無線通信装置、無線通信システム及び無線通信方法
【課題】複数の変調方式を用いる通信システムにおいても通信速度の低下が少ない、複数変調方式共存の無線通信システム実現する無線通信装置、無線通信システム及び無線通信方法を提供すること。
【解決手段】変調方式決定機能ブロック４００は、第１のデータ列を生成する第１の変調方式による変調信号を復調するＱＰＳＫ復調器４２０と、第２のデータ列を生成する第２の変調方式による変調信号を復調するＡＳＫ復調器４１０と、基準用のデータ列を生成する基準データ生成部４３０と、第１及び第２のデータ列と基準用のデータ列を比較するための相関器４４１，４４２と、データ列の比較による比較結果が所定値以上であれば第１の変調方式を、前記比較結果が所定値未満であれば第２の変調方式を特定する比較回路４４３とを備える。
【解決手段】変調方式決定機能ブロック４００は、第１のデータ列を生成する第１の変調方式による変調信号を復調するＱＰＳＫ復調器４２０と、第２のデータ列を生成する第２の変調方式による変調信号を復調するＡＳＫ復調器４１０と、基準用のデータ列を生成する基準データ生成部４３０と、第１及び第２のデータ列と基準用のデータ列を比較するための相関器４４１，４４２と、データ列の比較による比較結果が所定値以上であれば第１の変調方式を、前記比較結果が所定値未満であれば第２の変調方式を特定する比較回路４４３とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置、無線通信システム及び無線通信方法に関し、特に、通信に振幅変調信号と位相変調信号の両方を用いて通信を行う無線通信システムにおける変調方式の特定の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の携帯電話や無線ＬＡＮと比べ、より高速、かつ携帯電話等のポータブル機器への搭載が可能な超低消費電力の無線方式としてＵＷＢ（Ultra Wide Band）が注目を浴びている。現在使われている無線システムでは数十ＭＨｚ程度の周波数帯域を用いて通信を行うのに対し、ＵＷＢ通信は数百ＭＨｚ〜数ＧＨｚの帯域を用いて通信を行う無線システムであり、２００２年に米ＦＣＣから、Part１５で定められたＰＣ（Personal Computer）等の不要輻射レベル以下であれば、３．１〜１０．６ＧＨｚの周波数帯域を用いた短パルス通信をＵＷＢ通信として許容する骨子の法制化が発表されことにともない、検討が活発に行われている。
【０００３】
ＵＷＢ無線システムの実現方式としては、短パルス通信を含むシングルキャリア通信が、低消費電力化が可能な方式として有力視されている。シングルキャリア通信で用いられる変調方式としては、大きく振幅変調と位相変調がある。振幅変調は信号の強弱にデータを重畳するため、発振器に対する要求性能が低く、安価かつ低消費電力での実現が見込まれる。また、位相変調は信号の位相にデータを重畳するため、低位相雑音の発振器が必要であるなど、振幅変調と比べ、消費電力は大きくなる。しかしながら、位相変調は、振幅変調では必要な、０，１判定しきい値制御による性能劣化がなく、また、多値の位相変調を用いれば更に高速の伝送が実現できるといった高機能化に向くという利点がある。
【０００４】
このため、同一の周波数帯を用い、振幅変調を行うＵＷＢ無線装置と位相変調を行うＵＷＢ無線装置が混在する利用環境となることが想定され、この両方の通信方式を特定し、使い分けるＵＷＢ無線装置の実現が望まれる。
【０００５】
変調方式を特定する方法として、特許文献１に記載のデータ伝送方法がある。
【０００６】
図１１は、特許文献１に記載のデータ伝送方法の通信フレームの構成を示す図、図１２は、図１１のセンタ装置の構成を示すブロック図である。
【０００７】
図１１において、フレーム構成は、π／４シフトＱＰＳＫにより伝送するようにされ、且つフレーム同期パターン（ＳＹＮＣ）３及び制御部（ＣＯＮＴ）４から成るようにされ、すべての端末装置が受信する共通部１と、通常はπ／４シフトＱＰＳＫで、高速伝送では１６ＱＡＭで伝送するようにされ特定の端末装置のみが受信すべき通信情報部（ＩＮＦＯ）２から構成されている。通信情報部２におけるπ／４シフトＱＰＳＫあるいは１６ＱＡＭのどちらの場合でも、シンボルレートは共通部１と同じとすることが望ましい。
【０００８】
図１２において、センタ装置１０は、送受信データの交換を行ったり、データや制御情報などを入出力するデータ処理部１１と、データ処理部１１からの情報を基に下りフレームをベースバンドで組み立てるフレーム生成部１２と、第１の切り替えスイッチ１３と、１６ＱＡＭ変調器１４と、π／４シフトＱＰＳＫ変調器１５と、第２の切り替えスイッチ１６と、送信アンテナ１７と、受信アンテナ１８と、１６ＱＡＭ復調器１９と、π／４シフトＱＰＳＫ復調器２０と、第３の切り替えスイッチ２１と、上りフレームのフレーム同期をとり、各種情報をフレームから取り出してデータ処理部１１へ渡すフレーム分解部２２とから構成されている。
【０００９】
このデータ伝送方法では、同期を行うＳＹＮＣと通信調整を行うＣＯＮＴに全ての無線装置で共通な変調方式を用い、受信側でこれを復調して適宜ＳＷで所定の変調方式の復調器（図中ではＱＰＳＫと１６ＱＡＭ）に切り替える。
【特許文献１】特開平１１−３２０９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、このような従来の変調方式判定方法にあっては、送信フレームに共通の変調方式を用いたデータ列を用いているため、プリアンブル、通信調整部といった、いわゆる物理ヘッダが変調方式ごとに異なる性能を求められているにもかかわらず、全ての装置での受信を可能にするために、最も長いデータ長とする必要があり、さらに個別の変調方式に必要な物理ヘッダ部が別途必要となるため、実効的な通信速度が低下するといった問題がある。
【００１１】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、複数の変調方式を用いる通信システムにおいても通信速度の低下が少ない、複数変調方式共存の無線通信システムを実現する無線通信装置、無線通信システム及び無線通信方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の無線通信装置は、複数の変調方式を用いる無線通信において受信信号の変調方式を決定する無線通信装置であって、第１のデータ列を生成する第１の変調方式による変調信号を復調する第１の復調手段と、基準用のデータ列を生成する基準データ生成手段と、前記第１のデータ列と前記基準用のデータ列を比較する比較手段と、前記比較手段による比較結果が所定値以上であれば第１の変調方式を、前記比較結果が所定値未満であれば第２の変調方式を特定する判定手段とを備える構成を採る。
【００１３】
本発明の無線通信システムは、複数の変調方式で通信可能なサーバ装置と、少なくとも１つの変調方式で通信を行うクライアント装置とから構成される無線通信システムであって、前記サーバ装置及び／又は前記クライアント装置は、上記無線通信装置から構成される構成を採る。
【００１４】
本発明の無線通信方法は、複数の変調方式を用いる無線通信において受信信号の変調方式を決定する無線通信方法であって、受信信号を取得するステップと、第１のデータ列を生成する第１の変調方式による変調信号を復調する第１の復調ステップと、第２のデータ列を生成する第２の変調方式による変調信号を復調する第２の復調ステップと、復調により得られた第１及び第２のデータ列を比較して、受信信号の変調方式を判定するステップとを有する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、複数の変調方式を用いる通信システムにおいても、通信速度の低下が少ない、複数変調方式共存の無線通信システムを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るＵＷＢ無線通信システムを構成する各無線装置の構成を示す図である。本実施の形態は、２つの変調方式を用いる無線通信としてＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調及びＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）変調装置に適用した例である。
【００１８】
図１において、ＵＷＢ無線通信システムは、各変調方式を用いた無線装置からなり、ＡＳＫ変調方式で通信を行うＡＳＫ変調装置１００と、ＱＰＳＫ変調方式で通信を行うＱＰＳＫ変調装置２００と、ＡＳＫ変調方式とＱＰＳＫ変調方式のいずれの変調方式でも通信可能なＡＳＫ／ＱＰＳＫ変調装置３００とから構成される。
【００１９】
ＡＳＫ変調装置１００は、搬送波信号源１１１、ＡＳＫ変調部１１２及び送信アンテナ１１３からなる送信系１１０と、受信アンテナ１２１、エンベロープ検波部１２２及びＭｏｄ／Ｄｅｍｏｄ部１２３からなる受信系１２０とを備えて構成される。Ｍｏｄ／Ｄｅｍｏｄ部１２３は、送信データ及び受信データを変復調する。
【００２０】
ＱＰＳＫ変調装置２００は、搬送波信号源２１１、π／２移相器２１２、ミキサ２１３，２１４及び送信アンテナ２１５からなるＱＰＳＫ変調部２１０と、受信アンテナ２２１、π／２移相器２２２、ミキサ２２３，２２４及びＭｏｄ／Ｄｅｍｏｄ部２２５からなるＱＰＳＫ復調部２２０とを備えて構成される。
【００２１】
ＡＳＫ変調装置１００及びＱＰＳＫ変調装置２００は、ＡＳＫ又はＱＰＳＫといった単一の変調信号のみを送受信するように構成されている。
【００２２】
上記各無線装置に対し、例えばコンテンツサーバとなるＡＳＫ／ＱＰＳＫ変調装置３００は、複数の変調方式で送信された信号を受信し、適宜変調方式を切り替えて返信することが必要であるため、ＡＳＫ変調部とＱＰＳＫ変調部の機能を共に有する構成となっている。異なる変調方式の機能を共に有するためには、例えば、ＡＳＫ変調部とＱＰＳＫ変調部とを個別に備える構成や、その機能ブロックの一部を共有する方法がある。変調方式を切り替えるためには、受信した信号の変調方式を特定する必要があり、この変調方式決定方法については図２より後述する。
【００２３】
図２は、ＵＷＢ無線システムの変調方式決定機能の構成を示すブロック図である。
【００２４】
図２において、変調方式決定機能ブロック４００は、ＡＳＫ復調器４１０、ＱＰＳＫ復調器４２０、基準データ生成部４３０、及び比較器４４０を備え、比較器４４０は、相関器４４１，４４２及び比較回路４４３から構成される。
【００２５】
変調方式決定機能ブロック４００では、受信したデータはＡＳＫ復調器４１０とＱＰＳＫ復調器４２０に入力され、それぞれの変調信号であると仮定して復調が行われる。ＡＳＫ復調器４１０とＱＰＳＫ復調器４２０により復調されたデータは、比較器４４０に入力される。
【００２６】
基準データ生成部４３０は、変調方式に係わらない、ある装置の基準用のデータ列を生成する。例えば、後述する図７に示すパケットのデータを基にデータ列を生成することも可能である。
【００２７】
比較器４４０は、２つの復調データそれぞれについて、基準データ生成部４３０で生成された基準となるデータ列との相関を相関器４４１，４４２で取り、相関結果は比較回路４４３で比較される。この比較結果を基に、ＡＳＫ復調とＱＰＳＫ復調の結果のいずれの相関値が高い、つまりはどちらの復調結果が確からしいということで変調方式を決定することができる。
【００２８】
このように、変調方式決定機能ブロック４００は、第１のデータ列を生成する第１の変調方式による変調信号を復調するＱＰＳＫ復調器４２０と、第２のデータ列を生成する第２の変調方式による変調信号を復調するＡＳＫ復調器４１０と、基準用のデータ列を生成する基準データ生成部４３０と、第１及び第２のデータ列と基準用のデータ列を比較するための相関器４４１，４４２と、データ列の比較による比較結果が所定値以上であれば第１の変調方式を、比較結果が所定値未満であれば第２の変調方式を特定する比較回路４４３とを備える。
【００２９】
図３は、ＰＳＫ／ＯＯＫ（On Off Keying）復調ブロックの具体的構成を示す図である。
【００３０】
図３において、ＰＳＫ／ＯＯＫ変調ブロックは、受信チャネルインターフェースである受信フロントエンド５１０、搬送波信号源５１１、π／２移相器５１２、ミキサ５１３，５１４、ＬＰＦ５１５，５１６、ＰＳＫ判定部（PSK decision unit）５１７、ＯＯＫ判定部（OOK decision unit）５１８、電力検出部（PWR detector）５１９、及びＰＣＵ（Programmable Control Unit）５２０を備えて構成される。
【００３１】
インパルス無線通信システムに用いられる変調方式の一つとしてＯＯＫが知られている。ＯＯＫは振幅変調の一種で２値のデジタル信号符号「１」,「０」に対し、インパルス信号の有無（ＯＮ／ＯＦＦ）を対応させる変調方式である。ＯＯＫ変調信号を復調するには受信信号の有無を判定すればよく、一般的には受信信号の振幅値を所定の閾値と比較し、振幅値が閾値よりも大きい場合に符号「１」と判定し、振幅値が閾値より小さい場合に符号「０」と判定してデジタル信号符号を検出する手法を用いるため、適切な受信品質を得るためには閾値を適切な値に設定することが重要となる。
【００３２】
受信された信号は、受信フロントエンド５１０に入力され、受信電力や搬送波周波数成分の除去が行われた後、この受信信号は直交復調を行うための復調部を構成するミキサ５１３，５１４と、受信電力を検出する電力検出部５１９に入力される。復調部では、搬送波信号源５１１、π／２移相器５１２とミキサ５１３，５１４を用いて直交復調を行い、ＬＰＦ５１５，５１６でスプリアス成分除去とＳ／Ｎ帯域制限された後、ＰＳＫ判定部５１７とＯＯＫ判定部５１８で変調方式の特定用の受信データ列の生成を行う。受信判定を行う判定部は、ＰＣＵ５２０の中に搭載されている。また、電力検出部５１９では、受信した信号の電力を検出し、ＰＣＵ５１８に判定用のデータとして入力する。
【００３３】
図４は、上記ＯＯＫ判定部５１８の詳細な構成を示す図である。
【００３４】
図４において、ＯＯＫ判定部５１８は、マッチドフィルタ６０１，６０２、自乗相関器６０３，６０４、加算器６０５、及び閾値判定部６０６を備えて構成される。
【００３５】
ＬＰＦ５１５，５１６からの復調信号は、マッチドフィルタ６０１，６０２に入力され、マッチドフィルタ６０１，６０２により相関検出を行うとともに、自乗相関器６０３，６０４により自乗相関を行った後に、加算器６０５により２つのデータ列の相関演算を行う。閾値判定部６０６では、相関演算を基に相関度の判定を行う。
【００３６】
以下、上述のように構成されたＵＷＢ無線通信システムの動作を説明する。
【００３７】
図５は、本実施の形態のＵＷＢ無線通信システムの利用の一形態を説明する図である。
【００３８】
図５において、ＵＷＢ無線通信システムは、大型ディスプレー７０１及び複数のコンテンツ出力端７１１〜７１３を備えるコンテンツサーバ７１０と、コンテンツサーバ７１０にアクセスし、コンテンツサーバ７１０に蓄積されたデータのダウンロードを行う無線端末装置などのダウンロード端末７２１，７２２とから構成される。
【００３９】
例えば、電車や飛行機での移動を行う際、移動時間を有効に利用する方法の一つとしてポータブル機器でのコンテンツ視聴・観賞がある。コンテンツは大きく有料コンテンツと無料コンテンツに分けられる。有料コンテンツとしては映画、音楽、無料コンテンツとしては商品や店舗の紹介といった、これにともなう新たな購買につながる宣伝の類がある。図５では、第１のユーザＡと第２のユーザＢとが、コンテンツサーバ７１０からコンテンツデータのダウンロードを行う場合について示している。２人のユーザＡ，Ｂはそれぞれダウンロード端末７２１，７２２を持っており、コンテンツサーバ７１０と比較的近い位置にある第１のダウンロード端末７２１はダウンロードを実行中、やや遠い位置にある第２のダウンロード端末７２２はダウンロードを行うための調整段階である。
【００４０】
また、図中のコンテンツ出力端７１１〜７１３は、ユーザＡ，Ｂに無線リンクの通信パスを意識させることで、例えばミリ波を用いた無線システムのように直進性が高い電波を用いる場合、ユーザＡ，Ｂがこれに端末を向けることを誘うようにしている。
【００４１】
図６は、図５のＵＷＢ無線通信システムを上方から見たコンテンツサーバ７１０と各ユーザＡ，Ｂの位置関係を示す図である。
【００４２】
コンテンツサーバ７１０とダウンロード端末７２１，７２２の関係は大きく４つに分けることができる。１つ目は、コンテンツサーバ７１０と高レート通信が可能な近い位置にある端末ａ（図５では、第１のダウンロード端末７２１）である。２つ目は、低レートの通信のみ可能なやや遠い位置にある端末で、ダウンロードを予定しており、通信タイミングや、周波数チャネルがコンテンツサーバ７１０と調整できる端末ｂ（図５では、第２のダウンロード端末７２２）である。３つ目は、コンテンツサーバ７１０からプッシュされる情報を待ち受けていたり、ダウンロードのための調整がまだできていない端末ｃである。４つ目は、図中には無いが、低レート通信可能なエリアよりさらに外にいる端末ｄである。
【００４３】
本実施の形態で対象とするのは、端末ａ，ｂ，ｃであり、それぞれの端末ａ，ｂ，ｃが利用できる変調方式は、ＯＯＫ又はＡＳＫ変調方式であったり、ＱＰＳＫ変調であったりと様々であり、端末によっては１つの変調方式のみに対応している。これらの端末ａ〜ｄ（ｄは図示せず）に対応して通信を行うため、コンテンツサーバ７１０は、複数の変調方式に対応している。コンテンツサーバ７１０と端末ａ，ｂ，ｃ間で通信を行うためには変調方式を同一にすることが必要であり、多くは低レート通信のみが可能なエリアにてデータのやり取りをすることで、コンテンツサーバが端末の変調方式を特定する。
【００４４】
図７は、本実施の形態のＵＷＢ無線通信システムの無線フレーム構成の一例を示す図である。
【００４５】
図７において、無線フレーム８００は、通信に使う各パケット８１０からなり、各パケット８１０は、プリアンブル８１１、変調セクション８１２を有するヘッダ８１３、及びペイロード８１４を備えて構成される。
【００４６】
通信時には、パケット８１０は一定の周期で送信されており、各パケット８１０には同期引き込みを行うためのプリアンブル８１１、変調方式に関する情報が含まれる変調セクション８１２、変調セクション８１２を含む物理情報が含まれるヘッダ８１３、通信相手に伝達したい情報が含まれるペイロード８１４がある。ここで、変調セクション８１２は一つの変調方式のみに対応しているので、図６に示す端末ａ〜ｄでは、このパケット８１０を復調できるものとできないものとがある。
【００４７】
なお、図７では、変調セクション８１２をヘッダ８１３の一部として記載しているが、プリアンブル８１１が特定の変調方式で変調された信号であるので、これで代用してもよい。
【００４８】
また、変調セクション８１２をヘッダ８１３の一部として扱わず、特定のフレーム領域とし、プリアンブルとヘッダの間に入れたり、ヘッダの後ろに入れたりすることでも同様の効果が得られる。
【００４９】
また、図中には変調セクションの変調方式について記載してないが、例えばＡＳＫ変調であったりＱＰＳＫ変調であったりしてもよい。また、パケットごとに変調方式を変更することで、一つの変調方式にしか対応できない無線装置が混在している場合に、全ての無線装置がパケットを受信してその内容を復調できるように送ってもよい。この場合、１パケットごとに変調方式を変えたり、複数のパケットごとに変えたりすることが可能である。
【００５０】
図８は、ＵＷＢ無線通信システムの変調方式決定を示すフローチャートであり、図中Ｓはフローの各ステップを示す。本フローは、具体的には図３のＰＳＫ／ＯＯＫ変調ブロックのＰＣＵ５２０により実行される。また、図５及び図６の使用形態では、コンテンツサーバ７１０が端末ａ〜ｄの変調方式を特定するまでのステップに対応する。
【００５１】
コンテンツサーバ７１０は、既に通信中の端末ａ，ｂ，ｃに対し、図７のパケット８１０を送信すると同時に、特定の通信相手がいない時間帯では、複数の変調方式で通信希望の端末がいないかを探索するパケットを送出し、図８のフローのＳｔａｒｔ状態となる。この状態では、コンテンツサーバ７１０のＰＣＵ５２０（図３参照）はＰＳＫ判定部５１７とＯＯＫ判定部５１８の両方を動作させている（ステップＳ１）。コンテンツサーバ７１０からの探索パケットを受信した通信希望の端末は、コンテンツサーバ７１０に通信希望の旨のパケットを返信する。このパケットを受信したコンテンツサーバ７１０では、まず、ステップＳ２でＰＳＫ変調信号として判定を行う。次いで、ステップＳ３でＰＳＫと復調結果が合うか否かを判別し、ＰＳＫとして復調した場合の相関結果がある一定のしきい値を超えていれば、ステップＳ４でコンテンツサーバ７１０はこの端末の通信方式をＰＳＫ変調と特定し、以後、通信を行う。しかし、ここでＰＳＫと判定されなかった場合、ステップＳ５でＰＣＵ５２０はＯＯＫ変調と仮判定し、ＯＯＫ変調したパケットを送信する。ステップＳ６では、再度戻ってきたパケットについてＯＯＫと復調結果が合うか否かを判別し、ＯＯＫと復調結果が合えばＯＯＫと判定できると判断し、ステップＳ７でＰＣＵ５２０はＯＯＫ変調と判定してＯＯＫ変調で通信を行って本フローを終了する。上記ステップＳ６でＯＯＫとして特定できなければ、ステップＳ２に戻って再度ＰＳＫとしての判定からやり直す。
【００５２】
以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、変調方式決定機能ブロック４００は、第１のデータ列を生成する第１の変調方式による変調信号を復調するＱＰＳＫ復調器４２０と、第２のデータ列を生成する第２の変調方式による変調信号を復調するＡＳＫ復調器４１０と、基準用のデータ列を生成する基準データ生成部４３０と、第１及び第２のデータ列と基準用のデータ列を比較するための相関器４４１，４４２と、データ列の比較による比較結果が所定値以上であれば第１の変調方式を、前記比較結果が所定値未満であれば第２の変調方式を特定する比較回路４４３とを備え、例えば、第１及び第２のデータ列の一部が予め定められた基準用のデータ列と予め定めた期間において同一であれば受信信号が位相変調であると判定する、又は、第１及び第２のデータ列の一部が予め定められた基準用のデータ列と予め定めた期間において異なれば受信信号が振幅変調であると判定するので、複数の変調方式を用いる通信システムにおいても通信速度の低下が少ない、複数変調方式共存の無線システムを実現することができる。
【００５３】
また、本通信フレーム構成と判定方法を用いることで、一つの変調方式のみを搭載した、複数の変調方式の通信装置からなる無線システムにおいて、各変調方式に合った物理ヘッダ構成で通信を行うことが可能となり、無線システム全体としての通信速度を高めることが可能となる。
【００５４】
また、複数の変調方式を用いる無線システムにおいて、それぞれを復調できる復調器で受信し結果を比較することで、より確からしい復調結果が得られた復調器の変調方式が通信に用いられると判断することで、複雑なプロトコルを用いることなく変調方式の決定が可能となる。
【００５５】
２つの変調方法は位相変調と振幅変調であるので、復調結果の違いを大きくすることができる。特に、位相変調がＰＳＫ、振幅変調がＯＯＫの場合、離散値の変調方式とすることで識別を容易にすることができる。
【００５６】
また、図５に示すように、複数の変調方式を用いる無線システムが、複数の変調方式に対応可能なサーバ装置と、１つ又は複数の変調方式に対応可能なクライアント装置から構成されることにより、サーバ装置が適応して通信方式を変更することで無線システム内の通信を実現することができる。
【００５７】
この場合、サーバ装置又はクライアント装置が、クライアント装置へのデータ伝送を一定周期のフレームで行い、フレームが同一無線システムの受信可能な装置全てが受信すべき共通部と一部の端末が受信すべき個別部からなる。すなわち、フレーム内に共通部（プリアンブルとヘッダ）と個別部（ペイロード）がある。ここで、サーバ装置は、フレーム内の共通部が少なくとも２つの異なる変調方式として、少なくとも２回以上のフレーム送信する。これにより、プリアンブルやヘッダを異なる変調方式としたフレームを２回以上に渡って送信することで、１つの変調方式にしか対応していない装置でも復調が可能となる。
【００５８】
また、クライアント装置は、フレーム内の共通部は少なくとも１つの変調方式としてサーバ装置にフレームを送信する。プリアンブルやヘッダを固定の変調方式としたフレームを送信することで、１つの変調方式にしか対応できない装置であることを複数の変調方式に対応可能なサーバ装置に知らせることが可能になる。
【００５９】
この場合、サーバ装置は、クライアント装置から送信されたフレームを受信し、変調方式の見極めをおこなってもよい。
【００６０】
なお、以上の説明ではＰＳＫとＯＯＫの例で説明したが、ＰＳＫはＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、８−ＰＳＫ等のいずれの変調方式を用いてもよく、ＯＯＫもＡＳＫや多値ＡＳＫとしてもよい。
【００６１】
また、以上の説明では判定を行うパケット数について記載していないが、複数のパケットの受信結果を用いて判定することが一般的に行われる。
【００６２】
また、以上の説明では受信データと相関させるデータについて特に限定していないが、受信側で予め基準となる相関用データを生成または保持してこれとの相関を取るように構成してもよい。
【００６３】
（実施の形態２）
実施の形態１では、受信データの復調結果の、いずれの変調方式が基準用のデータ列と一致するかのみで変調方式の特定を行った。実施の形態２では、さらに受信電力レベルを変調方式特定のパラメータとして用いる例である。
【００６４】
図９は、本発明の実施の形態２に係るＵＷＢ無線通信システムの変調方式決定を示すフローチャートである。図８に示すフローと同一処理を行うステップには同一ステップ番号を付している。
【００６５】
まず、ステップＳ１１でコンテンツサーバ７１０のＰＣＵ５２０（図３参照）はＰＳＫ判定部５１７、ＯＯＫ判定部５１８及び電力検出部５１９を動作させてステップＳ２に進む。ＯＯＫ変調の判定までは、実施の形態１と同じである。ステップＳ６で再度戻ってきたパケットについてＯＯＫと復調結果が合わなければ、ステップＳ１２で、ＰＣＵ５２０は電力検出部５１９により検出された受信電力が、所定電力より大きいか否かを判別する。受信電力が所定値より大きいときは、ＰＳＫ変調の信号であれば復調できないことは無いと判断し、ＯＯＫ変調と判定して本フローを終了する。受信電力が所定値以下であるときは、上記ステップＳ２に戻る。すなわち、受信電力が所定値以下である、つまり、受信電力が小さければ、いずれの変調方式の信号であっても復調誤りが大きくなるため、変調方式の特定ができない。そこで、再度、ＰＳＫ変調の可能性判定から行うことになる。
【００６６】
図１０は、受信電力とＰＳＫ判定部５１７及びＯＯＫ判定部５１８の判定回路の出力との関係を表にして示す図である。図１０の上段に示すように、電力強度が大きいときは相関の大きい変調方式が選択されるとともに、電力強度が大きくてもＡＳＫとＰＳＫの相関が小さいときにはＡＳＫ変調方式が選ばれる。図１０の下段に示すように、電力強度が小さいときは相関の大きい変調方式が判定されるとともに、電力強度が小さく且つＡＳＫとＰＳＫの相関が小さいときには、いずれの変調方式の信号であっても復調誤りが大きくなると判断して判定が継続される。
【００６７】
したがって、本実施の形態によれば、実施の形態１の効果に加えて、受信電力不足での変調方式特定誤りを防ぐことができる。
【００６８】
また、図５に示すように、少なくとも異なる所定の時間の受信電力を検出する機能を有するサーバ装置及びクライアント装置に適用し、サーバ装置は、クライアント装置から送信されたフレームを受信し、検出した受信電力の違いを変調方式の見極めに用いることで、低レートパルス通信の検出用に電力検出を行うことができる。
【００６９】
以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されることはない。
【００７０】
例えば、複数の変調方式で送受信可能な装置と、一つの変調方式のみで送受信可能な装置での変調方式特定についてのみ述べたが、複数の変調方式で通信可能な装置であっても、希望する変調方式がある場合、返信をこの希望する変調方式で行うことで、変調方式を指定するように実施してもよい。例えば、ＱＰＳＫとＡＳＫの両方で送受信可能であるが、省電力のためにＡＳＫで送信したい場合、通信相手からの信号がＱＰＳＫであっても、ＡＳＫで返信を行う。この際に、ＱＰＳＫの復調部を動作させてその内容を復調して、これに応じて、例えば返信タイミング等を調整してもよい。
【００７１】
また、図４に示す閾値判定回路を用い、相関結果が一定の閾値を超えなければいずれの変調方式とも判定せず、つづく受信データを基に判定をやり直してもよい。
【００７２】
また、以上の説明ではＡＳＫ復調器とＱＰＳＫ復調器の両方を用いた場合について説明したが、どちらか一方のみを用い、その相関結果が所定の値以上であるか否かで判定をしてもよい。例えば消費電力の低いＡＳＫ復調器のみを動作させ、この相関結果が所定の値以上であればＡＳＫ変調方式であると判定し、所定の値未満であればＱＰＳＫとする判定方法である。
【００７３】
また、本実施の形態では無線通信装置、ＵＷＢ無線通信システム及び無線通信方法という名称を用いたが、これは説明の便宜上であり、通信装置、無線システム、送受信装置、変調方法、復調方法等であってもよいことは勿論である。
【００７４】
さらに、上記無線通信装置を構成する送信系、受信系の各回路部、例えば復調器の種類、その数及び接続方法など、さらには復調方式などは前述した実施の形態に限られない。
【００７５】
以上説明した無線通信方法は、この無線通信方法を機能させるためのプログラムでも実現される。このプログラムはコンピュータで読み取り可能な記録媒体に格納されている。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明に係る無線通信装置、無線通信システム、無線通信方法は、複数の変調方式を用いる通信システムにおいても通信速度の低下が少ない、複数変調方式共存の無線通信システム実現する変調方式判定方法に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の実施の形態１に係る無線通信システムを構成する各無線装置の構成を示す図
【図２】本実施の形態１に係る無線通信システムの変調方式決定機能の構成を示すブロック図
【図３】本実施の形態１に係る無線通信システムのＰＳＫ／ＯＯＫ復調ブロックの具体的構成を示す図
【図４】本実施の形態１に係る無線通信システムのＯＯＫ判定部の詳細な構成を示す図
【図５】本実施の形態１に係る無線通信システムの利用の一形態を説明する図
【図６】本実施の形態１に係る無線通信システムを上方から見たコンテンツサーバと各ユーザＡ，Ｂの位置関係を示す図
【図７】本実施の形態１に係る無線通信システムの無線フレーム構成の一例を示す図
【図８】本実施の形態１に係る無線通信システムの変調方式決定を示すフロー図
【図９】本発明の実施の形態２に係る無線通信システムの変調方式決定を示すフロー図
【図１０】本実施の形態２に係る無線通信システムの受信電力とＰＳＫ判定部及びＯＯＫ判定部の判定回路の出力との関係を表にして示す図
【図１１】従来のデータ伝送方法の通信フレームの構成を示す図
【図１２】従来のセンタ装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００７８】
１００ ＡＳＫ変調装置
２００ ＱＰＳＫ変調装置
３００ ＡＳＫ／ＱＰＳＫ変調装置
４００ 変調方式決定機能ブロック
４１０ ＡＳＫ復調器
４２０ ＱＰＳＫ復調器
４３０ 基準データ生成部
４４０ 比較器
４４１，４４２ 相関器
４４３ 比較回路
５１０ 受信フロントエンド
５１１ 搬送波信号源
５１２ π／２移相器
５１３，５１４ ミキサ
５１５，５１６ ＬＰＦ
５１７ ＰＳＫ判定部
５１８ ＯＯＫ判定部
５１９ 電力検出部
５２０ ＰＣＵ
６０１，６０２ マッチドフィルタ
６０３，６０４ 自乗相関器
６０５ 加算器
６０６ 閾値判定部
７０１ 大型ディスプレー
７１０ コンテンツサーバ
７１１〜７１３ コンテンツ出力端
７２１，７２２ ダウンロード端末
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置、無線通信システム及び無線通信方法に関し、特に、通信に振幅変調信号と位相変調信号の両方を用いて通信を行う無線通信システムにおける変調方式の特定の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の携帯電話や無線ＬＡＮと比べ、より高速、かつ携帯電話等のポータブル機器への搭載が可能な超低消費電力の無線方式としてＵＷＢ（Ultra Wide Band）が注目を浴びている。現在使われている無線システムでは数十ＭＨｚ程度の周波数帯域を用いて通信を行うのに対し、ＵＷＢ通信は数百ＭＨｚ〜数ＧＨｚの帯域を用いて通信を行う無線システムであり、２００２年に米ＦＣＣから、Part１５で定められたＰＣ（Personal Computer）等の不要輻射レベル以下であれば、３．１〜１０．６ＧＨｚの周波数帯域を用いた短パルス通信をＵＷＢ通信として許容する骨子の法制化が発表されことにともない、検討が活発に行われている。
【０００３】
ＵＷＢ無線システムの実現方式としては、短パルス通信を含むシングルキャリア通信が、低消費電力化が可能な方式として有力視されている。シングルキャリア通信で用いられる変調方式としては、大きく振幅変調と位相変調がある。振幅変調は信号の強弱にデータを重畳するため、発振器に対する要求性能が低く、安価かつ低消費電力での実現が見込まれる。また、位相変調は信号の位相にデータを重畳するため、低位相雑音の発振器が必要であるなど、振幅変調と比べ、消費電力は大きくなる。しかしながら、位相変調は、振幅変調では必要な、０，１判定しきい値制御による性能劣化がなく、また、多値の位相変調を用いれば更に高速の伝送が実現できるといった高機能化に向くという利点がある。
【０００４】
このため、同一の周波数帯を用い、振幅変調を行うＵＷＢ無線装置と位相変調を行うＵＷＢ無線装置が混在する利用環境となることが想定され、この両方の通信方式を特定し、使い分けるＵＷＢ無線装置の実現が望まれる。
【０００５】
変調方式を特定する方法として、特許文献１に記載のデータ伝送方法がある。
【０００６】
図１１は、特許文献１に記載のデータ伝送方法の通信フレームの構成を示す図、図１２は、図１１のセンタ装置の構成を示すブロック図である。
【０００７】
図１１において、フレーム構成は、π／４シフトＱＰＳＫにより伝送するようにされ、且つフレーム同期パターン（ＳＹＮＣ）３及び制御部（ＣＯＮＴ）４から成るようにされ、すべての端末装置が受信する共通部１と、通常はπ／４シフトＱＰＳＫで、高速伝送では１６ＱＡＭで伝送するようにされ特定の端末装置のみが受信すべき通信情報部（ＩＮＦＯ）２から構成されている。通信情報部２におけるπ／４シフトＱＰＳＫあるいは１６ＱＡＭのどちらの場合でも、シンボルレートは共通部１と同じとすることが望ましい。
【０００８】
図１２において、センタ装置１０は、送受信データの交換を行ったり、データや制御情報などを入出力するデータ処理部１１と、データ処理部１１からの情報を基に下りフレームをベースバンドで組み立てるフレーム生成部１２と、第１の切り替えスイッチ１３と、１６ＱＡＭ変調器１４と、π／４シフトＱＰＳＫ変調器１５と、第２の切り替えスイッチ１６と、送信アンテナ１７と、受信アンテナ１８と、１６ＱＡＭ復調器１９と、π／４シフトＱＰＳＫ復調器２０と、第３の切り替えスイッチ２１と、上りフレームのフレーム同期をとり、各種情報をフレームから取り出してデータ処理部１１へ渡すフレーム分解部２２とから構成されている。
【０００９】
このデータ伝送方法では、同期を行うＳＹＮＣと通信調整を行うＣＯＮＴに全ての無線装置で共通な変調方式を用い、受信側でこれを復調して適宜ＳＷで所定の変調方式の復調器（図中ではＱＰＳＫと１６ＱＡＭ）に切り替える。
【特許文献１】特開平１１−３２０９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、このような従来の変調方式判定方法にあっては、送信フレームに共通の変調方式を用いたデータ列を用いているため、プリアンブル、通信調整部といった、いわゆる物理ヘッダが変調方式ごとに異なる性能を求められているにもかかわらず、全ての装置での受信を可能にするために、最も長いデータ長とする必要があり、さらに個別の変調方式に必要な物理ヘッダ部が別途必要となるため、実効的な通信速度が低下するといった問題がある。
【００１１】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、複数の変調方式を用いる通信システムにおいても通信速度の低下が少ない、複数変調方式共存の無線通信システムを実現する無線通信装置、無線通信システム及び無線通信方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の無線通信装置は、複数の変調方式を用いる無線通信において受信信号の変調方式を決定する無線通信装置であって、第１のデータ列を生成する第１の変調方式による変調信号を復調する第１の復調手段と、基準用のデータ列を生成する基準データ生成手段と、前記第１のデータ列と前記基準用のデータ列を比較する比較手段と、前記比較手段による比較結果が所定値以上であれば第１の変調方式を、前記比較結果が所定値未満であれば第２の変調方式を特定する判定手段とを備える構成を採る。
【００１３】
本発明の無線通信システムは、複数の変調方式で通信可能なサーバ装置と、少なくとも１つの変調方式で通信を行うクライアント装置とから構成される無線通信システムであって、前記サーバ装置及び／又は前記クライアント装置は、上記無線通信装置から構成される構成を採る。
【００１４】
本発明の無線通信方法は、複数の変調方式を用いる無線通信において受信信号の変調方式を決定する無線通信方法であって、受信信号を取得するステップと、第１のデータ列を生成する第１の変調方式による変調信号を復調する第１の復調ステップと、第２のデータ列を生成する第２の変調方式による変調信号を復調する第２の復調ステップと、復調により得られた第１及び第２のデータ列を比較して、受信信号の変調方式を判定するステップとを有する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、複数の変調方式を用いる通信システムにおいても、通信速度の低下が少ない、複数変調方式共存の無線通信システムを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るＵＷＢ無線通信システムを構成する各無線装置の構成を示す図である。本実施の形態は、２つの変調方式を用いる無線通信としてＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調及びＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）変調装置に適用した例である。
【００１８】
図１において、ＵＷＢ無線通信システムは、各変調方式を用いた無線装置からなり、ＡＳＫ変調方式で通信を行うＡＳＫ変調装置１００と、ＱＰＳＫ変調方式で通信を行うＱＰＳＫ変調装置２００と、ＡＳＫ変調方式とＱＰＳＫ変調方式のいずれの変調方式でも通信可能なＡＳＫ／ＱＰＳＫ変調装置３００とから構成される。
【００１９】
ＡＳＫ変調装置１００は、搬送波信号源１１１、ＡＳＫ変調部１１２及び送信アンテナ１１３からなる送信系１１０と、受信アンテナ１２１、エンベロープ検波部１２２及びＭｏｄ／Ｄｅｍｏｄ部１２３からなる受信系１２０とを備えて構成される。Ｍｏｄ／Ｄｅｍｏｄ部１２３は、送信データ及び受信データを変復調する。
【００２０】
ＱＰＳＫ変調装置２００は、搬送波信号源２１１、π／２移相器２１２、ミキサ２１３，２１４及び送信アンテナ２１５からなるＱＰＳＫ変調部２１０と、受信アンテナ２２１、π／２移相器２２２、ミキサ２２３，２２４及びＭｏｄ／Ｄｅｍｏｄ部２２５からなるＱＰＳＫ復調部２２０とを備えて構成される。
【００２１】
ＡＳＫ変調装置１００及びＱＰＳＫ変調装置２００は、ＡＳＫ又はＱＰＳＫといった単一の変調信号のみを送受信するように構成されている。
【００２２】
上記各無線装置に対し、例えばコンテンツサーバとなるＡＳＫ／ＱＰＳＫ変調装置３００は、複数の変調方式で送信された信号を受信し、適宜変調方式を切り替えて返信することが必要であるため、ＡＳＫ変調部とＱＰＳＫ変調部の機能を共に有する構成となっている。異なる変調方式の機能を共に有するためには、例えば、ＡＳＫ変調部とＱＰＳＫ変調部とを個別に備える構成や、その機能ブロックの一部を共有する方法がある。変調方式を切り替えるためには、受信した信号の変調方式を特定する必要があり、この変調方式決定方法については図２より後述する。
【００２３】
図２は、ＵＷＢ無線システムの変調方式決定機能の構成を示すブロック図である。
【００２４】
図２において、変調方式決定機能ブロック４００は、ＡＳＫ復調器４１０、ＱＰＳＫ復調器４２０、基準データ生成部４３０、及び比較器４４０を備え、比較器４４０は、相関器４４１，４４２及び比較回路４４３から構成される。
【００２５】
変調方式決定機能ブロック４００では、受信したデータはＡＳＫ復調器４１０とＱＰＳＫ復調器４２０に入力され、それぞれの変調信号であると仮定して復調が行われる。ＡＳＫ復調器４１０とＱＰＳＫ復調器４２０により復調されたデータは、比較器４４０に入力される。
【００２６】
基準データ生成部４３０は、変調方式に係わらない、ある装置の基準用のデータ列を生成する。例えば、後述する図７に示すパケットのデータを基にデータ列を生成することも可能である。
【００２７】
比較器４４０は、２つの復調データそれぞれについて、基準データ生成部４３０で生成された基準となるデータ列との相関を相関器４４１，４４２で取り、相関結果は比較回路４４３で比較される。この比較結果を基に、ＡＳＫ復調とＱＰＳＫ復調の結果のいずれの相関値が高い、つまりはどちらの復調結果が確からしいということで変調方式を決定することができる。
【００２８】
このように、変調方式決定機能ブロック４００は、第１のデータ列を生成する第１の変調方式による変調信号を復調するＱＰＳＫ復調器４２０と、第２のデータ列を生成する第２の変調方式による変調信号を復調するＡＳＫ復調器４１０と、基準用のデータ列を生成する基準データ生成部４３０と、第１及び第２のデータ列と基準用のデータ列を比較するための相関器４４１，４４２と、データ列の比較による比較結果が所定値以上であれば第１の変調方式を、比較結果が所定値未満であれば第２の変調方式を特定する比較回路４４３とを備える。
【００２９】
図３は、ＰＳＫ／ＯＯＫ（On Off Keying）復調ブロックの具体的構成を示す図である。
【００３０】
図３において、ＰＳＫ／ＯＯＫ変調ブロックは、受信チャネルインターフェースである受信フロントエンド５１０、搬送波信号源５１１、π／２移相器５１２、ミキサ５１３，５１４、ＬＰＦ５１５，５１６、ＰＳＫ判定部（PSK decision unit）５１７、ＯＯＫ判定部（OOK decision unit）５１８、電力検出部（PWR detector）５１９、及びＰＣＵ（Programmable Control Unit）５２０を備えて構成される。
【００３１】
インパルス無線通信システムに用いられる変調方式の一つとしてＯＯＫが知られている。ＯＯＫは振幅変調の一種で２値のデジタル信号符号「１」,「０」に対し、インパルス信号の有無（ＯＮ／ＯＦＦ）を対応させる変調方式である。ＯＯＫ変調信号を復調するには受信信号の有無を判定すればよく、一般的には受信信号の振幅値を所定の閾値と比較し、振幅値が閾値よりも大きい場合に符号「１」と判定し、振幅値が閾値より小さい場合に符号「０」と判定してデジタル信号符号を検出する手法を用いるため、適切な受信品質を得るためには閾値を適切な値に設定することが重要となる。
【００３２】
受信された信号は、受信フロントエンド５１０に入力され、受信電力や搬送波周波数成分の除去が行われた後、この受信信号は直交復調を行うための復調部を構成するミキサ５１３，５１４と、受信電力を検出する電力検出部５１９に入力される。復調部では、搬送波信号源５１１、π／２移相器５１２とミキサ５１３，５１４を用いて直交復調を行い、ＬＰＦ５１５，５１６でスプリアス成分除去とＳ／Ｎ帯域制限された後、ＰＳＫ判定部５１７とＯＯＫ判定部５１８で変調方式の特定用の受信データ列の生成を行う。受信判定を行う判定部は、ＰＣＵ５２０の中に搭載されている。また、電力検出部５１９では、受信した信号の電力を検出し、ＰＣＵ５１８に判定用のデータとして入力する。
【００３３】
図４は、上記ＯＯＫ判定部５１８の詳細な構成を示す図である。
【００３４】
図４において、ＯＯＫ判定部５１８は、マッチドフィルタ６０１，６０２、自乗相関器６０３，６０４、加算器６０５、及び閾値判定部６０６を備えて構成される。
【００３５】
ＬＰＦ５１５，５１６からの復調信号は、マッチドフィルタ６０１，６０２に入力され、マッチドフィルタ６０１，６０２により相関検出を行うとともに、自乗相関器６０３，６０４により自乗相関を行った後に、加算器６０５により２つのデータ列の相関演算を行う。閾値判定部６０６では、相関演算を基に相関度の判定を行う。
【００３６】
以下、上述のように構成されたＵＷＢ無線通信システムの動作を説明する。
【００３７】
図５は、本実施の形態のＵＷＢ無線通信システムの利用の一形態を説明する図である。
【００３８】
図５において、ＵＷＢ無線通信システムは、大型ディスプレー７０１及び複数のコンテンツ出力端７１１〜７１３を備えるコンテンツサーバ７１０と、コンテンツサーバ７１０にアクセスし、コンテンツサーバ７１０に蓄積されたデータのダウンロードを行う無線端末装置などのダウンロード端末７２１，７２２とから構成される。
【００３９】
例えば、電車や飛行機での移動を行う際、移動時間を有効に利用する方法の一つとしてポータブル機器でのコンテンツ視聴・観賞がある。コンテンツは大きく有料コンテンツと無料コンテンツに分けられる。有料コンテンツとしては映画、音楽、無料コンテンツとしては商品や店舗の紹介といった、これにともなう新たな購買につながる宣伝の類がある。図５では、第１のユーザＡと第２のユーザＢとが、コンテンツサーバ７１０からコンテンツデータのダウンロードを行う場合について示している。２人のユーザＡ，Ｂはそれぞれダウンロード端末７２１，７２２を持っており、コンテンツサーバ７１０と比較的近い位置にある第１のダウンロード端末７２１はダウンロードを実行中、やや遠い位置にある第２のダウンロード端末７２２はダウンロードを行うための調整段階である。
【００４０】
また、図中のコンテンツ出力端７１１〜７１３は、ユーザＡ，Ｂに無線リンクの通信パスを意識させることで、例えばミリ波を用いた無線システムのように直進性が高い電波を用いる場合、ユーザＡ，Ｂがこれに端末を向けることを誘うようにしている。
【００４１】
図６は、図５のＵＷＢ無線通信システムを上方から見たコンテンツサーバ７１０と各ユーザＡ，Ｂの位置関係を示す図である。
【００４２】
コンテンツサーバ７１０とダウンロード端末７２１，７２２の関係は大きく４つに分けることができる。１つ目は、コンテンツサーバ７１０と高レート通信が可能な近い位置にある端末ａ（図５では、第１のダウンロード端末７２１）である。２つ目は、低レートの通信のみ可能なやや遠い位置にある端末で、ダウンロードを予定しており、通信タイミングや、周波数チャネルがコンテンツサーバ７１０と調整できる端末ｂ（図５では、第２のダウンロード端末７２２）である。３つ目は、コンテンツサーバ７１０からプッシュされる情報を待ち受けていたり、ダウンロードのための調整がまだできていない端末ｃである。４つ目は、図中には無いが、低レート通信可能なエリアよりさらに外にいる端末ｄである。
【００４３】
本実施の形態で対象とするのは、端末ａ，ｂ，ｃであり、それぞれの端末ａ，ｂ，ｃが利用できる変調方式は、ＯＯＫ又はＡＳＫ変調方式であったり、ＱＰＳＫ変調であったりと様々であり、端末によっては１つの変調方式のみに対応している。これらの端末ａ〜ｄ（ｄは図示せず）に対応して通信を行うため、コンテンツサーバ７１０は、複数の変調方式に対応している。コンテンツサーバ７１０と端末ａ，ｂ，ｃ間で通信を行うためには変調方式を同一にすることが必要であり、多くは低レート通信のみが可能なエリアにてデータのやり取りをすることで、コンテンツサーバが端末の変調方式を特定する。
【００４４】
図７は、本実施の形態のＵＷＢ無線通信システムの無線フレーム構成の一例を示す図である。
【００４５】
図７において、無線フレーム８００は、通信に使う各パケット８１０からなり、各パケット８１０は、プリアンブル８１１、変調セクション８１２を有するヘッダ８１３、及びペイロード８１４を備えて構成される。
【００４６】
通信時には、パケット８１０は一定の周期で送信されており、各パケット８１０には同期引き込みを行うためのプリアンブル８１１、変調方式に関する情報が含まれる変調セクション８１２、変調セクション８１２を含む物理情報が含まれるヘッダ８１３、通信相手に伝達したい情報が含まれるペイロード８１４がある。ここで、変調セクション８１２は一つの変調方式のみに対応しているので、図６に示す端末ａ〜ｄでは、このパケット８１０を復調できるものとできないものとがある。
【００４７】
なお、図７では、変調セクション８１２をヘッダ８１３の一部として記載しているが、プリアンブル８１１が特定の変調方式で変調された信号であるので、これで代用してもよい。
【００４８】
また、変調セクション８１２をヘッダ８１３の一部として扱わず、特定のフレーム領域とし、プリアンブルとヘッダの間に入れたり、ヘッダの後ろに入れたりすることでも同様の効果が得られる。
【００４９】
また、図中には変調セクションの変調方式について記載してないが、例えばＡＳＫ変調であったりＱＰＳＫ変調であったりしてもよい。また、パケットごとに変調方式を変更することで、一つの変調方式にしか対応できない無線装置が混在している場合に、全ての無線装置がパケットを受信してその内容を復調できるように送ってもよい。この場合、１パケットごとに変調方式を変えたり、複数のパケットごとに変えたりすることが可能である。
【００５０】
図８は、ＵＷＢ無線通信システムの変調方式決定を示すフローチャートであり、図中Ｓはフローの各ステップを示す。本フローは、具体的には図３のＰＳＫ／ＯＯＫ変調ブロックのＰＣＵ５２０により実行される。また、図５及び図６の使用形態では、コンテンツサーバ７１０が端末ａ〜ｄの変調方式を特定するまでのステップに対応する。
【００５１】
コンテンツサーバ７１０は、既に通信中の端末ａ，ｂ，ｃに対し、図７のパケット８１０を送信すると同時に、特定の通信相手がいない時間帯では、複数の変調方式で通信希望の端末がいないかを探索するパケットを送出し、図８のフローのＳｔａｒｔ状態となる。この状態では、コンテンツサーバ７１０のＰＣＵ５２０（図３参照）はＰＳＫ判定部５１７とＯＯＫ判定部５１８の両方を動作させている（ステップＳ１）。コンテンツサーバ７１０からの探索パケットを受信した通信希望の端末は、コンテンツサーバ７１０に通信希望の旨のパケットを返信する。このパケットを受信したコンテンツサーバ７１０では、まず、ステップＳ２でＰＳＫ変調信号として判定を行う。次いで、ステップＳ３でＰＳＫと復調結果が合うか否かを判別し、ＰＳＫとして復調した場合の相関結果がある一定のしきい値を超えていれば、ステップＳ４でコンテンツサーバ７１０はこの端末の通信方式をＰＳＫ変調と特定し、以後、通信を行う。しかし、ここでＰＳＫと判定されなかった場合、ステップＳ５でＰＣＵ５２０はＯＯＫ変調と仮判定し、ＯＯＫ変調したパケットを送信する。ステップＳ６では、再度戻ってきたパケットについてＯＯＫと復調結果が合うか否かを判別し、ＯＯＫと復調結果が合えばＯＯＫと判定できると判断し、ステップＳ７でＰＣＵ５２０はＯＯＫ変調と判定してＯＯＫ変調で通信を行って本フローを終了する。上記ステップＳ６でＯＯＫとして特定できなければ、ステップＳ２に戻って再度ＰＳＫとしての判定からやり直す。
【００５２】
以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、変調方式決定機能ブロック４００は、第１のデータ列を生成する第１の変調方式による変調信号を復調するＱＰＳＫ復調器４２０と、第２のデータ列を生成する第２の変調方式による変調信号を復調するＡＳＫ復調器４１０と、基準用のデータ列を生成する基準データ生成部４３０と、第１及び第２のデータ列と基準用のデータ列を比較するための相関器４４１，４４２と、データ列の比較による比較結果が所定値以上であれば第１の変調方式を、前記比較結果が所定値未満であれば第２の変調方式を特定する比較回路４４３とを備え、例えば、第１及び第２のデータ列の一部が予め定められた基準用のデータ列と予め定めた期間において同一であれば受信信号が位相変調であると判定する、又は、第１及び第２のデータ列の一部が予め定められた基準用のデータ列と予め定めた期間において異なれば受信信号が振幅変調であると判定するので、複数の変調方式を用いる通信システムにおいても通信速度の低下が少ない、複数変調方式共存の無線システムを実現することができる。
【００５３】
また、本通信フレーム構成と判定方法を用いることで、一つの変調方式のみを搭載した、複数の変調方式の通信装置からなる無線システムにおいて、各変調方式に合った物理ヘッダ構成で通信を行うことが可能となり、無線システム全体としての通信速度を高めることが可能となる。
【００５４】
また、複数の変調方式を用いる無線システムにおいて、それぞれを復調できる復調器で受信し結果を比較することで、より確からしい復調結果が得られた復調器の変調方式が通信に用いられると判断することで、複雑なプロトコルを用いることなく変調方式の決定が可能となる。
【００５５】
２つの変調方法は位相変調と振幅変調であるので、復調結果の違いを大きくすることができる。特に、位相変調がＰＳＫ、振幅変調がＯＯＫの場合、離散値の変調方式とすることで識別を容易にすることができる。
【００５６】
また、図５に示すように、複数の変調方式を用いる無線システムが、複数の変調方式に対応可能なサーバ装置と、１つ又は複数の変調方式に対応可能なクライアント装置から構成されることにより、サーバ装置が適応して通信方式を変更することで無線システム内の通信を実現することができる。
【００５７】
この場合、サーバ装置又はクライアント装置が、クライアント装置へのデータ伝送を一定周期のフレームで行い、フレームが同一無線システムの受信可能な装置全てが受信すべき共通部と一部の端末が受信すべき個別部からなる。すなわち、フレーム内に共通部（プリアンブルとヘッダ）と個別部（ペイロード）がある。ここで、サーバ装置は、フレーム内の共通部が少なくとも２つの異なる変調方式として、少なくとも２回以上のフレーム送信する。これにより、プリアンブルやヘッダを異なる変調方式としたフレームを２回以上に渡って送信することで、１つの変調方式にしか対応していない装置でも復調が可能となる。
【００５８】
また、クライアント装置は、フレーム内の共通部は少なくとも１つの変調方式としてサーバ装置にフレームを送信する。プリアンブルやヘッダを固定の変調方式としたフレームを送信することで、１つの変調方式にしか対応できない装置であることを複数の変調方式に対応可能なサーバ装置に知らせることが可能になる。
【００５９】
この場合、サーバ装置は、クライアント装置から送信されたフレームを受信し、変調方式の見極めをおこなってもよい。
【００６０】
なお、以上の説明ではＰＳＫとＯＯＫの例で説明したが、ＰＳＫはＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、８−ＰＳＫ等のいずれの変調方式を用いてもよく、ＯＯＫもＡＳＫや多値ＡＳＫとしてもよい。
【００６１】
また、以上の説明では判定を行うパケット数について記載していないが、複数のパケットの受信結果を用いて判定することが一般的に行われる。
【００６２】
また、以上の説明では受信データと相関させるデータについて特に限定していないが、受信側で予め基準となる相関用データを生成または保持してこれとの相関を取るように構成してもよい。
【００６３】
（実施の形態２）
実施の形態１では、受信データの復調結果の、いずれの変調方式が基準用のデータ列と一致するかのみで変調方式の特定を行った。実施の形態２では、さらに受信電力レベルを変調方式特定のパラメータとして用いる例である。
【００６４】
図９は、本発明の実施の形態２に係るＵＷＢ無線通信システムの変調方式決定を示すフローチャートである。図８に示すフローと同一処理を行うステップには同一ステップ番号を付している。
【００６５】
まず、ステップＳ１１でコンテンツサーバ７１０のＰＣＵ５２０（図３参照）はＰＳＫ判定部５１７、ＯＯＫ判定部５１８及び電力検出部５１９を動作させてステップＳ２に進む。ＯＯＫ変調の判定までは、実施の形態１と同じである。ステップＳ６で再度戻ってきたパケットについてＯＯＫと復調結果が合わなければ、ステップＳ１２で、ＰＣＵ５２０は電力検出部５１９により検出された受信電力が、所定電力より大きいか否かを判別する。受信電力が所定値より大きいときは、ＰＳＫ変調の信号であれば復調できないことは無いと判断し、ＯＯＫ変調と判定して本フローを終了する。受信電力が所定値以下であるときは、上記ステップＳ２に戻る。すなわち、受信電力が所定値以下である、つまり、受信電力が小さければ、いずれの変調方式の信号であっても復調誤りが大きくなるため、変調方式の特定ができない。そこで、再度、ＰＳＫ変調の可能性判定から行うことになる。
【００６６】
図１０は、受信電力とＰＳＫ判定部５１７及びＯＯＫ判定部５１８の判定回路の出力との関係を表にして示す図である。図１０の上段に示すように、電力強度が大きいときは相関の大きい変調方式が選択されるとともに、電力強度が大きくてもＡＳＫとＰＳＫの相関が小さいときにはＡＳＫ変調方式が選ばれる。図１０の下段に示すように、電力強度が小さいときは相関の大きい変調方式が判定されるとともに、電力強度が小さく且つＡＳＫとＰＳＫの相関が小さいときには、いずれの変調方式の信号であっても復調誤りが大きくなると判断して判定が継続される。
【００６７】
したがって、本実施の形態によれば、実施の形態１の効果に加えて、受信電力不足での変調方式特定誤りを防ぐことができる。
【００６８】
また、図５に示すように、少なくとも異なる所定の時間の受信電力を検出する機能を有するサーバ装置及びクライアント装置に適用し、サーバ装置は、クライアント装置から送信されたフレームを受信し、検出した受信電力の違いを変調方式の見極めに用いることで、低レートパルス通信の検出用に電力検出を行うことができる。
【００６９】
以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されることはない。
【００７０】
例えば、複数の変調方式で送受信可能な装置と、一つの変調方式のみで送受信可能な装置での変調方式特定についてのみ述べたが、複数の変調方式で通信可能な装置であっても、希望する変調方式がある場合、返信をこの希望する変調方式で行うことで、変調方式を指定するように実施してもよい。例えば、ＱＰＳＫとＡＳＫの両方で送受信可能であるが、省電力のためにＡＳＫで送信したい場合、通信相手からの信号がＱＰＳＫであっても、ＡＳＫで返信を行う。この際に、ＱＰＳＫの復調部を動作させてその内容を復調して、これに応じて、例えば返信タイミング等を調整してもよい。
【００７１】
また、図４に示す閾値判定回路を用い、相関結果が一定の閾値を超えなければいずれの変調方式とも判定せず、つづく受信データを基に判定をやり直してもよい。
【００７２】
また、以上の説明ではＡＳＫ復調器とＱＰＳＫ復調器の両方を用いた場合について説明したが、どちらか一方のみを用い、その相関結果が所定の値以上であるか否かで判定をしてもよい。例えば消費電力の低いＡＳＫ復調器のみを動作させ、この相関結果が所定の値以上であればＡＳＫ変調方式であると判定し、所定の値未満であればＱＰＳＫとする判定方法である。
【００７３】
また、本実施の形態では無線通信装置、ＵＷＢ無線通信システム及び無線通信方法という名称を用いたが、これは説明の便宜上であり、通信装置、無線システム、送受信装置、変調方法、復調方法等であってもよいことは勿論である。
【００７４】
さらに、上記無線通信装置を構成する送信系、受信系の各回路部、例えば復調器の種類、その数及び接続方法など、さらには復調方式などは前述した実施の形態に限られない。
【００７５】
以上説明した無線通信方法は、この無線通信方法を機能させるためのプログラムでも実現される。このプログラムはコンピュータで読み取り可能な記録媒体に格納されている。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明に係る無線通信装置、無線通信システム、無線通信方法は、複数の変調方式を用いる通信システムにおいても通信速度の低下が少ない、複数変調方式共存の無線通信システム実現する変調方式判定方法に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の実施の形態１に係る無線通信システムを構成する各無線装置の構成を示す図
【図２】本実施の形態１に係る無線通信システムの変調方式決定機能の構成を示すブロック図
【図３】本実施の形態１に係る無線通信システムのＰＳＫ／ＯＯＫ復調ブロックの具体的構成を示す図
【図４】本実施の形態１に係る無線通信システムのＯＯＫ判定部の詳細な構成を示す図
【図５】本実施の形態１に係る無線通信システムの利用の一形態を説明する図
【図６】本実施の形態１に係る無線通信システムを上方から見たコンテンツサーバと各ユーザＡ，Ｂの位置関係を示す図
【図７】本実施の形態１に係る無線通信システムの無線フレーム構成の一例を示す図
【図８】本実施の形態１に係る無線通信システムの変調方式決定を示すフロー図
【図９】本発明の実施の形態２に係る無線通信システムの変調方式決定を示すフロー図
【図１０】本実施の形態２に係る無線通信システムの受信電力とＰＳＫ判定部及びＯＯＫ判定部の判定回路の出力との関係を表にして示す図
【図１１】従来のデータ伝送方法の通信フレームの構成を示す図
【図１２】従来のセンタ装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００７８】
１００ ＡＳＫ変調装置
２００ ＱＰＳＫ変調装置
３００ ＡＳＫ／ＱＰＳＫ変調装置
４００ 変調方式決定機能ブロック
４１０ ＡＳＫ復調器
４２０ ＱＰＳＫ復調器
４３０ 基準データ生成部
４４０ 比較器
４４１，４４２ 相関器
４４３ 比較回路
５１０ 受信フロントエンド
５１１ 搬送波信号源
５１２ π／２移相器
５１３，５１４ ミキサ
５１５，５１６ ＬＰＦ
５１７ ＰＳＫ判定部
５１８ ＯＯＫ判定部
５１９ 電力検出部
５２０ ＰＣＵ
６０１，６０２ マッチドフィルタ
６０３，６０４ 自乗相関器
６０５ 加算器
６０６ 閾値判定部
７０１ 大型ディスプレー
７１０ コンテンツサーバ
７１１〜７１３ コンテンツ出力端
７２１，７２２ ダウンロード端末
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の変調方式を用いる無線通信において受信信号の変調方式を決定する無線通信装置であって、
第１のデータ列を生成する第１の変調方式による変調信号を復調する第１の復調手段と、
基準用のデータ列を生成する基準データ生成手段と、
前記第１のデータ列と前記基準用のデータ列を比較する比較手段と、
前記比較手段による比較結果が所定値以上であれば第１の変調方式を、前記比較結果が所定値未満であれば第２の変調方式を特定する判定手段と
を備える無線通信装置。
【請求項２】
第２のデータ列を生成する第２の変調方式による変調信号を復調する第２の復調手段を備え、
前記比較手段は、前記第２のデータ列と前記基準用のデータ列を比較する請求項１記載の無線通信装置。
【請求項３】
受信電力を検出する受信電力検出手段を備え、
前記判定手段は、前記受信電力検出手段により検出された電力情報を方式決定のパラメータの一つとして用いて特定を行う請求項１記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記判定手段は、
前記比較手段による比較結果が所定値以上であれば第１の変調方式を、前記比較結果が所定値未満であれば前記受信電力検出手段により検出された受信電力を参照し、前記受信電力が所定値以上であれば第２の変調方式を、前記受信電力が所定値未満であれば変調方式を特定せず、再度第１の変調方式であるか否かの判定を行う請求項３記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記第１の変調方式は、位相変調方式であり、前記第２の変調方式は、振幅変調方式である請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の無線通信装置。
【請求項６】
前記受信信号は、少なくともプリアンブル部、ヘッダ部、及びペイロード部を有し、変調方式を表すデータ列が、前記プリアンブルの後に配置される、又は、前記変調方式を表すデータ列が、前記ヘッダ部の最初に配置される請求項１記載の無線通信装置。
【請求項７】
複数の変調方式で通信可能なサーバ装置と、
少なくとも１つの変調方式で通信を行うクライアント装置とから構成される無線通信システムであって、
前記サーバ装置及び／又は前記クライアント装置は、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の無線通信装置から構成される無線通信システム。
【請求項８】
複数の変調方式を用いる無線通信において受信信号の変調方式を決定する無線通信方法であって、
受信信号を取得するステップと、
第１のデータ列を生成する第１の変調方式による変調信号を復調する第１の復調ステップと、
第２のデータ列を生成する第２の変調方式による変調信号を復調する第２の復調ステップと、
復調により得られた第１及び第２のデータ列を比較して、受信信号の変調方式を判定するステップと
を有する無線通信方法。
【請求項９】
前記判定ステップでは、
前記第１のデータ列を予め定められた第１の基準用のデータ列と比較するステップと、
前記第２のデータ列を予め定められた第２の基準用のデータ列と比較するステップとを有する請求項８記載の無線通信方法。
【請求項１０】
前記判定ステップでは、
前記第１及び第２のデータ列の一部が予め定められた基準用のデータ列と予め定めた期間において同一であれば前記受信信号が位相変調であると判定する、又は、
前記第１及び第２のデータ列の一部が予め定められた基準用のデータ列と予め定めた期間において異なれば前記受信信号が振幅変調であると判定する請求項８記載の無線通信方法。
【請求項１１】
前記判定ステップでは、
前記第１及び第２のデータ列の一部が予め定められた基準用のデータ列と予め定めた期間において同一であれば前記受信信号が振幅変調であると判定する、又は、
前記第１及び第２のデータ列の一部が予め定められた基準用のデータ列と予め定めた期間において異なれば前記受信信号が位相変調であると判定する請求項８記載の無線通信方法。
【請求項１２】
前記第１の変調方式は、ＰＳＫを含む位相変調方式であり、前記第２の変調方式は、ＯＯＫを含む振幅変調方式である有する請求項８記載の無線通信方法。
【請求項１】
複数の変調方式を用いる無線通信において受信信号の変調方式を決定する無線通信装置であって、
第１のデータ列を生成する第１の変調方式による変調信号を復調する第１の復調手段と、
基準用のデータ列を生成する基準データ生成手段と、
前記第１のデータ列と前記基準用のデータ列を比較する比較手段と、
前記比較手段による比較結果が所定値以上であれば第１の変調方式を、前記比較結果が所定値未満であれば第２の変調方式を特定する判定手段と
を備える無線通信装置。
【請求項２】
第２のデータ列を生成する第２の変調方式による変調信号を復調する第２の復調手段を備え、
前記比較手段は、前記第２のデータ列と前記基準用のデータ列を比較する請求項１記載の無線通信装置。
【請求項３】
受信電力を検出する受信電力検出手段を備え、
前記判定手段は、前記受信電力検出手段により検出された電力情報を方式決定のパラメータの一つとして用いて特定を行う請求項１記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記判定手段は、
前記比較手段による比較結果が所定値以上であれば第１の変調方式を、前記比較結果が所定値未満であれば前記受信電力検出手段により検出された受信電力を参照し、前記受信電力が所定値以上であれば第２の変調方式を、前記受信電力が所定値未満であれば変調方式を特定せず、再度第１の変調方式であるか否かの判定を行う請求項３記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記第１の変調方式は、位相変調方式であり、前記第２の変調方式は、振幅変調方式である請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の無線通信装置。
【請求項６】
前記受信信号は、少なくともプリアンブル部、ヘッダ部、及びペイロード部を有し、変調方式を表すデータ列が、前記プリアンブルの後に配置される、又は、前記変調方式を表すデータ列が、前記ヘッダ部の最初に配置される請求項１記載の無線通信装置。
【請求項７】
複数の変調方式で通信可能なサーバ装置と、
少なくとも１つの変調方式で通信を行うクライアント装置とから構成される無線通信システムであって、
前記サーバ装置及び／又は前記クライアント装置は、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の無線通信装置から構成される無線通信システム。
【請求項８】
複数の変調方式を用いる無線通信において受信信号の変調方式を決定する無線通信方法であって、
受信信号を取得するステップと、
第１のデータ列を生成する第１の変調方式による変調信号を復調する第１の復調ステップと、
第２のデータ列を生成する第２の変調方式による変調信号を復調する第２の復調ステップと、
復調により得られた第１及び第２のデータ列を比較して、受信信号の変調方式を判定するステップと
を有する無線通信方法。
【請求項９】
前記判定ステップでは、
前記第１のデータ列を予め定められた第１の基準用のデータ列と比較するステップと、
前記第２のデータ列を予め定められた第２の基準用のデータ列と比較するステップとを有する請求項８記載の無線通信方法。
【請求項１０】
前記判定ステップでは、
前記第１及び第２のデータ列の一部が予め定められた基準用のデータ列と予め定めた期間において同一であれば前記受信信号が位相変調であると判定する、又は、
前記第１及び第２のデータ列の一部が予め定められた基準用のデータ列と予め定めた期間において異なれば前記受信信号が振幅変調であると判定する請求項８記載の無線通信方法。
【請求項１１】
前記判定ステップでは、
前記第１及び第２のデータ列の一部が予め定められた基準用のデータ列と予め定めた期間において同一であれば前記受信信号が振幅変調であると判定する、又は、
前記第１及び第２のデータ列の一部が予め定められた基準用のデータ列と予め定めた期間において異なれば前記受信信号が位相変調であると判定する請求項８記載の無線通信方法。
【請求項１２】
前記第１の変調方式は、ＰＳＫを含む位相変調方式であり、前記第２の変調方式は、ＯＯＫを含む振幅変調方式である有する請求項８記載の無線通信方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−１０３８５７（Ｐ２００８−１０３８５７Ａ）
【公開日】平成２０年５月１日（２００８．５．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２８３０９２（Ｐ２００６−２８３０９２）
【出願日】平成１８年１０月１７日（２００６．１０．１７）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月１日（２００８．５．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月１７日（２００６．１０．１７）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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