(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＯＦＤＭ通信システムにおいて、特定の１シンボル分の時間波形データを用いて複数シンボル分のプリアンブルを生成するプリアンブル構成法であって、
前記特定の１シンボル分の時間波形データを、プリアンブルを構成するシンボル数のブロックに分割する分割ステップと、
前記プリアンブルを構成するシンボル単位に、前記分割したブロックの中から、それぞれ異なるブロックを選択するシンボル単位ブロック選択ステップと、
前記プリアンブルを構成するシンボル単位に、前記選択ブロックを先頭ブロックとしかつ当該選択ブロックにおける先頭データから巡回的にデータを配置した、１シンボル分の時間波形データを生成することにより、シンボル毎に異なるパターンを有する時間波形データを生成するシンボル単位時間波形データ生成ステップと、
を含み、
前記シンボル毎に異なるパターンを有する時間波形データを、前記複数シンボル分のプリアンブルとすることを特徴とするプリアンブル構成方法。
【請求項２】
前記分割ステップでは、分割後のブロックの先頭から順にブロック番号を付し、
前記シンボル単位ブロック選択ステップでは、前記プリアンブルを構成するシンボルの順番と、前記ブロック番号と、の関係がランダムになるように、前記ブロック選択処理を行うことを特徴とする請求項１に記載のプリアンブル構成方法。
【請求項３】
前記分割ステップでは、分割後のブロックの先頭から順にブロック番号を付し、
前記シンボル単位ブロック選択ステップでは、前記プリアンブルを構成するシンボルの順に、前記先頭ブロックのブロック番号が連番となるように、前記ブロック選択処理を行うことを特徴とする請求項１に記載のプリアンブル構成方法。
【請求項４】
ＯＦＤＭ通信システムにおいて、特定の１シンボル分の時間波形データを用いて複数シンボル分のプリアンブルを生成するプリアンブル構成法であって、
前記特定の１シンボル分の時間波形データを第１のメモリに記憶する第１のメモリ記憶ステップと、
前記第１のメモリの読み出し開始アドレスを、前記プリアンブルを構成するシンボル単位に第２のメモリに記憶する第２のメモリ記憶ステップと、
前記プリアンブルを構成するシンボル単位に、前記第２のメモリから前記読み出し開始アドレスを読み出し、さらに、前記第１のメモリから、前記読み出し開始アドレスに記憶された時間波形データを先頭データとして、巡回的に１シンボル分の時間波形データを読み出すことにより、シンボル毎に異なるパターンを有する時間波形データを生成するシンボル単位時間波形データ生成ステップと、
を含み、
前記シンボル毎に異なるパターンを有する時間波形データを、前記複数シンボル分のプリアンブルとすることを特徴とするプリアンブル構成方法。
【請求項５】
ＯＦＤＭ通信システムにおいて、特定の１シンボル分の時間波形データを用いて複数シンボル分のプリアンブルを生成するプリアンブル構成法であって、
前記特定の１シンボル分の時間波形データをメモリに記憶するメモリ記憶ステップと、
前記プリアンブルを構成するシンボル単位に、前記メモリの読み出し開始アドレスとして所定のカウンタからカウント値を受け取り、さらに、前記第１のメモリから、前記読み出し開始アドレスに記憶された時間波形データを先頭データとして、巡回的に１シンボル分の時間波形データを読み出すことにより、シンボル毎に異なるパターンを有する時間波形データを生成するシンボル単位時間波形データ生成ステップと、
を含み、
前記シンボル毎に異なるパターンを有する時間波形データを、前記複数シンボル分のプリアンブルとすることを特徴とするプリアンブル構成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信方式としてＯＦＤＭを採用する場合のプリアンブル構成方法に関するものであり、特に、マルチパス環境に適したプリアンブル構成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＯＦＤＭ（Orthogonal  Frequency  Division  Multiplexing）は、無線ＬＡＮなどの通信システムにおいて使用されている。たとえば、無線ＬＡＮなどの伝送路は、送受信間の距離や遮蔽物などの影響により、高速伝送が実現できる場合や低速伝送しか実現できない場合など、様々な状態が想定される。無線ＬＡＮでは、このような伝送路に対して適応変調方式という技術が採用されており、伝送路の状態に応じて、できるだけ高速な伝送を行いつつ、ビット誤り率（ＢＥＲ）などの通信品質が劣化しないように変調方式などを適応的に変更している。【０００３】
なお、上記通信システムにおいて、伝送路の状態は、既知信号（プリアンブル）のＳＩＲ（Signal  to  Interference  power  Ratio：希望波電力対干渉波電力比）を測定することにより得られる。プリアンブルの構成は、下記非特許文献１に示されているように、たとえば、複数のシンボルから構成され、かつ、同一のデータを繰り返した構成となっている。【０００４】
【非特許文献１】“高速無線ＬＡＮ用ＯＦＤＭ変調方式の同期系に関する検討”  電子情報通信学会、信学技報RCS97-210、1998-01．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、上記ＯＦＤＭでは、ガードインターバルにより、マルチパス波による品質劣化を回避しているが、ガードインターバルを超えるような長遅延波が存在するときには、通信品質が劣化する、という問題があった。【０００６】
一方で、上記のように長遅延波が存在する場合であっても、適応変調が良好に機能し、適切な変調方式が設定されていれば、所望の品質で通信を行えるが、たとえば、ガードインターバルを超えるような長遅延波が存在すると、プリアンブルを使用したＳＩＲの測定精度が低下するため、これにより適切な変調方式を設定することができなくなり、通信品質が大きく劣化する、という問題があった。【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、マルチパス環境においてガードインターバルを超える長遅延波が存在する場合であっても、適応変調を良好に機能させることができる、すなわち、データ送信側において適切な変調方式を設定可能なプリアンブル構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】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるプリアンブル構成方法は、ＯＦＤＭ通信システムにおいて、特定の１シンボル分の時間波形データを用いて複数シンボル分のプリアンブルを生成するプリアンブル構成法であって、前記特定の１シンボル分の時間波形データを、プリアンブルを構成するシンボル数のブロックに分割する分割ステップと、前記プリアンブルを構成するシンボル単位に、前記分割したブロックの中から、それぞれ異なるブロックを選択するシンボル単位ブロック選択ステップと、前記プリアンブルを構成するシンボル単位に、前記選択ブロックを先頭ブロックとしかつ当該選択ブロックにおける先頭データから巡回的にデータを配置した、１シンボル分の時間波形データを生成することにより、シンボル毎に異なるパターンを有する時間波形データを生成するシンボル単位時間波形データ生成ステップと、を含み、前記シンボル毎に異なるパターンを有する時間波形データを、前記複数シンボル分のプリアンブルとすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明にかかるプリアンブル構成方法は、マルチパス環境においてガードインターバルを超える長遅延波が存在する場合であっても、適応変調を良好に機能させることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明にかかるＯＦＤＭ変調器を含む適応変調システムの構成例を示す図である。
【図２−１】図２−１は、本発明にかかるプリアンブル構成方法の一例を示す図である。
【図２−２】図２−２は、本発明にかかるプリアンブル構成方法の一例を示す図である。
【図２−３】図２−３は、本発明にかかるプリアンブル構成方法の一例を示す図である。
【図２−４】図２−４は、本発明にかかるプリアンブル構成方法の一例を示す図である。
【図２−５】図２−５は、本発明にかかるプリアンブル構成方法の一例を示す図である。
【図３】図３は、Ｍ系列発生器の構成例を示す図である。
【図４】図４は、適応変調システムで送信されるデータを示す図である。
【図５】図５は、実施の形態１における効果を計算機シミュレーションにより確認した場合の一例を示す図である。
【図６−１】図６−１は、本発明にかかるプリアンブル構成方法の一例を示す図である。
【図６−２】図６−２は、本発明にかかるプリアンブル構成方法の一例を示す図である。
【図６−３】図６−３は、本発明にかかるプリアンブル構成方法の一例を示す図である。
【図６−４】図６−４は、本発明にかかるプリアンブル構成方法の一例を示す図である。
【図６−５】図６−５は、本発明にかかるプリアンブル構成方法の一例を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態２における効果を計算機シミュレーションにより確認した場合の一例を示す図である。
【図８】図８は、２つのメモリを使ってプリアンブルを構成する方法を示す図である。
【図９】図９は、１つのメモリとカウンタを使ってプリアンブルを構成する方法を示す図である。
【符号の説明】
【００１１】
１  ＯＦＤＭ変調器（ＭＯＤ）
２  伝送路
３  ＯＦＤＭ復調器（ＤＥＭ）
４  ＳＩＲ測定器（ＳＩＲ）
５  判定器
１１  Ｍ系列発生器
３１，３２  メモリ
３３  読み出し器
３４  カウンタ
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明にかかるＯＦＤＭ変調器およびプリアンブル構成方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかるＯＦＤＭ変調器を含む適応変調システムの構成例を示す図であり、このシステムは、データ送信側の通信装置（送信機）内のＯＦＤＭ変調器（ＭＯＤ）１、伝送路２、データ受信側の通信装置（受信機）内のＯＦＤＭ復調器（ＤＥＭ）３，ＳＩＲ測定器（ＳＩＲ）４，判定器５、から構成されている。本実施の形態のプリアンブル構成方法によるプリアンブルは、ＯＦＤＭ変調器１内において生成され、このプリアンブルがデータに付加された状態で送信機から送出される。【００１４】
ここで、上記適応変調システムの動作を簡単に説明する。ＯＦＤＭ変調器１では、判定器５により指示された変調方式で各サブキャリアを変調し、変調後の送信信号を伝送路２上に送出する。その後、伝送路２を通った信号は、ＯＦＤＭ復調器３において復調され、ここで受信データが得られる。そして、ＳＩＲ測定器４が、復調後の受信データから各サブキャリアのＳＩＲを測定し、判定器５が、ＳＩＲの測定結果に基づいて、各サブキャリアの変調方式を決定する。ここでは、高ＳＩＲのサブキャリアには、一度に多ビットを伝送できる６４ＱＡＭのような多値数の大きい変調方式を採用し、低ＳＩＲのサブキャリアには、雑音に強いＢＰＳＫのような多値数の小さい変調方式を採用する。しかしながら、従来のように、長遅延波の存在によりＳＩＲ測定精度が低下すると、たとえば、低ＳＩＲのサブキャリアであるにもかかわらず、雑音に弱い６４ＱＡＭのような多値数の大きい変調方式が選択されてしまう場合がある。このような場合には、誤りが多く発生し、通信品質が劣化する。したがって、適応変調システムでは、ＳＩＲの測定値が正しく得られることが重要となる。【００１５】
つづいて、本実施の形態のプリアンブル構成方法を説明する。図２（図２−１〜図２−５）は、本発明にかかるプリアンブル構成方法の一例を示す図である。詳細には、図２−１は、１シンボル分の時間波形データを表し、ここでは、１６個のデータ（ｄ０〜ｄ１５）で１シンボル分の時間波形データを形成している。また、図２−２は、図２−１の時間波形データを用いて構成した１シンボル目のプリアンブルの時間波形データを表し、図２−３は、２シンボル目のプリアンブルの時間波形データを表し、図２−４は、３シンボル目のプリアンブルの時間波形データを表し、図２−５は、４シンボル目のプリアンブルの時間波形データを表している。【００１６】
まず、１シンボル分の時間波形データ（図２−１）を複数のブロックに分割する。図２−１では、４つのブロック（Ｂ０〜Ｂ３）に分割している。【００１７】
つぎに、プリアンブルの１シンボル目の時間波形データを作成する（図２−２参照）。ここで、プリアンブルの１シンボル目のデータは、分割した４つのブロック（Ｂ０〜Ｂ３）の中から第１のブロック番号を選択し、選択したブロックにおける先頭データから巡回的にデータを配置することで作成する。図２−１の例では、第１のブロック番号としてＢ２を選択し、以降、Ｂ２の先頭データｄ８から、ｄ８，ｄ９，…，ｄ１５，ｄ０，ｄ１，…ｄ７とデータを巡回的に配置し、１シンボル分（合計１６個）の時間波形データを生成する。これにより、図２−１に示す時間波形データを巡回的に時間シフトして並び替えた時間波形データを生成することができる。【００１８】
つぎに、プリアンブルの２シンボル目の時間波形データを同様（図２−１の波形を巡回的に時間シフトする）に作成する（図２−２参照）。ここでは、１シンボル目の生成で選択した第１のブロック番号の代わりに、第２のブロック番号（図２−１の例ではＢ０に相当）を選択する。【００１９】
つぎに、プリアンブルの３，４シンボル目の時間波形データについても、上記と同様（図２−１の波形を巡回的に時間シフトする）に、第３，第４のブロック番号（図２−１の例ではＢ１，Ｂ３に相当）を選択して生成する。【００２０】
なお、第１のブロック番号から第４のブロック番号はランダムな値とする。このブロック番号は、Ｍ系列発生器のシフトレジスタの値から作成することができる。この作成方法を、図３を用いて説明する。図３は、シフトレジスタの段数が２で系列長が３のＭ系列発生器１１を示す図である。図２の例では、４つのブロック番号が必要となるので、図３に示す系列長が３のＭ系列発生器１１がブロック番号を作成する。たとえば、シフトレジスタの初期値を“１１”とすると、次の状態は“０１”となり、さらにその次の状態は“１０”となる。それぞれ１０進数で表すと、３，１，２である。そして、ここでは、４つの番号が必要なので、これに４を追加して、３，１，２，４という系列を作る。ただし、図２の例では、ブロック番号を０オリジン（０から開始する番号）としているので、それぞれ１を引いて、２，０，１，３という系列を作り、これをブロック番号とする。これにより、Ｍ系列が有するランダム性を継承したランダムなブロック番号を作成することができる。以上の処理により、１シンボル分の時間波形データ（図２−１参照）から、４シンボル分のプリアンブルデータ（図２−２〜図２−５参照）を生成する。【００２１】
図４は、上記適応変調システムで送信されるデータを示す図であり、ユーザデータの前にあるプリアンブルにてＳＩＲ測定が行われる。【００２２】
従来のプリアンブル構成は、１シンボル分の時間波形データ（図２−１参照）を繰り返した単純な構成であったため、ガードインターバルを超えるような長遅延波が存在すると、ＳＩＲ測定値が大きくなってしまっていた。この現象は、プリアンブルの各シンボルが同一であるために、等価的にガードインターバル長が長くなったのに等しく、ＳＩＲ測定時に長遅延波による干渉が見えなくなってしまうためである。ＳＩＲ測定値が大きくなると、低ＳＩＲにも関わらず、雑音に弱い多値数の大きい変調方式が選択されてしまうため、誤りが多く発生して通信品質が劣化してしまう。【００２３】
これに対し、本発明のプリアンブル構成は、プリアンブルの各シンボルが単純な繰り返しパターンではなく、シンボル毎に異なるパターンとなっているので、ＳＩＲ測定値が大きくなってしまう従来の現象は発生せず、良好な通信品質を実現できる。【００２４】
つづいて、本実施の形態の効果について説明する。図５は、長遅延波が存在する状態において、本実施の形態における効果を計算機シミュレーションにより確認した場合の一例を示す図である。このシミュレーションでは、ＢＥＲが１０Ｅ−４を超えないように、適応変調を行うようにしている。また、ＯＦＤＭのサブキャリア数を２５６とし、変調方式をＢＰＳＫ，ＱＰＳＫ，１６ＱＡＭ，６４ＱＡＭ，２５６ＱＡＭ，１０２４ＱＡＭの６通りとし、プリアンブルシンボル数を１４としている。【００２５】
図５に示すとおり、従来のプリアンブル構成では、通信品質（ＢＥＲ）が大きく劣化しているのに対し、本発明では、１０Ｅ−４を超えない良好なＢＥＲ特性を実現できている。なお、このシミュレーションで使用したパラメータは特にこの値に限ったものではない。【００２６】
上述のとおり、本実施の形態によれば、マルチパス環境においてガードインターバルを超える長遅延波が存在する場合であっても、適応変調を良好に機能させることができる。【００２７】
実施の形態２．
図６（図６−１〜図６−５）は、本発明にかかるプリアンブル構成方法の一例を示す図であり、前述した実施の形態１を簡易化した方式である。本実施の形態では、ブロック番号を連番とすることで、回路を簡単化している。すなわち、実施の形態１では、データの開始位置を図３のＭ系列発生器１１を使ってランダムな値としていたが、本実施の形態では、データの開始位置を０番から連番とした。【００２８】
図６では、一例として、プリアンブルのシンボル数を４シンボル（図６−２〜図６−５に相当）としているので、各シンボルの先頭ブロックを、分割した４つのブロック番号順（Ｂ０，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３の連番）とし、各先頭ブロックにおける先頭データから巡回的にデータを配置する。したがって、プリアンブルの１シンボル目のデータは、ｄ０，ｄ１，…，ｄ１４，ｄ１５となり、プリアンブルの２シンボル目のデータは、ｄ４，ｄ５，…，ｄ２，ｄ３となり、プリアンブルの３シンボル目のデータは、ｄ８，ｄ９，…，ｄ６，ｄ７となり、プリアンブルの４シンボル目のデータは、ｄ１２，ｄ１３，…，ｄ１０，ｄ１１となる。したがって、本実施の形態では、Ｍ系列発生器が不要となる。【００２９】
このように、各シンボルの先頭ブロックを連番としても、プリアンブルの各シンボルは、単純な繰り返し波形ではなく、シンボル毎に異なるパターンとすることができるので、マルチパス環境においてガードインターバルを超える長遅延波が存在する場合であっても、実施の形態１と同様に良好な通信品質を実現することができる。さらに、本実施の形態においては、Ｍ系列発生器を用いていないので、実施の形態１よりもさらに回路構成を簡単化することができる。【００３０】
図７は、上記長遅延波が存在する状態において、本実施の形態における効果を計算機シミュレーションにより確認した場合の一例を示す図であり、本実施の形態の効果を、図５と同じ条件で確認したものである。図７に示すとおり、従来のプリアンブル構成では通信品質（ＢＥＲ）が大きく劣化しているのに対し、本実施の形態では１０Ｅ−４を超えない良好なＢＥＲ特性を実現できている。なお、このシミュレーションで使用したパラメータは特にこの値に限ったものではない。【００３１】
実施の形態３．
図８は、２つのメモリを使ってプリアンブルを構成する方法を示す図であり、２つのメモリ３１，３２と読み出し器３３を用いて実現する。【００３２】
メモリ３１には、プリアンブルの１シンボル分のデータを格納する。図８の例では、ｄ０〜ｄ１５の１６個のデータを格納し、各データが格納されたアドレスは＃０〜＃１５である。また、読み出し器３３は、メモリ３１からデータを読み出す場合、メモリ３２から読み出し開始アドレスの内容を読み出す。なお、メモリ３２に記憶する読み出し開始アドレスの内容については、前述した実施の形態１と同様にブロック番号がランダムになるように記憶してもよいし、または、実施の形態２と同様にブロック番号が連番となるように記憶してもよい。【００３３】
図８の例では、メモリ３２の内容が８，０，４，１２であり、プリアンブルの１シンボル目については、まず、メモリ３２のアドレス＃０から読み出し開始アドレスの内容８を読み出し、そして、メモリ３１のアドレス＃８に対応するｄ８から順に、ｄ８，ｄ９，…，ｄ１５，ｄ０，…，ｄ６，ｄ７（計１６個）のデータを読み出す。同様に、プリアンブルの２シンボル目は、メモリ３２のアドレス＃１から読み出し開始アドレスの内容０を読み出し、そして、メモリ３１のアドレス＃０に対応するｄ０から順に、ｄ０，ｄ１，…，ｄ１４，ｄ１５（計１６個）のデータを読み出す。また、プリアンブルの３シンボル目は、メモリ３２のアドレス＃２から読み出し開始アドレスの内容４を読み出し、そして、メモリ３１のアドレス＃４に対応するｄ４から順に、ｄ４，ｄ５，…，ｄ１５，ｄ０，ｄ１，ｄ２，ｄ３（計１６個）のデータを読み出す。また、プリアンブルの４シンボル目は、メモリ３２のアドレス＃３から読み出し開始アドレスの内容１２を読み出し、そして、メモリ３１のアドレス＃１２に対応するｄ１２から順に、ｄ１２，ｄ１３，ｄ１４，ｄ１５，ｄ０，…，ｄ１０，ｄ１１（計１６個）のデータを読み出す。【００３４】
このように、本実施の形態においては、２つのメモリを使ってプリアンブルを作成できるため、シンボル毎に異なるプリアンブルを簡単な回路で作成できる。【００３５】
実施の形態４．
図９は、１つのメモリとカウンタを使ってプリアンブルを構成する方法を示す図であり、メモリ３１とカウンタ３４と読み出し器３３を用いて実現する。ここでは、一例として、０，４，８，１２とカウントアップする（実施の形態２と同様にブロック番号が連番となるようにカウントアップする）カウンタ３４を用いる。【００３６】
本実施の形態では、読み出し器３３が、カウンタ３４のカウント値に基づいて、メモリ３１からデータを読み出す。したがって、プリアンブルの１シンボル目は、カウンタ３４のカウンタ値が０の場合、メモリ３１のアドレス＃０に対応するｄ０から順に、ｄ０，ｄ１，…，ｄ１４，ｄ１５（計１６個）のデータを読み出す。以降、プリアンブルの２シンボル目については、カウンタ３４のカウンタ値が４となるので、メモリ３１のアドレス＃４に対応するｄ４から順に、ｄ４，ｄ５，…，ｄ１５，ｄ０，ｄ１，ｄ２，ｄ３（計１６個）のデータを読み出す。また、プリアンブルの３シンボル目については、カウンタ３４のカウンタ値が８となるので、メモリ３１のアドレス＃８に対応するｄ８から順に、ｄ８，ｄ９，…，ｄ１５，ｄ０，…，ｄ６，ｄ７（計１６個）のデータを読み出す。また、プリアンブルの４シンボル目については、カウンタ３４のカウンタ値が１２となるので、メモリ３１のアドレス＃１２に対応するｄ１２から順に、ｄ１２，ｄ１３，ｄ１４，ｄ１５，ｄ０，…，ｄ１０，ｄ１１（計１６個）のデータを読み出す。【００３７】
このように、本実施の形態においては、１つのメモリとカウンタを使ってプリアンブルを作成できるため、シンボル毎に異なるプリアンブルを簡単な回路で作成できる。なお、上記カウンタは、単調に増加する数値を出力するだけのカウンタであり、簡易な回路で構成できる。また、本実施の形態の方式は、実施の形態３における片方のメモリをカウンタにて代替できるため、メモリサイズを低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
以上のように、本発明にかかるプリアンブル構成方法は、ＯＦＤＭ通信システムに有用であり、特に、マルチパス環境においてガードインターバルを超える長遅延波が存在する場合に適している。
【図１】
0004630370.tif 000002
【図２−１】
0004630370.tif 000003
【図２−２】
0004630370.tif 000004
【図２−３】
0004630370.tif 000005
【図２−４】
0004630370.tif 000006
【図２−５】
0004630370.tif 000007
【図３】
0004630370.tif 000008
【図４】
0004630370.tif 000009
【図５】
0004630370.tif 000010
【図６−１】
0004630370.tif 000011
【図６−２】
0004630370.tif 000012
【図６−３】
0004630370.tif 000013
【図６−４】
0004630370.tif 000014
【図６−５】
0004630370.tif 000015
【図７】
0004630370.tif 000016
【図８】
0004630370.tif 000017
【図９】
0004630370.tif 000018