JP5910239B2 - COMMUNICATION DEVICE, COMMUNICATION SYSTEM, COMMUNICATION METHOD, AND PROGRAM - Google Patents
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Description
本発明は、通信装置、通信システム、通信方法およびプログラムに関する。 The present invention relates to a communication device, a communication system, a communication method, and a program.
先行波と遅延波とが存在する伝搬環境下において通信を行う場合、先行波と遅延波とが干渉して受信電力が低下するノッチが発生し得る。かかるノッチへの対策として幾つかの技術が提案されている。
例えば、特許文献1に記載の直交周波数分割多重化に基づく無線通信システムでは、ノッチ部分の推定を行い、推定したノッチ部分を避けて通信を行う。
When communication is performed in a propagation environment in which a preceding wave and a delayed wave exist, a notch in which received power is reduced due to interference between the preceding wave and the delayed wave may occur. Several techniques have been proposed as countermeasures against such notches.
For example, in a wireless communication system based on orthogonal frequency division multiplexing described in
しかしながら、特許文献1に記載の直交周波数分割多重化に基づく無線通信システムは、チャネル伝達関数のゼロポイントの位置および移動を評価する手段を備える必要があるなど、装置構成が複雑になってしまう。
However, the radio communication system based on orthogonal frequency division multiplexing described in
本発明は、上述の課題を解決することのできる通信装置、通信システム、通信方法およびプログラムを提供することを目的としている。 An object of this invention is to provide the communication apparatus, communication system, communication method, and program which can solve the above-mentioned subject.
この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明の一態様による通信装置は、複数の信号を信号数と同数またはより多くの周波数を用いて変調し送信する変調部と、前記複数の信号を前記周波数に各々割り当てる周波数割当部とを具備し、前記周波数割当部は、第1のM系列と、前記第1のM系列と同じ周期を有し、各符号の符号長が前記第1のM系列の符号と同じ符号長を有し、かつ前記第1のM系列と異なる種類のM系列である第2のM系列、及び、前記第2のM系列の初期値を変化させた1つ以上のM系列の各々とのビット毎の排他的論理和による、送信信号数と同数の系列に基づいて、前記複数の信号を前記周波数に各々割り当てることを特徴とする。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and a communication device according to an aspect of the present invention includes a modulation unit that modulates and transmits a plurality of signals using the same number or more frequencies as the number of signals, A frequency allocation unit that allocates each of the plurality of signals to the frequency, and the frequency allocation unit has a first M sequence and the same period as the first M sequence, and a code length of each code is The second M sequence having the same code length as the code of the first M sequence and a different type of M sequence from the first M sequence, and the initial values of the second M sequence are changed. The plurality of signals are respectively assigned to the frequencies based on the same number of sequences as the number of transmission signals based on a bitwise exclusive OR with each of the one or more M sequences .
また、本発明の一態様による通信装置は、信号を受信して周波数毎に復調する復調部と、第1のM系列と、前記第1のM系列と同じ周期を有し、各符号の符号長が前記第1のM系列の符号と同じ符号長を有し、かつ前記第1のM系列と異なる種類のM系列である第2のM系列、及び、前記第2のM系列の初期値を変化させた1つ以上のM系列の各々とのビット毎の排他的論理和による、復調信号数と同数の系列に基づいて、前記周波数と通信データとの対応関係を検出する周波数割当検出部と、を具備することを特徴とする。 In addition, a communication device according to one aspect of the present invention includes a demodulation unit that receives a signal and demodulates the signal for each frequency, a first M sequence, and the same period as the first M sequence. A second M sequence having the same code length as the first M sequence and a different type of M sequence from the first M sequence, and an initial value of the second M sequence A frequency allocation detector for detecting correspondence between the frequency and communication data based on the same number of demodulated signals as a result of bitwise exclusive ORing with each of one or more M sequences that vary It is characterized by comprising.
また、本発明の一態様による通信システムは、第1通信装置と、第2通信装置とを具備し、前記第1通信装置は、複数の信号を信号数と同数またはより多くの周波数を用いて変調し送信する変調部と、前記複数の信号を前記周波数に各々割り当てる周波数割当部とを具備し、前記周波数割当部は、第1のM系列と、前記第1のM系列と同じ周期を有し、各符号の符号長が前記第1のM系列の符号と同じ符号長を有し、かつ前記第1のM系列と異なる種類のM系列である第2のM系列、及び、前記第2のM系列の初期値を変化させた1つ以上のM系列の各々とのビット毎の排他的論理和による、送信信号数と同数の系列に基づいて、前記複数の信号を前記周波数に各々割り当て、前記第2通信装置は、信号を受信して周波数毎に復調する復調部と、前記周波数割当部が用いる系列と同じ系列に基づいて、前記周波数と通信データとの対応関係を検出する周波数割当検出部と、を具備することを特徴とする。 In addition, a communication system according to an aspect of the present invention includes a first communication device and a second communication device, and the first communication device uses a frequency equal to or more than the number of signals for a plurality of signals. A modulation unit that modulates and transmits; and a frequency allocation unit that allocates each of the plurality of signals to the frequency. The frequency allocation unit has a first M sequence and a period that is the same as that of the first M sequence. A second M sequence having the same code length as the code of the first M sequence and a different M sequence from the first M sequence, and the second And assigning the plurality of signals to the frequency based on the same number of sequences as the number of transmission signals based on bitwise exclusive OR with each of one or more M sequences in which the initial value of the M sequence is changed The second communication device receives a signal and demodulates it for each frequency. , Based on the same sequence as the sequence in which the frequency allocation unit is used, characterized by comprising a frequency assignment detection unit for detecting a correspondence between the communication data with the frequency.
また、本発明の一態様による通信方法は、複数の信号を信号数と同数またはより多くの周波数を用いて変調し送信する変調ステップと、前記複数の信号を前記周波数に各々割り当てる周波数割当ステップとを具備し、前記周波数割当ステップでは、第1のM系列と、前記第1のM系列と同じ周期を有し、各符号の符号長が前記第1のM系列の符号と同じ符号長を有し、かつ前記第1のM系列と異なる種類のM系列である第2のM系列、及び、前記第2のM系列の初期値を変化させた1つ以上のM系列の各々とのビット毎の排他的論理和による、送信信号数と同数の系列に基づいて、前記複数の信号を前記周波数に各々割り当てることを特徴とする。 Further, the communication method according to one aspect of the present invention includes a modulation step of modulating and transmitting a plurality of signals using the same number or more frequencies as the number of signals, and a frequency allocation step of assigning the plurality of signals to the frequencies, respectively. In the frequency allocation step, the first M sequence has the same period as the first M sequence, and the code length of each code has the same code length as the code of the first M sequence. And for each bit of the second M sequence, which is a different type of M sequence from the first M sequence, and one or more M sequences in which the initial value of the second M sequence is changed. Each of the plurality of signals is assigned to the frequency based on the same number of sequences as the number of transmission signals based on the exclusive OR of .
また、本発明の一態様によるプログラムは、複数の信号を信号数と同数またはより多くの周波数を用いて変調し送信する変調部を具備する通信装置を制御するコンピュータに、前記複数の信号を前記周波数に各々割り当てる周波数割当ステップを実行させ、前記周波数割当ステップでは、第1のM系列と、前記第1のM系列と同じ周期を有し、各符号の符号長が前記第1のM系列の符号と同じ符号長を有し、かつ前記第1のM系列と異なる種類のM系列である第2のM系列、及び、前記第2のM系列の初期値を変化させた1つ以上のM系列の各々とのビット毎の排他的論理和による、送信信号数と同数の系列に基づいて、前記複数の信号を前記周波数に各々割り当てさせるためのプログラムである。 In addition, a program according to an aspect of the present invention provides a computer that controls a communication apparatus including a modulation unit that modulates and transmits a plurality of signals using the same number or more frequencies as the number of signals. A frequency allocation step for allocating each frequency , wherein the first M sequence has the same period as the first M sequence, and the code length of each code is the first M sequence A second M sequence that has the same code length as the code and is a different type of M sequence from the first M sequence, and one or more Ms in which initial values of the second M sequence are changed This is a program for assigning each of the plurality of signals to the frequency based on the same number of sequences as the number of transmission signals , based on bitwise exclusive OR with each of the sequences .
本発明によれば、より簡単な装置構成にてノッチの影響を低減させることができる。 According to the present invention, the influence of the notch can be reduced with a simpler device configuration.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図1は、本発明の一実施形態における通信システムの機能構成を示す概略ブロック図である。同図において、通信システム1は、通信装置(第1通信装置)100と、通信装置(第2通信装置)200とを具備する。通信装置100は、誤り訂正符号化部111と、インタリーバ112と、周波数設定部121と、周波数割当部122と、パイロット信号生成部131と、変調部141と、アンテナ151とを具備する。通信装置200は、アンテナ211と、周波数特性測定部221と、周波数パターン算出部222と、周波数設定部223と、周波数割当検出部224と、復調部231と、デ・インタリーバ232と、誤り訂正復号部233とを具備する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic block diagram showing a functional configuration of a communication system according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the
通信装置100は、複数の周波数(送信周波数)を用いて無線信号を送信する。例えば、通信装置100は無線伝送装置であり、複数ユーザの通信データを受信し、ユーザ毎の送信周波数を設定して、設定した送信周波数を用いて通信データを無線送信する。
誤り訂正符号化部111は、複数の通信データの各々に対して誤り訂正符号化を行い、インタリーバ112に出力する。ここで、誤り訂正符号化部111は、例えば外部の装置から通信データを取得(受信)する。
The
Error
インタリーバ112は、誤り訂正符号化部111からの誤り訂正符号化された通信データの各々に対して分割および並び替えを行う(インタリーブ(Interleave)する)。通信データにノイズが混入した際に、符号誤りが一部分に集中することを回避して復号可能性を高めるためである。インタリーバ112は、並べ替えの行われた通信データを変調部141に出力する。
The
周波数設定部121は、通信装置100が用いる送信周波数を決定し、決定した送信周波数を示す情報を周波数割当部122に出力する。特に、周波数設定部121は、チャネルの周波数応答にて測定されるノッチ部分の間隔に基づいて通信装置200(周波数パターン算出部222)が決定した周波数変位幅(通信帯域幅)の範囲内で送信信号数に応じた個数の送信周波数を決定する。例えば、周波数設定部121は、通信装置200から周波数変位幅と送信周波数の個数との通知を受け、当該周波数変位幅を当該送信周波数の個数にて等分割することで、送信周波数を決定する。
The
周波数割当部122は、周波数設定部121が決定した送信周波数に、複数の通信データ(送信信号)を各々割り当てる。その際、周波数割当部122は、M系列を用いて送信信号数に応じた個数の数値を生成し、当該数値に基づいて、複数の送信信号を送信周波数に各々割り当て、定期的に割り当てを変更する。後述するように、M系列を用いて割当を行うことで、送信信号を送信周波数にランダムに割り当てることができ、同一の信号がノッチ部分の周波数に割り当てられ続けることを回避し得る。
The
さらに、周波数割当部122は、送信信号の数に応じた段数(M系列を生成するシフトレジスタの段数)のM系列を用いて送信信号数に応じた個数の数値を生成する。このように、周波数割当部122が送信信号の数に応じた段数のM系列を用いるので、送信信号数に応じた規模の送信周波数を用意すればよい。すなわち、送信周波数を無駄に確保する必要がない。
また、周波数割当部122は、周波数設定部121が決定した送信周波数に送信信号を割り当てることで、チャネルの周波数応答にて測定されるノッチ部分の間隔に基づいて算出された周波数変位幅に含まれる送信周波数に複数の送信信号を各々割り当てる。
周波数割当部122は、決定した割当を示す情報を変調部141に出力する。
Further, the
Further, the
The
パイロット信号生成部131は、伝搬路状況測定用のパイロット信号(通信装置200が既知の信号)を生成して変調部141に出力する。
変調部141は、インタリーバ112からの並べ替えされた通信データを、周波数割当部122が決定した割当に従って、周波数設定部121が決定した送信周波数の信号に変調し、アンテナ151を用いて送信する。すなわち、変調部141は、複数の信号を信号数と同数またはより多くの周波数を用いて変調し送信する。また、変調部141は、例えば定期的に、送信信号にパイロット信号を挿入して送信する。
アンテナ151は、変調部141から電気信号にて出力される通信信号(送信信号)を無線信号にて送信する。
Pilot signal generating
The
通信装置200は、通信装置100が送信した無線信号を受信して各通信データを復元する。例えば、通信装置200は無線伝送装置であり、復元した通信データを各々の送信先に向けて送信する。
アンテナ211は、通信装置100から無線信号にて送信された信号を受信して、周波数特性測定部221と復調部231とに電気信号にて出力する。
The
The
周波数特性測定部221は、アンテナ211が受信した通信信号(受信信号)に含まれるパイロット信号に基づいて、通信装置100と通信装置200との間のチャネル(伝送路)の周波数特性を測定し、測定結果を周波数パターン算出部222に出力する。
周波数パターン算出部222は、周波数特性測定部221が測定した周波数特性に基づいて、通信システム1が用いる周波数変位幅を決定し、決定した周波数変位幅を示す情報を周波数設定部223と周波数設定部121とに出力する。例えば、通信装置200から通信装置100へも無線通信を行い、周波数パターン算出部222は、周波数変位幅を示す情報を無線信号にて周波数設定部121に出力(送信)する。
なお、周波数パターン算出部222から通信装置100への情報送信に代えて、通信装置100と通信装置200とが共に周波数パターン算出部を具備して同一の周波数変位幅を算出するようにしてもよい。
The frequency
The frequency
Instead of transmitting information from the frequency
周波数設定部223は、周波数パターン算出部222からの情報に基づいて、周波数設定部121と同一の周波数を決定し(すなわち、周波数設定部121が決定した送信周波数を検出し)、決定した周波数を周波数割当検出部224に出力する。
周波数割当検出部224は、周波数割当部122が決定した周波数割当を検出する。より具体的には、周波数割当検出部224は、周波数割当部122と同じM系列を用いて、復調部231が復調する信号数に応じた個数の数値を生成し、当該数値に基づいて、周波数と通信データとを対応付けることで、周波数割当部122が決定した周波数と通信データとの対応関係を検出する。特に、周波数割当検出部224は、周波数割当部122が行う定期的な周波数割当変更に対して、割当変更の前後における通信データの対応関係を検出する。
周波数割当検出部224は、検出した対応関係を示す情報を復調部231に出力する。
The
The frequency
The frequency
復調部231は、信号を受信して周波数毎に復調する。より具体的には、復調部231は、通信装置100からの信号を、アンテナ211を介して受信し、当該信号(受信信号)から、周波数設定部223が決定した周波数成分を復調して通信データを抽出する。その際、復調部231は、周波数割当検出部224が検出した周波数割当に基づいて、通信装置100(周波数割当部122)が行う周波数割当変更の前後における受信信号の対応付けを行って通信データを抽出する。これにより、復調部231は、誤り訂正符号化部111が誤り訂正符号化し、インタリーバ112が並べ替えを行った段階の通信データを復元する。
復調部231は、得られた通信データをデ・インタリーバ232に出力する。
The
The
デ・インタリーバ232は、復調部231からの通信データに対して、インタリーバ112が通信データの並べ替えと逆の並べ替えを行って、並べ替え前の(誤り訂正符号化された)通信データを復元(デ・インタリーブ(de-Interleave))し、誤り訂正復号部233に出力する。
誤り訂正復号部233は、デ・インタリーバ232からの誤り訂正符号化された通信データに対して誤り訂正を行い、元の通信データを復元する。誤り訂正復号部233は、復元した通信データを、例えば外部の装置に出力(送信)する。
The de-interleaver 232 restores the communication data before being rearranged (error-correction coded) by performing the reverse sorting of the communication data by the
The error
次に、図2〜6を参照して、通信システム1における周波数の割当について説明する。
図2は、通信システム1におけるノッチの例を示す説明図である。
先行波と遅延波とが存在する伝搬環境下において通信を行う場合、チャネルのインパルス応答h(t)は、式(1)のように表すことができる。
Next, frequency allocation in the
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an example of notches in the
When communication is performed in a propagation environment in which a preceding wave and a delayed wave exist, the channel impulse response h (t) can be expressed as in Equation (1).
ここで、δ(t)は単位インパルス関数(ディラックのデルタ関数)を示し、時刻t=0において先行波が通信装置200に到来するものとする。また、τは遅延波の遅延時間を示し、ρは、遅延波の振幅を示す。また、e、jは、それぞれネイピア数、虚数単位を示し、θは、先行波に対する遅延波の位相差を示す。
この式(1)をフーリエ変換して、チャネルの周波数応答H(f)は、式(2)のように示される。
Here, δ (t) represents a unit impulse function (Dirac delta function), and a preceding wave arrives at the
This equation (1) is Fourier transformed, and the frequency response H (f) of the channel is expressed as equation (2).
すなわち、図2に示されるように、f=1/τの周期でノッチが発生する。このノッチの付近の周波数では、受信電力が低下して受信電波特性(例えば、SN比(Signal To Noise Ratio))が悪化する。
そこで、周波数割当部122は、個々の送信信号に割り当てる送信周波数を定期的に変更する。
That is, as shown in FIG. 2, notches are generated with a period of f = 1 / τ. At frequencies near this notch, the received power decreases and the received radio wave characteristics (for example, the signal-to-noise ratio (SNR)) deteriorate.
Therefore, the
図3は、周波数割当部122が1つの送信信号に対して行う送信周波数の変更の例を示す説明図である。同図において、周波数割当部122は、当該送信信号に周波数f13を割り当て、次に周波数f11を割り当て、その後、周波数f12を割り当てている。周波数割当部122は、その後も、割り当てる送信周波数を定期的に変更する。
このように、周波数割当部122が個々の送信信号に割り当てる送信周波数を定期的に変更することで、通信品質劣化の防止を図ることができる。より具体的には、通信装置100が、送信信号をノッチ近辺(ノッチ部分またはその周辺)の周波数で送信する時間を短くすることで、通信装置200は、デ・インタリーブされたデータに含まれる誤りを誤り訂正にて除去し得る。
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating an example of changing the transmission frequency performed by the
As described above, it is possible to prevent deterioration in communication quality by periodically changing the transmission frequency assigned to each transmission signal by the
ここで、周波数割当部122は、複数の送信信号の各々に対して割り当てる送信周波数を定期的に変更する。その際、周波数割当部122は、M系列を用いて、1つの送信周波数に同時に複数の送信信号を割り当てることの無いよう、送信周波数の割当を行う。すなわち、周波数割当部122は、送信信号の各々に対して異なる送信周波数を割り当てる。
Here, the
図4は、周波数割当部122が用いる行列の元となる、M系列(Maximum Length Sequence)に基づく列ベクトルの例を示す説明図である。同図の列ベクトルM0は、GOLD符号を生成可能なk段の(すなわち、kビットのシフトレジスタを用いて生成される)M系列の生成過程におけるシフトレジスタの値を時系列に並べたものとなっており、当該M系列の周期2k−1と同数の要素を有する。
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an example of a column vector based on an M sequence (Maximum Length Sequence), which is a source of a matrix used by the
また、列ベクトルM1(1)は、列ベクトルM0とは別の種類の、GOLD符号を生成可能なk段のM系列の生成過程におけるシフトレジスタの値を時系列に並べたものとなっており、列ベクトルM0と同様、当該M系列の周期2k−1と同数の要素を有する。
また、列ベクトルM1(2)は、列ベクトルM1(1)の初期値を1変化(図4の例では増加)させた初期値から、列ベクトルM1(1)と同様に得られた列ベクトルである。周波数割当部122は、このように列ベクトルM1(1)の初期値を2k−1まで1ずつ変化させて得られる2k−1個の列ベクトルM1(1)〜M1(2k−1)と、列ベクトルM0とを用いて生成される、図5に示す行列に基づいて周波数の割当を行う。
In addition, the column vector M 1 (1) is a type in which shift register values in the generation process of a k-stage M sequence capable of generating a GOLD code are arranged in time series, which is different from the column vector M 0. Similarly to the column vector M 0 , it has the same number of elements as the
The column vector M 1 (2) is the initial value of the column vectors M 1 (1) from the initial value is (increased in the example of FIG. 4) 1 change, obtained in the same manner as column vectors M 1 (1) Column vector.
図5は、周波数割当部122が用いる行列の例を示す説明図である。同図に示す行列の第1列は、列ベクトルM0とM1(1)とについて、行毎に各ビットの排他的論理和を取った値を各行の要素として有する。同様に、当該行列の第i列(1≦i≦2k−1)は、列ベクトルM0とM1(i)とについて、行毎に各ビットの排他的論理和を取った値を各行の要素として有する。
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating an example of a matrix used by the
このように、図5に示す行列は、2k−1行×2k−1列の行列となっている。この行列は、同一の行及び列に同じ数値を有さない。また、各要素を2進数として見て、各列を系列として捉えた場合、この系列の値は様々な大きさで増減しており、この点で、乱数の系列として用いることができる。 Thus, the matrix shown in FIG. 5 is a matrix of 2 k −1 rows × 2 k −1 columns. This matrix does not have the same number in the same row and column. Further, when each element is viewed as a binary number and each column is regarded as a series, the value of this series increases or decreases in various sizes, and in this respect, it can be used as a series of random numbers.
従って、周波数割当部122は、この行列における各列を異なる送信信号に割り当て、2進数として見た要素の値の各々を異なる送信周波数に割り当てて、いずれかの行を選択すると、同一の行に同じ数値を有さないことから、各送信信号を異なる送信周波数に割り当てることができる。
さらに、周波数割当部122は、一定時間毎に選択行を1つずつずらす(一定時間毎に1つ下げる、あるいは、一定時間毎に1つ上げる)ことで、各送信信号を異なる送信周波数に割り当て、かつ、割り当てる送信周波数をランダムに変化させることができる。
Therefore, the
Furthermore, the
図6は、周波数割当部122が行う送信周波数の割当の例を示す説明図である。同図の例において、通信システム1は、ノッチの間隔1/τより広い通信帯域幅に2k−1個の送信周波数を有している。周波数割当部122は、この送信周波数の各々を、例えば2k−1人あるいはそれ以下のシングルキャリアユーザ(の送信信号)に割り当てる。その際、周波数割当部122は、個々の時刻においては、各ユーザに異なる送信周波数を割り当て、かつ、全てのユーザに1つずつの送信周波数を割り当てる。一方、図5の行列における行が1周すると、いずれのユーザにも各送信周波数が1度ずつ割り当てられた状態となる。
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating an example of transmission frequency allocation performed by the
すなわち、図5で説明したように、周波数割当部122は、各ユーザに割り当てる送信周波数をランダムに変化させながら、様々な送信周波数を割り当てる。従って、特定のユーザに対してノッチ近辺の送信周波数が割り当てられ続けられる事態を回避できる。個々のユーザについて、ノッチ近辺の送信周波数が割り当てられる時間が短いことで、通信装置200が、デ・インタリーブされたデータに含まれる誤りを誤り訂正にて除去できることが期待される。
That is, as described with reference to FIG. 5, the
ここで、仮に、周波数割当部122が割り当てる送信周波数の設定されている通信帯域幅が狭く、しかもノッチ近辺の帯域となっている場合、周波数割当部122が個々のユーザに割り当てる送信周波数を変化させても、変化の前後においていずれの送信周波数もノッチ近辺の周波数となり、受信電波特性が悪化した状態が継続することになる。かかる受信電波特性が悪化した状態が継続することで、デ・インタリーブされたデータに含まれる誤りの数が誤り訂正可能な数を超えてしまい、再送信が必要になるなど、通信品質が劣化してしまう。
Here, if the communication bandwidth to which the transmission frequency assigned by the
かかる事態を回避するため、周波数割当部122が割り当てる送信周波数が、ノッチ近辺に集中していないことが求められる。そこで、通信帯域としてある程度広い周波数帯を用いることが考えられる。特に、ノッチの間隔1/τよりも広い周波数帯を通信帯域として用いることで、受信電力が極大となる周波数が通信帯域に含まれるようになり、当該周波数の近辺において良好な通信結果を期待し得る。
In order to avoid such a situation, it is required that the transmission frequency allocated by the
一方、通信帯域が広くなると、送受信回路の複雑化や回路規模の増大、さらには他の通信システムとの干渉を招くおそれがあり、通信システム1が使用可能な通信帯域には限りがある。そこで、周波数パターン算出部222は、周波数特性測定部221が測定するチャネルの周波数特性に基づいてノッチの間隔を検出し、検出した間隔に応じて、通信システム1が用いる通信帯域を設定する。この点について、図7を参照して説明する。
On the other hand, when the communication band is widened, there is a risk that the transmission / reception circuit becomes complicated, the circuit scale increases, and interference with other communication systems may occur, and the communication band that the
図7は、通信装置100が送信する信号のパターンの例を示す説明図である。同図に示すように、通信装置100は、通信帯域の全周波数において、通信データ信号に対して例えば定期的にパイロット信号を挿入して送信する。
周波数特性測定部221は、当該パイロット信号の送信タイミングや位相および振幅について既知であり、当該パイロット信号を用いて通信装置100と通信装置200との間のチャネルの周波数特性を測定する。
ただし、本発明はチャネル推定方法に依存しない。例えば、図7に示すマッピングと異なるパイロット信号のマッピングを行うようにしてもよいし、あるいは、パイロット信号を使用する以外のチャネル推定方法を用いるようにしてもよい。
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating an example of a signal pattern transmitted by the
The frequency
However, the present invention does not depend on the channel estimation method. For example, pilot signal mapping different from the mapping shown in FIG. 7 may be performed, or a channel estimation method other than using pilot signals may be used.
ここで、送信信号の振幅および位相(の複素数表記。他も同様)をaiとし、先行波のチャネルをhiとし、遅延波のチャネルをhi−Δとし、加法性白色ガウスノイズ(Additive White Gaussian Noise;AWGN)をniとすると、受信信号yiは、式(3)のように示される。 Here, the amplitude and phase of the transmission signal (complex notation thereof; the same applies to others) are set to a i , the preceding wave channel is set to h i , the delayed wave channel is set to h i−Δ, and additive white Gaussian noise (Additive When White Gaussian Noise (AWGN) is n i , the received signal y i is expressed as in Equation (3).
この式(3)の両辺をaiで除算すると式(4)が得られる。 When both sides of this equation (3) are divided by a i , equation (4) is obtained.
ここで、ノイズの大きさが信号電力に比べて充分小さい場合には、受信信号yiに対してノイズniを無視することができ、式(5)のようになる。 Here, when the magnitude of the noise is sufficiently smaller than the signal power, the noise n i can be ignored with respect to the received signal y i , as shown in Equation (5).
この式(5)の左辺「hi+hi−Δ」は、先行波と遅延波との周波数特性を示しており、周波数特性測定部221は、この情報を元にノッチの周波数間隔(図2を参照して説明したノッチの周期1/τ)を算出して周波数パターン算出部222に出力する。
そして、周波数パターン算出部222は、周波数特性測定部221が算出したノッチの周波数間隔と同じ、あるいは、当該間隔より広い帯域幅の通信帯域を設定する。
“H i + h i−Δ ” on the left side of the equation (5) indicates the frequency characteristics of the preceding wave and the delayed wave, and the frequency
Then, the frequency
例えば、周波数パターン算出部222は、予め記憶している係数(例えば1.2)をノッチの周波数間隔に乗算して通信帯域幅を決定する。そして、周波数パターン算出部222は、通信システム1が使用する通信帯域の下限を予め記憶しておき、当該下限から決定した通信帯域幅分の周波数帯を通信帯域に設定する。
また、周波数パターン算出部222は、幾つかの段数のM系列を予め記憶しており、通信装置100から送信される信号数(例えばユーザ数)の情報に応じて、系列長(2の段数乗−1)が当該信号数よりも長いM系列のうちで系列長が最短のM系列を選択する。当該M系列の系列長が、通信システム1が用いる周波数の数に相当する。
そして、周波数パターン算出部222は、決定した通信帯域とM系列とを示す情報を、周波数設定部223と周波数設定部121とに出力する。
For example, the frequency
In addition, the frequency
Then, the frequency
このように、周波数パターン算出部222が、ノッチの間隔に応じた通信帯域を設定することで、通信帯域幅を比較的狭く設定することができる。広い帯域幅を必要としないことで、通信システム1の構成を簡単にできる。また、他の通信システムの干渉の可能性を低減させることができる。
また、周波数パターン算出部222が、ノッチの間隔に応じたM系列を選択する(送信周波数の数を決定する)ことで、必要以上の周波数を準備することを回避でき、例えば、送信周波数の間隔を広く取って干渉を防止できるなど、通信帯域を有効に活用できる。
Thus, the frequency
In addition, the frequency
次に、図8を参照して、通信システム1の動作について説明する。
図8は、通信システム1が行う処理の手順を示す説明図である。通信システム1は、同図に示す処理を定期的に行う。
Next, the operation of the
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a procedure of processing performed by the
同図の処理において、まず、周波数特性測定部221が、チャネルの周波数特性を測定して周波数パターン算出部222に出力する(ステップS111)。そして、周波数パターン算出部222は、周波数特性測定部221が測定した周波数特性に基づいてノッチの周波数間隔を算出し、当該周波数間隔に基づいて所要周波数幅(すなわち、通信帯域幅)を決定する(ステップS112)。
また、周波数パターン算出部222は、例えば通信装置100からのユーザ数の情報を取得するなど、必要な周波数の数を取得する(ステップS113)。そして、周波数パターン算出部222は、必要な周波数の数に応じた段数のM系列を選択する(ステップS114)。
In the process of FIG. 5, first, the frequency
Also, the frequency
そして、周波数パターン算出部222は、決定したM系列の段数を2にべき乗して1を減算した数(すなわち、送信周波数の数)と各送信周波数に必要な帯域幅とを乗算した、通信に必要な帯域幅と、ステップS112で決定した通信帯域幅とを比較して、必要な帯域幅を確保できているか否かを判定する(ステップS115)。
必要な帯域幅を確保できていると判定した場合(ステップS115:YES)、周波数パターン算出部222は、決定した通信帯域およびM系列を、周波数設定部223と周波数設定部121とに通知する(ステップS131)。
The frequency
When it is determined that the necessary bandwidth can be secured (step S115: YES), the frequency
そして、通信装置100と通信装置200とは、周波数パターン算出部222が決定した通信帯域およびM系列に基づいて送信周波数および通信信号の割当を決定し、同期を取って当該送信周波数および割当での通信を開始する(ステップS132)。
その後、同図の処理を終了する。
Then,
Thereafter, the process of FIG.
一方、ステップS115において、必要な帯域幅を確保できていないと判定した場合(ステップS115:NO)、周波数パターン算出部222は、M系列の段数を2にべき乗して1を減算した数(M系列の系列長であり、送信周波数の数に相当する)と各送信周波数に必要な帯域幅とを乗算した、通信に必要な帯域幅が、ステップS112で決定した通信帯域幅以下になるように、M系列の段数を選択する(ステップS121)。すなわち、周波数パターン算出部222は、帯域幅に応じたM系列を選択し直す。
その後、ステップS131に進む。
On the other hand, if it is determined in step S115 that the necessary bandwidth has not been secured (step S115: NO), the frequency
Thereafter, the process proceeds to step S131.
以上のように、周波数割当部122は、M系列に基づいて通信信号を周波数に各々割り当てるので、通信信号を周波数にランダムに割り当てることができる。従って、同一の信号がノッチ近辺に割り当てられ続けられることを回避でき、ノッチの影響を低減させることが出来る。
また、M系列の生成は、シフトレジスタを用いて行うことができるので、通信システム1の構成を比較的簡単にすることができる。
As described above, the
In addition, since the generation of the M series can be performed using a shift register, the configuration of the
また、周波数パターン算出部222が、ノッチの間隔に応じた通信帯域を設定することで、ノッチ以外の部分が通信帯域に含まれ、かつ、通信帯域を比較的狭くすることができる。通信帯域が比較的狭くなることで、周波数パターン算出部222が具備する装置を簡単化でき、また、他の通信システムとの干渉を回避し得る。
Moreover, the frequency
また、周波数パターン算出部222が、通信信号の数に応じたM系列を選択することで、通信周波数の間隔を比較的広く取って信号間の干渉を防止できるなど、通信帯域を有効活用できる。
In addition, the frequency
次に、図9を参照して、通信装置100における最小構成について説明する。
図9は、図1に示した各部のうち、通信装置100における本発明の最小構成を示す概略ブロック図である。同図において、図1に示した通信装置100の各部のうち、周波数割当部122と変調部141とが示されている。
Next, a minimum configuration in the
FIG. 9 is a schematic block diagram showing the minimum configuration of the present invention in the
この構成において、図1に示した構成に基づいて上述したのと同様、周波数割当部122が、送信信号と送信周波数との割当を、M系列を用いて決定し、変調部141が、周波数割当部122の決定した割当に従って送信信号を送信する。これにより、通信信号を周波数にランダムに割り当てることができるので、同一の信号がノッチ近辺に割り当てられ続けられることを回避でき、ノッチの影響を低減させることが出来る。
In this configuration, as described above based on the configuration shown in FIG. 1,
なお、通信装置100または通信装置200の全部または一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
A program for realizing all or part of the functions of
Further, the “computer system” includes a homepage providing environment (or display environment) if a WWW system is used.
The “computer-readable recording medium” refers to a storage device such as a flexible medium, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM and a CD-ROM, and a hard disk incorporated in a computer system. Furthermore, the “computer-readable recording medium” dynamically holds a program for a short time like a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In this case, a volatile memory in a computer system serving as a server or a client in that case, and a program that holds a program for a certain period of time are also included. The program may be a program for realizing a part of the functions described above, and may be a program capable of realizing the functions described above in combination with a program already recorded in a computer system.
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes design changes and the like without departing from the gist of the present invention.
1 通信システム
100、200 通信装置
111 誤り訂正符号化部
112 インタリーバ
121、223 周波数設定部
122 周波数割当部
131 パイロット信号生成部
141 変調部
151、211 アンテナ
221 周波数特性測定部
222 周波数パターン算出部
224 周波数割当検出部
231 復調部
232 デ・インタリーバ
233 誤り訂正復号部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記複数の信号を前記周波数に各々割り当てる周波数割当部とを具備し、
前記周波数割当部は、第1のM系列と、前記第1のM系列と同じ周期を有し、各符号の符号長が前記第1のM系列の符号と同じ符号長を有し、かつ前記第1のM系列と異なる種類のM系列である第2のM系列、及び、前記第2のM系列の初期値を変化させた1つ以上のM系列の各々とのビット毎の排他的論理和による、送信信号数と同数の系列に基づいて、前記複数の信号を前記周波数に各々割り当てることを特徴とする通信装置。 A modulation section that modulates and transmits a plurality of signals using the same number or more frequencies as the number of signals;
A frequency allocation unit that allocates each of the plurality of signals to the frequency,
The frequency allocating unit has a first M sequence and the same period as the first M sequence, a code length of each code has the same code length as a code of the first M sequence, and Exclusive logic for each bit of the second M sequence, which is a different type of M sequence from the first M sequence, and each of the one or more M sequences in which the initial value of the second M sequence is changed A communication apparatus characterized by assigning each of the plurality of signals to the frequency based on the same number of sequences as the number of transmission signals .
第1のM系列と、前記第1のM系列と同じ周期を有し、各符号の符号長が前記第1のM系列の符号と同じ符号長を有し、かつ前記第1のM系列と異なる種類のM系列である第2のM系列、及び、前記第2のM系列の初期値を変化させた1つ以上のM系列の各々とのビット毎の排他的論理和による、復調信号数と同数の系列に基づいて、前記周波数と通信データとの対応関係を検出する周波数割当検出部と、
を具備することを特徴とする通信装置。 A demodulator that receives a signal and demodulates it for each frequency;
The first M sequence has the same period as the first M sequence, the code length of each code has the same code length as the code of the first M sequence, and the first M sequence The number of demodulated signals by exclusive OR for each bit of the second M sequence, which is a different type of M sequence, and one or more M sequences obtained by changing the initial values of the second M sequence A frequency allocation detection unit that detects a correspondence relationship between the frequency and the communication data based on the same number of sequences ;
A communication apparatus comprising:
前記第1通信装置は、
複数の信号を信号数と同数またはより多くの周波数を用いて変調し送信する変調部と、
前記複数の信号を前記周波数に各々割り当てる周波数割当部とを具備し、
前記周波数割当部は、第1のM系列と、前記第1のM系列と同じ周期を有し、各符号の符号長が前記第1のM系列の符号と同じ符号長を有し、かつ前記第1のM系列と異なる種類のM系列である第2のM系列、及び、前記第2のM系列の初期値を変化させた1つ以上のM系列の各々とのビット毎の排他的論理和による、送信信号数と同数の系列に基づいて、前記複数の信号を前記周波数に各々割り当て、
前記第2通信装置は、
信号を受信して周波数毎に復調する復調部と、
前記周波数割当部が用いる系列と同じ系列に基づいて、前記周波数と通信データとの対応関係を検出する周波数割当検出部と、
を具備することを特徴とする通信システム。 Comprising a first communication device and a second communication device;
The first communication device is
A modulation section that modulates and transmits a plurality of signals using the same number or more frequencies as the number of signals;
A frequency allocation unit that allocates each of the plurality of signals to the frequency,
The frequency allocating unit has a first M sequence and the same period as the first M sequence, a code length of each code has the same code length as a code of the first M sequence, and Exclusive logic for each bit of the second M sequence, which is a different type of M sequence from the first M sequence, and each of the one or more M sequences in which the initial value of the second M sequence is changed Assigning each of the plurality of signals to the frequency based on the same number of sequences as the number of transmitted signals by sum ,
The second communication device is
A demodulator that receives a signal and demodulates it for each frequency;
Based on the same sequence as the sequence used by the frequency allocation unit, a frequency allocation detection unit that detects a correspondence relationship between the frequency and communication data;
A communication system comprising:
前記複数の信号を前記周波数に各々割り当てる周波数割当ステップとを具備し、
前記周波数割当ステップでは、第1のM系列と、前記第1のM系列と同じ周期を有し、各符号の符号長が前記第1のM系列の符号と同じ符号長を有し、かつ前記第1のM系列と異なる種類のM系列である第2のM系列、及び、前記第2のM系列の初期値を変化させた1つ以上のM系列の各々とのビット毎の排他的論理和による、送信信号数と同数の系列に基づいて、前記複数の信号を前記周波数に各々割り当てることを特徴とする通信方法。 A modulation step of modulating and transmitting a plurality of signals using the same number or more frequencies as the number of signals;
A frequency assignment step for assigning each of the plurality of signals to the frequency,
In the frequency allocation step, the first M sequence has the same period as the first M sequence, the code length of each code has the same code length as the code of the first M sequence, and Exclusive logic for each bit of the second M sequence, which is a different type of M sequence from the first M sequence, and each of the one or more M sequences in which the initial value of the second M sequence is changed A communication method characterized by allocating each of the plurality of signals to each of the frequencies based on the same number of sequences as the number of transmission signals .
前記複数の信号を前記周波数に各々割り当てる周波数割当ステップを実行させ、
前記周波数割当ステップでは第1のM系列と、前記第1のM系列と同じ周期を有し、各符号の符号長が前記第1のM系列の符号と同じ符号長を有し、かつ前記第1のM系列と異なる種類のM系列である第2のM系列、及び、前記第2のM系列の初期値を変化させた1つ以上のM系列の各々とのビット毎の排他的論理和による、送信信号数と同数の系列に基づいて、前記複数の信号を前記周波数に各々割り当てさせるためのプログラム。 A computer that controls a communication device including a modulation unit that modulates and transmits a plurality of signals using the same number or more frequencies as the number of signals,
Performing a frequency assignment step of assigning each of the plurality of signals to the frequency;
In the frequency allocation step, the first M sequence has the same period as the first M sequence, the code length of each code has the same code length as the code of the first M sequence, and the first Exclusive MOR for each bit of one M sequence and a second M sequence that is a different type of M sequence, and each of one or more M sequences in which the initial value of the second M sequence is changed The program for assigning each of the plurality of signals to the frequency based on the same number of sequences as the number of transmission signals .
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