JP3847733B2 - マルチキャリア通信方法及びその通信装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マルチキャリア通信方法及びマルチキャリア通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ通信システムにおいて、拡散を二次元に行うことにより受信性能を高める技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、ＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ通信システムにおいて、拡散コード間の直交性の崩れによって生じるコード間干渉を低減させるために、拡散チップを時間軸方向のみならず周波数軸方向にも配置する技術が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−３３２７２４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載の技術は、ＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ通信システムにおける拡散コードの直行性の崩れを防止するものであるため、拡散チップを使用しないＣＤＭＡ方式以外のマルチキャリア通信には利用できない問題がある。また、特許文献１に記載の技術は、拡散チップ当たりの周波数選択性フェージングの影響を問題とするため、拡散チップよりもはるかに長いシンボルについて拡散チップの場合と同様に二次元に配置したとしても同じような効果が奏されるか疑問である。また、マルチキャリア通信では、通常マルチキャリア信号にターボ符号化や畳み込み符号化等の誤り訂正符号化処理が施されるため、シンボルを二次元に配置する場合には、誤り訂正符号化処理によって生成された符号ブロック単位で配置を考慮しなければならない。そのため、符号ブロックを二次元に配置する場合には、周波数選択性フェージングのみならずマルチパスやフェージングの影響も考慮する必要ある。
【０００５】
ところで、一般にターボ符号や畳み込み符号等の誤り訂正符号の誤り率特性は、誤り訂正符号化処理によって生成された符号ブロックの受信品質（例えば、ビット毎の尤度）のばらつきが小さいほど誤り率が低くなり、一方でその品質のばらつきが大きいほど誤り率が高くなる（図１０（ａ）〜（ｄ）参照）。
【０００６】
また、ビット毎の尤度は、変調後のシンボル毎の品質即ちＳＮＲ(Signal to Noise Ratio)等に依存する。例えば、１００ビットのデータに対してＲ＝１／２の誤り訂正（ＦＥＣ）符号化を行ってＱＰＳＫシンボルで送信する場合には、ＦＥＣ符号化処理によって２００ビットの信号が生成され、ＱＰＳＫシンボルは１シンボル当り２ビットで送信されるので、ＱＰＳＫシンボルが１００シンボル送信されることになる。送信されたＱＰＳＫシンボルは伝搬路を経由して受信機に受信されることになるが、このときＱＰＳＫシンボル毎にＳＮＲが変化すると、復号後では２ビット毎に尤度が変化することになる。上記のようなデータの品質のばらつきによるＦＥＣ性能の劣化が起こると、たとえ受信した信号の平均受信品質例えばＳＮＲが同じ値であったとしても、符号ブロックにおけるシンボル毎のＳＮＲのばらつきが大きい場合には、誤り訂正後の信号の誤り率特性が劣化してしまう問題が生じる。
【０００７】
このような符号ブロックにおけるシンボル毎のＳＮＲのばらつきによる誤り率特性の劣化は、ＯＦＤＭ信号を用いる移動体通信システムでは、特に大きな問題となる。ＯＦＤＭ信号を用いる移動体通信システムでは、時間軸方向にはフェージングによって前記ＳＮＲの変動を受けると伴に、周波数軸方向にはマルチパスに起因する周波数選択性フェージングによって前記ＳＮＲの変動を受けるからである。このとき、時間軸方向の変動は、受信機の移動速度が高速になるほど大きくなり、一方で周波数軸方向の変動は、送信機と受信機との間のマルチパス信号の最大遅延時間が大きくなるほど大きくなるという特徴がある。また、他セルからの干渉もサブキャリア毎に、ＯＦＤＭ信号のシンボル毎に大きく変動する。そのため、特にセルエッジにおいては、ＯＦＤＭ信号の１フレームにおけるシンボル毎のＳＮＲが大きくばらつくことになり、ＯＦＤＭ信号の受信性能が劣化してしまう。
【０００８】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、マルチキャリア信号の誤り訂正率を改善するため、誤り訂正符号化処理によって生成される符号ブロックを時間軸方向のみならず周波数軸方向にも配置するに際して、マルチキャリア信号の実際の受信状態に応じて符号ブロック単位での配置を調整するマルチキャリア通信方法及びその方法において使用されるマルチキャリア通信装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るマルチキャリア通信方法は、データを誤り訂正符号化して符号ブロックを生成する符号化ステップと、前記符号ブロックを含むマルチキャリア信号を生成する生成ステップと、前記マルチキャリア信号を送信する送信ステップと、周波数軸と時間軸とからなる二次元平面上における前記符号ブロックの配置を、前記符号ブロックにおけるシンボル毎の受信品質のばらつきに基づいて調整する調整ステップと、を具備するようにした。また、本発明に係るマルチキャリア通信装置は、データを誤り訂正符号化して符号ブロックを生成する符号化手段と、前記符号ブロックを含むマルチキャリア信号を生成する生成手段と、前記マルチキャリア信号を送信する送信手段と、周波数軸と時間軸とからなる二次元平面上における前記符号ブロックの配置を、前記符号ブロックにおけるシンボル毎の受信品質のばらつきに基づいて調整する調整手段と、を具備する構成を採る。
【００１０】
これらの発明によれば、マルチキャリア信号の実際の受信状態に応じて符号ブロックの配置が適宜調整されるため、時々刻々と変化する伝搬路からの悪影響に適応的に対応して、マルチキャリア信号の誤り訂正率を確実に改善することができる。
【００１３】
本発明に係るマルチキャリア通信方法は、前記調整ステップにおいて、前記符号ブロックの配置を前記符号ブロックにおけるシンボル毎の受信ＳＩＲの分散値に基づいて調整するようにした。また、本発明に係るマルチキャリア通信装置は、前記調整手段が、前記符号ブロックの配置を前記符号ブロックにおけるシンボル毎の受信ＳＩＲの分散値に基づいて調整する構成を採る。
【００１４】
これらの発明によれば、前記発明による効果に加えて、シンボル毎のＳＩＲ（信号電力対干渉電力比）の分散値に基づいてマルチキャリア信号の受信状態が分析されるため、一層緻密な分析結果が得られ、マルチキャリア信号の誤り訂正率を確実に高めることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の骨子は、マルチキャリア信号の受信状態の分析結果を送信機にフィードバックして、マルチキャリア信号の誤り訂正符号化処理によって生成される符号ブロックを、同一の符号ブロックにおける受信状態が均一となるように、マルチキャリア信号の１フレームにおいて時間軸方向のみならず周波数軸方向にも配置することにある。
【００２０】
以下、本発明に係る実施の形態について、適宜図を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
（実施の形態１）
図１に、時間軸方向に１０シンボル、周波数軸方向に１０シンボルの計１００シンボルを１フレームとするＯＦＤＭ信号を示す。実施の形態１では、この１００シンボルを１フレームとするＯＦＤＭ信号を送受信する場合を例として、以下具体的に説明する。
【００２２】
ＯＦＤＭ信号に誤り訂正符号化処理を施すことによって生成される符号ブロックが１０シンボルで構成されると仮定すると、１フレームには１０個の符号ブロックを配置することができる。本実施の形態では、実際に伝搬路を経由して受信機に受信されたＯＦＤＭ信号について、その１フレームにおける各シンボルのＳＮＲの変動（受信状態）をドップラ周波数及び遅延プロファイルを観測して分析し、その分析結果に基づいてそれ以降に送信されるＯＦＤＭ信号の１フレームにおける符号ブロックの配置を調整することにより、符号ブロックにおけるシンボル毎のＳＮＲの変動を小さくする。
【００２３】
ここで、観測される最大ドップラ周波数が高いときには、各シンボルのＳＮＲは時間軸方向に激しく変動し、一方で最大遅延時間が大きいときには、同ＳＮＲは周波数軸方向に激しく変動する。従って、各シンボルのＳＮＲの観測結果において周波数軸方向よりも時間軸方向に変動が大きいとき、例えば受信機が高速で移動しているときには、符号ブロックを周波数軸方向に連続して配置することにより、そのシンボル毎のＳＮＲのばらつきを小さくすることができる（図２（ａ）参照）。同様に、時間軸方向よりも周波数軸方向に変動が大きいときには、符号ブロックを時間軸方向に連続して配置することにより、そのシンボル毎のＳＮＲのばらつきを小さくすることができる（図２（ｂ）参照）。また、各シンボルのＳＮＲの観測結果において時間軸方向の変動よりも周波数軸方向の変動の方が大きいものの時間軸方向の変動も無視できないときには、図２（ｃ）に示すようにＳＮＲの変動が小さい時間軸方向に５シンボル、一方でＳＮＲの変動が大きい周波数軸方向に２シンボルの態様で符号ブロックを配置してもよい。
【００２４】
このようにＯＦＤＭ信号の１フレームにおける符号ブロックの配置は、実際のＯＦＤＭ信号の受信状態を分析し、その分析結果に応じて符号ブロックにおけるシンボル毎のＳＮＲのばらつきが小さくなるように適宜調整すればよい。１フレームにおける符号ブロックの配置例として、つぎの態様が挙げられる。
【００２５】
図３（ａ）に、１フレームにおける特定のサブキャリアには符号ブロックを配置しない例を示す。この配置例によれば、周波数選択性フェージングの影響が特定のサブキャリアに対して著しいときに、その受信状態が極端に劣化しているサブキャリアを使用しないことによって無駄な信号送信が行われなくなるので、他セルに与える干渉量を低減できると伴に、送信電力を抑えて消費電力を抑制することができる。
【００２６】
また、図３（ｂ）に、１フレームにおいて１０シンボルからなる符号ブロックの態様を変形した配置例を示す。例えば，周波数軸方向×時間軸方向で示して、１０シンボル×１シンボル、５シンボル×２シンボル及び２シンボル×５シンボルからなる各符号ブロックが混在してもよい。この配置例によれば、１フレームにおいてシンボル毎のＳＮＲの変動量が局所的に変わっても適応できる。
【００２７】
また、図３（ｃ）に、誤り訂正符号の特性に応じて符号ブロックの大きさ（シンボル数）を適宜変更する配置例を示す。なお、ターボ符号等はその符号ブロックのシンボル数が多いほど誤り訂正率が向上するので、１フレームに配置可能な範囲で符号ブロックを大きくしてもよい。図３（ｃ）では、１０シンボルの符号ブロック７個と３０シンボルの符号ブロック１個とが混在する。
【００２８】
また、図３（ｄ）に、１個の符号ブロックを分割して離れた位置に、即ち５シンボルからなる２個の符号ブロックを離れて配置する例を示す（図３（ｄ）の斜線部を参照）。この配置例によれば、１フレームにおいて受信状態の近似する部分が分かれて現れた場合でも適応的に対応できる。
【００２９】
また、図３（ｅ）に、複数の受信機に対して同一のＯＦＤＭ信号を送信するときに、その受信機毎の受信状態に応じて符号ブロックを配置する例を示す。この配置例によれば、受信機毎の受信状態に応じた符号ブロックの配置が可能となり、全ての受信機の誤り率特性を改善することができる。
【００３０】
また、図３（ｆ）に、２つの受信機に対して同一のＯＦＤＭ信号を送信するときに、１フレームにおいて５０シンボルを分散してそれぞれの受信機に割り当てる配置例を示す。この配置例によれば、１フレームにおいてＳＮＲの値が近似する５０シンボルを適宜選択して、その選択された５０シンボルで符号ブロックを構成すればよいため、受信機毎の受信状態に応じた緻密な対応が可能となり、全ての受信機の誤り率特性を改善することができる。
【００３１】
また、図４に、ＯＦＤＭ信号の受信状態がそれぞれ異なる３つの受信機に対して同一のＯＦＤＭ信号を送信するときにおける符号ブロックの配置例を示す。図４において、受信機１は、高速移動する移動体通信端末装置であって、マルチパスによる影響が小さい受信状態にある。また、受信機２は、低速移動する移動体通信端末装置であって、マルチパスによる影響が大きい受信状態にある。また、受信機３は、中速移動する移動体通信端末装置であって、マルチパスによる影響も中位の受信状態にある。これら各受信機の受信状態に応じて１フレームに符号ブロックを配置するとすれば、受信機１に対しては周波数軸方向に連続して符号ブロックを配置する態様が好ましく、受信機２に対しては時間軸方向に連続して符号ブロックを配置する態様が好ましく、受信機３に対しては時間軸方向に５シンボル分連続して、かつ、周波数軸方向に２シンボル分連続して符号ブロックを配置する態様が好ましい。これら３つの受信機用にそれぞれ配置した符号ブロックを周波数分割多重（ＦＤＭＡ）することによって１フレームのＯＦＤＭ信号を生成することができる。なお、このようにして生成されたＯＦＤＭ信号は、時間軸方向に１０シンボル、周波数軸方向に３０シンボルの計３００シンボルを１フレームとして構成される。
【００３２】
図５は、一対一のＯＦＤＭ通信で使用される送信機（ａ）と受信機（ｂ）との構成を示すブロック図である。送信機５００は、ブロック分割部５０１、誤り訂正符号化部５０２、符号ブロック配置部５０３、ＯＦＤＭ送信処理部５０４、送信ＲＦ５０５、受信ＲＦ５０６、要求フォーマット検出部５０７、フレームフォーマット決定部５０８及びアンテナ素子５０９を具備する。また、受信機５５０は、受信ＲＦ５５１、ＯＦＤＭ受信処理部５５２、符号ブロック並べ替え部５５３、誤り訂正復号化部５５４、最大ドップラ周波数検出部５５５、時間軸方向変動予測値算出部５５６、遅延プロファイル検出部５５７、周波数軸方向変動予測値算出部５５８、変動量比較部５５９、要求フォーマット決定部５６０、要求フォーマット送信部５６１、送信ＲＦ５６２及びアンテナ素子５６３を具備する。
【００３３】
送信機５００では、フレームフォーマット決定部５０８からの指示に従ってブロック分割部５０１により送信データが符号ブロックに相当する所定の大きさに分割される。ブロック分割部５０１で分割された個々の送信データは、誤り訂正符号化部５０２に入力され、ここで畳み込み符号化等の誤り訂正符号化処理を施されて符号ブロックに加工される。この符号ブロックは、符号ブロック配置部５０３に入力され、ここでフレームフォーマット決定部５０８から指示された配置即ちＯＦＤＭ信号に変換された後の１フレームにおいて指示された配置となるように並べ替えられる。符号ブロック配置部５０３からＯＦＤＭ送信処理部５０４に入力された符号ブロックは、ＯＦＤＭ送信処理部５０４において直並列変換、ＩＦＦＴ、並直列変換及びガードインターバル挿入等のＯＦＤＭ信号を生成するための公知の処理を施される。そして、ＯＦＤＭ送信処理部５０４から送信ＲＦ５０５に入力されたＯＦＤＭ信号は、ここでＤ／Ａ変換、搬送波乗算及び増幅等の信号処理を施された後に、アンテナ素子５０９から無線送信される。
【００３４】
次いで、送信機５００から送信されたＯＦＤＭ信号は、伝搬路を経由して受信機５５０のアンテナ素子５６３で受信される。アンテナ素子５６３で受信されたＯＦＤＭ信号は、受信ＲＦ５５１に入力され、ここで増幅、周波数変換及びＡ／Ｄ変換等の信号処理を施される。受信ＲＦ５５１からＯＦＤＭ受信処理部５５２に入力されたＯＦＤＭ信号は、ここで直並列変換、ＦＦＴ処理及び並直列変換等の信号処理を施され、続いて符号ブロック並べ替え部５５３、最大ドップラ周波数検出部５５５及び遅延プロファイル検出部５５７にそれぞれ入力される。符号ブロック並べ替え部５５３に入力されたＯＦＤＭ信号は、その１フレーム毎に内包する符号ブロックを符号ブロック配置部５０３によって並べ替えられる前の元の配置に戻される。元の配置に並べ替えられることにより取り出された符号ブロックは、誤り訂正復号化部５５４においてビタビアルゴリズム等の公知の復号アルゴリズムによって復号され、復号され次第順次出力される。
【００３５】
また、ＯＦＤＭ信号は、最大ドップラ周波数検出部５５５において、１フレーム単位でそのシンボル毎のドップラ周波数を測定される。そして、各シンボルについて測定された最大ドップラ周波数は、時間軸方向変動予測値算出部５５６に入力され、ここで１フレームの時間軸方向におけるその変動量が算出される。さらに、時間軸方向変動予測値算出部５５６では、算出された時間軸方向におけるその変動量の推移に基づいて、それ以降受信されるＯＦＤＭ信号についての時間軸方向におけるその変動量が予測される。この時間軸方向における変動量予測値は、変動量比較部５５９に入力される。
【００３６】
また、遅延プロファイル検出部５５７において、入力されたＯＦＤＭ信号がシンボル毎の遅延時間及び信号強度を１フレーム単位で平均化され、その平均値に対する各シンボルの分布が算出されることによって、シンボル毎の遅延プロファイルが生成される。この遅延プロファイルは、周波数軸方向変動予測値算出部５５８に入力され、ここでＯＦＤＭ信号の１フレームの周波数軸方向におけるその変動量の推移に基づいて、それ以降受信されるＯＦＤＭ信号についての周波数軸方向におけるその変動量が予測される。そして、この周波数軸方向の変動量予測値は、変動量比較部５５９に入力される。
【００３７】
変動量比較部５５９では、時間軸方向変動予測値算出部５５６から入力される最大ドップラ周波数についての時間軸方向の変動量予測値と、周波数軸方向変動予測値算出部５５８から入力される遅延プロファイルについての周波数軸方向の変動量予測値と、が比較されて、それ以降に受信されるＯＦＤＭ信号の１フレームの時間軸方向におけるシンボル毎のＳＮＲのばらつきの程度と、同周波数軸方向におけるそのばらつきの程度と、の比率が算出される。算出されたＯＦＤＭ信号の１フレームにおける各シンボルのＳＮＲのばらつきの比率は、要求フォーマット決定部５６０に入力される。要求フォーマット決定部５６０では、そのばらつきの比率に応じて、ＯＦＤＭ信号の１フレームを総合的に勘案して符号ブロックにおけるシンボル毎のＳＮＲのばらつきが最も小さくなる符号ブロックの配置が決定される。このような符号ブロックの配置は、例えば図６に記載のフォーマットテーブルＡ，Ｂに記載される１個の符号ブロックの態様を試行錯誤的に組み合わせて、都度１フレームにおける総合的な評価を行うことによって決定することができる。なお、図６については後述する。
【００３８】
要求フォーマット決定部５６０において決定されるＯＦＤＭ信号の１フレームにおける符号ブロックの配置についてのフォーマットは、要求フォーマット送信部５６１及び送信ＲＦ５６２を経由する間に公知の信号処理を施されて、アンテナ素子５６３から無線送信される。
【００３９】
次いで、受信機５５０から無線送信された信号は、送信機５００のアンテナ素子５０９で受信された後に、受信ＲＦ５０６において増幅、周波数変換及びＡ／Ｄ変換等の信号処理を施される。そして、この送信信号は、要求フォーマット検出部５０７に入力され、ここで前記フォーマットの内容が抽出される。さらに、この抽出されたフォーマットは、フレームフォーマット決定部５０８に入力され、ここで符号ブロックの大きさや１フレームにおける符号ブロックの配置が具体的に決定される。そして、この決定に基づいてフレームフォーマット決定部５０８からブロック分割部５０１に１個の符号ブロックの大きさ（シンボル数）についての指示が、並びに符号ブロック配置部５０３にＯＦＤＭ信号の１フレームにおける符号ブロックの配置についての指示が、それぞれ入力される。これ以降は、上記各構成部において上述した各々の信号処理が繰り返し実施されることになる。
【００４０】
図６に、要求フォーマット決定部５６０において決定されるＯＦＤＭ信号の１フレームにおける符号ブロックの配置についてのフォーマットを生成するに際して利用可能な１個の符号ブロックの態様の例を示す。フォーマットテーブルＡには、１０シンボルで構成される符号ブロックの態様の例を示す。なお、テーブル中の「（ｔ，ｆ）」は、「（時間軸方向のシンボル数，周波数軸方向のシンボル数）」の意である。また、フォーマットテーブルＢは、１０シンボルで構成される符号ブロックと、２０シンボルで構成される符号ブロックと、が混在する場合におけるこれら符号ブロックの態様の例を示す。要求フォーマット決定部５６０では、フォーマットテーブルＡ又はフォーマットテーブルＢを用いて、ＯＦＤＭ信号の受信状態に応じて、これらの符号ブロックを適宜組み合わせて１フレームにおける符号ブロックの配置を決定することができる。
【００４１】
以上説明したように、本実施の形態に係るマルチキャリア通信方法及びその通信装置によれば、受信機５５０においてＯＦＤＭ信号の受信状態をその最大ドップラ周波数とその遅延プロファイルとに基づいて分析するため、伝搬路を経由することに起因するマルチキャリア信号の周波数軸方向への悪影響と時間軸方向への悪影響とを個別に分析することができ、これらの分析結果に基づいてマルチキャリア信号の１フレームにおける符号ブロックの配置を緻密に調整することができる。
【００４２】
（実施の形態２）
図７は、実施の形態２に係るマルチキャリア通信方法において使用される受信機の構成を示すブロック図である。本実施の形態では、一対一のＯＦＤＭ通信において、受信機がＯＦＤＭ信号の符号ブロックにおけるシンボル毎のＳＮＲの変動量をそのＳＩＲに基づいて予測して、符号ブロックの配置を決定する。
【００４３】
以下、本実施の形態に係るマルチキャリア通信方法及びその方法において使用される受信機について、適宜図を参照しつつ説明するが、実施の形態１において示した構成要素と同様の機能を発揮する構成要素については、同一の参照符号を附してその説明を省略する。
【００４４】
受信機７５０は、受信機５５０において、最大ドップラ周波数検出部５５５、時間軸方向変動予測値算出部５５６、遅延プロファイル検出部５５７、周波数軸方向変動予測値算出部５５８及び変動量比較部５５９の代わりに、シンボル毎受信ＳＩＲ予測部７０１、１×１０マッピング時ＳＩＲ分散計算部７０２、５×２マッピング時ＳＩＲ分散計算部７０３、１０×１マッピング時ＳＩＲ分散計算部７０４及びＳＩＲ分散値比較部７０５を具備する。また、これら３つのＳＩＲ分散計算部７０２、７０３、７０４は、並べ替え部７２１、符号ブロック毎平均ＳＩＲ算出部７２２、符号ブロック毎ＳＩＲ分散算出部７２３及びＳＩＲ分散平均部７２４をそれぞれ具備する。
【００４５】
シンボル毎受信ＳＩＲ予測部７０１では、ＯＦＤＭ受信処理部５５２から出力されてくるＯＦＤＭ信号が１フレーム分蓄積され、そこに内包される全シンボルについてＳＩＲが測定される。そして、測定により得られた全シンボルについてのＳＩＲが１×１０マッピング時ＳＩＲ分散計算部７０２、５×２マッピング時ＳＩＲ分散計算部７０３及び１０×１マッピング時ＳＩＲ分散計算部７０４にそれぞれ入力される。
【００４６】
１×１０マッピング時ＳＩＲ分散計算部７０２では、入力されたシンボル毎のＳＩＲが並べ替え部７２１に入力される。並べ替え部７２１では、符号ブロックを図２（ａ）に示す配置とすることが仮定され、この仮定に従って各符号ブロック別にシンボル毎のＳＩＲが区分けされた後、この符号ブロック毎のＳＩＲが順次符号ブロック毎平均ＳＩＲ算出部７２２と符号ブロック毎ＳＩＲ分散算出部７２３とに平行して入力される。符号ブロック毎平均ＳＩＲ算出部７２２では、符号ブロック毎のＳＩＲの平均が算出される。そして、この平均ＳＩＲが符号ブロック毎ＳＩＲ分散算出部７２３に入力される。符号ブロック毎ＳＩＲ分散算出部７２３では、入力された平均ＳＩＲと、その平均ＳＩＲに対応する符号ブロックにおける各シンボルのＳＩＲと、に基づいて、符号ブロック毎の分散が算出される。この符号ブロック毎のＳＩＲの分散は、ＳＩＲ分散平均部７２４に入力され、ここで１フレーム分の符号ブロック毎のＳＩＲの分散が集積されて平均化される。そして、この平均化された１フレーム分の符号ブロック毎のＳＩＲの分散がＳＩＲ分散値として順次ＳＩＲ分散値比較部７０５に入力される。この１×１０マッピング時ＳＩＲ分散計算部７０２における信号処理と同様の信号処理が、５×２マッピング時ＳＩＲ分散計算部７０３及び１０×１マッピング時ＳＩＲ分散計算部７０４でも実施され、それぞれのＳＩＲ分散値がＳＩＲ分散値比較部７０５に入力される。ＳＩＲ分散値比較部７０５では、１×１０マッピング時ＳＩＲ分散計算部７０２、５×２マッピング時ＳＩＲ分散計算部７０３及び１０×１マッピング時ＳＩＲ分散計算部７０４から入力されたＳＩＲ分散値がそれぞれ比較され、このＳＩＲ分散値が最も小さくなるように１フレームにおける符号ブロックの配置が選択される。この選択された符号ブロックの配置が要求フォーマット決定部５６０に通知され、その後実施の形態１と同様にして符号ブロックの配置についてのフォーマットが送信機５００に無線送信される。
【００４７】
以上説明したように、本実施の形態に係るマルチキャリア通信方法によれば、シンボル毎のＳＩＲに基づいてマルチキャリア信号の受信状態が分析されるため、その受信状態を緻密に分析することができ、マルチキャリア信号の誤り訂正率を確実に高めることができる。
【００４８】
なお、本実施の形態では、ＯＦＤＭ信号の１フレームに１０シンボルで構成される符合ブロックを配置することを前提としてＳＩＲ分散計算部７０２、７０３、７０４の３つを使用する場合について説明したが、本発明はこの場合に限定されるものではない。例えば、複数の符号ブロックをＯＦＤＭ信号の１フレームに収めることができれば、符号ブロックの大きさや態様を変えたり、ＳＩＲ分散計算部を増やしたりしてもよい。
【００４９】
（実施の形態３）
図８は、実施の形態３に係るマルチキャリア通信装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態では、一対一のＯＦＤＭ通信において、受信機がＯＦＤＭ信号の受信状態についての分析を行わず、その受信状態に関する情報を送信機に送信して、送信機が前記情報に基づいてその受信状態を分析することによってＯＦＤＭ信号の１フレームにおける符号ブロックの配置を決定する。
【００５０】
以下、本実施の形態に係るマルチキャリア通信方法及びその通信装置について、適宜図を参照しつつ説明するが、実施の形態１において示した構成要素と同様の機能を発揮する構成要素については、同一の参照符号を附してその説明を省略する。
【００５１】
送信機８００は、送信機５００において、要求フォーマット検出部５０７の代わりにチャネル情報検出部８０７を具備する。チャネル情報検出部８０７は、受信機８５０から送信されてくるＯＦＤＭ信号の受信状態に関する次の情報に基づきその受信状態を分析することによってＯＦＤＭ信号の１フレームにおける符号ブロックの配置を決定する。このＯＦＤＭ信号の受信状態に関する情報とは、最大ドップラ周波数、遅延プロファイル、最大遅延時間、遅延波の数とそれぞれのパスの遅延時間とそれぞれのパスのパワー、並びにサブキャリア毎のチャネル推定値等である。
【００５２】
また、受信機８５０は、受信機５５０において、時間軸方向変動予測値算出部５５６、周波数軸方向変動予測値算出部５５８、変動量比較部５５９、要求フォーマット決定部５６０及び要求フォーマット送信部５６１の代わりに、チャネル情報生成部８５９及びチャネル情報送信部８６１を具備する。チャネル情報生成部８５９及びチャネル情報送信部８６１は、前記ＯＦＤＭ信号の受信状態に関する各情報を生成して、これらの情報を送信機８００に無線送信する。
【００５３】
本実施の形態に係るマルチキャリア通信方法及びその通信装置によれば、伝搬路を経由することに起因するマルチキャリア信号の周波数軸方向への悪影響とその時間軸方向への悪影響とを個別に分析することができ、これらの分析結果に基づいてマルチキャリア信号の１フレームにおける符号ブロックの配置を緻密に調整することができると伴に、受信機にかかる信号処理の負荷を軽減することができる。そのため、受信機の構成を簡素化して、受信機を軽薄短小化することができる。
【００５４】
（実施の形態４）
図９は、実施の形態４に係るマルチキャリア通信装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態では、１機の送信機に対して複数の受信機が同時にＯＦＤＭ通信を行う。
【００５５】
以下、本実施の形態に係るマルチキャリア通信方法及びその通信装置について、適宜図を参照しつつ説明するが、実施の形態１において示した構成要素と同様の機能を発揮する構成要素については、同一の参照符号を附してその説明を省略する。
【００５６】
送信機９００は、ＯＦＤＭ送信処理部５０４、送信ＲＦ５０５、受信ＲＦ５０６、アンテナ素子５０９、スケジューラ９２３、多重部９２４及び複数の符号ブロック化ユニット９２０を具備する。また、符号ブロック化ユニット９２０は、ブロック分割部５０１、誤り訂正符号化部５０２、符号ブロック配置部５０３、要求フォーマット検出部５０７、フレームフォーマット決定部５０８、分離部９２１及びＳＩＲ情報取得部９２２を具備し、同時に通信を行う受信機と同数設けられる。また、受信機９５０は、受信機５５０に具備される各構成要素に加えて、さらに受信ＳＩＲ検出部９７１、受信ＳＩＲ情報送信部９７２及び多重部９７３を具備する。
【００５７】
受信機９５０では、ＯＦＤＭ受信処理部５５２から受信ＳＩＲ検出部９７１にＯＦＤＭ信号が入力される。受信ＳＩＲ検出部９７１では、ＯＦＤＭ信号の１フレームにおける全シンボルのＳＩＲが蓄積される。この蓄積された１フレーム分のシンボルのＳＩＲは、受信ＳＩＲ情報送信部９７２に入力され、ここで１フレーム単位で平均化される。この平均ＳＩＲは、多重部９７３に入力され、ここで要求フォーマット送信部５６１から入力されてくる符号ブロックの配置についてのフォーマットと多重された後、送信機９００に対して無線送信される。
【００５８】
この受信機９５０から無線送信された信号は、送信機９００に受信された後、符号ブロック化ユニット９２０における分離部９２１に入力される。分離部９２１では、その包含される符号ブロック化ユニット９２０において入力された信号を処理すべきかが判定され、処理すべきとの判定結果が得られたときに限り、その信号に含まれる前記平均ＳＩＲと前記符号ブロックの配置についてのフォーマットとがそれぞれ分離抽出される。そして、この平均ＳＩＲはＳＩＲ情報取得部９２２に入力され、一方で符号ブロックの配置についてのフォーマットは要求フォーマット検出部５０７に入力される。ＳＩＲ情報取得部９２２では、入力された平均ＳＩＲに基づいて受信機９５０におけるＯＦＤＭ信号の受信状態に関する情報が取得される。そして、各符号ブロック化ユニット９２０が担当する受信機９５０におけるＯＦＤＭ信号の受信状態に関する情報が全てスケジューラ９２３に入力される。スケジューラ９２３では、この各受信機９５０についての受信状態に関する情報に基づいて、次回送信されるＯＦＤＭ信号について、各受信機９５０に割り当てられるシンボル数や符号ブロックの配置が決定される。スケジューラ９２３におけるこの決定は、多重部９２４に入力され、ここで所望の信号処理が施されることにより実現される。
【００５９】
従って、本実施の形態に係るマルチキャリア通信方法及びその通信装置によれば、配置調整手段に相当する符号ブロック化ユニット９２０が複数設けられ、これらからの出力を適宜選択して組み合わせるスケジューラが具備されるため、複数の受信機に対してマルチキャリア信号を送信する場合に、全ての受信機の受信状態を勘案して総合的に誤り訂正率が高くなるように、マルチキャリア信号における符号ブロックの配置を調整することができる。
【００６０】
なお、本実施の形態では、多値変調方式を採用してもよく、その場合には上位ビットと下位ビットとでグループを分けて符号ブロックの配置を行ってもよい。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、マルチキャリア信号の実際の受信状態に応じて符号ブロックの配置が適宜調整されるため、時々刻々と変化する伝搬路からの悪影響に適応的に対応して、マルチキャリア信号の誤り訂正率を確実に改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１で使用するＯＦＤＭ信号の１フレームの態様を示す図
【図２】実施の形態１に係るＯＦＤＭ信号の１フレームにおける符号ブロックの配置例を示す図
【図３】実施の形態１に係るＯＦＤＭ信号の１フレームにおける符号ブロックの様々な配置例を示す図
【図４】実施の形態１に係る受信機が複数存在する場合のＯＦＤＭ信号の１フレームにおける符号ブロックの配置例を示す図
【図５】実施の形態１に係る送信機及び受信機の構成を示すブロック図
【図６】実施の形態１に係る符号ブロックの配置を決定するに際して参照される符号ブロックの態様を示す図
【図７】実施の形態２に係る受信機の構成を示すブロック図
【図８】実施の形態３に係る送信機及び受信機の構成を示すブロック図
【図９】実施の形態４に係る送信機及び受信機の構成を示すブロック図
【図１０】符号ブロックにおける各シンボルの受信品質のばらつきとその誤り率特性との関係を示す図
【符号の説明】
５００、８００、９００ 送信機
５０１ ブロック分割部
５０２ 誤り訂正符号化部
５０３ 符号ブロック配置部
５０４ ＯＦＤＭ送信処理部
５０５、５６２ 送信ＲＦ
５０６、５５１ 受信ＲＦ
５０７ 要求フォーマット検出部
５０８ フレームフォーマット決定部
５０９、５６３ アンテナ素子
５５０、７５０、８５０、９５０ 受信機
５５２ ＯＦＤＭ受信処理部
５５３ 符号ブロック並べ替え部
５５４ 誤り訂正復号化部
５５５ 最大ドップラ周波数検出部
５５６ 時間軸方向変動予測値算出部
５５７ 遅延プロファイル検出部
５５８ 周波数軸方向変動予測値算出部
５５９ 変動量比較部
５６０ 要求フォーマット決定部
５６１ 要求フォーマット送信部
７０１ シンボル毎受信ＳＩＲ予測部
７０２ １×１０マッピング時ＳＩＲ分散計算部
７０３ ５×２マッピング時ＳＩＲ分散計算部
７０４ １０×１マッピング時ＳＩＲ分散計算部
７０５ ＳＩＲ分散値比較部
７２１ 並べ替え部
７２２ 符号ブロック毎平均ＳＩＲ算出部
７２３ 符号ブロック毎ＳＩＲ分散算出部
７２４ ＳＩＲ分散平均部
８０７ チャネル情報検出部
８５９ チャネル情報生成部
８６１ チャネル情報送信部
９２０ 符号ブロック化ユニット
９２１ 分離部
９２２ ＳＩＲ情報取得部
９２３ スケジューラ
９２４ 多重部
９７１ 受信ＳＩＲ検出部
９７２ 受信ＳＩＲ情報送信部
９７３ 多重部
【発明の属する技術分野】
本発明は、マルチキャリア通信方法及びマルチキャリア通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ通信システムにおいて、拡散を二次元に行うことにより受信性能を高める技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、ＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ通信システムにおいて、拡散コード間の直交性の崩れによって生じるコード間干渉を低減させるために、拡散チップを時間軸方向のみならず周波数軸方向にも配置する技術が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−３３２７２４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載の技術は、ＯＦＤＭ／ＣＤＭＡ通信システムにおける拡散コードの直行性の崩れを防止するものであるため、拡散チップを使用しないＣＤＭＡ方式以外のマルチキャリア通信には利用できない問題がある。また、特許文献１に記載の技術は、拡散チップ当たりの周波数選択性フェージングの影響を問題とするため、拡散チップよりもはるかに長いシンボルについて拡散チップの場合と同様に二次元に配置したとしても同じような効果が奏されるか疑問である。また、マルチキャリア通信では、通常マルチキャリア信号にターボ符号化や畳み込み符号化等の誤り訂正符号化処理が施されるため、シンボルを二次元に配置する場合には、誤り訂正符号化処理によって生成された符号ブロック単位で配置を考慮しなければならない。そのため、符号ブロックを二次元に配置する場合には、周波数選択性フェージングのみならずマルチパスやフェージングの影響も考慮する必要ある。
【０００５】
ところで、一般にターボ符号や畳み込み符号等の誤り訂正符号の誤り率特性は、誤り訂正符号化処理によって生成された符号ブロックの受信品質（例えば、ビット毎の尤度）のばらつきが小さいほど誤り率が低くなり、一方でその品質のばらつきが大きいほど誤り率が高くなる（図１０（ａ）〜（ｄ）参照）。
【０００６】
また、ビット毎の尤度は、変調後のシンボル毎の品質即ちＳＮＲ(Signal to Noise Ratio)等に依存する。例えば、１００ビットのデータに対してＲ＝１／２の誤り訂正（ＦＥＣ）符号化を行ってＱＰＳＫシンボルで送信する場合には、ＦＥＣ符号化処理によって２００ビットの信号が生成され、ＱＰＳＫシンボルは１シンボル当り２ビットで送信されるので、ＱＰＳＫシンボルが１００シンボル送信されることになる。送信されたＱＰＳＫシンボルは伝搬路を経由して受信機に受信されることになるが、このときＱＰＳＫシンボル毎にＳＮＲが変化すると、復号後では２ビット毎に尤度が変化することになる。上記のようなデータの品質のばらつきによるＦＥＣ性能の劣化が起こると、たとえ受信した信号の平均受信品質例えばＳＮＲが同じ値であったとしても、符号ブロックにおけるシンボル毎のＳＮＲのばらつきが大きい場合には、誤り訂正後の信号の誤り率特性が劣化してしまう問題が生じる。
【０００７】
このような符号ブロックにおけるシンボル毎のＳＮＲのばらつきによる誤り率特性の劣化は、ＯＦＤＭ信号を用いる移動体通信システムでは、特に大きな問題となる。ＯＦＤＭ信号を用いる移動体通信システムでは、時間軸方向にはフェージングによって前記ＳＮＲの変動を受けると伴に、周波数軸方向にはマルチパスに起因する周波数選択性フェージングによって前記ＳＮＲの変動を受けるからである。このとき、時間軸方向の変動は、受信機の移動速度が高速になるほど大きくなり、一方で周波数軸方向の変動は、送信機と受信機との間のマルチパス信号の最大遅延時間が大きくなるほど大きくなるという特徴がある。また、他セルからの干渉もサブキャリア毎に、ＯＦＤＭ信号のシンボル毎に大きく変動する。そのため、特にセルエッジにおいては、ＯＦＤＭ信号の１フレームにおけるシンボル毎のＳＮＲが大きくばらつくことになり、ＯＦＤＭ信号の受信性能が劣化してしまう。
【０００８】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、マルチキャリア信号の誤り訂正率を改善するため、誤り訂正符号化処理によって生成される符号ブロックを時間軸方向のみならず周波数軸方向にも配置するに際して、マルチキャリア信号の実際の受信状態に応じて符号ブロック単位での配置を調整するマルチキャリア通信方法及びその方法において使用されるマルチキャリア通信装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るマルチキャリア通信方法は、データを誤り訂正符号化して符号ブロックを生成する符号化ステップと、前記符号ブロックを含むマルチキャリア信号を生成する生成ステップと、前記マルチキャリア信号を送信する送信ステップと、周波数軸と時間軸とからなる二次元平面上における前記符号ブロックの配置を、前記符号ブロックにおけるシンボル毎の受信品質のばらつきに基づいて調整する調整ステップと、を具備するようにした。また、本発明に係るマルチキャリア通信装置は、データを誤り訂正符号化して符号ブロックを生成する符号化手段と、前記符号ブロックを含むマルチキャリア信号を生成する生成手段と、前記マルチキャリア信号を送信する送信手段と、周波数軸と時間軸とからなる二次元平面上における前記符号ブロックの配置を、前記符号ブロックにおけるシンボル毎の受信品質のばらつきに基づいて調整する調整手段と、を具備する構成を採る。
【００１０】
これらの発明によれば、マルチキャリア信号の実際の受信状態に応じて符号ブロックの配置が適宜調整されるため、時々刻々と変化する伝搬路からの悪影響に適応的に対応して、マルチキャリア信号の誤り訂正率を確実に改善することができる。
【００１３】
本発明に係るマルチキャリア通信方法は、前記調整ステップにおいて、前記符号ブロックの配置を前記符号ブロックにおけるシンボル毎の受信ＳＩＲの分散値に基づいて調整するようにした。また、本発明に係るマルチキャリア通信装置は、前記調整手段が、前記符号ブロックの配置を前記符号ブロックにおけるシンボル毎の受信ＳＩＲの分散値に基づいて調整する構成を採る。
【００１４】
これらの発明によれば、前記発明による効果に加えて、シンボル毎のＳＩＲ（信号電力対干渉電力比）の分散値に基づいてマルチキャリア信号の受信状態が分析されるため、一層緻密な分析結果が得られ、マルチキャリア信号の誤り訂正率を確実に高めることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の骨子は、マルチキャリア信号の受信状態の分析結果を送信機にフィードバックして、マルチキャリア信号の誤り訂正符号化処理によって生成される符号ブロックを、同一の符号ブロックにおける受信状態が均一となるように、マルチキャリア信号の１フレームにおいて時間軸方向のみならず周波数軸方向にも配置することにある。
【００２０】
以下、本発明に係る実施の形態について、適宜図を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
（実施の形態１）
図１に、時間軸方向に１０シンボル、周波数軸方向に１０シンボルの計１００シンボルを１フレームとするＯＦＤＭ信号を示す。実施の形態１では、この１００シンボルを１フレームとするＯＦＤＭ信号を送受信する場合を例として、以下具体的に説明する。
【００２２】
ＯＦＤＭ信号に誤り訂正符号化処理を施すことによって生成される符号ブロックが１０シンボルで構成されると仮定すると、１フレームには１０個の符号ブロックを配置することができる。本実施の形態では、実際に伝搬路を経由して受信機に受信されたＯＦＤＭ信号について、その１フレームにおける各シンボルのＳＮＲの変動（受信状態）をドップラ周波数及び遅延プロファイルを観測して分析し、その分析結果に基づいてそれ以降に送信されるＯＦＤＭ信号の１フレームにおける符号ブロックの配置を調整することにより、符号ブロックにおけるシンボル毎のＳＮＲの変動を小さくする。
【００２３】
ここで、観測される最大ドップラ周波数が高いときには、各シンボルのＳＮＲは時間軸方向に激しく変動し、一方で最大遅延時間が大きいときには、同ＳＮＲは周波数軸方向に激しく変動する。従って、各シンボルのＳＮＲの観測結果において周波数軸方向よりも時間軸方向に変動が大きいとき、例えば受信機が高速で移動しているときには、符号ブロックを周波数軸方向に連続して配置することにより、そのシンボル毎のＳＮＲのばらつきを小さくすることができる（図２（ａ）参照）。同様に、時間軸方向よりも周波数軸方向に変動が大きいときには、符号ブロックを時間軸方向に連続して配置することにより、そのシンボル毎のＳＮＲのばらつきを小さくすることができる（図２（ｂ）参照）。また、各シンボルのＳＮＲの観測結果において時間軸方向の変動よりも周波数軸方向の変動の方が大きいものの時間軸方向の変動も無視できないときには、図２（ｃ）に示すようにＳＮＲの変動が小さい時間軸方向に５シンボル、一方でＳＮＲの変動が大きい周波数軸方向に２シンボルの態様で符号ブロックを配置してもよい。
【００２４】
このようにＯＦＤＭ信号の１フレームにおける符号ブロックの配置は、実際のＯＦＤＭ信号の受信状態を分析し、その分析結果に応じて符号ブロックにおけるシンボル毎のＳＮＲのばらつきが小さくなるように適宜調整すればよい。１フレームにおける符号ブロックの配置例として、つぎの態様が挙げられる。
【００２５】
図３（ａ）に、１フレームにおける特定のサブキャリアには符号ブロックを配置しない例を示す。この配置例によれば、周波数選択性フェージングの影響が特定のサブキャリアに対して著しいときに、その受信状態が極端に劣化しているサブキャリアを使用しないことによって無駄な信号送信が行われなくなるので、他セルに与える干渉量を低減できると伴に、送信電力を抑えて消費電力を抑制することができる。
【００２６】
また、図３（ｂ）に、１フレームにおいて１０シンボルからなる符号ブロックの態様を変形した配置例を示す。例えば，周波数軸方向×時間軸方向で示して、１０シンボル×１シンボル、５シンボル×２シンボル及び２シンボル×５シンボルからなる各符号ブロックが混在してもよい。この配置例によれば、１フレームにおいてシンボル毎のＳＮＲの変動量が局所的に変わっても適応できる。
【００２７】
また、図３（ｃ）に、誤り訂正符号の特性に応じて符号ブロックの大きさ（シンボル数）を適宜変更する配置例を示す。なお、ターボ符号等はその符号ブロックのシンボル数が多いほど誤り訂正率が向上するので、１フレームに配置可能な範囲で符号ブロックを大きくしてもよい。図３（ｃ）では、１０シンボルの符号ブロック７個と３０シンボルの符号ブロック１個とが混在する。
【００２８】
また、図３（ｄ）に、１個の符号ブロックを分割して離れた位置に、即ち５シンボルからなる２個の符号ブロックを離れて配置する例を示す（図３（ｄ）の斜線部を参照）。この配置例によれば、１フレームにおいて受信状態の近似する部分が分かれて現れた場合でも適応的に対応できる。
【００２９】
また、図３（ｅ）に、複数の受信機に対して同一のＯＦＤＭ信号を送信するときに、その受信機毎の受信状態に応じて符号ブロックを配置する例を示す。この配置例によれば、受信機毎の受信状態に応じた符号ブロックの配置が可能となり、全ての受信機の誤り率特性を改善することができる。
【００３０】
また、図３（ｆ）に、２つの受信機に対して同一のＯＦＤＭ信号を送信するときに、１フレームにおいて５０シンボルを分散してそれぞれの受信機に割り当てる配置例を示す。この配置例によれば、１フレームにおいてＳＮＲの値が近似する５０シンボルを適宜選択して、その選択された５０シンボルで符号ブロックを構成すればよいため、受信機毎の受信状態に応じた緻密な対応が可能となり、全ての受信機の誤り率特性を改善することができる。
【００３１】
また、図４に、ＯＦＤＭ信号の受信状態がそれぞれ異なる３つの受信機に対して同一のＯＦＤＭ信号を送信するときにおける符号ブロックの配置例を示す。図４において、受信機１は、高速移動する移動体通信端末装置であって、マルチパスによる影響が小さい受信状態にある。また、受信機２は、低速移動する移動体通信端末装置であって、マルチパスによる影響が大きい受信状態にある。また、受信機３は、中速移動する移動体通信端末装置であって、マルチパスによる影響も中位の受信状態にある。これら各受信機の受信状態に応じて１フレームに符号ブロックを配置するとすれば、受信機１に対しては周波数軸方向に連続して符号ブロックを配置する態様が好ましく、受信機２に対しては時間軸方向に連続して符号ブロックを配置する態様が好ましく、受信機３に対しては時間軸方向に５シンボル分連続して、かつ、周波数軸方向に２シンボル分連続して符号ブロックを配置する態様が好ましい。これら３つの受信機用にそれぞれ配置した符号ブロックを周波数分割多重（ＦＤＭＡ）することによって１フレームのＯＦＤＭ信号を生成することができる。なお、このようにして生成されたＯＦＤＭ信号は、時間軸方向に１０シンボル、周波数軸方向に３０シンボルの計３００シンボルを１フレームとして構成される。
【００３２】
図５は、一対一のＯＦＤＭ通信で使用される送信機（ａ）と受信機（ｂ）との構成を示すブロック図である。送信機５００は、ブロック分割部５０１、誤り訂正符号化部５０２、符号ブロック配置部５０３、ＯＦＤＭ送信処理部５０４、送信ＲＦ５０５、受信ＲＦ５０６、要求フォーマット検出部５０７、フレームフォーマット決定部５０８及びアンテナ素子５０９を具備する。また、受信機５５０は、受信ＲＦ５５１、ＯＦＤＭ受信処理部５５２、符号ブロック並べ替え部５５３、誤り訂正復号化部５５４、最大ドップラ周波数検出部５５５、時間軸方向変動予測値算出部５５６、遅延プロファイル検出部５５７、周波数軸方向変動予測値算出部５５８、変動量比較部５５９、要求フォーマット決定部５６０、要求フォーマット送信部５６１、送信ＲＦ５６２及びアンテナ素子５６３を具備する。
【００３３】
送信機５００では、フレームフォーマット決定部５０８からの指示に従ってブロック分割部５０１により送信データが符号ブロックに相当する所定の大きさに分割される。ブロック分割部５０１で分割された個々の送信データは、誤り訂正符号化部５０２に入力され、ここで畳み込み符号化等の誤り訂正符号化処理を施されて符号ブロックに加工される。この符号ブロックは、符号ブロック配置部５０３に入力され、ここでフレームフォーマット決定部５０８から指示された配置即ちＯＦＤＭ信号に変換された後の１フレームにおいて指示された配置となるように並べ替えられる。符号ブロック配置部５０３からＯＦＤＭ送信処理部５０４に入力された符号ブロックは、ＯＦＤＭ送信処理部５０４において直並列変換、ＩＦＦＴ、並直列変換及びガードインターバル挿入等のＯＦＤＭ信号を生成するための公知の処理を施される。そして、ＯＦＤＭ送信処理部５０４から送信ＲＦ５０５に入力されたＯＦＤＭ信号は、ここでＤ／Ａ変換、搬送波乗算及び増幅等の信号処理を施された後に、アンテナ素子５０９から無線送信される。
【００３４】
次いで、送信機５００から送信されたＯＦＤＭ信号は、伝搬路を経由して受信機５５０のアンテナ素子５６３で受信される。アンテナ素子５６３で受信されたＯＦＤＭ信号は、受信ＲＦ５５１に入力され、ここで増幅、周波数変換及びＡ／Ｄ変換等の信号処理を施される。受信ＲＦ５５１からＯＦＤＭ受信処理部５５２に入力されたＯＦＤＭ信号は、ここで直並列変換、ＦＦＴ処理及び並直列変換等の信号処理を施され、続いて符号ブロック並べ替え部５５３、最大ドップラ周波数検出部５５５及び遅延プロファイル検出部５５７にそれぞれ入力される。符号ブロック並べ替え部５５３に入力されたＯＦＤＭ信号は、その１フレーム毎に内包する符号ブロックを符号ブロック配置部５０３によって並べ替えられる前の元の配置に戻される。元の配置に並べ替えられることにより取り出された符号ブロックは、誤り訂正復号化部５５４においてビタビアルゴリズム等の公知の復号アルゴリズムによって復号され、復号され次第順次出力される。
【００３５】
また、ＯＦＤＭ信号は、最大ドップラ周波数検出部５５５において、１フレーム単位でそのシンボル毎のドップラ周波数を測定される。そして、各シンボルについて測定された最大ドップラ周波数は、時間軸方向変動予測値算出部５５６に入力され、ここで１フレームの時間軸方向におけるその変動量が算出される。さらに、時間軸方向変動予測値算出部５５６では、算出された時間軸方向におけるその変動量の推移に基づいて、それ以降受信されるＯＦＤＭ信号についての時間軸方向におけるその変動量が予測される。この時間軸方向における変動量予測値は、変動量比較部５５９に入力される。
【００３６】
また、遅延プロファイル検出部５５７において、入力されたＯＦＤＭ信号がシンボル毎の遅延時間及び信号強度を１フレーム単位で平均化され、その平均値に対する各シンボルの分布が算出されることによって、シンボル毎の遅延プロファイルが生成される。この遅延プロファイルは、周波数軸方向変動予測値算出部５５８に入力され、ここでＯＦＤＭ信号の１フレームの周波数軸方向におけるその変動量の推移に基づいて、それ以降受信されるＯＦＤＭ信号についての周波数軸方向におけるその変動量が予測される。そして、この周波数軸方向の変動量予測値は、変動量比較部５５９に入力される。
【００３７】
変動量比較部５５９では、時間軸方向変動予測値算出部５５６から入力される最大ドップラ周波数についての時間軸方向の変動量予測値と、周波数軸方向変動予測値算出部５５８から入力される遅延プロファイルについての周波数軸方向の変動量予測値と、が比較されて、それ以降に受信されるＯＦＤＭ信号の１フレームの時間軸方向におけるシンボル毎のＳＮＲのばらつきの程度と、同周波数軸方向におけるそのばらつきの程度と、の比率が算出される。算出されたＯＦＤＭ信号の１フレームにおける各シンボルのＳＮＲのばらつきの比率は、要求フォーマット決定部５６０に入力される。要求フォーマット決定部５６０では、そのばらつきの比率に応じて、ＯＦＤＭ信号の１フレームを総合的に勘案して符号ブロックにおけるシンボル毎のＳＮＲのばらつきが最も小さくなる符号ブロックの配置が決定される。このような符号ブロックの配置は、例えば図６に記載のフォーマットテーブルＡ，Ｂに記載される１個の符号ブロックの態様を試行錯誤的に組み合わせて、都度１フレームにおける総合的な評価を行うことによって決定することができる。なお、図６については後述する。
【００３８】
要求フォーマット決定部５６０において決定されるＯＦＤＭ信号の１フレームにおける符号ブロックの配置についてのフォーマットは、要求フォーマット送信部５６１及び送信ＲＦ５６２を経由する間に公知の信号処理を施されて、アンテナ素子５６３から無線送信される。
【００３９】
次いで、受信機５５０から無線送信された信号は、送信機５００のアンテナ素子５０９で受信された後に、受信ＲＦ５０６において増幅、周波数変換及びＡ／Ｄ変換等の信号処理を施される。そして、この送信信号は、要求フォーマット検出部５０７に入力され、ここで前記フォーマットの内容が抽出される。さらに、この抽出されたフォーマットは、フレームフォーマット決定部５０８に入力され、ここで符号ブロックの大きさや１フレームにおける符号ブロックの配置が具体的に決定される。そして、この決定に基づいてフレームフォーマット決定部５０８からブロック分割部５０１に１個の符号ブロックの大きさ（シンボル数）についての指示が、並びに符号ブロック配置部５０３にＯＦＤＭ信号の１フレームにおける符号ブロックの配置についての指示が、それぞれ入力される。これ以降は、上記各構成部において上述した各々の信号処理が繰り返し実施されることになる。
【００４０】
図６に、要求フォーマット決定部５６０において決定されるＯＦＤＭ信号の１フレームにおける符号ブロックの配置についてのフォーマットを生成するに際して利用可能な１個の符号ブロックの態様の例を示す。フォーマットテーブルＡには、１０シンボルで構成される符号ブロックの態様の例を示す。なお、テーブル中の「（ｔ，ｆ）」は、「（時間軸方向のシンボル数，周波数軸方向のシンボル数）」の意である。また、フォーマットテーブルＢは、１０シンボルで構成される符号ブロックと、２０シンボルで構成される符号ブロックと、が混在する場合におけるこれら符号ブロックの態様の例を示す。要求フォーマット決定部５６０では、フォーマットテーブルＡ又はフォーマットテーブルＢを用いて、ＯＦＤＭ信号の受信状態に応じて、これらの符号ブロックを適宜組み合わせて１フレームにおける符号ブロックの配置を決定することができる。
【００４１】
以上説明したように、本実施の形態に係るマルチキャリア通信方法及びその通信装置によれば、受信機５５０においてＯＦＤＭ信号の受信状態をその最大ドップラ周波数とその遅延プロファイルとに基づいて分析するため、伝搬路を経由することに起因するマルチキャリア信号の周波数軸方向への悪影響と時間軸方向への悪影響とを個別に分析することができ、これらの分析結果に基づいてマルチキャリア信号の１フレームにおける符号ブロックの配置を緻密に調整することができる。
【００４２】
（実施の形態２）
図７は、実施の形態２に係るマルチキャリア通信方法において使用される受信機の構成を示すブロック図である。本実施の形態では、一対一のＯＦＤＭ通信において、受信機がＯＦＤＭ信号の符号ブロックにおけるシンボル毎のＳＮＲの変動量をそのＳＩＲに基づいて予測して、符号ブロックの配置を決定する。
【００４３】
以下、本実施の形態に係るマルチキャリア通信方法及びその方法において使用される受信機について、適宜図を参照しつつ説明するが、実施の形態１において示した構成要素と同様の機能を発揮する構成要素については、同一の参照符号を附してその説明を省略する。
【００４４】
受信機７５０は、受信機５５０において、最大ドップラ周波数検出部５５５、時間軸方向変動予測値算出部５５６、遅延プロファイル検出部５５７、周波数軸方向変動予測値算出部５５８及び変動量比較部５５９の代わりに、シンボル毎受信ＳＩＲ予測部７０１、１×１０マッピング時ＳＩＲ分散計算部７０２、５×２マッピング時ＳＩＲ分散計算部７０３、１０×１マッピング時ＳＩＲ分散計算部７０４及びＳＩＲ分散値比較部７０５を具備する。また、これら３つのＳＩＲ分散計算部７０２、７０３、７０４は、並べ替え部７２１、符号ブロック毎平均ＳＩＲ算出部７２２、符号ブロック毎ＳＩＲ分散算出部７２３及びＳＩＲ分散平均部７２４をそれぞれ具備する。
【００４５】
シンボル毎受信ＳＩＲ予測部７０１では、ＯＦＤＭ受信処理部５５２から出力されてくるＯＦＤＭ信号が１フレーム分蓄積され、そこに内包される全シンボルについてＳＩＲが測定される。そして、測定により得られた全シンボルについてのＳＩＲが１×１０マッピング時ＳＩＲ分散計算部７０２、５×２マッピング時ＳＩＲ分散計算部７０３及び１０×１マッピング時ＳＩＲ分散計算部７０４にそれぞれ入力される。
【００４６】
１×１０マッピング時ＳＩＲ分散計算部７０２では、入力されたシンボル毎のＳＩＲが並べ替え部７２１に入力される。並べ替え部７２１では、符号ブロックを図２（ａ）に示す配置とすることが仮定され、この仮定に従って各符号ブロック別にシンボル毎のＳＩＲが区分けされた後、この符号ブロック毎のＳＩＲが順次符号ブロック毎平均ＳＩＲ算出部７２２と符号ブロック毎ＳＩＲ分散算出部７２３とに平行して入力される。符号ブロック毎平均ＳＩＲ算出部７２２では、符号ブロック毎のＳＩＲの平均が算出される。そして、この平均ＳＩＲが符号ブロック毎ＳＩＲ分散算出部７２３に入力される。符号ブロック毎ＳＩＲ分散算出部７２３では、入力された平均ＳＩＲと、その平均ＳＩＲに対応する符号ブロックにおける各シンボルのＳＩＲと、に基づいて、符号ブロック毎の分散が算出される。この符号ブロック毎のＳＩＲの分散は、ＳＩＲ分散平均部７２４に入力され、ここで１フレーム分の符号ブロック毎のＳＩＲの分散が集積されて平均化される。そして、この平均化された１フレーム分の符号ブロック毎のＳＩＲの分散がＳＩＲ分散値として順次ＳＩＲ分散値比較部７０５に入力される。この１×１０マッピング時ＳＩＲ分散計算部７０２における信号処理と同様の信号処理が、５×２マッピング時ＳＩＲ分散計算部７０３及び１０×１マッピング時ＳＩＲ分散計算部７０４でも実施され、それぞれのＳＩＲ分散値がＳＩＲ分散値比較部７０５に入力される。ＳＩＲ分散値比較部７０５では、１×１０マッピング時ＳＩＲ分散計算部７０２、５×２マッピング時ＳＩＲ分散計算部７０３及び１０×１マッピング時ＳＩＲ分散計算部７０４から入力されたＳＩＲ分散値がそれぞれ比較され、このＳＩＲ分散値が最も小さくなるように１フレームにおける符号ブロックの配置が選択される。この選択された符号ブロックの配置が要求フォーマット決定部５６０に通知され、その後実施の形態１と同様にして符号ブロックの配置についてのフォーマットが送信機５００に無線送信される。
【００４７】
以上説明したように、本実施の形態に係るマルチキャリア通信方法によれば、シンボル毎のＳＩＲに基づいてマルチキャリア信号の受信状態が分析されるため、その受信状態を緻密に分析することができ、マルチキャリア信号の誤り訂正率を確実に高めることができる。
【００４８】
なお、本実施の形態では、ＯＦＤＭ信号の１フレームに１０シンボルで構成される符合ブロックを配置することを前提としてＳＩＲ分散計算部７０２、７０３、７０４の３つを使用する場合について説明したが、本発明はこの場合に限定されるものではない。例えば、複数の符号ブロックをＯＦＤＭ信号の１フレームに収めることができれば、符号ブロックの大きさや態様を変えたり、ＳＩＲ分散計算部を増やしたりしてもよい。
【００４９】
（実施の形態３）
図８は、実施の形態３に係るマルチキャリア通信装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態では、一対一のＯＦＤＭ通信において、受信機がＯＦＤＭ信号の受信状態についての分析を行わず、その受信状態に関する情報を送信機に送信して、送信機が前記情報に基づいてその受信状態を分析することによってＯＦＤＭ信号の１フレームにおける符号ブロックの配置を決定する。
【００５０】
以下、本実施の形態に係るマルチキャリア通信方法及びその通信装置について、適宜図を参照しつつ説明するが、実施の形態１において示した構成要素と同様の機能を発揮する構成要素については、同一の参照符号を附してその説明を省略する。
【００５１】
送信機８００は、送信機５００において、要求フォーマット検出部５０７の代わりにチャネル情報検出部８０７を具備する。チャネル情報検出部８０７は、受信機８５０から送信されてくるＯＦＤＭ信号の受信状態に関する次の情報に基づきその受信状態を分析することによってＯＦＤＭ信号の１フレームにおける符号ブロックの配置を決定する。このＯＦＤＭ信号の受信状態に関する情報とは、最大ドップラ周波数、遅延プロファイル、最大遅延時間、遅延波の数とそれぞれのパスの遅延時間とそれぞれのパスのパワー、並びにサブキャリア毎のチャネル推定値等である。
【００５２】
また、受信機８５０は、受信機５５０において、時間軸方向変動予測値算出部５５６、周波数軸方向変動予測値算出部５５８、変動量比較部５５９、要求フォーマット決定部５６０及び要求フォーマット送信部５６１の代わりに、チャネル情報生成部８５９及びチャネル情報送信部８６１を具備する。チャネル情報生成部８５９及びチャネル情報送信部８６１は、前記ＯＦＤＭ信号の受信状態に関する各情報を生成して、これらの情報を送信機８００に無線送信する。
【００５３】
本実施の形態に係るマルチキャリア通信方法及びその通信装置によれば、伝搬路を経由することに起因するマルチキャリア信号の周波数軸方向への悪影響とその時間軸方向への悪影響とを個別に分析することができ、これらの分析結果に基づいてマルチキャリア信号の１フレームにおける符号ブロックの配置を緻密に調整することができると伴に、受信機にかかる信号処理の負荷を軽減することができる。そのため、受信機の構成を簡素化して、受信機を軽薄短小化することができる。
【００５４】
（実施の形態４）
図９は、実施の形態４に係るマルチキャリア通信装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態では、１機の送信機に対して複数の受信機が同時にＯＦＤＭ通信を行う。
【００５５】
以下、本実施の形態に係るマルチキャリア通信方法及びその通信装置について、適宜図を参照しつつ説明するが、実施の形態１において示した構成要素と同様の機能を発揮する構成要素については、同一の参照符号を附してその説明を省略する。
【００５６】
送信機９００は、ＯＦＤＭ送信処理部５０４、送信ＲＦ５０５、受信ＲＦ５０６、アンテナ素子５０９、スケジューラ９２３、多重部９２４及び複数の符号ブロック化ユニット９２０を具備する。また、符号ブロック化ユニット９２０は、ブロック分割部５０１、誤り訂正符号化部５０２、符号ブロック配置部５０３、要求フォーマット検出部５０７、フレームフォーマット決定部５０８、分離部９２１及びＳＩＲ情報取得部９２２を具備し、同時に通信を行う受信機と同数設けられる。また、受信機９５０は、受信機５５０に具備される各構成要素に加えて、さらに受信ＳＩＲ検出部９７１、受信ＳＩＲ情報送信部９７２及び多重部９７３を具備する。
【００５７】
受信機９５０では、ＯＦＤＭ受信処理部５５２から受信ＳＩＲ検出部９７１にＯＦＤＭ信号が入力される。受信ＳＩＲ検出部９７１では、ＯＦＤＭ信号の１フレームにおける全シンボルのＳＩＲが蓄積される。この蓄積された１フレーム分のシンボルのＳＩＲは、受信ＳＩＲ情報送信部９７２に入力され、ここで１フレーム単位で平均化される。この平均ＳＩＲは、多重部９７３に入力され、ここで要求フォーマット送信部５６１から入力されてくる符号ブロックの配置についてのフォーマットと多重された後、送信機９００に対して無線送信される。
【００５８】
この受信機９５０から無線送信された信号は、送信機９００に受信された後、符号ブロック化ユニット９２０における分離部９２１に入力される。分離部９２１では、その包含される符号ブロック化ユニット９２０において入力された信号を処理すべきかが判定され、処理すべきとの判定結果が得られたときに限り、その信号に含まれる前記平均ＳＩＲと前記符号ブロックの配置についてのフォーマットとがそれぞれ分離抽出される。そして、この平均ＳＩＲはＳＩＲ情報取得部９２２に入力され、一方で符号ブロックの配置についてのフォーマットは要求フォーマット検出部５０７に入力される。ＳＩＲ情報取得部９２２では、入力された平均ＳＩＲに基づいて受信機９５０におけるＯＦＤＭ信号の受信状態に関する情報が取得される。そして、各符号ブロック化ユニット９２０が担当する受信機９５０におけるＯＦＤＭ信号の受信状態に関する情報が全てスケジューラ９２３に入力される。スケジューラ９２３では、この各受信機９５０についての受信状態に関する情報に基づいて、次回送信されるＯＦＤＭ信号について、各受信機９５０に割り当てられるシンボル数や符号ブロックの配置が決定される。スケジューラ９２３におけるこの決定は、多重部９２４に入力され、ここで所望の信号処理が施されることにより実現される。
【００５９】
従って、本実施の形態に係るマルチキャリア通信方法及びその通信装置によれば、配置調整手段に相当する符号ブロック化ユニット９２０が複数設けられ、これらからの出力を適宜選択して組み合わせるスケジューラが具備されるため、複数の受信機に対してマルチキャリア信号を送信する場合に、全ての受信機の受信状態を勘案して総合的に誤り訂正率が高くなるように、マルチキャリア信号における符号ブロックの配置を調整することができる。
【００６０】
なお、本実施の形態では、多値変調方式を採用してもよく、その場合には上位ビットと下位ビットとでグループを分けて符号ブロックの配置を行ってもよい。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、マルチキャリア信号の実際の受信状態に応じて符号ブロックの配置が適宜調整されるため、時々刻々と変化する伝搬路からの悪影響に適応的に対応して、マルチキャリア信号の誤り訂正率を確実に改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１で使用するＯＦＤＭ信号の１フレームの態様を示す図
【図２】実施の形態１に係るＯＦＤＭ信号の１フレームにおける符号ブロックの配置例を示す図
【図３】実施の形態１に係るＯＦＤＭ信号の１フレームにおける符号ブロックの様々な配置例を示す図
【図４】実施の形態１に係る受信機が複数存在する場合のＯＦＤＭ信号の１フレームにおける符号ブロックの配置例を示す図
【図５】実施の形態１に係る送信機及び受信機の構成を示すブロック図
【図６】実施の形態１に係る符号ブロックの配置を決定するに際して参照される符号ブロックの態様を示す図
【図７】実施の形態２に係る受信機の構成を示すブロック図
【図８】実施の形態３に係る送信機及び受信機の構成を示すブロック図
【図９】実施の形態４に係る送信機及び受信機の構成を示すブロック図
【図１０】符号ブロックにおける各シンボルの受信品質のばらつきとその誤り率特性との関係を示す図
【符号の説明】
５００、８００、９００ 送信機
５０１ ブロック分割部
５０２ 誤り訂正符号化部
５０３ 符号ブロック配置部
５０４ ＯＦＤＭ送信処理部
５０５、５６２ 送信ＲＦ
５０６、５５１ 受信ＲＦ
５０７ 要求フォーマット検出部
５０８ フレームフォーマット決定部
５０９、５６３ アンテナ素子
５５０、７５０、８５０、９５０ 受信機
５５２ ＯＦＤＭ受信処理部
５５３ 符号ブロック並べ替え部
５５４ 誤り訂正復号化部
５５５ 最大ドップラ周波数検出部
５５６ 時間軸方向変動予測値算出部
５５７ 遅延プロファイル検出部
５５８ 周波数軸方向変動予測値算出部
５５９ 変動量比較部
５６０ 要求フォーマット決定部
５６１ 要求フォーマット送信部
７０１ シンボル毎受信ＳＩＲ予測部
７０２ １×１０マッピング時ＳＩＲ分散計算部
７０３ ５×２マッピング時ＳＩＲ分散計算部
７０４ １０×１マッピング時ＳＩＲ分散計算部
７０５ ＳＩＲ分散値比較部
７２１ 並べ替え部
７２２ 符号ブロック毎平均ＳＩＲ算出部
７２３ 符号ブロック毎ＳＩＲ分散算出部
７２４ ＳＩＲ分散平均部
８０７ チャネル情報検出部
８５９ チャネル情報生成部
８６１ チャネル情報送信部
９２０ 符号ブロック化ユニット
９２１ 分離部
９２２ ＳＩＲ情報取得部
９２３ スケジューラ
９２４ 多重部
９７１ 受信ＳＩＲ検出部
９７２ 受信ＳＩＲ情報送信部
９７３ 多重部
Claims (4)
- データを誤り訂正符号化して符号ブロックを生成する符号化ステップと、
前記符号ブロックを含むマルチキャリア信号を生成する生成ステップと、
前記マルチキャリア信号を送信する送信ステップと、
周波数軸と時間軸とからなる二次元平面上における前記符号ブロックの配置を、前記符号ブロックにおけるシンボル毎の受信品質のばらつきに基づいて調整する調整ステップと、
を具備するマルチキャリア通信方法。 - 前記調整ステップにおいて、前記符号ブロックの配置を前記符号ブロックにおけるシンボル毎の受信ＳＩＲの分散値に基づいて調整する、
請求項１記載のマルチキャリア通信方法。 - データを誤り訂正符号化して符号ブロックを生成する符号化手段と、
前記符号ブロックを含むマルチキャリア信号を生成する生成手段と、
前記マルチキャリア信号を送信する送信手段と、
周波数軸と時間軸とからなる二次元平面上における前記符号ブロックの配置を、前記符号ブロックにおけるシンボル毎の受信品質のばらつきに基づいて調整する調整手段と、
を具備するマルチキャリア通信装置。 - 前記調整手段は、前記符号ブロックの配置を前記符号ブロックにおけるシンボル毎の受信ＳＩＲの分散値に基づいて調整する、
請求項３記載のマルチキャリア通信装置。
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