(57)【要約】【課題】通信媒体（チャンネル）の状況が変化した場合、新たなチャンネル状況に対応した変調精度を迅速に算出する構成を低コストで実現し、チャンネル変化を効率的に追跡する受信装置を提供する。【解決手段】受信端末１２００は、チャンネル状況の変化を認識した場合、送信端末１０００にチャンネル推定用パケットの送信を要求し、受信したチャンネル推定用パケットからその時の伝達関数の平均と分散とを関連させて並行して算出する。この算出作業をチャンネル推定用パケットの受信の度に逐次遂行して結果を累積していき、所定の数だけチャンネル推定用パケットを受信したときの平均値と分散から信号の振幅と雑音を推定し、その結果に基づいてその時のチャンネル状況に適した変調精度を送信端末１０００に通知する。【選択図】図１
2009089146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パケットを少なくとも受信する通信手段と、受信した複数のチャンネル推定用パケットに基づいてチャンネルを推定するチャンネル推定手段とを備え、
前記チャンネル推定手段は、送信側装置から送信されるチャンネル推定用パケットを受信する度に、それまでに受信したチャンネル推定用パケットに基づいて算出されているチャンネル伝達関数の平均値及び分散と、新たに受信したチャンネル推定用パケットに基づくチャンネル伝達関数とに基づいて、新たなチャンネル伝達関数の平均値及び分散を算出し、前記算出したチャンネル伝達関数の平均値及び分散に基づいてチャンネル推定を行うことを特徴とする通信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の通信装置において、
（ｋ＋１）番目のチャンネル推定用パケットを受信したときの（ｋ＋１）番目の前記チャンネル伝達関数Ｈの平均値は下式
【数１】
2009089146.tif 000010
（ｋ＋１）番目の前記分散σ2は下式
【数２】
2009089146.tif 000011
で算出されることを特徴とする通信装置。
【請求項３】
請求項１に記載の通信装置において、
チャンネル推定用パケットを要求するチャンネル推定用パケット要求手段をさらに備え、
前記チャンネル推定手段は、前記チャンネル推定用パケット要求手段により要求を出したことに応じてチャンネル推定を行うことを特徴とする通信装置。
【請求項４】
請求項３に記載の通信装置において、
前記チャンネル推定用パケット要求手段は、受信したパケットと該パケットより予め決められた数だけ以前に受信したパケットのＰｒｅａｍｂｌｅの情報が異なっている場合チャンネル推定用パケットを要求することを特徴とする通信装置。
【請求項５】
請求項３に記載の通信装置において、
前記チャンネル推定用パケット要求手段は、受信するパケットのエラー頻度の増加、又は減少の割合が所定の値を越えた場合チャンネル推定用パケットを要求することを特徴とする通信装置。
【請求項６】
請求項１または請求項２に記載の通信装置において、
前記チャンネル推定手段は、予め決められた所定の数の前記チャンネル推定用パケットを受信したときにチャンネル推定を終了することを特徴とする通信装置。
【請求項７】
請求項１または請求項２に記載の通信装置において、
前記チャンネル推定手段は、平均値／ｓｑｒｔ（分散）、で算出されるＳＮＲ（信号対雑音比）をチャンネル推定用パケットの受信毎に算出し、前記ＳＮＲの変化量の絶対値が所定の値になったときにチャンネル推定を終了することを特徴とする通信装置。
【請求項８】
請求項１または請求項２に記載の通信装置において、
前記チャンネル推定手段は、最初のチャンネル推定用パケットの受信から所定の時間が経過したときにチャンネル推定を終了することを特徴とする通信装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の通信装置において、
通信手段としてＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）通信を使用し、前記チャンネル推定の結果に基づいてＯＦＤＭの変調精度を送信側に通知することを特徴とする通信装置。
【請求項１０】
複数のチャンネル推定用パケットに基づいてチャンネルを推定する装置を含む通信システムであって、
送信側装置は受信側装置に複数のチャンネル推定用パケットを送信し、
受信側装置は前記チャンネル推定用パケットを受信する度に、それまでに受信したチャンネル推定用パケットに基づいて算出されているチャンネル伝達関数の平均値及び分散と、新たに受信したチャンネル推定用パケットに基づくチャンネル伝達関数とに基づいて、新たなチャンネル伝達関数の平均値及び分散とを算出し、前記算出したチャンネル伝達関数の平均値及び分散に基づいてチャンネル推定を行うチャンネル推定手段を備えることを特徴とする通信システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載の通信システムにおいて、
前記受信側装置は、（ｋ＋１）番目のチャンネル推定用パケットを受信したときの（ｋ＋１）番目の前記チャンネル伝達関数Ｈの平均値を下式
【数３】
2009089146.tif 000012
（ｋ＋１）番目の前記分散σ2を下式
【数４】
2009089146.tif 000013
の式で算出することを特徴とする通信システム。
【請求項１２】
請求項１０に記載の通信システムにおいて、
前記送信側装置は、受信側装置の要求に応じて複数のチャンネル推定用パケットを送信することを特徴とする通信システム。
【請求項１３】
請求項１０または請求項１１に記載の通信システムにおいて、
前記受信側装置は、予め決められた所定の数の前記チャンネル推定用パケットを受信したときにチャンネル推定を終了することを特徴とする通信システム。
【請求項１４】
請求項１０または請求項１１に記載の通信システムにおいて、
前記受信側装置は、平均値／ｓｑｒｔ（分散）、で算出されるＳＮＲ（信号対雑音比）をチャンネル推定用パケットの受信毎に算出し、前記ＳＮＲの変化量の絶対値が所定の値になったときにチャンネル推定を終了することを特徴とする通信システム。
【請求項１５】
請求項１０または請求項１１に記載の通信システムにおいて、
前記受信側装置は、最初のチャンネル推定用パケットの受信から所定の時間が経過したときにチャンネル推定を終了することを特徴とする通信システム。
【請求項１６】
請求項１０ないし請求項１５のいずれか１項に記載の通信システムにおいて、
通信手段としてＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）通信を使用し、前記受信側装置は、前記チャンネル推定の結果に基づいてＯＦＤＭの変調精度を送信側に通知することを特徴とする通信システム。
【請求項１７】
送信側装置と受信側装置との間で通信を行うに際し前記受信側装置で通信チャンネルのチャンネル推定を行う通信方法であって、
前記送信側装置から送信されるチャンネル推定用パケットを受信する度に、それまでに受信したチャンネル推定用パケットに基づいて算出されているチャンネル伝達関数の平均値及び分散と、新たに受信したチャンネル推定用パケットに基づくチャンネル伝達関数とに基づいて、新たなチャンネル伝達関数の平均値及び分散とを算出するステップと、
前記算出したチャンネル伝達関数の平均値及び分散に基づいてチャンネル推定を行うステップと、
予め決められた数のチャンネル推定用パケットを受信したとき、または、平均値／ｓｑｒｔ（分散）、で算出されるＳＮＲ（信号対雑音比）をチャンネル推定用パケットの受信毎に算出し、前記ＳＮＲの変化量の絶対値が所定の値になったとき、または、最初のチャンネル推定用パケットの受信から所定の時間が経過したとき、のいずれかのタイミングでチャンネル推定を終了するステップと、
を含むことを特徴とする通信方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の通信方法において、
前記チャンネル伝達関数の平均値と分散とを算出するステップは、
（ｋ＋１）番目のチャンネル推定用パケットを受信したときの（ｋ＋１）番目の前記チャンネル伝達関数Ｈの平均値を下式
【数５】
2009089146.tif 000014
（ｋ＋１）番目の前記分散σ2を下式
【数６】
2009089146.tif 000015
の式で算出することを特徴とする通信方法。
【請求項１９】
請求項１７または請求項１８に記載の通信方法の各ステップをコンピュータに実行させることを特徴とする通信プログラム。
【請求項２０】
請求項１９に記載の通信プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速チャンネル推定を必要とする通信装置、通信システム、通信方法、通信プログラム及びこの通信プログラムを記録した記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
データ転送を行うための一般的なネットワーク構成の一例を図１１に示す。ここでは送信側通信装置（以下「送信端末」ともいう。）１０００が受信側通信装置（以下「受信端末１２００」ともいう。）１２００にデータ転送を行う構成となっている。
【０００３】
＜ＱｏＳの説明＞
近時、例えばＭＰＥＧ２−ＴＳ（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｓｔｒｅａｍ）のように大容量の動画データなどをストリーミングで伝送する需要が高まっている。このようなストリーミングデータを伝送する場合には、通信にリアルタイム性が要求される。すなわち、ストリーミングデータを構成するＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ  Ｏｆ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）フレームには有効期限が決まっており、この有効期限内に伝送することが必要となる。
【０００４】
図１２は、ＱｏＳフレームの伝送に成功した例と失敗した例のパケットシーケンスを模式的に示した図である。
【０００５】
成功事例（図１２中上段）では、フレーム５は、最初に伝送された際に伝送が失敗しており、再送が行われた際に伝送が成功している。この再送の時点は、フレーム５の有効期限よりも前となっているので、フレーム５の伝送は成功したことになる。
【０００６】
一方、失敗事例（図１２中下段）では、フレーム５は、最初に伝送された際、及び１回目の再送の際の両方で伝送を失敗している。そして、その後の２回目の再送が行われる前に、フレーム５の有効期限が経過してしまっている。この場合、有効期限内に伝送できなかったＱｏＳフレーム５は、利用することができずに無効（フレームロス）となり、動画データによる映像が受信端末１２００側で乱れることになる。従って、伝送エラーを補償するための再送を行う場合は、各フレームの有効期限内に再送を成功させることが重要である。
【０００７】
なお、上記説明では、有効期限を時間制約として説明しているが、時間に限定されるものではなく、例えば再送回数の上限としてもよい。
【０００８】
＜ＨＰＡＶ規格の説明＞
次に、ＰＬＣ（電力線通信）のＨＰＡＶ（ＨｏｍｅＰｌｕｇ  Ａｕｄｉｏ  Ｖｉｄｅｏ）規格の送信データの生成の概要について、図１３に示したＨＰＡＶ規格のフォーマットを用いて説明する。
【０００９】
ＨＰＡＶ規格は、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）やイーサーネットと同様に、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）とＰＨＹ（物理層）の２つの層に分かれる。
【００１０】
データは、ＭＡＣ層にフレーム（Ｆｒａｍｅ）のストリームとして入力される。入力されたフレームのストリームは、セグメント（Ｓｅｇｍｅｎｔ）という５１２バイト単位に区切られる。
【００１１】
ＭＡＣ層から物理層にデータが渡される単位がＬｏｎｇ  ＭＰＤＵ（ＭＡＣ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ  Ｄａｔａ  Ｕｎｉｔ）であり、最初に１６バイトのＡＶＦＣ（Ａｕｄｉｏ  Ｖｉｄｅｏ  Ｆｒａｍｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）、次にｎ個のＰＢ（ＰＨＹ  Ｂｌｏｃｋ）が続く。ＡＶＦＣがＰＢの部分の様々な情報のヘッダである。ＰＢは、ヘッダＨ、ＰＢＢ（ＰＢ  Ｂｏｄｙ）、及びエラーチェック（Ｃ）から構成される。ヘッダＨは、ＰＢＢに対する４バイトの情報である。ＰＢＢがＳｅｇｍｅｎｔを暗号化した内容である。ＣがＨとＰＢＢに対する４バイトのエラーチェックコードである。この事例では、ＰＢは５２０バイトになるが、１３６バイトの場合もある。なお、最後のＰＢでフレームが丁度セグメントに入らない場合には、残りの部分にＰＡＤを入れてセグメントの長さに合わせる。
【００１２】
ＰＨＹ層ではＬｏｎｇ  ＭＰＤＵの変調を行う。最初にＰｒｅａｍｂｌｅという送信側と受信側で既知の信号が送られる。次に、ＡＶＦＣは決まった変調精度のＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）シンボルに変調される。続きのｎ個のＰＢは、Ｍ個のＯＦＤＭシンボルに変調されるが、ＯＦＤＭシンボル数は、ＰＢ数と、ＰＢを変調する伝送レートとに依存する。なお、ＯＦＤＭや伝送レートについては次に説明する。また、Ｐｒｅａｍｂｌｅは、Ｌｏｎｇ  ＭＰＤＵの認識やＡＶＦＣを復調するために用いられる。なお、本明細書においては、物理層が扱う信号をパケットと称する。
【００１３】
＜マルチキャリア方式によるデータ転送の説明＞
図１１に戻って、まず、送信端末１０００が、送信する信号（ＴＸ）を作成して送信する。送信されたＴＸ信号は、通信媒体（チャンネル）１１００を介して受信端末１２００でＲＸ信号として受信される。この場合、チャンネル１１００では信号は変形され、その伝達関数をＨで表すと、下式（１）の関係が成立する。
【００１４】
ＲＸ＝ＴＸ＊Ｈ＋ｎ  ・・・（１）
ここで、ｎは雑音である。
【００１５】
近年、データ転送を行う方式として、マルチキャリア方式が多用されている。このマルチキャリア方式の一例としてＯＦＤＭがある。図１４は、ＯＦＤＭ信号の事例を示している。同図において、横軸が時間、縦軸が振幅、３つ目の軸（斜めの軸）が周波数である。ＯＦＤＭ信号は、ＯＦＤＭシンボルの単位で伝送される。１つのＯＦＤＭシンボルにはＮ個のキャリアが割り当てられ、各キャリアが１つの周波数に対応する。そして、各キャリアが、伝送されるデータの一部を運ぶようになっている。
【００１６】
データを各キャリアに割り当てる場合、そのキャリアに何ビットのデータを割り当てるのかを求める必要がある。この方法については後述するが、キャリアは複素数であっても良い。
【００１７】
図１５は、１つの複素数のキャリアに４ビットを割り当てた１６ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）の変調精度の事例を示している。ここで、Ｉが実部であり、Ｑが虚部である。ＩとＱにそれぞれ２ビットを割り当てることで、キャリア全体で合計４ビットが割り当てられる。この事例では、ビット値とＩまたはＱとの関係を下表１のように規定している。
【００１８】
【表１】
2009089146.tif 000003
従って、選択肢数は２4＝１６個である。図１５には、これら全ての選択肢が描かれている。
【００１９】
ここで、例えば「００１０」を転送する場合、通常上位２ビットが実部Ｉ、下位２ビットが虚部Ｑに割り当てられるとすると、キャリア値は表１より、「００」は実部の−３、「１０」は虚部の＋１、すなわち−３＋ｊ、但しｊ＝ＳＱＲＴ（−１）となる。つまり、Ｉ軸では−３、Ｑ軸では＋１となる。
【００２０】
このように、各キャリアにデータのＭビット（１６ＱＡＭの場合、Ｍ＝４）を割り当てることにより、データ転送が行われる。
【００２１】
なお、送信信号ＴＸの複数のＯＦＤＭシンボルに渡って絶対値の平均を求めると、通常は図１６に示すように、この絶対値の平均が各キャリアに対し一定になるように、ＯＦＤＭ信号が生成される。つまり、図１５に示す１６ＱＡＭの事例では１６個の選択肢があるが、どの状況でも絶対値の平均は一定となる。
【００２２】
次に、上記（１）式をキャリア毎に書き換えると、下式（２）となる。
【００２３】
ＲＸ（ｉ）＝ＴＸ（ｉ）＊Ｈ（ｉ）＋ｎ（ｉ）  ・・・（２）
ここで、ｉがキャリアの番号である。
【００２４】
図１７は、送信信号ＴＸと、チャンネルを通った後の受信信号ＲＸとの関係の事例を示している。送信信号ＴＸに比べ、ＲＸ信号は伝達関数Ｈにより、変形されたことが分かる。
【００２５】
このように、送信端末１０００から伝送された信号は、そのままの形で受信されることはない。従って、受信端末１２００では、受信した信号を正しく復調するために、受信した信号を元の形に戻す必要がある。このため、通常、受信端末１２００では、Ｈを推定するチャンネル推定処理を行っている。このチャンネル推定処理の方法については後述するが、推定結果がＨ’であったとすると、受信端末１２００では、このＨ’を使って以下のようにチャンネル補正処理を行う。
【００２６】
ＴＸ（ｉ）’ ＝１／Ｈ’（ｉ）＊ＲＸ（ｉ）
＝１／Ｈ’（ｉ）＊（ＴＸ（ｉ）＊Ｈ（ｉ）＋ｎ（ｉ））
＝ＴＸ（ｉ）＋ｎ’（ｉ）  ・・・（３）
このようにしてチャンネル補正を行うことにより、元のＴＸに近いＴＸ’を受信端末１２００で求めることができる。推定されたＨ’がＨに近いほど、送信信号ＴＸに近い信号を復元することができる。
【００２７】
図１８（ａ）は、図１７に示す信号ＲＸに雑音の影響を加えた事例を示している。ここで、実線がＲＸ信号の平均値（チャンネル応答の平均値）であり、点線が雑音の揺れ幅である。図示の通り、雑音の揺れ幅は周波数軸で一定とはならない。この事例では、低周波数側で揺れ幅が大きく、高周波数側で揺れ幅が小さくなっている。
【００２８】
図１８（ｂ）に示す信号は、図１８（ａ）に示す信号ＲＸに対するチャンネル補正後の信号ＴＸ’を示している。ここでも実線が平均値であり、点線が雑音の揺れ幅である。信号ＲＸで信号の振幅が小さくかつ雑音が大きい周波数（例えば、図中の符号Ａで示す部分）では、ＴＸ’の雑音量は大きくなり、信号の振幅が大きくかつ雑音量が小さい周波数（例えば図中の符号Ｂで示す部分）ではＴＸ’の雑音量は小さくなる。以上のように、補正後、上記の図１５で説明した信号ＴＸの１６ＱＡＭの事例では、雑音がないという仮定で説明を行っているため、キャリア値のＩとＱは丁度３、１、−１、−３のいずれかになる。これに対し、図１９には、雑音を考慮した信号ＴＸの１６ＱＡＭの事例を示しており、図１９（ａ）は受信端末１２００の信号の雑音量が少ない場合の事例である。ここで、キャリアの各値の雑音量の領域が●で表されている。図１９（ａ）に示すように、雑音量が少ない場合には、各領域が十分独立しているため、通信は十分可能である。
【００２９】
また、図１９（ｂ）は受信端末１２００の信号の雑音量がギリギリの場合の事例である。それぞれの領域は隣の領域に触れているが、エラー訂正処理を行うことにより、通信が可能である。
【００３０】
これに対し、図１９（ｃ）は、受信端末１２００の信号の雑音量が大きすぎる場合の事例である。この場合には、それぞれの領域が隣の領域と多くの部分で重複しているため、エラー訂正処理を行っても、信号は元に戻らない。従って、このような場合には、１６ＱＡＭより低い変調精度を用いる必要がある。すなわち、この場合にはＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）（４ＱＡＭに等しい）、つまり１つのキャリアに２ビットを割り当てた変調精度を用いればよい。
【００３１】
なお、図１９（ａ）に示す事例は問題なく通信できるが、ここではもう１つ上の６４ＱＡＭ、つまり１つのキャリアに６ビットを割り当てることができる。すなわち、このキャリアで１６ＱＡＭを用いることは帯域を無駄にしていることになる。
【００３２】
このように、受信端末１２００ではキャリアの強度及び雑音量、つまりＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  Ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）を見積もることにより、最適な変調精度を求めることができる。従って、これを送信端末１０００に知らせることで、最速の伝送レートで通信することが可能となる。
【００３３】
＜チャンネルの伝達関数Ｈを推定する方法の説明＞
伝達関数Ｈを推定するためには、通常、送信端末１０００と受信端末１２００の両方で既知の信号を伝送する。ＨＰＡＶの場合、Ｐｒｅａｍｂｌｅは送信側と受信側で既知信号であるが、これは１つのＬｏｎｇ  ＭＰＤＵに対し、１つしか伝送されない。そのため、ＨＰＡＶでは、チャンネル推定のためのチャンネル推定用パケットを用いる。このパケットのＰＢは、送信端末１０００と受信端末１２００で既知であり、複数のＯＦＤＭシンボルから構成される。１つのＬｏｎｇ  ＭＰＤＵには複数のＯＦＤＭシンボルが用いられるため、Ｐｒｅａｍｂｌｅに対し、より効率的にチャンネル推定を行うことができる。このことについて次に説明する。
【００３４】
Ｘ（ｉ）が送信端末１０００で送信されたチャンネル推定用パケットのＯＦＤＭシンボルとすると、これは受信端末１２００では、
Ｙ（ｉ）＝Ｘ（ｉ）＊Ｈ（ｉ）＋ｎ（ｉ）
となる。受信端末１２００は、受信した内容がＸだと分かっているため、例えば以下の演算式（４）によりＨｘｙ（ｉ）を求めることができる。
【００３５】
Ｈｘｙ（ｉ）＝Ｙ（ｉ）／Ｘ（ｉ）
＝（Ｘ（ｉ）＊Ｈ（ｉ）＋ｎ（ｉ））／Ｘ（ｉ）
＝Ｈ（ｉ）＋ｎ’（ｉ）  ・・・（４）
ここで重要なことはｎ’の影響を小さくすることである。このため、通常、図２０に示すように送信端末１０００ではＸ（ｉ）を多数伝送し、受信端末１２００では例えば多数のＨｘｙ（ｉ）の平均Ｈ’（ｉ）を求める。このＨｘｙ（ｉ）の平均Ｈ’（ｉ）が振幅となるのである。同様に、雑音量はＨｘｙ（ｉ）の標準偏差とする。この場合、以下の演算式（５）により算出した分散（σ2）を開平して標準偏差（σ）を求める。
【００３６】
【数７】
2009089146.tif 000004
上記式（４）が従来から知られている、ある状況にあるチャンネルを経た信号の振幅を推定する高速のＬＳ（Ｌｅａｓｔ  Ｓｑｕａｒｅ）アルゴリズムである。このＬＳアルゴリズムを用いた場合、ＱｏＳの期限内にチャンネル推定を行うことが可能であるが、多数のＨｘｙ（ｉ）を記憶する必要があるなど回路規模が大きくなるので現実にはあまり実装されていなかった。
【００３７】
一方、従来から良く用いられている簡単に実現できるアルゴリズムがＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ）であるが、このアルゴリズムは処理を完了するまでに数秒を要するため、ＱｏＳの期限内にチャンネル推定を行うことができなかった。
【００３８】
ところで、伝達関数Ｈは送信端末１０００と受信端末１２００間の経路によって異なる。つまり、送信端末１０００と受信端末１２００間のＨと、別の送信端末１０００′と受信端末１２００間のＨは異なる。よって、上記の方法でチャンネル補正を行う場合、どの端末がデータを伝送したのかを識別する必要がある。このため、ＨＰＡＶでは、ＡＶＦＣの部分は想定されるどのような通信状況（通信経路上の雑音、インピーダンス低下による信号の劣化など）にある経路で通信が行われても通信可能なように安全な低い変調精度であるＱＰＳＫで伝送される。これにより、Ｐｒｅａｍｂｌｅでチャンネル推定を行っても、ＡＶＦＣを十分復調することが可能であり、ＡＶＦＣを復調することにより、どのようにＰＢの部分のチャンネル補正（チャンネル推定終了と仮定）や復調をすれば良いのかが分かるため、ＰＢではより効率のよいＨｘｙ（上記で説明した式（４）のＨｘｙ）で復調を行うことができる。
【００３９】
上記したＳＮＲを受信端末１２００で見積もる方式は、例えばＤＳＬ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｌｉｎｅ）やＰＬＣで用いられる。
【００４０】
なお、チャンネルの状況、例えば雑音の状態やインピーダンスに変化が生じた場合、伝達関数Ｈにも変化が生じる。ここで変化前がＨ１として、変化後はＨ２になった場合、変化前ではＨ１に適切なチャンネル推定・補正を行ってＨ１に最適な変調精度を用いるが、伝達関数がＨ２に変化すると、Ｈ１に最適条件ではデータ伝送ができなくなる。つまり、チャンネルの状況が変化する前の状態で求まった変調精度を、チャンネルの状況が変化した後のデータの変調に用いると、特にチャンネルの状況の変化が大きい場合、受信端末１２００でのデータのエラー率が高くなる可能性がある。
【００４１】
特にＰＬＣチャンネルをＤＳＬチャンネルと比較すると、ＤＳＬのチャンネルには電話機器及びＤＳＬモデムのみが接続されていることに対し、ＰＬＣチャンネルには様々な家電機器が接続されている。さらにＤＳＬモデムはＤＳＬの通信を考慮して設計されていることに対し、家電機器はＰＬＣの通信を考慮していないので、ＰＬＣチャンネルに家電機器を接続すると、チャンネルのインピーダンスが変動しそれに影響されて信号の振幅や雑音量が急激に変動する場合がある。このような場合、チャンネル推定処理を再び行う必要がある。
【００４２】
ＰＬＣは、従来インターネットの通信に用いられていた。具体的には、メールを読むことやウェブページの閲覧に用いられていたため、通信が数秒程度途切れても問題がなかった。しかしながら、映像の通信を行う場合、リアルタイム性を確保するため、ＱｏＳフレームの有効期限は１００〜２００ｍｓとされている。さらに電話などの音声に用いられるＶｏＩＰ（Ｖｏｉｃｅ  Ｏｖｅｒ  Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）の場合の期限は１００ｍｓ以下である。従って、ＰＬＣにおいてチャンネルの状況が劇的に変化した場合でも、このチャンネルの状況の変化の認識や、信号の振幅及び雑音の推定をＱｏＳ期限内に完了する必要がある。ここで非特許文献１のようにＬＭＳアルゴリズムを用いてＰＬＣのチャンネルの振幅の推定を行うことができるが、ＬＭＳを用いた場合ＱｏＳ期限内に終了することができない。さらにＬＭＳアルゴリズムは振幅のみの推定であって雑音の要素が考慮されていないので、よいチャンネル推定を行うにはさらに雑音の推定も行う必要があるが、上記式（５）に示すように雑音（σ）を求めるためにはＨｘｙの平均、つまり振幅の平均を事前に求める必要がある。この場合の処理の事例を図２１に示す。ここで、チャンネルの状況が変化した場合、最初にチャンネルの状況の変化が受信端末１２００で認識され、受信端末１２００はチャンネル推定用パケットを送信端末に要求する。次に送信端末はチャンネル推定用パケットの送信を開始し、受信端末１２００はＬＭＳで振幅の推定を行う。振幅（平均）の推定が終わると、次に雑音の推定を行う。よって、非常に時間を要する。
【００４３】
振幅と雑音の推定を高速に行う方法として、例えば特許文献１がある。この特許文献１では振幅の推定をＰｒｅａｍｂｌｅ（文献１では二つの長いトレーニングフレームと名称）で、雑音の推定をＰｒｅａｍｂｌｅとＯＦＤＭシンボルの両方で行っている。すなわち、Ｐｒｅａｍｂｌｅの部分では、最初の長いトレーニングフレームを用いて、振幅を推定（文献１の数式１２）し、推定された振幅を用いて雑音を推定（文献１の数式１４）する。同じ演算を二番目の長いトレーニングフレームで行い、最終的な振幅と雑音の推定はこの二つの長いトレーニングフレームで得られた推定の平均値とする。なお、ここで用いている振幅の推定はＬＭＳと違い、高速な演算方式である。この様に、既知であるＰｒｅａｍｂｌｅの長いトレーニングフレーム毎に振幅と雑音を推定することにより、高速にチャンネル推定を行うことができる。
【００４４】
なお、特許文献１は、既知の情報をＰｒｅａｍｂｌｅとしているが、既知の情報をチャンネル推定用パケットとすると、特許文献１の数式をそのままＨＰＡＶに用いることができる。
【非特許文献１】S. Morosi, D. Marabissi,E.Del Re,R.Fantacci,N.Del Santo,:"A rate adaptive bit-loading algorithm for a DMT modulation system for in-building power-line communications", in Global Telecommunications Conference, 2005. GLOBECOM '05. IEEE, Nov/Dec 2005, Vol 1, pp. 403-407
【特許文献１】特表２００５−５３６１０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００４５】
しかしながら、特許文献１の振幅を求める数式は行列演算である。特許文献１は無線ＬＡＮ用であり、無線ＬＡＮで用いられるＦＦＴの長さは６４を前提にしている。６４×６４の行列演算であってもその演算量は非常に大きくなることに対し、ＨＰＡＶのＦＦＴの長さは３０７２であるので、特許文献１のような手法をＨＰＡＶに適用すると演算量はさらに大きくなり、回路規模が膨大になるといった問題があった。
【００４６】
また、非特許文献１のように単純なＬＭＳでは回路規模は比較的簡単であるが、雑音要素を加味しようとするとチャンネル推定に一層時間を要し、映像伝送のようにデータの伝送にＱｏＳ上の時間制限があるような場合、時間制限内にチャンネル推定が完了せず、フレームロスを生じて映像が乱れる恐れがあるといった問題があった。
【００４７】
本発明はかかる問題点を解決すべく創案されたもので、その目的は、演算量や回路規模を削減し、しかもＨＰＡＶなどにも適用できる高速で精度良いチャンネル推定を行うことのできる通信装置、通信システム、通信方法、通信プログラム及び記録媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００４８】
上記課題を解決するため、本発明の通信装置は、パケットを送受信する通信手段と、チャンネル推定用パケットを要求するチャンネル推定用パケット要求手段と、受信した複数のチャンネル推定用パケットに基づいてチャンネルを推定するチャンネル推定手段とを備え、前記チャンネル推定手段は、前記チャンネル推定用パケット要求手段により要求を出したことに応じて送信側装置から送信される前記チャンネル推定用パケットを受信する度に、それまでに受信したチャンネル推定用パケットに基づいて算出されているチャンネル伝達関数の平均値及び分散と、新たに受信したチャンネル推定用パケットに基づくチャンネル伝達関数とに基づいて、新たなチャンネル伝達関数の平均値及び分散を算出し、前記算出したチャンネル伝達関数の平均値と分散とに基づいてチャンネル推定を行うことを特徴としている。
【００４９】
より具体的に説明すると、チャンネル推定手段は、平均算出部、分散算出部、変調精度選択部から構成されている。平均算出部は、前回（ｎ回目）までに受信したパケットから算出した平均値Ｈ（ｎ）を保存する第１保存部と、前回までの平均値と今受信したパケットとを絡めて所定の演算を行って（ｎ＋１）回目の平均値を算出する演算部とを含んでおり、（ｎ＋１）回目の平均値Ｈ（ｎ＋１）は第２保存部４０１ｃに保存されて、次のパケットとの演算に使用される。分散算出部は、前回（ｎ回目）までに受信したパケットから算出した分散値σ2（ｎ）を保存する第１保存部と、前回までの分散値と今受信したパケットと平均値とを絡めて所定の演算を行って（ｎ＋１）回目の分散値σ2（ｎ＋１）を算出する演算部と、算出した（ｎ＋１）回目の分散値σ2（ｎ＋１）を保存する第２保存部とを含んでいる。変調精度選択部は、平均算出部と分散算出部とから得られた値を基にしてチャンネル状況に応じた変調精度を選択し、通信手段を経て送信端末に通知する。
【００５０】
ここで、（ｋ＋１）番目のチャンネル推定用パケットを受信したときの（ｋ＋１）番目の前記チャンネル伝達関数Ｈの平均値は下式（６）
【００５１】
【数８】
2009089146.tif 000005
（ｋ＋１）番目の前記分散σ2は下式（７）
【００５２】
【数９】
2009089146.tif 000006
の式で算出される。なお、これらの算出式は、後述する通信システム、通信方法においても同様である。
【００５３】
また、本発明の通信装置は、チャンネル推定用パケットを要求するチャンネル推定用パケット要求手段をさらに備え、前記チャンネル推定手段は、前記チャンネル推定用パケット要求手段により要求を出したことに応じてチャンネル推定を行う。
【００５４】
さらに、本発明の通信装置は、チャンネル推定を終了するタイミングとして、（１）予め決められた所定の数のチャンネル推定用パケットを受信したときにチャンネル推定を終了する。（２）平均値／ｓｑｒｔ（分散）、で算出されるＳＮＲ（信号対雑音比）をチャンネル推定用パケットの受信毎に算出し、前記ＳＮＲの変化量の絶対値が所定の値になったときにチャンネル推定を終了する。（３）最初のチャンネル推定用パケットの受信から所定の時間が経過したときにチャンネル推定を終了する。の３通りの場合に対応している。
【００５５】
さらに、本発明の通信装置は、通信手段としてＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）通信を使用する装置であって、前記チャンネル推定の結果に基づいてＯＦＤＭの変調精度を送信側に通知する。
【００５６】
また、本発明の通信システムは、複数のチャンネル推定用パケットに基づいてチャンネルを推定する装置を含む通信システムであって、送信側装置は受信側装置の要求に応じて複数のチャンネル推定用パケットを送信し、受信側装置は前記チャンネル推定用パケットを受信する度に、それまでに受信したチャンネル推定用パケットに基づいて算出されているチャンネル伝達関数の平均値と分散と、新たに受信したチャンネル推定用パケットとに基づくチャンネル伝達関数とに基づいて新たなチャンネル伝達関数の平均値と分散とを算出し、前記算出したチャンネル伝達関数の平均値と分散とに基づいてチャンネル推定を行うチャンネル推定手段を備えることを特徴としている。
【００５７】
また、本発明の通信システムにおいて、前記送信側装置は、受信側装置の要求に応じて複数のチャンネル推定用パケットを送信する。
【００５８】
また、本発明の通信システムによれば、前記受信側装置は、（１）予め決められた所定の数の前記チャンネル推定用パケットを受信したときにチャンネル推定を終了する。（２）平均値／ｓｑｒｔ（分散）、で算出されるＳＮＲ（信号対雑音比）をチャンネル推定用パケットの受信毎に算出し、前記ＳＮＲの変化量の絶対値が所定の値になったときにチャンネル推定を終了する。（３）最初のチャンネル推定用パケットの受信から所定の時間が経過したときにチャンネル推定を終了する。の３通りの場合に対応している。
【００５９】
さらに、本発明の通信システムは、通信手段としてＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）通信を使用し、受信側装置は、チャンネル推定の結果に基づいてＯＦＤＭの変調精度を送信側に通知する。
【００６０】
また、本発明の通信方法は、送信側装置と受信側装置との間で通信を行うに際し、送信側装置へチャンネル推定用パケットの送信を要求するステップと、前記要求を出したことに応じて送信側装置から送信される前記チャンネル推定用パケットを受信する度に、それまでに受信したチャンネル推定用パケットに基づいて算出されているチャンネル伝達関数の平均値及び分散と、新たに受信したチャンネル推定用パケットに基づくチャンネル伝達関数とに基づいて、新たなチャンネル伝達関数の平均値及び分散を算出するステップと、前記算出したチャンネル伝達関数の平均値及び分散に基づいてチャンネル推定を行うステップと、予め決められた数のチャンネル推定用パケットを受信したとき、または、平均値／ｓｑｒｔ（分散）、で算出されるＳＮＲ（信号対雑音比）をチャンネル推定用パケットの受信毎に算出し、前記ＳＮＲの変化量の絶対値が所定の値になったとき、または、最初のチャンネル推定用パケットの受信から所定の時間が経過したとき、のいずれかのタイミングでチャンネル推定を終了するステップと、を含むことを特徴としている。
【００６１】
なお、上記通信方法は、その各ステップをコンピュータに実行させるための通信プログラムとして提供することができ、またこの通信プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して提供することができる。
【発明の効果】
【００６２】
本発明は上記のように構成したので、従来のように演算規模や回路規模が大きくならず、しかも、映像や音声の伝送などフレームの伝送にＱｏＳ上の時間制限のあるＨＰＡＶなどの場面でも、時間制限内に推定のための演算を完了することが可能な高速のチャンネル推定を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００６４】
＜実施形態１＞
図１は、本実施形態１に係る通信装置１００の主要部の構成を示すブロック図である。本実施形態１では、チャンネル推定に用いるパケットの数を予め決められた所定の数（Ｋ）に固定した場合について説明する。
【００６５】
同図において、本実施形態１の通信装置１００は、大別すると、通信手段１０、推定用パケット要求手段２０、推定用パケット検知手段３０、チャンネル推定手段４０、比較手段５０によって構成されている。
【００６６】
図２は、チャンネル推定手段４０のより詳細な構成を示すブロック図である。
【００６７】
チャンネル推定手段４０は、平均算出部４０１、分散算出部４０２、変調精度選択部４０３から構成されている。
【００６８】
平均算出部４０１は、前回（ｎ回目）までに受信したパケットから算出した平均値Ｈ（ｎ）を保存する第１保存部４０１ａと、前回までの平均値と今受信したパケットとを絡めて所定の演算を行って（ｎ＋１）回目の平均値を算出する演算部４０１ｂとを含んでおり、（ｎ＋１）回目の平均値Ｈ（ｎ＋１）は第２保存部４０１ｃに保存されて、次のパケットとの演算に使用される。
【００６９】
分散算出部４０２は、前回（ｎ回目）までに受信したパケットから算出した分散値σ2（ｎ）を保存する第１保存部４０２ａと、前回までの分散値と今受信したパケットと平均値とを絡めて所定の演算を行って（ｎ＋１）回目の分散値σ2（ｎ＋１）を算出する演算部４０２ｂと、算出した（ｎ＋１）回目の分散値σ2（ｎ＋１）を保存する第２保存部４０２ｃとを含んでいる。
【００７０】
変調精度選択部４０３は、平均算出部４０１と分散算出部４０２とから得られた値を基にしてチャンネル状況に応じた変調精度を選択し、通信手段１０を経て送信端末（図１１に示す送信端末１０００に相当）に通知する。
【００７１】
なお、データ通信は、送信側の通信装置と受信側の通信装置との間で行われるため、本実施形態１の通信装置１００は送信側及び受信側の両方の通信装置に適用することが可能であるが、ここでは説明の都合上、受信側の通信装置（図１１に示す受信端末１２００に相当）に適用した場合について説明する。また通信方式としてＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）を想定しているが、これに限るものではない。
【００７２】
通信手段１０は、フレームの送受信を行う手段である。通信手段の包含する範囲は装置の構成に依存するが、ここでの通信手段１０は、通常のＭＡＣ／ＰＨＹ層において、推定用パケット要求手段２０、推定用パケット検知手段３０、チャンネル推定手段４０以外の部分を意味している。これは、例えばアナログ部、ＯＦＤＭの場合は周波数軸信号を時間軸信号に変換するＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）とその逆ＦＦＴを行う部分に相当する。
【００７３】
推定用パケット要求手段２０は、受信したパケットを基にチャンネルの状況の変化を監視して、変化があった場合、推定用のパケットの送信を通信手段１０を介して送信側に要求する。また、この推定用のパケットの送信要求に続いて、チャンネル推定手段４０にチャンネル推定処理の開始を要求する。
【００７４】
推定用パケット検知手段３０は、送信側から推定用のパケットを受信した場合にこのパケットを認識し、認識したパケットの情報をチャンネル推定手段４０に渡す。
【００７５】
チャンネル推定手段４０は、チャンネル推定用のパケットを基に信号の振幅と雑音の推定を行う。すなわち、チャンネル推定手段４０は、平均算出部４０１と、分散算出部４０２と、変調精度選択部４０から構成されており、推定用パケット検知手段３０から通知されたチャンネル推定用パケットを、平均算出部４０１の演算部と分散算出部４０２の演算部とに入力する。チャンネル推定手段４０は、詳細推定終了後、変調精度選択部４０３によって信号の振幅と雑音の推定の結果から選択した変調精度情報を通信手段１０に渡す。
【００７６】
通信手段１０は、この情報を送信側に知らせると共に、送信側に推定用のパケットの送信の停止を要求する。送信側は、この情報を用いて次のデータフレームの変調を行う。なお、推定用パケット検知手段３０から受ける情報は、上記式（１０）のＹ（ｉ）、またはＨｘｙ（ｉ）であっても良い。但しＹ（ｉ）を受けた場合、Ｈｘｙ（ｉ）＝Ｙ（ｉ）／Ｘ（ｉ）の演算をチャンネル推定手段４０の内部で行ってＨｘｙ（ｉ）を求める必要がある。
【００７７】
比較手段５０は、推定用パケットが必要となるようなチャンネル状況の変化があったかどうかを検知するために複数のパケット（Ｌｏｎｇ  ＭＰＤＵ）のＰｒｅａｍｂｌｅを比較する手段である。すなわち、比較手段５０は、送信されてきた隣接する２つのフレーム（Ｆｒａｍｅ）に含まれる２つのＰｒｅａｍｂｌｅを順次比較して、両Ｐｒｅａｍｂｌｅの情報が異なっている場合には、チャンネルの状況が変化したと判定する。この比較の判定結果は、推定用パケット要求手段２０に通知される。なお、本事例の比較手段５０は、チャンネル状況の変化を、隣接するＰｒｅａｍｂｌｅの比較を用いて検知しているが、Ｐｒｅａｍｂｌｅの比較に限定するものではない。例えば受信パケットのエラーチェックを行い、エラーの頻度の増減割合が所定の値を超えたことを検知することによってもチャンネルの通信状況の変化したことを認識することができる。またＰｒｅａｍｂｌｅの比較を用いる場合においても隣接するＰｒｅａｍｂｌｅではなく、予め決められた適当な数Ｎ個おきのＰｒｅａｍｂｌｅの比較を行っても良い。その場合、Ｎはチャンネルの状況変化が緩やかであれば固定値にする、またチャンネルの状況変化が急であれば随時変動させるといった適用が考えられる。
【００７８】
ここで、本実施形態１における通信装置が実施するチャンネル推定の処理の手順の概略について、図３に示すフローチャートを参照して説明する。ここでは、通信装置は、図１１に示すように送信端末１０００からチャンネル１１００を介してパケットを受信する受信端末１２００として配置されているものとしている。
【００７９】
受信端末１２００は、ステップＳ１００で、一般のデータ通信として受信したパケットからＰｒｅａｍｂｌｅを抽出する。次に、ステップＳ１０１で、このＰｒｅａｍｂｌｅを前回受信したパケットのＰｒｅａｍｂｌｅと比較する。そして、ステップＳ１０１での比較の結果を使い、次のステップＳ１０２で、チャンネル状況に変化があったかどうかを判断する。すなわち、前回と今回のＰｒｅａｍｂｌｅとが一致すればチャンネル状況に変化が無いと判断（ステップＳ１０２でＮｏと判断）し、一致しなければチャンネル状況に変化があったと判断（ステップＳ１０２でＹｅｓと判断）する。
【００８０】
ここで、ステップＳ１０２でＮｏと判断された場合、すなわちチャンネル状況に変化が無い場合はステップＳ１０３に移って通常のパケット受信処理を行う。一方、ステップＳ１０２でＹｅｓと判断された場合、すなわちチャンネル状況に変化があった場合はステップＳ１０４に移る。
【００８１】
ステップＳ１０４では、受信するチャンネル推定用パケットの数を数えるカウンタをリセットし、次のステップＳ１０５では、チャンネル推定用のパケットの送信を送信端末１０００に要求する。この要求に応じて送信端末１０００がチャンネル推定用パケットを送信してくるので、このチャンネル推定用パケットをステップＳ１０６で受信すると共に上述のカウンタの値に１を加算する。このチャンネル推定用パケットは、上述したように送信端末１０００と受信端末１２００の間で既知の内容となっている。
【００８２】
次に、ステップＳ１０７で、受信したパケットから伝達関数Ｈの平均を求める演算を行う。この平均が推定振幅となる。次に、ステップＳ１０８で、受信したパケットから伝達関数の分散を計算する。この分散の平方根が標準偏差で推定雑音となる。なお、この演算の詳細と意味付けは上述した＜マルチキャリア方式によるデータ転送の説明＞ですでに述べたものであるのでここでは説明を省略する。
【００８３】
次に、ステップＳ１０９で、カウンタの値を見て予め決められた所定数のチャンネル推定用パケットを受信したか否かを判定する。受信したチャンネル推定用パケットの数は、図示しない一般的なカウンタで計数する。この所定数は、チャンネル状況やアプリケーションやＱｏＳによる時間制限、要求される推定精度などを考慮して決めるものとする。一例として（受信時間＋演算時間）×受信回数が当該アプリケーションで要求されているＱｏＳを満足させる処理時間内に入るような受信回数ということで決定してもよい。また例えば、チャンネル状況が比較的安定な場合、ラフな推定でよい場合、ＱｏＳによる時間制限が厳しい場合、などは小さい数にして受信するチャンネル推定用パケットの数を少なくしてよい。本実施の形態１では最初にカウンタをリセットしておいて所定数になるまでチャンネル推定用パケットを受信する度に加算しているが、最初に所定数をセットしておき、チャンネル推定用パケットを受信する度に減算して、Ｓ１０９のところでカウンタ値が０（ゼロ）になることを判定条件にしても良い。
【００８４】
ここで、ステップＳ１０９の判断がＮｏの場合、受信したチャンネル推定用パケットの数が所定数より少ないので、残りのチャンネル推定用パケットを受信するため、ステップＳ１０６へ戻る。そして、チャンネル推定用パケットを受信する度に伝達関数Ｈの平均値と分散の計算を、受信の度に繰り返す。この動作を所定数のチャンネル推定用パケットを受信するまで繰り返す。その結果、ステップＳ１０９でＹｅｓと判断された場合、すなわち所定数のチャンネル推定用パケットを受信し終わった場合には、ステップＳ１１０に移り、そこまでに算出した伝達関数Ｈの平均値と分散から振幅と雑音の推定を行う。次に、ステップＳ１１１で、推定した振幅と雑音から求めた最適な変調精度、例えばＯＦＤＭにおける１６ＱＡＭを、送信端末１０００に通知する。
【００８５】
送信端末１０００は、ステップＳ１１１の処理により受信端末１２００から変調精度が送信されてくると、チャンネル推定の作業が終了したと判断して、チャンネル推定用パケットの送信を終了する。そして、次からは受信端末１２００から通知された変調精度でデータパケットを送信する。
【００８６】
本実施形態１では、図２に示すブロック図および図３のフローチャートで説明したように、チャンネル推定用パケットを受信する度に平均と分散を逐次更新していくのであるが、その方法の概念を図４に示す。図４では、伝達関数Ｈｘｙの平均を
【００８７】
【数１０】
2009089146.tif 000007
で表す。（ｋ＋１）番目のチャンネル推定用パケットを受信したときの伝達関数Ｈｘｙの平均は下記の式（８）で計算される。
【００８８】
【数１１】
2009089146.tif 000008
また、（ｋ＋１）番目のチャンネル推定用パケットを受信したときの伝達関数Ｈｘｙの分散σ2は下記の式（９）で計算される。
【００８９】
【数１２】
2009089146.tif 000009
ここで、式（８）の演算を図式化したものが図４のａ部であり、式（９）の演算を図式化したものが図４のｂ部である。これら式（８）、式（９）、及び図４から明らかなように、本実施形態１では、伝達関数Ｈｘｙの平均と分散とはチャンネル推定用パケットを受信する度に双方を連動させて逐次計算している。つまり、１個のチャンネル推定用パケットを受信すると、そのパケットに対応して平均と分散がそれぞれ計算されるようにしている。そして、所定の数のチャンネル推定用パケットを受信し終わったときの伝達関数Ｈｘｙの平均から振幅推定を行い、分散から雑音推定を行っている。実際には、雑音推定を行うのに伝達関数Ｈｘｙの標準偏差を用いるので、分散の平方根を求めることになる。所定の数のチャンネル推定用パケットを受信し終わった時点で、伝達関数Ｈｘｙの平均と分散が求まっている。また、式（８）で分かるように、Ｈｘｙの平均を求める演算には（１／ｋ）の除算が必要である。除算は比較的演算に時間を費やすので、除算を避けるため、本実施形態１では、（１／ｋ）（ｋ＝１、２、３、・・・・所定数）の値を予め図示しないテーブルに保存しておき、（１／ｋ）の値についてはその都度演算せずに、このテーブルからｋに対応する値を読み出して乗算に使用する。しかし、高速除算が可能である、ＱｏＳで要求される時間制限が長いなど、種々の条件が許すのであれば、（１／ｋ）を、チャンネル推定用パケットを受信する度にその都度計算しても良い。
【００９０】
このように、本実施形態１では、チャンネル推定用パケットを受信する度に、伝達関数Ｈの平均と分散の双方をその都度関連させて計算し、それらの計算結果を、チャンネル推定用パケットを受信する度に逐次更新している。そのため、最後の計算結果のみを使えば良いのでデータ保存に必要な記憶装置が少量で済む。
【００９１】
また、次のパケットを受信するまでにその回の演算を終了すれば演算時間が分散されるので、所定の数のパケットを受信後集中的に演算するよりも効率的に処理できる。この様子を図５に示す。図５では、チャンネル推定用パケットを受信する度にその都度、その前に計算されている平均と分散、及びそのとき受信したパケットによる伝達関数Ｈの値を使って新たな平均と分散とを計算する。このようにして逐次計算しながら予め決められた所定の数のパケットを受信したら、最後に算出された平均と分散とから振幅推定と雑音推定とを行い、その結果に基づいて変調精度を送信端末に通知するようになっている。
【００９２】
＜実施形態２＞
上記実施形態１では、チャンネル推定のために用いるパケットの数を予め決められた所定の数（Ｋ）にしていたが、本実施形態２では、この数（Ｋ）がチャンネルの状況に応じて変動する場合（ただし、Ｋの変動範囲に上限がある）について説明する。
【００９３】
ここで、伝達関数Ｈの平均から推定した信号の振幅をＳＣ、振幅の標準偏差から推定した雑音をＮＣ、推定ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  Ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）をＳＮＲＣと記号を決め、ＳＮＲＣ＝ＳＣ／ＮＣと定義する。この記号を使って次の式で表される計算を行う。
【００９４】
すなわち、ｎ個のパケットを受信して伝達関数Ｈの平均と標準偏差を求め、ｄＢ（デシベル）単位のＳＮＲＣ（ｎ）を算出する。さらに、次の１個のパケットを受信して（ｎ＋１）個のパケットまでの伝達関数Ｈの平均と標準偏差を求め、ＳＮＲＣ（ｎ＋１）を求める。そして、ｄＢ単位の差分（ｎ）＝ＳＮＲＣ（ｎ）−ＳＮＲＣ（ｎ＋１）を算出する。
【００９５】
この式の意味は、チャンネル推定用パケットを複数個受信したとき、最初のｎ個と、さらに次の１個のチャンネル推定用パケットを加えた（ｎ＋１）個のそれぞれについてＳＮＲＣを計算し、その差をとるということである。そして、これらの演算の結果、差分（ｎ）の絶対値≦ＴＨ（予め決められた値）、であればチャンネル推定を終了する。
【００９６】
つまり、適当な数のチャンネル推定用パケットを受信して、２つのグループのＳＮＲＣ同士の差分（ｎ）を求め、その差分（ｎ）が予め決められた値ＴＨより大きければチャンネル推定を続行し、差分（ｎ）が予め決められた値ＴＨと等しいか、または値ＴＨより小さければ、その回でチャンネル推定を終了する。すなわち、チャンネル状況の変化が少なくなった時点でチャンネル推定を終了するのである。
【００９７】
なお、ｎは推定精度やＱｏＳで規定される時間制限などを考慮して適当な数に決めるものとする。また、本実施形態２では、ｎ個のチャンネル推定用パケット受信後、差分演算のために受信する追加のパケット数を１個としているが、１個に限るものではない。目標とする振幅推定と雑音推定の精度とそれらを確定するための処理時間とを考慮して適当なものに決めることになる。
【００９８】
ＴＨの値としては、目安としてＳＮＲが３〜５ｄＢ変わると変調精度のレベル（ＱＰＳＫや１６ＱＡＭなど）を一段階変えるのが現実的な対応であるので、例えばＴＨ＝０．５ｄＢ程度とすれば十分である。つまり、ＳＮＲＣの差分（ｎ）≦０．５ｄＢになると、ＳＮＲＣの変化が少なくチャンネル状況が安定したと判断してチャンネル推定用パケットの受信と演算処理とを終了し、その時点で振幅の推定と雑音の推定を行うのである。
【００９９】
また、ＳＮＲＣの差分（ｎ）が所定の閾値以下になるまで、いつまでも受信とチャンネル推定のための演算とを行うと、アプリケーションで要求されるＱｏＳで限定される時間を満足させられない場合がある。つまり、映像伝送などでは、データパケットの受信間隔がある時間内でないと映像が乱れるといった場合である。この場合、アプリケーションで決まる所定の上限の時間があり、チャンネル推定用パケットの受信とチャンネル推定の演算とを、この所定の上限時間内に終わらなければならない。チャンネル推定用パケットの受信数がこの上限時間から規定される上限数に達すると、ＳＮＲＣの差分（ｎ）が所定の閾値以下でなくてもチャンネル推定用パケットの受信と演算処理とを終了し、その時点での伝達関数Ｈの平均と分散から信号の振幅と雑音を推定する。なお、本事例ではＳＮＲＣとＴＨの比較はｄＢ単位で行ったが、必ずしもｄＢ単位に限定する必要はない。例えばＳＮＲＣとして、ＳＣとＮＣとの単純比としてもよい。この場合ＴＨも単純比に対応した値になる。
チャンネル推定が終了すると、最後の回までに累積して算出した伝達関数Ｈの平均値と分散から振幅と雑音を推定し、推定した振幅と雑音から求めた最適な変調精度（ＱＰＳＫや１６ＱＡＭなど）を、送信端末１０００に通知する。
【０１００】
以上の動作を、図６（図６Ａ及び図６Ｂ）に示すフローチャートを参照して再度詳しく説明する。
【０１０１】
図６のステップＳ２００からステップＳ２０３までの処理は、図３のステップＳ１００からステップＳ１０３までの処理と同様であるのでここでは説明を省略する。
【０１０２】
ステップＳ２０２で、チャンネル状況に変化があったと判断すると、ステップＳ２０４へ移る。ステップＳ２０４では、チャンネル推定用パケットの要求を送信端末１０００に送信する。そして、ステップＳ２０５で、送信端末１０００から送信されてくるチャンネル推定用パケットを、推定精度やＱｏＳなどから適宜決められた数であるｎ個受信する。次のステップＳ２０６では、受信したｎ個のチャンネル推定用パケットから伝達関数Ｈの平均（ｎ）を求める演算を行う。この平均が推定振幅となる。
【０１０３】
次に、ステップＳ２０７で、受信したｎ個のチャンネル推定用パケットから伝達関数の分散（ｎ）を求める演算を行う。この分散の平方根が標準偏差で推定雑音となる。なお、この演算の詳細と意味付けは上記実施形態１と同じく前述した＜マルチキャリア方式によるデータ転送の説明＞ですでに述べたものであるので、ここでも説明を省略する。
【０１０４】
次に、ステップＳ２０８で、ＳＮＲＣ（ｎ）を平均（ｎ）／√分散（ｎ）（標準偏差）で計算する。その後、ステップＳ２０９で、チャンネル推定用パケットを１個受信する。次に、ステップＳ２１０で、（ｎ＋１）個のチャンネル推定用パケットに基づく平均（ｎ＋１）を計算し、次のステップＳ２１１で、（ｎ＋１）個のチャンネル推定用パケットに基づく分散（ｎ＋１）を計算する。そして、ステップＳ２１２で、ＳＮＲＣ（ｎ＋１）を平均（ｎ＋１）／√分散（ｎ＋１）で計算する。次に、ステップＳ２１３で、差分（ｎ）＝ＳＮＲＣ（ｎ）−ＳＮＲＣ（ｎ＋１）を計算する。次に、ステップＳ２１４で、差分（ｎ）が所定の閾値ＴＨより大きいかどうかを判断する。
【０１０５】
その結果、ステップＳ２１４で、所定の閾値ＴＨより小さいか等しいと判断されれば（ステップＳ２１４でＹｅｓと判断されれば）、チャンネル推定の作業は終了してよいレベルまでチャンネルの状況が安定してきたと判断して、新たなチャンネル推定用パケットの受信を終了し、ステップＳ２１５へ移る。そして、ステップＳ２１５で、ここまでに算出した伝達関数Ｈの平均と標準偏差から信号の振幅と雑音を推定する。次に、ステップＳ２１６で、ステップＳ２１５で推定した振幅と雑音から最適な変調精度を選択し、選択した変調精度を送信端末１０００に通知する。変調精度は、例えば１６ＱＡＭあるいはＱＰＳＫなどである。
【０１０６】
一方、ステップＳ２１４で、差分（ｎ）が所定の閾値ＴＨより大きければ（ステップＳ２１４でＮｏと判断されれば）、チャンネル推定の作業が終了してよいレベルまで達していないと判断して、ステップＳ２１７へ移る。ステップＳ２１７では、受信回数ｎが上限数なっているか否かをチェックする。この上限回数とは、（受信時間＋演算時間）×受信回数が当該アプリケーションで要求されているＱｏＳを満足させる処理時間内に入るという条件で設定される。ステップＳ２１７でｎが上限数に達していれば（Ｙｅｓと判断されれば）、これ以上のチャンネル推定用パケットの受信を終了し、ステップＳ２１５へ移って振幅と雑音の推定を行い、さらにステップＳ２１６で変調精度を通知する。
【０１０７】
一方、ステップＳ２１７でｎが上限数に達していなければ（Ｎｏと判断されれば）、ステップＳ２１８に移る。ステップＳ２１８では、ｎを１だけ加算してステップＳ２０９へ戻り、チャンネル推定を繰り返す。ステップＳ２１８でｎを１だけ加算しているのは、ステップＳ２０９でチャンネル推定用パケットを１個受信しているのに呼応している。すなわち、ステップＳ２０９における追加のチャンネル推定用パケットの受信数がｐ個であれば、ステップＳ２１８における加算数はｐになる。
【０１０８】
図７は、本実施形態２におけるチャンネル推定用パケットとそれを用いた推定の時間関係を模式的に示した図である。差分（ｎ）が閾値ＴＨより小さくなったか、あるいは等しくなったときにチャンネル推定を終了し、そのときの平均と分散から振幅推定と雑音推定を行い、その結果に基づいて変調精度を送信端末に通知する。伝達関数Ｈの平均や分散を求める演算を、チャンネル推定用パケットを受信する度に双方を連動させて逐次行うのは上記実施形態１と同様である。
【０１０９】
＜実施形態３＞
上記実施形態２では、チャンネル推定のために用いるパケットの受信と伝達関数Ｈの平均と分散とを求める演算を、推定ＳＮＲであるＳＮＲＣの変化が一定の値以下になった時点で終了していたが、本実施形態３では、チャンネル推定のための累計の演算時間が所定の値に達したときにチャンネル推定を終了する場合について説明する。ただし、本実施形態３においても、上記実施形態２と同様、チャンネル推定のために用いるパケットの数（Ｋ）がチャンネルの状況に応じて変動する場合（ただし、Ｋの変動は時間で制限される）について説明する。
【０１１０】
図８は、本実施形態３におけるチャンネル推定用パケットとそれを用いた推定の時間関係を模式的に示した図である。
【０１１１】
チャンネル推定用パケットの要求や受信、パケットを受信した際の伝達関数Ｈの平均、分散を求める演算は、上記実施形態１，２と同様であるのでここでは説明を省略する。
【０１１２】
図８に示す通り、チャンネル推定を終了して変調精度を送信端末に通知するのは、最初のチャンネル推定用パケットを受信したときから、予め決められた所定の時間が経過した時点である。時間計測の起点は、チャンネルの状況の変化を認識したときであってもよいし、推定用パケットの要求を送信端末に送信したときであってもよい。あるいは、別の任意の時刻を起点としても良い。この所定の時間は、例えば「チャンネル推定用パケット受信時間＋演算時間」がアプリケーションで要求されているＱｏＳを満足させる処理時間内に入るという条件で設定される。この所定時間が経過すると、結果の如何に係わらずその時点でチャンネル推定の処理を終了し、その時点における伝達関数Ｈの平均と分散から振幅推定と雑音推定を行い、その結果に基づいて変調精度を送信端末に通知する。なお、チャンネル状況の変化を認識した後の経過時間は、図示しない一般的なタイマーで計測する。
【０１１３】
このときの処理動作を、図９に示すフローチャートを参照して説明する。
【０１１４】
図９に示すステップＳ３００からステップＳ３０３までの処理は、上記実施形態１の図３に示すフローチャートのステップＳ１００からステップＳ１０３までの処理と同様であるのでここでは説明を省略する。
【０１１５】
ステップＳ３０２で、チャンネル状況が変化したと判断すると（Ｙｅｓと判断すると）、ステップＳ３０４へ移る。ステップＳ３０４では、送信端末１０００にチャンネル推定用パケットの送信を要求する。次に、ステップＳ３０５で、送信端末１０００から送られてくる最初の推定用パケットを受信する。次に、ステップＳ３０６で、時間計測のためのタイマーをスタートさせる。そして、ステップＳ３０７で、受信したチャンネル推定用パケットから平均を求める演算を行い、ステップＳ３０８で、分散を求める演算を行う。その後、ステップＳ３０９で、所定の時間が経過したかどうかを、タイマーをチェックして判断する。その結果、ステップＳ３０９での判断結果がＮｏである場合、すなわち所定の時間が経過していなければ、ステップＳ３１２へ移って次のチャンネル推定用パケットを受信し、その後、ステップＳ３０７へ戻って伝達関数Ｈの平均と分散を求める演算を繰り返す。一方、ステップＳ３０９での判断結果がＹｅｓである場合、すなわち所定の時間が経過すれば、ステップＳ３１０に移って、その時点で得られている平均と分散とから振幅の推定と雑音の推定とを行う。次に、ステップＳ３１１に移って、推定した振幅と雑音から求めた最適な変調精度、例えば１６ＱＡＭを、送信端末１０００に通知する。伝達関数Ｈの平均や分散を求める演算を、チャンネル推定用パケットを受信する度に双方を連動させて逐次行うのは上記実施形態１，２と同様である。
【０１１６】
＜実施形態４＞
本実施形態４は、上記実施形態１〜３のチャンネル推定手段４０の機能をプログラムとして実現し、ＲＯＭなどの記録媒体に記録しておき、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータで読み取ってチャンネル推定をソフトウェアで実現する場合の実施例である。本実施形態４の一例を図１０に示す。
【０１１７】
通信装置１００の内部であって、図１で示した各手段の外に、ＣＰＵ６０と、記録媒体であるＲＯＭ７０、ＲＡＭ８０とをさらに備えている。なお、図１に示すチャンネル推定手段４０は、本実施形態４ではソフトウェアで実現しているので実装されていない。このＣＰＵ６０は、バス９０を介してコマンドやデータをやり取りして各手段を制御することも兼ねている。ここでは、記録媒体としてＲＯＭを例示しているが、後述のように様々な記録媒体が適用可能であることは言うまでも無い。ＲＯＭ７０には、上記実施形態１〜３に記載したチャンネル推定手段４０の機能を実現するプログラムが記録されている。ＲＡＭ８０には、通信装置１００の制御に必要な各種のデータが保存される。また、チャンネル推定をいつ終了するかという条件である、（１）所定の数のチャンネル推定用パケットの受信、（２）推定ＳＮＲすなわちＳＮＲＣの差分の絶対値が所定の閾値より低下、（３）最初のチャンネル推定用パケットの受信から所定の時間の経過、などの条件のどれか１つがＲＯＭ７０の中に前もって書かれている。ただし、上記３つの終了条件が全て書かれていて、その中から一つを選択するようになっていてもよい。さらに、上記実施形態１で説明した（１／ｋ）（ｋ＝１、２、３、・・・・所定数）の値もＲＯＭ７０に書かれている。さらに、チャンネル推定に対応した変調精度もこのＲＯＭ７０に書かれている。
【０１１８】
ＣＰＵ６０は、ＲＯＭ７０からチャンネル推定を行うプログラムを読み取る。そして、チャンネル推定用パケットを受信すると、ＣＰＵ６０は、式（１４）、式（１５）で示される演算を行って平均値と分散とを求める。最後のチャンネル推定用パケットを受信すると、そこで算出された伝達関数Ｈの平均値と分散とからチャンネル推定を行う。その結果に基づいて、変調精度をＲＯＭ７０に書かれているものの中から選択し、それを送信端末１０００に通知するように通信手段１０に指示を出す。
【０１１９】
このように、本実施形態４では、ＣＰＵ６０が、ＲＯＭ７０に記録されたプログラムを読み取り、当該プログラムを実行するだけで、本発明の通信装置の各種機能及び各種処理を実現することができる。また、上記プログラムをリムーバブルな記録媒体に記録することにより、任意のコンピュータ上で上記の各種機能及び各種処理を実現することができる。
【０１２０】
この記録媒体としては、上記のＲＯＭ７０の他、図示していないが外部記憶装置としてプログラム読取り装置が設けられ、そこに記録媒体を挿入することにより読取り可能なプログラムメディアであっても良い。
【０１２１】
また、何れの場合でも、格納されているプログラムは、マイクロプロセッサがアクセスして実行される構成であることが好ましい。さらに、プログラムを読み出し、読み出されたプログラムは、マイクロコンピュータのプログラム記憶エリアにダウンロードされて、そのプログラムが実行される方式であることが好ましい。なお、このダウンロード用のプログラムは予め本体装置に格納されているものとする。
【０１２２】
また、上記プログラムメディアとしては、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ等のディスクのディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュＲＯＭ等による半導体メモリを含めた固定的にプログラムを担持する記録媒体等がある。
【０１２３】
また、インターネットを含む通信ネットワークを接続可能なシステム構成であれば、通信ネットワークからプログラムをダウンロードするように流動的にプログラムを担持する記録媒体であることが好ましい。さらに、このように通信ネットワークからプログラムをダウンロードする場合には、そのダウンロード用のプログラムは予め本体装置に格納しておくか、あるいは別な記録媒体からインストールされるものであることが好ましい。
【０１２４】
なお、上記各実施形態はすべて例示であり、ここでの記載内容に限定されるものではない。すなわち、本発明の範囲は特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】本発明の実施形態１に係る通信装置の主要部の構成を示すブロック図である。
【図２】チャンネル推定手段の構成を示すブロック図である。
【図３】実施形態１の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】本発明における平均と分散を逐次更新する概要を示した説明図である。
【図５】実施形態１に係るパケットとそれを用いた推定の関係を示す図である。
【図６Ａ】実施形態２の動作を説明するためのフローチャートである。
【図６Ｂ】実施形態２の動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】実施形態２に係るパケットとそれを用いた推定の関係を示す図である。
【図８】実施形態３に係るパケットとそれを用いた推定の関係を示す図である。
【図９】実施形態３の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１０】記録媒体からプログラムを読み取ってチャンネル推定を実行するときのブロック図である。
【図１１】データ転送を行うための一般的なネットワーク構成の一例を示す説明図である。
【図１２】ＱｏＳフレームの伝送に成功した例と失敗した例のパケットシーケンスを模式的に示した説明図である。
【図１３】ＨＰＡＶ規格のフォーマットを示す説明図である。
【図１４】ＯＦＤＭ信号の事例を示す説明図である。
【図１５】１つの複素数のキャリアに４ビットを割り当てた１６ＱＡＭの変調精度の事例を示す説明図である。
【図１６】送信信号ＴＸの複数のＯＦＤＭシンボルに渡って絶対値の平均を求めた場合の信号波形を示す説明図である。
【図１７】送信信号ＴＸと、チャンネルを通った後の受信信号ＲＸとの関係の事例を示す説明図である。
【図１８】図１７に示す信号ＲＸに雑音の影響を加えた事例を示す説明図である。
【図１９】雑音を考慮した信号ＴＸの１６ＱＡＭの事例を示す説明図である。
【図２０】受信信号の平均と標準偏差から振幅と雑音を推定する概要の説明図である。
【図２１】従来のチャンネル推定のパケットとそれを用いた推定の関係を示す図である。
【符号の説明】
【０１２６】
１０  通信手段
２０  推定用パケット要求手段
３０  推定用パケット検知手段
４０  チャンネル推定手段
５０  比較手段
６０  ＣＰＵ
７０  ＲＯＭ
８０  ＲＡＭ
９０  バス
１００  通信装置
４０１  平均算出部
４０１ａ  第１保存部
４０１ｂ  演算部
４０１ｃ  第２保存部
４０２  分散算出部
４０２ａ  第１保存部
４０２ｂ  演算部
４０２ｃ  第２保存部
４０３  変調精度選択部
１０００  送信端末
１１００  通信媒体（チャンネル）
１２００  受信端末
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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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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【図２１】
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