JP2010268040A - 送信機、受信機および通信装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、マルチキャリア信号を送信する送信機であって、同一データを周波数領域でコピーする周波数コピー部102と、周波数コピー部102からの出力信号をランダム化する周波数スクランブラ106と、周波数スクランブラ106からの出力信号を時間領域の信号に変換するIFFT部110と、を備えることとした。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明にかかる通信装置が備えている送信機の実施の形態1の構成例を示す図である。また、図2は、本発明にかかる通信装置が備えている受信機の実施の形態1の構成例を示す図である。これらの図1および図2では、通信装置が送受信するマルチキャリア信号を直交周波数分割多重(OFDM)信号とした場合の構成例を示している。
図10は、実施の形態2の通信装置が備えている送信機の構成例を示す図である。本実施の形態の送信機1bは、実施の形態1で説明した送信機1a(図6参照)の周波数コピー部102を周波数コピー部102bに置き換えたものである。本実施の形態では、実施の形態1で説明済みの送信機1aと共通の構成要素(同じ符号が付された構成要素)については説明を省略する。
つづいて、実施の形態3について説明する。実施の形態1,2では、通信を行う双方の通信装置(送信機,受信機)がPN系列を生成するための回路(PN系列発生部108,208、図5参照)を備え、この回路から出力されたPN系列を利用して周波数スクランブル(ランダム化処理)および周波数デスクランブル(ランダム化解除処理)を行う場合について説明した。これに対して、本実施の形態では、各通信装置(送信機,受信機)がPN系列をメモリ等で保持しておき、送受信処理を実行する際には保持しておいたPN系列を利用する通信装置について説明する。
つづいて、実施の形態4について説明する。実施の形態1〜3では、通信を行う双方の通信装置(送信機,受信機)が、常に同じPN系列を使用する場合の例について説明したが、本実施の形態では、周波数スクランブラおよび周波数デスクランブラが、複数のPN系列の中から指定されたものを使用して処理を実行する通信装置について説明する。なお、説明で使用する各図面において、先の実施の形態で説明済みのものと同じ構成要素には同一の符号を付与する。またその説明は省略する。
つづいて、実施の形態5について説明する。先の実施の形態では、周波数スクランブラおよび周波数デスクランブラで信号の符号反転処理を行うことによりランダム化の設定/解除を行う通信装置について説明したが、本実施の形態では、PN系列の複数ビットに基づいて位相がランダムに変換された信号を送受信する通信装置について説明する。なお、説明で使用する各図面において、先の実施の形態で説明済みのものと同じ構成要素には同一の符号を付与する。またその説明は省略する。
つづいて、実施の形態6について説明する。本実施の形態では、同一データが伝送された周波数軸上の信号を加算する際に、重み付けをしてから加算する通信装置(受信機)について説明する。なお、説明で使用する各図面において、先の実施の形態で説明済みのものと同じ構成要素には同一の符号を付与する。またその説明は省略する。
つづいて、実施の形態7について説明する。本実施の形態では、同一データが伝送された周波数軸上の複数の信号と、それらを合成して得られた信号の中から、もっとも品質の良い信号を選択して利用する通信装置(受信機)について説明する。なお、説明で使用する各図面において、先の実施の形態で説明済みのものと同じ構成要素には同一の符号を付与する。またその説明は省略する。
つづいて、実施の形態8について説明する。本実施の形態では、周波数スクランブラにおける周波数スクランブル(ランダム化処理)を実行するかどうかを設定(選択)可能とした通信装置(送信機)について説明する。なお、説明で使用する各図面において、先の実施の形態で説明済みのものと同じ構成要素には同一の符号を付与する。またその説明は省略する。
つづいて、実施の形態9について説明する。これまでの本実施の形態では、マルチキャリア信号がOFDM信号の場合の例について示したが、本発明はシングルキャリアOFDM信号(SC−OFDM信号)での通信にも適用可能である。なお、説明で使用する各図面において、先の実施の形態で説明済みのものと同じ構成要素には同一の符号を付与する。またその説明は省略する。
つづいて、実施の形態10について説明する。本実施の形態および以降の実施の形態においては、先の各実施の形態で示した通信装置(送信機,受信機)を利用した通信システムについて説明する。
つづいて、実施の形態11について説明する。図33は、実施の形態11の通信システムの構成例を示す図であり、この通信システムを構成する各通信装置3bは、実施の形態2で説明した送信機1bおよび受信機2bを備え、また、ブランチ数情報を生成して、送信機1bおよび受信機2bに出力する品質制御部31を備える。なお、図33では、一例として送信機1b,受信機2bを備えた通信装置3bについて示しているが、実施の形態3〜9で示した他の送信機,受信機のうち、ブランチ数情報に応じた処理を実行するもの(すなわち、周波数コピー部102bを備えた送信機,周波数合成部210bを備えた受信機)に置き換えることも可能である。
つづいて、実施の形態12について説明する。図34は、実施の形態12の通信システムの構成例を示す図であり、この通信システムを構成する各通信装置3b’は、実施の形態11で説明した通信装置3bを変形したものである。すなわち、本実施の形態の通信装置3b’は、上述した通信装置3bの品質制御部31を品質制御部31bに置き換えたものであり、この品質制御部31bには受信信号が入力されるように構成されている。これにより、本実施の形態の通信システムにおいて、各通信装置3b’は、伝送路の状態に応じたブランチ数情報を生成して通信を行う。
つづいて、実施の形態13について説明する。図35は、ブランチ数情報を報知チャネル(BCH:Broad-casting Channel)で送信するようにした通信システムのフレームフォーマットの一例を示す図である。BCHは、基地局もしくはMasterと呼ばれる制御局(以降、基地局と記す)が送信している報知用の通信チャネルであり、基地局の固有番号や、フレーム番号などの情報を、各通信装置に報知するための通信チャネルである。このチャネルに、ブランチ数情報を入れて報知することにより、新たに通信を開始しようとする通信装置は、BCHを受信することで、その通信システムで使用されているブランチ数を知ることができる。よって、ブランチ数情報のための別の通信チャネルを新たに設ける必要がなく、周波数の利用効率が向上し、また、各通信装置は、新たな通信チャネルを別途受信する必要がなくなるため、装置規模が増加するのを抑えられる。
つづいて、実施の形態14について説明する。図36は、PN系列をユーザ毎に変えるようにしたフレームフォーマットの一例を示す図である。図示した“Payload(1)”は通信装置#1(ユーザ#1)のデータ、“Payload(2)”は通信装置#2(ユーザ#2)のデータであり、各通信装置は、Payloadにおいてそれぞれ異なるPN系列(PN(1),PN(2))を使用することを表している。1つのPN系列が使用されている通信システムよりも、多数のPN系列が使用されている通信システムの方が、秘匿性が高く、盗聴や、情報漏洩が起き難い。すなわち、本実施の形態によれば、ピーク振幅を生じない通信システムであって、かつ、信頼性の高い通信システムを実現できる。
つづいて、実施の形態15について説明する。図37は、PN系列を基地局毎に変えるようにしたフレームフォーマットの一例を示す図である。図示した“Pre(1)”、“Pre(2)”はそれぞれ通信装置#1、#2のプリアンブル、“CCH(1)”、“CCH(2)”はそれぞれ通信装置#1、#2の制御チャネル、“Payload(1)”、“Payload(2)”はそれぞれ通信装置#1、#2のPayloadである。通信装置#1、#2は基地局であり、CCH(Control Channel)は制御用のデータを伝送するチャネルである。
また、本発明にかかる通信装置を利用した通信システムの一つとして、周波数ダイバーシチを、制御用チャネルのような耐雑音性能が要求される通信チャネルや、BPSKのような雑音に強い変調方式にのみ行うようにする構成も考えられる。
つづいて、実施の形態17について説明する。図38は、実施の形態17の通信システムを説明するための図である。本実施の形態の通信システムでは、送信側の通信装置は、余った周波数の送信電力を0として送信する。図38は、本実施の形態の通信システムにおける、周波数スクランブル処理前のスペクトルの一例を示している。例えば、周波数の数が15で、ブランチ数情報=3の場合、s0、s1、s2、s3の組が3つ伝送できて、3つの周波数が余る(15−4×3=3)。この場合、本実施の形態では、これら余りの周波数の送信電力を0とする。
つづいて、実施の形態18について説明する。図39は、実施の形態18の通信システムを説明するための図である。本実施の形態の通信システムでは、送信側の通信装置は、システムに割り当てられているすべての周波数を使用して通信を行う。たとえば、実施の形態17の場合と同じ条件下(周波数の数が15、ブランチ数情報=3)では、3つの周波数が余る。この場合、本実施の形態では、これら余りの周波数に、s0、s1、s2、s3の中から3つを選択して割り当てて伝送する。3つを選択する方法としては、s0、s1、s2のように、順番に選択しても良いし、s0、s1、s2、s3の中で重要な情報を含むものがあれば、それらを優先的に選択しても良い。
2、2b 受信機
3、3b、3b’ 通信装置
31、31b 品質制御部
101 マッピング部
102、102b、102k 周波数コピー部
103 メモリ
104、115、117、217、222、223、302 セレクタ
105、121 シリアル/パラレル変換部(S/P部)
106、106a、106c、106d、106e、106f、106g、106j 周波数スクランブラ
107、204、207、220 乗算器
108、108−1、108−N、208、208−1、208−N PN系列発生部
109 リセット信号発生部
110、224 IFFT部
111 アナログTX部
112 選択制御部
113、113−1、113−N、215、215−1、215−N PN系列メモリ
114、216 アドレス制御部
116、218 位相変換部
118、202 FFT部
119、212 パラレル/シリアル変換部(P/S部)
120 周波数コピー実行部
201 アナログRX部
203 同期検波部
205 伝送路推定部
206、206c、206e、206f、206g 周波数デスクランブラ
209 リセット信号発生部
210、210b、210h、210i 周波数合成部
211、211−1、211−2、211−3 加算器
213 デマッピング部
219 係数生成部
221 選択信号生成部
301 遅延回路
303 排他的論理和器
304 初期値メモリ
Claims (38)
- マルチキャリア信号を送信する送信機であって、
同一データを周波数領域でコピーする周波数コピー手段と、
前記周波数コピー手段からの出力信号をランダム化する周波数スクランブル手段と、
前記周波数スクランブル手段からの出力信号を時間領域の信号に変換する周波数時間変換手段と、
を備えることを特徴とする送信機。 - 前記周波数コピー手段は、同一データを送信する各周波数同士の間隔が最大となるように、コピーを行うことを特徴とする請求項1に記載の送信機。
- 前記周波数スクランブル手段は、
PN系列の初期値を記憶した初期値メモリ、前記PN系列の初期値に基づいてPN系列を生成する論理回路、および当該論理回路を初期化するためのリセット信号を生成するリセット信号発生部、からなるPN系列生成手段、
を備え、
前記PN系列生成手段で生成したPN系列に基づくランダム化処理を実行することを特徴とする請求項1または2に記載の送信機。 - 前記PN系列生成手段は、送信シンボル単位でPN系列の初期化を行い、同一パターンのPN系列を繰り返し生成することを特徴とする請求項3に記載の送信機。
- 前記周波数スクランブル手段は、
前記PN系列生成手段を複数備え、また当該PN系列生成手段のそれぞれは、互いに異なるPN系列を生成し、
ランダム化処理においては、外部からの指示に従い、前記複数のPN系列生成手段の中のいずれか一つで生成されたPN系列を使用することを特徴とする請求項3または4に記載の送信機。 - 前記周波数スクランブル手段は、
予め生成しておいたPN系列を記憶したPN系列メモリ、および前記PN系列メモリに対してアドレス指定を行い、当該アドレスが示す領域に格納された情報を外部へ出力させるアドレス制御部、からなるPN系列出力手段、
を備え、
前記PN系列出力手段から出力されたPN系列に基づくランダム化処理を実行することを特徴とする請求項1または2に記載の送信機。 - 前記PN系列出力手段は、送信シンボル単位で同一パターンのPN系列を繰り返し出力することを特徴とする請求項6に記載の送信機。
- 前記周波数スクランブル手段は、
前記PN系列出力手段を複数備え、また当該PN系列出力手段のそれぞれは、互いに異なるPN系列を出力し、
ランダム化処理においては、外部からの指示に従い、前記複数のPN系列出力手段の中のいずれか一つから出力されたPN系列を使用することを特徴とする請求項6または7に記載の送信機。 - 複数のユーザ局と通信可能な基地局として動作する通信装置を構成している場合、
通信相手のユーザ局ごとに異なるPN系列を使用してランダム化処理を実行することを特徴とする請求項5または8に記載の送信機。 - 複数の基地局と通信可能なユーザ局として動作する通信装置を構成している場合、
通信相手の基地局ごとに異なるPN系列を使用してランダム化処理を実行することを特徴とする請求項5または8に記載の送信機。 - 前記周波数スクランブル手段は、前記PN系列に基づいて、前記周波数コピー手段から出力された信号のうち、一部の信号の符号を反転させてランダム化することを特徴とする請求項3〜10のいずれか一つに記載の送信機。
- 前記周波数スクランブル手段は、前記PN系列に基づいた回転量に従い、前記周波数コピー手段から出力された信号のうち、一部の信号の位相を回転させてランダム化することを特徴とする請求項3〜10のいずれか一つに記載の送信機。
- 前記周波数スクランブル手段は、特定チャネルの送信または特定の変調方式を適用した送信を対象として、前記ランダム化処理を実行することを特徴とする請求項1〜12のいずれか一つに記載の送信機。
- 前記周波数コピー手段は、同一データのコピー実行回数を変更可能な構成を採用したことを特徴とする請求項1〜13のいずれか一つに記載の送信機。
- 前記周波数コピー手段は、高品質な通信が要求される場合には前記コピー実行回数を大きくし、高品質な通信が要求されていない場合には前記コピー実行回数を小さくすることを特徴とする請求項14に記載の送信機。
- 前記周波数コピー手段は、伝送路状態が悪い場合には前記コピー実行回数を大きくし、伝送路状態が良い場合には前記コピー実行回数を小さくすることを特徴とする請求項14に記載の送信機。
- 複数のユーザ局と通信可能な基地局として動作する通信装置を構成している場合、
制御情報を伝送するための制御チャネルを利用して、前記コピー実行回数を通信相手先の各ユーザ局へ通知することを特徴とする請求項14、15または16に記載の送信機。 - 前記周波数コピー手段は、入力信号のうち、一部の信号についてのみコピーする機能を有することを特徴とする請求項1〜17のいずれか一つに記載の送信機。
- 前記周波数コピー手段からの出力のうち、データがマッピングされていない空き周波数については、信号電力を0に設定して送信することを特徴とする請求項1〜18のいずれか一つに記載の送信機。
- 前記周波数コピー手段は、同一データのコピーを規定回数実行後、その時点でデータがマッピングされていない空き周波数が存在する場合には、空き周波数がなくなるまで、データのコピー処理を継続することを特徴とする請求項1〜18のいずれか一つに記載の送信機。
- OFDM信号を送信することを特徴とする請求項1〜20のいずれか一つに記載の送信機。
- シングルキャリアOFDM信号を送信することを特徴とする請求項1〜20のいずれか一つに記載の送信機。
- 対向する通信装置が周波数領域でデータのコピーおよびランダム化を実行して送信したマルチキャリア信号を受信する受信機であって、
時間領域の受信信号を周波数領域の受信信号に変換する時間周波数変換手段と、
前記時間周波数変換手段からの出力信号に対して、対向する通信装置が信号を送信する際に実行するランダム化処理と逆の処理(ランダム化解除処理)を実行する周波数デスクランブル手段と、
前記周波数デスクランブル手段からの出力信号のうち、同一データを含んだ信号同士を合成する信号合成手段と、
を備えることを特徴とする受信機。 - 前記周波数デスクランブル手段は、
PN系列の初期値を記憶した初期値メモリ、前記PN系列の初期値に基づいてPN系列を生成する論理回路、および当該論理回路を初期化するためのリセット信号を生成するリセット信号発生部、からなるPN系列生成手段、
を備え、
前記PN系列生成手段で生成したPN系列に基づくランダム化解除処理を実行することを特徴とする請求項23に記載の受信機。 - 前記PN系列生成手段は、送信シンボル単位でPN系列の初期化を行い、同一パターンのPN系列を繰り返し生成することを特徴とする請求項24に記載の受信機。
- 前記周波数デスクランブル手段は、
前記PN系列生成手段を複数備え、また当該PN系列生成手段のそれぞれは、互いに異なるPN系列を生成し、
ランダム化解除処理においては、外部からの指示に従い、前記複数のPN系列生成手段の中のいずれか一つで生成されたPN系列を使用することを特徴とする請求項24または25に記載の受信機。 - 前記周波数デスクランブル手段は、
予め生成しておいたPN系列を記憶したPN系列メモリ、および前記PN系列メモリに対してアドレス指定を行い、当該アドレスが示す領域に格納された情報を外部へ出力させるアドレス制御部、からなるPN系列出力手段、
を備え、
前記PN系列出力手段から出力されたPN系列に基づくランダム化解除処理を実行することを特徴とする請求項23に記載の受信機。 - 前記PN系列出力手段は、送信シンボル単位で同一パターンのPN系列を繰り返し出力することを特徴とする請求項27に記載の受信機。
- 前記周波数デスクランブル手段は、
前記PN系列出力手段を複数備え、また当該PN系列出力手段のそれぞれは、互いに異なるPN系列を出力し、
ランダム化解除処理においては、外部からの指示に従い、前記複数のPN系列出力手段の中のいずれか一つから出力されたPN系列を使用することを特徴とする請求項27または28に記載の受信機。 - 前記周波数デスクランブル手段は、前記PN系列に基づいて、前記時間周波数変換手段から出力された信号のうち、一部の信号の符号を反転させてランダム化を解除することを特徴とする請求項24〜29のいずれか一つに記載の受信機。
- 前記周波数デスクランブル手段は、前記PN系列に基づいた回転量に従い、前記時間周波数変換手段から出力された信号のうち、一部の信号の位相を逆回転させてランダム化を解除することを特徴とする請求項24〜29のいずれか一つに記載の受信機。
- 前記信号合成手段は、同一データを含んだ各受信信号、および当該各受信信号を合成して得られる合成信号の中から、当該各受信信号の品質に基づいていずれか一つを選択し、出力することを特徴とする請求項23〜31のいずれか一つに記載の受信機。
- 前記信号合成手段は、同一データを含んだ信号同士を加算することにより合成することを特徴とする請求項23〜32のいずれか一つに記載の受信機。
- 前記信号合成手段は、同一データを含んだ信号同士を、受信品質に基づく重み付け加算により合成することを特徴とする請求項23〜32のいずれか一つに記載の受信機。
- 前記信号合成手段は、合成する信号の数がそれぞれ異なる複数種類の合成処理を実行し、得られた各合成信号、および自身へ入力された合成前の信号の中のいずれか一つを、外部からの指示に従い出力することを特徴とする請求項23〜34のいずれか一つに記載の受信機。
- OFDM信号を受信することを特徴とする請求項23〜35のいずれか一つに記載の受信機。
- シングルキャリアOFDM信号を受信することを特徴とする請求項23〜35のいずれか一つに記載の受信機。
- 請求項1〜22のいずれか一つに記載の送信機と、
請求項23〜37のいずれか一つに記載の受信機のうち、前記送信機を構成している周波数コピー手段および周波数スクランブル手段が実行する処理と逆の処理を実行する受信機と、
を備えることを特徴とする通信装置。
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