JP2007166068A - 無線通信装置及び無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＯＦＤＭ変調方式を採用したＵＷＢ通信において、より少ない消費電力で妨害波を検出するとともに、周波数利用効率を考慮した干渉回避を行なう。
【解決手段】受信アナログ信号をデジタル変換処理する前にその信号レベルを検出してＤＡＡの判定を行なう。他の通信システムからの妨害波が検知されると、さらに周波数選択作用を持つデジタル回路を駆動させ、妨害波となる狭帯域信号をサブキャリア単位でＤＡＡ判定し、送信系では妨害波のある周波数帯域にのみ切り欠きを入れＵＷＢ通信を行なう。一方、妨害波がアナログ検出されないときには、このＤＡＡ判定結果に応じてデータ送信動作を開始する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数のサブキャリアの直交性を保持したまま時間軸上に並んだ信号に変換して送信するＯＦＤＭ変調方式の無線通信装置及び無線通信方法に係り、特に、伝送信号を広帯域に拡散したＵＷＢ通信においてＯＦＤＭ変調方式を採用した無線通信装置及び無線通信方法に関する。

さらに詳しくは、本発明は、狭帯域信号を使用する従来の通信システムとの干渉を回避しながらＵＷＢ通信を行なう無線通信装置及び無線通信方法に係り、特に、周波数利用効率を考慮して、他システムの狭帯域信号への干渉を回避しながらＵＷＢ通信を行なう無線通信装置及び無線通信方法に関する。

近年、「ウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）通信」と呼ばれる、非常に広い周波数帯域を使用した無線通信方式が注目を集めている。ＵＷＢは、１００Ｍｂｐｓ以上の高速伝送を可能にする技術であり、米国ではＦＣＣ（ＦｅｄｅｒａｌＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ：連邦通信委員会）によりＵＷＢ用のスペクトラム・マスクが規定されており、室内環境において３．１ＧＨｚから１０．６ＧＨｚの帯域でＵＷＢ伝送を行なうことができる。ＵＷＢ通信は、送信電力の関係から近距離向けの無線通信方式であるが高速な無線伝送が可能であることから、通信距離が１０ｍ程度のＰＡＮが想定され、近距離超高速伝送を実現する無線通信システムとしてその実用化が期待されている。

また、無線信号のフェージングによる伝送品質の劣化を避け、無線伝送の高速化・高品質化を実現する技術として、ＯＦＤＭ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重）伝送方式が期待されている。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇでは、無線ＬＡＮの標準規格としてＯＦＤＭ変調方式が採用されている。ＩＥＥＥ８０２．１５．３ａにおける標準化会議においても、ＵＷＢ伝送方式として、ＤＳ（ＤｉｒｅｃｔＳｐｒｅａｄ：直接拡散）の情報信号の拡散速度を極限まで高くしたＤＳＳＳ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｓｐｒｅａｄ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ）−ＵＷＢ方式と、ＯＦＤＭ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重）変調方式を採用したＯＦＤＭ＿ＵＷＢ方式の２通りについて定義され、それぞれの方式について試作が行なわれている。

ＯＦＤＭ伝送方式では、送信系列を情報伝送レートより遅いシンボル周期毎にシリアル／パラレル変換して出力される複数のデータを各サブキャリアに割り当て、その複数サブキャリアについて例えば逆ＦＦＴを行なうことで周波数領域に並んだ各サブキャリアの直交性を保持したまま時間軸上に並んだ信号に変換して送信する。サブキャリアが互いに直交するとは、任意のサブキャリアのスペクトラムのピーク点が常に他のサブキャリアのスペクトラムのゼロ点と一致していることを意味する。

ＯＦＤＭ変調方式によれば、送信データを周波数の異なる複数のキャリアに分配して伝送するので、各キャリアの帯域が狭帯域となり、周波数利用効率が非常に高く、周波数選択性フェージング妨害に強い。

また、オフィスなどでは、狭い空間に複数の無線ネットワークが構築されるという通信環境が想定され、ネットワーク同士の共存の問題がある。そこで、使用する周波数帯を柔軟に変更する周波数ホッピング（ＦＨ）方式が採り入れられている。この通信方式によれば、周波数を毎回ランダムに変化させながらパケットの送受信を行ない、他のシステムからの影響により通信できなくなることもあるが、絶えず周波数を変化させることにより、通信が途絶することはほとんどない。すなわち、他のシステムとの共存が可能であり、フェージング耐性に優れるとともに、スケーラビリティが容易である。

例えば、上述したＩＥＥＥ８０２．１５．３における標準化会議では、ＤＳＳＳ−ＵＷＢ方式とＯＦＤＭ＿ＵＷＢ方式のいずれにおいても、ＦＣＣで定められた３．１ＧＨｚから１０．６ＧＨｚまでの帯域をそれぞれ５２８ＭＨｚ幅からなる複数のサブバンドに分割して、サブバンド間を周波数ホッピング（ＦＨ）するマルチバンド方式が検討されている。

図５には、マルチバンドを採用したＯＦＤＭ＿ＵＷＢ通信方式（以下、「マルチバンドＯＦＤＭ」とも呼ぶ）において規定されている周波数割り当て例を示している（例えば、非特許文献１を参照のこと）。図示の例では、無線ＬＡＮが使用する５ＧＨｚ帯はヌル（Ｎｕｌｌ）バンドとし、それ以外の帯域を１３個のサブバンドに分割している。そして、各サブバンドをＡからＤの４つのグループに分け、グループ単位で周波数を管理し通信を行なうようになっている。

また、図６には、マルチバンドＯＦＤＭ方式において、時間軸のＯＦＤＭシンボルに対して周波数ホッピングしながらデータ伝送を行なう様子を示している。図示の例では、バンド＃１〜＃３からなるグループＡが用いられ、１ＯＦＤＭシンボル毎に中心周波数を変えながら周波数ホッピングし、１２８ポイントからなるＩＦＦＴ／ＦＦＴを用いたＯＦＤＭ変調が行なわれている。

ところで、オフィスなど最近の無線通信環境では、複数の通信システムが共存することが想定され、互いの伝送信号が他のシステムの妨害波となることが懸念されている。このため、ＵＷＢ送信波が引き起こす他システムへの干渉レベルを緩和する必要があり、ディテクト・アンド・アボイド（以下、「ＤＡＡ」とも呼ぶ）、すなわち、ＵＷＢ送信帯域内に他のシステムの送信信号が存在しないかを検査し、存在する場合はＵＷＢ送信波を一定レベル以下（微弱なレベル）で出力する、という処置が不可欠となっている。

ＤＡＡの基本的な手法は、各端末が他の情報送信がないことを確認してから自らの情報送信を開始することによって衝突を回避するものである。ここで、ＤＡＡで問題となる他システムの信号が通常は狭帯域信号であるのに対し、ＵＷＢ通信方式によれば伝送信号が広帯域に拡散されることから、ＵＷＢ通信システムが他システムに及ぼす影響は、使用帯域の一部に過ぎない。このため、他システムからの送信信号の検出によりすべての帯域（１ＯＦＤＭシンボル）に渡って衝突回避するのは、周波数の利用効率がよくない。

そこで、広帯域に拡散されるＵＷＢ出力レベルを（１ＯＦＤＭシンボルの）すべての帯域にわたって規定レベル以下に一律に下げてしまうのではなく、信号が検出された周波数帯（すなわち該当するサブキャリア）についてのみ、選択的にＵＷＢ出力レベルを規定レベル以下に下げることが、周波数利用効率の観点から好ましく、ひいては高速な通信方式として望ましいと思料される。

例えば、ＵＷＢ帯域内の狭帯域キャリアを検出すると、送信信号に対してスペクトラム整形を行なうことで、他システムの送信信号が検出された周波数帯域のサブキャリアにのみ切り欠きを入れて（図７を参照のこと）、他システムとの干渉を回避しながら、それ以外の周波数帯域を利用してＵＷＢ通信を行なうことができる（例えば、非特許文献２を参照のこと）。

端末は、受信系において受信信号をＡ／Ｄ変換した後、デジタル回路にて信号レベルを算出して、ＤＡＡの判定を行なうことができる。また、ＦＦＴには周波数検出作用があることから、ＯＦＤＭ変調方式の場合であれば、受信信号をＡ／Ｄ変換し、さらにＦＦＴを行なうことで、サブキャリア単位で妨害波のある周波数帯域を検査することができる（例えば、特許文献１を参照のこと）。すなわち、ＯＦＤＭ復調した結果に基づいてサブキャリア単位でＤＡＡの判定を行なうことができる（図８を参照のこと）。

しかしながら、デジタル回路による信号レベル検出は、一般に、多くの乗算器など多大な演算処理を必要とすることから、装置コストの増大を招来する。また、マルチバンドＯＦＤＭ通信方式のように広帯域を使用するシステムの場合、ＦＦＴをフル稼働させると消費電力が増大し、データ伝送の前処理としては負担が過大である。デジタル回路による受信信号レベルの検出を行おうとすると、数ミリ〜数十ミリ・ワットに及ぶ電力を要する可能性がある。狭帯域信号からなる妨害波は存在しないことが多いことを考慮すると、データ伝送ではなく単なる信号検出を目的としたこの種のデジタル回路の動作はコスト的に見合うものでない。

特開２００４−１８８０３５号公報、段落番号００１８〜００１９ "ＭＢＯＦＤＭ ＰＨＹ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｆｉｎａｌ Ｒｅｌｅａｓｅ １．０，" Ｗｉｍｅｄｉａ ａｌｌｉａｎｃｅ，Ａｐｒｉｌ２７，２００５ http://wimedia.org/en/index.asp

本発明の目的は、ＯＦＤＭ変調方式を採用したＵＷＢ通信において、狭帯域信号を使用する従来の通信システムとの干渉を回避しながら通信動作を好適に行なうことができる、優れた無線通信装置及び無線通信方法を提供することにある。

本発明のさらなる目的は、ＯＦＤＭ変調方式を採用したＵＷＢ通信において、周波数利用効率を考慮して、他システムの狭帯域信号への干渉を回避しながら通信を好適に行なうことができる、優れた無線通信装置及び無線通信方法を提供することにある。

本発明のさらなる目的は、ＯＦＤＭ変調方式を採用したＵＷＢ通信において、より少ない消費電力で妨害波を検出するとともに、周波数利用効率を考慮した干渉回避を行なうことができる、優れた無線通信装置及び無線通信方法を提供することにある。

本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、周波数軸上に並ぶ複数のサブキャリアからなるマルチキャリア信号を送受信する無線通信装置であって、
受信信号をアナログ処理する受信アナログ回路部と、
アナログ処理後の受信信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換部と、
前記アナログ／デジタル変換部によるデジタル信号に変換する前に、受信アナログ信号のレベルを検出するアナログ・レベル検出部と、
デジタル変換後の受信信号から元の各サブキャリアに復調する復調処理部と、
復調処理後のマルチキャリア信号から受信データを再現するデータ再現部と、
送信データを生成する送信データ生成部と、
送信データを複数のサブキャリアからなるマルチキャリア送信信号に変調する変調処理部と、
変調処理後の送信信号をアナログ信号に変換するデジタル／アナログ変換部と、
アナログ変換後の送信信号をアナログ処理する送信アナログ回路部と、
送受信動作を制御する通信動作制御部を備え、
前記通信動作制御部は、データ送信動作を開始する前に、前記アナログ・レベル検出部における検出結果に基づいて、他の通信システムからの送信信号の有無を検査する、
ことを特徴とする無線通信装置である。

近年、非常に広い周波数帯域を使用したＵＷＢ通信が近距離超高速伝送を実現する無線通信システムとして期待され、ＯＦＤＭ変調方式を採用するとともに、周波数ホッピングを行なうマルチバンドＯＦＤＭ通信方式について標準化作業が行なわれている。

一方、ＵＷＢ送信波が引き起こす他システムへの干渉レベルを緩和するため、ＵＷＢ送信帯域内に他のシステムの送信信号が存在しないかを検査し、存在する場合はＵＷＢ送信波を一定レベル以下（微弱なレベル）で出力するというディテクト・アンド・アボイド（ＤＡＡ）の仕組みが不可欠である。

通常、ＤＡＡで問題となる他システムの信号が狭帯域信号であり、ＵＷＢ通信システムが他システムに及ぼす影響は使用帯域の一部に過ぎない。したがって、信号が検出された周波数帯についてのみ、選択的にＵＷＢ出力レベルを規定レベル以下に下げることが、周波数利用効率の観点から好ましく、ひいては高速な通信方式として望ましい。例えば、通信端末は、受信系において受信信号をＡ／Ｄ変換した後、デジタル回路にて信号レベルを算出して、ＤＡＡの判定を行なうことができる。デジタル回路内のＦＦＴ又はウェーブレット変換器などの周波数検出手段を用いれば、サブキャリア単位で狭帯域信号を検出し、送信系では、他システムの送信信号が検出された周波数帯域にのみ切り欠きを入れることで、他システムとの干渉を回避したＵＷＢ通信を行なうことができる。

しかしながら、デジタル回路による信号レベル検出は、多くの乗算器など多大な演算処理を必要とするという問題がある。また、ＵＷＢ通信のように広帯域を使用するシステムの場合、すべての帯域にわたってＦＦＴ又はウェーブレット変換器をフル稼働させると消費電力が増大し、データ伝送の前処理としては負担が過大である。ＵＷＢのような広帯域なシステムにおいては、デジタル回路による受信信号レベルの検出を行おうとすると、数ミリ〜数十ミリ・ワットに及ぶ電力を要する可能性がある。

これに対し、本発明に係る無線通信装置は、受信アナログ信号をデジタル変換処理する前に、アナログ・レベル検出部が受信アナログ信号のレベルを検出することにより、他の通信システムからの送信信号の有無を検査するようにしている。このようなアナログ・レベル検出部は、受信回路と同一のシリコン・チップ上に安価に配置することが可能であり、消費電力も数十マイクロ・ワット程度で構成することができる。したがって、ＤＡＡの判定を行なう際に、デジタル回路の動作を行なわないので、信号検出時における余分な電力の消費を抑制することができる。

また、アナログ・レベル検出部により他の通信システムからの妨害波（すなわち干渉）が検知されると、さらにＦＦＴ若しくはウェーブレット変換といった周波数選択作用を持つデジタル回路を駆動させて、ＯＦＤＭ復調した結果に基づいてＤＡＡの判定を行なうようにしている。これによって、妨害波となる狭帯域信号の存在をサブキャリア単位で検出することができる。そして、送信系では、１ＯＦＤＭシンボル全体で送信出力を低下させるのではなく、他システムの送信信号が検出された周波数帯域にのみ切り欠きを入れＵＷＢ通信を行なうことにより、周波数利用効率のよい干渉回避を実現することができる。例えば、スペクトラム整形などの手段により、マルチキャリア信号のうち特定のサブキャリアに切り欠きを入れることができる。

一方、アナログ・レベル検出部により他の通信システムからの妨害波が検出されないときには、このＤＡＡ判定結果に応じてデータ送信動作が開始される。すなわち、妨害波の検出のためにＦＦＴ若しくはウェーブレット変換といった周波数選択作用を持つデジタル回路を駆動させることはなく、信号検出時における余分な電力の消費を抑制することができる。

ここで、アナログ・レベル検出部は、送受信に使用する周波数帯域内の任意の信号を整流する検波器と、この検波器の出力を直流信号に変換する低周波通過フィルタと、直流信号を所定の基準レベルと比較する比較器で構成することができ、比較結果に基づいて、受信アナログ信号のレベルを検出することができる。また、他の通信システムからの送信信号検出時における前記受信アナログ回路部が持つ利得、熱雑音の変化、又は伝搬路が持つ周波数特性のいずれかに応じて比較器に与える基準レベルを設定するようにしてもよい。

本発明によれば、ＯＦＤＭ変調方式を採用したＵＷＢ通信において、周波数利用効率を考慮して、他システムの狭帯域信号への干渉を回避しながら通信を好適に行なうことができる、優れた無線通信装置及び無線通信方法を提供することができる。

また、本発明によれば、ＯＦＤＭ変調方式を採用したＵＷＢ通信において、より少ない消費電力で妨害波を検出し、周波数利用効率を考慮した干渉回避を行なうことができる、優れた無線通信装置及び無線通信方法を提供することができる。

本発明に係る無線通信装置によれば、ＤＡＡの判定を行なう際に、デジタル回路の動作を行なわないので、信号検出時における余分な電力の消費を抑制することができる。一方、一旦妨害波が検出されるとＦＦＴ若しくはウェーブレット変換といった周波数選択作用を持つデジタル回路を駆動させて、ＯＦＤＭ復調した結果に基づいてサブキャリア単位でＤＡＡの判定を行なうことにより、周波数利用効率の高い干渉回避動作を行なうことができる。

本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。

本発明は、ＯＦＤＭ変調方式を採用したＵＷＢ通信を行なう無線通信装置に関するものであり、具体的には、ＦＣＣで定められた３．１ＧＨｚから１０．６ＧＨｚまでの帯域をそれぞれ５２８ＭＨｚ幅からなる複数のサブバンドに分割して、サブバンド間を周波数ホッピング（ＦＨ）するマルチバンドＯＦＤＭ通信を行なうことができる。

本発明に係る無線通信装置は、ＵＷＢ送信波が引き起こす他システムへの干渉レベルを緩和するため、ＤＡＡの仕組みを導入しており、ＵＷＢ送信帯域内に他のシステムの送信信号が存在しないかを検査してからデータ送信を開始するようになっている。

図１には、本発明の一実施形態に係る無線通信装置の構成を示している。図示の無線通信装置１は、送受信共用のアンテナ２がアンテナ・スイッチ３を介して受信系統と送信系統で共用され、通信動作制御部３１によって送受信動作が制御される。

受信系統は、受信信号をアナログ処理する受信アナログ回路部と、アナログ処理を施した後の受信信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換器１５と、受信アナログ信号のレベルを検出するアナログ・レベル検出回路２０と、デジタル変換された受信信号の処理を行なう受信デジタル回路部で構成される。

受信アナログ回路部は、低雑音増幅器（ＬＮＡ）１１と、周波数変換器１２と、周波数選択部１３と、利得調整部１４を備えている。アンテナ２による受信信号は、低雑音増幅器１１で増幅された後、周波数変換部１２によりローカル周波数を乗算してダウンコンバートされ、周波数選択部１３によりＵＷＢ帯域外の信号が除去され、利得調整部１４により適切な信号レベルに調整される。

受信デジタル回路部は、ＦＦＴ１６を備え、アナログ／デジタル変換器１５によりデジタル変換された受信信号に高速フーリエ変換を行なって時間軸の信号を周波数軸の信号に変換して各サブキャリアについてそれぞれの変調方式に対応した復調を行ない、パラレル／シリアル変換して元のシリアル信号で送られた情報を再生する。ＦＦＴの代わりに、ウェーブレット変換器を配設することもできる。

アナログ・レベル検出回路２０は、アナログ／デジタル変換器１５に入力される直前の受信アナログ信号のレベルを検出する。本実施形態では、アナログ・レベル検出回路２０は、検波器２１と、低周波通過フィルタ２２と、比較器２３で構成され、送受信に使用する周波数帯域内の任意の信号を検波器２１で整流し、その出力を低域通過フィルタ２２で直流信号に変換し、この直流信号を比較器２３が所定の基準レベルと比較することで、受信アナログ信号のレベルを検出することができる。この際、基準レベル設定器２４は、他の通信システムからの送信信号検出時における受信アナログ回路部が持つ利得、熱雑音の変化、又は伝搬路が持つ周波数特性のいずれかに応じて比較器２３に与える基準レベルを設定するようになっている。

アナログ・レベル検出回路２０は、受信回路と同一のシリコン・チップ上に安価に配置することが可能であり、消費電力も数十マイクロ・ワット程度で構成することができる。一方、ＵＷＢのような広帯域なシステムにおいては、デジタル回路による受信信号レベルの検出を行おうとすると、数ミリ〜数十ミリ・ワットに及ぶ電力を要する可能性があり、希にしか存在しない狭帯域信号の検出を行なうには負担が大きい。

また、送信系統は、送信データをデジタル処理する送信デジタル回路部と、デジタル／アナログ変換器４５と、送信信号をアナログ処理する送信アナログ回路部で構成される。

送信デジタル回路部では、送信データ生成部４７で生成した送信データ信号を複数のサブキャリアに割り当ててサブキャリア毎に振幅及び位相の変調を行ない、その複数サブキャリアについてＩＦＦＴ４６により逆高速フーリエ変換して、各サブキャリアの直交性を保持したまま時間軸の信号に変換する。

デジタル／アナログ変換器４５は、変調処理後の送信データ信号をアナログ信号に変換する。

送信アナログ回路部は、周波数選択部４４と、利得調整部４３と、周波数変換器４２と、高出力増幅器（ＰＡ）４１を備えている。アナログ信号に変換された送信信号は、周波数選択部４４により所望帯域以外の信号成分が除去され、利得調整部４３により適切な信号レベルに調整され、周波数変換器４２によりアップコンバートされ、高出力増幅器４１により送信電力が増幅され、アンテナ・スイッチ３経由でアンテナ２から出力される。

本実施形態では、ＵＷＢ送信波が引き起こす他システムへの干渉レベルを緩和するため、ＤＡＡの仕組みを導入している。このため、通信動作制御部３１は、データ送信の際には、ＵＷＢ送信帯域内に他のシステムの送信信号が存在しないかを検査してからデータ送信動作を開始するようになっている。

ＦＦＴ１６やウェーブレット変換器の出力に基づいて周波数検査を行なうことで、サブキャリア単位で他システムからの狭帯域信号を検出することかできる。しかしながら、ＵＷＢのような広帯域なシステムにおいては、デジタル回路による受信信号レベルの検出を行おうとすると、数ミリ〜数十ミリ・ワットに及ぶ電力を要する可能性がある。また、狭帯域信号からなる妨害波は存在しないことが多いことを考慮すると、データ伝送ではなく単なる信号検出を目的としたこの種のデジタル回路の動作はコスト的に見合うものでない。

これに対し、本実施形態では、アナログ・レベル検出回路２０がアナログ／デジタル変換器１５に入力する直前の受信アナログ信号のレベルを検出することにより、他の通信システムからの送信信号の有無を検査するようにしている。アナログ・レベル検出回路２０は、受信回路と同一のシリコン・チップ上に安価に配置することが可能であり、消費電力も数十マイクロ・ワット程度で構成することができる（前述）。したがって、通信動作制御部３１は、デジタル回路の動作を行なわないでＤＡＡの判定を行なうことにより、信号検出時における余分な電力の消費を抑制することができる。

また、通信動作制御部３１は、アナログ・レベル検出回路２０により他の通信システムからの妨害波（すなわち干渉）が検知されると、信号検出のために受信デジタル回路部を駆動させて、ＦＦＴ１６により高速フーリエ変換（若しくはウェーブレット変換）を行なうことにより、周波数選択作用を利用したＤＡＡの判定動作を行なう。すなわち、ＯＦＤＭ復調した結果に基づいて、妨害波となる狭帯域信号の存在をサブキャリア単位で検出する。

そして、通信動作制御部３１は、送信系統に対して、１ＯＦＤＭシンボル全体にわたって送信出力レベルを低下するのではなく、他システムの送信信号が検出された周波数帯域にのみ切り欠きを入れＵＷＢ通信を行なわせることにより、周波数利用効率のよい干渉回避を実現する。例えば、スペクトラム整形などの手段により、マルチキャリア信号のうち特定のサブキャリアに切り欠きを入れることができる。あるいは、インパルス信号列からなる信号から、該信号を１／ｆ秒だけ遅延させて生成した遅延信号を減じて減算信号を生成し、この減算信号を送信することにより、狭帯域信号が存在する周波数帯域ｆにおける与干渉を低減させることができる（例えば、特開２００２−３３５１８８号公報を参照のこと）。

一方、アナログ・レベル検出回路２０により他の通信システムからの妨害波が検出されないときには、通信動作制御部３１は、このＤＡＡ判定結果に応じてデータ送信動作を即座に開始する。

したがって、妨害波の検出のためにＦＦＴ若しくはウェーブレット変換といった周波数選択作用を持つデジタル回路を駆動させることはないので、信号検出時における余分な電力の消費を抑制することができる。アナログ・レベル検出回路２０による信号検出は、数十マイクロ・ワット程度の消費電力で済む。これに対し、一方、ＵＷＢのような広帯域なシステムにおいて、デジタル回路による受信信号レベルの検出を行おうとすると、数ミリ〜数十ミリ・ワットに及ぶ電力を要する（前述）。

アナログ・レベル検出回路２０内では、比較器２３に与える基準レベルを基準レベル設定器２４により設定することは既に述べた。この基準レベルの設定は、一般には、利得調整部１４であらかじめ定められたある利得に設定しておき、その利得値に対応したある適切なレベルに固定されていれば問題がない。但し、問題となる狭帯域信号が極めてレベルが高いためにアナログ部の飽和が生じる場合などには、アナログ回路の誤動作を回避するよう、受信器として利得設定を変更する必要があることが想定される。この場合、基準レベルは、その利得調整部１４の利得設定に基づいて適切な値に変更される必要がある。基準レベル設定器２４は、受信の利得調整部１４で設定した利得に基づいて、自動的に最適なレベルに設定されることが望ましい。図２には、デジタル／アナログ変換器を用いて、利得設定情報から基準レベルを生成する回路構成を模式的に示している。

図３には、本実施形態に係る無線通信装置１が、ＤＡＡ判定結果に基づいてデータ送信動作を開始するための動作手順をフローチャートの形式で示している。

無線通信装置１内で、通信プロトコルの上位層からデータ送信要求が発生すると、まず、アナログ・レベル検出回路２０が作動して（ステップＳ１）、アナログ／デジタル変換器１５に入力する直前の受信アナログ信号のレベルをチェックする（ステップＳ２）。

ここで、アナログ・レベル検出回路２０により他の通信システムからの妨害波が検出されないときには（ステップＳ２のＮｏ）、通信動作制御部３１は、このＤＡＡ判定結果に応じてデータ送信動作を即座に開始する（ステップＳ６）。

一方、アナログ・レベル検出回路２０により他の通信システムからの妨害波が検出されたときには（ステップＳ２のＹｅｓ）、続いて、信号検出のために受信デジタル回路部を駆動させて、ＦＦＴ１６により高速フーリエ変換（若しくはウェーブレット変換）を行なうことにより、周波数選択作用を利用したＤＡＡの判定動作を行なう（ステップＳ３）。

デジタル回路が持つ周波数選択作用によるＤＡＡ判定の結果、妨害波となる狭帯域信号の存在をサブキャリア単位で検出する（ステップＳ５）。そして、通信動作制御部３１は、送信系統に対して、他システムの送信信号が検出された周波数帯域に切り欠きを入れＵＷＢ通信を行なわせる（ステップＳ６）。

また、図４には、本実施形態に係る無線通信装置１が、ＤＡＡ判定結果に基づいてデータ送信動作を行なうタイミング・チャートを示している。

図４Ａには、アナログ・レベル検出回路２０により他の通信システムからの妨害波が検出されず、このＤＡＡ判定結果に応じてデータ送信動作を即座に開始する場合のタイミング・チャートを示している。この場合、ＦＦＴ動作が起動されることなく、全帯域（Ｆｕｌｌ Ｂａｎｄ）を利用した通常のＯＦＤＭ伝送が開始される。ほとんどの場合、ＤＡＡ判定結果に応じてデータ送信動作を即座に開始することが想定される。

また、図４Ｂには、アナログ・レベル検出回路２０により他の通信システムからの妨害波が検出されたときのタイミング・チャートを示している。この場合、さらに信号検出のために受信デジタル回路部を駆動させて、ＦＦＴを行なうことにより周波数選択作用を利用したＤＡＡの判定動作を行なってからデータ送信動作を行なう。そして、１ＯＦＤＭシンボルの全帯域（Ｆｕｌｌ Ｂａｎｄ）ではなく、他システムの送信信号が検出された周波数帯域に切り欠きを入れＵＷＢ通信を行なう。

図４と図８に示した従来例とを比較すると、狭帯域の信号が存在する場合には、アナログ回路のレベル検出が前置きされる分だけ、アナログ検出時間だけ検出が遅れる（図４Ｂを参照のこと）。アナログ検出に要する時間は、主に、アナログ・レベル検出器２０内の低域通過フィルタの時定数によって決定されるが、本実施形態のような５００ＭＨｚ（１シンボル分）にわたる信号を濾派するためには、せいぜい数マイクロ秒要すれば所望の特性が得られるものと考えられる。また、多くの場合、ＵＷＢ帯域内に狭帯域信号が存在しないと考えられることから、図４Ａに示すようにデジタル回路によるレベル検出手順を省くことが可能となるメリットは大きい。

以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。

本明細書では、マルチバンド方式を採用したＯＦＤＭ＿ＵＷＢ通信に適用した実施形態を中心に説明してきたが、本発明の要旨はこれに限定されるものではない。ＵＷＢ通信以外のＯＦＤＭ変調方式を採用した無線通信装置、あるいはＯＦＤＭ以外のマルチキャリア伝送方式を採用した無線通信装置に対しても、同様に本発明を適用することができる。

要するに、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。

図１は、本発明の一実施形態に係る無線通信装置の構成を示した図である。 図２は、デジタル／アナログ変換器を用いて、利得設定情報から基準レベルを生成する回路構成を模式的に示した図である。 図３は、ＤＡＡ判定結果に基づいてデータ送信動作を開始するための動作手順を示したフローチャートである。 図４Ａは、他の通信システムからの妨害波が検出されず、データ送信動作を即座に開始する場合（Ｄｏｍｉｎａｎｔ ｃａｓｅ）の送信動作のタイミング・チャートを示した図である。 図４Ｂは、他の通信システムからの妨害波が検出されたとき（Ｎｏｎ−ｄｏｍｉｎａｎｔ ｃａｓｅ）の送信動作のタイミング・チャートを示した図である。 図５は、マルチバンドを採用したＯＦＤＭ＿ＵＷＢ通信方式において規定されている周波数割り当て例を示した図である。 図６は、マルチバンドＯＦＤＭ方式において、時間軸のＯＦＤＭシンボルに対して周波数ホッピングしながらデータ伝送を行なう様子を示した図である。 図７は、他システムの送信信号が検出された周波数帯域にのみ切り欠きを入れて、他システムとの干渉を回避しながら、それ以外の周波数帯域を利用してＵＷＢ通信を行なう様子を示した図である。 図８は、ＯＦＤＭ復調した結果に基づいてサブキャリア単位でＤＡＡの判定を行なうタイミング・チャートを示した図である。

符号の説明

１…無線通信装置
２…アンテナ
３…アンテナ・スイッチ
１１…低雑音増幅器
１２…周波数変換器
１３…周波数選択部
１４…利得調整部
１５…アナログ／デジタル変換器
１６…ＦＦＴ
１７…データ再現部
２０…アナログ・レベル検出回路
２１…検波器
２２…低域通過フィルタ
２３…比較器
２４…基準レベル設定器
３１…通信動作制御部
４１…高出力増幅器
４２…周波数変換器
４３…利得調整部
４４…周波数選択部
４５…デジタル／アナログ変換器
４６…ＩＦＦＴ
４７…送信データ生成部

Claims (10)

1. 周波数軸上に並ぶ複数のサブキャリアからなるマルチキャリア信号を送受信する無線通信装置であって、
   受信信号をアナログ処理する受信アナログ回路部と、
   アナログ処理後の受信信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換部と、
   前記アナログ／デジタル変換部によるデジタル信号に変換する前に、受信アナログ信号のレベルを検出するアナログ・レベル検出部と、
   デジタル変換後の受信信号から元の各サブキャリアに復調する復調処理部と、
   復調処理後のマルチキャリア信号から受信データを再現するデータ再現部と、
   送信データを生成する送信データ生成部と、
   送信データを複数のサブキャリアからなるマルチキャリア送信信号に変調する変調処理部と、
   変調処理後の送信信号をアナログ信号に変換するデジタル／アナログ変換部と、
   アナログ変換後の送信信号をアナログ処理する送信アナログ回路部と、
   送受信動作を制御する通信動作制御部を備え、
   前記通信動作制御部は、データ送信動作を開始する前に、前記アナログ・レベル検出部における検出結果に基づいて、他の通信システムからの送信信号の有無を検査する、
   ことを特徴とする無線通信装置。
2. 前記通信動作制御部は、前記アナログ・レベル検出部において他の通信システムからの送信信号が検出されたときには、さらに前記アナログ／デジタル変換部による受信アナログ信号のデジタル変換、及び前記復調処理部による復調処理を行なって、該送信信号が存在する周波数帯域を特定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記通信動作制御部は、前記変調処理部に対して、他の通信システムからの送信信号が検出された周波数帯域のサブキャリアを除いて、送信データの変調処理を行なわせる、
   ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
4. 前記アナログ・レベル検出部は、
   送受信に使用する周波数帯域内の任意の信号を整流する検波器と、
   前記検波器の出力を直流信号に変換する低周波通過フィルタと、
   該直流信号を所定の基準レベルと比較する比較器を備え、
   該比較結果に基づいて、受信アナログ信号のレベルを検出する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
5. 他の通信システムからの送信信号検出時における前記受信アナログ回路部が持つ利得、熱雑音の変化、又は伝搬路が持つ周波数特性のいずれかに応じて前記比較器に与える基準レベルを設定する基準レベル設定手段をさらに備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
6. 周波数軸上に並ぶ複数のサブキャリアからなるマルチキャリア信号を送受信する無線通信方法であって、データ送信動作を開始する前に、
   受信信号をアナログ処理する受信アナログ処理ステップと、
   受信アナログ信号のレベルを検出するアナログ・レベル検出ステップと、
   前記アナログ・レベル検出ステップにおける検出結果に基づいて、他の通信システムからの送信信号の有無を判定する妨害波判定ステップと、
   他の通信システムからの送信信号が存在すると判定したことに応答して、アナログ処理後の受信信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換ステップと、
   デジタル変換後の受信信号から元の各サブキャリアに復調する復調処理ステップと、
   復調処理後の信号から妨害波が存在する周波数帯域を特定する周波数検査ステップと、
   を実行することを特徴とする無線通信方法。
7. 前記周波数検査ステップにおいて他の通信システムからの送信信号が検出された周波数帯域のサブキャリアを除いて、送信データの変調処理を行ない、データ送信を行なうデータ送信ステップをさらに備える、
   ことを特徴とする請求項６に記載の無線通信方法。
8. 前記妨害波判定ステップにおいて他の通信システムからの送信信号が存在しないと判定したことに応答して、データ送信を行なうデータ送信ステップをさらに備える、
   ことを特徴とする請求項６に記載の無線通信方法。
9. 前記アナログ・レベル検出ステップでは、
   送受信に使用する周波数帯域内の任意の信号を整流した後、低周波域のみ通過して直流信号に変換し、該直流信号を所定の基準レベルと比較することにより受信アナログ信号のレベルを検出する、
   ことを特徴とする請求項６に記載の無線通信方法。
10. 他の通信システムからの送信信号検出時における前記受信アナログ処理ステップにおける利得、熱雑音の変化、又は伝搬路が持つ周波数特性のいずれかに応じて前記基準レベルを設定する、
    ことを特徴とする請求項９に記載の無線通信方法。
    

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