JP7098083B2 - 通信システム - Google Patents

Description

本開示は、既知系列を用いて同期処理が行われる通信システムにおける通信装置、通信システム、制御回路および記憶媒体に関する。

送信装置が、送信する情報を示す情報系列だけでなく、同期処理、伝送路推定などのために既知系列を送信する通信システムが知られている。このような既知系列は、一般にパイロット信号と呼ばれている。受信装置は、送信装置から送信された信号のうち既知系列に対応する受信信号と、保持している既知系列の値とを用いて、伝送路推定を行うことができる。一般に伝送路特性は周波数に依存するため、既知系列を送信する際の周波数が固定されていると伝送路特性の周波数依存性を求められない。このため、パイロット信号の周波数領域における配置位置の異なる複数のパターンを定めておき、この複数のパターンのなかから選択されたパターンでパイロット信号が送信される方法が用いられることがある。この場合、受信装置は、複数のパターンのうちどのパターンでパイロット信号が送信されたかを検出する必要がある。

例えば、特許文献１には、４シンボル周期ごとに、周波数領域における配置の異なる４パターンのパイロット信号の配置が定められている通信システムにおいて、パイロット信号の配置パターンごとに、当該パターンで使用される周波数に関する受信信号の電力の和を求め、電力の和に基づいてパイロット信号の配置パターンを特定するパイロット信号検出装置が開示されている。

特許第４５８４７５６号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術によれば、パイロット信号の配置パターンごとに受信信号を用いた演算を行う必要があり演算量が多くなる。このため、パイロット信号の配置パターンごとの演算を並列に行うには回路規模が大きくなり、１つの回路で順番に行うと処理時間を要することになる。

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、既知系列を受信した装置が当該既知系列の周波数配置を検出するための演算量を抑制することができる通信装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示にかかる通信システムは、第１の通信装置、第２の通信装置および第３の通信装置を含む複数の通信装置を備える通信システムであって、第１の通信装置は、チャープ系列である既知系列に、周波数シフト量の複数の候補のなかから選択した第１の候補に対応する位相回転処理を施す第１の位相回転部と、位相回転処理後の既知系列を送信し、位相回転処理後の既知系列の後に情報系列を送信する第１の送信部と、を備える。第２の通信装置は、第１の通信装置から受信した既知系列に対応する受信信号と既知系列との相関処理により既知系列に与えられた周波数シフト量を検出する同期部と、同期部により検出された周波数シフト量を用いて第１の候補を特定するリソース判定部と、第１の候補に基づいて複数の候補のなかから選択した第２の候補に対応する位相回転処理を既知系列に施す第２の位相回転部と、第２の位相回転部による位相回転処理後の既知系列を第３の通信装置へ送信し、第２の位相回転部による位相回転処理後の既知系列の送信の後に、第１の通信装置から受信した情報系列を第３の通信装置へ送信する第２の送信部と、を備える。

本開示にかかる通信装置は、既知系列を受信した装置が当該既知系列の周波数配置を検出するための演算量を抑制することができるという効果を奏する。

実施の形態にかかる通信システムの構成例を示す図 実施の形態の通信装置の送信信号の周波数スペクトルの一例を示す図 実施の形態の送信装置である通信装置の構成例を示す図 実施の形態の通信システムにおける既知系列の送信タイミングの一例を示す図 実施の形態の中継局の一例である通信装置の構成例を示す図 実施の形態の通信システムにおける中継動作の一例を示すチャート図 実施の形態の通信装置の受信処理手順の一例を示すフローチャート 実施の形態の制御回路の構成例を示す図

以下に、実施の形態にかかる通信装置、通信システム、制御回路および記憶媒体を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、実施の形態にかかる通信システムの構成例を示す図である。図１に示すように、本実施の形態の通信システム１００は、複数の通信装置の一例である通信装置１－１～１－５を備える。図１に示した例では、通信装置１－３は、通信装置１－１から受信した情報を通信装置１－４に送信するとともに、通信装置１－４から受信した情報を通信装置１－１へ送信することによって、通信装置１－１と通信装置１－４との間の通信を中継することが可能な中継局である。同様に、通信装置１－３は、通信装置１－２と通信装置１－５との間の通信を中継することが可能な中継局である。なお、通信装置１－３は、通信装置１－１と通信装置１－５との間の通信、通信装置１－２と通信装置１－４との間の通信も中継することが可能である。このように、本実施の形態の通信システム１００では、通信システムを構成する通信装置１－３が他の通信装置１－１，１－２，１－４，１－５の通信を中継する。図１では、通信装置の数を５としているが、通信システム１００を構成する通信装置の数はこれに限定されない。

本実施の形態の通信システムは、ＩＦＤＭＡ（Interleaved Frequency-Division Multiple-Access：インターリーブ周波数分割多重接続）方式により、各通信装置１－１～１－５が通信を行う。ＩＦＤＭＡは、周波数領域で等間隔に離れた周波数成分を有する櫛の歯状の形状のスペクトルで表される周波数を各通信装置に割当てる方式であり、周波数ダイバーシチが得られるという利点がある。ＩＦＤＭＡが適用される通信装置は、拡散された送信信号系列を時間領域で繰り返すことで、周波数スペクトルが櫛の歯状となる送信信号を送信する。図１に示した例では、通信装置１－３が、通信装置１－１と通信装置１－４の間の通信、および通信装置１－２と通信装置１－５の間の通信を中継している場合に、通信装置１－１と通信装置１－２が同時に送信を行うと、通信装置１－３では、通信装置１－１から送信された信号と通信装置１－２から送信された信号とが互いに干渉する可能性がある。櫛の歯状の送信スペクトルに対して、通信装置から送信する送信信号に各種の周波数シフトを加えることで、干渉を避けることができる。

図２は、本実施の形態の通信装置１－１，１－２の送信信号の周波数スペクトルの一例を示す図である。図２において、横軸は周波数を示しており、Ａと記載されたスペクトルは通信装置１－１が送信する送信信号のスペクトルを示し、Ｂと記載されたスペクトルは通信装置１－２が送信する送信信号のスペクトルを示している。このように、通信装置１－１，１－２にはそれぞれ櫛の歯状のスペクトルの周波数が割り当てられている。また、通信装置１－２の送信信号のスペクトルは、通信装置１－１の送信信号のスペクトルに対して周波数がシフトしている。このように、通信装置１－１と通信装置１－２とで送信信号の周波数をシフトさせることで、通信装置１－３は、通信装置１－１から送信された信号と通信装置１－２から送信された信号との干渉が抑制され、良好な通信品質で各信号を抽出することができる。

以下では、通信システム１００における通信の一例として、通信装置１－１が送信した信号を通信装置１－３が受信して通信装置１－４へ送信する通信経路である第１経路を主として例に挙げて説明する。この第１経路では、通信装置１－１が送信装置であり、通信装置１－３が中継局であり、通信装置１－４が受信装置である。中継局は、送信装置としての機能と受信装置としての機能とを有する。通信装置１－３は、通信装置１－１から送信された信号を受信する受信装置であるとともに通信装置１－４へ信号を送信する送信装置である。

なお、ここでは、送信装置、中継局、受信装置をそれぞれ通信装置１－１，１－３，１－４とした例を説明するが、これらの組み合わせは通信経路によって変更される。例えば、通信装置１－４が送信した信号を通信装置１－３が受信して通信装置１－１へ送信する第２経路では、送信装置、中継局、受信装置はそれぞれ通信装置１－４，１－３，１－１であり、通信装置１－２が送信した信号を通信装置１－３が受信して通信装置１－５へ送信する場合は、送信装置、中継局、受信装置はそれぞれ通信装置１－２，１－３，１－５である。また、図１の構成例では、中継局は通信装置１－３であるが、通信装置１－１，１－２，１－４，１－５も、通信装置１－３と同様の構成を有し、他の通信装置の通信を中継してもよい。例えば、送信装置である通信装置１－１が送信する情報が、他の通信装置から受信して別の通信装置へ送信する情報、すなわち通信装置１－１が中継する中継情報であってもよい。

図３は、本実施の形態の送信装置である通信装置１－１の構成例を示す図である。図３に示すように、通信装置１－１は、変調部１１、繰り返し部１２、位相回転部１３，１５、既知系列生成部１４、結合部１６および送信部１７を備える。

変調部１１は、送信する情報に、マッピング、拡散系列の乗算等の変調処理を行うことにより変調信号を生成する。送信する情報は、通信装置１－１内で生成された情報であってもよいし、他の通信装置から受信して通信装置１－１が中継する中継情報であってもよい。繰り返し部１２は、変調部１１によって生成された変調信号に繰り返し処理を施すことにより繰り返し信号を生成する。繰り返し信号は、一定数のデータが複製されて並べられたものである。繰り返し信号の周波数スペクトルは、櫛の歯形状である。位相回転部１３は、繰り返し部１２によって生成された繰り返し信号に、周波数シフトを与えるために位相回転処理を施し、位相回転処理後の繰り返し信号を結合部１６へ入力する。位相回転部１３が施す位相回転処理に対応する周波数シフト量に関してはあらかじめ通信システム内で複数の候補が定められている。位相回転部１３は、これらの候補のなかから周波数シフト量を選択し選択した周波数シフト量に対応する位相回転処理を繰り返し信号に施す。複数の候補のなかから周波数シフト量を選択する方法は、通信装置１－１が情報の送信元の装置である場合にはどのような方法であってもよい。通信装置１－１が中継局として機能する場合には、後述する周波数シフト量の判定結果に基づいて複数の候補のなかから周波数シフト量が選択されてもよい。

既知系列生成部１４は、受信装置において同期処理、伝送路推定等に用いられる既知系列を生成する。位相回転部１５は、既知系列生成部１４によって生成された既知系列に、周波数シフトを与えるために位相回転処理を施し、位相回転処理後の既知系列を結合部１６へ入力する。位相回転部１５は、位相回転部１３と同様に、あらかじめ定められている複数の候補のなかから選択された周波数シフト量に対応する移動回転処理を既知系列に施す。すなわち、位相回転部１５は、既知系列に、周波数シフト量の複数の候補のなかから選択した候補に対応する位相回転処理を施す。既知系列生成部１４が生成する既知系列は、例えば、チャープ系列である。チャープ系列は、時間とともに周波数が増加するまたは時間とともに周波数が減少する系列である。チャープ系列を用いると、時間軸での同期ずれを周波数軸での同期ずれとして観測することができるとともに、逆に、周波数軸での同期ずれを時間軸での同期ずれとしても観測できるため、周波数軸での同期ずれの検出が容易である。既知系列に周波数シフトを与えると、一般には受信処理における同期精度が大幅に劣化するが、本実施の形態では、既知系列としてチャープ系列を用いることで、周波数軸での同期ずれを容易に検出して同期させることができるため、同期精度の劣化を抑制することができる。

結合部１６は、位相回転部１３から入力された信号と、位相回転部１５から入力された信号と、を結合し、送信部１７へ入力する。詳細には、送信部１７は、位相回転部１５から入力された信号すなわち位相回転処理後の既知系列を送信し、位相回転処理後の既知系列の後に、位相回転部１３から入力された信号すなわち情報系列を送信する。上述したように、位相回転部１３から入力された信号は櫛の歯状のスペクトルの信号である。すなわち、本実施の形態では情報系列は、上述したように、ＩＦＤＭＡ方式により送信される。送信部１７は、通信システムにおける通信方式にしたがって結合部１６から入力された信号を送信先の通信装置へ送信する。上述した第１経路の通信では、通信装置１－１の送信部１７の送信先の通信装置は通信装置１－３である。例えば、通信システムが無線通信システムである場合には、送信部１７はアンテナを含み電波として信号を送信する。通信システムが光通信システムである場合には、送信部１７は光送信器を含み光信号として信号を送信する。

図４は、本実施の形態の通信システム１００における既知系列の送信タイミングの一例を示す図である。図４に示すように、本実施の形態の通信システム１００の送信装置は、既知系列を送信した後に、情報系列を送信する。図４に示した既知系列は伝送路推定に用いられる既知系列であるが、これに先立って、一般には伝送路推定に用いられる既知系列とは別のタイミング同期用の既知系列であるタイミング同期用既知系列が送信される。これにより、受信装置は、タイミング同期用既知系列を用いてタイミングおよび周波数の同期を確立し、これらの同期が確立された後に、伝送路推定に用いられる既知系列を用いて伝送路を推定し、その後に、情報系列を受信することができる。なお、タイミング同期用既知系列については、後述する位相回転処理は行われない。また、フレームフォーマットの異なる複数のフレームが用いられてもよい。例えば、同期確立用フレームと情報系列の伝送用のデータ伝送用フレーム（以下、伝送フレームという）との２種類が用いられてもよい。同期確立用フレームには、例えば、タイミング同期用既知系列と伝送路推定に用いられる既知系列が格納され、伝送フレームには、タイミング同期用既知系列と伝送路推定に用いられる既知系列と情報系列とが格納される。同期確立用フレームでは、タイミング同期用既知系列のデータ量が伝送フレームに比べて多くなっている。これにより、各通信装置１は、同期確立用フレームを用いて初期同期を行うとともに、伝送フレームを用いて初期同期が確立された後の同期ずれを修正することができる。同期確立用フレームに格納される既知系列には位相回転処理は施されていなくてもよい。同期確立用フレームと伝送フレームとの２種類が用いられる場合、受信装置は、同期確立用フレームを用いて、初期同期として、タイミングおよび周波数の同期を確立する。その後に、受信装置は、伝送フレームを受信し、伝送路推定に用いられる既知系列を用いて伝送路推定を行い、伝送路推定結果を用いて情報系列に対応する受信信号の伝送路等化を実施する。以下、単に既知系列と記載する場合には、伝送路推定に用いられる既知系列を示す。

図５は、本実施の形態の中継局の一例である通信装置１－３の構成例を示す図である。通信装置１－３は、受信処理部２０および送信処理部１０を備える。受信処理部２０は、本実施の形態の受信装置としての処理を行うとともに、後述するリソース判定結果を送信処理部１０に通知する。送信処理部１０は、本実施の形態の送信装置としての処理を行う。送信処理部１０は、受信処理部２０からリソース判定結果を受け取り、リソース判定結果を用いて位相回転処理を行う。リソース判定結果に関する処理を除き、送信処理部１０の構成は、図３に示した通信装置１－１と同様である。

受信処理部２０は、受信部２１、同期部２２、伝送路等化部２３、伝送路推定部２４、リソース判定部２５および復調部２６を備える。受信部２１は、送信装置から送信された信号を受信する。例えば、通信システムが無線通信システムである場合には、受信部２１はアンテナを含み電波として信号を送信する。通信システムが光通信システムである場合には、受信部２１は光受信器を含み、受信した光信号を電気信号へ変換する。中継局である通信装置１－３が、通信装置１－１から受信した信号を中継する場合、送信装置は、通信装置１－１である。

同期部２２は、受信部２１が受信した信号に基づいて、同期処理を実施する。詳細には、同期部２２は、初期同期として、送信装置から送信された同期確立用フレームを用いて、送信装置との間の同期を確立させる処理を実施する。同期部２２は、上述したタイミング同期用既知系列を用いてタイミングおよび周波数同期を確立し、その後に、１つの既知系列と当該既知系列に対応する受信信号との相互相関演算により、送信装置が既知系列に与えた周波数シフト量を検出する。この周波数シフト量の検出は、伝送フレームにおける既知系列に対応する受信信号に基づいて行われる。同期確立用フレームにおける既知系列に位相回転処理が施されている場合には、同期確立用フレームにおける既知系列に対応する受信信号についても、周波数シフト量の検出が行われてもよい。このように、同期部２２は、既知系列に対応する受信信号と既知系列との相関処理により既知系列に与えられた周波数シフト量を検出する。同期部２２は、検出した周波数シフト量をリソース判定部２５へ渡す。また、同期部２２は、上記同期処理により、受信信号内のフレームの開始位置を特定し、特定した開始位置を基準として、受信信号をフレームに区切り、後段へ渡す。これにより、受信処理部２０における各フレームの処理の開始タイミングと、送信装置における各フレームの開始タイミングとを同期させることができる。同期部２２は、同期が確立すると、送信部１７を介して、同期が確立したことを示す信号を送信装置へ送信してもよい。この場合、同期部２２から送信部１７を介して送信される信号は、例えば、ＩＦＤＭＡによる通信とは別のリソースを用いて送信される。また、同期部２２は、受信信号が既知系列に対応する部分である場合には、受信信号を伝送路推定部２４へ入力し、受信信号が情報系列に対応する部分、すなわち既知系列に対応する受信信号である場合には、受信信号を伝送路等化部２３へ入力する。

伝送路推定部２４は、既知系列に対応する受信信号と既知系列とを用いて伝送路の歪みを示す伝送路特性を推定し、推定結果を、伝送路等化部２３へ入力する。伝送路等化部２３は、伝送路推定部２４による伝送路特性の推定結果を用いて、同期部２２から入力される受信信号から伝送路の歪みを除去する伝送路等化処理を実施する。復調部２６は、伝送路等化処理後の受信信号を用いて、情報系列に対応する受信信号を復調する。これによって、送信装置によって送信された情報、すなわち中継局である通信装置１－３が中継すべき中継情報が抽出される。

リソース判定部２５は、送信装置が施す位相回転処理に対応する周波数シフト量の複数の候補を示す候補情報を保持しており、同期部２２から入力される周波数シフト量が候補情報により示される複数の候補のうちどの候補と一致するかを判定する。例えば、候補＃１から候補＃４までの周波数シフト量が定められている場合、リソース判定部２５は、同期部２２から入力される周波数シフト量が候補＃１から候補＃４のうちどの候補と一致するかを判定する。例えば、リソース判定部２５は、候補＃１から候補＃４までの周波数シフト量のうち同期部２２から入力される周波数シフト量との差がしきい値以下の候補があれば、当該候補を同期部２２から入力される周波数シフト量に対応する候補と判定する。このしきい値は、一致しているとみなせる程度に小さな値に設定される。また、リソース判定部２５は、候補＃１から候補＃４までの周波数シフト量のうち同期部２２から入力される周波数シフト量との差がしきい値以下となる候補がない場合、周波数シフト量不検出と判定する。リソース判定部２５は、判定結果、すなわち判定した候補を示す情報または周波数シフト量不検出を示す情報を送信処理部１０の位相回転部１３へ入力する。

送信処理部１０は、復調部２６により復調された中継情報を、通信装置１－４へ送信する。詳細には、送信処理部１０では、変調部１１が、上述した送信装置の変調部１１と同様に、復調部２６により復調された中継情報に、マッピング、拡散系列の乗算等の変調処理を行うことにより変調信号を生成する。繰り返し部１２は、上述した送信装置の繰り返し部１２と同様に、変調信号を用いて繰り返し信号を生成する。

また、送信処理部１０の位相回転部１３は、リソース判定部２５から判定結果として、周波数シフト量の候補を示す情報が入力された場合、当該候補に基づいて、複数の候補のなかから周波数シフト量を選択し、選択した周波数シフト量に対応する位相回転処理を繰り返し信号に施す。また、位相回転部１３は、選択した周波数シフト量を示す情報を位相回転部１５へ通知する。位相回転部１３における候補の選択方法、すなわちリソースの選択方法は、受信処理によって検出されたリソース、すなわちリソース判定部２５の判定結果と同じ候補を選択する第１の方法であってもよいし、リソース判定部２５の判定結果とは異なる候補を選択する第２の方法であってもよい。第１の方法によって選択を行えば、中継経路上の全ての通信装置が一括して同じリソースを使用することになり、リソース管理が容易となる。一方、第２の方法によって選択を行えば、各中継局が受信を行いながら送信を行っても互いに干渉することが無くなるという効果がある。

ここで、送信装置である通信装置１－１を第１の通信装置、中継局である通信装置１－３を第２の通信装置、受信装置である通信装置１－４を第３の通信装置とする。このとき、第１の通信装置は、第１の位相回転部である位相回転部１５と、第１の送信部である送信部１７を備え、第２の通信装置は、同期部２２と、リソース判定部２５と、第２の位相回転部である位相回転部１５と、第２の送信部である送信部１７と、を備えることになる。第２の通信装置の同期部２２は、第１の通信装置から受信した既知系列に対応する受信信号と既知系列との相関処理により既知系列に与えられた周波数シフト量を検出し、リソース判定部２５は、同期部２２により検出された周波数シフト量を用いて第１の候補を特定する。そして、第２の位相回転部は、第１の候補に基づいて複数の候補のなかから選択した第２の候補に対応する位相回転処理を既知系列に施す。第２の候補と第１の候補が同一の場合には、上述したようにリソース管理が容易になり、第２の候補が第１の候補と異なる場合には、上述したように第２の通信装置における送信と受信との干渉を抑制することができる。

既知系列生成部１４の処理は、上述した送信装置の既知系列生成部１４の処理と同様である。位相回転部１５は、位相回転部１３が選択した周波数シフト量に対応する位相回転処理を既知系列に施す。位相回転部１３は、リソース判定部２５から判定結果として周波数シフト量不検出を示す情報が入力された場合、当該情報を送信部１７へ入力する。送信部１７は、周波数シフト量不検出を示す情報が入力されると、当該情報を、例えば、ＩＦＤＭＡによる通信とは別のリソースを用いて、受信処理部２０が受信した信号の送信元の送信装置へ送信する。上述した第１経路の通信では、中継局である通信装置１－３の受信処理部２０が受信した信号の送信元の送信装置は通信装置１－１である。

送信処理部１０の結合部１６は、上述した送信装置の結合部１６と同様に位相回転部１３から入力された信号と、位相回転部１５から入力された信号と、を結合し、送信部１７へ入力する。送信部１７は、通信システムにおける通信方式にしたがって結合部１６から入力された信号を送信先の通信装置へ送信する。上述した第１経路の通信では、中継局である通信装置１－３の送信部１７の送信先の通信装置は、通信装置１－４である。

中継局である通信装置１－３によって中継された信号は、受信装置である通信装置１－４によって受信される。本実施の形態の受信装置の構成は、図５に示した受信処理部２０と同様であるが、受信装置はリソース判定部２５を備えなくてもよい。通信装置１－３によって中継された中継情報の宛先が、通信装置１－４である場合、通信装置１－４の受信部２１、同期部２２、伝送路等化部２３、伝送路推定部２４および復調部２６は、上述した中継局の受信処理部２０と同様に、受信信号に対する処理を実施する。通信装置１－４が中継局としての機能を有する場合、通信装置１－４の構成は通信装置１－３と同様である。この場合、通信装置１－４が、受信した中継情報の宛先でないときには、通信装置１－３と同様に、送信処理部１０はリソース判定部２５から入力される判定結果に基づいて、周波数シフト量を選択し、復調した中継情報を次の送信先の通信装置へ送信する。

次に、本実施の形態の動作について説明する。図６は、本実施の形態の通信システム１００における中継動作の一例を示すチャート図である。図６では、通信装置１－１から通信装置１－４への通信を、通信装置１－３が中継する例を示している。図６に示すように、通信装置１－１は、同期確立用フレームを送信する（ステップＳ１）。同期確立用フレームには、上述したように、例えば、タイミング同期用既知系列と、伝送路推定用の既知系列とが格納される。上述したとおり、タイミング同期用既知系列には位相回転処理は施されず、既知系列には選択された周波数シフト量に対応する位相回転処理が施されている。ただし、同期確立用フレームに格納される既知系列には位相回転処理は施されていなくてもよい。

通信装置１－３は、通信装置１－１から同期確立用フレームを受信すると、初期同期を実施する（ステップＳ２）。詳細には、同期部２２が、受信部２１が受信した信号に基づいて、同期処理を実施するとともに、周波数シフト量を検出する。なお、同期確立用フレームの既知系列に位相回転処理が施されていない場合には、初期同期では、周波数シフト量の検出は行われない。通信装置１－３は、初期同期によって同期を確立すると、既知系列を用いて伝送路推定を行う（ステップＳ３）。

通信装置１－１は、通信装置１－３が同期を確立すると、伝送フレームを送信する（ステップＳ４）。伝送フレームは、情報系列が格納されたフレームであり、情報系列は、上述したようにスペクトルが櫛の歯状となる送信信号として送信される。なお、通信装置１－３は、上述したように、同期を確立すると同期を確立したことを通信装置１－１へ通知してもよいし、通信装置１－３は、既知系列の送信を開始してから一定時間以上、通信装置１－３から、周波数シフト量不検出を示す情報を受信しなかった場合に同期確立を判断してもよい。

通信装置１－３は、通信装置１－１から伝送フレームを受信すると、受信した伝送フレームに対して、同期、伝送路等化および復調を行う（ステップＳ５）。伝送フレームに、タイミング同期用既知系列および既知系列が含まれている場合には、通信装置１－３は、タイミング同期用既知系列を用いてタイミング、周波数のずれを調整するための同期処理を行い、既知系列に基づいて伝送路推定を行う。その後、通信装置１－３は、伝送路推定結果を用いて、情報系列に対応する受信信号に対して伝送路等化および復調を行う。また、通信装置１－３は、同期処理においてリソース判定部２５が既知系列を用いて送信装置において与えられた周波数シフト量に対応する候補を特定する。次に、通信装置１－３は、上述したように、リソース判定部２５により判定された周波数シフト量の候補に基づいて、リソースを選択する（ステップＳ６）。詳細には、通信装置１－３の送信処理部１０が、リソース判定部２５により判定された周波数シフト量の候補に基づいて、複数の候補のなかから送信処理部１０において施す周波数シフトの周波数シフト量を選択する。

通信装置１－３は、選択したリソース、すなわち選択した周波数シフト量に対応する位相回転処理を施して既知系列を通信装置１－４へ送信する（ステップＳ７）。通信装置１－４は、同期確立用フレームを受信すると、ステップＳ２と同様に初期同期を行う（ステップＳ８）。以降、通信装置１－３は、通信装置１－１と同様に、伝送フレームを送信し、通信装置１－４は、通信装置１－３と同様に、受信した情報系列に対して、同期、伝送路等化および復調を行う。なお、ここでは、通信装置１－１，１－３が同期確立フレームを送信しているが、親局となる通信装置１が定められており同期確立フレームが報知信号として送信されてもよい。この場合、親局以外の通信装置１が、親局から同期確立フレームを受信して親局と同期を確立することで、ネットワーク全体の同期が確立される。

また、図６では、ステップＳ１で送信された既知系列に基づいてリソース判定部２５が周波数シフト量に対応する候補が判定できた例を示しているが、周波数シフト量に対応する候補周波数シフト量に対応する候補が判定できない場合には、周波数シフト量不検出を示す情報が通信装置１－３から通信装置１－１へ送信される。この場合、通信装置１－１は、既知系列を再び送信する。

図７は、本実施の形態の通信装置１－３の受信処理手順の一例を示すフローチャートである。通信装置１－３が通信装置１－１から送信された同期確立用フレームを受信する場合を例に挙げて説明する。通信装置１－３の同期部２２は、受信部２１が通信装置１－１から受信した同期確立用フレームに基づいて、初期同期を実施する（ステップＳ１１）。同期部２２は、初期同期の後に、伝送フレームを受信し、受信した伝送フレームにおける既知系列に対応する受信信号に基づいて周波数シフト量を検出し、検出した周波数シフト量をリソース判定部２５へ入力する。

リソース判定部２５は、周波数シフト量を検出できたか否かを判断する（ステップＳ１２）。詳細には、リソース判定部２５は、リソース判定部２５から入力された周波数シフト量に対応する候補を特定できた場合に周波数シフト量を検出できたと判断し、リソース判定部２５から入力された周波数シフト量に対応する候補を特定できない場合に、周波数シフト量を検出できない、すなわち周波数シフト量不検出と判断する。通信装置１－３は、周波数シフト量を検出できない場合（ステップＳ１２ Ｎｏ）、周波数シフト量の不検出を通信装置１－１へ通知し（ステップＳ１５）、ステップＳ１１からの処理を繰り返す。通信装置１－３は、周波数シフト量を検出できた場合（ステップＳ１２ Ｙｅｓ）、既知系列に対応する受信信号に基づいて伝送路推定を行う（ステップＳ１３）。通信装置１－３は、情報系列に対応する受信信号に対して、伝送路推定結果を用いて伝送路等化を行い、伝送路等化処理後の受信信号を用いて、情報系列に対応する受信信号を復調する（ステップＳ１４）。通信装置１－３は、伝送フレームの受信ごとに、ステップＳ１２からの処理を繰り返す。

このように、本実施の形態では、送信装置である通信装置１－１が既知系列に位相回転処理を施して送信し、中継局である通信装置１－３が既知系列を用いて送信装置において施された位相回転処理に対応する周波数シフト量を検出するとともに同期処理を行う。送信信号に周波数シフトが与えられていても、既知系列にチャープ系列を用いることで、周波数シフト量の検出を容易に行うことができる。これにより、受信装置は、１つの既知系列と受信信号との相関処理を行えばよく、既知系列を受信した受信装置が当該既知系列の周波数配置を検出するための演算量を抑制することができる。また、通信装置１－３は受信信号に基づいて判定した周波数オフセット量に基づいて、送信する信号に与える周波数シフト量を選択している。このため、送信信号に与える周波数シフト量を受信信号と同じにすることもでき、また、送信信号へ受信信号と異なる周波数シフト量を与えることもでき、目的に応じた周波数シフト量の選択が可能となる。

次に、本実施の形態の通信装置１－３のハードウェア構成について説明する。通信装置１－３の受信部２１は、受信器であり、受信回路およびアンテナ、または光受信機および送信回路により実現される。送信部１７は、送信機であり、送信回路およびアンテナ、または光送信器および送信回路により実現される。受信部２１および送信部１７を除く通信装置１－３の各構成要素は、処理回路により実現される。また、受信回路および送信回路の一部も処理回路により実現されてもよい。この処理回路は、専用のハードウェアであってもよいし、プロセッサを備える制御回路であってもよい。

通信装置１－３の各構成要素が専用のハードウェアである処理回路により実現される場合、この処理回路は、例えば、単一回路、復号回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、または、これらを組み合わせたものが該当する。

図８は、本実施の形態の制御回路の構成例を示す図である。通信装置１－３の各構成要素の各部は、例えば、図８に示す制御回路２００により実現されてもよい。図８に示すように、制御回路２００は、プロセッサ２０１およびメモリ２０２を備える。

プロセッサ２０１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、またはＤＳＰ（Digital Signal Processor）などである。メモリ２０２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、およびＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）などの半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、などが該当する。

通信装置１－３の各構成要素の各部の機能が図８に示した制御回路２００により実現される場合、これらの機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアの組み合わせにより実現される。ソフトウェア、ファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ２０２に記憶され、メモリ２０２が記憶するプログラムを、プロセッサ２０１が読みだして実行することにより各部の機能が実現される。すなわち、このプログラムは、通信装置１－３を制御するためのプログラムである。また、プロセッサ２０１によってプログラムが実行される中で情報を記録する際には、メモリ２０２にデータが保持されてもよい。このプログラムは記憶媒体であるプログラム記憶媒体によって提供されてもよいし、通信媒体などによって提供されてもよい。

制御回路２００は、通信装置１－１，１－３を制御するための制御回路であって、既知系列への、周波数シフト量の複数の候補のなかから選択した候補に対応する位相回転処理と、位相回転処理後の既知系列の送信と、位相回転処理後の既知系列の後の情報系列の送信と、を通信装置に実行させる。また、上記プログラムは、通信装置を制御するためのプログラムであって、既知系列への、周波数シフト量の複数の候補のなかから選択した候補に対応する位相回転処理と、位相回転処理後の既知系列の送信と、位相回転処理後の既知系列の後の情報系列の送信と、を通信装置に実行させる。

また、通信装置１－３の各構成要素の各部は、専用ハードウェアである処理回路と制御回路２００との組み合わせにより実現されてもよい。本実施の形態の送信装置および受信装置の各構成要素も、通信装置１－３の対応する構成要素と同様のハードウェアにより実現される。上述したように、送信装置は、第１経路では通信装置１－１であり、第２経路では通信装置１－４である。通信装置１－１と通信装置１－４が双方向通信を行う場合には、通信装置１－１，１－４は、それぞれが送信装置および受信装置の両方の機能を有する。通信装置１－２，１－５も同様であり、通信の方向によって、一方が送信装置となり他方が受信装置となる。通信装置１－２と通信装置１－５が双方向通信を行う場合には、通信装置１－２，１－５は、それぞれが送信装置および受信装置の両方の機能を有する。

以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１－１～１－５ 通信装置、１０ 送信処理部、１１ 変調部、１２ 繰り返し部、１３，１５ 位相回転部、１４ 既知系列生成部、１６ 結合部、１７ 送信部、２０ 受信処理部、２１ 受信部、２２ 同期部、２３ 伝送路等化部、２４ 伝送路推定部、２５ リソース判定部、２６ 復調部、１００ 通信システム。

Claims (3)

1. 第１の通信装置、第２の通信装置および第３の通信装置を含む複数の通信装置を備える通信システムであって、
   前記第１の通信装置は、
   チャープ系列である既知系列に、周波数シフト量の複数の候補のなかから選択した第１の候補に対応する位相回転処理を施す第１の位相回転部と、
   前記位相回転処理後の前記既知系列を送信し、前記位相回転処理後の前記既知系列の後に情報系列を送信する第１の送信部と、
   を備え、
   前記第２の通信装置は、
   前記第１の通信装置から受信した前記既知系列に対応する受信信号と前記既知系列との相関処理により前記既知系列に与えられた周波数シフト量を検出する同期部と、
   前記同期部により検出された前記周波数シフト量を用いて前記第１の候補を特定するリソース判定部と、
   前記第１の候補に基づいて前記複数の候補のなかから選択した第２の候補に対応する位相回転処理を前記既知系列に施す第２の位相回転部と、
   前記第２の位相回転部による前記位相回転処理後の前記既知系列を前記第３の通信装置へ送信し、前記第２の位相回転部による前記位相回転処理後の前記既知系列の送信の後に、前記第１の通信装置から受信した前記情報系列を前記第３の通信装置へ送信する第２の送信部と、
   を備えることを特徴とする通信システム。
2. 前記第２の候補は前記第１の候補と同一であることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
3. 前記第２の候補は前記第１の候補と異なることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。

Images