(57)【要約】      （修正有）【課題】複数の無線通信機間での無線通信において通信効率を改善することを目的とする。【解決手段】同一時間帯に複数の無線通信機からそれぞれ送信されることで空間上で多重され、無線受信機において分離される複数の信号のうち、自己に割り当てられたタイムスロットに対応づけられた信号を生成する信号生成部と、該複数の無線通信機により共有される共有のタイムスロットで該信号生成部において生成した信号を送信し、該自己に割り当てられたタイムスロットで自己のデータ信号を送信する送信部と、を備えたことを特徴とする無線送信機を用いる。【選択図】図１
2009049941.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一時間帯に複数の無線通信機からそれぞれ送信されることで空間上で多重され、無線受信機において分離される複数の信号のうち、自己に割り当てられたタイムスロットに対応づけられた信号を生成する信号生成部と、
該複数の無線通信機により共有される共有のタイムスロットで該信号生成部において生成した信号を送信し、該自己に割り当てられたタイムスロットで自己のデータ信号を送信する送信部と、
を備えたことを特徴とする無線送信機。
【請求項２】
請求項１において、
前記共有のタイムスロットは、前記自己に割り当てられたタイムスロットよりも時間的に前であることを特徴とする無線送信機。
【請求項３】
請求項１において、
前記信号生成部において生成した信号は、自己相関性及び相互相関性を有する拡散コードであることを特徴とする無線送信機。
【請求項４】
請求項１において、
前記送信部は、前記信号生成部において生成した信号と前記データ信号との送信電力が同一、又は、互いに所定の差を有するように調整することを特徴とする無線送信機。
【請求項５】
同一時間帯に複数の無線通信機からそれぞれ送信されることで空間上で多重された信号を共有のタイムスロットで受信し、データ信号を該共有のタイムスロット以外のタイムスロットで受信する受信部と、
該共有のタイムスロットで受信した該多重された信号をそれぞれ異なるタイムスロットに対応する個々の信号に分離する分離部と、
該分離部で分離された該個々の信号についての受信特性を、該共有のタイムスロット以外のタイムスロットであって、該個々の信号に対応するタイムスロットで受信したデータ信号の受信処理に用いる受信処理部と、
を備えたことを特徴とする無線受信機。
【請求項６】
請求項５において、
前記多重はコード多重又は周波数多重であることを特徴とする無線受信機。
【請求項７】
請求項５において、
前記受信処理部は、前記個々の信号と、対応するデータ信号との受信電力の値の差分を調整して受信処理を行うことを特徴とする無線受信機。
【請求項８】
請求項５において、
前記受信処理部は、前記分離部で得られた前記個々の信号についての受信特性を用いて、該個々の信号に対応するタイムスロットでデータ信号を受信する場合の、利得の調整、又は復調キャリア周波数の調整、又は復調キャリア位相の調整を行うことを特徴とする無線受信機。
【請求項９】
請求項５において、
前記分離部は、前記共有のタイムスロットに近い方のタイムスロットに対応するコードを用いた逆拡散を優先して行い、
前記受信処理部は、前記共有のタイムスロット以外のタイムスロットにおいて該共有のタイムスロットに近い方のタイムスロットで受信する前記データ信号の受信処理を優先して行うこと、
を特徴とする無線受信機。
【請求項１０】
同一時間帯に複数の無線通信機からそれぞれ送信されることで空間上で多重され、無線受信機において分離される複数の信号のうち、自己に割り当てられたタイムスロットに対応づけられた信号を生成し、
複数の無線通信機により共有される共有のタイムスロットで、該自己に割り当てられたタイムスロットに対応づけられた信号を送信し、
該自己に割り当てられたタイムスロットで、自己のデータ信号を送信する、
ことを特徴とする無線信号送信方法。
【請求項１１】
同一時間帯に複数の無線通信機からそれぞれ送信されることで空間上で多重された信号を共有のタイムスロットで受信し、
該共有のタイムスロットで受信した該多重された信号を個々の信号に分離し、
該個々の信号についての受信特性を、該共有のタイムスロット以外のタイムスロットであって、該個々の信号に対応するタイムスロットで受信したデータ信号の受信処理に用いる、
ことを特徴とする無線信号受信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バースト無線信号の送受信を効率よく実行できる無線送信機、無線受信機、無線信号送信方法、及び無線信号受信方法に関する。本発明は特に時分割多重方式を用いる無線送信機、無線受信機、無線信号送信方法、及び無線信号受信方法に用いると好適である。
【背景技術】
【０００２】
無線通信においては、送受信機間の距離や伝搬環境により、送信機から送信された無線信号は受信機に到達するまでにその特性が大きく変動し得る。そこで受信機は、安定した受信信号を取得するために受信制御を行う。例えば、受信機は過去に受信した無線信号から伝搬環境等を推定し、現在の受信信号を正確に受信するための受信機の設定を変化させる適応制御を適用する。
【０００３】
ところが、バースト信号の送受信では、バースト時間内に上記の適応制御の為の伝搬環境の推定が充分な精度で得られず、伝搬環境の影響により変動した無線信号の制御が困難である。特に時間長の短いバースト信号の送受信の場合にこの問題は顕著に生じる。
【０００４】
そこで、この問題を解決する方法として、特許文献１では段落００７２、００７３において、「プリアンブル信号は、先頭のフレーム・スタート・パケットＦＳＰに配置される。…上記のようなバースト信号に対しては、受信レベルの最適化（ＡＧＣ）、受信周波数ずれの補正、同期の検出を短時間に行う必要がある。本実施形態では、後述するように、受信開始の時点（バースト検出開始時）は自動利得制御増幅部１０１の利得レベルは最大にして待ち受けを行っており、信号を検出すると一定期間の入力信号の大きさ（受信信号電力）を計測し、その結果に基づいて前段の自動利得制御増幅部１０１の利得レベルを調整する。次に、受信周波数ずれの検出と補正が行われる。周波数ずれの検出は自己相関を用いて行う。相関器の出力は繰り返し周期での位相回転に相当することを利用する。同期の検出は、自己相関または相互相関を用いて行う。検出された同期タイミングをもとにＯＦＤＭデータシンボルに対するＦＦＴタイミングを決定する」との記述がある。
【０００５】
また、特許文献２では段落０００３において、「通常、この可変利得増幅器の利得を決定する自動利得制御（ＡＧＣ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路は、受信したパケット信号の先頭部分に含まれるスタートシンボルＳＳおよびプリアンブルＰＲといった、既知信号の部分を利用して利得制御を行っている。」との記述がある。
【特許文献１】特開２００３−６９５４６
【特許文献２】特開２００５−３５４３２５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
送信フレームの先頭にプリアンブル信号を付加したり、パケット信号の先頭部分にプリアンブルを含める方法においては、受信制御を容易化することができる。しかし、例えば複数のユーザが時間を区切って同一周波数を使用する時分割多元接続方式、ＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）等では、ある有限幅の無線フレームをタイムスロットに区切り、各ユーザが自己に割り当てられたタイムスロットにおいてデータ信号の送受信を行う。したがって、各タイムスロットの先頭に各ユーザが個々に受信機制御に利用できる程の長さのプリアンブル信号を付加すると、スロット内におけるデータ送信区間が減少し、また、伝搬環境の推定に充分なシンボル長を確保する場合、伝送レートが低下することとなる。これにより、通信効率の著しい低下が生じるという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、複数の無線通信機がバースト信号の送受信により無線通信を行う際の、通信効率を改善することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明においては、同一時間帯に複数の無線通信機からそれぞれ送信されることで空間上で多重され、無線受信機において分離される複数の信号のうち、自己に割り当てられたタイムスロットに対応づけられた信号を生成する信号生成部と、該複数の無線通信機により共有される共有のタイムスロットで該信号生成部において生成した信号を送信し、該自己に割り当てられたタイムスロットで自己のデータ信号を送信する送信部と、を備えたことを特徴とする無線送信機を用いる。
【０００９】
好ましくは、前記共有のタイムスロットは、前記自己に割り当てられたタイムスロットよりも時間的に前である。
【００１０】
好ましくは、前記信号生成部において生成した信号は、自己相関性及び相互相関性を有する拡散コードである。
【００１１】
好ましくは、前記送信部は、前記信号生成部において生成した信号と前記データ信号との送信電力が同一、又は、互いに所定の差を有するように調整する。
【００１２】
本発明においては、同一時間帯に複数の無線通信機からそれぞれ送信されることで空間上で多重された信号を共有のタイムスロットで受信し、データ信号を該共有のタイムスロット以外のタイムスロットで受信する受信部と、該共有のタイムスロットで受信した該多重された信号をそれぞれ異なるタイムスロットに対応する個々の信号に分離する分離部と、
該分離部で分離された該個々の信号についての受信特性を、該共有のタイムスロット以外のタイムスロットであって、該個々の信号に対応するタイムスロットで受信したデータ信号の受信処理に用いる受信処理部と、を備えたことを特徴とする無線受信機を用いる。
【００１３】
好ましくは、前記多重はコード多重又は周波数多重である。
【００１４】
好ましくは、前記受信処理部は、前記個々の信号と、対応するデータ信号との受信電力の値の差分を調整して受信処理を行う。
【００１５】
好ましくは、前記受信処理部は、前記分離部で得られた前記個々の信号についての受信特性を用いて、該個々の信号に対応するタイムスロットでデータ信号を受信する場合の、利得の調整、又は復調キャリア周波数の調整、又は復調キャリア位相の調整を行う。
【００１６】
好ましくは、前記分離部は、前記共有のタイムスロットに近い方のタイムスロットに対応するコードを用いた逆拡散を優先して行い、前記受信処理部は、前記共有のタイムスロット以外のタイムスロットにおいて該共有のタイムスロットに近い方のタイムスロットで受信する前記データ信号の受信処理を優先して行う。
【００１７】
本発明においては、同一時間帯に複数の無線通信機からそれぞれ送信されることで空間上で多重され、無線受信機において分離される複数の信号のうち、自己に割り当てられたタイムスロットに対応づけられた信号を生成し、複数の無線通信機により共有される共有のタイムスロットで、該自己に割り当てられたタイムスロットに対応づけられた信号を送信し、該自己に割り当てられたタイムスロットで、自己のデータ信号を送信する、ことを特徴とする無線信号送信方法を用いる。
【００１８】
本発明においては、同一時間帯に複数の無線通信機からそれぞれ送信されることで空間上で多重された信号を共有のタイムスロットで受信し、該共有のタイムスロットで受信した該多重された信号を個々の信号に分離し、該個々の信号についての受信特性を、該共有のタイムスロット以外のタイムスロットであって、該個々の信号に対応するタイムスロットで受信したデータ信号の受信処理に用いる、ことを特徴とする無線信号受信方法を用いる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、複数の無線通信機がバースト信号の送受信により無線通信を行う際の、通信効率を改善することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
（１）全体の構成
図１は本発明における無線通信機（無線送信機、無線受信機）を用いた複数の無線通信機間における無線通信システムの構成例を示したものであり、無線通信機１と無線通信機２が無線送信機、無線受信機の例として図示されている。
【００２１】
図のように無線通信機１および無線通信機２はそれぞれ信号生成部３1、３2、データ信号生成部４1、４2、送信部５1、５2、受信部６1、６2、分離部７1、７2、受信信号処理部８1，８2を備える。
【００２２】
なお、無線通信機１、無線通信機２の周囲にはこれら以外に図示されていない複数の無線通信機（構成は無線通信機１、２と同様）が存在し、それらは相互に信号の送受信が可能である無線通信ネットワークを形成している。したがって、無線通信機２は無線通信機１以外の他の無線通信機からの送信信号も受信する。そこで、信号受信の衝突を回避するため、無線通信機１を含む複数の無線通信機は時刻同期し、同一周波数帯を時分割した無線フレームに含まれる複数のタイムスロット（時間区切り）のうち、自己に割り当てられたタイムスロットにおいて無線通信機２に信号の送信を行うものとする。すなわち、無線通信機２は、複数のタイムスロットのそれぞれに各無線通信機からの信号が割り当てられた無線フレームを受信する。なお、タイムスロット（＃１〜Ｎ）の割り当ては、例えば各無線通信機において１〜Ｎの乱数を発生し、乱数に対応する番号のスロットを送信機が自身に割り当てられたスロットとして使用する。
【００２３】
図２に、本実施例において無線通信機が一例として用いる時分割多元接続方式（以下、ＴＤＭＡ）の無線フレームの構成を表す。スロット＃１、２、３、…、Ｎは多元接続される各無線通信機に割り当てられたタイムスロットのスロット番号である。また、図においてスロット＃１の前に設けられた共有スロットは、スロット＃１〜Ｎのタイムスロットに対応するすべての無線通信機が使用することが可能な共有のタイムスロットである。この共有のタイムスロットでは、タイムスロットが割り当てられた各無線通信機が同時に信号を送信し、空間上で多重されることを許容する。なお、好ましくは共有スロットはスロット＃１〜Ｎよりも前に設けられるが、１〜Ｍの前に一つ、Ｍ＋１〜Ｎの前に一つといったようにグループごとに一つ設けることもできる。
【００２４】
以下、無線通信機１から送信される信号を無線通信機２が受信する場合について説明する。
【００２５】
信号生成部３1では、自己に割り当てられたタイムスロットに対応付けられた信号を生成する。この信号は、例えば、自己相関・相互相関性を有し同一タイムスロットにおいて多重分離可能なコードであり、各タイムスロットで互いに異なるコードが使用されることを特徴とするものである。
【００２６】
データ信号生成部４1では、自己が送信しようとするデータ信号が生成される。
【００２７】
複数の無線通信機に共有される共有のタイムスロットにおいては、信号生成部３1で生成された信号が送信部５1を介して送信され、自己に割り当てられたタイムスロットにおいては、データ信号生成部４1で生成されたデータ信号が送信部５1を介して送信される。
【００２８】
信号生成部３1で生成され無線通信機１から送信された信号は、図示されていない他の無線通信機からの無線信号と空間上で多重される。この多重された信号は、共有のタイムスロットにおいて無線通信機２の受信部６2で受信される。
【００２９】
受信部６2で受信された多重信号は、分離部７2において個々の信号に分離される。分離部７2で分離された各信号から求めた受信特性（例えば、チャネル推定値、伝搬環境推定値）に基づく受信機の調整情報（受信特性、例えばチャネル推定値）は、各信号に対応するタイムスロットにおいて当該各信号の受信処理の際に用いられる。なお、好ましくは、各信号の調整情報は、対応するタイムスロットの受信処理を行うまで受信処理部８2に記憶される。
【００３０】
無線通信機１から送信されたデータ信号生成部４1で生成されたデータ信号は、無線通信機１に割り当てられたタイムスロットにおいて無線通信機２の受信部６2で受信される。
【００３１】
受信部６2で受信されたデータ信号は、受信処理部８2に送られる。受信処理部８2では、すでに記憶されている無線通信機１に割り当てられたタイムスロットに対応する信号の調整情報に基づいて、無線通信機１からの前記データ信号の受信処理を行う。
（２）信号多重方式
本実施例では、複数の無線通信機からの送信信号の多元接続方式としてＴＤＭＡを用いる場合について説明するが、ＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）等、他の時分割を利用した多元接続方式を用いてもよい。
【００３２】
なお、本実施例では共有スロットに割り当てられるプリアンブル信号の多重方式はコード分割多元接続方式（Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）を採用するものであるが、多重された信号を各無線通信機からの信号に分離することが可能であれば、例えばＦＤＭＡ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）、ＯＦＤＭＡ等他の多元接続方式を用いてもよい。
（３）応用例
本発明の実施例の一つとしては、ＩＴＳ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）への応用があげられる。ＩＴＳは、情報通信技術を用いて交通の安全・円滑・快適化を目指す交通システムである。交通事故や渋滞などの道路交通社会における様々な問題がＩＴＳの導入により解決されることが期待されている。
【００３３】
本発明のＩＴＳへの応用例の一つは道路交通における車々間通信のための車載用無線通信機である。
【００３４】
例えば、車両交通事故を防止するための通信システムでは、路上を走行する各車両は周囲に存在する他の不特定多数の車両に対し自己に関する情報を放送する（図３）。この場合の車両からの送信信号は、基地局を介さずアドホック通信モードで他の車両に受信される。したがって、ある車両が送信する信号の送信レベルを個別に制御することにより、異なる位置で走行する信号受信環境の異なる複数の車両に対し、受信レベルを均等にすることは難しい。
【００３５】
また、従来の車載用無線通信機による車々間通信においては、無線通信を行う複数の車両間の距離等に応じて無線受信機での受信電力が変化してしまうという問題がある。つまり、無線信号を送信しようとする車両と当該無線信号を受信しようとする車両の一方あるいは両方が移動しその相対的位置関係が変化した時、その車両間の距離の長短等により無線信号の減衰量が異なり、それに応じて受信レベルも異なることとなる。実際に道路上の複数の車両間では、互いに情報を送受信し合う一方常にその位置関係が変化することが想定され、受信機側において、各送信元からの受信信号についての受信制御を個別に行う必要がある。
【００３６】
そこで、車々間の無線通信での無線信号の変化を抑制し上記の課題を解決するため、無線信号を受信しようとする自動車に搭載された無線受信機において受信信号の電力が一定となるよう、自動利得制御（ＡＧＣ）での利得の決定を適切に行うことが有効である。
【００３７】
本実施例によれば、複数の無線送信機から送信される多重信号を、無線受信機は共有のタイムスロットにおいて受信し、当該多重信号に多重された個々の信号についての受信特性を解析し、それらに対応するタイムスロットにおいてこの情報を参照し利得制御等の受信処理を効果的に行うことができる。
（４）無線送信機の構成
図４に本実施例における無線送信機の詳細な構成を示す。
【００３８】
図において、９は 時刻源、１０はスロットタイミング生成部、１１は送信スケジューリング部、１２はコード送信部、１３、１６は乗算部、１４は送信情報処理部、１５はマッピング部、１７は振幅制御部、１８はスイッチ、１９はＤＡコンバータ、２０は直交変調器、２１、２３は交流発振器、２２は乗算部、２４はフィルタを示す。
【００３９】
本実施例において同一の無線フレームを使用する他の無線通信機とは、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）からの時刻情報により時刻同期をとるものとする。このＧＰＳからの時刻情報に基づき、時刻源９は無線送信機内の時刻の管理を行う。
【００４０】
時刻源９で管理されたタイミングを基に、スロットタイミング生成部１０においてタイムスロットの区切りを生成する。送信スケジューリング部１１では、前記スロットタイミング生成部１０で生成したスロットの区切りに対しスロット番号＃１〜Ｎを割り当て、自己に割り当てられたタイムスロットのスロット番号を認識する。なお、タイムスロットの割り当ては、先に説明したように例えば乱数を発生させることにより行う。また、送信スケジューリング部１１は、共有のタイムスロットまたは自己に割り当てられたタイムスロットにおいて送信されるべき信号が生成され、送信されるようにタイミングを管理する。
【００４１】
コード送信部１２では、共有のタイムスロットのタイミングにおいて送信される信号としてのコードを生成し送信する。ここで、共有のタイムスロットで送信される信号は他の無線通信機が信号を受信する際に受信信号の制御を行うために用いられる。コードの生成においては、自己に割り当てられたタイムスロットのスロット番号に対応したコード番号のコードを選択する。コードは、自己相関性、相互相関性を有し前記共有のタイムスロットにおいて多重分離可能な信号であり、コード番号毎に異なるパターンを有することを特徴とするものである。なお、共有のタイムスロットにおいてコードが送信されるように、送信スケジューリング部によりコード生成タイミングが制御される。
【００４２】
コード送信部１２におけるコード生成は、例えば図５に示すようなコード生成装置によりなされる。図に示すコード生成装置の一例は、９段のシフトレジスタを有し、各シフトレジスタにはタイムスロットのスロット番号に対応する初期値が入力される。それらの初期値は入力クロックに同期して演算され演算結果が出力される。そのようにして割り当てられたスロットのスロット番号に対応するコードを生成することができる。
【００４３】
具体的には、例えば、スロット番号５０（スロット＃５０）のコードを生成する場合、シフトレジスタのＦＦ（フリップフロップ）の出力側を先頭として、「０００１１００１０」が初期値として各ＦＦに設定される。その後クロックに同期して、各ＦＦに格納されているデータは出力側のＦＦに順次シフトされ、最終段のＦＦに格納されたデータが出力データとして出力されていく。データの流れについて説明すると、最初のシフトではまず最終段のＦＦに格納された０が出力され、各ＦＦに格納されたデータが１段ずつシフトする。この出力された値０とシフト前に７番目のＦＦに入力されていた値０との演算が行われ、得られる演算結果の値０が最後尾のＦＦに入力される。次に、二回目のシフトがなされると、最終段のＦＦの値０が出力され、各ＦＦに格納されたデータが１段ずつシフトする。出力された値０とシフト前に７番目のＦＦに入力されていた値１との演算が行われ、得られる演算結果の値１が最後尾のＦＦに入力される。以下同様の操作を繰り返し、「５０」を２進法表現にした「０００１１０・・・」をスロット番号５０に対応するコード番号５０のコードとして生成する。
【００４４】
送信情報処理部１４では自己に割り当てられたタイムスロットにおいて送信しようとするデータ信号の信号処理を行う。具体的には、ベースバンド部の符号化やフレーム化などを行う。
【００４５】
送信情報処理部１４で信号処理された送信信号は、マッピング部１５に送られ、位相平面上へのマッピングがなされる。
【００４６】
振幅制御部１７では、コード送信部１２から送られてくる共有のタイムスロットで送信されるコードの送信電力と、マッピング部１５から送られてくる自己に割り当てられたタイムスロットで送信する送信信号の送信電力とが同一、又は、互いに所定の関係をもつように信号の振幅の値が決定される。同一でなく、振幅が所定の関係を持つようにする例としては、例えば、データ信号の振幅をコードの振幅よりも所定のオフセット分だけ大きくする、あるいは逆に、コードの振幅をデータ信号の振幅を所定のオフセット分だけ大きくするなどの制御を行う。共有のタイムスロット及び自己に割り当てられたタイムスロットにおける信号は、それぞれ乗算部１３及び１６によりこの振幅制御部１７により決定された振幅の値に調整されるよう制御される。なお、各タイムスロットのタイミングは送信スケジューリング部１１により管理される。
【００４７】
スイッチ１８は、送信スケジューリング部１１による信号送信のタイミング管理情報に応じて、アンテナ側の回路と送信部側の回路との接続切り替えを行う。具体的には、共有のタイムスロットではコード送信部１２及び乗算部１３側の回路に、自己に割り当てられたタイムスロットでは送信情報処理部１４、マッピング部１５、及び乗算部１６側の回路に、それぞれ接続される。また、共有のタイムスロット又は自己に割り当てられたタイムスロットのいずれでもないタイムスロット（例えば受信を行うタイムスロット）においては回路が切断される。
【００４８】
共有のタイムスロットで送信されるコードまたは自己に割り当てられたタイムスロットで送信される送信信号は、ＤＡコンバータ１９でアナログ信号に変換され、直交変調器２０において直交変調が行われる。これらの信号は乗算部２２においてアップコンバージョンによりベースバンド信号から高周波信号へと周波数変換され、フィルタ２４によりフィルタリングされた信号がアンテナから送信される。
【００４９】
なお、乗算部２２、交流発振器２３、及びフィルタ２４を省略し、ダイレクトコンバージョン方式により送信することも可能である。
（５）無線受信機の構成
図６に本実施例における無線受信機の詳細な構成を示す。
【００５０】
図において、２５、２８は交流発振器、２６は乗算部、２７はフィルタ、２９は復調器、３０はＡＤコンバータ、３１は信号分配部、３２は時刻源、３３はスロットタイミング生成部、３４は分離部、３５はパラメータ制御部、３６は交流発振器、３７は乗算部、３８は増幅器、３９は位相調整部、４０は判定部、４１は受信情報処理部を示す。
【００５１】
アンテナから受信した信号は、乗算部２６において交流発振器２５からの出力を用いてダウンコンバージョンにより周波数変換される。フィルタ２７でフィルタリングされた信号は復調器２９において直交検波等により復調される。受信信号はＡＤコンバータ３０によりデジタル信号へと変換され、信号分配部３１に送られる。
【００５２】
信号分配部３１では受信信号を分離部３４及び乗算部３７、増幅器３８、及び位相調整部３９等で構成される受信信号の受信処理部（信号調整部）へと送られるように信号を分配する。
【００５３】
ＧＰＳから取得する時刻情報に基づき、時刻源３２は無線受信機内の時刻の管理を行う。時刻源３２で管理されたタイミングを基に、スロットタイミング生成部３３においてタイムスロットの区切りを生成する。
【００５４】
分離部３４では、共有のタイムスロットのタイミングで受信した多重信号を、スロット番号＃１〜Ｎに対応するコード番号１〜Ｎのコードで逆拡散する。
【００５５】
分離部３４の構成の一例を図７に示す。共有のタイムスロットで受信した多重信号の情報は一旦メモリ４２に記憶される。一方、逆拡散コード生成部４３ではコード番号１〜Ｎに対応する逆拡散コードＣ１〜ＣＮが生成される。逆拡散部４４では逆拡散コード生成部４３で生成した各逆拡散コードについて、それぞれメモリ４２に記憶された信号の情報を用いて逆拡散を行っていく。得られた逆拡散信号Ｐ１〜ＰＮはチャネル推定値（受信特性）としてパラメータ制御部３５に送られる。なお、ここでは、逆拡散部は共有スロットに近いスロットに対応するコードから順に逆拡散を行う。これにより、スロット＃１等の受信を開始した後に、並列してその後のスロット＃ｋについて逆拡散を行い、スロット＃ｋの実際の受信までに受信特性（チャネル推定値）を得ることができる。
【００５６】
また、分離部３４の構成の他の一例を図８に示す。逆拡散コード生成部４５ではコード番号１〜Ｎに対応する逆拡散コードＣ１〜ＣＮが生成される。逆拡散コードＣ１〜ＣＮはそれぞれに対応する逆拡散部＃１〜Ｎ（４６1〜N）に入力される。共有のタイムスロットにおいて受信された多重信号は逆拡散部＃１〜Ｎ（４６1〜N）に並列に送られ、それぞれにおいて逆拡散される。得られた逆拡散信号Ｐ１〜ＰＮはパラメータ制御部３５に送られる。
【００５７】
なお、図７、図８の逆拡散コード生成部４３、４５は無線送信機におけるコード送信部に含まれるコード生成装置の例（図５）と同様の装置を用いることができる。よって、送信機、受信機を一体的に持つ通信機を用いる場合には、コード生成部４３、４５は一つのコード生成部を共有してもよい。
【００５８】
パラメータ制御部３５は、逆拡散信号Ｐ１〜ＰＮを基に各スロットの受信信号について利得、復調キャリア周波数、及び復調キャリア位相を調整するためのパラメータを算出する。具体的には、例えば、既知の固定値（Ｉ，Ｑ）＝（１，０）を拡散して送信されたコードを受信機において逆拡散し、相関ベクトルと既知のベクトルを比較することによりこれらのパラメータを求める。すなわち、受信相関ベクトルの大きさから電力（利得）調整パラメータ（１/Ｐ、Ｐは所望の受信電力を１とした場合の受信電力の相対値）、Ｉ軸からの位相ずれ量Δφから復調キャリア位相調整パラメータ（-Δφ）、このΔφの時間に対する変化量Δｆから復調キャリア周波数調整パラメータΔfを得ることができる。算出された各パラメータの値は調整情報としてコード（対応スロット）に対応させて記憶され、実際に各タイムスロットにおいて受信処理を行う際の利得、復調キャリア周波数、及び復調キャリア位相の調整に用いられる。なお、このパラメータ制御部は、受信するタイムスロットのスロット番号＃１〜Ｎに対応するコードのパラメータを読み出して、受信信号をそのパラメータに従って制御することで前述調整を容易に行うことができる。調整情報の記憶方法としては、例えば、スロット番号＃１〜N（C１〜CN）に対応する調整情報の各パラメータの算出結果の値をスロット毎（コード毎）にテーブルとして記憶し、各タイムスロットにおいて信号を受信する場合に、このテーブルからそのスロット番号（コード番号）に対応する各パラメータの値を参照する。
【００５９】
パラメータ制御部３５による制御のもと、増幅器３８、交流発振器３６、乗算部３７、及び位相調整部３９において利得、復調キャリア周波数、及び復調キャリア位相の調整が行われる。この際、無線送信機において、コードの送信電力とデータ信号の送信電力との間に所定のオフセットが設定されている場合は、調整情報の基となったコードの受信電力と各タイムスロットで受信したデータ信号の受信電力との差分（オフセット）を調整したものを用いて振幅の調整を行う。
【００６０】
続いて、受信信号は判定部４０においてデータ判定されることによりデマッピングされた後、受信情報処理部４１に送られ復号等の他の信号処理が行われる。
【００６１】
なお、本実施例において無線通信機が備える無線送信機と無線受信機は図９に示すようなアンテナを共有する構成を有し、送受信のタイミングにより回路の切り替えを行うこともできる。すなわち、自己がコードまたはデータ信号を送信しようとする場合は無線送信機側の回路に、他の無線通信機からの信号を受信しようとする場合は無線受信機側の回路に、アンテナが接続されるようにスイッチが制御される。
（６）信号受信プロセス
図１０に示すフローチャートを用いて前述の受信信号の信号処理のプロセスを以下に時系列的に説明する。
【００６２】
まず、共有のタイムスロットで無線受信機が受信する多重信号の信号処理を行う。
【００６３】
Ｓ１では共有スロットの開始時刻であるか否かが判断される。共有スロットの開始時刻であると判断された場合はＳ２に進み、共有スロットの開始時刻でないと判断した場合はＳ１の判断が繰り返される。
【００６４】
Ｓ２では共有のタイムスロットで多重信号に対し、コード番号ｋ＝１についての逆拡散処理を開始する。
【００６５】
Ｓ３ではコード番号ｋ＝１に対応する逆拡散コードＣ１を用いて多重信号の逆拡散およびチャネル推定処理を行う。このステップにおいて、コード番号ｋに対応するコード電力Ｐk、調整すべき周波数シフトΔｆk、および位相オフセットΔφk（調整方向は−Δφk）の値が求められる。
【００６６】
Ｓ４において、Ｓ３での逆拡散により得られたコード電力Ｐkの値と値閾値との比較がなされる。コード電力Ｐkが閾値よりも大きい場合はＳ５に進み、閾値よりも小さい場合はＳ６に進む。
【００６７】
Ｓ５ではスロット番号のフラグがｓk＝１にセットされ、利得がＧk＝１／Ｐkが決定される。
【００６８】
Ｓ６ではスロット番号のフラグがｓk＝０にセットされる。
【００６９】
続いて、Ｓ７ではｋを１インクリメントすることでコード番号ｋ＝２についてＳ３〜Ｓ６のステップを開始する。
【００７０】
以下同様にして、Ｓ８においてコード番号ｋ＞Ｎと判断されるまでＳ３〜Ｓ６の操作を繰り返し、すべてのスロット番号に対応するコードについて、コード電力Ｐkを求めてそれぞれの利得Ｇkを決定し、また、周波数シフトΔｆk、および位相オフセットΔφk（−Δφk）の値を決定する。
【００７１】
次に、各個別のタイムスロットで受信するデータ信号の調整を行う。
【００７２】
Ｓ９において、ｋを“１”にセットする。
【００７３】
Ｓ１０では個別スロット＃ｋの開始時刻であるか否かが判断される。スロット番号ｋ＝１のタイムスロットの開始時刻であると判断した場合はＳ１１に進み、スロット番号ｋ＝１のタイムスロットでないと判断した場合はＳ１０の判断が繰り返される。
【００７４】
Ｓ１１ではスロット番号のフラグｓkが１であるかの確認を行う。ｓk＝１の場合はＳ１２に進み、ｓk＝１でない場合はそのスロットについての受信処理は必要とされないためＳ１６に進む。
【００７５】
Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４ではそれぞれ、データ信号に対する受信機利得制御、周波数補正、位相補正を行う。Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４のステップにおいては、前記共有のタイムスロットで受信した多重信号の信号処理のプロセスで得られた、各スロット番号＃ｋに対応するコード番号ｋの受信信号の調整情報を用いる。すなわち、各タイムスロットで受信するデータ信号の信号調整に受信機利得制御では利得Ｇkの値を、周波数補正では周波数シフトΔｆkの値を、また、位相補正では位相オフセットΔφk（−Δφk）の値を利用する。なお、受信機利得制御、周波数補正、位相補正の各調整処理を行う順序（Ｓ１２〜Ｓ１４）は任意である。
【００７６】
Ｓ１５では利得、復調キャリア周波数、及び復調キャリア位相の調整がなされたデータ信号のデータ復調のステップへと進む。
【００７７】
続いて、Ｓ１６ではｋを１インクリメントすることでスロット番号＃ｋ＝２のタイムスロットで受信するデータ信号についてＳ１０〜Ｓ１５の処理を開始する。
【００７８】
以下同様にして、Ｓ１７においてｋ＞Ｎと判断されるまでＳ１０〜Ｓ１５の処理を繰り返す。
【００７９】
Ｓ１８において、すべてのスロット番号＃１〜ＮについてＳ１０〜Ｓ１５の受信信号の調整処理が終了すると、最終的なトータルの受信機利得は、Ｇ＝１／ΣＰkと計算される。この受信機利得Ｇは次の共有のタイムスロットで受信する多重信号の利得制御に用いられることとなる。
【００８０】
なお、図１０における多重信号の逆拡散手段は図７に示す分離部構成例を用いた場合であるが、図８に示す分離部構成例を用いた場合も同様にして各タイムスロットでの受信信号の信号処理を行うことができる。
（７）他の応用例
上述の実施例では、ＴＤＭＡのタイムスロットの各無線通信機への割り当ては、例えば乱数を発生させることにより各無線通信機自身が行うが、基地局が割り当てを担い、各無線通信機は通信を開始しようとする時にタイムスロットの割り当て要求を送信し、この要求に応じて空いているタイムスロットを割り当てるものでもよい。
【００８１】
後者のタイムスロット割り当て方法は、ＷｉＭＡＸ（Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ  Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ  ｆｏｒ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ａｃｃｅｓｓ）をベースとした通信システムへの応用において特に有益である。このＷｉＭＡＸをベースとした通信システムは、比較的広帯域の無線通信を可能とし、また、複数無線通信端末の通信を集中制御により効率よく制御できるため、例えばインフラ協調システムにおける路車間通信への利用が期待される。
【００８２】
本発明をＷｉＭＡＸをベースとした通信システムに応用する場合、無線通信を行おうとする無線通信機がネットワークエントリする際のプロセスを本実施例の信号生成に利用することができ効率化が図れる。
【００８３】
無線通信機が基地局への接続を開始するとき、無線状態を確認し送信タイミングの調整や送信電力レベル等の調整をするレンジングを行う。一般的なレンジング（初期レンジング）のプロセスにおいては、無線通信を開始しようとする無線通信機が複数のコードの中から（例えばランダムに）選択した１つのＣＤＭＡレンジングコードを生成しＢＰＳＫ変調して基地局へ送信する。基地局はこのレンジングコードを受信すると、レンジング応答メッセージを無線通信機に対し送信する。なお、レンジング応答が得られない場合は、他のＣＤＭＡコードを用いて同様の処理を行う。
【００８４】
本実施例では複数の無線通信機が生成するレンジングコードを当該複数の無線通信機により共有される共有のタイムスロットに多重する。これにより、各無線通信機は自己がデータ送信を行う際に、無線受信機におけるデータ信号の受信処理に用いる多重分離可能な信号としてコードを改めて生成する必要がなくなる。
【００８５】
本実施例における路側機（基地局）が無線通信機（車載機）に送信する無線フレームの一例を図１１に示す。図において、無線フレームの先頭のＰｒｅａｍｂｌｅは信号を多重送信する各無線通信機が路側機と同期をとるためのプリアンブルである。ＦＣＨはフレーム制御ヘッダ、ＤＬ−ＭＡＰはダウンリンクの割り当て情報、ＵＬ−ＭＡＰはアップリンクの割り当て情報、ＤＬ−Ｂｕｒｓｔ及びＵＬ−Ｂｕｒｓｔはそれぞれダウンリンク及びアップリンクの送信領域である。なお、ＤＬ−ＭＡＰ及びＵＬ−ＭＡＰの割り当て情報（バーストプロファイル）には、送信形式や送信領域に関する情報が含まれる。レンジングコード送信エリアはＣＤＭＡレンジングコードの送信領域である。アドホック通信期間はアドホックモード用の車々間通信専用の領域であり、先頭部分に配置されている共有スロット部には各無線通信機からのレンジングコードが空間多重される。なお、共有ｓｌｏｔ１はＳｌｏｔ１〜ｎを使用する無線通信機により共有され、共有ｓｌｏｔ２はＳｌｏｔ１'〜ｎ'を使用する無線通信機により共有され、共有ｓｌｏｔ３はＳｌｏｔＡ〜Ｅを使用する無線通信機により共有される。Ｓｌｏｔ１〜ｎ、１'〜ｎ'、Ａ〜Ｅはデータ信号送信領域である。各無線通信機からのデータ信号は、Ｓｌｏｔ１〜ｎ、１'〜ｎ'のように同一周波数帯に時分割多重され、または、ＳｌｏｔＡ〜Ｅのように異なる周波数帯に分散することも可能である。なお、アップリンク（ＵＬ）におけるレンジングコード送信エリアをＳｌｏｔ１〜ｎ（グループ１）、Ｓｌｏｔ１'〜ｎ'（グループ２）、ＳｌｏｔＡ〜Ｅ（グループ３）のいずれかのグループ、又は、すべてのグループにおいて共有スロットとして用いることも可能である。
【００８６】
基地局（路側機）がタイムスロットを割り当てる場合の割り当てプロセスのシーケンスを図１２、図１３に示す。
【００８７】
図１２では、Ｓ１９において、無線通信機が通信を開始しようとする時、自身が選択したレンジングコードを基地局に対して送信する。
【００８８】
Ｓ２０において、基地局は、無線通信機が送信したレンジングコードが他の無線通信機が送信したレンジングコードと重複しなかった場合は、レンジング応答を送信する。無線通信機は、この応答の受信により少なくとも直近のコード使用の重複は無いものと判断し、そのコード及び対応するスロットを割り当てスロットとして利用する。もちろん、基地局は、受信したレンジングコードについて使用中フラグを立て、フラグの立っていない未使用コードをレンジング応答に含める等して割り当ててもよい。
【００８９】
図１３ではレンジングコードの使用をフラグ管理する場合を示す。
【００９０】
Ｓ２１において、無線通信機が通信を開始しようとする時、自身が選択したレンジングコードを基地局に対して送信する。基地局はレンジングコード＃１に対応するスロット＃１が未割り当てであるか否かを判断する。スロット＃１がすでに他の無線通信機に割り当てられ済みである場合、基地局は無線通信機に対してタイムスロットの割り当てを行わず、無線通信機に対し応答をしない。
【００９１】
次に、Ｓ２２では、レンジングコード＃１についてのレンジング要求に対し基地局から応答が無いことを確認した無線通信機は、新たに選択したレンジングコード＃２を基地局に対して送信する。基地局はレンジングコード＃２に対応するスロット＃２が未割り当てであるか否かを判断する。未割り当てであればコード＃２（スロット＃２）を無線通信機に対し割り当て、他の無線通信機に割り当て済みであればタイムスロットの割り当ては行わない。タイムスロットの割り当てを行わない場合は、基地局は無線通信機に対し応答をしない。
【００９２】
以下同様の操作が繰り返され、Ｓ２３において、レンジングコードのコード番号＃ｋに対応するタイムスロット、スロット＃ｋが未割り当てであることを基地局が確認し、無線通信機に対し応答を行うまで、通信を開始しようとする無線通信機はレンジングコード＃ｋを基地局に対し送信する。基地局は当該無線通信機に対して、未割り当てであるコード＃ｋ（スロット＃ｋ）を割り当てる。
【００９３】
上述のスロット割り当て方法によれば、無線通信機から基地局に送信されるレンジングコードは、当該無線通信機が通信を行う際に前記実施例におけるデータ信号の受信処理に用いる信号として利用することが可能であるという利点がある。すなわち、スロット＃１〜＃ｋに割り当てられた各無線通信機から送信されたレンジングコードを共有のタイムスロットに多重し、前記実施例における多重信号とすることができ、したがって、無線送信機において自己に割り当てられたタイムスロットのスロット番号に対応するコードを改めて自ら生成し送信する必要がなくなる。また、レンジングコードの送信エリアを共有スロットとしても用いることでリソースの有効利用を図ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】無線通信システム
【図２】無線フレーム構成図
【図３】複数車両との車々間通信
【図４】無線送信機の構成図
【図５】コード生成装置の構成例
【図６】無線受信機の構成図
【図７】分離部の構成の一例
【図８】分離部の構成の他の一例
【図９】無線装置の構成図
【図１０】信号受信フロー
【図１１】ＷｉＭＡＸにおける無線フレーム構成
【図１２】スロット割り当てシーケンス１
【図１３】スロット割り当てシーケンス２
【符号の説明】
【００９５】
１、２  無線通信機
３1、３2  信号生成部
４1、４2  データ信号生成部
５1、５2  送信部
６1、６2  受信部
７1、７2  分離部
８1、８2  受信処理部
９、３２  時刻源
１０、３３  スロットタイミング生成部
１１  送信スケジューリング部
１２  コード送信部
１３、１６、２２、２６、３７  乗算部
１４  送信情報処理部
１５  マッピング部
１７  振幅制御部
１８  スイッチ
１９  ＤＡコンバータ
２０  直交変調器
２１、２３、２５、２８、３６  交流発振器
２４、２７  フィルタ
２９  復調器
３０  ＡＤコンバータ
３１  信号分配部
３４  分離部
３５  パラメータ制御部
３８  増幅器
３９  位相調整部
４０  判定部
４１  受信情報処理部
４２  メモリ
４３、４５  逆拡散コード生成部
４４、４６1〜N  逆拡散部
【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】
2009049941.tif 000010
【図９】
2009049941.tif 000011
【図１０】
2009049941.tif 000012
【図１１】
2009049941.tif 000013
【図１２】
2009049941.tif 000014
【図１３】
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