JP2006333356A - マルチモード無線通信システム及びマルチモード無線装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 変調方式変更の際に時間を要さず、かつデータの伝送速度及び伝送効率を向上させたマルチモード無線通信システム及びマルチモード無線装置。
【解決手段】 時分割複信通信方式でパケット形式によるデータ通信を行う際に、フレームヘッダ部１１内にフレームヘッダ部１１に続くペイロード部１２の変調方式に関する情報を含めたパケットフレーム１０を構成し、送信側からは、パケットフレーム１０のフレームヘッダ部１１をあらかじめ設定された所定の変調方式で、ペイロード部１２をフレームヘッダ部１１内に示された変調方式でそれぞれ変調して送信し、受信側では、フレームヘッダ部１１内に含まれるペイロード部１２の変調方式に関する情報を抽出し、ペイロード部１２を復調する。また、受信したパケット信号の受信レベル及び伝送データのデータ誤り率を蓄積し、時系列的な履歴に基づいて、送信するパケットフレームのペイロード部の変調方式を選択する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、マルチモード無線通信システム及びマルチモード無線装置に係り、特に、その変調方式を変更しながら通信を行うマルチモード無線通信システム及びマルチモード無線装置に関する。

ソフトウェア無線技術の発展により、単一のハードウェアでも複数の無線システム機能に対応できるマルチモード無線装置が実現されはじめ、例えば移動局間におけるパケット形式による通信に用いられるようになった。また、通信ネットワーク技術と相俟ってマルチモード無線通信システムとしての構成も提案されるようになった。

時分割複信通信方式は、送受信者間で送信信号と受信信号とを同一の周波数で交互に送受信する方式である。この時分割複信通信方式で前述のようなマルチモード無線装置を用いてパケット形式によるデータ通信を行う際には、ソフトウェア制御による適応変調方式が適用されることが多い。そして、電波伝搬路の状況に適応した、良好な伝送品質や伝送速度を得ている。

この種の適応変調方式では、例えば、通信中における電波伝搬路の状況変化などに応じて変調方式を適応的に選択し、送信側からは選択した変調方式に関する情報をあらかじめ送信するデータ中に含めるとともにこの変調方式を用いて送信し、受信側ではデータ中に含まれる変調方式に関する情報に従ってデータを復調する。このような、時分割複信通信方式において適応変調方式を適用した事例が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１に開示された事例では、変調多値数を変えることによって伝搬路の状況に対応するとともに、良好な電源効率の無線装置を得ている。また、変調方式を選択する際に、伝搬路の状況に加え、相手局及び自局の送信電力の差異も考慮した事例も開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
特開平９−８３６００号公報（第５ページ、図１） 特開２００２−２９０２４６号公報（第９ページ、図１）

上述のように、時分割複信通信方式で適応変調方式を適用した従来の無線通信システムでは、例えば、電波伝搬路の状況に応じて変調方式を適応的に選択している。そして、この選択の結果、変調方式の変更は通信の途中においても行われる。

しかしながら、変調方式を変更する場合には、送信側と受信側とでそれぞれ変調方式及び復調方式を一致させるために、例えば、送信側及び受信側のそれぞれにおいて変調方式の変更の旨を通知し確認するための通信及び処理時間を必要としていた。そして、このような変調方式の変更の通知から確認を終了するまでの期間は、送受信者間でのデータ通信が中断するため、特に、送受信者間で送信信号と受信信号とを同一の周波数で交互に送受信する複信通信方式においては、データの伝送効率が低下していた。

また、上記のような手法によらず、受信側において、例えば信号の分散などの統計値を用いて変調方式を判定する方法も考えられるが、不安定な電波伝搬状況下においても良好な判定精度を維持することは難しく、効率の良いデータの伝送を実現することは困難であった。

本発明は、上述の事情を考慮してなされたものであり、変調方式変更の際に時間を要さず、かつデータの伝送速度及び伝送効率を向上させたマルチモード無線通信システム及びマルチモード無線装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のマルチモード無線通信システムは、フレームヘッダ部とこれに続くペイロード部からなるパケット信号を相互に授受する時分割複信通信方式のマルチモード無線通信システムであって、前記フレームヘッダ部は、前記ペイロード部の変調方式識別情報を含み、あらかじめ設定した所定の変調方式で変調され、前記ペイロード部は、伝送データ及びこの伝送データに対する誤り検出符号を含み、前記フレームヘッダ部内に含まれる前記ペイロード部の変調方式識別情報に対応した変調方式で変調されることを特徴とする。

また、本発明のマルチモード無線装置は、フレームヘッダ部とこれに続くペイロード部からなるパケット信号を相互に授受する時分割複信通信方式のマルチモード無線通信システムに用いるマルチモード無線装置であって、後述する変調制御部により生成された前記ペイロード部の変調方式識別情報を含むフレームヘッダ部、ならびに伝送データ及びこの伝送データに対する誤り検出符号を含む前記ペイロード部からなるパケットを編集するパケット編集部と、このパケットの前記フレームヘッダ部をあらかじめ設定された所定の変調方式で変調するとともに前記ペイロード部を前記フレームヘッダ部内に含まれる前記ペイロード部の変調方式識別情報に対応した変調方式で変調する変調部と、この変調された信号を電力増幅しパケット信号として送信する電力増幅部と、前記パケット信号を受信処理する受信処理部と、この受信処理されたパケット信号から前記フレームヘッダ部を復調して前記ペイロード部の変調方式識別情報を抽出するとともに、この抽出結果に基づいて前記ペイロード部を復調し前記伝送データ及びこの伝送データに対する誤り検出符号を出力する復調処理部と、前記パケット信号の受信レベル及び前記復調処理部による前記ペイロード部復調結果におけるデータ誤り率の時系列的な履歴に基づいて、前記ペイロード部の変調方式識別情報を生成する変調制御部とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、変調方式変更の際に時間を要さず、かつデータの伝送速度及び伝送効率を向上させたマルチモード無線通信システム及びマルチモード無線装置を得ることができる。

以下に、本発明に係るマルチモード無線通信システム及びマルチモード無線装置を実施するための最良の形態について、図１乃至図４を参照して説明する。

図１は、本発明に係るマルチモード無線装置の一実施例を示すブロック図である。このマルチモード無線装置は、空中線部１、パケット編集部２、変調部３、電力増幅部４、受信処理部５、復調処理部６、及び変調制御部７から構成されている。

空中線部１は、電力増幅部４からのパケット信号を通信相手方に無線送信するとともに、通信相手方からのパケット信号を受信して受信処理部５に送出する。パケット編集部２は、パケットフレームを編集し、変調部３に送出する。本実施例において編集されるパケットフレーム１０のフォーマットの一例を図２に示す。

この図２に例示したように、パケット編集部２で編集されるパケットフレーム１０は、フレームヘッダ部１１と、これに続くペイロード部１２から構成されている。ここに、フレームヘッダ部１１は、周波数引き込みを高速化するためのキャリアプリアンブル１１１、クロック引き込みを高速化するためのクロックプリアンブル１１２、ならびに伝送データ開始タイミング及びペイロード部１２の変調方式識別情報を含むユニークワード１１３から構成されている。また、ペイロード部１２は、送信側から受信側に送る伝送データ１２１、及びこの伝送データ１２１に対するＣＲＣ等の誤り検出符号１２２から構成されている。

変調部３は、パケット編集部２で編集されたパケットフレーム１０を変調して電力増幅部４に送出する。変調する際、パケットフレーム１０のフレームヘッダ部１１は、あらかじめ設定された所定の変調方式で、またペイロード部１２は、後述する変調制御部７で生成された変調方式識別情報に対応した変調方式で、それぞれ変調される。電力増幅部４は、変調部３からの変調されたパケットフレームを逐次受けとって電力増幅し、パケット信号としてアンテナ部１に送出する。

受信処理部５は、アンテナ部１で受信した通信相手方からのパケット信号を受けとってその受信レベルを測定するとともに、増幅、周波数変換、フィルタリング等の受信処理を施す。復調処理部６は、受信処理されたパケットフレームから変調方式識別情報を抽出するとともに、この抽出結果に基づいて伝送データを復調する。

ここに、復調処理部６は、フレームヘッダ復調部６１、ユニークワード検出部６２、変調方式判定部６３、及びペイロード復調部６４から構成されている。フレームヘッダ復調部６１は、受信処理部５で受信処理されたパケットフレームのフレームヘッダ部１１を復調し、ユニークワード検出部６２で復調したフレームヘッダ部１１内のユニークワード１１３を検出する。変調方式判定部６３では、このユニークワード内の変調方式識別情報を抽出してペイロード部１２に対する変調方式を判定する。ペイロード復調部６４はこの変調方式に基づいてペイロード部１２を復調し、伝送データを得るとともにそのデータ誤りを検出する。

変調制御部７は、受信処理部５からの受信レベルの測定結果、ならびに復調処理部６からの変調方式情報、及び伝送データに対する誤り検出結果に基づいてペイロード部１２に対する変調方式を選択し、この選択結果に対応した変調方式識別情報を生成してパケット編集部２及び変調部３に送出する。

次に、前述の図１及び図２、ならびに図３のフローチャート及び図４の説明図を参照して、上述のように構成された本発明に係るマルチモード無線装置の動作を説明する。

はじめに、送信時の動作について説明する。図１において、送信対象の伝送データが発生すると、この伝送データは、まずパケット編集部２に入力される。パケット編集部２では、この伝送データに対するＣＲＣ等の誤り検出符号が生成され、伝送データとともにペイロード部１２が編集される。これと同時に、変調制御部７で生成された変調方式識別情報がユニークワード１１３内に格納され、キャリアプリアンブル１１１及びクロックプリアンブル１１２とともにフレームヘッダ部１１が編集される。なお、変調方式識別情報の生成については後述する。そして、図２に例示したフォーマットのパケットフレーム１０が構成され、変調部３に送出される。

変調部３では、パケット編集部２からのパケットフレーム１０を変調するが、このときの変調方式は、パケットフレーム１０のフレームヘッダ部１１及びペイロード部１２に対して、それぞれ次の通りとしている。すなわち、フレームヘッダ部１１は、あらかじめ設定された所定の変調方式で変調される。一方、ペイロード部１２は、変調制御部７からの変調方式識別情報に対応した変調方式で変調される。そして、この変調されたパケットフレーム１０は電力増幅部４に送られて電力増幅された後、パケット信号としてアンテナ部１から無線送信される。

次に、受信時の動作について説明する。空中線部1で通信相手方からのパケット信号が受信されると、このパケット信号は受信処理部５に送られ、増幅、周波数変換、フィルタリング等の受信処理を施された後、復調処理部６に送出される。同時に、受信処理部５では、受信されたパケット信号の受信レベルが測定され、その結果が変調制御部７に送出される。

復調処理部６では、受信処理されたパケット信号を受けとると、フレームヘッダ復調部６１において、あらかじめ設定された所定の変調方式で変調されたそのパケットフレームのフレームヘッダ部１１を復調し、この復調結果をもとに、ユニークワード検出部６２においてユニークワード１１３を検出する。さらに変調方式判定部６３において、このユニークワード内に含まれる変調方式識別情報を抽出し、ペイロード部１２の変調方式を判定して、その結果を変調方式情報としてペイロード復調部６４、及び変調制御部７に送出する。

この変調方式情報に基づいて、ペイロード復調部６４では対応するパケットフレームのペイロード部１２を復調して伝送データを得るとともに、あわせて復調した誤り検出符号により伝送データの誤り検出を行う。そして、これら復調された伝送データ及び誤り検出の結果は後段の機器に送出されるとともに、誤り検出結果については変調制御部７にも送出される。

一方、変調制御部７では、受信処理部５からの受信レベルの測定結果、ならびに復調処理部６からの変調方式情報、及び伝送データに対する誤り検出結果を受けとってペイロード部１２に対する変調方式を選択し、この選択結果に対応した変調方式識別情報を生成する。このときの動作を、図３のフローチャート及び図４の説明図を参照して詳細に説明する。

図３は、変調制御部7における変調方式識別情報を生成する際の動作を説明するためのフローチャートである。まず、受信されたパケット信号の受信レベルが受信処理部５から送られてくると、変調制御部７はこれを受けとって（ＳＴ３１）、内部に設けられた受信レベル履歴に蓄積する（ＳＴ３２）。また、復調処理部６からは、このパケット信号を復調処理した際の変調方式情報及び誤り検出結果を受けとり（ＳＴ３３）、さらに、この誤り検出結果から伝送データの誤り率を算出して、同じく内部に設けられたデータ誤り率履歴に蓄積する（ＳＴ３４）。

これに続けて、これら蓄積された受信レベル履歴及びデータ誤り率履歴に基づいて変調方式選択表を参照し、変調方式を選択する。このときに参照される変調方式選択表の一例を図４に示す。図４の事例では、位相変調での相数を含めた変調方式を選択する場合を例示しており、蓄積された受信レベル履歴及びデータ誤り率履歴からこれらの時系列的な変化の傾向を把握し、この選択表から変調方式を選択している。

すなわち、受信レベルが上昇傾向にありかつデータ誤り率が減少傾向にある場合には、より相数の多い位相変調方式を選択してデータの伝送速度を上げる。一方、受信レベルが下降傾向にありかつデータ誤り率も増加傾向にある場合には、例えばデータの再送が頻発しないように、より相数の少ない位相変調方式を選択してデータの伝送効率の低下を抑える。また、受信レベル及びデータ誤り率に大きな時系列的な変化がなければ、変調方式を特に変えることなく、直前までの変調方式を選択して伝送効率を維持する（ＳＴ３５）。

このようにして変調方式を選択した後、この変調方式に関する情報をコード化して変調方式識別情報を生成する（ＳＴ３６）。そして、この生成された変調方式識別情報は、パケット編集部２及び変調部３に送出され、次回の送信動作において用いられる（ＳＴ３７）。

以上説明したように、本実施例においては、時分割複信通信方式でパケット形式によるデータ通信を行う際に、フレームヘッダ部１１内にこのフレームヘッダ部１１に続くペイロード部１２の変調方式に関する情報を含めたパケットフレーム１０を構成し、送信側からは、このパケットフレーム１０のフレームヘッダ部１１をあらかじめ設定された所定の変調方式で、またペイロード部１２をフレームヘッダ部１１内に示された変調方式でそれぞれ変調して送信し、受信側では、フレームヘッダ部１１内に含まれるペイロード部１２の変調方式に関する情報を抽出しこれに従ってペイロード部１２を復調している。これにより、通信中に変調方式を変更する場合にも、変調方式の変更に対する確認を送信側と受信側の双方で行うための手順及びそのための時間を必要とせず、またデータの伝送を中断させることなく継続できるので、データの伝送速度及び伝送効率を向上させることができる。

また、受信したパケット信号の受信レベル及び伝送データのデータ誤り率を蓄積し、その時系列的な履歴に基づいて、送信するパケットフレームのペイロード部の変調方式を選択している。これにより、例えば電波伝搬路の状況変化など、通信環境の変化に応じて適切な変調方式を用いたデータ通信を行うことができ、データの伝送速度及び伝送効率を向上させることができる。

本発明に係るマルチモード無線装置の一実施例を示すブロック図。 パケットフレームのフォーマットの一例を示す図。 変調制御部7における変調方式識別情報を生成する際の動作を説明するためのフローチャート。 変調方式選択表の一例を示す図。

符号の説明

１ 空中線部
２ パケット編集部
３ 変調部
４ 電力増幅部
５ 受信処理部
６ 復調処理部
７ 変調制御部

Claims (3)

1. フレームヘッダ部とこれに続くペイロード部からなるパケット信号を相互に授受する時分割複信通信方式のマルチモード無線通信システムであって、
   前記フレームヘッダ部は、前記ペイロード部の変調方式識別情報を含み、あらかじめ設定した所定の変調方式で変調され、
   前記ペイロード部は、伝送データ及びこの伝送データに対する誤り検出符号を含み、前記フレームヘッダ部内に含まれる前記ペイロード部の変調方式識別情報に対応した変調方式で変調されることを特徴とするマルチモード無線通信システム。
2. 前記ペイロード部の変調方式識別情報は、直前までに受信した前記パケット信号の受信レベル及び前記ペイロード部復調後のデータ誤り率の時系列的な履歴に基づいて生成することを特徴とする請求項１に記載のマルチモード無線通信システム。
3. フレームヘッダ部とこれに続くペイロード部からなるパケット信号を相互に授受する時分割複信通信方式のマルチモード無線通信システムに用いるマルチモード無線装置であって、
   後述する変調制御部により生成された前記ペイロード部の変調方式識別情報を含むフレームヘッダ部、ならびに伝送データ及びこの伝送データに対する誤り検出符号を含む前記ペイロード部からなるパケットを編集するパケット編集部と、
   このパケットの前記フレームヘッダ部をあらかじめ設定された所定の変調方式で変調するとともに前記ペイロード部を前記フレームヘッダ部内に含まれる前記ペイロード部の変調方式識別情報に対応した変調方式で変調する変調部と、
   この変調された信号を電力増幅しパケット信号として送信する電力増幅部と、
   前記パケット信号を受信処理する受信処理部と、
   この受信処理されたパケット信号から前記フレームヘッダ部を復調して前記ペイロード部の変調方式識別情報を抽出するとともに、この抽出結果に基づいて前記ペイロード部を復調し前記伝送データ及びこの伝送データに対する誤り検出符号を出力する復調処理部と、
   前記パケット信号の受信レベル及び前記復調処理部による前記ペイロード部復調結果におけるデータ誤り率の時系列的な履歴に基づいて、前記ペイロード部の変調方式識別情報を生成する変調制御部とを備えたことを特徴とするマルチモード無線装置。

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