(57)【要約】【課題】  受信装置との間に存在するカップリングに起因した影響を低減することができる送信装置等を提供すること。【解決手段】  本送信装置は、信号での信号レベルの偏りの総量の指標値を監視する監視部１４２と、信号レベルの偏りの総量の指標値に基づき、上記信号により構成される送信シンボル列の中から変更する対象シンボルを特定するシンボル特定部１３８と、対象シンボルに対し、信号レベルの偏りを減少させるような信号点の位置への変更を施すシンボル位置変更部１３８と、変更が施された送信シンボル列を構成する信号を、受信装置に対し送信する送信部１２８とを含む。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信装置と通信可能な送信装置であって、
信号での信号レベルの偏りの総量の指標値を監視する監視部と、
前記信号レベルの偏りの総量の指標値に基づき、前記信号により構成される送信シンボル列の中から変更する対象シンボルを特定するシンボル特定部と、
前記対象シンボルに対し、前記信号レベルの偏りを減少させるような信号点の位置への変更を施すシンボル位置変更部と、
前記変更が施された送信シンボル列を構成する信号を、前記受信装置に対し送信する送信部と
を含む、送信装置。
【請求項２】
前記対象シンボルに対する信号空間ダイアグラム上の信号点の位置の変更によって、当該送信装置が付加する冗長性に基づき訂正可能な態様の誤りが導入される、請求項１に記載の送信装置。
【請求項３】
当該送信装置および前記受信装置の間に存在するカップリングに起因する前記受信装置側での基準レベルの変動モデルに基づいて、前記受信装置側での基準レベルの変動が相殺されるように前記送信シンボル列を構成する信号の出力波形を変形する変動補償部をさらに含む、請求項１に記載の送信装置。
【請求項４】
前記シンボル特定部は、前記信号レベルの偏りの総量の指標値が、許容される基準範囲から外れた場合に、前記送信シンボル列の中の前記信号レベルの偏りを増大させるようなシンボルを前記対象シンボルとして特定する、請求項２に記載の送信装置。
【請求項５】
前記シンボル特定部は、さらに、前回変更が施されたシンボルから所定間隔以上離間していることを条件に前記対象シンボルを特定する、請求項４に記の送信装置。
【請求項６】
前記受信装置から通知される誤り訂正の計数値に応じて前記所定間隔を設定する設定部をさらに含む、請求項５に記の送信装置。
【請求項７】
変更前後の信号点が表す符号間の編集距離が最小となること、および、変更前後の信号点間の信号レベルの差分が最大となることの両方または一方の条件を満たす信号点の組を対応付けるデータを含む、請求項１に記載の送信装置。
【請求項８】
送信装置と通信可能な受信装置であって、
前記送信装置から、シンボル列を構成する信号を受信する受信部と、
受信されたシンボル列の誤りを訂正する誤り訂正部と
を含み、前記受信されたシンボル列は、該受信されたシンボル列の誤り訂正後のシンボル列と比較して、該誤り訂正後のシンボル列において、信号レベルの偏りの基準時点から計算される総量の指標値が所定基準範囲を外れた以降のシンボルに対する、前記信号レベルの偏りを減少させるようなシンボル位置の変更を少なくとも含むことを特徴とする、受信装置。
【請求項９】
受信装置と、前記受信装置と通信可能な送信装置とを含む通信システムであって、前記送信装置は、
信号での信号レベルの偏りの総量の指標値を監視する監視部と、
前記信号レベルの偏りの総量の指標値に基づき、前記信号により構成される送信シンボル列中から変更する対象シンボルを特定するシンボル特定部と、
前記対象シンボルに対し、前記信号レベルの偏りを減少させるような信号点の位置への変更を施すシンボル位置変更部と、
前記変更が施された送信シンボル列を構成する信号を、前記受信装置に対し送信する送信部と
を含み、前記受信装置は、
前記送信装置から、シンボル列を構成する信号を受信する受信部と、
受信されたシンボル列の誤りを訂正する誤り訂正部と
を含む、通信システム。
【請求項１０】
前記受信装置は、前記シンボル列内で訂正された誤りを計数する計数部と、誤り訂正の計数値を前記送信装置に通知する通知部とをさらに含み、
前記シンボル特定部は、前回変更が施されたシンボルから所定間隔以上離間していることを条件に前記対象シンボルを特定することを特徴とし、前記送信装置は、さらに、前記受信装置から通知される前記誤り訂正の計数値に応じて前記所定間隔を設定する設定部をさらに含む、請求項９に記載の通信システム。
【請求項１１】
結合要素を介して後段へ出力する信号を生成する回路装置であって、
信号での信号レベルの偏りの総量の指標値を監視する監視部と、
前記信号レベルの偏りの総量の指標値に基づき、前記信号により構成される送信シンボル列の中から変更する対象シンボルを特定するシンボル特定部と、
前記対象シンボルに対し、前記信号レベルの偏りを減少させるような信号点の位置への変更を施すシンボル位置変更部と、
前記変更が施された送信シンボル列を構成する信号を、後段へ出力する出力部と
を含む、回路装置。
【請求項１２】
受信装置と、該受信装置と通信可能な送信装置との間で実行される通信方法であって、
前記送信装置が、信号での信号レベルの偏りの総量の指標値を監視するステップと、
前記送信装置が、前記信号レベルの偏りの総量の指標値に基づき、前記信号により構成される送信シンボル列の中から変更する対象シンボルを特定するステップと、
前記送信装置が、前記対象シンボルに対し、前記信号レベルの偏りを減少させるような信号点の位置への変更を施すステップと、
前記送信装置が、前記変更が施された送信シンボル列を構成する信号を、前記受信装置に対し送信するステップと
を含む、通信方法。
【請求項１３】
前記送信装置が、前記受信装置との間に存在するカップリングに起因する前記受信装置側での基準レベルの変動モデルに基づいて、前記受信装置側での基準レベルの変動が相殺されるように前記送信シンボル列を構成する信号の出力波形を変形するステップをさらに含む、請求項１２に記載の通信方法。
【請求項１４】
前記特定するステップは、前記送信装置が、前記信号レベルの偏りの総量の指標値が、許容される基準範囲にから外れた場合に、前記送信シンボル列の中の前記信号レベルの偏りを増大させるようなシンボルであること、および前回変更が施されたシンボルから所定間隔以上離間していることを条件に前記対象シンボルを特定するステップを含む、請求項１３に記載の通信方法。
【請求項１５】
変更前の信号点と、変更後の信号点とは、変更前後の信号点が表す符号間で編集距離が最小となること、および、変更前後の信号点の信号レベルの差分が最大となることの両方または一方の条件を満たす、請求項１２に記載の通信方法。
【請求項１６】
プログラマブル・デバイスを、請求項１〜７のいずれか１項に記載の送信装置の各部として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信装置、受信装置、通信システム、回路装置、通信方法およびプログラムに関し、より詳細には、通信可能な受信装置との間にカップリングが存在する送信装置、該通信装置と通信可能な受信装置、該送信装置を含む通信システム、回路装置、通信方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信において、動画などのリッチコンテンツのリアルタイム送受信や、有線通信とのシームレスな接続を実現するために、高速化に対する要求が高まっている。このような高速大容量のデータ通信を実現するため、Ｇｂｐｓを超えるデータレートの高速無線通信が実現可能とされるミリ波無線通信技術に対し期待が寄せられている。
【０００３】
無線通信装置は、典型的には、デジタル信号処理を専ら担当するデジタル処理部（ベースバンド）と、アナログ信号処理を専ら担当するアナログ処理部（ＲＦ：Radio Frequency）とを含む。これらの回路ブロック間は、入出力バイアス電圧の違いを吸収し、安定な動作を実現するため、典型的には、交流結合（容量性カップリング）で相互接続される。
【０００４】
交流結合では、直流バランスをとる必要があり、直流成分や低周波数成分が多く含まれていると、正確なデータ伝送が困難となる。伝送信号においてビットの偏りは、直流オフセット成分を発生させるため、典型的には、スクランブラやデータ符号化技術により、伝送ビットを充分に拡散させて偏りが生じないように前処理が施される。データ符号化としては、８ｂ１０ｂ符号化、ビット・スタッフィング（非特許文献１）、フィボナッチ符号化（非特許文献２）などを挙げることができる。
【０００５】
しかしながら、上述したデータ符号化技術では、追加ビットが挿入されるため、代償として符号化効率が低下してしまう。一方、上記スクランブラのみでは、一見ビットが均一に分散されるようになるが、スクランブルした結果として偏りが生じてしまう場合があり、誤り率を悪化させる要因となっていた。
【０００６】
一方、無線通信では、有線通信に比較して信号ノイズ比（ＳＮＲ：Signal to Noise Ratio）が小さな環境でのデータ伝送を前提としていることから、無線通信の規格からも、強力な誤り訂正符号（Error Correcting Code）が設けられている。誤り訂正符号は、散発的に誤りが発生するシングルビットやダブルビットのランダム誤りを効率よく訂正することができる。
【０００７】
しかしながら、典型的な誤り訂正符号では、短い区間に多数の誤りが集中するバースト誤りが発生すると、訂正しきれない場合が発生する。上述した直流オフセットに起因した誤りは、直流オフセットが一定以上となった段階で連続して発生してしまうので、バースト誤りとなり、従来技術では、実効伝送レートが大きく低下してしまう要因となっていた。あるいは、より強力な訂正能力のための回路規模および消費電力の増大を必要とするものであった。
【０００８】
したがって、依然として、符号化のような追加的なビット挿入を行うことなく、受信装置側で観測されるカップリングによる基準レベルの変動に起因したバースト誤りの発生を好適に防止することができる、新規な技術の開発が望まれていた。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】S. Aviran, et. al, ”An Improvement to the Bit Stuffing Algorithm”, IEEE Trans. Inform. Theory, Vol. 51, pp2885-2891, 2004.
【非特許文献２】A. S. Fraenkel, et. al, ” Robust Universal Complete Codes for Transmission and Compression”, Discrete Applied Mathematics, vol. 64, pp31-55, 1996.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記従来技術における問題点に鑑みてなされたものであり、本発明は、受信装置側で観測されるカップリングによる基準レベルの変動に起因したバースト誤りの発生を好適に低減することができる送信装置、受信装置、通信システム、回路装置、通信方法およびプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するために、下記特徴を有した送信装置を提供する。本送信装置は、信号での信号レベルの偏りの総量の指標値を監視する監視部と、上記信号レベルの偏りの総量の指標値に基づき、上記信号により構成される送信シンボル列の中から変更する対象シンボルを特定するシンボル特定部と、上記対象シンボルに対し、信号レベルの偏りを減少させるような信号点の位置への変更を施すシンボル位置変更部と、変更が施された送信シンボル列を構成する信号を、受信装置に対し送信する送信部とを含む。
【００１２】
本発明によれば、また、上記送信装置と通信可能な受信装置を提供することができる。本受信装置は、送信装置から、シンボル列を構成する信号を受信する受信部と、受信されたシンボル列の誤りを訂正する誤り訂正部とを含む。このとき、受信されたシンボル列は、受信されたシンボル列の誤り訂正後のシンボル列と比較して、該誤り訂正後のシンボル列において、信号レベルの偏りの基準時点から計算される総量が所定基準以上となる以降のシンボルに対する、信号レベルの偏りを減少させるようなシンボル位置の変更を、少なくとも含むことを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明によれば、結合要素を介して後段へ出力する信号を生成する、下記特徴を有した回路装を提供することができる。本回路装置は、信号での信号レベルの偏りの総量の指標値を監視する監視部と、上記信号レベルの偏りの総量の指標値に基づき、上記信号により構成される送信シンボル列の中から変更する対象シンボルを特定するシンボル特定部と、上記対象シンボルに対し、信号レベルの偏りを減少させるような信号点の位置への変更を施すシンボル位置変更部と、上記変更が施された送信シンボル列を構成する信号を後段へ出力する出力部とを含む。
【００１４】
また、本発明によれば、さらに、上記受信装置と、該受信装置と通信可能な送信装置との間で実行される通信方法を提供することができる。本通信方法は、送信装置が、信号での信号レベルの偏りの総量の指標値を監視するステップと、送信装置が、上記信号レベルの偏りの総量の指標値に基づき、上記信号により構成される送信シンボル列の中から変更する対象シンボルを特定するステップと、送信装置が、対象シンボルに対し、信号レベルの偏りを減少させるような信号点の位置への変更を施すステップと、送信装置が、変更が施された送信シンボル列を構成する信号を、受信装置に対し送信するステップとを含む。
【００１５】
本発明によれば、また、上記受信装置と、上記送信装置とを含む通信システムを提供することができる。またさらに、本発明によれば、上記送信装置を実現するためのプログラムを提供することができる。
【発明の効果】
【００１６】
上記構成によれば、受信装置側で観測されるカップリングによる基準レベルの変動に起因したバースト誤りの発生を好適に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態による無線通信システムを示す概略図。
【図２】本発明の実施形態による無線通信システムにおける無線通信装置の機能構成を示すブロック図。
【図３】本発明の実施形態における送信側ベースバンド部の送信回路の詳細なブロック図。
【図４】本発明の実施形態における受信側ベースバンド部の受信回路の詳細なブロック図。
【図５】ＱＡＭのコンステレーションを信号点に割り当てられた符号とともに示す図。
【図６】本実施形態によるシンボル操作処理部が実行する、シンボル操作処理を示すフローチャート。
【図７】本実施形態によるオフセット補償部の回路構成を示すブロック図。
【図８】送信側でのオフセット補償処理を、信号波形とともに説明する図。
【図９】所定のシンボル列を送信する際に観測される信号レベルの偏りの総量の時間変化を送信シンボル列と共に示す図。
【図１０】４０ｄＢの信号ノイズ比（ＳＮＲ）のＡＷＧＮチャネルを通過させた場合に求められるＢＥＲ（左軸）およびオフセット補償値の最大値（右軸）をプロットしたグラフ。
【図１１】２０ｄＢの信号ノイズ比（ＳＮＲ）のＡＷＧＮチャネルを通過させた場合に求められるＢＥＲ（左軸）およびオフセット補償値の最大値（右軸）をプロットしたグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明について特定の実施形態をもって説明するが、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。なお、以下に説明する実施形態では、送信装置、および送信装置を含む通信システムの一例として、それぞれ、無線通信装置１１０、および無線通信装置１１０を含む無線通信システム１００を用いて説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態による無線通信システム１００の概略図である。本実施形態による無線通信システム１００は、第１の無線通信装置１１０と、第２の無線通信装置１８０とを含み構成される。無線通信装置１１０および無線通信装置１８０は、例えば数十ＧＨｚ周波数帯の電磁波（ミリ波）による無線通信を確立し、数Ｇｂｐｓ以上のデータ通信速度を実現している。なお、上記無線通信装置１１０，１８０は、それぞれ、送信機および受信機の両方の立場で相手方とデータ通信することができる。しかしながら、説明の便宜上、以下の説明では、第１の無線通信装置１１０を送信側とし、第２の無線通信装置１８０を受信側として説明する。
【００２０】
無線通信装置１１０は、送信するデータをフレームに乗せて、通信相手方の無線通信装置１８０に対しデータ送信する。図１の例示では、無線通信装置１１０には、ノート型パーソナル・コンピュータ１０２が接続されており、無線通信装置１８０には、ディスプレイ装置１０４が接続されている。このような例示の実施形態では、無線通信装置１１０は、ノート型パーソナル・コンピュータ１０２から入力される動画などのコンテンツ・データをフレームに乗せて、無線通信装置１８０に送信することができる。ディスプレイ装置１０４は、無線通信装置１８０を介してコンテンツ・データを取得し、その画面上にコンテンツを表示させることができる。
【００２１】
図２は、本発明の実施形態による無線通信システム１００における無線通信装置１１０，１８０の機能構成を示すブロック図である。図２に示す無線通信装置１１０は、アンテナ１１２と、アナログ処理を担当するＲＦ（Radio Frequency）部１１４と、デジタル処理を担当するベースバンド部１１６と、後段のアプリケーション・エンジン１１８とを含み構成される。無線通信装置１８０も同様に、アンテナ１８２、ＲＦ部１８４、ベースバンド部１８６およびアプリケーション・エンジン１８８を含み構成される。
【００２２】
アンテナ１１２，１８２は、受信時には、空間中を伝播してきた電磁波を受けて電気信号に変換し、ＲＦ部１１４，１８４に電気信号を入力する。アンテナ１１２，１８２は、送信時には、ＲＦ部１１４，１８４から入力される電気信号を電磁波に変換し、電磁波を空間中に放射する。ＲＦ部１１４，１８４は、搬送波である電磁波の周波数帯の信号を処理する回路ブロックである。ＲＦ部１１４，１８４は、送信回路１２８および受信回路１９８を含み構成され、送信時には、入力されるベースバンド信号をＲＦ周波数帯の信号に変調し、受信時には、ＲＦ周波数帯の信号をベースバンド信号に復調する。
【００２３】
なお、図２においては、無線通信装置１１０側では、送信経路上のコンポーネントに符番が付されており、送信経路上に無いものには符番が付されず、点線で表されている点に留意されたい。無線通信装置１８０側も同様に、送信側とは逆に、受信経路上に無いものには符番が付されず、点線で表されている。
【００２４】
ベースバンド信号は、変調前または復調後の信号であり、２値信号の場合は、「０」および「１」を表現する信号レベルからなる矩形波に相当し、多値信号の場合、各値を表現する複数の信号レベルを有する矩形形状の信号波に相当する。ＲＦ部１１４，１８４は、このベースバンド信号に対して搬送波を乗算し、２つの波を加算することによって送信信号を生成する。
【００２５】
ベースバンド部１１６，１８６は、変調前または復調後のベースバンド信号を処理する回路ブロックである。ベースバンド部１１６，１８６は、送信時には、後段のアプリケーション１１８，１８８から入力される送信データ（ビット列）に基づいて、送信ベースバンド信号を生成し、ＲＦ部１１４，１８４に出力する。ベースバンド部１１６，１８６は、受信時には、ＲＦ部１１４，１８４で復調された受信ベースバンド信号に基づいて、受信データ（ビット列）を復元し、後段のアプリケーション１１８，１８８に出力する。
【００２６】
ベースバンド部１１６，１８６は、より具体的には、プロトコル・スタック１２０，１９０と、送信回路１２２と、ＤＡＣ（Digital to Analog Converter）１２４と、受信回路１９２と、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）１９４とを含み構成される。プロトコル・スタック１２０，１９０は、物理層、データリンク層、ネットワーク層、トランスポート層などの階層的な通信プロトコル群の処理を担当する。プロトコル・スタック１２０，１９０が行う制御としては、ビット誤りやパケット誤りが生じた場合の再送制御、送信タイミングの制御、送達確認（ＡＣＫ：Acknowledgement）の制御など、ＭＡＣ（Medium Access Control）層の制御が含まれる。
【００２７】
送信回路１２２は、プロトコル・スタック１２０から入力される送信データを、採用する変調方式に応じて変調し、送信ベースバンド・データを生成し、ＤＡＣ１２４を介して送信ベースバンド信号としてＲＦ部１１４の送信回路１２８に出力する。受信回路１９２は、ＲＦ部１８４の受信回路１９８で復調された受信ベースバンド信号から、ＡＤＣ１９４を介して、受信ベースバンド・データとして取得し、変調方式に応じて受信データを復元し、プロトコル・スタック１９０に出力する。
【００２８】
説明する実施形態では、特に限定されるものではないが、直角位相振幅変調（ＱＡＭ：Quadrature Amplitude Modulation）方式が採用されており、２つの搬送波の振幅および位相を変調することによってデータが伝達される。これら２つの搬送波、つまり同相（Ｉ相）搬送波および直角位相（Ｑ相）搬送波は、互いに直角位相関係となっており、互いに独立している。
【００２９】
上記変調方式の採用に伴い、本実施形態においては、ベースバンド信号（ベースバンド・データ）は、Ｉ相およびＱ相の成分を有し、Ｉ相およびＱ相の各伝送経路上には、Ｉ相用のＤＡＣ１２４Ｉ、Ｑ相用のＤＡＣ１２４Ｑ、Ｉ相用のＡＤＣ１９４ＩおよびＱ相用のＡＤＣ１９４Ｑが設けられている。これらＩ相およびＱ相のベースバンド信号は、これらの各時点の信号レベルにより、信号空間ダイアグラム（Constellation Diagram）上で各シンボルを表す信号点を指定し、送信データのシンボル列を構成している。
【００３０】
なお、採用する変調方式などは、無線通信システム１００内で予め取り決められており、無線通信装置１１０，１８０では予め決められた手順通りの処理が行われることになる。また、説明する実施形態では、好適に適用できる変調方式としてＭＱＡＭ（M-ary QAM）を一例として説明するが、変調方式は、特に限定されるものではなく、ＭＰＳＫ（M-ary Phase Shift Keying）方式などの他の変調方式が採用されていてもよい。
【００３１】
上記ＲＦ部１１４，１８４およびベースバンド部１１６，１８６間は、典型的には、交流結合１２６，１９６により相互接続される。上述したように、回路ブロック間を交流結合する場合は、信号の直流バランスをとる必要があるため、本実施形態では、スクランブラにより事前に送信データのビットをランダム化するなどの前処理が施され、ビットの偏りが生じないようにされている。
【００３２】
しかしながら、スクランブラによりランダム化が行われたとしても、スクランブルした結果として、所定期間同一信号レベルが連続ないし頻発するような偏りが確率的に発生する。このような信号レベルの偏りは、直流バランスを崩し、直流オフセットを発生させ、エラーレートを悪化させる要因となる。特に、ＱＡＭといった振幅方向に情報を乗せる変調方式を採用する場合は、上記直流オフセット成分が振幅方向の判定境界での判定に無視できない影響を及ぼす。また、データレートが高速化されるにつれて、交流結合による直流オフセットの影響も顕著となる。
【００３３】
無線通信では、有線通信に比較して信号ノイズ比（ＳＮＲ）が小さな環境でのデータ伝送を前提としていることから、規格上の要請からも、充分な誤り訂正符号が設けられる。そこで、本実施形態による無線通信システム１００では、この充分な訂正能力に着目し、信号レベルの偏りが大きくなった場合に、上記受信側での誤り訂正を見込んで、シンボルの信号点の位置変更を施して、システムの誤り訂正能力で訂正可能な態様で誤りを意図的に導入し、その見返りとして、信号レベルの偏りを解消する信号処理を実行する。以下、図３〜図９を参照しながら、送信側の無線通信装置１１０で実行される信号処理について詳細を説明する。
【００３４】
図３は、本発明の実施形態における送信側ベースバンド部１１６の送信回路１２２の詳細なブロック図を示す。また、図４は、本発明の実施形態における受信側ベースバンド部１８６の受信回路１９２の詳細なブロック図を示す。なお、図３および図４は、本実施形態による意図的な誤り導入に基づく信号処理に関連する中心的な構成を示すものであり、フィルタ、同期検波、クロック再生などの周辺要素の図示が省略されている点に留意されたい。
【００３５】
図３に示す送信側ベースバンド部１１６の送信回路１２２は、誤り訂正符号化部１３０と、分配部１３２と、Ｉ相およびＱ相の各ベースバンド・データ生成部１３４Ｉ，１３４Ｑと、各デジタル補正処理部１３６Ｉ，１３６Ｑとを含み構成される。
【００３６】
誤り訂正符号化部１３０は、送信データに対し、受信側で誤り検出および誤り訂正を可能とする冗長性を付与する符号化処理を行う。なお、誤り訂正符号化部１３０は、無線通信規格で採用されているような、種々の誤り訂正符号を採用することができる。例えば、誤り訂正符号方式としては、ＩＥＥＥ（The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.）８０２．１５．３ｃで規定されているリード・ソロモン（ＲＳ：Reed-Solomon）符号やＬＤＰＣ（Low Density Parity Check）符号などのブロック符号、畳み込み符号、またはこれらを連結した方式を挙げることができる。
【００３７】
分配部１３２は、符号化された送信データ（ビット列）の入力を受けて、Ｉ相およびＱ相の各ビット・ストリームに分配する。各ベースバンド・データ生成部１３４は、分配部１３２から分配された各ビット・ストリームに基づき、所定の変調方式（ＱＡＭであれば振幅偏移変調（ＡＳＫ）方式）で変調し、各相のベースバンド・データを生成して、各デジタル補正処理部１３６に出力する。デジタル補正処理部１３６は、各相のベースバンド・データに対して送信側での補正処理を施す。デジタル補正処理が施されたベースバンド・データは、それぞれ、ＤＡＣ１２４に入力され、ベースバンド信号として交流結合１２６を介して後段のＲＦ部１１４の送信回路１２８に出力され、搬送波に乗せて受信側の無線通信装置１８０に送信される。
【００３８】
一方、図４に示す受信側ベースバンド部１８６の受信回路１９２は、Ｉ相およびＱ相の各判定部２００Ｉ，２００Ｑと、信号合成部２０２と、誤り訂正復号部２０４とを含み構成される。送信側無線通信装置１１０からの信号が受信されると、前段のＲＦ部１８４の受信回路１９８から、交流結合１２６を介して、各相のＡＤＣ１９４へベースバンド信号が入力される。各相のベースバンド信号は、各ＡＤＣ１９４でベースバンド・データに変換され、各判定部２００Ｉ，２００Ｑに入力される。
【００３９】
各判定部２００は、ＡＤＣ１９４によりデジタル化されたベースバンド・データの入力を受けて、所定の変調方式（ＱＡＭであれば振幅偏移変調方式）で復調し、各相のビット・ストリームを生成する。信号合成部２０２は、Ｉ相およびＱ相のビット・ストリームの入力を受けて、受信データ（ビット列）として再構成する。誤り訂正復号部２０４は、送信側誤り訂正符号化部１３０に対応するものであり、送信側で付与された冗長性に基づいて、伝送路上のノイズ等に起因した受信データにおける誤りを訂正し、訂正後の受信データを後段に出力する。
【００４０】
再び図３を参照すると、図３には、さらに、デジタル補正処理部１３６の詳細な機能ブロックが示されている。デジタル補正処理部１３６は、より詳細には、シンボル操作処理部１３８と、偏り総量監視部１４２とを含み構成される。なお、図３上では、Ｑ相の経路上の詳細な構成の図示が省略されており、したがって、Ｑ相の経路側にもＩ相と同様な構成が備えられる点に留意されたい。
【００４１】
偏り総量監視部１４２は、ベースバンド信号での信号レベルの偏りの基準時点からの総量を監視しており、その偏りの総量を評価する指標値を計算する。偏り総量の指標値は、入力されるベースバンド・データの各サンプル点（Ｉ相およびＱ相のサンプル点のデータ値によってシンボル（信号点）が指定される。）に対し、対応するデータ値と、基準レベルに対応するデータ値（中央値）との差分をそれぞれ演算し、この差分を基準時点から累計することにより求めることができる。基準時点は、送信フレームの開始点とすることができ、その場合は、偏りの総量の指標値がフレーム毎に一旦リセットされることになる。
【００４２】
偏り総量監視部１４２が計算した偏り総量の指標値は、シンボル操作処理部１３８に出力される。なお、図３は、特定の好ましい実施形態を示しており、上記偏り総量監視部１４２は、ベースバンド信号の直流オフセット補償を実施するオフセット補償部１４０の構成要素として含まれている。オフセット補償部１４０による直流オフセット補償処理については、詳細を後述する。
【００４３】
偏り総量監視部１４２が監視している信号レベルの偏りは、信号の直流バランスを崩し、無線通信装置１１０，１８０間に存在するカップリングに起因して、受信側無線通信装置１８０での受信ベースバンド信号の基準レベルの変動（直流オフセット）を生じさせる。基準レベルが判定部２００の判定に誤りを生じさせる程度に一旦変動してしまうと、バーストエラーが発生し、上記誤り訂正符号化部１３０および誤り訂正復号部２０４の能力で対処することが難しくなり、実行伝送速度が大幅に悪化してしまう。
【００４４】
シンボル操作処理部１３８は、上記のような信号レベルの偏りの総量の指標値に基づき、信号レベルの偏りが解消されるようなシンボル操作を実行する。なお、監視する偏り総量の指標値としては、上記計算された差分累計値をそのまま用いてもよい。一方、上記直流オフセットは、送受信にかかる無線通信装置１１０，１８０間に存在するカップリングの時定数に依存して変動するので、事前測定されたカップリングの時定数を上記差分累計値に乗算した値を偏り総量の指標値として用いてもよい。さらに、偏り総量の指標値は、上述したものに限定されるものではなく、ベースバンド信号における信号レベルの偏り総量を指標する値であれば、如何なる計算値および測定値を用いることができる。例えば、すべてのシンボルで差分累計値を求めるほか、シンボルを間引いてサンプルし、概算の差分累計値を求めてもよい。さらに、ベースバンド・データ上でデジタルに計算するほか、アナログ変換後のベースバンド信号を積分回路で基準時点から積分し、積分回路から出力される信号をサンプルして偏り総量の指標値を求めてもよい。
【００４５】
シンボル操作処理部１３８は、上記のような信号レベルの偏りの総量の指標値に基づき、送信シンボル列の中から、変更すべき対象のシンボルを特定し、特定された対象シンボルに対し、信号空間ダイアグラム上の信号点の位置の変更を施す。シンボル操作処理部１３８は、より具体的には、上記偏りの総量の指標値が許容される基準範囲から外れた場合に、信号レベルの偏りをさらに増大させるようなシンボル、つまり偏りが生じている方向と同じ方向に信号レベルを有するシンボルを変更対象として特定する。そして、シンボル操作処理部１３８は、偏りを増長させるであろう対象シンボルに対し、信号レベルの偏りを減少させるような信号点の位置、つまり偏りが生じている方向と反対に信号レベルを有する信号点の位置への変更を施す。シンボル操作処理部１３８は、本実施形態におけるシンボル特定部およびシンボル位置変更部を構成する。
【００４６】
図３に示すように、シンボル操作処理部１３８および偏り総量監視部１４２は、特定相（例えばＩ相）のベースバンド・データを担当しており、必ずしもＩ相およびＱ相の両方で指定されるシンボルを意識していない。特定相（例えばＩ相）での偏りの総量の指標値が基準範囲から外れた場合には、特定軸（例えばＩ軸）において、偏りがある方向（例えば＋方向）と同一方向に信号レベル（例えば＋３）を有するシンボルが対象シンボルとして特定される。このとき、同一方向に信号レベルを有するシンボルが複数ある場合は、好ましくは、その中でより大きな信号レベルを有するものが対象シンボルとして選択される。そして、シンボル操作処理部１３８は、対象シンボルにおける特定軸（例えばＩ軸）の信号レベル（例えば＋３）を反転（例えば−３に）させる。
【００４７】
図５は、ＱＡＭのコンステレーションを、信号点に割り当てられた符号とともに示す図である。図５（Ａ）は、１６ＱＡＭの場合を例示し、図５（Ｂ）は、６４ＱＡＭの場合を例示する。図５には、さらに、枠および矢印により、信号点間の好ましい変更の態様を示している。
【００４８】
図５に示すように、好ましくは、より大きな信号レベルを有し、反転によってより大きな電圧差を生み出すような信号点間で変更が行われる。一方で、変更の前後にかかる信号点間での符号の変化が小さい方が誤り訂正の観点から好ましい。図５に示すＱＡＭのコンスタレーションは、グレイ符号を用いて構成されており、隣接した各信号点間の符号が１ビット異なるように構成されている。同時に、軸に対して対照な位置関係にある信号点間でも、符号が１ビット異なるように構成されている。図５に示すようなマッピングが採用される場合、特定軸（例えばＩ軸）での信号レベルを反転させれば、好適に訂正し易い形態で誤りを導入できることが理解される。この反転にかかる２つの信号点間では、これらの信号点に割り当てられた符号間のハミング距離（編集距離）が最小となるためである。
【００４９】
好ましい実施形態では、シンボル操作処理部１３８は、変更前後の信号点が表す符号間のハミング距離が最小となること、および、変更前後の信号点間の信号レベルの差分が最大となることの両方または一方の条件を満たす信号点間で、上記シンボルの信号点の位置の変更を行うことができる。これらの対応関係は、例えば、採用するマッピングに応じて、予めテーブルとして保持されればよい。
【００５０】
上述した信号空間ダイアグラム上の信号点の位置の変更により、誤り訂正能力に基づき訂正可能な態様で誤りが導入される。そして、この誤りの導入の見返りに、上述した信号レベルの偏りは、解消される方向に向かう。変更が施された送信シンボル列を構成するベースバンド・データは、受信側の誤り訂正復号部２０４により、その誤りが検知および訂正されることになる。このとき、受信無線通信装置１８０で受信された受信されたシンボル列は、訂正後のシンボル列を基準に比較すると、上記総量の指標値が許容範囲を外れた以降の少なくとも１つのシンボルに対し、信号レベルの偏りが減少させるような信号点の位置の変更が加えられているという特徴を有している。
【００５１】
なお、上述したように、意図的な誤りの導入は、Ｉ相およびＱ相の両方で行われることになるが、Ｉ相およびＱ相で同一シンボルに対し誤りが導入されるとデータ上ダブルビット誤りとなってしまうおそれがある。システムがダブルビット誤りの訂正能力を有するのであれば、Ｉ相およびＱ相は、それぞれ独立して処理を行うことができる。一方、システムがダブルビット誤りの訂正能力を有していない実施形態では、Ｉ相およびＱ相のシンボル操作処理部１３８の間で、対象とするシンボルが重複して特定されないように予め取り決めるか、または、一方の相で誤りを導入したシンボルを他方の相で変更対象から除外するような制御をすればよい。
【００５２】
図６は、本実施形態によるシンボル操作処理部１３８が実行する、シンボル操作処理を示すフローチャートである。図６に示す処理は、無線通信装置１８０への送信処理が開始されたことに応答して、ステップＳ１００から開始される。ステップＳ１０１では、シンボル操作処理部１３８は、偏り総量監視部１４２から、前回のクロックサイクルで計算された信号レベルの偏りの総量の指標値を取得する。
【００５３】
ステップＳ１０２では、偏りの総量の指標値が、所定の基準に照らして許容範囲を外れているか否かを判定する。この許容範囲は、特に限定されるものではないが、後述するオフセット補償が行われる好適な実施形態では、当該補正機能によりオフセット補償可能な範囲に応じた値とすることができる。あるいは、判定処理が誤らない程度の実際の直流オフセット変動の許容範囲に応じた値とすることもできる。
【００５４】
ステップＳ１０２で、許容範囲から外れていないと判定された場合（ＮＯ）は、ステップＳ１０７で、次のクロックサイクルへ進めて、ステップＳ１０１へループさせる。一方、ステップＳ１０２で、許容範囲を外れると判定された場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ１０３へ分岐される。
【００５５】
ステップＳ１０３では、シンボル操作処理部１３８は、変更対象シンボルとするか否かの判定を行う。クロックサイクル毎に１シンボル処理する実施形態では、処理対象のシンボルが、偏りと同じ方向の信号レベルを有し、かつ、図５に示した信号点間の変更が定義される信号点に該当すれば、その処理対象シンボルを変更対象として決定する。クロックサイクル当たり複数シンボルを処理する場合は、現在処理対象である複数シンボルのうち、上述のような変更対象として適格なシンボルがあれば、それを変更対象として決定する。
【００５６】
さらに、好ましい実施形態では、短い期間に多数の意図的な誤り導入が実施されないように、次の意図的な誤り導入が排斥される最小誤り導入間隔が設定されてもよい。この好ましい実施形態では、ステップＳ１０３の判定では、前回の誤りを導入した以後少なくとも最小誤り導入間隔以上経過していないシンボルは、判定対象から除外される。
【００５７】
この最小誤り導入間隔は、典型的には、誤り訂正能力等の無線通信装置の仕様に応じた固定値としてよいが、伝送経路上のノイズを考慮して動的に設定変更が行われてもよい。例えば、受信側の無線通信装置１８０から誤り訂正数の通知を受けるように構成し、その通知された誤り訂正の計数値に応じて、経路上のノイズ環境を判断し、上記最小誤り導入間隔を設定変更することができる。あるいは、テスト信号を送信し、受信側の無線通信装置１８０からの送達確認（ＡＣＫ）を待ち、受信側の無線通信装置１８０から成功裡な受信完了の応答が受けられるように、最小誤り導入間隔を増減させて調整を行ってもよい。成功裡な応答が無いということは、訂正できない程度の誤りが発生し、経路上のノイズに対して最小誤り導入間隔が短すぎることを示唆するからである。
【００５８】
ステップＳ１０４では、シンボル操作処理部１３８は、ステップＳ１０３の判定で、変更対象シンボルが特定されたか否かに応じて処理を分岐させる。ステップＳ１０４で、変更対象シンボルが特定されていなかった場合（ＮＯ）は、ステップＳ１０７で次のクロックサイクルへ進め、ステップＳ１０１へループさせる。例えば、処理対象シンボルの中に偏りと同じ方向の信号レベルを有するシンボルが存在しない場合や、前回のシンボル操作後最小誤り導入間隔以上未だ経過していない場合には、当サイクルでのシンボル操作が見送られる。
【００５９】
一方、変更対象シンボルが特定された場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ１０５へ分岐される。ステップＳ１０５では、シンボル操作処理部１３８は、特定された変更対象シンボルの信号点に対応付けられる変更後の信号点を判定する。ステップＳ１０６では、シンボル操作処理部１３８は、シンボルの信号点の位置が、判定された信号点の位置となるように変更対象シンボルの信号レベルを反転させ、ステップＳ１０７で、次のクロックサイクルへ進め、ステップＳ１０１へループさせる。
【００６０】
上記ステップＳ１０１〜ステップＳ１０７の処理を所定シンボル単位で繰り返すことによって、信号の偏りを監視しながら、適切なタイミングで適切なシンボルを操作し、偏りが解消されるように、受信側で訂正可能な誤りを導入することが可能となる。
【００６１】
以下、図３、図７および図８を参照しながら、好適な実施形態におけるオフセット補償部１４０が実行する、直流オフセット補償処理については説明する。図３に示すオフセット補償部１４０は、受信側で観測される基準レベルの変動が相殺されるようにベースバンド信号の出力波形を変形する補正処理を実行する。
【００６２】
オフセット補償部１４０は、上記補正処理を施すためのパラメータを保持しており、より具体的には、受信側でのベースバンド信号の基準レベルの変動モデルを保持する。この変動モデルは、送信側としての当該無線通信装置１１０と、通信相手側としての無線通信装置１８０との間の通信経路全体を通して存在する容量性カップリングに起因して、受信側で観測されるベースバンド信号における基準レベルの変動をモデル化したものである。このような容量性カップリングに起因した変動は、時定数で特徴付けることができ、説明する実施形態では、容量性カップリングの時定数を変動モデルとして求める。
【００６３】
ここで、変動モデルで考慮される容量性カップリングは、図２に示した送信側におけるＲＦ部１１４およびベースバンド部１１６間の相互接続の交流結合１２６のほか、受信側におけるＲＦ部１８４およびベースバンド部１８６間の相互接続の交流結合１９６、送信側および受信側のＲＦ部１１４，１８４の送信回路１２８や受信回路１９８内のミキサ、伝送経路中に挿入される他のカップリング回路などが含まれる。このように、通信経路全体を通して、当該無線通信装置１１０および無線通信装置１８０の間に存在する意図的なまたは寄生された各容量素子の成分を含めて補正することにより、受信側で観測される基準レベルの変動を好適に補償し、信号レベルを適切に判定することが可能となる。
【００６４】
なお、上記変動モデルは、通信前のキャリブレーション処理において、無線通信装置１１０，１８０間でテストデータに基づく信号の送受信を実際に行って、その結果に基づき形成することができる。オフセット補償部１４０は、この変動モデルに基づき、直流オフセットの変動を相殺するために必要な補償値を演算する。そして、演算された直流オフセットの補償値に応じて、ベースバンド信号の出力波形に変形が施される。
【００６５】
図７は、本実施形態によるオフセット補償部１４０の回路構成を示すブロック図である。オフセット補償部１４０は、差分演算部１４４と、差分累計演算部１５２と、補償値演算部１５６と、加算器１６８とを含み構成される。差分演算部１４４は、入力されるベースバンド・データの各サンプル点に対し、対応するデータ値と、基準レベルに対応するデータ値（中央値）との差分を演算する。差分累計演算部１５２は、所定基準時点から各サンプル点までの差分の累計値を演算する。補償値演算部１５６は、乗算器１６２により、ベースバンド・データの各サンプル点までの差分累計値と、上記変動モデルに応じたバイアス値（変動モデルの時定数に応じた補正パラメータ）１６０とを乗算し、各サンプル点に対応する時点の直流オフセットの変動を補償するための補償値を演算する。
【００６６】
加算器１６８は、ベースバンド・データの各サンプル点に対応するデータ値に対し、上記演算された補償値を加算する。説明する実施形態では、ベースバンド信号の出力波形は、元のベースバンド・データの各サンプル点に対応するデータ値に補償値が加算された値がＤＡＣ１２４に入力され、電圧信号に変換されることによって変形される。これにより、受信側での直流オフセットの変動が相殺され、受信側において理想的な信号波形が得られるように、元のベースバンド信号の各時点での出力電圧が上下に変化される。
【００６７】
なお、図７に示す実施形態では、ベースバンド・データが、所定サンプル数（図７の例示では３２シンボル）毎に並列化されて入力され、所定サンプル数単位（図７の例示では４シンボル。以下、この単位を「演算単位」と参照する。）で、上述した差分、差分の累計値および補償値を並列演算している。また、図７は、３クロックサイクルでパイプライン化された回路構成を例示している。
【００６８】
図７に示すブロックのうち、差分演算部１４４および差分累計部１５２を用いて、偏り総量監視部１４２を構成することができる。差分演算部１４４は、より具体的には、入力されるベースバンド・データの各ＤＡＣ値（データ値）を保持する所定サンプル数分のラッチレジスタ１４６−１〜１４６−３２と、差分計算器１４８−１〜１４８−３２と、差分合計計算器１５０−０〜１５０−７とを含む。
【００６９】
差分計算器１４８は、それぞれ、ラッチレジスタ１４６が保持するＤＡＣ値と、信号の基準値ｍｉｄ（ＤＡＣ値が８ビットであれば、中央値「１２８」を用いることができる。）との差分を計算する。差分合計計算器１５０は、それぞれ、自身が担当している演算単位に属する各差分計算器から差分値の入力を受けて、演算単位毎の差分合計を計算する。図７の例示では、差分合計計算器１５０は、８つ（＝３２サンプル／４サンプル）の差分合計計算器１５０−０〜１５０−７が設けられている。
【００７０】
差分合計計算器１５０は、それぞれ、差分合計値（ｓｓ０〜ｓｓ７）を差分累計演算部１５２に出力する。差分累計演算部１５２は、演算単位毎の差分合計値（ｓｓ０〜ｓｓ７）の各部分和を計算し、所定基準時点から各演算単位までの差分累計値を演算し、ラッチレジスタ１５８に保持させる。差分累計値は、所定基準時点から蓄積された信号レベルの偏りを指標する値であり、図７の例示の場合、下記式を用いて計算することができる。下記式中、ｓｓ＊は、第＊（図７の例示では、＊は０〜７である。）番目の演算単位の差分合計値を示し、ｓｏ＊は、第＊番目の演算単位の差分累計値を示す。
【００７１】
【数１】
2014175752.tif 000003
【００７２】
最後の演算単位の差分累計値ｓｏ７は、ラッチレジスタ１７０に入力され、次クロックサイクルでの演算のためのＬｅａｋＳｕｍとしてとして渡される。また、各演算単位の差分累計値ｓｏ０〜ｓｏ７は、ラッチレジスタ１５８−０〜１５８−７に入力される。
【００７３】
図６に示す処理フローにおいて、クロックサイクル毎に３２シンボル単位で処理を行う場合は、上記ＬｅａｋＳｕｍを、次回のクロックサイクルにおける偏りの総量の指標値して用いることができる。また、４シンボル単位で処理を行う場合は、所定基準時点から各演算単位までの差分累計値ｓｏ０〜ｓｏ７を、それぞれ演算単位毎の偏りの総量の指標値して用いることができる。シンボル単位で処理を行う場合は、所定基準時点から各シンボルまでの差分累計値（ＬｅａｋＳｕｍおよび差分計算器１４８−１〜１４８−３２の出力の各部分和）を別途計算し、これらを各シンボル毎の偏りの総量の指標値として用いることができる。
【００７４】
さらに他の実施形態では、上述した差分累計値に代えて、この差分累計値と、上記変動モデルの時定数に応じたバイアス値とを乗算した値（補償値ｃ０〜ｃ７相当）を、偏りの総量の指標値として用いることができる。この場合は、容量性カップリングの時定数に応じたオフセットの変動の大きさを考慮することができる。
【００７５】
上述した回路によりオフセット補償処理が施されたベースバンド・データは、ＤＡＣ１２４に入力され、ベースバンド信号として後段のＲＦ部１１４の送信回路１２８に出力され、受信側の無線通信装置１８０に送信される。
【００７６】
図８は、送信側でのオフセット補償処理を、信号波形とともに説明する図である。図８（Ａ）は、補正前のベースバンド信号の波形を一例として示す。図８（Ｂ）は、図８（Ａ）に例示するベースバンド信号に対して計算される補償値の時系列を一例として示す。図８（Ｃ）は、補償値の時系列に基づき波形変形が施された補正後のベースバンド信号の波形を一例として示す。図８（Ｄ）は、補正後のベースバンド信号を受信した受信側無線通信装置１８０で観察される受信ベースバンド信号波形を模式的に示す図である。
【００７７】
無線通信装置１１０から図８（Ａ）に示すような信号波形でそのまま送信されると、経路上の容量性カップリングに起因して、受信側では時定数に応じて歪んだ状態の信号波形が観測され得る。これに対し、本実施形態による無線通信装置１１０では、上記オフセット補償処理により、元の補正前ベースバンド信号に対し図８（Ｂ）で示す補償値が加算されることにより、図８（Ｃ）に示すような外形状歪んだ波形が出力されることになる。しかしながら、図８（Ｃ）に示すような波形変形が施されたベースバンド信号が受信側に伝達された場合、伝送経路上のカップリングに起因して、受信側では、図８（Ｄ）に示すような補正前の理想に近似する波形が観測されることになる。
【００７８】
図９は、所定のシンボル列を送信する際に観測される信号レベルの偏りの総量の時間変化を送信シンボル列と共に示す図である。図９（Ａ）は、上述したシンボル操作処理が適用されない場合の偏りの総量の時間変化を例示し、図９（Ｂ）は、上述したシンボル操作処理が適用される場合の偏り総量の時間変化を表す。なお、図９（Ａ）および（Ｂ）には、波線により、上述したＤＡＣ１２４のダイナミックレンジに応じたオフセット補償可能な上限が示されている。
【００７９】
シンボル操作処理が行われない場合は、図９（Ａ）に示すように、偏りの総量が補償可能な上限を超えた段階（ハッチングされた領域）で、オフセット補償をすることができなくなり、バースト誤りを発生させることになる。オフセット補償範囲が送信フレームの長さに応じて充分に広ければ、直流オフセットを充分に補償することができるが、オフセット補償範囲は有限である。特に、高速ＤＡＣでは、ダイナミックレンジの大きいものは手に入り難く、あるいは非常に高コストとなる。
【００８０】
また、ミリ波無線通信技術は、ハイビジョン映像データの送受信のような、大容量のストリーミング伝送に対する高いニーズがある。フレーム長が小さくなると、ペイロードに対し、ペイロード以外のヘッダや誤り訂正符号部分のフレーム長に対するオーバーヘッドの比率が大きくなり実行速度が低下するため、フレーム長を大きくすることが望ましい。しかしながら、フレーム長が大きくなると、オフセット補償範囲内で補償しきなくなる蓋然性が高まり、バーストエラーが発生しやすくなる。また、バーストエラーが頻発すると、フレームの再送の頻度が高くなり、低遅延が求められるストリーミング伝送では問題となる。
【００８１】
これに対して、シンボル操作処理が行われる場合は、図９（Ｂ）に示すように、偏り総量が補償可能な上限に近づいた段階で、上限を超えてしまう前に、シンボル反転操作が行われ、信号レベルの偏りが緩和され、上記補償値が範囲に留められるようになる。このとき、シンボルの反転により誤りが導入されてしまうが、離散的に発生する誤りなので、受信装置側で効率的に誤りを訂正することができる。したがって、誤り訂正能力の余力を利用することで、オフセット補償で必要となる補償値の増大を抑制することが可能となり、フレームが比較的長くなっても、カップリングに起因したバーストエラーの発生が起こりにくくなる。
【００８２】
上述した意図的な誤り導入に基づく信号処理によれば、符号化のような追加的なビット挿入を行うことなく、通信装置が備える誤り訂正能力の余力を利用して、受信装置側で観測されるカップリングによる基準レベルの変動に起因したバースト誤りの発生を好適に防止することができる。ひいては、再送制御の頻度や、システム全体の誤り率を改善することができる。上記意図的な誤り導入に基づく信号処理は、特に上述したようなオフセット補償処理と組み合わせることにより、比較的長いフレーム長でも、補償可能な範囲内でバーストエラーの発生を好適に予防することが可能となり、高速大容量のストリーミング伝送に有利といえる。
【００８３】
（実験例）
以下、通信システムをシミュレートする数値解析モデルを構築し、種々のノイズ環境を想定してシミュレーションを行った。シミュレーションは、数値解析ソフトウェアＭＡＴＬＡＢ（ＭａｔｈＷｏｒｋｓ社）のCommunications System Toolbox（登録商標）を用いた。シミュレーションでは、上記オフセット補償およびシンボル操作処理の両方を行わない場合、および上記オフセット補償およびシンボル操作処理の両方を行う場合の通信システムの構成を定義し、所定長のビット列を、種々の強度の加法性ホワイトガウスノイズ（ＡＷＧＮ：Additive White Gaussian Noise)チャネルを介して伝送した場合のビット誤り率（ＢＥＲ：Bit Error Rate）、必要となるオフセット補償値の最大値を求めた。なお、変調方式は、１６ＱＡＭを採用し、誤り訂正後のＢＥＲを計算する場合のチャネル符号化方式は、リード・ソロモン符号（２５５，２３９）を用いた。ビット列の長さは１Ｍビットでデータは擬似乱数を用いて生成したランダムなビット列とした。オフセット補償値の最大値は、補償値の上限および下限を設けず、ランダムなビット列を用いて１００００回試行した場合に、必要となった補償値の絶対値の最大値とした。
【００８４】
図１０は、４０ｄＢの信号ノイズ比（ＳＮＲ）でのＡＷＧＮ環境チャネルを通過させた場合に求められるＢＥＲ（左軸）およびオフセット補償値の最大値（右軸）をプロットしたグラフである。図１０に示すグラフ中、灰色の実線で示すＢＥＲ値は、オフセット補償を行わない場合の比較のための実験例１における誤り率を示し、オフセット補償が行われないことに起因したバーストエラーの発生を示している。
【００８５】
また、図１０に示すグラフの横軸は、最小誤り導入間隔であり、ＮＡは、シンボル操作処理を行わなかった比較のための実験例２に対応する。この場合でも、直流オフセットは補償されるため、直流オフセットに起因した誤りは発生せず、４０ｄＢのＡＷＧＮのノイズが復調で誤りを起こすようなノイズ量では無いため誤り率は０であった。しかしながら、オフセット補償に必要となる補償値の最大補償値は、上記フレーム長の場合で１６７２であった。
【００８６】
図１０に示すように、ＮＡから最小誤り導入間隔が短くなるに伴い、シンボル反転の導入により、誤り訂正前の誤り率が増大したが、オフセット補償に必要な補償値の最大値は、大幅に小さくなった。例えば、最小誤り導入間隔が３００サンプルまで短くなれば、訂正前のＢＥＲを１０−４台で抑えつつ、補償値の最大値を約１２０程度まで減少させることができた。上記実験結果を下記表１にまとめる。
【００８７】
【表１】
2014175752.tif 000004
【００８８】
表１で示すように、シンボル操作処理を行わない実験例２では、補償値の最大値が１６７２と大きく、フレームが長くなると、標準的な高速ＤＡＣのダイナミックレンジでは実装が難しくなると考えられる。一方、本実施形態によるシンボル操作を行うことにより、例えば最小誤り導入間隔を３００サンプル程度として補償値の最大値を約１２０程度まで減少させることが可能となり、標準的な８ビットＤＡＣでも実装が容易であると考えられる。
【００８９】
また、誤り導入によって増大する訂正前のＢＥＲは、ランダム誤りに起因するものであり、標準的な誤り訂正符号（例えばＲＳ（２５５，２３９）のＦＥＣ（Forward error correction））で充分に訂正することができる。図１０のグラフ中、灰色の波線で示すＦＥＣ後のＢＥＲは、ＦＥＣを通した後の誤り率を示し、きわめて小さい値であることが理解される。
【００９０】
図１１は、図１０と異なる２０ｄＢの信号ノイズ比（ＳＮＲ）でのＡＷＧＮ環境チャネルを通過させた場合に求められるＢＥＲ（左軸）およびオフセット補償値の最大値（右軸）をプロットしたグラフである。２０ｄＢの信号ノイズ比（ＳＮＲ）では、４０ｄＢの場合よりＢＥＲが大きな値となるが、バーストエラーが抑制されるので、ＦＥＣで充分に訂正可能であった。このように、ノイズが２０ｄＢ程度の環境であっても、所定の頻度で、シンボルの偏りが解消されるように意図的に誤りを導入することにより、バーストエラーを好適に防止できることが示された。
【００９１】
以上説明したように、上述した実施形態によれば、受信装置側で観測されるカップリングによる基準レベルの変動に起因したバースト誤りの発生を好適に低減することができる送信装置、受信装置、通信システム、回路装置、通信方法およびプログラムを提供することができる。
【００９２】
特にデータレートの高速化に伴い、高周波数側の周波数特性が良好なキャパシタが必要となる。上述したカップリングに起因した基準レベルの変動を抑制するために容量の大きな容量素子を採用することが望ましい。しかしながら、キャパシタの容量が大きくなってくると、周波数特性が悪化する傾向にあり、データレートの高速化に伴い設計上の制約が大きくなる。
【００９３】
これに対して、上記構成によれば、意図的な誤り導入により、カップリングにより受信側の基準レベルの変動を招くような信号レベルの偏りを好適に低減することが可能となる。特にミリ波通信のような高速通信においては、上述したようにカップリングによる直流オフセットの発生が避けがたいので、上述した補正処理は高速通信に対して好適に適用することができるといえる。
【００９４】
なお、上記機能部の一部または全部は、例えばフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）などのプログラマブル・デバイス（ＰＤ）上に実装することができ、あるいはＡＳＩＣ（特定用途向集積）として実装することができ、上記機能部をＰＤ上に実現するためにＰＤにダウンロードする回路構成データ（ビットストリームデータ）、回路構成データを生成するためのＨＤＬ（Hardware Description Language）、ＶＨＤＬ（Very high speed integrated circuit Hardware Description Language）、Ｖｅｒｉｌｏｇ−ＨＤＬなどにより記述されたデータとして記録媒体により配布することができる。
【００９５】
これまで本発明の実施形態について説明してきたが、本発明の実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００９６】
１００…無線通信システム、１０２…ノート型パーソナル・コンピュータ、１０４…ディスプレイ装置、１１０，１８０…無線通信装置、１１２，１８２…アンテナ、１１４，１８４…ＲＦ部、１１６，１８６…ベースバンド部、１１８，１８８…アプリケーション・エンジン、１２０，１９０…プロトコル・スタック、１２２…送信回路、１２４…ＤＡＣ、１２６，１９６…交流結合、１２８…送信回路、１３０…誤り訂正符号化部、１３２…分配部、１３４…ベースバンド・データ生成部、１３６…デジタル補正処理部、１３８…シンボル操作処理部、１４０…オフセット補償部、１４２…偏り総量監視部、１４４…差分演算部、１４６，１５４，１６４，１６６，１７０…ラッチレジスタ、１４８…差分計算器、１５０…差分合計計算器、１５２…差分累計演算部、１５６…補償値演算部、１６０…バイアス値、１６２…乗算器、１６８…加算器、１９２…受信回路、１９４…ＡＤＣ、１９８…受信回路、２００…判定部、２０２…信号合成部、２０４…誤り訂正復号部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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