特許 7300649 無線通信システム及び無線通信方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-06-22

(45)【発行日】2023-06-30

(54)【発明の名称】無線通信システム及び無線通信方法

(51)【国際特許分類】

   H04L 27/26 20060101AFI20230623BHJP

   H04W 72/0453 20230101ALI20230623BHJP

   H04W 72/0457 20230101ALI20230623BHJP

【ＦＩ】

H04L27/26 310

H04W72/0453

H04W72/0457

H04L27/26 410

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019156505

(22)【出願日】2019-08-29

(65)【公開番号】P2021034993

(43)【公開日】2021-03-01

【審査請求日】2021-09-27

(73)【特許権者】

【識別番号】000004226

【氏名又は名称】日本電信電話株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】899000068

【氏名又は名称】学校法人早稲田大学

(74)【代理人】

【識別番号】110003199

【氏名又は名称】弁理士法人高田・高橋国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】上野 衆太

(72)【発明者】

【氏名】立田 努

(72)【発明者】

【氏名】吉岡 正文

(72)【発明者】

【氏名】小野 優

(72)【発明者】

【氏名】前原 文明

【審査官】北村 智彦

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１７／０５６７９６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００９－１５２８７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１４０１７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－２７４６８８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｌ ２７／２６

Ｈ０４Ｗ ７２／０４５３

Ｈ０４Ｗ ７２／０４５７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

送信装置がマルチキャリア伝送方式によって送信した送信信号を受信装置が受信信号として受信する無線通信システムにおいて、
前記送信装置は、
送信信号を複数のサブキャリアに対して分離する分離部と、
前記分離部が分離した送信信号を前記サブキャリアごとに設定されたロールオフ率に応じて変調する複数の変調部と、
前記受信装置から前記サブキャリアごとのロールオフ率の設定値それぞれを受信する設定値受信部と、
前記設定値受信部が受信したロールオフ率の設定値それぞれに応じて、複数の前記変調部それぞれに対してロールオフ率を設定する設定部と、
複数の前記変調部が前記サブキャリアごとに変調した送信信号それぞれを合成する合成部と、
前記合成部が合成した送信信号を前記受信装置に対して送信する送信部と
を有し、
前記受信装置は、
前記サブキャリアごとに、等化処理した後の残留誤差を計測する計測部と、
前記サブキャリアごとに、前記計測部が計測した残留誤差が所定の許容値を超えない範囲でロールオフ率を小さくするように更新し、許容される最小のロールオフ率の設定値を決定する制御を行う制御部と、
前記制御部の制御により決定された前記サブキャリアごとのロールオフ率の設定値それぞれを前記送信装置に対して送信する設定値送信部と
を有することを特徴とする無線通信システム。

【請求項2】

前記制御部は、
前記受信装置が受信する所定の広帯域変調波の自己相関関数に基づく遅延プロファイルを用いて算出した受信信号の周波数特性に応じて、ノッチが大きい周波数区間に配置される前記サブキャリアのロールオフ率よりも、他の周波数区間に配置される前記サブキャリアのロールオフ率を小さくするように制御すること
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】

前記送信装置は、
前記設定部が設定するロールオフ率に基づいて、複数の前記変調部が変調した送信信号それぞれに対し、送信周波数帯域における中心側のキャリアの振幅に比べて、送信周波数帯域における低周波側及び高周波側のキャリアの振幅が小さくなるように正規化する複数の正規化部
をさらに有し、
前記合成部は、
複数の前記正規化部を介して、複数の前記変調部が前記サブキャリアごとに変調した送信信号それぞれを合成すること
を特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信システム。

【請求項4】

前記送信装置は、
送信信号に誤り訂正を行って符号化する誤り訂正符号化部と、
前記誤り訂正符号化部が符号化した送信信号の符号化系列に対し、スクランブルをかけるスクランブル部と
をさらに有し、
前記分離部は、
前記スクランブル部がスクランブルをかけた送信信号の符号化系列を複数の前記サブキャリアに対して分離し、
前記受信装置は、
前記送信装置から受信した受信信号にかけられたスクランブルをデスクランブルするデスクランブル部と、
前記デスクランブル部がデスクランブルした受信信号に誤り訂正を行って復号する誤り訂正復号部と
をさらに有することを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の無線通信システム。

【請求項5】

前記変調部は、
前記サブキャリアごとに設定されたロールオフ率及び中心周波数に応じて変調し、
前記設定部は、
前記受信装置が前記サブキャリアごとに等化処理した後に計測した残留誤差に基づいて、複数の前記変調部それぞれに対して前記サブキャリアごとのロールオフ率及び中心周波数を設定すること
を特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の無線通信システム。

【請求項6】

送信装置がマルチキャリア伝送方式によって送信した送信信号を受信装置が受信信号として受信する無線通信方法において、
前記送信装置が、
送信信号を複数のサブキャリアに対して分離する分離工程と、
前記受信装置から前記サブキャリアごとのロールオフ率の設定値それぞれを受信する設定値受信工程と、
前記設定値受信工程により受信したロールオフ率の設定値それぞれに応じて、前記サブキャリアごとにロールオフ率を設定する設定工程と、
前記分離工程により分離した送信信号を、前記設定工程により前記サブキャリアごとに設定したロールオフ率に応じて変調する変調工程と、
前記変調工程により前記サブキャリアごとに変調した送信信号それぞれを合成する合成工程と、
前記合成工程により合成した送信信号を前記受信装置に対して送信する送信工程と
を実行し、
前記受信装置が、
前記サブキャリアごとに、等化処理した後の残留誤差を計測する計測工程と、
前記サブキャリアごとに、前記計測工程により計測した残留誤差が所定の許容値を超えない範囲でロールオフ率を小さくするように更新し、許容される最小のロールオフ率の設定値を決定する制御を行う制御工程と、
前記制御工程により決定した前記サブキャリアごとのロールオフ率の設定値それぞれを前記送信装置に対して送信する設定値送信工程と
を実行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、無線通信システム及び無線通信方法に関する。

【背景技術】

【0002】

無線通信において、マルチキャリア伝送方式は、狭帯域にされた複数のサブキャリアを用いて信号を伝送するため、シングルキャリア伝送方式よりもマルチパス干渉（遅延波）に対する耐久性がある。

【0003】

例えば、非特許文献１には、シングルキャリア方式に用いる周波数帯域に対して、マルチキャリア数を４とした場合、サブキャリアの帯域幅が４分の１になることを例とするマルチキャリア伝送が開示されている。

【0004】

また、非特許文献２には、０と１の間の値をとるロールオフ率αが大きくなるほどパルス幅が細くなるコサインロールオフ伝送特性が開示されている。また、特許文献２には、フェージングにより伝送路の周波数特性の平坦性が損なわれ、受信点では大きな波形歪が発生することが示されている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0005】

【文献】斉藤洋一著、「ディジタル無線通信の変復調」、初版、電子情報通信学会、平成８年２月１０日、p.201-207

【文献】室谷正芳、外１名、「ディジタル無線通信」、初版、産業図書株式会社、昭和６０年８月８日、p.16-17,p.69-78

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、従来は、最悪条件の遅延波環境を想定してサブキャリアの数や信号帯域幅が設計されていた。すなわち、実環境に合わせて最適化されることなく、必要以上に信号帯域幅が大きくなっていることがあった。

【0007】

本発明は、伝送速度及び伝送品質を維持しつつ、狭帯域化することができる無線通信システム及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】

【0008】

本発明の一態様にかかる無線通信システムは、送信装置がマルチキャリア伝送方式によって送信した送信信号を受信装置が受信信号として受信する無線通信システムにおいて、前記送信装置が、送信信号を複数のサブキャリアに対して分離する分離部と、前記分離部が分離した送信信号を前記サブキャリアごとに設定されたロールオフ率に応じて変調する複数の変調部と、前記受信装置から前記サブキャリアごとのロールオフ率の設定値それぞれを受信する設定値受信部と、前記設定値受信部が受信したロールオフ率の設定値それぞれに応じて、複数の前記変調部それぞれに対してロールオフ率を設定する設定部と、複数の前記変調部が前記サブキャリアごとに変調した送信信号それぞれを合成する合成部と、前記合成部が合成した送信信号を前記受信装置に対して送信する送信部とを有し、前記受信装置は、前記サブキャリアごとに、等化処理した後の残留誤差を計測する計測部と、前記サブキャリアごとに、前記計測部が計測した残留誤差が所定の許容値を超えない範囲でロールオフ率を小さくするように更新し、許容される最小のロールオフ率の設定値を決定する制御を行う制御部と、前記制御部の制御により決定された前記サブキャリアごとのロールオフ率の設定値それぞれを前記送信装置に対して送信する設定値送信部とを有することを特徴とする。

【0009】

また、本発明の一態様にかかる無線通信方法は、送信装置がマルチキャリア伝送方式によって送信した送信信号を受信装置が受信信号として受信する無線通信方法において、前記送信装置が、送信信号を複数のサブキャリアに対して分離する分離工程と、前記受信装置から前記サブキャリアごとのロールオフ率の設定値それぞれを受信する設定値受信工程と、前記設定値受信工程により受信したロールオフ率の設定値それぞれに応じて、前記サブキャリアごとにロールオフ率を設定する設定工程と、前記分離工程により分離した送信信号を、前記設定工程により前記サブキャリアごとに設定したロールオフ率に応じて変調する変調工程と、前記変調工程により前記サブキャリアごとに変調した送信信号それぞれを合成する合成工程と、前記合成工程により合成した送信信号を前記受信装置に対して送信する送信工程とを実行し、前記受信装置が、前記サブキャリアごとに、等化処理した後の残留誤差を計測する計測工程と、前記サブキャリアごとに、前記計測工程により計測した残留誤差が所定の許容値を超えない範囲でロールオフ率を小さくするように更新し、許容される最小のロールオフ率の設定値を決定する制御を行う制御工程と、前記制御工程により決定した前記サブキャリアごとのロールオフ率の設定値それぞれを前記送信装置に対して送信する設定値送信工程とを実行することを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、伝送速度及び伝送品質を維持しつつ、狭帯域化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】送信装置の構成例を示す図である。

【図2】受信装置の構成例を示す図である。

【図3】マルチキャリア伝送方式におけるサブキャリアに対するロールオフ率が相対的に大きい場合と小さい場合の伝送特性の差異を示す図である。

【図4】（ａ）は、送信装置の送信スペクトラムを模式的に示す図である。（ｂ）は、比較例の送信装置の送信スペクトラムを模式的に示す図である。

【図5】受信装置がサブキャリアごとにロールオフ率及び中心周波数を決定する処理の第１例を示すフローチャートである。

【図6】制御部がサブキャリアに対してトレーニングを行っている状態を模式的に示す図である。

【図7】無線通信システムが備えるトレーニング信号送信装置及びトレーニング信号受信装置の構成を例示する図である。

【図8】（ａ）は、チャネル帯域全体に対して無変調波を掃引させるトレーニング信号を示す図である。（ｂ）は、受信信号の周波数特性に応じたサブキャリアを示す図である。

【図9】送信装置の変形例の構成を示す図である。

【図10】正規化部が正規化する送信周波数帯域における電力スペクトラムを概念的に示す図である。

【図11】正規化部が正規化した周波数スペクトラム特性の具体例を示すグラフである。

【図12】正規化部による正規化の標準偏差に対する通信路容量を例示するグラフである。

【図13】他の送信装置の構成例を示す図である。

【図14】他の受信装置の構成例を示す図である。

【図15】マルチキャリア伝送方式によって信号を送信する送信装置の構成の概要を例示する図である。

【図16】マルチキャリア伝送方式によって送信された信号を受信する受信装置の構成の概要を例示する図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

まず、本発明がなされるに至った背景について、図１５，１６を用いて説明する。図１５は、マルチキャリア伝送方式によって信号を送信する送信装置１の構成の概要を例示する図である。送信装置１は、例えば分離部１０、ｎ個の変調部１１－１～１１－ｎ、合成部１２、送信部１３、及び増幅部１４を有する。

【0013】

分離部１０は、送信信号を例えばｎ個のサブキャリアに対して分離し、分離したｎ個の送信信号を変調部１１－１～１１－ｎに対してそれぞれ出力する。

【0014】

変調部１１－１～１１－ｎは、分離部１０が分離したｎ個の送信信号をそれぞれサブキャリアごとに変調し、変調したｎ個の送信信号を合成部１２に対して出力する。

【0015】

合成部１２は、変調部１１－１～１１－ｎが変調したｎ個の送信信号を合成し、合成した送信信号を送信部１３に対して出力する。

【0016】

送信部１３は、例えばＨＰＡ（High Power Amplifier）などを備える増幅部１４を介して、送信部１３が合成した送信信号をマルチキャリア伝送方式によって送信する。

【0017】

図１６は、マルチキャリア伝送方式によって送信された信号を受信する受信装置２の構成の概要を例示する図である。受信装置２は、例えば受信部２０、分離部２１、ｎ個の復調部２２－１～２２－ｎ、ｎ個の等化器２３－１～２３－ｎ、及び合成部２４を有する。

【0018】

受信部２０は、送信装置１がマルチキャリア伝送方式によって送信した信号を受信し、受信信号を分離部２１に対して出力する。

【0019】

分離部２１は、受信部２０から入力された受信信号をサブキャリアごとにｎ個に分離し、分離したｎ個の受信信号を復調部２２－１～２２－ｎに対してそれぞれ出力する。

【0020】

復調部２２－１～２２－ｎは、分離部２１が分離したｎ個の受信信号をそれぞれサブキャリアごとに復調し、復調したｎ個の受信信号を等化器２３－１～２３－ｎに対してそれぞれ出力する。

【0021】

等化器２３－１～２３－ｎは、復調部２２－１～２２－ｎから入力された受信信号をそれぞれ補償し、補償したｎ個の受信信号を合成部２４に対して出力する。

【0022】

合成部２４は、等化器２３－１～２３－ｎから入力されたｎ個の受信信号を合成することにより、送信装置１が送信した送信信号を復元する。

【0023】

このように、送信装置１及び受信装置２は、送信装置１がマルチキャリア伝送方式によって送信した送信信号を受信装置２が受信信号として受信する無線通信システムを構成する。

【0024】

次に、伝送速度及び伝送品質を維持しつつ、狭帯域化する送信装置についてさらに説明する。

【0025】

図１は、送信装置１ａの構成例を示す図である。図１に示すように、送信装置１ａは、例えば分離部１０、ｎ個の変調部１１－１～１１－ｎ、合成部１２、送信部１３、増幅部１４、設定値受信部１５及び設定部１６を有する。

【0026】

つまり、送信装置１ａは、図１５に示した送信装置１に対し、設定値受信部１５及び設定部１６が付加された構成となっている。なお、以下の説明において、実質的に同一の構成には同一の符号を付すこととする。

【0027】

設定値受信部１５は、図２等を用いて後述する受信装置２ａが送信するサブキャリアごとのロールオフ率（ロールオフ係数）αの設定値及び中心周波数を受信し、設定部１６に対して出力する。つまり、送信装置１ａは、受信装置２ａに対して信号を送信する伝送路に加えて、他の伝送路（別回線）が受信装置２ａとの間に設けられている。

【0028】

なお、別回線は、有線の伝送路又は無線の伝送路のいずれであってもよく、受信装置２ａからロールオフ率αの設定値及び中心周波数を特定する情報を送信装置１ａへ伝送可能であれば構成を限定されない。

【0029】

設定部１６は、設定値受信部１５が受信した設定値それぞれに応じて、変調部１１－１～１１－ｎそれぞれに対してロールオフ率αを設定する。また、設定部１６は、設定値受信部１５が受信したサブキャリアごとの中心周波数を変調部１１－１～１１－ｎに対して設定する。なお、設定部１６は、設定値受信部１５が受信するサブキャリアごとの中心周波数によらず、ロールオフ率αの設定値それぞれに基づいてサブキャリアごとの中心周波数を算出して、変調部１１－１～１１－ｎに対して中心周波数を設定するように構成されてもよい。

【0030】

そして、変調部１１－１～１１－ｎは、分離部１０が分離した送信信号をサブキャリアごとに設定部１６が設定したロールオフ率α及び中心周波数に応じて変調する。

【0031】

図２は、受信装置２ａの構成例を示す図である。図２に示すように、受信装置２ａは、例えば受信部２０、分離部２１、ｎ個の復調部２２－１～２２－ｎ、ｎ個の等化器２３－１～２３－ｎ、合成部２４、制御部２５、計測部２６、更新部２７及び設定値送信部２８を有する。

【0032】

つまり、受信装置２ａは、図１６に示した受信装置２に対し、制御部２５、計測部２６、更新部２７及び設定値送信部２８が付加された構成となっている。

【0033】

制御部２５は、ＣＰＵ２５０及びメモリ２５２を備え、後述する演算・処理等を行い、計測部２６、更新部２７及び設定値送信部２８を制御する。制御部２５が行う具体的な制御については、図５等を用いて後述する。

【0034】

計測部２６は、制御部２５の制御に応じて、等化器２３－１～２３－ｎそれぞれが受信信号の波形歪を補償した後に残る残留誤差をサブキャリアごとに計測し、計測結果を制御部２５及び更新部２７に対して出力する。

【0035】

更新部２７は、制御部２５の制御に応じて、計測部２６が計測した残留誤差に基づくロールオフ率αの設定値をサブキャリアごとに初期値から順次に更新し、更新したロールオフ率αの設定値を制御部２５及び設定値送信部２８に対して出力する。また、更新部２７は、ロールオフ率αの設定値を更新するごとに、全体の信号帯域幅を狭帯域化するように、サブキャリアの中心周波数の算出及び更新を行う。

【0036】

設定値送信部２８は、制御部２５の制御に応じて、更新部２７が更新したサブキャリアごとのロールオフ率αの設定値及び中心周波数を送信装置１ａに対して他の伝送路（別回線）により送信する。

【0037】

このように、送信装置１ａ及び受信装置２ａは、送信装置１ａがマルチキャリア伝送方式によって送信した送信信号を受信装置２ａが受信信号として受信する無線通信システムを構成する。

【0038】

次に、送信装置１ａ及び受信装置２ａを備えた無線通信システムが伝送速度及び伝送品質を維持しつつ、無線伝送路における信号帯域幅を狭帯域化する動作について説明する。

【0039】

図３は、マルチキャリア伝送方式におけるサブキャリアに対するロールオフ率（ロールオフ係数）αが相対的に大きい場合と小さい場合の伝送特性の差異（相対的傾向）を示す図である。

【0040】

サブキャリア帯域幅は、ロールオフ率αが大きい場合には広帯域になり、ロールオフ率αが小さい場合には狭帯域になる。サブキャリア間隔は、ロールオフ率αが大きい場合には広くなり、ロールオフ率αが小さい場合には狭くなる。

【0041】

振幅変動は、ロールオフ率αが大きい場合には小さくなり、ロールオフ率αが小さい場合には大きくなる。遅延波耐性は、ロールオフ率αが大きい場合には強くなり、ロールオフ率αが小さい場合には弱くなる。

【0042】

遅延時間が同じである場合の等化器への負担は、ロールオフ率αが大きい場合には小さくなり、ロールオフ率αが小さい場合には大きくなる。伝送速度は、ロールオフ率αが大きい場合、及びロールオフ率αが小さい場合のいずれも同じである。

【0043】

そこで、送信装置１ａは、遅延波の影響が大きいサブキャリアに対してはロールオフ率αを大きくし、遅延波の影響が小さいサブキャリアに対してはロールオフ率αを小さくするように設定を行い、送信信号を受信装置２ａに対して送信する。

【0044】

図４は、マルチキャリア伝送方式における送信スペクトラムを模式的に例示する図である。図４（ａ）は、送信装置１ａの送信スペクトラムを模式的に示す図である。図４（ｂ）は、比較例の送信装置の送信スペクトラムを模式的に示す図である。

【0045】

図４（ａ）に示すように、送信装置１ａは、遅延波による波形歪が例えば所定の許容値を超えないサブキャリアに対して、ロールオフ率αを小さくし（α小）、信号帯域幅を狭帯域化する。また、送信装置１ａは、遅延波による波形歪が例えば所定の許容値を超えるサブキャリアに対して、ロールオフ率αを相対的に大きくする（α大）。

【0046】

つまり、送信装置１ａは、遅延波の影響に応じてサブキャリアごとにロールオフ率αを変更し、受信装置２ａにおける等化器２３－１～２３－ｎの負担を均等化する。また、送信装置１ａは、送信信号の信号帯域にロールオフ率αが小さいサブキャリアを含ませることにより、送信信号の全体の信号帯域を狭帯域化する。上述したように、ロールオフ率αを変更しても、伝送速度は変化しない。

【0047】

一方、図４（ｂ）に示すように、比較例の送信装置は、サブキャリアそれぞれに対するロールオフ率αが同一であり、サブキャリアそれぞれの信号帯域幅が均等になるように設計されている。

【0048】

マルチキャリア伝送方式により信号を受信する受信装置は、等化器に用いられるトランスバーサルフィルタのタップ数をＫとし、シンボル周期をＴとした場合、タップ長Ｋ・Ｔを遅延時間差より長くされる必要がある。マルチキャリア伝送では、各サブキャリアのシンボル周期Ｔを長くすることにより、タップ数を減らすことができる。

【0049】

つまり、比較例の送信装置は、遅延時間差が最も長い場合を想定してサブキャリア数や信号帯域幅を設計されていので、実際の遅延波環境に応じて最適化することはされておらず、必要以上に信号帯域幅が大きくなることがあった。

【0050】

次に、受信装置２ａがサブキャリアごとにロールオフ率α及び中心周波数を決定する処理について説明する。以下、サブキャリア数をＮとし、サブキャリア番号をｎとする。ただし、ｎは、１からＮまでの整数とする。

【0051】

また、以下の説明において、ｍは、ロールオフ率αを変更するステップ番号を示す。Ｆｓは、シンボルレートを示す。α（ｍ）は、ステップ番号ｍのロールオフ率を示す。α_ｍａｘは、ロールオフ率の最大値（すなわち、１）を示す。α_ｎは、サブキャリア番号ｎのロールオフ率を示す。Δαは、ロールオフ率を変更するステップ幅を示す。ｆ（ｎ）は、サブキャリア番号ｎの中心周波数を示す。

【0052】

図５は、送信装置１ａが送信するトレーニング用の信号に基づいて、受信装置２ａがサブキャリアごとにロールオフ率α及び中心周波数を決定する処理の第１例を示すフローチャートである。

【0053】

まず、受信装置２ａは、１からＮまでのサブキャリアそれぞれに対して個別にロールオフ率α及び中心周波数を決定するために、制御部２５がｎ＝１，ｍ＝０を設定する（Ｓ１００）。

【0054】

制御部２５の設定に応じて、更新部２７は、ステップ番号ｍのロールオフ率α（ｍ）を下式（１）によって算出する更新を行う。このとき、更新部２７は、例えばサブキャリア番号ｎの中心周波数ｆ（ｎ）を下式（２）によって算出する（Ｓ１０２）。

【0055】

【数1】

【数2】

【0056】

送信装置１ａは、ロールオフ率α（ｍ）及び中心周波数ｆ（ｎ）を受信装置２ａから受信し、トレーニング用のサブキャリア番号ｎのサブキャリアを用いて既知データを、ロールオフ率α（ｍ）及び中心周波数ｆ（ｎ）に応じて変調して受信装置２ａへ送信する（Ｓ１０４）。

【0057】

送信装置１ａが既知データをトレーニング用のサブキャリア番号ｎを用いて送信すると、受信装置２ａは、計測部２６がサブキャリア番号ｎの残留誤差を計測する（Ｓ１０６）。

【0058】

制御部２５は、計測部２６が計測した残留誤差が許容値より大きいか否かを判定し（Ｓ１０８）、残留誤差が許容値以下である場合にはＳ１１０の処理に進み（Ｓ１０８：Ｎｏ）、残留誤差が許容値よりも大きい場合にはＳ１１２の処理に進む（Ｓ１０８：ｙｅｓ）。このとき、制御部２５は、残留誤差が許容値以下である場合には、等化器２３－ｎによる遅延波補償が可能であると判断する。

【0059】

Ｓ１１０の処理において、受信装置２ａは、制御部２５がステップ番号ｍをｍ＋１にインクリメントする。そして、受信装置２ａは、更新部２７がロールオフ率α（ｍ＋１）を算出して更新し、設定値送信部２８がロールオフ率α（ｍ＋１）の設定値及び中心周波数を送信装置１ａへ送信した後、Ｓ１０２の処理に戻る。

【0060】

Ｓ１１２の処理において、制御部２５は、等化器２３－ｎの残留誤差が許容値を超える１つ前のステップ番号のロールオフ率α（ｍ－１）をロールオフ率α_ｎとする。すなわち、制御部２５は、サブキャリア番号ｎのロールオフ率α_ｎの設定値及び中心周波数を決定することとなる。

【0061】

図６は、制御部２５が２つのサブキャリアに対してロールオフ率α及び中心周波数を決定し、３つ目のサブキャリアに対してトレーニングを行っている状態を模式的に示す図である。図６に示すように、制御部２５は、サブキャリアそれぞれに対して順次にロールオフ率α_ｎの設定値及び中心周波数を決定する。

【0062】

そして、制御部２５は、ｎ＝Ｎとなっているか否かを判定し（図５：Ｓ１１４）、ｎ＝Ｎとなっていない場合にはＳ１１６の処理に進み（Ｓ１１４：Ｎｏ）、ｎ＝Ｎとなっている場合にはＳ１１８の処理に進む（Ｓ１１４：Ｙｅｓ）。

【0063】

Ｓ１１６の処理において、制御部２５は、キャリア番号ｎをｎ＋１にインクリメントし、ステップ番号ｍを初期値（ｍ＝０）にリセットして、Ｓ１０２の処理に戻る。

【0064】

受信装置２ａは、全てのサブキャリアのロールオフ率α及び中心周波数を決定し、全てのサブキャリアのロールオフ率α及び中心周波数を示す情報を送信装置１ａに対して送信したこととなる（Ｓ１１８）。

【0065】

次に、送信装置１ａが送信するトレーニング用の信号に基づいて、受信装置２ａがロールオフ率α及び中心周波数を決定する処理の他の例について説明する。

【0066】

図７は、周波数特性を計測するために無線通信システムが備えるトレーニング信号送信装置１００及びトレーニング信号受信装置２００の構成を例示する図である。

【0067】

トレーニング信号送信装置１００は、発振器１０２及びアンテナ１０４を有する。なお、トレーニング信号送信装置１００は、送信装置１ａが備える上述した構成に含まれていてもよいし、上述した送信装置１ａに対してさらに追加して設けられてもよい。

【0068】

トレーニング信号受信装置２００は、アンテナ２０２、発振器２０４、ミキサ２０６及び検波器２０８を有する。なお、トレーニング信号受信装置２００は、受信装置２ａが備える上述した構成に含まれていてもよいし、上述した受信装置２ａに対してさらに追加して設けられてもよい。

【0069】

図７に示したように、トレーニング信号送信装置１００は、発振器１０２が周波数ｆ（ｔ）の信号をアンテナ１０４から送信する。トレーニング信号受信装置２００は、トレーニング信号送信装置１００が送信した信号をアンテナ２０２が受信し、発振器２０４が出力する周波数（ｆ）の信号と受信信号とをミキサ２０６が混合し、混合した信号を検波器２０８によって検波する。

【0070】

例えば、トレーニング信号送信装置１００を備えた送信装置１ａが図８（ａ）に示したようにチャネル帯域全体に対して無変調波を掃引させるトレーニング信号を送信する。トレーニング信号受信装置２００を備えた受信装置２ａは、一度にチャネル帯域全体にわたって波形歪の周波数特性を計測する。

【0071】

つまり、無線通信システムは、サブキャリアそれぞれに対して個別にトレーニングを実施してロールオフ率α及び中心周波数を決定してもよいし、一度にチャネル帯域全体にわたってサブキャリアそれぞれのロールオフ率α及び中心周波数を決定してもよい。

【0072】

また、送信装置１ａが既知パターンの広帯域変調波を送信し、受信装置２ａが既知パターンに対して自己相関関数を用いて遅延プロファイルを推定（神谷幸弘著、「ＭＡＴＬＡＢによるディジタル無線通信技術」、初版、コロナ社、２００８年１２月１７日、p.78-81、相関関数計算のハードウェア表現参照）し、受信装置２ａが遅延プロファイルを高速フーリエ変換して周波数特性を算出してもよい（唐沢好男著、「ディジタル移動通信の電波伝搬基礎」、初版、コロナ社、２００３年３月１７日、p.46-54、3.3.2遅延プロファイル参照）。

【0073】

そして、受信装置２ａは、例えば図８（ｂ）に示したように、受信する所定の広帯域変調波の自己相関関数に基づく遅延プロファイルを用いて算出した受信信号の周波数特性に応じて、ノッチが大きい周波数区間に配置されるサブキャリアのロールオフ率よりも、他の周波数区間（略フラットな周波数区間）に配置されるサブキャリアのロールオフ率を小さくするように、制御部２５が制御を行ってもよい。

【0074】

このとき、制御部２５は、できる限り全体の帯域が狭帯域となるように、ロールオフ率α及び中心周波数をサブキャリアごとに決定する。

【0075】

次に、送信装置１ａの変形例について説明する。図９は、送信装置１ａの変形例（送信装置１ｂ）の構成を示す図である。図９に示すように、送信装置１ｂは、例えば分離部１０、ｎ個の変調部１１－１～１１－ｎ、合成部１２、送信部１３、増幅部１４、設定値受信部１５、設定部１６及び正規化部１７－１～１７－ｎを有する。

【0076】

つまり、送信装置１ｂは、図１に示した送信装置１ａに対し、正規化部１７－１～１７－ｎが付加された構成となっている。

【0077】

正規化部１７－１～１７－ｎは、変調部１１－１～１１－ｎが変調したｎ個の送信信号を、サブキャリアごとに設定部１６が設定したロールオフ率α及び中心周波数に応じてそれぞれ正規化し、正規化したｎ個の送信信号を合成部１２に対して出力する。

【0078】

より具体的には、正規化部１７－１～１７－ｎは、例えば変調部１１－１～１１－ｎが変調した送信信号それぞれに対し、送信周波数帯域における中心側のキャリアの振幅に比べて、送信周波数帯域における低周波側及び高周波側のキャリアの振幅が小さくなるように正規化する。

【0079】

図１０は、正規化部１７－１～１７－ｎが正規化する送信周波数帯域における電力スペクトラムを概念的に示す図である。図１０に示すように、正規化部１７－１～１７－ｎは、変調部１１－１～１１－ｎが変調した送信信号の振幅に対し、それぞれ重みづけを行って正規化を行う。

【0080】

例えば、正規化部１７－１～１７－ｎは、合成信号のスペクトラムの総電力を一定にして、キャリアの振幅を標準偏差がσである正規分布ｐ（ｘ）にする。正規分布ｐ（ｘ）は、下式（３）によって表される。

【0081】

【数3】

【0082】

次に、正規化部１７－１～１７－ｎを備えた送信装置１ｂの動作の具体例について説明する。図１１は、正規化部１７－１～１７－ｎが正規化した周波数スペクトラム特性の具体例を示すグラフである。図１２は、正規化部１７－１～１７－ｎによる正規化の標準偏差に対する通信路容量を例示するグラフである。

【0083】

図１１に示したように、標準偏差σが小さくなるほど、送信周波数帯域の中心側のキャリアに電力が集中し、帯域外漏洩電力が削減される。一方、図１２に示したように、通信路容量は、標準偏差σが１．５よりも小さくなると、大きく減少する傾向がある。よって、正規化部１７－１～１７－ｎによる正規化の標準偏差σは、１．５程度に設定されることが好ましい。

【0084】

そして、合成部１２は、正規化部１７－１～１７－ｎが正規化した送信信号それぞれを合成する。つまり、送信装置１ｂは、伝送速度及び伝送品質を維持しつつ、狭帯域化と帯域外漏洩電力の低減をする無線通信システムを構成可能にする。

【0085】

次に、他の送信装置の構成例について説明する。図１３は、他の送信装置１ｃの構成例を示す図である。図１３に示すように、送信装置１ｃは、例えば誤り訂正符号化部１８、スクランブル部１９、分離部１０、ｎ個の変調部１１－１～１１－ｎ、合成部１２、送信部１３、増幅部１４、設定値受信部１５、設定部１６及び正規化部１７－１～１７－ｎを有する。

【0086】

つまり、送信装置１ｃは、図９に示した送信装置１ｂに対し、分離部１０の前段に誤り訂正符号化部１８及びスクランブル部１９が設けられた構成となっている。

【0087】

誤り訂正符号化部１８は、送信信号に誤り訂正を行って符号化し、符号化した送信信号をスクランブル部１９に対して出力する。スクランブル部１９は、誤り訂正符号化部が符号化した送信信号の符号化系列に対してスクランブルをかけ、分離部１０に対して出力する。

【0088】

上述したように、正規化部１７－１～１７－ｎが正規化を行った場合、送信周波数帯域における低周波側及び高周波側（両端側）のキャリアは、送信周波数帯域における中心側のキャリアよりも振幅が小さいため、誤りが発生しやすい。このため、スクランブル部１９は、送信周波数帯域の両端側で発生する誤りを振幅が大きい中心側のキャリアの誤り訂正能力によって補償するために、発生する誤りをばらけさせるようにスクランブルをかけている。

【0089】

このように、誤り訂正符号化部１８が全てのキャリアに対して施した誤り訂正がスクランブル部１９によって全てのキャリアに分配されるように混ぜ合わされるので、送信装置１ｃは、正規化部１７－１～１７－ｎが正規化したキャリアの振幅の正規分布によるキャリア電力のアンバランスを補完することができる。

【0090】

そして、分離部１０は、スクランブル部１９がスクランブルをかけた送信信号の符号化系列を例えばｎ個のキャリアに対して分離し、分離したｎ個の送信信号を変調部１１－１～１１－ｎに対してそれぞれ出力する。

【0091】

次に、他の受信装置の構成例について説明する。図１４は、他の受信装置２ｃの構成例を示す図である。図１４に示すように、受信装置２ｃは、例えば受信部２０、分離部２１、ｎ個の復調部２２－１～２２－ｎ、ｎ個の等化器２３－１～２３－ｎ、合成部２４、制御部２５、計測部２６、更新部２７、設定値送信部２８、デスクランブル部２９及び誤り訂正復号部３０を有する。

【0092】

つまり、受信装置２ｃは、図２に示した受信装置２ａに対し、合成部２４の後段にデスクランブル部２９及び誤り訂正復号部３０が設けられた構成となっている。そして、受信装置２ｃは、送信装置１ｃがマルチキャリア伝送方式によって送信した送信信号を受信する。

【0093】

デスクランブル部２９は、合成部２４が合成した受信信号に対し、スクランブル部１９（図１３）がかけたスクランブルに対応するデスクランブルを行い、デスクランブル後の受信信号を誤り訂正復号部３０に対して出力する。

【0094】

誤り訂正復号部３０は、デスクランブル部２９がデスクランブルを行った受信信号に対し、誤り訂正符号化部１８が行った誤り訂正と符号化に対応する誤り訂正と復号を行い、送信装置１ｂが送信した送信信号を復元する。

【0095】

つまり、送信装置１ｃ及び受信装置２ｃは、伝送速度及び伝送品質を維持しつつ、狭帯域化と帯域外漏洩電力の低減を行う無線通信システムを構成する。

【0096】

なお、上述した送信装置１，１ａ，１ｂ，１ｃ、及び受信装置２，２ａ，２ｃを構成する各部は、一部又は全部が、ハードウェアによって構成されてもよいし、メモリ等に記憶されたプログラムをプロセッサに実行させることによって構成されてもよい。

【0097】

また、送信装置１，１ａ，１ｂ，１ｃ、及び受信装置２，２ａ，２ｃを構成する各部は、一部又は全部がプログラムをプロセッサに実行させることによって構成されている場合、当該プログラムが記録媒体に記録されて供給されてもよいし、ネットワークを介して供給されてもよい。

【符号の説明】

【0098】

１，１ａ，１ｂ，１ｃ・・・送信装置、２，２ａ，２ｃ・・・受信装置、１０・・・分離部、１１－１～１１－ｎ・・・変調部、１２・・・合成部、１３・・・送信部、１４・・・増幅部、１５・・・設定値受信部、１６・・・設定部、１７－１～１７－ｎ・・・正規化部、１８・・・誤り訂正符号化部、１９・・・スクランブル部、２０・・・受信部、２１・・・分離部、２２－１～２２－ｎ・・・復調部、２３－１～２３－ｎ・・・等化器、２４・・・合成部、２５・・・制御部、２６・・・計測部、２７・・・更新部、２８・・・設定値送信部、２９・・・デスクランブル部、３０・・・誤り訂正復号部、１００・・・トレーニング信号送信装置、２００・・・トレーニング信号受信装置、２５０・・・ＣＰＵ、２５２・・・メモリ

【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】