通信方法、装置和系统 【技术领域】
本发明涉及一种在使用电波进行无线通信的过程中，在调制载波后，发送、接收并解调信息的方法、装置和系统。
背景技术
调制作为载波的电波来进行信息通信的方法存在多种。其中作为代表的已经知道：频移键控调制(FSK：Frequency Shift Keying)、相移键控调制(PSK：Phase Shift Keying)和幅移键控调制(ASK：Amplitude Shift Keying)。
其中相移键控调制方式是对应于输入的数据(0或1)来传送载波的相位(0、π)地方式。这种情况下，传送的数据是1位。与此相对，也已经知道其它增加了传送数据量的相移键控调制方式，例如将连续输入的2位看作一个符号，以对应于该传送数据(00、01、10、11)的载波相位(π/4、3π/4、5π/4、7π/4)来传送的四位相移键控调制(QPSK：Quadrature Phase Shift Keying)等。
图5表示在使用4位相移键控调制的情况下对应于各传送数据的载波波形的一个例子。在该图5b的例子中，表示传送数据(001110)的情况下对载波进行调制。在下述专利文献2中公开了区别发送更重要的数据和不那么重要的数据的相移键控调制的分级化方式。
另一方面，幅移键控调制是调制载波的振幅，例如图6所示对应于输入数据(0或1)来传送2个值(A/2，A)的方式。进行幅移键控调制后的载波通过接收器进行接收。对所接收的载波检测其振幅强度，并再生对应于检测到的振幅强度的输入数据。在上述例子的情况下，如果接收波的振幅强度是A，则解调为数据1，如果接收波的振幅强度是A/2，则解调为数据0。在该幅移键控调制方式中，还可以通过增加振幅的分割数，来增加传送数据量。
但是，在无线通信的情况下，幅移键控调制容易受到降雨和云层等气象条件的干扰。引起接收波振幅在短周期的波动的衰减。为此，产生载波的振幅衰减、误码率增大的问题。按上述例子，例如，如果对应于输入数据1的振幅A的载波受到外部干扰而衰减到A/2振幅，就会再生错误的输入数据0。为此，在无线通信中不使用幅移键控调制，而是使用耐噪音性优越的相移键控调制。例如，在现在的CS广播中，使用用于在偏振波面中调制的大约27MHz的传送波段，通过使用4位相移键控调制，而具有30Mbps左右的传送速度。
另一方面，在CATV这样的有线广播的情况下，上述衰减的担心减少，可有效地进行幅移键控调制。在有线广播中，使用组合了幅移键控调制和相移键控调制的调制方式。在例如下述的专利文献1中介绍了这样的调制方式。
例如将2进制的相移键控调制和幅移键控调制分别施加到正交的2个偏振波、即水平偏振波和垂直偏振波上。这种情况下，如上述，通过相移键控调制和幅移键控调制，能够分别传送2×2＝4位的数据。因此，整个载波能够传送4×4＝16位的数据。而且，由于在幅移键控调制上增加相移键控调制，所以各偏振波的振幅由各偏振波的包络线的振幅来决定。
如果如上对独立的2个偏振波分别施加幅移键控调制和相移键控调制，能够利用相同的频带传送多个信息位。但是，由于在空间中无法避免上述由外部干扰导致的载波振幅衰减，所以对于无线通信而言，不是有效的调制方式。即，空中载波受外部干扰导致的影响随时间而变动，所以所接收的载波振幅的绝对值也随着时间变动，从而不能可靠地再生传送数据。
专利文献1：特开昭63-175542号公报
专利文献2：特开平5-276211号公报
【发明内容】
这里，本发明的目的是提供一种无线通信方法，其通过利用2个不同的偏振波面、通过比较每个偏振波面的相对振幅来进行幅移键控调制、并与已有的相移键控调制叠加，来加宽数字传送带宽。
依据本发明的一种通信方法，包括：对应于传送数据，生成与所发送的第1偏振波和独立于该第1偏振波的第2偏振波的各振幅强度的相对值相关的代码的步骤；对所述第1偏振波和第2偏振波进行对应于所述代码的调制后进行发送的步骤；接收所述发送的第1偏振波和第2偏振波，并检测该第1偏振波和第2偏振波的振幅强度的步骤；根据所述检测的振幅强度解码所述代码的步骤；根据所述解码后的代码再生所述传送数据的步骤。
这里，第1偏振波和第2偏振波在空中传送时也能够保持较高的独立性。为此通过调制传送的数据在偏振波之间也相互独立，第1偏振波和第2偏振波可利用同一频带传送大量的数据。
另外，第1偏振波和第2偏振波的各振幅强度的相对值几乎不受空中外部干扰导致的衰减的影响。因此，通过使用与该相对值相关的代码来进行解调，能够更正确地再生所传送的数据。
依据本发明的一种通信装置，具有：发送第1偏振波的第1发送器；发送独立于所述第1偏振波的第2偏振波的第2发送器；代码数据分配器，对应于传送数据，分配与所述传送的第1偏振波和第2偏振波的各振幅强度的相对值相关的代码；调制器，将所述第1偏振波和第2偏振波调制成对应于所述代码数据分配器分配的代码的振幅。
另外，依据本发明的一种通信装置，具有：接收所述第1偏振波的第1接收器；接收所述第2偏振波的第2接收器；相对振幅检测器，检测所述第1接收器和第2接收器接收的所述第1偏振波和第2偏振波的振幅强度的相对值；解码部，根据由所述相对振幅检测器检测的所述相对值，解码所述代码；再生部，根据由所述解码部解码后的代码，再生所述传送数据。
通过使用这样的通信装置，能够实现依据上述发明的通信方法，另外，通过使用多个上述通信装置，也能够构建无线通信系统。
下面，在本发明的实施形式中，将第1偏振波称为“横向偏振波”，将第2偏振波称为“纵向偏振波”。
【附图说明】
图1是表示本发明的通信方法中幅移键控解调的概略方框图。
图2表示利用本发明实施形式的幅移键控调制方式得到的相对坐标编码矩阵，其作为代码检索表来存储。
图3是表示本发明的通信方法中使用的发送器的发送方法的方框图。
图4(a)是表示本发明的通信方法中使用的接收器的接收方法的方框图。
图4(b)是表示图4(a)中相对振幅检测器22的内部数据处理方法的方框图。
图5(a)是表示相移键控调制方法的概略图。
图5(b)是利用图5(a)的相移键控调制来传送数据(001110)时的调制波的波形。
图6是表示通过幅移键控调制来调制载波的方法的概略图。
图7是利用本发明实施形式的幅移键控调制方式得到的振幅值的编码矩阵。
【具体实施方式】
首先，使用方框图3来说明在本发明的通信方法中使用的发送装置。发送装置50包括：分配传送的数字数据的数据分配器52；对分配的各个偏振波分别施加相移键控调制和幅移键控调制的相移键控和幅移键控调制器54a、54b、58a、58b；对进行了相移键控调制的各偏振波进行放大的上变频器56a，56b；将经相移键控调制和幅移键控调制的各个偏振波分别相加的加法器60a，60b；发送相加后的经功率放大的各偏振波的水平和垂直发送天线64a，64b。
这里，数据分配器52可包含在所述代码数据分配器中，水平和垂直发送天线64a，64b可包含在所述第1和第2发送器中。
通过发送装置50发送的水平和垂直偏振波，通过如图4a所示的接收装置10来接收。接收装置10包括：接收各个偏振波的抛物面天线12；分别检测水平和垂直偏振波的水平和垂直高频变换电路14a，14b；信号强度检测器18a，18b，检测通过下变频器16a，16b检测和接收的各偏振波的振幅强度；对所接收的各偏振波进行4位相移键控解调的QPSK解调器24a，24b；将从信号强度检测器18a，18b接收的各偏振波进行幅移键控解调的相对振幅检测器22；数字数据处理装置26，其组合各个解调后的各个偏振波数据，以再生传送数据。
其中，信号强度检测器18a，18b可对应于上述第1和第2接收器。
其中，为了将通过抛物面天线12发送的水平偏振波和垂直偏振波信号分离，并导入到高频变换电路14中，可以使用公知的方法。在无线通信中，虽然水平偏振波和垂直偏振波由于外部干扰而衰减，但是除了特别的情况之外，能够保持两者的独立性和偏振波面中的衰减量之差的小度。通过抛物面反射板汇集的电波被导入低噪声块变频器(LNB)的角部。在该角部的一端，水平偏振波和垂直偏振波通过装备用于各个偏振波的2个正交高频变换电路14a，14b被分离，并通过上述LNB电路而被导入下变频器16a，16b。
或者，也可以设置水平偏振波和垂直偏振波各自专用的抛物面天线12来分离和接收两个偏振波。也可以使用其它任何分离水平和垂直偏振波的方法，天线的种类也不限于特定的类型。
为了方便，假设本实施形式中所使用的幅移键控调制在发送装置50中被调制为每个偏振波取5个值，并在放大后，以整数值(5，6，7，8，9)中的一个来表示。这些振幅例如分别对应于传送数据(000，001，010，011，100)。如果横轴为水平偏振波，纵轴为垂直偏振波，绘制分别放大的振幅强度(5，6，7，8，9)，就得到图7所示的编码矩阵。利用该编码矩阵，通过各个偏振波的放大振幅强度组而得到按例如图7那样被编码的5×5＝25值的传送数据。
另外，省略了对各偏振波的相移键控调制的调制方法中与现有方式相同的内容的说明。除了上述幅移键控调制之外，例如如果利用相移键控调制，每个偏振波取4个值，按已有的方式，对每个特定频带，进行4×4×5×5＝400个数据的编码。
下面详细说明本实施形式的相对振幅检测器22中水平和垂直偏振波的幅移键控调制的解调方法。
图4b表示了本实施形式的相对振幅检测器22。相对振幅检测器22包括：模拟/数字转换器32a、32b，将从信号强度检测器18a发送的各个偏振波的振幅模拟数据变换为各数字数据；根据各个偏振波的振幅数字数据来检测振幅强度差Δ的振幅差检测器36；除法器38a、38b，根据各个偏振波的振幅数字数据和振幅差检测器36检测出的振幅强度差Δ，求出各个偏振波的振幅强度的相对值。
相对振幅检测器22包括：将从除法器38a、38b接收的振幅强度的相对值与代码检索表30比较后，检测出最近点的数据比较器40；接收该最近点的数据和/或从振幅差检测器36产生的振幅强度差Δ＝0的信号，并产生最终数据的振幅数据解码器42。
这里，数据比较器40或振幅数据解码器42可包含在上述解码部或者再生部中。
振幅差检测器36进行(水平偏振波的振幅强度)-(垂直偏振波的振幅强度)的运算，并检测这两个偏振波的振幅强度差的绝对值。该振幅强度差Δ依据施加到振幅上的调制信号而为不同的正值，在两个偏振波的振幅相等的情况下是0。在振幅强度差不是0的情况下，通过获得两个偏振波的振幅绝对值与振幅强度差Δ之比，获得两个振幅强度的相对值。
下面更详细地说明振幅强度差Δ和振幅强度的相对值。振幅差检测器36检测出的Δ＝0的信号被直接送到相对振幅检测器22内部的振幅数据解码器42中。反之，振幅差检测器36检测出的振幅强度差Δ被送到除法器38a、38b中，计算相对值坐标(水平振幅强度/Δ、垂直振幅强度/Δ)。下面，将除法器38a、38b根据所接收的载波振幅计算的相对值坐标称为接收相对值坐标，以与下面说明的代码检索表30中被编码的相对值坐标区别开来。
由于利用振幅强度除以振幅强度差Δ得到的量在振幅强度变化时也保持恒定，所以接收相对值坐标能够避免受到由外部干扰导致的振幅衰减的影响。
图2表示了代码检索表30。除了对角线之外全部的相对值坐标相互不同，并如图2所示那样被编码。对角线上的坐标Δ＝0，相互没有区别，并给予编码X。因此，在本实施形式中，由于经幅移键控调制的振幅强度是5～9的整数值，所以相对振幅检测器22能够进行A～T、X的编码，产生21个多值数据。
代码检索表30预先存储在相对振幅检测器22的外部或者内部的存储装置中，以备在解调时参考。
利用上述除法器38a、38b计算的上述接收相对值坐标数据被送到数据比较器40中进行编码。首先，数据比较器40将代码检索表30中被编码的相对值坐标数据与接收相对值坐标进行比较。在上述无线通信中，由于载波的振幅信号受到外部干扰而变坏，所以，数据比较器40从编码检索表30中检索出与接收相对值坐标最近的相对值坐标数据。检索出的相对值坐标数据是被编码成图2所示的A～T这20个相对值坐标数据。
这样检测出的最近相对值坐标数据被送到振幅数据解码器42中。振幅数据解码器42从A～T中提取出编码检索表30中的相应编码。另外，在振幅强度差Δ＝0的信号来自振幅差检测器36的情况下，振幅数据解码器42将振幅强度差判断为0，并给予编码X。提取出的幅移键控调制的代码被送到数字数据处理装置26，与通过QPSK解调得到的代码组合后，进行解码以得到传送数据。
图1表示了本发明的通信方法中，幅移键控调制方式的概要方框图。本发明的通信方法不限于上述实施形式的通信方法。在幅移键控调制中，振幅可具有的值不限于5个值，也可以是其它的多个值，与幅移键控调制组合的调制方式也不限于特定的方式。将振幅强度以振幅强度差Δ规格化、编码的其它全部幅移键控调制、解调的方法包含在本发明的通信方法中。
另外，本发明的通信装置不限于上述实施形式的构成。与检测振幅强度相对值的相对振幅检测器；参照代码检索表、根据该相对值解码对应代码的解码部；根据该代码再生传送数据的再生部对应的构成要件可以以任何形式包含在本发明的通信装置中。
另外，分离水平和垂直偏振波的方法可以是任何方法，发送接收器、天线的种类也不限于特定的类型。另外，2个偏振波可以是正交的，也可以是右旋、左旋这样的圆偏振波。2个偏振波也可以相互独立地传送数据。
本发明的通信方法中使用的无线通信最好是高频锐指向性的无线通信，但不限于特定频带的无线通信。使用本发明的通信方法，最好主要通过千兆赫(GHz)以上的无线通信来进行卫星通信。
此外，本发明能够以在不脱离其宗旨的范围中基于本领域技术人员的知识进行各种改进、修改、变更后的形式来进行实施。
按本发明的通信方式，作为载波，使用相互独立的2个偏振波，对偏振波分别进行幅移键控调制和相移键控调制，从而使用无线通信能够进行大容量的数据通信。
具体地，由于利用两个偏振波的振幅强度除以振幅强度差Δ而得到的量在振幅强度变化也保持恒定，所以接收相对值坐标能够避免受到由外部干扰导致的振幅衰减的影响。即，由于本发明的通信方式使用振幅强度的相对值来进行调制、解调，所以与已有的使用振幅强度的绝对值来调制的方式不同，载波能够避免在空中受到的影响。
因此，本发明的通信方法，增强了无线通信中的抗干扰能力，能够正确地传送大量的传送数据。