JP2000278245A

JP2000278245A - データ伝送装置

Info

Publication number: JP2000278245A
Application number: JP8430299A
Authority: JP
Inventors: Naohiko Kamae; 尚彦釜江; Michihiko Mino; 導彦美濃
Original assignee: LAB OF IMAGE INFORMATION SCIEN; Laboratories of Image Information Science and Tech
Current assignee: LAB OF IMAGE INFORMATION SCIEN; Laboratories of Image Information Science and Tech
Priority date: 1999-03-26
Filing date: 1999-03-26
Publication date: 2000-10-06

Abstract

(57)【要約】【目的】新たに配線を敷設する必要がない屋内電力配
線や無線帯域を利用して、コンピュータ間の通信を有効
に行うＬＡＮのためのデータ伝送装置を提供する。【構成】伝送すべきデータ信号列をｎビットを単位と
するｍ列の並列データに変換し、このｍ列のデータをそ
れぞれ相関のない擬似雑音系列符号を用いてスペクトル
拡散通信により並列的に伝送する。このｎビットｍ列の
並列データに簡便な誤り検出または誤り訂正が可能な冗
長ビットを付加する。さらに並列性を利用して衝突監視
を行い、衝突を回避するためデータ伝送に先立って衝突
確認のための信号を送出し、衝突の有無を確認する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、屋内電力配線や無
線帯域を利用して構築される簡便なＬＡＮ (Local Area
Network) およびそのための通信装置に関する。とくに
通信方式として周波数拡散通信を採用し、屋内電力配線
を通信媒体とするデータ信号の送受信装置に利用する適
する。本発明は、一つの屋内に設置された複数のコンピ
ュータ装置を相互に結合するために利用する。

【０００２】

【従来の技術】一つの家庭内あるいは一つの事務所内
で、複数のコンピュータ装置を設けてインターネット通
信あるいは文書作成などの仕事を行うと、印刷装置やメ
モリ装置などを複数のコンピュータ装置で共通に利用す
ることが有利であり、複数のコンピュータ装置相互間に
はＬＡＮを設けることが必要になる。

【０００３】屋内電力配線は、屋内で利用されるコンピ
ュータ装置や通信装置に交流電力を供給するための配線
であるが、この配線に共通に接続された複数のコンピュ
ータ装置相互間の通信のために、この屋内配線を利用す
ることができる。電力線の交流周波数よりきわめて高い
周波数に通信用の搬送周波数を設定し、この搬送周波数
を通過させ電力用交流周波数を阻止するフィルタを介し
て、通信装置の送受信端子を屋内配線に接続することに
より、屋内配線を簡便なＬＡＮとして使用することがで
きる。近年は、このような屋内配線を利用してＬＡＮを
構築する機材も市販されている。

【０００４】電力配線は多数のコンピュータ装置をメタ
リックに接続しているから、電力配線を通信に利用する
なら、あらためてＬＡＮ用の通信線を施設する必要がな
いことはきわめて有利である。しかしこのようなＬＡＮ
を構成するには、電力線に接続されるさまざまな電気器
具から発生する雑音の影響を少なくすることが必要であ
る。また電力線に接続される電気器具は、一般にその開
閉操作により電力線の対間インピーダンスに大きい変動
を引き起こすので、各種電気器具の開閉操作の前後にわ
たり良好な通信状態を継続することができるような装置
を設計することが必要である。また、屋内配線に大きい
パワーの通信信号の搬送周波数を伝送すると、この搬送
周波数が他の通信機器、テレビ、ラジオなどに妨害を与
えることになる。

【０００５】このために、屋内電力配線を利用してＬＡ
Ｎを構築するには、通信方式として周波数拡散通信を利
用することが有利であると考えられる。周波数拡散通信
方式は、通信信号の一つの周波数における通信信号の電
力レベルをきわめて小さくしても、環境の雑音に対して
高い信号雑音比を得ることができるとともに、他の通信
機器などへの影響を小さくすることができる。また周波
数拡散通信方式は、通信信号のビット信号速度に対して
擬似雑音系列符号の速度を高速に設定することにより、
通信媒体を通過する伝送可能周波数領域の部分的な状態
変化に対して、きわめて有効に対応することができる特
長がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、単純によく知
られた周波数拡散通信方式による送受信装置を設計し
て、屋内電力配線を利用して１００ｋｂｐｓ程度のデー
タ伝送を行うことができるＬＡＮを構築し試験しても、
なかなか商品として満足することができる性能を得るこ
とができない。すなわち、このような装置は通常の屋内
電力配線で使える場合もあり、使えない場合もあって商
品としては成り立たない。また、同種の装置を近くの電
力配線で同時に使用すると、キャリア衝突が発生して有
効な通信を行うことができないこともわかった。さら
に、スペクトル拡散通信方式では、送信装置と受信装置
との同期をとるために短い一定の時間がかかるので、ほ
かにも妨害になる通信が行われているかを調べるための
キャリアセンス方式を簡単に採用することができないこ
とがわかった。電力配線に生じている雑音を回避するた
めに通信パワーを大きくすると、電力線に接続されるテ
レビジョン受像機など他の電気器具に妨害を与えること
になることもわかった。また、電力線に接続される電気
器具のスイッチ開閉に伴い発生する振幅の大きい瞬時雑
音や、線間インピーダンスの大きい変化などの状態変化
にたいして、ＬＡＮに復元できない連続的な信号誤りが
生じてしまうなどの欠点があることがわかった。

【０００７】本発明はこのような背景に行われたもので
あって、屋内電力配線や無線帯域を利用して、新たな配
線を設けることなく設置することができるとともに、一
般の電話回線あるいはＩＳＤＮ回線を利用して、それぞ
れインターネット通信を行う複数の端末装置相互間で、
実用上十分な品質で相互通信を行うことができるＬＡＮ
を構築することができるデータ伝送装置を提供すること
を目的とする。本発明は、簡単な構成の付加装置によ
り、一つの家庭内あるいは一つの事務所内でコンピュー
タ装置相互間を接続することができる簡単なＬＡＮ装置
を提供することを目的とする。本発明は、外部に対する
電波妨害がほとんど生じない微弱な信号レベルで、有効
に通信を行うことができるＬＡＮ用データ伝送装置を提
供することを目的とする。本発明は、屋内電力配線で発
生する通常の雑音や状態変化に対して、十分な程度に有
効な通信を行うことができるＬＡＮを構築するためのデ
ータ伝送装置を提供することを目的とする。本発明は、
小さい消費電力で有効な通信を行うことができるＬＡＮ
装置を提供することを目的とする。本発明は、同種の装
置が同時に使用されているときに、キャリアの衝突をき
わめて短い時間に検出することができるスペクトル拡散
通信方式を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、送信データ信
号をスペクトル拡散変調して伝送媒体に送信する送信装
置と、屋内電力配線から取込むスペクトル拡散信号を復
調して前記送信データ信号に相当する受信データ信号を
得る受信装置とを備えたデータ伝送装置であって、スペ
クトル拡散効果を大きくするために、スペクトル拡散変
調を行うデータ信号速度に対する擬似雑音系列符号の速
度を大きくする。このため、送信装置には、（ａ）送信
データ信号をｎビットを単位とするｍ列の信号に変換す
る直並列変換手段と、（ｂ）そのｍ列の信号をそれぞれ
入力としその送信データ信号より高速でありｍ個の互い
に同期したｆビット／秒の変調波によりそれぞれ変調す
る一次変調手段と、（ｃ）このｍ個の一次変調手段の被
変調信号をそれぞれ互いに干渉のないｍ個の擬似雑音系
列符号により変調する二次変調手段とを設け、これに対
応して受信装置には、（ｃ’）受信されるスペクトル拡
散信号を前記ｍ個の擬似雑音系列符号によりそれぞれ並
列的に復調するｍ個の二次復調手段と、（ｂ’）この二
次復調手段のｍ個の復調出力をそれぞれ前記ｆビット／
秒の変調波により復調するｍ個の一次復調手段と、
（ａ’）このｍ個の一次復調手段のｍ個の出力を前記直
並列変換手段に対応する論理にしたがって直列信号に変
換する並直列変換手段とを設けることを特徴とする。

【０００９】ここに説明したｎビットを単位とするｍ個
の並列信号は、入力する直列データ信号をｍビット毎に
ｎ回並列信号として割り当ててｍ×ｎビットの構成とす
ることができるし、ｎビット毎に区切ってｍ個の並列信
号とすることもできる。このｍ×ｎビットの信号には、
すべてが情報ビットではなく、誤り検出または誤り訂正
のための冗長ビットや、区切りを示すための制御符号を
付加することができる。

【００１０】すなわち、簡便なＬＡＮで送受信する信号
の必要な通信速度は数十キロ・ビット／秒ないし数百キ
ロ・ビット／秒程度である。一方、屋内電力配線で伝送
することができる信号の搬送波周波数は数メガ・ヘルツ
以下である。したがって、スペクトル拡散のための擬似
雑音系列符号のビットレートは数百キロ・ビット／秒程
度となり、送受信信号をそのままスペクトル拡散しても
雑音に対するスペクトル拡散の効果が十分に得られな
い。したがって、本発明では、送受信信号をｎビット毎
にｍ個の並列符号に直並列変換してデータ信号の速度を
実質的にｍ分の１に下げる。そして、このｍ個の並列符
号をｆビット／秒の変調波により変調する（一次変
調）。この一次変調は、入力信号と変調波との乗算であ
り、振幅変調または周波数変調である。

【００１１】そして、このｍ個の一次変調手段の被変調
信号をそれぞれ互いに干渉のないｍ個の擬似雑音系列符
号により変調する（二次変調）。この二次変調はスペク
トル拡散変調であり、基本的には一次変調手段による被
変調信号と擬似雑音系列符号の乗算である。

【００１２】このような構成により、入力信号の速度に
対するスペクトル拡散用の擬似雑音系列符号の速度を大
きくすることができ、スペクトル拡散効果による雑音低
減の効果が顕著になる。上記ｍは一例として８ないし６
４であり、上記ｎは一例として８ないし２５６である。

【００１３】受信装置では、受信されるスペクトル拡散
信号を前記ｍ個の擬似雑音系列符号によりそれぞれ並列
的に復調してｍ個の復調出力を得る（二次復調）。これ
は逆拡散操作である。この復調出力をｍ個の復調出力を
それぞれ前記ｆビット／秒の変調波により復調し（一次
復調）、このｍ個の一次復調出力を前記直並列変換手段
に対応する論理にしたがって直列信号に戻す。

【００１４】この二次復調手段のｍ個の復調出力をｍ個
の一次復調手段の入力に供給する通路にそれぞれ前記ｆ
ビット／秒の信号を通過させる低域瀘波器（または帯域
瀘波器）を設けることにより、スペクトル拡散信号の中
で広く浅く分布した雑音は逆拡散により有意な信号に戻
らず広く浅く分布した状態であってこの瀘波器により除
去することができる。

【００１５】さらに本発明では、並列信号に対して誤り
検出を行うことができる。すなわち送信装置には、ｍ列
の信号の並列方向に冗長ビットを付加し、受信装置で
は、一次復調出力からその冗長ビットを利用して誤り検
出を実行することができる。前記ｍ列の信号の直列方向
にも冗長ビットを付加することにより、前記並列方向の
冗長ビットおよびその直列方向の冗長ビットを利用して
誤り訂正（または誤り検出）を行うことができる。

【００１６】送信装置には、前記ｍ列の信号のうち並列
方向に数ビットの制御用符号を付加する手段と、通信の
相手側からの再送要求に対してこの制御用符号により区
分された信号列を再送する手段とを備えることができ
る。

【００１７】送信装置では、一連のデータ信号を送信中
に通信の相手側からの応答を受信するための短い無信号
待ち時間を設けることができる。

【００１８】送信装置には、スペクトル拡散された多数
の伝送チャネルのうちの乱数により選定される一以上に
無信号の区間を設定する手段を設け、受信装置には、こ
の送信装置のデータ送信中にこの無信号の区間に有意の
信号があるかを監視して通信の衝突を監視する手段を備
える構成とすることができる。

【００１９】本発明の装置は、上記のような構成の送信
装置および受信装置がそれぞれ一つの筐体内に実装さ
れ、その送信装置の送信信号出力端子およびその受信装
置の受信信号入力端子が、送受信信号を通過させ電源電
流周波数を阻止するフィルタを介してその送信装置およ
びその受信装置の電源コンセントに接続された構成とし
て使用される。

【００２０】ここで、本発明に用いるスペクトル拡散通
信の原理およびそれに基づく本発明の作用効果を簡単に
説明する。

【００２１】（本発明に用いるスペクトル拡散通信の原
理）図１は１チャネルのデータ信号の送信装置ブロック
構成図、図２は同受信装置のブロック構成図である。伝
送したい情報により変調された「１」または「０」のビ
ット信号列からなるデータ信号は、このデータ信号より
高速のクロック信号（ｆビット／秒）により一次変調さ
れる。この一次変調は振幅変調または周波数変調してビ
ット信号列として得る操作であり、その被変調出力ｂ
（ｔ）は狭帯域幅の信号である。この一次変調回路は、
最も単純には、信号１と０のベースバンドオン・オフ信
号として、さらにＰＳＫ（Phase Shift Keying) または
ＦＳＫ (Frequency Shift Keying) とよばれる変調回路
により実現できる。

【００２２】この被変調出力ｂ（ｔ）を擬似雑音系列符
号ｃ（ｔ）と乗算することにより、スペクトル拡散信号
ｓ（ｔ）を得る。すなわち、ｓ（ｔ）＝ｂ（ｔ）・ｃ（ｔ）である。ここではこの乗算操作を「二次変調」と呼ぶ。
擬似雑音系列符号ｃ（ｔ）は高速でランダムな＋１およ
び−１からなる符号列である。この二次変調により占有
周波数帯域幅を拡げて、広い周波数帯域に信号成分が広
く浅く分布させ、この信号を伝送媒体に送信する。この
二次変調により、伝送媒体で受ける部分的な周波数成分
の雑音に対して、伝送信号が致命的な打撃を受けること
がないようにすることができる。

【００２３】この二次変調の被変調出力ｓ（ｔ）は伝送
媒体を経由して雑音が混入し、ｓ（ｔ）＋ｎ（ｔ）として図２に示す受信装置の入力に現れる。この受信入
力を二次復調する。これは、送信装置で二次変調に用い
た擬似雑音系列符号ｃ（ｔ）を乗算することにより行
う。擬似雑音系列符号ｃ（ｔ）は送信装置で用いたもの
と等しいビット配列のものであるが、その位相を同期さ
せるために同期回路が必要である。同期回路は、受信入
力に現れる信号と受信装置に設定されている擬似雑音系
列符号との相関を取り、相関の大きい位相を探すことに
より位相同期をとることができる。この二次復調出力
は、（ｓ（ｔ）＋ｎ（ｔ））・ｃ（ｔ）＝（ｂ（ｔ）・ｃ
（ｔ））ｃ（ｔ）＋ｎ（ｔ）・ｃ（ｔ）＝ｂ（ｔ）・ｃ
（ｔ）・ｃ（ｔ）＋ｎ（ｔ）・ｃ（ｔ）となる。ここでｃ（ｔ）は＋１か−１であるから、ｃ（ｔ）・ｃ（ｔ）＝１となり、二次復調出力は、ｂ（ｔ）＋ｎ（ｔ）・ｃ（ｔ）となる。この雑音成分ｎ（ｔ）・ｃ（ｔ）は広い帯域に
浅く分布していて、スペクトル密度は小さいから、信号
成分ｂ（ｔ）にほとんど影響を与えることがなくなる。
さらに雑音成分の混入した二次復調出力を周波数ｆを通
過させる帯域通過瀘波器または低域通過瀘波器を通すこ
とにより、信号成分ｂ（ｔ）を選択的に通過させ、この
広く浅く分布した雑音成分の大部分を除去することがで
きる。このようにして二次復調出力には送信装置で送信
した信号ｂ（ｔ）が復元される。

【００２４】この二次復調出力ｂ（ｔ）はクロック信号
により一次復調されて送信装置の入力データ信号と等価
の信号が受信装置の出力に得られる。

【００２５】このような原理に基づくスペクトル拡散通
信では、一次変調出力の周波数帯域幅に対する二次変調
出力の周波数帯域幅の比が大きいほど、拡散効果が大き
くなるから、伝送媒体で受ける雑音の影響が小さくなっ
て雑音に強くなる性質がある。さらに、異なる擬似雑音
系列符号を用いると、同時に並列的に互いに影響しあう
ことのないデータ伝送を同一の伝送媒体を用いて行うこ
とができる。すなわち、同一の伝送媒体を用いて擬似雑
音系列符号の異なる複数のチャネルの信号を伝送するこ
とができる。これは一つのチャネルでは他のチャネルの
信号が単なる雑音として見えるからである。すなわち伝
送媒体に広がる他のチャネルの信号のスペクトルは、二
次変調により広く浅く分布しスペクトル密度はきわめて
小さくなるからである。

【００２６】（本発明の作用および効果）本発明では送
信側で、送信データ信号をｎビット単位のｍ列の信号に
直並列変換して、そのｍ列の信号をそれぞれ入力とする
一次変調を施し、このｍ個の一次変調手段の被変調信号
をそれぞれ互いに干渉のないｍ個の擬似雑音系列符号に
より二次変調する。そして受信側で、到来するスペクト
ル拡散信号をｍ個の擬似雑音系列符号によりそれぞれ並
列的に二次復調し、このｍ個の二次復調出力をそれぞれ
一次復調し、そのｍ個の一次復調出力を送信側に対応す
る論理にしたがって並直列変換する。このような送受信
の操作により、伝送しようとするデータ信号が高速な信
号であっても、これをｍ個の低速な並列信号として、異
なる擬似雑音系列符号を用いて並列的にスペクトル拡散
通信するから、雑音の影響のきわめて小さいスペクトル
拡散通信を実現することができる。このように、伝送媒
体が電力配線のようにきわめて雑音の大きい媒体であっ
ても、ＬＡＮを構築するために必要な程度に高速であり
必要な程度に誤り率の小さい通信を実現することができ
る。

【００２７】

【発明の実施の形態】図３は本発明実施例送信装置のブ
ロック構成図、図４は本発明実施例受信装置のブロック
構成図である。

【００２８】図３に示す送信装置では、直列的な１チャ
ネルの送信データ信号は端子１１に入力する。この送信
データ信号は、ｎビット毎にｍ列の信号に変換する直並
列変換手段１２に入力する。その出力にそれぞれ現れる
ｍ列の信号はそれぞれ一次変調手段１３−１〜１３−ｍ
に入力する。この一次変調手段では、送信データ信号よ
り高速でありｍ個の互いに同期したｆビット／秒の変調
波によりそれぞれ変調する。この一次変調手段は、よく
知られたベースバンドオン・オフ信号として、またはＰ
ＳＫ回路により実現される。このｍ個の一次変調手段１
３−１〜１３−ｍの出力被変調信号はそれぞれ二次変調
手段１４−１〜１４−ｍに入力する。この二次変調手段
では、それぞれ互いに干渉のないｍ個の擬似雑音系列符
号によりスペクトル拡散変調が施される。この二次変調
手段１４−１〜１４−ｍの出力に得られるｍ個のスペク
トル拡散信号を合成回路１５により加算して端子１６か
ら送信出力として伝送媒体に送信する。

【００２９】擬似雑音系列符号発生回路１７では互いに
干渉（相関）のないｍ個の擬似雑音系列符号を発生し、
それぞれ二次変調手段１４−１〜１４−ｍに供給する。
直並列変換手段１２、一次変調手段１３−１〜１３−
ｍ、およびこの擬似雑音系列符号発生回路１７で必要と
する同期信号は、クロック信号発生回路１８およびその
クロック信号発生回路１８が発生するクロック信号を分
周する分周回路から供給される。

【００３０】図４に示す受信装置では、伝送媒体から受
信する受信入力信号は端子２１に入力する。この受信入
力信号は、高周波分離回路２２により送信装置でこの伝
送媒体に送信したスペクトル拡散信号の有効成分を含む
信号を分離抽出する。この高周波分離回路２２の出力
は、分岐回路２３によりｍ個に分岐され、それぞれ二次
復調手段２４−１〜２４−ｍに供給される。この二次復
調手段では、それぞれ個別に設けられた擬似雑音系列符
号発生回路２５−１〜２５−ｍの出力擬似雑音系列符号
を利用して、入力するスペクトル拡散信号をそれぞれ並
列的に復調する。このｍ個の擬似雑音系列符号発生回路
２５−１〜２５−ｍが発生する擬似雑音系列符号は、図
３の擬似雑音系列符号発生回路１７が発生するｍ個の擬
似雑音系列符号と等しいビット列の信号である。そして
その発生位相は同期回路２６−１〜２６−ｍにより制御
される。この同期制御は、それぞれの擬似雑音系列符号
の供給を擬似雑音系列符号発生回路２５−１〜２５−ｍ
から受け、公知のように発生する擬似雑音系列符号の位
相を緩やかに変化させながら、受信信号との相関をとり
二次復調手段の出力を監視して、その相関の最大になる
ところを検出することにより実行される。この同期制御
はｍ個のチャネルについてそれぞれ独立に実行されなけ
ればならない。

【００３１】この二次復調手段のｍ個の復調出力はそれ
ぞれ周波数ｆを選択的に透過させる瀘波器２７−１〜２
７−ｍを通過させて一次復調手段２８−１〜２８−ｍに
入力する。この一次変調手段では、それぞれ前記一次変
調手段の変調論理に対応して復調を実行する。このｍ個
の一次復調手段２８−１〜２８−ｍのｍ個の出力は、並
直列変換手段２９に入力し、ここで送信装置の直並列変
換手段１２に対応する論理にしたがって１個の直列的な
チャネルの受信データ信号に変換される。この受信デー
タ信号は端子３０に現れる。この並直列変換手段２９に
必要なクロック信号はクロック信号発生回路３１から供
給される。

【００３２】図３に示す送信装置と図４に示す受信装置
とは、一つの筐体に実装され、その送信出力端子１６お
よび受信入端子２１は、図外の高周波瀘波器を介してこ
の装置に電源を供給する電力線コンセントに接続され
る。この構成により屋内電力配線を利用した送受信装置
が得られる。

【００３３】つぎに図４に示す受信装置に設けられた衝
突監視回路３２について説明する。イーサネットとして
知られるＬＡＮなどはデータ伝送に先立って伝送路を他
の装置が使っていないかを伝送路に信号が存在するかど
うかで確認することで衝突を避け、確認がとれてからデ
ータ伝送を始める。しかしスペクトル拡散技術を用いた
ＣＤＭＡ（ Code Division Multiple Access )方式など
は異なる互いに干渉しない擬似雑音系列符号による二次
変調を用いて互いの干渉を避けるので、信号の有無だけ
では判定できず、使おうとする擬似雑音系列符号が使わ
れているかを確認しなければならない。

【００３４】そのため、図４の同期回路２６−１〜２６
−ｍで用いたと同じく、擬似雑音系列間の相関をとって
確認することになる。公知の技術ではランダムな１と０
の組み合わせ信号をシリアルに発生し、図３の二次変調
手段１４のような回路で１の部分のみ二次変調し、０の
部分は無信号として送出し、図４の同期回路２６のよう
な回路で自らと同じ擬似雑音系列符号が送られていない
かを確認する。もし無信号部分に対応する擬似雑音系列
が見つかれば、それは別の装置が送出したものなので衝
突が起きたと判断し、直ちにデータ伝送を停止する。こ
の方法はシリアルな１と０の組み合わせを用いるので衝
突確認のため多くの信号スロットを必要とし、それだけ
時間がかかる。本発明ではデータ伝送にｍの異なる擬似
雑音系列符号を用いるのでそのことを活用して１ないし
４の信号スロットで衝突確認を行う。

【００３５】図５に衝突確認のためのチャネル利用信号
を示すが、左端から右端までちょうどｍになり、数字ま
たはアルファベット文字がｍの擬似雑音系列の一つに相
当する。このうち右端の３ビットの制御ビット以外は、
どれを１に、どれを０に、どれをＮ（無信号）にするか
は乱数を発生させて決める。１と０は図３の一次変調手
段１３で１と０に一次変調される信号を意味し、Ｎは擬
似雑音系列符号もない無信号状態にすることを意味す
る。こうするとｍの１、０または無信号状態が並行して
送出されることになる。図４の受信装置はそれを同期回
路２６−１〜２６−ｍでそれぞれ対応する擬似雑音系列
符号と相関をとるので、擬似雑音系列符号の存在が把握
できる。衝突監視回路３２は同じ筺体にある送信装置か
ら予めどことどこが無信号であるかの情報をもらってお
り、いま擬似雑音系列符号発生回路２５−１〜２５−ｍ
で報告されている無信号部分と一致をとり、完全に一致
したときは衝突が起きていないと判断する。一つでも無
信号であるはずの個所が無信号でないときは、他の装置
が異なるチャネル利用信号を出していることを意味する
ので、衝突が起きたと判断し、同じ筺体内の送信装置に
データ伝送を停止するように指示する。図５のチャネル
利用信号は右端の３ビットを除き、乱数により１、０、
Ｎが決められているので、他の装置からのチャネル利用
信号とＮの位置が完全に一致する確率は低い。しかし送
信装置が多いときなどはそうともいえないことがある。
そのようなときはチャネル利用信号Ｇ_Rとは独立に乱数
を発生させ、別のチャネル利用信号Ｇ_Qを作り、Ｇ_Rと
Ｇ_Qをシリアルに信号スロットを二つ束ねて送出し、無
信号部分の信号の有無を確認することにすれば確認の精
度が増す。さらに１信号スロットでは擬似雑音系列符号
の一致を確認しきれないときには同じチャネル利用信号
を二つ連続して送出する方法が有効である。これらも本
発明の一部を構成する。

【００３６】このようにして衝突が確認されるとデータ
伝送を停止するが、チャネル利用信号に含まれる１の数
で決まる時間が経過したところでデータ伝送を再開す
る。このときは新たなチャネル利用信号を送出すること
から始めることは当然である。１の数も乱数で決められ
ているので他の装置と一致する確率は低い。もし一致し
ても再び衝突が起こり、上記の動作が繰り返され、ふた
たび１の数で決まる時間だけ沈黙し、データ伝送を再開
する。このときも乱数で決まる時間が経過するが、２度
続けてこの時間が一致する確率は皆無に近いので実用的
には充分有効である。このようにしてスペクトル拡散方
式を前提とした衝突回避が実現できる。

【００３７】つぎに、伝送すべき情報ビットに対して冗
長ビットを付加して誤り検出または誤り訂正を行うため
の具体的な実施例を説明する。この実施例では、８ビッ
トの情報ビット（ａ₁，ａ₂，ａ₃，・・・・ａ₈）に
対して５ビットの冗長ビット（ｃ₁，ｃ₂，ｃ₃，
ｃ₄，ｃ₅）および３ビットの制御ビット（ｄ₁，
ｄ₂，ｄ₃）を付加して、全体で１６ビットの信号とし
て送受信を行う例について説明する。この冗長ビットの
付加操作は図３で説明した直並列変換手段１２の中に設
けられる。そして、図３に示す送信装置においてｍ＝１
６として、伝送媒体（屋内電力配線）に送信され、図４
に示す受信装置の並直列変換手段２９の中で誤り検出
（または誤り訂正）が実行され情報ビットが復元され
る。

【００３８】この１６ビットの符号構成は図６（ａ）に
示すとおりである。そして、その５ビットの冗長ビット
（ｃ₁，ｃ₂，ｃ₃，ｃ₄，ｃ₅）の算出式は図６
（ｂ）に示すとおりである。この図６（ｂ）において
「＋」は排他的論理和を示す。図６（ｃ）に示すように
３ビットの制御ビット（ｄ₁，ｄ₂，ｄ₃）は「００
０」および「１１１」の二種類のみとし、その制御ビッ
トに誤りが発生したときには、図６（ｄ）に示す論理に
したがって誤り訂正される。

【００３９】制御ビットについては後からその利用例を
詳しく説明するが、直列方向のデータの区切りを示すも
のである。制御ビットが「０００」であるものは情報を
含む符号語であり、制御ビットが「１１１」であるもの
は情報の区切りを示す符号語、たとえばヘッダを表すた
めに利用される。

【００４０】このようにしてｍ＝１６ビット（うち有効
ビットは１３ビット）の並列符号を構成すると、１６ビ
ットの並列符号がほとんど同時に送信され、ほとんど同
時に受信されると、受信装置の並直列変換手段２９の内
部で図６（ｂ）に示す論理演算を実行することにより、
ビット誤りを検出することができる。

【００４１】つぎに直列方向に冗長ビットを付加する論
理を説明する。並列方向に情報ビット８ビットおよび冗
長ビット５ビットを合わせた１３ビットを「符号語」と
する。そうすると符号語のそれぞれのビットが直列方向
でビット列をなす。図７（ａ）に示すように、符号語を
大文字のＸで表し、ビット列を大文字のＳで表す。そし
てｉ番目のビット列Ｓｉとｊ番目の符号語Ｘｊの交点に
あるビットをＸjiと表す。時間的には符号語Ｘ₁から順
にＸ₂₀が最後になるような符号列となる。このうち１９
番目および２０番目の符号語Ｘ₁₉およびＸ₂₀を誤り検出
のための冗長符号語とする。この冗長符号語は図７
（ｂ）に示す論理により演算する。ここに「＋」は排他
的論理和を表す。そして、Ｘ₁₉を演算する系列を奇数
列、Ｘ₂₀を演算する系列を偶数列と呼ぶことにする。こ
のようにすると奇数列および偶数列とも１ビットの誤り
を独立に検出することができる。このように偶数列およ
び奇数列と交互に送られるビットを別々に誤り制御する
のは、隣あう２ビットが雑音により同時に誤っても、そ
れぞれ奇数列と偶数列に属するので、それぞれが１ビッ
トの誤りにしかならないので有効に検出できるからであ
る。

【００４２】このような論理により直列方向に冗長ビッ
トを付加することにより、受信装置では誤り検出および
誤り訂正を実行することができる。すなわち、並列方向
に誤りが検出されると、つづいて直列方向の誤り訂正を
行う。一例として、直列方向で符号列Ｓ₃とＳ₅の偶数
列、および符号列Ｓ₈の奇数列から誤りが検出され、さ
らに並列方向に符号語Ｘ₂とＸ₉から誤りが検出された
とする。そうするとＸ₂は偶数列に属し、Ｓ₃とＳ₅の
偶数列に誤りがあるので、Ｘ₂₃とＸ₂₅が誤っていること
になる。それはＸ₂以外の符号語からは誤りが検出され
ていないので、これらのビット以外は正しいからであ
る。そうするとこれらのビットがもし誤りでないとＳ₃
およびＳ₅の偶数列に誤りがないことになってしまう。
したがってこれらを反転させれば誤りが訂正できる。さ
らにＸ₉は奇数列で、奇数列はＳ₈から誤りが検出され
ているので、Ｘ₉₈が誤りであることがわかる。このよう
に矛盾なく訂正できないときは、さらに多くの誤りが発
生したときで、このときには訂正不可能であり、受信装
置から相手側の送信装置に対して再送要求を行う。これ
にしたがって相手側の送信装置からすでに送信したデー
タの再送が行われる。

【００４３】つぎに再送要求を受けた相手側送信装置の
再送について説明する。ここで図６で説明した制御ビッ
トを利用する。制御ビットはこの例では３ビットであ
り、つねに「０００」または「１１１」以外はとらない
ことにしてある。もし誤りが発生して受信装置で正しく
受信できないときには、図６（ｄ）で説明した多数決論
理により誤りを訂正することにする。すなわち、制御ビ
ットは３ビットのうちの１ビットの誤りに対して訂正で
きる雑音に強い符号となる。

【００４４】図８に制御ビットとヘッダの構成を示す。
制御ビット「０００」は情報を含む符号語に用い、制御
ビット「１１１」は一連のデータの区切りを示す制御語
に用いることにする。上述のＸ₁からＸ₂₀までの符号語
の制御ビットはすべて「０００」である。図８に示すよ
うに、情報ビットの領域がすべて「０」であり制御ビッ
トが「１１１」である制御語をＧ₀と表し、情報ビット
の領域がすべて「１」であり制御ビットが「０００」で
ある制御語をＧ₁と表す。さらに制御ビット以外はすべ
て無信号とした制御語をＧ_Tと表す。

【００４５】ヘッダとして３語を割り当てると、Ｇ₁Ｇ
₁Ｇ₁が正常の送信ヘッダである。正常な送信は図８の
上から下へ１６ビットの並列信号を直列方向に２１回送
ることになる。再送信の要求があり、第１回の再送はヘ
ッダをＧ₁Ｇ₀Ｇ₁とする。それでも誤りが修復できな
いときにはさらに再送要求があり、第２回にはヘッダを
Ｇ₁Ｇ₁Ｇ₀として再送する。ついでＧ₀Ｇ₁Ｇ₁とし
てさらにＧ₀Ｇ₁Ｇ₁とする。このようにして７回まで
再送を実行することができる。これでも受信装置で誤り
を修復できないときには、一時送信を中断してしばらく
して再開する。再開は通常の送信で始める。

【００４６】図９は一連の送信状態を説明する図であ
る。はじめに上述の衝突監視のためのチャネル利用信号
Ｇ_Rを２回送信し、つづいて正常ヘッダＧ₁Ｇ₁Ｇ₁を
送信し、その後にＸ₁からＸ₂₀までの情報を含む２０個
の符号語を送信する。そのあと、制御語Ｇ_Tを３回送信
してその間に受信側からのリスポンスを待つ。そのリス
ポンスは図１０に示すように、正常受信であればＧｕを
異常受信であればＧｖを送信する。ＧｕおよびＧｖは制
御符号の欄を空欄として、１３ビットの情報を逆転させ
て構成する。

【００４７】いま図９の例では、１行目の３回の制御語
Ｇ_Tの期間に正常受信がリスポンスされたので、次の２
０個の符号語Ｘ₂を送信する。ところが、つづく３回の
制御語Ｇ_Tの期間に異常受信がリスポンスされたため
に、この２０個の符号語Ｘ₂を再送する。このように、
制御語Ｇ_Tを利用してリスポンスを受信することによ
り、送信を一時的に中断した後に再度同期を回復するた
めの操作を行う必要がなくなるから、スペクトル拡散通
信による誤り検出、誤り訂正、および再送制御を連続的
に実行することができる。

【００４８】上記の符号配列の例はあくまでも本発明実
施例として設計したものであり、このほかに、符号配列
や送信手順などはどのようにも構成することができる。

【００４９】また、上述の実施の形態の説明では伝送媒
体として屋内電力配線を利用する例で説明したが、無線
通信にもそのまま適用することができる。無線を用いる
場合は利用する周波数帯域帯域が予め決められるので、
その中で同じ帯域を共用する装置同士に本発明を適用す
ることになる。

【００５０】

【発明の効果】本発明は、屋内電力配線を利用して、新
たな配線を設けることなく設置することができるととも
に、一般の電話回線あるいはＩＳＤＮ回線を利用して、
それぞれインターネット通信を行う複数の端末装置相互
間で、実用上十分な品質で相互通信を行うことができる
ＬＡＮを構築することができる。本発明により、外部に
対する電波妨害がほとんど生じない微弱な信号レベル
で、有効に通信を行うことができるＬＡＮ用データ伝送
装置を提供することができる。本発明は、同種の装置が
同時に使用されているときに、キャリアの衝突をきわめ
て短い時間に検出することができるとともに、再同期を
とるための時間を必要としないスペクトル拡散通信方式
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に利用するスペクトル拡散通信の原理を
説明するための送信装置ブロック構成図。

【図２】同じく受信装置のブロック構成図。

【図３】本発明実施例送信装置のブロック構成図。

【図４】本発明実施例受信装置のブロック構成図。

【図５】チャネル利用信号ＧＲの説明図。

【図６】並列方向のビット割当の説明図。

【図７】直列方向のビット誤り訂正の説明図。

【図８】制御ビットとヘッダの構成を説明する図。

【図９】符号列の送信例を説明する図。

【図１０】データ受信側からのリスポンス符号の構成
図。

【符号の説明】

１１端子１２直並列変換手段１３−１〜１３−ｍ一次変調手段１４−１〜１４−ｍ二次変調手段１５合成回路１６端子１７擬似雑音系列符号発生回路１８クロック信号発生回路１９分周回路２１端子２２高周波分離回路２３分岐回路２４−１〜２４−ｍ二次復調手段２５−１〜２５−ｍ擬似雑音系列符号発生回路２６−１〜２６−ｍ同期回路２７−１〜２７−ｍ瀘波器２８−１〜２８−ｍ一次復調手段２９並直列変換手段３０端子３１クロック信号発生回路３２衝突監視回路３３端子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】送信データ信号をスペクトル拡散変調し
て伝送媒体に送信する送信装置と、伝送媒体から取込む
スペクトル拡散信号を復調して前記送信データ信号に相
当する受信データ信号を得る受信装置とを備えたデータ
伝送装置において、前記送信装置は、前記送信データ信号をｎビットを単位
とするｍ列の信号に変換する直並列変換手段と、そのｍ
列の信号をそれぞれ入力とし前記送信データ信号より高
速でありｍ個の互いに同期したｆビット／秒の変調波に
よりそれぞれ変調する一次変調手段と、このｍ個の一次
変調手段の被変調信号をそれぞれ互いに干渉のないｍ個
の擬似雑音系列符号により変調する二次変調手段とを含
み、前記受信装置は、前記スペクトル拡散信号を前記ｍ個の
擬似雑音系列符号によりそれぞれ並列的に復調するｍ個
の二次復調手段と、この二次復調手段のｍ個の復調出力
をそれぞれ前記一次変調手段の変調論理に対応して復調
するｍ個の一次復調手段と、このｍ個の一次復調手段の
ｍ個の出力を前記直並列変換手段に対応する論理にした
がって直列信号に変換する並直列変換手段とを含むこと
を特徴とするデータ伝送装置。
【請求項２】前記二次復調手段のｍ個の復調出力を前
記ｍ個の一次復調手段の入力に供給する通路にそれぞれ
前記ｆビット／秒の信号を通過させる低域瀘波器または
帯域瀘波器を備えた請求項１記載のデータ伝送装置。
【請求項３】前記送信装置には、信号の並列方向に情
報ビットに加えて冗長ビットを付加してｍ列の信号とす
る手段を備え、前記受信装置には、前記一次復調手段の出力からその冗
長ビットを利用して誤り検出を実行する手段を備えた請
求項１記載のデータ伝送装置。
【請求項４】前記送信装置には、前記ｍ列の信号のそ
れぞれ直列方向にも冗長ビットを付加してｎビットを単
位とする手段を備え、前記受信装置には、前記並列方向の冗長ビットおよびそ
の直列方向の冗長ビットを利用して誤り訂正または誤り
検出を実行する手段を備えた請求項３記載のデータ伝送
装置。
【請求項５】前記送信装置には、前記ｍ列の信号の並
列方向に数ビットの制御用符号を付加する手段と、通信
の相手側からの再送要求に対してこの制御用符号により
区分された信号列を再送する手段とを備えた請求項１記
載のデータ伝送装置。
【請求項６】前記送信装置には、一連のデータ信号を
送信中に通信の相手側からの応答を受信するための短い
無信号待ち時間を設ける手段を含む請求項１記載のデー
タ伝送装置。
【請求項７】前記送信装置には、スペクトル拡散され
た多数の伝送チャネルのうちの乱数により選定される一
以上に無信号（Ｎ）の区間を設定する手段を設け、前記受信装置には、この送信装置のデータ送信中にこの
無信号の区間に有意の信号があるかを監視することによ
り通信の衝突を監視する手段を備えた請求項１記載のデ
ータ伝送装置。
【請求項８】請求項１ないし７のいずれかに記載の送
信装置および受信装置がそれぞれ一つの筐体内に実装さ
れ、その送信装置の送信信号出力端子およびその受信装
置の受信信号入力端子が、送受信信号を通過させ電源電
流周波数を阻止するフィルタを介してその送信装置およ
びその受信装置の電源コンセントに接続されたデータ伝
送装置。
【請求項９】請求項８記載のデータ伝送装置複数個が
一つの共通の屋内電力配線に接続されたＬＡＮ装置。