JP4206587B2 - 無線送信装置および無線受信装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の端末を無線で接続する無線ＬＡＮなどの無線送信装置および無線受信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータの高機能化に伴い、複数のコンピュータを接続してＬＡＮ（Local Area Network）を構成し、ファイルやデータの共有化を図ったり、電子メールやデータの転送を行うことが盛んに行われている。従来のＬＡＮは、光ファイバや同軸ケーブル、あるいはツィストペアケーブルを用いて、有線で各コンピュータが接続されている。
【０００３】
ところが、このような有線によるＬＡＮでは、接続のための工事が必要であり、手軽にＬＡＮを構築することが難しいと共に、有線によるＬＡＮでは、ケーブルが煩雑になる。そこで、従来の有線方式によるＬＡＮの配線からユーザを解放するシステムとして、無線ＬＡＮが注目されている。
【０００４】
無線ＬＡＮとしては、従来、スペクトラム拡散を用いて、ＣＤＭＡ（Code Divsion Multiple Access）でデータ通信を行うようにしたものが提案されている。ＣＤＭＡ方式では、送信データにＰＮ符号（Psuedeo Noise Code）が乗算され、送信データのスペクトラムが広げられる。このようにスペクトラム拡散されて送られてきたデータは、送信側と同様のＰＮ符号を乗算することにより復調される。ＣＤＭＡ方式は、秘話性が高いと共に、耐干渉性に優れているという特徴がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、情報のマルチメディア化が進み、画像データや音声データのようなデータ量の大きいデータが扱われることが多くなってきている。このことから、無線ＬＡＮに対しても、画像データや音声データのようなデータ量の大きなデータを送れるように、転送レートを高速化することが要求されてきている。ところが、スペクトラム拡散変調では、例えば、３０Ｍｂｐｓ程度の高速レートでデータ転送を行うと、３００ＭＨｚ以上の帯域幅が必要になってくる。このような広い帯域幅は、現在の周波数割り当てでは確保することができず、また、このような広い帯域幅を確保して通信を行うことは困難である。
【０００６】
また、スペクトラム拡散では、受信信号を復調するために、送られてきたデータの符号の位相に、復調のために受信機で発生するクロック信号の位相を合わせるための同期捕捉時間が必要である。このため、スペクトラム拡散では、高速で同期獲得を行うために、同期用のビット列が各パケットに挿入されており、このような同期用のビット列のために、有効データ以外のビット数が増加し、通信効率が低下するという問題が生じる。
【０００７】
この問題を解決する一つの方法として、スペクトル拡散変調の代わりに、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）変調で送信データを変調する。それぞれの無線通信端末において、データの送受信をＯＦＤＭ変調方式に従って行う送受信装置を備え、さらに、送信装置に同期獲得用の同期符号を生成する同期符号生成回路と、受信装置に同期符号を検出し、当該同期符号の検出タイミングに応じて受信タイミングを制御する同期検出回路及びタイミング制御回路を備える。また、複数の通信端末各々の間にそれぞれ通信を行う無線ＬＡＮシステムでは、各通信端末において、送信データをＯＦＤＭ変調方式に従って変調し、ＯＦＤＭ変調信号の送信単位であるシンボルを形成し、所定のシンボル数のフレーム構造で時分割でデータの多重化を行う、いわゆるＴＤＭＡ（Time division multiple access ）方式が採用されている。そして、フレーム毎に同期獲得用の同期符号を付加して、ＯＦＤＭ変調された情報データとともに送信する。これによって、送信データを受信する通信端末において、同期符号を検出し、その検出タイミングに応じてローカルのタイマーを設定し、当該タイマーを時間の基準として送受信のタイミングを制御することができる。
【０００８】
これまでに、同期獲得用の同期符号として、ＰＮ符号、即ち、疑似乱数列で構成された符号が用いられる。例えば、これまでに提案されている種々の無線通信システムでは、同期符号としてＭ系列が一般的に利用されている。これらの無線通信システムでは、データをＯＦＤＭ変調して送り、１フレームを単位としてＴＤＭＡによりデータ通信を行う。そして、１フレームの先頭で同期信号としてＭ系列を送る。受信側ではこのＭ系列を基準にして、送受信タイミングを設定する。無線通信制御端末からの制御情報よって、各無線通信制御端末の送信及び受信時間を指示するようにしている。ＯＦＤＭ方式を用いると、ＯＦＤＭの性質から、転送レートを上げることができ、また、ジッタが生じても、誤りなく復調することができる。そして、１フレームの先頭のＭ系列を基準にして送受信タイミングが設定されるため、各無線通信端末のタイマは等しく設定され、受信時には、この時間情報を利用して、フレーム内の必要なシンボルのみ復調してデータを再生することができる。このため、各バースト毎に受信に先立って同期獲得する必要はなく、各バースト毎に同期用のビットを配する必要はない。従って、フレーム内のビットを効率よく利用することができる。
【０００９】
しかし、同期信号としてＰＮ符号を用いる場合、当該ＰＮ符号を生成する生成回路が必要である。このため、ＰＮ符号の代わりにＯＦＤＭ変調されたある特定のデータ列を同期信号として用いる方法が提案されている。これによって、通信端末の送信装置において、同期信号の発生は容易、簡便になる。その反面、ＯＦＤＭ復調の際に同期タイミングが不正確という問題が生じる。さらに、ＯＦＤＭ変調信号は、ＰＮ符号と異なり、複素数であるため、通信端末の受信装置において、相関演算によって同期信号を検出するために、複素数の乗算処理が必要であり、回路規模が大きくなる。
【００１０】
例えば、同期信号として、３２サンプルのデータを用いることを例として考察する。同期信号をＰＮ符号で構成された場合、相関器は複素数と実数との乗算回路３２段によって構成することができる。一方、同期信号をＯＦＤＭ変調信号によって構成された場合、相関器を構成するために、複素数同士の乗算回路を３２段備えなければならない。このため、実数部のみからなるＰＮ符号の同期信号を検出する場合に比べて、複素数のＯＦＤＭ変調信号の同期信号を検出する場合、相関器の規模がほぼ４倍に膨らむという不利益がある。さらに、ＰＮ符号の場合は、乗算器は実質的に加算回路によって実現でき、非常に簡単な回路構成で実現できるが、複素数であるＯＦＤＭ変調信号の場合、単に加算回路では実現することが困難である。
【００１１】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＯＦＤＭ変調信号によって同期信号を構成する場合、同期信号の検出を容易に実現でき、検出精度を維持しながら、検出回路の構成を簡素化できる無線送信装置および無線受信装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の無線送信装置は、複数の無線通信装置からなる無線通信ネットワークにおいて、情報を送信する無線送信装置であって、制御データ及び情報データをＯＦＤＭ変調するデータ変調手段と、同期検出用符号系列をＯＦＤＭ変調し、変調信号のうち所定の部分信号を用いて同期信号を発生する同期信号発生手段と、上記同期信号と制御データと情報データを含むフレームを生成するフレーム生成手段と、上記フレームを送信する送信手段と、を有する。
本発明の無線受信装置は、複数の無線通信装置からなる無線通信ネットワークにおいて、情報を受信する受信装置であって、同期検出用符号系列をＯＦＤＭ変調し、変調信号のうち所定の部分信号を用いて形成される同期信号と、ＯＦＤＭ方式で変調された制御データ及び情報データを含むフレームを受信する受信手段と、上記同期信号を検出する同期検出手段と、を有する。
また、本発明の無線通信システムは、無線通信端末と、上記無線通信端末を制御する無線通信制御端末とを有する無線通信システムであって、上記無線通信制御端末は、データの送受信をＯＦＤＭ方式で行う送信手段及び受信手段と、同期検出用符号系列をＯＦＤＭ変調し、変調信号のうち所定の部分信号を用いて同期信号を発生する同期信号発生手段とを備え、上記無線通信端末は、データの送受信をＯＦＤＭ方式で行う送信手段及び受信手段と、同期信号を検出する同期検出手段と、上記同期検出手段により設定されるタイマ手段とを備え、上記無線通信端末と上記無線通信制御端末との間は、ＯＦＤＭ方式でデータを変調し、所定シンボル数のフレーム構造でＴＤＭＡ方式でデータの多重化を行い、上記無線通信制御端末は、上記フレーム毎に上記無線通信端末に上記同期信号を送信する同期信号送信手段と、上記無線通信端末は、上記同期検出手段によって上記同期信号を検出したタイミングに応じて上記タイマを設定し、上記タイマを基準に送信及び受信タイミングを設定する通信制御手段とを有する。
【００１３】
また、本発明の無線通信システムは、データ通信を行う複数の無線通信端末と、無線通信の制御を行う無線通信制御端末とからなる無線通信システムであって、上記無線通信制御端末は、データの送受信をＯＦＤＭ方式で行う送信手段及び受信手段と、同期検出用符号系列をＯＦＤＭ変調し、変調信号のうち所定の部分信号を用いて同期信号を発生する同期信号発生手段とを備え、上記無線通信端末は、データの送受信をＯＦＤＭ方式で行う送信手段及び受信手段と、同期信号を検出する同期検出手段と、上記同期検出手段により設定されるタイマ手段とを備え、上記複数の無線通信端末及び上記無線通信制御端末の夫々の間は、ＯＦＤＭ方式でデータを変調し、所定シンボル数のフレーム構造でＴＤＭＡ方式でデータの多重化を行い、上記無線通信制御端末は、上記フレーム毎に上記複数の無線通信端末に上記同期信号を送信する同期信号送信手段と、上記各無線通信端末は、上記同期検出手段によって上記同期信号を検出したタイミングに応じて上記タイマを設定し、上記タイマを基準に送信及び受信タイミングを設定する通信制御手段とを有する。
【００１４】
また、本発明では、好適には、上記同期信号発生手段は、上記ＯＦＤＭ変調信号のうち、実数部のデータを用いて上記同期信号を発生する。また、上記同期信号発生手段は、上記ＯＦＤＭ変調信号のうち、虚数部のデータを用いて上記同期信号を発生する。
【００１５】
また、本発明では、好適には、上記同期信号送信手段は、上記同期信号を少なくとも２回送信し、そのうち先頭及び／または最終の同期信号は、発生される同期信号を１８０度位相回転した信号である。
【００１６】
さらに、本発明では、好適には、上記同期検出手段は、受信信号のうち実数部と虚数部をそれぞれ所定の同期検出パターンデータとの相関演算を行い、実数部と虚数部の相関値を算出する相関演算回路と、上記実数部と虚数部の相関値に基づいて絶対値を算出する絶対値演算回路と、上記絶対値と所定のしきい値とを比較し、当該比較結果に応じて、上記同期信号の検出タイミングを示す同期検出信号を出力する比較回路とを有する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る無線通信システムの第１の実施形態を示す回路図である。図１において、無線通信端末１０１Ａ、１０１Ｂ及び無線通信制御端末１０２から構成されている無線通信システムを例示している。
図示のように、無線通信端末１０１Ａと１０１Ｂは、コンピュータ等のデータ端末１０３Ａと１０３Ｂに、無線通信ユニット１０４Ａと１０４Ｂをそれぞれ接続して構成されている。無線通信制御端末１０２は、データ端末１０６に、無線通信ユニット１０５を接続して構成される。複数の無線通信端末１０１Ａ、１０１Ｂの間でデータ通信が行われ、無線通信制御端末１０２により、各無線通信端末１０１Ａ、１０１Ｂの間のデータ通信が制御される。なお、無線通信制御端末１０２は、無線通信ユニット１０５だけでも構成できる。
【００１８】
無線通信端末１０１Ａと１０１Ｂ側の各無線通信ユニット１０４Ａ、１０４Ｂは、夫々送信部１１１Ａ、１１１Ｂ、受信部１１２Ａ、１１２Ｂ及び制御部１１３Ａ、１１３Ｂからなる。送信部１１１Ａ、１１１Ｂ及び受信部１１２Ａ、１１２Ｂは、ＯＦＤＭ変調方式により変調される情報データを無線で伝送する構成となっている。
【００１９】
無線通信制御端末１０２側の無線通信ユニット１０５は、送信部１１５、受信部１１６、制御部１１７とからなる。送信部１１５、受信部１１６は、ＯＦＤＭ変調方式により無線でデータ通信を行える構成とされている。また、この無線通信制御端末１０２側の無線通信ユニット１０５には、無線通信端末のデータ通信の割り当て時間に関する資源情報を格納するための資源情報メモリ１１８が設けられている。
【００２０】
このシステムでは、データ通信がＯＦＤＭ変調方式で行われる。そして、例えばＯＦＤＭの１４７４５５シンボル（約４ｍ秒に相当する）を１フレームとし、このフレーム内でＴＤＭＡ方式でデータが送られる。
【００２１】
１フレームの先頭には、無線通信制御端末１０２の無線通信ユニット１０５から、同期獲得用の同期信号が送信される。この同期信号の符号は、各無線通信端末１０１Ａ、１０１Ｂ無線通信ユニット１０４Ａ、１０４Ｂで受信され、それぞれ同期信号の受信タイミングを基準として、データの送受信のタイミングが設定される。
【００２２】
無線通信端末１０１Ａ、１０１Ｂからデータ通信の要求がある場合には、無線通信端末１０１Ａ、１０１Ｂの無線通信ユニット１０４Ａ、１０４Ｂから、通信制御端末１０２の無線通信ユニット１０５に送信要求が送られる。無線通信制御端末１０２の無線通信ユニット１０５では、この送信要求と資源情報とに基づいて各無線通信端末１０１Ａ、１０１Ｂの送信割り当て時間が決定され、この送信割り当て時間を含む制御情報が無線通信制御端末１０２の無線通信ユニット１０５から各無線通信端末１０１Ａ、１０１Ｂの無線通信ユニット１０４Ａ、１０４Ｂに送られる。各無線通信端末１０１Ａ、１０１Ｂの無線通信ユニット１０４Ａ、１０４Ｂで、この送信割り当て時間に従って、データの送受信が行われる。このとき、データの送受信のタイミングは、１フレームの先頭に送られてくる同期獲得用の同期信号を基準にして設定される。
【００２３】
図２は、無線通信制御端末１０２側の無線通信ユニット１０５の構成を示すものである。図２において、１１は通信コントローラであり、この通信コントローラ１１を介して、データ端末とのデータのやり取りが行われる。
【００２４】
通信コントローラ１１からの送信データは、ＤＱＰＳＫ（Differencially Encoded Quadrature Phase Shift Keying）変調回路１２に供給される。ＤＱＰＳＫ変調回路１２により、送信データがＤＱＰＳＫで変調される。
【００２５】
ＤＱＰＳＫ変調回路１２の出力がシリアル/ パラレル変換回路１３に供給される。シリアル/ パラレル変換回路１３で、シリアルデータがパラレルデータに変換される。シリアル/ パラレル変換回路１３の出力がＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）回路１４に供給される。ＩＦＦＴ回路１４により、送信データが周波数領域のデータにマッピングされ、これが逆フーリエ変換され、時間領域のデータに変換される。ＩＦＦＴ回路１４の出力がパラレル/ シリアル変換回路１５に供給される。
【００２６】
シリアル/ パラレル変換回路１３、ＩＦＦＴ回路１４、パラレル/ シリアル変換回路１５は、ＯＦＤＭ方式によりマルチキャリアの信号に変換するものである。ＯＦＤＭ方式は、周波数間隔をｆ0 として各キャリアを直交させて符号間干渉がないようにした複数のサブキャリアを使用して、各サブキャリアに低ビットレートの信号を割り当て、全体として高いビットレートを得られるようにしたものである。
【００２７】
図３は、ＯＦＤＭ方式の伝送波形のスペクトラムを示すものである。図３に示すように、ＯＦＤＭ方式では、互いに直交する周波数間隔ｆ0 のサブキャリアを使って、信号が伝送される。
【００２８】
ＯＦＤＭ方式において、変調信号の生成は、送信データを周波数領域にマッピングし、逆ＦＦＴにより周波数領域から時間領域に変換することにより行われる。復号は、逆に、ｆ0 間隔毎に受信した波形を取り込み、ＦＦＴにより、時間領域の信号を周波数領域の信号に変換することにより行われる。
【００２９】
この例では、図４に示すように、シリアル/ パラレル変換回路１３により、ＤＱＰＳＫ変調回路１２の出力の５１サンプルがパラレルデータに変換され、周波数領域にマッピングされる。このシリアル/ パラレル変換回路１３の出力は、ＩＦＦＴ回路１４により時間領域のデータに変換され、ＩＦＦＴ回路１４からは、６４サンプルの有効シンボルが出力される。シフトレジスタで構成されたパラレル／シリアル変換回路１５によって、この６４サンプルの有効シンボルに対して、８シンボルのガードインターバルが付加される。
【００３０】
従って、この例では、図５に示すように、ＯＦＤＭ変調信号の１送信単位である１シンボルは、６４サンプルの有効シンボルと、８サンプルのガードインターバルの７２サンプルからなる。シンボル周期Ｔsymbolは、例えば（Ｔsymbol＝１．９５３μ秒）であり、サンプル周期Ｔsampleは、例えば（Ｔsample＝２７．１２７ｎ秒）であり、サンプル周波数ｆsampleは、例えば（ｆsample＝３６．８６４ＭＨｚ）である。
【００３１】
ＯＦＤＭ方式は、複数のサブキャリアに分散してデータを送信しているので、１シンボル当たりの時間が長くなる。そして、時間軸でガードインターバルを設けているため、ジッタに対する影響やマルチパスに対する影響を受け難いという特徴がある。なお、ガードインターバルは、有効シンボル長の１〜２割り程度に選ばれている。
【００３２】
つまり、ＯＦＤＭ方式では、復調時にＦＦＴの際に連続する受信信号の中から有効シンボル長を切り出して、ＦＦＴを行う必要がある。ジッタ等によりこのように有効シンボルを切り出す際に誤差があったとしても、ガードインターバルが存在するため、周波数成分は変化せず、位相差のみが生じる。このため、信号中に既知パターンを挿入して位相補正を行うか、差動符号化を用いて位相差を打ち消すことにより復調が可能である。通常のＱＰＳＫ変調のみの場合、各ビット毎にタイミングを合わせる必要があるが、ＯＦＤＭ方式の場合、数ビットずれても感度が数ｄＢ劣化するのみで、復調が可能である。
【００３３】
図６には、位相補正のため送信信号に既知のパターンを挿入した場合の一例を示している。図示のように、合計５２本のサブキャリアのうち、４本のサブキャリアは既知のデータを用いてＢＰＳＫ変調される。他の４８本のサブキャリアはデータ伝送用であり、それぞれ送信データに応じて、例えば、ＱＰＳＫ変調方式または１６ＱＡＭ変調方式によって変調され伝送される。
既知のパターンで挿入される４本のサブキャリアはパイロットキャリア（Pilot carrier ）と呼ばれ、これに対して送信データに応じて変調された他のキャリアはデータキャリア（Data carrier）と呼ばれる。図７は、データキャリアとパイロットキャリアそれぞれの信号点の配置を示している。受信側では、パイロットキャリアを受信し、当該パイロットキャリアの位相に応じて、他のデータキャリアに対して位相補正を行い、復調誤りの発生を抑制する。
【００３４】
図２において、パラレル/ シリアル変換回路１５の出力がスイッチ回路１６の端子１６Ａに供給される。スイッチ回路１６の端子１６Ｂには、同期信号発生回路３１によって発生された所定のＯＦＤＭ変調信号からなる同期信号が供給される。
【００３５】
スイッチ回路１６の出力が周波数変換回路１７に供給される。周波数変換回路１７には、ＰＬＬシンセサイザ１８から局部発振信号が供給される。周波数変換回路１７により、送信信号が所定の周波数に変換される。送信周波数としては、例えば、準マイクロ波帯の２．４ＧＨｚ、５．２ＧＨｚ、５．８ＧＨｚ、１９ＧＨｚ、２４ＧＨｚ及び６０ＧＨｚ帯等を用いることが考えられる。
【００３６】
周波数変換回路１７の出力がパワーアンプ１９に供給される。パワーアンプ１９で、送信信号が電力増幅される。パワーアンプ１９の出力がスイッチ回路２０の端子２０Ａに供給される。スイッチ回路２０は、送信時と受信時とにより切り換えられるもので、データ送信時には、スイッチ回路２０は、端子２０Ａ側に切り換えられる。スイッチ回路２０の出力がアンテナ２１に供給される。
【００３７】
アンテナ２１からの受信信号は、スイッチ回路２０に供給される。データ受信時には、スイッチ回路２０は、端子２０Ｂ側に切り換えられる。スイッチ回路２０の出力は、ＬＮＡ（Low Noise Amplifier ）２２を介して増幅された後、周波数変換回路２３に供給される。
【００３８】
周波数変換回路２３には、ＰＬＬシンセサイザ１８から局部発振信号が供給される。周波数変換回路２３により、受信信号が中間周波数信号に変換される。
【００３９】
周波数変換回路２３の出力がシリアル/ パラレル変換回路２４に供給される。このシリアル/ パラレル変換回路２４の出力がＦＦＴ回路２５に供給される。ＦＦＴ回路２５の出力がパラレル/ シリアル変換回路２６に供給される。
【００４０】
シリアル/ パラレル変換回路２４、ＦＦＴ回路２５、パラレル/ シリアル変換回路２６は、ＯＦＤＭ方式の復号を行うものである。つまり、シリアル/ パラレル変換回路２４で、有効データが切り出され、受信波形がｆ0 間隔毎に取り込まれて、パラレルデータに変換される。このシリアル/ パラレル変換回路２４の出力はＦＦＴ回路２５に供給され、ＦＦＴ回路２５で、時間領域の信号が周波数領域の信号に変換される。このように、ｆ0 間隔毎にサンプリングした波形をＦＦＴすることにより、ＯＦＤＭ方式の復号が行われる。
【００４１】
パラレル/ シリアル変換回路２６の出力がＤＱＰＳＫ復調回路２７に供給される。ＤＱＰＳＫ復調回路２７で、ＤＱＰＳＫの復調処理が行われる。ＤＱＰＳＫ復調回路２７の出力が通信コントローラ１１に供給される。通信コントローラ１１の出力から受信データが出力される。
【００４２】
無線通信ユニット１０５の全体の動作は、コントローラ２８により制御される。データの送信及び受信は、コントローラ２８からの指令に基づいて、通信コントローラ１１により制御される。
【００４３】
この無線通信システムでは、１フレームを単位としてＴＤＭＡ方式でデータを送るようにし、１フレームの先頭の１シンボルには、同期信号を送るようにしている。このような制御を実現するために、無線通信制御端末１０２の無線通信ユニット１０５には、同期信号発生回路３１と、資源情報メモリ３０と、タイマ２９とが設けられる。１フレームの先頭のシンボルのタイミングで、スイッチ回路１６が端子１６Ｂ側に切り換えられる。これにより、フレーム先頭のタイミングで、１シンボルの同期信号が送信される。
【００４４】
各無線通信端末１０１Ａ、１０１Ｂの無線通信ユニット１０４Ａ、１０４Ｂから送信要求が送られると、この送信要求がアンテナ２１で受信され、ＦＦＴ回路２５でＯＦＤＭの復調が行われ、ＤＱＰＳＫ復調回路２７でＤＱＰＳＫの復調が行われて、通信コントローラ１１に供給される。そして、復調された受信データは、通信コントローラ１１からコントローラ２８に送られる。
【００４５】
コントローラ２８には、資源情報メモリ３０が設けられている。この資源情報メモリ３０には、１フレームで送られる各無線通信端末１０１Ａ、１０１Ｂの割り当て時間に関する資源情報が格納される。コントローラ２８で、受信された送信要求と通信資源残量とに基づいて、各無線通信端末１０１Ａ、１０１Ｂの送信割り当て時間が決定される。この送信割り当てのための制御情報は、コントーラ２８から通信コントローラ１１に送られる。そして、通信コントローラ１１からのデータは、ＤＱＰＳＫ変調回路１２でＤＱＰＳＫ変調され、ＩＦＦＴ回路１４でＯＦＤＭによる変換が行われ、アンテナ２１から各無線通信端末１０１Ａ、１０１Ｂの無線通信ユニット１０４Ａ、１０４Ｂに向けて送られる。
【００４６】
図８は、無線通信端末１０１Ａ、１０１Ｂの無線通信ユニット１０４Ａ及び１０４Ｂの構成を示すものである。図８において、送信データは、通信コントローラ５１を介して入力される。通信コントローラ５１からの送信データは、ＤＱＰＳＫ変調回路５２に供給される。ＤＱＰＳＫ変調回路５２により、送信データがＤＱＰＳＫで変調される。
【００４７】
ＤＱＰＳＫ変調回路５２の出力がシリアル/ パラレル変換回路５３に供給される。シリアル/ パラレル変換回路５３で、シリアルデータがパラレルデータに変換される。シリアル/ パラレル変換回路５３の出力がＩＦＦＴ回路５４に供給される。ＩＦＦＴ回路５４により、送信データが周波数領域のデータにマッピングされ、これが逆フーリエ変換され、時間領域のデータに変換される。ＩＦＦＴ回路５４の出力がパラレル/ シリアル変換回路５５に供給される。シリアル/ パラレル変換回路５３、ＩＦＦＴ回路５４、パラレル/ シリアル変換回路５５は、ＯＦＤＭ方式によりマルチキャリアの信号に変換するものである。
【００４８】
パラレル/ シリアル変換回路５５の出力が周波数変換回路５７に供給される。周波数変換回路５７には、ＰＬＬシンセサイザ５８から局部発振信号が供給される。周波数変換回路５７により、送信信号が所定の周波数に変換される。
【００４９】
周波数変換回路５７の出力がパワーアンプ５９に供給される。パワーアンプ５９で、送信信号が電力増幅される。パワーアンプ５９の出力がスイッチ回路６０の端子６０Ａに供給される。データ送信時には、スイッチ回路６０は、端子６０Ａ側に切り換えられる。スイッチ回路６０の出力がアンテナ６１に供給される。
【００５０】
アンテナ６１からの受信信号は、スイッチ回路６０に供給される。データ受信時には、スイッチ回路６０は、端子６０Ｂ側に切り換えられる。スイッチ回路６０の出力は、ＬＮＡ６２を介して増幅された後、周波数変換回路６３に供給される。
【００５１】
周波数変換回路６３には、ＰＬＬシンセサイザ６８から局部発振信号が供給される。周波数変換回路６３により、受信信号が中間周波数信号に変換される。
周波数変換回路６３の出力がシリアル/ パラレル変換回路６４に供給されると共に、同期検出回路７１に供給される。
【００５２】
シリアル/ パラレル変換回路６４の出力がＦＦＴ回路６５に供給される。ＦＦＴ回路６５の出力がパラレル/ シリアル変換回路６６に供給される。シリアル/ パラレル変換回路６４、ＦＦＴ回路６５、パラレル/ シリアル変換回路６６は、ＯＦＤＭ方式の復調を行うものである。
【００５３】
パラレル/ シリアル変換回路６６の出力がＤＱＰＳＫ復調回路６７に供給される。ＤＱＰＳＫ復調回路６７で、ＤＱＰＳＫの復調処理が行われる。ＤＱＰＳＫ復調回路６７の出力が通信コントローラ５１に供給される。通信コントローラ５１の出力から受信データが出力される。
【００５４】
無線通信ユニット１０４Ａまたは１０４Ｂの全体の動作は、コントローラ６８により制御される。データの送信及びデータの受信は、コントローラ６８からの指令に基づいて、通信コントローラ５１により制御される。
【００５５】
このシステムでは、１フレームを単位としてＴＤＭＡ方式でデータを送るようにし、１フレームの先頭の１シンボルには、無線通信制御端末１０２の無線通信ユニット１０５から同期獲得用の同期信号が送られてくる。このような制御を実現するために、無線通信ユニット１０４Ａ、１０４Ｂには、同期信号を検出するための同期検出回路７１とタイマ７２とが設けられる。フレームの先頭のタイミングで、無線通信制御端末１０２の無線通信ユニット１０５から送られてくる同期信号がアンテナ６１で受信され、同期検出回路７１に送られる。同期検出回路７１は、受信された符号と予め設定されている符号との相関を検出し、相関が強いと判断されると、相関検出信号が出力される。このような同期検出回路７１は、例えば、マッチトフィルタにより実現できる。同期検出回路７１の出力がタイマ７２に送られる。タイマ７２の時間は、同期検出回路７１からの同期検出信号に基づいて設定される。
【００５６】
送りたいデータがある場合には、コントローラ６８からの指令により、通信コントローラ５１から送信要求が送られる。この送信要求は、ＤＱＰＳＫ変調回路５２でＤＱＰＳＫ変調され、ＩＦＦＴ回路５４でＯＦＤＭによる変換が行われ、アンテナ６１から、無線通信制御端末１０２に向けて送られる。この送信要求は、無線通信制御端末１０２で受信され、無線通信制御端末１０２からは、送信割り当て時間を含む制御情報が返される。
【００５７】
この制御情報は、アンテナ６１で受信され、ＦＦＴ回路６５でＯＦＤＭの復調が行われ、ＤＱＰＳＫ復調回路６７でＤＱＰＳＫの復調が行われて、通信コントローラ５１に供給される。そして、復調された受信データは、通信コントローラ５１からコントローラ６８に送られる。
【００５８】
この制御情報には、送信時間に関する情報が含まれている。これらの時間は、タイマ７２の時間を基準にして設定される。タイマ７２は、同期検出回路７１の出力に基づき、無線通信制御端末から送られてきた同期信号のタイミングにより設定されている。
【００５９】
タイマ７２により、送信開始時間になったと判断されると、コントローラ６８からの指令により、通信コントローラ５１から送信データが出力され、この送信データは、ＤＱＰＳＫ変調回路５２でＤＱＰＳＫ変調され、ＩＦＦＴ回路５４でＯＦＤＭによる変換が行われ、アンテナ６１から出力される。また、タイマ７２により受信時間になったと判断されると、コントローラ６８からの指令により、ＦＦＴ回路６５により受信データの復調処理が行われる。
【００６０】
このように、この無線通信システムでは、データをＯＦＤＭによりマルチキャリアを使って伝送している。ＯＦＤＭ波は、前述したように、ジッタに強く、数サンプルずれていても復調は可能である。しかしながら、それ以上ずれて、２シンボルに跨がってしまうと復調ができない。従って、ある程度のタイミング設定を行う必要がある。そこで、このシステムでは、例えば１４７４５５シンボル（４ｍ秒）を１フレームとし、このフレーム内でＴＤＭＡ方式でデータを送るようにし、各フレームの先頭の１シンボルには、同期信号を配置し、この同期信号を利用して、復調タイミングを設定するようにしている。
【００６１】
受信したＯＦＤＭ波に対して受信クロックが６．８ｐｐｍ（１ｐｐｍは百万分の１）のずれを有していると、４ｍ秒の１フレームの間に、２７．２ｎ秒の時間差が蓄積する。これは、３６．８６４ＭＨｚのサンプリングレートに相当する。従って、６．８ｐｐｍ程度の精度を持つクロックを用意すれば、確実に復調できることになる。
【００６２】
図９は、１フレームの構成を示すものである。図９に示すように、１フレームは、制御データ伝送時間と、情報データ伝送時間とに分けられる。制御データ伝送時間は、非同期でデータ通信が行われ、情報伝送時間では、アイソクロナス（等時的に）でデータ通信が行われる。無線通信制御端末１０２から同期信号からなる同期用のシンボルを送り、各無線通信端末１０１Ａ、１０１Ｂから無線通信制御端末１０２に送信要求を送り、無線通信制御端末１０２から各無線通信端末１０１Ａ、１０１Ｂに送信割り当て時間を含む制御情報を送るような通信は、制御データ伝送時間に、非同期通信で行われる。そして、この送信割り当て時間に従って、各無線通信端末１０１Ａ、１０１Ｂの間で行うデータ通信は、情報伝送時間にアイソクロナスで行われる。
【００６３】
以下、本実施形態の通信端末及び通信制御端末における同期信号発生回路及び同期検出回路の動作原理を示す。同期信号発生回路は、例えば、図２に示す無線通信制御端末１０２の無線通信ユニット１０５に含まれる同期信号発生回路３１であり、同期検出回路は、例えば、図８に示す無線通信端末１０１Ａ、１０１Ｂの無線通信ユニット１０４Ａ及び１０４Ｂに含まれる同期検出回路７１である。
【００６４】
図１０は、ＯＦＤＭ波の同期信号の発生方法を示す図である。図１０（ａ）に示すように、ＯＦＤＭ波の同期符号は、所定の符号系列、例えば、６４個のデータからなる符号系列｛ｘ0 ，ｘ1 ，ｘ2 ，…，ｘ63｝に対して、６４ポイントの逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を行うことで生成される。ＩＦＦＴによって生成される６４個のデータ｛ｙ0 ，ｙ1 ，ｙ2 ，…，ｙ63｝を同期符号系列として各フレームの先頭に送信される。
【００６５】
なお、ＩＦＦＴ処理によって、実数部と虚数部として、それぞれ６４個のデータからなるデータ系列が得られる。これら実数部と虚数部のデータ系列をあわせて同期信号として、各フレームの先頭に送信すると、受信側において、同期検出のため複素数の乗算演算を行う必要が生じるので、同期検出回路の構成が複雑になり、回路規模が大きくなる問題がある。このため、本実施形態では、ＩＦＦＴ処理によって生じた実数部と虚数部のデータ系列の何れかを同期信号として用いる。即ち、ＩＦＦＴ処理の結果、実数部あるいは虚数部のデータ系列を同期信号として、各フレームの先頭に送信する。これに応じて、受信側では、受信信号に対して通常の実数データに対する相関処理で同期検出ができ、回路構成が簡素で、例えば、通常のＰＮ系列で構成された同期信号とほぼ同じ回路規模で同期検出を可能となる。
【００６６】
同期符号のデータ系列の生成方法として、６４個のデータ系列において、４つおきのに所定の値が入れられ、その他のデータがすべて“０”に保持される。即ち、データ系列｛ｘ0 ，ｘ1 ，ｘ2 ，…，ｘ63｝において、データｘ0 ，ｘ4 ，ｘ8 ，…，ｘ60がそれぞれ所定の値をもち、それ以外の各データｘ1 ，ｘ2 ，ｘ3 ，ｘ5 …は、すべて“０”に保持される。
【００６７】
図１０（ｂ）は、上述したデータ系列｛ｘ0 ，ｘ1 ，ｘ2 ，…，ｘ63｝に対して、ＩＦＦＴの結果を示している。図示のように、ＩＦＦＴによって得られたデータ系列｛ｙ0 ，ｙ1 ，ｙ2 ，…，ｙ63｝は、４つの繰り返し波形をもつデータ系列である。
【００６８】
図２に示す無線通信制御端末１０２の無線通信ユニット１０５の同期信号発生回路３１において、予め与えられたデータ系列｛ｘ0 ，ｘ1 ，ｘ2 ，…，ｘ63｝に応じて、ＩＦＦＴによって生成されたデータ系列｛ｙ0 ，ｙ1 ，ｙ2 ，…，ｙ63｝を同期信号として提供する。なお、同期信号発生回路３１は、データ系列｛ｘ0 ，ｘ1 ，ｘ2 ，…，ｘ63｝を提供することもできる。この場合、同期信号発生回路３１によって出力されるデータ系列｛ｘ0 ，ｘ1 ，ｘ2 ，…，ｘ63｝が所定のタイミングでＩＦＦＴ回路１４に入力され、当該ＩＦＦＴ１４によって逆フーリエ変換し、データ系列｛ｙ0 ，ｙ1 ，ｙ2 ，…，ｙ63｝が生成される。さらに、パラレル/ シリアル変換回路１５によって時間軸上のシリアルな符号系列に変換され、これを同期信号として、フレームの先頭に送信される。
【００６９】
図１１、１２及び１３は、無線通信制御端子１０２の無線通信ユニット１０５におけるＯＦＤＭ変調部分及び送信部分回路の幾つかの構成例を示すブロック図である。
図１１は、同期符号発生回路３１によって生成される同期符号がＩＦＦＴ変換回路によって変換して送信する場合の回路構成を示している。図示のように、情報データ系列と同期符号系列は、選択スイッチ１１０によって選択され、シリアル／パラレル変換回路１１３によってパラレルデータに変換され、ＩＦＦＴ回路１１４に入力される。ＩＦＦＴ処理の結果、実数部データ系列Ｒｅと虚数部データ系列Ｉｍがそれぞれ生成される。
【００７０】
スイッチ１１６によって、虚数部のデータＩｍまたはデータ“０”が選択され、パラレル／シリアル変換回路１１５に入力される。パラレル／シリアル変換回路１１５によって出力されるシリアルデータがＤ／Ａコンバータ１２０によってアナログ信号に変換され、されに直交変調回路１２１によって直交変調され、送信回路１２２によって増幅され、アンテナによって送信される。
【００７１】
スイッチ１１０及び１１６は、選択制御信号ＳW に応じて、入力信号を選択する。なお、選択制御信号ＳW は、例えば、通信ユニット１０５のコントローラ２８によって供給される。各フレームの先頭に同期信号を送信する場合、スイッチ１１０によって同期符号系列が選択され、シリアル／パラレル変換回路１１３によって変換され、ＩＦＦＴ回路１１４に入力される。この場合、同期信号発生回路３１によって生成される同期符号は、例えば、図１０に示すデータ系列｛ｘ0 ，ｘ1 ，ｘ2 ，…，ｘ63｝である。当該データ系列がＩＦＦＴ処理後、実数部と虚数部がそれぞれ生成される。
【００７２】
実数部のデータがパラレル／シリアル変換回路１１５に入力され、虚数部のデータがスイッチ１１６によって、すべてデータ“０”に置き換えられる。即ち、同期信号を送信する場合には、ＩＦＦＴによって得られた実数部のデータのみが送信され、虚数部のデータはすべて“０”に設定される。
【００７３】
同期信号を送信した後、情報データが送信される。この場合、スイッチ１１０によって、情報データ系列が選択され、シリアル／パラレル変換回路１１３に入力される。スイッチ１１６によって、ＩＦＦＴ回路１１４から出力される虚数部のデータＩｍが選択され、実数部のデータＲｅとともにパラレル／シリアル変換回路１１５に入力されるので、情報データに応じたＯＦＤＭ変調信号が送信される。
【００７４】
図１２は、同期符号発生回路３１によって生成される同期符号がＩＦＦＴ変換せずに直接送信される場合の回路構成を示している。図示のように、情報データがシリアル／パラレル変換回路１１３を介してＩＦＦＴ回路１１４に入力され、ＩＦＦＴ処理の結果、実数部データ系列Ｒｅと虚数部データ系列Ｉｍがそれぞれ生成される。実数部データ系列Ｒｅと虚数部データ系列Ｉｍがパラレル／シリアル変換回路１１５によって、シリアルデータに変換される。
【００７５】
スイッチ１３０及び１３２によって、パラレル／シリアル変換回路１１５の出力データまたは同期信号発生回路３１によって生成される同期符号の何れかが選択され、Ｄ／Ａコンバータ１２０に出力される。フレームの先頭に同期信号を送信する場合、スイッチ１３０によって同期符号が選択され、Ｄ／Ａコンバータ１２０に入力される。さらに、スイッチ１３２によってデータ“０”がＤ／Ａコンバータ１２０に入力される。スイッチ１３０と１３２から入力されたデータがそれぞれ送信データの実数部と虚数部として、アナログ信号に変換され、さらに直交変調回路１２１によって変調され、送信される。
この場合に、同期信号発生回路３１によって供給される同期符号は、予めＩＦＦＴ処理したあとのデータ系列であり、例えば、図１０に示すデータ系列｛ｙ0 ，ｙ1 ，ｙ2 ，…，ｙ63｝である。即ち、同期信号発生回路３１によって生成される同期符号は、実数部として、虚数部をすべてデータ“０”に設定されたデータ系列によって同期信号が生成され、フレームの先頭に送信される。
【００７６】
同期信号送信後、情報データの送信が行われる。この場合、スイッチ１３０及び１３２によってパラレル／シリアル変換回路１１５から出力される実数部と虚数部のデータ系列がそれぞれ選択され、Ｄ／Ａコンバータ１２０に入力されるので、情報データに応じたＯＦＤＭ変調信号が送信される。
なお、スイッチ１３０及び１３２を選択する選択制御信号ＳW は、図１１に示した例と同様に、例えば、無線通信ユニット１０５のコントローラ２８によって供給される。
【００７７】
図１３は、同期符号をシリアル／パラレル変換回路１１３を介して、ＩＦＦＴ回路１１４に入力し、ＩＦＦＴ回路１１４から得られた実数部データと虚数部データのうち、実数部データのみで同期信号を形成する例を示している。ただし、この例では、図１１に示す回路と異なり、同期信号を形成する場合、虚数部データを“０”に設定することなく、実数部データと同じデータが設定される。
【００７８】
同期符号を構成するデータ系列は、４個おきに値が設定され、その他のデータはすべて“０”に設定される場合、送信される同期信号シンボルにおいて、４つのキャリアおきにエネルギーが与えられている。このため、同期信号のＯＦＤＭ変調波はエネルギーは通常のＯＦＤＭ変調信号の１／４程度しかない。さらに、図１１の回路を用いる場合、ＩＦＦＴによって得た実数部データと虚数部データのうち、実数部データのみが用いられ、虚数部データがすべて“０”に置き換えられる。このため、送信される同期信号のエネルギーは、通常のＯＦＤＭ変調波の１／８程度しかない。受信側では、受信される同期信号のエネルギーが弱いと、同期検出精度が低下するおそれがある。
【００７９】
これを解決するため、送信側では、同期信号のエネルギーを８倍にする必要がある。即ち、同期信号の振幅を２√２倍すればよい。これを実現するため、図１３に示す回路例では、同期信号を送信する場合に、ＩＦＦＴ回路１１４によって出力される実数部データを２倍にし、さらに虚数部に実数部と同じデータを設定する。これによって、直交変調回路１２１によって直交変調される同期信号の振幅は、ＩＦＦＴ回路１１４の出力データの実数部のみを用いる場合に比べて２√２倍となり、同期信号のエネルギーは、通常のＯＦＤＭ変調信号と同程度になる。
【００８０】
なお、上述した図１１、１２及び１３では、ＩＦＦＴ回路１１４の出力信号のうち実数部データのみを用いて同期信号を生成する例を示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図１１の回路では、ＩＦＦＴ回路１１４の出力データのうち、実数部のデータをすべて“０”に置き換え、虚数部のデータのみをそのまま出力して、同期信号を送信することができる。また、図１２の回路では、実数部にデータ“０”を設定し、虚数部に同期符号を設定した複素数に基づいて、同期信号を送信することができる。さらに、図１３の場合、ＩＦＦＴ回路１１４によって出力される虚数部データを２倍にして、同期信号を生成することも可能である。
【００８１】
次に、無線通信ユニット１０５において、同期信号発生回路３１の具体的な構成例を説明する。図１４は、シフトレジスタ２１１によって構成された同期信号発生回路の一例を示している。ここで、例えば、６４ワードのシフトレジスタ２１１によって同期信号が生成される。図１５は、同期信号生成時の動作を示す波形図である。
【００８２】
図１５に示すように、シフトレジスタ２１１にクロック信号ＣＫが供給される。ロード信号ＬＤの立ち上がりエッジに応じて、６４ワードのデータがシフトレジスタ２１１にロードされ、クロック信号ＣＫの立ち上がりエッジに応じて、８ビットの符号データが順次出力される。ロード信号ＬＤは、例えば、各フレームの先頭のタイミングにあわせて制御されるので、シフトレジスタ２１１によって出力される符号系列は、同期符号として図１１、１２または１３に示す回路に出力され、各フレームの先頭に送信される。
【００８３】
図１６は、ＲＯＭ２１１及びカウンタ２２２によって構成された同期信号発生回路の一例を示している。ＲＯＭ２２１には、予め同期信号を形成するためのデータがアドレス順に格納されている。同期信号を出力するとき、カウンタ２２２によって生成されるアドレスに記憶されているデータが読み出される。なお、ＲＯＭ２２１の容量は、少なくとも記憶するデータ系列の数分が必要である。例えば、６４ワードのデータを記憶する場合、６４ワードの容量が最低限必要である。また、上述したように、同期信号を形成するデータ系列のうち、実質的に意味をもつデータがその四分の一しかない。このためＲＯＭ２２１は、必要なデータのみを記憶するだけの容量があればよい。
【００８４】
図１７は、図１６に示す同期信号発生回路の動作時の波形を示している。カウンタ２２２にクロック信号ＣＫが供給される。ロード信号ＬＤに応じて、カウンタ２２２がリセットされ、カウント動作が開始し、例えば、クロック信号ＣＫの入力タイミングに応じてカウンタ２２２のカウント値が＋１逓増する。当該カウント値がアドレスとしてＲＯＭ２２１に入力される。ＲＯＭ２２１は、入力されるアドレスによって指定されたメモリ番地の記憶データを読み出して出力する。これによって、例えば、クロック信号ＣＫのタイミングに従って、ＲＯＭ２２１から８ビットずつデータが出力される。この出力データが同期符号として同期符号として図１１、１２または１３に示す回路に出力され、各フレームの先頭に送信される。
【００８５】
図１８は、本実施形態における通信端末１０１Ａ、１０１Ｂの無線通信ユニット１０４Ａまたは１０４Ｂの同期検出回路７１の構成を示すブロック図である。この同期検出回路は、予め設定された同期検出パターンデータを用いて、受信信号との相関演算によって、各フレーム先頭に送信される同期信号を検出し、同期検出信号Ｓorを出力する。この同期検出信号Ｓorは、無線通信ユニット１０４Ａまたは１０４Ｂにおけるタイマーの基準時間となる。
【００８６】
図１８に示す同期検出回路は、シフトレジスタ２００，２０４、加算回路２０２，２０６、絶対値演算回路２０８及び比較回路２１０によって構成されている。シフトレジスタ２００及び２０４には、それぞれ受信回路から出力される受信信号の実数部及び虚数部のデータが入力される。これらの受信データがそれぞれのシフトレジスタによって順次シフトされ、各レジスタのデータがそれぞれ複数の乗算器によって係数ｈn-1 ，ｈn-2 ，…，ｈ1 ，ｈ0 と乗算され、乗算の結果が加算回路２０２及び２０６にそれぞれ入力される。
【００８７】
乗算器の係数ｈn-1 ，ｈn-2 ，…，ｈ1 ，ｈ0 は、同期検出パターンデータに応じて設定される。例えば、それぞれの係数は、データの“−１”、“０”または“＋１”によって構成される。
【００８８】
加算回路２０２と２０６によってそれぞれ実数部及び虚数部の相関値が出力され、これらの相関値が実数データ及び虚数データとして、絶対値演算回路２０８に入力され、絶対値Ｃorが算出される。絶対値Ｃorが比較回路２１０によって所定のしきい値ＴＨと比較され、当該比較の結果に応じて、例えば、絶対値Ｃorがしきい値ＴＨを越えたとき、同期検出信号Ｓsyncが出力される。
【００８９】
上述したように、無線通信システムにおいて、送信側によって、フレームの先頭に同期信号が送信される。受信側では、受信した信号に対して、予め得られた同期検出用パターンに基づき、同期信号を検出する。当該検出パターンは、例えば、同期信号を生成するための同期符号に基づいて、ｎ個のデータからなるデータ系列｛ｈ0 ，ｈ1 ，ｈ2 ，…，ｈn-1 ｝にである。当該同期検出パターンに応じて、乗算器の係数がそれぞれ設定される。
【００９０】
上述した同期検出回路によって、受信信号と同期検出パターンとの相関を求める、いわゆるマッチトフィルタ処理が行われる。相関処理の結果、相関関数Ｃorが予め設定されたしきい値ＴＨを越えたとき、同期信号が検出されるとして、同期検出信号Ｓsyncが出力される。受信装置では、当該同期検出信号Ｓsyncのタイミングに応じてタイマーを制御する。それぞれの通信端末は、タイマーによって制御されたタイミングで信号の送受信を行う。例えば、受信時にタイマーによってＦＦＴ窓が設定され、当該ＦＦＴ窓の中に受信信号に対してＦＦＴ処理を行い、受信信号をＯＦＤＭ復調する。
【００９１】
同期検出パターンを形成するデータ系列｛ｈ0 ，ｈ1 ，ｈ2 ，…，ｈn-1 ｝の各々のデータは、例えば、＋１、０または−１によって構成されている。ここで、例えば、各々のデータが＋１あるいは−１の何れかによって構成されているとすると、相関関数を求める同期検出回路の構成をもっと簡略化できる。
【００９２】
図１９は、この場合の同期検出回路の構成例を示している。図示のように、同期パターンの各々のデータｈi （ｉ＝０，１，２，…，ｎ−１）に応じて、ｈi が“−１”のとき、対応する入力データに−１を乗じて、ｈi が“＋１”のとき、対応するデータがそのまま加算回路２０２または２０６に入力し、加算回路２０２または２０６によって実数部と虚数の相関値がそれぞれ算出される。絶対値演算回路２０８によって、絶対値が算出され、しきい値ＴＨとの比較の結果に応じて、同期検出信号orが出力される。
この例の同期検出回路において、相関関数を求める演算が簡単に実現でき、同期検出回路を単純な論理回路によって構成することができる。
【００９３】
図２０及び図２１は、同期検出精度を向上させるための改良例を示している。図２０に示すように、フレームの先頭に同期信号ＳＹＮＣを連続して２回送信する。受信側において、受信信号に対して、同期検出パターンを用いて相関演算を行った結果、各々の同期信号ＳＹＮＣに対して、同期検出信号が出力される。このため、同期信号一つのみを用いる場合に比べて、同期検出が確実に行え、同期検出の信頼性が向上する。
【００９４】
図２１は、同期検出精度をさらに向上させるための改良例を示している。この例では、フレームの先頭に同期信号が３回出力される。同図（ａ）は、同じ同期信号ＳＹＮＣを３回連続して出力される例を示している。この場合、受信側において、予め設定された同期検出パターンによって受信信号との相関演算を行い、その結果、同期検出信号が３回出力されるので、同期検出の信頼性がさらに改善される。
【００９５】
図２１（ｂ）は、３つの同期信号のうち、最初の２つはＳＹＮＣであり、３つ目はＳＹＮＣの反転信号−ＳＹＮＣ（同期信号ＳＹＮＣを１８０度位相回転させた信号）である。さらに、図２１（ｃ）は、３つの同期信号のうち、最初の同期信号は１８０度位相回転させた同期信号−ＳＹＮＣであり、あとの２つはＳＹＮＣそのままである。このように、３つの同期信号を同じパターンで形成し、そのうち何れか一つは、位相を１８０度回転した同期信号で構成することによって、受信側では、同期検出パターンを用いて相関処理を行った結果、３つの同期信号のうち何個目の同期信号が検出されたかを、相関演算の結果によって判断できるので、同期検出の信頼性が向上し、検出タイミングに応じてタイマーを高精度に制御可能である。
【００９６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、データをＯＦＤＭ方式で送り、１フレームを単位としてＴＤＭＡによりデータ通信を行う。そして、各々のフレームの先頭にＯＦＤＭ波の同期信号を送信する。同期符号に対してＯＦＤＭ変調した符号系列のうち、実数部または虚数部の何れかを用いて同期信号を形成することによって、受信側において、実数の相関演算処理のみで同期信号を検出でき、同期検出回路を簡素化でき、小規模の回路によって同期信号を検出でき、送受信のタイミングを高精度で制御できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る無線通信システムの一実施形態を示す回路図であり、無線通信システム全体の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明が適用される無線通信システムにおける通信制御端末の無線通信ユニットの一例を示すブロック図である。
【図３】ＯＦＤＭ変調方式を説明するためのスペクトラム図である。
【図４】本発明が適用される無線通信システムにおけるＯＦＤＭ変調の説明するためのブロック図である。
【図５】本発明が適用される無線通信システムにおけるＯＦＤＭ変調信号のシンボルの構成図である。
【図６】位相補正用のパイロットキャリアが挿入される場合のサブキャリアの配置を示す図である。
【図７】データキャリアとパイロットの信号点配置を示す図である。
【図８】本発明が適用される無線通信システムにおける通信端末の無線通信ユニットの一例を示すブロック図である。
【図９】本発明が適用される無線通信システムのフレームの構成を説明するための図である。
【図１０】本発明の無線通信システムに用いられるＯＦＤＭ波同期信号の生成方法を説明するための図である。
【図１１】通信制御端末の無線通信ユニットにおける同期信号及び情報データを送信する部分回路の一例を示す回路図である。
【図１２】通信制御端末の無線通信ユニットにおける同期信号及び情報データを送信する部分回路の他の例を示す回路図である。
【図１３】通信制御端末の無線通信ユニットにおける同期信号及び情報データを送信する部分回路であり、同期信号の送信エネルギーの低下が防げる回路例を示す回路図である。
【図１４】同期信号発生回路の一例を示す回路図である。
【図１５】図１４に示す同期信号発生回路の動作時の波形図である。
【図１６】同期信号発生回路の他の例を示す回路図である。
【図１７】図１６に示す同期信号発生回路の動作時の波形図である。
【図１８】同期信号検出回路の構成を示すブロック図である。
【図１９】同期信号検出回路の他の構成例を示すブロック図である。
【図２０】同期検出精度を改善する方法を示す図である。
【図２１】同期検出精度を改善する他の方法を示す図である。
【符号の説明】
１４，５４…ＩＦＦＴ回路、３１…同期信号発生回路、７１…同期検出回路，１０１，１０１Ｂ…無線通信端末、１０２…無線通信制御端末、１０４Ａ、１０４Ｂ、１０５…無線通信ユニット、２１１…シフトレジスタ、２２１…ＲＯＭ、２２２…カウンタ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の端末を無線で接続する無線ＬＡＮなどの無線送信装置および無線受信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータの高機能化に伴い、複数のコンピュータを接続してＬＡＮ（Local Area Network）を構成し、ファイルやデータの共有化を図ったり、電子メールやデータの転送を行うことが盛んに行われている。従来のＬＡＮは、光ファイバや同軸ケーブル、あるいはツィストペアケーブルを用いて、有線で各コンピュータが接続されている。
【０００３】
ところが、このような有線によるＬＡＮでは、接続のための工事が必要であり、手軽にＬＡＮを構築することが難しいと共に、有線によるＬＡＮでは、ケーブルが煩雑になる。そこで、従来の有線方式によるＬＡＮの配線からユーザを解放するシステムとして、無線ＬＡＮが注目されている。
【０００４】
無線ＬＡＮとしては、従来、スペクトラム拡散を用いて、ＣＤＭＡ（Code Divsion Multiple Access）でデータ通信を行うようにしたものが提案されている。ＣＤＭＡ方式では、送信データにＰＮ符号（Psuedeo Noise Code）が乗算され、送信データのスペクトラムが広げられる。このようにスペクトラム拡散されて送られてきたデータは、送信側と同様のＰＮ符号を乗算することにより復調される。ＣＤＭＡ方式は、秘話性が高いと共に、耐干渉性に優れているという特徴がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、情報のマルチメディア化が進み、画像データや音声データのようなデータ量の大きいデータが扱われることが多くなってきている。このことから、無線ＬＡＮに対しても、画像データや音声データのようなデータ量の大きなデータを送れるように、転送レートを高速化することが要求されてきている。ところが、スペクトラム拡散変調では、例えば、３０Ｍｂｐｓ程度の高速レートでデータ転送を行うと、３００ＭＨｚ以上の帯域幅が必要になってくる。このような広い帯域幅は、現在の周波数割り当てでは確保することができず、また、このような広い帯域幅を確保して通信を行うことは困難である。
【０００６】
また、スペクトラム拡散では、受信信号を復調するために、送られてきたデータの符号の位相に、復調のために受信機で発生するクロック信号の位相を合わせるための同期捕捉時間が必要である。このため、スペクトラム拡散では、高速で同期獲得を行うために、同期用のビット列が各パケットに挿入されており、このような同期用のビット列のために、有効データ以外のビット数が増加し、通信効率が低下するという問題が生じる。
【０００７】
この問題を解決する一つの方法として、スペクトル拡散変調の代わりに、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）変調で送信データを変調する。それぞれの無線通信端末において、データの送受信をＯＦＤＭ変調方式に従って行う送受信装置を備え、さらに、送信装置に同期獲得用の同期符号を生成する同期符号生成回路と、受信装置に同期符号を検出し、当該同期符号の検出タイミングに応じて受信タイミングを制御する同期検出回路及びタイミング制御回路を備える。また、複数の通信端末各々の間にそれぞれ通信を行う無線ＬＡＮシステムでは、各通信端末において、送信データをＯＦＤＭ変調方式に従って変調し、ＯＦＤＭ変調信号の送信単位であるシンボルを形成し、所定のシンボル数のフレーム構造で時分割でデータの多重化を行う、いわゆるＴＤＭＡ（Time division multiple access ）方式が採用されている。そして、フレーム毎に同期獲得用の同期符号を付加して、ＯＦＤＭ変調された情報データとともに送信する。これによって、送信データを受信する通信端末において、同期符号を検出し、その検出タイミングに応じてローカルのタイマーを設定し、当該タイマーを時間の基準として送受信のタイミングを制御することができる。
【０００８】
これまでに、同期獲得用の同期符号として、ＰＮ符号、即ち、疑似乱数列で構成された符号が用いられる。例えば、これまでに提案されている種々の無線通信システムでは、同期符号としてＭ系列が一般的に利用されている。これらの無線通信システムでは、データをＯＦＤＭ変調して送り、１フレームを単位としてＴＤＭＡによりデータ通信を行う。そして、１フレームの先頭で同期信号としてＭ系列を送る。受信側ではこのＭ系列を基準にして、送受信タイミングを設定する。無線通信制御端末からの制御情報よって、各無線通信制御端末の送信及び受信時間を指示するようにしている。ＯＦＤＭ方式を用いると、ＯＦＤＭの性質から、転送レートを上げることができ、また、ジッタが生じても、誤りなく復調することができる。そして、１フレームの先頭のＭ系列を基準にして送受信タイミングが設定されるため、各無線通信端末のタイマは等しく設定され、受信時には、この時間情報を利用して、フレーム内の必要なシンボルのみ復調してデータを再生することができる。このため、各バースト毎に受信に先立って同期獲得する必要はなく、各バースト毎に同期用のビットを配する必要はない。従って、フレーム内のビットを効率よく利用することができる。
【０００９】
しかし、同期信号としてＰＮ符号を用いる場合、当該ＰＮ符号を生成する生成回路が必要である。このため、ＰＮ符号の代わりにＯＦＤＭ変調されたある特定のデータ列を同期信号として用いる方法が提案されている。これによって、通信端末の送信装置において、同期信号の発生は容易、簡便になる。その反面、ＯＦＤＭ復調の際に同期タイミングが不正確という問題が生じる。さらに、ＯＦＤＭ変調信号は、ＰＮ符号と異なり、複素数であるため、通信端末の受信装置において、相関演算によって同期信号を検出するために、複素数の乗算処理が必要であり、回路規模が大きくなる。
【００１０】
例えば、同期信号として、３２サンプルのデータを用いることを例として考察する。同期信号をＰＮ符号で構成された場合、相関器は複素数と実数との乗算回路３２段によって構成することができる。一方、同期信号をＯＦＤＭ変調信号によって構成された場合、相関器を構成するために、複素数同士の乗算回路を３２段備えなければならない。このため、実数部のみからなるＰＮ符号の同期信号を検出する場合に比べて、複素数のＯＦＤＭ変調信号の同期信号を検出する場合、相関器の規模がほぼ４倍に膨らむという不利益がある。さらに、ＰＮ符号の場合は、乗算器は実質的に加算回路によって実現でき、非常に簡単な回路構成で実現できるが、複素数であるＯＦＤＭ変調信号の場合、単に加算回路では実現することが困難である。
【００１１】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＯＦＤＭ変調信号によって同期信号を構成する場合、同期信号の検出を容易に実現でき、検出精度を維持しながら、検出回路の構成を簡素化できる無線送信装置および無線受信装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の無線送信装置は、複数の無線通信装置からなる無線通信ネットワークにおいて、情報を送信する無線送信装置であって、制御データ及び情報データをＯＦＤＭ変調するデータ変調手段と、同期検出用符号系列をＯＦＤＭ変調し、変調信号のうち所定の部分信号を用いて同期信号を発生する同期信号発生手段と、上記同期信号と制御データと情報データを含むフレームを生成するフレーム生成手段と、上記フレームを送信する送信手段と、を有する。
本発明の無線受信装置は、複数の無線通信装置からなる無線通信ネットワークにおいて、情報を受信する受信装置であって、同期検出用符号系列をＯＦＤＭ変調し、変調信号のうち所定の部分信号を用いて形成される同期信号と、ＯＦＤＭ方式で変調された制御データ及び情報データを含むフレームを受信する受信手段と、上記同期信号を検出する同期検出手段と、を有する。
また、本発明の無線通信システムは、無線通信端末と、上記無線通信端末を制御する無線通信制御端末とを有する無線通信システムであって、上記無線通信制御端末は、データの送受信をＯＦＤＭ方式で行う送信手段及び受信手段と、同期検出用符号系列をＯＦＤＭ変調し、変調信号のうち所定の部分信号を用いて同期信号を発生する同期信号発生手段とを備え、上記無線通信端末は、データの送受信をＯＦＤＭ方式で行う送信手段及び受信手段と、同期信号を検出する同期検出手段と、上記同期検出手段により設定されるタイマ手段とを備え、上記無線通信端末と上記無線通信制御端末との間は、ＯＦＤＭ方式でデータを変調し、所定シンボル数のフレーム構造でＴＤＭＡ方式でデータの多重化を行い、上記無線通信制御端末は、上記フレーム毎に上記無線通信端末に上記同期信号を送信する同期信号送信手段と、上記無線通信端末は、上記同期検出手段によって上記同期信号を検出したタイミングに応じて上記タイマを設定し、上記タイマを基準に送信及び受信タイミングを設定する通信制御手段とを有する。
【００１３】
また、本発明の無線通信システムは、データ通信を行う複数の無線通信端末と、無線通信の制御を行う無線通信制御端末とからなる無線通信システムであって、上記無線通信制御端末は、データの送受信をＯＦＤＭ方式で行う送信手段及び受信手段と、同期検出用符号系列をＯＦＤＭ変調し、変調信号のうち所定の部分信号を用いて同期信号を発生する同期信号発生手段とを備え、上記無線通信端末は、データの送受信をＯＦＤＭ方式で行う送信手段及び受信手段と、同期信号を検出する同期検出手段と、上記同期検出手段により設定されるタイマ手段とを備え、上記複数の無線通信端末及び上記無線通信制御端末の夫々の間は、ＯＦＤＭ方式でデータを変調し、所定シンボル数のフレーム構造でＴＤＭＡ方式でデータの多重化を行い、上記無線通信制御端末は、上記フレーム毎に上記複数の無線通信端末に上記同期信号を送信する同期信号送信手段と、上記各無線通信端末は、上記同期検出手段によって上記同期信号を検出したタイミングに応じて上記タイマを設定し、上記タイマを基準に送信及び受信タイミングを設定する通信制御手段とを有する。
【００１４】
また、本発明では、好適には、上記同期信号発生手段は、上記ＯＦＤＭ変調信号のうち、実数部のデータを用いて上記同期信号を発生する。また、上記同期信号発生手段は、上記ＯＦＤＭ変調信号のうち、虚数部のデータを用いて上記同期信号を発生する。
【００１５】
また、本発明では、好適には、上記同期信号送信手段は、上記同期信号を少なくとも２回送信し、そのうち先頭及び／または最終の同期信号は、発生される同期信号を１８０度位相回転した信号である。
【００１６】
さらに、本発明では、好適には、上記同期検出手段は、受信信号のうち実数部と虚数部をそれぞれ所定の同期検出パターンデータとの相関演算を行い、実数部と虚数部の相関値を算出する相関演算回路と、上記実数部と虚数部の相関値に基づいて絶対値を算出する絶対値演算回路と、上記絶対値と所定のしきい値とを比較し、当該比較結果に応じて、上記同期信号の検出タイミングを示す同期検出信号を出力する比較回路とを有する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る無線通信システムの第１の実施形態を示す回路図である。図１において、無線通信端末１０１Ａ、１０１Ｂ及び無線通信制御端末１０２から構成されている無線通信システムを例示している。
図示のように、無線通信端末１０１Ａと１０１Ｂは、コンピュータ等のデータ端末１０３Ａと１０３Ｂに、無線通信ユニット１０４Ａと１０４Ｂをそれぞれ接続して構成されている。無線通信制御端末１０２は、データ端末１０６に、無線通信ユニット１０５を接続して構成される。複数の無線通信端末１０１Ａ、１０１Ｂの間でデータ通信が行われ、無線通信制御端末１０２により、各無線通信端末１０１Ａ、１０１Ｂの間のデータ通信が制御される。なお、無線通信制御端末１０２は、無線通信ユニット１０５だけでも構成できる。
【００１８】
無線通信端末１０１Ａと１０１Ｂ側の各無線通信ユニット１０４Ａ、１０４Ｂは、夫々送信部１１１Ａ、１１１Ｂ、受信部１１２Ａ、１１２Ｂ及び制御部１１３Ａ、１１３Ｂからなる。送信部１１１Ａ、１１１Ｂ及び受信部１１２Ａ、１１２Ｂは、ＯＦＤＭ変調方式により変調される情報データを無線で伝送する構成となっている。
【００１９】
無線通信制御端末１０２側の無線通信ユニット１０５は、送信部１１５、受信部１１６、制御部１１７とからなる。送信部１１５、受信部１１６は、ＯＦＤＭ変調方式により無線でデータ通信を行える構成とされている。また、この無線通信制御端末１０２側の無線通信ユニット１０５には、無線通信端末のデータ通信の割り当て時間に関する資源情報を格納するための資源情報メモリ１１８が設けられている。
【００２０】
このシステムでは、データ通信がＯＦＤＭ変調方式で行われる。そして、例えばＯＦＤＭの１４７４５５シンボル（約４ｍ秒に相当する）を１フレームとし、このフレーム内でＴＤＭＡ方式でデータが送られる。
【００２１】
１フレームの先頭には、無線通信制御端末１０２の無線通信ユニット１０５から、同期獲得用の同期信号が送信される。この同期信号の符号は、各無線通信端末１０１Ａ、１０１Ｂ無線通信ユニット１０４Ａ、１０４Ｂで受信され、それぞれ同期信号の受信タイミングを基準として、データの送受信のタイミングが設定される。
【００２２】
無線通信端末１０１Ａ、１０１Ｂからデータ通信の要求がある場合には、無線通信端末１０１Ａ、１０１Ｂの無線通信ユニット１０４Ａ、１０４Ｂから、通信制御端末１０２の無線通信ユニット１０５に送信要求が送られる。無線通信制御端末１０２の無線通信ユニット１０５では、この送信要求と資源情報とに基づいて各無線通信端末１０１Ａ、１０１Ｂの送信割り当て時間が決定され、この送信割り当て時間を含む制御情報が無線通信制御端末１０２の無線通信ユニット１０５から各無線通信端末１０１Ａ、１０１Ｂの無線通信ユニット１０４Ａ、１０４Ｂに送られる。各無線通信端末１０１Ａ、１０１Ｂの無線通信ユニット１０４Ａ、１０４Ｂで、この送信割り当て時間に従って、データの送受信が行われる。このとき、データの送受信のタイミングは、１フレームの先頭に送られてくる同期獲得用の同期信号を基準にして設定される。
【００２３】
図２は、無線通信制御端末１０２側の無線通信ユニット１０５の構成を示すものである。図２において、１１は通信コントローラであり、この通信コントローラ１１を介して、データ端末とのデータのやり取りが行われる。
【００２４】
通信コントローラ１１からの送信データは、ＤＱＰＳＫ（Differencially Encoded Quadrature Phase Shift Keying）変調回路１２に供給される。ＤＱＰＳＫ変調回路１２により、送信データがＤＱＰＳＫで変調される。
【００２５】
ＤＱＰＳＫ変調回路１２の出力がシリアル/ パラレル変換回路１３に供給される。シリアル/ パラレル変換回路１３で、シリアルデータがパラレルデータに変換される。シリアル/ パラレル変換回路１３の出力がＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）回路１４に供給される。ＩＦＦＴ回路１４により、送信データが周波数領域のデータにマッピングされ、これが逆フーリエ変換され、時間領域のデータに変換される。ＩＦＦＴ回路１４の出力がパラレル/ シリアル変換回路１５に供給される。
【００２６】
シリアル/ パラレル変換回路１３、ＩＦＦＴ回路１４、パラレル/ シリアル変換回路１５は、ＯＦＤＭ方式によりマルチキャリアの信号に変換するものである。ＯＦＤＭ方式は、周波数間隔をｆ0 として各キャリアを直交させて符号間干渉がないようにした複数のサブキャリアを使用して、各サブキャリアに低ビットレートの信号を割り当て、全体として高いビットレートを得られるようにしたものである。
【００２７】
図３は、ＯＦＤＭ方式の伝送波形のスペクトラムを示すものである。図３に示すように、ＯＦＤＭ方式では、互いに直交する周波数間隔ｆ0 のサブキャリアを使って、信号が伝送される。
【００２８】
ＯＦＤＭ方式において、変調信号の生成は、送信データを周波数領域にマッピングし、逆ＦＦＴにより周波数領域から時間領域に変換することにより行われる。復号は、逆に、ｆ0 間隔毎に受信した波形を取り込み、ＦＦＴにより、時間領域の信号を周波数領域の信号に変換することにより行われる。
【００２９】
この例では、図４に示すように、シリアル/ パラレル変換回路１３により、ＤＱＰＳＫ変調回路１２の出力の５１サンプルがパラレルデータに変換され、周波数領域にマッピングされる。このシリアル/ パラレル変換回路１３の出力は、ＩＦＦＴ回路１４により時間領域のデータに変換され、ＩＦＦＴ回路１４からは、６４サンプルの有効シンボルが出力される。シフトレジスタで構成されたパラレル／シリアル変換回路１５によって、この６４サンプルの有効シンボルに対して、８シンボルのガードインターバルが付加される。
【００３０】
従って、この例では、図５に示すように、ＯＦＤＭ変調信号の１送信単位である１シンボルは、６４サンプルの有効シンボルと、８サンプルのガードインターバルの７２サンプルからなる。シンボル周期Ｔsymbolは、例えば（Ｔsymbol＝１．９５３μ秒）であり、サンプル周期Ｔsampleは、例えば（Ｔsample＝２７．１２７ｎ秒）であり、サンプル周波数ｆsampleは、例えば（ｆsample＝３６．８６４ＭＨｚ）である。
【００３１】
ＯＦＤＭ方式は、複数のサブキャリアに分散してデータを送信しているので、１シンボル当たりの時間が長くなる。そして、時間軸でガードインターバルを設けているため、ジッタに対する影響やマルチパスに対する影響を受け難いという特徴がある。なお、ガードインターバルは、有効シンボル長の１〜２割り程度に選ばれている。
【００３２】
つまり、ＯＦＤＭ方式では、復調時にＦＦＴの際に連続する受信信号の中から有効シンボル長を切り出して、ＦＦＴを行う必要がある。ジッタ等によりこのように有効シンボルを切り出す際に誤差があったとしても、ガードインターバルが存在するため、周波数成分は変化せず、位相差のみが生じる。このため、信号中に既知パターンを挿入して位相補正を行うか、差動符号化を用いて位相差を打ち消すことにより復調が可能である。通常のＱＰＳＫ変調のみの場合、各ビット毎にタイミングを合わせる必要があるが、ＯＦＤＭ方式の場合、数ビットずれても感度が数ｄＢ劣化するのみで、復調が可能である。
【００３３】
図６には、位相補正のため送信信号に既知のパターンを挿入した場合の一例を示している。図示のように、合計５２本のサブキャリアのうち、４本のサブキャリアは既知のデータを用いてＢＰＳＫ変調される。他の４８本のサブキャリアはデータ伝送用であり、それぞれ送信データに応じて、例えば、ＱＰＳＫ変調方式または１６ＱＡＭ変調方式によって変調され伝送される。
既知のパターンで挿入される４本のサブキャリアはパイロットキャリア（Pilot carrier ）と呼ばれ、これに対して送信データに応じて変調された他のキャリアはデータキャリア（Data carrier）と呼ばれる。図７は、データキャリアとパイロットキャリアそれぞれの信号点の配置を示している。受信側では、パイロットキャリアを受信し、当該パイロットキャリアの位相に応じて、他のデータキャリアに対して位相補正を行い、復調誤りの発生を抑制する。
【００３４】
図２において、パラレル/ シリアル変換回路１５の出力がスイッチ回路１６の端子１６Ａに供給される。スイッチ回路１６の端子１６Ｂには、同期信号発生回路３１によって発生された所定のＯＦＤＭ変調信号からなる同期信号が供給される。
【００３５】
スイッチ回路１６の出力が周波数変換回路１７に供給される。周波数変換回路１７には、ＰＬＬシンセサイザ１８から局部発振信号が供給される。周波数変換回路１７により、送信信号が所定の周波数に変換される。送信周波数としては、例えば、準マイクロ波帯の２．４ＧＨｚ、５．２ＧＨｚ、５．８ＧＨｚ、１９ＧＨｚ、２４ＧＨｚ及び６０ＧＨｚ帯等を用いることが考えられる。
【００３６】
周波数変換回路１７の出力がパワーアンプ１９に供給される。パワーアンプ１９で、送信信号が電力増幅される。パワーアンプ１９の出力がスイッチ回路２０の端子２０Ａに供給される。スイッチ回路２０は、送信時と受信時とにより切り換えられるもので、データ送信時には、スイッチ回路２０は、端子２０Ａ側に切り換えられる。スイッチ回路２０の出力がアンテナ２１に供給される。
【００３７】
アンテナ２１からの受信信号は、スイッチ回路２０に供給される。データ受信時には、スイッチ回路２０は、端子２０Ｂ側に切り換えられる。スイッチ回路２０の出力は、ＬＮＡ（Low Noise Amplifier ）２２を介して増幅された後、周波数変換回路２３に供給される。
【００３８】
周波数変換回路２３には、ＰＬＬシンセサイザ１８から局部発振信号が供給される。周波数変換回路２３により、受信信号が中間周波数信号に変換される。
【００３９】
周波数変換回路２３の出力がシリアル/ パラレル変換回路２４に供給される。このシリアル/ パラレル変換回路２４の出力がＦＦＴ回路２５に供給される。ＦＦＴ回路２５の出力がパラレル/ シリアル変換回路２６に供給される。
【００４０】
シリアル/ パラレル変換回路２４、ＦＦＴ回路２５、パラレル/ シリアル変換回路２６は、ＯＦＤＭ方式の復号を行うものである。つまり、シリアル/ パラレル変換回路２４で、有効データが切り出され、受信波形がｆ0 間隔毎に取り込まれて、パラレルデータに変換される。このシリアル/ パラレル変換回路２４の出力はＦＦＴ回路２５に供給され、ＦＦＴ回路２５で、時間領域の信号が周波数領域の信号に変換される。このように、ｆ0 間隔毎にサンプリングした波形をＦＦＴすることにより、ＯＦＤＭ方式の復号が行われる。
【００４１】
パラレル/ シリアル変換回路２６の出力がＤＱＰＳＫ復調回路２７に供給される。ＤＱＰＳＫ復調回路２７で、ＤＱＰＳＫの復調処理が行われる。ＤＱＰＳＫ復調回路２７の出力が通信コントローラ１１に供給される。通信コントローラ１１の出力から受信データが出力される。
【００４２】
無線通信ユニット１０５の全体の動作は、コントローラ２８により制御される。データの送信及び受信は、コントローラ２８からの指令に基づいて、通信コントローラ１１により制御される。
【００４３】
この無線通信システムでは、１フレームを単位としてＴＤＭＡ方式でデータを送るようにし、１フレームの先頭の１シンボルには、同期信号を送るようにしている。このような制御を実現するために、無線通信制御端末１０２の無線通信ユニット１０５には、同期信号発生回路３１と、資源情報メモリ３０と、タイマ２９とが設けられる。１フレームの先頭のシンボルのタイミングで、スイッチ回路１６が端子１６Ｂ側に切り換えられる。これにより、フレーム先頭のタイミングで、１シンボルの同期信号が送信される。
【００４４】
各無線通信端末１０１Ａ、１０１Ｂの無線通信ユニット１０４Ａ、１０４Ｂから送信要求が送られると、この送信要求がアンテナ２１で受信され、ＦＦＴ回路２５でＯＦＤＭの復調が行われ、ＤＱＰＳＫ復調回路２７でＤＱＰＳＫの復調が行われて、通信コントローラ１１に供給される。そして、復調された受信データは、通信コントローラ１１からコントローラ２８に送られる。
【００４５】
コントローラ２８には、資源情報メモリ３０が設けられている。この資源情報メモリ３０には、１フレームで送られる各無線通信端末１０１Ａ、１０１Ｂの割り当て時間に関する資源情報が格納される。コントローラ２８で、受信された送信要求と通信資源残量とに基づいて、各無線通信端末１０１Ａ、１０１Ｂの送信割り当て時間が決定される。この送信割り当てのための制御情報は、コントーラ２８から通信コントローラ１１に送られる。そして、通信コントローラ１１からのデータは、ＤＱＰＳＫ変調回路１２でＤＱＰＳＫ変調され、ＩＦＦＴ回路１４でＯＦＤＭによる変換が行われ、アンテナ２１から各無線通信端末１０１Ａ、１０１Ｂの無線通信ユニット１０４Ａ、１０４Ｂに向けて送られる。
【００４６】
図８は、無線通信端末１０１Ａ、１０１Ｂの無線通信ユニット１０４Ａ及び１０４Ｂの構成を示すものである。図８において、送信データは、通信コントローラ５１を介して入力される。通信コントローラ５１からの送信データは、ＤＱＰＳＫ変調回路５２に供給される。ＤＱＰＳＫ変調回路５２により、送信データがＤＱＰＳＫで変調される。
【００４７】
ＤＱＰＳＫ変調回路５２の出力がシリアル/ パラレル変換回路５３に供給される。シリアル/ パラレル変換回路５３で、シリアルデータがパラレルデータに変換される。シリアル/ パラレル変換回路５３の出力がＩＦＦＴ回路５４に供給される。ＩＦＦＴ回路５４により、送信データが周波数領域のデータにマッピングされ、これが逆フーリエ変換され、時間領域のデータに変換される。ＩＦＦＴ回路５４の出力がパラレル/ シリアル変換回路５５に供給される。シリアル/ パラレル変換回路５３、ＩＦＦＴ回路５４、パラレル/ シリアル変換回路５５は、ＯＦＤＭ方式によりマルチキャリアの信号に変換するものである。
【００４８】
パラレル/ シリアル変換回路５５の出力が周波数変換回路５７に供給される。周波数変換回路５７には、ＰＬＬシンセサイザ５８から局部発振信号が供給される。周波数変換回路５７により、送信信号が所定の周波数に変換される。
【００４９】
周波数変換回路５７の出力がパワーアンプ５９に供給される。パワーアンプ５９で、送信信号が電力増幅される。パワーアンプ５９の出力がスイッチ回路６０の端子６０Ａに供給される。データ送信時には、スイッチ回路６０は、端子６０Ａ側に切り換えられる。スイッチ回路６０の出力がアンテナ６１に供給される。
【００５０】
アンテナ６１からの受信信号は、スイッチ回路６０に供給される。データ受信時には、スイッチ回路６０は、端子６０Ｂ側に切り換えられる。スイッチ回路６０の出力は、ＬＮＡ６２を介して増幅された後、周波数変換回路６３に供給される。
【００５１】
周波数変換回路６３には、ＰＬＬシンセサイザ６８から局部発振信号が供給される。周波数変換回路６３により、受信信号が中間周波数信号に変換される。
周波数変換回路６３の出力がシリアル/ パラレル変換回路６４に供給されると共に、同期検出回路７１に供給される。
【００５２】
シリアル/ パラレル変換回路６４の出力がＦＦＴ回路６５に供給される。ＦＦＴ回路６５の出力がパラレル/ シリアル変換回路６６に供給される。シリアル/ パラレル変換回路６４、ＦＦＴ回路６５、パラレル/ シリアル変換回路６６は、ＯＦＤＭ方式の復調を行うものである。
【００５３】
パラレル/ シリアル変換回路６６の出力がＤＱＰＳＫ復調回路６７に供給される。ＤＱＰＳＫ復調回路６７で、ＤＱＰＳＫの復調処理が行われる。ＤＱＰＳＫ復調回路６７の出力が通信コントローラ５１に供給される。通信コントローラ５１の出力から受信データが出力される。
【００５４】
無線通信ユニット１０４Ａまたは１０４Ｂの全体の動作は、コントローラ６８により制御される。データの送信及びデータの受信は、コントローラ６８からの指令に基づいて、通信コントローラ５１により制御される。
【００５５】
このシステムでは、１フレームを単位としてＴＤＭＡ方式でデータを送るようにし、１フレームの先頭の１シンボルには、無線通信制御端末１０２の無線通信ユニット１０５から同期獲得用の同期信号が送られてくる。このような制御を実現するために、無線通信ユニット１０４Ａ、１０４Ｂには、同期信号を検出するための同期検出回路７１とタイマ７２とが設けられる。フレームの先頭のタイミングで、無線通信制御端末１０２の無線通信ユニット１０５から送られてくる同期信号がアンテナ６１で受信され、同期検出回路７１に送られる。同期検出回路７１は、受信された符号と予め設定されている符号との相関を検出し、相関が強いと判断されると、相関検出信号が出力される。このような同期検出回路７１は、例えば、マッチトフィルタにより実現できる。同期検出回路７１の出力がタイマ７２に送られる。タイマ７２の時間は、同期検出回路７１からの同期検出信号に基づいて設定される。
【００５６】
送りたいデータがある場合には、コントローラ６８からの指令により、通信コントローラ５１から送信要求が送られる。この送信要求は、ＤＱＰＳＫ変調回路５２でＤＱＰＳＫ変調され、ＩＦＦＴ回路５４でＯＦＤＭによる変換が行われ、アンテナ６１から、無線通信制御端末１０２に向けて送られる。この送信要求は、無線通信制御端末１０２で受信され、無線通信制御端末１０２からは、送信割り当て時間を含む制御情報が返される。
【００５７】
この制御情報は、アンテナ６１で受信され、ＦＦＴ回路６５でＯＦＤＭの復調が行われ、ＤＱＰＳＫ復調回路６７でＤＱＰＳＫの復調が行われて、通信コントローラ５１に供給される。そして、復調された受信データは、通信コントローラ５１からコントローラ６８に送られる。
【００５８】
この制御情報には、送信時間に関する情報が含まれている。これらの時間は、タイマ７２の時間を基準にして設定される。タイマ７２は、同期検出回路７１の出力に基づき、無線通信制御端末から送られてきた同期信号のタイミングにより設定されている。
【００５９】
タイマ７２により、送信開始時間になったと判断されると、コントローラ６８からの指令により、通信コントローラ５１から送信データが出力され、この送信データは、ＤＱＰＳＫ変調回路５２でＤＱＰＳＫ変調され、ＩＦＦＴ回路５４でＯＦＤＭによる変換が行われ、アンテナ６１から出力される。また、タイマ７２により受信時間になったと判断されると、コントローラ６８からの指令により、ＦＦＴ回路６５により受信データの復調処理が行われる。
【００６０】
このように、この無線通信システムでは、データをＯＦＤＭによりマルチキャリアを使って伝送している。ＯＦＤＭ波は、前述したように、ジッタに強く、数サンプルずれていても復調は可能である。しかしながら、それ以上ずれて、２シンボルに跨がってしまうと復調ができない。従って、ある程度のタイミング設定を行う必要がある。そこで、このシステムでは、例えば１４７４５５シンボル（４ｍ秒）を１フレームとし、このフレーム内でＴＤＭＡ方式でデータを送るようにし、各フレームの先頭の１シンボルには、同期信号を配置し、この同期信号を利用して、復調タイミングを設定するようにしている。
【００６１】
受信したＯＦＤＭ波に対して受信クロックが６．８ｐｐｍ（１ｐｐｍは百万分の１）のずれを有していると、４ｍ秒の１フレームの間に、２７．２ｎ秒の時間差が蓄積する。これは、３６．８６４ＭＨｚのサンプリングレートに相当する。従って、６．８ｐｐｍ程度の精度を持つクロックを用意すれば、確実に復調できることになる。
【００６２】
図９は、１フレームの構成を示すものである。図９に示すように、１フレームは、制御データ伝送時間と、情報データ伝送時間とに分けられる。制御データ伝送時間は、非同期でデータ通信が行われ、情報伝送時間では、アイソクロナス（等時的に）でデータ通信が行われる。無線通信制御端末１０２から同期信号からなる同期用のシンボルを送り、各無線通信端末１０１Ａ、１０１Ｂから無線通信制御端末１０２に送信要求を送り、無線通信制御端末１０２から各無線通信端末１０１Ａ、１０１Ｂに送信割り当て時間を含む制御情報を送るような通信は、制御データ伝送時間に、非同期通信で行われる。そして、この送信割り当て時間に従って、各無線通信端末１０１Ａ、１０１Ｂの間で行うデータ通信は、情報伝送時間にアイソクロナスで行われる。
【００６３】
以下、本実施形態の通信端末及び通信制御端末における同期信号発生回路及び同期検出回路の動作原理を示す。同期信号発生回路は、例えば、図２に示す無線通信制御端末１０２の無線通信ユニット１０５に含まれる同期信号発生回路３１であり、同期検出回路は、例えば、図８に示す無線通信端末１０１Ａ、１０１Ｂの無線通信ユニット１０４Ａ及び１０４Ｂに含まれる同期検出回路７１である。
【００６４】
図１０は、ＯＦＤＭ波の同期信号の発生方法を示す図である。図１０（ａ）に示すように、ＯＦＤＭ波の同期符号は、所定の符号系列、例えば、６４個のデータからなる符号系列｛ｘ0 ，ｘ1 ，ｘ2 ，…，ｘ63｝に対して、６４ポイントの逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を行うことで生成される。ＩＦＦＴによって生成される６４個のデータ｛ｙ0 ，ｙ1 ，ｙ2 ，…，ｙ63｝を同期符号系列として各フレームの先頭に送信される。
【００６５】
なお、ＩＦＦＴ処理によって、実数部と虚数部として、それぞれ６４個のデータからなるデータ系列が得られる。これら実数部と虚数部のデータ系列をあわせて同期信号として、各フレームの先頭に送信すると、受信側において、同期検出のため複素数の乗算演算を行う必要が生じるので、同期検出回路の構成が複雑になり、回路規模が大きくなる問題がある。このため、本実施形態では、ＩＦＦＴ処理によって生じた実数部と虚数部のデータ系列の何れかを同期信号として用いる。即ち、ＩＦＦＴ処理の結果、実数部あるいは虚数部のデータ系列を同期信号として、各フレームの先頭に送信する。これに応じて、受信側では、受信信号に対して通常の実数データに対する相関処理で同期検出ができ、回路構成が簡素で、例えば、通常のＰＮ系列で構成された同期信号とほぼ同じ回路規模で同期検出を可能となる。
【００６６】
同期符号のデータ系列の生成方法として、６４個のデータ系列において、４つおきのに所定の値が入れられ、その他のデータがすべて“０”に保持される。即ち、データ系列｛ｘ0 ，ｘ1 ，ｘ2 ，…，ｘ63｝において、データｘ0 ，ｘ4 ，ｘ8 ，…，ｘ60がそれぞれ所定の値をもち、それ以外の各データｘ1 ，ｘ2 ，ｘ3 ，ｘ5 …は、すべて“０”に保持される。
【００６７】
図１０（ｂ）は、上述したデータ系列｛ｘ0 ，ｘ1 ，ｘ2 ，…，ｘ63｝に対して、ＩＦＦＴの結果を示している。図示のように、ＩＦＦＴによって得られたデータ系列｛ｙ0 ，ｙ1 ，ｙ2 ，…，ｙ63｝は、４つの繰り返し波形をもつデータ系列である。
【００６８】
図２に示す無線通信制御端末１０２の無線通信ユニット１０５の同期信号発生回路３１において、予め与えられたデータ系列｛ｘ0 ，ｘ1 ，ｘ2 ，…，ｘ63｝に応じて、ＩＦＦＴによって生成されたデータ系列｛ｙ0 ，ｙ1 ，ｙ2 ，…，ｙ63｝を同期信号として提供する。なお、同期信号発生回路３１は、データ系列｛ｘ0 ，ｘ1 ，ｘ2 ，…，ｘ63｝を提供することもできる。この場合、同期信号発生回路３１によって出力されるデータ系列｛ｘ0 ，ｘ1 ，ｘ2 ，…，ｘ63｝が所定のタイミングでＩＦＦＴ回路１４に入力され、当該ＩＦＦＴ１４によって逆フーリエ変換し、データ系列｛ｙ0 ，ｙ1 ，ｙ2 ，…，ｙ63｝が生成される。さらに、パラレル/ シリアル変換回路１５によって時間軸上のシリアルな符号系列に変換され、これを同期信号として、フレームの先頭に送信される。
【００６９】
図１１、１２及び１３は、無線通信制御端子１０２の無線通信ユニット１０５におけるＯＦＤＭ変調部分及び送信部分回路の幾つかの構成例を示すブロック図である。
図１１は、同期符号発生回路３１によって生成される同期符号がＩＦＦＴ変換回路によって変換して送信する場合の回路構成を示している。図示のように、情報データ系列と同期符号系列は、選択スイッチ１１０によって選択され、シリアル／パラレル変換回路１１３によってパラレルデータに変換され、ＩＦＦＴ回路１１４に入力される。ＩＦＦＴ処理の結果、実数部データ系列Ｒｅと虚数部データ系列Ｉｍがそれぞれ生成される。
【００７０】
スイッチ１１６によって、虚数部のデータＩｍまたはデータ“０”が選択され、パラレル／シリアル変換回路１１５に入力される。パラレル／シリアル変換回路１１５によって出力されるシリアルデータがＤ／Ａコンバータ１２０によってアナログ信号に変換され、されに直交変調回路１２１によって直交変調され、送信回路１２２によって増幅され、アンテナによって送信される。
【００７１】
スイッチ１１０及び１１６は、選択制御信号ＳW に応じて、入力信号を選択する。なお、選択制御信号ＳW は、例えば、通信ユニット１０５のコントローラ２８によって供給される。各フレームの先頭に同期信号を送信する場合、スイッチ１１０によって同期符号系列が選択され、シリアル／パラレル変換回路１１３によって変換され、ＩＦＦＴ回路１１４に入力される。この場合、同期信号発生回路３１によって生成される同期符号は、例えば、図１０に示すデータ系列｛ｘ0 ，ｘ1 ，ｘ2 ，…，ｘ63｝である。当該データ系列がＩＦＦＴ処理後、実数部と虚数部がそれぞれ生成される。
【００７２】
実数部のデータがパラレル／シリアル変換回路１１５に入力され、虚数部のデータがスイッチ１１６によって、すべてデータ“０”に置き換えられる。即ち、同期信号を送信する場合には、ＩＦＦＴによって得られた実数部のデータのみが送信され、虚数部のデータはすべて“０”に設定される。
【００７３】
同期信号を送信した後、情報データが送信される。この場合、スイッチ１１０によって、情報データ系列が選択され、シリアル／パラレル変換回路１１３に入力される。スイッチ１１６によって、ＩＦＦＴ回路１１４から出力される虚数部のデータＩｍが選択され、実数部のデータＲｅとともにパラレル／シリアル変換回路１１５に入力されるので、情報データに応じたＯＦＤＭ変調信号が送信される。
【００７４】
図１２は、同期符号発生回路３１によって生成される同期符号がＩＦＦＴ変換せずに直接送信される場合の回路構成を示している。図示のように、情報データがシリアル／パラレル変換回路１１３を介してＩＦＦＴ回路１１４に入力され、ＩＦＦＴ処理の結果、実数部データ系列Ｒｅと虚数部データ系列Ｉｍがそれぞれ生成される。実数部データ系列Ｒｅと虚数部データ系列Ｉｍがパラレル／シリアル変換回路１１５によって、シリアルデータに変換される。
【００７５】
スイッチ１３０及び１３２によって、パラレル／シリアル変換回路１１５の出力データまたは同期信号発生回路３１によって生成される同期符号の何れかが選択され、Ｄ／Ａコンバータ１２０に出力される。フレームの先頭に同期信号を送信する場合、スイッチ１３０によって同期符号が選択され、Ｄ／Ａコンバータ１２０に入力される。さらに、スイッチ１３２によってデータ“０”がＤ／Ａコンバータ１２０に入力される。スイッチ１３０と１３２から入力されたデータがそれぞれ送信データの実数部と虚数部として、アナログ信号に変換され、さらに直交変調回路１２１によって変調され、送信される。
この場合に、同期信号発生回路３１によって供給される同期符号は、予めＩＦＦＴ処理したあとのデータ系列であり、例えば、図１０に示すデータ系列｛ｙ0 ，ｙ1 ，ｙ2 ，…，ｙ63｝である。即ち、同期信号発生回路３１によって生成される同期符号は、実数部として、虚数部をすべてデータ“０”に設定されたデータ系列によって同期信号が生成され、フレームの先頭に送信される。
【００７６】
同期信号送信後、情報データの送信が行われる。この場合、スイッチ１３０及び１３２によってパラレル／シリアル変換回路１１５から出力される実数部と虚数部のデータ系列がそれぞれ選択され、Ｄ／Ａコンバータ１２０に入力されるので、情報データに応じたＯＦＤＭ変調信号が送信される。
なお、スイッチ１３０及び１３２を選択する選択制御信号ＳW は、図１１に示した例と同様に、例えば、無線通信ユニット１０５のコントローラ２８によって供給される。
【００７７】
図１３は、同期符号をシリアル／パラレル変換回路１１３を介して、ＩＦＦＴ回路１１４に入力し、ＩＦＦＴ回路１１４から得られた実数部データと虚数部データのうち、実数部データのみで同期信号を形成する例を示している。ただし、この例では、図１１に示す回路と異なり、同期信号を形成する場合、虚数部データを“０”に設定することなく、実数部データと同じデータが設定される。
【００７８】
同期符号を構成するデータ系列は、４個おきに値が設定され、その他のデータはすべて“０”に設定される場合、送信される同期信号シンボルにおいて、４つのキャリアおきにエネルギーが与えられている。このため、同期信号のＯＦＤＭ変調波はエネルギーは通常のＯＦＤＭ変調信号の１／４程度しかない。さらに、図１１の回路を用いる場合、ＩＦＦＴによって得た実数部データと虚数部データのうち、実数部データのみが用いられ、虚数部データがすべて“０”に置き換えられる。このため、送信される同期信号のエネルギーは、通常のＯＦＤＭ変調波の１／８程度しかない。受信側では、受信される同期信号のエネルギーが弱いと、同期検出精度が低下するおそれがある。
【００７９】
これを解決するため、送信側では、同期信号のエネルギーを８倍にする必要がある。即ち、同期信号の振幅を２√２倍すればよい。これを実現するため、図１３に示す回路例では、同期信号を送信する場合に、ＩＦＦＴ回路１１４によって出力される実数部データを２倍にし、さらに虚数部に実数部と同じデータを設定する。これによって、直交変調回路１２１によって直交変調される同期信号の振幅は、ＩＦＦＴ回路１１４の出力データの実数部のみを用いる場合に比べて２√２倍となり、同期信号のエネルギーは、通常のＯＦＤＭ変調信号と同程度になる。
【００８０】
なお、上述した図１１、１２及び１３では、ＩＦＦＴ回路１１４の出力信号のうち実数部データのみを用いて同期信号を生成する例を示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図１１の回路では、ＩＦＦＴ回路１１４の出力データのうち、実数部のデータをすべて“０”に置き換え、虚数部のデータのみをそのまま出力して、同期信号を送信することができる。また、図１２の回路では、実数部にデータ“０”を設定し、虚数部に同期符号を設定した複素数に基づいて、同期信号を送信することができる。さらに、図１３の場合、ＩＦＦＴ回路１１４によって出力される虚数部データを２倍にして、同期信号を生成することも可能である。
【００８１】
次に、無線通信ユニット１０５において、同期信号発生回路３１の具体的な構成例を説明する。図１４は、シフトレジスタ２１１によって構成された同期信号発生回路の一例を示している。ここで、例えば、６４ワードのシフトレジスタ２１１によって同期信号が生成される。図１５は、同期信号生成時の動作を示す波形図である。
【００８２】
図１５に示すように、シフトレジスタ２１１にクロック信号ＣＫが供給される。ロード信号ＬＤの立ち上がりエッジに応じて、６４ワードのデータがシフトレジスタ２１１にロードされ、クロック信号ＣＫの立ち上がりエッジに応じて、８ビットの符号データが順次出力される。ロード信号ＬＤは、例えば、各フレームの先頭のタイミングにあわせて制御されるので、シフトレジスタ２１１によって出力される符号系列は、同期符号として図１１、１２または１３に示す回路に出力され、各フレームの先頭に送信される。
【００８３】
図１６は、ＲＯＭ２１１及びカウンタ２２２によって構成された同期信号発生回路の一例を示している。ＲＯＭ２２１には、予め同期信号を形成するためのデータがアドレス順に格納されている。同期信号を出力するとき、カウンタ２２２によって生成されるアドレスに記憶されているデータが読み出される。なお、ＲＯＭ２２１の容量は、少なくとも記憶するデータ系列の数分が必要である。例えば、６４ワードのデータを記憶する場合、６４ワードの容量が最低限必要である。また、上述したように、同期信号を形成するデータ系列のうち、実質的に意味をもつデータがその四分の一しかない。このためＲＯＭ２２１は、必要なデータのみを記憶するだけの容量があればよい。
【００８４】
図１７は、図１６に示す同期信号発生回路の動作時の波形を示している。カウンタ２２２にクロック信号ＣＫが供給される。ロード信号ＬＤに応じて、カウンタ２２２がリセットされ、カウント動作が開始し、例えば、クロック信号ＣＫの入力タイミングに応じてカウンタ２２２のカウント値が＋１逓増する。当該カウント値がアドレスとしてＲＯＭ２２１に入力される。ＲＯＭ２２１は、入力されるアドレスによって指定されたメモリ番地の記憶データを読み出して出力する。これによって、例えば、クロック信号ＣＫのタイミングに従って、ＲＯＭ２２１から８ビットずつデータが出力される。この出力データが同期符号として同期符号として図１１、１２または１３に示す回路に出力され、各フレームの先頭に送信される。
【００８５】
図１８は、本実施形態における通信端末１０１Ａ、１０１Ｂの無線通信ユニット１０４Ａまたは１０４Ｂの同期検出回路７１の構成を示すブロック図である。この同期検出回路は、予め設定された同期検出パターンデータを用いて、受信信号との相関演算によって、各フレーム先頭に送信される同期信号を検出し、同期検出信号Ｓorを出力する。この同期検出信号Ｓorは、無線通信ユニット１０４Ａまたは１０４Ｂにおけるタイマーの基準時間となる。
【００８６】
図１８に示す同期検出回路は、シフトレジスタ２００，２０４、加算回路２０２，２０６、絶対値演算回路２０８及び比較回路２１０によって構成されている。シフトレジスタ２００及び２０４には、それぞれ受信回路から出力される受信信号の実数部及び虚数部のデータが入力される。これらの受信データがそれぞれのシフトレジスタによって順次シフトされ、各レジスタのデータがそれぞれ複数の乗算器によって係数ｈn-1 ，ｈn-2 ，…，ｈ1 ，ｈ0 と乗算され、乗算の結果が加算回路２０２及び２０６にそれぞれ入力される。
【００８７】
乗算器の係数ｈn-1 ，ｈn-2 ，…，ｈ1 ，ｈ0 は、同期検出パターンデータに応じて設定される。例えば、それぞれの係数は、データの“−１”、“０”または“＋１”によって構成される。
【００８８】
加算回路２０２と２０６によってそれぞれ実数部及び虚数部の相関値が出力され、これらの相関値が実数データ及び虚数データとして、絶対値演算回路２０８に入力され、絶対値Ｃorが算出される。絶対値Ｃorが比較回路２１０によって所定のしきい値ＴＨと比較され、当該比較の結果に応じて、例えば、絶対値Ｃorがしきい値ＴＨを越えたとき、同期検出信号Ｓsyncが出力される。
【００８９】
上述したように、無線通信システムにおいて、送信側によって、フレームの先頭に同期信号が送信される。受信側では、受信した信号に対して、予め得られた同期検出用パターンに基づき、同期信号を検出する。当該検出パターンは、例えば、同期信号を生成するための同期符号に基づいて、ｎ個のデータからなるデータ系列｛ｈ0 ，ｈ1 ，ｈ2 ，…，ｈn-1 ｝にである。当該同期検出パターンに応じて、乗算器の係数がそれぞれ設定される。
【００９０】
上述した同期検出回路によって、受信信号と同期検出パターンとの相関を求める、いわゆるマッチトフィルタ処理が行われる。相関処理の結果、相関関数Ｃorが予め設定されたしきい値ＴＨを越えたとき、同期信号が検出されるとして、同期検出信号Ｓsyncが出力される。受信装置では、当該同期検出信号Ｓsyncのタイミングに応じてタイマーを制御する。それぞれの通信端末は、タイマーによって制御されたタイミングで信号の送受信を行う。例えば、受信時にタイマーによってＦＦＴ窓が設定され、当該ＦＦＴ窓の中に受信信号に対してＦＦＴ処理を行い、受信信号をＯＦＤＭ復調する。
【００９１】
同期検出パターンを形成するデータ系列｛ｈ0 ，ｈ1 ，ｈ2 ，…，ｈn-1 ｝の各々のデータは、例えば、＋１、０または−１によって構成されている。ここで、例えば、各々のデータが＋１あるいは−１の何れかによって構成されているとすると、相関関数を求める同期検出回路の構成をもっと簡略化できる。
【００９２】
図１９は、この場合の同期検出回路の構成例を示している。図示のように、同期パターンの各々のデータｈi （ｉ＝０，１，２，…，ｎ−１）に応じて、ｈi が“−１”のとき、対応する入力データに−１を乗じて、ｈi が“＋１”のとき、対応するデータがそのまま加算回路２０２または２０６に入力し、加算回路２０２または２０６によって実数部と虚数の相関値がそれぞれ算出される。絶対値演算回路２０８によって、絶対値が算出され、しきい値ＴＨとの比較の結果に応じて、同期検出信号orが出力される。
この例の同期検出回路において、相関関数を求める演算が簡単に実現でき、同期検出回路を単純な論理回路によって構成することができる。
【００９３】
図２０及び図２１は、同期検出精度を向上させるための改良例を示している。図２０に示すように、フレームの先頭に同期信号ＳＹＮＣを連続して２回送信する。受信側において、受信信号に対して、同期検出パターンを用いて相関演算を行った結果、各々の同期信号ＳＹＮＣに対して、同期検出信号が出力される。このため、同期信号一つのみを用いる場合に比べて、同期検出が確実に行え、同期検出の信頼性が向上する。
【００９４】
図２１は、同期検出精度をさらに向上させるための改良例を示している。この例では、フレームの先頭に同期信号が３回出力される。同図（ａ）は、同じ同期信号ＳＹＮＣを３回連続して出力される例を示している。この場合、受信側において、予め設定された同期検出パターンによって受信信号との相関演算を行い、その結果、同期検出信号が３回出力されるので、同期検出の信頼性がさらに改善される。
【００９５】
図２１（ｂ）は、３つの同期信号のうち、最初の２つはＳＹＮＣであり、３つ目はＳＹＮＣの反転信号−ＳＹＮＣ（同期信号ＳＹＮＣを１８０度位相回転させた信号）である。さらに、図２１（ｃ）は、３つの同期信号のうち、最初の同期信号は１８０度位相回転させた同期信号−ＳＹＮＣであり、あとの２つはＳＹＮＣそのままである。このように、３つの同期信号を同じパターンで形成し、そのうち何れか一つは、位相を１８０度回転した同期信号で構成することによって、受信側では、同期検出パターンを用いて相関処理を行った結果、３つの同期信号のうち何個目の同期信号が検出されたかを、相関演算の結果によって判断できるので、同期検出の信頼性が向上し、検出タイミングに応じてタイマーを高精度に制御可能である。
【００９６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、データをＯＦＤＭ方式で送り、１フレームを単位としてＴＤＭＡによりデータ通信を行う。そして、各々のフレームの先頭にＯＦＤＭ波の同期信号を送信する。同期符号に対してＯＦＤＭ変調した符号系列のうち、実数部または虚数部の何れかを用いて同期信号を形成することによって、受信側において、実数の相関演算処理のみで同期信号を検出でき、同期検出回路を簡素化でき、小規模の回路によって同期信号を検出でき、送受信のタイミングを高精度で制御できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る無線通信システムの一実施形態を示す回路図であり、無線通信システム全体の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明が適用される無線通信システムにおける通信制御端末の無線通信ユニットの一例を示すブロック図である。
【図３】ＯＦＤＭ変調方式を説明するためのスペクトラム図である。
【図４】本発明が適用される無線通信システムにおけるＯＦＤＭ変調の説明するためのブロック図である。
【図５】本発明が適用される無線通信システムにおけるＯＦＤＭ変調信号のシンボルの構成図である。
【図６】位相補正用のパイロットキャリアが挿入される場合のサブキャリアの配置を示す図である。
【図７】データキャリアとパイロットの信号点配置を示す図である。
【図８】本発明が適用される無線通信システムにおける通信端末の無線通信ユニットの一例を示すブロック図である。
【図９】本発明が適用される無線通信システムのフレームの構成を説明するための図である。
【図１０】本発明の無線通信システムに用いられるＯＦＤＭ波同期信号の生成方法を説明するための図である。
【図１１】通信制御端末の無線通信ユニットにおける同期信号及び情報データを送信する部分回路の一例を示す回路図である。
【図１２】通信制御端末の無線通信ユニットにおける同期信号及び情報データを送信する部分回路の他の例を示す回路図である。
【図１３】通信制御端末の無線通信ユニットにおける同期信号及び情報データを送信する部分回路であり、同期信号の送信エネルギーの低下が防げる回路例を示す回路図である。
【図１４】同期信号発生回路の一例を示す回路図である。
【図１５】図１４に示す同期信号発生回路の動作時の波形図である。
【図１６】同期信号発生回路の他の例を示す回路図である。
【図１７】図１６に示す同期信号発生回路の動作時の波形図である。
【図１８】同期信号検出回路の構成を示すブロック図である。
【図１９】同期信号検出回路の他の構成例を示すブロック図である。
【図２０】同期検出精度を改善する方法を示す図である。
【図２１】同期検出精度を改善する他の方法を示す図である。
【符号の説明】
１４，５４…ＩＦＦＴ回路、３１…同期信号発生回路、７１…同期検出回路，１０１，１０１Ｂ…無線通信端末、１０２…無線通信制御端末、１０４Ａ、１０４Ｂ、１０５…無線通信ユニット、２１１…シフトレジスタ、２２１…ＲＯＭ、２２２…カウンタ。
Claims (10)
- 複数の無線通信装置からなる無線通信ネットワークにおいて、情報を送信する無線送信装置であって、
制御データ及び情報データをＯＦＤＭ変調するデータ変調手段と、
同期検出用符号系列をＯＦＤＭ変調し、変調信号のうち所定の部分信号を用いて同期信号を発生する同期信号発生手段と、
上記同期信号と制御データと情報データを含むフレームを生成するフレーム生成手段と、
上記フレームを送信する送信手段と、
を有することを特徴とする無線送信装置。 - 上記同期信号は、実数部の信号からなる、
ことを特徴とする請求項１記載の無線送信装置。 - 上記同期信号は、虚数部の信号からなる、
ことを特徴とする請求項１記載の無線送信装置。 - 上記送信手段は、上記同期信号を少なくとも２回送信する
ことを特徴とする請求項１記載の無線送信装置。 - 上記送信手段は、上記同期信号を少なくとも２回送信し、そのうち先頭及び／または最終の同期信号は、上記同期信号発生手段によって発生される同期信号を１８０度位相回転した信号である
ことを特徴とする請求項１記載の無線送信装置。 - 上記同期信号発生手段は、上記同期信号を生成するとき、複数のサブキャリアのうち、ｍ（ｍは自然数、ｍ＞１）個おきにデータを設定して変調を行う
ことを特徴とする請求項１記載の無線送信装置。 - 複数の無線通信装置からなる無線通信ネットワークにおいて、情報を受信する受信装置であって、
同期検出用符号系列をＯＦＤＭ変調し、変調信号のうち所定の部分信号を用いて形成される同期信号と、ＯＦＤＭ方式で変調された制御データ及び情報データを含むフレームを受信する受信手段と、
上記同期信号を検出する同期検出手段と、
を有することを特徴とする無線受信装置。 - 上記同期検出手段により設定されるタイマ手段と、
上記同期検出手段によって上記同期信号を検出したタイミングに応じて上記タイマを設定し、上記タイマを基準に受信タイミングを設定する通信制御手段とをさらに備える、
ことを特徴とする請求項７の無線受信装置。 - 上記同期検出手段は、受信信号のうち実数部と虚数部をそれぞれ所定の同期検出パターンデータとの相関演算を行い、実数部と虚数部の相関値を算出する相関演算回路を有する
ことを特徴とする請求項７記載の無線受信装置。 - 上記同期検出手段は、上記実数部と虚数部の相関値に基づいて絶対値を算出する絶対値演算回路と、
上記絶対値と所定のしきい値とを比較し、当該比較結果に応じて、上記同期信号の検出 タイミングを示す同期検出信号を出力する比較回路とを有する
ことを特徴とする請求項９記載の無線受信装置。
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