JP2007208441A - 通信システム、通信方法および通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】変調した高周波信号により通信を行う通信システムにおいて変調度の変動により劣化する通信品質を改善する。
【解決手段】受信装置２が高周波のキャリア信号を変調して送信された信号を受信し、検波する際に、復調品質検出器３４において復調品質を検出し、送信装置１にフィードバックする。これにより、送信装置１は復調品質が最適になるように変調度を変更することができるので、変調度の変動により劣化する通信品質を改善することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、高周波信号を変調して行うデータ通信の通信品質を改善する技術に関する。

近年、無線通信の大容量化に対応すべくミリ波を用いた無線通信システムが開発されている。例えば、６０ＭＨｚ帯のミリ波を用いた通信速度１．２５Ｇｂｐｓを有する無線通信システムとして非特許文献１に記載のものが知られている。

図７は、従来のミリ波を用いた無線通信システムの構成を示すブロック図である。図７に示す無線通信システムは、キャリア信号発生器１０４によりミリ波信号を発生し、変調器１０３によりミリ波信号を変調してデータ信号を重畳し、増幅器１０２により変調されたミリ波信号を増幅し、アンテナ１０１によりそのミリ波信号を空間に放射する。そして、受信器のアンテナ１０５でミリ波信号を受信し、増幅器１０６により受信したミリ波信号を増幅し、復調器１０７により復調することで通信が行われる。

また、キャリア信号の高周波数化にともないキャリア信号の発生に光技術を用いた無線システムの検討もなされている（例えば、非特許文献２参照。）。
K. Ohata、K. Maruhashi、M. Ito、S. Kishimoto、K. Ikuina、T. Hashiguchi、N. Takahashi、S. Iwanaga、"Wireless 1.25Gb/s Transceiver Module at 60GHz-Band,"、Digest of Technical Papers、ISSCC 2002、2002、p.298-299 A. Hirata、M. Harada、T. Nagatsuma、"120-GHz wireless link using photonic techniques for generation, modulation, and emission of millimeter-wave signals,"、IEEE Jornal of Lightwave Technology、IEEE、2003、p.2145-2153

しかしながら、ミリ波領域においては、変調器、増幅器および復調器などの非線形性が低周波領域よりも顕著となり、復調されたデータ信号に歪が生じ、データ信号のクロスポイントが中心から大きくずれてデータの誤りが多数発生してしまうという問題が生じていた。また、光技術を用いた無線システムのデータ変調に使用される光変調器も非線形性が強く、復調されたデータ信号に歪が生じる問題はさらに顕著となる。

従来は、線形性が維持されるように変調度を下げるなどの手法を用いていたが、より大きな受信電力が必要となるという問題が生じていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、非線形性を有する機器を使用する通信システムにおいて、変調度の変動により劣化する通信品質を改善することにある。

本発明に係る通信システムは、送信装置と受信装置の間で変調した高周波信号により通信を行う通信システムであって、送信装置は、高周波信号を発生する高周波信号発生手段と、送信すべきデータにより高周波信号を所定の変調度で変調する変調手段と、変調した高周波信号を送信する送信手段と、受信装置から出力された復調品質を入力する復調品質入力手段と、復調品質が改善されるように変調手段の変調度を変更する変調度変更手段と、を有し、受信装置は、送信装置が送信した高周波信号を受信する受信手段と、受信した信号を復調する復調手段と、復調した信号の復調品質を検出する復調品質検出手段と、その復調品質を送信装置に出力する復調品質出力手段とを有することを特徴とする通信システム。を有することを特徴とする。

本発明にあっては、送信すべきデータにより高周波信号を所定の変調度で変調する変調手段を備えた送信装置と、送信された信号を復調し、その復調品質を検出する復調品質検出手段を備えた受信装置との間でデータ通信を行うとともに、復調品質を受信装置から送信装置へフィードバックすることにより、送信装置は、復調品質が改善されるように変調度を変更することができるので、変調度の変動による通信品質の劣化を改善することを可能とする。

本発明によれば、非線形性を有する機器を使用する通信システムにおいて、変調度の変動により劣化する通信品質を改善することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

図１は、本実施の形態における通信システムの構成を示すブロック図である。本通信システムは、入力データに基づいて高周波信号を変調してデータ通信を行うとともに、受信装置２において、復調品質を検出し、検出した復調品質を送信装置１にフィードバックすることにより、復調品質が最適となるように変調度を変更するものである。

送信装置１は、キャリア信号発生器１５により高周波のキャリア信号を発生し、変調器１４により、入力されたデータに基づいてキャリア信号を所定の変調度で変調し、増幅器１３により、変調されたキャリア信号を増幅し、フィルタ１２を介してアンテナ１１により、受信装置２へ送信する。

受信装置２は、アンテナ２１、フィルタ２２を介して受信した信号を増幅器２３により増幅し、復調器２４により復調する。

さらに、受信装置２はデータを受信するとともに、復調品質検出器３４により、復調品質を表すデータを検出し、復調品質送信器３５により復調品質を表すデータを送信装置１へ出力する。出力された復調品質を表すデータは、送信装置１の復調品質受信器３６を介して入力され、変調度可変装置３３により、入力された復調品質を表すデータに基づいて、復調品質が改善されるように変調器１４の変調度を変更する。

また、復調品質がある水準以下になったときに変調度の変更を行うようにしても良い。変調度の変更は、変更前の変調度を基準として、その基準からある一定範囲内において最適となる変調度を選択することにより行う。そのとき選択された変調度を、次に変調度を変更する際の新たな基準とする。

なお、受信装置２から送信装置１へ復調品質を伝達するときには、無線通信により送信しても良いし、有線通信により送信しても良い。

このように、送信装置１が受信装置２からフィードバックされた復調品質を表すデータに基づいて変調度を変更することにより、変調度の変動により劣化する通信品質を改善することができる。

次に、様々な復調品質の評価方法を用いた実施例を示しながら、本通信システムの実施例を説明する。

図２は、復調品質の評価に、復調した信号の波形の質を用いる通信システムの構成を示す図である。同図に示す通信システムは、復調品質検出器３４としてアイパタン評価器４４を用いて波形の質を検出するものである。復調した信号の波形が崩れていると正しいデータを復元することができなくなるので、波形の質により、復調品質を検出するものである。

アイパタンは、信号の波形を信号クロックに同期した一定時間毎に区切り、オーバーラップさせたものであり、図３で示す目玉のように観察される。波形の質が良好であれば、目玉がはっきり開いて見え、波形が崩れると、目玉が閉じたようになる。図３に示すマスク部分７を信号が横切る場合をエラーとみなして、その回数を復調品質として出力する。具体的には、信号の波形を区切った一定時間内における所定の時刻の信号強度が所定の範囲内に入った場合にエラーとみなすことにより、波形の質を評価する。

上述の復調品質検出方法を図４を用いて説明する。図４は、信号の波形を信号クロックに同期した一定時間毎に区切り、オーバーラップして表示したものである。所定の時刻７１，７２の信号強度が上限電圧７３および下限電圧７４の範囲内に入っている場合をエラーとみなす。したがって、図４に示す波形７５は、時刻７１および時刻７２において、上限電圧７３と下限電圧７４との間に入っていないので、エラーとみなされないが、波形７６は、時刻７１において上限電圧７３と下限電圧７４の間にあるのでエラーとみなされる。また、図４で図示した例以外でも、例えば、波形が崩れて山の部分が下がり上限電圧７３を下回る場合にも、信号は、マスク部分７を横切り、所定の時刻７１，７２において上限電圧７３と下限電圧７４の間にあるのでエラーとみなされる。

次に、図２に示す通信システムが復調品質を検出し、送信装置１にフィードバックする動作を説明する。受信装置２は、送信装置１から送信された信号を受信し、復調するとともに、アイパタン評価器４４により、マスク部分７を横切るエラー回数を検出する。検出されたエラー回数は、波形品質送信器４５により送信装置１に出力される。送信装置１は、波形品質受信器４６を介してエラー回数を入力し、入力されたエラー回数が減少するように変調度可変装置３３により変調度を変更する。

図５は、復調品質の評価に受信したデータを復号する際の誤り率を用いる通信システムの構成を示す図である。同図に示す通信システムは、通信品質が低下すると通信データの誤りが増加することから、前方誤り訂正復号器５４で検出される誤り率を復調品質として用いたものである。

送信装置１は、前方誤り訂正符号器５３により、送信装置１に入力されたデータに誤り訂正符号を付加し、変調器１４により、誤り訂正符号が付加されたデータに基づいてキャリア信号を変調し、増幅器１３により増幅した後、フィルタ１２及びアンテナ１１を介して信号を送信する。

アンテナ２１、フィルタ２２を介して信号を受信した受信装置２は、増幅器２３により信号を増幅し、復調器２４により復調した後、前方誤り訂正復号器５４によりデータを復号する。データ復号の際に誤りが発見された場合は、付加された誤り訂正符号を利用してある程度の誤りを訂正することができる。さらに、受信装置２は、前方誤り訂正復号器５４により検出される誤り率を誤り率送信器５５をにより送信装置１に出力する。送信装置１は、誤り率受信器５６を介して誤り率を入力し、入力された誤り率が減少するように変調度可変装置３３により変調度を変更する。

したがって、本実施の形態によれば、送信装置１により、高周波信号を送信すべきデータに基づいて所定の変調度により変調して送信し、受信装置２により、その信号を受信して、復調するとともに、復調品質検出器３４において復調品質を検出し、送信装置１にフィードバックすることにより、送信装置１は復調品質が最適になるように変調度を変更することができるので、変調度の変動により劣化する通信品質を改善することができる。

なお、図６に示す送信装置８のように、受信装置９に信号を送信するとともに、送信装置８自身が信号を受信、復調して、復調品質を検出する装置を備えて、復調品質が最適となるように変調度を変更しても良い。

一実施の形態における通信システムの構成を示すブロック図である。 別の実施の形態における通信システムの構成を示すブロック図である。 アイパタンを説明するための図である。 波形を評価することにより復調品質を検出する方法を説明するための図である。 さらに別の実施の形態における通信システムの構成を示すブロック図である。 一実施の形態における通信装置の構成を示すブロック図である。 従来の通信システムの構成を示すブロック図である。

符号の説明

１…送信装置
２…受信装置
１１，２１…アンテナ
１２，２２…フィルタ
１３，２３…増幅器
１４…変調器
１５…キャリア信号発生器
２４…復調器
３３…変調度可変装置
３４…復調品質検出器
３５…復調品質送信器
３６…復調品質受信器
４４…アイパタン評価器
４５…波形品質送信器
４６…波形品質受信器
５３…前方誤り訂正符号器
５４…前方誤り訂正復号器
５５…誤り率送信器
５６…誤り率受信器
７…マスク部分
８…送信装置
９…受信装置
１０１，１０５…アンテナ
１０２，１０６…増幅器
１０３…変調器
１０４…キャリア信号発生器
１０７…復調器

Claims (9)

1. 送信装置と受信装置の間で変調した高周波信号により通信を行う通信システムであって、
   前記送信装置は、
   高周波信号を発生する高周波信号発生手段と、
   送信すべきデータにより前記高周波信号を所定の変調度で変調する変調手段と、
   変調した前記高周波信号を送信する送信手段と、
   前記受信装置から出力された復調品質を入力する復調品質入力手段と、
   前記復調品質が改善されるように前記変調手段の変調度を変更する変調度変更手段とを有し、
   前記受信装置は、
   前記送信装置が送信した前記高周波信号を受信する受信手段と、
   受信した信号を復調する復調手段と、
   復調した信号の復調品質を検出する復調品質検出手段と、
   該復調品質を前記送信装置に出力する復調品質出力手段と
   を有することを特徴とする通信システム。
2. 前記復調品質検出手段は、復調した信号の波形を評価することにより復調品質を検出することを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
3. 前記復調品質検出手段は、復調した信号を信号クロックに同期した一定時間毎に区切り、区切った一定時間内における所定の時刻の信号強度が所定の範囲内に入った回数を復調品質として検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の通信システム。
4. 前記送信装置は、送信すべきデータを誤り訂正符号化する誤り訂正符号化手段を更に有し、
   前記変調手段は、誤り訂正符号化したデータにより前記高周波信号を所定の変調度で変調するものであって、
   前記受信装置は、復調した信号を誤り訂正復号化する誤り訂正復号化手段を更に有し、
   前記復調品質検出手段は、前記誤り訂正復号化手段により検出された誤り率を復調品質とすることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
5. 高周波信号を発生するステップと、
   送信すべきデータにより前記高周波信号を所定の変調度で変調するステップと、
   変調した前記高周波信号を送信するステップと、
   送信された信号を受信するステップと、
   受信した信号を復調するステップと、
   復調した信号の復調品質を検出するステップと、
   該復調品質を出力するステップと、
   前記復調品質を入力するステップと、
   前記復調品質が改善されるように前記変調度を変更するステップと
   を有することを特徴とする通信方法。
6. 前記復調品質を検出するステップは、復調した信号の波形を評価することにより復調品質を検出することを特徴とする請求項５に記載の通信方法。
7. 前記復調品質を検出するステップは、復調した信号を信号クロックに同期した一定時間毎に区切り、区切った一定時間内における所定の時刻の信号強度が所定の範囲内に入った回数を復調品質として検出することを特徴とする請求項５又は６に記載の通信方法。
8. 送信すべきデータを誤り訂正符号化するステップと、
   復調した信号を誤り訂正復号化するステップと、を更に有し、
   前記変調するステップは、誤り訂正符号化したデータにより前記高周波信号を所定の変調度で変調するものであり、
   前記復調品質を検出するステップは、前記誤り訂正復号化するステップにおいて検出された誤り率を復調品質とすることを特徴とする請求項５に記載の通信方法。
9. 高周波の高周波信号を発生する高周波信号発生手段と、
   送信すべきデータにより前記高周波信号を所定の変調度で変調する変調手段と、
   変調した前記高周波信号を送信する送信手段と、
   前記送信手段が送信した前記高周波信号を受信する受信手段と、
   受信した信号を復調する復調手段と、
   復調した信号の復調品質を検出する復調品質検出手段と、
   該復調品質を前記復調品質入力手段に出力する復調品質出力手段と、
   復調品質を入力する復調品質入力手段と、
   前記復調品質が改善されるように前記変調手段の変調度を変更する変調度変更手段と
   を有することを特徴とする通信装置。