JP2017163389A - ポイントツーポイント無線装置および通信制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シングルキャリア伝送時の無線送信スペクトラム規定を満足してマルチキャリア伝送ができるポイントツーポイント無線装置を提供する。
【解決手段】サブキャリア生成手段１１で、マルチキャリア伝送するサブキャリア数に応じて、所定のシングルキャリア伝送の無線送信スペクトラム規定を満足して配置できる中心周波数と帯域幅を有する変調中間周波数帯の変調波に変換したサブキャリアを生成する。レベル増減演算手段１２で、サブキャリアの信号レベルが無線送信スペクトラム規定を満足するように、サブキャリアの生成過程で信号レベルの増減を指示する。サブキャリアのそれぞれの信号レベルが無線送信スペクトラム規定を満足したときに、マルチキャリア合成手段１３で各サブキャリアを含むマルチキャリアに合成して無線中間周波数帯に周波数変換して出力する。無線送信手段１４で、無線中間周波数帯のマルチキャリアを無線周波数帯に変換して出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ポイントツーポイント無線装置および通信制御方法に関し、特に、シングルキャリア伝送のスペクトラムマスクを用いてマルチキャリア伝送するポイントツーポイント無線装置および通信制御方法に関する。

無線通信する通信相手が設定（固定）されている固定型のポイントツーポイントの無線通信システムの例が特許文献１および特許文献２に開示されている。

固定型のポイントツーポイントの無線通信システムは、双方向同時通信（全二重通信）のために、周波数分割多重（ＦＤＤ、Frequency Division Duplexing）方式を用いる。ＦＤＤ方式を用いることにより、ポイントツーポイントの無線回線で相互に対向する一対（ペア）の無線装置は、上り方向と下り方向で使用する無線周波数帯域を分割することで、相互の周波数干渉を抑制して相互通信を効率良く行うことができる。

ここで、ポイントツーポイントの無線回線で対向するペアの無線装置の一方の装置を無線装置Ａと表し、他方の装置を無線装置Ｂと表すとする。ＦＤＤ方式では、無線装置Ａから無線装置Ｂに信号を送信する電波の周波数と、無線装置Ｂから無線装置Ａに信号を送信する電波の周波数とが互いに異なる。このため、無線装置Ａから無線装置Ｂへの信号の送信と、その逆の無線装置Ｂから無線装置Ａへの信号の送信とを、相互間に周波数干渉を生じさせることなく同時に行うことができる。

ところで、通常、無線装置Ａと無線装置ＢがポイントツーポイントのＦＤＤ方式で無線通信を行うに際し、これら無線装置Ａと無線装置Ｂが通信に使用する上り方向と下り方向の無線周波数帯の電波の使用ライセンスをペアで取得する。また、無線装置Ａから無線装置Ｂに送信する電波の周波数と、無線装置Ｂから無線装置Ａに送信する電波の周波数との周波数間隔は各国の無線周波数規格により規定されている。また通信設定は中心周波数と帯域幅と変調復調方式で設定され、これをキャリアと呼ぶ。

送信するデータを１つのキャリアで無線伝送する装置をシングルキャリア伝送無線装置と称し、複数のキャリアを同時送信する装置をマルチキャリア伝送無線装置と称する。

たとえば、ＦＤＤ方式のシングルキャリア伝送無線装置の場合、無線装置Ａから無線装置Ｂへ中心周波数と帯域幅と変調方式で決まるシングルキャリアで伝送し、同時に無線装置Ｂから無線装置Ａへは、ある決められた周波数間隔を保ったシングルキャリアで伝送する。この時、共に無線送信されるシングルキャリアに使用できる電波の周波数間隔は、たとえばＩＴＵ-Ｒ（International Telecommunication Union Radio communications sector）により規定されている。

更に、無線通信システムにおける周波数の有効利用や隣接する無線周波数帯の一定の保護の観点から、キャリアの無線送信スペクトラムの許容範囲を規定するスペクトラムマスクが設けられている。そして、無線装置は、送信機出力の不要輻射を抑制して、スペクトラムマスクに収まるキャリアの送信制御を行わなければならない。固定型のポイントツーポイント無線装置で使用するキャリアの無線送信スペクトラムの許容範囲を規定するスペクトラムマスクは、ＥＴＳＩ（European Telecommunications Standards Institute、欧州電気通信標準機構）で規格化されている。例えば、非特許文献１の４．２．４項参照。

なお、特許文献１は、マイクロ波またはミリ波等を用いたポイントツーポイント無線システムにおいて、障害が発生した無線リンクを切り替えるに際して、良好な無線品質が得られる未使用の無線チャンネルを効率よくサーチする技術を開示する。

また、特許文献２は、固定された周波数間隔を伴うＦＤＤが使用される場合に、一方の無線リンクでの障害に起因する片方向通信から復帰するに際し、保守や制御用の冗長な回線を用いずに双方向の使用無線チャンネルを安全に切り替える技術を開示する。

更に、固定型のポイントツーポイントの無線通信システムではないが、特許文献３には、伝搬路の状況に応じて適応的に最適な無線モード（シングルキャリア伝送、マルチキャリア伝送）で通信できる無線通信システムが開示されている。

また更に、特許文献４には、妨害波が存在する環境下で通信の信頼性を確保することができるマルチキャリア通信装置が開示されている。この通信装置は、サブキャリア毎の雑音レベルに基づいて、妨害波が存在する周波数帯域に存在するサブキャリアを除いて送信周波数帯域としている。そして、受信時には、使用可能な周波数帯域をバンドパスフィルタの各通過周波数帯域から選択していずれか１つの周波数帯域を受信時の使用周波数帯域に指定する。

なお、特許文献３と特許文献４が開示する通信装置は、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing、直交周波数分割多重）方式を用いた無線装置である。

特開2015-177497号公報 特開2015-177498号公報 特開2012-019425号公報 特開2010-004469号公報

ETSI EN 302 217-2-2 V2.1.1 (2013-07), Fixed Radio Systems; Characteristics and requirements for point-to-point equipment and antennas; Part 2-2: Digital systems operating in frequency bands where frequency co-ordination is applied; Harmonized EN covering the essential requirements of article 3.2 of the R&TTE Directive

固定型のポイントツーポイントの無線装置は、シングルキャリア伝送で主にライセンス運用される装置である。なお、固定型のポイントツーポイントの無線装置を以降はポイントツーポイント無線装置と称する。

シングルキャリア伝送でライセンス運用されるポイントツーポイント無線装置を複数のユーザで共有する場合には、各ユーザのデータは多重化された後にシングルキャリアを用いて無線伝送される。

シングルキャリア伝送の場合、複数のユーザデータが多重化されたシングルキャリアに対して伝搬路上でフェージングや隣接チャンネル干渉等が発生すると、全てのユーザに対して伝送品質の低下や通信切断等の影響を及ぼしてしまう。また、ユーザによっては、使用するチャンネルに対する伝送容量増を望む場合と、伝送品質の確保を望む場合があり、シングルキャリア伝送によるポイントツーポイント無線装置では、同時に異なるユーザの要望を叶えることができない。

非特許文献１のＥＴＳＩ ＥＮ３０２ ２１７−２−２規格は、このようなポイントツーポイント無線装置によるシングルキャリア伝送の無線送信スペクトラムを規定するスペクトラムマスクに関する規格である。

近年、ＥＴＳＩ ＥＮ３０２ ２１７−２−２規格では、従来のシングルキャリア伝送用に規定されたスペクトラムマスクをマルチキャリア伝送で利用するための規格を追加した。これは、既存の伝送に影響を与えないようにシングルキャリア伝送をマルチキャリア化するための規定が追加されている。これによりポイントツーポイント無線装置に適用されるＥＴＳＩ ＥＮ３０２ ２１７−２−２規格でも、マルチキャリア伝送で無線周波数帯域を使用する無線装置が提供できることになった。

ＥＴＳＩ ＥＮ３０２ ２１７−２−２規格では、従来のシングルキャリア伝送時の無線送信スペクトラムに規定されたスペクトラムマスクをマルチキャリア伝送時の無線送信スペクトラムにも適用させるものである。例えば、２つのサブキャリアを用いてマルチキャリア伝送する場合、２つのサブキャリア間の送信レベル偏差を所定値以内に調整したり、帯域幅がサイドマスク内に収まるように調整することが求められている。つまり、シングルキャリア伝送のポイントツーポイント無線装置をマルチキャリア伝送化するに当たり、シングルキャリア伝送時の無線送信スペクトラム規定を満足してマルチキャリア伝送させる必要が有る。

しかし、ＥＴＳＩ ＥＮ３０２ ２１７−２−２規格は、ポイントツーポイント無線装置をマルチキャリア伝送化する上での無線送信スペクトラム規定を明確にしたのみであって、その具体的な実現手段に関する開示はない。そのため、マルチキャリア伝送するサブキャリア毎に送信出力レベルや帯域幅を調整して、シングルキャリア伝送時の無線送信スペクトラム規定を満足してマルチキャリア伝送できるポイントツーポイント無線装置の開発が望まれている。

特許文献１や特許文献２はポイントツーポイント無線システムに関する技術を開示するが、シングルキャリア伝送時の無線送信スペクトラム規定を満足してマルチキャリア伝送できるポイントツーポイント無線装置に関する開示はない。

また、特許文献３や特許文献４はマルチキャリア通信装置に関する技術を開示するが、いずれもＯＦＤＭ方式を前提とした技術である。そのため、これらの特許文献３、４にも、シングルキャリア伝送時の無線送信スペクトラム規定を満足してマルチキャリア伝送できるポイントツーポイント無線装置に関する開示はない。

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、シングルキャリア伝送時の無線送信スペクトラム規定を満足してマルチキャリア伝送することができるポイントツーポイント無線装置および通信制御方法を提供することにある。

上記の目的を実現するために、本発明の一形態であるポイントツーポイント無線装置は、マルチキャリア伝送するサブキャリア数に応じて、所定のシングルキャリア伝送の無線送信スペクトラム規定を満足して配置できる中心周波数と帯域幅を有する変調中間周波数帯の変調波に変換したサブキャリアを生成する、マルチキャリア伝送する各サブキャリアに対応するサブキャリア生成手段と、前記サブキャリア生成手段のそれぞれが出力する前記サブキャリアの信号レベルが、予め保持している前記所定のシングルキャリア伝送の無線送信スペクトラム規定を満足するように、前記サブキャリア生成手段に前記変調波の信号レベルの増減を指示するレベル増減演算手段と、前記サブキャリアのそれぞれの信号レベルが前記無線送信スペクトラム規定を満足したときに、マルチキャリアに合成して無線中間周波数帯に周波数変換して出力するマルチキャリア合成手段と、前記マルチキャリア合成手段が出力する無線中間周波数帯の前記マルチキャリアを無線周波数帯の送信信号に変換して出力する無線送信手段を含むことを特徴とする。

また、本発明の他の形態である通信制御方法は、マルチキャリア伝送するサブキャリア数に応じて、所定のシングルキャリア伝送の無線送信スペクトラム規定を満足して配置できる中心周波数と帯域幅を有する変調中間周波数帯の変調波に変換したサブキャリアを生成し、マルチキャリア伝送する前記サブキャリアのそれぞれの信号レベルが、予め保持している前記所定のシングルキャリア伝送の無線送信スペクトラム規定を満足するように、前記変調波の信号レベルの増減を指示し、前記サブキャリアのそれぞれの信号レベルが前記無線送信スペクトラム規定を満足したときに、マルチキャリアに合成して無線中間周波数帯に周波数変換して出力し、前記無線中間周波数帯の前記マルチキャリアを無線周波数帯の送信信号に変換して出力することを特徴とする。

本発明は、シングルキャリア伝送時の無線送信スペクトラム規定を満足してマルチキャリア伝送することができるポイントツーポイント無線装置および通信制御方法を提供できる。

本発明の第１の実施形態に係るポイントツーポイント無線装置の構成を例示するブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る通信制御方法の動作を例示するフロー図である。 本発明の第２の実施形態に係るポイントツーポイント無線装置の構成を例示するブロック図である。 ポイントツーポイント無線装置を構成するマルチキャリア制御部の送信側の構成を例示するブロック図である。 ポイントツーポイント無線装置を構成するマルチキャリア制御部の受信側の構成を例示するブロック図である。 シングルキャリア伝送とマルチキャリア伝送の相違を説明するための無線送信スペクトラムを例示する図である。 ＥＴＳＩ規格による無線送信スペクトラムにおけるサブキャリア間の送信レベル偏差を説明する図である。 マルチキャリア伝送するサブキャリアの信号レベルの増減制御の全体の動作を説明するフロー図である。 図８の動作の中の、基準とする無線送信スペクトラム規定を満足するように変調波増幅器の出力レベルを増減制御する動作を説明するフロー図である。

本発明を実施するための形態について以下に図面を参照して詳細に説明する。

なお、実施の形態は例示であり、開示の装置及び方法等は、以下の実施の形態の構成には限定されない。また、図に付した参照符号は理解を助けるための一例として便宜上付記したものであり、なんらの限定を意図するものではない。更に、図面中の矢印の向きは、一例を示すものであり、ブロック間の信号の向きを限定するものではない。

（第１の実施形態）
図１および図２を参照して第１の実施形態を説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態に係るポイントツーポイント無線装置の構成を例示するブロック図である。

第１の実施形態に係るポイントツーポイント無線装置１０は、マルチキャリア伝送する各サブキャリアに対応するサブキャリア生成手段１１、レベル増減演算手段１２、マルチキャリア合成手段１３および無線送信手段１４を含む構成になっている。

サブキャリア生成手段１１は、マルチキャリア伝送するサブキャリア数に応じて、所定のシングルキャリア伝送の無線送信スペクトラム規定を満足して配置できる中心周波数と帯域幅を有する変調中間周波数帯の変調波に変換したサブキャリアを生成する。

レベル増減演算手段１２は、サブキャリア生成手段１１のそれぞれが出力するサブキャリアの信号レベルが、予め保持している所定のシングルキャリア伝送の無線送信スペクトラム規定を満足するように、サブキャリア生成手段１１に変調波の信号レベルの増減を指示する。

マルチキャリア合成手段１３は、サブキャリアのそれぞれの信号レベルが無線送信スペクトラム規定を満足したときに、マルチキャリアに合成して無線中間周波数帯に周波数変換して出力する。

無線送信手段１４は、マルチキャリア合成手段１３が出力する無線中間周波数帯のマルチキャリアを無線周波数帯の送信信号に変換して出力する。

なお、無線中間周波数帯は、ＩＦ（Intermediate Frequency）帯とも称し、無線周波数帯はＲＦ（Radio Frequency）帯とも称する。

上記のように構成することで、各サブキャリア生成手段１１が出力するサブキャリアがマルチキャリアに合成されたとき、その信号スペクトラムは、所定のシングルキャリア伝送の無線送信スペクトラム規定を満足することができる。従って、本実施形態のポイントツーポイント無線装置１０は、シングルキャリア伝送時の無線送信スペクトラム規定を満足してマルチキャリア伝送することができるポイントツーポイント無線装置として機能する。

図２は、本発明の第１の実施形態に係る通信制御方法の動作を例示するフロー図である。第１の実施形態に係る通信制御方法においては、ポイントツーポイント無線装置が次のように動作する。

変調中間周波数帯の変調波に変換したサブキャリアを生成する。このとき、サブキャリアには、マルチキャリア伝送するサブキャリア数に応じて、所定のシングルキャリア伝送の無線送信スペクトラム規定を満足して配置できる中心周波数と帯域幅が設定される（Ｓ１０１）。

マルチキャリア伝送する各サブキャリアの信号レベルが、予め保持している所定のシングルキャリア伝送の無線送信スペクトラム規定を満足するように、変調波の信号レベルの増減制御を行う（Ｓ１０２）。

サブキャリアのそれぞれの信号レベルが無線送信スペクトラム規定を満足したときに、マルチキャリアに合成して無線中間周波数帯に周波数変換して出力する（Ｓ１０３）。

無線中間周波数帯のマルチキャリアを無線周波数帯の送信信号に変換して出力する（Ｓ１０４）。

上記のように動作することで、サブキャリアがマルチキャリアに合成されたとき、その信号スペクトラムは、所定のシングルキャリア伝送の無線送信スペクトラム規定を満足することができる。従って、本実施形態の通信制御方法は、シングルキャリア伝送時の無線送信スペクトラム規定を満足してマルチキャリア伝送することができる通信制御方法を提供できる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態について、図３乃至図９を参照して詳細に説明する。

[構成の説明]
図３は、本発明の第２の実施形態に係るポイントツーポイント無線装置の構成を例示するブロック図である。

第２の実施形態に係るポイントツーポイント無線装置２０は、マイクロ波またはミリ波を用いて、対向する無線装置との間で無線リンクを構築するマイクロ波中継装置が例示される。また、ポイントツーポイント無線装置２０は、対向する無線装置との間で双方向同時通信（全二重通信）を行うために、ＦＤＤ方式を用いるものとする。ＦＤＤ方式では、無線周波数の送受間の回り込みによる干渉を抑制するため、無線送信周波数と無線受信周波数間で一定の周波数間隔を保持して運用される。

このポイントツーポイント無線装置２０は、インタフェース部２１、マルチキャリア制御部２２および無線送受信機２３を含んで構成される。

インタフェース部２１は、図示しないユーザ側装置から入力するユーザ側装置規格のデータ形式の信号を無線装置で扱うベースバンド信号（ユニポーラ０／１データ）に変換する。また逆に、無線装置で扱うベースバンド信号をユーザ側装置に出力するユーザ側装置規格のデータ形式の信号に変換する。例えば、ユーザ側装置とポイントツーポイント無線装置２０の間をＬＡＮ（Local Area Network）で接続する場合、ユーザ側装置規格のデータ形式の信号とはＬＡＮ規格の信号となる。

マルチキャリア制御部２２は、送信時は、マルチキャリア伝送する各サブキャリアに対応するユーザ信号を個別に変調して変調中間周波数帯の変調信号に周波数変換し、信号増減処理を行ってサブキャリアを生成する。マルチキャリア制御部２２は、生成した複数のサブキャリアをマルチキャリア伝送形態の送信信号に合成する。そして、マルチキャリア伝送形態に合成した送信信号を無線中間周波数帯（ＩＦ帯）の送信信号（Ｔｘｉｆ）に周波数変換して無線送受信機２３に出力する。

また、マルチキャリア制御部２２は、受信時は、無線送受信機２３から入力したマルチキャリア伝送形態のＩＦ帯の受信信号（Ｒｘｉｆ）を復調中間周波数帯の受信信号に周波数変換する。そして、その受信信号を各サブキャリアに分離して、分離したサブキャリアを個別に復調してベースバンド帯の受信信号を出力する。

マルチキャリア制御部２２は、送信時に、各サブキャリアを個別に生成する際に、合成後のマルチキャリア伝送形態の送信信号がＥＴＳＩ規格で規定されたスペクトラムマスクに収まるように波形整形を行う。

無線送受信機２３は、送信時は、マルチキャリア制御部２２が出力するＩＦ帯の送信信号（Ｔｘｉｆ）を、ライセンス指定されている無線周波数帯（ＲＦ帯）の無線チャンネルで送信する送信信号（Ｔｘｒｆ）に変換する。そして、当該送信信号（Ｔｘｒｆ）を、アンテナを介して対向無線装置に無線送信する。

一方、無線送受信機２３は、受信時は、ペアでライセンス取得した受信側の無線チャンネルでＲＦ帯の受信信号（Ｒｘｒｆ）を受信する。そして、無線空間変動や降雨等環境変動で生じる受信レベル変動を補正してからＩＦ帯の受信信号（Ｒｘｉｆ）に変換して、マルチキャリア制御部２２に出力する。

上述したように、本実施形態のポイントツーポイント無線装置２０は、マルチキャリア制御部２２において、ベースバンド帯と変調／復調中間周波数帯との間での周波数変換と、変調／復調中間周波数帯とＩＦ帯との間での周波数変換が行われる。そして、無線送受信機２３において、ＩＦ帯とＲＦ帯との間の周波数変換が行われる。ここで、ユーザの送信信号に対応するサブキャリアは、ＲＦ帯で送信する無線送信スペクトラムの許容範囲を規定するスペクトラムマスクに収まるように、変調中間周波数帯において波形整形されて合成される。

第１の実施形態のサブキャリア生成手段１１、レベル増減演算手段１２およびマルチキャリア合成手段１３は、第２の実施形態のマルチキャリア制御部２２に相当する。特に、後述する図４において、サブキャリア部２２１がサブキャリア生成手段１１に相当し、共通制御部２２３内の基準値記憶部２２３１とレベル増減演算部２２３２がレベル増減演算手段１２に相当する。そして、共通制御部２２３内の合成器２２３３とＩＦ帯周波数変換部２２３４がマルチキャリア合成手段１３に相当する。そして、第１の実施形態の無線送信手段１４は、第２の実施形態の無線送受信機２３に相当する。

図３に示したポイントツーポイント無線装置２０は、ユーザＡとユーザＢの二つのユーザ信号をマルチキャリア伝送する場合を例示する。ここで、ユーザＡの送信信号を送信信号aT、ユーザＢの送信信号を送信信号bTとする。また、ユーザＡの受信信号を受信信号aR、ユーザＢの受信信号を受信信号bRとする。

図４と図５は、それぞれがマルチキャリア制御部２２の構成を例示するブロック図で、図４はその送信側の構成を示し、図５は受信側の構成を示す。

マルチキャリア制御部２２は、マルチキャリア伝送する各サブキャリアに対する処理を行うサブキャリア部と、それぞれのサブキャリア部を共通に制御する共通制御部２２３で構成される。

ここでは、ユーザＡとユーザＢの２つのユーザ信号をマルチキャリア伝送するので、ユーザＡの信号を処理するサブキャリア部ａ２２１とユーザＢの信号を処理するサブキャリア部ｂ２２２を含む構成となっている。

つまり、図４では、サブキャリア部ａ２２１がユーザＡの送信信号aTに対するサブキャリアを処理し、サブキャリア部ｂ２２２がユーザＢの送信信号bTに対するサブキャリアを処理する構成を示す。また、図５では、サブキャリア部ａ２２１がユーザＡの受信信号aRに対するサブキャリアを処理し、サブキャリア部ｂ２２２がユーザＢの受信信号bRに対するサブキャリアを処理する構成を示す。

図４では、共通制御部２２３が、サブキャリア部ａ２２１とサブキャリア部ｂ２２２がそれぞれ個別に変調したサブキャリアの信号レベル調整を行う構成と、信号レベル調整された各サブキャリアを合成して無線送受信機２３に出力する構成を示す。合成されたマルチキャリア伝送形態の送信信号はＩＦ帯の周波数に変換されて無線送受信機２３に出力される。

また、図５では、共通制御部２２３が、ＩＦ帯の信号を無線送受信機２３から入力し、復調中間周波数帯の受信信号としてサブキャリア部ａ２２１とサブキャリア部ｂ２２２に分配する構成を示す。

図４と図５を参照してマルチキャリア制御部２２の構成を詳細に説明する。

図４を参照すると、サブキャリア部ａ２２１はユーザＡの送信信号aTを入力し、サブキャリア部ｂ２２２は、ユーザＢの送信信号bTを入力して、それぞれが個別に信号の変調、波形整形および信号レベル調整を行ってサブキャリアを生成する。

サブキャリア部ａ２２１を参照して、その構成を説明する。

サブキャリア部ａ２２１は、変調部２２１１、変調波周波数変換部２２１２、変調波増幅器２２１３および検波器２２１４を含んで構成される。

変調部２２１１は、図３に示した前段の装置であるインタフェース部２１が出力するユーザＡの送信信号aT（ベースバンド信号）を入力して、所定の変調方式で変調してアナログ信号として変調信号を出力する。

変調部２２１１は、ユーザの要望に応じた変調方式が適宜選択設定できるように構成されている。例えば、４ＰＳＫ（４位相偏移変調、Quadrature Phase Shift Keying）方式やＱＡＭ（直交振幅変調、Quadrature Amplitude Modulation）方式が選択できる。ＱＡＭ方式の場合、変調多値数に応じて１６ＱＡＭ／３２ＱＡＭ／６４ＱＡＭ／１２８ＱＡＭ／２５６ＱＡＭ／１０２４ＱＡＭ／２０４８ＱＡＭが選択できる。更に、受信側での受信状態に応じてその情報が送信側にフィードバックされ、変調方式を適応的に変化させる適応変調が可能な構成になっていても良い。

変調波周波数変換部２２１２は、周波数変換回路とバンドパスフィルタで構成され、変調信号を所定の中心周波数と帯域幅を有する変調中間周波数帯の変調波に波形整形する。図４では、中心周波数としてｆ１に設定される。

変調波増幅器２２１３は、変調波周波数変換部２２１２が出力する波形整形された変調波の信号レベルを増減制御する。ここでは、所定の無線送信スペクトラム規定を満足するサブキャリアとなるように、後述するように、共通制御部２２３からの指示値に基づいて変調波増幅器２２１３の出力レベルの増減制御が行われる。

検波器２２１４は、変調波増幅器２２１３が出力した変調波の信号レベルを測定して共通制御部２２３に出力する。

以上がサブキャリア部ａ２２１の構成であるが、サブキャリア部ｂ２２２も同様の構成となっている。つまり、サブキャリア部ｂ２２２は、変調部２２２１、変調波周波数変換部２２２２、変調波増幅器２２２３および検波器２２２４を含む。

サブキャリア部ｂ２２２は、ユーザＢの送信信号bTを入力して、ユーザＢに対するサブキャリアを生成する。そのため、変調部２２２１は、ユーザＢの要望に応じた変調方式が適宜選択設定される。また、変調波周波数変換部２２２２では、中心周波数がｆ２で所定の帯域幅を有する変調波として波形整形される。

変調波増幅器２２２３は、変調波周波数変換部２２２２が出力する波形整形された変調波の信号レベルを、共通制御部２２３からの指示値に基づいて増減制御する。

検波器２２２４は、変調波増幅器２２２３が出力した変調波の信号レベルを測定して共通制御部２２３に出力する。

サブキャリア部ａ２２１の変調波周波数変換部２２１２とサブキャリア部ｂ２２２の変調波周波数変換部２２２２で実行される波形整形は、それぞれを合成した変調波が所定の無線送信スペクトラム規定を満足するように中心周波数と帯域幅が設定される。このことについては後述する。

なお、変調波増幅器２２１３、２２２３が出力する変調波を、以降はサブキャリアと称して説明する。

次に、共通制御部２２３の構成を説明する。

共通制御部２２３は、基準値記憶部２２３１、レベル増減演算部２２３２、合成器２２３３およびＩＦ帯周波数変換部２２３４を含む構成になっている。

基準値記憶部２２３１およびレベル増減演算部２２３２は、各サブキャリア部の変調波増幅器の出力レベルの増減制御のための指示値を出力する構成である。つまり、サブキャリア部ａ２２１の変調波増幅器２２１３およびサブキャリア部ｂ２２２の変調波増幅器２２２３のそれぞれに対して、対応するサブキャリアの信号レベルの増減制御のための指示値を出力する。

基準値記憶部２２３１は、所定の無線送信スペクトラム規定に関する情報やユーザとの運用契約条件に基づく変調方式に関する情報を予め記憶する。また、基準値記憶部２２３１は、各サブキャリア部の検波器が測定した、変調波増幅器で増減制御されたサブキャリアの信号レベルを入力する。つまり、サブキャリア部ａ２２１の検波器２２１４およびサブキャリア部ｂ２２２の検波器２２２４がそれぞれ出力する、変調波増幅器２２１３と変調波増幅器２２２３の出力であるサブキャリアの信号レベルを入力する。

レベル増減演算部２２３２は、基準値記憶部２２３１が予め記憶する情報と基準値記憶部２２３１に入力した各サブキャリアの信号レベルとの差分検証により信号増減レベルを計算し、必要な変調波増幅器に対して出力レベルの増減指示を出す。つまり、マルチキャリアとして合成した場合に所定の無線送信スペクトラム規定を満足するように、変調波増幅器２２１３または変調波増幅器２２２３に対して所定のサブキャリアの信号レベルの増減制御の指示値が出力される。

この、各変調波増幅器、各検波器、基準値記憶部２２３１、レベル増減演算部２２３２によるサブキャリアの信号レベルの増減制御は、それぞれのサブキャリアの信号レベルがあらかじめ規定されている許容値の範囲になる適正な値になるまで繰り返される。

それぞれのサブキャリアの信号レベルがあらかじめ規定されている許容値の範囲の適正な値に達したことをレベル増減演算部２２３２が判別すると、各変調波増幅器が出力するサブキャリアは、合成器２２３３でマルチキャリアとして合成される。また、このとき、レベル増減演算部２２３２は、基準値記憶部２２３１に、適正な値に達したそれぞれのサブキャリアの信号レベルを記憶する。

合成器２２３４は信号レベルが所定の許容値の範囲になった各サブキャリアをマルチキャリアに合成し、ＩＦ帯周波数変換部２２３４は当該マルチキャリアをＩＦ帯の周波数に変換して出力する。

合成器２２３４は、サブキャリア部ａ２２１とサブキャリア部ｂ２２２から出力される各サブキャリアを合成し、バンドパスフィルタ（不図示）により合成後の信号帯域内のデータとして有効成分のみを抽出し不要波成分を除去する波形整形を行う。

ＩＦ帯周波数変換部２２３４は、合成したマルチキャリアをｆ３信号によりＩＦ帯の送信信号（Ｔｘｉｆ）に周波数変換し、バンドパスフィルタ（不図示）により、送信信号(Ｔｘｉｆ)の信号帯域内の有効成分のみを抽出し不要波成分を除去する。

ＩＦ帯周波数変換部２２３４から出力された送信信号(Ｔｘｉｆ)は、図３に示す無線送受信機２３に入力する。無線送受信機２３では、入力した信号をライセンス指定されているＲＦ帯の送信信号（Ｔｘｒｆ）に変換し、アンテナを介して対向無線装置に無線送信する。

次に、図５を参照してマルチキャリア制御部２２の受信側の構成を説明する。

マルチキャリア制御部２２は、共通制御部２２３で、ＩＦ帯の受信信号(Ｒｘｉｆ)を復調中間周波数帯の受信信号に変換し、マルチキャリア伝送された各サブキャリアを分波して、対応するサブキャリア部ａ２２１とサブキャリア部ｂ２２２に分配する。

サブキャリア部ａ２２１とサブキャリア部ｂ２２２では対応するサブキャリアを復調して、ベースバンド帯の受信信号aRと受信信号bRを図３に示すインタフェース部２１に出力する。

図５を参照すると、マルチキャリア制御部２２の共通制御部２２３は、ＩＦ帯周波数変換部２２３６と分波器２２３５を含む。

ＩＦ帯周波数変換部２２３６は、図３に示す無線送受信機２３から受信したマルチキャリア伝送形態のＩＦ帯の受信信号(Ｒｘｉｆ)を入力する。このとき、図示しないバンドパスフィルタにより受信信号(Ｒｘｉｆ)の有効成分が抽出され、不要波成分は除去される。

ＩＦ帯周波数変換部２２３６は、ＩＦ帯の受信信号(Ｒｘｉｆ)をｆ１３信号により復調中間周波数帯の受信信号に変換し、周波数変換により生じた不要波をバンドパスフィルタ（不図示）で除去する。

分波器２２３５は、ＩＦ帯周波数変換部２２３６で生成された復調中間周波数帯の受信信号を、マルチキャリア伝送された各サブキャリアに分波し、対応するサブキャリア部に分配する。

サブキャリア部ａ２２１は、ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）２２１８、復調波増幅器２２１７、復調波周波数変換部２２１６および復調部２２１５を含む。

サブキャリア部ａ２２１に入力した復調用のサブキャリア（復調波）は、ＢＰＦ２２１８により対応する復調波の信号が抽出され、復調波増幅器２２１７で復調波の信号レベル増幅が行われる。

復調波周波数変換部２２１６は、信号レベル増幅された復調中間周波数帯の復調波を、ｆ１１信号によりベースバンド帯の復調波に変換する。復調波周波数変換部２２１６で周波数変換された復調波は、周波数変換で生じた不要波が図示しないバンドパスフィルタにより削除されてから復調部２２１５に入力する。

復調部２２１５は、対向無線装置の対応するサブキャリアの変調部に設定された変調方式と同じ方式の復調方式により、復調波を復調してベースバンド帯のユーザＡの受信信号aRを出力する。

サブキャリア部ｂ２２２も上記と同様の構成である、ＢＰＦ２２２８、復調波増幅器２２２７、復調波周波数変換部２２２６および復調部２２２５を含む。復調波周波数変換部２２２６ではｆ１２信号が用いられる点と、復調部２２２５の復調方式が、対向無線装置の対応するサブキャリアの変調部に設定された変調方式と同じ方式の復調方式であり、ユーザＢの受信信号bRを出力する点が異なる程度である。

また、サブキャリア部ａ２２１とサブキャリア部ｂ２２２の受信側の構成では、サブキャリアの信号レベルを増減制御する機能は保有していない代わりに復調器の信号レベルを一定にするための自動レベル制御機能を有している。

以上が、本実施形態に係るポイントツーポイント無線装置の構成である。

[シングルキャリア伝送とマルチキャリア伝送]
次に、シングルキャリア伝送とマルチキャリア伝送の相違について触れておく。

図６は、シングルキャリア伝送とマルチキャリア伝送の相違を説明するための無線送信スペクトラムを例示する図である。

図６の（ａ）は、シングルキャリア伝送形態での送信信号（Ｔｘｉｆ）の無線送信スペクトラムを例示し、（ｂ）はマルチキャリア伝送形態での送信信号（Ｔｘｉｆ）の無線送信スペクトラムを例示する。

図６の（ａ）に示すように、シングルキャリア伝送形態での送信信号（Ｔｘｉｆ）には、ユーザＡの送信信号aTとユーザＢの送信信号bTが多重された多重信号（aT＋bT）が含まれる。シングルキャリア伝送形態のポイントツーポイント無線装置は、送信信号aTと送信信号bTをインタフェース部で多重し、その多重信号を変調したシングルキャリアを送信する構成になっている。もちろん、受信時にはシングルキャリアを復調し、多重されている二つの信号を分離してそれぞれのユーザに分配する構成になっている。

そのため、複数の信号が多重化されたシングルキャリア伝送形態では、使用するチャンネルに対するユーザ毎の異なる要望をかなえることができない。例えば、あるユーザは使用する無線回線の伝送容量が大きいことを望む場合がある。また、逆に、あるユーザは、伝送容量よりも伝送品質の確保を望む場合がある。

一方、マルチキャリア伝送形態では、図６の（ｂ）に示すように、使用無線周波数帯をユーザ毎に分割し、この無線帯域を分割した周波数帯域毎にユーザのデータをサブキャリアとして無線伝送する。そのため、マルチキャリア伝送形態では、マルチキャリアを構成するサブキャリア毎に、異なる個別要求に対応する無線回線を構築することができる。

本実施形態のポイントツーポイント無線装置は、無線回線の伝送容量が大きいことを優先する条件（パラメータ１）と、フェージングや周波数干渉等による伝送品質劣化に対する耐力を優先する条件（パラメータ２）を個別に実現する構成を備える。

また、パラメータが混在する場合に、どちらのパラメータを優先させたサブキャリア伝送を構築するのかという設定を可能にする。パラメータ１＞２を優先条件とするユーザに対しては、伝送容量の確保が可能な無線伝送を実現する設定のサブキャリア伝送を構築する。逆に、パラメータ１＜２を優先条件とするユーザに対しては、伝送容量より伝送品質の確保が可能な無線伝送を実現する設定のサブキャリア伝送を構築する。

[サブキャリアの中心周波数、帯域幅および変調方式の設定]
以降の説明において、キャリアの無線送信スペクトラムの許容範囲を規定するスペクトラムマスクを、無線送信スペクトラム規定またはスペクトラムマスクと称して説明する。

ＥＴＳＩ ＥＮ３０２ ２１７−２−２規格では、図６（ａ）に示したシングルキャリア伝送形態の無線送信スペクトラムと図６（ｂ）に示したマルチキャリア伝送形態の無線送信スペクトラムは同じスペクトラムマスクが用いられる。言い換えれば、マルチキャリア伝送としてシングルキャリアを合成した信号はＥＴＳＩ ＥＮ３０２ ２１７−２−２規格のシングルキャリア伝送の無線送信スペクトラム規定を満足する必要がある。

図６（ｂ）に示した無線送信スペクトラムは、図４のサブキャリア部ａ２２１とサブキャリア部ｂ２２２がそれぞれ波形整形して出力した二つのサブキャリアを合成したマルチキャリア伝送時の送信信号（Ｔｘｉｆ）を示している。

マルチキャリア伝送では、規定されたスペクトルマスクの中に、合成した互いに隣接するサブキャリアが重ならないようにサブキャリア間に干渉ガード周波数帯を設けてそれぞれのサブキャリアの中心周波数と帯域幅を設定する必要がある。

この中心周波数と帯域幅は、図４に示した変調波周波数変換部２２１２と変調波周波数変換部２２２２の周波数変換回路とバンドパスフィルタにより設定される。

つまり、図６（ｂ）に示した信号aTのサブキャリアは変調波周波数変換部２２１２の周波数変換回路に入力するｆ１信号で中心周波数が設定され、バンドパスフィルタで帯域幅ｆａが設定される。また、図６（ｂ）に示した信号bTのサブキャリアは変調波周波数変換部２２２２の周波数変換回路に入力するｆ２信号で中心周波数が設定され、バンドパスフィルタで帯域幅ｆｂが設定される。

そして、変調波増幅器２２１３と変調波増幅器２２２３でそれぞれの信号レベル調整を行う増減制御が完了したサブキャリアがマルチキャリアに合成され、ＩＦ帯周波数変換部２２３４で送信信号（Ｔｘｉｆ）に変換される。

また、変調部２２１１と変調部２２２１は、ユーザの要望に応じた変調方式が適宜選択設定できるように構成されており、ユーザが要望する伝送環境に関する優先条件（パラメータ１／パラメータ２）に応じた変調方式が選択設定される。

パラメータ１の伝送容量の確保を優先するユーザに対しては、変調多値数が大きくて伝送効率の高い、例えば、２０４８ＱＡＭを変調方式として選択する。つまり、伝送容量の確保を優先する設定の運用では、降雨時のデータエラーは許容する代わりに、晴れの日には最大の伝送容量を確保できる変調方式を変調部に設定する。

一方、パラメータ２の伝送品質の確保を優先するユーザに対しては、伝搬条件の悪化時においても伝送品質劣化耐力のある、例えば、４ＰＳＫを変調方式として選択して変調部に設定する。

なお、対向無線装置の受信部でも、それぞれユーザが個別に希望する無線伝送を実現するため、ユーザが要望する伝送環境に関する優先条件のパラメータ１／パラメータ２に応じて予め復調方式と帯域幅を設定しておく。

以上の中心周波数、帯域幅および変調方式の設定は、対向する無線装置とともに運用開始前に事前設定する。

[パラメータに応じたサブキャリアの中心周波数と帯域幅の設定]
次に、前述したパラメータ１／パラメータ２に応じたサブキャリアの中心周波数と帯域幅の設定について説明する。

マルチキャリア伝送では、規定されたスペクトルマスクの中に、互いに隣接するサブキャリアが重ならないようにサブキャリア間に干渉ガード周波数帯を設けてそれぞれのサブキャリアの中心周波数と帯域幅を設定することは前述のとおりである。これは、干渉ガード周波数帯を設けることでサブキャリア間の隣接干渉を防止し、マルチキャリア伝送における伝送品質を確保するためである。この伝送品質は、Ｃ／Ｎ（搬送波対干渉雑音比、Carrier-Noise ratio）で評価される。

ユーザＡとユーザＢが使用するそれぞれのサブキャリアを、ライセンス取得した無線周波数チャンネルの同一の周波数帯内に割り当てる場合、通常、干渉ガード周波数帯は、当該周波数帯を均等に分割した周波数の中心に設ければ良い。

しかし、ユーザが求めるパラメータ１／パラメータ２の伝送環境に関する優先条件が異なる場合には、ユーザ間で適用する変調方式が異なる。前述のとおり、パラメータ１を優先条件として伝送容量を確保したいユーザに対しては、例えば、伝送効率の高い２０４８ＱＡＭを適用する。そして、パラメータ２を優先条件として伝送品質の確保を優先したいユーザに対しては、例えば、伝送品質劣化耐力のある４ＰＳＫを適用する。

変調方式が高多値化するにしたがって、その変調方式で変調された変調波における所要のＣ／Ｎを確保するために必要な干渉ガード周波数帯幅は増えることになる。逆に、低多値化の変調方式で変調された変調波における所要Ｃ／Ｎは少ないので、必要な干渉ガード周波数帯幅は少なくて済む。このように、同一の無線送信スペクトラム内に、異なる変調方式で変調されたサブキャリアが混在する場合、変調方式に応じた余裕のある干渉ガード周波数帯域を確保しておく必要がある。

例えば、干渉ガード周波数帯域の設定が、ある変調方式の所要Ｃ／Ｎしか確保できない設定になっている場合には、その変調方式より多値数が多い変調方式は使用できない。そのため、このような場合は、その変調方式より少ない多値数の変調方式を適用しなければならない。このことは、高多値化の変調方式によるサブキャリアに対する所要Ｃ／Ｎが優先的に確保できるように干渉ガード周波数帯幅を確保する必要があることを意味する。このような場合、例えば、最大多値数を用いる２０４８ＱＡＭ変調方式で必要とされるＣ／Ｎが確保できる干渉ガード周波数帯を予め設定しておくことでも良い。

このようなパラメータに応じたサブキャリアの中心周波数と帯域幅は、サブキャリア部ａ２２１の変調波周波数変換部２２１２とサブキャリア部ｂ２２２の変調波周波数変換部２２２２で割りつけられる。

つまり、ユーザＡとユーザＢとの運用契約に基づく要求に適した変調方式を変調部２２１１と変調部２２２１に設定する。そして、それぞれの変調方式で必要とされるＣ／Ｎが確保できる干渉ガード周波数帯幅を求める。より条件が厳しい干渉ガード周波数帯が設定できるように、変調波周波数変換部２２１２と変調波周波数変換部２２２２において中心周波数と帯域幅を割り当てる。中心周波数はｆ１信号とｆ２信号により設定され、帯域幅はバンドパスフィルタの特性により設定することができる。これらは、当該無線装置の運用条件に基づいて初期設定時に設定される。

また、適応変調方式を利用する場合にも、適応的に変化する変調方式に対応できるように、各変調方式のＣ／Ｎ確保要件に基づいて干渉ガード周波数帯幅を設定しておく必要がある。例えば、受信側の状態に応じて４ＰＳＫ、１６／３２／６４／１２８／２５６／１０２４／２０４８ＱＡＭと適応変調できる場合、最大多値数の２０４８ＱＡＭ変調方式で必要とされるＣ／Ｎが確保できる干渉ガード周波数帯を予め設定しておけば良い。

言うまでも無く、対向する無線装置で復調するに当たり、ｆ１１信号およびｆ１２信号も上記と同様に干渉ガード周波数帯を考慮した周波数に設定する。

以上の変調方式に応じて必要とされる干渉ガード周波数帯を考慮した中心周波数、帯域幅の設定は、対向する無線装置とともに運用開始前に事前設定する。

[変調波増幅器の出力レベルの増減制御]
次に、図４に示した変調波増幅器２２１３、２２２３、検波器２２１４、２２２４、基準値記憶部２２３１およびレベル増減演算部２２３２によるサブキャリアの信号レベルの増減制御について詳細に説明する。

前述したように、図４のレベル増減演算部２２３２は、基準値記憶部２２３１が予め記憶する情報と基準値記憶部２２３１に入力した各サブキャリアの信号レベルとの差分検証により信号増減レベルを計算する。そして、レベル増減演算部２２３２は、変調波増幅器２２１３または変調増幅器２２２３に対して出力レベルの増減指示を出す。この増減制御は、合成したサブキャリアの信号レベルが所定のスペクトラムマスクであらかじめ規定されている許容値の範囲の適正な値になるまで繰り返される。

ポイントツーポイント無線装置の無線送信スペクトラムの許容値は、ＥＴＳＩ ＥＮ３０２ ２１７−２−２規格の４．２．４項で規定されている。

図７は、ＥＴＳＩ規格による無線送信スペクトラムにおけるサブキャリア間の送信レベル偏差を説明する図である。ＥＴＳＩ規格では、マルチキャリアを構成するサブキャリア間の送信レベル偏差を所定値のk1（ｄＢ）以内に調整制御することが求められている。

変調波増幅器に対する出力レベルの増減制御とは、サブキャリア間の送信レベル偏差が許容値範囲の適正な値になるように、対応する変調波増幅器から出力されるサブキャリアの信号レベルを制御することである。つまり、ポイントツーポイント無線装置のシングルキャリア伝送で規定されたスペクトラムマスクをマルチキャリア伝送にも適用するにあたって実行すべき制御である。

この変調波増幅器に対する出力レベルの増減制御は、制御の基準とするサブキャリアである基準サブキャリアを決定し、その基準サブキャリアの信号レベルに基づいて他のサブキャリアの信号レベルに対して送信レベル偏差を調整する制御を行う。

なお、この無線送信スペクトラム規定は、無線周波数帯（ＲＦ帯）での規定である。つまり、アンテナから放射されるＲＦ帯の無線信号において、基準サブキャリアとそれ以外のサブキャリア間の送信信号レベルが所定の偏差以内に収まるように制御する必要がある。

本実施形態のポイントツーポイント無線装置は、このＲＦ帯で満足すべき無線送信スペクトラム規定のマルチキャリアを、変調中間周波数帯で生成することを特徴とする。つまり、サブキャリア間の信号レベルの調整は、マルチキャリア制御部２２の変調波増幅器の出力レベルの増減制御で実行される。

このとき、マルチキャリア制御部２２で生成された中間周波数帯の信号が無線送受信機２３でＲＦ帯の信号に変換される過程で、マルチキャリア制御部２２が出力した信号に対するレベル誤差が生じる。つまり、マルチキャリア制御部２２の後段には無線送受信機２３があり、その周波数変換回路や無線周波数帯の増幅回路を通過する過程で、無線送受信機毎の偏差、使用する周波数帯の偏差、環境偏差等に起因する誤差が生じる。しかし、この誤差の発生原因は明確であり、一意に決まるものなので、本実施形態のポイントツーポイント無線装置は、この一意に決まる誤差を予め補正値として基準値記憶部２２３１に記憶しておく。そして、マルチキャリア制御部２２の変調波増幅器２２１３、２２２３の出力レベルの増減制御を行うに際して、この補正値で換算した値を用いて増減制御を行う。そのため、この補正値換算による増減制御が行われた変調波増幅器２２１３、２２２３から出力されるサブキャリアの信号レベルは、無線送受信機２３で変換されたＲＦ帯の無線信号において、規定の無線送信スペクトラムの送信レベル偏差内に収まる。

言い換えれば、本実施形態のポイントツーポイント無線装置は、ＲＦ帯で求められる送信レベル偏差を、前述のように一意に決まる補正値を用いて、変調中間周波数帯の信号レベル調整で補正を行う構成になっている。

[パラメータの優先条件に応じた変調波増幅器の出力レベルの増減制御]
前述のように、変調波増幅器の出力レベルの増減制御は、制御の基準とするサブキャリアである基準サブキャリアを決定し、その基準サブキャリアの信号レベルに基づいて他のサブキャリアの信号レベルに対して送信レベル偏差を調整する制御を行う。

無線装置は、最大となる無線送信レベルで運用することで、対向の受信品質を確保する。そのため、通常は、マルチキャリアを構成する各サブキャリアの内、最大の無線出力が可能なサブキャリアを基準サブキャリアとする。そして、他のサブキャリアの信号レベルを基準サブキャリアに近づけるように制御する。

また、一方で、前述した、ユーザが無線装置に要求する伝送環境に関する優先条件である「伝送容量の確保を優先する（パラメータ１）／伝送品質劣化耐力確保を優先する（パラメータ２）」で指定したサブキャリアを基準とすることもできる。

ユーザが無線装置に要求する伝送環境に関する優先条件で指定したサブキャリアを基準とするとは、パラメータ１とパラメータ２のどちらを優先させた無線伝送を実現する設定にするのかと云うことである。

伝送品質の劣化耐力を確保するより、干渉が生じていない状況下での伝送容量の確保を優先する条件（パラメータ１）の場合は、変調多値数が多い高多値化の変調方式（例えば、２０４８ＱＡＭ）が無線装置の変調部に設定される。一方、伝送品質劣化耐力確保を優先する条件（パラメータ２）の場合、無線装置の変調部には変調多値数が少ない低多値化の変調方式（例えば、４ＰＳＫ）が設定される。このように、ユーザ要望に対応するパラメータ１／パラメータ２により基準とする変調方式が決まり、それが変調部に設定されることになることは前述したとおりである。

ＥＴＳＩ規格では、変調方式に応じて隣接チャンネル間との所要Ｃ／Ｎを確保すべき値が考慮され、変調方式毎に送信レベルと範囲（サイドマスク）が異なるスペクトラムマスクが規定されている。例えば、４ＰＳＫのスペクトラムマスクの規定は緩く、最大の送信レベルが規定されている。一方、２０４８ＱＡＭのように高多値化になるにつれてスペクトラムマスクの規定が厳しくなり、送信レベルは低く、サイドマスクも高多値化によりだんだん厳しい規格になっている。

そのため、パラメータ１の条件のサブキャリアとパラメータ２の条件のサブキャリアが混在する場合、優先させるパラメータに応じたスペクトラムマスクを適用し、それを満足するように変調波増幅器の出力レベルの増減制御を行う必要がある。言い換えれば、パラメータ１の条件のサブキャリアとパラメータ２の条件のサブキャリアのどちらを優先させた無線伝送を実現する設定にするのかと云うことである。

パラメータ２の伝送品質劣化耐力確保を優先する場合には、低多値化の変調方式を選定することになる。この場合、送信レベルが高いスペクトラムマスクが適用されるので、信号レベルが高いサブキャリアを基準にした増減制御を行う（ケース１と称する）。

一方、パラメータ１のデータ容量の確保を優先する場合には、高多値化の変調方式を選定することになる。この場合、送信レベルが低いスペクトラムマスクが適用されるので、信号レベルが低いサブキャリアを基準にした増減制御を行う（ケース２と称する）。

そして、マルチキャリアの無線送信スペクトラムが、基準サブキャリアとして選んだ変調方式に対応するスペクトラムマスクを満足するように、基準サブキャリアの信号レベルを基準として、他方のサブキャリアの信号レベルを増減制御する。これは、制御対象とするサブキャリア部の変調波増幅器の出力レベルを増減する制御指示を出すことで実現できる。

[変調波増幅器の出力レベルの増減制御動作の説明]
図８と図９を参照して変調波増幅器に対する信号レベルの増減制御の動作を説明する。

図８は、マルチキャリア伝送するサブキャリアの信号レベルの増減制御の全体の動作を説明するフロー図である。また、図９は、図８の動作の中の、基準とする無線送信スペクトラム規定を満足するように変調波増幅器の出力レベルを増減制御する動作を説明するフロー図である。

この変調波増幅器の出力レベルの増減制御は、ユーザが要望する優先条件に適合する無線回線を構築するために、当該無線装置が運用に入る前に実行される初期設定動作である。

前述のように、ユーザが要望する伝送環境に関する優先条件（伝送容量優先：パラメータ１／伝送品質優先：パラメータ２）に応じて、対応するサブキャリア部が生成するサブキャリアの変調方式、中心周波数、帯域幅が予め設定される（Ｓ２０１）。

例えば、ユーザ要望に応じた最適な変調多値数を用いた変調方式が変調部に設定され、各サブキャリアの変調方式に求められるＣ／Ｎを確保するための干渉ガード周波数帯に応じた中心周波数および帯域幅が変調波周波数変換部に設定される。

また、どのサブキャリアの信号レベルを基準として無線送信スペクトラム規定を満足するように制御するのかという優先条件に関する設定情報と、増減制御する送信レベルの許容範囲値の設定情報を基準値記憶部２２３１に予め保持する（Ｓ２０２）。

つまり、当該無線装置がパラメータ１を優先とした制御を行うのか、パラメータ２を優先とした制御を行うのかを設定した情報と、優先とする変調方式に対応する無線送信スペクトラム規定における送信レベル増減制御の許容範囲値を保持する。

各サブキャリア部の変調波増幅器が出力するサブキャリアの信号レベルは、対応するサブキャリア部の検波器で測定され、基準値記憶部２２３１に通知される（Ｓ２０３）。

基準値記憶部２２３１は、各サブキャリア部の検波器で測定した対応する変調波増幅器が出力するサブキャリアの信号レベルの情報とともに、ステップＳ２０２で予め保持している設定情報をレベル増減演算部２２３２に出力する。

レベル増減演算部２２３２では、基準値記憶部２２３１が予め保持している、ユーザが要望する優先条件に関する設定情報に基づいて、以降の変調波増幅器に対する出力レベルの増減制御を行う。そのため、レベル増減演算部２２３２は、ユーザ要望に対応する優先条件のパラメータが、パラメータ１なのか、それともパラメータ２なのかを判定する（Ｓ２０４）。

伝送容量を優先させるパラメータ１が設定されている場合（Ｓ２０４、パラメータ１）、変調多値数が大きい変調方式で運用され、それに対応した無線送信スペクトラム規定を満足させる必要がある。そのため、この場合、レベル増減演算部２２３２は、該当変調方式の無線出力レベル値を考慮して、信号レベルが低いサブキャリアを基準サブキャリアに設定する（ケース２）（Ｓ２０５）。

また、伝送品質を優先させるパラメータ２が設定されている場合（Ｓ２０４、パラメータ２）、変調多値数が小さい変調方式で運用され、それに対応した無線送信スペクトラム規定を満足させる必要がある。そのため、この場合、レベル増減演算部２２３２は、該当変調方式の無線出力レベル値を考慮して、信号レベルが高いサブキャリアを基準サブキャリアに設定する（ケース１）（Ｓ２０６）。

レベル増減演算部２２３２は、変調波増幅器から出力されるサブキャリアの信号レベルが、基準とする無線送信スペクトラム規定を満足するように変調波増幅器の出力レベルの増減制御を行う（Ｓ２０７）。

つまり、レベル増減演算部２２３２は、設定した基準サブキャリアの信号レベルを基準として、他のサブキャリアの信号レベルが設定すべき許容範囲を満足しているか否かを計算し、その結果に基づく変調波増幅器の出力レベルの増減制御を行う。

例えば、基準サブキャリアの変調方式が低多値化変調方式の４ＰＳＫの場合、対応する無線送信スペクトラム規定も４ＰＳＫに準じる必要があり、レベル増減演算部２２３２は、被制御側のサブキャリアの信号レベルを増加させるように制御する。

一方、基準サブキャリアが高多値化変調方式２０４８ＱＡＭの時は、無線送信スペクトラム規定によるサイドマスクも厳しくなる。被制御側のサブキャリアが４ＰＳＫ変調の場合、レベル増減演算部２２３２は、その信号レベルを２０４８ＱＡＭに合わせるために減少制御する。この場合、サイドマスクの規定を満足させるために、被制御側のサブキャリアの信号レベルの減少制御がさらに必要になるかもしれない。

このように、レベル増減演算部２２３２は、ユーザが要望するデータ伝送の優先条件に関する設定情報に基づいて変調波増幅器の出力レベルの増減制御を行う。

続いて、図８のステップＳ２０７の動作について図９を参照して説明する。

前述のように、変調波増幅器の出力レベルの増減制御は、基準サブキャリアの変調方式に対応する無線送信スペクトラム規定を満足するように制御する。そのため、レベル増減演算部２２３２は、基準で無い方のサブキャリアの信号レベルを増減制御し、基準とする無線出力スペクトラムマスク規格を満足させるように制御する。

レベル増減演算部２２３２は、変調波増幅器が出力する各サブキャリアの信号レベルを取得する（Ｓ２１１）。これは、各サブキャリア部の検波器で測定され、基準値記憶部２２３１に通知されたものである（図８のステップＳ２０３）。

レベル増減演算部２２３２は、基準値記憶部２２３１の格納情報と測定された各サブキャリアの信号レベルに基づいて、それぞれのサブキャリアの信号レベルが設定すべき無線送信スペクトラム規定の範囲を満足しているか否かを計算する（Ｓ２１２）。

規定された許容範囲を満足していない場合（Ｓ２１２、Ｎｏ）、レベル増減演算部２２３２は、無線送信スペクトラム規定を満足させるために必要な、対象となる変調波増幅器の出力レベルを増減制御するための増減値を算出する（Ｓ２１３）。

これは、基準サブキャリアの信号レベルと他方のサブキャリアの信号レベルの差が、基準値記憶部２２３１の設定情報で予め規定されている許容値の範囲に近づくように、制御対象側の変調波増幅器の出力レベルの増減値を算出する。

レベル増減演算部２２３２は、算出した増減値を制御対象の側の変調波増幅器に送信し、当該変調波増幅器における出力レベルの増減制御を指示する（Ｓ２１４）。

この増減制御指示を受けて出力レベルの増減制御を行った変調波増幅器から出力されるサブキャリアの信号レベルが、対応する検波器で測定されて基準値記憶部２２３１に通知される。これにより、再度、ステップＳ２１１に処理が戻る。

このステップＳ２１１からステップＳ２１４の処理は、ステップＳ２１２の判断結果が「Ｙｅｓ」になるまで繰り返される。つまり、それぞれのサブキャリアの信号レベルが設定すべき無線送信スペクトラム規定の範囲を満足すると判断された時点で変調波増幅器に対する信号レベルの増減制御は終了する（Ｓ２１２、Ｙｅｓ）。

この増減制御の結果に基づく最終データである各サブキャリアの信号レベルは、基準値記憶部２２３１の不揮発性メモリに書き込まれる。

これは、当該無線装置がなんらかの理由で再起動される場合に、この不揮発性メモリに格納されているデータを用いて装置の再起動を行うことで、無線回線の再構築の時間を短縮させるためである。

また、上記の変調波増幅器の出力レベルの増減制御が終了した段階で、各サブキャリア部から出力される変調波は合成器でマルチキャリア伝送形態の信号に合成される。マルチキャリア伝送形態の信号に合成された後、ＩＦ帯周波数変換部でＩＦ帯の送信信号に変換され、無線送受信機に送られる。

上述した変調波増幅器の出力レベルの増減制御は、運用開始前の装置初期設定の段階で実施される。そのため、運用開始後にユーザ要望によるマルチキャリア伝送の優先条件等の初期設定条件を変更する場合には、再び変調波増幅器の出力レベルの増減制御を行うことから開始する。なお、初期設定条件を変更する場合、適用する変調方式の変更に伴って干渉波ガード周波数帯が変わる可能性もある。そのため、前述したように、干渉波ガード周波数帯を４ＰＳＫから２０４８ＱＡＭまでを想定して帯域確保することで、運用開始後に個別に優先条件を変えても、ユーザ間で影響を与えないようにすることもできる。

以上に説明したように、本実施形態のポイントツーポイント無線装置は、シングルキャリア伝送の無線送信スペクトラム規定を満足するように、マルチキャリア伝送する各サブキャリアを変調中間周波数帯で生成して合成する。

そのために、シングルキャリア伝送の無線送信スペクトラム規定を基準値記憶部２２３１に記憶している。

そして、マルチキャリア伝送する各サブキャリアを生成するサブキャリア部において、前記無線送信スペクトラム規定を満足して各サブキャリアを配置できるように、サブキャリアの中心周波数と帯域幅を、干渉ガード周波数帯を考慮して設定する。このとき、サブキャリアに適用された変調方式が考慮される。

さらに、共通制御部２２３において、生成されたサブキャリア間の信号レベルの増減を行って、前記無線送信スペクトラム規定を満足する送信レベル偏差となるようにサブキャリアの増幅制御を行う。また、この増幅制御に際しては、ＲＦ帯で適合させる前記無線送信スペクトラム規定を変調中間周波数帯で設定する場合の偏差を考慮した補正値を用いて増幅制御を実行する。

また、本実施形態のポイントツーポイント無線装置は、ユーザ要望の優先条件に応じた無線回線を構築するための構成も備える。

伝送容量を優先したいユーザ要望（パラメータ１）と伝送品質を優先したいユーザ要望（パラメータ２）を個別に各サブキャリアに設定して、異なるユーザ要望に適合させることができる。例えば、伝送容量を優先したいユーザ要望に対しては高多値化の変調方式を適用した変調波のサブキャリアを生成する。そして、伝送品質を優先したいユーザ要望に対しては低多値化の変調方式を適用した変調波のサブキャリアを生成する。

さらに、パラメータ１の条件のサブキャリアとパラメータ２の条件のサブキャリアが混在する場合、優先させるパラメータに応じたスペクトラムマスクを適用し、それを満足するように変調波増幅器の出力レベルの増減制御を行うことができる。

パラメータ１の条件を優先させる無線伝送を実現する設定のサブキャリア伝送を構築するために、高多値化の変調方式に対応する無線送信スペクトラム規定に適合するように各サブキャリアの信号レベルの増減制御を行ってマルチキャリアに合成する。これは、前述したケース２に該当し、信号レベルが低いサブキャリアを基準にした増減制御が行われる。

一方、パラメータ２の条件を優先させる無線伝送を実現する設定のサブキャリア伝送を構築するために、低多値化の変調方式に対応する無線送信スペクトラム規定に適合するように各サブキャリアの信号レベルの増減制御を行ってマルチキャリアに合成する。これは、前述したケース１に該当し、信号レベルが高いサブキャリアを基準にした増減制御が行われる。

これにより、パラメータ１の条件を優先させるユーザに対しては、降雨時のデータエラーさえ許容すれば、晴天時には最大の電素容量を確保できる無線伝送を提供できる。逆に、パラメータ２の条件を優先させるユーザに対しては、伝搬路上でフェージングや隣接チャンネル干渉等が発生しても、伝送品質の低下や通信切断等が回避できる無線伝送を提供できる。

（変形例１）
第２の実施形態ではマルチキャリア伝送するサブキャリアの数を２として説明した。しかし、これに限らず、任意の複数のサブキャリアを生成してマルチキャリア伝送する構成にしても良い。

この場合は、図３乃至図５で示したマルチキャリア制御部２２が、マルチキャリア伝送するサブキャリアの数に対応するサブキャリア部を備えればよい。そして、送信側では、各サブキャリア部が生成する複数のサブキャリアを共通制御部２２３の合成器２２３３でマルチキャリア伝送形態の信号に合成すれば良い。また、受信側では、共通制御部２２３の分波器２２３５でマルチキャリア伝送形態の信号を各サブキャリアに分配すればよい。

また、共通制御部２２３の基準値記憶部２２３１は各サブキャリア部が生成するサブキャリアの信号レベルを入力し、レベル増減演算部２２３２は、レベル増減演算の結果に基づく増減指示を、必要とするサブキャリア部に送信すれば良い。なお、マルチキャリアを構成するサブキャリアが３つ以上になる場合は、いずれかのサブキャリアを基準として、基準より高いレベルは下げて調整し、基準よりもともと低いサブキャリアは低いままで運用すれば良い。

さらに、各サブキャリア部では、マルチキャリア伝送するサブキャリアの数や変調方式に応じて、無線送信スペクトラムに配置する各サブキャリアの中心周波数、帯域幅、干渉ガード周波数帯を決める。これは、変調器、変調波周波数変換部の設定を適宜実施することで実現される。

特に、サブキャリア部をカード単位でモジュールに増設搭載できる装置構成にすることで、装置運用後もマルチキャリアを構成するサブキャリアの数を、ＲＦ帯関連の機器増設を行うことなく、容易に追加することができる。

（変形例２）
本実施形態のポイントツーポイント無線装置は、シングルキャリア伝送の無線送信スペクトラム規定を満足するようにマルチキャリア伝送する構成になっている。そのため、シングルキャリア伝送で運用していた無線装置をマルチキャリア伝送で運用する無線装置に容易に構成を変更することができる。

例えば、ユーザＡのみでシングルキャリア伝送していた状態から新しいユーザＢが同一無線回線上に増えた場合を想定する。このとき、ユーザＡのみで運用する場合には一つのサブキャリア部と共通制御部を用いてシングルキャリア伝送すれば良い。新たにユーザＢが増え、ユーザＢのサブキャリアを含めたマルチキャリア伝送する場合には、ユーザＢ用のサブキャリア部を増設して上述したようにマルチキャリア伝送すれば良い。

また、別の例として、ユーザＡとユーザＢがそれぞれの信号をインタフェース部で多重化し、多重化した信号をシングルキャリア伝送していた場合を想定する。このとき、インタフェース部における信号多重の機能をバイパスさせ、それぞれのユーザに対応するサブキャリア部と共通制御部を設けた無線装置に構成変更することでマルチキャリア伝送が可能になる。

上記の変形例のように構成すれば、サブキャリア数の追加や、シングルサブキャリア伝送形態をマルチキャリア伝送形態に容易に変更が可能なポイントツーポイント無線装置を提供することができる。そのため、新たな無線回線の敷設を抑制することができ、設備構成のため費用発生を抑制することができる。

以上に説明したように、本実施形態では、シングルキャリア伝送時の無線送信スペクトラム規定を満足してマルチキャリア伝送することができるポイントツーポイント無線装置および通信制御方法を提供することができる。

１０、２０ ポイントツーポイント無線装置
１１ サブキャリア生成手段
１２ レベル増減演算手段
１３ マルチキャリア合成手段
１４ 無線送信手段
２１ インタフェース部
２２ マルチキャリア制御部
２３ 無線送受信機
２２１ サブキャリア部ａ
２２２ サブキャリア部ｂ
２２３ 共通制御部
２２１１、２２２１ 変調部
２２１２、２２２２ 変調波周波数変換部
２２１３、２２２３ 変調波増幅器
２２１４、２２２４ 検波器
２２３１ 基準値記憶部
２２３２ レベル増減演算部
２２３３ 合成器
２２３４、２２３６ ＩＦ帯周波数変換部
２２１５、２２２５ 復調部
２２１６、２２２６ 復調波周波数変換部
２２１７、２２２７ 復調波増幅器
２２１８、２２２８ ＢＰＦ
２２３５ 分波器

Claims (10)

1. マルチキャリア伝送するサブキャリア数に応じて、所定のシングルキャリア伝送の無線送信スペクトラム規定を満足して配置できる中心周波数と帯域幅を有する変調中間周波数帯の変調波に変換したサブキャリアを生成する、マルチキャリア伝送する各サブキャリアに対応するサブキャリア生成手段と、
   前記サブキャリア生成手段のそれぞれが出力する前記サブキャリアの信号レベルが、予め保持している前記所定のシングルキャリア伝送の無線送信スペクトラム規定を満足するように、前記サブキャリア生成手段に前記変調波の信号レベルの増減を指示するレベル増減演算手段と、
   前記サブキャリアのそれぞれの信号レベルが前記無線送信スペクトラム規定を満足したときに、マルチキャリアに合成して無線中間周波数帯に周波数変換して出力するマルチキャリア合成手段と、
   前記マルチキャリア合成手段が出力する無線中間周波数帯の前記マルチキャリアを無線周波数帯の送信信号に変換して出力する無線送信手段
   を備えるポイントツーポイント無線装置。
2. 前記サブキャリア生成手段は、
   伝送環境に関する優先条件に応じた変調多値数の変調方式を設定する変調部と、
   前記変調部が出力する変調波を、マルチキャリア伝送するサブキャリア数に応じた中心周波数と帯域幅を有する変調中間周波数帯の変調波に変換する変調波周波数変換部と、
   前記変調波周波数変換部が出力する前記変調中間周波数帯の変調波の信号レベルを増減制御してサブキャリアとして出力する変調波増幅器と、
   前記変調波増幅器が出力する前記サブキャリアの信号レベルを測定する検波器
   を備え
   前記レベル増減演算手段は、
   前記所定のシングルキャリア伝送の無線送信スペクトラム規定を予め保持し、前記サブキャリア生成手段のそれぞれの前記検波器が測定した前記サブキャリアの信号レベルを入力する基準値記憶部と、
   前記基準値記憶部に入力した前記サブキャリアの信号レベルが、前記無線送信スペクトラム規定を満足するように、信号レベルの増減を必要とするサブキャリアに対応する前記変調波増幅器に出力レベルの増減を指示するレベル増減演算部
   を備えることを特徴とする請求項１に記載のポイントツーポイント無線装置。
3. 前記伝送環境に関する優先条件は、伝送容量を優先するパラメータ１と、伝送品質を優先するパラメータ２があり、前記変調部は、前記パラメータ１または前記パラメータ２に適した変調多値数の変調方式を設定し、前記変調波周波数変換部は、マルチキャリア伝送するサブキャリア数と前記変調方式に応じた中心周波数と帯域幅と干渉ガード周波数帯を有する変調中間周波数帯の変調波に変換することを特徴とする請求項２に記載のポイントツーポイント無線装置。
4. 前記基準値記憶部は、マルチキャリア伝送する無線回線を構築する際の優先条件として、前記パラメータ１を優先する設定条件と、前記パラメータ２を優先する設定条件を予め保持し、レベル増減演算部は、前記設定条件に対応する変調方式に規定された前記無線送信スペクトラム規定を用いて前記サブキャリアの信号レベルの増減を判定することを特徴とする請求項３に記載のポイントツーポイント無線装置。
5. 前記基準値記憶部は、前記サブキャリア生成手段が出力する前記サブキャリアが無線周波数帯の信号に変換されたときに生じる信号レベルの誤差を、前記無線送信スペクトラム規定を無線周波数帯において満足させる補正値として予め保持し、
   前記レベル増減演算手段は、前記補正値で換算した値を用いて、前記無線送信スペクトラム規定を満足するように、前記サブキャリア生成手段に前記変調波の信号レベルの増減を指示する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかの請求項に記載のポイントツーポイント無線装置。
6. マルチキャリア伝送するサブキャリア数に応じて、所定のシングルキャリア伝送の無線送信スペクトラム規定を満足して配置できる中心周波数と帯域幅を有する変調中間周波数帯の変調波に変換したサブキャリアを生成し、
   マルチキャリア伝送する前記サブキャリアのそれぞれの信号レベルが、予め保持している前記所定のシングルキャリア伝送の無線送信スペクトラム規定を満足するように、前記変調波の信号レベルの増減を指示し、
   前記サブキャリアのそれぞれの信号レベルが前記無線送信スペクトラム規定を満足したときに、マルチキャリアに合成して無線中間周波数帯に周波数変換して出力し、
   前記無線中間周波数帯の前記マルチキャリアを無線周波数帯の送信信号に変換して出力する
   ことを特徴とする通信制御方法。
7. 前記マルチキャリア伝送する各サブキャリアを生成する際に、伝送環境に関する優先条件に応じた変調多値数の変調方式を用いてユーザ信号を変調することを特徴とする請求項６に記載の通信制御方法。
8. 前記伝送環境に関する優先条件は、伝送容量を優先するパラメータ１と、伝送品質を優先するパラメータ２があり、前記マルチキャリア伝送する各サブキャリアを生成する際に、
   前記パラメータ１または前記パラメータ２に適した変調多値数の変調方式を設定し、
   マルチキャリア伝送するサブキャリア数と前記変調方式に応じた中心周波数と帯域幅と干渉ガード周波数帯を有する変調中間周波数帯の変調波に変換する
   ことを特徴とする請求項７に記載の通信制御方法。
9. マルチキャリア伝送する無線回線を構築する際の優先条件として、前記パラメータ１を優先する設定条件と、前記パラメータ２を優先する設定条件を予め保持し、前記設定条件に対応する変調方式に規定された前記無線送信スペクトラム規定を用いて前記サブキャリアの信号レベルの増減を判定することを特徴とする請求項８に記載の通信制御方法。
10. 前記サブキャリアが無線周波数帯の信号に変換されたときに生じる信号レベルの誤差を、前記無線送信スペクトラム規定を無線周波数帯において満足させる補正値として予め保持し、
    前記マルチキャリア伝送する各サブキャリアを生成する際に、前記補正値で換算した値を用いて、前記無線送信スペクトラム規定を満足するように、前記変調波の信号レベルの増減を指示する
    ことを特徴とする請求項６乃至請求項９のいずれかの請求項に記載の通信制御方法。

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