(57)【要約】【課題】トーン数を減少させることなく、ホッピング速度を上げる。【解決手段】送信部１０は、ＦＨ−ＭＭＦＳＫに従った通信フレームを構成する各チップについて、切出し部分から当該チップを復元できるように当該チップの一部を切出し、切出した一部を切出しチップとして当該チップを置き換えることにより、当該通信フレームの短縮フレームを生成して送信する。受信部２０は、短縮フレームを受信し、受信した短縮フレームを構成する各切出しチップについて、当該切出しチップから対応するチップを復元して、当該切出しチップを復元したチップに置き換えることにより、通信フレームを復元する。【選択図】図１
2006080963.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＦＨ-ＭＭＦＳＫ（Frequency Hopping - M-ary Multilevel FSK）あるいはＦＨ-Ｍ３ＦＳＫ（Frequency Hopping - M-ary Multilevel Multitone FSK）を用いた通信方法であって、
送信側装置が、
ＦＨ−ＭＭＦＳＫあるいはＦＨ−Ｍ３ＦＳＫに従った通信フレームを構成する各チップについて、切出し部分から当該チップを復元できるように当該チップの一部を切出し、切出した一部を切出しチップとして当該チップと置き換えることにより、前記通信フレームの短縮フレームを生成して送信し、
受信側装置が、
前記短縮フレームを受信し、受信した前記短縮フレームを構成する各切出しチップについて、当該切出しチップから対応するチップを復元して、当該切出しチップを復元したチップに置き換えることにより、前記通信フレームを復元すること
を特徴とする通信方法。
【請求項２】
請求項１に記載の通信方法であって、
前記通信フレームは、ＦＨ−ＭＭＦＳＫに従った通信フレームであり、
前記チップには、余弦波で表現されるトーンが格納されており、
前記送信側装置は、前記通信フレームを構成する各チップについて、当該チップの先頭からチップ時間の半分の時間幅を持つ部分を切出し、切出し部分を切出しチップとして当該チップと置き換えることにより、前記通信フレームの短縮フレームを生成し、
前記受信側装置は、前記短縮フレームを構成する各切出しチップを、当該切出しチップと当該切出しチップのコピーとを繋ぎ合せることで得られるチップに置き換えることにより、前記通信フレームを復元すること
を特徴とする通信方法。
【請求項３】
請求項２に記載の通信方法であって、
前記受信側装置は、前記短縮フレームを構成する各切出しチップについて、当該切出しチップに格納されているトーンが、チップ幅の偶数倍分の１の周期を持つ波形（以下、偶数波と呼ぶ）で表現されている場合は、当該切出しチップを、当該切出しチップと当該切出しチップのコピーとを繋ぎ合せることで得られるチップに置き換え、チップ幅の奇数倍分の１の周期を持つ波形（以下、奇数波と呼ぶ）で表現されている場合は、当該切出しチップを、当該切出しチップと当該切出しチップを位相反転させてコピーしたものとを繋ぎ合せることで得られるチップに置き換えること
を特徴とする通信方法。
【請求項４】
請求項３に記載の通信方法であって、
前記受信側装置は、前記短縮フレームを構成する各切出しチップについて、当該切出しチップに格納されているトーンの先頭および終端における電圧極性に基づいて、当該切出しチップに格納されているトーンが偶数波で表現されているか、それとも、奇数波で表現されているかを判断すること
を特徴とする通信方法。
【請求項５】
請求項２乃至４のいずれか一項に記載の通信方法であって、
前記送信側装置は、前記通信フレームを構成する各チップについて、当該チップから切出す第１の切出しチップに格納されているトーンが奇数波で表現される場合、当該チップの次のチップから切出す第２の切出しチップに格納されているトーンが偶数波で表現されるならば、当該第２の切出しチップを位相反転させること
を特徴とする通信方法。
【請求項６】
請求項１に記載の通信方法であって、
前記通信フレームは、ＦＨ−Ｍ３ＦＳＫに従った通信フレームであり、
前記チップには、時間軸方向に左右対称な波形で表現されるトーンが格納されており、
前記送信側装置は、前記通信フレームを構成する各チップについて、当該チップを中心から２つに分割し、その一方を切出しチップとして当該チップと置き換えることにより、前記通信フレームの短縮フレームを生成し、
前記受信側装置は、前記短縮フレームを構成する各切出しチップを、当該切出しチップと、当該切出しチップの先頭が終端となり終端が先頭となるように当該切出しチップの時間軸を反転させてコピーしたものとを繋ぎ合せることで得られるチップに置き換えることにより、前記通信フレームを復元すること
を特徴とする通信方法。
【請求項７】
ＦＨ-ＭＭＦＳＫ（Frequency Hopping - M-ary Multilevel FSK）あるいはＦＨ-Ｍ３ＦＳＫ（Frequency Hopping - M-ary Multilevel Multitone FSK）を用いた通信装置であって、
ＦＨ−ＭＭＦＳＫあるいはＦＨ−Ｍ３ＦＳＫに従った通信フレームを構成する各チップについて、切出し部分から当該チップを復元できるように当該チップの一部を切出し、切出した一部を切出しチップとして当該チップと置き換えることにより、前記通信フレームの短縮フレームを生成する手段と、
生成した短縮フレームを送信する送信手段と、を有すること
を特徴とする通信装置。
【請求項８】
ＦＨ-ＭＭＦＳＫ（Frequency Hopping - M-ary Multilevel FSK）あるいはＦＨ-Ｍ３ＦＳＫ（Frequency Hopping - M-ary Multilevel Multitone FSK）を用いた通信装置であって、
請求項７に記載の通信装置が送信した短縮フレームを受信する受信手段と、
受信した短縮フレームを構成する各切出しチップについて、当該切出しチップから対応するチップを復元して、当該切出しチップを復元したチップに置き換えることにより、ＦＨ−ＭＭＦＳＫあるいはＦＨ−Ｍ３ＦＳＫに従った通信フレームを復元する手段と、を有すること
を特徴とする通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＦＨ-ＭＭＦＳＫ（Frequency Hopping - M-ary Multilevel FSK）あるいはＦＨ-Ｍ３ＦＳＫ（Frequency Hopping - M-ary Multilevel Multitone FSK）を用いた通信技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
周波数ホッピング（FH:Frequency Hopping）を用いた無線通信技術として、ＦＨ-ＭＭＦＳＫおよびＦＨ-Ｍ３ＦＳＫが提案されている（特許文献１、非特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００-９１９５７号公報
【非特許文献１】Akihiko OSHINOMI, Gen MARUBAYASHI, Shinich TACHIKAWA, and Masanori HAMAMURA, "Trial Model of The M-ray Multilavel FSK Power-line Transmission Modem", ISPL2003, Proceedings of the 7th International Symposium on Power-Line Communications and IＴｃ Applications, March 26-28, 2003, Kyoto, Japan
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ＦＨ-ＭＭＦＳＫおよびＦＨ-Ｍ３ＦＳＫでは、通信フレームを構成する各チップに格納されるトーン（レベルを表す周波数スペクトル）の数とチップの時間幅とは、トレードオフの関係にある。
【０００５】
図１１（Ａ）は、従来のＦＨ-ＭＭＦＳＫおよびＦＨ-Ｍ３ＦＳＫの通信フレームを模試的に表した図である。図１１（Ｂ）は、従来のＦＨ-ＭＭＦＳＫおよびＦＨ-Ｍ３ＦＳＫの通信フレームを構成する各チップに格納可能なトーンを模試的に表した図である。図示するように、通信フレームは、ＡＧＣ用プリアンブル１０９１と、同期信号１０９２と、少なくとも１ホッピング分のチップ１０９３と、を有する。各チップ１０９３にはトーン１０９４が格納される。また、図示していないが、各チップ１０９３の前方にはサイクリックプリフィックスが付加されている。
【０００６】
チップ１０９３のチップ幅（時間）をＴｃとした場合、幅Ｔｃの矩形パルスでトーン１０９４を切り取ることになるので、周波数スペクトルのメインローブ幅（周波数帯域）が２／Ｔｃとなる。また、隣合うトーン１０９４の干渉を避けるためには、隣合うトーン１０９４同士を直交させる必要があり、従って、隣合うトーン１０９４同士の周波数間隔（中心周波数の間隔）は１／Ｔｃとなる。このため、決められた周波数帯域においてチップ１０９３に格納可能なトーン数を増やすと、チップ幅Ｔｃが長くなってホッピング速度（単位時間当たりに送信できるホッピングの数）が低下する。一方、ホッピング速度を上げると、チップ幅Ｔｃが短くなり、決められた周波数帯域におけるチップ１０９３に格納可能なトーン数が減少する。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ＦＨ−ＭＭＦＳＫおよびＦＨ−Ｍ３ＦＳＫによる通信において、トーン数を減少させることなく、ホッピング速度を上げることができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明では、送信側において、ＦＨ−ＭＭＦＳＫあるいはＦＨ−Ｍ３ＦＳＫの通信フレームを構成する各チップについて、切出し部分から当該チップを復元できるように当該チップの一部を切出し、切出した一部を切出しチップとして当該チップと置き換えることにより、短縮フレームを生成し送信する。一方、受信側において、受信した短縮フレームを構成する各切出しチップから各チップを生成し、通信フレームを復元する。
【０００９】
例えば、本発明は、ＦＨ-ＭＭＦＳＫ（Frequency Hopping - M-ary Multilevel FSK）あるいはＦＨ-Ｍ３ＦＳＫ（Frequency Hopping - M-ary Multilevel Multitone FSK）を用いた通信方法であって、
送信側装置が、ＦＨ−ＭＭＦＳＫあるいはＦＨ−Ｍ３ＦＳＫに従った通信フレームを構成する各チップについて、切出し部分から当該チップを復元できるように当該チップの一部を切出し、切出した一部を切出しチップとして当該チップと置き換えることにより、前記通信フレームの短縮フレームを生成して送信し、
受信側装置が、前記短縮フレームを受信し、受信した前記短縮フレームを構成する各切出しチップについて、当該切出しチップから対応するチップを復元して、当該切出しチップを復元したチップに置き換えることにより、前記通信フレームを復元する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、前記の構成により、トーン数を減少させることなく、ホッピング速度を上げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１２】
<<第１実施形態>>
先ず、本実施形態の第１実施形態として、本発明をＦＨ−ＭＭＦＳＫに適用した場合を例にとり説明する。
【００１３】
図１は、本発明の第１実施形態が適用されたＦＨ−ＭＭＦＳＫ用モデム装置の概略図である。図示するように、本実施形態のＦＨ−ＭＭＦＳＫ用モデム装置は、送信データをＦＨ−ＭＭＦＳＫ信号に変換して送信する送信部１０と、ＦＨ−ＭＭＦＳＫ信号を受信して受信データに変換する受信部２０と、を有する。
【００１４】
送信部１０は、Ｓ／Ｐ（Serial／Parallel）変換部１０１と、レベル変換部１０２と、パターン選択部１０３と、ホッピングパターン記憶部１０４と、加算部１０５と、剰余演算部１０６と、レベル−周波数演算部１０７と、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）部１０８と、ＣＰ（cyclicprefix）付加部１０９と、波形切取り部１１０と、位相制御部１１１と、同期信号付加部１１２と、ＤＡ（Digital Analog）変換部１１３と、ＡＦＥ（Analog Front End）部１１４と、を有する。送信部１０に入力されたＫビットのシリアルデータ（送信データ）は、Ｓ／Ｐ変換部１０１でパラレルデータに変換され、その上位（または下位）Ｋ１ビットがレベル変換部１０２に入力され、残りのＫ２ビットがパターン選択部１０３に入力される。
【００１５】
レベル変換部１０２は、Ｓ／Ｐ変換部１０１から入力されたＫ１ビットのパラレルデータを、当該パラレルデータが示す値に応じたレベルに変換する。そして、変換されたレベルが１ホッピングを構成するチップ数分（チップ幅（１チップの時間幅）をＴｃとする）連続して構成されたレベルパターンを加算部１０５に出力する。
【００１６】
図２（Ａ）は、レベル変換部１０２が出力するレベルパターン１０２１を模試的に表した図である。この例では、１ホッピングのチップ数＝５、Ｋ１ビットのビット数＝３、そして、Ｋ１ビットのパラレルデータが「０１１」の場合を示している。レベル数８の場合、取り得るビット数は３となる。
【００１７】
パターン選択部１０３は、Ｓ／Ｐ変換部１０１から入力されたＫ２ビットのパラレルデータが示す値に対応付けられたホッピングパターンをホッピングパターン記憶部１０４から読み出して加算部１０５に出力する。ここで、ホッピングパターン記憶部１０４には、Ｋ２ビットのパラデータがとり得る値毎にホッピングパターンが記憶されている。なお、ホッピングパターンのチップ数、レベル数は、レベル変換部１０２が出力するレベルパターンのチップ数、レベル数と同じである。
【００１８】
図２（Ｂ）は、ホッピングパターン記憶部１０４に記憶されているホッピングパターン１０４１を模試的に表した図である。Ｋ２ビットのパラレルデータがとり得る値各々に対応付けるホッピングパターンは、チップ数×レベル数のマトリックスがとり得るパターンのうち、ホッピングパターンとして使える組合せ（他のホッピングパターンと識別可能な程度にバラツキがある組合せ）の中から選択される。
【００１９】
加算部１０５は、レベル変換部１０２から入力されたレベルパターンのレベルとパターン選択部１０３から出力されたホッピングパターンのレベルとをチップ毎に加算する。そして、加算結果を剰余演算部１０６に出力する。剰余演算部１０６は、加算部１０５から入力される各チップの加算結果に対して、レベルパターンおよびホッピングパターンのレベル数の剰余を演算する。つまり、加算結果をｘ、レベルパターンおよびホッピングパターンのレベル数をｎとした場合、ｘ（ｍｏｄ  ｎ）を計算する。そして、その計算結果をレベル−周波数変換部１０７に出力する。但し、計算結果が０の場合、レベル数ｎを計算結果として出力する。
【００２０】
レベル−周波数変換部１０７は、予め登録されたレベル−周波数変換テーブルを用いて、剰余演算部１０６から入力される各チップの計算結果を周波数スペクトルに変換し、ＩＦＦＴ部１０８に出力する。
【００２１】
図２（Ｃ）は、レベル−周波数変換部１０７に登録されているレベル−周波数変換テーブル１０７１を模式的に表した図である。図示するように、剰余演算部１０６の計算結果がとり得る値（レベル）毎に周波数が対応付けられている。利用される周波数は、チップ幅Ｔｃの逆数の整数倍である。なお、レベル−周波数変換テーブル１０７１を用いる代わりに、レベル−周波数変換部１０７が、予め定められた規則に従って、レベルを当該レベルに応じた周波数スペクトルに変換するようにしてもよい。
【００２２】
図２（Ｄ）は、レベル−周波数変換部１０７から出力される１ホッピング分（レベルパターンおよびホッピングパターンのチップ数分）の送信スペクトル１０７２を模式的に表した図である。この例では、加算部１０５に入力されたレベルパターン、ホッピングパターンが図２（Ａ）、図２（Ｂ）に示すパターンであり、レベル−周波数変換部１０７に登録されたレベル−周波数変換テーブルが図２（Ｃ）に示すテーブルである場合に、レベル−周波数変換部１０７から出力される送信スペクトルを示している。
【００２３】
次に、ＩＦＦＴ部１０８は、レベル−周波数変換部１０７から入力される送信スペクトル（１ホッピング分の各チップの周波数スペクトル）にＩＦＦＴ処理を施して、余弦波の波形データに変換し、波形切取り部１１０およびＣＰ付加部１０９に出力する。
【００２４】
波形切取り部１１０は、ＩＦＦＴ部１０８から入力される各チップについて、余弦波の波形データの一部を、当該一部から残りの部分を復元できるように切り出す。そして、これを切出しチップとして、対応するチップと置き換える。具体的には、図３（Ａ）に示すように、余弦波の波形データ１０９４の先頭からチップ幅の半分の時間幅（Ｔｃ／２）を持つ切出しチップを切り出し、残りを廃棄して、図３（Ｂ）に示すように、ホッピング時間を短縮する。
【００２５】
ＣＰ付加部１０９は、ＩＦＦＴ部１０８から入力される各チップについて、波形データの後部データをコピーし、これをサイクリックプリフィックスとして、波形切取り部１１０より出力される、当該チップに対応する切出しチップの波形データの前方へ付加する。
【００２６】
なお、サイクリックプリフィックスは、ＦＨ−ＭＭＦＳＫ信号の同期ずれによるチップ間干渉を回避するためのものである。図４（Ａ）に示すように、チップの波形データ（トーン）１０９４には、サイクリックプリフィックス１０９７として、この波形データ１０９４の後部データのコピーがこの波形データ１０９４の先頭に付加されている。したがって、波形切取り部１１０において、同期ズレが生じた場合でも、サイクリックプリフィックス１０９７の時間幅の範囲内であれば、切出しチップの波形データ１０９５から元のチップの波形データ１０９４を復元することができる。図４（Ｂ）は、サイクリックプリフィックス１０９７の先頭からチップ幅の半分の時間幅（Ｔｃ／２）を持つ切出しチップが切り出された場合（前方同期）を示しており、図４（Ｃ）は、サイクリックプリフィックス１０９７の終端からチップ幅の半分の時間幅（Ｔｃ／２）を持つ切出しチップが切り出された場合（後方同期）を示している。いずれの場合も、切出しチップの波形データ１０９５から元のチップの波形データ１０９４を復元することができる。
【００２７】
位相制御部１１１は、切出しチップの波形データ１０９５が奇数波であり、且つ、その切出しチップに続く次の切出しチップ（後続チップと呼ぶ）の波形データ１０９５が偶数波である場合に、後続チップの波形データ１０９５の位相を反転させる。これにより、図６（Ａ）に示すように、奇数波の切出しチップ１０９５ａ、偶数波の切出しチップ１０９５ｂの順で隣合う場合、両切出しチップの境界１０９６において、高調波が生じるが、図６（Ｂ）に示すように、偶数波の切出しチップ１０９５ｂが位相反転することにより、この高調波の発生が抑制される。なお、切出しチップの波形データ１０９５が奇数波であるか、それとも偶数波であるかは、ＩＦＦＴ部１０８の処理内容によって予め特定できる。
【００２８】
次に、同期信号付加部１１２は、位相制御部１１１より出力された、少なくとも１ホッピング分の波形データで構成される短縮フレーム（通信フレーム）の先頭に、ＡＧＣ用のプリアンブルと同期信号とを付加する。以上のようにして、同期信号付加部１１２は、ＡＧＣ用プリアンブルおよび同期信号が付加されたＦＨ−ＭＭＦＳＫ信号の短縮フレームをＤＡ変換部１１３に出力する。
【００２９】
最後に、ＤＡ変換部１１３は、同期信号付加部１１２より出力されたＦＨ−ＭＭＦＳＫ信号の短縮フレームをアナログ信号に変換する。このアナログ信号は、ＡＦＥ部１１４を介してアンテナから送信される。
【００３０】
一方、受信部２０は、ＡＦＥ部２０１と、ＡＤ（Analog Digital）変換部２０２と、同期部２０３と、偶数波−奇数波判定部２０４と、波形コピー部２０５と、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部２０６と、周波数−レベル変換部２０７と、ホッピングパターン記憶部２０８と、複数の減算部２０９１〜２０９ｎと、複数の剰余演算部２１０１〜２１０ｎと、多数決判定部２１１と、Ｐ／Ｓ（Parallel／Serial）変換部２１２と、を有する。
【００３１】
ＡＦＥ部２０１を介してアンテナから受信されたＦＨ−ＭＭＦＳＫ信号は、ＡＤ変換部２０２でデジタル信号に変換されて、同期信号検出部２０３に入力される。同期部２０３は、入力されたＦＨ−ＭＭＦＳＫ信号から同期信号を検出し、検出した同期信号に基づいてＦＨ−ＭＭＦＳＫ信号の短縮フレーム（通信フレーム）を認識する。そして、認識した短縮フレームに格納されているホッピング毎に、各切出しチップの波形データ１０９５を偶数波−奇数波判定部２０４に出力する。
【００３２】
偶数波−奇数波判定部２０４は、
次に、位相制御部１１１は、同期部２０３から出力される各切出しチップについて、波形データが、当該切出しチップの時間幅内で周期が奇数回現れる奇数波であるか、それとも偶数回現れる偶数波であるかを調べる。例えば切出しチップの波形データ１０９５の先頭における信号電圧の極性と、終端における信号電圧の極性とを調べる。そして、図５（Ａ）に示すように両者の極性が一致しない場合は奇数波と判定し、図５（Ｂ）に示すように両者の極性が一致する場合は偶数波と判定する。そして、判定結果を当該切出しチップの波形データ１０９５と共に、波形コピー部２０５へ出力する。
【００３３】
波形コピー部２０５は、偶数波−奇数波判定部２０４より判定結果と共に出力された切出しチップの波形データ１０９５について、当該判定結果が偶数波を示しているならば、図７（Ａ）に示すように、当該波形データ１０９５のコピー１０９８ａを生成し、これを当該波形データ１０９５の後方に繋ぎ合わせることで、元のチップの波形データ１０９４を生成する。一方、当該判定結果が奇数波を示しているならば、図７（Ｂ）に示すように、当該波形データ１０９５の位相を反転させたコピー１０９８ｂを生成し、これを当該波形データ１０９５の後方に繋ぎ合わせることで、元のチップの波形データ１０９４を生成する。これにより、ホッピングは、図３（Ｂ）に示す波形切取り部１１０による切取り後の状態から、図３（Ａ）に示す波形切取り部１１０による切取り前の状態に復元される。さて、波形コピー部２０５は、以上のようにして生成したチップの波形データ１０９４をＦＦＴ部２０６に出力する。
【００３４】
次に、ＦＦＴ部２０６は、波形コピー部２０５から入力される１ホッピング分の各チップの波形データ１０９３にＦＦＴ処理を施して周波数スペクトルに変換し、周波数−レベル変換部２０７に出力する。
【００３５】
周波数−レベル変換部２０７には、通信相手のレベル−周波数変換部１０７に登録されているレベル−周波数変換テーブルと同じテーブルが登録されている。そして、このテーブルを用いて、ＦＦＴ部２０４から入力される各チップの周波数スペクトルをレベルに変換し、減算部２０９１〜２０９ｎに出力する。なお、レベル−周波数変換テーブルを用いる代わりに、レベル−周波数変換部２０７が、予め定められた規則に従って、周波数スペクトルを当該周波数に応じたレベルに変換するようにしてもよい。
【００３６】
ホッピングパターン記憶部２０８には、Ｋ１ビットのパラレルデータがとり得る値毎に、当該値に対応付けられて通信相手のホッピングパターン記憶部１０４に記憶されているホッピングパターンと同じパターンが記憶されている。減算部２０９１〜２０９ｎおよび剰余演算部２１０１〜２１０ｎは、ホッピングパターン記憶部２０８に記憶されているホッピングパターン毎に設けられている。減算部２０９１〜２０９ｎは、対応するホッピングパターンのレベルと周波数−レベル変換部２０７から出力される１ホッピング分のチップのレベルとをチップ毎に減算し、その減算結果を対応する剰余演算部２１０１〜２１０ｎに出力する。剰余演算部２１０１〜２１０ｎは、対応する減算部２０９１〜２０９ｎから入力された減算結果に対して、通信相手が使用するレベルパターンおよびホッピングパターンのレベル数の剰余を演算する。つまり、減算結果をｙ、通信相手が使用するレベルパターンおよびホッピングパターンのレベル数をｎとした場合、ｙ（ｍｏｄ  ｎ）を計算する。そして、その計算結果を多数決判定部２１１に出力する。
【００３７】
多数決判定部２１１には、剰余演算部２１０１〜２１０ｎ各々に対応付けられて、当該剰余演算部２１０１〜２１０ｎが対応付けられているホッピングパターンに対応するＫ２ビットのパラレルデータのデータ値が登録されている。さて、多数決判定部２１１は、剰余演算部２１０１〜２１０ｎ各々から入力された１ホッピング分のチップの計算結果に対して多数決判定を行い、同じ計算結果を持つチップを最も多く含む１ホッピング分のチップの計算結果を出力した剰余演算部２１０１〜２１０ｎを特定する。そして、特定した剰余演算部２１０１〜２１０ｎが最も多く出力したチップの計算結果（レベル）に応じた値のＫ１ビットのパラレルデータを出力すると共に、特定した剰余演算部２１０１〜２１０ｎに対応付けられて登録されているＫ２ビットのパラレルデータを出力する。
【００３８】
最後に、Ｐ／Ｓ変換部２１２は、多数決判定部２１１から出力されたＫ１ビット、Ｋ２ビットのパラレルデータを、Ｋ１ビットを上位（あるいは下位）ビットデータとし、Ｋ２ビットを残りのビットデータとするＫビットのシリアルデータ（受信データ）に変換し出力する。
【００３９】
なお、上述したＦＨ−ＭＭＦＳＫ用モデム装置の各構成は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの集積ロジックＩＣによりハード的に実行されるものでもよいし、あるいは、ＤＳＰ（Digital Signal Prcssor）など計算機によりソフトウエア的に実行されるものでもよい。
【００４０】
以上、本発明の第１実施形態について説明した。
【００４１】
本実施形態では、送信側において、ＦＨ−ＭＭＦＳＫの通信フレームを構成する各チップについて、当該チップを復元できるように当該チップの一部を切り出し、これを切出しチップとして当該チップと置き換える。これにより、通信フレームを、ホッピング時間を短縮した短縮フレームに変換して送信する。一方、受信側において、受信した短縮フレームを構成する各切出しチップについて、当該切出しチップからチップを復元して当該切出しチップを当該復元したチップに置き換えることにより、ＦＨ−ＭＭＦＳＫの通信フレームを復元する。このため、トーン数を減少させることなく、ホッピング速度を上げることができる。
【００４２】
例えば、レベルで伝送する情報量をＫ１ビット、ホッピングパターンで伝送する情報量をＫ２ビット、トーンの周波数間隔を△ｆ、同期信号の時間幅をＪ、１つのホッピングに合まれるチップ数ｎ、そして、１つの通信フレームに格納されるホッピング数をｍとした場合、通常のＦＨ−ＭＭＦＳＫ通信における伝送速度Ｒ１（ｂｐｓ）は式１で表される。
【００４３】
伝送速度Ｒ１＝（Ｋ１十Ｋ２）×ｍ／（（ｎ＋ｍ）／△ｆ＋Ｊ））…式１
一方、本実施形態が適用されたＦＨ−ＭＭＦＳＫ通信（但し切出しチップの時間幅はＴｃ／２）における伝送速度Ｒ２（ｂｐｓ）は式２で表される。
【００４４】
伝送速度Ｒ２＝（Ｋ１＋Ｋ２）×ｍ／（（ｎ＋ｍ）／（△ｆ×２）＋J））…式２
これらの式から明らかなように、フレーム長が同期信号に対して十分に長ければ、従来に比べて略２倍の伝送速度を実現することができる。
【００４５】
<<第２実施形態>>
次に、本実施形態の第２実施形態として、本発明をＦＨ−Ｍ３ＦＳＫに適用した場合を例にとり説明する。
【００４６】
図８は、本発明の第２実施形態が適用されたＦＨ−Ｍ３ＦＳＫ用モデム装置の概略図である。図示するように、本実施形態のＦＨ−Ｍ３ＦＳＫ用モデム装置は、送信データをＦＨ−Ｍ３ＦＳＫ信号に変換して送信する送信部１０ａと、ＦＨ−Ｍ３ＦＳＫ信号を受信して受信データに変換する受信部２０ａと、を有する。
【００４７】
本実施形態の送信部１０ａが図１に示す第１実施形態の送信部１０と異なる点は、レベル−周波数変換部１０７に代えてレベル−周波数変換部１０７ａを設けた点、波形切取り部１１０に代えて波形切取り部１１０ａを設けた点、および、ＣＰ付加部１０９と位相制御部１１１とが省略されている点にある。その他は第１実施形態と同様である。
【００４８】
レベル周波数変換部１０７ａは、予め登録されたレベル−周波数変換テーブルを用いて、剰余演算部１０６から入力される各チップの計算結果を、複数の周波数の組合せからなる周波数スペクトルに変換し、ＩＦＦＴ部１０８に出力する。
【００４９】
図９（Ａ）は、レベル−周波数変換部１０７ａに登録されているレベル−周波数変換テーブル１０７１ａを模式的に表した図である。図示するように、剰余演算部１０６の計算結果がとり得る値毎、つまり、レベルパターンおよびホッピングパターンのレベル毎に、予め定められたｎ個の周波数のうちのｍ個の周波数の組合せが対応付けられている。この例では、レベルパターンおよびホッピングパターンのチップ数と同じ５個の周波数のうち、２個の周波数の組合せが対応付けられている。なお、利用される周波数は、チップの周波数（１／Ｔｃ）の整数倍である。図９（Ｂ）は、レベル−周波数変換部１０７ａから出力される１ホッピング分（レベルパターンおよびホッピングパターンのチップ数分）の送信スペクトル１０７２ａを模式的に表した図である。この例では、加算部１０５に入力されたレベルパターン、ホッピングパターンが図２（Ａ）、図２（Ｂ）に示すパターンであり、レベル周波数変換部１０７ａに登録されたレベル周波数変換テーブルが図９（Ａ）に示すテーブルである場合に、レベル−周波数変換部１０７ａから出力される送信スペクトルを示している。
【００５０】
さて、ＩＦＦＴ部１０８は、レベル−周波数変換部１０７ａから入力される送信スペクトル（１ホッピング分の各チップの周波数スペクトル）にＩＦＦＴ処理を施して、複数の余弦波が合成された波形データに変換し、波形切取り部１１０ａに出力する。上述したように、チップの周波数スペクトルに利用される各周波数はチップの周波数（１／Ｔｃ）の整数倍である。また、これらの周波数各々は余弦波の波形データに変換される。したがって、図１０に示すように、チップの波形データ１０９４ａは、チップの中心１０９９に対して時間軸方向に左右対称となる。
【００５１】
波形切取り部１１０ａは、ＩＦＦＴ部１０８より出力された各チップについて、複数の余弦波が合成された波形データ１０９４ａの先頭からチップ幅の半分の時間幅（Ｔｃ／２）を持つ切出しチップを切り出し、残りを廃棄して、ホッピング時間を短縮する。
【００５２】
一方、本実施形態の受信部２０ａが図１に示す第１実施形態の受信部２０と異なる点は、波形コピー部２０５に代えて波形コピー部２０５ａを設けた点、周波数−レベル変換部２０７に代えて周波数−レベル変換部２０７ａを設けた点、および、偶数波−奇数波判定部２０４が省略されている点にある。その他は第１実施形態と同様である。
【００５３】
波形コピー部２０５ａは、同期部２０３から出力される各切出しチップについて、切出しチップの波形データを鏡面コピーし、これを当該波形データの後方に繋ぎ合わせることで、元のチップに含まれいた、複数の余弦波が合成された波形データ１０９４ａを生成する。具体的には、切出しチップの波形データを構成する複数のサンプルデータについて、先頭のサンプルデータが終端に位置し、終端のサンプルデータが先頭に位置するように順番を入れ替え、これを当該波形データの鏡面コピーとする。
【００５４】
さて、ＦＦＴ部２０６は、波形コピー部２０５ａから入力される１ホッピング分の各チップの波形データにＦＦＴ処理を施して複数の周波数の組合せからなる周波数スペクトルに変換し、周波数−レベル変換部２０５ａに出力する。
【００５５】
周波数−レベル変換部２０５ａには、通信相手のレベル−周波数変換部１０７ａに登録されているレベル−周波数変換テーブルと同じテーブルが登録されている。そして、このテーブルを用いて、ＦＦＴ部２０６から入力される各チップの周波数スペクトル（周波数の組合せ）をレベルに変換し、減算部２０９１〜２０９ｎに出力する。
【００５６】
以上、本発明の第２実施形態について説明した。
【００５７】
本実施形態においても、上記の第１実施形態と同様に、トーン数を減少させることなく、ホッピング速度を上げることができる。
【００５８】
なお、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。例えば、上記の各実施形態では送信部および受信部の両方を備えたモデム装置に適用した場合を例にとり説明したが、送信部あるいは受信部のみを備えたモデム装置としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】図１は本発明の第１実施形態が適用されたＦＨ−ＭＭＦＳＫ用モデム装置の概略図である。
【図２】図２（Ａ）はレベル変換部１０２が出力するレベルパターン１０２１を模試的に表した図、図２（Ｂ）はホッピングパターン記憶部１０４に記憶されているホッピングパターン１０４１を模試的に表した図、図２（Ｃ）はレベル−周波数変換部１０７に登録されているレベル−周波数変換テーブル１０７１を模式的に表した図、そして、図２（Ｄ）はレベル−周波数変換部１０７から出力される１ホッピング分の送信スペクトル１０７２を模式的に表した図である。
【図３】図３（Ａ）は波形切取り部１１０による切取り前のホッピングを説明するための図、そして、図３（Ｂ）は波形切取り部１１１による切取り後のホッピングを説明するための図である。
【図４】図４（Ａ）はチップの波形データを説明するための図、図４（Ｂ）は波形切取り部１１０によりサイクリックプリフィックスの先頭から切取りが行われた場合の切出しチップの波形データを説明するための図、そして、図４（Ｃ）は波形切取り部１１０によりサイクリックプリフィックスの終端から切取りが行われた場合の切出しチップの波形データを説明するための図である。
【図５】図５（Ａ）は切出しチップの波形データが奇数波である場合における先頭および終端の信号電圧極性を説明するための図、そして、図５（Ｂ）は切出しチップの波形データが偶数波である場合における先頭および終端の信号電圧極性を説明するための図である。
【図６】図６（Ａ）は位相制御部１１１による位相反転前の２つの切出しチップの波形データ（奇数波、偶数波の順）を説明するための図、そして、図６（Ｂ）は位相制御部１１１による位相反転後の２つの切出しチップの波形データ（奇数波、偶数波の順）を説明するための図である。
【図７】図７（Ａ）は切出しチップの波形データが偶数波である場合における波形コピー部２０５での処理を説明するための図、そして、図７（Ｂ）は切出しチップの波形データが奇数波である場合における波形コピー部２０５での処理を説明するための図である。
【図８】図８は本発明の第２実施形態が適用されたＦＨ−Ｍ３ＦＳＫ用モデム装置の概略図である。
【図９】図９（Ａ）はレベル−周波数変換部１０７ａに登録されているレベル−周波数変換テーブル１０７１ａを模式的に表した図、そして、図９（Ｂ）はレベル−周波数変換部１０７ａから出力される１ホッピング分の送信スペクトル１０７２ａを模式的に表した図である。
【図１０】図１０は本発明の第２実施形態において用いられるチップの波形データを説明するための図である。
【図１１】図１１（Ａ）は従来のＦＨ−ＭＭＦＳＫおよびＦＨ−Ｍ３ＦＳＫの通信フレームを模試的に表した図、そして、図１１（Ｂ）は従来のＦＨ−ＭＭＦＳＫおよびＦＨ−Ｍ３ＦＳＫの通信フレームを構成するチップに格納可能なトーンを模試的に表した図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０…送信部、１０ａ…送信部、２０…受信部、２０ａ…受信部、１０１…Ｓ／Ｐ変換部、１０２…レベル変換部、１０３…パターン選択部、１０４…ホッピングパターン記憶部、１０５…加算部、１０６…剰余演算部、１０７…レベル−周波数変換部、１０７ａ…レベル−周波数変換部、１０８…ＩＦＦＴ部、１０９…ＣＰ付加部、１１０…波形切取り部、１１０ａ…波形切取り部、１１１…位相制御部、１１２…同期信号付加部、１１３…ＤＡ変換部、１１４…ＡＦＥ部、２０１…ＡＦＥ部、２０２…ＡＤ変換部、２０３…同期部、２０４…偶数波−奇数波判定部、２０５…波形コピー部、２０５ａ…波形コピー部、２０６…ＦＦＴ部、２０７…周波数−レベル変換部、２０７ａ…周波数−レベル変換部、２０８…ホッピングパターン記憶部、２０９…減算部、２１０…剰余演算部、２１１…多数決判定部、２１２…Ｐ／Ｓ変換部
【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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