JP4684909B2 - ソフトウエア無線装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信の処理機能を変更可能なソフトウエア無線装置に関する。

ソフトウエア無線装置（ＳＤＲ；Software Defined Radio）は、無線通信の処理機能をソフトウエアにより変更することで、様々な方式の無線通信を行うことができる。例えば、ソフトウエア無線装置は、論理をソフトウエア（論理情報）により変更できるリコンフィギュラブル論理回路を有している（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−３２４０４３号公報

しかしながら、従来のソフトウエア無線装置では、論理を書き換え可能なリコンフィギュラブル領域を増やしたり、減らしたりすることができない。例えば、新たな無線通信方式の処理機能に必要なゲート数が、既に開発されたソフトウエア無線装置のリコンフィギュラブルチップのゲート数より大きい場合、ソフトウエア無線装置を新たに設計する必要がある。また、新たな無線通信方式の処理機能に必要なゲート数が小さい場合にも、その論理のためにリコンフィギュラブルチップの全体に電源を供給する必要がある。使用しないトランジスタにも電圧が印加されるため、不要なリーク電流等が流れてしまう。

本発明の目的は、ソフトウエア無線装置の無線処理機能の拡張性を向上することである。

本発明の更なる目的は、ソフトウエア無線装置の無線処理機能の拡張性を向上することで、ソフトウエア無線装置の消費電力を削減することである。

本発明の一形態では、各リコンフィギュラブル部は、無線処理機能の一部が構成されたハードウエア回路と、無線処理機能の別の一部が構成されるリコンフィギュラブル回路とを有する。拡張インタフェース部は、リコンフィギュラブル部を相互に接続するために接続仕様を変更可能なスイッチ回路を有する。記憶部は、リコンフィギュラブル回路の論理およびスイッチ回路の接続仕様を変更するための論理情報を記憶する。制御部は、装置の外部から供給される論理情報を、記憶部にダウンロードする。論理情報に応じてリコンフィギュラブル回路の論理を書き替え、スイッチ回路の接続情報を切り替えることで、使用する無線通信方式に応じて最適な論理回路を構成できる。具体的には、スイッチ回路により複数のリコンフィギュラブル回路を相互に接続することで、無線処理機能を実現するための論理規模が大きい場合にも対処できる。例えば、スイッチ回路をオフして、１つのリコンフィギュラブル回路のみを使用することで、無線処理機能を実現するための論理規模が小さい場合に対処できる。この場合、論理が搭載されないリコンフィギュラブル回路には、電源を供給する必要がないため、消費電力を削減できる。このように、リコンフィギュラブル回路の拡張、縮小を無線処理機能の論理規模に応じて自在に変更できる。すなわち、ソフトウエア無線装置の無線処理機能の拡張性を向上できる。さらに、ハードウエア回路は、一般に、回路規模を小さくできる。このため、回路規模を最小限にしながら、ソフトウエア無線装置の無線処理機能の拡張性を向上できる。

本発明の一形態における好ましい例では、拡張インタフェース部は、無線処理機能のさらに別の一部が構成される無線処理回路を有する。無線処理回路は、スイッチ回路を介し
てリコンフィギュラブル部に接続可能である。これにより、無線処理機能を実現するための論理が、リコンフィギュラブル回路の論理規模を超えるときに、拡張インタフェース部の無線処理回路を使用することで、ソフトウエア無線装置の無線処理機能の拡張性をさらに向上できる。

本発明の一形態における好ましい例では、ソフトウエア無線装置は、一対のリコンフィギュラブル部を有する。無線処理回路の第１無線処理回路は、一方のリコンフィギュラブル部から出力される信号を処理し、処理した信号を他方のリコンフィギュラブル部に出力する。無線処理回路の第２無線処理回路は、他方のリコンフィギュラブル部から出力される信号を処理し、処理した信号を一方のリコンフィギュラブル部に出力する。これにより、信号の処理経路は、ループ状になり短くなる。この結果、信号処理の効率を向上でき、ソフトウエア無線装置の性能を向上できる。

本発明の一形態における好ましい例では、無線処理回路の第１無線処理回路は、一方のリコンフィギュラブル部から出力される信号を処理し、処理した信号を一方のリコンフィギュラブル部に出力する。無線処理回路の第２無線処理回路は、他方のリコンフィギュラブル部から出力される信号を処理し、処理した信号を他方のリコンフィギュラブル部に出力する。これにより、リコンフィギュラブル部を独立に無線処理させることができる。例えば、複数の電波を同時に送受信できる。あるいは、電波の送受信と、論理情報のダウンロードを同時にできる。

本発明の一形態における好ましい例では、無線処理回路は、論理が固定されたハードウエアロジックで構成されている。一般に、論理規模が同じ場合、ハードウエアロジックは、リコンフィギュラブルロジックより規模を小さくできる。これにより、拡張インタフェース部のレイアウトサイズを小さくでき、ソフトウエア無線装置のコストを削減できる。

本発明の一形態における好ましい例では、カードインタフェース部は、メモリカードが接続され、メモリカードに記憶された論理情報を制御部にダウンロードする。情報処理インタフェース部は、情報処理装置が接続され、情報処理装置から出力される論理情報を制御部にダウンロードする。無線インタフェース部は、アンテナを介して受信した論理情報を、制御部にダウンロードする。複数のインタフェース部を用いることにより、様々な環境下において最適な条件で論理情報をダウンロードできる。

本発明では、ソフトウエア無線装置の無線処理機能の拡張性を向上できる。これにより、ソフトウエア無線装置の消費電力を削減できる。

以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。図中、太線で示した信号線は、複数本で構成されている。太線が接続されているブロックの一部は、複数の回路で構成されている。信号が伝達される信号線には、信号名と同じ符号を使用する。

図１は、本発明のソフトウエア無線装置の第１の実施形態を示している。ソフトウエア無線装置ＳＤＲは、制御チップＣＮＴＬ（制御部）、外部インタフェースチップＥＸＴＩＦ、リコンフィギュラブルチップＬＳＩ１、ＬＳＩ２（論理を再構成可能なリコンフィギュラブル部）、拡張インタフェースチップＥＸＴＥＮＤ（拡張インタフェース部）、フラッシュメモリＦＬＡＳＨ（記憶部）、ＳＤＲＡＭ（記憶部）、ＤＡ変換器ＤＡＣおよびＡＤ変換器ＡＤＣを有している。

ＤＡ変換器ＤＡＣから出力される信号は、図示しない無線処理部を経てアンテナＡＮＴ
から無線信号として出力される。アンテナＡＮＴに入力される無線信号は、無線処理部を経てＡＤ変換器ＡＤＣに供給される。例えば、ソフトウエア無線装置ＳＤＲは、携帯電話に搭載され、あるいは携帯電話の基地局の無線処理装置に搭載される。ソフトウエア無線装置ＳＤＲを携帯電話に搭載することにより、１台の携帯電話で様々な無線方式を用いて通話および通信が可能になる。以下、制御チップＣＮＴＬ、外部インタフェースチップＥＸＴＩＦ、リコンフィギュラブルチップＬＳＩ１、ＬＳＩ２、拡張インタフェースチップＥＸＴＥＮＤおよびフラッシュメモリＦＬＡＳＨを、単にＣＮＴＬ、ＥＸＴＩＦ、ＬＳＩ１、ＬＳＩ２、ＥＸＴＥＮＤおよびＦＬＡＳＨとも称する。

ＣＮＴＬは、プロセッサが搭載されたＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）により構成されている。ＣＮＴＬは、ＦＬＡＳＨに記憶されている論理情報を内蔵のプロセッサを用いて読み込むことでＦＰＧＡ部の論理を構成する。また、ＣＮＴＬは、ＣＮＴＬ、ＬＳＩ１、ＬＳＩ２、ＥＸＴＥＮＤの論理を構成するためにソフトウエア無線装置ＳＤＲの外部から供給される論理情報を、対応するＦＬＡＳＨに転送する機能を有している。

ＥＸＴＩＦは、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）により構成されている。ＥＸＴＩＦの論理情報は、例えば、ＣＮＴＬに接続されたＦＬＡＳＨに格納される。ＦＰＧＡが不揮発性のメモリで構成される場合、ＥＸＴＩＦの論理情報は、ソフトウエア無線装置ＳＤＲの製造工程でＥＸＴＩＦに書き込まれてもよい。ＥＸＴＩＦは、アンテナＡＮＴを介して入出力される無線信号の処理を行うためのインタフェースＡＤＤＡＩＦと、ＭＡＣ（Media Access Control）処理を行うためのインタフェースＭＡＣＩＦを有している。

各ＬＳＩ１、ＬＳＩ２は、プロセッサと、無線処理機能の一部が構成されたハードウエア回路、パラメタルハードウエア回路と、前記無線処理機能の別の一部が構成されるリコンフィギュラブル回路とを有している。ハードウエア回路の論理は、固定であり書き換えることができない。パラメタルハードウエア回路は、例えば、処理で扱うデータ数や精度等のパラメータを変更するためのレジスタを有している。パラメタルハードウエア回路の論理は、レジスタに設定される値を除いて変更できない。

リコンフィギュラブル回路を構成するための論理情報は、各ＬＳＩ１、ＬＳＩ２に接続されたＦＬＡＳＨに格納される。各ＬＳＩ１−２は、ＥＸＴＩＦに対して信号の授受するためのインタフェースＡＤＤＡＩＦ、ＭＡＣＩＦと、ＥＸＴＥＮＤに対して信号を授受するためのインタフェースＥＸＴＩＯ１、ＥＸＴＩＯ２を有している。インタフェースＡＤＤＡＩＦには、無線処理に関する信号が伝達される。インタフェースＭＡＣＩＦには、ＭＡＣ処理に関する信号が伝達される。ＬＳＩ１−２の詳細は、後述する図２で説明する。

ＥＸＴＥＮＤは、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）により構成されている。ＥＸＴＥＮＤは、ＬＳＩ１−２を相互に接続するためのインタフェースを有している。ＥＸＴＥＮＤを構成するための論理情報は、ＥＸＴＥＮＤに接続されたＦＬＡＳＨに格納される。ＥＸＴＥＮＤの詳細は、後述する図３で説明する。

なお、ＳＤＲＡＭは、ＦＬＡＳＨに格納された論理情報等を一時的に記憶するバッファとして機能する。例えば、携帯電話が動作している状態では、ＦＬＡＳＨに格納された論理情報は、ＳＤＲＡＭに転送されている。ＣＮＴＬ、ＬＳＩ１−２等は、論理の書き換え指示を受けたときに、論理情報をＳＤＲＡＭから読み込む。これにより、論理情報をＦＬＡＳＨから読み込む場合に比べて論理の書き換え時間を短縮できる。

図２は、図１に示したＬＳＩ１、ＬＳＩ２の詳細を示している。ＬＳＩ１、ＬＳＩ２は、同じ回路構成を有しているため、以下では、ＬＳＩ１についてのみ説明する。ＬＳＩ１
は、プロセッサＣＰＵ、ユーザロジック部ＵＬ（ＵＬ１−ＵＬ３；ハードウエア回路）、パラメタルハードウエア部ＰＨＷ（ＰＨＷ１−ＰＨＷ３；ハードウエア回路）、リコンフィギュラブル部ＲＣＬ（ＲＣＬ１−ＲＣＬ３）およびインタフェース部ＡＤＤＡＩＦ、ＭＡＣＩＦを有している。

プロセッサＣＰＵは、システムインタフェースＳＹＳＩＦを介して上位の制御バスＣＮＴＢＵＳに接続されている。プロセッサＣＰＵは、内部バスＩＢＵＳを介して、ユーザロジック部ＵＬ、パラメタルハードウエア部ＰＨＷ、リコンフィギュラブル部ＲＣＬおよびインタフェース部ＡＤＤＡＩＦ、ＭＡＣＩＦの動作を制御する。

ユーザロジック部ＵＬ１−３、パラメタルハードウエア部ＰＨＷ１−３、リコンフィギュラブル部ＲＣＬ１−ＲＣＬ３およびインタフェース部ＡＤＤＡＩＦ、ＭＡＣＩＦは、データネットワークＤＮＥＴ（ＤＮＥＴ１−３）を介して互いに接続されている。データネットワークＤＮＥＴは、内部Ｉ／Ｏ（ＩＮＩＯ）を介して互いに接続されている。データネットワークＤＮＥＴ１は、インタフェースＥＸＴＩＯ１に接続されている。データネットワークＤＮＥＴ３は、インタフェースＥＸＴＩＯ２に接続されている。

ユーザロジック部ＵＬ１−ＵＬ３は、所定の無線通信方式に共通に使用される機能を内蔵した専用のハードウエアである。ユーザロジック部ＵＬ１−３の動作は、プロセッサＣＰＵから内部バスＩＢＵＳを介して設定されるレジスタ値に応じて制御される。例えば、ユーザロジック部ＵＬ１は、トラッキング補正部、シンボル同期パケットの検出部、フレーム同期部、広帯域キャリア周波数の誤差補正部を有している。ユーザロジックＵＬ２は、残留キャリアサンプリング周波数の誤差補正部等を有している。ユーザロジック部ＵＬ３は、プリアンブル挿入部等を有している。

パラメタルハードウエア部ＰＨＷ１は、例えば、バンドパスフィルタおよびローパスフィルタ等の帯域制限フィルタを有している。帯域制限フィルタでは、フィルタ係数やタップ数がパラメータとして設定される。パラメタルハードウエア部ＰＨＷ２は、例えば、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部およびＣＣＫ変調部を有している。例えば、ＦＦＴ部では、演算のポイント数がパラメータとして設定される。パラメタルハードウエア部ＰＨＷ３は、デマップ部、デインタリーブ部、デパンクチャ部、ビタビ演算部、スクランブル畳み込み符号部を有している。例えば、ビタビ演算部では、拘束長、符号化率および生成多項式がパラメータとして設定される。

リコンフィギュラブル部ＲＣＬ１には、プロセッサＣＰＵを介してダウンロードされる論理情報に応じて、例えば、広帯域キャリア周波数の誤差を補正する機能および逆拡散機能が構成される。同様に、リコンフィギュラブル部ＲＣＬ２には、例えば、狭帯域キャリア周波数の誤差を補正する機能、ＤＢＰＳＫ変調機能、ＤＱＰＳＫ変調機能および拡散機能が構成される。同様に、リコンフィギュラブル部ＲＣＬ３には、伝送路の推定補正機能、パンクチャ部、マッピング部、インタリーブ部、パイロット挿入部およびＤＱ／ＢＰＳＫ変調部等が構成される。リコンフィギュラブル部ＲＣＬ１−３の機能は、ダウンロードされる論理情報に応じて変更可能である。

図３は、図１に示したＥＸＴＥＮＤの詳細を示している。ＥＸＴＥＮＤは、ＬＳＩ１−２を相互に接続するための一対のスイッチ回路ＳＷと、スイッチ回路ＳＷの間に配置され、無線処理機能の更なる別の一部が構成されるリコンフィギュラブル部ＥＲＣＬ１−２とを有している。リコンフィギュラブル部ＥＲＣＬ１−２は、論理情報のダウンロードにより論理が再構成可能な無線処理回路として機能する。スイッチ回路ＳＷによる信号線の接続情報およびリコンフィギュラブル部ＥＲＣＬ１−２の論理を構成するための論理情報は、ＥＸＴＥＮＤに接続されたＦＬＡＳＨに格納される。そして、ＬＳＩ１−２に構成され
る無線処理機能と、リコンフィギュラブル部ＥＲＣＬ１−２に構成される無線処理機能とにより、無線通信が行われる。なお、リコンフィギュラブル部ＥＲＣＬ１−２に無線処理機能を構成するか否かは、無線通信方式の規模および処理機能に応じて決定される。

図４は、図１に示したソフトウエア無線装置ＳＤＲを構成する部品のレイアウトを示している。ソフトウエア無線装置ＳＤＲは、例えば、プリント基板ＰＣＢ上に、チップＣＮＴＬ、ＥＸＴＩＦ、ＬＳＩ１−２、ＥＸＴＥＮＤ、ＦＬＡＳＨ、ＳＤＲＡＭ、ＥＺＵＳＢ、ＣＰＬＤ、コネクタおよび他の電子部品を搭載して構成されている。斜線の矩形は、コネクタを示している。図中の波線の左側と右側では、互いに異なる独立の電源線が配線される。

チップＥＺＵＳＢ、ＣＰＬＤは、例えば、ＣＰＵが搭載されたＡＳＩＣとして構成されている。ＥＺＵＳＢは、ＣＮＴＬのＦＰＧＡ部の基本回路、ＥＸＴＩＦのＦＰＧＡ部の論理、およびＥＸＴＥＮＤの基本回路を構成するための論理情報を外部から書き込むための転送要求に応答して、ダウンロード動作を制御する。ＣＮＴＬのＦＰＧＡ部の基本回路、およびＥＸＴＩＦのＦＰＧＡ部、ＥＸＴＥＮＤの基本回路は、外部から供給される論理情報を直接受けて論理を構成する。また、ＥＺＵＳＢは、外部からＦＬＡＳＨに論理情報を書き込むための転送要求に応答して、ソフトウエア無線装置ＳＤＲの全体のダウンロード動作を制御する。ＦＬＡＳＨに書き込まれた論理情報をＬＳＩ１−２、ＥＸＴＥＮＤおよびＣＮＴＬに転送することにより、ＬＳＩ１−２のリコンフィギュラブル部ＲＣＬ、ＥＸＴＥＮＤのスイッチ回路ＳＷ、リコンフィギュラブル部ＥＲＣＬ１−２およびＣＮＴＬのＦＰＧＡ部の残りの論理が構成される。

ＣＰＬＤは、コネクタを介してメモリカードを接続するためのインタフェースを有している。ＣＰＬＤは、ＥＺＵＳＢからの指示を受けて、メモリカード（図示せず）から論理情報を読み込み、読み込んだ論理情報を図１に示した制御バスＣＮＴＢＵＳに出力する。

クロック生成部ＣＬＫは、複数の発振回路ＯＳＣ、および発振回路ＯＳＣにより生成されたクロックの周波数を逓倍する逓倍回路ＭＬＴを有している。逓倍回路ＭＬＴは、例えば、ＬＳＩ１−２等に新しい無線通信機能が構成される場合で、発振回路ＯＳＣで生成されるクロックより高い周波数が必要になるときに使用される。

図５は、本発明のソフトウエア無線装置を用いて無線通信を行う例を示している。基地局では、ソフトウエア無線装置ＳＤＲのホストインタフェースＨＯＳＴＩＦは、ホストコンピュータＨＯＳＴ等に接続される。この場合、ソフトウエア無線装置ＳＤＲ内のリコンフィギュラブル論理の論理情報は、ホストインタフェースＨＯＳＴＩＦを介してホストコンピュータからダウンロードされる。

携帯電話では、ソフトウエア無線装置ＳＤＲのホストインタフェースＨＯＳＴＩＦは、パーソナルコンピュータに接続される。この場合、ソフトウエア無線装置ＳＤＲ内のリコンフィギュラブル論理の論理情報は、図４に示したＣＰＬＤを介してメモリカードＣＡＲＤからダウンロードされる。あるいは、論理情報は、ホストインタフェースＨＯＳＴＩＦを介してパーソナルコンピュータPCからダウンロードされる。さらに、論理情報は、無線により基地局からダウンロード可能である。本発明では、論理情報をダウンロードするためのインタフェースを３つ用意することで、どのような状況下においても、論理情報を確実にダウンロードできる。

図６は、ソフトウエア無線装置ＳＤＲの使用例を示している。この例では、新たな無線通信方式を適用する場合で、ＬＳＩ１−２のリコンフィギュラブル部ＲＣＬだけでは論理を構成できないとき、ＥＸＴＥＮＤのリコンフィギュラブル部ＥＲＣＬ１−２が使用され
る。ＬＳＩ１はマスターチップとして動作し、ＬＳＩ１のリコンフィギュラブル部ＲＣＬは、無線処理１を行う。ＬＳＩ２はスレーブチップとして動作し、ＬＳＩ２のリコンフィギュラブル部ＲＣＬは、無線処理２を行う。

ＥＸＴＥＮＤのリコンフィギュラブル部ＥＲＣＬ１−２は、追加無線処理１−２をそれぞれ行う。図６の構成では、無線処理１、追加無線処理１、無線処理２、追加無線処理２、無線処理１の順で信号がループ状の経路を経て処理される。これにより、信号の処理経路を短くできるため、信号処理の効率を向上でき、ソフトウエア無線装置の性能を向上できる。

ＬＳＩ１−２を互いに接続するためにＥＸＴＥＮＤを配置するとともに、ＥＸＴＥＮＤチップ内にリコンフィギュラブル部ＥＲＣＬ１−２を形成することで、ソフトウエア無線装置ＳＤＲの開発時に予想できなかった新たな無線通信方式が採用された場合にも、その無線通信方式に合わせてソフトウエア無線装置ＳＤＲの論理を構成できる。すなわち、ＥＸＴＥＮＤのリコンフィギュラブル部ＥＲＣＬ１−２を使用することで、ソフトウエア無線装置の無線処理機能の拡張性を向上できる。

図７は、ソフトウエア無線装置ＳＤＲの別の使用例を示している。この例では、ＬＳＩ１−２は、それぞれ独立に無線処理を行う。ＬＳＩ１は、リコンフィギュラブル部ＥＲＣＬ１とともに、無線処理１および追加無線処理１を行う。ＬＳＩ２は、リコンフィギュラブル部ＥＲＣＬ２とともに、無線処理２および追加無線処理２を行う。この構成により、リコンフィギュラブル部ＲＣＬ、ＥＲＣＬの論理を変更することなく、例えば、２つの無線通信方式を用いて通信を行うことができ、複数の電波を同時に送受信できる。換言すれば、異なる無線通信方式を高速に切り替えることができ、シームレスにハンドオーバできるソフトウエア無線装置ＳＤＲを実現できる。あるいは、携帯電話の通話中に、テレビジョン放送等を受信することが可能になる。さらに、電波の送受信と、論理情報のダウンロードを同時にできる。

ＬＳＩ１のリコンフィギュラブル部ＲＣＬおよびＥＲＣＬ１と、ＬＳＩ２のリコンフィギュラブル部ＲＣＬおよびＥＲＣＬ２に同じ無線処理機能を構成する場合、一方で通信中に、他方で論理情報のダウンロードを行うことができる。これにより、例えば、専用のダウンロードチャネルは不要になる。

図８は、ソフトウエア無線装置ＳＤＲのさらに別の使用例を示している。この例では、無線処理は、ＬＳＩ１−２のみを用いて行われ、ＥＸＴＥＮＤのリコンフィギュラブル部ＥＲＣＬ１−２は使用されない。無線処理機能が、ＬＳＩ１−２のリコンフィギュラブル部ＲＣＬのみで実現できる場合、ＥＸＴＥＮＤのリコンフィギュラブル部ＥＲＣＬ１−２の動作を完全に停止できる。この結果、ＥＸＴＥＮＤの消費電力を削減でき、ソフトウエア無線装置ＳＤＲの消費電力を削減できる。

図９は、ソフトウエア無線装置ＳＤＲのさらに別の使用例を示している。この例では、無線処理は、ＬＳＩ１およびＥＸＴＥＮＤのみを用いて行われ、ＬＳＩ２は、使用されない。ＬＳＩ２のリコンフィギュラブル部ＲＣＬに構成可能な論理が、ＥＸＴＥＮＤのリコンフィギュラブル部ＥＲＣＬ１−２に構成可能な論理より小さい場合、ＬＳＩ１−２を用いるよりも、ＬＳＩ１、ＥＸＴＥＮＤを用いる方が、大きい論理を構成できる。追加する無線処理機能を実現するための論理規模が、ＬＳＩ２のリコンフィギュラブル部ＲＣＬより大きい場合に、リコンフィギュラブル部ＥＲＣＬ１−２を用いて追加の無線処理機能を実現することにより、ＬＳＩ２の動作を停止することができ、ソフトウエア無線装置ＳＤＲの消費電力を削減できる。

図１０は、ソフトウエア無線装置ＳＤＲのさらに別の使用例を示している。この例では、無線処理は、ＬＳＩ１のみを用いて行われ、ＥＸＴＥＮＤおよびＬＳＩ２は使用されない。この場合、ＥＸＴＥＮＤおよびＬＳＩ２の動作を完全に停止できるため、ソフトウエア無線装置ＳＤＲの消費電力を削減できる。このように、無線処理機能の規模に応じて、動作させるブロックの数あるいは動作させるチップの数を変えることにより、消費電力を常に最小限にできる。

図１１は、ソフトウエア無線装置ＳＤＲにメモリカードＣＡＲＤから論理情報ＬＩＮＦをダウンロードする例を示している。図中の破線は、ＣＮＴＬのＦＰＧＡ部の基本回路、およびＥＸＴＩＦのＦＰＧＡ部およびＥＸＴＥＮＤの基本回路を構成するための基本的な論理情報ＬＩＮＦの伝達経路を示している。図中の太い実線は、ＣＮＴＬ、ＥＸＴＥＮＤ、ＬＳＩ１−２において無線通信機能を実現するための機能的な論理情報ＬＩＮＦの伝達経路を示している。機能的な論理情報ＬＩＮＦは、ＣＮＴＬ、ＥＸＴＥＮＤ、ＬＳＩ１−２を介して対応するＦＬＡＳＨに書き込まれる。なお、図中では、ＦＬＡＳＨとＳＤＲＡＭをＭＥＭとして示している。

ＥＺＵＳＢは、論理情報ＬＩＮＦをダウンロードするための転送要求ＲＥＱを受けたとき、転送要求ＲＥＱに応答して、ＣＰＬＤ（カードインタフェース部）にダウンロードの開始を指示する。ＣＰＬＤは、転送要求ＲＥＱが基本的な論理情報ＬＩＮＦのダウンロードを示すとき、メモリカードＣＡＲＤをアクセスして基本的な論理情報ＬＩＮＦを読み出し、制御バスＣＮＴＢＵＳを介してＣＮＴＬ、ＥＸＴＩＦおよびＥＸＴＥＮＤに転送する。

一方、ＣＰＬＤは、転送要求ＲＥＱが機能的な論理情報ＬＩＮＦのダウンロードを示すとき、メモリカードＣＡＲＤをアクセスして機能的な論理情報ＬＩＮＦを読み出し、読み出した論理情報ＬＩＮＦをＣＮＴＬに転送する。ＣＮＴＬは、転送された論理情報ＬＩＮＦが自身のＦＰＧＡ部の機能を実現するための情報であるとき、その論理情報ＬＩＮＦをＣＮＴＬに接続されたＦＬＡＳＨ（ＭＥＭ）に書き込む。ＣＮＴＬは、転送された論理情報ＬＩＮＦがＬＳＩ１−２のリコンフィギュラブル部ＲＣＬの機能を実現するための情報であるとき、その論理情報ＬＩＮＦをＬＳＩ１−２に接続されたＦＬＡＳＨ（ＭＥＭ）にそれぞれ書き込む。ＣＮＴＬは、転送された論理情報ＬＩＮＦがＥＸＴＥＮＤのリコンフィギュラブル部ＥＲＣＬの機能を実現するための情報であるとき、その論理情報ＬＩＮＦをＥＸＴＥＮＤに接続されたＦＬＡＳＨ（ＭＥＭ）に書き込む。

図１２は、ソフトウエア無線装置ＳＤＲにホストインタフェースＨＯＳＴＩＦを介してパーソナルコンピュータ（情報処理装置）等から論理情報ＬＩＮＦをダウンロードする例を示している。図中の破線および太い実線の意味は、図１１と同じである。図中では、ＦＬＡＳＨとＳＤＲＡＭをＭＥＭとして示している。

ＥＺＵＳＢは、論理情報ＬＩＮＦをダウンロードするための転送要求ＲＥＱを受けたとき、転送要求ＲＥＱに応答して、ＣＰＬＤにホストインタフェースＨＯＳＴＩＦによるダウンロードの開始を指示する。ＣＰＬＤは、ＣＮＴＬに転送の開始を伝える。ＣＮＴＬ（情報処理インタフェース部）は、転送要求ＲＥＱが基本的な論理情報ＬＩＮＦのダウンロードを示すとき、ホストインタフェースＨＯＳＴＩＦを介して供給される基本的な論理情報ＬＩＮＦをＣＰＬＤに転送する。ＣＰＬＤは、図１１と同様に、受けた論理情報ＬＩＮＦを制御バスＣＮＴＢＵＳを介してＣＮＴＬ、ＥＸＴＩＦおよびＥＸＴＥＮＤに転送する。

ＣＮＴＬは、転送要求ＲＥＱが機能的な論理情報ＬＩＮＦのダウンロードを示すとき、ホストインタフェースＨＯＳＴＩＦを介して供給される機能的な論理情報ＬＩＮＦをＣＮ
ＴＬ、ＬＳＩ１−２およびＥＸＴＥＮＤの少なくともいずれかに接続されたＦＬＡＳＨ（ＭＥＭ）に書き込む。

図１３は、ソフトウエア無線装置ＳＤＲに無線通信を用いて論理情報ＬＩＮＦをダウンロードする例を示している。図中の破線および太い実線の意味は、図１１と同じである。図中では、ＦＬＡＳＨとＳＤＲＡＭをＭＥＭとして示している。

ＥＺＵＳＢは、論理情報ＬＩＮＦをダウンロードするための転送要求ＲＥＱを受けたとき、転送要求ＲＥＱに応答して、ＣＰＬＤに無線通信によるダウンロードの開始を指示する。ＣＰＬＤは、ＣＮＴＬに転送の開始を伝える。ＣＮＴＬ（無線インタフェース部）は、アンテナＡＮＴを介して論理情報ＬＩＮＦを受信する。この際、論理情報ＬＩＮＦは、図中に横向きのＵ字状の矢印で示したように、ＥＸＴＩＦ、ＬＳＩ１−２およびＥＸＴＥＮＤを介してＣＮＴＬに転送される。ＣＮＴＬは、受信した論理情報ＬＩＮＦを図中の破線の経路または太い実線の経路を使って転送する。破線の経路による処理および太い実線の経路による処理は、上述した図１２と同じである。

図１４および図１５は、メモリカードから基本的な論理情報ＬＩＮＦをダウンロードするときの処理フローを示している。ＥＺＵＳＢは、転送要求ＲＥＱに応答してＣＰＬＤにダウンロード（ＤＬ）の開始指示を出力する。開始指示は、ＣＮＴＬ、ＥＸＴＥＮＤ、ＥＸＴＩＦに順次伝達される。次に、ＥＺＵＳＢは、ＣＰＬＤにリセット制御指示（１）を出力する。ＣＰＬＤは、ＣＮＴＬ、ＥＸＴＥＮＤ、ＥＸＴＩＦおよびＬＳＩ１−２を順次リセットする。このとき、ＥＸＴＥＮＤ、ＥＸＴＩＦおよびＬＳＩ１−２のリセットは、ＣＮＴＬが行う。次に、ＣＰＬＤは、ＣＮＴＬ、ＥＸＴＥＮＤおよびＥＸＴＩＦのリセットを解除する。

この後、ＣＰＬＤは、メモリカードから基本的な論理情報ＬＩＮＦを読み出し、ＣＮＴＬ、ＥＸＴＥＮＤおよびＥＸＴＩＦに論理情報ＬＩＮＦを転送する。この転送によりＣＮＴＬ、ＥＸＴＥＮＤおよびＥＸＴＩＦの論理のうち、基本的な部分が再構成される。ＣＮＴＬ、ＥＸＴＥＮＤおよびＥＸＴＩＦは、論理を再構成した後、ＣＰＬＤを介してＥＺＵＳＢに終了通知を出力する。ＥＺＵＳＢは、全ての終了通知を受けることで、再構成の終了（基本的な論理情報ＬＩＮＦのダウンロード完了）を認識する
次に、図１５に示すように、ＥＺＵＳＢは、ダウンロード（ＤＬ）モードをＣＰＬＤに確認する。ＥＺＵＳＢは、ダウンロードモードが”０”のとき、ＣＮＴＬ、ＥＸＴＥＮＤおよびＬＳＩ１−２の論理を再構成する。具体的には、ＥＺＵＳＢは、ＣＰＬＤにリセット制御指示（２）を出力する。この指示により、ＣＰＬＤ、ＣＮＴＬ、ＥＸＴＥＮＤおよびＬＳＩ１−２のリセット状態は、解除される。次に、ＣＮＴＬ、ＥＸＴＥＮＤおよびＬＳＩ１−２は、対応するＦＬＡＳＨから論理情報ＬＩＮＦを読み出す。この例では、７種類の無線通信方式に対応する論理情報ＬＩＮＦが、予めＦＬＡＳＨに書き込まれている。すなわち、ソフトウエア無線装置ＳＤＲは、７種類の無線通信方式のいずれかの機能に再構成される。ダウンロードモードが”０”以外のとき、ダウンロードを行うことなく、処理は終了する。

論理情報ＬＩＮＦの読み出し後、ＣＮＴＬおよびＬＳＩ１−２は、プロセッサＣＰＵを起動し、起動完了通知をＣＰＬＤに出力する。ＥＺＵＳＢは、ＣＰＬＤに起動完了を確認する。ＥＺＵＳＢは、起動完了を確認した後、ＣＰＬＤにリセット制御指示（３）を出力する。この指示により、ＣＰＬＤ、ＣＮＴＬ、ＥＸＴＥＮＤおよびＬＳＩ１−２のリセットは、解除される。そして、ソフトウエア無線装置ＳＤＲの無線通信機能が更新される。

図１６は、メモリカードからＦＬＡＳＨに機能的な論理情報ＬＩＮＦをダウンロードするときの処理フローを示している。転送要求ＲＥＱから最初のリセット解除までの動作は
、図１４と同じである。但し、ＬＳＩ１−２のＦＬＡＳＨにも機能的な論理情報ＬＩＮＦをダウンロードするため、リセット解除は、ＬＳＩ１−２にも出力される。

この後、ＣＰＬＤは、メモリカードから機能的な論理情報ＬＩＮＦを読み出す。ＣＰＬＤは、読み出した論理情報ＬＩＮＦを、ＣＮＴＬ、ＥＸＴＥＮＤおよびＬＳＩ１−２に対応するＦＬＡＳＨに順次書き込む。ＦＬＡＳＨへの論理情報ＬＩＮＦの書き込みは、各チップが内蔵するプロセッサＣＰＵにより行ってもよく、ＣＰＬＤがＦＬＡＳＨに直接書き込んでもよい。次に、ＥＺＵＳＢは、ＣＰＬＤにリセット制御指示（２）を出力する。この指示により、ＣＰＬＤ、ＣＮＴＬ、ＥＸＴＥＮＤおよびＬＳＩ１−２のリセット状態は、解除される。そして、ＦＬＡＳＨへの機能的な論理情報ＬＩＮＦの書き込みが完了する。

以上、第１の実施形態では、リコンフィギュラブル部ＲＣＬをそれぞれ有するＬＳＩ１−２と、これ等ＬＳＩ１−２を互いに接続するＥＸＴＥＮＤによりソフトウエア無線装置ＳＤＲを構成することにより、ソフトウエア無線装置ＳＤＲの無線処理機能の拡張性を向上できる。ＬＳＩ１−２に固定のハードウエア回路を形成することにより、回路規模を最小限にしながら、ソフトウエア無線装置ＳＤＲの無線処理機能の拡張性を向上できる。ＥＸＴＥＮＤにリコンフィギュラブル部ＥＲＣＬ１−２（無線処理回路）を形成することにより、ソフトウエア無線装置ＳＤＲの無線処理機能の拡張性をさらに向上できる。論理情報を複数のインタフェース部を用いてダウンロードすることにより、様々な環境下において最適な条件で論理情報をダウンロードできる。

図１７は、本発明のソフトウエア無線装置の第２の実施形態の要部を示している。第１の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態では、ＥＸＴＥＮＤにおいて、第１の実施形態のリコンフィギュラブル部ＥＲＣＬ１−２の代わりに、論理が固定された論理部ＬＯＧＩＣ１−２（ハードウエアロジック）が形成されている。その他の構成は、ＥＸＴＥＮＤに接続されたＦＬＡＳＨおよびＳＤＲＡＭを有しない点を除いて第１の実施形態と同じである。すなわち、ソフトウエア無線装置ＳＤＲは、上述した図１からＥＸＴＥＮＤに接続されたＦＬＡＳＨおよびＳＤＲＡＭを除いた構成を有している。

論理部ＬＯＧＩＣ１−２は、特定の無線通信機能を実現するための専用のハードウエアが搭載されている。論理部ＬＯＧＩＣ１−２は、ゲートアレイ、セルベースＩＣ等のＡＳＩＣとして形成されている。専用のハードウエアは、ＦＰＧＡ等のプログラマブル回路に比べて回路規模を小さくできる。このため、ＥＸＴＥＮＤに専用のハードウエアを形成することによりＥＸＴＥＮＤのチップサイズを小さくできる。

以上、第２の実施形態においても、上述した第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、この実施形態では、ＥＸＴＥＮＤのチップサイズを小さくすることで、ソフトウエア無線装置ＳＤＲのコストを削減できる。

なお、上述した実施形態では、一対のリコンフィギュラブルチップＬＳＩ１−２を拡張インタフェースチップＥＸＴＥＮＤにより接続することでソフトウエア無線装置ＳＤＲを構成する例について述べた。本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。例えば、図１８に示すように、複数のリコンフィギュラブルチップＬＳＩの間に拡張インタフェースチップＥＸＴＥＮＤに配置してもよい。これにより、ソフトウエア無線装置ＳＤＲの拡張性をさらに向上できる。

以上、本発明について詳細に説明してきたが、上記の実施形態およびその変形例は発明の一例に過ぎず、本発明はこれに限定されるものではない。本発明を逸脱しない範囲で変
形可能であることは明らかである。

本発明は、無線通信の処理機能を変更可能なソフトウエア無線装置に適用できる。

本発明のソフトウエア無線装置の第１の実施形態を示すブロック図である。 図１に示したリコンフィギュラブルチップの詳細を示すブロック図である。 図１に示したソフトウエア無線装置の要部を示すブロック図である。 図１に示したソフトウエア無線装置を構成する部品のレイアウトを示すブロック図である。 本発明のソフトウエア無線装置を用いて無線通信を行う例を示す説明図である。 本発明のソフトウエア無線装置の使用例を示すブロック図である。 本発明のソフトウエア無線装置の別の使用例を示すブロック図である。 本発明のソフトウエア無線装置のさらに別の使用例を示すブロック図である。 本発明のソフトウエア無線装置のさらに別の使用例を示すブロック図である。 本発明のソフトウエア無線装置のさらに別の使用例を示すブロック図である。 本発明のソフトウエア無線装置にメモリカードから論理情報をダウンロードする例を示す説明図である。 本発明のソフトウエア無線装置にパーソナルコンピュータから論理情報をダウンロードする例を示す説明図である。 本発明のソフトウエア無線装置に無線通信を用いて論理情報をダウンロードする例を示す説明図である。 メモリカードから基本的な論理情報をダウンロードする例を示すフローチャートである。 ＦＬＡＳＨから基本的な論理情報をダウンロードする例を示すフローチャートである。 メモリカードからＦＬＡＳＨに機能的な論理情報をダウンロードする例を示すフローチャートである。 本発明のソフトウエア無線装置の第２の実施形態の要部を示すブロック図である。 本発明のソフトウエア無線装置の別の例を示すブロック図である。

符号の説明

ＡＤＤＡＩＦ‥インタフェース部；ＣＮＴＬ‥制御チップ；ＣＰＵ‥プロセッサ；ＥＸＴＥＮＤ‥拡張インタフェースチップ；ＥＸＴＩＦ‥外部インタフェースチップ；ＬＳＩ１、ＬＳＩ２‥リコンフィギュラブルチップ；ＭＡＣＩＦ‥インタフェース部；ＰＨＷ‥パラメタルハードウエア部；ＲＣＬ‥リコンフィギュラブル部；ＳＤＲ‥ソフトウエア無線装置；ＵＬ‥ユーザロジック部

Claims (7)

1. 無線処理機能の一部を含むハードウエア回路と、前記無線処理機能の別の一部を含むリコンフィギュラブル回路とをそれぞれ有する複数のリコンフィギュラブル部と、
   前記リコンフィギュラブル部を相互に接続するために接続仕様を変更可能な少なくとも第１スイッチ回路と第２スイッチ回路とを有する拡張インタフェース部と、
   前記リコンフィギュラブル回路の論理およびスイッチ回路の接続仕様を変更するための論理情報を記憶する記憶部と、
   装置の外部から供給される前記論理情報を、前記記憶部にダウンロードする制御部とを備え、
   前記拡張インタフェース部は、前記無線処理機能のさらに別の一部を含むとともにリコンフィギュラブルロジックで構成される第１無線処理回路と第２無線処理回路とを含み、
   前記第１無線処理回路は、前記第１スイッチ回路を介して前記複数のリコンフィギュラブル部の少なくとも一のリコンフィギュラブル部に接続され、前記第２無線処理回路は、前記第２スイッチ回路を介して前記複数のリコンフィギュラブル部の少なくとも他のリコンフィギュラブル部に接続されること
   を特徴とするソフトウエア無線装置。
2. 請求項１記載のソフトウエア無線装置において、
   一対の前記リコンフィギュラブル部を備え、
   前記第１無線処理回路は、一方の前記リコンフィギュラブル部から出力される信号を処理し、処理した信号を他方の前記リコンフィギュラブル部に出力し、
   前記第２無線処理回路は、前記他方のリコンフィギュラブル部から出力される信号を処理し、処理した信号を前記一方のリコンフィギュラブル部に出力すること
   を特徴とするソフトウエア無線装置。
3. 請求項１記載のソフトウエア無線装置において、
   一対の前記リコンフィギュラブル部を備え、
   前記第１無線処理回路は、一方の前記リコンフィギュラブル部から出力される信号を処理し、処理した信号を前記一方のリコンフィギュラブル部に出力し、
   前記第２無線処理回路は、他方の前記リコンフィギュラブル部から出力される信号を処理し、処理した信号を前記他方のリコンフィギュラブル部に出力すること
   を特徴とするソフトウエア無線装置。
4. 請求項１記載のソフトウエア無線装置において、
   前記第１無線処理回路と前記第２無線処理回路は、論理が固定されたハードウエアロジックで構成されていること
   を特徴とするソフトウエア無線装置。
5. 請求項１記載のソフトウエア無線装置において、
   メモリカードが接続され、前記メモリカードに記憶された前記論理情報を前記制御部にダウンロードするカードインタフェース部を備えていること
   を特徴とするソフトウエア無線装置。
6. 請求項５記載のソフトウエア無線装置において、
   情報処理装置が接続され、前記情報処理装置から出力される前記論理情報を前記制御部にダウンロードする情報処理インタフェース部を備えていること
   を特徴とするソフトウエア無線装置。
7. 請求項６記載のソフトウエア無線装置において、
   前記無線処理機能により生成された送信データをアンテナに出力し、アンテナで受信した受信データを前記無線処理機能に出力する無線インタフェース部を備え、
   前記無線インタフェース部は、前記アンテナを介して受信した前記論理情報を、前記制御部にダウンロードする機能を有していること
   を特徴とするソフトウエア無線装置。

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