WO2004021617A1 - 通信装置および通信方法 - Google Patents

Abstract

送信データをインパルス変調し、サブキャリアを生成する送信変調部（１０３）と、情報の量や重要度および通信の伝搬状態によって通信に利用するサブキャリアを制御するキャリア制御部と、サブキャリア信号を放射するアンテナ部（１０１）とを有する。このような構成により、送信する情報や伝搬環境に適したサブキャリアの選択ができるので、柔軟性や、耐ノイズ性の高い通信を行うことが可能になる。そして、耐妨害波特性の向上した、高品質・高安定な通信が可能で、柔軟なインパルス通信を行う通信装置を提供できる。

Description

明 細 通信装置および通信方法 技術分野

本発明はディジ夕ル無線通信に用いられる技術であって、 特にインパルス通信 に関する。 背景となる技術

ディジタル無線通信は、 その技術の発展により通信分野の重要な位置を占める ようになってきている。 より高速な通信を追求しようと、 インパルス変調方式を 用いた通信の研究が進められている。 インパルス変調方式は広帯域の周波数を占 有するため、 他のシステム らの妨害を受けやすく通信が不安定になるといった 課題がある。 また、 帯域を占有する事から複数チャネルを多重化することが困難 であった。

しかし、 これを解決する手段として、 例えば、 米国特許 U S 5 6 7 7 9 2 7に 記載されているようなものがあった。 図 4 4は、 米国特許 U S 5 6 7 7 9 2 7に 記載された従来の通信装置を示すものである。

図 4 4において、 サブキャリア発生器および変調器 4 4 0 1は情報信号で変調 される変調サブキヤリァ信号を生成し、 変調サブキヤリァ信号をサブキヤリァ時 間変調器 4 4 0 2へ出力する。 このサブキヤリァ時間変調器 4 4 0 2により符号 化タイミング信号が変調され、 変調符号化したタイミング信号が生成される。 こ のタイミング信号が出力段 4 4 0 3を介して送信アンテナ 4 4 0 4から電磁パル スになって放出される。

以上の構成により、 従来の通信装置は周波数または波形が異なるサブキャリア を同時に使用して、 インパルス信号のチャネル化を行い、 個々のチャネルが別の サブキヤリアを使用することにより多数の独立したチャネルで同時に通信可能に なっている。

しかしながら、 前記米国特許 U S 5 6 7 7 9 2 7の構成では、 インパルス変調 方式が帯域を広く使用して通信を行うために、 その帯域の一部で大出力信号を発 しているシステムを回避することが困難であり、 影響を受けやすかつた。

また、 サブキャリアの周波数間隔が極めて大きく離れている （5 0 0 MH z以 上の間隔がある） ため、 周波数による電波伝搬の特性の違いが顕著に表れる。 す なわち、 周波数が高いサブキヤリアについては周波数が低いサブキヤリァに比較 して、 伝達可能なエリアが限られ、 シャドウイングの影響が大きいほか、 また壁 などの遮蔽物での減衰も大きい。 これは、 一般的に周波数の低い帯域では回線断 が少なく、 通信エリアも広いといった良好な通信が行える一方で、 周波数の高い 帯域では回線断の割合が高く、 通信エリアが狭いといったことからも言える。 これらの原因としては次のようなことが考えられる。

自由空間伝搬損：周波数が高くなるにつれてロスが増大。通信エリアは狭くなる。 透過特性：周波数が高くなるにつれて、遮蔽物を透過した際のロスが大きくなる。 回折効果：周波数が高くなるにつれて、 回折効果が小さくなりシャドウイングの 影響が大きくなる。

このため、 インパルス変調方式を用いた通信システムは、 従来の数 MH z〜数 1 0 MH z程度のキャリア間隔からなる通信システムと比較すると、 上記のよう な弊害が大きいという課題を有していた。 発明の開示

上記課題を解決する本発明に係る通信装置は、 通信する情報の内容 （重要性、 制御情報であるか否かなど） や情報の容量、 必要とされる通信品質に応じて、 通 信するサブキヤリアを割り当てる事により適切な通信'を実施可能にする。 これに よって、 柔軟性や、 耐ノイズ性の高い通信を行うことが可能になる。

また、 本発明に係る通信装置は、 送信データをインパルス変調し、 サブキヤリ ァを生成する送信変調部と、 情報の量や重要度および通信の伝搬状態によって通 信に利用するサブキャリアを制御するキヤリア制御部と、 サブキャリアを放射す るアンテナ部とを具備する。 これによつて、 送信する情報や伝搬環境に適したサ ブキャリアを選択できるので、 柔軟性や、 耐ノイズ性の高い通信を行うことが可 能になる。

また、 本発明に係る通信装置は、 受信データを検波し、 サブキャリア毎の受信 電力を検査する受信復調部をさらに有し、 受信復調部が検査した受信電力に応じ て、 サブキャリアの利用可否をキャリア制御部へ通知することを特徴とする。 こ れによって、 通信環境が変化したときに、 使用するサブキャリアを動的に変化さ せることができるので、 安定した通信品質を確保することが可能になる。

また、 本発明に係る通信装置は、 キャリア制御部が 2以上のサブキャリア上で ホッピングさせることを特徴とする。

また、 本発明に係る通信装置は、 キャリア制御部が 2以上のサブキャリア上で 拡散させることを特徴とする。

また、 本発明に係る通信装置は、 送信変調部がサブキャリアの周波数配置を、 通信状況に応じて変化させることを特徴とする。

また、 本発明に係る通信装置は、 送信変調部が低い中心周波数を有するサブキ ャリアに狭い帯域を割り当て、 高い中心周波数を有するサブキャリアに広い帯域 を割り当てることを特徴とする。

また、 本発明に係る通信装置は、 ヂャネル毎に使用するサブキャリアを選択制 御するチヤネル制御部をさらに有し、 チヤネル制御部が 2以上のチャネルを異な るサブキャリアで通信することを特徴とする。 また、 本発明に係る通信装置は、 チャネル制御部が 2以上のチャネルを異なる サブキャリアの組合せで通信することを特徴とする。

また、 本発明に係る通信装置は、 キャリア制御部が、 少なくとも 1つのサブキ ャリァで制御情報を通信することを特徴とする。

また、 本発明に係る通信装置は、 送信変調部が 2以上のサブキャリアのうち、 少なくとも 1つのサブキャリアでは、 時間分割多重、 および符号分割多重のいず れか一方を用いて 2以上のチャネルの制御情報を多重していることを特徴とする。 また、 本発明に係る通信装置は、 送信変調部が 2以上のサブキャリアを用いて 周波数分割多重 （F r e q u e n c y D i v i s i on Dup l e x) を行 うことを特徴とする。

また、 本発明に係る通信装置は、 送信変調部が 3以上のサブキャリアを用いて 周波数分割多重 （F r e q u e n c y D i v i s i on Dup l e x) する ことを特徴とする。

また、 本発明に係る通信装置は、 送信変調部が制御情報を通信するサブキヤリ ァの中心周波数は、他のサブキヤリァの中心周波数よりも低いことを特徴とする。 また、 本発明に係る通信装置は、 送信変調部が制御情報を通信するサブキヤリ ァの帯域は、 他のサブキヤリァの帯域よりも狭いことを特徴とする。

また、 本発明に係る通信装置は、 送信変調部が 1つのシンボルを 2以上のサブ キヤリアに分割し、 2以上のチャネルを多重することを特徴とする。

また、 本発明に係る通信装置は、 送信変調部が 1つのシンポルを 2以上のサブ キヤリアを用いて周波数ホッピングさせて、 2以上のチャネルを多重することを 特徴とする。

また、 本発明に係る通信装置は、 送信変調部が 1つのシンボルを 2以上のサブ キヤリア上で符号拡散させて、 2以上のチャネルを多重することを特徴とする。 また、 本発明に係る通信装置は、 送信変調部が 1つのシンポルを 2以上のサブ キャリア上と 2以上のチップに拡散し、 2以上のチャネルを多重することを特徴 とする。

また、 本発明に係る通信装置は、 アンテナ部が複数のアンテナ素子からなるこ とを特徴とする。 これによつて、 狭帯域の特性がアンテナ素子の方が放射特性や 機械的形状などの面で優れているため、 小型化、 高性能化を行いやすい。

また、 本発明に係る通信装置は、 アンテナ部の周波数特性がマルチバンド特性 を有することを特徴とする。

また、 本発明に係る通信装置のアンテナ素子は帯域特性の中心周波数が異なる ことを特徴とする。

また、 本発明に係る通信装置は、 アンテナ素子の帯域特性が周波数軸上におい て重ならないことを特徴とする。

また、本発明に係る通信装置のアンテナ部は、サブキャリア毎に電波を受信し、 そのサブキヤリァ信号を受信復調部へ出力することを特徴とする。

また、 本発明に係る通信装置のアンテナ素子がサブキャリアに対応した周波数 特性を有し、 サブキャリア送信信号を電波として放射する:！とを特徴とする。 また、 本発明に係る通信装置は、 受信復調部が通信相手から受信した既知信号 よりサブキャリア毎の信号系列の特性を検出し、 特性を補償する補償部を具備す ることを特徴とする。

また、 本発明に係る通信装置は、 特性が周波数特性であることを特徴とする。 また、 本発明に係る通信装置は、 特性が時間応答特性であり、 補償部が時間応 答特性を相関器の相関信号により補償することを特徴とする。

また、 本発明に係る通信装置は、 受信復調部が拡散符号を格納し、 サブキヤリ ァに対応した拡散符号を抽出する拡散符号格納部と、 サブキヤリァ信号と拡散符 号格納部で抽出された拡散符号との畳み込み演算を行う逆拡散部とを具備するこ とを特徴とする。 また、 本発明に係る通信装置は、 送信変調部が、 拡散符号を格納しサブキヤリ ァに対応した拡散符号を抽出する拡散符号格納部と、 サブキャリアに分割した変 調信号と拡散符号格納部で抽出された拡散符号とからサブキャリア上に直接拡散 する拡散部とを具備することを特徴とする。

また、 本発明に係る通信装置の受信変調部が、 サブキャリア上で周波数ホッピ ングにより切り替えるスィツチ部を有し、 キヤリア制御部がスィツチ部で制御を 行うことを特徴とする。

また、 本発明に係る通信装置は、 送信変調部がサブキャリア上で周波数ホッピ ングにより切り換えるスィツチ部を有し、 キヤリア制御部がスィッチ部で制御を 行うことを特徴とする。

本発明に係る通信方法は、 複数のサブキヤリアを用いてィンパルス変調通信を 行う通信方法であって、 通信を開始する前の初期状態において、 無信号状態の全 サブキャリアに対する受信電力を測定するステップと、 この測定した受信電力を 判定して、 通信に使用可能なサブキャリアを選択するステップとを有する。 これ によって、 サブキャリアの適正が検出できるので、 通信に適するサブキャリアの みを用いた通信が可能になる。

また、 本発明に係る通信方法の判定は、 受信電力が所定値以下のサブキャリア をその後の通信に利用することを特徴とする。 これによつて、 他の電波の影響を 受けているサブキヤリアを検出できるので、 通信に適するサブキヤリアのみを用 いた通信が可能になる。

また、 本発明に係る通信方法は、 通信開始において、 受信した既知信号の全サ ブキャリアに対する受信電力を測定するステップと、 この測定した受信電力が所 定値以上のサブキャリアを通信に使用可能なサブキヤリアとして選択するステツ プとをさらに有する。 これによつて、 送信データが伝搬されにくいサブキャリア を検出できるので、 通信に適するサブキャリアのみを用いた通信が可能になる。 以上のように本発明によれば、 妨害波に強い、 高品質 ·高安定な通信を行うこ とが可能となる。 図面の簡単な説明

図 1は、 本発明の実施の形態 1に係る通信システムの構成を示した図である。 図 2は、 本発明の実施の形態 1に係る通信装置の構成を示した図である。

図 3は、 本発明の実施の形態 1に係る帯域とサブキャリアの関係を示した図であ る。

図 4は、 本発明の実施の形態 1に係る受信復調部の構成を示した図である。 図 5は、 本発明の実施の形態 1に係る送信変調部の構成を示した図である。 図 6は、 本発明の実施の形態 4に係る周波数ホッピングパターンを示した図であ る。

図 7は、 本発明の実施の形態 4に係る周波数ホッビングによる多重化を示した図 である。

図 8は、 本発明の実施の形態 4に係る周波数ホッピングパターンを示した図であ る。

図 9は、 本発明の実施の形態 3に係る拡散通信に対応した受信復調部の構成を示 した図である。

図 1 0は、 本発明の実施の形態 3に係る拡散通信に対応した送信変調部の構成を 示した図である。

図 1 1は、 本発明の実施の形態 1に係るサブキャリアの特性を表した図である。 図 1 2は、 本発明の実施の形態 1に係る妨害波とサブキャリアの関係を示した図 である。

図 1 3 Aは、 本発明の実施の形態 1に係る妨害波が重畳されたインパルス変調信 号を示す図である。 図 1 3 Bと図 1 3 Cは、 本発明の実施の形態 1に係るインパルス変調信号のサブ キヤリアを示す図である。

図 1 4は、 本発明の実施の形態 1に係る通信装置の構成を示す図である。

図 1 5は、 本発明の実施の形態 2に係るサブキャリアとチャネルの関係を示した 図である。

図 1 6は、本発明の実施の形態 2に係るサブキヤリァ信号波形を示した図である。 図 1 7は、 本発明の実施の形態 3に係るサブキャリアと符号の関係を示した図で ある。

図 1 8は、 本発明の実施の形態 3に係るコード分割多重を示した図である。

図 1 9は、 本発明の実施の形態 5に係る通信システムの構成を示す図である。 図 2 0は、 本発明の実施の形態 5に係る周波数配置を示した図である。

図 2 1は、 本発明の実施の形態 5に係る周波数割り当てを示した図である。

図 2 2は、 本発明の実施の形態 5に係る周波数割り当て手順を示した図である。 図 2 3は、 本発明の実施の形態 5に係る周波数割り当て手順を示した図である。 図 2 4は、 本発明の実施の形態 5に係る初期手順を示した図である。

図 2 5は、 本発明の実施の形態 5に係る送受信装置の構成を示した図である。 図 2 6は、 本発明の実施の形態 5に係る送受信装置の構成を示した図である。 図 2 7は、 本発明の実施の形態 8に係るサブセットとサブキャリアとの関係を示 した図である。

図 2 8は、 本発明の実施の形態 8に係るサブセットとサブキャリアとの関係を示 した図である。

図 2 9は、 本発明の実施の形態 8に係る周波数ホッピングパターンを示した図で ある。

図 3 0は、 本発明の実施の形態 8に係る周波数ホッビングパターンを示した図で ある。 図 3 1は、 本発明の実施の形態 8に係る受信装置の構成を示した図である。

図 3 2は、 本発明の実施の形態 5に係るフィルタ特性とサブキャリアの関係を示 した図である。

図 3 3は、 本発明の実施の形態 7に係るインパルス信号と受信信号の波形を示し た図である。 '

図 3 4 Aと図 3 4 Bは、 本発明の実施の形態 7に係るインパルス信号と受信信号 の波形を示した図である。

図 3 5は、 本発明の実施の形態 7に係るインパルス信号と受信信号の波形を示し た図である。

図 3 6は、 本発明の実施の形態 7に係るインパルス信号と受信信号の波形を示し た図である。

図 3 7は、 本発明の実施の形態 7に係るインパルス信号と受信信号の波形を示し た図である。

図 3 8は、 本発明の実施の形態 9に係る受信装置の構成を示した図である。

図 3 9は、本発明の実施の形態 9に係るサブキャリア信号波形を示した図である。 図 4 0は、 本発明の実施の形態 2に係る送信装置、 受信装置を示した図である。 図 4 1は、 本発明の実施の形態 5に係る通信動作を示すフローチャートである。 図 4 2は、 本発明の実施の形態 5に係る通信動作を示すシーケンス図である。 図 4 3は、 本発明の実施の形態 6に係るフィル夕部が有するフィルタ特性を示し た図である。

図 4 4は、 従来の通信装置の構成を示した図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。 なお、 図中の同一 機能の構成要素には、 同一符号を付す。 (実施例 1 )

インパルス変調信号を 2以上の帯域 （サブキャリア） に分割し、 この信号を用 いて通信を行う （特に復調を行う場合の） 発明について図面を用いて説明する。 図 1は、 従来のインパルス変調信号を用いた通信システムを示した図であり、 1 5 0は送信装置、 1 5 1は受信装置を示しており、 送信装置 1 5 0はアンテナ部 1 0 1、送信変調部 1 0 2からなつており、受信装置 1 5 1はアンテナ部 1 0 1、 受信復調部 1 0 3からなつている。 図 2は、 図 1に示した送信装置 1 5 0と受信 装置 1 5 1の夫々を詳細に説明した図であり、 便宜上送信装置 1 5 0と受信装置 1 5 1とを複合した送受信装置としたものである。 また、 図 1に対応するブロッ クには同一の符号を付しており、 ここでは相違点のみを述べる。 2 5 0は信号を 入力し、 入力信号より狭い帯域の複数のサブキャリア信号に分割するフィル夕部 である。 1 0 2は、 フィル夕部 2 5 0により分割された複数のサブキャリア分割 信号を入力し、 受信、 復調する受信復調部であり、 受信部 2 0 2および復調部 2 0 3からなつている。 2 0 2は入力された受信信号を電力増幅して増幅信号を出 力する受信部であり、 2 0 3は増幅信号を入力し、 受信時刻や振幅、 位相などか ら情報を検出、 受信デ一夕を出力する復調部である。 1 0 3は、 送信データを入 力、 変調、 電力増幅してサブキャリア送信信号を出力する送信変調部であり、 変 調部 2 0 4および送信部 2 0 5からなつている。 2 0 4は入力された送信デ一夕 を予め定められた方式によってインパルス変調し、 サブキャリア変調信号を出力 する変調部であり、 2 0 5はサブキャリア変調信号を入力し電力増幅してサブキ ャリア送信信号を出力する送信部である。 送信部 2 0 5から出力された信号は、 フィル夕部 2 5 0によって各サブキャリアが帯域制限され、 多重された送信信号 がアンテナ部 1 0 1へと供される。 フィル夕部 2 5 0は、 帯域を制限する複数の フィル夕 2 0 1からなつており、 フィルタ部 2 5 0の通過特性は図 3に示すよう に構成されているものとする。 すなわち、 複数のフィルタ 2 0 1は各々異なる帯 域を制限しており、 図 3で示すサブキャリアに対応している。 . この様に構成された送信装置 1 5 0と受信装置 1 5 1を用いてインパルス変調 • 方式による通信方法について説明する。 なお、 送信装置 1 5 0は送信変調部 1 0 3とフィルタ部 2 5 0とアンテナ部 1 0 1とからなり、 受信装置 1 5 1はアンテ ナ部 1 0 1とフィルタ部 2 5 0と受信変調部 1 0 2とから構成されている。

変調部 2 0 4は送信デ一夕を入力し、 予め定められた手順に従ってインパルス 変調を行う。 インパルス変調には、 パルスの時間間隔に情報を熏畳するパルス位 置変調や、 パルスの位相に情報を重畳するパルス位相変調、 或いはパルスの振幅 に情報を重畳するパルス振幅.変調などが知られている。 この様にして、 送信デ一 夕に対応したインパルス変調波を生成し、 所定のサブキャリア数分、 サブキヤリ ァ変調信号を出力する。 このサブキャリアには、 同一のシンポルを付している。 各サブキャリア変調信号は、 送信部 2 0 5に入力され電力増幅されたサブキヤリ ァ送信信号が出力される。 電力増幅されたサブキャリア送信信号は、 フィル夕部 2 5 0に入力され、 対応するフィル夕 2 0 1によって帯域制限が為される。 イン パルス変調信号は、 インパルス性の信号であることから非常に帯域が広がってい るという特徴がある。 そのため、 中心周波数が異なった狭帯域フィル夕に通して も対応した周波数成分は存在するため、 そのフィル夕に応じた出力が得られると いう特徴がある。 則ち、 フィルタ部 2 5 0から出力される送信信号は、 図 3で示 した周波数特性のような信号である、 複数のサブキャリア信号 2 0 1乃至 2 0 7 が多重された状態となっている。 この送信信号は、 アンテナ部 1 0 1に供給され、 その放射特性によって電磁波が放出される。

この様にして放射された電磁波は、 受信装置 1 5 1のアンテナ部 1 0 1によつ て受信され、 受信信号が出力される。 この受信信号はフィルタ部 2 5 0のフィル タ 2 0 1によって帯域が制限されたサブキャリアに分割され、 サブキャリア分割 信号を出力する。 フィル夕部 2 5 0は、 送信装置 1 5 0で帯域制限したものと同 一の周波数特性を有しており、 受信信号はその全体の電力をフィルタ 2 0 1によ つてほとんど損なうことなくサブキヤリア分割信号となる。 このように帯域制限 されたサブキャリア分割信号は、 受信部 2 0 2によって電力増幅されてサブキヤ リア受信信号が出力され、 これが復調部 2 0 3に供される。 復調部 2 0 3に入力 された、 サブキャリア受信信号は、 パルス間隔や振幅、 位相に応じて復調され、 受信データとなる。

以下、 上記の動作について、 具体的に説明する。

ここで、 受信装置 1 5 1の入力信号にある妨害波が重畳された場合を考える。 図 1 2は、 インパルス信号 1 2 0 1と妨害波 1 2 0 2との関係を示す図であり、 1つの広帯域信号 1 2 0 1 (破線） と 7つのサブキャリア信号 1 2 0 3、 そして 1つの妨害波信号 1 2 0 2がある状態を示す。 図 1 3 Aは妨害波が重畳されたィ ンパルス変調信号を示す図である。 図 1 3 Bはそのときのインパルス変調信号の サブキャリア f 4、 f 5を示す図である。 また、 図 1 3 Cはサブキャリア f 1乃 至 f 3、 f 6、 f 7を示す図である。 なお、 ここでは比較のため、 インパルス変 調信号を広帯域な信号のまま通信する場合と、 先に述べたようにサブキャリア分 割して通信する場合について考える。

まず、 従来のようにインパルス変調信号を広帯域信号のまま通信する時、 所望 波に大電力の妨害波が重畳された場合、 インパルス部分 （インパルス変調信号に おけるシンポル） や、 無信号部 （シンボル遷移部分） に大きなノイズ成分が加わ つており、 これが所定のレベル （飽和レベル） を超えると出力信号が飽和してし まうため、 信号が歪んでしまう。 この様子を図 1 3 Aに示す。 この結果、 インパ ルス変調信号の復調時、 この歪によってインパルスが誤検出され、 或いはその検 出精度が大幅に劣化してしまい、 通信品質に重大な問題が生じる事になる。 しか し、 本発明による通信装置によれば、 サブキャリア分割した通信信号に、 同様に 妨害波が重畳された場合、 図 1 2に示した妨害波の影響が大きいサブキヤリァ f 4、 f 5に於いては、 図 1 3 Bに示したように妨害波の影響によって通信状態が 劣化するが、 それ以外のサブキャリア f 1〜3、 f 6、 f 7に関しては、 図 1 3 Cに示すように妨害波はフィルタ 2 0 1によって帯域制限される結果、 妨害波の ほとんどの電力は除去され、 高い CZNが得られる。 一般に妨害波は広帯域にわ たって電力を有している場合は少なく、 特定の帯域に強い電力が存在する場合が 多いため、 サブキヤリアの設定を広い帯域にわたって配置されるように設定して おくことで、 上記のように影響を軽減する効果が高まる。 このため、 図 1 2に示 す f l〜3、 f 6、 f 7のサブキャリアを用いて復調することで通信を良好な状 態に保持することが可能となる。

また、 本発明では、 サブキャリアの配置をフィルタ部 2 5 0で設定しており、 自由に設計可能であることは言うまでもない。 妨害波の発生は、 別のシステムが 通信などに利用しているために生じることが多く、 且つこの様にシステムに利用 されている帯域は事前に知ることが可能である。 このため、 フィルタ部 2 5 0に よってこの様な妨害波の帯域を予め避けるように設計しておくことで、 他システ ムによる通信障害を最小限に抑えることが可能である。

以上の説明では、 送信装置 1 5 0、 受信装置 1 5 1共に同一のサブキャリアを 形成して通信することを前提に説明したが、 送信装置 1 5 0ではサブキャリアを 形成せず （広帯域のままで） 通信を行い、 受信装置 1 5 1においてのみサブキヤ リアに分解して復調することでも同様の効果を得ることができる。 則ち、 送信装 置 1 0 2がインパルス変調信号を広帯域信号のまま放射し、 復調装置 1 0 3が同 信号を受信し、 サブキャリアに分割して復調した場合、 妨害波の影響は先に述べ たことと同様に軽減することが可能である。 この場合、 送信装置にはフィル夕部 2 5 0のようなサブキャリアに分割する機構が不要になるため、 構成が容易にな る。 さらに、 フィルタ部 2 5 0によるロスも軽減されるため、 効率の良い送信装 置 1 5 0を構成することが可能になる。 また、 このことは従来利用していたイン パルス変調通信システムの受信装置として、 本発明であるサブキャリア受信方式 が適用可能であることを示している。

さらには、 送信装置 1 5 0と受信装置 1 5 1とのサブキャリア配置は完全に同 一である必要もなく、 一定の帯域が重なっていれば通信が可能である。 則ち、 送 信装置 1 5 0と受信装置 1 5 1の各々に設置されたフィルタ部 2 5 0の周波数特 性精度は高く保たれる必要もない。 このように、 フィル夕部 2 5 0に設けられた フィルタ 2 0 1などにより設定される周波数特性に偏差がある場合、 これらのば らっきを誤差として補償する事も可能である。 この方法について図 4、 図 5、 図 1 1を用いて説明する。

図 4は、 図 2中の受信復調部 1 0 2をさらに詳細に示したものである。 ここで、 f 1〜 f nはサブキヤリア信号を夫々表したもので、 4 0 1はサブキヤリア信号 系列毎に発生する誤差 （ばらつき） を補償しサブキャリア補償信号を出力する補 償部であり、 4 0 2はサブキャリア補償信号を入力し加算演算したキャリア信号 を出力する演算部であり、 4 0 3はキャリア信号を入力しそのパルスの振幅や位 相やパルス間隔を検出しそれに対応する受信データを出力する検波部である。 以上のように構成された受信復調部 1 0 2において、 サブキャリア系列毎のば らつき （誤差） を補償する方法について説明する。 ここでは、 ばらつきは主に（フ ィルタ部 2 5 0に配置されたフィルタ 2 0 1の） 周波数特性から発生するものと 仮定して説明する。 なお、 予めフィル夕部 2 5 0の周波数特性は予め測定されて いるものとする。 この周波数特性には、 大別して振幅特性、 遅延特性、 位相特性 とに分けられるが、 位相特性は振幅特性と遅延特性とで表現できるものとして、 前 2者を取り上げる。 図 2においてアンテナ部 1 0 1にインパルス信号列を与え た場合に於ける、 サブキャリア分割信号の信号波形の例を図 1 1に示す。 図中の サブキャリア分割信号の内、 サブキャリア分割信号 f 2を基準信号として示して おり、 各サブキヤリァ分割信号 f 1、 f 3に描かれた破線は基準信号 f 2を示し たもので、 比較のため記入してある。 図 1 1に示すように、 基準信号 f 2に対す るサブキヤリァ分割信号 f 1の振幅特性を a 1 (基準信号の振幅を 1に正規化し ている）、遅延特性を t d 1とし、サブキャリア分割信号 f 3の振幅特性を a 3、 遅延特性を t d 3とすると、 補償部 4 0 1では遅延時間と振幅とを制御しながら このばらつきを修正する。 図 1 1を例に挙げると、 サブキャリア f 1に対応する 補償部 4 0 1は遅延時間 t d + t d 1、 振幅ゲインを l Z a 1に設定してサブキ ャリァ補償信号 f 1を出力する。 以下同様に、 サブキヤリア f 2に対応する補償 部 4 0 2は遅延時間 t d + 0、 振幅ゲインを 1に設定、 サブキヤリア f 3に対応 する補償部 4 0 2は遅延時間 t d— t d 2、 振幅ゲインを— 1ノ a 3に設定して 夫々サブキャリア補償信号を出力する。 広い周波数帯域に設定しているサブキヤ リァ系列の通過特性に注目すると、 最も高い中心周波数を持つサブキヤリァの通 過特性と、 最も低い中心周波数を持つサブキャリアの遅延時間、 位相回転量、 通 過ゲインなどに代表される通過特性は、大きく異なることが考えられる。 しかし、 先に説明したように、 サブキャリア系列毎に生じる特性のばらつきを補償し、 そ のサブキャリア補償信号を検波する事により、 位相、 遅延時間、 振幅の揃った信 号を合成することができるため、 より高い品質の通信を実施することが可能にな る。 一方、 図 5に示す送信装置の送信変調部 1 0 3においては、 変調部 2 0 4に 復調部 2 0 3と同様に補償部 5 0 1を導入することが可能である。 その原理 ·動 作は復調部 2 0 3に設けた補償部 4 0 1と同様であるため、 説明は省略する。 こ のように、 変調部 2 0 4に補償部 5 0 1を用いて、 サブキャリア毎のばらつきを 補償することでより高い通信品質を確保することが可能になる。

また、 検波部 4 0 3において、 マッチドフィルタなどを用いることも考えられ る。 この場合、 補償部 4 0 1の機能をマッチドフィル夕の特性に組み込むことも 可能である。マッチドフィル夕の構成として最も知られているのは相関器である。 この相関器は相関に用いる信号パターンをサブキヤリア毎に調整することで非常 に容易に実現が可能となる。 同様に、 波形生成部 5 0 2において、 生成するイン パルス信号のパターンをサブキャリア毎に調整することで、 補償部 5 0 1の効果 を組み込むことも可能である。

本発明はィンパルス性の広帯域信号をサブキヤリアに分割して受信、 復調する ことを特長としたものであり、 図 2に示すような構成に限ったものではない。 図 1 4に示すように、 フィル夕部 2 5 0と受信部 2 0 2、 送信部 2 0 5とを入れ替 えた構成でも実施可能である。 加えて、 送信装置 1 5 0においては、 フィル夕部 2 5 0がなくても同様の効果が得られる。

また、 図 1、 図 2におけるアンテナ部 1 0 1は、 単一のアンテナ素子で全サブ キャリア帯域をカバーすることも可能であるが、 所定のサブキャリアに対応した アンテナ素子を複数個設置しても良い。 後者の構成を用いる場合、 従来ではアン テナ同士の帯域を重複させ、 或いは重複した帯域の特性をマッチングさせたりす る必要があるが、 本発明においては、 サブキャリア分割して通信を行う方式を用 いているため、 アンテナの帯域を重複させる必要はなく、 またアンテナの特性を マッチングする必要もない。 また、 一般に周波数的に広帯域な特性を有するアン テナ素子より、 狭帯域の特性を有するアンテナ素子の方が放射特性 （例えばアン テナゲイン） や機械的形状などの面で優れた点も多いことから、 複数のアンテナ 素子を用いてアンテナ部 1 0 1を構成する通信装置の方が、 小型化、 高性能化を 行いやすい。

本発明では、 インパルス変調通信の送信装置 1 0 3、 及び受信装置 1 0 2、 あ るいは、 受信装置 1 0 2のみに於いて、 インパルス変調信号をサブキャリアに分 割し送信や受信の処理を行う事を大きな特徴としている。 また、 系列を増やすこ とによる装置の負担に関しては、 インパルス変調通信装置では高周波を処理する ための様々な回路 （線形アンプ、 シンセサイザ、 フィルタ） が不要である。 これ は、 サブキャリア系列が増えることにより増大する回路の規模に比べ、 遙かに回 路規模を削減できる。 このため、 本発明の実施は極めて容易に実施することが可 能であり、回路的負担を抑えた上で大きな効果が得られるといった特長を有する。 また、 サブキャリアの占有帯域は同一である必要はなく、 制御情報を流す制御 チャネルとデータを流すトラフイツクチャ,ネルでは、 求められる通信レートが異 なるため、 より大きな通信レートが求められるチャネルのサブキャリアにより広 い帯域を設定することも可能である。 このように帯域が異なる場合、 中心周波数 が低いサブキャリアの帯域を狭く、 高いサブキヤリアの帯域を広く取ることで比 帯域の差を減らすことができるといった事も可能である。

(実施例 2 )

インパルス変調信号を 2以上の帯域 （サブキャリア） に分割し、 このサブキヤ リア信号を用いてインパルス変調通信の複数チャネルの多重化を行う発明につい て図面を用いて説明する。 図 4 0は本実施例に係る送信装置 1 5 0及び受信装置 1 5 1の構成を示す図である。 図 4 0において、 送信変調部 1 0 3がチャネル制 御部 4 0 0 1をさらに有し、 受信復調部 1 0 2がチャネル制御部 4 0 0 1をさら に有している点が実施例 1のものと異なる。 このチャネル制御部 4 0 0 1は、 チ ャネル毎に使用するサブキャリアを選択制御するものである。

図 1 5に、 通信とサブキャリアの対応を示している。 図 1 5に示したように、 チャネル 1ではサブキャリア f 1、 f 3、 f 4、 f 6を用いて通信を行っており、 チャネル 2ではサブキャリア f 2、 f 4、 f 5、 f 7を用いて通信を行っている ものとする。 ここでは、 送信装置 1 5 0と受信装置 1 5 1におけるサブキャリア の設定は同様になつているものとする。

以上のように構成された通信システムについて、 複数のチャネルを多重する方 法について説明する。

チャネル 1のサブキャリア構成と、 チャネル 2のサブキャリア構成は、 サブキ ャリア f 4を共有した形となっている。 各サブキャリア系列における信号波形を 図 1 6に示す。 図示してあるとおり、 サブキャリア f 1、 f 3、 f 6と、 サブキ ャリア f 2、 f 5、 f 7は重複することなく単一のチャネルが占有している。 こ のため、 問題なくインパルスを検出することが可能である。 しかし、 サブキヤリ ァ f 4はチャネル 1とチャネル 2とが重複して使用する状態となっている。 この ため、インパルスを検出しょうとすると混信により正常に行えない可能性がある。 しかし、 受信装置 1 5 1はサブキャリア f 4では正常なインパルス検出ができな いものの、 他のサブキャリア （チャネル 1では f 1、 f 3、 f 6 チャネル 2で は f 2、 f 5、 f 7 ) によってインパルスの位相や振幅、 時刻などの検出が正常 に行える。 このため、 これらのサブキャリアのみでも通信を行うことは可能であ ることが分かる。 その上、 チャネル 1とチャネル 2とのシンボル時刻に一定のず れがある場合、 サブキャリア f 4のインパルスを分離することも可能である。 こ の様にすることで、 チャネル間で重複したサブキャリアを分離、 チャネル毎の復 調に活用する事が可能となる。 この結果、 1チャネルで利用する総電力が向上し 通信品質の向上が見込める。

以上では、 送信装置 1 5 0、 受信装置 1 5 1が複数のサブキヤリアを同一の組 合せで同時に利用する方法について説明した。 しかし、 送信装置 1 5 0が設定し 送信するサブキャリアと受信装置 1 5 1が設定し受信するサブキャリアとは必ず しも一致している必要性はなく、 1つ以上のサブキャリアを両装置で占有さえし ていれば正常な通信を行うことは可能である。

このように、 1つのチャネルに 1つのサブキャリアを割り当てることにより、 チャネル容量を最大限確保することが可能である。 一方、 1つのチャネルに全て のサブキャリアを割り当てることにより、 チャネル当たりの信号電力を確保でき るので、 より安定した通信を提供することが可能になる。 このように、 1つのチ ャネルに割り当てるサブキヤリアの数を自由に設定することが可能である。 これ により、 より多くのチャネル容量が必要な場合は、 少ないサブキャリア数を、 よ り安定した通信が必要な場合は、 多くのサブキャリア数をチャネルに割り当てる ことが可能になる。

特に、 システム制御に直接関係するような重要な情報を伝送するチャネルと、 アプリケーションに用いるデ一夕など比較的通信容量を重視するようなチャネル とにおいて、 後者のチャネルに比較して前者のチャネルにより多くのサブキヤリ ァを割り当てるなどすることができ、 効率的なシステムを構築できる。

また、 通信容量が変化したり、 伝搬状態が変化したり、 或いは妨害波の状態が 変化したりする事に応じて、 割り当てるサブキヤリアの数を変化させても良い。 さらに、 サブキャリアの状態を監視しておき、 受信電力が低下したり、 妨害波 信号を検知したり、 或いはチャネル間での干渉が問題となった場合にチャネルに 割り当てているサブキヤリアを動的に変化させることにより、 安定した通信品質 を保つことも可能となる。

以上は、 インパルス変調信号を 2以上のサブキャリアに分割し、 複数チャネル を多重する発明について説明したが、 特定のサブキヤリアを制御情報専用の制御 チャネルにすることも可能である。 この様にすることで、 トラフィックチャネル とは独立して制御などに用いられる重要情報を通信できる。

また、 サブキャリア分割によりチャネルを多重する方法と、 時間分割による多 重とを、 同時に利用することも可能である。 例えば、 制御情報専用の制御チヤネ ルを 1つのサブキヤリアに割り当てた場合、 これを複数の端末で共有するために 時間分割多重によって実現することも可能である

(実施例 3 )

インパルス変調方式を 2以上の帯域 （サブキャリア） に分割レ、 このサブキヤ リアに対して符号を拡散させて通信を行う発明について説明する。

実施例 1では 1つのチャネルに割り当てられた全てのサブキャリアに対して同 —のシンボルを付して通信を行うことを説明した。 しかし、 1つのチャネルに複 数のサブキヤリァが割り当てられた場合、 割り当てられた全てのサブキヤリアに 同一のシンボルを伝送する必要はない。 図 17にサブキャリアと符号の関係を示 す。 図 17に示した例は、 あるチャネルにサブキャリア f 1〜： f 7が割り当てら れた状態を示している。 またこの図では、 サブキャリア f 1、 f 3、 f 6には送 信時にシンボルセット s s 1が、 サブキャリア f 2、 f 4、 f 5、 f 7には送信 時にシンポルセット s s 2が使用されている事を表している。

以下に、具体例として、 2値データを伝送する通信システムについて説明する。 このシステムでは、 最低 2つのシンポル（s 1、 s 2)があり、 伝送する符号 （c 1、 c 2) に割り当てるシンポルの関係 （例： s i— c l、 s 2— c 2) をシン ポルセットとすると、 この場合、 （s i— c l、 s 2— c 2) というシンボルセッ 卜と （s 2— c l、 s i— c 2) というシンポルセットが考えられる （前者をシ ンポルセット s s 1、後者を. s s 2とする）。送信装置 150はこのシンポルセッ 卜の定義に従い、 送信デ一夕からサブキャリアに対応するシンボルを生成し送信 する。 逆に受信装置 151は同シンポルセッ卜の定義に従い、 各サブキャリアで 受信したシンボルの組合せによって受信デ一夕を判定する。 このシンボルセット の変換方法をより具体的に説明する。 先に挙げたシンボルセッ卜の例において、 符号 c 1を + 1、 符号 c 2を一 1と考えると、 シンボルセット s s 1に対しては 送信する符号に + 1を乗じ、 シンポルセット s s 2に対しては送信する符号に一 1を乗じることで実現可能であることが分かる。 特に、 + 1と一 1のセット同士 の乗算は排他的論理和 （Exc 1 u s i v e— OR) で構成されることが知られ ており、 サブキャリア毎に異なったシンポルセットを極めて容易に変更すること が可能である。

以上の説明では、 2値データを伝送する通信システムに於いて 2つのシンボル があるものと仮定したが、 これに限ったものではなく、 シンポルセット毎に変調 方式 （位相変調、 時間変調、 振幅変調など） が同一であれば良く、 同一チャネル に複数の変調方式を混在させることも可能である。 また、 シンボルセットが 2つ 以上に於いても実施可能である。

この様に、 複数の変調方式を混在させることで、 より柔軟性のある通信システ ムが構築できるほか、 変調方式毎で異なる特徴を巧く活かすことも可能になる。 また、 所定のサブキャリアを用いて符号分割多重を行うことも可能である。 図 18を用いて説明する。 図 18では、 符号分割多重用に 7つのサブキャリア （f l〜 f 7) が割り当てられた状態を示している。 簡単のため上述したシンポルセ ット （s s l、 s s 2)、 符号 （c l=+ l、 c 2=- 1) を用いて説明する。 こ こで、 シンポルセット s s 1、 s s 2でほ同一の変調方式が用いられており、 s s 1では、 （s i— c l、 s 2— c 2) が、 s s 2では、 （s i— c 2、 s 2 c 1) のように定義されているものとする。 この様に定等する事によって、 キヤリ ァ方向に拡散符号を乗じたものと同一の構成である様に考えることが出来る。 シ ンポルセット s s 1を + 1、 s s 2を一 1として図 18に適用すると、 以下の様 に拡散符号 （s c 1〜7とする） が与えられる。 .

チャネル 1 s c 1 {— 1、 + 1 + 1 + 1 - 1} チャネル 2 s c 2 {+ 1、 一 1 + 1 + + 1 - 1} チャネル 3 s c 3 {+ 1、 + 1 一 1 + 1} チャネル 4 s c 4 {+ 1、 一 1 + 1 + 1 - 1 + 1} チャネル 5 s c 5 {— 1、 + 1 + 1 + 1 一 1 一 1} チャネル 6 s c 6 {— 1、 + 1 - 1 + 1 + 1 + 1 } チャネル 7 s c 7 = { + + 1 + 1 一 1 }

また、 受信装置 1 51は、 チャネル 1を復調するものとして説明を行う。 送信装置 150は、 チャネル毎に設定された拡散符号 s c l〜s c 7を用いて サブキャリア方向に拡散し、 所定のチャネル数分 （ここでは 7) だけ多重して信 号を送信する。 拡散する方法について図 9と図 1 0を用いて更に詳細に説明する。 図 9及び図 1 0は図 2中の受信復調部 1 0 2と送信変調部 1 0 3とをより詳細に示したもの であり、 同一機能には同一符号を付している。

図 9において受信復調部 1 0 2は、受信部 2 0 2と、拡散符号格納部 9 0 1と、 逆拡散部 9 0 2と、 検波部 4 0 3とからなっている。 9 0 1はチャネル毎に設定 された拡散符号を格納し出力する拡散符号格納部であり、 9 0 2は受信信号をサ ブキャリア数分入力しサブキャリアに対応した拡散符号とを乗じて合成した逆拡 散通信信号を出力する逆拡散部である。

図 1 0において送信変調部 1 0 3は、 送信部 2 0 5と、 拡散符号格納部 9 0 1 と、 拡散部 1 0 0 1と、 波形生成部 2 0 6とからなっている。 1 0 0 1は拡散符 号と波形生成された通信信号とを入力し、 サブキャリアに分割した通信信号とそ れに対応する拡散符号とを乗じて拡散通信信号を出力する拡散部である。

以上の様に構成された受信復調部 1 0 2と送信変調部 1 0 3の動作を詳細に説 明する。

送信変調部 1 0 3に送信データが入力されると、 波形生成部 2 0 6はデータに 対応したシンポル波形を生成し通信信号を出力する。 通信信号は拡散部 1 0 0 1 に入力されサブキャリアに対応した通信信号に分割される。 分割された通信信号 は、 拡散符号格納部 9 0 1から出力される拡散符号の対応する符号と乗算され拡 散通信信号が出力される。 各拡散通信信号は、 対応する送信部によって電力増幅 などが行われ、 アンテナ 1 0 1を介して放射される。

一方、 受信復調部 1 0 2はアンテナ 1 0 1からの拡散された受信信号を入力す る。 拡散受信信号はサブキャリア数分だけ入力されそれらが受信部 2 0 2によつ て電力増幅などが行われる。逆拡散部 9 0 2で、電力増幅された拡散受信信号は、 拡散符号格納部 9 0 1が出力し、 サブキャリアに対応する拡散符号と乗算し合成 され逆拡散受信信号が出力される。 この逆拡散受信信号は検波部 4 0 3に入力さ れ、 検波されたデータが受信データとして出力される。 」 以上の様に、 送信変調部 1 0 3が拡散符号に従ってサブキャリア単位で拡散を 施し、 一方、 受信復調部 1 0 2では同様に逆拡散を施して受信することにより、 符号分割多重 （C D M) が可能になるといった大きな特長を有する。 また、 符号 の設定を第 3者が知られないようにすることで、 秘匿通信も可能になる。

以上の説明では、 サブキャリア方向に拡散する方法について説明を行ったが、 時間方向に拡散する方法や、 サブキャリアと時間の両方に拡散を行う方法も可能 である。 また、 1つのシンボルを 2以上のサブキャリア上と 2以上のチップに拡 散し、 2以上のチャネルを多重することも可能である。

(実施例 4 ) .

インパルス変調方式を 2以上の帯域 （サブキャリア） に分割し、 通信に用いる サブキャリアを順次変化させて通信を行う発明について説明する。

受信復調部 1 0 2、 送信変調部 1 0 3については、 実施例 3と同様、 図 9、 図 1 0のものを使って説明する。

図 6は、 通信に用いるサブキャリアを順次変化させたホッピングパターンを説 明した図である。 横軸を時間、 縦軸を周波数 （サブキャリア） として単位時間の サブキャリアの変化を示したもので、 斜線がかかっているブロックが通信に用い られたサブキャリアであることを示す。 サブキャリアは一定の周期、 或いは一定 の法則に従って変化するが、 このホッピングパターンを送信側、 受信側が共有し ている。

共有されたホッピングパターンは、 図 9、 図 1 0で示した拡散符号格納部 9 0 1に格納されており、 拡散符号を + 1、 一 1ではなく、 + 1、 0として格納され ている。

以上の様に構成することで、 送信変調部 1 0 3は時刻に応じてサブキャリアを 変えながら通信信号を送信し、 一方で、 受信復調部 1 0 2は時刻に応じてホッピ ングパターンを変化させることで送信変調部 1 0 3が通信に用いているサブキヤ リアを選択して受信することになる。 このことにより、 正しくデータを受信する ことが可能となる。

以上の説明では、 サブキヤリアを 1だけ用いて通信を行う例について説明した が、 この方法では受信電力が十分でない可能性がある。 そこで、 受信復調部 1 0 2での受信電力を補うため、 複数キャリアを同時に用いる方法が有効である。 以 下に、 図 8を用いて説明する。

図 8は、 複数のキャリアを同時に用いたときのホッピングパターンを示した図 である。 1単位時間に 4つのサブキャリアを用いるように設計されており、 受信 復調部 1 0 2における受信電力は 4倍となる。 通信時における送信変調部 1 0 3 と受信復調部 1 0 2の動作は、 先に説明したことと同一であり、 ただ拡散符号格 納部 9 0 1に格納されたホッビングパターンが、 単位時間毎に + 1と 0の数のみ である （前例では + 1が 1つ、 0が 6つ、 後例では + 1が 4つ、 0が 3つとなる）。 以上の様に通信に用いるサブキャリアの数を調整することで、 安定した通信を 行うことが可能になる。 また、 時刻によってサブキャリアの数を変化させて、 通 信状態が良好なときはサブキヤリァ数を少なく、 劣悪な場合はサブキヤリァ数を 多くする事も可能である。

以上の説明では、 1チャネルを通信することについて説明したが、 実施例 3と 同様、 複数チャネルを多重する事も可能である。

以下に、 複数チャネルを多重する方法について図 7を用いて説明する。

図 7では、 2つのチャネルが周波数ホッピングによって多重された状態を示し ている。 図中に示したチャネル 1とチャネル 2はそれぞれ単位時間に 1つのサブ キヤリアを用いて通信を行っている。 この単位時間当たりのサブキヤリア数はチ ャネル毎あるいは時刻毎に変更が可能である。

以上のようにすることで、 複数チャネルを多重して通信を行うことが可能にな る。

(実施例 5 )

図 1 9に示したシステムにおいて、 サブキャリアを用いて周波数分割多重 （F ' D D) を実現する技術について説明する。

図 1 9は双方向通信機能を有する通信装置からなるシステムの構成を示す図で ある。 なお、 図中では、 対称性のあるシステムを例として挙げているが、 1対 N のような非対称システムでも構わない。 また、 説明のため通信装置 1 9 5 0から 通信装置 1 9 5 1への通信をダウンリンク、 通信装置 1 9 5 1から通信装置 1 9 5 0への通信をアップリンクとして説明するが、 これら通信方向は本技術の内容 を制限するものではない。

例えば、 図 2 0は、 サブキャリアの周波数配置を示したものである。 アツプリ ンクサブキャリアとダウンリンクサブキヤリアが併存している様子を示しており、 サブキヤリアによってチャネルの直交性が保たれているため、 周波数分割多重が 問題なく行える様子を示している。 サブキャリアを用いず、 1キャリアで通信を 行おうとした場合、 時分割で行う必要があるが、 この場合は時間が重ならないよ うに制御する必要がある。 周波数分割とする事で、 時分割の制御が必要なくなる ため、 簡易な構成で実現可能となる。

図 2 5は、 通信端末 1 9 5 0、 1 9 5 1を更に詳細に示したものである。 通信 端末 1 9 5 0、 1 9 5 1は、 受信復調部 1 0 2、 送信変調部 1 0 3、 及びキヤリ ァ制御部 2 5 0 3とからなっている。 受信復調部 1 0 2は、 受信部 2 0 2、 スィ ツチ部 2 5 0 1、 検波部 2 0 3とからなっており、 2以上のサブキャリア信号 f 1乃至 f nとキャリア制御信号 2 5 1 0とを入力し、 対応するキャリアの信号を 検波しそれを出力する。 送信変調部 1 0 3は、 波形生成部 2 0 6、 スィッチ部 2 5 0 1、 送信部 2 0 5とからなっており、 送信デ一夕 2 5 1 3とキャリア制御信 号 2 5 1 1とを入力し、 それに対応するインパルス列を生成し、 対応するキヤリ ァヘインパルス信号を出力する。 キャリア制御部 2 5 0 3は、 制御情報 2 5 1 4 と、 受信復調部 1 0 2からの制御データ 2 5 1 5を入力し、 キャリア割当シーケ ンスに基づき、 キャリア制御信号 2 5 1 0、 2 5 1 1を出力する。

以上の様に構成された通信端末 1 9 5 0、 1 9 5 1を用いて周波数分割多重を 行う通信方法について図面を用いて以下に説明する。

図 2 2は、 周波数割当シーケンスを示したものであり、 複数のサブキャリアに ついて割当 ·再配分などの管理を行うステップを示している。 また、 図 2 4は初 期設定を行うシーケンスを示している。 図 4 1は本実施例の通信動作を示すフロ —チャートである。

(期間 1 ) まず、 通信端末 1 9 5 0、 1 9 5 1共に、 キャリア制御部 2 5 0 3 は制御情報 2 5 1 4に従って通信に利用するサブキャリアを初期値に設定する。 初期値としては、 割当可能なサブキャリアを全て利用可能にする設定、 割当可能 なサブキャリアのうち予め定められた特定のサブキャリアを除いて利用可能に設 定する設定などが考えられる。 このようにして選択されたサブキャリアに対応す る信号が、 受信復調部 1 0 2および送信変調部 1 0 3のスィツチ部 2 5 0 1へ出 力され、 スィッチの状態が決定する （ステップ S 4 1 0 1 )。

次に、 受信部 2 0 2によって受信された信号はスィッチ部 2 5 0 1を介して検 波部 2 0 3に入力される。 検波部 2 0 3では、 サブキャリア毎の受信電力が検出 され、 その結果をキャリア制御部 2 5 0 3へ制御データ 2 5 1 5として出力され る。 キャリア制御部 2 5 0 3では、 受信電力が所定の値を超えるサブキャリアに ついては通信不可キャリアとして記録する （ステップ S 4 1 0 2 )。

(期間 2 a ) 次に、 通信端末 1 9 5 0では、 送信データ 2 5 1 3として、 予め 定められた初期信号を入力し、 波形生成部 2 0 6を通じて対応するインパルス信 号が生成される。 このインパルス信号は、 スィッチ部 2 5 0 1によってサブキヤ リアの選択が行われ、 送信部 2 0 5を通して出力される （ステップ 4 1 0 3 )。 一方、 通信端末 1 9 5 1では、 受信復調部 1 0 2によって、 初期信号が受信さ れスィッチ部 2 5 0 1を通して検波部 2 0 3へと入力される。検波部 2 0 3では、 既知信号である初期信号を用いて、時間同期、サブキャリア毎の特性補償の設定、 サブキャリアの品質検出が行われ、 品質が所定の値まで達しない場合は、 対応す るサブキャリアがデータ通信不適格として記録される （ステップ S 4 1 0 4 )。

(期間 2 b ) 次に、 通信端末 1 9 5 0と 1 9 5 1との動作を入れ替えてそれぞ れステップ S 4 1 0 3、 S 4 1 0 4の動作を行う。

以上の操作によって、 通信に用いる周波数リソースの使用状態を知ることが可 能になる。 即ち、 期間 1によって外部システムからの妨害特性、 期間 2 a ·期間 2 bによって相互通信における伝搬特性が検出できることになる。

また、 期間 2 a、 期間 2 bによって授受される初期信号に、 通信端末 1 9 5 0、 1 9 5 1のそれぞれが有する端末 I Dコードや、 装置として対応しているサブキ ャリァ情報などを含めることで、 通信に利用可能なサブキヤリァなどを両端末で 共有するといつた事も可能になる。 .

以上の検出結果や端末情報を基に、 通信端末 1 9 5 0、 1 9 5 1のキャリア制 御部 2 5 0 3では予め定められた規則に従って、 アップリンク ·ダウンリンク用 サブキャリアを決定し、 通信端末 1 9 5 0の受信変調部 1 0 2にはアップリンク 用サブキャリア、 送信変調部 1 0 3にはダウンリンク用サブキャリアが設定され る。 他方の通信端末 1 9 5 1では、 受信復調部 1 0 2にダウンリンク用サブキヤ リア、 送信変調部 1 0 3にアップリンク用のサブキャリアが設定される。 対象通 信を行うシステムに於いては、 アップリンクとダウンリンクの区別がない （対称 である） ため、 例えば端末 I Dコードなどから、 所定の方法 （ I Dコードの大小 など） でァップリンクとダウンリンクとを一時的に設定することで同様の操作が 可能となる。

(期間 3 a ) 次に、 通信端末 1 9 5 0は、 決定したダウンリンク用サブキヤリ ァ情報を送信する。 通信端末 1951は、 受信したダウンリンク用サブキャリア 情報を受け取ると、 検波部 203から制御データ 251 5としてその情報がキヤ リア制御部 2503へと入力される。そして、 この制御データ 2515に従って、 受信復調部 102におけるスィッチ部 2501の状態が設定される （ステップ S 4105)。

(期間 3 b) 期間 3 aと同様に通信端末 1951は、 決定したアップリンク用 サブキャリア情報を送信する。 通信端末 1950は、 アップリンク用サブキヤリ ァ情報を受け取ると、 検波部 203から制御データ 2515としてその情報がキ ャリア制御部 2503へと入力される。 そして、 この制御情報に従って、 受信復 調部 102におけるスィッチ部 2501の状態が設定される （ステップ S410 5)。

次に、 期間 3 a、 期間 3 bの通信後、 両通信端末は、 送信変調部 103における スィツチ部 2501を、 通信端末 1950はダウンリンク用サブキヤリアに、 通 信端末 1951はアップリンク用サブキャリアに設定しアップリンク ·ダウンリ ンクサブキャリアの設定が完了する （ステップ S 4106)。

(期間 5) 通信端末 1950、 1951は、 アップリンク用サブキャリア、 ダ ゥンリンク用サブキャリアを用いて通信を開始する （ステップ S 4107)。 以上の手順で、 サブキャリアの割当を行うことが可能になる。 この様な手続き を行うことで、 通信開始前に他システムなどからの妨害特性を事前に調査するこ とが可能になるため、通信に利用可能なサブキヤリアの把握が容易になる。また、 それと同時に、 通信端末同士でサブキャリアの通信状態を調査するため、 通信端 末間で形成される伝搬状況の把握も容易であり、 最終的に通信に適したサブキヤ リアを容易に選択することが可能になる。

サブキャリアの割当方法については、 様々な方法が考えられる。 図 21を用い て説明を行う。 上述の初期状態で割り当てられたサブキャリアは、 通信状態 （1) で示されるように、 ダウンリンク （或いはアップリンク） の帯域が必要な時には、 空いているサブキャリア f 3、 f 6を追加し利用することも可能である。 この様 にすることで、 通信帯域に応じてサブキャリア利用率を変化させてシステムの柔 軟性が確保出来ると共に、 必要のない帯域を利用しないため、 周波数利用効率が 高く、 省電力な通信が可能となる。 また、 通信状態 （2 ) で示されているように、 アップリンク （或いはダウンリンク） が最大帯域を必要とする場合、 初期動作で 行ったサブキヤリアの状態調査で利用可能と判断した全サブキャリアを利用して 通信を行うことで、 周波数利用効率が高く、 最大伝送能力の高い通信システムを 構築できる。

一方、 通信状態 （3 ) で示されるように、 最大伝送能力で伝送したいときも、 アツプリンクゃダウンリンクで、 少なくとも 1本のサブキヤリアを未使用として 空けておくことが有効である。 これにより、 その未使用のサブキャリアを制御用 信号の授受や、再送情報などの授受に用いることが可能となり、より高度な制御 · 品質管理が行える。 更に、 通信状態 （4 ) で示すように、 アップリンク ·ダウン リンクに割り当てるサブキャリアを一定の法則に則って配分することで、 制御が 簡易になるといった特徴を有する。 このとき、 法則として周波数軸で高い （或い は低い） 方から順に割り当てる、 サブキャリアの番号を周波数軸に対してランダ ムに割り当て、 このサブキャリアの番号から順に割り当てる等が考えられる。 以上、 帯域割当の方法について説明を行ったが、 次に帯域割当のシーケンスに ついて図 2 2、 図 4 2を用いて説明する。

図 4 2は本実施例に係る通信動作を示すシーケンス図である。

図 2 2中の初期状態ではステップ S 4 1 0 1乃至 S 4 1 0 6で示した初期動作 (ステップ S 4 2 0 1 ) によって、 アップリンク ·ダウンリンクにサブキャリア が割り当てられた状態を示している。

次に、 通信端末 1 9 5 1は、 伝送容量が必要となると、 アップリンク信号中に 帯域要求信号を含めて発信する （ステップ S 4 2 0 2 )。

次に、 通信端末 1 9 5 0は、 帯域要求信号を受信すると要求されたサブキヤリ ァが使用中でないことを調査する。 そして、 ダウンリンク信号中に帯域使用許可 信号を含めて発信すると共に、 対応するサブキャリアを受信状態に設定する （ス テツプ S 4 2 0 3 )。

次に、 通信端末 1 9 5 1は、 帯域使用許可信号を受信すると許可されたサブキ ャリアを送信状態に設定し、 通信を開始する （ステップ S 4 2 0 4 )。

同様にして通信端末 1 9 5 0は、 伝送容量が必要となると、 ダウンリンク信号 中に帯域要求信号を含めて発信する （ステップ S 4 2 0 5 )。

次に、 通信端末 1 9 5 1は、 帯域要求信号を受信し、 要求されたサブキャリア の競合調査を行う。調査の結果、サブキャリアが競合していることを確認すると、 通信端末 1 9 5 1はそれを解放するか否かの判断を行い、 解放する場合は競合す るサブキャリアを解放すると同時に帯域使用許可信号をアップリンク信号に含め て発信する。 逆に、 解放しない場合、 一部の帯域のみを許可するよう帯域使用許 可信号を生成するか、 要求された全帯域を拒絶するよう帯域使用許可信号を生成 し、 これを含めたアップリンク信号を発信する （ステップ S 4 2 0 6 )。

次に、 通信端末 1 9 5 0は帯域許可信号を受信すると、 その内容に従って対応 するサブキャリアの切り替えを行い、 通信を開始する （ステップ S 4 2 0 7 )。 帯 域が拒絶され、 通信容量が足りない場合は所定の時間が経過した後、 再度帯域要 求信号を発信する （ステップ S 4 2 0 8 )。

以上説明した帯域要求信号や帯域使用許可信号について、 これらの信号に増減 させるサブキヤリアを指定して授受することも可能である。 この様に制御するこ とで柔軟性のあるシステムが構築できる。

一方、 サブキャリアの制御を一定の法則に則っている場合、 帯域要求信号や帯 域使用許可信号には、 サブキャリアの増減数のみを授受することも可能である。 この様に制御することでより少ない情報量で柔軟なシステム制御が行える。また、 帯域要求信号の中にその用途としての情報を付加することも可能である。 則ち、 用途が重要度や緊急度、 或いは予定する使用時間などの度合いを数値情報として 帯域要求信号の中に含めることで、 より高度な割り当て動作が可能となる。

. 以上、 帯域割当の手順について説明したが、 通信品質を向上させる技術の一つ に再送方法がある。 この手順も同様に捉えることが出来るが、 一時的な利用であ ることを考えると別処理としてもよい。 以下に別処理とした手順を示す。

通信装置 1 9 5 0は、 アップリンクでの伝送で障害が発生したことを確認する と、 ダウンリンク信号中に再送要求信号 2 2 1 0を含めて発信する。 通信端末 1 9 5 1は、 受信信号の中から再送要求信号 2 2 1 0を検出すると、 空いている帯 域を探して未使用のサブキヤリアを用いて再送を行うことを示す再送通知信号を 出力する。 通信端末 1 9 5 0は、 再送通知信号 2 2 1 1を受けると、 対応するサ ブキャリアを受信用に設定し再送情報の受信を開始する。 通信端末 1 9 5 1は、 所定の時間が経過した後、 先に指定したサブキャリアに再送情報 2 2 1 2を乗せ て通信を行う。 再送情報を送信し終わったら、 それに用いたサブキャリアを解放 し、 従来の通信状態へと戻る。

一方、 通信端末 1 9 5 1は再送要求信号 2 2 1 0を検出したときに、 空いてい る帯域がない場合、 アップリンクで用いているサブギヤリアか、 ダウンリンクで 用いているサブキャリアのどちらかを再送用サブキャリアとして選択することを 決定し、その情報を再送通知信号 2 2 1 1と共に発信する。通信端末 1 9 5 0は、 再送通知信号 2 2 1 1を受信するとダウンリンク用サブキャリアを解放する必要 - があるかどうかを検出し、 解放する必要がある場合は対応するサブキャリアを解 放し、 それを受信用に設定しておく。 通信端末 1 9 5 1は、 再送通知信号 2 2 1 1を発信してから所定の時間が経過した後、 再送情報を対応するサブキャリアを 用いて送信する。 以上説明した再送要求信号や再送通知信号について、 再送するために特定のサ ブキャリアを指定して授受することが可能である。 この様に制御することで柔軟 性のあるシステムが構築できる。 一方、 再送情報用のサブキャリア割当を予め設 定してある場合、 再送要求信号や再送通知信号には、 サブキャリアを特定するこ となく信号を授受することもできる。 この様に制御することでより少ない情報量 で柔軟なシステム制御が行える。 また、 再送要求信号の中にその用途としての情 報を付加することも可能である。 則ち、 再送の重要度や緊急度、 或いは予定する 使用時間などの度合いを数値情報として再送要求信号の中に含めることで、 より 高度な割り当て動作が可能となる。

以上、 アップリンク ·ダウンリンク用にサブキャリアを割り当て、 通信を行う 方法について説明した。 一般的に通信システムでは、 伝送するための情報とは別 にそれらを管理したり、 制御するための情報が必要である。 このような、 通信端 末同士、 或いは別端末から発せられる制御用信号専用のサブキャリアをアツプリ ンク ·ダウンリンクとは別に設定することも可能である。

図 2 4中の期間 0、 期間 4、 期間 5について説明する。

(期間 0 ) 通信端末 1 9 5 0、 1 9 5 1は初期状態 （1 ) より前の準備として、 制御用信号を用いて通信開始状態を相互に通知する。 通信端末 1 9 5 0は、 通信 の開始を表す制御用信号を予め定められた 1以上のサブキヤリアを用いて発信し、 これを受信した通信端末 1 9 5 1は、 初期動作 （1 ) への移行準備を行う。

(期間 4 )通信端末 1 9 5 0、 1 9 5 1はサブキャリア割当が完了したことを、 制御用信号を用いて通知する。 通信端末 1 9 5 0は、 通信に用いるサブキャリア 割当が完了したことを通知し、 以降の通信を割り当てられたサブキャリアを用い て行うように制御する。

(期間 5 ) 通信端末 1 9 5 0、 1 9 5 1は、 ネゴシエーション完了を相互に通 知する。 これにはアップリンク ·ダウンリンク ·制御用の最低 3つのサブキヤリ ァが割り当てられ、 通信端末 1 9 5 0、 1 9 5 1間で通信が実施される。

以上の手順で、 サブキャリアの割当を行うことが可能になる。 この様に制御用 にサブキヤリアを割り当てることで、 通信途中に他システムなどからの情報伝達 や、 通信端末 1 9 5 0、 1 9 5 1同士で伝送容量に影響を与えることなく制御情 報を授受できるようになる。 これにより、 安定した通信システムを構築すること が可能になる。 特に、 3つ以上の通信端末によって構成されている場合、 サブキ ャリアの要求 ·割り当てを一元的に行えるため、 効率的で高性能な通信システム を容易に構築することが可能になる。

また、 制御用サブキャリアとして、 サブキャリア f 4を割り当てることも可能 である。 この場合の動作について図 2 3を用いて説明する。

図 2 3において、 要求信号、 許可信号がサブキャリア f 4のみで授受される以 外は、 前記の実施例と同一であり、 これにより常に制御情報を授受できるのでサ ブキャリアが空くまで要求を出せないことがなくなる。

なお、 本実施例では図 2 5に示す装置で動作説明したが、 実施例 8で示すよう なサブブロックの概念や、 サブキャリアをフィル夕により周波数的に分離し互い に独立した信号として扱えるようにすると、 スィッチ部 2 5 0 1が不要になり図 2 6に示すように簡単な構成で実施が可能となる。

(実施例 6 )

図 4 3は本実施例のサブキャリアの帯域特性を示す図である。 この帯域特性は 本実施例における送信装置の変調部 2 0 4、 および受信装置の復調部が実現する ものであるが、 この点を除いて、 実施例 1と同一の構成を有している。

図 4 3において、 中心周波数の高いサブキャリアほど、 より広い帯域を割り当 てられている。 これは、 周波数の高いサブキャリアは通信エリアが限定されるた め、 低いサブキャリアと比較して繰り返し利用することが可能である上、 遮蔽物 による減衰が高いため構造物において隣接する部屋 （パーティション、 建物） へ の漏洩が少ないといった特徴を有していることを鑑みても、 広い帯域を割り当て ることは効率的であると言える。 つまり、 中心周波数の高いサブキャリアに広い 帯域を割り当て、 より高速な通信を実施することで （周波数的、 空間的） 利用効 率の高いシステムを容易に構築することが可能である。

制御信号のようにいくつかの機器で共有すべき情報の場合、 伝搬状態を良好に 保て、 且つ通信エリアの広いサブキャリアを選択する方がシステムの安定性を向 上させることができる。 即ち、 制御情報を中心周波数の低いサブキャリアに割り 当てることによって安定した通信システムを提供できる。 一方で、 低い周波数帯 では他のシステムが利用する周波数帯域である可能性が高い。 （一般的にシステ ムが利用する周波数帯域は低い周波数から決定されていくためである） このよう なことを踏まえて、 制御情報を中心周波数の最も低いサブキャリアに設定するの ではなく、 システム利用に応じて （即ち空きチャネルを考慮して） サブキャリア を設定することが好ましい。

上述したように、 回線品質が要求されるような通信、 例えば重要な情報、 制御 情報、 通信品質が要求される情報の伝送には周波数の低いサブキヤリアを割り当 て、 そうでない通信には周波数の高いサブキヤリアを割り当てることで容易に最 適な配置とすることができる。 実施例 1でも触れているように、 中心周波数の高 いサブキャリアにより広い帯域を割り当てることによって、 このサブキヤリアで はより高速な広帯域通信が実現可能となる。

また、 制御情報は周波数ホッピングによって通信することも可能である。 これ は通信環境の安定したサブキヤリアが存在する場合、 特定のサブキャリアで伝送 した方が品質を高められる事が多いからである。 さらに、 不測の事態 （不意に他 のシステム （或いは機器） が干渉信号を出す場合など） に備えて、 情報を直接拡 散技術 （D i r e c t S e q u e n c e ) を用いる事も可能である。 さらに、 制御信号はいくつかの機器で共有すべき情報を有していることが多く、 これらを 符号分割多重や時間分割多重によって多重することで、 いくつかの制御信号を同 一サブキャリアで安定して授受することが可能となる。 この制御信号に用いられ た以外のサブキャリアでは、 周波数ホッピングを用いたり、 情報の種類に応じて 一定のサブキャリアを割り当てたりすることが考えられる。 このように少なくと も 1つのサブキャリアで直接拡散通信を行い、 残りのサブキャリアで周波数ホッ ピング通信を実施することにより、 柔軟で高度な通信システムを構築することが 可能となる。 また、 制御信号を、 1つのサブキャリアに固定的に割り当て、 その サブキャリアにおいては時間方向への拡散 （直接拡散） 技術を適用することが制 御信号の性質上好ましく、 これにより、 柔軟性があり安定した通信システムを構 築できる。

以上、 周波数の高低が伝搬特性の違いとして現れる事象について説明したが、 サブキャリアの中心周波数に対する帯域の比、 即ち比帯域の関係について考慮し ても良い。 例えば、 被帯域の大きなフィル夕は設計や実現が困難であることなど が挙げられる。

また、 同一空間における通信であっても、 周波数間隔が大きく離れているため サブキャリア毎にマルチパスの影響は全く異なる。 このため、 通信の初期段階に おいてマルチパスの影響に応じて、 （ 1 )影響が大きなサブキヤリァでの通信容量 を下げる、 （2 ) 誤り補正をより強く行う、 （3 ) 通信に利用しない、 などの対応 を行うことで、 通信品質の劣化を防ぐことが可能である。 これらの設定は、 通信 の初期段階だけでなく、通信を実施している期間中、マルチパスの影響を調査し、 それに適応することでより通信環境への適応が適切に行える。 これは、 マルチパ スの影響のみならず、 他システムからの通信信号の影響へも同様に当てはまる。 (実施例 7 )

インパルス変調信号をサブキヤリアを用いて通信するシステムにおいて、 サブ キャリアの帯域を変化させたり、 データの冗長性を変化させたりすることで、 柔 軟な通信システムを構築する方法について説明する。

実施例 4では、 サブキヤリア単位での周波数ホッピングを行う技術について説 明した。 この周波数ホッピング技術によって、 1サブキャリアにおけるシンボル レートを低減することが可能であり、 マルチパスなどの影響を軽減することが可 能となる。

しかし、 一般に電磁波が伝搬する空間は、 反射 ·回折 ·透過などによりいくつ かの異なつ伝搬路で構成される。 この伝搬路の違いによる経路長の差は遅延量の 差となって現れ、 その遅延時間と減衰量とを用いて遅延分散で表現する。 受信信 号は、 遅延分散と送信波形との合成結果として与えられるため、 送受信端末間で 形成される伝搬空間によって異なった受信波形が観測される。

図 3 3〜図 3 6に信号波形の図を示す。 図 3 3は、 送信波形 （インパルス信号） が伝搬する空間の特性 （遅延分散） によって発生する遅延波とそれらが合成され た受信波の関係を示したものである。 この図からも分かるとおり、 2つのピーク を有するインパルス信号は遅延分散の特性を加えることで、 多くの口一カルピ一 クを有する信号へと変化することが分かる。

図 3 4 Aと図 3 4 Bは、 図 3 3の信号波形にインパルス列を入力した場合の関 係を示したものである。 図 3 4 Aの信号波形、 図 3 4 Bの信号波形はそれぞれィ ンパルスの間隔 （シンボルレー ト） を t symboし A と t symboし B (但し t symbo l_A<t symbo l_B) とした場合の受信波について描いたものであり、それぞれ、 インパルス単発の受信波の関係が分かるように重ねて描写してある。 図より分か るとおり、 インパルス間隔が遅延分散の最大遅延量 （tde l ay) より短い場合、 受 信波形はインパルス単発の信号同士が干渉し合って、 復調が困難である複雑な波 形となってしまう。 一方で、 インパルス間隔が最大遅延量より長い場合、 受信波 系はインパルス単発の信号の組み合わせとなるため、 復調が可能であることが分 かる。 以上のように、 送信端末が伝搬空間で形成される遅延分散に応じてシンボルレ ートを変化させることで、 安定した通信システムを構築できることが分かる。 こ こで、 送信端末が遅延分散を判定する方法としては、 通信相手からの受信信号を 用いて算出 ·推定する方法や、 通信相手が算出した遅延分散の状態を制御情報と して送信端末に伝達する方法などが可能である。

図 3 5は、 送信波形 （インパルス信号） のインパルス幅 （tw) を長くした場合 の、 遅延分散と遅延波、 受信波の関係を示したものである。 送信波形の中で、 ィ ンパルス幅が短い （図 3 3と同一条件） 場合の信号を点線で示してある。 遅延分 散の遅延差 （tdd) や最大遅延量 （tde l ay) に対して長く設定した場合、 受信波の 信号波形を見ると、 図 3 3のそれと比較して、 口一カルピークの数が大幅に減つ ていることが分かる。

図 3 6は、 図 3 4 Aあるいは図 3 4 Bと同様にインパルス列に対する信号波形 を描いたものである。 上述の通り、 インパルス幅 （tw) を長く設定しさらにイン パルス間隔（t symbo l) を長く取ることにより、 受信波の波形がインパルス状に近 づくため、 復調動作を簡易に即ち安定した通信を行うことが可能になる。

以上、 説明したように本実施例を利用してィンパルス間隔ゃィンパルス幅を通 信状況に応じて長くしたり短くしたりすることで、 安定した通信を行うことが可 能になる。

ここで、 インパルス幅を制御する事について説明したが、 パルスシェ一プされ た （若しくは帯域制限がかかった） 信号についても、 そのエンベロープ幅をイン パルス幅に置き換えて考えても同様である。 図 3 7のインパルス信号 （A) に単 パルスの信号波形を、 インパルス信号 （B ) にパルスシエープされた信号波形を 示す。 図中に示した信^波形のインパルス幅 （tw) を制御することにより、 上述 したような遅延分散による影響を軽減できる。

方、 インパルス幅を制御することは信号帯域を変化させることになる。 すな わち、 インパルス幅を長くすることにより、 信号帯域が狭くなり、 短くすること で信号帯域が広くなる。 例えば、 UWB (U l t r a W i d e B a n d) シス テムで知られる通信においては、 一定 （例えば 500MHz) 以上の帯域を利用 することが求められる。 このような場合、 インパルス幅の制御範囲に制限を設け る事ができる。

(実施例 8 )

インパルス変調信号をサブキヤリアを用いて通信するシステムにおいて、 いく つかのサブキヤリアをサブセットとして用い、 2つ以上のサブセットによって通 信を実施する技術について説明する。

図 27と図 28には、 サブキャリア f l〜f 12の周波数配置を示してある。 ここで、 f l〜f 4Zf 5〜f 8/f 9〜f l 2をそれぞれ 1つづつの組として 考え、 サブセット 1〜3とする。 このようにサブセットという概念を導入するこ とで、 他の実施例で示してきたサブキャリアを用いた通信システムをサブセット の数だけ並べたシステムであると捉えることができる。 ここで、 サブセットに含 まれるサブキャリアの数を適当数に抑えることができるため、 サブキャリアの管 理 ·制御を容易に行うことが可能である。

さらに、 図 2で示した入力部のフィルタ 201 (或いはアンテナ 101) の周 波数特性が図 27のフィルタ特性 （点線） で示されるように、 サブセットの周波 数配置とフィル夕特性とを一致させておくことで、 サブセット間での干渉がなく なる。 このため、 先に述べたサブセット単位での通信を互いに独立して実施する ことが可能であり、 サブセットが 2つ以上 （ここでは nとする） ある場合、 見か け上 n個の通信システムが独立して通信を行う事が可能となる。 このことから、 サブセットの概念を導入することで非常に簡易な構成で効率の高いシステムが構 築できる。

しかし、 インパルス変調信号を用いた通信システムの場合、 通信システムの簡 略化のためにサブキャリアを分離するため、 サブキヤリアに対応したフィル夕を 設けない場合が考えられる。 またフィルタを設けていても、 簡易性や応答特性を 重視するため、 受信信号にサブキャリアの中心周波数を有した信号を乗じて得ら れたベースバンド信号に、 1つのフィル夕を設けたりする。

図 3 2はフィル夕特性がサブセット毎に分離していない場合を示している。 こ のような場合、 サブセット間で信号分離が為されないので、 サブセット単体を独 立して操作することが出来なくなってしまう。 すなわち、 サブキャリア f 3乃至 f 6のように、 サブキヤリアと他のサブキヤリアとの間で信号分離が為されてい ない場合、 サブキャリアはそれぞれ互いの通信状態に影響を受けることになる。 このため、 少なくともサブセットに対応させたフィルタ特性を受信装置に設ける ことで、 上記サブセット間での信号分離が達成されるので、 各サブセットを独立 して操作することが可能になる。

図 3 1はサブセッ卜を用いて周波数配置されたサブキャリア f ；!〜 f nの受信 信号を、 周波数変換部 3 1 0 1において同一の可変クロックで周波数変換し、 そ れらの信号を加算 （あるいは切り替えた） .した信号を 1つの検波部 2 0 3で検波 する構成を採っている。 図 2 7を用いて説明すると、 図 3 1の : f 1フィルタ特性 とサブセットが一致している場合、 既に各々のサブセットが周波数的に信号分離 されているため、 周波数変換によってサブセット f 1とサブセット f 2〜 f nと が互いに干渉することはない。 そのため、 検波部を少ない数 （図 3 1では 1つ） で構成することが可能となる。 即ち、 図 2において、 フィルタ 2 0 1のフィル夕 特性の単体或いは組み合わせをサブセッ卜で与えられる周波数特性に一致させる 事によって、 上記受信装置が構成できる。 ここで、 サブセットに対応したフィル 夕特性は極めて広帯域なものであり応答特性も十分速く、 サブセッ卜の数もサブ キヤリアの数に比して少ないため、 上述したようにフィル夕特性の設置による簡 易性の低下や、 フィル夕による応答特性の低下も少なくできる。 ここで受信装置に設けられるフィル夕特性とは、 アンテナの周波数特性からフ ィル夕素子としての周波数特性、 アンプの周波数特性の何れであっても良い。 特 にアンテナの周波数特性としてフィル夕特性を兼用することは、 ァンテナの小型 ィ匕、 特性向上に大きく貢献する。 さらに、 最近開発が為されている複数の周波数 特性を有するマルチモードアンテナを用いることで、 アンテナをより小型化出来 る。

以上説明したようなサブセットを用いて通信を実施する際には、 他の実施例で 示したサブキャリアをサブセットに置き換えて実施すればよい。即ち、 図 3、 6、 7、 8、 1 2、 1 5、 1 7、 1 8、 2 0〜 2 4に示したサブキャリア f 1〜 f 7 をサブセットに置き換えれば良い。 また 1つのサブセットに複数のサブキャリア が割り当てられている場合、 そのサブセット内に割り当てられたサブキャリアを 用いて周波数ホッビングや特定のサブキャリアを用いて直接拡散などの操作を行 う事も可能である。

図 2 9と図 3 0は図 2 7に示したようにサブセットが構成している場合の、 周 波数ホッピングのパターンを示す。 図 2 9は通信装置がひとつのチャネルを、 す ベてのサブセットを使用して送信する場合のものであり、 図 3 0は 3チャネルが それぞれ一つのサブセットを使用して送信する場合のものである。 このように、 サブセットとサブキヤリアとで 2段階に分割して通信の制御を行うことで、 ほぼ 同様の制御方式でサブセットとサブキヤリアとを制御することが可能となり、 簡 易な構成で高機能な通信システムを構築可能である。

このように複数のサブキヤリアをサブセットとしてまとめ、 サブセット単位で 独立して通信制御を行ったり、 サブセッ卜とサブキャリアとの組み合わせで通信 制御を行うことで、 サブキヤリア全体を制御する事に比較して簡単で効率の良い 通信システムが構築できる。

(実施例 9 ) 本実施例では、 広帯域信号が出力されていることを簡単な構成で検出する発明 について説明する。

図 3に検出すべき広帯域信号と検出用サブキヤ.リァ信号の周波数配置を示す。 図中では、 広帯域信号を点線で図示し、 サブキャリア信号を f l〜 f 7の斜線部 で図示してある。 広帯域信号とサブキャリア信号との周波数の関係は、 図 3に示 したように各サブキャリアの帯域の全部或いは一部が広帯域信号の帯域内に位置 するように設定されている。

図 3 8は本発明に用いる受信装置の構成の一例として示したものである。なお、 同一機能には同一の符号を付してある。 この受信装置は広帯域信号を （それと比 較して狭帯域の） 複数のサブキャリア信号 f l〜 f nに分解し、 分解した信号群 を受信する受信部 2 0 2と、 受信した受信信号群を入力し判定結果を出力する判 定部 3 8 0 1とからなっている。判定部 3 8 0 1は受信した受信信号群を入力し、 各信号の振幅 ·位相 ·遅延時間 ·波形のいずれかを補償する補償部 4 0 1と、 補 償した信号を入力し所望の信号を検出する検出部 3 8 0 2とからなっている。 以下、 図面を用いて動作を説明する。

まず、 広帯域信号はフィル夕 （図示せず） によって所定の帯域に分割した信号 (サブキャリア信号） に分割され、 受信装置に入力される。 補償部 4 0 1におい て、 入力された各サブキャリア信号は、 位相、 振幅、 遅延時間、 波形などの検出 がしやすいように補償される。 図 3 9で示したように、 同一広帯域信号から分離 したサブキャリア信号は、 対応する周波数特性に応じて時間相関の高い信号とし て求められる。そして、分離に用いるフィル夕特性や伝搬路の特性により、振幅 - 位相 ·遅延時間 ·波形などにばらつきが生じる。 図中には、 実信号と理想的波形 とをそれぞれ実線 ·点線で示している。 サブキャリア f 2を基準にすると、 サブ キャリア f 1は、 遅延時間が長く、 振幅が大きくなつている。 逆に、 サブキヤリ ァ f 3は、 遅延時間が短く、 振幅が小さく、 振幅が反転している。 このように、 サブキャリァ信号は伝搬特性やフィル夕特性によつて変化するため、通信状態や、 フィル夕の組み合わせによつて検出特性に差が生じてしまう。

この課題を解決するために、 補償部 4 0 1によって振幅や位相、 遅延時間、 波 形の揃った信号に補償する。 即ち、 図 3 9に示す点線に近づくように補償する。 図中では、 より遅延時間の長いサブキヤリア f 1が遅延時間の短いサブキヤリァ f 2に揃えるようになっているが、 遅延素子の方が制御しやすいことを踏まえる と遅延時間は最長のものに揃える方が望ましい。 以上のように補償することで、 サブキャリア信号は、 図 3 9の点線に示すとおり振幅、 位相、 遅延時間、 波形が 揃った信号群として出力される。

次に、 信号検出部において、 サブキャリア信号群の中で一定レベル以上のイン パルスは検出された時刻とそれらの数によって、 通信信号を受信したかどうかを 判断する。 即ち、 予め定められた数のサブキャリア信号から同時 （設定された時 間差以内） にインパルスを検出した場合、 広帯域信号を受信したと判断する。 他の通信信号が、 本装置の検出する広帯域信号と比較して狭帯域である場合、 いずれかのサブキャリア信号に対して信号電力が検出されても、 全てのサブキヤ リア信号に対して信号電力が検出されることはない。 そのため、 他の通信信号が 特定のサブキヤリァに干渉してィンパルス性の信号を検出しても、 一定数以上の サブキャリアへの干渉がなければこの影響を除去することが可能である。

. 一般に、 広帯域な信号を検出しょうとすると、 広帯域信号は信号の変化が非常 に激しいためそれに追随するのに非常に高速な演算を必要とする。 また、 通信開 始以前の通信端末では時間同期、 システム同期 （ホッピングなどの同期） もでき ていないため、 従来技術では信号電力検出だけを行うために、 同期、 復調といつ た作業も必要であった。 このような状況では、 一定時間毎に相関演算などを用い て信号検出を行っていたが、 相関演算は演算が複雑であり、 信号処理の複雑化と ともに、 消費電力が増大すると言った回路規模 ·消費電力の点で大きな課題を有 していた。 特に、 上述したような通信信号検出動作は受信待機中において要求さ れる機能であるため、 受信待機時間に制約を設けてしまうという問題があった。 一般に、 受信待機時間は通信を実施している時間に比較して極めて大きな割合を 占めており、 当然の事ながら受信待機中は通信装置としての機能は何ら作用する ことがない。 このため、 総合的に見ると消費効率が非常に悪くなると言った課題 もある。

これらの課題は、 通信端末が他の通信システムの干渉により影響をうけた信号 との区別が出来ないことに起因している。 本発明はこのような課題を解決するこ とを主眼としている。 即ち、 一般的な通信システムが利用する帯域に比較して広 帯域な信号を検出する際に、 周波数的に分割してしまうことで、 妨害信号の影響 を限定することにある。 このように幾つかの狭帯域なサブキャリアに分割し、 各 サブキャリアから得られた信号電力などを元に通信信号の検出を行う事により、 極めて簡易で低消費電力な通信信号検出装置を構成が可能になる。

このようにして求められた検出信号は、 通信信号の時刻を示すことから以降の 信信号の初期同期信号としても用いることが可能であり、 このようにすることで 簡易で低消費電力な通信装置を構築することが可能になる。

また、 判定基準として、 信号群を加算などした演算結果を基準信号とすること も可能である。 すなわち、 全サブキャリアの信号を加算合成した信号を求め、 そ 電力値が一定レベルを超えた場合に検出判定したり、 電力値が一定レベルを超え た時刻を基準にしてその前後一定時間以内に一定数のサブキヤリアでインパルス が検出された場合、 検出判定を下す。 このようにすることで、 信号検出以前の動 作として、 受信、 演算、 電力検出のみに限られるため、 極めて低消費電力での動 作が可能になる。 産業上の利用可能性 以上のように、 本発明は広告配信を伴った番組放送を利用した電子商取引に有 用であり、 視聴者に広告の視聴を促し、 その広告商品の値引きなしに販売促進を 行い、 また有料放送の需要の拡大をするのに適している。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 送信デ一夕をインパルス変調し、 サブキャリアを生成する送信変調部と、 情報の量や重要度および通信の伝搬状態によって通信に利用する前記サブキヤリ ァを制御するキヤリァ制御部と

前記サブキヤリア信号を放射するアンテナ部と

を具備する通信装置。

2 . 受信データを検波し、 サブキャリア毎の受信電力を検査する受信復調部をさ らに有し、

前記受信復調部が検査した受信電力に応じて、 サブキャリアの利用可否を前記キ ャリァ制御部へ通知することを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の通信装置。

3 . 前記キヤリァ制御部が 2以上の前記サブキヤリァ上でホッビングさせること を特徴とする請求の範囲第 2項に記載の通信装置。

4. 前記キヤリァ制御部が 2以上の前記サブキヤリァ上で拡散させることを特徴 とする請求の範囲第 2項に記載の通信装置。

5 . 前記送信変調部が前記サブキャリアの周波数配置を、 通信状況に応じて変化 させることを特徴とする請求の範囲第 2項に記載の通信装置。

6 . 前記送信変調部が低い中心周波数を有するサブキヤリアに狭い帯域を割り当 て、 高い中心周波数を有するサブキヤリアに広い帯域を割り当てることを特徴と する請求の範囲第 2項に記載の通信装置。

7 . チャネル毎に使用するサブキヤリァを選択制御するチャネル制御部をさらに 有し、

前記チヤネル制御部が 2以上のチャネルを異なる前記サブキャリアで通信するこ とを特徴とする請求の範囲第 2項に記載の通信装置。

8 . 前記チャネル制御部が 2以上のチャネルを異なる前記サブキャリアの組合せ で通信することを特徴とする請求の範囲第 7項に記載の通信装置。

9. 前記キャリア制御部が、 少なくとも 1つの前記サブキャリアで制御情報を通 信することを特徴とする請求の範囲第 7項に記載の通信装置。

10. 前記送信変調部が 2以上の前記サブキャリアのうち、 少なくとも 1つのサ ブキャリアでは、 時間分割多重、 および符号分割多重のいずれか一方を用いて 2 以上のチャネルの前記制御情報を多重していることを特徴とする請求の範囲第 9 項に記載の通信装置。

1 1. 前記送信変調部が 2以上の前記サブキャリアを用いて周波数分割多重 （F r e q uen c y D i v i s i on Dup l e x) を if了うことを特徴とする 請求の範囲第 2項に記載の通信装置。

12. 前記送信変調部が 3以上のサブキャリアを用いて周波数分割多重 （F r e du e nc y D i v i s i on D u p 1 e x) することを特徴とする請求の 範囲第 9項に記載の通信装置。

13. 前記送信変調部が前記制御情報を通信するサブキャリアの中心周波数は、 他のサブキャリアの中心周波数よりも低いことを特徴とする請求の範囲第 9項に 記載の通信装置。

14. 前記送信変調部が前記制御情報を通信するサブキャリアの帯域は、 他のサ ブキャリァの帯域よりも狭いことを特徴とする請求の範囲第 9項に記載の通信装 置。

15. 前記送信変調部が 1つのシンボルを 2以上の前記サブキャリアに分割し、 2以上のチャネルを多重することを特徴とする請求の範囲第 7項に記載の通信装

16: 前記送信変調部が 1つのシンポルを 2以上の前記サブキャリアを用いて周 波数ホッビングさせて、 2以上のチャネルを多重することを特徴とする請求の範 囲第 15項に記載の通信装置。

1 7 . 前記送信変調部が 1つのシンボルを 2以上の前記サブキャリア上で符号拡 散させて、 2以上のチャネルを多重することを特徴とする請求の範囲第 1 5項に 記載の通信装置。

1 8 . 前記送信変調部が 1つのシンポルを 2以上の前記サブキャリア上と 2以上 のチップに拡散し、 2以上のチャネルを多重することを特徴とする請求の範囲第 1 5項に記載の通信装置。

1 9 . 前記アンテナ部は複数のアンテナ素子からなることを特徴とする請求の範 囲第 2項に記載の通信装置。

2 0 . 前記アンテナ部は周波数特性がマルチバンド特性を有することを特徴とす る請求の範囲第 2項に記載の通信装置。

2 1 . 前記アンテナ素子は帯域特性の中心周波数が異なることを特徴とする請求 の範囲第 1 9項に記載の通信装置。

2 2 . 前記アンテナ素子の帯域特性が周波数軸上において重ならないことを特徴 とする請求の範囲第 2 1項に記載の通信装置。

2 3 . 前記アンテナ部は、 サブキャリア毎に電波を受信し、 前記サブキャリア信 号を前記受信復調部へ出力することを特徴とする請求の範囲第 2項に記載の通信

2 4 . 前記アンテナ素子が前記サブキャリアに対応した周波数特性を有し、 サブ キヤリァ送信信号を電波として放射することを特徴とする請求の範囲第 1 9項に 記載の通信装置。

2 5 . 前記受信復調部が通信相手から受信した既知信号よりサブキャリア毎の信 号系列の特性を検出し、 前記特性を補償する補償部を具備することを特徴とする 請求の範囲第 2項に記載の通信装置。

2 6 . 前記特性が周波数特性であることを特徴とする請求の範囲第 2 5項に記載 の通信装置。

2 7 . 前記特性が時間応答特性であり、 前記補償部が前記時間応答特性を相関器 の相関信号により補償することを特徴とする請求の範囲第 2 5項に記載の通信装 置。

2 8 . 前記受信復調部が

拡散符号を格納し前記サブキャリアに対応した拡散符号を抽出する拡散符号格納 部と、

前記サブキヤリァ信号と前記拡散符号格納部で抽出された前記拡散符号との畳み 込み演算を行う逆拡散部と

を具備することを特徴とする請求の範囲第 2項に記載の通信装置。

2 9 . 前記送信変調部が、

拡散符号を格納しサブキヤリアに対応した拡散符号を抽出する拡散符号格納部と、 前記サブキャリアに分割した変調信号と前記拡散符号格納部で抽出された前記拡 散符号とから前記サブキャリア上に直接拡散する拡散部と

を具備することを特徴とする請求の範囲第 2項に記載の通信装置。

3 0 . 前記受信変調部が、 サブキャリア上で周波数ホッピングにより切り替える スィッチ部を有し、

前記キャリア制御部が前記スィッチ部で前記制御を行うことを特徴とする請求の 範囲第 2項に記載の通信装置。

3 1 . 前記送信変調部がサブキャリア上で周波数ホッピングにより切り換えるス イッチ部を有し、

前記キャリア制御部が前記スィッチ部で前記制御を行うことを特徴とする請求の 範囲第 2記載の通信装置。

3 2 .複数のサブキャリアを用いてインパルス変調通信を行う通信方法であって、 通信を開始する前の初期状態において、 無信号状態の全サブキャリアに対する受 信電力を測定するステップと、 前記測定した受信電力を判定して、 通信に使用可能なサブキヤリアを選択するス テツプこ

を有する通信方法。

3 3 . 前記判定は、 前記受信電力が所定値以下のサブキャリアをその後の通信に 利用することを特徴とする請求の範囲第 3 2項に記載の通信方法。

3 4 . 通信開始において、 受信した既知信号の全サブキャリアに対する受信電力 を測定するステップと、

前記測定した受信電力が所定値以上のサブキヤリアを通信に使用可能なサブキヤ リアとして選択するステップと

をさらに有する請求の範囲第 3 3項に記載の通信方法。