JP4608649B2 - 無線通信用端末局装置、無線通信用基地局装置および無線通信システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ソフトウェア無線技術による無線通信用端末局装置、無線通信用基地局装置および無線通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、ソフトウェア無線の開発がされつつある。ソフトウェア無線とは、基本的な無線の機能（帯域幅、フィルタリング、変復調、符号化等）をソフトウェアで変更することが可能なシステムについての概念である。ソフトウェア無線の特徴として、リコンフィギュアラビリティ（構成・スペックの変更が可能なこと）およびダウンローダビリティ（プログラム書き換え可能なこと）を挙げることができる。ソフトウェア無線技術で構成された無線機のことがソフトウェア無線機と称される。
【０００３】
より具体的には、ソフトウェア無線通信技術では、マイクロプロセッサやＤＳＰ(Digital Signal Processor)のチップまたはＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)を用いてディジタル無線通信用のプログラマブルな変復調装置を構成し、所望の通信方式の変復調方式を構成するためのソフトウェアを有線または無線によって変復調装置にダウンロードして、種々の仕様を同一のハードウェアで柔軟に実現することができる。
【０００４】
例えばソフトウェアをダウンロードすることによって、ＰＨＳ(Personal Handyphone System)や携帯電話、構内ＬＡＮ(Local Area Network)等の異なる無線通信方式を１つの無線通信装置で実現することができれば、ユーザは同一の無線端末装置さえあればその地域の通信方式のプログラムをダウンロードすることによって世界中でサービスを受けられる。端末装置の製造メーカにとっては、ハードウェアを共通化することによって量産が可能となり、製造コストを削減できる。
【０００５】
また、無線通信装置の機能を容易に更新できるため、通信事業者にとっては新サービスの追加、機能のバージョンアップ、システム変更、ソフトウェアのミスの訂正等を容易に行える。さらに、無線経由でソフトウェアをダウンロードすることによって、伝搬環境に応じてビットレート、変復調方式、誤り訂正符号化・復号化方式等を柔軟に設定でき、伝搬環境に最適な伝送品質の提供や加入者数の向上を可能にする。
【０００６】
図１は、従来の技術によるソフトウェア無線装置の一例を示す。アンテナ１ａから受信された中心周波数ｆｃの信号はアンテナスイッチ１ｂを通り、ローノイズアンプ１ｊに入力される。ローノイズアンプから出力された信号は、受信ミキサ１ｋにおいて、第１局部発振器１ｃの発振周波数ｆ１１をミックスされ、中間周波数ｆｉの信号に変換される。
【０００７】
中間周波数ｆｉに変換された信号は、直交検波器１ｌにおいて、第２局部発振器１ｄの中間周波数ｆ１２により直交検波され、アナログベースバンド信号Ｉ、Ｑに変換される。アナログベースバンド信号Ｉ、Ｑは、Ａ／Ｄ変換器１ｍにおいて、ディジタルベースバンド信号Ｉ−Ｄ、Ｑ−Ｄに変換される。ディジタルベースバンド信号Ｉ−Ｄ、Ｑ−Ｄがデマルチプレクサ１ｐに供給される。
【０００８】
デマルチプレクサ１ｐによって、ソフトウェアの伝送パケットまたは情報データの伝送パケットの選択が行われる。ソフトウェアダウンロード時は、Ａ／Ｄ変換器の出力データＩ−ＤとＱ−Ｄがソフトウェア変調信号復調部１ｏで復調される。復調されたプログラムがプログラム可能なベースバンドディジタル変調部１ｉまたはプログラム可能なベースバンドディジタル復調部１ｎにダウンロードされる。ダウンロード後にデマルチプレクサ１ｐは、Ａ／Ｄ変換器の出力データＩ−ＤとＱ−Ｄをプログラム可能なベースバンドディジタル復調部１ｎに供給し、プログラムによって決められた所望の復調処理が行われる。
【０００９】
プログラム可能なベースバンドディジタル変調部１ｉおよびプログラム可能なベースバンドディジタル復調部１ｎは、一例として、ソフトウェア変調信号復調部１ｏからのプログラムによって、ＯＦＤＭ（orthogonal frequency division multiplexing：直交周波数分割多重）方式の変調および復調の機能と、Ｗ−ＣＤＭＡ(Wideband-CDMA：広帯域符号分割多元接続）方式の変調および復調の機能とが切り替えられるものである。この変復調方式は、マルチモード無線機の一例であって、この発明は、ＧＳＭ(Global System for Mobile Communication:欧州のディジタル自動車・携帯電話の方式）等をプログラムによって実現しても良い。さらに、移動通信に限らず、この発明は、無線ＬＡＮにおける異なる方式、ＩＴＳ(Intelligent Transport System:高度道路交通システム）における異なる方式等に対しても適用可能である。
【００１０】
相手先の局にダウンロードすべきソフトウェアを送信するときはソフトウェアメモリ１ｑに格納されたソフトウェアがソフトウェア変調部１ｒによって変調され、マルチプレクサ１ｓを通ったディジタルＩＱ信号Ｉ−Ｄ,Ｑ−ＤがＤ／Ａ変換器１ｈに入力される。Ｄ／Ａ変換器１ｈは、ディジタルＩＱ信号をアナログ信号に変換する。情報ビットを送信するときは、変調データビットをプログラム可能なベ一スバンドディジタル変調部１ｉによって所望の変調方式で変調する。変調部１ｉの出力がマルチプレクサ１ｓを通り、ディジタルベースバンド信号Ｉ−Ｄ，Ｑ−ＤとしてＤ／Ａ変換器１ｈに入力される。なお、ソフトウェアメモリ１ｑおよびソフトウェア変調部１ｒは、基地局に限らず、端末局が有することも可能である。
【００１１】
アナログ信号は、直交変調器１ｇにおいて、第２局部発振器(1d)の発振周波数ｆ12により直交変調され、中間周波数ｆｉ（＝ｆ１２）の信号に変換される。中間周波数ｆｉに変調された信号は、送信ミキサ１ｆにおいて、第１局部発振器１ｃの周波数ｆ１１により、周波数ｆｃ（＝ｆ１２＋ｆ１１）の信号に変換される。
【００１２】
周波数ｆｃに変換されたＯＦＤＭ変調信号は、パワーアンプ１ｅにおいて、所定の送信電力に増幅される。増幅された信号は、アンテナスイッチ１ｂを介して、アンテナ１ａに供給され、送信される。ＭＭＡＣ(Mu1timedia mobi1e access communication system)やＷＣＤＭＡ(Wideband code division mu1tip1e access)のような広帯域のスペクトラムを使用する移動体無線通信においては、Ａ／Ｄ変換器１ｍとＤ／Ａ変換器１ｈのサンプリング周波数が数十ＭＳＰＳ(Mega samples per second)となる。
【００１３】
図２は、ソフトウェア無線通信システム用のソフトウェアを無線ダウンロードするリンクのパケットの構成例、並びに情報データを伝送するリンクのパケットの構成例を示す。このリンクは、基地局から端末局へのダウンリンクである。パケットは、ソフトウェアを伝送するパケット２ａ−１、２ａ−２、・・・、２ａ−ｋと情報データを伝送する情報パケット２ｂ−１、２ｂ−２、・・・、２ｂ−ｎから構成される。
【００１４】
ソフトウェアパケットは、プリアンブル２ｃおよびソフトウェア２ｄから構成される。ソフトウェア２ｄは、エラー検出のために付加されたＣＲＣ(Cyc1ic redundancy check)のためのデータ２ｅとマイクロプロセッサ（あるいはＤＳＰ）に入力するプログラムまたはＦＰＧＡを再構成するためのコンフィギュレーションデータ２ｆから構成される。情報パケットは、プリアンブル２ｇと情報シンボル２ｈ−１、２ｈ−２、・・・、２ｈ−ｍから構成される。
【００１５】
受信したデータに対して、既知信号であるプリアンブルが検出され、検出に基づいてパケットタイミング同期、周波数同期、伝送路等化がなされる。受信したソフトウェアに対してはＣＲＣで誤り検出を行う。誤りが検出された場合はそのパケットは破棄して再送を要求する。誤りが検出されない場合のみ、プログラムを復調して、ＡＣＫ信号（アクノリッジ信号）を送信して次のパケットの送信を促す。全プログラムが復調されたら、復調されたプログラムをベースバンドディジタル信号変調部１ｉおよび復調部１ｎにダウンロードし、所望の変復調方式に設定する。情報パケットを受信し、プリアンブル２ｇに対してパケットタイミング同期、周波数同期、伝送路等化を行った後に、情報パケット情報シンボル２ｈ−１、２ｈ−２、・・・、２ｈ−ｍに対して設定された復調方式で情報データの復調が行われる。
【００１６】
図３は、ソフトウェア無線通信システムにおいて、ソフトウェアがダウンロードされた変調部によって、端末局から基地局に対して伝送するリンク（アップリンク）のパケットの構成例を示す。パケット３ａ−１、３ａ−２、・・・、３ａ−ｎは、既知信号であるプリアンブル３ｂと情報データ３ｃから構成される。情報データ３ｃは、情報シンボル３ｄ−１、３ｄ−２、・・・、３ｄ−ｍから構成される。受信側では、プリアンブルの検出に基づいて、パケットタイミング同期、周波数同期、伝送路等化がなされ、その後に情報シンボルの復調が行われる。
【００１７】
図４は、ソフトウェア無線通信システムのパケット再送処理例を示す。ソフトウェア無線通信システムにおいては、ソフトウェアがダウンロードされた変復調部によって本来伝送すべき情報データの変復調が行われる。無線伝送路によって発生したソフトウェアのエラーに起因して変復調部に故障が生じる可能性がある。したがって、ソフトウェアの無線伝送パケットに対してはＣＲＣによるエラー検出が行われ、エラーフリー（エラー無し）となるまで何度も再送処理が行われる。
【００１８】
例えばソフトウェア送信局からは最初のソフトウェアパケット１（４ａ）を送信する。受信したパケットに対してＣＲＣによるエラー検出が行われ、エラーが検出されたら、送信局に対してエラーが検出されなくなるまで再送要求信号（４ｂ）を送信する。図４は、２回の再送要求を行った後に送信されたソフトウェアパケット１（４ｅ）でエラーフリーとなる例であるので、同一のパケット（４ａ、４ｃ、４ｅ）を３回再送している。エラーフリーとなった後では、ＡＣＫ信号（４ｆ）をソフトウェアの送信側に対して送信する。
【００１９】
これらの動作を繰り返した後に最終のソフトウェアパケットｋ（４ｋ）を受信し、全てのソフトウェアの復調が完了する。復号したソフトウェアがプログラム可能な変復調部にダウンロードされ、所望の変復調処理が可能となる。最終のソフトウェアパケットｋ（４ｋ）に対するＡＣＫ信号（４ｌ）を送信したのちに、情報パケット（４ｍ、４ｎ、・・・、４ｏ）が伝送される。
【００２０】
次に、図１のプログラム可能なベースバンドディジタル復調部１ｎの処理内容について説明する。一般的に変調部よりも復調部の処理が複雑であるので、復調部のみを説明する。一例として、広帯域のスペクトラムを使用する移動体無線通信システムであるＭＭＡＣとＷＣＤＭＡの復調部の構成について説明する。
【００２１】
図５は、ＭＭＡＣ用のＯＦＤＭ復調部の構成例を示す。入力されたディジタルベースバンド信号Ｉ−ＤとＱ−Ｄは、まず、パケットタイミング同期部５ａでパケットのタイミング同期を得た後に、キャリア周波数同期部５ｂでキャリア周波数を同期させ、メモリ５ｃにてデータを書き込んだ後に、ＦＦＴ（fast Fourier transform）５ｄによって周波数領域に変換を行う。サブキャリア数をＮＦＦＴとすれば、ＦＦＴ５ｄにおいて、ＮＦＦＴ点の高速フーリエ変換を行い、ＮＦＦＴ点のパラレル受信データに復調される。その後に等化器５ｅによって伝送路等化が行われて誤り訂正符号復号化器５ｆによって誤りビットの訂正を行い復調ビットとして出力する。
【００２２】
図６は、ＷＣＤＭＡ用のスペクトラム拡散方式復調部の構成例を示す。入力されたディジタルベースバンド信号Ｉ−ＤとＱ−Ｄは、まず、パケットタイミング同期部６ａでパケットのタイミング同期を得た後に、キャリア周波数同期部６ｂでキャリア周波数を同期させる。メモリ６ｃにてデータを書き込んだ後に、逆拡散・等化部６ｄによって所定の拡散符号を用いて逆拡散と伝送路等化が行われる。逆拡散・等化部６ｄの出力が誤り訂正符号復号化器６ｅに供給され、復号化器６ｅによって誤りビットの訂正がなされ、復調ビットが出力される。
【００２３】
上述の図５および図６に示したような復調部においては、数十ＭＳＰＳのレートで入力されるサンプリングデータに対して実時問でＦＦＴ、逆拡散、等化器等の処理を行う必要がある。ソフトウェア無線通信システムにおいては、これらの処理をプログラム可能なハードウェアで実現する。プログラマブルデバイスとして数百ＭＨｚのクロックで動作する超高速な汎用マイクロプロセッサの使用も考えられる。しかしながら、消費電力がクロック周波数に依存するために、電池で動作するような実用的な携帯情報端末装置の設計は困難である。
【００２４】
プログラマブルデバイスとして、ＦＰＧＡを用いることによって、比較的低消費電力で、かつ高速な復調用の信号処理ハードウェアが実現できる。１００万ゲートを超える大規模なＦＰＧＡも市場に出始めているため、１４０万ゲートを超えるＭＭＡＣ用のＯＦＤＭ ＬＳＩの機能も数個のＦＰＧＡを用いれば十分に実現可能である。但し、ＦＰＧＡを所望の機能にプログラムするためにはＦＰＧＡ内部の再構成可能な論理回路の機能、および論理回路間の結線等をプログラムするためのコンフィギュレーションデータが必要となる。前述したＭＭＡＣ用のＯＦＤＭ ＬＳＩをプログラムするためには８Ｍビットものコンフィギュレーションデータが必要となる。
【００２５】
ＦＰＧＡのブロックを使用して設計した加算器、乗算器、および、任意の２入力演算回路を以下に説明する。説明を簡単にするために、以下では、特に言及しない場合は、ＬＵＴ(Look Up Table)の内容と、キャリー生成用専用のプログラム可能な論理回路であるＣＬ(Carry Logic)を設定するためのＣＬ設定データとをコンフィギュレーションデータと呼ぶことにする。なお、ＣＬは、対応するコンフィギュレーションデータによって、予め定義されている幾つかの論理回路の一つを実現できる。
【００２６】
図７は、ＦＰＧＡのＬＵＴとＣＬで設計した９ビット加算器の構成例を示す。桁上げ信号が下位ビットから伝播するリップルキャリ型加算器である。２の補数で表現された入力データバスのビットａ８−ａ０とｂ８−ｂ０はまず初段のＬＵＴ９ａ−１、９ａ−２、９ａ−３、９ａ−４、９ａ−５、９ａ−６、９ａ−７、９ａ−８、９ａ−９、９ａ−１０に入力される。ＬＵＴ９ａ−１はオーバフローが発生したことを表す制御信号を生成する。それ以外のＬＵＴは、重みの等しい２つのビットのデータと下位ビットからの桁上げ信号との和を計算する。
【００２７】
ＣＬ（９ｂ−１、９ｂ−２、９ｂ−３、９ｂ−４、９ｂ−５、９ｂ−６）は、入力データバスの対応する各ビットにおける桁上げ信号の生成と下位ビットから上位ビットヘの桁上げ信号の伝播を行う。最終段のＬＵＴ（９ｃ−１、９ｃ−２、９ｃ−３、９ｃ−４、９ｃ−５、９ｃ−６、９ｃ−７、９ｃ−８）では、和出力に対する２の補数表現に対応した符号処理とオーバフロー時の飽和処理が行われる。この例以外にも種々の加算器のアルゴリズムが提案されている。
【００２８】
図８は、ＦＰＧＡのＬＵＴとＣＬを使用して設計した３×２ビットの乗算器の構成例を示す。２の補数で表現された入力データａ２、ａ１、ａ０とｂ１、ｂ０は、それぞれ対応するＬＵＴ（１０ａ−１、１０ａ−２、１０ａ−３）、ＬＵＴ（１０ａ−５、１０ａ−６）およびＣＬ（１０ｂ−１、１０ｂ−２、１０ｂ−３）によって絶対値に変換される。ＬＵＴ（１０ａ−４）によって積の符号が決定する。絶対値の各ビットａ’２、ａ’１、ａ０’とｂ’１、ｂ’０がＬＵＴ（１０ｃ−１、１０ｃ−２、・・・、１０ｃ−６）に供給され、ＬＵＴ（１０ｃ−１、１０ｃ−２、．．．、１０ｃ−６）によって部分積の計算が行われる。部分積はＬＵＴ（１０ｄ−１、１０ｄ−２、１０ｄ−３）、ＣＬ（１０ｅ−１、１０ｅ−２）、ＬＵＴ（１０ｆ−１、１０ｆ−２、・・・、１０ｆ−５）およびＣＬ（１０ｇ−１、１０ｇ−２、１０ｇ−３、１０ｇ−４）から構成された加算木で加算されて積が算出される。
【００２９】
任意の２入力演算回路をＬＵＴによって設計する。表１は、データの語長が１２ビットの２入力１出力演算回路の真理値表の例を示す。
【００３０】
【表１】
【００３１】
図９は、この真理値表に基づいてＬＵＴによって設計した演算回路の構成例を示す。入力データのビット数の合計が２４ビットであるため、２４入力１出力の論理回路を１２個用意すれば実現可能である。出力ビットｃ１１（ＭＳＢ）,ｃ１０,...,ｃ０（ＬＳＢ）は、論理回路(１１11，１１10，・・・，１１0)によって算出される。各論理回路は、２４ビットのデータを入力する８個のＬＵＴ（１１ａ−１，１１ａ−２，１１ａ−３，１１ａ−４，１１ａ−５，１１ａ−６，１１ａ−７，１１ａ−８）から構成される。
【００３２】
真理値表（表１）を満足するようにコンフィギュレーションデータが各論理回路の各ＬＵＴに書き込まれる。図９に示した構成は、ＬＵＴを直接的に木状に接続して設計したため、ＬＵＴの個数が最大の例である。真理値表の内容によっては、論理式の簡単化を行うことによってＬＵＴの数を削減することが可能である。
【００３３】
図５と図６中に示したタイミング同期部（５ａ，６ａ）， キャリア周波数同期部（５ｂ，６ｂ）、ＦＦＴ（５ｄ）、逆拡散・等化部（６ｄ）においては、主に相関演算がなされ、ＯＦＤＭの伝送路等化（５ｅ）の処理では除算が行われる。すなわち、ＦＰＧＡ上で処理回路を構成するためには、乗算器、加算器、および除算器が必要となる。入力データは数十ＭＨｚのサンプリングレートで入力され、実時間で演算を行う必要がある。ＦＰＧＡのＬＵＴやＣＬで構成した演算回路の演算時間が数十ｎｓｅｃであると仮定すれば、ハードウェアを時分割的に共有することは困難であり、各処理部毎にそれぞれの演算回路が必要となる。したがって、ベースバンドの変復調処理全体を構成するためには、膨大な数のＬＵＴやＣＬが必要である。
【００３４】
例えば、ＭＭＡＣ用のＦＦＴのみをＦＰＧＡ上で実現するには２３００個以上のＬＵＴと同数程度のＣＬが必要である。これらをプログラムするための大量のコンフィギュレーションデータが必要となる。さらに、ＭＭＡＣ用のＯＦＤＭの変復調ＬＳＩは１４０万ゲート以上の規模であるから、これをＦＰＧＡで構成すると仮定すれば、８Ｍビット以上のコンフィギュレーションデータが必要となる。
【００３５】
【発明が解決しようとする課題】
図４に示したように、従来のソフトウェアの無線ダウンロード手法においては、受信したソフトウェアに対してＣＲＣを行い、エラーフリーが確認された後にプログラマブルデバイスにダウンロードが行われる。誤りが検出された場合はエラーフリーになるまで再送要求が行われる。この手法は、劣悪な伝搬環境下においては、エラーフリーに到達するまで膨大な量のコンフィギュレーションデータを何度も再送する必要があり、ダウンロードが完了するまでに膨大な時問が費やされる。
【００３６】
コンフィギュレーションデータのダウンロード時間が増大すれば、図２のパケット構成図に示されるような本来伝送すべき情報データの伝送効率は劣化する。
また、時々刻々と変動する伝搬路環境に応じて最適な機能を無線ダウンロードして実現する適応伝送方式においては、機能を実現するためのコンフィギュレーションデータの伝送は速やかに行われる必要がある。再送をともなう伝送方式では、無線ダウンロードが完了するまでに伝搬環境が激変してしまい、ダウンロード完了後の伝搬環境に最適な機能をＦＰＧＡ上で実現できない。したがって、ソフトウェア無線通信システムの特長を活用するにはＦＰＧＡのコンフィギュレーションデータを含めたソフトウェアの高効率な無線伝送・ダウンロード手法の確立が必須である。
【００３７】
基地局からの、論理回路に対する膨大なコンフィギュレーションデータの無線伝送を避けるために、端末局側において、予め、通信方式などを実現する種々のコンフィギュレーションデータを、ＦＰＧＡの外部メモリに格納しておく。基地局から、そのコンフィギュレーションデータの名称のみを伝送すれば、端末局側では、伝送された名称に対応するコンフィギュレーションデータをメモリから読み出してＦＰＧＡにダウンロードできる。これにより、所望の通信方式を、容易に実現できる。
【００３８】
この方法は、既に定まった通信方式の実現には効果的である。例えば、既存の通信方式に対する付加または一部の変更のために、情報源符号化・復号化モジュールや特殊な暗号化・復号化モジュールのような機能を付加する場合について考える。ここで、予め全ての付加機能のコンフィギュレーションデータがメモリに格納されていると仮定する。基地局側から付加機能の名称だけを伝送しても、既にＦＰＧＡチップ上に実現されているモジュールの位置やインターフェイスなどを考慮して、付加機能を実現するモジュールのチップ上での配置位置とモジュール間の配線を端末局側で決定し、改めてＦＰＧＡ用のコンフィギュレーションデータを生成しなければならない。
【００３９】
ＦＰＧＡ用の論理回路設計プログラムの一部である、配置・配線プログラムの計算機上での実行は、高い演算能力が必要とされる。このような配置配線プログラムを速やかに実行させるためには、高性能のマイクロプロセッサ、大容量のメモリおよび配置配線プログラムを格納するためのハードディスク装置が必要となる。そのため、特に端末局が携帯型の装置である場合は、端末局側においてこのような大規模な装置を実現することは、ハードウェアの規模や消費電力の点で、困難であるという問題点があった。
【００４０】
また、小規模の比較的演算性能の低い低消費電力の端末装置で上述の配置配線プログラムを実行させようとすると、実用的な実行時間内に終了しないという問題点があった。
【００４１】
すなわち、ＦＰＧＡ上に既に実現されている通信システムの機能変更を基地局側から行う場合、たとえ、これらの機能を実現するコンフィギュレーションデータが端末局側にあっても、新しい機能をＦＰＧＡチップの上の何処に配置するか、また既存のシステムとどのように配線を行うかを携帯端末装置上で決定することは容易ではないという問題点があった。
【００４２】
したがって、この発明の目的は、ＦＰＧＡのコンフィギュレーションデータのようなプログラムの伝送効率を向上させることができる無線通信用端末局装置、無線通信用基地局装置および無線通信システムを提供することにある。
【００４３】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上述した課題を解決するために、ハードウェアの一部または全部がプログラム可能な論理回路で構成され、論理回路に対するプログラムを受信することによって、所望の無線通信方式を実現するようにした無線通信用端末局装置において、
標準化された無線通信方式の機能を実現するモジュールのプログラムと、モジュールに対して追加および／または変更が可能な機能モジュールのプログラムとの、２種類のプログラムのデータベースを備え、
データベースには、各機能モジュール毎に、１または複数種類の異なるレイアウト形状に対応する機能モジュールのプログラムが格納されることを特徴とする無線通信用端末局装置である。
【００４４】
また、この発明は、ハードウェアの一部または全部がプログラム可能な論理回路で構成され、論理回路に対するプログラムを受信することによって、所望の無線通信方式を実現するようにした無線通信用端末局装置に対してプログラムを送信するようにされ、ハードウェアの一部または全部がプログラム可能な論理回路で構成され、プログラムに応じて所望の無線通信方式を実現するようにされた無線通信用基地局装置において、
標準化された無線通信方式の機能を実現するモジュールのプログラムと、モジュールに対して追加および／または変更が可能な機能モジュールのプログラムとの、２種類のプログラムのデータベースを備え、
データベースには、各機能モジュール毎に、１または複数種類の異なるレイアウト形状に対応する機能モジュールのプログラムが格納されることを特徴とする無線通信用基地局装置である。
【００４５】
また、この発明は、ハードウェアの一部または全部がプログラム可能な論理回路で構成され、論理回路に対するプログラムを受信することによって所望の無線通信方式を実現するようにした無線通信用端末局装置にプログラムを送信する無線通信用基地局装置において、
標準化された無線通信方式の無線通信用端末局装置の機能を実現するモジュールと、該モジュールに対して追加または変更が可能な機能モジュールの２種類のプログラムのデータベースを備え、
データベース内に各機能モジュール毎に１または複数種類の異なったレイアウト形状に対応する機能モジュールのプログラムが格納されたことを特徴とする無線通信用基地局装置である。
【００４６】
また、この発明は、ハードウェアの一部または全部がプログラム可能な論理回路で構成され、論理回路に対するプログラムを受信することによって、所望の無線通信方式を実現するようにした無線通信用端末局装置と、無線通信用端末局装置にプログラムを送信する無線通信用基地局装置からなる無線通信システムにおいて、
標準化された無線通信方式の機能を実現するモジュールのプログラムと、モジュールに対して追加および／または変更が可能な機能モジュールのプログラムとの、２種類のプログラムの第１のデータベースを備える無線通信用端末局装置と、
標準化された無線通信方式の無線通信用端末局装置の機能を実現するモジュールと、該モジュールに対して追加または変更が可能な機能モジュールの２種類のプログラムの第２のデータベースを備える無線通信用基地局装置と
を有し、
無線通信用端末局装置の第１のデータベースには、各機能モジュール毎に、１または複数種類の異なるレイアウト形状に対応する機能モジュールのプログラムが格納されることを特徴とする無線通信システムである。
【００４７】
上述したように、少なくとも一の発明は、ハードウェアの一部または全部がプログラム可能な論理回路で構成され、論理回路に対するプログラムを受信することによって、所望の無線通信方式を実現するようにした無線通信用端末局装置において、標準化された無線通信方式の無線通信用端末局装置の機能を実現するモジュールのプログラムと、モジュールに対して追加および／または変更が可能な機能モジュールのプログラムとの、２種類のプログラムのデータベースが具備されているため、所望の通信方式を実現するためのプログラムがデータベースに格納されていれば、通信方式が変更になった場合でも、無線通信用端末局装置自身で論理回路を構成でき、外部からプログラムをダウンロードする必要が無い。
【００４８】
また、少なくとも一の発明は、ハードウェアの一部または全部がプログラム可能な論理回路で構成され、論理回路に対するプログラムを受信することによって、所望の無線通信方式を実現するようにした無線通信用端末局装置に対してプログラムを送信するようにされ、ハードウェアの一部または全部がプログラム可能な論理回路で構成され、プログラムに応じて所望の無線通信方式を実現するようにされた無線通信用基地局装置において、標準化された無線通信方式の機能を実現するモジュールのプログラムと、モジュールに対して追加および／または変更が可能な機能モジュールのプログラムとの、２種類のプログラムのデータベースが具備されているため、所望の無線通信方式を実現するためのプログラムを有していない場合に、データベースから当該プログラムを読み出して論理回路を構成することができる。
【００４９】
また、少なくとも一の発明は、ハードウェアの一部または全部がプログラム可能な論理回路で構成され、論理回路に対するプログラムを受信することによって所望の無線通信方式を実現するようにした無線通信用端末局装置にプログラムを送信する無線通信用基地局装置において、標準化された無線通信方式の無線通信用端末局装置の機能を実現するモジュールと、モジュールに対して追加または変更が可能な機能モジュールの２種類のプログラムのデータベースを具備しているため、無線通信用端末局装置が所望の無線通信方式を実現するためのプログラムを有していない場合に、データベースから当該プログラムを読み出して無線通信用端末局装置に伝送することができる。
【００５０】
また、少なくとも一の発明は、ハードウェアの一部または全部がプログラム可能な論理回路で構成され、論理回路に対するプログラムを受信することによって、所望の無線通信方式を実現するようにした無線通信用端末局装置と、無線通信用端末局装置にプログラムを送信する無線通信用基地局装置からなる無線通信システムにおいて、標準化された無線通信方式の機能を実現するモジュールのプログラムと、モジュールに対して追加および／または変更が可能な機能モジュールのプログラムとの、２種類のプログラムの第１のデータベースが具備された無線通信用端末局装置と、標準化された無線通信方式の無線通信用端末局装置の機能を実現するモジュールと、モジュールに対して追加または変更が可能な機能モジュールの２種類のプログラムの第２のデータベースを具備する無線通信用基地局装置とを有するため、所望の無線通信方式の機能を実現するためのプログラムが無線通信用端末局装置側の第１のデータベースに格納されている場合は第１のデータベースから読み出されたプログラムで論理回路を構成することができ、当該プログラムが第１のデータベースになく無線通信用基地局装置側の第２のデータベースに格納されている場合は当該プログラムを第２のデータベースから読み出し、無線通信用端末局装置側に送信することができ、無線通信用端末局装置側で送信されたプログラムを用いて所望の無線通信方式の機能を実現する論理回路を構成することができる。
【００５１】
【発明の実施の形態】
先ず、この発明の実施の一形態の説明に先んじて、理解を容易とするために、ＦＰＧＡについて、従来例で上述したベースバンド処理部を構成するＦＰＧＡを例にとって考察を行う。図１０は、ＦＰＧＡの一例の内部構成を示す。なお、以下では、「ソフトウェア」または「プログラム」という用語にはＦＰＧＡの機能を定義するコンフィギュレーションデータも含まれる。
【００５２】
図１０Ｂに一例が示されるＦＰＧＡチップ７ａに、外部からコンフィギュレーションデータが供給され、図示されないコンフィギュレーションメモリに書き込まれる。詳細は後述するが、コンフィギュレーションメモリは、ＦＰＧＡ７ａを構成する各ブロックに分散されている。このコンフィギュレーションデータによって、ＦＰＧＡ各部の機能がプログラムされる。
【００５３】
プログラム可能な論理回路ブロックであるＣＬＢ(Configurable Logic Block)７ｂは、対応するコンフィギュレーションデータによって、ユーザが所望する小規模な論理回路に構成できる。説明のため、図１０Ａでは３×３個のＣＬＢから構成されるＦＰＧＡが示されているが、実際には、数１０×数１０ものＣＬＢが集積される比較的大規模な構成のＦＰＧＡもある。ＩＯＢ(Input/Output Blocks)７ｃは、チップ外とチップ内の信号のインターフェイス回路である。ＩＯＢ７ｃは、一種の電流増幅器でもある。ＩＯＢ７ｃは、対応するコンフィギュレーションデータによって所定の論理振幅電圧に設定され、外部論理電圧を内部の論理電圧に変換する機能を有する。
【００５４】
ＲＣ(Routing Channel)７ｄは、各ブロックを接続するデータバスである。プログラム可能なスイッチであるＣＢ(Connection Block)７ｅとＳＢ(Switching Block)７ｆは、マトリクス状に配置される。ＣＢは、ＣＬＢとＣＬＢの間、ＳＢとＳＢの間およびＣＬＢとＩＯＢの間の接続を行う。ＳＢはＣＢとＣＢの間および、ＣＢとＩＯＢの間の接続を行う。なお、図１０では、コンフィギュレーションデータのコンフィギュレーションメモリへの入力と分配を行うハードウェア構成の図示は、省略する。
【００５５】
図１１は、ＣＬＢ７ｂの一例の内部構成を示す。ＣＬＢ７ｂは、４入力１出力のＬＵＴ(Look-Up Table)８ａ、８ｂおよび３入力１出力のＬＵＴ８ｃ、キャリー生成用専用のプログラム可能な論理回路であるＣＬ(Carry Logic)８ｄ、８ｅ、９個のマルチプレクサ８ｆ、８ｇ、８ｈ、８ｉ、８ｊ、８ｋ、８ｌ、８ｍ、８ｎと２個のレジスタ８ｏ、８ｐから構成される。ＣＬＢはＳＲＡＭであり、入力はアドレスに相当する。４入力と３入力のＣＬＢにはそれぞれ１６ビットと８ビットのコンフィギュレーションデータをダウンロードして任意の論理回路を構成することができる。ＣＬＢ７ｂは、さらに、各マルチプレクサの制御信号を貯えるコンフィギュレーションメモリ８ｑを具備する。
【００５６】
表２は、４入力のＬＵＴの真理値表の例を示す。ＣＬは、対応するコンフィギュレーションデータによって、予め定義されている幾つかの論理回路の一つを実現できる。また、各マルチプレクサの制御信号も、コンフィギュレーションデータによって設定される。種々のコンフィギュレーションデータをＣＬＢに与えることによって、レジスタを含む所望の論理回路を実現することができる。
【００５７】
【表２】
【００５８】
図１２は、ＣＢ７ｅの一例の構成を示す。図１２Ｂにおいて、上下に配置されているバス１２ａは、ＳＢ７ｆに接続されるバスである。交差した左側のバス１２ｂと右側のバス１２ｃは、ＩＯＢ７ｃまたはＣＬＢ７ｂに接続されるバスである。スイッチ１２ｄは、各バスのビット線に接続される。図１２Ａに示されるように、スイッチ１２ｄにおいて、各ビット線間にトランジスタ１２ｅのソースとドレインが接続される。トランジスタ１２ｅのゲート電圧を制御する信号は、コンフィギュレーションメモリのセル１２ｆに書き込まれている。セルの信号によって、トランジスタ１２ｅのオン・オフ制御を行う。なお、図１２において、コンフィギュレーションメモリへ書き込むデータ信号や制御信号の記述は、省略する。
【００５９】
図１３は、ＳＢ７ｆの一例の構成を示す。図１３Ｂに示されるように、バス１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄは、それぞれ上下左右に配置される。スイッチ１３ｅは各バスのビット線の交差点に対角線上に配置され、入力は４方向のビット線に接続される。スイッチの４方向からの各ビット線間にトランジスタ１３ｆのソースとドレインが接続される。トランジスタのゲートにはコンフィギュレーションメモリのセル１３ｇが接続され、セルに書き込まれた信号によって４方向のビット線のオン・オフ制御を行う。なお、コンフィギュレーションメモリへの入力信号や制御信号の記述は省略する。
【００６０】
図１３Ａに一例が示されるように、スイッチ１３ｅも上述のスイッチ１２ｄと同様に、４方向のビット線のオン・オフ制御が行われる。さらに、ＩＯＢに対しても、内部のコンフィギュレーションメモリのセルのデータによって、入出力信号の電圧レベル、出力電流の最大値、レジスタの挿入・非挿入などの設定が行われる。
【００６１】
以上のように、各ブロックに分散しているコンフィギュレーションメモリに、所望の回路を実現するデータを書き込むことによって、ＣＢ、ＳＢ、ＣＬＢ、ＩＯＢのプログラムが行われ、所望の仕様の論理回路を、ＦＰＧＡ上に実現できる。
【００６２】
前述したようなＦＰＧＡのブロックで論理回路を実現した場合、ＦＰＧＡの各ブロックがどのように接続されるかについて考察する。図１４は、ある論理回路をＦＰＧＡ上に実現した場合の、一例のＦＰＧＡレイアウトを示す。以下では、ＦＰＧＡのブロックを用いて構成されたある機能を実現する論理回路の単位を、機能モジュールと呼ぶことにする。図１４は、２つの小規模な機能モジュール１００ａ（機能モジュールＡ）、機能モジュール１００ｂ（機能モジュールＢ）およびモジュール間の配線領域１００ｃから構成される。
【００６３】
機能モジュールのレイアウト形状が決まっていれば、レイアウト中に基準位置を決めることによって、チップ上の配置位置を一意に決定することができる。例えば、基準位置を、レイアウト内の左列の最上のブロックと決めておけば、機能モジュールＡの基準位置１００ｄの座標と機能モジュールＢの基準位置１００ｅの配置位置の座標とを、それぞれ（２，８）と（２，５）のように決める。こうすることで、各機能モジュールＡおよびＢを、図１４のような位置に一意に配置できる。
【００６４】
図１５は、図１４で示した機能モジュールを実現するためのコンフィギュレーションデータの一例の内容を示す。列は、図１４のブロックの列に対応する。コンフィギュレーションデータのデータ系列は、図１４のＦＰＧＡの構成に対応し、ＦＰＧＡの各ブロックのコンフィギュレーションデータは、ブロックの位置に対応するアドレスのデータ領域に書き込まれる。例えば、（ｘ＝１，ｙ＝８）の座標に位置するＩＯＢ用のコンフィギュレーションデータは、対応するデータ領域１０１ａに書き込まれる。
【００６５】
凡例で示すと、図１４で示した機能モジュールを実現するためのコンフィギュレーションデータは、機能モジュールＡを構成するコンフィギュレーションデータ領域１０１ｂ、機能モジュールＢを構成するコンフィギュレーションデータ領域１０１ｃ、モジュール間配線を構成するコンフィギュレーションデータ領域１０１ｄから構成される。機能モジュール自体のコンフィギュレーションデータが定まっており、機能モジュール間の配線が適正に設計され、機能モジュールの配置位置が適正であれば、機能モジュールは、ＦＰＧＡ上に問題なく実現できる。
【００６６】
つまり、各機能モジュール自体のコンフィギュレーションデータが既知であれば、他に、機能モジュールＡの基準位置１０１ｅ、機能モジュールＢの基準位置１０１ｆおよびモジュール間配線コンフィギュレーションデータ１０１ｄのみが解れば、これらのモジュールは、ＦＰＧＡ上に実現できる。
【００６７】
一つのＦＰＧＡのチップ上に実現できる、複数の機能モジュールから構成されるシステムの規模は、ＦＰＧＡ上に集積されているブロックの個数によって制限される。当然、ブロックの個数には制限があり、さらに、配線による信号の伝搬遅延による性能劣化も考えられる。大規模なシステムを実現するためには、ＦＰＧＡのブロックを有効利用すること望ましい。そのためには、機能モジュールのレイアウト形状の最適化、機能ブロックの配置する位置の最適化、ブロック間の配線の短縮化が必須である。
【００６８】
しかしながら、種類の限定された機能ブロックを実現するために、ＦＰＧＡ上に回路実現を行う度に、さらに機能モジュールのレイアウト形状の最適化を実行するのは、効率が悪い。機能モジュールを実現する回路のレイアウト形状の種類を複数用意しておき、その中から最適なレイアウト形状を選択し、モジュールの配置とモジュール間の配線を行えば、ＦＰＧＡ上に機能を効率良く実現できる。
【００６９】
図１６は、ある機能モジュールの幾つかのレイアウト形状の例を示す。この図１６の例では、辺の長さの異なる２種類の長方形と、他のモジュールと配線を結合するインターフェイス部の位置の組み合わせとによって、１２の例が示されている。例えば、形状（１）では、全体のレイアウト１０２ａは、機能モジュール本体１０２ｂとインターフェイス部１０２ｃとから構成される。
【００７０】
図１７は、図１６に示すレイアウト形状（１）の場合のＦＰＧＡ上の一例の詳細図を示す。このモジュールのレイアウト１０３ａは、本体１０３ｂとインターフェイス部１０３ｃとから構成される。また、配置を行う際の情報としての基準位置を表すブロック１０３ｄを有する。
【００７１】
図１８は、図１７に示す機能モジュールの、ＦＰＧＡ上での一例のレイアウト図を示す。この図１８は、予め、ＦＰＧＡ上に通信方式Ａという無線通信機の機能を実現するためのモジュール１０４ａが実現されており、この機能モジュール１０４ａに対して、後に、上述の図１６に示される最適な形状（１）の機能モジュール１０４ｂおよび配線領域１０４ｃを付加した場合のレイアウトの例が示されている。基準位置１０４ｄは、追加された機能モジュール１０４ｂの配置基準位置を示す。
【００７２】
図１９は、図１８で示したレイアウト図の一例の詳細図を示す。通信方式Ａを実現するためのモジュール１０５ａ、図１６の形状（１）の機能モジュール１０５ｂおよび配線領域１０５ｃから構成される。座標（ｊ−２，ｋ＋５）の機能モジュールの基準位置１０５ｄは、機能モジュール１０５ｂの配置位置を示している。
【００７３】
この追加された機能モジュール１０５ｂの各レイアウト形状に対応したコンフィギュレーションデータが既知であるならば、この機能モジュールの基準位置を配置する位置とレイアウト形状情報と配線領域のコンフィギュレーションデータさえ明示すれば、このように、既存のモジュールに対して効率よく新しい機能モジュールを付加することができる。
【００７４】
上述した考察に基づいて、この実施の一形態では、基地局から端末局へ送信するコンフィギュレーションデータ量の削減を可能とするものである。
【００７５】
以下、この発明の実施の一形態について説明する。端末局と基地局は、プラットフォームと成り得る標準化された無線通信方式のコンフィギュレーションデータとそれに付加および／または変更する機能モジュールのコンフィギュレーションデータのデータベースを有する。
【００７６】
例えば、ソフトウェア無線機を有する端末局が、ある通信方式を実現する機能モジュールと追加機能モジュールを、端末局のソフトウェア無線機のＦＰＧＡ上に実現しようとすると仮定する。
【００７７】
最初に、端末局から基地局に対して、必要な通信方式の名称と追加する機能モジュールの名称とを、ある通信方式で通知する必要がある。このときの通信方式は、初期通知専用の特別な通信方式であっても良いし、既存の一般的な携帯電話などの通信方式でも良い。すなわち、端末局から基地局に対して容易に通信可能である方式ならば、どのような通信方式でも構わない。端末局から送信されたこの初期通知が基地局に受信される。基地局では、受信された初期通知に基づき、指定のコンフィギュレーションデータがデータベースから読み出される。そして、読み出されたコンフィギュレーションデータに基づきＦＰＧＡ上で配置と配線の最適化が行われ、付加する機能モジュールの最適なレイアウトの形状番号と配置位置とが端末局側に通知される。
【００７８】
また、基地局においても、基地局が有するソフトウェア無線機に指定の方式のコンフィギュレーションデータをダウンロードしても良い。また、必ずしも初期通知を受信した基地局がソフトウェア無線機を有する必要はなく、端末局がダウンロードした新しい通信システムに対応可能な他の基地局が通信を引き継ぎ、この他の基地局によってダウンロードした新しい通信方式で端末局と通信を始めてもよい。
【００７９】
図２０は、この発明による基地局の一例の構成を示す機能ブロック図である。
基地局は、アンテナ１４ａ、ソフトウェア無線機１４ｂ、ライブラリデータベース１４ｃ、履歴データベース１４ｄおよび計算機１４ｅから構成される。ライブラリデータベース１４ｃは、基地局用のライブラリ１４ｆと端末局用のライブラリ１４ｇの２種類から構成される。履歴データベース１４ｄは、基地局用データベース１４ｈと端末局用データベース１４ｉの２種類から構成される。
【００８０】
基地局側のソフトウェア無線機１４ｂでは、本来伝送する情報の無線伝送を行う変復調、データベースに格納されたコンフィギュレーションデータの選択情報が含まれる、端末局から伝送された制御信号の復調、ならびに、無線伝送する配線コンフィギュレーションデータの変調が行われる。さらに、基地局側のソフトウェア無線機１４ｂでは、基地局内部での、自身のソフトウェア無線機１４ｂへのコンフィギュレーションデータのダウンロードが行われる。
【００８１】
計算機１４ｅでは、ＦＰＧＡの配置配線プログラムおよび最適レイアウト情報の探索１４ｊが実行される。また、計算機１４ｅでは、ダウンロード用コンフィギュレーションデータの生成１４ｋが実行される。
【００８２】
初期通知を行う際に、端末局から基地局に伝送される制御情報には、例えば、端末局が使用しているＦＰＧＡの型名、プラットホームとなる通信方式の名称、追加する機能モジュールの名称などが含まれる。
【００８３】
基地局から端末局に伝送される情報は、モジュール間の配線コンフィギュレーションデータと制御情報である。制御情報には、追加する機能モジュールの名称とレイアウト形状番号と配置位置が含まれる。
【００８４】
図２１に基地局側のソフトウェア無線機の構成を示す。アップリンクにおいて端末局から基地局に対して必要な機能のコンフィギュレーションデータを要求する制御信号が伝送され、基地側で受信されたと仮定する。
【００８５】
上述したアンテナ１４ａから受信された中心周波数ｆｃの信号は、アンテナスイッチ１５ｂを通り、ローノイズアンプ１５ｊに入力される。ローノイズアンプ１５ｊから出力された信号は、受信ミキサ１５ｋにおいて、第１局部発振器１５ｃの発振周波数ｆ１１をミックスされ、中間周波数ｆｉ の信号に変換される。中間周波数ｆｉ に変換された信号は、直交検波器１５ｌにおいて、第２局部発振器１５ｄの中間周波数ｆ１２により直交検波され、アナログベースバンド信号Ｉ、Ｑに変換される。アナログベースバンド信号Ｉ、Ｑは、Ａ／Ｄ変換器１５ｍにおいて、ディジタルベースバンド信号Ｉ−Ｄ、Ｑ−Ｄに変換される。
【００８６】
Ａ／Ｄ変換器１５ｍの出力のうちコンフィギュレーションデータを要求する制御信号は、デマルチプレクサ１５ｐによって制御情報復調部１５ｑに入力され、そこで復調された制御情報が出力される。その制御情報に含まれる、端末局が要求する機能モジュールのコンフィギュレーションデータが、基地局内部の端末局用ライブラリデータベース１４ｇから読み出される。読み出されたコンフィギュレーションデータに基づき、基地局内部の計算機１４ｅで配置配線などの処理が施される。そして、必要なコンフィギュレーションデータや情報が抽出され、コンフィギュレーションデータ・制御情報変調部１５ｓによって変調される。コンフィギュレーションデータ・制御情報変調部１５ｓの出力は、ソフトウェア伝送モードに設定されたマルチプレクサ１５ｔを介してＤ／Ａ変換器１５ｈに供給され、アナログベースバンド信号Ｉ、Ｑに変換される。
【００８７】
一方、端末局から所望の変調方式で伝送された本来伝送したい情報の変調信号は、Ａ／Ｄ変換器１５ｍによってディジタルベースバンド信号Ｉ−Ｄ、Ｑ−Ｄに変換され、マルチプレクサ１５ｐを介して、所望の復調方式にプログラムされたベースバンドディジタル復調部１５ｎに供給される。ベースバンドディジタル復調部１５ｎに供給された変調信号は、復調されてデマルチプレクサ１５ｏによって本来伝送したい情報データと制御信号とに分けられ、出力される。
【００８８】
同時に、アップリンクの制御情報で指定された基地局無線機用のコンフィギュレーションデータがデータベース１４ｆから読み出され、配置配線が行われ、全体のコンフィギュレーションデータが生成される。このコンフィギュレーションデータは、基地局のＦＰＧＡで構成されたプログラム可能なベースバンドディジタル変調器１５ｖと復調部１５ｎにダウンロードされる。
【００８９】
本来伝送したい情報データまたは制御データがマルチプレクサ１５ｕに入力され、ベースバンドディジタル変調部１５ｖに供給され、ダウンロードされた通信方式で変調される。ベースバンドディジタル変調部１５ｖの出力がマルチプレクサ１５ｔを介してＤ／Ａ変換器１５ｈに入力され、アナログベースバンド信号Ｉ、Ｑに変換される。
【００９０】
Ｄ／Ａ変換器１５ｈから出力されたアナログ信号は、直交変調器１５ｇにおいて、第２局部発振器１５ｄの発振周波数ｆ１２より直交変調され、中間周波数ｆｉ（＝ｆ１２）の信号に変換される。中間周波数ｆｉに変調された信号は、送信ミキサ１５ｆにおいて、第１局部発振器１５ｃの周波数ｆ１１により、周波数ｆc （＝ｆ１２＋ｆ１１）の信号に変換される。周波数ｆｃに変換された変調信号は、パワーアンプ１５ｅにおいて、所定の送信電力に増幅される。増幅された信号は、アンテナスイッチ１５ｄを介してアンテナ１４ａに供給され、送信される。
【００９１】
なお、コンフィギュレーションデータ・制御情報用の変調部１５ｓと制御情報変調信号復調部１５ｑは、プログラム可能なベースバンドディジタル変調部１５ｖと復調部１５ｎに対する変復調方式を実現するコンフィギュレーションデータをダウンロードすればハードウェアを兼ねることが可能であるため、省略可能である。また、プログラム可能なベースバンドディジタル変調部１５ｖと復調部１５ｎは、１個の大規模なＦＰＧＡで実現可能である。
【００９２】
また、マルチプレクサ１５ｕおよびデマルチプレクサ１５ｏを制御することによって、ダウンロードされた通信方式で、新しい通信システムをダウンロードするための制御情報やコンフィギュレーションデータをさらに伝送することが可能である。
【００９３】
図２２は、基地局用ライブラリデータベース１４ｆの一例の構成を示す。このライブラリのデータは、基地局側のソフトウェア無線機１４ｂにダウンロードして使用される。基地局用ライブラリデータベース１４ｆに格納されるライブラリは、通信方式の制約条件ファイル１６ｉ、ネットリスト１６ａ、通信方式のコンフィギュレーションデータ１６ｂ、機能モジュールの制約条件ファイル１６ｊ、ネットリスト１６ｃおよび機能モジュールのコンフィギュレーションデータ１６ｄの６種類に分けられる。
【００９４】
通信方式のコンフィギュレーションデータ１６ｂは、標準化された一般的な通信方式、例えば、携帯電話の通信方式であるＰＤＣ、ＣＤＭＡ１、または簡易的な携帯電話であるＰＨＳなどの基地局の機能をソフトウェア無線機上に実現するためのコンフィギュレーションデータ１６ｂ−１、１６ｂ−２、１６ｂ−３、・・・が格納される。
【００９５】
一方、機能モジュールは、それらの通信方式の一部の機能を変更する、または通信方式に新しい機能の追加を行うモジュールである。例えば、機能モジュールのコンフィギュレーションデータ１６ｄは、情報源符号化復号化器１６ｅ、１６ｆ、・・・や暗号化復号化器１６ｇ、１６ｈ、・・・などの機能を実現する。
【００９６】
また、通信方式の各方式の制約条件１６ｉ−１、１６ｉ−２、１６ｉ−３、・・・、ネットリスト１６ａ−１、１６ａ−２、１６ａ−３、・・・および、機能モジュールの制約条件１６ｊ−１、１６ｊ−２、１６ｊ−３、・・・、ネットリスト１６ｃ−１、１６ｃ−２、１６ｃ−３、・・・は、基地局側で配置配線のプログラムを実行する場合に使用される。
【００９７】
一般的に、制約条件ファイルには、ＦＰＧＡ上に実現される論理回路の動作クロック周波数、ゲート間の伝播遅延値やＦＰＧＡのピンの割り当てなどの物理的な仕様が記述される。配置配線は、この制約条件を満足するように行われる。また、ネットリスト１６ａは、上位のＶｅｒｉｌｏｇやＶＨＤＬなどのハードウェア記述言語とコンフィギュレーションデータとの中間言語的な役割を有し、論理回路を構成するゲートの種類とゲート間配線情報とが記述される。ネットリスト１６ａは、配置配線を行う上で必要なファイルである。
【００９８】
図２３は、基地局に具備される端末局用ライブラリデータベース１４ｇの、通信方式ライブラリ部の一例の構成を示す。これは、端末局のＦＰＧＡ上に、通信方式を実現する際に使用されるデータベースである。制約条件ファイル１７ｄとネットリスト１７ａは、配置配線プログラムを実行する際に用いられ、標準化された各通信方式１７ａ−１、１７ａ−２、１７ａ−３、・・・に対応する。
【００９９】
端末局では、種々の型名のＦＰＧＡが使用される。また、機能が同じであっても、ＦＰＧＡの型名によってコンフィギュレーションデータの内容が異なる。そのため、各ＦＰＧＡの型名に対応したコンフィギュレーションデータ１７ｂ、１７ｃ、・・・が用意され、同一の型名のＦＰＧＡに対応した、標準化された一般的な各通信方式のコンフィギュレーションデータ１７ｂ−１、１７ｂ−２、１７ｂ−３、・・・、１７ｃ−１、１７ｃ−２、１７ｃ−３、・・・が格納される。
【０１００】
図２４は、端末局用ライブラリデータベース１４ｇの機能モジュール部の一例の構成を示す。これは、端末局のＦＰＧＡ上に機能モジュールを実現する際に使用されるデータベースである。機能モジュール名称毎に、制約条件ファイル、ネットリスト、および各型名のＦＰＧＡに対応し、且つ各レイアウト形状に対応するコンフィギュレーションデータが格納される。
【０１０１】
例えば、情報源符号化・復号化器Ａモジュールならば、制約条件ファイル１８ａ−０−２、ネットリスト１８ａ−０−１、ＦＰＧＡの型名Ａ用で種々のレイアウト形状に対応するコンフィギュレーションデータ１８ａ−１−１、１８ａ−１−２、１８ａ−１−３、・・・、ＦＰＧＡの型名Ｂ用で種々のレイアウト形状に対応するコンフィギュレーションデータ１８ａ−２−１、１８ａ−２−２、１８ａ−２−３、・・・が格納される。
【０１０２】
表３は、基地局に具備される、基地局に関する履歴データベース１４ｈの一例の内容を示す。履歴データベース１４ｈは、過去に基地局側のソフトウェア無線機で構築された幾つかのシステムで使用された、通信方式の名称、機能モジュールの名称、レイアウト形状と配置位置および配線コンフィギュレーションデータが格納される。このデータベース１４ｈは、入力として通信方式の名称と機能モジュールの名称が与えられると、出力として機能モジュールのレイアウト形状、配置位置および配線コンフィギュレーションデータが出力される。
【０１０３】
【表３】
【０１０４】
例えば、通信方式がＣＤＭＡ１方式で動画像符号化・複合化器Ｂのダウンロード要求が発生した場合、その組み合わせの履歴データは、表３のシステム組み合わせ番号１の行に存在することがわかる。したがって、履歴データベース１４ｈからは、動画像符号化・復号化器のレイアウト形状が「４」で、レイアウトの配置位置が（８０，７０）というレイアウト情報および配線コンフィギュレーションデータが「配線１」というファイル名のコンフィギュレーションデータが出力される。
【０１０５】
表４は、基地局に具備される、端末局に関する履歴データベース１４ｉの一例の内容を示す。表３と同様に、過去に端末局側のソフトウェア無線機で構築された幾つかのシステムの組み合わせにおける、ＦＰＧＡの型名、通信方式の名称、機能モジュールの名称、レイアウト形状、配置位置および配線コンフィギュレーションデータが格納されている。このデータベース１４ｉは、入力としてＦＰＧＡの型名、通信方式の名称および機能モジュールの名称が与えられると、出力として機能モジュールのレイアウト形状、配置位置および配線コンフィギュレーションデータが出力される。
【０１０６】
【表４】
【０１０７】
例えば、端末局側で使用しているＦＰＧＡの型名がＤで、通信方式がＰＨＳで機能モジュールとして動画像符号化復号化Ｃと暗号化・復号化Ｂのダウンロード要求が発生した場合、その組み合わせの履歴データは、表４のシステム組み合わせ番号２の行に存在することがわかる。したがって、履歴データベース１４ｉからは、動画像符号化復号化Ｃの機能モジュールのレイアウト形状と配置位置がそれぞれ「５」と（２０，３５）、暗号化・復号化Ｂの機能モジュールのレイアウト形状と配置位置がそれぞれ「２」と（３０，５０）、配線が「配線２」というファイル名のコンフィギュレーションデータが出力される。
【０１０８】
図２５は、端末局側の一例の構成を示す機能ブロック図である。端末局は、アンテナ１９ａ、ソフトウェア無線機１９ｂ、ライブラリデータベース１９ｃ、履歴データベース１９ｄ、コンフィギュレーションデータ生成部１９ｅから構成される。
【０１０９】
ライブラリデータベース１９ｃには、通信方式と機能モジュールのコンフィギュレーションデータが格納される。また、履歴データベース１９ｄには、過去に実現したシステムのコンフィギュレーションデータが格納される。これらのデータベース１９ｃおよび／または１９ｄは、図示されないメモリおよび／またはハードディスク上に構築される。
【０１１０】
ソフトウェア無線機１９ｂにおいては、基地局に対してダウンロード要求を行うための制御情報の変調、データベースのソフトウェアの選択を行う制御信号の復調、基地局から無線伝送されたコンフィギュレーションデータの復調、データベースと基地局からダウンロードされたコンフィギュレーションデータによって実現された無線通信方式によって行われる情報データの変復調が行われる。
【０１１１】
コンフィギュレーションデータ生成部１９ｅでは、ライブラリデータベース１９ｃから読み出されたコンフィギュレーションデータと基地局から受信した配線コンフィギュレーションデータとに基づき、制御情報のレイアウト配置位置が考慮され、ソフトウェア無線機１９ｂにダウンロードするための、全体のコンフィギュレーションデータの生成が行われる。若し、履歴データベース１９ｄ内に、要求されているモジュールの組み合わせが見つかれば、配線コンフィギュレーションデータと機能モジュールの形状と配置位置とが読み出され、読み出されたこれらの情報を元に、ライブラリデータベース１９ｃからコンフィギュレーションデータが読み出され、全体のコンフィギュレーションデータの生成が行われる。
【０１１２】
図２６は、端末局側のソフトウェア無線機の一例の構成を示す機能ブロック図である。アップリンクにおいて、端末局から基地局に対して必要な機能のコンフィギュレーションデータのダウンロードを要求する場合、端末局のＦＰＧＡの型名、通信方式および機能モジュールの名称が記述された制御情報の伝送が行われる。制御情報は、制御情報変調部２０ｐに供給されて制御情報専用の変調方式によって変調される。制御情報が変調された変調信号は、初期のダウンロード要求を行うために設定されたマルチプレクサ２０ｑを介してＤ／Ａ変換器２０ｈに入力される。
【０１１３】
Ｄ／Ａ変換器２０ｈでアナログベースバンド信号Ｉ、Ｑに変換された制御情報が変調された変調信号は、直交変調器２０ｇにおいて、第２局部発振器２０ｄの発振周波数ｆ１２より直交変調され、中間周波数ｆｉ（＝ｆ１２）の信号に変換される。中間周波数ｆｉに変調された信号は、送信ミキサ２０ｆにおいて、第１局部発振器２０ｃの周波数ｆ１１により、周波数ｆc （＝ｆ１２＋ｆ１１）の信号に変換される。周波数ｆｃに変換されたＯＦＤＭ変調信号は、パワーアンプ２０ｅにおいて、所定の送信電力に増幅される。増幅された信号は、アンテナスイッチ２０ｂを介して上述のアンテナ１９ａに供給され、送信される。
【０１１４】
これらの制御情報が基地局に受信され、所定の処理が行われて端末局のＦＰＧＡ上で機能実現を行うためのモジュールのレイアウト情報やコンフィギュレーションデータが生成され、ダウンリンクで伝送されたものとする。
【０１１５】
伝送された信号は、中心周波数ｆｃの信号として上述したアンテナ１９ａから受信され、アンテナスイッチ２０ｂを通り、ローノイズアンプ２０ｊに入力される。ローノイズアンプ２０ｊから出力された信号は、受信ミキサ２０ｋにおいて、第１局部発振器２０ｃの発振周波数ｆ１１をミックスされ、中間周波数ｆｉ の信号に変換される。中間周波数ｆｉ に変換された信号は、直交検波器２０ｌにおいて、第２局部発振器２０ｄの中間周波数ｆ１２により直交検波され、アナログベースバンド信号Ｉ、Ｑに変換される。アナログベースバンド信号Ｉ、Ｑは、Ａ／Ｄ変換器２０ｍにおいて、ディジタルベースバンド信号Ｉ−Ｄ、Ｑ−Ｄに変換される。
【０１１６】
Ａ／Ｄ変換器２０ｍから出力された信号は、制御信号を受信するように設定されたデマルチプレクサ２０ｓに供給される。デマルチプレクサ２０ｓの出力は、制御情報・コンフィギュレーションデータ変調信号復調部２０ｔに供給され、配線コンフィギュレーションデータおよび制御情報として復調される。
【０１１７】
制御情報・コンフィギュレーションデータ変調信号復調部２０ｔで復調された制御情報は、履歴データベース１９ｄおよびコンフィギュレーションデータ生成部１９ｅに供給される。また、復調された配線コンフィギュレーションデータは、コンフィギュレーションデータ生成部１９ｅに入力される。コンフィギュレーションデータ生成部１９ｅでは、全体のコンフィギュレーションデータが生成され、プログラム可能なベースバンドディジタル変調部２０ｉと復調部２０ｎにダウンロードされる。
【０１１８】
所望の伝送方式が実現した後には、本来伝送すべき情報データビットが、情報データの伝送が可能な設定が行われたマルチプレクサ２０ｒに入力され、プログラム可能なベースバンドディジタル変調部２０ｉに供給される。プログラム可能なベースバンドディジタル変調部２０ｉで変調された変調信号は、マルチプレクサ２０ｑを介してＤ／Ａ変換器２０ｈに供給され、アナログベースバンド信号Ｉ、Ｑに変換される。
【０１１９】
また、この状態で新たな機能変更を行うために制御情報を伝送する場合は、マルチプレクサ２０ｒを、端末局からの制御情報を現在の通信方式で伝送できるように設定する。
【０１２０】
一方、ダウンリンクに対しては、基地局から所望の伝送方式で情報データが伝送され、端末局で受信され、Ａ／Ｄ変換器２０ｍでディジタルベースバンド信号Ｉ−Ｄ、Ｑ−Ｄに変換され、デマルチプレクサ２０ｓに入力される。この信号は、デマルチプレクサ２０ｓから出力され、ベースバンドディジタル復調部２０ｎによって復調される。復調信号は、デマルチプレクサ２０ｏの設定によって、情報データまたは制御情報および配線コンフィギュレーションデータとして出力される。
【０１２１】
なお、制御情報用の変調部２０ｐと復調部２０ｔは、プログラム可能なベースバンドディジタル変調部２０ｉと復調部２０ｎに対応する変復調方式を実現するコンフィギュレーションデータをダウンロードすればハードウェアを兼ねることが可能であるため、省略できる。また、プログラム可能なベースバンドディジタル変調部２０ｉと復調部２０ｎは、１個の大規模なＦＰＧＡで実現可能である。
【０１２２】
図２７は、端末局に具備されるライブラリデータベース１９ｃの一例の構成を示す。ライブラリデータベース１９ｃは、通信方式のコンフィギュレーションデータ２１ａと機能モジュールのコンフィギュレーションデータ２１ｂとから構成される。通信方式のコンフィギュレーションデータ２１ａは、標準化された通信方式、例えばＰＤＣ、ＣＤＭＡ１、ＰＨＳ、・・・を端末局のソフトウェア無線機上で実現するコンフィギュレーションデータ２１ａ−１、２１ａ−２、２１ａ−３、・・・が格納される。
【０１２３】
また、機能モジュールのコンフィギュレーションデータ２１ｂにおいては、各機能を端末局のソフトウェア無線機上で実現するコンフィギュレーションデータがレイアウト形状に格納される。例えば、暗号化符号化・復号化器Ａ（２１ｂ−３）のコンフィギュレーションデータには、レイアウト形状１（２１ｂ−３−１）、レイアウト形状２（２１ｂ−３−２）、レイアウト形状３（２１ｂ−３−３）、・・・のコンフィギュレーションデータが格納される。ライブラリデータベース１９ｃから、基地局から伝送された制御情報に一致する通信方式のコンフィギュレーションデータと機能モジュールのレイアウト形状のコンフィギュレーションデータとが読み出される。
【０１２４】
表５は、端末局に具備される履歴データベース１９ｄの一例の内容を示す。履歴データベース１９ｄには、過去に端末局側のソフトウェア無線機１９ｂで構築された幾つかのシステムを構成する通信方式の名称、機能モジュールの名称、レイアウト形状と配置位置および配線コンフィギュレーションデータが格納される。この履歴データベース１９ｄは、入力として通信方式の名称および機能モジュールの名称が与えられると、出力として機能モジュールのレイアウト形状、配置位置および配線コンフィギュレーションデータが出力される。
【０１２５】
【表５】
【０１２６】
例えば、通信方式がＰＤＣで機能モジュールとして暗号化・復号化Ａのダウンロード要求が発生した場合、表５により、その組み合わせの履歴データがシステム組み合わせ番号０の行に存在することがわかる。したがって、履歴データベース１９ｄからは、暗号化・復号化Ａの、機能モジュールのレイアウト形状と、その配置位置がそれぞれ「１」と（１６，２０）というレイアウト形状情報と、「配線０」というファイル名の配線コンフィギュレーションデータとが出力される。
【０１２７】
図２８は、基地局から端末局にダウンロードを行う際の、基地局と端末局における一例の処理のフローチャートを示す。図２８の右側に基地局側の処理が示され、左側に端末局側の処理が示される。最初のステップＳ１０で、基地局において、端末局に構成されるシステムの方式や機能が決定される。次に、ステップＳ１１で、制御情報として通信方式や機能が基地局から端末局に対して通告される。この通告は、例えば、初期通信方式や端末局に既存の通信方式で以てなされる。
【０１２８】
先ず、基地局におけるダウンロード処理について説明する。ステップＳ１１での基地局から端末局への通告が行われると、基地局側では、ステップＳ１２で、決定されたシステムの方式や機能に対応した情報が基地局用履歴データベース１４ｈに存在しているかどうかが調べられる。若し、存在しなければ、処理はステップＳ１３に移行し、基地局用ライブラリデータベース１４ｆから制約条件ファイル、ネットリスト、各形状のコンフィギュレーションデータなどが読み出され、計算機１４ｅにより基地局用に配置、配線が計算される。そして、ステップＳ１６において、全体のコンフィギュレーションデータが生成され、次のステップＳ１７で、この全体のコンフィギュレーションデータが基地局のＦＰＧＡにダウンロードされる。
【０１２９】
一方、ステップＳ１２で、決定されたシステムの方式や機能に対応した情報が基地局の履歴データベース１４ｄに存在するとされれば、処理はステップＳ１４に移行する。ステップＳ１４では、履歴データベース１４ｄから、決定されたシステムの方式や機能に対応した、レイアウト形状、配置位置情報および配線コンフィギュレーションデータが読み出され、次のステップＳ１５で、基地局用ライブラリデータベース１４ｆから通信方式に対応するレイアウト形状である機能モジュールのコンフィギュレーションデータが読み出される。そして、処理はステップＳ１６に移行し、全体のコンフィギュレーションが生成され、次のステップＳ１７で、この全体のコンフィギュレーションデータが基地局のＦＰＧＡにダウンロードされる。
【０１３０】
次に、端末局におけるダウンロード処理について説明する。上述のステップＳ１１で、基地局から端末局への通知が行われると、この通知を受け取った端末局側では、ステップＳ１１０において、決定されたシステムの方式や機能に対応した情報が端末局の履歴データベース１９ｄに存在するかどうかが調べられる。
【０１３１】
ステップＳ１１０で、若し、決定されたシステムの方式や機能に対応した情報が端末局の履歴データベース１９ｄに存在するとされれば、処理はステップＳ１１２に移行する。ステップＳ１１２では、端末局の履歴データベース１９ｄから、決定されたシステムの方式や機能に対応した、レイアウト形状、配置位置情報および配線コンフィギュレーションデータが読み出される。処理はステップＳ１１３に移行し、端末局のライブラリデータベース１９ｃから、通信方式と対応するレイアウト形状の機能モジュールのコンフィギュレーションデータが読み出される。
【０１３２】
そして、処理はステップＳ１１４に移行し、コンフィギュレーションデータ生成部１９ｅで、全体のコンフィギュレーションデータがレイアウト配置位置を考慮して生成される。生成された全体のコンフィギュレーションデータは、次のステップＳ１１５で、端末局のＦＰＧＡにダウンロードされる。
【０１３３】
一方、上述のステップＳ１１０で、端末局の履歴データベース１９ｄに、決定されたシステムの方式や機能に対応する情報が存在しないとされれば、ステップＳ１１１で端末局から基地局に対して配置配線情報を供給するように要求される。この要求が基地局に受信されると、処理は基地局側に移され、ステップＳ１８で、要求に基づき基地局の履歴データベース１４ｄに、決定されたシステムの方式や機能に対応する情報が存在するかどうかが調べられる。
【０１３４】
若し、当該情報が存在しないとされれば、処理はステップＳ１９に移行し、計算機１４ｅにおいて、端末局用ライブラリデータベース１４ｇから制約条件ファイル、ネットリスト、各会場のコンフィギュレーションデータなどが読み出され、計算機１４ｅにより端末局用に配置配線が計算される。そして、処理はステップＳ２２に移行し、各機能のレイアウト形状と配置、配線コンフィギュレーションデータとが基地局から端末局に伝送される。これらの情報は、端末局に受信され、端末局側で、上述したステップＳ１１４およびＳ１１５の処理がなされる。
【０１３５】
一方、上述のステップＳ１８で、基地局の履歴データベース１４ｄに上述の情報が存在するとされれば、処理はステップＳ２０に移行し、端末局用の履歴データベース１４ｉから、制約条件ファイル、ネットリスト、各形状のコンフィギュレーションデータなどが読み出され、次のステップＳ２１で、端末局用のライブラリデータベース１４ｇから、通信方式に対応するレイアウト形状の機能モジュールのコンフィギュレーションデータが読み出される。そして、処理はステップＳ２２に移行し、各機能のレイアウト形状と配置位置、配線コンフィギュレーションデータとが基地局から端末局に伝送される。これらの情報は、端末局で受信され、端末局側で、上述したステップＳ１１４およびＳ１１５の処理がなされる。
【０１３６】
図２９に端末局から基地局にダウンロード要求が発生した場合の基地局と端末局における処理のフローチャートを示す。図２９の右側に基地局側の処理が示され、左側に端末局側の処理が示される。最初のステップＳ３０で、端末局において、端末局に構成されるシステムの方式や機能が決定される。次に、ステップＳ３１で、制御情報として通信方式や機能が端末局から基地局に対して通告される。この通告は、例えば、所定の初期通信方式や端末局に既存の通信方式で以てなされる。
【０１３７】
先ず、端末局におけるダウンロード処理について説明する。上述のステップＳ３１で、端末局から基地局への通知が行われると、ステップＳ３２で、端末局において、決定されたシステムの方式や機能に対応した情報が端末局の履歴データベース１９ｄに存在するかどうかが調べられる。
【０１３８】
ステップＳ３２で、若し、決定されたシステムの方式や機能に対応した情報が端末局の履歴データベース１９ｄに存在するとされれば、処理はステップＳ３４に移行する。ステップＳ３４では、端末局の履歴データベース１９ｄから、決定されたシステムの方式や機能に対応した、レイアウト形状、配置位置情報および配線コンフィギュレーションデータが読み出される。処理はステップＳ３５に移行し、端末局のライブラリデータベース１９ｃから、通信方式と対応するレイアウト形状の機能モジュールのコンフィギュレーションデータが読み出される。
【０１３９】
そして、処理はステップＳ３６に移行し、コンフィギュレーションデータ生成部１９ｅで、全体のコンフィギュレーションデータがレイアウト配置位置を考慮して生成される。生成された全体のコンフィギュレーションデータは、次のステップＳ３７で、端末局のＦＰＧＡにダウンロードされる。
【０１４０】
一方、上述のステップＳ３２で、端末局の履歴データベース１９ｄに、決定されたシステムの方式や機能に対応する情報が存在しないとされれば、ステップＳ３３で端末局から基地局に対して配置配線情報を供給するように要求される。この要求が基地局に受信されると、処理は基地局側に移され、ステップＳ３８で、要求に基づき基地局の履歴データベース１４ｄに、決定されたシステムの方式や機能に対応する情報が存在するかどうかが調べられる。
【０１４１】
若し、当該情報が存在しないとされれば、処理はステップＳ３９に移行し、計算機１４ｅにおいて、端末局用ライブラリデータベース１４ｇから制約条件ファイル、ネットリスト、各形状のコンフィギュレーションデータなどが読み出され、計算機１４ｅにより端末局用に配置配線が計算される。そして、処理はステップＳ４０に移行し、各機能のレイアウト形状と配置、配線コンフィギュレーションデータとが基地局から端末局に伝送される。これらの情報は、端末局に受信され、端末局側で、上述したステップＳ３６およびＳ３７の処理がなされる。
【０１４２】
一方、上述のステップＳ３８で、基地局の履歴データベース１４ｄに上述の情報が存在するとされれば、処理はステップＳ４１に移行し、端末局用の履歴データベース１４ｉから、制約条件ファイル、ネットリスト、各形状のコンフィギュレーションデータなどが読み出され、次のステップＳ４２で、端末局用のライブラリデータベース１４ｇから、通信方式に対応するレイアウト形状の機能モジュールのコンフィギュレーションデータが読み出される。そして、処理はステップＳ４０に移行し、各機能のレイアウト形状と配置、配線コンフィギュレーションデータとが基地局から端末局に伝送される。これらの情報は、端末局に受信され、端末局側で、上述したステップＳ３６およびＳ３７の処理がなされる。
【０１４３】
次に、基地局におけるダウンロード処理について説明する。上述のステップＳ３１で、端末局から基地局への通告が行われると、基地局側では、ステップＳ３１０で、決定されたシステムの方式や機能に対応した情報が基地局用履歴データベース１４ｈに存在しているかどうかが調べられる。若し、存在しなければ、処理はステップＳ３１１に移行し、基地局用ライブラリデータベース１４ｆから制約条件ファイル、ネットリスト、各形状のコンフィギュレーションデータなどが読み出され、計算機１４ｅにより基地局用に配置、配線が計算される。そして、ステップＳ３１２において、全体のコンフィギュレーションデータが生成され、次のステップＳ３１３で、この全体のコンフィギュレーションデータが基地局のＦＰＧＡにダウンロードされる。
【０１４４】
一方、ステップＳ３１０で、決定されたシステムの方式や機能に対応した情報が基地局の履歴データベース１４ｄに存在するとされれば、処理はステップＳ３１４に移行する。ステップＳ３１４では、履歴データベース１４ｄから、決定されたシステムの方式や機能に対応した、レイアウト形状、配置位置情報および配線コンフィギュレーションデータが読み出され、次のステップＳ３１５で、基地局用ライブラリデータベース１４ｆから通信方式に対応するレイアウト形状である機能モジュールのコンフィギュレーションデータが読み出される。そして、処理はステップＳ３１２に移行し、全体のコンフィギュレーションが生成され、次のステップＳ３１３で、この全体のコンフィギュレーションデータが基地局のＦＰＧＡにダウンロードされる。
【０１４５】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、端末局側で予め各機能の種々のレイアウト形状に対応するコンフィギュレーションデータをデータベース化しておき、機能のダウンロードの際には基地局側からは実現したい機能の名称と最適なレイアウトの形状と配置位置、およびモジュール間の配線のコンフィギュレーションデータを伝送するようにしている。そのため、消費電力や重量や外見に制限のある端末装置に負担をかけずに、ＦＰＧＡのコンフィギュレーションデータの、基地局から端末局へのダウンロードを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の技術によるソフトウェア無線装置の一例を示すブロック図である。
【図２】ソフトウェア無線通信システム用のソフトウェアを無線ダウンロードするリンクのパケットの構成例、並びに情報データを伝送するリンクのパケットの構成例を示す略線図である。
【図３】ソフトウェアがダウンロードされた変調部によって端末局から基地局に対して伝送するリンク（アップリンク）のパケットの構成例を示す略線図である。
【図４】ソフトウェア無線通信システムのパケット再送処理例を示す略線図である。
【図５】ＭＭＡＣ用のＯＦＤＭ復調部の構成例を示すブロック図である。
【図６】ＷＣＤＭＡ用のスペクトラム拡散方式復調部の構成例を示すブロック図である。
【図７】ＦＰＧＡのＬＵＴとＣＬで設計した９ビット加算器の構成例を示すブロック図である。
【図８】ＦＰＧＡのＬＵＴとＣＬを使用して設計した３×２ビットの乗算器の構成例を示す略線図である。
【図９】真理値表に基づいてＬＵＴによって設計した演算回路の構成例を示すブロック図である。
【図１０】ＦＰＧＡの一例の内部構成を示す略線図である。
【図１１】ＣＬＢの一例の内部構成を示すブロック図である。
【図１２】ＣＢの一例の構成を示す略線図である。
【図１３】ＳＢの一例の構成を示す略線図である。
【図１４】ある論理回路をＦＰＧＡ上に実現した場合の一例のＦＰＧＡレイアウトを示す略線図である。
【図１５】ある機能モジュールを実現するためのコンフィギュレーションデータの一例の内容を示す。
【図１６】ある機能モジュールの幾つかのレイアウト形状の例を示す略線図である。
【図１７】あるレイアウト形状におけるＦＰＧＡの一例を詳細に示す略線図である。
【図１８】ある機能モジュールのＦＰＧＡ上での一例のレイアウト図である。
【図１９】ある機能モジュールのＦＰＧＡ上での一例のレイアウトを詳細に示す略線図である。
【図２０】この発明による基地局の一例の構成を示す機能ブロック図である。
【図２１】基地局側のソフトウェア無線機の構成を示すブロック図である。
【図２２】基地局用ライブラリデータベースの一例の構成を示す略線図である。
【図２３】基地局に具備される端末局用ライブラリデータベースの通信方式ライブラリ部の一例の構成を示す略線図である。
【図２４】端末局用ライブラリデータベースの機能モジュール部の一例の構成を示す略線図である。
【図２５】端末局側の一例の構成を示す機能ブロック図である。
【図２６】端末局側のソフトウェア無線機の一例の構成を示す機能ブロック図である。
【図２７】端末局に具備されるライブラリデータベースの一例の構成を示す略線図である。
【図２８】基地局から端末局にダウンロードを行う際の、基地局と端末局における一例の処理のフローチャートである。
【図２９】端末局から基地局にダウンロード要求が発生した場合の基地局と端末局における処理のフローチャートである。
【符号の説明】
１４ｂ・・・ソフトウェア無線機、１４ｃ・・・ライブラリデータベース、１４ｄ・・・履歴データベース、１４ｅ・・・計算機、１５ｎ・・・プログラム可能なベースバンドディジタル復調部、１５ｑ・・・制御情報変調信号復調部、１５ｓ・・・コンフィギュレーションデータ制御情報変調部、１５ｖ・・・プログラム可能なベースバンドディジタル変調部、１９ｂ・・・ソフトウェア無線機、１９ｃ・・・ライブラリデータベース、１９ｄ・・・履歴データベース、１９ｅ・・・コンフィギュレーションデータ生成部、２０ｉ・・・プログラム可能なベースバンドディジタル変調部、２０ｎ・・・プログラム可能なベースバンドディジタル復調部、２０ｐ・・・制御情報変調部、２０ｔ・・・制御情報・コンフィギュレーションデータ変調信号復調部
【発明の属する技術分野】
この発明は、ソフトウェア無線技術による無線通信用端末局装置、無線通信用基地局装置および無線通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、ソフトウェア無線の開発がされつつある。ソフトウェア無線とは、基本的な無線の機能（帯域幅、フィルタリング、変復調、符号化等）をソフトウェアで変更することが可能なシステムについての概念である。ソフトウェア無線の特徴として、リコンフィギュアラビリティ（構成・スペックの変更が可能なこと）およびダウンローダビリティ（プログラム書き換え可能なこと）を挙げることができる。ソフトウェア無線技術で構成された無線機のことがソフトウェア無線機と称される。
【０００３】
より具体的には、ソフトウェア無線通信技術では、マイクロプロセッサやＤＳＰ(Digital Signal Processor)のチップまたはＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)を用いてディジタル無線通信用のプログラマブルな変復調装置を構成し、所望の通信方式の変復調方式を構成するためのソフトウェアを有線または無線によって変復調装置にダウンロードして、種々の仕様を同一のハードウェアで柔軟に実現することができる。
【０００４】
例えばソフトウェアをダウンロードすることによって、ＰＨＳ(Personal Handyphone System)や携帯電話、構内ＬＡＮ(Local Area Network)等の異なる無線通信方式を１つの無線通信装置で実現することができれば、ユーザは同一の無線端末装置さえあればその地域の通信方式のプログラムをダウンロードすることによって世界中でサービスを受けられる。端末装置の製造メーカにとっては、ハードウェアを共通化することによって量産が可能となり、製造コストを削減できる。
【０００５】
また、無線通信装置の機能を容易に更新できるため、通信事業者にとっては新サービスの追加、機能のバージョンアップ、システム変更、ソフトウェアのミスの訂正等を容易に行える。さらに、無線経由でソフトウェアをダウンロードすることによって、伝搬環境に応じてビットレート、変復調方式、誤り訂正符号化・復号化方式等を柔軟に設定でき、伝搬環境に最適な伝送品質の提供や加入者数の向上を可能にする。
【０００６】
図１は、従来の技術によるソフトウェア無線装置の一例を示す。アンテナ１ａから受信された中心周波数ｆｃの信号はアンテナスイッチ１ｂを通り、ローノイズアンプ１ｊに入力される。ローノイズアンプから出力された信号は、受信ミキサ１ｋにおいて、第１局部発振器１ｃの発振周波数ｆ１１をミックスされ、中間周波数ｆｉの信号に変換される。
【０００７】
中間周波数ｆｉに変換された信号は、直交検波器１ｌにおいて、第２局部発振器１ｄの中間周波数ｆ１２により直交検波され、アナログベースバンド信号Ｉ、Ｑに変換される。アナログベースバンド信号Ｉ、Ｑは、Ａ／Ｄ変換器１ｍにおいて、ディジタルベースバンド信号Ｉ−Ｄ、Ｑ−Ｄに変換される。ディジタルベースバンド信号Ｉ−Ｄ、Ｑ−Ｄがデマルチプレクサ１ｐに供給される。
【０００８】
デマルチプレクサ１ｐによって、ソフトウェアの伝送パケットまたは情報データの伝送パケットの選択が行われる。ソフトウェアダウンロード時は、Ａ／Ｄ変換器の出力データＩ−ＤとＱ−Ｄがソフトウェア変調信号復調部１ｏで復調される。復調されたプログラムがプログラム可能なベースバンドディジタル変調部１ｉまたはプログラム可能なベースバンドディジタル復調部１ｎにダウンロードされる。ダウンロード後にデマルチプレクサ１ｐは、Ａ／Ｄ変換器の出力データＩ−ＤとＱ−Ｄをプログラム可能なベースバンドディジタル復調部１ｎに供給し、プログラムによって決められた所望の復調処理が行われる。
【０００９】
プログラム可能なベースバンドディジタル変調部１ｉおよびプログラム可能なベースバンドディジタル復調部１ｎは、一例として、ソフトウェア変調信号復調部１ｏからのプログラムによって、ＯＦＤＭ（orthogonal frequency division multiplexing：直交周波数分割多重）方式の変調および復調の機能と、Ｗ−ＣＤＭＡ(Wideband-CDMA：広帯域符号分割多元接続）方式の変調および復調の機能とが切り替えられるものである。この変復調方式は、マルチモード無線機の一例であって、この発明は、ＧＳＭ(Global System for Mobile Communication:欧州のディジタル自動車・携帯電話の方式）等をプログラムによって実現しても良い。さらに、移動通信に限らず、この発明は、無線ＬＡＮにおける異なる方式、ＩＴＳ(Intelligent Transport System:高度道路交通システム）における異なる方式等に対しても適用可能である。
【００１０】
相手先の局にダウンロードすべきソフトウェアを送信するときはソフトウェアメモリ１ｑに格納されたソフトウェアがソフトウェア変調部１ｒによって変調され、マルチプレクサ１ｓを通ったディジタルＩＱ信号Ｉ−Ｄ,Ｑ−ＤがＤ／Ａ変換器１ｈに入力される。Ｄ／Ａ変換器１ｈは、ディジタルＩＱ信号をアナログ信号に変換する。情報ビットを送信するときは、変調データビットをプログラム可能なベ一スバンドディジタル変調部１ｉによって所望の変調方式で変調する。変調部１ｉの出力がマルチプレクサ１ｓを通り、ディジタルベースバンド信号Ｉ−Ｄ，Ｑ−ＤとしてＤ／Ａ変換器１ｈに入力される。なお、ソフトウェアメモリ１ｑおよびソフトウェア変調部１ｒは、基地局に限らず、端末局が有することも可能である。
【００１１】
アナログ信号は、直交変調器１ｇにおいて、第２局部発振器(1d)の発振周波数ｆ12により直交変調され、中間周波数ｆｉ（＝ｆ１２）の信号に変換される。中間周波数ｆｉに変調された信号は、送信ミキサ１ｆにおいて、第１局部発振器１ｃの周波数ｆ１１により、周波数ｆｃ（＝ｆ１２＋ｆ１１）の信号に変換される。
【００１２】
周波数ｆｃに変換されたＯＦＤＭ変調信号は、パワーアンプ１ｅにおいて、所定の送信電力に増幅される。増幅された信号は、アンテナスイッチ１ｂを介して、アンテナ１ａに供給され、送信される。ＭＭＡＣ(Mu1timedia mobi1e access communication system)やＷＣＤＭＡ(Wideband code division mu1tip1e access)のような広帯域のスペクトラムを使用する移動体無線通信においては、Ａ／Ｄ変換器１ｍとＤ／Ａ変換器１ｈのサンプリング周波数が数十ＭＳＰＳ(Mega samples per second)となる。
【００１３】
図２は、ソフトウェア無線通信システム用のソフトウェアを無線ダウンロードするリンクのパケットの構成例、並びに情報データを伝送するリンクのパケットの構成例を示す。このリンクは、基地局から端末局へのダウンリンクである。パケットは、ソフトウェアを伝送するパケット２ａ−１、２ａ−２、・・・、２ａ−ｋと情報データを伝送する情報パケット２ｂ−１、２ｂ−２、・・・、２ｂ−ｎから構成される。
【００１４】
ソフトウェアパケットは、プリアンブル２ｃおよびソフトウェア２ｄから構成される。ソフトウェア２ｄは、エラー検出のために付加されたＣＲＣ(Cyc1ic redundancy check)のためのデータ２ｅとマイクロプロセッサ（あるいはＤＳＰ）に入力するプログラムまたはＦＰＧＡを再構成するためのコンフィギュレーションデータ２ｆから構成される。情報パケットは、プリアンブル２ｇと情報シンボル２ｈ−１、２ｈ−２、・・・、２ｈ−ｍから構成される。
【００１５】
受信したデータに対して、既知信号であるプリアンブルが検出され、検出に基づいてパケットタイミング同期、周波数同期、伝送路等化がなされる。受信したソフトウェアに対してはＣＲＣで誤り検出を行う。誤りが検出された場合はそのパケットは破棄して再送を要求する。誤りが検出されない場合のみ、プログラムを復調して、ＡＣＫ信号（アクノリッジ信号）を送信して次のパケットの送信を促す。全プログラムが復調されたら、復調されたプログラムをベースバンドディジタル信号変調部１ｉおよび復調部１ｎにダウンロードし、所望の変復調方式に設定する。情報パケットを受信し、プリアンブル２ｇに対してパケットタイミング同期、周波数同期、伝送路等化を行った後に、情報パケット情報シンボル２ｈ−１、２ｈ−２、・・・、２ｈ−ｍに対して設定された復調方式で情報データの復調が行われる。
【００１６】
図３は、ソフトウェア無線通信システムにおいて、ソフトウェアがダウンロードされた変調部によって、端末局から基地局に対して伝送するリンク（アップリンク）のパケットの構成例を示す。パケット３ａ−１、３ａ−２、・・・、３ａ−ｎは、既知信号であるプリアンブル３ｂと情報データ３ｃから構成される。情報データ３ｃは、情報シンボル３ｄ−１、３ｄ−２、・・・、３ｄ−ｍから構成される。受信側では、プリアンブルの検出に基づいて、パケットタイミング同期、周波数同期、伝送路等化がなされ、その後に情報シンボルの復調が行われる。
【００１７】
図４は、ソフトウェア無線通信システムのパケット再送処理例を示す。ソフトウェア無線通信システムにおいては、ソフトウェアがダウンロードされた変復調部によって本来伝送すべき情報データの変復調が行われる。無線伝送路によって発生したソフトウェアのエラーに起因して変復調部に故障が生じる可能性がある。したがって、ソフトウェアの無線伝送パケットに対してはＣＲＣによるエラー検出が行われ、エラーフリー（エラー無し）となるまで何度も再送処理が行われる。
【００１８】
例えばソフトウェア送信局からは最初のソフトウェアパケット１（４ａ）を送信する。受信したパケットに対してＣＲＣによるエラー検出が行われ、エラーが検出されたら、送信局に対してエラーが検出されなくなるまで再送要求信号（４ｂ）を送信する。図４は、２回の再送要求を行った後に送信されたソフトウェアパケット１（４ｅ）でエラーフリーとなる例であるので、同一のパケット（４ａ、４ｃ、４ｅ）を３回再送している。エラーフリーとなった後では、ＡＣＫ信号（４ｆ）をソフトウェアの送信側に対して送信する。
【００１９】
これらの動作を繰り返した後に最終のソフトウェアパケットｋ（４ｋ）を受信し、全てのソフトウェアの復調が完了する。復号したソフトウェアがプログラム可能な変復調部にダウンロードされ、所望の変復調処理が可能となる。最終のソフトウェアパケットｋ（４ｋ）に対するＡＣＫ信号（４ｌ）を送信したのちに、情報パケット（４ｍ、４ｎ、・・・、４ｏ）が伝送される。
【００２０】
次に、図１のプログラム可能なベースバンドディジタル復調部１ｎの処理内容について説明する。一般的に変調部よりも復調部の処理が複雑であるので、復調部のみを説明する。一例として、広帯域のスペクトラムを使用する移動体無線通信システムであるＭＭＡＣとＷＣＤＭＡの復調部の構成について説明する。
【００２１】
図５は、ＭＭＡＣ用のＯＦＤＭ復調部の構成例を示す。入力されたディジタルベースバンド信号Ｉ−ＤとＱ−Ｄは、まず、パケットタイミング同期部５ａでパケットのタイミング同期を得た後に、キャリア周波数同期部５ｂでキャリア周波数を同期させ、メモリ５ｃにてデータを書き込んだ後に、ＦＦＴ（fast Fourier transform）５ｄによって周波数領域に変換を行う。サブキャリア数をＮＦＦＴとすれば、ＦＦＴ５ｄにおいて、ＮＦＦＴ点の高速フーリエ変換を行い、ＮＦＦＴ点のパラレル受信データに復調される。その後に等化器５ｅによって伝送路等化が行われて誤り訂正符号復号化器５ｆによって誤りビットの訂正を行い復調ビットとして出力する。
【００２２】
図６は、ＷＣＤＭＡ用のスペクトラム拡散方式復調部の構成例を示す。入力されたディジタルベースバンド信号Ｉ−ＤとＱ−Ｄは、まず、パケットタイミング同期部６ａでパケットのタイミング同期を得た後に、キャリア周波数同期部６ｂでキャリア周波数を同期させる。メモリ６ｃにてデータを書き込んだ後に、逆拡散・等化部６ｄによって所定の拡散符号を用いて逆拡散と伝送路等化が行われる。逆拡散・等化部６ｄの出力が誤り訂正符号復号化器６ｅに供給され、復号化器６ｅによって誤りビットの訂正がなされ、復調ビットが出力される。
【００２３】
上述の図５および図６に示したような復調部においては、数十ＭＳＰＳのレートで入力されるサンプリングデータに対して実時問でＦＦＴ、逆拡散、等化器等の処理を行う必要がある。ソフトウェア無線通信システムにおいては、これらの処理をプログラム可能なハードウェアで実現する。プログラマブルデバイスとして数百ＭＨｚのクロックで動作する超高速な汎用マイクロプロセッサの使用も考えられる。しかしながら、消費電力がクロック周波数に依存するために、電池で動作するような実用的な携帯情報端末装置の設計は困難である。
【００２４】
プログラマブルデバイスとして、ＦＰＧＡを用いることによって、比較的低消費電力で、かつ高速な復調用の信号処理ハードウェアが実現できる。１００万ゲートを超える大規模なＦＰＧＡも市場に出始めているため、１４０万ゲートを超えるＭＭＡＣ用のＯＦＤＭ ＬＳＩの機能も数個のＦＰＧＡを用いれば十分に実現可能である。但し、ＦＰＧＡを所望の機能にプログラムするためにはＦＰＧＡ内部の再構成可能な論理回路の機能、および論理回路間の結線等をプログラムするためのコンフィギュレーションデータが必要となる。前述したＭＭＡＣ用のＯＦＤＭ ＬＳＩをプログラムするためには８Ｍビットものコンフィギュレーションデータが必要となる。
【００２５】
ＦＰＧＡのブロックを使用して設計した加算器、乗算器、および、任意の２入力演算回路を以下に説明する。説明を簡単にするために、以下では、特に言及しない場合は、ＬＵＴ(Look Up Table)の内容と、キャリー生成用専用のプログラム可能な論理回路であるＣＬ(Carry Logic)を設定するためのＣＬ設定データとをコンフィギュレーションデータと呼ぶことにする。なお、ＣＬは、対応するコンフィギュレーションデータによって、予め定義されている幾つかの論理回路の一つを実現できる。
【００２６】
図７は、ＦＰＧＡのＬＵＴとＣＬで設計した９ビット加算器の構成例を示す。桁上げ信号が下位ビットから伝播するリップルキャリ型加算器である。２の補数で表現された入力データバスのビットａ８−ａ０とｂ８−ｂ０はまず初段のＬＵＴ９ａ−１、９ａ−２、９ａ−３、９ａ−４、９ａ−５、９ａ−６、９ａ−７、９ａ−８、９ａ−９、９ａ−１０に入力される。ＬＵＴ９ａ−１はオーバフローが発生したことを表す制御信号を生成する。それ以外のＬＵＴは、重みの等しい２つのビットのデータと下位ビットからの桁上げ信号との和を計算する。
【００２７】
ＣＬ（９ｂ−１、９ｂ−２、９ｂ−３、９ｂ−４、９ｂ−５、９ｂ−６）は、入力データバスの対応する各ビットにおける桁上げ信号の生成と下位ビットから上位ビットヘの桁上げ信号の伝播を行う。最終段のＬＵＴ（９ｃ−１、９ｃ−２、９ｃ−３、９ｃ−４、９ｃ−５、９ｃ−６、９ｃ−７、９ｃ−８）では、和出力に対する２の補数表現に対応した符号処理とオーバフロー時の飽和処理が行われる。この例以外にも種々の加算器のアルゴリズムが提案されている。
【００２８】
図８は、ＦＰＧＡのＬＵＴとＣＬを使用して設計した３×２ビットの乗算器の構成例を示す。２の補数で表現された入力データａ２、ａ１、ａ０とｂ１、ｂ０は、それぞれ対応するＬＵＴ（１０ａ−１、１０ａ−２、１０ａ−３）、ＬＵＴ（１０ａ−５、１０ａ−６）およびＣＬ（１０ｂ−１、１０ｂ−２、１０ｂ−３）によって絶対値に変換される。ＬＵＴ（１０ａ−４）によって積の符号が決定する。絶対値の各ビットａ’２、ａ’１、ａ０’とｂ’１、ｂ’０がＬＵＴ（１０ｃ−１、１０ｃ−２、・・・、１０ｃ−６）に供給され、ＬＵＴ（１０ｃ−１、１０ｃ−２、．．．、１０ｃ−６）によって部分積の計算が行われる。部分積はＬＵＴ（１０ｄ−１、１０ｄ−２、１０ｄ−３）、ＣＬ（１０ｅ−１、１０ｅ−２）、ＬＵＴ（１０ｆ−１、１０ｆ−２、・・・、１０ｆ−５）およびＣＬ（１０ｇ−１、１０ｇ−２、１０ｇ−３、１０ｇ−４）から構成された加算木で加算されて積が算出される。
【００２９】
任意の２入力演算回路をＬＵＴによって設計する。表１は、データの語長が１２ビットの２入力１出力演算回路の真理値表の例を示す。
【００３０】
【表１】
図９は、この真理値表に基づいてＬＵＴによって設計した演算回路の構成例を示す。入力データのビット数の合計が２４ビットであるため、２４入力１出力の論理回路を１２個用意すれば実現可能である。出力ビットｃ１１（ＭＳＢ）,ｃ１０,...,ｃ０（ＬＳＢ）は、論理回路(１１11，１１10，・・・，１１0)によって算出される。各論理回路は、２４ビットのデータを入力する８個のＬＵＴ（１１ａ−１，１１ａ−２，１１ａ−３，１１ａ−４，１１ａ−５，１１ａ−６，１１ａ−７，１１ａ−８）から構成される。
【００３２】
真理値表（表１）を満足するようにコンフィギュレーションデータが各論理回路の各ＬＵＴに書き込まれる。図９に示した構成は、ＬＵＴを直接的に木状に接続して設計したため、ＬＵＴの個数が最大の例である。真理値表の内容によっては、論理式の簡単化を行うことによってＬＵＴの数を削減することが可能である。
【００３３】
図５と図６中に示したタイミング同期部（５ａ，６ａ）， キャリア周波数同期部（５ｂ，６ｂ）、ＦＦＴ（５ｄ）、逆拡散・等化部（６ｄ）においては、主に相関演算がなされ、ＯＦＤＭの伝送路等化（５ｅ）の処理では除算が行われる。すなわち、ＦＰＧＡ上で処理回路を構成するためには、乗算器、加算器、および除算器が必要となる。入力データは数十ＭＨｚのサンプリングレートで入力され、実時間で演算を行う必要がある。ＦＰＧＡのＬＵＴやＣＬで構成した演算回路の演算時間が数十ｎｓｅｃであると仮定すれば、ハードウェアを時分割的に共有することは困難であり、各処理部毎にそれぞれの演算回路が必要となる。したがって、ベースバンドの変復調処理全体を構成するためには、膨大な数のＬＵＴやＣＬが必要である。
【００３４】
例えば、ＭＭＡＣ用のＦＦＴのみをＦＰＧＡ上で実現するには２３００個以上のＬＵＴと同数程度のＣＬが必要である。これらをプログラムするための大量のコンフィギュレーションデータが必要となる。さらに、ＭＭＡＣ用のＯＦＤＭの変復調ＬＳＩは１４０万ゲート以上の規模であるから、これをＦＰＧＡで構成すると仮定すれば、８Ｍビット以上のコンフィギュレーションデータが必要となる。
【００３５】
【発明が解決しようとする課題】
図４に示したように、従来のソフトウェアの無線ダウンロード手法においては、受信したソフトウェアに対してＣＲＣを行い、エラーフリーが確認された後にプログラマブルデバイスにダウンロードが行われる。誤りが検出された場合はエラーフリーになるまで再送要求が行われる。この手法は、劣悪な伝搬環境下においては、エラーフリーに到達するまで膨大な量のコンフィギュレーションデータを何度も再送する必要があり、ダウンロードが完了するまでに膨大な時問が費やされる。
【００３６】
コンフィギュレーションデータのダウンロード時間が増大すれば、図２のパケット構成図に示されるような本来伝送すべき情報データの伝送効率は劣化する。
また、時々刻々と変動する伝搬路環境に応じて最適な機能を無線ダウンロードして実現する適応伝送方式においては、機能を実現するためのコンフィギュレーションデータの伝送は速やかに行われる必要がある。再送をともなう伝送方式では、無線ダウンロードが完了するまでに伝搬環境が激変してしまい、ダウンロード完了後の伝搬環境に最適な機能をＦＰＧＡ上で実現できない。したがって、ソフトウェア無線通信システムの特長を活用するにはＦＰＧＡのコンフィギュレーションデータを含めたソフトウェアの高効率な無線伝送・ダウンロード手法の確立が必須である。
【００３７】
基地局からの、論理回路に対する膨大なコンフィギュレーションデータの無線伝送を避けるために、端末局側において、予め、通信方式などを実現する種々のコンフィギュレーションデータを、ＦＰＧＡの外部メモリに格納しておく。基地局から、そのコンフィギュレーションデータの名称のみを伝送すれば、端末局側では、伝送された名称に対応するコンフィギュレーションデータをメモリから読み出してＦＰＧＡにダウンロードできる。これにより、所望の通信方式を、容易に実現できる。
【００３８】
この方法は、既に定まった通信方式の実現には効果的である。例えば、既存の通信方式に対する付加または一部の変更のために、情報源符号化・復号化モジュールや特殊な暗号化・復号化モジュールのような機能を付加する場合について考える。ここで、予め全ての付加機能のコンフィギュレーションデータがメモリに格納されていると仮定する。基地局側から付加機能の名称だけを伝送しても、既にＦＰＧＡチップ上に実現されているモジュールの位置やインターフェイスなどを考慮して、付加機能を実現するモジュールのチップ上での配置位置とモジュール間の配線を端末局側で決定し、改めてＦＰＧＡ用のコンフィギュレーションデータを生成しなければならない。
【００３９】
ＦＰＧＡ用の論理回路設計プログラムの一部である、配置・配線プログラムの計算機上での実行は、高い演算能力が必要とされる。このような配置配線プログラムを速やかに実行させるためには、高性能のマイクロプロセッサ、大容量のメモリおよび配置配線プログラムを格納するためのハードディスク装置が必要となる。そのため、特に端末局が携帯型の装置である場合は、端末局側においてこのような大規模な装置を実現することは、ハードウェアの規模や消費電力の点で、困難であるという問題点があった。
【００４０】
また、小規模の比較的演算性能の低い低消費電力の端末装置で上述の配置配線プログラムを実行させようとすると、実用的な実行時間内に終了しないという問題点があった。
【００４１】
すなわち、ＦＰＧＡ上に既に実現されている通信システムの機能変更を基地局側から行う場合、たとえ、これらの機能を実現するコンフィギュレーションデータが端末局側にあっても、新しい機能をＦＰＧＡチップの上の何処に配置するか、また既存のシステムとどのように配線を行うかを携帯端末装置上で決定することは容易ではないという問題点があった。
【００４２】
したがって、この発明の目的は、ＦＰＧＡのコンフィギュレーションデータのようなプログラムの伝送効率を向上させることができる無線通信用端末局装置、無線通信用基地局装置および無線通信システムを提供することにある。
【００４３】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上述した課題を解決するために、ハードウェアの一部または全部がプログラム可能な論理回路で構成され、論理回路に対するプログラムを受信することによって、所望の無線通信方式を実現するようにした無線通信用端末局装置において、
標準化された無線通信方式の機能を実現するモジュールのプログラムと、モジュールに対して追加および／または変更が可能な機能モジュールのプログラムとの、２種類のプログラムのデータベースを備え、
データベースには、各機能モジュール毎に、１または複数種類の異なるレイアウト形状に対応する機能モジュールのプログラムが格納されることを特徴とする無線通信用端末局装置である。
【００４４】
また、この発明は、ハードウェアの一部または全部がプログラム可能な論理回路で構成され、論理回路に対するプログラムを受信することによって、所望の無線通信方式を実現するようにした無線通信用端末局装置に対してプログラムを送信するようにされ、ハードウェアの一部または全部がプログラム可能な論理回路で構成され、プログラムに応じて所望の無線通信方式を実現するようにされた無線通信用基地局装置において、
標準化された無線通信方式の機能を実現するモジュールのプログラムと、モジュールに対して追加および／または変更が可能な機能モジュールのプログラムとの、２種類のプログラムのデータベースを備え、
データベースには、各機能モジュール毎に、１または複数種類の異なるレイアウト形状に対応する機能モジュールのプログラムが格納されることを特徴とする無線通信用基地局装置である。
【００４５】
また、この発明は、ハードウェアの一部または全部がプログラム可能な論理回路で構成され、論理回路に対するプログラムを受信することによって所望の無線通信方式を実現するようにした無線通信用端末局装置にプログラムを送信する無線通信用基地局装置において、
標準化された無線通信方式の無線通信用端末局装置の機能を実現するモジュールと、該モジュールに対して追加または変更が可能な機能モジュールの２種類のプログラムのデータベースを備え、
データベース内に各機能モジュール毎に１または複数種類の異なったレイアウト形状に対応する機能モジュールのプログラムが格納されたことを特徴とする無線通信用基地局装置である。
【００４６】
また、この発明は、ハードウェアの一部または全部がプログラム可能な論理回路で構成され、論理回路に対するプログラムを受信することによって、所望の無線通信方式を実現するようにした無線通信用端末局装置と、無線通信用端末局装置にプログラムを送信する無線通信用基地局装置からなる無線通信システムにおいて、
標準化された無線通信方式の機能を実現するモジュールのプログラムと、モジュールに対して追加および／または変更が可能な機能モジュールのプログラムとの、２種類のプログラムの第１のデータベースを備える無線通信用端末局装置と、
標準化された無線通信方式の無線通信用端末局装置の機能を実現するモジュールと、該モジュールに対して追加または変更が可能な機能モジュールの２種類のプログラムの第２のデータベースを備える無線通信用基地局装置と
を有し、
無線通信用端末局装置の第１のデータベースには、各機能モジュール毎に、１または複数種類の異なるレイアウト形状に対応する機能モジュールのプログラムが格納されることを特徴とする無線通信システムである。
【００４７】
上述したように、少なくとも一の発明は、ハードウェアの一部または全部がプログラム可能な論理回路で構成され、論理回路に対するプログラムを受信することによって、所望の無線通信方式を実現するようにした無線通信用端末局装置において、標準化された無線通信方式の無線通信用端末局装置の機能を実現するモジュールのプログラムと、モジュールに対して追加および／または変更が可能な機能モジュールのプログラムとの、２種類のプログラムのデータベースが具備されているため、所望の通信方式を実現するためのプログラムがデータベースに格納されていれば、通信方式が変更になった場合でも、無線通信用端末局装置自身で論理回路を構成でき、外部からプログラムをダウンロードする必要が無い。
【００４８】
また、少なくとも一の発明は、ハードウェアの一部または全部がプログラム可能な論理回路で構成され、論理回路に対するプログラムを受信することによって、所望の無線通信方式を実現するようにした無線通信用端末局装置に対してプログラムを送信するようにされ、ハードウェアの一部または全部がプログラム可能な論理回路で構成され、プログラムに応じて所望の無線通信方式を実現するようにされた無線通信用基地局装置において、標準化された無線通信方式の機能を実現するモジュールのプログラムと、モジュールに対して追加および／または変更が可能な機能モジュールのプログラムとの、２種類のプログラムのデータベースが具備されているため、所望の無線通信方式を実現するためのプログラムを有していない場合に、データベースから当該プログラムを読み出して論理回路を構成することができる。
【００４９】
また、少なくとも一の発明は、ハードウェアの一部または全部がプログラム可能な論理回路で構成され、論理回路に対するプログラムを受信することによって所望の無線通信方式を実現するようにした無線通信用端末局装置にプログラムを送信する無線通信用基地局装置において、標準化された無線通信方式の無線通信用端末局装置の機能を実現するモジュールと、モジュールに対して追加または変更が可能な機能モジュールの２種類のプログラムのデータベースを具備しているため、無線通信用端末局装置が所望の無線通信方式を実現するためのプログラムを有していない場合に、データベースから当該プログラムを読み出して無線通信用端末局装置に伝送することができる。
【００５０】
また、少なくとも一の発明は、ハードウェアの一部または全部がプログラム可能な論理回路で構成され、論理回路に対するプログラムを受信することによって、所望の無線通信方式を実現するようにした無線通信用端末局装置と、無線通信用端末局装置にプログラムを送信する無線通信用基地局装置からなる無線通信システムにおいて、標準化された無線通信方式の機能を実現するモジュールのプログラムと、モジュールに対して追加および／または変更が可能な機能モジュールのプログラムとの、２種類のプログラムの第１のデータベースが具備された無線通信用端末局装置と、標準化された無線通信方式の無線通信用端末局装置の機能を実現するモジュールと、モジュールに対して追加または変更が可能な機能モジュールの２種類のプログラムの第２のデータベースを具備する無線通信用基地局装置とを有するため、所望の無線通信方式の機能を実現するためのプログラムが無線通信用端末局装置側の第１のデータベースに格納されている場合は第１のデータベースから読み出されたプログラムで論理回路を構成することができ、当該プログラムが第１のデータベースになく無線通信用基地局装置側の第２のデータベースに格納されている場合は当該プログラムを第２のデータベースから読み出し、無線通信用端末局装置側に送信することができ、無線通信用端末局装置側で送信されたプログラムを用いて所望の無線通信方式の機能を実現する論理回路を構成することができる。
【００５１】
【発明の実施の形態】
先ず、この発明の実施の一形態の説明に先んじて、理解を容易とするために、ＦＰＧＡについて、従来例で上述したベースバンド処理部を構成するＦＰＧＡを例にとって考察を行う。図１０は、ＦＰＧＡの一例の内部構成を示す。なお、以下では、「ソフトウェア」または「プログラム」という用語にはＦＰＧＡの機能を定義するコンフィギュレーションデータも含まれる。
【００５２】
図１０Ｂに一例が示されるＦＰＧＡチップ７ａに、外部からコンフィギュレーションデータが供給され、図示されないコンフィギュレーションメモリに書き込まれる。詳細は後述するが、コンフィギュレーションメモリは、ＦＰＧＡ７ａを構成する各ブロックに分散されている。このコンフィギュレーションデータによって、ＦＰＧＡ各部の機能がプログラムされる。
【００５３】
プログラム可能な論理回路ブロックであるＣＬＢ(Configurable Logic Block)７ｂは、対応するコンフィギュレーションデータによって、ユーザが所望する小規模な論理回路に構成できる。説明のため、図１０Ａでは３×３個のＣＬＢから構成されるＦＰＧＡが示されているが、実際には、数１０×数１０ものＣＬＢが集積される比較的大規模な構成のＦＰＧＡもある。ＩＯＢ(Input/Output Blocks)７ｃは、チップ外とチップ内の信号のインターフェイス回路である。ＩＯＢ７ｃは、一種の電流増幅器でもある。ＩＯＢ７ｃは、対応するコンフィギュレーションデータによって所定の論理振幅電圧に設定され、外部論理電圧を内部の論理電圧に変換する機能を有する。
【００５４】
ＲＣ(Routing Channel)７ｄは、各ブロックを接続するデータバスである。プログラム可能なスイッチであるＣＢ(Connection Block)７ｅとＳＢ(Switching Block)７ｆは、マトリクス状に配置される。ＣＢは、ＣＬＢとＣＬＢの間、ＳＢとＳＢの間およびＣＬＢとＩＯＢの間の接続を行う。ＳＢはＣＢとＣＢの間および、ＣＢとＩＯＢの間の接続を行う。なお、図１０では、コンフィギュレーションデータのコンフィギュレーションメモリへの入力と分配を行うハードウェア構成の図示は、省略する。
【００５５】
図１１は、ＣＬＢ７ｂの一例の内部構成を示す。ＣＬＢ７ｂは、４入力１出力のＬＵＴ(Look-Up Table)８ａ、８ｂおよび３入力１出力のＬＵＴ８ｃ、キャリー生成用専用のプログラム可能な論理回路であるＣＬ(Carry Logic)８ｄ、８ｅ、９個のマルチプレクサ８ｆ、８ｇ、８ｈ、８ｉ、８ｊ、８ｋ、８ｌ、８ｍ、８ｎと２個のレジスタ８ｏ、８ｐから構成される。ＣＬＢはＳＲＡＭであり、入力はアドレスに相当する。４入力と３入力のＣＬＢにはそれぞれ１６ビットと８ビットのコンフィギュレーションデータをダウンロードして任意の論理回路を構成することができる。ＣＬＢ７ｂは、さらに、各マルチプレクサの制御信号を貯えるコンフィギュレーションメモリ８ｑを具備する。
【００５６】
表２は、４入力のＬＵＴの真理値表の例を示す。ＣＬは、対応するコンフィギュレーションデータによって、予め定義されている幾つかの論理回路の一つを実現できる。また、各マルチプレクサの制御信号も、コンフィギュレーションデータによって設定される。種々のコンフィギュレーションデータをＣＬＢに与えることによって、レジスタを含む所望の論理回路を実現することができる。
【００５７】
【表２】
図１２は、ＣＢ７ｅの一例の構成を示す。図１２Ｂにおいて、上下に配置されているバス１２ａは、ＳＢ７ｆに接続されるバスである。交差した左側のバス１２ｂと右側のバス１２ｃは、ＩＯＢ７ｃまたはＣＬＢ７ｂに接続されるバスである。スイッチ１２ｄは、各バスのビット線に接続される。図１２Ａに示されるように、スイッチ１２ｄにおいて、各ビット線間にトランジスタ１２ｅのソースとドレインが接続される。トランジスタ１２ｅのゲート電圧を制御する信号は、コンフィギュレーションメモリのセル１２ｆに書き込まれている。セルの信号によって、トランジスタ１２ｅのオン・オフ制御を行う。なお、図１２において、コンフィギュレーションメモリへ書き込むデータ信号や制御信号の記述は、省略する。
【００５９】
図１３は、ＳＢ７ｆの一例の構成を示す。図１３Ｂに示されるように、バス１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄは、それぞれ上下左右に配置される。スイッチ１３ｅは各バスのビット線の交差点に対角線上に配置され、入力は４方向のビット線に接続される。スイッチの４方向からの各ビット線間にトランジスタ１３ｆのソースとドレインが接続される。トランジスタのゲートにはコンフィギュレーションメモリのセル１３ｇが接続され、セルに書き込まれた信号によって４方向のビット線のオン・オフ制御を行う。なお、コンフィギュレーションメモリへの入力信号や制御信号の記述は省略する。
【００６０】
図１３Ａに一例が示されるように、スイッチ１３ｅも上述のスイッチ１２ｄと同様に、４方向のビット線のオン・オフ制御が行われる。さらに、ＩＯＢに対しても、内部のコンフィギュレーションメモリのセルのデータによって、入出力信号の電圧レベル、出力電流の最大値、レジスタの挿入・非挿入などの設定が行われる。
【００６１】
以上のように、各ブロックに分散しているコンフィギュレーションメモリに、所望の回路を実現するデータを書き込むことによって、ＣＢ、ＳＢ、ＣＬＢ、ＩＯＢのプログラムが行われ、所望の仕様の論理回路を、ＦＰＧＡ上に実現できる。
【００６２】
前述したようなＦＰＧＡのブロックで論理回路を実現した場合、ＦＰＧＡの各ブロックがどのように接続されるかについて考察する。図１４は、ある論理回路をＦＰＧＡ上に実現した場合の、一例のＦＰＧＡレイアウトを示す。以下では、ＦＰＧＡのブロックを用いて構成されたある機能を実現する論理回路の単位を、機能モジュールと呼ぶことにする。図１４は、２つの小規模な機能モジュール１００ａ（機能モジュールＡ）、機能モジュール１００ｂ（機能モジュールＢ）およびモジュール間の配線領域１００ｃから構成される。
【００６３】
機能モジュールのレイアウト形状が決まっていれば、レイアウト中に基準位置を決めることによって、チップ上の配置位置を一意に決定することができる。例えば、基準位置を、レイアウト内の左列の最上のブロックと決めておけば、機能モジュールＡの基準位置１００ｄの座標と機能モジュールＢの基準位置１００ｅの配置位置の座標とを、それぞれ（２，８）と（２，５）のように決める。こうすることで、各機能モジュールＡおよびＢを、図１４のような位置に一意に配置できる。
【００６４】
図１５は、図１４で示した機能モジュールを実現するためのコンフィギュレーションデータの一例の内容を示す。列は、図１４のブロックの列に対応する。コンフィギュレーションデータのデータ系列は、図１４のＦＰＧＡの構成に対応し、ＦＰＧＡの各ブロックのコンフィギュレーションデータは、ブロックの位置に対応するアドレスのデータ領域に書き込まれる。例えば、（ｘ＝１，ｙ＝８）の座標に位置するＩＯＢ用のコンフィギュレーションデータは、対応するデータ領域１０１ａに書き込まれる。
【００６５】
凡例で示すと、図１４で示した機能モジュールを実現するためのコンフィギュレーションデータは、機能モジュールＡを構成するコンフィギュレーションデータ領域１０１ｂ、機能モジュールＢを構成するコンフィギュレーションデータ領域１０１ｃ、モジュール間配線を構成するコンフィギュレーションデータ領域１０１ｄから構成される。機能モジュール自体のコンフィギュレーションデータが定まっており、機能モジュール間の配線が適正に設計され、機能モジュールの配置位置が適正であれば、機能モジュールは、ＦＰＧＡ上に問題なく実現できる。
【００６６】
つまり、各機能モジュール自体のコンフィギュレーションデータが既知であれば、他に、機能モジュールＡの基準位置１０１ｅ、機能モジュールＢの基準位置１０１ｆおよびモジュール間配線コンフィギュレーションデータ１０１ｄのみが解れば、これらのモジュールは、ＦＰＧＡ上に実現できる。
【００６７】
一つのＦＰＧＡのチップ上に実現できる、複数の機能モジュールから構成されるシステムの規模は、ＦＰＧＡ上に集積されているブロックの個数によって制限される。当然、ブロックの個数には制限があり、さらに、配線による信号の伝搬遅延による性能劣化も考えられる。大規模なシステムを実現するためには、ＦＰＧＡのブロックを有効利用すること望ましい。そのためには、機能モジュールのレイアウト形状の最適化、機能ブロックの配置する位置の最適化、ブロック間の配線の短縮化が必須である。
【００６８】
しかしながら、種類の限定された機能ブロックを実現するために、ＦＰＧＡ上に回路実現を行う度に、さらに機能モジュールのレイアウト形状の最適化を実行するのは、効率が悪い。機能モジュールを実現する回路のレイアウト形状の種類を複数用意しておき、その中から最適なレイアウト形状を選択し、モジュールの配置とモジュール間の配線を行えば、ＦＰＧＡ上に機能を効率良く実現できる。
【００６９】
図１６は、ある機能モジュールの幾つかのレイアウト形状の例を示す。この図１６の例では、辺の長さの異なる２種類の長方形と、他のモジュールと配線を結合するインターフェイス部の位置の組み合わせとによって、１２の例が示されている。例えば、形状（１）では、全体のレイアウト１０２ａは、機能モジュール本体１０２ｂとインターフェイス部１０２ｃとから構成される。
【００７０】
図１７は、図１６に示すレイアウト形状（１）の場合のＦＰＧＡ上の一例の詳細図を示す。このモジュールのレイアウト１０３ａは、本体１０３ｂとインターフェイス部１０３ｃとから構成される。また、配置を行う際の情報としての基準位置を表すブロック１０３ｄを有する。
【００７１】
図１８は、図１７に示す機能モジュールの、ＦＰＧＡ上での一例のレイアウト図を示す。この図１８は、予め、ＦＰＧＡ上に通信方式Ａという無線通信機の機能を実現するためのモジュール１０４ａが実現されており、この機能モジュール１０４ａに対して、後に、上述の図１６に示される最適な形状（１）の機能モジュール１０４ｂおよび配線領域１０４ｃを付加した場合のレイアウトの例が示されている。基準位置１０４ｄは、追加された機能モジュール１０４ｂの配置基準位置を示す。
【００７２】
図１９は、図１８で示したレイアウト図の一例の詳細図を示す。通信方式Ａを実現するためのモジュール１０５ａ、図１６の形状（１）の機能モジュール１０５ｂおよび配線領域１０５ｃから構成される。座標（ｊ−２，ｋ＋５）の機能モジュールの基準位置１０５ｄは、機能モジュール１０５ｂの配置位置を示している。
【００７３】
この追加された機能モジュール１０５ｂの各レイアウト形状に対応したコンフィギュレーションデータが既知であるならば、この機能モジュールの基準位置を配置する位置とレイアウト形状情報と配線領域のコンフィギュレーションデータさえ明示すれば、このように、既存のモジュールに対して効率よく新しい機能モジュールを付加することができる。
【００７４】
上述した考察に基づいて、この実施の一形態では、基地局から端末局へ送信するコンフィギュレーションデータ量の削減を可能とするものである。
【００７５】
以下、この発明の実施の一形態について説明する。端末局と基地局は、プラットフォームと成り得る標準化された無線通信方式のコンフィギュレーションデータとそれに付加および／または変更する機能モジュールのコンフィギュレーションデータのデータベースを有する。
【００７６】
例えば、ソフトウェア無線機を有する端末局が、ある通信方式を実現する機能モジュールと追加機能モジュールを、端末局のソフトウェア無線機のＦＰＧＡ上に実現しようとすると仮定する。
【００７７】
最初に、端末局から基地局に対して、必要な通信方式の名称と追加する機能モジュールの名称とを、ある通信方式で通知する必要がある。このときの通信方式は、初期通知専用の特別な通信方式であっても良いし、既存の一般的な携帯電話などの通信方式でも良い。すなわち、端末局から基地局に対して容易に通信可能である方式ならば、どのような通信方式でも構わない。端末局から送信されたこの初期通知が基地局に受信される。基地局では、受信された初期通知に基づき、指定のコンフィギュレーションデータがデータベースから読み出される。そして、読み出されたコンフィギュレーションデータに基づきＦＰＧＡ上で配置と配線の最適化が行われ、付加する機能モジュールの最適なレイアウトの形状番号と配置位置とが端末局側に通知される。
【００７８】
また、基地局においても、基地局が有するソフトウェア無線機に指定の方式のコンフィギュレーションデータをダウンロードしても良い。また、必ずしも初期通知を受信した基地局がソフトウェア無線機を有する必要はなく、端末局がダウンロードした新しい通信システムに対応可能な他の基地局が通信を引き継ぎ、この他の基地局によってダウンロードした新しい通信方式で端末局と通信を始めてもよい。
【００７９】
図２０は、この発明による基地局の一例の構成を示す機能ブロック図である。
基地局は、アンテナ１４ａ、ソフトウェア無線機１４ｂ、ライブラリデータベース１４ｃ、履歴データベース１４ｄおよび計算機１４ｅから構成される。ライブラリデータベース１４ｃは、基地局用のライブラリ１４ｆと端末局用のライブラリ１４ｇの２種類から構成される。履歴データベース１４ｄは、基地局用データベース１４ｈと端末局用データベース１４ｉの２種類から構成される。
【００８０】
基地局側のソフトウェア無線機１４ｂでは、本来伝送する情報の無線伝送を行う変復調、データベースに格納されたコンフィギュレーションデータの選択情報が含まれる、端末局から伝送された制御信号の復調、ならびに、無線伝送する配線コンフィギュレーションデータの変調が行われる。さらに、基地局側のソフトウェア無線機１４ｂでは、基地局内部での、自身のソフトウェア無線機１４ｂへのコンフィギュレーションデータのダウンロードが行われる。
【００８１】
計算機１４ｅでは、ＦＰＧＡの配置配線プログラムおよび最適レイアウト情報の探索１４ｊが実行される。また、計算機１４ｅでは、ダウンロード用コンフィギュレーションデータの生成１４ｋが実行される。
【００８２】
初期通知を行う際に、端末局から基地局に伝送される制御情報には、例えば、端末局が使用しているＦＰＧＡの型名、プラットホームとなる通信方式の名称、追加する機能モジュールの名称などが含まれる。
【００８３】
基地局から端末局に伝送される情報は、モジュール間の配線コンフィギュレーションデータと制御情報である。制御情報には、追加する機能モジュールの名称とレイアウト形状番号と配置位置が含まれる。
【００８４】
図２１に基地局側のソフトウェア無線機の構成を示す。アップリンクにおいて端末局から基地局に対して必要な機能のコンフィギュレーションデータを要求する制御信号が伝送され、基地側で受信されたと仮定する。
【００８５】
上述したアンテナ１４ａから受信された中心周波数ｆｃの信号は、アンテナスイッチ１５ｂを通り、ローノイズアンプ１５ｊに入力される。ローノイズアンプ１５ｊから出力された信号は、受信ミキサ１５ｋにおいて、第１局部発振器１５ｃの発振周波数ｆ１１をミックスされ、中間周波数ｆｉ の信号に変換される。中間周波数ｆｉ に変換された信号は、直交検波器１５ｌにおいて、第２局部発振器１５ｄの中間周波数ｆ１２により直交検波され、アナログベースバンド信号Ｉ、Ｑに変換される。アナログベースバンド信号Ｉ、Ｑは、Ａ／Ｄ変換器１５ｍにおいて、ディジタルベースバンド信号Ｉ−Ｄ、Ｑ−Ｄに変換される。
【００８６】
Ａ／Ｄ変換器１５ｍの出力のうちコンフィギュレーションデータを要求する制御信号は、デマルチプレクサ１５ｐによって制御情報復調部１５ｑに入力され、そこで復調された制御情報が出力される。その制御情報に含まれる、端末局が要求する機能モジュールのコンフィギュレーションデータが、基地局内部の端末局用ライブラリデータベース１４ｇから読み出される。読み出されたコンフィギュレーションデータに基づき、基地局内部の計算機１４ｅで配置配線などの処理が施される。そして、必要なコンフィギュレーションデータや情報が抽出され、コンフィギュレーションデータ・制御情報変調部１５ｓによって変調される。コンフィギュレーションデータ・制御情報変調部１５ｓの出力は、ソフトウェア伝送モードに設定されたマルチプレクサ１５ｔを介してＤ／Ａ変換器１５ｈに供給され、アナログベースバンド信号Ｉ、Ｑに変換される。
【００８７】
一方、端末局から所望の変調方式で伝送された本来伝送したい情報の変調信号は、Ａ／Ｄ変換器１５ｍによってディジタルベースバンド信号Ｉ−Ｄ、Ｑ−Ｄに変換され、マルチプレクサ１５ｐを介して、所望の復調方式にプログラムされたベースバンドディジタル復調部１５ｎに供給される。ベースバンドディジタル復調部１５ｎに供給された変調信号は、復調されてデマルチプレクサ１５ｏによって本来伝送したい情報データと制御信号とに分けられ、出力される。
【００８８】
同時に、アップリンクの制御情報で指定された基地局無線機用のコンフィギュレーションデータがデータベース１４ｆから読み出され、配置配線が行われ、全体のコンフィギュレーションデータが生成される。このコンフィギュレーションデータは、基地局のＦＰＧＡで構成されたプログラム可能なベースバンドディジタル変調器１５ｖと復調部１５ｎにダウンロードされる。
【００８９】
本来伝送したい情報データまたは制御データがマルチプレクサ１５ｕに入力され、ベースバンドディジタル変調部１５ｖに供給され、ダウンロードされた通信方式で変調される。ベースバンドディジタル変調部１５ｖの出力がマルチプレクサ１５ｔを介してＤ／Ａ変換器１５ｈに入力され、アナログベースバンド信号Ｉ、Ｑに変換される。
【００９０】
Ｄ／Ａ変換器１５ｈから出力されたアナログ信号は、直交変調器１５ｇにおいて、第２局部発振器１５ｄの発振周波数ｆ１２より直交変調され、中間周波数ｆｉ（＝ｆ１２）の信号に変換される。中間周波数ｆｉに変調された信号は、送信ミキサ１５ｆにおいて、第１局部発振器１５ｃの周波数ｆ１１により、周波数ｆc （＝ｆ１２＋ｆ１１）の信号に変換される。周波数ｆｃに変換された変調信号は、パワーアンプ１５ｅにおいて、所定の送信電力に増幅される。増幅された信号は、アンテナスイッチ１５ｄを介してアンテナ１４ａに供給され、送信される。
【００９１】
なお、コンフィギュレーションデータ・制御情報用の変調部１５ｓと制御情報変調信号復調部１５ｑは、プログラム可能なベースバンドディジタル変調部１５ｖと復調部１５ｎに対する変復調方式を実現するコンフィギュレーションデータをダウンロードすればハードウェアを兼ねることが可能であるため、省略可能である。また、プログラム可能なベースバンドディジタル変調部１５ｖと復調部１５ｎは、１個の大規模なＦＰＧＡで実現可能である。
【００９２】
また、マルチプレクサ１５ｕおよびデマルチプレクサ１５ｏを制御することによって、ダウンロードされた通信方式で、新しい通信システムをダウンロードするための制御情報やコンフィギュレーションデータをさらに伝送することが可能である。
【００９３】
図２２は、基地局用ライブラリデータベース１４ｆの一例の構成を示す。このライブラリのデータは、基地局側のソフトウェア無線機１４ｂにダウンロードして使用される。基地局用ライブラリデータベース１４ｆに格納されるライブラリは、通信方式の制約条件ファイル１６ｉ、ネットリスト１６ａ、通信方式のコンフィギュレーションデータ１６ｂ、機能モジュールの制約条件ファイル１６ｊ、ネットリスト１６ｃおよび機能モジュールのコンフィギュレーションデータ１６ｄの６種類に分けられる。
【００９４】
通信方式のコンフィギュレーションデータ１６ｂは、標準化された一般的な通信方式、例えば、携帯電話の通信方式であるＰＤＣ、ＣＤＭＡ１、または簡易的な携帯電話であるＰＨＳなどの基地局の機能をソフトウェア無線機上に実現するためのコンフィギュレーションデータ１６ｂ−１、１６ｂ−２、１６ｂ−３、・・・が格納される。
【００９５】
一方、機能モジュールは、それらの通信方式の一部の機能を変更する、または通信方式に新しい機能の追加を行うモジュールである。例えば、機能モジュールのコンフィギュレーションデータ１６ｄは、情報源符号化復号化器１６ｅ、１６ｆ、・・・や暗号化復号化器１６ｇ、１６ｈ、・・・などの機能を実現する。
【００９６】
また、通信方式の各方式の制約条件１６ｉ−１、１６ｉ−２、１６ｉ−３、・・・、ネットリスト１６ａ−１、１６ａ−２、１６ａ−３、・・・および、機能モジュールの制約条件１６ｊ−１、１６ｊ−２、１６ｊ−３、・・・、ネットリスト１６ｃ−１、１６ｃ−２、１６ｃ−３、・・・は、基地局側で配置配線のプログラムを実行する場合に使用される。
【００９７】
一般的に、制約条件ファイルには、ＦＰＧＡ上に実現される論理回路の動作クロック周波数、ゲート間の伝播遅延値やＦＰＧＡのピンの割り当てなどの物理的な仕様が記述される。配置配線は、この制約条件を満足するように行われる。また、ネットリスト１６ａは、上位のＶｅｒｉｌｏｇやＶＨＤＬなどのハードウェア記述言語とコンフィギュレーションデータとの中間言語的な役割を有し、論理回路を構成するゲートの種類とゲート間配線情報とが記述される。ネットリスト１６ａは、配置配線を行う上で必要なファイルである。
【００９８】
図２３は、基地局に具備される端末局用ライブラリデータベース１４ｇの、通信方式ライブラリ部の一例の構成を示す。これは、端末局のＦＰＧＡ上に、通信方式を実現する際に使用されるデータベースである。制約条件ファイル１７ｄとネットリスト１７ａは、配置配線プログラムを実行する際に用いられ、標準化された各通信方式１７ａ−１、１７ａ−２、１７ａ−３、・・・に対応する。
【００９９】
端末局では、種々の型名のＦＰＧＡが使用される。また、機能が同じであっても、ＦＰＧＡの型名によってコンフィギュレーションデータの内容が異なる。そのため、各ＦＰＧＡの型名に対応したコンフィギュレーションデータ１７ｂ、１７ｃ、・・・が用意され、同一の型名のＦＰＧＡに対応した、標準化された一般的な各通信方式のコンフィギュレーションデータ１７ｂ−１、１７ｂ−２、１７ｂ−３、・・・、１７ｃ−１、１７ｃ−２、１７ｃ−３、・・・が格納される。
【０１００】
図２４は、端末局用ライブラリデータベース１４ｇの機能モジュール部の一例の構成を示す。これは、端末局のＦＰＧＡ上に機能モジュールを実現する際に使用されるデータベースである。機能モジュール名称毎に、制約条件ファイル、ネットリスト、および各型名のＦＰＧＡに対応し、且つ各レイアウト形状に対応するコンフィギュレーションデータが格納される。
【０１０１】
例えば、情報源符号化・復号化器Ａモジュールならば、制約条件ファイル１８ａ−０−２、ネットリスト１８ａ−０−１、ＦＰＧＡの型名Ａ用で種々のレイアウト形状に対応するコンフィギュレーションデータ１８ａ−１−１、１８ａ−１−２、１８ａ−１−３、・・・、ＦＰＧＡの型名Ｂ用で種々のレイアウト形状に対応するコンフィギュレーションデータ１８ａ−２−１、１８ａ−２−２、１８ａ−２−３、・・・が格納される。
【０１０２】
表３は、基地局に具備される、基地局に関する履歴データベース１４ｈの一例の内容を示す。履歴データベース１４ｈは、過去に基地局側のソフトウェア無線機で構築された幾つかのシステムで使用された、通信方式の名称、機能モジュールの名称、レイアウト形状と配置位置および配線コンフィギュレーションデータが格納される。このデータベース１４ｈは、入力として通信方式の名称と機能モジュールの名称が与えられると、出力として機能モジュールのレイアウト形状、配置位置および配線コンフィギュレーションデータが出力される。
【０１０３】
【表３】
例えば、通信方式がＣＤＭＡ１方式で動画像符号化・複合化器Ｂのダウンロード要求が発生した場合、その組み合わせの履歴データは、表３のシステム組み合わせ番号１の行に存在することがわかる。したがって、履歴データベース１４ｈからは、動画像符号化・復号化器のレイアウト形状が「４」で、レイアウトの配置位置が（８０，７０）というレイアウト情報および配線コンフィギュレーションデータが「配線１」というファイル名のコンフィギュレーションデータが出力される。
【０１０５】
表４は、基地局に具備される、端末局に関する履歴データベース１４ｉの一例の内容を示す。表３と同様に、過去に端末局側のソフトウェア無線機で構築された幾つかのシステムの組み合わせにおける、ＦＰＧＡの型名、通信方式の名称、機能モジュールの名称、レイアウト形状、配置位置および配線コンフィギュレーションデータが格納されている。このデータベース１４ｉは、入力としてＦＰＧＡの型名、通信方式の名称および機能モジュールの名称が与えられると、出力として機能モジュールのレイアウト形状、配置位置および配線コンフィギュレーションデータが出力される。
【０１０６】
【表４】
例えば、端末局側で使用しているＦＰＧＡの型名がＤで、通信方式がＰＨＳで機能モジュールとして動画像符号化復号化Ｃと暗号化・復号化Ｂのダウンロード要求が発生した場合、その組み合わせの履歴データは、表４のシステム組み合わせ番号２の行に存在することがわかる。したがって、履歴データベース１４ｉからは、動画像符号化復号化Ｃの機能モジュールのレイアウト形状と配置位置がそれぞれ「５」と（２０，３５）、暗号化・復号化Ｂの機能モジュールのレイアウト形状と配置位置がそれぞれ「２」と（３０，５０）、配線が「配線２」というファイル名のコンフィギュレーションデータが出力される。
【０１０８】
図２５は、端末局側の一例の構成を示す機能ブロック図である。端末局は、アンテナ１９ａ、ソフトウェア無線機１９ｂ、ライブラリデータベース１９ｃ、履歴データベース１９ｄ、コンフィギュレーションデータ生成部１９ｅから構成される。
【０１０９】
ライブラリデータベース１９ｃには、通信方式と機能モジュールのコンフィギュレーションデータが格納される。また、履歴データベース１９ｄには、過去に実現したシステムのコンフィギュレーションデータが格納される。これらのデータベース１９ｃおよび／または１９ｄは、図示されないメモリおよび／またはハードディスク上に構築される。
【０１１０】
ソフトウェア無線機１９ｂにおいては、基地局に対してダウンロード要求を行うための制御情報の変調、データベースのソフトウェアの選択を行う制御信号の復調、基地局から無線伝送されたコンフィギュレーションデータの復調、データベースと基地局からダウンロードされたコンフィギュレーションデータによって実現された無線通信方式によって行われる情報データの変復調が行われる。
【０１１１】
コンフィギュレーションデータ生成部１９ｅでは、ライブラリデータベース１９ｃから読み出されたコンフィギュレーションデータと基地局から受信した配線コンフィギュレーションデータとに基づき、制御情報のレイアウト配置位置が考慮され、ソフトウェア無線機１９ｂにダウンロードするための、全体のコンフィギュレーションデータの生成が行われる。若し、履歴データベース１９ｄ内に、要求されているモジュールの組み合わせが見つかれば、配線コンフィギュレーションデータと機能モジュールの形状と配置位置とが読み出され、読み出されたこれらの情報を元に、ライブラリデータベース１９ｃからコンフィギュレーションデータが読み出され、全体のコンフィギュレーションデータの生成が行われる。
【０１１２】
図２６は、端末局側のソフトウェア無線機の一例の構成を示す機能ブロック図である。アップリンクにおいて、端末局から基地局に対して必要な機能のコンフィギュレーションデータのダウンロードを要求する場合、端末局のＦＰＧＡの型名、通信方式および機能モジュールの名称が記述された制御情報の伝送が行われる。制御情報は、制御情報変調部２０ｐに供給されて制御情報専用の変調方式によって変調される。制御情報が変調された変調信号は、初期のダウンロード要求を行うために設定されたマルチプレクサ２０ｑを介してＤ／Ａ変換器２０ｈに入力される。
【０１１３】
Ｄ／Ａ変換器２０ｈでアナログベースバンド信号Ｉ、Ｑに変換された制御情報が変調された変調信号は、直交変調器２０ｇにおいて、第２局部発振器２０ｄの発振周波数ｆ１２より直交変調され、中間周波数ｆｉ（＝ｆ１２）の信号に変換される。中間周波数ｆｉに変調された信号は、送信ミキサ２０ｆにおいて、第１局部発振器２０ｃの周波数ｆ１１により、周波数ｆc （＝ｆ１２＋ｆ１１）の信号に変換される。周波数ｆｃに変換されたＯＦＤＭ変調信号は、パワーアンプ２０ｅにおいて、所定の送信電力に増幅される。増幅された信号は、アンテナスイッチ２０ｂを介して上述のアンテナ１９ａに供給され、送信される。
【０１１４】
これらの制御情報が基地局に受信され、所定の処理が行われて端末局のＦＰＧＡ上で機能実現を行うためのモジュールのレイアウト情報やコンフィギュレーションデータが生成され、ダウンリンクで伝送されたものとする。
【０１１５】
伝送された信号は、中心周波数ｆｃの信号として上述したアンテナ１９ａから受信され、アンテナスイッチ２０ｂを通り、ローノイズアンプ２０ｊに入力される。ローノイズアンプ２０ｊから出力された信号は、受信ミキサ２０ｋにおいて、第１局部発振器２０ｃの発振周波数ｆ１１をミックスされ、中間周波数ｆｉ の信号に変換される。中間周波数ｆｉ に変換された信号は、直交検波器２０ｌにおいて、第２局部発振器２０ｄの中間周波数ｆ１２により直交検波され、アナログベースバンド信号Ｉ、Ｑに変換される。アナログベースバンド信号Ｉ、Ｑは、Ａ／Ｄ変換器２０ｍにおいて、ディジタルベースバンド信号Ｉ−Ｄ、Ｑ−Ｄに変換される。
【０１１６】
Ａ／Ｄ変換器２０ｍから出力された信号は、制御信号を受信するように設定されたデマルチプレクサ２０ｓに供給される。デマルチプレクサ２０ｓの出力は、制御情報・コンフィギュレーションデータ変調信号復調部２０ｔに供給され、配線コンフィギュレーションデータおよび制御情報として復調される。
【０１１７】
制御情報・コンフィギュレーションデータ変調信号復調部２０ｔで復調された制御情報は、履歴データベース１９ｄおよびコンフィギュレーションデータ生成部１９ｅに供給される。また、復調された配線コンフィギュレーションデータは、コンフィギュレーションデータ生成部１９ｅに入力される。コンフィギュレーションデータ生成部１９ｅでは、全体のコンフィギュレーションデータが生成され、プログラム可能なベースバンドディジタル変調部２０ｉと復調部２０ｎにダウンロードされる。
【０１１８】
所望の伝送方式が実現した後には、本来伝送すべき情報データビットが、情報データの伝送が可能な設定が行われたマルチプレクサ２０ｒに入力され、プログラム可能なベースバンドディジタル変調部２０ｉに供給される。プログラム可能なベースバンドディジタル変調部２０ｉで変調された変調信号は、マルチプレクサ２０ｑを介してＤ／Ａ変換器２０ｈに供給され、アナログベースバンド信号Ｉ、Ｑに変換される。
【０１１９】
また、この状態で新たな機能変更を行うために制御情報を伝送する場合は、マルチプレクサ２０ｒを、端末局からの制御情報を現在の通信方式で伝送できるように設定する。
【０１２０】
一方、ダウンリンクに対しては、基地局から所望の伝送方式で情報データが伝送され、端末局で受信され、Ａ／Ｄ変換器２０ｍでディジタルベースバンド信号Ｉ−Ｄ、Ｑ−Ｄに変換され、デマルチプレクサ２０ｓに入力される。この信号は、デマルチプレクサ２０ｓから出力され、ベースバンドディジタル復調部２０ｎによって復調される。復調信号は、デマルチプレクサ２０ｏの設定によって、情報データまたは制御情報および配線コンフィギュレーションデータとして出力される。
【０１２１】
なお、制御情報用の変調部２０ｐと復調部２０ｔは、プログラム可能なベースバンドディジタル変調部２０ｉと復調部２０ｎに対応する変復調方式を実現するコンフィギュレーションデータをダウンロードすればハードウェアを兼ねることが可能であるため、省略できる。また、プログラム可能なベースバンドディジタル変調部２０ｉと復調部２０ｎは、１個の大規模なＦＰＧＡで実現可能である。
【０１２２】
図２７は、端末局に具備されるライブラリデータベース１９ｃの一例の構成を示す。ライブラリデータベース１９ｃは、通信方式のコンフィギュレーションデータ２１ａと機能モジュールのコンフィギュレーションデータ２１ｂとから構成される。通信方式のコンフィギュレーションデータ２１ａは、標準化された通信方式、例えばＰＤＣ、ＣＤＭＡ１、ＰＨＳ、・・・を端末局のソフトウェア無線機上で実現するコンフィギュレーションデータ２１ａ−１、２１ａ−２、２１ａ−３、・・・が格納される。
【０１２３】
また、機能モジュールのコンフィギュレーションデータ２１ｂにおいては、各機能を端末局のソフトウェア無線機上で実現するコンフィギュレーションデータがレイアウト形状に格納される。例えば、暗号化符号化・復号化器Ａ（２１ｂ−３）のコンフィギュレーションデータには、レイアウト形状１（２１ｂ−３−１）、レイアウト形状２（２１ｂ−３−２）、レイアウト形状３（２１ｂ−３−３）、・・・のコンフィギュレーションデータが格納される。ライブラリデータベース１９ｃから、基地局から伝送された制御情報に一致する通信方式のコンフィギュレーションデータと機能モジュールのレイアウト形状のコンフィギュレーションデータとが読み出される。
【０１２４】
表５は、端末局に具備される履歴データベース１９ｄの一例の内容を示す。履歴データベース１９ｄには、過去に端末局側のソフトウェア無線機１９ｂで構築された幾つかのシステムを構成する通信方式の名称、機能モジュールの名称、レイアウト形状と配置位置および配線コンフィギュレーションデータが格納される。この履歴データベース１９ｄは、入力として通信方式の名称および機能モジュールの名称が与えられると、出力として機能モジュールのレイアウト形状、配置位置および配線コンフィギュレーションデータが出力される。
【０１２５】
【表５】
例えば、通信方式がＰＤＣで機能モジュールとして暗号化・復号化Ａのダウンロード要求が発生した場合、表５により、その組み合わせの履歴データがシステム組み合わせ番号０の行に存在することがわかる。したがって、履歴データベース１９ｄからは、暗号化・復号化Ａの、機能モジュールのレイアウト形状と、その配置位置がそれぞれ「１」と（１６，２０）というレイアウト形状情報と、「配線０」というファイル名の配線コンフィギュレーションデータとが出力される。
【０１２７】
図２８は、基地局から端末局にダウンロードを行う際の、基地局と端末局における一例の処理のフローチャートを示す。図２８の右側に基地局側の処理が示され、左側に端末局側の処理が示される。最初のステップＳ１０で、基地局において、端末局に構成されるシステムの方式や機能が決定される。次に、ステップＳ１１で、制御情報として通信方式や機能が基地局から端末局に対して通告される。この通告は、例えば、初期通信方式や端末局に既存の通信方式で以てなされる。
【０１２８】
先ず、基地局におけるダウンロード処理について説明する。ステップＳ１１での基地局から端末局への通告が行われると、基地局側では、ステップＳ１２で、決定されたシステムの方式や機能に対応した情報が基地局用履歴データベース１４ｈに存在しているかどうかが調べられる。若し、存在しなければ、処理はステップＳ１３に移行し、基地局用ライブラリデータベース１４ｆから制約条件ファイル、ネットリスト、各形状のコンフィギュレーションデータなどが読み出され、計算機１４ｅにより基地局用に配置、配線が計算される。そして、ステップＳ１６において、全体のコンフィギュレーションデータが生成され、次のステップＳ１７で、この全体のコンフィギュレーションデータが基地局のＦＰＧＡにダウンロードされる。
【０１２９】
一方、ステップＳ１２で、決定されたシステムの方式や機能に対応した情報が基地局の履歴データベース１４ｄに存在するとされれば、処理はステップＳ１４に移行する。ステップＳ１４では、履歴データベース１４ｄから、決定されたシステムの方式や機能に対応した、レイアウト形状、配置位置情報および配線コンフィギュレーションデータが読み出され、次のステップＳ１５で、基地局用ライブラリデータベース１４ｆから通信方式に対応するレイアウト形状である機能モジュールのコンフィギュレーションデータが読み出される。そして、処理はステップＳ１６に移行し、全体のコンフィギュレーションが生成され、次のステップＳ１７で、この全体のコンフィギュレーションデータが基地局のＦＰＧＡにダウンロードされる。
【０１３０】
次に、端末局におけるダウンロード処理について説明する。上述のステップＳ１１で、基地局から端末局への通知が行われると、この通知を受け取った端末局側では、ステップＳ１１０において、決定されたシステムの方式や機能に対応した情報が端末局の履歴データベース１９ｄに存在するかどうかが調べられる。
【０１３１】
ステップＳ１１０で、若し、決定されたシステムの方式や機能に対応した情報が端末局の履歴データベース１９ｄに存在するとされれば、処理はステップＳ１１２に移行する。ステップＳ１１２では、端末局の履歴データベース１９ｄから、決定されたシステムの方式や機能に対応した、レイアウト形状、配置位置情報および配線コンフィギュレーションデータが読み出される。処理はステップＳ１１３に移行し、端末局のライブラリデータベース１９ｃから、通信方式と対応するレイアウト形状の機能モジュールのコンフィギュレーションデータが読み出される。
【０１３２】
そして、処理はステップＳ１１４に移行し、コンフィギュレーションデータ生成部１９ｅで、全体のコンフィギュレーションデータがレイアウト配置位置を考慮して生成される。生成された全体のコンフィギュレーションデータは、次のステップＳ１１５で、端末局のＦＰＧＡにダウンロードされる。
【０１３３】
一方、上述のステップＳ１１０で、端末局の履歴データベース１９ｄに、決定されたシステムの方式や機能に対応する情報が存在しないとされれば、ステップＳ１１１で端末局から基地局に対して配置配線情報を供給するように要求される。この要求が基地局に受信されると、処理は基地局側に移され、ステップＳ１８で、要求に基づき基地局の履歴データベース１４ｄに、決定されたシステムの方式や機能に対応する情報が存在するかどうかが調べられる。
【０１３４】
若し、当該情報が存在しないとされれば、処理はステップＳ１９に移行し、計算機１４ｅにおいて、端末局用ライブラリデータベース１４ｇから制約条件ファイル、ネットリスト、各会場のコンフィギュレーションデータなどが読み出され、計算機１４ｅにより端末局用に配置配線が計算される。そして、処理はステップＳ２２に移行し、各機能のレイアウト形状と配置、配線コンフィギュレーションデータとが基地局から端末局に伝送される。これらの情報は、端末局に受信され、端末局側で、上述したステップＳ１１４およびＳ１１５の処理がなされる。
【０１３５】
一方、上述のステップＳ１８で、基地局の履歴データベース１４ｄに上述の情報が存在するとされれば、処理はステップＳ２０に移行し、端末局用の履歴データベース１４ｉから、制約条件ファイル、ネットリスト、各形状のコンフィギュレーションデータなどが読み出され、次のステップＳ２１で、端末局用のライブラリデータベース１４ｇから、通信方式に対応するレイアウト形状の機能モジュールのコンフィギュレーションデータが読み出される。そして、処理はステップＳ２２に移行し、各機能のレイアウト形状と配置位置、配線コンフィギュレーションデータとが基地局から端末局に伝送される。これらの情報は、端末局で受信され、端末局側で、上述したステップＳ１１４およびＳ１１５の処理がなされる。
【０１３６】
図２９に端末局から基地局にダウンロード要求が発生した場合の基地局と端末局における処理のフローチャートを示す。図２９の右側に基地局側の処理が示され、左側に端末局側の処理が示される。最初のステップＳ３０で、端末局において、端末局に構成されるシステムの方式や機能が決定される。次に、ステップＳ３１で、制御情報として通信方式や機能が端末局から基地局に対して通告される。この通告は、例えば、所定の初期通信方式や端末局に既存の通信方式で以てなされる。
【０１３７】
先ず、端末局におけるダウンロード処理について説明する。上述のステップＳ３１で、端末局から基地局への通知が行われると、ステップＳ３２で、端末局において、決定されたシステムの方式や機能に対応した情報が端末局の履歴データベース１９ｄに存在するかどうかが調べられる。
【０１３８】
ステップＳ３２で、若し、決定されたシステムの方式や機能に対応した情報が端末局の履歴データベース１９ｄに存在するとされれば、処理はステップＳ３４に移行する。ステップＳ３４では、端末局の履歴データベース１９ｄから、決定されたシステムの方式や機能に対応した、レイアウト形状、配置位置情報および配線コンフィギュレーションデータが読み出される。処理はステップＳ３５に移行し、端末局のライブラリデータベース１９ｃから、通信方式と対応するレイアウト形状の機能モジュールのコンフィギュレーションデータが読み出される。
【０１３９】
そして、処理はステップＳ３６に移行し、コンフィギュレーションデータ生成部１９ｅで、全体のコンフィギュレーションデータがレイアウト配置位置を考慮して生成される。生成された全体のコンフィギュレーションデータは、次のステップＳ３７で、端末局のＦＰＧＡにダウンロードされる。
【０１４０】
一方、上述のステップＳ３２で、端末局の履歴データベース１９ｄに、決定されたシステムの方式や機能に対応する情報が存在しないとされれば、ステップＳ３３で端末局から基地局に対して配置配線情報を供給するように要求される。この要求が基地局に受信されると、処理は基地局側に移され、ステップＳ３８で、要求に基づき基地局の履歴データベース１４ｄに、決定されたシステムの方式や機能に対応する情報が存在するかどうかが調べられる。
【０１４１】
若し、当該情報が存在しないとされれば、処理はステップＳ３９に移行し、計算機１４ｅにおいて、端末局用ライブラリデータベース１４ｇから制約条件ファイル、ネットリスト、各形状のコンフィギュレーションデータなどが読み出され、計算機１４ｅにより端末局用に配置配線が計算される。そして、処理はステップＳ４０に移行し、各機能のレイアウト形状と配置、配線コンフィギュレーションデータとが基地局から端末局に伝送される。これらの情報は、端末局に受信され、端末局側で、上述したステップＳ３６およびＳ３７の処理がなされる。
【０１４２】
一方、上述のステップＳ３８で、基地局の履歴データベース１４ｄに上述の情報が存在するとされれば、処理はステップＳ４１に移行し、端末局用の履歴データベース１４ｉから、制約条件ファイル、ネットリスト、各形状のコンフィギュレーションデータなどが読み出され、次のステップＳ４２で、端末局用のライブラリデータベース１４ｇから、通信方式に対応するレイアウト形状の機能モジュールのコンフィギュレーションデータが読み出される。そして、処理はステップＳ４０に移行し、各機能のレイアウト形状と配置、配線コンフィギュレーションデータとが基地局から端末局に伝送される。これらの情報は、端末局に受信され、端末局側で、上述したステップＳ３６およびＳ３７の処理がなされる。
【０１４３】
次に、基地局におけるダウンロード処理について説明する。上述のステップＳ３１で、端末局から基地局への通告が行われると、基地局側では、ステップＳ３１０で、決定されたシステムの方式や機能に対応した情報が基地局用履歴データベース１４ｈに存在しているかどうかが調べられる。若し、存在しなければ、処理はステップＳ３１１に移行し、基地局用ライブラリデータベース１４ｆから制約条件ファイル、ネットリスト、各形状のコンフィギュレーションデータなどが読み出され、計算機１４ｅにより基地局用に配置、配線が計算される。そして、ステップＳ３１２において、全体のコンフィギュレーションデータが生成され、次のステップＳ３１３で、この全体のコンフィギュレーションデータが基地局のＦＰＧＡにダウンロードされる。
【０１４４】
一方、ステップＳ３１０で、決定されたシステムの方式や機能に対応した情報が基地局の履歴データベース１４ｄに存在するとされれば、処理はステップＳ３１４に移行する。ステップＳ３１４では、履歴データベース１４ｄから、決定されたシステムの方式や機能に対応した、レイアウト形状、配置位置情報および配線コンフィギュレーションデータが読み出され、次のステップＳ３１５で、基地局用ライブラリデータベース１４ｆから通信方式に対応するレイアウト形状である機能モジュールのコンフィギュレーションデータが読み出される。そして、処理はステップＳ３１２に移行し、全体のコンフィギュレーションが生成され、次のステップＳ３１３で、この全体のコンフィギュレーションデータが基地局のＦＰＧＡにダウンロードされる。
【０１４５】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、端末局側で予め各機能の種々のレイアウト形状に対応するコンフィギュレーションデータをデータベース化しておき、機能のダウンロードの際には基地局側からは実現したい機能の名称と最適なレイアウトの形状と配置位置、およびモジュール間の配線のコンフィギュレーションデータを伝送するようにしている。そのため、消費電力や重量や外見に制限のある端末装置に負担をかけずに、ＦＰＧＡのコンフィギュレーションデータの、基地局から端末局へのダウンロードを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の技術によるソフトウェア無線装置の一例を示すブロック図である。
【図２】ソフトウェア無線通信システム用のソフトウェアを無線ダウンロードするリンクのパケットの構成例、並びに情報データを伝送するリンクのパケットの構成例を示す略線図である。
【図３】ソフトウェアがダウンロードされた変調部によって端末局から基地局に対して伝送するリンク（アップリンク）のパケットの構成例を示す略線図である。
【図４】ソフトウェア無線通信システムのパケット再送処理例を示す略線図である。
【図５】ＭＭＡＣ用のＯＦＤＭ復調部の構成例を示すブロック図である。
【図６】ＷＣＤＭＡ用のスペクトラム拡散方式復調部の構成例を示すブロック図である。
【図７】ＦＰＧＡのＬＵＴとＣＬで設計した９ビット加算器の構成例を示すブロック図である。
【図８】ＦＰＧＡのＬＵＴとＣＬを使用して設計した３×２ビットの乗算器の構成例を示す略線図である。
【図９】真理値表に基づいてＬＵＴによって設計した演算回路の構成例を示すブロック図である。
【図１０】ＦＰＧＡの一例の内部構成を示す略線図である。
【図１１】ＣＬＢの一例の内部構成を示すブロック図である。
【図１２】ＣＢの一例の構成を示す略線図である。
【図１３】ＳＢの一例の構成を示す略線図である。
【図１４】ある論理回路をＦＰＧＡ上に実現した場合の一例のＦＰＧＡレイアウトを示す略線図である。
【図１５】ある機能モジュールを実現するためのコンフィギュレーションデータの一例の内容を示す。
【図１６】ある機能モジュールの幾つかのレイアウト形状の例を示す略線図である。
【図１７】あるレイアウト形状におけるＦＰＧＡの一例を詳細に示す略線図である。
【図１８】ある機能モジュールのＦＰＧＡ上での一例のレイアウト図である。
【図１９】ある機能モジュールのＦＰＧＡ上での一例のレイアウトを詳細に示す略線図である。
【図２０】この発明による基地局の一例の構成を示す機能ブロック図である。
【図２１】基地局側のソフトウェア無線機の構成を示すブロック図である。
【図２２】基地局用ライブラリデータベースの一例の構成を示す略線図である。
【図２３】基地局に具備される端末局用ライブラリデータベースの通信方式ライブラリ部の一例の構成を示す略線図である。
【図２４】端末局用ライブラリデータベースの機能モジュール部の一例の構成を示す略線図である。
【図２５】端末局側の一例の構成を示す機能ブロック図である。
【図２６】端末局側のソフトウェア無線機の一例の構成を示す機能ブロック図である。
【図２７】端末局に具備されるライブラリデータベースの一例の構成を示す略線図である。
【図２８】基地局から端末局にダウンロードを行う際の、基地局と端末局における一例の処理のフローチャートである。
【図２９】端末局から基地局にダウンロード要求が発生した場合の基地局と端末局における処理のフローチャートである。
【符号の説明】
１４ｂ・・・ソフトウェア無線機、１４ｃ・・・ライブラリデータベース、１４ｄ・・・履歴データベース、１４ｅ・・・計算機、１５ｎ・・・プログラム可能なベースバンドディジタル復調部、１５ｑ・・・制御情報変調信号復調部、１５ｓ・・・コンフィギュレーションデータ制御情報変調部、１５ｖ・・・プログラム可能なベースバンドディジタル変調部、１９ｂ・・・ソフトウェア無線機、１９ｃ・・・ライブラリデータベース、１９ｄ・・・履歴データベース、１９ｅ・・・コンフィギュレーションデータ生成部、２０ｉ・・・プログラム可能なベースバンドディジタル変調部、２０ｎ・・・プログラム可能なベースバンドディジタル復調部、２０ｐ・・・制御情報変調部、２０ｔ・・・制御情報・コンフィギュレーションデータ変調信号復調部
Claims (23)
- ハードウェアの一部または全部がプログラム可能な論理回路で構成され、論理回路に対するプログラムを受信することによって、所望の無線通信方式を実現するようにした無線通信用端末局装置において、
標準化された無線通信方式の機能を実現するモジュールのプログラムと、上記モジュールに対して追加および／または変更が可能な機能モジュールのプログラムとの、２種類のプログラムのデータベースを備え、
上記データベースには、各機能モジュール毎に、１または複数種類の異なるレイアウト形状に対応する上記機能モジュールのプログラムが格納されることを特徴とする無線通信用端末局装置。 - 請求項１に記載の無線通信用端末局装置において、
基地局から、上記機能モジュールと、上記モジュールおよび上記機能モジュールの一方との間を接続するモジュール間配線データと、最適なレイアウト形状の情報と、該レイアウトの配置位置情報とを受信して上記データベースから上記プログラムを読み出し、全体のプログラムを生成して論理回路を実現するようにしたことを特徴とする無線通信用端末局装置。 - 請求項２に記載の無線通信用端末局装置において、
さらに、実現したレイアウト形状の情報と、該レイアウトの配置位置情報と、該実現したレイアウト形状による上記モジュール間配線データとを書き込み可能な履歴データベースを具備したことを特徴とする無線通信用端末局装置。 - 請求項３に記載の無線通信用端末局装置において、
上記履歴データベース内に所望のシステムが存在すれば、上記モジュール間配線データと上記レイアウト形状情報と上記配置位置情報を読み出し、読み出された該モジュール間配線データと該レイアウト形状情報と該配置位置情報とに基づき上記データベースから読み出した対応するプログラムから全体のプログラムを生成して上記所望のシステムの論理回路を実現し、
若し、上記履歴データベース内に上記所望のシステムが存在しなければ、上記基地局に対して必要な情報のダウンロードを要求する制御情報を伝送し、伝送された該制御情報に基づき上記基地局からダウンロードされた上記モジュール間配線データと上記レイアウト情報と上記レイアウトの配置位置情報とを受信し、受信された該モジュール間配線データと該レイアウト形状情報と該配置位置情報とに基づき上記データベースから読み出した対応するプログラムから全体のプログラムを生成して上記所望のシステムの論理回路を実現するようにしたことを特徴とする無線通信用端末局装置。 - ハードウェアの一部または全部がプログラム可能な論理回路で構成され、論理回路に対するプログラムを受信することによって、所望の無線通信方式を実現するようにした無線通信用端末局装置に対してプログラムを送信するようにされ、ハードウェアの一部または全部がプログラム可能な論理回路で構成され、プログラムに応じて所望の無線通信方式を実現するようにされた無線通信用基地局装置において、
標準化された無線通信方式の機能を実現するモジュールのプログラムと、上記モジュールに対して追加および／または変更が可能な機能モジュールのプログラムとの、２種類のプログラムのデータベースを備え、
上記データベースには、各機能モジュール毎に、１または複数種類の異なるレイアウト形状に対応する上記機能モジュールのプログラムが格納されることを特徴とする無線通信用基地局装置。 - 請求項５に記載の無線通信用基地局装置において、
与えられたプログラムに基づき論理回路を設計する論理回路設計手段をさらに具備し、
上記論理回路設計手段により、上記機能モジュールと、上記モジュールおよび上記機能モジュールの一方との間を接続するモジュール間配線データと、最適なレイアウト形状と、該レイアウトの配置位置とを決定して全体のプログラムを生成することで、無線通信用基地局装置自身の論理回路を実現するようにしたことを特徴とする無線通信用基地局装置。 - 請求項６に記載の無線通信用基地局装置において、
さらに、過去に実現した上記レイアウト形状の情報と、上記レイアウトの配置位置情報と、上記モジュール間配線データとを書き込み可能な履歴データベースを具備したことを特徴とする無線通信用基地局装置。 - 請求項７に記載の無線通信用基地局装置において、
上記履歴データベース内に所望のシステムが存在すれば、上記モジュール間配線データと上記レイアウト形状情報と上記配置位置情報とを上記履歴データベースから読み出し、読み出された該モジュール間配線データと該レイアウト形状情報と該配置位置情報とを用いてモジュール間配線データと共に全体のプログラムを生成して自分自身の論理回路を生成し、
若し、上記履歴データベース内に上記所望のシステムが存在しなければ、上記論理回路計算手段によってモジュール間配線データと該モジュールの最適なレイアウト形状と該レイアウトの配置位置とを決定し、上記データベースから対応する上記プログラムを読み出し、読み出された該モジュール間配線データと該レイアウト形状情報と該配置位置情報とを用いてモジュール間配線データと共に全体のプログラムを生成して自分自身の論理回路を実現するようにしたことを特徴とする無線通信用基地局装置。 - ハードウェアの一部または全部がプログラム可能な論理回路で構成され、論理回路に対するプログラムを受信することによって所望の無線通信方式を実現するようにした無線通信用端末局装置にプログラムを送信する無線通信用基地局装置において、
標準化された無線通信方式の無線通信用端末局装置の機能を実現するモジュールと、該モジュールに対して追加または変更が可能な機能モジュールの２種類のプログラムのデータベースを備え、
上記データベース内に各機能モジュール毎に１または複数種類の異なったレイアウト形状に対応する上記機能モジュールのプログラムが格納されたことを特徴とする無線通信用基地局装置。 - 請求項９に記載の無線通信用基地局装置において、
与えられたプログラムに基づき論理回路を設計する論理回路設計手段をさらに具備し、
上記論理回路設計手段により、上記機能モジュールと、上記モジュールおよび上記機能モジュールの一方との間を接続するモジュール間配線データと、、最適な上記レイアウト形状と、該レイアウトの配置位置を決定して、決定された上記配線データと上記最適なレイアウト形状と上記レイアウトの配置位置とを上記無線通信用端末局装置に伝送することを特徴とする無線通信用基地局装置。 - 請求項１０に記載の無線通信用基地局装置において、
さらに、過去に実現した上記レイアウト形状の情報と、上記レイアウトの配置位置の情報と、上記モジュール間配線データとを書き込み可能な履歴データベースを具備することを特徴とする無線通信用基地局装置。 - 請求項１１に記載の無線通信用基地局装置において、
上記履歴データベース内に所望のシステムが存在すれば、上記モジュール間配線データと上記レイアウト形状情報と上記配置位置情報とを上記履歴データベースから読み出し、読み出された該モジュール間配線データと該レイアウト形状情報と該配置位置情報とを上記無線通信用端末局装置に伝送し、
若し、上記履歴データベース内に上記所望のシステムが存在しなければ、上記論理回路計算手段によってモジュール間配線データと該モジュールの最適なレイアウト形状と該レイアウトの配置位置とを決定し、これら該モジュール間配線データと該レイアウト形状情報と該配置位置情報とを上記無線通信用端末局装置に伝送し、
上記無線通信用端末局装置側で上記伝送された上記該モジュール間配線データと上記レイアウト形状情報と上記配置位置情報とを用いて上記所望のシステムによる論理回路を実現できるようにしたことを特徴とする無線通信用基地局装置。 - ハードウェアの一部または全部がプログラム可能な論理回路で構成され、論理回路に対するプログラムを受信することによって、所望の無線通信方式を実現するようにした無線通信用端末局装置と、無線通信用端末局装置にプログラムを送信する無線通信用基地局装置からなる無線通信システムにおいて、
標準化された無線通信方式の機能を実現するモジュールのプログラムと、上記モジュールに対して追加および／または変更が可能な機能モジュールのプログラムとの、２種類のプログラムの第１のデータベースを備える無線通信用端末局装置と、
標準化された無線通信方式の上記無線通信用端末局装置の機能を実現するモジュールと、該モジュールに対して追加または変更が可能な機能モジュールの２種類のプログラムの第２のデータベースを備える無線通信用基地局装置と
を有し、
上記無線通信用端末局装置の上記第１のデータベースには、各機能モジュール毎に、１または複数種類の異なるレイアウト形状に対応する上記機能モジュールのプログラムが格納されることを特徴とする無線通信システム。 - 請求項１３に記載の無線通信システムにおいて、
上記無線通信用基地局装置は、さらに、ハードウェアの一部または全部がプログラム可能な論理回路で構成され、該論理回路に対するプログラムによって所望の無線通信方式を実現するようにされたことを特徴とする無線通信システム。 - 請求項１３または請求項１４に記載の無線通信システムにおいて、
上記無線通信用端末局装置は、上記無線通信用基地局装置から、上記機能モジュールと、上記モジュールおよび上記機能モジュールの一方との間を接続するモジュール間配線データと、最適なレイアウト形状の情報と該レイアウトの配置位置情報とを受信して上記第１のデータベースから上記プログラムを読み出し、全体のプログラムを生成して論理回路を実現するようにしたことを特徴とする無線通信システム。 - 請求項１５に記載の無線通信システムにおいて、
上記無線通信用端末局装置は、さらに、実現したレイアウト形状の情報と、該レイアウトの配置位置情報と、該実現したレイアウト形状によるモジュール間配線データとを書き込み可能な第１の履歴データベースを具備したことを特徴とする無線通信システム。 - 請求項１６に記載の無線通信システムにおいて、
上記無線通信用基地局装置の上記第２のデータベース内に各機能モジュール毎に１または複数種類の異なったレイアウト形状に対応する上記機能モジュールのプログラムが格納されたことを特徴とする無線通信システム。 - 請求項１７に記載の無線通信システムにおいて、
上記無線通信用基地局装置は、与えられたプログラムに基づき論理回路を設計する論理回路設計手段をさらに具備し、
上記論理回路設計手段により、上記モジュール間配線データと最適な上記レイアウト形状と該レイアウトの配置位置とを決定して、決定された上記モジュール間配線データと上記最適なレイアウト形状と上記レイアウトの配置位置とを上記無線通信用端末局装置に伝送することを特徴とする無線通信システム。 - 請求項１８に記載の無線通信システムにおいて、
上記無線通信用基地局装置は、さらに、上記無線通信用端末局装置で過去に実現した上記レイアウト形状の情報と上記レイアウトの配置位置の情報と上記モジュール間配線データとを書き込み可能な第２の履歴データベースを具備することを特徴とする無線通信システム。 - 請求項１９に記載の無線通信システムにおいて、
上記無線通信用端末局装置では、
若し、上記第１の履歴データベース内に上記所望のシステムが存在すれば、上記モジュール間配線データと上記レイアウト形状情報と上記配置位置情報を上記第１の履歴データベースから読み出し、読み出された該モジュール間配線データと該レイアウト形状情報と該配置位置情報とを用いて上記所望のシステムによる論理回路を実現し、
若し、上記第１の履歴データベース内に上記所望のシステムが存在しなければ、上記無線通信用基地局装置に対して、上記論理回路計算手段によってモジュール間配線データと、該モジュールの最適なレイアウト形状と、該レイアウトの配置位置とを決定し、これら該モジュール間配線データと該レイアウト形状情報と該配置位置情報とを上記無線通信用端末局装置に伝送するように要求し、伝送された上記モジュール間配線データと上記レイアウト形状情報と上記配置位置情報とに基づき上記所望のシステムによる論理回路を実現するようにしたことを特徴とする無線通信システム。 - 請求項１７に記載の無線通信システムにおいて、
上記無線通信用基地局装置は、与えられたプログラムに基づき論理回路を設計する論理回路設計手段をさらに具備し、
上記論理回路設計手段により、上記モジュール間配線データと、上記モジュールの最適なレイアウト形状と、該レイアウトの配置位置とを決定して全体のプログラムを生成することで、上記無線通信用基地局装置自身の論理回路を実現するようにしたことを特徴とする無線通信システム。 - 請求項２１に記載の無線通信システムにおいて、
上記無線通信用基地局装置は、さらに、過去に実現した上記レイアウト形状の情報と、上記レイアウトの配置位置情報と、上記モジュール間配線データとを書き込み可能な第２の履歴データベースを具備したことを特徴とする無線通信システム。 - 請求項２２に記載の無線通信システムにおいて、
上記無線通信用基地局装置は、
上記第２の履歴データベース内に所望のシステムが存在すれば、上記モジュール間配線データと上記レイアウト形状情報と上記配置位置情報を上記第２の履歴データベースから読み出し、読み出された該モジュール間配線データと該レイアウト形状情報と該配置位置情報とに基づきモジュール間配線データと共に全体のプログラムを生成して上記無線通信用基地局装置自身の論理回路を生成し、
若し、上記第２の履歴データベース内に上記所望のシステムが存在しなければ、上記論理回路計算手段によってモジュール間配線データと、該モジュールの最適なレイアウト形状と、該レイアウトの配置位置を決定し、上記第２のデータベースから対応する上記プログラムを読み出し、読み出された該モジュール間配線データと該レイアウト形状情報と該配置位置情報とに基づきモジュール間配線データと共に全体のプログラムを生成して上記無線通信用基地局装置自身の論理回路を実現するようにしたことを特徴とする無線通信システム。
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