JPH08251117A - マルチキャリア伝送システム及びマルチキャリア伝送方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 遅延のばらつきによる影響や電子レンジ等の
狭帯域干渉、周波数選択性フェージングの影響を低減で
きるマルチキャリア伝送システムの提供。 【構成】 送信情報の少なくとも一部を変調し、変調さ
れた変調信号を所定の拡散系列により拡散し、拡散され
た拡散データを並列データに変換し、変換された並列デ
ータを逆フーリエ変換してマルチキャリア信号を生成し
て送信する。一方、受信したマルチキャリア信号をフー
リエ変換し、変換された並列データを直列データに変換
し、変換された直列データを所定の拡散系列により逆拡
散し、逆拡散された変調信号を送信情報に復調してい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば無線ＬＡＮ、Ｃ
ＡＴＶ、デジタルセルラーの基地局、デジタルＴＶ放送
等の通信システムに適用されるマルチキャリア伝送シス
テム及びマルチキャリア伝送方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、デジタルＴＶ放送、携帯電話や自
動車電話、無線ＬＡＮ等放送・移動通信の分野において
は、画像や音声を高速に伝送するためのデジタル変調方
式や伝送方式の研究開発が盛んである。

【０００３】図１６に主なデジタル変調方式とその応用
例を示す。デジタル変調方式は、送信する情報を搬送波
の振幅、位相、周波数のいずれか、あるいはその組み合
わせにデータを重畳する方式である。放送や移動通信の
分野で用いるデジタル変調方式は、多値変調、狭帯域変
調、スペクトル拡散変調、そしてマルチキャリア変調、
と大きく４つに分類され、特にマルチパス等の干渉に強
いことから、スペクトル拡散方式とマルチキャリア変調
方式は注目されている方式である。

【０００４】スペクトル拡散方式には、直接拡散方式
（ＤＳ：direct sequence ）と周波数ホッピング方式
（ＦＨ：frequency hopping ）の２種類がある。直接拡
散方式は、データに拡散（ＰＮ）符号を乗算して周波数
軸上に数十倍から数百倍に拡散する方式である。周波数
ホッピング方式は、搬送波周波数を一定時間間隔で次々
と切り替える方式である。このようにすることで、直接
拡散方式、周波数ホッピング方式とも、秘話性、秘匿
性、耐干渉性等を向上することが可能となる。わが国に
おいては、1992年郵政省令の改正にともない、2.4GHz帯
にてこのスペクトル拡散方式を前提とする無線ＬＡＮが
利用可能となっている。

【０００５】一方、マルチキャリア変調方式は、代表的
なものとして、送信するデータのシンボル情報を数百以
上のキャリアに重畳して伝送するＯＦＤＭ（orthogonal
frequency division multiplex ）方式があり、近年の
デジタルオーディオ放送やデジタルテレビ放送用に有力
な方式として注目されている。

【０００６】ところで、現行の直接拡散方式やＯＦＤＭ
方式は、以下のような問題を有する。 すなわち、直接
拡散方式の場合、伝送速度を高速化するための最も一般
的な方法として、チップレートを上げるということが考
えられるが、かかる直接拡散方式では受信機にて符号の
同期が合うことが前提となるため、伝送環境によって受
信機にて同期捕捉・保持が可能となるチップレートは限
度がある。

【０００７】図１７は直接拡散方式の受信機のチップ同
期タイミング誤差とビット誤り率のシミュレーション結
果を示したものである。但し、同図の横軸は誤差時間τ
を１チップ幅Ｔｃで正規化してある。同図に示すよう
に、チップ同期のタイミング誤差が１チップ幅の20％程
度前後にずれただけで、ビットエラーレートは一桁程度
悪くなっている。

【０００８】例えば，室内で無線伝送した場合、図１８
（ａ）に示すように送信機１から発射された電波は室内
の壁や天井等で反射して複数のパス２ａ、２ｂ…を経由
して受信機３に信号が到着し、受信機３は一般に最も信
号のレベルが高いパスの信号に同期タイミングを合わせ
る。そのため、端末の移動等に伴って同図（ｂ）に示す
ように今まで同期のタイミングを合わせていたパス２ｂ
が塞がれた等が原因で、パスの経路が変化し、別のパス
２ａの信号に同期を合わせる必要が生じた場合、パスの
経路長の違いから遅延ゆらぎが生じ、これによってチッ
プ同期タイミングにずれが生じ、この結果、伝送エラー
が生じる。

【０００９】例えば、情報レートを10Mbps、情報変調を
ＱＰＳＫ、符号の周期を 8とした場合、１チップの時間
は25nsecとなり、チップ同期タイミングの誤差は 5nsec
以下にする必要がある。一方、一般に、オフィス等の室
内の遅延分散は20nsecから 150nsec程度と言われてい
る。例えば、平均遅延時間を10nsec、遅延分散を25nsec
とし、遅延分散の分布を正規分布と仮定して、平均値よ
り前後 5nsec以上ずれた遅延波が到着する確率Ｐ１を求
めると、 Ｐ１＝Prob（遅延時間 5nsec以下）＋Prob（遅延時間15nsec以上） ＝ 1− 2＊Ｆ（（15−10 /25）） ＝ 1− 2＊0.0793＝0.841 ＝84％ 但し、Ｆ（ｚ）は標準正規分布の累積確率を示し、以下
の式で与えられる。

【００１０】すなわち、

【数１】 となり、非常に高い確率である。したがって、移動等に
伴って同期はずれが発生する可能性が高い。

【００１１】一方、チップレートを上げずに高速化する
方法としては、複数のチャンネルに送信するデータを分
割し、各々を異なる拡散符号にてスペクトルを拡散して
これらの信号を多重して伝送する多重伝送等がある。し
かし、この場合、送信信号が多値となるため、送信機・
受信機に多値信号を忠実に再現できるような高精度のフ
ィルタが必要となる。

【００１２】以上のように直接拡散方式では、伝送中に
生じる遅延ゆらぎの影響のため、チップレートに上限が
生じ、また信号の多重には高精度のフィルタが必要にな
る等の理由で、10Mbps以上の高速伝送を実現することが
困難であった。

【００１３】また、かかる直接拡散方式では、電子レン
ジ等の他の装置と周波数を共用することがあるため、次
のような問題を生じる。

【００１４】例えば、前述したスペクトル拡散方式を前
提とした無線ＬＡＮでは、2.4GHz帯を使用するため、電
子レンジとの周波数の共用は避けられない。直接拡散方
式の場合、干渉波から受ける干渉量は干渉波のレベルに
比例する。電子レンジからは数100MHzの狭帯域の信号が
不規則に放射され、そのレベルは数10mW/MHzから1W/MHz
との報告がある。一方、2.4GHz帯で使用可能な無線ＬＡ
Ｎの送信電力は10mW/MHz以下であり、電子レンジから漏
れる電波のほうが強い。そのため、電子レンジ等のよう
にレベルの強い干渉波が存在すると、通信不能となる。
同様に、周波数ホッピング方式等の狭帯域の電波を送出
する無線装置が近傍にいても、その影響を受けることに
なる。

【００１５】一方、ＯＦＤＭ方式の場合は、干渉波と周
波数が重なったキャリアの部分にてシンボルエラーが発
生するため、誤り訂正符号を施す等の対策を講じなけれ
ば、このような電子レンジ、ＦＨ方式等の狭帯域の信号
を送出する装置が存在する環境では使用できないことに
なる。同様の理由で、ＯＦＤＭ方式の場合、特定の周波
数のレベルが極端に低くなるような周波数選択性フェー
ジングに遭遇した場合、その周波数のキャリアで伝送す
るシンボルの情報に誤りが生じる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】以上を説明したよう
に、従来の直接拡散スペクトル拡散方式やＯＦＤＭ方式
では、次のような課題がある。

【００１７】（１）従来の直接拡散スペクトル拡散方式
では、高速伝送になるにつれ遅延波のばらつきの影響を
大きくうけ高品質の伝送が困難である。

【００１８】（２）従来の直接拡散スペクトル拡散方式
では、電子レンジ、ＦＨ方式の無線ＬＡＮ等の干渉波が
存在した場合、これらの装置から放射された信号によっ
て受ける干渉量は、そのレベルに比例するため、特にレ
ベルが大の信号をうけると通信不能となる。

【００１９】（３）従来のＯＦＤＭ方式では、周波数ホ
ッピング方式の無線装置や電子レンジ、レーダ等の干渉
波が存在した場合、シンボルエラーが発生する。

【００２０】（４）従来のＯＦＤＭ方式では、周波数選
択性フェージングの影響によってシンボルエラーが発生
する。

【００２１】本発明は、かかる課題を解決するためにな
されたもので、遅延のばらつきによる影響や電子レンジ
等の狭帯域干渉、周波数選択性フェージングの影響を低
減できるマルチキャリア伝送システム及びマルチキャリ
ア伝送方法を提供することを目的とする。

【００２２】また、本発明の別の目的は、同一の伝送帯
域においてより高速の伝送を可能とするマルチキャリア
伝送システム及びマルチキャリア伝送方法を提供するこ
とである。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１記載のマルチキャリア伝送システム
（ａ）送信系が、送信情報の少なくとも一部を変調する
変調手段と、この変調手段により変調された変調信号を
所定の拡散系列により拡散する拡散手段と、この拡散手
段により拡散された拡散データを並列データに変換する
直列／並列変換手段と、この直列／並列変換手段により
変換された並列データを逆フーリエ変換してマルチキャ
リア信号を生成する逆フーリエ変換手段とを備え、
（ｂ）受信系が、前記マルチキャリア信号をフーリエ変
換するフーリエ変換手段と、このフーリエ変換手段によ
り変換された並列データを直列データに変換する並列／
直列変換手段と、この並列／直列変換手段により変換さ
れた直列データを前記所定の拡散系列により逆拡散する
逆拡散手段と、この逆拡散手段により逆拡散された変調
信号を前記送信情報に復調する復調手段とを具備する。

【００２４】請求項２記載のマルチキャリア伝送方法
は、送信情報の少なくとも一部を変調し、変調された変
調信号を所定の拡散系列により拡散し、拡散された拡散
データを並列データに変換し、変換された並列データを
逆フーリエ変換してマルチキャリア信号を生成して送信
し、受信した前記マルチキャリア信号をフーリエ変換
し、変換された並列データを直列データに変換し、変換
された直列データを前記所定の拡散系列により逆拡散
し、逆拡散された変調信号を前記送信情報に復調する。
請求項３記載のマルチキャリア伝送システムは、
（ａ）送信系が、送信情報の一部を変調する変調手段
と、前記送信情報の残りの一部を参照して、複数の拡散
系列のうち所定の数の拡散系列を選択し、前記変調手段
により変調された変調信号を選択した拡散系列により拡
散する拡散手段と、この拡散手段により拡散された拡散
データを並列データに変換する直列／並列変換手段と、
この直列／並列変換手段により変換された並列データを
逆フーリエ変換してマルチキャリア信号を生成する逆フ
ーリエ変換手段とを備え、（ｂ）受信系が、前記マルチ
キャリア信号をフーリエ変換するフーリエ変換手段と、
このフーリエ変換手段により変換された並列データを直
列データに変換する並列／直列変換手段と、この並列／
直列変換手段により変換された直列データを前記複数の
拡散系列により逆拡散して受信した前記マルチキャリア
信号に含まれる拡散系列を判定する拡散系列判定手段
と、この拡散系列判定手段により受信した前記マルチキ
ャリア信号に含まれていると判定された拡散系列の組み
合わせに応じて前記送信情報の一部を再生する第１の情
報復調手段と、受信した前記マルチキャリア信号に含ま
れていると判定された拡散系列を前記再生された直列デ
ータに乗算して変調信号を再生する変調信号再生手段
と、この変調信号再生手段により再生された変調信号を
復調して前記送信情報の一部を再生する第２の情報復調
手段と、これら第１及び第２の情報復調手段により再生
された送信情報の並びを変えて前記送信情報の全てを再
送する手段とを具備する。

【００２５】請求項４記載のマルチキャリア伝送システ
ムは、上記システムにおいて、拡散手段が、送信情報の
一部が持つ情報量よりも、複数の拡散系列のうち所定の
数の拡散系列を選ぶ組み合わせがもつ情報量の方が大と
なるように、拡散系列を選択する。

【００２６】請求項５記載のマルチキャリア伝送方法
は、送信情報の一部を変調し、送信情報の残りの一部を
参照して、複数の拡散系列のうち所定の数の拡散系列を
選択し、前記変調された変調信号を選択した拡散系列に
より拡散し、拡散された拡散データを並列データに変換
し、変換された並列データを逆フーリエ変換してマルチ
キャリア信号を生成して送信し、受信した前記マルチキ
ャリア信号をフーリエ変換し、変換された並列データを
直列データに変換し、変換された直列データを前記複数
の拡散系列により逆拡散して受信した前記マルチキャリ
ア信号に含まれる拡散系列を判定し、受信した前記マル
チキャリア信号に含まれていると判定された拡散系列の
組み合わせに応じて前記送信情報の一部を再生し、受信
した前記マルチキャリア信号に含まれていると判定され
た拡散系列を前記再生された直列データに乗算して変調
信号を再生し、再生された変調信号を復調して前記送信
情報の一部を再生し、これら再生された送信情報の並び
を変えて前記送信情報の全てを再送する。

【００２７】

【作用】本発明では、送信側において、送信情報の少な
くとも一部を変調し、変調された変調信号を所定の拡散
系列により拡散し、拡散された拡散データを並列データ
に変換し、変換された並列データを逆フーリエ変換して
マルチキャリア信号を生成して送信する。一方、受信側
では、受信したマルチキャリア信号をフーリエ変換し、
変換された並列データを直列データに変換し、変換され
た直列データを所定の拡散系列により逆拡散し、逆拡散
された変調信号を送信情報に復調している。したがっ
て、遅延のばらつきによる影響や電子レンジ等の狭帯域
干渉、そして周波数選択性フェージングの影響を低減で
きる。

【００２８】また、本発明によれば、送信情報の一部を
参照して複数の拡散系列のうち所定の数の拡散系列を選
択的に乗算し、一方受信信号に含まれる拡散系列の組み
合わせを調べて送信情報の一部を再生するため、同一の
伝送帯域にて高速の伝送が可能となる。

【００２９】

【実施例】以下、本発明の実施例の詳細を図面に基づき
説明する。

【００３０】図１は本発明のマルチキャリア伝送システ
ムを概念的に示した図である。

【００３１】同図において、１０は送信系を示し、２０
は受信系を示している。

【００３２】送信系１０は、送信情報ａの少なくとも一
部を変調する情報変調手段１１と、情報変調手段１１よ
り出力された変調信号ｂに拡散符号ｐｎを乗算し、スペ
クトルを拡散する拡散変調手段１２と、拡散変調手段１
２より出力された拡散変調信号ｃをＮ個の並列データｄ
₁ 〜ｄ_N に変換する直列並列変換手段１３と、Ｎ個の並
列データを逆フーリエ変換してマルチキャリア信号から
なる送信信号ｅを生成するマルチキャリア生成手段１４
とから構成される。

【００３３】一方、受信系２０は、マルチキャリア信号
からなる受信信号ｅ’をフーリエ変換して複数の並列デ
ータｄ’₁ 〜ｄ’_N を再生するマルチキャリア再生手段
１５と、複数の並列データｄ’₁ 〜ｄ’_N を直列データ
に変換する並列直列変換手段１６と、直列データ（再生
された拡散変調信号）ｃ’に拡散系列を乗算した後に相
関演算を行って、変調信号ｂ’を再生する逆拡散復調手
段１７と、この変調信号を復調する情報復調手段１８と
から構成される。

【００３４】ここで、情報ａはアナログ音声信号やアナ
ログ音声信号をＡ−Ｄ変換したデジタル信号、あるいは
データ信号である。この情報ａは一部もしくは全部が情
報変調手段１１によって変調される。なお、情報ａの一
部を変調するか、全部を変調するかについては、後述す
る。

【００３５】また、情報変調手段１１は、通常の変調方
式を利用できる。例えば、アナログ信号の変調の場合に
は周波数変調（ＦＭ）や位相変調（ＰＭ）、あるいは振
幅変調（ＡＭ）等が利用でき、デジタル信号の場合に
は、位相シフトキーイング（ＰＳＫ）変調や周波数シフ
トキーイング（ＦＳＫ）、あるいはＭＳＫ（Minimum Sh
ift Keying）やＧＭＳＫ（Gaussian Filtered MSK ）等
を利用できる。

【００３６】情報復調手段１８は、送信系１０の変調方
式に対応する復調器となる。

【００３７】拡散符号ｐｎは、スペクトルを拡散するた
めに使用されたものであり、自己相関の強い疑似雑音符
号やＭ系列、Gold符号、また異なる符号の相互相関値が
0となるような直交符号、 walsh符号等を利用してよ
い。

【００３８】直列並列変換手段１３と及びマルチキャリ
ア生成手段１４は、ＯＦＤＭ方式等で用いているものを
そのまま利用することができ、素子としてはデジタル信
号処理プロセッサやゲートアレイによりＡ／Ｄコンバー
タやメモリ、ゲート回路やシリパラ変換器等を組み合わ
せて実現できる。

【００３９】次に、マルチキャリア伝送システムをより
具体的に説明する。図２に送信系１０に相当する送信機
の構成を示し、図３に受信系２０に相当する受信機の構
成を示す。また、その場合の具体的なパラメータは、次
の通りである。

【００４０】 情報 デジタルデータ（1,1,0,0,1,0 ） 情報レート 10Ｍｂｐｓ 情報変復調 ＱＰＳＫ 変調レート 5Ｍｂａｕｄ 拡散符号 Ｗｓｌｓｈ符号（-1,1,-1,1,-1,1,-1,1 ） チップレート 40Ｍｃｈｉｐ／ｓ 図２において、３１はＱＰＳＫの変調器、３２、３３は
乗算器、３４は拡散系列生成回路、３５、３６は直列並
列変換器、３７は逆ＦＦＴ器、３８、３９はデジタル−
アナログ変換器、４０は局部発振器、４１、４２はミキ
サ（乗算器）、４３は位相器、４４は加算器、４５はフ
ィルタ、４６はアンテナを示している。図３において、
４７はアンテナ、４８はバンドパスフィルタ、４９は局
部発振器、５０は位相を90度遅らせる位相器、５１、５
２はミキサ、５３、５４はアナログ−デジタル変換器、
５５はＦＦＴ器、５６、５７は各々８個の並列データを
０をしきい値として−１または＋１の２値の直列データ
に変換する並列−直列変換器、５８は送信側で乗じられ
た系列を同じ拡散系列を生成する拡散系列生成回路、５
９、６０はミキサ、６１は合成器、６２、６３は拡散系
列の一周期ごとに入力データを積分する積分回路、６４
はバンドパスフィルタ、６５は情報復調用のＱＰＳＫ復
調器を示している。

【００４１】次に、動作を具体的に示すため送信機内お
よび受信機内で生成される信号波形について説明する。

【００４２】送信機内の信号波形を図４〜図６に示す。

【００４３】図４（１）に送信する情報を示す。同図に
示すように、送信する情報は１または０のデジタルデー
タであり、ここでは説明のため、１、１、０、０、１、
０の順に 6ビットのデータが10Ｍｂｐｓの情報レートで
発生したものとする。この情報はＱＰＳＫ変調器３１に
入力され、図４（２）に示すような 5Ｍｂａｕｄの変調
信号（Ｉ軸の変調信号ｂ_I ［１］〜ｂ_I ［３］とＱ軸の
変調信号ｂ_Q ［１］〜ｂ_Q ［３］がＱＰＳＫ変調器３１
より出力される。この変調信号ｂｉおよびｂｑは乗算器
３２、３３に入力され、図４（３）に示すような１周期
8ｃｈｉｐ、チップレート40Ｍｃｈｉｐ／ｓの拡散系列
ｐｎと乗算され図４（４）に示すような40Ｍｂａｕｄ
（１シンボル時間25ｎｓｅｃ）の拡散変調信号Ｃｉ、Ｃ
ｑが生成される。この信号は直列並列変換器によって図
５（５）に示すように、 5Ｍｂａｕｄ（１シンボル時間
200ｎｓｅｃ）に低速化され、Ｉ軸とＱ軸について各々
８系列の並列データｄ_I1〜ｄ_I8、ｄ_Q1〜ｄ_Q8に変換され
る。この並列データｄｄ_I1〜ｄ_I8、ｄ_Q1〜ｄ_Q8は逆ＦＦ
Ｔ器３７により演算が施された後、図６（６）に示すよ
うな８つのキャリア周波数ｆ₁ 〜ｆ₈ をもつ変調信号が
生成される。そして、これら８つの信号を合成されたも
のが送信信号ｃｉ、ｃｑとなり、各々が局部発振器４０
とミキサ４１、４２によって高周波に変換され、その
後、バンドパスフィルタ４５にて帯域が制限され、図７
に示すように、周波数軸上において直交する８つのキャ
リア周期の信号をもった送信信号ｅとして送出される。

【００４４】次に、受信機内の信号波形を図８〜図１０
に示す。

【００４５】アンテナ４７にて受信された受信信号ｅ´
は、バンドパスフィルタ４８にて所望の帯域の信号成分
のみ取り出され、この信号はミキサー５１、５２にて局
部発振器４９から生成されたＩ軸とＱ軸の基準信号が乗
算され、図８（１）に示すようなベースバンドの信号に
変換される。次に、この信号はＡＤ変換器５３、５４に
てデジタル信号に変換され、次にＦＦＴ器５５にて図９
（２）に示すようにＩ軸、Ｑ軸各々８個の並列データ
（ｄ´_I1〜ｄ´_I8、ｄ´_Q1〜ｄ´_Q8）の信号に分離され
る。この並列データ（ｄ´_I1〜ｄ´_I8、ｄ´_Q1〜ｄ
´_Q8）は各々並列直列変換器５６、５７にて図１０
（３）に示すような直列データｃｉ´およびｃｑ´に変
換される。その後、直列データｃｉ´およびｃｑ´はミ
キサー５９、６０にて各々送信側と同じ拡散系列ｐｎが
乗じられ、次に、拡散系列の一周期にわたって積分器６
３、６３にて積分され、図１０（４）に示すような信号
が取り出される。その後、合成器６１にてＩ軸とＱ軸の
信号が合成され、ＬＰＦ６４にて帯域外の信号が取り除
かれた後、ＱＰＳＫ復調器６５にて情報復調される。こ
の結果、図１０（５）に示すように、送信されたデジタ
ルデータが１、１、０、０、１、０が再生される。以上
のように受信機では、送信機との逆の動作を行い送信デ
ータを再生する。

【００４６】次に、本発明の効果を説明するために、図
１１（１）に直接拡散スペクトル拡散方式を用いた場合
の送信波形、（２）にＯＦＤＭの送信波形、（３）本発
明のによる送信波形（但し、Ｉ軸のみ）を各々ベースバ
ンド伝送時について示す。

【００４７】直接拡散スペクトル拡散方式の場合、送信
波形は１シンボルごとに１周期の拡散系列が変調された
波形となり、１チップ時間は 200ｎｓｅｃ×１／８＝25
ｎｓｅｃとなる。したがって、従来の技術で説明したよ
うに、平均遅延時間10ｎｓｅｃ、遅延分散25ｎｓｅｃ、
遅延波の到着時間の分布を正規分布としたとき、パスの
経路が変化した時、同期タイミングよりも 2.5ｎｓｅｃ
以上前後にずれる確率は、84％程度となる。したがっ
て、直接拡散スペクトラム拡散通信方式では、パスの経
路が変化した時、高い確率で符号誤りが発生すると予想
される。

【００４８】一方、本発明による方式の場合、図１１
（３）に示すように、送信波形のシンボルは各チップの
値を変調した８つの搬送波をもつ信号波形となる。この
とき、１シンボル時間は 200ｎｓｅｃであり、受信機の
ＦＦＴ器５５では、この時間内の少なくとも１点にて８
つの搬送波と同期をとり、各搬送波が運ぶチップの値を
取り出せばよい。したがって、上記直接拡散方式と同様
に、遅延波が平均値より１シンボルの20％（40ｎｓｅ
ｃ）以上ずれて到着する確率Ｐ３は以下のようになる。

【００４９】 Ｐ３＝１−２×Ｆ（（５０−１０）／２５） ＝１−２＊Ｆ（１．６） ＝１−２＊０．４４５＝０．１１＝１１％ よって、同期はずれの確率は直接拡散方式と比べかなり
低くなると考えられる。同様に考えると、従来のＯＦＤ
Ｍ方式の場合は、１シンボル時間が600 ｎｓｅｃとなる
ため、本発明の方が同期はずれの確率は少なくなる。

【００５０】また、上述したように、ＯＦＤＭ方式の場
合、電子レンジや他の無線装置と周波数を共用したとき
に、本発明の場合よりもこれらの装置から放射された信
号の干渉波の影響を大きく受ける。図１２を用いてこの
点について詳しく説明する。図１２（１）はＯＦＤＭ伝
送中に干渉波が存在した時の影響を説明する図であり、
ここでは説明のため、干渉波のエネルギーをＩ₀ 、干渉
波の帯域をＢとする。同図に示すように、ＯＦＤＭ方式
の場合、各キャリア上には各々シンボルの情報が変調さ
れて運ばれている。そのため、干渉波と帯域が重なった
部分に影響をうけ、この帯域で送信したシンボルが誤る
ことになる。したがって、複数のシンボルに対して誤り
訂正を施す等の対策を講じなければ、通信できない。

【００５１】一方、本発明の場合、図１２（１）に示す
ように干渉波と通信帯域が重なった部分に影響をうけこ
の部分のチップの情報が誤ることになる。この場合、３
番めのチップの情報に誤りが発生するが、このときは逆
拡散した後の出力は、干渉波がない時に逆拡散復調後の
Ｉ軸の出力が８であったものが、出力が１だけ減少する
だけで済む。この逆拡散復調後の出力はその後ＱＰＳＫ
復調器６５にてＩ軸・Ｑ軸がそれぞれ０をしきい値とし
て正負の判定が行われる。したがって、逆拡散後の出力
が＋８から＋７に変化しても、誤りにならないことが判
る。

【００５２】直接拡散方式の場合、図１２（３）に示す
ように、受信機内の通過帯域をＷとすると、受信機内で
干渉波は帯域をＷに拡散されるため、復調時に干渉波か
ら受ける干渉エネルギーＩは以下の式で表される。

【００５３】Ｉ＝Ｉ₀ ×（Ｂ／Ｗ） 干渉波から受ける干渉エネルギーはＩ₀ に比例し、受信
機の通過帯域幅Ｗに反比例する。したがって、直接拡散
方式の場合、スペクトラムの拡散によって、干渉波のレ
ベルを低くすることができるが、受信機の周囲に電子レ
ンジや他の無線装置がある等、そのレベルが大の場合に
は、それらが放射した電波の干渉を受けて通信不能とな
る。

【００５４】一方、本発明の場合、干渉波と通信帯域が
重なった部分に影響をうけこの部分のチップの情報が誤
ることになる。例えば、図１２（２）の場合は、３番め
のチップの情報に誤りが発生するが、この時は、逆拡散
した後の出力は、干渉波がないときに逆拡散復調後のＩ
軸の出力が８であったもの（図１０（４）の信号）が、
出力が１だけ減少するだけで済む。この逆拡散復調後の
出力はその後ＱＰＳＫ復調器６５にてＩ軸・Ｑ軸それぞ
れ０をしきい値として正負の判定が行われる。したがっ
て、逆拡散後の出力が＋８から＋７に変化しても、誤り
にならないことが判る。

【００５５】以上説明したように、従来の直接拡散方式
は10Ｍｂｐｓ以上の高速伝送の場合、遅延時間のばらつ
きの影響が大であるのに対し、本発明およびＯＦＤＭ方
式の場合は比較的影響が小であるといえる。また、従来
のＯＦＤＭ方式では狭帯域の干渉波が存在した場合、干
渉波の周波数と通信帯域が重なった部分でシンボルエラ
ーが発生するのに対し、本発明ではその影響は受信機内
の逆拡散後の出力の減少になるだけですみ、誤りの発生
を抑えることが可能となる。したがって、本発明により
高速無線伝送を実現することが可能となる。

【００５６】次に、本発明の他の実施例について説明す
る。

【００５７】この実施例のマルチキャリア伝送システム
は、上記実施例のシステムよりもさらに高速伝送を可能
とするものであり、送信情報の一部を参照して、複数の
拡散系列のうち所定の数の拡散系列を選択的に乗算し、
一方、受信信号に含まれる拡散系列の組み合わせを調べ
て、送信情報の一部を再生することを特徴とするもので
ある。

【００５８】図１３にこの実施例に係る送信機の構成を
示す。

【００５９】図１３において、７１は入力データを11ビ
ット毎に直列並列変換を行う直列並列変換器、７２〜７
４はＱＰＳＫの変調器、７５は入力された 5ｂｉｔに応
じて８種類の拡散系列の中から３種類の拡散系列を選び
出力する拡散系列選択生成器、７６〜８１は乗算器、８
２、８３は３個の乗算器から出力されたＩ軸、Ｑ軸の拡
散データの成分を合成する合成器、８４、８５は直列並
列変換器、８６は逆ＦＦＴ器、８７、８８はデジタル−
アナログ変換器、８９は局部発振器、９１、９２はミキ
サ（乗算器）、９３は位相器、９４は加算器、９５はフ
ィルタ、９６はアンテナを示している。

【００６０】図１４にこの実施例に係る受信機の構成を
示す。

【００６１】図１４において、９７はアンテナ、９８は
バンドパスフィルタ、９９は局部発振器、１００は位相
を90度遅らせる位相器、１０１、１０２はミキサ、１０
３、１０４はアナログ−デジタル変換器、１０５はＦＦ
Ｔ器、１０６、１０７と４０８２は各々８個の並列デー
タを直接データに変換する並列−直列変換器、１０８は
８種類の拡散系列を生成するマルチ拡散系列生成回路、
１０９〜１２４はミキサ、１２５はミキサ１０９〜１２
４から出力された８種類の相関出力を比較し、このうち
出力の大きい３系統の出力をｘ１，ｘ２，ｘ３として出
力するとともに、この３種類の組み合わせより 5ｂｉｔ
のデータｐ１〜ｐ５を出力する相関出力マッピング器、
１２６〜１２８はフィルタ、１２９〜１３１はＱＰＳＫ
復調器、１３２〜１３６は遅延回路、１３７はＱＰＳＫ
復調器１２９〜１３１および遅延回路１３２〜１３６か
ら出力された出力を直列データに変換する直列並列変換
回路を示している。

【００６２】図１３に示した送信機は、入力データの11
ビット毎に、 6ビットは３つの変換器７２〜７４に入力
し、残りの 5ビットは拡散系列選択器７５に入力する。
拡散系列選択器７５では、例えば入力された 5ビットが
｛０、０、０、０、０｝の場合は｛ＰＮ１、ＰＮ２、Ｐ
Ｎ３｝とを出力し、｛０、０、０、０、１｝の場合は
｛ＰＮ４、ＰＮ５、ＰＮ６｝を出力するという具合に、
８つ用意した拡散系列より３つの系列を選んで出力す
る。

【００６３】一方、図１４に示した受信機では、受信信
号からどの拡散系列がどの組み合わせで送られたかを調
べ、これによって 5ビット分を取り出し、残りの 6ビッ
ト分は３つのＱＰＳＫ復調器１２９〜１３１から取り出
すという動作をする。これは、８個の系列のうち３つの
系列を選択する方法は _sＣ₃ ＝５６通りあるため、 5ビ
ットの情報（３２通り）は拡散系列の組み合わせ方法に
マッピングして伝送することができるためである。

【００６４】このようにすることによって、以下に示す
ようにチップレートが40Ｍｃｈｉｐ／ｓにて55Ｍｂｐｓ
の伝送速度が実現できるようになる。

【００６５】 情報 デジタルデータ（1,1,0,0,1,0 ） 情報レート 55Ｍｂｐｓ 情報変復調 ＱＰＳＫ 変調レート 5Ｍｂａｕｄ 拡散符号 Ｗｓｌｓｈ符号（-1,1,-1,1,-1,1,-1,1 ） チップレート 40Ｍｃｈｉｐ／ｓ 本発明で実現できる情報レートＲ［Ｍｂｐｓ］を数式を
使って表現すると次の式で表される。

【００６６】 Ｒ＝（２×ＭＯＤ₋Ｎ＋Ｋ）／（Ｎｃ・Ｔｃ） 但し、ＭＯＤ₋ＮはＱＰＳＫ変調器の数、ｋは拡散系列
を選択するための入力データのビット数、Ｔｃはチップ
の周期である。

【００６７】なお、上述した実施例では、キャリアの数
を８としたが、図１５（ａ）に示すようにチップの周期
を長くしてキャリア数を増やしたり、図１５（ｂ）に示
すように複数シンボルのチップをまとめて逆ＦＦＴ／Ｆ
ＦＴするような構成にして、キャリア数を数１０から数
百に増やしても、上述した例と同様もしくはそれ以上の
伝送品質改善効果が期待できる。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、遅
延のばらつきによる影響や電子レンジ等の狭帯域干渉、
周波数選択性フェージングの影響を低減でき、また同一
の伝送帯域においてより高速の伝送を可能とする。した
がって、本発明は、高速無線ＬＡＮや移動体通信、デジ
タルＴＶ放送やＣＡＴＶ等適用範囲は広く、このような
システムにて高速・高品質のデータ伝送が可能となる。

【００６９】最後に直接拡散方式、ＯＦＤＭ方式、本発
明による特性を比較した一覧を図１９に示す。

【００７０】同図に示すように、本発明は、複数の端末
が非同期で通信する場合には、キャリアセンス等のアク
セス制御が必要となるが、単一の端末が高速に伝送路を
使うような高速無線ＬＡＮ、デジタルＴＶ放送、移動体
の基地局等に利用すれば、従来の方式よりも高速化・高
品質化の点で有効であることが分かる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のマルチキャリア伝送システムを概念的
に示した図である。

【図２】本発明の一実施例に係る送信機の構成図であ
る。

【図３】本発明の一実施例に係る受信機の構成図であ
る。

【図４】本発明の一実施例に係る送信機内部の信号を説
明する図である。

【図５】本発明の一実施例に係る送信機内部の信号を説
明する図である。

【図６】本発明の一実施例に係る送信機内部の信号を説
明する図である。

【図７】本発明の一実施例に係る送信波形を示す図であ
る。

【図８】本発明の一実施例に係る受信機内部の信号を説
明する図である。

【図９】本発明の一実施例に係る受信機内部の信号を説
明する図である。

【図１０】本発明の一実施例に係る受信機内部の信号を
説明する図である。

【図１１】各方式の信号波形（ベースバンド伝送時）を
示す図である。

【図１２】狭帯域干渉の影響を説明する図である。

【図１３】本発明の他の実施例に係る送信機の構成図で
ある。

【図１４】本発明の他の実施例に係る受信機の構成図で
ある。

【図１５】本発明の他の実施例の場合の送信スペクトル
波形を示す図である。

【図１６】従来の通信方式をまとめた表である。

【図１７】直接拡散方式におけるチップ同期タイミング
とビット誤り率との関係を示す図である。

【図１８】パスの変化を示す図である。

【図１９】本発明と従来方式とを比較した表である。

【符号の説明】

１０…送信系 １１…情報変調手段 １２…拡散変調手段 １３…直列並列変換手段 １４…生成手段 １５…マルチキャリア再生手段 １６…並列直列変換手段 １７…逆拡散復調手段 １８…情報復調手段 ２０…受信系

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）送信系が、 送信情報の少なくとも一部を変調する変調手段と、 この変調手段により変調された変調信号を所定の拡散系
   列により拡散する拡散手段と、 この拡散手段により拡散された拡散データを並列データ
   に変換する直列／並列変換手段と、 この直列／並列変換手段により変換された並列データを
   逆フーリエ変換してマルチキャリア信号を生成する逆フ
   ーリエ変換手段とを備え、（ｂ）受信系が、 前記マルチキャリア信号をフーリエ変換するフーリエ変
   換手段と、 このフーリエ変換手段により変換された並列データを直
   列データに変換する並列／直列変換手段と、 この並列／直列変換手段により変換された直列データを
   前記所定の拡散系列により逆拡散する逆拡散手段と、 この逆拡散手段により逆拡散された変調信号を前記送信
   情報に復調する復調手段とを具備することを特徴とする
   マルチキャリア伝送システム。
2. 【請求項２】 送信情報の少なくとも一部を変調し、変
   調された変調信号を所定の拡散系列により拡散し、拡散
   された拡散データを並列データに変換し、変換された並
   列データを逆フーリエ変換してマルチキャリア信号を生
   成して送信し、 受信した前記マルチキャリア信号をフーリエ変換し、変
   換された並列データを直列データに変換し、変換された
   直列データを前記所定の拡散系列により逆拡散し、逆拡
   散された変調信号を前記送信情報に復調することを特徴
   とするマルチキャリア伝送方法。
3. 【請求項３】 （ａ）送信系が、 送信情報の一部を変調する変調手段と、 前記送信情報の残りの一部を参照して、複数の拡散系列
   のうち所定の数の拡散系列を選択し、前記変調手段によ
   り変調された変調信号を選択した拡散系列により拡散す
   る拡散手段と、 この拡散手段により拡散された拡散データを並列データ
   に変換する直列／並列変換手段と、 この直列／並列変換手段により変換された並列データを
   逆フーリエ変換してマルチキャリア信号を生成する逆フ
   ーリエ変換手段とを備え、（ｂ）受信系が、 前記マルチキャリア信号をフーリエ変換するフーリエ変
   換手段と、 このフーリエ変換手段により変換された並列データを直
   列データに変換する並列／直列変換手段と、 この並列／直列変換手段により変換された直列データを
   前記複数の拡散系列により逆拡散して受信した前記マル
   チキャリア信号に含まれる拡散系列を判定する拡散系列
   判定手段と、 この拡散系列判定手段により受信した前記マルチキャリ
   ア信号に含まれていると判定された拡散系列の組み合わ
   せに応じて前記送信情報の一部を再生する第１の情報復
   調手段と、 受信した前記マルチキャリア信号に含まれていると判定
   された拡散系列を前記再生された直列データに乗算して
   変調信号を再生する変調信号再生手段と、 この変調信号再生手段により再生された変調信号を復調
   して前記送信情報の一部を再生する第２の情報復調手段
   と、 これら第１及び第２の情報復調手段により再生された送
   信情報の並びを変えて前記送信情報の全てを再送する手
   段とを具備することを特徴とするマルチキャリア伝送シ
   ステム。
4. 【請求項４】 拡散手段が、送信情報の一部が持つ情報
   量よりも、複数の拡散系列のうち所定の数の拡散系列を
   選ぶ組み合わせがもつ情報量の方が大となるように、拡
   散系列を選択することを特徴とする請求項３記載のマル
   チキャリア伝送システム。
5. 【請求項５】 送信情報の一部を変調し、送信情報の残
   りの一部を参照して、複数の拡散系列のうち所定の数の
   拡散系列を選択し、前記変調された変調信号を選択した
   拡散系列により拡散し、拡散された拡散データを並列デ
   ータに変換し、変換された並列データを逆フーリエ変換
   してマルチキャリア信号を生成して送信し、 受信した前記マルチキャリア信号をフーリエ変換し、変
   換された並列データを直列データに変換し、変換された
   直列データを前記複数の拡散系列により逆拡散して受信
   した前記マルチキャリア信号に含まれる拡散系列を判定
   し、受信した前記マルチキャリア信号に含まれていると
   判定された拡散系列の組み合わせに応じて前記送信情報
   の一部を再生し、受信した前記マルチキャリア信号に含
   まれていると判定された拡散系列を前記再生された直列
   データに乗算して変調信号を再生し、再生された変調信
   号を復調して前記送信情報の一部を再生し、これら再生
   された送信情報の並びを変えて前記送信情報の全てを再
   送することを特徴とするマルチキャリア伝送方法。