CN1969463A - 无线通信装置 - Google Patents

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Abstract

设置多个系统的可变更功能和性能的可重构无线处理单元(102)，在控制单元(104)收集在各自的无线处理系统(102a、102b)中接收的多个通信方式的通信链路的质量信息，基于这种信息从多个通信方式和传输模式(例如，在多个系统间的分集传输和以一个通信方式进行的分集传输和MIMO信道复用传输)中选择最适宜的通信方式和传输模式。然后根据所选择的通信方式和传输模式，通过变更多个可重构无线处理单元(102)的各自的结构，以期望的传输模式进行通信。由此，能够对通信链路进行基于质量的状况和其他的请求条件的最适宜的传输。

Description

无线通信装置
技术领域
本发明涉及可对应多个无线通信方式的无线通信装置。
背景技术
在现有的无线通信装置中，作为以一个装置可对应多个通信方式的结构，有使用下述结构的装置，即，分别准备可在多个通信方式中各自进行通信的无线单元，并视需要切换使用的无线单元(例如参照专利文献1)。图1是表示与专利文献1中记载的现有的无线通信装置相同的结构的图。
在图1中，对应方式1的无线单元902与对应于第一通信方式的天线901连接，进行与第一通信方式对应的规定的无线信号处理。对应方式2的无线单元904与对应于第二通信方式的天线903连接，进行与第二通信方式对应的规定的无线信号处理。高层处理单元905例如由CPU(中央运算单元)构成，判断是以第一通信方式和第二通信方式中的哪个方式进行通信，并进行各个通信中在高层的处理等。换言之，图1所示的无线通信装置是在事先分别准备与多个通信方式对应的模块，根据需要而选择其中一个方式进行通信。
另外，也有采用能够以一个无线装置对应多个通信方式的、所谓的软件无线设备的结构的装置(例如，参照专利文献2)。图2是表示与由专利文献2记载的现有软件无线设备构成的无线通信装置的数字信号处理单元相同的结构的图。
在图2的装置结构中，数字信号处理单元910在接收时，模拟/数字变换单元911从无线单元接收RF信号、IF信号、基带信号等的模拟接收信号，进行量化并变换为数字信号后输出，也就是进行所谓的A/D变换处理。获得的数字信号根据需要被暂时存储在I/O缓冲器912中，并根据需要而被读出并提供给总线913。所提供的数字信号在FPGA(Field Programmable Gate Array)单元914和DSP(Digital Signal Processor)单元915基于规定的程序被施以接收用的数字信号处理，将获得的接收数据序列提供给进行应用处理的区块(例如CPU单元)等。
而在发送时，通过总线913从应用处理单元提供来的发送数据在FPGA单元914和DSP单元915中，基于规定的程序被施以发送用的数字信号处理。获得的发送信号应需要被暂时存储在I/O缓冲器912中并应需要读出，在模拟/数字变换单元911变换为发送用的基带信号、IF信号、RF信号等的模拟信号后提供给无线单元。再有，在专利文献2中，这样的数字信号处理单元910与无线单元连接而构成软件无线设备。
这里，在FPGA单元914和DSP单元915中所执行的规定的程序例如是DSP用的软件程序，或是描述FPGA的电路结构的程序。这些程序被存储在可改写内容的存储器，是可在装置的启动时读出或可根据需要读出的程序。数字信号处理单元910通过在FPGA单元914和DSP单元914根据需要读取并执行不同的程序，从而能够对应于不同的通信方式。
[专利文献1]特开2000-216698号公报(第6页、图1)
[专利文献2]特开2001-189675号公报(第7页、图1)
发明内容
然而，在上述现有的图1所示的结构中，为与多个通信方式对应并进行通信，必须事先准备与多种通信方式各自对应的无线单元，因此在装置尺寸和制造成本方面存在缺陷的课题。尤其在要对应的通信方式的种类多的时候，这个课题更为显著。
作为解决这个课题的一个方法，如图2所示的软件无线设备的结构已被公开，但在图2所示的结构中，能够同时进行通信的只有一个通信方式中的一个无线处理系统。尤其是没有考虑到使用多个无线处理系统的分集通信和MIMO(Multi-Input Multi-Output)信道传输、使用基于天线阵列结构的波束成形的通信、以及与多个通信方式同时通信的情况。再有，也没有考虑到根据状况对上述各种通信形态进行切换控制的情况。
本发明的目的在于提供能够同时与多种通信方式进行通信，或是在一个通信方式中能够通过多个无线处理系统进行通信的无线通信装置。并且，提供能够通过基于通信链路的状况和用户的请求条件，选择适宜的通信方式和形态而进行切换控制并进行通信，由此实现更高效率且高可靠性的通信环境的无线通信装置。
为解决上述课题，本发明的无线通信装置所采用的结构包括：多个天线；多个可重构无线处理单元，与各个天线对应设置；以及控制单元，分别独立控制多个可重构无线处理单元，从而独立变更各个可重构无线处理单元的处理内容。
根据这个结构，能够例如根据通信链路的质量和用户的要求，从仅以单一的通信方式进行分集发送/接收的模式、使用MIMO信道进行空间复用传输的模式、在多个通信方式之间进行分集传输的模式、以及仅以单一的通信方式进行传输的模式等的多个传输模式中，适宜地选择期望的传输模式而进行通信。其结果，能够根据在各个通信方式之间随时变化的通信链路的质量和用户的要求，通过适宜的通信方式和传输模式进行通信，提高通信的可靠性以及整体的传输容量。
根据本发明的无线通信装置，能够根据在各个通信方式之间随时变化的通信链路的质量，每次选择适宜的通信方式和传输模式进行通信，提高通信的可靠性以及整体的传输容量。
附图说明
图1是表示现有的多模式无线设备的结构例的方框图。
图2是表示现有的软件无线设备的结构例的方框图。
图3是表示本发明实施方式1的无线通信装置的结构的方框图。
图4是表示可重构RF单元的结构例的方框图。
图5是表示可重构数字信号处理单元的结构例的方框图。
图6是表示实施方式1的用于选择传输模式的表的一例的图。
图7是表示实施方式1的无线通信装置的启动时以及通信待机时的动作流程的一例的流程图。
图8是表示实施方式1的无线通信装置的通信待机时的动作流程的一例的流程图。
图9是表示实施方式1的无线通信装置的通信动作状态的通信控制流程的一例的流程图。
图10是表示实施方式1的通信质量信息的变换表的一例的图。
图11是表示实施方式2的无线通信装置的结构的方框图。
图12是表示实施方式2的用于选择传输模式的表的一例的图。
图13是表示实施方式3的无线通信装置的结构的方框图。
图14是表示实施方式3的可重构数字信号处理单元的结构例的方框图。
图15是表示实施方式3的可重构数字信号处理单元的其他结构例的方框图。
图16是表示实施方式3的可重构数字信号处理单元的其他结构例的方框图。
图17是表示实施方式3的可重构数字信号处理单元的其他结构例的方框图。
图18是表示实施方式3的无线通信装置的其他结构例的方框图。
图19是表示其他实施方式的无线通信装置的结构的方框图。
图20是表示其他实施方式的无线通信装置的结构的方框图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。
(实施方式1)
图3是表示实施方式1的无线通信装置的结构例的图。无线通信装置100可对应多个通信方式，作为一个例子，在本实施方式中为可对应蜂窝系统的通信方式A和无线LAN系统的通信方式B的无线通信装置。并且，作为在各个通信方式中的传输速度，假设为无线LAN系统的通信方式B的传输速度比蜂窝系统的通信方式A更快速的情况。
在图3中，天线101(101a、101b)是用于接收通过无线传播路径传输的无线信号，并将获得的高频信号输出的同时，将被提供用来发送的高频信号辐射到无线传播路径，尤其，其特征是对应在多个通信方式使用的RF频带。作为这样的天线的结构，例如可以使用具有宽带特性的天线，该宽带特性包含所有作为对象的多个通信方式使用的所有频带，以及复共振型(multiple-resonance type)的天线，该复共振型的天线的结构是，对于作为对象的多个通信方式使用的各个频带，降低电压驻波比以提高辐射效率。并且，可以使用可适应于多个频带的频率控制型的天线，其结构是，使用能够进行电控制的开关和可变电容元件等，使天线元件的电气长度和共振模式变化并控制共振频率，或是设置频率不同的多个天线元件并以开关进行切换等。另外，使用所述频率控制型的天线作为天线时，其结构是将后述的用于变更对应的通信方式的控制信号113也提供给所述天线。
可重构无线处理单元102(102a、102b)以天线101提供的高频信号作为输入，将期望的频带的信号选择放大后，进行期望的解调处理和解码处理，并将获得的接收数据输出到高层处理单元103，同时对发送用的数据进行期望的编码处理和调制处理后，进行对期望的频带的变频以及放大，并将获得的发送高频信号提供给天线101。另外，可重构无线处理单元102可基于功能变更用的控制信号113(113a、113b)来改变其功能和特性。
本发明的无线通信装置的结构是具有多个包括所述天线101和可重构无线处理单元102的无线处理系统。换言之，无线通信装置100包括多个天线和多个可重构无线处理单元。在本实施方式中，作为一个例子，将说明设置两个无线处理系统的情况。在图3中，在对构成第一系统的元件赋予的标号后面添加a，并在对构成第二系统的元件赋予的标号后面添加b。可重构无线处理单元102(102a、102b)包括可重构RF单元1021和可重构数字信号处理单元1022。
作为接收处理，可重构RF单元1021以天线101提供的高频信号作为输入，选择放大期望的频带的信号并进行变频处理，将获得的信号输出。而作为发送处理，可重构RF单元1021对可重构数字信号处理单元1022提供的调制信号，进行变频到期望频带、放大以及滤波等处理，将获得的发送信号提供给天线101。另外，可重构RF单元1021的结构是，可基于功能变更用的控制信号113来改变其功能和特性。在本实施方式中，作为可变更的功能的一例，假设能够基于控制信号对载波频率和变换增益进行控制。
图4表示可重构RF单元1021的结构例。可重构RF单元1021包括可重构发送单元10211、可重构接收单元10212以及可重构局部振荡单元10213。
可重构发送单元10211的作用是，将可重构数字信号处理单元1022提供的调制信号变换为从天线101辐射的高频信号，并具有从基带的调制信号变频到高频信号以及放大到发送信号电平的功能。另外，可重构发送单元10211的结构是，可基于功能变更用的控制信号113来改变其功能和特性。一般在蜂窝和无线LAN等无线系统中，使用的通信方式、频带、发送功率等项目受限于无线电法和标准规格。可重构发送单元10211的结构是，能够由控制信号113控制高频信号的频带和发送功率，并能够变更为对应通信方式A或通信方式B的处理系统。由此，能够形成遵守各种无线电法和标准规格的发送信号。另外，调制精度、寄生辐射(spurious radiation)量、相邻信道泄漏功率量等特性的容许值也基于通信方式而有所不同，关于这些特性值，假设通过控制信号113将作为构成要素的电路的动作调整到最合适的状态而能够适应。可重构发送单元10211的构成要素有功率放大器、上变频器、滤波器、调制器等电路，可重构发送单元10211基于控制信号113使这些电路中的元件的阻抗和有源器件的偏压等改变来调整工作点，或是对各个通信方式并行配置多个最优化的电路并进行切换，或是采用组合上述方法的结构，由此使可进行特性的最优化。
可重构接收单元10212的作用是将天线101提供的高频信号变换为可重构数字信号处理单元1022能够处理的较低频率的模拟信号，并具有从高频信号变频到基带的模拟信号的功能以及同步选择载波频率、放大微弱的接收信号的功能。另外，可重构接收单元10212的结构是，可基于功能变更用的控制信号113来改变其功能和特性。一般接收的信号的电平并非总是一定，可以推测会由于接收位置、通信对象的远近和有无移动等要因而大幅变化，这个变化也会根据使用的无线系统而不同。可重构接收单元10212的结构是，能够由控制信号113对在将接收到的高频信号变换成可重构数字信号处理单元1022能够处理的频率和信号电平时的变换频率和变换增益等进行控制，并能够变更为对应通信方式A或通信方式B的处理系统。由此，变得能够进行适应于多个无线系统的处理。并且，一般在蜂窝和无线LAN等无线系统中，主要由标准规格进行接收信号的动态范围和可处理的干扰波电平等规定，但关于这些特性值，假设将作为构成要素的电路的动作通过控制信号113调整到最合适的状态从而能够适应。可重构接收单元10212的构成要素有低噪声放大器、下变频器、滤波器、解调器等电路，可重构接收单元10212基于控制信号113使这些电路中的元件的阻抗和滤波器的同步频率、有源器件的偏压等改变来调整工作点，或是对各个通信方式并行配置多个最优化的电路并进行切换，或是采用组合上述方法的结构，由此使特性的最优化成为可能。
可重构局部振荡单元10213具有产生局部振荡信号的功能，该局部振荡信号具有可重构发送单元10211和可重构接收10212的变频所需要的频率和信号电平。另外，可重构局部振荡单元10213的结构是，可基于功能变更用的控制信号113来改变其功能和特性。可重构局部振荡单元10213的构成元素是高稳定的晶体振荡器等的基准振荡器和频率为可变的振荡器、相位同步电路、放大器等电路。在可重构发送单元10211和可重构接收单元10212中，进行变频的上变频器和下变频器一般由混频电路构成，需要以变换前后的信号的和或差的频率成分为主的局部振荡信号。蜂窝和无线LAN的无线系统中，能利用的载波频率不同，具有从UHF频带到微波频带的宽范围。可重构局部振荡单元10213的结构是，能够由控制信号113广泛地设定局部振荡信号的频率，并为能够适应于通信方式A或通信方式B的处理系统。由此，能够形成对应于多个通信方式的局部振荡信号。在可重构发送单元10211和可重构接收单元10212中，作为在从天线101辐射的高频信号和可重构数字信号处理单元1022处理的模拟信号之间的频率变换方法，具代表性的有直接进行变换的直接变换方式和通过中间频率分数次进行变换的超外差(superheterodyne)方式，前者需要具有与载波频率相同频率成分的局部振荡信号，后者需要不同的多个局部振荡信号。另外，在利用正交混频器的结构中，为获得具有90度的相位差的信号，有时需要具有正交混频器的频率变换所需要的频率的2倍至4倍的频率成分的局部振荡信号。如上述，虽然需要产生宽带的局部振荡信号，但可重构局部振荡单元10213基于控制信号113使构成振荡器的共振元件的元素值和有源器件的偏压等改变来调整工作点，或是利用倍增电路和分频电路，或是将期望的振荡频带分割为多个，对各个频带并行配置多个最优化的振荡电路并进行切换，或是采用组合上述方法的结构，由此能够形成这些局部振荡信号。并且，在可重构局部振荡单元10213中，即使对于因通信方式而不同的相位噪声等的特性的要求，也可以在除了振荡器的调整之外还控制相位同步电路的环路滤波器常数等，可进行特性的最优化。
作为接收处理，可重构数字信号处理单元1022(1022a、1022b)将输入的调制信号量化并变换为数字信号后，进行对应于规定的方式的解调处理和解码处理等数字信号处理，将获得的接收数据输出到高层处理单元103，同时将收集接收质量所需要的接收信号110输出到控制单元104。而作为发送处理，可重构数字信号处理单元1022对输入的发送数据施以对应于规定的方式的编码处理和调制处理后，将获得的数字调制信号变换为模拟信号，并输出到可重构RF单元1021。另外，可重构数字信号处理单元1022的结构是，可基于功能变更用的控制信号113来改变其功能和特性。在本实施方式中，作为可变更的功能的一个例子，假设发送/接收处理时的调制方式和编码方式、以及与此相关的交织和扰码处理、进而模拟/数字变换的采样率为可基于控制信号进行变更的结构。
图5表示可重构数字信号处理单元1022的结构例。可重构数字信号处理单元1022包括：模拟/数字变换单元10221、可重构发送处理单元10222以及可重构接收处理单元10223。
在接收时，模拟/数字变换单元10221以规定的量化比特数和采样率将可重构RF单元1021提供的接收模拟信号量化，将由此获得的数字信号输出到可重构接收处理单元10223。另一方面，在发送时，模拟/数字变换单元10221以规定的比特数和采样率将可重构发送处理单元10222提供的数字调制信号变换为模拟信号，将发送模拟信号输出到可重构RF单元1021。
可重构发送处理单元10222对输入的发送数据施以对应于规定的方式的编码处理和调制处理，将由此获得的数字信号提供给模拟/数字变换单元10221。另外，可重构发送处理单元10222的结构是，可基于功能变更用的控制信号113来改变其功能和特性。在本实施方式中，作为可变更的功能的一个例子，假设发送处理时的调制方式和编码方式以及与此相关的交织和扰码处理的方式为可基于控制信号113的内容变更为对应于通信方式A或通信方式B的处理系统的结构。
可重构接收处理单元10223对输入的数字信号进行对应于规定的方式的解调处理和解码处理等数字信号处理，将由此获得的接收数据输出到高层处理单元103，同时将收集接收质量所需要的接收信号110输出到控制单元104。另外，可重构接收处理单元10223的结构是，可基于功能变更用的控制信号113来改变其功能和特性。在本实施方式中，作为可变更的功能的一个例子，假设接收处理时的调制方式和编码方式以及与此相关的交织和扰码处理的方式为可基于控制信号113的内容变更为对应于通信方式A或通信方式B的处理系统的结构。
在这种实施方式的情况，可重构发送处理单元10222和可重构接收处理单元10223各自例如由FPGA器件构成，通过改写描述了内部电路的结构的设定数据，可以变更其结构和动作内容。
高层处理单元103在发送时，生成发送到进行通信的对方台的数据，并将此提供给多个可重构无线处理单元102。并且，高层处理单元103将从多个可重构无线处理单元102输出的接收数据输入，进行以对应的应用进行的处理等在高层的处理。高层处理单元103例如由CPU等通用处理器构成。
控制单元104基于分别从多个可重构无线处理单元102(102a、102b)获得的有关通信链路质量的信息110(110a、110b)，决定各个可重构无线处理单元102的系统所要对应的通信方式和传输模式，并对各个可重构无线处理单元102输出用于变更功能的控制信号113(113a、113b)。本实施方式的控制单元104包括通信质量信息收集单元1041、通信动作控制单元1042以及功能变更控制单元1043。
通信质量信息收集单元1041使用由多个可重构无线处理单元102的每一个进行接收解调信号处理时获得的信号110(110a、110b)，收集各个系统的通信链路质量相关信息，将收集到的通信质量信息111输出到通信动作控制单元1042。在本实施方式的情况下，通信质量信息收集单元1041将在各个可重构无线处理单元102(102a、102b)获得的正交解调信号用作接收信号110，对是否存在作为对象的通信方式进行检测，并在系统存在时作为通信质量信息而对接收CNR(载波噪声功率比)值进行估计。关于接收CNR值的估计方法，在本发明并没有特别限定，可应用例如对作为接收结果而获得的信号点向量的平均信号点向量的功率值与以平均信号点向量为基准的各个向量的方差值的比进行计算的方法，以及在进行最大似然序列估计和最大似然解码的方式中，从进行最大似然序列估计和最大似然解码时的度量值估计等价的接收CNR值的方法等。
通信动作控制单元1042基于通信质量信息111来选择各个可重构无线处理单元102应该对应的通信方式以及该方式中的传输模式，并将选择结果112输出。其具体的选择条件和流程的例子将后述。
功能变更控制单元1043基于从通信动作控制单元1042输出的通信方式和传输模式的选择结果112，输出用于变更可重构无线处理单元102的各个构成要素的功能的控制信号113(113a、113b)。在本实施方式中，由于使可重构无线处理单元102的结构为可对应于蜂窝系统的通信方式A和无线LAN系统的通信方式B，因此从功能变更控制单元1043输出控制信号113，而该控制信号113表示将可重构无线处理单元102切换成这些通信方式中的其中一个通信方式。
其结果，在无线通信装置100中，各个可重构无线处理单元102基于功能被变更为对应于哪个通信方式，被选择性地设定为在如图6所示的多个传输模式中的其中一个传输模式。由此，在无线通信装置100，变得能够根据电波传播环境等从多个传输模式中选择最适合的传输模式。再有，图6所示的各个传输模式的详细内容将后述。
作为通过具有上述结构的无线通信装置100，使用通信方式A和通信方式B进行期望的应用数据通信的动作的一例，在下面分为装置启动时、通信待机时以及通信时的三种情况进行说明。
图7是表示无线通信装置100的电源接通后的、启动时以及通信待机时的动作流程的一例的流程图。装置电源接通后，可重构无线处理单元102a基于来自控制单元104的控制信号113a被设定成对应于通信方式A的功能，并且可重构无线处理单元102b基于来自控制单元104的控制信号113b被设定成对应于通信方式B的功能(步骤101)。在各个可重构无线处理单元102a、102b的无线处理系统中，分别进行是否处于各自的通信方式的服务环境之下的检测(步骤102)。基于所述检测结果，通信待机时的动作内容以下述方式被判定。检测出双方的通信方式的服务时(步骤103)，对于各自的通信方式都转移到通信待机的状态(步骤104)。仅检测出其中一方的通信方式的服务时(步骤105、107)，对于检测出的通信方式转移到通信待机状态，对于没有检测出的通信方式，继续定期地实施通信方式的检测(步骤106、108)。在双方都没有检测出通信方式的存在时，继续定期地实施双方的通信方式的检测(步骤107)。再有，这种情况下，为降低装置的消耗功率，也可以仅使其中一方的可重构无线处理单元动作，定期地将功能切换为通信方式A和通信方式B，由此来进行通信方式的检测动作。
图8是表示通信待机时的动作流程的一例的流程图，下面对各个动作依序进行说明。
通信待机时，在成为待机对象的通信方式中，通过检测是否有来自其他台的通信请求，或是在本台的高层处理单元是否产生对其他台的通信请求，从而检测有无通信请求，在检测出通信请求时，转移到通信动作状态(步骤115)，没有检测出通信请求时，转移到步骤112(步骤111)。在步骤112中，通过成为待机对象的通信方式的规定的方法，定期地进行系统控制信息的发送/接收和通信质量信息111的收集。然而，虽然以纵列表示步骤111和步骤112，但不一定双方都必须以纵列实施，可以并行地或是以不同周期来实施。这里，例如在可重构无线处理单元102a中，在由于间歇动作而使得与通信方式A之间的系统控制信息的发送/接收只在一部分的时间进行的状态下，也可以将可重构无线处理单元102a的功能定期地变更为与通信方式B对应，并监视对通信方式B的链路质量。然后，分别在可重构无线处理单元102a和102b进行是否为与所对应的通信方式之间的通信链路质量逆转的状况(步骤113)，如果是逆转的状况，分别在可重构无线处理单元102a、102b中将应对应的通信方式变更成相反。也就是说，进行变更，使得在其中一方的可重构无线处理单元102a中进行对通信方式B的通信待机动作，并且在另一方的可重构无线处理单元102b中进行对通信方式的通信待机动作，由此能够进行维持通信待机时的通信链路质量的动作(步骤114)。
并且，基于作为定期收集的待机对象的通信方式中的通信质量信息111，判断所述通信质量在用于发送/接收系统控制信息的通信链路的维持上是否为充分的状态(步骤116)，在质量恶化而不可能维持链路的状态时，解除该通信方式的通信待机状态(步骤117)，转移到服务检测状态(步骤118)。这里，服务检测状态(步骤118)的动作相当于图7的(步骤102)之后的处理。
另外，例如无线通信装置100在仅有通信方式A的服务区域内并进行通信待机动作时，功能被设定为作为所述通信待机对象的通信方式A的可重构无线处理单元102a的系统定期地进行对通信方式A的(步骤111)～(步骤117)的一连串的通信待机动作，并视需要进行定期的系统控制信息的发送/接收。而在功能被设定为不作为通信待机对象的通信方式B的可重构无线处理单元102b的系统，定期地进行是否存在通信方式B的服务的检测动作。在可重构无线处理单元102a中与通信方式A的通信链路的质量恶化时，可重构无线处理单元102b将无线处理单元的功能变更为仅在与通信方式A进行通信待机动作的定时对应于通信方式A，并且在可重构无线处理单元102b接收通信方式A的通信待机动作用的信号，在可重构无线处理单元102a和102b之间进行接收分集动作，从而改善通信质量。或者，在可重构无线处理单元102b中与通信方式A的通信链路质量与可重构无线处理单元102a的相比之下为良好的状况时，可以由可重构无线处理单元102b承担与通信方式A之间的通信待机动作，并相反地由可重构无线处理单元102a定期地进行通信方式B是否存在的检测动作。
在仅有通信方式B的服务区域内并进行通信待机的动作时，将上述动作说明中的通信方式A和B以及可重构无线处理单元102a和102b替换的说明成立。
接着，说明在所述通信待机状态中检测出通信请求，并转移到通信动作控制状态时的动作流程的一例。在本实施方式中，作为在其他台与本台之间进行数据通信时的动作形态，说明将并行使用基于多个通信方式的多个通信链路的情况包含在内，进行通信控制的情况。图9是通信动作状态中的通信控制流程的一例的流程图，将使用此图说明：在可重构无线处理单元102a与通信方式A之间确立通信链路，并且在可重构无线处理单元102b与通信方式B之间确立通信链路的状况下，基于双方的通信链路的质量，对各个可重构无线处理单元102a、102b应该对应的通信方式和传输模式进行控制的动作。作为具体例，说明根据通信链路的状况，对根据各自的通信链路的质量在通信方式之间进行分集传输动作的传输模式、在其中一方的通信方式中进行分集传输动作的传输模式、以及进行MIMO信道传输动作的传输模式自适应地进行控制的动作。这里所述的MIMO信道传输是指，在发送端和接收端都使用多个无线处理系统对多个通信数据序列进行复用并传输，进行基于所谓的空间复用或空时复用的传输，在接收端估计被复用的传播路径状况，基于获得的传播路径特性，将所述复用的多个数据序列分离并获得接收数据的传输方式。
可重构无线处理单元102a对以通信方式A的规定的方式发送到本台的信号进行规定的信号处理，获得接收解调结果。并且，可重构无线处理单元102b对以通信方式B的规定的方式发送到本台的信号进行规定的信号处理，获得接收解调结果。
在通信质量信息收集单元1041中，使用由各个可重构无线处理单元102a、102b获得的、双方所对应的通信方式的接收信号110a、110b，估计各个系统的接收CNR值，基于估计结果判定通信质量(步骤121)。在本实施方式中，使用如图10所示的判定表判定通信质量。换言之，按照接收信号质量良好的顺序分类为“佳”＞“可”＞“不佳”＞“不可”，并输出其中一个作为通信质量信息的参数。例如，方式A的接收CNR值比方式A的灵敏点水平(sensitivity point level)(SL_A)高10dB时，使通信质量为“可”。将这样获得的各个通信方式的通信质量信息111提供给通信动作控制单元1042。
在通信动作控制单元1042中，基于输入的通信质量信息111在每个规定的时间间隔选择各个可重构无线处理单元102a、102b应该对应的通信方式和传输模式，并将选择结果112通知功能变更控制单元1043(步骤122)。这里，将在通信动作控制单元1042选择的通信方式和传输模式的一例示于图6。
下面，使用图6的选择表，说明各个传输模式的动作。
在传输速度比通信方式A高的、通信方式B的通信质量为“佳”的情况，使可重构无线处理单元102a、102b都对应于通信方式B，由此在通信方式B中选择使用MIMO信道进行复用传输的传输模式。由此，在发送端和接收端双方具有两个无线处理系统的本实施方式的无线通信装置的结构的情况，与以一个系统单独传输的情况相比，最大能够获得约两倍的传输速度。换言之，变得能够在各自的系统使用相同的通信方式，将不同的发送数据在传输路径上复用并并行传输，在接收端分别估计从各自的发送系统到各自的接收系统的传输路径特性，基于获得的传输路径估计结果进行发送信号的分离，与原本仅以一个系统进行数据传输的情况相比，能够获得最大两倍左右的传输速度。关于使用MIMO信道的传输方法的详细内容，在本发明没有特别限定，例如能够使用Arogyaswami Paulraj等人所著“Introduction to Space-TimeWireless Communications”中公开的MIMO信道中空间复用和空时复用的传输方法。然而，也可以在如上述进行MIMO信道传输的期间，例如定期地进行控制，使可重构无线处理单元102a的结构对应于通信方式A，并监视通信方式A的通信质量。
在通信方式A的通信质量为“佳”或“可”的状态，且通信方式B的通信质量为“可”或“不佳”的状态时，由通信方式A和通信方式B双方构成通信链路，并选择使用这些以方式间分集进行通信的模式，使可重构无线处理单元102a对应于通信方式A，可重构无线处理单元102b对应于通信方式B。作为使用方式间分集的传输方式的具体例，有以IP层和高层的分组单位构成要传输的数据，基于各自的通信链路的传输速度分配发送的分组的数量并进行传输的例子，由此能够将传输速度最大增加到双方的通信链路的传输速度的合计。并且，传输的数据在传输的高层(例如应用层)中在重要度等方面有差时，也可以基于该重要度选择传输的通信链路来进行传输。
在通信方式A的通信质量为“佳”，并且通信方式B的通信质量为“不可”的情况下，使可重构无线处理单元102a、102b都对应于通信方式A，由此在通信方式A中选择使用MIMO信道进行复用传输的模式。
在通信方式A的通信质量为“可”、且通信方式B的通信质量为“不佳”以下的情况下，仅使用可重构无线处理单元102a，并选择仅以通信方式A进行通信的模式。相反地，在通信方式A的通信质量为“不佳”以下、且通信方式B的通信质量为“可”的情况下，仅使用可重构无线处理单元102b，并选择仅以通信方式B进行通信的模式。另外，在选择仅使用其中一方的通信方式的传输模式时(例如，可重构无线处理单元102a仅使用通信方式A进行通信的情况)，使用不进行通信动作的系统(可重构无线处理单元102b)定期地对没有进行通信的方式(通信方式B)的通信质量进行测定，基于该信息在规定时间后重新进行传输模式的判定。这里，未进行通信的通信方式的通信质量测定不一定需要由可重构无线处理单元102b进行，也可以是以下结构，即，在可重构无线处理单元102a以通信方式A间歇地进行通信时，在该通信不处于有效状态(active state)时，将可重构无线处理单元102a的结构重新构成为用于通信方式B的结构，并测定通信方式B的通信质量。
在通信方式A的通信质量为“不佳”，并且通信方式B的通信质量为“不可”的情况下，进行控制，使双方的可重构无线处理单元102a、102b都对应于通信方式A，选择以所谓的分集进行发送/接收的传输模式。换言之，在接收时，双方的系统接收以通信方式A发送到本台的信号后，选择接收质量好的系统的接收结果，或者合成双方的系统中的接收结果，获得接收结果。而在发送时，使用双方的系统对相同的发送数据进行发送处理。
相反地，在通信方式A的通信质量为“不佳”以下、且通信方式B的通信质量为“不佳”的情况下，进行控制，使双方的无线处理单元102a、102b都对应于通信方式B，选择将以通信方式B发往本台的信号通过分集进行发送/接收的传输模式。
最后，在通信方式A和通信方式B的通信质量都为“不可”的状态时，选择数据传输动作的待机模式，直到其中一方的通信方式的质量改善为止。
每隔规定的时间间隔执行基于这样的选择条件的通信方式和传输模式的选择，并且选择结果112被通知到功能变更控制单元1043。
功能变更控制单元1043基于传输模式的选择结果112，将用于变更可重构无线处理单元102a、102b的通信处理功能的控制信号113(113a、113b)输出(步骤123)。具体地说，对应通信方式A或通信方式B的控制信号被输出，由此，例如在可重构RF单元1021a、1021b中发送/接收的载波频率和发送功率等的设定被变更，在可重构数字信号处理单元1022a、1022b中调制方式和编码方式以及与此相关的交织和扰码处理，进一步有模拟/数字变换的采样率等的设定被变更。
由此，可重构无线处理单元102a、102b被施以用于以所选择的通信方式和传输模式进行通信的功能变更。并且，有关所选择的通信方式和传输模式的信息由被施以功能变更的可重构无线处理单元102a、102b通知到各个通信方式的发送站端(步骤124)，在通信对方台中也对应于所选择的传输模式，在通信对方台和无线通信装置100之间进行发送/接收处理(步骤125)。例如，在传输模式为进行多个通信方式之间的分集发送/接收的模式时，双方的通信方式在网络上协作进行数据发送。这里，在通信对方台以双方的通信方式进行的发送/接收，不一定需要相同的无线通信装置进行，可以通过网络等由不同的无线通信装置进行通信。
另外，检测出存在没有与通信对方台进行基于规定的传输模式的发送/接收的区间时(步骤126)，可以将可重构无线处理单元102a或102b的功能变更为在当前的传输模式没有使用的通信方式，并获得有关通信质量的信息。
如上述，根据本实施方式，通过将结构设置成包括多个天线、多个可重构无线处理单元、以及分别独立地控制多个可重构无线处理单元，从而独立地切换各个可重构无线处理单元的处理内容的控制单元，由此基于在各个可重构无线处理单元中获得的通信质量信息适宜地变更可重构无线处理单元的处理内容，从而变得能够在一台无线通信装置中，从仅以单一的通信方式进行分集发送/接收的模式、使用MIMO信道进行空间复用传输的模式、在多个通信方式之间进行分集传输的模式、或者仅以单一的通信方式进行传输的模式等的多个传输模式中，适宜地选择期望的传输模式来进行通信。其结果，能够在与各自的通信方式之间，根据随时变化的通信链路的质量，从与现有的相比范围更广泛的传输模式的选项中使用适宜的传输模式进行通信，而能够提高通信的可靠性以及整体的传输容量。
由此，例如还可以获得以下效果：在多个传输模式中，对通过分集传输而由多个系统获得的接收信号，能够像最大比合成法一样，在物理层的信号数据的阶段容易地执行合成处理的处理。
另外，在本实施方式中，作为在通信质量信息收集单元1041收集的有关各个无线处理系统的通信链路质量的信息，虽然使用了根据估计各个系统的接收CNR值而获得的接收CNR值，基于图10所示的判定表分成四个阶段的结构，但本发明不一定被限定为这个结构。例如，如图10所示的判定表的接收CNR值的阈值的具体值，其适当值根据作为对象的通信方式而不同，因此可以根据适用的通信方式使用不同的值。并且，质量的分类不一定必须为4阶段，可视情况分类成3阶段以下或5阶段以上，这个时候与此对应地重新准备用于选择传输模式的表即可。另外，也可以使用其他参数以取代接收CNR值的估计，此时，只要对使用的参数准备相当于图10的判定表即可。例如，作为其他参数，也可以为对接收数据的比特差错率(Bit Error Rate)和帧丢失率(Frame Erasure Rate)进行测定或估计来使用的结构，并且，也可以是使用CIR(载波功率与干扰波成分功率比)等的参数作为包含干扰的参数的结构。
另外，作为在通信动作控制单元1042选择的传输模式的候选，虽然示出了图6的表所示的模式，但不一定必须对应于这里所举出的所有传输模式，也可以根据作为对象的通信方式和所要求的条件，变更适用的传输模式的内容。例如即使是从选项省略了一部分的传输模式的动作，也能够期待本发明所带来的效果。并且，也可以使用以其他传输模式替换一部分的选择的传输模式的表进行控制。例如，在图6的表中，在通信方式A的质量为“佳”且通信方式B的质量为“不可”的状况下，可以省略以所选择的通信方式A进行的MIMO传输的模式，并进行控制来选择单仅以通信方式A进行通信的传输模式作为替代。再有，也能够适用在图6没有示例的新的传输模式。例如，也可以设置使用多个无线处理系统进行天线的方向性控制的传输模式作为新的传输模式，在通信方式A、B都为通信质量不佳或是不可的状况下，进行控制来通过因方向性控制而获得的增益提高效果和干扰成分的抑制效果来实现通信的可靠性的提升。并且，在作为对象的通信方式中，采用自适应地控制调制方式的自适应调制方式的系统的情况，在图6以其中一方的通信方式单独进行传输的模式进行通信时，进行控制，也使用没有被使用的无线处理系统来进行方向性控制，从而获得上述效果，并选择更高效率的调制方式来提高传输速度。
另外，在图6所示的传输模式中，作为使用分集传输模式时的具体动作例，作为一个例子说明了在无线通信装置中使用多个无线处理系统进行发送/接收，即进行空间分集的传输，但本发明不一定被限定为空间分集。例如，可以适用时间分集和位置分集的组合的传输方法。
另外，在选择了MIMO传输模式和分集传输模式的情况，需要进行下述的后处理，即，使用在各自的无线处理系统接收到的接收信号进行以MIMO复用的信号的分离处理，以及通过分集发送的每个支路的接收信号的合成处理。并且，以MIMO传输模式进行发送时，需要发送数据对多个无线处理系统的分割的预处理。虽然在何处进行这些处理并不是本发明的要点，但可以在例如高层处理单元103进行。再有，也可以使结构为，例如在其中一方的可重构无线处理单元102a进行预处理，可重构无线处理单元102b使用所述预处理的结果和本身的预处理的结果来进行后处理。
另外，在可重构数字信号处理单元1022a、1022b，作为可根据控制信号变更的功能的一例，举出了采样率、发送/接收时的调制方式和编码方式，但本发明不限于此。例如，也可以是变更模拟/数字变换单元的量化比特数的结构，并且，也可以在进行数字滤波处理时使其抽头系数等有关滤波器特性的参数为可变更。并且，也可以使使用均衡处理和重发等的差错控制方式为可变更。
另外，虽然假设可重构发送处理单元10222和可重构接收处理单元10223分别由FPGA器件构成，但本发明不限于这个结构，例如也可以是使用可基于软件命令进行运算处理的DSP器件和CPU器件以取代FPGA器件，并通过软件程序的再度读取或是子程序的读出目的地的变更而能够对应多个通信方式的结构。或者，也可以是使用能够比FPGA器件更快速地动态变更内部结构以及运算内容的、所谓的可重构处理器等的器件来取代上述器件的结构。这里，作为可重构处理器的结构，可以适用例如使其为设置多个能够单独地变更功能的算术逻辑单元(ALU)，并且各个算术逻辑单元之间的连接关系为可变更的结构，通过动态地对所述各个算术逻辑单元的运算功能和各自之间的连接关系进行变更，而能够对应多个通信方式的结构。或者，可以适用对滤波器、FFT、解码处理的每个功能块设置通过参数变更而能够变更处理规格的专用电路，并同时设置能够变更各个功能块中的处理规格(例如，滤波器的抽头数和抽头系数、FFT处理的元素点的数目(the number of element points)以及解码处理的处理比特数、编码率和生成多项式等)的、所谓的特定信号处理引擎(协处理器，co-processor)的CPU器件等。再有，虽然使发送处理单元和接收处理单元使用不同的器件，但不限于此，可以由一个器件构成发送处理单元和接收处理单元。
另外，虽然描述了将控制单元104构成为独立的功能单元的情况，但不限于此，例如由CPU等处理器构成高层处理单元103时，可以将控制单元104的功能包含在内，作为该处理单元内部的一个控制软件模块。此时，成为由高层处理单元103提供用于对各个可重构无线处理单元102a、102b的功能变更的控制信号113，并且成为从各个可重构无线处理单元102a、12b输出的接收信号110与接收处理一起被提供给高层处理单元103的形态。
再有，在本实施方式中，作为通信动作，仅示出复合地使用通信方式A和通信方式B来进行数据传输的形态，而未说明其他形态。作为其他形态，例如可以考虑像现有方式一样，仅使用其中一方的通信方式独立地进行通信的使用形态，但不用说，在不改变本发明的本质的范围内，也可以进行包含这种使用形态的动作控制。
另外，在本实施方式中，假设基于可重构无线处理单元102a的系统(下面称为无线处理系统a)和基于可重构无线处理单元102b的系统(下面称为无线处理系统b)具有相同的结构和功能，以及同时并行地进行处理的结构和动作，但本发明不限于此。例如可以是以下结构，即，无线处理系统b与无线处理系统a相比，其性能和功能被限定，仅进行对与无线处理系统a进行通信的方式不同的通信方式的通信链路质量定期地进行监视的动作。此时，在通信控制中能够选择的传输模式与图6所示的相比之下被限定。例如，虽然不能选择基于MIMO的传输模式和基于分集的传输模式，但根据通信链路的质量从多个无线处理系统和通信方式中选择最适宜的系统和方式来进行通信的结构也可以，与以往相比，能够根据通信链路的质量状况，实现可灵活地应对的无线通信装置。
并且，通信动作控制单元1042的传输模式的选择动作虽然是在每规定的时间进行，但本发明不限于此，例如可以是使进行选择动作的间隔为不定期的结构，或是在输入的各个通信方式的通信链路质量的相关信息变化时进行所述选择动作的结构。
另外，在本实施方式中，示出了假设通信方式A的一例为蜂窝系统，通信方式B的一例为无线LAN系统的形态，但这只是一个例子，也可以是使用其他的通信方式的结构。例如，可以是对应于广播系统的数字电视广播和数字音频广播的结构，也可以是能够对应微微蜂窝的通信方式(遵守IEEE802.15系列的标准规格的通信方式)的结构。再有，可以是以微弱功率发送进行的独自的通信方式的结构。
另外，在本实施方式中，虽然示出了设置两个系统的可重构无线处理单元，同时使两个无线处理系统动作的结构作为一例，但不用说无线处理系统数不必限定为两个，很明显地，通过收集有关各个无线处理系统的通信质量的信息，并重新定义用于根据这些信息决定对应的动作模式的判断表，即使是使用三个系统以上的无线处理系统的结构也能够适用。特别是在无线处理系统数为3以上时，能够设定以下的传输模式，即，由一部分的多个无线处理系统进行使用分集和MIMO传输的传输，并且在与其他的无线处理系统之间进行使用通信方式之间的分集的传输。
另外，在本实施方式的无线通信装置100的结构中，有关从控制单元104连接到各个可重构无线处理单元102的控制信号103的结构、连接形态以及传输方法，在本发明中并没有特别限定，因此没有明确示出。然而，如果要举其结构例，可以是以下结构，即，将表示使对应的方式是通信方式A还是通信方式B的比特数据和允许设定的变更的使能(enable)信号的组合作为控制信号113来提供，在各自的可重构RF单元和可重构数字信号处理单元中，基于被提供的比特数据和使能信号，对各个功能变更部分的设定进行变更。或者，可以是分别设置对各个设定变更部分的直接控制线，使用各个控制线将从功能变更控制单元1043输出的控制信号113直接提供给各个设定变更部分的结构，也可以是进一步经由过共用总线来提供的结构。
(实施方式2)
图11是表示实施方式2的无线通信装置的结构例的图。在图11中，对于与实施方式1的图3所示的无线通信装置100的构成要素相同的结构和动作，附加与图3相同的标号。本实施方式的无线通信装置200与实施方式1的无线通信装置100(图3)的结构的不同点在于：设置高层处理单元201以取代高层处理单元103，并且设置控制单元202以取代控制单元104。
高层处理单元201基本上与高层处理单元103进行相同的动作，但作为高层中的一个处理，进一步进行从用户获得有关通信的请求条件并将所获得的信息输出的处理。在本实施方式中，作为请求条件的一例，假设来自用户的有关在通信时可能产生的费用的要请求条件，是由用户在应用软件上所选择的，而高层处理单元201视需要而将有关所述用户选择的请求条件的信息输出。
控制单元202将有关由多个可重构无线处理单元102a、102b的各个系统接收到的信号的通信链路质量的信息110a、110b和由用户在通信时的高层处理的应用等设定的请求条件210作为输入，基于这两个信息决定各个无线处理系统应该对应的通信方式和传输模式，并对各个可重构无线处理单元102a、102b输出用于变更功能的控制信号113a、113b。本实施方式的控制单元202包括请求条件收集单元2021、通信动作控制单元2022、通信质量信息收集单元1041以及功能变更控制单元1043。其中，通信质量信息收集单元1041和功能变更控制单元1043与图3中相同编号的构成要素具有相同的结构与动作，在此省略其说明。
请求条件收集单元2021收集有关从高层处理单元201提供的用户的请求条件的信息210，将收集结果211提供给通信动作控制单元2022。其动作的详细内容将后述。
通信动作控制单元2022以从通信质量信息收集单元1041提供的通信质量信息111和从请求条件收集单元2021提供的收集结果211作为输入，基于这些信息选择各个无线处理系统应该对应的通信方式系统和在该系统的传输模式，将选择结果212输出。后面论述其具体的决定步骤的一例。
这里，作为本实施方式的通信服务形态的一个例子，假设在使用相当于蜂窝的通信方式A的服务中，费用随进行通信的数据容量而增加，并且在通信方式A中进行MIMO的复用传输时，还会产生附加费用。另一方面，假设在使用相当于无线LAN的通信方式B的服务中，通信费用不取决于数据容量，并且在进行MIMO的复用传输时也不会产生附加费用。另外，假设在基于通信方式A和通信方式B的系统间分集(inter-system diversity)进行传输时，对双方的通信方式都会产生附加费用。
关于如上结构的无线通信装置200的动作，在下面说明与实施方式1的无线通信装置100不同的动作的部分。
高层处理单元201作为在通信的高层的一个处理，由用户设定有关通信时产生的费用的请求条件。具体地说，在高层处理单元201执行的应用软件中向用户要求节省通信费用的模式(下面称为费用优先模式)和即使费用增多也要确保通信链路的维持或传输速度的模式(下面称为通信优先模式)的哪一个模式较好的选择，并存储有关选择的模式的信息。
请求条件收集单元2021从高层处理单元201读出有关所述用户选择的模式的信息210，作为请求条件的收集结果211输出。另一方面，通信质量信息收集单元1041进行与实施方式1的说明相同的动作，将从多个可重构无线处理单元102a、102b获得的有关各自的通信方式的通信质量信息111输出。
通信动作控制单元2022基于所述请求条件的收集结果211和通信质量信息111，每隔规定的时间，选择各个可重构无线处理单元102a、102b应该对应的通信方式和传输模式，并将选择结果212提供给功能变更控制单元1043。这里，将在通信动作控制单元2022选择的通信方式和传输模式的一例示于图12。
下面，使用图12的选择表，说明各个传输模式的动作，对于与实施方式1的选择表(图6)相同名称的传输模式，由于与实施方式1的说明为相同动作，故在此省略说明。
通信方式A的通信质量为“佳”或“可”的状态，且通信方式B的通信质量为“可”时，根据用户设定的请求条件，进行下面的两种传输模式选择。首先，在用户设定了确保通信链路的传输速度的通信优先模式的情况，为确保通信速度，选择在通信方式A和通信方式B之间进行基于各自的通信链路质量的方式间分集(inter-scheme diversity)通信的传输模式。另一方面，在用户设定节省通信费用的所谓的费用优先模式的情况，不选择会产生附加费用的方式间分集的传输模式，而选择不会产生通信费用的以通信方式B单独进行的传输模式。关于在各自选择的传输模式中，可重构无线处理单元102a、102b被设定为对应哪一个通信方式，与实施方式1中选择相同名称的传输模式的情况相同。
通信方式A的通信质量为“佳”或“可”的状态，且通信方式B的通信质量为“不佳”时，根据用户设定的请求条件，进行下面的两种传输模式选择。设定为通信优先模式时，即使通信方式B的通信质量为不佳的状态，由于可能能获得比通信方式A单独的情况还要高的传输速度，所以选择在通信方式A和通信方式B之间进行基于各自的通信链路质量的方式间分集通信的传输模式。另一方面，在设定为费用优先模式时，选择以通信方式A单独进行的传输模式。
在通信方式A的通信质量为“佳”的状态、且通信方式B的通信质量为“不可”的状态下，被设定为通信优先模式时，通过在通信方式A中进行使用MIMO信道的复用传输来确保高通信速度。另一方面，设定为费用优先模式时，为避免因使用MIMO信道的复用传输所产生的附加费用，仅使用可重构无线处理单元102a，选择单独以通信方式A进行一般的数据传输的传输模式。
在其他的通信链路质量的组合的情况，选择与实施方式1的情况相同的传输模式。
根据上述结构，除了由各个可重构无线处理单元获得的质量信息之外，还根据来自用户的请求条件，来选择多个可重构无线处理单元的处理内容，由此能够在满足来自用户的请求条件的同时，能够在与各自的通信方式之间根据随时变化的通信链路的质量以适当的通信方式以及传输模式进行通信。其结果，能够在满足来自用户的请求条件的同时，提高通信的可靠性及整体的传输容量。
再有，在本实施方式中，作为用于选择传输模式的表的一例，示出了如图12所示的表，但本发明不被限定于该表的内容，可以将基于有关通信质量的信息以及用户的请求条件进行选择的模式的选项进一步的细分，或是相反地将多个选项合成亦可。例如，在通信优先模式的情况，将选择表进一步细分，在通信方式A的通信质量为“佳”而通信方式B的通信质量为“不佳”，即使以方式间分集进行传输也不能达到充分的传输速度的情况下，可以将可重构无线处理单元102a、102b都设定为对应通信方式A，并设置选择表以在通信方式A中进行使用MIMO信道的复用传输。
另外，虽然描述了基于图12所示的选择表来决定传输模式的形态，但本发明不被限定在基于选择表的模式选择。例如，可以是根据用户的请求条件事先决定用作判定材料的参数，计算有关该参数的定量评价值，基于计算结果决定传输模式的结构。具体地说，例如可为下述结构，即，在用户请求使通信速度优先的模式的情况，基于现状的各个通信方式的通信质量，计算以各个传输模式传输时能获得的传输速度的估计值，选择该值为最大的传输模式。并且，在用户请求使通信费用的节省优先的模式的情况，可为下述结构，即，基于现状的各个通信方式的通信质量，计算以各个传输模式传输规定大小的数据时所产生的通信费用的估计值，选择该值为最小的传输模式。
另外，在本实施方式中，作为除了有关通信质量的信息之外的请求条件，示出了收集来自用户的通信可靠性或有关费用的请求的情况下的形态，但本发明不限于此，也可以以其他形态实施。因为本发明的本质是，设置多个可重构无线处理单元和控制单元，基于各自的无线处理系统的通信质量信息和其他的请求条件，选择适当的通信方式和传输模式，并进行控制来变更所述多个可重构无线处理单元的功能并进行通信，只要在不改变该本质的范围内，能够以各种形态实施。例如，也可以为下述结构，即，在由无线通信装置200传输的高层的应用中，在有与传输延迟量有关的请求条件时，准备还加入了该条件的传输模式选择表，基于它来进行通信方式和传输模式的控制。
(实施方式3)
图13是表示实施方式3的无线通信装置的结构例的图。在图13中，对于与实施方式1的图3所示的无线通信装置100的构成要素相同的结构和动作，赋予与图3相同的标号。本实施方式的无线通信装置300与实施方式1的无线通信装置100(图3)的结构的不同点在于：设置可重构数字信号处理单元301以取代可重构无线处理单元102a、102b中的可重构数字信号处理单元1022a、1022b，设置高层处理单元302以取代高层处理单元103，并且设置控制单元303以取代控制单元104。
如图14所示，可重构数字信号处理单元301在多个可重构RF单元1021a和1021b之间具有输入/输出模拟信号的输入/输出连接接口，并具有在与高层之间将发送/接收数据输入/输出的进行输入/输出连接的接口，并且进行与图3的多个可重构数字信号处理单元1022a、1022b相同的处理。
在本实施方式中，与实施方式1同样地表示对应于两个系统的无线处理系统的例子。可重构数字信号处理单元301包括：模拟/数字变换单元3011a和3011b、I/O缓冲器3012a和3012b、总线3013、多线程(multithread)数字信号处理单元3014以及存储器3015。
模拟/数字变换单元3011具有与图3的模拟/数字变换单元10221相同的结构与动作。
I/O缓冲器3012在接收时暂时存储从模拟/数字变换单元3011输出的被采样的数字信号序列后，基于规定的规则读出并提供给总线3013，在发送时将通过总线被提供的数字信号序列暂时存储后，以规定的规则读出并提供给模拟/数字变换单元3011。关于缓冲器的结构并没有特别限定，例如能够适用FIFO缓冲器和环形缓冲器(ring buffer)等已知的各种缓冲器。
总线3013是用于在多个处理块之间进行数字数据的传输的共用的数据传输总线，这里，将多个I/O缓冲器3012a和3012b、多线程数字信号处理单元3014、存储器3015、外部的高层处理单元302的接口单元之间进行总线连接。在本发明中，关于总线的详细结构和数据传输形态的详细没有特别限定。
多线程数字信号处理单元3014用于在一个处理系统中以时分方式或是并行方式处理从多个系统输入的接收信号的数字信号处理以及向多个系统输出的发送信号的数字信号处理，并且为能够根据用于变更功能的控制信号315来改变其功能和特性的结构。并且，多线程数字信号处理单元3014将在各个无线处理系统中获得的接收信号313输出到控制单元303。在本实施方式中，作为多线程数字信号处理单元3014的结构例，由可重构器件30141(CPU)和定时器30142构成多线程数字信号处理单元3014。
可重构器件30141用于对输入的数字信号进行期望的数字信号处理，并且能够根据功能变更用的控制信号315变更所述期望的数字信号处理的内容。在本实施方式中，由能够通过软件程序的变更来变更期望的数字信号处理内容的CPU(中央运算处理单元)构成可重构器件30141。然后，为视需要从例如存储器3015读入软件程序的结构。这里，软件程序例如对在实施方式1中图6和图12示例的每个传输模式构成并被存储在存储器3015中，决定传输模式的变更时，从所述存储器3015读出符合的软件程序。
定时器30142基于规定的定时时钟向CPU30141提供中断定时。
存储器3015暂时存储通过总线3013传输的数据，并视需要进行读出处理，存储作为进行数字信号处理的对象的数字数据。并且，也可以是存储描述了CPU30141的处理内容的软件程序的结构。
高层处理单元302基本上进行与图3的高层处理单元103相同的处理，不同点在于，由于与可重构数字信号处理单元的输入/输出的接口被集成为一个系统而非两个系统，因此进行变更，通过所述被集成的一个系统的数据总线312，使用于两个无线处理系统的发送/接收数据能够在与可重构数字信号处理单元301之间进行传输。
控制单元303基本上具有与图3的控制单元104相同的结构和动作，不同点在于，其结构为，将发往多个可重构RF单元1021的功能变更用的控制信号314(314a、314b)和发往可重构数字信号处理单元301的功能变更用的控制信号315单独地输出，以取代发往图3的多个可重构无线处理单元102的功能变更用的控制信号113。
关于如上结构的无线通信装置300的动作，在下面说明与实施方式1的无线通信装置100不同的动作的部分。
接收时，由多个可重构RF单元1021a和1021b各自接收并进行信号处理的信号311a和311b被提供给可重构数字信号处理单元301，分别由模拟/数字变换单元3011a和3011b量化为数字信号，并通过I/O缓冲器3012a和3012b存储在存储器3015中。多线程数字信号处理单元3014基于从定时器30142提供的定期的中断信号，从将信号暂时存储的存储器3015逐次读取要在CPU30141处理的数字信号并进行期望的信号处理，将由此获得的处理结果通过总线3013提供给高层处理单元302。
发送时，从高层处理单元302提供的发送数据通过总线3013被输入，与接收时的处理同样地在CPU30141中通过时分进行用于多个无线处理系统的信号处理，将生成的发送信号通过I/O缓冲器3012和模拟/数字变换单元3011提供给各自的可重构RF单元1021a和1021b。
这样，在无线通信装置300中，基于在各自的无线处理系统中接收的多个通信方式的通信链路的质量信息和视需要从用户等提供的请求条件，选择应通信的系统以及传输模式后，变更多个可重构RF单元1021a和1021b以及一个系统的可重构数字信号处理单元301的结构后，以期望的传输模式通信。
根据上述的结构，在多个系统设置可变更功能和性能的可重构无线处理单元时，期望的多个系统设置可重构的RF单元1021a和1021b，并以一个系统构成可重构数字信号处理单元301，使得在可重构数字信号处理单元301通过时分或并行方式进行多个无线处理系统用的信号处理，由此除了实施方式1的效果之外，由于不必多个系统设置数字信号处理单元，所以可使通信装置的小型化和低成本。
再有，在本实施方式中，在CPU30141处理的软件程序是按每个传输模式构成，并使其为在每次的传输模式的变更时从存储器3015被读取的结构和动作，但本发明不限于此，例如在CPU30141具有内部存储器的情况下，可以为使用于多个通信方式的所有信号处理程序全部常存储于内部存储器，仅选择性地执行所需的处理模块的结构。
另外，多线程数字信号处理单元3014不限于使用如图14所示的CPU30141和定时器30142的结构，例如如图15所示，也可以由可重构器件30161和重构控制单元30162构成多线程数字信号处理单元3016。此时，作为可重构器件30161，例如可以采用将能变更处理内容的多个运算用单元构成阵列状，使在各个单元之间的配线为可任意变更的结构。并且，通过变更参数，能够应用可变更为多个处理规格的特定处理块的组合。此时，具体是由可使用参数变更衰减特性的滤波处理单元、可使用参数变更所对应的调制解调处理方式的调制解调处理单元、以及可通过参数变更来变更纠错编解码处理的生成多项式和纠错能力的纠错编解码处理单元等多个特定处理块的组合来构成。重构控制单元30162基于功能变更用的控制信号315，对在可重构器件30161能够变更功能的功能块的每一个进行重构的控制。使用这样的结构，可以将有关通信的一连串的数字信号处理分为零碎的处理块，对每个零碎的处理块使处理内容个别对应于不同的通信方式和传输模式，以管道(pipeline)方式进行时分处理。并且，所述CPU和可重构器件不一定要以一个器件来构成，可以由多个或多种核心(core)或器件构成，此时，用于多个无线处理系统的各个处理，不仅是时分处理，也变得能够对每个核心或每个器件并行地进行处理。
另外，在可重构数字信号处理单元301的信号处理不一定限定于如图14和图15所示那样，仅由多线程数字信号处理单元执行的结构，在不脱离本发明的本质的范围内，可以采用其他的结构。例如，如图16所示，可以为在无线通信处理的数字信号处理中，为处理采样数多且要求高速的运算处理的数字前端处理单元设置专用的可重构数字前端(reconfigurable digital front-end)处理单元3017的结构，并且如图17所示，也可以为在每个无线处理系统中设置所述可重构数字前端处理单元3018a、3019b作为专用的结构。再有，不限定为通过总线3013进行数字信号处理对象的数据的输入/输出的结构，可以为将可重构数字前端处理单元3017、3018a、3018b的输入/输出直接连接到多线程数字信号处理单元3016的结构。
另外，存储器3015不一定需要构成为独立的器件，也可以构成在多线程数字信号处理单元3014的器件内部。
再有，控制单元303也不必为独立的构成要素，例如如图18所示，不用说使其作为在可重构数字信号处理单元301的CPU30141或可重构器件30161中的处理内容的一部分进行动作的结构也可以。
(其他实施方式)
本发明以图19所示的结构替代图3、图11和图13所示的结构也能够实施。换言之，在进行各个传输模式的处理时，存在复合地进行每个无线处理系统的信号处理的处理部分时，也能够为将该部分移出并作为独立的处理单元与各个可重构无线处理单元连接的结构。在使用MIMO和分集的传输模式中，能够分为应该按每个支路(无线处理系统)个别进行的处理部分，以及对从各个支路提供(或要从各个支路提供)的数字信号进行复合处理的部分。例如，接收信道选择用(或是发送频带限制用的滤波处理)和调制解调处理等必须以各个支路进行个别处理，这里将此处理群称为数字前端处理。另外，用于分集的分割(或合成)和MIMO复用(或经复用的信号的分离处理)，并且视情况还有编解码处理等，是必须对从各个支路(或到各个支路)的处理进行复合处理的部分，这里将此处理群称为数字后端处理单元。此时，数字前端处理单元作为可根据所选择的通信方式变更功能的可重构的结构1051a和1051b，关于数字后端处理则对每个对应的通信方式设置专用的电路106a和106b，视需要切换可重构数字前端处理单元的功能来进行数字前端处理，同时使用对应的数字后端处理单元进行数字后端处理的结构能被实施。再有，在图19，将对每个对应的通信方式设置的专用的数字后端处理单元106a和106b统合为通过功能变更而能够对应双方的处理的多线程信号处理单元，并能够以图17所示的结构来实现。然而，图17的结构已在实施方式3说明。
另外，本发明也可以由图20所示的结构来实施。在图20中，对于与图3所示的无线通信装置100的构成要素相同的结构和动作，赋予相同的标号。图20所示的无线通信装置400与无线通信装置100的不同点在于，分别设置天线401a和401b、可重构RF单元4021a和4021b、可重构数字信号处理单元4022a和4022b，来取代天线101a和101b、可重构RF单元1021a和1021b、可重构数字信号处理单元1022a和1022b。作为这些构成要素的特征为，在标号后面附加了a的无线处理系统a的各个构成要素和在后面附加了b的无线处理系统b的各个构成要素不同也可以。具体地说，使构成无线处理系统a的天线401a、可重构RF单元4021a和可重构数字信号处理单元4022a为对于通信方式A在功能和性能面为最优化的结构，同时通过在各个构成要素能够小规模地变更功能和性能，从而成为对于采用通信方式B的无线通信规格也能够满足最低限度的要求规格的结构。并且，使构成无线处理系统b的天线401b、可重构RF单元4021b和可重构数字信号处理单元4022b为对于通信方式B在功能和性能面为最优化的结构，同时通过在各个构成要素能够小规模地变更功能和性能，从而成为对于采用通信方式A的无线通信规格也能够满足最低限度的要求规格的结构。通过采用这样的结构，例如作为对通信方式A的接收灵敏度特性，可能产生无线处理系统b的性能与无线处理系统a的性能相比为相对恶化的情况。并且，同样地，作为对通信方式B的接收灵敏度特性，可能产生无线处理系统a的性能与无线处理系统b的性能相比为相对恶化的情况。在采用这样的结构的情况下也能够实施本发明，其特征在于进行通信控制，使选择适宜的通信方式和传输模式，能够在进行功能变更的同时高效地进行通信。
下面说明具有所述的特征的各个无线处理系统a和b的结构例。通过将天线401a和401b设计成具有宽带通过特性或多频带通过特性，能够实现将通信方式A和通信方式B使用的RF频带都覆盖的性能，但这个时候，如果对其中一方的方式使用的频带进行性能的最优化时，自然有可能产生性能差。可重构RF单元4021a和4021b使电路中的元件的阻抗和有源器件的偏压改变等来调整工作点，在包含进行切换以对应各自的通信方式的切换元件时，如果将以其中一方的方式使用时的性能最优化，则自然有可能产生性能差。并且，在进行数字滤波处理和相关运算处理时，可重构数字信号处理单元4022a和4022b以适合于其中一方的通信方式的抽头长度被固定地设计，在对应于另一方的通信方式时，即使不变更抽头长度，而通过将抽头系数变更为适合于另一方的通信方式的系数，即使在对应于另一方的通信方式时不能获得最佳的性能，有时也能够实现符合要求规格的性能。另外，有关进行运算处理时的比特运算精度，以适合于其中一方的通信方式的运算精度被固定地设计时，在对应于另一方的通信方式时，有时运算精度会不够。
这样，在各个无线处理系统中，以对主要对应的通信方式使性能最优化的状态构成的话，在以像MIMO和分集这样必须对这些无线处理系统将功能设定为相同的通信方式的传输模式进行通信的情况，从无线处理系统之间获得性能变得不同，可预测到在通信性能方面的性能恶化。然而，在性能恶化量位于容许范围内的服务形态的情况，通过采用上述结构，可减少应在各个无线处理系统中为可重构的构成要素，能够削减电路的冗余度。其结果，能够减小电路规模并减低消耗功率。
再有，以这样的结构进行通信时，在收集在各个无线处理系统对应的通信方式的通信质量的相关信息时，可以将图10示例的质量估计的估计标准稍微修正并加以使用。
本说明书基于2004年6月14日提交的日本专利申请第2004-176223号。其内容都包含于此。
工业利用性
本发明的无线通信装置具有能够以一个通信装置对应分集传输和MIMO传输、以及系统间的切换和分集等各种动作的效果，作为实现高效率无线通信的通信装置的结构非常有用。

Claims (13)

1、一种无线通信装置，包括：
多个天线；
多个可重构无线处理单元，与所述各个天线对应设置；以及
控制单元，分别独立控制所述多个可重构无线处理单元，从而独立变更各个可重构无线处理单元的处理内容。
2、如权利要求1所述的无线通信装置，其中，
所述控制单元包括：
质量信息收集单元，收集由所述各个可重构无线处理单元进行处理后的信号的质量；
处理选择单元，基于由所述质量信息收集单元收集的质量信息，选择所述各个可重构无线处理单元的处理内容；以及
处理变更控制单元，将所述各个可重构无线处理单元的处理内容变更为由所述处理选择单元选择的处理内容。
3、如权利要求2所述的无线通信装置，其中
所述处理选择单元和所述处理变更控制单元通过选择和变更所述各个可重构无线处理单元的处理内容，将所述无线通信装置的传输模式选择性地设定为仅使用单一的通信方式进行分集发送/接收的模式、进行MIMO信道的空间复用传输的模式、在多个通信方式之间进行分集传输的模式、仅使用单一的通信方式以天线方向性控制进行通信的模式、或是仅使用单一的通信方式进行传输的模式中的传输模式。
4、如权利要求1所述的无线通信装置，其中
所述处理选择单元除了输入所述质量信息之外还输入其他的请求条件，基于所述质量信息和所述请求条件选择所述各个可重构无线处理单元的处理内容。
5、如权利要求4所述的无线通信装置，其中
所述其他的请求条件包含来自用户的基于使用费的请求条件。
6、如权利要求4所述的无线通信装置，其中
所述其他的请求条件包含由在高层使用的应用所要求的条件。
7、如权利要求1所述的无线通信装置，其中，所述可重构无线处理单元包括：
可重构RF单元，通过对由所述天线接收的无线接收信号进行期望的放大、变频、滤波处理来获得基带模拟接收信号，并通过对基带模拟发送信号进行期望的放大、变频、滤波处理来获得无线发送信号并提供给所述天线，并且能够根据控制信号变更其高频信号处理的功能和/或性能；以及
可重构数字信号处理单元，通过对由所述可重构RF单元获得的所述基带模拟接收信号进行模拟/数字变换以及规定的数字信号处理来获得接收数据，并通过对发送数据进行规定的数字信号处理以及数字/模拟变换来获得所述基带模拟发送信号并提供给所述可重构RF单元，并且能够根据所述控制信号变更所述数字信号处理的内容以及功能。
8、如权利要求7所述的无线通信装置，其中
所述可重构数字信号处理单元的数量比所述可重构RF单元的数量少，所述可重构数字信号处理单元时分或是并行地进行与连接的多个可重构RF单元对应的处理。
9、如权利要求8所述的无线通信装置，其中
所述可重构数字信号处理单元包括CPU和定时器，在CPU中，根据由定时器产生的定时，以时分方式进行与所述多个可重构RF单元对应的处理。
10、如权利要求8所述的无线通信装置，其中
所述可重构数字信号处理单元包括能够动态地重新构成数字信号处理内容的可重构器件和定时器，在可重构器件中，根据定时器产生的定时，以时分方式进行与所述多个可重构RF单元对应的处理。
11、如权利要求7所述的无线通信装置，其中
将由所述多个可重构数字信号处理单元执行的处理内容分为数字前端处理和数字后端处理，由可根据所述控制信号变更处理内容和功能的可重构数字前端处理单元进行所述数字前端处理，并由功能不同的多个数字后端处理单元进行所述数字后端处理。
12、如权利要求11所述的无线通信装置，其中
在多个无线处理系统的每一个中设置所述可重构数字前端处理单元。
13、如权利要求12所述的无线通信装置，其中
所述可重构数字前端处理单元的数量比所述可重构RF单元的数量少，所述可重构数字前端处理单元时分或是并行地进行与所连接的多个可重构RF单元对应的数字前端处理。
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