特開 2024-58076 無線通信システムおよび無線通信方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024058076

(43)【公開日】2024-04-25

(54)【発明の名称】無線通信システムおよび無線通信方法

(51)【国際特許分類】

   H04L 27/26 20060101AFI20240418BHJP

【ＦＩ】

H04L27/26 114

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022165214

(22)【出願日】2022-10-14

(71)【出願人】

【識別番号】000004330

【氏名又は名称】日本無線株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100126561

【弁理士】

【氏名又は名称】原嶋 成時郎

(72)【発明者】

【氏名】舩山 拓也

(57)【要約】

【課題】伝搬路環境に適したパイロットに切り替えることで良好な性能を安定的に発揮することが可能な無線通信システムおよび無線通信方法を提供することを目的とする。
【解決手段】無線通信システム１は、受信したデータフレームに基づいて、対向局へデータフレームを送信する際の伝搬路環境の良否を推定し、その推定結果を示す伝搬路環境情報を出力し、伝搬路環境情報に基づいて、パイロット信号の挿入間隔と、パイロット信号の長さと、の少なくとも一方を変化させ、変化後のパイロット信号に関するパイロット情報を生成し、データフレームに格納する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

通信対象となるデータが格納され、前記データに既知のパイロット信号が所定間隔ごとに挿入されたデータフレームを対向局から受信する受信機と、前記データフレームを前記対向局へ送信する送信機と、を備えた無線通信システムであって、
前記受信機は、受信した前記データフレームに基づいて、前記対向局へ前記データフレームを送信する際の伝搬路環境の良否を推定し、その推定結果を示す伝搬路環境情報を前記送信機へ出力する伝搬路環境推定手段を備え、
前記送信機は、
前記伝搬路環境情報に基づいて、前記パイロット信号の挿入間隔と、前記パイロット信号の長さと、の少なくとも一方を変化させるパイロット信号変更手段と、
変化後の前記パイロット信号に関するパイロット情報を生成し、前記データフレームに格納するパイロット情報生成手段と、
を備えることを特徴とする無線通信システム。

【請求項2】

前記パイロット信号変更手段は、
前記伝搬路環境が悪いほど前記パイロット信号の挿入間隔を短くし、または前記パイロット信号の長さを長くする、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。

【請求項3】

前記伝搬路環境推定手段は、前記伝送路環境情報として、前記データフレームの推定Ｃ／Ｎ比と、推定周波数誤差と、の少なくとも一方を出力する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信システム。

【請求項4】

前記パイロット信号変更手段は、
前記推定周波数誤差が大きいほど前記パイロット信号の挿入間隔を短くし、
前記推定Ｃ／Ｎ比が低いほど前記パイロット信号の長さを長くする、
ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。

【請求項5】

前記送信機は、伝送路環境の良否に応じて前記データの変調方式を切り替える適応変調機能を備えており、前記伝送路環境が悪化した場合、先に前記パイロット信号の挿入間隔と、前記パイロット信号の長さと、の少なくとも一方を変化させ、その後に前記変調方式を切り替える、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信システム。

【請求項6】

通信対象となるデータが格納され、前記データに既知のパイロット信号が所定間隔ごとに挿入されたデータフレームを対向局から受信し、前記データフレームを前記対向局へ送信する無線通信方法であって、
受信した前記データフレームに基づいて、前記対向局へ前記データフレームを送信する際の伝搬路環境の良否を推定し、その推定結果を示す伝搬路環境情報を出力し、
前記伝搬路環境情報に基づいて、前記パイロット信号の挿入間隔と、前記パイロット信号の長さと、の少なくとも一方を変化させ、
変化後の前記パイロット信号に関するパイロット情報を生成し、前記データフレームに格納する、
ことを特徴とする無線通信方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、パイロット信号が付加されたデータフレームの送受信を行なう無線通信システムおよび無線通信方法に関する。

【背景技術】

【0002】

図１６（Ａ）および同図（Ｂ）は、衛星放送の伝送路規格として知られるＤＶＢ－Ｓ２規格（例えば、特許文献１参照）に準拠した放送信号で送信されるフィジカルレイヤフレーム（以下、ＰＬフレームともいう）のフレーム構造を示している。ＰＬフレームは、先頭に配置されるフィジカルレイヤヘッダ（以下、ＰＬヘッダともいう）と、ＰＬヘッダの後方に配置されるＸＦＥＣフレームとを備えている。ＰＬフレームは、送信機から繰り返し送信され、ＰＬフレームを受信した受信機の復調部によって復調される。なお、同図（Ｂ）に示すＰＬフレームは、フィジカルレイヤスクランブルがかけられる前のものであり、送信されるにあたって、ＰＬヘッダを除くＸＦＥＣフレームに、フィジカルレイヤスクランブルがかけられる。

【0003】

ＰＬヘッダは、π／２ＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）で変調された９０シンボルのヘッダデータである。ＰＬヘッダは、２４シンボルのＳＯＦと、６４シンボルのＰＬＳコードから構成されている。ＳＯＦは、フレームの同期処理に用いられる既知パターンからなり、フレームの開始位置を示す。ＰＬＳコードは、変調方式、誤り訂正符号の符号化率などのパラメータなどが格納されている。

【0004】

ＸＦＥＣフレームは、例えば、放送番組のデータなど、送信の対象となるデータである。ＸＦＥＣフレームは、例えば、外符号（ＢＣＨ）、内符号（ＬＤＰＣ）でＦＥＣエンコーディングされたＦＥＣデータからなり、８ＰＳＫ（Phase Shift Keying）などの選択された変調方式で変調されている。また、ＸＦＥＣフレームは、Ｓ個のスロットに分割されており、各スロットは、９０シンボルの固定長である。例えば、ＸＦＥＣフレームが６４８００ビットで、８ＰＳＫで変調されている場合、ＸＦＥＣフレームは２４０スロットに分割される。

【0005】

パイロットモードの場合、ＦＥＣデータの１６スロット（１４４０シンボル）ごとにパイロットブロック（パイロットともいう）が挿入される。パイロットは、３６シンボルの非変調キャリアからなる既知パターンである。ＤＶＢ－Ｓ２規格を利用する通信局間では、ＰＬヘッダを用いてフレーム同期を行い、パイロットを用いて復調部への引き込みを行なう。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００８－２７８１８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記のとおり、ＤＶＢ－Ｓ２規格を利用する通信局間では、パイロットを用いて復調部への引き込みが行なわれているため、Ｃ／Ｎ（Carrier to Noise Ratio）比が低い伝搬路環境や、周波数誤差が大きな伝搬路環境でもＢＥＲ（Bit Error Rate）特性は改善される。しかしながら、従来のパイロットは挿入間隔が長く、シンボル数が少ないため、伝搬路環境によっては十分な性能を安定的に発揮できない可能性がある。劣悪な伝搬路環境を想定してパイロットの挿入間隔を短く固定したり、パイロットの長さを長く固定したりすることもできるが、良好な伝搬路環境（低Ｃ／Ｎ比あるいは周波数誤差小）では、不要なパイロットによって伝送効率が低下する。

【0008】

そこで本発明は、伝搬路環境に適したパイロットに切り替えることで良好な性能を安定的に発揮する無線通信システムおよび無線通信方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、通信対象となるデータが格納され、前記データに既知のパイロット信号が所定間隔ごとに挿入されたデータフレームを対向局から受信する受信機と、前記データフレームを前記対向局へ送信する送信機と、を備えた無線通信システムであって、前記受信機は、受信した前記データフレームに基づいて、前記対向局へ前記データフレームを送信する際の伝搬路環境の良否を推定し、その推定結果を示す伝搬路環境情報を前記送信機へ出力する伝搬路環境推定手段を備え、前記送信機は、前記伝搬路環境情報に基づいて、前記パイロット信号の挿入間隔と、前記パイロット信号の長さと、の少なくとも一方を変化させるパイロット信号変更手段と、変化後の前記パイロット信号に関するパイロット情報を生成し、前記データフレームに格納するパイロット情報生成手段と、を備えることを特徴とする。

【0010】

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の無線通信システムにおいて、前記パイロット信号変更手段は、前記伝搬路環境が悪いほど前記パイロット信号の挿入間隔を短くし、または前記パイロット信号の長さを長くする、ことを特徴とする。

【0011】

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の通信システムにおいて、前記伝搬路環境推定手段は、前記伝送路環境情報として、前記データフレームの推定Ｃ／Ｎ比と、推定周波数誤差と、の少なくとも一方を出力する、ことを特徴とする。

【0012】

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の通信システムにおいて、前記パイロット信号変更手段は、前記推定周波数誤差が大きいほど前記パイロット信号の挿入間隔を短くし、前記推定Ｃ／Ｎ比が低いほど前記パイロット信号の長さを長くする、ことを特徴とする。

【0013】

請求項５に記載の発明は、請求項１または２に記載の通信システムにおいて、前記送信機は、伝送路環境の良否に応じて前記データの変調方式を切り替える適応変調機能を備えており、前記伝送路環境が悪化した場合、先に前記パイロット信号の挿入間隔と、前記パイロット信号の長さと、の少なくとも一方を変化させ、その後に前記変調方式を切り替える、ことを特徴とする。

【0014】

請求項６に記載の発明は、通信対象となるデータが格納され、前記データに既知のパイロット信号が所定間隔ごとに挿入されたデータフレームを対向局から受信し、前記データフレームを前記対向局へ送信する無線通信方法であって、受信した前記データフレームに基づいて、前記対向局へ前記データフレームを送信する際の伝搬路環境の良否を推定し、その推定結果を示す伝搬路環境情報を出力し、前記伝搬路環境情報に基づいて、前記パイロット信号の挿入間隔と、前記パイロット信号の長さと、の少なくとも一方を変化させ、変化後の前記パイロット信号に関するパイロット情報を生成し、前記データフレームに格納する、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0015】

請求項１および請求項４に記載の発明によれば、伝搬路環境が悪いときにはパイロットの挿入間隔と、パイロット信号の長さと、の少なくとも一方を変化させるので、１フレーム内のパイロット信号のシンボル数が多くなり、対向局の受信機では復調部を安定動作させることができる。また、復調処理に用いる処理係数の更新間隔も短くなるので、変動に対する復調部の追従性能も向上する。さらに、伝搬路環境の変化に応じてパイロット信号の挿入間隔またはパイロット信号の長さを適応的に変更することができるので、常に復調処理を安定的に行なうことができる。また、パイロット信号の挿入間隔が短い状態、あるいはパイロット信号の長さが長い状態で固定されることがないので、データの伝送効率が大きく低下することもない。さらに、変化後のパイロット信号に関するパイロット情報を生成し、データフレームに格納して送信するので、受信機ではパイロット信号の状態を正確に特定することができ、復調部を安定動作させることができる。

【0016】

また、請求項２に記載の発明によれば、伝搬路環境が悪いほどパイロット信号の挿入間隔を短くし、またはパイロット信号の長さを長くするので、伝搬路環境が劣悪になっても対向局の受信機では復調部を安定動作させることができる。

【0017】

さらに、請求項３に記載の発明によれば、伝送路環境情報として推定Ｃ／Ｎ比と、推定周波数誤差と、の少なくとも一方を出力するので、伝送路環境の良否を精度よく推定することができる。また、その推定結果に基づいて、パイロット信号の挿入間隔、またはパイロット信号の長さを変更するので、伝搬路環境が劣悪になっても対向局の受信機では復調部を安定動作させることができる。

【0018】

また、請求項４に記載の発明によれば、推定周波数誤差と、推定Ｃ／Ｎ比という複数の指標を用いて伝搬路環境の良否を推定するので、より高精度に伝搬路環境の良否を推定することが可能となる。また、その推定結果に基づいて、パイロット信号の挿入間隔、またはパイロット信号の長さを変更するので、伝搬路環境が劣悪になっても対向局の受信機では復調部を安定動作させることができる。

【0019】

さらに、請求項５に記載の発明によれば、適応変調方式に適用する際に、伝送路環境が悪化した場合、先にパイロット信号の挿入間隔と、パイロット信号の長さと、の少なくとも一方を変化させ、その後に変調方式を切り替えるので、伝送ビット数が低下しにくくなり、伝送効率が大きく低下することも起きにくくなる。また、パイロットよりもＦＥＣデータのほうが十分長く支配的であるため、パイロット間隔を短くしたり、パイロット長を長くしたりしても伝送効率は大きく低下しない。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】この発明の実施の形態に係る無線通信システム概略構成図である。

【図2】第１の通信局および第２の通信局の送信機の概略構成を示す機能ブロック図である。

【図3】第１の通信局および第２の通信局の受信機の概略構成を示す機能ブロック図である。

【図4】データフレームを生成・送信する際に送信機の各部から出力される信号を示す図である。

【図5】データフレームを復調する際に受信機の各部から出力される信号を示す図である。

【図6】パイロット間隔と推定Ｃ／Ｎ比との対応関係を示す図である。

【図7】推定Ｃ／Ｎ比に応じてパイロット間隔が変更されたデータフレームを示す図である。

【図8】推定Ｃ／Ｎ比に応じてパイロット間隔が適応的に変更されたデータフレームを示す図である。

【図9】パイロット間隔と推定周波数誤差との対応関係を示す図である。

【図10】パイロット間隔と推定Ｃ／Ｎ比および推定周波数誤差との対応関係を示す図である。

【図11】パイロット長と推定Ｃ／Ｎ比との対応関係を示す図である。

【図12】推定Ｃ／Ｎ比に応じてパイロット長が変更されたデータフレームを示す図である。

【図13】パイロット長と推定Ｃ／Ｎ比との対応関係と、パイロット間隔と推定周波数誤差との対応関係を示す図である。

【図14】推定Ｃ／Ｎ比および推定周波数誤差に応じてパイロット長およびパイロット間隔が変更されたデータフレームを示す図である。

【図15】伝搬路環境に応じてパイロット間隔と変調方式とを切り替えたデータフレームを示す図である。

【図16】ＤＶＢ－Ｓ２規格のフィジカルレイヤフレームのフレーム構造を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１に係る無線通信システム１の概略構成図である。無線通信システム１は、送信機および受信機を備える第１の通信局２Ａと、送信機および受信機を備える第２の通信局２Ｂと、第１の通信局２Ａと第２の通信局２Ｂとの間を中継する通信衛星３と、を備える。第１の通信局２Ａおよび第２の通信局２Ｂは、それぞれを自局および対向局として、通信対象となるデータが格納されたデータフレームを双方向で送受信する。なお、本実施の形態の通信システム１では、データフレームとして、例えば、ＤＶＢ－Ｓ２規格に準拠したＰＬフレーム（図１６参照）が用いられる。

【0022】

図２および図３は、第１の通信局２Ａが備える送信機４Ａおよび受信機５Ａと、第２の通信局２Ｂが備える送信機４Ｂおよび受信機５Ｂとの概略構成を示す機能ブロック図である。なお、送信機４Ａおよび送信機４Ｂは同一の構成および機能を備えており、受信機５Ａおよび受信機５Ｂは同一の構成および機能を備えているため、以下では、第２の通信局２Ｂの送信機４Ｂおよび受信機５Ｂについての詳しい説明は省略する。

【0023】

送信機４Ａ（４Ｂ）は、マッピング部４Ａ１と、パイロット付与部４Ａ２と、ＰＬスクランブル部４Ａ３と、ヘッダ付与部（パイロット情報生成手段）４Ａ４と、ＲＯＦ部４Ａ５と、タイミング生成部（パイロット信号変更手段）４Ａ６と、パイロット生成部（パイロット信号変更手段）４Ａ７と、ヘッダ生成部（パイロット情報生成手段）４Ａ８と、を備えている。

【0024】

マッピング部４Ａ１は、送信対象の情報／データに対して必要に応じて所定の処理（例えば、ベースバンドフレーム処理、誤り訂正符号化処理など）が施されたバイナリデータ列の入力を受け、このバイナリデータ列に対してＤＶＢ－Ｓ２規格の信号点配置になるようにマッピング処理を施してシンボル列からなるデータフレームを生成して出力する。

【0025】

パイロット付与部４Ａ２は、パイロット生成部４Ａ７により生成されたパイロットを、マッピング部４Ａ１にて生成されたデータフレームに付与する。パイロット生成部４Ａ７は、タイミング生成部４Ａ６から出力されるパイロットイネーブルに応じて、ＦＥＣデータに対する挿入間隔の異なるパイロットを生成する。

【0026】

タイミング生成部４Ａ６は、自局の受信機５Ａから、データフレームを対向局へ送信する際の伝搬路環境の良否の推定結果を示す伝搬路環境情報を受信し、伝搬路環境情報に基づいて、パイロットの挿入位置を示すパイロットイネーブルと、ヘッダの挿入位置を示すヘッダイネーブルと、ヘッダ情報とを生成・出力する。ヘッダ情報には、ＰＬスクランブル部４Ａ３にて行なわれるフィジカルレイヤスクランブルに関する情報（ＰＬスクランブル情報）と、パイロットの挿入間隔（以下、パイロット間隔ともいう）を示すパイロット情報とが含まれている。

【0027】

ＰＬスクランブル部４Ａ３は、パイロット付与部４Ａ２から出力されたデータフレームに対してフィジカルレイヤスクランブルをかける処理部である。

【0028】

ヘッダ付与部４Ａ４は、ヘッダ生成部４Ａ８により生成されたヘッダを、ＰＬスクランブル部４Ａ３から出力されたデータフレームの先頭に付与する。ヘッダ生成部４Ａ８は、タイミング生成部４Ａ６から出力されたヘッダ情報およびヘッダイネーブルに基づいて、ヘッダを生成する。

【0029】

ＲＯＦ部４Ａ５は、ロールオフフィルタの機能を備え、ヘッダ付与部４Ａ４から出力されるフィジカルレイヤスクランブル後のデータフレームに帯域制限処理を施して出力する。ＲＯＦ部４Ａ５の送信出力は、第１の通信局２Ａから第２の通信局２Ｂへ向けて送信される。

【0030】

次に受信機５Ａ（５Ｂ）について説明する。受信機５Ａは、ＲＯＦ部５Ａ１と、シンボル再生部５Ａ２と、ＰＬデスクランブル部５Ａ３と、周波数補正部５Ａ４と、位相補正部５Ａ５と、利得補正部５Ａ６と、ヘッダ除去部５Ａ７と、パイロット除去部５Ａ８と、デマッピング部５Ａ９と、ヘッダ検出部５Ａ１０と、タイミング生成部５Ａ１１と、伝搬路環境推定部（伝搬路環境推定手段）５Ａ１２と、を備えている。

【0031】

ＲＯＦ部５Ａ１は、ロールオフフィルタの機能を備え、第２の通信局２Ｂから受信したフレームデータに帯域制限処理を施して出力する。シンボル再生部５Ａ２は、ＲＯＦ部５Ａ１から出力された信号からシンボルタイミングの同期をとり、ＰＬデスクランブル部５Ａ３は、第２の通信局２Ｂの送信機４Ｂにてデータフレームにかけられたフィジカルレイヤスクランブルを解除する。

【0032】

周波数補正部５Ａ４、位相補正部５Ａ５および利得補正部５Ａ６は、フィジカルレイヤスクランブルが解除されたデータフレームに対し、周波数、位相および利得の補正を行なう。

【0033】

ヘッダ除去部５Ａ７およびパイロット除去部５Ａ８は、利得などが補正されたデータフレームからヘッダおよびパイロットを除去する。ヘッダ除去部５Ａ７およびパイロット除去部５Ａ８は、タイミング生成部５Ａ１１から出力されるヘッダイネーブルおよびパイロットイネーブルに応じて、ヘッダおよびパイロットを除去する。タイミング生成部５Ａ１１は、ヘッダ検出部５Ａ１０にて検出されたヘッダ情報に応じて、ヘッダの挿入位置を示すヘッダイネーブルと、パイロットの挿入位置を示すパイロットイネーブルを生成・出力する。なお、受信機５Ａが複数の復調回路を備えている場合には、パイロットイネーブルは各復調回路にも出力される。

【0034】

伝搬路環境推定部５Ａ１２は、利得補正部５Ａ６から出力されたデータフレームに基づいて、対向局へデータフレームを送信する際の伝搬路環境の良否を推定し、その推定結果を示す伝搬路環境情報を自局の送信機４Ａ（４Ｂ）へ出力する。より具体的には、伝搬路環境推定部５Ａ１２は、利得補正部５Ａ６から出力されたデータフレームから受信時の推定Ｃ／Ｎ比を算出し、この推定Ｃ／Ｎ比を伝搬路環境情報として送信機４Ａ（４Ｂ）へ出力する。

【0035】

図４は、送信機４Ａ（４Ｂ）によってデータフレームを生成・送信する際に、送信機４Ａ（４Ｂ）の各部によって出力される出力信号を示す。送信機４Ａのタイミング生成部４Ａ６は、伝搬路環境情報に基づいてパイロットの挿入間隔を決定し、同図（Ａ）に示すように、所定間隔のタイミング（例えば、ＦＥＣデータの１６スロット（１４４０シンボル）ごと）でパイロットイネーブルを出力する。パイロット生成部４Ａ７は、同図（Ｂ）に示すように、このパイロットイネーブルに応じてパイロットを生成し、パイロット付与部４Ａ２へ出力する。パイロット付与部４Ａ２は、同図（Ｃ）に示すように、マッピング部４Ａ１から出力されたデータフレームにパイロットを付与する。なお、図中に示す「０」は、データが存在しない状態を示している。

【0036】

送信機４Ａのタイミング生成部４Ａ６は、図４（Ｄ）に示すように、マッピング部４Ａ１から出力されたデータフレームの先頭に対応するタイミングでヘッダイネーブルをヘッダ生成部４Ａ８へ出力する。ヘッダ生成部４Ａ８は、同図（Ｅ）に示すように、ＰＬスクランブル情報およびパイロット情報を含むヘッダを生成する。パイロット情報には、パイロットの挿入間隔に関する情報が格納されている。

【0037】

ヘッダ付与部４Ａ４は、図４（Ｆ）に示すように、パイロットが付与されたデータフレームにヘッダを付与する。これにより、送信機４Ａ（４Ｂ）によって送信されるデータフレームが生成される。

【0038】

図５は、受信機５Ａ（５Ｂ）によって受信したデータフレームを復調する際に、受信機５Ａ（５Ｂ）の各部によって出力される出力信号を示す。受信機５Ａのヘッダ検出部５Ａ１０は、同図（Ａ）に示すように、受信したデータフレームのヘッダを検出し、ヘッダからＰＬスクランブル情報およびパイロット情報を取得する。タイミング生成部５Ａ１１は、同図（Ｂ）に示すように、ヘッダの挿入位置を示すヘッダイネーブルを生成する。ヘッダ除去部５Ａ７は、同図（Ｃ）に示すように、ヘッダイネーブルに基づいて、データフレームからヘッダを除去する。

【0039】

また、タイミング生成部５Ａ１１は、同図（Ｄ）に示すように、ヘッダから取得したパイロット情報に基づいて、パイロットの挿入位置を示すパイロットイネーブルを生成する。パイロット除去部５Ａ８は、同図（Ｅ）に示すように、パイロットイネーブルに基づいて、データフレームからパイロットを除去する。これにより、パイロット除去部５Ａ８からデータのみが出力される。

【0040】

上記のような無線通信システム１において、送信機４Ａ（４Ｂ）のタイミング生成部４Ａ６は、伝搬路環境情報に基づいてパイロットの挿入間隔を変更する。具体的には、タイミング生成部４Ａ６は、伝搬路環境が悪いほどパイロットの挿入間隔を短くする。すなわち、本実施の形態においては、図６に示すように、推定Ｃ／Ｎ比が低いほどパイロットの挿入間隔を短くする。なお、図６では、パイロットの挿入間隔は、「パイロット間隔Ａ＞パイロット間隔Ｂ＞パイロット間隔Ｃ＞パイロット間隔Ｄ」となっており、「パイロット間隔Ａ」の挿入間隔が最も長く、「パイロット間隔Ｄ」の挿入間隔が最も短い。

【0041】

「パイロット間隔Ａ」～「パイロット間隔Ｄ」は、推定Ｃ／Ｎ比と対応付けられたテーブル情報（以下、パイロット間隔テーブルという）として、送信機４Ａ（４Ｂ）が備えるメモリなどに記憶されている。タイミング生成部４Ａ６は、伝搬路環境情報の推定Ｃ／Ｎ比に基づいてパイロット間隔テーブルを参照し、推定Ｃ／Ｎ比に対応するパイロット間隔を特定し、特定したパイロット間隔に基づいてパイロットイネーブルおよびパイロット情報を生成する。

【0042】

図７（Ａ）は、推定Ｃ／Ｎ比が比較的高く、「パイロット間隔Ａ」が適用されたデータフレームを示す。これに対し、同図（Ｂ）は、推定Ｃ／Ｎ比が比較的低く、「パイロット間隔Ｄ」が適用されたデータフレームを示す。このように、推定Ｃ／Ｎ比が比較的に低いとき、すなわち、伝搬路環境が悪いときにはパイロットの挿入間隔が短くなり、１フレーム内のパイロットのシンボル数が多くなるので、対向局の受信機５Ａ（５Ｂ）では復調部を安定動作させることができる。また、復調処理に用いる処理係数の更新間隔も短くなるので、変動に対する復調部の追従性能も向上する。

【0043】

なお、パイロットの挿入間隔は、データフレームの送受信中に伝搬路環境の変化に応じて適応的に変更される。すなわち、図８（Ａ）に示すように、データフレームの送受信中に伝搬路環境が悪化した場合には、次のデータフレームからパイロットの挿入間隔が短くなる。また、同図（Ｂ）に示すように、データフレームの送受信中に伝搬路環境が改善した場合には、次のデータフレームからパイロットの挿入間隔が長くなる。このように、伝搬路環境の変化に応じてパイロットの挿入間隔が適応的に変更されるので、常に復調処理を安定的に行なうことができる。また、パイロットの挿入間隔が短い状態で固定されることがないので、データの伝送効率が大きく低下することもない。

【0044】

本実施の形態では、伝搬路環境の良否の推定に推定Ｃ／Ｎ比を用いたが、推定Ｃ／Ｎ比に代えて、推定周波数誤差を用いてもよい。推定周波数誤差は、受信機５Ａ（５Ｂ）の周波数補正部５Ａ４によって求められる。伝搬路環境推定部５Ａ１２は、周波数補正部５Ａ４から出力された推定周波数誤差を伝搬路環境情報として送信機４Ａ（４Ｂ）へ出力する。

【0045】

この場合、図９に示すように、推定周波数誤差が大きいほどパイロットの挿入間隔を短くする。なお、図９では、パイロットの挿入間隔は、「パイロット間隔Ａ＞パイロット間隔Ｂ＞パイロット間隔Ｃ＞パイロット間隔Ｄ」となっており、「パイロット間隔Ａ」の挿入間隔が最も長く、「パイロット間隔Ｄ」の挿入間隔が最も短い。

【0046】

これによれば、伝搬路環境の良否の推定に推定Ｃ／Ｎ比を用いる場合と同様に、伝搬路環境が悪いときにはパイロットの挿入間隔が短くなり、１フレーム内のパイロットのシンボル数が多くなるので、対向局の受信機５Ａ（５Ｂ）では復調部を安定動作させることができる。また、復調処理に用いる処理係数の更新間隔も短くなるので、変動に対する復調部の追従性能も向上する。

【0047】

また、伝搬路環境の良否の推定に推定Ｃ／Ｎ比と、推定周波数誤差とを用いてもよい。この場合、図１０に示すように、推定Ｃ／Ｎ比が高く、かつ、推定周波数誤差が大きいほどパイロットの挿入間隔を短くする。なお、図１０では、パイロットの挿入間隔は、「パイロット間隔Ａ＞パイロット間隔Ｂ＞パイロット間隔Ｃ＞パイロット間隔Ｄ＞パイロット間隔Ｅ＞パイロット間隔Ｆ＞パイロット間隔Ｇ」となっており、「パイロット間隔Ａ」の挿入間隔が最も長く、「パイロット間隔Ｇ」の挿入間隔が最も短い。

【0048】

これによれば、伝搬路環境の良否の推定に推定Ｃ／Ｎ比のみを用いる場合、あるいは推定周波数誤差のみを用いる場合と同様に、伝搬路環境が悪いときにはパイロットの挿入間隔が短くなり、１フレーム内のパイロットのシンボル数が多くなるので、対向局の受信機５Ａ（５Ｂ）では復調部を安定動作させることができる。また、復調処理に用いる処理係数の更新間隔も短くなるので、変動に対する復調部の追従性能も向上する。また、複数の指標を用いて伝搬路環境の良否を判定するので、より高精度に伝搬路環境の良否を推定することが可能となる。

【0049】

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２に係る無線通信システムについて説明する。なお、本実施の形態は、伝搬路環境に応じてパイロットの長さ（シンボル数）を変更する点で実施の形態１と異なり、それ以外は実施の形態１と同様の構成を用いるため、第１の通信局２Ａおよび第２の通信局２Ｂについての詳しい説明は省略する。

【0050】

送信機４Ａ（４Ｂ）のタイミング生成部４Ａ６は、伝搬路環境情報に基づいてパイロットの長さ、すなわちシンボル数を変更する。具体的には、タイミング生成部４Ａ６は、伝搬路環境が悪いほどパイロットを長くする。すなわち、本実施の形態においては、図１１に示すように、推定Ｃ／Ｎ比が低いほどパイロットを長くする。なお、図１１では、パイロットの長さは、「パイロット長Ａ＜パイロット長Ｂ＜パイロット長Ｃ＜パイロット長Ｄ」となっており、「パイロット長Ａ」が最も短く、「パイロット長Ｄ」が最も長い。

【0051】

「パイロット長Ａ」～「パイロット長Ｄ」は、推定Ｃ／Ｎ比と対応付けられたテーブル情報（以下、パイロット長テーブルという）として、送信機４Ａ（４Ｂ）が備えるメモリなどに記憶されている。タイミング生成部４Ａ６は、伝搬路環境情報の推定Ｃ／Ｎ比に基づいてパイロット長テーブルを参照し、推定Ｃ／Ｎ比に対応するパイロット長を特定し、特定したパイロット長に基づいてパイロットイネーブルおよびパイロット情報を生成する。

【0052】

図１２（Ａ）は、推定Ｃ／Ｎ比が比較的高く、「パイロット長Ａ」が適用されたデータフレームを示す。これに対し、同図（Ｂ）は、推定Ｃ／Ｎ比が比較的低く、「パイロット長Ｄ」が適用されたデータフレームを示す。このように、推定Ｃ／Ｎ比が比較的に低いとき、すなわち、伝搬路環境が悪いときにはパイロット長が長くなり、１フレーム内のパイロットのシンボル数が多くなるので、対向局の受信機５Ａ（５Ｂ）では復調部を安定動作させることができる。また、復調処理に用いる処理係数の更新間隔も短くなるので、変動に対する復調部の追従性能も向上する。

【0053】

また、パイロット間隔を切り替える実施の形態１は、特にパイロットのみを使用する復調方式のときに有益であるが、パイロット長を切り替える本方式は、ＦＥＣデータ区間も使用して引き込む復調方式において有益である。ＦＥＣデータ区間も使用して引き込む復調方式の場合、パイロットはその補助的な役割をする。これは、ＦＥＣデータ区間だけだと補正値が暴れたり、外れたりするような伝搬路環境のときにパイロットを使って抑制するためである。したがって、伝搬路環境が劣悪なときにパイロット長が短いとパイロット区間で算出する補正精度は低くなり、ＦＥＣデータ区間の補助ができないが、伝搬路環境によってパイロット長を切り替えることで、安定した復調性能を得ることができる。

【0054】

なお、実施の形態１と同様に、パイロット長はデータフレームの送受信中に伝搬路環境の変化に応じて適応的に変更される。すなわち、データフレームの送受信中に伝搬路環境が悪化した場合には、次のデータフレームからパイロット長が長くなる。また、データフレームの送受信中に伝搬路環境が改善した場合には、次のデータフレームからパイロット長は短くなる。このように、伝搬路環境の変化に応じてパイロット長が適応的に変更されるので、常に復調処理を安定的に行なうことができる。また、パイロット長が長い状態で固定されることがないので、データの伝送効率が大きく低下することもない。

【0055】

（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３に係る無線通信システムについて説明する。なお、本実施の形態は、伝搬路環境に応じてパイロット長と、パイロットの挿入間隔とを変更する点で実施の形態１、２と異なり、それ以外は実施の形態１、２と同様の構成を用いるため、第１の通信局２Ａおよび第２の通信局２Ｂについての詳しい説明は省略する。

【0056】

送信機４Ａ（４Ｂ）のタイミング生成部４Ａ６は、伝搬路環境情報に基づいてパイロット長と、パイロットの挿入間隔とを変更する。具体的には、タイミング生成部４Ａ６は、伝搬路環境が悪いほどパイロット長を長くし、かつ、パイロット間隔を短くする。すなわち、本実施の形態においては、図１３（Ａ）に示すように、推定Ｃ／Ｎ比が低いほどパイロット長を長くし、同図（Ｂ）に示すように、推定周波数誤差が大きいほどパイロット間隔を長くする。

【0057】

なお、図１３（Ａ）では、パイロットの長さは、「パイロット長Ａ＜パイロット長Ｂ＜パイロット長Ｃ＜パイロット長Ｄ」となっており、「パイロット長Ａ」が最も短く、「パイロット長Ｄ」が最も長い。また、図１３（Ｂ）では、パイロットの挿入間隔は、「パイロット間隔Ａ＞パイロット間隔Ｂ＞パイロット間隔Ｃ＞パイロット間隔Ｄ」となっており、「パイロット間隔Ａ」の挿入間隔が最も長く、「パイロット間隔Ｄ」の挿入間隔が最も短い。

【0058】

「パイロット長Ａ」～「パイロット長Ｄ」は、推定Ｃ／Ｎ比と対応付けられたパイロット長テーブルとして、送信機４Ａ（４Ｂ）が備えるメモリなどに記憶されている。「パイロット間隔Ａ」～「パイロット間隔Ｄ」は、推定周波数誤差と対応付けられたパイロット間隔テーブルとして、送信機４Ａ（４Ｂ）が備えるメモリなどに記憶されている。

【0059】

タイミング生成部４Ａ６は、伝搬路環境情報の推定Ｃ／Ｎ比に基づいてパイロット長テーブルを参照し、推定Ｃ／Ｎ比に対応するパイロット長を特定する。タイミング生成部４Ａ６は、伝搬路環境情報の推定周波数誤差に基づいてパイロット間隔テーブルを参照し、推定周波数誤差に対応するパイロット間隔を特定する。タイミング生成部４Ａ６は、特定したパイロット長およびパイロット間隔に基づいてパイロットイネーブルおよびパイロット情報を生成する。

【0060】

図１４（Ａ）は、推定Ｃ／Ｎ比が比較的高く、かつ、推定周波数誤差が比較的小さいときに「パイロット長Ａ」および「パイロット間隔Ａ」が適用されたデータフレームを示す。これに対し、同図（Ｂ）は、推定Ｃ／Ｎ比が比較的低く、かつ、推定周波数誤差が比較的大きいときに「パイロット長Ｄ」および「パイロット間隔Ｄ」が適用されたデータフレームを示す。このように、伝搬路環境が悪いときにはパイロット長が長く、かつ、パイロット間隔が短くなるので、１フレーム内のパイロットのシンボル数が多くなり、対向局の受信機５Ａ（５Ｂ）では復調部を安定動作させることができる。また、復調処理に用いる処理係数の更新間隔も短くなるので、変動に対する復調部の追従性能も向上する。本実施の形態によれば、実施の形態１、２の両方の効果を奏することが可能となる。

【0061】

（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４に係る無線通信システムについて説明する。なお、本実施の形態は、伝送路環境に応じてデータの変調方式を切り替える適応変調（ＡＣＭ：Adaptive Modulation and Coding）機能を備えている点で実施の形態１と異なり、それ以外は実施の形態１と同様の構成を用いるため、第１の通信局２Ａおよび第２の通信局２Ｂについての詳しい説明は省略する。

【0062】

図１５（Ａ）は、従来の適応変調機能を備えた無線通信システムにおける変調方式の遷移状態を示している。従来の適応変調では、伝搬路環境が良いときには、例えば８ＰＳＫでデータを変調し、伝搬路環境が悪化して伝搬路環境情報が所定の閾値以下となったときに変調方式を例えばＱＰＳＫに切り替えてデータを疎通させている。しかしながら、従来の適応変調では、変調方式を８ＰＳＫからＱＰＳＫに切り替えることにより、伝送ビット数が３ビットから２ビットに低下し、伝送効率が低下するという問題があった。

【0063】

これに対し、本発明を適用した無線通信システムでは、図１５（Ｂ）に示すように、伝搬路環境が悪化した場合（例えば、推定Ｃ／Ｎ比が低くなった場合、あるいは推定周波数誤差が大きくなった場合）に、先にパイロット間隔を変化させ、その後に変調方式を切り替える。具体的には、伝搬路環境が良いときには、例えば８ＰＳＫでデータを変調し、伝搬路環境が悪化して伝搬路環境情報が所定の閾値Ａ以下となったときには、変調方式を８ＰＳＫに維持した状態でパイロット間隔を短くし、伝搬路環境がさらに悪化して伝搬路環境情報が閾値Ｂ以下になった場合に、変調方式を８ＰＳＫからＱＰＳＫに切り替える。なお、図１５（Ｂ）における変調方式では、パイロットの挿入間隔は、「８ＰＳＫ（１）＞８ＰＳＫ（２）＞８ＰＳＫ（３）＞８ＰＳＫ（４）＞８ＰＳＫ（５）」となっており、「８ＰＳＫ（１）」の挿入間隔が最も長く、「８ＰＳＫ（５）」の挿入間隔が最も短い。

【0064】

本実施の形態によれば、伝搬路環境が悪化した場合に先にパイロット信号の挿入間隔を変化させ、その後に変調方式を切り替えるので、伝送ビット数が低下しにくくなり、伝送効率が大きく低下することも起きにくくなる。また、パイロット長よりもＦＥＣデータのほうが十分長く支配的であるため、パイロット間隔を短くしても伝送効率は大きく低下しない。なお、本実施の形態においても、伝搬路環境が悪化した場合にパイロット長を長くしてもよいし、パイロット間隔とパイロット長とを同時に変更してもよい。

【0065】

以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の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の変更等があっても、この発明に含まれる。

【0066】

例えば、上記の実施の形態１～４では、ヘッダにパイロット情報を含めるようにしたが、ＦＥＣデータにパイロット情報を含めて定期的に対向局へ送信してもよいし、パイロット情報用の情報ビットをデータフレーム内に設けて対向局へ送信してもよい。また、本実施の形態では、通信衛星３を経由して通信を行なう無線通信システムを例として説明したが、本発明は、通信衛星３を経由しない地上通信システムに適用することも可能である。

【0067】

１ 通信システム
２Ａ 第１の通信局
２Ｂ 第２の通信局
３ 通信衛星
４Ａ 第１の通信局の送信機
４Ａ６ タイミング生成部（パイロット信号変更手段、パイロット情報生成手段）
４Ａ７ パイロット生成部（パイロット信号変更手段）
４Ａ８ ヘッダ生成部（パイロット情報生成手段）
４Ｂ 第２の通信局の送信機
５Ａ 第１の通信局の受信機
５Ａ１２ 伝搬路環境推定部（伝搬路環境推定手段）
５Ｂ 第２の通信局の受信機

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】