(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数の異なる複数のキャリアを、符号系列の符号値に基づいて順次切り替えて信号を送受信する周波数ホッピング方式のスペクトル拡散通信を行う無線通信装置と、前記無線通信装置を複数含むセルと、前記セルで用いられる符号系列を制御する制御局と、を備えた無線通信システムにおける前記周波数ホッピングの符号系列の生成方法であって、
複数の異なる符号系列を生成する第１のステップと、
重複しない組合せによって二つ以上の前記生成された符号系列を接続することによって、新たな長さの符号系列を生成する第２のステップとを備え、
前記第１のステップは、リードソロモン符号を用いた多項式において、符号系列の第１番目の符号値を初期値として算出し、前記算出された符号値を前記多項式に代入して第２番目以降の符号値を繰り返し算出することによって符号系列を生成することを特徴とする符号系列の生成方法。
【請求項２】
前記第１のステップは、前記符号系列を生成するために用いるリードソロモン符号による多項式の定数項を異なる値に設定することによって、複数の異なる符号系列を生成することを特徴とする請求項１に記載の符号系列の生成方法。
【請求項３】
前記第１のステップは、前記符号系列を生成するために用いるリードソロモン符号による多項式の定数項を少なくとも２以上異なる値に設定することによって、複数の異なる符号系列を生成することを特徴とする請求項１に記載の符号系列の生成方法。
【請求項４】
前記第１のステップは、
セルにおける最大の符号系列長によって、複数の異なる符号系列を予め生成し、前記生成された符号系列を記憶し、
前記記憶された符号系列を所定の値によって剰余計算して、新たな系列長の符号系列を生成する、又は、前記記憶された符号系列のうち所定の長さを超える符号値を削除して、新たな長さの符号系列を生成することを特徴とする請求項１に記載の符号系列の生成方法。
【請求項５】
セル毎に、一つの系列値を、一つ以上の周波数チャネルの間隔を隔てて異なる周波数チャネルに割り当てることによって、セル内の無線通信装置の符号系列を設定するステップを備えることを特徴とする請求項１に記載の符号系列の生成方法。
【請求項６】
前記セルに対する一意の識別子を設定し、前記識別子と単位時間毎の符号系列との対応関係を設定するステップと、
前記対応関係に基づいて、前記セル内の無線通信装置の符号系列を設定するステップと、を備えることを特徴とする請求項１に記載の符号系列の生成方法。
【請求項７】
周波数の異なる複数のキャリアを、符号系列の符号値に基づいて順次切り替えて信号を送受信する周波数ホッピング方式のスペクトル拡散通信を行う無線通信装置において、
前記無線通信装置は、前記無線通信装置で用いられる、複数の異なる符号系列を生成する符号系列生成部を備え、
前記符号系列生成部は、
リードソロモン符号を用いた多項式において、符号系列の第１番目の符号値を初期値として算出し、前記算出された符号値を前記多項式に代入して第２番目以降の符号値を繰り返し算出することによって符号系列を生成し、
重複しない組合せによって二つ以上の前記生成された符号系列を接続することによって、新たな長さの符号系列を生成することを特徴とする無線通信装置。
【請求項８】
周波数の異なる複数のキャリアを、符号系列の符号値に基づいて順次切り替えて信号を送受信する周波数ホッピング方式のスペクトル拡散通信を行う無線通信装置と、前記無線通信装置を複数含むセルと、前記セルで用いられる符号系列を制御する制御局と、を備えた無線通信システムにおいて、
前記制御局は、前記無線通信装置で用いられる、複数の異なる符号系列を生成する符号系列生成手段を備え、
前記符号系列生成手段は、
リードソロモン符号を用いた多項式において、符号系列の第１番目の符号値を初期値として算出し、前記算出された符号値を前記多項式に代入して第２番目以降の符号値を繰り返し算出することによって符号系列を生成し、
重複しない組合せによって二つ以上の前記生成された符号系列を接続することによって、新たな長さの符号系列を生成することを特徴とする無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スペクトル拡散通信方式に基づいた周波数ホッピング方式を利用する無線通信システムにおいて、干渉が少なく且つ秘匿性が高い周波数ホッピング系列を生成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
拡散符号を用いて広帯域の信号波による通信方式の一つに、スペクトル拡散通信方式に基づいた周波数ホッピング方式が知られている。このような通信方式として、例えば、スペクトル拡散通信システムにおけるカオス力学系の結合様式を用いた拡散系列の生成方法において、２つ以上のカオス力学系の結合の組合せで生成した結合系列を用いるようにしたスペクトル拡散通信システムにおけるカオスを用いた拡散系列の生成方法が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、隣接チャネル間の干渉の影響を軽減する方法として、周波数チャンネルを、偶数及び奇数チャンネルに振り分け、１周期前半においては、偶数チャンネルのグループ内でホッピングパタンが割り当てられ、１周期後半においては、奇数チャンネルのグループ内でホッピングパタンが割り当てられ、１周期前半及び１周期後半の各ホッピングパタンを連結することにより、拡張ホッピングパタンが合成され、拡張ホッピングパタンに応じて、周波数チャンネルを切替え、変調された送信データを送信する周波数ホッピング方法が知られている（特許文献２参照）。
【０００４】
またさらに、周波数ホッピング方式に用いられる符号系列の生成方法として、リードソロモン符号を用いた符号系列の生成方法が知られている（非特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−２６６１７９号公報
【特許文献２】特開２０００−１０１４８１号公報
【非特許文献１】横山光雄  著、「スペクトル拡散通信システム」、科学技術出版社、昭和６３年、ｐｐ．４３７−４４０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述した特許文献のような方法を用いて符号系列を生成し、周波数ホッピングにより通信する場合は、符号系列のランダム性と隣接チャネル間の干渉とが問題となる。
【０００６】
例えば、前述した特許文献１に記載の発明のように、カオス生成方式を使用した場合は、周波数ホッピング系列に必要な、一様なランダム性に欠ける場合がある。
【０００７】
また、前述した特許文献２に記載の発明のように、チャネルを偶数番目と奇数番目に分けた場合は、セル数が二つの場合のみ隣接チャネル間の干渉を効率的に軽減するが、それ以上のセル数の場合は効果的でない。
【０００８】
また、前述した非特許文献１に記載のリードソロモン符号による生成多項式に基づいて周波数ホッピング系列を複数系列生成することによって、一様なランダム性が保障される。しかし、リードソロモン符号を用いた場合は、それを使用する無線通信システムのセルが非同期で動作した場合に、ホッピング周波数同士の衝突確率が大きく増大する場合がある。
【０００９】
この例を具体的に説明する。
【００１０】
リードソロモン符号による生成方法では、無線通信システム内にあるセル同士が非同期に動作すると、別々に生成させた符号系列が完全に一致して衝突する場合がある。
【００１１】
図１３は、従来の無線通信システムにおいて、異なるセルが非同期に動作した場合の衝突発生の例を示す説明図である。
【００１２】
図１３の例では、系列数Ｑを１７、ａをこの系列数Ｑに対応する適切値の３、Ｂを０として設定した例である。この多項式において、一つ目の系列「ｆｈ１、０」は、Ａを１に設定し、二つ目の系列「ｆｈ２、０」は、Ａを２に設定した。
【００１３】
さらに、この無線通信システムは、生成された系列の値をそれぞれのセルの周波数チャネルに対応させる。すなわち、生成された系列値が周波数チャネルの番号となる。
【００１４】
この無線通信システムでは、セル間で時間的に同期がとれている場合は二つの系列間で一致する値はないので、周波数チャネルの衝突は発生しない。しかし、セル間が非同期の場合には、系列「ｆｈ１、０」の系列値と「系列ｆｈ２、０」とが、異なるタイミングで生成される。特に系列「ｆｈ１、０」の系列値が二つ分遅れてシフトした場合は、系列「ｆｈ２、０」の系列値と完全に一致してしまう。そのためセル間でチャネルの衝突が発生する。
【００１５】
また、リードソロモン符号を用いた生成方法は、系列値の周期がＱ−１となるため、系列数Ｑが少ない場合に周期が短くなる。従って、秘匿性が低下する欠点がある。
【００１６】
本発明は、このような問題点に鑑みて成されたものであり、多くのセル数を備える無線通信システムにおいて、符号系列の一様なランダム性を保証すると共に、隣接したチャネル間の干渉を軽減させる方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明による一実施形態によると、周波数の異なる複数のキャリアを、符号系列の符号値に基づいて順次切り替えて信号を送受信する周波数ホッピング方式のスペクトル拡散通信を行う無線通信装置と、前記無線通信装置を複数含むセルと、前記セルで用いられる符号系列を制御する制御局と、を備えた無線通信システムにおける前記周波数ホッピングの符号系列の生成方法であって、複数の異なる符号系列を生成する第１のステップと、重複しない組合せによって二つ以上の前記生成された符号系列を接続することによって、新たな長さの符号系列を生成する第２のステップとを備え、前記第１のステップは、リードソロモン符号を用いた多項式において、符号系列の第１番目の符号値を初期値として算出し、前記算出された符号値を前記多項式に代入して第２番目以降の符号値を繰り返し算出することによって符号系列を生成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、無線通信システムにおいて、各セルが非同期で動作した場合にも、周波数チャネルの衝突確率を低く抑えることができる。そして、生成した符号系列を接続することによって符号系列を長周期化し、隣接チャネル間の干渉を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２０】
図１Ａは、本発明の実施の形態の周波数ホッピング系列生成方法を用いる無線通信システムの構成ブロック図である。
【００２１】
本実施形態の無線通信システムは、セル１及びセル２が、制御局３０に通信路を介して接続されている。
【００２２】
セル１は、一つの親局２１と複数の子局１１Ａ、１１Ｂ及び１１Ｃとから構成されている。親局２１は、周波数ホッピングによって子局１１Ａ、１１Ｂ及び１１Ｃと無線通信する無線通信装置である。このセル１内では、同一の符号系列によるホッピング周波数を用い、親局２１と、子局１１Ａ、１１Ｂ及び１１Ｃとは時分割によって異なる周波数を用いる。
【００２３】
なお、セル２は、セル１と同様に、一つの親局２２と複数の子局１２Ａ、１２Ｂ及び１２Ｃとから構成されている。これらの構成はセル１と同様である。
【００２４】
制御局３０は、セル１及びセル２のそれぞれに、予め定めた一意の識別子（ＩＤ）を設定する。そして、設定したＩＤに基づいた符号系列を設定する。
【００２５】
図１では、二つのセルが示されているが、これに限らず、さらに多くのセルを用いた無線通信システムであってもよい。
【００２６】
図１Ｂは、本発明の実施の形態の親局２１及び子局１１に備えられる無線部１００の構成ブロック図である。
【００２７】
無線部１００は、親局２１及び子局１１の無線通信を制御する。
【００２８】
送信用のデータは、図示しない制御部からベースバンド信号としてローパスフィルタ１０１に入力される。ローパスフィルタ１０１は、ベースバンド信号の高周波成分を除去して、一次変調器１０２に入力する一次変調器は、入力された信号を高周波信号に変換して、周波数変換器１０３に入力する。
【００２９】
一方で、ＦＨ（Frequency Hopping）系列生成器３００は、周波数ホッピングのための符号系列を生成して、周波数シンセサイザ４００に入力する。周波数シンセサイザ４００は、この符号系列をホッピング同期した送信周波数に変換して、周波数変換器１０３に入力する。
【００３０】
周波数変換器１０３は、周波数シンセサイザから入力された送信周波数を元に、一次変調器から入力された高周波信号を送信信号に変換する、生成された送信信号は切替器５００を介して、アンテナ６００によって電波として送信される。
【００３１】
また、アンテナ６００が受信した受信信号は、切替器５００を介して周波数変換器２０３に入力される。周波数変換器２０３は、周波数シンセサイザから入力された送信周波数を元に、切替器５００を介して入力された受信信号を高周波信号に変換する。変換された高周波信号はバンドパスフィルタ２０２に入力される。バンドパスフィルタ２０２は、入力された高周波信号から所定の周波数成分を除去して、一次復調器２０１に入力する。一次変調器２０１は、入力された信号をベースバンド信号に変換して、制御部に入力する。
【００３２】
次に、ＦＨ系列生成器３００によって生成される符号系列について説明する。
【００３３】
ＦＨ系列生成器３００は、２次変復調である周波数シンセサイザ４００によって発生させる、各チャネルに対応した送信周波数の順序を決定する。
【００３４】
本発明の実施の形態の無線通信システムでは、前述した非特許文献１に記載のリードソロモン符号（数式１参照）を用いて符号系列を生成する。
【００３５】
このリードソロモン符号による符号系列の生成多項式は、数式１に示す１次式によって表される。
【００３６】
【数１】
0004602886.tif 000002
【００３７】
ここで、Ｐ（ｉ）はｉ番目の系列値、ａは原始元と呼ばれる適切な固定値、Ａは変数ａｉに関する１次係数値、Ｂは定数値、Ｑは系列値の数であり、位数とも呼ぶ。また、ｍｏｄ．Ｑは、式全体をＱで剰余計算、すなわち、除算した余りを算出することを意味する。なお、生成多項式は必ずしも１次式には限定されない。
【００３８】
なお、リードソロモン符号を用いた符号系列において、それを使用する無線通信システムのセルが非同期で動作した場合に、ホッピング周波数同士の衝突確率が大きく増大する場合がある。そこで、本発明の実施の形態では、セル間が非同期で動作した場合にも衝突確率を低くするために、系列を生成するための定数項Ｂを異なる値に設定する。
【００３９】
以下に、この場合の例を説明する。
【００４０】
まず、一つめの系列「ｆｈ１、０」は、一次係数値Ａを１、定数Ｂを０に設定する。そして、もう一方の系列「ｆｈ１、１」は、一次係数値Ａを１、定数Ｂを１に設定する。この場合、各系列は、それぞれ図２に示す値をとる。
【００４１】
この場合は、各系列を用いるセル間が非同期で動作し、位相のシフトが生じた場合にも、完全に系列が一致する場合はない。
【００４２】
なお、ＢはＱ個の値（この例では０から１６までの１７個）を取り得るので、１７個の系列を作成することができる。また、Ａは１からＱ−１までの任意の値に設定すればよい。
【００４３】
次に、ＦＨ系列生成器３００の動作を説明する。
【００４４】
図３は、本発明の実施の形態のＦＨ系列生成器３００の処理のフローチャートである。
【００４５】
ＦＨ系列生成器３００は、まず、符号系列の生成のためのパラメータを設定する。パラメータは、所望のホッピング数に等しい位数Ｑ、任意の係数Ａ、Ｑに対応した適切な原始元ａ、及び、定数Ｃである（ステップＳ３０１）。そして、Ｂに０を設定することによって、Ｂの値を初期化する（ステップＳ３０２）。
【００４６】
次に、ＦＨ系列生成器３００は、Ｂの値がＱの値よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ３０３）。そして、Ｂの値がＱの値よりも小さい場合は、以降のステップＳ３０４乃至Ｓ３０８を繰り返す。
【００４７】
まず、ＦＨ系列生成器３００は、繰り返しのための変数ｉに０を設定することによってｉを初期化する（ステップＳ３０４）。次に、この変数ｉの値がＱ−１の値よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ３０５）。そして、ｉの値がＱ−１の値よりも小さい場合は、ステップＳ３０６に移行して、系列値ＰB（ｉ）を、前述の数式１によって算出する。
【００４８】
次に、ＦＨ系列生成器３００は、変数ｉに１を加算してステップＳ３０５に戻る。そして、ｉの値がＱ−１の値を超えるまで、ステップＳ３０６及びＳ３０７の処理を繰り返す。
【００４９】
その後、ステップＳ３０５において、ｉの値がＱ−１の値以上と判定した場合は、ステップＳ３０７に移行し、ＦＨ系列生成器３００は、Ｂの値に定数Ｃを加算した新たな位数Ｂを算出して、ステップＳ３０３に戻る。なお、Ｃの値は、１からＱ−１の範囲の整数値である。
【００５０】
その後、ステップＳ３０３において、Ｂの値がＱの値以上と判定した場合は、ＦＨ系列生成器３００は、系列値生成の処理を終了する。
【００５１】
この結果、系列値Ｑ−１個からなる符号系列がＱ系列生成される。
【００５２】
次に、生成された符号系列を用いて長周期化する処理を説明する。
【００５３】
ＦＨ系列設定器３００は、前述した図３のフローチャートによって、Ｑ個の符号系列を生成する。ここで、通信の秘匿性を高めるために、符号系列を長周期化する場合を考える。
【００５４】
符号系列を長周期化するためには、系列値を増やせばよい。系列値を増やすためには位数Ｑの値を大きく数必要がある。しかし、位数Ｑの値を大きくすると系列値演算のための計算式が膨大となってしまう。そこで、生成した符号系列を用いて、セル毎に異なる符号系列を重複せずに接続することによって、長期化された新たな符号系列（拡張符号系列）を生成する。
【００５５】
図４は、本発明の実施の形態の符号系列の接続の一例の説明図である。
【００５６】
図４の例は、セル数が５セルである無線通信システムにおける長周期化の一例である。
【００５７】
ＦＨ符号生成器３００は、セル１ではまず系列１を適用し、系列１が一巡したら、次に系列６を接続する、そしてさらに系列１１を接続する。
【００５８】
この結果、セル１に適用される系列値は、生成した符号系列の３倍の周期の系列値に拡張される。同様にして、セル２は、系列２、系列７及び系列１２を接続する。セル３乃至セル５も同様に、他のセルと重複しない系列を接続する。
【００５９】
図５は、本発明の実施の形態のＦＨ系列生成器３００の長周期化の処理のフローチャートである。
【００６０】
ＦＨ系列生成器３００は、長周期化の処理のためのパラメータを設定する。パラメータは、無線通信システムに含まれるセル数ＮC及び長周期化のために接続する系列の数を定める系列接続数ＮAである（ステップＳ５０１）。
【００６１】
次に、ＦＨ系列生成器３００は、繰り返しのための変数ｉCに１を設定することによって初期化する（ステップＳ５０２）。そして、定数ＢをｉCから１減算した値に設定する（ステップＳ５０３）。
【００６２】
次に、ＦＨ系列生成器３００は、ｉCの値がＮCの値以下であるか否かを判定する（ステップＳ５０４）。そして、ｉCの値がＮCの値を上回るまで、以降のステップＳ５０５乃至Ｓ５１１を繰り返す。
【００６３】
まず、ＦＨ系列生成器３００は、繰り返しのための変数ｋAに１を設定することによって初期化する（ステップＳ５０５）。そして、現在の定数Ｂの値に対応したＰB系列をＰｉC系列に設定する（ステップＳ５０６）。なお、ＦＨ系列生成器３００は、予め、ＮCにＮAを乗じた数以上の数の定数ＢによるＰB系列を作成しておく。
【００６４】
次に、ＦＨ系列生成器３００は、変数ｋAの値がＮAの値以下であるか否かを判定する（ステップＳ５０７）。そして、変数ｋAの値がＮAの値を上回るまで、ステップＳ５０８乃至Ｓ５１１の処理を繰り返す。
【００６５】
まず、ステップＳ５０８では、ＦＨ系列生成器３００は、定数ＢにＮCを加算した値に設定する。そして、ＰｉC系列にＰB系列を接続する（ステップＳ５１０）。その後、変数ｋAに１を加算して、ステップＳ５０７に戻る。
【００６６】
このステップＳ５０８乃至Ｓ５１１の処理によって、ＮA個のＰB系列が接続されたＰｉC系列が生成される。
【００６７】
ステップＳ５０７において、変数ｋAの値がＮAの値を上回ったと判定した場合は、ステップＳ５０９に移行する。ＦＨ系列生成器３００は、変数ｉCの値を１加算した値に設定して、ステップＳ５０３に戻る。
【００６８】
このフローチャートによる処理の結果、ＮA個のＰB系列が接続されたＰｉC系列が、ＮC個生成される。
【００６９】
次に、ホッピング数を可変にするための処理を説明する。
【００７０】
各セルに用いられる符号系列は、系列長、すなわちホッピング数を大きくすると、それに対応して無線通信の秘匿性が増す。しかしながら、通信の秘匿性に応じてホッピング数を可変可能とする無線通信システムでは、ホッピング数を変更する毎に対応する系列を生成すると、ＦＨ系列生成器３００の演算処理量が増大してしまう。
【００７１】
そこで、予め無線通信システムで規定されている最大のホッピング数によってホッピング系列を生成し、これを例えばルックアップテーブルやメモリに保存しておく。そして、保存された系列から、通信時用いる所望のホッピング数の系列に変換する。
【００７２】
図６は、本発明の実施の形態のホッピング数変更の処理のフローチャートである。
【００７３】
この処理は、無線通信システムにおいて通信を開始する前段階の処理として実行される。
【００７４】
ＦＨ系列生成器３００は、最初に、ホッピング数変更のためのパラメータを設定する（ステップＳ６０１）。パラメータは、無線通信システム内で規定されている最大ホッピング数ＮHmaxと、通信時に使用する所望のホッピング数ＮHである。最大ホッピング数ＮHmaxは、無線通信システムの帯域幅によって決定される。
【００７５】
次に、ＦＨ系列生成器３００は、ＮHmaxを位数とした符号系列を生成する（ステップＳ６０２）。この処理は前述した図３のフローチャートと同じである。ＦＨ系列生成器３００は、生成された符号系列（ＮHmax）を、親局２１又は子局１１のＦＨ系列生成器３００に備えられているメモリ等に格納する。なお、符号系列（ＮHmax）を他の装置によって生成してもよい。また、メモリは、親局２１又は子局１１に備えられている情報を記憶可能な装置であればどのような構成であってもよい。
【００７６】
次に、無線通信開始時に、生成された符号系列（ＮHmax）から、所望のホッピング数であるＮによる符号系列（ＮH）を生成する。具体的には、生成された符号系列（ＮHmax）の各系列値にＮHによって剰余計算をする。この結果、系列値がＮH以下の値となる符号系列が生成される。
【００７７】
このように、予め、無線通信システム内で規定されている最大のホッピング数の符号系列を作成しておけば、通信を開始する毎に符号系列生成のための処理量の多い演算（数式１）を行うことなく、演算量の比較的少ない剰余計算のみで所望の符号系列を生成することができる。
【００７８】
なお、剰余計算ではなく、最大ホッピング数によって生成した符号系列（ＮHmax）から、所望のホッピング数を越える値を除外した系列を生成してもよい。具体的には、最大ホッピング数による系列値の数が１００であり、所望のホッピング数が１０である場合は、系列値１００のうち、下位１０の系列値のみを取得した符号系列を生成し、上位９０の系列値を除外する。
【００７９】
このようにすることで、系列値の生成における演算量を少なくすることができる。
【００８０】
次に、本発明の実施の形態の数値シミュレーションによる効果について説明する。
【００８１】
まず、二つの系列ｐx（ｉ）とｐy（ｉ）との衝突確率の演算を説明する。
【００８２】
二つの系列の衝突確率は、次の数式２及び数式３によって算出される。数式２はチャネル間の系列値の一致を示す演算式であり、数式３は、チャネル間の系列値の隣接を示す演算式である。
【００８３】
【数２】
0004602886.tif 000003
【００８４】
【数３】
0004602886.tif 000004
【００８５】
なお、数式２及び数式３において、ｘ及びｙは、系列の生成に使用する定数Ｂ、ｉはべき乗数、すなわち系列内の順番に対応する値とする。
【００８６】
さらに、この数式２及び数式３から、次の数式４によって、二つの系列間の「一致」数及び「隣接」数をカウントし、系列組合せ数と系列長とで正規化した一致確率及び隣接確率を算出する。
【００８７】
【数４】
0004602886.tif 000005
【００８８】
なお、Ｐij（ｋ）は、系列ｉ番目とｊ番目の衝突カウント、ｋは、非同期を想定した位相のずれの離散値、ＮCはセル数を示す。また、NCＣ2は、NC個のうちの２個を取り出す組合せ数である。
【００８９】
図７は、前述の図６のフローチャートによって剰余計算した場合と、剰余計算をしなかった場合との衝突確率を比較したシミュレーション結果の一例の説明図である。なお、この例では、シミュレーション条件を、ホッピング数１９、１０１及び６０１の場合において、それぞれ、セル数を３、系列接続数を６としたシミュレーションの結果である。
【００９０】
図７において、再剰余無し、すなわち剰余計算を行わなかった場合において、一致確率を丸で示し、隣接確率を四角で示す。これらは、ホッピング数１９、１０１及び６０１を位数として生成した系列を用いて前述の数式１乃至４を用いて算出したシミュレーション結果である。
【００９１】
一方、再剰余有り、すなわち剰余計算を行った場合において、一致確率を点線で示し、隣接確率を一点鎖線で示す。これらは、最大ホッピング数１２０１を位数として生成した系列を用いて、各々のホッピング数に対応した剰余計算を行った系列を用いて算出したシミュレーション結果である。
【００９２】
図７に示すように、一致確率及び隣接確率のいずれにおいても、剰余計算を行った場合と行わなかった場合の衝突確率は同等である。すなわち、最大ホッピング数によって生成した符号系列から剰余計算によって生成された系列は、少ない演算量で生成することができるにもかかわらず、衝突確率は劣化しない。
【００９３】
次に、前述した符号系列の演算式の変形例を説明する。
【００９４】
前述した数式１によって符号系列を生成する場合に、ホッピング数に対応するｉがａの指数であるために、ホッピング数が数百や数千のオーダとなった場合は、一般的な計算機ではべき乗演算がオーバーフローしてしまう。そのため、符号系列の算出が不可能となってしまう。そこで、本発明の実施の形態では、前述の数式１を、次の数式５に示すようなプロセスによって、漸化式に変形する。
【００９５】
【数５】
0004602886.tif 000006
【００９６】
この数式５に示す漸化式を用いることで、べき乗計算が不要となる。この場合、初期値として、ａ＝０としたｐ（０）を数式６によって算出する。
【００９７】
【数６】
0004602886.tif 000007
【００９８】
その後、ｉの値を１つずつ増加させることによって、ｐ（ｉ）を順次計算し、再帰的に系列値が求められる。
【００９９】
図８は、この数式５及び数式６を、論理回路によって実現する構成ブロック図である。
【０１００】
この論理回路を、ＦＨ系列生成器３００にソフトウェア又はハードウェアによって実装することによって、ホッピング数が増大した場合にも、オーバーフローすることなく符号系列を算出可能となる。
【０１０１】
まず、最初に初期値Ｐ（０）を入力する。この初期値Ｐ（０）は加算器３０１によってＢが減算され、乗算器３０２によってａが乗算され、さらに、加算器３０３によってＢが加算されて算出された値から、剰余計算器３０４によって、Ｑによる剰余計算がされる。この計算結果がＰ（１）となる。
【０１０２】
次に、算出されたＰ（１）を加算器３０１に入力することによって、演算を繰り返してＰ（２）が求まる、以下、この値を再帰的に演算することによって、Ｐ（ｉ）系列が作成される。
【０１０３】
次に、チャネル間干渉の軽減について説明する。
【０１０４】
隣接したチャネル間における系列値の干渉を軽減させるために、異なる符号系列間での隣接値衝突確率を低減することが必要となる。そのためには、前述した図３のフローチャートの処理において、異なる符号系列の定数項Ｂを２以上異ならせることが効果的である。すなわち、図３おいて、定数ＣをＣ＞＝２として、異なる系列を作成する。
【０１０５】
図９は、図３において、定数Ｃを１に設定した場合と、定数Ｃを２に設定した場合とのシミュレーション結果の一例の説明図である。
【０１０６】
図９（ａ）は、ホッピング数６０１、セル数３（即ち系列数３）、系列接続数３、Ａ＝１、Ｃ＝１とした場合の系列を生成し、この系列の位相を前後に一つずつ５つまでシフトさせた二つの系列を生成し、その衝突確率を算出した結果である。
【０１０７】
また、図９（ｂ）は、ホッピング数６０１、セル数３（即ち系列数３）、系列接続数３、Ａ＝１、Ｃ＝２とした場合の系列を生成し、この系列の位相を前後に一つずつ５つまでシフトさせた二つの系列を生成し、その衝突確率を算出した結果である。
【０１０８】
この図９に示すように、チャネル間の一致確率は、図９（ａ）と図９（ｂ）との差はあまりない。すなわち、Ｂの値に関わらず位相ずれの影響は少ない。しかし、チャネル間の隣接確率は、図９（ａ）では約０．３であるのに対し、図９（ｂ）では、約０．００３となっている。
【０１０９】
従って、Ｃの値を２以上に設定することによって、隣接確率を大幅に減少させることができる。これは、Ｃの値を１に設定すると、異なるチャネル間では系列値が１だけずれた系列が生成される。これに対して、Ｃの値を２に設定すると、異なるチャネル間では系列値が２以上ずれた系列が生成されるためである。従って、Ｃの値を２に設定した方がチャネル間の隣接確率の低い符号系列を生成することができる。なお、Ｃの値を３以上とした場合にも系列値が３以上ずれるため隣接確率が低くなるが、系列値の数がそれに伴い小さくなってしまう。
【０１１０】
次に、生成した符号系列を各セルに割り当てる方法を説明する。
【０１１１】
前述のように、符号系列をどのように生成するかによって、チャネル間の符号値の一致又は隣接干渉を低減した。
【０１１２】
周波数ホッピングを使用する無線通信システムにおいて、設定された符号系列の系列値を、各セルの対応する周波数チャネルに割り当てる。このとき、一致衝突及び隣接チャネル間干渉をさらに軽減させるため、次にように系列値を各チャネルに割り当てる。
【０１１３】
図１０は、本発明の実施の形態の、各セルに割り当てる符号値の説明図である。
【０１１４】
なお、図１０に示す例では、無線通信システムにおいて三つのセルが構成されており、周波数チャネルが２４チャネル、符号値が１〜４、すなわちホッピング数を４に設定する。なお、各セルへの系列値の割当ては、制御局３０が実行する。
【０１１５】
制御局３０は、まず、符号値１を、セル１ではチャネル１に割当て、セル２では、セル１に割り当てたチャネルよりも一つ隔てたチャネル３に割当て、セル３ではセル２に割り当てたチャネルよりも一つ隔てたチャネル５に割り当てる。
【０１１６】
このように符号値を割り当てることによって、各セルが同じ符号値１である場合にも、各セルは一つ隔てた異なる周波数チャネルを使用するため、チャネル間の符号値の一致が回避され、隣接チャネル間干渉の影響も発生しない。
【０１１７】
次に、セル間で時間分割を用いた系列値の割当てを説明する。
【０１１８】
ここでは、同じセル内で同一の符号系列を使用する時分割方式の無線通信システムについて考える。この場合は、送信側と受信側とで、使用する符号系列と符号系列中の位置、すなわちホッピング周波数とを一致させるように設定することによって、ホッピング周波数のサーチ時間が節約できる。従って、高速な同期捕捉が可能となる。
【０１１９】
ここでは、セル毎に一意に設定された識別子（ＩＤ：Identification）情報と、時間情報との二つの情報を用いて符号系列値を設定する。
【０１２０】
図１１は、本発明の実施の形態のＩＤ情報及び時間情報の割当ての一例の説明図である
無線通信システムにおいて、セル毎に一意に設定されたＩＤ情報が設定される。このＩＤ情報は、同じセルに含まれる無線通信装置（親局及び子局）は、同一のＩＤ番号が予め設定されている。さらに、同一のセルの無線通信装置は、無線通信システムの立ち上げ時に同期した時間情報を持つ。なお、各無線通信装置が、時間情報をＧＰＳ（Global Positioning System）によって随時取得して、時間情報を同期させてもよい。
【０１２１】
そして、各無線通信装置において、ＩＤ情報と時間情報とに基づいて使用する系列値を決定して、その系列値に対応するホッピング周波数を用いて送受信処理を行う。
【０１２２】
なお、ＩＤ情報はパスワードのように適宜設定を変更することができる。また、時間情報はシステム立ち上げ時を０として現時刻との相対時間を用いる。又は、システム立ち上げ時にパスワードとして恣意的な時刻を設定してもよい。
【０１２３】
図１１の例では、セル２に属している無線通信装置は、符号系列ＩＤ２に対応しており、その符号系列ＩＤ２は、時間がＴ７である場合に、ＩＤ２系列のｃｈ７の符号系列を用いて周波数ホッピングによる通信を行う。なお、設定時間に軽微な誤差が発生している場合は、各無線通信装置において、同期捕捉処理を実行して周波数ホッピングを同期することができる。
【０１２４】
図１２は、本発明の実施の形態の処理手順の例を示す。
【０１２５】
まず、制御局３０は、各セル毎に一意の識別子であるＩＤ情報と、現在の時間時間とを設定する（ステップＳ１２０１）。
【０１２６】
次に、制御局３０は、無線通信システム内の任意のセルに関し、当該セルのＩＤ情報を取得し、取得したＩＤ情報に対応する符号系列を決定する（ステップＳ１２０２）。
【０１２７】
次に、制御局３０は、時間情報を取得し、取得した時間情報に対応する符号系列中の符号位置を決定する（ステップＳ１２０３）。
【０１２８】
そして、制御局３０は、ステップＳ１２０２及びＳ１２０３で決定した符号系列とその中の符号位置から、当該セルに適用する符号値を生成する（ステップＳ１２０４）。
【０１２９】
そして、制御局３０は、図１１に示すような対応表から、セルのＩＤ情報と、時刻情報とに対応する周波数チャネルを決定する（Ｓ１２０５）。決定された周波数チャネルは、制御局３０から、親局２１又は２２を介して、各子局１１又は１２に通知される。
【０１３０】
以上の処理によって、ＩＤ情報及び時間情報から、そのセルが使用する符号系列を決定する。
【０１３１】
次に、符号系列の生成の他の例を説明する。
【０１３２】
前述したように、符号系列の生成にはリードソロモン符号を用いた。これに対して、他のオプションによって算出された符号系列を用いることも可能である
以下に、ＯＣＣ（One‐Coincidence Code）符号による符号系列の例を説明する。なお、ＯＣＣ符号は、横山光雄  著、「スペクトル拡散通信システム」、科学技術出版社、昭和６３年、ｐｐ．４３７−４４０に述べられている。
【０１３３】
ＯＣＣ符号による符号系列は、次の数式７によって算出される。
【０１３４】
【数７】
0004602886.tif 000008
【０１３５】
数式７は、素数７に基づいたＯＣＣ符号によって生成した符号系列である。なお、系列値の数、系列長及び系列数は全て６となる。
【０１３６】
ＯＣＣ符号は非同期動作にも衝突確率の低い符号系列が生成されるという利点がある。しかし、前述のようにリードソロモン符号を用いて図３のフローチャートの処理によって生成された符号系列と比較すると、ＯＣＣ符号によって生成された符号系列は、系列数が１つ少なくなる。
【０１３７】
なお、前述の図４及び５で説明したように、生成したＯＣＣ符号系列から長周期の系列を作成するために、複数の系列を接続することもできる。例えば、ｆｈOCC1とｆｈOCC4、ｆｈOCC2とｆｈOCC5、及び、ｆｈOCC3とｆｈOCC6とを接続する。この結果、次に示す数式８のような、元の符号系列の二倍の周期の符号系列が、三つ得られる。
【０１３８】
【数８】
0004602886.tif 000009
【０１３９】
なお、同様に、生成されたＯＣＣ符号系列から、図６に示す処理を適用して、ホッピング数を変更することもできる。また、同様に、図１０、図１１において説明したような、符号系列の割当てを適用することもできる。
【０１４０】
以上のように、本発明の実施の形態の無線通信システムでは、周波数ホッピングに用いる符号系列を、リードソロモン符号の多項式の定数項が異なる系列を生成するので、隣接チャネル間衝突を低減することができる。そして、生成した符号系列を所定の組合せによって接続して、符号系列の符号値を長周期化することによって、秘匿性を高めることができると共に、周波数チャネルの一致衝突を低減することが可能となる。さらに、符号系列をシステム内の各セルに割り当てる際に、周波数チャネルの間隔を一つ以上隔てて符号値を割り当てるので、周波数チャネルにおける一致や隣接を低減することができる。またさらに、符号系列をシステム内の各セルに割り当てる際に、セル毎のＩＤ情報と時刻情報とによって適用する符号系列の周波数チャネルを切り替えることで、周波数チャネルにおける一致や隣接をより低減することができる。またさらに、符号系列の生成は、リードソロモン符号に限らず、ＯＣＣ符号等、さまざまな符号方式を用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１４１】
本発明は周波数ホッピング方式を適用する無線通信システム全般に適用可能である。周波数ホッピング方式を使用するシステムとして、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈや無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１）等への適用ができる。また、特にホッピング数が極めて少ないシステムやホッピング数が可変のシステムにおいて、本発明による効果が高い。
【図面の簡単な説明】
【０１４２】
【図１Ａ】本発明の実施の形態の周波数ホッピング系列生成方法を用いる無線通信システムの構成ブロック図である。
【図１Ｂ】本発明の実施の形態の親局及び子局に備えられる無線部の構成ブロック図である。
【図２】生成多項式の定数Ｂを変化させた時に符号系列の一例の説明図である。
【図３】本発明の実施の形態のＦＨ系列生成器の処理のフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態の符号系列の接続の一例の説明図である。
【図５】本発明の実施の形態のＦＨ系列生成器の長周期化の処理のフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態のホッピング数変更の処理のフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態の衝突確率を比較したシミュレーション結果の一例の説明図である。
【図８】本発明の実施の形態の論理回路によって実現する構成ブロック図である。
【図９】本発明の実施の形態の定数Ｃを１に設定した場合と、定数Ｃを２に設定した場合とのシミュレーション結果の一例の説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態の各セルに割り当てる符号値の説明図である。
【図１１】本発明の実施の形態のＩＤ情報及び時間情報の割当ての一例の説明図である
【図１２】本発明の実施の形態のチャネル割当ての処理手順の一例のフローチャートである。
【図１３】従来の無線通信システムの衝突発生の例を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１４３】
１、２  セル
１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ  子局
２１、２２  親局
３０  制御局
１００  無線部
３００  ＦＨ系列生成器
【図１Ａ】
0004602886.tif 000010
【図１Ｂ】
0004602886.tif 000011
【図２】
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【図３】
0004602886.tif 000013
【図４】
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【図５】
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【図６】
0004602886.tif 000016
【図７】
0004602886.tif 000017
【図８】
0004602886.tif 000018
【図９】
0004602886.tif 000019
【図１０】
0004602886.tif 000020
【図１１】
0004602886.tif 000021
【図１２】
0004602886.tif 000022
【図１３】
0004602886.tif 000023