(57)【要約】【課題】シンボル内の干渉とシンボル間の干渉を防止することによりその性能を向上させるだけでなく、伝送時間の延長も図れることができる。【解決手段】本発明はＩＧＩ（Ｉｎｔｒａ  Ｇｕａｒｄ  Ｉｎｔｅｒｖａｌ）の挿入された通信信号を送受信する通信システムに関し、データ伝送のため信号を生成する信号発生器と、通信信号のシンボル周期を複数の区間で分割し、シンボル周期内で各区間のうち信号発生器からの信号が挿入される信号区間と、信号が挿入されないインターバル区間とが交互的に配置されるよう信号を挿入して出力する信号出力器を含む。【選択図】図４Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ伝送のため信号を生成する信号発生器と、
通信信号のシンボル周期を複数の区間で分割し、前記シンボル周期内で前記各区間に前記信号発生器からの信号を選択的に挿入し通信信号を出力する信号出力器と、
を含むことを特徴とするＩＧＩが挿入された通信信号を伝送する送信機。
【請求項２】
前記信号発生器からの信号が前記複数の区間に選択的に挿入され生成された通信信号は、前記信号発生器からの信号が挿入される信号区間と、前記信号が挿入されないインターバル区間とが前記シンボル周期内で交互的に配置されることを特徴とする請求項１に記載のＩＧＩが挿入された通信信号を伝送する送信機。
【請求項３】
前記信号出力器が、前記信号発生器により発生された信号と前記データのバイナリーシンボルであるデータビットとを乗算してデータ信号を生成する乗算器を含むことを特徴とする請求項２に記載のＩＧＩが挿入された通信信号を伝送する送信機。
【請求項４】
前記信号出力器が、前記乗算器で生成されたデータ信号を所定の周期だけ遅延させる遅延部を更に含むことを特徴とする請求項２に記載のＩＧＩが挿入された通信信号を伝送する送信機。
【請求項５】
前記信号出力器が、前記信号発生器からの信号、前記インターバルを生成する無信号、前記遅延部からのデータ信号を選択し、第１信号区間、インターバル区間、第２信号区間を生成するスイッチを更に含むことを特徴とする請求項４に記載のＩＧＩが挿入された通信信号を伝送する送信機。
【請求項６】
前記スイッチが、前記信号発生器、無信号、前記遅延部からのデータ信号を順に選択することを特徴とする請求項５に記載のＩＧＩが挿入された通信信号を伝送する送信機。
【請求項７】
前記スイッチが、前記信号発生器と接続された第１接点、前記遅延部と接続された第２接点、無信号を受信するための第３接点を有することを特徴とする請求項５に記載のＩＧＩが挿入された通信信号を伝送する送信機。
【請求項８】
前記スイッチが、前記１つのシンボル周期内で前記第１接点、第３接点、第２接点、第３接点を順に接続して前記信号、無信号、データ信号、無信号が順に繰り返す通信信号を出力することを特徴とする請求項７に記載のＩＧＩが挿入された通信信号を伝送する送信機。
【請求項９】
前記遅延部が、前記信号と無信号とがなす周期だけ前記通信信号を遅延させることを特徴とする請求項５に記載のＩＧＩが挿入された通信信号を伝送する送信機。
【請求項１０】
前記信号出力器が、前記１つのシンボル周期を前半期と後半期とに分割し、再度前半期と後半期をそれぞれ複数個の区間に分割して、前記信号発生器からの信号を前記前半期と後半期のうち一方に属する前記区間のいずれか１つに挿入する信号位置変調部であることを特徴とする請求項２に記載のＩＧＩが挿入された通信信号を伝送する送信機。
【請求項１１】
前記信号位置変調部が、前記前半期を第１前半期と第２前半期とに分割し、前記後半期を第１後半期と第２後半期とに分割することを特徴とする請求項１０に記載のＩＧＩが挿入された通信信号を伝送する送信機。
【請求項１２】
前記信号位置変調部が、前記信号を前記データビットに応じて前記第１前半期または第１後半期に挿入し前記信号区間を形成することを特徴とする請求項１１に記載のＩＧＩが挿入された通信信号を伝送する送信機。
【請求項１３】
前記第２前半期は信号の存在しない前記インターバル区間であることを特徴とする請求項１２に記載のＩＧＩが挿入された通信信号を伝送する送信機。
【請求項１４】
前記信号位置変調部が、前記信号を前記データビットに応じて前記第２前半期または第２後半期に挿入し前記信号区間を形成することを特徴とする請求項１１に記載のＩＧＩが挿入された通信信号を伝送する送信機。
【請求項１５】
前記第１後半期は信号の存在しない前記インターバル区間であることを特徴とする請求項１４に記載のＩＧＩが挿入された通信信号を伝送する送信機。
【請求項１６】
前記信号発生器が、データ伝送のための混沌信号を発生させる混沌信号発生器であることを特徴とする請求項２に記載のＩＧＩが挿入された通信信号を伝送する送信機。
【請求項１７】
前記信号発生器が、搬送信号であるサイン波とパルスのいずれか１つを発生させることを特徴とする請求項２に記載のＩＧＩが挿入された通信信号を伝送する送信機。
【請求項１８】
データ伝送のための混沌信号を発生させる混沌信号発生器と、
前記混沌信号発生器から発生された混沌信号と、前記データのバイナリーシンボルであるデータビットを乗算してデータ信号を生成する乗算器と、
前記乗算器からのデータ信号を所定の周期だけ遅延させる遅延部と、
前記混沌信号発生器からの混沌信号、無信号、前記遅延部からのデータ信号を選択し無信号のインターバル区間を有する通信信号を出力するスイッチと、
を含むことを特徴とするＩＧＩが挿入された通信信号を伝送する送信機。
【請求項１９】
前記スイッチが、前記混沌信号、無信号、前記データ信号を順に選択することを特徴とする請求項１８に記載のＩＧＩが挿入された通信信号を伝送する送信機。
【請求項２０】
データ伝送のための混沌信号を発生させる混沌信号発生器と、
前記１つのシンボル周期を前半期と後半期とに分割し、再度前半期と後半期をそれぞれ複数の区間に分割し、前記混沌信号発生器からの混沌信号を前記前半期と後半期のうち一方に属する前記区間のいずれか１つに挿入する信号位置変調部を含むことを特徴とするＩＧＩが挿入された通信信号を伝送する送信機。
【請求項２１】
受信された通信信号を遅延させる遅延部と、
前記遅延部で遅延された信号と、前記受信された通信信号とを合算する合算器と、
前記合算器から出力された通信信号を一定の区間によって合算し混沌信号を解体する波形生成器と、
前記波形生成器で出力された波形からデータを抽出するデータ判断部と、
を含むことを特徴とする受信機。
【請求項２２】
前記一定区間はシンボル周期であることを特徴とする請求項２１に記載の受信機。
【請求項２３】
前記波形が任意の閾値を超えたか否かによって前記データを抽出することを特徴とする請求項２１に記載の受信機。
【請求項２４】
送信機と受信機を有する通信システムであって、
前記送信機が、
データ伝送のための信号を生成する信号発生器と、通信信号のシンボル周期を複数の区間に分割し、前記シンボル周期内で前記各区間に前記信号発生器からの信号を選択的に挿入し通信信号を出力する信号出力器を含み、前記通信信号が、前記信号発生器からの信号が挿入される信号区間と、前記信号が挿入されないインターバル区間とが前記シンボル周期内で交互に配置され、
前記受信機が、
受信された通信信号を遅延させる遅延部と、前記遅延部で遅延された信号と、前記受信された通信信号を合算する合算器と、前記合算器から出力された通信信号を一定の区間に応じて合算し混沌信号を解体する波形生成器と、前記波形生成器で出力された波形からデータを抽出するデータ判断部と、
を含むことを特徴とするＩＧＩの挿入された通信信号を送受信する通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＧＩが挿入された通信信号を送受信する通信システムに関し、詳細には、シンボル内の干渉及びシンボル間の干渉を防止することにより、性能の劣化を抑えることが可能な、ＩＧＩが挿入された通信信号を送受信する通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に拡散帯域通信とは、伝送したい信号の帯域幅よりはるかに広い帯域幅に信号を拡散させ送る方式であって、コード分割多重接続(ＣＤＭＡ) 方式のように、一定の方式を有する狭帯域の搬送波を使用する方法と、広帯域の搬送波を使用する方法とがある。狭帯域の搬送波を使用する方法は、伝送したい情報の周波数バンドを搬送波信号の周波数バンドより狭小にして周波数変調を行う方法であり、広帯域の搬送波を使用する方法は、伝送したい情報の周波数バンドを搬送波信号の周波数バンドより広くして周波数変調を行なう方法である。
【０００３】
このような拡散帯域通信で使用される搬送波は、主にサイン波、パルスなどが使われている。最近では、ＩＥＥＥ８０２.１５.４a標準の提案によって、混沌信号(Chaotic signal)を利用し情報の送信を行なう方式が提案されている。
ＩＥＥＥ８０２.１５.４aは、「位置認識低電力センサーネットワーク標準化グループ」として８０２.１５.４ (ZigBee、ジグビ)と８０２.１５.３ (ＵＷＢ:Ultra Wide Band、超広帯域通信)との混用技術に、位置認識機能及び低電力機能を加えた次世代通信分野である。
【０００４】
ここで、低電力機能の具現のために提案されているのが混沌信号変調方式である。混沌信号変調方式は、ハードウェア上簡単なＲＦ構造で設計でき、既存のＲＦ製品で求められるＶＣＯ、ＰＬＬ、Ｍｉｘｅｒなどの回路を必要としない。これによって、混沌信号変調方式の場合、電力消耗量を従来の消耗電力の１/３程度である５ｍＷに減らすことができる。
【０００５】
このような混沌信号変調方式として代表的に使われる変調方式として、ＤＣＳＫ(Differential Chaos Shift Keying) 方式と、ＰＰＢ-ＣＭ(Pulse Position Based-Chaotic Modulation) 方式がある。
ＤＣＳＫ方式は、混沌信号変調方式で最も優れたＢＥＲ(Bit Error Rate)特性を持つ。ＤＣＳＫ方式はレファレンス(Reference) 信号を使う方式であって、各シンボル周期の間に１つのデータビットに対応する２つの混沌サンプルパートが伝送される。１番目のサンプルパートはレファレンス信号として使われ、２番目のサンプルパートは伝送すべきデータ信号として使われる。２番目のサンプルパートは、伝送されるバイナリーシンボルが 「０」であるか「１」であるかによってレファレンス信号をそのまま伝送するか、またはレファレンス信号を反転させて伝送するかを決定することで生成される。たとえば、バイナリーシンボルが「０」である場合には、レファレンス信号を反転させて２番目のサンプルパート、すなわちデータ信号を生成する。バイナリーシンボルが「１」である場合には、レファレンス信号をそのままデータ信号として生成する。受信機側では、受信した２つのサンプルパート間の相互関係の処理過程を介してデジタルデータを抽出する。
【０００６】
図１Ａと１Ｂは従来のＤＣＳＫ方式に基づいて伝送されたデータ信号がチャネルを通過した後の状態を示したグラフである。
図示したように、チャネルを通過すると、レファレンス信号とデータ信号とが多重経路を通じて受信され、レファレンス信号がデータ信号の領域を侵犯して信号を干渉し、データ信号で発生した多重経路信号は次のシンボル区間のレファレンス信号領域を侵犯して信号を干渉する。このようなシンボル間の干渉、すなわちデータ信号が次のシンボル区間のレファレンス信号を干渉することを防止するために、従来技術では、シンボルとシンボルとの間にガードインターバル(Guard Interval)を挿入している。ガードインターバルは、シンボルとシンボル間にデータを伝送しない無データシンボル区間のことを指す。
【０００７】
このようなガードインターバルは、シンボルとシンボル間の干渉を減少させ得るが、シンボル内の干渉、すなわちレファレンス信号とデータ信号間の干渉は防止し難い。実際に２.５Mbpsの条件でチャネルを通過したレファレンス信号とデータ信号を測定した結果、チャネル３７では２.７３%のシンボル内の干渉が発生し、チャネル３８では８８.２%のシンボル内の干渉が発生した。
【０００８】
ところが、ＤＣＳＫ方式の特性上、レファレンス信号とデータ信号の相互関係によってデータを判断することから、レファレンス信号とデータ信号との関係が重要であるためレファレンス信号とデータ信号間の干渉は深刻な性能劣化をもたらす。
一方、ＰＰＢ-ＣＭ方式は、各シンボル周期を２つのパートで分割し、バイナリーシンボルが「０」あるいは「１」であるかによって２つのパートのいずれか１つに混沌信号を伝送する。バイナリーシンボルが「１」である場合には前半期シンボル周期に混沌信号を伝送し、バイナリーシンボルが「０」である場合には後半期シンボル周期に混沌信号を伝送する。従って、受信機では混沌信号がシンボル周期のいずれの位置に存在するかによってデジタルデータを抽出する。
【０００９】
図２は従来のＰＰＢ-ＣＭ方式に基づいて伝送された混沌信号がチャネルを通過した後の状態を示したグラフである。
図示したように、バイナリーシンボル「０」に該当する混沌信号の場合、シンボル周期の後半期に乗せられているので、多重経路を介して混沌信号を受信する場合、次のシンボル周期の混沌信号に影響を及ぼす。すなわち、シンボル間の干渉が発生する。これにより、次のシンボル周期のデジタルデータを正確に抽出し難くなる。このようなシンボル間の干渉を防止するため、シンボル周期とシンボル周期との間にガードインターバルを挿入することで、シンボル間の干渉を減少させることができるが、ガードインターバルの挿入によってガードインターバルだけの伝送時間が延長してしまう短所がある。
【００１０】
一方、バイナリーシンボルが「１」である混沌信号の場合、シンボル周期の前半期に乗せられることから、多重経路を介して混沌信号を受信する場合、シンボル周期内の後半期に信号が遅延される。すなわち、シンボル内の干渉が発生するので、該当するシンボル周期のデジタルデータを正確に抽出し難い問題がある。
このようなシンボル内の干渉は混沌信号を使うＤＣＳＫ方式、ＰＰＢ-ＣＭ方式だけでなく、一般の搬送波を用いる大部分の変調方式で起こりえる問題である。これによって、シンボル内の干渉を防止することができる方法を模索することにより、性能劣化といった問題を防止しなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、シンボル内の干渉及びシンボル間の干渉を抑えることにより、性能劣化といった問題を防止することのできるＩＧＩの挿入された通信信号を送受信する通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前述したような目的を達成するための本発明の構成は、データ伝送のため信号を生成する信号発生器と、通信信号のシンボル周期を複数の区間で分割し、前記シンボル周期内で前記各区間に前記信号発生器からの信号を選択的に挿入し通信信号を出力する信号出力器とを含むことを特徴とする。
前記信号が前記複数の区間に選択的に挿入され生成された通信信号は、前記信号発生器からの信号が挿入される信号区間と、前記信号が挿入されないインターバル区間とを前記シンボル周期内で交互に配置することができる。
【００１３】
前記信号出力器が、前記信号発生器から発生された信号と前記データのバイナリーシンボルであるデータビットとを乗算してデータ信号を生成する乗算器を含むことが好ましい。
前記信号出力器が、前記乗算器で生成されたデータ信号を所定の周期だけ遅延させる遅延部を更に含むことができる。
【００１４】
前記信号出力器が、前記信号発生器からの信号、前記インターバルを生成する無信号、前記遅延部からのデータ信号を選択して、第１信号区間、インターバル区間、第２信号区間を生成するスイッチを更に含むことができる。
前記スイッチが、前記信号発生器と接続された第１接点、前記遅延部と接続された第２接点、無信号を受信するための第３接点を有することガ好ましい。
【００１５】
前記スイッチが、前記１つのシンボル周期内で前記第１接点、第３接点、第２接点、第３接点を順に接続して前記信号、無信号、データ信号、無信号が順に繰り返される通信信号を出力することガ好ましい。
前記遅延部が、前記信号と無信号がなす周期だけ前記通信信号を遅延させることガ好ましい。
【００１６】
前記信号出力器が、前記１つのシンボル周期を前半期と後半期とに分割し、再度前半期と後半期をそれぞれ複数個の区間に分割して、前記信号発生器からの信号を前記前半期と後半期のうち一方に属する前記区間のいずれか１つに挿入する信号位置変調部であることが好ましい。
前記信号位置変調部が、前記前半期を第１前半期と第２前半期とに分割し、前記後半期を第１後半期と第２後半期とに分割するように構成できる。
【００１７】
前記信号位置変調部が、前記信号を前記データビットに応じて前記第１前半期または第１後半期に挿入でき、この場合、前記第２前半期は信号の存在しない前記インターバル区間であることが好ましい。
前記信号位置変調部が、前記信号を前記データビットに応じて前記第２前半期または第２後半期に挿入でき、この場合、前記第１後半期は信号の存在しない前記インターバル区間であることが好ましい。
【００１８】
前記信号発生器が、データ伝送のための混沌信号を発生させる混沌信号発生器であることが好ましい。
前記信号発生器が、搬送信号であるサイン波とパルスのいずれか１つを発生させることができる。
一方、上記の目的は、本発明の他の実施形態によると、データ伝送のための混沌信号を発生させる混沌信号発生器と、前記１つのシンボル周期を前半期と後半期とに分割し、再度前半期と後半期をそれぞれ複数の区間に分割し、前記混沌信号発生器からの混沌信号を前記前半期と後半期のうち一方に属する前記区間のいずれか１つに挿入する信号位置変調部を含むことを特徴とするＩＧＩが挿入された通信信号を伝送する送信機によって達成され得る。
【００１９】
一方、上記目的は、本発明の他の実施形態によると、データ伝送のための混沌信号を発生させる混沌信号発生器と、前記混沌信号発生器から発生された混沌信号と、前記データのバイナリーシンボルであるデータビットを乗算してデータ信号を生成する乗算器と、前記乗算器からのデータ信号を所定の周期だけ遅延させる遅延部と、前記混沌信号発生器からの混沌信号、無信号、前記遅延部からのデータ信号を選択し無信号のインターバル区間を有する通信信号を出力するスイッチとを含むことを特徴とするＩＧＩが挿入された通信信号を伝送する送信機によって達成され得る。
【００２０】
一方、上記目的は、本発明の他の実施形態によると、データ伝送のための混沌信号を発生させる混沌信号発生器と、前記１つのシンボル周期を前半期と後半期とに分割し、再度前半期と後半期をそれぞれ複数の区間に分割し、前記混沌信号発生器からの混沌信号を前記前半期と後半期のうち一方に属する前記区間のいずれか１つに挿入する信号位置変調部を含むことを特徴とするＩＧＩが挿入された通信信号を伝送する送信機によって達成され得る。
【００２１】
一方、上記目的は、本発明の他の実施形態によると、受信された通信信号を遅延させる遅延部と、前記遅延部で遅延された信号と、前記受信された通信信号とを合算する合算器と、前記合算器から出力された通信信号を一定の区間によって合算し混沌信号を解体する波形生成器と、前記波形生成器で出力された波形からデータを抽出するデータ判断部とを含むことを特徴とする受信機によって達成され得る。
【００２２】
前記一定区間はシンボル周期であり、前記波形が任意の閾値を超えたか否かによって前記データが抽出されることが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る通信システムでは、ＤＣＳＫ方式の場合には、シンボル周期内にレファレンス信号とデータ信号との間にＩＧＩを挿入し、ＰＰＢ-ＣＭ方式の場合には、シンボル周期に混沌信号が挿入された前半期と後半期とに分割して、その一方にＩＧＩを挿入する。これによって、シンボル内の干渉は勿論、シンボル間の干渉も防止できることから性能の向上を図ることができる。そして、ＩＧＩの挿入はシンボル周期内に挿入することから、従来のガードインターバル挿入によって伝送時間が延長されることが防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、添付した図面に基づいて本発明につき詳説する。
図３は本発明の一実施の形態に係るＤＣＳＫ方式の通信システムの構成ブロック図である。同図に示されたように、通信システムは送信機１０と受信機２０を含む。
送信機１０は、混沌信号発生器１１、乗算器１３、遅延部１５、スイッチ１７を含み、混沌信号にデータを載せ受信機２０に伝送する。
【００２５】
混沌信号発生器１１は、データを伝送するため一定特性を有する混沌信号を発生するものであって、一般には混沌動的システムを利用する。混沌信号発生器１１は、データ伝送のための周波数バンドで直接混沌信号を発生し、予め設定されたＲＦ、マイクロウェーブ、赤外線、可視光線、紫外線からの混沌信号を発生する。
乗算器１３は、データを生成するためのデータビットである「０」または「１」の提供を受けて、混沌信号発生器１１で生成された混沌信号とデータビットとを乗算し遅延部１５に提供する。この時、データビットが「０」である場合は混沌信号が反転され、データビットが「１」である場合には混沌信号がそのまま維持される。このような乗算器１３は、レファレンス信号を伝送または反転伝送することで生成されるデータ信号を生成するものである。
【００２６】
遅延部１５は、乗算器１３で生成された信号をシンボル周期の半周期だけ遅延することにより、シンボル周期の後半期に含まれて伝送されるデータ信号を生成する。
スイッチ１７は、混沌信号発生器１１と接続された第１接点、遅延部１５と接続された第２接点、信号の出力されない無信号接点である第３接点を含み、混沌信号発生器１１、遅延部１５、無信号のいずれか１つが出力されるよう選択することによって、受信機２０に伝送されるべき信号を生成する。スイッチ１７は、図示しない制御部からの制御に応じて第１接点、第３接点、第２接点、第３接点の順でスイチングを行い、各接点に接触する時間はシンボル周期(Ｔｓ)の１/４になる。
【００２７】
例えば、スイッチ１７が１/４Ｔｓの間に第１接点に接触すれば、混沌信号発生器１１からのレファレンス信号が出力され、スイッチ１７が１/４Ｔｓの間第３接点に接触すれば、信号が発生せずインターバルが生成される。それから、スイッチ１７が第２接点に接触し、遅延部１５からのデータ信号がスイッチ１７を通過しデータ信号が出力される。そして、スイッチ１７が再度第３接点に接触すれば、無信号が入力されインターバルが生成される。
【００２８】
このようなスイッチ１７によって、図４Ａ及び図４Ｂに図示されたような通信信号が発生する。図４Ａは、レファレンス信号とデータ信号とが同一である場合、すなわちデータビットが「１」である場合の通信信号を示し、図４Ｂはレファレンス信号とデータ信号が反転された場合、すなわちデータビットが「０」である場合の通信信号を示している。
このように、スイッチ１７の第３接点によって、レファレンス信号とデータ信号との間に形成されるインターバルを内部ガードインターバル(Intra-Guard Interval:ＩＧＩ)といい、かかるＩＧＩの挿入によって１つのシンボル内に属するレファレンス信号とデータ信号との間の干渉を防止することができる。また、データ信号の次にもＩＧＩを挿入しているので、次のシンボルとの干渉、すなわちシンボル間干渉を防止することができる。更に、従来のガードインターバルを挿入する過程が不要になるので、従来のガードインターバル挿入により発生する伝送時間の延長といった問題が解消される。
【００２９】
一方、スイッチ１７にて無信号を入力するにより、スイッチ１７から出力されるレファレンス信号とデータ信号の周期を減少させることにより、レファレンス信号とデータ信号を伝送するシンボル周期が従来と同様維持される。一方、図４Ａおおび図４Ｂでは、ＩＧＩの幅を１/４Ｔｓに設定したが、これよりもっと狭く、若しくは広く形成することもでき、レファレンス信号とデータ信号の幅も調節できる。
【００３０】
一方、受信機２０は、遅延部２５、合算器２３、波形生成器２７、データ判断部２９を含む。
遅延部２５は、アンテナを介して入力された通信信号を、送信機１０の遅延部２５で延長させた分、すなわち１/２Ｔｓだけ遅延させる。これはレファレンス信号とデータ信号とを比較することによりデジタルデータを判断するためのものである。
【００３１】
合算器２３は、遅延部２５で遅延された信号と、アンテナを介して入力された通信信号とを合算し、波形生成器２７に提供する。この時、レファレンス信号とデータ信号が同一である場合、すなわちデータビットが「１」である場合には、２倍のエネルギーを有する通信信号が出力され、データビットが「０」である場合、レファレンス信号とデータ信号とが互いに相反することから、２倍の負のエネルギーを有する通信信号が出力される。
【００３２】
波形生成器２７は、合算器２３から出力された通信信号を一定区間、例えばシンボル周期別に合算し混沌信号を解体して波形を形成する。
データ判断部２９は、波形生成器２７で発生された波形が入力されデジタルデータを抽出する。データ判断部２９は、予め設定された閾値「０」を用いて、波形が閾値以上であるか、若しくは以下であるかによってデジタルデータを判断する。この時、データ判断部２９は波形が閾値以上であるとデジタルデータを「１」と判断し、波形が閾値以下であるとデジタルデータを「０」と判断する。
【００３３】
このような構成によるＤＣＳＫ方式の通信システムにおいて、混沌信号を利用しデータを伝送する過程について説明すると次の通りである。
まず、混沌信号発生器１１では混沌信号を発生し、混沌信号発生器１１で発生された混沌信号は、乗算器１３とスイッチ１７の第１接点で提供される。乗算器１３では混沌信号とデータビットとを乗算し、データによって混沌信号を変換する。変換された混沌信号は、遅延部１５に提供され半周期だけ遅延されてからスイッチ１７に提供される。
【００３４】
スイッチ１７は、１シンボル周期の間、混沌信号発生器１１、無信号、遅延された信号、無信号を順に出力するため、第１接点、第３接点、第２接点、第３接点をそれぞれ１/４Ｔｓの間順に接続する。このようなスイッチ１７によって、ＩＧＩの挿入された通信信号は受信機２０に提供される。受信機２０では所定の処理過程を介して通信信号からデジタルデータを抽出する。
【００３５】
図５は、本発明のＤＣＳＫ方式通信システムの理論上の性能、シミュレーション結果、従来のＤＣＳＫ方式の性能を比較したグラフである。シミュレーション条件は通信速度２.５Mbps、サンプリング周波数１６GHz、ＡＷＧＮチャネルである。
同図に示されたグラフによると、ＤＣＳＫ方式の理論上の性能とシミュレーション結果はほとんど一致する。これは従来のＤＣＳＫ方式より向上した性能であることが分かる。数値的に比較してみると、ＢＥＲが１０−３である場合、２.８９ｄＢの性能が向上し、理論的には３ｄＢの性能が向上する。これは性能が従来に比べて２倍向上したものである。
【００３６】
図６Ａは、従来のＤＣＳＫ方式通信システムに対し理論上の性能、シミュレーション結果、チャネル１、チャネル５、チャネル９の性能を示したグラフであり、図６Ｂは本発明のＤＣＳＫ方式通信システムに対して理論上の性能、シミュレーション結果、チャネル１、チャネル５、チャネル９の性能を示したグラフである。
図６Ａおよび図６Ｂによると、性能はチャネル１、チャネル５、チャネル９の場合、理論上やシミュレーション結果より大きく、チャネルごとに少しずつ相異している。図６Ａおよび図６Ｂのグラフに示した結果を数値的に表示すると次の通りである。
【００３７】
【表１】
2007159144.tif 000003
表１に示したように、チャネルによって少々の違いはあるが、全体的に３ｄＢないし４ｄＢの性能が向上していることがわかる。ただし、測定基準はＢＥＲが１０−３の時である。
【００３８】
図７は本発明に係るＰＰＢ−ＣＭ方式の通信システムのブロック構成図である。図示されたように、ＰＰＢ−ＣＭ方式の送信機１１０は、混沌信号発生器１１１と、信号位置変調部１１３を含む。
混沌信号発生器１１１は、データ送信のために一定特性を有する混沌信号を発生する。
信号位置変調部１１３は、１つのシンボル周期を前半期と後半期とに分割し、また前半期と後半期をそれぞれ第１前半期と第２前半期、第１後半期と第２後半期とに分割する。また、信号位置変調部１１３は混沌信号発生器１１１からの混沌信号をデータビットによって前半期と後半期のうちいずれか一方に挿入し、この時、混沌信号を前半期に挿入した場合は第１前半期に挿入し、混沌信号を後半期に挿入した場合は第１後半期に挿入する。従って、第２前半期と第２後半期には信号が挿入されないＩＧＩが生成される。
【００３９】
例えば、信号位置変調部１１３は、データビットとして「０」が入力された場合、シンボル周期の第１後半期に混沌信号を挿入する。データビットとして「１」が入力された場合、シンボル周期の第１前半期に混沌信号を挿入する。
一方、信号位置変調部１１３は、データビットが「０」である場合、シンボル周期の第１前半期に混沌信号を挿入し、データビットが「１」である場合、シンボル周期の第１後半期に混沌信号を挿入するように構成することもできる。
【００４０】
図８は図７のＰＰＢ-ＣＭ方式の通信システムの送信機で伝送された混沌信号がチャネルを通過した後の状態を示したグラフである。
同図において２つのシンボル周期が図示されている。１番目のシンボル周期の第１後半期と、２番目のシンボル周期の第１前半期とにそれぞれ混沌信号が挿入されている。ここで、１番目シンボル周期はデータビット「０」を示し、２番目シンボル周期はデータビット「１」を示す。
【００４１】
一方、１番目シンボル周期の第２後半期と、２番目シンボル周期の第２前半期は、混沌信号が挿入されないＩＧＩになり、このようなＩＧＩによって１番目シンボル周期の混沌信号と２番目シンボル周期の混沌信号が一定の幅だけ離間された状態となる。これによって、１番目シンボル周期の混沌信号が多重経路を通じて受信される場合でも、２番目シンボル周期の混沌信号との干渉が発生しない。
【００４２】
一方、受信機１２０は、信号処理器１２１、データ判断部１２３を含む。
信号処理器１２１は、受信した通信信号の各シンボル周期に含まれた混沌信号を合算し、１つのエネルギー値を算出する。この時、信号処理器１２１は、各シンボル周期の前半期の混沌信号と後半期の混沌信号とを、それぞれ合算して２つのエネルギー値を算出する。
【００４３】
データ判断部１２３は、信号処理器１２１から出力されたシンボル周期の前半期と後半期それぞれに対するエネルギー値を互いに比較し、データビットが「０」であるか「１」であるかを判断する。なお、データ判断部１２３は、信号位置変調部１１３において決定したデータビットと混沌信号位置との関係に対する情報に基づきデータビットを判断する。
【００４４】
例えば、信号位置変調部１１３でデータビットが「１」である場合には、シンボル周期の後半期に混沌信号を挿入し、データビットが「０」である場合には、シンボル周期の前半期に混沌信号を挿入するよう決定すれば、データ判断部１２３は次のようにデータビットを判断する。  
データ判断部１２３は、シンボル周期の前半期のエネルギー値が後半期のエネルギー値より大きい場合、データビットが「０」であると判断する。なお、シンボル周期の前半期のエネルギー値が後半期のエネルギー値より大きいということは、シンボル周期の前半期に混沌信号が挿入されたことを示し、データビットが「０」である場合に、信号位置変調部１１３において、シンボル周期の前半期に混沌信号を挿入したためである。同様に、データ判断部１２３は、シンボル周期の後半期のエネルギー値が前半期のエネルギー値より大きい場合、データビットが「１」であると判断する。
【００４５】
一方、本発明の実施形態では、シンボル周期の前半期のエネルギー値と後半期のエネルギー値とが同一である場合、データ判断部１２３はデータビットを「１」であると判断する。しかし、通信システムの設計時、前半期と後半期のエネルギー値が同一である場合、データビットを「０」と判断するよう設定することができる。
図９Ａは、従来のＰＰＢ−ＣＭ方式通信システムに対して理論上の性能、シミュレーション結果、チャネル１、チャネル５、チャネル９の性能を示したグラフであり、図９Ｂは本発明のＰＰＢ-ＣＭ方式通信システムに対して理論上の性能、シミュレーション結果、チャネル１、チャネル５、チャネル９の性能を示したグラフである。
【００４６】
図９Ａと図９Ｂのグラフに示された結果を数値的に表示すると表２の通りである。
【００４７】
【表２】
2007159144.tif 000004
表２に示したように、チャネルによって違いはあるものの全体的に性能が向上し、小さくは３.７１ｄＢから大きくは９.７３ｄＢまで性能が向上した。測定基準はＢＥＲが１０−３の時である。このような結果は、ＰＰＢ−ＣＭ 方式の場合ＩＧＩを挿入すればＤＣＳＫ方式より性能の向上度が大きいことが分かる。
【００４８】
このように、本通信システムにおけるＤＣＳＫ方式は、シンボル周期内にレファレンス信号とデータ信号との間にＩＧＩを挿入する一方、ＰＰＢ−ＣＭ方式の場合は、シンボル周期に混沌信号が挿入された前半期と後半期とに分割してその一方にＩＧＩを挿入する。これによって、シンボル内の干渉は勿論、シンボル間の干渉も防止できることから、性能が向上する。そして、ＩＧＩを挿入する場合はシンボル周期内に挿入することから、従来のようガードインターバル挿入により伝送時間が延長されてしまうことを防止できる。
【００４９】
また、ＰＰＢ−ＣＭ方式の通信システムの場合についても、ＤＣＳＫ方式の通信システムについての説明と同様にして、混沌信号システムのみならず一般的にサイン波やパルス波を使用する通信システムにも適用できることはいうまでもない。
以上、図面に基づいて本発明の好適な実施形態を図示および説明してきたが本発明の保護範囲は、前述の実施形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物にまで及ぶものである。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１Ａ】ＤＣＳＫ方式により伝送されたデータ信号がチャネルを通過した後の状態を示したグラフである。
【図１Ｂ】ＤＣＳＫ方式により伝送されたデータ信号がチャネルを通過した後の状態を示したグラフである。
【図２】ＰＰＢ−ＣＭ方式により伝送された混沌信号がチャネルを通過した後の状態を示したグラフである。
【図３】本発明の１実施形態に係るＤＣＳＫ方式の通信システムを示した構成ブロック図である。
【図４Ａ】レファレンス信号とデータ信号が同一の場合、すなわちデータビットが「１」である場合の通信信号グラフである。
【図４Ｂ】レファレンス信号とデータ信号が反転された場合、すなわちデータビットが「０」である場合の通信信号グラフである。
【図５】本発明のＤＣＳＫ方式通信システムの理論上の性能、シミュレーション結果、従来のＤＣＳＫ方式の性能を比較したグラフである。
【図６Ａ】従来のＤＣＳＫ方式通信システムに対して理論上の性能、シミュレーション結果、チャネル１、チャネル５、チャネル９の性能を示したグラフである。
【図６Ｂ】本発明のＤＣＳＫ方式通信システムに対して理論上の性能、シミュレーション結果、チャネル１、チャネル５、チャネル９の性能を示したグラフである。
【図７】本発明のＰＰＢ−ＣＭ方式の通信システムのブロック構成図である。
【図８】図７のＰＰＢ−ＣＭ方式の通信システムにおける送信機で伝送された混沌信号がチャネルを通過した後の状態を示したグラフである。
【図９Ａ】従来のＰＰＢ−ＣＭ方式通信システムに対して理論上の性能、シミュレーション結果、チャネル１、チャネル５、チャネル９の性能を示したグラフである。
【図９Ｂ】本発明のＰＰＢ−ＣＭ方式通信システムに対して理論上の性能、シミュレーション結果、チャネル１、チャネル５、チャネル９の性能を示したグラフである。
【符号の説明】
【００５１】
１０      送信機
１１      混沌信号発生器
１３      乗算器
１５      遅延部
１７      スイッチ
【図１Ａ】
2007159144.tif 000005
【図１Ｂ】
2007159144.tif 000006
【図２】
2007159144.tif 000007
【図３】
2007159144.tif 000008
【図４Ａ】
2007159144.tif 000009
【図４Ｂ】
2007159144.tif 000010
【図５】
2007159144.tif 000011
【図６Ａ】
2007159144.tif 000012
【図６Ｂ】
2007159144.tif 000013
【図７】
2007159144.tif 000014
【図８】
2007159144.tif 000015
【図９Ａ】
2007159144.tif 000016
【図９Ｂ】
2007159144.tif 000017