(57)【要約】【課題】  高速移動しながらＯＦＤＭ信号を受信する際に、ガードインターバルを超えるマルチパスが発生しても、信号の復調が可能な移動通信装置を提供する。【解決手段】  送信側で、マルチパスがガードインターバル内に収まる場合には、通常の所定数のサブキャリアを使用してＯＦＤＭ送信信号を形成して、これを受信側に送信して、高速フーリエ変換器の高速フーリエ変換窓を基準周期に設定することにより、受信データを復号するが、ガードインターバルを超えるマルチパスが発生する場合には、送信側で基準周波数の偶数倍の周波数のサブキャリアのみを使用してＯＦＤＭ送信信号を形成し、受信側で高速フーリエ変換窓を基準周期の１／２として直交性を保持した受信データの復号を行う。【選択図】  図２
2005086322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直交周波数分割多重変調方式を用いて高速移動通信を行う移動通信装置において、
受信した直交周波数分割多重変調信号を直交復調する直交復調部と、該直交復調部で復調した復調信号を周波数領域の復調信号に変換する高速フーリエ変換部とを有し、ガードインターバルを超えるマルチパスが発生したときに、基準周波数の偶数倍のサブキャリアのみを使用して前記高速フーリエ変換器のＦＦＴ窓を基準周期の１／２に設定するようにしたことを特徴とする移動通信装置。
【請求項２】
直交周波数分割多重変調方式を用いて高速移動通信を行う移動通信装置において、
受信した直交周波数分割多重変調信号を直交復調する直交復調部と、該直交復調部で復調した復調信号を周波数領域の復調信号に変換する高速フーリエ変換部とを有し、ガードインターバルを超えるマルチパスが発生したときに、基準周波数のｎ倍のサブキャリアのみを使用して前記高速フーリエ変換器のＦＦＴ窓を基準周期の１／ｎに設定するようにしたことを特徴とする移動通信装置。
【請求項３】
直交周波数分割多重変調方式を用いて高速移動通信を行う移動通信装置において、
受信した直交周波数分割多重変調信号を直交復調する直交復調部と、該直交復調部で復調した復調信号を周波数領域の復調信号に変換する高速フーリエ変換部とを有し、ガードインターバルを超えるマルチパスが発生してビット誤り率が所定値以下となったときに、基準周波数の偶数倍及びｎ倍の何れかのサブキャリアのみを使用する送信状態とする送信要求を送信側に通知する通知手段を備えていることを特徴とする移動通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直交周波数分割多重変調（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplex）変調方式を用いて例えば移動車両と基地局との間で高速移動通信を行う移動通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の移動通信装置としては、例えば、ＯＦＤＭ信号の各サブキャリアの受信電力を受信電力測定部で測定することにより、制御部において予め設定されているΔＥのしきい値を超えない受信電力とされている、連続するサブキャリアをブロックにまとめ、各ブロックの受信電力に対応する変調方式を指定する変調方式指定情報と、各ブロックの先頭サブキャリア番号とからなる変調情報を制御部で作成し、移動局から基地局へ通知し、基地局は、変調情報を制御部内の変調情報管理テーブルに保管し、この変調情報に基づいて移動局へ送信するＯＦＤＭ信号における各サブキャリアの変調方式を各ブロック毎に制御するようにした直交周波数分割多重システムおよび送受信装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１６９０３６号公報（第１頁、図１，図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１に記載された従来例にあっては、受信電力に応じてサブキャリアをまとめてブロックとし、ブロック毎に受信電力に応じた変調多値数の変調方式でシンボル変調するので、変調情報量を低減することができると共に、制御に要する処理量や変調譲歩の記憶容量を低減することができるものであるが、高速移動して受信する場合のように、ガードインターバルを超えるマルチパスが発生した場合には、サブキャリアの直交性を保つことができなくなり、信号復調が不可能となるという未解決の課題がある。
【０００４】
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、高速移動しながらＯＦＤＭ信号を受信する際に、ガードインターバルを超えるマルチパスが発生しても、信号の復調が可能な移動通信装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の技術手段は、直交周波数分割多重変調方式を用いて高速移動通信を行う移動通信装置において、受信した直交周波数分割多重変調信号を直交復調する直交復調部と、該直交復調部で復調した復調信号を周波数領域の復調信号に変換する高速フーリエ変換部とを有し、ガードインターバルを超えるマルチパスが発生したときに、基準周波数の偶数倍のサブキャリアのみを使用して前記高速フーリエ変換器のＦＦＴ窓を基準周期の１／２に設定するようにしたことを特徴としている。
【０００６】
この第１の技術手段では、ガードインターバルを超えるマルチパスが発生したときに、基準周波数の偶数倍のサブキャリアのみを使用してデータ通信を行うことにより、高速フーリエ変換器のＦＦＴ窓を基準周期の１／２に設定することにより、直交性を保ったまま直交周波数分割多重変調信号を正確に復調することができる。
また、第２の技術手段は、直交周波数分割多重変調方式を用いて高速移動通信を行う移動通信装置において、受信した直交周波数分割多重変調信号を直交復調する直交復調部と、該直交復調部で復調した復調信号を周波数領域の復調信号に変換する高速フーリエ変換部とを有し、ガードインターバルを超えるマルチパスが発生したときに、基準周波数のｎ倍のサブキャリアのみを使用して前記高速フーリエ変換器のＦＦＴ窓を基準周期の１／ｎに設定するようにしたことを特徴としている。
【０００７】
この第２の技術手段では、ガードインターバルを超えるマルチパスが発生したときに、基準周波数のｎ倍のサブキャリアのみを使用することにより、高速フーリエ変換器のＦＦＴ窓を基準周期の１／ｎとすることができ、直交性を保ったまま直交周波数分割多重変調信号を正確に復調することができる。
さらに、第３の技術手段は、直交周波数分割多重変調方式を用いて高速移動通信を行う移動通信装置において、
受信した直交周波数分割多重変調信号を直交復調する直交復調部と、該直交復調部で復調した復調信号を周波数領域の復調信号に変換する高速フーリエ変換部とを有し、ガードインターバルを超えるマルチパスが発生してビット誤り率が所定値以下となったときに、基準周波数の偶数倍及びｎ倍の何れかのサブキャリアのみを使用する送信状態とする送信要求を送信側に通知する通知手段を備えていることを特徴としている。
【０００８】
この第３の技術手段では、ガードインターバルを超えるマルチパスが発生してビット誤り率が所定値以下となったときに、基準周波数の偶数倍及びｎ倍の何れかのサブキャリアのみを使用する送信状態とする送信要求を通知手段で送信側に通知するので、実際にマルチパスの影響が現れたときに、的確にサブキャリアの使用制限を行うことができ、情報通信品質の低下を確実に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明を移動通信装置としての路車間通信システムに適用した場合の一実施形態を示すブロック図であって、図中、１は道路に沿って所定間隔で配置された多数の路上通信局、２は道路を走行する車両３に搭載された移動局である。
各路上通信局１は、アンテナ１ａから同一内容、同一周波数の直交周波数分割多重信号(以下、ＯＦＤＭ信号と称す）を送信するように構成されている。各路上通信局１は光ファイバ、同軸ケーブル等の有線通信回線３を介して制御局４と接続されており、この制御局４から送信される送信データを互いに直交する複数のサブキャリアを使用したＯＦＤＭ変調を施して、無線電波として送信する。また、路上通信局１は移動局２からＯＦＤＭ変調が施されたＯＦＤＭ送信信号を受信し、この受信信号をＯＦＤＭ復調し、復調した受信データを、有線通信回線５を通じて制御局４に送信する。
【００１０】
移動局２も同様に、路上通信局１から送信されたＯＦＤＭ送信信号を受信すると、これをＯＦＤＭ復調した受信データを受信処理すると共に、自己の送信信号を互いに直交する複数のキャリアを使用したＯＦＤＭ変調を施して、無線電波として路上通信局１に送信する。
路上通信局１及び移動局２の具体的構成は、図２に示すように、送受信アンテナ１１と、この送受信アンテナ１１に接続された送受信切換回路１２と、この送受信切換回路１２の送信側に接続された送信回路１３と、送受信切換回路１２の受信側に接続された受信回路１４と、送信回路１３に送信データを出力すると共に、受信回路１４で受信した受信データが入力される信号処理回路１５とで構成されている。
【００１１】
送信回路１３は、信号処理回路１５から出力される送信データが入力され、所定数のサブキャリア毎の変調信号を形成するサブキャリア変調回路１６と、このサブキャリア変調回路１６から出力されるサブキャリア毎の変調信号を逆高速フーリエ変換して同相成分Ｑ及び直交成分Ｉで構成される複素ＯＦＤＭ信号を出力する逆高速フーリエ変換器１７と、この逆高速フーリエ変換器１７から出力される複素ＯＦＤＭ信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器１８，１９と、これらＤ／Ａ変換器１８，１９で変換されたアナログ信号が入力され、これらにそれぞれ正弦波（ｓｉｎ波）及び余弦波（ｃｏｓ波）を乗算して直交成分Ｑ及び同相成分Ｉを形成し、これらを加算したＯＦＤＭ送信信号を出力する直交変調回路２０と、この直交変調回路２０から出力されるＯＦＤＭ送信信号をアップコンバートする周波数変換回路２１と、この周波数変換回路２１から出力される高周波信号を増幅して送受信切換回路１２に出力するパワーアンプ２２とを備えている。
【００１２】
受信回路１４は、送受信切換回路１２から入力される受信信号を増幅するローノイズアンプ３１と、その増幅出力を中間周波信号にダウンコンバートする周波数変換回路３２と、その中間周波信号を２分配して、その一方及び他方に正弦波及び余弦波を個別に乗算して直交成分Ｑ及び同相成分Ｉを復調する直交復調回路３３と、これら直交成分Ｑ及び同相成分Ｉをデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器３４，３５と、これらＡ／Ｄ変換器３４，３５から出力されるデジタル信号を高速フーリエ変換処理する高速フーリエ変換回路３６と、この高速フーリエ変換回路３６のパラレル出力信号をシリアル信号に変換して信号処理回路１５に出力するパラレルシリアル変換回路３７とを備えている。
【００１３】
ここで、ＯＦＤＭ信号は、周波数軸ｆ及び時間軸ｔで表すと、図３に示すように、先頭のガードインターバルＧＩとこれに続く有効シンボルＳＹとでシンボルが形成され、ガードインターバルＧＩは有効シンボルＳＹの後半部を複写して構成されている。各ガードインターバルＧＩ及び有効シンボルＳＹは周波数軸ｆ上に展開する複数のサブキャリアで構成されている。
【００１４】
また、信号処理回路１５では、入力される受信データのビット誤り率ＢＥＲを算出し、算出したビット誤り率ＢＥＲが所定値以上であるときに、ガードインターバルＧＩを超えるマルチパスが発生しているものと判断して、基準周波数の偶数倍の周波数のサブキャリアのみを使用して送信信号を形成して送信する旨のサブキャリア抑制通知を送信データとして送信し、次回の送信時にサブキャリア変調回路１６にサブキャリア抑制信号ＳＳを出力して、このサブキャリア変調回路１６で、送信データを有効周波数の偶数倍のサブキャリアのみを使用して送信データの変調信号を形成し、これを逆高速フーリエ変換器１７に出力し、同様に、受信回路１４でもサブキャリア復調器３７にサブキャリア抑制信号ＳＳを出力して、このサブキャリア復調回路１６で、高速フーリエ変換器３６から出力される周波数領域の受信信号を基準周波数の偶数倍の周波数のサブキャリアのみを復調して受信データを形成し、これを信号処理回路１５に供給する。
【００１５】
このように、ガードインターバルＧＩを超えるマルチパスが発生したときに、有効周波数の偶数倍のサブキャリアのみを使用してＯＦＤＭ送信信号を形成することにより、受信側で、高速フーリエ変換処理時の高速フーリエ変換窓を基準周期即ち有効シンボル長の１／２にして、直交性を保てている高速フーリエ変換窓で復号信号を得ることができ、伝送レートは低下するが正確な復号を行うことができる。
【００１６】
有効周波数の偶数倍のサブキャリアのみを使用してＯＦＤＭ送信信号を形成することにより、ガードインターバルＧＩを超えるマルチパスが発生しても正確な復号信号を得ることができる理由は以下の通りである。
ＯＦＤＭ信号ｖ(t)は、そのサブキャリア数をＮ、基準周波数をｆ0 とすると、
【００１７】
【数１】
2005086322.tif 000003
【００１８】
この（１）式の両辺にｃｏｓ（２πｎｆ0 ｔ）を掛けて１周期区間（０〜Ｔ（＝１  ／ｆ0 ））で積分を行うことと、両辺にｓｉｎ（２πｎｆ0 ｔ）を掛けて１周期区間（０〜Ｔ（＝１／ｆ0 ））で積分を行うことによって、下記のように復調を可能にしている。
【００１９】
【数２】
2005086322.tif 000004
【００２０】
この上式において、直交していることと、ｍ，ｎが整数であることから全ての項は“０”となるが、ｍ＝ｎの場合には、
【００２１】
【数３】
2005086322.tif 000005
【００２２】
だけが残り、ｍ＝ｎを代入することによって、下記式のようにａn を求めることができる。
【００２３】
【数４】
2005086322.tif 000006
【００２４】
また、同様に両辺にｃｏｓ（２πｎｆ0 ｔ）を掛けて１周期区間（０〜Ｔ（＝１／ｆ0 ））で積分を行うことによって、ｂnを求めることができる。
【００２５】
【数５】
2005086322.tif 000007
【００２６】
上記の場合において、積分区間を０〜Ｔまでとすることで、直交性が保てるが、この積分区間をＴ／２にする。Ｔ／２の区間で直交性を保てるのは、１／２ｎｆ0 であるから、基本周波数の偶数倍の周波数のサブキャリアのみで送信することで、積分区間をＴ／２にすることが可能となる。このことを示した式が下式である。
【００２７】
【数６】
2005086322.tif 000008
【００２８】
次に、上記実施形態の動作を説明する。
今、車両３が道路を走行しており、この車両３に搭載した移動局２と路上通信局１との間で、道路情報や渋滞情報等のデータ通信を行う場合に、路上通信局１と移動局２との間でガードインターバルＧＩを超えるマルチパスが発生していない状態では、移動局２（又は路上通信局１）で送信データを送信する際に、信号処理回路１５からサブキャリア変調回路１６に対してサブキャリア抑制信号ＳＳが出力されず、このサブキャリア変調回路１６で予め設定された所定数Ｎのサブキャリアを使用してＯＦＤＭ送信信号を形成し、このＯＦＤＭ送信信号を送受信アンテナ１１から路上通信局１（又は移動局２）に送信する。
【００２９】
路上通信局１（又は移動局２）は、移動局２（又は路上通信局１）からのＯＦＤＭ信号を送受信アンテナ１１で受信すると、この受信信号が送受信切換回路１２を介して受信回路１３に供給される。
この受信回路１４では、ローノイズアンプ３１で受信信号を増幅し、次いで周波数変換回路３２で中間周波信号にダウンコンバートしてから直交復調回路３３に供給して、直交同相成分Ｑ及び同相成分Ｉが復調される。
【００３０】
これら直交成分Ｑ及び同相成分ＩはＡ／Ｄ変換器３４，３５によって、デジタル信号に変換された後に、高速フーリエ変換回路３６に供給され、この高速フーリエ変換回路３６で、有効シンボル長に対応する基準周期の高速フーリエ変換窓で復号するが、このとき各周波数領域で直交性を保つことができ、復号された信号をサブキャリア復調回路３７に供給することにより、高品質の復号を行うことができる。復号された受信データが信号処理回路１５に入力される。このため、信号処理回路１５で、入力された受信データの処理を行う。このとき、受信データのビット誤り率ＢＥＲは、正常な通信状態であることから所定値以下となり、データ送信時にサブキャリア数を抑制する必要はないものと判断してサブキャリア数抑制通知の送信は行わないと共に、サブキャリア変調回路１６及びサブキャリア復調回路３７に対してサブキャリア抑制信号ＳＳが出力されない。
【００３１】
このマルチパスが発生しない正常な通信状態からガードインターバルＧＩを超えるマルチパスが発生する状態となると、送信信号を受信した移動局２（又は路上通信局１）の信号処理回路１５で、算出される受信データのビット誤り率ＢＥＲが所定値を超えることになり、この移動局２（又は路上通信局１）の信号処理回路１５から基準周波数の偶数倍のサブキャリアのみを使用して送信信号を形成する旨のサブキャリア抑制通知を路上通信局１（又は移動局２）に送信する。このとき、サブキャリア変調回路１６では所定数Ｎのサブキャリアを使用して正常時と同様にサブキャリア抑制通知を含む送信データの変調送信信号を形成する。
【００３２】
このため、移動局２はサブキャリア抑制通知を送信した次の送信時から信号処理回路１５からサブキャリア抑制信号ＳＳをサブキャリア変調回路１６に出力して、基準周波数の遇数倍のサブキャリアのみを使用して変調送信信号を形成し、逆高速フーリエ変換器１７で複素ＯＦＤＭ送信信号を形成して路上通信局１に送信し、路上通信局１では、サブキャリア抑制通知を信号処理回路１５で処理した後のデータ送信時から基準周波数の偶数倍のサブキャリアのみを使用してＯＦＤＭ送信信号を形成して移動局２に送信する。
【００３３】
また、移動局２ではサブキャリア抑制通知を送信した後にサブキャリア抑制信号ＳＳを受信回路１４のサブキャリア復調回路３７に出力する。そして、路上通信局１から基準周波数の偶数倍のサブキャリアのみを使用したＯＦＤＭ送信信号を送受信アンテナ１１で受信すると、そのＯＦＤＭ受信信号が送受信切換回路１２を介して受信回路１４に供給される。
【００３４】
このため、受信回路では、ＯＦＤＭ受信信号をローノイズアンプ３１で増幅し、周波数変換回路３２で中間周波信号に変換してから直交復調回路３３で同相成分Ｑ及び直交成分Ｉを復調し、これらをＡ／Ｄ変換器３４，３５でデジタル値に変換してから高速フーリエ変換器３６に供給する。この高速フーリエ変換器３６では、上述したようにＯＦＤＭ送信信号が基準周波数の偶数倍のサブキャリアのみを使用しているので、高速フーリエ変換窓を基準周期の１／２として、直交性を確保した高速フーリエ変換窓を設定することにより、ＯＦＤＭ受信信号がガードインターバルＦＩを超えるマルチパスの影響を受けているものであっても、周波数領域のＯＦＤＭ信号を正確に復号することができ、これをサブキャリア復調回路３７で復調して受信データを形成することにより、ビット誤り率ＢＥＲの少ない受信データを得ることができる。
【００３５】
なお、信号処理回路１５では、サブキャリア変調回路１６及びサブキャリア復調回路３７にサブキャリア抑制信号ＳＳを出力したときに、所定期間経過したときに、サブキャリア抑制通知を解除する解除通知を送信して、通常の所定数のサブキャリアを使用したＯＦＤＭ送信信号を形成して、これを相手側に送信し、相手側から正常に受信できたことを表す応答があったときには通常状態に復帰させ、相手側から正常に受信できないことを表す応答があったときには、再度基準周波数の偶数倍のサブキャリアのみを使用してＯＦＤＭ送信信号を形成する状態に復帰させるようにすることが伝送レートの減少を抑制する意味で好ましい。
【００３６】
このように、上記実施形態によると、ＯＦＤＭ送信信号がマルチパスの影響を受けないときには、所定数のサブキャリアを使用した通常のＯＦＤＭ送信信号を送信し、ガードインターバルＧＩを超えるマルチパスが発生したときには、基準周波数の偶数倍のサブキャリアのみを使用したＯＦＤＭ送信信号を送信することにより、受信側で、高速フーリエ変換器の高速フーリエ変換窓を基準周期の１／２にして、直交性を保つことができる高速フーリエ変換窓で周波数領域のＯＦＤＭ信号を形成することができ、これをサブキャリア復調回路３７に供給して、基準周波数の偶数倍のサブキャリアのみを復調するので、マルチパスの影響を受けない正確な受信データを得ることができる。
【００３７】
なお、上記実施形態においては、ガードインターバルＧＩを超えるマルチパスが発生したときに、基準周波数の偶数倍周波数のサブキャリアを使用してＯＦＤＭ送信信号を形成するようにした場合について説明したが、送信側で、ガードインターバルを超えるマルチパスが発生したときに、基準周波数のｎ倍のサブキャリアのみを使用してＯＦＤＭ信号を形成し、これに応じて受信側で、高速フーリエ変換器における高速フーリエ変換窓を基準周期の１／ｎとして、直交性を保ちながらＯＦＤＭ受信信号の復号を行うことができる。
【００３８】
また、上記実施形態においては、送信側からサブキャリア抑制通知を送信する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、受信側からビット誤り率ＢＥＲを表すステータス情報を送信側に送信して、送信側でステータス情報に基づいて基準周波数の偶数倍の周波数のサブキャリアのみを使用するか否かを判断するようにしてもよい。
さらに、上記実施形態においては、送信回路１３で直交変調回路２０の出力側にＤ／Ａ変換器１８，１９を設け、受信回路１４で直交復調回路３３の出力側にＡ／Ｄ変換器３４，３５を設ける場合について説明したが、これに限定されるものではなく、直交変調回路２０及び直交復調回路３３をデジタル回路で構成して、これらと周波数変換回路２１及び３２との間にＤ／Ａ変換器１８，１９及びＡ／Ｄ変換回路３４，３５を設けるようにしてもよい。
【００３９】
さらにまた、上記実施形態においては、路上通信局１及び移動局２の双方が送信回路１３及び受信回路１４を有する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、地上波デジタル放送のように路上通信局１がＯＦＤＭ信号の送信のみを行い、移動局２がＯＦＤＭ信号の受信のみを行う場合にも本発明を適用することができる。この場合、移動局２が受信専用であるため、サブキャリア抑制通知を送信することができないが、別途無線通信手段又は有線通信手段で公衆電話回線やインターネットを介してサブキャリア抑制通知を送信元に通知するようにしてもよい。なおさらに、路炉間無線通信に限らず、基地局と移動局との間で無線通信を行う任意の無線通信システムに本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態を示すシステム構成図である。
【図２】図１の路上通信局及び移動通信局の具体的構成を示すブロック図である。
【図３】ＯＦＤＭ通信方式のシンボル伝送の様子を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４１】
１…路上通信局、２…移動局、３…車両、４…制御局、５…有線通信回線、１１…送受信アンテナ、１２…送受信切換回路、１３…送信回路、１４…受信回路、１５…信号処理回路、１６…サブキャリア変調回路、１７…逆高速フーリエ変換器、１８，１９…Ｄ／Ａ変換器、２０…直交変調回路、２１…周波数変換回路、２２…パワーアンプ、３１…ローノイズアンプ、３２…周波数変換回路、３３…直交復調回路、３４，３５…Ａ／Ｄ変換器、３６…高速フーリエ変換器、３７…サブキャリア復調回路。
【図１】
2005086322.tif 000009
【図２】
2005086322.tif 000010
【図３】
2005086322.tif 000011