本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
図1は、この発明の実施の形態による無線ネットワークの概略図である。無線ネットワーク100は、無線装置1〜4を備える。無線装置1〜4は、無線通信空間に配置され、自律的に確立されるアドホック無線ネットワークを構成する。そして、無線装置1〜4は、後述する方法によって、複数の周波数から好適な周波数を選択するとともに、複数の拡散符号から好適な拡散符号を選択し、その選択した好適な周波数および好適な拡散符号を用いて相互に無線通信を行う。
図2は、この発明において用いられる周波数と拡散符号との関係図である。この発明においては、例えば、4個の周波数f1〜f4と、n(nは3以上の整数)個の拡散符号C1〜Cnとが用いられる。そして、n個の拡散符号C1〜Cnは、4個の周波数f1〜f4の各々において用いられる。即ち、この発明においては、4個の周波数f1〜f4の各々とn個の拡散符号C1〜Cnの各々との組合せが使用可能な周波数と拡散符号との組合せとして選択可能である。
以下、送信までの待ち時間を短縮するように4個の周波数f1〜f4から好適な周波数を選択し、n個の拡散符号C1〜Cnから好適な拡散符号を選択して無線通信を行う方法について説明する。
[実施の形態1]
図3は、図1に示す無線装置1の実施の形態1における構成を示す概略ブロック図である。無線装置1は、アンテナ11と、拡散処理部12と、変調器13と、RF部14,16と、サーキュレータ15と、復調器17と、逆拡散処理部18〜21と、周波数チャネル監視部22と、符号チャネル監視部23〜26と、拡散符号選択部27とを備える。
周波数チャネル監視部22は、チャネル干渉量評価部221〜224と、制御部225とを含む。符号チャネル監視部23〜26の各々は、評価値演算処理部231〜23nを含む。評価値演算処理部231〜23nの各々は、逆拡散処理部2311と、相関検波部2312と、演算部2313とを含む。
アンテナ11は、サーキュレータ15から受けたパケットを他の無線装置へ送信するとともに、他の無線装置から受信したパケットをサーキュレータ15へ出力する。
拡散処理部12は、送信パケットを上位層から受け、好適な拡散符号CPF1を拡散符号選択部27から受ける。そして、拡散処理部12は、送信パケットを好適な拡散符号CPF1によって拡散し、その拡散した送信パケットを変調器13へ出力する。
変調器13は、拡散処理部12から受けたパケットを所定の方式で変調し、その変調したパケットをRF部14へ出力する。
RF部14は、周波数チャネル監視部22から好適な周波数fPF1を受ける。そして、RF部14は、変調器13から受けたパケットを好適な周波数fPF1をキャリア周波数とするRF信号に変換し、その変換したRF信号をサーキュレータ15へ出力する。
サーキュレータ15は、RF部14からRF信号を受けると、その受けたRF信号をアンテナ11へ出力する。また、サーキュレータ15は、アンテナ11からRF信号を受けると、その受けたRF信号をRF部16および周波数チャネル監視部22へ出力する。なお、サーキュレータ15は、RF部14から受けたRF信号のアンテナ11への出力と、アンテナ11から受けたRF信号のRF部16および周波数チャネル監視部22への出力とを同時に行うことができる。つまり、無線装置1は、サーキュレータ15を用いることによってパケットの送信と受信とを同時に行うことができる。
RF部16は、サーキュレータ15から受けたRF信号をベースバンド信号に変換し、その変換したベースバンド信号を復調器17へ出力する。
復調器17は、RF部16から受けたベースバンド信号を周波数f1〜f4によって復調する。そして、復調器17は、周波数f1によって復調した信号を逆拡散処理部18へ出力する。また、復調器17は、周波数f2によって復調した信号を逆拡散処理部19へ出力する。更に、復調器17は、周波数f3によって復調した信号を逆拡散処理部20へ出力する。更に、復調器17は、周波数f4によって復調した信号を逆拡散処理部21へ出力する。
逆拡散処理部18〜21は、それぞれ、周波数f1〜f4に対応して設けられる。そして、逆拡散処理部18〜21は、復調器17から復調後の信号を受け、拡散符号選択部27からそれぞれ好適な拡散符号CPF2〜CPF5を受ける。そして、逆拡散処理部18〜21は、復調後の信号をそれぞれ好適な拡散符号CPF2〜CPF5によって逆拡散し、その逆拡散した信号を受信パケットデータとして出力する。
周波数チャネル監視部22は、各周波数f1〜f4における干渉量IF1〜IF4を検出し、その検出した干渉量IF1〜IF4に基づいて、最小の干渉量が得られる好適な周波数fPF1を検出する。そして、周波数チャネル監視部22は、その検出した好適な周波数fPF1をRF部14へ出力する。また、周波数チャネル監視部22は、干渉量IF1〜IF4(=受信電力)をそれぞれ符号チャネル監視部23〜26へ出力する。
より具体的には、周波数チャネル監視部22は、チャネル干渉量評価部221〜224によって各周波数f1〜f4における干渉量IF1〜IF4を検出する。チャネル干渉量評価部221〜224は、それぞれ、周波数f1〜f4に対応して設けられる。そして、チャネル干渉量評価部221は、サーキュレータ15から受けたRF信号に基づいて、周波数f1における干渉量IF1を検出し、その検出した干渉量IF1を制御部225へ出力する。また、チャネル干渉量評価部222は、サーキュレータ15から受けたRF信号に基づいて、周波数f2における干渉量IF2を検出し、その検出した干渉量IF2を制御部225へ出力する。更に、チャネル干渉量評価部223は、サーキュレータ15から受けたRF信号に基づいて、周波数f3における干渉量IF3を検出し、その検出した干渉量IF3を制御部225へ出力する。更に、チャネル干渉量評価部224は、サーキュレータ15から受けたRF信号に基づいて、周波数f4における干渉量IF4を検出し、その検出した干渉量IF4を制御部225へ出力する。そして、制御部225は、それぞれ、チャネル干渉量評価部221〜224から干渉量IF1〜IF4を受け、その受けた干渉量IF1〜IF4に基づいて、最小の干渉量が得られる好適な周波数fPF1を検出し、その検出した好適な周波数fPF1をRF部14へ出力する。また、制御部225は、干渉量IF1〜IF4をそれぞれ符号チャネル監視部23〜26へ出力する。
符号チャネル監視部23〜26は、それぞれ、周波数f1〜f4に対応して設けられる。
符号チャネル監視部23は、制御部225から干渉量IF1(=受信電力)を受け、その受けた干渉量IF1(=受信電力)を拡散符号C1〜Cnの各々によって逆拡散して周波数f1における評価値<ξC1>av,f1〜<ξCn>av,f1を求める。そして、符号チャネル監視部23は、その求めた評価値<ξC1>av,f1〜<ξCn>av,f1を拡散符号選択部27へ出力する。
符号チャネル監視部24は、制御部225から干渉量IF2(=受信電力)を受け、その受けた干渉量IF2(受信電力)を拡散符号C1〜Cnの各々によって逆拡散して周波数f2における評価値<ξC1>av,f2〜<ξCn>av,f2を求める。そして、符号チャネル監視部24は、その求めた評価値<ξC1>av,f2〜<ξCn>av,f2を拡散符号選択部27へ出力する。
符号チャネル監視部25は、制御部225から干渉量IF3(=受信電力)を受け、その受けた干渉量IF3(受信電力)を拡散符号C1〜Cnの各々によって逆拡散して周波数f3における評価値<ξC1>av,f3〜<ξCn>av,f3を求める。そして、符号チャネル監視部25は、その求めた評価値<ξC1>av,f3〜<ξCn>av,f3を拡散符号選択部27へ出力する。
符号チャネル監視部26は、制御部225から干渉量IF4(=受信電力)を受け、その受けた干渉量IF4(受信電力)を拡散符号C1〜Cnの各々によって逆拡散して周波数f4における評価値<ξC1>av,f4〜<ξCn>av,f4を求める。そして、符号チャネル監視部26は、その求めた評価値<ξC1>av,f4〜<ξCn>av,f4を拡散符号選択部27へ出力する。
符号チャネル監視部23の評価値演算処理部231は、制御部225から干渉量IF1(=受信電力)を受けると、その受けた干渉量IF1(=受信電力)を拡散符号C1によって逆拡散して周波数f1における評価値<ξC1>av,f1を求め、その求めた評価値<ξC1>av,f1を拡散符号選択部27へ出力する。
同様に、符号チャネル監視部23の評価値演算処理部232〜23nは、制御部225から干渉量IF1(=受信電力)を受けると、その受けた干渉量IF1(=受信電力)をそれぞれ拡散符号C2〜Cnによって逆拡散して周波数f1における評価値<ξC2>av,f1〜<ξCn>av,f1を求め、その求めた評価値<ξC2>av,f1〜<ξCn>av,f1を拡散符号選択部27へ出力する。
符号チャネル監視部24において、評価値演算処理部231〜23nは、それぞれ、符号チャネル監視部23の評価値演算処理部231〜23nと同じ方法によって、評価値<ξC1>av,f2〜<ξCn>av,f2を求め、その求めた評価値<ξC1>av,f2〜<ξCn>av,f2を拡散符号選択部27へ出力する。
符号チャネル監視部25において、評価値演算処理部231〜23nは、それぞれ、符号チャネル監視部23の評価値演算処理部231〜23nと同じ方法によって、評価値<ξC1>av,f3〜<ξCn>av,f3を求め、その求めた評価値<ξC1>av,f3〜<ξCn>av,f3を拡散符号選択部27へ出力する。
符号チャネル監視部26において、評価値演算処理部231〜23nは、それぞれ、符号チャネル監視部23の評価値演算処理部231〜23nと同じ方法によって、評価値<ξC1>av,f4〜<ξCn>av,f4を求め、その求めた評価値<ξC1>av,f4〜<ξCn>av,f4を拡散符号選択部27へ出力する。
拡散符号選択部27は、符号チャネル監視部23〜26からそれぞれ評価値<ξC1>av,f1〜<ξCn>av,f1、評価値<ξC1>av,f2〜<ξCn>av,f2、評価値<ξC1>av,f3〜<ξCn>av,f3、および評価値<ξC1>av,f4〜<ξCn>av,f4を受け、その受けた評価値<ξC1>av,f1〜<ξCn>av,f1、評価値<ξC1>av,f2〜<ξCn>av,f2、評価値<ξC1>av,f3〜<ξCn>av,f3、および評価値<ξC1>av,f4〜<ξCn>av,f4に基づいて、後述する方法によって、好適な拡散符号CPF1,CPF2〜CPF5を選択し、その選択した好適な拡散符号CPF1を拡散処理部12へ出力し、その選択した好適な拡散符号CPF2〜CPF5をそれぞれ逆拡散処理部18〜21へ出力する。
なお、図1に示す無線装置2〜4の各々は、図3に示す無線装置1と同じ構成からなる。
次に、評価値<ξC1>av,f1〜<ξCn>av,f1,<ξC1>av,f2〜<ξCn>av,f2,<ξC1>av,f3〜<ξCn>av,f3,<ξC1>av,f4〜<ξCn>av,f4を求める方法について説明する。
図4は、受信信号を拡散符号によって逆拡散して得られる評価値の演算に用いるパケット中のシンボル部の概念図である。シンボル部は、受信されたパケットPKTの任意の位置をシンボル部として利用する。即ち、シンボル部は、各無線装置1〜4において送信イベントが発生したときに各無線装置1〜4が受信しているパケットの一部に相当する。例えば、各無線装置1〜4において送信イベントが発生したときに各無線装置1〜4がパケットの中央部を受信しているのであれば、パケットの中央部がシンボル部になり、各無線装置1〜4がパケットの先頭部を受信しているのであれば、パケットの先頭部がシンボル部になり、各無線装置1〜4がパケットの後部を受信しているのであれば、パケットの後部がシンボル部になる。つまり、送信イベントが発生したときに各無線装置1〜4が受信している部分がシンボル部になる。そして、シンボル部は、N(Nは、2以上の整数)個のシンボルからなる。
周波数f(f=f1〜f4)における受信信号を拡散符号k(k=C1〜Cn)によって逆拡散して得られた値(複素数)の絶対値をN個のシンボルにわたって平均化した値を<ξk>av,fとする。N個のシンボルのうちのs(s=1〜N)番目のシンボルにおいて、受信信号を拡散符号kによって逆拡散して得られる値ξIk,s,fおよびξQk,s,fをそれぞれ次の式(1)および式(2)によって求める。
なお、式(1)において、Iは、周波数fにおける受信信号の実数成分を表し、Qは、周波数fにおける受信信号の虚数成分を表す。
そして、各シンボルの干渉量の大きさξk,s,fを次式によって求める。
そして、干渉量の大きさξk,s,fを次式によってN個のシンボルについて平均化し、評価値<ξk>av,fを求める。
符号チャネル監視部23において、評価値演算処理部231の逆拡散処理部2311は、式(1),(2)を用いて、拡散符号C1によって周波数f1におけるξIC1,1,f1,ξQC1,1,f1〜ξIC1,N,f1,ξQC1,N,f1を順次求め、その求めたξIC1,1,f1,ξQC1,1,f1〜ξIC1,N,f1,ξQC1,N,f1を相関検波部2312へ順次出力する。
そして、符号チャネル監視部23において、評価値演算処理部231の相関検波部2312は、逆拡散処理部2311からξIC1,1,f1,ξQC1,1,f1〜ξIC1,N,f1,ξQC1,N,f1を順次受け、その受けたξIC1,1,f1,ξQC1,1,f1〜ξIC1,N,f1,ξQC1,N,f1を式(3)に順次代入して干渉量の大きさξC1,1,f1〜ξC1,N,f1を順次求める。そして、評価値演算処理部231の相関検波部2312は、その求めた干渉量の大きさξC1,1,f1〜ξC1,N,f1を演算部2313へ順次出力する。
その後、符号チャネル監視部23において、評価値演算処理部231の演算部2313は、N個の干渉量の大きさξC1,1,f1〜ξC1,N,f1を順次受け、N個の干渉量の大きさξC1,1,f1〜ξC1,N,f1の全てを受けると、その受けたN個の干渉量の大きさξC1,1,f1〜ξC1,N,f1を式(4)に代入して評価値<ξC1>av,f1を求める。そして、評価値演算処理部231の演算部2313は、その求めた評価値<ξC1>av,f1を拡散符号選択部27へ出力する。
また、符号チャネル監視部23において、評価値演算処理部232の逆拡散処理部2311は、式(1),(2)を用いて、拡散符号C2によって周波数f1におけるξIC2,1,f1,ξQC2,1,f1〜ξIC2,N,f1,ξQC2,N,f1を順次求め、その求めたξIC2,1,f1,ξQC2,1,f1〜ξIC2,N,f1,ξQC2,N,f1を相関検波部2312へ順次出力する。
そして、符号チャネル監視部23において、評価値演算処理部232の相関検波部2312は、逆拡散処理部2311からξIC2,1,f1,ξQC2,1,f1〜ξIC2,N,f1,ξQC2,N,f1を順次受け、その受けたξIC2,1,f1,ξQC2,1,f1〜ξIC2,N,f1,ξQC2,N,f1を式(3)に順次代入して干渉量の大きさξC2,1,f1〜ξC2,N,f1を順次求める。そして、評価値演算処理部232の相関検波部2312は、その求めた干渉量の大きさξC2,1,f1〜ξC2,N,f1を演算部2313へ順次出力する。
その後、符号チャネル監視部23において、評価値演算処理部232の演算部2313は、N個の干渉量の大きさξC2,1,f1〜ξC2,N,f1を順次受け、N個の干渉量の大きさξC2,1,f1〜ξC2,N,f1の全てを受けると、その受けたN個の干渉量の大きさξC2,1,f1〜ξC2,N,f1を式(4)に代入して評価値<ξC2>av,f1を求める。そして、評価値演算処理部232の演算部2313は、その求めた評価値<ξC2>av,f1を拡散符号選択部27へ出力する。
以下、同様にして、符号チャネル監視部23において、評価値演算処理部23nの逆拡散処理部2311は、式(1),(2)を用いて、拡散符号Cnによって周波数f1におけるξICn,1,f1,ξQCn,1,f1〜ξICn,N,f1,ξQCn,N,f1を順次求め、その求めたξICn,1,f1,ξQCn,1,f1〜ξICn,N,f1,ξQCn,N,f1を相関検波部2312へ順次出力する。
そして、符号チャネル監視部23において、評価値演算処理部23nの相関検波部2312は、逆拡散処理部2311からξICn,1,f1,ξQCn,1,f1〜ξICn,N,f1,ξQCn,N,f1を順次受け、その受けたξICn,1,f1,ξQCn,1,f1〜ξICn,N,f1,ξQCn,N,f1を式(3)に順次代入して干渉量の大きさξCn,1,f1〜ξCn,N,f1を順次求める。そして、評価値演算処理部23nの相関検波部2312は、その求めた干渉量の大きさξCn,1,f1〜ξCn,N,f1を演算部2313へ順次出力する。
その後、符号チャネル監視部23において、評価値演算処理部23nの演算部2313は、N個の干渉量の大きさξCn,1,f1〜ξCn,N,f1を順次受け、N個の干渉量の大きさξCn,1,f1〜ξCn,N,f1の全てを受けると、その受けたN個の干渉量の大きさξCn,1,f1〜ξCn,N,f1を式(4)に代入して評価値<ξCn>av,f1を求める。そして、評価値演算処理部23nの演算部2313は、その求めた評価値<ξCn>av,f1を拡散符号選択部27へ出力する。
符号チャネル監視部24において、評価値演算処理部231〜23nの逆拡散処理部2311は、上述した方法によって、それぞれ、周波数f2におけるξIC1,1,f2,ξQC1,1,f2〜ξIC1,N,f2,ξQC1,N,f2;ξIC2,1,f2,ξQC2,1,f2〜ξIC2,N,f2,ξQC2,N,f2;・・・;ξICn,1,f2,ξQCn,1,f2〜ξICn,N,f2,ξQCn,N,f2を求める。また、符号チャネル監視部24において、評価値演算処理部231〜23nの相関検波部2312は、上述した方法によって、それぞれ、干渉量の大きさξC1,1,f2〜ξC1,N,f2、干渉量の大きさξC2,1,f2〜ξC2,N,f2、・・・、干渉量の大きさξCn,1,f2〜ξCn,N,f2を求める。更に、符号チャネル監視部24において、評価値演算処理部231〜23nの演算部2313は、上述した方法によって、それぞれ、評価値<ξC1>av,f2,<ξC2>av,f2〜<ξCn>av,f2を求め、その求めた評価値<ξC1>av,f2,<ξC2>av,f2〜<ξCn>av,f2を拡散符号選択部27へ出力する。この場合、上記における説明の周波数f1を周波数f2に代えればよい。
また、符号チャネル監視部25において、評価値演算処理部231〜23nの逆拡散処理部2311は、上述した方法によって、それぞれ、周波数f3におけるξIC1,1,f3,ξQC1,1,f3〜ξIC1,N,f3,ξQC1,N,f3;ξIC2,1,f3,ξQC2,1,f3〜ξIC2,N,f3,ξQC2,N,f3;・・・;ξICn,1,f3,ξQCn,1,f3〜ξICn,N,f3,ξQCn,N,f3を求める。また、符号チャネル監視部25において、評価値演算処理部231〜23nの相関検波部2312は、上述した方法によって、それぞれ、干渉量の大きさξC1,1,f3〜ξC1,N,f3、干渉量の大きさξC2,1,f3〜ξC2,N,f3、・・・、干渉量の大きさξCn,1,f3〜ξCn,N,f3を求める。更に、符号チャネル監視部25において、評価値演算処理部231〜23nの演算部2313は、上述した方法によって、それぞれ、評価値<ξC1>av,f3,<ξC2>av,f3〜<ξCn>av,f3を求め、その求めた評価値<ξC1>av,f3,<ξC2>av,f3〜<ξCn>av,f3を拡散符号選択部27へ出力する。この場合、上記における説明の周波数f1を周波数f3に代えればよい。
更に、符号チャネル監視部26において、評価値演算処理部231〜23nの逆拡散処理部2311は、上述した方法によって、それぞれ、周波数f4におけるξIC1,1,f4,ξQC1,1,f4〜ξIC1,N,f4,ξQC1,N,f4;ξIC2,1,f4,ξQC2,1,f4〜ξIC2,N,f4,ξQC2,N,f4;・・・;ξICn,1,f4,ξQCn,1,f4〜ξICn,N,f4,ξQCn,N,f4を求める。また、符号チャネル監視部26において、評価値演算処理部231〜23nの相関検波部2312は、上述した方法によって、それぞれ、干渉量の大きさξC1,1,f4〜ξC1,N,f4、干渉量の大きさξC2,1,f4〜ξC2,N,f4、・・・、干渉量の大きさξCn,1,f4〜ξCn,N,f4を求める。更に、符号チャネル監視部26において、評価値演算処理部231〜23nの演算部2313は、上述した方法によって、それぞれ、評価値<ξC1>av,f4,<ξC2>av,f4〜<ξCn>av,f4を求め、その求めた評価値<ξC1>av,f4,<ξC2>av,f4〜<ξCn>av,f4を拡散符号選択部27へ出力する。この場合、上記における説明の周波数f1を周波数f4に代えればよい。
このように、符号チャネル監視部23〜26は、上述した式(1)〜式(4)を用いて、それぞれ、周波数f1〜f4における受信信号を拡散符号C1〜Cnによって逆拡散したときの干渉量の評価値<ξC1>av,f1,<ξC2>av,f1〜<ξCn>av,f1、評価値<ξC1>av,f2,<ξC2>av,f2〜<ξCn>av,f2、評価値<ξC1>av,f3,<ξC2>av,f3〜<ξCn>av,f3、および評価値<ξC1>av,f4,<ξC2>av,f4〜<ξCn>av,f4を求め、その求めた評価値<ξC1>av,f1,<ξC2>av,f1〜<ξCn>av,f1、評価値<ξC1>av,f2,<ξC2>av,f2〜<ξCn>av,f2、評価値<ξC1>av,f3,<ξC2>av,f3〜<ξCn>av,f3、および評価値<ξC1>av,f4,<ξC2>av,f4〜<ξCn>av,f4を拡散符号選択部27へ出力する。
次に、拡散符号選択部27における好適な拡散符号CPF1,CPF2〜CPF5の選択方法について説明する。図5は、パケットエラー率と上位選択率との関係を示す図である。また、図6は、好適な拡散符号CPF1を選択する方法を説明するための図である。
図5において、縦軸は、パケットエラー率を表し、横軸は、拡散符号の上位選択率を表す。また、曲線k1は、パケットエラー率と上位選択率との関係を示す。パケットエラー率は、拡散符号の上位選択率に対して下に凸の関数となる。従って、パケットエラー率は、拡散符号の上位選択率に対して最適解を有し、x%の上位選択率において最も低くなる。
そして、拡散符号選択部27は、上位選択率xを保持している。拡散符号選択部27は、符号チャネル監視部23〜26から受けた評価値<ξC1>av,f1,<ξC2>av,f1〜<ξCn>av,f1、評価値<ξC1>av,f2,<ξC2>av,f2〜<ξCn>av,f2、評価値<ξC1>av,f3,<ξC2>av,f3〜<ξCn>av,f3、および評価値<ξC1>av,f4,<ξC2>av,f4〜<ξCn>av,f4を図6に示すように小さい順に並び替える。
そして、拡散符号選択部27は、上位選択率x(%)を選択割合PN(%)とし、小さい順に並び替えた評価値を参照して、選択割合PN(%)以内の評価値を有する拡散符号Code_X,Code_Y,Code_Zを候補拡散符号として選択する。その後、拡散符号選択部27は、候補拡散符号Code_X,Code_Y,Code_Zからランダムに好適な拡散符号CPF1を選択する。
また、拡散符号選択部27は、符号チャネル監視部23から受けた評価値<ξC1>av,f1,<ξC2>av,f1〜<ξCn>av,f1を小さい順に並び替え、その並び替えたn個の評価値を参照して、最も大きい評価値を有する拡散符号を好適な拡散符号CPF2として選択する。
更に、拡散符号選択部27は、符号チャネル監視部24から受けた評価値<ξC1>av,f2,<ξC2>av,f2〜<ξCn>av,f2を小さい順に並び替え、その並び替えたn個の評価値を参照して、最も大きい評価値を有する拡散符号を好適な拡散符号CPF3として選択する。
更に、拡散符号選択部27は、符号チャネル監視部25から受けた評価値<ξC1>av,f3,<ξC2>av,f3〜<ξCn>av,f3を小さい順に並び替え、その並び替えたn個の評価値を参照して、最も大きい評価値を有する拡散符号を好適な拡散符号CPF4として選択する。
更に、拡散符号選択部27は、符号チャネル監視部26から受けた評価値<ξC1>av,f4,<ξC2>av,f4〜<ξCn>av,f4を小さい順に並び替え、その並び替えたn個の評価値を参照して、最も大きい評価値を有する拡散符号を好適な拡散符号CPF5として選択する。
好適な拡散符号CPF1は、パケット送信用の拡散符号であり、好適な拡散符号CPF2〜CPF5は、パケット受信用の拡散符号である。
従って、拡散符号選択部27は、評価値<ξ>avの小さい順に複数の拡散符号を候補拡散符号として選択し、その選択した候補拡散符号からランダムにパケット送信用の好適な拡散符号CPF1を選択する。また、拡散符号選択部27は、各周波数f1〜f4において、評価値<ξ>avが最も大きい拡散符号をパケット受信用の好適な拡散符号CPF2〜CPF5として選択する。
このように、パケット送信用の好適な拡散符号CPF1は、評価値<ξ>avが相対的に小さい複数の候補拡散符号からランダムに選択されるので、他の無線装置において選択されたパケット送信用の拡散符号と同じになる確率は低くなり、複数の無線装置が同時にパケットを送信したときのパケット衝突を回避できる。
また、パケット送信用の好適な拡散符号CPF1は、評価値<ξ>avが相対的に小さい複数の候補拡散符号からランダムに選択されるので、評価値<ξ>avが最も小さくなるまで待機する必要がなく、パケット送信用の好適な拡散符号CPF1を迅速に決定できる。従って、パケットを送信するまでの待ち時間を短縮できる。
図7は、パケット送信用の好適な拡散符号を選択する動作を説明するためのフローチャートである。
一連の動作が開始されると、符号チャネル監視部23〜26は、平行してそれぞれ周波数f1〜f4における評価値<ξC1>av,f1〜<ξCn>av,f1,<ξC1>av,f2〜<ξCn>av,f2,<ξC1>av,f3〜<ξCn>av,f3,<ξC1>av,f4〜<ξCn>av,f4を上述した方法によって演算する(ステップS1)。
そして、符号チャネル検視部23〜26は、それぞれ、その演算した評価値<ξC1>av,f1〜<ξCn>av,f1,<ξC1>av,f2〜<ξCn>av,f2,<ξC1>av,f3〜<ξCn>av,f3,<ξC1>av,f4〜<ξCn>av,f4を拡散符号選択部27へ出力する。
拡散符号選択部27は、符号チャネル監視部23〜26からそれぞれ評価値<ξC1>av,f1〜<ξCn>av,f1,<ξC1>av,f2〜<ξCn>av,f2,<ξC1>av,f3〜<ξCn>av,f3,<ξC1>av,f4〜<ξCn>av,f4を受け(ステップS2)、その受けた4×n個の評価値<ξC1>av,f1〜<ξCn>av,f1,<ξC1>av,f2〜<ξCn>av,f2,<ξC1>av,f3〜<ξCn>av,f3,<ξC1>av,f4〜<ξCn>av,f4を小さい順に並べ替える(ステップS3)。
その後、拡散符号選択部27は、小さい順に並べ替えた4×n個の評価値に基づいて、評価値の小さい順に規定数(上述した選択割合PN(%)以内に含まれる拡散符号の個数)の候補拡散符号を選択する(ステップS4)。
そして、拡散符号選択部27は、規定数の候補拡散符号からパケット送信に使用する拡散符号(好適な拡散符号CPF1)をランダムに選択する(ステップS5)。これによって、一連の動作は終了する。
図8は、図7に示すステップS1において、4個の符号チャネル監視部23〜26の各々におけるn個の評価値演算処理部231〜23nの各々が評価値を演算する詳細な動作を説明するためのフローチャートである。なお、以下においては、符号チャネル監視部23〜26のうちの1つの符号チャネル監視部における評価値演算処理部23k(評価値演算処理部231〜23nのうちのいずれか)が評価値を演算する動作について説明する。
一連の動作が開始されると、評価値演算処理部23kは、s=1を設定し(ステップS11)、逆拡散処理部2311によってシンボルsを拡散符号k(kは、拡散符号C1〜Cnのいずれか)によって逆拡散し、式(1),(2)を用いてξIk,s,f1とξQk,s,f1とを演算する(ステップS12)。
そして、評価値演算処理部23kは、相関検波部2312によって式(3)を用いてξIk,s,f1とξQk,s,f1との和の絶対値ξk,s,f1=|ξIk,s,f1+ξQk,s,f1|を演算する(ステップS13)。
その後、評価値演算処理部23kは、s=Nであるか否かを判定する(ステップS14)。ステップS14において、s=Nではないと判定されたとき、評価値演算処理部23kは、s=s+1を設定する(ステップS15)。そして、一連の動作は、ステップS12へ戻り、ステップS14において、s=Nであると判定されるまで、上述したステップS12〜ステップS15が繰り返し実行される。即ち、N個のシンボルの全てについて、絶対値ξk,1,f1〜ξk,N,f1が演算されるまで、上述したステップS12〜ステップS15が繰り返し実行される。
そして、ステップS14において、s=Nであると判定されると、評価値演算処理部23kは、演算部2313によって式(4)を用いてN個の絶対値ξk,1,f1〜ξk,N,f1の平均値<ξk,f1>avを演算する(ステップS16)。そうすると、評価値演算処理部23kは、その演算した平均値<ξk,f1>avを拡散符号選択部27へ出力する。
その後、一連の動作は、図7に示すステップS2へ移行する。
上述したように、この発明においては、評価値が小さい順に規定数の候補拡散符号を選択するが、これは、評価値が小さければ、その小さい評価値が得られたときの拡散符号が他の無線装置において使用されていないと判断できるからである。
図9は、送信側の無線装置における動作を説明するためのフローチャートである。送信イベントが発生すると、周波数チャネル監視部22は、送信イベントが発生したときに受信している受信信号をサーキュレータ15から受け、その受けた受信信号に基づいて、チャネル干渉量評価部221〜224によってそれぞれ周波数f1〜f4における受信信号の干渉量IF1〜IF4を検出する(ステップS21)。
そして、周波数チャネル監視部22は、その検出した干渉量IF1〜IF4に基づいて、干渉量の最も少ない好適な周波数fPFを選択し(ステップS22)、その選択した好適な周波数fPFをRF部14へ出力する。また、周波数チャネル監視部22は、干渉量IF1〜IF4(=受信電力)をそれぞれ符号チャネル監視部23〜26へ出力する。
そして、符号チャネル監視部23〜26は、図7および図8に示すフローチャートに従ってマッチドパルス振幅(=評価値<ξC1>av,f〜<ξCn>av,f)を検出するとともに(ステップS23)、その検出したマッチドパルス振幅(=評価値<ξC1>av,f〜<ξCn>av,f)が小さい拡散符号CPF1を選択する(ステップS24)。
そして、拡散符号選択部27は、その選択した拡散符号CPF1を拡散処理部12へ出力する。拡散処理部12は、拡散符号選択部27から受けた拡散符号CPF1によって送信パケットを拡散し、その拡散した送信パケットを変調器13へ出力する。
変調器13は、拡散処理部12から受けた送信パケットを所定の方式で変調してRF部14へ出力する。RF部14は、周波数チャネル監視部22から好適な周波数fPF1を受ける。そして、RF部14は、拡散処理部12から受けた送信パケットを好適な周波数fPF1をキャリア周波数とするRF信号に変換してサーキュレータ15へ出力する。サーキュレータ15は、変調器13から受けたRF信号をアンテナ11を介して送信する(ステップS25)。これによって、送信側の無線装置における動作が終了する。
なお、送信イベントが発生したときに、各無線装置1〜4は、パケットを受信していないときは、他の無線装置がパケットを送信していないのであるから、使用可能な周波数f1〜f4から任意に好適な周波数fPF1を選択し、使用可能な拡散符号C1〜Cnから任意に好適な拡散符号CPF1を選択し、その選択した好適な周波数fPF1および好適な拡散符号CPF1を用いてパケットを送信する。
図10は、送信側の無線装置における周波数の選択方法を説明するための図である。また、図11は、送信側の無線装置における拡散符号の選択方法を説明するための図である。なお、図11は、使用可能な拡散符号が4個である場合を示す。
送信側の無線装置は、図9に示すフローチャートのステップS22において、周波数f1〜f4における干渉量IF1〜IF4に基づいて、干渉量が最も少ない周波数f3を選択する。また、送信側の無線装置は、図9に示すフローチャートのステップS24において、候補拡散符号から評価値が最も小さい拡散符号C2を好適な拡散符号CPF1として選択する。
図12は、受信側の無線装置における動作を説明するためのフローチャートである。一連の動作が開始されると、周波数チャネル監視部22は、チャネル干渉量評価部221〜224によってそれぞれ周波数f1〜f4における受信信号の干渉量IF1〜IF4を検出する(ステップS31)。
そして、周波数チャネル監視部22は、その検出した干渉量IF1〜IF4に基づいて、干渉量の最も大きい周波数を選択する(ステップS32)。また、周波数チャネル監視部22は、干渉量IF1〜IF4(=受信電力)をそれぞれ符号チャネル監視部23〜26へ出力する。
そして、符号チャネル監視部23〜26は、図7および図8に示すフローチャートに従ってマッチドパルス振幅(=評価値<ξC1>av,f〜<ξCn>av,f)を検出するとともに(ステップS33)、その検出したマッチドパルス振幅(=評価値<ξC1>av,f〜<ξCn>av,f)が最も大きい拡散符号を好適な拡散符号CPF2〜CPF5として選択する(ステップS34)。
そして、拡散符号選択部27は、その選択した拡散符号CPF2〜CPF5をそれぞれ逆拡散処理部18〜21へ出力する。
一方、RF部16は、サーキュレータ15から受けたRF信号をベースバンド信号に変換し、その変換したベースバンド信号を復調器17へ出力する。そして、復調器17は、RF部16から受けたベースバンド信号を周波数f1〜f4によって復調し、周波数f1〜f4によって復調した信号をそれぞれ逆拡散処理部18〜21へ出力する。
逆拡散処理部18〜21は、復調器17から受けた信号を拡散符号選択部27から受けた拡散符号CPF2〜CPF5によってそれぞれ逆拡散し、その逆拡散した信号を受信パケットデータとして出力する(ステップS35)。これによって、受信側の無線装置における動作が終了する。
図13は、受信側の無線装置における周波数の選択方法を説明するための図である。また、図14は、受信側の無線装置における拡散符号の選択方法を説明するための図である。なお、図14は、使用可能な拡散符号が4個である場合を示す。
受信側の無線装置は、図12に示すフローチャートのステップS32において、周波数f1〜f4における干渉量IF1〜IF4に基づいて、干渉量が最も大きい周波数f2を選択する。また、受信側の無線装置は、図12に示すフローチャートのステップS34において、評価値が最も大きい拡散符号C3を選択する。
上述したように、受信側の無線装置は、干渉量が最も大きい周波数を選択し、評価値が最も大きい拡散符号を選択してパケットの受信処理を行うが、これは、干渉量が大きく、評価値が大きければ、他の無線装置が送信したパケットを受信していると判断できるからである。
図15は、図1に示す無線ネットワーク100における無線通信の概念図である。なお、図15においては、図1に示す無線装置1〜4のうち、無線装置1〜3が無線通信を行う場合について説明する。
無線装置1〜3は、パケットを送信するとき、上述した方法によって、好適な周波数fPF1と好適な拡散符号CPF1とを選択し、その選択した好適な周波数fPFと好適な拡散符号CPF1とを用いてパケットを重複した期間に送信する。
より具体的には、無線装置1は、送信周期T1(T1はTの長さを有する)において、タイミングt1で送信イベントが発生すると、監視区間の間に受信したパケットのシンボル部を用いて、上述した方法によって、好適な周波数fPF1_11および好適な拡散符号CPF1_11を選択する。そして、無線装置1は、監視区間が終了すると、好適な周波数fPF1_11および好適な拡散符号CPF1_11を用いてパケットPKT11を送信する。
また、無線装置2は、送信周期T1(T1はTの長さを有する)において、タイミングt2で送信イベントが発生すると、監視区間の間に受信したパケットのシンボル部を用いて、上述した方法によって、好適な周波数fPF1_21および好適な拡散符号CPF1_21を選択する。そして、無線装置2は、監視区間が終了すると、好適な周波数fPF1_21および好適な拡散符号CPF1_21を用いてパケットPKT21を送信する。
更に、無線装置3は、送信周期T1(T1はTの長さを有する)において、タイミングt3で送信イベントが発生すると、監視区間の間に受信したパケットのシンボル部を用いて、上述した方法によって、好適な周波数fPF1_31および好適な拡散符号CPF1_31を選択する。そして、無線装置3は、監視区間が終了すると、好適な周波数fPF1_31および好適な拡散符号CPF1_31を用いてパケットPKT31を送信する。
そして、無線装置1〜3は、送信周期T2(T2はTの長さを有する)において、送信周期T1における方法と同じ方法によって、それぞれ、パケットPKT12,PKT22,PKT32を送信する。
その結果、パケットPKT11,PKT21,PKT31は、相互に重複した期間に送信され、パケットPKT12,PKT22,PKT32は、相互に重複した期間に送信されるが、パケットPKT11,PKT21,PKT31およびパケットPKT12,PKT22,PKT32は、上述した方法によって選択された好適な拡散符号CPF1_11,CPF1_21,CPF1_31によって拡散され、かつ、好適な周波数fPF1_11,fPF1_21,fPF1_31によって変調されているので、重複した期間に送信されても各無線装置1〜3によって識別され得る。
従って、無線装置1〜3は、重複した期間にパケットを定期的に送信しても、パケットを正確に受信できる。
実施の形態1によれば、各無線装置1〜4は、受信信号を各拡散符号C1〜Cnによって逆拡散して得られた干渉量(=評価値<ξk>av)の小さい順にn個の拡散符号C1〜Cnから規定数の候補拡散符号を選択し、その選択した規定数の候補拡散符号からランダムに選択した好適な拡散符号CPF1を用いてパケットを送信する。その結果、各無線装置1〜4は、受信信号を各拡散符号C1〜Cnによって逆拡散して得られるn個の干渉量のいずれかが最小になるまで待機せずにパケットを送信する。
従って、この発明によれば、送信までの待ち時間を短縮できる。
なお、実施の形態1においては、拡散符号選択部27は、上述した方法によって、好適な拡散符号CPF1〜CPF5をパケットごとに選択してもよく、1回の無線通信ごとに選択してもよい。
また、実施の形態1においては、拡散符号選択部27は、図5に示すパケットエラー率と上位選択率との関係を保持しており、曲線k1を参照して、パケットエラー率が最小になるときの上位選択率xを検出するようにしてもよい。
[実施の形態2]
図16は、図1に示す無線装置1の実施の形態2における構成を示す概略ブロック図である。図1に示す無線装置1は、実施の形態2においては、図16に示す無線装置1Aからなる。
無線装置1Aは、図3に示す無線装置1の拡散符号選択部27を拡散符号選択部27Aに代えたものであり、その他は、無線装置1と同じである。拡散符号選択部27Aは、符号チャネル監視部23〜26から受けた評価値<ξk>av,f1〜<ξk>av,f4(k=C1〜Cn)に基づいて、後述する方法によって好適な拡散符号CPF1,CPF2〜CPF5を選択し、その選択した好適な拡散符号CPF1を拡散処理部12へ出力し、その選択した好適な拡散符号CPF2〜CPF5をそれぞれ逆拡散処理部18〜21へ出力する。
なお、図1に示す無線装置2〜4も、実施の形態2においては、図16に示す無線装置1Aからなる。
図17は、パケットエラー率と上位選択率との他の関係を示す図である。図17において、縦軸は、パケットエラー率を表し、横軸は、拡散符号の上位選択率を表す。また、曲線k2は、パケットエラー率と上位選択率との関係を示す。
パケットエラー率は、上位選択率の増加に伴って増加する。即ち、パケットエラー率に最適値が存在しない。
拡散符号選択部27Aは、パケットエラー率に最適値が存在しない場合、<ξk,f1>av〜<ξk,f4>av(k=C1〜Cn)が最も小さくなる拡散符号を好適な拡散符号CPF1としてパケットごとに選択する。
なお、拡散符号選択部27Aは、拡散符号選択部27と同じ方法によって好適な拡散符号CPF2〜CPF5を選択する。
このように、実施の形態2においては、好適な拡散符号CPF1の選択方法が実施の形態1における好適な拡散符号CPF1の選択方法と異なるだけであり、その他は、実施の形態1と同じである。
実施の形態2によれば、各無線装置1〜4(=1A)は、受信信号を各拡散符号C1〜Cnによって逆拡散して得られた干渉量(=評価値<ξk>av)が最も小さい拡散符号を好適な拡散符号CPF1として選択し、その選択した好適な拡散符号CPF1を用いてパケットを送信する。その結果、各無線装置1〜4は、受信信号をn個の拡散符号C1〜Cnによって逆拡散して得られるn個の干渉量のいずれかが最小になるまで待機せずにパケットを送信する。
従って、この発明によれば、送信までの待ち時間を短縮できる。
[実施の形態3]
図18は、図1に示す無線装置1の実施の形態3における構成を示す概略ブロック図である。実施の形態3においては、図1に示す無線装置1は、図18に示す無線装置1Bからなる。
無線装置1Bは、図3に示す無線装置1にGPS(Global Positioning System)受信機28およびタイミング制御部29を追加したものであり、その他は、無線装置1と同じである。
GPS受信機28は、GPS衛星から定期的に送信されるGPS信号を受信し、その受信したGPS信号をタイミング制御部29へ出力する。
タイミング制御部29は、GPS受信機28からGPS信号を受けると、GPS信号を受けたタイミングに同期して同期信号SYNを生成し、その生成した同期信号SYNを拡散処理部12へ出力する。
なお、実施の形態3においては、拡散処理部12は、タイミング制御部29から同期信号SYNを受けると、同期信号SYNにクロックを同期させ、その同期させたクロックに同期して送信パケットを好適な拡散符号CPF1によって拡散する。即ち、この同期信号SYNによって各無線装置から送信されたパケットがシンボル同期状態になるようにする。また、図1に示す無線装置2〜4も、実施の形態3においては、図18に示す無線装置1Bからなる。
実施の形態3における無線通信の概念図は、図15に示す概念図と同じである。無線装置1〜3(=1B)は、それぞれ、送信周期T1のタイミングt1〜t3で送信イベントが発生すると、監視区間の間に上述した方法によって好適な周波数fPF1_11,fPF1_21,fPF1_31および好適な拡散符号CPF1_11,CPF1_21,CPF1_31を選択する。そして、無線装置1〜3(=1B)は、監視区間が終了すると、それぞれ、パケットPKT11,PKT21,PKT31を相互に同期して拡散し、その拡散したパケットPKT11,PKT21,PKT31を送信する。また、無線装置1〜3(=1B)は、それぞれ、送信周期T2のタイミングt1〜t3で送信イベントが発生した場合も、同様にしてそれぞれパケットPKT12,PKT22,PKT32を送信する。
その結果、各無線装置1〜3において演算される評価値<ξk>avは、他の無線装置において使用されている拡散符号を反映した値になる。
従って、各無線装置1〜3において好適な周波数fPF1および好適な拡散符号CPF1,CPF2〜CPF5を選択するときの複数の無線装置1〜3間における相互相関特性を高くできる。
このように、各無線装置1〜3において好適な周波数fPF1および好適な拡散符号CPF1,CPF2〜CPF5を選択するときの複数の無線装置1〜3間における相互相関特性を高くできることは、基地局が存在せず、本来、各無線装置1〜4が非同期に無線通信を行なう無線ネットワーク100においては、技術的意義が大きい。
図19は、送信側の無線装置の動作を説明するための実施の形態3におけるフローチャートである。図19に示すフローチャートは、図9に示すフローチャートのステップS25をステップS25Aに代えたものであり、その他は、図9に示すフローチャートと同じである。
一連の動作が開始されると、上述したステップS21〜ステップS24が順次実行される。その後、各無線装置1〜4(=1B)のGPS受信機28は、GPS衛星から定期的に送信されるGPS信号を受信し、その受信したGPS信号をタイミング制御部29へ出力する。
そして、各無線装置1〜4(=1B)のタイミング制御部29は、GPS受信機28からGPS信号を受けたタイミングに同期して同期信号SYNを生成し、その生成した同期信号SYNを拡散処理部12へ出力する。
拡散処理部12は、同期信号SYNに同期させたクロックに同期して送信パケットを好適な拡散符号CPF1によって拡散し、その拡散した送信パケットを変調器13へ出力する。その後、図9に示すステップS25において説明した動作に従ってパケットが送信される。即ち、各無線装置1〜4(=1B)は、選択した拡散符号によってパケットをGPS信号に同期して拡散し、送信する(ステップS25A)。これによって、一連の動作が終了する。
なお、実施の形態3における無線装置は、図16に示す無線装置1AにGPS受信機28およびタイミング制御部29を追加したものであってもよい。
実施の形態3によれば、各無線装置1〜4(=1B)は、受信信号を各拡散符号C1〜Cnによって逆拡散して得られた干渉量(=評価値<ξk>av)の小さい順にn個の拡散符号C1〜Cnから規定数の候補拡散符号を選択し、その選択した規定数の候補拡散符号からランダムに選択した好適な拡散符号CPF1を用いてパケットを相互に同期して送信する。その結果、各無線装置1〜4は、受信信号を各拡散符号C1〜Cnによって逆拡散して得られるn個の干渉量のいずれかが最小になるまで待機せずにパケットを送信する。
従って、この発明によれば、送信までの待ち時間を短縮できる。
また、各無線装置1〜4(=1B)は、他の無線装置において使用されている拡散符号を反映した評価値に基づいて好適な拡散符号CPF1,CPF2〜CPF5を選択する。
従って、この発明によれば、各無線装置において好適な拡散符号を選択するときにシンボル同期が取れた相互相関特性を得ることができる。
その他は、実施の形態1と同じである。
この発明においては、無線装置1〜4,1A,1Bは、車両等の移動体に搭載されていてもよく、静止していてもよい。
また、上記においては、干渉量が最も小さい周波数を好適な周波数fPF1として選択すると説明したが、この発明においては、これに限らず、干渉量が相対的に小さい周波数を好適な周波数fPF1として選択してもよい。
更に、上記においては、周波数は、4個の周波数f1〜f4からなると説明したが、この発明においては、これに限らず、周波数は、一般的には、複数の周波数からなっていればよい。
更に、この発明においては、周波数チャネル監視部22および拡散符号選択部27は、「選択手段」を構成する。
更に、この発明においては、アンテナ11、拡散処理部12、変調器13、RF部14およびサーキュレータ15は、「送信手段」を構成する。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1〜4,1A,1B 無線装置、11 アンテナ、12 拡散処理部、13 変調器、14,16 RF部、15 サーキュレータ、17 復調器、18〜21,2311 逆拡散処理部、22 周波数チャネル監視部、23〜26 符号チャネル監視部、27,27A 拡散符号選択部、28 GPS受信機、29 タイミング制御部、100 無線ネットワーク、221〜224 チャネル干渉量評価部、225 制御部、231〜23n 評価値演算処理部、2312 相関検波部、2313 演算部。