(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信側から固定の送信電力で送信された直交周波数分割多重信号を、受信側において受信し、
受信された前記直交周波数分割多重信号を構成している複数のサブキャリアの受信電力値に応じて、いくつかの前記サブキャリアからなるブロックにまとめ、
該ブロックにおける特定の位置のサブキャリアの番号と、それぞれの前記ブロックにおける受信電力値の大きさに応じて決定された変調多値数の変調方式指定情報とからなる変調情報を前記送信側へ通知し、
前記変調情報を受け取った前記送信側において、直交周波数分割多重信号を構成する複数のサブキャリアを、前記変調情報の内の前記サブキャリアの番号に基づいてブロックに分割すると共に、前記変調情報の内の前記変調方式指定情報に基づいて当該ブロックのサブキャリアの変調方式を制御するようにしたことを特徴とする直交周波数分割多重システム。
【請求項２】
送信側から固定の送信電力で送信された直交周波数分割多重信号を、受信側において受信し、
受信された前記直交周波数分割多重信号を構成している複数のサブキャリアの受信電力値に応じて、いくつかの前記サブキャリアからなるブロックにまとめ、
該ブロックにおける特定の位置のサブキャリアの番号と、それぞれの前記ブロックにおける受信電力値と複数の規定受信電力との差分が最も小さい規定受信電力値を決定し、該決定された規定受信電力値に応じて指定された変調多値数の変調方式指定情報とからなる変調情報、および、前記受信電力値と前記決定された規定受信電力との差分に応じた送信電力の制御情報とを前記送信側へ通知し、
前記変調情報と前記制御情報とを受け取った前記送信側において、直交周波数分割多重信号を構成する複数のサブキャリアを、前記変調情報の内の前記サブキャリアの番号に基づいてブロックに分割すると共に、前記変調情報の内の前記変調方式指定情報に基づいて当該ブロックのサブキャリアの変調方式を制御し、さらに、前記制御情報に基づいて当該ブロックのサブキャリアの送信電力を制御するようにしたことを特徴とする直交周波数分割多重システム。
【請求項３】
サブキャリア間の受信電力の差が所定のしきい値内に収まるサブキャリアをまとめることにより、前記ブロックに分割するようにしたことを特徴とする請求項１あるいは２記載の直交周波数分割多重システム。
【請求項４】
前記複数のサブキャリアが前記ブロックに分割された際に、分割されたブロックに含まれるサブキャリア数が最小値のブロックを求め、全てのブロックのブロック長を前記求められたブロックのブロック長とするようにしたことを特徴とする請求項１あるいは２記載の直交周波数分割多重システム。
【請求項５】
サブキャリア数に対するそのサブキャリア数が存在する確率分布の累積値のテーブルを参照して、ブロックに分割する際のサブキャリア数を求めるようにしたことを特徴とする請求項１あるいは２記載の直交周波数分割多重システム。
【請求項６】
受信側における受信電力が予め定められた最小受信電力値に達しないブロックについては、送信側において前記変調情報あるいは前記制御情報に基づいて当該ブロックのサブキャリアの送信電力をゼロとして、シンボル送信を行わないようにしたことを特徴とする請求項１あるいは２記載の直交周波数分割多重システム。
【請求項７】
直交周波数分割多重信号を送受信可能な送受信装置であって、
固定の送信電力で送信された直交周波数分割多重信号を構成している複数のサブキャリアの受信電力値に応じて、いくつかの前記サブキャリアからなるブロックにまとめる分割手段と、
該分割手段において分割されたそれぞれのブロックにおける特定の位置のサブキャリアの番号と、前記分割されたそれぞれのブロックにおける受信電力値の大きさに応じて決定した変調多値数の変調方式指定情報とからなる変調情報を作成する制御手段とを備え、
前記変調情報を、前記制御手段の制御の基で所定の周期毎に送信するようにしたことを特徴とする送受信装置。
【請求項８】
直交周波数分割多重信号を送受信可能な送受信装置であって、
固定の送信電力で送信された直交周波数分割多重信号を構成している複数のサブキャリアの受信電力値に応じて、いくつかの前記サブキャリアからなるブロックにまとめる分割手段と、
該分割手段において分割されたそれぞれのブロックにおける特定の位置のサブキャリアの番号と、それぞれの前記ブロックにおける受信電力値と複数の規定受信電力との差分が最も小さい規定受信電力値を決定し、該決定された規定受信電力値に応じて指定された変調多値数の変調方式指定情報とからなる変調情報、および、前記受信電力値と前記決定された規定受信電力との差分に応じた送信電力の制御情報とを作成する制御手段とを備え、
前記変調情報および制御情報とを、前記制御手段の制御の基で所定の周期毎に送信するようにしたことを特徴とする送受信装置。
【請求項９】
サブキャリア間の受信電力の差が所定のしきい値内に収まるサブキャリアをまとめることにより、前記ブロックに分割するようにしたことを特徴とする請求項７あるいは８記載の送受信装置。
【請求項１０】
前記複数のサブキャリアが複数のブロックに分割された際に、分割されたブロックに含まれるサブキャリア数が最小値のブロックを求め、全てのブロックのブロック長を前記求められたブロックのブロック長とするようにしたことを特徴とする請求項７あるいは８記載の送受信装置。
【請求項１１】
サブキャリア数に対するそのサブキャリア数が存在する確率分布の累積値のテーブルを参照して、ブロックに分割する際のサブキャリア数を求めるようにしたことを特徴とする請求項７あるいは８記載の送受信装置。
【請求項１２】
受信電力が予め定められた最小受信電力値に達しないブロックについては、前記制御手段は、当該ブロックのサブキャリアの送信電力をゼロとして、シンボル送信を行わないようにする変調情報あるいは制御情報を作成するようにしたことを特徴とする請求項７あるいは８記載の送受信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多数の直交するサブキャリアを用いる直交周波数分割多重システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ヨーロッパやカナダにおいて移動体向け高品質ディジタル音声放送（DSB:Digital Sound Broadcasting）の開発が進められている。この音声放送システムではマルチパス伝送路でも良好な伝送特性を有する直交周波数分割多重通信方式（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）が採用されている。このＯＦＤＭ通信方式は、情報データ系列を互いに直交する多数のサブキャリアを用いて伝送するようにしている。この場合、１シンボル長を長くすることができることから、ゴースト妨害を軽減することができるようになる。さらに、ガードインターバルを設けることにより周波数選択性フェージングに強くなる。また、時間インタリーブに加えて周波数インタリーブも可能であり、誤り訂正の効果を有効に使えるようになる。さらに、各サブキャリアのスペクトルを密に配置することができ、周波数利用効率を高めることができる。さらにまた、各サブキャリアへの情報を任意に割り当てることができるため、干渉が予想されるサブキャリアは使用しない等の柔軟な情報伝送を可能とすることができる。さらにまた、各サブキャリアの変調方式を変える等により情報の階層化を容易とすることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、高速伝送を行う場合の一つの方法として多値変調を行う方法がある。ＯＦＤＭ通信方式においても、サブキャリアを多値変調することにより高速のデータ伝送を実現することができる。しかし、ＯＦＤＭ通信方式において周波数選択性フェージングを受けると、次のように受信電力が変動することになる。例えば、図１９はＯＦＤＭ通信方式における送信されたＯＦＤＭ信号の一例である。このＯＦＤＭ信号は多数のサブキャリアから構成されており、各々のサブキャリアは等しい送信電力で送信されている。このようなＯＦＤＭ信号が、マルチパス環境を伝搬すると周波数選択性フェージングの影響を受けて、サブキャリア間の受信電力は図２０に示すように変動するようになる。この場合、サブキャリア間の受信電力の変動特性は、伝搬路の環境により様々に変化するようになる。
【０００４】
このようにサブキャリア間の受信電力が変動した場合は、受信電力が最も小さいサブキャリアにおいて所要の誤り率を上昇させないために、各サブキャリアの変調多値数を低減する必要がある。すると、所定の高速伝送を実現することができないことになってしまう。これを解決するために、全てのサブキャリアに対し一律な多値数の多値変調方式を用いるのではなく受信電力が大きいサブキャリアには例えば大きな多値数の６４ＱＡＭ、低いサブキャリアには小さな多値数のＢＰＳＫと、サブキャリアごとの受信電力に応じて多値数の異なるシンボル変調方式に変更することが検討されている（信学論 J78-B-II, No6, pp.435-444  参照）。
【０００５】
しかし、サブキャリアごとにシンボル変調方式を決める方法は、送受信機間でサブキャリア毎の変調方式の通知が必要となり、そのための通知情報量、通知情報を記憶する記憶手段の記憶容量及び通知情報に基づいて実行する制御の制御量が大きくなるという問題点があった。またその制御量はサブキャリア数に依存するためサブキャリア数が多くなるに伴い制御量は増加し、その実現が困難になると考えられる。これを解決するために、サブキャリアをグループ化することにより通知情報量や制御量を削減することが検討されている（信学技報  RCS2001-109(2001-09)  Yuanrun Teng 外３名「適応変調を用いたバーストモードOFDM通信方式に関する検討」参照）。しかしながら、サブキャリアをグループ化して扱うこの検討については、グループ化の有効性については述べられているものの、グループに含まれるサブキャリア数は同数とされており、伝搬路環境の変化に応じた適応的なグループ化がされていないという問題点があった。
【０００６】
そこで、本発明は、伝搬路環境の変化に応じていくつかのサブキャリアをまとめたブロックとすることができると共に、制御量を増加させることなく各サブキャリアの変調方式を制御することのできる直交周波数分割多重システムおよび送受信機を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第１の直交周波数分割多重システムは、送信側から固定の送信電力で送信された直交周波数分割多重信号を、受信側において受信し、受信された前記直交周波数分割多重信号を構成している複数のサブキャリアの受信電力値に応じて、いくつかの前記サブキャリアからなるブロックにまとめ、該ブロックにおける特定の位置のサブキャリアの番号と、それぞれの前記ブロックにおける受信電力値の大きさに応じて決定された変調多値数の変調方式指定情報とからなる変調情報を前記送信側へ通知し、前記変調情報を受け取った前記送信側において、直交周波数分割多重信号を構成する複数のサブキャリアを、前記変調情報の内の前記サブキャリアの番号に基づいてブロックに分割すると共に、前記変調情報の内の前記変調方式指定情報に基づいて当該ブロックのサブキャリアの変調方式を制御するようにしている。
【０００８】
次に、上記目的を達成することのできる本発明の第２の直交周波数分割多重システムは、送信側から固定の送信電力で送信された直交周波数分割多重信号を、受信側において受信し、受信された前記直交周波数分割多重信号を構成している複数のサブキャリアの受信電力値に応じて、いくつかの前記サブキャリアからなるブロックにまとめ、該ブロックにおける特定の位置のサブキャリアの番号と、それぞれの前記ブロックにおける受信電力値と複数の規定受信電力との差分が最も小さい規定受信電力値を決定し、該決定された規定受信電力値に応じて指定された変調多値数の変調方式指定情報とからなる変調情報、および、前記受信電力値と前記決定された規定受信電力との差分に応じた送信電力の制御情報とを前記送信側へ通知し、前記変調情報と前記制御情報とを受け取った前記送信側において、直交周波数分割多重信号を構成する複数のサブキャリアを、前記変調情報の内の前記サブキャリアの番号に基づいてブロックに分割すると共に、前記変調情報の内の前記変調方式指定情報に基づいて当該ブロックのサブキャリアの変調方式を制御し、さらに、前記制御情報に基づいて当該ブロックのサブキャリアの送信電力を制御するようにしている。
【０００９】
また、上記本発明の第１および第２の直交周波数分割多重システムにおいて、サブキャリア間の受信電力の差が所定のしきい値内に収まるサブキャリアをまとめることにより、前記ブロックに分割するようにしてもよい。
さらに、上記本発明の第１および第２の直交周波数分割多重システムにおいて、前記複数のサブキャリアが前記ブロックに分割された際に、分割されたブロックに含まれるサブキャリア数が最小値のブロックを求め、全てのブロックのブロック長を前記求められたブロックのブロック長とするようにしてもよい。
【００１０】
さらにまた、上記本発明の第１および第２の直交周波数分割多重システムにおいて、サブキャリア数に対するそのサブキャリア数が存在する確率分布の累積値のテーブルを参照して、ブロックに分割する際のサブキャリア数を求めるようにしてもよい。
さらにまた、上記本発明の第１および第２の直交周波数分割多重システムにおいて、受信側における受信電力が予め定められた最小受信電力値に達しないブロックについては、送信側において前記変調情報あるいは前記制御情報に基づいて当該ブロックのサブキャリアの送信電力をゼロとして、シンボル送信を行わないようにしてもよい。
【００１１】
次に、上記目的を達成することのできる本発明の第１の送受信装置は、直交周波数分割多重信号を送受信可能な送受信装置であって、固定の送信電力で送信された直交周波数分割多重信号を構成している複数のサブキャリアの受信電力値に応じて、いくつかの前記サブキャリアからなるブロックにまとめる分割手段と、該分割手段において分割されたそれぞれのブロックにおける特定の位置のサブキャリアの番号と、前記分割されたそれぞれのブロックにおける受信電力値の大きさに応じて決定した変調多値数の変調方式指定情報とからなる変調情報を作成する制御手段とを備え、前記変調情報を、前記制御手段の制御の基で所定の周期毎に送信するようにしている。
【００１２】
次に、上記目的を達成することのできる本発明の第２の送受信装置は、直交周波数分割多重信号を送受信可能な送受信装置であって、固定の送信電力で送信された直交周波数分割多重信号を構成している複数のサブキャリアの受信電力値に応じて、いくつかの前記サブキャリアからなるブロックにまとめる分割手段と、該分割手段において分割されたそれぞれのブロックにおける特定の位置のサブキャリアの番号と、それぞれの前記ブロックにおける受信電力値と複数の規定受信電力との差分が最も小さい規定受信電力値を決定し、該決定された規定受信電力値に応じて指定された変調多値数の変調方式指定情報とからなる変調情報、および、前記受信電力値と前記決定された規定受信電力との差分に応じた送信電力の制御情報とを作成する制御手段とを備え、前記変調情報および制御情報とを、前記制御手段の制御の基で所定の周期毎に送信するようにしている。
【００１３】
また、上記本発明の第１および第２の送受信装置において、サブキャリア間の受信電力の差が所定のしきい値内に収まるサブキャリアをまとめることにより、前記ブロックに分割するようにしてもよい。
さらに、上記本発明の第１および第２の送受信装置において、前記複数のサブキャリアが複数のブロックに分割された際に、分割されたブロックに含まれるサブキャリア数が最小値のブロックを求め、全てのブロックのブロック長を前記求められたブロックのブロック長とするようにしてもよい。
【００１４】
さらにまた、上記本発明の第１および第２の送受信装置において、サブキャリア数に対するそのサブキャリア数が存在する確率分布の累積値のテーブルを参照して、ブロックに分割する際のサブキャリア数を求めるようにしてもよい。
さらにまた、上記本発明の第１および第２の送受信装置において、受信電力が予め定められた最小受信電力値に達しないブロックについては、前記制御手段は、当該ブロックのサブキャリアの送信電力をゼロとして、シンボル送信を行わないようにする変調情報あるいは制御情報を作成するようにしてもよい。
【００１５】
このような本発明によれば、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ようにしている。このように、いくつかのサブキャリアをまとめたブロック毎に変調方式の制御を行うようにしたので、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情報の記憶容量を低減することができるようになる。このような変調方式の制御処理は、送信側から固定の送信電力でパイロット信号が送信される毎に行われるようになる。
また、上記したようにブロック化できるのは、隣接するサブキャリアは周波数相関が高く、一定の相関帯域幅内のサブキャリアにおける周波数選択性フェージングの影響による受信電力の変動はほぼ同等とみなすことができるからである。このため、そのブロック構成は伝搬路の特定の変化に適応的となり、効率のよい変調多値数とされる変調方式の制御を行うことができるようになる。従って、本発明の直交周波数分割多重システムでは、高速伝送および高品質伝送を可能とすることができる。
【００１６】
さらに、本発明では、受信電力に応じてまとめたサブキャリアからなるブロック毎に、その受信電力に応じた効率のよい変調多値数とされる変調方式の制御にくわえて、指定された変調多値数に適する受信電力となるように送信電力制御も行うようにすることができる。これにより、周波数分割多重システムを周波数選択性フェージングの影響の変化にさらに適応的とすることができるようになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態にかかる直交周波数分割多重システムの構成例を図１に示す。ただし、図１には基地局１と１つの移動局２とが示されているが、移動局は多数存在しており、その内の移動局２だけが示されている。また、移動局２は本発明の第１の実施の形態にかかる送受信装置に相当する。
図１において、基地局１はＯＦＤＭ変調器１０とＯＦＤＭ復調器１６、およびシンボル変調器１２における変調方式の制御を行う制御部１５を備えている。このＯＦＤＭ復調器１６は、後述する移動局２におけるＯＦＤＭ復調器２０の受信電力測定部２２を省略した構成とされている。送信データはＯＦＤＭ変調器１０における符号器１１に印加されて、誤り訂正符号化や圧縮符号化等の符号化が行われる。符号器１１から出力される符号化データは、シンボル変調器１２において制御部１５から指定された変調方式でシンボル変調される。この場合の変調方式の指定は、後述するブロックに収まる符号化データ毎に行われる。
【００１８】
このシンボル変調器１２においては、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫあるいは１６ＱＡＭや６４ＱＡＭ等の変調方式の一つがブロック毎に指定されて、当該ブロックに収まる符号化データが指定された変調方式でシンボル変調される。シンボル変調器１２から出力される変調シンボルは、直列−並列変換部（Ｓ／Ｐ変換部）１３において、サブキャリア数に相当する並列数の変調シンボルに変換される。この結果、Ｓ／Ｐ変換部１３から出力される変調シンボルのシンボル速度は１／サブキャリア数に低減されるようになる。Ｓ／Ｐ変換部１３から出力されるサブキャリアの並列数とされる並列変調シンボルは、逆高速フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）１４において逆フーリエ変換されてＯＦＤＭ信号とされる。ＩＦＦＴ１４は、逆離散フーリエ変換部（ＩＤＦＴ）としてもよい。このＯＦＤＭ信号は、所定の周波数の搬送波に乗せられて基地局１から送信される。
【００１９】
このＯＦＤＭ信号を受信可能な移動局２は、ＯＦＤＭ復調器２０とＯＦＤＭ変調器２７、および制御部２６とを備えている。このＯＦＤＭ変調器２７は、基地局１におけるＯＦＤＭ変調器１０と同様の構成とされている。移動局２において受信されたＯＦＤＭ信号は高速フーリエ変換部（ＦＦＴ）２１においてフーリエ変換が施されて、サブキャリア毎に分解される。ＦＦＴ２１を、離散フーリエ変換部（ＤＦＴ）としてもよい。ＦＦＴ部２１から並列に出力されるサブキャリアの各々の受信電力が、受信電力測定部２２において測定され、サブキャリアの各々の受信電力値は制御部２６へ供給される。ＦＦＴ部２１から並列に出力されるサブキャリアは、受信電力測定部２２を介して並列−直列変換部（Ｐ／Ｓ変換部）２３に供給され、並列とされているサブキャリアの変調シンボルは直列の変調シンボルに変換される。このＰ／Ｓ変換部２３から出力されるサブキャリアの変調シンボルは、シンボル復調器２５において復調されて復調データとされる。シンボル復調器２５においては、送信側において施されたＢＰＳＫ、ＱＰＳＫあるいは１６ＱＡＭや６４ＱＡＭ等の変調に応じた復調が行われる。なお、シンボル復調器２５には、制御部２６に内蔵されている変調情報管理テーブル２６ｂに保管されている各ブロックの変調方式指定情報が供給されており、この変調方式指定情報に基づいて各ブロックにおけるサブキャリアのシンボル復調が行われる。シンボル復調器２５から出力される復調データは、復号器２４において誤り訂正や伸長処理等が行われて受信データに復号され出力される。
【００２０】
制御部２６は、受信電力測定部２２から供給された各サブキャリアの受信電力値に応じて、いくつかのサブキャリアからなるブロックに分割する。そして、分割したブロックの先頭サブキャリアのサブキャリア番号と、当該ブロックの受信電力に適した変調方式を指定する変調方式指定情報からなる変調情報を作成する。この場合、当該ブロックにおけるサブキャリアの最小の受信電力によりシンボル変調テーブル２６ａを参照して、当該ブロックに適した変調多値数の変調方式を決定する。決定された変調方式を指定する変調方式指定情報と、分割したブロックの先頭サブキャリアのサブキャリア番号とは、変調情報管理テーブル２６ｂに変調情報として保管される。この変調情報は、ＯＦＤＭ変調器２７に供給され、変調情報が周期的に移動局２から基地局１へ送信されるようになる。この変調情報においては、先頭サブキャリア番号に替えて最後尾サブキャリア番号としてもよい。
【００２１】
なお、移動局２においてサブキャリアの受信電力を測定するために、基地局１は、送信電力制御が行われていないＯＦＤＭ変調されたパイロット信号を周期的に送信している。このパイロット信号を送る周期は、伝搬路における周波数選択性フェージングの特性が余り変化しない周期とされる。そして、このパイロット信号の受信電力を移動局２は測定するようにする。この場合、基地局１において変調方式が制御されるチャネルは、各移動局毎に設定される通信チャネルとされる。この変調方式の制御は、移動局から送信された変調情報に従って行われるため、移動局毎に異なる変調方式の制御が行われるようになる。
【００２２】
次に、図１に示す直交周波数分割多重システムにおける変調方式の制御の具体的な処理を図２ないし図８を参照して詳細に説明する。
図２には、基地局１から送信される送信電力が固定値とされているパイロット信号であるＯＦＤＭ信号を示している。このＯＦＤＭ信号のサブキャリアは、例えばサブキャリアＳＣ１〜サブキャリアＳＣ２３のサブキャリアから構成されているものとする。ＳＣ１〜ＳＣ２３はそれぞれサブキャリア番号である。サブキャリアＳＣ１〜サブキャリアＳＣ２３のサブキャリアから構成されているＯＦＤＭ信号が、マルチパス環境の伝搬路において周波数選択性フェージングの影響を受けると、例えば図３に示すようにサブキャリアのエンベロープが変動するようになる。すなわち、移動局２で受信されたＯＦＤＭ信号における個々のサブキャリアのレベルが変動するようになる。
【００２３】
すると、移動局２における受信電力測定部２２において測定されたサブキャリアＳＣ１〜サブキャリアＳＣ２３の受信電力値は、図４に示す先に矢印を付したスペクトルの長さで示されるようになる。この受信電力値を｛Ｅ１，Ｅ２，・・・，Ｅｎ｝と表す。ただし、Ｅ１はサブキャリアＳＣ１の受信電力値、Ｅ２はサブキャリアＳＣ２の受信電力値であり、Ｅｎは最後のサブキャリア（図示する場合はサブキャリアＳＣ２３、すなわちｎ＝２３）の受信電力値である。この場合、隣接するサブキャリアは周波数相関が高く、一定の相関帯域幅内のサブキャリアにおける周波数選択性フェージングの影響による受信電力の変動はほぼ同等とみなすことができる。そこで、これを利用して次に、サブキャリアＳＣ１〜サブキャリアＳＣ２３を制御部２６においていくつかのサブキャリアからなるブロックに分割する。制御部２６でブロックに分割する場合、先頭のサブキャリアの受信電力値の±ΔＥに収まる連続するサブキャリアを１ブロックとする。すなわち、｜Ｅｈ−Ｅｉ｜＜ΔＥを演算して、与式を満足する受信電力値Ｅｉに対応する連続するサブキャリアをそのブロックのサブキャリアとする。ただし、Ｅｈはブロックの先頭のサブキャリアに対応する受信電力値である。また、最小受信電力のしきい値Ｅｍｏｄ１に満たないサブキャリアは、まとめて１つのブロックとされる。
【００２４】
この場合、しきい値ΔＥを小さくするとブロック数が増加し、しきい値ΔＥを大きくするとブロック数が減少する。このように、任意のブロック数に分割することができるようになるが、周波数選択性フェージングの影響による受信電力の変動がほぼ同等とみなすことができるようなブロック数が得られるしきい値ΔＥの値を予め決定しておくようにする。この場合、ＢＥＲ（Bit Error Rate）がほぼ同等とされる範囲を、周波数選択性フェージングの影響による受信電力の変動がほぼ同等とみなすようにすることができる。このようにして決定されたしきい値ΔＥを用いて図３に示す周波数選択性フェージングの影響を受けたＯＦＤＭ信号のサブキャリアをブロックに分割すると、図４に示すようになる。すなわち、第１ブロックＢ１はサブキャリアＳＣ１〜ＳＣ５により構成され、第２ブロックＢ２はサブキャリアＳＣ６〜ＳＣ８により構成され、第３ブロックＢ３はサブキャリアＳＣ９〜ＳＣ１１により構成され、第４ブロックＢ４はサブキャリアＳＣ１２〜ＳＣ１４により構成され、第５ブロックＢ５はサブキャリアＳＣ１５，ＳＣ１６により構成され、第６ブロックＢ６はサブキャリアＳＣ１７，ＳＣ１８により構成され、第７ロックＢ７はサブキャリアＳＣ１９，ＳＣ２０により構成され、第８ブロックＢ８はサブキャリアＳＣ２１〜ＳＣ２３により構成されるようになる。このように、周波数選択制フェージングの影響による変動の激しさに応じたブロック長に分割されるようになる。
【００２５】
このように制御部２６でブロック化することにより、しきい値ΔＥ内に収まるサブキャリアによりそれぞれのブロックを構成することができる。このブロック化に替えて、制御部２６において図５に示すようにブロック化してもよい。図５に示すブロック化は、１ブロックに含まれるサブキャリア数（ブロック長）を固定値としてブロックに分割するようにしている。この場合の１ブロックに含まれるサブキャリア数は、図４に示すようにしきい値ΔＥ内に収まることを条件にブロック化した際に、最も少ないサブキャリア数からなるブロックのサブキャリア数とする。図４に示す場合は第５ブロックＢ５ないし第７ブロックＢ７が２つのサブキャリアからなることから、図５に示すように各ブロックＢ１〜Ｂ１１は２つのサブキャリアからなるようにブロック化されている。
【００２６】
次に、図４に示すようなブロックに分割処理した後に、制御部２６において各ブロックの受信電力に適する変調多値数の変調方式を、各ブロック毎に指定する変調方式指定情報を作成する。この変調情報指定情報は、制御部２６に保管されているシンボル変調テーブル２６ａを参照して作成する。すなわち、シンボル変調テーブル２６ａは図７に示すように受信電力の大きさに対する変調多値数の変調方式のテーブルとされており、各ブロックにおけるサブキャリアの受信電力値の最小値により、シンボル変調テーブル２６ａを参照することにより当該ブロックの変調方式を決定する。そして、決定された変調多値数の変調方式を指定する変調方式指定情報を作成する。
【００２７】
例えば、図７に示すテーブルの各変調方式の受信電力のしきい値Ｅｍｏｄ１，Ｅｍｏｄ２，Ｅｍｏｄ４を図６に示して説明すると、第１ブロックＢ１の変調方式指定情報は第１ブロックＢ１内における最小のサブキャリアＳＣ５の受信電力ＥＢ１はしきい値Ｅｍｏｄ４以上とされていることから、変調多値数の多い１６ＱＡＭを指定する変調方式指定情報とされる。この変調方式指定情報により基地局１においてシンボル変調される際には、第１ブロックＢ１に対応する符号化データはシンボル変調器１２において１６ＱＡＭされる。また、第２ブロックＢ２の変調方式指定情報は第２ブロックＢ２内における最小のサブキャリアＳＣ８の受信電力ＥＢ２はしきい値Ｅｍｏｄ２以上とされ、しきい値Ｅｍｏｄ４未満とされていることから、変調多値数が適度とされているＱＰＳＫを指定する変調方式指定情報とされる。この変調方式指定情報により基地局１においてシンボル変調される際には、第２ブロックＢ２に対応する符号化データはシンボル変調器１２においてＱＰＳＫされる。
【００２８】
同様にして、第３ブロックＢ３内における最小のサブキャリアＳＣ１１の受信電力ＥＢ３はしきい値Ｅｍｏｄ２以上とされ、しきい値Ｅｍｏｄ４未満とされていることから、ＱＰＳＫを指定する変調方式指定情報とされる。この変調方式指定情報により基地局１においてシンボル変調される際には、第３ブロックＢ３に対応する符号化データはシンボル変調器１２においてＱＰＳＫされる。さらに、第４ブロックＢ４内における最小のサブキャリアＳＣ１４の受信電力ＥＢ４はしきい値Ｅｍｏｄ１以上とされ、しきい値Ｅｍｏｄ２未満とされていることから、変調多値数が少なくされているＢＰＳＫを指定する変調方式指定情報とされる。この変調方式指定情報により基地局１においてシンボル変調される際には、第４ブロックＢ４に対応する符号化データはシンボル変調器１２においてＢＰＳＫされる。
【００２９】
また、第５ブロックＢ５は最小受信電力のしきい値Ｅｍｏｄ１に満たないサブキャリアＳＣ１５，ＳＣ１６のブロックとされているため、第５ブロックＢ５のサブキャリアＳＣ１５，ＳＣ１６は送信されない変調方式指定情報とされる。これは、しきい値Ｅｍｏｄ１が移動局２における受信側の背景ノイズのレベルの近傍のレベルとされているため、第５ブロックＢ５のサブキャリアＳＣ１５，ＳＣ１６を変調した符号化データを誤ることなく復号することが困難になるからである。また、第５ブロックＢ５のサブキャリアＳＣ１５，ＳＣ１６を送信しないことにより、その送信電力を他のブロックに振り分けることができるようになるからである。
【００３０】
さらにまた、第６ブロックＢ６内における最小のサブキャリアＳＣ１７の受信電力ＥＢ６はしきい値Ｅｍｏｄ１以上とされ、しきい値Ｅｍｏｄ２未満とされていることから、ＢＰＳＫを指定する変調方式指定情報とされる。この変調方式指定情報により基地局１においてシンボル変調される際には、第６ブロックＢ６に対応する符号化データはシンボル変調器１２においてＢＰＳＫされる。さらにまた、第７ブロックＢ７内における最小のサブキャリアＳＣ１９の受信電力ＥＢ７はしきい値Ｅｍｏｄ２以上とされ、しきい値Ｅｍｏｄ４未満とされていることから、ＱＰＳＫを指定する変調方式指定情報とされる。この変調方式指定情報により基地局１においてシンボル変調される際には、第７ブロックＢ７に対応する符号化データはシンボル変調器１２においてＱＰＳＫされる。さらにまた、第８ブロックＢ８内における最小のサブキャリアＳＣ２１の受信電力ＥＢ８はしきい値Ｅｍｏｄ４以上とされていることから、１６ＱＡＭを指定する変調方式指定情報とされる。この変調方式指定情報により基地局１においてシンボル変調される際には、第８ブロックＢ８に対応する符号化データはシンボル変調器１２において１６ＱＡＭされる。
【００３１】
本発明の直交周波数分割多重システムでは、上記説明したような各ブロックにおける変調方式指定情報と、分割された各ブロックの先頭のサブキャリアの番号情報とからなる変調情報が、制御部２６内の変調情報管理テーブルに保管される。そして、この変調情報は周期的に変調情報管理テーブル２６ｂから読み出されてＯＦＤＭ変調器２７に供給される。ＯＦＤＭ変調器２７においては、図８に示すように通信用のデータに周期的に変調情報が挿入されて、移動局２から基地局１へ送信される。変調情報を送る周期は、伝搬路における周波数選択性フェージングの特性が余り変化しない周期とされる。なお、変調情報管理テーブル２６ｂに保管されている変調情報はシンボル復調器２５にも供給されている。シンボル復調器２５においては、Ｐ／Ｓ変換部２３から供給される変調シンボルが、変調情報に基づくブロックに対応する変調シンボル毎に指定された変調多値数の復調方式で復調されるようになる。これにより、変調方式がブロック毎に異なっていても正確に復調することができるようになる。
【００３２】
基地局１においては移動局２から送信された変調情報を受信し、ＯＦＤＭ復調器１６において変調情報が復調されて制御部１５へ供給される。また、通信用のデータは、ＯＦＤＭ復調器１６において復調されて受信データとして出力される。復調された変調情報は制御部１５へ供給され、内蔵される変調情報管理テーブル１５ａに保管される。変調情報は、周期的に送られてくるため、受信する毎に変調情報管理テーブル１５ａ上の変調情報が更新されるようになる。このため、伝搬路における周波数選択性フェージングの影響が変化しても、その変化に追随する変調情報が変調情報管理テーブル１５ａに保管されていることになる。また、変調情報管理テーブル１５ａには基地局１に在圏する移動局の変調情報が保管されるようになる。
【００３３】
制御部１５においては、通信チャネルの変調方式の制御を行う場合は、設定された通信チャネルに該当する移動局の変調情報を変調情報管理テーブル１５ａから読み出す。次いで、シンボル変調器１２において変調情報におけるブロックの先頭のサブキャリア番号に基づいて各ブロックに対応する符号化データに切り分ける。さらに、シンボル変調器１２において変調情報中の各ブロックに指定されている変調方式指定情報に基づいて、当該ブロックに対応する符号化データを指定されたＢＰＳＫ、ＱＰＳＫあるいは１６ＱＡＭや６４ＱＡＭ等の変調方式でシンボル変調する。そして、上述したようにＳ／Ｐ変換部１３およびＩＦＦＴ部１４においてＯＦＤＭ信号とされるようになる。
【００３４】
以上説明したように、本発明の第１の実施の形態の直交周波数分割多重システムにおいては、受信電力の大きいブロックにおけるサブキャリアはデータ伝送速度が高速となる変調多値数の変調方式が指定され、受信電力の小さいブロックはデータ伝送速度が低速となる変調多値数の変調方式が指定される。この場合、いくつかのサブキャリアをまとめたブロック毎に変調方式を指定するようにしたので、変調情報を保管する変調情報管理テーブル１５ａの記憶量を低減することができると共に、変調方式の制御の処理量を低減することができるようになる。また、周波数選択性フェージングの影響による受信電力の変動はほぼ同等とみなすことができるようにブロック化していることから、そのブロック構成は伝搬路特定の変化に適応して変更されるようになり、誤り率を所定以下とした効率のよい変調多値数の変調方式とする制御を行うことができる。このため、本発明の直交周波数分割多重システムでは高速伝送および高品質伝送を可能とすることができるようになる。
【００３５】
ところで、サブキャリアを次のようにしてまとめてブロックとしてもよい。移動局２において受信されたＯＦＤＭ信号が図９に示すようなエンベロープとされて受信されたとする。この場合のサブキャリア数ｎは、例えば６０とされている。そして、図４に示すようにしきい値ΔＥの範囲内の受信電力のサブキャリアをまとめてブロック化した際に、図９に示すように第１ブロックＢ１のサブキャリア数は１０となり、第２ブロックＢ２のサブキャリア数も１０となり、第３ブロックＢ３のサブキャリア数は５となり、第４ブロックＢ４のサブキャリア数は１５となり、第５ブロックＢ５のサブキャリア数が２０になったとする。この場合のキャリア数に対する当該キャリア数が存在する確率分布の累積値を求めると、図１０に示す図表の通りとなる。
【００３６】
すなわち、キャリア数が５とされるブロックは第３ブロックＢ３だけであり、この場合の（ブロック数／全ブロック数）は１／５となる。従って、キャリア数が５以下の累積値も１／５となる。また、キャリア数が１０とされるブロックは第１ブロックＢ１と第２ブロックＢ２であり、この場合の（ブロック数／全ブロック数）は２／５となる。従って、キャリア数が１０以下の累積値は１／５＋２／５＝３／５となる。さらに、キャリア数が１５とされるブロックは第４ブロックＢ４だけであり、この場合の（ブロック数／全ブロック数）は１／５となる。従って、キャリア数が１５以下の累積値は１／５＋２／５＋１／５＝４／５となる。さらにまた、キャリア数が２０とされるブロックは第５ブロックＢ５だけであり、この場合の（ブロック数／全ブロック数）は１／５となる。従って、キャリア数が２０以下の累積値は１／５＋２／５＋１／５＋１／５＝５／５となる。この累積値をパーセント値として、キャリア数（ＳＣ数）を横軸としてグラフ表示すると、図１１に示すグラフとなる。このグラフから、例えば累積値が約５４％になるキャリア数を求めると、サブキャリア数はほぼ９となる。そこで、サブキャリア数を９として６０のサブキャリアを９サブキャリア毎にブロックにまとめるようにしてもよい。このように、確率分布の累積値から求めたサブキャリア数毎のブロックとすることができる。この場合は、各ブロックのサブキャリア数は固定値となる。
【００３７】
次に、本発明の第１の実施の形態にかかる直交周波数分割多重システムにおける変調方式の制御処理のフローチャートを図１２に示す。
図１２に示す変調方式の制御処理が開始されて、基地局が制御チャネルによりパイロット信号を送信する（ステップＳ１）と、このパイロット信号を移動局が受信する（ステップＳ１０）。次いで、ステップＳ１１にて受信したパイロット信号におけるＯＦＤＭ信号の全てのサブキャリアの受信電力を測定する。ステップＳ１２では、隣接するサブキャリアは周波数相関が高く、一定の相関帯域幅内のサブキャリアにおける周波数選択性フェージングの影響による受信電力の変動はほぼ同等とみなすことができることを利用して、サブキャリアをブロック化している。すなわち、設定されたしきい値ΔＥを超えない連続するサブキャリアをブロックにまとめることにより、サブキャリアをブロック化する。さらに、ステップＳ１３において分割したブロック数を検出し、各々のブロックにおける先頭サブキャリア番号を決定する。ここでは、ブロックにまとめられたサブキャリア数が最も少ないブロック長に、ブロック長を固定してブロック化し直してもよい。さらに、図１１に示すような累積値に対するサブキャリア数のグラフを参照して、所望の累積値になるサブキャリア数を求めて、求められたサブキャリア数のブロックにブロック化し直してもよい。
【００３８】
次いで、ステップＳ１４において各ブロックにおける最小受信電力のサブキャリアの受信電力値と、シンボル変調テーブル２６ａにおけるしきい値Ｅｍｏｄ１，Ｅｍｏｄ２，Ｅｍｏｄ４とを対比することにより各ブロックに適した変調多値数の変調方式を決定する。そして、決定された変調方式を指定する変調方式指定情報とステップＳ１３で決定された先頭サブキャリア番号とからなる変調情報を基地局へ通知する（ステップＳ１５）。この通知を受けた基地局は、通知された変調情報に基づきステップＳ２にて各ブロックに対応する符号化データを当該ブロックに指定された変調多値数の変調方式でシンボル変調する。これにより、周波数選択性フェージングを受けた際に、その影響に応じた変調多値数の変調方式でいくつかのサブキャリアからなるブロックをシンボル変調するように制御することができるようになる。
【００３９】
以上説明した本発明の移動局２において、ＯＦＤＭ変調器２７に変調情報を供給し、この変調情報におけるブロックの先頭のサブキャリア番号に基づいてブロックに対応する符号化データに切り分け、変調情報中の各ブロックに指定されている変調方式指定情報に基づいて、当該ブロックに対応する符号化データを指定されたＢＰＳＫ、ＱＰＳＫあるいは１６ＱＡＭや６４ＱＡＭ等の変調方式でシンボル変調するようにしてもよい。この場合、基地局１においては変調情報管理テーブル１５ａに保管されている変調情報をＯＦＤＭ復調器１６に供給し、直列に変換された各サブキャリアの変調シンボルを、変調情報に基づくブロックに対応する変調シンボル毎に指定された変調多値数の復調方式で復調するようにする。
【００４０】
次に、本発明の第２の実施の形態にかかる直交周波数分割多重システムの構成例を図１３示す。ただし、図１３には基地局５１と１つの移動局５２とが示されているが、移動局は多数存在しており、その内の移動局５２だけが示されている。また、移動局５２は本発明の第２の実施の形態にかかる送受信装置に相当する。
図１３において、基地局５１はＯＦＤＭ変調器６０とＯＦＤＭ復調器１６、およびシンボル変調器１２における変調方式の制御、および、送信電力制御部１７における送信電力制御を行う制御部３５を備えている。ＯＦＤＭ復調器１６は、後述する移動局５２におけるＯＦＤＭ復調器２０の受信電力測定部２２を省略した構成とされている。送信データはＯＦＤＭ変調器６０における符号器１１に印加されて、誤り訂正符号化や圧縮符号化等の符号化が行われる。符号器１１から出力される符号化データは、シンボル変調器１２において制御部３５から指定された変調多値数の変調方式でシンボル変調される。この場合の変調方式の指定は、後述するブロックに収まる符号化データ毎に行われる。
【００４１】
このシンボル変調器１２においては、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫあるいは１６ＱＡＭや６４ＱＡＭ等の変調方式の一つがブロック毎に指定されて、当該ブロックに収まる符号化データが指定された変調多値数の変調方式でシンボル変調される。シンボル変調器１２から出力される変調シンボルは、直列−並列変換部（Ｓ／Ｐ変換部）１３において、サブキャリア数に相当する並列数の変調シンボルに変換される。この結果、Ｓ／Ｐ変換部１３から出力される変調シンボルのシンボル速度は１／サブキャリア数に低減されるようになる。Ｓ／Ｐ変換部１３から出力されるサブキャリアの並列数とされる並列変調シンボルは、送信電力制御部１７において制御部３５からの送信電力制御信号により、変調方式が指定されている前記ブロック毎に送信電力制御されるようになる。このブロックはいくつかのサブキャリアから構成される。送信電力制御部１７において送信電力制御が行われたサブキャリアの並列数とされている並列変調シンボルは、逆高速フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）１４において逆フーリエ変換されてＯＦＤＭ信号とされる。ＩＦＦＴ１４は、逆離散フーリエ変換部（ＩＤＦＴ）としてもよい。このＯＦＤＭ信号は、所定の周波数の搬送波に乗せられて基地局５１から送信される。
【００４２】
このＯＦＤＭ信号を受信可能な移動局５２は、ＯＦＤＭ復調器２０とＯＦＤＭ変調器２７、および制御部３６とを備えている。このＯＦＤＭ変調器２７は、基地局５１におけるＯＦＤＭ変調器６０の送信電力制御部１７を省略した構成とほぼ同様の構成とされている。移動局５２において受信されたＯＦＤＭ信号は高速フーリエ変換部（ＦＦＴ）２１においてフーリエ変換が施されて、サブキャリア毎に分解される。ＦＦＴ２１を、離散フーリエ変換部（ＤＦＴ）としてもよい。ＦＦＴ部２１から並列に出力されるサブキャリアの各々の受信電力が、受信電力測定部２２において測定され、サブキャリアの各々の受信電力値は制御部３６へ供給される。ＦＦＴ部２１から並列に出力されるサブキャリアは、受信電力測定部２２を介して並列−直列変換部（Ｐ／Ｓ変換部）２３に供給され、並列とされているサブキャリア毎の変調シンボルが直列の変調シンボルに変換される。このＰ／Ｓ変換部２３から出力される変調シンボルは、シンボル復調器２５において復調されて復調データとされる。シンボル復調器２５においては、送信側において施されたＢＰＳＫ、ＱＰＳＫあるいは１６ＱＡＭや６４ＱＡＭ等の変調に応じた変調多値数の復調が行われる。なお、シンボル復調器２５には、制御部３６に内蔵されている変調情報管理テーブル３６ｂに保管されている各ブロックの変調方式指定情報が供給されており、この変調方式指定情報に基づいて各ブロックにおけるサブキャリアのシンボル復調が行われる。シンボル復調器２５から出力される復調データは、復号器２４において誤り訂正や伸長処理等が行われて受信データに復号され出力される。
【００４３】
制御部３６は、受信電力測定部２２から供給された各サブキャリアの受信電力値に応じて、いくつかのサブキャリアからなるブロックに分割する。そして、分割したブロックの先頭サブキャリアのサブキャリア番号と、当該ブロックの受信電力に適した変調多値数の変調方式を指定する変調方式指定情報からなる変調情報、および、当該ブロックの受信電力が規定の受信電力となるように送信電力を制御するための送信電力制御情報からなる制御情報を作成する。この場合、レベルの異なる複数の規定受信電力値を予め定めておき、当該ブロックにおけるサブキャリアの最小の受信電力との差分が最も小さい規定受信電力値を決定して、その規定受信電力値になるような送信電力制御情報を作成する。また、決定された規定受信電力値によりシンボル変調テーブル３６ａを参照して、当該ブロックに適した変調多値数の変調方式を決定する。決定された変調方式を指定する変調方式指定情報と、分割したブロックの先頭サブキャリアのサブキャリア番号とは、変調情報管理テーブル３６ｂに変調情報として保管される。この変調情報および制御情報は、ＯＦＤＭ変調器２７に供給され、変調情報および制御情報が周期的に移動局５２から基地局５１へ送信されるようになる。この変調情報および制御情報においては、ブロックの境界を示す情報を先頭サブキャリア番号に替えて最後尾サブキャリア番号としてもよい。
【００４４】
なお、移動局５２においてサブキャリアの受信電力を測定するために、基地局５１は、送信電力制御が行われていないＯＦＤＭ変調されたパイロット信号を周期的に送信している。このパイロット信号が送信される周期は、伝搬路における周波数選択性フェージング等により生じる受信電力の変動に十分追随できる周期とされている。そして、このパイロット信号の受信電力を移動局５２は測定するようにする。この場合、基地局５１において変調方式が制御されると共に送信電力が制御されるチャネルは、各移動局毎に設定される通信チャネルとされる。この変調方式の制御および送信電力制御は、移動局から送信された変調情報および制御情報に従って行われるため、移動局毎に異なる変調方式の制御および送信電力制御が行われるようになる。
【００４５】
図１３に示す第２の実施の形態の直交周波数分割多重システムにおける変調方式の制御および送信電力制御において、変調方式の制御および送信電力制御はいくつかのサブキャリアからなるブロック毎に行われる。このブロックは前述した第１の実施の形態の変調方式の制御におけるブロックと同一のブロックとされており、このため、その具体的なブロック化の手法は同様とされている。以下に、第２の実施の形態の直交周波数分割多重システムにおける変調方式の制御および送信電力制御について説明する。
【００４６】
サブキャリアＳＣ１〜ＳＣ２３は、図４に示すように先頭のサブキャリアの受信電力値の±ΔＥに収まる連続するサブキャリアを１ブロックとして第１ブロックＢ１ないし第８ブロックＢ８に分割されている。この分割した第１ブロックＢ１ないし第８ブロックＢ８において変調方式を制御する変調情報および送信電力制御させるための送信電力制御情報が作成される。この場合、当該ブロックにおけるサブキャリアの最小の受信電力Ｅｂｉと、図１４に示す複数の規定受信電力値とされるしきい値Ｅｍｏｄ１，Ｅｍｏｄ２，Ｅｍｏｄ４のそれぞれとの差分｜Ｅｍｏｄｘ−Ｅｂｉ｜（ただし、ｘはしきい値番号、ｉはブロック番号）を算出する。算出された差分の内の最小の差分の絶対値が得られるしきい値を決定する。決定されたしきい値によりシンボル変調テーブル３６ａを参照して、当該ブロックの受信電力に適した変調多値数の変調方式を決定する。
【００４７】
例えば、第１ブロックＢ１における最小のサブキャリアＳＣ５の受信電力と、しきい値Ｅｍｏｄ１，Ｅｍｏｄ２，Ｅｍｏｄ４のそれぞれとの最小の差分の絶対値はしきい値Ｅｍｏｄ４により得られる。しきい値Ｅｍｏｄ４は高いレベルとされているため、しきい値Ｅｍｏｄ４によりシンボル変調テーブル３６ａを参照すると、第１ブロックＢ１の受信電力に適した変調方式は変調多値数の多い１６ＱＡＭと決定される。また、第２ブロックＢ２における最小のサブキャリアＳＣ８の受信電力と、しきい値Ｅｍｏｄ１，Ｅｍｏｄ２，Ｅｍｏｄ４のそれぞれとの最小の差分の絶対値はしきい値Ｅｍｏｄ４により得られる。従って、しきい値Ｅｍｏｄ４によりシンボル変調テーブル３６ａを参照すると、第２ブロックＢ２の受信電力に適した変調方式は１６ＱＡＭと決定される。さらに、第３ブロックＢ３における最小のサブキャリアＳＣ１１の受信電力と、しきい値Ｅｍｏｄ１，Ｅｍｏｄ２，Ｅｍｏｄ４のそれぞれとの最小の差分の絶対値はしきい値Ｅｍｏｄ２により得られる。しきい値Ｅｍｏｄ２は中位のレベルとされているため、しきい値Ｅｍｏｄ２によりシンボル変調テーブル３６ａを参照すると、第３ブロックＢ３の受信電力に適した変調方式は変調多値数が中位とされているＱＰＳＫと決定される。
【００４８】
さらにまた、第４ブロックＢ４における最小のサブキャリアＳＣ１４の受信電力と、しきい値Ｅｍｏｄ１，Ｅｍｏｄ２，Ｅｍｏｄ４のそれぞれとの最小の差分の絶対値はしきい値Ｅｍｏｄ１により得られる。しきい値Ｅｍｏｄ１は低いレベルとされているため、しきい値Ｅｍｏｄ１によりシンボル変調テーブル３６ａを参照すると、第４ブロックＢ４の受信電力に適した変調方式は変調多値数の少ないＢＰＳＫと決定される。さらにまた、第５ブロックＢ５は最小受信電力のしきい値Ｅｍｉｎに満たないサブキャリアＳＣ１５，ＳＣ１６のブロックとされている。このしきい値Ｅｍｉｎは、最小受信電力のしきい値Ｅｍｏｄ１と同一のしきい値である。そして、最小受信電力のしきい値Ｅｍｉｎ（Ｅｍｏｄ１）に満たないサブキャリアは送信しないようにしている。このため、第５ブロックＢ５には変調方式は割り当てられない。さらにまた、第６ブロックＢ６における最小のサブキャリアＳＣ１７の受信電力と、しきい値Ｅｍｏｄ１，Ｅｍｏｄ２，Ｅｍｏｄ４のそれぞれとの最小の差分の絶対値はしきい値Ｅｍｏｄ１により得られる。従って、しきい値Ｅｍｏｄ１によりシンボル変調テーブル３６ａを参照すると、第６ブロックＢ６の受信電力に適した変調方式はＢＰＳＫと決定される。
【００４９】
さらにまた、第７ブロックＢ７における最小のサブキャリアＳＣ１９の受信電力と、しきい値Ｅｍｏｄ１，Ｅｍｏｄ２，Ｅｍｏｄ４のそれぞれとの最小の差分の絶対値はしきい値Ｅｍｏｄ４により得られる。従って、しきい値Ｅｍｏｄ４によりシンボル変調テーブル３６ａを参照すると、第７ブロックＢ７の受信電力に適した変調方式は１６ＱＡＭと決定される。さらにまた、第８ブロックＢ８における最小のサブキャリアＳＣ２１の受信電力と、しきい値Ｅｍｏｄ１，Ｅｍｏｄ２，Ｅｍｏｄ４のそれぞれとの最小の差分の絶対値はしきい値Ｅｍｏｄ４により得られる。従って、しきい値Ｅｍｏｄ４によりシンボル変調テーブル３６ａを参照すると、第８ブロックＢ８の受信電力に適した変調方式は１６ＱＡＭと決定される。
上述した各ブロックにおける最小の差分の絶対値である最小値と、最小値が得られた規定受信電力値（しきい値）と、決定された変調方式の図表を図１７に示す。このようにして決定された変調方式を指定する変調方式指定情報と、分割されたブロックの先頭サブキャリアのサブキャリア番号とは、変調情報管理テーブル３６ｂに変調情報として保管される。この変調情報は、ＯＦＤＭ変調器２７に供給され、変調情報が周期的に移動局５２から基地局５１へ送信されるようになる。この変調情報においては、先頭サブキャリア番号に替えて最後尾サブキャリア番号としてもよい。
【００５０】
また、送信電力制御情報を作成するには、前述したように各ブロックに決定されたしきい値Ｅｍｏｄｘと当該ブロックにおけるサブキャリアの最小の受信電力Ｅｂｉとの差分Ｅｂｉｄ（＝Ｅｍｏｄｘ−Ｅｂｉ）を算出する。そして、算出された差分Ｅｂｉｄを送信電力制御情報とする。例えば、図１４に示す例では、第１ブロックＢ１の送信電力制御情報は第１ブロックＢ１内における最小のサブキャリアＳＣ５の受信電力としきい値Ｅｍｏｄ４との差分ＥＢ１ｄとなる。この送信電力制御情報ＥＢ１ｄは負となり基地局５１において送信電力制御される際には、図１５に示すように第１ブロックＢ１の送信電力は送信電力制御情報ＥＢ１ｄに相当する分だけ低減される。
【００５１】
また、第２ブロックＢ２の送信電力制御情報は第２ブロックＢ２内における最小のサブキャリアＳＣ８の受信電力としきい値Ｅｍｏｄ４との差分ＥＢ２ｄとなる。この送信電力制御情報ＥＢ２ｄは正となり基地局５１において送信電力制御される際には、図１５に示すように第２ブロックＢ２の送信電力は送信電力制御情報ＥＢ２ｄに相当する分だけ増加される。さらに、第３ブロックＢ３の送信電力制御情報は第３ブロックＢ３内における最小のサブキャリアＳＣ１１の受信電力としきい値Ｅｍｏｄ２との差分ＥＢ３ｄとなる。この送信電力制御情報ＥＢ３ｄは負となり基地局５１において送信電力制御される際には、図１５に示すように第３ブロックＢ３の送信電力は送信電力制御情報ＥＢ３ｄに相当する分だけ低減される。さらにまた、第４ブロックＢ４の送信電力制御情報は第４ブロックＢ４内における最小のサブキャリアＳＣ１４の受信電力としきい値Ｅｍｏｄ１との差分ＥＢ４ｄとなる。この送信電力制御情報ＥＢ４ｄは負となり基地局５１において送信電力制御される際には、図１５に示すように第４ブロックＢ４の送信電力は送信電力制御情報ＥＢ４ｄに相当する分だけ低減される。
【００５２】
さらにまた、第５ブロックＢ５は最小受信電力のしきい値Ｅｍｉｎに満たないサブキャリアＳＣ１５，ＳＣ１６のブロックとされている。このしきい値Ｅｍｉｎは、前述した最小受信電力のしきい値Ｅｍｏｄ１と同一のしきい値である。前述したように、最小受信電力のしきい値Ｅｍｉｎ（Ｅｍｏｄ１）に満たないサブキャリアは送信しないようにしている。このため、第５ブロックＢ５の送信電力制御情報ＥＢ５ｄは、サブキャリアＳＣ１５，ＳＣ１６を送信しない送信電力制御情報ＥＢ５ｄとされる。これは、前述した理由に加えてしきい値Ｅｍｉｎが移動局５２における受信側の背景ノイズのレベルの近傍のレベルとされているため、第５ブロックＢ５のサブキャリアＳＣ１５，ＳＣ１６の受信電力を正確に測定できないことと、送信電力制御した際に第５ブロックＢ５は高い送信電力を消費することになり、相対的に他のブロックの送信電力が低下してしまうようになるからである。
【００５３】
さらにまた、第６ブロックＢ６の送信電力制御情報は第６ブロックＢ６内における最小のサブキャリアＳＣ１７の受信電力としきい値Ｅｍｏｄ１との差分ＥＢ６ｄとなる。この送信電力制御情報ＥＢ６ｄは負となり基地局５１において送信電力制御される際には、図１５に示すように第６ブロックＢ６の送信電力は送信電力制御情報ＥＢ６ｄに相当する分だけ低減される。さらにまた、第７ブロックＢ７の送信電力制御情報は第７ブロックＢ７内における最小のサブキャリアＳＣ１９の受信電力としきい値Ｅｍｏｄ４との差分ＥＢ７ｄとなる。この送信電力制御情報ＥＢ３７は正となり基地局５１において送信電力制御される際には、図１５に示すように第７ブロックＢ７の送信電力は送信電力制御情報ＥＢ７ｄに相当する分だけ増加される。さらにまた、第８ブロックＢ８の送信電力制御情報は第８ブロックＢ８内における最小のサブキャリアＳＣ２１の受信電力としきい値Ｅｍｏｄ４との差分ＥＢ８ｄとなる。この送信電力制御情報ＥＢ８ｄは負となり基地局５１において送信電力制御される際には、図１５に示すように第８ブロックＢ８の送信電力は送信電力制御情報ＥＢ８ｄに相当する分だけ低減される。
【００５４】
このような各ブロックにおける送信電力制御情報からなる制御情報と、前述した変調情報管理テーブル３６ｂに保管されている各ブロックにおける変調方式指定情報と、分割された各ブロックの先頭のサブキャリアの番号情報とからなる変調情報とが、制御部３６からＯＦＤＭ変調器２７に供給される。ＯＦＤＭ変調器２７においては、図８に示すように通信用のデータに周期的に制御情報が挿入されて、移動局５２から基地局５１へ送信される。変調情報および制御情報を送る周期は、伝搬路における周波数選択性フェージングの特性が余り変化しない周期とされる。なお、変調情報管理テーブル３６ｂに保管されている変調情報はシンボル復調器２５にも供給されている。シンボル復調器２５においては、Ｐ／Ｓ変換部２３から供給される変調シンボルが変調情報に基づくブロックに対応する変調シンボル毎に指定された変調方式に対応する復調方式で復調されるようになる。これにより、変調方式がブロック毎に異なっていても正確に復調することができるようになる。
【００５５】
基地局５１においては移動局５２から送信された変調情報および制御情報を受信し、ＯＦＤＭ復調器１６において変調情報および制御情報が復調されて制御部３５へ供給される。また、通信用のデータは、ＯＦＤＭ復調器１６において復調されて受信データとして出力される。復調された変調情報および制御情報は制御部３５へ供給され、内蔵される制御情報，変調情報管理テーブル３５ａに保管される。変調情報および制御情報は、周期的に送られてくるため、受信する毎に制御情報，変調情報管理テーブル３５ａ上の変調情報および制御情報が更新されるようになる。このため、伝搬路における周波数選択性フェージングの影響が変化しても、その変化に追随する変調情報および制御情報が制御情報，変調情報管理テーブル３５ａに保管されていることになる。また、制御情報，変調情報管理テーブル３５ａには基地局５１に在圏する移動局の制御情報が保管されるようになる。
【００５６】
制御部３５においては、通信チャネルの変調方式の制御および送信電力制御を行う場合は、設定された通信チャネルに該当する移動局の制御情報を制御情報，変調情報管理管理テーブル３５ａから読み出す。次いで、シンボル変調器１２において変調情報におけるブロックの先頭のサブキャリア番号に基づいて各ブロックに対応する符号化データに切り分ける。さらに、シンボル変調器１２において変調情報中の各ブロックに指定されている変調方式指定情報に基づいて、当該ブロックに対応する符号化データを指定されたＢＰＳＫ、ＱＰＳＫあるいは１６ＱＡＭや６４ＱＡＭ等の変調方式でシンボル変調する。続いて、送信電力制御部１７において変調情報におけるブロックの先頭のサブキャリア番号に基づいて分割されたいくつかのサブキャリアからなるブロックの送信電力制御を行う。この場合、制御情報における各ブロックの送信電力制御情報に基づいて、当該ブロックのサブキャリアの送信電力を制御する。ただし、各ブロックの送信電力の総和は常に等しくなる。すなわち、送信電力制御情報が変更された場合には、個々のブロックにおける送信電力は制御情報に応じて変更されるようになるが、各ブロックの送信電力の総和は、変更前の送信電力の総和と等しくなる。
【００５７】
ここで、パイロット信号を受信した際に図１４に示す受信電力とされた場合における変調情報および制御情報に基づいて、基地局５１におけるシンボル変調器１２で変調方式の制御が行われると共に、送信電力制御部１７で送信電力制御されたＯＦＤＭ信号の各ブロックの送信電力の一例を図１５に示す。このように送信電力制御されたＯＦＤＭ信号が移動局５２において受信された際の、受信電力を図１６に示す。図１６を参照すると、各ブロックにおけるサブキャリアの受信電力は、当該ブロックに指定されている変調方式の変調多値数に応じたしきい値の受信電力となっている。すなわち、変調方式の変調多値数に適した効率のよい送信電力制御が行われていることがわかる。
【００５８】
以上説明したように、本発明の第２の実施の形態の直交周波数分割多重システムにおいては、受信電力の大きいブロックにおけるサブキャリアはデータ伝送速度が高速となる変調多値数の変調方式が指定されると共に、送信電力が指定された変調多値数に適する大きな受信電力となるように制御され、受信電力の小さいブロックはデータ伝送速度が低速となる変調多値数の変調方式が指定されると共に、送信電力が指定された変調多値数に適する小さな受信電力となるように制御される。これにより、各ブロックに指定されている変調多値数の変調方式に適した受信電力となるように、各ブロックのサブキャリアの送信電力が制御されるようになり、直交周波数分割多重システムにおける高速伝送を可能とすることができるようになる。
【００５９】
本発明の第２の実施の形態の直交周波数分割多重システムにおいては、受信電力が所定範囲に収まる連続するサブキャリアをまとめてブロックとし、そのブロック毎に変調方式の制御および送信電力制御を行うようにしている。このように、いくつかのサブキャリアをまとめたブロック毎に変調方式および送信電力制御を行うようにしたので、制御情報および変調情報を保管する制御情報，変調情報管理テーブル３５ａの記憶量を低減することができると共に、変調方式の制御の処理量および送信電力制御の処理量を低減することができるようになる。また、周波数選択性フェージングの影響による受信電力の変動はほぼ同等とみなすことができるようにブロック化していることから、そのブロック構成は伝搬路特定の変化に適応して変更されるようになり、効率のよい変調方式の制御および送信電力制御を行うことができる。このため、本発明の第２の実施の形態の直交周波数分割多重システムにおいては、さらなる高速伝送および高品質伝送を可能とすることができるようになる。
なお、本発明の第２の実施の形態の直交周波数分割多重システムにおいても、前記図９ないし図１１を参照して説明したように、確率分布の累積値から求めたサブキャリア数毎のブロックとしてもよい。
【００６０】
次に、本発明の第２の実施の形態にかかる直交周波数分割多重システムにおける変調方式の制御および送信電力制御処理のフローチャートを図１８示す。
図１８に示す変調方式の制御および送信電力制御処理が開始されて、基地局がパイロット信号を送信する（ステップＳ２０）と、このパイロット信号を移動局が受信する（ステップＳ３０）。次いで、ステップＳ３１にて受信したパイロット信号におけるＯＦＤＭ信号の全てのサブキャリアの受信電力を測定する。ステップＳ３２では、隣接するサブキャリアは周波数相関が高く、一定の相関帯域幅内のサブキャリアにおける周波数選択性フェージングの影響による受信電力の変動はほぼ同等とみなすことができることを利用して、サブキャリアをブロック化している。すなわち、設定されたしきい値ΔＥを超えない連続するサブキャリアをブロックにまとめることにより、サブキャリアをブロック化する。さらに、ステップＳ３３において分割したブロック数を検出し、各々のブロックにおける先頭サブキャリア番号を決定する。ここでは、ブロックにまとめられたサブキャリア数が最も少ないブロック長に、ブロック長を固定してブロック化し直してもよい。さらに、図１１に示すような累積値に対するサブキャリア数のグラフを参照して、所望の累積値になるサブキャリア数を求めて、求められたサブキャリア数のブロックにブロック化し直してもよい。
【００６１】
次いで、ステップＳ３４において各ブロックにおける最小受信電力のサブキャリアの受信電力値と、複数の規定受信電力値とされるしきい値Ｅｍｏｄ１，Ｅｍｏｄ２，Ｅｍｏｄ４のそれぞれとの差分を算出する。そして、算出された差分の内の最小の差分の絶対値が得られるしきい値を決定し、決定されたしきい値によりシンボル変調テーブル３６ａを参照して、当該ブロックの受信電力に適した変調多値数の変調方式を決定する。さらに、決定されたしきい値と最小受信電力のサブキャリアの受信電力値との差分を各ブロックにおける送信電力制御値とする。そして、算出された送信電力制御値からなる制御情報と、決定された変調多値数の変調方式を指定する変調方式指定情報とステップＳ３３で決定された先頭サブキャリア番号とからなる変調情報を基地局へ通知する（ステップＳ３５）。この通知を受けた基地局は、通知された変調情報に基づきステップＳ２１にて各ブロックに対応する符号化データを当該ブロックに指定された変調多値数の変調方式でシンボル変調する。さらに、通知された制御情報に基づき各ブロックの送信電力を制御する。すなわち、サブキャリアを、変調情報の内の先頭サブキャリア番号の直前までのいくつかのサブキャリアにまとめてブロック化し、ブロック化した各々のブロックにおけるサブキャリアの送信電力を、制御情報における当該ブロックの送信電力制御情報に従って制御する。これにより、周波数選択性フェージングを受けた際に、その影響に応じた変調多値数の変調方式でいくつかのサブキャリアからなるブロックをシンボル変調するように制御することができると共に、移動局において受信されるＯＦＤＭ信号の各サブキャリアの受信電力が変調多値数に適した送信電力となるように制御することができるようになる。
【００６２】
以上説明した本発明の移動局５２において、ＯＦＤＭ変調器２７に制御部３６の変調情報管理テーブル３６ｂに保管されている変調情報を供給し、この変調情報におけるブロックの先頭のサブキャリア番号に基づいてブロックに対応する符号化データに切り分け、変調情報中の各ブロックに指定されている変調方式指定情報に基づいて、当該ブロックに対応する符号化データを指定されたＢＰＳＫ、ＱＰＳＫあるいは１６ＱＡＭや６４ＱＡＭ等の変調方式でシンボル変調するようにしてもよい。この場合、基地局５１においては変調情報管理テーブル３５ａに保管されている変調情報をＯＦＤＭ復調器１６に供給し、直列に変換された各サブキャリアの変調シンボルを、変調情報に基づくブロックに対応する変調シンボル毎に指定された変調多値数の復調方式で復調するようにする。
【００６３】
さらに加えて、本発明の移動局５２において、ＯＦＤＭ変調器２７内に基地局５１と同様に送信電力制御部を備えるようにし、制御部３６により得られた制御情報に基づいて、ＯＦＤＭ信号の送信電力制御を行うようにしてもよい。この場合、変調情報の内の先頭サブキャリア番号に基づいてサブキャリアをブロック化し、当該ブロックに対応する送信電力制御値に応じて、そのブロック内のサブキャリアの送信電力を制御する。
なお、以上説明した本発明の第１および第２の実施の形態の直交周波数分割多重システムにおいて、基地局から送信される送信電力制御が行われていないＯＦＤＭ変調されたパイロット信号が送信される周期は、伝搬路における周波数選択性フェージング等により生じる受信電力の変動に十分追随できる周期とされている。
【００６４】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように、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ようにしている。このように、いくつかのサブキャリアをまとめたブロック毎に変調方式の制御を行うようにしたので、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情報の記憶容量を低減することができるようになる。このような変調方式の制御処理は、送信側から固定の送信電力でパイロット信号が送信される毎に行われるようになる。
また、上記したようにブロック化できるのは、隣接するサブキャリアは周波数相関が高く、一定の相関帯域幅内のサブキャリアにおける周波数選択性フェージングの影響による受信電力の変動はほぼ同等とみなすことができるからである。このため、そのブロック構成は伝搬路の特定の変化に適応的となり、効率のよい変調多値数とされる変調方式の制御を行うことができるようになる。従って、本発明の直交周波数分割多重システムでは、高速伝送および高品質伝送を可能とすることができる。
【００６５】
さらに、本発明では、受信電力に応じてまとめたサブキャリアからなるブロック毎に、その受信電力に応じた効率のよい変調多値数とされる変調方式の制御にくわえて、指定された変調多値数に適する受信電力となるように送信電力制御も行うようにすることができる。これにより、周波数分割多重システムを周波数選択性フェージングの影響の変化にさらに適応的とすることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる直交周波数分割多重システムの構成例を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態にかかる直交周波数分割多重システムにおける基地局から送信されるパイロット信号を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態にかかる直交周波数分割多重システムにおける選択性フェージングの影響を受けたＯＦＤＭ信号を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態にかかる直交周波数分割多重システムにおける受信したＯＦＤＭ信号をブロックにまとめる説明をするための図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態にかかる直交周波数分割多重システムにおける受信したＯＦＤＭ信号をブロックにまとめる他の説明をするための図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態にかかる直交周波数分割多重システムにおけるブロックの変調方式指定情報を説明するための図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態にかかる直交周波数分割多重システムにおける受信電力と変調方式指定情報との関係を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態にかかる直交周波数分割多重システムにおける変調情報を送る態様を示す図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態にかかる直交周波数分割多重システムにおける選択性フェージングの影響を受けたＯＦＤＭ信号を、ブロック化したサブキャリア数を示す図である。
【図１０】図９に示す例におけるキャリア数に対する当該キャリア数が存在する確率分布の累積値を示す図表である。
【図１１】図１０に示すキャリア数に対する当該キャリア数が存在する確率分布の累積値を示すグラフである。
【図１２】本発明の第１の実施の形態にかかる直交周波数分割多重システムにおける変調方式の制御処理のフローチャートである。
【図１３】本発明の第２の実施の形態にかかる直交周波数分割多重システムの構成例を示す図である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態にかかる直交周波数分割多重システムにおけるブロックの変調情報および送信電力制御情報を説明するための図である。
【図１５】本発明の第２の実施の形態にかかる直交周波数分割多重システムにおける変調方式の制御および送信電力制御されて送信されたＯＦＤＭ信号を示す図である。
【図１６】本発明の第２の実施の形態にかかる直交周波数分割多重システムにおける変調方式の制御および送信電力制御されて送信されたＯＦＤＭ信号を受信した際の受信電力を示す図である。
【図１７】本発明の第２の実施の形態にかかる直交周波数分割多重システムの各ブロックにおける最小の差分の絶対値である最小値と、最小値が得られた規定受信電力値（しきい値）と、決定された変調方式を示す図表である。
【図１８】本発明の第２の実施の形態にかかる直交周波数分割多重システムにおける変調方式の制御および送信電力制御処理のフローチャートである。
【図１９】従来の直交周波数分割多重システムにおける基地局から送信されるＯＦＤＭ信号を示す図である。
【図２０】直交周波数分割多重システムにおける選択性フェージングの影響を受けたＯＦＤＭ信号を示す図である。
【符号の説明】
１  基地局、２  移動局、１０  ＯＦＤＭ変調器、１１  符号器、１２  シンボル変調器、１３  Ｓ／Ｐ変換部、１４  ＩＦＦＴ部、１５  制御部、１５ａ  変調情報管理テーブル、１６  ＯＦＤＭ復調器、１７  送信電力制御部、２０  ＯＦＤＭ復調器、２１  ＦＦＴ部、２２  受信電力測定部、２３  Ｐ／Ｓ変換部、２４  復号器、２５  シンボル復調器、２６  制御部、２６ａ  シンボル変調テーブル、２６ｂ  変調情報管理テーブル、２７  ＯＦＤＭ変調器、３５  制御部、３５ａ  制御情報，変調情報管理管理テーブル、３６  制御部、３６ａ  シンボル変調テーブル、３６ｂ  変調情報管理テーブル、５１  基地局、５２  移動局、６０  ＯＦＤＭ変調器
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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