JP4290470B2 - 受信品質を推定する受信方法および受信装置と、この受信装置を利用した通信システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、受信品質を推定する受信方法および受信装置と、この受信装置を利用した通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の通信システム、特に無線通信システムでは、伝送方式を高効率化し伝送容量の大容量化を図るために様々な技術が導入されている。例えば変調方式における直交振幅変調(QAM)のような多値化変調技術、多重化方式における直交周波数分割多重(OFDM)方式、コーデック処理において畳み込み符号化とパンクチャ処理を組み合わせたパンクチャド畳み込み符号化、さらにはターボ符号化といった技術がこれに該当する（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
以下、図１１を用いて、従来の高効率化された通信システムの受信局における構成と動作の一例を説明する。ここでは、コーデック処理にパンクチャド畳み込み符号化処理、変調方式にグレイ符号により信号点配置された64値QAM方式、多重化方式にOFDMが用いられているものとする。送信局10から送信された信号は、受信局20において、OFDM受信部21が直交周波数分割多重された信号を受信復調することにより、それぞれのサブキャリア毎の復調結果が得られる。多値QAM復調部22では、それぞれのサブキャリアについて64値QAMの復調処理が行われ、復調結果が得られる。送信10において、送信データに対して、所定の位置のデータを削除する、いわゆるパンクチャド畳み込み符号化処理が行われているとすると、コーデック部23では、デパンクチャ処理部２４でデパンクチャされた後、ビタビ復号部25でパンクチャ処理されている所定の位置を考慮しながらビタビ復号が行われ、送信局10から送信されたデータが復元される。
【０００４】
以上の構成により、送信局10と受信局20の間で周波数利用効率が高く大容量な通信が可能となる。
【０００５】
【非特許文献１】
笹岡秀一編著、"移動通信"、平成10年5月25日、オーム社出版局
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような構成により通信容量の高効率化を図った場合、それぞれの処理において様々な要因により、フレーム内におけるビットデータの位置によって通信品質に偏りを生じる場合がある。例えば、OFDMにおいて、送信局や受信局におけるフィルタ処理等のアナログ処理部における劣化要因や、送信局と受信局との間の伝送路特性により、サブキャリアの位置によって偏りが生じる可能性がある。また、64値QAMを受信復調する際に、例えば図３に示すような信号点配置がなされている場合、それぞれのビットの平均信号点間距離が原理的に異なるため、得られる通信品質が異なる。具体的には、ビットｂ₀、ｂ₁の品質が最も高く、ビットｂ₄、ｂ₅が最も低くなることが知られている。また、QAMの復調の際に、あらかじめ挿入された既知のパイロットシンボルを用いて位相・振幅の補間処理を行い、位相・振幅補償をする方式も一般的に知られているが、補間処理の精度によっては、パイロットシンボルから離れた位置のシンボルには、十分な精度の補間が得られず、品質が劣化する場合も生じる。さらに、パンクチャド畳み込み符号化された符号には、原理的に符号間距離に偏りが生じる可能性がある。
【０００７】
上記のように、各処理部において通信品質に様々な偏りが生じる可能性があるため、最終的に得られる受信データフレーム内の各位置の通信品質も一様とはならず、偏りを生じることとなる。一般的には、このような通信品質の偏りを低減するため、コーデック処理部においてインタリーブと誤り訂正を組み合わせて品質の一様化が図られることが多い。
【０００８】
一方、上記のような高効率な伝送方式を用いて通信するデータとしては、近年IP(Internet Protocol)によるパケット伝送や、さらにその上位層において動画像、音声情報、テキスト情報等のマルチメディアでかつ大容量な伝送を行う機会が増えている。ここで、MPEG符号化された動画像データを伝送する場合を想定して説明する。符号化により生成されたデータシーケンスは、例えば、各種ヘッダ部（シーケンスヘッダ、ピクチャヘッダ等）や画像データ（DCT符号化データ部等）部により構成されることとなるが、それぞれの部位によって、通信時に誤りが生じた場合に、画像復号時に影響を受ける度合いが異なる。具体的には、シーケンスヘッダ部やピクチャヘッダ部に通信誤りが生じると、そのシーケンスブロックやピクチャブロック全体に影響を及ぼし、著しい画質劣化を招くが、DCT符号化データ部に通信誤りが生じた場合には、そのDCTブロックしか影響を受けずに済む。また、符号化の際には可変長符号が使用されているため、データシーケンスにおいて、先頭部に通信誤りを生じると、その箇所以降、次に既知の可変長符号の開始位置が挿入されている位置までの区間は復号が不可能となり、画像再生に大きな影響を受ける。このように、生成されるデータシーケンス内では、その構成要素毎に通信サービスの品質へ与える影響度が異なるようなサービスが多々存在する。
【０００９】
また、これらの大容量データを送信する際、上位層の処理により生成されるデータシーケンスは、基本的には物理層における伝送方式とは無関係に生成され、所定の手順に従って固定的な方法で物理層の処理系へ供給されるのが一般的であり、その手順を動的に変化させることは考慮されていない。この場合、例えばMPEG等の動画像データを送信する際に、本来画像品質に非常に影響度の高い各ヘッダ情報部（シーケンスヘッダ、ピクチャヘッダ等）のデータが、物理層において品質の低い位置に固定的に割り当てられてしまい、十分な画像品質が得られなくなる可能性もある。
【００１０】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、受信局において受信したフレーム内の位置別に受信品質を推定する受信方法および受信装置、およびこの位置別受信品質を送信局側へ通知し、送信局側でこの位置別受信品質情報を用いて送信データの再配置を行う通信システムを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の受信方法は、受信信号の復調結果から受信データ系列内の位置別に受信品質を推定して位置別品質推定結果を出力するステップを備えたものであり、また、位置別品質推定結果と受信信号の復調結果とを用いて受信データの処理を行う受信データ処理ステップとを備えたものである。また、本発明の受信装置は、上記受信方法における各処理ステップを実現するための手段を備えたものである。
【００１２】
この受信方法および受信装置によれば、通信データが送信局から送信され、伝送路を経て受信局で受信されるまでの過程での種々の特性劣化要因により生じ得るフレーム内における各位置の受信品質の偏りを推定し、後段における誤り訂正処理や画像復号化等の際に、品質に応じた軟判定値の重み付けや品質の著しく悪い箇所のデータを破棄する等の処理により通信サービスの品質を向上することができる。
【００１３】
また、本発明の通信システムにおける１つの実施態様では、第１の通信局から第２の通信局へデータ伝送を行う場合において、第１の通信局に、送信するデータ列を生成し、同時に各データの重要度情報を出力するデータ処理手段と、第２の通信局から通知される位置別品質情報と送信データ列と重要度情報に基づき、送信データ列の順序の再配置をして送信データフレームを出力するデータ再配置手段と、データ再配置手段から出力される送信データフレームに所定の変調処理を施して送信する送信変調手段とを有し、第２の通信局に、位置別品質推定手段と、前記位置別品質推定手段から出力される位置別品質情報を第１の通信局へ通知する位置別品質情報通知手段と、第１の通信局から通知されるデータ配置情報を抽出するデータ配置情報抽出手段と、抽出されたデータ配置情報に基づいて受信復調データ列の配置の復元処理を行うデータ配置復元手段とを備えたものである。
【００１４】
この構成によれば、ダウンリンクの通信系において種々の要因によって生じるフレーム内の各位置による受信品質の備りに応じて、より重要度の高い送信データを通信信頼度の高い位置に配置して通信することが可能となり、通信サービスの向上を図ることが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の概要は、送信局から受信局への通信において、受信局で受信したデータフレーム内における各々のデータ位置毎に受信品質を推定することにより、通信するデータが送信局から送信され伝送路を経て受信局で受信されるまでの過程での種々の特性劣化要因により生じた位置毎に異なる受信品質状況を推定することである。また、この推定結果を後段のデータ処理部へ供給し利用することである。また、この推定結果を送信局側へ通知し、送信局側において送信データの配置を再構築するものである。また、通信するデータの重要度に応じて、前記送信データの配置法を適切に変更することである。さらには、この再配置された送信データを、受信局側において適切に復元することにより受信データを得るとともに、通信サービスの品質を向上させることである。
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
（実施の形態１）
まず、請求項１から８に対応する実施の形態１について説明する。図１は実施の形態１における受信局100の構成および動作を示している。本実施の形態１では、受信局100における受信復調結果から、受信したデータフレーム内の各々の位置別に受信品質を推定し、推定結果を得る構成となっている。受信する信号は所定の変調処理が施されているものとするが、どのような変調方式が用いられているかについては限定されるものではない。ここでは一例として、一次変調にグレイ符号化により信号点配置された64値QAMが用いられ、直交周波数分割多重（以下、OFDM）が施されているものとする。また、通信するデータは、所定のデータ数およびフォーマットにより構成されるフレーム単位で送信されるものとする。
【００１７】
受信局100において、受信復調部101は、フレーム単位で受信した変調信号を受信復調し、受信復調結果を出力する（ステップ１）。本実施の形態１では、OFDM処理された信号を受信復調し、フレーム毎に受信復調結果Di(d_i,0, d_i,1, d_i,2,…, d_i,N-1)が得られるものとする。ここで、d_i,nはi番目のフレームにおけるnビット目の受信復調結果を表すこととし、直交IQベクトルで表されるものとする。
【００１８】
フレーム内位置別品質推定部102は、受信復調部101から出力される所定のフレーム数の受信復調結果を用いて、フレーム内におけるビット位置毎の受信品質Q_ave(q_a0,q_a1, q_a2, …, q_aN-1)を推定する（ステップ２）。本実施の形態１では、受信品質をあらわすパラメータの一例として、受信C／N値（搬送波電力対雑音電力比）を推定することとし、過去100フレーム分の受信復調結果Q_oからQ₉₉を用いて、フレーム内におけるそれぞれの位置毎の受信C／N値を平均化することにより算出するものとする。フレーム内位置別品質推定部102は、例えばバッファ部1021とC／N値算出部1022と位置別平均化処理部1023と位置別推定結果記憶部1024とにより構成ざれる。
【００１９】
バッファ部1021は、各フレームの受信復調結果Di(d_i,0, d_i,1, d_i,2, …, d_i,N-1)を一時記憶し、必要に応じて読み出すものである。
【００２０】
C／N値算出部1022は、バッファ部1021に一時記憶されている受信復調結果Di(d_i,0, d_i,1, d_i,2, …, d_i,N-1)を用いて、フレーム内のビット位置毎のC／N値を算出するものである。例えば、まず各フレームにおいて全受信復調結果d_i,0〜d_{i ,N-1}を用いて平均信号点振幅と搬送波電力を算出した後、これらの値と各ビットの受信復調結果を用いてビット位置毎のC／N値のQi (q_i,0, q_i,1, q_i,2, …, q_i,N-1)を算出する。
【００２１】
位置別平均化処理部1023は、所定のフレーム数にわたって、フレーム内のビット位置毎のC／N値の算出結果を用いて、フレーム内の位置毎のC／N値の平均化処理を行うものであり、本実施の形態１では、過去Mフレーム分のビット位置毎のC／N値Q_o〜Q_M-1を用い、式（１）のようにビット位置毎のC／N値Q_ave(q_a0,q_a1, …, q_aN-1)を算出する。
【数１】

【００２２】
位置別推定結果記憶部1024は、推定されたビット位置毎の平均C/N値を記憶し、必要に応じて出力するものである。
【００２３】
以上のような構成により、フレーム内位置別品質推定部102は、フレーム内におけるビット位置毎の受信品質（ここでは受信C／N値）をフレーム内での位置別品質情報として出力することとなる。
【００２４】
ビット判定部103は、受信復調部101から出力される直交IQベクトルDiを用いて受信ビットの判定を行い、受信データ列を出力する（ステップ３）。
【００２５】
データ処理部104は、受信データ列を用いて、いわゆる物理層より上位層のデータ処理を行う（ステップ４）。例えば誤り訂正コーデック処理、音声や画像の復号化処理等がここでのデータ処理に相当する。ここで、データ処理を行う際、受信フレーム内の位置別品質情報を用い、データの破棄や重み付けを行い通信信頼性を向上させる処理を行う。
【００２６】
例えば、誤り訂正コーデック処理においてビタビ復号処理のように軟判定値を用いる構成の場合、フレーム内の位置別品質情報を用い、品質の悪い位置のビットは軟判定値の信頼度を低く重み付けし、逆に品質の良い位置のビットは軟判定値の信頼度を高く重み付ける処理を行うことにより、より適切な尤度情報を復号処理部へ供給できるため、信頼性を向上させることが可能となる。
【００２７】
また、品質の著しく悪いビット位置が存在する場合、音声や画像の復号化処理において、この位置もしくはその周辺のデータ部を破棄することにより、音声や画像の誤復号による品質の極度な劣化を避けることが可能となる。
【００２８】
以上のように、本実施の形態１によれば、通信データが送信局から送信され伝送路を経て受信局100で受信されるまでの過程で、種々の特性劣化要因により生じ得るフレーム内の位置毎に受信品質の偏りをフレーム内位置別品質推定部102で推定し、後段のデータ処理部104にて有効利用することが可能となる。例えばフレーム内における特定の位置の品質が高い場合や逆に低い場合を検出することが可能となり、後段のデータ処理部104において、この品質情報を利用することにより、サービス品質を上げることが期待できる。
【００２９】
なお、本実施の形態１におけるフレーム内位置別品質推定部102では、フレーム内で受信品質を推定する単位として、ビット単位で受信品質推定を行う構成としたが、これに限るものではない。例えば、ビット単位とせずに、シンボル単位で推定する構成としてもよいし、複数ビットによるブロック単位で推定する構成としてもよい。
【００３０】
また、本実施の形態１では、受信復調部101から出力される受信復調結果が直交IQベクトルにより表されるものとし、フレーム内位置別品質推定部102では、この受信復調結果を用いてビット位置毎のC／N値を推定することとしたが、これに限るものではなく、受信品質を表すものであれば、他のパラメータを用いる構成としてもよい。例えば、受信C／N値の代わりに受信ビット誤り率を推定して用いる構成としてもよい。この場合、受信ビット誤り率の推定方法については特に限定されるものではない。したがって、ビット誤り率の推定のために用いる信号は必ずしも受信IQベクトルである必要はなく、ビット判定結果を用いる構成としてもよいし、もし送信局から送信されるデータに誤り訂正符号化処理が施されている場合には、受信局においてこれに対応する誤り訂正復号化処理が施される前のビットデータと、誤り訂正復号化後のデータ系列を再符号化したデータ系列とを用いてビット誤りを検出する構成としてもよい。
【００３１】
また、C／N値の平均値Q_ave自体をフレーム内位置別品質情報として用いる構成としたが、これに限るものではなく、例えばQ_aveに基づき、品質を複数段階のランクに分け、このランクを位置別品質情報として用いる構成としてもよい。
【００３２】
また、本実施の形態１では、送信局と受信局間において、伝送路環境が高速に変動するような状況については考慮に入れないものとしているが、品質推定の頻度をより頻繁に行うようにし、伝送路のより高速な変動に追従する構成としてもよい。
【００３３】
（実施の形態２）
次に、請求項９から１８に対応する実施の形態２について説明する。図２は実施の形態２における通信システムの構成を示している。本実施の形態２では、第１の通信局である送受信局200と第２の通信局である送受信局210の間で双方向の通信が行われ、そのうち送受信局200から送受信局210への通信の際に、通信フレーム内のデータ配置方法を動的に変える構成となっている。通信する信号は所定の変調処理が施されているものとするが、どのような変調方式が用いられているかについては、本実施の形態２において限定されるものではないが、ここでは一例として、一次変調にグレイ符号により信号点配置された64値QAMが用いられた後OFDM処理が施されているものとする。なお、本実施の形態２では、送受信局200から送受信局210への通信リンクをダウンリンクと呼び、送受信局210から送受信局200への通信リンクをアップリンクと呼ぶこととする。
【００３４】
送受信局200において、送信データ処理部201は、ダウンリンクで送信するデータを生成し、生成された送信データ列251を出力するとともに、生成されたデータ列251内の部分毎の重要度情報252を出力するものである。ここでは、受信側で通信誤りが生じた場合に、通信サービス品質へ大きく影響を与えてしまうデータ部分を重要度が高いデータ部分と呼ぶ。例えば、送信データとしてIP（インターネットプロトコル）に基づいた伝送を想定する場合、IPヘッダ部を重要度の高い部位として扱うことができる。また、MPEG符号化された動画像伝送サービスを想定する場合、シーケンスヘッダやピクチャヘッダ部等、誤りを生じると画質への影響が大きい部位を重要度の高い部位、それ以外の部分を比較的重要度の低い部位として扱うことができる。また、可変長符号が用いられている場合、データ系列の先頭部に通信誤りを生じると以降の符号データの復元が不可能となるため、より画質劣化の影響が大きい。このためデータ系列の先頭方向ほど重要度を高く扱う必要がある。
【００３５】
したがって、送信データ処理部201では、送信データ列251としてIP伝送やMPEGによる動画伝送を想定した場合、IPヘッダ部やMPEG符号化データにおける各種ヘッダ部等を重要度が高い部分とし、それ以外の部位を重要度が低い部分とするような重要度情報252が出力されることとなる。
【００３６】
データ再配置部202は、入力される送信データ列251とその部分毎の重要度情報252と、通信フレーム内のビット位置毎の通信品質に関する情報とに基づいて、送信データ列の順序を入れ換え、再配置して出力すると共に、再配置に関する情報をデータ配置情報として出力するものである。ここで、データ配置情報とは、送信データ処理部201において生成された送信データ列251の順序を変換するための情報を示すものであり、その情報の一例については後述する。なお、データ配置情報をどのような通信リンクを用いて送受信局210に通知するかについては、本発明で特に限定されるものではないが、本実施の形態２では一例として変調送信されるデータ列の一部として、再配置された送信データ列と共に所定の位置に挿入され送信されるものとする。
【００３７】
データ配置情報を送受信局210へ通知する形態としては、この他にも例えば、データ送信用とは別に設けられる制御情報用の通信チャネルにより送信される構成としてもよいし、ここで使われている無線ダウンリンク系とは全く異なる通信系（有線、無線を問わない）を用いて通知される構成としてもよい。
【００３８】
また、本実施の形態２では、データ再配置部における送信データ列の再配置のさせ方の更新は、定期的に行われることとし、その更新間隔は頻繁には行われないものとし、例えば1000フレーム毎に更新するものとする。更新される毎にデータ配置情報が出力されるものとする。
【００３９】
送信変調部203は、入力される送信データ系列に対して所定の変調処理を行い送信するものである。本実施の形態２では、先にも述べたとおり、一例として直交周波数分割多重（以下、OFDM）が施されることとしているが、なお、OFDMにおけるサブキャリア数は、説明の簡単化のため32サブキャリアの１セグメントとし、OFDMシンボル間でのデータのインタリーブは無く、8サブキャリア間隔でパイロットシンボルが挿入されていることとする。さらに、OFDMの１セグメントのビット数と１フレームのビット数が一致している場合を想定して説明する。
【００４０】
位置別品質情報抽出部204は、送受信局210から通知される位置別品質情報を抽出して出力するものである。本実施の形態２では、位置別品質情報が送受信局210からのアップリンク送信信号内に挿入されて通知されることとするため、このアップリンク送信信号を受信復調し、復調結果からこの位置別品質情報を抽出する構成とし、受信復調部205と受信データ処理部206により構成されるものとする。
【００４１】
受信復調部205は、送受信局210から送信されたアップリンク信号を受信復調し、受信復調結果を出力するものである。アップリンクにおいて用いられる通信方式や変調方式は、本発明において特に限定されるものではない。
【００４２】
受信データ処理部206は、入力される受信復調結果を基に、送受信局210から通知された位置別品質情報を抽出して出力するものである。位置別品質情報とその挿入方法は、後の送受信局210の説明でも述べるが、アップリンクでの送信データ系列の一部として挿入されることになるので、このデータ系列の所定の位置から、位置別品質情報を抽出して出力することとする。
【００４３】
送受信局210において、受信復調部101、フレーム内位置別品質推定部102、ビット判定部103、受信データ処理部104は、実施の形態１において同符号で示したものと同様の構成、動作をするものである。ただし、フレーム内位置別品質推定手段102では、受信フレーム内の位置別の受信品質をC／N値で表す代わりに、品質が良い順にA,B,C,D,Eの５段階に分けて表すこととし、品質の推定には、統計的に十分なフレーム数の受信データ系列を用いるものとし、一例として過去1000フレーム分の受信データ系列を用いることとする。したがって、位置別品質推定結果は1000バーストに一度更新されるものとする。
【００４４】
位置別品質情報通知部211は、送受信局210において受信したダウンリンク信号のフレーム内での位置別の通信品質情報を送受信局200へ通知するものである。この位置別品質情報の通知にどのような通信リンクを用いるかは、本発明で限定されるものではないが、本実施の形態２では一例として、送受信局210から送受信局200へのアップリンク通信時の送信データ内に挿入して通知することとし、その構成は送信データ処理部212と送信変調部213によるものとする。送信データ処理部212は、アップリンクで送信するデータを生成し、送信データフレームを構成するものであり、特に、前記のように、ダウンリンク信号のフレーム内位置別品質情報も送信データの一部として挿入することを特徴とする。その他の送信データの内容は本発明で特に限定されるものではない。送信変調部213は、送信するデータ列に所定の送信変調処理を施して送信するものである。なお、位置別品質情報通知部211は、本構成に限定されるものではなく、例えばアップリンクにおいて制御情報のみを送信する特別なチャネルにおいて送信する構成としてもよいし、この無線アップリンクとは別の通信リンク（有線、無線を問わない）を用いる構成としてもよい。
【００４５】
データ配置情報抽出部214は、送受信局200のデータ再配置手段において送信データ列の再配置を行った際のデータ配置情報を抽出するものである。本実施の形態２では、データ配置情報はダウンリンクの送信データ系列と共に挿入され送信されることとしているので、受信したデータ系列内の所定の位置から抽出することとなる。
【００４６】
データ配置復元部215は、受信データ系列とデータ配置情報を入力とし、データ配置情報に基づいて受信データ系列の順序を再配置することによりデータ列の順序を送信データと同様に復元するものである。
【００４７】
以上のように構成された送受信局200と送受信局210との間でダウンリンクにおける通信サービス品質を向上させるための動作について、以下に説明する。送受信局210では、送受信局200から送信されるダウンリンク信号を受信復調し、受信復調結果を得る。本実施の形態２では、64QAMにより一次変調されOFDM処理された信号を受信復調することとなるが、受信復調の際に種々の要因により、受信するビット毎に異なる受信品質が得られることとなる。例えば、１次変調に64QAMが施されているが、１シンボルに割り当てられる6ビットは、平均信号点間距離の相違により受信品質が異なる。例えば、図３のように信号点配置された64QAMが用いられる場合、b0からb5までのそれぞれのビットは、b0,b1が最も受信品質が良く、b4,b5が最も受信品質が悪くなる。
【００４８】
また、OFDMが用いられているが、復調の際にパイロットシンボルを用いて補間処理等により位相・振幅補償を行う場合、パイロットシンボルから離れたサブキャリアでは、位相・振幅補償の際の精度が落ちるために、受信品質が相対的に劣化する可能性がある。また、送受信局200、210双方におけるアナログ処理部の特性によっては、スペクトラムの中心付近や外側付近の受信特性が劣化する場合も生じ得る。このような状況下において、OFDMのそれぞれのサブキャリアにおける各ビットの受信特性を、A,B,C,D,Eの５段階で表した場合、図４に示すような品質の分布が想定される。図４において、縦軸は各サブキャリアにおける64QAMのシンボル当たりの６ビット分を表しており、横軸方向はサブキャリア位置を示している。図中のpの位置のサブキャリアにパイロットシンボルが挿入されていることとする。ここで、OFDMに図４に示すような配置のOFDM復調信号が図５に示すような順序の受信ビットデータ列Di(d_i,m)として得られると仮定すると、フレーム内位置別品質推定部102では、過去の複数フレーム分（本実施の形態では1000バースト分）の受信ビットデータ列（D₀~D₉₉₉）を用い、フレーム内のそれぞれの位置mにおける受信品質q_amを図５に示すように求めることとなる。
【００４９】
得られた位置別品質情報Q_aveは、送信データ処理部212においてアップリンク送信データして他の送信データと共にフレーム構成され、送信変調部213により送受信局200へアップリンク送信される。
【００５０】
送受信局200では、受信復調部205においてアップリンク送信信号が受信復調され、受信データ処理部206において、その中から位置別品質情報Q_aveが抽出され、データ再配置部202へ供給される。データ再配置部202には、送信データ処理部201において生成された送信データ列とその部分毎の重要度情報が入力される。本実施の形態２では、IPパケット上にMPEG符号化された動画像情報が送信データ系列として入力されるものとし、データ系列D_T1は、IPヘッダ部、MPEG符号化における制御情報部、符号化データ部の３つの部分にカテゴリ分けされ、各々の重要度しては、IPヘッダ部が最重要、MPEG制御情報部が次に重要、画像データ部は重要度としては一番低い順位として扱われるものとする。データ再配置部202では、送受信局210から得られた位置別品質情報に基づき、最重要として扱うIPヘッダ部の送信データを、まず品質のＡランクの位置から配置していく。この場合、例えばデータ系列Diにおいて、d_i,0, d_i,1, d_i,12, d_i,13, …の順に配置されていく。仮にAランクの位置がなくなった場合にはBランク、Cランクという順で品質の低いランクの位置に配置していく。IPヘッダ部の配置が終了すると、次に重要度の高いMPEG制御情報の配置を行う。最後に最も重要度の低い部分の配置を行う。Eランクの位置のビットd_i,70, d_i,71には、これらの最も重要度の低い部分の最後のデータ部分が配置される。特に、MPEG符号化では、符号化の際に可変長符号が用いられるため、符号系列における末尾のデータ部の方が、受信誤りによる復号化への影響を受けにくいため、Eランクの位置に配置されても復号化への影響を低減する効果も得られる。
【００５１】
このようにして、データ再配置部202では、送信データの再配置が行われ、再配置されたデータ系列D_T2が得られると共に、データ配置情報Rを生成する。データ配置情報Ｒは、送信データ系列D_T2と共に、ダウンリンクを介して送受信局210へ通知される。なお、本実施の形態２では、データ配置情報Ｒは、アップリンクにより通知される位置別品質情報の更新に伴い更新されるものとし、先に述べたように、位置別品質情報の更新は非常に長いフレーム数間隔で更新されるため、データ配置情報の更新も同様の頻度で更新されるため、送受信局210への通知も、この頻度に合わせて送信すればよい。
【００５２】
以上のように、本実施の形態２の通信システムによれば、ダウンリンクの通信系において種々の要因によって生じるフレーム内の各位置による受信品質の偏りに応じて、より重要度の高い送信データを通信信頼度の高い位置に配置して通信することが可能となり、通信サービスの向上を図ることが可能となる。
【００５３】
なお、本実施の形態２では、ダウンリンクの通信における誤り訂正符号化等のコーデック処理については特に言及していない。これは、本発明がコーデック処理によって限定されるものではないためである。仮にコーデック処理を行う場合、例えば送信変調部203において処理を行う構成としてもよいし、送信データ処理部201においてコーデック処理を行う構成としてもよい。この場合、コーデック処理におけるいわゆるインタリーブ処理をデータ再配置部202で行う構成とし、インタリーブパターンを動的に切り換える構成としてもよい。
【００５４】
また、第２の通信局における受信データのコーデック処理については、これを受信復調部101において行い、コーデック処理におけるデインタリーブ処理をデータ配置復元部215において行うように構成し、デインタリーブのパターンを、データ配置情報抽出部214により送受信局200から通知されたデータ配置情報に基づき設定されるように構成してもよい。
【００５５】
また、位置別品質情報の送受信局200への通知は、アップリンク送信データ内に含める構成としたが、この限りではなく、実施の形態４で一例を示すように、別の通信リンクを用いる構成としてもよい。
【００５６】
また、位置別品質情報として、品質をA,B,C,D,Eの５段階で表すこととしたが、これに限るものではなく、異なる段階数を用いてもよいし、実施の形態１で示したように、受信C／NやBERの推定値を用いる構成としてもよい。
【００５７】
また、フレーム内位置別品質推定部102において、品質推定の際に過去1000バースト分の受信復調結果を用いる構成としたが、1000バーストという数字は一例に過ぎず、これに限定されるものではない。適用するシステムに応じて、推定に用いられるフレーム数は変更可能である。特に、本実施の形態２では、送信局と受信局の通信リンクにおいて、伝送路環境が高速に変動するような状況については考慮に入れないものとしているが、品質推定の頻度、アップリンクでの位置別品質情報の通知の頻度、およびデータ再配置ルールの更新の頻度をより頻繁に行う構成とすれば、フレーム長単位で大きく変動しないような環境には追従可能な構成とすることができる。
【００５８】
また、データ再配置部202における送信データ列の再配置処理は、フレーム内のデータをビット単位で再配置し、このビット毎のデータ配置情報を送受信局210へ通知する構成としたが、これに限るものではなく、例えば、複数ビット毎のブロック単位で再配置し、このブロック単位でのデータ配置情報を通知する構成としてもよい。また、あらかじめ定められた複数種類の再配置パターンが用意されていて、そのうちの最も適したパターンを選択する構成としてもよい。この場合、データ配置情報は、どの配置パターンを選択したかの情報のみを出力し、送受信局210へ通知すればよいことになる。
【００５９】
また、本実施の形態２では、説明の簡単化のために、OFDM１セグメント内のビット数と１フレームのビット数とIPパケットのビット数を同一としたが、これに限るものではなく、必ずしもデータ数が一致している必要はない。
【００６０】
なお、本実施の形態２では、重要度の最も低いEランクの位置にもデータを配置したが、フレーム内の受信品質の低い位置には、データ配置を行わない構成としてもよい。
【００６１】
（実施の形態３）
次に、請求項１９から２２に対応する請求項３について説明する。図６は実施の形態３における通信システムの構成を示している。本実施の形態３では、第１の通信局である送受信局300と第２の通信局である送受信局310の間で双方向の通信が行われ、そのうち送受信局300から送受信局310への通信の際に、MIMO(Multi-Input Multi-Output)通信系を用いる構成となっている。送信局300の構成は、基本的には図２における送信局200と同様であり、異なる点は送信変調部203の代わりにMIMO送信部301を設けた点である。また、送信局310の基本的な構成は、基本的には図２における送信局210と同様であり、異なる点は受信復調部101とビット判定部103の代わりにMIMO受信部311を設けた点であり、その他の構成は図２の構成と同様である。したがって、図２と同様な構成要素には同様な符号を付して、重複した説明は省略し、以下にはMIMO送信部301およびMIMO受信部311についてのみ詳しく説明する。
【００６２】
MIMO送信部301は、送受信局310への送信データを複数の送信チャネルを用いて複数のアンテナから送信するものであり、その具体的な構成としては、例えば図７のMIMO送信部301として示した構成が考えられ、データ分離部302、送信処理部303、304、送信アンテナ305、306により構成される。
【００６３】
また、MIMO受信部311は、送受信局300におけるMIMO送信部301から送信された信号を複数のアンテナで受信し、各々の伝搬路特性の推定結果から混合された各信号を分離して検出を行い、得られた受信データを出力するものである。その具体的な構成としては、例えば図７のMIMO受信部311として示した構成が考えられ、受信アンテナ312、313、受信処理部314、315、伝搬特性推定部316、317、信号分離部318、データ抽出部319、320、データ合成部321とにより構成される。
【００６４】
図７において、MIMO送信部301のデータ分離部302は、入力される送信データを所定の規則に基づき複数系統に分離して出力するものである。本実施の形態３では、MIMO送信部301における送信系統数を２としているので、２系統に分離して出力することとする。また、所定の規則とは、入力される信号を交互に分離して出力するものとする。これはあくまでも一例であり、この分離規則に限定されるものではない。
【００６５】
送信処理部303は、入力される送信データに対して所定の送信変調処理を施して得られた高周波信号を出力するものである。送信処理部304は、同様に入力される送信データに対して所定の送信変調処理を施し得られた高周波信号を出力するものである。ここで、送信処理部303と送信処理部304とで送信する信号の搬送波周波数は同一もしくはほぼ同一とし、各々の送信処理部では、変調方式として16値QAMによる変調が施されるものとする。
【００６６】
送信アンテナ305は、送信処理部303から出力される送信信号の送信するアンテナである。送信アンテナ306は、同様に送信処理部304から出力される送信信号を送信するアンテナである。
【００６７】
MIMO受信部311において、受信アンテナ312は、受信した高周波信号を受信処理部314へ供給するものである。受信アンテナ313は、同様に受信した高周波信号を受信処理部315へ供給するものである。
【００６８】
受信処理部314は、入力された高周波信号351からMIMO送信部301により送信された信号を選択し、所定の周波数変換および増幅処理を行い、得られた受信信号353を出力するものである。受信処理部315は、同様に入力された高周波信号352からMIMO送信部301により送信された信号を選択し、所定の周波数変換および増幅処理を行い、得られた受信信号354を出力するものである。
【００６９】
伝搬特性推定部316は、供給される受信信号353を用いて、MIMO送信部301からMIMO受信部311における受信アンテナ312までの伝搬路の等価特性を推定するものであり、詳細については後述する。伝搬特性推定部317は、供給される受信信号354を用いて、MIMO送信部301からMIMO受信部311における受信アンテナ313までの伝搬路の等価特性を推定するものであり、詳細については後述する。
【００７０】
信号分離部318は、複数の受信系統において得られた受信信号353、354と、伝搬路特性推定部316、317により得られた伝搬路特性推定結果とを用いて、MIMO送信部301から送信された複数系統の送信信号を分離処理するものであり、その動作の詳細については後述する。本実施の形態３では、MIMO送信部301から２系統の送信出力があるので、２系統の信号分離が行われることになる。
【００７１】
データ検出部319は、信号分離部318により分離された一方の信号355を用いて受信信号のビット判定を行い出力するものである。データ検出部320は、同様に信号分離部318により分離された他方の信号356を用いて受信信号のビット判定を行い出力するものである。本実施の形態３では、送信処理部303、304からの送信信号として16値QAMで変調された信号を送信することとしているので、前記ビット判定とは、IQ平面上での受信信号の位置から16値QAMにおける信号点の検出を行い、これに基づき受信ビットデータ列を得るものとする。
【００７２】
データ合成部321は、入力される２系統のビットデータ列を所定の規則に基づき合成し、１系統のビットデータ列として出力するものである。合成の規則については、MIMO送信部301におけるデータ分離部302における分離規則に対応するものであり、本実施の形態３では、２系統のビットデータ入力357、358とを交互に合成して出力するものとする。
【００７３】
なお、MIMO送信部30１の各アンテナから送信される信号の変調方式は、本発明において特に限定されるものではないが、本実施の形態では、一例として各アンテナから16値QAMで変調された信号が出力されるものとする。
【００７４】
また、図７の構成において、送信アンテナ305から受信アンテナ312への伝搬路の振幅・位相特性は等価的に伝搬定数h₁₁で表されるものとする。同様に、送信アンテナ306から受信アンテナ312への伝搬特性はh₁₂、送信アンテナ305から受信アンテナ313への伝搬特性はh₂₁、送信アンテナ306から受信アンテナ313への伝搬特性はh₂₂で表されるものとする。この場合、送信アンテナ305から送信される信号をTx₁、送信アンテナ306から送信される信号をTx₂と表し、受信アンテナ312にて受信される信号をRx₁、受信アンテナ313にて受信される信号をRx₂と表すこととすると、これらは式(２)のような関係で表されることが知られている。
【数２】

【００７５】
以上のように構成された送受信局300と送受信局310との間のダウンリンクにおける通信サービス品質を向上させるための動作のうち、実施の形態２と異なる動作をする部分について、以下に説明する。
【００７６】
MIMO送信部301では、送受信局310へ送信するデータが送信データ分離部302において所定の規則で分離され、各々変調処理された後、各送信アンテナ305、306から出力される。送信された各信号は図７のh₁₁、h₁₂、h₂₁、h₂₂の伝搬定数で特性が等価的に表される伝搬路を通り、送受信局310におけるMIMO受信部311の各受信アンテナ312、313で受信される。
【００７７】
MIMO受信部311における受信アンテナ312では、送信アンテナ305から送信され伝搬路によりh₁₁と等価な影響を受けた信号と、送信アンテナ306から送信され伝搬路によりh₁₂と等価な影響を受けた信号とが重畳された信号351が受信される。一方で、受信アンテナ313では、送信アンテナ305から送信され伝搬路によりh₂₁と等価な影響を受けた信号と、送信アンテナ306から送信され伝搬路によりh₂₂と等価な影響を受けた信号とが重畳された信号352が受信される。受信信号351は、受信処理部314において周波数変換、周波数選択や増幅処理が行われ、得られた信号353は、信号分離処理部318へ供給されるとともに、伝搬特性推定部316において各送信アンテナからの伝搬路の伝搬特性、すなわちh₁₁とh₁₂の推定が行われ、推定結果が信号分離処理部318へ供給される。同様に、受信信号352は受信処理部315において周波数変換、周波数選択や増幅処理が行われ、得られた信号354は、信号分離処理部318へ供給されるとともに、伝搬特性推定部317において各送信アンテナからの伝搬路の伝搬特性、すなわちh₁₂とh₂₂の推定が行われ、推定結果が信号分離処理部318へ供給される。
【００７８】
信号分離処理部318では、伝搬特性推定部316、317から供給された各伝搬特性推定結果と信号353、354を用い、MIMO送信部301における送信信号Tx₁の成分と送信信号Tx₂の成分を分離する。この分離処理については、具体的には種々の処理方法があることが既に開示されているが、例えば式（３）(４)に示すように前記推定された伝搬定数h₁₁、h₁₂、h₂₁、h₂₂を用い、伝搬特性行列Hの逆行列H'を求める処理を施すことにより分離できる。
【数３】

【００７９】
ここで、MIMOによる通信系では、伝搬路の条件によっては特異的に信号の高精度な分離が雑音等の影響により困難になる場合が生じることが知られている。このような条件下では、発明が解決しようとする課題の項で述べたような要因によるビット位置毎の品質の偏りが、より一層顕著に表れる場合が生じることになる。また、前記のような条件下でなくても、16値QAMのように線形変調により振幅成分に送信データが割り当てられている場合、受信時における増幅特性の非線形性の影響をより受けやすくなる。このような場合に、既に実施の形態１や実施の形態２で説明したように、受信データ列のフレーム内の位置別に受信品質を測定し、この結果をアップリンクにより送受信局300へ通知し、この結果に基づいて送信データの再配置を行ってダウンリンク送信することにより、送信データにおいてより重要なデータを、誤り耐性の強いビット位置に配置して送信する。
【００８０】
以上のように、本実施の形態３の通信システムによれば、MIMO構成による送受信系を用いた場合においても、種々の要因によって生じるフレーム内の各位置による受信品質の偏りに応じて、より重要度の高い送信データを通信信頼度の高い位置に配置して通信することが可能となり、通信サービスの向上を図ることが可能となる。
【００８１】
なお、本実施の形態３では、MIMO送信部の構成の一例として図７のMIMO送信部301のような構成を示したが、これに限定されるものではない。例えば、その送信アンテナと送信処理部の数は２に限定されるものではなく、３以上の個数で構成されていてもよい。同様に、MIMO受信部の構成の一例として図７のMIMO受信部311の構成を示したが、これに限定されるものではない。例えば、そのアンテナおよび受信処理部の数は２に限定されるものではなく、３以上の個数で構成されていてもよいし、その個数がMIMO送信部301と同数である必要もない。
【００８２】
また、本実施の形態３では、アップリンクの通信系の構成については特に言及していない。アップリンクの通信系は必ずしもMIMOによる構成である必要はない。
【００８３】
（実施の形態４）
次に、請求項２３から２７に対応する実施の形態４について説明する。図８は実施の形態４における通信システムの構成を示している。本実施の形態４では、第１の通信局である送受信局400と第２の通信局である送受信局410の間で双方向の通信が行われ、そのうち送受信局400から送受信局410へのダウンリンク通信系とは別に、データ配置情報を送受信局400から送受信局410へ通知するための通信リンクを別に設けた構成となっている。具体的には、送受信局400においてデータ配置情報送信部401を設け、送受信局310においてデータ配置情報受信部411を設けたものであり、その他の構成は図２の構成と同様である。したがって、図２と同様な構成要素には同様な符号を付して、重複した説明は省略し、以下にはデータ配置情報送信部401およびデータ配置情報受信部411についてのみ詳しく説明する。
【００８４】
データ配置情報送信部401は、送受信局400におけるデータ再配置部202において決定される送信データ列の順序の入れ換えによる再配置規則に関する情報451を送受信局410へ送信するものである。本実施の形態４では、送受信局410への通信リンクとして、送信変調部203から受信復調部101への通信リンクとは異なり、信頼性が高くかつ秘匿性の高い通信リンクを用いるものとする。ここではその一例として、送信変調部203から受信復調部101への通信リンクとしては無線LANの通信リンク454を用い、データ配置情報送信部401からデータ配置情報受信部411への通信リンクとしては赤外線通信リンク453を用いるものとする。赤外線通信リンク453で通信されるデータ配置情報には、例えば送受信局410の個別ID情報に基づく暗号化処理が施されており、秘匿性が高められているものとし、前記暗号化処理はデータ配置情報送信部401において施されるものとする。
【００８５】
データ配置情報受信部411は、データ配置情報送信部401から送信されたデータ配置情報を受信し、得られたデータ配置情報452をデータ配置復元部215へ供給するものである。本実施の形態４では、データ配置情報送信部401から赤外線通信リンク453で送信された信号を受信し、データ配置情報452をデータ配置復元部215へ供給する構成とする。
【００８６】
なお、赤外線通信リンク453は、送受信局400と410が相互に赤外線通信によるリンクが確立可能な位置にいる時にのみ通信リンクが確立するものとし、前記通信リンクが確立している間にのみデータ再配置部202におけるデータ配置規則の更新、およびそれにより得られた新規のデータ配置情報の送信が行われるものとする。
【００８７】
以上のようにして構成された本発明の通信システムによれば、送受信局400において決定されたデータ配置情報を送受信局410に通知する際に、通常のデータ通信リンク454とは別の赤外線通信リンク453を用い、さらには暗号化処理を施すことにより、データ通信リンク454におけるデータ配置情報が他の局によって傍受されるのを防ぐことが可能となり、ひいては送受信局400と410との間のダウンリンク454における通信データの秘匿性を向上することが可能となる。
【００８８】
なお、本実施の形態４では、データ通信リンク454として無線LANの通信系を用い、データ配置情報の通信系453として赤外線通信系を用いる構成としたが、それぞれの通信系に何を用いるかについては、これに限定されるものではない。例えば、データ通信リンク454としてセルラー通信系を用い、データ配置情報の通信系453としてBluetoothのような近距離通信系を用いる構成としてもよい。他の実施の形態として、データ通信リンク454としてFWA(Fixed Wireless Access)通信系のような大容量の通信系を用い、データ配置情報の通信系453として放送型の通信系を用い、この通信系における送信データ内に、個別の送受信局に対する暗号化処理を施したデータ配置情報を含めて用いるＰＡＮ（パーソナルエリアネットワーク）により構成してもよい。さらには、上記の通信系の組み合わせを変えた構成であってもよい。
【００８９】
また、本実施の形態４では、運用形態の一例として、送受信局410すなわち無線LANを使用するユーザが、自発的に赤外線通信リンク453が確立する場所に赴きデータ配置情報を取得する場合を想定している。しかしながら、運用形態はこれに限るものではない。
【００９０】
（実施の形態５）
次に請求項２８から３１に対応する実施の形態５について説明する。図９は実施の形態５における通信システムの構成を示している。本実施の形態５では、第１の通信局である送信局500と第２の通信局である受信局510の間で無線通信が行われる構成となっており、実施の形態１で述べたような、送信局500から受信局510への通信の際に生じ得る通信フレーム内の位置毎に偏る受信品質特性を、例えば製品の出荷前検査等の時点であらかじめ測定し、得られたデータ配置情報を送信局500に記憶しておき、通信時にこのデータ配置情報に基づいてデータ送信およびデータ受信を行うための構成と動作について説明する。
【００９１】
図９において、送信局500の送信データ処理部201と送信変調部203は、それぞれ図２の送受信局200において同じ番号を付したものと同様の構成および動作をするものである。
【００９２】
データ再配置部501は、入力される送信データ列とその部分毎の重要度情報に基づいて、送信データ列の順序を入れ換え、再配置して出力すると共に、再配置に関する情報をデータ配置情報として出力するものであり、基本的な構成および動作は図２におけるデータ再配置部202と同様である。
【００９３】
フレーム内位置別品質情報記憶部502は、外部から供給される、通信フレーム内におけるビット位置毎の通信品質に関する情報を記憶し、必要に応じて読み出して出力するものである。本実施の形態５では、受信局性能検査装置520と接続された際に前記情報が書き込まれるものとする。
【００９４】
受信局510において、受信復調部101、ビット判定部103、データ配置情報抽出部214、データ配置復元部215、受信データ処理部104は、それぞれ図２の送受信局210において同じ番号を付したものと同様の構成および動作をするものである。
【００９５】
受信局性能検査装置520は、受信局520における通信性能の検査をするものである。検査対象に応じて種々の検査処理部を有することになるが、本実施の形態５では、少なくともフレーム内位置別品質推定部521とフレーム内位置別品質情報書き込み部522とにより構成される。
【００９６】
フレーム内位置別品質推定部521は、受信復調部101から出力される所定のフレーム数の受信復調結果を用いて、フレーム内におけるビット位置毎の受信品質Q_ave(q_a0,q_a1,q_a2,…q_aN-1)を推定し、推定されたフレーム内位置別品質情報254を出力するものである。本実施の形態５では、実施の形態１の場合と同様に、受信品質をあらわすパラメータの一例として、受信C／N値を推定することとする。フレーム内位置別品質推定部521は、例えば図１におけるフレーム内位置別品質推定部102と同様に構成されるものとする。
【００９７】
フレーム内位置別品質情報書き込み部522は、入力されるフレーム内位置別品質情報254を一時記憶しておき、送信局500と接続した際に、送信局500におけるフレーム内位置別品質情報記憶部502へ前記一時記憶しておいた情報255を書き込むものである。
【００９８】
以上のように構成された送信局500と受信局510により構成された通信システムにおいて、通信データが送信局500から送信され、受信局510で受信されるまでの過程で、種々の特性劣化要因により生じ得るフレーム内の位置毎に受信品質の偏りを、受信局の性能検査時にあらかじめ推定して、その推定結果を以後の通信時に使用する動作について説明する。
【００９９】
受信局5１0の性能検査時において、送信局500から性能検査用の送信データ251が送信データ処理部201から出力される。データ再配置部501ではこの段階では特に再配置等の処理は行わずにそのまま送信変調部203へ供給され、送信変調部203において所定の変調送信処理が行われ、受信局510への送信が行われる。
【０１００】
受信局510では、送信局500から送信された信号を受信復調部101において選択受信し、復調結果がビット判定部103へ供給されるとともに、受信局性能検査装置520へ供給される。
【０１０１】
受信局性能検査装置520におけるフレーム内位置別品質推定部521は、受信復調部101から出力されるIQベクトル信号を用い、受信した信号のフレーム内におけるビット位置毎の受信品質として、C／N値が測定される。ここでは、実施の形態２と同様のフレーム内位置別品質推定が行われることを仮定しているので、測定されたC／N値に応じて、フレーム内位置別品質として５段階に分けられたパレメータが決定され、フレーム内位置別品質情報書き込み部522で一時記憶しておく。受信局520の性能検査が終了すると、受信局性能検査装置520は、送信局500と接続され、フレーム内位置別品質情報書き込み部522に一時記憶されていたビット位置毎の品質情報が、送信局500におけるフレーム内位置別品質情報記憶部502に書き込まれる。
【０１０２】
以降、送信局500から受信局510への無線通信の際には、送信データ処理部201から供給される送信データ251と重要度情報252と、フレーム内位置別品質情報記憶部502に記憶されたビット位置毎の品質情報とを用い、図２におけるデータ配置部202と同様に送信データの再配置処理が行われ、再配置されたデータ系列D_T2が得られると共に、データ配置情報Rを生成する。データ配置情報Ｒは送信データ系列D_T2と共に送信変調部203で送信処理され、受信局510へ通知される。
【０１０３】
受信局510では、受信復調部101で受信した信号の受信復調処理が行われ、ビット判定部103においてビット判定され、得られた受信データ系列256が、一方ではデータ配置情報抽出部214へ供給され、もう一方ではデータ配置復元部215へ供給される。データ配置情報抽出部214では、データ再配置部501で送信データ列の再配置を行った際のデータ配置情報257を、受信データ系列256内の所定の位置から抽出してデータ配置復元部215へ供給する。データ配置復元部215は、供給されたデータ配置情報257に基づいて受信データ系列256の順序を再配置することにより、データ列の順序を送信データと同様に復元する。
【０１０４】
以上のように、本実施の形態５の通信システムによれば、送信局500から受信局510への通信の際に生じ得る通信フレーム内の位置毎に偏る受信品質特性を、あらかじめ測定して送信局500に記憶しておき、通信時にこの位置別品質情報と送信データの重要度情報に基づいてデータ送信の再配置を行い、受信局510ではこの再配置の対応したデータ配置の復元を行うことにより、種々の要因によって生じるフレーム内の各位置による受信品質の偏りに応じて、より重要度の高い送信データを通信信頼度の高い位置に配置して通信することが可能となり、通信サービスの向上を図ることが可能となる。特に、通信フレーム内で発生しうる受信品質の偏り特性のうち、あらかじめ特性劣化が分かっている分については、あらかじめその性能を検査し、特性を記憶しておくことにより、実際の通信時に受信局510において受信品質推定を行う必要がなくなるため、受信局510の構成を簡略化することが可能となる。
【０１０５】
なお、本実施の形態５で示した図９の構成では、受信局性能検査装置520のフレーム内位置別品質情報書き込み部522において推定されたフレーム内位置別品質情報を一時的に記憶しておく構成としてあるため、受信局510と受信局性能検査装置520との接続と、送信局500と受信局性能検査装置520との接続とは、同時に接続されている必要は無いが、これらを同時に接続する構成および運用とすることにより、フレーム内位置別品質情報書き込み部522における一時記憶の機能を省略する構成としてもよい。
【０１０６】
また、性能検査時に用いた送信局と、以後フレーム内位置別品質情報を記憶した上でデータ再配置を行い送信する送信局とを同一の構成としたが、必ずしも同一の局を用いる必要は無い。例えば性能検査時に用いる送信局には、送信データ処理部201から出力される送信データを直接送信変調部203へ供給して送信する構成とすればよい。以後フレーム内位置別品質情報を記憶した上でデータ再配置を行い、送信する送信局は送信局500とを同一の構成とする必要は無い。
【０１０７】
（実施の形態６）
次に、請求項３２から３４に対応する実施の形態６について説明する。図１０は実施の形態６における通信システムの構成を示している。本実施の形態６は、上記した実施の形態５における通信システムの変更例であり、送信局から送信されるデータの構成における重要度の配置が変化しないような通信システムの場合に好適な例である。
【０１０８】
受信局性能検査装置570においては、フレーム内位置別品質推定部571が通信フレーム内の位置別品質を推定するのに留まらず、データ配置規則決定部572が、送信局550の送信データ処理部551からデータ送信する際のデータ配置規則の決定までを行ってしまい、データ配置情報書き込み部573が、決定されたデータ配置情報を送信局550におけるデータ配置情報記憶部554と受信局560におけるデータ配置情報記憶部564に送信して記憶させておく。
【０１０９】
送信局550からデータ送信する際には、データ再配置部552が、送信データ処理部551からの送信データとデータ配置情報記憶部554からのデータ配置情報とを用いてデータの再配置を行い、送信変調部553において所定の変調送信処理を行って受信局560へ送信される。
【０１１０】
受信局560では、送信局550から送信された信号が受信復調部561において復調され、復調結果が、性能検査時には受信局性能検査装置570へ供給され、データ送信時にはビット判定部562へ供給される。ビット判定部562で得られた受信データ系列は、データ配置復元部563へ供給され、データ配置復元部563は、データ配置情報記憶部564に記憶されているデータ配置の情報を用いて、データ配置の復元を行い、データ列の順序を送信データと同様に復元する。
【０１１１】
以上のように、本実施の形態６の通信システムによれば、送信局から送信されるデータの構成における重要度の配置が変化しないような場合には、受信局性能検査装置570のフレーム内位置別品質推定部571が通信フレーム内の位置別品質を推定するのに留まらず、データ配置規則決定部572が送信局550の送信データ処理部551からデータ送信する際のデータ配置規則の決定までを行ってしまい、データ配置情報書き込み部573が、決定されたデータ配置情報を送信局550におけるデータ配置情報記憶部554と受信局560におけるデータ配置情報記憶部564に送信して記憶させておくので、受信局560の構成を実施の形態５よりもさらに簡略化することが可能となる。
【０１１２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、通信データが送信局から送信され伝送路を経て受信局で受信されるまでの過程での種々の特性劣化要因により生じ得るフレーム内の位置による受信品質の偏りを推定し、後段のデータ処理部にて有効利用することが可能となる。このような構成および効果が得られることにより、例えばフレーム内における特定の位置の品質が高い場合や逆に低い場合を検出することが可能となり、後段のデータ処理部において、この品質情報をもとに、処理の確度を上げることが可能となる。例えば、品質の低いデータについては、破棄することも可能となる。また、ダウンリンクの通信系において種々の要因によって生じるフレーム内の各位置による受信品質の偏りに応じて、より重要度の高い送信データを通信信頼度の高い位置に配置して通信することが可能となり、通信サービスの向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における受信局の一例を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態２における通信システムの一例を示すブロック図
【図３】実施の形態２における64値QAMの信号点配置の一例を示す図
【図４】実施の形態２におけるOFDM１セグメント内で得られる受信品質の一例を示す図
【図５】実施の形態２において得られるフレーム内の位置別品質推定結果とデータ再配置の一例を示す図
【図６】本発明の実施の形態３における通信システムの一例を示すブロック図
【図７】実施の形態３におけるMIMO送信部およびMIMO受信部の一例を示すブロック図
【図８】本発明の実施の形態４における通信システムの一例を示すブロック図
【図９】本発明の実施の形態５における通信システムの一例を示すブロック図
【図１０】本発明の実施の形態６における通信システムの一例を示すブロック図
【図１１】従来の通信システムの一例を示すブロック図
【符号の説明】
１０ 送信局
２０ 受信局
２１ OFDM受信部
２２ 多値QAM復調部
２３ コーデック部
２４ デパンクチャ処理部
２５ ビタビ復号部
１００ 受信局
１０１ 受信復調部
１０２ フレーム内位置別品質推定部
１０２１ バッファ部
１０２２ Ｃ／Ｎ値算出部
１０２３ 位置別平均化処理部
１０２４ 位置別推定結果記憶部
１０３ ビット判定部
１０４ データ処理部
２００ 送受信局（第１の通信局）
２１０ 送受信局（第２の通信局）
２０１ 送信データ処理部
２０２ データ再配置部
２０３ 送信変調部
２０４ 位置別品質情報抽出部
２０５ 受信復調部
２０６ 受信データ処理部
２１１ 位置別品質情報通知部
２１２ 送信データ処理部
２１３ 送信変調部
２１４ データ配置情報抽出部
２１５ データ配置復元部
３００ 送受信局（第１の通信局）
３１０ 送受信局（第２の通信局）
３０１ MIMO送信部
３１１ MIMO受信部
４００ 送受信局（第１の通信局）
４１０ 送受信局（第２の通信局）
４０１ データ配置情報送信部
４１１ データ配置情報受信部
５００ 送信局（第１の通信局）
５１０ 受信局（第２の通信局）
５０１ データ再配置部
５０２ フレーム内位置別品質情報記憶部
５２０ 受信局性能検査装置
５２１ フレーム内位置別品質推定部
５２２ フレーム内位置別品質情報書き込み部
５５１ 送信データ処理部
５５２ データ再配置部
５５３ 送信変調部
５５４ データ配置情報記憶部
５６１ 受信復調部
５６２ ビット判定部
５６３ データ配置復元部
５６４ データ配置情報記憶部
５６５ 受信データ処理部
５７０ 受信局性能検査装置
５７１ フレーム内位置別品質推定部
５７２ データ配置位置決定部
５７３ データ配置位置情報書き込み部

Claims (35)

1. 第１の通信局から第２の通信局へデータ伝送を行う通信システムにおいて、
   前記第２の通信局が、
   過去の受信信号の復調結果から受信データ系列内の位置別に受信品質を推定して、通信フレーム中のビット単位の位置別品質推定結果である位置別品質情報を出力する位置別品質推定手段と、
   前記位置別品質推定手段から出力される通信フレーム中のビット単位の位置別品質情報を前記第１の通信局へ通知する位置別品質情報通知手段と、を備え、
   前記第１の通信局が、
   前記第２の通信局から前記通信フレーム中のビット単位の位置別品質情報を受信して抽出する位置別品質情報抽出手段と、
   送信データ列の重要度情報と前記通信フレーム中のビット単位の位置別品質情報とに基づいて、前記送信データ列の再配置を行うデータ再配置部と、
   前記再配列された送信データ列に、変調処理を施して送信する第１の送信変調部と、
   を備えた
   ことを特徴とする通信システム。
2. 前記位置別品質情報通知手段として、前記第２の通信局から前記第１の通信局への無線通信リンクの送信処理を行うリターンリンク送信手段を備え、前記リターンリンク送信手段が、送信データと共に前記位置別品質情報の送信を行うことを特徴とする請求項１記載の通信システム。
3. 前記位置別品質情報通知手段が、前記第２の通信局から前記第１の通信局への送信データと前記位置別品質情報とを用いて送信データフレームを構成して出力する送信データ処理部と、前記送信データフレームに所定の変調処理を施して送信する第２の送信変調部とを備えたことを特徴とする請求項１記載の通信システム。
4. 前記位置別品質情報抽出手段が、前記第２の通信局から送信された信号を受信復調して受信復調結果を出力する第２の受信復調手段と、前記受信復調結果から前記第２の通信局において推定した前記位置別品質情報を抽出してデータ再配置手段へ供給する第２の受信データ処理部とを備えたことを特徴とする請求項１記載の通信システム。
5. 前記第２の通信局が、
   前記第１の通信局からフレーム単位で受信した変調信号を受信復調して受信復調結果を出力する受信復調手段と、
   前記第１の通信局から通知されるデータ配置情報を抽出するデータ配置情報抽出手段と、
   前記抽出されたデータ配置情報に基づいて受信復調データ列の配置の復元処理を行うデータ配置復元手段と
   を備えたことを特徴とする請求項１記載の通信システム。
6. 第１の通信局から第２の通信局へデータ伝送を行う通信システムにおいて、
   前記第２の通信局が、
   受信信号の復調結果から受信データ系列内の位置別に受信品質を推定して位置別品質推定結果を出力する位置別品質推定手段と、
   前記位置別品質推定結果と前記受信信号の復調結果とを用いて受信データの処理を行う受信データ処理手段と、
   前記位置別品質推定手段から出力される位置別品質情報を前記第１の通信局へ通知する位置別品質情報通知手段を含む
   受信装置を備え、
   前記第１の通信局が、
   前記第２の通信局から前記位置別品質情報を受信して抽出する位置別品質情報抽出手段と、
   送信データ列を生成し、同時に各データの重要度情報を出力する送信データ処理手段と、
   前記第２の通信局から通知される前記位置別品質情報と前記送信データ列と前記重要度情報に基づき、送信データ列の順序の再配置をして送信データフレームを出力するデータ再配置手段と、
   前記データ再配置手段から出力される送信データフレームに所定の変調処理を施して送信する第１の送信変調手段と、
   を備え、
   前記第１の通信局が、
   送信データのコーデック処理を前記送信データ処理手段または前記第１の送信変調手段において行い、
   前記コーデック処理におけるインタリーブ処理を前記データ再配置手段において行うこととし、
   前記インタリーブのパターンを位置別品質情報に応じて動的に変更する
   通信システム。
7. 第１の通信局から第２の通信局へデータ伝送を行う通信システムにおいて、
   前記第２の通信局が、
   受信信号の復調結果から受信データ系列内の位置別に受信品質を推定して位置別品質推定結果を出力する位置別品質推定手段と、
   前記位置別品質推定結果と前記受信信号の復調結果とを用いて受信データの処理を行う受信データ処理手段と、
   前記位置別品質推定手段から出力される位置別品質情報を前記第１の通信局へ通知する位置別品質情報通知手段と、
   前記第１の通信局からフレーム単位で受信した変調信号を受信復調して受信復調結果を出力する受信復調手段と、
   前記第１の通信局から通知されるデータ配置情報を抽出するデータ配置情報抽出手段と、
   前記抽出されたデータ配置情報に基づいて受信復調データ列の配置の復元処理を行うデータ配置復元手段と
   を備え、
   前記第１の通信局が、
   前記第２の通信局から前記位置別品質情報を受信して抽出する位置別品質情報抽出手段と、
   を備え、
   前記第２の通信局が、
   受信データのコーデック処理を前記受信復調手段において行い、
   前記コーデック処理におけるデインタリーブ処理部を前記データ配置復元手段において行うこととし、
   前記デインタリーブのパターンは、前記データ配置情報抽出手段により第１の通信局から通知されたデータ配置情報に基づき設定される
   通信システム。
8. 通信データ系列内の位置別の通信品質を示した位置別品質情報を、通信相手から受信して抽出する位置別品質情報抽出手段と、
   送信データ列を生成し、同時に各データの重要度情報を出力する送信データ処理手段と、
   前記位置別品質情報と前記重要度情報とに基づき、送信データ列の順序の再配置をして送信データフレームを出力するデータ再配置手段と、
   前記データ再配置手段から出力される送信データフレームに所定の変調処理を施して送信する送信変調手段と、
   を備え、
   前記送信データ処理手段又は前記送信変調手段が、送信データのコーデック処理を行い、
   前記データ再配置手段は、前記コーデック処理のインタリーブを行い、
   前記インタリーブのパターンを位置別品質情報に応じて動的に変更する
   通信装置。
9. フレーム単位で受信した変調信号を、受信復調して受信復調結果を出力する受信復調手段と、
   受信信号の復調結果から受信データ系列内の位置別に受信品質を推定して位置別品質推定結果を出力する位置別品質推定手段と、
   前記位置別品質推定手段から出力される位置別品質情報を通信相手に通知する位置別品質情報通知手段と、
   前記通信相手から通知されるデータ配置情報を抽出するデータ配置情報抽出手段と、
   前記抽出されたデータ配置情報に基づいて受信復調データ列の配置の復元処理を行うデータ配置復元手段と
   前記位置別品質推定結果と前記受信信号の復調結果とを用いて受信データの処理を行う受信データ処理手段と、
   を備え、
   前記受信した変調信号は、前記位置別品質情報を用いて、データの配置を行った信号であり、
   前記受信復調手段が、前記受信データのコーデック処理を行い、
   前記データ配置復元手段が、前記コーデック処理におけるデインタリーブ処理を行うこととし、
   前記デインタリーブのパターンは、前記データ配置情報に基づき設定される
   通信装置。
10. 前記第１の通信局が、前記第１の送信変調手段として、送信データを複数の送信系に分離して変調送信するMIMO送信手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
11. 前記第２の通信局が、前記MIMO送信手段から送信された信号を受信し分離処理により得られた受信結果を出力するMIMO受信手段を備えたことを特徴とする請求項５に記載の通信システム。
12. 前記MIMO送信手段が、入力される送信データ列を所定の規則に基づき複数系統に分離して出力するデータ分離部と、前記データ分離部から入力される送信データに対して所定の送信変調処理を施して得られた高周波信号を出力する複数系統の送信処理部と、前記高周波信号を送信する複数系統の送信アンテナとを備えたことを特徴とする請求項１０に記載の通信システム。
13. 前記MIMO受信手段が、送信されてきた高周波信号を受信する複数系統の受信アンテナと、前記受信アンテナで受信した高周波信号から所定の信号を選択して周波数変換および増幅処理を行う複数系統の受信処理部と、前記受信処理部から供給される受信信号を用いて、前記MIMO送信手段から前記受信アンテナまでの伝搬路の等価特性を推定する複数系統の伝搬特性推定部と、前記受信処理部および伝搬特性推定部で得られた受信信号および伝搬路特性推定結果を用いて、前記MIMO送信手段から送信された複数系統の送信信号を分離処理する信号分離部と、前記信号分離部により分離された信号を用いて受信信号のビット判定を行って出力する複数系統のデータ検出部と、入力される複数系統のビットデータ列を所定の規則に基づき合成して１系統のビットデータ列として出力するデータ合成部とを備えたことを特徴とする請求項１１に記載の通信システム。
14. 前記第１の通信局が、前記データ再配置手段において決定した送信データ列の再配置規則に関するデータ配置情報を、前記第１の通信局から前記第２の通信局へのデータ伝送用のリンクとは別の通信リンクを用いて伝送するデータ配置情報送信手段を備えことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
15. 前記第２の通信局が、前記第１の通信局からデータ伝送用のリンクを通じてフレーム単位で受信した変調信号を受信復調して受信復調結果を出力する受信復調手段と、前記第１の通信局から別の通信リンクを用いて伝送されるデータ配置情報を受信するデータ配置情報受信手段と、前記受信されたデータ配置情報に基づいて受信復調データ列の配置の復元処理を行うデータ配置復元手段とを備えたことを特徴とする請求項５に記載の通信システム。
16. 前記別の通信リンクが、赤外線通信による通信リンクであることを特徴とする請求項１４に記載の通信システム。
17. 前記別の通信リンクが、ＰＡＮ（パーソナルエリアネットワーク）により構成される通信リンクであることを特徴とする請求項１４に記載の通信システム。
18. 前記データ伝送用のリンクが、無線ＬＡＮであることを特徴とする請求項１４に記載の通信システム。
19. 第１の通信局から第２の通信局へデータ伝送を行う通信システムにおいて、
    前記第１の通信局から送信された信号を前記第２の通信局で受信する際に、通信フレーム中のビット単位の位置別に受信品質を推定し、位置別品質推定結果を一時記憶しておく受信性能検査装置を備え、
    前記受信性能検査装置が、予め前記通信フレーム中のビット単位の位置別の受信品質を推定した上で、前記受信品質に関する情報を前記第１の通信局へ供給し、
    前記第１の通信局では、前記供給された通信フレーム中のビット単位の位置別の受信品質情報を送信データの順序の再配置時に用いる
    ことを特徴とする通信システム。
20. 前記受信性能検査装置が、前記第２の通信局から出力される所定のフレーム数の受信復調結果を用いて、通信フレーム中のビット単位の受信品質を推定し、推定されたフレーム内位置別品質情報を出力するフレーム内位置別品質推定手段と、前記フレーム内位置別品質推定手段から入力されるフレーム内位置別品質情報を一時記憶しておき、前記一時記憶しておいた位置別品質情報を前記第１の通信局に送信して記憶させるフレーム内位置別品質情報書き込み手段とを備えたことを特徴とする請求項１９に記載の通信システム。
21. 前記第１の通信局が、送信するデータ列を生成し、同時に各データの重要度情報を出力する送信データ処理手段と、
    前記受信性能検査装置から供給されるフレーム内位置別品質情報を記憶するフレーム内位置別品質情報記憶手段と、
    前記送信データ処理手段から入力される送信データ列とその部分毎の重要度情報並びに前記フレーム内位置別品質情報記憶手段からの位置別品質情報に基づき、送信データ列の順序の再配置をしてそのデータ配置情報とともに送信データフレームを出力するデータ再配置手段と、
    前記データ再配置手段から出力される送信データフレームに所定の変調処理を施して送信する送信変調手段と
    を備えたことを特徴とする請求項１９記載の通信システム。
22. 前記第２の通信局が、前記第１の通信局からフレーム単位で受信した変調信号を受信復調して受信復調結果を出力する受信復調手段と、前記第１の通信局から通知されるデータ配置情報を抽出するデータ配置情報抽出手段と、前記抽出されたデータ配置情報に基づいて受信復調データ列の配置の復元処理を行うデータ配置復元手段と、前記受信復調データ列を用いてデータ処理を行う受信データ処理手段とを備えたことを特徴とする請求項１９記載の通信システム。
23. 前記受信性能検査装置が、前記第２の通信局から出力される所定のフレーム数の受信復調結果を用いて、フレーム内におけるビット位置毎の受信品質を推定し、推定されたフレーム内位置別品質情報を出力するフレーム内位置別品質推定手段と、前記第１の通信局からデータ送信する際のデータ配置規則を決定してデータ配置情報を出力するデータ配置規則決定手段と、前記フレーム内位置別品質情報および前記データ配置情報を一時記憶しておき、前記一時記憶しておいた情報を前記第１の通信局および第２の通信局に送信して記憶させるフレーム内位置別品質情報書き込み手段とを備えたことを特徴とする請求項１９に記載の通信システム。
24. 前記第１の通信局が、送信するデータ列を生成し、同時に各データの重要度情報を出力するデータ処理手段と、
    前記受信性能検査装置から供給されるフレーム内位置別品質情報および前記データ配置情報を記憶するデータ配置情報記憶手段と、
    前記送信データ処理手段から入力される送信データ列と前記データ配置情報記憶手段からのフレーム内位置別品質情報および前記データ配置情報に基づき、送信データ列の順序の再配置をして送信データフレームを出力するデータ再配置手段と、
    前記データ再配置手段から出力される送信データフレームに所定の変調処理を施して送信する送信変調手段と
    を備えたことを特徴とする請求項２３記載の通信システム。
25. 前記第２の通信局が、前記第１の通信局からフレーム単位で受信した変調信号を受信復調して受信復調結果を出力する受信復調手段と、前記受信性能検査装置から供給されるフレーム内位置別品質情報および前記データ配置情報を記憶するデータ配置情報記憶手段と、前記記憶されたデータ配置情報に基づいて受信復調データ列の配置の復元処理を行うデータ配置復元手段と、前記受信復調データ列を用いてデータ処理を行う受信データ処理手段とを備えたことを特徴とする請求項２３記載の通信システム。
26. 請求項１０に記載の通信システムにおける第１の通信局。
27. 請求項１１に記載の通信システムにおける第２の通信局。
28. 請求項１４に記載の通信システムにおける第１の通信局。
29. 請求項１５に記載の通信システムにおける第２の通信局。
30. 請求項２０に記載の通信システムにおける受信性能検査装置。
31. 請求項２１に記載の通信システムにおける第１の通信局。
32. 請求項２２に記載の通信システムにおける第２の通信局。
33. 請求項２３に記載の通信システムにおける受信性能検査装置。
34. 請求項２４に記載の通信システムにおける第１の通信局。
35. 請求項２５に記載の通信システムにおける第２の通信局。

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