JP2005354346A - 通信システム、送信装置および受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 通信装置間における伝送路の多重化の態様を通信状態に応じて適切に切り替える。
【解決手段】 送信部４００のチャネルＡ送信部４１０、チャネルＢ送信部４２０、および、ＭＩＭＯ送信部４３０により生成された信号を、伝送路の状態に応じて送信切替器４９０により切り替える。送信側で切り替えられた周波数多重方式またはＭＩＭＯによる信号を、受信部３００のチャネルＡ受信部３１０、チャネルＢ受信部３２０、および、ＭＩＭＯ受信部３３０によって受信処理し、正常に受信された信号を受信側で自動的に選択する。通信制御部５００の論理層制御部５０１は、データ信号の受信状況に応じて周波数を切り替えるよう受信部３００に指示する。また、この論理層制御部５０１は、レスポンス信号の結果に応じて通信方式を切り替えるよう送信部４００に指示する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、分配されたデータ同士を同時に異なる伝送路により送受信する通信システムに関し、特に通信システム、送信装置、受信装置、および、これらにおける処理方法ならびに当該方法をコンピュータに実行させるプログラムに関する。

周波数ダイバーシティ方式は、異なる複数の搬送波により同一の信号を送信し、受信側においてそれらを選択または合成することにより特性改善を図る方法である（例えば、特許文献１参照。）。しかし、この周波数ダイバーシティ方式では、同一信号を同時に送信するため、異なる複数の搬送波に対応するためのハードウェア資源を投入した割には、伝送レートが向上しないという問題がある。例えば、現状の技術では、ＩＥＥＥ（米国電気電子学会）の８０２標準化委員会のワーキンググループによるＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格における無線伝送速度の最大値は５４Ｍｂｐｓ（ビット／秒）であり、有線による伝送速度と比べて十分とは言えない。

そこで、複数の無線信号を同時に送受信することによる伝送路の多重化を検討する。この場合、本来送信すべきデータを複数個に分割して、それら分割されたデータをそれぞれ異なる伝送路によって伝送する。例えば、同一周波数帯域の別チャネルや、別周波数帯域のチャネルの無線信号を同時に複数使うようにすれば、各チャネルの伝達特性によって性能が決まるため、一方のチャネルがマルチパス等の影響で伝送速度が落ちても、他方のチャネルを利用することによって性能劣化を最小限に抑えることができる。また、マルチパスにより電波が十分に反射または散乱している場合には、これを逆に利用して同一の周波数帯域の同一チャネルを用いることにより性能を向上させることができる。

しかしながら、このような伝送路の多重化を行う場合、伝送路のマルチパスの度合や他の通信との干渉度合によって性能が大幅に変化するため、ある方式による性能が悪化している環境下でも他の方式による性能は良いという状況も起こり得る。従って、利用している時間や場所によって最善の伝送速度を得るためには、伝送路の多重化の態様を切り替える必要がある。
特開２０００−２０１１３０号公報（図５）

従来の周波数ダイバーシティ方式に代えて伝送路の多重化を実現するためには、上述のような伝送路の多重化の態様を切り替える必要があるが、そのためには切替えのための情報（例えば、切替後の多重化の周波数情報など）を通信装置間で相互に伝達しなければならない。ところが、既に通信エラーを生じている状態においては、そのような最小限の情報を伝えることすら出来なくなっている場合もある。従って、通信状態が悪化しているような状況においても通信装置間で相互に適切な判断をしながら伝送路の多重化の態様を切り替えるよう制御する仕組みが必要となる。

そこで、本発明は、伝送路の多重化の態様を切り替えるための制御を通信状態に応じて行う通信装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明の請求項１記載の受信装置は、複数の異なるチャネルにより分割して伝送された第１のデータ同士を受信する第１の受信手段と、同一のチャネルにおける互いに異なる伝達関数を有する伝搬路により分割して伝送された第２のデータ同士を受信する第２の受信手段と、上記第１のデータ同士または上記第２のデータ同士の何れか一方を選択する受信切替手段とを具備する。これにより、複数の異なるチャネルにより分割して伝送され、または、同一のチャネルにおける互いに異なる伝達関数を有する伝搬路により分割して伝送されたデータについて、何れの方式により送信されたものであるかを判別して受信を行うという作用をもたらす。

また、本発明の請求項２記載の受信装置は、請求項１記載の受信装置において、上記第１の受信手段が上記第１のデータのそれぞれについて誤り検出を行う第１の誤り検出手段を備え、上記第２の受信手段が上記第２のデータのそれぞれについて誤り検出を行う第２の誤り検出手段を備え、上記受信切替手段が上記第１および第２の誤り検出手段における検出結果に基づいて上記第１のデータ同士または上記第２のデータ同士の何れか一方を選択するよう制御する選択制御手段を備えるものである。これにより、誤り検出結果に基づいて何れの方式により送信されたものであるかを判別して受信を行うという作用をもたらす。

また、本発明の請求項３記載の受信装置は、請求項１記載の受信装置において、上記受信切替手段において選択された上記第１のデータ同士または上記第２のデータ同士の何れか一方について各データの受信状況を判別するデータ判別手段と、上記受信状況に基づいて各データを伝送すべき周波数の変更を制御する周波数切替手段とをさらに具備する。これにより、データの受信状況に応じて各データを伝送すべき周波数の変更を制御するという作用をもたらす。

また、本発明の請求項４記載の送信装置は、複数の異なるチャネルによりデータを分割して伝送する第１の方式のための変調処理を行う第１の送信手段と、同一のチャネルにおける互いに異なる伝達関数を有する伝搬路によりデータを分割して伝送する第２の方式のための変調処理を行う第２の送信手段と、上記第１の方式のための変調結果または上記第２の方式のための変調結果の何れか一方を選択する送信切替手段とを具備する。これにより、第１の方式または第２の方式のうち所望の方式によりデータを送信するという作用をもたらす。

また、本発明の請求項５記載の送信装置は、請求項４記載の送信装置において、上記送信切替手段により選択された変調結果を用いた送信の結果を判別するレスポンス判別手段と、上記レスポンス判別手段による判別結果に基づいて上記第１の方式または上記第２の方式の何れにより送信を行うべきかを制御する方式切替手段とをさらに具備する。これにより、送信結果の判別結果に基づいて第１の方式または第２の方式のうち何れの方式により送信を行うべきかを制御するという作用をもたらす。

また、本発明の請求項６記載の送信装置は、請求項５記載の送信装置において、上記方式切替手段が上記第１の方式による送信に失敗した場合には第２の方式による送信に切り替え、上記第２の方式による送信に失敗した場合には第１の方式による送信に切り替えるものである。これにより、送信結果の判別結果に基づいて第１の方式または第２の方式を相互に切り替えるという作用をもたらす。

また、本発明の請求項７記載の通信システムは、複数の異なるチャネルによりデータを分割して伝送する第１の方式または同一のチャネルにおける互いに異なる伝達関数を有する伝搬路によりデータを分割して伝送する第２の方式の何れかによりデータを送信する送信装置と、上記送信装置により送信されたデータを受信する受信装置とを具備する通信システムであって、上記受信装置が、上記第１の方式による受信を行う第１の受信手段と、上記第２の方式による受信を行う第２の受信手段と、上記第１の受信手段または上記第２の受信手段の何れか一方により受信された信号を選択する受信切替手段とを備えるものである。これにより、第１の方式または第２の方式の何れかにより伝送されたデータについて、何れの方式により送信されたものであるかを判別して受信を行うという作用をもたらす。

本発明によれば、通信装置間における伝送路の多重化の態様を通信状態に応じて適切に切り替えることができるという優れた効果を奏し得る。

次に本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態における複数の伝送路によるデータ伝送の概要を示す図である。送信装置における送信対象のデータは、先頭からＤ１とＤ２、Ｄ３とＤ４、といった具合に順次分割される。そして、分割されたデータは例えばデータＤ１を伝送路Ａで、データＤ２を伝送路Ｂでといった具合に複数の異なる伝送路に分配されて送信される。なお、以下の実施の形態では、便宜上、伝送路ＡおよびＢという２つの伝送路による伝送の例について説明するが、これら伝送路の数は適宜設定することができる。

分配されたデータＤ１およびＤ２は、異なる伝送路ＡおよびＢによりそれぞれ同時に送信される。各伝送路における変調モードは一致している必要はないが、送信に要する時間長が略一致するようにデータ分割の際のビット数を設定することが望ましい。データＤ１およびＤ２が送信された後には、データＤ３およびＤ４が伝送路ＡおよびＢによりそれぞれ同時に送信される。各伝送路における通信状態が許す限り、このような伝送路ＡおよびＢによる同時送信が順次行われる。

伝送路ＡおよびＢの具体的な周波数については特に制約はないが、無線ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）における使用を想定すると、例えば、２．４ＧＨｚ帯および５ＧＨｚ帯を使用することが考えられる。ＩＥＥＥ８０２．１１規格では２．４ＧＨｚ帯の使用が規定されている。また、その拡張規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格では、５ＧＨｚ帯が使用され、変調方式としてＯＦＤＭ方式が採用されている。従って、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格によるＯＦＤＭ方式を５ＧＨｚ帯および２．４ＧＨｚ帯の両者で同時に用いることにより高い伝送レートを実現することが可能である。

一方、他の拡張規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ｂおよびｇ規格では、２．４ＧＨｚ帯においてＤＳＳＳ（直接スペクトラム拡散）方式が採用されている。従って、５ＧＨｚ帯でＯＦＤＭ方式を使用して、２．４ＧＨｚ帯ではＤＳＳＳ方式を使用することにより、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ｂおよびｇ規格の互換性を維持しながら高い伝送レートを実現することが可能である。

図２は、本発明の実施の形態における複数の伝送路によるデータ伝送の例を示す図である。本発明において異なる伝送路により同時に通信を行う際、異なる周波数帯を用いてもよく、同一周波数帯の異なるチャネルを用いてもよく、また、同一のチャネルにおける異なる伝達関数を有する伝搬路を用いてもよい。

図２（ａ）は、伝送路として異なる周波数帯または異なるチャネルを用いた例であり、多重データＡおよびＢはそれぞれ干渉することなく、別々の経路により伝送される。この場合、各チャネルにおける性能はそのチャネルの伝達特性によって決まるため、例えば一方のチャネルがマルチパスの影響で伝送速度が落ちたとしても他方のチャネルを利用することで性能劣化を最小限に抑えることができる。以下では、このような方式を周波数多重方式と呼ぶこととする。

一方、図２（ｂ）は、伝送路として同一のチャネルにおける異なる伝達関数を有する伝搬路を用いた例である。この方式は、マルチパスにより電波が十分に反射や散乱された場合に、適当な間隔で配置された複数のアンテナで送受信すると、伝送速度はアンテナ数に比例する、という理論に基づいたものであり、多入力多出力方式（ＭＩＭＯ：Multiple Input Multiple Output）と呼ばれる。

図３は、本発明の実施の形態における通信装置の一構成例を示す図である。この通信装置は、アンテナ１０１および２０１と、切替器１０２および２０２と、ＲＦ回路１０３、１０４、２０３および２０４と、受信部３００と、送信部４００と、通信制御部５００と、周辺インターフェース５９０とを備えている。

アンテナ１０１および２０１は、それぞれ別々の信号を送受信するために用いられ、例えば、２．４ＧＨｚ帯および５ＧＨｚ帯の高周波信号を送受信することができる。また、切替器１０２および２０２は、それぞれアンテナ１０１および２０１に接続し、受信時には受信部３００とアンテナ１０１および２０１との間の接続が有効になり、送信時には送信部４００とアンテナ１０１および２０１との間の接続が有効になるよう接続を切り替える。ＲＦ（Radio Frequency）回路１０３、１０４、２０３および２０４は、切替器１０２および２０２と受信部３００および送信部４００との間にそれぞれ配置され、切替器１０２および２０２側の高周波信号と受信部３００および送信部４００側の中間信号との間の変換を行う。

受信部３００は、ＲＦ回路１０３および２０３からの２系統の中間信号を受けて、物理層における後半の受信処理を行う。この受信部３００は、チャネルＡ受信部３１０と、チャネルＢ受信部３２０と、ＭＩＭＯ受信部３３０と、受信分配器３８０と、受信切替器３９０とを備える。

受信部３００において、チャネルＡ受信部３１０およびチャネルＢ受信部３２０は、図２（ａ）のように互いに異なるチャネルＡおよびＢを使用して同時に別々のデータを受信するという周波数多重方式による受信処理を実現するものである。一方、ＭＩＭＯ受信部３３０は、図２（ｂ）のように同一のチャネルにおける異なる伝達関数を有する伝搬路を用いてＭＩＭＯによる受信処理を実現するものである。

受信部３００において、受信分配器３８０は、ＲＦ回路１０３および２０３からの２系統の中間信号を、チャネルＡ受信部３１０およびチャネルＢ受信部３２０に１系統ずつ供給するとともに、ＭＩＭＯ受信部３３０には２系統をそのまま供給する。また、受信切替器３９０は、チャネルＡ受信部３１０およびチャネルＢ受信部３２０によって処理された２系統の信号、または、ＭＩＭＯ受信部３３０によって処理された２系統の信号の何れかを通信制御部５００に供給する。

送信部４００は、通信制御部５００からの２系統の信号を受けて、ＲＦ回路１０４および２０４に物理層における中間信号を供給する。この送信部４００は、チャネルＡ送信部４１０と、チャネルＢ送信部４２０と、ＭＩＭＯ送信部４３０と、送信分配器４８０と、送信切替器４９０とを備える。

送信部４００において、チャネルＡ送信部４１０およびチャネルＢ送信部４２０は、図２（ａ）のように互いに異なるチャネルＡおよびＢを使用して同時に別々のデータを送信するという周波数多重方式による送信処理を実現するものである。一方、ＭＩＭＯ送信部４３０は、図２（ｂ）のように同一のチャネルにおける異なる伝達関数を有する伝搬路を用いてＭＩＭＯによる送信処理を実現するものである。

送信部４００において、送信分配器４８０は、通信制御部５００からの２系統の信号をチャネルＡ送信部４１０およびチャネルＢ送信部４２０に１系統ずつ供給するとともに、ＭＩＭＯ送信部４３０には２系統をそのまま供給する。また、送信切替器４９０は、チャネルＡ送信部４１０およびチャネルＢ送信部４２０によって処理された２系統の信号、または、ＭＩＭＯ送信部４３０によって処理された２系統の信号の何れかをそれぞれＲＦ回路１０４および２０４に供給する。

通信制御部５００は、主として論理層の処理を行うものであり、論理層制御部５０１と、メモリ５０２と、物理層インターフェース５０３とを含む。論理層制御部５０１は、論理層として例えばデータリンク層におけるＭＡＣ（メディアアクセス制御）副層のフレームを処理する。メモリ５０２は、論理層制御部５０１による処理に必要な作業データ等を保持するものである。物理層インターフェース５０３は、受信部３００および送信部４００により実現される物理層とのやりとりを行うインターフェースである。

周辺インターフェース５９０は、その通信装置を接続するためのインターフェースであり、その通信装置が端末局である場合には、周辺インターフェース５９０としてホストインターフェースが使用され、このホストインターフェースのポート５９９にはコンピュータ等のホスト機器が接続される。一方、その通信装置が基地局である場合には、周辺インターフェース５９０としてネットワークインターフェースが使用され、このネットワークインターフェースのポート５９９にはインターネット等を利用するためのモデム等が接続される。

図４は、本発明の実施の形態におけるチャネルＡ送信部４１０の一構成例を示す図である。ＯＦＤＭ方式を想定すると、このチャネルＡ送信部４１０は、誤り訂正符号化回路４１１と、マップ回路４１２と、差動符号化器４１３と、逆離散フーリエ変換器４１５と、直交変調器４１６とを有する。

誤り訂正符号化回路４１１は、ビットレートに応じて畳み込み符号等で符号化する。マップ回路４１２は、誤り訂正符号化回路４１１により誤り符号化されたデータを複素データシンボルにマッピングする。差動符号化器４１３は、マップ回路４１２によりマッピングされた複素データシンボルを差動符号化して各副搬送波毎に複素データを割り当てる。

逆離散フーリエ変換器４１５は、差動符号化器４１３により差動符号化された複素データを逆フーリエ変換により変調して、ベースバンド信号（Ｉ信号およびＱ信号）を出力する。直交変調器４１６は、ベースバンド信号を直交変調して所定の中間周波数帯の中間信号を生成する。

なお、ここでは、チャネルＡ送信部４１０の一構成例を示したが、チャネルＢ送信部４２０も、このチャネルＡ送信部４１０と同様の構成を備える。

図５は、本発明の実施の形態におけるＭＩＭＯ送信部４３０の一構成例を示す図である。ＯＦＤＭ方式を想定すると、このＭＩＭＯ送信部４３０は、誤り訂正符号化回路４３１および４４１と、マップ回路４３２および４４２と、差動符号化器４３３および４４３と、時空間符号化回路４３４と、逆離散フーリエ変換器４３５および４４５と、直交変調器４３６および４４６とを有する。すなわち、図４で説明したチャネルＡ送信部４１０の２系統分の回路を備え、さらに差動符号化器４３３および４４３と逆離散フーリエ変換器４３５および４４５との間に時空間符号化回路４３４を備えている。この時空間符号化回路４３４は、差動符号化器４３３および４４３により差動符号化された複素データを空間多重するための符号化処理を行う。

なお、ここでは時空間符号化の例を挙げたが、本発明はこれに限られず、ＭＩＭＯにおける他の符号化方式を採用しても構わない。

図６は、本発明の実施の形態におけるチャネルＡ受信部３１０の一構成例を示す図である。ＯＦＤＭ方式を想定すると、このチャネルＡ受信部３１０は、直交復調器３１１と、離散フーリエ変換器３１２と、差動復号器３１６と、デマップ回路３１７と、誤り訂正回路３１８とを有する。

直交復調器３１１は、受信分配器３８０からの中間信号を直交検波して、中間信号と同相の同相信号（Ｉ信号）および中間信号の直交成分である直交信号（Ｑ信号）からなるベースバンド信号を抽出する。離散フーリエ変換器３１２は、直交復調器３１１により抽出されたベースバンド信号をガード期間を除いた有効シンボル期間でフーリエ変換して各副搬送波毎に複素データを復調する。

差動復号器３１６は、離散フーリエ変換器３１２により復調された複素データを差動復号するものであり、例えばＰＳＫ方式において利用される。デマップ回路３１７は、差動復号器３１６により復号された複素データをデマップしてデータシンボルを取り出す。誤り訂正回路３１８は、ビタビ復号等によりデータの誤りを検出してデータの訂正を行う。このようにして得られたデータは通信制御部５００の物理層インターフェース５０３に出力される。

なお、ここでは、チャネルＡ受信部３１０の一構成例を示したが、チャネルＢ受信部３２０も、このチャネルＡ受信部３１０と同様の構成を備える。

図７は、本発明の実施の形態におけるＭＩＭＯ受信部３３０の一構成例を示す図である。ＯＦＤＭ方式を想定すると、このＭＩＭＯ受信部３３０は、直交復調器３３１および３４１と、離散フーリエ変換器３３２および３４２と、最小平均自乗誤差フィルタ３３３と、加算器３３４および３４４と、最大比合成器３４５と、差動復号器３３６および３４６と、デマップ回路３３７および３４７と、誤り訂正回路３３８および３４８と、誤り訂正符号化回路３５８と、マップ回路３５７と、差動符号化器３５６とを有する。すなわち、図６で説明したチャネルＡ受信部３１０の２系統分の回路を備え、さらに離散フーリエ変換器３３２および３４２と差動復号器３３６との間に最小平均自乗誤差フィルタ３３３を備える。また、誤り訂正回路３３８の出力をフィードバックして、誤り訂正符号化回路３５８、マップ回路３５７、および、差動符号化器３５６により複素データを生成し、加算器３３４および３４４ならびに最大比合成器３４５による出力を差動復号器３４６に供給している。

最小平均自乗誤差フィルタ３３３は、離散フーリエ変換器３３２および３４２によって生成された各副搬送波の複素データから１つ目のチャネルの複素データを抽出する。また、最大比合成器３４５では、１つ目のチャネルで同定した復号済のデータを、複素データまで再度変換してフィードバックし、２つ目のチャネルの複素データを同定する。

なお、この例では、最小平均自乗誤差フィルタ３３３により１つ目のチャネルを同定し、それを再度利用することで２つ目のチャネルを同定する例を示したが、他の同定方式を用いるようにしても構わない。

図８は、本発明の実施の形態における送信切替器４９０の一構成例を示す図である。この送信切替器４９０は、スイッチ４９１および４９２を有しており、チャネルＡ送信部４１０およびチャネルＢ送信部４２０からの２系統の中間周波数信号、または、ＭＩＭＯ送信部４３０からの２系統の中間周波数信号をＲＦ回路１０４および２０４に供給する。すなわち、スイッチ４９１においてチャネルＡ送信部４１０からの１系統の信号とＭＩＭＯ送信部４３０からの１系統の信号の何れかが選択され、スイッチ４９２においてチャネルＢ送信部４２０からの１系統の信号とＭＩＭＯ送信部４３０からの他の１系統の信号の何れかが選択される。

これらスイッチ４９１および４９２における選択には、後述のように通信制御部５００からの制御信号が用いられる。その結果、アンテナ１０１および２０１からは、チャネルＡおよびＢを利用した周波数多重方式による信号、または、同一のチャネルを利用したＭＩＭＯによる信号の何れかが送信される。

図９は、本発明の実施の形態における受信切替器３９０の一構成例を示す図である。この受信切替器３９０は、スイッチ３９１および３９２と、誤り判別器３９３とを有しており、チャネルＡ受信部３１０およびチャネルＢ受信部３２０からの２系統の信号、または、ＭＩＭＯ受信部３３０からの２系統の信号を通信制御部５００に供給する。すなわち、スイッチ３９１においてチャネルＡ受信部３１０からの１系統の信号とＭＩＭＯ受信部３３０からの１系統の信号の何れかが選択され、スイッチ３９２においてチャネルＢ受信部３２０からの１系統の信号とＭＩＭＯ受信部３３０からの他の１系統の信号の何れかが選択される。

これらスイッチ３９１および３９２における選択には、誤り判別器３９３からの制御信号が用いられる。誤り判別器３９３は、チャネルＡ受信部３１０、チャネルＢ受信部３２０、および、ＭＩＭＯ受信部３３０のそれぞれにおける最後段の誤り訂正回路における誤り検出信号を受けて、それぞれの受信部において正常にデータが受信できたか否かを判別する。そして、チャネルＡ受信部３１０およびチャネルＢ受信部３２０、または、ＭＩＭＯ受信部３３０のうち、データが正常に受信された方の出力信号を通信制御部５００に供給する。

図１０は、本発明の実施の形態における通信制御部５００のデータ受信時の機能構成の一例を示す図である。このデータ受信時の機能構成は、周波数切替制御部５４０および５５０と、周波数切替部５６０と、周波数テーブル５６１とを備える。周波数切替制御部５４０および５５０は、それぞれデータ判別部５４１または５５１、および、レスポンス出力部５４２または５５２を備える。

データ判別部５４１および５５１は、受信部３００の受信切替器３９０からのデータ信号を受け取り、データ判別部５４１であれば伝送路Ａにおける受信状況、データ判別部５５１であれば伝送路Ｂにおける受信状況を、レスポンス出力部５４２および５５２に伝える。レスポンス出力部５４２および５５２は、データ判別部５４１および５５１からの受信状況を統合して、各伝送路における受信状況を含むレスポンスを送信分配器４８０に供給する。

周波数切替部５６０は、データ判別部５４１および５５１における受信状況の判別結果に基づき、必要に応じてチャネルＡ受信部３１０、チャネルＢ受信部３２０、または、ＭＩＭＯ受信部３３０における受信周波数を変更する。この受信周波数の変更の際、正確な周波数は知らされていないことがあるため、周波数切替部５６０は、周波数テーブル５６１において定義された各周波数によりデータの送受信を行い、正確な送受信が行われた周波数をそれ以降は正確な周波数として使用する。

図１１は、本発明の実施の形態における通信制御部５００のデータ送信時の機能構成の一例を示す図である。このデータ送信時の機能構成は、方式切替制御部５１０および５２０と、方式切替部５３０とを備える。方式切替制御部５１０および５２０は、それぞれレスポンス判別部５１１または５２１、レスポンスタイマ５１２または５２２、および、カウンタ５１３または５２３を備える。

レスポンス判別部５１１および５２１は、データ送信の後、その送信に対するレスポンス信号を受信切替器３９０から受け取り、その結果、正常に送信が完了していなければ対応するカウンタ５１３または５２３をカウントアップさせる。このカウンタ５１３および５２３は、それぞれ伝送路ＡおよびＢに対応するエラーを計数（カウント）するカウンタである。ここでは、連続エラー回数をカウントするものを想定して、正常に送信が完了すると対応するカウンタ５１３または５２３はリセットされるものとする。

レスポンスタイマ５１２および５２２は、データ送信されてからそのデータ送信に対するレスポンスが返ってくるまでの時間を計時するものである。レスポンス判別部５１１および５２１は、このレスポンスタイマ５１２および５２２を利用して、データ送信から所定時間経過してもレスポンスが返ってこない場合には何らかのエラーが生じたものと判断する。

方式切替部５３０は、カウンタ５１３または５２３において所定回数以上のエラーが連続して生じたことを示している場合には、対応する伝送路の使用を止めて通信方式を切替えるよう制御する。この方式切替部５３０による通信方式の切替指示は送信切替器４９０に伝達され、周波数多重方式およびＭＩＭＯの何れかの方式が相互に切り替えられる。例えば、２．４ＧＨｚ帯および５．０ＧＨｚ帯の周波数多重化方式による通信の途中において５．０ＧＨｚ帯のエラーが所定回数を超えた場合、２．４ＧＨｚ帯においてＭＩＭＯによる通信を行うよう制御される。また、例えば、５．０ＧＨｚ帯のＭＩＭＯによる通信の途中においてエラーが所定回数を超えた場合、２．４ＧＨｚ帯および５．２ＧＨｚ帯の周波数多重化方式による通信を行うよう制御される。

図１２は、本発明の実施の形態におけるデータパケットのフレーム構成を示す図である。このデータパケットは、通信装置からデータを送信する際に用いられるものであり、物理層ヘッダ６１０と、ＭＡＣヘッダ６２０と、ペイロード６３０とからなる。物理層ヘッダ６１０は、物理層として例えばＰＬＣＰ（物理層コンバージェンスプロトコル）副層における情報を伝達するＰＬＣＰフレームのヘッダであり、伝送速度、変調方式やＰＬＣＰフレームの長さ等を示すフィールドを含む。ＭＡＣヘッダ６２０は、ＭＡＣ副層における情報を伝達するＭＡＣフレームのヘッダであり、フレームの種類やフレームの送受信アドレス等を示すフィールドを含む。ペイロード６３０は、ＭＡＣフレームのペイロードであり、データ６３１およびＣＲＣ６３２を含む。

本発明の実施の形態では、データパケットにおけるＭＡＣヘッダ６２０に使用状況６２１、順序６２２、および、ＣＲＣ６２３の各フィールドを含んでいる。使用状況６２１は、このフレームが送信された際の各伝送路の使用状況を示すフィールドであり、例えば、チャネルＡの使用の有無、チャネルＢの使用の有無などが示される。これにより、フレームを受信したチャネルＡ受信部３１０、チャネルＢ受信部３２０、または、ＭＩＭＯ受信部３３０は、他のチャネルにおいて同時に送信されたフレームが存在するか否かを知ることができる。順序６２２は、同時に送信されたデータ同士の順序関係を示すフィールドであり、例えば同時に２つのデータが分配されるものとすると、「０」の場合に前半データであることを示し、「１」の場合に後半データであることを示す。ＣＲＣ６２３は、ＭＡＣヘッダ６２０におけるデータ誤りを検出するための巡回型冗長チェック符号である。

図１３は、本発明の実施の形態におけるレスポンスパケットのフレーム構成を示す図である。このレスポンスパケットは、データを受信した通信装置からデータ送信元の通信装置に返送されるものであり、物理層ヘッダ６４０と、ＭＡＣヘッダ６５０と、ペイロード６６０とからなる。物理層ヘッダ６４０がＰＬＣＰ副層における情報を伝達するＰＬＣＰフレームのヘッダであり、ＭＡＣヘッダ６５０がＭＡＣ副層における情報を伝達するＭＡＣフレームのヘッダである点は、図１２におけるデータパケットの物理層ヘッダ６１０およびＭＡＣヘッダ６２０と同様である。

本発明の実施の形態におけるレスポンスパケットでは、ペイロード６６０において状態６６１およびＣＲＣ６６２の各フィールドを含んでいる。状態６６１は、分配されたデータの受信状態を示すフィールドである。また、ＣＲＣ６６２はＭＡＣヘッダ６５０およびペイロード６６０におけるデータ誤りを検出するための巡回型冗長チェック符号である。

状態６６１は、分配されて同時に送信されたデータに関する受信状態を全て含む。従って、例えばチャネルＡにおけるレスポンスパケットであってもチャネルＡのみならずチャネルＢの受信状態も含む。そのため、状態６６１は、分配されたデータの数に応じた情報を含み、データが２つに分配されて送信された場合には例えば１ビット目で前半部の受信状態を示し、２ビット目で後半部の受信状態を示すものとすることができる。すなわち、前半部の受信に成功した場合には１ビット目が「０」、前半部の受信に失敗した場合には１ビット目が「１」となる。同様に、後半部の受信に成功した場合には２ビット目が「０」、後半部の受信に失敗した場合には２ビット目が「１」となる。

このレスポンスパケットの状態６６１は、データを受信した通信装置の周波数切替制御部５４０および５５０のデータ判別部５４１および５５１における判別結果に基づいてレスポンス出力部５４２および５５２により生成される。このレスポンスパケットはデータ送信元の通信装置に返送されて、データ送信元の通信装置の方式切替制御部５１０および５２０のレスポンス判別部５１１および５２１において状態６６１が判別される。

次に本発明の実施の形態における通信装置の動作について図面を参照して説明する。

図１４は、本発明の実施の形態における通信装置の周波数変更処理の動作例を示すシーケンスチャートである。ここでは、通信装置Ｘ（７１０）と通信装置Ｙ（７２０）との間で、当初は２．０ＧＨｚ帯および５．０ＧＨｚ帯における周波数多重方式による通信が行われており、その後、２．０ＧＨｚ帯のＭＩＭＯによる通信に切り替わった後、２．０ＧＨｚ帯および５．２ＧＨｚ帯における周波数多重方式による通信に切り替わる例について説明する。

２．０ＧＨｚ帯および５．０ＧＨｚ帯における周波数多重方式による通信が行われている際に、何らかの妨害電波を受けて５．０ＧＨｚ帯においてエラーが頻発するようになると、通信装置Ｘ（７１０）は、一旦、通信方式を変更して（７１１）、２．０ＧＨｚ帯のＭＩＭＯによる通信に切り替える。通信装置Ｘ（７１０）からのＭＩＭＯによる送信信号を受けた通信装置Ｙ（７２０）は、受信切替器３９０の誤り判別器３９３によって、ＭＩＭＯによる送信信号を検出して（７２２）、それ以降はＭＩＭＯによる送受信を行うようになる。

このようにして周波数多重方式からＭＩＭＯに通信方式の変更が容易に行われる。ＭＩＭＯによる通信で問題がなければそのまま通信を続行するようにしても構わない。ここでは、このＭＩＭＯによる通信からさらに周波数を変更した上で周波数多重方式に切り替えることを想定する。

通信装置Ｘ（７１０）は、通信装置Ｙ（７２０）との間のＭＩＭＯによる送受信が確立すると、今度は周波数多重方式による通信に通信方式を変更する（７１３）。この際、先程エラーを生じた５．０ＧＨｚを使用せずに５．２ＧＨｚを使用して、２．０ＧＨｚおよび５．２ＧＨｚを用いた周波数多重方式による通信に切り替える。このとき、通信装置Ｙ（７２０）は、２．０ＧＨｚの信号を受信することにより、周波数多重方式によるデータを半分だけ取得することができる。

これにより、通信装置Ｙ（７２０）は、周波数多重方式に切り替えようとするが（７２４）、もう一方の周波数はこの時点では不明となっている。そのため、通信装置Ｙ（７２０）の周波数切替部５６０は、周波数テーブル５６１に定められた周波数から１つづつ選択して周波数の切替えを行い、正常に送受信できる周波数を特定する。例えば、図１４の例では、一度５．１ＧＨｚで送受信を試みて、それでは正常に送受信できないため、次に５．２ＧＨｚに周波数変更（７２５）することにより、通信装置Ｘ（７１０）と通信装置Ｙ（７２０）との間の通信が確立する。

このようにして、当初の２．０ＧＨｚ帯および５．０ＧＨｚ帯における周波数多重方式による通信から、ＭＩＭＯによる通信を介して、２．０ＧＨｚ帯および５．２ＧＨｚ帯における周波数多重方式による通信に切り替えることができた。ここでは、周波数多重方式における周波数の切替え例について説明したが、ＭＩＭＯによる通信から周波数多重方式を介して周波数を変更したＭＩＭＯによる通信に切り替えることも可能である。

図１５は、本発明の実施の形態における通信装置のデータ送信後の動作の一例を示すフローチャートである。通信装置は、データ送信を行った後（ステップＳ９１１）、他の通信装置からのレスポンスを待つ。このとき、通信装置はレスポンスタイマ５１２および５２２によりレスポンスまでの時間を計時し、所定時間内にレスポンスがなければ対応するカウンタ５１３または５２３をカウントアップする（ステップＳ９１４）。

一方、所定時間内にレスポンスがあった場合、レスポンス判別部５１１および５２１は図１３に示したレスポンスの内容を判別し（ステップＳ９１３）、送信に成功していれば対応するカウンタ５１３または５２３をリセットし（ステップＳ９１５）、送信に失敗していれば対応するカウンタ５１３または５２３をカウントアップする（ステップＳ９１４）。

そして、カウンタ５１３または５２３の値が所定回数に到達した場合（ステップＳ９１６）、方式切替部５３０は通信方式の切替を指示する（ステップＳ９２０）。また、そうでない場合には、ステップＳ９１１以降の処理を繰り返す。

図１６は、本発明の実施の形態における通信装置の通信方式切替動作の一例を示すフローチャートである。カウンタ５１３または５２３の値が所定回数に到達すると（図１５のステップＳ９１６）、方式切替部５３０はＭＩＭＯによる通信が行われていた場合には（ステップＳ９２１）、周波数多重方式に切り替えるよう送信部４００に指示する（ステップＳ９２２）。

一方、周波数多重方式による通信が行われていた場合には（ステップＳ９２１）、ＭＩＭＯに切り替えるよう送信部４００に指示する。このとき、所定回数に到達したのがカウンタＡ（５１３）であれば、周波数帯ＢにおけるＭＩＭＯに切り替える（ステップＳ９２４）。また、所定回数に到達したのがカウンタＢ（５２３）であれば、周波数帯ＡにおけるＭＩＭＯに切り替える（ステップＳ９２５）。

図１７は、本発明の実施の形態における通信装置のデータ受信時の動作の一例を示すフローチャートである。データ判別部５４１および５５１は、受信したデータについて各誤り訂正回路の出力を判別する。そして、ＭＩＭＯによる通信が成功していれば（ステップＳ９３１）、ＭＩＭＯによる送受信を行う（ステップＳ９３９）。一方、周波数多重方式による通信が成功していれば（ステップＳ９３２）、周波数多重方式による送受信を行う（ステップＳ９３８）。

これに対し、周波数多重方式による一方のチャネルのみが成功している場合には、周波数切替部５６０は、失敗しているチャネルについてその周波数を変更するよう指示する。すなわち、失敗しているのが周波数帯Ａであれば周波数帯Ａにおけるチャネルの周波数を変更し（ステップＳ９３４）、失敗しているのが周波数帯Ｂであれば周波数帯Ｂにおけるチャネルの周波数を変更する（ステップＳ９３６）。これら周波数の変更は、周波数テーブル５６１に定義された周波数に従って、当該周波数帯におけるチャネルの受信に成功するまで試行される。

そして、その周波数変更の結果、周波数帯Ａにおけるチャネルの受信に成功した場合には（ステップＳ９３５）、それ以降、周波数帯Ａについてはその周波数を用いることとして、周波数多重方式による送受信を行う（ステップＳ９３８）。一方、周波数帯Ｂにおけるチャネルの受信に成功した場合には（ステップＳ９３７）、それ以降、周波数帯Ｂについてはその周波数を用いることとして、周波数多重方式による送受信を行う（ステップＳ９３８）。

このように、本発明の実施の形態によれば、チャネルＡ送信部４１０、チャネルＢ送信部４２０、および、ＭＩＭＯ送信部４３０により生成された信号を、伝送路の状態に応じて送信切替器４９０により切り替えることにより、通信方式として周波数多重方式またはＭＩＭＯを適宜選択することができる。また、送信側で切り替えられた周波数多重方式またはＭＩＭＯによる信号を、チャネルＡ受信部３１０、チャネルＢ受信部３２０、および、ＭＩＭＯ受信部３３０によって受信処理し、正常に受信された信号を受信側で自動的に選択することができる。

なお、本発明の実施の形態は本発明を具現化するための一例を示したものであり、以下に示すように特許請求の範囲における発明特定事項とそれぞれ対応関係を有するが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変形を施すことができる。

すなわち、請求項１または７において、第１の受信手段は例えばチャネルＡ受信部３１０およびチャネルＢ受信部３２０に対応する。また、第２の受信手段は例えばＭＩＭＯ受信部３３０に対応する。また、受信切替手段は例えば受信切替器３９０に対応する。

また、請求項２において、第１の誤り検出手段は例えば誤り訂正回路３１８に対応する。また、第２の誤り検出手段は例えば誤り訂正回路３３８および３４８に対応する。また、選択制御手段は例えばスイッチ３９１および３９２ならびに誤り判別器３９３に対応する。

また、請求項３において、データ判別手段は例えばデータ判別部５４１および５５１に対応する。また、周波数切替手段は例えば周波数切替部５６０に対応する。

また、請求項４において、第１の送信手段は例えばチャネルＡ送信部４１０およびチャネルＢ送信部４２０に対応する。また、第２の送信手段は例えばＭＩＭＯ送信部４３０に対応する。また、送信切替手段は例えば送信切替部４９０に対応する。

また、請求項５において、レスポンス判別手段は例えばレスポンス判別部５１１および５２１に対応する。また、方式切替手段は例えば方式切替部５３０に対応する。

なお、本発明の実施の形態において説明した処理手順は、これら一連の手順を有する方法として捉えてもよく、また、これら一連の手順をコンピュータに実行させるためのプログラム乃至そのプログラムを記憶する記録媒体として捉えてもよい。

本発明の活用例として、例えば無線通信システムにおいて複数の異なる伝送路により通信を行う際に本発明を適用することができる。

本発明の実施の形態における複数の伝送路によるデータ伝送の概要を示す図である。 本発明の実施の形態における複数の伝送路によるデータ伝送の例を示す図である。 本発明の実施の形態における通信装置の一構成例を示す図である。 本発明の実施の形態におけるチャネルＡ送信部４１０の一構成例を示す図である。 本発明の実施の形態におけるＭＩＭＯ送信部４３０の一構成例を示す図である。 本発明の実施の形態におけるチャネルＡ受信部３１０の一構成例を示す図である。 本発明の実施の形態におけるＭＩＭＯ受信部３３０の一構成例を示す図である。 本発明の実施の形態における送信切替器４９０の一構成例を示す図である。 本発明の実施の形態における受信切替器３９０の一構成例を示す図である。 本発明の実施の形態における通信制御部５００のデータ受信時の機能構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態における通信制御部５００のデータ送信時の機能構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態におけるデータパケットのフレーム構成を示す図である。 本発明の実施の形態におけるレスポンスパケットのフレーム構成を示す図である。 本発明の実施の形態における通信装置の周波数変更処理の動作例を示すシーケンスチャートである。 本発明の実施の形態における通信装置のデータ送信後の動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態における通信装置の通信方式切替動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態における通信装置のデータ受信時の動作の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１０１、２０１ アンテナ
１０２、２０２ 切替器
１０３、１０４、２０３、２０４ ＲＦ回路
３００ 受信部
３１０ チャネルＡ受信部
３１１、３３１ 直交復調器
３１２、３３２ 離散フーリエ変換器
３１６、３３６、３４６ 差動復号器
３１７、３３７ デマップ回路
３１８、３３８ 誤り訂正回路
３２０ チャネルＢ受信部
３３０ ＭＩＭＯ受信部
３３３ 最小平均自乗誤差フィルタ
３３４ 加算器
３４５ 最大比合成器
３５６ 差動符号化器
３５７ マップ回路
３５８ 誤り訂正符号化回路
３８０ 受信分配器
３９０ 受信切替器
４００ 送信部
４１０ チャネルＡ送信部
４１１、４３１ 訂正符号化回路
４１２、４３２ マップ回路
４１３、４３３ 差動符号化器
４１５、４３５ 逆離散フーリエ変換器
４１６、４３６ 直交変調器
４２０ チャネルＢ送信部
４３０ ＭＩＭＯ送信部
４３４ 時空間符号化回路
４８０ 送信分配器
４９０ 送信切替器
５００ 通信制御部
５０１ 論理層制御部
５０２ メモリ
５０３ 物理層インターフェース
５１０ 方式切替制御部
５１１、５２１ レスポンス判別部
５１２、５２２ レスポンスタイマ
５１３、５２３ カウンタ
５３０ 方式切替部
５４０ 周波数切替制御部
５４１、５５１ データ判別部
５４２、５５２ レスポンス出力部
５６０ 周波数切替部
５６１ 周波数テーブル
５９０ 周辺インターフェース

Claims (7)

1. 複数の異なるチャネルにより分割して伝送された第１のデータ同士を受信する第１の受信手段と、
   同一のチャネルにおける互いに異なる伝達関数を有する伝搬路により分割して伝送された第２のデータ同士を受信する第２の受信手段と、
   前記第１のデータ同士または前記第２のデータ同士の何れか一方を選択する受信切替手段と
   を具備することを特徴とする受信装置。
2. 前記第１の受信手段は、前記第１のデータのそれぞれについて誤り検出を行う第１の誤り検出手段を備え、
   前記第２の受信手段は、前記第２のデータのそれぞれについて誤り検出を行う第２の誤り検出手段を備え、
   前記受信切替手段は、前記第１および第２の誤り検出手段における検出結果に基づいて前記第１のデータ同士または前記第２のデータ同士の何れか一方を選択するよう制御する選択制御手段を備える
   ことを特徴とする請求項１記載の受信装置。
3. 前記受信切替手段において選択された前記第１のデータ同士または前記第２のデータ同士の何れか一方について各データの受信状況を判別するデータ判別手段と、
   前記受信状況に基づいて各データを伝送すべき周波数の変更を制御する周波数切替手段と
   をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の受信装置。
4. 複数の異なるチャネルによりデータを分割して伝送する第１の方式のための変調処理を行う第１の送信手段と、
   同一のチャネルにおける互いに異なる伝達関数を有する伝搬路によりデータを分割して伝送する第２の方式のための変調処理を行う第２の送信手段と、
   前記第１の方式のための変調結果または前記第２の方式のための変調結果の何れか一方を選択する送信切替手段と
   を具備することを特徴とする送信装置。
5. 前記送信切替手段により選択された変調結果を用いた送信の結果を判別するレスポンス判別手段と、
   前記レスポンス判別手段による判別結果に基づいて前記第１の方式または前記第２の方式の何れにより送信を行うべきかを制御する方式切替手段と
   をさらに具備することを特徴とする請求項４記載の送信装置。
6. 前記方式切替手段は、前記第１の方式による送信に失敗した場合には第２の方式による送信に切り替え、前記第２の方式による送信に失敗した場合には第１の方式による送信に切り替える
   ことを特徴とする請求項５記載の送信装置。
7. 複数の異なるチャネルによりデータを分割して伝送する第１の方式または同一のチャネルにおける互いに異なる伝達関数を有する伝搬路によりデータを分割して伝送する第２の方式の何れかによりデータを送信する送信装置と、
   前記送信装置により送信されたデータを受信する受信装置と
   を具備する通信システムであって、
   前記受信装置は、前記第１の方式による受信を行う第１の受信手段と、前記第２の方式による受信を行う第２の受信手段と、前記第１の受信手段または前記第２の受信手段の何れか一方により受信された信号を選択する受信切替手段とを備える
   ことを特徴とする通信システム。
   
   

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