JPWO2006088081A1

JPWO2006088081A1 - 通信装置

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Publication number: JPWO2006088081A1
Application number: JP2007503694A
Authority: JP
Inventors: 麻里落合; 平　明徳; 明徳平; 原　嘉孝; 嘉孝原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-02-18
Filing date: 2006-02-16
Publication date: 2008-07-03
Also published as: US20090022231A1; EP1850518A1; EP1850518A4; US7848458B2; CN101116272A; WO2006088081A1

Abstract

本発明にかかる通信装置は、２つ以上の不連続な周波数帯を使用するシステムに対応した通信装置であって、各周波数帯の信号にそれぞれ対応する複数のＢＰＦを含むＢＰＦ（９）と、各周波数帯の信号を送受信するための各手段を制御する制御部（４）と、制御部（４）の制御によって周波数を切り替えながら、フィルタリング処理後の信号をベースバンド信号にダウンコンバートするダウンコンバート部（７）と、制御部（４）の制御によって所定の受信処理を行う受信部（２）と、制御部（４）の制御によって所定の送信処理を行う送信部（１）と、を備え、ベースバンド信号の処理については、すべての周波数帯の通信において共通のハードウェアを用いる。

Description

本発明は、１つのシステムにおいて複数の周波数帯が使用可能である場合の通信装置に関するものであり、特に、異なる周波数と帯域を有する信号を受信するマルチバンド対応端末として動作する通信装置に関するものである。

近年、ＰＤＣ，ＰＨＳ，無線ＬＡＮなどの互いに独立した無線通信システム、すなわち、複数の通信方式に対応可能なマルチモード端末が開発されている。このような端末では、通信方式が異なるため、各システムに対応したハードウェアを持つ必要がある。

また、下記特許文献１では、異なる周波数帯および共通の変調方式による通信を想定し、サブキャリア数，マスタクロックの共通化などによるハードウェアのサイズ削減について記述されている。

特開２００３−１０１５０６号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の従来技術においては、一部のハードウェアの共通化は図れるが、それぞれの通信方式に個別に対応した共通化できない部分が多く必要であり、制御も通信方式単位である、という問題があった。

また、複数の通信方式に対応するマルチモード端末についても、独立に規格が定められた複数のシステムに対応するため、一部のハードウェアが共通化できたとしても部品点数が多くなり、制御が複雑である、という問題があった。また、端末の小型化が難しく、制御が通信方式単位である、という問題もあった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数の周波数帯を使用可能な一つのシステムを前提とし、従来よりも簡単な構成および制御で、異なる周波数と帯域を有する信号を受信する通信装置（マルチバンド対応端末）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、本発明にかかる通信装置は、２つ以上の不連続な周波数帯を使用するシステムで、かつ、各周波数帯におけるＯＦＤＭシンボル時間、ＯＦＤＭシンボルタイミングを同一とするシステム、に対応した通信装置であって、前記各周波数帯の信号にそれぞれ対応する複数のＢＰＦを含むフィルタ手段（後述する実施の形態のＢＰＦ９に相当）と、前記各周波数帯の信号を送受信するための各手段を制御する制御手段（制御部４に相当）と、前記制御手段の制御によって周波数を切り替えながら、フィルタリング処理後の信号をベースバンド信号にダウンコンバートするダウンコンバート手段（ダウンコンバート部７に相当）と、前記制御手段の制御によって所定の受信処理を行う復調手段（受信部２に相当）と、前記制御手段の制御によって所定の送信処理を行う変調手段（送信部１に相当）と、を備え、ベースバンド信号の処理については、複数の周波数帯の通信において共通のハードウェアを用いることを特徴とする。なお、本発明における「ＯＦＤＭシンボルタイミングを同一とする」との表現は、複数の周波数帯域から送信される信号が、受信側で大部分がガードインターバル以下の時間差で到着することを意味する（ＯＦＤＭでは、遅延波を含めてガードインターバル内の時間ずれは許容されている。ガードインターバルを超えた信号は干渉を生ずるが、この干渉量が十分に小さければ実質的な伝送特性に影響を与えない）。

この発明によれば、１つのシステムにおいて複数の周波数帯が使用可能である場合、最も広帯域を有する周波数に合わせた設計を行い、上記制御手段の制御によって、周波数を切り替えながらフィルタリング処理後の信号をベースバンド信号にダウンコンバートすることとした。

この発明によれば、周波数を切り替えながらフィルタリング処理後の信号をベースバンド信号にダウンコンバートすることとし、ベースバンド信号の処理についてはすべての周波数帯の通信においてハードウェアを共通化したので、従来よりも簡単な構成および制御で、異なる周波数と帯域を有する信号を受信することができる。

図１は、本発明にかかる通信装置（マルチバンド対応端末）の実施の形態１の構成例を示す図である。図２−１は、周波数帯による帯域幅の違いを示す図である。図２−２は、周波数帯による帯域幅の違いを示す図である。図２−３は、周波数帯による帯域幅の違いを示す図である。図３は、本発明にかかる通信装置（マルチバンド対応端末）の実施の形態２の構成例を示す図である。図４−１は、周波数帯による帯域幅の違いを示す図である。図４−２は、周波数帯による帯域幅の違いを示す図である。図４−３は、周波数帯による帯域幅の違いを示す図である。図５は、本発明にかかる通信装置（マルチバンド対応端末）の実施の形態３の構成例を示す図である。図６は、各受信系の信号が周波数的にずらされている様子を示す図である。

符号の説明

１，１ａ送信部
２，２ａ受信部
３ＭＡＣ制御部
４，４ａ制御部
５Ｄ／Ａ変換器
６Ａ／Ｄ変換器
７，７ｂダウンコンバート部
８発振器
９ＢＰＦ（Band Pass Filter）
１０アンテナ
１１，１１ａ−１〜１１ａ−Ｎ通信路符号化部
１２，１２ａ−１〜１２ａ−Ｎ変調部
１３ＩＦＦＴ部
２１，２１ａ−１〜２１ａ−Ｎ通信路復号部
２２，２２ａ−１〜２２ａ−Ｎ復調部
２３ＦＦＴ部
３１周波数シンセサイザ
３２ミキサ
３３加算器

以下に、本発明にかかる通信装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかる通信装置（マルチバンド対応端末）の実施の形態１の構成例を示す図である。図１において、この端末は、所定の送信処理を行う送信部１と、所定の受信処理を行う受信部２と、伝送制御を行うＭＡＣ制御部３と、複数の周波数帯の信号を受信するための各回路を制御する制御部４と、Ｄ／Ａ変換器５と、Ａ／Ｄ変換器６と、周波数シンセサイザ３１とミキサ３２とを用いてベースバンド信号にダウンコンバートするダウンコンバート部７と、発振器８と、周波数ｆ₁、ｆ₂、ｆ₃に対応するＢＰＦ（Band Pass Filter）９と、アンテナ１０と、を備えている。また、送信部１は、既知の通信路符号化部１１と、既知の変調部１２と、最も広い周波数帯の帯域幅に合わせたＩＦＦＴ部１３により構成され、受信部２は、最も広い周波数帯の帯域幅に合わせたＦＦＴ部２３と、既知の復調部２２と、既知の通信路復号部２１により構成されている。

つづいて、上記のように構成される端末の動作について説明する。１つのシステムにおいて、たとえば、ｆ₁、ｆ₂、ｆ₃（ｆ₁＜ｆ₂＜ｆ₃）の３つの不連続な周波数帯の使用が可能である場合を想定する。どの周波数帯を使用するかについては、基地局により指定されるか、またはキャリアセンスにより端末主導で決めるものとする。この端末では、制御部４の制御によって、周波数シンセサイザ３１が周波数（ｆ₁、ｆ₂、ｆ₃）を切り替える。

一般的に、低い周波数帯では、帯域は狭く伝送速度は遅いが、サービスエリアが広く、高い周波数帯では、帯域は広く伝送速度は速いが、サービスエリアが狭い。この例において、各周波数帯における伝送帯域は、ｆ₁＜ｆ₂＜ｆ₃である。

周波数帯による帯域幅の違いには、図２−１，図２−２，図２−３のように、サブキャリア数を変えることにより対応する。具体的には、制御部４の制御により、送信部１が、図２−１〜図２−３に示すマッピングを行う。一方で、受信部２では、どの周波数帯を用いた場合でも同一のＦＦＴ２３に入力し、制御部４の制御によって、必要なサブキャリアのみを抽出する。このようにＦＦＴ２３の出力において必要なサブキャリアのみを取り出すことで、最も広帯域の場合に合わせた１つのＦＦＴ２３で、各周波数帯の伝送帯域に応じた受信処理を行う。

また、この端末が属するシステムにおいては、各周波数帯でのＯＦＤＭシンボル時間，ＯＦＤＭシンボルタイミングは同一とし、一度取れた同期は、使用周波数帯を切り替えた後も適用する。また、Ｄ／Ａ変換器５，Ａ／Ｄ変換器６のサンプリング速度は、最も広帯域を有する周波数に合わせた設計とし、より狭い伝送帯域の場合であっても高速で動作する。

さらに、ＢＰＦ９については、周波数ごとにフィルタリング処理を行うが、ＩＦ以下は各周波数で共通とし、最も広い伝送帯域を基準に設計する。このとき、高速サンプリングと大きなＦＦＴサイズにより、分解能の高い周波数弁別が可能となる。

このように、本実施の形態においては、１つのシステムにおいて複数の周波数帯が使用可能である場合、最も広帯域を有する周波数に合わせた設計を行い、制御部４の制御によって周波数シンセサイザ３１が周波数を切り替えることとした。そして、ベースバンド信号の処理については、すべての周波数帯の通信においてハードウェアを共通化した。これにより、従来よりも簡単な構成および制御で、異なる周波数と帯域を有する信号を受信することができる。

なお、本実施の形態においては、ｆ₁、ｆ₂、ｆ₃の３つの不連続な周波数帯を用いる場合について記述したが、これに限らず、周波数帯の数は２つでも４つ以上でも構わない。また、各周波数帯における帯域幅は、必ずしも高い周波数帯が低い周波数帯より広いとは限らない。たとえば、同じ場合や、低い周波数帯域でも帯域幅が広い場合もありえる。また、本実施の形態ではベースバンド信号の処理においてすべての周波数帯の通信におけるハードウェアを共通化したが、ハードウェアの一部を共通化し、他の部分を従来と同じく独立とする構成も可能である。

実施の形態２．
図３は、本発明にかかる通信装置（マルチバンド対応端末）の実施の形態２の構成例を示す図である。なお、前述した実施の形態１と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。ここでは、実施の形態１と異なる動作についてのみ説明する。

図２において端末は、前述した実施の形態１と異なる構成として、送信部１ａと、受信部２ａと、制御部４ａと、を備え、送信部１ａは、Ｎ個の通信路符号化部１１ａ−１〜１１ａ−Ｎと、Ｎ個の変調部１２ａ−１〜１２ａ−Ｎと、１個のＩＦＦＴ部１３により構成され、受信部２ａは、１個のＦＦＴ部２３と、Ｎ個の復調部２２ａ−１〜２２ａ−Ｎと、通信路復号部２１ａ−１〜２１ａ−Ｎにより構成されている。

本実施の形態においては、送信部１が、制御部４ａの制御により、図４−１，図４−２，図４−３に示すように、最も伝送帯域の狭い周波数の帯域幅を１チャネルとし、広帯域の周波数帯では複数のチャネルを束ねて使用することによって、周波数帯による帯域幅の違いに対応する。一方で、受信部２では、形態の形態１と同様に、ＦＦＴサイズを広帯域の場合に合わせて設計し、どの周波数帯を用いた場合でも同一のＦＦＴ２３に入力し、制御部４ａの制御によって、必要なサブキャリアのみを抽出する。なお、伝送帯域の広い場合における複数のチャネルについては、フレームフォーマットを同一とする。

このようにして、本実施の形態においては、実施の形態１と同様の動作に加えて、さらに、１つのＦＦＴと最も伝送帯域の広い場合に合わせたチャネル数の受信回路（復調部，通信路復号部）とを用いて、制御部４ａの制御により受信処理を行うこととした。これにより、従来よりも簡単な構成および制御で、異なる周波数と帯域を有する信号を受信することができる。このとき、上記受信回路については、チャネル数分だけ必要となるが、その内訳は１つの回路を複数持つだけであるため、開発コストは１チャネル分と同等である。

実施の形態３．
図５は、本発明にかかる通信装置（マルチバンド対応端末）の実施の形態３の構成例を示す図である。なお、前述した実施の形態１または２と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。ここでは、実施の形態１または２と異なる動作についてのみ説明する。

本実施の形態では、受信機のアンテナからダウンコンバート部７ｂまでが２重化（アンテナ１０ｂ−１，１０ｂ−２、ＢＰＦ９ｂ−１，９ｂ−２を含む）されており、受信ダイバーシチに対応した構成となっている。以下、実施の形態３の動作について説明する。

本実施の形態においては、不連続な複数周波数帯の電波を同時に受信可能な場合、たとえば、図５において、周波数帯ｆ₁と周波数帯ｆ₂を同時に受信する場合を想定する。制御部４ｂでは、周波数シンセサイザ３１に対して、片方の受信系でｆ₁の周波数帯を受信し、他方の受信系でｆ₂の周波数帯を受信するように指示を出す。周波数シンセサイザ３１では、対応する周波数を発生させ、対応するＢＰＦ出力に対してダウンコンバートを行う。このとき、ベースバンド上で見た両受信系の信号が周波数的に重ならないように周波数が調整される。

ダウンコンバート後の両受信系の信号は、加算器３３にて加算され、さらに、Ａ／Ｄ変換機６にてサンプリングされた後、ＦＦＴ部２３にてサブキャリア毎の信号に変換される。両受信系の信号は周波数的にずらされているため、図６のように、１度のＦＦＴにより同時に重なることなく復調が可能である（図６に示すブランチａの受信信号，ブランチｂの受信信号に相当）。なお、複数の周波数帯においてＯＦＤＭシンボルタイミングが一致していることが条件となる。

なお、図５の例では、Ａ／Ｄ変換前のデータを加算したが、各受信系でそれぞれＡ／Ｄ変換を行い、デジタル値を加算することとしてもよい。

このように、本実施の形態においては、不連続な複数周波数帯の電波を同時に受信可能な場合、アンテナからダウンコンバートを行うまでの処理を個別に行い、その後、両方の信号を合成することとした。これにより、それ以降の回路（ベースバンド処理を含む）を共通化でき、複数の周波数帯の信号を一度に復調することが可能となる。また、異なる周波数帯信号を用いた送信ダイバーシチ、異なる周波数帯間のシームレスハンドオーバーなどが可能となる。

以上のように、本発明にかかる通信装置は、１つのシステムにおいて複数の周波数帯が使用可能である場合に有用であり、特に、異なる周波数と帯域を有する信号を受信するマルチバンド対応端末として適している。

Claims

２つ以上の不連続な周波数帯を使用するシステムであって、
前記各周波数帯の信号にそれぞれ対応する複数のＢＰＦを含むフィルタ手段と、
前記各周波数帯の信号を送受信するための各手段を制御する制御手段と、
前記制御手段の制御によって周波数を切り替えながら、フィルタリング処理後の信号をベースバンド信号にダウンコンバートするダウンコンバート手段と、
前記制御手段の制御によって所定の受信処理を行う復調手段と、
前記制御手段の制御によって所定の送信処理を行う変調手段と、
を備え、
ベースバンド信号の処理については、複数の周波数帯の通信においてハードウェアの一部を共通に用いることを特徴とする通信装置。
２つ以上の不連続な周波数帯を使用するシステムで、かつ、各周波数帯におけるＯＦＤＭシンボルタイミングを統一したシステム、に対応した通信装置であって、
前記各周波数帯の信号にそれぞれ対応する複数のＢＰＦを含むフィルタ手段と、
前記各周波数帯の信号を送受信するための各手段を制御する制御手段と、
前記制御手段の制御によって周波数を切り替えながら、フィルタリング処理後の信号をベースバンド信号にダウンコンバートするダウンコンバート手段と、
前記制御手段の制御によって所定の受信処理を行う復調手段と、
前記制御手段の制御によって所定の送信処理を行う変調手段と、
を備え、
ベースバンド信号の処理については、すべての周波数帯の通信においてハードウェアの一部を共通に用いることを特徴とする通信装置。
前記復調手段および前記変調手段は、
最も広い周波数帯の帯域幅に合わせたＦＦＴ手段、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
前記復調手段および前記変調手段は、
最も広い周波数帯の帯域幅に合わせたＦＦＴ手段、
を備えることを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
前記変調手段は、
複数の周波数帯におけるそれぞれ異なる帯域幅に対応するために、サブキャリア数を変えて帯域幅を調節することを特徴とする請求項３に記載の通信装置。
前記変調手段は、
複数の周波数帯におけるそれぞれ異なる帯域幅に対応するために、サブキャリア数を変えて帯域幅を調節することを特徴とする請求項４に記載の通信装置。
前記復調手段および前記変調手段は、
最も広い周波数帯の帯域幅に合わせたＦＦＴ手段、
を備え、
複数チャネルの送信信号を一度のＩＦＦＴ処理で生成し、複数チャネルの受信信号を一度のＦＦＴ処理で生成することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
前記復調手段および前記変調手段は、
最も広い周波数帯の帯域幅に合わせたＦＦＴ手段、
を備え、
複数チャネルの送信信号を一度のＩＦＦＴ処理で生成し、複数チャネルの受信信号を一度のＦＦＴ処理で生成することを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
前記変調手段は、さらに、
最も狭い帯域幅のチャネルを１チャネルとし、チャネル毎に独立した符号化部および変調部を備え、
前記復調手段は、さらに、
前記ＦＦＴ処理により抽出した各チャネルに対応する復調部および復号部を備え、
複数のチャネルを束ねることで帯域幅の調節をすることを特徴とする請求項７に記載の通信装置。
前記変調手段は、さらに、
最も狭い帯域幅のチャネルを１チャネルとし、チャネル毎に独立した符号化部および変調部を備え、
前記復調手段は、さらに、
前記ＦＦＴ処理により抽出した各チャネルに対応する復調部および復号部を備え、
複数のチャネルを束ねることで帯域幅の調節をすることを特徴とする請求項８に記載の通信装置。
２つ以上の不連続な周波数帯を同時に使用するシステムで、かつ、各周波数帯におけるＯＦＤＭシンボルタイミングを統一したシステム、に対応した通信装置であって、
複数の受信アンテナと、
前記各周波数帯の信号にそれぞれ対応する複数のＢＰＦを含む、受信アンテナ数分のフィルタ手段と、
前記各周波数帯の信号を受信するための各手段を制御する制御手段と、
前記制御手段の制御によって周波数を切り替えながら、フィルタリング処理後の複数の信号をベースバンド信号にダウンコンバートするダウンコンバート手段と、
前記複数のベースバンド信号を合成する合成手段と、
前記制御手段の制御によって合成後の信号に対して所定の受信処理を行う復調手段と、
を備え、
複数の受信アンテナで同時に複数の周波数帯の信号を受信した場合、前記ダウンコンバート手段および前記合成手段により、各信号が重ならないように周波数変換を行った後に合成し、
さらに、前記復調手段が、一度のＦＦＴにより複数の周波数帯の信号に含まれるサブキャリア上の信号を同時に抽出することを特徴とする通信装置。