JP2007049688A - 近似同期ｃｄｍａ通信方式 - Google Patents

Abstract

【課題】ＺＣＺ符号を使用して、低コストで高効率の多元接続を実施することができ、他局間干渉を除去して伝送効率を向上させるようにした近似同期ＣＤＭＡ通信方式を提供する。
【解決手段】送信データに２値系列の拡散符号による拡散処理を施した送信系列により搬送波を変調して送信する送信部１と、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復調する受信部２とを有し、拡散符号および逆拡散符号は、互いに対をなす符号同士の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近傍の零相関領域では０となり、対をなさない符号同士の相関関数は同期点を含む零相関領域で０となるＺＣＺ符号であり、拡散符号は、先頭部分および末尾部分に所定長さのガードチップが付加されたものである。複数の送信部からの情報フレームの先頭チップを同期点シフトの許容範囲内で受信すれば他局間干渉が除去できる。
【選択図】図６

Description

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、厳密な送信電力制御や同期制御を行うことなく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通信方式に関する。

このところ、無線ＩＣタグ、微弱無線利用機器、無線ＰＡＮ（パーソナル・エリア・ネットワーク）などに代表される近距離無線通信がさまざまな分野で利用されており、さらに新たな応用も期待されている。このような近距離無線通信の変調方式には、情報ビットに対応させて搬送波をオン・オフさせるＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）が数多く採用されている。その理由として、搬送波の同期を取ることなくノンコヒーレントな検波（振幅値検出による情報復調）が可能である、それに伴って適用範囲が広がる、低コストでのハードウエア化が容易であること等が挙げられる。

さらに、耐雑音性を考慮したＡＳＫ−ＳＳ方式や多元接続を目的としたＡＳＫ−ＣＤＭＡ（符号分割多元接続）方式が考えられるが、後者は、他局間干渉の影響が大きく現実的でないと考えられていた。

それに対して、近年、オン・オフによるＳＳ方式では、数値１，０の並びからなる２値系列を送信系列（拡散系列）とし、相関復調ではその２値系列の代わりに数値１，−１からなる２相系列を用いるほうが伝送効率を高くできることが示され、それを利用した非同期ＡＳＫ−ＣＤＭＡ方式が議論されている。この方式では、瞬時電力は大きくなるが、平均パワーを同じとすれば、また、コヒーレント的な復調を行なうとすれば、通常議論されている非同期ＰＳＫ−ＣＤＭＡ方式の誤り特性とほぼ同じになるものと考えられる。

しかし、この方式もまた、他局間干渉の影響が大きく、そのために、干渉を低減させるためには系列長の長い拡散系列を使用する必要があり、特に、近距離無線通信では効率的でない。

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。この特許文献１は本発明の発明者等によって提案されたものである。
特開２００５−１７５８４９号公報

以上のように、近距離無線通信に有効に適用できるＣＤＭＡ方式が求められていたのであるが、これまでには、他局間干渉の影響が少なく、高効率かつ低コストのＣＤＭＡ方式は実現されていなかった。例えば、前述のような非同期ＡＳＫ−ＣＤＭＡ方式には、他局間干渉の影響が大きく、干渉を低減させるためには伝送効率を低下させざるを得ないという問題点があった。

また、特許文献１には、光近似同期ＣＤＭＡ方式に関する技術が記載されているが、これはあくまでも光通信を対象としたものであり、光のオン・オフによる情報伝送方式である。電波による近距離無線通信においても高効率かつ低コストのＣＤＭＡ方式が求められるところである。

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、厳密な送信電力制御や同期制御を行うことなく低コストで高効率の符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）を実施することができ、他局間干渉を除去して伝送効率を向上させるようにした近似同期ＣＤＭＡ通信方式を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の近似同期ＣＤＭＡ通信方式は、送信データの各情報ビットに数値１，０の並びからなる２値系列の拡散符号による拡散処理を施した送信系列により搬送波を変調して送信する送信部と、受信信号の検波出力に対して、数値１，−１からなる２相系列の逆拡散符号による相関処理を行って復調する受信部とを有し、前記拡散符号および前記逆拡散符号は、互いに対をなす符号同士の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、対をなさない符号同士の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、前記拡散符号は、先頭部分および末尾部分に所定長さのガードチップが付加されたものであり、複数の前記送信部からの情報フレームの先頭チップが零相関領域に相当する同期点シフトの許容範囲内に前記受信部に到達すれば他局間干渉が除去できるものである。

また、上記の近似同期ＣＤＭＡ通信方式において、前記拡散符号は、互いに対をなす前記逆拡散符号との相関関数が同期点において正のピーク値となる第１拡散符号と、負のピーク値となる第２拡散符号とからなり、前記送信部は、前記情報ビットの数値１，０に応じて前記第１拡散符号および前記第２拡散符号のいずれか一方を選択して前記拡散処理を行うものであることが好ましい。

また、上記の近似同期ＣＤＭＡ通信方式において、前記拡散符号は、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。

また、上記の近似同期ＣＤＭＡ通信方式において、前記送信部は、前記送信系列により搬送波をＡＳＫ変調して送信するものであることが好ましい。

また、上記の近似同期ＣＤＭＡ通信方式において、前記受信部は、受信信号の非同期検波を行うものとすることができる。

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。

ＺＣＺ符号を使用した近似同期ＣＤＭＡ通信方式では、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。これにより、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。特に、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。また、希望局からの信号の受信強度が他局よりも小さい場合でも、他局信号を除去して希望局からの情報を正確に復調することができる。これにより、原理的には送信側のレベルを電力制御する必要がなくなり、低コストの通信システムが可能となる。さらに、基地局に対する上り回線においても伝送効率の高い通信システムが構築できる。

送信情報の各ビットの数値１，０に応じて第１拡散符号および第２拡散符号のいずれか一方を選択して送信するようにしているので、受信情報の誤り率を低減させ、高効率の通信を行うことができる。また、送信部の回路も簡素で低コストとすることができる。

拡散符号の先頭部と末尾部にはガードチップが付され、拡散符号が循環性を持つように構成されているので、周期相関関数の演算を容易に行うことができ、演算回路も簡素化することができる。

送信部が搬送波をＡＳＫ変調して送信するものである場合には、受信部の構成もさらに簡素化することができる。検波回路として包絡線検波等の非同期検波を行うものを使用でき、通信システムのコストをさらに低減することができる。

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ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）、ＦＳＫ（Frequency Shift
Keying）、ＰＳＫ（Phase Shift Keying）などがよく利用される。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。

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。

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、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。

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。

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。

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。

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。

本発明は、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。

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。

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。

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＝（ｘ_０，…，ｘ_ｉ，…，ｘ_Ｎ−１）と表す。ただし、符号ｘの各要素ｘ_ｉは数値である。符号ｙも同様であるとする。相関関数Ｒ_ｘｙ（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。

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（ａ^ｊ，ｂ^ｊ）のＭ個の集合を式（１）とする。ただし、符号ａ^ｊは数値１，−１のＮ個の並びからなる２相系列、符号ｂ^ｊ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ａ^ｊと符号ｂ^ｊ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。

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ｂ^ｊの要素１の数に等しく、｜ω｜＜Ｎである。

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。

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。

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が次式（３．２）のようになる。

Ｍ＝Ｎ／（Ｚｃｚ＋１）−１ ・・・（３．２）
すなわち、第１の構成法または第２の構成法によるＺＣＺ符号では、系列数Ｍは数学的な上界よりも１だけ少ない値となり、数学的な上界にほぼ到達していることが分かる。

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（３．２）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。

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ｂ^ｊ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ａ^ｊ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。

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。

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。

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。

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ｂ^ｊ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Ｂ^ｊとする。すなわち、原符号ｂ^ｊ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ｂ^ｊ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Ｂ^ｊは次の式（４）で表される。

このように拡張した拡張拡散符号Ｂ^ｊ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。

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ｂ^ｊと反転拡散符号＾ｂ^ｊとを作ることができる。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。つまり、符号＾ｂ^ｊは符号ｂ^ｊの反転を表している。反転拡散符号＾ｂ^ｊは、逆拡散符号ａ^ｊ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ａ^ｊと符号＾ｂ^ｊの組は、ＺＣＺ符号＾Ｓ（Ｎ，Ｍ，Ｚｃｚ，−ω）を構成する。

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ｂ^ｊに基づく拡張符号Ｂ^ｊを送信し、他方（例えば、０）に対して、符号＾ｂ^ｊに基づく拡張符号＾Ｂ^ｊ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ｂ^ｊに対応する逆拡散符号ａ^ｊ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。

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。

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。

図９に符号ａ^１と符号Ｂ^１の相関特性を示し、図１０に符号ａ^１と符号＾Ｂ^１の相関特性を示す。符号Ｂ^１、符号＾Ｂ^１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。

したがって、情報１を符号Ｂ^１で送り、情報０を符号＾Ｂ^１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Ｂ^１、符号＾Ｂ^１を式（７）のように拡張して構成する。

拡張された符号Ｂ^１，＾Ｂ^１と符号ａ^１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。

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Ｂ^１，＾Ｂ^１）を選択して送信し、受信側では同じ２相系列（符号ａ^１）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。

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Ｂ^１，＾Ｂ^１）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ａ^１）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。

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。

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。

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。

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。

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

本発明では、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。

本発明により、有色雑音や妨害信号の多い環境でも、信頼性が高く、伝送効率も高い通信システムが構築できる。また、厳密な電力制御や同期制御が不要であり、通信システム全体のコストを低減することができる。本発明は近距離無線通信にも有効に適用できる

従来のＣＤＭＡ通信方式の全体構成を示す概略図である。 ＣＤＭＡ通信方式での同期方式を示す図である。 ＣＤＭＡ通信方式での非同期方式を示す図である。 ＣＤＭＡ通信方式での相関特性を示す図である。 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。 本発明のＣＤＭＡ通信方式の全体構成を示す概略図である。 ＺＣＺ符号を使用した近似同期方式を示す図である。 情報フレーム中のガードビットを示す図である。 ＺＣＺ符号における符号ａ^１と拡張符号Ｂ^１の相関特性を示す図である。 ＺＣＺ符号における符号ａ^１と拡張符号Ｂ^１の相関特性を示す図である。 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。

符号の説明

１ 送信部
２ 受信部
３ 空間伝送路
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

Claims (5)

1. 送信データの各情報ビットに数値１，０の並びからなる２値系列の拡散符号による拡散処理を施した送信系列により搬送波を変調して送信する送信部（１）と、
   受信信号の検波出力に対して、数値１，−１からなる２相系列の逆拡散符号による相関処理を行って復調する受信部（２）とを有し、
   前記拡散符号および前記逆拡散符号は、互いに対をなす符号同士の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、対をなさない符号同士の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、
   前記拡散符号は、先頭部分および末尾部分に所定長さのガードチップが付加されたものであり、
   複数の前記送信部（１）からの情報フレームの先頭チップが零相関領域に相当する同期点シフトの許容範囲内に前記受信部（２）に到達すれば他局間干渉が除去できるものである近似同期ＣＤＭＡ通信方式。
2. 請求項１に記載した近似同期ＣＤＭＡ通信方式であって、
   前記拡散符号は、互いに対をなす前記逆拡散符号との相関関数が同期点において正のピーク値となる第１拡散符号と、負のピーク値となる第２拡散符号とからなり、
   前記送信部（１）は、前記情報ビットの数値１，０に応じて前記第１拡散符号および前記第２拡散符号のいずれか一方を選択して前記拡散処理を行うものである近似同期ＣＤＭＡ通信方式。
3. 請求項１，２のいずれか１項に記載した近似同期ＣＤＭＡ通信方式であって、
   前記拡散符号は、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通信方式。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載した近似同期ＣＤＭＡ通信方式であって、
   前記送信部（１）は、前記送信系列により搬送波をＡＳＫ変調して送信するものである近似同期ＣＤＭＡ通信方式。
5. 請求項４に記載した近似同期ＣＤＭＡ通信方式であって、
   前記受信部（２）は、受信信号の非同期検波を行うものである近似同期ＣＤＭＡ通信方式。
   

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