JP5249714B2

JP5249714B2 - 適応変調通信装置

Info

Publication number: JP5249714B2
Application number: JP2008278802A
Authority: JP
Inventors: 真行前嶋; 友昭水田; 充前田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2008-10-29
Filing date: 2008-10-29
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2028-10-29
Also published as: JP2010109610A

Description

本発明は、シングルキャリアまたは複数のサブキャリアを用いた通信信号が伝送される伝送路を介して通信を行う適応変調機能を具備した適応変調通信装置に関するものである。

適応変調機能を具備した適応変調通信装置は、シングルキャリアまたはサブキャリア（以降、シングルキャリア、サブキャリアをまとめてキャリアと称す）毎の雑音レベルを測定した結果に基づいて、変調方式、誤り訂正の符号化率、使用するキャリア等の通信モードを選択、設定する。この適応変調とは、伝送環境の変化にあわせて、通信モードを適応（変更）させるチャネル設定を行う方式であり、複数のサブキャリアを用いるマルチキャリア通信、１つのキャリアを用いるシングルキャリア通信ともに用いられる。

例えば、近年、デジタル通信の高速化に伴い、その通信方式としてマルチキャリア通信である直交周波数多重方式（ＯＦＤＭ）が用いられている。このＯＦＤＭ方式は、複数のサブキャリアにデータを割り当て、高効率の伝送を行う。サブキャリアに割り当てるデータは、１／０のビットを多値のシンボルにマッピングした、いわゆる多値変調されたデータが用いられ、変調方式（以下、一次変調方式と称す。一方、上記ＯＦＤＭ方式は二次変調方式である。）によって多値度が異なる。

そして、マルチキャリア通信に用いるサブキャリアの数を多くし、データの多値度が高い一次変調方式を用いることで通信速度は速くなる（伝送効率は高くなる）が、ビット誤り率（Bit Error Rate：以下、ＢＥＲ）も高くなる。

そこで、伝送路毎に最も効率のよい通信を行うために、各サブキャリアの雑音レベルを測定し、この測定結果に基づいてマルチキャリア通信に用いるサブキャリア、一次変調方式（多値度）を設定するチャネル推定を行っている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−３１９９００号公報

従来の適応変調通信装置では、サブキャリアの雑音レベルを測定する処理を通信前または通信中に１回のみ行い、この１回の測定結果に基づいてチャネル推定を行っている。例えば図１３に示すように、互いに周波数の異なるサブキャリアＣ１〜Ｃ６を用いて通信を行うマルチキャリア通信装置は、伝送路のノイズＧがサブキャリアＣ５，Ｃ６の周波数で増大している場合、サブキャリアＣ５，Ｃ６を通信には用いず、サブキャリアＣ１〜Ｃ４を用いて通信を行う。

しかし、伝送路のノイズが時間的に変動する場合、各サブキャリアの雑音レベルを測定するタイミングによって、ノイズの測定結果が異なってしまう。例えば、図１４に示すようにノイズＧが最小となるタイミングｔ１で雑音レベルを測定した場合には、通信に使用するサブキャリアの本数は多くなり、一次変調方式も多値度の高い方式に設定される。一方、ノイズＧが最大となるタイミングｔ２で雑音レベルを測定した場合には、通信に使用するサブキャリアの本数は少なくなり、一次変調方式も多値度の低い方式に設定される。

したがって、ノイズＧが最小となるタイミングｔ１で雑音レベルを測定した結果に基づいてチャネル推定を行った場合、時間変動によってノイズＧが大きくなると通信エラーが発生する虞があった。

また、各サブキャリアの雑音レベルを測定する処理を通信前または通信中に複数回行い、この複数回の測定結果の平均値（雑音レベルの平均値）に基づいてチャネル推定を行う方法もあるが、雑音レベルの平均値に基づいてチャネル推定を行うためにチャネル推定の回数は１回のみであり、ノイズの時間変動に対する推定精度がよいものではなかった。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、伝送路に存在するノイズの時間変動を検知して、伝送路の伝送環境に適したチャネル設定を精度よく行うことができる適応変調通信装置を提供することにある。

請求項１の発明は、シングルキャリアまたは複数のサブキャリアを用いた通信信号が伝送される伝送路を介して通信を行い、伝送環境に応じて通信モードを設定する適応変調機能を具備した適応変調通信装置であって、キャリア毎の雑音レベルを測定する処理を複数回繰り返し、使用可能な通信モードを選択するチャネル推定処理を雑音レベルの各測定結果に基づいて複数回行うチャネル推定手段と、前記チャネル推定手段が前記チャネル推定処理を複数回行うことによって選択される複数の使用可能な通信モードのうち、最も通信速度の遅い通信モードを実際に使用する通信モードとして設定するチャネル設定手段と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、伝送路に存在するノイズの時間変動を検知して、伝送路の伝送環境に適したチャネル設定を精度よく行うことができる。

請求項２の発明は、請求項１において、前記チャネル推定手段は、キャリア毎の雑音レベルを測定する処理を複数回繰り返す際に、各測定処理の間隔を変動させることを特徴とする。

この発明によれば、伝送路のノイズが一定周期で変動する場合であっても、伝送環境の変動を検知できる。

請求項３の発明は、請求項２において、前記チャネル推定手段は、キャリア毎の雑音レベルを測定する処理を複数回繰り返す際に、各測定処理の間隔をランダムに変動させることを特徴とする。

この発明によれば、ランダムなタイミングで伝送路のノイズの時間変動を検知できる。

請求項４の発明は、請求項２において、前記チャネル推定手段は、キャリア毎の雑音レベルを測定する処理を複数回繰り返す際に、各測定処理の間隔を規則的に変動させることを特徴とする。

この発明によれば、測定間隔を変動させるための回路構成を、ランダムに変動させる場合に比べて簡略化できる。

請求項５の発明は、請求項４において、前記チャネル推定手段は、キャリア毎の雑音レベルを測定する処理を複数回繰り返す際に、測定回数が多くなるにつれて測定間隔を短くすることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項４において、前記チャネル推定手段は、キャリア毎の雑音レベルを測定する処理を複数回繰り返す際に、測定回数が多くなるにつれて測定間隔を長くすることを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項４において、前記チャネル推定手段は、キャリア毎の雑音レベルを測定する処理を複数回繰り返す際に、測定間隔が互いに異なる複数の測定間隔パターンを順次選択し、当該選択した測定間隔パターンに基づいて測定間隔を変動させることを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項１において、前記チャネル推定手段は、推定結果の履歴に基づいて、キャリア毎の雑音レベルを測定する処理を複数回繰り返す方法を変更することを特徴とする。

この発明によれば、伝送路の伝送環境の変化に応じて、伝送効率の向上と推定精度の向上とを両立させることができる。

請求項９の発明は、請求項８において、前記チャネル推定手段は、同一の推定結果が所定回数以上連続した場合、次にキャリア毎の雑音レベルを測定する処理を複数回繰り返す際に測定回数を減少させることを特徴とする。

この発明によれば、伝送路の伝送環境が変化しなければ推定回数を減少させて、伝送効率の向上を図ることができる。

請求項１０の発明は、請求項９において、前記チャネル推定手段は、測定回数を１回に減少させることを特徴とする。

この発明によれば、伝送路の伝送環境が変化しなければ推定回数を減少させて伝送効率の向上を図る構成を、比較的簡単なアルゴリズムで実現できる。

請求項１１の発明は、請求項９において、前記チャネル推定手段は、測定回数を徐々に減少させることを特徴とする。

この発明によれば、推定結果の履歴に基づいて推定回数を減少させながらも、推定精度の著しい悪化を抑制できる。

請求項１２の発明は、請求項９乃至１１いずれかにおいて、前記チャネル推定手段は、測定回数を減少させた後、通信エラーが発生した場合に測定回数を増大させることを特徴とする。

この発明によれば、推定精度の低下を抑制することができる。

請求項１３の発明は、請求項８において、前記チャネル推定手段は、同一の推定結果が所定回数以上連続した場合、次にキャリア毎の雑音レベルを測定する処理を複数回繰り返す際に測定間隔を短くすることを特徴とする。

この発明によれば、伝送路の伝送環境が変化しなければ推定間隔を短くして、伝送効率の向上を図ることができる。

請求項１４の発明は、請求項８において、前記チャネル推定手段は、通信エラーが発生した場合、測定回数を増大させることを特徴とする。

請求項１５の発明は、請求項８において、前記チャネル推定手段は、通信エラーが発生した場合、測定間隔を変動させることを特徴とする。

請求項１６の発明は、請求項８において、前記チャネル推定手段は、キャリア毎の雑音レベルを測定する処理を複数回繰り返す方法を複数種類用意し、各測定方法を用いてキャリア毎の雑音レベルを測定した後に、雑音レベルの検出精度が最も高い方法を用いることを特徴とする。

この発明によれば、推定精度の向上を図ることができる。

請求項１７の発明は、請求項１乃至１６いずれかにおいて、複数のサブキャリアを用いたマルチキャリア通信を行い、前記チャネル設定手段は、前記チャネル推定手段による複数回の推定結果のうち、最も通信速度の遅い推定結果をマルチキャリア通信に用いる通信モードに設定することを特徴とする。

この発明によれば、伝送路のノイズ変動に対して、ノイズの振幅が大きいときにも通信可能なチャネル設定を行うことができる。

請求項１８の発明は、請求項１７において、前記チャネル推定手段は、少なくともマルチキャリア通信に使用可能なサブキャリアを選択するチャネル推定処理を雑音レベルの各測定結果に基づいて複数回行い、前記チャネル設定手段は、前記チャネル推定手段による複数回の推定結果に基づいて、マルチキャリア通信に用いるサブキャリアを設定し、複数回の推定結果のうち、最も通信速度の遅い推定結果が複数ある場合、最も通信速度の遅い全ての推定結果において共通するサブキャリアのみをマルチキャリア通信に用いる設定として選択することを特徴とする。

この発明によれば、伝送路のノイズ変動に対して、ノイズの振幅が大きいときにも通信可能なチャネル設定を行うことができるとともに、ノイズの周波数が変動するときにも通信可能なチャネル設定を行うことができる。

請求項１９の発明は、請求項１乃至１６いずれかにおいて、複数のサブキャリアを用いたマルチキャリア通信を行い、前記チャネル推定手段は、マルチキャリア通信に使用可能なサブキャリアおよび変調方式を選択するチャネル推定処理を雑音レベルの各測定結果に基づいて複数回行い、前記チャネル設定手段は、前記チャネル推定手段による複数回の推定結果に基づいて、マルチキャリア通信に用いるサブキャリアおよび変調方式を設定し、チャネル推定手段による複数回の推定結果のうち、多値度が最も小さい変調方式を用いる全ての推定結果において共通するサブキャリアのみをマルチキャリア通信に用いる設定として選択することを特徴とする。

この発明によれば、伝送路のノイズ変動に対して、ノイズの周波数が変動するときにも通信可能なチャネル設定を行うことができる。

請求項２０の発明は、請求項１乃至１６いずれかにおいて、複数のサブキャリアを用いたマルチキャリア通信を行い、前記チャネル推定手段は、マルチキャリア通信に使用可能なサブキャリアおよび変調方式を選択するチャネル推定処理を雑音レベルの各測定結果に基づいて複数回行い、前記チャネル設定手段は、前記チャネル推定手段による複数回の推定結果に基づいて、マルチキャリア通信に用いるサブキャリアおよび変調方式を互いに独立して設定することを特徴とする。

この発明によれば、伝送路のノイズ変動に対して、通信エラーの発生を低減させたい場合に効果的である。

請求項２１の発明は、請求項１乃至１６いずれかにおいて、複数のサブキャリアを用いたマルチキャリア通信を行い、前記チャネル設定手段は、前記チャネル推定手段による複数回の推定結果のうち、通信速度が所定の閾値以下の推定結果はマルチキャリア通信に用いる設定として選択しないことを特徴とする。

この発明によれば、伝送路のノイズ変動に対して、通信速度を優先させたい場合に効果的である。

以上説明したように、本発明では、伝送路に存在するノイズの時間変動を検知して、伝送路の伝送環境に適したチャネル設定を精度よく行うことができるという効果がある。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態）
本実施形態では、マルチキャリア通信を行う適応変調通信装置について説明する。図１は、本発明の実施形態に係るマルチキャリア通信装置１００の構成を示すブロック図であり、受信装置１と送信装置２とを備える。

図１において、受信装置１は、Ａ／Ｄ変換器１１と、フーリエ変換器（ＦＦＴ）またはウェーブレット変換器（ＤＷＴ）等、所望の時間−周波数変換を行うためのマルチキャリア復調器１２と、伝送路の影響をキャンセルするように受信信号を補正する等化器１３と、パラレルデータをシリアルデータに変換するＰ／Ｓ変換器１４と、マッピングされたシンボルデータを受信信号であるビットデータに変換するデマッパ１５と、ビットデータに誤り訂正復号化を施す誤り訂正復号器１６と、受信信号の雑音レベルから使用可能なサブキャリア、および各サブキャリアで使用する一次変調方式を決定する伝送路推定器１７とを備える。

送信装置２は、送信信号であるビットデータに誤り訂正符号化を施す誤り訂正符号器２１と、誤り訂正符号化を施されたビットデータをシンボルデータに変換してシンボルマッピングを行うシンボルマッパ２２と、シリアルデータをパラレルデータに変換するＳ／Ｐ変換器２３と、逆フーリエ変換器（ＩＦＦＴ）や逆ウェーブレット変換器（ＩＷＦＴ）等、所望の周波数−時間変換を行うマルチキャリア変調器２４と、Ｄ／Ａ変換器２５とを備える。

このような通信装置１００の動作を、以下説明する。

まず、送信装置２では、誤り訂正符号器２１によって送信するビットデータ（送信データ）に誤り訂正符号化を施した後、シンボルマッパ２２によって送信データをシンボルデータに変換し、各シンボルデータに従って複素座標面にシンボルマッピング（ＰＡＭ、ＱＡＭ等の変調）を行う。そして、Ｓ／Ｐ変換器２３でサブキャリアごとに実数値を与え、マルチキャリア変調器２４で離散マルチキャリア信号に変換する。これによって時間軸波形のサンプル値を発生させ、伝送シンボルを表すサンプル値系列を生成する。次いで、不図示のＰ／Ｓ変換器によりシリアル変換した後、Ｄ／Ａ変換器２５により時間的に連続するアナログ信号波形の複素ベースバンドＯＦＤＭ信号を生成した後に、複素ベースバンドＯＦＤＭ信号の実部に対して搬送波を掛け合わせて、搬送帯域ＯＦＤＭ信号を生成し、伝送路に送信する。

受信装置１では、通信線または電力線などの伝送路を介して受信されたアナログ信号（受信信号）をダウンコンバージョンした後に、Ａ／Ｄ変換器１１により送信装置２と同じサンプルレートでサンプリングして複素ベースバンドＯＦＤＭ信号に変換し、不図示のＳ／Ｐ変換器によりパラレルのサンプル値系列に変換する。そして、このサンプル値系列をマルチキャリア復調器１２に入力し、不図示の同期回路で受信信号に同期させながら周波数軸上へ離散マルチキャリア変換し、等化器１３において予め割り当てられた既知データと比較して等化量を求め等化する。その後、Ｐ／Ｓ変換器１４によりシリアル信号に変換し、デマッパ１５でシンボルマッパと逆の処理（復調）を行った後、誤り訂正復号器１６によって誤り訂正復号化を施して受信データを得る。

ここで本実施形態のマルチキャリア通信では、伝送路推定器１７が図２に示すように、通信装置間の通信前にＮ回（Ｎ≧２）のチャネル推定を行い、この１〜Ｎ回の推定結果に基づいてマルチキャリア通信に用いるサブキャリアや一次変調方式（多値度）を設定することで、伝送路に存在するノイズの時間変動を検知して、伝送路の伝送環境に適したチャネル設定を精度よく行うことができる。

伝送路推定器１７は、チャネル推定部１７ａ（チャネル推定手段）と、チャネル設定部１７ｂ（チャネル設定手段）とで構成されており、以下、伝送路推定器１７の動作について説明する。

まず、マルチキャリア通信では、各サブキャリアのＳ／Ｎ比（以下、ＳＮＲ）が高いほど、ビット誤り率（Bit Error Rate：以下、ＢＥＲ）が低くなり（すなわち、雑音レベルが低いほど良好な通信を行うことができる）、ＳＮＲが予め設定されている閾値以下のサブキャリアは伝送路の状態が悪いと判断して使用しない。そこで、チャネル推定部１７ａは、Ｐ／Ｓ変換器１４の出力に基づき、各サブキャリアの雑音レベルとしてＳＮＲを測定し、ＳＮＲが閾値を超えたサブキャリアのみをマルチキャリア通信に使用可能なサブキャリアとして選択する。

さらにチャネル推定部１７ａは、全てのサブキャリアのＳＮＲに基づいてマルチキャリア通信に使用可能な一次変調方式（多値度）を選択する。本実施形態では、一次変調方式として、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭのいずれかを用いており、全てのサブキャリアのＳＮＲに基づいて伝送路状態がよいと判断すれば、使用可能な一次変調方式として６４ＱＡＭを選択し、全てのサブキャリアのＳＮＲに基づいて伝送路状態が悪いと判断すれば、使用可能な一次変調方式として１６ＱＡＭを選択する。この伝送路状態の良否判断は、全てのサブキャリアのＳＮＲの平均値やＳＮＲの最大値および最小値を、閾値と比較して判断される。

すなわち、チャネル推定とは、全てのサブキャリアのＳＮＲを測定する毎に、当該測定結果に基づいてマルチキャリア通信に使用可能なサブキャリアおよび一次変調方式を選択することを指す。

そして、チャネル推定部１７ａは、マルチキャリア通信に使用可能なサブキャリアおよび一次変調方式の選択（チャネル推定）を、通信装置間の通信前にＮ回（Ｎ≧２）行い、図３に示すような推定回数１〜Ｎ回における各推定内容をチャネル設定部１７ｂに引き渡す。この推定内容において、使用可能な一次変調方式は「１６ＱＡＭ」、「６４ＱＡＭ」から選択的に設定され、さらに使用可能なサブキャリア（サブキャリア番号）に対応して「１」、使用不可能なサブキャリアに対応して「０」が設定されている。

チャネル設定部１７ｂは、チャネル推定部１７ａで行われた１〜Ｎ回の各推定結果に基づいて、マルチキャリア通信に用いるサブキャリアおよび一次変調方式を設定し、送信装置２は、チャネル設定部１７ｂが設定したサブキャリアおよび一次変調方式を用いて、マルチキャリア信号を送信する。

上記チャネル推定部１７ａのチャネル推定方法には様々な方法があり、各チャネル推定方法について以下説明する。まず図４（ａ）に示すように、全てのサブキャリアのＳＮＲをＮ回測定する場合に、ＳＮＲ測定の各間隔Ｔ_１〜Ｔ_Ｎ−１を同一間隔（Ｔ_１＝Ｔ_２＝．．．＝Ｔ_Ｎ−１）として、Ｎ回のチャネル推定を同一間隔で行う方法がある。しかし、Ｎ回のチャネル推定を同一間隔で行うと、伝送路のノイズ（伝送環境）が一定の周期で変動する場合、チャネル推定のタイミングがノイズの変動周期に同期して、伝送環境の変動を検知できなくなる虞がある。

そこで、全てのサブキャリアのＳＮＲをＮ回測定する場合に、図４（ｂ）〜（ｅ）のようにＳＮＲ測定の各間隔Ｔ_１〜Ｔ_Ｎ−１を変動させることで、伝送路のノイズが一定周期で変動する場合であっても、伝送環境の変動を検知できる。まず図４（ｂ）の方法は、全てのサブキャリアのＳＮＲをＮ回測定する場合に、ＳＮＲ測定の各間隔Ｔ_１〜Ｔ_Ｎ−１をランダムに変動させるもので、Ｎ回のチャネル推定をランダムな間隔で行う。本方法では、ランダムなタイミングで伝送路のノイズの時間変動を検知できるという利点がある。

また、図４（ｃ）〜（ｅ）の方法は、全てのサブキャリアのＳＮＲをＮ回測定する場合に、ＳＮＲ測定の各間隔Ｔ_１〜Ｔ_Ｎ−１を規則的に変動させるものであり、チャネル推定部１７ａにおいて測定間隔を変動させるための回路構成を、ランダムに変動させる場合に比べて簡略化できるという利点がある。

まず、図４（ｃ）の方法では、ＳＮＲ測定の各間隔Ｔ_１〜Ｔ_Ｎ−１を徐々に短くし（Ｔ_１＞Ｔ_２＞．．．＞Ｔ_Ｎ−１）、図４（ｄ）の方法では、ＳＮＲ測定の各間隔Ｔ_１〜Ｔ_Ｎ−１を徐々に長くして（Ｔ_１＜Ｔ_２＜．．．＜Ｔ_Ｎ−１）、Ｎ回のチャネル推定の間隔を１回毎に規則的に変動させている。さらに図４（ｅ）の方法では、ＳＮＲ測定の各間隔Ｔ_１〜Ｔ_Ｎ−１を、測定パターンＰａ〜Ｐｃの３パターンで構成し、測定パターンＰａではＳＮＲ測定の間隔をＴａ一定とし、測定パターンＰｂではＳＮＲ測定の間隔をＴｂ一定とし、測定パターンＰｃではＳＮＲ測定の間隔をＴｃ一定とし（Ｔａ＞Ｔｂ＞Ｔｃ）、測定パターンＰａ → Ｐｂ → Ｐｃの順に所定時間毎に遷移して、Ｎ回のチャネル推定の間隔をパターン毎に規則的に変動させている。このようにＳＮＲ測定の間隔Ｔ_１〜Ｔ_Ｎ−１を規則的に変動させることによって、伝送路のノイズが一定周期で変動する場合であっても、伝送環境の変動を検知できるという利点がある。

次に、チャネル推定部１７ａが推定結果の履歴に基づいて推定方法を変更する構成を説明する。まず図５（ａ）に示すように、チャネル推定部１７ａは、最初はＳＮＲの測定回数をＮ回としてチャネル推定を行い、このチャネル推定処理における１〜Ｎ回の推定結果（使用可能な一次変調方式、使用可能なサブキャリアともに）が全て同じ結果であれば、次回のチャネル推定処理では、図５（ｂ）に示すように、ＳＮＲの測定回数を１回として推定回数を減少させる。したがって、伝送路の伝送環境が変化しなければ推定回数を減少させるので、伝送効率の向上を図ることができる。その後、チャネル推定部１７ａは、推定回数を１回としてチャネル推定処理を継続するが、通信エラーが発生すると、図５（ａ）に示すように再びＳＮＲの測定回数をＮ回に増大させて、推定精度の低下を抑制する。このように推定結果の履歴に基づいて推定回数をＮ回と１回とのいずれかに切り替える処理は、チャネル推定部１７ａにおいて比較的簡単なアルゴリズムで実現できるが、推定回数を１回に変更した後は推定精度が著しく低下してしまう。

そこで、図６（ａ）に示すように、チャネル推定部１７ａは、最初はＳＮＲの測定回数をＮ回としてチャネル推定を行い、このチャネル推定処理における１〜Ｎ回の推定結果（使用可能な一次変調方式、使用可能なサブキャリアともに）が全て同じ結果であれば、次回のチャネル推定処理では、ＳＮＲの測定回数をＮ−１回として推定回数を１回だけ減少させる。その後、全推定回数において推定結果が一致する度に、図６（ｂ）に示すようにＳＮＲの測定回数を１回づつ減らし（最小測定回数＝１）、通信エラーが発生する度に、図６（ｃ）に示すようにＳＮＲの測定回数を１回づつ増やしていく（最大測定回数＝Ｎ）。したがって、推定結果の履歴に基づいて推定回数を減少させながらも、推定精度の著しい悪化を抑制でき、通信エラーの発生時には推定回数を増加させるので、推定精度の低下を抑制することができる。なお、図６中のｎは、全推定回数において推定結果が一致した回数であり、図６中のｍは、ＳＮＲ測定に失敗して推定処理にエラーが発生した回数を示し、Ｎ−ｎ＋ｍが現在の推定回数となる。

上記推定方法では、チャネル推定部１７ａが推定結果の履歴に基づいて推定回数を変更したが、推定結果の履歴に基づいて推定間隔を変更する方法であってもよい。この場合、チャネル推定部１７ａは、図７（ａ）に示すように、最初はＳＮＲの測定回数をＮ回としてＮ回のチャネル推定を行い、このチャネル推定処理における１〜Ｎ回の推定結果（使用可能な一次変調方式、使用可能なサブキャリアともに）が全て同じ結果であれば、次回のチャネル推定処理では、ＳＮＲの測定間隔Ｔｄを短くする。その後、全推定回数において推定結果が一致する度に、図７（ｂ）に示すようにＳＮＲの測定間隔Ｔｄをさらに短くし、通信エラーが発生する度に、図７（ｃ）に示すようにＳＮＲの測定間隔Ｔｄを徐々に長くする。したがって、伝送路の伝送環境が変化しなければ推定間隔を短くするので、伝送効率の向上を図ることができる。さらに、通信エラーの発生時には推定間隔を長くするので、推定精度の低下を抑制することができる。

またチャネル推定部１７ａは、互いに異なる複数のチャネル推定方法を各々実行し、実行したチャネル推定方法のうち、ノイズ検出精度の最も高い方法を採用して、チャネル推定処理を行ってもよい。例えば、図４（ｃ）に示すようにＳＮＲ測定の各間隔Ｔ_１〜Ｔ_Ｎ−１を徐々に短くする方法（Ｔ_１＞Ｔ_２＞．．．＞Ｔ_Ｎ−１）と、図４（ｅ）に示すようにＳＮＲ測定の各間隔Ｔ_１〜Ｔ_Ｎ−１を測定パターンＰａ〜Ｐｃの３パターンで構成して、測定パターンＰａ → Ｐｂ → Ｐｃの順に所定時間毎に遷移させる方法との２種類の方法を、通信装置間の通信前に予め実行し、ノイズ検出精度のより高い方法を採用する。

そして、チャネル推定部１７ａは、推定精度、伝送効率、アルゴリズムの簡略化、回路構成の簡単化等を考慮しながら、上記チャネル推定方法を単独で用いる、または上記チャネル推定方法を複数組み合わせて用いる。

次に、チャネル設定部１７ｂの動作について説明する。まず、チャネル設定部１７ｂは、チャネル推定部１７ａにおけるＮ回の推定結果のうち、最も通信速度の遅い推定結果をマルチキャリア通信に用いるサブキャリアおよび一次変調方式に設定する。なお、通信速度は、一次変調方式の多値度と、使用するサブキャリアの数とで決まり、一次変調方式の多値度が大きいほど、使用するサブキャリアの数が多いほど、通信速度は速くなる。例えば図８に示すように、推定回数Ｎ＝３として、１回目の推定結果［一次変調方式「６４ＱＡＭ」、サブキャリアの使用可否「１１１００」］、２回目の推定結果［一次変調方式「１６ＱＡＭ」、サブキャリアの使用可否「１１１１１」］、３回目の推定結果［一次変調方式「１６ＱＡＭ」、サブキャリアの使用可否「１１１１０」］の場合、通信速度が最も遅いのは、１６ＱＡＭの一次変調方式を４本のサブキャリアに用いる３回目の推定結果であり、チャネル設定部１７ｂは、３回目の推定結果を、マルチキャリア通信に用いるサブキャリアおよび一次変調方式に設定する。本方法では、伝送路のノイズ変動に対して、ノイズの振幅が大きいときにも通信可能なチャネル設定を行うことができるという利点がある。

また、図９（ａ）に示すように、推定回数Ｎ＝３として、１回目の推定結果［一次変調方式「６４ＱＡＭ」、サブキャリアの使用可否「１１０００」］、２回目の推定結果［一次変調方式「１６ＱＡＭ」、サブキャリアの使用可否「１１１０１」］、３回目の推定結果［一次変調方式「１６ＱＡＭ」、サブキャリアの使用可否「１１１１０」］の場合、通信速度が最も遅いのは、１６ＱＡＭの一次変調方式を４本のサブキャリアに用いる２回目、３回目の各推定結果である。このように、２回目、３回目の各推定結果が最も遅い通信速度である場合、チャネル設定部１７ｂは、図９（ｂ）に示すように、２回目、３回目の各推定結果のいずれにおいても使用するサブキャリアを選択する。すなわち、チャネル設定部１７ｂは、マルチキャリア通信に用いるサブキャリアとして「１１１００」を設定し、一次変調方式には「１６ＱＡＭ」を設定する。本方法では、伝送路のノイズ変動に対して、ノイズの振幅が大きいときにも通信可能なチャネル設定を行うことができるとともに、ノイズの周波数が変動するときにも通信可能なチャネル設定を行うことができるという利点がある。

また、チャネル設定部１７ｂは、チャネル推定部１７ａにおけるＮ回の推定結果のうち、最も多値度の小さい一次変調方式を選択した１乃至複数の推定結果を抽出し、この抽出した１乃至複数の推定結果のいずれにおいても使用するサブキャリアを選択してもよい。例えば図１０（ａ）に示すように、推定回数Ｎ＝３として、１回目の推定結果［一次変調方式「６４ＱＡＭ」、サブキャリアの使用可否「１００００」］、２回目の推定結果［一次変調方式「１６ＱＡＭ」、サブキャリアの使用可否「１１００１」］、３回目の推定結果［一次変調方式「１６ＱＡＭ」、サブキャリアの使用可否「１１１１０」］の場合、最も多値度の小さい一次変調方式は「１６ＱＡＭ」であることから、チャネル設定部１７ｂは、２回目、３回目の各推定結果を抽出し、さらに図１０（ｂ）に示すように、２回目、３回目のいずれにおいても使用するサブキャリアを選択する。すなわち、チャネル設定部１７ｂは、マルチキャリア通信に用いるサブキャリアとして「１１０００」を設定し、一次変調方式には「１６ＱＡＭ」を設定する。本方法では、伝送路のノイズ変動に対して、ノイズの周波数が変動するときにも通信可能なチャネル設定を行うことができ、上記図９（ａ）（ｂ）の方法よりも効果的であるという利点がある。

また、チャネル設定部１７ｂは、チャネル推定部１７ａにおけるＮ回の推定結果に基づいて、一次変調方式と使用するサブキャリアとを互いに独立して設定してもよい。例えば図１１（ａ）に示すように、推定回数Ｎ＝３として、１回目の推定結果［一次変調方式「６４ＱＡＭ」、サブキャリアの使用可否「１１１００」］、２回目の推定結果［一次変調方式「１６ＱＡＭ」、サブキャリアの使用可否「１１１１０」］、３回目の推定結果［一次変調方式「１６ＱＡＭ」、サブキャリアの使用可否「１１１１０」］の場合、最も多値度の小さい一次変調方式は、２回目、３回目の「１６ＱＡＭ」であり、使用可能なサブキャリアの本数が最も少ないのが１回目の「１１１００」の３本であることから、チャネル設定部１７ｂは、図１１（ｂ）に示すように、マルチキャリア通信に用いるサブキャリアとして「１１１００」を設定し、一次変調方式には「１６ＱＡＭ」を設定する。本方法では、伝送路のノイズ変動に対して、通信エラーの発生を低減させたい場合に効果的であるという利点がある。

また、チャネル設定部１７ｂは、チャネル推定部１７ａにおけるＮ回の推定結果のうち、通信速度が予め設定された閾値以下の測定結果は用いず、通信速度が予め設定された閾値を越えた測定結果のみを用いてもよい。例えば図１２（ａ）に示すように、推定回数Ｎ＝３として、１回目の推定結果［一次変調方式「６４ＱＡＭ」、サブキャリアの使用可否「１１１００」］、２回目の推定結果［一次変調方式「１６ＱＡＭ」、サブキャリアの使用可否「１１１１０」］、３回目の推定結果［一次変調方式「１６ＱＡＭ」、サブキャリアの使用可否「１１１００」］の場合、３回目の通信速度が閾値以下であるとする。而して、チャネル設定部１７ｂは、通信速度が予め設定された閾値を越えた１回目、２回目の各推定結果のうち、通信速度が最も遅い２回目の推定結果を用いる。すなわち、チャネル設定部１７ｂは、図１２（ｂ）に示すように、マルチキャリア通信に用いるサブキャリアとして「１１１００」を設定し、一次変調方式には「１６ＱＡＭ」を設定する。本方法では、伝送路のノイズ変動に対して、通信速度を優先させたい場合に効果的であるという利点がある。

このように本実施形態では、通信装置間の通信前にＮ回（Ｎ≧２）のチャネル推定を行い、この１〜Ｎ回の各推定結果に基づいてマルチキャリア通信に用いるサブキャリアや一次変調方式（多値度）からなる通信モード（必要であれば誤り訂正の符号化率等も含む）を設定することで、伝送路に存在するノイズの時間変動を検知して、伝送路の伝送環境に適したチャネル設定を精度よく行うことができる。したがって、伝送環境が悪化する方向に変動した場合でも、良好なマルチキャリア通信を行うことができる。

なお、本実施形態では、マルチキャリア通信に用いるサブキャリアや一次変調方式（多値度）を推定、設定しているが、マルチキャリア通信に用いるサブキャリア、一次変調方式、誤り訂正の符号化率のいずれか１つ以上を通信モードとして推定、設定すればよい。

さらに、シングルキャリア通信を行う適応変調通信装置においても、本実施形態と同様に通信装置間の通信前にＮ回（Ｎ≧２）のチャネル推定を行い、この１〜Ｎ回の各推定結果に基づいてシングルキャリア通信に用いるキャリア、使用する変調方式、誤り訂正の符号化率等の通信モードを設定することで、伝送路に存在するノイズの時間変動を検知して、伝送路の伝送環境に適したチャネル設定を精度よく行うことができる。したがって、伝送環境が悪化する方向に変動した場合でも、良好なシングルキャリア通信を行うことができる。

実施形態のブロック構成を示す図である。同上のチャネル推定タイミングの概略を示す図である。同上のチャネル推定結果を示す図である。（ａ）〜（ｅ）同上のチャネル推定タイミングの各例を示す図である。（ａ）（ｂ）同上のチャネル推定タイミングの回数の変動例を示す図である。（ａ）〜（ｃ）同上のチャネル推定タイミングの回数の変動例を示す図である。（ａ）〜（ｃ）同上のチャネル推定タイミングの間隔の変動例を示す図である。同上のチャネル設定例を示す図である。（ａ）（ｂ）同上のチャネル設定例を示す図である。（ａ）（ｂ）同上のチャネル設定例を示す図である。（ａ）（ｂ）同上のチャネル設定例を示す図である。（ａ）（ｂ）同上のチャネル設定例を示す図である。従来のキャリア設定例を示す図である。従来のチャネル推定タイミングの概略を示す図である。

符号の説明

１受信装置
１１Ａ／Ｄ変換器
１２マルチキャリア復調器
１３等化器
１４Ｐ／Ｓ変換器
１５デマッパ
１６誤り訂正復号器
１７伝送路推定器
１７ａチャネル推定部
１７ｂチャネル設定部
２送信装置

Claims

シングルキャリアまたは複数のサブキャリアを用いた通信信号が伝送される伝送路を介して通信を行い、伝送環境に応じて通信モードを設定する適応変調機能を具備した適応変調通信装置であって、
キャリア毎の雑音レベルを測定する処理を複数回繰り返し、使用可能な通信モードを選択するチャネル推定処理を雑音レベルの各測定結果に基づいて複数回行うチャネル推定手段と、
前記チャネル推定手段が前記チャネル推定処理を複数回行うことによって選択される複数の使用可能な通信モードのうち、最も通信速度の遅い通信モードを実際に使用する通信モードとして設定するチャネル設定手段と、
を備えることを特徴とする適応変調通信装置。
前記チャネル推定手段は、キャリア毎の雑音レベルを測定する処理を複数回繰り返す際に、各測定処理の間隔を変動させることを特徴とする請求項１記載の適応変調通信装置。
前記チャネル推定手段は、キャリア毎の雑音レベルを測定する処理を複数回繰り返す際に、各測定処理の間隔をランダムに変動させることを特徴とする請求項２記載の適応変調通信装置。
前記チャネル推定手段は、キャリア毎の雑音レベルを測定する処理を複数回繰り返す際に、各測定処理の間隔を規則的に変動させることを特徴とする請求項２記載の適応変調通信装置。
前記チャネル推定手段は、キャリア毎の雑音レベルを測定する処理を複数回繰り返す際に、測定回数が多くなるにつれて測定間隔を短くすることを特徴とする請求項４記載の適応変調通信装置。
前記チャネル推定手段は、キャリア毎の雑音レベルを測定する処理を複数回繰り返す際に、測定回数が多くなるにつれて測定間隔を長くすることを特徴とする請求項４記載の適応変調通信装置。
前記チャネル推定手段は、キャリア毎の雑音レベルを測定する処理を複数回繰り返す際に、測定間隔が互いに異なる複数の測定間隔パターンを順次選択し、当該選択した測定間隔パターンに基づいて測定間隔を変動させることを特徴とする請求項４記載の適応変調通信装置。
前記チャネル推定手段は、推定結果の履歴に基づいて、キャリア毎の雑音レベルを測定する処理を複数回繰り返す方法を変更することを特徴とする請求項１記載の適応変調通信装置。
前記チャネル推定手段は、同一の推定結果が所定回数以上連続した場合、次にキャリア毎の雑音レベルを測定する処理を複数回繰り返す際に測定回数を減少させることを特徴とする請求項８記載の適応変調通信装置。
前記チャネル推定手段は、測定回数を１回に減少させることを特徴とする請求項９記載の適応変調通信装置。
前記チャネル推定手段は、測定回数を徐々に減少させることを特徴とする請求項９記載の適応変調通信装置。
前記チャネル推定手段は、測定回数を減少させた後、通信エラーが発生した場合に測定回数を増大させることを特徴とする請求項９乃至１１いずれか記載の適応変調通信装置。
前記チャネル推定手段は、同一の推定結果が所定回数以上連続した場合、次にキャリア毎の雑音レベルを測定する処理を複数回繰り返す際に測定間隔を短くすることを特徴とする請求項８記載の適応変調通信装置。
前記チャネル推定手段は、通信エラーが発生した場合、測定回数を増大させることを特徴とする請求項８記載の適応変調通信装置。
前記チャネル推定手段は、通信エラーが発生した場合、測定間隔を変動させることを特徴とする請求項８記載の適応変調通信装置。
前記チャネル推定手段は、キャリア毎の雑音レベルを測定する処理を複数回繰り返す方法を複数種類用意し、各測定方法を用いてキャリア毎の雑音レベルを測定した後に、雑音レベルの検出精度が最も高い方法を用いることを特徴とする請求項８記載の適応変調通信装置。
複数のサブキャリアを用いたマルチキャリア通信を行い、前記チャネル設定手段は、前記チャネル推定手段による複数回の推定結果のうち、最も通信速度の遅い推定結果をマルチキャリア通信に用いる通信モードに設定することを特徴とする請求項１乃至１６いずれか記載の適応変調通信装置。
前記チャネル推定手段は、少なくともマルチキャリア通信に使用可能なサブキャリアを選択するチャネル推定処理を雑音レベルの各測定結果に基づいて複数回行い、前記チャネル設定手段は、前記チャネル推定手段による複数回の推定結果に基づいて、マルチキャリア通信に用いるサブキャリアを設定し、複数回の推定結果のうち、最も通信速度の遅い推定結果が複数ある場合、最も通信速度の遅い全ての推定結果において共通するサブキャリアのみをマルチキャリア通信に用いる設定として選択することを特徴とする請求項１７記載の適応変調通信装置。
複数のサブキャリアを用いたマルチキャリア通信を行い、前記チャネル推定手段は、マルチキャリア通信に使用可能なサブキャリアおよび変調方式を選択するチャネル推定処理を雑音レベルの各測定結果に基づいて複数回行い、前記チャネル設定手段は、前記チャネル推定手段による複数回の推定結果に基づいて、マルチキャリア通信に用いるサブキャリアおよび変調方式を設定し、チャネル推定手段による複数回の推定結果のうち、多値度が最も小さい変調方式を用いる全ての推定結果において共通するサブキャリアのみをマルチキャリア通信に用いる設定として選択することを特徴とする請求項１乃至１６いずれか記載の適応変調通信装置。
複数のサブキャリアを用いたマルチキャリア通信を行い、前記チャネル推定手段は、マルチキャリア通信に使用可能なサブキャリアおよび変調方式を選択するチャネル推定処理を雑音レベルの各測定結果に基づいて複数回行い、前記チャネル設定手段は、前記チャネル推定手段による複数回の推定結果に基づいて、マルチキャリア通信に用いるサブキャリアおよび変調方式を互いに独立して設定することを特徴とする請求項１乃至１６いずれか記載の適応変調通信装置。
複数のサブキャリアを用いたマルチキャリア通信を行い、前記チャネル設定手段は、前記チャネル推定手段による複数回の推定結果のうち、通信速度が所定の閾値以下の推定結果はマルチキャリア通信に用いる設定として選択しないことを特徴とする請求項１乃至１６いずれか記載の適応変調通信装置。