(57)【要約】【課題】伝搬路状況および伝搬路状況の変動量を考慮して、適切なＧＩ長を決定することができるＯＦＤＭ通信装置を提供する【解決手段】通信相手から受信する受信信号に基づいて、通信相手との間の伝搬路状況を推定するチャネル推定部２０８と、伝搬路状況および伝搬路状況の変動量に基づいて、通信相手に送信信号を送信する際の、ガードインターバル長を決定する制御部１０６とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信相手から受信する受信信号に基づいて、前記通信相手との間の伝搬路状況を推定するチャネル推定部と、
前記伝搬路状況および前記伝搬路状況の変動量に基づいて、前記通信相手に送信信号を送信する際の、ガードインターバル長を決定する制御部と、
を備えることを特徴とするＯＦＤＭ通信装置。
【請求項２】
通信相手から受信する受信信号に基づいて、前記通信相手との間の伝搬路状況を推定するステップと、
前記伝搬路状況および前記伝搬路状況の変動量に基づいて、前記通信相手に送信信号を送信する際の、ガードインターバル長を決定するステップと、
を備えることを特徴とするＯＦＤＭ通信装置を制御する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＯＦＤＭ通信装置およびＯＦＤＭ通信装置の制御方法に関し、特に、ガードインターバル長を調整するＯＦＤＭ通信装置およびＯＦＤＭ通信装置の制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信システムや放送システムにおける信号伝送の基本的な変調方式として、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）が採用されることが多くなっている。これは、現代の高度情報化社会において、様々な状況下で、信号伝送速度をますます高速化させる必要性に応じたものであるといえる。
【０００３】
次世代の通信サービスの一つとして、ＸＧＰ（eXtended Global Platform）が知られているが、ＸＧＰも、ＯＦＤＭをベースとした通信方式である、ＯＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ−ＴＤＤ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access/Time Division Multiple Access-Time Division Duplex）を採用している。
【０００４】
ＯＦＤＭでは、マルチパス伝搬環境における信号劣化を低減するために、ガードインターバル（ＧＩ：Guard Interval）という冗長信号をシンボルに挿入している。ＧＩは、送信データの一定時間分をコピーしてシンボルの先頭に貼り付けたものである。
【０００５】
シンボルの先頭に冗長な部分を設けておくことにより、マルチパス伝搬環境において遅延波がある場合に、ＧＩの一部を除去することで遅延波の干渉を防ぐことができる。しかし、ＧＩ長を長くするとデータ伝送量は減ってしまう。このように、ＧＩ長を長くすることは、遅延波の干渉とデータ伝送とについてトレードオフの関係となる。
【０００６】
したがって、ＧＩ長は伝搬路状況に応じて、柔軟に変更できることが好ましい。しかし、ＸＧＰはＧＩ長が固定であるため、遅延波がほとんど生じていないような良好な伝搬路状況における通信においても、必要以上に長い固定値のＧＩ長が設定されていて、データ伝送の効率を落としているという問題があった。
【０００７】
データ伝送の効率を改善するために、伝搬路状況に基づいてＧＩ長を決定するＯＦＤＭ通信装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−４２８５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に記載のＯＦＤＭ通信装置は、伝搬路状況を基にＧＩ長を決定する方法を用いている。これにより、伝搬路状況が良好なときにはＧＩ長を短くすることでデータ伝送の効率を改善することができる。
【００１０】
しかしながら、無線通信においては、移動端末が移動している場合、移動端末の移動とともに伝搬路状況が大きく変動する。したがって、移動端末が移動している場合は、ある瞬間において伝搬路状況が良好であったとしても、その直後に伝搬路状況が劣悪になる場合がある。
【００１１】
このように、移動端末が移動している場合は、伝搬路状況が急激に劣悪になる場合があり、伝搬路状況が良好であることから判断してＧＩ長を短くしても、直後に伝搬路状況が劣化して、実際にＧＩ長を短くして送信したタイミングにおいては、遅延波の影響を受けてしまうおそれがあった。
【００１２】
したがって、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、伝搬路状況および伝搬路状況の変動量を考慮して、適切なＧＩ長を決定することができるＯＦＤＭ通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した諸課題を解決すべく、請求項１に係るＯＦＤＭ通信装置の発明は、
通信相手から受信する受信信号に基づいて、前記通信相手との間の伝搬路状況を推定するチャネル推定部と、
前記伝搬路状況および前記伝搬路状況の変動量に基づいて、前記通信相手に送信信号を送信する際の、ガードインターバル長を決定する制御部と、
を備えることを特徴とする。
【００１４】
上述したように本発明の解決手段を装置として説明してきたが、本発明はこれらに実質的に相当する方法、プログラム、プログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。
【００１５】
例えば、本発明を方法として実現させた請求項２に係るＯＦＤＭ通信装置の制御方法は、
通信相手から受信する受信信号に基づいて、前記通信相手との間の伝搬路状況を推定するステップと、
前記伝搬路状況および前記伝搬路状況の変動量に基づいて、前記通信相手に送信信号を送信する際の、ガードインターバル長を決定するステップと、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、伝搬路状況および伝搬路状況の変動量を考慮して、適切なＧＩ長を決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係るＯＦＤＭ通信装置の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図２】ＧＩ長（ガードインターバル長）を説明する図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るＧＩ長を決定し決定したＧＩ長で信号を送信する手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態に係るＯＦＤＭ通信装置の概略構成を示す機能ブロック図である。
【００２０】
ＯＦＤＭ通信装置１０は、受信用の機能ブロックとして、ＧＩ除去部２０２、ＦＦＴ部２０４、分離部２０６、チャネル推定部２０８、チャネル等化部２１０およびデマッピング部２１２を備える。
【００２１】
ＧＩ除去部２０２は、通信部１０４から受信信号を受け取り、受信信号に含まれるシンボルからＧＩを除去して、ＦＦＴ部２０４に出力する。図２に、シンボルがＧＩとデータから構成される様子を示す。ＧＩは、遅延波の干渉を防止するためにシンボルの先頭部分に冗長信号を挿入したものである。ＧＩは、シンボル後半の一定時間分をコピーして、シンボルの先頭部分に貼り付けることによって作成される。
【００２２】
ＦＦＴ部２０４は、ＧＩ除去部２０２からＧＩを削除した受信信号を受け取り、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）を実行して、時間波形から周波数波形に変換した受信信号を、分離部２０６に出力する。ＦＦＴ部２０４は、ＦＦＴを実行することにより、各サブキャリアの振幅および位相データを計算することができる。
【００２３】
分離部２０６は、ＦＦＴ部２０４から周波数波形に変換された受信信号を受け取り、受け取った受信信号をトレーニングシンボルと受信データに分離する。分離部２０６は、トレーニングシンボルをチャネル推定部２０８に出力し、受信データをチャネル等化部２１０に出力する。
【００２４】
チャネル推定部２０８は、分離部２０６から受け取ったトレーニングシンボルと既知のトレーニングシンボルとを比較し、通信相手とＯＦＤＭ通信装置１０との間の伝搬路状況を推定する。伝搬路状況とは、通信相手とＯＦＤＭ通信装置１０との間の伝搬路にて生じる位相および振幅の歪みを推定したものである。チャネル推定部２０８は、推定した伝搬路状況をチャネル等化部２１０および制御部１０６に出力する。
【００２５】
チャネル等化部２１０は、分離部２０６からは受信データを受け取り、チャネル推定部２０８からは推定された伝搬路状況を受け取る。チャネル等化部２１０は、受け取った伝搬路状況を基に、受け取った受信データの位相および振幅の歪みを除去し、デマッピング部２１２に出力する。
【００２６】
デマッピング部２１２は、チャネル等化部２１０から、位相および振幅の歪みが除去された受信データを受け取り、Ｉ／Ｑ平面上にマッピング（対応づけ）されていたデータを、もとのデータ形式に変換して出力する。例えば、データ変調方式としてＱＰＳＫが採用されている場合は、デマッピング部２１２は、Ｉ／Ｑ平面上にマッピングされていたデータを、マッピングされていた位置に応じて、「００」、「０１」、「１０」および「１１」の４値のいずれかの値に変換する。
【００２７】
ＯＦＤＭ通信装置１０は、送信用の機能ブロックとして、ＧＩ付加部３０２、ＩＦＦＴ部３０４、マッピング部３０６および物理層フレーム生成部３０８を備える。
【００２８】
物理層フレーム生成部３０８は、送信データを受け取り、受け取った送信データに制御データを付加した上で、符号化、インターリーブなどの処理を実行し、マッピング部３０６に出力する。また、物理層フレーム生成部３０８は、制御部１０６からＧＩ長を受け取り、ＧＩ長を通信相手に知らせるために、制御データにＧＩ長を組み込む。
【００２９】
マッピング部３０６は、物理層フレーム生成部３０８から、符号化やインターリーブなどの処理がされた送信データを受け取り、受け取った送信データを採用している変調方式に応じて、対応するＩ／Ｑ平面上のポイントにマッピングする。マッピング部３０６は、マッピングした送信データをＩＦＦＴ部３０４に出力する。
【００３０】
ＩＦＦＴ部３０４は、マッピング部３０６から、Ｉ／Ｑ平面上にマッピングされた送信データを受け取り、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Inverse Fast Fourier Transform）を実行して、周波数波形から時間波形に変換した送信信号を、ＧＩ付加部３０２に出力する。
【００３１】
ＧＩ付加部３０２は、ＩＦＦＴ部３０４から、時間波形に変換された送信信号を受け取り、受け取った送信信号にＧＩを付加してシンボルを生成し、通信部１０４に出力する。このとき、付加するＧＩのＧＩ長は、制御信号１０６から受け取る。
【００３２】
ＯＦＤＭ通信装置１０は、送信および受信に共通する機能ブロックとして、アンテナ１０２、通信部１０４、制御部１０６および記憶部１０８を備える。
【００３３】
アンテナ１０２は、通信相手が送信した無線信号を受信し、通信部１０４に出力する。また、アンテナ１０２は、ＯＦＤＭ通信装置１０が送信する無線信号を通信部１０４から受け取り、通信相手に送信する。
【００３４】
通信部１０４は、受信信号および送信信号の両方を処理する機能ブロックである。通信部１０４は、受信信号については、アンテナ１０２から受け取った受信信号を無線周波数からベースバンド周波数に変換し、続いて、ベースバンド周波数に変換した受信信号をアナログ信号からデジタル信号に変換して、ＧＩ除去部２０２に出力する。
【００３５】
また、通信部１０４は、送信信号については、ＧＩ付加部から受け取った送信信号をデジタル信号からアナログ信号に変換し、続いて、アナログ信号に変換した送信信号をベースバンド周波数から無線周波数に変換して、アンテナ１０２に出力する。
【００３６】
制御部１０６は、チャネル推定部２０８から、チャネル推定部２０８が推定した伝搬路状況を受け取り、記憶部１０８に出力する。
【００３７】
また、制御部１０６は、伝搬路状況および伝搬路状況の変動量に基づいて、通信相手に送信信号を送信する際の、ＧＩ長を決定する。まず、制御部１０６は、受け取った伝搬路状況を基にＧＩ長を計算する。伝搬路状況が良好な場合は、ＧＩ長を短くしても所望のＳＩＮＲ（Signal to Interference and Noise Ratio）を満足することができるため、ＧＩ長を短くし、伝搬路状況が劣悪な場合は、ＧＩ長を短くすると所望のＳＩＮＲを満足することができなくなるため、ＧＩ長を長くする。
【００３８】
続いて、制御部１０６は、伝搬路状況の時間変動量も計算して、伝搬路状況の時間変動量もＧＩ長の決定の際に考慮に入れる。
【００３９】
伝搬路状況が時間とともに大きく変動している場合は、通信相手が移動している可能性が高い。このような場合は、突然、伝搬路状況が劣化する可能性が高いため、たとえ、その瞬間の伝搬路状況が良好であったとしても、制御部１０６は、ＧＩ長を短くしない。伝搬路状況が時間とともに大きく変動していない場合は、通信相手が静止している可能性が高い。このような場合は、現状の伝搬路状況が継続する可能性が高いと考えられるため、その瞬間の伝搬路状況が良好であった場合は、制御部１０６は、ＧＩ長を短くする。
【００４０】
制御部１０６は、伝搬路状況の時間変動量を計算する際は、記憶部１０８から、所定の期間の伝搬路状況を読み込む。制御部１０６は、時間変動量について予め閾値を定めておき、当該閾値より大きいか否かで時間変動量が大きいか否かを判定する。
【００４１】
制御部１０６は、伝搬路状況および伝搬路状況に基づいて決定したＧＩ長を、ＧＩ付加部３０２に出力し、当該ＧＩ長分のＧＩを送信データに付加させる。
【００４２】
また、制御部１０６は、伝搬路状況および伝搬路状況に基づいて決定したＧＩ長を、物理層フレーム生成部３０８に出力し、制御信号に当該ＧＩ長の情報を組み込む。通信相手は、組み込まれたＧＩ長の情報から、ＯＦＤＭ通信装置１０から受信したシンボルのＧＩ長を判断することができる。
【００４３】
記憶部１０８は、制御部１０６から、チャネル推定部２０８が推定した、ＯＦＤＭ通信装置１０と通信相手との間の伝搬路状況のデータを受け取って記憶する。また、記憶部１０８は、制御部１０６に用いられる各種プログラム等も記憶する。
【００４４】
図３に示すフローチャートを参照しながら、伝搬路状況に応じてＧＩ長を決定する手順を説明する。
【００４５】
チャネル推定部２０８は、分離部２０６から受け取ったトレーニングシンボルおよび既知のトレーニングシンボルに基づいて、通信相手とＯＦＤＭ通信装置１０との間の伝搬路状況を推定する（ステップＳ１０１）。
【００４６】
制御部１０６は、チャネル推定部２０８から伝搬路状況を受け取り、受け取った伝搬路状況を基に、ＧＩ長を計算する（ステップＳ１０２）。
【００４７】
制御部１０６は、記憶部１０８から、以前の伝搬路状況のデータを所定の期間分だけ読み込む（ステップＳ１０３）。所定の期間は、予め定めておいた値である。
【００４８】
制御部１０６は、読み込んだ以前の伝搬路状況のデータをもとに、伝搬路状況の時間変動量を計算する（ステップＳ１０４）。
【００４９】
制御部１０６は、計算した伝搬路状況の時間変動量を、予め定めておいた閾値と比較する（ステップＳ１０５）。
【００５０】
ステップＳ１０５において、計算した伝搬路状況の時間変動量が閾値より小さいと判定した場合は、通信相手が移動していないと推定される。したがって、制御部１０６は、ステップＳ１０４において計算したＧＩ長をＧＩ付加部３０２に通知する（ステップＳ１０６）。
【００５１】
通信部１０４は、制御部１０６が計算したＧＩ長が付加されたシンボルからなる送信信号をＧＩ付加部３０２から受け取り、アンテナ１０２を通して出力する（ステップＳ１０７）。
【００５２】
ステップＳ１０５において、計算した伝搬路状況の時間変動量が閾値より大きいと判定した場合は、通信相手が移動していると推定される。したがって、伝搬路状況が急激に劣化する可能性が高いので、制御部１０６は、ステップＳ１０４において計算したＧＩ長ではなく、最大のＧＩ長をＧＩ付加部３０２に通知する（ステップＳ１０８）。
【００５３】
通信部１０４は、制御部１０６が計算したＧＩ長ではなく最大のＧＩ長が付加されたシンボルからなる送信信号をＧＩ付加部３０２から受け取り、アンテナ１０２を通して出力する（ステップＳ１０９）。
【００５４】
このように、本実施形態によれば、ＯＦＤＭ通信装置１０は、通信相手とＯＦＤＭ通信装置１０との間の伝搬路状況および伝搬路状況の変動量に基づいて、適切なＧＩ長を決定することができる。これによって、ＯＦＤＭ通信装置１０は、効率よくデータを送信することができる。
【００５５】
本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各部材、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
【００５６】
また、上述の実施例では、移動体通信システムとしてＸＧＰを想定して説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、ＯＦＤＭ通信システムを採用し、データにＧＩを付加してシンボルとするシンボル構成をとる無線通信システムであれば、本発明を同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１０  ＯＦＤＭ通信装置
１０２  アンテナ
１０４  通信部
１０６  制御部
１０８  記憶部
２０２  ＧＩ除去部
２０４  ＦＦＴ部
２０６  分離部
２０８  チャネル推定部
２１０  チャネル等化部
２１２  デマッピング部
３０２  ＧＩ付加部
３０４  ＩＦＦＴ部
３０６  マッピング部
３０８  物理層フレーム生成部
【図１】
2012175519.tif 000003
【図２】
2012175519.tif 000004
【図３】
2012175519.tif 000005