JP2000332729A

JP2000332729A - スペクトル拡散通信機

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Publication number: JP2000332729A
Application number: JP13841599A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Murashima; 伸幸村島
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1999-05-19
Filing date: 1999-05-19
Publication date: 2000-11-30
Anticipated expiration: 2019-05-19
Also published as: JP3537702B2

Abstract

(57)【要約】【課題】単位周波数当たりの送信電力とビットレート
を一定に保ちながら要求される品質を満足するスペクト
ル拡散通信機を提供すること。【解決手段】通信プロトコルとしてＡＲＱ方式を用い
る遅延多重スペクトル拡散方式のスペクトル拡散通信機
であって、信号多重数、チップレート及び送信電力の３
つ組み合わせからなる伝送モードを有し、前記信号多重
数を変化させる変調部５と、前記チップレートを可変す
る可変レートクロック発生器７と、送信電力を変化させ
る可変利得増幅器８と、パケット成功確率に応じて変調
部５、可変レートクロック発生器７及び変調部５を制御
し、信号多重数、チップレート及び送信電力の変調パラ
メータを制御する変調パラメータ制御部９とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スペクトル拡散通
信機に関し、詳しくは、ＡＲＱ方式であり、直接拡散方
式のスペクトル拡散信号を任意のチップ数だけ時間遅延
させて信号を多重する遅延多重スペクトル拡散方式のス
ペクトル拡散通信機に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、オフィスにおいてはＬＡＮ（Loca
l Area Network：ローカルエリアネットワーク）構築に
よるネットワーク化が進んでいるが、可搬性機器への適
用やオフィスレイアウトフリーの発想から無線化が注目
されている。現在市販されている無線ＬＡＮは２５６Ｋ
〜２Ｍｂｐｓ（bps：bits per second）の伝送速度をも
ち、また無線ＬＡＮの国際標準化を行っているＩＥＥＥ
８０２.１１でも１〜２Ｍｂｐｓの規格がまとめられつ
つある。しかし、近年の情報処理技術の発達により、伝
送される情報が大幅に増大しているため、無線ＬＡＮに
はさらなる伝送速度の高速化が求められている。

【０００３】一方、家庭内においては、パソコン、デジ
タルカメラ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）と
呼ばれる携帯情報ツールや、テレビ電話などといった新
しい情報通信機器が出現しており、これらの可搬性、情
報交換の簡易性を高めるために、これらの間の通信手段
の無線化が要求されている。また、これらの機器は一般
家庭でより楽しく使用できるよう画像や動画情報を扱っ
ているものが多い。このようなことから、画像を含むデ
ータ通信や動画のリアルタイム伝送に耐え得る高速無線
伝送システムヘの要求が高まっている。このような要求
を受け現在、最高１０Ｍｂｐｓの伝送を可能とするスペ
クトル直接拡散を用いた遅延多重方式が提案されている
（特開平１０−２２９３８３号公報）。この方式は、Ｉ
ＥＥＥ８０２.１１規格の上位互換性を有し、またわず
かな回路規模の増加で実現でき、さらに同一占有帯域幅
でマルチレート化も可能である。

【０００４】図１２にこの遅延多重方式のシステム構成
図を、図１３にパケットフォーマットを示す。図１２に
おいて、１は復調部、２は受信側データ処理部、３は上
位層、４は送信データ処理部、５は変調部、６は多重数
制御部、１０はアンテナ、１１は切替スイッチを示す。
本通信機では、変調部５において、送信信号を多重化す
ることができ、復調部１において、多重化された他の端
末からの送信信号を受信することができる。すなわち多
重数倍の伝送速度でデータを送受信することができる。
多重数は変化させることが可能であり、多重数制御部６
がその制御を行う。

【０００５】図１４に図１２中の変調部５のベースバン
ド信号処理の部分を示す。入力された信号はＳ／Ｐ変換
器１０で直並列変換（Serial Parallel変換）され、拡
散符号発生器１２からの拡散符号が乗算器１３で乗算さ
れ、遅延器１４でそれぞれの時間だけ遅延された後多重
化される。図１５に図１４のＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、
Ｑ５における５多重時の信号の構成を示す。このように
拡散された信号を少しずつずらすことによって多重化が
可能となる。５多重以外の場合、たとえば２多重の時
は、図１４中のＳ／Ｐ変換器１０の出力を５本から出力
Ｑ１１、Ｑ１２の２本となるようＳ／Ｐ変換器１０を制
御し、さらに遅延器１４の遅延時間を制御することによ
って実現する。このときの図１４のＱ１〜Ｑ５における
信号の構成を図１６に示す。

【０００６】多重数の制御は以下のように行う。パケッ
ト送信の際には図１３で示すように、ヘッダ部１３０１
を一重で、データ部１３０２を多重で送る。この時デー
タ部１３０２の多重数をヘッダ部１３０１に書き込んで
おく。パケット受信の際にはまず一重でヘッダ部１３０
１を復調し、ヘッダ部内の多重数を読み出し、この多重
数を用いて、多重化されたデータ部１３０２を復調す
る。

【０００７】パケット送信時のデータ部の多重数は以下
のように決定する。端末Ａから端末Ｂヘデータを伝送す
る場合を仮定する。遅延多重方式ではＡＲＱ方式（Auto
matic Repeat reQuest：再送自動要求方式）を用いてい
る。ＡＲＱ方式とはデータを誤りなく伝送することを目
的とした通信プロトコルであり、端末Ｂが端末Ａからの
データを受信する毎に、データ内の誤り発生の有無を判
定し、無ならばＡＣＫ（Acknowledgement：肯定応
答）、有ならばＮＡＫ（Negative Acknowledgement：否
定応答）を端末Ａに返送し、端末ＡはＮＡＫを受信した
場合同じデータを再送し、これをＡＣＫを受信するまで
繰り返すという手順を用いるプロトコルである。

【０００８】多重数は端末Ａから端末Ｂヘデータを送信
する場合と、端末Ｂから端末ＡにＡＣＫ又はＮＡＫを送
信する場合とで異なる。後者の場合の多重数は常に１と
する。ＡＣＫ及びＮＡＫはデータ部１３０２に格納され
る。前者の場合、通信開始時には多重数は５とする。ま
た、多重数ｎのとき、あらかじめ設定された回数ｋ回は
多重数をｎのまま変化させずにパケットを送信し、同時
にＡＣＫの受信回数ｊをカウントする。ｋ回パケットの
送信が終わった時点でパケット成功確率（以下、ＰＳＲ
と称す）を式、ＰＳＲ＝ｊ／ｋによって算出し、あらかじめ設定された閾値ＴＨＵ及び
ＴＨＬと比較する。そして、ＴＨＵ＜ＰＳＲの時はｎ＋
１、ＴＨＬ＞ＰＳＲの時はｎ−１に多重数を変化させ
る。対応する多重数が存在しない場合、すなわちｎ＝
１、５のときそれぞれＴＨＬ＞ＰＳＲ、ＴＨＵ＜ＰＳＲ
の条件を満たした時は、多重数は変化させずにその値を
継続して用いる。

【０００９】この遅延多重方式は、伝搬路の状態が良好
であまりビット誤りが発生しないときには多重数を上げ
て（このときビットレートは上がり、ビット誤り率は上
がる）高速伝送を行い、伝搬路の状態が悪くビット誤り
が頻繁に発生するときには多重数を下げて（このときビ
ットレートは下がり、ビット誤り率は下がる）、誤りの
発生を抑制する。言い換えれば、伝搬路が動的に変化す
ることに起因するビット誤り率の変化を吸収するよう
に、多重数（すなわちビットレート）を切り替えること
によって、所望ビット誤り率を満足するような一定品質
の通信を保証しつつ、平均的に高速伝送を行っている。
このような性質があるためにデータ通信には適してい
る。

【００１０】このことを図１７を用いて説明する。図１
７は、伝搬損、ビットレート及びビット誤り率の時間変
動を表している。横軸は時間であり、縦軸は伝搬損Ｌ
p、ビットレート及びビット誤り率である。一般的に無
線伝搬路を信号が伝搬する際に信号は減衰するが、伝搬
損とはこの減衰量を意味する。無線伝搬路の状態が良好
であるということは、すなわち、伝搬損が小さいことを
意味する。通信品質がよいということは、すなわち、ビ
ット誤り率が低いことを意味する。無線伝搬路は時間的
に特性が変動するため、伝搬損Ｌpは曲線１７０１のよ
うに変動する。従来の方式では、これらの変動が起こる
のを見込んで、予想される最悪の状態（１７０２で示さ
れる時間帯）においても要求されるビット誤り率１７０
３を上回ることのないような、一定のビットレート１７
０４を用いて伝送を行っていた。この時のビット誤り率
は曲線１７０５のようになり、伝搬路が最悪の状態１７
０２においても、要求ビット誤り率１７０３より低い値
を取る。一方この遅延多重方式では、伝搬損が小さい所
では要求されるビット誤り率を上回らない程度にビット
レートを１７０６で示されるように上げて伝送を行って
いる。この時のビット誤り率は１７０７のようになり、
要求されるビット誤り率１７０３を満足しながら、平均
的に高速伝送を行っている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記遅延多重方式を用
いたシステムは、Ｍ−ＪＰＥＧなどのような定ビットレ
ート性、リアルタイム性を有する情報の伝送には適して
いない。つまり動的に変化する伝搬路に対して、上記シ
ステムはビットレートを変化させることによって対応す
るが、定ビットレート情報をリアルタイムに伝送するた
めには、そのレート中の最低レートに伝送速度が制限さ
れてしまい、伝搬路の良好時に高速伝送を行うという特
徴を全く生かすことができていないためである。このこ
とを図１７を用いて説明すると、要求されるビット誤り
率１７０３を満足しつつ、一定のビットレートで伝送す
るためには、１７０４で示されるビットレートで伝送を
行う必要があり、上記システムでは、それ自身が持つ特
長を生かすことができない。

【００１２】このようなことから、上記の方式にはさら
に定ビットレート性及びリアルタイム性を有する情報の
伝送への適応が要求されている。また、データ通信にお
いても、上記方式では伝搬路の悪い状態が長く続くとこ
れを補償するための低速ビットレート状態が長く続くこ
とになり、データ伝送が完了するまでの遅延時間が増大
するといった問題がある。近年のデータ通信において
は、伝送する情報の内容に画像データなど大容量のもの
が多くなってきており、さらにインターネット利用など
の対話型の情報アクセスが多くなってきているため、遅
延時間の短い伝送システムが求められており、上記方式
にはさらに、伝搬路の悪い状態が長く続いたとしてもビ
ットレートを低くすることなくかつ所望ビット誤り率を
満たすような性質の付加が求められている。

【００１３】これらの要求を満足するために、例えば上
記方式において多重数は変化させずに、送信電力を変化
させる方法を考えることができる。すなわち多重数を下
げるかわりに送信電力を上げるという操作を行う。この
方法を用いれば、一定品質、一定ビットレートの伝送を
行うことができると考えられる。しかし、日本のＩＳＭ
帯においては日本国内の標準規格であるＲＣＲ−ＳＴＤ
によって単位周波数帯域あたりの送信電力が規制されて
いるため、送信電力を規制値以上には上げることができ
ず、この方法は実現困難である。

【００１４】このことを図１８を用いて説明する。図１
８は送信信号の電力密度スペクトルを表している。送信
電力を上げるとスペクトルの形は曲線１８０１から曲線
１８０２、曲線１８０３のように変化し、規制値１８０
４を超えてしまう。本発明は、このような問題に鑑みて
なされたものであって、その目的とするところは、単位
周波数当たりの送信電力とビットレートを一定に保ちな
がら要求される品質を満足するスペクトル拡散通信機を
提供するところにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明のスペクトル拡散
通信機は、ＡＲＱ方式であり、直接拡散方式のスペクト
ル拡散信号を任意のチップ数だけ時間遅延させて信号を
多重するものであって、送信信号の多重数を変化させる
多重数制御手段と、送信信号のチップレートを変化させ
るチップレート制御手段と、送信電力を変化させる電力
制御手段と、パケット成功確率に応じて前記多重数制御
手段、チップレート制御手段、及び、電力制御手段を制
御する変調パラメータ制御手段と、を備えるものであ
る。

【００１６】また、前記変調パラメータ制御手段は、送
信電力／チップレートの値が一定となり、かつ、信号多
重数×チップレートの値が一定となるように制御するこ
とで、パラメータを変化させても単位周波数当たりの送
信電力は変化しないため、送信電力の規制値を満足する
ことができる。またビットレートも変化しないため、伝
搬路状況によらず高速伝送を行うことができる。また、
前記変調パラメータ制御手段は、送信電力／チップレー
トの値が所定値以下となり、かつ、信号多重数×チップ
レートの値が一定となるように制御することで、送信電
力を低減して、省電力化が可能となる。さらに、送信電
力を低減することによって、必要最低限の送信電力で通
信を行うようになり、周囲に与える余分な妨害電波を減
少させることができ、これによって同じ周波数を用いて
も混信しない距離、すなわち周波数再利用距離が短縮さ
れる。

【００１７】また、前記変調パラメータ制御手段は、少
なくとも前記多重数、チップレート、及び、送信電力を
パラメータとする複数の伝送モードの内の１つに設定す
るものであり、該伝送モードに応じた閾値と前記パケッ
ト成功確率とを比較した結果によって設定する伝送モー
ドを決定することで、きめ細かくモードの変化の判断を
行うことができ、これによって、その時点でのより最適
な伝送モードを使用させることができる。また、前記変
調パラメータ制御手段は、複数の閾値と前記パケット成
功確率とを比較した結果によって制御することで、その
時々で最適な伝送モードに速く収束させることができ
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。な
お、図１２と同一機能のものは同一符号で示して説明を
省略する。図１は、本発明の一実施の形態によるスペク
トル拡散通信機の構成を示すブロック図である。図１２
の従来装置と比べると、チップレート（データレート）
を変化させる可変レートクロック発生器７と、送信電力
を変化させる可変利得増幅器８とを備え、これらと多重
数を制御する変調パラメータ制御部９を、図１２の多重
数制御部６に代えて新たに備える。

【００１９】本通信機では、可変レートクロック発生器
７において発生させるクロックの周波数を変化させるこ
とが可能であり、これによって送受信信号のチップ周波
数を変化させることが可能となる。さらに可変利得増幅
器８によって送信電力を変化させることが可能となる。
また、変調部５において、送信信号を１、２、…５多重
に多重化することができ、復調部１において、このよう
にして多重化された他の端末からの送信信号を受信する
ことができる。すなわち１、２、…５倍の伝送速度でデ
ータを送受信することができる。また、多重数は変化さ
せることが可能である。クロック周波数、送信電力及び
多重数の制御は、変調パラメータ制御部９が行う。

【００２０】受信信号の多重数の制御は以下のように行
う。パケット送信の際には図１３で示したように、ヘッ
ダ部１３０１を一重で、データ部１３０２を多重で送る
が、このときデータ部１３０２の多重数をヘッダ部１３
０１に書き込んでおく。パケット受信の際にはまず一重
でヘッダ部１３０１を復調し、ヘッダ部１３０１内の多
重数を読み出し、この多重数を用いて、多重化されたデ
ータ部１３０２を復調する。

【００２１】クロック周波数、送信電力及び送信信号の
多重数の制御は以下のように行う。本実施の形態では、
単位周波数帯域あたりの送信電力とビットレートを一定
に保つために、多重数、チップレート及び送信電力は図
２に示すような３つの組み合わせに限定する。この組み
合わせをモードと呼ぶ。このため、３多重及び５多重の
多重化は行わない。データ部のビットレート２０１及び
単位周波数当りの送信電力２０２は３つのモードで一定
となる。チップレート２０３はモードが高くなるに従っ
て高くなるため、通信を行うために必要な占有周波数帯
域幅もこれに従って広くなる。送信電力２０４はモード
が高くなるに従って高くなる。これらのことより、占有
周波数帯域幅や送信電力といった通信を行うために必要
な資源の量は、モードが高くなるに従って高くなること
が分かる。より少ない資源で通信を行うためには、より
低いモードを使用すればよいことが分かる。

【００２２】図３は、モード決定の動作を説明するフロ
ーチャートである。まず通信開始時にはモードを１とし
て、送信回数ｉ及びＡＣＫ受信回数ｊの初期値を設定す
る（ステップＳ１、以下ステップの文字を省略して記
す）。Ｓ２において、送信し、送信回数ｉをカウントア
ップして、受信し（Ｓ３）、その返信内容を判断し（Ｓ
４）、ＮＡＫの場合はＳ１３に進み、ＡＣＫの場合はＳ
５に進む。現在モードにかかわらず、あらかじめ設定さ
れた回数ｋ回はモードを変化させずにパケットを送信し
（ＮＡＫの場合は再送になる（Ｓ１４））、同時にＡＣ
Ｋの受信回数ｊをカウントする（Ｓ５）。ｋ回パケット
の送信が終わった時点（Ｓ６、Ｓ１３）でパケット成功
確率ＰＳＲを式、ＰＳＲ＝ｊ／ｋによって算出し（Ｓ８、Ｓ１５）、あらかじめ設定され
た閾値ＴＨＵ及びＴＨＬと比較する（Ｓ９、Ｓ１６）。
そして、ＴＨＵ＜ＰＳＲの時はｎ−１（Ｓ１２、Ｓ１
９）にモードを変化させて通信資源を少なくし、ＴＨＬ
＞ＰＳＲの時はｎ＋１（Ｓ１１、Ｓ１８）にモードを変
化させる。対応するモードが存在しない場合、すなわち
ｎ＝１、３のときそれぞれＴＨＵ＜ＰＳＲ、ＴＨＬ＞Ｐ
ＳＲの条件を満たした時は、モードは変化させずにその
値を継続して用いる。そして、送信回数ｉ及びＡＣＫ受
信回数ｊに初期値を設定する（Ｓ１０、Ｓ１７）。Ｓ７
では次パケットの有無を判断し、有のときはＳ１５から
Ｓ２へと戻って継続し、無のときはフローを終了する。

【００２３】ＴＨＵ及びＴＨＬ値は図４を用いて以下の
ようにして設定する。図４は各モードのＢＥＲ（Bit Er
ror Rate：ビット誤り率）特性を表している。縦軸はＢ
ＥＲ、横軸は伝搬損Ｌpである。各モードは、一般的
に、伝搬損が小さくなるほどビット誤り率が小さくなる
ような特性を持つ。図４より要求ＢＥＲ（符号４０４）
を下回るＢＥＲ特性を得るためには、領域４０１１では
モード１、領域４０１２ではモード２、領域４０１３で
はモード３を使用することが、より少ない資源で通信を
行う観点から最適であることが分かる。

【００２４】上記のようにモードが切り替わるように閾
値の設定を行う。ここで例えば、要求されている通信品
質は、ＢＥＲreq＝１.０×１０^-4（符号４０４）以下で
あると仮定する。まず、直線４０４と曲線４０１の交点
及び直線４０４と曲線４０２の交点から下に境界線４０
７及び４０８を引く。次に、４０７と４０２の交点４０
１６及び４０８と４０３の交点４０１７を求める。これ
らの交点のうち下にあるものを通るように横線４０１５
を引く。この横線４０１５で示されるＢＥＲ＝１.０×
１０^-9をＢＥＲsatとする。或いは多少のマージンを見
込んでこれより低い値、例えばＢＥＲ＝３.０×１０
^-10をＢＥＲsatとしてもよい。伝搬損が境界値４０
７、４０８付近にある時にモードの切替えが頻繁に起こ
り、切替え時のオーバヘッドによって通信容量が低下す
るのを、マージンを見込むことによって防ぐことができ
る。これらの値よりＴＨＵ及びＴＨＬは以下のように計
算できる。

【００２５】ＴＨＵ＝(１−ＢＥＲsat)^L ＴＨＬ＝(１−ＢＥＲreq)^L ここで、Ｌはパケット内の総ビット数である。このよう
にしてＴＨＵ及びＴＨＬを求めることによって、ＢＥＲ
req＜ＢＥＲの条件と、ＴＨＬ＞ＰＳＲの条件は等価と
なり、またＢＥＲsat＞ＢＥＲの条件と、ＴＨＵ＜ＰＳ
Ｒの条件は等価となり、ＢＥＲの高低によってモードの
切替条件が制御できるように対応づけられる。

【００２６】以上のようにモード１からモード２、３に
切り替えることによって、伝搬路の状況が悪くても、ビ
ット誤りを軽減することができる。このことを図４を用
いて説明する。まず、モード１使用時に伝搬損Ｌpが４
０７よりも小さければＢＥＲ特性４０１は要求値４０４
を満足し問題はない。伝搬路の状況が悪くなり、伝搬損
Ｌpが４０７より大きくなれば、ビット誤りが多発し、
ＢＥＲ特性４０１は要求値４０４を上回る。するとＴＨ
Ｌ＞ＰＳＲとなるためにモードを２に切り替える。この
結果ＢＥＲ特性４０２は要求値４０４を下回るようにな
る。さらに伝搬損Ｌpが４０８より大きくなれば再びＴ
ＨＬ＞ＰＳＲとなるためにモードを３に切替え、同じく
ＢＥＲ特性４０３は要求値４０４を下回るようになる。
このように伝搬損Ｌpが４０１１の領域にある時にはモ
ード１、４０１２と４０１３にある時にはそれぞれモー
ド２と３に切り替えることにより、要求値４０４を満足
するＢＥＲ特性で通信を行うことができる。

【００２７】次に、本発明の第２実施の形態について説
明する。図５に第２実施の形態で用いるモードと、多重
数、チップレート及び送信電力の関係を示す。第１実施
の形態で使用した３個のモードに、さらにモード1/2、
モード1/4、モード1/8という３個のモードを加える。こ
の３個のモードのチップレートと多重数はモード１と同
じである。送信電力はモード1/2、モード1/4、モード1/
8でそれぞれモード１の２分の１、４分の１、８分の１
となっている。つまり、これらの新しい３個のモードは
省電力となっている。６個のモードの切替えは第１実施
の形態と同様の方法で、ＴＨＬ＞ＰＳＲとなった場合
は、モードを、1/8→1/4→1/2→１→２→３のような方
向に変化させ、ＴＨＵ＜ＰＳＲとなった場合は逆の方向
に変化させる（図３、Ｓ９、Ｓ１１、Ｓ１２、及びＳ１
６、Ｓ１８、Ｓ１９参照）。

【００２８】次に、本発明の第３実施の形態について説
明する。第３実施の形態で使用するモードは、例とし
て、第１実施の形態と同じ図２に示す３つのモードとす
る。第３実施の形態では第１実施の形態と異なり、各モ
ード専用の閾値を設定する。すなわちＴＨＵ(Ｍ3)、Ｔ
ＨＬ(Ｍ3)、ＴＨＵ(Ｍ2)、ＴＨＬ(Ｍ2)、ＴＨＵ(Ｍ1)、
ＴＨＬ(Ｍ1)の６個の閾値を設ける。なお、添え字（Ｍ
x）はモードｘ専用の閾値であることを示す。これらの
閾値の間には、ＴＨＵ(Ｍx)＞ＴＨＬ(Ｍx) ：ｘ＝１、２、３の関係がある。これらの閾値を第１実施の形態の時と同
様の考え方で設定する。具体的な方法を以下に示す。こ
こで要求されている通信品質はＢＥＲreq＝１０^-4（図
４の直線４０４）以下であると仮定する。

【００２９】まず、ＢＥＲreq(Ｍ1)、ＢＥＲreq(Ｍ2)、
ＢＥＲsat(Ｍ2)、ＢＥＲsat(Ｍ3)を求める。ＢＥＲreq
(Ｍ1)、ＢＥＲreq(Ｍ2)については、ＢＥＲreq(Ｍ1)＝ＢＥＲreq(Ｍ2)＝ＢＥＲreq となる。ＢＥＲsat(Ｍ2)、ＢＥＲsat(Ｍ3)については、
それぞれ横線４０１４、４０１５が示すＢＥＲの値とな
る。これらの横線の求め方は第１実施の形態の時と同じ
である。

【００３０】第１実施の形態では全てのモードについて
横線４０１５が示す値を用いていたが、第３実施の形態
ではモードごとに個別の横線４０１４、４０１５で示さ
れる値を用いる。第１実施の形態の時と同様にマージン
を見込んで、上記方法で求められるＢＥＲより低い値と
してもよい。これらのＢＥＲの値を基にして第１実施の
形態の時と同様に、次式からＴＨＵ(Ｍx)、ＴＨＬ(Ｍx)
を求める。

【００３１】ＴＨＵ(Ｍx)＝(１−ＢＥＲsat(Ｍx))^L ：ｘ＝２、３ＴＨＬ(Ｍx)＝(１−ＢＥＲreq(Ｍx))^L ：ｘ＝１、２ＴＨＵ(Ｍ1)、ＴＨＬ(Ｍ3)については、比較の対象であ
るＰＳＲが０≦ＰＳＲ≦１の値を取ることから、例とし
て、ＴＨＵ(Ｍ1)＝１、ＴＨＬ(Ｍ3)＝０としておく。な
ぜならばこれらの値には特に意味がないためである。つ
まり、ＴＨＵ(Ｍ1)はモード１使用時にさらに低いモー
ドヘ遷移する時の値であるが、該当するモードがないの
で、ＴＨＵ(Ｍ1)＜ＰＳＲの条件を満足したとしてもモ
ード１をそのまま使うことになるためである。ＴＨＬ
(Ｍ3)についても、同様のことがいえる。

【００３２】上記６個の閾値を用いて上記３個の伝送モ
ードを図６に示すフローチャートに従って切り替える。
Ｓ１００及びＳ１１０に示されるサブプログラムＡ、Ｂ
の詳細なフローチャートについては図７に示す。なお、
図６のＳ２１〜Ｓ３７は図３のＳ１〜Ｓ７に対応してお
り、図３のＳ９、１１、１２が図６のＳ１００のサブプ
ログラムＡ、図３のＳ１６、１８、１９が図６のＳ１１
０のサブプログラムＢとなっている。

【００３３】図６のＳ２８、Ｓ３５において、図３と同
様ＰＳＲ＝ｊ／ｋを算出し、図７のサブプログラムＡ
（Ｂも同様、以下同じ）がスタートし、現在モードはＭ
xであるとして（Ｓ４１）、ＴＨＵ(Ｍx)、ＴＨＬ(Ｍx)
とＰＳＲとを比較して（Ｓ４２）、ＴＨＬ(Ｍx)＞ＰＳ
Ｒの場合は高モードに切替え（Ｓ４３）、ＴＨＵ(Ｍx)
＜ＰＳＲの場合は、低モードに切替え（Ｓ４４）、その
他の場合は、そのままにしてサブプログラムＡを終了す
る。第１実施の形態では、ＰＳＲと比較する閾値は常に
同じ値を用いている（図３、Ｓ９、Ｓ１６参照）。第３
実施の形態では図７のＳ４２で示すように、現在使用し
ているモード専用の閾値を用いる。

【００３４】次に、本発明の第４実施の形態について説
明する（図６、図１０のフローチャート参照）。第１及
び第２実施の形態では２つの閾値ＴＨＵ、ＴＨＬを設定
したが、第４実施の形態では各モード専用の閾値を、各
モード当り４個設定する。モードについては第２実施の
形態と同じ図５に示す６個を設ける。結局閾値は以下の
２４個を設ける。

【００３５】ＴＨＵ２(Ｍ3)、ＴＨＵ１(Ｍ3)、ＴＨＬ１(Ｍ3)、ＴＨＬ２(Ｍ3)、ＴＨＵ２(Ｍ2)、ＴＨＵ１(Ｍ2)、ＴＨＬ１(Ｍ2)、ＴＨＬ２(Ｍ2)、ＴＨＵ２(Ｍ1)、ＴＨＵ１(Ｍ1)、ＴＨＬ１(Ｍ1)、ＴＨＬ２(Ｍ1)、ＴＨＵ２(Ｍ1/2)、ＴＨＵ１(Ｍ1/2)、ＴＨＬ１(Ｍ1/2)、ＴＨＬ２(Ｍ1/2)、ＴＨＵ２(Ｍ1/4)、ＴＨＵ１(Ｍ1/4)、ＴＨＬ１(Ｍ1/4)、ＴＨＬ２(Ｍ1/4)、ＴＨＵ２(Ｍ1/8)、ＴＨＵ１(Ｍ1/8)、ＴＨＬ１(Ｍ1/8)、ＴＨＬ２(Ｍ1/8)、添え字（Ｍx）はモードｘ専用の閾値であることを示
す。これらの閾値の間には、ＴＨＬ２(Ｍx)＜ＴＨＬ１(Ｍx)＜ＴＨＵ１(Ｍx)＜ＴＨ
Ｕ２(Ｍx) ｘ＝1/8、1/4、1/2、１、２、３の関係がある。

【００３６】これらの閾値を第３実施の形態の時と同様
の考え方で設定する。具体的な方法を以下に示す。ここ
で要求されている通信品質はＢＥＲreq（図８の横線８
０４）以下であると仮定する。図８は各モードのＢＥＲ
特性を表しており、第１、３実施の形態における図４の
役割に対応している。まず図８を用いて、ＢＥＲ2d(Ｍ
x)、ＢＥＲ1d(Ｍx)、ＢＥＲ1u(Ｍx)、ＢＥＲ2u(Ｍx)
を、ｘ＝1/8、1/4、1/2、１、２、３について求める。
これらの値は、図９の表で示された図８の符号が示すＢ
ＥＲの値となる。図８の作成の仕方は第１実施の形態及
び第３実施の形態の時に図４を作成した方法と同様であ
る。

【００３７】図９の表で、＝０或いは＝１の欄に対応す
る閾値は０或いは１とする。この理由は第３実施の形態
において、ＴＨＵ(Ｍ1)＝１、ＴＨＬ(Ｍ3)＝０としたの
と同じ理由である。第１、３実施の形態の時と同様にマ
ージンを見込んで、上記方法で求められるＢＥＲよりＢ
ＥＲ2d(Ｍx)、ＢＥＲ1d(Ｍx)については低い値、ＢＥＲ
2u(Ｍx)については高い値としてもよい。これらのＢＥ
Ｒの値を基にして第１、３実施の形態の時と同様に、ＴＨＵ２(Ｍx)＝(１−ＢＥＲ2d(Ｍx))^L ＴＨＵ１(Ｍx)＝(１−ＢＥＲ1d(Ｍx))^L ＴＨＬ１(Ｍx)＝(１−ＢＥＲ1u(Ｍx))^L ＴＨＬ２(Ｍx)＝(１−ＢＥＲ2u(Ｍx))^L の様にして、２４個の閾値を求める。各モード当り４個
の閾値を用いてモードを切り替える。具体的な切替え処
理を図６のフローチャートに示し、図６のサブプログラ
ムＡ、Ｂの詳細なフローチャートを図１０に示す。

【００３８】図６のＳ２８、Ｓ３５において、図３と同
様ＰＳＲ＝ｊ／ｋを算出し、図１０のサブプログラムＡ
（Ｂも同様、以下同じ）がスタートし、現在モードはＭ
xであるとして（Ｓ５１）、ＰＳＲとＴＨＵ２(Ｍx)、Ｔ
ＨＵ１(Ｍx)、ＴＨＬ１(Ｍx)、ＴＨＬ２(Ｍx)とを比較
して（Ｓ５２）、ＴＨＬ２(Ｍx)≧ＰＳＲの場合は２レ
ベル上位の伝送モードに切替え（Ｓ５３）、ＴＨＬ１
(Ｍx)＞ＰＳＲ＞ＴＨＬ２(Ｍx)の場合は、１レベル上位
の伝送モードに切替え（Ｓ５４）、ＴＨＵ１(Ｍx)＜Ｐ
ＳＲ＜ＴＨＵ２(Ｍx)の場合は、１レベル下位の伝送モ
ードに切替え（Ｓ５５）、さらに、ＴＨＵ２(Ｍx)≦Ｐ
ＳＲの場合は、２レベル下位の伝送モードに切替え（Ｓ
５６）、その他の場合は、そのままにしてサブプログラ
ムＡを終了する。

【００３９】なお、ここに上位の伝送モード、下位の伝
送モードとあるが、上位のものから順に、モード３、
２、１、1/2、1/4、1/8である。モード１を用いている
時に２レベル上位のモードに切り替えるということはモ
ード３に切り替えることを意味する。第３実施の形態で
は、ＰＳＲと比較する閾値は２個であり、モードの遷移
は１レベルずつ行っているが、第４実施の形態ではＰＳ
Ｒと比較する閾値は４個であり、条件によって一度に２
レベルのモードの遷移を行うことが可能となる。

【００４０】以上のように、本発明のスペクトル拡散通
信機は、図１２に示すような従来のスペクトル直接拡散
を用いた遅延多重方式、すなわち多重数のみを変化させ
る方式に対し、図１に示すように、送信電力を変化させ
る可変利得増幅器８と、チップレートを変化させる可変
レートクロック発生器７とを設け、これらと多重数を制
御する変調パラメータ制御部６を、図１２の多重数制御
部６に代えて新たに備え、これらを用いて多重数のみだ
けでなく、送信電力とチップレートも変化させるもので
ある。すなわち、伝搬路の状態が悪くビット誤りが多く
発生するときには、送信電力を上げ、チップレートを速
くし、多重数を下げ、伝搬路の良好時にはこれとは逆の
操作を行う。この時に送信信号のスペクトルの形はそれ
ぞれ、図１１の曲線１１０１から１１０２、１１０３、
良好時にはこの逆となり、規制値１１０４を超えること
なく変化させることができる。これらの操作によって、
単位周波数帯域あたりの送信電力とビットレートを一定
に保ちながら、所望の通信品質を満足しつつ、図１７の
１７０８で示されるような高速伝送を行うこともでき
る。

【００４１】

【発明の効果】以上、詳述したように、本発明によれ
ば、伝搬路の状況が悪くても、ビット誤りを軽減するこ
とができ、単位周波数帯域あたりの送信電力とビットレ
ートを一定に保ちながら、所望の通信品質を満足しつつ
高速伝送を行うことも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態によるスペクトル拡散通
信機の構成を示すブロック図である。

【図２】第１及び第３実施の形態におけるモードと、多
重数、チップレート、送信電力の関係を示す図表。

【図３】第１及び第２実施の形態におけるモード決定の
動作を示すフローチャート。

【図４】第１及び第３実施の形態における各モードの伝
搬損とＢＥＲとの関係を示すグラフ。

【図５】第２及び第４実施の形態におけるモードと、多
重数、チップレート、送信電力の関係を示す図表。

【図６】第３及び第４実施の形態におけるモード決定の
動作を示すフローチャート。

【図７】第３実施の形態におけるサブプログラムの詳細
を示すフローチャート。

【図８】第４実施の形態における各モードの伝搬損とＢ
ＥＲとの関係を示すグラフ。

【図９】図８に示すＢＥＲの値とモードｘとの関係を示
す図表。

【図１０】第４実施の形態におけるサブプログラムの詳
細を示すフローチャート。

【図１１】本発明の実施の形態における送信電力密度ス
ペクトルを示す図。

【図１２】従来装置の遅延多重方式のシステム構成図。

【図１３】従来装置のパケットフォーマットを示す図。

【図１４】従来装置の変調部のベースバンド信号処理の
部分のブロック図。

【図１５】図１４における５多重時の信号構成を示す
図。

【図１６】図１４における２多重時の信号構成を示す
図。

【図１７】無線伝搬路における伝搬損の時間的変動と、
従来及び本発明通信機におけるビットレートとビット誤
り率の時問的変動を示すグラフ。

【図１８】規制のために実現できない方式の送信電力密
度スペクトルを示す図。

【符号の説明】

１復調部２受信側データ処理部３上位層４送信側データ処理部５変調部６変調パラメータ制御部７可変レートクロック発生器８可変利得増幅器９変調パラメータ制御部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＡＲＱ方式であり、直接拡散方式のスペ
クトル拡散信号を任意のチップ数だけ時間遅延させて信
号を多重する遅延多重スペクトル拡散通信機であって、送信信号の多重数を変化させる多重数制御手段と、送信
信号のチップレートを変化させるチップレート制御手段
と、送信電力を変化させる電力制御手段と、パケット成
功確率に応じて前記多重数制御手段、チップレート制御
手段、及び、電力制御手段を制御する変調パラメータ制
御手段と、を備えることを特徴とするスペクトル拡散通
信機。
【請求項２】前記変調パラメータ制御手段は、送信電
力／チップレートの値が一定となり、かつ、信号多重数
×チップレートの値が一定となるように制御することを
特徴とする請求項１記載のスペクトル拡散通信機。
【請求項３】前記変調パラメータ制御手段は、送信電
力／チップレートの値が所定値以下となり、かつ、信号
多重数×チップレートの値が一定となるように制御する
ことを特徴とする請求項１記載のスペクトル拡散通信
機。
【請求項４】前記変調パラメータ制御手段は、少なく
とも前記多重数、チップレート、及び、送信電力をパラ
メータとする複数の伝送モードの内の１つに設定するも
のであり、該伝送モードに応じた閾値と前記パケット成
功確率とを比較した結果によって設定する伝送モードを
決定することを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記
載のスペクトル拡散通信機。
【請求項５】前記変調パラメータ制御手段は、複数の
閾値と前記パケット成功確率とを比較した結果によって
制御することを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記
載のスペクトル拡散通信機。