JP2019012884A - 復号装置および受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、逆拡散処理を迅速に行うことを目的とする。
【解決手段】超音波受信装置は、スペクトラム拡散信号から復号対象符号としてのスペクトラム拡散受信符号を抽出する符号抽出部１２と、基準符号を出力する基準符号生成部１６と、スペクトラム拡散受信符号と基準符号との排他的論理和演算を実行しＮチップＸＯＲ演算符号を求めるＸＯＲ演算部１８と、複数の記憶領域を有するメモリ２２と、複数の記憶領域のうち、ＮチップＸＯＲ演算符号によって指定されるアドレスを有する記憶領域に記憶された同期フラグＰおよび復号値Ｑを取得する記憶値取得部２０とを備える。複数の記憶領域のそれぞれには、各記憶領域のアドレスを表す符号のアクティブ桁の個数に応じた同期フラグＰおよび復号値Ｑが記憶されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、復号装置および受信装置に関し、特に、逆拡散処理を実行する装置に関する。

電磁波や超音波を利用したセンサや通信システム等には、スペクトラム拡散技術が広く用いられている。スペクトラム拡散技術では、通信対象の符号に送信機が拡散処理を施してスペクトラム拡散信号を生成し送信する。拡散処理は、通信対象の符号の１ビットごとに、拡散符号を反転または非反転とした信号を生成する処理である。拡散処理では、例えば、通信対象の符号が０であるときは拡散符号を反転し、通信対象の符号が１であるときは拡散符号をそのままとしたスペクトラム拡散信号が得られる。受信機は、受信信号から抽出された符号に対して逆拡散処理を施し、通信対象の符号を復号する。

スペクトラム拡散技術では、受信機における逆拡散処理によって所望の信号が得られる一方で、受信ノイズはスペクトラムが拡散されてレベルが抑制される。そのため、信号対雑音比が向上しノイズ耐性の強い通信が行われる。また、スペクトラム拡散信号は、固有の拡散符号を用いて得られる信号であるため、秘匿性が高い。

以下の特許文献１〜５には、スペクトラム拡散信号に対し、逆拡散処理を施す技術が記載されている。

特開２０００−１１５０２５号公報 特開２００５−３１８６５５号公報 特開２００７−２５２００８号公報 特開２００７−１３４９７５号公報 特開２０００−３４９６８５号公報

一般に、逆拡散処理では、受信信号から抽出された符号と、基準符号としての拡散符号との排他的論理和（ＸＯＲ）を求めることによって排他的論理和符号を生成し、このＸＯＲ演算符号に含まれるアクティブ桁の値（２進数の場合、アクティブ桁の値は１）を加算合計する処理が実行される。したがって、ＸＯＲに加えて加算合計演算を実行する必要があり、逆拡散処理に長時間が要される。

本発明は、逆拡散処理を迅速に行うことを目的とする。

本発明は、スペクトラム拡散信号から復号対象符号を抽出する符号抽出部と、前記復号対象符号と基準符号との論理演算を実行し、論理演算符号を求める演算部と、複数の記憶領域を有するメモリと、前記複数の記憶領域のうち、前記論理演算符号によって指定されるアドレスを有する記憶領域に記憶された復号値を取得する記憶値取得部と、を備え、前記複数の記憶領域のそれぞれに、各記憶領域のアドレスを表す符号に応じた前記復号値が記憶されていることを特徴とする。

また、本発明は、スペクトラム拡散信号から復号対象符号を抽出する符号抽出部と、前記復号対象符号と基準符号との論理演算を実行し、論理演算符号を求める演算部と、複数の記憶領域を有するメモリと、前記複数の記憶領域のうち、前記論理演算符号によって指定されるアドレスを有する記憶領域に記憶された同期情報であって、前記復号対象符号と前記基準符号とが前記演算部に与えられるタイミングに関する同期情報を取得する記憶値取得部と、を備え、前記複数の記憶領域のそれぞれに、各記憶領域のアドレスを表す符号に応じた前記同期情報が記憶されていることを特徴とする。

また、本発明は、スペクトラム拡散信号から復号対象符号を抽出する符号抽出部と、前記復号対象符号と基準符号との論理演算を実行し、論理演算符号を求める演算部と、複数の記憶領域を有するメモリと、前記複数の記憶領域のうち、前記論理演算符号の一部によって指定されるアドレスを有する第１記憶領域に記憶された参照値を取得する第１記憶値取得部と、前記複数の記憶領域のうち、前記論理演算符号の残りの一部と前記参照値とによって指定されるアドレスを有する第２記憶領域に記憶された復号値を取得する第２記憶値取得部と、を備え、前記第１記憶領域に、前記第１記憶領域のアドレスを表す符号に応じた前記参照値が記憶されており、前記第２記憶領域に、前記参照値と、前記第２記憶領域のアドレスを表す符号と、に応じた前記復号値が記憶されていることを特徴とする。

また、本発明は、スペクトラム拡散信号から復号対象符号を抽出する符号抽出部と、前記復号対象符号と基準符号との論理演算を実行し、論理演算符号を求める演算部と、複数の記憶領域を有するメモリと、前記複数の記憶領域のうち、前記論理演算符号の一部によって指定されるアドレスを有する第１記憶領域に記憶された参照値を取得する第１記憶値取得部と、前記複数の記憶領域のうち、前記論理演算符号の残りの一部と前記参照値とによって指定されるアドレスを有する第２記憶領域に記憶された同期情報であって、前記復号対象符号と前記基準符号とが前記演算部に与えられるタイミングに関する同期情報を取得する第２記憶値取得部と、を備え、前記第１記憶領域に、前記第１記憶領域のアドレスを表す符号に応じた前記参照値が記憶されており、前記第２記憶領域に、前記参照値と、前記第２記憶領域のアドレスを表す符号と、に応じた前記同期情報が記憶されていることを特徴とする。

また、望ましくは、前記同期情報に基づいて、前記復号対象符号と前記基準符号とが論理演算される互いのタイミングを制御するタイミング制御部、を備える。

また、望ましくは、前記復号対象符号および前記基準符号は、２進数で表される符号であり、前記演算部は、前記復号対象符号と前記基準符号との排他的論理和を求める。

また、本発明は、超音波を受信する受信部と、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の復号装置と、を備え、前記受信部は、受信された超音波に基づき前記スペクトラム拡散信号を前記符号抽出部に出力することを特徴とする。

本発明によれば、逆拡散処理を迅速に行うことができる。

実施形態に係る超音波受信装置の構成を示す図である。 基準符号とスペクトラム拡散受信符号との同期が確立している場合における、通信データＤａｔａ、アクティブ桁数Ｓ、同期フラグＰおよび復号値Ｑを示す図である。 変形例に係る超音波受信装置の構成を示す図である。 変形例に係る超音波受信装置の構成を示す図である。 応用実施形態に係る超音波受信装置の構成を示す図である。 超音波タグ監視システムの構成を示す図である。 超音波タグ監視システムの構成を示す図である。

（１）超音波受信装置の構成および動作の概要
図１には本発明の実施形態に係る超音波受信装置の構成が示されている。超音波受信装置は、スペクトラム拡散された超音波信号を受信し、受信信号から通信データを抽出する。

送信装置から送信される超音波信号は、スペクトラム拡散信号によって超音波を変調したものである。スペクトラム拡散信号は、通信データの１ビットに対し、Ｎチップ（Ｎは２以上の整数）の拡散符号によって拡散処理を施すことで得られる。例えば、通信データが１および０によって表される２進数であり、Ｎ＝１５の拡散符号が（０００１００１１０１０１１１１）である場合には、拡散処理によって、通信データの値「１」に対して（０００１００１１０１０１１１１）が生成され、通信データの値「０」に対して、拡散符号の１および０を反転した（１１１０１１００１０１００００）が生成される。送信装置は、このようにして得られたスペクトラム拡散信号によって、超音波に対して振幅変調、位相変調、周波数変調等の変調を施して超音波信号を生成し、送信する。

超音波受信装置の構成について説明する。超音波受信装置は、超音波受信部１０、符号抽出部１２、入力シフトレジスタ１４、基準符号生成部１６、排他的論理和演算部（ＸＯＲ演算部）１８、記憶値取得部２０、メモリ２２および情報処理部２４を備えている。超音波受信部１０に含まれるディジタル回路、符号抽出部１２、入力シフトレジスタ１４、基準符号生成部１６、ＸＯＲ演算部１８、記憶値取得部２０および情報処理部２４は、プログラムを実行することで各部の機能を実現するプロセッサによって構成してもよい。また、ハードウエアとしてのディジタル回路によって各部を個別に構成してもよい。

超音波受信部１０は、送信装置から送信された超音波信号を受信し、その超音波信号を電気信号である受信信号に変換して符号抽出部１２に出力する。符号抽出部１２は、復号対象符号としてのスペクトラム拡散受信符号を受信信号から１チップごとに抽出し、入力シフトレジスタ１４に１チップごとに順次出力する。

入力シフトレジスタ１４は、最後に符号抽出部１２から出力された１チップの符号を含んで過去に遡ってＮチップの符号を時系列順に記憶する。入力シフトレジスタ１４は、符号抽出部１２から新たに１チップのスペクトラム拡散受信符号が出力されるときは、最も先に記憶された１チップのスペクトラム拡散受信符号を削除し、新たな１チップのスペクトラム拡散受信符号を記憶する。入力シフトレジスタ１４に記憶されているＮチップのスペクトラム拡散受信符号（以下、ＮチップＳＳ受信符号という。）は、新たに１チップの符号が入力シフトレジスタ１４に記憶されるごとに、Ｎ桁の符号としてまとめてＸＯＲ演算部１８に出力される。

基準符号生成部１６はＮチップからなる基準符号をＮ桁の符号としてまとめてＸＯＲ演算部１８に出力する。基準符号は、送信装置が拡散処理に用いている拡散符号と同一の符号である。ＸＯＲ演算部１８は、１チップ周期でＮチップＳＳ受信符号が入力シフトレジスタ１４から出力されるごとに、ＮチップＳＳ受信符号と基準符号との排他的論理和（ＸＯＲ）を求める。そして、演算結果であるＮチップＸＯＲ演算符号（論理演算符号）を記憶値取得部２０に出力する。ここで、１と１の排他的論理和、および、０と０の排他的論理和はいずれも０であり、１と０の排他的論理和は１である。排他的論理和が０であることは２つの符号が同一であることを意味し、排他的論理和が１であることは２つの符号が異なることを意味する。

メモリ２２は、複数の記憶領域００００（ｈ）〜７ＦＦＦ（ｈ）を有し、各記憶領域にはアドレスが割り当てられている。符号「（ｈ）」は、その前に記載された符号が１６進数であることを示し、符号「００００（ｈ）」〜「７ＦＦＦ（ｈ）」は各記憶領域に割り当てられたアドレスを示す。記憶値取得部２０は、ＮチップＸＯＲ演算符号と同一の符号がアドレスとして割り当てられた記憶領域から、同期フラグＰおよび復号値Ｑを１チップ周期ごとに読み込む。

同期フラグＰは１または０の値を有し、１チップのスペクトラム拡散受信符号が入力シフトレジスタ１４に入力されたタイミング（入力タイミング）が、基準符号に対する同期タイミングであるか否かを示す同期情報である。ここで、同期タイミングとは、ＸＯＲ演算部１８に与えられるＮチップＳＳ受信符号と基準符号とが一致するタイミング、および、ＸＯＲ演算部１８に与えられるＮチップＳＳ受信符号を反転した符号と基準符号とが一致するタイミングをいう。同期フラグＰが０であることは、１チップのスペクトラム拡散受信符号の入力タイミングが同期タイミングでないことを意味する。一方、同期フラグＰが１であることは、１チップのスペクトラム拡散受信符号の入力タイミングが同期タイミングであることを意味する。

復号値Ｑは、スペクトラム拡散受信符号を逆拡散して得られる１または０の値である。同期フラグＰおよび復号値Ｑは、ＮチップＸＯＲ演算符号の特性に基づいて、各記憶領域に予め記憶されている。各記憶領域に記憶されている情報の詳細については後述する。

なお、図１では、メモリ２２が記憶領域００００（ｈ）〜７ＦＦＦ（ｈ）を有する例が示されている。このメモリ構成は、Ｎ＝１５である場合に採用され得る例である。

記憶値取得部２０は、同期フラグＰおよび復号値Ｑを１チップ周期で情報処理部２４に出力する。情報処理部２４は、同期フラグＰが同期確立を示すタイミングに従って復号値Ｑを認識する。

（２）ＮチップＸＯＲ演算符号の特性
（２−１）ＮチップＸＯＲ演算符号のアクティブ桁の個数
超音波受信装置では、ＮチップＸＯＲ演算符号と同一の符号がアドレスとして割り当てられた記憶領域に、そのＮチップＸＯＲ演算符号に対して得られる同期フラグＰおよび復号値Ｑが予め記憶されている。これによって、適切な同期フラグＰおよび復号値Ｑが記憶値取得部２０から出力される。

ＮチップＸＯＲ演算符号に対して得られる同期フラグＰおよび復号値Ｑは、そのＮチップＸＯＲ演算符号のアクティブ桁の個数Ｓ（以下、ＸＯＲアクティブ桁数Ｓという。）に基づいて定まる。ＸＯＲアクティブ桁数Ｓは、ＸＯＲ演算部１８に与えられた基準符号とＮチップＳＳ受信符号とが近似している度合いを示し、この近似度合いがＮチップＳＳ受信符号の同期タイミングや、スペクトラム拡散受信符号を逆拡散した復号値を示すためである。以下では、メモリ２２の各記憶領域に記憶される同期フラグＰおよび復号値Ｑについて説明するため、Ｎ＝１５の拡散符号として（０００１００１１０１０１１１１）が用いられる例につき、ＸＯＲアクティブ桁数Ｓの特性について説明する。

（２−２）同期タイミングにおけるＸＯＲアクティブ桁数Ｓ
符号抽出部１２が、１チップのスペクトラム拡散受信符号を入力シフトレジスタ１４に出力するタイミングが同期タイミングである場合、ＸＯＲアクティブ桁数Ｓは０または１５となる。ここで、同期タイミングはＮチップ周期（１５チップ周期）ごとのタイミングであり、１５チップからなるスペクトラム拡散受信符号が符号抽出部１２からＸＯＲ演算部１８に出力されるタイミングである。

ＸＯＲアクティブ桁数Ｓが１５であることは、通信データの符号が０であることを意味し、ＮチップＳＳ受信符号を逆拡散して得られる復号値が０であることを意味する。そして、ＸＯＲアクティブ桁数Ｓが０であることは、通信データの符号が１であることを意味し、ＮチップＳＳ拡散受信符号を逆拡散して得られる復号値が１であることを意味している。

なお、通信データの符号が０であるときにスペクトラム拡散受信符号に誤りが生じたときは、ＸＯＲアクティブ桁数Ｓは１５から誤りのある桁数を減算した値となる。また、通信データの符号が１であるときにスペクトラム拡散受信符号に誤りが生じたときは、同期タイミングにおけるＸＯＲアクティブ桁数Ｓは誤りがある桁数となる。

（２−３）非同期タイミングにおけるＸＯＲアクティブ桁数Ｓ
符号抽出部１２が、１チップのスペクトラム拡散受信符号を入力シフトレジスタ１４に出力するタイミングが同期タイミングでない場合、ＸＯＲアクティブ桁数Ｓは、最小値０および最大値１５のいずれでもない値となる。送信側で用いられている拡散符号が（０００１００１１０１０１１１１）である場合、ＸＯＲアクティブ桁数Ｓは５以上、１０以下の値となる。

（２−４）通信データおよびＸＯＲアクティブ桁数の例
図２（ａ）および（ｂ）には、それぞれ、通信データＤａｔａおよびＸＯＲアクティブ桁数Ｓの例が示されている。通信データＤａｔａは、１ビット周期が経過するごとに、１，０，１，０，１，１，０・・・・・・の値を有している。ＸＯＲアクティブ桁数Ｓは１チップ周期δで変化する。

時刻ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３，・・・・・は同期タイミングである。通信データＤａｔａが１であるときの同期タイミングｔ０，ｔ２、ｔ４およびｔ５では、ＮチップＸＯＲ演算符号に含まれる符号は総て０となり、ＸＯＲアクティブ桁数Ｓは０となる。また、通信データＤａｔａが０であるときの同期タイミングｔ１およびｔ３では、ＮチップＸＯＲ演算符号に含まれる符号は総て１となり、ＸＯＲアクティブ桁数Ｓは１５となる。一方、非同期タイミングでは、ＸＯＲアクティブ桁数Ｓは、５以上、１０以下の範囲で変動する。

（３）メモリの各記憶領域に記憶されている情報
上述のようなＸＯＲアクティブ桁数Ｓの特性に基づき、ＸＯＲアクティブ桁数Ｓが第１閾値Ｔ１以上、かつ、第２閾値Ｔ２以下であるＮチップＸＯＲ演算符号に対しては、同期フラグＰとして０が得られるような情報がメモリ２２の各記憶領域に記憶されている。そして、ＸＯＲアクティブ桁数Ｓが第１閾値Ｔ１未満、または、第２閾値Ｔ２を超えるＮチップＸＯＲ演算符号に対しては、同期フラグＰとして１が得られるような情報がメモリ２２の各記憶領域に記憶されている。Ｎ＝１５の拡散符号として（０００１００１１０１０１１１１）が用いられる例では、第１閾値Ｔ１は５であり、第２閾値Ｔ２は１０である。

また、通信データが１であるときにＸＯＲアクティブ桁数Ｓが０となり、通信データが０であるときにＸＯＲアクティブ桁数ＳがＮとなるという特性に基づき、ＸＯＲアクティブ桁数Ｓが第３閾値Ｔ３以下であるＮチップＸＯＲ演算符号に対しては、復号値Ｑとして１が得られるような情報がメモリ２２の各記憶領域に記憶されている。そして、ＸＯＲアクティブ桁数Ｓが第４閾値Ｔ４以上であるＮチップＸＯＲ演算符号に対しては、復号値Ｑとして０が得られるような情報がメモリ２２の各記憶領域に記憶されている。Ｎ＝１５の拡散符号として（０００１００１１０１０１１１１）が用いられる例では、第３閾値Ｔ３は７であり、第４閾値Ｔ４は８である。

メモリ２２の各記憶領域に記憶されている具体的な情報につき図１に戻って説明する。メモリ２２の記憶領域００００（ｈ）〜７ＦＦＦ（ｈ）のそれぞれには、自らに割り当てられたアドレスをＮチップＸＯＲ演算符号とみなした場合における、そのＮチップＸＯＲ演算符号から得られるべき同期フラグＰと復号値Ｑが予め記憶されている。同期フラグＰおよび復号値Ｑは、これらが記憶された記憶領域のアドレスのアクティブ桁数Ｒに基づいて定められている。

αをある１６進数として、記憶領域α（ｈ）には、１６進数αを２進数に変換したときのアクティブ桁数Ｒに応じて次のような同期フラグＰが記憶されている。すなわち、２進数αのアクティブ桁数Ｒが第１閾値Ｔ１以上、かつ、第２閾値Ｔ２以下である記憶領域α（ｈ）には、同期フラグＰとして非同期を示すＰ＝０が記憶されている。そして、２進数αのアクティブ桁数Ｒが第１閾値Ｔ１未満、または、第２閾値Ｔ２を超える記憶領域α（ｈ）には、同期フラグＰとして同期を示すＰ＝１が記憶されている。

また、記憶領域α（ｈ）には、２進数αのアクティブ桁数Ｒに応じて次のような復号値Ｑが記憶されている。すなわち、２進数αのアクティブ桁数Ｒが第３閾値Ｔ３以下である記憶領域α（ｈ）には、復号値ＱとしてＱ＝１が記憶されている。２進数αのアクティブ桁数Ｒが第４閾値Ｔ４以上である記憶領域α（ｈ）には、復号値ＱとしてＱ＝０が記憶されている。

（４）記憶値取得部の動作
記憶値取得部２０は、１チップ周期ごとにＸＯＲ演算部１８が出力するＮチップＸＯＲ演算符号β（ｈ）を取得する。記憶値取得部２０は、アドレスがＮチップＸＯＲ演算符号β（ｈ）と一致する記憶領域β（ｈ）に記憶されている同期フラグＰおよび復号値Ｑを取得し、同期フラグＰおよび復号値Ｑを情報処理部２４に出力する。これによって、１チップ周期ごとに記憶値取得部２０から情報処理部２４に同期フラグＰおよび復号値Ｑが出力される。

図２（ｃ）および（ｄ）には、記憶値取得部２０から情報処理部２４に出力される同期フラグＰおよび復号値Ｑがそれぞれ示されている。同期フラグＰは、同期タイミングである時刻ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３，・・・・・に１となり、非同期タイミングで０となる。復号値Ｑは、ＸＯＲアクティブ桁数Ｓが第３閾値Ｔ３＝７以下であるときに１となり、ＸＯＲアクティブ桁数Ｓが第４閾値Ｔ４＝８以上であるときに０となる。同期フラグＰが０であるときの復号値Ｑは技術的な意味を有さない。

一般に、逆拡散処理では、スペクトラム拡散受信符号と基準符号としての拡散符号とのＸＯＲを求めることによってＸＯＲ演算符号を生成し、このＸＯＲ演算符号に含まれるアクティブ桁の値を加算合計した相関値を求める処理が実行される。本実施形態に係る超音波受信装置によれば、ＸＯＲ演算部１８によってＮチップＸＯＲ演算符号が求められた後、アクティブ桁の値を実際に加算合計することなく同期フラグＰおよび復号値Ｑが求められる。そのため、同期処理および逆拡散処理が迅速となる。

また、第１閾値Ｔ１を０よりｅだけ大きい値とし、第２閾値Ｔ２をＮよりｅだけ小さい値とすることで、スペクトラム拡散受信符号にｅ−１以下の誤りがあったとしても、同期処理および逆拡散処理が適切に行われる。本実施形態では第１閾値Ｔ１が５、第２閾値Ｔ２が１０でありｅ＝５であるため、スペクトラム拡散受信符号に４桁までの誤りがあったとしても、同期フラグＰおよび復号値Ｑが適切に求められる。

（５）応用実施形態
図３には応用実施形態に係る超音波受信装置が示されている。図１に示された構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。この超音波受信装置は、図１に示されている超音波受信装置における記憶値取得部２０を、第１記憶値取得部２６および第２記憶値取得部２８に置き換えたものである。第１記憶値取得部２６は、ＸＯＲ演算部１８が出力するＮチップＸＯＲ演算符号のうち一部の符号を取得し、第２記憶値取得部２８は、ＸＯＲ演算部１８が出力するＮチップＸＯＲ演算符号のうち残りの一部の符号を取得する。メモリ３０に記憶される情報は、第１記憶値取得部２６および第２記憶値取得部２８が実行する処理に整合させたものとなっている。第１記憶値取得部２６および第２記憶値取得部２８が、ＮチップＸＯＲ演算符号を分割して処理することで、メモリ３０が備えるべき領域が削減される。

第１記憶値取得部２６は、ＮチップＸＯＲ演算符号を構成するＮチップの符号のうち、上位Ｍチップに相当する上位符号Ｘを取得する。ここで、上位Ｍチップとは、ＮチップＸＯＲ演算符号のうち、時系列で先に入力シフトレジスタ１４に入力されたＭチップのスペクトラム拡散受信符号に対応して求められたＭチップの符号をいう。第２記憶値取得部２８は、ＮチップＸＯＲ演算符号を構成するＮチップの符号のうち、残りの下位（Ｎ−Ｍ）チップに相当する下位符号Ｙを取得する。

例えば、Ｎ＝１５，Ｍ＝８であり、ＮチップＸＯＲ演算符号が（１００１１０１０１００１０１０）であり、左へ向かう符号ほど、入力シフトレジスタ１４に先に入力された符号に基づくものである場合、上位８チップ（１００１１０１０）が上位符号Ｘとして第１記憶値取得部２６に取得され、下位７チップ（１００１０１０）が下位符号Ｙとして第２記憶値取得部２８に取得される。

メモリ３０は、複数の記憶領域０００（ｈ）〜９７Ｆ（ｈ）を有する。記憶領域０００（ｈ）〜９７Ｆ（ｈ）のうち、記憶領域０００（ｈ）〜０ＦＦ（ｈ）のそれぞれには、自らに割り当てられたアドレスを２進数で表したときのアクティブ桁の個数、すなわち、アドレスを１および０による２進数で表したときにおける「１」の桁の個数が記憶されている。例えば、記憶領域００１（ｈ）には１が記憶されている。記憶領域００Ｆ（ｈ）には４が記憶されており、記憶領域０ＥＦ（ｈ）には７が記憶されている。記憶領域０００（ｈ）〜０ＦＦ（ｈ）のそれぞれに記憶されているアクティブ桁の個数は、記憶領域１００（ｈ）〜記憶領域９７Ｆ（ｈ）を参照するための参照値である。

Ｋを０以上、８以下の値として、記憶領域（Ｋ＋１）００（ｈ）〜記憶領域（Ｋ＋１）７Ｆ（ｈ）には、１６進数のアドレスの下２桁である００（ｈ）〜７Ｆ（ｈ）を２進数で表したときのアクティブ桁数にＫを加算した、トータルアクティブ桁数Ｒｔに応じた同期フラグＰが記憶されている。すなわち、記憶領域１００（ｈ）〜記憶領域９７Ｆ（ｈ）のうちトータルアクティブ桁数Ｒｔが第１閾値Ｔ１以上、かつ、第２閾値Ｔ２以下である記憶領域には、同期フラグＰとして非同期を示すＰ＝０が記憶されている。そして、トータルアクティブ桁数Ｒｔが第１閾値Ｔ１未満、または、第２閾値Ｔ２を超える記憶領域には、同期フラグＰとして同期を示すＰ＝１が記憶されている。送信装置が用いている拡散符号が（０００１００１１０１０１１１１）である場合、第１閾値Ｔ１は５であり、第２閾値Ｔ２は１０である。

また、記憶領域１００（ｈ）〜記憶領域９７Ｆ（ｈ）には、トータルアクティブ桁数Ｒｔに応じて次のような復号値Ｑが記憶されている。すなわち、トータルアクティブ桁数Ｒｔが第３閾値Ｔ３以下である記憶領域には、復号値ＱとしてＱ＝１が記憶されている。そして、トータルアクティブ桁数Ｒｔが第４閾値Ｔ４以上である記憶領域α（ｈ）には、復号値ＱとしてＱ＝０が記憶されている。送信装置が用いている拡散符号が（０００１００１１０１０１１１１）である場合、第３閾値Ｔ３は７であり、第４閾値Ｔ４は８である。

例えば、参照値Ｋ＝１に対応する記憶領域２０１（ｈ）は、アドレスの１６進数の下２桁が０１（ｈ）であり、このアクティブ桁数は１である。トータルアクティブ桁数Ｒｔは、１６進数の下２桁のアクティブ桁数１に参照値Ｋ＝１を加算した２である。トータルアクティブ桁数Ｒｔ＝２は第１閾値Ｔ１＝５未満であるため、記憶領域２０１（ｈ）には、同期フラグＰとして同期を示すＰ＝１が記憶されている。また、トータルアクティブ桁数Ｒｔ＝２は第３閾値Ｔ３＝７以下であるため、記憶領域２０１（ｈ）には、復号値ＱとしてＱ＝１が記憶されている。

参照値Ｋ＝４に対応する記憶領域５ＥＦ（ｈ）は、アドレスの１６進数の下２桁がＥＦ（ｈ）であり、このアクティブ桁数は７である。トータルアクティブ桁数Ｒｔは、１６進数の下２桁のアクティブ桁数７に参照値Ｋ＝４を加算した１１である。トータルアクティブ桁数Ｒｔ＝１１は第２閾値Ｔ２＝１０を超えるため、記憶領域５ＥＦ（ｈ）には、同期フラグＰとして同期を示すＰ＝１が記憶されている。また、トータルアクティブ桁数Ｒｔ＝１１は第４閾値Ｔ４＝８以上であるため、記憶領域５ＥＦ（ｈ）には、復号値ＱとしてＱ＝０が記憶されている。

参照値Ｋ＝４に対応する記憶領域５ＥＡ（ｈ）は、アドレスの１６進数の下２桁がＥＡ（ｈ）であり、このアクティブ桁数は５である。トータルアクティブ桁数Ｒｔは、１６進数の下２桁のアクティブ桁数５に参照値Ｋ＝４を加算した９である。トータルアクティブ桁数Ｒｔ＝９は、第１閾値Ｔ１＝５以上第２閾値Ｔ２＝１０以下であるため、記憶領域５ＥＡ（ｈ）には、同期フラグＰとして非同期を示すＰ＝０が記憶されている。また、トータルアクティブ桁数Ｒｔ＝９は第４閾値Ｔ４＝８以上であるため、記憶領域５ＥＦ（ｈ）には、復号値ＱとしてＱ＝０が記憶されている。

第１記憶値取得部２６および第２記憶値取得部２８の動作について説明する。第１記憶値取得部２６は、ＸＯＲ演算部１８から上位符号Ｘを取得すると、記憶領域０ｘｘ（ｈ）に記憶されている参照値Ｋ（ｈ）を読み込み、第２記憶値取得部２８に出力する。ただし、符号「ｘｘ」は、上位符号Ｘを１６進数で表現したものである。

第２記憶値取得部２８は、ＸＯＲ演算部１８から下位符号Ｙを取得すると、記憶領域（Ｋ＋１）ｙｙ（ｈ）に記憶されている同期フラグＰおよび復号値Ｑを情報処理部２４に出力する。ただし、符号「Ｋ＋１」は、第１記憶値取得部２６によって取得された参照値Ｋに１を加算した値を１６進数で表現したものである。符号「ｙｙ」は、下位符号Ｙを１６進数で表現したものである。

このような構成によれば、図１に示された超音波受信装置と同様の原理に基づき同期処理および逆拡散処理が迅速となる。また、スペクトラム拡散受信符号に所定数以下の誤りがあったとしても、同期処理および逆拡散処理が適切に行われる。

さらに、ＮチップＸＯＲ演算符号が上位符号Ｘと下位符号Ｙとに分割され、上位符号Ｘおよび下位符号Ｙのそれぞれによってアドレスが指定されるため、メモリ３０が備えるべき記憶領域が少なくなる。

図１に示された実施形態における符号抽出部１２、入力シフトレジスタ１４、基準符号生成部１６、ＸＯＲ演算部１８、記憶値取得部２０、メモリ２２および情報処理部２４によって構成される復号装置は、超音波受信装置の他、電波を受信する無線受信装置や有線通信用の受信装置に用いられてもよい。この場合、超音波受信部１０の代わりに、電波信号を受信する無線受信部、あるいは、通信線から光信号または電気信号を受信する有線受信部が用いられる。また、この復号装置における記憶値取得部２０を、図４に示されている第１記憶値取得部２６および第２記憶値取得値２８に置き換え、メモリ２２をメモリ３０に置き換えたものについても同様である。

（６）第１変形例
図４には、図１に示されている超音波受信装置の変形例が示されている。この超音波受信装置は、超音波受信部１０、符号抽出部１２、ＸＯＲ演算部１５、基準符号生成部１７、符号バッファ３４、記憶値取得部２１、メモリ２２およびタイミング制御部３２を備えている。図１に示されている構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。

超音波受信部１０は、送信装置から送信された超音波信号を受信し、その超音波信号を電気信号である受信信号に変換して符号抽出部１２に出力する。符号抽出部１２は、復号対象符号としてのスペクトラム拡散受信符号を受信信号から１チップごとに抽出し、ＸＯＲ演算部１５に１チップごとに順次出力する。

基準符号生成部１７はＮチップからなる基準符号を１チップごとに順次、ＸＯＲ演算部１５に出力する。ＸＯＲ演算部１５は、スペクトラム拡散受信符号が符号抽出部１２から１チップ出力され、基準符号が基準符号生成部１７から１チップ出力されるごとに、スペクトラム拡散受信符号と基準符号との排他的論理和を求める。そして、演算結果であるＸＯＲ演算符号を１チップごとに順次、符号バッファ３４に出力する。

符号バッファ３４は、最後にＸＯＲ演算部１５から出力された１チップの符号を含んで過去に遡ってＮチップの符号を時系列順に記憶する。符号バッファ３４は、ＸＯＲ演算部１５から新たに１チップのＸＯＲ演算符号が出力されるときは、最も先に記憶された１チップのＸＯＲ演算符号を削除し、新たな１チップのＸＯＲ演算符号を記憶する。符号バッファ３４に記憶されているＮチップＸＯＲ演算符号は、Ｎチップ周期ごとに記憶値取得部２１に読み込まれる。すなわち、新たなＮチップＸＯＲ演算符号が符号バッファに記憶されるごとに、そのＮチップＸＯＲ演算符号が記憶値取得部２１に読み込まれる。

記憶値取得部２１は、Ｎチップ周期ごとに、ＮチップＸＯＲ演算符号と同一の符号がアドレスとして割り当てられた記憶領域から、同期フラグＰおよび復号値Ｑを読み込む。

同期フラグＰは１または０の値を有し、基準符号生成部１７が基準符号を出力するタイミングと、符号抽出部１２からスペクトラム拡散受信符号が出力されるタイミングとが同期しているか否かを示す同期情報である。同期フラグＰが０であることは、基準符号のタイミングがスペクトラム拡散受信符号のタイミングに同期していないことを意味する。一方、同期フラグＰが１であることは、基準符号のタイミングがスペクトラム拡散受信符号のタイミングに同期していることを意味する。

記憶値取得部２１は、同期フラグＰをタイミング制御部３２に出力すると共に、復号値Ｑを出力する。タイミング制御部３２は、同期フラグＰに基づいて基準符号生成部１７を制御することで、基準符号生成部１７が基準符号を出力するタイミングを制御し、基準符号のタイミングとスペクトラム拡散受信符号のタイミングとを同期させる。すなわち、タイミング制御部３２は、同期フラグＰが０であるときは基準符号生成部１７が次の１５チップ周期で基準符号を出力するタイミングを遅らせる。一方、同期フラグＰが１であるときは、タイミング制御部３２は、基準符号生成部１７が基準符号を出力するタイミングを次の１５チップ周期においても維持する。同期フラグＰが１であるときには、通信データが復号された値として、復号値Ｑが記憶値取得部２１から出力される。

このような構成によれば、図１に示された超音波受信装置と同様の原理に基づき同期処理および逆拡散処理が迅速となる。また、スペクトラム拡散受信符号に所定数以下の誤りがあったとしても、同期処理および逆拡散処理が適切に行われる。

（７）第２変形例
図５には、図３に示されている超音波受信装置の変形例が示されている。図３および図４に示された構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。この超音波受信装置は、図３に示されている超音波受信装置における第１記憶値取得部２６および第２記憶値取得部２８を、それぞれ、第１記憶値取得部２７および第２記憶値取得部２９に置き換えたものである。第１記憶値取得部２７は、符号バッファ３４に記憶されているＮチップＸＯＲ演算符号のうち一部の符号を読み込み、第２記憶値取得部２９は、符号バッファ３４に記憶されているＮチップＸＯＲ演算符号のうち残りの一部の符号を読み込む。

第１記憶値取得部２７および第２記憶値取得部２９は、Ｎチップ周期ごとに次のような処理を実行する。すなわち、第１記憶値取得部２７は、ＮチップＸＯＲ演算符号を構成するＮチップの符号のうち、時系列で先に符号バッファ３４に記憶された上位Ｍチップに相当する上位符号Ｘを読み込む。第２記憶値取得部２９は、ＮチップＸＯＲ演算符号を構成するＮチップの符号のうち、残りの下位（Ｎ−Ｍ）チップに相当する下位符号Ｙを読み込む。

例えば、Ｎ＝１５，Ｍ＝８であり、符号バッファ３４に記憶されている符号が（１００１１０１０１００１０１０）であり、このＮチップの符号が左から順に符号バッファ３４に記憶された場合、上位８チップ（１００１１０１０）が上位符号Ｘとして第１記憶値取得部２７に読み込まれ、下位７チップ（１００１０１０）が下位符号Ｙとして第２記憶値取得部２９に読み込まれる。

第１記憶値取得部２７および第２記憶値取得部２９がＮチップ周期ごとに実行する動作について説明する。第１記憶値取得部２７は、符号バッファ３４から上位符号Ｘを読み込むと、記憶領域０ｘｘ（ｈ）に記憶されている参照値Ｋ（ｈ）を読み込み、第２記憶値取得部２９に出力する。ただし、符号「ｘｘ」は、上位符号Ｘを１６進数で表現したものである。

第２記憶値取得部２９は下位符号Ｙを読み込むと、記憶領域（Ｋ＋１）ｙｙ（ｈ）に記憶されている同期フラグＰをタイミング制御部３２に出力する。ただし、符号「Ｋ＋１」は、第１記憶値取得部２７によって取得された参照値Ｋに１を加算した値を１６進数で表現したものである。符号「ｙｙ」は、下位符号Ｙを１６進数で表現したものである。タイミング制御部３２は、同期フラグＰに応じて基準符号生成部１７が基準符号を出力するタイミングを調整する。

また、第２記憶値取得部２９は下位符号Ｙを読み込むと、記憶領域（Ｋ＋１）ｙｙ（ｈ）に記憶されている復号値Ｑを出力する。

このような構成によれば、図３に示された超音波受信装置と同様の原理に基づき同期処理および逆拡散処理が迅速となる。また、スペクトラム拡散受信符号に所定数以下の誤りがあったとしても、同期処理および逆拡散処理が適切に行われる。

さらに、ＮチップＸＯＲ演算符号が上位符号Ｘと下位符号Ｙとに分割され、上位符号Ｘおよび下位符号Ｙのそれぞれによってアドレスが指定されるため、メモリ３０が備えるべき記憶領域が少なくなる。

（８）超音波タグ監視システム
図６には、上記の超音波受信装置を応用した超音波タグ監視システムが示されている。超音波タグ監視システムは、タグ監視装置３６、超音波送信装置３８−１〜３８−３、タグ４２、および無線装置４４を備えている。超音波送信装置３８−１〜３８−３は、それぞれ、タグ検出エリア４０−１〜４０−３に設置されている。タグ検出エリア４０−１〜４０−３のそれぞれは、超音波が透過し難い壁、あるいは超音波が透過しない壁で囲まれており、タグ検出エリア４０−１〜４０−３の相互間での超音波の伝搬が妨げられている。一方、各タグ検出エリアを囲む壁は電磁波が透過する。

超音波送信装置３８−１〜３８−３は、タグ監視装置３６の指令に従い、それぞれ、タグ検出エリア４０−１〜４０−３内に超音波信号を送信する。超音波送信装置３８−１〜３８−３が送信する超音波信号はスペクトラム拡散信号であり、タグ監視装置３６から与えられた互いに異なるＩＤ（Identification）を含んでいる。

タグ４２は、上述の各実施形態に係る超音波受信装置を備えている。タグ４２は、その所持者の居場所に応じて、タグ検出エリア４０−１〜４０−３のいずれかに位置する。タグ４２が、タグ検出エリア４０−ｊ（ｊは１〜３のいずれかの整数である。）に位置するときは、タグ４２は、超音波送信装置３８−ｊから送信された超音波信号を受信し、その超音波信号からＩＤを取得する。

タグ４２は、タグ４２が急激に移動したこと、鉛直方向に対して傾いたこと、所定時間以上に亘って移動しなかったこと等を検出するセンサを備えている。このようなセンサとして、例えば、加速度センサがある。これによってタグ４２は、その所持者が転倒したり、急病によって動けなくなったりした等の異常事態を検出する。タグ４２は、異常事態が検出されると、異常情報を無線装置４４に送信する。また、タグ４２は、所持者によって操作されるスイッチを有していてもよい。この場合、タグ４２は、スイッチが操作されたときに異常情報を無線装置４４に送信する。タグ４２は、異常情報を送信する際には、そのときに受信していた超音波信号から取得したＩＤを異常情報に含ませる。

無線装置４４は、異常情報をタグ監視装置３６に送信する。異常情報の送信は、有線通信によるものであってもよいし、無線通信によるものであってもよい。タグ監視装置３６は、異常情報に含まれるＩＤに基づいて、タグ検出エリア４０−１〜４０−３のうち、タグ４２が位置する検出エリアを特定する。タグ監視装置３６は、異常情報に含まれていたＩＤによって特定されたタグ検出エリアを表示する等によって、タグ４２の所持者に異常事態が発生したことや、タグ４２の所持者が居るタグ検出エリアを示す情報を監視システムのユーザに報知する。

この超音波監視システムでは、スペクトラム拡散信号としての超音波信号が各超音波送信装置３８−１〜３８−３から送信される。タグ４２は、逆拡散処理によってＮチップの情報から１ビットの情報を得るため、一定の周波数帯域内での信号対雑音比が向上する。したがって、所持者が衣服内にタグ４２を所持する等、微弱な超音波信号がタグ４２で受信される場合であっても、タグ４２は、超音波信号から確実にＩＤを取得する。

また、タグ検出エリア４０−１〜４０−３のそれぞれは、超音波を透過し難い壁、あるいは超音波が透過しない壁で囲まれており、タグ検出エリア４０−１〜４０−３の相互間での超音波の伝搬は妨げられている。これによって、自らが位置するタグ検出エリア外から送信された超音波信号を、タグ４２が受信することが避けられる。そのため、タグ監視システムは、タグ４２が位置する検出エリアを確実に特定することができる。

図７には、タグ監視装置３６を用いない場合の超音波タグ監視システムが示されている。超音波送信装置３８−１〜３８−３は、各自のＩＤを予め記憶している。超音波送信装置３８−１〜３８−３は、それぞれ、タグ検出エリア４０−１〜４０−３内にそれぞれのＩＤを含む超音波信号を送信する。タグ４２が、タグ検出エリア４０−ｊに位置するときは、タグ４２は、超音波送信装置３８−ｊから送信された超音波信号を受信し、その超音波信号からＩＤを取得する。

タグ４２は、所持者の異常事態が検出されると、異常情報を無線装置４４に送信する。無線装置４４は、異常情報に含まれるＩＤに基づいて、タグ検出エリア４０−１〜４０−３のうち、タグ４２が位置する検出エリアを特定する。無線装置４４は、異常情報に含まれていたＩＤによって特定されたタグ検出エリアを表示する等によって、タグ４２の所持者に異常事態が発生したことや、タグ４２の所持者が居るタグ検出エリアを示す情報を無線装置４４のユーザに報知する。

１０ 超音波受信部、１２ 符号抽出部、１５，１８ ＸＯＲ演算部、１６ 基準符号生成部、２０，２１ 記憶値取得部、２２，３０ メモリ、２６ 第１記憶値取得部、２８ 第２記憶値取得部、３２ タイミング制御部、３４ 符号バッファ、３６ タグ監視装置、３８−１〜３８−３ 超音波送信装置、４０−１〜４０−３ タグ検出エリア、４２ タグ、４４ 無線装置。

Claims (7)

1. スペクトラム拡散信号から復号対象符号を抽出する符号抽出部と、
   前記復号対象符号と基準符号との論理演算を実行し、論理演算符号を求める演算部と、
   複数の記憶領域を有するメモリと、
   前記複数の記憶領域のうち、前記論理演算符号によって指定されるアドレスを有する記憶領域に記憶された復号値を取得する記憶値取得部と、を備え、
   前記複数の記憶領域のそれぞれに、各記憶領域のアドレスを表す符号に応じた前記復号値が記憶されていることを特徴とする復号装置。
2. スペクトラム拡散信号から復号対象符号を抽出する符号抽出部と、
   前記復号対象符号と基準符号との論理演算を実行し、論理演算符号を求める演算部と、
   複数の記憶領域を有するメモリと、
   前記複数の記憶領域のうち、前記論理演算符号によって指定されるアドレスを有する記憶領域に記憶された同期情報であって、前記復号対象符号と前記基準符号とが前記演算部に与えられるタイミングに関する同期情報を取得する記憶値取得部と、を備え、
   前記複数の記憶領域のそれぞれに、各記憶領域のアドレスを表す符号に応じた前記同期情報が記憶されていることを特徴とする復号装置。
3. スペクトラム拡散信号から復号対象符号を抽出する符号抽出部と、
   前記復号対象符号と基準符号との論理演算を実行し、論理演算符号を求める演算部と、
   複数の記憶領域を有するメモリと、
   前記複数の記憶領域のうち、前記論理演算符号の一部によって指定されるアドレスを有する第１記憶領域に記憶された参照値を取得する第１記憶値取得部と、
   前記複数の記憶領域のうち、前記論理演算符号の残りの一部と前記参照値とによって指定されるアドレスを有する第２記憶領域に記憶された復号値を取得する第２記憶値取得部と、を備え、
   前記第１記憶領域に、前記第１記憶領域のアドレスを表す符号に応じた前記参照値が記憶されており、
   前記第２記憶領域に、前記参照値と、前記第２記憶領域のアドレスを表す符号と、に応じた前記復号値が記憶されていることを特徴とする復号装置。
4. スペクトラム拡散信号から復号対象符号を抽出する符号抽出部と、
   前記復号対象符号と基準符号との論理演算を実行し、論理演算符号を求める演算部と、
   複数の記憶領域を有するメモリと、
   前記複数の記憶領域のうち、前記論理演算符号の一部によって指定されるアドレスを有する第１記憶領域に記憶された参照値を取得する第１記憶値取得部と、
   前記複数の記憶領域のうち、前記論理演算符号の残りの一部と前記参照値とによって指定されるアドレスを有する第２記憶領域に記憶された同期情報であって、前記復号対象符号と前記基準符号とが前記演算部に与えられるタイミングに関する同期情報を取得する第２記憶値取得部と、を備え、
   前記第１記憶領域に、前記第１記憶領域のアドレスを表す符号のアクティブ桁の個数に応じた前記参照値が記憶されており、
   前記第２記憶領域に、前記参照値と、前記第２記憶領域のアドレスを表す符号と、に応じた前記同期情報が記憶されていることを特徴とする復号装置。
5. 請求項２または請求項４に記載の復号装置において、
   前記同期情報に基づいて、前記復号対象符号と前記基準符号とが論理演算される互いのタイミングを制御するタイミング制御部、を備えることを特徴とする復号装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の復号装置において、
   前記復号対象符号および前記基準符号は、２進数で表される符号であり、
   前記演算部は、
   前記復号対象符号と前記基準符号との排他的論理和を求めることを特徴とする復号装置。
7. 超音波を受信する受信部と、
   請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の復号装置と、を備え、
   前記受信部は、受信された超音波に基づき前記スペクトラム拡散信号を前記符号抽出部に出力することを特徴とする超音波受信装置。