(57)【要約】【課題】狭帯域のマルチキャリア通信において処理量の削減、伝送効率の向上が可能な無線装置を提供する。【解決手段】送信側では、送信データ１ａを各キャリアの無線フレーム長が同じになるように分割し、送受双方で既知の同期パターンを複数のキャリアの内の一のキャリアの無線フレーム１ｅにのみ挿入し、キャリア毎に無線フレームを変調処理して送信する。受信側では、前記一のキャリアの同期パターンから同期タイミングを取得し、全キャリアの同期タイミングとして使用し、各キャリアから復調されたデータを合成する。【選択図】  図１
2004328303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
狭帯域に収められた複数のキャリアを用いて同時にデータ伝送を行う無線装置において、
同期処理のために無線フレームに挿入される送信側及び受信側で既知の信号パターンを、前記複数のキャリアの内の一のキャリアの無線フレームにのみ挿入して送信するか、
若しくは、前記一のキャリアに挿入された前記信号パターンを受信して同期処理を行い、前記同期処理により得られた同期タイミングを前記一のキャリア以外のキャリアの同期タイミングとして用いて無線フレームを受信する、無線装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はデジタル移動体通信を行う無線装置に関し、特に複数のキャリアにデジタル変調したデータを効率良く伝送する無線装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明は複数キャリアを用いてデータ伝送を行う送受信機に関するが、例として２つのキャリア用いてデータ伝送を行うＩＳＢデータ通信について説明する。
ＩＳＢ（Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  Ｓｉｄｅ  Ｂａｎｄ）データ通信は、ＤＳＢ（Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓｉｄｅ  Ｂａｎｄ）のＬＳＢ（Ｌｏｗｅｒ  Ｓｉｄｅ  Ｂａｎｄ）およびＵＳＢ（Ｕｐｐｅｒ  Ｓｉｄｅ  Ｂａｎｄ）それぞれの側波帯を利用して２系統の互いに独立した通信を、もしくはＳＳＢ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｓｉｄｅ  Ｂａｎｄ）の側波帯を利用して１系統の通信を行うのが一般的である。例えば前者の場合、ＬＳＢ側の帯域を利用してＢＰＳＫ方式でのデータ通信を行い、ＵＳＢ側の帯域を利用してＱＰＳＫ方式でのデータ通信を行う等がある。この場合、２つの通信は互いに独立しているため、各々別個の同期パターンを挿入したフレームを構成し、各々別個にＢＰＳＫおよびＱＰＳＫの変調処理を行い、各々別個に直交変調を行い、それぞれ所定の周波数のキャリアで送信する方法が一般的である。また受信処理に関しても各々別個に直交検波、同期処理、復調処理を行うことが一般的である。
【０００３】
また、ＤＳＢの両側波帯（ＬＳＢ側およびＵＳＢ側双方）の帯域を利用して１系統のデータ通信を行う場合もある。この方法における従来の送受信機の概念を以下に説明する。
図５はＤＳＢの両側波帯を用いて１系統のＱＰＳＫ変調信号の通信を行う場合の送信処理の概念図である。図５において、１ａは送信データ系列、１ｅ’はＬＳＢの信号帯域で伝送する送信フレーム、１ｆ’はＵＳＢの信号帯域で伝送する送信フレーム、１ｊ’はＬＳＢの信号帯域で伝送される送信信号、１ｋ’はＵＳＢで伝送される送信信号である。
【０００４】
次に図５の動作を説明する。まず、送信データ系列１ａは前部データと後部データの２つに分割され、前部データは同期パターン１と結合して送信フレーム１ｅ’が構成され、後部データは同期パターン２と結合して送信フレーム１ｆ’が構成される。フレーム構成された信号１ｅ’および１ｆ’はそれぞれの変調処理部により、ＱＰＳＫのベースバンド変調処理および直交変調処理がなされ、送信信号１ｊ’および１ｋ’として出力される。
【０００５】
続いて図６を用いて受信処理概念を説明する。図６は図５の例に対応した受信処理の概念を示す図である。図６において２ｂ’はＬＳＢの信号帯域で伝送された受信信号、２ｃ’はＵＳＢの信号帯域で伝送された受信信号、２ｇ’はＬＳＢの信号帯域で伝送された復調データ、２ｈ’はＵＳＢの信号帯域を利用して伝送された復調データ、２ｉは復調データ２ｇおよび２ｈ’から同期パターンを除いたデータ部分を抽出し互いに合成した受信データ系列である。
【０００６】
次に図６の動作を説明する。まず、ＬＳＢの信号帯域で伝送された受信信号２ｂ’は、同期復調処理部へ入力され、直交検波して得た複素ベースバンド信号を元にフレーム同期処理およびシンボル同期処理を行い復調データ２ｇ’を出力する。ＵＳＢの信号帯域で伝送された受信信号２ｃ’も同様に、ＵＳＢ側の同期復調処理部に入力され、復調データ２ｈ’が出力される。復調されたデータ２ｇ’および２ｈ’は、同期パターンを取り除きデータ部分を抽出し、互いに合成して受信データ系列２ｉを出力する。
【０００７】
上記の他に本発明に関連する従来技術として、ダイバーシチ受信回路において、２つの受信信号系列に対し、付加された発コードによりフレーム同期を確保した上で、ビット毎にＳ／Ｎの優れた方を選択してビット判定するものがある。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
【特許文献１】特開平１０‐９３５３８号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術の例として説明したＤＳＢの両側波帯の信号帯域を使用したＩＳＢデータ通信では、ＬＳＢ、ＵＳＢ両方のキャリアに別個の同期パターンを挿入して送信を行い、受信部においてもそれぞれのキャリア毎に同期処理部を設け、フレーム同期処理およびシンボル同期処理を行っている。また、公知でない技術である特願２００２−３６８７９１においても、複数のキャリア毎に同期パターンが備えられている。
【００１０】
しかし以下の条件を満足する場合、キャリア毎に行っているフレーム同期処理、シンボル同期処理等の同期処理の結果が全キャリアでほぼ同一になると考えられられる。
１．送信データ系列を分割して得られる複数の送信フレームが時間的に同一タイミングで送信されること。（即ち、片方のキャリアで送信が行われている時はもう片方のキャリアでも送信が行われ、同様に片方のキャリアで送信が行われていない時はもう片方のキャリアでも送信が行われていない。）
２．狭帯域伝送であること。（例えばＤＳＢの片側波帯帯域幅が３ｋＨｚ程度、両側波帯で６ｋＨｚ程度等。）
つまり、時間的に同一タイミングで送信され（条件１）かつ狭帯域伝送である場合（条件２）、両キャリアの送信端から受信端までがほぼ同一の伝送路になると考えられ、両キャリアの受信電界強度やフェージング環境も同様にほぼ同程度となり、その結果、同期処理結果もほぼ同程度になると考えられる。両キャリアの伝送路が十分に異なるならば、２つの同期処理結果から適する方を選択し同期処理を更新することでダイバーシチ効果が期待できるが、伝送路がほぼ同一である場合はダイバーシチ効果が殆ど得られないと考えられる。
【００１１】
従って従来の方法によると上記条件１、２を満足する場合において、全てのキャリアに同期パターンを挿入して送信し、全てのキャリアに対する同期処理部を設けても、同期処理性能はあまり向上せず、逆に全てのキャリアに同期処理を設けることで処理量が増大する問題が生じている。
【００１２】
本発明は上記問題点を鑑み、マルチキャリア通信における同期処理量の低減および伝送効率の向上を図った無線装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を実現するため本発明の無線装置は、狭帯域に収められた複数のキャリアを用いて同時にデータ伝送を行う無線装置において、
同期処理のために無線フレームに挿入される送信側及び受信側で既知の信号パターンを、前記複数のキャリアの内の一のキャリアの無線フレームにのみ挿入して送信するか、
若しくは、前記一のキャリアに挿入された前記信号パターンを受信して同期処理を行い、前記同期処理により得られた同期タイミングを前記一のキャリア以外のキャリアの同期タイミングとしても用いて無線フレームを受信する。
【００１４】
また、前記複数のキャリアはＩＳＢ通信におけるＬＳＢおよびＵＳＢの側波帯であることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
≪本実施の形態の原理≫本発明は複数キャリア伝送を行う場合に全キャリアのうちの１キャリアにのみ同期パターンを付加して送信し、その１キャリアに対してのみ同期処理を行い該同期処理で得られる同期タイミングを他キャリアの同期タイミングとしても用いることを特徴としている。
ただし本発明は、以下の条件下において動作するものである。
１．分割した送信データ系列を時間的に同一タイミングで送信すること。
２．狭帯域伝送であること。
上記条件を満足する場合、全キャリアの送信端から受信端までがほぼ同一の伝送路になると考えられ、全キャリアの受信電界強度やフェージング環境も同様に同程度となり、その結果、同期処理結果も全キャリア同程度になると考えられる。本発明はこの点に着目し、全キャリアのうちの１キャリアにのみ同期パターンを付加して送信し、該１キャリアに対してのみ同期処理を行い該同期処理で得られる同期タイミングを他キャリアの同期タイミングとしても用いることを特徴としている。以下、従来技術の場合と同様にＩＳＢデータ通信を例に本実施の形態を説明する。
【００１６】
図１は、ＤＳＢの両側波帯を用いて１系統のＱＰＳＫ変調信号の通信を行う場合の送信処理概念図である。図において、１ａは送信データ系列、１ｅはＬＳＢの信号帯域で伝送する送信フレーム、１ｆはＵＳＢの信号帯域で伝送する送信フレーム、１ｊはＬＳＢの信号帯域で伝送される変調信号、１ｋはＵＳＢで伝送される変調信号である。
【００１７】
次に図１の動作を説明する。まず、送信データ系列１ａは前部データと後部データの２つに分割され、前部データは同期パターン１と結合して送信フレーム１ｅが構成され、後部データは同期パターンとは結合せずに送信フレーム１ｆが構成される。フレーム構成された信号１ｅおよび１ｆはそれぞれの側帯波用の変調処理部によりＱＰＳＫのベースバンド変調処理および直交変調処理がなされ、１ｊおよび１ｋに示す変調信号として出力される。
【００１８】
続いて、受信処理の概念を説明する。図２は、受信処理概念図であり図１の送信処理概念図と対応している。図２において、２ｂはＬＳＢの信号帯域で伝送された変調信号、２ｃはＵＳＢの信号帯域で伝送された変調信号、２ｆはＬＳＢから得られた同期タイミング、２ｇはＬＳＢの信号帯域で伝送された復調データ、２ｈはＵＳＢの信号帯域を利用して伝送された復調データ、２ｉは復調データ２ｇから同期パターンを除いたデータ部分を抽出し、復調データ２ｈと合成した受信データ系列である。
【００１９】
次に図２の動作を説明する。まず、ＬＳＢの信号帯域で伝送された信号２ｂは、同期復調処理部へ入力される。同期復調処理部では、直交検波が行われ、その結果である複素ベースバンド信号を元にフレーム同期処理およびシンボル同期処理を行い復調データ２ｇを出力する。ＵＳＢの信号帯域で伝送された信号２ｃは、復調処理部に入力され直交検波が行われる。そして、同期復調処理部で算出した同期タイミング２ｆを参照して復調データ２ｈを出力する。復調データ２ｇは同期パターンが取り除かれて復調データ２ｈと合成して受信データ系列２ｉを出力する。
【００２０】
以上説明した様に送信部においては、図１における送信フレーム１ｆへ同期パターンを結合せず、その代わり同期パターンと同データ数の送信データ系列を結合しているため、該同期パターンのデータの分だけ伝送効率を向上出来る。また受信部においては１キャリア分の同期処理部を設けるだけなので、該同期処理部に相当する処理量を削減することが可能となる。
【００２１】
≪送信装置≫図３は、図１に基づく送信処理全体を示すブロック図である。まず入力データ系列１ａをデータ分離部１１に入力し、前部データ数と同期パターンデータ数を加算したデータ数が後部データ数と一致するように前部データ１ｂと後部データ１ｃとに分離する。（分離された前部データは図１の１ｅにおけるデータＡ前部、データＢ前部、データＣ前部、…に対応し、同じく後部データは図１の１ｆにおけるデータＡ後部、データＢ後部、データＣ後部、…に対応する。）
分離された前部データ１ｂおよび後部データ１ｃはそれぞれフレーム処理部１３および１４へ入力され、送信フレーム１ｅおよび１ｆが構成される。ここでフレーム処理部１３では、同期パターン部１２の生成する同期パターン１ｄを送信フレームに挿入してフレームを構成する。
送信フレーム１ｅは変調処理部１５で所定の変調方式に変調処理され、複素ベースバンド信号１ｇを出力する。同様に送信フレーム１ｆは変調処理部１６で所定の変調方式に変調処理され、複素ベースバンド信号１ｈを出力する。
直交変調処理部１７および１８では、複素ベースバンド信号１ｇおよび１ｈを入力しそれぞれのキャリア周波数に従って直交変調が行われ、直交変調信号１ｊおよび１ｋが出力される。直交変調信号１ｊと１ｋは合成器１９によって合成され出力データ１ｌとして出力される。
以上説明したように図１に示される送信処理を図３に示す構成で実現する。図１と図５の送信処理の処理量を比較すると、データ分離およびフレーム処理が異なるが、その他は全て同一処理であるため、処理量に大きな差はない。
【００２２】
≪受信装置≫図４は、受信処理全体を示すブロック図である。図４は図３による出力データ１ｌに相当する信号を入力し、送信側で分離した入力データ系列を再構築して出力するものであり、図３と同じくＩＳＢデータ通信を例としている。
まず受信信号２ａが帯域分離部２１へ入力される。帯域分離部では受信信号をＬＳＢの伝送帯域とＵＳＢ伝送帯域で信号成分を分離する。分離された信号２ｂおよび２ｃは、それぞれ直交検波部２２および直交検波部２３に入力し、それぞれのキャリア周波数に従った直交検波が行われ、複素ベースバンド信号２ｄおよび２ｅが出力される。複素ベースバンド信号２ｄは同期処理部２４に入力され同期タイミング２ｆが検出され復調処理部２５および２６に入力される。一方、複素ベースバンド信号２ｅは同期処理部には入力されずに復調処理部２６へのみ入力される。
復調処理部２５では同期タイミング２ｆを基に受信フレームの先頭データ位置を算出することにより前部データ位置を特定し、該前部データに係わる復調処理を行って復調データ２ｇを出力する。また、復調処理部２６においても同様の同期タイミング２ｆを入力し、該同期タイミングを基に受信フレームの先頭データ位置を算出することにより後部データ位置を特定し、該後部データに係わる復調処理を行って復調データ２ｈを出力する。
復調データ合成部２７では、変調側で分離したデータ系列を再構築して出力データ２ｉとして出力する。
【００２３】
本実施の形態によれば、送信処理量は従来と同程度で構成出来るのに対し、受信処理量は不要になった同期処理の分だけを処理量を低減することが出来る。また、同期パターンを挿入しないキャリアに対しては、同期パターンの代わりに送信データ系列を挿入することにより、この分だけ伝送効率の向上を図ることが出来る。つまり、データを伝送できる時間が増えたことにより伝送速度が下がるので、誤り率の改善が期待できる。
一方、本発明において、同期パターンを割り当てた側のキャリアがフェージングなどの影響で受信不可能になったときに、全体の同期タイミング取得が不可能となるため、各キャリア別個に同期パターンを割り当てる方法と比較して、全体的な同期確立性が劣化すると可能性が考えられる。しかし、受信信号のレベルが変動するレイリーフェージング等の環境下においても、前方保護、後方保護の保護処理を用いること等により安定した同期タイミングの検出が可能な同期処理技術が確立しており、同期パターンの受信誤りが直ちにフレームの受信失敗とはならないため、本発明の送受信機においてもこのような技術を用いれば、問題になることはないと考えられる。
【００２４】
以上の実施の形態では、二つのキャリアで伝送するＩＳＢデータ伝送について記述したものであるが、キャリア数が複数の場合でも同様の処理手順を用いることが可能である。  また、図１の様にデータの前部を同期パターンの後に連結するようにしたが、これに限らず、データ前半を同期パターンを備えない方のフレームに割り当てても良い。
また、図４の様に単一の同期処理部を備える構成としたが、これに限らず、同期処理部を複数備えながらも動作させる同期処理部を１つにしてもよく、これにより処理量を減らし消費電力を抑えたり処理能力を他に回したりすることができる。つまり、様々な帯域や通信方式に対応する無線装置において、本発明が適用可能な条件（狭帯域伝送である等）が満たされるときだけ本発明の同期処理を行い、それ以外のときは従来の各キャリア毎の同期処理に切替えてもよい。特にＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）やＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）等を用いて無線受信機の機能を実現している場合、処理負荷の大きい同期処理を削減し余った処理能力を等化処理など他の処理に使う方が、ビット誤り率が改善されて無線フレーム破棄が減ることがある。
【００２５】
本発明は以上の実施の形態に限定するものではなく、構成の各機能部はソフトウェア、ハードウェアのいずれの手段で実現してもよく、また１つの機能部を複数の手段で実現してもよく、複数の機能部を単一の手段で実現してもよい。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、複数のキャリアを用いてデータ伝送を行う場合、１つのキャリアに同期パターンを備え、受信側ではそのキャリアの同期処理で得られた期タイミングを他キャリアの同期タイミングとしても用いるようにしたので、同期のための処理量が低減することがでると共に、伝送効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の送信処理概念図
【図２】本発明の受信処理概念図
【図３】本発明の実施の形態における送信処理ブロック図
【図４】本発明の実施の形態における受信処理ブロック図
【図５】従来の送信処理概念図
【図６】従来の送信処理概念図
【符号の説明】
１１  データ分離部
１２  同期パターン部
１３、１４  フレーム処理部
１５、１６  変調処理部
１７、１８  直交変調処理部
１９  合成器
２１  帯域分離部
２２、２３  直交検波部
２４  同期処理部
２５、２６  復調処理部
２７  復調データ合成部
【図１】
2004328303.tif 000003
【図２】
2004328303.tif 000004
【図３】
2004328303.tif 000005
【図４】
2004328303.tif 000006
【図５】
2004328303.tif 000007
【図６】
2004328303.tif 000008