JPWO2008007506A1 - 伝送方法、伝送システム、送信装置及び受信装置 - Google Patents

伝送方法、伝送システム、送信装置及び受信装置 Download PDF

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Abstract

空き領域を効率よく利用して高速通信を実現することが可能な伝送方法等を提供する。送信装置にて変調されたデジタル信号を変換部により周波数帯域のスペクトルへ変換し、主帯域及び補助帯域内でさらに設定された複数の使用帯域内に、変換されたスペクトルを分散配置する。そして、配置部により分散配置されたスペクトルを含む主帯域及び補助帯域内のスペクトルに係るデジタル信号を送信部により受信装置へ送信する。受信装置の受信部は、送信された主帯域及び補助帯域内のスペクトルに係るデジタル信号を受信し、使用帯域設定部により設定した使用帯域内のスペクトルを抽出部により抽出する。最後に、抽出部により抽出したスペクトルを結合部により結合する。

Description

本発明は、変調されたデジタル信号を送信装置及び受信装置間で送受信する伝送方法、伝送システム、送信装置及び受信装置に関する。
携帯電話機、無線ＬＡＮ(Local Area Network)、ＷｉＭＡＸ(Worldwide Interoperability for Microwave Access)等の広域無線ＬＡＮ等、複数の無線通信システムが実用化されている。このような無線通信システムの増加に伴い利用可能な周波数資源が逼迫するという問題が発生している。特に６ＧＨｚ以下の帯域は、全国的に地上デジタル放送及び携帯電話機等に緻密に利用されておりその問題は大きい。このような問題を解消するためにコグニティブ無線に関する研究がなされている
コグニティブ無線は、複数の無線システムの間で連携を図りながら，無線通信システムの高度化を狙おうとする新たな技術提案である。コグニティブ無線は，端末または基地局等の無線機に周辺の電波環境を認識または認知（cognitive）する機能を持たせるものである。認識または認知した電波環境に応じて、無線通信に利用する周波数及び方式等を無線機が自ら選択して、波数の利用効率を高めようとするものである。これにより利用者は、高速のデータ通信及び安定した通信サービスを享受できるようになる。
また、３ＧＰＰ(3rd Generation Partnership Project)では割り当て帯域内でのスペクトルの有効利用を図る技術としてＳＣ−ＦＤＭＡ(Single Carrier transmission Frequency Division Multiple Access)を検討している。ＳＣ−ＦＤＭＡにおいては、ＤＦＴ(Discrete Fourier Transform)後の各スペクトル間に適宜０のスペクトルを挿入する技術が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。その他、特許文献１には区分けされた周波数スペクトルを複数のユーザに分割して割り当てる技術も開示されている。
米国特許出願公開第２００５／０２０７３８５号明細書 サード ジェネレーション パートナーシップ プロジェクト、テクニカル スペシフィケーション グループ レィディオ アクセス ネットワーク、フィジカル レイヤー アスペクツ フォー イボルブド ユーティーアールエー（リリース７）, V1.5.0 2006-5 p67-69 (3rd Generation Partnership Project, Technical Specification Group Radio Access Network; Physical Layer Aspects for Evolved UTRA (Release 7), V1.5.0 2006-5 p67-69)
しかしながら、コグニティブ無線を適用して空き帯域を用いたとしても、連続して確保できる帯域が狭く情報伝送の高速化を図るのが困難であるという問題があった。また、この空き帯域を多数集めて情報を伝送する試みがなされている。しかし、いずれもＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplex）を利用するものであり、消費電力の兼ね合いにより携帯端末が送信装置となる場合には適用が困難である。また、特許文献１及び非特許文献１に記載の技術はかかる課題を解決するための情報を何ら開示していない。
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、予め割り当てられた主帯域内で干渉の少ない使用帯域を設定し、送信すべきスペクトルを各使用帯域に分散配置して送信し、受信装置においてこれらを再結合することにより、空き領域を効率よく利用して高速通信を実現することが可能な伝送方法、伝送システム、送信装置及び受信装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、予め割り当てられた主帯域とは異なる補助帯域を設定し、さらにこれらの帯域内で干渉の少ない使用帯域を設定して、送信すべきスペクトルを各使用帯域に分散配置して送信し、受信装置においてこれらを再結合することにより、空き領域を効率よく利用して高速通信を実現することが可能な伝送方法、伝送システム、送信装置及び受信装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、使用帯域に対する各スペクトルの配置情報を設定し、この配置情報に基づき送信装置において分散配置し、受信装置において分散配置されたスペクトルを抽出及び合成することにより、送受信される情報のセキュリティを向上させることが可能な伝送システム等を提供することにある。
本発明に係る伝送方法は、変調されたデジタル信号を送信装置及び受信装置間で送受信する伝送方法において、前記送信装置にて変調されたデジタル信号を周波数帯域のスペクトルへ変換する変換ステップと、前記送信装置及び受信装置間で予め割り当てられた主帯域にて使用すべき複数の使用帯域を前記受信装置にて設定する使用帯域設定ステップと、該使用帯域設定ステップにより設定した使用帯域に関する情報を前記受信装置から前記送信装置へ送信する帯域情報送信ステップと、前記変換ステップにより変換されたスペクトルを、前記帯域情報送信ステップにより送信された各使用帯域へ前記送信装置により分散配置する配置ステップと、該配置ステップにより分散配置されたスペクトルを含む前記主帯域内のスペクトルに係るデジタル信号を前記受信装置へ送信する送信ステップとを備えることを特徴とする。
本発明に係る伝送方法は、前記送信ステップにより前記受信装置へ送信される前記主帯域内のスペクトルに係るデジタル信号を受信する受信ステップと、前記受信ステップにより受信したスペクトルに係るデジタル信号から、前記使用帯域設定ステップにより設定した使用帯域内のスペクトルを前記受信装置にて抽出する抽出ステップと、該抽出ステップにより抽出したスペクトルを前記受信装置にて結合する結合ステップとを備えることを特徴とする。
本発明に係る伝送方法は、変調されたデジタル信号を送信装置及び受信装置間で送受信する伝送方法において、前記送信装置にて変調されたデジタル信号を周波数帯域のスペクトルへ変換する変換ステップと、前記送信装置及び受信装置間で予め割り当てられた主帯域とは異なる補助帯域を設定する帯域設定ステップと、前記主帯域及び前記補助帯域内にて使用すべき複数の使用帯域を前記受信装置にて設定する使用帯域設定ステップと、該使用帯域設定ステップにより設定した使用帯域に関する情報を前記受信装置から前記送信装置へ送信する帯域情報送信ステップと、前記変換ステップにより変換されたスペクトルを、前記帯域情報送信ステップにより送信された各使用帯域へ前記送信装置により分散配置する配置ステップと、該配置ステップにより分散配置されたスペクトルを含む前記主帯域及び補助帯域内のスペクトルに係るデジタル信号を前記受信装置へ送信する送信ステップとを備えることを特徴とする。
本発明に係る伝送方法は、前記送信ステップにより前記受信装置へ送信される前記主帯域及び補助帯域内のスペクトルに係るデジタル信号を受信する受信ステップと、前記受信ステップにより受信したスペクトルに係るデジタル信号から、前記使用帯域設定ステップにより設定した使用帯域内のスペクトルを前記受信装置にて抽出する抽出ステップと、該抽出ステップにより抽出したスペクトルを前記受信装置にて結合する結合ステップとを備えることを特徴とする。
本発明に係る伝送システムは、変調されたデジタル信号を送信装置及び受信装置間で送受信する伝送システムにおいて、前記送信装置にて変調されたデジタル信号を周波数帯域のスペクトルへ変換する変換部と、前記送信装置及び受信装置間で予め割り当てられた主帯域内にて使用すべき複数の使用帯域を前記受信装置にて設定する使用帯域設定部と、該使用帯域設定部により設定した使用帯域に関する情報を前記受信装置から前記送信装置へ送信する帯域情報送信部と、前記変換部により変換されたスペクトルを、前記帯域情報送信部により送信された各使用帯域へ分散配置する前記送信装置に設けられる配置部と、前記配置部により分散配置されたスペクトルを含む前記主帯域内のスペクトルに係るデジタル信号を前記受信装置へ送信する送信部とを備えることを特徴とする。
本発明に係る伝送システムは、前記送信部により前記受信装置へ送信される前記主帯域内のスペクトルに係るデジタル信号を受信する受信部と、前記受信部により受信したスペクトルに係るデジタル信号から、前記使用帯域設定部により設定した使用帯域内のスペクトルを抽出する前記受信装置に設けられる抽出部と、該抽出部により抽出したスペクトルを結合する前記受信装置に設けられる結合部とを備えることを特徴とする。
本発明に係る伝送システムは、変調されたデジタル信号を送信装置及び受信装置間で送受信する伝送システムにおいて、前記送信装置にて変調されたデジタル信号を周波数帯域のスペクトルへ変換する変換部と、前記送信装置及び受信装置間で予め割り当てられた主帯域とは異なる補助帯域を設定する帯域設定部と、前記主帯域及び前記補助帯域内にて使用すべき複数の使用帯域を前記受信装置にて設定する使用帯域設定部と、該使用帯域設定部により設定した使用帯域に関する情報を前記受信装置から前記送信装置へ送信する帯域情報送信部と、前記変換部により変換されたスペクトルを、前記帯域情報送信部により送信された各使用帯域へ分散配置する前記送信装置に設けられる配置部と、前記配置部により分散配置されたスペクトルを含む前記主帯域及び補助帯域内のスペクトルに係るデジタル信号を前記受信装置へ送信する送信部とを備えることを特徴とする。
本発明に係る伝送システムは、前記送信部により前記受信装置へ送信される前記主帯域及び補助帯域内のスペクトルに係るデジタル信号を受信する受信部と、前記受信部により受信したスペクトルに係るデジタル信号から、前記使用帯域設定部により設定した使用帯域内のスペクトルを抽出する前記受信装置に設けられる抽出部と、該抽出部により抽出したスペクトルを結合する前記受信装置に設けられる結合部とを備えることを特徴とする。
本発明に係る伝送システムは、前記使用帯域に対する各スペクトルの配置情報を設定する配置情報設定部を備え、前記配置部は、前記変換部により変換されたスペクトルを、前記配置情報設定部により設定した配置情報に基づき、前記帯域情報送信部により送信された各使用帯域へ分散配置するよう構成してあることを特徴とする。
本発明に係る伝送システムは、前記結合部は、前記配置情報設定部により設定した配置情報に基づき、前記抽出部により抽出したスペクトルを結合するよう構成してあることを特徴とする。
本発明に係る伝送システムは、前記配置情報設定部は、前記使用帯域に対する各スペクトルを所定の規則に従い並び替えるための配置情報を設定するよう構成してあることを特徴とする。
本発明に係る送信装置は、変調されたデジタル信号を外部へ送信する送信装置において、変調されたデジタル信号を周波数帯域のスペクトルへ変換する変換部と、予め割り当てられた主帯域内にて使用すべき複数の使用帯域に関する情報を外部から受信する使用帯域情報受信部と、前記変換部により変換されたスペクトルを、前記使用帯域情報受信部により受信した各使用帯域へ分散配置する配置部と、前記配置部により分散配置されたスペクトルを含む前記主帯域内のスペクトルに係るデジタル信号を外部へ送信する送信部とを備えることを特徴とする。
本発明に係る送信装置は、変調されたデジタル信号を外部へ送信する送信装置において、変調されたデジタル信号を周波数帯域のスペクトルへ変換する変換部と、予め割り当てられた主帯域とは異なる補助帯域を設定する帯域設定部と、前記主帯域及び前記補助帯域内にて使用すべき複数の使用帯域に関する情報を外部から受信する使用帯域情報受信部と、前記変換部により変換されたスペクトルを、前記使用帯域情報受信部により受信した各使用帯域へ分散配置する配置部と、前記配置部により分散配置されたスペクトルを含む前記主帯域及び補助帯域内のスペクトルに係るデジタル信号を外部へ送信する送信部とを備えることを特徴とする。
本発明に係る送信装置は、前記使用帯域に対する各スペクトルの配置情報を設定する配置情報設定部を備え、前記配置部は、前記変換部により変換されたスペクトルを、前記配置情報設定部により設定した配置情報に基づき、前記使用帯域情報受信部により受信した各使用帯域へ分散配置するよう構成してあることを特徴とする。
本発明に係る送信装置は、前記配置情報設定部は、前記使用帯域に対する各スペクトルを所定の規則に従い並び替えるための配置情報を設定するよう構成してあることを特徴とする。
本発明に係る受信装置は、変調されたデジタル信号を外部から受信する受信装置において、予め割り当てられた主帯域内にて使用すべき複数の使用帯域を設定する使用帯域設定部と、該使用帯域設定部により設定した使用帯域に関する情報を外部へ送信する帯域情報送信部と、外部から送信される前記主帯域内のスペクトルに係るデジタル信号を受信する受信部と、前記受信部により受信したスペクトルに係るデジタル信号から、前記使用帯域設定部により設定した使用帯域内のスペクトルを抽出する抽出部と、該抽出部により抽出したスペクトルを結合する結合部とを備えることを特徴とする。
本発明に係る受信装置は、前記使用帯域設定部は、前記主帯域内の通信品質に関する値が所定基準を満たす帯域を使用すべき複数の使用帯域として設定するよう構成してあることを特徴とする。
本発明に係る受信装置は、変調されたデジタル信号を外部から受信する受信装置において、予め割り当てられた主帯域とは異なる補助帯域を設定する帯域設定部と、前記主帯域及び前記補助帯域内にて使用すべき複数の使用帯域を設定する使用帯域設定部と、該使用帯域設定部により設定した使用帯域に関する情報を外部へ送信する帯域情報送信部と、外部から送信される前記主帯域及び補助帯域内のスペクトルに係るデジタル信号を受信する受信部と、前記受信部により受信したスペクトルに係るデジタル信号から、前記使用帯域設定部により設定した使用帯域内のスペクトルを抽出する抽出部と、該抽出部により抽出したスペクトルを結合する結合部とを備えることを特徴とする。
本発明に係る受信装置は、前記使用帯域設定部は、前記主帯域及び前記補助帯域内の通信品質に関する値が所定基準を満たす帯域を使用すべき複数の使用帯域として設定するよう構成してあることを特徴とする。
本発明に係る受信装置は、前記帯域設定部は、予め割り当てられた主帯域とは異なる補助帯域を、周辺の電波環境に応じて設定するよう構成してあることを特徴とする。
本発明にあっては、送信装置にて変調されたデジタル信号を変換部により周波数帯域のスペクトルへ変換する。送信装置及び受信装置間では主帯域が予め割り当てられている。使用帯域設定部は、主帯域内から、さらに使用すべき複数の使用帯域を受信装置にて設定する。この使用帯域は、例えば主帯域内の通信品質に関する値が所定基準を満たす帯域を使用すべき複数の使用帯域として設定する。受信装置の帯域情報送信部は、設定した使用帯域に関する情報を送信装置へ送信する。
送信装置の配置部は、変換部により変換されたスペクトルを、帯域情報送信部により送信された各使用帯域へ分散配置する。そして、配置部により分散配置されたスペクトルを含む主帯域内のスペクトルに係るデジタル信号を送信部により受信装置へ送信する。受信装置の受信部は、送信された主帯域内のスペクトルに係るデジタル信号を受信し、使用帯域設定部により設定した使用帯域内のスペクトルを抽出部により抽出する。最後に、抽出部により抽出したスペクトルを結合部により結合するので、周波数帯域を柔軟に活用でき、伝送速度の高速化を図ることが可能となる。
本発明にあっては、送信装置にて変調されたデジタル信号を変換部により周波数帯域のスペクトルへ変換する。送信装置及び受信装置間では主帯域が予め割り当てられており、この主帯域とは異なる補助帯域を帯域設定部により設定する。この帯域設定部による設定は、例えば周辺の電波環境に応じて設定する。使用帯域設定部は、主帯域及び補助帯域内から、さらに使用すべき複数の使用帯域を受信装置にて設定する。この使用帯域は、例えば主帯域及び補助帯域内の通信品質に関する値が所定基準を満たす帯域を使用すべき複数の使用帯域として設定する。受信装置の帯域情報送信部は、設定した使用帯域に関する情報を送信装置へ送信する。
送信装置の配置部は、変換部により変換されたスペクトルを、帯域情報送信部により送信された各使用帯域へ分散配置する。そして、配置部により分散配置されたスペクトルを含む主帯域及び補助帯域内のスペクトルに係るデジタル信号を送信部により受信装置へ送信する。受信装置の受信部は、送信された主帯域及び補助帯域内のスペクトルに係るデジタル信号を受信し、使用帯域設定部により設定した使用帯域内のスペクトルを抽出部により抽出する。最後に、抽出部により抽出したスペクトルを結合部により結合するので、電波状況に応じて効率よく周波数帯域を活用でき、また伝送速度の高速化を図ることが可能となる。
本発明にあっては、使用帯域に対する各スペクトルの配置情報を配置情報設定部により設定する。これは例えば、使用帯域に対する各スペクトルを所定の規則に従い並び替えるための配置情報を設定すればよい。そして配置部は、変換部により変換されたスペクトルを、配置情報設定部により設定した配置情報に基づき、各使用帯域へ分散配置する。同様に、受信装置の結合部においては、配置情報設定部により設定した配置情報に基づき、抽出したスペクトルを結合する。このように、配置情報を用いて各スペクトルの配置を変更させるので、第３者は容易に受信したスペクトルを結合することが出来ず、よりセキュリティレベルを向上させることが可能となる。
本発明にあっては、送信装置にて変調されたデジタル信号を変換部により周波数帯域のスペクトルへ変換し、主帯域内で設定された使用帯域内に変換されたスペクトルを分散配置する。そして、配置部により分散配置されたスペクトルを含む主帯域内のスペクトルに係るデジタル信号を送信部により受信装置へ送信する。受信装置の受信部は、送信された主帯域内のスペクトルに係るデジタル信号を受信し、使用帯域設定部により設定した使用帯域内のスペクトルを抽出部により抽出する。最後に、抽出部により抽出したスペクトルを結合部により結合するので、周波数帯域を柔軟に活用でき、伝送速度の高速化を図ることが可能となる。
本発明にあっては、送信装置にて変調されたデジタル信号を変換部により周波数帯域のスペクトルへ変換し、主帯域及び補助帯域内で設定された使用帯域内に変換されたスペクトルを分散配置する。そして、配置部により分散配置されたスペクトルを含む主帯域及び補助帯域内のスペクトルに係るデジタル信号を送信部により受信装置へ送信する。受信装置の受信部は、送信された主帯域及び補助帯域内のスペクトルに係るデジタル信号を受信し、使用帯域設定部により設定した使用帯域内のスペクトルを抽出部により抽出する。最後に、抽出部により抽出したスペクトルを結合部により結合するので、電波状況に応じて効率よく周波数帯域を活用でき、また伝送速度の高速化を図ることが可能となる。さらに、複数の使用帯域に分散して情報を送受信するので、主帯域または補助帯域のみでは波形の復元が出来ないため物理レイヤーにおけるセキュリティレベルを向上することが可能となる。
本発明にあっては、使用帯域に対する各スペクトルの配置情報を配置情報設定部により設定する。そして配置部は、変換部により変換されたスペクトルを、配置情報設定部により設定した配置情報に基づき、各使用帯域へ分散配置する。同様に、受信装置の結合部においては、配置情報設定部により設定した配置情報に基づき、抽出したスペクトルを結合する。このように、配置情報を用いて各スペクトルの配置を変更させるので、第３者は容易に受信したスペクトルを結合することが出来ず、よりセキュリティレベルを向上させることが可能となる。このように、伝送効率の高い無線通信システムの構築が可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。
伝送システムの概要を示す説明図である。 送信装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 受信装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 スペクトルの分散配置、抽出及び結合処理の概念を示す説明図である。 配置部におけるスペクトルの分散配置処理の手順を示すフローチャートである。 受信装置内の帯域設定部のハードウェア構成を示すブロック図である。 補助帯域テーブルのレコードレイアウトを示す説明図である。 使用帯域設定部のハードウェア構成を示すブロック図である。 使用帯域の設定処理の手順を示すフローチャートである。 実施の形態２に係る送信装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 実施の形態２に係る受信装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 配置情報に基づくスペクトルの配置状態を示す説明図である。 実施の形態３に係る送信装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 実施の形態３に係る受信装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 実施の形態３に係るスペクトルの分散配置、抽出及び結合処理の概念を示す説明図である。
符号の説明
１ 送信装置
２ 受信装置
１０ 携帯電話機
１３ 変調器
１４ ＤＦＴ部（変換部）
１５ 配置部
１６ 帯域設定部
１７ 使用帯域設定部
２０ 基地局
２１ アンテナ（送信部、受信部、帯域情報送信部）
２４ 帯域設定部
２５ 使用帯域設定部
２６ 抽出部
２７ 結合部
１１３ アンテナ（送信部、受信部、使用帯域情報受信部）
１５１ 配置情報設定部
２３１ チャネル特性推定部
２３２ サブチャネル品質情報生成部
２３４ ＣＰ除去部
２３５ ＤＦＴ部
２４１ ＣＰＵ
２４２ ＲＡＭ
２４３ 時計部
２４５ 記憶部
２４６ 補助帯域テーブル
２４８ 位置情報取得部
２５１ ＣＰＵ
２５２ 帯域情報格納部
２５３ チャネル品質モニタ部
２５４ 閾値記憶部
２７１ 配置情報設定部
Ｓ 伝送システム
実施の形態１
以下本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は伝送システムの概要を示す説明図である。図においてＳは伝送システムであり、送信装置及び受信装置をそれぞれ備える一の通信装置である携帯電話機１０及び他の通信装置である基地局２０を含んで構成される。携帯電話機１０のユーザは基地局２０と情報を送受信することにより、他のユーザの携帯電話機１０と通話を行うことができる。以下では、携帯電話機１０の送信装置から基地局２０の受信装置へデジタル信号を送信する形態（上り回線）について説明するが、基地局２０の送信装置から携帯電話機１０の受信装置へ送信する形態（下り回線）についても同様に適用できる。また、本実施の形態においては伝送システムＳを携帯電話機１０及び基地局２０との通信に適用する形態について説明する。しかし、これに限るものではなく、コンピュータの無線ＬＡＮアダプタと無線ＬＡＮルータとの間の通信、家電製品内の無線ＬＡＮアダプタとホームサーバ内の無線ＬＡＮルータとの間の通信等に適用しても良い。
図２は送信装置１のハードウェア構成を示すブロック図であり、図３は受信装置２のハードウェア構成を示すブロック図である。まず送信装置１について説明する。送信装置１は、入力部１１ｉ、シリアル／パラレル変換部１２、変調器１３、ＤＦＴ部１４、配置部１５、帯域設定部１６、使用帯域設定部１７、パイロット信号生成部１１、スペクトルマッピング部１８１、１８２、１８３、ＩＤＦＴ(Inverse Discrete Fourier Transform)部１９１、１９２、１９３、ＣＰ(Cyclic Prefix)付加部１０１、１０２、１０３、多重部１１４、直交変調部１１０、周波数変換部１１２、及びアンテナ１１３等を含んで構成される。
入力部１１ｉに入力されたデジタル信号は、シリアル／パラレル変換部１２へ入力される。シリアル／パラレル変換部１２へ入力されたデジタル信号は、例えば変調方式がＱＰＳＫ（４相位相変調Quadrature Phase Shift Keying）の場合、２ビット毎にシリアル／パラレル（直列／並列）変換され分割された上で、変調器１３へ入力される。変調器１３は例えばＱＰＳＫ、または、１６ＱＡＭ（直交振幅変調QuadratureAmplitude Modulation）等が用いられる。変調されたデジタル信号は変換部であるＤＦＴ部１４へ入力され、時間−周波数変換が行われ、周波数帯域のスペクトルが配置部１５へ出力される。
帯域設定部１６は、送信装置１と受信装置２との間で予め割り当てられた主帯域とは異なる補助帯域を設定する。本実施の形態においては、予め割り当てられた主帯域の他に、主帯域よりも低帯域の補助帯域Ａ及び主帯域よりも高帯域の補助帯域Ｂが受信装置２の帯域設定部２４により設定されているものとして説明する。帯域設定部１６はアンテナ１１３を介して、基地局２０の受信装置２の帯域設定部２４から送信される主帯域、補助帯域Ａ及び補助帯域Ｂの情報を受信する。なお主帯域、補助帯域Ａ及び補助帯域Ｂの情報は基地局２０の送信装置１から携帯電話機１０の受信装置２（下り）へ送信される他のデジタル信号に多重して送信すれば良い。例えば主帯域及び補助帯域の情報に係る信号をフレーム化し、フレームの一部を制御信号伝送用と規定し、一般のデータであるデジタル信号に多重して送信する。帯域設定部１６は、受信した主帯域、補助帯域Ａ及び補助帯域Ｂの情報を内部の図示しないメモリに記憶し、帯域を設定すべく配置部１５へ主帯域、補助帯域Ａ及び補助帯域Ｂの情報を出力する。なお、帯域設定部１６はアンテナ１１３を介してｉ−ｍｏｄｅ（登録商標）等の通信網及びインターネット網を通じて受信装置２の帯域設定部２４または図示しない管理コンピュータにより設定される主帯域、補助帯域Ａ及び補助帯域Ｂの情報を受信するようにしても良い。補助帯域Ａ及びＢの具体的な帯域設定は後述するように、時間帯等によって干渉の少ない帯域が設定され、基地局２０の送信装置１から利用する帯域に関する情報が送信される。
使用帯域設定部１７は主帯域、補助帯域Ａ及び補助帯域Ｂそれぞれの中で、送受信に使用する帯域をさらに設定する。例えば、補助帯域Ａが１００ＭＨｚ〜１５０ＭＨｚと割り当てられた場合に、使用帯域は割り当てられた帯域内から選択され、例えば１１０ＭＨｚ〜１２０ＭＨｚ及び１２５ＭＨｚ〜１４０ＭＨｚ等となる。この使用帯域の設定は、受信装置２の使用帯域設定部２５が各帯域内の通信品質をモニタリングし、通信品質が確保できる部分を使用帯域としてダイナミックに変化させつつ送信装置１にその情報を送信する。送信装置１の使用帯域設定部１７は、使用帯域情報受信部たるアンテナ１１３を介して、受信装置２の使用帯域設定部２５により設定された使用帯域に関する情報を受信する。使用帯域設定部１７は、その内容を内部の図示しないメモリに記憶すると共に、使用帯域を設定すべく配置部１５へ使用帯域に関する情報を出力する。なお使用帯域に関する情報は基地局２０の送信装置１から携帯電話機１０の受信装置２（下り）へ送信される他のデジタル信号に多重して送信すれば良い。例えば使用帯域の情報に係る信号をフレーム化し、フレームの一部を制御信号伝送用と規定し、一般のデータであるデジタル信号に多重して送信する。また、受信装置２の使用帯域設定部２５の詳細については後述する。
配置部１５は主帯域、補助帯域Ａ及び補助帯域Ｂの各使用帯域へスペクトルを分散配置する。図４はスペクトルの分散配置、抽出及び結合処理の概念を示す説明図である。図４（ａ）はＤＦＴ部１４から配置部１５へ入力されるスペクトルを示すものであり、横軸方向は周波数を示す。なお、本例では一処理単位あたりのスペクトルの数が６４であるものとして説明する。配置部１５はスペクトルを、帯域設定部１６から出力される情報に基づき、補助帯域Ａ、主帯域、及び、補助帯域Ｂに分割する。図４（ｂ）は連続するスペクトルを、補助帯域Ａ、主帯域及び補助帯域Ｂへ分散して配置すべく、分割されたスペクトルの状態を示している。例えば、補助帯域Ａへは、１０のスペクトルが、主帯域へは２２のスペクトルが、補助帯域Ｂへは３２のスペクトルがそれぞれ分割される。図４（ｃ）は、送信装置１と受信装置２との間で利用可能な帯域である補助帯域Ａ、主帯域及び補助帯域Ｂをそれぞれ示すものであり、ハッチングで囲む帯域は他の伝送システムで利用されているため利用しない。
配置部１５は、使用帯域設定部１７からの情報に基づき、さらに補助帯域Ａ、主帯域及び補助帯域Ｂ内で使用すべき複数の使用帯域にスペクトルを分散配置する。図４（ｄ）は補助帯域Ａ、主帯域及び補助帯域Ｂ内の使用帯域を示す説明図であり、ハッチングが施されていない白抜き部分が使用帯域を示し、これらの使用帯域にスペクトルが分散配置される。これら使用帯域及び図４（ｄ）のハッチングで囲む部分が本伝送システムＳで利用される。例えば補助帯域Ａ中の使用帯域ａ１には４つのスペクトルが、使用帯域ａ２には６つのスペクトルがそれぞれ配置される。また、主帯域中の使用帯域１には１６のスペクトルが、使用帯域２には６つのスペクトルがそれぞれ配置される。さらに、補助帯域Ｂ中の使用帯域ｂには３２のスペクトルが配置される。このように補助帯域Ａ、主帯域及び補助帯域Ｂ内の使用帯域に６４のスペクトルが分散配置される。この６４のスペクトルを含む補助帯域Ａ、主帯域及び補助帯域Ｂ内のスペクトルは、その後周波数−時間変換され、スペクトルに係るデジタル信号として受信装置２へ送信される。なお、本実施の形態においては補助帯域Ａ及びＢの２つとしたがその数はこれに限定されるものではない。
受信装置２の抽出部２６においては、使用帯域設定部２５から出力される使用帯域の情報に基づき、使用帯域ａ１、使用帯域ａ２、使用帯域１、使用帯域２及び使用帯域ｂそれぞれに配置されたスペクトルが抽出され、図４（ｅ）に示す如く結合部２７にてこの６４のスペクトルが再び結合される。
図５は配置部１５におけるスペクトルの分散配置処理の手順を示すフローチャートである。まず配置部１５は帯域設定部１６から出力される補助帯域の情報を取得する（ステップＳ５１）。このとき同時にメモリ（図示せず）に記憶された主帯域の情報をも取得しておく。なお、主帯域についても帯域設定部１６からの指示により、メモリの内容を書き換えることにより、その帯域を適宜変更することが可能である。配置部１５は使用帯域設定部１７から各補助帯域内の使用帯域の情報を取得する（ステップＳ５２）。
配置部１５は取得した使用帯域の情報に基づき、主帯域及び各補助帯域内に設定された使用帯域の合計帯域値を算出する（ステップＳ５３）。これは上述の例では使用帯域ａ１幅、使用帯域ａ２幅、使用帯域１幅、使用帯域２幅及び使用帯域ｂ幅の合計値である。ここで合計帯域値をｓとする。配置部１５は、各使用帯域の合計帯域値ｓに対する占有率を算出する（ステップＳ５４）。例えば、使用帯域ａ１の占有率は、使用帯域ａ１幅を合計帯域値ｓで除した値となる。
配置部１５は、占有率の算出を各使用帯域の全てについて行う。そして配置部１５はスペクトル総数に占有率を乗じて各使用帯域に分散するスペクトル数を算出する（ステップＳ５５）。例えば、使用帯域ｂ幅の合計帯域値ｓに対する占有率が５０％と算出された場合、総スペクトル数は６４であるので、補助帯域Ｂの使用帯域ｂに対して分散されるスペクトル数は３２となる。配置部１５は各使用帯域に対してステップＳ５５の算出処理を行い、各使用帯域に算出したスペクトル数分を周波数順に配置する（ステップＳ５６）。
配置部１５にて分散配置された主帯域のスペクトルは、スペクトルマッピング部１８１へ出力され、補助帯域Ａのスペクトルはスペクトルマッピング部１８２へ出力され、補助帯域Ｂのスペクトルはスペクトルマッピング部１８３へそれぞれ出力される。スペクトルマッピング部１８１乃至１８３では使用帯域において分散配置されるスペクトルの他、使用帯域外における他のスペクトルのマッピングを行う。マッピング後の主帯域のスペクトル、補助帯域Ａのスペクトル及び補助帯域ＢのスペクトルはＩＤＦＴ部１９１乃至１９３へそれぞれ出力される。
ＩＤＦＴ部１９１乃至１９３は、主帯域、補助帯域Ａ及び補助帯域Ｂのスペクトルを周波数−時間変換し、時間変換後のスペクトルに係るデジタル信号をＣＰ付加部１０１乃至１０３へそれぞれ出力する。ＣＰ付加部１０１乃至１０３ではシンボル間の干渉を防止すべく、デジタル信号の一部をコピーし、コピーしたデジタル信号をガードインターバル部分（デジタル信号の先頭部分）に貼り付け、デジタル信号を伸張させる。ＣＰ付加部１０１乃至１０３で伸張されたデジタル信号は多重部１１４へ出力される。パイロット信号生成部１１は分散パイロット信号及びコンティニュアルパイロット信号等のパイロット信号を多重部１１４へ出力する。このパイロット信号は多重部１１４にて適宜挿入され、受信装置２のチャネル特性推定部２３１等で伝送路特性の推定のために用いられる。多重部１１４にてパイロット信号が多重されたデジタル信号は直交変調部１１０へ出力される。
直交変調部１１０は、出力されたデジタル信号を直交変調し、中間周波数帯域に変換する。直交変調されたデジタル信号は周波数変換部１１２へ出力される。周波数変換部１１２は、直交変調されたデジタル信号の周波数帯域を中間周波数帯域から無線周波数帯域へ変換し送受信部であるアンテナ１１３へ供給する。これにより、分散配置されたスペクトルに係るデジタル信号は受信装置２へ送信される。
次に、受信装置２の構成について説明する。受信装置２はアンテナ２１、直交復調部２２、ＲＦバンド分離部２２１、多重分離部２２２、主回路２３、補助回路２３Ａ、補助回路２３Ｂ、抽出部２６、帯域設定部２４、使用帯域設定部２５、結合部２７及び復調部２８等を含んで構成される。送受信部であるアンテナ２１にて受信したデジタル信号は直交復調部２２にてＩＦ帯域からベースバンドのデジタル信号へ復調される。帯域設定部２４は送受信に利用する帯域の情報、すなわち主帯域、補助帯域Ａ及び補助帯域Ｂの情報をＲＦバンド分離部２２１へ出力する。ＲＦバンド分離部２２１は、帯域設定部２４からの出力に従い帯域毎にデジタル情報の分離を行い、また多重分離部２２２では、パイロット信号がデータ信号から分離される。分離された主帯域のデジタル信号は主回路２３へ、補助帯域Ａのデジタル信号は補助回路２３Ａへ、補助帯域Ｂのデジタル信号は補助回路２３Ｂへそれぞれ出力される。
主回路２３、補助回路２３Ａ及び補助回路２３Ｂは同様の構成をなし、チャネル特性推定部２３１、サブチャネル品質情報生成部２３２、ＣＰ除去部２３４及びＤＦＴ部２３５を含んで構成される。主帯域のデジタル信号のうちパイロット信号はチャネル特性推定部２３１へ出力され、それ以外のデータ信号はＣＰ除去部２３４へ出力される。チャネル特性推定部２３１はパイロット信号に基づき、データ信号の特性を推定する。またサブチャネル品質情報生成部２３２は、帯域内の通信品質に関する値を生成し、抽出部２６へ出力する。なお、本実施の形態においては主回路２３に加えて、補助回路２３Ａ及び補助回路２３Ｂの２つを設けたが、これに限るものではなく、利用する補助帯域の数に応じて複数用意される補助回路中から補助帯域数分の補助回路を用いればよい。
デジタル信号内のデータ信号はＣＰ除去部２３４にてガードインターバル部分が除去され、ＤＦＴ部２３５へ出力される。ＤＦＴ部２３５では時間−周波数変換が行われ、周波数変換後のスペクトルが抽出部２６へ出力される。このように主回路２３からは使用帯域を含む主帯域のスペクトルが抽出部２６へ出力され、補助回路２３Ａからは使用帯域を含む補助帯域Ａのスペクトルが抽出部２６へ出力され、補助回路２３Ｂからは使用帯域を含む補助帯域Ｂのスペクトルが抽出部２６へそれぞれ出力される。
帯域設定部２４は主帯域、補助帯域Ａ及び補助帯域Ｂの情報を抽出部２６へ出力し、また使用帯域設定部２５も使用帯域の情報を抽出部２６へ出力する。抽出部２６は主帯域内の使用帯域に存在するスペクトル、補助帯域Ａの使用帯域内に存在するスペクトル及び補助帯域Ｂの使用帯域に存在するスペクトルをそれぞれ抽出し、結合部２７へ出力する。結合部２７は抽出部２６から出力されたスペクトルを結合する。すなわち、使用帯域の低い帯域に存在するスペクトルから高い帯域に存在するスペクトルの順にスペクトルを、後段の復調部２８と整合性のあるスペクトルとなるよう所定の帯域にて結合する処理を行う。上述の例では、使用帯域ａ１、使用帯域ａ２、使用帯域１、使用帯域２、及び使用帯域ｂの順にそれぞれの帯域に存在するスペクトルを復調部２８に適合する伝送帯域で結合する。結合後のスペクトルは復調部２８へ出力される。復調部２８は変調時に用いた変調方式に従って復調を行い結合スペクトルに係るデジタル信号を得る。
図６は受信装置２内の帯域設定部２４のハードウェア構成を示すブロック図である。コグニティブ無線において設定される帯域は、受信装置２の周辺電波の環境に応じて設定すればよい。受信装置２の周辺電波の環境は例えば、時間的または位置的に変化する。帯域設定部２４は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)２４１、ＲＡＭ(Random Access Memory)２４２、時計部２４３、記憶部２４５及び位置情報取得部２４８等を含んで構成される。ＣＰＵ２４１は、バス２４７を介して帯域設定部２４のハードウェア各部と接続されていて、それらを制御すると共に、記憶部２４５に格納された制御プログラムに従って、各ソフトウェア処理を実行する。
ＲＡＭ２４２及び記憶部２４５は任意のアドレスを指定して読み書きすることが可能な半導体メモリである。時計部２４３は現在時刻をＣＰＵ２４１へ出力する。記憶部２４５には、補助帯域テーブル２４６が記憶されている。図７は補助帯域テーブル２４６のレコードレイアウトを示す説明図である。補助帯域テーブル２４６は時間帯フィールド及び補助帯域フィールドを含んで構成される。時間帯フィールドには時間帯、例えば１３：００〜１５：００等が記憶されている。また補助帯域フィールドには時間帯に対応させて主帯域に加えて利用する補助帯域が記憶されている。
例えば、１３：００〜１５：００の時間帯においては主帯域に加えて、補助帯域ａＨｚ〜ｂＨｚ及び補助帯域ｃＨｚ〜ｄＨｚが利用される。また１５：００〜１７：００の時間帯においては主帯域に加えて補助帯域ｄＨｚ〜ｅＨｚのみが利用される。なお、主帯域の帯域に関しては記憶部２４５に記憶されている。補助帯域テーブル２４６の記憶内容、及び、主帯域の記憶内容は、オペレータが状況に応じて図示しない入力部から適宜変更するか、または、図示しない管理コンピュータから新たな主帯域の帯域、及び、補助帯域テーブルの記憶内容を受信してＣＰＵ２４１の指示により書き換えるようにしても良い。また本実施の形態においては時間帯により補助帯域を設定するようにしているが、月日によって主帯域及び補助帯域を適宜変更しても良い。例えば週末には利用する補助帯域を拡大するようにすればよい。
ＣＰＵ２４１は、時計部２４３から出力される現在時刻を監視し、現在時刻をもとに補助帯域テーブル２４６を検索し、現在時刻に対応する時間帯の補助帯域を読み出す。またＣＰＵ２４１は記憶部２４５に記憶した主帯域を読み出す。ＣＰＵ２４１は読み出した主帯域及び補助帯域の情報を抽出部２６及びＲＦバンド分離部２２１へ出力する。また受信装置２の帯域設定部２４は、読み出した主帯域及び補助帯域の情報を、アンテナ２１を介して送信装置１の帯域設定部１６へ送信する。なお、本実施の形態においては基地局２０の受信装置２内の帯域設定部２４から、送信装置１の帯域設定部１６へ、主帯域及び補助帯域に関する情報を送信する形態について説明した。しかし、図示しない管理サーバコンピュータ内の受信装置２内の帯域設定部２４から、送信装置１の帯域設定部１６へ、主帯域及び補助帯域に関する情報を送信するようにしても良い。
また、受信装置２の帯域設定部２４は受信装置２の位置に応じて補助帯域を決定するようにしても良い。例えば、移動体である携帯電話機１０の受信装置２は、携帯電話機１０の使用位置に応じて利用する帯域を適宜変更するようにしても良い。図６に示すように帯域設定部２４は、ＧＰＳ（Global Positioning System）等の位置情報取得部２４８を備える。位置情報取得部２４８は、受信装置２の位置情報（緯度及び経度）を取得し、位置情報をＣＰＵ２４１へ出力する。記憶部２４５には、上述した補助帯域テーブル２４６と同じく、位置情報に対応させて利用する補助帯域が記憶されている。ＣＰＵ２４１は位置情報取得部２４８から出力される位置情報に基づき、記憶部２４５から対応する補助帯域を読み出し、この補助帯域を主帯域と共に出力しても良い。例えば、受信装置２が都心部に位置する場合は、電波環境が相対的に良くないことから、補助帯域を少なく設定し、逆に受信装置２が郊外に位置する場合は、電波環境が相対的に良くなることから補助帯域を多く設定するようにすればよい。
図８は使用帯域設定部２５のハードウェア構成を示すブロック図である。使用帯域設定部２５は、ＣＰＵ２５１、チャネル品質モニタ部２５３、帯域情報格納部２５２、及び閾値記憶部２５４等を含んで構成される。ＣＰＵ２５１は、バス２５５を介して使用帯域設定部２５のハードウェア各部と接続されていて、それらを制御すると共に、図示しないメモリに格納された制御プログラムに従って、各ソフトウェア処理を実行する。
帯域情報格納部２５２及び閾値記憶部２５４は任意のアドレスを指定して読み書きすることが可能な半導体メモリである。チャネル品質モニタ部２５３は、図３におけるサブチャネル品質情報生成部２３２から出力される通信品質に基づいて、主帯域、補助帯域Ａ及び補助帯域Ｂそれぞれの通信品質を監視する。この通信品質に関する値としては、他の無線ネットワーク（例えば、８０２．１１に準拠する無線ＬＡＮ）からの干渉レベル等が該当する。閾値記憶部２５４には、通信品質に関する値に対する閾値が記憶されている。例えば閾値記憶部２５４には、許容干渉レベル−８０ｄＢｍ等と記憶されている。これは、受信装置２で受信される干渉レベルが例えば−１００ｄｍＢｍの場合、許容干渉レベル以下であるので、当該帯域を使用する他の通信者はいないものと判断する。その他、受信装置２の受信感度を通信品質に関する値とした場合、ビット誤り率＝１０-5となるための所要受信電力が−１１０ｄＢｍ以下の場合に通信品質が良好と判断し使用帯域に設定する。さらに、受信装置２におけるＳＮ（Signal-to-Noise）比を通信品質に関する値、１０ｄｂを閾値である許容ＳＮ比とし、受信装置２におけるＳＮ比が１０ｄｂ以上の帯域を使用帯域とする。なお、以下では説明を容易にするために通信品質に関する値を干渉レベルとし、判断となる基準を閾値記憶部２５４に記憶した許容干渉レベル−８０ｄｍとし、干渉レベルが許容干渉レベル以下の場合に、通信品質が良好で、使用帯域に設定するものとして説明する。
ＣＰＵ２５１は例えば５ｍｓごとにチャネル品質モニタ部２５３から主帯域、補助帯域Ａ及び補助帯域Ｂそれぞれの通信品質に関する値である干渉レベルを取得する。そして、ＣＰＵ２５１は、閾値記憶部２５４に記憶した閾値、例えば許容干渉レベル−８０ｄＢｍを読み出し、取得した干渉レベルの大きさが、許容干渉レベル−８０ｄＢｍ以下であるか否かを判断する。そして、干渉レベルが−８０ｄＢｍ以下の帯域を抽出する。この抽出した帯域は通信品質が一定以上であると判断し、主帯域、補助帯域Ａまたは補助帯域Ｂ、それぞれの使用帯域に設定し、帯域情報格納部２５２に記憶する。
図９は使用帯域の設定処理の手順を示すフローチャートである。チャネル品質モニタ部２５３は、サブチャネル品質情報生成部２３２から出力される通信品質に関する値を所定のタイミングで逐次取得する（ステップＳ９１）。なお、通信品質に関する値である干渉レベルの測定は図示しないセンサにより検出するようにしても良い。チャネル品質モニタ部２５３は取得した通信品質に関する値を記憶する（ステップＳ９２）。ＣＰＵ２５１は所定時間（例えば１０ｍｓ）が経過したか否かを判断する（ステップＳ９３）。ＣＰＵ２５１は所定時間が経過していないと判断した場合（ステップＳ９３でＮＯ）、ステップＳ９１へ移行し、以上の処理を繰り返す。一方、ＣＰＵ２５１は所定時間が経過したと判断した場合（ステップＳ９３でＹＥＳ）、チャネル品質モニタ部２５３から主帯域及び補助帯域の通信品質に関する値を取得する（ステップＳ９４）。この通信品質に関する値は上述したように例えば干渉レベルである。
ＣＰＵ２５１は、閾値記憶部２５４に記憶した閾値（例えば許容干渉レベル−８０ｄＢｍ）を読み出す（ステップＳ９５）。そしてＣＰＵ２５１は、主帯域及び補助帯域に存在する帯域の中から、通信品質に関する値が閾値以下、具体的には取得した干渉レベルが許容干渉レベル以下である帯域を抽出し、使用帯域に設定する（ステップＳ９６）。ＣＰＵ２５１は使用帯域を帯域情報格納部２５２に記憶する（ステップＳ９７）。このようにしてＣＰＵ２５１は通信品質に関する値が所定の閾値以下の帯域を、主帯域、補助帯域Ａ及び補助帯域Ｂそれぞれについて使用帯域として設定する。係る使用帯域の情報は抽出部２６へ出力される他、送信装置１の使用帯域設定部１７へ帯域情報送信部であるアンテナ２１を介して送信される。送信装置１の使用帯域設定部１７は、使用帯域情報受信部であるアンテナ１１３を介して使用帯域の情報を受信する。なお、タイミングによっては主帯域、補助帯域Ａ及び補助帯域Ｂ内の使用帯域が通信品質上存在しない場合がある。例えば、補助帯域Ａ及びＢにおいて他の無線ネットワークによる干渉が大きく、補助帯域Ａ及びＢ内の使用帯域が存在しない場合がある。係る場合は主帯域内の使用帯域のみが使用される。
実施の形態２
実施の形態２は所定の規則に従う配置情報に基づき、スペクトルを分散配置する形態に関する。図１０は実施の形態２に係る送信装置１のハードウェア構成を示すブロック図であり、図１１は実施の形態２に係る受信装置２のハードウェア構成を示すブロック図である。送信装置１は実施の形態１の構成に加え配置情報設定部１５１をさらに備え、当該配置情報設定部１５１は配置部１５に接続されている。また、受信装置２は実施の形態１の構成に加え配置情報設定部２７１をさらに備え、当該配置情報設定部２７１は結合部２７に接続されている。送信装置１における配置情報設定部１５１は内部のメモリ（図示せず）に配置情報を記憶している。この配置情報は、使用帯域に対するスペクトルを並び替えるための所定の規則に係る情報であり、例えば使用帯域に対して配置すべきスペクトルの配列にそれぞれ１０を加算する、またはスペクトルの前半分と後ろ半分とを並び替える等の規則が該当する。この規則は送信装置１の配置情報設定部１５１及び受信装置２の配置情報設定部２７１のそれぞれに共通の配置情報（規則）が記憶されている。
以下に、配置情報が使用帯域に対して配置すべきスペクトルの配列を１０ずらす規則と仮定した場合の例を説明する。図１２は配置情報に基づくスペクトルの配置状態を示す説明図である。配置部１５での処理単位が６４スペクトルであるものとし、スペクトルの配列がＩ（１）〜Ｉ（６４）まで存在するものとして説明する。実施の形態１で説明したように、帯域設定部１６からの主帯域、補助帯域Ａ及び補助帯域Ｂの情報、及び、使用帯域設定部１７からの使用帯域の情報に基づき、補助帯域Ａの使用帯域ａ１には、Ｉ（１）〜Ｉ（４）が配置され、使用帯域ａ２にはＩ（５）〜Ｉ（１０）が配置される。また主帯域の使用帯域１にはＩ（１１）〜Ｉ（２６）が配置され、使用帯域２にはＩ（２７）〜Ｉ（３２）が配置される。さらに補助帯域Ｂの使用帯域ｂにはＩ（３３）〜Ｉ（６４）が配置される。
配置部１５は配置情報設定部１５１に記憶された配置情報を読み出し、この配置情報に従い、使用帯域に対するスペクトルの配列を並び替える処理を行う。配置情報がスペクトルの配列を使用帯域に対してそれぞれ１０ずらすという規則の場合、補助帯域Ａの使用帯域ａ１には、Ｉ（１１）〜Ｉ（１４）が配置され、使用帯域ａ２にはＩ（１５）〜Ｉ（２０）が配置される。また主帯域の使用帯域１にはＩ（２１）〜Ｉ（３６）が配置され、使用帯域２にはＩ（３７）〜Ｉ（４２）が配置される。さらに補助帯域Ｂの使用帯域ｂにはＩ（４３）〜Ｉ（６４）並びにＩ（１）〜Ｉ（１０）が配置される。配置部１５はこのように配置情報に従いスペクトルを分散配置させた上で、受信装置２へこれらスペクトルに係るデジタル信号を送信する。
図１１に示すように実施の形態２に係る受信装置２は配置情報設定部２７１が新たに設けられている。配置情報設定部２７１は、送信装置１の配信情報設定部１５１とアンテナ１１３またはアンテナ２１を介して通信可能に構成されており、同じ配置情報が記憶されている。すなわち上述の例では、送信装置１側で使用帯域に対するスペクトルの配列を１０進めると規定しているので、受信装置２側では使用帯域に対するスペクトルの配列を１０戻す処理を行う。なお、この配置情報設定部１５１及び配置情報設定部２７１の内容は安全性を確保するために、所定の期間毎にオペレータが図示しない入力部から配置情報を変更するか、または図示しない管理コンピュータから、配置情報設定部１５１及び配置情報設定部２７１内のメモリに記憶した配置情報を書き換えることが好ましい。
配置情報設定部２７１は配置情報を結合部２７へ出力する。結合部２７は抽出部２６から抽出された各使用帯域内のスペクトルの配列を並び替える。すなわち上述の例の場合、スペクトルの配列を１０戻す処理を行う。抽出部２６からは、補助帯域Ａの使用帯域ａ１としてＩ（１１）〜Ｉ（１４）が出力され、使用帯域ａ２としてＩ（１５）〜Ｉ（２０）が出力される。また主帯域の使用帯域１としてＩ（２１）〜Ｉ（３６）が出力され、使用帯域２としてＩ（３７）〜Ｉ（４２）が出力される。さらに補助帯域Ｂの使用帯域ｂとしてＩ（４３）〜Ｉ（６４）並びにＩ（１）〜Ｉ（１０）が出力される。結合部２７は、各使用帯域に存在するスペクトルを１０戻す処理を行う。すなわち、補助帯域Ａの使用帯域ａ１に、Ｉ（１）〜Ｉ（４）を戻し、使用帯域ａ２にＩ（５）〜Ｉ（１０）を戻す。また主帯域の使用帯域１にＩ（１１）〜Ｉ（２６）を戻し、使用帯域２にＩ（２７）〜Ｉ（３２）を戻す。さらに補助帯域Ｂの使用帯域ｂにＩ（３３）〜Ｉ（６４）を戻す。そして最後に結合部２７はこれらのスペクトルを復調部２８で用いる適宜の帯域内で結合する。すなわち、使用帯域の低い帯域に存在するスペクトルから高い帯域に存在するスペクトルの順にスペクトルを結合する処理を行う。上述の例では、使用帯域ａ１、使用帯域ａ２、使用帯域１、使用帯域２、及び使用帯域ｂの順にそれぞれの帯域に存在するスペクトルＩ（１）〜Ｉ（６４）を結合する。結合後のスペクトルは復調部２８へ出力される。このように配置情報設定部１５１及び配置情報設定部２７１によりスペクトルを並び替えることにより、通信時におけるセキュリティを大幅に高めることが可能となる。
本実施の形態２は以上の如き構成としてあり、その他の構成及び作用は実施の形態１と同様であるので、対応する部分には同一の参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
実施の形態３
実施の形態１及び２は主帯域及び補助帯域の使用帯域を使用する形態について説明したが、実施の形態３は、主帯域内の使用帯域を使用する形態に関する。図１３は実施の形態３に係る送信装置１のハードウェア構成を示すブロック図である。また、図１４は実施の形態３に係る受信装置２のハードウェア構成を示すブロック図である。
実施の形態３に係る送信装置１は、主帯域のみを用いるため配置部１５と多重部１１４との間には主帯域に係るスペクトルマッピング部１８１、ＩＤＦＴ部１９１及びＣＰ付加部１０１が設けられる。配置部１５は、帯域設定部１６にて予め割り当てられた主帯域内の使用帯域にスペクトルを分散配置する。受信装置２の使用帯域設定部２５は、主帯域内において通信品質に関する値が所定基準を満たす帯域を使用帯域に設定し、その情報を送信装置１の使用帯域設定部１７へ出力する。
配置部１５は使用帯域設定部１７から出力される使用帯域にスペクトルを分散配置する。使用帯域に分散配置されたスペクトルを含む主帯域内のスペクトルに係るデジタル信号はアンテナ１１３を介して受信装置２へ送信される。図１４に示すように受信装置２も主帯域内でのみ復調処理を行うべく、多重分離部２２２と抽出部２６との間には主帯域に係る主回路２３のみが設けられている。抽出部２６は使用帯域設定部２５から出力される使用帯域の情報に基づき、当該使用帯域に存在するスペクトルを抽出し結合部２７へ出力する。結合部２７は抽出部２６から出力された使用帯域内のスペクトルを結合し復調部２８へ出力する。
図１５は実施の形態３に係るスペクトルの分散配置、抽出及び結合処理の概念を示す説明図である。図１５（ａ）はＤＦＴ部１４から配置部１５へ入力されるスペクトルを示すものであり、横軸方向は周波数を示す。本例においても一処理単位あたりのスペクトルの数が６４であるものとして説明する。図１５（ｂ）は連続するスペクトルを、主帯域内の使用帯域へ分散して配置すべく、分割されたスペクトルの状態を示している。この分割の配分については図５で述べた処理に準じて行えばよい。また、実施の形態２で述べた如く配置情報を用いてスペクトルを並び替える処理を行っても良い。
具体的には、配置部１５は使用帯域設定部１７から出力される各使用帯域幅の総和ｓを算出する。そして、各使用帯域幅を算出した総和ｓで除すことにより、各使用帯域幅に配分するスペクトルの割合を算出する。配置部１５は各使用帯域の割合にスペクトルの総和６４を乗じて、各使用帯域に分散するスペクトル数を決定する。
図１５（ｃ）は、送信装置１と受信装置２との間で予め割り当てられた主帯域を示すものである。配置部１５は、使用帯域設定部１７からの情報に基づき、主帯域内で使用すべき複数の使用帯域にスペクトルを分散配置する。図１５（ｄ）は主帯域内の使用帯域１乃至５をそれぞれ示す説明図であり、ハッチングが施されていない白抜き部分が使用帯域を示し、これらの使用帯域にスペクトルが分散配置される。これら使用帯域１乃至５及び図１５（ｄ）のハッチングで囲む部分が本伝送システムＳで利用される。例えば使用帯域１には４つのスペクトルが、使用帯域２には６つのスペクトルが、使用帯域３には１６のスペクトルが、使用帯域４には６つのスペクトルが、さらに使用帯域５には３２のスペクトルがそれぞれ配置される。このように主帯域内の各使用帯域に６４のスペクトルが分散配置され、分散配置されたスペクトルを含む主帯域内のスペクトルが、周波数−時間変換され、デジタル信号として受信装置２へ送信される。
受信装置２の抽出部２６においては、使用帯域設定部２５から出力される使用帯域の情報に基づき、主帯域内の使用帯域１乃至５それぞれに配置されたスペクトルが抽出され、図１５（ｅ）に示す如く結合部２７にてこの６４のスペクトルが再び結合される。
本実施の形態３は以上の如き構成としてあり、その他の構成及び作用は実施の形態１及び２と同様であるので、対応する部分には同一の参照番号を付してその詳細な説明を省略する。

Claims (20)

  1. 変調されたデジタル信号を送信装置及び受信装置間で送受信する伝送方法において、
    前記送信装置にて変調されたデジタル信号を周波数帯域のスペクトルへ変換する変換ステップと、
    前記送信装置及び受信装置間で予め割り当てられた主帯域にて使用すべき複数の使用帯域を前記受信装置にて設定する使用帯域設定ステップと、
    該使用帯域設定ステップにより設定した使用帯域に関する情報を前記受信装置から前記送信装置へ送信する帯域情報送信ステップと、
    前記変換ステップにより変換されたスペクトルを、前記帯域情報送信ステップにより送信された各使用帯域へ前記送信装置により分散配置する配置ステップと、
    該配置ステップにより分散配置されたスペクトルを含む前記主帯域内のスペクトルに係るデジタル信号を前記受信装置へ送信する送信ステップと
    を備えることを特徴とする伝送方法。
  2. 前記送信ステップにより前記受信装置へ送信される前記主帯域内のスペクトルに係るデジタル信号を受信する受信ステップと、
    前記受信ステップにより受信したスペクトルに係るデジタル信号から、前記使用帯域設定ステップにより設定した使用帯域内のスペクトルを前記受信装置にて抽出する抽出ステップと、
    該抽出ステップにより抽出したスペクトルを前記受信装置にて結合する結合ステップと
    を備えることを特徴とする請求項１に記載の伝送方法。
  3. 変調されたデジタル信号を送信装置及び受信装置間で送受信する伝送方法において、
    前記送信装置にて変調されたデジタル信号を周波数帯域のスペクトルへ変換する変換ステップと、
    前記送信装置及び受信装置間で予め割り当てられた主帯域とは異なる補助帯域を設定する帯域設定ステップと、
    前記主帯域及び前記補助帯域内にて使用すべき複数の使用帯域を前記受信装置にて設定する使用帯域設定ステップと、
    該使用帯域設定ステップにより設定した使用帯域に関する情報を前記受信装置から前記送信装置へ送信する帯域情報送信ステップと、
    前記変換ステップにより変換されたスペクトルを、前記帯域情報送信ステップにより送信された各使用帯域へ前記送信装置により分散配置する配置ステップと、
    該配置ステップにより分散配置されたスペクトルを含む前記主帯域及び補助帯域内のスペクトルに係るデジタル信号を前記受信装置へ送信する送信ステップと
    を備えることを特徴とする伝送方法。
  4. 前記送信ステップにより前記受信装置へ送信される前記主帯域及び補助帯域内のスペクトルに係るデジタル信号を受信する受信ステップと、
    前記受信ステップにより受信したスペクトルに係るデジタル信号から、前記使用帯域設定ステップにより設定した使用帯域内のスペクトルを前記受信装置にて抽出する抽出ステップと、
    該抽出ステップにより抽出したスペクトルを前記受信装置にて結合する結合ステップと
    を備えることを特徴とする請求項３に記載の伝送方法。
  5. 変調されたデジタル信号を送信装置及び受信装置間で送受信する伝送システムにおいて、
    前記送信装置にて変調されたデジタル信号を周波数帯域のスペクトルへ変換する変換部と、
    前記送信装置及び受信装置間で予め割り当てられた主帯域内にて使用すべき複数の使用帯域を前記受信装置にて設定する使用帯域設定部と、
    該使用帯域設定部により設定した使用帯域に関する情報を前記受信装置から前記送信装置へ送信する帯域情報送信部と、
    前記変換部により変換されたスペクトルを、前記帯域情報送信部により送信された各使用帯域へ分散配置する前記送信装置に設けられる配置部と、
    前記配置部により分散配置されたスペクトルを含む前記主帯域内のスペクトルに係るデジタル信号を前記受信装置へ送信する送信部と
    を備えることを特徴とする伝送システム。
  6. 前記送信部により前記受信装置へ送信される前記主帯域内のスペクトルに係るデジタル信号を受信する受信部と、
    前記受信部により受信したスペクトルに係るデジタル信号から、前記使用帯域設定部により設定した使用帯域内のスペクトルを抽出する前記受信装置に設けられる抽出部と、
    該抽出部により抽出したスペクトルを結合する前記受信装置に設けられる結合部と
    を備えることを特徴とする請求項５に記載の伝送システム。
  7. 変調されたデジタル信号を送信装置及び受信装置間で送受信する伝送システムにおいて、
    前記送信装置にて変調されたデジタル信号を周波数帯域のスペクトルへ変換する変換部と、
    前記送信装置及び受信装置間で予め割り当てられた主帯域とは異なる補助帯域を設定する帯域設定部と、
    前記主帯域及び前記補助帯域内にて使用すべき複数の使用帯域を前記受信装置にて設定する使用帯域設定部と、
    該使用帯域設定部により設定した使用帯域に関する情報を前記受信装置から前記送信装置へ送信する帯域情報送信部と、
    前記変換部により変換されたスペクトルを、前記帯域情報送信部により送信された各使用帯域へ分散配置する前記送信装置に設けられる配置部と、
    前記配置部により分散配置されたスペクトルを含む前記主帯域及び補助帯域内のスペクトルに係るデジタル信号を前記受信装置へ送信する送信部と
    を備えることを特徴とする伝送システム。
  8. 前記送信部により前記受信装置へ送信される前記主帯域及び補助帯域内のスペクトルに係るデジタル信号を受信する受信部と、
    前記受信部により受信したスペクトルに係るデジタル信号から、前記使用帯域設定部により設定した使用帯域内のスペクトルを抽出する前記受信装置に設けられる抽出部と、
    該抽出部により抽出したスペクトルを結合する前記受信装置に設けられる結合部と
    を備えることを特徴とする請求項７に記載の伝送システム。
  9. 前記使用帯域に対する各スペクトルの配置情報を設定する配置情報設定部を備え、
    前記配置部は、前記変換部により変換されたスペクトルを、前記配置情報設定部により設定した配置情報に基づき、前記帯域情報送信部により送信された各使用帯域へ分散配置するよう構成してある
    ことを特徴とする請求項５乃至８のいずれか一つに記載の伝送システム。
  10. 前記結合部は、前記配置情報設定部により設定した配置情報に基づき、前記抽出部により抽出したスペクトルを結合するよう構成してある
    ことを特徴とする請求項９に記載の伝送システム。
  11. 前記配置情報設定部は、前記使用帯域に対する各スペクトルを所定の規則に従い並び替えるための配置情報を設定するよう構成してある
    ことを特徴とする請求項９または１０に記載の伝送システム。
  12. 変調されたデジタル信号を外部へ送信する送信装置において、
    変調されたデジタル信号を周波数帯域のスペクトルへ変換する変換部と、
    予め割り当てられた主帯域内にて使用すべき複数の使用帯域に関する情報を外部から受信する使用帯域情報受信部と、
    前記変換部により変換されたスペクトルを、前記使用帯域情報受信部により受信した各使用帯域へ分散配置する配置部と、
    前記配置部により分散配置されたスペクトルを含む前記主帯域内のスペクトルに係るデジタル信号を外部へ送信する送信部と
    を備えることを特徴とする送信装置。
  13. 変調されたデジタル信号を外部へ送信する送信装置において、
    変調されたデジタル信号を周波数帯域のスペクトルへ変換する変換部と、
    予め割り当てられた主帯域とは異なる補助帯域を設定する帯域設定部と、
    前記主帯域及び前記補助帯域内にて使用すべき複数の使用帯域に関する情報を外部から受信する使用帯域情報受信部と、
    前記変換部により変換されたスペクトルを、前記使用帯域情報受信部により受信した各使用帯域へ分散配置する配置部と、
    前記配置部により分散配置されたスペクトルを含む前記主帯域及び補助帯域内のスペクトルに係るデジタル信号を外部へ送信する送信部と
    を備えることを特徴とする送信装置。
  14. 前記使用帯域に対する各スペクトルの配置情報を設定する配置情報設定部を備え、
    前記配置部は、前記変換部により変換されたスペクトルを、前記配置情報設定部により設定した配置情報に基づき、前記使用帯域情報受信部により受信した各使用帯域へ分散配置するよう構成してある
    ことを特徴とする請求項１２または１３に記載の送信装置。
  15. 前記配置情報設定部は、前記使用帯域に対する各スペクトルを所定の規則に従い並び替えるための配置情報を設定するよう構成してある
    ことを特徴とする請求項１４に記載の送信装置。
  16. 変調されたデジタル信号を外部から受信する受信装置において、
    予め割り当てられた主帯域内にて使用すべき複数の使用帯域を設定する使用帯域設定部と、
    該使用帯域設定部により設定した使用帯域に関する情報を外部へ送信する帯域情報送信部と、
    外部から送信される前記主帯域内のスペクトルに係るデジタル信号を受信する受信部と、
    前記受信部により受信したスペクトルに係るデジタル信号から、前記使用帯域設定部により設定した使用帯域内のスペクトルを抽出する抽出部と、
    該抽出部により抽出したスペクトルを結合する結合部と
    を備えることを特徴とする受信装置。
  17. 前記使用帯域設定部は、前記主帯域内の通信品質に関する値が所定基準を満たす帯域を使用すべき複数の使用帯域として設定するよう構成してある
    ことを特徴とする請求項１６に記載の受信装置。
  18. 変調されたデジタル信号を外部から受信する受信装置において、
    予め割り当てられた主帯域とは異なる補助帯域を設定する帯域設定部と、
    前記主帯域及び前記補助帯域内にて使用すべき複数の使用帯域を設定する使用帯域設定部と、
    該使用帯域設定部により設定した使用帯域に関する情報を外部へ送信する帯域情報送信部と、
    外部から送信される前記主帯域及び補助帯域内のスペクトルに係るデジタル信号を受信する受信部と、
    前記受信部により受信したスペクトルに係るデジタル信号から、前記使用帯域設定部により設定した使用帯域内のスペクトルを抽出する抽出部と、
    該抽出部により抽出したスペクトルを結合する結合部と
    を備えることを特徴とする受信装置。
  19. 前記使用帯域設定部は、前記主帯域及び前記補助帯域内の通信品質に関する値が所定基準を満たす帯域を使用すべき複数の使用帯域として設定するよう構成してある
    ことを特徴とする請求項１８に記載の受信装置。
  20. 前記帯域設定部は、予め割り当てられた主帯域とは異なる補助帯域を、周辺の電波環境に応じて設定するよう構成してある
    ことを特徴とする請求項１８または１９に記載の受信装置。
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