(57)【要約】【課題】ＴＤＭＡに基づくスロットダイバシティと変調方式切替とを組み合わせて、伝送エラー率を低減できて、音声データ通信にも容易に適用できる、通信システムを提供する。【解決手段】受信装置に対して、少なくとも２つのタイムスロットを割り当てる割当部と、前記割り当てられた少なくとも２つのスロットに対して、異なる変調方式を設定する変調方式設定部と、前記少なくとも２つのスロットで、少なくとも３つの同一データを送信する無線部と、を備える送信装置と、前記少なくとも２つのタイムスロットのデータを受信する無線部６０１と、前記無線部で受信された、前記少なくとも３つの同一データにおける復調後の誤りを検出する検出部６０４と、復調後の全データに誤りが検出された場合に、復調後の各データの内容を比較する比較部６０６と、前記比較の結果に基づいて、データを生成する生成部６０７と、を備える受信装置と、を備える。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信装置と受信装置とを有し、時分割多重接続方式によりデータの送受信を行う通信システムであって、
前記送信装置は、
前記受信装置に対して、少なくとも２つのタイムスロットを割り当てる割当部と、
前記割り当てられた少なくとも２つのスロットに対して、異なる変調方式を設定する変調方式設定部と、
前記少なくとも２つのスロットで、少なくとも３つの同一データを送信する無線部と、を備え、
前記受信装置は、
前記少なくとも２つのタイムスロットのデータを受信する無線部と、
前記無線部で受信された、前記少なくとも３つの同一データにおける復調後の誤りを検出する検出部と、
復調後の全データに誤りが検出された場合に、復調後の各データの内容を比較する比較部と、
前記比較の結果に基づいて、データを生成する生成部と、
を備えることを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記送信部は、送信するデータ数の和が奇数となる様に送信する、ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記受信装置は、
前記受信部で受信された各データに優先度を設定する優先度設定部をさらに備え、
前記比較部は、
前記設定された優先度の高い順に奇数個のデータを抽出し、当該抽出した復調後の各データの内容を比較する、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項４】
前記比較部は、前記少なくとも３つのデータをビット単位で比較することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信方式、より詳しくは、スロットダイバシティと変調方式切替とを組み合わせた通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
時分割多重接続（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ：ＴＤＭＡ）方式を採用した無線通信において、無線品質の向上を目的としたスロットダイバシティ技術が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
ＴＤＭＡは、無線キャリアを一定の時間周期で複数のタイムスロットに分割し、通信を行う各ユーザにそれぞれ異なるタイムスロットを通信チャネルとして割り当てる方式である。スロットダイバシティでは、送信端末は、同一内容の情報を複数のタイムスロットで送信する。受信端末は、受信した複数のタイムスロットのデータのうち、誤りの少ない方のタイムスロットのデータを選択する。これにより、伝送エラー発生率を低減することができる。
【０００４】
また、伝送エラー発生率の低減に効果的な通信方法としては、変調方式を切り替える変調方式切替技術が提案されている。一般的な変調方式としては、ＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）やＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）等が挙げられ、変調多値数が最も小さいＢＰＳＫはノイズに強い。ＢＰＳＫでは１シンボルに１ビットの情報しか伝送できないため、伝送効率はＱＰＳＫのほうが良い。
【０００５】
したがって、ＱＰＳＫでの伝送中に無線環境が悪化すれば、ＢＰＳＫに切り替えて通信を続行する。例えば、特許文献２では、受信側で無線品質の監視を行い、フェージング等により無線品質が劣化すれば変調多値数を減らし、無線品質が改善すれば変調多値数を増すように制御する切替方法が開示されている。この様に、無線環境に応じて、最適なビットレートや受信感度が得られるような技術が従来から知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１０９５３７号公報
【特許文献２】特開２００５−２２３８３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、例えば、音声データ通信において、伝送エラー発生率を低減するために、スロットダイバシティと、変調方式切替技術とを組み合わせた通信を行おうとしても、従来技術では難しい。これは、各タイムスロットにおいてＢＰＳＫ、ＱＰＳＫなどの異なる変調方式を適用して伝送されたデータは、復調後のデータのビット数がそれぞれ異なるため、これらに対しては処理すべき音声データのビットレートに応じたコーデックが必要とされるからである。
【０００８】
受信側は、複数のコーデックを備え、同一の音声データを復号する場合であっても、いずれの変調方式で送信されたデータを復号するかに対応して、コーデックを切り替えなければならない。この結果、スロットダイバシティと変調方式切替技術とを組み合わせた通信を音声データに適用することは難しい。また、複数のタイムスロットで同時に変調方式を切り替えようとしても、送信側において、変調方式切替に時間を要することになり、効率的な切替は難しい。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、ＴＤＭＡに基づくスロットダイバシティと変調方式切替とを組み合わせて、伝送エラー率を低減でき、音声データ通信にも容易に適用できる、通信システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成する第１の観点に係る、送信装置と受信装置とを有し、時分割多重接続方式によりデータの送受信を行う通信システムの発明は、
前記受信装置に対して、少なくとも２つのタイムスロットを割り当てる割当部と、
前記割り当てられた少なくとも２つのスロットに対して、異なる変調方式を設定する変調方式設定部と、
前記少なくとも２つのスロットで、少なくとも３つの同一データを送信する無線部と、を備える送信装置と、
前記少なくとも２つのタイムスロットのデータを受信する無線部と、
前記無線部で受信された、前記少なくとも３つの同一データにおける復調後の誤りを検出する検出部と、
復調後の全データに誤りが検出された場合に、復調後の各データの内容を比較する比較部と、
前記比較の結果に基づいて、データを生成する生成部とを備える送信装置と、
を備えることを特徴とする。
【００１１】
第２の観点に係る発明は、第１の観点に係る通信システムにおいて、
前記送信部は、送信するデータ数の和が奇数となる様に送信する、ことを特徴とする。
【００１２】
第３の観点に係る発明は、第１の観点に係る通信システムにおいて、
前記受信装置が、
前記受信部で受信された各データに優先度を設定する優先度設定部をさらに備え、
前記比較部が、
前記設定された優先度の高い順に奇数個のデータを抽出し、当該抽出した復調後の各データの内容を比較する、
ことを特徴とする。
【００１３】
第４の観点に係る発明は、前記第１乃至第３のいずれか１つの観点に係る通信システムにおいて、
前記比較部は、前記少なくとも３つのデータをビット単位で比較することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る通信システムによれば、送信装置は少なくとも３つのデータを送信し、受信装置は少なくとも３つの復調後のデータの比較に基づいてデータを生成するので、ＴＤＭＡに基づくスロットダイバシティと変調方式切替とを組み合わせて、伝送エラー率を低減でき、音声データ通信にも容易に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一実施の形態に係る通信システムを構成する送信装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】一実施の形態に係る通信システムにおいてデータ送信に使用される無線フレームフォーマットの一例を示す図である。
【図３】一実施の形態に係る通信システムにおいてデータ送信に使用される無線フレームフォーマットの一例を示す図である。
【図４】一実施の形態に係る通信システムにおいてデータ送信に使用される無線フレームフォーマットの一例を示す図である。
【図５】一実施の形態に係る通信システムを構成する送信装置における処理の一例を示すフローチャートである。
【図６】一実施の形態に係る通信システムを構成する受信装置の概略構成を示すブロック図である。の生成方法を示す図である。
【図７】一実施の形態に係る通信システムを構成する受信装置における処理の一例を示すフローチャートである。
【図８】一実施の形態に係る通信システムを構成する受信装置におけるビット列の生成方法の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施の形態について、図を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本実施の形態に係る通信システムを構成する送信装置の概略構成を示すブロック図である。送信装置１００は、送信データの符号化などを行う上位層１０１と、スロットダイバシティによるデータ通信を行うか否かの判断等を含む、全体を制御する制御部１０２と、記憶部１０５と、データを所定の無線フレームフォーマットに対応させると共にそのデータを変調する信号処理部１０６と、データの送受信を行う無線部１０７と、を備える。さらに、制御部１０２は、送信データのタイムスロットを割り当てる割当部１０３と、各タイムスロットの送信データの変調方式を設定する変調方式設定部１０４と、を備える。
【００１８】
なお、上述の上位層１０１、制御部１０２、記憶部１０５、信号処理部１０６は、例えば、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）やＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）により構成することができる。
【００１９】
図２乃至図４は、本実施の形態にかかる通信システムにおいて、スロットダイバシティを採用してデータを送信する場合に使用する無線フレームフォーマットの例を示す図である。ここでは、２つのタイムスロットを使用したスロットダイバシティによるデータ通信を行うものとする。２つのタイムスロットには、それぞれＢＰＳＫ、ＱＰＳＫを割り当てたものとして説明する。
【００２０】
図２乃至図４において、ユニークワード（Ｕｎｉｑｕｅ  Ｗａｒｄ：ＵＷ）は、同期のために用いられるビット列である。データＩ１〜Ｉ３はそれぞれ送信データを示し、全て同一データである。それぞれのフレームは、ＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ  Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ  Ｃｈｅｃｋ）を１つまたは複数含む。それぞれのフレームの横方向の長さはビット数を示す。
【００２１】
ＢＰＳＫは１シンボルに１ビット、ＱＰＳＫは１シンボルに２ビットの情報量を含むので、シンボル数が同じであっても、ＱＰＳＫで送信されたデータは、ＢＰＳＫで送信されたデータの２倍のビット数を有する。
【００２２】
図２に示した、ＢＰＳＫのフレームフォーマットのＣＲＣ１は、データＩ１の誤り検出に用いられ、ＱＰＳＫのフレームフォーマットのＣＲＣ２は、データＩ２及びＩ３の誤り検出に共通して用いられる。
【００２３】
尚、ＣＲＣ２はデータＩ２及びＩ３のそれぞれについてＣＲＣ演算を行っても、データＩ２とＩ３を足した長さのデータについて、ＣＲＣ演算を行っても良い。データＩ２及びＩ３のそれぞれについて演算を行う場合、少ないデータ量に対してＣＲＣ演算を行うため、誤り検出精度を向上させることができる。データＩ２とＩ３を足した長さのデータについてＣＲＣ演算を行う場合には、既存のＣＲＣ演算機能を使用することができ、従来の誤り検出精度を得ることができる。
【００２４】
図３及び図４に示したように、ＣＲＣやＵＷのビット長や、フィールド構成を変更することも可能である。図３に示したフレームフォーマットは、ＱＰＳＫのＣＲＣがデータＩ２とＩ３との間に挟まれるので、ＣＲＣ自体に伝送エラーが発生する確率が低減できる。タイムスロットの後半に伝送エラーが発生する確率が高まるのが通常だからである。図４に示したフレームフォーマットを用いれば、離間してＣＲＣ２とＣＲＣ３が配置されているので、バースト誤りが発生しても、いずれかのデータが再生できる可能性が高まる。このとき、ＣＲＣ２とＣＲＣ３は同一データである。
【００２５】
以下、本実施の形態に係る通信システムを構成する送信装置の概略動作について、図５に示すフローチャートを参照して説明する。符号化されたデータが、上位層１０１から出力される（ステップＳ５０１）と、制御部１０２が、スロットダイバシティによるデータ送信を行うか否かを判断する（ステップＳ５０２）。以下、制御部２１０がスロットダイバシティによる通信を行うと判断したとして、送信装置１００の概略動作を説明する。
【００２６】
ここでは、送信装置１００は、２つのタイムスロット、スロット１及びスロット２を用いて、同一のデータＩ１〜Ｉ３をＢＰＳＫ又はＱＰＳＫにより変調して送信するものとする。各スロットの周波数は同一であるものとする。各スロットで送信されるデータのフレームフォーマットは、図２に示したものとする。また、スロット１ではＢＰＳＫにより変調したデータが、スロット２ではＱＰＳＫにより変調したデータが、それぞれ送信されるものとする。よって、スロット１の送信データのデータフレーム内には、ＵＷ１と、データＩ１と、ＣＲＣ１などが含まれ、スロット２の送信データのデータフレーム内には、ＵＷ２と、データＩ２及びＩ３と、ＣＲＣ２などが含まれるものとする。
【００２７】
制御部１０２の割当部１０３が、上位層１０１から出力された音声データの送信にスロット１及びスロット２を割り当てる（ステップＳ５０３）。制御部１０２の変調方式設定部１０４が、スロット１にＢＰＳＫを、スロット２にＱＰＳＫをそれぞれ割り当てる（ステップＳ５０４）。記憶部１０５が、割当部１０３で割り当てられたスロットの情報と、変調方式設定部１０４で設定された変調方式と、を記憶する（図示しない）。信号処理部１０６が、変調方式設定部１０４により設定された変調方式に基づいて、各スロットで送信するデータをそれぞれ設定された変調方式に変調するとともに、スロット１のデータにＵＷ１とＣＲＣ１を、スロット２のデータにＵＷ２とＣＲＣ２を付加して、図２に示した無線フレームフォーマットに対応させる（ステップＳ５０５）。そして、無線部１０７がデータを送信する（ステップＳ５０６）。
【００２８】
図６は、本実施の形態に係る通信システムを構成する受信装置の概略構成を示す機能ブロック図である。受信装置６００は、送信装置１００と通信を行う無線部６０１と、受信データを復調する信号処理部６０２と、データの優先度を設定する優先度設定部６０３と、データの誤りを検出する誤り検出部６０４と、記憶部６０５と、正常なデータを選択する比較部６０６と、全てのデータが誤りを含む場合に、当該全てのデータに基づいて、ビット列、即ちデータを生成するビット列生成部６０７と、ビット列生成部６０７が生成したデータの誤り検出を実施するビット列誤り検出部６０８と、音声データの復号などを行う上位層６０９と、を備える。
【００２９】
尚、上述した、信号処理部６０２、優先度設定部６０３、誤り検出部６０４、記憶部６０５、比較部６０６、ビット列生成部６０７、ビット列誤り検出部６０８、上位層６０９は、例えば、ＤＳＰやＣＰＵにより構成することができる。
【００３０】
以下、本実施の形態に係る通信システムを構成する受信装置の概略動作について、図７に示すフローチャートを参照して説明する。ここでは、受信装置６００は、上述の送信装置１００がＢＰＳＫ及びＱＰＳＫにより変調して送信した３つの同一データを受信するものとする。
【００３１】
無線部６０１が、一方のスロット１のデータを受信すると（ステップＳ７０１）、信号処理部６０２が復調処理を開始し、ビット列を生成する（ステップＳ７０２）。このとき、優先度設定部６０３が、スロット１の送信データ内のデータＩ１についてのデータの優先度を設定する（図７には図示しない）。誤り検出部６０４が、ＣＲＣ１を用いて誤りを検出する（ステップＳ７０３）。記憶部６０５が、優先度設定部６０３が設定したデータの優先度と、信号処理部６０２が復調したビット列と、誤り検出部６０４が検出した誤り情報とを記憶して（ステップＳ７０４）、処理を終了する（ステップＳ７０４）。
【００３２】
次いで、無線部６０１がスロット２の信号を受信すると（ステップＳ７１１）、信号処理部６０２が復調処理を開始し、ビット列を生成する（ステップＳ７１２）。このとき、後述の方法で、優先度設定部６０３が、データＩ２及びＩ３についての優先度を設定する（図７には図示しない）。
【００３３】
ここで、優先度とは、受信した全てのデータに誤りが検出され、ビット列を生成する際に、優先的に使用するデータを選択する指標である。優先度設定の一例としては、優先度設定部６０３が、ＢＰＳＫなどの変調多値数の小さい変調方式のタイムスロットで受信したデータの優先度を高くし、ＱＰＳＫなどの変調多値数の大きい変調方式のタイムスロットで受信したデータの優先度を低く設定することが挙げられる。これは、変調多値数の小さい変調方式のタイムスロットで受信したデータは、比較的誤りが少ないためである。他の例としては、優先度設定部６０３が、タイムスロット内の前半で受信したデータは優先度を高く、後半で受信したデータは優先度を低く設定することが挙げられる。
【００３４】
次いで、誤り検出部６０４が、信号処理部６０２が復調したビット列についてＣＲＣ２を用いて誤りを検出する（ステップＳ７１３）。すると、記憶部６０５が、優先度設定部６０３が設定したデータの優先度と、信号処理部６０２が復調したビット列と、誤り検出部６０４が検出した誤り情報とを、保存する（ステップＳ７１４）。そして、比較部６０６が、記憶部６０５に保存されたデータＩ１〜Ｉ３についての誤り情報を取得し、誤り判定を行う（ステップＳ７１６）。
【００３５】
比較部６０６は、データＩ１〜Ｉ３のいずれかが正常であれば、そのデータを抽出する（ステップＳ７１７）。このとき、正常データが複数あれば、いずれのデータを抽出しても良く、必要に応じて、記憶部６０５に記憶された各データの優先度情報に従って抽出することができる（ステップＳ７１７）。
【００３６】
一方、比較部６０６において全てのデータＩ１〜Ｉ３に誤りがあることが判明したときには、ビット列生成部６０７は、以下に説明する方法によりビット列を生成する（ステップＳ７１８）。
【００３７】
図８はデータＩ１〜Ｉ３を用いた、ビット列の生成方法の一例を示す。ビット列生成部６０７が、各データのビットごとの値の出現率を判定し、出現率が高いビット値をビット列のビット値として抽出する。すなわち、この方法では、ビット値の多数決に基づいてビット列を生成する。
【００３８】
図８において、データの１ビット目についてはデータＩ１、Ｉ２、Ｉ３における値が全て「０」であるため、ビット列生成部６０７は、「０」を生成ビット列の１ビット目のビット値とする。２ビット目はデータＩ１、Ｉ３が「０」であるため、ビット列生成部６０７は、「０」を生成ビット列の２ビット目のビット値とする。以下、同様にして３ビット目は、「１」とし、４ビット目も、「１」とする。このように、ビットごとに出現数が高い値を抽出することで、ビット列生成部６０７はビット列を生成する。
【００３９】
ビット列誤り検出部６０８は、生成されたビット列に対してＣＲＣ１またはＣＲＣ２を用いて誤り検出を行う（ステップＳ７１９）。誤りが無ければ、ビット列生成部６０７が生成ビット列を正常データとして抽出（ステップＳ７２０、ステップＳ７２１）する。生成ビット列に誤りが検出されれば終了する。この場合は、例えば、再送要求などを行う。
【００４０】
このように、本実施の形態においては、従来のスロットダイバシティのように、単純に誤りの少ないスロットのビット列を採用するだけではなく、受信した３つの同一データ全てに誤りが検出された場合には、当該受信した３つの同一データに基づいてデータを生成するので、伝送エラー発生率が低減できる。ＢＰＳＫとＱＰＳＫとで送信された３つの同一データから正常な１つのデータを抽出するか、又は、当該３つのデータに基づいて１つのデータを生成するため、結果的にはどのデータを選択してもデータのビット数は常に一定であるため、例えば、音声データ送信の場合には、受信装置は単一のコーデックで音声データを復号することができる。このため、スロットダイバシティと変調方式切替技術とを組み合わせた通信を、音声データに応用することができる。
【００４１】
本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。例えば、スロットダイバシティで使用する各スロットで周波数を異ならせることもできる。これにより、周波数ダイバシティ効果を得ることができる。
【００４２】
また、上述の実施の形態においては、２つのタイムスロットを用いてスロットダイバシティによる通信を行ったが、無線リソースの使用状況によっては、３つ以上のタイムスロットを用いても良い。また、上述の実施の形態においては、変調方式としてＢＰＳＫとＱＰＳＫとを用いたが、それよりも変調多値数の多い変調方式を採用して、４つ以上の送信データを送信することもできる。
【００４３】
このとき、送信データ数が４つ以上の偶数である場合、ビット列生成部は、変調方式などに基づく優先度や、誤り検出結果に基づいて優先度にしたがって、奇数個のデータを抽出して、それらのデータに基づいてビット列を生成することもできる。
【００４４】
また、ビット列生成部におけるデータ生成方法において、上述の実施例の方法にはよらず、各データについて設定された優先度や、誤り検出結果に基づく優先度を利用した重み付けに基づき、生成データのビットごとの値を決定しても良い。
【符号の説明】
【００４５】
１００  送信装置
１０１  上位層
１０２  制御部
１０３  割当部
１０４  変調方式設定部
１０５  記憶部
１０６  信号処理部
１０７  無線部
６００  受信装置
６０１  無線部
６０２  信号処理部
６０３  優先度設定部
６０４  誤り検出部
６０５  記憶部
６０６  比較部
６０７  ビット列生成部
６０８  ビット列誤り検出部
６０９  上位層
【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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