(57)【要約】【課題】従来は、使用周波数範囲内の他通信システム予約領域に悪影響を与える。回路規模が増加し、逆フーリエ変換による変調に適用が困難。転送速度が低下し、正確な同期が必要。シンボル間干渉の影響を除去できず、正確な同期が行えないと、シンボル間干渉を生じる等の問題点があった。【解決手段】送信器はシンボル周波数のＮ倍（Ｎは特定の整数）を基本周波数間隔とし、キャリア周波数を基本周波数間隔のｍ倍（ｍはキャリア毎に異なる整数）となる複数キャリアを使用して変調するマルチキャリア変調器と、このマルチキャリア変調器からのマルチキャリア変調波に対し、シンボル周期の１／Ｎを基本遅延時間とし、遅延時間が基本遅延時間のｎ倍(ｎ＝0,1,2…[Ｎ-1]以下の整数)となる複数の遅延波を生成し、その全遅延波を合成する帯域制限回路とを有する。【選択図】      図１
2004201158.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シンボル周波数ＦsymのＮ倍（Ｎは特定の整数）を基本周波数間隔Ｆintとし、キャリア周波数Ｆcm＝Ｆint×ｍ（ｍはキャリア毎に異なる整数）となるような複数のキャリアを使用して変調するマルチキャリア変調器と、このマルチキャリア変調器からのマルチキャリア変調波に対し、シンボル周期ＴsymとしたときＴsym／Ｎを基本遅延時間Ｔdとし、遅延時間Ｔdn＝Ｔd×ｎ(ｎ＝0,1,2…[Ｎ-1]以下の整数)となる複数の遅延波を生成し、生成した全遅延波を合成する帯域制限回路とを有する事を特徴とするマルチキャリア通信装置の送信器。
【請求項２】
前記帯域制限回路により得られる信号波に対し、前記帯域制限回路のｎに相当する値をj(ｊ＝0,1…[N-n-1]以下の正整数)とする第２の帯域制限回路をさらに有する事を特徴とする請求項１記載のマルチキャリア通信装置の送信器。
【請求項３】
シンボル周波数ＦsymのＮ倍（Ｎは特定の整数）を基本周波数間隔Ｆintとし、キャリア周波数Ｆcm＝Ｆint×ｍ（ｍはキャリア毎に異なる整数）となるような複数のキャリアを使用して変調されたマルチキャリア変調波を受信し、シンボル周期ＴsymとしたときＴsym／Ｎを基本遅延時間Ｔdとし、遅延時間Ｔdn＝Ｔd×ｎ(ｎ＝0,1,2…[Ｎ-1]以下の整数)となる複数の遅延波を生成し、生成した全遅延波を合成する帯域制限回路と、この帯域制限回路の出力を復調するマルチキャリア復調器とを有する事を特徴とするマルチキャリア通信装置の受信器。
【請求項４】
キャリア信号がない時の各キャリア周波数毎のノイズのレベルと、キャリア信号がある時の各キャリア周波数毎の信号のレベルを検出すると共に、キャリア信号がある時の各キャリア周波数毎のシンボル間干渉の程度を検出し、前記検出結果に応じ前記帯域制限回路のｎを定めるｎ値決定回路を有する事を特徴とする請求項３記載のマルチキャリア通信装置の受信器。
【請求項５】
請求項１記載のマルチキャリア通信装置の送信器と請求項３記載のマルチキャリア通信装置の受信器又は請求項４記載のマルチキャリア通信装置の受信器とを備えることを事を特徴とするマルチキャリア通信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、有線／無線を問わず、複数のキャリアを利用して通信を行う、マルチキャリア通信装置に関し、特に、送信器および受信器の帯域制限回路等に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術１．従来のOFDMのようなマルチキャリア通信方法では、広い周波数範囲内に多数のサブキャリアを密に配置し、送信時には使用する広い周波数範囲全体に対して、バンドパスフィルタ等を用い、使用する最低周波数以下、および最高周波数以上の周波数帯域に不要な雑音成分の影響を及ぼさないようにしており、使用する広い周波数範囲内に、他の通信システムの予約領域等があり、使用しない／使用できない場合には、単に該当周波数領域のキャリアを使用しないようにして送信を行っていた。（例えば、特許文献１  請求項１参照）
【０００３】
従来技術２．別の例としては、使用する広い周波数範囲内においても、各キャリアへの変調前に、各キャリア毎に送信ロールオフフィルタを付加し、キャリア毎に帯域制限したのち、各キャリアの信号を加算し、送信を行っていた。（例えば、特許文献２参照）
【０００４】
従来技術３．また、受信に関しては、伝送路上の群遅延やマルチパスによって生じるシンボル間干渉の影響を除去するために、ガードインターバルという冗長な信号を、送信時に予め付加して送信を行っていた。（例えば、非特許文献１参照）
【０００５】
従来技術４．別の受信の従来例としては、キャリア毎に所定周期で同一内容を繰返すマルチキャリアデータを受信して、そのうちの１のマルチキャリアデータのみを取り込んで復調する、またはキャリア毎に所定周期で同一内容を繰返すマルチキャリアデータを受信して全てを取り込み、所定周期毎に１シンボル分加算した後に復調するようにしていた。（例えば、特許文献１  請求項３，５参照）
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−２１６７５２号公報（第３−４頁、第１−２図、および第６−１０頁、第８，１３図）
【特許文献２】
特開平７−３２１８６１号公報（第３−５頁、第１図）
【非特許文献１】
上田健二・尾知  博著、“OFDMとは”、1-14”、［online ］、株式会社  キューウエーブ ［平成１４年９月６日検索］、 インターネット＜URL ：http://www.que-wave.com/ofdn_text.pdf＞
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術１のOFDMのようなマルチキャリア通信方法では、１シンボル分の送信データをシリアル→パラレル変換し、使用する複数のキャリア毎にデータを分割したのち、逆フーリエ変換等を用いて、周波数領域から時間領域への変換を行い、さらに得られた時間領域データをパラレル→シリアル変換し、時間軸上の信号波形として送信を行う。この際、前のシンボルと現在のシンボルの間には、送信されるデータの違いによって、位相や振幅が不連続となるため、各キャリアの信号スペクトルは広い周波数範囲に広がってしまう。したがって、使用する広い周波数範囲内に、他の通信システムの予約領域等があり、使用しない／使用できない場合に、単に該当周波数領域のキャリアを使用しないようにして送信を行っても、近傍のキャリアからの不要な信号スペクトルの広がりにより、他の通信システムの予約領域等に影響を与えてしまうという問題点があった。
【０００８】
従来技術２のマルチキャリア通信方法では、使用する各キャリア毎にフィルタを付加して帯域制限を行っているため、使用するキャリアの数だけフィルタが必要となり、使用するキャリアの数が多いとそれだけ回路規模が増加してしまうという問題があった。また逆フーリエ変換を利用して変調を行う場合には適用が困難であるという問題があった。
【０００９】
従来技術３のマルチキャリア通信方法では、送受信のアナログ回路や伝送路上で生じる群遅延や、マルチパス等によって生じるシンボル間干渉の影響を低減／除去するために一定長のガードインターバルを付加しているが、ガードインターバルは直接復調に利用されない冗長な信号であり、これを付加する事により転送速度が低下するという問題があった。また、ガードインターバルと有効シンボルを切り分けるためには正確な同期が必要となり、正確な同期が行えないとシンボル間干渉の影響を低減／除去できないという問題があった。さらに、ガードインターバル長を越えるような群遅延または反射等による遅延波が生じた場合には、シンボル間干渉を除去できないという問題があった。
【００１０】
従来技術４のマルチキャリア通信方法では、1シンボル期間中に複数回繰返されたマルチキャリアデータの１つのみを取り込んで復調した場合、1シンボル期間全てを取込んで復調した場合に比べ、ＳＮＲが大幅に劣化してしまうという問題があった。また、1シンボル期間中に複数回繰返されたマルチキャリアデータ全てを取り込み、所定周期毎に１シンボル分加算した後に復調する場合には、送受信のアナログ回路や伝送路上で生じる群遅延や、マルチパス等によって生じるシンボル間干渉の影響を除去できず、仮に群遅延やマルチパスが生じていない場合でも、正確な同期が行えないと、隣接するシンボルの信号を加算してしまい、シンボル間干渉を生じてしまうという問題があった。
【００１１】
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、広い周波数範囲にキャリアを分散配置しつつも、安価な手段で帯域制限を行い、広い周波数範囲内の使用しない帯域への不要なスペクトルの広がりを抑制すると共に、受信においては、特別にガードインターバルのような冗長なデータを付加する事なく、シンボル間干渉の影響を低減／除去しつつ出来るだけ不要なノイズを除去して良好な受信が行えるようにすることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明のマルチキャリア通信装置の送信器は、シンボル周波数ＦsymのＮ倍（Ｎは特定の整数）を基本周波数間隔Ｆintとし、キャリア周波数Ｆcm＝Ｆint×ｍ（ｍはキャリア毎に異なる整数）となるような複数のキャリアを使用して変調するマルチキャリア変調器と、このマルチキャリア変調器からのマルチキャリア変調波に対し、シンボル周期ＴsymとしたときＴsym／Ｎを基本遅延時間Ｔdとし、遅延時間Ｔdn＝Ｔd×ｎ(ｎ＝0,1,2…[Ｎ-1]以下の整数)となる複数の遅延波を生成し、生成した全遅延波を合成する帯域制限回路とを有する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明のマルチキャリア通信における送信部分の構成図である。
図１において、10はマルチキャリア変調波データを生成するマルチキャリア変調器、11は送信元のデータを入力として、使用する複数のキャリアにbitデータとして分配するデータ分配器、12は各キャリア毎に入力されたbitデータに応じたPSKやQAM等の変調を行いIQデータを生成する1次変調器、13は各キャリア毎に入力されるIQデータ(周波数領域データ)を波形データ(時間領域データ)に変換するIFFT(逆フーリエ変換)、14はIFFTにより一括して得られた波形データをパラレルーシリアル変換して出力するP/S変換器、20はマルチキャリア変調器の出力であるマルチキャリア変調波データ、30は使用するキャリア周波数以外の周波数帯域成分を抑制する帯域制限回路、31は遅延波を生成するための遅延素子、32は生成された遅延波を合成する加算器、33は遅延波の合成波を合成した遅延波の数で除算する除算器、40は帯域制限回路30によって、帯域制限されたマルチキャリア変調波データである。
【００１４】
次に動作について説明する。
本実施の形態では、シンボル周波数Fsym=10kHz、使用するキャリアの周波数間隔Fint=40kHz、使用するキャリア数は３本として、それぞれキャリア周波数を40kHz、80kHz、120kHzとする。またマルチキャリア変調波のDAサンプル周波数Fsmpは320kHzとして説明を行う。
まずデータ分配器11により送信元データはbitデータに変換され、さらに1次変調器の変調bit数に応じて使用するキャリアに分配される。図１ではデータ分配器11の出力は10kHz×k(k=0〜15の正整数)に分配可能なものとして示しているが、本実施の形態では、40,80,120kHzの3本のみにデータを分配(図中は実線矢印)し、他の使用しないキャリアにはデータを分配しない(図中は破線矢印)ものとする。
【００１５】
こうしてキャリア毎に分配されたbitデータは1次変調器12に入力され、1次変調器12では各キャリア毎にPSKやQAMなど任意の変調方式で変調が行われ、IQデータ（複素データ）として出力する。1次変調器12についてもデータ分配器11と同様に10kHz×k(k=0〜15の正整数)の16本のキャリアに対するIQデータが生成可能なものとして示しているが、本実施の形態ではbitデータが入力された40,80,120kHzの3本のみに有効なIQデータが出力(図中は実線矢印)され、他の使用しないキャリアには0+0iが出力(図中は破線矢印)される。
【００１６】
こうして得られた各キャリア毎のIQデータはIFFT13に入力され周波数領域から時間領域へとデータ変換される。本実施の形態のIFFT13では、16本のキャリア周波数のIQデータを入力とし、32点の波形データに変換するようなIFFTとして図示している。こうして一括して得られた波形データはADサンプル周波数を320kHzとして、パラレル−シリアル変換器14によりシリアルデータとしてのマルチキャリア変調波データ20となる。
【００１７】
さらにマルチキャリア変調波データ20は帯域制限回路30に入力される。本実施の形態では1つの遅延素子31でDAサンプル周期×８だけ遅延するようにしている。従って、帯域制限回路30内では、DAサンプル周期×８、１６、２４づつ遅延した3つの遅延波が生成され、さらに、遅延のないものとあわせて4つの信号が加算器32によって合成されたのち、除算器33により1/4に除算され、帯域制限されたマルチキャリア変調波データ40として出力される。
【００１８】
図２は本実施の形態のマルチキャリア通信方式の信号スペクトルの様子を示す図である。図２（ａ）は図１中のマルチキャリア変調波データ20の信号スペクトルを示す図である。マルチキャリア変調器10では、１回のIFFT処理毎に得られる波形データ（１シンボルと呼ぶ）が変調されるbitデータによって、初期位相と振幅が異なるため、マルチキャリア変調波データ20では、前のシンボルの最後のデータと、次のシンボルの最初のデータの境界で位相や振幅に不連続点が生じ、結果として図２（ａ）に示すように各キャリアのスペクトルが大きく広がり、キャリア周波数以外の帯域に不要なスペクトルが生じ、他の通信システムや機器等の動作に影響を与える場合がある。
【００１９】
一方、図２（ｂ）は図１中の帯域制限されたマルチキャリア変調波データ40の信号スペクトルを示す図である。本実施の形態ではシンボル周波数10kHzに対し、DAサンプル周波数320kHzとしているため、1シンボルは32サンプルのデータで構成される。この時、キャリア周波数40kHzの信号は８サンプルで１周期、１シンボル中に４周期分が含まれる。同様にキャリア周波数80kHzの信号は４サンプルで１周期、１シンボル中に８周期分、キャリア周波数120kHzの信号は2サンプルで１周期、１シンボル中に16周期分が含まれる事になる。
【００２０】
従って、各キャリア周期の最小公倍数は８サンプルであり、１シンボル＝３２サンプル分のマルチキャリア変調波データ20は、８サンプル毎に4回同じ波形データとなる。一方、１つの遅延素子31は８サンプル分の遅延を生じるようにしていおり、この場合、同一シンボル内であれば、帯域制限回路30内で生成される3つの遅延波は遅延のないものと同一の波形サンプル同士を加算器32と除算器33により平均される事になり、キャリア周波数の情報が保持される。
【００２１】
一方、前後のシンボルで位相や振幅に不連続点があるようなデータについては、その不連続境界が滑らかに緩和されるため、結果として図２（ｂ）に示すように各キャリアのスペクトルの広がりは小さくなり、キャリア周波数以外の帯域への影響が低減される。
【００２２】
なお、本実施の形態では帯域制限回路中の遅延波数ｎ＝３としたが、Ｎ＝Fint／Fsymとして、ｎはＮ−１以下の正整数であればいくつでも良い。
【００２３】
以上のように、シンボル周波数ＦsymのＮ倍（Ｎは特定の整数）を基本周波数間隔Ｆintとし、キャリア周波数Ｆcm＝Ｆint×ｍ（ｍはキャリア毎に異なる整数）となるような複数のキャリアを使用し、そのマルチキャリア変調波に対し、シンボル周期ＴsymとしたときＴsym／Ｎを基本遅延時間Ｔdとし、遅延時間Ｔdn＝Ｔd×ｎ(ｎ＝0,1,2…[Ｎ-1]以下の整数)となる複数の遅延波を生成し、生成した全遅延波を合成するようにして帯域制限するようにしているので、使用していない周波数帯域への不要なスペクトルの広がりを、安価な構成の回路により制限することができる。
【００２４】
実施の形態２．
以上の実施の形態１では、１つの帯域制限回路によって使用周波数以外の帯域へのスペクトルの広がりを制限するようにしたものであるが、次に、複数の小さな帯域制限回路を直列に接続して使用周波数以外の帯域へのスペクトルの広がりを制限する実施の形態を示す。
図３は、このような場合の、マルチキャリア通信における送信部分の構成図である。
10は内部の構成を省略しているが、図１と同様のマルチキャリア変調器、30aは第1の帯域制限回路、30bは第2の帯域制限回路、30は内部に30aおよび30bという2つの小さな帯域制限回路を直列に接続した構成の回路をもつ帯域制限回路である。31aおよび31bは遅延素子でありいずれも遅延量はすべて同一である。32aおよび32bはそれぞれの遅延波を合成する加算器、33aおよび33bは加算した遅延波数(iおよびj)に応じた除算器である。
【００２５】
次に動作について説明する。
マルチキャリア変調器10の動作は実施例１と同様である。マルチキャリア変調器10により生成されたマルチキャリア変調波データは帯域制限回路30に入力される。帯域制限回路30内ではまず最初に第1の帯域制限回路30aに入力され、遅延素子31aにより、i（実施の形態１のｎに相当する）個の遅延波が生成され、加算器32aと除算器33aにより平均化される。更に第２の帯域制限回路30bに入力され、遅延素子31bにより、再度j個の遅延波が生成され、加算器32bと除算器33bにより平均化される。
【００２６】
第2の帯域制限回路の出力は、帯域制限されたマルチキャリア変調波データ40としてそのまま帯域制限回路30から出力される。この場合にも実施の形態１において図２を使用して説明したのと同様に第1の帯域制限回路30a、第2の帯域制限回路30bともに同一シンボル内については、キャリア周波数の情報が保持される。一方、前後のシンボルで位相や振幅に不連続点があるようなデータについては、その不連続境界が滑らかに緩和されるため、結果として図２（ｂ）に示すように各キャリアのスペクトルの広がりは小さくなり、キャリア周波数以外の帯域への影響が低減される。
【００２７】
以上のように、シンボル周波数ＦsymのＮ倍（Ｎは特定の整数）を基本周波数間隔Ｆintとし、キャリア周波数Ｆcm＝Ｆint×ｍ（ｍはキャリア毎に異なる整数）となるような複数のキャリアを使用し、そのマルチキャリア変調波に対し、シンボル周期ＴsymとしたときＴsym／Ｎを基本遅延時間Ｔdとし、遅延時間Ｔdn＝Ｔd×i(i＝0,1,2…[Ｎ-1]以下の正整数)となる複数の遅延波を生成し、生成した全遅延波を合成する第1の帯域制限機能を有し、さらに前記第1の帯域制限機能により得られる信号波に対し、前記第1の帯域制限機能のiに相当する値をj(ｊ＝0,1…[N-i-1]以下の正整数)とする第２の帯域制限機能を直列に接続するようにして帯域制限しているので、使用していない周波数帯域への不要なスペクトルの広がりを、安価な構成の回路により制限することができる。
【００２８】
なお、本実施例では第1の帯域制限回路30aと第2の帯域制限回路30bの2つを直列に接続する構成としたが、複数直列に接続する帯域制限回路内で生成される遅延波の総計がＮ−１以下であれば、第3、第4・・・とより多くの帯域制限回路を接続しても良い。
【００２９】
実施の形態３．
以上の実施の形態では、マルチキャリア通信の送信部分に関するものであるが、実施の形態３では、受信部分についての例を述べる。
図４はこの発明のマルチキャリア通信における受信部分の構成図である。
図４において、50は使用するキャリア周波数以外の周波数帯域成分を抑制する帯域制限回路、51は遅延波を生成するための遅延素子、52は生成された遅延波を合成する加算器、53は遅延波の合成波を合成した遅延波の数で除算する除算器、60はマルチキャリア変調波データを受信データとして復調するマルチキャリア復調器、61は帯域制限されたマルチキャリア変調受信波データをシリアルーパラレル変換して出力するS/P変換器、62は1シンボル分の波形データから１部を選択して出力するデータ選択器、63は選択された波形データ（時間領域データ）をIQデータ（周波数領域データ）に変換するFFT（フーリエ変換）、64は各キャリア毎に入力されたIQデータを送信時の変調方式に応じたPSKやQAM等の復調を行いbitデータを生成する１次復調器、65はキャリア毎に分割されたbitデータを結合して受信データとして出力するデータ結合器である。
【００３０】
次に動作について説明する。
本実施の形態では、シンボル周波数Fsym=10kHz、使用するキャリアの周波数間隔Fint=40kHz、使用するキャリア数は３本として、それぞれキャリア周波数を40kHz、80kHz、120kHzとする。またマルチキャリア変調波のADサンプル周波数Fsmpは320kHzとして説明を行う。
まず受信信号は帯域制限回路50に入力される。本実施例では1つの遅延素子51でADサンプル周期×８だけ遅延するようにしている。従って、帯域制限回路50内では、ADサンプル周期×８、１６、２４づつ遅延した3つの遅延波が生成され、さらに、遅延のないものとあわせて4つの信号が加算器52によって合成されたのち、除算器53により1/4に除算され、使用するキャリア周波数以外の周波数帯域成分が抑制された波形データとなる。こうして不要な周波数成分が抑制された波形データはマルチキャリア復調器60に入力され、はじめにS/P変換器61によって、1シンボル分のパラレルデータに変換される。
【００３１】
本実施の形態では1シンボル＝32サンプル(ADサンプル周波数Fsmp／シンボル周波数Fsym＝320kHz／10kHz＝32)で構成されるが、帯域制限回路50では最大で24サンプル(1遅延素子＝8サンプル遅延に対し、最大３個の遅延素子を直列接続しているため)遅延した信号との加算平均が行われているため、同一シンボル内のサンプルのみで加算平均されたサンプルは8サンプルのみであり、その他のサンプルについては、前後のシンボルの信号成分の影響を受けている。そこで、データ選択器62ではパラレル変換された32サンプルの波形データのうち、同一シンボル内のサンプルのみで加算された連続した8サンプルのみを選択して出力する。選択された波形データはFFT63に入力され時間領域から周波数領域へのデータ変換される。本実施の形態のFFT63では、8点の波形データを入力とし、4本のキャリア周波数のIQデータに変換するようなFFTとして図示している。
【００３２】
こうして得られた4つのIQデータは0kHz、40kHz、80kHz、120kHzの周波数情報に相当する。FFT63で変換されたIQデータは1次復調器64によって各キャリア毎に送信時の変調方式に応じたPSKやQAM等の復調方式に従ってbitデータに復調され、さらにデータ結合器65によって、キャリア毎に分配されたbitデータを結合し、受信データを出力する。
【００３３】
なお、本実施の形態では帯域制限回路中の遅延波数ｎ＝３としたが、Ｎ＝Fint／Fsymとして、ｎはＮ−１以下の正整数であればいくつでも良い。例えばｎ＝２とした場合には、帯域制限回路の出力データにおいて、同一シンボル内のサンプルのみで加算平均されたサンプルは16サンプルとなり、その他のサンプルについては、前後のシンボルの信号成分の影響を受けている。
【００３４】
そこで、データ選択器62ではパラレル変換された32サンプルの波形データのうち、同一シンボル内のサンプルのみで加算された連続した16サンプルのうち、任意の位置から連続した8サンプルのみを選択して出力すればい。さらにｎ＝１とした場合には、帯域制限回路の出力データにおいて、同一シンボル内のサンプルのみで加算平均されたサンプルは24サンプルとなり、その他のサンプルについては、前後のシンボルの信号成分の影響を受けている。そこで、データ選択器62ではパラレル変換された32サンプルの波形データのうち、同一シンボル内のサンプルのみで加算された連続した24サンプルのうち、任意の位置から連続した8サンプルのみを選択して出力すればい。このようにｎの値を変えることにより、ｎの値が大いほど、1シンボル中のより多くのサンプルデータを復調に利用することになるため、キャリア周波数以外の帯域のノイズ成分をより多く抑制できる。
【００３５】
しかし一方では、シンボル境界付近に生じる群遅延やマルチパス、またはシンボル同期誤差といったシンボル間干渉の影響が大きくなる。逆にｎの値が小さいほど、１シンボル中のごく1部のサンプルデータのみを復調に利用することになるため、大きな群遅延や、遠くからの反射波、または安価な低精度のシンボル同期機能しか持たない場合でも、シンボル間干渉の影響を除去または低減できる。しかし一方ではキャリア周波数以外の帯域のノイズ成分はあまり抑制できないといった性質をもつ。
【００３６】
以上のように、シンボル周波数ＦsymのＮ倍（Ｎは特定の整数）を基本周波数間隔Ｆintとし、キャリア周波数Ｆcm＝Ｆint×ｍ（ｍはキャリア毎に異なる整数）となるような複数のキャリアを使用し、データを変調した信号に対し、シンボル毎に干渉防止用のガードインターバル等を特に付加する事なく送信し、受信の際に、シンボル周期ＴsymとしたときＴsym／Ｎを基本遅延時間Ｔdとし、遅延時間Ｔdn＝Ｔd×ｎ(ｎ＝0,1,2…[Ｎ-1]以下の整数)となる複数の遅延波を生成し、生成した全遅延波を合成する帯域制限機能を有するようにしたので、冗長なデータであるガードインターバルの付加が不要となり、スループットの向上が可能となる。
【００３７】
さらに、ｎの値を任意に選ぶことにより、ノイズ耐性を重視しｎの値を大きくしたものや、群遅延やマルチパスなどのシンボル間干渉への耐性を重視しｎの値を小さくしたもの、または、ｎの値を中間程度にし、ノイズとシンボル間干渉の双方に耐性を持たせたり、シンボル同期性能の低い安価な受信機とするなど、ガードインターバルを付加しない同一の送信信号に対し、さまざまな耐性をもった受信方法を容易に実現する事ができる。
【００３８】
実施の形態４．
実施の形態３では、帯域制限回路のｎ値をあらかじめ定めたものとしていたが、実施の形態４では、受信状況に応じてｎ値を適応的に判定・変更する場合についての例を述べる。
図５はこの発明のマルチキャリア通信における受信部分の構成図である。
図５において、70は受信信号からｎ値判定するｎ値決定回路、71は現在の受信状況におけるシンボル間干渉量を測定するシンボル間干渉量測定器、72は受信前のノイズ量を測定・記憶し、現在の受信信号の測定結果からSNR(信号対ノイズ比)を求めるSNR測定器、73は測定されたシンボル間干渉量とSNRから最適なｎ値を判定するｎ値判定器である。また、80はｎ値決定回路から出力されるｎ値入力に応じて内部で生成する遅延波数を変更可能なｎ値可変帯域制限回路、81は遅延波を生成するための遅延素子、82は生成された遅延波を合成する加算器、83は遅延波の合成波を合成した遅延波の数で除算する除算器である。60は内部の構成を省略しているが、図４と同様のマルチキャリア復調器である。
【００３９】
次に動作について説明する。
まず受信信号はｎ値決定回路70に入力され、シンボル間干渉量測定器71では、群遅延やマルチパス、シンボル同期誤差等により生じるシンボル間干渉量を測定し、同時にSNR測定器72では、例えば、キャリアに信号がない時の受信信号からノイズ量を測定・記憶しておき、受信時にキャリア量を測定し、SNRを測定する。こうして測定されたシンボル間干渉量とSNRはｎ値判定器73に入力され、現在の受信状況に応じて最適なｎ値が決定される。ｎ値可変帯域制限回路80では入力されるｎ値に応じて、所定の遅延量（ADサンプル周波数Fsmp／キャリアの周波数間隔Fint＝Ｓサンプル)をもつｎ個の遅延素子81を直列に接続して得られるｎ個の遅延波を生成し、遅延のないものとあわせて加算器82と除算器83により平均化される。マルチキャリア復調器60の動作は実施例３と同様である。
【００４０】
以上のように、シンボル周波数ＦsymのＮ倍（Ｎは特定の整数）を基本周波数間隔Ｆintとし、キャリア周波数Ｆcm＝Ｆint×ｍ（ｍはキャリア毎に異なる整数）となるような複数のキャリアを使用し、受信に際し、キャリア信号がない時の各キャリア周波数毎のノイズのレベル（振幅や電力）と、キャリア信号がある時の各キャリア周波数毎の信号のレベル（振幅や電力）を検出する機能と、キャリア信号がある時の各キャリア周波数毎の群遅延や反射等によるシンボル間干渉の程度を検出する機能を有し、さらに、シンボル周期ＴsymとしたときＴsym／Ｎを基本遅延時間Ｔdとし、遅延時間Ｔdn＝Ｔd×ｎ(ｎ＝0,1,2…[Ｎ-1]以下の正整数)となる複数の遅延波を生成し、生成した全遅延波を合成する帯域制限機能を有し、ノイズレベルと信号レベル、さらにシンボル間干渉の程度を元に、前記帯域制限機能のｎの範囲（n＝0〜いくつまでにするか）を決定する機能を有し、ノイズおよび信号レベルとシンボル間干渉の程度によって、帯域制限の程度を動的に変更するようにしたので、冗長なデータであるガードインターバルの付加が不要となり、スループットを向上される事が可能となる。さらに、シンボル間干渉量やSNR等の受信状況に応じてｎの値を最適に選択するようにしたため、予め予測不可能な受信状況の変化にも対応して、より良好な受信がおこなえるようになる。
【００４１】
実施の形態５．
以上の実施の形態では、送信時または受信時のみに帯域制限を行う場合の例を示したが、実施の形態５では、送信時と受信時の双方で帯域制限を行う場合についての例を述べる。
図６はこの発明のマルチキャリア通信における送信および受信部分の構成図である。
10は内部の構成を省略しているが、図１と同様のマルチキャリア変調器、30は使用するキャリア周波数以外の周波数帯域成分を抑制する送信側の帯域制限回路、31は遅延波を生成するための遅延素子、32は生成された遅延波を合成する加算器、33は遅延波の合成波を合成した遅延波の数で除算する除算器である。
さらに、50は使用するキャリア周波数以外の周波数帯域成分を抑制する受信側の帯域制限回路、51は遅延波を生成するための遅延素子、52は生成された遅延波を合成する加算器、53は遅延波の合成波を合成した遅延波の数で除算する除算器、60は内部の構成を省略しているが、図４と同様のマルチキャリア復調器である。
【００４２】
次に動作について説明する。
マルチキャリア変調器10の動作は実施の形態１と同様である。マルチキャリア変調器10により生成されたマルチキャリア変調波データは送信側の帯域制限回路30に入力される。帯域制限回路30内では遅延素子31により、i個の遅延波が生成され、加算器32と除算器33により平均化された後に出力される。以上が送信側の動作であり、この後に伝送路に出力される。
次に、伝送路から入力された信号は受信側の帯域制限回路50に入力される。帯域制限回路50内では遅延素子51により、j個の遅延波が生成され、加算器52と除算器53により平均化された後に出力される。マルチキャリア復調器60の動作は実施の形態３と同様である。
【００４３】
さらに具体的な数値を用いて、送信及び受信時の帯域制限回路によるマルチキャリア変調波の変化の様子を説明する。以下の説明では、シンボル周波数Fsym=10kHz、使用するキャリアの周波数間隔Fint=160kHz、使用するキャリア数は３本として、それぞれキャリア周波数を160kHz、320kHz、480kHzとする。またマルチキャリア変調波のADサンプル周波数Fsmp=1.28MHzとする。従って、１シンボルは128サンプルで構成され、帯域制限回路30および50内の遅延素子31および51の遅延量S=Fsmp／Fint=1.28MHz／160kHz=8サンプルとなる。また、送信時の帯域制限回路30内の遅延波生成数i＝７、受信時の帯域制限回路50内の遅延波生成数j＝７とする。
【００４４】
図７は本実施の形態におけるマルチキャリア変調波信号を示す図である。図７（ａ）はマルチキャリア変調器10から出力されるマルチキャリア変調波を示しており、100a、100b、100cは、それぞれ異なるデータが変調されたシンボルであり、3本のキャリア信号の合成波となっている。１シンボルは128サンプルで構成され、シンボル毎に異なるデータを変調しているため、シンボル境界では位相や振幅が不連続となるが、同一シンボル中は位相、振幅ともに連続な信号波形である。
【００４５】
図７（ｂ）は送信時の帯域制限回路30から出力される帯域制限後のマルチキャリア変調波を示したものである。111a、111b、111cはそれぞれ、帯域制限回路30により隣接するシンボル間の干渉が生じ、波形に歪みが生じている部分であり、この例では遅延素子31の遅延量(8サンプル)×遅延波生成数(７個)＝56サンプル分となる。110a、110b、110cはそれぞれ、帯域制限回路30の影響を受けない部分であり、この例では72サンプル分となる。なお、帯域制限回路30により、信号には遅延が生じ、この例では28サンプル分だけシンボル境界位置が遅れている。
【００４６】
図７（ｃ）は受信時の帯域制限回路50から出力される帯域制限後のマルチキャリア変調波を示したものである。121a、121b、121cはそれぞれ、送信時の帯域制限回路30と受信時の帯域制限回路50により隣接するシンボル間の干渉が生じ、波形に歪みが生じている部分であり、この例では112サンプル分となる。120a、120b、120cはそれぞれ、送信時の帯域制限回路30と受信時の帯域制限回路50通過後も影響を受けない部分であり、この例では16サンプル分となる。なお、帯域制限回路50により、信号には遅延が生じ、この例では図７（ｂ）にくらべ、さらに28サンプル分だけシンボル境界位置が遅れている。
【００４７】
このようにして得られたマルチキャリア変調波の受信データはマルチキャリア復調器60内において、帯域制限回路による影響のない信号範囲120a、120b、120cのうち、各シンボル毎に共通の任意の連続した８サンプル分が抽出され、FFT63で各キャリア毎に分割された後、復調される。
【００４８】
以上のように、シンボル周波数ＦsymのＮ倍（Ｎは特定の整数）を基本周波数間隔Ｆintとし、キャリア周波数Ｆcm＝Ｆint×ｍ（ｍはキャリア毎に異なる整数）となるような複数のキャリアを使用し、送信時には、そのマルチキャリア変調波に対し、シンボル周期ＴsymとしたときＴsym／Ｎを基本遅延時間Ｔdとし、遅延時間Ｔdn＝Ｔd×ｎ(ｎ＝0,1,2…[Ｎ-1]以下の正整数)となる複数の遅延波を生成し、生成した全遅延波を合成する帯域制限機能を有し、（また、シンボル毎に干渉防止用のガードインターバル等を特に付加する事なく送信し、）受信時には、シンボル周期ＴsymとしたときＴsym／Ｎを基本遅延時間Ｔdとし、遅延時間Ｔdn＝Ｔd×ｎ(ｎ＝0,1,2…[Ｎ-1]以下の正整数)となる複数の遅延波を生成し、生成した全遅延波を合成する帯域制限機能を有するようにしたので、冗長なデータであるガードインターバルの付加が不要となり、スループットを向上される事が可能となる。
【００４９】
また、送信時の帯域制限回路30により不要な帯域へのスペクトルの広がりを押さえる事がでる。また、伝送路上ではノイズ成分が加わるが、ノイズ成分が完全なホワイトノイズと想定した場合、受信時の帯域制限回路50により、120a、120b、120cの範囲の信号は、受信時の帯域制限前の信号図７（ｂ）の110a、110b、110cの範囲の信号に比べ、ノイズ成分を1/8に低減することができる。さらに、復調時は120a、120b、120cの16サンプルのうち、任意の連続した8サンプルのみあれば復調できるため、高精度なシンボル同期性能を必要とせず、また、シンボル境界付近のデータを使用せずにすむため、伝送路上で生じる群遅延や反射等の影響によるシンボル間干渉の影響を低減／除去することができる。
【００５０】
実施の形態６．
実施の形態５では、送信時と受信時の双方で帯域制限回路のiおよびj値をあらかじめ定めたものとしていたが、実施例６では、受信状況に応じて、受信時の帯域制限回路のｎ値を適応的に判定・変更する場合についての例を述べる。
図８はこの発明のマルチキャリア通信における送信および受信部分の構成図である。
10は内部の構成を省略しているが、図１と同様のマルチキャリア変調器、30は使用するキャリア周波数以外の周波数帯域成分を抑制する送信側の帯域制限回路、31は遅延波を生成するための遅延素子、32は生成された遅延波を合成する加算器、33は遅延波の合成波を合成した遅延波の数で除算する除算器である。
【００５１】
さらに、70は受信信号からｎ値判定するｎ値決定回路、71は現在の受信状況におけるシンボル間干渉量を測定するシンボル間干渉量測定器、72は受信前のノイズ量を測定・記憶し、現在の受信信号の測定結果からSNR(信号対ノイズ比)を求めるSNR測定器、73は測定されたシンボル間干渉量とSNRから最適なｎ値を判定するｎ値判定器である。
また、80はｎ値決定回路から出力されるｎ値入力に応じて内部で生成する遅延波数を変更可能なｎ値可変帯域制限回路、81は遅延波を生成するための遅延素子、82は生成された遅延波を合成する加算器、83は遅延波の合成波を合成した遅延波の数で除算する除算器である。60は内部の構成を省略しているが、図４と同様のマルチキャリア復調器である。
【００５２】
次に動作について説明する。
マルチキャリア変調器10の動作は実施の形態１と同様である。マルチキャリア変調器10により生成されたマルチキャリア変調波データは送信側の帯域制限回路30に入力される。帯域制限回路30内では遅延素子31により、i個の遅延波が生成され、加算器32と除算器33により平均化された後に出力される。以上が送信側の動作であり、この後に伝送路に出力される。
【００５３】
次に、伝送路から入力された受信信号はｎ値決定回路70に入力され、シンボル間干渉量測定器71では、群遅延やマルチパス、シンボル同期誤差等により生じるシンボル間干渉量を測定し、同時にSNR測定器72では、例えば、キャリアに信号がない時の受信信号からノイズ量を測定・記憶しておき、受信時にキャリア量を測定し、SNRを測定する。こうして測定されたシンボル間干渉量とSNRはｎ値判定器73に入力され、現在の受信状況に応じて最適なｎ値が決定される。ｎ値可変帯域制限回路80では入力されるｎ値に応じて、所定の遅延量（ADサンプル周波数Fsmp／キャリアの周波数間隔Fint＝Ｓサンプル)をもつｎ個の遅延素子81を直列に接続して得られるｎ個の遅延波を生成し、遅延のないものとあわせて加算器82と除算器83により平均化される。マルチキャリア復調器60の動作は実施の形態３と同様である。
【００５４】
以上のように、シンボル周波数ＦsymのＮ倍（Ｎは特定の整数）を基本周波数間隔Ｆintとし、キャリア周波数Ｆcm＝Ｆint×ｍ（ｍはキャリア毎に異なる整数）となるような複数のキャリアを使用し、送信時には、そのマルチキャリア変調波に対し、シンボル周期ＴsymとしたときＴsym／Ｎを基本遅延時間Ｔdとし、遅延時間Ｔdn＝Ｔd×ｎ(ｎ＝0,1,2…[Ｎ-1]以下の整数)となる複数の遅延波を生成し、生成した全遅延波を合成する帯域制限機能を有し、（また、シンボル毎に干渉防止用のガードインターバル等を特に付加する事なく送信し、）受信に際し、キャリア信号がない時の各キャリア周波数毎のノイズのレベル（振幅や電力）と、キャリア信号がある時の各キャリア周波数毎の信号のレベル（振幅や電力）を検出する機能と、キャリア信号がある時の各キャリア周波数毎の群遅延や反射等によるシンボル間干渉の程度を検出する機能を有し、さらに、シンボル周期ＴsymとしたときＴsym／Ｎを基本遅延時間Ｔdとし、遅延時間Ｔdn＝Ｔd×ｎ(ｎ＝0,1,2…[Ｎ-1]以下の整数)となる複数の遅延波を生成し、生成した全遅延波を合成する帯域制限機能を有し、ノイズレベルと信号レベル、さらにシンボル間干渉の程度を元に、前記帯域制限機能のｎの範囲（n＝0〜いくつまでにするか）を決定する機能を有し、ノイズおよび信号レベルとシンボル間干渉の程度によって、帯域制限の程度を動的に変更するするようにしたので、冗長なデータであるガードインターバルの付加が不要となり、スループットを向上させる事が可能となる。また、送信時の帯域制限回路30により不要な帯域へのスペクトルの広がりを押さえる事がでる。また、シンボル間干渉量やSNR等の受信状況に応じてｎの値を最適に選択するようにしたため、予め予測不可能な受信状況の変化にも対応して、より良好な受信がおこなえるようになる。
【００５５】
【発明の効果】
以上のように、この発明によればマルチキャリア変調器で生成したマルチキャリア変調波に対し、シンボル周期ＴsymとしたときＴsym／Ｎを基本遅延時間Ｔdとし、遅延時間Ｔdn＝Ｔd×ｎ(ｎ＝0,1,2…[Ｎ-1]以下の整数)となる複数の遅延波を生成し、生成した全遅延波を合成するようにして帯域制限回路を設けているので、使用していない周波数帯域への不要なスペクトルの広がりを、安価な構成により制限することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１におけるマルチキャリア通信装置における送信部分の構成図である。
【図２】実施の形態１のマルチキャリア通信装置の信号スペクトルの説明図である。
【図３】この発明の実施の形態２におけるマルチキャリア通信における送信部分の構成図である。
【図４】この発明の実施の形態３におけるマルチキャリア通信における受信部分の構成図である。
【図５】この発明の実施の形態４におけるマルチキャリア通信における受信部分の構成図である。
【図６】この発明の実施の形態５におけるマルチキャリア通信における送信および受信部分の構成図である。
【図７】この発明の実施の形態５におけるマルチキャリア変調波信号を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態６におけるマルチキャリア通信における送信および受信部分の構成図である。
【符号の説明】
10：マルチキャリア変調器、11：データ分配器、12：1次変調器、13：IFFT(逆フーリエ変換)、14：P/S変換器、20：マルチキャリア変調波データ、30：帯域制限回路、31：遅延素子、32：加算器、33：除算器、40：マルチキャリア変調波データ、50：帯域制限回路、51：遅延素子、52：加算器、53は：除算器、60：マルチキャリア復調器、61：S/P変換器、62：データ選択器、63：FFT（フーリエ変換）、64：１次復調器、65：データ結合器、70：ｎ値決定回路、71：シンボル間干渉量測定器、72：SNR測定器、73：ｎ値判定器：、80：ｎ値可変帯域制限回路、81：遅延素子、82：加算器、83：除算器。
【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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