JP2012165252A - Transmitter, receiver, and communication system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スペクトラム拡散通信方式に対応した送信機、受信機および通信システムに関する。 The present invention relates to a transmitter, a receiver, and a communication system compatible with a spread spectrum communication system.
通信方式の1つにスペクトラム拡散方式と呼ばれる方法がある。これは、一次変調を行った信号を拡散系列により広い帯域に拡散させたうえで送信し、受信側で同一の拡散系列によって元の変調信号を得る通信方式であり、以下の特長を持つ。
・送信側で用いた拡散系列を知らなければ信号を復調できないため秘匿性が高い。
・拡散により電力密度を小さくできるため、被探知性が低い。
・ユーザ毎に異なる拡散系列を用いることで、同一周波数,同一時間で通信を行う複数ユーザを多重可能。
One of the communication methods is a method called a spread spectrum method. This is a communication method in which a signal subjected to primary modulation is transmitted after being spread over a wide band by a spreading sequence, and an original modulated signal is obtained by the same spreading sequence on the receiving side, and has the following features.
-Since the signal cannot be demodulated without knowing the spreading sequence used on the transmission side, it is highly confidential.
・ Detectability is low because power density can be reduced by diffusion.
-Multiple users communicating at the same frequency and the same time can be multiplexed by using different spreading sequences for each user.
このようなスペクトラム拡散方式においても、他の通信方式同様に、ピーク電力対平均電力比(PAPR:Peak-to-Average Power Ratio)を小さくすることが重要な課題となる。ここで、PAPRとは、信号の平均電力とピーク電力の比を意味する。無線通信において送信信号のPAPRが大きい場合、非線形増幅器による歪みの影響が大きくなり、特性が劣化する問題がある。そのため、送信信号のPAPRをできるだけ小さくする必要がある。 Even in such a spread spectrum system, as in other communication systems, it is an important issue to reduce the peak-to-average power ratio (PAPR). Here, PAPR means the ratio of the average power and peak power of the signal. When the PAPR of a transmission signal is large in wireless communication, there is a problem that the influence of distortion due to the nonlinear amplifier becomes large and the characteristics deteriorate. Therefore, it is necessary to make the PAPR of the transmission signal as small as possible.
スペクトラム拡散方式において、一次変調にはPSKがしばしば用いられる。一方、特許文献1ではPSKのみならずFSKも一次変調に用いることが述べられている。FSK信号は電力が常に一定となる特徴を持っているため、PSKの代わりにFSKを用いることでPAPRを小さくすることが可能と考えられる。しかし、拡散系列としてしばしば用いられるPN系列やGold系列により信号を拡散すると、拡散後の信号のPAPRが大きくなる問題がある。 In spread spectrum systems, PSK is often used for primary modulation. On the other hand, Patent Document 1 describes that not only PSK but also FSK is used for primary modulation. Since the FSK signal has a characteristic that power is always constant, it is considered that PAPR can be reduced by using FSK instead of PSK. However, if a signal is spread by a PN sequence or Gold sequence that is often used as a spreading sequence, there is a problem that the PAPR of the signal after spreading becomes large.
非特許文献1では、一次変調をFSKとし、拡散系列として位相回転系列を用いる方法が述べられている。ここで、M値FSKでは、複数の搬送波のうちM個がM値FSK作成のために割り当てられ、送信する情報に応じてこのM個のうちの1つを選択する。非特許文献1の方法では、このようにして作成したM値FSK信号を位相回転系列により拡散し、さらに、拡散後の信号に対してCP(Cyclic Prefix)を付加してブロック化し、このブロックを送信する。なお、CPは拡散後の信号の後端部に位置している所定数のシンボルをコピーしたものである。このように、非特許文献1に記載された方式では、1送信ブロック当たり1個のM値FSK信号が送信される。FSK信号は電力が常に一定となる特徴を持つが、本方式は、このFSK信号に位相回転系列を乗じるだけなので、生成される送信信号もまた電力は常に一定である。よって本方式ではPAPRを0dBとすることが可能である。 Non-Patent Document 1 describes a method in which primary modulation is FSK and a phase rotation sequence is used as a spreading sequence. Here, in the M-value FSK, M of a plurality of carriers are allocated for creating the M-value FSK, and one of the M is selected according to information to be transmitted. In the method of Non-Patent Document 1, the M-value FSK signal created in this way is spread by a phase rotation sequence, and further, a CP (Cyclic Prefix) is added to the spread signal to form a block. Send. The CP is a copy of a predetermined number of symbols located at the rear end of the spread signal. As described above, in the method described in Non-Patent Document 1, one M-value FSK signal is transmitted per transmission block. Although the FSK signal has a characteristic that the power is always constant, since the present system only multiplies the FSK signal by the phase rotation sequence, the generated transmission signal also has a constant power. Therefore, in this method, the PAPR can be set to 0 dB.
しかしながら、特許文献1,非特許文献1では複数レートをサポートすることについては述べられていない。これらのFSKを一次変調とするスペクトラム拡散方式において、複数レートをサポートすることを考える。レートを変える1つの方法として、FSKの多値数Mを変える方法が考えられる。この場合、例えばMを2倍にすると使用する搬送波数が2倍となるが、送信ビット数は高々1ビット増加するだけであり、効率的でない。例えばM=32の場合、一度に5(=log232)ビット送信されるが、Mを2倍にしてM=64とすれば、一度に6(=log264)ビット送信されることになる。このように、使用する搬送波数は2倍(=64/32)となるが、送信レートは高々1.2倍(=6/5)となるだけである。 However, Patent Document 1 and Non-Patent Document 1 do not describe supporting multiple rates. Let us consider supporting a plurality of rates in a spread spectrum system in which these FSKs are primary modulated. As one method of changing the rate, a method of changing the multi-level number M of FSK can be considered. In this case, for example, if M is doubled, the number of carriers to be used is doubled, but the number of transmission bits only increases by 1 bit at most, which is not efficient. For example, when M = 32, 5 (= log 2 32) bits are transmitted at a time, but if M is doubled and M = 64, 6 (= log 2 64) bits are transmitted at a time. Become. In this way, the number of carriers used is doubled (= 64/32), but the transmission rate is only 1.2 times (= 6/5) at most.
そこでもう1つの方法として、複数のFSKシンボルを同時に送信することで、複数種類のレートを実現する方法を考える。例えば、FSKシンボル2個を同時に送信する場合は、周波数軸上で2個のFSKシンボルを作成する。例えばM=32のFSKシンボル2個を同時に送るようにすると、10ビット(=5×2)送信することができる。このように、使用する搬送波数を2倍の64個にすると、送信レートも2倍とすることができ、上記の方法(多値数Mを増やす方法)と比較して周波数利用効率が高い。しかし、送信信号は2本の搬送波の重ね合わせとなる。一般に、複数の搬送波を重ね合わせた信号のPAPRは大きくなり、0dBとならない。よって、このような方法を用いると、PAPRが大きくなる問題が生じる。 Therefore, as another method, a method of realizing a plurality of types of rates by simultaneously transmitting a plurality of FSK symbols will be considered. For example, when two FSK symbols are transmitted simultaneously, two FSK symbols are created on the frequency axis. For example, if two FSK symbols with M = 32 are sent simultaneously, 10 bits (= 5 × 2) can be sent. In this way, when the number of carriers to be used is doubled to 64, the transmission rate can be doubled, and the frequency utilization efficiency is high compared to the above method (method of increasing the multi-value number M). However, the transmission signal is a superposition of two carrier waves. In general, the PAPR of a signal obtained by superposing a plurality of carrier waves increases and does not become 0 dB. Therefore, when such a method is used, the problem that PAPR becomes large arises.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、所要搬送波数およびPAPRが増大するのを極力を抑えつつ複数レートをサポート可能な送信機、受信機および通信システムを得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a transmitter, a receiver, and a communication system capable of supporting a plurality of rates while suppressing an increase in the required number of carriers and PAPR as much as possible. .
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、一次変調でFSK変調を行うスペクトラム拡散変調方式に対応した送信機であって、情報データに対してFSK変調を実施してFSKシンボルを生成するFSK信号生成手段と、複数のFSKシンボルを、各FSKシンボルの位相が連続となるように時間領域で結合して送信ブロックを生成する結合手段と、位相回転系列を使用して前記送信ブロックを拡散する拡散手段と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention is a transmitter corresponding to a spread spectrum modulation system that performs FSK modulation by primary modulation, and performs FSK modulation on information data to perform FSK modulation. FSK signal generating means for generating symbols, combining means for generating a transmission block by combining a plurality of FSK symbols in the time domain so that the phases of the FSK symbols are continuous, and using the phase rotation sequence, And spreading means for spreading the transmission block.
本発明によれば、効率的な周波数利用と複数送信レートのサポートを両立することができ、なおかつ、PAPRを0dBにできるという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to achieve both efficient use of frequency and support of multiple transmission rates, and the effect of being able to reduce the PAPR to 0 dB.
以下に、本発明にかかる送信機、受信機および通信システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、本発明は無線,有線を含む通信装置に適用が可能である。 Hereinafter, embodiments of a transmitter, a receiver, and a communication system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. In addition, the present invention can be applied to communication devices including wireless and wired.
実施の形態1.
図1は、本実施の形態の通信システム(無線通信システム)の構成例を示す図であり、この通信システムは、1つ以上の送信機1と、受信機2と、から構成される。送信機1は送信側の通信装置を構成しており、受信機2は受信側の通信装置を構成している。また、本実施の形態のシステムを構成している送信機1と受信機2はFSKによる通信を行う。本実施の形態では、1送信ブロック内のFSKシンボル数をS個(≧1)として説明を行う。この値Sは送信機1ごとに異なっていても良い。また、各送信機1は互いに異なる位相回転系列によりFSK信号を拡散してから送信する。即ち各送信機1の信号は符号分割多重方式により多重される。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a communication system (wireless communication system) according to the present embodiment. The communication system includes one or more transmitters 1 and a
つづいて、送信機1および受信機2のそれぞれについて、構成および動作を詳細に説明する。
Next, the configuration and operation of each of the transmitter 1 and the
(送信機の説明)
図2は、本実施の形態の送信機1の構成例を示す図である。図示したように、送信機1は、FSK信号生成部11、送信信号結合部12、位相回転系列生成部13、拡散部14、CP付加部15、周波数変換部16、増幅器17、アンテナ18およびパラメータ記憶部19を備える。
(Description of transmitter)
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the transmitter 1 according to the present embodiment. As illustrated, the transmitter 1 includes an FSK
FSK信号生成部11は、入力された情報データに対してFSK変調を行う。送信信号結合部12は、FSK信号生成部11から出力されるFSKシンボルを複数個まとめて結合する。位相回転系列生成部13は、後述する位相回転系列を生成する。拡散部14は、位相回転系列生成部13から出力された位相回転系列を用いて、送信信号結合部12から出力された信号を拡散する。CP付加部15は、拡散部14から出力された信号に対してCPを付加する。周波数変換部16は、CP付加部15から出力された信号の周波数を変換する。増幅器17は、周波数変換部16から出力された信号を増幅する。アンテナ18は、増幅器17から出力された信号を受信機2に向けて送信する。パラメータ記憶部19は、FSK信号生成部11および送信信号結合部12の動作条件を示すパラメータを記憶する。
The FSK
図3は、本実施の形態の送信機と受信機の間で伝送される信号の構成例を示す図である。送信機と受信機の間では、図示したような、長さNの送信データの先頭に長さNcpのCP(Cyclic Prefix)が付加された信号が伝送される。本実施の形態ではこれをブロックと呼ぶ。CPは長さNの送信データの後端部Ncpシンボルをコピーしたものである。 FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of a signal transmitted between the transmitter and the receiver according to the present embodiment. Between the transmitter and the receiver, a signal in which a CP (Cyclic Prefix) of length N cp is added to the head of transmission data of length N as shown in the drawing is transmitted. In the present embodiment, this is called a block. The CP is a copy of the rear end N cp symbol of the transmission data of length N.
以下に、図2を用いて送信機1の動作を説明する。ここで、送信機1と受信機2の間では、予め以下のことが決められているとする。
・1ブロック当たりのFSKシンボル数S
・送信データ長NおよびCP長Ncp
・i番目のFSKシンボルの変調多値数MiおよびFSKシンボル長Ni(1≦i≦S)
Hereinafter, the operation of the transmitter 1 will be described with reference to FIG. Here, it is assumed that the following is determined in advance between the transmitter 1 and the
-Number of FSK symbols per block S
・ Transmission data length N and CP length N cp
The modulation multi-level number M i of the i-th FSK symbol and the FSK symbol length N i (1 ≦ i ≦ S)
これらの値は、パラメータ記憶部19で保持され、他ブロックより必要に応じて参照される。なお、後述するように以下の式(1)が成立する必要がある。
These values are held in the
送信機1における信号送信動作では、まず、FSK信号生成部11が、送信する情報データに応じたFSKシンボルを生成する。ここで、FSKの変調多値数Mi,FSKシンボル長Niはパラメータ記憶部19より通知される。作成したFSKシンボルは送信信号結合部12に出力される。
In the signal transmission operation in the transmitter 1, first, the FSK
送信信号結合部12は、FSK信号生成部11により作成されたFSKシンボルを時間領域で結合する。図4は、FSKシンボルの結合動作を示す図である。図示したように、送信信号結合部12はS個のFSKシンボルを結合し、長さNの送信信号(送信データ)とする。したがって、上記の式(1)が成立する必要がある。なお、FSKシンボル長Niおよび送信データ長Nの値を送信機1と受信機2の間で決定する際に、この式(1)が成立するように決定されているものとする。
The transmission signal combiner 12 combines the FSK symbols created by the
また、Mi値FSKシンボルではlog2Miビットの情報が送られるため、1送信ブロック(S個のFSKシンボルを結合して得られた長さNの信号にCPを付加したもの)では、次式(2)で示されるビット数の情報が送られることになる。 Further, since the M i value FSK symbol information of log 2 M i bits are transmitted, the first transmission block (those obtained by adding a CP to the signal of the S FSK length N bound obtained symbols), Information of the number of bits represented by the following equation (2) is sent.
ここでFSKシンボルを結合する際、PAPRを0dBとするには各FSKシンボル間の位相が連続である必要がある。よって、FSK信号生成部11では、各FSKシンボル間の位相が連続となるようにFSKシンボルを生成する。
Here, when combining FSK symbols, the phase between the FSK symbols needs to be continuous in order to set PAPR to 0 dB. Therefore, the FSK
送信信号結合部12は長さNの送信信号を生成すると、この信号を拡散部14に出力する。拡散部14では、位相回転系列生成部13にて生成される長さNの位相回転系列c(n)を用いて送信信号を拡散する。位相回転系列としては、例えば、次式(3)で示したようなチャープ系列を使用する。
When the transmission signal combining unit 12 generates a transmission signal having a length N, it outputs this signal to the spreading
式(3)において、jは虚数単位であり、aは自然数である。aの値を送信機1毎に異なるようにすれば、送信機1毎に異なる拡散系列を用いることになり、各送信機の信号を符号分割多重することが可能となる。なお、位相回転系列c(n)は、各要素の絶対値がゼロではなく(|c(n)|≠0)なおかつnによらず一定となるものであればどのようなものであってもよい。 In Expression (3), j is an imaginary unit, and a is a natural number. If the value of a is made different for each transmitter 1, a different spreading sequence is used for each transmitter 1, and the signal of each transmitter can be code division multiplexed. Note that the phase rotation sequence c (n) may be anything as long as the absolute value of each element is not zero (| c (n) | ≠ 0) and is constant regardless of n. Good.
送信信号結合部12により生成される長さNの送信信号をs(n),位相回転系列をc(n)とすると、拡散部14から出力される拡散後の信号x(n)は、以下の式(4)で表される。
When the transmission signal of length N generated by the transmission signal combining unit 12 is s (n) and the phase rotation sequence is c (n), the spread signal x (n) output from the spreading
このように、本実施の形態では、1つの拡散系列(位相回転系列c(n))により、複数のFSKシンボルを一括で拡散する。送信信号を拡散する一般的なシステムでは、1シンボル毎に拡散を行うようにしているのに対し、本実施の形態の送信機1では複数シンボルを一括で拡散することが特徴である。なお、本実施の形態の送信機1においても、1シンボル毎に拡散を行う、即ち長さNiのFSKシンボルを長さNiの拡散系列で拡散する方法も考えられるが、その場合、以下のような欠点が生じる。 As described above, in the present embodiment, a plurality of FSK symbols are collectively spread by one spreading sequence (phase rotation sequence c (n)). In a general system for spreading a transmission signal, spreading is performed for each symbol, whereas the transmitter 1 according to the present embodiment is characterized in that a plurality of symbols are spread together. Also in the transmitter 1 of this embodiment, it performs spreading for each symbol, i.e. it is considered a method of spreading the FSK symbol length N i with spreading sequences of length N i, in which case, less The following disadvantages occur.
・送信機1毎にS(結合するFSKシンボル数),Ni(FSKシンボル長)の値は異なるため、送信機1毎に異なる系列長の拡散系列を用いることになる。その結果、送信機1毎の拡散系列の直交性が悪くなり、ユーザ多重時の特性が劣化する。
・拡散することで、送信信号の秘匿性が高く、被探知性が低くなる効果があることを既に説明したが、その効果は拡散系列長が長いほど大きい。そのため、1シンボル毎に拡散する場合は拡散系列長が短くなるので、これらの効果が小さくなってしまう。
- each transmitter 1 S (FSK number of symbols that binds), since the value of N i (FSK symbol length) different, so that the use of spreading sequences of different sequence lengths for each transmitter 1. As a result, the orthogonality of the spreading sequence for each transmitter 1 is deteriorated, and the characteristics at the time of user multiplexing are deteriorated.
Although it has already been explained that spreading has the effect of increasing the confidentiality of the transmission signal and lowering the detectability, the effect is greater as the spreading sequence length is longer. For this reason, when spreading is performed for each symbol, the spreading sequence length becomes short, so these effects are reduced.
以上のことから、本実施の形態では複数シンボルを一括して、系列長Nの拡散系列で拡散するようにしている。 From the above, in this embodiment, a plurality of symbols are collectively spread with a spreading sequence having a sequence length N.
拡散された後の信号(拡散部14からの出力信号)はCP付加部15に出力され、CPが付加される(図3参照)。 The signal after spreading (the output signal from the spreading unit 14) is output to the CP adding unit 15 where the CP is added (see FIG. 3).
CP付加部15でCPを付加された信号は周波数変換部16にて周波数変換され、増幅器17に入力される。増幅器17の出力はアンテナ18に入力され、アンテナ18から信号が送信される。
The signal to which the CP is added by the CP adding unit 15 is frequency-converted by the frequency converting unit 16 and input to the amplifier 17. The output of the amplifier 17 is input to the
このように、本実施の形態の送信機1では、複数のFSKシンボルを時間方向に結合することで送信信号を生成する。よって、1送信ブロック当たり複数のFSKシンボルを送信する場合であっても複数の搬送波が重なり合うことはなく、PAPRを0dBとすることが可能である。 Thus, in transmitter 1 of the present embodiment, a transmission signal is generated by combining a plurality of FSK symbols in the time direction. Therefore, even when a plurality of FSK symbols are transmitted per transmission block, a plurality of carriers do not overlap, and the PAPR can be set to 0 dB.
(受信機の説明)
図5は、本実施の形態の受信機2の構成例を示す図である。図示したように、受信機2は、アンテナ21、周波数変換部22、CP除去部23、離散フーリエ変換部24、周波数領域等化部25、逆離散フーリエ変換部26、位相回転系列生成部27、逆拡散部28、逆拡散後信号分割部29、FSK復調部30およびパラメータ記憶部31を備える。
(Description of receiver)
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of the
アンテナ21は、送信機1から送信された信号を受信する。CP除去部23は、アンテナ21で受信した信号からCPを除去する。離散フーリエ変換部24は、CP除去部23から出力された信号を周波数領域の信号に変換する。周波数領域等化部25は、離散フーリエ変換部24から出力された信号に対して周波数領域等化を行う。逆離散フーリエ変換部26は、周波数領域等化部25から出力された信号を時間領域の信号に変換する。位相回転系列生成部27は、後述する位相回転系列を生成する。逆拡散部28は、位相回転系列生成部27から出力された位相回転系列を用いて、離散フーリエ変換部26から出力された信号を逆拡散する。逆拡散後信号分割部29は、逆拡散部28から出力された信号を分割して複数のFSKシンボルとする(送信機1で結合される前の状態に戻す)。FSK復調部30は、逆拡散後信号分割部29から出力された信号(FSKシンボル)に対してFSK復調を行う。パラメータ記憶部31は、逆拡散後信号分割部29およびFSK復調部30の動作条件を示すパラメータを記憶する。
The
受信機2における信号受信動作では、周波数変換部22が、アンテナ21で受信した信号をベースバンド信号に変換する。周波数変換部22からの出力信号はCP除去部23に入力され、CP除去部23は、入力された信号からCPを除去する。CP除去後の受信ベースバンド信号は長さNの受信ブロックとして出力する。
In the signal reception operation in the
本実施の形態の通信システムでは、送信機1にてCPを付加するようにしているため、伝搬路での歪を補償するために、周波数領域等化を実施することが可能となる。よって、受信機2ではCP除去後に周波数領域等化を行う。即ち、CP除去部23より出力される長さNの受信ブロックに対し、離散フーリエ変換部24がNポイントDFT(またはFFT)を実施し、周波数領域の信号に変換する。その後、周波数領域等化部25が周波数領域等化を行い、伝搬路での歪を補償する。そして、周波数領域等化後の信号に対して逆離散フーリエ変換部26がNポイントIDFT(またはIFFT)を実施し、再度、時間領域の信号に変換する。
In the communication system according to the present embodiment, since the transmitter 1 adds a CP, frequency domain equalization can be performed in order to compensate for distortion in the propagation path. Therefore, the
逆拡散部28は、送信機1で行われている拡散処理に対応する逆拡散処理を行う。つまり、位相回転系列生成部27にて生成される長さNの位相回転系列c-1(n)を用いて受信信号を逆拡散する。位相回転系列生成部27では、送信機1の拡散処理で使用されている位相回転系列の逆数の系列をc-1(n)として生成する。送信機1が上記の式(3)で示される位相回転系列を用いて拡散処理を行っている場合、位相回転系列生成部27が生成するc-1(n)は次式(5)で表される。
The
なお、受信機2は複数の送信機1からの信号を受信するが、送信機1毎にc(n)は異なるため、位相回転系列生成部27は、各送信機のc(n)に応じたc-1(n)を生成する。
Note that the
逆拡散部28に入力される長さNの受信信号をy(n)、位相回転系列をc-1(n)とすると、逆拡散後の信号r(n)は次式(6)で表される。
When the received signal of length N input to the
このようにして得られるr(n)が逆拡散部28より出力され、逆拡散後信号分割部29に入力される。
The r (n) obtained in this way is output from the
逆拡散後信号分割部29は、逆拡散後の信号を分割する。逆拡散部28から入力された信号は図4に示すような、S個のFSKシンボルを結合したものとなっている。すなわち、送信機1の送信信号結合部12で生成される信号と同様の信号となっている。逆拡散後信号分割部29は、逆拡散部28から入力された信号を長さN1〜NSのS個のFSKシンボルに分割し、順にFSK復調部30へ出力する。
The despread
FSK復調部30は、入力されるS個のFSKシンボルの復調処理を行う。ここで、パラメータ記憶部31は、送信機1のパラメータ記憶部19と同一の情報を記憶している。逆拡散後信号分割部29やFSK復調部30で必要となるN,S,Ni,Mi(1≦i≦S)等の値は、このパラメータ記憶部31より入力される。
The FSK demodulator 30 demodulates input S FSK symbols. Here, the parameter storage unit 31 stores the same information as the
ここで、送信機1のFSK信号生成部11および受信機2のFSK復調部30が行う処理について補足する。前述したように、送信機1にてFSKシンボルを時間領域で結合する際、PAPRを0dBとするためには、FSKシンボル間の位相を連続とすることが必要である。これを簡単に実現する方法として、逆離散フーリエ変換を用いる方法がある。この方法によるFSKシンボルの作成動作を図6に示す。図6に示した例は、長さNi,変調多値数MiのFSKシンボルを作成する場合であり、NiポイントのIDFT(またはIFFT)によりFSKシンボルを作成する。図示したように、NiポイントのうちのMi個がFSKシンボル作成用に割り当てられている。送信する情報データに応じて、このMiポイントのうちのいずれか1つを非0とし、他を0とすることで、IDFT(またはIFFT)後の信号は、長さNiのMi値FSKシンボルとなる。NiポイントのうちのどのMiポイントを用いるかは送受信機間で予め決められているとする。送信機1のFSK信号生成部11がこのようにしてFSKシンボルを作成すると、各FSKシンボルの最初の位相と最後と位相は0となるため、各FSKシンボル間の位相が連続になる。
Here, it supplements about the process which the FSK
受信機2のFSK復調部30では逆に、長さNiのMi値FSK信号に対し、NiポイントDFT(またはFFT)を行い、復調を行う。
Conversely the FSK demodulator 30 of the
このように、本実施の形態の通信システムにおいて、送信機1(送信側の通信装置が備えている送信機)は、複数個のFSKシンボルを、隣り合ったFSKシンボル同士の位相が連続となるように時間領域で結合し、その結果得られた長さNの送信信号を、長さNの位相回転系列で位相回転させて拡散し、CPを付加して送信することとした。また、受信機2(受信側の通信装置が備えている受信機)は、送信機1から信号を受信すると、受信信号からCPを除去するとともに周波数領域等化を行い、周波数領域等化後の受信信号を時間領域において、送信機1側での拡散処理で使用されている位相回転系列の逆数の系列を用いて逆拡散し、さらに、結合された状態の複数のFSKシンボルを分割して復調することとした。これにより、効率的な周波数利用と複数送信レートのサポートを両立できる。また、以下に示すような効果も得られる。
As described above, in the communication system according to the present embodiment, the transmitter 1 (transmitter provided in the communication device on the transmission side) has a plurality of FSK symbols and the phases of adjacent FSK symbols are continuous. Thus, the transmission signal having the length N obtained by combining in the time domain is spread by rotating the phase with the phase rotation sequence having the length N, and the CP is added for transmission. In addition, when the receiver 2 (the receiver included in the communication device on the receiving side) receives the signal from the transmitter 1, the
まず、1ブロックで送信する複数のFSKシンボルを時間領域で位相が連続となるように結合するため、PAPRを0dBにできる。また、結合後の信号(送信ブロック)と同じ長さの拡散系列により拡散処理を行うため、FSKシンボル1個を送信する場合と同等の秘匿性,被探知性とすることができる。さらに、1ブロックで送信するFSKシンボル数によらず同一の拡散系列(系列長はブロック長に応じて異なる)により拡散処理を行うため、1ブロック当たりのFSKシンボル数やFSKシンボル長が異なる送信機の信号を多重することが可能となる。 First, since a plurality of FSK symbols transmitted in one block are combined so that the phases are continuous in the time domain, the PAPR can be set to 0 dB. In addition, since the spreading process is performed by the spreading sequence having the same length as the combined signal (transmission block), it is possible to achieve confidentiality and detectability equivalent to the case of transmitting one FSK symbol. Further, since the spreading process is performed by the same spreading sequence (sequence length varies depending on the block length) regardless of the number of FSK symbols transmitted in one block, transmitters having different FSK symbol numbers or FSK symbol lengths per block These signals can be multiplexed.
実施の形態2.
本実施の形態では、実施の形態1で説明した動作と同じ動作についての詳細説明は省略し、異なる部分を中心に説明する。本実施の形態の無線通信システムの構成は実施の形態1(図1参照)と同様であるものとする。
In this embodiment, a detailed description of the same operation as that described in the first embodiment is omitted, and a description will be given focusing on different parts. The configuration of the wireless communication system of the present embodiment is the same as that of the first embodiment (see FIG. 1).
(送信機の説明)
図7は、実施の形態2の送信機(送信機1aとする)の構成例を示す図である。図示したように、送信機1aは、実施の形態1で説明した送信機1を変形し、FSK信号生成部11を複数備えるようにしたものである。
(Description of transmitter)
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of a transmitter (referred to as a
実施の形態1の送信機1ではFSKシンボルを1つずつ作成し、必要数(S個)作成した時点で各FSKシンボルを結合して拡散処理およびこれ以降の処理を行うようにしていたが、本実施の形態の送信機1aでは、複数のFSK信号生成部11を用いてS個のFSKシンボルを並列して作成する。こうすることで、送信信号生成に要する処理時間を実施の形態1の場合よりも短くしている。
In the transmitter 1 according to the first embodiment, FSK symbols are created one by one, and when the required number (S) is created, the FSK symbols are combined to perform spreading processing and subsequent processing. In
送信機1aはFSK信号生成部11をSmax個備えており、このSmaxは、通信システムで想定される、1送信ブロック内のFSKシンボル数Sの最大値である。送信機1aは、信号を送信する際、まず、Smax個のFSK信号生成部11のうち、S個のFSK信号生成部11を用いて、S個のFSKシンボルを並列に生成する。Sの値(1≦S≦Smax)およびどのFSK信号生成部11を用いるかは、パラメータ記憶部19から指示される。生成された各FSKシンボルは送信信号結合部12に入力される。送信信号結合部12は、S個のFSK信号生成部11それぞれから入力されたFSKシンボルを結合し、長さNの送信信号を作成する。
The
本実施の形態においても時間領域で結合する各FSKシンボルの位相は連続である必要がある。よって、各FSK信号生成部11は、送信信号結合部12で結合されたときに隣り合ったFSKシンボルの位相が連続となるようにFSKシンボルを生成する。各FSK信号生成部11は、実施の形態1で述べたような、IDFT(IFFT)によりFSKシンボルを生成する方法を使用すれば、生成される各FSKシンボルの最初と最後の位相が0となり、各FSKシンボル間の位相を連続とすることが可能である。
Also in the present embodiment, the phases of the FSK symbols combined in the time domain need to be continuous. Therefore, each FSK
拡散部14以降の各部の動作は実施の形態1で説明したとおりである。
The operation of each unit after the diffusing
(受信機の説明)
図8は、実施の形態2の受信機(受信機2aとする)の構成例を示す図である。図示したように、受信機2aは、実施の形態1で説明した受信機2を変形し、FSK復調部30を複数備えるようにしたものである。
(Description of receiver)
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration example of a receiver (referred to as a
実施の形態1の受信機2では、1個のFSK復調部30で1ブロック内のS個のFSKシンボルを1個ずつ復調する構成としていたが、本実施の形態の受信機2aでは、複数のFSK復調部30を用いてS個のFSKシンボルを並列して復調する。こうすることで、復調に要する処理時間を実施の形態1の場合よりも短くしている。
In the
受信機2aはFSK復調部30をSmax個備えている。なお、このSmaxは、既に説明したとおり、通信システムで想定される、1送信ブロック内のFSKシンボル数Sの最大値である。受信機2aにおいては、逆拡散後の信号が逆拡散後信号分割部29に入力されると、逆拡散後信号分割部29は、長さNの受信ブロックをS個の元のFSKシンボルに分割し、各FSKシンボルを各々異なるFSK復調部30へ出力する。そして、各FSK復調部30にてFSKシンボルの復調処理を並列に行う。Sの値(1≦S≦Smax)、およびどのFSKシンボルをどのFSK復調部30にて復調するかは、パラメータ記憶部31から指示される。
The
このように、本実施の形態の通信システムにおいて、送信機1aは、複数のFSK信号生成部11を備え、一括送信する(1ブロック化して送信する)各FSKシンボルの生成処理を並列に実施することとした。また、受信機2aは、複数のFSK復調部30を備え、一括送信されてきた各FSKシンボルの復調処理を並列に実施することとした。これにより、実施の形態1の通信システムと同様の効果が得られるとともに、以下に示すような効果が得られる。
As described above, in the communication system according to the present embodiment, the
送信機1aでは、1送信ブロックで送信する複数のFSKシンボルを並列に作成するため、一括送信する各FSKシンボルを生成する際の所要時間を実施の形態1の送信機1よりも短くすることができる。また、受信機2aでは、1受信ブロック内の複数のFSKシンボルを並列に復調するため、一括送信されてきた各FSKシンボルを復調する際の所要時間を実施の形態1の受信機2よりも短くすることができる。
In
なお、本実施の形態では、送信機1aと受信機2aを組み合わせた場合の信号送受信動作について示したが、送受信される信号自体は実施の形態によらず同じものであるから、以下のような組合せとすることも勿論可能である。
In the present embodiment, the signal transmission / reception operation when the
(1)送信機1a(図7参照)が送信した信号を受信機2(図5参照)が受信する形態
(2)送信機1(図2参照)が送信した信号を受信機2a(図8参照)が受信する形態
(1) Form in which receiver 2 (see FIG. 5) receives a signal transmitted by
以上のように、本発明にかかる送信機は、スペクトラム拡散方式を適用した通信システムに有用であり、特に、一次変調としてFSKを行う送信機に適している。 As described above, the transmitter according to the present invention is useful for a communication system to which a spread spectrum system is applied, and is particularly suitable for a transmitter that performs FSK as primary modulation.
1,1a 送信機
2,2a 受信機
11 FSK信号生成部
12 送信信号結合部
13,27 位相回転系列生成部
14 拡散部
15 CP付加部
16,22 周波数変換部
17 増幅器
18,21 アンテナ
19,31 パラメータ記憶部
23 CP除去部
24 離散フーリエ変換部
25 周波数領域等化部
26 逆離散フーリエ変換部
28 逆拡散部
29 逆拡散後信号分割部
30 FSK復調部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
情報データに対してFSK変調を実施してFSKシンボルを生成するFSK信号生成手段と、
複数のFSKシンボルを、各FSKシンボルの位相が連続となるように時間領域で結合して送信ブロックを生成する結合手段と、
位相回転系列を使用して前記送信ブロックを拡散する拡散手段と、
を備えることを特徴とする送信機。 A transmitter corresponding to a spread spectrum modulation system that performs FSK modulation with primary modulation,
FSK signal generation means for performing FSK modulation on information data to generate FSK symbols;
Combining means for combining a plurality of FSK symbols in the time domain so that the phases of the respective FSK symbols are continuous to generate a transmission block;
Spreading means for spreading the transmission block using a phase rotation sequence;
A transmitter comprising:
ことを特徴とする請求項1に記載の送信機。 The transmitter according to claim 1, wherein the phase rotation sequence is a phase rotation sequence having the same length as the transmission block.
FSKシンボルを生成するFSKシンボル生成手段を複数備え、
前記FSKシンボル生成手段の数は、前記複数のFSKシンボルの数と同じ、またはこれよりも多く、前記複数のFSKシンボルの数と同数のFSKシンボル生成手段を使用して前記複数のFSKシンボルを並列に生成することを特徴とする請求項1または2に記載の送信機。 The FSK signal generation means
A plurality of FSK symbol generation means for generating FSK symbols;
The number of FSK symbol generation means is the same as or more than the number of the plurality of FSK symbols, and the same number of FSK symbol generation means as that of the plurality of FSK symbols is used to parallelize the plurality of FSK symbols. The transmitter according to claim 1, wherein the transmitter is generated as follows.
対向する送信機が複数のFSKシンボルを時間領域で結合し、さらに位相回転系列を用いて拡散した信号である受信信号に対し、前記送信機が実行した拡散処理と逆の処理を実行して逆拡散する逆拡散手段と、
前記逆拡散手段により逆拡散された後の信号を複数のFSKシンボルに分割する分割手段と、
前記複数のFSKシンボルを復調する復調手段と、
を備えることを特徴とする受信機。 A receiver corresponding to a spread spectrum modulation system that performs FSK modulation by primary modulation,
The opposite transmitter performs a process reverse to the spreading process performed by the transmitter on the received signal, which is a signal obtained by combining a plurality of FSK symbols in the time domain and spread using a phase rotation sequence. Despreading means to diffuse;
Division means for dividing the signal after being despread by the despreading means into a plurality of FSK symbols;
Demodulation means for demodulating the plurality of FSK symbols;
A receiver comprising:
FSKシンボルに対してFSK復調処理を行うFSK復調手段を複数備え、
前記FSK復調手段の数は、前記複数のFSKシンボルの数と同じまたはこれよりも多く、前記FSKシンボルの数と同数のFSK復調手段を使用して前記複数のFSKシンボルを並列に復調することを特徴とする請求項4に記載の受信機。 The demodulating means includes
A plurality of FSK demodulation means for performing FSK demodulation processing on FSK symbols;
The number of the FSK demodulation means is equal to or greater than the number of the plurality of FSK symbols, and the same number of FSK demodulation means is used to demodulate the plurality of FSK symbols in parallel. The receiver according to claim 4, wherein
信号受信側の通信装置が請求項4または5に記載の受信機を備えることを特徴とする通信システム。 A communication device on the signal transmission side includes the transmitter according to claim 1, 2, or 3,
A communication system comprising a receiver according to claim 4 or 5 on a signal receiving side communication device.
前記送信側の通信装置の各々においては、前記送信ブロックを生成する際に結合するFSKシンボルの数、およびFSKシンボルの長さを、信号受信側の通信装置との間で個別に決定した値とする
ことを特徴とする請求項6に記載の通信システム。 It has multiple communication devices on the signal transmission side,
In each of the transmission side communication devices, the number of FSK symbols combined when generating the transmission block, and the value of the FSK symbol length determined individually with the signal reception side communication device; The communication system according to claim 6.
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