JP4318510B2 - 通信装置および通信方法 - Google Patents
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Description
自由空間伝搬損:周波数が高くなるにつれてロスが増大。通信エリアは狭くなる。
透過特性:周波数が高くなるにつれて、遮蔽物を透過した際のロスが大きくなる。
回折効果:周波数が高くなるにつれて、回折効果が小さくなりシャドウイングの影響が大きくなる。
いう課題を有していた。
インパルス変調信号を2以上の帯域(サブキャリア)に分割し、この信号を用いて通信を行う(特に復調を行う場合の)発明について図面を用いて説明する。図1は、従来のインパルス変調信号を用いた通信システムを示した図であり、150は送信装置、151は受信装置を示しており、送信装置150はアンテナ部101、送信変調部103からなっており、受信装置151はアンテナ部101、受信復調部102からなっている。図2は、図1に示した送信装置150と受信装置151の夫々を詳細に説明した図であり、便宜上送信装置150と受信装置151とを複合した送受信装置としたものである。また、図1に対応するブロックには同一の符号を付しており、ここでは相違点のみを述べる。250は信号を入力し、入力信号より狭い帯域の複数のサブキャリア信号に分割するフィルタ部である。102は、フィルタ部250により分割された複数のサブキャリア分割信号を入力し、受信、復調する受信復調部であり、受信部202および復調部203からなっている。202は入力された受信信号を電力増幅して増幅信号を出力する受信部であり、203は増幅信号を入力し、受信時刻や振幅、位相などから情報を検出、受信データを出力する復調部である。103は、送信データを入力、変調、電力増幅してサブキャリア送信信号を出力する送信変調部であり、変調部204および送信部205からなっている。204は入力された送信データを予め定められた方式によってインパルス変調し、サブキャリア変調信号を出力する変調部であり、205はサブキャリア変調信号を入力し電力増幅してサブキャリア送信信号を出力する送信部である。送信部205から出力された信号は、フィルタ部250によって各サブキャリアが帯域制限され、多重された送信信号がアンテナ部101へと供される。フィルタ部250は、帯域を制限する複数のフィルタ201からなっており、フィルタ部250の通過特性は図3に示すように構成されているものとする。すなわち、複数のフィルタ201は各々異なる帯域を制限しており、図3で示すサブキャリアに対応している。
。この方法について図4、図5、図11を用いて説明する。
インパルス変調信号を2以上の帯域(サブキャリア)に分割し、このサブキャリア信号を用いてインパルス変調通信の複数チャネルの多重化を行う発明について図面を用いて説明する。図40は本実施の形態に係る送信装置150及び受信装置151の構成を示す図である。図40において、送信変調部103がチャネル制御部4001をさらに有し、受信復調部102がチャネル制御部4001をさらに有している点が実施の形態1のものと異なる。このチャネル制御部4001は、チャネル毎に使用するサブキャリアを選択制御するものである。
することが可能である。しかし、サブキャリアf4はチャネル1とチャネル2とが重複して使用する状態となっている。このため、インパルスを検出しようとすると混信により正常に行えない可能性がある。しかし、受信装置151はサブキャリアf4では正常なインパルス検出ができないものの、他のサブキャリア(チャネル1ではf1、f3、f6、チャネル2ではf2、f5、f7)によってインパルスの位相や振幅、時刻などの検出が正常に行える。このため、これらのサブキャリアのみでも通信を行うことは可能であることが分かる。その上、チャネル1とチャネル2とのシンボル時刻に一定のずれがある場合、サブキャリアf4のインパルスを分離することも可能である。この様にすることで、チャネル間で重複したサブキャリアを分離、チャネル毎の復調に活用する事が可能となる。この結果、1チャネルで利用する総電力が向上し通信品質の向上が見込める。
(実施の形態3)
インパルス変調方式を2以上の帯域(サブキャリア)に分割し、このサブキャリアに対して符号を拡散させて通信を行う発明について説明する。
チャネル1:sc1={−1、+1、−1、+1、−1、+1、−1}
チャネル2:sc2={+1、−1、−1、+1、+1、+1、−1}
チャネル3:sc3={+1、+1、−1、−1、−1、−1、+1}
チャネル4:sc4={+1、−1、+1、+1、−1、−1、+1}
チャネル5:sc5={−1、+1、+1、−1、+1、−1、−1}
チャネル6:sc6={−1、+1、−1、−1、+1、+1、+1}
チャネル7:sc7={−1、−1、−1、+1、+1、+1、−1}
また、受信装置151は、チャネル1を復調するものとして説明を行う。
インパルス変調方式を2以上の帯域(サブキャリア)に分割し、通信に用いるサブキャリアを順次変化させて通信を行う発明について説明する。
受信復調部102、送信変調部103については、第3の実施の形態と同様、図9、図10のものを使って説明する。
図19に示したシステムにおいて、サブキャリアを用いて周波数分割多重(FDD)を実現する技術について説明する。
説明するが、これら通信方向は本技術の内容を制限するものではない。
(期間1)まず、通信端末1950、1951共に、キャリア制御部2503は制御情報2514に従って通信に利用するサブキャリアを初期値に設定する。初期値としては、割当可能なサブキャリアを全て利用可能にする設定、割当可能なサブキャリアのうち予め定められた特定のサブキャリアを除いて利用可能に設定する設定などが考えられる。このようにして選択されたサブキャリアに対応する信号が、受信復調部102および送信変調部103のスイッチ部2501へ出力され、スイッチの状態が決定する(ステップS4101)。
(期間2a)次に、通信端末1950では、送信データ2513として、予め定められた初期信号を入力し、波形生成部206を通じて対応するインパルス信号が生成される。このインパルス信号は、スイッチ部2501によってサブキャリアの選択が行われ、送信部205を通して出力される(ステップ4103)。
(期間2b)次に、通信端末1950と1951との動作を入れ替えてそれぞれステップ
S4103、S4104の動作を行う。
(期間3a)次に、通信端末1950は、決定したダウンリンク用サブキャリア情報を送信する。通信端末1951は、受信したダウンリンク用サブキャリア情報を受け取ると、検波部203から制御データ2515としてその情報がキャリア制御部2503へと入力される。そして、この制御データ2515に従って、受信復調部102におけるスイッチ部2501の状態が設定される(ステップS4105)。
(期間3b)期間3aと同様に通信端末1951は、決定したアップリンク用サブキャリア情報を送信する。通信端末1950は、アップリンク用サブキャリア情報を受け取ると、検波部203から制御データ2515としてその情報がキャリア制御部2503へと入力される。そして、この制御情報に従って、受信復調部102におけるスイッチ部2501の状態が設定される(ステップS4105)。
次に、期間3a、期間3bの通信後、両通信端末は、送信変調部103におけるスイッチ部2501を、通信端末1950はダウンリンク用サブキャリアに、通信端末1951はアップリンク用サブキャリアに設定しアップリンク・ダウンリンクサブキャリアの設定が完了する(ステップS4106)。
(期間5)通信端末1950、1951は、アップリンク用サブキャリア、ダウンリンク用サブキャリアを用いて通信を開始する(ステップS4107)。
とする場合、初期動作で行ったサブキャリアの状態調査で利用可能と判断した全サブキャリアを利用して通信を行うことで、周波数利用効率が高く、最大伝送能力の高い通信システムを構築できる。
ブキャリアを指定して授受することも可能である。この様に制御することで柔軟性のあるシステムが構築できる。
(期間0)通信端末1950、1951は初期状態(1)より前の準備として、制御用信号を用いて通信開始状態を相互に通知する。通信端末1950は、通信の開始を表す制御
用信号を予め定められた1以上のサブキャリアを用いて発信し、これを受信した通信端末1951は、初期動作(1)への移行準備を行う。
(期間4)通信端末1950、1951はサブキャリア割当が完了したことを、制御用信号を用いて通知する。通信端末1950は、通信に用いるサブキャリア割当が完了したことを通知し、以降の通信を割り当てられたサブキャリアを用いて行うように制御する。
(期間5)通信端末1950、1951は、ネゴシエーション完了を相互に通知する。これにはアップリンク・ダウンリンク・制御用の最低3つのサブキャリアが割り当てられ、通信端末1950、1951間で通信が実施される。
図43は本実施の形態のサブキャリアの帯域特性を示す図である。この帯域特性は本実施の形態における送信装置の変調部204、および受信装置の復調部が実現するものであるが、この点を除いて、実施の形態1と同一の構成を有している。
インパルス変調信号をサブキャリアを用いて通信するシステムにおいて、サブキャリアの帯域を変化させたり、データの冗長性を変化させたりすることで、柔軟な通信システムを構築する方法について説明する。
インパルス変調信号をサブキャリアを用いて通信するシステムにおいて、いくつかのサ
ブキャリアをサブセットとして用い、2つ以上のサブセットによって通信を実施する技術について説明する。
本実施の形態では、広帯域信号が出力されていることを簡単な構成で検出する発明について説明する。
102、2501 受信復調部
103 送信変調部
150 送信装置
151 受信装置
201 フィルタ
202 受信部
203 復調部
204 変調部
205 送信部
206、502 波形生成部
250 フィルタ部
401、501 補償部
402 演算部
403 検波部
901 拡散符号格納部
902 逆拡散部
903、1002 乗算部
1001 拡散部
1950、1951 通信装置
2501 スイッチ部
2503 キャリア制御部
3801 判定部
3802 検出部
4001 チャネル制御部
4401 サブキャリア発生器および変調器
4402 サブキャリア時間変調器
4403 出力段
4404 アンテナ
Claims (35)
- 送信データをインパルス変調して生成したインパルス変調信号を用いて、少なくとも2つのサブキャリアが同一データである複数のサブキャリア信号を生成する送信変調部と、
情報の量や重要度および通信の伝搬状態によって通信に利用する前記サブキャリア信号を制御するキャリア制御部と
前記複数のサブキャリア信号を放射するアンテナ部と
を具備する通信装置。 - 前記複数のサブキャリア信号は、フィルタによって、前記インパルス変調信号の周波数帯域内に帯域制限された信号である請求項1に記載の通信装置。
- 受信データを検波し、サブキャリア毎の受信電力を検査する受信復調部をさらに有し、
前記受信復調部が検査した受信電力に応じて、サブキャリアの利用可否を前記キャリア制御部へ通知する請求項1に記載の通信装置。 - 前記キャリア制御部が2以上の前記サブキャリア上でホッピングさせる請求項3に記載の通信装置。
- 前記キャリア制御部が2以上の前記サブキャリア上で拡散させる請求項3に記載の通信装置。
- 前記送信変調部が前記サブキャリアの周波数配置を、通信状況に応じて変化させる請求項3に記載の通信装置。
- 前記送信変調部が低い中心周波数を有するサブキャリアに狭い帯域を割り当て、高い中心周波数を有するサブキャリアに広い帯域を割り当てる請求項3に記載の通信装置。
- チャネル毎に使用するサブキャリアを選択制御するチャネル制御部をさらに有し、
前記チャネル制御部が2以上のチャネルを異なる前記サブキャリアで通信する請求項3に記載の通信装置。 - 前記チャネル制御部が2以上のチャネルを異なる前記サブキャリアの組合せで通信する請求項8に記載の通信装置。
- 前記キャリア制御部が、少なくとも1つの前記サブキャリアで制御情報を通信する請求項8に記載の通信装置。
- 受信データを検波して、受信したサブキャリア毎の受信電力を検出し、受信電力に応じて送信に用いるサブキャリアの利用可否を示す制御データを出力する受信復調部と、
前記制御データによって送信に利用するサブキャリアを制御し、少なくとも1つの前記送信に利用するサブキャリアを制御情報の通信用に割り当てるキャリア制御部と、
チャネル毎に使用する前記送信に利用するサブキャリアを選択制御し、2以上のチャネルに異なる前記送信に利用するサブキャリアを割り当てるチャネル制御部と、
送信データをインパルス変調し、送信する複数のサブキャリアを生成し、前記送信する複数のサブキャリアのうち、少なくとも1つのサブキャリアでは、時間分割多重、および符号分割多重のいずれか一方を用いて2以上のチャネルの前記制御情報を多重する送信変調部と、
前記制御されたサブキャリア信号を放射するアンテナ部と、
を具備する通信装置。 - 前記送信変調部が2以上の前記サブキャリアを用いて周波数分割多重(Frequency Division Duplex)を行う請求項3に記載の通信装置。
- 前記送信変調部が3以上のサブキャリアを用いて周波数分割多重(Frequency Division Duplex)する請求項10に記載の通信装置。
- 前記送信変調部が前記制御情報を通信するサブキャリアの中心周波数は、他のサブキャリアの中心周波数よりも低い請求項10に記載の通信装置。
- 前記送信変調部が前記制御情報を通信するサブキャリアの帯域は、他のサブキャリアの帯域よりも狭い請求項10に記載の通信装置。
- 前記送信変調部が1つのシンボルを2以上の前記サブキャリアに分割し、2以上のチャネルを多重する請求項8に記載の通信装置。
- 前記送信変調部が1つのシンボルを2以上の前記サブキャリアを用いて周波数ホッピングさせて、2以上のチャネルを多重する請求項16に記載の通信装置。
- 前記送信変調部が1つのシンボルを2以上の前記サブキャリア上で符号拡散させて、2以上のチャネルを多重する請求項16に記載の通信装置。
- 前記送信変調部が1つのシンボルを2以上の前記サブキャリア上と2以上のチップに拡散し、2以上のチャネルを多重する請求項16に記載の通信装置。
- 前記アンテナ部は複数のアンテナ素子からなる請求項3に記載の通信装置。
- 前記アンテナ部は周波数特性がマルチバンド特性を有する請求項3に記載の通信装置。
- 前記アンテナ素子は帯域特性の中心周波数が異なる請求項20に記載の通信装置。
- 前記アンテナ素子の帯域特性が周波数軸上において重ならない請求項22記載の通信装置。
- 前記アンテナ部は、サブキャリア毎に電波を受信し、前記サブキャリア信号を前記受信復調部へ出力する請求項3に記載の通信装置。
- 前記アンテナ素子が前記サブキャリアに対応した周波数特性を有し、サブキャリア送信信号を電波として放射する請求項20に記載の通信装置。
- 前記受信復調部が通信相手から受信した既知信号よりサブキャリア毎の信号系列の特性を検出し、前記特性を補償する補償部を具備する請求項3に記載の通信装置。
- 前記特性が周波数特性である請求項26記載の通信装置。
- 受信データに含まれる通信相手から受信した既知信号より受信したサブキャリア毎の信号系列の時間応答特性を検出し、前記時間応答特性を相関器の相関信号により補償する補償部と、
前記補償された受信データを検波して前記受信したサブキャリア毎の受信電力を検出し、受信電力に応じて送信に用いるサブキャリアの利用可否を示す制御データを出力する受信復調部と、
前記制御データによって送信に利用するサブキャリアを制御するキャリア制御部と、
送信データをインパルス変調し、送信する複数のサブキャリアを生成する送信変調部と、
前記制御されたサブキャリア信号を放射するアンテナ部と、
を具備する通信装置。 - 前記受信復調部が
拡散符号を格納し前記サブキャリアに対応した拡散符号を抽出する拡散符号格納部と、
前記サブキャリア信号と前記拡散符号格納部で抽出された前記拡散符号との畳み込み演算を行う逆拡散部と
を具備する請求項3に記載の通信装置。 - 前記送信変調部が、
拡散符号を格納しサブキャリアに対応した拡散符号を抽出する拡散符号格納部と、
前記サブキャリアに分割した変調信号と前記拡散符号格納部で抽出された前記拡散符号とから前記サブキャリア上に直接拡散する拡散部と
を具備する請求項3に記載の通信装置。 - 前記受信変調部が、サブキャリア上で周波数ホッピングにより切り替えるスイッチ部を有し、
前記キャリア制御部が前記スイッチ部で前記制御を行う請求項3に記載の通信装置。 - 前記送信変調部がサブキャリア上で周波数ホッピングにより切り換えるスイッチ部を有し、
前記キャリア制御部が前記スイッチ部で前記制御を行う請求項3記載の通信装置。 - 少なくとも2つのサブキャリアが同一データである複数のサブキャリア信号を帯域制限した信号を用いてインパルス変調通信を行う通信方法であって、
通信を開始する前の初期状態において、無信号状態の全サブキャリアに対する受信電力を測定するステップと、
前記測定した受信電力を判定して、通信に使用可能なサブキャリアを選択するステップと、
を有する通信方法。 - 前記判定は、前記受信電力が所定値以下のサブキャリアをその後の通信に利用する請求項33に記載の通信方法。
- 通信開始において、受信した既知信号の全サブキャリアに対する受信電力を測定するステップと、
前記測定した受信電力が所定値以上のサブキャリアを通信に使用可能なサブキャリアとして選択するステップと
をさらに有する請求項34に記載の通信方法。
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