JP3789013B2 - 通信装置及び通信方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信装置及び通信方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、送信帯域の幅が一定となる条件の下では、符号分割による多重通信方式を用いることによって拡散変調の拡散率を下げることなく高速データ伝送を実現することが可能であった。
【0003】
直接拡散方式を用いたスペクトラム拡散通信方式は、通常伝送するディジタル信号のベースバンド信号から、疑似雑音符号(PN符号)等の拡散符号系列を用いて、元のデータに比べてきわめて広い帯域幅を持つベースバンド信号を生成する。さらに、PSK(位相シフトキーイング)、FSK(周波数シフトキーイング)等の変調を行い、RF(無線周波数)信号に変換して伝送する。受信側では、送信側と同一の拡散符号を用いて受信信号との相関をとる逆拡散を行い、受信信号を元のデータに対応した帯域幅を持つ狭帯域信受号に変換する。続いて通常のデータ復調を行い元のデータを再生する。
【0004】
このように、スペクトラム拡散通信方式では、情報帯域幅に対し送信帯域幅が極めて広いので、送信帯域幅が一定の条件下では、通常の狭帯域変調方式に比べ非常に低い伝送速度しか実現できないこととなる。このような問題点を解決するために符号分割多重化という方法が存在する。この方式は、高速の情報信号を低速の並列データに変換し、それぞれ異なる拡散符号系列により拡散変調して加算した後、RF信号に変換して伝送を行う方式である。
【0005】
これにより、送信帯域幅が一定となる条件の下においても、拡散変調の拡散率を下げることなしに高速なデータ伝送を行うことが可能である。
【0006】
図5は上記方式を用いた従来のスペクトラム拡散通信装置の送信部の構成を示すブロック図である。
【0007】
図5において、501は直並列変換器、502−1〜nは乗算器、503は拡散符号発生器、504は加算器、505は送信周波数信号に変換するための無線周波数(RF)変換器、506は送信アンテナである。
【0008】
以下に上述のように構成されたスペクトラム拡散通信装置の送信部の動作について説明する。
【0009】
入力されたデータは直並列変換器501にてn個の並列データに変換される。変換された各データはn個の乗算器502−1〜nにおいて拡散符号発生器503のn個のそれぞれ異なる拡散符号出力と乗算されnチャネルの広帯域拡散信号に変換される。次に、各乗算器の出力は加算器504にて加算され、RF変換器505に出力される。RF変換器505で加算されたベースバンド広帯域拡散信号は適当な中心周波数を持つ送信周波数信号に変換され、送信アンテナ506より送信される。
【0010】
図6は従来のスペクトラム拡散通信装置の受信部の構成を示すブロック図である。
【0011】
図6において、601は受信アンテナ、602は無線周波数(RF)変換器、603−1〜nは相関器、604−1〜nは拡散符号発生器、605−1〜nは同期回路、606−1〜nは復調器、607は並直列変換器である。
【0012】
以下に上述のように構成されたスペクトラム拡散通信装置の受信部の動作について説明する。
【0013】
受信アンテナ601にて受信された送信信号は、RF変換器602にて適当にフィルタリング及び増幅され、中間周波信号に変換される。該中間周波信号はn個の並列に接続されたn個の拡散符号に対応するチャネルに分配される。各チャネルにおいて、相関器603−1〜nでは各チャネルに対応した拡散符号発生器604−1〜nの出力と相関検出が行われ、同期回路605−1〜nでは各チャネル毎に同期が確立され各拡散符号発生器805−1〜nの符号位相及びクロックを一致させ、また復調器606−1〜nでは復調されデータが再生される。さらに該再生データは並直列変換器607にて直列データに変換され元のデータに再生される。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のスペクトラム拡散通信装置では以下のような欠点があった。
【0015】
例えば、符号分割を行いチャネル数を多くすればするほど、マルチパスフェージングと呼ばれる現象が生じやすくなる。この現象は直接波と反射波の位相が異なるために合成波のレベルが低下してしまう現象であり、これにより通信障害または通信途絶などによる誤りが起こりやすくなるという欠点が生じる。
【0016】
そこで、本発明は、良好なデータ伝送が可能な通信装置及び通信方法を提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る通信装置は、例えば、レンズ及び撮像素子を用いて画像信号を生成する撮像手段と、1つ以上の拡散符号を用いて、前記撮像手段の状態を示す制御信号又は前記撮像手段で生成された画像信号を変調する変調手段と、前記変調手段で変調された制御信号又は画像信号を送信する送信手段とを有し、前記変調手段は、前記制御信号の変調に使用する拡散符号の数を前記画像信号の変調に使用する拡散符号の数よりも少なくすることを特徴とする。
【0018】
本発明に係る通信方法は、例えば、レンズ及び撮像素子を用いて画像信号を生成する撮像手段を有する通信装置の通信方法であって、1つ以上の拡散符号を用いて、前記撮像手段の状態を示す制御信号又は前記撮像手段で生成された画像信号を変調する変調工程と、前記変調工程で変調された制御信号又は画像信号を送信する送信工程とを有し、前記変調工程は、前記制御信号の変調に使用する拡散符号の数を前記画像信号の変調に使用する拡散符号の数よりも少なくすることを特徴とする。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下、スペクトラム拡散通信方式を用いた無線通信装置を例にとり本発明の実施例を詳細に説明する。
【0028】
(第1の実施例)
図1及び図2は本発明に係る第1の実施例であるスペクトラム拡散通信方式を用いた無線通信装置Aと無線通信装置Bとを示すブロック図である。図1の無線通信装置Aと図2の無線通信装置Bとは双方向で無線伝送を行うものである。
【0029】
図1において、101は被写体を取り込むレンズ、102はレンズの倍率を可変させる駆動回路、103は取り込んだ被写体を画像信号に変換する撮像素子、104は前記画像信号をサンプルホールドし、適正な信号レベルにするCDS/AGC、105は前記CDS/AGCからのアナログ画像信号をA/D変換し、ディジタル信号処理を行うディジタル信号処理回路、106は画像圧縮回路/コマ落とし回路、107はディジタル画像信号をスペクトラム拡散通信方式で送信するのに適したディジタル画像データに変換する制御を行う通信プロトコル部、108はマイクロコンピュータ(マイコン)、109はスペクトラム拡散送受信部、110はアンテナ、111はデータの重要度を判別する重要度判別回路、112は重要度判別回路111の出力に応じて送信データの多重数を変える多重数制御部、113は使用者がデータに応じた重要度を設定する設定回路を示す。
【0030】
次に図2において、201はアンテナ、202はアンテナ201より受信された伝送信号を検波するスペクトラム拡散送受信部、203は画像信号データを伸張する画像伸張回路、204は検波された信号をディジタル画像データに変換する制御を行う通信プロトコル部、205はディジタル画像信号をモニタ206に出力するためのNTSCエンコーダ、206はモニタ、207はレンズ101のズームを制御するズームキー、208はマイコン、209はデータの重要度を判別する重要度判別回路、210は重要度判別回路209の出力に応じて送信データの多重数を変える多重数制御部、211は使用者がデータに応じた重要度を設定する設定回路を示す。
【0031】
以下では、上述のように構成された無線通信装置Aと無線通信装置Bの動作を説明する。
【0032】
無線通信装置Aのレンズ101で捕らえた被写体は、撮像素子103、CDS/AGS104、ディジタル信号処理回路105を通してディジタル画像信号に変換される。該ディジタル画像信号は、データ量の削減のため画像圧縮回路/コマ落とし回路106により画像の圧縮またはコマ数の削減の処理を行った後、通信プロトコル部107によりディジタル画像データをスペクトラム拡散通信方式で送信するのに適したディジタル画像データに変換される。該ディジタル画像データはスペクトラム拡散送受信部109に入力され、スペクトラム拡散通信方式の伝送形態に変換され、アンテナ110を通して無線伝送される。
【0033】
無線通信装置Aから伝送されるデータは画像信号、音声信号、制御信号などであり、データ内容によってはエラーのない確実な伝送をしたい場合と多少エラーが生じてもより多くのデータの伝送をしたい場合がある。このような各種の状況に基づいて良好なデータ伝送を実現するためには、伝送データの内容と種類に応じて重要度を設定する必要がある。
【0034】
上記重要度は伝送データの内容または種類に応じてあらかじめ設定された値、もしくは設定回路113により使用者が任意に設定した値を用いている。例えば制御信号のような確実な伝送を必要とする場合には重要度は高く設定されている。このような場合、伝送されるデータはまずマイコン108により内容または種類を判断し、その判断結果を重要度判別回路111に出力する。重要度判別回路111では該伝送データに対応した重要度をあらかじめ設定された値、もしくは設定回路113により使用者が任意に設定した値に基づいて判断し、その判断結果に応じて多重数制御部112を制御している。
【0035】
尚、上述の無線通信装置Aから伝送される制御信号は、無線通信装置Aと無線通信装置Bとの間の通信を制御する信号、撮像部であるレンズ101の状態を示す信号、伝送されるデータの内容、種類、圧縮率などのデータ固有の情報を示す信号などである。また、上記制御信号は画像信号、音声信号とは違い、確実に伝送することが望まれるため、高い重要度のデータとして画像信号、音声信号よりも少ない多重数で伝送されるように多重数制御部210にて制御される。
【0036】
無線通信装置Bのアンテナ201により受信された電波は、スペクトラム拡散送受信部202で逆拡散変調され、通信プロトコル部204にてディジタル画像データに変換される。該ディジタル画像データは圧縮されているため画像伸張回路203により伸張処理され、NTSCエンコーダ205を通してモニタ206に出力される。すなわち、図1の無線通信装置Aのレンズ101によって撮影された映像信号と音声信号はスペクトラム拡散通信方式によって送信され、無線通信装置Bにて受信された後、モニタ206により出力される。
【0037】
また、無線通信装置Bは無線通信装置Aからの映像信号または音声信号等の情報信号を受信するだけでなく、ズーム・フォーカス等の無線通信装置Aの撮像部動作を制御する制御信号を無線通信装置Aへ送信している。
【0038】
テレ/ワイドのズームキー207で撮影者がズーミングを行うと、その制御信号はマイコン208、通信プロトコル部204を経てスペクトラム拡散送受信部202に入力される。スペクトラム拡散送受信部202で拡散変調された制御信号は、アンテナ201から無線通信装置Aへと送信される。送信された制御信号は無線通信装置Aのアンテナ110により受信され、スペクトラム拡散送受信部109により逆拡散変調され、通信プロトコル部107を経てマイコン108に入力される。更に、マイコン108から出力された制御信号は駆動回路102に送られ、撮影者がコントロールしたいようにレンズ101のズームを駆動する。
【0039】
つまり、上述の説明は、無線通信装置Bから無線通信装置Aへと制御信号(例えば、ズーミング信号)を送信してレンズ101のズームを駆動させることが可能であることを示しており、このことはすなわち無線通信装置Bを用いれば遠隔地から無線通信装置Aのカメラの機能をコントロールすることが可能であることを示している。
【0040】
また本実施例では、無線通信装置A同様、無線通信装置Bから情報信号を伝送する場合も、伝送されるデータは重要度判別回路209によりあらかじめ設定された値、もしくは設定回路211により使用者が任意に設定した値に基づいて重要度を判断し、その判断結果に応じて多重数制御部210を制御することが可能である。ここで、制御信号は画像信号、音声信号とは違い、確実に伝送することが望まれるため、重要度が高いデータとして判別され、少なくとも画像信号よりも少ない多重数で伝送するように多重数制御部210で制御される。
【0041】
図3はスペクトラム拡散送受信部109、202の送信部、図4はスペクトラム拡散送受信部109、202の受信部の詳細なブロック図である。
【0042】
図3において、301は所定ブロック単位で直列に入力される入力データをm個の並列データに分割し、m個の並列データ含んだn個の並列データに変換する直並列変換器、302は多重数制御部112、210からの出力により分割多重数mを演算し、その演算結果に応じて直並列変換器301、選択信号生成回路306、利得制御回路309を制御する並列数制御回路、303はn個のそれぞれ異なる拡散符号と同期専用の拡散符号とを発生する拡散符号発生器、304−1〜nはn個の各並列データとn個の拡散符号とを乗算する乗算器、305は乗算器304−2〜nの(n−1)個の出力を選択するスイッチ、306はスイッチ305を制御する選択信号生成回路、307は同期専用の拡散符号PN0と乗算器304−1〜nの出力を加算する加算器、308は加算器307の出力を無線伝送周波数に変換するための無線周波数(RF)変換器、309は符号分割多重数mに応じてRF変換器308の送信出力を制御する利得制御回路、310はアンテナである。
【0043】
また、図4において、401はアンテナ、402は無線周波数(RF)変換器、403は送信側の拡散符号とクロックに対する同期を補足し、維持する同期回路、404は同期回路403により入力される符号同期及びクロック信号により、送信側の拡散符号と同一の拡散符号を発生する拡散符号発生器、405は拡散符号発生器404から出力されるキャリア再生用拡散符号により搬送信号を再生するキャリア再生回路、406は拡散変調されたm個の並列データに対して逆拡散変調処理を行う逆拡散変調器、407は逆拡散変調器406の出力によりチャネル数を検出するチャネル数検出回路、408はチャネル数検出回路407の出力により直並列変換器409を制御する並列数制御回路、409は並列数制御回路408の出力に応じて、逆拡散変調器406から出力されたn個の並列データの中からm個の並列データを選択し、直列なデータ列に変換する並直列変換器である。
【0044】
以下に上述のように構成されたスペクトラム拡散送受信部109、202の送信部と受信部の動作を説明する。
【0045】
図3において、並列数制御回路302は多重数制御部112、210から出力された多重数分割し制御信号により、入力データの符号分割多重数mを決定する。直並列変換器301は所定ブロック単位で直列に入力された入力データをm個の並列データに分割し、m個の並列データを含んだn個の並列データに変換する。
【0046】
拡散符号発生器303は(n+1)個の符号周期が同一でそれぞれ異なる拡散符号PN0〜PNnを発生している。このうちPN0は、同期及びキャリア再生専用であり直接加算器307に入力される。また、残りのn個の拡散符号系列PN0〜PNnは直並列変換器301から出力されるn個の並列データとn個の乗算器304−1〜nにより拡散変調を行う。
【0047】
n個の拡散変調されたデータの内、必要なデータはm個だけであるため選択信号生成回路306によりスイッチ305を介して選択制御される。選択されたm個の信号は同期専用信号であるPN0と共に加算器307に入力される。
【0048】
加算器301は入力された(m+1)個の信号(m個の拡散変調された信号と同期専用信号PN0)を線形に加算してベースバンド信号を出力し、RF変換器308に入力する。RF変換器308ではベースバンド信号を適当な中心周波数を持つ高周波信号に変換し、アンテナ310により送信する。
【0049】
図4において、アンテナ401により受信された送信信号はRF変換器402によって適当にフィルタリング及び増幅され、適当な中間周波数帯信号に変換され、出力される。受信信号は同期回路403に入力され、同期回路403では送信信号に対する拡散符号同期及びクロック同期を確立し、符号同期及びクロック信号を拡散符号発生器404に出力する。
【0050】
同期回路403により同期が確立された後、拡散符号発生器404は送信側の複数の拡散符号に対してクロック及び拡散符号位相が一致した複数の拡散符号を発生する。該複数の拡散符号のうち、同期専用の拡散符号PN0はキャリア再生回路405に入力される。キャリア再生回路405では同期専用の拡散符号PN0によりRF変換器402の出力である中間周波数帯の搬送波を再生する。
【0051】
再生された搬送波は、RF変換器402の出力と共に逆拡散変調器406に入力され、ベースバンド信号が生成される。該ベースバンド信号は、拡散符号発生器404より発生したn個の拡散符号PN1〜PNnにより、各拡散符号ごとに逆拡散され、n個の並列データを得る。また、逆拡散変調器は406はn個の各拡散符号1周期分と受信信号との積の相関値をチャネル数検出回路407に格納する。
【0052】
チャネル数検出回路407では各チャネルの相関値の絶対値が一定値以下である場合当該チャネルで送信されていないものと判定する。すなわち、相関値の絶対値が一定値以上であるチャネルの数を計数し、この数を多重数として並列数制御回路408に出力する。並列数制御回路408では、入力された多重数に応じて並直列変換器409の並列数を制御する。並直列変換器409は並列数制御回路408によって並列数が設定され、逆拡散変調器406で復調されたn個の並列データの内有効なm個のデータのみを直列データに変換し、再生データとして出力する。
【0053】
以上説明したように、本発明の第1の実施例では、伝送する情報信号の内容により符号分割多重数を制御することができる。例えば、画像信号を伝送する場合には多重チャネルで、制御信号を伝送する場合は少なくとも画像信号よりも少ないチャネルで伝送するように設定することによってマルチパスフェージングに強い良好な無線通信を行うことができる。
【0054】
(第2の実施例)
図7及び図8は本発明に係る第2の実施例であるスペクトラム拡散通信方式を用いた無線通信装置Aと無線通信装置Bとを示すブロック図である。図7の無線通信装置Aと図8の無線通信装置Bとは双方向で無線伝送を行うものである。
【0055】
尚、以下では前記第1の実施例と同一ないしそれに相当する部材については同一の符号を用い、その詳細な説明を省略する。
【0056】
図7において、701は多重数選択部、702は多重数制御部である。
【0057】
図8において、801は多重数選択部、802は多重数制御部である。
【0058】
以下では、上述のように構成された無線通信装置Aと無線通信装置Bの動作を説明する。
【0059】
本実施例は、設定された重要度に応じて伝送する情報信号の多重数を自動的に制御するという第1の実施例と同様な機能に加えて、使用者がマニュアルで直接多重数を制御する機能を備えた無線通信装置である。
【0060】
第1の実施例同様、無線通信装置Aのスペクトラム拡散送受信部109からアンテナ110を経て、映像信号、音声信号、制御信号などの情報信号が送信される。
【0061】
ここで、第一の実施例同様、上述の無線通信装置Aから伝送される制御信号は、無線通信装置Aと無線通信装置Bとの間の通信を制御する信号、撮像部であるレンズ101の状態を示す信号、伝送されるデータの内容、種類、圧縮率などのデータ固有の情報を示す信号などである。また、上記制御信号は画像信号、音声信号とは違い、確実に伝送することが望まれるため、高い重要度のデータとして少なくとも画像信号、音声信号よりは少ない多重数で伝送されるように多重数制御部210にて制御される。
【0062】
送信された情報信号は無線通信装置Bのアンテナ201によって受信され、スペクトラム拡散送受信部202に入力される。ここで、第1の実施例で説明したように受信した信号は復調され、画像伸張回路203、通信プロトコル部204、NTSCエンコーダ205において各種の処理をされてモニタ206に出力される。
【0063】
また、無線通信装置Bは第1の実施例同様、無線通信装置Aからの映像信号または音声信号等の情報信号を受信するだけでなく、ズーム・フォーカス等の無線通信装置Aの撮像部を制御する制御信号を無線通信装置Aに送信している。
【0064】
これら各種の情報信号(無線通信装置Aと無線通信装置Bとの間で伝送される情報信号)は、第1の実施例同様、各無線通信装置において設定された重要度に基づいて多重数が制御されたものである。ここで該重要度はあらかじめ設定された、もしくは設定回路113、211により使用者が任意に設定した設定値である。
【0065】
多重数選択部701、801は外部スイッチであり、使用者は自らの判断に基づいて多重数選択部701、801を操作することにより伝送する情報信号の多重数を制御することができる。すなわち、多重数制御部702、802は多重数選択部701、801に基づいて設定された多重数を重要度判別回路111、209が自動的に判別した多重数よりも優先的に処理することによって、使用者の判断に基づいた制御を行うことができる。例えば、伝送したいデータの内容が重要であり、かつ確実に伝送したいと使用者が判断した場合は、多重数をできるだけ減らすように制御することができる。また、多少のエラーが生じてもできるだけ多くのデータ量を伝送したいと使用者が判断した場合には多重数をできるだけ多くするように制御することが可能である。
【0066】
以上説明したように、本発明の第2の実施例では、種々の伝送環境においてより良好な無線伝送を行えるように多重数選択部701、801のような外部スイッチを設けることによって、使用者が自ら制御することができるとともに、より使用者に使い易い無線伝送装置を提供することが可能である。
【0067】
尚、本発明はその精神、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。例えば、本実施例では2つの無線通信装置間で無線通信を行う場合の説明をしたが、複数個の無線通信装置間においても同様の機能を有した無線通信を行うことができる。したがって前述の実施例はあらゆる点おいて単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。
【0068】
【発明の効果】
本発明の通信装置及び通信方法によれば、良好なデータ伝送が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施例に係る無線通信装置Aの構成を説明するブロック図である。
【図2】第1の実施例に係る無線通信装置Bの構成を説明するブロック図である。
【図3】第1の実施例に係るスペクトラム拡散送受信部109、202の送信部の構成を詳細に説明するブロック図である。
【図4】第1の実施例に係るスペクトラム拡散送受信部109、202の受信部の構成を詳細に説明するブロック図である。
【図5】従来のスペクトラム拡散通信装置における送信部の構成を説明するブロック図である。
【図6】従来のスペクトラム拡散通信装置における受信部の構成を説明するブロック図である。
【図7】第2の実施例に係る無線通信装置Aの構成を説明するブロック図である。
【図8】第2の実施例に係る無線通信装置Bの構成を説明するブロック図である。
Claims (6)
- レンズ及び撮像素子を用いて画像信号を生成する撮像手段と、
1つ以上の拡散符号を用いて、前記撮像手段の状態を示す制御信号又は前記撮像手段で生成された画像信号を変調する変調手段と、
前記変調手段で変調された制御信号又は画像信号を送信する送信手段とを有し、
前記変調手段は、前記制御信号の変調に使用する拡散符号の数を前記画像信号の変調に使用する拡散符号の数よりも少なくすることを特徴とする通信装置。 - 前記変調手段は、前記制御信号の変調に使用する拡散符号の数を音声信号の変調に使用する拡散符号の数よりも少なくすることを特徴とする請求項1に記載の通信装置。
- 前記撮像手段の動作を制御するためのものであり、前記画像信号の変調に使用する拡散符号の数よりも少ない数の拡散符号で変調された制御信号を受信する受信手段と、
前記受信手段で受信された制御信号を復調する復調手段とをさらに有し、
前記復調手段で復調された制御信号を用いて前記撮像手段の動作を制御することを特徴とする請求項1又は2に記載の通信装置。 - レンズ及び撮像素子を用いて画像信号を生成する撮像手段を有する通信装置の通信方法であって、
1つ以上の拡散符号を用いて、前記撮像手段の状態を示す制御信号又は前記撮像手段で生成された画像信号を変調する変調工程と、
前記変調工程で変調された制御信号又は画像信号を送信する送信工程とを有し、
前記変調工程は、前記制御信号の変調に使用する拡散符号の数を前記画像信号の変調に使用する拡散符号の数よりも少なくすることを特徴とする通信方法。 - 前記変調工程は、前記制御信号の変調に使用する拡散符号の数を音声信号の変調に使用する拡散符号の数よりも少なくすることを特徴とする請求項4に記載の通信方法。
- 前記撮像手段の動作を制御するためのものであり、前記画像信号の変調に使用する拡散符号の数よりも少ない数の拡散符号で変調された制御信号を受信する受信工程と、
前記受信工程で受信された制御信号を復調する復調工程と、
前記復調工程で復調された制御信号を用いて前記撮像手段の動作を制御する制御工程とを有することを特徴とする請求項4又は5に記載の通信方法。
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