JP2005354347A - 通信システム、送信装置および受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 無線通信において周波数帯域の利用を制限し、またデータ分離処理の複雑化を緩和しながら、伝送レートを向上させる。
【解決手段】 アンテナ１０１、１０２、２１０および２０２からの受信データは、ＲＦ回路３１１、３１２、３２１および３２２を介して受信部３００に供給される。受信部３００は異なる周波数帯のＭＩＭＯ受信部３３０および３６０を備えてそれぞれの周波数帯においてＭＩＭＯによる復調を行う。送信時には、送信部４００において異なる周波数帯のＭＩＭＯ送信部４３０および４６０がそれぞれの周波数帯においてＭＩＭＯによる変調を行う。変調された信号はＲＦ回路４１１、４１２、４２１および４２２を介してアンテナ１０１、１０２、２１０および２０２から出力される。
【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。
特開２０００−２０１１３０号公報（図５）

しかしながら、異なる伝送路として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使用した場合には、同時に伝送すべきデータの数に相当するチャネル数が必要となり、利用効率の面から不都合が生じる場合がある。一方、異なる伝送路として同一の周波数帯域の同一チャネルを用いた場合には、同一の周波数帯域で送受信アンテナおよびＲＦ回路を増やすことにより理論上対応可能であるが、伝送すべきデータの数が増すにつれて受信側のデータ分離処理が極めて複雑になるため、同時に伝送すべきデータの数に強い制限がある。

そこで、本発明は、無線通信において周波数帯域の利用を制限し、またデータ分離処理の複雑化を緩和しながら、伝送レートを向上させ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、第１のチャネルにおける互いに異なる伝達関数を有する少なくとも１つの伝搬路により伝送されたデータ同士を復調する第１の復調手段と、第２のチャネルにおける互いに異なる伝達関数を有する少なくとも１つの伝搬路により伝送されたデータ同士を復調する第２の復調手段と、上記第１および第２の復調手段により復調されたデータを併せて処理するデータ処理手段とを具備する。これにより、第１および第２のチャネルのそれぞれにおいて異なる伝達関数を有する伝搬路を利用することにより周波数帯域の利用を制限し、またデータ分離処理の複雑化を緩和しながら、伝送レートを向上させる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の復調手段が、上記第１のチャネルにおける互いに異なる伝達関数を有する複数の伝搬路により分割して伝送されたデータ同士を復調するか、上記第１のチャネルにおける１つの伝搬路により伝送されたデータを復調するかを切り替える切替手段を備えるものである。これにより、第１のチャネルにおける通信の品質に応じて複数の伝搬路を利用するか１つの伝搬路により伝送するかを適宜選択させる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、上記データ処理手段が、上記復調されたデータの受信状態を判別するデータ判別手段と、上記データ判別手段による判別結果に従って上記伝搬路におけるデータ受信がそれぞれ成功したか否かを示すレスポンスを出力するレスポンス出力手段とを備えるものである。これにより、データの受信状態を送信装置側に伝えて、以降の送信におけるデータ分配に供するという作用をもたらす。

また、本発明の請求項４記載の受信装置は、請求項１記載の受信装置において、上記データ処理手段は、上記復調されたデータを集めてそれらデータの分割前の状態に併合するデータ併合手段と、上記データ併合手段により併合されたデータを保持するデータバッファとを備えるものである。これにより、分割送信されたデータを元の状態に戻して保持させ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、伝送すべき第１および第２の送信データを生成するデータ処理手段と、第１のチャネルにおける互いに異なる伝達関数を有する少なくとも１つの伝搬路により伝送するために上記第１の送信データを変調する第１の変調手段と、第２のチャネルにおける互いに異なる伝達関数を有する少なくとも１つの伝搬路により伝送するために上記第２の送信データを変調する第２の変調手段とを具備する。これにより、第１および第２のチャネルのそれぞれにおいて異なる伝達関数を有する伝搬路を利用することにより周波数帯域の利用を制限し、またデータ分離処理の複雑化を緩和しながら、伝送レートを向上させるという作用をもたらす。

また、本発明の請求項６記載の受信装置は、請求項５記載の受信装置において、上記第１の変調手段が、上記第１のチャネルにおける互いに異なる伝達関数を有する複数の伝搬路により上記第１のデータを分割して伝送するよう変調するか、上記第１のチャネルにおける１つの伝搬路により上記第１のデータを伝送するよう変調するかを切り替える切替手段を備えるものである。これにより、第１のチャネルにおける通信の品質に応じて複数の伝搬路を利用するか１つの伝搬路を用いるかを適宜選択させるという作用をもたらす。

また、本発明の請求項７記載の受信装置は、請求項５記載の受信装置において、上記データ処理手段が、上記伝搬路におけるデータ送信がそれぞれ成功したか否かを示すレスポンスを受け取り送信状態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従って次に送信すべきデータの分配を行うデータ分配手段とを備えるものである。これにより、以前のデータ送信の成否に応じて以降のデータ分配を制御するという作用をもたらす。

また、本発明の請求項８記載の通信システムは、第１および第２のチャネルによりデータを分割して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、上記送信装置は、伝送すべき第１および第２の送信データを生成するデータ生成手段と、上記第１のチャネルにおける互いに異なる伝達関数を有する少なくとも１つの伝搬路により伝送するために上記第１の送信データを変調する第１の変調手段と、上記第２のチャネルにおける互いに異なる伝達関数を有する少なくとも１つの伝搬路により伝送するために上記第２の送信データを変調する第２の変調手段とを具備し、上記受信装置は、上記第１のチャネルにおける互いに異なる伝達関数を有する少なくとも１つの伝搬路により伝送されたデータ同士を復調する第１の復調手段と、上記第２のチャネルにおける互いに異なる伝達関数を有する少なくとも１つの伝搬路により伝送されたデータ同士を復調する第２の復調手段と、上記第１および第２の復調手段により復調されたデータを併せて処理するデータ処理手段とを具備するものである。これにより、第１および第２のチャネルのそれぞれにおいて異なる伝達関数を有する伝搬路を利用することにより周波数帯域の利用を制限し、またデータ分離処理の複雑化を緩和しながら、伝送レートを向上させるという作用をもたらす。

本発明によれば、無線通信において周波数帯域の利用を制限し、またデータ分離処理の複雑化を緩和しながら、伝送レートを向上させ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乃至Ｄ４、Ｄ５乃至Ｄ８、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、データＤ３を伝送路Ｃで、データＤ４を伝送路Ｄ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、Ｂ、ＣおよびＤという４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乃至Ｄ４は、異なる伝送路Ａ乃至Ｄ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乃至Ｄ４が送信された後には、データＤ５乃至Ｄ８が伝送路Ａ乃至Ｄ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乃至Ｄによる同時送信が順次行われる。

伝送路Ａ乃至Ｄ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、複数の伝送路によるデータ伝送の例を示す図である。複数の異なる伝送路により同時に通信を行う場合、大きく分けて２種類の方式が考えられる。一つは、図２（ａ）のように、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て同時に通信を行う方式である。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。

もう一つは、図２（ｂ）のように、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て同時に通信を行う方式である。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。

本発明の実施の形態では、図２（ｃ）のように、異なる周波数帯または異なるチャネルにおいてＭＩＭＯによる通信を行う。すなわち、本方式は、異なる伝達関数を有する伝搬路を用いて同時に通信を行うとともに、さらに周波数方向に多重度を上げることにより、データ分離処理を複雑化せずに、また、周波数帯域をむやみに広げることなく、伝送レートを向上させるものである。

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、１０２、２０１および２０２と、切替器１０３、１０４、２０３および２０４と、ＲＦ回路３１１、３１２、３２１、３２２、４１１、４１２、４２１および４２２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、１０２、２０１および２０２は、それぞれ別々の信号を送受信するために用いられ、この例では、アンテナ１０１および１０２により２ＧＨｚ帯の高周波信号を送受信し、アンテナ２０１および２０２により５ＧＨｚ帯の高周波信号を送受信する。また、切替器１０３、１０４、２０３および２０４は、それぞれアンテナ１０１、１０２、２０１および２０２に接続し、受信時には受信部３００とアンテナ１０１、１０２、２０１および２０２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、１０２、２０１および２０２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３１１、３１２、３２１、３２２、４１１、４１２、４２１および４２２は、切替器１０３、１０４、２０３および２０４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１０３、１０４、２０３および２０４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。この例では、ＲＦ回路３１１および３１２が２ＧＨｚ帯の受信用、ＲＦ回路３２１および３２２が５ＧＨｚ帯の受信用、ＲＦ回路４１１および４１２が２ＧＨｚ帯の送信用、ＲＦ回路４２１および４２２が５ＧＨｚ帯の送信用として機能する。

受信部３００は、ＲＦ回路３１１、３１２、３２１および３２２から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、この例では２ＧＨｚ帯ＭＩＭＯ受信部３３０と、５ＧＨｚ帯ＭＩＭＯ受信部３６０とを備えている。これにより、２ＧＨｚ帯および５ＧＨｚ帯のそれぞれにおいてＭＩＭＯにより伝送された信号を同時に受信する。これら２ＧＨｚ帯ＭＩＭＯ受信部３３０および５ＧＨｚ帯ＭＩＭＯ受信部３６０により処理された信号は、通信制御部５００に供給される。

送信部４００は、通信制御部５００からの信号を受けて、ＲＦ回路４１１、４１２、４２１および４２２に物理層における中間信号を供給する。この送信部４００は、この例では２ＧＨｚ帯ＭＩＭＯ送信部４３０と、５ＧＨｚ帯ＭＩＭＯ送信部４６０とを備えている。これにより、２ＧＨｚ帯および５ＧＨｚ帯のそれぞれにおいてＭＩＭＯにより同時に送信を行う。

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、スイッチ４３９とを備えている。

誤り訂正符号化回路４３１および４４１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４３２および４４２は、誤り訂正符号化回路４３１および４４１により誤り符号化されたそれぞれの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４３３および４４３は、マップ回路４３２および４４２によりそれぞれ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。

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。但し、この時空間符号化回路４３４の一方の入力にはスイッチ４３９が接続されており、この時空間符号化回路４３４における処理をバイパスするように設定することができるようになっている。これにより、伝送路の状態に応じてＭＩＭＯとしての変調機能を抑止し、図２（ａ）に示した周波数多重方式に切り替えることが可能となる。なお、このスイッチ４３９は、通信制御部５００からの制御により切り替えることができる。

逆離散フーリエ変換器４３５および４４５は、差動符号化器４３３および４４３により差動符号化され、もしくはさらに時空間符号化回路４３４によって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）を生成する。直交変調器４３６および４４６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、ＭＩＭＯ送信部４３０の一構成例を示したが、ＭＩＭＯ送信部４６０も、このＭＩＭＯ送信部４３０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、スイッチ３３９とを備えている。

直交復調器３３１および３４１は、ＲＦ回路３１１および３１２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３３２および３４２は、直交復調器３３１および３４１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の復調を行う。

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。この最大比合成器３４５の入力部には、それぞれ離散フーリエ変換器３３２および３４２と差動符号化器３５６との加算を行う加算器３３４および３４４が接続されている。

但し、最小平均自乗誤差フィルタ３３３の一方の入力および加算器３３４の一方の入力にはスイッチ３３９が共通して接続されており、これら最小平均自乗誤差フィルタ３３３および最大比合成器３４５における処理をバイパスするように設定することができるようになっている。これにより、伝送路の状態に応じてＭＩＭＯとしての復調機能を抑止し、図２（ａ）に示した周波数多重方式に切り替えることが可能となる。なお、このスイッチ３３９は、通信制御部５００からの制御により切り替えることができる。

差動復号器３３６および３４６は、離散フーリエ変換器３３２および３４２により復調され、もしくはさらに最小平均自乗誤差フィルタ３３３および最大比合成器３４５により処理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３３７および３４７は、差動復号器３３６および３４６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３３８および３４８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。

また、誤り訂正回路３３８の出力は、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によって再び複素データに戻され、加算器３３４および３４４の一方の入力にフィードバックされる。

なお、ここでは、ＭＩＭＯ受信部３３０の一構成例を示したが、ＭＩＭＯ受信部３６０も、このＭＩＭＯ受信部３３０と同様の構成を備える。

図６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、位置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、伝送路毎にビットフィールドを割り当て、対応するビットフィールドにより伝送路の使用の有無を表示する。これにより、フレームを受信したＭＩＭＯ受信部３３０および３６０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。位置６２２は、データの位置を示すフィールドであり、例えば４分割されたデータのうち何れの位置に該当するかを示す。すなわち、１つのデータをデータＡ、Ｂ、ＣおよびＤの４つに分割して伝送する場合、そのフレームに含まれるデータがデータＡであれば「０」、データＢであれば「１」、データＣであれば「２」、データＤであれば「３」を示すことにより、分割されたデータの位置を知ることができる。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７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６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、例えば伝送路Ａにおけるレスポンスパケットであっても伝送路Ａのみならず伝送路Ｂ乃至Ｄ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４つに分配されて送信された場合には例えば１ビット目で伝送路Ａの受信状態を示し、２ビット目で伝送路Ｂの受信状態を示し、３ビット目で伝送路Ｃの受信状態を示し、４ビット目で伝送路Ｄの受信状態を示すものとすることができる。すなわち、伝送路Ａの受信に成功した場合には１ビット目が「０」、伝送路Ａの受信に失敗した場合には１ビット目が「１」となる。以下同様に、伝送路Ｂの受信に成功した場合には２ビット目が「０」、伝送路Ｂの受信に失敗した場合には２ビット目が「１」等となる。

図８は、本発明の実施の形態における通信制御部５００の機能構成の一例を示す図である。ここでは、通信制御部５００は、データ判別部５１０と、データ併合部５２０と、データバッファ５３０と、レスポンス出力部５４０と、レスポンス判別部５５０と、データ分配部５６０と、データ出力部５７０とを備える。

データ判別部５１０は、受信部３００から各受信データを受け取って、そのデータの受信状態を判別する。すなわち、ＭＩＭＯ受信部３３０および３６０における最後段の誤り訂正回路の出力によってエラーの有無を判断し、また、図６のフレーム構成におけるＭＡＣヘッダ６２０の使用状況６２１から各伝送路における使用状況を把握してフレームの不達などを判断する。

データ併合部５２０は、データ判別部５１０によって正常と判断されたデータを集めて、各データをそれらが分配される前の状態に併合する。例えば、データがデータＡ乃至Ｄの４つに分配されて同時に送信された場合、データ併合部５２０は、図６のフレーム構成におけるＭＡＣヘッダ６２０の位置６２２からデータの位置を把握して元のデータ列へと併合する。

データバッファ５３０は、通信対象となるデータを一時的に保持するバッファである。このデータバッファ５３０は、データ併合部５２０によって併合された受信データを保持し、また、データ分配部５６０により分配される送信データを保持する。

レスポンス出力部５４０は、データ判別部５１０による判別の結果に従って、各伝送路におけるデータ受信が成功したか否かを示すレスポンスを出力する。すなわち、図７のフレーム構成における状態６６１において伝送路毎に受信の成否を示したレスポンスを、送信部４００を介して各伝送路に対して出力する。

レスポンス判別部５５０は、データを送信した通信装置において、そのデータ送信に対するレスポンスを受け取って、そのデータ送信の結果を判別する。すなわち、図７のフレーム構成における状態６６１を参照して、伝送路毎のデータ送信の成否を判別する。

データ分配部５６０は、レスポンス判別部５５０による判別結果に従って、次のデータ送信のためのデータ分配を行う。すなわち、前回のデータ送信において全てのデータが送信されていれば、データバッファ５３０に保持されている新たなデータを取り出して各伝送路に分配する。もし、前回のデータ送信において未送信のデータがあればその未送信のデータを再送するようにデータの分配を行う。なお、この再送時のデータ分配については後述する。

データ出力部５７０は、データ分配部５６０によって分配された各データを送信部４００に出力する。これら各データは、図６のフレーム構成におけるペイロード６３０のデータ６３１として送信される。

図９は、本発明の実施の形態におけるデータ再送時のデータ分配方法の一例を示す図である。まず、送信側は、図２（ａ）のように、例えばデータをデータＡ乃至Ｄの４つに分配し、データＡおよびＢを２ＧＨｚ帯のＭＩＭＯにより送信し、データＣおよびＤを５ＧＨｚ帯のＭＩＭＯにより送信することを想定する。その結果、受信側では、２ＧＨｚ帯においてデータＢを受信し、５ＧＨｚ帯においてデータＤを受信できたものとする。すなわち、データＡおよびＣは何らかの理由により受信に失敗したものとする。この受信の成否は、レスポンス出力部の出力する図７のフレーム構成におけるペイロード６６０の状態６６１により、受信側から送信側に伝達される。

すると、送信側では、データ分配部５６０が、図２（ｂ）のように送信に成功したデータＢおよびＤの存在していた位置にそれぞれデータＡおよびＣをコピーして、データ全体を再送する。その結果、受信側では、２ＧＨｚ帯においてデータＡを受信できたものとする。すなわち、５ＧＨｚ帯のデータＣは何れも何らかの理由により受信に失敗したものとする。この受信の成否は、レスポンス出力部の出力する図７のフレーム構成におけるペイロード６６０の状態６６１により、受信側から送信側に伝達される。

これに対して、送信側では、データ分配部５６０が、図２（ｃ）のように送信に成功したデータＡ、ＢおよびＤの存在していた位置にデータＣをコピーして、データ全体を再送する。これにより、データＣは４つの伝送路によって同時に重複して送信される。その結果、受信側では、４つのうち２つの経路によりデータＣが無事受信されたものとする。データ併合部５２０は、このデータＣを本来の位置に併合してデータバッファ５３０に格納する。

このようにして、一旦送信に失敗したデータを、他の実績のある伝送路によって再送することにより、再送の成功率を向上させることができる。

なお、ここでは、伝送路の構成を変更せずにデータをコピーすることにより実質的に伝送路を変更しているが、他の方法として、通信状態に応じて図４におけるスイッチ４３９を切り替えて時空間符号化回路４３４における処理をバイパスし、図５におけるスイッチ３３９を切り替えて最小平均自乗誤差フィルタ３３３および最大比合成器３４５における処理をバイパスすることにより周波数多重方式による送受信を行うようにすることが考えられる。

また、送信部４００において、各周波数帯における２つの送信ＲＦ回路のうちのどちらに出力するかを通信の品質によって切り替えることにより、送信ダイバシティとしての機能を備えることもできる。さらに、受信部３００において、各周波数帯における２つの受信ＲＦ回路のうちのどちらから入力するかを通信の品質によって切り替えることにより、受信ダイバシティとしての機能を備えることもできる。

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１０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。通信装置は、受信部３００によりデータを受信すると（ステップＳ９１１）、データ判別部５１０において受信データの判別を行う（ステップＳ９１２）。すなわち、ＭＩＭＯ受信部３３０および３６０における最後段の誤り訂正回路の出力によってエラーの有無を判断し、また、図６のフレーム構成におけるＭＡＣヘッダ６２０の使用状況６２１から各伝送路における使用状況を把握してフレームの不達などを判断する。

そして、受信に成功したデータの中に、これまでに受信できていなかったデータがあれば（ステップＳ９１３）、データ併合部５２０によりデータの併合を行う（ステップＳ９１４）。すなわち、図６のフレーム構成におけるＭＡＣヘッダ６２０の位置６２２からデータの位置を把握して元のデータ列へと併合して、データバッファ５３０に格納する。

また、データ判別部５１０における判別結果に応じて、レスポンス出力部５４０がレスポンスの出力を行う（ステップＳ９１５）。すなわち、図７のフレーム構成における状態６６１において伝送路毎に受信の成否を示したレスポンスを、送信部４００を介して各伝送路に対して出力する。

図１１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、受信部３００によりレスポンスを受信すると（ステップＳ９２１）、レスポンス判別部５５０においてレスポンスの判別を行う（ステップＳ９２２）。すなわち、図７のフレーム構成における状態６６１を参照して、伝送路毎のデータ送信の成否を判別する。

その結果、未だ送信に成功していないデータがあれば（ステップＳ９２３）、データ分配部５６０によりデータの併合を行い（ステップＳ９２４）、データ出力部５７０によりデータの出力を行う（ステップＳ９２５）。例えば、図９により説明したように、未送信データを他の伝送路からも送信できるようデータの複写を行い、図６のフレーム構成におけるペイロード６３０のデータ６３１として送信する。

このように、本発明の実施の形態によれば、受信部３００において異なる周波数帯のＭＩＭＯ受信部３３０および３６０を設け、送信部４００において異なる周波数帯のＭＩＭＯ送信部４３０および４６０を設けることにより、周波数帯域をむやみに広げることなく、またデータ分離処理の複雑化を緩和しながら、無線通信における伝送レートを向上させることができる。

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において、第１の復調手段は例えばＭＩＭＯ受信部３３０に対応する。また、第２の復調手段は例えばＭＩＭＯ受信部３６０に対応する。また、データ処理手段は例えば通信制御部５００に対応する。

また、請求項２において、切替手段は例えばスイッチ３３９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５１０に対応する。また、レスポンス出力手段は例えばレスポンス出力部５４０に対応する。

また、請求項４において、データ併合手段は例えばデータ併合部５２０に対応する。また、データバッファは例えばデータバッファ５３０に対応する。

また、請求項５において、データ処理手段は例えば通信制御部５００に対応する。また、第１の変調手段は例えばＭＩＭＯ送信部４３０に対応する。また、第２の変調手段は例えばＭＩＭＯ送信部４６０に対応する。

また、請求項６において、切替手段は例えばスイッチ４３９に対応する。

また、請求項７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５５０に対応する。また、データ分配手段は例えばデータ分配部５６０に対応する。

また、請求項８において、データ生成手段およびデータ処理手段は例えば通信制御部５００に対応する。また、第１の変調手段は例えばＭＩＭＯ送信部４３０に対応する。また、第２の変調手段は例えばＭＩＭＯ送信部４６０に対応する。また、第１の復調手段は例えばＭＩＭＯ受信部３３０に対応する。また、第２の復調手段は例えばＭＩＭＯ受信部３６０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。 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制御部５００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再送時のデータ分配方法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。 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。

符号の説明

１０１、１０２、２０１、２０２ アンテナ
１０３、１０４、２０３、２０４ 切替器
３００ 受信部
３１１、３１２、３２１、３２２、４１１、４１２、４２１、４２２ ＲＦ回路
３３０、３６０ ＭＩＭＯ受信部
３３１、３４１ 直交復調器
３３２、３４２ 離散フーリエ変換器
３３３ 最小平均自乗誤差フィルタ
３３４、３４４ 加算器
３３６、３３６ 差動復号器
３３７、３４７ デマップ回路
３３８、３４８ 訂正回路
３３９、４３９ スイッチ
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
４００ 送信部
４３０、４６０ ＭＩＭＯ送信部
４３１、４４１ 誤り訂正符号化回路
４３２、４４２ マップ回路
４３３、４４３ 差動符号化器
４３４ 時空間符号化回路
４３５、４４５ 逆離散フーリエ変換器
４３６、４４６ 直交変調器
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 データ判別部
５２０ データ併合部
５３０ データバッファ
５４０ レスポンス出力部
５５０ レスポンス判別部
５６０ データ分配部
５７０ データ出力部
５９０ 周辺インターフェース
５９９ ポート

Claims (8)

1. 第１のチャネルにおける互いに異なる伝達関数を有する少なくとも１つの伝搬路により伝送されたデータ同士を復調する第１の復調手段と、
   第２のチャネルにおける互いに異なる伝達関数を有する少なくとも１つの伝搬路により伝送されたデータ同士を復調する第２の復調手段と、
   前記第１および第２の復調手段により復調されたデータを併せて処理するデータ処理手段と
   を具備することを特徴とする受信装置。
2. 前記第１の復調手段は、前記第１のチャネルにおける互いに異なる伝達関数を有する複数の伝搬路により分割して伝送されたデータ同士を復調するか、前記第１のチャネルにおける１つの伝搬路により伝送されたデータを復調するかを切り替える切替手段を備える
   ことを特徴とする請求項１記載の受信装置。
3. 前記データ処理手段は、前記復調されたデータの受信状態を判別するデータ判別手段と、前記データ判別手段による判別結果に従って前記伝搬路におけるデータ受信がそれぞれ成功したか否かを示すレスポンスを出力するレスポンス出力手段とを備える
   ことを特徴とする請求項１記載の受信装置。
4. 前記データ処理手段は、前記復調されたデータを集めてそれらデータの分割前の状態に併合するデータ併合手段と、前記データ併合手段により併合されたデータを保持するデータバッファとを備える
   ことを特徴とする請求項１記載の受信装置。
5. 伝送すべき第１および第２の送信データを生成するデータ処理手段と、
   第１のチャネルにおける互いに異なる伝達関数を有する少なくとも１つの伝搬路により伝送するために前記第１の送信データを変調する第１の変調手段と、
   第２のチャネルにおける互いに異なる伝達関数を有する少なくとも１つの伝搬路により伝送するために前記第２の送信データを変調する第２の変調手段と
   を具備することを特徴とする送信装置。
6. 前記第１の変調手段は、前記第１のチャネルにおける互いに異なる伝達関数を有する複数の伝搬路により前記第１のデータを分割して伝送するよう変調するか、前記第１のチャネルにおける１つの伝搬路により前記第１のデータを伝送するよう変調するかを切り替える切替手段を備える
   ことを特徴とする請求項５記載の送信装置。
7. 前記データ処理手段は、前記伝搬路におけるデータ送信がそれぞれ成功したか否かを示すレスポンスを受け取り送信状態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従って次に送信すべきデータの分配を行うデータ分配手段とを備える
   ことを特徴とする請求項５記載の送信装置。
8. 第１および第２のチャネルによりデータを分割して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、
   前記送信装置は、伝送すべき第１および第２の送信データを生成するデータ生成手段と、前記第１のチャネルにおける互いに異なる伝達関数を有する少なくとも１つの伝搬路により伝送するために前記第１の送信データを変調する第１の変調手段と、前記第２のチャネルにおける互いに異なる伝達関数を有する少なくとも１つの伝搬路により伝送するために前記第２の送信データを変調する第２の変調手段とを具備し、
   前記受信装置は、前記第１のチャネルにおける互いに異なる伝達関数を有する少なくとも１つの伝搬路により伝送されたデータ同士を復調する第１の復調手段と、前記第２のチャネルにおける互いに異なる伝達関数を有する少なくとも１つの伝搬路により伝送されたデータ同士を復調する第２の復調手段と、前記第１および第２の復調手段により復調されたデータを併せて処理するデータ処理手段と
   を具備することを特徴とする通信システム。
   
   

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