制御装置、制御方法、及びプログラム
【課題】 ＴＤＭＡとＯＦＤＭＡとを組み合わせて用いる場合に、送受信を切り替えるときに生じるデッドタイムへ対処すると、チャネル間干渉が生じることがあった。
【解決手段】 制御装置は、データの送受信をする通信装置の指定を含む第１の割り当てを生成し、第１の割り当てにおいて、同一のサブキャリアの連続する時間スロットで送信と受信とが切り替わる通信装置が存在する場合、当該連続する時間スロットの間にガードタイムを挿入し、第１の割り当てにおける所定の周波数の範囲内に含まれ、データの送信期間の少なくとも一部が重複し、データの送信を開始するタイミングの差が所定値より大きい時間スロットを有する２つのサブキャリアを検出し、検出された２つのサブキャリアにおいて、時間スロットの送信の開始のタイミングの差を所定値以下とするガードタイムを挿入して時間スロットの送信の開始のタイミングを調節する。
【解決手段】 制御装置は、データの送受信をする通信装置の指定を含む第１の割り当てを生成し、第１の割り当てにおいて、同一のサブキャリアの連続する時間スロットで送信と受信とが切り替わる通信装置が存在する場合、当該連続する時間スロットの間にガードタイムを挿入し、第１の割り当てにおける所定の周波数の範囲内に含まれ、データの送信期間の少なくとも一部が重複し、データの送信を開始するタイミングの差が所定値より大きい時間スロットを有する２つのサブキャリアを検出し、検出された２つのサブキャリアにおいて、時間スロットの送信の開始のタイミングの差を所定値以下とするガードタイムを挿入して時間スロットの送信の開始のタイミングを調節する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＴＤＭＡ及びＯＦＤＭＡを組み合わせて用いる通信における、チャネル間の干渉を抑制する制御装置、制御方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
文字情報や映像、音楽等のマルチメディアデータを伝送する通信システムは、マルチメディアの高品質化、通信機器の増加に伴い、今後も更なる高速性が求められると予想される。高速伝送を行う上で用いられる変復調技術の１つにＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）がある。ＯＦＤＭは周波数軸上で直交する多数のサブキャリアを用いて多重化する方式である。この直交性により高い周波数利用効率を得る事ができ、また伝搬特性に優れた特性を持つことから、地上波デジタル放送、無線ＬＡＮ、電力線搬送通信などといった高速伝送が必要とされる通信システムに採用されている。
【０００３】
またＯＦＤＭを用いた多元接続方式としてＯＦＤＭＡ（直交周波数分割多元接続）がある。ＯＦＤＭＡとは、多数のノードがサブキャリアを共有し、ノード毎に伝送効率の良いサブキャリアを割り当てることで多元接続を実現する技術である。ＯＦＤＭＡはシステム全体で周波数利用効率を向上できる利点があり、高速無線通信規格の１つであるＷｉＭＡＸで採用されている。
【０００４】
ＯＦＤＭＡでは使用帯域内にある全サブキャリアを複数のグループ（以下、チャネル）に分割し、各ノードに割り当てる。このとき隣接するチャネル間でＯＦＤＭシンボルの直交性が崩れると、チャネル間干渉が発生し、互いの通信品質に影響を及ぼす。チャネル間干渉は、隣接するチャネル間にガードバンドを設けることで抑制することができる。しかし、ガードバンドを設けることで、信号中に情報を送信しない冗長な帯域を持つことになり、周波数利用効率が低下してしまう。またガードバンドの帯域幅を狭くすれば、チャネル間干渉を抑制するために、急峻なフィルタを送信側に設ける必要が生じる。
【０００５】
チャネル間干渉を抑制する従来技術として特許文献１及び特許文献２がある。特許文献１では、１つのＯＦＤＭシンボルの長さ（以下、ＯＦＤＭシンボル長）をノードに関わらず同一とし、且つＯＦＤＭシンボルの伝送の開始時間を同期させることでチャネル間干渉を抑制する通信方法について開示されている。また特許文献２では、異なる長さのガードインターバルが必要となるデータを同時に出力する場合、最長のガードインターバルにあわせることでＯＦＤＭシンボル長を均一にし、チャネル間干渉を抑制する通信方法について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−０２３４０９号公報
【特許文献２】特開２００７−２２１２７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＴＤＭＡ（時分割多元接続）とＯＦＤＭＡとを組み合わせて用いる通信システムでは、時間スロットの割当に応じて送信ノードの切り替えが生じる。この際、各ノードが共通なモジュールを用いて送受信動作を行う場合、受信動作の直後に送信動作を行うことができず、データの受信と送信とを切り換えるために必要な時間（以下、デッドタイム）が生じる。例えば、各ノードにおいて、送信におけるＩＦＦＴ部と、受信におけるＦＦＴ部とを共通とする場合に、このようなことが起こる。このため、デッドタイムが生じるような時間スロットの割当がなされた場合は、そのデッドタイムに対応するため、ガードタイムを挿入する必要がある。しかしながら、あるチャネルでデッドタイムへの対応のためにガードタイムを挿入すると、隣接するチャネル間のＯＦＤＭシンボルの直交性が崩れることがあるという課題があった。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、デッドタイムへ対処しながら、チャネル間干渉を抑制することができる制御装置及び制御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】
上記目的を達成するため、本発明による制御装置は、 ＯＦＤＭ信号のサブキャリアと時間スロットとの複数の通信装置への割り当てを行う制御装置であって、前記サブキャリアと時間スロットについて、データを送信する通信装置および受信する通信装置の指定を含む第１の割り当てを生成する生成手段と、前記第１の割り当てにおいて、同一のサブキャリアの連続する時間スロットにおいて、送信と受信とが切り替わる前記通信装置が存在する場合、当該サブキャリアの当該連続する時間スロットの間にガードタイムを挿入する挿入手段と、前記第１の割り当てにおいて、所定の周波数の範囲内に含まれ、データの送信期間の少なくとも一部が重複し、データの送信を開始するタイミングの差が所定値より大きい時間スロットを有する２つのサブキャリアを検出する検出手段と、前記検出手段において検出された前記２つのサブキャリアにおいて、前記時間スロットの送信の開始のタイミングの差を前記所定値以下とするガードタイムを挿入して前記時間スロットの送信の開始のタイミングを同期させる同期手段と、ガードタイムを挿入した後の前記サブキャリアと前記時間スロットの第２の割り当てを前記複数の通信装置へ送信する送信手段と、を有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ＴＤＭＡとＯＦＤＭＡとを組み合わせて用いる場合に、送受信を切り替えるときに生じるデッドタイムへ対処しながら、同時にチャネル間干渉を抑制する技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】通信システムの構成例を表す図。
【図２】コントローラノードの機能構成例を示すブロック図。
【図３】ＯＦＤＭ変調部の機能構成例を示すブロック図。
【図４】コントローラノードのＯＦＤＭ復調部の機能構成例を示すブロック図。
【図５】一次ＭＡＰデータの一例。
【図６】ＭＡＰデータ生成部が行う処理を説明するフローチャート。
【図７】ＭＡＰデータ生成部の処理を説明するためのテーブル図。
【図８】ＭＡＰデータの一例。
【図９】一次ＭＡＰデータの一例。
【図１０】ＭＡＰデータの一例。
【図１１】ネットワークカメラノードのブロック図。
【図１２】ネットワークカメラノードのＯＦＤＭ復調部の機能構成例を示すブロック図。
【図１３】第１のフレーム構成例。
【図１４】第２のフレーム構成例。
【図１５】ＯＦＤＭＡのチャネル構成を説明する図。
【図１６】チャネル間干渉が生じるフレーム構成の例を示す図。
【図１７】チャネル間干渉について説明する図。
【図１８】本発明の課題を説明するフレーム構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１３】
＜＜実施形態１＞＞
図１は本実施形態に係る通信システムを示す概略図である。この通信システムは、ネットワークカメラを制御するコントローラノード４（以下、「コントローラ」とする）と、ノード１からノード３の３台のネットワークカメラノードから構成されており、全ノードは通信路５を介して物理的にバスで接続されている。コントローラ４はノード１〜ノード３に対して、通信制御や動作制御などの制御を行う制御装置である。ノード１〜ノード３はコントローラ４の制御に従い、自身が撮影した映像データを随時、コントローラ４に送信する通信装置である。なお、本実施形態においては、１つの制御装置と３つの通信装置とを含むがこれに限られず、１つの制御装置と１つ以上の通信装置が存在する通信システムであってもよい。また、複数の通信装置を含む通信システムで、当該複数の通信装置のうち１つが制御装置としての役割を果たしてもよい。
【００１４】
本実施形態における通信システムでは使用する周波数帯域を４つに分割し、それぞれの分割された周波数帯域をチャネル０からチャネル３と呼ぶ。そして、それぞれのチャネルは下記の目的で使用されるものとする。
【００１５】
チャネル０：映像データ以外のデータ伝送用チャネル
チャネル１：ノード１が撮影した映像データ伝送用チャネル
チャネル２：ノード２が撮影した映像データ伝送用チャネル
チャネル３：ノード３が撮影した映像データ伝送用チャネル
上記のように、チャネル１からチャネル３は、各ノードからコントローラ４へのデータ送信専用の周波数帯域であり、チャネル０は、各ノードとコントローラ４の間で互いに通信を行う周波数帯域である。このため、チャネル０では、コントローラ４へのデータの送信をするアップストリームと、コントローラからデータの送信をするダウンストリームが混在することとなり、デッドタイムが発生する。なお本実施形態においては、デッドタイムはＯＦＤＭシンボル長以下であるものとする。
【００１６】
チャネル０〜チャネル３に含まれるサブキャリアは、図１５に示すように、各チャネル間も含めて等周波数間隔に配置されている。また、説明を簡単にするため、チャネル０〜チャネル３は、それぞれ隣接するチャネル以外とはチャネル間干渉は生じないものとする。つまり、例えばチャネル１の周波数帯域幅が十分に広い場合などで、チャネル０とチャネル２の間でＯＦＤＭシンボルの直交性が崩れたとしても、これらのチャネル間で生じるチャネル間干渉は、互いの通信品質に影響を及ぼさないものとする。チャネル１とチャネル３との関係など、他のチャネルについても同様とする。
【００１７】
以下に、上記の通信システムを前提として本実施形態を説明する。ただし本実施形態はこの通信システムに限定されず、ＴＤＭＡとＯＦＤＭＡとを組み合わせて用いる全ての通信システムに適用できる。
【００１８】
（コントローラノードの構成）
図２は図１のコントローラ４の機能構成の一例を示すブロック図である。以下、各ブロックについて説明する。ＯＦＤＭ変調部６は、入力されるデータ列に対しＯＦＤＭ変調を施し、チャネル０でデータを搬送するように周波数変換を施してドライバ７へ出力する。ドライバ７は、入力されたＯＦＤＭ信号を通信路５へ出力する。
【００１９】
図３にＯＦＤＭ変調部６の構成例を示す。ＯＦＤＭ変調部６は、例えば、符号化部３０１、シンボルマップ部３０２、直列並列変換部３０３、ＩＦＦＴ部３０４、ＧＩ付加部３０５、波形整形部３０６、ＤＡ変換部３０７、周波数変換部３０８を含む。なお、ここでＩＦＦＴは逆フーリエ変換、ＧＩはガードインターバル（またはサイクリック・プレフィックス）を表し、ＤＡ変換とはデジタル信号をアナログ信号へ変換することを指す。
【００２０】
符号化部３０１は入力されるデータ列に対し、誤り訂正符号化処理やインタリーブ処理等を施し、シンボルマップ部３０２へ出力する。シンボルマップ部３０２は入力されるデータ列にデジタル変調を施し、例えば同相成分と直交成分とからなる平面上のシンボルへ入力データをマップする。マップされたデータは直列並列変換部３０３において直列データから並列データへ変換され、ＩＦＦＴ部３０４へ出力される。ＩＦＦＴ部３０４は入力された並列データに対してＩＦＦＴ処理を施し、ＩＦＦＴ処理後の時間領域のデータをＧＩ付加部３０５へ出力する。ＧＩ付加部３０５は入力されたデータにガードインターバルを付加して波形整形部３０６へ出力する。波形整形部３０６は、入力されたデータに対してフィルタ処理等を施して波形を整形しＤＡ変換部３０７へ出力する。ＤＡ変換部３０７は入力されたデータをデジタル信号からアナログ信号へ変換し周波数変換部３０８へ出力する。周波数変換部３０８は、チャネル０用クロック１７からのクロック信号１００を用いて、入力されたアナログ信号に直交変調処理を施す。この処理により入力されたアナログ信号はベースバンド信号からチャネル０の周波数帯域の信号へ変換される。そして周波数変換部３０８は、生成したＯＦＤＭ信号をドライバ７へ出力する。
【００２１】
レシーバ８は、他ノードからの信号を受信し、チャネル０用フィルタ９、チャネル１用フィルタ１０、チャネル２用フィルタ１１、チャネル３用フィルタ１２に出力する。チャネル０用フィルタ９は入力された信号に対し、チャネル０の周波数帯域外の信号を遮断し、チャネル０の周波数帯域内の信号成分をＯＦＤＭ復調部１３へ出力する。同様に、チャネル１用フィルタ１０、チャネル２用フィルタ１１、及びチャネル３用フィルタ１２は、信号から、それぞれに対応するチャネルの周波数帯域の成分を抽出してＯＦＤＭ復調部１４〜１６へ出力する。ＯＦＤＭ復調部１３〜１６は入力されるＯＦＤＭ信号に対して、それぞれに対応した周波数変換とＯＦＤＭ復調を施してデータ列を復元してデータ処理部２５へ出力する。
【００２２】
図４にＯＦＤＭ復調部１３〜１６の構成例を示す。ＯＦＤＭ復調部１３〜１６は、例えば、周波数変換部４０１、ＡＤ変換部４０２、波形整形部４０３、ＧＩ除去部４０４、ＦＦＴ部４０５、並列直列変換部４０６、デマップ部４０７、復号化部４０８を含む。以下、各ブロックについて説明する。
【００２３】
周波数変換部４０１は、入力されたＯＦＤＭ信号の中心周波数を変換し、変換後の信号をＡＤ変換部４０２へ出力する。ここでＯＦＤＭ復調部１３の周波数変換部４０１は、チャネル０用クロック１７からのクロック信号１００を用いて周波数変換を実行する。同様に、ＯＦＤＭ復調部１４の周波数変換部４０１はチャネル１用クロック１８からのクロック信号１０１を用いて周波数変換を実行する。また、ＯＦＤＭ復調部１５の周波数変換部４０１はチャネル２用クロック１９からのクロック信号１０２を用いて周波数変換を実行する。ＯＦＤＭ復調部１６の周波数変換部４０１は、チャネル３用クロック２０からのクロック信号１０３を用いて周波数変換を実行する。この処理によりＯＦＤＭ復調部１３〜１６のそれぞれの周波数変換部４０１は、チャネル０〜チャネル３で搬送されるＯＦＤＭ信号をそれぞれベースバンド信号に変換する。
【００２４】
ＡＤ変換部４０２は入力されたベースバンド信号をアナログ信号からデジタル信号へ変換し波形整形部４０３へ出力する。波形整形部４０３は、入力された信号に対し、ダウンサンプリング処理やフィルタ処理を施して波形を整形し、波形整形後の信号をＧＩ除去部４０４へ出力する。ＧＩ除去部４０４は、後述する送受信制御部２７からの有効シンボル抽出指示を含む制御信号を受信し、データ列から有効シンボルを抽出してＦＦＴ部４０５へ出力する。なお、ＧＩ除去部４０４は、有効シンボル抽出指示に基づいて後述するガードタイムをも除去する。ＦＦＴ部４０５は、入力された有効シンボルに対してＦＦＴ処理を施し、並列直列変換部４０６へ出力する。並列直列変換部４０６は、入力された信号を並列から直列に変換し、デマップ部４０７へ出力する。デマップ部４０７は、入力されたデータ列に対してデジタル復調を施し、例えば信号の同相成分と直交成分とからデータ列を抽出し、復号化部４０８に出力する。復号化部４０８は入力されたデータ列に対し、誤り復号化処理やデインタリーブ処理を施し、データ処理部２５へ出力する。
【００２５】
図２に戻り、一次ＭＡＰデータ生成部２１は、例えばノード１〜ノード３からの帯域要求に応じて一次ＭＡＰデータを生成し、ＭＡＰデータ生成部２２へ出力する。一次ＭＡＰデータとは、フレーム構成（時間スロット構成）の第１の割り当てを特定するテーブルであり、データを送信または受信するノード、送信タイミング、及び使用するチャネルが指定される。ただし、一次ＭＡＰデータに含まれるテーブルは、デッドタイムの発生についてはまだ考慮されておらず、理想的に送受信ができる場合の理想的なフレーム構成が指定された仮のテーブルである。
【００２６】
図５に一次ＭＡＰデータの例を示す。一次ＭＡＰデータでは、チャネル毎に、送信を行うカウント値、送信を行うノード、受信を行うノード、データ種別が指定される。カウント値は、後述するカウンタ２６が出力するカウント値に対応する。一次ＭＡＰデータでは、例えば『チャネル０において、カウント値０の時にコントローラ４が全ノード（ノード１〜３）へ同期データを送信する』という動作が指定されている。このテーブルに使用されるＮは、ＧＩを含むＯＦＤＭシンボル長（単位はカウント数）を示す。またＭは１フレーム、１チャネルに含むことができるＯＦＤＭシンボルの最大個数を示す。すなわちＭ×Ｎカウントが１フレームの長さとなる。なお図５のテーブルの例では、カウント値０〜Ｍ×Ｎ−１の間、チャネル１〜チャネル３の映像データは途切れることなく連続的に伝送されているものとする。
【００２７】
ＭＡＰデータ生成部２２は一次ＭＡＰデータ生成部２１から入力される一次ＭＡＰデータから、連続した時間スロットにおいて、送信から受信または受信から送信に切り替わるノードが存在する箇所を検出する。そして一次ＭＡＰデータにガードタイム情報を付加した第２の割り当てを特定するテーブル（以下、ＭＡＰデータ）を作成する。ＭＡＰデータの作成の動作についての詳細は後述する。ＭＡＰデータ生成部２２は、後述する送受信制御部２７からの出力指示１０８に応じて、生成したＭＡＰデータをＯＦＤＭ変調部６や送受信制御部２７へ出力する。
【００２８】
コントロールデータ生成部２３は、ノード１〜ノード３を制御するためのデータ（以下、コントロールデータ）を生成する。コントロールデータとは例えば、ノード１〜ノード３の撮像装置のズームやパン、チルト動作を指示する命令である。なお、コントロールデータ生成部２３は、後述する送受信制御部２７からの出力指示１０９に応じて生成したコントロールデータをＯＦＤＭ変調部６へ出力する。同期データ生成部２４は、コントローラ４とノード１〜ノード３との間で同期を取るために規定されたデータ列である同期データを生成する。なお同期データ生成部２４は、後述する送受信制御部２７からの出力指示１１０に応じて、生成した同期データをＯＦＤＭ変調部６へ出力する。データ処理部２５は、入力されたデータ列の処理を行う。例えば映像データのデコード処理や、帯域要求の判断、ＡＣＫ判定を行う。カウンタ２６は、内部クロック（不図示）をカウントし、そのカウント値を送受信制御部２７へ出力する。またフレームの先頭でカウント値をリセットする。
【００２９】
送受信制御部２７は、ＭＡＰデータ生成部２２から入力されるＭＡＰデータを解析し、ＭＡＰデータに記述されたフレーム構成に基づいて、カウンタからのカウント値を基準にして各ブロックの動作制御を行う。具体的には、ＭＡＰデータ生成部２２、コントロールデータ生成部２３、同期データ生成部２４への出力指示１０８〜１１０や、ＯＦＤＭ復調部１３〜１６のＧＩ除去部４０４へ有効シンボル抽出指示１０４〜１０７を出力する。
【００３０】
以上のようにコントローラ４はＭＡＰデータの生成を行い、ＭＡＰデータに記述されたフレーム構成で送受信がされるようにする。またコントローラ４は、生成したＭＡＰデータをノード１〜ノード３へ送信する。
【００３１】
（ネットワークカメラノードの構成）
続いて、ノード１の構成について説明する。図１１は、ノード１の機能構成の一例を示すブロック図である。なお、コントローラ４と同様の動作をするブロックについては、図２と同様の番号を使用し、説明を省略する。
【００３２】
ＯＦＤＭ変調部６及び４０は、入力されるデータ列に対しＯＦＤＭ変調と、それぞれチャネル０及びチャネル１でデータを送信するように周波数変換を施してドライバ７へ出力する。ＯＦＤＭ変調部６及び４０の構成は、コントローラ４のＯＦＤＭ変調部６と同様である。ただし、ＯＦＤＭ変調部４０の周波数変換部３０８は、チャネル１用クロック１８からのクロック信号１０１を用いて周波数変換処理を実行する。この処理により、入力されたデータ列からチャネル１の周波数帯域のＯＦＤＭ信号が出力される。ドライバ７、レシーバ８、チャネル０用フィルタ９はコントローラ４と同様であるため、説明については省略する。
【００３３】
ＯＦＤＭ復調部４１は、入力されたＯＦＤＭシンボルに対して周波数変換及びＯＦＤＭ復調を施し、デマルチプレクサ４２へ出力する。図１２は、ＯＦＤＭ復調部４１の構成ブロック図である。ＯＦＤＭ復調部４１は、図４の構成に加えて、ＡＤ変換部４０２からの出力を入力とする同期部４０９を備える。同期部４０９は、コントローラ４から１フレーム毎に送信される同期データを検出してフレーム同期を確立する。
【００３４】
デマルチプレクサ４２は、入力されたデータ列に対してデータ種別を判定し、ＭＡＰデータは送受信制御部２７へ、ＭＡＰデータ以外はデータ処理部４５へ出力する。映像データ生成部４３は、撮影した映像のエンコード処理等を施して映像データを生成する。なお映像データ生成部４３は、後述する送受信制御部４６からの出力指示１１２に応じて、生成した映像データをＯＦＤＭ変調部４０へ出力する。
【００３５】
ノードデータ生成部４４は、例えばコントローラ４に対する確認応答信号（ＡＣＫ信号）や、自身に関する情報（撮像装置の回転角や位置に関する情報や故障判断等）、帯域要求等のデータ（以下、ノードデータ）を生成する。なおノードデータ生成部４４は、後述する送受信制御部４６からの出力指示１１３に応じて、生成したノードデータをＯＦＤＭ変調部４０へ出力する。データ処理部４５は、コントローラ４から受信したデータ列に応じた処理を行う。例えば命令解析や、受信エラー判定を行う。
【００３６】
カウンタ２６は、内部クロック（不図示）をカウントし、そのカウント値を送受信制御部４６へ出力する。またフレームの先頭でカウント値をリセットする。ここで内部クロックは、コントローラ４の内部クロックと同期しているか、周波数誤差は十分小さいものとする。またカウント値のリセットは、例えば同期部４０９のフレーム同期の検出に応じて行う。
【００３７】
送受信制御部４６は、デマルチプレクサ４２から入力されるＭＡＰデータを解析し、そのＭＡＰデータに記述されているフレーム構成にしたがって、カウンタ２６からのカウント値を基準にして、各ブロックの動作を制御する。具体的にはノードデータ生成部４４、映像データ生成部４３への出力指示１１２、１１３や、ＯＦＤＭ復調部４１のＧＩ除去部４０４へのタイミング指示１１１を出力する。
【００３８】
以上のように、ノード１はコントローラ４からＭＡＰデータを受信し、そのＭＡＰデータに記述されたフレーム構成にしたがって送受信動作を行う。ノード２及びノード３の構成は上記したノード１の構成と同様である。差異は周波数変換に使用するクロック周波数のみである。ノード２の場合、図１１のチャネル１用クロック１８はチャネル２用クロック１９に、ノード３の場合、図１１のチャネル１用クロック１８はチャネル３用クロック２０に置き換わる。これによりノード２の映像データはチャネル２を、ノード３の映像データはチャネル３を用いてコントローラに送信される。
【００３９】
（ＭＡＰデータ生成処理）
図６のフローチャートを用いて、コントローラ４のＭＡＰデータ生成部２２におけるＭＡＰデータの生成処理の詳細について説明する。なお、図６のフローチャートにおいて、Ｔとはガードタイムを挿入すべき箇所を検出するための変数である。まず、ＭＡＰデータ生成部２２が内部に保持する更新テーブルに一次ＭＡＰデータをコピーする（Ｓ１）。そして、更新テーブルの中から一番小さなカウント値を検索し、その値をＴに代入する（Ｓ２）。続いて、Ｔが、送信に使える最大のカウント値以下であるか、すなわち（Ｍ−１）×Ｎ以下であるか否かを判定する（Ｓ３）。Ｔが（Ｍ−１）×Ｎ以下である場合（Ｓ３でＹｅｓ）はＳ４に処理を進め、（Ｍ−１）×Ｎを超えている場合（Ｓ３でＮｏ）は処理を終了する。
【００４０】
Ｓ４では、ＭＡＰデータ生成部２２が更新テーブル内のカウント値Ｔを有するチャネルに干渉チャネルが存在するか否かを判定する。ここで干渉チャネルとは、カウント値Ｔから始まるＯＦＤＭシンボルを送信した場合に、チャネル間干渉が生じうる隣接するチャネルである。隣接チャネル間でシンボルの受信タイミングが直交性を担保できない程度にずれている場合、干渉チャネルが存在することとなる。一般に、ＯＦＤＭ信号では、１つのＯＦＤＭシンボル内でのみ直交性が担保されており、複数のシンボルに跨ってＦＦＴ処理を実行すると直交性が崩れて隣接するチャネルへの干渉が発生する。このため、受信器においてＦＦＴ処理を実行する時間区間の中において、隣接チャネルの２つのシンボル間の継ぎ目があるとチャネル間干渉を受けることとなる。すなわち、このような場合に、干渉チャネルが存在することとなる。
【００４１】
干渉チャネルが存在するか否かの判定は、変数Ｔと、隣接チャネルにおけるカウント値とを比較することにより実行することができる。具体的には、まず、カウント値がＴのチャネルの隣接チャネルにおいて、Ｔより後のカウント値の中から最小のカウント値を抽出する。抽出された値をＵとすると、ＵとＴとの差分がＯＦＤＭシンボル長であるＮ未満の場合、干渉チャネルが存在することとなる。すなわち、データの送信期間の少なくとも一部が重複する２つのサブキャリアにおける２つの時間スロットにおいて、送信の開始タイミングがずれているか否かを判定し、ずれていれば、干渉チャネルが存在すると判定する。そして、判定の結果、干渉チャネルが存在しない場合（Ｓ４でＮｏ）は処理をＳ７に進め、干渉チャネルが存在する場合（Ｓ４でＹｅｓ）は処理をＳ５に進める。
【００４２】
Ｓ５では、まず上述のＵを抽出する。そして、干渉チャネルが存在するチャネルについて、カウント値Ｔにおいて時間長Ｕ−Ｔのガードタイムを挿入する（Ｓ６）。すなわち、隣接チャネルの送信タイミングと一致するように、更新テーブル上で干渉チャネルが存在するチャネルの送信タイミングを調節し、チャネル間干渉が起こらないようにする。そして、ガードタイムを反映させたテーブルを作成し、そのテーブルを更新テーブルに上書きする。その後、処理をＳ９へ進める。
【００４３】
なお、上述の説明では、隣接チャネル間でＯＦＤＭシンボルが送信されるタイミングが一致しているか否かで干渉チャネルがあるか否かを判定するが、これに限られない。例えば、送信タイミングのずれが、ガードインターバルでチャネル間干渉を吸収できる程度のずれである場合、送信タイミングが不一致であっても干渉チャネルとならないと判定してもよい。この場合、送信タイミングの差がガードインターバルでチャネル間干渉を吸収できる範囲であるか否か、すなわち、当該差が所定値以下であるか否かを判定する。そして、送信タイミングの差が所定値より大きいと判定された場合は、Ｓ５及びＳ６においても、ガードタイムを挿入することにより、送信タイミングの差が所定値以下となるように送信タイミングを調節する。なお、この場合でも、挿入するガードタイムの長さについては、上述のＵ−Ｔにより計算してもよい。
【００４４】
ＭＡＰデータ生成部２２は、Ｓ７において更新テーブル内のカウント値Ｔの前後の時間スロットにおいて、送信と受信とが切り替わるノードが存在するか否か、すなわち、デッドタイムの発生が予定されるノードが存在するか否かを判定する。そして、デッドタイムの発生が予定される場合はＳ８へ、予定されなければＳ９へ処理を進める。Ｓ８では、デッドタイムの発生が予定され、ガードタイムの挿入を必要とするチャネルについて、カウント値Ｔに時間長α（単位はカウント数）のガードタイムを挿入する。そして、ガードタイムを挿入したテーブルを作成し、そのテーブルを更新テーブルに上書きする。その後、処理をＳ９へ進める。ここでαは、受信動作から送信動作への切り換え、又は送信動作から受信動作への切り換えに必要となるデッドタイム以上の十分な時間である。
【００４５】
ＭＡＰデータ生成部２２は、Ｓ９において、更新テーブル内でＴより大きいカウント値が存在するか否かを判定する。そのようなカウント値が存在する場合はＳ１０へ処理を進め、存在しない場合は処理を終了する。Ｓ１０では、Ｔの次に小さいカウント値を新たなＴとして、Ｓ３へ処理を戻す。
【００４６】
図６のフローチャートに示した処理を、図５の一次ＭＡＰデータに適用した場合を例として用いて具体的に説明する。ここで図５の一次ＭＡＰデータでは、チャネル０のカウント値３Ｎ及び４Ｎにおいて、コントローラ４が送信から受信へ、及び受信から送信への切り替えが予定されており、デッドタイムが発生すると考えられる。
【００４７】
ＭＡＰデータ生成部２２は、図５に示す一次ＭＡＰデータを受信すると、まず当該一次ＭＡＰデータを更新テーブルにコピーする（Ｓ１）。そして、ＭＡＰデータ生成部２２は、更新テーブル中で一番小さなカウント値を検索し、最小のカウント値「０」をＴに代入する（Ｓ２）。ここで、Ｔは０であり（Ｍ−１）×Ｎ以下であるため（Ｓ３でＹｅｓ）、続いて干渉チャネルが存在するか否かを判定する（Ｓ４）。カウント値「０」においては、全てのチャネルにおいて送信タイミングが合っているため、直交性が崩れて受信されるチャネルはない。このため、干渉チャネルが存在しないと判定し（Ｓ４でＮｏ）、処理をＳ７へ進める。Ｓ７では、カウント値「０」では、その前に信号の送受信をしたノードが存在しないため、受信動作の直後に送信動作に切り替わるノードも存在しない（Ｓ７でＮｏ）。このため、処理をＳ９へ進め、カウント値「０」より大きいカウント値が更新テーブル中に存在するか否かを判定する。カウント値「０」より大きいカウント値が更新テーブル内に存在するため、Ｔより大きいカウント値の中で最小の値であるＮをＴに代入し（Ｓ１０）、処理をＳ３へ戻す。Ｔ＝Ｎ、２Ｎの時は、上記と同様の処理が繰り返される。
【００４８】
カウント値３Ｎでは、受信から送信に切り替わるノードが存在するため、ＭＡＰデータ生成部２２は、デッドタイムの発生が予定されることを検知する（Ｓ７でＹｅｓ）。このため、デッドタイムが発生すると考えられるチャネル０について、カウント値３Ｎにおいて時間長αのガードタイムを挿入する（Ｓ８）。そして、それを反映してテーブルを作成し、更新テーブルに上書きする。この時点における更新テーブルを図７に示す。チャネル０においては、カウント値３Ｎにおいてガードタイムαが挿入されるため、カウント値４Ｎ以降もガードタイムα分だけ時間シフトする。続いて、Ｓ９に移り、カウント値３Ｎより大きいカウント値が存在するため（Ｓ９でＹｅｓ）、次に小さいカウント値として、３Ｎ＋αをＴに代入して（Ｓ１０）、処理をＳ３へ戻す。
【００４９】
カウント値３Ｎ＋αは（Ｍ−１）×Ｎ以下であるため（Ｓ３でＹｅｓ）、干渉チャネルが存在するか否かを判定する（Ｓ４）。カウント値３Ｎ＋αでは、チャネル０に対してチャネル１が干渉チャネルとなるため（Ｓ４でＹｅｓ）、Ｓ５に進む。Ｓ５では、まず、干渉チャネルにおけるカウント値のうち、カウント値３Ｎ＋αより後のカウント値の最小値Ｕを抽出する。この場合、干渉チャネル（すなわちチャネル１）において、３Ｎ＋αより後のカウント値で最小の値は４Ｎであるため、Ｕは４Ｎとなる。そして、Ｕ−Ｔを算出し、その長さのガードタイムを挿入する。この場合、４Ｎ−（３Ｎ＋α）＝Ｎ−αの長さのガードタイムを挿入する（Ｓ６）。この結果、トータルで長さＮのガードタイムが挿入されることとなり、チャネル０における次のカウント値はＵ、すなわち４Ｎと一致する。そして、これを反映したテーブルを作成し、更新テーブルに上書きする。
【００５０】
全てのフローが終了した後の更新テーブルを図８に示す。図８の中で、Ｇはガードタイムの挿入数である。またＤはガードタイムの挿入により、１フレーム区間外となる時間区間である。このＤの時間区間分のテーブルを削除したものがＭＡＰデータとなる。ＭＡＰデータ生成部２２は、Ｄの情報を一次ＭＡＰデータ生成部２１にフィードバックし、一次ＭＡＰデータ生成部２１はこの情報を用いて次回の一次ＭＡＰデータを生成してもよい。
【００５１】
一次ＭＡＰデータが図９に示すテーブルであった場合、生成されるＭＡＰデータは図１０となる。図９のテーブルでは、チャネル１は、カウント値６Ｎまで無信号であり、それ以降は映像データが連続的に伝送される。このテーブルの例の場合、チャネル０において、カウント値３Ｎでデッドタイムの発生が予想されるため、ガードタイムαが挿入される（図６のＳ７でＹｅｓ、Ｓ８）。しかし、カウント値３Ｎ＋αでは、チャネル１が無信号状態であることから、チャネル０においてチャネル間干渉が発生せず（Ｓ４でＮｏ）、Ｓ６におけるガードタイムの挿入は行われない。その後、チャネル０においては、カウント値４Ｎ＋αで再度デッドタイムの発生が予想されるため、ガードタイムαが挿入される。しかしながら、これについても、カウント値４Ｎ＋２αでの送信において、チャネル０には干渉チャネルが存在しないため（Ｓ４でＮｏ）、Ｓ６でのガードタイムの挿入は行われない。そして、カウント値５Ｎ＋２αにおいては、カウント値６Ｎから開始されるチャネル１の信号送信によって、干渉チャネルが存在することとなるため（Ｓ４でＹｅｓ）、ガードタイムの挿入が行われることとなる。この場合、Ｕは６Ｎであるから、６Ｎ−（５Ｎ＋２α）＝Ｎ−２αの長さのガードタイムが挿入される。
【００５２】
ここで、図１６、図１７及び図１８を用いてチャネル間干渉について説明する。図１６はチャネル間干渉が生じるフレーム構成例である。図１６（Ａ）の例では、チャネル０とチャネル１のＯＦＤＭシンボルの伝送開始時刻がずれている。この場合に、例えばチャネル１で伝送された信号を受信するノードが、ＯＦＤＭシンボルを復調するために期間ｔ０からｔ１の時間信号を取り出してＦＦＴ処理を実行する。すると、当該時間区間（以下「ＦＦＴ窓」という）において、チャネル０では、２つのＯＦＤＭシンボルの境界が含まれるため周波数領域における直交性が崩れる。そして、その結果、チャネル１へのチャネル間干渉が出現する。また、チャネル１とチャネル０におけるＯＦＤＭシンボル長が異なる図１６（Ｂ）の場合も、図１６（Ａ）と同様に、ＦＦＴ窓（ｔ０からｔ１）においてチャネル０でシンボルの境界が含まれることとなるため、チャネル間干渉が生じる。
【００５３】
図１７（Ａ）は、チャネル間干渉が発生する場合の信号スペクトルを示したものである。図のように、チャネル０では、シンボル間の境界を含むＦＦＴ窓でＦＦＴ処理を実行したため、直交性が崩れ、さらにシンボルの不連続性によりサイドローブが発生する。このため、チャネル０のサイドローブがチャネル１のメインローブと干渉し、チャネル１の通信品質を劣化させる。これに対し、図１７（Ｂ）に示すように、隣接するチャネル間にガードバンドを設けることによりチャネル間干渉を抑制することができるが、ガードバンドという冗長な帯域を持つこととなり周波数利用効率が劣化する。
【００５４】
図１８（Ａ）に図示するように、シンボル長を各チャネルで等しくし、時間同期を確保したフレーム構成にすることで、ガードバンドを設けることなくチャネル間干渉を抑制することができる。しかし送受信切換時のデッドタイムへの対応のためにデッドタイムが発生するチャネルにおいて任意のガードタイム（ＧＴ）を挿入すると、図１８（Ｂ）に示すようにＯＦＤＭシンボル間の直交性が崩れ、チャネル間干渉が生じる。
【００５５】
これに対し、本実施形態では、ＭＡＰデータ生成部２２が、入力された一次ＭＡＰデータに基づいて、デッドタイムとチャネル間干渉を考慮してガードタイムを挿入したＭＡＰデータを生成する。これにより、デッドタイムへの対応のためのガードタイムを確保しながら、チャネル間の直交性が崩れることを防ぎ、チャネル間干渉の発生を抑制することができる。
【００５６】
（フレーム構成）
本実施形態におけるＭＡＰデータ生成処理を実行した場合の、送信信号のフレーム構成を図１３及び図１４に示す。図１３は図８のＭＡＰデータを用いたフレーム構成であり、図１４は図１０のＭＡＰデータを用いたフレーム構成である。
【００５７】
図１３のフレームでは、上述のようにチャネル１〜チャネル３の映像データは、カウント値０〜Ｍ×Ｎ−１（フレーム終端）まで連続的に伝送されている。このような場合、チャネル０に挿入されるガードタイムは、ＯＦＤＭシンボル長と同一の長さに設定される。つまり、ガードタイムを挿入するチャネルに干渉チャネル（この場合はチャネル０）が存在する場合は、挿入するガードタイムの時間長をＯＦＤＭシンボル長と同一に設定される。このようなフレーム構成により、ＯＦＤＭシンボル間の直交性を保つことができるため、チャネル間干渉を抑制することができる。
【００５８】
一方、図１４のフレームは、図１３と異なり、チャネル１の映像データはカウント値６Ｎまでは無信号期間となる。つまりカウント値０〜５Ｎまでの送信タイミングでは、チャネル０に干渉チャネルが存在しないため、どのような長さ（ただしＯＦＤＭシンボル長以内）のガードタイムを挿入しても通信上問題となるチャネル間干渉は生じない。よって挿入するガードタイムの時間長はαに設定される。またカウント値５Ｎ＋２α〜６Ｎの間にガードタイムが挿入される。このガードタイムは、デッドタイムへの対処のためではなく、チャネル０においてチャネル間干渉が発生しないように、隣接チャネルとの間でＯＦＤＭシンボルの伝送開始時間を同期させるためのものである。このようなフレーム構成により、全チャネルにおいてチャネル間干渉を抑制することができ、かつ、干渉チャネルが存在しないチャネルはガードタイムの長さを必要十分な長さに短くでき、伝送効率をあげることが可能となる。
【００５９】
以上のように、本実施形態では、干渉の起こりうる隣接チャネルの有無に応じてガードタイムを適応的に挿入することで、チャネル間干渉を抑制することができる。その結果、隣接チャネルへの干渉を抑制するための高性能なフィルタを送信側に設ける必要がなくなるため、回路規模を削減することができる。また、チャネル間干渉を抑制するための冗長な帯域を設ける必要がないため、周波数利用効率を向上させることが可能となる。また干渉チャネルが存在しない期間は、挿入するガードタイムの時間長を短くできるため、使用するチャネルの周波数利用効率を向上させることができる。
【００６０】
なお、本実施形態では説明の便宜上、チャネル０のみにデッドタイムが生じることとしたがこれに限られず、どのチャネルにデッドタイムが発生しても、同様の処理を実行することができる。また本実施形態では、発生するデッドタイムはＯＦＤＭシンボル長以下と規定したが、ＯＦＤＭシンボル長以上であってもよい。その場合、干渉チャネルがある時に挿入されるガードタイムの長さは、デッドタイムを補償できる時間以上で、かつＯＦＤＭシンボル長の整数倍以下の時間長に設定される。
【００６１】
また本実施形態では、チャネル０とチャネル２の間でＯＦＤＭシンボルの直交性が崩れても通信品質に影響を及ぼす干渉は生じないものと仮定したが、これに限られない。例えば、チャネル０とチャネル２との間など、所定の周波数の範囲内にある２つのチャネルにおいてチャネル間干渉が発生する場合についても同様に適用できる。この場合、チャネル０の干渉チャネルはチャネル１のみでなくチャネル２も含まれ、これらの所定の周波数の範囲内にあるチャネルについて、同時にデータを送信する場合は、データの送信タイミングが同期するようにガードタイムが適宜挿入される。
【００６２】
さらに、本実施形態ではチャネル０からチャネル３の４つのチャネルに分割する場合について説明したが、サブキャリア単位でチャネルを割り当ててもよい。この場合、所定の周波数の範囲内にある２つのサブキャリアにおいて、チャネル間干渉が生じるか否かを判定し、チャネル間干渉が生じる場合はガードタイムを挿入してシンボルの送信タイミングを同期させる。
【００６３】
また本実施形態では、受信動作から送信動作への切り換えに挿入するガードタイムの時間長をαと規定したが、これに限らず、例えばノード毎にデッドタイムの時間長が異なる等の理由により、挿入するガードタイムの時間長は１種類以上となっても良い。
【００６４】
＜＜その他の実施形態＞＞
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【技術分野】
【０００１】
本発明はＴＤＭＡ及びＯＦＤＭＡを組み合わせて用いる通信における、チャネル間の干渉を抑制する制御装置、制御方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
文字情報や映像、音楽等のマルチメディアデータを伝送する通信システムは、マルチメディアの高品質化、通信機器の増加に伴い、今後も更なる高速性が求められると予想される。高速伝送を行う上で用いられる変復調技術の１つにＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）がある。ＯＦＤＭは周波数軸上で直交する多数のサブキャリアを用いて多重化する方式である。この直交性により高い周波数利用効率を得る事ができ、また伝搬特性に優れた特性を持つことから、地上波デジタル放送、無線ＬＡＮ、電力線搬送通信などといった高速伝送が必要とされる通信システムに採用されている。
【０００３】
またＯＦＤＭを用いた多元接続方式としてＯＦＤＭＡ（直交周波数分割多元接続）がある。ＯＦＤＭＡとは、多数のノードがサブキャリアを共有し、ノード毎に伝送効率の良いサブキャリアを割り当てることで多元接続を実現する技術である。ＯＦＤＭＡはシステム全体で周波数利用効率を向上できる利点があり、高速無線通信規格の１つであるＷｉＭＡＸで採用されている。
【０００４】
ＯＦＤＭＡでは使用帯域内にある全サブキャリアを複数のグループ（以下、チャネル）に分割し、各ノードに割り当てる。このとき隣接するチャネル間でＯＦＤＭシンボルの直交性が崩れると、チャネル間干渉が発生し、互いの通信品質に影響を及ぼす。チャネル間干渉は、隣接するチャネル間にガードバンドを設けることで抑制することができる。しかし、ガードバンドを設けることで、信号中に情報を送信しない冗長な帯域を持つことになり、周波数利用効率が低下してしまう。またガードバンドの帯域幅を狭くすれば、チャネル間干渉を抑制するために、急峻なフィルタを送信側に設ける必要が生じる。
【０００５】
チャネル間干渉を抑制する従来技術として特許文献１及び特許文献２がある。特許文献１では、１つのＯＦＤＭシンボルの長さ（以下、ＯＦＤＭシンボル長）をノードに関わらず同一とし、且つＯＦＤＭシンボルの伝送の開始時間を同期させることでチャネル間干渉を抑制する通信方法について開示されている。また特許文献２では、異なる長さのガードインターバルが必要となるデータを同時に出力する場合、最長のガードインターバルにあわせることでＯＦＤＭシンボル長を均一にし、チャネル間干渉を抑制する通信方法について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−０２３４０９号公報
【特許文献２】特開２００７−２２１２７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＴＤＭＡ（時分割多元接続）とＯＦＤＭＡとを組み合わせて用いる通信システムでは、時間スロットの割当に応じて送信ノードの切り替えが生じる。この際、各ノードが共通なモジュールを用いて送受信動作を行う場合、受信動作の直後に送信動作を行うことができず、データの受信と送信とを切り換えるために必要な時間（以下、デッドタイム）が生じる。例えば、各ノードにおいて、送信におけるＩＦＦＴ部と、受信におけるＦＦＴ部とを共通とする場合に、このようなことが起こる。このため、デッドタイムが生じるような時間スロットの割当がなされた場合は、そのデッドタイムに対応するため、ガードタイムを挿入する必要がある。しかしながら、あるチャネルでデッドタイムへの対応のためにガードタイムを挿入すると、隣接するチャネル間のＯＦＤＭシンボルの直交性が崩れることがあるという課題があった。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、デッドタイムへ対処しながら、チャネル間干渉を抑制することができる制御装置及び制御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】
上記目的を達成するため、本発明による制御装置は、 ＯＦＤＭ信号のサブキャリアと時間スロットとの複数の通信装置への割り当てを行う制御装置であって、前記サブキャリアと時間スロットについて、データを送信する通信装置および受信する通信装置の指定を含む第１の割り当てを生成する生成手段と、前記第１の割り当てにおいて、同一のサブキャリアの連続する時間スロットにおいて、送信と受信とが切り替わる前記通信装置が存在する場合、当該サブキャリアの当該連続する時間スロットの間にガードタイムを挿入する挿入手段と、前記第１の割り当てにおいて、所定の周波数の範囲内に含まれ、データの送信期間の少なくとも一部が重複し、データの送信を開始するタイミングの差が所定値より大きい時間スロットを有する２つのサブキャリアを検出する検出手段と、前記検出手段において検出された前記２つのサブキャリアにおいて、前記時間スロットの送信の開始のタイミングの差を前記所定値以下とするガードタイムを挿入して前記時間スロットの送信の開始のタイミングを同期させる同期手段と、ガードタイムを挿入した後の前記サブキャリアと前記時間スロットの第２の割り当てを前記複数の通信装置へ送信する送信手段と、を有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ＴＤＭＡとＯＦＤＭＡとを組み合わせて用いる場合に、送受信を切り替えるときに生じるデッドタイムへ対処しながら、同時にチャネル間干渉を抑制する技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】通信システムの構成例を表す図。
【図２】コントローラノードの機能構成例を示すブロック図。
【図３】ＯＦＤＭ変調部の機能構成例を示すブロック図。
【図４】コントローラノードのＯＦＤＭ復調部の機能構成例を示すブロック図。
【図５】一次ＭＡＰデータの一例。
【図６】ＭＡＰデータ生成部が行う処理を説明するフローチャート。
【図７】ＭＡＰデータ生成部の処理を説明するためのテーブル図。
【図８】ＭＡＰデータの一例。
【図９】一次ＭＡＰデータの一例。
【図１０】ＭＡＰデータの一例。
【図１１】ネットワークカメラノードのブロック図。
【図１２】ネットワークカメラノードのＯＦＤＭ復調部の機能構成例を示すブロック図。
【図１３】第１のフレーム構成例。
【図１４】第２のフレーム構成例。
【図１５】ＯＦＤＭＡのチャネル構成を説明する図。
【図１６】チャネル間干渉が生じるフレーム構成の例を示す図。
【図１７】チャネル間干渉について説明する図。
【図１８】本発明の課題を説明するフレーム構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１３】
＜＜実施形態１＞＞
図１は本実施形態に係る通信システムを示す概略図である。この通信システムは、ネットワークカメラを制御するコントローラノード４（以下、「コントローラ」とする）と、ノード１からノード３の３台のネットワークカメラノードから構成されており、全ノードは通信路５を介して物理的にバスで接続されている。コントローラ４はノード１〜ノード３に対して、通信制御や動作制御などの制御を行う制御装置である。ノード１〜ノード３はコントローラ４の制御に従い、自身が撮影した映像データを随時、コントローラ４に送信する通信装置である。なお、本実施形態においては、１つの制御装置と３つの通信装置とを含むがこれに限られず、１つの制御装置と１つ以上の通信装置が存在する通信システムであってもよい。また、複数の通信装置を含む通信システムで、当該複数の通信装置のうち１つが制御装置としての役割を果たしてもよい。
【００１４】
本実施形態における通信システムでは使用する周波数帯域を４つに分割し、それぞれの分割された周波数帯域をチャネル０からチャネル３と呼ぶ。そして、それぞれのチャネルは下記の目的で使用されるものとする。
【００１５】
チャネル０：映像データ以外のデータ伝送用チャネル
チャネル１：ノード１が撮影した映像データ伝送用チャネル
チャネル２：ノード２が撮影した映像データ伝送用チャネル
チャネル３：ノード３が撮影した映像データ伝送用チャネル
上記のように、チャネル１からチャネル３は、各ノードからコントローラ４へのデータ送信専用の周波数帯域であり、チャネル０は、各ノードとコントローラ４の間で互いに通信を行う周波数帯域である。このため、チャネル０では、コントローラ４へのデータの送信をするアップストリームと、コントローラからデータの送信をするダウンストリームが混在することとなり、デッドタイムが発生する。なお本実施形態においては、デッドタイムはＯＦＤＭシンボル長以下であるものとする。
【００１６】
チャネル０〜チャネル３に含まれるサブキャリアは、図１５に示すように、各チャネル間も含めて等周波数間隔に配置されている。また、説明を簡単にするため、チャネル０〜チャネル３は、それぞれ隣接するチャネル以外とはチャネル間干渉は生じないものとする。つまり、例えばチャネル１の周波数帯域幅が十分に広い場合などで、チャネル０とチャネル２の間でＯＦＤＭシンボルの直交性が崩れたとしても、これらのチャネル間で生じるチャネル間干渉は、互いの通信品質に影響を及ぼさないものとする。チャネル１とチャネル３との関係など、他のチャネルについても同様とする。
【００１７】
以下に、上記の通信システムを前提として本実施形態を説明する。ただし本実施形態はこの通信システムに限定されず、ＴＤＭＡとＯＦＤＭＡとを組み合わせて用いる全ての通信システムに適用できる。
【００１８】
（コントローラノードの構成）
図２は図１のコントローラ４の機能構成の一例を示すブロック図である。以下、各ブロックについて説明する。ＯＦＤＭ変調部６は、入力されるデータ列に対しＯＦＤＭ変調を施し、チャネル０でデータを搬送するように周波数変換を施してドライバ７へ出力する。ドライバ７は、入力されたＯＦＤＭ信号を通信路５へ出力する。
【００１９】
図３にＯＦＤＭ変調部６の構成例を示す。ＯＦＤＭ変調部６は、例えば、符号化部３０１、シンボルマップ部３０２、直列並列変換部３０３、ＩＦＦＴ部３０４、ＧＩ付加部３０５、波形整形部３０６、ＤＡ変換部３０７、周波数変換部３０８を含む。なお、ここでＩＦＦＴは逆フーリエ変換、ＧＩはガードインターバル（またはサイクリック・プレフィックス）を表し、ＤＡ変換とはデジタル信号をアナログ信号へ変換することを指す。
【００２０】
符号化部３０１は入力されるデータ列に対し、誤り訂正符号化処理やインタリーブ処理等を施し、シンボルマップ部３０２へ出力する。シンボルマップ部３０２は入力されるデータ列にデジタル変調を施し、例えば同相成分と直交成分とからなる平面上のシンボルへ入力データをマップする。マップされたデータは直列並列変換部３０３において直列データから並列データへ変換され、ＩＦＦＴ部３０４へ出力される。ＩＦＦＴ部３０４は入力された並列データに対してＩＦＦＴ処理を施し、ＩＦＦＴ処理後の時間領域のデータをＧＩ付加部３０５へ出力する。ＧＩ付加部３０５は入力されたデータにガードインターバルを付加して波形整形部３０６へ出力する。波形整形部３０６は、入力されたデータに対してフィルタ処理等を施して波形を整形しＤＡ変換部３０７へ出力する。ＤＡ変換部３０７は入力されたデータをデジタル信号からアナログ信号へ変換し周波数変換部３０８へ出力する。周波数変換部３０８は、チャネル０用クロック１７からのクロック信号１００を用いて、入力されたアナログ信号に直交変調処理を施す。この処理により入力されたアナログ信号はベースバンド信号からチャネル０の周波数帯域の信号へ変換される。そして周波数変換部３０８は、生成したＯＦＤＭ信号をドライバ７へ出力する。
【００２１】
レシーバ８は、他ノードからの信号を受信し、チャネル０用フィルタ９、チャネル１用フィルタ１０、チャネル２用フィルタ１１、チャネル３用フィルタ１２に出力する。チャネル０用フィルタ９は入力された信号に対し、チャネル０の周波数帯域外の信号を遮断し、チャネル０の周波数帯域内の信号成分をＯＦＤＭ復調部１３へ出力する。同様に、チャネル１用フィルタ１０、チャネル２用フィルタ１１、及びチャネル３用フィルタ１２は、信号から、それぞれに対応するチャネルの周波数帯域の成分を抽出してＯＦＤＭ復調部１４〜１６へ出力する。ＯＦＤＭ復調部１３〜１６は入力されるＯＦＤＭ信号に対して、それぞれに対応した周波数変換とＯＦＤＭ復調を施してデータ列を復元してデータ処理部２５へ出力する。
【００２２】
図４にＯＦＤＭ復調部１３〜１６の構成例を示す。ＯＦＤＭ復調部１３〜１６は、例えば、周波数変換部４０１、ＡＤ変換部４０２、波形整形部４０３、ＧＩ除去部４０４、ＦＦＴ部４０５、並列直列変換部４０６、デマップ部４０７、復号化部４０８を含む。以下、各ブロックについて説明する。
【００２３】
周波数変換部４０１は、入力されたＯＦＤＭ信号の中心周波数を変換し、変換後の信号をＡＤ変換部４０２へ出力する。ここでＯＦＤＭ復調部１３の周波数変換部４０１は、チャネル０用クロック１７からのクロック信号１００を用いて周波数変換を実行する。同様に、ＯＦＤＭ復調部１４の周波数変換部４０１はチャネル１用クロック１８からのクロック信号１０１を用いて周波数変換を実行する。また、ＯＦＤＭ復調部１５の周波数変換部４０１はチャネル２用クロック１９からのクロック信号１０２を用いて周波数変換を実行する。ＯＦＤＭ復調部１６の周波数変換部４０１は、チャネル３用クロック２０からのクロック信号１０３を用いて周波数変換を実行する。この処理によりＯＦＤＭ復調部１３〜１６のそれぞれの周波数変換部４０１は、チャネル０〜チャネル３で搬送されるＯＦＤＭ信号をそれぞれベースバンド信号に変換する。
【００２４】
ＡＤ変換部４０２は入力されたベースバンド信号をアナログ信号からデジタル信号へ変換し波形整形部４０３へ出力する。波形整形部４０３は、入力された信号に対し、ダウンサンプリング処理やフィルタ処理を施して波形を整形し、波形整形後の信号をＧＩ除去部４０４へ出力する。ＧＩ除去部４０４は、後述する送受信制御部２７からの有効シンボル抽出指示を含む制御信号を受信し、データ列から有効シンボルを抽出してＦＦＴ部４０５へ出力する。なお、ＧＩ除去部４０４は、有効シンボル抽出指示に基づいて後述するガードタイムをも除去する。ＦＦＴ部４０５は、入力された有効シンボルに対してＦＦＴ処理を施し、並列直列変換部４０６へ出力する。並列直列変換部４０６は、入力された信号を並列から直列に変換し、デマップ部４０７へ出力する。デマップ部４０７は、入力されたデータ列に対してデジタル復調を施し、例えば信号の同相成分と直交成分とからデータ列を抽出し、復号化部４０８に出力する。復号化部４０８は入力されたデータ列に対し、誤り復号化処理やデインタリーブ処理を施し、データ処理部２５へ出力する。
【００２５】
図２に戻り、一次ＭＡＰデータ生成部２１は、例えばノード１〜ノード３からの帯域要求に応じて一次ＭＡＰデータを生成し、ＭＡＰデータ生成部２２へ出力する。一次ＭＡＰデータとは、フレーム構成（時間スロット構成）の第１の割り当てを特定するテーブルであり、データを送信または受信するノード、送信タイミング、及び使用するチャネルが指定される。ただし、一次ＭＡＰデータに含まれるテーブルは、デッドタイムの発生についてはまだ考慮されておらず、理想的に送受信ができる場合の理想的なフレーム構成が指定された仮のテーブルである。
【００２６】
図５に一次ＭＡＰデータの例を示す。一次ＭＡＰデータでは、チャネル毎に、送信を行うカウント値、送信を行うノード、受信を行うノード、データ種別が指定される。カウント値は、後述するカウンタ２６が出力するカウント値に対応する。一次ＭＡＰデータでは、例えば『チャネル０において、カウント値０の時にコントローラ４が全ノード（ノード１〜３）へ同期データを送信する』という動作が指定されている。このテーブルに使用されるＮは、ＧＩを含むＯＦＤＭシンボル長（単位はカウント数）を示す。またＭは１フレーム、１チャネルに含むことができるＯＦＤＭシンボルの最大個数を示す。すなわちＭ×Ｎカウントが１フレームの長さとなる。なお図５のテーブルの例では、カウント値０〜Ｍ×Ｎ−１の間、チャネル１〜チャネル３の映像データは途切れることなく連続的に伝送されているものとする。
【００２７】
ＭＡＰデータ生成部２２は一次ＭＡＰデータ生成部２１から入力される一次ＭＡＰデータから、連続した時間スロットにおいて、送信から受信または受信から送信に切り替わるノードが存在する箇所を検出する。そして一次ＭＡＰデータにガードタイム情報を付加した第２の割り当てを特定するテーブル（以下、ＭＡＰデータ）を作成する。ＭＡＰデータの作成の動作についての詳細は後述する。ＭＡＰデータ生成部２２は、後述する送受信制御部２７からの出力指示１０８に応じて、生成したＭＡＰデータをＯＦＤＭ変調部６や送受信制御部２７へ出力する。
【００２８】
コントロールデータ生成部２３は、ノード１〜ノード３を制御するためのデータ（以下、コントロールデータ）を生成する。コントロールデータとは例えば、ノード１〜ノード３の撮像装置のズームやパン、チルト動作を指示する命令である。なお、コントロールデータ生成部２３は、後述する送受信制御部２７からの出力指示１０９に応じて生成したコントロールデータをＯＦＤＭ変調部６へ出力する。同期データ生成部２４は、コントローラ４とノード１〜ノード３との間で同期を取るために規定されたデータ列である同期データを生成する。なお同期データ生成部２４は、後述する送受信制御部２７からの出力指示１１０に応じて、生成した同期データをＯＦＤＭ変調部６へ出力する。データ処理部２５は、入力されたデータ列の処理を行う。例えば映像データのデコード処理や、帯域要求の判断、ＡＣＫ判定を行う。カウンタ２６は、内部クロック（不図示）をカウントし、そのカウント値を送受信制御部２７へ出力する。またフレームの先頭でカウント値をリセットする。
【００２９】
送受信制御部２７は、ＭＡＰデータ生成部２２から入力されるＭＡＰデータを解析し、ＭＡＰデータに記述されたフレーム構成に基づいて、カウンタからのカウント値を基準にして各ブロックの動作制御を行う。具体的には、ＭＡＰデータ生成部２２、コントロールデータ生成部２３、同期データ生成部２４への出力指示１０８〜１１０や、ＯＦＤＭ復調部１３〜１６のＧＩ除去部４０４へ有効シンボル抽出指示１０４〜１０７を出力する。
【００３０】
以上のようにコントローラ４はＭＡＰデータの生成を行い、ＭＡＰデータに記述されたフレーム構成で送受信がされるようにする。またコントローラ４は、生成したＭＡＰデータをノード１〜ノード３へ送信する。
【００３１】
（ネットワークカメラノードの構成）
続いて、ノード１の構成について説明する。図１１は、ノード１の機能構成の一例を示すブロック図である。なお、コントローラ４と同様の動作をするブロックについては、図２と同様の番号を使用し、説明を省略する。
【００３２】
ＯＦＤＭ変調部６及び４０は、入力されるデータ列に対しＯＦＤＭ変調と、それぞれチャネル０及びチャネル１でデータを送信するように周波数変換を施してドライバ７へ出力する。ＯＦＤＭ変調部６及び４０の構成は、コントローラ４のＯＦＤＭ変調部６と同様である。ただし、ＯＦＤＭ変調部４０の周波数変換部３０８は、チャネル１用クロック１８からのクロック信号１０１を用いて周波数変換処理を実行する。この処理により、入力されたデータ列からチャネル１の周波数帯域のＯＦＤＭ信号が出力される。ドライバ７、レシーバ８、チャネル０用フィルタ９はコントローラ４と同様であるため、説明については省略する。
【００３３】
ＯＦＤＭ復調部４１は、入力されたＯＦＤＭシンボルに対して周波数変換及びＯＦＤＭ復調を施し、デマルチプレクサ４２へ出力する。図１２は、ＯＦＤＭ復調部４１の構成ブロック図である。ＯＦＤＭ復調部４１は、図４の構成に加えて、ＡＤ変換部４０２からの出力を入力とする同期部４０９を備える。同期部４０９は、コントローラ４から１フレーム毎に送信される同期データを検出してフレーム同期を確立する。
【００３４】
デマルチプレクサ４２は、入力されたデータ列に対してデータ種別を判定し、ＭＡＰデータは送受信制御部２７へ、ＭＡＰデータ以外はデータ処理部４５へ出力する。映像データ生成部４３は、撮影した映像のエンコード処理等を施して映像データを生成する。なお映像データ生成部４３は、後述する送受信制御部４６からの出力指示１１２に応じて、生成した映像データをＯＦＤＭ変調部４０へ出力する。
【００３５】
ノードデータ生成部４４は、例えばコントローラ４に対する確認応答信号（ＡＣＫ信号）や、自身に関する情報（撮像装置の回転角や位置に関する情報や故障判断等）、帯域要求等のデータ（以下、ノードデータ）を生成する。なおノードデータ生成部４４は、後述する送受信制御部４６からの出力指示１１３に応じて、生成したノードデータをＯＦＤＭ変調部４０へ出力する。データ処理部４５は、コントローラ４から受信したデータ列に応じた処理を行う。例えば命令解析や、受信エラー判定を行う。
【００３６】
カウンタ２６は、内部クロック（不図示）をカウントし、そのカウント値を送受信制御部４６へ出力する。またフレームの先頭でカウント値をリセットする。ここで内部クロックは、コントローラ４の内部クロックと同期しているか、周波数誤差は十分小さいものとする。またカウント値のリセットは、例えば同期部４０９のフレーム同期の検出に応じて行う。
【００３７】
送受信制御部４６は、デマルチプレクサ４２から入力されるＭＡＰデータを解析し、そのＭＡＰデータに記述されているフレーム構成にしたがって、カウンタ２６からのカウント値を基準にして、各ブロックの動作を制御する。具体的にはノードデータ生成部４４、映像データ生成部４３への出力指示１１２、１１３や、ＯＦＤＭ復調部４１のＧＩ除去部４０４へのタイミング指示１１１を出力する。
【００３８】
以上のように、ノード１はコントローラ４からＭＡＰデータを受信し、そのＭＡＰデータに記述されたフレーム構成にしたがって送受信動作を行う。ノード２及びノード３の構成は上記したノード１の構成と同様である。差異は周波数変換に使用するクロック周波数のみである。ノード２の場合、図１１のチャネル１用クロック１８はチャネル２用クロック１９に、ノード３の場合、図１１のチャネル１用クロック１８はチャネル３用クロック２０に置き換わる。これによりノード２の映像データはチャネル２を、ノード３の映像データはチャネル３を用いてコントローラに送信される。
【００３９】
（ＭＡＰデータ生成処理）
図６のフローチャートを用いて、コントローラ４のＭＡＰデータ生成部２２におけるＭＡＰデータの生成処理の詳細について説明する。なお、図６のフローチャートにおいて、Ｔとはガードタイムを挿入すべき箇所を検出するための変数である。まず、ＭＡＰデータ生成部２２が内部に保持する更新テーブルに一次ＭＡＰデータをコピーする（Ｓ１）。そして、更新テーブルの中から一番小さなカウント値を検索し、その値をＴに代入する（Ｓ２）。続いて、Ｔが、送信に使える最大のカウント値以下であるか、すなわち（Ｍ−１）×Ｎ以下であるか否かを判定する（Ｓ３）。Ｔが（Ｍ−１）×Ｎ以下である場合（Ｓ３でＹｅｓ）はＳ４に処理を進め、（Ｍ−１）×Ｎを超えている場合（Ｓ３でＮｏ）は処理を終了する。
【００４０】
Ｓ４では、ＭＡＰデータ生成部２２が更新テーブル内のカウント値Ｔを有するチャネルに干渉チャネルが存在するか否かを判定する。ここで干渉チャネルとは、カウント値Ｔから始まるＯＦＤＭシンボルを送信した場合に、チャネル間干渉が生じうる隣接するチャネルである。隣接チャネル間でシンボルの受信タイミングが直交性を担保できない程度にずれている場合、干渉チャネルが存在することとなる。一般に、ＯＦＤＭ信号では、１つのＯＦＤＭシンボル内でのみ直交性が担保されており、複数のシンボルに跨ってＦＦＴ処理を実行すると直交性が崩れて隣接するチャネルへの干渉が発生する。このため、受信器においてＦＦＴ処理を実行する時間区間の中において、隣接チャネルの２つのシンボル間の継ぎ目があるとチャネル間干渉を受けることとなる。すなわち、このような場合に、干渉チャネルが存在することとなる。
【００４１】
干渉チャネルが存在するか否かの判定は、変数Ｔと、隣接チャネルにおけるカウント値とを比較することにより実行することができる。具体的には、まず、カウント値がＴのチャネルの隣接チャネルにおいて、Ｔより後のカウント値の中から最小のカウント値を抽出する。抽出された値をＵとすると、ＵとＴとの差分がＯＦＤＭシンボル長であるＮ未満の場合、干渉チャネルが存在することとなる。すなわち、データの送信期間の少なくとも一部が重複する２つのサブキャリアにおける２つの時間スロットにおいて、送信の開始タイミングがずれているか否かを判定し、ずれていれば、干渉チャネルが存在すると判定する。そして、判定の結果、干渉チャネルが存在しない場合（Ｓ４でＮｏ）は処理をＳ７に進め、干渉チャネルが存在する場合（Ｓ４でＹｅｓ）は処理をＳ５に進める。
【００４２】
Ｓ５では、まず上述のＵを抽出する。そして、干渉チャネルが存在するチャネルについて、カウント値Ｔにおいて時間長Ｕ−Ｔのガードタイムを挿入する（Ｓ６）。すなわち、隣接チャネルの送信タイミングと一致するように、更新テーブル上で干渉チャネルが存在するチャネルの送信タイミングを調節し、チャネル間干渉が起こらないようにする。そして、ガードタイムを反映させたテーブルを作成し、そのテーブルを更新テーブルに上書きする。その後、処理をＳ９へ進める。
【００４３】
なお、上述の説明では、隣接チャネル間でＯＦＤＭシンボルが送信されるタイミングが一致しているか否かで干渉チャネルがあるか否かを判定するが、これに限られない。例えば、送信タイミングのずれが、ガードインターバルでチャネル間干渉を吸収できる程度のずれである場合、送信タイミングが不一致であっても干渉チャネルとならないと判定してもよい。この場合、送信タイミングの差がガードインターバルでチャネル間干渉を吸収できる範囲であるか否か、すなわち、当該差が所定値以下であるか否かを判定する。そして、送信タイミングの差が所定値より大きいと判定された場合は、Ｓ５及びＳ６においても、ガードタイムを挿入することにより、送信タイミングの差が所定値以下となるように送信タイミングを調節する。なお、この場合でも、挿入するガードタイムの長さについては、上述のＵ−Ｔにより計算してもよい。
【００４４】
ＭＡＰデータ生成部２２は、Ｓ７において更新テーブル内のカウント値Ｔの前後の時間スロットにおいて、送信と受信とが切り替わるノードが存在するか否か、すなわち、デッドタイムの発生が予定されるノードが存在するか否かを判定する。そして、デッドタイムの発生が予定される場合はＳ８へ、予定されなければＳ９へ処理を進める。Ｓ８では、デッドタイムの発生が予定され、ガードタイムの挿入を必要とするチャネルについて、カウント値Ｔに時間長α（単位はカウント数）のガードタイムを挿入する。そして、ガードタイムを挿入したテーブルを作成し、そのテーブルを更新テーブルに上書きする。その後、処理をＳ９へ進める。ここでαは、受信動作から送信動作への切り換え、又は送信動作から受信動作への切り換えに必要となるデッドタイム以上の十分な時間である。
【００４５】
ＭＡＰデータ生成部２２は、Ｓ９において、更新テーブル内でＴより大きいカウント値が存在するか否かを判定する。そのようなカウント値が存在する場合はＳ１０へ処理を進め、存在しない場合は処理を終了する。Ｓ１０では、Ｔの次に小さいカウント値を新たなＴとして、Ｓ３へ処理を戻す。
【００４６】
図６のフローチャートに示した処理を、図５の一次ＭＡＰデータに適用した場合を例として用いて具体的に説明する。ここで図５の一次ＭＡＰデータでは、チャネル０のカウント値３Ｎ及び４Ｎにおいて、コントローラ４が送信から受信へ、及び受信から送信への切り替えが予定されており、デッドタイムが発生すると考えられる。
【００４７】
ＭＡＰデータ生成部２２は、図５に示す一次ＭＡＰデータを受信すると、まず当該一次ＭＡＰデータを更新テーブルにコピーする（Ｓ１）。そして、ＭＡＰデータ生成部２２は、更新テーブル中で一番小さなカウント値を検索し、最小のカウント値「０」をＴに代入する（Ｓ２）。ここで、Ｔは０であり（Ｍ−１）×Ｎ以下であるため（Ｓ３でＹｅｓ）、続いて干渉チャネルが存在するか否かを判定する（Ｓ４）。カウント値「０」においては、全てのチャネルにおいて送信タイミングが合っているため、直交性が崩れて受信されるチャネルはない。このため、干渉チャネルが存在しないと判定し（Ｓ４でＮｏ）、処理をＳ７へ進める。Ｓ７では、カウント値「０」では、その前に信号の送受信をしたノードが存在しないため、受信動作の直後に送信動作に切り替わるノードも存在しない（Ｓ７でＮｏ）。このため、処理をＳ９へ進め、カウント値「０」より大きいカウント値が更新テーブル中に存在するか否かを判定する。カウント値「０」より大きいカウント値が更新テーブル内に存在するため、Ｔより大きいカウント値の中で最小の値であるＮをＴに代入し（Ｓ１０）、処理をＳ３へ戻す。Ｔ＝Ｎ、２Ｎの時は、上記と同様の処理が繰り返される。
【００４８】
カウント値３Ｎでは、受信から送信に切り替わるノードが存在するため、ＭＡＰデータ生成部２２は、デッドタイムの発生が予定されることを検知する（Ｓ７でＹｅｓ）。このため、デッドタイムが発生すると考えられるチャネル０について、カウント値３Ｎにおいて時間長αのガードタイムを挿入する（Ｓ８）。そして、それを反映してテーブルを作成し、更新テーブルに上書きする。この時点における更新テーブルを図７に示す。チャネル０においては、カウント値３Ｎにおいてガードタイムαが挿入されるため、カウント値４Ｎ以降もガードタイムα分だけ時間シフトする。続いて、Ｓ９に移り、カウント値３Ｎより大きいカウント値が存在するため（Ｓ９でＹｅｓ）、次に小さいカウント値として、３Ｎ＋αをＴに代入して（Ｓ１０）、処理をＳ３へ戻す。
【００４９】
カウント値３Ｎ＋αは（Ｍ−１）×Ｎ以下であるため（Ｓ３でＹｅｓ）、干渉チャネルが存在するか否かを判定する（Ｓ４）。カウント値３Ｎ＋αでは、チャネル０に対してチャネル１が干渉チャネルとなるため（Ｓ４でＹｅｓ）、Ｓ５に進む。Ｓ５では、まず、干渉チャネルにおけるカウント値のうち、カウント値３Ｎ＋αより後のカウント値の最小値Ｕを抽出する。この場合、干渉チャネル（すなわちチャネル１）において、３Ｎ＋αより後のカウント値で最小の値は４Ｎであるため、Ｕは４Ｎとなる。そして、Ｕ−Ｔを算出し、その長さのガードタイムを挿入する。この場合、４Ｎ−（３Ｎ＋α）＝Ｎ−αの長さのガードタイムを挿入する（Ｓ６）。この結果、トータルで長さＮのガードタイムが挿入されることとなり、チャネル０における次のカウント値はＵ、すなわち４Ｎと一致する。そして、これを反映したテーブルを作成し、更新テーブルに上書きする。
【００５０】
全てのフローが終了した後の更新テーブルを図８に示す。図８の中で、Ｇはガードタイムの挿入数である。またＤはガードタイムの挿入により、１フレーム区間外となる時間区間である。このＤの時間区間分のテーブルを削除したものがＭＡＰデータとなる。ＭＡＰデータ生成部２２は、Ｄの情報を一次ＭＡＰデータ生成部２１にフィードバックし、一次ＭＡＰデータ生成部２１はこの情報を用いて次回の一次ＭＡＰデータを生成してもよい。
【００５１】
一次ＭＡＰデータが図９に示すテーブルであった場合、生成されるＭＡＰデータは図１０となる。図９のテーブルでは、チャネル１は、カウント値６Ｎまで無信号であり、それ以降は映像データが連続的に伝送される。このテーブルの例の場合、チャネル０において、カウント値３Ｎでデッドタイムの発生が予想されるため、ガードタイムαが挿入される（図６のＳ７でＹｅｓ、Ｓ８）。しかし、カウント値３Ｎ＋αでは、チャネル１が無信号状態であることから、チャネル０においてチャネル間干渉が発生せず（Ｓ４でＮｏ）、Ｓ６におけるガードタイムの挿入は行われない。その後、チャネル０においては、カウント値４Ｎ＋αで再度デッドタイムの発生が予想されるため、ガードタイムαが挿入される。しかしながら、これについても、カウント値４Ｎ＋２αでの送信において、チャネル０には干渉チャネルが存在しないため（Ｓ４でＮｏ）、Ｓ６でのガードタイムの挿入は行われない。そして、カウント値５Ｎ＋２αにおいては、カウント値６Ｎから開始されるチャネル１の信号送信によって、干渉チャネルが存在することとなるため（Ｓ４でＹｅｓ）、ガードタイムの挿入が行われることとなる。この場合、Ｕは６Ｎであるから、６Ｎ−（５Ｎ＋２α）＝Ｎ−２αの長さのガードタイムが挿入される。
【００５２】
ここで、図１６、図１７及び図１８を用いてチャネル間干渉について説明する。図１６はチャネル間干渉が生じるフレーム構成例である。図１６（Ａ）の例では、チャネル０とチャネル１のＯＦＤＭシンボルの伝送開始時刻がずれている。この場合に、例えばチャネル１で伝送された信号を受信するノードが、ＯＦＤＭシンボルを復調するために期間ｔ０からｔ１の時間信号を取り出してＦＦＴ処理を実行する。すると、当該時間区間（以下「ＦＦＴ窓」という）において、チャネル０では、２つのＯＦＤＭシンボルの境界が含まれるため周波数領域における直交性が崩れる。そして、その結果、チャネル１へのチャネル間干渉が出現する。また、チャネル１とチャネル０におけるＯＦＤＭシンボル長が異なる図１６（Ｂ）の場合も、図１６（Ａ）と同様に、ＦＦＴ窓（ｔ０からｔ１）においてチャネル０でシンボルの境界が含まれることとなるため、チャネル間干渉が生じる。
【００５３】
図１７（Ａ）は、チャネル間干渉が発生する場合の信号スペクトルを示したものである。図のように、チャネル０では、シンボル間の境界を含むＦＦＴ窓でＦＦＴ処理を実行したため、直交性が崩れ、さらにシンボルの不連続性によりサイドローブが発生する。このため、チャネル０のサイドローブがチャネル１のメインローブと干渉し、チャネル１の通信品質を劣化させる。これに対し、図１７（Ｂ）に示すように、隣接するチャネル間にガードバンドを設けることによりチャネル間干渉を抑制することができるが、ガードバンドという冗長な帯域を持つこととなり周波数利用効率が劣化する。
【００５４】
図１８（Ａ）に図示するように、シンボル長を各チャネルで等しくし、時間同期を確保したフレーム構成にすることで、ガードバンドを設けることなくチャネル間干渉を抑制することができる。しかし送受信切換時のデッドタイムへの対応のためにデッドタイムが発生するチャネルにおいて任意のガードタイム（ＧＴ）を挿入すると、図１８（Ｂ）に示すようにＯＦＤＭシンボル間の直交性が崩れ、チャネル間干渉が生じる。
【００５５】
これに対し、本実施形態では、ＭＡＰデータ生成部２２が、入力された一次ＭＡＰデータに基づいて、デッドタイムとチャネル間干渉を考慮してガードタイムを挿入したＭＡＰデータを生成する。これにより、デッドタイムへの対応のためのガードタイムを確保しながら、チャネル間の直交性が崩れることを防ぎ、チャネル間干渉の発生を抑制することができる。
【００５６】
（フレーム構成）
本実施形態におけるＭＡＰデータ生成処理を実行した場合の、送信信号のフレーム構成を図１３及び図１４に示す。図１３は図８のＭＡＰデータを用いたフレーム構成であり、図１４は図１０のＭＡＰデータを用いたフレーム構成である。
【００５７】
図１３のフレームでは、上述のようにチャネル１〜チャネル３の映像データは、カウント値０〜Ｍ×Ｎ−１（フレーム終端）まで連続的に伝送されている。このような場合、チャネル０に挿入されるガードタイムは、ＯＦＤＭシンボル長と同一の長さに設定される。つまり、ガードタイムを挿入するチャネルに干渉チャネル（この場合はチャネル０）が存在する場合は、挿入するガードタイムの時間長をＯＦＤＭシンボル長と同一に設定される。このようなフレーム構成により、ＯＦＤＭシンボル間の直交性を保つことができるため、チャネル間干渉を抑制することができる。
【００５８】
一方、図１４のフレームは、図１３と異なり、チャネル１の映像データはカウント値６Ｎまでは無信号期間となる。つまりカウント値０〜５Ｎまでの送信タイミングでは、チャネル０に干渉チャネルが存在しないため、どのような長さ（ただしＯＦＤＭシンボル長以内）のガードタイムを挿入しても通信上問題となるチャネル間干渉は生じない。よって挿入するガードタイムの時間長はαに設定される。またカウント値５Ｎ＋２α〜６Ｎの間にガードタイムが挿入される。このガードタイムは、デッドタイムへの対処のためではなく、チャネル０においてチャネル間干渉が発生しないように、隣接チャネルとの間でＯＦＤＭシンボルの伝送開始時間を同期させるためのものである。このようなフレーム構成により、全チャネルにおいてチャネル間干渉を抑制することができ、かつ、干渉チャネルが存在しないチャネルはガードタイムの長さを必要十分な長さに短くでき、伝送効率をあげることが可能となる。
【００５９】
以上のように、本実施形態では、干渉の起こりうる隣接チャネルの有無に応じてガードタイムを適応的に挿入することで、チャネル間干渉を抑制することができる。その結果、隣接チャネルへの干渉を抑制するための高性能なフィルタを送信側に設ける必要がなくなるため、回路規模を削減することができる。また、チャネル間干渉を抑制するための冗長な帯域を設ける必要がないため、周波数利用効率を向上させることが可能となる。また干渉チャネルが存在しない期間は、挿入するガードタイムの時間長を短くできるため、使用するチャネルの周波数利用効率を向上させることができる。
【００６０】
なお、本実施形態では説明の便宜上、チャネル０のみにデッドタイムが生じることとしたがこれに限られず、どのチャネルにデッドタイムが発生しても、同様の処理を実行することができる。また本実施形態では、発生するデッドタイムはＯＦＤＭシンボル長以下と規定したが、ＯＦＤＭシンボル長以上であってもよい。その場合、干渉チャネルがある時に挿入されるガードタイムの長さは、デッドタイムを補償できる時間以上で、かつＯＦＤＭシンボル長の整数倍以下の時間長に設定される。
【００６１】
また本実施形態では、チャネル０とチャネル２の間でＯＦＤＭシンボルの直交性が崩れても通信品質に影響を及ぼす干渉は生じないものと仮定したが、これに限られない。例えば、チャネル０とチャネル２との間など、所定の周波数の範囲内にある２つのチャネルにおいてチャネル間干渉が発生する場合についても同様に適用できる。この場合、チャネル０の干渉チャネルはチャネル１のみでなくチャネル２も含まれ、これらの所定の周波数の範囲内にあるチャネルについて、同時にデータを送信する場合は、データの送信タイミングが同期するようにガードタイムが適宜挿入される。
【００６２】
さらに、本実施形態ではチャネル０からチャネル３の４つのチャネルに分割する場合について説明したが、サブキャリア単位でチャネルを割り当ててもよい。この場合、所定の周波数の範囲内にある２つのサブキャリアにおいて、チャネル間干渉が生じるか否かを判定し、チャネル間干渉が生じる場合はガードタイムを挿入してシンボルの送信タイミングを同期させる。
【００６３】
また本実施形態では、受信動作から送信動作への切り換えに挿入するガードタイムの時間長をαと規定したが、これに限らず、例えばノード毎にデッドタイムの時間長が異なる等の理由により、挿入するガードタイムの時間長は１種類以上となっても良い。
【００６４】
＜＜その他の実施形態＞＞
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＯＦＤＭ信号のサブキャリアと時間スロットとの複数の通信装置への割り当てを行う制御装置であって、
前記サブキャリアと時間スロットについて、データを送信する通信装置および受信する通信装置の指定を含む第１の割り当てを生成する生成手段と、
前記第１の割り当てにおいて、同一のサブキャリアの連続する時間スロットにおいて、送信と受信とが切り替わる前記通信装置が存在する場合、当該サブキャリアの当該連続する時間スロットの間にガードタイムを挿入する挿入手段と、
前記第１の割り当てにおいて、所定の周波数の範囲内に含まれ、データの送信期間の少なくとも一部が重複し、データの送信を開始するタイミングの差が所定値より大きい時間スロットを有する２つのサブキャリアを検出する検出手段と、
前記検出手段において検出された前記２つのサブキャリアにおいて、前記時間スロットの送信の開始のタイミングの差を前記所定値以下とするガードタイムを挿入して前記時間スロットの送信の開始のタイミングを調節する調節手段と、
ガードタイムを挿入した後の前記サブキャリアと前記時間スロットとの第２の割り当てを前記複数の通信装置へ送信する送信手段と、
を有することを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記所定値は０であることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記所定値はＯＦＤＭシンボルのガードインターバルの長さであることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項４】
前記時間スロットの時間長は、１つのＯＦＤＭシンボルの時間長に等しいことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記複数の通信装置のいずれか１つに含まれることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項６】
ＯＦＤＭ信号のサブキャリアと時間スロットとの複数の通信装置への割り当てを行う制御装置における制御方法であって、
前記サブキャリアと時間スロットについて、データを送信する通信装置および受信する通信装置の指定を含む第１の割り当てを生成する生成工程と、
前記第１の割り当てにおいて、同一のサブキャリアの連続する時間スロットにおいて、送信と受信とが切り替わる前記通信装置が存在する場合、当該サブキャリアの当該連続する時間スロットの間にガードタイムを挿入する挿入工程と、
前記第１の割り当てにおける所定の周波数の範囲内に含まれる２つのサブキャリアであって、データの送信期間の少なくとも一部が重複し、データの送信を開始するタイミングの差が所定値より大きい時間スロットを有する当該２つのサブキャリアを検出する検出工程と、
前記検出工程において検出された前記２つのサブキャリアにおいて、前記時間スロットの送信の開始のタイミングの差を前記所定値以下とするガードタイムを挿入して前記時間スロットの送信の開始のタイミングを調節する調節工程と、
ガードタイムを挿入した後の前記サブキャリアと前記時間スロットとの第２の割り当てを前記複数の通信装置へ送信する送信工程と、
を有することを特徴とする制御方法。
【請求項７】
コンピュータを請求項１から５のいずれか１項に記載の制御装置が備える各手段として機能させるためのプログラム。
【請求項１】
ＯＦＤＭ信号のサブキャリアと時間スロットとの複数の通信装置への割り当てを行う制御装置であって、
前記サブキャリアと時間スロットについて、データを送信する通信装置および受信する通信装置の指定を含む第１の割り当てを生成する生成手段と、
前記第１の割り当てにおいて、同一のサブキャリアの連続する時間スロットにおいて、送信と受信とが切り替わる前記通信装置が存在する場合、当該サブキャリアの当該連続する時間スロットの間にガードタイムを挿入する挿入手段と、
前記第１の割り当てにおいて、所定の周波数の範囲内に含まれ、データの送信期間の少なくとも一部が重複し、データの送信を開始するタイミングの差が所定値より大きい時間スロットを有する２つのサブキャリアを検出する検出手段と、
前記検出手段において検出された前記２つのサブキャリアにおいて、前記時間スロットの送信の開始のタイミングの差を前記所定値以下とするガードタイムを挿入して前記時間スロットの送信の開始のタイミングを調節する調節手段と、
ガードタイムを挿入した後の前記サブキャリアと前記時間スロットとの第２の割り当てを前記複数の通信装置へ送信する送信手段と、
を有することを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記所定値は０であることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記所定値はＯＦＤＭシンボルのガードインターバルの長さであることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項４】
前記時間スロットの時間長は、１つのＯＦＤＭシンボルの時間長に等しいことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記複数の通信装置のいずれか１つに含まれることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項６】
ＯＦＤＭ信号のサブキャリアと時間スロットとの複数の通信装置への割り当てを行う制御装置における制御方法であって、
前記サブキャリアと時間スロットについて、データを送信する通信装置および受信する通信装置の指定を含む第１の割り当てを生成する生成工程と、
前記第１の割り当てにおいて、同一のサブキャリアの連続する時間スロットにおいて、送信と受信とが切り替わる前記通信装置が存在する場合、当該サブキャリアの当該連続する時間スロットの間にガードタイムを挿入する挿入工程と、
前記第１の割り当てにおける所定の周波数の範囲内に含まれる２つのサブキャリアであって、データの送信期間の少なくとも一部が重複し、データの送信を開始するタイミングの差が所定値より大きい時間スロットを有する当該２つのサブキャリアを検出する検出工程と、
前記検出工程において検出された前記２つのサブキャリアにおいて、前記時間スロットの送信の開始のタイミングの差を前記所定値以下とするガードタイムを挿入して前記時間スロットの送信の開始のタイミングを調節する調節工程と、
ガードタイムを挿入した後の前記サブキャリアと前記時間スロットとの第２の割り当てを前記複数の通信装置へ送信する送信工程と、
を有することを特徴とする制御方法。
【請求項７】
コンピュータを請求項１から５のいずれか１項に記載の制御装置が備える各手段として機能させるためのプログラム。
【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】
【図１７】
【図１８】
【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】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１３−２６７５１（Ｐ２０１３−２６７５１Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５８４４９（Ｐ２０１１−１５８４４９）
【出願日】平成２３年７月１９日（２０１１．７．１９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１９日（２０１１．７．１９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]