JP4515324B2

JP4515324B2 - 無線装置

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Publication number: JP4515324B2
Application number: JP2005136054A
Authority: JP
Inventors: 嘉彦竹内; 浩久平山; 亨羽田; 幸治吹野; 良男宮沢; 誠人菱谷
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2005-05-09
Filing date: 2005-05-09
Publication date: 2010-07-28
Anticipated expiration: 2025-05-09
Also published as: JP2006314031A

Description

本発明は、無線装置に関し、特に少なくともひとつの無線通信システムに対応した通信処理を実行する無線装置に関する。

アダプティブアレイアンテナは、複数配列されたアンテナ素子のそれぞれでの受信信号に対して、振幅および位相の調節を実行し、調節した受信信号を合成する。そのような処理によって、アダプティブアレイアンテナは、希望信号の到来方向へアンテナ指向ビームを向けることによって、あるいは非希望信号の到来方向へヌル点を向けるなどし、Ｓ／Ｎ（ＳｉｇｎａｌｔｏＮｏｉｓｅｒａｔｉｏ）の改善、送信の低電力化を可能とする。また、アダプティブアレイアンテナは、電波環境適応型のアンテナともいえる。振幅および位相の調節は、各受信信号に対して、重み係数やウエイト値と呼ばれる複素値を複素乗算することによってなされる。重み係数は、各アンテナ素子での受信信号、合成信号、合成信号と参照信号との差信号を入力として、ＬＭＳ（ＬｅａｓｔＭｅａｎＳｑｕａｒｅ）法やＲＬＳ（ＲｅｃｕｒｓｉｖｅＬｅａｓｔＳｑｕａｒｅ）法等の適応アルゴリズムによって算出される。さらに、重み係数と受信信号を乗算した合成信号と、各アンテナ素子によって新たに受信した受信信号にもとづいて、重み係数が再び算出される。以上の処理を繰り返し実行することによって、アンテナ指向ビームが、希望信号の到来方向へ向けられる（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−３４４２２４号公報

無線通信システムの用途が多様化する中、通信方式も多様化している。また、同一の通信方式を使用する無線通信システムにおいても、用途やセキュリティ等に応じて、無線通信システムの他の部分の構成が異なれば、同一の無線装置が使用できなくなることもある。近年、周波数有効利用の観点から、複数の周波数帯域を使用しながら、無線通信システムを運用する場合がある。すなわち、携帯電話システムは、通信を実行するために８００ＭＨｚ帯、２ＧＨｚ帯を使用する。以上の状況から、これらの通信を実行する無線装置は、用途による要求条件に応じた通信速度等への対応を必要とされる。また、通信事業者の差により、本来、同一の無線通信システムを用いてもよいにもかかわらず、ビジネス・モデル的に異なった無線通信システムを構築する必要も出てきている。しかしながら、複数の通信方式、複数の無線通信システムに対して個別に無線装置を設計し、製造することは、製品のイニシャル・コストを増大させる。さらに、少数かつ多品種となるので、製造のための製品単価が高くなってしまう。

これを解決するために、ソフトウエアにより無線装置の機能を構築できるソフトウエア無線装置が注目されている。ソフトウエア無線装置では、ハードウエアが製造された後に、複数の通信方式、無線通信システムを規定するシステム仕様が、ソフトウエアプログラムとして、個別にインストールされる。もしくはパラメータの変更によって、容易に複数の通信方式、複数の無線通信システムに対応した無線装置が実現される。すなわち、ハードウエアを一旦設計してしまえば、ソフトウエアプログラムを入れ替えることによって、別の通信方式、別の無線通信システムへの対応が容易に実現できる。また、同一の無線装置を集約して多数製造すればよいため、製造のための製品単価が低減される。

本発明者はこうした状況下、以下の課題を認識するに至った。対応すべき複数の通信方式、対応すべき複数の無線通信システムに応じて、ソフトウエア無線装置を構成する個々のハードウエア機能が、一般的に、複数の通信方式、通信システムの仕様の論理積の仕様になる。そのため、簡易な無線通信システムに対してもフル実装のハードウエア機能を有する無線装置が必要とされる。すなわち、想定される周波数帯全域をカバーする送受信部が必要とされ、また想定される無線通信システムの最大の通信速度に対応するシステムクロックと周波数帯域幅を確保する必要がある。例えば、狭い周波数帯域のみしか利用できない無線通信システムでは、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ等の多値変調を使用することによって、周波数帯域幅を制限しつつ所定の通信速度が保証されている。このように、通信速度の高速化が目的であっても、その解決手段が異なっているので、複数の通信方式や無線通信システムに対応できる無線装置は、高性能化、高速化を要求される。その結果、必ずしも用途にあった最良の無線装置の提供が困難であった。

さらに近年、限られた周波数帯域の中での通信速度の高速化や、基地局装置のカバーエリアの拡大が、主として移動通信システムや、無線ＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）等に求められてきている。そのため、ＭＩＭＯ（ＭｕｌｔｉｐｌｅＩｎｐｕｔＭｕｌｔｉｐｌｅＯｕｔｐｕｔ）、アダプティブアレイアンテナの使用がなされている。これらは、空間伝搬路間の無相関性を利用したり、空間での搬送波の位相合成を実行するので、ソフトウエア無線装置においても、アンテナを含む空間や、伝搬路を考慮した構成が必要となる。また、必ずしも工事事業者が高度な専門知識にもとづいて設置するような場合でなくても、特に専門的な知識のない通常の使用者が、新たな通信方式、無線通信システムへ移行したり、新たな機能追加を容易に実行できることが必要とされている。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、必要に応じて装置の構成を変更する無線装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の無線装置は、一端において無線周波数の信号を送受信しつつ、他端において無線周波数の信号に対応するデジタル信号を入出力する無線モジュールの他端が接続される複数の接続部と、複数の接続部のそれぞれに一対一に接続された複数の無線モジュールのそれぞれに対するデジタル信号を処理するためのプログラムがインストールされ、インストールされたプログラムを用いることにより、複数の接続部に接続された複数の無線モジュールのそれぞれに対するデジタル信号を処理し、接続部から取り外された無線モジュールに対するデジタル信号を処理するためのプログラムがアンインストールされる処理部と、処理部と複数の接続部との間において、複数の接続部に接続された複数の無線モジュールのそれぞれに対応する無線通信システムの通信速度の合計よりも高速に、デジタル信号を伝送する信号線とを備える。処理部は、複数の接続部のそれぞれへの新たな無線モジュールの接続を検出する検出部と、検出部において検出された複数の無線モジュールのそれぞれに対して、互いに重ならない識別情報を付与する付与部とを有する。かつ、処理部は、デジタル信号を出力する際、出力先の無線モジュールの識別情報とデジタル信号とを組合わせるとともに、出力先の無線モジュールの識別情報と出力先の無線モジュールのデジタル信号の出力タイミングとを組合わせ、時分割処理によって、識別情報と組合わせたデジタル信号を出力しつつ、時分割処理によって、識別情報と組合わせられたデジタル信号を入力する。更に、複数の接続部に接続された複数の無線モジュールのそれぞれは、アダプティブアレイアンテナを構成するそれぞれのアンテナに対応しており、処理部は、デジタル信号を出力する際、アダプティブアレイアンテナのために導出した識別情報毎の重み係数を対応する識別情報と組合わせてデジタル信号を出力する。

この態様によると、ハードウエア処理を実行すべき無線モジュールが必要に応じて接続部に接続されるように、接続部と処理部の処理を規定するので、必要に応じて無線装置の構成を変更できる。また、短時間に必要な情報が送信される。同一情報量を短時間に伝送できるので、複数の無線通信システムに対応した重畳が可能になる。またこの場合、識別番号を自動的に付与するので、ユーザや事業者の処理を簡易にできる。またこの場合、アダプティブアレイアンテナの処理に対応するので、通信品質を向上できる。

複数の接続部に接続された複数の無線モジュールのそれぞれは、少なくともひとつの無線通信システムに対応していてもよい。この場合、無線モジュールが少なくともひとつの無線通信システムに対応するので、接続する無線モジュールを変更することによって、対応すべき無線通信システムを変更できる。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、必要に応じて装置の構成を変更できる。

本発明を具体的に説明する前に、概要を述べる。本発明の実施例は、主としてベースバンドの信号処理をソフトウエアプログラムによって実現する無線装置に関する。特に、無線装置は、ベースバンドの信号処理のうち、デジタル信号処理の部分をソフトウエアプログラムによって実現する。また、無線装置は、無線周波数の信号に対する処理をハードウエアによって実現する。ここで、複数の種類の無線通信システムに対応したソフトウエアプログラムを無線装置にインストールすることによって、無線装置は、複数の種類の無線通信システムに対応したデジタル信号処理を実行できる。すなわち、インストールすべきソフトウエアプログラムを必要に応じて変更することによって、無線装置は、対応すべきデジタル信号処理を変更できる。そのため、無線装置は、デジタル信号処理の点において、無線通信システムの変更に対する柔軟性を有する。一方、ハードウエアの点において、無線通信システムの変更に対する柔軟性を実現するために、本実施例は、無線装置を以下のように構成する。

ひとつの無線通信システムに特化したハードウエアの部分は、無線モジュールとして構成される。さらに、無線装置には、接続部が設けられており、接続部は、無線モジュールを着脱可能に構成されている。すなわち、「無線通信システムＡ」に対応した無線モジュール（以下、「Ａ用モジュール」という）、「無線通信システムＢ」に対応した無線モジュール（以下、「Ｂ用モジュール」という）、「無線通信システムＣ」に対応した無線モジュール（以下、「Ｃ用モジュール」という）が存在する場合に、無線装置が「無線通信システムＡ」と「無線通信システムＢ」に対応すべきであれば、「Ａ用モジュール」と「Ｂ用モジュール」が、接続部に接続される。また、無線モジュールの種類にかかわらず、接続部における信号のフォーマットが共通化されているので、接続すべき無線モジュールを必要に応じて変更することによって、無線装置は、対応すべきハードウエアを変更できる。ここで、共通化されたフォーマットとして、無線モジュールのそれぞれには、識別番号が付与されており、無線装置と無線モジュールとの間の信号には、識別番号が付加されるものとする。

図１は、本発明の実施例に係る無線装置１００の構成を示す。無線装置１００は、ベース信号入出力部１０、処理部１２、接続部１４と総称される第１接続部１４ａ、第２接続部１４ｂ、第３接続部１４ｃ、第４接続部１４ｄ、第５接続部１４ｅ、第６接続部１４ｆ、第７接続部１４ｇ、第８接続部１４ｈ、第９接続部１４ｉを含む。また、処理部１２は、Ａ用プログラム２２、Ｂ用プログラム２４、Ｃ用プログラム２６を含む。さらに、無線装置１００には、Ａ用モジュール１６と総称される第１Ａ用モジュール１６ａ、第２Ａ用モジュール１６ｂ、第３Ａ用モジュール１６ｃ、Ｂ用モジュール１８と総称される第１Ｂ用モジュール１８ａ、第２Ｂ用モジュール１８ｂ、第３Ｂ用モジュール１８ｃ、Ｃ用モジュール２０と総称される第１Ｃ用モジュール２０ａ、第２Ｃ用モジュール２０ｂが接続される。

Ａ用モジュール１６は、無線モジュールであり、一端において無線周波数の信号を送受信しながら、他端において無線周波数の信号に対応するデジタル信号を入出力する。ここで、一端とは、Ａ用モジュール１６に備えられたアンテナ側に相当し、他端とは、後述の接続部１４側に相当する。すなわち、Ａ用モジュール１６は、送信処理として、接続部１４側から入力したデジタル信号に対して、デジタル−アナログ変換、直交変調、無線周波数への周波数変換、増幅を実行することによって、無線周波数の信号を生成する。さらに、Ａ用モジュール１６は、無線周波数の信号をアンテナから送信する。一方、Ａ用モジュール１６は、受信処理として、アンテナによって受信した無線周波数の信号に対して、周波数変換、直交検波、アナログ−デジタル変換を実行することによって、デジタル信号を生成する。さらに、Ａ用モジュール１６は、デジタル信号を接続部１４へ出力する。なお、Ａ用モジュール１６は、少なくともひとつの無線通信システムに対応しており、前述のごとく、「無線通信システムＡ」に対応しているものとする。

さらに、第１Ａ用モジュール１６ａ、第２Ａ用モジュール１６ｂ、第３Ａ用モジュール１６ｃは、ともに「無線通信システムＡ」に対応しており、アダプティブアレイアンテナを構成すべきそれぞれのアンテナに対応しているものとする。詳細は後述するが、これらのＡ用モジュール１６からそれぞれ送信される無線周波数の信号には、重みづけがなされているものとする。なお、重みづけのためのウエイトベクトルは、処理部１２において導出される。また、これらのＡ用モジュール１６によって受信された無線周波数の信号は、重みづけされた後に、合成される。以上の処理は、Ａ用モジュール１６と処理部１２によってなされる。ここで、Ａ用モジュール１６には、識別番号が付与されている。

Ｂ用モジュール１８とＣ用モジュール２０は、Ａ用モジュール１６と同様の処理を実行する。なお、Ｂ用モジュール１８は、「無線通信システムＢ」に対応し、Ｃ用モジュール２０は、「無線通信システムＣ」に対応しているものとする。さらに、Ｂ用モジュール１８とＣ用モジュール２０は、アダプティブアレイアンテナを構成している。なお、Ａ用モジュール１６、Ｂ用モジュール１８、Ｃ用モジュール２０は、無線モジュールと総称されるものとする。

複数の接続部１４は、Ａ用モジュール１６、Ｂ用モジュール１８、Ｃ用モジュール２０を接続する。すなわち、複数の接続部１４は、複数の無線モジュールの他端側のそれぞれを対応づけながら接続する。なお、接続部１４は、所定の無線モジュールを着脱可能に構成されている。すなわち、必要とされる無線通信システムに対応した無線モジュールが、接続部１４に接続される。図示のごとく、第９接続部１４ｉには、無線モジュールが接続されていない。新たな無線通信システム、例えば、「無線通信システムＤ」に対応すべき場合、図示しないＤ用モジュールが第９接続部１４ｉに接続される。なお、Ｄ用モジュールは、「無線通信システムＤ」に対応した無線モジュールである。また、「無線通信システムＣ」に対応する必要がない場合、Ｃ用モジュール２０が接続部１４から取り外される。以上の構成を可能にするために、接続部１４において、各無線通信システムに対応した信号（以下、「パケット」という）のフォーマットは、共通になるように規定されている。

ベース信号入出力部１０は、無線装置１００全体を動作させるための基準信号を発生させる。ベース信号入出力部１０は、基準信号を処理部１２に出力する。ここで、ベース信号入出力部１０において生成される信号は、無線通信システムがＴＤＭＡ（ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）を使用する場合に、タイムスロットの構造を規定するためのタイム・スロット・ターミネーション信号に相当し、無線通信システムがＦＤＭＡ（ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）、ＯＦＤＭ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）を使用する場合に、基準周波数パイロット信号に相当し、無線通信システムがＣＤＭＡ（ＣｏｄｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）を使用する場合に、共通パイロット信号に相当する。

処理部１２は、複数の接続部１４に接続された複数の無線モジュールのそれぞれに対するデジタル信号を処理する。送信処理において、デジタル信号の処理は、符号化、マッピング、拡散、ＩＦＦＴ（ＩｎｖｅｒｓｅＦａｓｔＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ）等に相当し、受信処理において、デジタル信号の処理は、復調、復号、逆拡散、ＦＦＴ等に相当する。また、アダプティブアレイアンテナに対応すべき場合、処理部１２は、ウエイトベクトルを導出する。ウエイトベクトルの導出は、公知の技術であるので、説明を省略する。アダプティブアレイアンテナに対応した処理を実行するために、処理部１２は、例えば、特開２００２−３４４２２４号公報や特開２００１−２８５１６０号公報のように、構成されてもよい。

なお、受信処理において、処理部１２は、ウエイトベクトルを使用しつつ、デジタル信号を合成してもよい。以上の処理は、Ａ用プログラム２２、Ｂ用プログラム２４、Ｃ用プログラム２６によって実行される。Ａ用プログラム２２は、「無線通信システムＡ」に対応したデジタル信号の処理を実行し、Ｂ用プログラム２４は、「無線通信システムＢ」に対応したデジタル信号の処理を実行し、Ｃ用プログラム２６は、「無線通信システムＣ」に対応したデジタル信号の処理を実行する。

そのため、Ａ用プログラム２２、Ｂ用プログラム２４、Ｃ用プログラム２６は、処理部１２に予めインストールされている。すなわち、処理部１２は、ソフトウエア無線装置と同様に構成されている。ここで、ソフトウエア無線装置は、公知の技術であるので、説明を省略する。また、処理部１２が対応すべき無線通信システムに応じて、Ａ用プログラム２２、Ｂ用プログラム２４、Ｃ用プログラム２６が処理部１２にインストールされる。新たな無線通信システム、例えば、「無線通信システムＤ」に対応すべき場合、図示しないＤ用プログラムが処理部１２にインストールされる。なお、Ｄ用プログラムは、「無線通信システムＤ」に対応したプログラムである。また、「無線通信システムＣ」に対応する必要がない場合、Ｃ用プログラム２６が処理部１２からアンインストールされる。

処理部１２は、接続部１４に接続された無線モジュールに対して、無線モジュールに付与された識別番号を管理する。図２は、処理部１２に記憶されたデータの構造を示す。図示のごとく、モジュール欄２００、識別番号欄２０２が規定される。モジュール欄２００には、図１に示されたＡ用モジュール１６、Ｂ用モジュール１８、Ｃ用モジュール２０の名称が格納される。また、識別番号欄２０２には、付与された識別番号が格納される。例えば、第１Ａ用モジュール１６ａには、識別番号「０１」が付与されている。図１に戻る。

無線モジュールに対する識別番号は、図示しないインターフェイスを介して、ユーザや事業者によって設定されてもよいが、処理部１２によって自動的に設定されてもよい。すなわち、処理部１２のうち、図示しない検出部は、複数の接続部１４への新たな無線モジュールの接続を検出する。例えば、検出部は、インピーダンスの値を測定し、インピーダンスの値に応じて、接続を検出する。さらに、処理部１２のうち、図示しない付与部は、検出部において検出された無線モジュールに対して、識別番号を付与する。付与部は、識別番号を任意の規則に応じて付与するが、少なくとも識別番号は、互いに重ならないように付与されるものとする。一方、無線モジュールが接続部１４から取り外されるとき、検出部と付与部は、上記と反対の処理を実行する。

処理部１２は、時分割処理によって、識別情報に対応づけたデジタル信号を出力しつつ、識別情報に対応づけられたデジタル信号を入力する。すなわち、識別番号に対応したデジタル信号が、通信システムにかかわらず、パケットにて規定されている。このように、処理部１２と無線モジュールとの間のパケットフォーマットが共通に規定されることによって、無線モジュールの着脱によって、所定の無線通信システムへの対応が可能になる。さらに、処理部１２は、識別情報に対応づけたデジタル信号、すなわちパケットを出力する際に、アダプティブアレイアンテナのために導出した重み係数も出力する。重み係数は、前述のウエイトベクトルに相当する。

図３（ａ）−（ｃ）は、処理部１２において入出力されるパケットのフォーマットを示す。図３（ａ）は、基本的なパケットのフォーマットを示す。パケット信号は、前段部分に識別番号を配置し、後段部分にデータを配置する。ここで、これら以外の情報がパケットに配置されてもよい。図３（ｂ）は、処理部１２から無線モジュールへ、重み係数を出力する際のパケットのフォーマットを示す。図示のごとく、識別番号とデータの間に、当該識別番号に対応した重み係数が配置される。図３（ｃ）は、複数の重み係数を出力する際のパケットのフォーマットを示す。ここで、処理部１２は、「識別番号１」から「識別番号Ｎ」のそれぞれに対応した無線モジュールへ、パケットを出力する。図示のごとく、「識別番号１」から「識別番号Ｎ」のそれぞれに対応した「重み係数１」から「重み係数Ｎ」が配置される。また、「データ」は、共通である。

図２に戻る。以上の処理部１２の処理をさらに詳細に説明する。ベース信号入出力部１０において生成される基準信号をもとに、処理部１２は、パケットに、所定の通信システムの送信情報および識別番号を配置してから、パケットを出力する。送信情報とは図３（ａ）−（ｃ）のデータに相当し、これは、データやデジタル信号そのものであってもよく、あるいはデータを生成するためのインデックスであってもよい。インデックスは、使用すべき無線周波数の情報、送信タイミングの情報のような、送信するに当たり決定すべき内容全般に相当する。また、複数の無線モジュールから同一の無線通信システムの信号が送信される場合においては、パケットに、振幅情報、位相情報等の重み係数が含まれる。そのため、アンテナダイバーシティ、もしくはＭＩＭＯ、アダプティブアレイアンテナの動作が実行される。

信号線は、処理部１２と複数の接続部１４との間において、パケットを伝送する。さらに、処理部１２は、信号線における複数のパケットを多重化する。そのとき、処理部１２は、ＴＤＭＡ、ＦＤＭＡ、ＯＦＣＤＭ、ＯＦＤＭＡ、ＣＤＭＡ等によって、多重化を実行する。多重化されたパケットは、無線モジュールのそれぞれにおいて、分離される。信号線は、無線モジュールによって対応すべき無線通信システムにおける通信速度よりも、高速な通信速度に対応する。特に、対応すべき無線通信システムが複数存在する場合、信号線は、複数の無線通信システムの通信速度の合計よりも高速な通信速度に対応する。これは、信号線が、無線モジュールに備えられたアンテナと図示しない通信対象の無線装置間の無線伝搬路と比べて、Ｓ／Ｎが十分高い状態に保たれていることに相当する。

すなわち、処理部１２から出力される信号の強度が十分大きいか、信号線に流入する雑音電力が十分小さいものとする。なお、データの復調に必要な所要Ｅｂ／Ｎｏにおいて、Ｅｂ＝Ｐ・ｔが成立するので、単位周波数当たりの雑音Ｎｏが小さいか、もしくはＰが大きければ、ｔが小さな値であっても、復調に必要なＥｂ／Ｎｏが確保される。そのため、短時間に必要な情報が送信される。なお、Ｐは信号電力であり、ｔは時間であるとする。このような信号線によれば、同一情報量を短時間に伝送できるので、複数の無線通信システムに対応したパケットの重畳が可能になる。無線モジュールは、パケット信号に含まれたデジタル信号を無線周波数の信号に変換してから、図示しない通信対象の無線装置に送信する。

無線モジュールは、図示しない通信対象の無線装置からの無線周波数の信号を受信する。無線モジュールは、無線周波数の信号をデジタル信号に変換し、前述のパケットの形式にて、デジタル信号を信号線に出力する。所定の無線通信システムに対応した無線モジュールが、空間的に隔離されて設置される場合、それらの無線モジュールは、ダイバーシティ、アダプティブアレイ等の処理に対応するので、無線モジュールと処理部１２は、補完的、協調的に動作する。その結果、処理部１２は、同一の無線通信システムの受信Ｓ／Ｎの向上を目的として、同一位相による加算を実行したり、入力電力に応じた振幅制御を実行する。なお、複数の無線モジュールにおいて、相互の振幅および位相誤差を小さくするために、公知の技術によるキャリブレーションがなされてもよい。

この構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされた通信機能のあるプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。

図４は、Ａ用プログラム２２の機能の構成を示す。Ａ用プログラム２２は、第１インターフェイス５０、符号化部５２、マッピング部５４、パケット生成部５６、復号部５８、復調部６０、パケット分解部６２、第２インターフェイス６４を含む。図示の構成は、コンピュータプログラムによって実現される。また、Ｂ用プログラム２４、Ｃ用プログラム２６も同様の構成を有する。

第１インターフェイス５０は、図示しないアプリケーションプログラムや、図示しないユーザインターフェイスとの間において、データを入出力する。送信処理として、第１インターフェイス５０は、データを外部から入力し、受信処理として、第１インターフェイス５０は、データを外部に出力する。符号化部５２は、第１インターフェイス５０からのデータに対して符号化を実行する。なお、符号化は、公知の技術であるので、説明を省略する。マッピング部５４は、符号化部５２からの信号に対して、所定の変調方式、例えば、ＢＰＳＫ（ＢｉｎａｒｙＰｈａｓｅＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）、ＱＰＳＫ（ＱｕａｄｒａｔｕｒｅＰｈａｓｅＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）、１６ＱＡＭ（ＱｕａｄｒａｔｕｒｅＡｍｐｌｉｔｕｄｅＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）等に対応したマッピングを実行する。なお、これに対応して、マッピング部５４から出力される信号は、同相成分と、直交成分を含む。そのため、マッピング部５４から出力される信号に対応した信号線は、ふたつの信号線によって形成される。しかしながら、図面の明瞭化のために、これをひとつの信号線として示す。パケット生成部５６は、マッピング部５４からの信号をもとに、図３（ａ）−（ｃ）に示されたパケットを生成する。

第２インターフェイス６４は、図１の接続部１４との間において、パケットを入出力する。送信処理として、符号化部５２は、パケットを接続部１４に出力し、受信処理として、符号化部５２は、パケットを接続部１４から入力する。パケット分解部６２は、パケットを分解し、パケットに含まれたデータやデジタル信号を抽出する。復調部６０は、パケット分解部６２からの信号に対して復調を実行する。復調部６０における変調方式には、公知の技術が使用される。復調部６０では、変調方式に応じて、同期検波、遅延検波等が使用される。また、復調部６０において、アダプティブアレイにおける合成がなされてもよい。復号部５８は、復調部６０からの信号に対して復調を実行する。

以上の構成において、第１インターフェイス５０、符号化部５２、マッピング部５４、パケット生成部５６、第２インターフェイス６４、パケット分解部６２、復調部６０、復号部５８のそれぞれでの処理対象の信号が、前述のデジタル信号として総称される。また、対応すべき無線通信システムの種類に応じて、別の構成要素が追加されてもよく、図４に示された構成要素が削除されてもよい。例えば、拡散、逆拡散の機能が追加されてもよい。また、ＩＦＦＴ、ＦＦＴの機能が追加されてもよい。符号化部５２、復号部５８が削除されてもよい。

図５は、Ａ用モジュール１６の構成を示す。Ａ用モジュール１６は、インターフェイス７０、パケット分解部７２、ＤＡ部７４、直交変調部７６、パケット生成部７８、ＡＤ部８０、直交検波部８２、ＲＦ部８４を含む。また、Ｂ用モジュール１８、Ｃ用モジュール２０も、同様の構成を有する。

インターフェイス７０は、図１の接続部１４との間において、パケットを入出力する。送信処理として、インターフェイス７０は、パケットを接続部１４から入力し、受信処理として、インターフェイス７０は、パケットを接続部１４に出力する。パケット分解部７２は、パケットを分解し、パケットに含まれたデジタル信号を抽出する。また、パケット分解部７２は、パケットに含まれた識別番号を確認する。確認した識別番号が自らの識別番号に対応していなければ、パケット分解部７２は、入力したパケットを破棄する。さらに、パケットに重み係数が含まれている場合、パケット分解部７２は、重み係数を抽出し、デジタル信号の値に重み係数を乗算する。

ＤＡ部７４は、パケット分解部７２において抽出されたデジタル信号に対して、デジタル−アナログ変換を実行する。直交変調部７６は、ＤＡ部７４からの信号を直交検波する。ＲＦ部８４は、送信処理として、直交検波した信号に対して、周波数変換、増幅を実行することによって、無線周波数の信号を生成する。さらに、ＲＦ部８４は、無線周波数の信号をアンテナから送信する。一方、ＲＦ部８４は、受信処理として、アンテナによって受信した無線周波数の信号を周波数変換する。直交検波部８２は、ＲＦ部８４からの信号を直交検波することによって、ベースバンドの信号に変換する。ＡＤ部８０は、ベースバンドの信号に対して、アナログ−デジタル変換を実行する。パケット生成部７８は、ＡＤ部８０からの信号をもとに、パケットを生成する。その際、パケット生成部７８は、図３（ａ）のごとく、自らに付与された識別番号をパケットに配置する。また、パケット生成部７８は、パケット分解部７２から重み係数を受けつけ、ＡＤ部８０からの信号に重み係数を乗算してもよい。

図６は、処理部１２における識別番号の付与の手順を示すフローチャートである。検出部が、接続部１４への新たな無線モジュールの接続を検出すれば（Ｓ１０のＹ）、付与部は、当該無線モジュールに対して識別番号を割り当てる（Ｓ１２）。また、処理部１２は、割り当てた識別番号を無線モジュールに通知する（Ｓ１４）。さらに、処理部１２は、識別番号と無線モジュールの対応を記憶する（Ｓ１６）。一方、検出部が、接続部１４への新たな無線モジュールの接続を検出しなければ（Ｓ１０のＮ）、処理を実行しない。

以上の構成による無線装置１００の動作を説明する。なお、「無線通信システムＡ」と「無線通信システムＢ」に対応するものとし、Ａ用モジュール１６とＢ用モジュール１８が、複数の接続部１４に接続される。また、処理部１２には、Ａ用プログラム２２とＢ用プログラム２４がインストールされる。送信処理として、Ａ用プログラム２２は、パケットを生成し、Ｂ用プログラム２４もパケットを生成する。処理部１２は、これらのパケットを時間多重しながら、出力する。Ａ用モジュール１６は、自らの識別番号に対応したパケットを受けつける。Ａ用モジュール１６は、受けつけたパケットに含まれたデジタル信号から、無線周波数の信号を生成し、無線周波数の信号をアンテナから送信する。また、Ｂ用モジュール１８も、受けつけたパケットに含まれたデジタル信号から、無線周波数の信号を生成し、無線周波数の信号をアンテナから送信する。

受信処理として、Ａ用モジュール１６は、通信対象の無線装置からの無線周波数の信号を受信し、無線周波数の信号をデジタル信号に変換した後に、パケットを生成する。また、Ｂ用モジュール１８も、通信対象の無線装置からの無線周波数の信号を受信し、無線周波数の信号をデジタル信号に変換した後に、パケットを生成する。これらのパケットは、処理部１２からの指示をもとに、時間多重される。すなわち、Ａ用モジュール１６やＢ用モジュール１８には、処理部１２から、パケットを出力すべきタイミングが入力される。処理部１２のうち、Ａ用プログラム２２は、Ａ用モジュール１６からのパケットに含まれたデジタル信号を処理する。また、Ｂ用プログラム２４は、Ｂ用モジュール１８からのパケットに含まれたデジタル信号を処理する。

図７は、本発明の変形例に係る無線装置１００の構成を示す。無線装置１００は、ベース信号入出力部１０、処理部１２、接続部１４と総称される第１接続部１４ａ、第２接続部１４ｂ、第３接続部１４ｃ、第４接続部１４ｄ、第５接続部１４ｅ、第６接続部１４ｆ、第７接続部１４ｇ、第８接続部１４ｈ、第１０接続部１４ｊ、第１１接続部１４ｋ、第１２接続部１４ｌ、第１３接続部１４ｍ、第１４接続部１４ｎ、第１５接続部１４ｏ、第１６接続部１４ｐ、第１７接続部１４ｑを含む。

図７における無線装置１００は、図１における無線モジュールのパラレル接続をカスケード接続した場合に相当する。すなわち、処理部１２から、第１Ａ用モジュール１６ａ、第１Ｂ用モジュール１８ａ、第２Ｂ用モジュール１８ｂ、第１Ｃ用モジュール２０ａ、第２Ａ用モジュール１６ｂ、第３Ａ用モジュール１６ｃ、第３Ｂ用モジュール１８ｃ、第２Ｃ用モジュール２０ｂを介して、処理部１２に戻るような経路が形成される。なお、それぞれの構成要素は、図１の構成要素と同様であるので、説明を省略する。

本発明の実施例によれば、ハードウエア処理を実行すべき無線モジュールが必要に応じて接続部に接続されるように、接続部と処理部の処理を規定するので、必要に応じて無線装置の構成を変更できる。対応すべき無線通信システムを変更する際に、処理部にインストールするプログラムを変更するとともに、接続部に接続する無線モジュールも変更するので、ハードウエアの冗長性を小さくできる。また、ハードウエアの冗長性を小さくできるので、対応すべき無線通信システムの種類に応じて、無線装置の規模を調節できる。また、接続部と処理部との間におけるパケットを共通に規定するので、無線装置の汎用性を向上できる。また、無線装置が汎用的になるので、無線装置の製造コストを低減できる。

また、パケットに識別番号を配置するので、接続する無線モジュールの変更に対応できる。また、アダプティブアレイアンテナの処理に対応するので、通信品質を向上できる。また、無線モジュールが無線通信システムに対応するので、接続する無線モジュールを変更することによって、対応すべき無線通信システムを変更できる。また、識別番号を自動的に付与するので、ユーザや事業者の処理を簡易にできる。また、容易に複数の通信方式、無線通信システムに対応できる。また、無線装置を設置した後の機能追加も容易にできる。また、ソフトウエア無線装置における柔軟性をハードウエアの構成においても実現できる。

以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

本発明の実施例において、ひとつの無線モジュールがひとつの無線通信システムに対応している。すなわち、Ａ用モジュール１６は、「無線通信システムＡ」に対応し、Ｂ用モジュール１８は、「無線通信システムＢ」に対応し、Ｃ用モジュール２０は、「無線通信システムＣ」に対応する。しかしながらこれに限らず例えば、ひとつの無線モジュールが複数の無線通信システムに対応してもよい。例えば、Ａ用モジュール１６が、「無線通信システムＡ」と「無線通信システムＤ」に対応してもよい。特に、複数の無線通信システムが同一の周波数帯において規定されている場合に、無線モジュールは、回路規模の拡大を抑制しつつ、複数の無線通信システムへの対応を可能にする。また、ひとつの無線モジュールに複数のアンテナが備えられていてもよい。その場合、複数のアンテナに対応した重み係数がパケットに含められてもよい。本変形例によれば、接続部１４に接続すべき無線モジュールの種類を抑えつつ、多くの無線通信システムへ対応できる。つまり、必要とされる無線通信システムに対応した機能が無線モジュールに搭載されていればよい。

本発明の実施例に係る無線装置の構成を示す図である。図１の処理部に記憶されたデータの構造を示す図である。図３（ａ）−（ｃ）は、図１の処理部において入出力されるパケットのフォーマットを示す図である。図１のＡ用プログラムの機能の構成を示す図である。図１のＡ用モジュールの構成を示す図である。図１の処理部における識別番号の付与の手順を示すフローチャートである。本発明の変形例に係る無線装置の構成を示す図である。

符号の説明

１０ベース信号入出力部、１２処理部、１４接続部、１６Ａ用モジュール、１８Ｂ用モジュール、２０Ｃ用モジュール、２２Ａ用プログラム、２４Ｂ用プログラム、２６Ｃ用プログラム、１００無線装置。

Claims

一端において無線周波数の信号を送受信しつつ、他端において無線周波数の信号に対応するデジタル信号を入出力する無線モジュールの前記他端が接続される複数の接続部と、
前記複数の接続部のそれぞれに一対一に接続された複数の無線モジュールのそれぞれに対するデジタル信号を処理するためのプログラムがインストールされ、インストールされたプログラムを用いることにより、前記複数の接続部に接続された前記複数の無線モジュールのそれぞれに対するデジタル信号を処理し、前記接続部から取り外された無線モジュールに対するデジタル信号を処理するためのプログラムがアンインストールされる処理部と、
前記処理部と前記複数の接続部との間において、前記複数の接続部に接続された前記複数の無線モジュールのそれぞれに対応する無線通信システムの通信速度の合計よりも高速に、デジタル信号を伝送する信号線とを備え、
前記処理部は、
前記複数の接続部のそれぞれへの新たな無線モジュールの接続を検出する検出部と、
前記検出部において検出された前記複数の無線モジュールのそれぞれに対して、互いに重ならない識別情報を付与する付与部とを有し、
かつ、前記処理部は、デジタル信号を出力する際、出力先の無線モジュールの識別情報とデジタル信号とを組合わせるとともに、出力先の無線モジュールの識別情報と出力先の無線モジュールのデジタル信号の出力タイミングとを組合わせ、時分割処理によって、識別情報と組合わせたデジタル信号を出力しつつ、時分割処理によって、識別情報と組合わせられたデジタル信号を入力し、
更に、前記複数の接続部に接続された前記複数の無線モジュールのそれぞれは、アダプティブアレイアンテナを構成するそれぞれのアンテナに対応しており、前記処理部は、デジタル信号を出力する際、アダプティブアレイアンテナのために導出した識別情報毎の重み係数を対応する識別情報と組合わせてデジタル信号を出力する
ことを特徴とする無線装置。
前記複数の接続部に接続された複数の無線モジュールのそれぞれは、少なくともひとつの無線通信システムに対応していることを特徴とする請求項１に記載の無線装置。