以下、本技術を実施するための形態について説明する。説明は以下の順序で行う。
1.第1の実施の形態(符号化テーブルを用いて符号化を行う例)
2.第2の実施の形態(ビットの入れ替えにより符号化を行う例)
3.変形例
<<第1の実施の形態>>
図1は、本技術の一実施形態に係る無線通信システムの構成例を示す図である。
図1の無線通信システムは、再生装置1、送信装置2、受信装置3、および表示装置4から構成される。再生装置1と送信装置2、受信装置3と表示装置4は、それぞれ、HDMI(登録商標)(High Definition Multimedia Interface)ケーブルなどの所定の規格のケーブルを介して接続される。再生装置1と送信装置2、受信装置3と表示装置4がそれぞれ無線通信を介して接続されるようにしてもよい。
再生装置1は、ビデオ、オーディオなどのコンテンツのプレーヤである。再生装置1は、再生して得られたAV(Audio Visual)データを送信装置2に出力する。AVデータ以外のデータが送信対象のデータとして送信装置2に出力されるようにしてもよい。
送信装置2は、再生装置1から送信されてきたAVデータを、60GHz帯などの所定の周波数帯域を用いた無線通信によって受信装置3に送信する。送信装置2においては、送信対象のAVデータの符号化が行われ、得られた符号に対してπ/2シフトBPSK変調が施される。
AVデータの符号化は、変調・復調方式としてπ/2シフトBPSKを採用した場合であっても、DCフリー特性とナイキストフリー特性を保持することが可能な符号を生成するようにして行われる。
受信装置3は、受信信号に対してπ/2シフトBPSK復調を施し、得られた符号を、送信装置2における符号化方式に対応する復号方式に従って復号する。受信装置3は、復号して得られたAVデータを表示装置4に出力する。
表示装置4は、LCD、有機ELディスプレイなどの表示部を有する装置である。表示装置4は、受信装置3から送信されてきたAVデータを受信し、映像をディスプレイに表示したり、音声をスピーカから出力したりする。
<各装置の構成>
・送信装置2の構成について
図2は、送信装置2の構成例を示すブロック図である。
送信装置2は、送信側ベースバンドブロック11、送信側RF回路12、および送信アンテナ13から構成される。送信側ベースバンドブロック11は、誤り訂正符号化回路21、ヘッダ・プリアンブル挿入回路22、符号化・変調回路23、送信フィルタ24、D/A(Digital/Analog)変換回路25、および送信側低域通過フィルタ26から構成される。送信対象のデータである送信データは、送信側ベースバンドブロック11の誤り訂正符号化回路21に入力される。
誤り訂正符号化回路21は、誤り訂正に用いられるパリティを送信データに基づいて生成し、生成したパリティを送信データに付加することによって誤り訂正符号化を行う。誤り訂正符号化回路21は、誤り訂正符号化を施した送信データを出力する。
ヘッダ・プリアンブル挿入回路22は、誤り訂正符号化回路21から供給された送信データに対して、各種のパラメータを含むヘッダとプリアンブルを挿入する。ヘッダ・プリアンブル挿入回路22は、ヘッダとプリアンブルを挿入した送信データを出力する。
符号化・変調回路23は、ヘッダ・プリアンブル挿入回路22から供給された送信データを、あらかじめ用意された符号化テーブルに従って符号化する。符号化テーブルは、符号化の規則を表す情報である。また、符号化・変調回路23は、符号化して得られた符号に対してπ/2シフトBPSK変調を施し、送信データを、周期Tsの送信シンボルの系列に変換して出力する。
図3は、π/2シフトBPSK変調の信号点配置の例を示す図である。
π/2シフトBPSK変調は、時刻ごとに基準位相をπ/2シフトさせるBPSK変調であり、下式(1)により表される。
kは時刻を表す非負の整数(k≧0)である。また、ckは、変調前の情報ビットを表し、xkは、変調後のシンボルを表す。
π/2シフトBPSK変調により、偶数時刻では同相軸(I軸)に信号点が配置され、奇数時刻では直交位相軸(Q軸)に信号点が配置される。例えば、時刻0におけるckが‘1’である場合、xkは‘+1’となり、時刻0におけるckが‘0’である場合、xkは‘-1’となる。また、時刻1におけるckが‘1’である場合、xkは‘+j’となり、時刻1におけるckが‘0’である場合、xkは‘-j’となる。時刻2におけるckが‘1’である場合、xkは‘-1’となり、時刻2におけるckが‘0’である場合、xkは‘+1’となる。時刻3におけるckが‘1’である場合、xkは‘-j’となり、時刻3におけるckが‘0’である場合、xkは‘+j’となる。
図4は、π/2シフトBPSK変調の信号点配置の他の例を示す図である。
図4に信号点の配置位置を示すπ/2シフトBPSK変調は、信号点の配置位置を+方向にπ/4回転させた、π/4回転型のπ/2シフトBPSK変調である。
π/4回転型のπ/2シフトBPSK変調は下式(2)により表される。
例えば、時刻0におけるckが‘1’である場合、xkは‘+1+j’となり、時刻0におけるckが‘0’である場合、xkは‘-1-j’となる。また、時刻1におけるckが‘1’である場合、xkは‘-1+j’となり、時刻1におけるckが‘0’である場合、xkは‘+1-j’となる。時刻2におけるckが‘1’である場合、xkは‘-1-j’となり、時刻2におけるckが‘0’である場合、xkは‘+1+j’となる。時刻3におけるckが‘1’である場合、xkは‘+1-j’となり、時刻3におけるckが‘0’である場合、xkは‘-1+j’となる。
信号点をπ/4だけ回転させることによって、同相軸と直交位相軸におけるそれぞれのシンボルを3値から2値にすることができ、符号化・変調回路23の構成を簡略化することができる。
符号化・変調回路23においては、式(1)または式(2)により表されるπ/2シフトBPSK変調が、符号化によって得られた符号に対して施される。
図2の説明に戻り、送信フィルタ24は、符号化・変調回路23から供給された送信シンボルに対して帯域制限を行うためのフィルタリングを施し、フィルタリングを施して得られた送信シンボルを出力する。
D/A変換回路25は、送信フィルタ24から供給された送信シンボルに対してD/A変換を施し、アナログベースバンド信号を出力する。
送信側低域通過フィルタ26は、D/A変換回路25から供給されたアナログベースバンド信号に対して、帯域外雑音を除去したり、不要信号成分を除去したりするためのフィルタリングを施す。送信側低域通過フィルタ26は、フィルタリングを施したアナログベースバンド信号を出力する。
送信側RF回路12は、送信側低域通過フィルタ26から供給されたアナログベースバンド信号を所定の周波数のキャリアに重畳し、送信アンテナ13から送信する。
図5は、図2の符号化・変調回路23の構成例を示すブロック図である。
符号化・変調回路23は、シリアル・パラレル変換回路31、2/4符号化回路32、パラレル・シリアル変換回路33、およびπ/2シフトBPSK変調回路34から構成される。誤り訂正符号化され、ヘッダとプリアンブルが挿入された送信データanがシリアル・パラレル変換回路31に入力される。anは、時刻nにおける送信ビットを表す。nは非負の整数(n≧0)である。
シリアル・パラレル変換回路31は内部に記憶素子を有する。シリアル・パラレル変換回路31は、送信データanを記憶し、2時刻分のデータをまとめて出力する。シリアル・パラレル変換回路31においては、1ビットを2ビットに変換する処理が奇数時刻ごとに行われる。
2/4符号化回路32は、シリアル・パラレル変換回路31から供給された2ビットのデータを情報語として4ビットの符号語に符号化する。ここで、‘2/4’の‘2’は情報語のビット長を表し、‘4’は符号語のビット長を表す。
図6は、符号化テーブルの例を示す図である。
情報語と符号語を1対1で対応付けた図6の符号生成規則に従って、2/4符号化回路32は、2ビットの入力データである‘00’を‘0000’に変換し、‘01’を‘0101’に変換する。また、2/4符号化回路32は、‘10’を‘1010’に変換し、‘11’を‘1111’に変換する。このように、2/4符号化回路32は、入力された2ビットを、1対1で対応付けられた、奇数番目のビット同士が同じ値、かつ偶数番目のビット同士が同じ値となる符号に変換する。
ここで、4ビットの符号語が‘0000’、‘0101’、‘1010’、‘1111’の4種類であれば、2ビットの情報語である‘00’、‘01’、‘10’、‘11’との対応関係はどのような関係であってもよい。
例えば、‘00’、‘01’、‘10’、‘11’がそれぞれ‘1111’、‘0000’、‘0101’、‘1010’と対応付けられるようにしてもよいし、‘1010’、‘1111’、‘0000’、‘0101’と対応付けられるようにしてもよい。‘00’、‘01’、‘10’、‘11’の情報語と‘0000’、‘0101’、‘1010’、‘1111’の符号語との組み合わせは24通り存在する。
後述するように、2ビットの情報語と4ビットの符号語をどのように対応付けた場合であっても、π/2シフトBPSK変調後の符号系列のDCフリー特性とナイキストフリー特性は保持される。
2/4符号化回路32は、このような符号化テーブルに従って符号化することによって得られた4ビットの符号語をまとめて出力する。
図5のパラレル・シリアル変換回路33は内部に記憶素子を有する。パラレル・シリアル変換回路33は、2/4符号化回路32から供給された4ビットのパラレルデータを1ビットのシリアルデータとして順次出力する。パラレル・シリアル変換回路33の出力レートは、送信データanの入力レートの2倍となる。
π/2シフトBPSK変調回路34は、パラレル・シリアル変換回路33から供給されたシリアルデータに対して、順次、上式(1)または(2)によって表されるπ/2シフトBPSK変調を施す。π/2シフトBPSK変調回路34は、π/2シフトBPSK変調を施すことによって得られた送信シンボルを出力する。π/2シフトBPSK変調回路34から出力された送信シンボル列は、フィルタリング等が施された後、受信装置3に送信される。
・受信装置3の構成について
図7は、受信装置3の構成例を示すブロック図である。
受信装置3は、受信アンテナ51、受信側RF回路52、および受信側ベースバンドブロック53から構成される。受信側ベースバンドブロック53は、可変利得増幅回路61、受信側低域通過フィルタ62、A/D変換回路63、受信フィルタ64、位相同期回路65、復調・復号回路66、および誤り訂正符号復号回路67から構成される。送信装置2から送信された送信信号は受信アンテナ51において受信され、RF信号として受信側RF回路52に入力される。
受信側RF回路52は、受信アンテナ51から供給されたRF信号をアナログベースバンド信号に変換し、出力する。
受信側ベースバンドブロック53の可変利得増幅回路61は、受信側RF回路52から供給されたアナログベースバンド信号の電力を、A/D変換回路63において処理可能なダイナミックレンジに応じて増幅、または減衰させる。可変利得増幅回路61は、電力を調整したアナログベースバンド信号を出力する。
受信側低域通過フィルタ62は、可変利得増幅回路61から供給されたアナログベースバンド信号の帯域制限を行う。受信側低域通過フィルタ62による帯域制限は、A/D変換の際の折り返し信号の発生を防ぐために行われるものである。受信側低域通過フィルタ62は、帯域制限後のアナログベースバンド信号を出力する。
A/D変換回路63は、受信側低域通過フィルタ62から供給されたアナログベースバンド信号を、例えば、シンボル周期Tsと非同期の周期であるサンプル周期Tpでサンプリングする。A/D変換回路63は、サンプリングして得られた受信信号を出力する。
受信フィルタ64は、A/D変換回路63から供給された受信信号が目標等化チャンネルになるようにフィルタリングを施す。受信フィルタ64は、等化後の受信信号を出力する。
位相同期回路65は、例えばFIR(Finite Impulse Response)フィルタにより構成される。位相同期回路65は、受信フィルタ64から供給された受信信号を元にシンボル同期を実現し、受信シンボル系列を出力する。
復調・復号回路66は、送信装置2における変調方式に対応する復調方式に従って受信シンボルを復調する。また、復調・復号回路66は、あらかじめ用意された復号テーブルに従って受信データを復号し、出力する。復号テーブルは、送信装置2における符号化方式に対応する復号規則を表す情報である。
誤り訂正符号復号回路67は、復調・復号回路66から供給された受信データの誤り訂正を行い、誤り訂正後の受信データを出力する。誤り訂正後の受信データであるAVデータは、表示装置4に出力される。
図8は、図7の復調・復号回路66の構成例を示すブロック図である。
復調・復号回路66は、π/2シフトBPSK復調回路81、シリアル・パラレル変換回路82、2/4符号復号回路83、およびパラレル・シリアル変換回路84から構成される。位相同期回路65においてシンボル同期がとられた受信シンボルがπ/2シフトBPSK復調回路81に入力される。
図8の左側に示すyk (i)は時刻kにおける受信シンボルの同相成分を表し、yk (q)は時刻kにおける受信シンボルの直交位相成分を表す。kは時刻を表す非負の整数である。また、Nは受信シンボルの同相成分と直交位相性成分のそれぞれの量子化ビット数を表す。
π/2シフトBPSK復調回路81は、π/2シフトBPSK復調を行い、復調して得られたデータを出力する。
π/2シフトBPSK復調回路81は、式(1)で表されるπ/2シフトBPSK変調が送信装置2において行われている場合、下式(3)により表されるπ/2シフトBPSK復調を行う。
下式(4)により表されるように、π/2シフトBPSK復調回路81は、式(3)により求められたy
kの値が0未満である場合、‘0’を復調結果のビットy’
kとして出力し、0以上である場合、‘1’を復調結果のビットy’
kとして出力する。ビットy’
kは硬判定値である。
また、π/2シフトBPSK復調回路81は、式(2)で表されるπ/2シフトBPSK変調が送信装置2において行われている場合、下式(5)により表される、π/4回転型のπ/2シフトBPSK復調を行う。
π/2シフトBPSK復調回路81は、式(5)により求められたykの値が0未満である場合、‘0’を復調結果のビットy’kとして出力し、0以上である場合、‘1’を復調結果のビットy’kとして出力する。
シリアル・パラレル変換回路82は、π/2シフトBPSK復調回路81により復調されたビットy’kを4ビットの復調データに変換し、まとめて出力する。4ビットの復調データへの変換は、時刻3において1回目が行われ、その後、4時刻おきに行われる。
2/4符号復号回路83は、シリアル・パラレル変換回路82から供給された4ビットのデータを復調語として2ビットの復号語に復号する。
図9は、復号テーブルの例を示す図である。
送信装置2における符号化が図6の符号化テーブルに従って行われた場合、図9の復号テーブルに従った復号が2/4符号復号回路83により行われる。
図9に示すように、2/4符号復号回路83は、4ビットの入力データである‘0000’を‘00’に変換し、‘0101’を‘01’に変換する。また、2/4符号復号回路83は、‘1010’を‘10’に変換し、‘1111’を‘11’に変換する。このように、2/4符号復号回路83は、奇数番目のビット同士が同じ値、かつ偶数番目のビット同士が同じ値となる4ビットを、1対1で対応付けられた2ビットに変換する。
また、2/4符号復号回路83は、入力された4ビットが‘0000’、‘0101’、‘1010’、‘1111’の4種類以外である場合、受信データに誤りがあることが明らかであるので、復号誤りフラグを出力する。この場合、誤り訂正の対象となる2ビットとして出力される復号データの値は任意である。‘00’、‘01’、‘10’、‘11’のうちのいずれかの2ビットが、復号誤りフラグとともに2/4符号復号回路83から出力される。
2/4符号復号回路83は、このような復号テーブルに従って復号を行い、得られた2ビットをまとめて出力する。
パラレル・シリアル変換回路84は、2/4符号復号回路83から出力された2ビットのデータを1ビットずつ、受信データとして出力する。パラレル・シリアル変換回路84から出力された受信データに対しては、誤り訂正符号復号回路67において誤り訂正が適宜施され、表示装置4に出力される。
<各装置の動作>
次に、以上のような構成を有する送信装置2と受信装置3の処理について説明する。
・送信装置2の処理
はじめに、図10のフローチャートを参照して、送信装置2の送信処理について説明する。図10の処理は、例えば、再生装置1から出力された送信対象のデータが送信装置2に入力されたときに開始される。
ステップS1において、誤り訂正符号化回路21は、送信データに基づいてパリティを生成し、送信データに付加することによって誤り訂正符号化を行う。
ステップS2において、ヘッダ・プリアンブル挿入回路22は、誤り訂正符号化が施された送信データに対してヘッダとプリアンブルを挿入する。
ステップS3において、符号化・変調回路23は、符号化・変調処理を行う。符号化・変調処理については図11のフローチャートを参照して後述する。
ステップS4において、送信フィルタ24は、符号化・変調処理によって得られた送信シンボルに対してフィルタリングを施す。
ステップS5において、D/A変換回路25は、送信フィルタ24から供給された送信シンボルに対してD/A変換を施し、アナログベースバンド信号を出力する。
ステップS6において、送信側低域通過フィルタ26は、アナログベースバンド信号にフィルタリングを施し、帯域制限を行う。
ステップS7において、送信側RF回路12は、フィルタリング後のアナログベースバンド信号を所定の周波数のキャリアに重畳し、送信アンテナ13から送信する。以上の処理が、送信対象のデータが再生装置1から供給される間、繰り返し行われる。
次に、図11のフローチャートを参照して、図10のステップS3において行われる符号化・変調処理について説明する。
ステップS21において、シリアル・パラレル変換回路31は、シリアル・パラレル変換を行い、2時刻分の送信データanをまとめて出力する。
ステップS22において、2/4符号化回路32は、符号化テーブルに従って、シリアル・パラレル変換後の2ビットのデータを情報語として4ビットの符号語に符号化する。
ステップS23において、パラレル・シリアル変換回路33は、パラレル・シリアル変換を行い、2/4符号化回路32から出力された4ビットのパラレルデータを1ビットのシリアルデータとして出力する。
ステップS24において、π/2シフトBPSK変調回路34は、パラレル・シリアル変換回路33から供給されたシリアルデータに対して、式(1)または(2)によって表されるπ/2シフトBPSK変調を施す。その後、図10のステップS3に戻り、それ以降の処理が行われる。
・受信装置3の処理
次に、図12のフローチャートを参照して、受信装置3の受信処理について説明する。図12の処理は、例えば、送信装置2から送信された送信信号が受信アンテナ51において受信され、RF信号が受信側RF回路52に入力されたときに開始される。
ステップS31において、受信側RF回路52は、受信アンテナ51から供給されたRF信号を受信し、アナログベースバンド信号に変換する。
ステップS32において、可変利得増幅回路61は、受信側RF回路52から供給されたアナログベースバンド信号の電力を調整する。
ステップS33において、受信側低域通過フィルタ62は、可変利得増幅回路61から供給されたアナログベースバンド信号の帯域制限を行う。
ステップS34において、A/D変換回路63は、受信側低域通過フィルタ62により帯域制限が施されたアナログベースバンド信号のA/D変換を行う。
ステップS35において、受信フィルタ64は、A/D変換によって得られた受信信号が目標等化チャンネルになるようにフィルタリングを施す。
ステップS36において、位相同期回路65は、等化後の受信信号のシンボル同期を行う。
ステップS37において、復調・復号回路66は、復調・復号処理を行う。復調・復号処理については図13のフローチャートを参照して後述する。
ステップS38において、誤り訂正符号復号回路67は、復調・復号回路66から供給された受信データの誤り訂正を行う。
例えば、誤り訂正符号復号回路67は、復調・復号回路66から供給された復号誤りフラグに基づいて、受信データの誤りがある2ビットを特定する。上述したように、‘0000’、‘0101’、‘1010’、‘1111’の4種類以外のデータが受信されたときには、その4ビットを復号して得られた2ビットは誤りがあるものとして処理される。誤り訂正符号復号回路67は、特定した2ビットを対象とするパリティを用いて誤り訂正を行い、誤り訂正後の受信データを表示装置4に出力する。
受信データに誤りがある2ビットを復号誤りフラグに基づいて特定することができるため、誤り訂正符号復号回路67は、誤り訂正を効率的に行うことが可能になる。以上の処理が、RF信号が受信アンテナ51から供給される間、繰り返し行われる。
次に、図13のフローチャートを参照して、図12のステップS37において行われる復調・復号処理について説明する。
ステップS51において、π/2シフトBPSK復調回路81は、式(3)または(5)によって表されるπ/2シフトBPSK復調を行う。π/2シフトBPSK復調回路81は、式(3)または(5)により求められたykの値が0未満である場合、‘0’を出力し、0以上である場合、‘1’を出力する。
ステップS52において、シリアル・パラレル変換回路82は、π/2シフトBPSK復調回路81により復調されたデータのシリアル・パラレル変換を行い、4ビットの復調データをまとめて出力する。
ステップS53において、2/4符号復号回路83は、復号テーブルに従って、シリアル・パラレル変換回路82から供給された4ビットのデータを2ビットのデータに復号する。
ステップS54において、パラレル・シリアル変換回路84は、復号して得られた2ビットのデータのパラレル・シリアル変換を行い、1ビットずつ、受信データとして出力する。その後、図12のステップS37に戻り、それ以降の処理が行われる。
以上の一連の処理により、送信装置2は、変調方式としてπ/2シフトBPSK変調を用いる場合であっても、DCフリー、かつナイキストフリーの特性を保持可能な符号を生成することができる。
また、送信装置2は、同相のベースバンド信号と直交位相のベースバンド信号の直流およびナイキスト周波数における電力スペクトル密度をともにヌルにすることができる。送信装置2は、受信チャンネルの低域遮断特性および高域遮断特性の影響を排除、または低減することができ、良好なデータ受信を受信装置3において行わせることが可能になる。
<RDS遷移/ADS遷移等>
図14は、通常型のπ/2シフトBPSK変調(図3)によって得られる送信シンボル系列のRDS遷移とADS遷移の有限状態機械(FSM(Finite State Machine))を示す図である。
ここで、丸印が状態を表し、内側の数字は状態番号を表す。受信開始直後の状態は状態#4である。また、矢印が状態遷移を表す。矢印に付された文字は、当該状態遷移時に出力される送信シンボルである。
上述したように、通常型のπ/2シフトBPSK変調においては、時刻0における情報ビットが‘1’である場合には変調後のシンボルは‘+1’となり、情報ビットが‘0’である場合には変調後のシンボルは‘-1’となる。また、時刻1における情報ビットが‘1’である場合には変調後のシンボルは‘+j’となり、情報ビットが‘0’である場合には変調後のシンボルは‘-j’となる。時刻2における情報ビットが‘1’である場合には変調後のシンボルは‘-1’となり、情報ビットが‘0’である場合には変調後のシンボルは‘+1’となる。時刻3における情報ビットが‘1’である場合には変調後のシンボルは‘-j’となり、情報ビットが‘0’である場合には変調後のシンボルは‘+j’となる。
RDSとADSの状態は、変調対象のデータが‘0000’である場合、状態#3、状態#0、状態#1、状態#4の順に遷移し、‘0101’である場合、状態#3、状態#6、状態#7、状態#4の順に遷移することになる。また、RDSとADSの状態は、変調対象のデータが‘1010’である場合、状態#5、状態#2、状態#1、状態#4の順に遷移し、‘1111’である場合、状態#5、状態#8、状態#7、状態#4の順に遷移することになる。
すなわち、いずれの4ビットについてもRDSとADSの状態が状態#4に収束することになる。同相信号と直交位相信号のRDSおよびADSの振幅が有限であることから、同相信号、直交位相信号ともにDCフリー、かつナイキストフリーの特性を有していることになる。
図15は、π/4回転型のπ/2シフトBPSK変調(図4)によって得られる送信シンボル系列のRDS遷移とADS遷移の有限状態機械を示す図である。
π/4回転型のπ/2シフトBPSK変調においては、時刻0における情報ビットが‘1’である場合には変調後のシンボルは‘+1+j’となり、情報ビットが‘0’である場合には変調後のシンボルは‘-1-j’となる。また、時刻1における情報ビットが‘1’である場合には変調後のシンボルは‘-1+j’となり、情報ビットが‘0’である場合には変調後のシンボルは‘+1-j’となる。時刻2における情報ビットが‘1’である場合には変調後のシンボルは‘-1-j’となり、情報ビットが‘0’である場合には変調後のシンボルは‘+1+j’となる。時刻3における情報ビットが‘1’である場合には変調後のシンボルは‘+1-j’となり、情報ビットが‘0’である場合には変調後のシンボルは‘-1+j’となる。
RDSとADSの状態は、変調対象のデータが‘0000’である場合、状態#3、状態#0、状態#1、状態#4の順に遷移し、‘0101’である場合、状態#3、状態#6、状態#7、状態#4の順に遷移することになる。また、RDSとADSの状態は、変調対象のデータが‘1010’である場合、状態#5、状態#2、状態#1、状態#4の順に遷移し、‘1111’である場合、状態#5、状態#8、状態#7、状態#4の順に遷移することになる。
π/4回転型のπ/2シフトBPSK変調においても、いずれの4ビットのRDSとADSの状態が状態#4に収束することになる。同相信号と直交位相信号のRDSおよびADSの振幅が有限であることから、同相信号、直交位相信号ともにDCフリー、かつナイキストフリーの特性を有していることになる。
図16Aおよび図16Bは、通常型のπ/2シフトBPSK変調によって得られる送信シンボル系列の電力スペクトル密度(PSD)を示す図である。
横軸は、正規化した周波数であり、0.0+E00が直流、5.0E-01がナイキスト周波数を示す。縦軸はPSDである。図16Aおよび図16Bに示すように、同相のベースバンド信号と直交位相のベースバンド信号のいずれについても、直流、およびナイキスト周波数付近の信号電力が十分に抑圧される。図16Aは同相のベースバンド信号の電力スペクトル密度を示し、図16Bは直交位相のベースバンド信号の電力スペクトル密度を示す。
図17Aおよび図17Bは、π/4回転型のπ/2シフトBPSK変調によって得られる送信シンボル系列の電力スペクトル密度を示す図である。
π/4回転型のπ/2シフトBPSK変調の送信シンボル系列についても同様に、同相のベースバンド信号と直交位相のベースバンド信号の直流、およびナイキスト周波数付近の信号電力が十分に抑圧される。図17Aは同相のベースバンド信号の電力スペクトル密度を示し、図17Bは直交位相のベースバンド信号の電力スペクトル密度を示す。
<<第2の実施の形態>>
図18は、図2の符号化・変調回路23の他の構成例を示すブロック図である。
図18の符号化・変調回路23においては、‘0000’、‘0101’、‘1010’、‘1111’の4種類の4ビットのデータが符号化テーブルを用いることなく、ビットの配置を入れ替えることによって生成される。
図18の符号化・変調回路23は、1/2反復符号化回路101、シリアル・パラレル変換回路102、インターリーブ回路103、パラレル・シリアル変換回路104、およびπ/2シフトBPSK変調回路105から構成される。誤り訂正符号化され、ヘッダとプリアンブルが挿入された送信データanが1/2反復符号化回路101に入力される。
1/2反復符号化回路101は、入力された1ビットのデータを反復して2ビットのデータとする。すなわち、1/2反復符号化回路101は、1ビットのデータである‘0’を‘00’とし、‘1’を‘11’とする。1/2反復符号化回路101は、反復して得られた2ビットのデータをまとめて出力する。
シリアル・パラレル変換回路102は、1/2反復符号化回路101から供給された2ビットのデータを4ビットのデータに変換する。ここでは、シリアル・パラレル変換回路102は、奇数時刻ごとに、連続する2時刻分のデータをまとめるようにして4ビットのデータへの変換を行う。
例えば、時刻0に‘00’が供給され、時刻1に‘00’が供給された場合、シリアル・パラレル変換回路102は、それらのデータを並列化して‘0000’に変換する。また、シリアル・パラレル変換回路102は、時刻0に‘00’が供給され、時刻1に‘11’が供給された場合、それらのデータを並列化して‘0011’に変換する。シリアル・パラレル変換回路102は、時刻0に‘11’が供給され、時刻1に‘00’が供給された場合、それらのデータを並列化して‘1100’に変換する。シリアル・パラレル変換回路102は、時刻0に‘11’が供給され、時刻1に‘11’が供給された場合、それらのデータを並列化して‘1111’に変換する。
シリアル・パラレル変換回路102は、シリアル・パラレル変換によって得られた4ビットのデータをまとめて出力する。
インターリーブ回路103は、シリアル・パラレル変換回路102から供給された4ビットのデータの並び替えを行う。ここでは、インターリーブ回路103は、2ビット目と3ビット目を入れ替えるようにしてデータの並び替えを行う。
例えば、インターリーブ回路103は、‘0000’が供給された場合、2ビット目と3ビット目を入れ替えることによって‘0000’を生成し、‘0011’が供給された場合、2ビット目と3ビット目を入れ替えることによって‘0101’を生成する。また、インターリーブ回路103は、‘1100’が供給された場合、2ビット目と3ビット目を入れ替えることによって‘1010’を生成し、‘1111’が供給された場合、2ビット目と3ビット目を入れ替えることによって‘1111’を生成する。
ビットの並び替えを行うことによって生成される4種類の4ビットは、図6等を参照して説明したものと同じ‘0000’、‘0101’、‘1010’、‘1111’となる。
インターリーブ回路103は、ビットの並び替えを行うことによって得られた4ビットのデータをまとめて出力する。入力されたデータが‘0000’と‘1111’である場合には、入力と同じ4ビットがそのまま出力されることになる。
パラレル・シリアル変換回路104は、インターリーブ回路103から供給された4ビットのデータを1ビットのシリアルデータに変換し、順次、出力する。
π/2シフトBPSK変調回路105は、パラレル・シリアル変換回路104から供給されたシリアルデータに対して、順次、式(1)または(2)によって表されるπ/2シフトBPSK変調を施す。π/2シフトBPSK変調回路34は、π/2シフトBPSK変調を施すことによって得られた送信シンボルを出力する。π/2シフトBPSK変調回路34から出力された送信シンボル列は、フィルタリング等が施された後、受信装置3に送信される。
図18の構成により、π/2シフトBPSK変調を施したとしてもDCフリー、ナイキストフリーの特性が損なわれない、‘0000’、‘0101’、‘1010’、‘1111’の4種類の4ビットのデータを符号化テーブルを用いることなく生成することが可能になる。
図19は、復調・復号回路66の他の構成例を示すブロック図である。
図19の復調・復号回路66においては、軟判定によって得られたデータが後段の誤り訂正符号復号回路67に出力されるようになされている。図19に示す復調・復号回路66の構成は、例えば、後段の誤り訂正符号復号回路67が、軟判定の結果を用いて誤り訂正を行うような回路である場合に採用される。
図19の復調・復号回路66は、π/2シフトBPSK復調回路121、シリアル・パラレル変換回路122、1/2反復符号復号回路123、およびパラレル・シリアル変換回路124から構成される。位相同期回路65においてシンボル同期がとられた受信シンボルがπ/2シフトBPSK復調回路121に入力される。
π/2シフトBPSK復調回路121は、π/2シフトBPSK復調を行い、復調して得られたデータを出力する。
π/2シフトBPSK復調回路121は、式(1)で表されるπ/2シフトBPSK変調が送信装置2において行われている場合、式(3)に従ってπ/2シフトBPSK復調を行う。また、π/2シフトBPSK復調回路121は、式(2)で表されるπ/2シフトBPSK変調が送信装置2において行われている場合、式(5)に従ってπ/2シフトBPSK復調を行う。
π/2シフトBPSK復調回路121は、式(3)または(5)により求められたykを復調結果としてそのまま出力する。すなわち、式(4)に基づく硬判定がπ/2シフトBPSK復調回路121においては行われない。図19のN’は軟判定のサンプルのビット幅である。
シリアル・パラレル変換回路122は、π/2シフトBPSK復調回路121から供給された軟判定のサンプルを4サンプル分(4時刻分)まとめて出力する。4サンプルのデータへの変換は、時刻3において1回目が行われ、その後、4時刻おきに行われる。
1/2反復符号復号回路123は、シリアル・パラレル変換回路122から供給された4サンプルのデータを2サンプルのデータに復号する。ここでは、偶数番目のサンプル同士を足し合わせるとともに、奇数番目のサンプル同士を足し合わせることによって4サンプルから2サンプルへの変換が行われる。
時刻k−3のサンプルをyk−3、時刻k−2のサンプルをyk−2、時刻k−1のサンプルをyk−1、時刻kのサンプルをykとする。この場合、1/2反復符号復号回路123は、偶数番目のサンプル同士を足し合わせることによってyk−2+ykを生成し、奇数番目のサンプル同士を足し合わせることによってyk−3+yk−1を生成する。1/2反復符号復号回路123は、このようにして生成した2サンプルのデータを出力する。
パラレル・シリアル変換回路124は、1/2反復符号復号回路123から供給された2サンプルのデータを1サンプルのデータに変換し、順次、出力する。
後段の誤り訂正符号復号回路67においては、例えば、パラレル・シリアル変換回路124から出力された軟判定結果のサンプルに基づいて誤り訂正が行われる。
後段の回路において硬判定が行われ、‘0’または‘1’のビットを用いて処理が行われるようにしてもよい。偶数番目のサンプル同士と奇数番目のサンプル同士を足し合わせ、硬判定を行うことによって得られる4種類の2ビットと、その元になる‘0000’、‘0101’、‘1010’、‘1111’との関係は、図9等を参照して説明した対応関係と同じ関係となる。
<<変形例>>
・ビット長の変形例
以上においては、符号化・変調回路23により生成される符号のビット長が4ビットであるものとしたが、4の倍数のビット長であれば、8ビット、12ビットのなどの他のビット長であってもよい。
例えば、ビット長が8ビットである場合、情報語の‘00’、‘01’、‘10’、‘11’は、それぞれ、1対1で対応付けられた‘00000000’、‘10101010’、‘01010101’、‘11111111’に符号化される。‘00000000’、‘10101010’、‘01010101’、‘11111111’も、奇数番目のビット同士が同じ値、かつ偶数番目のビット同士が同じ値となる符号である。
この場合においても、情報語と符号語の対応関係は、1対1に対応付けられるものであればどのような関係であってもよい。
・無線通信システムの変形例
図20は、無線通信システムの構成例を示す図である。
図20Aに示すように、送信装置2の符号化・変調回路23が図5の構成を有している場合に、受信装置3の復調・復号回路66が図19の構成を有するといったように、符号化・変調回路23の構成と復調・復号回路66の構成の組み合わせは変更可能である。
また、図20Bに示すように、送信装置2の符号化・変調回路23が図18の構成を有している場合に、受信装置3の復調・復号回路66が図8の構成を有するようにしてもよい。
1つの装置が送信装置または受信装置として動作するだけでなく、符号化・変調回路23と復調・復号回路66が1つの装置内に設けられ、その1つの装置が、他の装置と通信を行うことができるようにしてもよい。
図21は、無線通信システムの他の構成例を示す図である。
図21の通信装置141と通信装置142は、それぞれ、図5または図18の構成を有する符号化・変調回路23と、図8または図19の構成を有する復調・復号回路66を有している。
通信装置141と通信装置142は、それぞれ、上述したようにして符号化して得られたデータをπ/2シフトBPSK変調を施して送信することができる。また、通信装置141と通信装置142は、送信されてきた信号に対してπ/2シフトBPSK復調を施し、π/2シフトBPSK復調を施して得られたデータを上述したようにして復号することができる。
・コンピュータの構成例
上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行することもできるし、ソフトウェアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウェアにより実行する場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、または汎用のパーソナルコンピュータなどに、プログラム記録媒体からインストールされる。
図22は、上述した一連の処理をプログラムにより実行するコンピュータのハードウェアの構成例を示すブロック図である。
CPU(Central Processing Unit)201、ROM(Read Only Memory)202、RAM(Random Access Memory)203は、バス204により相互に接続されている。
バス204には、さらに、入出力インタフェース205が接続されている。入出力インタフェース205には、キーボード、マウスなどよりなる入力部206、ディスプレイ、スピーカなどよりなる出力部207が接続される。また、入出力インタフェース205には、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる記憶部208、ネットワークインタフェースなどよりなる通信部209、リムーバブルメディア211を駆動するドライブ210が接続される。
以上のように構成されるコンピュータでは、CPU201が、例えば、記憶部208に記憶されているプログラムを入出力インタフェース205及びバス204を介してRAM203にロードして実行することにより、上述した一連の処理が行われる。
CPU201が実行するプログラムは、例えばリムーバブルメディア211に記録して、あるいは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供され、記憶部208にインストールされる。
なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。
本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
・構成の組み合わせ例
本技術は、以下のような構成をとることもできる。
(1)
入力された2ビットのデータを、奇数番目のビット同士が同じ値、かつ偶数番目のビット同士が同じ値となる符号に符号化し、π/2シフトBPSK変調の対象となるデータとして出力する符号化部を備える
符号化装置。
(2)
前記符号に対してπ/2シフトBPSK変調を施す変調部をさらに備える
前記(1)に記載の符号化装置。
(3)
前記符号のビット長は4ビットである
前記(1)または(2)に記載の符号化装置。
(4)
前記符号化部は、前記2ビットのデータである‘00’、‘01’、‘10’、‘11’を、1対1で対応付けられた規則に従って‘0000’、‘0101’、‘1010’‘1111’に符号化する
前記(3)に記載の符号化装置。
(5)
前記符号化部は、
1ビットのデータを反復し、前記2ビットのデータとする反復部と、
2つの前記2ビットのデータを並列化して4ビットのデータに変換する変換部と、
前記変換部による変換によって得られた前記4ビットのデータを構成する2番目のビットと3番目のビットを入れ替えることによって前記符号を生成するインターリーブ部と
を備える
前記(1)乃至(3)のいずれかに記載の符号化装置。
(6)
入力された2ビットのデータを、奇数番目のビット同士が同じ値、かつ偶数番目のビット同士が同じ値となる符号に符号化し、
π/2シフトBPSK変調の対象となるデータとして出力する
ステップを含む符号化方法。
(7)
入力された2ビットのデータを、奇数番目のビット同士が同じ値、かつ偶数番目のビット同士が同じ値となる符号に符号化し、
π/2シフトBPSK変調の対象となるデータとして出力する
ステップを含む処理をコンピュータに実行させるプログラム。
(8)
π/2シフトBPSK復調を施して得られた、奇数番目のビット同士が同じ値、かつ偶数番目のビット同士が同じ値となる符号を、2ビットのデータに復号する復号部を備える
復号装置。
(9)
受信信号に対してπ/2シフトBPSK復調を施す復調部をさらに備える
前記(8)に記載の復号装置。
(10)
前記符号のビット長は4ビットである
前記(8)または(9)に記載の復号装置。
(11)
前記復号部は、前記符号である‘0000’、‘0101’、‘1010’‘1111’を、1対1で対応付けられた規則に従って‘00’、‘01’、‘10’、‘11’に復号する
前記(10)に記載の復号装置。
(12)
前記復号部は、前記符号の奇数番目のビット同士が同じ値、かつ偶数番目のビット同士が同じ値ではない場合、データの誤りであることを表すフラグを出力する
前記(8)乃至(11)のいずれかに記載の復号装置。
(13)
前記復号部による復号によって得られたデータのうち、前記フラグが出力された位置に対応するデータの誤りを訂正する誤り訂正部をさらに備える
前記(12)に記載の復号装置。
(14)
前記復号部は、π/2シフトBPSK復調を施して得られた4時刻分のサンプルのうち、偶数時刻のサンプル同士を足し合わせるとともに、奇数時刻のサンプル同士を足し合わせることによって、前記2ビットのデータを復号する
前記(8)乃至(10)のいずれかに記載の復号装置。
(15)
π/2シフトBPSK復調を施して得られた、奇数番目のビット同士が同じ値、かつ偶数番目のビット同士が同じ値となる符号を、2ビットのデータに復号する
ステップを含む復号方法。
(16)
π/2シフトBPSK復調を施して得られた、奇数番目のビット同士が同じ値、かつ偶数番目のビット同士が同じ値となる符号を、2ビットのデータに復号する
ステップを含む処理をコンピュータに実行させるプログラム。