JP6648960B2 - データ通信装置、データ通信方法、送信機、および受信機 - Google Patents

Description

本発明は、データ通信装置、特に、符号拡散通信方式により通信を行うデータ通信装置、データ通信方法、送信機、および受信機に関する。

通信方式の一つとして、ｎビットの送信信号をＬビットからなるコードに変換し伝送する符号拡散通信方式が知られている。符号拡散通信方式は、一般に雑音の多い伝送路で使用される。符号拡散通信方式において、送信側は、Ｌビットからなるコードに変換された信号（拡散信号）を送信する。一方、受信側は、受信した拡散信号を相関検出して元の送信信号を復元する。この受信側の処理は、逆拡散処理と呼ばれる。

そして、特許文献２には、符号拡散通信方式のバースト誤りを改善させるための技術が記載されている。

一方、符号拡散通信方式のフェージングやマルチパス対策の一つとしてＲＡＫＥ受信方式が使われている。ＲＡＫＥとは、熊手を意味し、伝送路上で時間的に散らばった信号をかき集めることで受信精度を上げる受信方式である。

特開昭６３−１８４４２７号公報（図２）

図５は、特許文献１において生成される拡散信号の配置図、具体的には、ｍ個の送信信号を符号長Ｌの拡散符号で拡散を行った場合の拡散信号の配置図である。拡散信号１は、送信信号Ｄ１の拡散信号であり、１番目の拡散符号から順に、Ｄ１−１、Ｄ１−２、・・・、Ｄ１−Ｌの順にｍ−１の間隔で配置される。同様に、送信信号Ｄ２から送信信号Ｄｍは、ｍ−１の間隔で配置される。ｍ個の送信信号は、それぞれｍ−１シンボルの間隔で拡散して配置する。ｍ−１シンボルの間隔で拡散された拡散信号は、１番目の送信信号はＤ１−１〜Ｄ１−Ｌ、２番目の送信信号はＤ２−１〜Ｄ２−Ｌ、ｍ番目の送信信号はＤｍ−１〜Ｄｍ−３というように、１シンボルずつ遅延させて配置される。最終的に、ｍ個の送信信号は、拡散信号４の並びとなる。

拡散信号の並びに関して、拡散コードの番号に着目すると、１番目のコードがｍシンボル連続で配置され、続いて２番目のコードがｍシンボル連続で配置され、Ｌ番目まで同様の関係で配置されていることが図５から諒解される。このことは、１シンボル分でもマルチパスによる遅延が発生してしまうと、遅延した信号が次の送信信号が拡散された信号への干渉となることを意味している。

すなわち、特許文献１の技術は、バースト誤りを改善させることはできるが、マルチパス環境下においてＲＡＫＥ受信方式を採用することは極めて困難である。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、符号拡散通信方式において、バースト誤りを改善しつつ、マルチパスによる信号を受信するためのＲＡＫＥ受信を採用することが可能なデータ通信装置、データ通信方法、送信機、および受信機を提供することを目的とする。

本発明のデータ通信装置は、１ビット送信信号をＬ個のコードデータに変換して送信するデータ通信装置であって、Ｌ個の前記コードデータが間隔Ｌ＋１毎に配置された拡散信号を送信する拡散処理手段を備える。

本発明のデータ通信方法は、１ビット送信信号をＬ個のコードデータに変換して送信するデータ通信方法であって、Ｌ個の前記コードデータが間隔Ｌ＋１毎に配置された拡散信号を送信する拡散処理ステップを備える。

本発明の送信機は、１ビット送信信号をＬ個のコードデータに変換して送信する送信機であって、Ｌ個の前記コードデータが間隔Ｌ＋１毎に配置された拡散信号を送信する拡散処理手段を備える。

本発明の受信機は、１ビット送信信号をＬ個のコードデータに変換して送信する送信機から、Ｌ個の前記コードデータが間隔Ｌ＋１毎に配置された拡散信号を受信し、Ｌ個の前記コードデータを複合した逆拡散信号を出力する逆拡散処理手段を備える。

本発明によれば、符号拡散通信方式において、バースト誤りを改善しつつ、マルチパスによる信号を受信するためのＲＡＫＥ受信を採用することが可能となる。

本発明の第１の実施形態に係るデータ通信装置の構成例を示すブロック図である。 図１に示す拡散処理部におけるスイッチ切換動作を説明するための図である。 図１に示す拡散処理部で生成される拡散信号の例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る逆拡散処理部の構成例を示すブロック図である。 特許文献１において生成される拡散信号の配置図である。

［第１の実施形態］
（構成の説明）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るデータ通信装置１０の構成例を示すブロック図である。なお、以下の説明において、Ｌは、拡散符号長を表す。

データ通信装置１０は、拡散処理部１００（拡散処理手段）と、逆拡散処理部２００（逆拡散処理手段）と、ＲＡＫＥ受信部３００（ＲＡＫＥ受信手段）と、を備える。

拡散処理部１００は、拡散符号１０１と、レジスタ１０２と、乗算器１０３と、スイッチ１０４と、を備える。

拡散符号１０１は、例えば、ＰＮ（Pseudo Noise）符号等の符号である。レジスタ１０２は、長さ１のレジスタである。乗算器１０３は、送信信号またはレジスタ１０２で遅延した送信信号に対して拡散符号１０１を乗算する。スイッチ１０４は、乗算した結果を切り替えて拡散信号（Ｔｘ）出力する。拡散信号（Ｒｘ）は、拡散信号（Ｔｘ）が送信回路および伝送路、受信回路を通過してベースバンド周波数に変換された信号である。

逆拡散処理部２００は、拡散符号２０１と、シフトレジスタ２０２と、乗算器２０３と、加算器２０４と、を備える。拡散符号２０１は、拡散処理部１００で用いられる拡散符号１０１と同じ拡散符号が用いられる。シフトレジスタ２０２は、長さＬのシフトレジスタである。乗算器２０３は、拡散信号（Ｒｘ）またはシフトレジスタ２０２により遅延した拡散信号（Ｒｘ）信号に対して拡散符号２０１を乗算する。加算器２０４は、Ｌ個の乗算器２０３で計算された結果の全てを加算する。

ＲＡＫＥ受信部３００は、逆拡散処理部２００から出力された逆拡散信号を入力し、受信信号に変換して出力する。
（動作の説明）
以下、図１〜図３を用いて、データ通信装置１０の動作について説明する。図１において、送信信号の周波数は、Ｆで表される。レジスタ１０２は、周波数Ｆで動作する。スイッチ１０４は、周波数Ｆ×Ｌで動作する。

図２は、拡散処理部１００におけるスイッチ１０４の切換動作を説明するための図である。詳細には、図２には、送信信号とスイッチ１０４において選択される端子の番号との関係が示されている。

スイッチ１０４は、まず、送信信号が拡散処理部１００に入力したタイミングで端子番号１を選択する。その後、スイッチ１０４は、周波数Ｆ×Ｌで、端子番号２、端子番号３、・・・、端子番号Ｌの順に端子を切り換える。

図３は、拡散処理部１００で生成される拡散信号の例を示す図である。詳細には、図３には、Ｌ＝７｛−１、１、−１、−１、１、１、１｝とした場合の、送信信号と拡散信号の関係が示される。拡散処理部１００は、Ｌ＝７個の０を挿入する内挿フィルタと同様に動作する。すなわち、周波数Ｆで変化するインパルスが入力された場合、インパルス応答は、Ｌ＝７個の０が内挿されＦ×Ｌの周波数で変化する信号となる。

逆拡散処理部２００は、拡散処理のマッチドフィルタの役割を果たす。逆拡散処理部２００において、乗算器２０３は、拡散信号（Ｒｘ）またはシフトレジスタ２０２により遅延した拡散信号（Ｒｘ）信号に対して拡散符号２０１を乗算する。加算器２０４は、Ｌ個の乗算器２０３で計算された結果の全てを加算して、逆拡散信号を出力する。

ＲＡＫＥ受信部３００は、逆拡散処理部２００から出力された逆拡散信号を入力し、受信信号に変換して出力する。

以上説明した第１の実施形態において、送信信号にＬ＝７個の０を内挿することにより、拡散される時間長が拡大される。また、バーストノイズは、逆拡散時に、複数の逆拡散信号に分配されるため、ノイズの影響が低減される。
（効果の説明）
以上説明した第１の実施形態において、図３に示すように、拡散の時間長は、拡大されている。従って、拡散信号においてＬ／２の連続したバースト誤りが発生したとしても、連続したバースト誤りは逆拡散時に複数の受信信号に拡散される。よって、第１の実施形態は、特定の受信信号がバーストノイズにより誤ることを回避することができる。

さらに、以上説明した第１の実施形態において、マルチパスのない理想的な伝送路の場合、一般的の符号拡散通信方式と同様に、Ｌ時間ごとに相関の高い信号が逆拡散信号として出力される。つまり、マルチパスのある伝送路の場合、逆拡散信号からＬ−１時刻に現れた信号はマルチパス成分とみなすことができる。従って、第１の実施形態は、拡散の時間長を拡大しているにも拘わらず、マルチパス環境下においてＲＡＫＥ受信方式を採用することができる。

以上を纏めると、第１の実施形態は、バースト誤りを改善しつつ、マルチパスによる信号を受信するためのＲＡＫＥ受信を採用することができる。

なお、図１には、データ通信装置１０が拡散処理部１００と逆拡散処理部２００とＲＡＫＥ受信部３００の全てを備えた状態が例示されているが、データ通信装置１０を拡散処理部１００のみで構成した場合であっても、上述した効果と同等の効果が達成される。

さらに、図１において、拡散処理部１００のみを備えたものを「送信機」とし、逆拡散処理部２００のみ（場合に応じてＲＡＫＥ受信部３００を含めてもよい）を備えたものを「受信機」とすることが可能である。
［第２の実施形態］
図４は、本発明の第２の実施形態に係る逆拡散処理部３０１の構成例を示すブロック図である。

逆拡散処理部３０１は、Ｎ−１個のレジスタ３０２と、Ｎ個のマッチドフィルタ３０４と、を含む。マッチドフィルタ３０４は、ダウンサンプリング４００と、レジスタ４０２と、拡散符号４０４と、乗算器４０６と、加算器４０８と、を含む。

レジスタ３０２は、入力された拡散信号（Ｒｘ）に対して、周波数Ｆ×Ｌの遅延を与える。

ダウンサンプリング４００は、周波数Ｆ×Ｌの拡散信号の間引きを行い、周波数Ｆの信号に変換する。レジスタ３０２は、長さ１のレジスタである。

マッチドフィルタ３０４の出力である逆拡散信号＃１〜＃Ｎは、周波数Ｆ×Ｌのマルチパス成分であり、図１の逆拡散信号のＮ時間分の信号と同等の信号である。

以上説明した第２の実施形態のように構成することにより、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

以上、各実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は、上記各実施形態の記載に限定されない。上記各実施形態に多様な変更又は改良を加えることが可能であることは当業者にとって自明である。従って、そのような変更又は改良を加えた形態もまた本発明の技術的範囲に含まれることは説明するまでもない。また、以上説明した各実施形態において使用される、数値や各構成の名称等は例示的なものであり適宜変更可能である。

１０ データ通信装置
１００ 拡散処理部
１０１ 拡散符号
１０２ レジスタ
１０３ 乗算器
１０４ スイッチ
２００ 逆拡散処理部
２０１ 拡散符号
２０２ シフトレジスタ
２０３ 乗算器
２０４ 加算器
３００ ＲＡＫＥ受信部
３０１ 逆拡散処理部
３０２ レジスタ
３０４ マッチドフィルタ
４００ ダウンサンプリング
４０２ レジスタ
４０４ 拡散符号
４０６ 乗算器
４０８ 加算器

Claims (9)

1. 第１周波数Ｆで動作する送信信号をＬ個の拡散符号で拡散を行った拡散信号に変換するデータ通信装置であって、
   前記送信信号を、第２周波数（Ｆ×Ｌ）で変化する前記拡散符号を含み、且つ、前記拡散符号における符号間にＬ個のゼロが配置される前記拡散信号に変換し、前記拡散信号を送信する拡散処理手段
   を備えることを特徴とするデータ通信装置。
2. 前記拡散信号を受信し、Ｌ個の前記拡散符号で拡散を行った前記拡散信号を復号した逆拡散信号を出力する逆拡散処理手段を、さらに備えることを特徴とする請求項１記載のデータ通信装置。
3. 前記逆拡散信号を入力し、受信信号に変換して出力するＲＡＫＥ受信手段を、さらに備えることを特徴とする請求項２記載のデータ通信装置。
4. 第１周波数Ｆで動作する送信信号をＬ個の拡散符号で拡散を行った拡散信号に変換するデータ通信方法であって、
   前記送信信号を、第２周波数（Ｆ×Ｌ）で変化する前記拡散符号を含み、且つ、前記拡散符号における符号間にＬ個のゼロが配置される前記拡散信号に変換し、前記拡散信号を送信する拡散処理ステップ
   を備えることを特徴とするデータ通信方法。
5. 前記拡散信号を受信し、Ｌ個の前記拡散符号で拡散を行った前記拡散信号を復号した逆拡散信号を出力する逆拡散処理ステップを、さらに備えることを特徴とする請求項４記載のデータ通信方法。
6. 前記逆拡散信号を入力し、受信信号に変換して出力するＲＡＫＥ受信ステップを、さらに備えることを特徴とする請求項５記載のデータ通信方法。
7. 第１周波数Ｆで動作する送信信号をＬ個の拡散符号で拡散を行った拡散信号に変換する送信機であって、
   前記送信信号を、第２周波数（Ｆ×Ｌ）で変化する前記拡散符号を含み、且つ、前記拡散符号における符号間にＬ個のゼロが配置される前記拡散信号に変換し、前記拡散信号を送信する拡散処理手段
   を備えることを特徴とする送信機。
8. 第１周波数Ｆで動作する送信信号をＬ個の拡散符号に変換して送信する送信機から、前記送信信号を、第２周波数（Ｆ×Ｌ）で変化する前記拡散符号を含み、且つ、前記拡散符号における符号間にＬ個のゼロが配置される拡散信号を受信し、Ｌ個の前記拡散符号で拡散を行った前記拡散信号を復号した逆拡散信号を出力する逆拡散処理手段を備えることを特徴とする受信機。
9. 前記逆拡散信号を入力し、受信信号に変換して出力するＲＡＫＥ受信手段を、さらに備えることを特徴とする請求項８記載の受信機。

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