JP2015070320A

JP2015070320A - 送信機、受信機、無線通信システム、パケット送信方法及びパケット受信方法

Info

Publication number: JP2015070320A
Application number: JP2013200390A
Authority: JP
Inventors: 史貴鵜澤; Fumitaka Uzawa; 健史平栗; Takeshi Hirakuri
Original assignee: Nippon Hoso Kyokai NHK; Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 2013-09-26
Filing date: 2013-09-26
Publication date: 2015-04-13

Abstract

【課題】無線通信システムのパケット伝送時のオーバーヘッドであるパケットのヘッダの情報量を削減することを図る。【解決手段】送信機１のパケット符号化部１１は、パケットの複数の異なる制御情報と複数の異なる拡散符号との対応関係を示す拡散符号情報に基づいて、複数の異なる拡散符号の中から入力パケットの制御情報に対応する拡散符号を選択し、選択された拡散符号を使用して入力パケットの拡散処理を行う。受信機２のパケット復号化部２２は、送信機１１と同じ複数の異なる拡散符号の中からいずれか一つを使用して受信パケットの逆拡散処理を行い、送信機１１と同じ拡散符号情報と送信機１１と同じ複数の異なる拡散符号の各々による受信パケットの逆拡散処理の結果とに基づいて受信パケットの制御情報を判定する。【選択図】図１

Description

本発明は、送信機、受信機、無線通信システム、パケット送信方法及びパケット受信方法に関する。

従来、無線通信システムにおける無線伝送の伝送効率を向上させる技術の検討が行われている。例えば、ＭＩＭＯ（Multiple input multiple output）と呼ばれる複数のアンテナを用いた空間多重伝送によって伝送速度の高速化を図る技術が知られている（例えば非特許文献１参照）。また、送信信号を周波数方向に拡散して通信を行うスペクトル拡散通信方式が知られている（例えば非特許文献２参照）。スペクトル拡散通信方式に使用される拡散符号として、例えばＭ系列やＭ系列の派生系列が知られている（例えば非特許文献３参照）。

J. H. Winters, "On the capacity of radio communication systems with diversity in a Rayleigh fading environment", IEEE J.Select Areas Commun., Vol. SAC-5, pp. 871-878, Jun. 1987. R. L. Pickholtz, D. L. Schilling, and L. B. Milstein, "Theory of Spread-Spectrum Communications--A Tutorial", IEEE Trans. Comm., pp. 855-884, May 1982. 羽渕裕真，"Ｍ系列を基に構成される系列とその通信への応用"，電子情報通信学会基礎・境界ソサイエティ Fundamentals Review，Vol. 3，No. 1，pp. 32-42，2009.

しかし、上述したＭＩＭＯ技術などによりＰＨＹ（physical）層で伝送速度を上げても、上位のＭＡＣ（media access control）層以上のレイヤでのオーバーヘッドにより伝送効率が低下し、ＰＨＹ層での伝送速度の向上によって得られた無線帯域を効率よく利用できないという課題がある。例えば、ＭＡＣ層以上のレイヤにおいて、パケットには、宛先アドレス、送信元アドレス、シーケンス番号などの制御情報が格納されるヘッダが全パケットに共通的に付加される。このため、パケットのヘッダはパケット伝送時のオーバーヘッドとして伝送効率の低下の一要因となっている。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、無線通信システムのパケット伝送時のオーバーヘッドであるパケットのヘッダの情報量を削減できる送信機、受信機、無線通信システム、パケット送信方法及びパケット受信方法を提供することを課題とする。

（１）本発明に係る送信機は、無線通信システムの送信機において、複数の異なる拡散符号を出力する拡散符号出力部と、パケットの複数の異なる制御情報と前記複数の異なる拡散符号との対応関係を示す拡散符号情報を記憶する拡散符号情報記憶部と、前記拡散符号情報に基づいて、前記複数の異なる拡散符号の中から入力パケットの制御情報に対応する拡散符号を選択する拡散符号選択部と、前記選択された拡散符号を使用して前記入力パケットの拡散処理を行う拡散処理部と、を備えたことを特徴とする。

（２）本発明に係る送信機においては、上記（１）の送信機において、前記制御情報はパケットのシーケンス番号であることを特徴とする。

（３）本発明に係る受信機は、無線通信システムの受信機において、複数の異なる拡散符号を出力する拡散符号出力部と、パケットの複数の異なる制御情報と前記複数の異なる拡散符号との対応関係を示す拡散符号情報を記憶する拡散符号情報記憶部と、前記複数の異なる拡散符号の中からいずれか一つを使用して受信パケットの逆拡散処理を行う逆拡散処理部と、前記拡散符号情報と、前記複数の異なる拡散符号の各々による前記逆拡散処理の結果とに基づいて、前記受信パケットの制御情報を判定する判定部と、を備えたことを特徴とする。

（４）本発明に係る受信機においては、上記（３）の受信機において、前記制御情報はパケットのシーケンス番号であることを特徴とする。

（５）本発明に係る無線通信システムは、上記（１）の送信機と、上記（３）の受信機と、を有する。

（６）本発明に係るパケット送信方法は、無線通信システムのパケット送信方法であり、複数の異なる拡散符号を出力する拡散符号出力ステップと、パケットの複数の異なる制御情報と前記複数の異なる拡散符号との対応関係を示す拡散符号情報に基づいて、前記複数の異なる拡散符号の中から入力パケットの制御情報に対応する拡散符号を選択する拡散符号選択ステップと、前記選択された拡散符号を使用して前記入力パケットの拡散処理を行う拡散処理ステップと、を含むことを特徴とする。

（７）本発明に係るパケット受信方法は、無線通信システムのパケット受信方法であり、複数の異なる拡散符号を出力する拡散符号出力ステップと、前記複数の異なる拡散符号の中からいずれか一つを使用して受信パケットの逆拡散処理を行う逆拡散処理ステップと、パケットの複数の異なる制御情報と前記複数の異なる拡散符号との対応関係を示す拡散符号情報と、前記複数の異なる拡散符号の各々による前記逆拡散処理の結果とに基づいて、前記受信パケットの制御情報を判定する判定ステップと、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、無線通信システムのパケット伝送時のオーバーヘッドであるパケットのヘッダの情報量を削減できるという効果が得られる。

本発明の一実施形態に係る無線通信システムの全体構成図である。図１に示される送信機１のパケット符号化部１１の構成図である。本発明の一実施形態に係る拡散符号情報の例を示す図である。図１に示される受信機２のパケット復号化部２２の構成図である。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る無線通信システムの全体構成図である。図１において、無線通信システムは送信機１と受信機２を有する。送信機１はパケット符号化部１１と送信部１２を有する。送信機１において、入力パケットはパケット符号化部１１によって拡散符号により周波数方向に拡散処理される。拡散処理後のパケットは、送信部１２により無線送信される。無線送信されたパケットは無線伝送路を介して伝送され受信機２で受信される。

受信機２は受信部２１とパケット復号化部２２を有する。受信機２において、受信機２で受信された受信パケットは、パケット復号化部２２によって拡散符号により逆拡散処理される。パケット復号化部２２は、受信パケットの逆拡散処理の結果に基づいた復号結果を出力する。

図２は、図１に示される送信機１のパケット符号化部１１の構成図である。図２において、パケット符号化部１１は、拡散処理部１１１と拡散符号選択部１１２と拡散符号出力部１１３と拡散符号情報記憶部１１４を有する。

拡散符号出力部１１３は複数の異なる拡散符号を出力する。拡散符号出力部１１３として、予め生成された複数の異なる拡散符号を保持し、保持された拡散符号を出力することが挙げられる。又は、拡散符号出力部１１３として、複数の異なる拡散符号を生成する機能を有し、生成された拡散符号を出力することが挙げられる。拡散符号として、例えばＭ系列またはＭ系列の派生系列を利用できる。

拡散符号情報記憶部１１４は拡散符号情報を記憶する。該拡散符号情報は、パケットの複数の異なる制御情報と、拡散符号出力部１１３から出力される複数の異なる拡散符号との対応関係を示す。図３は、本実施形態に係る拡散符号情報の例を示す図である。図３の例では、制御情報はシーケンス番号である。図３において、拡散符号情報は、入力パケットに使用される複数の異なるシーケンス番号と、拡散符号出力部１１３から出力される複数の異なる拡散符号との対応関係を示す。具体的には、拡散符号情報は、シーケンス番号の個数（Ｎ）だけ、一拡散符号の識別番号である拡散符号識別番号と一シーケンス番号との組を有する。

拡散符号選択部１１２は、拡散符号情報記憶部１１４に記憶される拡散符号情報に基づいて、拡散符号出力部１１３から出力される複数の異なる拡散符号の中から、入力パケットの制御情報に対応する拡散符号を選択する。該選択された拡散符号は、拡散処理部１１１へ出力される。

ここで、拡散符号に対応付けられる制御情報は、従来、パケットのヘッダに格納される制御情報であるが、本実施形態では入力パケットのヘッダには格納されない。このため、該制御情報は、拡散符号選択部１１２で生成されたり、予め拡散符号選択部１１２に設定されたり、パケット符号化部１１の外部から入力されたり、するものとする。

例えば、拡散符号選択部１１２は、図３に示される拡散符号情報を参照し、入力パケットに該当するシーケンス番号に対応付けられている拡散符号識別番号を取得し、該取得した拡散符号識別番号の拡散符号を、拡散符号出力部１１３から出力される複数の異なる拡散符号の中から選択する。ここで、入力パケットに該当するシーケンス番号は、入力パケットのヘッダには格納されない。このため、入力パケットに該当するシーケンス番号は、拡散符号選択部１１２が生成してもよく、又は、入力パケットと共に入力パケットとは別個に入力されてもよい。

拡散処理部１１１は、入力パケットに対して、拡散符号選択部１１２から入力された拡散符号を使用して拡散処理を行う。拡散処理後のパケットは、図１に示される送信部１２へ出力される。

図４は、図１に示される受信機２のパケット復号化部２２の構成図である。図４において、パケット復号化部２２は、逆拡散処理部２２１と拡散符号出力部２２２と判定部２２３と拡散符号情報記憶部２２４を有する。

拡散符号出力部２２２は、図２に示される送信機１の拡散符号出力部１１３と同じ複数の異なる拡散符号を出力する。図４には説明の便宜上、複数（Ｎ個）の拡散符号（１）〜（Ｎ）を出力する各々の拡散符号出力部２２２を別々に示している。拡散符号出力部２２２として、予め生成された複数の異なる拡散符号を保持し、保持された拡散符号を出力することが挙げられる。又は、拡散符号出力部２２２として、複数の異なる拡散符号を生成する機能を有し、生成された拡散符号を出力することが挙げられる。

逆拡散処理部２２１は、拡散符号出力部２２２から出力される複数の異なる拡散符号の中からいずれか一つを使用して受信パケットの逆拡散処理を行う。図４には、拡散符号出力部２２２から出力される複数の異なる拡散符号（１）〜（Ｎ）の各々に対応して逆拡散処理部２２１が設けられている。該各逆拡散処理部２２１は、拡散符号出力部２２２から入力される拡散符号を使用して受信パケットの逆拡散処理を行う。これにより、各拡散符号（１）〜（Ｎ）を使用した受信パケットの逆拡散処理が並列に実行される。該各逆拡散処理の結果は判定部２２３へ出力される。

なお、一逆拡散処理部２２１によって、受信パケットに対して複数の異なる拡散符号の中から一つずつ拡散符号を使用する逆拡散処理を直列に実行するようにしてもよい。これにより、逆拡散処理部２２１の個数を減らすことができる。

拡散符号情報記憶部２２４は、図２に示される送信機１の拡散符号情報記憶部１１４と同じ拡散符号情報を記憶する。該拡散符号情報は、例えば、図３に示される、複数の異なるシーケンス番号と複数の異なる拡散符号との対応関係を示す拡散符号情報である。

判定部２２３は、拡散符号情報記憶部２２４に記憶される拡散符号情報と、各逆拡散処理部２２１から入力される逆拡散処理の結果とに基づいて、受信パケットの制御情報を判定する。この判定では、各逆拡散処理部２２１から入力される逆拡散処理の結果に基づいて逆拡散処理が成功した拡散符号を判断し、該逆拡散処理が成功した拡散符号に対応付けられている制御情報を拡散符号情報から取得する。判定部２２３は、該取得した制御情報と逆拡散処理後の受信パケットを復号結果として出力する。

例えば、判定部２２３は、図３に示される拡散符号情報と、各逆拡散処理部２２１から入力される逆拡散処理の結果とに基づいて、受信パケットのシーケンス番号を判定する。この判定では、各逆拡散処理部２２１から入力される逆拡散処理の結果に基づいて逆拡散処理が成功した拡散符号を判断し、該逆拡散処理が成功した拡散符号の拡散符号識別番号に対応付けられているシーケンス番号を拡散符号情報から取得する。判定部２２３は、該取得したシーケンス番号と逆拡散処理後の受信パケットとを復号結果として出力する。これ以降のパケット受信処理においては、該復号結果のシーケンス番号に基づいて、パケットの欠落の発見やパケットの順序の入れ替わりの発見などを行うことができる。

上述した実施形態によれば、パケットの拡散処理に使用される拡散符号がパケットの制御情報（例えばシーケンス番号）を表すので、従来はパケットのヘッダに格納していた制御情報（例えばシーケンス番号）をヘッダに格納する必要がなくなる。これにより、パケットのヘッダの情報量を削減できるので、無線通信システムのパケット伝送時のオーバーヘッドを減らすことが可能となる。この結果として、例えば、ＰＨＹ層での伝送速度の向上によって得られた無線帯域を効率よく利用することに寄与できる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

例えば、パケットの制御情報として、上述したシーケンス番号以外の制御情報にも同様に適用可能である。例えばＭＡＣアドレスの前半６桁はＮＩＣ（network interface card）のベンダーに固有の値であるが、そのベンダー毎に固有の値に対して上述した実施形態を適用することが挙げられる。この場合、ベンダー毎に固有の値に対して、上述した実施形態のシーケンス番号と同様に各々異なる拡散符号を対応付けることで、該ベンダー毎に固有の値をヘッダに格納しないようにすることができる。

１…送信機、２…受信機、１１…パケット符号化部、１２…送信部、２１…受信部、２２…パケット復号化部、１１１…拡散処理部、１１２…拡散符号選択部、１１３，２２２…拡散符号出力部、１１４，２２４…拡散符号情報記憶部、２２１…逆拡散処理部、２２３…判定部

Claims

無線通信システムの送信機において、
複数の異なる拡散符号を出力する拡散符号出力部と、
パケットの複数の異なる制御情報と前記複数の異なる拡散符号との対応関係を示す拡散符号情報を記憶する拡散符号情報記憶部と、
前記拡散符号情報に基づいて、前記複数の異なる拡散符号の中から入力パケットの制御情報に対応する拡散符号を選択する拡散符号選択部と、
前記選択された拡散符号を使用して前記入力パケットの拡散処理を行う拡散処理部と、
を備えたことを特徴とする送信機。
前記制御情報はパケットのシーケンス番号であることを特徴とする請求項１に記載の送信機。
無線通信システムの受信機において、
複数の異なる拡散符号を出力する拡散符号出力部と、
パケットの複数の異なる制御情報と前記複数の異なる拡散符号との対応関係を示す拡散符号情報を記憶する拡散符号情報記憶部と、
前記複数の異なる拡散符号の中からいずれか一つを使用して受信パケットの逆拡散処理を行う逆拡散処理部と、
前記拡散符号情報と、前記複数の異なる拡散符号の各々による前記逆拡散処理の結果とに基づいて、前記受信パケットの制御情報を判定する判定部と、
を備えたことを特徴とする受信機。
前記制御情報はパケットのシーケンス番号であることを特徴とする請求項３に記載の受信機。
請求項１に記載の送信機と、請求項３に記載の受信機と、を有する無線通信システム。
無線通信システムのパケット送信方法であり、
複数の異なる拡散符号を出力する拡散符号出力ステップと、
パケットの複数の異なる制御情報と前記複数の異なる拡散符号との対応関係を示す拡散符号情報に基づいて、前記複数の異なる拡散符号の中から入力パケットの制御情報に対応する拡散符号を選択する拡散符号選択ステップと、
前記選択された拡散符号を使用して前記入力パケットの拡散処理を行う拡散処理ステップと、
を含むことを特徴とするパケット送信方法。
無線通信システムのパケット受信方法であり、
複数の異なる拡散符号を出力する拡散符号出力ステップと、
前記複数の異なる拡散符号の中からいずれか一つを使用して受信パケットの逆拡散処理を行う逆拡散処理ステップと、
パケットの複数の異なる制御情報と前記複数の異なる拡散符号との対応関係を示す拡散符号情報と、前記複数の異なる拡散符号の各々による前記逆拡散処理の結果とに基づいて、前記受信パケットの制御情報を判定する判定ステップと、
を含むことを特徴とするパケット受信方法。