JP2008182614A - 無線通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 通信方式を切り替えて無線通信可能な無線通信装置において、所望の通信方式による無線通信を実現するために必要な情報を外部から取得する際に要する時間を短縮する。
【解決手段】 無線通信装置のメモリ１２に、無線通信機能を構成する複数の機能モジュールを実現する複数のサブプログラムと、複数の機能モジュールの組み合わせ方を示す設定値を記述した設定ファイルを外部から取得するための更新用プログラムと、設定ファイルの設定値に従って各機能モジュールを動作させる制御プログラムと、を予め保持しておく。ＣＰＵ１が更新用プログラムを実行して外部から設定ファイルを取得し、ＣＰＵ１およびＤＳＰ２が当該取得した設定ファイルに従って制御プログラムを実行することで、設定ファイルの設定値に応じた機能モジュールの組み合わせによる通信方式の無線通信機能を実現する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、通信方式を切り替えて無線通信可能な無線通信装置に関する。

無線通信装置では、プログラム（ソフトウェア）の実行によって無線通信を実現する構成が多く使われている。このような無線通信装置は「ソフトウェア無線機」と呼ばれ、各通信方式に対応した複数のプログラムを選択的に実行することによって、通信方式の切り替えを可能にしている（例えば特許文献１参照。）。

特開２００５−３９５５７号公報

ソフトウェア無線機においては、所定の通信方式（送受信処理）に対応したプログラムを外部から取得（ダウンロード）できるようにすることが従来より行われている。
しかしながら、例えば伝送容量の小さい伝送路を通してダウンロードするような場合、従来の方法ではダウンロードに長時間を要することになり、その間伝送路が占有されてしまうという問題や、伝送時間が長いために伝送中の伝送路の品質変動が起こって誤りの発生の確率が増すという問題などが起こり得る。

本発明は上記従来の事情に鑑みなされたものであり、通信方式を切り替えて無線通信可能な無線通信装置において、所望の通信方式による無線通信を実現するために必要な情報を外部から取得する際に要する時間を短縮することを目的としている。

本発明に係る無線通信装置は、所定の通信方式を実行するソフトウェアを複数の機能モジュールから構成する無線通信装置であって、前記複数の機能モジュールの中から使用する機能モジュールとその組み合わせ方を示す使用モジュール指示を外部から取得する取得手段と、取得した前記使用モジュール指示に従って前記ソフトウェアを構成し、前記通信方式を切り替える切替手段と、を備えることを特徴とする。

すなわち、通信方式を切り替えるために外部から取得する情報が、使用する機能モジュールとその組み合わせ方を示す使用モジュール指示であるため、従来方式のように所望の通信方式による無線通信を実現するプログラム全体や、当該通信方式による無線通信を構成する各機能モジュールのプログラムを取得する場合に比べて情報量が少ないことから、情報の取得に要する時間を短縮できる。

したがって、例えば伝送容量の小さい伝送路にて使用モジュール指示をダウンロードする場合であってもダウンロードを短時間で終了できるため、伝送路の占有時間を削減でき、また、伝送中の伝送路の品質変動による影響を受ける可能性が減少する。つまり、本発明は、比較的帯域の狭い無線チャネルを用いてダウンロードを行う場合に特に効果的である。

使用モジュール指示は、例えば、使用する複数の機能モジュールと各機能モジュール間のデータの入出力関係とを規定することで機能モジュールの組み合わせ方を表現したものであり、プログラムや設定ファイルといった種々の態様で実現できる。
複数の機能モジュールの組み合わせ方を各機能モジュールの動作指示を含めて記述したプログラムを使用モジュール指示として用いる場合は、切替手段を、当該プログラムを実行する手段として構成すればよい。
複数の機能モジュールの組み合わせ方を示す設定値を記述した設定ファイルを使用モジュール指示として用いる場合は、切替手段を、当該設定ファイルに記述された設定値に従って各機能モジュールを動作させる手段として構成すればよい。
なお、各機能モジュールを動作させる際に用いるパラメータを使用モジュール指示に含めてもよく、これにより機能モジュールの動作特性を変化させることができる。

使用モジュール指示の取得は、典型的には、自装置の無線通信機能を用いて外部記憶装置からダウンロードすることにより行うが、例えば、自装置に装着された携帯型の外部記憶媒体からダウンロードする構成や、通信ケーブル等によりネットワーク接続された外部記憶装置からダウンロードする構成とすることもできる。また、例えば、利用者から受け付けた入力内容に基づいて設定ファイルを生成して取得する構成とすることもできる。

各機能モジュールは、演算手段等にプログラムを実行させることで実現してもよく、或いは専用ハードウェアで実現してもよい。また、所望の通信方式による無線通信を実現するために必要な機能モジュールが無線通信装置に備えられていない場合には、当該機能モジュールを実現するプログラムを外部記憶媒体や外部記憶装置からダウンロードするように構成すればよい。

本発明に係る無線通信装置によると、所定の通信方式による無線通信機能を実現するために外部から取得する情報量を従来に比べて削減できるため、情報取得に要する時間を短縮できる。

本発明を一実施例に基づいて具体的に説明する。
本実施例に係る無線通信装置は、図１にその構成例を示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）２、無線部３、アンテナ４、メモリ１２、を備えている。

メモリ１２は、ＣＰＵ１およびＤＳＰ２で実行することにより無線通信機能を構成する複数の機能モジュールを実現するための複数のサブプログラムを工場出荷時から予め保持している。なお、サブプログラムは、無線通信により外部記憶装置からサブプログラムをダウンロードしたり、携帯型の外部記憶媒体を接続してサブプログラムをダウンロードしたりすることで、事後的に取得することも可能である。

また、メモリ１２は、複数の機能モジュールの組み合わせ方（使用する機能モジュールと各機能モジュール間のデータの入出力関係）を示す設定値を記述した設定ファイル（使用モジュール指示）、当該設定ファイルに記述された設定値に従って各機能モジュールを動作させる制御プログラム、設定ファイルを外部から取得するための更新用プログラムなども保持している。なお、本例の設定ファイルには、通信方式、変調方式、それらの機能及び特性諸元に応じて、必要な機能モジュールの組み合わせ方と共に各機能モジュールを動作させる際に用いるパラメータを設定している。

ＣＰＵ１は、メモリ１２が保持する各プログラムに従ってＤＳＰ２および無線部３の動作を制御・監視する。
ＤＳＰ２は、ＣＰＵ１による制御の下で設定ファイルに従って制御プログラムを実行することで、当該設定ファイルで示された機能モジュールの組み合わせ方に対応する各サブプログラムを組み合わせて実行し、当該機能モジュールの組み合わせによる通信方式の無線通信機能を実現する。

無線部３は、ＤＡ変換器（ＤＡＣ）５、周波数変換器（ＦＣＯＮＶ）６、電力増幅器（ＰＡ）７、送受信スイッチ（Ｔ／Ｒ ＳＷ）８、線形増幅器（ＬＮＡ）９、周波数変換およびＩＦ増幅器（ＦＣＯＮＶ・ＩＦＡ）１０、ＡＤ変換器（ＡＤＣ）１１を有している。

情報の無線送信処理は、無線送信の対象として入力された伝送情報あるいは制御情報を、ＣＰＵ１が所定の伝送フォーマットに整えてＤＳＰ２に出力し、ＤＳＰ２によって実現される無線通信機能により所定の変調方式の変調処理を施して無線部３に出力し、無線部３のＤＡ変換器５、周波数変換器６、電力増幅器７、送受信スイッチ８を通して所定の周波数の電波としてアンテナ４により無線送信することにより行う。

情報の無線受信処理は、アンテナ４が無線受信した電波を、無線部３の送受信スイッチ８、線形増幅器９、周波数変換およびＩＦ増幅器１０、ＡＤ変換器１１を通してＩＦ（Intermediate Frequency）又はベースバンド帯の信号としてＤＳＰ２に出力し、ＤＳＰ２によって実現される無線通信機能により所定の変調方式に対応した復調処理を施してデジタル符号としてＣＰＵ１に出力し、ＣＰＵ１が伝送情報あるいは制御情報を取り出して出力することにより行う。

本例の無線通信装置では、メモリ１２が予め保持しているサブプログラムをＣＰＵ１およびＤＳＰ２で実行することによって各機能モジュールを無線通信装置上に実現しているが、専用ハードウェアにより構成された各機能モジュールを無線通信装置が備えてもよく、サブプログラムにより実現する機能モジュールと専用ハードウェアにより構成された機能モジュールとを混在させてもよい。

本例の無線通信装置では、メモリ１２が保持している更新用プログラムをＣＰＵ１で実行することによって本発明に係る取得手段を構成しており、無線通信装置が備える外部入出力ラインを介して接続された携帯型の外部記憶媒体から設定ファイルをダウンロードする機能を実現している。なお、例えば、外部記憶装置から無線チャネルを介して設定ファイルをダウンロードする機能を実現する更新用プログラムを用いて取得手段を構成することもでき、この場合は、無線チャネルにより受信する信号が伝送情報（あるいは制御情報）又は設定ファイルのいずれかを示す情報を当該信号中に持たせるようにすることで、設定ファイルの受信を判別できる。また、例えば、無線通信装置のディスプレイ画面に設定ファイルに設定する情報の入力を促す画面を表示し、利用者から受け付けた入力内容に基づいて設定ファイルを生成する機能を実現する更新用プログラムを用いて取得手段を構成することもできる。

本例の無線通信装置では、ＣＰＵ１およびＤＳＰ２により本発明に係る切替手段を構成しているが、例えば、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の他のハードウェア回路を用いて切替手段を構成するようにしてもよい。なお、本例では、本発明に係る使用モジュール指示として取得した設定ファイルを制御プログラムで読み込んで実行しているが、設定ファイルの設定内容を含む制御プログラムを使用モジュール指示として取得し、当該制御プログラムを実行するようにしてもよい。

図２は、ＣＰＵ１およびＤＳＰ２が設定ファイルに従って制御プログラムを実行することで無線通信装置上に実現された変調処理に係る機能モジュール群の機能ブロック図である。
変調処理は、変調入力のデジタル符号を変調の多値数に従って１又は複数のビットを直交座標上の信号点に対応した同相成分と直交成分とに変換するマッピング部３１、マッピング部３１からの変調速度に対応する多値信号に所定のフィルタ処理を施す２つのフィルタ部３２及び３３、キャリア発生部３５、２つのフィルタ出力でキャリアを変調する直交変調部３６といった機能モジュールで構成される。また、変調方式が周波数変調方式である場合には、周波数を位相の変化に変換する処理というような変換処理を関数変換部３４で各フィルタ出力に対して行う。なお、ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）のような複数のキャリアを使う変調方式においても、図２の処理をキャリア数だけ繰り返して行えば、所定の変調出力が得られる。
このような変調処理の構成は、デジタル変調に共通的に適用できる処理の構成であり、その装置の変調方式及び特性諸元によって各要素処理の中の係数、段数、変換テーブル等の値を変更すれば良い。

図３は、ＣＰＵ１およびＤＳＰ２が設定ファイルに従って制御プログラムを実行することで無線通信装置上に実現された復調処理に係る機能モジュール群の機能ブロック図である。
復調処理は、復調入力を同相成分と直交成分とに同期検波する直交検波部５１、その両成分に所定のフィルタ処理を行って信号成分を取り出す２つのフィルタ部５２及び５３、伝送路で発生したマルチパス等による波形の歪みを補償する等化器部５４、変調方式によって必要となる変換を行う関数変換部５５、それらの処理の結果として得られる同相成分と直交成分とから直交座標上の信号点の位置を求めて符号の判定をする判定回路部５６、等化器出力又はフィルタ出力からユニークワードを検出して、それに同期したタイミングクロックとして判定に必要なタイミングを得るＵＷ（ユニークワード）検出部５７及びシンボル同期部５８、入力に一致した位相のキャリアを再生するための位相検出部５９及びＶＣＯ部６０で構成される。なお、ＯＦＤＭのような複数のキャリアを使う変調方式においては、この処理を繰り返し行うことで復調できる。
このような復調処理の構成は、デジタル変調に共通的に適用できる処理の構成であり、変調方式及び特性諸元の違いに対しては、変調と同様に各要素処理の係数、段数、変換テーブル等の値を変更すれば良い。

図４は、図２に示す変調処理に係る機能モジュール群を更に細分化して示している。同図に示す構成は、ＦＳＫ（周波数変移変調：Frequency Shift Keying）、ＰＳＫ（位相変移変調：Pha se Shift Keying）、ＱＡＭ（直交振幅変調：Quadrature Amplitude Modulation）の変調処理が可能な機能モジュールの組み合わせ方を示しており、図５を参照して説明する。

ＦＳＫでは、図５（ａ）に示すように、Ｓ／Ｐ変換部（直並列変換部）７１、マッピング部７２、フィルタ部７３、積分部７５、θ／ｓｉｎθ変換部７６、ｓｉｎ（ｎ２πｆ_ＣＴ）生成部７７、乗算部７８、θ／ｃｏｓθ変換部７９、ｃｏｓ（ｎ２πｆ_ＣＴ）生成部８０、乗算部８１、加算部８２の各機能モジュールが使用される。

ＦＳＫの変調処理は、データ入力を変調多値数に応じてＳ／Ｐ変換部７１で多値符号化し、これを符号化方法に応じてマッピング部７２で符号変換し、フィルタ部７２で所定のスペクトラム及び波形に帯域制限し、積分部７１で周波数から位相に変換され、θ／ｓｉｎθ変換部７６及びθ／ｃｏｓθ変換部７９でキャリアの同相成分の電圧及び直交成分の電圧に変換され、ｓｉｎ（ｎ２πｆ_ＣＴ）生成部７７及びｃｏｓ（ｎ２πｆ_ＣＴ）生成部８０で生成されたキャリアの同相成分ｓｉｎ（ｎ２πｆ_ＣＴ）及び直交成分ｃｏｓ（ｎ２πｆ_ＣＴ）とそれぞれ乗算部７８及び８１で乗算され、両成分が加算部８２で加算され、変調出力となる。

ここで、Ｓ／Ｐ変換部７１は、変調多値数に応じて多値数が設定され、マッピング部７２は、符号化方法によって変換テーブルが変更される。フィルタ部７２はそのオーバーサンプル数とインパルス応答波形に応じてタップ数及び各タップの係数が変更され、積分部７５はオーバーサンプル数に応じて位相のステップ幅が変更される。ｓｉｎ（ｎ２πｆ_ＣＴ）生成部７７及びｃｏｓ（ｎ２πｆ_ＣＴ）生成部８０は、キャリア周波数とサンプル周波数の関係に応じて設定される。

一般的なＰＳＫでは、図５（ｂ）に示すように、Ｓ／Ｐ変換部７１、マッピング部７２、フィルタ部７３、θ／ｓｉｎθ変換部７６、ｓｉｎ（ｎ２πｆ_ＣＴ）生成部７７、乗算部７８、θ／ｃｏｓθ変換部７９、ｃｏｓ（ｎ２πｆ_ＣＴ）生成部８０、乗算部８１、加算部８２の各機能モジュールが使用される。

ＰＳＫの変調処理は、データ入力を変調多値数に応じてＳ／Ｐ変換部７１で多値符号化し、これを符号化方法に応じてマッピング部７２で符号変換し、フィルタ部７２で所定のスペクトラム及び波形に帯域制限し、θ／ｓｉｎθ変換部７６及びθ／ｃｏｓθ変換部７９でキャリアの同相成分の電圧及び直交成分の電圧に変換され、ｓｉｎ（ｎ２πｆ_ＣＴ）生成部７７及びｃｏｓ（ｎ２πｆ_ＣＴ）生成部８０で生成されたキャリアの同相成分ｓｉｎ（ｎ２πｆ_ＣＴ）及び直交成分ｃｏｓ（ｎ２πｆ_ＣＴ）とそれぞれ乗算部７８及び８１で乗算され、両成分が加算部８２で加算され、変調出力となる。
各機能モジュールのパラメータの設定は、ＦＳＫと同様である。

ＱＡＭでは、図５（ｃ）に示すように、Ｓ／Ｐ変換部７１、マッピング部７２、フィルタ部７３及び７４、ｓｉｎ（ｎ２πｆ_ＣＴ）生成部７７、乗算部７８、ｃｏｓ（ｎ２πｆ_ＣＴ）生成部８０、乗算部８１、加算部８２の各機能モジュールが使用される。

ＱＡＭの変調処理は、データ入力を変調多値数に応じてＳ／Ｐ変換部７１で多値符号化し、これを符号化方法に応じてマッピング部７２で直交座標上の信号点を表す同相成分と直交成分の電圧値に符号変換し、両成分をそれぞれフィルタ部７３及び７４で所定のスペクトラム及び波形に帯域制限し、ｓｉｎ（ｎ２πｆ_ＣＴ）生成部７７及びｃｏｓ（ｎ２πｆ_ＣＴ）生成部８０で生成されたキャリアの同相成分ｓｉｎ（ｎ２πｆ_ＣＴ）及び直交成分ｃｏｓ（ｎ２πｆ_ＣＴ）とそれぞれ乗算部７８及び８１で乗算され、両成分が加算部８２で加算され、変調出力となる。
マッピング値は多値化されたデータと直交座標上の信号点の対応関係に応じて変換テーブルが設定され、その他の機能モジュールのパラメータの設定は、ＦＳＫと同様である。

以上の説明から分かるように、変調方式に応じた機能モジュールの組み合わせ方とその機能モジュールに設定するパラメータとを設定することによって、種々の変調方式に対応することが可能となる。

図６は、変調処理の機能モジュールの中のフィルタ処理部を更に細分化して示している。フィルタ処理は、マッピング出力の信号点の電圧値を示す符号列とフィルタのインパルス応答との畳み込み積分を行う処理である。マッピングからの入力は、インパルス応答のシンボル速度で見た時間長分シフトレジスタ部９１に蓄積される。インパルス応答は、サンプル毎にシンボル長の間隔でインパルス応答を取り出せるようにフィルタのインパルス応答波形を並べ替えした形でインパルス応答生成部９２から読み出され、シフトレジスタを一回転させて読み出した信号点と乗算部９３で乗算されて、サンプル毎に累積加算部９４で累積加算され、出力バッファメモリ部９５に取り出される。

図７は、インパルス応答長が４シンボル長のフィルタで、処理をシンボル速度の４倍のサンプリングで行っている場合のインパルス応答とマッピング出力との関係を示している。インパルス応答波形をサンプル点ごとの数字で番号をつけ、マッピング出力がシンボル毎にａｂｃｄｅで示されているとすると、最初のサンプル点では、
（１３）×（ａ）＋（９）×（ｂ）＋（５）×（ｃ）＋（１）×（ｄ）
２番目のサンプル点では、
（１４）×（ａ）＋（１０）×（ｂ）＋（６）×（ｃ）＋（２）×（ｄ）
３番目のサンプル点では、
（１５）×（ａ）＋（１１）×（ｂ）＋（７）×（ｃ）＋（３）×（ｄ）
４番目のサンプル点では、
（１６）×（ａ）＋（１２）×（ｂ）＋（８）×（ｃ）＋（４）×（ｄ）
という計算をすることによって得られる。

以上の説明から分かるように、フィルタの処理はフィルタのインパルス応答のシンボル速度で見た時間長、オーバーサンプリング数、インパルス応答波形に応じて、シフトレジスタの長さ、シンボル当たりの計算の繰り返し回数、インパルス応答生成部の出力の長さ、インパルス応答生成部に蓄積する波形を設定することによって、同じ機能モジュールで異なるフィルタ特性を実現できる。

なお、無線通信機能を構成する機能モジュールとしては、上記実施例において示した以外の機能モジュールが使われることもあり、例えば、相関部、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）部、周波数シフト部、位相シフト部、変換点検出部、位相差検出部、タイミング同期部、ＰＬＬ（位相同期ループ）部等の他の機能モジュールを予め備えておくことで、種々の通信方式に対応することができる。
これまでの説明では、変調処理について機能モジュールの組合せ方法を説明してきたが、復調処理についても同様の考え方で各種の復調方式いたいする処理を構成することができる。

本発明は、上記説明してきたように、無線通信において必要となる可能性がある要素処理を機能モジュールとして予め無線通信装置に備えている（本例では、各機能モジュールを実現するサブプログラムとしてメモリ１２に保持している）。これにより、それらの機能モジュールとの組み合わせ方（および必要なパラメータ）を使用モジュール指示（本例では設定ファイル）として外部から与えることで種々の通信方式に対応することが可能となり、外部から取得する情報量を削減できるため、情報取得に要する時間を短縮できる。

本発明は、種々の無線通信装置に適用することができ、例えば、移動局装置や基地局装置に適用することができる。
また、本発明は、このような無線通信装置として実現できるほか、当該無線通信装置により実行される方法、使用モジュール指示を保持する外部記憶装置や外部記憶媒体と当該無線通信装置とにより構成される無線通信システムなど、他の態様として実現することもできる。

本発明の一実施例に係る無線通信装置の構成を示す図である。 本発明の一実施例に係る変調処理に係る機能モジュールを示す図である。 本発明の一実施例に係る復調処理に係る機能モジュールを示す図である。 本発明の一実施例に係る変調処理に係る機能モジュールを詳細に示す図である。 本発明の一実施例に係る変調処理に係る機能モジュールの変調方式に応じた組み合わせ例を示す図である。 本発明の一実施例に係るフィルタ処理に係る機能モジュールを詳細に示す図である。 本発明の一実施例に係るフィルタ処理を説明する図である。

符号の説明

１…ＣＰＵ、 ２…ＤＳＰ、 ３…無線部、 ４…アンテナ、 ５…ＤＡ変換器、 ６…周波数変換器、 ７…電力増幅器、 ８…送受信スイッチ、 ９…線形増幅器、 １０…周波数変換およびＩＦ増幅器、 １１…ＡＤ変換器、 １２…メモリ、
３１…マッピング部、 ３２、３３…フィルタ部、 ３４…関数変換部、 ３５…キャリア発生部、 ３６…直交変調部、
５１…直交検波部、 ５２、５３…フィルタ部、 ５４…等化器部、 ５５…関数変換部、 ５６…判定回路部、 ５７…ＵＷ検出部、 ５８…シンボル同期部、 ５９…位相検出部、 ６０…ＶＣＯ部、
７１…Ｓ／Ｐ変換部、 ７２…マッピング部、 ７３、７４…フィルタ部、 ７５…積分部、 ７６…θ／ｓｉｎθ変換部、 ７７…ｓｉｎ（ｎ２πｆ_ＣＴ）生成部、 ７８、８１…乗算部、 ７９…θ／ｃｏｓθ変換部、 ８０…ｃｏｓ（ｎ２πｆ_ＣＴ）生成部、 ８２…加算部、
９１…シフトレジスタ部、 ９２…インパルス応答生成部、 ９３…乗算部、 ９４…累積加算部、 ９５…出力バッファメモリ部、

Claims (1)

1. 所定の通信方式を実行するソフトウェアを複数の機能モジュールから構成する無線通信装置であって、
   前記複数の機能モジュールの中から使用する機能モジュールとその組み合わせ方を示す使用モジュール指示を外部から取得する取得手段と、
   取得した前記使用モジュール指示に従って前記ソフトウェアを構成し、前記通信方式を切り替える切替手段と、
   を備えることを特徴とする無線通信装置。

Images