JP4582193B2 - 受信装置、及び受信方法 - Google Patents

Description

本発明は、受信装置、及び受信方法に関する。

一般的に、無線通信を行う場合には、通信の目的や通信環境の制約などに応じて様々な通信方式が使用される。例えば、ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式は、互いに直交する多数の搬送波に変調した信号を多重化させて伝送する通信方式である。ＯＦＤＭ方式の利点の１つは干渉に強いことであり、ＯＦＤＭ方式は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ｎなどの標準仕様に用いられている。また、ＤＳＳＳ（直接拡散：Ｄｉｒｅｃｔ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｓｐｒｅａｄ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ）方式は、広い周波数帯域に信号のエネルギーを拡散して伝送する通信方式である。ＤＳＳＳ方式の利点の１つは、拡散による通信の高速化であり、ＤＳＳＳ方式はＩＥＥＥ８０２．１１ｂなどの標準仕様に用いられている。

こうした状況の下、重複する通信エリアまたは重複する周波数チャネルにおいて、異なる複数の通信方式が共存した状態で使用される場合もある。そこで、近年、異なる通信方式に基づく２つ以上の無線信号を受信することのできる、いわゆる“両面待ち”を行う受信装置の実用化が進められている。

両面待ちを行う受信装置においては、１つの通信方式に従った無線信号を他の通信方式の信号として誤って検出する誤検出が問題となる。そこで、例えば下記特許文献１では、一方の通信方式で受信した信号を復調した後、誤検出かどうかを判定した上で、検出プロセスを適応的に調整する手法が提案されている。また、下記特許文献２では、ＯＦＤＭ方式とＤＳＳＳ方式とを両面待ちの対象とし、ＯＦＤＭ方式の無線信号の検出状況に応じてＤＳＳＳ方式の無線信号の検出基準を変化させる手法が開示されている。また、下記特許文献３では、ＯＦＤＭ方式及びＤＳＳＳ方式の無線信号を検出する２つの相互相関器からの出力値を比較して、どちらの通信方式による無線信号を検出したのかを判断する手法が開示されている。

特表２００７−５２３５７３号公報 特開２００６−２９５４６４号公報 特開２００６−２９５４６５号公報

しかしながら、従来の両面待ちを行う受信装置では、誤検出の発生確率を低減させるために信号検出用の相関閾値を高く設定することにより、信号の未検出確率が増加してしまう場合があった。また、上記特許文献１に記載の手法のように学習的に検出プロセスを調整する手法では、十分な学習が行われる前に高い検出精度を得ることができなかった。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、信号の未検出確率の増加を抑えながら両面待ちによる誤検出確率を低減させる、新規かつ改良された受信装置、及び受信方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、第１の通信方式に従って送信される第１の無線信号と第２の通信方式に従って送信される第２の無線信号とを受信する無線受信部と、前記無線受信部により受信された無線信号のうち、前記第１の無線信号を検出する第１検出部と、前記無線受信部により受信された無線信号のうち、前記第２の無線信号を所定の相関閾値を用いて検出する第２検出部と、前記第１検出部により前記第１の無線信号が検出された場合に、前記第２検出部の前記相関閾値を一時的に変更させる閾値制御部と、を備える受信装置が提供される。

かかる構成によれば、無線受信部は、第１の通信方式に従って送信される第１の無線信号または第２の通信方式に従って送信される第２の無線信号を受信する。そして、無線受信部により受信された無線信号のうち、第１検出部は第１の無線信号を検出し、第２検出部は前記第２の無線信号を所定の相関閾値を用いて検出する。このとき、第１検出部により第１の無線信号が検出された場合には、第２検出部が用いる相関閾値が閾値制御部によって一時的に変更される。

また、前記第１検出部は、前記第１の無線信号のプリアンブル信号の一部分を検出する一次検出と前記第１の無線信号のプリアンブル信号の全体を検出する二次検出とを行ってもよい。

さらに、前記閾値制御部は、前記第１検出部により前記第１の無線信号が一次検出された場合に、前記第２検出部の前記相関閾値を一時的に変更させてもよい。

また、前記第２検出部は、前記第２の無線信号のプリアンブル信号の一部分を検出する一次検出と前記第２の無線信号のプリアンブル信号の全体を検出する二次検出とを行ってもよい。

さらに、前記閾値制御部は、前記第１検出部により前記第１の無線信号が検出された場合に、前記第２検出部により前記第１の無線信号が誤って一次検出され得る時点を含む期間の間前記第２検出部の前記相関閾値を一時的に変更させてもよい。

また、前記第１検出部は、前記第１の無線信号のプリアンブル信号の一部分を検出する一次検出と前記第１の無線信号のプリアンブル信号の全体を検出する二次検出とを行い、前記第２検出部は、前記第２の無線信号のプリアンブル信号の一部分を検出する一次検出と前記第２の無線信号のプリアンブル信号の全体を検出する二次検出とを行ってもよい。

さらに、前記閾値制御部は、前記第１検出部により前記第１の無線信号が一次検出された場合に、前記第２検出部により前記第１の無線信号が誤って一次検出され得る時点を含む期間の間前記第２検出部の前記相関閾値を一時的に変更させてもよい。

また、前記受信装置は、前記第１検出部による前記第１の無線信号の二次検出が前記第２検出部による前記第２の無線信号の二次検出よりも先に行われた場合には復号済みの前記第１の無線信号を処理し、前記第２検出部による前記第２の無線信号の二次検出が前記第１検出部による前記第１の無線信号の二次検出よりも先に行われた場合には復号済みの前記第２の無線信号を処理するデータ処理部、をさらに備えてもよい。

また、前記第１の通信方式は、直接拡散方式であってもよい。

また、前記第２の通信方式は、直交周波数分割多重方式であってもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、第１の通信方式に従って送信される第１の無線信号と第２の通信方式に従って送信される第２の無線信号とを受信する無線受信部と、前記無線受信部により受信された無線信号のうち、前記第１の無線信号を検出する第１検出部と、前記無線受信部により受信された無線信号のうち、前記第２の無線信号を所定の相関閾値を用いて検出する第２検出部と、前記第２の無線信号のみを待ち受ける場合には前記第２検出部の前記相関閾値を第１の値に設定し、前記第１の無線信号及び前記第２の無線信号を待ち受ける場合には前記第２検出部の前記相関閾値を前記第１の値よりも高い第２の値に設定する閾値設定部と、を備える受信装置が提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、第１の通信方式に従って送信される第１の無線信号または第２の通信方式に従って送信される第２の無線信号を受信する受信ステップと、受信された前記第１の無線信号または前記第２の無線信号のうち、前記第１の無線信号を検出する第１の検出ステップと、前記第１の無線信号が検出された場合に、前記第２の無線信号を検出するための相関閾値を一時的に変更させる変更ステップと、受信された前記第１の無線信号または前記第２の無線信号のうち、前記第２の無線信号を一時的に変更される前記相関閾値を用いて検出する第２の検出ステップと、を含む、受信方法が提供される。

以上説明したように、本発明に係る受信装置、及び受信方法によれば、信号の未検出確率の増加を抑えながら両面待ちによる誤検出確率を低減させることができる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

まず、図１は、本発明の一実施形態に係る無線通信システム１０の構成を示した説明図である。図１に示した無線通信システム１０は、第１の送信装置１２、第２の送信装置１４、及び受信装置１６を含む。

第１の送信装置１２は、受信装置１６との間の無線通信を行うために、例えばＤＳＳＳ方式またはＯＦＤＭ方式などの所定の通信方式に従って無線信号を受信装置１６へ送信する。また、第２の送信装置１４も同様に、受信装置１６との間の無線通信を行うために、例えばＯＦＤＭ方式またはＤＳＳＳ方式などの所定の通信方式に従って無線信号を受信装置１６へ送信する。本明細書では、第１の送信装置１２が無線信号の送信に使用する通信方式を第１の通信方式、第２の送信装置１４が無線信号の送信に使用する通信方式を第２の通信方式と称する。

図１においては、第１の送信装置１２及び第２の送信装置１４として無線アクセスポイントを示しているが、第１の送信装置１２及び第２の送信装置１４は無線アクセスポイントに限られない。例えば、第１の送信装置１２及び第２の送信装置１４は、無線通信機能を備えたルータなどのネットワーク装置、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）やワークステーションなどの情報処理装置、または携帯電話端末などの通信装置であってもよい。

受信装置１６は、第１の送信装置１２から第１の通信方式に従って送信される第１の無線信号、及び第２の送信装置１４から第２の通信方式に従って送信される第２の無線信号の両方を受信することのできる、いわゆる両面待ちを行う受信装置である。

図１においては、受信装置１６としてＰＣを示しているが、受信装置１６はＰＣに限られない。受信装置１６は、第１の送信装置１２及び第２の送信装置１４と同様、例えばネットワーク装置、情報処理装置、通信装置、または情報処理装置に接続して使用される通信モジュールなどであってもよい。

図１を参照すると、受信装置１６は、それぞれ楕円で示された第１の送信装置１２からの通信エリア及び第２の送信装置１４からの通信エリアが重複する場所に位置している。即ち、受信装置１６には、任意の時点で、第１の通信方式及び第２の通信方式のいずれかに従った無線信号が届く可能性がある。

第１の通信方式に従った無線信号及び第２の通信方式に従った無線信号について両面待ちをする場合、単純に各方式についての受信系統を備え、最終的に正常にデータを受信できた方の受信結果を採用することも考えられる。しかしながら、そうした場合には回路規模が増大し、受信装置としての実用性に欠ける。また、通常、異なる通信方式で無線信号を受信した場合にも、データを復調及び復号した後のＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）層以上の処理は共通している。そこで、ＭＡＣ層以上の処理を１つの処理ブロックに共通して行わせる構成を用いる。

図２は、ＭＡＣ層以上の処理を１つの処理ブロックに共通化させた、受信装置１６の第１の構成例を示すブロック図である。以下、第１の構成例に係る受信装置１６を、受信装置１６ａとする。

図２を参照すると、受信装置１６ａは、無線アンテナ１０２、無線受信部１０４、第１通信方式処理部１１０、第２通信方式処理部１２０、データ処理部１３０、閾値設定部１３２、及びホストＣＰＵ１４０を備える。さらに、第１通信方式処理部１１０は、第１検出部１１２及び第１復調部１１４を含む。第２通信方式処理部１２０は、第２検出部１２２及び第２復調部１２４を含む。

無線アンテナ１０２は、無線受信部１０４に接続され、第１の通信方式に従って送信される第１の無線信号及び第２の通信方式に従って送信される第２の無線信号の受信に用いられる。

無線受信部１０４は、第１通信方式処理部１１０及び第２通信方式処理部１２０に接続される。無線受信部１０４は、無線アンテナ１０２によって受信された無線信号を増幅し、周波数を変換した後、第１通信方式処理部１１０及び第２通信方式処理部１２０へ出力する。

第１通信方式処理部１１０において、無線受信部１０４から出力された信号は、第１検出部１１２及び第１復調部１１４へ入力される。第１検出部１１２は、無線受信部１０４により受信された無線信号のうち、第１の通信方式に従った第１の無線信号を検出する処理を行う。

例えば、ＤＳＳＳ方式による無線信号を検出する場合には、第１検出部１１２は、受信した信号と既知のプリアンブル信号パターンとの間の相互相関を相関器を用いて計算する。そして、計算された相関信号のレベルが所定の相関閾値を超えると、ＤＳＳＳ方式の信号が検出されたと判定される。

また、例えば、ＯＦＤＭ方式による無線信号を検出する場合には、第１検出部１１２は、受信した信号に含まれるプリアンブル信号の自己相関を相関器を用いて計算する。そして、ＯＦＤＭ方式による無線信号に含まれるプリアンブル信号の所定の繰り返しパターンが自己相関によって検知され、相関信号のレベルが所定の相関閾値を超えると、ＯＦＤＭ方式の信号が検出されたと判定される。

ここで、通信方式として例えばＤＳＳＳ方式またはＯＦＤＭ方式のどちらを用いる場合にも、通常、信号の検出は２段階に分けて行われる。第１段階の信号の検出は、プリアンブル信号の一部分までの相関を用いた信号の検出であり、本明細書ではこれを一次検出と称する。また、第２段階の信号の検出は、プリアンブル信号の全体を用いた確定的な信号の検出であり、本明細書ではこれを二次検出と称する。

例えば、第１の通信方式としてＤＳＳＳ方式を用いる場合には、第１検出部１１２は、まずＤＳＳＳ方式による無線信号のプリアンブル信号の一部分を検出する一次検出を試行する。そして、一次検出に成功した場合には、第１検出部１１２は、続けて受信されるプリアンブル信号に対して二次検出を試行する。そして、二次検出に成功すると、第１検出部１１２は、検出確定信号をデータ処理部１３０へ出力し、及び第１復調部１１４へ受信された信号の復調を指示する。

第１復調部１１４は、第１検出部１１２から復調の指示を受け取ると、無線受信部１０４から入力された信号を復調及び復号し、復号済みのデータ信号をデータ処理部１３０へ出力する。なお、第１復調部１１４は、通信方式の種類に応じて、さらに高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）やデインターリーブなどの処理を行ってもよい。

一方、第２通信方式処理部１２０において、無線受信部１０４から出力された信号は、第２検出部１２２及び第２復調部１２４へ入力される。第２検出部１２２は、無線受信部１０４により受信された無線信号のうち、第２の通信方式に従った第２の無線信号を検出する処理を行う。第２検出部１２２による第２の無線信号の検出は、前述の第１検出部１１２による第１の無線信号の検出と同様に、既知のプリアンブル信号との相関または自己相関を用いた方法により、一次検出と二次検出の２段階に分けて行われる。

例えば、第２の通信方式としてＯＦＤＭ方式を用いる場合には、第２検出部１２２は、まずＯＦＤＭ方式による無線信号のプリアンブル信号の一部分を検出する一次検出を試行する。そして、一次検出に成功した場合には、第２検出部１２２は、続けて受信されるプリアンブル信号に対して二次検出を試行する。そして、二次検出に成功すると、第２検出部１２２は、検出確定信号をデータ処理部１３０へ出力し、及び第２復調部１２４へ受信された信号の復調を指示する。

ここで、第２検出部１２２が一次検出及び二次検出に用いる相関閾値は、閾値設定部１３２によって設定または変更される。閾値設定部１３２による相関閾値の設定ついては、後に詳しく説明する。

第２復調部１２４は、第２検出部１２２から復調の指示を受け取ると、無線受信部１０４から入力された信号を復調及び復号し、復号済みのデータ信号をデータ処理部１３０へ出力する。第２復調部１２４は、通信方式の種類に応じて、さらに高速フーリエ変換やデインターリーブなどの処理を行ってもよい。

データ処理部１３０は、第１通信方式処理部１１０及び第２通信方式処理部１２０から出力される復号済みのデータ信号についてＭＡＣ層の処理を行った後、取得されたデータをホストＣＰＵ１４０に出力する。より具体的には、データ処理部１３０は、例えば第１検出部１１２から二次検出に成功したことを示す検出確定信号を受け取ると、第１復調部１１４から出力される復号済みのデータ信号を処理する。また、データ処理部１３０は、例えば第２検出部１２２から二次検出に成功したことを示す検出確定信号を受け取ると、第２復調部１２４から出力される復号済みのデータ信号を処理する。

データ処理部１３０において、第１通信方式処理部１１０または第２通信方式処理部１２０のどちらの出力信号が処理されるかは、どちらの処理部から先に検出確定信号が出力されるかに依存する。即ち、第１通信方式処理部１１０または第２通信方式処理部１２０の一方から先に検出確定信号が出力されると、データ処理部１３０は、検出確定信号を出力した側のデータ信号を処理する。そして、その後もう一方の側から検出確定情報が出力されたとしても、データ処理部１３０は、遅れて出力された検出確定情報を無視する。

このような検出確定情報に基づく判断を行う場合、受信装置１６ａにおいて、第１の無線信号と第２の無線信号とを同時に受信することはできない。しかし、２種類の信号が受信装置１６ａに同時に届いた場合には混信が生じていると考えられるため、そうした状況下で正常に２種類の無線信号を受信できないとしても問題は生じない。これに対し、第１検出部１１２及び第２検出部１２２が本来検出すべきでない信号を誤検出して検出確定情報を出力した場合には、データ処理部１３０が処理すべき信号の選択を誤るという結果が引き起こされる可能性がある。

信号の誤検出には、主に異なる通信方式で送信された信号を他の通信方式の信号として誤って認識する場合と、通信環境に存在する雑音等をパケットとして誤って認識する場合が考えられる。これら信号の誤検出のうち、異なる通信方式で信号が送信された場合には、信号のレベルが通常の通信に用いられるレベル、即ち雑音等のレベルと比較して高いレベルとなる。そのため、異なる通信方式で送信された信号を他の通信方式の信号として誤って認識する確率の方が、通信環境に存在する雑音等をパケットとして誤って認識する確率よりも大きい。そこで、第１の構成例に係る受信装置１６ａでは、以下に説明する構成によって、通信方式を誤って認識する場合の信号の誤検出確率を低減させる。

図３は、第１検出部１１２及び第２検出部１２２において無線信号が一次検出及び二次検出されるタイミングを概略的に示した説明図である。ここでは、一例として、第１検出部１１２が第１の無線信号としてのＤＳＳＳ方式のパケットを検出し、第２検出部１２２が第２の無線信号としてのＯＦＤＭ方式のパケットを検出することを前提としている。

図３（Ａ）は、受信装置１６ａにおいてＤＳＳＳ方式のパケットが受信された場合の、第１検出部１１２及び第２検出部１２２による一次検出と二次検出のタイミングを、矢印ｄ１、ｄ２、ｆ１及びｆ２を用いてそれぞれ示している。

図３（Ａ）を参照すると、まず第１検出部１１２によってＤＳＳＳ方式のパケットが一次検出される（矢印ｄ１）。次に、第２検出部１２２によってＤＳＳＳ方式のパケットが一次検出される可能性がある（矢印ｆ１）。第２検出部１２２は本来ＯＦＤＭ方式のパケットを検出対象としているため、矢印ｆ１はパケットの誤検出を表す。さらに、第２検出部１２２によってＤＳＳＳ方式のパケットが二次検出される可能性がある（矢印ｆ２）。矢印ｆ２もパケットの誤検出を表す。その後、第１検出部１１２によってＤＳＳＳ方式のパケットが二次検出される（矢印ｄ２）。

ここで、通信方式間のパケットの一次検出及び二次検出の先後関係は、各通信方式の仕様に規定されたプリアンブル信号のフォーマットに依存する。例えば、図３（Ａ）に示したＩＥＥＥ８０２．１１ｂに基づくＤＳＳＳ方式のプリアンブル信号は、図３（Ｂ）に示したＩＥＥＥ８０２．１１ａまたはｎに基づくＯＦＤＭ方式のプリアンブル信号よりも長い。そのため、パケットの受信が始まってから第１検出部１１２によってパケットが二次検出（矢印ｄ２）されるまでの時間は、第２検出部１２２によってパケットが二次検出（矢印ｆ２）されるまでの時間よりも長い時間となる。これに対し、第１検出部１１２によってパケットが一次検出（矢印ｄ１）されるまでの時間は、第２検出部１２２によってパケットが一次検出（矢印ｆ１）されるまでの時間よりも短いことが実験等により分かっている。

図３（Ｂ）は、受信装置１６ａにおいてＯＦＤＭ方式のパケットが受信された場合の、第１検出部１１２及び第２検出部１２２による一次検出と二次検出のタイミングを、矢印ｄ３、ｄ４、ｆ３及びｆ４を用いてそれぞれ示している。

図３（Ｂ）を参照すると、まず第１検出部１１２によってＯＦＤＭ方式のパケットが一次検出される可能性がある（矢印ｄ３）。次に、第２検出部１２２によってＯＦＤＭ方式のパケットが一次検出される（矢印ｆ３）。さらに、第２検出部１２２によってＯＦＤＭ方式のパケットが二次検出される（矢印ｆ４）。その後、第１検出部１１２によってＯＦＤＭ方式のパケットが二次検出される可能性がある（矢印ｄ４）。矢印ｄ３及びｄ４は、パケットの誤検出を表す。

こうしたパケットの誤検出のうち、図３（Ｂ）に示した第１検出部１１２によるＯＦＤＭ方式のパケットの二次検出（矢印ｄ４）は、第２検出部１２２による正常な二次検出（矢印ｆ４）よりも遅い時点で発生する。そのため、図３（Ｂ）に示した誤検出（矢印ｄ３、ｄ４）はデータ処理部１３０によって結果的に無視され、受信装置１６ａの動作に影響を与えない。一方、図３（Ａ）に示した第２検出部１２２によるＤＳＳＳ方式のパケットの誤検出（矢印ｆ２）は、第１検出部１１２による正常な二次検出（矢印ｄ２）よりも早い時点で発生する。そのため、図３（Ａ）に示した誤検出（矢印ｆ１、ｆ２）が発生すると、誤検出に基づく検出確定情報が出力され、データ処理部１３０において第１検出部１１２による正常な二次検出が無視される結果となり、本来処理すべきデータが処理されない可能性がある。

こうした可能性を避けるために、第１の構成例に係る受信装置１６ａでは、ＤＳＳＳ方式及びＯＦＤＭ方式の両面待ちを行う場合に、第２検出部１２２にてＯＦＤＭ方式のパケットを検出するための相関閾値を、両面待ちをしない場合と比べて高い値に設定する。

図４に示した４つのグラフは、ＤＳＳＳ方式のパケット及びＯＦＤＭ方式のパケットが、第２検出部１２２においてＯＦＤＭ方式のパケットとして自己相関を計算された場合に、それぞれどの程度の相関レベルを示すかを表している。

図４（Ａ−１）は、ＤＳＳＳ方式のパケットがＯＦＤＭ方式のパケットとして自己相関を計算された場合の相関レベルの累積分布を表している。また、図４（Ａ−２）は、図４（Ａ−１）の累積分布に対する確率密度分布である。

図４（Ａ−２）を参照すると、ＤＳＳＳ方式のパケットの大部分は閾値Ｔｈ１よりも低い相関レベルを示している。しかし、領域ａ１に相当する部分のパケットは、閾値Ｔｈ１よりも高く、閾値Ｔｈ２よりも低い相関レベルを示している。

また、図４（Ｂ−１）は、ＯＦＤＭ方式のパケットがＯＦＤＭ方式のパケットとして自己相関を計算された場合の相関レベルの累積分布を表している。また、図４（Ｂ−２）は、図４（Ｂ−１）の累積分布に対する確率密度分布である。

図４（Ｂ−２）を参照すると、ＯＦＤＭ方式のパケットの大部分は閾値Ｔｈ２よりも高い相関レベルを示している。しかし、領域ａ２に相当する部分のパケットは、閾値Ｔｈ１よりも高く、閾値Ｔｈ２よりも低い相関レベルを示している。

図４に示した相関レベルの関係において、例えばＯＦＤＭ方式のパケットのみを待ち受ける場合には、相関閾値を閾値Ｔｈ１に設定することで、ＯＦＤＭ方式のパケットをほぼ全て検出することができる。一方、ＤＳＳＳ方式及びＯＦＤＭ方式の無線信号の両面待ちを行う場合には、相関閾値を閾値Ｔｈ１に設定すると、図４（Ａ−２）の領域ａ１の部分についてＤＳＳＳ方式のパケットをＯＦＤＭ方式のパケットとして誤検出してしまう。そこで、前述の通り、ＤＳＳＳ方式及びＯＦＤＭ方式の無線信号の両面待ちを行う場合に、第２検出部１２２にてＯＦＤＭ方式のパケットを検出するための相関閾値を閾値Ｔｈ１から閾値Ｔｈ２に切り替えることで、パケットの誤検出確率を低減することができる。

こうした第２検出部１２２に用いられる相関閾値の切り替えは、例えば、図２に示したデータ処理部１３０が、受信モードに応じて閾値設定部１３２に相関閾値の書き換えを指示することで実現することができる。受信モードとは、例えば第１の通信方式及び第２の通信方式の両面待ち、またはいずれか１つの通信方式のみの待ち受けなどといった待ち受け状態を指す。例えば、利用者により指定された受信モードを、ホストＣＰＵ１４０がデータ処理部１３０を介して閾値設定部１３２へ伝え、閾値設定部１３２に相関閾値を書き換えさせてもよい。また、例えばデータ処理部１３０は、送信装置１２または送信装置１４から受信した信号の内容に基づいて受信モードを決定し、閾値設定部１３２に相関閾値を書き換えさせてもよい。

ここまで、図２〜図４を用いて、第１の構成例に係る受信装置１６ａについて説明を行った。受信装置１６ａによれば、第１の通信方式と第２の通信方式の両面待ちを行うか否かに応じて、第２検出部１２２において無線信号を検出するための相関閾値が書き換えられる。かかる構成によれば、いずれか１つの通信方式のみを待ち受ける場合の信号の未検出確率を増加させることなく、両面待ちを行う場合の無線信号の誤検出確率を低減することができる。

なお、図４に示した閾値Ｔｈ１及びＴｈ２の具体的な設定値は、実験またはデータシミュレーションによって適宜調整される。受信モードに応じた閾値の切り替えは、第２検出部１２２による第２の無線信号の一次検出と二次検出のどちらについて行ってもよい。しかしながら、データシミュレーションから得られた知見によれば、第２検出部１２２による第２の無線信号の一次検出のための相関閾値について受信モードに応じた閾値の切り替えを行うのが有効であることが分かっている。

次に、図５〜図９を用いて受信装置１６の第２の構成例について説明する。

第１の構成例に係る受信装置１６ａでは、第１の通信方式と第２の通信方式の両面待ちを行う場合は、相関閾値は例えば図４に示した閾値Ｔｈ２に設定される。そのため、例えば図４（Ｂ−２）の領域ａ２に含まれる本来検出されるべき信号が検出されない可能性が残る。そこで、以下に説明する第２の構成例に係る受信装置１６ｂでは、さらに第２検出部１２２に用いられる相関閾値を動的に制御し、検出すべき信号の未検出確率を低減させる。

図５は、第２の構成例に係る受信装置１６ｂの構成を示すブロック図である。

図５を参照すると、受信装置１６ｂは、無線アンテナ１０２、無線受信部１０４、第１通信方式処理部２１０、第２通信方式処理部２２０、データ処理部１３０、閾値制御部２３４、計時部２３６、及びホストＣＰＵ１４０を備える。また、第１通信方式処理部２１０は、第１検出部２１２及び第１復調部１１４を含む。第２通信方式処理部２２０は、第２検出部２２２及び第２復調部１２４を含む。

第１検出部２１２は、受信装置１６ａの第１検出部１１２と同様、無線受信部１０４により受信された無線信号のうち、第１の通信方式に従って送信された第１の無線信号について、一次検出と二次検出とを行う。また、第１検出部２１２は、第１の無線信号を一次検出すると、閾値制御部２３４へ第１の無線信号が一次検出されたことを通知する一次検出信号を出力する。

閾値制御部２３４は、第１検出部２１２から前述の一次検出信号を受け取ると、計時部２３６を用いて時間を計測し、以下に説明する所定の時点が到来したときに、第２検出部２２２が用いる相関閾値を変更させる。計時部２３６は、典型的にはタイマーとして実装される。

図６は、第２検出部２２２に用いられる相関閾値が閾値制御部２３４によって制御される様子を、ＤＳＳＳ方式のパケットの検出タイミングと併せて時間軸に沿って示した説明図である。なお、図６では、図３及び図４と同様、第１検出部２１２においてＤＳＳＳ方式のパケット、第２検出部２２２においてＯＦＤＭ方式のパケットを検出することを前提としている。

図６（Ａ）は、受信装置１６ｂにおいてＤＳＳＳ方式のパケットが受信された場合の、第１検出部２１２及び第２検出部２２２による一次検出と二次検出のタイミング（矢印ｄ１、ｄ２、ｆ１、ｆ２）を示している。また、図６（Ａ）は、第１検出部２１２によってＤＳＳＳ方式のパケットが一次検出される時刻ｔ１、並びに時刻ｔ１に続く時刻ｔ２及びｔ３も示している。図６（Ａ）を参照すると、時刻ｔ２と時刻ｔ３との間に、第２検出部２２２によってＤＳＳＳ方式のパケットが誤って一次検出され得る時点（矢印ｆ１）が含まれる。閾値制御部２３４は、この時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間、第２検出部２２２に用いられる相関閾値を、例えば図４に示した閾値Ｔｈ１から閾値Ｔｈ２へ一時的に変更する。

図６（Ｂ）は、閾値制御部２３４によって、第２検出部２２２に用いられる相関閾値が制御される様子を時間軸に沿って示している。図６（Ｂ）を参照すると、まず時刻ｔ１において、第１の無線信号が一次検出されたことを通知する一次検出信号が、第１検出部２１２から閾値制御部２３４へ出力される。このとき、第２検出部２２２に用いられる相関閾値は、閾値Ｔｈ１に設定されている。

そして、閾値制御部２３４は、例えば計時部２３６に時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間を計時させ、時刻ｔ２が到来した時点で第２検出部２２２に用いられる相関閾値を閾値Ｔｈ２に変更する。その後、閾値制御部２３４は、さらに時刻ｔ３が到来した時点で、第２検出部２２２に用いられる相関閾値を閾値Ｔｈ２から閾値Ｔｈ１に変更する。

このように第２検出部２２２に用いられる相関閾値を変更することで、第２検出部２２２によってＤＳＳＳ方式のパケットが誤って一次検出される確率は低減される。これは、例えば図４（Ａ−２）の領域ａ１に含まれるＤＳＳＳ方式のパケットのＯＦＤＭ方式のパケットとしての自己相関レベルが閾値Ｔｈ２を下回るためである。また、ＤＳＳＳ方式のパケットが誤って一次検出されなければ、第２検出部２２２による二次検出は試行されない。その結果、第２検出部２２２から検出確定信号が誤って出力される確率もまた低減される。

次に、図７は、第２検出部２２２に用いられる相関閾値が閾値制御部２３４によって制御される様子を、ＯＦＤＭ方式のパケットの検出タイミングと併せて時間軸に沿って示した説明図である。

図７を参照すると、まず時刻ｔ１において、第１の無線信号が一次検出されたことを通知する一次検出信号が、第１検出部２１２から閾値制御部２３４へ出力される（矢印ｄ３）。矢印ｄ３は、図６の矢印ｄ１と異なり、本来ＤＳＳＳ方式のパケットを検出すべき第１検出部２１２がＯＦＤＭ方式のパケットを誤検出したことを表す。なお、ＤＳＳＳ方式とＯＦＤＭ方式の間でパケットのプリアンブル信号のフォーマットは異なるため、パケットの受信を開始してから時刻ｔ１が到来するまでの時間は、図６と図７では通常同じ時間とはならない。しかしながら、ここでは共に閾値制御部２３４による相関閾値の動的な制御の起点となる時刻として、図６の矢印ｄ１及び図７の矢印ｄ３の時点をいずれも時刻ｔ１と表している。

その後、閾値制御部２３４は、図６の場合と同様に、例えば計時部２３６に時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間を計時させ、時刻ｔ２が到来した時点で、第２検出部２２２に用いられる相関閾値を閾値Ｔｈ２に変更する。さらに、閾値制御部２３４は、時刻ｔ３が到来した時点で、第２検出部２２２に用いられる相関閾値を閾値Ｔｈ２から閾値Ｔｈ１に変更する。

ここで、図７（Ａ）に示されているように、時刻ｔ２と時刻ｔ３との間に、第２検出部２２２によってＯＦＤＭ方式のパケットが一次検出される時点（矢印ｆ３）は含まれない。これは、前述したようにＤＳＳＳ方式とＯＦＤＭ方式の間でパケットのプリアンブル信号のフォーマットが異なることに起因する。よって、仮に第１検出部２１２がＯＦＤＭ方式のパケットについて誤って一次検出信号を出力したとしても、第２検出部２２２は、矢印ｆ３の時点で、相関レベルの判定に閾値Ｔｈ１を用いてＯＦＤＭ方式のパケットを検出することができる。それにより、第２検出部２２２において検出すべきＯＦＤＭ方式のパケットが未検出となる確率は低いまま維持される。

なお、図６及び図７では、閾値制御部２３４が相関閾値を一時的に高い値とするタイミングの一例として、時刻ｔ２及びｔ３を示した。しかしながら、相関閾値を一時的に変更するタイミングは、第２検出部２２２により第１の無線信号が誤って一次検出され得る時点を含むように、実験またはシミュレーションなどにより適宜設定されるべきである。

図８は、受信装置１６ｂの特性に応じたシミュレーション結果の一例として、ＤＳＳＳ方式のパケットが第２検出部２２２により誤って一次検出されるタイミングの分布を示している。

図８のグラフの横軸は時間軸であり、横軸の値は、ＤＳＳＳ方式のパケットが第１検出部２１２により正常に一次検出された後、当該パケットが第２検出部２２２により誤って一次検出されるまでの時間［μｓ］を表す。また、縦軸は、第２検出部２２２によってＤＳＳＳ方式のパケットが誤って一次検出された累積頻度［回］を表す。

図８を参照すると、シミュレーション結果として、ＤＳＳＳ方式のパケットが第２検出部２２２により誤って一次検出された時点は、０〜１０μｓ、７０〜８０μｓ、及び１００〜１１０μｓの３つの期間に偏っている。そのため、閾値制御部２３４は、例えばこれら３つの期間を含むように設定された時刻ｔ２からｔ３までの間、第２検出部２２２に用いられる相関閾値を一時的に高めてもよい。

図９は、図８に示したシミュレーション結果のうち、０〜１５μｓの範囲の分布を拡大して示したグラフである。図９を参照すると、第２検出部２２２によるＤＳＳＳ方式のパケットの誤検出の大部分は、第１検出部２１２による正常な一次検出から２μｓ経過した後に発生している。また、図８を参照すると、第２検出部２２２によるＤＳＳＳ方式のパケットの誤検出は、第１検出部２１２による正常な一次検出から１４４μｓ経過した時点まで続いている。そこで、例えば、時刻ｔ２は第１検出部２１２による正常な一次検出から２μｓ経過後、時刻ｔ３は第１検出部２１２による正常な一次検出から１４４μｓ経過後と設定されてもよい。また、その代わりに、時刻ｔ３は、予め設定された時間が経過した時点ではなく、第１検出部２１２によってＤＳＳＳ方式のパケットが二次検出された時点としてもよい。

図８及び図９のシミュレーションにおいて、受信装置１６ｂにＤＳＳＳ方式のパケットを１００００回受信させたところ、第２検出部２２２によるパケットの誤検出が３００回発生した。これは、図４において閾値Ｔｈ２を高く設定し、自己相関レベルが閾値Ｔｈ２を超える確率を限りなく小さくした場合に、図４（Ａ−２）に一例として示した確率密度分布の領域ａ１に含まれるパケットの割合が全体のパケット数の３％であることを意味している。これに対し、第１検出部２１２によりＤＳＳＳ方式のパケットが一次検出された時点から、例えば２μｓから１４４μｓまでの期間の間第２検出部２２２の相関閾値を一時的に高めると、第２検出部２２２によるパケットの誤検出の割合は０．２％に低減された。このことから、第２の構成例に係る受信装置１６ｂにおいて、ＤＳＳＳ方式のパケットの誤検出確率が低減されることが分かる。

なお、相関閾値を一時的に高める期間は、必ずしも連続した１つの期間でなくてもよい。例えば、図８において誤検出の累積頻度が突出している前述の３つの期間に分けて、それぞれ相関閾値を一時的に「低」→「高」→「低」と切り替えてもよい。また、ＯＦＤＭ方式のパケットが第１検出部２１２によって誤って一次検出された後第２検出部２２２によって正常に一次検出されるまでの時間を事前に測定しておき、第２検出部２２２による正常な一次検出のタイミングにおいて相関閾値が低くなるように制御してもよい。

ここまで、図５〜図９を用いて、本実施形態の第２の構成例に係る受信装置１６ｂについて説明を行った。受信装置１６ｂによれば、第１検出部２１２により第１の無線信号が一次検出された場合に、第２検出部２２２の相関閾値が閾値制御部２３４によって一時的に変更される。かかる構成によれば、前述の受信装置１６ａと異なり、第１の無線信号及び第２の無線信号を両面待ちする場合にも、第１の無線信号が一次検出されなければ、第２の無線信号を相対的に低い相関閾値で検出することができる。

また、第１検出部２１２により第１の無線信号が一次検出された場合に、第２検出部２２２の相関閾値が一時的に変更される期間は、第２検出部２２２により第１の無線信号が誤って一次検出され得る時点を含む、限られた期間である。かかる構成によれば、第２検出部２２２により第１の無線信号が誤って一次検出される時点において相関閾値を相対的に高い値に設定し、及びそれ以外の時点では相関閾値を低い値に設定することができる。それにより、第２検出部２２２における第２の無線信号の未検出確率の増加を抑えながら、第１の無線信号を誤検出する確率を低減することができる。

なお、図５では閾値制御部２３４及び計時部２３６を第１通信方式処理部２１０及び第２通信方式処理部２２０とは別に構成する例を示したが、閾値制御部２３４または計時部２３６を第１通信方式処理部２１０または第２通信方式処理部２２０に含めてもよい。

また、受信装置１６ｂにおいても、通信環境に存在する雑音等が第１の無線信号（ＤＳＳＳ方式のパケットなど）として誤って一次検出される可能性はある。そうした場合に、続いて受信される可能性のある第２の無線信号（ＯＦＤＭ方式のパケットなど）が未検出となる可能性をできるだけ排除するためには、相関閾値を一時的に高める時間を短い時間に設定するのが有効である。しかしながら、雑音等が第１の無線信号として誤検出され、さらに第２の無線信号が相関閾値の一時的な変更と重なるタイミングで受信される確率は、実動作に影響を与える程大きくはない。そのため、受信装置１６ｂの実装において、雑音等を原因とする信号の未検出確率を考慮しなくてもよい。

さらに、本実施形態に係る一連の処理をハードウェアで実現するかソフトウェアで実現するかは問わない。一連の処理をソフトウェアで実行させる場合には、ソフトウェアを構成するプログラムが、専用のハードウェアに組み込まれたコンピュータ、または例えば図１０に示した汎用コンピュータなどを用いて実行される。

図１０において、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）９０２は、汎用コンピュータの動作全般を制御する。図１０のＣＰＵ９０２は、図２及び図５に示したホストＣＰＵ１４０と同一のＣＰＵであってもよい。ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）９０４には、一連の処理の一部または全部を記述したプログラムまたはデータが格納される。ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）９０６には、ＣＰＵ９０２が演算処理に用いるプログラムやデータなどが一時的に記憶される。

ＣＰＵ９０２、ＲＯＭ９０４、及びＲＡＭ９０６は、バス９０８を介して相互に接続される。バス９０８にはさらに、入出力インタフェース９１０が接続される。

入出力インタフェース９１０は、ＣＰＵ９０２、ＲＯＭ９０４、及びＲＡＭ９０６と、入力部９１２、出力部９１４、記憶部９１６、通信部９１８、及びドライブ９２０とを接続するためのインタフェースである。

入力部９１２は、例えばボタン、スイッチ、レバー、マウスやキーボードなどの入力装置を介して、利用者からの指示や情報入力を受け付ける。例えば受信装置１６は、入力部９１２を介して利用者に受信モードを指定させてもよい。出力部９１４は、例えばＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）、液晶ディスプレイ、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などの表示装置、またはスピーカーなどの音声出力装置を介して利用者に対して情報を出力する。

記憶部９１６は、例えばハードディスクドライブまたはフラッシュメモリなどにより構成され、プログラム、プログラムデータ、画像データなどを記憶する。通信部９１８は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）またはインターネットなどのネットワークを介する通信処理を行う。ドライブ９２０は、必要に応じて汎用コンピュータに設けられ、例えばドライブ９２０にはリムーバブルメディア９２２が装着される。

本実施形態に係る一連の処理をソフトウェアで実行する場合には、例えば図１０に示したＲＯＭ９０４、記憶部９１６、またはリムーバブルメディア９２２に格納されたプログラムが、実行時にＲＡＭ９０６に読み込まれ、ＣＰＵ９０２によって実行される。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、本明細書では、受信装置１６に対して、第１の送信装置１２が第１の通信方式に従った無線信号を、第２の送信装置１４が第２の通信方式に従った無線信号を送信する例について説明した。しかしながら、例えば１つまたは３つ以上の送信装置から受信装置１６に対して、２種類以上の通信方式に従った無線信号を送信するように無線通信システム１０を構成してもよい。

本発明の一実施形態に係る通信システムを示す模式図である。 一実施形態に係る受信装置の第１の構成例を示すブロック図である。 パケットの一次検出及び二次検出のタイミングの一例を示す説明図である。 ＤＳＳＳ方式及びＯＦＤＭ方式の各パケットについての、ＯＦＤＭ方式のパケットとしての自己相関レベルの分布を示す説明図である。 一実施形態に係る受信装置の第２の構成例を示したブロック図である。 相関閾値の一時的な変更とＤＳＳＳ方式のパケットの検出タイミングとの間の関係を一例として示す説明図である。 相関閾値の一時的な変更とＯＦＤＭ方式のパケットの検出タイミングとの間の関係を一例として示す説明図である。 パケットの検出タイミングのシミュレーション結果を示すグラフである。 図８のシミュレーション結果を部分的に拡大したグラフである。 汎用コンピュータの構成例を示すブロック図である。

符号の説明

１６ 受信装置
１０４ 無線受信部
１１２、２１２ 第１検出部
１２２、２２２ 第２検出部
１３２ 閾値設定部
２３４ 閾値制御部

Claims (5)

1. 第１の通信方式に従って送信される第１の無線信号と第２の通信方式に従って送信される第２の無線信号とを受信する無線受信部と；
   前記無線受信部により受信された無線信号のうち、前記第１の無線信号を検出する第１検出部と；
   前記無線受信部により受信された無線信号のうち、前記第２の無線信号を所定の相関閾値を用いて検出する第２検出部と；
   前記第１検出部により前記第１の無線信号が検出された場合に、前記第２検出部の前記相関閾値を一時的に変更させる閾値制御部と；
   を備え、
   前記第１の通信方式は、直接拡散方式であり、
   前記第２の通信方式は、直交周波数分割多重方式であり、
   前記第１検出部は、前記第１の無線信号のプリアンブル信号の一部分を検出する一次検出と前記第１の無線信号のプリアンブル信号の全体を検出する二次検出とを行い、
   前記閾値制御部は、前記第１検出部により前記第１の無線信号が一次検出された場合に、前記第２検出部により前記第１の無線信号が誤って検出され得る時点を含む期間の間、前記第２検出部の前記相関閾値を一時的に変更させる、
   受信装置。
2. 前記第２検出部は、前記第２の無線信号のプリアンブル信号の一部分を検出する一次検出と前記第２の無線信号のプリアンブル信号の全体を検出する二次検出とを行う、請求項１に記載の受信装置。
3. 前記閾値制御部は、前記第１検出部により前記第１の無線信号が検出された場合に、前記第２検出部により前記第１の無線信号が誤って一次検出され得る時点を含む期間の間前記第２検出部の前記相関閾値を一時的に変更させる、請求項２に記載の受信装置。
4. 前記第１検出部による前記第１の無線信号の二次検出が前記第２検出部による前記第２の無線信号の二次検出よりも先に行われた場合には復号済みの前記第１の無線信号を処理し、前記第２検出部による前記第２の無線信号の二次検出が前記第１検出部による前記第１の無線信号の二次検出よりも先に行われた場合には復号済みの前記第２の無線信号を処理するデータ処理部、をさらに備える、請求項２に記載の受信装置。
5. 第１の通信方式に従って送信される第１の無線信号または第２の通信方式に従って送信される第２の無線信号を受信する受信ステップと；
   受信された前記第１の無線信号または前記第２の無線信号のうち、前記第１の無線信号を検出する第１の検出ステップと；
   前記第１の無線信号が検出された場合に、前記第２の無線信号を検出するための相関閾値を一時的に変更させる変更ステップと；
   受信された前記第１の無線信号または前記第２の無線信号のうち、前記第２の無線信号を一時的に変更される前記相関閾値を用いて検出する第２の検出ステップと；
   を含む受信方法であって、
   前記第１の通信方式は、直接拡散方式であり、
   前記第２の通信方式は、直交周波数分割多重方式であり、
   前記第１の検出ステップは、前記第１の無線信号のプリアンブル信号の一部分を検出する一次検出及び前記第１の無線信号のプリアンブル信号の全体を検出する二次検出のうち一次検出を行うステップであり、
   前記変更ステップにより前記相関閾値が一時的に変更される期間は、前記第２の検出ステップにより前記第１の無線信号が誤って検出され得る時点を含む期間である、
   受信方法。

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