(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0014】
(実施の形態1)
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。本発明の実施の形態1にかかる無線通信システムは、送信機10と受信機20とから構成される。
図1を用いて本発明の実施の形態1にかかる送信機の構成例について説明する。
【0015】
送信機10は、信号生成部11と、信号分配部12と、アンテナ13及び14と、を備えている。信号生成部11は、送信機10と対向する受信機20へ送信する送信信号を生成する。送信信号は、送信データ、送信フレーム、送信パケット又はキャリア信号等と称されてもよい。
【0016】
信号分配部12は、信号生成部11において生成された送信信号をアンテナ13及び14に分配し、アンテナ13及び14を介して送信信号を受信機20へ送信する。例えば、信号分配部12は、信号生成部11において生成された送信信号を複製し、アンテナ13及び14へ出力してもよい。このようにすることにより、例えば、1系及び2系の信号生成部が送信機10に備えられており、一方のアンテナが1系の信号生成部において生成された送信信号を受信機20へ送信し、他方のアンテナが2系の信号生成部において生成された送信信号を受信機20へ送信する場合と異なり、アンテナ13及び14は、同一の信号生成部において生成された同一の信号を受信機20へ送信することができる。例えば、アンテナ13及び14から送信される信号は、ひとつの信号生成部11を用いて生成されているため、同一のシステムクロックを有する。
【0017】
また、本図においては、アンテナを2つ備える送信機10の構成例について説明したが、アンテナは2つに制限されるものではなく、2つ以上備えられてもよい。
【0018】
続いて、
図2を用いて本発明の実施の形態1にかかる受信機20の構成例について説明する。受信機20は、アンテナ21及び22と、受信部23及び24と、クロック再生部25と、フレーム同期部26とを備えている。本図における受信機20は、アンテナを2つ備える構成例について説明するが、送信機10と同様、アンテナは2つに制限されるものではなく、2つ以上備えられてもよい。
【0019】
受信部23は、アンテナ21を介して、送信機10から送信された送信信号を受信する。同様に、受信部24は、アンテナ22を介して、送信機10から送信された送信信号を受信する。例えば、受信部23は、送信機10のアンテナ13から送信された信号を受信し、受信部24は、送信機10のアンテナ14から送信された信号を受信するようにしてもよい。本図においては、受信部23及び24は、物理的に分離された装置又は回路等として説明しているが、一つの受信部がアンテナ21及び22を介して送信機10から送信された送信信号を受信するようにしてもよい。
【0020】
クロック再生部25は、受信部23及び24において受信された複数の信号を合成してクロック信号を再生する。クロック再生部25は、合成した信号の信号遷移を検出することにより、クロック信号を再生する。信号遷移とは、例えば、信号の振幅が、所定の振幅値を下回る値から、所定の振幅値を上回る値へ遷移すること、もしくは、所定の振幅を上回る値から、所定の振幅を下回る値へ遷移することである。ここで、クロック再生部25は、複数の信号を合成する手段として加算器を用いて、複数の信号を加算するようにしてもよい。クロック再生部25において加算される信号は、送信機10の信号分配部12において複製された信号であるため、それぞれ同一の信号である。
【0021】
クロック再生部25は、それぞれ同一の信号を合成するため、受信部23もしくは24から出力される信号を用いて個別にクロック再生を行う場合と比較して、相関ピークが2倍となるクロック信号を再生することができる。
【0022】
フレーム同期部26は、クロック再生部25において再生されたクロック信号に同期して、受信部23及び24から出力される信号を合成し、フレームパルス信号を生成する。フレームパルス信号は、フレーム同期を行う際に用いられる信号であり、例えばフレームの先頭タイミングを示す信号である。
【0023】
以上説明したように、
図1の送信機10及び
図2の受信機20から構成される無線システムにおいては、送信機10が複数の同一の信号を受信機20に対して送信する。そのため、受信機20は、受信した複数の同一の信号を合成もしくは加算してクロック再生を行うことにより、単一の信号を用いてクロック再生を行う場合と比較して相関ピークの高いクロック信号を得ることができる。このようにして得られたクロック信号を用いてフレーム同期を行うことにより、単一の信号から得られるクロック信号を用いてフレーム同期を行う場合と比較して、同期範囲を拡張することができる。
【0024】
続いて、
図3を用いて本発明の実施の形態1にかかる信号生成部11の構成例について説明する。信号生成部11は、マッピング部31と、OFDMフレーム構成部32と、IFFT部33と、GI付加部34と、直交変調部35と、を備えている。
【0025】
マッピング部31は、トランスポートストリーム(TS)を受け取り、IQデータにマッピングする。TSは、MPEG−2システムにおいて規定されているデータ形式であり、映像データ等を送信するために用いられる。また、TSの代わりに、MPEG−2システムにおいて規定されているプログラムストリーム(PS)が、マッピング部31に入力されてもよい。もしくは、その他の規格において規定されているデータ形式のデータが、マッピング部31に入力されてもよい。
【0026】
IQデータとは、例えば、横軸を実数部、縦軸を虚数部とする複素平面にてあらわされるデータである。マッピング部31は、TSを複素平面上にマッピングする。複素平面上にマッピングされる数等は、用いられる直交位相振幅変調方式等により異なる。例えば、直交位相振幅変調方式として、16QAMや、64QAM等がある。マッピング部31は、複素平面にマッピングされたIQデータを、OFDMフレーム構成部32へ出力する。
【0027】
OFDMフレーム構成部32は、マッピング部31から出力されたIQデータと、CP(Continual Pilot)、TMCC(Transmission and Multiplex Configuration Control)及びAC(Auxiliary Channel)等のパイロット信号とをキャリア配列し、フレームデータを生成する。受信機20は、これらのパイロット信号を用いて同期等の制御を行う。OFDMフレーム構成部32は、生成したフレームデータをIFFT部33へ出力する。
【0028】
IFFT部33は、OFDMフレーム構成部32から出力されたフレームデータを逆フーリエ変換(IFFT)することにより、周波数軸上に並べられたフレームデータを、時間軸上に並べられたフレームデータへ変換する。また、ガードインターバル(GI)付加部34は、IFFT部33において変換されたフレームデータに対して、ガードインターバルを付加する。GI付加部34は、ガードインターバルを付加したフレームデータを直交変調部35へ出力する。
【0029】
ガードインターバルは、受信機20においてデータの受信タイミングの遅延を許容する期間である。即ち、受信機20は、ガードインターバル内に遅延波を受け取った場合、ガードインターバル内に受け取った複数の信号が互いに干渉することなくデータを復調することができる。
【0030】
直交変調部35は、実数部と虚数部とを有するフレームデータを用いて直交変調する。直交変調部35は、実数部を示す正弦波と、実数部を示す正弦波と90度位相が異なり虚数部を示す正弦波と、を合成して送信信号を生成する。
【0031】
続いて、
図4を用いて本発明の実施の形態1にかかる送信高周波部40の構成例について説明する。送信高周波部40は、送信機10において無線周波数を有する信号を処理する機能を有する。送信高周波部40は、アップコンバータ部42及び43と、パワーアンプ部44及び45と、アンテナ46及び47と、を備えている。
【0032】
アップコンバータ部42及び43は、信号分配部12から出力された送信信号を受け取る。アップコンバータ部42及び43において受け取る送信信号は、信号生成部11において生成された送信信号を信号分配部12において複製しているため、同一の信号である。アップコンバータ部42及び43は、受け取った送信信号をアップコンバートして無線周波数(RF)を有する送信信号を生成する。信号分配部12から出力される信号は、送信機10内部において信号処理をするために、中間周波数(IF)を有する信号が用いられる。中間周波数は、それぞれの装置において規定されている。無線周波数帯(RF)の信号は、送信機10と受信機20との間の無線通信に用いられる高周波信号であり、例えば、数百MHz〜数GHz等の周波数を有する信号である。
【0033】
また、アップコンバータ部42から出力される送信信号と、アップコンバータ部43から出力される送信信号とが干渉するのを回避するために、アップコンバータ部43から出力される送信信号の周波数は、アップコンバータ部42から出力される送信信号の周波数と異なるように、アップコンバータ部42及び43においてそれぞれの送信信号をアップコンバートする。アップコンバータ部42は、アップコンバートした送信信号をパワーアンプ部44へ出力し、アップコンバータ部43は、アップコンバートした送信信号をパワーアンプ部45へ出力する。
【0034】
パワーアンプ部44及び45は、アップコンバータ部42及び43から出力された送信信号を増幅し、アンテナ46及び47へ出力する。アンテナ46及び47は、パワーアンプ部44及び45において増幅された送信信号を送信機10へ送信する。
【0035】
続いて、
図5を用いて本発明の実施の形態1にかかる受信部23の構成例について説明する。受信部24は、受信部23と同じ構成であるため、詳細な説明を省略する。受信部23は、ダウンコンバータ部52と、AD変換部53と、直交復調部54と、を備えている。
【0036】
ダウンコンバータ部52は、送信機10からアンテナ21を介して受け取った高周波(RF)信号をダウンコンバートして中間周波数(IF)信号を生成する。ダウンコンバータ部52は、生成したIF信号をAD変換部53へ出力する。
【0037】
AD変換部53は、ダウンコンバータ部52から出力されたアナログ信号であるIF信号をデジタル信号へ変換する。AD変換部53は、IF信号をアナログ信号からデジタル信号へ変換する際に、サンプリングクロックとしてクロック再生部25において再生されたクロック信号を用いる。クロック再生部25の詳細な構成例については後に詳述する。AD変換部53は、クロック再生部25において再生されたクロック信号を用いてデジタルデータへ変換した信号を直交復調部54へ出力する。
【0038】
直交復調部54は、AD変換部53から出力された信号を直交復調して、IQデータを生成する。直交復調部54は、直交復調したデータをクロック再生部25へ出力する。
【0039】
続いて、
図6を用いて本発明の実施の形態1にかかるクロック再生部25及びフレーム同期部26の構成例について説明する。クロック再生部25は、加算部61と、クロック同期部62とを備えている。
【0040】
加算部61は、受信部23及び24から出力された信号を加算する。受信部23及び24から出力される信号は、送信機10の信号分配部12において複製された信号であるため、同一の信号である。加算部61は、同一の周期及び同一のピーク位置等を有する信号を加算することにより、受信部23もしくは24から出力された信号と比較して、相関ピークが2倍となる信号を得ることができる。加算部61は、二つの信号を加算することにより得られた信号をクロック同期部62へ出力する。
【0041】
クロック同期部62は、加算部61から出力された信号を用いてクロック信号を再生する。加算部61から出力された信号は、受信部23もしくは24から出力された信号と比較して、相関ピークが2倍となる信号であるため、受信部23もしくは24から出力された信号を用いる場合と比較して高精度にクロック信号を再生することができる。クロック同期部62は、再生したクロック信号を受信部23のAD変換部53及び受信部24のAD変換部へ出力するとともにフレーム同期部26の加算部73へも出力する。
【0042】
続いて、フレーム同期部26は、ローカル同期部71及び72と、加算部73と、パルス信号生成部74とを備えている。ローカル同期部71は、受信部23から出力される信号を受け取り、ローカル同期部72は、受信部24から出力される信号を受け取る。ローカル同期部71は、ダウンコンバータ部52においてRF信号からIF信号へダウンコンバートが行われた際に発生する、ダウンコンバート後の周波数と所望の中間周波数との誤差を補正する。ローカル同期部72も同様に、受信部24内においてダウンコンバートが行われた際に発生する、ダウンコンバート後の周波数と所望の中間周波数との誤差を補正する。ローカル同期部71及び72は、補正後の信号をそれぞれ加算部73へ出力するとともに後段のFFT部81及び82へ出力する。
【0043】
加算部73は、ローカル同期部71及び72から周波数誤差を補正した後の補正信号を受け取る。さらに、加算部73は、クロック同期部62から、クロック信号を受け取る。加算部73は、クロック同期部62から受け取ったクロック信号に同期して、ローカル同期部71及び72から受け取った補正信号を加算する。加算部73は、加算した信号をパルス信号生成部74へ出力する。
【0044】
上述したように加算部73が、クロック同期部62から受け取ったクロック信号に同期して、ローカル同期部71及び72から受け取った信号を加算することにより、ローカル同期部71及び72から出力される補正信号の位相をそろえることができる。さらに、位相の揃った信号を加算することにより、相関ピークを向上させることができる。
【0045】
パルス信号生成部74は、加算部73において加算された信号を用いて、フレームの先頭タイミングを示すフレームパルスを生成する。パルス信号生成部74は、上述したように相関ピークが向上された信号に基づいて再生されたクロック信号を用いて、フレームパルスを生成することにより、ローカル同期部71及び72から出力された信号の遅延差を解消することができる。そのため、ローカル同期部71及び72から出力された信号のピーク位置等を高精度に合わせることができるため、同期範囲を改善もしくは拡張することができる。このように同期範囲を拡張することにより、送信機10から送信された信号を高精度に復調することができる。パルス信号生成部74は、生成したフレームパルスを後段のFFT部81及び82へ出力する。
【0046】
続いて、
図7を用いて本発明の実施の形態1にかかるフレーム同期部26より後段の受信機20の構成例について説明する。
【0047】
受信機20は、フレーム同期部26の後段に、FFT部81及び82と、復調部83及び84と、TS選択部85とを備えている。FFT部81は、ローカル同期部71から出力される信号を受け取るとともに、パルス信号生成部74から出力されるフレームパルスを受け取る。FFT部82も同様に、ローカル同期部72から出力される信号を受け取るとともにパルス信号生成部74から出力されるフレームパルスを受け取る。
【0048】
FFT部81及び82は、ローカル同期部71及び72から出力された信号をフーリエ変換(FFT)し、時間軸上に並べられたデータを、周波数軸上に並べられたデータへ変換する。FFT部81及び82は、フーリエ変換後のデータを復調部83及び84へ出力する。復調部83及び84は、FFT部81及び82から受け取ったデータを復調し、それぞれTS選択部85へ出力する。
【0049】
TS選択部85は、復調部83及び84から受け取ったデータのうち、品質の良いデータを選択して、受信機20内の他の回路へ出力する。例えば、品質の良いデータは、復調部83及び84から受け取ったデータのうちエラーが含まれないデータもしくは含まれるエラーが少ないデータであってもよい。また、TS選択部85に入力されるそれぞれのデータは、クロック再生部25において再生されたクロック信号を用いてAD変換される。そのため、復調部83及び84から出力され、TS選択部85へ入力されるそれぞれのデータは、遅延差が少ない。そのため、TS選択部85は、入力されるデータを保持するためのバッファの容量を少なくすることができる。
【0050】
続いて、
図8を用いて本発明の実施の形態1にかかる送信機10の信号送信処理の流れについて説明する。はじめに、信号生成部11は、受信機20へ送信するための送信信号を生成する(S11)。次に、信号分配部12は、信号生成部11において生成された送信信号を、アンテナ13及び14へ分配する(S12)。例えば、信号分配部12は、信号生成部11において生成された送信信号を複製し、アンテナ13及び14へ出力してもよい。次に、アンテナ13及び14は、信号分配部12から出力された送信信号を受信機20へ送信する(S13)。
【0051】
続いて、
図9を用いて本発明の実施の形態1にかかる受信機20のクロック再生処理の流れについて説明する。はじめに、受信部23及び24は、送信機10から送信信号を受け取ったか否かを判定する(S21)。受信部23及び24は、送信機10から送信信号を受け取っていないと判定した場合、処理を終了する。受信部23及び24は、送信機10から送信信号を受け取ったと判定した場合、受け取った送信信号をデジタルデータへ変換する(S22)。
【0052】
次に、クロック再生部25は、受信部23及び24から出力されたデジタルデータを加算した加算データを用いてクロック信号を生成する(S23)。次に、クロック再生部25は、受信部23及び24のAD変換部53に対して、クロック信号を出力する(S24)。次に、ステップS21以降の処理を繰り返す。このようにして、AD変換を行う際に、クロック再生部25において再生されたクロック信号をAD変換部53へフィードバックして用いることができる。また、クロック再生部25においてクロック信号が再生される前に、AD変換部53においてAD変換を実行する場合、サンプリングクロックとして予め定められたクロックを用いてAD変換を実施してもよい。
【0053】
続いて、
図10を用いて本発明の実施の形態1にかかる受信機20のデータ復調処理の流れについて説明する。ステップS31〜S33は、
図9のステップS21〜23と同様であるため、詳細な説明を省略する。
【0054】
フレーム同期部26は、クロック再生部25において生成されたクロック信号に同期して、受信部23及び24から出力されたデジタルデータを加算し、フレームパルスを生成する(S34)。次に、FFT部81及び82は、受信部23及び24から出力されたデジタルデータをフレームパルスに基づいてフレーム同期し、FFT変換を行う。さらに、復調部83及び84は、FFT変換されたデータを用いてデータ復調を行う(S35)。
【0055】
以上説明したように、本発明の実施の形態1にかかる送信機10を用いることにより、受信機20は、信号生成部11において生成された複数の信号を受け取ることができる。これらの複数の信号は、全て同一の信号である。そのため、受信機20において、送信機10から送信された信号を加算して高精度なクロック信号を再生することができる。その際に、クロック再生部25及びフレーム同期部26は、異なるアンテナから受信したデータに対して共通化して用いられる。これにより、例えば、受信機20において、IF信号を処理する受信部23及び受信部24のAD変換部以降の回路を、1つの装置内もしくはチップ内に構成することができる。そのため、受信機20の構成を簡略化することができる。
【0056】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【0057】
例えば、上述の実施の形態では、ハードウェアの構成として説明したが、これに限定されるものではなく、
図10のステップS33及び34の処理を、CPU(Central Processing Unit)にコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。この場合、コンピュータプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体(non-transitory computer readable medium)を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体(tangible storage medium)を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体(例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ)、光磁気記録媒体(例えば光磁気ディスク)、CD−ROM(Read Only Memory)、CD−R、CD−R/W、半導体メモリ(例えば、マスクROM、PROM(Programmable ROM)、EPROM(Erasable PROM)、フラッシュROM、RAM(random access memory))を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体(transitory computer readable medium)によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。