JP2804258B2 - ディジタル通信装置 - Google Patents

ディジタル通信装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディジタル通信装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】通信分野において、マルチパスフェージ
ングのような伝送路特性が動的に大きく変動する環境下
では、スペクトラム拡散通信技術が高速データ伝送に適
している。
【0003】スペクトラム拡散通信技術を用いたデータ
通信方式には、大きく分けて、直接拡散(DS)方式と
周波数ホッピング(FH)方式とがある。回路規模及び
データ伝送の高速性の点ではDS方式が有利となるが、
チャネル容量及び通信の信頼性の点ではFH方式が有利
となる。FH方式には、高速FH方式と低速FH方式と
がある。高速FH方式は、短時間に搬送周波数を切替え
ながら通信を行なうため、低速FH方式に比べて、ハー
ドウェア規模は大きく増加するものの、マルチパスフェ
ージングに対する信頼性の点では有利となる。
【0004】FH方式の一次変調には、周波数シフトキ
ーイング(FSK)変調方式、位相シフトキーイング
(PSK)変調方式等があげられるが、位相制御が不要
である等の回路の簡単さから、FSK変調方式が比較的
用いられる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来のFH方式ディジ
タル通信装置の構成によれば、1チャネル当たりの伝送
のスループットは、1チャネルのみの通信を行なう場合
でも、複数チャネルの通信を行なう場合と変わらないも
のであった。
【0006】従来のFH方式ディジタル通信装置の他の
構成では、送信部においてPLLシンセサイザによる搬
送周波数波形の合成を行なっていたため、マイクロ秒オ
ーダーの高速な搬送周波数の切替えが難しく、高速FH
方式には適さない。更に、受信部において、包絡線検波
部に急峻な振幅特性のアナログバンドパスフィルタを搬
送周波数の数だけ用いていたので、ハードウェアの増大
を招いた。高速FH方式の実現のためにディジタル信号
処理により波形生成と周波数検出とを行なうことも考え
られるが、ディジタル信号処理のためのサンプリングク
ロックの周波数が高くなり過ぎる問題があった。また、
離散フーリエ変換(DFT)を用いた周波数検出は、D
FT演算区間をタイムスロットへ正確に同期させる必要
があり、従来は困難であった。
【0007】Mを4以上の整数として、M個の搬送周波
数による符号多重MFSK変調方式を用いるディジタル
通信装置も知られている。D.J.Goodman et al.,"Freque
ncy-Hopped Multilevel FSK for Mobile Radio", Bell
System Technical Journal,Vol.59, No.7, pp.1257-127
5, September 1980によれば、高速FH方式に基づいて
所要帯域内にM本の周波数(トーン)を用意し、時間/
周波数行列上で、ユーザごとにユニークな符号が割り当
てられる。ところが、DFT処理において高いサンプリ
ングレートが必要となり、ハードウェア実現上の問題と
なった。
【0008】ここで、多重度に応じてMFSK方式とF
H方式とのいずれかを選択して周波数多重通信を行なう
ようにした方式切替型のディジタル通信装置を想定す
る。ところが、送信部にデータスクランブリング機能を
備えていない場合には、送信データの出現確率に偏りが
生じると、送信信号スペクトラムにもまた偏りが生じ
る。更に、特定周波数成分が連続して現れると、受信部
においてタイミング抽出が困難となり、同期捕捉に時間
がかかる。また、受信部ではMFSK方式による動作モ
ードにおいて、雑音やスプリアス等の影響により複数の
受信信号が検出されることがあり、その場合には最尤ワ
ードを決定することができない。また、FH方式による
動作モードにおいても、多数決判定により複数のワード
が算出された場合、同様に最尤ワードを決定することが
できない。
【0009】G.Einarsson,"Address Assignment for a
Time-Frequency-Coded, Spread- Spectrum System", Be
ll System Technical Journal, Vol.59, No.7, pp.1241
-1255, September 1980 には、FH−MFSK方式のデ
ィジタル通信システムにおいてデータからホッピング符
号を生成するための2つの方法が提案されている。1つ
は同期システムを、他の1つは非同期システム(ユーザ
間でチップ同期はとれているが、フレーム同期はとれて
いない符号多重システム)を前提としたものであって、
いずれもリード・ソロモン符号に基づくものである。と
ころが、周波数選択性のフェージングの影響下では、特
定周波数成分の全てについて検出見逃し(miss,deleti
on)が発生することがあり得る。
【0010】本発明の目的は、全てのチャネルが空き状
態になった場合には、多値周波数シフトキーイング(M
FSK)変調方式を用いて高速にデータ伝送を行なうデ
ィジタル通信装置を提供することにある。
【0011】本発明の他の目的は、受信部でDFT演算
部による受信搬送周波数の検出を行ないつつも、サンプ
リングクロックの周波数及びハードウェア規模を大きく
増大させることなく、高速FH方式によるデータ通信を
行なうディジタル通信装置を提供することにある。
【0012】本発明の更に他の目的は、サブバンドの1
/2の帯域幅を信号処理できる低サンプリングレートの
DFTプロセッサを用いて、複数のサブバンドによる同
時通信が行なわれている環境下においても、特定のサブ
バンドに対するMFSK方式又は符号多重MFSK方式
の変復調を行なうディジタル通信装置を提供することに
ある。
【0013】本発明の更に他の目的は、スクランブラな
しで送信データのランダム化を行なうことができ、かつ
最尤ワードの決定手段を備えた方式切替型のディジタル
通信装置を提供することにある。
【0014】本発明の更に他の目的は、ランダムなホッ
ピング符号が得られるような、高フェージング耐性を有
するディジタル通信システムを提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のディジタル通信装置を用いた通信システム
は、複数のディジタル通信装置の間でタイムスロットを
共有(網同期)し、M、Nを整数としてタイムスロット
ごとにM個の搬送周波数の中からN個の搬送周波数を利
用し、かつNが1ならばMFSK変調方式を、Nが2以
上ならばFH変調方式を選択してNチャネルの周波数多
重通信を行なうこととしたものである。具体的に説明す
ると、本発明のディジタル通信装置は、次のような信号
処理部と、チャネル検出部と、復号化部とを有する受信
部と、次のような符号化部と、チャネル発生部と、波形
生成部とを有する送信部とを備えたものである。すなわ
ち、受信部の信号処理部は、伝送路から受信信号が入力
されると、該受信信号に対して、タイムスロットごとに
M個の搬送周波数に対するスペクトラム強度を算出し、
該算出したスペクトラム強度をチャネル検出部へ出力す
るものである。チャネル検出部は、信号処理部からスペ
クトラム強度が入力されると、該スペクトラム強度に基
づいて、チャネルを検出し、タイムスロットの位相制御
を行ない、更に、MFSK変調方式かFH変調方式かを
選択するとともに、各チャネルに対する受信符号データ
を復号化部へ出力するものである。復号化部は、チャネ
ル検出部から受信符号データが入力されると、チャネル
検出部によって選択された変調方式に従って、受信符号
データに対する復号化を行ない、受信情報データを出力
するものである。一方、送信部の符号化部は、送信情報
データが入力されると、チャネル検出部によって選択さ
れた変調方式に従って、送信情報データに対する符号化
を行ない、送信符号データをチャネル発生部へ出力する
ものである。チャネル発生部は、符号化部から得た送信
符号データに対してチャネルを割り当て、該チャネルに
対する搬送周波数を選択して波形生成部へ出力するもの
である。波形生成部は、チャネル発生部で選択された搬
送周波数の信号波形を、タイムスロットに同期して伝送
路へ送信信号として出力するものである。このディジタ
ル通信装置によれば、符号化部と復号化部との各々の処
理内容を変更するだけでFH方式とMFSK方式とが切
替えられ、チャネルの使用状況に応じて適応的に各方式
を使い分けられるため、信頼性を失うことなく、効率的
な高速データ伝送が実現できる。
【0016】本発明のディジタル通信装置を用いた他の
ディジタル通信システムは、複数のディジタル通信装置
の間でタイムスロットを共有(網同期)し、Mを2以上
の整数として、タイムスロットごとにM個の搬送周波数
の中から、複数のチャネルの各々に対する搬送周波数を
それぞれ選択して周波数多重通信を行なうこととしたも
のである。しかも、各ディジタル通信装置は、次のよう
な周波数選択部と、波形生成部とを有する送信部と、次
のようなダウンコンバータ部と、DFT演算部と、しき
い判定部と、同期信号発生部と、ラッチ部と、デコーダ
部とを有する受信部とを備えたものである。すなわち、
送信部の周波数選択部は、入力された送信データに対し
て、log2 Mビットごとに、変換テーブルに基づい
て、M個の搬送周波数の中から利用搬送周波数を決定す
るものである。波形生成部は、前記利用搬送周波数に対
応した周波数波形を、タイムスロットに同期して、1タ
イムスロット時間Tごとに、伝送路へ送信信号として出
力するものである。一方、受信部のダウンコンバータ部
は、伝送路から入力された受信信号を、低域側の周波数
帯域へ周波数ダウンコンバートするものである。DFT
演算部は、周波数ダウンコンバート後の信号に対して、
サンプリングクロックの周期Δtごとに、NをM以上の
整数として、最新1タイムスロット時間(T=N×Δ
t)分の離散フーリエ変換(DFT)を順次行なって、
M個の搬送周波数の各々に対するスペクトラム値I
(k)(k=1,2,...,M)を算出するものであ
る。しきい判定部は、スペクトラム値I(k)に対し
て、サンプリングクロックの周期Δtごとに、M個の搬
送周波数のうち、しきい値を越える搬送周波数のみを候
補搬送周波数として検出するものである。同期信号発生
部は、スペクトラム値I(k)及び候補搬送周波数か
ら、タイムスロット同期用の同期トリガ信号を発生する
ものである。ラッチ部は、同期トリガ信号のアサート時
における候補搬送周波数の全てを、受信搬送周波数とし
て決定するものである。デコーダ部は、受信搬送周波数
の各々に対して、周波数選択部と同じ変換テーブルに基
づいて、log2 Mビットの受信データをそれぞれ出力
するものである。このディジタル通信装置によれば、D
FT演算結果を用いた正確なタイムスロットの同期捕捉
が可能となり、高速FH方式に適した精度の高い周波数
検出によって、信頼性が高く、かつ周波数利用効率の高
いデータ通信が実現できる。
【0017】本発明の他のディジタル通信装置は、Mを
4以上の整数として、サブバンドごとにM個の搬送周波
数によるMFSK変調方式又は符号多重MFSK変調方
式を用いるディジタル通信装置において、1タイムスロ
ット時間をTとし、かつ周波数ステップ幅ΔfをΔf=
1/Tとするとき、複数のサブバンドが互いにオーバー
ラップしないように周波数間隔がM×4×Δf又はM×
2×Δfに設定された複数の基準発振信号を発生するた
めの複数の発振器と、所望のサブバンドの周波数ホッピ
ングに合わせて前記複数の発振器のうちのいずれかの基
準発振信号の周波数を局発周波数fcとして選択するた
めのセレクタとを有する基準発振部と、サブバンドごと
のM個の搬送周波数の各々が2/T以上の周波数間隔で
直交して配置されるように前記局発周波数fcを用いた
直交変調の結果をタイムスロットごとに送信するための
送信部と、受信信号が入力されると前記タイムスロット
ごとに受信した周波数を全て出力する受信部とを備えた
ものである。しかも、受信部は、局発周波数fc以下の
信号成分に起因した折り返し成分が直交関係を保ったま
ま局発周波数fc以上の周波数のすき間に配置されるよ
うに受信信号を低域側の周波数帯域へ周波数変換するた
めのダウンコンバータ部と、該ダウンコンバータ部の出
力からサブバンドの1/2の帯域幅分の信号成分を取り
出すためのローパスフィルタと、該ローパスフィルタの
出力を離散フーリエ変換(DFT)するためのDFT演
算部と、該DFT演算部の出力をレベル判定して得られ
た周波数に係る受信データを出力するためのレベル判定
部とを有することとしたものである。このディジタル通
信装置によれば、サブバンドの1/2の帯域を処理でき
る低サンプリングレートの離散フーリエ変換を用いて、
複数のサブバンドによる同時通信が行なわれている通信
環境下においても、特定の周波数を中心としたサブバン
ド内の周波数の検出が可能となる。
【0018】本発明の他のディジタル通信装置は、Mを
4以上の整数として、1タイムスロット時間Tの整数倍
である一定時間間隔Lごとにランダムに選び出された連
続するM個の搬送周波数によるMFSK変調方式又は符
号多重MFSK変調方式を用いるディジタル通信装置に
おいて、複数のサブバンドが互いにオーバーラップする
ように各サブバンドの周波数間隔に応じて設定された複
数の基準発振信号のうち、所望のサブバンドの周波数ホ
ッピングに合わせていずれかの基準発振信号の周波数を
局発周波数fcとして生成するための基準発振部と、M
個の搬送周波数の各々が2/T以上の周波数間隔で直交
して配置されるように局発周波数fcを用いた直交変調
の結果をタイムスロットごとに送信するための送信部
と、受信信号が入力されると前記タイムスロットごとに
受信した周波数を全て出力する受信部とを備えたもので
ある。しかも、受信部は、局発周波数fc以下の信号成
分に起因した折り返し成分が直交関係を保ったまま局発
周波数fc以上の周波数のすき間に配置されるように受
信信号を低域側の周波数帯域へ周波数変換するためのダ
ウンコンバータ部と、該ダウンコンバータ部の出力から
サブバンドの1/2の帯域幅分の信号成分を取り出すた
めのローパスフィルタと、該ローパスフィルタの出力を
離散フーリエ変換(DFT)するためのDFT演算部
と、該DFT演算部の出力をレベル判定して得られた周
波数に係る受信データを出力するためのレベル判定部と
を有することとしたものである。このディジタル通信装
置によれば、サブバンドの1/2の帯域を処理できる低
サンプリングレートの離散フーリエ変換を用いて、複数
のサブバンドによる同時通信が行なわれている通信環境
下においても、希望する周波数を中心としたサブバンド
内の周波数の検出が可能となる。
【0019】本発明の他のディジタル通信装置は、Mを
4以上の整数として、サブバンドごとにM個の搬送周波
数によるMFSK変調方式又は符号多重MFSK変調方
式を用いるディジタル通信装置において、送信部と受信
部とを備えたものである。しかも、受信部は、Nを2以
上の整数として空間的に離れたN個の地点から受信され
た信号をそれぞれ低域側の周波数帯域へ周波数ダウンコ
ンバートすることによりN系統のベースバンド信号を供
給するためのN本のダイバーシチ枝と、M個の搬送周波
数のそれぞれの信号レベルを算出するためのM個の演算
部で構成された周波数検出部と、M個の演算部に対して
前記N系統のベースバンド信号を割り当てるためのセレ
クタと、M個の演算部のうちの特定の演算部で算出され
た信号レベルが一定時間内にしきいレベルを超えない場
合には該特定の演算部に対して割り当てるベースバンド
信号を変更するようにセレクタを制御するためのタイマ
とを有することを特徴とするものである。このディジタ
ル通信装置によれば、各演算部において、フェージング
の影響を回避した受信が可能となる。
【0020】本発明の他のディジタル通信装置は、複数
のディジタル通信装置の間でタイムスロットを共有し、
かつMFSK変調方式又は符号多重MFSK変調方式を
用いて半二重データ通信を行なうディジタル通信システ
ムに用いられるディジタル通信装置であって、1本のア
ンテナを共用する送信部と受信部とを備えたものであ
る。しかも、受信部は、受信信号からタイムスロットの
エッジ情報を取り出すためのタイミング検出部と、タイ
ムスロットの同期制御のための再生同期信号と前記取り
出されたエッジ情報との間の位相誤差を検出するための
位相誤差検出部と、前記検出された位相誤差を記憶する
ための位相誤差記憶部と、前記記憶された位相誤差に基
づいて前記再生同期信号を補正するための位相誤差補正
部と、受信状態から送信状態への切替え直前に位相誤差
検出部により検出された位相誤差を基準位相誤差として
位相誤差記憶部に記憶保持させた後、送信状態では前記
記憶保持された基準位相誤差に基づくフィードフォワー
ド制御により一定時間間隔ごとに位相誤差補正部に前記
再生同期信号を補正させるためのタイマとを有すること
を特徴とするものである。このディジタル通信装置によ
れば、共用アンテナを用いて、同じ周波数帯域でFH−
MFSK方式のような符号分割多重アクセス(CDM
A)を行なう場合における網同期の維持が可能となる。
【0021】本発明の他のディジタル通信装置は、送信
部において畳込み符号器とインターリーバとを組み合わ
せて用いることにより、スクランブラを用いることなし
に送信データを符号化するものである。また、受信部に
おいて多数決復号器を用いることにより、最尤ワード復
号を行なうものである。具体的に説明すると、本発明の
ディジタル通信装置は、Mを2以上の整数として、タイ
ムスロットごとにM個の搬送周波数を利用し、かつ多重
度に応じてMFSK変調方式とFH変調方式とのいずれ
かを選択して周波数多重通信を行なうためのディジタル
通信装置であって、入力情報系列に応じた畳込み符号系
列を供給するための畳込み符号器と、該畳込み符号系列
に応じたインターリーブ系列を供給するためのインター
リーバと、該インターリーブ系列に応じたFH符号系列
を供給するためのFH符号器と、切替え信号に応じて前
記インターリーブ系列と前記FH符号系列とのいずれか
一方を送信系列として供給するための第1の切替器と、
タイムスロットごとに互いに独立したM個の周波数成分
のうち前記送信系列に対応した1個の周波数成分を含ん
だ送信信号を出力するためのM値独立信号送信部とを有
する送信部と、受信信号におけるM個の周波数成分の強
度をしきい判定することにより生成されたしきい判定パ
ターンを供給するためのM値独立信号受信部と、該しき
い判定パターンから多重度を判定して該多重度に従って
前記切替え信号を供給するための動作モード制御回路
と、前記しきい判定パターンに応じたFH復号パターン
を供給するためのFH復号器と、前記切替え信号に応じ
て前記しきい判定パターンと前記FH復号パターンとの
いずれか一方を選択するための第2の切替器と、該第2
の切替器によって選択されたパターンに応じた多数決復
号系列を供給するための多数決復号器と、該多数決復号
系列に応じたデインターリーブ系列を供給するためのデ
インターリーバと、該デインターリーブ系列に応じた情
報系列を出力するためのビタビ復号部とを有する受信部
とを備えた構成を採用したものである。このディジタル
通信装置によれば、畳込み符号器及びインターリーバに
より送信データを符号化することにより、スクランブラ
なしで送信データがランダム化される。その結果、送信
信号スペクトラムは均等化され、かつ特定の周波数成分
が連続して現れることが少なくなる。更に、受信部にお
ける多数決復号器は、ワードを構成するビットごとの多
数決判定を行なうことで、最尤ワードを決定する。
【0022】本発明の他のディジタル通信装置は、次の
ような変換手段と、演算手段とを有する周波数ホッピン
グ符号発生器(FH符号器)を備えたものである。すな
わち、変換手段は、データの取り得る値の数をM=2k
(kは正の整数)とし、かつ素数p及び正の整数rに対
して、ガロア体の元の数をQ=pr (>M)とすると
き、次の関数fを用いた変換式、すなわち、 w=f(x) により、前記ガロア体の元であるデータ値xを、前記ガ
ロア体の非零の元である符号wに変換するものである。
演算手段は、前記ガロア体の元であるユーザ識別番号を
iとし、前記ガロア体の原始元の1つをαとし、2以上
かつpr −1以下の整数Lに対して、L成分の拡散符号
ベクトルを^α=(1,α,α2 ,…,αL-1 )とし、
かつL成分の単位ベクトルを^e=(1,1,…,1)
とするとき、次のガロア演算、すなわち、 ^y=w・^α+i・^e により、前記符号wに応じて、L成分からなるホッピン
グ符号ベクトル^yを算出するものである。このディジ
タル通信装置では、Q>Mである。そして、データ値x
を予め非零の符号wに変換しておき、該符号wに基づい
てホッピング符号ベクトル^yを算出する。
【0023】
【発明の実施の形態】以下、本発明のディジタル通信装
置の具体例について、図面を参照しながら説明する。
【0024】図1は、本発明のディジタル通信装置の構
成例を示すものである。図1において、Tは送信部、R
は受信部、COは符号化部、CGはチャネル発生部、W
Gは波形生成部、DSは信号処理部、CDはチャネル検
出部、DEは復号化部を表している。送信部Tは、符号
化部COと、チャネル発生部CGと、波形生成部WGと
からなる。受信部Rは、信号処理部DSと、チャネル検
出部CDと、復号化部DEとからなる。また、dtは送
信情報データ、cooは送信符号データ、cgoは利用
搬送周波数、otは送信信号、orは受信信号、dso
はスペクトラム強度出力、cdoは受信符号データ、d
rは受信情報データ、tsはタイムスロット信号、mo
は方式制御信号を表している。
【0025】図1において、送信部Tには、2値の送信
情報データdtが入力される。符号化部COでは、送信
情報データdtに対する誤り訂正符号化が行なわれた後
に、方式制御信号moの状態に応じて、FH方式又はM
FSK方式に対する送信符号データcooが発生され
る。チャネル発生部CGでは、送信符号データcooの
log2 Mビットごとのブロックに基づいて、ブロック
ごとに割り当てられた搬送周波数情報が格納してあるメ
モリテーブルから、利用搬送周波数cgoが読み出され
る。ここに、M(Mは整数)は周波数多重通信システム
で利用可能な搬送周波数の最大数を表している。波形生
成部WGでは、利用搬送周波数cgoに対する1シンボ
ル分の信号波形が、ディジタルダイレクトシンセサイザ
(以下、単にディジタルシンセサイザという。)により
ディジタル的に生成され、シンボル区間を設定するタイ
ムスロット信号tsに同期して、送信信号otとして伝
送路に出力される。
【0026】受信部Rには、伝送路から受信信号orが
入力される。信号処理部DSでは、タイムスロット信号
tsに同期しながら、受信信号orの1シンボル区間に
対して、DFT処理が行なわれ、各搬送周波数ごとのス
ペクトラム強度が算出されて、スペクトラム強度出力
(DFT出力)dsoが出力される。チャネル検出部C
Dでは、1シンボルごとに、各搬送周波数ごとのスペク
トラム強度がしきい判定され、しきい値を越えた搬送周
波数から、受信符号データcdoが出力される。ここ
で、チャネル検出部CDから出力される方式制御信号m
oは、受信したチャネルの数、すなわち、しきい値を越
えた搬送周波数の数に応じて決定される。更に、チャネ
ル検出部CDからは、タイムスロット信号tsが搬送周
波数のスペクトラム強度に基づいて位相制御されて出力
される。復号化部DEでは、各受信符号データcdoに
対して、方式制御信号moの状態に応じて、FH方式又
はMFSK方式に対する復号化が行なわれる。FH方式
又はMFSK方式に対して復号化されたデータは、誤り
訂正の後に、2値の受信情報データdrとして再生され
て出力される。
【0027】図2は、図1中の送信部Tの詳細構成例を
表している。図2において、COは符号化部、CGはチ
ャネル発生部、WGは波形生成部、ECは誤り訂正符号
化部、HTはホッピングパターン発生部、CTは方式制
御部、SPはシリパラ変換部、CHTは周波数テーブ
ル、STはディジタルシンセサイザ、MXTはミキサ、
LTは基準発振器、BPTはバンドパスフィルタを表し
ている。また、dtは送信情報データ、ecoは誤り訂
正符号データ、htoはホッピングパターン、moは方
式制御信号、cooは送信符号データ、spoはSビッ
ト(S=log2M)送信符号データ、cgoは利用搬
送周波数、tsはタイムスロット信号、stoはディジ
タルシンセサイザSTの出力、ltoは局発信号、mx
toはミキサMXTの出力、otは送信信号を表してい
る。
【0028】図2において、符号化部COは、誤り訂正
符号化部ECと、ホッピングパターン発生部HTと、方
式制御部CTとから構成される。誤り訂正符号化部EC
では、入力される送信情報データdtに対して、畳み込
み符号、ブロック符号等による符号化が行なわれる。ホ
ッピングパターン発生部HTでは、FH方式におけるス
ペクトラム拡散用のホッピングパターンhtoが発生さ
れる。方式制御部CTでは、方式制御信号moがHIG
Hレベルのときは、誤り訂正符号データecoに対して
ホッピングパターンhtoを乗じたものがFH方式用の
送信符号データcooとして、また、方式制御信号mo
がLOWレベルのときは、誤り訂正符号データecoが
そのままMFSK方式用の送信符号データcooとして
発生されて出力される。
【0029】チャネル発生部CGは、シリパラ変換部S
Pと、周波数テーブルCHTとから構成される。シリパ
ラ変換部SPでは、シリアルに入力される送信符号デー
タcooが、Sビットごとのデータに区切られて、1シ
ンボル分の情報を表すSビット送信符号データspoと
してパラレルに出力される。周波数テーブルCHTは、
送信符号データspoに対する搬送周波数の対応情報を
もつROM等のメモリからなり、入力されるSビット送
信符号データspoごとに利用搬送周波数cgoが読み
出される。
【0030】波形生成部WGは、ディジタルシンセサイ
ザSTと、基準発振器LTと、ミキサMXTと、バンド
パスフィルタBPTとから構成される。ディジタルシン
セサイザSTでは、入力される利用搬送周波数cgoに
対して、等価低域系における周波数波形がディジタル的
に生成され、タイムスロット信号tsに同期して、1シ
ンボルごとにホッピングされて出力される。基準発振器
LTからは、局発信号ltoが発生される。ディジタル
シンセサイザ出力stoは、ミキサMXTにおいて局発
信号ltoによって周波数アップコンバートされた後
に、バンドパスフィルタBPTにおいて、ミキサ出力m
xtoから所望の帯域が取り出されて、送信信号otと
して伝送路に出力される。
【0031】図3は、図1中の受信部Rの詳細構成例を
表している。図3において、DSは信号処理部、CDは
チャネル検出部、DEは復号化部、BPRはバンドパス
フィルタ、LRは基準発振器、MXRはミキサ、LPR
はローパスフィルタ、DFTは離散フーリエ変換処理
部、3THはしきい判定部、MOGは方式制御信号発生
部、TSGはタイムスロット信号発生部、CHRは周波
数テーブル、RGはレジスタ、CRは方式制御部、HR
はホッピングパターン発生部、EDは誤り訂正復号化部
を表している。また、orは受信信号、bproはバン
ドパスフィルタBPRの出力、lroは局発信号、mx
roはミキサMXRの出力、lproはローパスフィル
タLPRの出力、dsoはDFT出力、tsはタイムス
ロット信号、unoはチャネルとして検出された搬送周
波数、usoはチャネルとして検出された搬送周波数の
スペクトラム強度、moは方式制御信号、cdoは受信
符号データ、rgoはレジスタRGの出力、hroはホ
ッピングパターン、hcoはホッピングパターン制御信
号、croは方式制御部CRの出力、drは受信情報デ
ータを表している。
【0032】図3において、信号処理部DSは、バンド
パスフィルタBPRと、基準発振器LRと、ミキサMX
Rと、ローパスフィルタLPRと、離散フーリエ変換処
理部DFTとから構成される。バンドパスフィルタBP
Rには、伝送路から受信信号orが入力されている。バ
ンドパスフィルタBPRは、受信信号orの周波数ダウ
ンコンバート時に、所望帯域外の信号のイメージ周波数
成分が重なるのを防止している。基準発振器LRから
は、周波数ダウンコンバート用の局発信号lroが発生
される。ミキサMXRでは、バンドパスフィルタ出力b
proに対して、局発信号lroによる周波数ダウンコ
ンバートが行なわれる。ローパスフィルタLPRでは、
ミキサ出力mxroから、DFT処理帯域外の不要な信
号成分が取り除かれる。離散フーリエ変換処理部DFT
では、タイムスロット信号tsに同期して、ローパスフ
ィルタ出力lproに対する1シンボル区間のDFT処
理が行なわれて、各搬送周波数ごとのスペクトラム強度
が算出される。ここで、DFT処理の1シンボル周期当
たりのサンプルポイント数は、標本化定理により2×M
ポイント以上とってあり、タイムスロット信号tsは正
確にシンボル同期していることが必要となる。
【0033】チャネル検出部CDは、しきい判定部3T
Hと、方式制御信号発生部MOGと、タイムスロット信
号発生部TSGと、周波数テーブルCHRとから構成さ
れる。しきい判定部3THでは、2×Mポイント以上の
DFT出力dsoの中から、各搬送周波数に対応付けら
れる周波数ポイントのスペクトラム強度に対して、しき
い判定が行なわれる。しきい値を越えるスペクトラム強
度をもつ搬送周波数の全てが、チャネルに対して対応付
けられたものとして検出されて、そのスペクトラム強度
uso及び搬送周波数unoが出力される。方式制御信
号発生部MOGでは、チャネルとして検出された各搬送
周波数から、チャネル数N(Nは整数)がカウントさ
れ、Nが2以上ならば方式制御信号moがHIGHレベ
ルで、また、Nが1ならば方式制御信号moがLOWレ
ベルで出力される。タイムスロット信号発生部TSGで
は、スペクトラム強度usoが連続するシンボル間でレ
ベル比較され、その比較結果によりタイムスロット信号
tsが位相制御されて発生される。周波数テーブルCH
Rでは、送信部Tのチャネル発生部CGの中の周波数テ
ーブルCHTと同じ対応情報をもったメモリテーブルか
ら、各搬送周波数unoに対する受信符号データcdo
がSビット単位で順次読み出される。
【0034】復号化部DEは、レジスタRGと、ホッピ
ングパターン発生部HRと、方式制御部CRと、誤り訂
正復号化部EDとから構成される。レジスタRGでは、
読み出された受信符号データcdoの全てが、1シンボ
ル周期ごとに更新されて格納され、方式制御部CRに対
してレジスタ出力rgoが出力される。方式制御部CR
では、方式制御信号moの状態がHIGHレベルであれ
ばFH方式が、また、方式制御信号moの状態がLOW
レベルであればMFSK方式が選択されて、復号化が行
なわれる。また、方式制御部CRでは、FH方式が選択
された場合には、受信すべきチャネルのホッピングパタ
ーン制御信号hcoを発生し、ホッピングパターン発生
部HRに対して、追尾すべきホッピングパターンを特定
する。レジスタ出力rgoは、ホッピングパターンhr
oによりスペクトラム逆拡散、すなわち、複数ある受信
符号データcdoの中から1つが特定されて、誤り訂正
復号化部EDへ出力される。また、MFSK方式が選択
された場合には、スペクトラム逆拡散は行なわれず、レ
ジスタ出力rgoが、そのまま誤り訂正復号化部EDへ
出力される。誤り訂正復号化部EDでは、方式制御部C
Rの出力croに対して、畳み込み符号、ブロック符号
等による誤り訂正が行なわれた後に、受信情報データd
rが再生されて出力される。
【0035】次に、図1の構成において、M=16の場
合を例にあげ、本ディジタル通信装置の回路動作につい
て詳細に説明する。なお、搬送周波数については、F
(x){x=1,2,3,...,16}を用いて表す
ものとする。
【0036】まず、図2の送信部Tの動作について説明
する。
【0037】図4は、図2の送信部Tにおける符号化部
COの詳細構成例を表している。図4の符号化部COに
おいて、方式制御部CTは、伝送レート変換部4RT
と、排他的論理和部4EXと、データセレクタ4SLと
からなり、eco1は第1の誤り訂正符号データを、e
co2は第2の誤り訂正符号データを表している。ま
た、ホッピングパターン発生部HTは、パラシリ変換部
4PSと、M系列発生部4MGとからなる。
【0038】送信情報データdtは、誤り訂正符号化部
ECで誤り訂正符号データecoに変換された後に、伝
送レート変換部4RTで、FH方式とMFSK方式との
それぞれに対するビットレートのデータに変換される。
すなわち、FH方式に対しては第1の誤り訂正符号デー
タeco1が、また、MFSK方式に対しては第2の誤
り訂正符号データeco2が出力される。このとき、S
=log2 M=4であるため、第2の誤り訂正符号デー
タeco2は、第1の誤り訂正符号データeco1に対
して、4倍のビット速度となる。ホッピングパターン発
生部HTでは、FH方式選択時にホッピングパターンh
toが発生される。そのため、M系列発生部4MGで
は、15の系列をとる疑似ランダム符号が4ビットごと
に発生され、パラシリ変換部4PSでシリアルなデータ
に変換されて、ホッピングパターンhtoとして出力さ
れる。排他的論理和部4EXでは、ホッピングパターン
htoが第1の誤り訂正符号データeco1のスペクト
ラム拡散に使用される。データセレクタ4SLには、F
H方式用のスペクトラム拡散後の第1の誤り訂正符号デ
ータeco1、又は、MFSK方式用の第2の誤り訂正
符号データeco2が入力され、方式制御信号moがH
IGHレベルの場合には、FH方式用のスペクトラム拡
散後の第1の誤り訂正符号データeco1が、また、方
式制御信号moがLOWレベルの場合には、MFSK方
式用の第2の誤り訂正符号データeco2が、送信符号
データcooとして出力される。この送信符号データc
ooは、チャネル発生部CGのシリパラ変換部SPで4
ビット送信符号データspoに変換され、図5に示す対
応情報をもつ周波数テーブルCHTから、利用搬送周波
数cgoが読み出される。なお、図6は、図5に対応す
る受信部Rの中のチャネル検出部CDの周波数テーブル
CHRの内容を示している。
【0039】図7に、図4の回路においてFH方式が選
択された場合の動作タイミングを示す。また、図8に、
図4の回路においてMFSK方式が選択された場合の動
作タイミングを示す。図7の場合には、シンボル時間T
ごとに、利用搬送周波数cgoがF(1)→F(9)→
F(13)の順に読み出されている。なお、方式制御部
CRの中の排他的論理和部4EXは、第1の誤り訂正符
号データeco1とホッピングパターンhtoとのイク
スクルーシブNOR操作を実行するものとする。図8の
場合には、シンボル時間Tごとに、利用搬送周波数cg
oがF(1)→F(2)→F(3)の順に読み出されて
いる。
【0040】図9は、図8のMFSK方式が選択された
場合において、シンボル時間Tごと(t1,t2,t
3)の等価低域系における周波数波形(ディジタルシン
セサイザ出力sto)を表している。ディジタルシンセ
サイザ出力stoは、タイムスロット信号tsの立上り
エッジにホッピングポイントが位相同期されて出力され
る。
【0041】図10は、図8のMFSK方式が選択され
た場合において、等価低域系における利用搬送周波数の
遷移状況を示している。16個の搬送周波数は、それぞ
れ1/T間隔で周波数配置されており、時間経過(t
1,t2,t3)ごとにF(1)→F(2)→F(3)
と利用搬送周波数が遷移する。ディジタルシンセサイザ
出力stoは、ミキサMXTで所望の帯域に周波数アッ
プコンバートされた後に、他のディジタル通信装置に対
する送信信号otとして伝送路へ出力される。
【0042】次に、図3の受信部Rの動作について説明
する。
【0043】図11及び図12は、他のディジタル通信
装置の受信部Rで、図8に従って発生したMFSK方式
の送信信号otを受信した場合の、信号処理部DSにお
けるDFT処理の入力タイミングを表している。図11
はタイムスロット信号tsに対してDFT処理区間が非
位相同期状態の場合を、また、図12はタイムスロット
信号tsに対してDFT処理区間が位相同期状態の場合
を表している。
【0044】図11において、DFT処理区間1では搬
送周波数F(1)の信号成分に加えて搬送周波数F
(2)の信号成分の一部がDFT処理されており、DF
T処理区間ごとに2つのチャネルに対する搬送周波数が
検出されることになる。このとき、搬送周波数F(2)
のレベルがしきい判定部3THのしきいレベル以上とな
る場合には、搬送周波数の検出精度が低下する。例えば
無線通信等で遠近問題等が生じる場合には障害となるた
め、タイムスロット信号発生部TSGで、タイムスロッ
ト信号tsを位相制御することにより、図12の位相同
期状態への移行を行なう。図10の状態の場合には、D
FT処理区間1、DFT処理区間2、DFT処理区間3
のいずれもが、タイムスロット信号tsに、正確に位相
同期しているため、タイムスロット信号tsの1周期ご
とに、1つの搬送周波数unoのみが検出され、MFS
K方式に対する受信情報データdrが正しく復号化でき
る。
【0045】図13は、しきい判定部3THにおいて、
MFSK方式が選択される場合のチャネル検出状況図を
示している。図14は、しきい判定部3THにおいて、
FH方式が選択される場合のチャネル検出状況図を示し
ている。図13及び図14どちらの場合も、DFT処理
区間はタイムスロット信号tsに対して位相同期状態に
あるものとする。
【0046】図13において、搬送周波数F(1)は、
しきいレベル以上であるため、チャネルに対応付けられ
たものとして検出され、そのスペクトラム強度uso及
び搬送周波数unoが出力される。このとき、搬送周波
数F(10)は、多少のスペクトラム強度をもっている
が、しきいレベル以下であるため、ノイズとみなされ、
検出されない。方式制御信号発生部MOGでは、チャネ
ル数がN=1としてカウントされ、方式制御信号moが
LOWレベルで出力される。
【0047】図14において、搬送周波数F(1),F
(10),F(11)は、しきいレベル以上であるた
め、それぞれチャネルに対応付けられたものとして検出
され、それぞれのスペクトラム強度usoと搬送周波数
unoとが出力される。方式制御信号発生部MOGで
は、チャネル数がN=3としてカウントされ、方式制御
信号moがHIGHレベルで出力される。
【0048】図15は、図3に示されたチャネル検出部
CDの中のタイムスロット信号発生部TSGの詳細構成
例を表している。図15のタイムスロット信号発生部T
SGにおいて、MAXは最大値検出部、TRGはレジス
タ、COMPは比較判定部、DVCOはディジタル可変
分周器を表しており、mxnは最大スペクトラム強度、
mxpはレジスタ出力、dcntは位相制御信号を表し
ている。
【0049】図15において、最大値検出部MAXで
は、しきい判定部3THで検出された搬送周波数の中か
らスペクトラム強度の最大値が検出されて、最大スペク
トラム強度mxnが出力される。レジスタTRGには、
1シンボル時間Tだけ前に検出した最大スペクトラム強
度が格納されており、レジスタ出力mxpとして出力さ
れる。比較判定部COMPでは、最大スペクトラム強度
mxnとレジスタ出力mxpとのレベル比較により、位
相制御信号dcntが発生される。位相制御信号dcn
tは、ディジタル可変分周器DVCOに対して、最大ス
ペクトラム強度mxnがレジスタ出力mxpより大きい
場合には、1シンボル時間Tだけ前と同方向に位相制御
が行なわれ、また、最大スペクトラム強度mxnがレジ
スタ出力mxpより小さい場合には、1シンボル時間T
だけ前と逆方向に位相制御が行なわれる。これにより、
タイムスロット信号tsの位相同期が実現する。
【0050】以上、図1の構成を用いることにより、従
来のFH方式ディジタル通信装置のハードウェア構成を
大きく変更することなしに、高信頼性と高速性とを兼ね
備えたディジタル通信装置が実現できる。なお、図1の
構成では、搬送波伝送の場合を例にあげて説明を行なっ
たが、ベースバンド伝送でもよい。また、図1の構成に
おけるスペクトラム解析において、DFT処理ではな
く、搬送周波数ごとにマッチドフィルタによるエンベロ
ープ解析を行なってもよい。この場合、ハードウェア規
模は増大するが、タイムスロット信号tsによるシンボ
ルの同期が不要となる。
【0051】図16は、図3中の信号処理部DSの変形
例を示すものである。図16の信号処理部DSにおい
て、BPRはバンドパスフィルタ、EVDはキャリアセ
ンス部、LRは基準発振器、MXRはミキサ、LPRは
ローパスフィルタ、DFTは離散フーリエ変換処理部を
表しており、orは受信信号、bproはバンドパスフ
ィルタBPRの出力、evdoはキャリアセンス信号、
lroは局発信号、mxroはミキサMXRの出力、l
proはローパスフィルタLPRの出力、dsoはDF
T出力、tsはタイムスロット信号を表している。
【0052】図16において、キャリアセンス部EVD
では、バンドパスフィルタ出力bproに対する包絡線
検波が行なわれ、キャリアセンス信号evdoが発生さ
れる。離散フーリエ変換処理部DFTでは、キャリアセ
ンス信号evdoがアサートされた場合にのみ、ローパ
スフィルタ出力lproに対するDFT処理が行なわれ
る。これにより、離散フーリエ変換処理部DFTを間欠
動作させることができ、DFT処理に対する低消費電力
化が実現できる。その他の信号処理部DSの回路動作
は、図3で説明した場合と同様である。
【0053】図17は、図2中の符号化部COの変形例
を示すものである。図17の符号化部COにおいて、E
Cは誤り訂正符号化部、HTはホッピングパターン発生
部、CTは方式制御部、PRはプリアンブル発生部、1
5SLはデータセレクタを表しており、dtは送信情報
データ、ecoは誤り訂正符号データ、htoはホッピ
ングパターン、moは方式制御信号、cooは送信符号
データ、ponはプリアンブル制御信号、preはチャ
ープ符号データを表している。
【0054】図17において、プリアンブル発生部PR
では、送信情報データdtが入力されてからの予め決め
られた時間をプリアンブルシーケンスと設定するプリア
ンブル制御信号ponが発生される。プリアンブル制御
信号ponがアサートされている場合には、誤り訂正符
号化部ECの動作はディセーブルとなり、データセレク
タ15SLからは、チャープ符号データpreが選択さ
れて出力される。このとき、プリアンブル発生部PRか
ら発生されるチャープ符号データpreは、対応情報が
図5に基づくものとして、アップチャープの場合には図
18に示すアップチャープ符号データが、また、ダウン
チャープの場合には図19に示すダウンチャープ符号デ
ータが1シンボル時間Tごとに順次読み出される。プリ
アンブル制御信号ponがネゲートされている場合に
は、誤り訂正符号化部ECの動作がイネーブルとなり、
データセレクタ15SLからは、方式制御部CTの出力
が選択されて出力される。その他の符号化部COの回路
動作は、図2で説明した場合と同様である。
【0055】図20は、図17に対応した、図3の受信
部Rの変形例を示すものである。図20において、DS
は信号処理部、CDはチャネル検出部、DEは復号化
部、RGはレジスタ、PRDはプリアンブル検出部、C
Rは方式制御部、HRはホッピングパターン発生部、E
Dは誤り訂正復号化部を表している。また、orは受信
信号、dsoはDFT出力、tsはタイムスロット信
号、moは方式制御信号、cdoは受信符号データ、p
decは同定信号、fpsはDFT制御信号、creは
イネーブル信号、rgoはレジスタRGの出力、hro
はホッピングパターン、hcoはホッピングパターン制
御信号、croは方式制御部CRの出力、drは受信情
報データを表している。
【0056】図20において、プリアンブル検出部PR
Dでは、アップチャープを用いたプリアンブルの場合に
は、最下位搬送周波数F(1)に対応する受信符号デー
タcdoにレジスタ出力rgoが一致した時点から、1
シンボル時間Tごとに最下位搬送周波数F(1)から最
上位搬送周波数F(16)まで搬送周波数を順次変更さ
せながら、また、ダウンチャープを用いたプリアンブル
の場合には、最上位搬送周波数F(16)に対応する受
信符号データcdoにレジスタ出力rgoが一致した時
点から、1シンボル時間Tごとに最上位搬送周波数F
(16)から最下位搬送周波数F(1)まで搬送周波数
を順次変更させながら搬送周波数を追跡して、プリアン
ブルの同定を行なう。このプリアンブル検出部PRDで
は、プリアンブルの同定が確定すると、プリアンブルの
終了に同期してイネーブル信号creを出力し、方式制
御部CRに対して、使用するホッピングパターンhro
の位相制御を開始させる。更に、プリアンブル検出部P
RDでは、プリアンブルの同定が確定すると、チャネル
検出部CDの中のしきい判定部3TH(図3参照)に対
して、同定信号pdecを出力する。しきい判定部3T
Hでは、同定信号pdecがアサートされると、DFT
制御信号fpsにより、信号処理部DSの中の離散フー
リエ変換処理部DFT(図3参照)の演算制御を行な
う。
【0057】次に、図17及び図20の構成における離
散フーリエ変換処理部DFTに対する演算制御(周波数
誤差補正制御)について、以下詳細に説明する。
【0058】プリアンブルシーケンス時の送信部Tのデ
ィジタルシンセサイザSTでは、図21に示すアップチ
ャープ信号(F(1)→F(16))又はダウンチャー
プ信号(F(16)→F(1))に対応する搬送周波数
の信号波形が順次生成されるものとする。図21におい
て、f(p){p=0,1,2,...,127}は、
送信部Tを基準とした周波数座標上で等間隔で目盛られ
た周波数ポイントを表しており、ディジタルシンセサイ
ザSTで発生されたF(1)は周波数ポイントf(8)
に、F(2)は周波数ポイントf(10)に、F(1
6)は周波数ポイントf(38)に、 F(x)→f(2x+6){x=1,2,3,...,16} …(1) に従って対応しているものとする。
【0059】他のディジタル通信装置において、受信部
Rの信号処理部DSの中の離散フーリエ変換処理部DF
Tでは、周波数ダウンコンバート後のローパスフィルタ
出力lproに対して、搬送周波数間隔1/(2T)の
周波数分解能でDFT処理が行なわれる。ここで、送信
部Tの局発信号ltoの周波数と受信部Rの局発信号l
roの周波数との周波数誤差がΔfaだけあるものとす
ると、基準周波数座標上で、最下位搬送周波数F(1)
に対しては、図22に示すように、また、最上位搬送周
波数F(16)に対しては、図23に示すようにDFT
処理される。このとき、最下位搬送周波数F(1)に対
するスペクトラム強度は、周波数ポイントf(8)では
なく周波数ポイントf(9)の方に、また、最上位搬送
周波数F(16)に対するスペクトラム強度は、周波数
ポイントf(38)ではなく周波数ポイントf(39)
の方に対応付けた方が、周波数誤差がΔfaより小さい
Δfbとなるため、実際により近い値となる。プリアン
ブルシーケンス時の可変周波数範囲幅は予め判ってお
り、周波数誤差Δfaはチャネル間隔1/Tに比べて小
さいものと仮定すると、最下位搬送周波数F(1)又は
最上位搬送周波数F(16)に対する最大スペクトラム
強度の周波数ポイントを検出することにより、各ディジ
タル通信装置間の周波数誤差補正が可能となる。例え
ば、図22及び図23の場合には、チャネル検出部CD
の中のしきい判定部3TH(図3参照)における搬送周
波数の変更は、 F(x)→f(2x+7){x=1,2,3,...,16} …(2) に示す周波数ポイントに対して行なえば良いことにな
る。
【0060】以上、図17及び図20の構成を用いるこ
とにより、簡単な回路構成で、アップチャープ及びダウ
ンチャープ用のプリアンブルの発生及び検出が可能とな
り、このプリアンブルを用いることにより、マルチパス
フェージング環境下でのキャリアセンスが容易となる。
また、図20の構成において、周波数誤差補正は、プリ
アンブル検出時にのみ行ない、プリアンブル終了以降
は、周波数誤差補正後のチャネルに対して、1/Tの周
波数分解能の部分DFT処理を行なうことで、受信感度
の向上と演算量の低減が実現できる。
【0061】次に、図5及び図6の変形例について説明
を行なう。図24は、チャネル発生部CGの周波数テー
ブルCHT(図2参照)がもつ情報を、また、図25
は、チャネル検出部CDの周波数テーブルCHR(図3
参照)がもつ情報を表している。ハードウェア構成は、
図1〜図3で説明した場合と全く同様である。
【0062】この例では、図24の4ビット送信符号デ
ータspoと搬送周波数cgoに対して、また、図25
の搬送周波数unoと4ビット受信符号データcdoに
対して、プログレッシブ符号としてグレイ符号を用いた
対応付けが行なわれている。搬送周波数配置にプログレ
ッシブ符号を用いることにより、隣合う搬送周波数はビ
ット情報が1ビットしか変化しないため、各ディジタル
通信装置間の周波数誤差による誤り検出の影響を低減で
きる。
【0063】なお、図24及び図25のプログレッシブ
符号並びの対応情報を用いる場合に、アップチャープ信
号を発生させるためには、図26のチャープ符号データ
を、またダウンチャープ信号を発生させるためには、図
27のチャープ符号データを用いればよい。
【0064】図28は、本発明のディジタル通信装置の
他の構成例を示すものである。図28において、Tは送
信部、Rは受信部、CEは周波数選択部、WGは波形生
成部、WCSは余弦波正弦波生成部、WCは余弦波生成
部、WSは正弦波生成部、WCM及びWSMは各々ミキ
サ、WPは90°位相シフタ、WAは加算器、DVは1
/2分周器、SGは発振器、FDはダウンコンバータ
部、DPはDFT演算部、28CTはしきい判定部、S
Cは同期信号発生部、28LTはラッチ部、28CDは
デコーダ部を表している。また、dtは送信データ、u
cは利用搬送周波数、wcoは余弦波生成部WCの出
力、wsoは正弦波生成部WSの出力、wtは送信信
号、syscは周波数2/Δtのシステムクロック、s
mpcは周波数1/Δtのサンプリングクロック、sg
oは周波数fcの基準発振信号、wrは受信信号、wr
dはダウンコンバータ部FDの出力、dpoはDFT演
算部DPのスペクトラム値出力I(k)、ctoはしき
い判定部28CTのスペクトラム値出力I(k)及び候
補搬送周波数、stは同期トリガ信号、28ltoは受
信搬送周波数、drは受信データを表している。ここ
に、Δtはサンプリングクロックsmpcの周期であ
る。1/2分周器DV及び発振器SGは、送信部T及び
受信部Rで共有される。
【0065】図28において、送信部Tには、装置外部
においてFH方式又はMFSK方式に対して符号化され
た2値の送信データdtがシリアルに入力されている。
周波数選択部CEでは、シルアルな送信データdtが、
1タイムスロットおきにlog2 Mビットごとのブロッ
クに区切られて、ブロックごとに、搬送周波数F(k)
(k=1,2,...,M)の中から対応する利用搬送
周波数ucが、内部テーブルから読み出される。ここ
に、M(Mは2以上の整数)は、利用搬送周波数すなわ
ち利用チャネルの数、つまり送信データの系列長を表し
ている。波形生成部WGでは、利用搬送周波数ucに対
する周波数波形がディジタル的に生成され、受信部Rで
発生される同期トリガ信号stによりタイムスロットに
同期して、送信信号wtとして伝送路に出力される。
【0066】更に詳細に説明すると、波形生成部WGで
は、周波数直交変換に用いられる余弦波と正弦波とが、
利用搬送周波数ucのF(k)のkの値に応じて、余弦
波生成部WCと正弦波生成部WSとから、受信部Rで発
生される同期トリガ信号stに同期して、それぞれディ
ジタル的に生成される。式(3)、すなわち、 W1(k=奇数)=sin(2π×fc×t)・cos(2π×Δf×(2k −1)×t)+cos(2π×fc×t)・sin(2π×Δf×(2k−1) ×t)=sin(2π×(fc+Δf×(2k−1))×t) W1(k=偶数)=sin(2π×fc×t)・cos(2π×Δf×(2k −1)×t)−cos(2π×fc×t)・sin(2π×Δf×(2k−1) ×t)=sin(2π×(fc−Δf×(2k−1))×t) …(3) で表される周波数直交変換が用いられるものとすると、
余弦波生成部WCからは余弦波cos(2π×Δf×
(2k−1)×t)が、また、正弦波生成部WSからは
正弦波(−1)k-1 ×sin(2π×Δf×(2k−
1)×t)が生成される。ここに、Δfは周波数ステッ
プ幅、tは時間を表している。2つのミキサWCM,W
SM及び加算器WAでは、発振器SGからの基準発振信
号sgoすなわちcos(2π×fc×t)及び90°
位相シフタWPからの信号すなわちsin(2π×fc
×t)に対して、余弦波と正弦波とによる周波数直交変
換が行なわれ、タイムスロットに同期して利用搬送周波
数ucに対する周波数波形が生成されて、送信信号wt
として伝送路に出力される。なお、式(3)に代えて式
(4)、すなわち、 W2(k=偶数)=sin(2π×fc×t)・cos(2π×Δf×(2k −1)×t)+cos(2π×fc×t)・sin(2π×Δf×(2k−1) ×t)=sin(2π×(fc+Δf×(2k−1))×t) W2(k=奇数)=sin(2π×fc×t)・cos(2π×Δf×(2k −1)×t)−cos(2π×fc×t)・sin(2π×Δf×(2k−1) ×t)=sin(2π×(fc−Δf×(2k−1))×t) …(4) を採用してもよい。
【0067】受信部Rには、伝送路から受信信号wrが
入力されている。ダウンコンバータ部FDでは、受信信
号wrから、受信すべき可変周波数帯域内の信号成分が
取り出された後に、発振器SGからの基準発振信号sg
oにより、ディジタル信号処理が可能な低域側の周波数
帯への周波数ダウンコンバートが行なわれる。DFT演
算部DPでは、ダウンコンバータ出力wrdに対し、1
サンプリングクロックの周期Δtごとに、最新1タイム
スロット時間(T=N×Δt)分のNポイントのDFT
処理が順次行なわれる。ここに、NはM以上の整数であ
る。このときのDFT処理は、各搬送周波数が写像され
るM個の周波数ポイントに対してのみ行なわれる。これ
により、各搬送周波数F(k)(k=1,2,...,
M)に対する1サンプリングクロックごとのスペクトラ
ム値I(k)が算出される。しきい判定部28CTで
は、各チャネルごとのスペクトラム値I(k)が、スプ
リアスにより決定されるレベルでしきい判定され、しき
い値THを越える搬送周波数が候補搬送周波数Fd
(l)(l=0,...,s)として、各搬送周波数の
スペクトラム値I(k)とともに出力される。同期信号
発生部SCでは、しきい判定部出力ctoすなわちスペ
クトラム値I(k)及び候補搬送周波数Fd(l)に基
づいて、タイムスロットの同期抽出が行なわれ、同期ト
リガ信号stが生成される。ラッチ部28LTでは、同
期トリガ信号stがアサートされたタイミングの候補搬
送周波数Fd(l)が取り込まれ、受信搬送周波数28
ltoとして出力される。デコーダ部28CDでは、受
信搬送周波数28ltoのそれぞれに対応するlog2
Mビットのブロックのデータが、内部テーブルから読み
出されて、受信データdrとして出力される。受信デー
タdrは、装置外部において、FH方式又はMFSK方
式に応じて復号化される。
【0068】図29は、図28中の周波数選択部CE及
びデコーダ部28CDの中でプログレッシブ符号として
グレイ符号を用いて、M=16の場合の4ビットデータ
に対して、搬送周波数を対応付けたものである。これに
より、周波数変換誤差が1搬送周波数間隔(2×Δf)
以内であれば、受信搬送周波数28ltoからの4ビッ
ト受信データdrの復号時に、1ビット以内のエラーに
抑えることが可能となる。
【0069】ここで、図28の構成において、M=1
6、N=64、Δt=1/16(μs)、R=1の場合
の例を、以下詳細に説明する。ここに、1タイムスロッ
ト時間TはN×Δt=4μsである。周波数ステップ幅
Δfは、Δf=1/T×R=1/(N×Δt)=250
kHzである。
【0070】図30は、図28中の余弦波正弦波生成部
WCSの詳細構成例を表している。図30において、2
ACは7ビットのアキュムレータ、2IVはインバー
タ、2MPはデータセレクタ、2CMは余弦波メモリ、
2SMは正弦波メモリ、2CDA及び2SDAは各々D
/Aコンバータ、2CLF及び2SLFは各々ローパス
フィルタを表している。また、stは受信部Rからの同
期トリガ信号、syscはシステムクロック、2aco
はアキュムレータ出力、2ivoはインバータ出力、u
cは周波数選択部CEから与えられる利用搬送周波数F
(k)(k=1,2,...,16)、2cdは余弦波
データ、2sdは正弦波データ、wcoは余弦波生成部
出力、wsoは正弦波生成部出力を表している。
【0071】図30において、アキュムレータ2ACで
は、各タイムスロットごとに決定される利用搬送周波数
ucのF(k)(k=1,2,...,16)のkの値
から、システムクロック(その周波数は2/Δtすなわ
ち32MHzである。)syscごとに、2進数演算で
2k−1の値が順次累積されながら、アキュムレータ出
力2acoが生成される。ここで、アキュムレータ出力
2acoは、1タイムスロット当たり2×N=128
(=27 )ポイントの波形データが読み出されるものと
して、7ビット幅(0000000〜1111111)
とされており、オーバーフローするごとに巡回して演算
され、同期トリガ信号stがアサートされるごとにリセ
ットされる。余弦波メモリ2CMには1周期が128ポ
イントに標本化された余弦波データが、また、正弦波メ
モリ2SMには1周期が128ポイントに標本化された
正弦波データが、アドレス0000000を位相0°と
して、アドレス1111111まで、それぞれ量子化さ
れて格納されている。余弦波メモリ2CMでは、アキュ
ムレータ出力2acoをアドレスとした余弦波データ2
cdの読み出しが行なわれる。また、正弦波メモリ2S
Mでは、データセレクタ2MPにより、式(3)に従
い、kの偶数/奇数に応じて、すなわち、kが奇数であ
ればアキュムレータ出力2acoをアドレスとした、ま
た、kが偶数であればインバータ2IVでアキュムレー
タ出力2acoの極性を反転したインバータ出力2iv
oをアドレスとした、正弦波データ2sdの読み出しが
行なわれる。式(4)で表される周波数直交変換を行な
う場合には、kの偶数/奇数に応じて、これと逆の操作
となる。読み出された余弦波データ2cd及び正弦波デ
ータ2sdは、2つのD/Aコンバータ2CDA,2S
DAで、それぞれシステムクロックsyscに同期した
アナログ信号となり、2つのローパスフィルタ2CL
F,2SLFでそれぞれスムージングされて、余弦波生
成部出力wcoとしてcos(2π×Δf×(2k−
1)×t)が、また、正弦波生成部出力wsoとして
(−1)k-1 ×sin(2π×Δf×(2k−1)×
t)が生成される。
【0072】図31は、M=16個の搬送周波数の各々
に対し、式(3)で表される周波数直交変換後の周波数
配置を表している。搬送周波数F(k)のkの値に対し
て、周波数fcを基準として、kが奇数の場合にはΔf
×(2k−1)だけ高域側に、また、kが偶数の場合に
はΔf×(2k−1)だけ低域側に、交互に周波数配置
される。
【0073】また、図32は、M=16個の搬送周波数
の各々に対し、式(4)で表される周波数直交変換後の
周波数配置を表している。搬送周波数F(k)のkの値
に対して、周波数fcを基準として、kが奇数の場合に
はΔf×(2k−1)だけ低域側に、また、kが偶数の
場合にはΔf×(2k−1)だけ高域側に、交互に周波
数配置される。
【0074】図31及び図32に示すように、基準とな
る周波数fcに対して搬送周波数を互い違いに周波数配
置することにより、周波数直交変換(直交変調)時に、
余弦波生成部出力wsoと正弦波生成部出力wcoとの
正規化レベル誤差からサイドバンドにスプリアスが生じ
ても、他の搬送周波数に対する影響を低減できる。
【0075】図33は、図31で示した周波数直交変換
後の各搬送周波数F(k)(k=1,2,...,M)
に対し、受信部Rのダウンコンバータ部FDにおいて周
波数fcの基準発振信号sgoで周波数ダウンコンバー
ト(fcをDCへ)を行なった場合に、周波数写像され
る搬送周波数の周波数配置を表している。各搬送周波数
は周波数ダウンコンバート後に、周波数間隔が4×Δf
から2×Δfとなり、占有周波数帯域幅が可変周波数範
囲の半分となるため、DFT演算部DPは、可変周波数
範囲に等しい周波数16×4×Δfすなわち16MHz
をサンプリング周波数fsとして、DFT処理が可能と
なる。
【0076】上記式(3)で表される周波数直交変換に
代えて、式(5)、すなわち、 W3(k=奇数)=sin(2π×fc×t)・cos(2π×Δf×k×t )+cos(2π×fc×t)・sin(2π×Δf×k×t)=sin(2π ×(fc+Δf×k)×t) W3(k=偶数)=sin(2π×fc×t)・cos(2π×Δf×k×t )−cos(2π×fc×t)・sin(2π×Δf×k×t)=sin(2π ×(fc−Δf×k)×t) …(5) で表される周波数直交変換を用いてもよい。また、上記
式(4)で表される周波数直交変換に代えて、式
(6)、すなわち、 W4(k=偶数)=sin(2π×fc×t)・cos(2π×Δf×k×t )+cos(2π×fc×t)・sin(2π×Δf×k×t)=sin(2π ×(fc+Δf×k)×t) W4(k=奇数)=sin(2π×fc×t)・cos(2π×Δf×k×t )−cos(2π×fc×t)・sin(2π×Δf×k×t)=sin(2π ×(fc−Δf×k)×t) …(6) で表される周波数直交変換を用いてもよい。ハードウェ
ア構成については、図30で示したアキュムレータ2A
Cの2進数演算のみが異なるだけで、その他は全て同様
となる。すなわち、各搬送周波数F(k)のkの値に応
じて、kが順次累積されることになる。
【0077】図34は、M=16個の搬送周波数の各々
に対し、式(5)で表される周波数直交変換後の周波数
配置を表している。搬送周波数F(k)のkの値に対し
て、周波数fcを基準として、kが奇数の場合にはΔf
×kだけ高域側に、また、kが偶数の場合にはΔf×k
だけ低域側に、交互に周波数配置される。
【0078】また、図35は、M=16個の搬送周波数
の各々に対し、式(6)で表される周波数直交変換後の
周波数配置を表している。搬送周波数F(k)のkの値
に対して、周波数fcを基準として、kが奇数の場合に
はΔf×kだけ低域側に、また、kが偶数の場合にはΔ
f×kだけ高域側に、交互に周波数配置される。
【0079】式(5)又は式(6)を用いた場合も、図
31及び図32で説明した場合と同様の効果が得られ
る。しかも、図31及び図32の場合より、搬送周波数
間隔を狭められるために、搬送周波数を多くとることが
可能となる。ただし、その分だけ各搬送周波数間でのス
プリアスの影響は大きくなる。
【0080】図36は、図28中のDFT演算部DPの
うちの1つの搬送周波数F(k)に対するDFT演算部
DP(k)の詳細構成例を表している。図36におい
て、DP(k)は搬送周波数F(k)に対するDFT演
算部、8ADはA/Dコンバータ、8COはlog2
ビットカウンタ、8CMは余弦波メモリ、8SMは正弦
波メモリ、8MPはデータセレクタ、8MXは乗算器、
8SFAはa段の2×Nビットシフトレジスタ、8AL
は算術演算部(ALU)、8SFBはb段の2ビットシ
フトレジスタ、8ABは絶対値演算部(ABS)、8F
Fはフリップフロップを表している。ここに、log2
Nは6、2×Nは128である。また、wrdはダウン
コンバータ出力、syscはシステムクロック(その周
波数は2/Δtすなわち32MHzである。)、smp
cはサンプリングクロック(その周波数は1/Δtすな
わち16MHzである。)、8cooはlog2 Nビッ
トカウンタ8COの出力、8adoはA/Dコンバータ
8ADの出力、8cmoは余弦波データ、8smoは正
弦波データ、8mpoはデータセレクタ8MPの出力、
8mxoは乗算器8MXの出力、8sfaoは2×Nシ
フトレジスタ8SFAの出力、8aloは算術演算部8
ALの出力、8sfboは2ビットシフトレジスタ8S
FBの出力、8aboは絶対値演算部8ABの出力、I
(k)は搬送周波数F(k)に対応するスペクトラム値
を表している。更に、8sfb1は2ビットシフトレジ
スタ8SFBの1ビット目出力、8sfb2は2ビット
シフトレジスタ8SFBの2ビット目出力を表してい
る。
【0081】搬送周波数F(k)に対するDFT演算部
DP(k)では、ダウンコンバータ出力値をWdとする
と、kごとに、式(7)、すなわち、 I(k)=sqrt(Ic(j)2 +Is(j)2 ) Ic(j)=Σj=p-N+1 p (Wd(j)×cos(2π×Δf×(2k−1) ×Δt×j)) Is(j)=Σj=p-N+1 p (Wd(j)×sin(2π×Δf×(2k−1) ×Δt×j)) j=0,1,2,3,4,.. …(7) の演算を行なって、スペクトラム値I(k)を算出す
る。ここで、sqrt()は平方根関数であり、pは現
時点での絶対時間ポイントを表している。
【0082】図36において、ダウンコンバータ出力w
rdは、サンプリングクロックsmpcごとに、すなわ
ち式(7)におけるjごとに、A/Dコンバータ8AD
でaビットのディジタル信号へ変換される。余弦波メモ
リ8CM及び正弦波メモリ8SMには、搬送周波数F
(k)に対応する1タイムスロット時間長のN(=6
4)ポイント分の余弦波データ及び正弦波データが格納
されており、サンプリングクロックsmpcごとに、l
og2 Nビットカウンタ8COの出力8cooをアドレ
スとして読み出しが行なわれる。データセレクタ8MP
は、DFT処理における一部の演算(乗算及び加減算)
のためのハードウェアを時分割多重使用して処理するた
めのものであり、システムクロックsyscごとに、乗
算器8MXに対して、余弦波データ8cmo及び正弦波
データ8smoを交互に割り当てる。乗算器8MXで
は、A/Dコンバータ8ADのaビット出力8adoと
余弦波データ8cmo、及び、A/Dコンバータ8AD
のaビット出力8adoと正弦波データ8smoに対し
て、式(7)のWd(j)×cos(2π×Δf×(2
k−1)×Δt×j)の乗算とWd(j)×sin(2
π×Δf×(2k−1)×Δt×j)の乗算とが交互に
行なわれ、上位aビットの乗算結果8mxoが出力され
る。a段の2×Nビットシフトレジスタ8SFAとb段
の2ビットシフトレジスタ8SFBはともに、システム
クロックsyscで動作し、2×Nシフトレジスタ8S
FAでは、乗算結果8mxoに対する1タイムスロット
時間分の遅延が、また、2ビットシフトレジスタ8SF
Bでは、算術演算部出力8aloの1サンプリングクロ
ック時間分の遅延が行なわれる。算術演算部8ALで
は、システムクロックsyscごとに、乗算結果8mx
oにシフトレジスタ出力8sfboが加算され、かつシ
フトレジスタ出力8sfaoが減算されて、最新1タイ
ムスロット時間分のbビットの累積結果(相関値)であ
るIc(j)又はIs(j)が算出されて出力される。
絶対値演算部8ABでは、システムクロックsyscご
とに、2ビットシフトレジスタ8SFBの1ビット目出
力8sfb1と2ビット目出力8sfb2との自乗平均
(sqrt(Ic(j)2 +Is(j)2 )、又は、s
qrt(Is(j)2 +Ic(j+1)2 ))がとら
れ、同じjのタイミングでの絶対値演算部出力8abo
がスペクトラム値I(k)としてフリップフロップ8F
Fから出力される。
【0083】図28中のDFT演算部DPは、図36の
DFT演算部DP(k)を16個用いて構成され、その
他の構成は異なるkに対して共通となる。しかも、DF
T処理のためのサンプリング周波数が1/2で済むた
め、図36において、乗算器8MXと算術演算部8AL
との時分割構成によりハードウェアが低減される。な
お、絶対値演算部8ABについても、2つの搬送周波数
間、例えば、k=(1,2)、k=(3,4)、k=
(5,6)、k=(7,8)、k=(9,10)、k=
(11,12)、k=(13,14)、k=(15,1
6)の間でそれぞれ時分割構成をとらせることも可能で
ある。
【0084】図37は、図28中のしきい判定部28C
Tの詳細構成例を表している。図37において、GTは
しきい値制御部、9C(k)(k=1,2,...,1
6)は搬送周波数F(k)に対する第kのコンパレータ
をそれぞれ表している。また、I(k)は搬送周波数F
(k)に対応するスペクトラム値、smpcはサンプリ
ングクロック(その周波数は1/Δtすなわち16MH
zである。)、THはしきい値、en(k)は搬送周波
数F(k)に対応する第kのイネーブル信号を表してい
る。
【0085】図37において、図36のDFT演算部D
P(k)で算出されたスペクトラム値I(k)は、DF
T処理時のスプリアスレベルに応じてしきい値制御部G
Tで設定されるしきい値THで、各コンパレータ9C
(k)ごとに大小比較されて、各搬送周波数F(k)に
対応するイネーブル信号en(k)が生成される。イネ
ーブル信号en(k)は、スペクトラム値I(k)がし
きい値THを越えなかった場合にはHIGHレベルでア
サートされ、スペクトラム値I(k)がしきい値THを
越えた場合にはLOWレベルでネゲートされる。しきい
判定部28CTからは、16個のイネーブル信号en
(k)と16個のスペクトラム値I(k)とがしきい判
定部出力ctoとして同時に出力され(k=1,
2,...,16)、LOWレベルにネゲートされてい
る搬送周波数のスペクトラム値が、候補搬送周波数のス
ペクトラム値Id(l)(l=0,...,s)とな
る。
【0086】図38は、図37中のしきい値制御部GT
の詳細構成例を表している。図38において、10MD
は最大値検出部、10CPはコンパレータ、10RMは
最大値レジスタ、10DVは除算器、10Iは積分器、
10MTはしきい値メモリテーブルを表している。ま
た、I(k)は搬送周波数F(k)(k=1,
2,...,16)に対応するスペクトラム値、smp
cはサンプリングクロック(その周波数は1/Δtすな
わち16MHzである。)、10mdoは最大値検出部
10MDの出力、10cpoはコンパレータ10CPの
出力、10rmoはレジスタ10RMの出力、10dv
oは除算器10DVの出力、10ioは積分器10Iの
出力、THはしきい値を表している。
【0087】図38において、最大値検出部10MDに
は、サンプリングクロックsmpcごとに、スペクトラ
ム値I(1)〜I(16)が入力されており、最も大き
な値をとるスペクトラム値Im1が選択されて、最大値
検出部出力10mdoとして出力される。コンパレータ
10CPでは、最大値レジスタ10RMの出力10rm
oである前の最大値Imと新たな最大値Im1とのレベ
ル比較が行なわれ、Im1がImより大きい場合にの
み、コンパレータ出力10cpoがアサートされて、I
m1がレジスタ10RMに取り込まれる。除算器10D
Vでは、Im1/Imの演算により正規化が行なわれ
る。除算器出力10dvoは、積分器10Iで平滑化さ
れて、積分器出力10ioとして出力され、しきい値メ
モリテーブル10MT用のアドレスとなる。しきい値メ
モリテーブル10MTからは、しきい値THが選ばれて
読み出される。
【0088】図38のしきい値制御部GTは、ダウンコ
ンバータ部FDにおいて、自動利得制御(AGC)が行
なわれる場合に有利となる。AGC出力の最大値が一定
レベルをとる場合、送信チャネル数sの多重度が大きく
なるにつれて、各候補搬送周波数のスペクトラム値は、
それに応じて小さくなるため、積分器出力10ioに連
動してしきい値THを設定することにより、そのときの
送信チャネル数sに応じた最適なしきい値THが選ば
れ、搬送周波数の検出精度が向上する。
【0089】図39は、図28中の同期信号発生部SC
の詳細構成例を表している。図39において、11MP
(k)(k=1,2,...,16)は搬送周波数F
(k)に対する第kのデータセレクタ、11Sは総和演
算部、11ALは算術演算部(ALU)、11SFAは
N×TCビットシフトレジスタ、11SFBはNビット
シフトレジスタ、11MDは最小値検出部、11CPは
第1のコンパレータ、11RAはAレジスタ、11RB
はBレジスタ、11RCはCレジスタ、11COはlo
2 Nビットカウンタ、11DEは第2のコンパレー
タ、CRはクロック再生部を表している。ここに、TC
(TCは1以上の整数)は時定数を表しており、log
2 Nは6である。また、ctoは図37のしきい判定部
28CTから与えられたスペクトラム値I(k)及びイ
ネーブル信号en(k)(k=1,2,...,1
6)、smpcはサンプリングクロック(その周波数は
1/Δtすなわち16MHzである。)、11soは総
和演算部11Sの出力、11aloは算術演算部11A
Lの出力、11sfaoはN×TCビットシフトレジス
タ11SFAの出力、11sfboはNビットシフトレ
ジスタ11SFBの出力、11raoはAレジスタ11
RAの出力、11cpoは第1のコンパレータ11CP
の出力、11rboはBレジスタ11RBの出力、11
rcoはCレジスタ11RCの出力、11cuoはlo
2 Nビットカウンタ11COのカウント出力、11c
arはlog2 Nビットカウンタ11COのキャリー出
力、deoは第2のコンパレータ11DEの出力、st
は同期トリガ信号を表している。
【0090】図39において、しきい判定部28CTか
ら出力されるスペクトラム値I(1)〜I(16)は、
16個のデータセレクタ11MP(1)〜11MP(1
6)において、同しきい判定部28CTから出力される
イネーブル信号en(1)〜en(16)により、総和
演算部11Sへの入力が選択される。すなわち、イネー
ブル信号en(k)がHIGHレベルにアサートされて
いる搬送周波数、つまり候補搬送周波数Id(l)(l
=0,1,...,s)以外の搬送周波数のスペクトラ
ム値I(k)のみが、総和演算部11Sへ入力されて加
算されることにより、式(8)、すなわち、 Cf=Σk=1 16(I(k))−Σl=0 s (Id(l)) …(8) で表されるコスト関数Cfの演算が行なわれる。総和演
算部11Sからは、サンプリングクロックsmpcごと
に、コスト関数Cfが総和演算部出力11soとして出
力される。N×TCビットシフトレジスタ11SFAと
Nビットシフトレジスタ11SFBとはともに、サンプ
リングクロックsmpcで動作し、N×TCビットシフ
トレジスタ11SFAでは、総和演算部出力11soに
対するTCタイムスロット時間分の遅延が、また、Nビ
ットシフトレジスタ11SFBでは、算術演算部出力1
1aloの1タイムスロット時間分の遅延が行なわれ
る。算術演算部11ALでは、総和演算部出力11so
に対して、Nビットシフトレジスタ出力11sfboの
加算とN×TCビットシフトレジスタ出力11sfao
の減算とが行なわれて、タイムスロットのΔtきざみの
時間ポイントi(i=1,2,...,N)ごとに、時
定数TC分のコスト関数累積値C(i)が算出されて算
術演算部出力11aloとして出力される。最小値検出
部11MDでは、1タイムスロット時間内でコスト関数
累積値C(i)の最小となる仮の候補であるAレジスタ
出力11raoが、第1のコンパレータ11CPにおい
て、Nビットシフトレジスタ出力11sfboと比較さ
れ、Nビットシフトレジスタ出力11sfboの方が小
さい場合にのみ、第1のコンパレータ出力11cpoが
HIGHレベルでアサートされて、Nビットシフトレジ
スタ出力11sfboがAレジスタ11RAに取り込ま
れる。log2 Nビットカウンタ11COでは、サンプ
リングクロックsmpcごとにカウントアップされて、
1タイムスロット(N=64ポイント)の時間が計られ
る。Bレジスタ11RBには、第1のコンパレータ出力
11cpoがアサートされた際のカウント出力11cu
oが取り込まれるため、キャリー出力11carがアサ
ートされる際には、Bレジスタ出力11rboから、1
タイムスロット時間中で最小となるコスト関数累積値C
(i)のタイミング(時間ポイントi)が確定し、その
ときのBレジスタ出力11rboが、Cレジスタ11R
Cに取り込まれる。このとき同時に、Aレジスタ出力1
1raoは、次のタイムスロット時間内での最小値の検
出に備えて、キャリー出力11carによりオール1に
プリセットされる。第2のコンパレータ11DEでは、
次のタイムスロット時間中に、Cレジスタ出力11rc
oとカウント出力11cuoとの一致検出を行ない、一
致が検出されると、第2のコンパレータ出力deoがH
IGHレベルでアサートされて出力される。クロック再
生部CRでは、第2のコンパレータ出力deoに対する
タイムスロットの安定化が図られて、同期トリガ信号s
tが出力される。
【0091】図40は、図39中のクロック再生部CR
の詳細構成例を表している。図40において、12CP
1は第1のコンパレータ、12COはlog2 Nビット
カウンタ、12MPはデータセレクタ、12CP2は第
2のコンパレータ、12CUDはアップダウンカウン
タ、12IVはインバータを表している。ここに、lo
2 Nは6である。また、deoは図39の同期信号発
生部SCにおける第2のコンパレータ11DEの出力、
12cp1oは第1のコンパレータ12CP1の出力、
smpcはサンプリングクロック(その周波数は1/Δ
tすなわち16MHzである。)、12cooはlog
2 Nビットカウンタ12COの出力、12mpoはデー
タセレクタ12MPの出力、12cudoはアップダウ
ンカウンタ12CUDの出力、12svuは第2のコン
パレータ12CP2に対する上限設定値、12svdは
第2のコンパレータ12CP2に対する下限設定値、1
2cdpは第2のコンパレータ12CP2の位相出力、
12cdtは第2のコンパレータ12CP2の検出出
力、12msbはlog2 Nビットカウンタ出力12c
ooの最上位ビット(MSB)、stは同期トリガ信号
を表している。
【0092】図40において、log2 Nビットカウン
タ12COでは、サンプリングクロックsmpcごと
に、000000から111111までのカウントアッ
プが繰り返される。このとき、カウンタの最上位ビット
(MSB)12msbがインバータ12IVを通して、
同期トリガ信号stとなる。第1のコンパレータ12C
P1では、入力deoがアサートされるタイミングのカ
ウンタ出力12cooと6ビットのデータ値00000
0との比較により、同期トリガ信号stのタイムスロッ
トに対する位相情報が検出される。すなわち、カウンタ
出力12cooが、000001から011111まで
の間であれば位相は進んでいるものと、また、1000
00から111111までの間であれば位相は遅れてい
るものとみなされて第1のコンパレータ出力12cp1
oが出力される。アップダウンカウンタ12CUDで
は、第1のコンパレータ出力12cp1oに基づいて、
位相が進んでいればアップカウントが、また、位相が遅
れていればダウンカウントが行なわれる。第2のコンパ
レータ12CP2では、タイムスロットごとに積分され
るアップダウンカウンタ出力12cudoに対して、上
限設定値12svuと下限設定値12svdとに基づく
しきい判定が行なわれ、それらの設定値を越えた場合に
は、位相補正を行なうための位相出力12cdpと検出
出力12cdtとが発生される。すなわち、アップダウ
ンカウンタ出力12cudoが上限設定値12svuを
上回る場合には、カウンタ出力12cooの00000
0のタイミングで、位相出力12cdpによりデータセ
レクタ12MPでデータ値111111が選択されてl
og2 Nビットカウンタ12COにロードされ、位相の
1ビット分の進み補正が行なわれる。また、アップダウ
ンカウンタ出力12cudoが下限設定値12svdを
下回る場合には、カウンタ出力12cooの00000
0となるタイミングで、位相出力12cdpによりデー
タセレクタ12MPでデータ値000001が選択され
てlog2 Nビットカウンタ12COにロードされ、位
相の1ビット分の遅れ補正が行なわれる。アップダウン
カウンタ出力12cudoは、位相補正が行なわれるご
とに、検出出力12cdtでリセットされる。この操作
が順次繰り返され、同期トリガ信号stがタイムスロッ
トへ正確に同期する。
【0093】図41は、図40のクロック再生部CRに
おける入出力の関係を示すタイミング図である。入力d
eoにジッタが生じても、アップダウンカウンタ12C
UDでの積分効果により、安定な同期トリガ信号stが
得られる。なお、同期トリガ信号stは、その立上りエ
ッジでアサートされているものとみなされる。
【0094】図43は、M=16、N=256とし、図
42に示す2つのチャネルを受信した場合の、図39の
同期信号発生部SCにおける時定数TC=16タイムス
ロット分のコスト関数累積値C(i)を8タイムスロッ
ト(8×256=2048ポイント)分だけ表してい
る。また、図45は、図44に示す2つのチャネルを受
信した場合の同様の図である。なお、図43及び図45
において、ともにノイズは加えられていない。
【0095】図43では、図42の2つのタイムスロッ
トにまたがる区間内で、受信チャネル1と受信チャネル
2とで搬送周波数の重複がないため、つまりランダム性
が高いため、ダイナミックレンジの広いコスト関数累積
値C(i)が得られる。しかしながら、図45では、図
44の2つのタイムスロットにまたがる区間内で、受信
チャネル1と受信チャネル2とで搬送周波数に重複が生
じているため、つまりランダム性が低いため、ダイナミ
ックレンジの狭いコスト関数累積値C(i)しか得られ
ない。
【0096】図47は、M=16、N=256とし、図
46に示す3つのチャネルを受信した場合の、図39の
同期信号発生部SCにおける時定数TC=16タイムス
ロット分のコスト関数累積値C(i)を8タイムスロッ
ト(8×256=2048ポイント)分だけ表してい
る。また、図49は、図48に示す3つのチャネルを受
信した場合の同様の図である。なお、図47及び図49
において、ともにノイズは加えられていない。
【0097】図47及び図49の受信チャネル数が3の
場合も、コスト関数累積値C(i)について受信チャネ
ル数が2の場合と同様の結果が得られており、送信デー
タにランダム性を加えることにより、ダイナミックレン
ジの広いコスト関数累積値C(i)が得られる。これ
は、リードソロモン符号などを用いて周波数ホッピング
することにより、必然的にダイナミックレンジの広いコ
スト関数累積値C(i)が得られることを意味する。
【0098】図51は、M=16、N=256とし、図
50に示す1つのチャネルを受信した場合の、図39の
同期信号発生部SCにおける時定数TC=1タイムスロ
ット分のコスト関数累積値C(i)を8タイムスロット
(8×256=2048ポイント)分だけ表している。
また、図52は、M=16、N=256とし、図50に
示す1つのチャネルを受信した場合の、図39の同期信
号発生部SCにおける時定数TC=16タイムスロット
分のコスト関数累積値C(i)を8タイムスロット(8
×256=2048ポイント)分だけ表している。な
お、図51及び図52では、ともにノイズ(S/N=6
dB)が加えられている。
【0099】図52から判るように、ノイズのある環境
下で、系列長がMのランダムな送信データにより周波数
ホッピングが行なわれるものとすると、時定数TCを搬
送周波数の数Mの整数倍にとることにより、充分な平均
化による安定したコスト関数累積値C(i)が生成さ
れ、同期トリガ信号stが安定化される。
【0100】図53は、図28中の発振器SGを周波数
可変の発振器SG2に置き換え、かつ周波数制御部FC
を付加してなる本発明のディジタル通信装置の構成例を
示すものである。図53において、fcoは周波数制御
部FCから発振器SG2への周波数制御信号を表してい
る。周波数制御部FCへは、しきい判定部出力cto
と、同期トリガ信号stとが与えられる。
【0101】図53中の発振器SG2は、PLLシンセ
サイザで構成されている。この発振器SG2は、温度安
定性の高い、周波数可変のものであれば、特に高速な捕
捉性能は必要とされない。ここでもし、発振器SG2を
周波数逓倍により周波数を固定して生成した場合には、
水晶の周波数精度による周波数誤差(1ppm〜50p
pm)が生じる。これは、発振器SG2の周波数fc
を、fc=2484MHzとし、周波数ダウンコンバー
ト後のチャネル間隔を2×Δf=500kHzとした場
合、10ppmの誤差では、約25kHz程度の周波数
誤差となる。
【0102】図54は、周波数fbの受信搬送周波数F
(k)が、隣接する周波数帯へ与えるスプリアスレベル
を対数表示したものである。受信搬送周波数が25kH
zの周波数誤差をもって周波数ダウンコンバートされる
と、隣接する搬送周波数F(k−1)及びF(k+1)
に対して、それぞれ約−25dBのスプリアスを発生す
ることになる。図53の構成によれば、このスペクトラ
ム値の差の程度に基づいて、周波数制御部FCにより発
生される周波数制御信号fcoで発振器SG2を構成す
るPLLシンセサイザを周波数制御することにより、複
数のディジタル通信装置間での発振器周波数fcの統一
が可能となり、その結果、スプリアスの影響が低減され
て、搬送周波数の検出精度が上げられる。
【0103】図55は、本発明のディジタル通信装置の
他の構成例を示すものである。図55の送信部Tにおい
て、dtは送信データ、1SFは周波数選択部、1DD
Sはディジタルダイレクトシンセサイザ、1MIは同相
軸用ミキサ、1MQは直交軸用ミキサ、1PSは90°
位相シフタ、1ADDは加算器、1PAはパワーアンプ
をそれぞれ表している。受信部Rにおいて、1BFRは
バンドパスフィルタ、1LNAはローノイズアンプ、1
MRはミキサ、1LFRはローパスフィルタ、1AGC
は自動利得制御(AGC)アンプ、1ADはA/D変換
部、1DFTは離散フーリエ変換(DFT)演算部、1
WCはウインドウ制御部、1DTはレベル判定部、dr
は受信データを表している。また、1ATはアンテナ、
1SWはアンテナスイッチ、1SGAは周波数fc_a
1の基準発振信号を発生するための第1の発振器、1S
GBは周波数fc_b1の基準発振信号を発生するため
の第2の発振器、1SGCは周波数fc_c1の基準発
振信号を発生するための第3の発振器、1PNは疑似ラ
ンダムノイズ(PN)発生器、1SLはセレクタを表し
ている。
【0104】図55のディジタル通信装置は、Mを4以
上の整数として、サブバンドごとにM個の搬送周波数に
よるMFSK方式又は符号多重MFSK方式を用いるも
のであって、送信データdtが送信部Tに入力されると
タイムスロットごとに送信信号を発し、受信信号が受信
部Rに入力されるとタイムスロットごとに受信した周波
数を全て出力するように構成されたものである。アンテ
ナ1ATと、アンテナスイッチ1SWとは、フロントエ
ンド部を構成する。3つの発振器1SGA,1SGB,
1SGCと、PN発生器1PNと、セレクタ1SLと
は、所望のサブバンドの低速ホッピングに合わせて局発
周波数を変更するための基準発振部を構成する。送信部
Tにおいて、周波数選択部1SFは、送信データdtに
応じて周波数を決定する。ディジタルダイレクトシンセ
サイザ1DDSは、決定された周波数に対して同相軸成
分と直交軸成分との2系統分のベースバンド信号を発生
する。同相軸用ミキサ1MIと、直交軸用ミキサ1MQ
と、90°位相シフタ1PSと、加算器1ADDとで構
成された変調部は、2系統分のベースバンド信号に応じ
て局発周波数を直交変調する。パワーアンプ1PAは、
変調部の出力をフロントエンド部から出力するために信
号増幅する。受信部Rにおいて、バンドパスフィルタ1
BFRは、フロントエンド部から入力される受信信号を
帯域制限する。ローノイズアンプ1LNAは、帯域制限
された信号を一定のゲインだけ増幅する。ミキサ1MR
で構成されたダウンコンバータ部は、ローノイズアンプ
1LNAの出力を前記局発周波数で低域側の周波数帯域
へ周波数変換する。ローパスフィルタ1LFRは、ダウ
ンコンバータ部の出力からサブバンドの1/2の帯域幅
分の信号成分を取り出す。AGCアンプ1AGCは、ロ
ーパスフィルタ1LFRの出力を正規化レベルまで増幅
する。A/D変換部1ADは、AGCアンプ1AGCの
出力をディジタル値へ変換する。DFT演算部1DFT
は、A/D変換部1ADの出力を離散フーリエ変換(D
FT)する。ウインドウ制御部1WCは、DFT演算部
1DFTの出力に基づいてDFTウインドウの同期制御
を行なう。レベル判定部1DTは、DFT演算部1DF
Tの出力をレベル判定して得られた受信周波数データd
rを出力する。
【0105】ここで、図55の構成において、M=8と
し、3つのサブバンドを低速ホッピングさせるものとし
て、各部の動作について説明する。
【0106】送信部Tにおいて、周波数選択部1SFで
は、シルアルな送信データdtが、1タイムスロット時
間Tごとにlog2Mビットのブロックに区切られる。
ディジタルダイレクトシンセサイザ1DDSでは、ウイ
ンドウ制御部1WCからの信号に従って、タイムスロッ
トに同期して、ブロックごとに、同相軸用と直交軸用の
ベースバンド信号BI(k)及びBQ(k)(k=1,
2,...,M)が、式(9)〜式(12)、すなわ
ち、 BI(k=奇数)= cos(2π×Δf×(2k−1)×t) …(9) BQ(k=奇数)= sin(2π×Δf×(2k−1)×t)…(10) BI(k=偶数)= cos(2π×Δf×(2k−1)×t)…(11) BQ(k=偶数)=−sin(2π×Δf×(2k−1)×t)…(12) に従って出力される。ここで、Δfは周波数ステップ幅
(Δf=1/T)を、tは時間を表している。PN発生
器1PNでは、サブバンドを低速ホッピングさせるため
のパターンが発生される。発生されたパターンは、セレ
クタ1SLにおいて、3つの発振器1SGA,1SG
B,1SGCの周波数、すなわちfc_a1,fc_b
1,fc_c1の中から1つを選び出す。ここで、選択
された周波数をfcとする。周波数fcの信号は、ミキ
サ1MIにおいてベースバンド信号BI(k)と、また
90°位相シフタ1PSの通過後にミキサ1MQにおい
てベースバンド信号BQ(k)とそれぞれ乗算され、加
算器1ADDにおいて足し合わされる。したがって、式
(13)、すなわち、 W=BI×sin(2π×fc×t)+BQ×cos(2π×fc×t) =sin(2π×(fc+(−1)k-1×Δf×(2k−1))×t) …(13) に従って直交変調信号Wが得られる。このとき、fc_
a1とfc_b1との周波数間隔と、fc_b1とfc
_c1との周波数間隔とは、各サブバンドがオーバーラ
ップしないように、それぞれM×4×Δfに設定され
る。このとき、各サブバンドの周波数はそれぞれ2/T
以上の周波数間隔で直交関係を保っている。直交変調信
号Wは、パワーアンプ1PAで増幅された後に、アンテ
ナスイッチ1SWを通してアンテナ1ATから出力され
る。
【0107】図56は、図55のディジタル通信装置で
用いられる3つのサブバンドSa1,Sb1,Sc1
の、ある時刻における周波数配置を表している。アンテ
ナ1ATから受信された信号は、アンテナスイッチ1S
Wを通して、受信部Rへ入力される。受信部Rにおい
て、バンドパスフィルタ1BFRでは、所望の帯域の信
号成分だけが取り出される。ローノイズアンプ1LNA
では、取り出された信号成分が一定のゲインだけ増幅さ
れる。ミキサ1MRでは、ローノイズアンプ1LNAの
出力が、所望のサブバンドの低速ホッピングのパターン
に同期した3つの発振器1SGA,1SGB,1SGC
の周波数(fc_a1,fc_b1,fc_c1)のう
ちのいずれかにより、ベースバンド周波数帯域へダウン
コンバートされる。
【0108】図57は第1のサブバンドSa1に対して
周波数fc_a1によるダウンコンバートを行なった後
の周波数配置を、図58は第2のサブバンドSb1に対
して周波数fc_b1によるダウンコンバートを行なっ
た後の周波数配置を、図59は第3のサブバンドSc1
に対して周波数fc_c1によるダウンコンバートを行
なった後の周波数配置をそれぞれ示す。図中の破線は、
ローパスフィルタ1LFRの周波数特性を表している。
それぞれの場合において、周波数fc以下の信号成分は
DC(0Hz)点を基準として折り返すが、直交関係を
保ったまま周波数fc以上の周波数のすき間に配置され
る。ダウンコンバート後は、サブバンドの1/2の帯域
がローパスフィルタ1LFRにより取り出され、AGC
アンプ1AGCにより所定のレベルまでの増幅が行なわ
れた後に、A/D変換部1ADでディジタル値に変換さ
れる。DFT演算部1DFT及びウインドウ制御部1W
Cで周波数のディジタル的な信号レベルの算出が行なわ
れた後で、レベル判定部1DTにより受信周波数が決定
され、受信データdrが得られる。
【0109】以上のとおり、図55の構成によれば、サ
ブバンドの1/2の帯域を処理できる低サンプリングレ
ートの離散フーリエ変換を用いて、複数のサブバンドに
よる同時通信が行なわれている通信環境下においても、
特定の周波数を中心としたサブバンド内の周波数の検出
が可能となる。なお、サブバンドの数が2、又は、4以
上である場合にも同様である。
【0110】図60は、図55の変形例を示している。
図60では、1つの発振器1SGと、フェイズロックド
ループ回路1PLLと、PN発生器1PNとで構成され
た基準発振部が採用されている。この構成により、サブ
バンド間でオーバーラップのある低速ホッピングが行な
える。その他の各部の動作は、図55の場合と同様であ
る。すなわち、図60のディジタル通信装置は、Mを4
以上の整数として、一定時間間隔Lごとにランダムに選
び出された連続するM個の搬送周波数によるMFSK方
式又は符号多重MFSK方式を用いるものである。ここ
で、時間間隔Lは1タイムスロット時間T(=1/Δ
f)の整数倍である。
【0111】図61は、図60のディジタル通信装置で
用いられる2つのサブバンドSa2,Sb2の、ある時
刻における周波数配置を表している。M=8であって、
16個の搬送周波数の中から、連続する8個の搬送周波
数がランダムに選び出されるものとしている。16個の
搬送周波数は、それぞれ4×Δfの周波数間隔で直交し
て配置されている。
【0112】図62は第1のサブバンドSa2に対して
周波数fc_a2によるダウンコンバートを行なった後
の周波数配置を、図63は第2のサブバンドSb2に対
して周波数fc_b2によるダウンコンバートを行なっ
た後の周波数配置をそれぞれ示す。図中の破線は、ロー
パスフィルタ1LFRの周波数特性を表している。
【0113】図60の構成によれば、サブバンドの1/
2の帯域を処理できる低サンプリングレートの離散フー
リエ変換を用いて、複数のサブバンドによる同時通信が
行なわれている通信環境下においても、希望する周波数
を中心としたサブバンド内の周波数の検出が可能とな
る。なお、サブバンドの数が3以上である場合も同様で
ある。
【0114】図64は、M=16の場合の図55中の受
信部Rの変形例を示している。図64では、図55中の
基準発振部が1つの発振器7SGに置き換えられてい
る。すなわち、サブバンドの数は1である。図64にお
いて、7AT1,7AT2,7AT3はそれぞれアンテ
ナである。これら3本のアンテナ7AT1,7AT2,
7AT3は、フェージングの影響が独立となる(相関が
ない)ように、空間的に互いに分離して配置されてい
る。受信部Rにおいて、7DB1,7DB2,7DB3
はダイバーシチ枝、7SLDはセレクタ、7PRは16
個の演算部からなる周波数検出部、7DTはレベル判定
部、7WCはウインドウ制御部、7TMはタイマ、7w
coはタイムスロット同期信号を表している。3本のダ
イバーシチ枝7DB1,7DB2,7DB3の各々は、
バンドパスフィルタ1BFR、ローノイズアンプ1LN
A、ミキサ1MR、ローパスフィルタ1LFR、AGC
アンプ1AGC及びA/D変換部1ADで構成されてい
る。これら3本のダイバーシチ枝7DB1,7DB2,
7DB3は、空間的に離れた3地点から受信された信号
をそれぞれ低域側の周波数帯域へ周波数ダウンコンバー
トすることにより、3系統のベースバンド信号を供給す
るものである。
【0115】図65は、図64中の1個の演算部の詳細
構成例を示している。図65の演算部7PR(k)は、
余弦波メモリ13CRM、正弦波メモリ13SRM、乗
算器13CMX,13SMX、累積器13CAC,13
SAC、遅延器13CDL,13SDL、ラッチ13C
LT,13SLT、絶対値演算器13ABSにより構成
される。この演算部7PR(k)によれば、16個の周
波数のうちの所望の周波数に対する相関演算と、その結
果を用いた信号強度の算出とが実現される。すなわち、
セレクタ7SLDからのA/D変換後のベースバンド信
号と、所望の周波数の余弦波及び正弦波との1タイムス
ロット分の複素相関値が累算される。そして、累算され
た2系統の成分から、複素数の絶対値演算により信号強
度が算出される。
【0116】図66(a),(b)及び(c)は、フェ
ージングの影響下で3本のダイバーシチ枝7DB1,7
DB2,7DB3において受信される周波数を示してい
る。図66(a)中の破線は第1のダイバーシチ枝7D
B1の受信特性を、図66(b)中の破線は第2のダイ
バーシチ枝7DB2の受信特性を、図66(c)中の破
線は第3のダイバーシチ枝7DB3の受信特性をそれぞ
れ表している。16個の演算部からなる周波数検出部7
PRは、まず、第1のダイバーシチ枝7DB1に対して
周波数レベルの算出を行なう。図66(a)において、
1番目から8番目までの周波数は、フェージングの影響
により受信できないため、タイマ7TMはセレクタ7S
LDを通して、ある一定時間にわたって周波数の検出が
なかった演算部に対してダイバーシチ枝の割り当てを変
更する。すなわち、1番目から8番目までの演算部に対
して、第2のダイバーシチ枝7DB2を割り当てる。図
66(b)において、6番目から8番目までの周波数は
第2のダイバーシチ枝7DB2により受信できるように
なるが、1番目から5番目までの周波数はフェージング
の影響により受信できない。タイマ7TMは、セレクタ
7SLDを通して、次の一定時間の後に、1番目から5
番目までの演算部に対して第3のダイバーシチ枝7DB
3を割り当てる。これにより、図66(c)に示すよう
に、1番目から5番目までの周波数が、第3のダイバー
シチ枝7DB3により受信できるようになる。
【0117】以上のとおり、図64の構成によれば、各
演算部においてフェージングの影響を回避した受信が可
能となる。なお、ダイバーシチ枝が2本以上であれば、
同様の効果が得られる。また、発振器7SGを図55又
は図60の基準発振部に置き換えることで、複数サブバ
ンド構成の場合にも同様の効果が得られる。フェージン
グの変動が比較的高速の場合には、タイマ7TMでの切
替え時間を短くすればよい。
【0118】図67は、複数のディジタル通信装置の間
でタイムスロットを共有し、かつMFSK方式又は符号
多重MFSK方式を用いて半二重データ通信を行なうデ
ィジタル通信システムに用いられるディジタル通信装置
を示している。これは、受信状態では検出された位相誤
差に基づくフィードバック制御により、送信状態では送
信開始の直前に記憶された位相誤差に基づくフィードフ
ォワード制御によりそれぞれタイムスロットの同期制御
のための再生同期信号を生成することを特徴とするもの
である。図67において、16SWはアンテナスイッ
チ、16DFTはDFT演算部、16WCはウインドウ
制御部、16mdは送受信の切替えのためのモード制御
信号、16dftoはDFT演算部出力、16rscは
再生同期信号を表している。アンテナ1ATは、アンテ
ナスイッチ16SWを通して送受信で共用され、モード
制御信号16mdに応じて時分割使用される。ウインド
ウ制御部16WCからの再生同期信号16rscは、送
信部Tのディジタルダイレクトシンセサイザ1DDS
と、受信部RのDFT演算部16DFTとのタイムスロ
ットの同期制御を行なうための信号である。
【0119】図68は、図67中のウインドウ制御部1
6WCの詳細構成例を表している。図68において、1
7TMDはタイミング検出部、17PEDは位相誤差検
出部、17TMはタイマ、17PEMは位相誤差記憶
部、17CSGは水晶発振器、17PECは位相誤差補
正部、17edgはタイムスロットのエッジ情報を表し
ている。
【0120】モード制御信号16mdのネゲート時に
は、タイミング検出部17TMDは、DFT演算部出力
16dftoから、瞬時変動する(ジッタをもつ)タイ
ムスロットのエッジ情報17edgを取り出す。位相誤
差検出部17PEDでは、現在の再生同期信号16rs
cとタイミング検出部出力17edgとの時間平均的な
位相誤差が検出される。検出された位相誤差は、位相誤
差記憶部17PEMで一定時間間隔ごとに書き換えられ
ながら記憶される。タイマ17TMは、水晶発振器17
CSGの出力を基準にして一定時間間隔ごとに、再生同
期信号16rscが位相誤差検出部17PEDへフィー
ドバックされるように位相誤差補正部17PECを制御
する。
【0121】図69は、モード制御信号16mdがアサ
ートされた場合のウインドウ制御部16WCの動作タイ
ミング図である。モード制御信号16mdがLOWレベ
ルからHIGHレベルにアサートされると、タイマ17
TMは、位相誤差の補正を行なった後に一定時間Tsの
期間で生じる最新のオフセット位相誤差の算出を行なう
ように、位相誤差検出部17PEDを制御する。算出さ
れた位相誤差は、位相誤差記憶部17PEMに基準位相
誤差として記憶保持され、書き換え不可状態となる。タ
イマ17TMは、送信状態において、位相誤差補正部1
7PECに対して、時間Tsごとに同じ基準位相誤差の
補正をフィードフォワード制御させる。なお、モード制
御信号16mdがネゲートされて受信状態に戻ると、再
生同期信号16rscのフィードバック制御に戻る。
【0122】以上のとおり、図67の構成によれば、共
用アンテナを用いて、同じ周波数帯域でFH−MFSK
方式のような符号分割多重アクセス(CDMA)を行な
う場合における網同期の維持が可能となる。
【0123】図70は、本発明のディジタル通信装置の
他の構成例を示すものである。図70の送信部Tにおい
て、S00は符号化部、S01は畳込み符号器、S02
はインターリーバ、S03はFH符号器、S04は切替
器、S05はM値独立信号送信部である。また、受信部
Rにおいて、R00は復号化部、R01はM値独立信号
受信部、R02は動作モード制御回路、R03はFH復
号器、R04は切替器、R05は多数決復号器、R06
はデインターリーバ、R07はビタビ復号器である。
【0124】送信部Tにおいて、畳込み符号器S01
は、入力された情報系列に応じた畳込み符号系列をイン
ターリーバS02へ供給する。畳込み符号器S01及び
インターリーバS02は、入力情報系列に、ランダム誤
り及びバースト誤りに対する耐性を与える。インターリ
ーバS02が供給するインターリーブ系列は、FH符号
器S03と、切替器S04とに与えられる。FH符号器
S03は、インターリーブ系列に対し、多重化符号によ
り、1ワードをLワードに拡張するような符号化を行な
う。ここに、Mは2以上の整数であり、LはM以下の正
の整数である。FH符号器S03が供給するFH符号系
列は、切替器S04に与えられる。切替器S04は、動
作モード制御回路R02から供給された切替え信号がF
H符号化を行なうよう指示している場合にはFH符号系
列を、そうでない場合にはインターリーブ系列をそれぞ
れ送信系列として選択する。M値独立信号送信部S05
は、タイムスロットごとに、互いに独立したM個の周波
数成分のうち、切替器S04から供給された送信系列
(M値系列)に対応した1個の周波数成分を含んだ送信
信号を出力する。
【0125】受信部Rにおいて、M値独立信号受信部R
01は、受信信号におけるM個の周波数成分の強度をし
きい判定した結果を、しきい判定パターンとして供給す
る。該しきい判定パターンは、動作モード制御回路R0
2と、FH復号器R03と、切替器R04とに与えられ
る。動作モード制御回路R02は、しきい判定パターン
から多重度を判定し、多重度が2以上である場合には、
FH符号化・復号化を行なうことを指示する切替え信号
を、多重度が1である場合には、FH符号化・復号化を
行なわないことを指示する切替え信号をそれぞれ供給す
る。FH復号器R03は、しきい判定パターンに対し、
多重化符号を用いて復号化を行ない、その結果をFH復
号パターンとして供給する。切替器R04は、切替え信
号がFH復号化を行なうよう指示している場合にはFH
復号パターンを選択し、切替え信号がFH復号化を行な
わないよう指示している場合にはしきい判定パターンを
選択する。多数決復号器R05は、切替器R04によっ
て選択されたパターンに対し、各ビットの多数決判定を
行なった上で、M通りの候補ワードのうち1つを決定
し、これを多数決復号系列として供給する。デインター
リーバR06は、多数決復号系列のインターリーブ解除
の結果をデインターリーブ系列として供給する。ビタビ
復号器R07は、デインターリーブ系列の誤り訂正の結
果を情報系列として出力する。
【0126】図71は、符号化率を1/2とし、かつ拘
束長を7とした場合の、図70中の畳込み符号器S01
の詳細構成例を表している。図71において、SC01
〜SC06は遅延器、SC07〜SC14は排他的論理
和を算出するための加算器である。畳込み符号器S01
は、与えられた情報系列に対し、遅延器SC01〜SC
06に蓄えられた過去の情報系列を、加算器SC07〜
SC14により畳み込むことで符号化を行ない、畳込み
符号系列として供給する。
【0127】図72(a)及び(b)は、それぞれ図7
0中のインターリーバS02及びデインターリーバR0
6の詳細構成例を表している。SI1及びSI2はシリ
アル・パラレル変換器、RI1及びRI2はパラレル・
シリアル変換器、SI3及びRI5は長さBのシフトレ
ジスタ、SI4及びRI4は長さ2Bのシフトレジス
タ、SI5及びRI3は長さ3Bのシフトレジスタであ
る。ここに、Bは正の整数である。インターリーバS0
2は、2ビットパラレルで入力される畳込み符号系列
を、シリアル・パラレル変換器SI1,SI2により4
ビットパラレルに変換し、長さの異なるシフトレジスタ
SI3,SI4,SI5を通過させることで、各ビット
を時間方向に分散配置することにより、インターリーブ
系列を生成する。デインターリーバR06は、与えられ
た多数決復号系列を、インターリーバS02とは逆順に
配置されたシフトレジスタRI3,RI4,RI5に通
過させることで、時間方向に分散配置された各ビットを
元に戻し、2ビットごとにパラレル・シリアル変換器R
I1,RI2でシリアルデータに変換し、2ビットパラ
レルのデインターリーブ系列を生成する。Bの値は、伝
送路のバースト誤りを時間方向に充分に分散するように
設定される。Bの設定値が大きいほど、バースト誤りに
対する耐性は強くなる。
【0128】図73(a)及び(b)は、それぞれ図7
0中のFH符号器S03及びFH復号器R03の詳細構
成例を表している。SF1はMを法とする加算器、RF
1はMを法とする減算器、SF2及びRF2は多重化符
号発生器、RF3は多数決論理判定器である。図73
(a)のFH符号器S03において、加算器SF1は、
インターリーブ系列と多重化符号発生器SF2から供給
された多重化符号とに対し、Mを法とする加算を行な
い、その結果をFH符号系列として供給する。この操作
により、インターリーブ系列の1ワードがL個の時間要
素に分割され、L個の各時間要素がレベル方向にランダ
ムに拡散される。図73(b)のFH復号器R03にお
いて、減算器RF1は、しきい判定パターンの各レベル
値から、多重化符号発生器RF2から供給された多重化
符号を減算し(逆拡散)、その結果を多数決論理判定器
RF3に与える。多数決論理判定器RF3は、減算器R
F1の出力から、最も多くの時間要素を含むレベル値を
正しいレベル値と判定し、その結果をFH復号パターン
として供給する。
【0129】図74(a),(b)及び(c)は、それ
ぞれ図73(a)のFH符号器S03におけるインター
リーブ系列行列、多重化符号行列及びFH符号系列行列
の一例を示している。図75(a),(b),(c)及
び(d)は、それぞれ図73(b)のFH復号器R03
におけるしきい判定パターン行列、多重化符号行列、判
定行列及びFH復号パターン行列の一例を示している。
ここに、図75(c)の判定行列は減算器RF1の出力
を表している。これらの図では、M=16、L=8の場
合の、各系列のワードごとのレベル値を×印で示し、F
H復号器R03における他ユーザによる非希望系列のレ
ベル値を○印で示した。図75(a)のしきい判定パタ
ーン行列には、希望系列のレベル値(×印)と非希望系
列のレベル値(○印)とが存在する。ところが、図75
(c)の判定行列に示すように、逆拡散により希望系列
は特定のレベルに一直線に並ぶのに対し、非希望系列は
レベル方向にランダムに分散する。したがって、図75
(d)に示されるように、多数決論理判定器RF3によ
り、希望系列のみからなるFH復号パターンが得られ
る。ただし、しきい判定パターンにおいては、存在しな
いはずのレベル値が雑音やスプリアスなどにより発生し
たり、逆に存在するはずのレベル値が検出見逃しにより
消滅したりする。このような現象が原因で、多数決判定
の結果が誤りである場合や、多数決判定が不可能な場合
(最も多くの要素を含むレベル値が複数存在する場合)
が生じることがある。誤りが生じた場合には、図70の
ビタビ復号器R07により誤り訂正が行なわれる。ま
た、多数決判定が不可能な場合には、最多要素レベル値
の全てが出力され、図70の多数決復号器R05により
ビットごとの多数決判定がなされる。
【0130】図76(a)及び(b)は、それぞれ図7
0中のM値独立信号送信部S05及びM値独立信号受信
部R01の詳細構成例(M=16)を表している。SM
1はトーン発生器、SM2はアップコンバータ、RM0
1〜RM16はそれぞれ中心周波数f1 〜f16をもつバ
ンドパスフィルタ、RM17〜RM32は強度検出器、
RM33〜RM48はしきい判定器である。M値独立信
号送信部S05は16値の送信系列に対しMFSK変調
を行ない、M値独立信号受信部R01は受信信号に対し
MFSK復調を行なう。M値独立信号送信部S05にお
いて、トーン発生器SM1は与えられた送信系列のワー
ドの値に対応する周波数トーンを発生し、アップコンバ
ータSM2は周波数トーンを所望の帯域に引き上げ、送
信信号として出力する。一方、M値独立信号受信部R0
1において、バンドパスフィルタRM01〜RM16
は、受信信号からf1 〜f16の周波数成分を取り出す。
強度検出器RM17〜RM32は、各周波数成分の信号
強度を検出する。しきい判定器RM33〜RM48は、
信号強度をしきい判定し、その結果を216値のしきい判
定パターンとして出力する。しきい判定パターンの各ビ
ットの値は、信号強度がしきい値を超えている場合には
「1」、そうでない場合には「0」とする。しきい判定
パターンは、所望のユーザから送信された希望系列と、
他のユーザから送信された非希望系列とを含む。
【0131】図77は、図70中の動作モード制御回路
R02の詳細構成例を表している。図77において、R
W1は多重度判定論理、RW2はシフトレジスタ、RW
3は加算器、RW4は切替え判定器である。図77の動
作モード制御回路R02は、しきい判定パターンから多
重度が単数か複数かの判定を行ない、図70中の2個の
切替器S04,R04に入力するための2値の切替え信
号を供給する。詳細に説明すると、多重度判定論理RW
1は、しきい判定パターンのハミング重み(値が「1」
のビットの数)が0又は1である場合には論理値「0」
を供給し、ハミング重みが2以上である場合には論理値
「1」を供給する。論理値「0」は多重度が単数である
ことを、論理値「1」は多重度が複数であることを表示
する。しかしながら、ここで表示される多重度は、雑音
やスプリアスなどの影響により正しい値を表さないこと
がある。その誤りは、小刻みな変動としてしばしば現れ
る。このような変動を取り除いて動作モード制御の信頼
性を高めるため、図77の動作モード制御回路R02
は、単複2通りの多重度の判定値のうち、一定時間の判
定回数が多い方を採用する。そのために、シフトレジス
タRW2は、多重度判定論理RW1から供給された論理
値を順次遅延させ、その結果をnビットパラレル系列と
して加算器RW3へ供給する。ここに、nは3以上の奇
数である。加算器RW3は、nビットパラレル系列のハ
ミング重みを算出する。切替え判定器RW4は、加算器
RW3の結果と整数n/2との大小を判定することによ
り、過去nビットのうち判定回数の多い方の値を切替え
信号として供給する。
【0132】図78は、図70中の多数決復号器R05
の詳細構成例(M=16)を表している。図78におい
て、RC01〜RC08は加算器、RC09〜RC12
は比較器である。比較器RC09〜RC12の中に付し
た符号x、yは各々4ビット(合わせて8ビット)の比
較器入力、zは1ビットの比較器出力である。切替器R
04からの16本のラインの横に付した番号は、そのラ
インに対応するワード値を2進表現したものである。理
想的な環境では16本のラインのうちの1本のみに受信
ワードを示す検出値「1」が現れるが、現実には雑音や
スプリアスの影響により複数のラインが「1」となる。
そこで、入力のハミング重み(8ビットパラレル系列の
うち現れた「1」の個数)を算出する。算出されたハミ
ング重みは、0〜8のいずれかの値をとり、かつ1ワー
ドを構成するそれぞれのビットが「0」又は「1」とな
る可能性の大きさを表す。具体的には、4個の比較器R
C09〜RC12の各々は、対応付けられた2個の加算
器からの入力の大小を判定し、x<yである場合にはz
=0を、x≧yである場合にはz=1をそれぞれ出力す
る。4個の比較器RC09〜RC12の出力は、4ビッ
トの多数決復号系列を構成する。ただし、x=yである
場合には「0」になる可能性と「1」になる可能性とが
等しいので、どちらの確率が高いとは言えない。すなわ
ち、x=yとなるビットは確定不能ビットとなる。しか
しながら、確定不能ビットといえども、「0」か「1」
かに決めなければならない。図78の多数決復号器R0
5ではx=yである場合にはz=1としているが、デー
タの平衡性(「0」と「1」の出現確率が等しい)が成
り立つ場合にはz=0としても性能はかわらない。
【0133】以上、図70のディジタル通信装置の各部
の詳細構成例を説明してきた。図70の構成によれば、
送信部Tにおいて畳込み符号器S01とインターリーバ
S02とを組み合わせて用いることにより、送信データ
のランダム化を行なうため、均等な周波数分布をもつ送
信信号が得られる。また、受信部Rにおいて多数決復号
器R05が、ワードを構成するビットごとの多数決判定
を行ない、以て最尤ワードを決定することにより、不確
定ビットの誤りを低減することができる。なお、M及び
Lの値は上記の例(M=16,L=8)に限られない。
また、畳込み符号器S01における符号化率及び拘束長
も上記の例に限られない。加算器SF1及び減算器RF
1は、ビットごとの排他的論理和を算出する回路にそれ
ぞれ置き換えることができる。その場合、加算器と減算
器とは同じ回路構成となる。
【0134】図79は、図70の変形例を示している。
図79によれば、M値独立信号受信部R01の後段にバ
ースト信号成分除去回路R08が配置されている。
【0135】図80は、バースト信号成分除去回路R0
8の詳細構成例(M=16)を表している。図80にお
いて、RB01はバースト検出回路、RB02はバース
ト除去回路、BI1〜BI16はしきい判定パターンを
構成する16ビット、BO1〜BO16はバースト除去
パターンを構成する16ビットである。しきい判定パタ
ーンBI1〜BI16は16個の搬送周波数に対応して
おり、それぞれの搬送周波数が受信されたときには
「1」の値をとり、受信されていないときには「0」の
値をとるものとする。バースト検出回路RB01は、し
きい判定パターンBI1〜BI16の各ビットに対し、
「1」の値がバースト的に現れているかどうかを判定
し、その結果をバースト判定パターンとして供給する。
バースト除去回路RB02は、しきい判定パターンの各
ビットのうちバースト判定されたビットを単一キャリア
妨害波による偽りの検出ビットとみなし、無効化するよ
うに値を「0」に変える。ただし、バースト判定されて
いないビットの全てが「0」となっている場合は例外と
し、無効化を行なわずに、しきい判定パターンBI1〜
BI16をそのままバースト除去パターンBO1〜BO
16とする。
【0136】図81は、図80中のバースト検出回路R
B01を構成する16個のバースト検出ユニットの各々
の詳細構成例を表している。図81のバースト検出ユニ
ットRB01(k)において、RB03はシフトレジス
タ、RB04は加算器、RB05はバースト判定器、B
Iはしきい判定パターンのうちの1ビット、Jはバース
ト判定パターンのうちの1ビットである。シフトレジス
タRB03は、しきい判定パターンの構成ビットBIを
順次遅延させ、その結果をpビットパラレル系列として
加算器RB04へ供給する。ここに、pは2以上の整数
である。加算器RB04は、pビットパラレル系列のハ
ミング重みを算出する。バースト判定器RB05は、加
算器RB04の結果と整数qとの大小を判定することに
より、「1」の値のバースト性を判定する。ここに、q
は0以上かつp以下の整数である。すなわち、加算器出
力がqより大きい場合にはJ=1であり、加算器出力が
q以下である場合にはJ=0である。
【0137】図82は、図80中のバースト除去回路R
B02の詳細構成例を表している。図82において、R
B06はバースト除去論理ユニット、RB07はOR回
路、BI1〜BI16はしきい判定パターンを構成する
16ビット、J1〜J16はバースト判定パターンを構
成する16ビット、BO1〜BO16はバースト除去パ
ターンを構成する16ビット、NB1〜NB16は非バ
ースト検出信号を構成する16ビット、DELはバース
トビット無効化信号である。
【0138】図83は、図82中の16個のバースト除
去論理ユニットRB06の各々の詳細構成例を表してい
る。図83において、RB11及びRB12はインバー
タ回路、RB13,RB14及びRB15はAND回
路、BIはしきい判定パターンのうちの1ビット、Jは
バースト判定パターンのうちの1ビット、DELはバー
ストビット無効化信号、BOはバースト除去パターンの
うちの1ビット、NBは非バースト検出信号のうちの1
ビットである。
【0139】図82中の各バースト除去論理ユニットR
B06は、まず、しきい判定パターンBI及びバースト
判定パターンJから非バースト検出信号NBを生成す
る。J=0である場合にはNB=BIであり、J=1で
ある場合にはNB=0である。次に、非バースト検出信
号を構成する16ビットNB1〜NB16の論理和が、
バーストビット無効化信号DELとして各バースト除去
論理ユニットRB06に供給される。すなわち、バース
トビット無効化信号DELは、非バースト検出信号NB
1〜NB16のうち1つでも値が「1」であれば、バー
ストビットを無効化することを各バースト除去論理ユニ
ットRB06に指示する。各バースト除去論理ユニット
RB06は、DEL=1かつJ=1の場合にのみBO=
0とし、それ以外の場合にはBO=BIとする。
【0140】以上のとおり、図79の構成によれば、バ
ースト信号成分除去回路R08により連続的な同一信号
成分を除去することで、特定周波数帯の妨害波の影響を
低減することができる。
【0141】図84は、図70の他の変形例を示してい
る。図84によれば、復号化部R00において、切替器
R04の後段にパンクチャ信号発生器R09が配置さ
れ、その後段にデインターリーバR10が配置され、更
にビタビ復号器R11がパンクチャ信号入力に対応して
いる。
【0142】図85は、パンクチャ信号発生器R09の
詳細構成例(M=16)を表している。図85におい
て、RC01〜RC08は加算器、RC13〜RC16
は比較器である。比較器RC13〜RC16の中に付し
た符号x、yは各々4ビットの比較器入力、eqは1ビ
ットの比較器出力である。比較器RC13〜RC16の
動作以外は、図78に示した多数決復号器R05と同じ
である。4個の比較器RC13〜RC16の各々は、対
応付けられた2個の加算器からの入力を比較し、x≠y
である場合にはeq=0を、x=yである場合にはeq
=1をそれぞれ出力する。4個の比較器RC13〜RC
16の出力は、4ビットのパンクチャ信号を構成する。
すなわち、パンクチャ信号発生器R09は前記の不確定
ビットを表示する。具体的には、パンクチャ信号のある
ビットが「1」であれば、それに対応する多数決復号器
R05の出力ビットは不確定ビットである。
【0143】図84に示すように、パンクチャ信号は、
多数決復号器R05で得られる系列との対応関係を保持
するために、デインターリーバR06と同じ内部構成を
有する他のデインターリーバR10によって処理され、
ビタビ復号器R11にデインターリーブ・パンクチャ信
号として入力される。ビタビ復号器R11は、デインタ
ーリーブ・パンクチャ信号が指定するビットを消失(er
asure )ビットとして扱いながら、デインターリーバR
06から供給された系列のビタビ復号を行なう。このよ
うに、多数決復号器R05の出力ビットが「0」とも
「1」とも判定し難い場合には、無理に判定せず消失と
して扱うことで、より正確な誤り訂正を行なうことがで
きる。なお、パンクチャド符号のビタビ復号は既に確立
された技術であるので詳細な説明を省く。
【0144】以上のとおり、図84の構成によれば、パ
ンクチャ信号発生器R09からのパンクチャ信号が指定
する不確定ビットをビタビ復号器R11において消失ビ
ットとみなすことで、より効率的な誤り訂正を行なうこ
とができる。
【0145】図86は、図70の他の変形例を示してい
る。図86によれば、復号部R00において、切替器R
04の後段に多レベル復号器R12と、多レベルデイン
ターリーバR13と、軟判定ビタビ復号器R14とが配
置されている。
【0146】図87は、多レベル復号器R12の詳細構
成例(M=16)を表している。図87において、RC
01〜RC08は加算器、RC17〜RC20は比較器
である。比較器RC17〜RC20の中に付した符号
x、yは各々4ビットの比較器入力、mzは3ビットの
比較器出力である。比較器RC17〜RC20の動作以
外は、図78に示した多数決復号器R05と同じであ
る。4個の比較器RC17〜RC20の各々は、式(1
4)、すなわち、 mz=x/(x+y) …(14) の演算を行なう。4個の比較器RC17〜RC20の出
力は、多レベル復号系列を、具体的には12ビットから
なる3レベル復号系列を構成する。図78の多数決復号
器R05の中の各比較器で行なわれる2値判定に比べ、
図87の多レベル復号器R12の中の各比較器では8値
判定(軟判定)が行なわれるので、復号ビットが「0」
又は「1」となる可能性がより細かく表示される。mz
の値が大きいほど「1」の可能性が大きくなり、mzの
値が小さいほど「0」の可能性が大きくなる。
【0147】図86に示すように、3レベルの復号系列
は多レベルデインターリーバR13に供給される。多レ
ベルデインターリーバR13は、各々図72(b)のデ
インターリーバR06と同じ内部構成を有する3個のデ
インターリーバで構成されている。この多レベルデイン
ターリーバR13は、6ビットからなる3レベルデイン
ターリーブ系列を軟判定ビタビ復号器R14に供給す
る。軟判定ビタビ復号器R14は、3レベルデインター
リーブ系列の軟判定復号化を行なう。この軟判定ビタビ
復号器R14は、図70中のビタビ復号器R07より高
い誤り訂正能力をもつ。なお、軟判定ビタビ復号は公知
の技術であるので詳細な説明を省く。
【0148】以上のとおり、図86の構成によれば、多
レベル復号器R12からの多レベルに軟判定された系列
に対して軟判定ビタビ復号化を行なうことで、より効率
的な誤り訂正を実現することができる。なお、多レベル
復号器R12の軟判定レベル数は、上記の例すなわち3
に限られない。
【0149】図88(a)及び(b)は、それぞれ図7
6(a)及び(b)の変形例(M=16)を示してい
る。図88(a)のM値独立信号送信部S05におい
て、SP1〜SP16はそれぞれ異なる疑似ランダムノ
イズ(PN)系列PN1〜PN16を生成するためのP
N系列発生器、SP17はスイッチである。スイッチS
P17は、PN系列発生器SP1〜SP16が生成する
PN系列のうち、送信系列の値に対応するものを選択
し、これを送信信号として出力する。一方、図88
(b)のM値独立信号受信部R01において、RP1〜
RP16はそれぞれ異なるPN系列PN1〜PN16を
生成するためのPN系列発生器、RP17〜RP32は
相関器である。相関器RP17〜RP32の各々は、受
信信号と16個のPN系列PN1〜PN16のうちの対
応するPN系列との相関値を算出し、その相関値が一定
のしきい値を超えたら「1」を出力し、超えなかったら
「0」を出力する。しきい値は、対応するPN系列の自
己相関値よりは小さく、かつそれ以外のPN系列との相
互相関値よりは大きく設定される。
【0150】図88(a)及び(b)の構成によれば、
直接拡散(DS)方式の符号器及び復号器を実現でき
る。なお、相関器RP17〜RP32として、SAWコ
ンボルーバを用いることができる。
【0151】図89は、図70の他の変形例を示してい
る。図89によれば、図70中の2つの切替器S04,
R04の配設が省略される。図89において、S06は
FH符号器、R15は動作モード制御回路、R16はF
H復号器である。ただし、これらの回路ブロックの内部
構成及び動作は、図70中の対応する回路ブロックS0
3,R02,R03とは異なる。動作モード制御回路R
15からの切替え信号は、FH符号器S06及びFH復
号器R16に供給される。その他の構成は図70と同じ
である。
【0152】図90(a)及び(b)は、それぞれ図8
9中のFH符号器S06及びFH復号器R16の詳細構
成例を表している。SF1はMを法とする加算器、RF
1はMを法とする減算器、SF3及びRF4は符号長可
変の多重化符号発生器、RF3は多数決論理判定器であ
る。図73(a)及び(b)のFH符号器S03及びF
H復号器R03の場合とは違って、多重化符号発生器S
F3及びRF4は、切替え信号に応じて多重化符号の長
さLを変化させ得るようになっている。
【0153】図91は、図89中の動作モード制御回路
R15の詳細構成例(M=16)を表している。図91
において、RW11は多重度判定論理、RW12〜RW
23は遅延器、RW24〜RW27は加算器、RW28
は最大値判定論理である。ここで、最大の多重度を4と
し、動作モード数を4とする。図91の動作モード制御
回路R15は、しきい判定パターンから多重度を算出
し、FH符号器S06及びFH復号器R16を多重度に
対応した動作モードに切替えるための切替え信号(4
値)を供給する。多重度判定論理RW11の中に付した
符号y0 〜y3 はその出力の各ビットを示す。
【0154】図92は、多重度判定論理RW11の入力
と出力との関係を示している。多重度判定論理RW11
は、まずしきい判定パターンを構成する16ビットのう
ち値が「1」となっているビットの数を算出し、そのビ
ット数から多重度を判定する。図92によれば、常に出
力4ビットy0 〜y3 のうちの1ビットのみが「1」と
なる。つまり、多重度判定論理RW11は、「1」が立
っている出力ビットにより多重度を表示している。しか
しながら、ここで表示される多重度は、雑音やスプリア
スなどの影響により正しい値を表さないことがある。そ
の誤りは、小刻みな変動としてしばしば現れる。このよ
うな変動を取り除いて動作モード制御の信頼性を高める
ため、図92の動作モード制御回路R15は、一定時間
の多重度判定値のうち最多のものを選択する。そのため
に、多重度判定論理RW11の出力4ビットy0 〜y3
は、遅延器RW12〜RW23の列に既に入力された過
去のビットともども、対応する加算器RW24〜RW2
7に供給される。加算器RW24〜RW27は、その入
力のハミング重みを算出することにより、4通りの多重
度それぞれに対する判定回数を表示する。最大値判定論
理RW28は、各多重度の判定回数のうち最大のものを
選び、その多重度に対応する動作モードの切替え信号を
供給する。
【0155】以上のとおり、図89の構成によれば、動
作モード制御回路R15が多重度判定値のうち最多のも
のを選択し、それに対応する切替え信号を供給するよう
に構成することで、動作モードの誤りの発生を低減さ
せ、信頼性の高い動作モード制御を実現できる。また、
多重度に応じてきめ細かく動作モードの切替えを行なえ
るため、より効率的なデータ伝送が可能になる。なお、
最大の多重度は、2以上、かつM以下の整数の中から選
択される。動作モード数は、2以上、かつ最大の多重度
以下の整数の中から選択される。加算器SF1及び減算
器RF1は、ビットごとの排他的論理和を算出する回路
にそれぞれ置き換えることができる。その場合、加算器
と減算器とは同じ回路構成となる。
【0156】図93は、FH−MFSK方式の従来の非
同期ディジタル通信システムの構成を示している。図9
3において、20は送信機、21は受信機、10は送信
データの入力端子、11は周波数ホッピング(FH)符
号発生器、12は周波数シンセサイザである。送信デー
タに対応してFH符号発生器(FH符号器)11により
ホッピング符号が生成され、該生成されたホッピング符
号に対応して周波数シンセサイザ12により搬送周波数
がホッピングされる。FH符号発生器11は、リード・
ソロモン符号を利用する。4元ガロア体に基づくチップ
数3のリード・ソロモン符号ベクトルの1組は、 (0,0,0),(1,2,3),(2,3,1),
(3,1,2),(1,1,1),(0,3,2),
(3,2,0),(2,0,3),(2,2,2),
(3,0,1),(0,1,3),(1,3,0),
(3,3,3),(2,1,0),(1,0,2),
(0,2,1) である。ここに、ベクトルの各成分は、周波数帯域上に
配置された搬送周波数の番号を表す。また、各ベクトル
を構成する成分の数は、ホッピング1周期あたりのチッ
プ数を表す。
【0157】一般に、Q元ガロア体の原始元の1つをα
とするとき、L成分の拡散符号ベクトル^αは、式(1
5)、すなわち、 ^α=(1,α,α2 ,…,αL-1 ) …(15) により定義される。ここに、Lはホッピング1周期あた
りのチップ数を表し、L<Qである。そして、ユーザ識
別番号をiとし、データ値をxとし、かつL成分の単位
ベクトルを^e=(1,1,…,1)とするとき、L成
分からなるホッピング符号ベクトル^yi (x)は、式
(16)、すなわち、 ^yi (x)=x・^α+i・^e …(16) により算出される。ここに、ユーザ識別番号iと、デー
タ値xと、ホッピング符号ベクトル^yi (x)の各成
分とは、いずれもQ元ガロア体の元である。式(16)
で表された演算は、Q元ガロア体上の演算である。Q=
4(=22 ),L=3の場合には、式(16)は、式
(17)、すなわち、 ^yi (x)=x・(1,2,3)+i・(1,1,1) …(17) のようになる。
【0158】図94(a)及び(b)は、それぞれ図9
3中のFH符号発生器11で採用されたガロア加算及び
ガロア乗算の定義を示している。例えば、識別番号i=
2をもつユーザがデータ値x=1を送信する場合のホッ
ピング符号ベクトル^y2 (1)は、式(18)、すな
わち、 ^y2 (1)=1・(1,2,3)+2・(1,1,1) =(1,2,3)+(2,2,2) =(3,0,1) …(18) のように計算される。
【0159】図95は、このようにして計算されたホッ
ピング符号ベクトルの一覧表を表している。ここで、デ
ータ値xは0,1,2又は3である。つまり、データの
取り得る値の数をMとするとM=4(=22 )であり、
ガロア体の元の数Qとデータの取り得る値の数Mとの関
係はQ=Mである。図95に示された1組のホッピング
符号ベクトルは、前掲の4元ガロア体に基づくチップ数
3の1組のリード・ソロモン符号ベクトルに一致してお
り、非同期の符号多重通信システムにおいてユーザ間の
相互干渉が極めて少ないという優れた特徴をもってい
る。ところが、図95を見ると、識別番号i=0をもつ
ユーザがデータ値x=0を送信する場合のホッピング符
号ベクトルは、全て同じ値からなる3成分をもってい
る。他のユーザがデータ値x=0を送信する場合のホッ
ピング符号ベクトルも、全て同じ値からなる3成分をも
っている。これは、Q=4の例のみならず、式(16)
を採用した全ての場合に起こる現象である。したがっ
て、このシステムは、データ値x=0の場合には一定の
搬送周波数を有する信号が送信されることとなり、周波
数選択性フェージングの影響を受けやすくなっている。
【0160】図96(a)及び(b)は、それぞれ周波
数選択性のフェージングの影響下での図93中の送信機
20及び受信機21における時間/周波数行列を表して
いる。周波数fd で強いフェージングが発生しているも
のとする。○印は送信信号中の一定の搬送周波数を表
し、×印はフェージングにより検出見逃しが生じた搬送
周波数を表す。図示のように、最悪の場合には全ての搬
送周波数について検出見逃しが発生することがあり得
る。
【0161】このような周波数選択性フェージングの影
響を低減するために、本発明によれば、Q元(Qはデー
タの取り得る値の数Mより大きい)ガロア体を採用し、
データ値xを予め非零の符号wに変換しておき、該符号
wに基づいてホッピング符号ベクトル^yを算出するこ
とにより、周波数ホッピング符号のランダム性が高めら
れる。
【0162】ここでは、M=4(=22 ),Q=5,L
=3の場合について説明する。まず、ある1対1関数f
を用いて、データ値x(0≦x≦3)を非零の符号w
(1≦w≦4)に変換する。そのような関数の1つとし
て、関数f0 を式(19)、すなわち、 f0 (x)=x+1 …(19) により定義する。符号wは、データ値xを用いて、式
(20)、すなわち、 w=f0 (x) …(20) のように表される。そして、式(16)中のデータ値x
を式(20)の符号wに置き換える。その結果、式(2
1)、すなわち、 ^yi (w)=w・^α+i・^e …(21) が得られる。^α=(1,21 ,22 ),^e=(1,
1,1)であるから、式(21)は、式(22)、すな
わち、 ^yi (w)=w・(1,21 ,22 )+i・(1,1,1) =w・(1,2,4)+i・(1,1,1) …(22) のようになる。式(22)をデータ値xによる表現に書
き替えると、式(23)、すなわち、 ^yi (x)=f0 (x)・(1,2,4)+i・(1,1,1) …(23) が得られる。
【0163】図97(a)及び(b)は、それぞれ式
(22)及び式(23)中のガロア加算及びガロア乗算
の定義を示している。例えば、識別番号i=2をもつユ
ーザがデータ値x=1を送信する場合のホッピング符号
ベクトル^y2 (1)は、式(24)、すなわち、 ^y2 (1)=f0 (1)・(1,2,4)+2・(1,1,1) =2・(1,2,4)+(2,2,2) =(4,1,0) …(24) のように計算される。
【0164】図98は、このようにして計算されたホッ
ピング符号ベクトルの一覧表を表している。図98を見
ると、いずれの識別番号をもつユーザがいずれのデータ
値を送信する場合でも、全て同じ値からなる3成分をも
つホッピング符号ベクトルが生成されることはない。つ
まり、周波数ホッピング符号のランダム性が高められて
いる。
【0165】図99(a)及び(b)は、それぞれ上記
高ランダム性を有する周波数ホッピング符号を採用した
場合の送信機及び受信機における時間/周波数行列を表
している。図96(a)及び(b)の場合と同様に、周
波数fd で強いフェージングが発生しているものとす
る。図示のように、搬送周波数が分散しているため、検
出見逃しが生じる搬送周波数の個数は比較的少なくて済
む。
【0166】図100は、本発明のディジタル通信装置
におけるFH符号発生器(FH符号器)の構成例を示し
ている。図100のFH符号発生器400において、4
0はチップカウンタ、41はデータ変換器、42は拡散
符号発生器、43は乗算器、44は加算器、401はデ
ータ値xの入力端子、402はユーザ識別番号iの入力
端子、403はホッピング符号yの出力端子を表してい
る。ここでは、M=16(=24 ),Q=17,L=8
とする。チップカウンタ40は、図101に示すように
L=8を法とするカウント動作を行ない、カウント値c
をデータ変換器41及び拡散符号発生器42へ供給す
る。データ変換器41は、カウント値cが0となる度
に、入力端子401から供給されたデータ値x(0≦x
≦15)を、非零の符号w(1≦w≦16)に変換す
る。図102は、データ値xから符号wへの変換規則を
表している。拡散符号発生器42は、図103に示すよ
うに、カウント値cに応じた原始元のべき乗値αc を拡
散符号ppとして供給する。この例ではL=8としてい
るので、拡散符号発生器42は、カウント値c=0,
1,…,7に対応した拡散符号pp=1,2,…,11
を供給すれば十分である。乗算器43は、データ変換器
41で得られた符号wと拡散符号発生器42から供給さ
れた拡散符号ppとの、Q=17を法としたガロア乗算
を行ない、その結果moを加算器44へ供給する。加算
器44は、乗算器43で得られた乗算結果moと入力端
子402から供給されたユーザ識別番号iとの、Q=1
7を法としたガロア加算を行ない、その結果をホッピン
グ符号yとして、出力端子403を介して出力する。こ
のホッピング符号yは、少なくとも17個の搬送周波数
の選択肢を有する周波数シンセサイザへ供給される。
【0167】図100の構成によれば、周波数ホッピン
グ符号のランダム性が高められる結果、周波数選択性フ
ェージングの影響を低減することができる。なお、デー
タ変換器41において他の変換規則を採用してもよい。
【0168】図104は、図100の変形例を示してい
る。図104のFH符号発生器600において、60は
チップカウンタ、61はリードオンリーメモリ(RO
M)、601はデータ値xの入力端子、602はホッピ
ング符号yの出力端子を表している。ROM61は、上
記の方法によって予め計算したホッピング符号を記憶し
ており、データ値x及びカウント値cに応じたホッピン
グ符号を出力する。この構成によれば、ホッピング符号
を計算する必要がないため、高速処理が可能となる。
【0169】図105は、図100の他の変形例を示し
ている。図105のFH符号発生器700は、ガロア体
のQ個の元のうち相異なるM個の元からなるリストをF
とするとき、各々得られたホッピング符号ベクトル^y
の成分がリストFに含まれているか否かを示すL成分か
らなる2値判定ベクトルを算出するための手段を備えた
ものである。図105において、70はチップカウン
タ、71はデータ変換器、72は拡散符号発生器、73
は乗算器、74は加算器、75はFH符号判定器、70
1はデータ値xの入力端子、702はユーザ識別番号i
の入力端子、703はホッピング符号yの出力端子、7
04は2値判定信号zの出力端子を表している。cはチ
ップカウンタ70のカウント値、wはデータ変換器71
で得られた非零の符号、ppは拡散符号、moは乗算器
73の結果、iはユーザ識別番号を表している。端子7
03及び704を介して出力されたホッピング符号y及
び2値判定信号zは、少なくとも16個の搬送周波数の
選択肢を有しかつキャリア非送出モードを備えた周波数
シンセサイザへ供給される。
【0170】図106は、FH符号判定器75の動作を
表している。この例ではQ=17であり、加算器74で
得られたホッピング符号yは0から16までの値を取り
得る。このホッピング符号yに対し、FH符号判定器7
5は、決められたM(=16=24 )個の値、すなわち
y=0,1,…,15のみを有効(z=1)と判定し、
それ以外の値を無効(z=0)と判定する。図105の
FH符号発生器700に接続された周波数シンセサイザ
は、z=0の場合にはキャリア非送出モードとなり、z
=1の場合にはホッピング符号yに対応した搬送周波数
を送出する。
【0171】図105の構成によれば、複数の搬送周波
数のうちのいくつかが失われても復号が可能であるとい
うFH方式の特徴を積極的に利用し、ホッピング符号y
の一部を無効にして、2のべき乗個のホッピング符号を
用いることにより、周波数シンセサイザのハードウェア
の複雑化を防ぐことが可能となる。
【0172】FH符号発生器の上記各例では、データの
取り得る値の数をM=2k (kは正の整数)とし、素数
p及び正の整数rに対して、ガロア体の元の数をQ=p
r (>M)とした。チップ数Lは、2以上かつpr −1
以下の整数である。ここで、ガロア体の元の数Qは、Q
=pr (>M)を満たす全てのQの値のうちの最小値に
設定するのがよい。
【0173】図107は、このような条件を満たすMと
Qとの例を示している。図107のQの欄において、例
えば、「5」は素数5の1乗であり、「9」は素数3の
2乗であり、「17」は素数17の1乗である。図10
7によれば、例えばM=512ならばQ=521である
から、無効となるホッピング符号の数はわずかに9であ
る。つまり、ホッピング符号が有効となる確率を最大に
することにより、最大限のシステム信頼性を得ることが
できる。Q個全てのホッピング符号を用いる場合より多
少品質は劣るが、復号は十分可能である。
【0174】
【発明の効果】以上説明してきたとおり、本発明では、
チャネルの使用状況に応じてFH方式とMFSK方式と
を適応的に使い分けることとした。FH方式とMFSK
方式とは各方式の回路の大部分がディジタル回路構成を
とるため集積化に適しており、かつ符号化部と復号化部
とを除く部分のハードウェアを共有化できるため、本発
明によれば、ハードウェア規模を大幅に増大させること
なく、高速に、しかも安定したデータ伝送が実現でき
る。
【0175】また、本発明によれば、DFT演算部の結
果に応じてタイムスロットの同期を行なっているため、
DFT演算部が共有化でき、サンプリングクロックの周
波数及びハードウェア規模を大きく増大させることな
く、高速FH方式を用いた信頼性及び周波数利用効率の
高いデータ通信が実現できる。
【0176】また、本発明によれば、MFSK方式又は
符号多重MFSK方式のディジタル通信装置において、
1タイムスロット時間をTとするとき、サブバンドごと
のM個の搬送周波数の各々を2/T以上の周波数間隔で
直交して配置し、かつ受信側で局発周波数以下の信号成
分に起因した折り返し成分が直交関係を保ったまま局発
周波数以上の周波数のすき間に配置されるように受信信
号を低域側の周波数帯域へダウンコンバートした後、該
ダウンコンバートの結果からサブバンドの1/2の帯域
幅分の信号成分を取り出すこことしたので、離散フーリ
エ変換のサンプリングレートを低減できる。
【0177】また、本発明によれば、MFSK方式又は
符号多重MFSK方式のディジタル通信装置において、
各々ベースバンド信号を供給するためのN本のダイバー
シチ枝を受信部に設け、周波数検出部を構成するM個の
演算部へのN個のベースバンド信号の割り当てを変更す
るようにしたので、フェージングの影響を回避した受信
が可能となる。
【0178】また、本発明によれば、MFSK方式又は
符号多重MFSK方式を用いて半二重データ通信を行な
うディジタル通信装置において、送信時のタイムスロッ
トの同期制御のために、受信状態から送信状態への切替
え直前の位相誤差を基準位相誤差として記憶し、受信状
態から送信状態への切替え後には基準位相誤差に基づく
フィードフォワード制御により再生同期信号を生成する
こととしたので、網同期の維持が可能となる。
【0179】また、本発明によれば、MFSK方式とF
H方式とのいずれかを選択して周波数多重通信を行なう
ディジタル通信装置において、畳込み符号器とインター
リーバとを送信部に、最尤ワード復号のための多数決復
号器を受信部にそれぞれ設けた構成を採用したので、送
信部ではスクランブラなしで送信データをランダム化す
ることができ、かつ受信部では多数決復号器により最尤
ワードを決定することができる。
【0180】また、本発明によれば、データの取り得る
値の数Mより大きい整数Qを元の数とするガロア体を採
用し、データ値を予め非零の符号に変換しておき、該符
号に基づいてホッピング符号ベクトルを算出することと
したので、周波数選択性フェージングの影響を低減する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のディジタル通信装置の構成例を示すブ
ロック図である。
【図2】図1中の送信部の詳細構成例を示すブロック図
である。
【図3】図1中の受信部の詳細構成例を示すブロック図
である。
【図4】図2の送信部における符号化部の詳細構成例を
示すブロック図である。
【図5】図2の送信部における周波数テーブルの内容を
示す図である。
【図6】図3の受信部における周波数テーブルの内容を
示す図である。
【図7】図4の回路においてFH方式が選択された場合
の動作タイミングを示す図である。
【図8】図4の回路においてMFSK方式が選択された
場合の動作タイミングを示す図である。
【図9】図8の場合におけるディジタルシンセサイザ出
力の波形をタイムスロット信号の波形とともに示す図で
ある。
【図10】図8の場合における利用搬送周波数の遷移図
である。
【図11】非位相同期状態におけるDFT処理の入力タ
イミング図である。
【図12】位相同期状態におけるDFT処理の入力タイ
ミング図である。
【図13】MFSK方式が選択される場合の搬送周波数
の状況図である。
【図14】FH方式が選択される場合の搬送周波数の状
況図である。
【図15】図3に示されたチャネル検出部の中のタイム
スロット信号発生部の詳細構成例を示すブロック図であ
る。
【図16】図3中の信号処理部の変形例を示すブロック
図である。
【図17】図2中の符号化部の変形例を示すブロック図
である。
【図18】図17の符号化部におけるアップチャープ符
号データを示す図である。
【図19】図17の符号化部におけるダウンチャープ符
号データを示す図である。
【図20】図17に対応した、図3の受信部の変形例を
示すブロック図である。
【図21】図17及び図20の構成におけるチャープ信
号の周波数遷移図である。
【図22】図17及び図20の構成における最下位搬送
周波数に対するDFT処理図である。
【図23】図17及び図20の構成における最上位搬送
周波数に対するDFT処理図である。
【図24】図5の変形例を示す図である。
【図25】図6の変形例を示す図である。
【図26】図18の変形例を示す図である。
【図27】図19の変形例を示す図である。
【図28】本発明のディジタル通信装置の構成例を示す
ブロック図である。
【図29】図28中の周波数選択部及びデコーダ部にお
ける、4ビットデータと搬送周波数との対応付けを示す
図である。
【図30】図28中の余弦波正弦波生成部の詳細構成例
を示すブロック図である。
【図31】図28中の波形生成部による周波数直交変換
後の搬送周波数の配置例を示す図である。
【図32】周波数直交変換後の搬送周波数の他の配置例
を示す図である。
【図33】図31の配置例に対応する、ダウンコンバー
ト後の搬送周波数の配置例を示す図である。
【図34】周波数直交変換後の搬送周波数の更に他の配
置例を示す図である。
【図35】周波数直交変換後の搬送周波数の更に他の配
置例を示す図である。
【図36】図28中のDFT演算部のうちの1つの搬送
周波数に対するDFT演算のための詳細回路構成例を示
すブロック図である。
【図37】図28中のしきい判定部の詳細構成例を示す
ブロック図である。
【図38】図37中のしきい値制御部の詳細構成例を示
すブロック図である。
【図39】図28中の同期信号発生部の詳細構成例を示
すブロック図である。
【図40】図39中のクロック再生部の詳細構成例を示
すブロック図である。
【図41】図40のクロック再生部の動作タイミング図
である。
【図42】ランダム性の高い2つの受信チャネルの例を
示す図である。
【図43】図42の2つのチャネルを受信した場合の、
図39の同期信号発生部におけるコスト関数累積値の波
形例を示す図である。
【図44】ランダム性の低い2つの受信チャネルの例を
示す図である。
【図45】図44の2つのチャネルを受信した場合の、
図39の同期信号発生部におけるコスト関数累積値の波
形例を示す図である。
【図46】ランダム性の高い3つの受信チャネルの例を
示す図である。
【図47】図46の3つのチャネルを受信した場合の、
図39の同期信号発生部におけるコスト関数累積値の波
形例を示す図である。
【図48】ランダム性の低い3つの受信チャネルの例を
示す図である。
【図49】図48の3つのチャネルを受信した場合の、
図39の同期信号発生部におけるコスト関数累積値の波
形例を示す図である。
【図50】1つの受信チャネルの例を示す図である。
【図51】ノイズ環境下で時定数TCを1として図50
のチャネルを受信した場合の、図39の同期信号発生部
におけるコスト関数累積値の波形例を示す図である。
【図52】ノイズ環境下で時定数TCを16として図5
0のチャネルを受信した場合の、図39の同期信号発生
部におけるコスト関数累積値の波形例を示す図である。
【図53】図28のディジタル通信装置の変形例を示す
ブロック図である。
【図54】図53のディジタル通信装置の比較例におい
て受信搬送周波数が隣接周波数帯へ与えるスプリアスレ
ベルを示す図である。
【図55】本発明のディジタル通信装置の構成例を示す
ブロック図である。
【図56】図55の通信装置で用いられる3つのサブバ
ンドの、ある時刻における周波数配置図である。
【図57】第1のサブバンドに対するダウンコンバート
後の周波数配置図である。
【図58】第2のサブバンドに対するダウンコンバート
後の周波数配置図である。
【図59】第3のサブバンドに対するダウンコンバート
後の周波数配置図である。
【図60】図55の変形例を示すブロック図である。
【図61】図60の通信装置で用いられる2つのサブバ
ンドの、ある時刻における周波数配置図である。
【図62】第1のサブバンドに対するダウンコンバート
後の周波数配置図である。
【図63】第2のサブバンドに対するダウンコンバート
後の周波数配置図である。
【図64】図55中の受信部の変形例を示すブロック図
である。
【図65】図64中の1個の演算部の詳細構成例を示す
ブロック図である。
【図66】(a),(b)及び(c)はそれぞれ図64
中の各ダイバーシチ枝においてフェージングの影響下で
受信される周波数を示す図である。
【図67】図55の変形例を示すブロック図である。
【図68】図67中のウインドウ制御部の詳細構成例を
示すブロック図である。
【図69】図68のウインドウ制御部の動作タイミング
図である。
【図70】本発明のディジタル通信装置の構成例を示す
ブロック図である。
【図71】図70中の畳込み符号器の詳細構成例を示す
ブロック図である。
【図72】(a)及び(b)はそれぞれ図70中のイン
ターリーバ及びデインターリーバの詳細構成例を示すブ
ロック図である。
【図73】(a)及び(b)はそれぞれ図70中のFH
符号器及びFH復号器の詳細構成例を示すブロック図で
ある。
【図74】(a),(b)及び(c)はそれぞれ図73
(a)のFH符号器におけるインターリーブ系列行列、
多重化符号行列及びFH符号系列行列の一例を示す図で
ある。
【図75】(a),(b),(c)及び(d)はそれぞ
れ図73(b)のFH復号器におけるしきい判定パター
ン行列、多重化符号行列、判定行列及びFH復号パター
ン行列の一例を示す図である。
【図76】(a)及び(b)はそれぞれ図70中のM値
独立信号送信部及びM値独立信号受信部の詳細構成例を
示すブロック図である。
【図77】図70中の動作モード制御回路の詳細構成例
を示すブロック図である。
【図78】図70中の多数決復号器の詳細構成例を示す
ブロック図である。
【図79】図70の変形例を示すブロック図である。
【図80】図79中のバースト信号成分除去回路の詳細
構成例を示すブロック図である。
【図81】図80中のバースト検出回路を構成する16
個のバースト検出ユニットの各々の詳細構成例を示すブ
ロック図である。
【図82】図80中のバースト除去回路の詳細構成例を
示すブロック図である。
【図83】図82中の16個のバースト除去論理ユニッ
トの各々の詳細構成例を示す回路図である。
【図84】図70の変形例を示すブロック図である。
【図85】図84中のパンクチャ信号発生器の詳細構成
例を示すブロック図である。
【図86】図70の変形例を示すブロック図である。
【図87】図86中の多レベル復号器の詳細構成例を示
すブロック図である。
【図88】(a)及び(b)はそれぞれ図76(a)及
び(b)の変形例を示すブロック図である。
【図89】図70の変形例を示すブロック図である。
【図90】(a)及び(b)はそれぞれ図89中のFH
符号器及びFH復号器の詳細構成例を示すブロック図で
ある。
【図91】図89中の動作モード制御回路の詳細構成例
を示すブロック図である。
【図92】図91中の多重度判定論理の入力と出力との
関係を示す図である。
【図93】FH−MFSK方式の従来のディジタル通信
システムの構成を示すブロック図である。
【図94】(a)及び(b)はそれぞれ図93中のFH
符号発生器で採用されたガロア加算及びガロア乗算の定
義を示す図である。
【図95】図93中のFH符号発生器で生成されたホッ
ピング符号ベクトルの例を示す図である。
【図96】(a)及び(b)はそれぞれ周波数選択性の
フェージングの影響下での図93中の送信機及び受信機
における時間/周波数行列を示す図である。
【図97】(a)及び(b)はそれぞれ本発明のディジ
タル通信システムにおけるFH符号発生器で採用された
ガロア加算及びガロア乗算の定義を示す図である。
【図98】本発明のディジタル通信システムにおけるホ
ッピング符号ベクトルの例を示す図である。
【図99】(a)及び(b)はそれぞれ周波数選択性の
フェージングの影響下での本発明に係るディジタル通信
システムの送信機及び受信機における時間/周波数行列
を示す図である。
【図100】本発明のディジタル通信システムにおける
FH符号発生器の構成例を示すブロック図である。
【図101】図100中のチップカウンタの動作を示す
図である。
【図102】図100中のデータ変換器の動作を示す図
である。
【図103】図100中の拡散符号発生器の動作を示す
図である。
【図104】図100の変形例を示すブロック図であ
る。
【図105】図100の他の変形例を示すブロック図で
ある。
【図106】図105中のFH符号判定器の動作を示す
図である。
【図107】本発明に係るディジタル通信システム中の
FH符号発生器におけるデータの取り得る値の数Mと、
ガロア体の元の数Qとの関係の例を示す図である。
【符号の説明】
T 送信部 CO 符号化部 CG チャネル発生部 WG 波形生成部 R 受信部 DS 信号処理部 CD チャネル検出部 DE 復号化部 dt 送信情報データ coo 送信符号データ cgo 利用搬送周波数 ot 送信信号 or 受信信号 dso DFT出力(スペクトラム強度) ts タイムスロット信号 mo 方式制御信号 cdo 受信符号データ dr 受信情報データ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平8−183000 (32)優先日 平8(1996)7月12日 (33)優先権主張国 日本(JP) (72)発明者 岸本 倫典 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 牧 昌弘 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特表 平4−501348(JP,A) 特開 昭63−107242(JP,A) 特開 平5−219021(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H04B 1/713 H04J 4/00 H04L 27/10

Claims (29)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のディジタル通信装置の間でタイム
    スロットを共有し、M、Nを整数として、タイムスロッ
    トごとにM個の搬送周波数の中からN個の搬送周波数を
    利用し、かつNが1ならば多値周波数シフトキーイング
    (MFSK)変調方式を、Nが2以上ならば周波数ホッ
    ピング(FH)変調方式を選択してNチャネルの周波数
    多重通信を行なうディジタル通信システムに用いられる
    ディジタル通信装置であって、 伝送路から受信信号が入力されると、受信情報データを
    出力する受信部と、 送信情報データが入力されると、前記伝送路へ送信信号
    を出力する送信部とを備え、 前記受信部は、 前記伝送路から前記受信信号が入力されると、該受信信
    号に対して、前記タイムスロットごとに前記M個の搬送
    周波数に対するスペクトラム強度を算出して出力するた
    めの信号処理部と、 前記スペクトラム強度に基づいて、チャネルを検出し、
    前記タイムスロットの位相制御を行ない、更に、MFS
    K変調方式かFH変調方式かを選択するとともに、各チ
    ャネルに対する受信符号データを出力するためのチャネ
    ル検出部と、 前記選択された変調方式に従って、前記受信符号データ
    に対する復号化を行ない、前記受信情報データを出力す
    るための復号化部とを有し、 前記送信部は、 前記送信情報データが入力されると、前記選択された変
    調方式に従って、前記送信情報データに対する符号化を
    行ない、送信符号データを出力するための符号化部と、 前記送信符号データに対してチャネルを割り当て、該チ
    ャネルに対する搬送周波数を選択して出力するためのチ
    ャネル発生部と、 前記選択された搬送周波数の信号波形を、前記タイムス
    ロットに同期して前記伝送路へ前記送信信号として出力
    するための波形生成部とを有することを特徴とするディ
    ジタル通信装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のディジタル通信装置にお
    いて、 前記チャネル検出部は、タイムスロットごとに搬送周波
    数の中から、スペクトラム強度の最大値を検出し、タイ
    ムスロットごとに連続する前記最大値の差分に応じて、
    前記タイムスロットの位相制御を行なうことを特徴とす
    るディジタル通信装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載のディジタル通信装置にお
    いて、 前記信号処理部は、キャリアセンスによってキャリア検
    出された場合にのみ間欠的に離散フーリエ変換処理を行
    なうことを特徴とするディジタル通信装置。
  4. 【請求項4】 請求項1記載のディジタル通信装置にお
    いて、 前記符号化部は、送信開始時の予め決められた時間は、
    プリアンブルとして、最下位搬送周波数から最上位搬送
    周波数までを上方周波数掃引(アップチャープ)し、又
    は、最上位搬送周波数から最下位搬送周波数までを下方
    周波数掃引(ダウンチャープ)する送信符号データ列を
    1回以上発生することを特徴とするディジタル通信装
    置。
  5. 【請求項5】 請求項4記載のディジタル通信装置にお
    いて、 前記チャネル検出部は、アップチャープ検出時又はダウ
    ンチャープ検出時に、周波数可変範囲を算出し、各ディ
    ジタル通信装置間の基準発振周波数の周波数誤差をディ
    ジタル補正することを特徴とするディジタル通信装置。
  6. 【請求項6】 請求項1記載のディジタル通信装置にお
    いて、 前記チャネル発生部は、連続する搬送周波数に対して、
    プログレッシブ符号並びで情報を割り当てることを特徴
    とするディジタル通信装置。
  7. 【請求項7】 複数のディジタル通信装置の間でタイム
    スロットを共有し、Mを2以上の整数として、タイムス
    ロットごとにM個の搬送周波数の中から、複数のチャネ
    ルの各々に対する搬送周波数をそれぞれ選択して周波数
    多重通信を行なうディジタル通信システムに用いられる
    ディジタル通信装置であって、 送信データが入力されると、伝送路へ送信信号を出力す
    る送信部と、 前記伝送路から受信信号が入力されると、受信データを
    出力する受信部とを備え、 前記送信部は、 前記入力された送信データに対して、log2 Mビット
    ごとに、変換テーブルに基づいて、前記M個の搬送周波
    数の中から利用搬送周波数を決定するための周波数選択
    部と、 前記利用搬送周波数に対応した周波数波形を、前記タイ
    ムスロットに同期して、1タイムスロット時間Tごと
    に、前記伝送路へ前記送信信号として出力するための波
    形生成部とを有し、 前記受信部は、 前記伝送路から入力された受信信号を、低域側の周波数
    帯域へ周波数ダウンコンバートするためのダウンコンバ
    ータ部と、 前記周波数ダウンコンバート後の信号に対して、サンプ
    リングクロックの周期Δtごとに、NをM以上の整数と
    して、最新1タイムスロット時間(T=N×Δt)分の
    離散フーリエ変換(DFT)を順次行なって、前記M個
    の搬送周波数の各々に対するスペクトラム値I(k)
    (k=1,2,...,M)を算出するためのDFT演
    算部と、 前記スペクトラム値I(k)に対して、前記サンプリン
    グクロックの周期Δtごとに、前記M個の搬送周波数の
    うち、しきい値を越える搬送周波数のみを候補搬送周波
    数として検出するためのしきい判定部と、 前記スペクトラム値I(k)及び前記候補搬送周波数か
    ら、タイムスロット同期用の同期トリガ信号を発生する
    ための同期信号発生部と、 前記同期トリガ信号のアサート時における前記候補搬送
    周波数の全てを、受信搬送周波数として決定するための
    ラッチ部と、 前記受信搬送周波数の各々に対して、前記周波数選択部
    と同じ変換テーブルに基づいて、log2 Mビットの受
    信データをそれぞれ出力するためのデコーダ部とを有す
    ることを特徴とするディジタル通信装置。
  8. 【請求項8】 請求項7記載のディジタル通信装置にお
    いて、 前記波形生成部は、Rを1以上の整数とし、周波数ステ
    ップ幅ΔfをΔf=1/T×Rとし、tを時間として、
    余弦波cos(2π×Δf×(2k−1)×t)と、正
    弦波(−1)k-1 ×sin(2π×Δf×(2k−1)
    ×t)と、周波数fcの位相の異なる2つのキャリアc
    os(2π×fc×t)及びsin(2π×fc×t)
    とを用いて、 W1=sin(2π×(fc+(−1)k-1 ×Δf×
    (2k−1))×t) で表される前記利用搬送周波数に対応した周波数波形W
    1を、前記タイムスロットに同期した周波数直交変換に
    より、1タイムスロット時間Tごとに、前記伝送路へ前
    記送信信号として出力し、 前記ダウンコンバータ部は、前記伝送路から入力された
    受信信号を、前記周波数fcにより、低域側の周波数帯
    域へ周波数ダウンコンバートすることを特徴とするディ
    ジタル通信装置。
  9. 【請求項9】 請求項7記載のディジタル通信装置にお
    いて、 前記波形生成部は、Rを1以上の整数とし、周波数ステ
    ップ幅ΔfをΔf=1/T×Rとし、tを時間として、
    余弦波cos(2π×Δf×(2k−1)×t)と、正
    弦波(−1)k ×sin(2π×Δf×(2k−1)×
    t)と、周波数fcの位相の異なる2つのキャリアco
    s(2π×fc×t)及びsin(2π×fc×t)と
    を用いて、 W2=sin(2π×(fc+(−1)k ×Δf×(2
    k−1))×t) で表される前記利用搬送周波数に対応した周波数波形W
    2を、前記タイムスロットに同期した周波数直交変換に
    より、1タイムスロット時間Tごとに、前記伝送路へ前
    記送信信号として出力し、 前記ダウンコンバータ部は、前記伝送路から入力された
    受信信号を、前記周波数fcにより、低域側の周波数帯
    域へ周波数ダウンコンバートすることを特徴とするディ
    ジタル通信装置。
  10. 【請求項10】 請求項7記載のディジタル通信装置に
    おいて、 前記波形生成部は、Rを1以上の整数とし、周波数ステ
    ップ幅ΔfをΔf=1/T×Rとし、tを時間として、
    余弦波cos(2π×Δf×k×t)と、正弦波(−
    1)k-1 ×sin(2π×Δf×k×t)と、周波数f
    cの位相の異なる2つのキャリアcos(2π×fc×
    t)及びsin(2π×fc×t)とを用いて、 W3=sin(2π×(fc+(−1)k-1 ×Δf×
    k)×t) で表される前記利用搬送周波数に対応した周波数波形W
    3を、前記タイムスロットに同期した周波数直交変換に
    より、1タイムスロット時間Tごとに、前記伝送路へ前
    記送信信号として出力し、 前記ダウンコンバータ部は、前記伝送路から入力された
    受信信号を、前記周波数fcにより、低域側の周波数帯
    域へ周波数ダウンコンバートすることを特徴とするディ
    ジタル通信装置。
  11. 【請求項11】 請求項7記載のディジタル通信装置に
    おいて、 前記波形生成部は、Rを1以上の整数とし、周波数ステ
    ップ幅ΔfをΔf=1/T×Rとし、tを時間として、
    余弦波cos(2π×Δf×k×t)と、正弦波(−
    1)k ×sin(2π×Δf×k×t)と、周波数fc
    の位相の異なる2つのキャリアcos(2π×fc×
    t)及びsin(2π×fc×t)とを用いて、 W4=sin(2π×(fc+(−1)k ×Δf×k)
    ×t) で表される前記利用搬送周波数に対応した周波数波形W
    4を、前記タイムスロットに同期した周波数直交変換に
    より、1タイムスロット時間Tごとに、前記伝送路へ前
    記送信信号として出力し、 前記ダウンコンバータ部は、前記伝送路から入力された
    受信信号を、前記周波数fcにより、低域側の周波数帯
    域へ周波数ダウンコンバートすることを特徴とするディ
    ジタル通信装置。
  12. 【請求項12】 請求項7記載のディジタル通信装置に
    おいて、 前記DFT演算部は、前記M個の搬送周波数の占有周波
    数帯域幅に等しい周波数(M×4×Δf)をサンプリン
    グ周波数(1/Δt)として前記離散フーリエ変換(D
    FT)を実行することを特徴とするディジタル通信装
    置。
  13. 【請求項13】 請求項7記載のディジタル通信装置に
    おいて、 前記周波数選択部の変換テーブルは、前記周波数ダウン
    コンバート後の搬送周波数の周波数配置に対して、前記
    送信データがプログレッシブ符号配置となる変換テーブ
    ルであることを特徴とするディジタル通信装置。
  14. 【請求項14】 請求項7記載のディジタル通信装置に
    おいて、 前記同期信号発生部は、 sを1以上かつM以下の整数とし、前記候補搬送周波数
    の各々のスペクトラム値をId(l)(l=
    0,...,s)として、前記サンプリングクロックの
    周期Δtごとに、 Cf=Σk=1 M (I(k))−Σl=0 s (Id(l)) で定義されるコスト関数Cfを算出し、かつ時定数TC
    を1以上の整数とし、前記タイムスロットのΔtきざみ
    の時間ポイントi(i=1,2,...,N)ごとに、
    前記時定数TCで決定される最新TCタイムスロット分
    の前記コスト関数Cfの累積値C(i)を保持し、該累
    積値C(i)に対して、前記タイムスロットごとに最小
    値をとる時間ポイントを検出することにより、前記同期
    トリガ信号を発生することを特徴とするディジタル通信
    装置。
  15. 【請求項15】 請求項14記載のディジタル通信装置
    において、 前記周波数選択部に入力される送信データは、ランダム
    性を有することを特徴とするディジタル通信装置。
  16. 【請求項16】 請求項14記載のディジタル通信装置
    において、 前記同期信号発生部は、qを1以上の整数とし、前記時
    定数TCをM×qとして、前記同期トリガ信号を発生す
    ることを特徴とするディジタル通信装置。
  17. 【請求項17】 請求項7記載のディジタル通信装置に
    おいて、 前記ダウンコンバータ部は、自動利得制御(AGC)ア
    ンプにより前記周波数ダウンコンバート後の信号の振幅
    正規化を行なう機能を更に有し、 前記しきい判定部は、前記候補搬送周波数中の最大とな
    るスペクトラム値に応じて前記しきい値を設定すること
    を特徴とするディジタル通信装置。
  18. 【請求項18】 請求項7記載のディジタル通信装置に
    おいて、 前記波形生成部及び前記ダウンコンバータ部において用
    いられる基準周波数fcを、ある搬送周波数のスペクト
    ラム値とその隣接搬送周波数のスペクトラム値との差に
    基づいて微調整するための周波数制御部を更に備えたこ
    とを特徴とするディジタル通信装置。
  19. 【請求項19】 Mを4以上の整数として、サブバンド
    ごとにM個の搬送周波数による多値周波数シフトキーイ
    ング(MFSK)変調方式又は符号多重MFSK変調方
    式を用いるディジタル通信装置であって、1タイムスロット時間をTとし、かつ周波数ステップ幅
    ΔfをΔf=1/Tとするとき、複数のサブバンドが互
    いにオーバーラップしないように周波数間隔がM×4×
    Δf又はM×2×Δfに設定された複数の基準発振信号
    を発生するための複数の発振器と、所望のサブバンドの
    周波数ホッピングに合わせて前記複数の発振器のうちの
    いずれかの基準発振信号の周波数を局発周波数fcとし
    て選択するためのセレクタとを有する基準発振部と、 前記サブバンドごとのM個の搬送周波数の各々が2/T
    以上の周波数間隔で直交して配置されるように、前記局
    発周波数fcを用いた直交変調の結果をタイムスロット
    ごとに送信するための送信部と、 受信信号が入力されると、前記タイムスロットごとに受
    信した周波数を全て出力する受信部とを備え、 前記受信部は、 前記受信信号を、前記局発周波数fc以下の信号成分に
    起因した折り返し成分が直交関係を保ったまま前記局発
    周波数fc以上の周波数のすき間に配置されるように、
    低域側の周波数帯域へ周波数変換するためのダウンコン
    バータ部と、 前記ダウンコンバータ部の出力からサブバンドの1/2
    の帯域幅分の信号成分を取り出すためのローパスフィル
    タと、 前記ローパスフィルタの出力を離散フーリエ変換(DF
    T)するためのDFT演算部と、 前記DFT演算部の出力をレベル判定して得られた周波
    数に係る受信データを出力するためのレベル判定部とを
    有する ことを特徴とするディジタル通信装置。
  20. 【請求項20】 Mを4以上の整数として、1タイムス
    ロット時間Tの整数倍である一定時間間隔Lごとにラン
    ダムに選び出された連続するM個の搬送周波数による多
    値周波数シフトキーイング(MFSK)変調方式又は符
    号多重MFSK変調方式を用いるディジタル通信装置で
    あって、複数のサブバンドが互いにオーバーラップするように各
    サブバンドの周波数間隔に応じて設定された複数の基準
    発振信号のうち、所望のサブバンドの周波数ホッピング
    に合わせていずれかの基準発振信号の周波数を局発周波
    数fcとして生成するための基準発振部と、 前記M個の搬送周波数の各々が2/T以上の周波数間隔
    で直交して配置されるように、前記局発周波数fcを用
    いた直交変調の結果をタイムスロットごとに送信するた
    めの送信部と、 受信信号が入力されると、前記タイムスロットごとに受
    信した周波数を全て出力する受信部とを備え、 前記受信部は、 前記受信信号を、前記局発周波数fc以下の信号成分に
    起因した折り返し成分が直交関係を保ったまま前記局発
    周波数fc以上の周波数のすき間に配置されるように、
    低域側の周波数帯域へ周波数変換するためのダウンコン
    バータ部と、 前記ダウンコンバータ部の出力からサブバンドの1/2
    の帯域幅分の信号成分を取り出すためのローパスフィル
    タと、 前記ローパスフィルタの出力を離散フーリエ変換(DF
    T)するためのDFT演算部と、 前記DFT演算部の出力をレベル判定して得られた周波
    数に係る受信データを出力するためのレベル判定部とを
    有する ことを特徴とするディジタル通信装置。
  21. 【請求項21】 Mを4以上の整数として、サブバンド
    ごとにM個の搬送周波数による多値周波数シフトキーイ
    ング(MFSK)変調方式又は符号多重MFSK変調方
    式を用いるディジタル通信装置であって、 送信部と受信部とを備え、 前記受信部は、 Nを2以上の整数として、空間的に離れたN個の地点か
    ら受信された信号をそれぞれ低域側の周波数帯域へ周波
    数ダウンコンバートすることによりN系統のベースバン
    ド信号を供給するためのN本のダイバーシチ枝と、 前記M個の搬送周波数のそれぞれの信号レベルを算出す
    るためのM個の演算部で構成された周波数検出部と、 前記M個の演算部に対して前記N系統のベースバンド信
    号を割り当てるためのセレクタと、 前記M個の演算部のうちの特定の演算部で算出された信
    号レベルが一定時間内にしきいレベルを超えない場合に
    は、該特定の演算部に対して割り当てるベースバンド信
    号を変更するように前記セレクタを制御するためのタイ
    マとを有することを特徴とするディジタル通信装置。
  22. 【請求項22】 複数のディジタル通信装置の間でタイ
    ムスロットを共有し、かつ多値周波数シフトキーイング
    (MFSK)変調方式又は符号多重MFSK変調方式を
    用いて半二重データ通信を行なうディジタル通信システ
    ムに用いられるディジタル通信装置であって、 1本のアンテナを共用する送信部と受信部とを備え、 前記受信部は、受信信号からタイムスロットのエッジ情報を取り出すた
    めのタイミング検出部と、 タイムスロットの同期制御のための再生同期信号と前記
    取り出されたエッジ情報との間の位相誤差を検出するた
    めの位相誤差検出部と、 前記検出された位相誤差を記憶するための位相誤差記憶
    部と、 前記記憶された位相誤差に基づいて前記再生同期信号を
    補正するための位相誤差補正部と、 受信状態から送信状態への切替え直前に前記位相誤差検
    出部により検出された位相誤差を基準位相誤差として前
    記位相誤差記憶部に記憶保持させた後、送信状態では前
    記記憶保持された基準位相誤差に基づくフィードフォワ
    ード制御により一定時間間隔ごとに前記位相誤差補正部
    に前記再生同期信号を補正させるためのタイマと を有す
    ることを特徴とするディジタル通信装置。
  23. 【請求項23】 Mを2以上の整数として、タイムスロ
    ットごとにM個の搬送周波数を利用し、かつ多重度に応
    じて多値周波数シフトキーイング(MFSK)変調方式
    と周波数ホッピング(FH)変調方式とのいずれかを選
    択して周波数多重通信を行なうためのディジタル通信装
    置であって、 送信部と、受信部とを備え、 前記送信部は、 入力情報系列に応じた畳込み符号系列を供給するための
    畳込み符号器と、 前記畳込み符号系列に応じたインターリーブ系列を供給
    するためのインターリーバと、 前記インターリーブ系列に応じたFH符号系列を供給す
    るFH符号器と、 切替え信号に応じて前記インターリーブ系列と前記FH
    符号系列とのいずれか一方を送信系列として供給するた
    めの第1の切替器と、 前記タイムスロットごとに、互いに独立したM個の周波
    数成分のうち前記送信系列に対応した1個の周波数成分
    を含んだ送信信号を出力するためのM値独立信号送信部
    とを有し、 前記受信部は、 受信信号におけるM個の周波数成分の強度をしきい判定
    することにより生成されたしきい判定パターンを供給す
    るためのM値独立信号受信部と、 前記しきい判定パターンから多重度を判定し、該多重度
    に従って前記切替え信号を供給するための動作モード制
    御回路と、 前記しきい判定パターンに応じたFH復号パターンを供
    給するためのFH復号器と、 前記切替え信号に応じて前記しきい判定パターンと前記
    FH復号パターンとのいずれか一方を選択するための第
    2の切替器と、 前記第2の切替器によって選択されたパターンに応じた
    多数決復号系列を供給するための多数決復号器と、 前記多数決復号系列に応じたデインターリーブ系列を供
    給するためのデインターリーバと、 前記デインターリーブ系列に応じた情報系列を出力する
    ためのビタビ復号部とを有することを特徴とするディジ
    タル通信装置。
  24. 【請求項24】 請求項23記載のディジタル通信装置
    において、 前記受信部は、前記しきい判定パターンから時間連続的
    に出現する成分を除去することにより生成されたバース
    ト除去パターンを、前記動作モード制御回路、前記FH
    復号器及び前記第2の切替器へ供給するためのバースト
    信号成分除去回路を更に有することを特徴とするディジ
    タル通信装置。
  25. 【請求項25】 請求項23記載のディジタル通信装置
    において、 前記ビタビ復号部は、 前記第2の切替器によって選択されたパターンからワー
    ド内の確定不能ビットを検出し、該確定不能ビットを消
    失ビットとして扱うことを指示するようにパンクチャ信
    号を供給するためのパンクチャ信号発生器と、 前記パンクチャ信号に応じたデインターリーブ・パンク
    チャ信号を供給するためのデインターリーバと、 前記デインターリーブ・パンクチャ信号に対応するビッ
    トを消失ビットとして扱いながら、前記デインターリー
    ブ系列に応じた情報系列を出力するためのビタビ復号器
    とを有することを特徴とするディジタル通信装置。
  26. 【請求項26】 請求項23記載のディジタル通信装置
    において、 前記多数決復号器は、前記第2の切替器によって選択さ
    れたパターンからビットごとの軟判定を行なうことによ
    り生成された多レベル復号系列を前記多数決復号系列と
    して供給する機能を有し、 前記デインターリーバは、前記多レベル復号系列に応じ
    た多レベルデインターリーブ系列を前記デインターリー
    ブ系列として供給する機能を有し、 前記ビタビ復号部は、前記多レベルデインターリーブ系
    列から軟判定復号化を行なうことにより生成された情報
    系列を出力する機能を有することを特徴とするディジタ
    ル通信装置。
  27. 【請求項27】 周波数ホッピング(FH)符号器を備
    えたディジタル通信装置であって、 前記FH符号器は、 データの取り得る値の数をM=2k (kは正の整数)と
    し、かつ素数p及び正の整数rに対して、ガロア体の元
    の数をQ=pr (>M)とするとき、次の関数fを用い
    た変換式、すなわち、 w=f(x) により、前記ガロア体の元であるデータ値xを、前記ガ
    ロア体の非零の元である符号wに変換するための変換手
    段と、 前記ガロア体の元であるユーザ識別番号をiとし、前記
    ガロア体の原始元の1つをαとし、2以上かつpr −1
    以下の整数Lに対して、L成分の拡散符号ベクトルを^
    α=(1,α,α2 ,…,αL-1 )とし、かつL成分の
    単位ベクトルを^e=(1,1,…,1)とするとき、
    次のガロア演算、すなわち、 ^y=w・^α+i・^e により、前記符号wに応じて、L成分からなるホッピン
    グ符号ベクトル^yを算出するための演算手段とを有す
    ることを特徴とするディジタル通信装置。
  28. 【請求項28】 請求項27記載のディジタル通信装置
    において、 前記FH符号器は、前記ガロア体のQ個の元のうち相異
    なるM個の元からなるリストをFとするとき、各々前記
    ホッピング符号ベクトル^yの成分が前記リストFに含
    まれているか否かを示すL成分からなる2値判定ベクト
    ルを算出するための手段を更に有することを特徴とする
    ディジタル通信装置。
  29. 【請求項29】 請求項28記載のディジタル通信装置
    において、 前記ガロア体の元の数Qは、Q=pr (>M)を満たす
    全てのQの値のうちの最小値であることを特徴とするデ
    ィジタル通信装置。
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