、大容量の情報を路車間で高速に通信することができる。
【０００４】
図１は、路車間通信システムを例として、ＲＯＦシステムのシステム構成を示す説明図である。図１に示すように、ＲＯＦシステムは、無線基地局１０、光ファイバ１４、複数の局地無線局１５ａ〜１５ｄおよび移動局２０で構成される。複数の局地無線局１５ａ〜１５ｄは、光ファイバ１４を介して各々に無線基地局１０に接続される。
【０００５】
ＲＯＦシステムのダウンリンク送信に際して、無線基地局１０は、光信号を無線信号により強度変調して光ファイバ１４に伝送し、複数の局地無線局１５ａ〜１５ｄに伝達する。複数の局地無線局１５ａ〜１５ｄは、伝達された光信号を光／電気変換して無線信号を再生し、無線信号を移動局２０などの受信側に送信する。これにより、各局地無線局１５ａ〜１５ｄの通信エリアを束ねて１つの通信エリアとすることで、広範囲の情報通信サービスが提供可能となる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−９３０８４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、ＲＯＦシステムにおいては、通信エリアの拡大を図るために、複数の局地無線局１５ａ〜１５ｄから同一情報が同一周波数で送信される。このため、各局地無線局１５ａ〜１５ｄの通信エリアでは、隣接する通信エリアとの境界や近傍の通信エリアとの間で干渉波の影響が生じる場合がある。これは、同一の無線信号が異なる距離の伝搬経路（マルチパス）を介した複数の到達波として、相対的な遅延を伴って移動局２０に到達するためである。これにより、結果的に、相対的な遅延を伴う遅延波が干渉波として作用し、システムの通信特性が低下する。
【０００８】
この問題を回避するためには、例えば、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式などのマルチキャリア（ＭＣ：Multi Carrier）伝送方式が有効とされている。ＭＣ伝送方式は、所定長を有するガードインターバル（ＧＩ：Guard Interval）を用いることで、ＧＩ内に到達する遅延波の影響を低減することを可能にする。
【０００９】
一方、ＧＩを用いるＭＣ伝送方式においては、伝送の目的となる本来の情報（伝送シンボル）にＧＩを挿入して伝送するため、挿入したＧＩの分だけ伝送効率が低下する。よって、挿入するＧＩの長さは、可能な限り短い方が好ましい。通常、ＧＩ長は、想定される通信環境での伝搬遅延特性を予め測定した上で、最大の遅延時間を伴う遅延波（最大遅延波）を吸収するように固定的に設定される。
【００１０】
しかしながら、例えば、路車間通信システムなどに適用されるＲＯＦシステムにおいては、様々な通信環境を伴う通信エリア内で無線基地局１０と移動局２０との間で通信が行われる。
【００１１】
図２は、ＲＯＦシステムにおける通信エリアと信号伝搬経路との関係を模式的に示す説明図である。図２は、ａ）局地無線局１５ａ〜１５ｄの周囲に建造物３０が多い通信エリア、およびｂ）局地無線局１５ａ〜１５ｄの周囲に建造物３０が少ない通信エリアと信号伝搬経路との関係を各々に示している。
【００１２】
図２ａ）に示すように、局地無線局１５ａ〜１５ｄの周囲に建造物３０が多い通信エリアでは、局地無線局１５ａ〜１５ｄから送信された無線信号は、建造物３０で反射し易くなり、相対的に短い伝搬経路３２を介して移動局２０に到達する。一方、図２ｂ）に示すように、局地無線局１５ａ〜１５ｄの周囲に建造物３０が少ない通信エリアでは、局地無線局１５ａ〜１５ｄから送信された無線信号は、建造物３０で反射し難くなり、相対的に長い伝搬経路３４を介して移動局２０に到達する。
【００１３】
よって、通信エリア内の通信環境に応じて信号伝搬経路が異なるため、移動局２０に到達する電波の伝搬遅延状況も異なるものとなる。そして、このような場合に、全ての通信エリア内の伝搬遅延特性を考慮して、最大遅延波を吸収するようにＧＩ長を設定すると、伝送効率が低下することになり好ましくない。
【００１４】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の局地無線局から同一情報を伴って送信された送信信号の遅延波によるマルチパス干渉の影響を、伝送効率を低下させることなく抑制可能な、新規かつ改良されたＲＯＦシステム、ＲＯＦシステム用の送受信装置および通信方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点によれば、無線基地局に光ファイバで接続された複数の局地無線局を介して無線基地局と移動局との間で通信を行う光無線融合通信システムが提供される。本光無線融合通信システムにおいて、無線基地局および移動局の少なくともいずれか一方には、通信エリア内の伝搬遅延特性を測定し、伝搬遅延特性に基づいて通信に用いるためのガードインターバルを所定の長さに決定し、ガードインターバルの所定の長さに関する情報を無線基地局および移動局のいずれか他方に提供するガードインターバル情報提供部を備える。また、無線基地局は、伝送シンボルに挿入するガードインターバルを所定の長さに可変制御する第１のガードインターバル制御部と、送信する伝送シンボルをマルチキャリア変調し、マルチキャリア変調した伝送シンボルに可変制御されたガードインターバルを挿入するマルチキャリア変調部と、を備える。一方、移動局は、伝送シンボルから除去するガードインターバルを所定の長さに可変制御する第２のガードインターバル制御部と、無線基地局から受信した伝送シンボルから可変制御されたガードインターバルを除去し、ガードインターバルを除去した伝送シンボルをマルチキャリア復調するマルチキャリア復調部と、を備える。
【００１６】
かかる構成によれば、無線基地局または移動局に備えられたガードインターバル情報提供部により、通信エリア内の伝搬遅延特性が測定され、伝搬遅延特性に基づいて通信に用いるためのガードインターバルが所定の長さに決定される。ここで、ガードインターバルの所定の長さに関する情報は、無線基地局と移動局との間で共有される。そして、無線基地局では、伝送シンボルがマルチキャリア変調され、マルチキャリア変調された伝送シンボルに所定の長さのガードインターバルが挿入されて移動局に送信される。移動局では、受信した伝送シンボルから所定の長さのガードインターバルが除去され、ガードインターバルが除去された伝送シンボルがマルチキャリア復調される。
【００１７】
これにより、通信エリア内の伝搬遅延特性に応じて、マルチキャリア伝送方式で用いるガードインターバルを所定の長さで伝送シンボルに対して挿入または除去することができる。よって、複数の局地無線局から同一情報を伴って送信された送信信号の遅延波によるマルチパス干渉の影響を、伝送効率を低下させることなく抑制することができる。また、通信エリア内の伝搬遅延特性に応じて、ガードインターバル長を可変制御することで、局地無線局の置局設計などのシステム設計における柔軟性を確保するとともに、システムの伝送効率を確保することができる。
【００１８】
上記課題を解決するために、本発明の第２の観点によれば、無線基地局に光ファイバで接続された複数の局地無線局を介して無線基地局と移動局との間で通信を行う光無線融合通信システムにおける無線基地局または移動局に適用される送受信装置が提供される。本送受信装置は、通信エリア内の伝搬遅延特性を測定し、伝搬遅延特性に基づいて通信に用いるためのガードインターバルを所定の長さに決定し、ガードインターバルの所定の長さに関する情報を通信相手に提供するガードインターバル情報提供部と、伝送シンボルに挿入するガードインターバルを所定の長さに可変制御する第１のガードインターバル制御部と、送信する伝送シンボルをマルチキャリア変調し、マルチキャリア変調した伝送シンボルに可変制御されたガードインターバルを挿入するマルチキャリア変調部と、伝送シンボルから除去するガードインターバルを所定の長さに可変制御する第２のガードインターバル制御部と、受信した伝送シンボルから可変制御されたガードインターバルを除去し、ガードインターバルを除去した伝送シンボルをマルチキャリア復調するマルチキャリア復調部と、を備える。
【００１９】
かかる構成によれば、無線基地局または移動局の送受信装置に備えられたガードインターバル情報提供部により、通信エリア内の伝搬遅延特性が測定され、伝搬遅延特性に基づいて通信に用いるためのガードインターバルが所定の長さに決定される。ここで、ガードインターバルの所定の長さに関する情報は、無線基地局と移動局との間で共有される。そして、無線基地局および移動局のいずれか一方の送受信装置では、伝送シンボルがマルチキャリア変調され、マルチキャリア変調された伝送シンボルに所定の長さのガードインターバルが挿入されて送信される。無線基地局および移動局のいずれか他方の送受信装置では、受信した伝送シンボルから所定の長さのガードインターバルが除去され、ガードインターバルが除去された伝送シンボルがマルチキャリア復調される。これにより、通信エリア内の伝搬遅延特性に応じて、マルチキャリア伝送方式で用いるガードインターバルを所定の長さで伝送シンボルに対して挿入または除去することができる。よって、複数の局地無線局から同一情報を伴って送信された送信信号の遅延波によるマルチパス干渉の影響を、伝送効率を低下させることなく抑制することができる。
【００２０】
また、上記ガードインターバル情報提供部は、複数の局地無線局の各々から同時に送信されたインパルスの受信状況に基づいて通信エリア内の伝搬遅延特性を測定するようにしてもよい。
【００２１】
かかる構成によれば、複数の局地無線局の各々から同時に送信されたインパルスの受信状況に基づいて通信エリア内の伝搬遅延特性が測定されるので、マルチキャリア伝送方式で用いるガードインターバルの所定の長さを適切に決定することができる。
【００２２】
上記課題を解決するために、本発明の第３の観点によれば、無線基地局に光ファイバで接続された複数の局地無線局を介して無線基地局と移動局との間で通信を行う光無線融合通信システムに適用される通信方法が提供される。本通信方法は、通信エリア内の伝搬遅延特性を測定し、伝搬遅延特性に基づいて通信に用いるためのガードインターバルを所定の長さに決定し、ガードインターバルの所定の長さに関する情報を通信相手に提供するガードインターバル情報提供ステップと、伝送シンボルに挿入するガードインターバルを所定の長さに可変制御する第１のガードインターバル制御ステップと、送信する伝送シンボルをマルチキャリア変調し、マルチキャリア変調した伝送シンボルに可変制御されたガードインターバルを挿入するマルチキャリア変調ステップと、伝送シンボルから除去するガードインターバルを所定の長さに可変制御する第２のガードインターバル制御ステップと、受信した伝送シンボルから可変制御されたガードインターバルを除去し、ガードインターバルを除去した伝送シンボルをマルチキャリア復調するマルチキャリア復調ステップと、を含む。
【００２３】
かかる方法によれば、通信エリア内の伝搬遅延特性が測定され、伝搬遅延特性に基づいて通信に用いるためのガードインターバルが所定の長さに決定される。ここで、ガードインターバルの所定の長さに関する情報は、無線基地局と移動局との間で共有される。そして、伝送シンボルがマルチキャリア変調され、マルチキャリア変調された伝送シンボルに所定の長さのガードインターバルが挿入されて送信される。一方、受信した伝送シンボルから所定の長さのガードインターバルが除去され、ガードインターバルが除去された伝送シンボルがマルチキャリア復調される。これにより、通信エリア内の伝搬遅延特性に応じて、マルチキャリア伝送方式で用いるガードインターバルを所定の長さで伝送シンボルに対して挿入または除去することができる。
【００２４】
また、上記ガードインターバル情報提供ステップは、複数の局地無線局の各々から同時にインパルスを送信するステップと、複数のインパルスの受信状況に基づいて通信エリア内の伝搬遅延特性を測定するステップと、を含むようにしてもよい。
【００２５】
かかる方法によれば、複数の局地無線局の各々から同時に送信されたインパルスの受信状況に基づいて通信エリア内の伝搬遅延特性が測定されるので、マルチキャリア伝送方式で用いるガードインターバルの所定の長さを適切に決定することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、複数の局地無線局から同一情報を伴って送信された送信信号の遅延波によるマルチパス干渉の影響を、伝送効率を低下させることなく抑制可能なＲＯＦシステム、ＲＯＦシステム用の送受信装置および通信方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に、添付した図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２８】
以下では、図３〜図７を参照しながら、本発明の一実施形態に係るＲＯＦシステムの構成および動作方法について説明する。図３は、本実施形態に係るＲＯＦシステムの無線基地局側の送受信装置の構成を示す説明図である。図４は、本実施形態に係るＲＯＦシステムの移動局の送受信装置の構成を示す説明図である。図５は、本実施形態に係るＲＯＦシステムのマルチキャリア変調部およびマルチキャリア復調部の構成を示す説明図である。
図６は、本実施形態に係るＲＯＦシステムの動作方法を示す説明図である。図７は、本実施形態に係るＲＯＦシステムにおける伝搬遅延特性の測定方法を模式的に示す説明図である。
【００２９】
（本実施形態に係るＲＯＦシステムの構成）
まず、図３〜図５を参照しながら、本実施形態に係るＲＯＦシステムの構成について説明する。
【００３０】
＜無線基地局側１００、１５０の送受信装置＞
図３には、本実施形態に係る無線基地局側の送受信装置を構成する無線基地局１００の送受信装置および局地無線局１５０ａ、１５０ｂの送受信装置、が各々に示されている。なお、図３は、無線基地局１００の送受信装置が光ファイバ１４０を介して２つの局地無線局１５０ａ、１５０ｂの送受信装置に接続されている場合について示すが、無線基地局１００が３つ以上の局地無線局に接続されている場合についても同様である。
【００３１】
無線基地局１００の送受信装置は、インパルス発生器１０２、マルチキャリア変復調部１０４（以下、「ＭＣ変復調部」とも称する。）もしくはベースバンド変復調部、中間周波数変復調部１０６（以下、「ＩＦ（Intermediate Frequency）変復調部」とも称する。）、分波器１０８、電気／光変換器１１０（以下、「Ｅ／Ｏ（Electrical/Optical transducer）器」とも称する。）、光／電気変換器１１２（以下、「Ｏ／Ｅ（Optical/ Electrical transducer）器」とも称する。）、合波器１１４、およびガードインターバル制御部１１６（以下、「ＧＩ制御部」とも称する。）で構成される。次に、無線基地局１００の送受信装置を構成する各構成要素について説明する。
【００３２】
インパルス発生器１０２は、実際の通信に先立ちトレーニング信号としてインパルスを発生する。ＭＣ変復調部１０４は、無線基地局１００の上位層から入力された送信データをＭＣ変調してＩＦ変復調部１０６に出力するとともに、ＩＦ変復調部１０６から入力された受信信号をＭＣ復調して受信データとして上位層に出力する。ＩＦ変復調部１０６は、ＭＣ変復調部１０４から入力された送信信号を直交変調しＩＦ帯にＩＦ変調して分波器１０８に出力するとともに、合波器１１４から入力された受信信号をＩＦ復調してＭＣ変復調部１０４に出力する。
【００３３】
分波器１０８は、ＩＦ変復調部１０６から入力された送信信号から無線基地局１００に接続された局地無線局の数に相当する数の送信信号を複製する。Ｅ／Ｏ器１１０は、分波器１０８から入力された送信信号（電気信号）を電気／光変換し、光信号として光ファイバ１４０を介して局地無線局１５０ａ、１５０ｂに伝送する。Ｏ／Ｅ器１１２は、局地無線局１５０ａ、１５０ｂから光ファイバ１４０を介して伝送された光信号を光／電気変換し、電気信号として合波器１１４に出力する。合波器１１４は、複数のＯ／Ｅ器１１２から入力された受信信号を合成してＩＦ変復調部１０６に出力する。
【００３４】
無線基地局１００のＧＩ制御部１１６は、通信エリア内の伝搬遅延特性に基づいて決定されたＧＩの所定の長さに応じて、送信する伝送シンボルに挿入するＧＩおよび／または受信した伝送シンボルから除去するＧＩの長さを可変制御する。また、ＧＩ制御部１１６は、ＧＩ長を可変制御するために、後述するように、移動局２００から提供されたＧＩの所定の長さに関する情報を通信期間に渡って格納する。
【００３５】
一方、局地無線局１５０ａ、１５０ｂの送受信装置は、Ｏ／Ｅ器１５２、Ｅ／Ｏ器１５４、無線周波数変換部１５６（以下では、「ＲＦ（Radio Frequency）変換部」とも称する。）、およびアンテナ部１５８で各々に構成される。次に、局地無線局１５０ａ、１５０ｂの送受信装置を構成する各構成要素について説明する。
【００３６】
Ｏ／Ｅ器１５２は、無線基地局１００から光ファイバ１４０を介して伝送された光信号を光／電気変換し、電気信号としてＲＦ変換部１５６に出力する。Ｅ／Ｏ器１５４は、ＲＦ変換部１５６から入力された電気信号を電気／光変換し、光信号として光ファイバ１４０を介して無線基地局１００に出力する。ＲＦ変換部１５６は、Ｏ／Ｅ器１５２から入力された電気信号をＲＦ帯にアップコンバートし増幅してアンテナ部１５８に出力し、アンテナ部１５８から入力された受信信号をダウンコンバートしてＥ／Ｏ器１５４に出力する。アンテナ部１５８は、ＲＦ変換部１５６から入力された送信信号を移動局２００に送信し、移動局２００から受信した受信信号をＲＦ変換部１５６に出力する。
【００３７】
＜移動局２００の送受信装置＞
図４には、本実施形態に係る移動局２００の送受信装置が示されている。
【００３８】
移動局２００の送受信装置は、制御部２０２、ＭＣ変調部２０４およびＭＣ復調部２０６（もしくはベースバンド変調部およびベースバンド復調部）、ＩＦ変調部２０８およびＩＦ復調部２１０、ＲＦ変換部２１２、アンテナ部２１４ならびにＧＩ制御部２１６で構成される。さらに、移動局２００の送受信装置は、切替器２２２、遅延特性測定部２２４およびＧＩ長決定部２２６を含むＧＩ情報提供部２２０を有する。次に、移動局２００の送受信装置を構成する各構成要素について説明する。
【００３９】
制御部２０２は、移動局２００の上位層から入力された送信データをＭＣ変調部２０４に出力するとともに、ＭＣ復調部２０６から入力された受信データを上位層に出力する。ＭＣ変調部２０４およびＭＣ復調部２０６は、制御部２０２から入力された送信データを送信信号としてＭＣ変調してＩＦ変調部２０８に出力し、ＩＦ復調部２１０から入力された受信信号をＭＣ復調して受信データとして制御部２０２に出力する。
【００４０】
ＩＦ変調部２０８およびＩＦ復調部２１０は、ＭＣ変調部２０４から入力された送信信号を直交変調しＩＦ帯にＩＦ変調してＲＦ変換部２１２に出力し、ＲＦ変換部２１２から入力された受信信号をＩＦ復調してＭＣ復調部２０６に出力する。ＲＦ変換部２１２は、ＩＦ変調部２０８から入力された送信信号をＲＦ帯にアップコンバートしてアンテナ部２１４に出力し、アンテナ部２１４から入力された受信信号をダウンコンバートしてＩＦ復調部２１０に出力する。アンテナ部２１４は、ＲＦ変換部２１２から入力された送信信号を局地無線局１５０ａ、１５０ｂに送信し、局地無線局１５０ａ、１５０ｂから受信した受信信号をＲＦ変換部２１２に出力する。
【００４１】
移動局２００のＧＩ制御部２１６は、無線基地局１００のＧＩ制御部１１６と同様に、通信エリア内の伝搬遅延特性に基づいて決定されたＧＩの所定の長さに応じて、送信する伝送シンボルに挿入するＧＩおよび／または受信した伝送シンボルから除去するＧＩの長さを可変制御する。
【００４２】
また、ＧＩ情報提供部２２０は、通信エリア内の伝搬遅延特性を測定し、ＭＣ伝送方式の通信に用いるためのＧＩの所定の長さを決定し、ＧＩの所定の長さに関する情報を無線基地局１００に提供する。次に、ＧＩ情報提供部２２０を構成する各構成要素について説明する。
【００４３】
切替部２２２は、受信信号の通常処理に際しては、ＩＦ復調部２１０から入力された受信信号をＭＣ復調部２０６に出力する一方、伝搬遅延特性の測定に際しては、ＩＦ復調部２１０から入力された受信信号を遅延特性測定部２２４に出力する。遅延特性測定部２２４は、切替器２２２から入力された受信信号に基づいて、通信エリア内の伝搬遅延特性を測定し、測定結果をＧＩ長決定部２２６に出力する。
【００４４】
ＧＩ長決定部２２６は、遅延特性測定部２２４から入力された測定結果に基づいて、ＭＣ伝送方式の通信に用いるためのＧＩの所定の長さを決定し、ＧＩの所定の長さに関する情報として制御部２０２に出力する。そして、ＧＩの所定の長さに関する情報は、制御部２０２を介して無線基地局１００に送信される。また、ＧＩの所定の長さに関する情報は、ＧＩ制御部２１６に出力される。これにより、ＧＩの所定の長さに関する情報を無線基地局１００と移動局２００との間で共有することができる。
【００４５】
＜マルチキャリア変調部３００およびマルチキャリア復調部３５０＞
図５には、本実施形態に係るＭＣ変調部３００およびＭＣ復調部３５０が示されている。なお、ＭＣ変調部３００は、無線基地局１００のＭＣ変復調部１０４の一部および／または移動局２００のＭＣ変調部２０４に相当し、ＭＣ復調部３５０は、無線基地局１００のＭＣ変復調部１０４の一部および／または移動局２００のＭＣ復調部２０６に相当する。
【００４６】
ＭＣ変調部３００は、シリアル／パラレル変換部３０２（以下では、「Ｓ／Ｐ（Serial/Parallel）変換部」とも称する。）、マッピング部３０４−１〜３０４−ｎ、高速逆フーリエ変換部３０６（以下では、「ＩＦＦＴ（Invert Fast Fourier Transformer）部」とも称する。）およびＧＩ挿入部３０８で構成される。次に、ＭＣ変調部３００を構成する各構成要素について説明する。
【００４７】
Ｓ／Ｐ変換部３０２は、入力された送信データをＳ／Ｐ変換し、ｎ個のシンボルとしてマッピング部３０４−１〜３０４−ｎの各々に出力する。マッピング部３０４−１〜３０４−ｎは、Ｓ／Ｐ変換部３０２から入力された各シンボルを各信号点にマッピングする。ＩＦＦＴ部３０６は、各信号点にマッピングされたｎ個のシンボルを高速逆フーリエ変換し、マッピング部３０４−１〜３０４−ｎにより発生された、周波数領域のマップドデータを一括して時間領域に変換する。ＧＩ挿入部３０８は、時間領域に変換されたマップドデータにＧＩを挿入して、ＩＦ変復調部に出力する。
【００４８】
ＭＣ復調部３５０は、パラレル／シリアル変換部３５２（以下では、「Ｐ／Ｓ（Parallel/Serial）変換部」とも称する。）、デマッピング部３５４−１〜３５４−ｎ、高速フーリエ変換部３５６（以下では、「ＦＦＴ（Fast Fourier Transformer）部」とも称する。）およびＧＩ除去部３５８で構成される。次に、ＭＣ復調部３５０を構成する各構成要素について説明する。
【００４９】
ＧＩ除去部３５８は、ＩＦ復調部から入力された受信信号からＧＩを除去して、ＦＦＴ部３５６に出力する。ＦＦＴ部３５６は、受信信号をフーリエ変換し、一括して周波数領域に変換し、各信号点にマッピングされたｎ個のシンボルをデマッピング部３５４−１〜３５４−ｎに出力する。デマッピング部３５４−１〜３５４−ｎは、ＦＦＴ部３５６から入力されたシンボルをデマッピングして、Ｐ／Ｓ部３５２に出力する。Ｐ／Ｓ部３５２は、デマッピング部３５４−１〜３５４−ｎから入力された受信信号をＰ／Ｓ変換し、シリアル形式の信号を発生し、受信データとして出力する。
【００５０】
そして、ＭＣ変調部３００およびＭＣ復調部３５０には、ＧＩ制御部が各々に接続されている。ＭＣ変調部３００およびＭＣ復調部３５０に接続されたＧＩ制御部は、ＧＩの所定の長さに関する情報を共有する。そして、ＭＣ変調部３００のＧＩ制御部は、ＧＩ挿入部３０８に対して送信信号の伝送シンボルに挿入するＧＩの長さを制御する一方、ＭＣ復調部３５０のＧＩ制御部は、ＧＩ除去部３５８に対して受信信号の伝送シンボルから除去するＧＩの長さを制御する。
【００５１】
（本実施形態に係るＲＯＦシステムの動作）
次に、図６〜図７を参照しながら、本実施形態に係るＲＯＦシステムの動作について説明する。
【００５２】
まず、無線基地局１００でのデータ送信動作について説明する。
【００５３】
無線基地局１００からのデータ送信に際して、ＲＯＦシステムは、まず、ＭＣ伝送方式で用いるＧＩの所定の長さを決定する。ＧＩ長を決定する方法としては、いくつかの方法が考えられるが、以下では、無線基地局１００から送信されたインパルスに基づいてＧＩ長を決定する方法について説明する。図７には、本方法によりＧＩ長を決定する際における通信エリア内の伝搬遅延特性の測定方法が模式的に示されている。
【００５４】
ＧＩ長の決定に際して、無線基地局１００または移動局２００は、遅延特性測定モードに移行する旨を通信相手に通知する。以下では、移動局２００が通信エリアに到達して実際にデータ通信を行うに先立ち、モード移行の旨を無線基地局１００に通知する場合を想定して説明する。
【００５５】
モード移行の旨を移動局２００から通知されると、無線基地局１００は、インパルス発生器１０２により、トレーニング信号としてインパルスを発生する（Ｓ１０２）。発生されたインパルス３００は、光ファイバ１４０を介して複数の局地無線局１５０ａ〜１５０ｄに伝送され、複数の局地無線局１５０ａ〜１５０ｄから実質的に同時（ｔ０時点）に送信される。
【００５６】
移動局２００は、複数の局地無線局１５０ａ〜１５０ｄから同時に送信されたインパルスを、例えば図７に示すように、異なる時点で受信する（Ｓ１０４）。図７の左上部には、インパルスの受信状況（遅延プロファイル）の一例が示されており、本例では、移動局２００において、局地無線局１５０ａ〜１５０ｄからのインパルス４００ａ〜４００ｄがｔ１〜ｔ４時点に各々に受信されている。
【００５７】
受信したインパルス４００ａ〜４００ｄは、遅延特性測定部２２４により、次のように処理される。遅延特性測定部２２４は、受信したインパルス４００ａ〜４００ｄのうち、所定の受信感度レベル以上、または受信感度レベルに基づく閾値となる受信電力レベル以上のインパルスのみを検知する。遅延特性測定部２２４は、遅延特性測定モードに移行した後に受信検知したインパルスのうち、最初のインパルスの受信時点と最後のインパルスの受信時点との差分として、最大遅延時間を測定し、ＧＩ長決定部２２６に出力する（Ｓ１０６）。
【００５８】
図７に示す例では、局地無線局１５０ｄから受信したインパルス４００ｄが遅延特性測定部の閾値となる受信電力レベルＴｈ以下（いわゆる雑音電力レベルに相当する。）である。このため、遅延特性測定部２２４は、局地無線局１５０ｄから受信したインパルス４００ｄを除いて、最初のインパルス４００ａの受信時点ｔ１と最後のインパルス４００ｃの受信時点ｔ３との差分として、最大遅延時間（＝ｔ３−ｔ１）を測定する。
【００５９】
ＧＩ長決定部２２６は、測定された最大遅延時間とＧＩ長の現在設定値とを比較することで、ＭＣ伝送方式で用いるＧＩの所定の長さを決定する（Ｓ１０８）。ＧＩ長決定部２２６は、現在設定値が最大遅延時間以上であれば、現在設定値をＧＩの所定の長さとして決定する。一方、ＧＩ長の現在設定値が最大遅延時間未満であれば、現在設定値以上の遅延時間を伴う遅延波が通信エリア内に存在するので、最大遅延時間以上となるように現在設定値を変更し、変更された設定値をＧＩの所定の長さとして決定する。
【００６０】
なお、ＧＩ長の設定値は、本来の伝送シンボル（例えば、ＯＦＤＭシンボル）の最大シンボル長以下、実際的には伝送シンボルにＧＩを挿入する際における電力効率の低下を考慮して、最大シンボル長の２５％程度以下となるように決定される。
【００６１】
そして、ＧＩ長の設定値は、ＧＩ長決定部２２６により制御部２０２に出力されて無線基地局１００に送信され（Ｓ１１０）、無線基地局１００のＧＩ制御部１１６に格納される（Ｓ１１２）。また、ＧＩ長の設定値は、ＧＩ長決定部２２６によりＧＩ制御部２１６にも出力される。これにより、ＧＩの所定の長さに関する情報を無線基地局１００と移動局２００との間で共有することができる。
【００６２】
なお、ここでは、遅延特性を測定する側の無線局でＧＩ長を決定する場合について説明したが、遅延特性を測定する側の無線局で遅延特性が測定され、通信相手となる無線局でＧＩの所定の長さが決定されるようにしてもよい。この場合には、ＧＩの所定の長さを決定する機能構成部が通信相手となる無線局に設けられ、当該機能構成部が遅延特性を測定する側の無線局から受信した測定結果に基づいてＧＩの所定の長さを決定する。
【００６３】
ＧＩの所定の長さに関する情報を受信すると、無線基地局１００は、ＭＣ変復調部１０４により、ＭＣ変調処理（Ｓ１２２）を行う。次に、ＭＣ変復調部１０４（図５に示すＭＣ変調部３００に相当する。）によるＭＣ変調処理の詳細について説明する。
【００６４】
ＭＣ変調処理に際して、ＭＣ変調部３００は、Ｓ／Ｐ変換部３０２により、上位層から入力された送信データをＳ／Ｐ変換し、ｎ個のシンボルとしてマッピング部３０４−１〜３０４−ｎの各々に出力する。ここで、変調方式として、二値位相変調（ＢＰＳＫ：Binary Phase Shift Keying）を採用する場合には、各シンボルは１ビットの情報を含み、１６直角位相振幅変調（１６ＱＡＭ：16-ary Quadrature Amplitude Modulation）を採用する場合には、各シンボルは４ビットの情報を含む。このように、変調方式により各シンボルの情報量が異なるが、本実施形態では、その変調方式は問われない。
【００６５】
送信データをＳ／Ｐ変換すると、ＭＣ変調部３００は、マッピング部３０４−１〜３０４−ｎにより、Ｓ／Ｐ変換部３０２から入力された各シンボルを各信号点にマッピングする。
【００６６】
各シンボルをマッピングすると、ＭＣ変調部３００は、ＩＦＦＴ部３０６により、各信号点にマッピングされたｎ個のシンボルを高速逆フーリエ変換し、マッピング部３０４−１〜３０４−ｎにより発生された、周波数領域のマップドデータを一括して時間領域に変換する。
【００６７】
シンボルを高速逆フーリエ変換すると、ＭＣ変調部３００は、ＧＩ挿入部３０８により、時間領域に変換された信号の後半部分をコピーしてＩＦＦＴ出力波形の先頭部に挿入する。ここで、ＧＩ挿入部３０８により挿入されるＧＩの長さは、遅延特性測定モードで決定されて提供されたＧＩの所定の長さに関する情報に基づいて、ＧＩ制御部１１６（第１のガードインターバル制御部）により可変制御される。ＧＩを挿入すると、ＧＩを挿入された送信信号がＩＦ変復調部１０６に出力される。これにより、ＭＣ変調部３００（ＭＣ変復調部１０４）による変調処理が終了する。
【００６８】
ＭＣ変調処理を終了すると、無線基地局１００は、次の処理（Ｓ１２４）を行う。無線基地局１００は、ＩＦ変復調部１０６により、ＭＣ変復調部１０４から入力された送信信号を直交変調しＩＦ帯にＩＦ変調して分波器１０８に出力する。送信信号をＩＦ変調すると、無線基地局１００は、分波器１０８により、ＩＦ変復調部１０６から入力された送信信号から無線基地局１００に接続された局地無線局１５０ａ〜１５０ｄの数に相当する数の送信信号を複製する。送信信号を複製すると、無線基地局１００は、Ｅ／Ｏ器１１０により、分波器１０８から入力された送信信号（電気信号）を電気／光変換する。
【００６９】
そして、無線基地局１００および局地無線局１５０ａ〜１５０ｄは、次の処理（Ｓ１２６）を行う。無線基地局１００は、送信信号を光信号として光ファイバ１４０を介して局地無線局１５０ａ〜１５０ｄに伝送する。一方、局地無線局１５０ａ〜１５０ｄは、Ｏ／Ｅ器１５２により、無線基地局１００から光ファイバ１４０を介して伝送された光信号を光／電気変換し、電気信号としてＲＦ変換部１５６に出力する。
【００７０】
電気信号を出力すると、局地無線局１５０ａ〜１５０ｄは、次の処理（Ｓ１２８）を行う。局地無線局１５０ａ〜１５０ｄは、ＲＦ変換部１５６により、入力された電気信号をＲＦ帯にアップコンバートし増幅してアンテナ部１５８に出力する。電気信号を出力すると、局地無線局１５０ａ〜１５０ｄは、アンテナ部１５８により、入力された送信信号を移動局２００に送信する。これにより、複数の局地無線局１５０ａ〜１５０ｄから同一情報が同一周波数で送信される。
【００７１】
次に、移動局２００でのデータ受信動作について説明する。
【００７２】
移動局２００は、まず、次の処理（Ｓ１３０）を行う。移動局２００は、アンテナ部２１４により、局地無線局１５０ａ〜１５０ｄから受信信号を受信してＲＦ変換部２１２に出力する。受信信号を出力すると、移動局２００は、ＲＦ変換部２１２により、入力された受信信号をダウンコンバートしてＩＦ復調部２１０に出力する。受信信号を出力すると、ＩＦ復調部２１０は、入力された受信信号をＩＦ復調してＭＣ復調部２０６に出力する。
【００７３】
受信信号を出力すると、移動局２００は、ＭＣ復調部２０２により、ＭＣ復調処理（Ｓ１３２）を行う。次に、ＭＣ復調部２０２（図５に示すＭＣ復調部３５０に相当する。）によるＭＣ復調処理の詳細について説明する。
【００７４】
ＭＣ復調処理に際して、ＭＣ復調部３５０は、ＧＩ除去部３５８により、ＩＦ復調部２１０から入力された受信信号からＧＩを除去して、ＦＦＴ部３５６に出力する。ここで、受信信号から除去されるＧＩの長さは、遅延特性測定モードで決定されたＧＩの所定の長さに基づいて、ＧＩ制御部２１６（第２のガードインターバル制御部）により可変制御される。
【００７５】
本実施形態では、通信エリア内の伝搬遅延特性に応じて可変長のＧＩが伝送シンボルに挿入されているので、ＧＩ内に到達する遅延波の影響が低減されている。なお、可変長のＧＩを用いるために、ＧＩ長に応じて伝送シンボルの長さが異なることになる。しかし、ＧＩの所定の長さに関する情報が通信期間に亘って無線基地局１００と移動局２００との間で共有されているので、伝送シンボルから除去するＧＩの長さを可変制御することができる。これにより、伝送シンボルの長さに応じて復調サンプルを適切に取得することができる。
【００７６】
ＧＩを除去した受信信号を出力すると、ＭＣ復調部３５０は、ＦＦＴ部３５６により、受信信号を高速フーリエ変換し、一括して周波数領域に変換し、各信号点にマッピングされたｎ個のシンボルをデマッピング部３５４−１〜３５４−ｎに出力する。シンボルを出力すると、ＭＣ復調部３５０は、デマッピング部３５４−１〜３５４−ｎにより、入力されたシンボルをデマッピングして、Ｐ／Ｓ部３５２に出力する。デマッピングされたシンボルを出力すると、ＭＣ復調部３５０は、Ｐ／Ｓ部３５２により、入力された受信信号をＰ／Ｓ変換し、シリアル形式の信号を発生し、受信データとして制御部２０２に出力する。
【００７７】
以上、本実施形態に係る光無線融合システムの送受信装置および通信方法について説明した。本実施形態に係る送受信装置および通信方法によれば、無線基地局１００または移動局２００に備えられたガードインターバル情報提供部により、通信エリア内の伝搬遅延特性が測定され、伝搬遅延特性に基づいて通信に用いるためのガードインターバルが所定の長さに決定される。ここで、ガードインターバルの所定の長さに関する情報は、無線基地局１００と移動局２００との間で共有される。そして、無線基地局１００では、伝送シンボルがマルチキャリア変調され、マルチキャリア変調された伝送シンボルに所定の長さのガードインターバルが挿入されて移動局２００に送信される。移動局２００では、受信した伝送シンボルから所定の長さのガードインターバルが除去され、ガードインターバルが除去された伝送シンボルがマルチキャリア復調される。
【００７８】
これにより、通信エリア内の伝搬遅延特性に応じて、マルチキャリア伝送方式で用いるガードインターバルを所定の長さで伝送シンボルに対して挿入または除去することができる。よって、複数の局地無線局１５０ａ〜１５０ｄから同一情報を伴って送信された送信信号の遅延波によるマルチパス干渉の影響を、伝送効率を低下させることなく抑制することができる。また、通信エリア内の伝搬遅延特性に応じて、ガードインターバル長を可変制御することで、局地無線局１５０ａ〜１５０ｄの置局設計などのシステム設計における柔軟性を確保するとともに、システムの伝送効率を確保することができる。
【００７９】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００８０】
例えば、上記実施形態の説明では、移動局２００がＧＩ情報提供部２２０を有する場合について説明した。しかしながら、本発明の実施形態は、かかる場合に限定されるものではなく、無線基地局１００に同様なＧＩ情報提供部が設けられる場合、または無線基地局１００および移動局２００の双方に同様なＧＩ情報提供部が設けられる場合についても同様に適用することができる。
【００８１】
また、上記実施形態の説明では、ベースバンド変復調処理にＭＣ伝送方式を用いる場合について説明した。しかしながら、本発明の実施形態は、かかる場合に限定されるものではなく、他の伝送方式を用いるようにしてもよい。また、ＩＦ帯周波数およびＲＦ帯周波数についても、各機能構成部を構成するデバイスの許容範囲内で、いかなる周波数帯を用いるＲＯＦシステムにも適用可能である。このため、本発明の実施形態は、様々なＲＯＦシステムにおいて、通信特性の改善を図りたい場合に好適に適用することができる。
【００８２】
また、上記実施形態の説明では、無線基地局１００から送信されたインパルスを移動局２００で受信して、通信エリア内の伝搬遅延特性を測定することで、ＧＩ長を決定する方法について説明した。しかしながら、ＧＩ長を決定する方法として、例えば、適応等化を用いたチャネル推定に係る情報を利用するようにしてもよい。すなわち、適応等化を用いたチャネル推定では、タップされた遅延（tapped delay）を用いて、各遅延線に対する重みを適応的に調節することで等化を行う。このため、各遅延線の重み情報に基づいて、最大遅延時間を見積もることができる。
【００８３】
また、上記実施形態の説明では、ＧＩ長の決定に際して、移動局２００が通信エリアに到達して実際にデータ通信を行うに先立ち、伝搬遅延特性を測定するための動作を行う場合について説明した。しかしながら、伝搬遅延特性を測定するための動作は、実際にデータ通信を行うに先立って行う代わりに、例えば、通信処理の途中や複数の通信処理の間などに行うようにしてもよい。
【００８４】
また、上記実施形態の説明では、ＲＯＦシステムが路車間通信システムに適用される場合について説明した。しかしながら、本発明の実施形態は、かかる場合に限定されるものではなく、路車間通信システム以外でも、複数の局地無線局から到達する遅延波によるマルチパス干渉の影響下にあるＲＯＦシステムにも同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】路車間通信システムを例として、ＲＯＦシステムのシステム構成を示す説明図である。
【図２】ＲＯＦシステムにおける通信エリアと信号伝搬経路との関係を模式的に示す説明図である。
【図３】本実施形態に係るＲＯＦシステムの無線基地局側の送受信装置の構成を示す説明図である。
【図４】本実施形態に係るＲＯＦシステムの移動局の送受信装置の構成を示す説明図である。
【図５】本実施形態に係るＲＯＦシステムのマルチキャリア変調部およびマルチキャリア復調部の構成を示す説明図である。
【図６】本実施形態に係るＲＯＦシステムの動作方法を示す説明図である。
【図７】本実施形態に係るＲＯＦシステムにおける伝搬遅延特性の測定方法を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
【００８６】
１００    無線基地局
１０２    インパルス発生器
１０４    ＭＣ変復調部
１０６    ＩＦ変復調部
１０８    分波器
１１０、１５４    Ｅ／Ｏ器
１１２、１５２    Ｏ／Ｅ器
１１４    合波器
１１６、２１６    ＧＩ制御部
１４０    光ファイバ
１５０    局地無線局
１５６、２１２    ＲＦ変換部
１５８、２１４    アンテナ部
２００    移動局
２０２    制御部
２０４    ＭＣ変調部
２０６    ＭＣ復調部
２０８    ＩＦ変調部
２１０    ＩＦ復調部
２２０    ＧＩ情報提供部
２２２    切替器
２２４    遅延特性測定部
２２６    ＧＩ長決定部
【図１】
2008294588.tif 000003
【図２】
2008294588.tif 000004
【図３】
2008294588.tif 000005
【図４】
2008294588.tif 000006
【図５】
2008294588.tif 000007
【図６】
2008294588.tif 000008
【図７】
2008294588.tif 000009