JP4094401B2 - 無線通信システムの送信装置および無線通信システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は無線通信システムの送信装置に関し、自動車電話等をはじめとする無線通信システムに適用されるものである。
【0002】
【従来の技術】
通常の無線通信システムは、送信装置と受信装置から構成され、送信装置と受信装置間での伝搬環境に拘わらず、良好な品質を実現することが要求される。また、無線通信システムの一形態である自動車電話システムは、通信ネットワークにつながる基地局と、携帯電話等に相当する移動局から構成される。ここで、基地局と移動局の通信可能距離は、送信できるパワーに深く関係している。ここで、非常に広い領域をカバーするためには、複数の基地局を準備し、これら複数の基地局から、同一周波数で同一の信号を送信する手法が考えられる。
【0003】
図8は、従来の通信システムを示すブロック図である(例えば、特許文献1参照。)。図において、2は送信機で、変調器5、遅延器10を備えている。なお1は送信情報入力端子である。6A、6Bはそれぞれ第1及び第2の送信アンテナ、7は受信機、8は受信アンテナである。
【0004】
本例における送信機では、送信情報入力端子1から情報系列を入力し、変調器5が変調信号を作成し、その変調信号が送信アンテナ6Aから送信される。また変調器5で作成された変調信号は遅延器10で遅延され、送信アンテナ6Bから送信される。
即ち、同一の変調信号が、2本の送信アンテナ6A、6Bから、異なった送信タイミングで送信される。それゆえ、例えば、第1の送信アンテナ6Aからの受信信号が到来しなくなった場合、受信機7は送信機2の遅延器10で挿入された遅延時間に相当する同期タイミング誤差を有する。
また、送信信号がたとえば、
“+1,+1,+1,+1・・・”
と同一信号となった場合、受信機7側で、第1の送信アンテナ6Aからの受信信号であるか、第2の送信アンテナ6Bからの受信信号であるかを識別できないという問題がある。
【0005】
【特許文献1】
特許第2572765号明細書(特許公報第2頁右段第15〜50行)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来手法を用いた場合、
(1)送信アンテナの片側からの信号が到来しない場合に受信機に同期タイミング誤差が発生する。
(2)特定の送信信号が送信された場合に受信機でどちらのアンテナからの信号か識別できない。
という問題点を有していた。
【0007】
この発明は上記の問題を解消するためになされたもので、複数の送信アンテナを有する送信機と受信機が通信する無線通信システムにおいて、特定のアンテナからの信号が到来しない場合でも受信機の同期タイミング誤差が発生せず、どのような情報系列が送信された場合でもどちらのアンテナからの受信信号か識別できる通信システムを実現するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る無線通信システムの送信装置は、複数の送信アンテナから信号を送信するものにおいて、
情報系列を入力し、複数の送信アンテナに夫々対応する符号化系列を作成する符号化手段と、
上記複数のアンテナに夫々対応する符号化系列のうち、少なくとも一つの系列に対しては他の系列に行う信号点マッピングとは異なるマッピングを行い、複数の送信アンテナに夫々対応するマッピング系列を作成するマッピング手段と、
上記複数のアンテナに対応して設けられ、各マッピング系列夫々に対して、変調処理を行う変調手段を有する。
【0009】
また、この発明に係る無線通信システムの送信装置は、複数の送信アンテナに対応して作成される複数の符号化系列の少なくともその1つに情報系列入力に遅延を挿入する遅延器を備える。
【0010】
また、この発明に係る無線通信システムの送信装置において、符号化手段は、複数の送信アンテナに対応して作成される符号化系列が、情報系列入力を畳込み符号化したものとする構成にされる。
【0011】
また、この発明に係る無線通信システムの送信装置において、符号化手段は、複数の送信アンテナに対応する符号化系列が、情報系列入力を直列並列変換して並列情報とした系列とする構成にされる。
【0012】
また、この発明に係る無線通信システムの送信装置において、符号化手段は、複数の送信アンテナに対応する符号化系列を、情報系列入力を直列並列変換して並列情報とした後、符号化処理を施した系列とする構成にされる。
【0013】
また、この発明に係る無線通信システムの送信装置において、変調手段は、差動符号化を行う変調方式である。
【0014】
また、この発明に係る無線通信システムの送信装置において、複数の送信アンテナは送信信号が広範囲な領域をカバー可能に移動体通信システムの基地局に相当する位置に夫々配置される。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照しながら、この発明の実施の形態について詳述する。なおこの発明はその主旨の範囲内で種々の変形が可能であり、下記発明の実施の形態によってその範囲が限定されるものではない。
【0016】
実施の形態1
図1にこの発明の実施の形態1における無線通信システムの送信装置が適用される自動車電話システム(移動体通信システム)の例を示す。図において、2は送信機で、符号化器3、マッパー4、第1の変調器5A、第2の変調器5Bを備える。1は送信情報入力端子である。6A、6Bはそれぞれ第1及び第2の送信アンテナ、7は受信機、8は受信アンテナである。
【0017】
図1において記述する各機能は、この発明が適用される自動車電話システム(移動体通信システム)等の基地局(送信装置)において重要な役割を果たす概念のみであり、例えば、ベースバンド信号をRF周波数に変換するアップコンバートなどの処理は、変調器出力時に既に行われる場合、信号合成後に行われる場合などすべてを含むものとする。また、アンテナには通常のアンテナと同等の機能を有するもの、例えば、漏えい同軸ケーブルなども含むものとする。
【0018】
送信装置2において、入力端子1に入力された情報系列は符号化器3において、送信アンテナ数に相当する符号化系列に符号化される。この実施の形態の場合は2本の送信アンテナ6A、6Bの2系列に符号化される。この2つの符号化系列は、マッパー4によってそれぞれ異なったマッピングが施される。例えば、2値信号(0,1)を仮定すると、図2に示すように、2つの変調器5A、5Bのそれぞれに対応して、異なった信号点がマッピングされる。変調器5A、5Bは、それぞれこの2つのマッピング系列に対して変調処理を施す。
【0019】
ここで変調器5A、5Bは、上記符号化系列を単一の搬送波で伝送される変調信号に変調処理する場合(シングルキャリア変調処理)の他、上記符号化系列を複数の搬送波で伝送される変調信号に変調処理する場合(マルチキャリア変調処理)や、上記各符号化系列に所定の拡散符号を乗算して変調処理する場合(符号拡散変調処理)など、当該無線通信システムで定められた変調方式に従って変調処理を行う。
また、変調器5A、5Bで変調信号を作成する際に、マッピング系列分の位相回転を与えるような差動符号化変調を実行することも可能である。
【0020】
変調器5A、5Bから出力された変調信号は、周波数変換処理部(図1に図示せず)によりRF周波数に変換され、2本の送信アンテナ6A、6Bからそれぞれ送信される。
受信装置7は、2本の送信アンテナ6A、6Bから送信された信号を受信アンテナ8で受信して復調処理を実行する。
【0021】
図3にこの実施の形態における符号化器3の一例を示す。図において、1は送信情報入力端子、9A、9Bはそれぞれ第1及び第2の送信アンテナに対応する符号化系列出力端子、10は遅延器である。
【0022】
符号化に際しては、情報系列の片側に遅延器10により遅延を与えるような符号化(遅延ダイバーシチ)を挿入することも可能である。
【0023】
図4にこの実施の形態における符号化器の他の一例を示す。図において、1は送信情報入力端子、9A、9Bはそれぞれ第1及び第2の送信アンテナ6A,6Bに対応する符号化系列出力端子、10A、10B、10Cはそれぞれ例えばシフトレジスタで構成される遅延時間の異なる第1、第2及び第3の遅延器、11A、11Bはそれぞれ第1及び第2の選択加算回路である。
【0024】
次に符号化器の動作を図4に従って説明する。送信情報系列は第1〜3の遅延器10A〜10Cから構成されるシフトレジスタに順次入力される。
選択加算回路11A、11Bには、それぞれ相異なる符号化則を実現するための演算処理回路が実装されている。選択加算回路11A、11Bは、前記遅延器10A〜10Cの保持値をそれぞれ入力し選択的に演算処理して(畳込み符号化)、符号化系列を符号化系列出力端子9A、9Bから出力する。
例えば、第1の選択加算回路11Aは、遅延器10Aと遅延器10Cの保持値の排他的論理和を第1の符号化系列として符号化系列出力端子9Aに出力する。一方、第2の選択加算回路11Bは、遅延器10Aと遅延器10Bの保持値の排他的論理和を算出し、更に当該算出値と遅延器10Cの保持値とで排他的論理和を算出して第2の符号化系列として符号化系列出力端子9Bに出力する。
このような構成にすることにより、各符号化系列が相異なるダイバーシチ送信が可能となり、ビット誤り特性が改善される。
【0025】
その他、符号化に際しては、情報系列を直列並列変換し、並列系列にした後、符号化処理を挿入する(符号化処理がない場合も含む)ことも可能である。この場合も、ビット誤り特性の改善が図れる。
【0026】
このようにこの実施の形態においては、2本の送信アンテナ6A,6Bから送信される信号が、符号化、または、マッピングを異なったものに設定されることにより、異なった信号となり、受信側でどちらのアンテナからの受信信号か識別が可能となり、この識別により図3のように遅延ダイバーシチを実現した場合でも、片側のアンテナから信号が受信されなくなった場合でも、同期タイミング誤差を回避することができる。
【0027】
なお本実施の形態1では、変調器5A、5Bから出力された変調信号を、周波数変換処理部でRF周波数に変換し、2本の送信アンテナ6A、6Bからそれぞれ送信したが、これはこのような構成に限定されるものではなく、各変調信号を一つのベースバンド信号に合成した後に周波数変換処理部でRF周波数に変換して送信アンテナから送信するような構成であってもよい。
【0028】
実施の形態2
図5にこの発明における送信装置の実施の形態2が適用される無線通信システムを示す。図において、1は送信情報入力端子、2は送信機、3は符号化器、6A、6Bはそれぞれ第1及び第2の送信アンテナ、7は受信機、8は受信アンテナ、12A、12BはそれぞれAシフトPSK変調器及び−AシフトPSK変調器である。
【0029】
図5において記述する各機能は、この発明が適用される自動車電話システム(移動体通信システム)等の基地局(送信装置)において重要な役割を果たす概念のみであり、例えば、ベースハンド信号をRF周波数に変換するアップコンバートなどの処理は、変調器出力時に既に行われる場合、信号合成後に行われる場合などすべてを含むものとする。また、アンテナには通常のアンテナと同等の機能を有するもの、例えば、漏えい同軸ケーブルなども含むものとする。
【0030】
送信装置2において、入力端子1に入力された情報系列は符号化器3において、送信アンテナ数に相当する符号化系列に符号化される。この実施の形態の場合は2本の送信アンテナ6A、6Bの2系列に符号化される。この2つの符号化系列は、AシフトPSK変調器12A,及び、−AシフトPSK変調器12Bが変調処理を施す。AシフトPSK変調器12A、−AシフトPSK変調器12Bで変調処理された信号は2本の送信アンテナ6A、6Bからそれぞれ送信される。
【0031】
なお、この変調信号を作成する際に、差動符号化変調を実行することも可能である。また、これら変調器は、例えば、π/4シフトBPSKと−π/4シフトBPSKというような変調方式を用いることができる。受信機7は、2つの送信アンテナ6A、6Bから送信された信号を受信アンテナ8で受信して復調処理を実行する。なお、符号化に関しては実施の形態1と同じである。
【0032】
このようにこの発明においては、2本の送信アンテナから送信される信号が、符号化、または、変調方式を異なったものに設定することにより、異なった信号となり、受信側でどちらのアンテナからの受信信号か識別が可能となり、この識別により図3のように遅延ダイバーシチを実現した場合でも、片側のアンテナから信号が受信されなくなった場合でも、同期タイミング誤差を回避することができる。
【0033】
なお上記実施の形態2では、各符号化系列をAシフトPSK変調器12A、及び−AシフトPSK変調器12Bでそれぞれ変調処理したが、変調器の組み合わせはこれに限定されるものではなく、互いに変調方式の異なる複数の変調器の組み合わせであれば、他の変調器の組み合わせであってもよい。
例えば図6に示す通り、AシフトPSK変調器12A及びPSK変調器12Cを備える構成としてもよい(具体例としてπ/2シフトBPSK及びBPSKの組み合わせ)。この場合にも、各符号化系列はAシフトPSK変調器12A、及びPSK変調器12Cによってそれぞれ符号化処理され、上記実施の形態2と同様の効果を得ることができる。また変調処理を行う際に、各変調器において差動符号化変調を実行することも可能である。
【0034】
実施の形態3
図7にこの発明の実施の形態3における無線通信システムを自動車電話システム(移動体通信システム)に適用した例を示す。図において、1は送信情報入力端子、13A、13Bはそれぞれ第1及び第2の基地局、14A、14Bはそれぞれ第1及び第2の基地局13A、13Bに設けられた第1及び第2の片側送信装置、15A、15Bはそれぞれ第1及び第2の基地局アンテナ、16は移動局、17は移動局アンテナである。
【0035】
図7において記述する各機能は、この発明が適用される自動車電話システム(移動体通信システム)に関する基地局において重要な役割を果たす概念のみであり、例えば、ベースバンド信号をRF周波数に変換するアップコンバートなどの処理は、変調器出力時に既に行われる場合、信号合成後に行われる場合などすべてを含むものとする。また、アンテナには通常のアンテナと同等の機能を有するもの、例えば、漏えい同軸ケーブルなども含むものとする。
【0036】
第1の基地局13Aは、情報系列を入力して、例えば、実施の形態1の第1の変調器5Aまたは実施の形態2のAシフトPSK変調器12Aの出力に相当する信号を生成し、第1の基地局アンテナ15Aから送信する。同様に、第2の基地局13Bは、情報系列を入力して、例えば、実施の形態1の第2の変調器5Bまたは実施の形態2の−AシフトPSK変調器12Bの出力に相当する信号を生成し、第2の基地局アンテナ15Bから送信する。移動局16においては移動局アンテナ17から、実施の形態1及び実施の形態2と同様に2本の基地局アンテナ15A、15Bが送信した信号を受信する。
【0037】
従ってこの実施の形態によれば、広い範囲をカバーする通信システムにおいて、2本の基地局アンテナから送信される信号が、符号化、または、変調方式を異なったものに設定することにより、異なった信号となり、移動局でどちらのアンテナからの受信信号か識別が可能となり、この識別により図3のように遅延ダイバーシチを実現した場合でも、片側のアンテナから信号が受信されなくなった場合でも、同期タイミング誤差を回避することができる。
【0038】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、複数の送信アンテナから送信される信号が、異なった信号となり、受信側でどのアンテナからの受信信号か識別が可能となり、この識別により遅延ダイバーシチを実現した場合でも、片側のアンテナから信号が受信されなくなった場合でも、同期タイミング誤差を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明による無線通信システムの実施の形態1の構成を示すブロック図である。
【図2】 この発明によるマッピングに関する一例を示す説明図である。
【図3】 図1における第1の符号化器のブロック図である。
【図4】 図1における第2の符号化器のブロック図である。
【図5】 この発明による無線通信システムの実施の形態2の構成を示すブロック図である。
【図6】 この発明による無線通信システムの実施の形態2の別の構成を示すブロック図である。
【図7】 この発明による無線通信システムの実施の形態3の構成を示すブロック図である。
【図8】 従来の無線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:送信情報入力端子、 2:送信機、 3:符号化器、 4:マッパー、
5A、5B:変調器、 6A、6B:送信アンテナ、 7:受信機
8:受信アンテナ、 9A、9B:符号化系列出力端子
10、10A、10B、10C:遅延器、 11A、11B:選択加算回路、
12A:AシフトPSK変調器、 12B:−AシフトPSK変調器、
12C:PSK変調器、
13A、13B:基地局、 14A、14B:片側送信機、 15A、15B:基地局、 16:移動局、 17:移動局アンテナ。
Claims (6)
- 単一の搬送波を用いて2つの送信アンテナから、同一の情報系列に基づいて生成された信号を送信する無線通信システムの送信装置において、
情報系列を入力し、当該情報系列に基づき2つの送信アンテナに夫々対応する符号化系列を作成する符号化手段と、
上記2つのアンテナにそれぞれ対応して設けられ、当該2つのアンテナに夫々対応する符号化系列に対して、符号系列ごとに異なるAシフトPSK変調(A=π/n、0、−π/n、かつnは整数)を実行する変調手段と、
を有することを特徴とする無線通信システムの送信装置。 - 前記送信アンテナ毎に作成される2つの符号化系列の一方に対応する情報系列入力に、遅延を挿入する遅延器、
を備えたことを特徴とする請求項1記載の無線通信システムの送信装置。 - 符号化手段は、2つの送信アンテナに対応して作成される符号化系列が、情報系列入力を畳込み符号化したものとする構成にされたことを特徴とする請求項1記載の無線通信システムの送信装置。
- 符号化手段は、2つの送信アンテナに対応する符号化系列が、情報系列入力を直列並列変換して並列情報とした系列とする構成にされたことを特徴とする請求項1記載の無線通信システムの送信装置。
- 符号化手段は、2つの送信アンテナに対応する符号化系列を、情報系列入力を直列並列変換して並列情報とした後、符号化処理を施した系列とする構成にされたことを特徴とする請求項1記載の無線通信システムの送信装置。
- 共通の搬送波を用いて単一の送信アンテナから、同一の情報系列に基づいて生成された信号を送信する2つの基地局を備えた無線通信システムであって、
各基地局が、
同一の情報系列を入力し、当該情報系列に基づき自局の送信アンテナに対応する符号化系列を作成する符号化手段と、
上記符号化手段にて作成された符号化系列に対して、基地局ごとに異なるAシフトPSK変調(A=π/n、0、−π/n、かつnは整数)を実行する変調手段と、
をそれぞれ備えることを特徴とする無線通信システム。
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