JP4961784B2 - 無線通信システムと受信装置および無線通信方法 - Google Patents

Description

この発明は、無線通信システムと受信装置および無線通信方法に関する。詳しくは、有線伝送路を用いてクロック信号供給装置から送信装置と受信装置に同一クロック信号を供給して無線通信を行うものとして、送信装置と受信装置の少なくとも一方でクロック信号供給装置から供給されるクロック信号の位相補正を行うことで、送受信間の同期確立を容易に可能とし、また効率良く通信を行うものである。

従来、無線信号の受信装置では、受信した無線信号の復調を正しく行うことができるように、無線信号のキャリア信号と受信装置で生成するローカル信号の周波数と位相の偏差がなくなるようにキャリア同期が行われている。また、復調後の信号から、シンボルデータに含まれる元シンボルのタイミングを抽出して、元シンボルを正しく再生できるようにクロック同期が行われている。この２種類の同期の精度は、直接通信品質に密接に関係するため、精度良くかつ高速に動作する同期手法が望まれている。

キャリア同期では、同期検波方式や非同期検波方式が用いられている。同期検波方式は、コスタスループ回路などに代表される方式であり、非同期検波方式よりも高性能だが、回路規模が大きいなどの問題が挙げられる。一方、非同期検波方式は、回路規模は小さく、非常に簡単な構成で実現できるが、同期検波方式と比べて再生能力がおちると言われている。

ここで、同期の精度を良好とするため、キャリア同期では同期検波方式を用いるものとした場合、伝送する信号内にパイロット信号(既知信号)を挿入して、それを基準に周波数偏差を推定するなどの手法が取られている。しかしながら、精度良く周波数偏差を求める場合には、パイロット信号のビット数を増やす必要があり、ビット数を増やすことによって同期にかかる時間も長くなるなどの問題がある。更に、ビット数を増やすことで所謂オーバーヘッドと呼ばれる、実際に伝送するデータとは関係のない通信するためのデータが付加されるため通信伝送効率が下がったり、通信トラフィックが混み合う等の問題も生ずる。

このため、特許文献１の発明では、受信信号を復調する信号復調用回路から周波数偏差情報およびビットエラー情報を得て受信信号の周波数偏差を推定して補正情報の生成を行い、この補正情報と予め設定されたマスタ基準信号の両者から、受信信号の周波数変換を行う局部発振信号を生成することで、パイロット信号が不要とされている。

特開平１０−３２２１７１号公報

ところで、特許文献１の発明では、局部発振信号の周波数偏差や位相差をなくするためには、補正情報を生成したのち、この補正情報と予め設定されたマスタ基準信号の両者から、受信信号の周波数変換を行う局部発振信号を生成するという局部発振信号設定処理を通信のたびに行わなければならない。このように、通信のたびに局部発振信号設定処理を行うものとすると、効率良く通信を行うことができない。さらに、消費電力や更なる通信トラフィック量の削減も困難である。

また、クロック同期では、元シンボルを正しく再生できるようにするため、送信する信号のフレーム先頭にクロック同期を取るためのプリアンブル等を設けると、伝送効率の低下を招いてしまう。また、伝送効率の低下によって、通信トラフィックの混雑等を招いてしまうおそれもある。

そこで、この発明では、簡単かつ容易な構成で精度良く送受信間の同期確立を可能として、効率良く通信を行うことができる無線通信システムと受信装置および無線通信方法を提供するものである。

この発明では、ケーブルや線路パターン等の有線伝送路を用いて、例えば１つの筐体内に設けられている送信装置と受信装置にクロック信号供給装置から同一クロック信号の供給が有線伝送路を用いて行われる。送信装置と受信装置の少なくとも一方では、複数の送信装置あるいは受信装置のそれぞれに対する位相補正量を示した補正テーブルを有し、無線信号を受信させる受信装置あるいは無線信号を送信する送信装置に対応する位相補正量を補正テーブルから読み出して、この読み出した位相補正量に基づいてクロック信号の位相補正が行われて、この位相補正が行われたクロック信号を用いて無線通信が行われる。位相補正量は、送信装置から送信された無線信号を受信装置で受信したとき、この受信した無線信号が受信装置で用いられるクロック信号と同期するように設定される。

この発明によれば、クロック信号供給装置から有線伝送路を用いて同一クロック信号の供給が行われる送信装置と受信装置の少なくとも一方で、クロック信号供給装置から供給されたクロック信号の位相補正を行い、送信装置から送信されて受信装置で受信された無線信号と、この受信装置で用いられるクロック信号が同期される。

このため、受信装置で同期検波を行ってキャリア信号を再生したり、同期確立のための情報を利用してクロック同期を行わなくとも、送受信間の同期確立が可能となり、簡単かつ容易な構成で無線通信を行うことができる。また、同期確立のための情報を無線信号毎に設ける必要がないことから、効率よく無線通信を行うことができる。

以下、図を参照しながら、この発明の実施の一形態について説明する。無線通信システムは、例えば１つの筐体内で無線通信を行うものであり、筐体内には、無線通信の機能を持った無線通信部と、無線通信部に接続されたアンテナが設けられている。図１は、無線通信システムの構成を示している。無線通信システム１０において、筐体１１の内部には、基板２１，２３が設けられている。基板２１上には無線通信部３１，３２とアンテナ４１，４２が配置されている。また、基板２３上には無線通信部３３とアンテナ４３が配置されている。無線通信部３１は、無線信号を送信する送信装置としての機能と無線信号を受信して処理する受信装置としての機能を有している。この無線通信部３１は、アンテナ４１を用いて筐体内の他の無線通信部３２，３３と無線通信を行う。無線通信部３２，３３も無線通信部３１と同様に構成されており、無線通信部３２は、アンテナ４２を用いて筐体内の他の無線通信部３１，３３と無線通信を行い、無線通信部３３は、アンテナ４３を用いて筐体内の他の無線通信部３１，３２と無線通信を行う。なお、図示せずも、基板上には、無線通信部やアンテナだけでなく、送信データの生成や受信データの処理を行う信号処理部や種々の制御を行う制御用マイクロコンピュータ、およびメモリやハードディスクなどの蓄積メディア等も必要に応じて搭載される。

また、筐体１１の内部にはクロック信号供給部５０が設けられており、クロック信号供給部５０から、通信ケーブルや基板２１，２３に形成されている線路パターン等の有線伝送路を用いて、無線通信部３１，３２，３３に同一のクロック信号ＣＬＫの供給が行われる。無線通信部３１，３２，３３は、供給されたクロック信号ＣＬＫに基づいて自律的に動作する。

クロック信号供給部５０から無線通信部３１〜３３に供給するクロック信号ＣＬＫは、後述する位相補正部で位相補正が行われる前のクロック信号を用いて無線通信を行ったとき、受信した無線信号に基づくクロック信号と、この無線信号を受信した無線通信部で用いられるクロック信号との位相差が、クロック信号の１周期分よりも大きくならない周波数に設定する。すなわち、クロック信号供給部５０から無線通信部３１〜３３までの距離の差と無線伝送路の距離に応じて、受信した無線信号に基づくクロック信号と受信側の無線通信部で用いられるクロック信号との位相差が生ずる。このため、この位相差を正しく判別できるように、クロック信号ＣＬＫの周波数は、位相差が１周期分以上とならないように設定する。例えば、各無線通信部３１〜３３までの距離の差と無線伝送路の距離の和が４ｍ以下であるとき、クロック信号の周波数を７５ＭＨｚ以下に設定することで、受信した無線信号に基づくクロック信号と、この無線信号を受信した無線通信部で用いられているクロック信号の位相差を１クロック分以下とすることができる。また、各無線通信部３１〜３３までの距離の差と無線伝送路の距離の和が２０ｍ以下であるとき、クロック信号の周波数を１５ＭＨｚ以下に設定することで、位相差を１クロック分以下とすることができる。

なお、図１ではクロック信号供給部５０を基板２１，２３と別個に図示しているが、クロック信号供給部５０を基板２１や基板２３に設けるものとしたり、他の基板に設けるものとしてもよい。

図２は無線通信部３１の構成を示している。なお、無線通信部３２，３３は、上述のように無線通信部３１と同様に構成されていることから、無線通信部３２，３３の説明は省略する。

信号処理部から供給された送信データＴＤは、インタフェース３１１を介して、通信信号処理部３１２に供給される。通信信号処理部３１２は、信号処理部から供給された送信データＴＤに対して、宛先と送信元を示すヘッダ情報や誤り訂正符号およびクロック同期を行うための情報である例えばプリアンブルを付加して、フレーム化された送信データＴＤmを送信部３１３に供給する。なお、通信信号処理部３１２では、送信データＴＤのデータ長が長いときには送信データＴＤを分割して、分割後の送信データＴＤをフレーム化する。

また、通信信号処理部３１２は、受信部３１４から受信データＲＤmが供給されたとき、誤り検出訂正処理や自己宛の受信データＲＤmの抽出処理を行い、処理後の受信データを受信データＲＤとして、インタフェース３１１を介して信号処理部に供給する。

送信部３１３は、通信信号処理部３１２から供給された送信データＴＤmに基づいた無線周波数の送信信号ＲＦtを生成してアンテナ４１に供給する。送信信号ＲＦtの生成では、振幅変調や周波数変調あるいは位相変調等の変調処理を行う。また、一次変調と二次変調を行うものとしてもよい。さらに、送信信号ＲＦtの生成では、変調がかからないインパルス伝送の送信信号を生成するものとしてもよい。

図３は、送信部３１３の構成を示している。なお、説明を簡単とするため、図３に示す送信部３１３では、ＡＳＫ(Amplitude Shift Keying)変調方式のディジタル変調を行って、送信データＴＤmに基づいた無線周波数の送信信号ＲＦtを生成する場合を示している。

送信部３１３は、周波数逓倍回路３１３ａと掛け算回路３１３ｂを用いて構成されている。周波数逓倍回路３１３ａには、クロック信号供給部５０からクロック信号ＣＬＫが供給されている。周波数逓倍回路３１３ａは、ＰＬＬ回路等を用いて構成されており、供給されているクロック信号ＣＬＫを用いて周波数の逓倍処理を行い、図４に示すように、クロック信号ＣＬＫに同期したクロック信号ＣＬＫよりも高い周波数の局部発振信号ＳＬaを生成する。さらに、周波数逓倍回路３１３ａは、生成した局部発振信号ＳＬaを掛け算回路３１３ｂに供給する。掛け算回路３１３ｂは、通信信号処理部３１２から供給された送信データＴＤmと局部発振信号ＳＬaを乗算して送信信号ＲＦtを生成する。

アンテナ４１で無線信号を受信して得られた受信信号ＲＦrは、受信部３１４に供給される。受信部３１４は供給された受信信号ＲＦrに基づいて受信データＲＤmを生成する。図５は受信部３１４の構成を示している。なお、図５に示す受信部３１４は、送信側で上述のようにＡＳＫ変調方式のディジタル変調が行われている場合を示している。

受信部３１４の周波数逓倍回路３１４ａは、後述する位相補正部３１５から供給されたクロック信号ＣＬＫpを逓倍して、クロック信号ＣＬＫpに同期したクロック信号ＣＬＫpよりも高い周波数の局部発振信号ＳＬbを生成する。さらに、生成した局部発振信号ＳＬbを掛け算回路３１４ｂに供給する。

掛け算回路３１４ｂは、アンテナ４１から供給された受信信号ＲＦrに、周波数逓倍回路３１４ａから供給された局部発振信号ＳＬbを乗算して受信信号ＲＦrの復調を行い、得られた復調信号ＲＱを信号再生回路３１４ｄに供給する。

分周回路３１４ｃは、周波数逓倍回路３１４ａから供給された局部発振信号ＳＬbの分周を行い、復調信号ＲＱのクロック周波数と等しい分周信号ＳＣＫを生成して信号再生回路３１４ｄに供給する。

信号再生回路３１４ｄは、分周信号ＳＣＫに基づいたタイミングで復調信号ＲＱをサンプリングして２値化処理を行う。この２値化処理によって得られたデータを受信データＲＤmとして通信信号処理部３１２に供給する。

位相補正部３１５は、無線信号の送信側を判別して、この判別した送信側に応じてクロック信号ＣＬＫの位相補正を行い、受信した無線信号と同期したクロック信号ＣＬＫpを生成して受信部３１４に供給する。

ところで、筐体内の無線通信は、例えば各信号処理部や無線通信部を制御する制御部を設けて制御部が集中的に管理する場合と、無線信号の送信側が管理する場合、および無線信号の受信側が管理する場合が考えられる。ここで、制御部が無線通信を集中的に管理する場合、制御部から制御信号ＪＴを各信号処理部や無線通信部に供給して、送信側と受信側を指定する。また、制御信号ＪＴによって、いずれの無線通信部が送信側に指定されているかを受信側の無線通信部に通知する。無線信号の送信側が無線通信の管理を行う場合、送信側の信号処理部から制御信号ＪＴを他の信号処理部や無線通信部に供給して、受信側を指定する。また、制御信号ＪＴによって、自己が送信元であることを受信側の無線通信部に通知する。無線信号の受信側が無線通信の管理を行う場合、受信側の信号処理部から制御信号ＪＴを他の信号処理部や無線通信部に供給して、送信側を指定する。なお、制御信号ＪＴは、通信ケーブルや基板上に形成された線路パターン等の有線伝送路を用いて各信号処理部や無線通信部に供給する。あるいは制御信号ＪＴを無線信号として各無線通信部等に供給するものとしてもよい。

図６は、位相補正部３１５の構成を示している。位相補正部３１５はクラス分類回路３１５ａと位相調整回路３１５ｂで構成されている。

クラス分類回路３１５ａは、無線信号の送信側に応じてクラス分類を行い、クラス分類結果に基づいて位相補正量ＨＰを設定する。図７は、送信側の位置とクロック信号の位相差を説明するための図である。無線通信部に供給されるクロック信号ＣＬＫは、クロック信号供給部５０から無線通信部までの距離に応じて遅延する。すなわち、図７Ａに示すように、クロック信号供給部５０が位置ＰＳ0であるとき、位置ＰＳ0から距離Ｌ1だけ離れた位置ＰＳ1の無線通信部にクロック信号ＣＬＫが到達するのは時間ＲＴ1を要する。同様に、位置ＰＳ0から距離Ｌ2だけ離れた位置ＰＳ2の無線通信部にクロック信号ＣＬＫが到達するのは時間ＲＴ2を要し、位置ＰＳ0から距離Ｌ3だけ離れた位置ＰＳ3の無線通信部にクロック信号ＣＬＫが到達するのは時間ＲＴ3を要する。このため、例えば位置ＰＳ1の無線通信部に供給される図７Ｂに示すクロック信号ＣＬＫと、位置ＰＳ2の無線通信部に供給される図７Ｃに示すクロック信号ＣＬＫは、時間ＲＴ1と時間ＲＴ2との時間差に応じた位相差を生じたものとなる。同様に、位置ＰＳ2の無線通信部に供給されるクロック信号ＣＬＫと、位置ＰＳ3の無線通信部に供給される図７Ｄに示すクロック信号ＣＬＫは、時間ＲＴ2と時間ＲＴ3との時間差に応じた位相差を生じたものとなる。さらに、無線信号は、無線伝送路の距離に応じて遅延を生じることから、この無線伝送路の距離に応じた位相差をさらに生したものとなる。

したがって、制御信号ＪＴで示された送信側の無線通信部あるいは制御信号ＪＴで指定した送信側の無線通信部を判別して、この判別結果に基づいてクラス分類を行い、クラス分類結果に基づいて位相補正量を設定する。ここで、位相補正量を設定する場合、クラス毎に位相補正量を設定した補正テーブルを予め生成して記憶させておき、この補正テーブルからクラス分類に応じた位相補正量を読み出すものとすれば、位相補正量の設定を容易に行うことができる。なお、補正テーブルの生成ついては後述する。

図８は補正テーブルを例示したものである。例えば、図８Ａは、位置ＰＳ1の無線通信部に記憶される補正テーブル、図８Ｂは、位置ＰＳ2の無線通信部に記憶される補正テーブル、図８Ｃは、位置ＰＳ3の無線通信部に記憶される補正テーブルを示している。

ここで、無線通信部３１が位置ＰＳ1、無線通信部３２が位置ＰＳ2、無線通信部３３が位置ＰＳ3に設けられているとき、無線通信部３１のクラス分類回路３１５ａには図８Ａに示す補正テーブルが記憶される。また、無線通信部３２のクラス分類回路３１５ａには図８Ｂに示す補正テーブル、無線通信部３３のクラス分類回路３１５ａには図８Ｃに示す補正テーブル記憶される。また、位相補正量は、クロック信号供給部５０から無線通信部までの距離の違いと無線伝送路の距離に応じたものであり、例えば図８Ａにおける位相補正量Ｔc1の値「ａａａ」は、時間差（ＲＴ2−ＲＴ1）と位置ＰＳ2の無線通信部から位置ＰＳ1の無線通信部に無線信号が到達するまでに要する時間を加算した値に設定される。

クラス分類回路３１５ａは、補正テーブルからクラス分類結果すなわち無線信号の送信側に対応した位相補正量ＨＰを読み出して位相調整回路３１５ｂに供給する。

位相調整回路３１５ｂは、クラス分類回路３１５ａから供給された位相補正量ＨＰに応じて、クロック信号供給部５０から供給されたクロック信号ＣＬＫの位相を補正して、この送信側の無線通信部からの無線信号を受信したとき、この受信した無線信号と同期するクロック信号ＣＬＫpを生成する。さらに、生成したクロック信号ＣＬＫpを受信部３１４の周波数逓倍回路３１４ａに供給する。

なお、無線通信部は、信号処理部から供給された送信データＴＤを送信信号ＲＦtとしてアンテナ４１から送信するだけでなく、供給された送信データＴＤを他の信号処理部に有線で出力する処理、および、アンテナ４１で得られた受信信号ＲＦrに基づいて得られた受信データＲＤを信号処理部に供給するだけでなく、この受信データＲＤをアンテナ４１から送信信号ＲＦtとして他の無線通信部に送信する処理を行うものとしてもよい。このような送信データＴＤや受信データＲＤの通信経路は、例えば制御信号ＪＴによって決定する。また、制御信号ＪＴによる通信経路の決定は、受信するデータの内容や伝送量、送信するデータの内容や伝送量、無線周波数帯のトラフィック、通信路の安定性などを考慮して行うものとする。

次に、無線通信部の動作として、信号処理部から供給された送信データＴＤを送信信号ＲＦtとしてアンテナ４１から送信する場合と、アンテナ４１で得られた受信信号ＲＦrに基づいて得られた受信データＲＤを信号処理部に供給する動作を、図９のフローチャートを用いて説明する。ステップＳＴ１で無線通信部は送信モードであるか否かの判別を行う。ここで送信モードであるときはステップＳＴ２に進む。また送信モードでないときはステップＳＴ５に進む。

ステップＳＴ２で無線通信部は、送信データＴＤmの生成処理を行う。すなわち、インタフェース３１１を介して供給された送信データＴＤを通信信号処理部で処理して送信データＴＤmを生成する。

ステップＳＴ３で無線通信部は、送信データ変調処理を行い、ステップＳＴ２で生成した送信データＴＤmを変調して無線周波数の送信信号ＲＦtを生成する。

ステップＳＴ４で無線通信部は、送信信号の送出処理を行い、ステップＳＴ３で生成した送信信号ＲＦtをアンテナに供給して無線信号として送信する。

ステップＳＴ１からステップＳＴ５に進むと、ステップＳＴ５で無線通信部は受信モードであるか否かの判別を行う。ここで受信モードであるときはステップＳＴ６に進む。また受信モードでないときはステップＳＴ１に戻る。

ステップＳＴ６で無線通信部は送信側の判別を行う。すなわち、インタフェース３１１を介して供給された制御信号ＪＴ等に基づき、無線信号の送信を行う無線通信部を判別する。

ステップＳＴ７で無線通信部はクロック信号の位相補正を行う。この位相補正では、ステップＳＴ６で判別された送信側に対応した位相補正量を補正テーブル読み出して、この読み出した位相補正量に基づいてクロック信号供給部５０から供給されたクロック信号の位相補正を行い、ステップＳＴ６で判別された送信側の無線通信部からの無線信号を受信したとき、この受信した無線信号とクロック信号を同期させる。

ステップＳＴ８で無線通信部は復調処理を行う。この復調処理では、位相補正がなされたクロック信号を逓倍して局部発振信号ＳＬbを生成して、この局部発振信号ＳＬbを用いて受信信号を復調する。

ステップＳＴ９で無線通信部は受信データの生成を行う。受信データの生成では、局部発振信号ＳＬbを分周して得られた分周信号ＳＣＫに基づくタイミングで、ステップＳＴ８で得られた受信信号をサンプリングしたのち２値化する。さらに２値化された受信信号である受信データから自己宛のフレームを抽出する処理や誤り検出訂正処理等を行い、受信データＲＤを生成する。

このように、無線通信を行う際に、クロック信号供給部から同一のクロック信号が送信側と受信側の無線通信部に供給されて、このクロック信号の位相補正を行うことにより、送信側の無線通信部から送信されて受信側の無線通信部で受信された無線信号と、この受信側の無線通信部で用いられるクロック信号が同期されるので、局部発振信号の周波数と位相の偏差を送信側と受信側で簡単かつ容易で速やかになくすることができる。したがって、キャリア同期検出を行って、受信した無線信号のキャリア信号に局部発振周波数信号を同期させるものとしたり、同期確立のための情報を無線信号に設けて、この情報を用いて復調信号ＲＱに同期したクロック信号をＰＬＬ回路で生成する必要がなく、無線通信部の回路規模の縮小化、開発コストや開発工数の削減、小電力化等を実現できる。また、同期確立のためのプリアンブルを設けなくとも復調信号ＲＱに同期したクロック信号を得ることができるので、オーバーヘッドが減り、効率良く高速なデータ通信を行うことができる。さらに、筐体内での無線通信で問題となるマルチパス干渉に関しても、理想的なデータ再生が行われるので、低Ｃ／Ｎ時にも比較的良好な通信品質を得ることができる。

また、制御部で無線通信を集中的に管理する場合、制御部に補正テーブルを記憶しておき、制御信号ＪＴによって位相補正量も通知すれば、無線通信部で個々に補正テーブルを持つ必要がなく、位相補正量を制御部で一元管理できる。

さらに、上述の形態では、受信側の無線通信部で用いるクロック信号の位相補正を行うものとしたが、送信側の無線通信部で用いるクロック信号の位相補正を行い、この位相補正後のクロック信号を用いて送信信号を生成することで、この送信側の無線通信部から送信されて受信側の無線通信部で受信された無線信号と、受信側の無線通信部で用いられるクロック信号を同期させるものとしてもよい。さらに、送信側と受信側の無線通信部で位相補正を行うものとしてもよい。

次に、補正テーブルの生成について説明する。補正テーブルの生成では、筐体内で無線通信を行う無線通信部のいずれかが無線信号を送信して、この無線信号を他の無線通信部で受信して例えばクロック同期を行い、得られたクロック信号と受信側の無線通信部で用いられているクロック信号の位相差を検出する。また、無線信号を送信する無線通信部を順次切り替えて、上述の処理を受信側の各信号処理部で行うことにより、筐体内で無線通信を行う無線通信部の各組合せについての位相差を検出することができ、無線信号を送信した無線通信部と検出した位相差に基づく位相補正量を関係づけて保持することで、補正テーブルを生成できる。また、無線信号を送信した無線通信部と検出した位相差および無線信号を受信した無線通信部を示す情報を、各無線通信部から制御部に供給すれば、制御部で補正テーブルを一元管理できる。

図１０は、補正テーブルの生成動作を示すフローチャートである。なお、図１０に示すフローチャートは、無線通信部毎に補正テーブルを保持する場合を示している。

ステップＳＴ２１で無線通信部は、送信モードに設定されているか否かの判別を行う。ここで、送信モードに設定されていると判別されたときには、ステップＳＴ２２に進む。また、送信モードに設定されていると判別されないときはステップＳＴ３２に進む。

ステップＳＴ２１で送信モードと判別されてステップＳＴ２２に進むと、無線通信部は、例えば無線ＬＡＮで用いられているＣＳＭＡ／ＣＡ(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)と呼ばれているアクセス手順と同様にして、同期確立のための情報である例えばプリアンブルを設けた無線信号を送信するため、キャリアセンスを行う。

図１１はＣＳＭＡ／ＣＡのアクセス手順を示したものである。ＣＳＭＡ／ＣＡのアクセス手順では、１つの無線通信部ＡＴ1が無線信号の送信中であると、他の無線通信部ＡＴ2，ＡＴ3がキャリアセンスを行ったとき、キャリア信号が検出されてビジー状態となる。無線信号の送信が終了してアイドル状態に移行すると、アイドル状態への移行を契機にＩＦＳ(Inter Frame Space)時間待機する処理が行われる。その後、バックオフ時間だけキャリアセンスを行い、アイドル状態であることを確認した無線通信部が無線信号の送信を行う。ここで、バックオフ時間は、各無線通信部でランダムに設定した時間であり、例えば最初にバックオフ時間が経過した無線通信部ＡＴ2で無線信号の送信が行われると、その後バックオフ時間が経過した無線通信部ＡＴ3はビジー状態となり、２つの無線通信部で同時に無線信号の送信が行われてしまうことを防止できる。

ステップＳＴ２３で無線通信部は、筐体内の他の無線通信部間で無線通信が行われているか否かの判別を行う。ここで、ステップＳＴ２２で行ったキャリアセンスの結果、キャリア信号を検出したときには、筐体内で無線通信が行われていると判別してステップＳＴ２４に進み、キャリア信号が検出していないときには、筐体内で無線通信が行われていないと判別してステップＳＴ２５に進む。

ステップＳＴ２４で無線通信部は待機処理を行い、所定の待機時間が経過したのちステップＳＴ２２に戻る。

ステップＳＴ２５で無線通信部は、ＩＦＳ時間待機したのちステップＳＴ２６に進む。

ステップＳＴ２６で無線通信部は、上述したバックオフ時間待機したのちステップＳＴ２７に進む。

ステップＳＴ２７で無線通信部は、キャリアセンスを行いステップＳＴ２８に進む。

ステップＳＴ２８で無線通信部は、筐体内の他の無線通信部間で無線通信が行われているか否かの判別を行う。ここで、ステップＳＴ２７で行ったキャリアセンスの結果、キャリア信号を検出していないときにはステップＳＴ２９に進み、キャリア信号を検出したときはステップＳＴ２４に戻る。

ステップＳＴ２９で無線通信部は、無線信号の送信を行ってステップＳＴ３０に進む。この補正テーブルを生成する際に用いる送信データは、図１２に示すように、クロック同期を行うときに用いられるプリアンブルや、送信側を識別可能とする送信側識別情報および信号の終わりを示すエンドマークが設けられた信号とする。このように、送信側識別情報を設けることで、受信した無線信号がいすれの無線通信部から送信されたか容易に判別できる。また、プリアンブルを設けることで、受信した無線信号とクロック信号供給部５０から供給されたクロック信号の位相差を判別できる。

ステップＳＴ３０で無線通信部は、無線信号の送信を所定時間あるいは所定回数行ったか否かを判別する。ここで、所定時間あるいは所定回数の無線信号の送信が行われていないときはステップＳＴ２９に戻り、所定時間あるいは所定回数の無線信号の送信が行われたときにはステップＳＴ３１で無線信号の送信を終了する。

ステップＳＴ２１からステップＳＴ３２に進むと、ステップＳＴ３２で無線通信部は無線信号の送信側を判別する。この無線信号の送信側の判別では、インタフェース３１１を介して供給された制御信号ＪＴ等に基づき、無線信号の送信を行う無線通信部を判別する。

ステップＳＴ３３で無線通信部は、無線信号を受信したか否かを判別する。ここで無線信号を受信したときはステップＳＴ３４に進む。また無線信号を受信していないときは処理を終了する。

ステップＳＴ３４で無線通信部は、従来と同様なクロック同期処理を行い、受信した無線信号のプリアンブルを利用して、プリアンブルに同期したクロック信号を生成する。

ステップＳＴ３５で無線通信部は、ステップＳＴ３４で生成したクロック信号を用いて信号再生処理を行う。すなわち、無線通信部は、ステップＳＴ３４で生成したクロック信号に基づくタイミングで受信信号の２値化を行い、受信データを生成してステップＳＴ３６に進む。

ステップＳＴ３６で無線通信部は、ステップＳＴ３４で生成したクロック信号と、クロック信号供給部５０から供給されたクロック信号の位相差を判別して、クロック信号供給部５０から供給されたクロック信号とステップＳＴ３４で生成したクロック信号を同期させるための位相補正量、すなわち受信した無線信号と受信部で用いるクロック信号を同期させるための位相補正量を算出してステップＳＴ３７に進む。

ステップＳＴ３７で無線通信部は、ステップＳＴ３２で判別された無線信号の送信側が補正テーブルに登録されているか否かを判別する。ここで補正テーブルに登録されているときにはステップＳＴ３８に進み、補正テーブルに登録されていないときはステップＳＴ３９に進む。

ステップＳＴ３８で無線通信部は、ステップＳＴ３６で算出した位相補正量と、補正テーブルに登録されている送信側の位相補正量が一致するか否かを判別して、位相補正量が一致するときには処理を終了する。また位相補正量が一致しないときは、ステップＳＴ３９に進む。

ステップＳＴ３９で無線通信部は、補正テーブルのデータ更新を行って処理を終了する。このデータ更新では、補正テーブルにステップＳＴ３２で判別した送信側が登録されているとき、この送信側の位相補正量をステップＳＴ３６で算出した位相補正量に更新する。また、補正テーブルにステップＳＴ３２で判別した無線信号の送信側が登録されていないときには、この判別された送信側とステップＳＴ３６で算出した位相補正量を対応させて補正テーブルに登録する。

また、無線信号を送信する無線通信部が複数設けられているときには、無線通信部を順に切り替えて上述の処理を行い、筐体内の各無線通信部と位相補正量を対応させた補正テーブルを生成する。さらに、無線信号を受信する無線通信部が複数設けられているときには、無線信号を受信する無線通信部のそれぞれで上述の処理を行って補正テーブルを生成する。

また、送信側と受信側の無線通信部を示す情報と算出した位相補正量を、無線通信を集中的に管理する制御部に供給させれば、制御部で補正テーブルを一元管理することが可能となり、個々の無線通信部に補正テーブルを記憶させる必要がない。

なお、図１０には示していないが、受信した無線信号が変調された信号であるとき、無線通信部は、従来と同様なキャリア同期処理を行い、受信した無線信号からキャリア信号を再生する。さらに、再生されたキャリア信号を用いて無線信号の復調処理を行う。

上述の補正テーブルの生成動作は、動作開始時例えば電源投入時や、所定時間間隔で行うものとすれば、筐体内の無線通信部の数や位置の変更等が行われても、この変更に対応した補正テーブルが生成されて、無線通信を良好に行うことができる。さらに、筐体内の部品配置の変更等により無線信号の反射が生じて、無線伝送路が変化した場合であっても、無線伝送路の変化に応じた補正テーブルが生成されて、無線通信を良好に行うことができる。

また、上述の位相補正部は、従来の送信装置や受信装置に設けるものとしても良い。従来の送信装置は、同期確立のための情報を無線信号に設けて送信する。また、従来の受信装置では、同期検波を行って受信した無線信号のキャリア信号に局部発振周波数信号を同期させる。また、同期確立のための情報を利用して、復調信号ＲＱに同期したクロック信号をＰＬＬ回路で生成してシンボル同期やフレーム同期等を行う。

ここで、送信装置と受信装置では同一クロック信号が用いられて、上述の位相補正部によって、受信された無線信号と受信装置で用いられるクロック信号が同期するように位相補正がなされる。このように位相補正が行われると、局部発振周波数信号は無線信号のキャリア信号と同期するように予め位相が調整された信号となる。また、クロック信号も復調信号ＲＱに同期するように予め位相が調整された信号となる。したがって、同期検波においては、速やかにキャリア信号と局部発振周波数信号を同期させることができる。また、ＰＬＬ回路で速やかに復調信号ＲＱとクロック信号を同期させることができるので、短いプリアンブル数であっても、シンボル同期やフレーム同期等を行うことが可能となり、効率の良い無線通信を行うことができる。

無線通信システムの構成を示す図である。 無線通信部の構成を示す図である。 送信部の構成を示す図である。 周波数逓倍回路の動作を示す図である。 受信部の構成を示す図である。 位相補正部の構成を示す図である。 送信側の位置とクロック信号の位相差を説明するための図である。 補正テーブルを示す図である。 無線通信部の動作を示すフローチャートである。 補正テーブルの生成動作を示すフローチャートである。 ＣＳＭＡ／ＣＡのアクセス手順を示す図である。 補正テーブルを生成する際に用いる送信データを示す図である。

符号の説明

１０・・・無線通信システム、１１・・・筐体、２１，２３・・・基板、３１，３２，３３・・・無線通信部、４１，４２，４３・・・アンテナ、３１１・・・インタフェース、３１２・・・通信信号処理部、３１３・・・送信部、３１３ａ、３１４ａ・・・周波数逓倍回路、３１３ｂ，３１４ｂ・・・掛け算回路、３１４・・・受信部、３１４ｃ・・・分周回路、３１４ｄ・・・信号再生回路、３１５・・・位相補正部、３１５ａ・・・クラス分類回路、３１５ｂ・・・位相調整回路

Claims (8)

1. 送信装置と受信装置間で無線通信を行う無線通信システムにおいて、
   有線伝送路を用いて前記送信装置と前記受信装置に同一クロック信号の供給を行うクロック信号供給装置と、
   前記受信装置に、前記クロック信号供給装置から供給されたクロック信号の位相補正を行い、前記送信装置から送信されて前記受信装置で受信された無線信号と該受信装置で用いられるクロック信号を同期させる位相補正部を設け、
   前記送信装置は、所定のタイミングで同期確立のための情報を有した無線信号を送信し、
   前記受信装置は、前記同期確立のための情報を有した無線信号を受信したとき、該同期確立のための情報を用いて第２のクロック信号の生成を行い、
   前記位相補正部は、前記第２のクロック信号と前記クロック信号供給装置から供給されたクロック信号との位相差に基づいて、前記送信装置に対応する位相補正量を設定し、
   前記受信装置は、前記位相補正部で前記位相補正量に基づいて位相補正が行われたクロック信号を用いて前記送信装置からの無線信号の受信を行う
   ことを特徴とする無線通信システム。
2. 前記位相補正部は、前記送信装置と前記位相補正量を対応づけて補正テーブルに登録し、前記送信装置に対応する位相補正量を前記補正テーブルから読み出して、該読み出した位相補正量に基づいて前記クロック信号の位相補正を行う
   ことを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
3. 前記送信装置は、動作開始時あるいは所定時間経過毎に前記同期確立のための情報を有した無線信号を送信する
   ことを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
4. 前記クロック信号は、前記位相補正が行われる前のクロック信号を用いて無線通信を行ったとき、受信した無線信号に基づくクロック信号と該無線信号を受信した受信装置で用いられるクロック信号との位相差が、クロック信号の１周期分よりも大きくならない周波数に設定した
   ことを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
5. 前記送信装置と前記受信装置は、筐体内に設けられており、該筐体内で前記無線通信を行う
   ことを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
6. 有線伝送路を用いて供給されたクロック信号であって、送信装置に供給されたクロック信号と同一のクロック信号の位相補正を行う位相補正部と、
   前記位相補正部で位相補正が行われたクロック信号を用いて無線信号の受信を行う受信部を有し、
   前記受信部は、前記送信装置から同期確立のための情報を有した無線信号を受信したとき、該同期確立のための情報を用いて第２のクロック信号の生成を行い、
   前記位相補正部は、前記第２のクロック信号と前記有線伝送路を用いて供給されたクロック信号との位相差に基づいて、前記送信装置に対応する位相補正量を設定し、
   前記受信部は、前記位相補正部で前記位相補正量に基づいて位相補正が行われたクロック信号を用いて前記送信装置からの無線信号の受信を行う
   ことを特徴とする受信装置。
7. 前記位相補正部は、前記送信装置と前記位相補正量を対応づけて補正テーブルに登録し、前記送信装置に対応する位相補正量を前記補正テーブルから読み出して、該読み出した位相補正量に基づいて前記クロック信号の位相補正を行う
   ことを特徴とする請求項６記載の受信装置。
8. 有線伝送路を用いて送信装置と受信装置にクロック信号供給装置から同一クロック信号の供給を行う工程と、
   前記送信装置が、同期確立のための情報を有した無線信号を送信する工程と、
   前記受信装置が、前記同期確立のための情報を有した無線信号を受信したとき、該同期確立のための情報を用いて第２のクロック信号の生成を行い、前記第２のクロック信号と前記クロック信号供給装置から供給されたクロック信号との位相差に基づいて、前記送信装置に対応する位相補正量を設定する工程と、
   前記受信装置が、前記位相補正量に基づいて前記クロック信号供給装置から供給されたクロック信号の位相補正を行い、位相補正が行われたクロック信号を用いて前記送信装置からの無線信号の受信を行う工程とを有する
   ことを特徴とする無線通信方法。

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