(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給される情報信号を複数の信号に分割し、その分割されたそれぞれの信号を伝送するための複数のキャリア信号を設け、それぞれのキャリア信号は、定義される同相軸と直交軸で表わされる２次元平面に所定のデジタル値に対応する複数の信号点を定め、その定められた信号点に所定のデジタル信号値を対応させてデジタル変調し、直交周波数分割多重されたキャリア信号として生成すると共に、
前記２次元平面に定められる複数の信号点の位置と所定の対応関係にある位置を参照信号点として定め、その参照信号点位置により所定の時間間隔でデジタル変調されるキャリア信号をリファレンス信号として生成し、
それらの生成された複数のキャリア信号、及びリファレンスキャリア信号を時分割多重した信号として得、その得られた信号を空間伝送路に送信するための直交周波数分割多重信号送信装置と、
空間伝送路より、前記直交周波数分割多重信号送信装置より送信された複数のキャリア信号、及びリファレンスキャリア信号を得、その得られたリファレンスキャリア信号を復調し、復調して得られた前記参照信号点の情報を基に複数のキャリア信号の前記信号点位置を復調し、その復調して得られた信号点位置情報を基に前記送信された情報信号を復号して得るとともに、
復調して得られる前記参照信号点、又は復調して得られる前記デジタル変調し、直交周波数分割多重されたキャリア信号の信号点の復調品質に関る情報を前記直交周波数分割多重信号送信装置に伝送する機能を有する、
ようになした直交周波数分割多重信号受信装置と、
を含んで構成される直交周波数分割多重信号送受信システムにおける前記直交周波数分割多重信号送信装置であって、
前記直交周波数分割多重信号受信装置より伝送される前記復調品質に関る情報を基にリファレンス信号の送信間隔を定め、その定められたリファレンスキャリア信号の送信間隔を基にリファレンス位置情報信号を生成するリファレンス信号位置情報設定手段と、
そのリファレンス位置情報信号と、前記供給される情報信号とが供給され、それらの供給された信号を時分割多重したパケット信号として生成するパケット信号生成手段と、
そのパケット信号生成手段により生成されたパケット信号が供給され、前記複数のキャリア信号を前記デジタル変調して直交周波数分割多重信号を生成する直交周波数分割多重信号生成手段と、
その生成された直交周波数分割多重信号を空間伝送路に放射するための信号処理を行う高周波信号処理手段と、
を具備し、前記直交周波数分割多重信号受信装置より伝送される前記復調品質に関る情報を基に定めるリファレンス信号の送信間隔は、その送信間隔ごとに前記復調品質に関る情報として前記直交周波数分割多重信号受信装置より伝送されるリファレンス信号のレベル差を前記２次元平面における信号点の位置として解析し、その解析して得られるレベル差信号が所定の範囲を超えたときに、変更するように構成したことを特徴とする直交周波数分割多重信号送信装置。
【請求項２】
供給される情報信号を複数の信号に分割し、その分割されたそれぞれの信号を伝送するための複数のキャリア信号を設け、それぞれのキャリア信号は、定義される同相軸と直交軸で表わされる２次元平面に所定のデジタル値に対応する複数の信号点を定め、その定められた信号点に所定のデジタル信号値を対応させてデジタル変調し、直交周波数分割多重されたキャリア信号として生成すると共に、
前記２次元平面に定められる複数の信号点の位置と所定の対応関係にある位置を参照信号点として定め、その参照信号点位置により所定の時間間隔でデジタル変調されるキャリア信号をリファレンス信号として生成し、
それらの生成された複数のキャリア信号、及びリファレンスキャリア信号を時分割多重した信号として得、その得られた信号を空間伝送路に送信するための直交周波数分割多重信号送信装置と、
空間伝送路より、前記直交周波数分割多重信号送信装置より送信された複数のキャリア信号、及びリファレンスキャリア信号を得、その得られたリファレンスキャリア信号を復調し、復調して得られた前記参照信号点の情報を基に複数のキャリア信号の前記信号点位置を復調し、その復調して得られた信号点位置情報を基に前記送信された情報信号を復号して得るとともに、
復調して得られる前記参照信号点の復調品質を基に前記リファレンス信号が送信されるべき前記所定の時間間隔に関る情報を前記直交周波数分割多重信号送信装置に伝送する機能を有する、
ようになした直交周波数分割多重信号受信装置と、
を含んで構成される直交周波数分割多重信号送受信システムにおける前記直交周波数分割多重信号受信装置であって、
前記得られたリファレンスキャリア信号を復調してリファレンス信号を得るリファレンス信号復調手段と、
そのリファレンス信号復調手段より得られ、相隣り合う前記時間間隔で復調されるリファレンス信号のレベル差を、前記２次元平面における信号点の位置として解析し、その解析して得られるレベル差信号が所定の範囲を超えたときに、前記所定の時間間隔を変更するための情報信号を生成し、その生成された情報信号を供給するリファレンス信号解析手段と、
を具備することを特徴とする直交周波数分割多重信号受信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直交周波数分割多重方式を用い、送信するデータはパケット構造を用い、バースト的に行うデータ伝送型の直交周波数分割多重信号送信装置、及び直交周波数分割多重信号受信装置に関し、特に空間伝送路の振幅、位相特性の補償を行うために用いるリファレンス信号の挿入に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、インターネットを中心とするマルチメディアネットワークの発達には目覚しいものがあり、世界各国ではＩＴ（Information Technology）を中心とする情報革命が進められている。
【０００３】
そのマルチメディアネットワークは、現在においては主に有線により結合されるコンピュータを中心として進められているが、利用者の利便性を図るためには、ネットワークの無線による結合が重要であり、一部の端末では無線を利用して接続する製品も開発され、市場に出されている。
【０００４】
そして、そのマルチメディアネットワークが扱う情報の量も、当初は文字データが中心であったが、やがて画像データ、映像データ、音声データが伝送されるようになり、その映像データも通常のＴＶ並の映像を伝送したいとする要求も多くなってきている。
【０００５】
この様な状況の中で、毎秒２０Ｍビット以上の伝送レートを有する無線ネットワーク方式の実現が検討されている。
その方式は、例えば５ＧＨｚのサブミリ波帯域でＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式を用い、情報の伝送は、無線ＬＡＮ（Local Aria Network）方式に適するパケット型、即ちバースト通信方式を用いるものである。
【０００６】
このＯＦＤＭを用いるバースト型の通信方式としては、例えば最近標準化されたＩＥＥＥ８０２．１１ａ（Institute of Eelectrical and Electronics Engineers 802.11 activities）や、ＥＴＳＩ（European Telecommunications Standards Institute）のHiperLAN 2、さらには国内で審議がされているＭＭＡＣ（Multimedia Mobile Access Communication：広帯域移動アクセス）システムなどがあり、いずれもマルチメディアの無線伝送に適した通信システムの実現に向けて検討が進められている。
【０００７】
そのＯＦＤＭ方式は、日欧におけるデジタル地上放送に採用されているデジタル変調方式であり、マルチパスに強い伝送特性を有することが知られているが、さらに空間伝送路の特性を補償するため、十分な伝送路推定を行うことにより、より一層伝送レートの高い情報信号を伝送することができるものである。
【０００８】
その伝送路特性の推定は、例えばバースト的に伝送されるパケット構造のデータの先頭にプリアンブルデータ期間を設け、その複数のパケットと共に伝送されるプリアンブルデータの一部をリファレンス信号に割り当てるシンボルとして規定し、そのようにして伝送されたリファレンス信号（以下リファレンスシンボルと呼ぶ）を基に受信機側で伝送路特性の補償を行うものである。
【０００９】
そして、その伝送路特性の補償を行う第２の方法として、パケット構造のデータを伝送する複数あるサブキャリアのうち、特定のサブキャリアをパイロットキャリア伝送用キャリアとして規定して、伝送し、受信側ではその伝送されて、受信されたパイロットキャリアの特性を調べ、調べて得られた特性に基づいて伝送路特性を補償する方法もある。
【００１０】
さらに、伝送路特性の推定を行う第３の方法として、特にデータを伝送する期間が長いときなどは、そのリファレンスシンボルを所定の期間ごとに伝送するようにする方法でもよい。
【００１１】
図８に、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ、HiperLAN 2、及びＭＭＡＣなどで審議が進められているＯＦＤＭ方式によりパケット化されたデータをバースト的に伝送するマルチメディア移動アクセス用のＯＦＤＭデータシンボルの主要パラメータを示す。
【００１２】
これらのＯＦＤＭデータシンボルの主要パラメータ仕様では、次数が６４であるＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）を用いてＯＦＤＭの信号を生成しており、そのＩＦＦＴは５３本のサブキャリアを６４個の時系列サンプル点信号により生成する。
【００１３】
このようにして生成されたサブキャリアは、伝送路におけるマルチパス歪を軽減するため、ＩＦＦＴより得られた６４サンプルの信号の内の、最後の８、又は１６サンプルの信号がガードインターバル信号としてその６４サンプルの信号の前に挿入される。
図９に、ＩＦＦＴにより生成された信号とガードインターバルの関係を示す。
【００１４】
このようにして、５３本のサブキャリアの内の、４８本のサブキャリアはデータキャリアとして割り当てられ、ＩＦＦＴは供給される伝送すべき情報信号に基づいてこれらのデータキャリアをＢＰＳＫ（bi-phase shift keying）、ＱＰＳＫ（quadrature phase shift keying）、１６ＱＡＭ（16-quadrature amplitude modulation）、又は６４ＱＡＭによりデジタル変調を行った信号として供給する。
【００１５】
そして、そのＩＦＦＴに供給される信号は、パケット構成とされる情報データがバースト信号として供給され、そのバースト信号の先頭にはプリアンブルと称されるヘッダ信号が付されており、そのプリアンブル信号の一部にリファレンスシンボルと称するデータ復号のための基準信号が挿入されるようになっている。
【００１６】
そしてこれらの規格では、その基準信号はプリアンブル期間に挿入される信号の他に、プリアンブル期間に続くデータ期間の信号についても、５３本のサブキャリア内の特定の４本のサブキャリアをパイロットキャリアと定義し、そのパイロットキャリアにより復号用の基準信号を伝送することが決められている。
【００１７】
図１０に、この送信装置から送信されるサブキャリアの構成について示す。
それらのサブキャリアの内、４本のサブキャリアはパイロットキャリアとされ、常に復号用の基準信号を伝送するようにし、受信機側ではその受信される復号用の基準信号を伝送、推定された伝送特性を基にデータキャリアの復号を行うものである。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来例の装置におけるリファレンスシンボル、及びパイロットキャリアによる復号用基準信号の伝送は、それぞれのデータキャリアが空間伝送路のマルチパス特性による周波数選択性の伝送特性を有している場合、さらにその周波数選択性の伝送振幅特性が時間とともに変動する場合、そして伝送されるバーストデータ長が長い場合などにおいては、これらのリファレンスシンボル、及びそれらの４本のパイロットキャリアを用いて、それぞれのデータキャリアに対する十分な伝送路の推定を行うことが難しく、伝送路の特性によっては誤りデータが頻繁に生じてしまう。
【００１９】
そして、ＭＭＡＣ推進協議会の一標準化仕様であるＨｉＳＷＡＮ（高速無線アクセス：High Speed Wireless Access）においては、親機より端末機に向けて行う下り方向の通信において、上記のパイロットキャリアに加えて、周期的にリファレンスシンボル信号を印加するように規定しており、その挿入されるリファレンスシンボル信号を用いることにより、バースト期間の長いデータ信号に対しても、一定間隔ごとに全てのキャリアについて伝送路補償を行えるようにしているため良好な伝送特性を得ることができている。
【００２０】
しかしながら、ある特定のシンボル期間に伝送される全てのサブキャリアをリファレンス信号としてしまうことは、それによりデータ伝送に用いるシンボル期間が減少することとなり、そのシンボル期間の減少に伴いデータ伝送効率が低下することとなる。
【００２１】
このようにして、従来のリファレンス信号の伝送では、マルチパス歪の影響を受けないような良好な空間伝送路においては所定の性能を有してデータ伝送を行なうことができるが、空間伝送路のマルチパス歪特性が悪い環境下ではデータ誤り率が増加してしまうなど十分な通信路を確保することができない。
【００２２】
そのような、マルチパス歪の多い空間伝送路でも十分な伝送特性の補償を行うべく周期的にリファレンスシンボルを挿入して行う方法はあるが、その場合はデータ誤り率を改善することはできるがデータの転送レートが低下してしまうといった欠点を有している。
【００２３】
本発明は、劣悪なマルチパス歪を有する環境に対しても、データ誤り率の劣化の少ないデータ伝送を行うとともに、マルチパス歪の少ない良質な空間伝送路においてはできるだけ伝送効率を低下させず、できるだけ高い伝送レートでデータ伝送を行う通信路を確保する直交周波数分割多重信号送信装置、及び直交周波数分割多重信号受信装置を提供しようというものである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために以下の１）及び２）の手段より成るものである。
すなわち、
【００２５】
１）  供給される情報信号を複数の信号に分割し、その分割されたそれぞれの信号を伝送するための複数のキャリア信号を設け、それぞれのキャリア信号は、定義される同相軸と直交軸で表わされる２次元平面に所定のデジタル値に対応する複数の信号点を定め、その定められた信号点に所定のデジタル信号値を対応させてデジタル変調し、直交周波数分割多重されたキャリア信号として生成すると共に、
前記２次元平面に定められる複数の信号点の位置と所定の対応関係にある位置を参照信号点として定め、その参照信号点位置により所定の時間間隔でデジタル変調されるキャリア信号をリファレンス信号として生成し、
それらの生成された複数のキャリア信号、及びリファレンスキャリア信号を時分割多重した信号として得、その得られた信号を空間伝送路に送信するための直交周波数分割多重信号送信装置と、
空間伝送路より、前記直交周波数分割多重信号送信装置より送信された複数のキャリア信号、及びリファレンスキャリア信号を得、その得られたリファレンスキャリア信号を復調し、復調して得られた前記参照信号点の情報を基に複数のキャリア信号の前記信号点位置を復調し、その復調して得られた信号点位置情報を基に前記送信された情報信号を復号して得るとともに、
復調して得られる前記参照信号点、又は復調して得られる前記デジタル変調し、直交周波数分割多重されたキャリア信号の信号点の復調品質に関る情報を前記直交周波数分割多重信号送信装置に伝送する機能を有する、
ようになした直交周波数分割多重信号受信装置と、
を含んで構成される直交周波数分割多重信号送受信システムにおける前記直交周波数分割多重信号送信装置であって、
前記直交周波数分割多重信号受信装置より伝送される前記復調品質に関る情報を基にリファレンス信号の送信間隔を定め、その定められたリファレンスキャリア信号の送信間隔を基にリファレンス位置情報信号を生成するリファレンス信号位置情報設定手段と、
そのリファレンス位置情報信号と、前記供給される情報信号とが供給され、それらの供給された信号を時分割多重したパケット信号として生成するパケット信号生成手段と、
そのパケット信号生成手段により生成されたパケット信号が供給され、前記複数のキャリア信号を前記デジタル変調して直交周波数分割多重信号を生成する直交周波数分割多重信号生成手段と、
その生成された直交周波数分割多重信号を空間伝送路に放射するための信号処理を行う高周波信号処理手段と、
を具備し、前記直交周波数分割多重信号受信装置より伝送される前記復調品質に関る情報を基に定めるリファレンス信号の送信間隔は、その送信間隔ごとに前記復調品質に関る情報として前記直交周波数分割多重信号受信装置より伝送されるリファレンス信号のレベル差を前記２次元平面における信号点の位置として解析し、その解析して得られるレベル差信号が所定の範囲を超えたときに、変更するように構成したことを特徴とする直交周波数分割多重信号送信装置。
【００２６】
２）  供給される情報信号を複数の信号に分割し、その分割されたそれぞれの信号を伝送するための複数のキャリア信号を設け、それぞれのキャリア信号は、定義される同相軸と直交軸で表わされる２次元平面に所定のデジタル値に対応する複数の信号点を定め、その定められた信号点に所定のデジタル信号値を対応させてデジタル変調し、直交周波数分割多重されたキャリア信号として生成すると共に、
前記２次元平面に定められる複数の信号点の位置と所定の対応関係にある位置を参照信号点として定め、その参照信号点位置により所定の時間間隔でデジタル変調されるキャリア信号をリファレンス信号として生成し、
それらの生成された複数のキャリア信号、及びリファレンスキャリア信号を時分割多重した信号として得、その得られた信号を空間伝送路に送信するための直交周波数分割多重信号送信装置と、
空間伝送路より、前記直交周波数分割多重信号送信装置より送信された複数のキャリア信号、及びリファレンスキャリア信号を得、その得られたリファレンスキャリア信号を復調し、復調して得られた前記参照信号点の情報を基に複数のキャリア信号の前記信号点位置を復調し、その復調して得られた信号点位置情報を基に前記送信された情報信号を復号して得るとともに、
復調して得られる前記参照信号点の復調品質を基に前記リファレンス信号が送信されるべき前記所定の時間間隔に関る情報を前記直交周波数分割多重信号送信装置に伝送する機能を有する、
ようになした直交周波数分割多重信号受信装置と、
を含んで構成される直交周波数分割多重信号送受信システムにおける前記直交周波数分割多重信号受信装置であって、
前記得られたリファレンスキャリア信号を復調してリファレンス信号を得るリファレンス信号復調手段と、
そのリファレンス信号復調手段より得られ、相隣り合う前記時間間隔で復調されるリファレンス信号のレベル差を、前記２次元平面における信号点の位置として解析し、その解析して得られるレベル差信号が所定の範囲を超えたときに、前記所定の時間間隔を変更するための情報信号を生成し、その生成された情報信号を供給するリファレンス信号解析手段と、
を具備することを特徴とする直交周波数分割多重信号受信装置。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の直交周波数分割多重信号送信装置、及び直交周波数分割多重信号受信装置の実施の形態につき、好ましい実施例により説明する。
図１は、その実施例に関わる直交周波数分割多重信号送信装置の概略構成を示したものである。
【００３７】
この直交周波数分割多重信号送信装置は、リファレンス信号位置情報発生回路１１、ヘッダ信号生成回路１２、誤り訂正信号付加回路１３、リファレンス信号発生回路１４、マッピング回路２１、逆フーリエ変換回路３１、ガードインターバル付加回路３６、及び高周波信号処理回路４１よリ構成される。
【００３８】
その様に構成される直交周波数分割多重信号送信装置は、伝送すべき情報信号が供給され、その情報信号は所定のデータサイズに分割され、分割されたデータの頭部にはヘッダ信号が付され、これらのヘッダ信号とデータ信号は、伝送路特性を補償するためのリファレンス信号とともに直交周波数分割多重変調され、変調された信号はガードインタバル信号が付され、高周波信号処理がなされてアンテナより空間伝送路に放射される。
【００３９】
以下、前述の図１とともにこの直交周波数分割多重信号送信装置の動作について述べる。
まず、伝送されるべき情報信号のデータは誤り訂正信号付加回路に供給され、ここでは空間伝送路で生じる誤り信号を受信端末で訂正するために使用する誤り訂正信号が付加されてマッピング回路２１に供給される。
【００４０】
そのマッピング回路２１には、データ信号の外に、リファレンス信号の記録位置情報生成回路１１が生成するリファレンス信号の位置情報を含み、ヘッダ信号生成回路１２により生成されたヘッダ信号と、リファレンス信号生成回路１４により生成されたリファレンス信号とが供給される。
【００４１】
このようにして供給された情報信号、ヘッダ信号、及びリファレンス信号はマッピング回路２１により時分割多重されるとともに時分割多重された信号は逆フーリエ変換回路３１で直交周波数分割多重変調される５２本のサブキャリアに対応する実数部信号と虚数部信号として合計１０４の並列信号とされて逆フーリエ変換回路３１に供給される。
【００４２】
そして、５２本のサブキャリアの実数部と虚数部のそれぞれに対応されて生成されたマッピング回路２１の信号は次数が６４である逆フーリエ変換回路３１に供給され、逆フーリエ変換回路はそれぞれの供給された信号に対応させた５２本の変調されたサブキャリア信号を、有効シンボル期間における離散データ数が６４であるサンプルデータとして生成する。
【００４３】
このようにして生成された６４個のサンプルデータはガードインターバル付加回路３６に供給され、ここではサンプルデータの最後の８個と同じ値のデータを６４個のサンプルデータの手前に配置され、合計７２個のサンプルデータの信号とされる。
【００４４】
その８個のデータがガードインターバルのデータであり、空間伝送路におけるマルチパス歪を軽減させるため信号として作用するが、そのようにして生成されたデータは高周波信号処理回路４１に供給される。
【００４５】
その高周波信号処理回路では実数部、及び虚数部信号出力として生成されたサブキャリア信号を直交変調することにより合成された信号に変換さえ、変換されて得られる信号は空間伝送路に放射する周波数の信号に変換され、さらにその周波数変換された高周波信号は電力増幅されて、図示しないアンテナ回路に供給されるものである。
【００４６】
図２に、直交周波数分割多重信号受信装置の構成を示し説明する。
この直交周波数分割多重信号受信装置は、高周波信号処理回路５１、ガードインターバル除去回路６１、フーリエ変換回路６６、リファレンス信号復調回路６７、デマッピング回路７１、誤り信号訂正処理回路８１、ヘッダ信号取得回路８２、及びリファレンス信号解析回路８３とより構成される。
【００４７】
この直交周波数分割多重信号受信装置は、前述の直交周波数分割多重信号送信装置より空間に放射された信号を図示しないアンテナ回路により得て、その得られた５２本のサブキャリアよりなる直交周波数分割多重信号をフーリエ変換することによりそれぞれのサブキャリア信号を復調する。
【００４８】
そのようにして構成される直交周波数分割多重信号受信装置は、サブキャリア信号を復調して得られた復調信号を基にデマッピング回路によりデジタル信号を復号し、復号して得られるヘッダ信号の情報を基にリファレンス信号を得、得られたリファレンス信号を基にして情報信号を復号し、復号された情報信号は誤り訂正処理がなされて出力されるようになされている。
【００４９】
このようにして構成される直交周波数分割多重信号受信装置の動作について、装置を構成する回路ブロックごとに詳述する。
まず、空間に放射された直交周波数分割多重信号送信装置からの信号は図示しないアンテナ回路により得て、得られた信号は高周波信号処理回路５１により高周波増幅され、増幅された信号は信号処理の容易な中間周波数に変換され、中間周波数に変換された信号は直交復調され、５２本のサブキャリアに対する実数部信号、及び虚数部信号としてガードインターバル除去回路６１に供給される。
【００５０】
ガードインターバル除去回路６１では、送信装置で付加されたガードインターバル信号の部分、即ち８サンプル分の信号は除去され、６４サンプル分の信号が得られ、その得られた信号はフーリエ変換回路６６に供給される。
【００５１】
そのフーリエ変換回路６６は、供給された６４サンプル分の信号のフーリエ変換を行い、５２本のサブキャリア各々に対する実数部と虚数部のフーリエ解析結果を得る。
【００５２】
ここで、５２本のサブキャリアの内、所定の周波数のサブキャリアはリファレンス信号を伝送するために用いられており、その周波数のサブキャリアの実数部、及び虚数部の信号レベルがデジタル信号を復号するための基準レベルとなる。
【００５３】
このようにして得られた基準レベルをもとにして、ヘッダ信号を復号し、復号されたヘッダ信号を基に、他のリファレンスレベルの送信情報を得るとともに、これらのリファレンスレベル信号を基にしてデータ信号の復号を行う。
【００５４】
ここで、リファレンスレベルは実数軸上の値が１、又は−１とされる信号点の位置でＱＰＳＫ変調される信号が用いられるが、この信号点の位置は予め送信装置側で定められていればこれ以外の復調しやすい信号点の位置で、ＢＰＳＫ変調されるような信号によってもよい。
【００５５】
そして、復号されたデータ信号は誤り信号訂正処理回路に供給されて空間伝送路などの伝送品質の低下に基づいて生じた誤りデータを正しい値に訂正されてデータ出力として供給される。
【００５６】
ここで、この直交周波数分割多重信号受信装置からはデータ出力の他に、リファレンス信号要求出力信号が出力されるが、この後述のリファレンス信号要求出力信号は、供給されるリファレンス信号のレベル変動等を解析し、その解析した結果を直交周波数分割多重信号送信装置に供給し、最適化されたリファレンス信号により送信される信号を受信しようとするものである。
【００５７】
このようにして直交周波数分割多重信号送信装置から送信された信号は直交周波数分割多重信号受信装置により受信されるが、それらのＩＥＥＥ８０２．１１ａ、HiperLAN 2、及びＭＭＡＣなどで審議がなされている、パケット化されたデータをバースト的に伝送するマルチメディア移動アクセス用のＯＦＤＭ信号の送信、及び受信を行う直交周波数分割多重通信方式について更に述べる。
【００５８】
これらの通信方式は、従来有線で結合、構成されているＬＡＮ（Local Area Network）を無線で結合するＬＡＮとして、次世代の無線通信インフラを構築しようとするものであり、その無線に使用する周波数帯域は５ＧＨｚ帯である。
【００５９】
その無線による機器の結合は、複数の端末を複数のループで結合するネットワーク構成とし、それらの結合された端末同士の通信は、連続して信号を送信するようなコンティニュアス通信を行わず、短時間で複数の機器が送受を切り替えつつ行うバースト通信方式によっている。
【００６０】
その、バースト通信を行うため、連続するデータは分割されてバーストデータとされるとともに、そのバーストデータの先頭にはプリアンブルと称される期間が設けられ、このプリアンブル信号が伝送される期間に、それぞれの端末はプリアンブル信号とともに伝送されるシンボル同期用タイミング信号の取得、及び復調回路駆動用同期信号の周波数、位相同期を行う。
【００６１】
さらに、そのプリアンブル期間の一部にリファレンスシンボル期間を設け、そのリファレンスシンボル期間に、パイロットキャリアと称されるリファレンス信号が伝送され、このリファレンス信号を用いてデータ伝送路の伝送特性推定が行われ、その推定された伝送特性を基に送信されるデータの復号が行われる。
【００６２】
通常は、そのリファレンス信号はプリアンブル信号の期間中に挿入されて伝送されるが、プリアンブルに続いて伝送されるデータ長、即ちバースト長が長くなるときは、その長いデータ期間に対して所定の間隔おきにリファレンスシンボルを挿入するようにするものもある。
【００６３】
そのような端末間のデータの送受信について図とともに述べる。
図３は、機器Ａ、機器Ｂ、機器Ｃが無線ＬＡＮによりネットワーク結合されている構成の例を示している。
【００６４】
同図において、機器Ａはデータを送信する送信端末として、機器Ｂはデータを受信する受信端末として結合されている場合であり、これらの端末間のデータの送受信は次のように行われる。
【００６５】
まず、機器Ａにより情報データであるデータａを送信し、機器Ｂはその情報データを受信する場合について述べる。
すなわち、このとき機器Ａにより送信されるデータａの中には間欠的にリファレンス信号が挿入されるが、そのリファレンスシンボルの挿入、及びリファレンスシンボルの送信間隔は適応的に設定されるものである。
【００６６】
そして、リファレンスシンボルの挿入された信号を送信するとき、受信側ではそのリファレンス信号を基にＯＦＤＭ変調された信号を復調し、復調して得られた信号をもとにデマッピングしてデジタル信号を得るが、それと同時に基準となる信号点配置の信号レベルを得ることが出来るため、その基準レベルを基にデマッピング動作を正確に行なうことが出来る。
【００６７】
デマッピング動作を行うための基準信号レベル変動要因として、高周波回路、および復調回路の温度特性や、回路中に設けられる各種フィルタ類の特性の変動など多くの要因があるが、最も大きな変動要因は空間伝送路におけるマルチパス歪の影響による振幅特性、位相特性の乱れである。
【００６８】
そして、マルチパス歪によるリファレンス信号の振幅、位相特性の乱れは、送受信を移動環境下で行うときは大きな値となるが、静止した環境におけるリファレンス信号の変動レベルは小さい。
【００６９】
従って、静止した送受信環境でリファレンスシンボルの送信間隔を小さくした場合でもＢＥＲ特性（ビット誤り率特性）の改善はなされないが、移動環境下においてリファレンスシンボルの間隔を小さくするときは、ＢＥＲ特性は大きく改善され、反対にリファレンスシンボルの間隔を大きくするとＢＥＲ特性は大きく劣化する。
【００７０】
このようにして、リファレンスシンボルの挿入間隔が小さくなると伝送効率が下がるため静止環境では所望するＢＥＲ特性を確保できる範囲でリファレンスシンボルの間隔を大きくし、移動環境では所望するＢＥＲ特性が得られるようにリファレンスシンボルの間隔を小さく設定するようにする。
【００７１】
このとき、リファレンスシンボルの間隔を小さくすることにより伝送効率は低下するが、移動環境により受信信号が殆ど復号出来ないような動作は回避することができる。
【００７２】
このようにして、送受信が行われる環境に応じて適応的にリファレンスシンボルを挿入する間隔を可変させることは、伝送効率の低下を少なく保ちつつ所望のＢＥＲ特性を得て通信するために有効な手法である。
【００７３】
なお、このときのレファレンスシンボルの挿入は、間欠的に挿入されるリファレンスシンボルが複数シンボルに渡って連続して挿入されるようにしても良く、次にその挿入方法について述べる。
【００７４】
図４は、直交周波数分割多重信号送信装置から送信されるデータのパケット構造について示したものである。
同図において、プリアンブル、ヘッダ、データ、リファレンスシンボル、データの順で送信されるパケットの構造が示されており、そのヘッダにはリファレンス信号の間隔情報が挿入されている。
【００７５】
このようにして送信された信号を受信する受信装置は、ヘッダ領域で伝送されるリファレンス信号間隔情報を復号し、その復号されたリファレンス信号間隔情報を基にしてリファレンス信号を得、その得られたリファレンス信号を基に信号点配置の基準レベルを得て、その基準レベルを基にフーリエ変換回路で復調されたデータをデマッピングすることにより復号動作を行う。
【００７６】
ここで、リファレンスシンボルは送信されるデータのＮ（Ｎは正の整数）シンボル後に再度送信されるが、このようなリファレンスシンボルの送信間隔に関する情報は、例えば同図に示すヘッダ情報により送信され、受信装置はこのようにして送信されるヘッダ情報を受信しつつ、リファレンスシンボル間隔の情報を得、その得られた情報に基づいて上述の復調、及び復号を行う。
【００７７】
さらに受信装置は、現在受信されているリファレンス信号と、Ｎシンボル前に受信されたリファレンス信号に対する振幅、位相の変動値をリファレンス信号解析回路８３により求め、その求められた値がある設定した閾値以上であるならばリファレンスシンボル間隔を小さくするように送信装置に対して要求する信号を送信するようにする。
【００７８】
図５は、そのような受信装置から送信装置に要求する信号を送信するための返信パケット信号の構成を示す図である。
同図において、返信パケットはプリアンブルとヘッダより構成されており、ヘッダにはリファレンス信号変動情報、及びリファレンスシンボル間隔変更情報などが含まれている。
【００７９】
受信装置が、このような返信パケットを送信装置に送信することにより、リファレンスシンボル間隔変更要求を送信装置に対して行い、送信装置はその要求に従って、送信パケットのヘッダに変更されたリファレンスシンボル間隔情報を割り当て、その間隔情報に従ったリファレンスシンボルを挿入しつつ、データの送信を行う。
【００８０】
以上のような動作は、前述の図３に示したような、受信装置Ｂが送信する返信パケットにリファレンス信号の変動情報を割り当てたデータｂとして送信装置Ａに送信し、送信装置Ａはそのリファレンス信号の変動情報を基にリファレンスシンボルの間隔を設定する方法である。
【００８１】
そして、そのリファレンス信号の変動情報は、受信装置Ｂより送信されるリファレンス信号の変動情報の外に、受信装置Ｂにより返信される受信パケットの欠損率情報を基に、送信装置Ａはリファレンスシンボルの間隔を設定する方法によってもよい。
【００８２】
以上は、相対応する送信装置Ａと受信装置Ｂ間の返信パケットの通信によるリファレンスシンボル間隔の設定であるが、そのリファレンスシンボル間隔の設定を他の装置Ｃにより行う方法がある。
【００８３】
その装置Ｃは、情報データの送受信には直接関係していないが、例えばその装置Ｃは送信装置Ａと受信装置Ｂとで行われるデータ通信を制御するマスタ装置Ｃである場合等である。
【００８４】
ここで、受信装置Ｂが送信する返信パケットにリファレンス信号の変動情報が挿入されて、データｃとして送信され、マスタ装置Ｃはそのリファレンス信号の変動情報を基に送信装置Ａが送信すべきリファレンスシンボルの間隔を決定し、そのリファレンスシンボルの間隔情報をデータｄとして、マスタ装置Ｃより送信装置Ａに対して要求を出す方法がある。
【００８５】
そして、マスタ装置Ｃを介して行う他の方法として、受信装置Ｂがリファレンスシンボル間隔の決定を行い、その決定したリファレンスシンボル間隔をマスタ装置Ｃに、返信パケットにリファレンス信号間隔変更情報を割り当てたデータｃとして送信し、マスタ装置Ｃはそのリファレンスシンボルの間隔情報をデータｄとして、送信装置Ａに要求送信する場合である。
【００８６】
図６に、そのような動作を行うマスタ装置の構成を示す。
そのマスタ装置は、受信部５０、リファレンス信号解析回路８３、リファレンス信号位置情報回路１１、及び送信部１０よりなっている。
【００８７】
この様に構成されるマスタ装置は、受信部５０により受信装置Ｂより送信される返信パケットの信号を受信して得、リファレンス信号解析回路８３はその得られた返信パケット信号よりリファレンス信号の受信状態に関する情報を得、リファレンス信号位置情報回路ではその得られた情報を基にリファレンス信号の挿入間隔、及び挿入位置を定め、送信部１０はその定められた挿入間隔、及び挿入位置の信号を得て送信し、その送信された信号は送信装置Ａにより受信されるようになされている。
【００８８】
そのようにして行うマスタ装置Ｃを介してリファレンスシンボル間隔の制御を行う方法では、通常の場合のネットワークは複数の機器が接続されて構成されているため、機器Ｃがマスタ装置とされる場合などは、機器Ｃはネットワーク上全ての機器と通信可能となるように結合されるため、その機器Ｃより送信されたリファレンスシンボル間隔情報は同時に全てのネットワーク接続される機器が取得出来るようになされている。
【００８９】
以上、マスタ装置Ｃによるリファレンスシンボル間隔情報の制御について述べたが、もちろん、送信装置である機器Ａが送信するリファレンスシンボル間隔情報をネットワーク上の他の機器が認識するようにしても良く、また通信を行う機器同士が独立してリファレンスシンボル間隔情報をお互いに設定するような構成としてもよい。
【００９０】
このようにしてリファレンスシンボル間隔の設定がなされて効率的な情報信号の送信、受信がなされるが、次にそのリファレンスシンボル間隔の設定方法について述べる。
図７は、送信されるリファレンスシンボルの変動について示したものである。
【００９１】
同図において、横軸はサブキャリアに対する同相成分をＩ（In-phase）として、縦軸は直交成分をＱ（Quadrature）として、送信装置から送信されたRefの位置の信号と、Ｎシンボルの間隔で間欠的に複数回送信されるリファレンス信号を受信したときのＩ成分とＱ成分について、Ref#rcv1、Ref#rcv2、Ref#rcv3として示したものである。
【００９２】
この時の、それぞれの受信されたリファレンス信号の変動は、Ref#rcv1からRef#rcv2への位相の変動はθ1、振幅の変動はr2/r1であり、そのベクトル量としてはv1である。そして次の、Ref#rcv2からRef#rcv3への位相変動はθ2で、振幅の変動はr3/r2であり、そのベクトル量としてはv2である。
【００９３】
これらの位相、振幅、ベクトル量の情報を用いてリファレンスシンボル間隔を決定することができるが、その間隔の決定はこれらの位相、振幅、ベクトル量の値について閾値を設定し、これらの値が閾値より大きくなったときはリファレンスシンボル間隔を小さくなるように決定し、閾値より小さいときはリファレンスシンボル間隔をそのままとし、そして閾値より非常に小さいときはリファレンスシンボル間隔を大きくするといったように決めるようにする。
【００９４】
同図に示した例の場合は、Ref#rcv2を受信した時、Ref#rcv1からの変動を解析した結果、変動量は小さく閾値以内の場合であり、リファレンスシンボル間隔はそのままの値を保持するが、Ref#rcv3を受信した時に、Ref#rcv2からの変動を解析した結果、この変動は大きく閾値を上回る変動量に相当するため、受信装置Ｂは送信装置Ａに対して返信パケットにリファレンスシンボル間隔の変更情報を割り当てて送信し、送信装置Ａに対してデータシンボル数Ｎの値を小さくし、リファレンスシンボル間隔を短くするようにする。
【００９５】
このときの、リファレンスレベルの変動を所定の閾値に対して比較し、リファレンスシンボル間隔の変更を行うかどうかを決める機能は受信装置の中に設けてもよいが、リファレンスレベルの変動情報を受信装置から送信装置に伝送し、送信装置が受信されたリファレンスレベルの変動情報を基にリファレンシンボル間隔を定めるようにしてもよく、さらにはマスタ装置であるデータ送受信装置で行ってもよい。
【００９６】
このようにして行うリファレンスシンボル間隔の決定は、受信リファレンス信号の振幅、位相、ベクトル量の変動情報を組み合わせて行っても良く、あるいはこれらの変動情報のうちの１つに着目し、その１つの値の変動量を基にしてリファレンスシンボル間隔の決定を行ってもよい。
【００９７】
さらにまた、複数のリファレンス信号について、それぞれの変動量の遷移を調べて決定する方法もあり、その複数のリファレンス信号の変動量を調べる方法としては、伝送帯域の中の一部に周波数選択性の変動量の増加があるときは、それを検出してリファレンスシンボル間隔の変更を行うことができるため、さらに安定したデータの送信、受信を行なうことが出来る。
【００９８】
その複数のリファレンス信号を用いて行うリファレンスシンボル間隔の決定は、周波数伝送帯域内での周波数ごとの伝送特性と、その伝送特性の時間的な変化との、２次元のデータとして変動量の解析が行えるため、変動量の線形的な予測を行うことが出来、より迅速に適応的な最適リファレンスシンボル間隔の決定を行うことが出来るものである。
【００９９】
以上、リファレンスシンボル間隔の決定方法についてそれを実現する手段を中心に述べたが、その手段の実現は、以上の他に、例えば複数のリファレンス信号の遷移変動量平均を求めて行う方法などがあり、その決定方法は、送信装置、あるいは受信装置の固定、移動の環境変化、そして移動する場合は限られたマルチパス環境下で、限られた速度の範囲で移動するか、あるいは電波反射壁の多い劣悪な環境下での移動もあるか等により適した方法を用いればよいことになる。
【０１００】
その方法は、例えば供給される間隔設定入力信号に基づいて、前記リファレンスキャリア信号の時分割多重位置を定めるためのリファレンス位置情報信号を生成する第１のステップと、その第１のステップにより供給されるリファレンス位置情報信号と、伝送すべき情報信号とが供給され、それらの供給された信号を時分割多重したパケット信号として生成する第２のステップと、その第２のステップで生成されたパケット信号が供給され、複数のキャリア信号をデジタル変調して直交周波数分割多重信号を生成する第３のステップと、その第３のステップで生成された直交周波数分割多重信号を空間伝送路に放射するための信号処理を行う第４のステップによりなることを特徴とする直交周波数分割多重信号の送信方法である。
【０１０１】
以上のように、リファレンスシンボル間隔を適応的に、最適に設定して誤り率が小さく伝送効率のよいデータの送信、受信を行えるが、この適応的なリファレンスシンボル間隔の設定、決定方法は、そのデータ伝送がアシンクロナス通信により行われる場合、及びアイソクロナス通信などにより行われる場合の両者に用いることが出来るなど、この方法は通信方式に依存するものではない。
【０１０２】
また、このリファレンスシンボル間隔を適応的に可変する方法は、単独で使用することもできるが、例えばフォールバック制御などと共に用いて、さらに高能率で品質の高い通信を行なうことができる。
そのような場合は、リファレンスシンボル間隔変更の要求を、フォールバック制御情報とともに送信するようにして構成すればよい。
【０１０３】
そして、このようにしてなされる通信の応用として、アシンクロナスパケットの送受信による中継伝送があり、その中継伝送にこのように構成される送信装置、及び受信装置を用いて実現することが出来る。
【０１０４】
その中継伝送は、送信装置Ｄ、中継装置Ｅ、受信装置Ｆがあるとき、送信装置Ｄは情報信号を送信し、中継装置Ｅは送信装置Ｄからの信号を受信するとともに自局が中継局となるべき命令を受信するときは、受信した送信装置Ｄからの情報信号をそのまま再度送信する。
【０１０５】
このようにして送信された信号は受信装置Ｆにより受信され、送信装置Ｄより送信され、中継されて再送信された信号を受信した受信装置Ｆは返信パケット（Ackパケット）を送信する。
【０１０６】
中継装置Ｅは受信装置Ｆが送信する返信パケットを受信し、自局が中継局であることを認識した後に、受信装置Ｆが送信し、受信された返信パケットの再送信を行う。
【０１０７】
このようにして送られた受信装置Ｆからの返信パケットは送信装置Ｄにより受信され、中継伝送がなされたことになる。
【０１０８】
この様にしてなされる中継伝送において、例えば送信装置Ｄが移動しているときは中継装置Ｆが受信するリファレンスシンボルの変動が大きくなり、中継装置Ｅの再送により受信装置Ｆが受信したリファレンスシンボルの変動は小さな値である。
【０１０９】
このように、中継装置Ｅと無線結合される送信装置Ｄ、及び受信装置Ｆとの間での空間伝送路の質の差に基づくリファレンスシンボルの変動に差があるときの通信方法として、次の２つが考えられる。
【０１１０】
第１の方法は、送信装置Ｄと中継装置Ｅ、及び中継装置Ｅと受信装置Ｆの間のリファレンスシンボルの間隔を悪い空間伝送路の特性に合わせて、両者のリファレンスシンボルの間隔を短くする方法である。
【０１１１】
第２の方法は、送信装置Ｄと中継装置Ｅ、及び中継装置Ｅと受信装置Ｆの間のリファレンスシンボルの間隔を個別な値に適応的に定める方法である。
第１の方法は簡便に実現できるが、第２の方法では情報の伝送レートを高くできる等伝送路の利用効率を高められる。
【０１１２】
第２の方法を実現する方法として、返信パケットに前述のリファレンス信号の品質に関する情報を挿入して伝送するようにすれば、中継するために使用する複数の伝送路に対して伝送品質の特定を行うことができるため、第２の方法による中継伝送が可能となる。
【０１１３】
ここで、中継伝送が複数の中継装置を介して遠くの受信局に情報を伝送する場合などは複数の返信パケットを用いることにより、複数の伝送路ごとに所望のリファレンス信号間隔を設定することができる。
【０１１４】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、受信装置は、送信装置より送信されたリファレンスキャリア信号を復調し、復調して所定の時間間隔ごとに得られるリファレンスキャリアを同相軸と直交軸で構成される２次元平面における信号点の位置情報を送信装置に伝送し、送信装置は伝送された信号点の位置情報をリファレンス信号レベル差として解析し、そのレベル差信号が所定の範囲を超えたときに、前記所定の時間間隔を変更するようにし、送信装置は所望であるリファレンスキャリア信号の時間間隔、及びその挿入位置を定め、その定められたリファレンス位置情報信号と、伝送すべき情報信号とを時分割多重されたパケット信号として生成し、その生成されたパケット信号により複数のキャリア信号をデジタル変調して直交周波数分割多重信号を生成して空間伝送路に伝送しているので、特に１台の送信装置からの信号を複数の受信装置で受信するような場合においても、その送信装置は全ての受信装置から伝送される前記信号点の位置情報を解析し、受信状態の悪い受信装置に対しても空間伝送路におけるマルチパス歪などによる伝送路品質に応じて最適なリファレンス信号の間隔を設定することが可能であるため、伝送ビットレートを必要以上に低下させることなく、データ誤り率を改善したデータ伝送路を確保することができる直交周波数分割多重信号送信装置を構成できる効果がある。
【０１１５】
そして、請求項２記載の発明によれば、受信装置は、送信装置より送信されたリファレンスキャリア信号を復調し、復調して所定の時間間隔ごとに得られるリファレンスキャリアを同相軸と直交軸で構成される２次元平面における信号点の位置をリファレンス信号レベル差として解析し、そのレベル差信号が所定の範囲を超えたときに、前記所定の時間間隔を変更するための情報を前記送信装置に伝送することにより、送信装置は所望であるリファレンスキャリア信号の時間間隔、及びその挿入位置を定め、その定められたリファレンス位置情報信号と、伝送すべき情報信号とを時分割多重されたパケット信号として生成し、その生成されたパケット信号により複数のキャリア信号をデジタル変調して直交周波数分割多重信号を生成して空間伝送路に伝送しているので、空間伝送路におけるマルチパス歪などによる伝送路品質に応じて最適なリファレンス信号の間隔を設定することが可能であるため、伝送ビットレートを必要以上に低下させることなく、データ誤り率を改善したデータ伝送路を確保することができる直交周波数分割多重信号受信装置を構成できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る直交周波数分割多重信号送信装置の概略ブロック図である。
【図２】本発明の実施例に係る直交周波数分割多重信号受信装置の概略ブロック図である。
【図３】本発明の実施例に係る送信装置、受信装置、及び送受信装置のネットワーク接続を示す図である。
【図４】本発明の実施例に係る直交周波数分割多重信号送信装置から送信されるデータのパケット構造を示す図である。
【図５】本発明の実施例に係る直交周波数分割多重信号受信装置から送信される返信パケット構造を示す図である。
【図６】本発明の実施例に係る直交周波数分割多重信号送受信装置の概略ブロック図である。
【図７】本発明の実施例に係る直交周波数分割多重信号送信装置より送信されるリファレンスシンボルの変動について示したものである。
【図８】従来のパケット化データをバースト的に伝送するマルチメディア移動アクセス用ＯＦＤＭデータシンボルの主要パラメータについて示したものである。
【図９】従来のＯＦＤＭ信号におけるガードインターバル信号付加の様子を示した図である。
【図１０】従来のマルチメディア移動アクセス用のＯＦＤＭ送信装置から送信されるサブキャリアの構成について示した図である。
【符号の説明】
１０  送信部
１１  リファレンス信号位置情報回路
１２  ヘッダ信号生成回路
１３  誤り訂正信号付加回路
１４  リファレンス信号回路
２１  マッピング回路
３１  逆フーリエ変換回路
３６  ガードインターバル付加回路
４１  高周波信号処理回路
５０  受信部
５１  高周波信号処理回路
６１  ガードインターバル除去回路
６６  フーリエ変換回路
６７  リファレンス信号復調回路
７１  デマッピング回路
８１  誤り信号訂正処理回路
８２  ヘッダ信号取得回路
８３  リファレンス信号解析回路
【図１】
0003800502.tif 000002
【図２】
0003800502.tif 000003
【図３】
0003800502.tif 000004
【図４】
0003800502.tif 000005
【図５】
0003800502.tif 000006
【図６】
0003800502.tif 000007
【図７】
0003800502.tif 000008
【図８】
0003800502.tif 000009
【図９】
0003800502.tif 000010
【図１０】
0003800502.tif 000011