JPWO2006064740A1 - Ｏｆｄｍ送信装置、ｏｆｄｍ受信装置及びｏｆｄｍ通信方法 - Google Patents

Abstract

ＯＦＤＭ送信装置は、一送信単位で伝送するデータ量が固定長であり、複数のサブキャリアを用いてデータを伝送するＯＦＤＭ送信装置であって、各サブキャリアの変調方式を決定する変調方式決定部を有する。変調方式決定部は、ｎ（ｎは１以上の整数）個のサブキャリア毎に変調方式を選択し、選択した変調方式によりデータ伝送可能なデータ量を算出し、算出した伝送可能なデータ量が伝送する固定長のデータ量と略等しくなるようにｎ個のサブキャリア毎に変調方式を調整する。

Description

本発明は、複数のサブキャリアを使用してＯＦＤＭ通信を行うＯＦＤＭ送信装置、ＯＦＤＭ受信装置及びＯＦＤＭ通信方法に関する。
本願は、２００４年１２月１３日に出願された特願２００４−３６０１１４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

現在、我が国ではＩＭＴ−２０００（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ２０００）のサービスが２００１年１０月から世界に先駆けてサービスが開始されるなど、移動通信システムにおける伝送、アクセス技術が急速に進展している。また、ＨＳＤＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｏｗｎ−ｌｉｎｋ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ）などの技術が標準化され、最大約１０Ｍｂｐｓ程度のデータ伝送の実用化が進められている。
一方で、１０Ｍｂｐｓから１００Ｍｂｐｓの伝送レートをターゲットにしたブロードバンドワイアレスインターネットアクセスを実現するための標準化も進められており、様々な技術が提案されている。

高速な伝送レートの無線通信を実現するために必要となる要件は、周波数利用効率を高めることである。伝送レートと使用する帯域幅は比例関係にあるので、伝送レートを上げるには、利用する周波数帯域幅を広げることにより解決することができる。しかし、利用できる周波数帯域は逼迫しており、新たな無線通信システムが構築される上で十分な帯域幅が割り当てられることは考え難い。従って周波数利用効率を高めることが必要となる。
シングルキャリアを使用して無線通信を行う場合、変調速度を上げていくとマルチパス等の要因で帯域の一部の伝播状態が悪くなったときに特性が大きく劣化してしまうという問題がある。この問題を解決するためにキャリアを複数使用したマルチキャリア方式を用いて、伝送路に冗長性を持たせる方法が知られている。このマルチキャリア方式の中で最も各キャリア間隔の狭い方式がＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）である。

ＯＦＤＭは５ＧＨｚ帯の無線通信システムであるＩＥＥＥ８０２．１１ａや、地上ディジタル放送で用いられている方式である。ＯＦＤＭは数十から数千のキャリアを、理論上干渉の起こらない最小となる周波数間隔に並べ同時に通信する方式である。通常、ＯＦＤＭにおいてこのキャリアをサブキャリアと呼び、各サブキャリアに対してＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）、ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：直交振幅変調）等の変調を行うことにより位相変移変調を行なう。更に、誤り訂正方式と組み合わせて多値直交振幅変調を行うことにより、周波数選択性フェージングに強い変調を行うことができる。従来のＯＦＤＭ送信装置及びＯＦＤＭ受信装置の構成について、図１４、図１５を用いて説明する。この説明では、ＯＦＤＭに使用されるサブキャリア数が７６８波である場合を例示する。

図１４は、ＯＦＤＭに使用されるＯＦＤＭ送信装置３００の構成を示すブロック図である。ＯＦＤＭ送信装置３００は、誤り訂正符号部３００１、Ｓ／Ｐ（シリアル／パラレル）変換部３００２、マッピング部３００３、ＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：逆高速フーリエ変換）部３００４、Ｐ／Ｓ（パラレル／シリアル）変換部３００５、ＧＩ（ガードインターバル）挿入部３００６、Ｄ／Ａ（ディジタル／アナログ）変換部３００７、無線送信部３００８、アンテナ部３００９を有する。

誤り訂正符号部３００１は、送信データに対して、誤り訂正符号化の処理を行う。Ｓ／Ｐ変換部３００２は、誤り訂正符号部３００１から出力されるデータを、各サブキャリアの変調に必要となるデータに変換する。例えば、サブキャリア数が７６８波で、各サブキャリアの変調方式がＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ：直交位相変調）の場合、２ビットずつ、７６８系統のデータに変換する。マッピング部３００３は、Ｓ／Ｐ変換部３００２から出力されるデータに対して、各サブキャリアごとに変調の処理を行う。ＩＦＦＴ部３００４は、マッピング部３００３から出力されるデータに対して、逆高速フーリエ変換の処理を行う。７６８波のＯＦＤＭ信号を生成する場合、通常使用される逆高速フーリエ変換のポイント数は１０２４である。Ｐ／Ｓ変換部３００５は、ＩＦＦＴ部３００４から出力されるデータを、パラレルデータからシリアルデータに変換する。ＧＩ挿入部３００６は、Ｐ／Ｓ変換部３００５から出力されるデータに対して、ガードインターバルを挿入する。ガードインターバルはＯＦＤＭ信号を受信する際、シンボル間干渉を低減させるために挿入されるものである。Ｄ／Ａ変換部３００７は、ＧＩ挿入部３００６から出力されるデータを、ディジタル信号からアナログ信号に変換する。無線送信部３００８は、Ｄ／Ａ変換部３００７から出力されるデータを、送信するための周波数のデータに変換する。アンテナ部３００９は、無線送信部３００８から出力されるデータの送信を行う。

図１５は、ＯＦＤＭに使用されるＯＦＤＭ受信装置３０５の構成を示すブロック図である。基本的に、ＯＦＤＭ受信装置３０５では、ＯＦＤＭ送信装置３００と逆の処理が行われる。ＯＦＤＭ受信装置３０５は、誤り訂正復号部３０５１、Ｐ／Ｓ（パラレル／シリアル）変換部３０５２、伝播路推定・デマッピング部３０５３、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：高速フーリエ変換）部３０５４、Ｓ／Ｐ（シリアル／パラレル）変換部３０５５、ＧＩ（ガードインターバル）除去部３０５６、Ａ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換部３０５７、無線受信部３０５８、アンテナ部３０５９、同期部３０６０を有する。

アンテナ部３０５９は、ＯＦＤＭ送信装置３００から送信される電波を受信する。無線受信部３０５８は、アンテナ部３０５９で受信した電波を、アナログ／ディジタル変換が可能な周波数帯域のデータに周波数変換する。Ａ／Ｄ変換部３０５７は、無線受信部３０５８から出力されるアナログデータをディジタルデータに変換する。同期部３０６０は、Ａ／Ｄ変換部３０５７から出力されるデータに対して、ＯＦＤＭのシンボル同期を取る。ＧＩ除去部３０５６は、同期部３０６０から出力されるデータからガードインターバルを除去する。Ｓ／Ｐ変換部３０５５は、ＧＩ除去部３０５６から出力されるデータを１０２４波のデータにパラレル化する。ＦＦＴ部３０５４は、Ｓ／Ｐ変換部３０５５から出力されるデータに対して、１０２４ポイントの高速フーリエ変換の処理を行う。伝播路推定・デマッピング部３０５３は、ＦＦＴ部３０５４から出力されるデータに対して、７６８波のサブキャリアの復調を行う。通常、伝播路推定は、ＯＦＤＭ送信装置３００からＯＦＤＭ受信装置３０５に対して既知のデータを送ることによって行われる。Ｐ／Ｓ変換部３０５２は、伝播路推定・デマッピング部３０５３から出力されるデータを、シリアル化する。誤り訂正復号部３０５１は、Ｐ／Ｓ変換部３０５２から出力されるデータに対して誤り訂正を行ない、ＯＦＤＭ送信装置３００から送信されたデータを復調する。

ＯＦＤＭを含めたマルチキャリア方式の周波数利用効率を向上する技術として適応変調技術がある。これは各サブキャリア毎に伝播状況を把握して伝播状況の良いサブキャリアに高速な変調方式を用い、より多くの情報を送るという技術である。あわせて伝播状況に応じて各サブキャリアの送信電力を変更するという方法もある。

ＯＦＤＭに適応変調を適用した方法の一つに各サブキャリアの変調パラメータを伝播状況に合わせて変化させるという方法がある。ＯＦＤＭにおいては、各サブキャリアを多値変調することで伝送量を増加させる。通常、各サブキャリアに対してＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ等の変調を行って伝送量を変化させる。各サブキャリアにどの変調方式を使用するか、すなわち、各サブキャリアどれだけのビットを割り付けるかの基準として、ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ：信号対雑音比）やＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ Ｎｏｉｓｅ ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ：信号対干渉雑音比）を使用する場合が多い。図１４および図１５に示した例では、ＯＦＤＭ送信装置３００側はＯＦＤＭ受信装置３０５側で得たサブキャリア毎のＳＩＮＲを知ることができる。ＯＦＤＭ送信装置３００がＳＩＮＲを知る方法は様々考えられるが、この例では、一例として、ＯＦＤＭ受信装置３０５がＯＦＤＭ送信装置３００にＳＩＮＲを通知する。このＳＩＮＲに従って、ＯＦＤＭ送信装置３００は、サブキャリアごとに伝達できる情報量が最も多くなるように変調パラメータを設定する。各サブキャリアの変調方式としてＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭを使用したときに所望の誤り率特性を満たすことができるＳＩＮＲの閾値を、ＴＨ＿ＢＰＳＫ、ＴＨ＿ＱＰＳＫ、ＴＨ＿１６ＱＡＭ、ＴＨ＿６４ＱＡＭと表すことにする。

図１６は、サブキャリアと、ＳＩＮＲにより選択される変調方式との関係を示すグラフである。ここでは、サブキャリア数が１０（サブキャリア番号が０から９）の場合について説明する。図１６の縦軸はＳＩＮＲを示し、横軸はサブキャリア番号を示している。例えば、サブキャリア番号が３の場合、ＳＩＮＲが、１６ＱＡＭの閾値であるＴＨ＿１６ＱＡＭは超えているが、６４ＱＡＭの閾値であるＴＨ＿６４ＱＡＭには満たない。よって、変調方式として１６ＱＡＭを選択する。
この動作を伝播路が変化する度に行うことで周波数効率良く、また、伝播路の状況が悪くなっても的確に情報を伝送することが可能となる。

この適応変調を行うマルチキャリア方式の技術の応用先として１セル繰り返しセルラシステムが考えられている。１セル繰り返しセルラシステムはセルを並べて構成される通信エリアにおいて、全てのセルで１種類の周波数帯しか用いない方式である。
１セル繰り返しセルラシステムの問題点は、セル境界付近に移動端末がある場合、それぞれのセルの基地局からの電波が干渉してしまうことである。しかし、双方の基地局からの伝播特性が異なるため、希望する基地局との通信を干渉基地局からの伝播路状況が悪いサブキャリア、即ち、受信電力が低くなるサブキャリアを用いて通信を行なうことにより、基地局との通信が可能となり、１セル繰り返しセルラシステムが可能となる。更に、サブキャリア単位での適応変調を行うと、伝播路特性は改善されることが報告されている。

適応変調を行ってセルラシステムの効率を向上させようとする技術として、特許文献１に開示されている技術が知られている。この技術においては、サブキャリア単位で希望波と干渉波の電力を測定し、所望の伝送速度が得られるサブキャリアのみを選択して通信を行う。

なお、上記のＯＦＤＭに関する技術としては、例えば、特許文献２、特許文献３、非特許文献１に記載されているものが知られている。
特開２００３−３０４２１４号公報 特開平７−７９４１５号公報 特開２００３−１１５８１７号公報 中西俊之、三瓶政一、森永規彦著「サブキャリア適応変調方式を用いた１セル繰り返しＯＦＤＭ／ＴＤＭＡシステムにおける干渉低減技術に関する検討」信学技報、ＲＣＳ２００２−２３９、Ｊａｎ．２００３

しかし、適応変調を実際の機器に実装する場合、ＡＲＱ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｒｅｐｅａｔ ｒｅＱｕｅｓｔ）やＦＥＣ（Ｆｒａｍｅ Ｅｒｒｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）などの実装をするために実際に扱うデータは固定長になる場合が殆どで、適応変調を行うことで伝送可能な情報量が数％増えても実際にはその増えた分を使用できない場合が多い。例えば、情報が２５６バイト、５１２バイト、７６８バイト単位で３種類から選択されて通信が行なわれる場合、適応変調を用いることにより５００バイトの伝送容量を得ることができても、実際に送信できるバイト数は２５６であり、２４４バイト分の通信路容量が無駄になってしまう。

さらに、従来用いられている適応変調方式では、ＳＩＮＲ等の指標をもとに、一意的に変調方式を割り当てているという問題がある。このことは、様々な特性をもつＯＦＤＭ受信装置が考えられる通信システムの場合、非常に問題点が多い。例えば、６４ＱＡＭ等のアナログ特性が悪い端末に対しても、ＳＩＮＲに基づいて６４ＱＡＭを割り当ててしまい、割り当てを行う時のＳＩＮＲと、実際通信を行なうときのＳＩＮＲが少し変化しただけで、通信エラーを起こしてしまうという問題がある。この問題に対しては予め６４ＱＡＭのＳＩＮＲの閾値、即ちＴＨ＿６４ＱＡＭに余裕を持たせておく等の解決策も考えられるが、これでは適応変調としての効果が減少してしまうという問題がある。

また、従来用いられている適応変調方式は、１セル繰り返しセルラシステムにおける利用効率を向上させるために十分であるとはいえない。この理由は、ＳＩＮＲに基づいて通信に用いる変調方式を決めているため、適応変調を行った端末と希望基地局との通信においては、与えられた環境下では、ほぼ理想的な通信が行なわれるものの、他セルへの影響、すなわち、無線通信システム全体としての通信路容量については全く考慮されていないためである。したがって、自端末本位の通信になってしまい、無線通信システム全体としての利用効率は向上しない場合がある。

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、データを固定長にそろえるための調整ビットを不要とするとともに、誤りが発生し易いサブキャリアの変調方式を下げることにより通信特性を改善することができるＯＦＤＭ送信装置、ＯＦＤＭ受信装置及びＯＦＤＭ通信方法を提供することにある。

本発明は、一送信単位で伝送するデータ量が固定長であり、複数のサブキャリアを用いてデータを伝送するＯＦＤＭ送信装置であって、このＯＦＤＭ送信装置は、ｎ（ｎは１以上の整数）個の前記サブキャリア毎に変調方式を選択し、選択された変調方式によりデータ伝送可能なデータ量を算出し、算出された伝送可能なデータ量が伝送すべき固定長のデータ量と略等しくなるように前記サブキャリア毎に選択された変調方式を調整する変調方式決定部を有する。

本発明のＯＦＤＭ送信装置は、前記複数のサブキャリアの受信特性を取得する受信部をさらに有し、前記変調方式決定部は、前記受信部により取得されるサブキャリア毎の受信特性と変調方式により定まる閾値との差を算出し、サブキャリアの受信特性以下の閾値を有する変調方式のうち最大の閾値を有する変調方式を前記サブキャリア毎に使用する選択された変調方式とし、ｎ個のサブキャリアのうち少なくとも１つのサブキャリアについて選択された変調方式よりも少なくとも１ステップ低い閾値を有する変調方式に変更することにより、伝送可能なデータ量が伝送すべき固定長のデータ量と略等しくなるように調整することができる。

また、本発明のＯＦＤＭ送信装置において、前記変調方式決定部は、ｎ個のサブキャリア毎の受信特性と変調方式により定まる閾値との差が小さいサブキャリアから順に、上記選択された変調方式の変更を行ってもよい。

また、本発明のＯＦＤＭ送信装置において、前記変調方式決定部は、ｎ個の前記サブキャリア毎に前記選択された変調方式の変更を行う際に、伝送可能なデータ量が伝送する固定長のデータ量を下回るときには、そのサブキャリアに対する変調方式の変更を中止するようにしてもよい。

また、本発明のＯＦＤＭ送信装置において、前記変調方式決定部は、前記選択された変調方式の変更を中止したサブキャリアの受信特性と変調方式により定まる閾値との差の算出を、変更が中止された変調方式により定まる閾値を用いて行ってもよい。

また、本発明のＯＦＤＭ送信装置において、前記少なくとも１つのサブキャリアの前記選択された変調方式は、その変調方式より１ステップ低い閾値を有する変調方式に変更されるようにしてもよい。

また、本発明のＯＦＤＭ送信装置において、前記変調方式決定部は、全てのサブキャリアに対して前記選択された変調方式の変更が中止された場合には、伝送可能なデータ量と伝送する固定長のデータ量とが異なっていても、ｎ個のサブキャリア毎に前記選択された変調方式によりデータ伝送を行うようにしてもよい。

また、本発明のＯＦＤＭ送信装置において、前記受信部は受信端末情報を受信又は予め記憶しておくことにより取得し、前記変調方式決定部は、前記受信端末情報が所定の受信特性を満たさない変調方式を示す場合には、ｎ個のサブキャリア毎の受信特性と変調方式により定まる閾値との差から更に所定値を減算する処理を、上記所定の受信特性を満たさない変調方式が前記選択された変調方式として設定されたサブキャリアについて行うようにしてもよい。

また、本発明のＯＦＤＭ送信装置において、前記受信端末情報は、受信端末毎のアナログ回路の特性、受信性能、伝播路情報、又は、移動速度情報を含んでいてもよい。

また、本発明のＯＦＤＭ送信装置において、前記変調方式決定部は、前記所定の受信特性を満たさない変調方式が複数存在する場合には、それらの変調方式毎に異なる所定値を減算する処理を行うようにしてもよい。

また、本発明のＯＦＤＭ送信装置において、前記変調方式決定部は、ｎ個のサブキャリア毎の受信特性と変調方式の閾値との差から更に所定値を減算する処理を、無伝送以外で最も低い閾値を有する変調方式が前記選択された変調方式として設定されたサブキャリアについて行い、前記所定値の減算結果が、変調方式の最小の閾値よりも低いサブキャリアを伝送に使用しないようにしてもよい。

また、本発明のＯＦＤＭ送信装置は、干渉を及ぼすセルがあるか否かについての情報であるセル情報を予め又は前記受信部から受信して記憶するセル情報記憶部を更に有し、前記変調方式決定部は、前記セル情報記憶部に記憶されているセル情報に基づいてｎ個のサブキャリア毎の受信特性と変調方式の閾値との差から更に所定値を減算する処理を、無伝送以外で最も低い閾値を有する変調方式が前記選択された変調方式として設定されているサブキャリアについて行い、前記所定値の減算結果が変調方式の最小の閾値よりも低いサブキャリアを無伝送キャリアとしてもよい。

前記ｎ個のサブキャリア毎の受信特性の一例として、ＳＩＮＲを使用することが挙げられる。

また、前記ｎ個のサブキャリア毎の受信特性の他の例として、ＳＮＲを使用することが考えられる。

本発明に係るＯＦＤＭ受信装置は、一送信単位で伝送するデータ量が固定長であり、複数のサブキャリアを用いて伝送されるデータを受信するＯＦＤＭ受信装置であって、サブキャリア受信特性の情報、データ通信に干渉を及ぼすセルがあるか否かについての情報であるセル情報、受信端末情報のうち少なくとも１つを送信する情報送信部を有する。

本発明に係るＯＦＤＭ通信方法は、一送信単位で伝送するデータ量が固定長であり、複数のサブキャリアを用いてＯＦＤＭ送信装置からＯＦＤＭ受信装置に対してデータを伝送するためのＯＦＤＭ通信方法であって、前記ＯＦＤＭ受信装置から前記ＯＦＤＭ送信装置に対して前記複数のサブキャリアの受信特性を送信する第１のステップと、前記ＯＦＤＭ送信装置により前記第１のステップで前記ＯＦＤＭ受信装置から送信された受信特性と変調方式により定まる閾値との差を算出する第２のステップと、前記ＯＦＤＭ送信装置によりサブキャリアの受信特性以下の閾値を有する変調方式のうち最大の閾値を有する変調方式を前記サブキャリア毎に使用する変調方式として設定する第３のステップと、サブキャリアに設定された変調方式のうち少なくとも１つのサブキャリアについて少なくとも１ステップ低い閾値を有する変調方式に再設定することにより、伝送可能なデータ量が伝送すべき固定長のデータ量と略等しくなるように調整する第４のステップと、前記第４のステップで再設定された変調方式に基づいて、前記ＯＦＤＭ送信装置から前記ＯＦＤＭ受信装置にデータを伝送する第５のステップとを有する。

本発明では、変調方式決定部によりｎ個のサブキャリア毎に変調方式を選択し、選択した変調方式によりデータ伝送可能なデータ量を算出し、算出した伝送可能なデータ量が前記ＯＦＤＭ受信装置に伝送する固定長のデータ量と等しくなるようにサブキャリア毎に変調方式を調整するようにした。
これにより、データを固定長にそろえるための調整ビットを使用する必要がなくなり、誤りが比較的発生しやすいサブキャリアの変調方式を下げることにより通信特性を改善することができる。

図１は、本発明の一実施形態によるＯＦＤＭ送信装置を示すブロック図である。 図２は、図１に示されたＯＦＤＭ送信装置に含まれる変調方式決定部の第１の実施形態による適応変調処理を示すフローチャートである。 図３は、図２に示されたフローチャートにおけるステップＳ１０の処理を実現するためのプログラムを示す図である。 図４は、図２に示されたフローチャートにおけるステップＳ１１の処理を実現するためのプログラムを示す図である。 図５は、図２に示されたフローチャートにおけるステップＳ１２の処理を実現するためのプログラムを示す図である。 図６は、図２に示されたフローチャートにおけるステップＳ１５の処理を実現するためのプログラムを示す図である。 図７は、図２に示されたフローチャートにおけるステップＳ１６の処理を実現するためのプログラムを示す図である。 図８は、図２に示されたフローチャートにおけるステップＳ１８の処理を実現するためのプログラムを示す図である。 図９は、第１の実施形態の変調方式決定部における適応変調処理の具体例を示すための、サブキャリア毎のＳＩＮＲと変調方式の閾値との関係を示すグラフである。 図１０は、図１に示されたＯＦＤＭ送信装置に含まれる変調方式決定部の第２の実施形態による適応変調処理を示すフローチャートである。 図１１は、第２の実施形態の変調方式決定部における適応変調処理の具体例を示すための、サブキャリア毎のＳＩＮＲと変調方式の閾値との関係を示すグラフである。 図１２は、図１に示されたＯＦＤＭ送信装置に含まれる変調方式決定部の第３の実施形態による適応変調処理を示すフローチャートである。 図１３は、第３の実施形態の変調方式決定部における適応変調処理の具体例を示すための、サブキャリア毎のＳＩＮＲと変調方式の閾値との関係を示すグラフである。 図１４は、ＯＦＤＭに使用される従来のＯＦＤＭ送信装置を示すブロック図である。 図１５は、ＯＦＤＭに使用されるＯＦＤＭ受信装置を示すブロック図である。 図１６は、従来の適応変調処理の具体例を示すための、サブキャリア毎のＳＩＮＲと変調方式の閾値との関係を示すグラフである。

符号の説明

２ マッピング部
３ ヌルキャリア生成部
４ ＩＦＦＴ部
５ Ｐ／Ｓ変換部
６ ＧＩ挿入部
７ Ｄ／Ａ変換部
８ 無線送信部
９ アンテナ部
１０ 変調方式決定部
１１ ＳＩＮＲ情報記憶部
１２ セル情報記憶部
１３ 端末情報記憶部
１４ 受信部
１５ 誤り訂正符号部
１６ Ｓ／Ｐ変換部
１００ ＯＦＤＭ送信装置
３０５ ＯＦＤＭ受信装置
３０５１ 誤り訂正復号部
３０５２ Ｐ／Ｓ変換部
３０５３ 伝播路推定・デマッピング部
３０５４ ＦＦＴ部
３０５５ Ｓ／Ｐ変換部
３０５６ ＧＩ除去部
３０５７ Ａ／Ｄ変換部
３０５８ 無線受信部
３０５９ アンテナ部
３０６０ 同期部

以下に本発明の一実施形態によるＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）送信装置１００を、図面を参照しながら説明する。本実施形態においては、ＯＦＤＭ送信装置１００からＯＦＤＭ受信装置３０５（図１５参照）に対して、ＯＦＤＭによりデータを無線通信によって送信する場合について説明する。また、ＯＦＤＭ送信装置１００は、ＯＦＤＭ受信装置３０５におけるサブキャリア毎のＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ Ｎｏｉｓｅ ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ）を知っていることを前提として説明する。なお、無線通信システムによってはＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ）を用いた方が良い場合もあるが、以下に説明する本発明の実施形態では、一例として、ＳＩＮＲを使用する場合について説明する。ＯＦＤＭ送信装置１００側でＯＦＤＭ受信装置３０５におけるＳＩＮＲの情報を知る方法としては、様々な方法が考えられるが、例えば、ＯＦＤＭ受信装置３０５からＯＦＤＭ送信装置１００に当該情報を通知する方法が考えられる。

以下の説明では、ＯＦＤＭに使用するサブキャリア数をＣ本とする。送信に際しては各サブキャリアの送信電力は等しくＰであり、送信に使用しないサブキャリアも存在する。また、一送信単位によるデータ伝送において使用されるＯＦＤＭシンボルはＬ個とする。また、一送信単位としてパケットを使用する場合について説明するが、一送信単位としてフレーム構成のスロット等を使用することもできる。データ伝送においては、このデータ伝送用のＯＦＤＭシンボルのほかに、ＡＧＣ（Ａｕｔｏ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）、ＡＦＣ（Ａｕｔｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ）用のシンボルや、各サブキャリアの変調方式を通知するためシンボルＭＬＩ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｌｅｖｅｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）等のデータが必要となる。

１回の通信において送信すべきデータのビット数（一送信単位で伝送するデータ量）はＲ１、Ｒ２、Ｒ３のいずれかにより定まる固定長であるものとする。Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は整数であり、Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３の関係を満たす。これを、１ＯＦＤＭシンボル辺りのビット数にするとそれぞれ、≪Ｒ１／Ｌ≫、≪Ｒ２／Ｌ≫、≪Ｒ３／Ｌ≫である。ただし、≪Ｘ≫は小数点以下を切り上げたＸに最も近い整数を意味する。以下に説明する実施形態では、説明を簡単にするため、Ｒ１／Ｌ、Ｒ２／Ｌ、Ｒ３／Ｌのそれぞれは整数であると仮定する。
各サブキャリアの変調方式はＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）、ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）、１６ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、６４ＱＡＭのいずれかであり、それぞれ送信可能なビット数は１、２、４、６である。全てのサブキャリアで１６ＱＡＭが使用されたと仮定すると、１回のデータ伝送で送信できるビット数は４×Ｃ×Ｌビットになる。

上述したように、ＯＦＤＭ送信装置１００は、各サブキャリアの電力をＰで送信した際のＯＦＤＭ受信装置３０５におけるＳＩＮＲの情報を取得している。各サブキャリアのＳＩＮＲをＳＩＮＲ＿ｃｎｕｍと表す。ｃｎｕｍはサブキャリア番号であり、１≦ｃｎｕｍ≦Ｃの条件を満たす整数である。それぞれの変調方式で通信し、所定の誤り率を満たすために必要となるＳＩＮＲの閾値をＴＨ＿（変調方式）で表す。即ち、ＢＰＳＫにおけるＳＩＮＲの閾値をＴＨ＿ＢＰＳＫと表し、ＱＰＳＫにおけるＳＩＮＲの閾値をＴＨ＿ＱＰＳＫと表し、１６ＱＡＭにおけるＳＩＮＲの閾値をＴＨ＿１６ＱＡＭと表し、６４ＱＡＭにおけるＳＩＮＲの閾値をＴＨ＿６４ＱＡＭと表す。

図１は、本発明の実施形態によるＯＦＤＭ送信装置１００の構成を示すブロック図である。ここでは、ＯＦＤＭのサブキャリア数が７６８波であり、逆高速フーリエ変換におけるポイント数が１０２４である場合について説明する。
ＯＦＤＭ送信装置１００は、誤り訂正符合部１５、Ｓ／Ｐ（シリアル／パラレル）変換部１６、マッピング部２、ヌルキャリア生成部３、ＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）部４、Ｐ／Ｓ（パラレル／シリアル）変換部５、ＧＩ（ガードインターバル）挿入部６、Ｄ／Ａ（ディジタル／アナログ）変換部７、無線送信部８、アンテナ部９、変調方式決定部１０、ＳＩＮＲ情報記憶部１１、セル情報記憶部１２、端末情報記憶部１３、受信部１４を有する。

受信部１４は、各サブキャリアにおけるＳＩＮＲの特性を示すＳＩＮＲ情報、各サブキャリアにおける受信特性の悪い変調方式について示す端末情報、各サブキャリアにおいて干渉を及ぼすセルがあるか否かを示すセル情報を、ＯＦＤＭ受信装置３０５（図１５参照）から受信する。ＯＦＤＭ送信装置１００がＯＦＤＭ受信装置３０５からＳＩＮＲ情報、端末情報、セル情報を受信する場合には、ＯＦＤＭ信号を使用する必要は必ずしもなく、その他の種々の通信方法を使用することが可能である。
ＳＩＮＲ情報記憶部１１は、受信部１４がＯＦＤＭ受信装置３０５から受信するＳＩＮＲ情報を取得し記憶する。セル情報記憶部１２は、受信部１４がＯＦＤＭ受信装置３０５から受信するセル情報を取得し記憶する。端末情報記憶部１３は、受信部１４がＯＦＤＭ受信装置３０５から受信する端末情報を取得し記憶する。
変調方式決定部１０は、ＳＩＮＲ情報記憶部１１、セル情報記憶部１２、端末情報記憶部１３にそれぞれ記憶されているＳＩＮＲ情報、セル情報、端末情報に基づき、ＯＦＤＭ送信装置１００から送信される各サブキャリアにどのような変調方式を使用するかについて決定する。各サブキャリアの変調方式を決定する具体的方法については、変調方式決定部１０の第１〜第３の実施形態毎に後述する。

誤り訂正符合部１５は、送信データに対して、誤り訂正符号化の処理を行う。Ｓ／Ｐ変換部１６は、誤り訂正符合部１５から出力されるデータを、各サブキャリアの変調に値必要となるデータに変換する。
マッピング部２は、変調方式決定部１０により決定される７６８波の各サブキャリアに対する変調方式に合わせて、送信データを各サブキャリアに割当てる。ヌルキャリア生成部３は、マッピング部２から出力されるデータのうち、変調方式決定部１０によって使用しないと決定されたサブキャリアの電力を０に設定する。つぎにヌルキャリア生成部３はＩＦＦＴのポイント数１０２４に合わせた周波数データｆ（０）〜ｆ（１０２３）を生成し、ＩＦＦＴ部４に出力する。ＩＦＦＴ部４は、これらの周波数データｆ（０）〜ｆ（１０２３）に、逆高速フーリエ変換の処理を行い、１０２４ポイントのＯＦＤＭ信号の時間データｔ（０）〜ｔ（１０２３）をＰ／Ｓ変換部５に出力する。Ｐ／Ｓ変換部５は、これらの時間データｔ（０）〜ｔ（１０２３）のパラレル信号をシリアル信号に変換し、ＧＩ挿入部６に出力する。ＧＩ挿入部６は、Ｐ／Ｓ変換部５から出力されるデータにガードインターバルを生成して、Ｄ／Ａ変換部７に出力する。ガードインターバルは、ＯＦＤＭ信号のシンボル間干渉を低減するために生成され、通常、ＯＦＤＭ信号の後ろの信号がコピーされ、ＯＦＤＭ信号の先頭に付加される。Ｄ／Ａ変換部７は、ＧＩ挿入部６から出力されるデータを、ディジタル信号からアナログ信号に変換し、無線送信部８に出力する。無線送信部８は、Ｄ／Ａ変換部７から出力される信号を無線通信に使用する周波数に変換し、アンテナ部９に出力する。アンテナ部９は、無線送信部８から出力される信号を、ＯＦＤＭ受信装置３０５に送信する。

次に、ＯＦＤＭ送信装置１００における変調方式決定部１０の処理について説明する。
図２は、第１の実施形態による変調方式決定部１０によって行われる処理を示すフローチャートである。ここでは、ＯＦＤＭ送信装置１００において、ＯＦＤＭ受信装置３０５にＳ（Ｓ＞０）ビットのデータ伝送を行う場合について説明する。
始めに、変調方式決定部１０は、ＳＩＮＲ情報記憶部１１に記憶されているＳＩＮＲ情報に基づいて、各サブキャリアの変調方式及び送信ビット数を決定し、余剰電力ＣＤ＿ｃｎｕｍを算出する（ステップＳ１０）。余剰電力ＣＤ＿ｃｎｕｍは、ＳＩＮＲ＿ｃｎｕｍ−ＴＨ＿（変調方式）の式により演算される。変調方式は、各サブキャリアのＳＩＮＲであるＳＩＮＲ＿ｃｎｕｍと、各変調方式におけるＳＩＮＲの閾値であるＴＨ＿（変調方式）とを比較することにより決定される。ここでは、ＳＩＮＲ＿ｃｎｕｍがＴＨ＿（変調方式）以上になる変調方式のうち、最大の閾値を有する変調方式を選択する。選択した変調方式は、ＣＢ＿ｃｎｕｍとして記憶される。ＣＤ＿ｃｎｕｍの演算の際には、ＴＨ＿（変調方式）の（変調方式）として、ステップＳ１０で選択された変調方式が使用される。全てのサブキャリアで同様の演算が行なわれる。ステップＳ１０における処理を行うプログラムを図３に示す。

次に、ＯＦＤＭ送信装置１００からＯＦＤＭ受信装置３０５へデータを送信する際に、所定の誤り率を満たし１ＯＦＤＭシンボルで通信できる最大のビット数Ｒｍを求める（ステップＳ１１）。即ち、ステップＳ１０で求めたＣＢ＿ｃｎｕｍを全てのサブキャリアについて加算する。ステップＳ１１における処理を行うプログラムを図４に示す。
ステップＳ１２では、実際に１ＯＦＤＭシンボルで送信するビット数Ｒｒを決定し、余剰ビット数Ｒａを算出する。パケット全体で送信するビット数がこの例ではＲ１、Ｒ２、Ｒ３の３つのうち１つと決められているため、このステップＳ１２が必要となる。ステップＳ１１で求めたＲｍとＲ１／Ｌ、Ｒ２／Ｌ、Ｒ３／Ｌとを比較し、Ｒｍより小さい値の中で、最も大きいＲｎ／Ｌ（ｎは１〜３の整数）を選択する。ただし、送信すべきビット数がＲｍより小さい場合は、送信ビット数ＳとＲｎ／Ｌを比較し、適切なＲｎ／Ｌを選択する。また、余剰ビット数ＲａはステップＳ１１で求められた最大のビット数Ｒｍと実際に送信するビット数Ｒｒの差として求められる。ステップＳ１３における処理を行うプログラムを図５に示す。

次に、上記ビット数Ｒｒが０であるか否かについて判断する（ステップＳ１３）。ここでＲｒが０である場合は、要求される誤り率では、伝送不可能であることを示すので、ステップＳ１３で「ｎｏ」と判断し、異常処理としてフローチャートの処理を終了する。この場合は、送信を停止し、伝播路状態が変わるのを待つか、または最初に設定した誤り率を変更して、図２によるフローチャートの処理を再開する。
Ｒｒが０でない場合、ステップＳ１３で「ｙｅｓ」と判断し、ステップＳ１９へ進む。
ステップＳ１９では、ｍを０に設定し、ステップＳ１４へ進む。ステップＳ１４では余剰ビットの有無を判定する。余剰ビットがなくなる、即ち、Ｒａ＝０であれば、処理が正常終了となり、送信データをＯＦＤＭシンボルに割り当て送信を行なう。

次に、余剰電力が最も低いサブキャリア番号ｋを検索する（ステップＳ１５）。ステップＳ１５における処理を行うプログラムを図６に示す。
次に、サブキャリアｋの変調方式を１ステップ低くして、送信できるビット数を減らした場合のビット数の減少値Ｄａを算出し、新たな余剰電力ＣＤ＿ｋを設定する（ステップＳ１６）。ＣＤ＿ｋは、変調方式を１ステップ低くした場合の電力になるので、ＴＨ＿（変調方式）の差で表される。ステップＳ１６における処理を行うプログラムを図７に示す。
次に、ＲａとＤａの差分をとり、その差分の値が負であるか否かを判断する（ステップＳ１７）。

ステップＳ１７においてＲａ−Ｄａ≧０の関係を満たしている場合には、「ｙｅｓ」と判断し、ステップＳ１８へ進む。ステップＳ１８では、実際にｋの変調方式を１ステップ低くし、新たにＣＢ＿ｋを設定する。ステップＳ１８における処理を行うプログラムを図８に示す。
これにより余剰ビット数ＲａからＤａが減算される。次に、ステップＳ１９に戻り、Ｒａが０になるまで、ステップＳ１９およびステップＳ１４〜Ｓ１８の処理を繰り返し行なう。なお、ステップＳ１８で負になるのは、ここでは、Ｒａ＝１、Ｄａ＝２になる場合である。従って、Ｄａ＝１になるまで、次の候補を検索する。ここで、ステップＳ２０でｍに１を加算し、ステップＳ２１でｍがＣになるまで検索を繰り返す理由は、Ｃ回検索することにより、全てのサブキャリアへの検索が終了できると考えられるためである。全てのサブキャリアの検索を終えてもＤａが１となるサブキャリアがない場合は、Ｒａが１のまま正常終了して送信を開始する。

以上の説明をより理解しやすくするために、上述した処理を具体的な数値を用いて以下に説明する。なお、説明を簡素化するため、誤り訂正等による冗長なビットは考慮していない。
使用するキャリア数Ｃを１０、パケットのデータ伝送に使用するＯＦＤＭシンボル数Ｌを１０、１回の通信において送信すべきデータのビット数Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３をそれぞれ２００、３００、４００とする。この場合、１ＯＦＤＭシンボルで送信すべきビット数はそれぞれ、２０、３０、４０となる。

図９は、ＯＦＤＭ送信装置１００から全サブキャリアを同一電力で送信した場合におけるＯＦＤＭ受信装置３０５でのサブキャリア毎のＳＩＮＲと変調方式の閾値の関係を示すグラフである。ＯＦＤＭ送信装置１００は、受信部１４によりＳＩＮＲ情報をＯＦＤＭ受信装置３０５から取得する。図９の縦軸はＳＩＮＲ、横軸はサブキャリア番号（０〜９）である。また、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは各変調方式におけるＳＩＮＲの閾値の差である。即ち、ＴＨ＿６４ＱＡＭとＴＨ＿１６ＱＡＭのＳＩＮＲの閾値の差をＡ、ＴＨ＿１６ＱＡＭとＴＨ＿ＱＰＳＫのＳＩＮＲの閾値の差をＢ、ＴＨ＿ＱＰＳＫとＴＨ＿ＢＰＳＫのＳＩＮＲの閾値の差をＣ、ＴＨ＿ＢＰＳＫのＳＩＮＲの閾値をＤとする。

始めに、各サブキャリアに適した変調方式を決定し余剰電力を求める（図２のステップＳ１０）。サブキャリア番号ｃｎｕｍと、選択された変調方式により送信可能なビット数ＣＢ＿ｃｎｕｍと、余剰電力ＣＤ＿ｃｎｕｍとを（ｃｎｕｍ、ＣＢ＿ｃｎｕｍ、ＣＤ＿ｃｎｕｍ）のように表すと、図９より、次の１０対の信号を得ることができる。
（ｃｎｕｍ、ＣＢ＿ｃｎｕｍ、ＣＤ＿ｃｎｕｍ）＝（０、６、ａ）、（１、４、ｂ）、（２、４、ｃ）、（３、４、ｄ）、（４、２、ｅ）、（５、１、ｆ）、（６、０、ｎｕｌｌ）、（７、０、ｎｕｌｌ）、（８、１、ｇ）、（９、２、ｈ）
ただし、ａ〜ｈについては、ｂ＞ａ＞ｆ＞ｅ＞ｇ＞ｃ＞ｈ＞ｄの関係を満たしており、それらの値は、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのどの値よりも小さいものとする。なお、ｎｕｌｌはこのフローチャートによる処理に関係しないので定義していない。

次に、最大送信可能なビット数Ｒｍを算出する（ステップＳ１１）。ここでは、Ｒｍ＝６＋４＋４＋４＋２＋１＋１＋２＝２４となる。
次に、実際に送信するビット数Ｒｒと、余剰ビット数Ｒａとを算出する（ステップＳ１２）。Ｒｒは２０、３０、４０のいずれかであり、２０＜２４＜３０であるため、Ｒｒ＝２０となる。また、余剰ビット数Ｒａは、Ｒａ＝Ｒｍ−Ｒｒ＝２４−２０＝４となる。
ステップＳ１９でパラメータｍに初期値が設定された後、Ｒａが０かどうかが判定される（ステップＳ１４）。ここでは、Ｒａは４であり０でないため、「ｙｅｓ」と判断され、ステップＳ１５へ進む。そして、ＣＢ＿ｃｎｕｍ＞０を満たすサブキャリアの中から余剰電力が最も低いものが検索される（ステップＳ１５）。先の仮定から、余剰電力が一番小さいサブキャリア３が選ばれる。
この選択されたサブキャリアの変調方式を１ステップ下げた場合の、ビット数の減少値Ｄａを求め、新たな余剰電力ＣＤ＿３を決定する（ステップＳ１６）。ここでは、ＣＢ＿３＝４なのでＤａ＝２、ＣＤ＿３＝Ｂとなる。

次にビット数を減らしすぎていないことを確認する（ステップＳ１７）。ここで、サブキャリア３の変調方式を減らすことが決定したので、（３、４、ｄ）は（３、２、Ｂ）になる。
そして、ステップＳ１９、Ｓ１４、Ｓ１５の処理を行いステップＳ１６へ進む。
ステップＳ１６で選択されるサブキャリアは、２番目に余剰電力が小さいサブキャリア９である。同様に処理した後、ステップＳ１８では、Ｒａ＝１となり、（９、２、ｈ）は（９、１、Ｃ）になる。そして、ステップＳ１９、Ｓ１４、Ｓ１５の処理を行いステップＳ１６へ進む。
次に、ステップＳ１５で選択されるサブキャリアは、３番目に余剰電力が小さいサブキャリア２である。ステップＳ１６ではＣＤ＿２はＣからＢになるが、これは先程と違い、ステップＳ１７でＲａ＝１、Ｄａ＝２、Ｒａ−Ｄａ＝−１となり、ステップＳ２０へ進む。ステップＳ２０では、ｍ＝０に１が加算されｍ＝１となり、ステップＳ２１へ進む。ステップＳ２１では、全てのサブキャリアの試行が終わってない、即ち、ｍ＝Ｃではないことを確認し、ステップＳ１５へ進む。そして、次の候補となるサブキャリアを選択する。
先のステップＳ１６でＣがＢに変更されているので、ステップＳ１５ではサブキャリア番号８が選択される。そして、ステップＳ１９、Ｓ１４、Ｓ１５、Ｓ１６の処理を行いステップＳ１７へ進む。ステップＳ１７では「ｙｅｓ」と判断し、ステップＳ１８へ進む。ステップＳ１８では、ＣＢ＿８＝０、Ｒａ＝０となる。これは（８、１、ｇ）が（８、０、Ｄ）になることを意味する。

次に、ステップＳ１９へ進んだ後、ステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、Ｒａ＝０なので「ｎｏ」と判断し、フローチャートの処理を正常終了する。
以上の処理の結果、図２に示されたフローチャートによる処理を始める前は、
（ｃｎｕｍ、ＣＢ＿ｃｎｕｍ、ＣＤ＿ｃｎｕｍ）＝（０、６、ａ）、（１、４、ｂ）、（２、４、ｃ）、（３、４、ｄ）、（４、２、ｅ）、（５、１、ｆ）、（６、０、ｎｕｌｌ）、（７、０、ｎｕｌｌ）、（８、１、ｇ）、（９、２、ｈ）
であったのが、
（ｃｎｕｍ、ＣＢ＿ｃｎｕｍ、ＣＤ＿ｃｎｕｍ）＝（０、６、ａ）、（１、４、ｂ）、（２、４、Ｂ）、（３、２、Ｂ）、（４、２、ｅ）、（５、１、ｆ）、（６、０、ｎｕｌｌ）、（７、０、ｎｕｌｌ）、（８、０、Ｄ）、（９、１、Ｃ）
となる。このように、ｃｎｕｍ＝２、３、８、９の組み合わせが変更されている。また、ｃｎｕｍ＝３、８、９については、変調方式が変更されている。図９に第１の実施形態により選択される各サブキャリアの変調方式を示している。
以上のような処理を行うことにより、従来のようにデータを固定長にそろえるための調整ビットを使用する必要がなくなり、かつ、誤りが比較的発生しやすいサブキャリアの変調方式を１ステップ低い速度の変調方式に変更することから、通信特性も改善される。もちろんスループットの低下もない。

次に、第２の実施形態によるＯＦＤＭ送信装置１００によって行われる処理について説明する。
図１０は、第２の実施形態の変調方式決定部１０によって行われる処理を示すフローチャートである。本実施形態では、ＯＦＤＭ受信装置３０５の特性を鑑みて各サブキャリアに変調方式を割り当てるようにしている。この説明では、ＯＦＤＭ受信装置３０５は、変調方式に６４ＱＡＭを使用するとアナログ回路の特性が悪い場合を想定して説明する。このため、以下に説明するように、ＯＦＤＭ送信装置１００は、６４ＱＡＭの変調方式をできるだけ割り当てないでデータ伝送を行う。なお、第１の実施形態で説明した処理と同じ処理を行う部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
この第２の実施形態では、サブキャリアの変調方式に６４ＱＡＭが選択された場合の余剰電力の計算方法（ステップＳ３０）において第１の実施形態とは相違している。第１の実施形態では、余剰電力をＳＩＮＲ＿ｃｎｕｍ−ＴＨ＿（変調方式）として定義していたが、第２の実施形態においては、６４ＱＡＭの選択時のみＳＩＮＲ＿ｃｎｕｍ−ＴＨ＿６４ＱＡＭ−ａｌｐｈａという計算を行う。ただし、（ＴＨ＿６４ＱＡＭ−ＴＨ＿１６ＱＡＭ）＞ａｌｐｈａ＞０である。

ＯＦＤＭ送信装置１００は、受信部１４によりＯＦＤＭ受信装置３０５から受信するＳＩＮＲ情報と端末情報とを、予めＳＩＮＲ情報記憶部１１と端末情報記憶部１３とにそれぞれ記憶する。端末情報記憶部１３に記憶している端末情報として、６４ＱＡＭのＳＩＮＲの変化に対する耐性が弱いという情報が含まれていた場合に、ａｌｐｈａを０より大きい値に設定する。これにより、サブキャリアの変調方式として６４ＱＡＭが選択される割合が変化する。なお、６４ＱＡＭのＳＩＮＲの変化に対する耐性が非常に弱い場合にはａｌｐｈａの上限値に近く設定することが好ましく、逆に、６４ＱＡＭのＳＩＮＲの変化に対する耐性がそれほど弱くない場合には０に近い値に設定することが望ましい。

図１１は、本実施形態によるＯＦＤＭ受信装置３０５におけるサブキャリア毎のＳＩＮＲと変調方式の閾値との関係を示すグラフである。
第１の実施形態の場合と同様に、サブキャリア番号ｃｎｕｍと、選択された変調方式により送信可能なビット数ＣＢ＿ｃｎｕｍと、余剰電力ＣＤ＿ｃｎｕｍとを（ｃｎｕｍ、ＣＢ＿ｃｎｕｍ、ＣＤ＿ｃｎｕｍ）のように表す。図１１を参照すると、ステップＳ３０において、次の１０対の信号を得ることができる。
（ｃｎｕｍ、ＣＢ＿ｃｎｕｍ、ＣＤ＿ｃｎｕｍ）＝（０、６、ａ−ａｌｐｈａ）、（１、４、ｂ）、（２、４、ｃ）、（３、４、ｄ）、（４、２、ｅ）、（５、１、ｆ）、（６、０、ｎｕｌｌ）、（７、０、ｎｕｌｌ）、（８、１、ｇ）、（９、２、ｈ）
ただし、余剰電力について、ｂ＞ｆ＞ｅ＞ｇ＞ｃ＞ｈ＞ｄ＞（ａ−ａｌｐｈａ）の関係を満たしているものとする。

図１０のフローチャートにおいて、ステップＳ３０、Ｓ１１〜Ｓ１３、Ｓ１９、Ｓ１４の処理を行った後、ステップＳ１５で余剰電力が最小となるサブキャリアが選択される。
本実施形態では、まずサブキャリア番号０が選択される。次に、ステップＳ１６〜Ｓ１８の処理が行われる。ステップＳ１８ではＣＢ＿０＝４、Ｒａ＝２となる。次に、ステップＳ１９、ステップＳ１４の処理が行われ、ステップＳ１５へ進む。ステップＳ１５では、サブキャリア番号３が選択される。ステップＳ１６、Ｓ１７の処理を行った後、ステップＳ１８においてＣＢ＿３＝２、Ｒａ＝０となり、フローチャートによる処理が正常終了する。図１１の最下欄は第２の実施形態により選択される各サブキャリアの変調方式を示す。
これから分かるように、通信特性の劣化の大きい６４ＱＡＭは選択されず、かつ、従来のようにデータを固定長にそろえるための調整ビットを使用する必要がなくなる。更に、誤りが比較的発生しやすいキャリアの変調方式を１ステップ低い速度の通信方式に変更したことから、通信特性を改善することができる。もちろんスループットの低下もない。
なお、本実施形態では端末情報として、６４ＱＡＭのＳＩＮＲの変化に対する耐性が弱いというアナログ回路の特性についての情報を使用する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、端末情報として、受信端末の受信性能、伝播路情報、又は移動速度情報などを使用することもできる。

図１２は、第３の実施形態による変調方式決定部１０によって行われる処理を示すフローチャートである。本実施形態では、セルラシステムのように隣接するエリアで同一周波数を用いた通信が行われている場合に、他セルへの影響をできるだけ軽減するように、変調方式を割り当てるようにしている。適応変調の方法として、データ通信に使用しないサブキャリアは送信しないという方法があるが、本実施形態では適応変調において、スループットと通信特性を保証しつつ、データを送信しないサブキャリアを優先的に選択する。
この第３の実施形態は、変調方式にＢＰＳＫが選択された場合の余剰電力の計算方法（ステップＳ４０）と、使用しないサブキャリアの送信電力を０に設定する処理（ステップＳ４１）において第１の実施形態と相違している。なお、以下の説明において、第１の実施形態で説明した処理と同じ処理を行う部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
第１の実施形態では、余剰電力をＳＩＮＲ＿ｃｎｕｍ−ＴＨ＿（変調方式）として定義していたが、本実施形態においては、ＢＰＳＫの選択時のみＳＩＮＲ＿ｃｎｕｍ−ＴＨ＿ＢＰＳＫ−ｂｅｔａという計算を行う。ただし、ＴＨ＿ＢＰＳＫ＞ｂｅｔａ＞０であるものとする。

ＯＦＤＭ送信装置１００は、受信部１４によりＯＦＤＭ受信装置３０５から受信するＳＩＮＲ情報とセル情報とを、予めＳＩＮＲ情報記憶部１１とセル情報記憶部１３とにそれぞれ記憶する。セル情報記憶部１３に記憶されるセル情報は、干渉を及ぼすセルがあるか否かに関する情報である。干渉を及ぼすセルがあるか否かは、予め設定するか、またはＯＦＤＭ送信装置１００がＯＦＤＭ受信装置３０５から受信する電波から判定することにより行われる。干渉を及ぼすセルがあると判定した場合、ＯＦＤＭ送信装置１００はｂｅｔａを０以上に設定する。これにより、そのサブキャリアが選択される割合が変化する。なお、隣接するセルが多い場合にはｂｅｔａの上限値に近く設定することが好ましく、逆に、少ない場合には０に近い値に設定することが望ましい。

図１３は、本実施形態によるＯＦＤＭ受信装置３０５におけるサブキャリア毎のＳＩＮＲと変調方式の閾値との関係を示すグラフである。
第１の実施形態と同様に、サブキャリア番号ｃｎｕｍと、選択された変調方式により送信可能なビット数ＣＢ＿ｃｎｕｍと、余剰電力ＣＤ＿ｃｎｕｍとを（ｃｎｕｍ、ＣＢ＿ｃｎｕｍ、ＣＤ＿ｃｎｕｍ）のように表す。図１３を参照すると、ステップＳ４０において、次の１０対の信号を得ることができる。
（ｃｎｕｍ、ＣＢ＿ｃｎｕｍ、ＣＤ＿ｃｎｕｍ）＝（０、６、ａ）、（１、４、ｂ）、（２、４、ｃ）、（３、４、ｄ）、（４、２、ｅ）、（５、１、ｆ−ｂｅｔａ）、（６、０、ｎｕｌｌ）、（７、０、ｎｕｌｌ）、（８、１、ｇ−ｂｅｔａ）、（９、２、ｈ）
ただし、余剰電力についてｂ＞ｅ＞ｃ＞ｈ＞ａ＞ｄ＞（ｆ−ｂｅｔａ）＞（ｇ−ｂｅｔａ）の関係を満たしているものとする。

図１２のフローチャートにおいて、ステップＳ４０、Ｓ１１〜Ｓ１３、Ｓ１９、Ｓ１４の処理を行った後、ステップＳ１５で余剰電力が最小となるサブキャリアが選択される。
本実施形態では、まずサブキャリア番号８が選択される。次に、ステップＳ１６〜Ｓ１８の処理が行われる。ステップＳ１８ではＣＢ＿８＝０、Ｒａ＝３となる。さらに、ステップＳ１９、ステップＳ１４の処理が行われ、ステップＳ１５へ進む。ステップＳ１５では、サブキャリア番号５が選択される。次に、ステップＳ１６〜Ｓ１８の処理が行われる。ステップＳ１８ではＣＢ＿５＝０、Ｒａ＝２となる。次に、ステップＳ１９、ステップＳ１４の処理が行われ、ステップＳ１５へ進む。ステップＳ１５では、サブキャリア番号３が選択される。次に、ステップＳ１６〜Ｓ１８の処理が行われる。ステップＳ１８ではＣＢ＿３＝２、Ｒａ＝０となり、ステップＳ１９の処理を行い、ステップＳ１４へ進む。ステップＳ１４では、Ｒａ＝０であるため、「ｎｏ」と判断し、ステップＳ４１へ進む。ステップＳ４１では、ＣＢ＿ｃｎｕｍ＝０であるＣＢ＿５及びＣＢ＿８のサブキャリアの送信電力を０に設定する。こうして、フローチャートに示された処理を正常終了する。図１３の最下欄は第３の実施形態により選択される各サブキャリアの変調方式を示す。
これから分かるように、送信電力を割り当てないｎｏ ｔｘで表されるサブキャリアが増え、かつ、従来のようにデータを固定長にそろえるための調整ビットを使用する必要がなくなる。更に、誤りが比較的発生しやすいサブキャリアの変調方式が下げられたことから、通信特性を改善することができる。もちろんスループットの低下もない。

以上、第１〜第３の実施形態による変調方式決定部１０を有するＯＦＤＭ送信装置１００についてそれぞれ説明したが、このような構成に限定されるものではい。ＯＦＤＭ送信装置１００は、第１〜第３の実施形態による変調方式決定部１０の機能を組み合わせた変調方式決定部を有してもよい。
また、上述した第１〜第３の実施形態では、ＯＦＤＭ送信装置１００の受信部１４においてＯＦＤＭ受信装置３０５から受信特性としてＳＩＮＲ情報を取得し、そのＳＩＮＲ情報をＳＩＮＲ情報記憶部１１に記憶する場合ついて説明したが、このような構成に限定されるものではない。すなわち、受信部１４においてＯＦＤＭ受信装置３０５から受信特性としてＳＮＲ情報を取得し、そのＳＮＲ情報に基づいて変調方式決定部１０によってサブキャリアに適用する変調方式を決定するようにしても構わない。

また、上述した第１〜第３の実施形態では、サブキャリア毎に変調方式を選択する場合について説明したが、このような構成に限定されるものではない。例えば、複数個のサブキャリア毎に変調方式を選択する構成にすることも可能である。
また、変調方式を選択する代わりに、符号化率、拡散率、送信ダイバーシティ法のいずれかを選択してＯＦＤＭ通信を行う構成にすることも可能である。

なお、以上説明した実施形態において、変調方式決定部１０などの機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによりＯＦＤＭ送信装置１００の制御を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。

また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時刻プログラムを保持しているものも含む。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

本発明は、複数のサブキャリアを使用してＯＦＤＭ通信を行うＯＦＤＭ送信装置、ＯＦＤＭ受信装置及びＯＦＤＭ通信方法に適用することができ、複数のサブキャリアにより適切な変調方式を割り当てることによって、通信特性を改善することができる。

Claims (14)

1. 一送信単位で伝送するデータ量が固定長であり、複数のサブキャリアを用いてデータを伝送するＯＦＤＭ送信装置であって、前記ＯＦＤＭ送信装置は、１または複数のサブキャリア毎に選択した無伝送を含む変調方式によりデータ伝送可能なデータ量を算出した後、前記データ量が伝送すべき固定長のデータ量と略等しくなるように前記変調方式を変更する変調方式決定部を有するＯＦＤＭ送信装置。
2. 請求項１に記載のＯＦＤＭ送信装置はさらに１または複数のサブキャリア毎の受信特性を取得する受信部を有し、
   前記変調方式決定部は、前記サブキャリア毎に前記受信特性で伝送可能な最大の送信データ量を実現する変調方式を選択し、
   選択した変調方式により送信可能なデータ量を算出した後、前記データ量が伝送すべき固定長のデータ量と略等しくなるように、いずれかのサブキャリアの変調方式を伝送できるデータ量が少ない無伝送を含む変調方式に変更するＯＦＤＭ送信装置。
3. 請求項２に記載のＯＦＤＭ送信装置において、前記変調方式決定部は、所望の通信品質に必要となる受信特性に対する閾値を各変調方式に対して設定し、
   前記サブキャリア毎の受信特性以下の閾値で最も大きい閾値を持つ変調方式を選択し、
   さらに前記サブキャリア毎の受信特性と選択された変調方式の閾値との差を算出し、
   選択した変調方式により送信可能なデータ量を算出した後、前記データ量が伝送すべき固定長のデータ量と略等しくなるように、
   算出した差が小さいサブキャリアから順に変調方式の変更を行うＯＦＤＭ送信装置。
4. 請求項３に記載のＯＦＤＭ送信装置において、前記変調方式決定部は、前記サブキャリア毎に前記選択された変調方式の変更を行う際に、前記伝送可能なデータ量が前記伝送すべき固定長のデータ量を下回るときには、そのサブキャリアについて前記選択された変調方式の変更を中止するＯＦＤＭ送信装置。
5. 請求項４に記載のＯＦＤＭ送信装置において、前記変調方式決定部は、全てのサブキャリアに対する前記選択された変調方式の変更が中止された場合には、前記伝送可能なデータ量と前記伝送する固定長のデータ量とが異なっていても、前記サブキャリア毎に設定された前記選択された変調方式によりデータ伝送を行うＯＦＤＭ送信装置。
6. 請求項３に記載のＯＦＤＭ送信装置において、前記受信部は、受信端末情報を受信又は予め記憶しておくことにより取得し、
   前記変調方式決定部は、前記受信端末情報が所定の受信特性を満たさない変調方式があることを示す場合には、該変調方式に設定されたサブキャリアにおいて算出された前記差に対し、所定値を減算する処理を行うＯＦＤＭ送信装置。
7. 請求項６に記載のＯＦＤＭ送信装置において、前記受信端末情報は、受信端末毎のアナログ回路の特性、受信性能、伝播路情報、又は、移動速度情報であるＯＦＤＭ送信装置。
8. 請求項６に記載のＯＦＤＭ送信装置において、前記変調方式決定部は、前記所定の受信特性を満たさない変調方式が複数存在する場合には、前記所定の受信特性を満たさない変調方式毎に異なる所定値を減算する処理を行うＯＦＤＭ送信装置。
9. 請求項３に記載のＯＦＤＭ送信装置において、
   前記変調方式決定部は、無伝送以外で最も低い閾値を持つ変調方式が選択されたサブキャリアにおいて算出された前記差に対し、所定値を減算する処理を行うＯＦＤＭ送信装置。
10. 請求項３に記載のＯＦＤＭ送信装置は、データ通信に干渉を及ぼすセルがあるか否かについてのセル情報を予め又は前記受信部から受信して記憶するセル情報記憶部を有し、
    前記変調方式決定部は、前記セル情報記憶部に記憶されているセル情報に基づいて、無伝送以外で最も低い閾値を持つ変調方式が選択されたサブキャリアにおいて算出された前記差に対し、所定値を減算する処理を行うＯＦＤＭ送信装置。
11. 請求項１〜１０のいずれかの項に記載のＯＦＤＭ送信装置において、前記サブキャリア毎の受信特性として、ＳＩＮＲを使用するＯＦＤＭ送信装置。
12. 請求項１〜１０のいずれかの項に記載のＯＦＤＭ送信装置において、前記サブキャリア毎の受信特性として、ＳＮＲを使用するＯＦＤＭ送信装置。
13. 一送信単位で伝送するデータ量が固定長であり、複数のサブキャリアを用いて伝送されるデータを受信するＯＦＤＭ受信装置であって、
    前記サブキャリアの受信特性情報、前記データの通信に干渉を及ぼすセルがあるか否かについてのセル情報、受信端末情報の少なくとも１つを送信する情報送信部を有するＯＦＤＭ受信装置。
14. 一送信単位で伝送するデータ量が固定長であり、複数のサブキャリアを用いてＯＦＤＭ送信装置からＯＦＤＭ受信装置に対してデータを伝送するためのＯＦＤＭ通信方法であって、
    前記ＯＦＤＭ受信装置から前記ＯＦＤＭ送信装置に対して、前記複数のサブキャリアの受信特性を送信する第１のステップと、
    前記ＯＦＤＭ送信装置により、前記第１のステップで前記ＯＦＤＭ受信装置から送信された前記受信特性と変調方式により定まる閾値との差を算出する第２のステップと、
    前記ＯＦＤＭ送信装置により、前記サブキャリアの受信特性以下の閾値を有する変調方式のうち最大の閾値を有する変調方式を前記サブキャリア毎に使用する変調方式として設定する第３のステップと、
    前記サブキャリアに設定された変調方式のうち少なくとも１つのサブキャリアについて少なくとも１ステップ低い閾値を有する変調方式に再設定することにより、伝送可能なデータ量が伝送すべき固定長のデータ量と略等しくなるように変更する第４のステップと、
    前記第４のステップで再設定された変調方式に基づいて、前記ＯＦＤＭ送信装置から前記ＯＦＤＭ受信装置にデータを伝送する第５のステップと、
    を有するＯＦＤＭ通信方法。

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