(57)【要約】  ＺＣＺ符号を使用して近似同期制御を行うことにより低コストかつ高効率の符号分割多元接続を実施することのできる近似同期ＣＤＭＡ送受信装置を提供する。  ＺＣＺ符号を構成する第１，第２拡散符号および逆拡散符号からなる送受信符号セットを複数組備えた近似同期ＣＤＭＡ通信方式を利用した送受信装置である。近似同期ＣＤＭＡ送信装置は、同期制御信号を受信する同期受信部４６と、複数組の送受信符号セットの中から拡散処理を行うべき送受信符号セットを選択するための選択制御信号を出力する符号セット選択制御部４２と、選択制御信号に基づいて選択した送受信符号セットの第１および第２拡散符号により送信データに拡散処理を施し、同期制御信号に基づくタイミングにより送信系列として出力する拡散処理部４３と、送信系列により搬送波を変調する変調部４４と、変調部によって変調された搬送波を送信する送信出力部４５とを有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２値送信データの情報ビット０に対応する第１拡散符号、送信データの情報ビット１に対応する第２拡散符号および逆拡散符号からなる送受信符号セットを複数組備え、
複数組の前記送受信符号セットは、同じ前記送受信符号セットに属する前記第１拡散符号、前記第２拡散符号および前記逆拡散符号は、前記第１または第２拡散符号と前記逆拡散符号の周期相関関数が同期点において正または負のピーク値となるとともに同期点の近傍の零相関領域における同期点以外では０値となり、異なる前記送受信符号セット間の前記第１または第２拡散符号と前記逆拡散符号の周期相関関数は同期点を含む零相関領域で０値となるＺＣＺ符号であり、
前記送信データに前記第１および第２拡散符号による拡散処理を施して送信し、受信したデータは前記逆拡散符号による逆拡散処理を施して復調する近似同期ＣＤＭＡ通信方式を利用した近似同期ＣＤＭＡ送受信装置であって、
同期制御信号を受信する同期受信部（４６）と、
複数組の前記送受信符号セットの中から拡散処理を行うべき前記送受信符号セットを選択するための選択制御信号を出力する符号セット選択制御部（４２）と、
前記選択制御信号に基づいて選択した前記送受信符号セットの前記第１および第２拡散符号により前記送信データに拡散処理を施し、前記同期制御信号に基づくタイミングにより送信系列として出力する拡散処理部（４３）と、
前記送信系列により搬送波を変調する変調部（４４）と、
前記変調部によって変調された搬送波を送信する送信出力部（４５）と、
受信波を検波する検波部（５１，６１〜６４）と、
前記検波部（５１，６１〜６４）の検波出力に対して前記逆拡散符号による逆拡散処理を施して前記送信データを復調する逆拡散処理部（５２，６５，６７）とを有する近似同期ＣＤＭＡ送受信装置。
【請求項２】
２値送信データの情報ビット０に対応する第１拡散符号、前記送信データの情報ビット１に対応する第２拡散符号および逆拡散符号からなる送受信符号セットを複数組備え、
複数組の前記送受信符号セットは、同じ前記送受信符号セットに属する前記第１拡散符号、前記第２拡散符号および前記逆拡散符号は、前記第１または第２拡散符号と前記逆拡散符号の周期相関関数が同期点において正または負のピーク値となるとともに同期点の近傍の零相関領域における同期点以外では０値となり、異なる前記送受信符号セット間の前記第１または第２拡散符号と前記逆拡散符号の周期相関関数は同期点を含む零相関領域で０値となるＺＣＺ符号であり、
前記送信データに前記第１および第２拡散符号による拡散処理を施して送信し、受信したデータは前記逆拡散符号による逆拡散処理を施して復調する近似同期ＣＤＭＡ通信方式を利用した近似同期ＣＤＭＡ送信装置であって、
同期制御信号を受信する同期受信部（４６）と、
複数組の前記送受信符号セットの中から拡散処理を行うべき前記送受信符号セットを選択するための選択制御信号を出力する符号セット選択制御部（４２）と、
前記選択制御信号に基づいて選択した前記送受信符号セットの前記第１および第２拡散符号により前記送信データに拡散処理を施し、前記同期制御信号に基づくタイミングにより送信系列として出力する拡散処理部（４３）と、
前記送信系列により搬送波を変調する変調部（４４）と、
前記変調部によって変調された搬送波を送信する送信出力部（４５）とを有する近似同期ＣＤＭＡ送信装置。
【請求項３】
請求項２に記載した近似同期ＣＤＭＡ送信装置であって、
前記同期制御信号から前記送信データの各ビットごとの送信タイミングを示す信号を作成するビット同期信号作成部（４７）を有する近似同期ＣＤＭＡ送信装置。
【請求項４】
請求項２，３のいずれか１項に記載した近似同期ＣＤＭＡ送信装置であって、
前記第１および第２拡散符号は、原符号の所定長さの末尾部分をガードチップとして先頭に付加するとともに、前記原符号の所定長さの先頭部分をガードチップとして末尾に付加したものである近似同期ＣＤＭＡ送信装置。
【請求項５】
２値送信データの情報ビット０に対応する第１拡散符号、前記送信データの情報ビット１に対応する第２拡散符号および逆拡散符号からなる送受信符号セットを複数組備え、
複数組の前記送受信符号セットは、同じ前記送受信符号セットに属する前記第１拡散符号、前記第２拡散符号および前記逆拡散符号は、前記第１または第２拡散符号と前記逆拡散符号の周期相関関数が同期点において正または負のピーク値となるとともに同期点の近傍の零相関領域における同期点以外では０値となり、異なる前記送受信符号セット間の前記第１または第２拡散符号と前記逆拡散符号の周期相関関数は同期点を含む零相関領域で０値となるＺＣＺ符号であり、
前記送信データに前記第１および第２拡散符号による拡散処理を施して送信し、受信したデータは前記逆拡散符号による逆拡散処理を施して復調する近似同期ＣＤＭＡ通信方式を利用した近似同期ＣＤＭＡ受信装置であって、
受信波を検波する検波部（５１，６１〜６４）と、
同期制御信号を受信する同期受信部（５２，６５）と、
前記検波部（５１，６１〜６４）の検波出力に対して前記逆拡散符号による逆拡散処理を施して前記送信データを復調する逆拡散処理部（５２，６５，６７）とを有する近似同期ＣＤＭＡ受信装置。
【請求項６】
請求項５に記載した近似同期ＣＤＭＡ受信装置であって、
前記検波部（５１）は、受信波の自乗検波を行うものである近似同期ＣＤＭＡ受信装置。
【請求項７】
請求項５に記載した近似同期ＣＤＭＡ受信装置であって、
前記検波部（６１〜６４）は、位相が互いに９０度異なる２つの参照波と受信波との混合出力をＩ成分およびＱ成分として別々に出力するものである近似同期ＣＤＭＡ受信装置。
【請求項８】
請求項７に記載した近似同期ＣＤＭＡ受信装置であって、
前記逆拡散処理部（６５，６７）は、前記Ｉ成分と前記逆拡散符号との相関出力と、前記Ｑ成分と前記逆拡散符号との相関出力とにより、前記送信データを判定するビット判定部（６７）を有するものである近似同期ＣＤＭＡ受信装置。
【請求項９】
請求項５〜８のいずれか１項に記載した近似同期ＣＤＭＡ受信装置であって、
前記同期制御信号から前記送信データの各ビットごとの送信タイミングを示す信号を作成するビット同期信号作成部（５３，６６）を有する近似同期ＣＤＭＡ受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、他局間干渉を除去して伝送効率を向上させることができる近似同期ＣＤＭＡ通信方式を利用した近似同期ＣＤＭＡ送受信装置に関する。さらに詳しくは、ＺＣＺ符号を使用して同期点に許容範囲を設けることができ、近似同期（準同期）制御を行うことにより低コストかつ高効率の符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）を実施することのできる近似同期ＣＤＭＡ送受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、近距離無線通信の分野では数多くの規格化・商品化がなされ、近距離無線通信がより身近な通信手段として様々な応用分野に利用されている。例えば、無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１規格）、ＩＣタグ通信（ＲＦＩＤシステム）、パーソナル・エリア・ネットワークに分類されるＢｌｕｅｔｏｏｔｈ，ＵＷＢ，Ｚｉｇｂｅｅなどが挙げられる。これらにおいては、デジタル変調方式として、ＰＳＫ（Phase Shift Keying）、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）、ＦＳＫ（Frequency Shift Keying）、ＯＯＫ（ON-OFF Keying）、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交波周波数分割多重）、スペクトル拡散技術（直接拡散や周波数ホッピング方式）などの諸技術が通信の用途・目的に応じて適用されている。また、それらの多重アクセス方式は、キャリアセンスにより送信信号の衝突回避を行い、通信路上には一つの送信信号のみしか伝送しないＣＳＭＡ（搬送波感知多重アクセス）やＦＤＭＡ（周波数分割多元接続）、あるいはＴＤＭＡ（時分割多元接続）が使用されている。【０００３】
もし、フェージング等に対する耐性があり、周波数利用効率が高く、さらに同時刻通信可能な多元接続方式が低コストで提供できれば、近距離無線通信の適用範囲が広がりさらなる発展が期待できる。符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）方式は、ユーザ数や通信路環境が定まっていない近距離無線通信において、同時刻多重通信ができ、周波数利用効率や電力効率はＦＤＭＡ，ＴＤＭＡに比べ高く、近距離無線通信に適していると考えられる。また、ＣＳＭＡやＴＤＭＡは、同時刻多重によるリアルタイム通信が困難である。しかしながら、ＣＤＭＡ方式は、受信電力の異なる送信信号が多重化されて受信されるので、同期・復調処理が複雑となり、送信フレームも含めてシステム全体が複雑になり、システム全体のコストも高くなる傾向がある。それゆえ、携帯電話のような大規模な通信分野への適用に限られ、近距離無線通信への適用は敬遠されている。【０００４】
一方、光通信の分野では、下記の特許文献１により、ＺＣＺ符号を使用して高効率の符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）を実施することのできる光近似同期ＣＤＭＡ方式が提案されている。電波領域の通信の分野においても、下記の特許文献２により、ＺＣＺ符号を使用して高効率の符号分割多元接続を実施することのできる近似同期ＣＤＭＡ通信方式が提案されている。これらの特許文献１、特許文献２は本発明の発明者等によって提案されたものである。
【特許文献１】特開２００５−１７５８４９号公報
【特許文献２】特開２００７−４９６８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上のように、近距離無線通信にうまく適用できるＣＤＭＡ方式が求められていたのであるが、特許文献１，２のような近似同期ＣＤＭＡ方式を使用した送受信装置は未だ実現されていなかった。すなわち、前述のような近似同期ＣＤＭＡ方式において、搬送波を考慮した復調方式や送受信装置は検討されておらず、また、近似同期ＣＤＭＡ方式を適用した高効率かつ低コストで多様な近距離無線通信を実現する送受信モジュールは議論されていなかった。【０００６】
そこで、本発明は、ＺＣＺ符号を使用して同期点に許容範囲を設けるようにし、近似同期（準同期）制御を行うことにより低コストかつ高効率の符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）を実施することのできる近似同期ＣＤＭＡ送受信装置を提供することを目的とする。この近似同期ＣＤＭＡ送受信装置の変調方式はＯＯＫ、ＡＳＫ、ＦＳＫも含むものである。また、ＰＳＫにも適用可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の近似同期ＣＤＭＡ送受信装置は、２値送信データの情報ビット０に対応する第１拡散符号、送信データの情報ビット１に対応する第２拡散符号および逆拡散符号からなる送受信符号セットを複数組備え、複数組の前記送受信符号セットは、同じ前記送受信符号セットに属する前記第１拡散符号、前記第２拡散符号および前記逆拡散符号は、前記第１または第２拡散符号と前記逆拡散符号の周期相関関数が同期点において正または負のピーク値となるとともに同期点の近傍の零相関領域における同期点以外では０値となり、異なる前記送受信符号セット間の前記第１または第２拡散符号と前記逆拡散符号の周期相関関数は同期点を含む零相関領域で０値となるＺＣＺ符号であり、前記送信データに前記第１および第２拡散符号による拡散処理を施して送信し、受信したデータは前記逆拡散符号による逆拡散処理を施して復調する近似同期ＣＤＭＡ通信方式を利用した近似同期ＣＤＭＡ送受信装置であって、同期制御信号を受信する同期受信部と、複数組の前記送受信符号セットの中から拡散処理を行うべき前記送受信符号セットを選択するための選択制御信号を出力する符号セット選択制御部と、前記選択制御信号に基づいて選択した前記送受信符号セットの前記第１および第２拡散符号により前記送信データに拡散処理を施し、前記同期制御信号に基づくタイミングにより送信系列として出力する拡散処理部と、前記送信系列により搬送波を変調する変調部と、前記変調部によって変調された搬送波を送信する送信出力部と、受信波を検波する検波部と、前記検波部の検波出力に対して前記逆拡散符号による逆拡散処理を施して前記送信データを復調する逆拡散処理部とを有するものである。【０００８】
また、本発明の近似同期ＣＤＭＡ送信装置は、２値送信データの情報ビット０に対応する第１拡散符号、前記送信データの情報ビット１に対応する第２拡散符号および逆拡散符号からなる送受信符号セットを複数組備え、複数組の前記送受信符号セットは、同じ前記送受信符号セットに属する前記第１拡散符号、前記第２拡散符号および前記逆拡散符号は、前記第１または第２拡散符号と前記逆拡散符号の周期相関関数が同期点において正または負のピーク値となるとともに同期点の近傍の零相関領域における同期点以外では０値となり、異なる前記送受信符号セット間の前記第１または第２拡散符号と前記逆拡散符号の周期相関関数は同期点を含む零相関領域で０値となるＺＣＺ符号であり、前記送信データに前記第１および第２拡散符号による拡散処理を施して送信し、受信したデータは前記逆拡散符号による逆拡散処理を施して復調する近似同期ＣＤＭＡ通信方式を利用した近似同期ＣＤＭＡ送信装置であって、同期制御信号を受信する同期受信部と、複数組の前記送受信符号セットの中から拡散処理を行うべき前記送受信符号セットを選択するための選択制御信号を出力する符号セット選択制御部と、前記選択制御信号に基づいて選択した前記送受信符号セットの前記第１および第２拡散符号により前記送信データに拡散処理を施し、前記同期制御信号に基づくタイミングにより送信系列として出力する拡散処理部と、前記送信系列により搬送波を変調する変調部と、前記変調部によって変調された搬送波を送信する送信出力部とを有するものである。【０００９】
また、上記の近似同期ＣＤＭＡ送信装置において、前記同期制御信号から前記送信データの各ビットごとの送信タイミングを示す信号を作成するビット同期信号作成部を有することが好ましい。【００１０】
また、上記の近似同期ＣＤＭＡ送信装置において、前記第１および第２拡散符号は、原符号の所定長さの末尾部分をガードチップとして先頭に付加するとともに、前記原符号の所定長さの先頭部分をガードチップとして末尾に付加したものであることが好ましい。【００１１】
また、本発明の近似同期ＣＤＭＡ受信装置は、２値送信データの情報ビット０に対応する第１拡散符号、前記送信データの情報ビット１に対応する第２拡散符号および逆拡散符号からなる送受信符号セットを複数組備え、複数組の前記送受信符号セットは、同じ前記送受信符号セットに属する前記第１拡散符号、前記第２拡散符号および前記逆拡散符号は、前記第１または第２拡散符号と前記逆拡散符号の周期相関関数が同期点において正または負のピーク値となるとともに同期点の近傍の零相関領域における同期点以外では０値となり、異なる前記送受信符号セット間の前記第１または第２拡散符号と前記逆拡散符号の周期相関関数は同期点を含む零相関領域で０値となるＺＣＺ符号であり、前記送信データに前記第１および第２拡散符号による拡散処理を施して送信し、受信したデータは前記逆拡散符号による逆拡散処理を施して復調する近似同期ＣＤＭＡ通信方式を利用した近似同期ＣＤＭＡ受信装置であって、受信波を検波する検波部と、同期制御信号を受信する同期受信部と、前記検波部の検波出力に対して前記逆拡散符号による逆拡散処理を施して前記送信データを復調する逆拡散処理部とを有するものである。【００１２】
また、上記の近似同期ＣＤＭＡ受信装置において、前記検波部は、受信波の自乗検波を行うものとすることができる。この場合、他局間干渉の影響が現れるので、多重化しないで、ＦＤＭＡ、ＣＳＭＡ、ＴＤＭＡなどを用いて多元接続することが望まれる。【００１３】
また、上記の近似同期ＣＤＭＡ受信装置において、前記検波部は、位相が互いに９０度異なる２つの参照波と受信波との混合出力をＩ成分およびＱ成分として別々に出力する準同期検波とすることができる。【００１４】
また、上記の近似同期ＣＤＭＡ受信装置において、前記逆拡散処理部は、前記Ｉ成分と前記逆拡散符号との相関出力と、前記Ｑ成分と前記逆拡散符号との相関出力とにより、前記送信データを判定するビット判定部を有するものであることが好ましい。【００１５】
また、上記の近似同期ＣＤＭＡ受信装置において、前記同期制御信号から前記送信データの各ビットごとの送信タイミングを示す信号を作成するビット同期信号作成部を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、以上のように構成されているので、以下のような効果を奏する。【００１７】
ＺＣＺ符号を使用した近似同期ＣＤＭＡ通信方式を利用しているので、厳密な同期制御を行うことなく、近似的な同期制御を行うことで、他局間干渉やマルチパスによる干渉を完全に除去、あるいは低減できることから、伝送効率の高い通信システムが構築できる。また、送信機だけでなく受信機でも同期制御信号を活用することにより、同期点（系列の先頭）をほぼ識別できるので、系列との相関を取るマッチドフィルターの回路構成が、一般的な方法に比べ複雑とならない。さらに、フレーム信号の先頭を判別できるので、システムの構築が容易となる。それゆえ、複数の送信局による同時通信が可能であるので、リアルタイム性に優れており、即座に受信し、高速応答できる。しかも、比較的低コストで実現可能なので、近距離無線通信にうまく適用できる。【００１８】
送信装置は複数の送受信符号セットを持ち、それらを選択することによって、単独の符号セットによる基本的な通信や、複数の符号セットによる複数ビット同時送信などを自由に切り換えることができ、多様な通信システムに対応可能である。受信装置は、全ての送信局からの送信データを同時に復調することができる。【００１９】
受信波を自乗検波あるいは包絡線検波によって検波するものでは、各々の送信装置の搬送波周波数が完全に一致しなくても、簡単な受信装置で復調できる。ただし、多重数が増えるたびに他局間干渉の影響を受け、情報誤りが増加する。この受信装置は、単一通信を基本とした広帯域無線（ＵＷＢ）や光領域でのＯＯＫ変調の通信に適用できる。【００２０】
ＩＱ分離検波による受信装置では、送信局の数が最大値まで完全に他局間干渉を除去できる。これにより、低コストで信頼性が高く、伝送効率も高い通信が可能となる。ただし、受信信号の搬送波周波数（あるいは中間周波数）が受信機側と異なると情報誤りが増加するので、搬送波周波数同期制御を必要とする場合がある。【００２１】
送信データの各ビットごとの送信タイミングを示す信号を作成するビット同期信号作成部を有するものでは、送受信装置の近似同期制御を効率的に実現することができる。送信装置では、ビット同期信号によって容易に送信タイミングを制御できる。受信装置では、ビット同期信号を相関処理の基準タイミングとして利用することにより、情報フレームの同期点を検出する処理を軽減することができ、全て送信データの同時復調の処理が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】従来のＣＤＭＡ通信方式の全体構成を示す概略図である。
【図２】ＣＤＭＡ通信方式での同期方式を示す図である。
【図３】ＣＤＭＡ通信方式での非同期方式を示す図である。
【図４】ＣＤＭＡ通信方式での相関特性を示す図である。
【図５】ＣＤＭＡ通信方式でのＺＣＺ符号における相関関数を示す図である。
【図６】本発明におけるＣＤＭＡ通信方式の全体構成を示す概略図である。
【図７】ＺＣＺ符号を使用した近似同期方式を示す図である。
【図８】情報フレーム中のガードビットを示す図である。
【図９】ＺＣＺ符号における符号ａ１と拡張符号Ｂ１の相関特性を示す図である。
【図１０】ＺＣＺ符号における符号ａ１と拡張符号＾Ｂ１の相関特性を示す図である。
【図１１】希望局の信号の受信強度が他局よりも小さい場合の通信システムを示す図である。
【図１２】本発明の送受信装置を使用した通信システムを示す概略図である。
【図１３】同期制御信号と送信データの送信タイミングの関係を示す図である。
【図１４】本発明の送信装置４の構成を示すブロック図である。
【図１５】受信装置５の構成を示すブロック図である。
【図１６】他の形態の受信装置６の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  送信部
２  受信部
３  空間伝送路
４  送信装置
５，６  受信装置
７  同期制御信号送信装置
１０  ＺＣＺ符号を用いたＣＤＭＡ通信システム
２０  受信強度に違いがある場合の通信システム
４１  送信データ作成部
４２  符号セット選択制御部
４３  拡散処理部
４４  変調部
４５  送信出力部
４６  同期受信部
４７  ビット同期信号作成部
５１  自乗検波部
５２  相関処理部
５３  ビット同期信号作成部
６１  局部発振器
６２  移相器
６３，６４  混合器
６５  相関処理部
６６  ビット同期信号作成部
６７  ビット判定部
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１は、従来の一般的なＣＤＭＡ通信方式の全体構成を示す概略図である。なお、図１では簡単化のために送信側を１つだけ示しているが、実際には複数の送信局が多元接続を行うものである。この方式は、送信側でユーザ毎に割り当てられた拡散符号を用いて情報信号に拡散処理を行い、拡散処理後の情報フレームにより搬送波を変調する。搬送波はＵＨＦ帯（３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ）などの電波が使用され、変調はＰＳＫ（Phase Shift Keying）が利用される。受信側では、受信波と参照搬送波とにより検波を行い、その検波出力に送信側と対応する逆拡散符号を用いて逆拡散処理（相関処理）を行うことにより情報信号を復調する。逆拡散符号は、通常、送信側が使用した拡散符号と同じ符号が用いられる。【００２５】
ＣＤＭＡ通信方式は、スペクトル拡散技術を応用した通信方式であり、ユーザごとに異なる拡散符号を使用することにより、多元接続が可能となる。次に、ＣＤＭＡ通信方式の特徴を述べる。【００２６】
送信側での拡散変調より、情報信号は広い周波数帯域に分散した電力密度の小さい電波信号となり伝送路に送られるので、他の狭帯域通信に対して妨害を与えにくい。伝送路では、目的の電波信号に他局からの信号や局所的な雑音（有色雑音）が加わるが、受信側での逆拡散により、希望信号に対しては拡散符号長に相当する処理利得を得ることができ、有色雑音に対しては白色雑音化されるため情報信号の復調が容易に行える。すなわち、ＴＤＭＡ（時分割多元接続）などの他の多元接続方式に比べて有色雑音に対する耐性が強い。【００２７】
また、ユーザ数の増加に対して通信情報の誤り率が緩やかに増大するため、回線数の制限が緩やかである。さらに、拡散符号が分からなければ復調できない、あるいは、周波数に対する電力密度が小さいことよりどの周波数帯が使用されているのか分かりにくいので、秘匿性・秘話性に優れている。【００２８】
ＣＤＭＡ通信方式での同期制御は、同期方式と非同期方式に大別できる。同期方式は、図２に示すように、各局の情報フレームの先頭チップを同じタイミングで受信する方式である。この方式では、同期点での相関値が自己相関はピークをとり、相互相関は０値となるような符号が用いられるため高い処理利得を得ることができる。しかし、この同期方式は、１つの送信局（例えば、基地局）から複数の受信局に一斉に送信する場合は使用可能であるが、その逆方向の通信に対しては使用が難しい。なぜならば、各送信局からの情報フレームの先頭チップが受信局に同時に到達するように同期制御を行うことは困難であるからである。【００２９】
上記のような厳密な同期制御が困難な場合には非同期方式が用いられる。非同期方式は、図３に示すように、同期制御を特に行わず各送信局からの情報フレームの先頭チップがばらばらに受信される方式である。複数局からの信号到達時が不定であるため、拡散符号にも制限を受け、多重数（回線数）が減少したり、他局間干渉が増大するという問題点がある。また、他局間干渉を減少させるためには、基地局での受信強度をほぼ一定にするために、基地局への距離に応じて送信電力を調整する電力制御を行う必要が出てくる。【００３０】
本発明は、厳密な同期制御を行う必要もなく、上記のような非同期方式における種々の問題点も解決することのできる、近似同期方式を適用したＣＤＭＡ通信方式を利用したものである。近似同期方式は、各送信局からの情報フレームの先頭チップが所定の時間幅領域に収まるように受信できれば、上記の同期方式と同様の利点を得ることができるものである。【００３１】
本発明におけるＣＤＭＡ通信方式は、拡散符号および逆拡散符号としてＺＣＺ（Zero Correlation Zone：零相関領域）符号を利用することにより、他局間干渉の無い近似同期ＣＤＭＡ方式を実現したものである。すなわち、他局間干渉の除去により高い伝送効率を実現することができる。まず、ＺＣＺ符号の定義を示す。ＺＣＺ符号は、数値１，０の並びからなる２値系列の第１符号（拡散符号）と数値１，−１からなる２相系列の第２符号（逆拡散符号）の符号対の集合からなる新しい符号である。【００３２】
第１符号および第２符号の相関関数とは、第１符号と第２符号の対応する成分同士（同期点シフトに相当するインデックスずれも考慮する）の積をすべて加算したものである。第１符号と第２符号をベクトルと考えれば、第１符号と第２符号の内積である。ここでは、互いに対をなす第１符号および第２符号の相関関数を便宜的に自己相関関数と呼び、対をなさない第１符号および第２符号の相関関数を相互相関関数と呼ぶ。ＺＣＺ符号においては、自己相関関数が、同期点でピーク値をとり、その両側の所定幅の領域で０値をとる。その所定幅の領域を零相関領域と言う。相互相関関数は、同期点とその両側の零相関領域で０値をとる。【００３３】
送信側から送られた情報フレームの先頭チップが同期点シフト分だけずれるので、受信側における逆拡散処理（相関処理）の出力（相関出力）は、拡散符号の成分を同期点シフト分だけシフトさせて逆拡散符号と内積を求めることで得られる。理想的な相関出力の特性は図４のようになる。希望局との相関出力（自己相関）は、同期点（同期点シフト０）で大きなピーク値をとり、その他ではピーク値に比べて十分小さい値をとる。一方、他局との相関出力（相互相関）は、同期点を含めた全ての同期点シフトで十分小さい値をとる。このような相関出力特性により、他局間干渉やマルチパス波の影響を除去することができ、情報を正確に復調できる。【００３４】
相関の定式について以下に記載する。長さＮの符号ｘをｘ＝（ｘ０，…，ｘｉ，…，ｘＮ−１）と表す。ただし、符号ｘの各要素ｘｉは数値である。符号ｙも同様であるとする。相関関数Ｒｘｙ（τ）は、２つの符号ｘ，ｙを同期点シフトに対応する要素数τだけシフトさせた内積である。符号を周期的なものとするか否かで、相関関数も周期相関関数と非周期相関関数とが考えられる。これらの相関関数において、一般的には、ｘ＝ｙの場合を自己相関関数、ｘ≠ｙの場合を相互相関関数とする。そして自己相関関数は同じ符号の内積で表せるので、同期点τ＝０で最大値を得る。また、相互相関関数が大きな値とならないように符号の集合が選択される。【００３５】
ＺＣＺ符号の定義を以下に説明する。長さＮの符号からなる系列対（ａｊ，ｂｊ）のＭ個の集合を式（１）とする。ただし、符号ａｊは数値１，−１のＮ個の並びからなる２相系列、符号ｂｊは数値１，０のＮ個の並びからなる２値系列とする。ここで、符号ａｊと符号ｂｊの周期相関関数を式（２）と定義する。ただし、式（２）において、（ｎ  ｍｏｄ  Ｎ）は整数ｎをＮで割った余り（剰余）を表す。【００３６】
【数１】
2008108294.tif 000003
【００３７】
【数２】
2008108294.tif 000004
【００３８】
この時、周期相関関数が、式（３）を満たすならば、集合Ｓを零相関領域Ｚｃｚを有するＺＣＺ符号と呼び、Ｓ（Ｎ，Ｍ，Ｚｃｚ，ω）と表す。ただし、｜ω｜は系列ｂｊの要素１の数に等しく、｜ω｜＜Ｎである。【００３９】
【数３】
2008108294.tif 000005
また、本発明においては、式（２）、式（３）の相関関数を、同じ系列対すなわちｊ＝ｋの場合を自己相関関数と定義し、異なる系列対すなわちｊ≠ｋの場合を相互相関関数と定義する。式（３）を図に表すと図５のようになる。零相関領域は１≦｜τ｜≦Ｚｃｚの領域で示される。自己相関関数は、同期点τ＝０で最大値となり、零相関領域で０となる。相互相関関数は同期点および零相関領域で０となる。【００４０】
ＺＣＺ符号の具体的な構成法は数多く存在するが、その中でも系列数の点で有利なものとして、次の２種類の構成法が考えられている。第１の構成法は、Ｍ系列またはルジャンドル系列と平衡アダマール系列とを複合させてＺＣＺ符号を構成するものである。第２の構成法は、アダマール行列（例えば、シルベスター型アダマール行列）を利用してＺＣＺ符号を構成するものである。【００４１】
ここで、ＺＣＺ符号の系列数の上界を説明する。系列数Ｍ，系列長Ｎ，零相関領域ＺｃｚのＺＣＺ符号Ｓ（Ｎ，Ｍ，Ｚｃｚ，ω）においては、符号の直交性から、系列数Ｍの上界が次式（３．１）で表されることが分かる。
Ｍ≦Ｎ／（Ｚｃｚ＋１）              ・・・（３．１）
また、前述の第１の構成法または第２の構成法によって作成したＺＣＺ符号Ｓに関しては、系列数Ｍの上界が式（３．１）よりも高々１個、あるいは２個少ない値であり、数学的な上界にほぼ到達していることが分かる。【００４２】
第１の構成法から構成したＺＣＺ符号は、零相関領域Ｚｃｚが、Ｚｃｚ＝２，６，１０，…と複数種類の領域幅が可能である。ここで、式（３．１）から、零相関領域Ｚｃｚの大きなＺＣＺ符号は系列数Ｍが減少することが分かる。すなわち、この構成法で与えられるＺＣＺ符号は、零相関領域Ｚｃｚが２の場合に最も系列数が多くなる。第２の構成法から構成したＺＣＺ符号は、零相関領域Ｚｃｚ＝１となる。したがって、第２の構成法によるＺＣＺ符号では、第１の構成法のＺＣＺ符号よりも系列数Ｍを多くできる。また、実際のシステム構築を考慮するとＺｃｚ＝１または２が適していると考えられる。【００４３】
次に、他局間干渉の除去の原理を説明する。上記のＺＣＺ符号において、２値系列ｂｊを拡散符号として送信系列を送ることを考える。また、それに対応する２相系列ａｊを逆拡散符号として相関処理を行い復調を行うものとする。図６は、本発明のＺＣＺ符号を用いたＣＤＭＡ通信システムの全体構成を示す概略図である。【００４４】
ＣＤＭＡ通信システム１０は、送信部１と受信部２と空間伝送路３とからなる。送信部１では、数値０，１からなる情報信号に対して２値系列の拡散符号による拡散処理を施して送信系列とし、さらにその送信系列により搬送波を変調して空間伝送路３に送信する。搬送波の変調方式は、ＡＳＫ（振幅）が適しているが、他の変調方式（ＦＳＫ（周波数）、ＰＳＫ（位相）など）が使用できる場合には、それを使用してもよい。なお、ここでは、変調方式のＡＳＫは、主に光領域で用いられるＯＯＫ（ON-OFF Keying）を含むものとする。【００４５】
受信部２では、受信電波と参照搬送波とにより検波を行い、受信信号の検波出力に対して２相系列の逆拡散符号による相関処理を行って情報信号を復調する。なお、ここでは受信部２が参照搬送波を使用した同期検波（コヒーレント検波）を行うように説明したが、必ずしも同期検波による必要はない。送信部１がＡＳＫ変調によって変調送信している場合は、受信部２は包絡線検波等の非同期検波（ノンコヒーレント検波）によって検波することができる。その場合には参照搬送波は不要である。ただし、非同期検波の場合、多重化（ＣＤＭＡ）すると他局間干渉の影響が現れるので、ＦＤＭＡ、ＣＳＭＡ、ＴＤＭＡなどを用いて多ユーザが通信できるようにすることが望まれる。【００４６】
図７は、ＣＤＭＡ通信方式において、ＺＣＺ符号を利用した近似同期方式を示す図である。図７において、零相関領域Ｚｃｚが同期点の前後両側に配置され、この零相関領域Ｚｃｚが許容時間に相当している。複数の送信局からの信号Ａ，Ｂ，Ｃには、それぞれハッチングで示したガードチップ区間が配置されている。図７に示すように、全ての送信信号が零相関領域（許容時間）の区間内で受信できるように同期制御ができるのであれば、すなわち、各送信局からの信号Ａ，Ｂ，Ｃの情報フレームの先頭チップが許容時間内に受信されるならば、他局間干渉を完全に除去できることになる。【００４７】
図８は、情報フレームにおけるガードチップの配置を示す図である。図８に示すように、ユーザｊに割り当てられた長さＮの拡散符号ｂｊの前後に、零相関領域Ｚｃｚに対応するチップ数のガードチップを配置して、長さＬ＝Ｎ＋２Ｚｃｚの拡張拡散符号Ｂｊとする。すなわち、原符号ｂｊの末尾のＺｃｚチップ分の部分を原符号の先頭部の前に配置し、原符号ｂｊの先頭のＺｃｚチップ分の部分を原符号の末尾部の後に配置する。拡張拡散符号Ｂｊは次の式（４）で表される。【００４８】
【数４】
2008108294.tif 000006
このように拡張した拡張拡散符号Ｂｊでは循環性を持つため、同期点がシフトしても式（２）で示した周期相関関数が正常に計算できる。【００４９】
実際には、情報信号の各情報ビット１，０の２値情報に対応した拡散符号ｂｊと＾ｂｊとを与えることができる。ここで、本明細書の本文中では、上部に記号＾が付された符号名を、その符号名の前に記号＾を付することにより代替表示している。一つの構成法では、符号＾ｂｊは符号ｂｊの反転を表している。拡散符号＾ｂｊは、逆拡散符号ａｊとの相関関数が同期点τ＝０において負のピーク値を持つものである。符号ａｊと符号＾ｂｊの組は、ＺＣＺ符号＾Ｓ（Ｎ，Ｍ，Ｚｃｚ，−ω）を構成する。【００５０】
送信部１では、２値情報（１，０）の一方（例えば、１）に対して、符号ｂｊに基づく拡張符号Ｂｊを送信し、他方（例えば、０）に対して、符号＾ｂｊに基づく拡張符号＾Ｂｊを送信する。受信部２では、受信信号の検波出力に対して、各送信局に割り当てられた拡散符号ｂｊに対応する逆拡散符号ａｊによる相関処理により情報信号を復調する。このとき、零相関領域Ｚｃｚの大きさは同期点のばらつきを吸収可能であるように設定されているので、理論上は他局間干渉を完全に除去できる。【００５１】
ＺＣＺ符号の構成をもって干渉無く情報を復調できる方式を以下に説明する。長さＮ１＝３のＭ系列（平方剰余系列）の符号ｍをｍ＝（−＋＋）とする。また、長さＮ２＝８のＭ系列型アダマール符号（Ｍ系列を１つずつシストして構成した符号）Ｈを式（５）とする。ここで、全ての要素が１の行は除かれている。なお、符号ｍ，Ｈの要素＋，−は要素１，−１を省略して表したものである。【００５２】
【数５】
2008108294.tif 000007
第１の構成法により長さＮ１・Ｎ２＝２４、系列数Ｍ＝Ｎ２−１＝７のＺＣＺ符号Ｓ（２４，７，２，８）が構成できる。これは式（６）で表される。【００５３】
【数６】
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図９に符号ａ１と符号Ｂ１の相関特性を示し、図１０に符号ａ１と符号＾Ｂ１の相関特性を示す。符号Ｂ１、符号＾Ｂ１は、後述の式（７）で示される。ここで、図９と図１０では、相関関数の同期点τ＝０におけるピーク値が正負逆方向に現れていることが分かる。【００５４】
したがって、情報１を符号Ｂ１で送り、情報０を符号＾Ｂ１で送れば、情報を確実に識別できる。ここで、零相関領域Ｚｃｚ＝２の区間において、同期点がシフトしたときに零相関領域の利点を保つためには、周期相関関数が式（２）として計算できなければならない。そのために、以下のガードチップを付加した長さＬ＝Ｎ＋２Ｚｃｚ＝２８の符号Ｂ１、符号＾Ｂ１を式（７）のように拡張して構成する。【００５５】
【数７】
2008108294.tif 000009
拡張された符号Ｂ１，＾Ｂ１と符号ａ１との自己相関関数の値は、同期点τ＝０においてはピーク値±ωとなり、同期点以外の零相関領域では自己相関関数および相互相関関数のいずれも０となるので他局間干渉やマルチパス干渉を除去して情報を復調できる。【００５６】
すなわち、送信側は２値情報（１，０）を送るために、それらに対応して異なった２値系列（符号Ｂ１，＾Ｂ１）を選択して送信し、受信側では同じ２相系列（符号ａ１）との相関を計算してピーク値が正または負となることより情報を復調できる。【００５７】
各送信局では２値情報の各ビットの１と０に対応させて、自局に割り当てられた２値系列（拡張拡散符号Ｂ１，＾Ｂ１）のどちらかを選択し、情報フレームの先頭が同期点にほぼ一致して受信されるように近似的な同期制御をして情報フレームを送信する。受信局では情報を復調したい希望局に対応する２相系列（逆拡散符号ａ１）を用いて受信信号との相関処理を行い、正または負のピーク値によって２値情報を復調する。【００５８】
図１１は、受信強度に違いがある場合の通信システム２０を示す図である。希望局（送信機Ａ）の信号が他局（送信機Ｂ）の信号よりも小さい場合は、一般的には希望局の信号を誤り無く復調するのは困難である。このため従来のＣＤＭＡ通信方式では、受信局での受信強度が同程度となるように送信局側の送信電力を調整する電力制御が行われていた。本発明の場合は、図１１に示すように、希望局（送信機Ａ）の信号が他局（送信機Ｂ）の信号よりも小さくても、問題なく希望局の信号を復調できる。【００５９】
これは、同期許容範囲（零相関領域）では、他局からの干渉信号を完全に除去できるので、他局からの信号の受信強度が大きくても問題が生じないためである。これにより、本発明では電力制御を行わずに通信距離の遠近問題を解決することができる。このため、通信システムのトータルコストを低減させるとともに、信頼性の高い通信を行うことができる。【００６０】
前述のように、ＺＣＺ符号の系列数に対する数学的上界を示し、ＺＣＺ符号の具体的な２つの構成法を示した。これらのＺＣＺ符号は、系列数が数学的上界にほぼ到達しており、伝送効率の高いシステムが構築可能である。また、それぞれのＺＣＺ符号は異なる性質を有するので、それぞれの特徴を生かしたシステムへの適用が考えられる。【００６１】
例えば、第１の構成法によるＺＣＺ符号は零相関領域の幅を選択することができるので、システムの同期許容時間に相当する零相関領域を有する符号を用いることで信頼性の高いシステムを構築することができる。第２の構成法によるＺＣＺ符号は系列長の半分のピーク値をとり、系列数も系列長の約半分と多いため、伝送効率の高いシステムが構築可能である。また、零相関領域はＺｃｚ＝１と固定であるが、伝送速度（チップ幅）を変えることで同期許容時間を変更することもできる。このように、多様なシステムが考えられる。【００６２】
以上のように、ＺＣＺ符号を使用することにより、零相関領域での相互相関値が０となる符号の集合が構築できる。これらの符号を利用した通信システムでは、厳密な同期制御を行うことなく、近似的な同期制御を行うだけで、他局間干渉やマルチパスによる干渉を完全に除去できる。このため、本発明によれば、低コストで信頼性が高く、伝送効率も高い通信システムが構築でき、近距離無線通信にも有効に適用できる。【００６３】
その他にも次のような利点がある。同期信号を全ての送信側に送信すれば、複数の送信局がその同期信号に基づいて送信開始することにより近似同期制御できるので、近似同期制御に対するハードウエアのコストは非同期の場合とほとんど変わらず、低コストで実現可能である。最も情報誤りの要因となる他局間干渉は原理的には完全除去できるので、伝送効率が飛躍的に向上する。受信強度によらず干渉除去できるので、原理的には送信側のレベルを電力制御する必要がない。送信側が複数の拡散符号を用いることより、情報伝送速度を可変できるような通信システムが容易に構築できる。送信側では２値情報に対して送信系列のうちの１つを同期信号に合わせてＡＳＫ送信し、受信側では受信信号のレベルを検出（ノンコヒーレント検波）し、受信系列との相関より正か負のピーク値を検出して情報復調できるので、送受信のための回路が簡単である。【００６４】
次に、以上のような近似同期ＣＤＭＡ通信方式を利用した本発明の送信装置、受信装置および送受信装置の構成について図面を参照して説明する。図１２は、本発明の送受信装置を使用した通信システムを示す概略図である。通信領域内には同期制御信号送信装置７が少なくとも１つ存在し、一定時間間隔で同期制御信号を発信している。複数の送信装置４，４，…と受信装置６は、その同期制御信号を受信して近似同期制御に利用するのである。送信側は複数の送信局が同時に送信可能である。図１２ではＭ個の送信装置４（送信１，送信２，…，送信ｊ，…，送信Ｍ）が示されている。【００６５】
Ｍ個の送信局は、各送信局に割り当てられた互いに異なる送受信符号セットを持っている。例えば、送信ｊは、情報（１，０）を送るための拡散処理用の符号Ｂｊ，＾Ｂｊと、逆拡散処理用の符号ａｊの送受信符号セットを持っている。この送受信符号セットはＺＣＺ符号を構成するものであり、近似同期制御によって他局間干渉することなくＣＤＭＡ通信を行うことが可能である。これにより、送信１，…，送信Ｍと受信装置６とは他局間干渉を排除して同時に通信することができる。受信装置６は、受信を希望する任意の送信局（送信ｊ）を選択的に受信することができ、また、送信１，…，送信Ｍの全ての送信情報を互いに干渉することなく同時に受信することもできる。【００６６】
図１３は、同期制御信号と送信データの送信タイミングの関係を示す図である。送信データは各ビットが拡散処理された情報フレームの集合として送信される。すなわち、送信データは所定ビット数、所定フォーマットの送信データ群（フレーム）に構成されている。図示のように、同期制御信号は、送信データ群と重ならないように、専用の同期時間領域Ｔｓ内で送信することが好ましい。【００６７】
また、この場合、同期制御信号は１つの情報フレーム（送信データ１ビット）と同じ時間幅を持っているが、同期制御信号の両側にそれぞれ情報フレーム１つ分の空白時間を設けることが好ましい。すなわち、同期時間領域Ｔｓは情報フレーム３個分の時間幅を持っており、その同期時間領域Ｔｓでは送信データを送信しないようにする。このようにすることで、同期点の検出を正確に誤りなく行うことができる。【００６８】
同期制御信号には、自己相関性の鋭い符号が適用され、変調された同期制御信号が同期制御信号送信装置７から送信される。同期制御信号は、非周期自己相関特性の鋭い系列やそれを繰り返した系列、あるいは、周期自己相関関数の鋭い系列を繰り返した系列を送信する。同期制御信号として非周期自己相関性の鋭いＺＣＺ符号を使用すれば、ハードウエアコストを低減することができる。それは、ＺＣＺ符号を同期信号として使用すると、送信装置は同期制御信号発生器と兼用でき、また、復調装置で同期制御受信を行なえるからである。【００６９】
このように、同期制御信号は、ＺＣＺ符号や自己相関性の鋭い符号を使用することが好ましいが、それ以外のものも使用できる。また、同期制御信号は、送信データの搬送波とは異なる周波数領域を使用することもできる。さらに、同期制御信号の前あるいは後に搬送波のみを一定時間送出するようにすることもできる。その場合、各送信装置、受信装置は、その搬送波信号を利用して搬送波周波数が変化しないように発振回路の周波数を修正することができる。【００７０】
図１４は、本発明の送信装置４の構成を示すブロック図である。送信装置４は、前述のように、近似同期ＣＤＭＡ通信方式により送信データを送信するものであり、他の送信装置と重複しないように割り当てられた送受信符号セットを記憶している。なお、送信のみの利用であれば、拡散処理用の符号（Ｂｊ，＾Ｂｊ）のみを記憶し、逆拡散処理用の符号（ａｊ）はなくてもよい。【００７１】
送信装置４は、使用可能なＭ個の送受信符号セットの全部または一部を記憶しておき、その中から通信時に使用する送受信符号セットを選択する。送受信符号セットの割り当ては、予め固定的に割り当てておいてもよく、または、通信時に基地局や同期局などからの制御信号によって動的に割り当てるようにしてもよい。通信時に使用する送受信符号セットは１つだけとは限らず、複数の送受信符号セットを使用することもできる。複数の送受信符号セットを使用すれば、同時に複数ビットの送信データを送ることができる。【００７２】
例えば、８個の送受信符号セットを用意すれば、その内のどの送受信符号セットを送信するかで８種類（＝３ビット）の情報を送信することができる。この送信形態はＭ−ａｒｙ方式と呼ばれている。また、複数の送受信符号セットを同時に使用して送信することにより、組み合わせの数に相当する種類の互いに区別可能な情報を送信することができる。このように、複数の送受信符号セットを使用して、同時に複数ビットの送信データを送ることができる。【００７３】
送信データは送信データ作成部４１で所定ビット数、所定フォーマットの送信データ群（フレーム）に構成されて拡散処理部４３に送られる。符号セット選択制御部４２は、拡散処理に使用する符号セットを拡散処理部４３に指示し、また、符号の使用形態（Ｍ−ａｒｙ、組み合わせ等）を指定する。拡散処理部４３には使用可能な複数の送受信符号セットが記憶されている。拡散処理部４３は、符号セット選択制御部４２からの制御信号により、使用する送受信符号セットと使用形態を決定し、送信データの各ビットに拡散処理を施して情報フレームを作成し、変調部４４に出力する。【００７４】
一方、同期制御信号送信装置７から送信された同期制御信号は、同期受信部４６によって受信される。同期制御信号は、ＺＣＺ符号や自己相関性の鋭いその他の符号として送信される。同期受信部４６においては、受信信号と所定符号（同期制御信号用逆拡散符号）との相関処理によって同期制御信号の同期点を検出する。そして、同期受信部４６はその同期点を示す信号をビット同期信号作成部４７に出力する。【００７５】
ビット同期信号作成部４７では、その同期点を示す信号と内蔵クロックとによりビット同期信号を作成する。ビット同期信号は、送信データの各ビットに対応する情報フレームの先頭チップの出力タイミングを示す信号である。また、ビット同期信号は同期時間領域Ｔｓ（図１３参照）では出力しないように制御されており、同期時間領域Ｔｓ以外の時間領域で出力される。拡散処理部４３は、ビット同期信号に従って情報フレームを変調部４４に出力する。変調部４４では搬送波が情報フレームの系列によってＡＳＫ変調され、その変調波はさらに送信出力部４５を介して伝送空間（伝送路）に送信される。【００７６】
なお、図１４では、送信出力部４５と同期受信部４６のそれぞれにアンテナが設けられているが、１つのアンテナを送信出力部４５および同期受信部４６で共用することができる。【００７７】
図１５は、本発明の受信装置５の構成を示すブロック図である。この受信装置５は、受信波を自乗検波（包絡線検波）によって検波するものであり、装置の構成が簡単化されるため低コストで製造できる。この受信装置５は、光領域でのＯＯＫ変調の通信にも適用できる。自乗検波部５１では受信信号の自乗検波を行い、検波信号はさらにローパスフィルタを介して低域成分が相関処理部５２に送られる。【００７８】
相関処理部５２は、受信信号と所定符号（同期制御信号用の逆拡散符号）との相関処理によって同期制御信号の同期点を検出する。そして、相関処理部５２はその同期点を示す信号をビット同期信号作成部５３に出力する。ビット同期信号作成部５３では、その同期点を示す信号と内蔵クロックとによりビット同期信号を作成する。ビット同期信号は相関処理部５２に送られる。また、相関処理部５２は、受信信号とデータ復調用の逆拡散符号との相関処理を行い、送信データの復調を行う。相関処理部５２には、Ｍ個の送受信符号セットの逆拡散符号（ａ１，…，ａＭ）が記憶されている。【００７９】
送信データの復調は、複数の送信局に対応する複数の逆拡散符号に対する相関処理を同時に行うことができ、全ての送信局からの送信データを同時に復調することができる。また、ビット同期信号を相関処理の基準タイミングとして利用することにより、情報フレームの同期点を検出する処理を軽減することができ、全ての送信データの同時復調の処理が容易となる。【００８０】
実際には、受信信号は、中間周波数に変換され、それらをデジタル化して、絶対値（または二乗値）を取り、受信符号との相関処理より情報復調する。この相関処理部５２は、マッチドフィルターを使用して、全ＺＣＺ系列と相関処理可能とすることができ、回路素子も少なくすることができる。【００８１】
一般に、非同期ＣＤＭＡ方式では、自乗検波による復調方式を使用すると他局間干渉が増大して多重化できないが、本発明の場合、ＺＣＺ符号を使用しているので、他局間干渉を完全に除去するには至らずとも低く抑えることが可能となる。ただし、自乗検波による復調方式を使用した場合、ＣＤＭＡによる多元接続通信の用途には他局間干渉が現れるので不向きである。それでも、単一通信の用途においては、自局のマルチパスによる影響を低減することが可能である。【００８２】
また一般に、各送信信号の搬送波を完全に一致させることは困難であり、さらに送信局や受信局の移動によるドプラー効果から搬送波周波数が変化してしまう。そのため、搬送波の差を補正する必要があり回路が複雑となる。ＦＤＭＡ、ＴＤＭＡあるいはＣＳＭＡによる多元接続方式を使用する場合、本発明の自乗検波による受信装置５は、そのような不具合が生じることはなく、低コストで提供できる。【００８３】
図１６は、本発明の他の形態の受信装置６の構成を示すブロック図である。この受信装置６は、受信波を位相が互いに９０度異なる２つの参照波によって検波するものであり、自乗検波による受信装置よりも復調データの誤り率を低減させることができる。ここでは、この検波方式をＩＱ分離検波と呼ぶことにする。ＩＱ分離検波の検波部は、局部発振器６１、移相器６２、混合器６３，６４によって構成されている。【００８４】
局部発振器６１からは、通信に使用される搬送波と同一周波数の参照波が発生される。一方の混合器６３では、受信波と参照波がそのまま混合され、ローパスフィルタを介してその低域成分が相関処理部６５に送られる。混合器６３から相関処理部６５への入力信号をＩ成分とする。他方の混合器６４では、移相器６２によって位相を９０度変化させた参照波と受信波とが混合され、ローパスフィルタを介してその低域成分が相関処理部６５に送られる。混合器６４から相関処理部６５への入力信号をＱ成分とする。【００８５】
送信局ｊが拡散処理用の符号（Ｂｊ，＾Ｂｊ）を使用するとして、逆拡散処理用の符号ａｊとＩ成分との相関処理結果をＩｊとし、符号ａｊとＱ成分との相関処理結果をＱｊとする。送信データ群の最初からｋ番目（ｋ＝０，１，２，…）の１ビットのデータをｄ(k)とし、データｄ(k)に対する相関処理結果をＩｊ(k)，Ｑｊ(k)とする。ここで、先頭ビットのデータ：ｄ(0)＝０と仮定すると、次の式（８）が成り立つ。【００８６】
（−１）ｄ(k)＝｛Ｉｊ(k)＋Ｑｊ(k)｝／｛Ｉｊ(0)＋Ｑｊ(0)｝  ・・・（８）
すなわち、先頭ビットのデータを０に固定すれば、この式（８）によってデータｄ(k)を復調することができる。式（８）は、右辺の値が１または−１となることを示しており、さらに、右辺の値が１であればｄ(k)＝０となり、右辺の値が−１であればｄ(k)＝１となることを表している。同様に、先頭ビットのデータを１に固定してもデータｄ(k)を復調することができるが、その場合はｄ(k)の値が逆になる。【００８７】
なお、実際には、式（８）のようなＩＱ成分の和だけでなく、次の式（９）のようにＩＱ成分の差も計算し、和と差の各々の絶対値が大きい方の式を適用することにより、雑音の影響を小さく抑えることができる。
（−１）ｄ(k)＝｛Ｉｊ(k)−Ｑｊ(k)｝／｛Ｉｊ(0)−Ｑｊ(0)｝  ・・・（９）【００８８】
相関処理部６５では、Ｉ成分およびＱ成分と符号ａｊとの相関処理が行われ、その結果をビット判定部６７に送る。相関処理部６５には、Ｍ個の送受信符号セットの逆拡散符号（ａ１，…，ａＭ）が記憶されている。ビット判定部６７では式（８）などによりデータｄ(k)を復調する。【００８９】
また、相関処理部６５は、受信信号（Ｉ成分およびＱ成分）と所定符号（同期制御信号用の逆拡散符号）との相関処理によって同期制御信号の同期点を検出する。そして、相関処理部６５はその同期点を示す信号をビット同期信号作成部６６に出力する。ビット同期信号作成部６６では、その同期点を示す信号と内蔵クロックとによりビット同期信号を作成する。ビット同期信号は相関処理部６５およびビット判定部６７に送られる。相関処理部６５はビット同期信号を基準として相関処理を行い、ビット判定部６７はビット同期信号に基づいて式（８）などにより各ビットデータｄ(k)を復調する。【００９０】
送信データの復調は、複数の送信局に対応する複数の逆拡散符号に対する相関処理を同時に行うことができ、全ての送信局からの送信データを同時に復調することができる。また、ビット同期信号を相関処理の基準タイミングとして利用することにより、情報フレームの同期点を検出する処理を軽減することができ、全ての送信データの同時復調の処理が容易となる。【００９１】
このＩＱ分離検波による受信装置６は、送信局の数が最大値Ｍまで完全に他局間干渉を除去できるという特徴がある。なお、図１６においては、２つの混合器を設けているが、受信信号のデジタル処理によってＩＱ分離検波を行う場合には、混合器（乗算器）は１つだけでよく、デジタル処理によってＩ成分、Ｑ成分を演算することが可能である。【００９２】
以上では、送信装置４、受信装置５および受信装置６について説明したが、双方向通信を行う場合には、送信装置と受信装置の両者を組み込んだ送受信装置として構成する。受信装置としては、用途や通信環境に応じて受信装置５または受信装置６の適切な方を選択することができる。また、送受信装置の内部の送信装置と受信装置のアンテナは１つを共用することができる。【００９３】
また、同期制御信号送信装置７としては専用の装置でもよいが、送信装置４を流用することもできる。同期制御信号送信装置７として動作する送信装置４では、同期受信部４６を動作させず、ビット同期信号作成部４７の内蔵クロックによって、図１３に示すようなタイミングで同期制御信号と送信データを送信すればよい。複数の送信装置や送受信装置によって通信する場合、そのいずれか１つを同期制御信号送信装置としても動作させることにより、低コストで図１２に示すような通信システムを実施することができる。【００９４】
以上のように、本発明の送信装置、受信装置、送受信装置を使用することにより、低コストでＣＤＭＡ通信システムを構築することができ、多元接続通信を利用することができる。本発明では複数の送信局による同時通信が可能でありリアルタイム性に優れている。送信装置は複数の送受信符号セットを持ち、それらを選択することによって、単独の符号セットによる基本的な通信や、複数の符号セットによる複数ビット同時送信などを自由に切り換えることができ、多様な通信システムに対応可能である。【００９５】
特に、近距離無線通信分野において種々の応用形態が可能となる。例えば、種々の家電製品の遠隔操作機（リモコン）を１つに集約することが可能となる。家電製品ごとに異なる送受信符号セットを割り当てるようにすれば、意図しない家電製品の誤動作を防止することができる。また、ビデオゲーム機などにおけるコントローラの多種類の入出力信号をゲーム機本体との間で送受信することも可能である。ワイヤレスの多点センサや操作自由度を大幅に増加したコントローラが実現でき、現実感の優れたゲームが可能となる。ワイヤレスの多点センサはスポーツ分野や健康分野にも利用できる。【００９６】
その他、ＩＣタグ、ＩＣカード、電子名刺などへの応用も可能である。また、電子回路中の情報伝送は、従来はプリント基板等の配線によってなされているが、回路の複雑化により多層基板等の配線設計がますます困難になっている。このような電子回路中の情報伝送を、本発明の送受信装置によって行うようにすれば、配線パターンの設計が容易になる。また、もちろんコンピュータや情報機器間のワイヤレスＬＡＮやその他の無線情報伝送にも利用できる。アクセスポイントとの間のインフラストラクチャー・モード通信や端末間のアドホック・モード通信にも対応でき、自由度が大きく応用範囲の広い通信が可能となる。【００９７】
なお、以上の送信装置、受信装置、送受信装置において、変調方式はＡＳＫ，ＯＯＫとしているが、ＰＳＫやＦＳＫなどの他の変調方式も利用できる。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明の送信装置、受信装置、送受信装置を使用することにより、低コストでＣＤＭＡ通信システムを構築することができ、多元接続通信を利用することができる。特に、近距離無線通信分野において種々の応用形態が可能となる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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