WO2022172327A1

WO2022172327A1 - 送信装置、受信装置、通信システム、制御回路、記憶媒体、送信方法および受信方法

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Publication number: WO2022172327A1
Application number: PCT/JP2021/004777
Authority: WO
Inventors: 勇太堀
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2021-02-09
Filing date: 2021-02-09
Publication date: 2022-08-18
Also published as: JP7282282B2; JPWO2022172327A1; CN116868549A; DE112021006344T5; US20230318657A1

Abstract

受信装置と無線通信を行う送信装置（１０）であって、入力される情報ビット列に対して周波数シフト変調を行い、周波数シフト変調シンボルを生成するＦＳＫ変調部（１２）と、周波数シフト変調シンボルに対してチャープ系列による直接拡散を施す直接拡散部（１３）と、受信装置で逆拡散後の信号の周波数スペクトルにおいて、連続する２シンボルのうち１シンボルでマルチパスの遅延波成分が周波数シフト変調候補キャリアに現れないように受信装置に送信する信号を制御するＦＳＫキャリア間隔制御部（１１）と、を備える。

Description

送信装置、受信装置、通信システム、制御回路、記憶媒体、送信方法および受信方法

　本開示は、無線通信を行う送信装置、受信装置、通信システム、制御回路、記憶媒体、送信方法および受信方法に関する。

　周波数シフト変調（以下、ＦＳＫ（Frequency　Shift　Keying）と称する。）は、伝送する情報に応じて搬送波の周波数を変化させる変調方式である。ＦＳＫは、変調信号の包絡線振幅が一定であり、電力増幅器において入力バックオフ値を小さく設定することができるため、位相変調（以下、ＰＳＫ（Phase　Shift　Keying）と称する。）、直交振幅変調（以下、ＱＡＭ（Quadrature　Amplitude　Modulation）と称する。）などと比較して、非常に高い電力効率を持つことが知られている。一方で、ＦＳＫは、周波数利用効率についてはＰＳＫ、ＱＡＭなどよりも低い。

　一般に、無線通信システムの受信機では、同期検波または非同期検波のどちらかの検波方式が採用される。同期検波は、復調前に受信信号の位相を送信信号と揃えておくことで高精度な復調が可能だが、伝搬路で発生する位相ずれを推定するためのパイロット信号も同時に伝送する必要があり、このパイロット信号がオーバーヘッドとなり伝送効率が落ちる。一方、非同期検波は、送受信間で位相を揃えないまま復調するため復調性能は同期検波に劣るが、パイロット信号のオーバーヘッドを削減できるため伝送効率に優り、また、受信回路も簡易化することができる。特に、ＦＳＫは、伝送した情報ごとに異なる周波数に信号電力が集中するため、フィルタ処理および電力検波によって、非常に簡易に非同期検波を実装することが可能である。例えば、非特許文献１には、各ＦＳＫ候補チャネルの電力をそれぞれ計算し、それらのうち最も大きいものを推定送信信号として復調する非同期検波方式の技術が開示されている。

G.M.Vietta,　U.Mengali,　and　D.P.Taylor,　"Optimal　Noncoherent　Detection　of　FSK　Signals　Transmitted　Over　Linearly　Time-Selective　Rayleigh　Fading　Channels,"　IEEE　TRANSACTIONS　ON　COMMUNICATIONS,　VOL.45,　NO.11,　pp.1417-1425,　Nov.　1997

　近年、ＬＰＷＡ（Low　Power　Wide　Area）と呼ばれる、長距離、かつ高信頼な情報伝送を志向した無線通信システムに注目が集まっている。ＬＰＷＡに属する規格の多くは、狭帯域の一次変調信号に対してスペクトル拡散を施して広帯域の二次変調信号として信号を伝送することで、伝搬ロスの大きい長距離通信においても高信頼な情報伝送を実現している。例えば、ＬｏＲａＷＡＮ（Long　Range　Wide　Area　Network）は、周波数が時間に対して線形に変化するチャープ信号を拡散系列として、ＦＳＫ信号に対して直接拡散によるスペクトル拡散を施したのちに信号を送信する。

　従来のように、ＦＳＫを狭帯域の一次変調信号のまま伝送する場合には、通信路におけるマルチパスによる周波数選択性の影響は少ない。しかしながら、ＦＳＫにスペクトル拡散を施した広帯域信号を伝送する場合には、通信路の周波数選択性は復調性能に大きな影響を与える。受信機は、同期検波を行う場合、パイロット信号を用いた伝送路推定によってマルチパスを等化し、ダイバーシティ利得を獲得することができる。一方で、受信機は、非特許文献１で開示されているような非同期検波を行う場合、伝送路を推定することができないためダイバーシティ利得は得られない。加えて、マルチパスによる周波数選択性歪みが残ったままの広帯域信号に対して逆拡散を施すと、チャープ系列の自己相関特性に起因して、マルチパスの遅延波電力がＦＳＫ復調時のＦＳＫ候補キャリアへ漏れ込み、結果的に復調誤りを発生させる可能性がある。具体的には、マルチパスにおいて先行波に対する遅延波の遅延サンプル数がＦＳＫキャリア間隔の整数倍となる場合、遅延波電力がＦＳＫ候補キャリアに現れる。

　本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、チャープ拡散を伴う周波数シフト変調に対して非同期検波を適用する無線通信システムの受信装置において、マルチパスに起因する復調誤りを回避するとともに、パイロット信号を用いることなくマルチパスによるダイバーシティ効果を得ることが可能な信号を送信する送信装置を得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に、本開示は、受信装置と無線通信を行う送信装置である。送信装置は、入力される情報ビット列に対して周波数シフト変調を行い、周波数シフト変調シンボルを生成する変調部と、周波数シフト変調シンボルに対してチャープ系列による直接拡散を施す直接拡散部と、受信装置で逆拡散後の信号の周波数スペクトルにおいて、連続する２シンボルのうち１シンボルでマルチパスの遅延波成分が周波数シフト変調候補キャリアに現れないように受信装置に送信する信号を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。

　本開示に係る送信装置は、チャープ拡散を伴う周波数シフト変調に対して非同期検波を適用する無線通信システムの受信装置において、マルチパスに起因する復調誤りを回避するとともに、パイロット信号を用いることなくマルチパスによるダイバーシティ効果を得ることが可能な信号を送信することができる、という効果を奏する。

実施の形態１に係る通信システムの構成例を示す図実施の形態１に係る送信装置の構成例を示すブロック図実施の形態１に係る送信装置の動作を示すフローチャート実施の形態１に係る受信装置の構成例を示すブロック図実施の形態１に係る受信装置の動作を示すフローチャート実施の形態１に係る送信装置が備える処理回路をプロセッサおよびメモリで実現する場合の処理回路の構成例を示す図実施の形態１に係る送信装置が備える処理回路を専用のハードウェアで構成する場合の処理回路の例を示す図実施の形態２に係る送信装置の構成例を示すブロック図実施の形態２に係る送信装置の動作を示すフローチャート

　以下に、本開示の実施の形態に係る送信装置、受信装置、通信システム、制御回路、記憶媒体、送信方法および受信方法を図面に基づいて詳細に説明する。

実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係る通信システム１の構成例を示す図である。通信システム１は、送信装置１０と、受信装置２０と、を備える。通信システム１は、送信装置１０が無線信号を送信し、受信装置２０が無線信号を受信することによって無線通信を行う無線通信システムである。

　まず、送信装置１０の構成および動作について説明する。図２は、実施の形態１に係る送信装置１０の構成例を示すブロック図である。送信装置１０は、ＦＳＫキャリア間隔制御部１１と、ＦＳＫ変調部１２と、直接拡散部１３と、送信アンテナ１４と、を備える。図３は、実施の形態１に係る送信装置１０の動作を示すフローチャートである。

　送信装置１０において、ＦＳＫキャリア間隔制御部１１は、ＦＳＫ変調部１２で生成されるＦＳＫシンボルのキャリア間隔を決定する（ステップＳ１１）。ＦＳＫキャリア間隔制御部１１は、決定したＦＳＫシンボルのキャリア間隔をＦＳＫ変調部１２に出力する。

　ＦＳＫ変調部１２は、ＦＳＫキャリア間隔制御部１１で決定されたＦＳＫシンボルのキャリア間隔に基づいて、入力される情報ビット列に対してＦＳＫ変調を行う（ステップＳ１２）。具体的には、ＦＳＫ変調部１２は、ＦＳＫキャリア間隔制御部１１で決定されたｉ番目のＦＳＫシンボルのキャリア間隔Ｋ_ｉに基づいてＦＳＫ変調を行い、式（１）に示すようにＭ値ＦＳＫ信号、すなわちＦＳＫシンボルを生成する。

　式（１）において、ｍ_ｉはＦＳＫ変調部１２に入力されるｉ番目の情報ビット列から生成されるシンボル番号であり、０≦ｍ_ｉ≦Ｍ－１の範囲である。Ｎはチャープ系列による直接拡散長である。すなわち、Ｍ個のＦＳＫシンボルは、周波数軸上において、全Ｎ個のサブキャリアのうち０番目のサブキャリアからＫ_ｉサブキャリアおきに配置されることとなる。本実施の形態では、ＦＳＫキャリア間隔制御部１１は、キャリア間隔Ｋ_ｉがシンボルごとに変化するように制御し、特に、連続する２シンボル間で選択されるキャリア間隔Ｋ_ｉおよびキャリア間隔Ｋ_ｉ＋１が互いに素となるようにする。

　これにより、連続する２シンボル間で通信路がコヒーレントである場合、受信装置２０での逆拡散後の周波数スペクトルにおいて、例えｉ番目のシンボルで遅延波電力がＦＳＫ候補キャリアに現れたとしても、ｉ－１番目のシンボルでは遅延波電力がＦＳＫ候補キャリアに現れる事態を回避することが可能となる。なお、後述する受信装置２０は、この特性を利用し、ｉ番目のシンボルで遅延波の位置を検出し、ｉ＋１番目のシンボル復調時にこの遅延波の位置を加味した復調を行うことで、復調誤りを回避し、かつダイバーシティ利得を獲得することが可能となる。なお、以降の説明において、ＦＳＫ変調部１２を単に変調部と称することがある。

　直接拡散部１３は、ＦＳＫ変調部１２で生成されたＦＳＫシンボルに対して、チャープ系列による直接拡散を施す（ステップＳ１３）。直接拡散部１３で使用されるチャープ系列は、式（２）のように表される。

　式（２）において、ｑはチャープ系列番号を表している。本実施の形態では、全てのＦＳＫシンボルでｑが同じ値のチャープ系列が使用される。直接拡散部１３による直接拡散後の信号は、式（３）のように表現される。

　送信アンテナ１４は、直接拡散部１３で直接拡散が施された信号ｘ_ｎを受信装置２０へ送信する（ステップＳ１４）。

　実施の形態１において、ＦＳＫキャリア間隔制御部１１は、受信装置２０で逆拡散後の信号の周波数スペクトルにおいて、連続する２シンボルのうち１シンボルでマルチパスの遅延波成分がＦＳＫ候補キャリアに現れないように受信装置２０に送信する信号を制御する制御部である。具体的には、ＦＳＫキャリア間隔制御部１１は、連続する２シンボル間で選択されるＦＳＫシンボルのキャリア間隔Ｋ_ｉが互いに素となるようにシンボルごとにＦＳＫシンボルのキャリア間隔Ｋ_ｉを変化させる。

　つぎに、受信装置２０の構成および動作について説明する。図４は、実施の形態１に係る受信装置２０の構成例を示すブロック図である。受信装置２０は、受信アンテナ２１と、逆拡散部２２と、フーリエ変換部２３と、電力計算部２４と、メトリック合成部２５と、ＦＳＫ復調部２６と、遅延波検出部２７と、を備える。図５は、実施の形態１に係る受信装置２０の動作を示すフローチャートである。なお、受信装置２０は、以降で説明する処理を受信シンボル単位で行うものとする。

　受信装置２０において、受信アンテナ２１は、送信装置１０から送信された信号ｒ_ｎを受信する（ステップＳ２１）。逆拡散部２２は、受信アンテナ２１で受信された信号ｒ_ｎを式（４）に示すように逆拡散する（ステップＳ２２）。

　なお、明細書中ではｓ_ｎの上部に＾を付与して表すことができないため、以降の説明において、ｓ_ｎの上部に＾を付与したものをｓ_ｎ（ハット）と称する。フーリエ変換部２３は、逆拡散部２２で逆拡散された信号ｓ_ｎ（ハット）に対して長さＮのフーリエ変換を施す（ステップＳ２３）。これにより、フーリエ変換部２３は、逆拡散された信号ｓ_ｎ（ハット）を周波数軸上の信号に変換し、周波数信号を生成する。

　電力計算部２４は、フーリエ変換部２３によって変換された周波数信号における各サブキャリアの電力を計算する（ステップＳ２４）。電力計算部２４は、計算した各サブキャリアの電力のうち、ＦＳＫ候補キャリアの候補点となっているサブキャリアの電力を対応する各ＦＳＫ候補シンボルのメトリックとする。なお、送信装置１０のＦＳＫキャリア間隔制御部１１で決定された各送信シンボルのキャリア間隔Ｋ_ｉは、受信装置２０で既知とする。

　メトリック合成部２５は、当該受信シンボルの直前シンボルまでに推定された遅延波の遅延サンプル数に基づいて、各ＦＳＫ候補キャリアの候補点から遅延サンプル数だけ前方に巡回シフトしたサブキャリアの電力を対応するＦＳＫ候補シンボルのメトリックに加算する。すなわち、メトリック合成部２５は、メトリックを合成する（ステップＳ２５）。ｍ_ｉ番目のサブキャリアに対応するＦＳＫシンボルのメトリックは、式（５）のように表される。

　式（５）において、Ｌは推定した遅延波の総数である。τ_ｌはｌ番目の遅延波の遅延サンプル数である。Ｐ（ｋ）は電力計算部２４で計算されたｋ番目のサブキャリアの電力である。なお、ｌ＝０は先行波を表しており、τ_０＝０である。式（５）は最大比合成規範に基づいたメトリック合成を表しているが、メトリック合成部２５におけるメトリック合成の方法はこれに限定されない。メトリック合成部２５は、式（６）で表されるような選択合成規範に基づいたメトリック合成を行ってもよい。

　ＦＳＫ復調部２６は、上記で算出された各ＦＳＫ候補シンボルの合成後のメトリックを硬判定し、送信装置１０からの送信ＦＳＫ信号を推定する。すなわち、ＦＳＫ復調部２６は、硬判定によるＦＳＫ復調を行う（ステップＳ２６）。なお、ＦＳＫ復調部２６による硬判定結果は、後段の遅延波検出部２７で使用されるものであり、必ずしも最終的な復調結果として使用する必要はない。例えば、通信路符号化を適用する場合、受信装置２０はメトリック合成部２５から出力されるメトリックを受信装置２０の後段に接続された図示しない通信路復号器へ出力し、通信路復号器への出力を復調結果とする構成が考えられる。以降の説明において、ＦＳＫ復調部２６を単に復調部と称することがある。

　遅延波検出部２７は、周波数信号から遅延波電力が位置するサブキャリアを検出し、検出した遅延波電力のサブキャリアの位置と、前段のＦＳＫ復調部２６から取得した推定ＦＳＫ信号に対応するサブキャリア位置との差分から、遅延波の遅延サンプル数τ_ｌを推定する（ステップＳ２７）。遅延波検出部２７は、推定した遅延サンプル数τ_ｌをメトリック合成部２５に出力する。メトリック合成部２５は、遅延波検出部２７から取得した遅延サンプル数τ_ｌを次シンボルのメトリック計算時に利用する。なお、遅延波検出部２７での遅延波が位置するサブキャリアの推定方法としては様々な手法が考えられる。一例として、雑音の統計的性質を利用した閾値判定による推定、例えば、平均電力などに基づいて雑音と遅延波成分とを判別することで遅延波を検出する手法が挙げられるが、本実施の形態において遅延波を検出する手法はこれに限定されるものではない。また、遅延波検出部２７からメトリック合成部２５に出力される遅延波の遅延サンプル数τ_ｌとして、現在のシンボルから推定した値のみを使用してもいいし、直前の連続する数シンボル分の推定値を平均化するなどして精度を高めた値を使用してもいい。すなわち、遅延波検出部２７は、直前の１シンボルで推定した遅延波の遅延サンプル数τ_ｌ、または直前の複数のシンボルで推定した複数の遅延波の遅延サンプル数τ_ｌの平均値をメトリック合成部２５に出力してもよい。

　つづいて、送信装置１０のハードウェア構成について説明する。送信装置１０において、送信アンテナ１４はアンテナ素子である。ＦＳＫキャリア間隔制御部１１、ＦＳＫ変調部１２、および直接拡散部１３は、処理回路により実現される。処理回路は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサおよびメモリであってもよいし、専用のハードウェアであってもよい。処理回路は制御回路とも呼ばれる。

　図６は、実施の形態１に係る送信装置１０が備える処理回路をプロセッサ９１およびメモリ９２で実現する場合の処理回路９０の構成例を示す図である。図６に示す処理回路９０は制御回路であり、プロセッサ９１およびメモリ９２を備える。処理回路９０がプロセッサ９１およびメモリ９２で構成される場合、処理回路９０の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアまたはファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ９２に格納される。処理回路９０では、メモリ９２に記憶されたプログラムをプロセッサ９１が読み出して実行することにより、各機能を実現する。すなわち、処理回路９０は、送信装置１０の処理が結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ９２を備える。このプログラムは、処理回路９０により実現される各機能を送信装置１０に実行させるためのプログラムであるともいえる。このプログラムは、プログラムが記憶された記憶媒体により提供されてもよいし、通信媒体など他の手段により提供されてもよい。

　上記プログラムは、ＦＳＫ変調部１２が、入力される情報ビット列に対して周波数シフト変調を行い、周波数シフト変調シンボルを生成する第１のステップと、直接拡散部１３が、周波数シフト変調シンボルに対してチャープ系列による直接拡散を施す第２のステップと、ＦＳＫキャリア間隔制御部１１が、受信装置２０で逆拡散後の信号の周波数スペクトルにおいて、連続する２シンボルのうち１シンボルでマルチパスの遅延波成分が周波数シフト変調候補キャリアに現れないように受信装置２０に送信する信号を制御する第３のステップと、を送信装置１０に実行させるプログラムであるとも言える。

　ここで、プロセッサ９１は、例えば、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、またはＤＳＰ（Digital　Signal　Processor）などである。また、メモリ９２は、例えば、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable　Programmable　ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically　ＥＰＲＯＭ）などの、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、またはＤＶＤ（Digital　Versatile　Disc）などが該当する。

　図７は、実施の形態１に係る送信装置１０が備える処理回路を専用のハードウェアで構成する場合の処理回路９３の例を示す図である。図７に示す処理回路９３は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application　Specific　Integrated　Circuit）、ＦＰＧＡ（Field　Programmable　Gate　Array）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。処理回路については、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。このように、処理回路は、専用のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。

　送信装置１０のハードウェア構成について説明したが、受信装置２０のハードウェア構成も同様である。受信装置２０において、受信アンテナ２１はアンテナ素子である。逆拡散部２２、フーリエ変換部２３、電力計算部２４、メトリック合成部２５、ＦＳＫ復調部２６、および遅延波検出部２７は、処理回路により実現される。送信装置１０の場合と同様、処理回路は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサおよびメモリであってもよいし、専用のハードウェアであってもよい。

　以上説明したように、本実施の形態によれば、送信装置１０は、ＦＳＫ変調された狭帯域信号が直接拡散によって広帯域信号へとスペクトル拡散されることを利用して、ＦＳＫ変調時の各ＦＳＫシンボルに対応するキャリアの間隔を送信シンボルごとに変更する。これにより、送信装置１０は、受信装置２０において、従来の非同期検波適用時に復調不可となっていた、遅延波成分がＦＳＫ候補キャリアに現れるケースが送信シンボル間で連続発生することを回避することが可能となる。すなわち、送信装置１０は、通信路がコヒーレントである限り、連続する２シンボルのうち１シンボルは必ず、遅延波成分がＦＳＫ候補キャリアに現れるケースを回避することが可能となる。

　また、受信装置２０は、硬判定によって一度復調したＦＳＫシンボルを基準として遅延波の遅延サンプル数τ_ｌを推定するとともに、前シンボルまでに求めた推定値を利用して先行波成分と遅延波成分とを合成したメトリックを生成する。これにより、受信装置２０は、先行波と遅延波とによるパスダイバーシティ利得を獲得することが可能となる。加えて、受信装置２０は、送信装置１０でのＦＳＫキャリア間隔の変更によって、遅延波成分がＦＳＫ候補キャリアに現れるケースを連続２シンボルのうち１シンボルで回避できることが保証されている。そのため、受信装置２０は、当該ケースを回避できたシンボルで遅延波の遅延サンプル数τ_ｌを正確に推定することが可能であるとともに、もう一方の当該ケースを回避できなかったシンボルにおいても遅延波を分離することができ、結果的に正しく復調することができる。

　このように、送信装置１０は、チャープ拡散を伴う周波数シフト変調に対して非同期検波を適用する通信システム１の受信装置２０において、マルチパスに起因する復調誤りを回避するとともに、パイロット信号を用いることなくマルチパスによるダイバーシティ効果を得ることが可能な信号を送信することができる。

実施の形態２．
　実施の形態１で説明したように、連続する２シンボルのうち１シンボルにおいて受信装置２０での逆拡散後信号の周波数スペクトル上で遅延波成分がＦＳＫ候補キャリアに現れないように、送信装置１０が信号を送信することに特徴がある。実施の形態２では、これを実現するための他の方法について説明する。

　図８は、実施の形態２に係る送信装置１０ａの構成例を示すブロック図である。送信装置１０ａは、ＦＳＫ変調部１２ａと、直接拡散部１３ａと、送信アンテナ１４と、チャープ系列番号制御部１５と、を備える。図９は、実施の形態２に係る送信装置１０ａの動作を示すフローチャートである。なお、実施の形態２において、通信システムの構成は、図１に示す通信システム１において、送信装置１０を送信装置１０ａに置き換えた構成となる。

　ＦＳＫ変調部１２ａは、ＦＳＫ変調を行う（ステップＳ３１）。実施の形態２では、ＦＳＫ変調部１２ａのＦＳＫ変調におけるＦＳＫキャリア間隔は全てのシンボルで同一とする。

　チャープ系列番号制御部１５は、シンボルごとに使用するチャープ系列の系列番号を制御する（ステップＳ３２）。具体的には、チャープ系列番号制御部１５は、シンボルごとに前述の式（２）のｑを変更する。チャープ系列番号制御部１５は、特に、連続する２シンボル間で選択されるチャープ系列番号が互いに素となるようにする。これにより、送信装置１０ａは、シンボルごとにＦＳＫ候補キャリアの位置は変わらないが、遅延波成分の現れるサブキャリア位置を変えることができる。

　直接拡散部１３ａは、チャープ系列番号制御部１５で決定されたチャープ系列の系列番号に基づいて、ＦＳＫ変調部１２ａで生成されたＦＳＫシンボルに対して、チャープ系列による直接拡散を施す（ステップＳ３３）。

　送信アンテナ１４は、直接拡散部１３ａで直接拡散が施された信号ｘ_ｎを受信装置２０へ送信する（ステップＳ３４）。

　実施の形態２において、チャープ系列番号制御部１５は、受信装置２０で逆拡散後の信号の周波数スペクトルにおいて、連続する２シンボルのうち１シンボルでマルチパスの遅延波成分がＦＳＫ候補キャリアに現れないように受信装置２０に送信する信号を制御する制御部である。具体的には、チャープ系列番号制御部１５は、連続する２シンボル間で選択されるチャープ系列番号が互いに素となるようにシンボルごとにチャープ系列番号を変化させる。

　なお、実施の形態２において、受信装置２０の構成および動作は実施の形態１のときと同様のため、受信装置２０の構成および動作の説明は省略する。

　送信装置１０ａのハードウェア構成について説明する。送信装置１０ａにおいて、送信アンテナ１４はアンテナ素子である。ＦＳＫ変調部１２ａ、直接拡散部１３ａ、およびチャープ系列番号制御部１５は、処理回路により実現される。処理回路は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサおよびメモリであってもよいし、専用のハードウェアであってもよい。

　以上説明したように、本実施の形態によれば、送信装置１０ａは、チャープ系列番号をシンボルごとに変更することとした。この場合においても、送信装置１０ａおよび受信装置２０において、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

　以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

　１　通信システム、１０，１０ａ　送信装置、１１　ＦＳＫキャリア間隔制御部、１２，１２ａ　ＦＳＫ変調部、１３，１３ａ　直接拡散部、１４　送信アンテナ、１５　チャープ系列番号制御部、２０　受信装置、２１　受信アンテナ、２２　逆拡散部、２３　フーリエ変換部、２４　電力計算部、２５　メトリック合成部、２６　ＦＳＫ復調部、２７　遅延波検出部。

Claims

　受信装置と無線通信を行う送信装置であって、
　入力される情報ビット列に対して周波数シフト変調を行い、周波数シフト変調シンボルを生成する変調部と、
　前記周波数シフト変調シンボルに対してチャープ系列による直接拡散を施す直接拡散部と、
　前記受信装置で逆拡散後の信号の周波数スペクトルにおいて、連続する２シンボルのうち１シンボルでマルチパスの遅延波成分が周波数シフト変調候補キャリアに現れないように前記受信装置に送信する信号を制御する制御部と、
　を備えることを特徴とする送信装置。
　前記制御部は、連続する２シンボル間で選択される前記周波数シフト変調シンボルのキャリア間隔が互いに素となるように前記シンボルごとに前記周波数シフト変調シンボルのキャリア間隔を変化させ、
　前記変調部は、前記制御部で決定された前記周波数シフト変調シンボルのキャリア間隔に基づいて、前記周波数シフト変調を行う、
　ことを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
　前記制御部は、連続する２シンボル間で選択されるチャープ系列番号が互いに素となるように前記シンボルごとに前記チャープ系列番号を変化させ、
　前記直接拡散部は、前記制御部で決定された前記チャープ系列番号に基づいて、前記周波数シフト変調シンボルに対して直接拡散を施す、
　ことを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
　送信装置と無線通信を行う受信装置であって、
　前記送信装置から送信され、受信した信号を逆拡散する逆拡散部と、
　逆拡散された信号に対してフーリエ変換を施し、周波数信号を生成するフーリエ変換部と、
　前記周波数信号における各サブキャリアの電力を計算する電力計算部と、
　遅延波の遅延サンプル数に基づいて、各周波数シフト変調候補キャリアの候補点から前記遅延サンプル数だけ前方に巡回シフトしたサブキャリアの電力を対応する周波数シフト変調候補シンボルのメトリックに加算し、メトリックを合成するメトリック合成部と、
　各周波数シフト変調候補シンボルの合成後のメトリックを硬判定し、前記送信装置からの送信周波数シフト変調信号を推定する復調部と、
　前記周波数信号から遅延波電力が位置するサブキャリアを検出し、前記遅延波電力のサブキャリアの位置と、推定された前記送信周波数シフト変調信号に対応するサブキャリア位置との差分から前記遅延波の遅延サンプル数を推定する遅延波検出部と、
　を備えることを特徴とする受信装置。
　前記遅延波検出部は、雑音の統計的性質を利用した閾値判定によって前記遅延波の遅延サンプル数を推定する、
　ことを特徴とする請求項４に記載の受信装置。
　前記メトリック合成部は、最大比合成規範または選択合成規範に基づいて、メトリックを合成する、
　ことを特徴とする請求項４または５に記載の受信装置。
　前記遅延波検出部は、直前の１シンボルで推定した前記遅延波の遅延サンプル数、または直前の複数のシンボルで推定した複数の遅延波の遅延サンプル数の平均値を前記メトリック合成部に出力する、
　ことを特徴とする請求項４から６のいずれか１つに記載の受信装置。
　請求項１から３のいずれか１つに記載の送信装置と、
　請求項４から７のいずれか１つに記載の受信装置と、
　を備えることを特徴とする通信システム。
　受信装置と無線通信を行う送信装置を制御するための制御回路であって、
　入力される情報ビット列に対して周波数シフト変調を行い、周波数シフト変調シンボルを生成、
　前記周波数シフト変調シンボルに対してチャープ系列による直接拡散、
　前記受信装置で逆拡散後の信号の周波数スペクトルにおいて、連続する２シンボルのうち１シンボルでマルチパスの遅延波成分が周波数シフト変調候補キャリアに現れないように前記受信装置に送信する信号を制御、
　を前記送信装置に実施させることを特徴とする制御回路。
　送信装置と無線通信を行う受信装置を制御するための制御回路であって、
　前記送信装置から送信され、受信した信号を逆拡散、
　逆拡散された信号に対してフーリエ変換を施し、周波数信号を生成、
　前記周波数信号における各サブキャリアの電力を計算、
　遅延波の遅延サンプル数に基づいて、各周波数シフト変調候補キャリアの候補点から前記遅延サンプル数だけ前方に巡回シフトしたサブキャリアの電力を対応する周波数シフト変調候補シンボルのメトリックに加算し、メトリックを合成、
　各周波数シフト変調候補シンボルの合成後のメトリックを硬判定し、前記送信装置からの送信周波数シフト変調信号を推定、
　前記周波数信号から遅延波電力が位置するサブキャリアを検出し、前記遅延波電力のサブキャリアの位置と、推定された前記送信周波数シフト変調信号に対応するサブキャリア位置との差分から前記遅延波の遅延サンプル数を推定、
　を前記受信装置に実施させることを特徴とする制御回路。
　受信装置と無線通信を行う送信装置を制御するためのプログラムが記憶された記憶媒体であって、
　前記プログラムは、
　入力される情報ビット列に対して周波数シフト変調を行い、周波数シフト変調シンボルを生成、
　前記周波数シフト変調シンボルに対してチャープ系列による直接拡散、
　前記受信装置で逆拡散後の信号の周波数スペクトルにおいて、連続する２シンボルのうち１シンボルでマルチパスの遅延波成分が周波数シフト変調候補キャリアに現れないように前記受信装置に送信する信号を制御、
　を前記送信装置に実施させることを特徴とする記憶媒体。
　送信装置と無線通信を行う受信装置を制御するためのプログラムが記憶された記憶媒体であって、
　前記プログラムは、
　前記送信装置から送信され、受信した信号を逆拡散、
　逆拡散された信号に対してフーリエ変換を施し、周波数信号を生成、
　前記周波数信号における各サブキャリアの電力を計算、
　遅延波の遅延サンプル数に基づいて、各周波数シフト変調候補キャリアの候補点から前記遅延サンプル数だけ前方に巡回シフトしたサブキャリアの電力を対応する周波数シフト変調候補シンボルのメトリックに加算し、メトリックを合成、
　各周波数シフト変調候補シンボルの合成後のメトリックを硬判定し、前記送信装置からの送信周波数シフト変調信号を推定、
　前記周波数信号から遅延波電力が位置するサブキャリアを検出し、前記遅延波電力のサブキャリアの位置と、推定された前記送信周波数シフト変調信号に対応するサブキャリア位置との差分から前記遅延波の遅延サンプル数を推定、
　を前記受信装置に実施させることを特徴とする記憶媒体。
　受信装置と無線通信を行う送信装置の送信方法であって、
　変調部が、入力される情報ビット列に対して周波数シフト変調を行い、周波数シフト変調シンボルを生成する第１のステップと、
　直接拡散部が、前記周波数シフト変調シンボルに対してチャープ系列による直接拡散を施す第２のステップと、
　制御部が、前記受信装置で逆拡散後の信号の周波数スペクトルにおいて、連続する２シンボルのうち１シンボルでマルチパスの遅延波成分が周波数シフト変調候補キャリアに現れないように前記受信装置に送信する信号を制御する第３のステップと、
　を含むことを特徴とする送信方法。
　送信装置と無線通信を行う受信装置の受信方法であって、
　逆拡散部が、前記送信装置から送信され、受信した信号を逆拡散する第１のステップと、
　フーリエ変換部が、逆拡散された信号に対してフーリエ変換を施し、周波数信号を生成する第２のステップと、
　電力計算部が、前記周波数信号における各サブキャリアの電力を計算する第３のステップと、
　メトリック合成部が、遅延波の遅延サンプル数に基づいて、各周波数シフト変調候補キャリアの候補点から前記遅延サンプル数だけ前方に巡回シフトしたサブキャリアの電力を対応する周波数シフト変調候補シンボルのメトリックに加算し、メトリックを合成する第４のステップと、
　復調部が、各周波数シフト変調候補シンボルの合成後のメトリックを硬判定し、前記送信装置からの送信周波数シフト変調信号を推定する第５のステップと、
　遅延波検出部が、前記周波数信号から遅延波電力が位置するサブキャリアを検出し、前記遅延波電力のサブキャリアの位置と、推定された前記送信周波数シフト変調信号に対応するサブキャリア位置との差分から前記遅延波の遅延サンプル数を推定する第６のステップと、
　を含むことを特徴とする受信方法。