JPWO2010073339A1 - 信号生成装置、送信装置、信号生成方法、送信方法および通信システム - Google Patents

Abstract

拡散部（１１０＃１〜１１０＃ｎ）は、複数のデータのそれぞれを初期位相に基づく拡散コードにより拡散する。多重部（１２０）は、拡散部（１１０＃１〜１１０＃ｎ）によって拡散された各データをコード多重する。算出部（１３０）は、多重部（１２０）によってコード多重された信号のピークを算出する。切替制御部（１５０）は、拡散部（１１０＃１〜１１０＃ｎ）の初期位相をあらかじめ定められた順に切り替える。判断部（１４０）は、切替制御部（１５０）による初期位相の切り替えごとに、算出部（１３０）によって算出されたピークが閾値以下になったか否かを判断する。送信制御部（１６０）は、判断部（１４０）によってピークが閾値以下になったと判断された場合に、多重部（１２０）によってコード多重された信号を出力する。増幅器（１７０）は、送信制御部（１６０）によって出力された信号を増幅する。

Description

この発明は、コード多重を行い伝送信号を生成する信号生成装置、送信装置、信号生成方法、送信方法および通信システムに関する。

伝送データを高い周波数利用効率で伝送する無線通信システムにおいて、拡散コードを用いてコード多重を行うＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式やＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ Ａｃｃｅｓｓ）方式が盛んに研究されている。

無線通信システムの中には、航空無線標識システム、海洋無線ブイなどから位置を示す固定データを周期的に送出し続ける無線システムや、温度などを示す半固定データを送出する無線システムがある。これらのシステムの中には、外部からの電源供給をせずに、主電力源としてバッテリー、補助電源として太陽電池などを備えているものもある。

ＣＤＭＡ方式やＯＦＤＭＡ方式を用いた送信装置においては、単位時間におけるコード多重処理部出力の平均値に対するピーク値の比であるＰＡＰＲ（Ｐｅａｋ ｔｏ Ａｖｅｒａｇｅ Ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ）が次第に大きくなってきている。これに対して、ＰＡＰＲが大きい伝送信号を増幅するために、増幅器においては１ｄＢ圧縮点からのバックオフ設計において大きなバックオフを設定する。これに伴い、増幅器における消費電力も次第に大きくなっている。

これに対して、伝送信号のＰＡＰＲを低減するために、拡散コード群の位相をサブキャリアごとにずらす技術（たとえば、下記特許文献１参照。）や、拡散処理後の伝送データ群に異なる遅延時間を与える技術が開示されている（たとえば、下記特許文献２参照。）。また、コード多重後の伝送信号のＰＡＰＲを監視し、ＰＡＰＲが規定値以下になるようにコード多重後の伝送信号の電力を制御する技術が公開されている（たとえば、下記特許文献３参照。）。

特開２００６−３０３５５２号公報 特開平１０−１７８４１３号公報 特開２００５−５７５８２号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載された技術では、同一の伝送データをコード多重する場合にはＰＡＰＲを低減できても、異なる伝送データをコード多重する場合にはＰＡＰＲを低減できるとは限らないという問題がある。すなわち、各伝送データと拡散コードの組合せによってはコード多重後の伝送信号のＰＡＰＲが増大する（図７，図８参照）。特に、ＣＤＭＡやＯＦＤＭＡにおいてはＰＡＰＲの増大が顕著である。また、拡散コード群の位相を調整するだけであるため、コード多重後の伝送信号のＰＡＰＲを大きく変化させることができない。

伝送信号のＰＡＰＲが大きくなり増幅器の消費電力が増加すると、装置の動作時間および製品寿命の劣化につながる。また、伝送信号のＰＡＰＲが大きくなった場合にも対応するためには高性能な増幅器を設ける必要があるため増幅器が高価格化する。また、高性能な増幅器を設けたとしても、伝送信号のＰＡＰＲが大きくなった場合にも対応するためには大きなＰＡＰＲに合わせた固定バイアス設定を増幅器に行う。このため、伝送信号のＰＡＰＲが小さいときには増幅器において余剰消費電流が流れ、無駄な電力を消費する。

上述した特許文献２に記載された技術でも、各伝送データと遅延時間の組合せによっては、コード多重後の伝送信号のＰＡＰＲが増大し、増幅器における消費電力が増大する。また、拡散処理後の伝送データ群に異なる遅延時間を与えるだけであるため、コード多重後の伝送信号のＰＡＰＲを大きく変化させることができない。

また、上述した特許文献３に記載された技術では、ＰＡＰＲが規定値以下になるようにコード多重後の伝送信号の電力を制御するため、伝送信号の電力制御量が常に変化し、伝送信号が劣化するという問題がある。

開示の信号生成装置、送信装置、信号生成方法、送信方法および通信システムは、上述した問題点を解消するものであり、コード多重後の伝送信号のピークの増大を抑えて増幅器の消費電力を低減することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、開示の技術は、複数のデータのそれぞれを初期位相に基づく拡散コードにより拡散し、拡散された各データをコード多重し、コード多重された信号のピークを算出し、前記初期位相をあらかじめ定められた順に切り替え、前記初期位相の切り替えごとに、算出されたピークが閾値以下になったか否かを判断し、前記ピークが前記閾値以下になったと判断された場合に、コード多重された信号を出力することを要件とする。

上記構成によれば、コード多重後の信号のピークを監視しながらあらかじめ定められた順に初期位相を切り替えることで、コード多重後の信号のピークが閾値以下になる初期位相を適切に判定することができる。

開示の信号生成装置、送信装置、信号生成方法、送信方法および通信システムによれば、コード多重後の伝送信号のピークの増大を抑えて増幅器の消費電力を低減することができるという効果を奏する。

図１は、実施の形態１にかかる無線送信装置および無線通信システムの構成を示す機能ブロック図である。 図２は、図１に示した拡散コード生成部の具体例１を示すブロック図である。 図３は、図２に示した拡散コード生成部における初期位相と各出力を示す図である。 図４は、図２に示した拡散コード生成部の出力波形の一例を示す図である。 図５は、図１に示した拡散コード生成部の具体例２を示すブロック図である。 図６は、図１に示した無線送信装置の動作の一例を示すフローチャートである。 図７は、初期位相とＰＡＰＲの関係を示す図（その１）である。 図８は、初期位相とＰＡＰＲの関係を示す図（その２）である。 図９は、実施の形態２にかかる無線送信装置および無線通信システムの構成を示す機能ブロック図である。 図１０−１は、図９に示した無線送信装置の動作の一例を示すフローチャート（その１）である。 図１０−２は、図９に示した無線送信装置の動作の一例を示すフローチャート（その２）である。

符号の説明

１ 無線通信システム
１０ 無線送信装置
２０ 無線受信装置
１００ 信号生成装置
１１３ 拡散処理部
１７０ 増幅器
１８０ アンテナ
２１１〜２１３，５１１〜５１５ シフトレジスタ
２１４，５１６，５３０ 排他的論理和回路
ｄ７１１，ｄ７１２，ｄ７１３，ｄ７３１，ｄ７３２，ｄ７３３ 伝送データ

以下に添付図面を参照して、この信号生成装置、送信装置、信号生成方法、送信方法および通信システムの好適な実施の形態を詳細に説明する。この信号生成装置、送信装置、信号生成方法、送信方法および通信システムは、コード多重後のデータのＰＡＰＲを監視しながら各拡散コードの初期位相を切り替えて、ＰＡＰＲが閾値以下になったときの初期位相でコード多重したデータを増幅器により増幅することで、増幅器の消費電力を低減する。なお、開示の技術の各機能は、たとえばＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を実装して実現される。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１にかかる無線送信装置および無線通信システムの構成を示す機能ブロック図である。図１において、実線矢印は伝送データ、伝送信号および拡散コードの流れを示し、点線矢印は制御信号の流れを示している。図１に示すように、無線通信システム１は、無線送信装置１０と、無線受信装置２０と、を含んでいる。

無線送信装置１０は、無線受信装置２０へ信号を送信する。具体的には、無線送信装置１０は、信号生成装置１００と、増幅器１７０と、アンテナ１８０と、を備えている。信号生成装置１００は、拡散部１１０＃１〜１１０＃ｎと、多重部１２０と、算出部１３０と、判断部１４０と、切替制御部１５０と、送信制御部１６０と、を備えている。

拡散部１１０＃１〜１１０＃ｎには、複数の伝送データ１〜ｎがそれぞれ入力される。拡散部１１０＃１〜１１０＃ｎは、伝送データ１〜ｎのそれぞれを初期位相に基づく拡散コードにより拡散する拡散手段である。具体的には、拡散部１１０＃１〜１１０＃ｎのそれぞれは、初期位相設定部１１１と、拡散コード生成部１１２と、拡散処理部１１３と、を備えている。ここでは拡散部１１０＃１について説明する。

初期位相設定部１１１は、拡散コード生成部１１２へ初期位相を示す値を出力することで、拡散コード生成部１１２が拡散コードを生成するための初期位相を設定する。また、初期位相設定部１１１は、切替制御部１５０からの制御によって拡散コード生成部１１２へ出力する値を切り替える。拡散コード生成部１１２は、初期位相設定部１１１から出力される値を初期位相として拡散コードを生成し、生成した拡散コードを拡散処理部１１３へ出力する。拡散コード生成部１１２の具体例については後述（図２，図５参照）する。

拡散処理部１１３は、入力された伝送データ１を、拡散コード生成部１１２から出力された拡散コードにより拡散処理し、拡散処理した伝送データ１を多重部１２０へ出力する。具体的には、拡散処理部１１３は、伝送データ１と拡散コードとの排他的論理和を算出し、算出した排他的論理和を多重部１２０へ出力する。拡散部１１０＃２〜１１０＃ｎも同様に、それぞれ伝送データ２〜ｎを拡散処理して多重部１２０へ出力する。

多重部１２０は、拡散部１１０＃１〜１１０＃ｎによって拡散処理された伝送データ１〜ｎをコード多重する多重手段である。具体的には、多重部１２０は、拡散部１１０＃１〜１１０＃ｎから出力された伝送データ１〜ｎを加算する。多重部１２０は、加算して得た伝送信号を算出部１３０および送信制御部１６０のそれぞれへ出力する。

算出部１３０は、多重部１２０によってコード多重された伝送信号のピーク（クレストファクタ、ＣＣＤＦ：Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎなど）を算出する算出手段である。具体的には、算出部１３０は、伝送信号のピークを相対的に示す値として、伝送信号の平均パワーに対するピーク値の比ＰＡＰＲを算出し、算出したＰＡＰＲを判断部１４０へ出力する。

判断部１４０は、拡散部１１０＃１〜１１０＃ｎの初期位相の切り替えごとに、算出部１３０から出力されたＰＡＰＲと、あらかじめ定められた閾値と、を比較する。そして、判断部１４０は、ＰＡＰＲが閾値以下になったか否かを判断する（判断手段）。判断部１４０は、判断結果を切替制御部１５０および送信制御部１６０のそれぞれへ出力する。

切替制御部１５０は、拡散部１１０＃１〜１１０＃ｎの初期位相をあらかじめ定められた順に切り替える切替手段である。具体的には、切替制御部１５０は、拡散部１１０＃１〜１１０＃ｎの各初期位相設定部１１１を制御することで、各初期位相設定部１１１が各拡散コード生成部１１２へ出力する値を切り替える。

また、切替制御部１５０は、ＰＡＰＲが閾値以下である旨の判断結果が判断部１４０から出力されるまで初期位相の切替制御を行う。初期位相をあらかじめ定められた順に切り替えるとは、あらかじめ定められた法則に従って初期位相を変化させることをいう。あらかじめ定められた法則は、たとえば、初期位相を所定の単位量ずつ増加または減少させる法則や、初期位相を所定の乱数により定めた初期位相に変化させる法則である。

また、切替制御部１５０は、あらかじめ定められた回数を限度として初期位相の切替制御を行う。この場合は、切替制御部１５０は、あらかじめ定められた回数だけ初期位相の切替制御を行ってもＰＡＰＲが閾値以下である旨の判断結果が判断部１４０から出力されない場合は初期位相の切替制御を停止する。

送信制御部１６０は、判断部１４０によってＰＡＰＲが閾値以下になったと判断された場合に、多重部１２０によってコード多重された伝送信号を出力する送信制御手段である。具体的には、送信制御部１６０は、多重部１２０から出力された伝送信号を図示しないメモリに保持する。そして、送信制御部１６０は、ＰＡＰＲが閾値以下である旨の判断結果が判断部１４０から出力されると、保持していた伝送信号を増幅器１７０へ出力する。

また、送信制御部１６０は、切替制御部１５０によってあらかじめ定められた回数だけ初期位相の切替制御が行われてもＰＡＰＲが閾値以下である旨の判断結果が判断部１４０から出力されない場合は、メモリに保持した伝送信号を破棄する。なお、送信制御部１６０は、切替制御部１５０によって行われた初期位相の切替制御の回数を、たとえば切替制御部１５０からの通知によって認識することができる。

増幅器１７０は、送信制御部１６０から出力された伝送信号を増幅する増幅手段である。増幅器１７０は、増幅した伝送信号をアンテナ１８０へ出力する。アンテナ１８０は、増幅器１７０から出力された伝送信号を送信する送信手段である。無線受信装置２０は、アンテナ１８０によって送信された伝送信号を受信する。

なお、拡散コードの初期位相が無線送信装置１０側で決定されるため、無線受信装置２０は、スライディング相関器を用いて無線送信装置１０で用いる拡散コードとの相関関数算出を行って同期検出を行うとよい。したがって、無線送信装置１０は、受信側において厳しいリアルタイム性を要求しない場合において特に有効である。または、無線送信装置１０は、受信側で伝送信号の先頭を検出するために、拡散部１１０＃１〜１１０＃ｎへ入力される伝送データ１〜ｎにはあらかじめパイロット信号（シンクワード）を内挿しておくとよい。この場合、無線受信装置２０は、受信した信号からパイロット信号を抽出して同期検出を行う。

また、切替制御部１５０が、拡散部１１０＃１〜１１０＃ｎの各初期位相設定部１１１を制御する構成について説明したが、このような構成に限られない。すなわち、切替制御部１５０は、拡散部１１０＃１〜１１０＃ｎのうちの少なくともいずれかの初期位相設定部１１１を制御する構成とすればよい。これにより、各伝送データと拡散コードの組合せが変化するため、伝送信号のＰＡＰＲを変化させることができる。

また、初期位相設定部１１１および拡散コード生成部１１２を伝送データ１〜ｎごとに対応して設ける構成について説明したが、このような構成に限られない。たとえば、伝送データ１〜ｎに対して共通の初期位相設定部１１１および拡散コード生成部１１２を設ける構成としてもよい。この場合は、切替制御部１５０は、伝送データ１〜ｎに対する各拡散コードの各初期位相の切替制御を時分割処理により行う。

図２は、図１に示した拡散コード生成部の具体例１を示すブロック図である。ここでは、拡散コード生成部１１２（図１参照）を７ビットＭ系列符号回路（生成式：Ｘ３＋Ｘ１＋１）とする構成を説明する。図２に示すように、拡散コード生成部１１２は、シフトレジスタ２１１〜２１３（Ｄ１〜Ｄ３）と、排他的論理和回路２１４と、を備えている。

シフトレジスタ２１１〜２１３は、シフトレジスタ２１３、２１２，２１１の順に直列に接続されている。排他的論理和回路２１４は、最終段のシフトレジスタ２１１の値と、途中段のシフトレジスタ２１２の値と、の排他的論理和を算出し、算出した排他的論理和を初段のシフトレジスタ２１３にフィードバックする。

具体的には、シフトレジスタ２１１の出力は拡散処理部１１３（図１参照）と排他的論理和回路２１４へ入力される。シフトレジスタ２１２の出力はシフトレジスタ２１１と排他的論理和回路２１４へ入力される。シフトレジスタ２１３の出力はシフトレジスタ２１２へ入力される。排他的論理和回路２１４の出力はシフトレジスタ２１３へ入力される。

初期位相設定部１１１は、初期位相を示す各値をそれぞれシフトレジスタ２１１〜２１３に出力する。このような構成により、拡散コード生成部１１２がクロック動作するごとに、シフトレジスタ２１１の出力が拡散コードとして拡散処理部１１３へ入力される。ここでは、３段のシフトレジスタ２１１〜２１３を用いているため、拡散コード生成部１１２から出力される拡散コードの長さは２＾３−１＝７ビットになる。

図３は、図２に示した拡散コード生成部における初期位相と各出力を示す図である。表３００は、シフトレジスタ２１１〜２１３（Ｄ１〜Ｄ３）の各出力の変化を示している。ここでは、符号３１０に示すように、初期位相設定部１１１によってシフトレジスタ２１１〜２１３の初期位相がそれぞれ１，０，０に設定された場合について説明する。

拡散コード生成部１１２が１クロック動作すると、符号３２１に示すように、シフトレジスタ２１１〜２１３の各出力は０，０，１となる。拡散コード生成部１１２がさらに１クロック動作すると、符号３２２に示すように、シフトレジスタ２１１〜２１３の各出力は０，１，０となる。以降、拡散コード生成部１１２が１クロック動作するごとに、符号３２３〜３２７に示すようにシフトレジスタ２１１〜２１３の各出力が変化する。

そして、符号３２７の状態から拡散コード生成部１１２がさらに１クロック動作すると、符号３２１に示す状態に戻る。このように、シフトレジスタ２１１〜２１３の各出力は、符号３２１〜３２７に示す各状態を一周期とする周期３３０を繰り返すように変化する。したがって、拡散処理部１１３へ出力される拡散コードの周期も周期３３０となる。

図４は、図２に示した拡散コード生成部の出力波形の一例を示す図である。図４において、図３に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図４において、横軸は時間を示している。上述したように、拡散コード生成部１１２から拡散処理部１１３へ出力される拡散コードはシフトレジスタ２１１からの出力である。

このため、拡散コードは０，０，１，０，１，１，１の繰り返しとなる（表３００の符号３２１〜３２７参照）。波形４１０は、拡散コード生成部１１２から拡散処理部１１３へ出力される拡散コードの波形を示している。波形４１０に示すように、拡散コード生成部１１２から出力される拡散コードは周期３３０（図３参照）で繰り返す波形となる。

図５は、図１に示した拡散コード生成部の具体例２を示すブロック図である。ここでは、拡散コード生成部１１２（図１参照）をＧｏｌｄ符号生成回路とする場合について説明する。Ｇｏｌｄ符号生成回路は、２つのＭ系列符号生成回路の同一周期の出力を排他的論理和することで構成される。具体的には、拡散コード生成部１１２は、図５に示すように、第１Ｍ系列符号生成部５１０と、第２Ｍ系列符号生成部５２０と、排他的論理和回路５３０と、を備えている。

第１Ｍ系列符号生成部５１０は、直列に接続されたシフトレジスタ５１１〜５１５と、排他的論理和回路５１６と、を備えている。排他的論理和回路５１６は、最終段のシフトレジスタ５１１の値と、途中段のシフトレジスタ５１３の値と、の排他的論理和を算出し、算出した排他的論理和を初段のシフトレジスタ５１５にフィードバックする。

具体的には、シフトレジスタ５１１の出力は排他的論理和回路５３０と排他的論理和回路５１６へ入力される。シフトレジスタ５１２の出力はシフトレジスタ５１１へ入力される。シフトレジスタ５１３の出力はシフトレジスタ５１２と排他的論理和回路５１６へ入力される。シフトレジスタ５１４の出力はシフトレジスタ５１３へ入力される。

シフトレジスタ５１５の出力はシフトレジスタ５１４へ入力される。排他的論理和回路５１６の出力はシフトレジスタ５１５へ入力される。第２Ｍ系列符号生成部５２０は、排他的論理和回路５１６の代わりに、複数の排他的論理和回路５１６ａ〜５１６ｃを備える点が第１Ｍ系列符号生成部５１０と相違する。なお、第２Ｍ系列符号生成部５２０は、第１Ｍ系列符号生成部５１０と同様の構成としてもよい。初期位相設定部１１１から出力された各値は、第１Ｍ系列符号生成部５１０および第２Ｍ系列符号生成部５２０のそれぞれのシフトレジスタ５１２〜５１４に初期位相として設定される。

排他的論理和回路５３０は、第１Ｍ系列符号生成部５１０および第２Ｍ系列符号生成部５２０のそれぞれのシフトレジスタ５１１の各出力の排他的論理和を算出し、算出した排他的論理和を拡散コードとして拡散処理部１１３（図１参照）へ出力する。このような構成により、拡散コード生成部１１２がクロック動作するごとに、排他的論理和回路５３０の出力が拡散コードとして拡散処理部１１３へ入力される。

図２および図５においては、拡散コード生成部１１２が生成する拡散コードの符号方式を７ビットＭ系列符号およびＧｏｌｄ符号生成とする場合についてそれぞれ説明したが、拡散コード生成部１１２が生成する拡散コードの符号方式はこれらに限られない。たとえば、拡散コード生成部１１２が生成する拡散コードの符号方式には、Ｗａｌｓｈ符号、直交Ｇｏｌｄ符号などの直交符号や直交可変拡散率符号などを用いることができる。

図６は、図１に示した無線送信装置の動作の一例を示すフローチャートである。まず、切替制御部１５０が、ループ回数のカウンタＣを初期化（Ｃ＝１）する（ステップＳ６０１）。つぎに、拡散部１１０＃１〜１１０＃ｎの各初期位相設定部１１１が、切替制御部１５０の制御によって、各拡散コード生成部１１２に設定する初期位相Ｐを初期位相Ｐｉｎｉ（初期位相のデフォルト値）にする（ステップＳ６０２）。

つぎに、拡散部１１０＃１〜１１０＃ｎの各拡散コード生成部１１２が、ステップＳ６０２およびステップＳ６１３のうちの後に実行されたステップによって設定された初期位相に基づいて拡散コードを生成する（ステップＳ６０３）。つぎに、拡散部１１０＃１〜１１０＃ｎの各拡散処理部１１３が、ステップＳ６０３によって生成された拡散コードを用いてそれぞれ伝送データ１〜ｎを拡散処理する（ステップＳ６０４）。

つぎに、多重部１２０が、ステップＳ６０４によって拡散処理された伝送データ１〜ｎをコード多重する（ステップＳ６０５）。つぎに、算出部１３０が、ステップＳ６０５によってコード多重された伝送信号のＰＡＰＲを算出する（ステップＳ６０６）。つぎに、判断部１４０が、ステップＳ６０６によって算出されたＰＡＰＲがあらかじめ定められた閾値ＰＡＰＲｔｈ以下か否かを判断する（ステップＳ６０７）。

ＰＡＰＲがＰＡＰＲｔｈ以下である場合（ステップＳ６０７：Ｙｅｓ）は、送信制御部１６０が、ステップＳ６０５によってコード多重された伝送信号を増幅器１７０へ出力する。そして、送信制御部１６０によって出力された伝送信号を増幅器１７０が増幅する（ステップＳ６０８）。つぎに、アンテナ１８０が、ステップＳ６０８によって増幅された伝送信号を無線受信装置へ送信し（ステップＳ６０９）、一連の処理を終了する。

ステップＳ６０７においてＰＡＰＲがＰＡＰＲｔｈ以下でない場合（ステップＳ６０７：Ｎｏ）は、切替制御部１５０が、カウンタＣがあらかじめ定められた最大回数Ｃｍａｘとなったか否かを判断する（ステップＳ６１０）。カウンタＣが最大回数Ｃｍａｘとなっている場合（ステップＳ６１０：Ｙｅｓ）は、送信制御部１６０が、ステップＳ６０５によりコード多重された伝送信号を破棄し（ステップＳ６１１）、一連の処理を終了する。

ステップＳ６１０においてカウンタＣが最大回数Ｃｍａｘとなっていない場合（ステップＳ６１０：Ｎｏ）は、切替制御部１５０が、カウンタＣをインクリメント（Ｃ＝Ｃ＋１）する（ステップＳ６１２）。つぎに、各初期位相設定部１１１が、切替制御部１５０の制御によって、各拡散コード生成部１１２の初期位相Ｐを単位量Δｐだけ増加（Ｐ＝Ｐ＋Δｐ）させ（ステップＳ６１３）、ステップＳ６０３へ戻って処理を続行する。

以上の各ステップは、拡散部１１０＃１〜１１０＃ｎへ入力される各伝送データの少なくとも一部が変化するごとに行われる。また、以上の各ステップは、拡散部１１０＃１〜１１０＃ｎへ入力される各伝送データの位相関係が変化したときにも行われる。また、ステップＳ６１１によって伝送信号を破棄した場合は、同一の伝送データを拡散部１１０＃１〜１１０＃ｎへ再度入力し、以上の各ステップにより再送処理を行ってもよい。

また、ステップＳ６０２においては、各拡散コード生成部１１２の初期位相Ｐをランダムな初期値に設定してもよい。また、ステップＳ６０２を省いて、前回の各ステップの実行によって設定された初期位相Ｐをそのまま用いてもよい。また、ステップＳ６１３においては、初期位相Ｐを単位量Δｐだけ減少（Ｐ＝Ｐ−Δｐ）させてもよい。

図７は、初期位相とＰＡＰＲの関係を示す図（その１）である。図７は、信号生成装置１００の各部における各伝送データおよび伝送信号を模擬的に示している。以下の説明において、伝送データの値を「（値）」により示す。ここでは、コード多重する伝送データが、伝送データｄ７１１（１０１０１）、伝送データｄ７１２（１０１１０）および伝送データｄ７１３（１１１００）である場合について説明する。

伝送データｄ７１１〜ｄ７１３は、それぞれ拡散部１１０＃１〜１１０＃３（ｎ＝３）へ入力される。また、初期位相設定部１１１により初期位相ａが設定された結果、拡散コード生成部１１２によって拡散コードｃ７２０（００１００）が生成されたとする。伝送データｄ７３１は、拡散部１１０＃１の拡散処理部１１３において、拡散コードｃ７２０を用いて伝送データｄ７１１を拡散処理した伝送データ（１０００１）である。

伝送データｄ７３２は、拡散部１１０＃２の拡散処理部１１３において、拡散コードｃ７２０を用いて伝送データｄ７１２を拡散処理した伝送データ（１００１０）である。伝送データｄ７３３は、拡散部１１０＃３の拡散処理部１１３において、拡散コードｃ７２０を用いて伝送データｄ７１３を拡散処理した伝送データ（１１０００）である。

伝送信号ｓ７４０は、多重部１２０において、伝送データｄ７３１〜ｄ７３３をコード多重した伝送データである。伝送信号ｓ７４０のピーク値は、伝送データｄ７３１〜ｄ７３３の加算結果（３，１，０，１，１）の最大値３である。伝送信号ｓ７４０の平均値は、伝送データｄ７３１〜ｄ７３３の加算結果（３，１，０，１，１）の平均値１．２である。したがって、伝送信号ｓ７４０のＰＡＰＲは３／１．２＝２．５である。

あらかじめ定められた閾値ＰＡＰＲｔｈを２とすると、伝送信号ｓ７４０のＰＡＰＲ（２．５）は閾値ＰＡＰＲｔｈより大きい。このため、図６のステップＳ６０７においてはステップＳ６１０へ移行する。このように、初期位相設定部１１１によって設定される初期位相によっては、伝送信号ｓ７４０のＰＡＰＲが大きくなることがある。

図８は、初期位相とＰＡＰＲの関係を示す図（その２）である。図８において、図７に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。ここでは、初期位相設定部１１１により初期位相ｂ（≠ａ）が設定された結果、拡散コード生成部１１２によって拡散コードｃ７２０（１１１１１）が生成されたとする。

この場合は、伝送データｄ７３１は０１０１０、伝送データｄ７３２は０１００１、伝送データｄ７３３は０００１１となる。したがって伝送データｄ７３１〜ｄ７３３の加算結果は０，２，０，２，２となる。伝送信号ｓ７４０のピーク値は、伝送データｄ７３１〜ｄ７３３の加算結果（０，２，０，２，２）の最大値２である。

伝送信号ｓ７４０の平均値は、伝送データｄ７３１〜ｄ７３３の加算結果（０，２，０，２，２）の平均値１．２である。したがって、伝送信号ｓ７４０のＰＡＰＲは２／１．２＝１．６６…である。あらかじめ定められた閾値ＰＡＰＲｔｈを２とすると（図７の説明と同様）、伝送信号ｓ７４０のＰＡＰＲ（１．６６）はＰＡＰＲｔｈ以下である。このため、図６のステップＳ６０７においてはステップＳ６０８へ移行する。

図７および図８に示したように、切替制御部１５０により初期位相を切り替えることで、伝送信号ｓ７４０の平均値は同じでも伝送信号ｓ７４０のＰＡＰＲが変化する。切替制御部１５０は、あらかじめ定められた最大回数を限度として、伝送信号ｓ７４０のＰＡＰＲがＰＡＰＲｔｈ以下になるまで初期位相の切替制御を行う。

このように、実施の形態１にかかる信号生成装置１００によれば、コード多重後の伝送信号のＰＡＰＲを監視しながらあらかじめ定められた順に初期位相を切り替える。これにより、各伝送データと拡散コードの組合せに関わらず、コード多重後の伝送信号のＰＡＰＲが閾値以下になる初期位相を適切に判定することができる。このため、伝送信号のＰＡＰＲの増加を抑えて増幅器１７０の消費電力を低減することができる。

また、あらかじめ定められた順に初期位相を切り替えるため、簡単な切替制御によって適切な初期位相を判定することができる。また、拡散コードの初期位相を切り替えることによって伝送信号のＰＡＰＲを調整するため、拡散コードや伝送データの位相をずらす場合に比べて伝送信号のＰＡＰＲを大きく変化させることができる。このため、増幅器１７０の消費電力を大きく低減することが可能になる。

また、伝送信号のＰＡＰＲの増加を抑えることができるため、低い性能の増幅器１７０を設けたとしても伝送信号を高品質で増幅することができる。このため、伝送信号の品質を維持しつつ装置の製造コストの低減を図ることができる。また、高性能な増幅器１７０を設けたとしても、小さなＰＡＰＲに合わせた固定バイアス設定を行うことができるため、増幅器１７０に流れる余剰消費電流を低減し、消費電力を低減することができる。

また、あらかじめ定められた回数を限度として初期位相の切り替えを行い、この回数だけ初期位相が切り替えられても伝送信号のＰＡＰＲが閾値以下になったと判断されない場合は伝送信号を破棄する。これにより、各伝送データが入力されてから伝送信号を送信するまでの時間が極端に長くなり通信に障害が発生することを回避することができる。

また、切替制御部１５０があらかじめ定められた回数を限度として初期位相の切り替えを行う構成について説明したが、初期位相の切り替えの制限は回数に限られない。たとえば、切替制御部１５０は、あらかじめ定められた期間内において初期位相の切替制御を行うようにしてもよい。あらかじめ定められた期間とは、たとえば、信号生成装置１００に各伝送データが入力されてから一定の時間が経過するまでの期間である。

この場合は、送信制御部１６０は、上記のあらかじめ定められた期間が経過してもＰＡＰＲが閾値以下である旨の判断結果が判断部１４０から出力されない場合は、メモリに保持した伝送信号を破棄する。これにより、各伝送データが入力されてから伝送信号を送信するまでの時間が極端に長くなり通信に障害が発生することを回避することができる。

（実施の形態２）
図９は、実施の形態２にかかる無線送信装置および無線通信システムの構成を示す機能ブロック図である。図９において、実線矢印は伝送データ、伝送信号および拡散コードの流れを示し、点線矢印は制御信号の流れを示している。図９において、図１に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図９に示すように、実施の形態２にかかる信号生成装置１００は、図１に示した構成に加えて比較部９１１および記憶部９１２を備えている。

算出部１３０は、算出したＰＡＰＲを判断部１４０および比較部９１１へそれぞれ出力する。切替制御部１５０は、拡散部１１０＃１〜１１０＃ｎの初期位相の切替制御を行うごとに、拡散部１１０＃１〜１１０＃ｎに設定した初期位相を比較部９１１へ出力する。比較部９１１および記憶部９１２は、切替制御部１５０による初期位相の切り替えに対して算出部１３０によって算出されたＰＡＰＲが最小となったときの初期位相を記憶する。

比較部９１１は、算出部１３０から出力されるＰＡＰＲと、記憶部９１２に記憶されているＰＡＰＲと、を比較する。そして、比較部９１１は、算出部１３０から出力されたＰＡＰＲが記憶部９１２に記憶されているＰＡＰＲ以下である場合に、算出部１３０から出力されたＰＡＰＲと、切替制御部１５０から出力された初期位相と、を対応づけて記憶部９１２に上書して記憶する。これにより、伝送信号における最小のＰＡＰＲと、伝送信号のＰＡＰＲが最小となるときの初期位相と、が記憶部９１２に記憶される。

切替制御部１５０は、切替制御部１５０によってあらかじめ定められた回数だけ初期位相の切替制御が行われてもＰＡＰＲが閾値以下である旨の判断結果が判断部１４０から出力されない場合は、記憶部９１２に記憶された初期位相を読み出す。そして、切替制御部１５０は、拡散部１１０＃１〜１１０＃ｎの初期位相が、記憶部９１２から読み出した初期位相となるように各初期位相設定部１１１を制御する。

送信制御部１６０は、切替制御部１５０によって記憶部９１２から読み出した初期位相となるように各初期位相設定部１１１が制御された結果、多重部１２０から出力された伝送信号を増幅器１７０へ出力する。このときは、算出部１３０によるＰＡＰＲの算出および判断部１４０による判断は行わなくてもよい。これにより、ＰＡＰＲが最小の伝送信号が増幅器１７０によって増幅され、アンテナ１８０によって送信される。

図１０−１は、図９に示した無線送信装置の動作の一例を示すフローチャート（その１）である。図１０−２は、図９に示した無線送信装置の動作の一例を示すフローチャート（その２）である。図１０−１および図１０−２に示すステップＳ１００１〜Ｓ１００９は、図６に示したステップＳ６０１〜Ｓ６０９と同様であるため説明を省略する。

図１０−２のステップＳ１００７においてＰＡＰＲがＰＡＰＲｔｈ以下でない場合（ステップＳ１００７：Ｎｏ）は、比較部９１１が、ステップＳ１００６によって算出されたＰＡＰＲが記憶部９１２に記憶されたＰＡＰＲｍｅｍより小さいか否かを判断する（ステップＳ１０１０）。なお、１ループ目のステップＳ１０１０においては、記憶部９１２にＰＡＰＲｍｅｍが記憶されていないためＰＡＰＲはＰＡＰＲｍｅｍより小さいとみなす。

ステップＳ１０１０において、ステップＳ１００６によって算出されたＰＡＰＲが記憶部９１２に記憶されたＰＡＰＲｍｅｍより小さくない場合（ステップＳ１０１０：Ｎｏ）は、ステップＳ１０１３へ移行して処理を続行する。この場合は、記憶部９１２に記憶されたＰＡＰＲｍｅｍおよび初期位相Ｐｍｅｍが上書されずに維持される。

ステップＳ１０１０において、ステップＳ１００６によって算出されたＰＡＰＲがＰＡＰＲｍｅｍより小さい場合（ステップＳ１０１０：Ｙｅｓ）は、比較部９１１が、ＰＡＰＲを新たなＰＡＰＲｍｅｍとして記憶部９１２に記憶する（ステップＳ１０１１）。また、比較部９１１が、前回のステップＳ１０１９によって設定された初期位相Ｐを初期位相Ｐｍｅｍとして記憶部９１２に記憶する（ステップＳ１０１２）。

つぎに、切替制御部１５０が、カウンタＣがあらかじめ定められた最大回数Ｃｍａｘとなったか否かを判断する（ステップＳ１０１３）。カウンタＣが最大回数Ｃｍａｘとなっている場合（ステップＳ１０１３：Ｙｅｓ）は、切替制御部１５０が、各拡散コード生成部１１２の初期位相Ｐを、ステップＳ１０１１によって記憶部９１２に記憶された初期位相Ｐｍｅｍに設定（初期位相Ｐ＝Ｐｍｅｍ）する（ステップＳ１０１４）。

つぎに、各拡散コード生成部１１２が、ステップＳ１０１４によって設定された初期位相に基づいて拡散コードを生成する（ステップＳ１０１５）。つぎに、各拡散処理部１１３が、ステップＳ１０１５によって生成された拡散コードを用いてそれぞれ伝送データ１〜ｎを拡散処理する（ステップＳ１０１６）。

つぎに、多重部１２０が、ステップＳ１０１６によって拡散処理された伝送データ１〜ｎをコード多重し（ステップＳ１０１７）、ステップＳ１００８へ移行して処理を続行する。ステップＳ１００８において、送信制御部１６０は、ステップＳ１００５およびステップＳ１０１７のうちの後に実行されたステップによってコード多重された伝送信号を増幅器１７０へ出力し、出力された伝送信号を増幅器１７０が増幅する。

ステップＳ１０１３において、カウンタＣが最大回数Ｃｍａｘとなっていない場合（ステップＳ１０１３：Ｎｏ）は、ステップＳ１０１８へ移行して処理を続行する。ステップＳ１０１８およびステップＳ１０１９は、それぞれ図６に示したステップＳ６１２およびステップＳ６１３と同様であるため説明を省略する。ステップＳ１０１９を実行した後は、図１０−１のステップＳ１００３へ移行して処理を続行する（記号Ｂ）。

このように、実施の形態２にかかる信号生成装置１００によれば、あらかじめ定められた回数だけ初期位相が切り替えられても伝送信号のＰＡＰＲが閾値以下になったと判断されない場合は、ＰＡＰＲが最小となる初期位相により伝送信号を増幅する。これにより、実施の形態１にかかる効果を奏するとともに、ＰＡＰＲが閾値以下にならない場合でも増幅器１７０における伝送信号の歪みを最小限にして伝送信号を送信することができる。

なお、ここでは、ＰＡＰＲと初期位相と記憶部９１２に上書して記憶することで、最小のＰＡＰＲとそのときの初期位相のみが記憶部９１２に記憶される構成について説明したが、このような構成には限られない。たとえば、切替制御部１５０による初期位相の切り替えごとに、算出部１３０から出力されたＰＡＰＲと切替制御部１５０から出力された初期位相とを対応づけて記憶する構成としてもよい。

この場合は、図１０−２のステップＳ１０１４において、切替制御部１５０が、記憶部９１２に記憶された各ＰＡＰＲのうちの最小のＰＡＰＲを選択する。そして、切替制御部１５０が、各拡散コード生成部１１２の初期位相Ｐを、選択したＰＡＰＲと対応づけて記憶部９１２に記憶された初期位相に設定するようにする。

以上説明したように、開示の信号生成装置、送信装置、信号生成方法、送信方法および通信システムによれば、コード多重後の伝送信号のピークの増大を抑えて増幅器の消費電力を低減することができる。なお、上述した各実施の形態にかかる信号生成装置１００は、無線通信システムの基地局や移動端末の他に海洋無線ブイなどの送信機にも適用することができる。

また、信号生成装置１００は、あらかじめ定められた限度内で、ＰＡＰＲが閾値以下になるまで初期位相の切替制御を繰り返す。このため、信号生成装置１００の回路の性能が低い場合は、拡散部１１０＃１〜１１０＃ｎへそれぞれ入力される各伝送データは、値の変化がない固定データ（たとえば海洋無線ブイが送信する位置データ）または値の変化が少ない半固定データ（たとえば大まかな温度データ）であることが望ましい。

Claims (8)

1. 複数のデータのそれぞれを初期位相に基づく拡散コードにより拡散する拡散手段と、
   前記拡散手段によって拡散された複数のデータをコード多重する多重手段と、
   前記多重手段によってコード多重された信号のピークを算出する算出手段と、
   前記拡散手段の前記初期位相をあらかじめ定められた順に切り替える切替手段と、
   前記切替手段による前記初期位相の切り替えごとに、前記算出手段によって算出されたピークが閾値以下になったか否かを判断する判断手段と、
   前記判断手段によって前記ピークが前記閾値以下になったと判断された場合に、前記多重手段によってコード多重された信号を出力する送信制御手段と、
   を備えることを特徴とする信号生成装置。
2. 前記切替手段は、あらかじめ定められた回数を限度として前記初期位相を切り替え、
   前記送信制御手段は、前記切替手段によって前記回数だけ前記初期位相が切り替えられても前記判断手段によって前記ピークが前記閾値以下になったと判断されない場合は前記信号を破棄することを特徴とする請求項１に記載の信号生成装置。
3. 前記切替手段による前記初期位相の切り替えに対して前記算出手段によって算出されたピークが最小となったときの前記初期位相を記憶する記憶手段を備え、
   前記切替手段は、あらかじめ定められた回数だけ前記初期位相を切り替えても前記判断手段によって前記ピークが前記閾値以下になったと判断されない場合は、前記記憶手段に記憶された初期位相となるように前記拡散手段の前記初期位相を切り替え、
   前記送信制御手段は、前記記憶手段に記憶された初期位相となるように前記拡散手段の前記初期位相が切り替えられた結果前記多重手段によってコード多重された信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の信号生成装置。
4. 前記切替手段は、あらかじめ定められた期間において前記初期位相を切り替え、
   前記送信制御手段は、前記期間が経過しても前記判断手段によって前記ピークが前記閾値以下になったと判断されない場合は前記信号を破棄することを特徴とする請求項１に記載の信号生成装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一つに記載の信号生成装置と、
   前記送信制御手段によって出力された信号を増幅する増幅手段と、
   前記増幅手段によって増幅された信号を送信する送信手段と、
   を備えることを特徴とする送信装置。
6. 複数のデータのそれぞれを初期位相に基づく拡散コードにより拡散する拡散工程と、
   前記拡散工程によって拡散された複数のデータをコード多重する多重工程と、
   前記多重工程によってコード多重された信号のピークを算出する算出工程と、
   前記拡散工程の前記初期位相をあらかじめ定められた順に切り替える切替工程と、
   前記切替工程による前記初期位相の切り替えごとに、前記算出工程によって算出されたピークが閾値以下になったか否かを判断する判断工程と、
   前記判断工程によって前記ピークが前記閾値以下になったと判断された場合に、前記多重工程によってコード多重された信号を出力する送信制御工程と、
   を含むことを特徴とする信号生成方法。
7. 請求項６に記載の信号生成方法の各工程と、
   前記送信制御工程によって出力された信号を増幅する増幅工程と、
   前記増幅工程によって増幅された信号を送信する送信工程と、
   を含むことを特徴とする送信方法。
8. 複数のデータのそれぞれを初期位相に基づく拡散コードにより拡散する拡散手段と、
   前記拡散手段によって拡散された複数のデータをコード多重する多重手段と、
   前記多重手段によってコード多重された信号のピークを算出する算出手段と、
   前記拡散手段の前記初期位相をあらかじめ定められた順に切り替える切替手段と、
   前記切替手段による前記初期位相の切り替えごとに、前記算出手段によって算出されたピークが閾値以下になったか否かを判断する判断手段と、
   前記判断手段によって前記ピークが前記閾値以下になったと判断された場合に、前記多重手段によってコード多重された信号を出力する送信制御手段と、
   前記送信制御手段によって出力された信号を増幅する増幅手段と、
   前記増幅手段によって増幅された信号を送信する送信手段と、
   を備える送信装置と、
   前記送信装置から送信される信号を受信する受信装置と、
   を備えることを特徴とする通信システム。

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