JPH10271092A

JPH10271092A - データ通信方法及びシステム

Info

Publication number: JPH10271092A
Application number: JP9068812A
Authority: JP
Inventors: Tetsukazu Emi; 哲一江見
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1997-03-21
Filing date: 1997-03-21
Publication date: 1998-10-09

Abstract

(57)【要約】【課題】受信側での構成を複雑化することなく位相変
調に対する復調を高い精度で行うことのできるデータ通
信方法及びシステムを提供する。【解決手段】一次変調に位相変調と周波数変調とを採
用し、二次変調として周波数ホッピング変調を採用する
データ通信システムにおいて、通信の初期に一次変調波
の位相及び周波数とをｆ（１）及びφ（１）に固定して
なるフレームＦ１を送受信し、その後に続くフレームＦ
ｉ（ｉ＝２，３，４，…）の送受信でも、それぞれの最
初のホッピング期間で、一次変調波の位相及び周波数を
ｆ（１）及びφ（１）に固定した位相補正信号を送受信
する。そうして、受信側ではそれらの位相補正信号から
検出される位相φｉ１（ｉ＝２，３，４，…）と基準位
相信号から検出される初期位相ずれφｊ（ｊ＝１〜３
１）とに基づいて、ホッピング期間Ｈｉｊ（ｉ＝２，
３，…；ｊ＝２〜３１）にて送受信される信号の復号を
行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はデータ通信方法及び
システムに関し、特に、通信データの変調方式として位
相変調を採用するデータ通信方法及びシステムにおける
復調乃至復号技術に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】位相変
調（Phase Shift Keying : ＰＳＫ）に対する復調方式
として同期検波方式が知られている。この同期検波方式
は、送信側で位相変調する際に用いた搬送波と全く同一
の周波数及び位相をもった正弦波を受信側においても生
成し、該正弦波を受信信号に乗積して復調を行う方式で
ある。

【０００３】この方式では、実際に送信側と受信側で独
立な発信器を用いて同一の周波数及び位相を実現するの
は極めて困難であることから、受信した信号から搬送波
成分を抽出して送信側の周波数及び位相に合わせるよう
にする手法が採用されるのが一般的である。

【０００４】しかし、この手法を採用する場合には、受
信機において、受信信号を二系統に分岐し、それぞれの
分岐先に別々の混合機と周波数シンセサイザ及び同期保
持回路を設ける必要がある。このため受信装置が複雑化
し、その結果、受信機の製造コストを増大させるという
問題がある。

【０００５】この点、位相変調に対する他の復調方式と
しては、直前の復調単位期間における位相と現復調単位
期間時における位相との相対変化を用いてデータ送信を
行う差動ＰＳＫ方式がある。しかし、特に、ＰＳＫを周
波数ホッピング（FrequencyHopping : ＦＨ）方式にお
ける一次変調として採用する場合には、搬送波の周波数
がホッピング期間毎に変化するため、その周波数変化に
よる位相変化が予期し難く、この差動ＰＳＫ方式は採用
し難い。したがって、受信機の構成を簡略化しつつ同期
検波方式にて位相変調に対する復調を高い精度で行うこ
とができれば、その意義は深い。

【０００６】本発明は上記課題に鑑みてなされたもので
あって、その目的は、受信側での構成を複雑化すること
なく位相変調に対する復調を高い精度で行うことのでき
るデータ通信方法及びシステムを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、送信側にて、通信データに対して少なく
とも位相変調を施してなる通信信号を受信側に送信し、
受信側にて、受信する該通信信号から通信データを復号
するデータ通信方法において、送信側にて、所定周期
で、位相を所定の基準位相に固定した通信信号を位相補
正信号として受信側に送信し、受信側にて、受信される
前記位相補正信号から検出される位相情報に基づいて、
他の通信信号から通信データを復調及至復号することを
特徴とする。

【０００８】また、本発明は、通信データに対して少な
くとも位相変調を施してなる通信信号を受信側に送信す
る送信機と、受信する該通信信号から通信データを復号
する受信機と、を含むデータ通信システムにおいて、前
記送信機は、所定周期で、位相を所定の基準位相に固定
した通信信号を位相補正信号として受信側に送信する位
相補正信号送信手段を含み、前記受信機は、受信される
前記位相補正信号から検出される位相情報に基づいて、
他の通信信号から通信データを復調及至復号する通信デ
ータ復号手段を含むことを特徴とする。

【０００９】本発明によれば、送信側から、所定周期
で、例えば所定時間ずつ、位相補正信号が送信される。
この位相補正信号は位相が所定の基準位相に固定された
通信信号である。そして、受信側では、この位相補正信
号を受信し、その位相補正信号から検出される位相情報
（たとえば、通信位相ずれ）に基づいて、他の通信信号
から通信データを復調及至復号する。こうすれば、前記
位相補正信号は位相が固定されるため、位相変調に起因
しない他の原因による位相偏位を受信側で知ることがで
きる。さらに、前記位相補正信号は前記所定周期毎に送
受信されるため、通信状態の変化や送受信機間のクロッ
クタイミングのずれなどに起因する位相ずれの時間的変
化を知ることができる。そして、本発明ではこれらの情
報に基づいて通信データの復調及至復号を行う。

【００１０】本発明では、通信信号の送受時間を時分割
してその一部を位相補正のためのデータ取得に用いるた
め、受信側で受信信号を二系統に分岐して同期信号を生
成する従来の同期検波方式に比して、受信側の構成を簡
略化することができる。また、位相ずれが時間的に変動
する場合にも、本発明では、受信側でその位相ずれを知
ることができるため、その情報に基づいて位相ずれの時
間的変動に応じた好適な通信データの復号を行うことが
できる。とくに、緩やかに同期が保持される通信方式に
おいては本発明により好適な位相変調及び復調を行うこ
とができる。たとえば、半周期以内の誤差で同期が確保
されるような通信方式において本発明を適用すれば、送
信側の二値位相変調（Binary PSK）に対して高い精度で
復調及至復号を行うことができる。なお、位相変調は通
信データに基づいて位相情報を送受信機関で送受するも
のである。

【００１１】また、本発明は、送信側にて、通信データ
に、少なくとも位相変調を含む一次変調を施し、さら
に、所定のホッピング周期で周波数ホッピング変調を施
してなる、通信信号を受信側に送信し、受信側にて、受
信する該通信信号を逆拡散してなる信号から少なくとも
位相情報を検出し、該位相情報に基づいて通信データを
復号する、データ通信方法において、送信側にて、前記
ホッピング周期の自然数倍の周期で所定時間ずつ、一次
変調波の位相が所定の基準位相に固定された通信信号を
位相補正信号として受信側に送信し、受信側にて、受信
される前記位相補正信号を逆拡散してなる信号から検出
される位相情報に基づいて、他の通信信号を逆拡散して
なる信号から通信データを復調及至復号することを特徴
とする。

【００１２】また、本発明は、通信データに、少なくと
も位相変調を含む一次変調を施し、さらに、所定のホッ
ピング周期で周波数ホッピング変調を施してなる、通信
信号を受信側に送信する送信機と、受信する該通信信号
を逆拡散してなる信号から少なくとも位相情報を検出
し、該位相情報に基づいて通信データを復号する受信機
と、を含むデータ通信システムにおいて、前記送信機
は、前記ホッピング周期の自然数倍の周期で所定時間ず
つ、一次変調波の位相が所定の基準位相に固定された通
信信号を位相補正信号として受信側に送信する位相補正
信号送信手段を含み、前記受信機は、受信される前記位
相補正信号を逆拡散してなる信号から検出される位相情
報に基づいて、他の通信信号を逆拡散してなる信号から
通信データを復調及至復号する通信データ復号手段を含
むことを特徴とする。

【００１３】本発明によれば、送信側は、前記ホッピン
グ周期の自然数倍の周期で所定時間ずつ、位相補正信号
を受信側に送信する。ここで位相補正信号は一次変調波
の位相が所定の基準位相に固定されてた通信信号であ
る。こうすれば、それらの位相補正信号の搬送波の周波
数（ホッピング周波数）を等しいものとすることができ
る。そして、受信側では、この位相補正信号を受信し、
その位相補正信号から検出される位相情報（たとえば、
通信位相ずれ）に基づいて、他の通信信号から通信デー
タを復調及至復号する。

【００１４】周波数ホッピング通信方式に位相変調を含
む一次変調を組み合わせる場合には、周波数ホッピング
に伴う位相変化が予想し難い。これは搬送波の周波数が
大幅に異なるため、ホッピング周期毎にマルチパスの状
態などの通信状態が変化するためである。本発明によれ
ば、前記位相補正信号はそれぞれ位相が同一であり、ま
た、ホッピング周波数もそれぞれ同一であることから、
位相補正信号から検出される位相情報に基づいて、位相
変調や周波数ホッピング変調に起因しない位相の時間的
変動をとらえることができる。そして、本発明ではこれ
らの情報に基づいて通信データの復調及至復号を行う。
したがって、本発明によれば周波数ホッピング通信方式
における一次変調として位相変調を採用することが可能
となる。

【００１５】本発明では、通信信号の送受時間を時分割
してその一部を位相補正のためのデータ取得に用いるた
め、受信側で受信信号を二系統に分岐して同期信号を生
成する従来の同期検波方式に比して、受信側の構成を簡
略化することができる。また、位相ずれが時間的に変動
する場合にも、本発明では、受信側で位相変調や周波数
ホッピング変調に起因しない位相ずれを知ることができ
るため、その情報に基づいて好適な通信データの復号を
行うことができる。

【００１６】また、本発明の望ましい態様の一つは、送
信側にて、さらに、少なくとも前記ホッピング周期と同
一期間に亘り、一次変調波の位相が前記基準位相に固定
された通信信号を基準位相信号として受信側に送信し、
受信側にて、受信される前記位相補正信号を逆拡散して
なる信号から検出される位相情報と、受信される前記基
準位相信号を逆拡散してなる信号から検出される位相情
報と、に基づいて、他の通信信号を逆拡散してなる一次
変調信号から通信データを復調及至復号することを特徴
とする。あるいは、前記送信機は、さらに、少なくとも
前記ホッピング周期と同一期間に亘り、一次変調波の位
相が前記基準位相に固定された通信信号を基準位相信号
として受信側に送信する基準位相信号送信手段を含み、
前記受信機に含まれる前記通信データ復号手段は、受信
される前記位相補正信号を逆拡散してなる信号から検出
される位相情報と、受信される前記基準位相信号を逆拡
散してなる信号から検出される位相情報と、に基づい
て、他の通信信号を逆拡散してなる信号から通信データ
を復調及至復号することを特徴とする。

【００１７】この態様では、前記送信側は、さらに、少
なくとも前記ホッピング周期と同一期間に亘り、一次変
調波の位相が前記基準位相に固定された通信信号を基準
位相信号として受信側に送信する。こうすれば、受信側
は、該基準位相信号から検出される位相からホッピング
周波数の違いに起因する位相のずれ（初期位相ずれ）を
知ることができる。そして、この態様では、受信側は、
前記位相補正信号から検出される位相情報と前記基準位
相信号から検出される位相情報とに基づいて通信データ
を復号する。こうすれば、通信状態の変化に起因する位
相ずれと周波数ホッピング変調に起因する位相ずれとの
双方を考慮して精度の高い位相判定をすることができ
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明に係る通信システムの好適
な実施形態を適宜図面を参照しながら説明する。このシ
ステムの説明を通して、本発明の通信方法の内容も明ら
かにしていく。

【００１９】本実施形態は、従来一般的なＦＨ−ＭＦＳ
Ｋ（Multilevel Frequency Shift Keying）方式に対
し、一次変調にＰＳＫ方式を付加する。ＦＨ方式では、
ホッピング期間ごとに周波数が切換わり、その切換えに
伴う位相の変化が予想できないため、通常はＰＳＫ方式
との組合せが困難である。ＰＳＫ方式は通常の狭帯域通
信で広く利用されているが、その一例として差動ＰＳＫ
がある。これは、直前の復調単位期間の終了タイミング
における位相と、現在の復調単位期間の開始タイミング
における位相の相対変化を検出するものであり、搬送波
がホッピング期間ごとに変わるＦＨ方式では採用しがた
い。従来より、ＦＨ方式との組み合わせではＰＳＫ方式
において復調単位期間ごとに絶対的な位相を求めること
は困難かつその意義も薄いとされてきたが、本実施形態
はこうした状況下その絶対位相を判定し、周波数利用効
率を根本的に改善するシステムを提供する。このとき、
伝送速度の面で課題のある遅延相関は用いない。また本
実施形態では、受信処理が容易で、かつハードウエア量
の少ないシステムを提供する。

【００２０】［構成］図１は本実施形態に係る通信シス
テムの送信機の構成図、図２は同様に受信機の構成図で
ある。

【００２１】まず、図１のごとくこの送信機は、送信の
対象であるデータを入力し、これを数ビット単位で符号
語に変換する符号化回路１０、符号化されたデータにＭ
ＦＳＫにＰＳＫ方式の変調を加えた一次変調を行う変調
回路１２、符号系列の各符号に対応する周波数データを
生成する拡散符号制御部１４、そのデータに従い、ホッ
ピング期間ごとに周波数を切換えて出力する周波数シン
セサイザ１６、変調回路１２と周波数シンセサイザ１６
の出力を混合する混合器１８、混合器１８の出力を実際
に送信を行う周波数帯域に引き上げるアップコンバータ
（周波数変換器）２０、アップコンバータ２０の出力を
電力増幅する送信回路２２、増幅されたスペクトル拡散
信号を送信するアンテナ２４を含む。周波数シンセサイ
ザ１６はＤＤＳ（Dirct Digital Synthesizer ）などで
構成され、周波数データを実際の波形信号に変換する。
なお、送信すべきデータの切換えは、二次変調のホッピ
ング期間の切替点ごとに行われる。

【００２２】一方、図２のごとく受信機はまず、送信さ
れた信号を受信するアンテナ３０、受信した信号を帯域
フィルタを通して増幅する受信回路３２、受信回路３２
の出力信号の周波数をこのシステムの処理帯域まで下げ
るダウンコンバータ（周波数変換器）３４を含む。ダウ
ンコンバータ３４の出力は、混合器３６において周波数
シンセサイザ３８の出力と混合され、逆拡散が行われ
る。拡散符号制御部４０は、同期回路４２の指示するタ
イミングに従い、送信側と同じ符号系列に基づく拡散制
御を行い、周波数シンセサイザ３８に対して周波数およ
びその切換えタイミングを指示する。

【００２３】混合器３６の出力信号は復調回路４４に入
力される。復調回路４４は、入力された信号をＡ／Ｄ変
換した後、ＦＦＴ（高速フーリエ変換器）などによって
周波数と位相の検出を行い、検出結果を復号化回路４６
に出力する。復号化回路４６は、検出された周波数と位
相からもとのデータを判定し、これを受信データとして
最終出力する。復号化回路４６は、各ホッピング周波数
に対応する初期位相ずれと通信位相ずれを保持してお
り、それらに基づいて入力された信号の位相判定を行う
（後述）。

【００２４】復調回路４４における周波数の検出レベル
は同期回路４２に与えられ、ここで同期捕捉と同期合わ
せが行われる。同期捕捉以降データの通信が可能となる
が、本実施形態に特徴的なのは、データ転送中に同期保
持を並行して行うのではなく、データ転送期間と別に設
けられた同期合わせ期間において同期合わせ（すなわ
ち、捕捉された同期を微調整して最良の同期状態を実現
すること）を行う点にある。従って、本実施形態の受信
機は、同期合わせ、データ転送をいわば時分割で行う。
仮に従来一般的なシステム同様、同期保持を行う場合、
ダウンコンバータ３４の出力が二系統に分岐し、分岐先
に別の混合器と周波数シンセサイザおよび同期保持回路
が必要になる。本実施形態では、データ転送期間と同期
合わせ期間を分けたため、これらの構成が不要となる。
なお、同期回路４２と拡散符号制御部４０に対し、現在
システムのモードが、データ転送モード（データ転送期
間に対応）、同期合わせモード（同期合わせ期間に対
応）のいずれにあるかを通知するモード切替信号５０が
入力されている。

【００２５】［動作］まず送信機の動作を概説する。こ
こでは通常のデータ転送期間における動作を説明し、そ
れ以外の期間の動作については受信機の説明中で適宜触
れる。

【００２６】送信すべきデータは符号化回路１０に入力
され、ここで必要なシリアル／パラレル変換を受け、符
号語に変換される。図３はデータのビット列と変換され
る符号語の関係を示す図である。同図のごとく、ここで
は入力データ３ビットごとに８とおりのいずれかの符号
語に変換している。例えば、入力データが「０００」の
とき、これが符号語「7-6-5-2-4-1-3 」に変換される。
符号語を構成する「０」〜「７」は単に符号または符号
語チップとよばれ、受信側で「０００」〜「１１１」の
データを分別できるよう、各符号語内で符号の配列が工
夫されている。このようにしてデータが符号語に変換さ
れた後、変調回路１２では、符号「０」〜「７」に対応
する変調を周波数シフトおよび位相シフトによって行
う。スペクトル拡散通信に一般的な数値オーダでいえ
ば、ＭＦＳＫによる周波数変調範囲は例えば０．８ＭＨ
ｚであり、ここではＭＦＳＫによって選択される周波数
を、０．２／０．４／０．６／０．８ＭＨｚの４とおり
（それぞれｆ（１）〜ｆ（４）と表記）とする。一方、
ＰＳＫによる変調は仮に２レベルとし、位相は、０／１
８０゜の２とおり（それぞれφ（１）、φ（２）と表
記）とし、ｆ（１）〜ｆ（４）およびφ（１）、φ
（２）の組合せによる８とおりの表現で各符号を表す。
例えば符号「０」はｆ（１）φ（１）のごとくである。
以上が一次変調である。

【００２７】一方、二次変調としての搬送波の周波数ホ
ッピングは、周波数ホッピング変調用拡散符号系列（疑
似ノイズ符号のパルス列、以下単に「符号系列」ともい
う）に従って行われる。この二次変調は拡散符号制御部
１４と周波数シンセサイザ１６で行われる。例えば符号
系列が３１個の符号から構成される場合、拡散符号制御
部１４は各符号周期において３１の異なる周波数データ
を出力し、周波数シンセサイザ１６がこのデータに従う
３１の異なる周波数をホッピング期間ごとに切換えて出
力する。一般のスペクトル拡散通信の場合、周波数ホッ
ピングによる周波数変調範囲は２５ＭＨｚ程度である。
３１とおりのホッピング周波数はこの範囲で選択され
る。従って、一次変調と二次変調を合わせると周波数は
２５．８ＭＨｚ程度の範囲で変化する。なお、ここで符
号系列が一巡する周期は符号周期とよばれ、ホッピング
周波数が切り換わる周期（この例では、符号周期の１／
３１）はホッピング期間とよばれる。また、ホッピング
周波数の切換えと一次変調による周波数の切換えは同期
してなされる。

【００２８】変調回路１２の出力と周波数シンセサイザ
１６の出力は混合器１８で混合され、スペクトル拡散信
号が生成される。この信号が約２．５ＧＨｚ帯にアップ
コンバートされ、増幅された後送信される。

【００２９】つづいて、受信機の動作を説明する。ここ
ではまず全体のフローを概説し、その後、各工程を詳述
する。

【００３０】［１］全体シーケンス図４は受信機における受信の手順を示すフローチャート
である。同図のごとく通信が開始されると、まず図２の
同期回路４２で同期捕捉が行われる（Ｓ１０）。この期
間を同期捕捉期間とよぶ。同期が捕捉されると、最良同
期を実現するために同期合わせ期間に移行し、同期合わ
せが行われる（Ｓ２０）。この後、送信機はＭＦＳＫお
よびＰＳＫによる変調を一定の値に固定して送信する
（Ｓ３０）。これを固定送信期間という。いま、ＭＦＳ
Ｋによる変調が４レベル（ｆ（１）、ｆ（２）、ｆ
（３）、ｆ（４））、ＰＳＫによる変調が２レベル（φ
（１）、φ（２））であるため、ここでは、固定送信期
間では、例えば一次変調の周波数をｆ（１）（基準周波
数）、位相をφ（１）（基準位相）に固定して送信す
る。ここでの送信信号を基準位相信号という。

【００３１】その後、システムは通常のデータ転送のた
めのデータ転送期間に移行する（Ｓ４０）。本システム
では、このデータ転送期間においても、各フレームの最
初のホッピング期間で、一次変調の周波数をｆ（１）に
固定し、位相をφ（１）に固定した位相補正信号の送受
信が行われる。そして、前記復調回路４４により、これ
らの基準位相信号と位相補正信号とから検出される位相
が、データ転送期間において通信信号から検出される位
相に対する補正に用いられる（後述）。

【００３２】以下、ある程度の量のデータが転送されれ
ば、後続のデータがまだ存在するかどうかを確認し（Ｓ
５０）、あれば同期合わせ以下の処理を繰り返す。

【００３３】図５はこれらの各処理期間を示す図であ
る。同図のｔ０で受信機の動作が開始され、まず同期捕
捉期間を経て同期が捕捉される。同期捕捉までに必要な
絶対時間はシステム設計や受信状況に依存する。同期が
捕捉されれば、受信機は送信機に対して同期捕捉が完了
した旨を通知し、両ブロックは同期合わせ期間に入る。
本実施形態ではこの期間を１フレームとしている。ここ
で受信機は同期の微調整を行い、２フレームの固定送信
期間に移行する。この後、１２８フレームのデータ転送
期間が入り、合計１３１フレームで一通信期間が構成さ
れる。このフォーマットは、送信機、受信機とも予め記
憶しているものとする。

【００３４】［２］同期捕捉（Ｓ１０）本実施形態では、同期回路４２、拡散符号制御部４０、
周波数シンセサイザ３８の連携により、符号系列の一部
よりなる部分符号列を繰り返し受信信号に混合する。す
なわち、部分符号列に含まれる各符号に対応するホッピ
ング周波数をホッピング期間ごとに切換えながら受信信
号に混合し、混合の結果、ホッピング周波数と受信信号
の周波数の間に高い相関が検出された場合（検出レベル
が高かった場合）、同期を捕捉したとみなす。以下、こ
の方法を部分符号列サーチとよぶ。

【００３５】図６は同期回路４２による同期捕捉の方法
を示す図である。同図では、符号系列に含まれる符号の
数Ｎが３１、部分符号列に含まれる符号の数Ｎｐが８で
ある。Ｎは一般に２ⁿ−１の形をとるため、Ｎｐは２
^k（ｋ＜ｎ）とすることができる（ｎ，ｋ，Ｎ，Ｎｐは
自然数とする）。ＮとＮｐが互いに素になるようにＮｐ
を決めれば、同図のごとく、符号系列に対して部分符号
列が少しずつずれていくため、いずれ両者のタイミング
が合致する。図の場合、Ｎｐ＝８で部分符号列サーチを
繰り返すため、Ｎ＝３１の符号系列に対して符号周期１
周期について１符号分ずれが生じる。この結果、符号周
期の８周期目でタイミングが一致している。これは混合
開始から３１×７＋１＝２１８符号目に当たる。

【００３６】同期回路４２は、タイミングの一致を周波
数の監視によって知ることができる。すなわち、部分符
号列の８符号のおのおのに対応するホッピング周波数を
監視することにより、この８符号のうち所定数以上の符
号について周波数が検出されたとき（検出レベルがしき
い値を超えたとき）同期を捕捉したと判断する。これ以
外の方法としては、各符号に対応する周波数の検出レベ
ルをアナログ的に測定し、８符号の合計検出レベルがあ
るしきい値を超えたとき同期捕捉と判断してもよい。な
お、同図では送信機と受信機でホッピング期間の開始タ
イミングが一致している状態を描いているが、これには
当然ずれがある。こうした状況を想定し、同期が捕捉で
きない場合は前記しきい値を次第に下げていく等の処理
を行ってもよい。

【００３７】同期回路４２で同期捕捉が確認されれば、
これが拡散符号制御部４０に通知される。拡散符号制御
部４０は部分符号列サーチを中止し、本来の符号系列の
つづきに対応する周波数データ列を周波数シンセサイザ
３８へ出力し、データ通信に備える。

【００３８】なお、本工程ではＮｐを可変としてもよ
い。一般に、Ｎｐが大きいほど同期捕捉までの時間が伸
びるが、同期検出の精度は高まる。この性質に基づき、
受信状況が良否に従ってＮｐを自動的に変更する方法が
考えられる。

【００３９】［３］同期合わせ（Ｓ２０）Ｓ１０でも触れたとおり、同期捕捉時点では送信機と受
信機で１ホッピング期間に満たないタイミングのずれが
あるため、これを同期合わせ期間中に調整する。ここで
は、調整をホッピング期間の１／４単位で行う。図２の
モード切替信号５０により、受信機は同期合わせモード
にある。このモードでは、ホッピング期間のタイミング
調整が可能となる。

【００４０】図７は同期合わせの手順を示す図で、同図
（ａ）〜（ｅ）の上段に送信機における１ホッピング期
間、第二段に受信機における１ホッピング期間、第三段
に受信機でホッピング期間を１／２遅らせて得られる期
間を示している。同図中、斜線で示す部分が同期のとれ
ている期間の割合を示している。

【００４１】この図のごとく、受信機では、ホッピング
期間を１／２ずらして検出レベルを測定し、その検出レ
ベルと、ずらす前のタイミングにおける検出レベルとを
比較する。以下、比較結果とその際の処置である。

【００４２】１．図７（ａ）のとき検出レベルは半減する。遅延後のホッピング期間を２／
４だけ左にずらす（Ｌ２）。

【００４３】２．図７（ｂ）のとき検出レベルは半分以下になる。遅延後のホッピング期間
を３／４だけ左にずらす（Ｌ３）。

【００４４】３．図７（ｃ）のとき検出レベルは０になる。遅延後のホッピング期間を４／
４だけ左にずらす（Ｌ４）。

【００４５】４．図７（ｄ）のとき検出レベルは変化しない。遅延後のホッピング期間を１
／４だけ左にずらす（Ｌ１）。

【００４６】５．図７（ｅ）のとき検出レベルは増加する。遅延後のホッピング期間をその
まま維持する（±０）。

【００４７】本実施形態では、例えば８ホッピング期間
に渡って比較結果の平均をとることにより、上記いずれ
の類型に当てはまるかを判定し、ホッピング期間の調整
を行うものとする。本実施形態では同期合わせ期間を１
フレームとしている。１フレームは３１ホッピング期間
からなるため、同期合わせが可能となる。同期合わせ期
間中に２、３回この調整を行うことにより、同期精度は
さらに良好になる。ここでは１／４期間ずつずらして調
整するため、理論的には送信機と受信機のタイミング誤
差はホッピング期間の１／８以内におさまる。

【００４８】［４］固定送信（Ｓ３０）及びデータ転送
（Ｓ４０）つづいて、固定送信期間に移行し、一次変調の周波数を
ｆ（１）に固定し、位相をφ（１）に固定した基準位相
信号の送受信が行われる。まず図２のモード切替信号５
０により、受信機のモードが通常のデータ通信モードに
なる。このモードでは、ホッピング期間の調整は行われ
ない。

【００４９】基準位相信号の送受信が必要な理由は、本
実施形態の一次変調にＰＳＫが含まれるため、ＰＳＫに
起因する位相の偏位を二次変調に起因する位相の偏位か
ら切り分けるためである。本実施形態では、固定送信期
間において送受信される基準位相信号から前記復調回路
４４によって検出される位相偏位は前記復号化回路４６
に順次記録される（これらは二次変調に起因する）。そ
して、各フレームにおける対応するホッピング期間では
ホッピング周波数が同じである点に注目し、この位相偏
位はその後に送受信される対応するホッピング期間の通
信信号から検出される位相偏位のうちの、二次変調に起
因する（各々のホッピング周波数の違いに起因する）成
分として、前記復号化回路４６での位相判定処理に用い
られる。

【００５０】また、本実施形態では、この固定送信期間
の後に続くデータ転送期間においても、各フレームの最
初のホッピング期間で一次変調の周波数をｆ（１）に固
定し、位相をφ（１）に固定した位相補正信号の送受信
が行われる。そして、この位相補正信号から前記復調回
路４４によって検出される位相も、また、通信状態の時
間的変動に起因する成分として、前記復号化回路４６で
の位相判定処理に用いられる。

【００５１】ここでは説明の便宜のため、非負整数ｉ、
ｊによって以下の定義を行う。

【００５２】・第ｉ番目のフレーム…Ｆｉ・Ｆｉに含まれる第ｊ番目のホッピング期間…Ｈｉｊ・受信信号のＨｉｊにおける位相…φｉｊ（Ｈｉｊの開
始タイミングで測定）・第ｊ番目のホッピング期間における初期位相ずれ…φ
ｊ（ｊ＝１〜３１）・Ｆｉに対する通信位相ずれ…Δφｉ（ｉ＝２，３，
…）図８は固定送信と通信位相ずれおよび初期位相ずれの算
出方法を説明する図である。同図のごとく、同期合わせ
期間に引き続き、固定送信期間Ｆ１が設定される。固定
送信期間Ｆ１では一次変調成分が固定されているため、
該期間において前記復調回路４４によって検出される３
１個の位相φ１ｊは各々純粋に二次変調に起因する成
分、すなわちホッピング周波数の違いに起因する成分を
示すものであり、これが初期位相ずれφｊとなる。そし
て、受信機では、Ｆ１を受信している間、各ホッピング
期間に関する初期位相ずれφｊを復号化回路４６内のメ
モリに蓄える。

【００５３】一方、各フレームＦｉに対する通信位相ず
れΔφｉ（ｉ＝２，３，…）は次のように定められる。

【００５４】 Δφｉ＝φｉ１−φ１１（ｉ＝２，３…）（式１）この通信位相ずれΔφｉは、フレームＦ１のホッピング
期間Ｈ１１における位相φ１１と、Ｆｉのホッピング期
間Ｈｉ１における位相φｉ１（ｉ＝２，３，…）と、が
同一の一次変調成分を有する信号から検出されるもので
あることから、フレームＦｉに含まれる任意のＨｉｊに
おけるφｉｊのうち、通信状態の時間的変動に起因する
成分を示すものとなる。そして、受信機では、Ｆｉ（ｉ
＝２，３，…）の最初のホッピング期間の受信処理おい
て、上記式１に基づいて通信位相ずれΔφｉを算出し、
復号化回路４６内のメモリに蓄える。

【００５５】そして、データ転送期間に入りデータ転送
が開始されると、Ｆ２以降のＨｉｊ（ｊ＝２〜３１）は
一次変調成分も変動する。図２の混合器３６の出力であ
るベースバンド信号の周波数と位相は、復調回路４４に
よって検出される。検出された周波数と位相に基づき、
復号化回路４６はホッピング期間ごとに符号語に含まれ
る符号を再現し、例えばこれが「7-6-5-2-4-1-3 」であ
れば、図３に従ってビットパターン「０００」を導く。
この後、同回路にてパラレル／シリアル変換を施し、３
個の「０」を順次出力する。

【００５６】この際、復号化回路４６における周波数、
位相判定のうち、前者は既知の方法で行われる（周波数
はｆ（１）〜ｆ（４）のいずれかに分類されるとす
る）。一方、後者は実際に前記復調回路４４で検出され
た位相φｉｊの値と、次式により求められる補正値φｉ
ｊ’と、に基づいて行う。

【００５７】 φｉｊ’＝φｊ＋Δφｉ（式２）この補正値φｉｊ’は初期位相ずれφｊに通信位相ずれ
Δφｉを加算したものであって、ホッピング周波数の違
いに起因する補正成分と、通信状態の時間変動に起因す
る補正成分と、の形となっている。そして、そのホッピ
ング期間Ｈｉｊで現実に検出された位相はφｉｊである
から、この位相のうち一次変調に起因する成分（θｉｊ
とする）を、 θｉｊ＝φｉｊ−φｉｊ’ （式３）で求めることができる。このθｉｊは、各ホッピング期
間に独立して求まる絶対位相である。いま、ＰＳＫが４
レベルのＱＰＳＫ（直交位相シフトキーイング：Quadra
ture ＰＳＫ）とすれば、最終的に、θｉｊが０／９０
／１８０／２７０°のいずれに属すかが判定される。

【００５８】図９は、位相判定に用いられる角度領域分
割図である。同図では、それぞれ０／９０／１８０／２
７０°を中心とする４つの均等領域を設け、これらをＲ
１〜４と名付けている。θｉｊはこれらいずれかの領域
に入る。

【００５９】一方、図１０は、θｉｊがＲ１〜４の各領
域に入ったとき、θｉｊの位相を判定する方法を示す図
である。同図（ａ）は最も一般的な判定方法であり、Ｒ
１〜４がそれぞれ０／９０／１８０／２７０°と判定さ
れる。同図（ｂ）（ｃ）は新たな判定方法を提供するも
ので、Ｒ２またはＲ４に入ったときは、これらをそれぞ
れ「０°と１８０°の両方と判定する」または「０°と
１８０°のいずれでもないと判定する」点に特徴があ
る。すなわち、角度領域Ｒ２、Ｒ４は同図（ｂ）におけ
る多情報領域、（ｃ）における無情報領域と定義され
る。

【００６０】図１１〜１３はそれぞれ図１０（ａ）〜
（ｃ）の判定方法に従って得られる判定結果（周波数・
位相テーブル）である。ここでは、連続するホッピング
期間Ｈ１１、Ｈ１２、Ｈ１３において、周波数はそれぞ
れｆ（３）、ｆ（１）、ｆ（４）と判定され、一方位相
はそれぞれＲ１、Ｒ２、Ｒ４に入った場合を示してい
る。図１１〜１３では、周波数に関する４区分が存在す
る点で共通するが、位相については、図１１が４区分、
図１２と１３が２区分である。２区分しかないのは、図
１０で判定される位相が２とおりにしか分類されないた
めである。

【００６１】まず図１１では、周波数と位相に従い、Ｈ
１１、Ｈ１２、Ｈ１３のそれぞれについて、ｆ（３）か
つ０°、ｆ（１）かつ９０°、ｆ（４）かつ２７０°と
判定されている。一方、図１２では、ｆ（３）かつ０
°、ｆ（１）かつ０°および１８０°、ｆ（４）かつ０
°および１８０°と判定されている。図１３では、Ｈ１
１でｆ（３）かつ０°と判定されるに過ぎず、Ｈ１２と
Ｈ１３については判定結果がない。データの伝達は図１
１〜１３のテーブルおよびそのテーブルに記入されてい
く「○」の組合せによって特定されるため、本実施形態
によっていろいろな伝達形態が生じる。さらに、通信の
途中で判定方法を図１０（ａ）〜（ｃ）の中から切換え
可能とすれば、周波数利用効率は高まる。

【００６２】なお、図１３の無情報領域は、情報がない
ことを積極的に伝える用途の他、中途半端な位相が通信
エラーによるものとして無視する場合にも利用できる。

【００６３】［５］再度の同期合わせ（Ｓ２０）１３１フレームにより、一回の通信期間が完了する。こ
の期間中にデータの転送が終了しない場合、再度Ｓ２０
に戻って同期合わせ以下の処理を繰り返す。本実施形態
では、同期保持動作を行わないため、データ転送期間中
に同期が微妙にずれる可能性がある。このため、再度の
同期合わせが必要となる。データ転送期間の長さは、予
想される同期のずれ量を部品の温度特性等から検討して
決めることができる。

【００６４】以上が本実施形態の内容である。本実施形
態によれば、ＦＨ方式の一次変調にＰＳＫ方式を付加す
ることができるため、周波数利用効率が高まる。なお、
本実施形態については、以下のような改良、変形が考え
られる。

【００６５】（１）本実施形態では、位相変調としてＢ
ＰＳＫ、ＱＰＳＫを中心に説明したが、当然これは他の
ＰＳＫ方式であってよい。

【００６６】（２）同様に、ＦＳＫについてもＭＦＳＫ
の他に、Ｍ−ａｒｙＦＳＫ（Ｍ進ＦＳＫ）など、いろい
ろな方式を採用することができる。

【００６７】（３）本実施形態では一次変調にＭＦＳＫ
とＰＳＫの混合方式を用いたが、本実施形態はその性質
上、一次変調がＰＳＫのような位相変調のみの場合でも
適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係る通信システムの送信機の構成
図である。

【図２】実施形態に係る通信システムの受信機の構成
図である。

【図３】データのビット列と変換される符号語の関係
を示す図である。

【図４】受信機における受信の手順を示すフローチャ
ートである。

【図５】実施形態の各処理期間を示す図である。

【図６】同期回路による同期捕捉の方法を示す図であ
る。

【図７】同期合わせの手順を示す図である。

【図８】受信機で受信される信号を説明する図であ
る。

【図９】位相判定に用いられる角度領域分割図であ
る。

【図１０】 θｉｊがＲ１〜４の各領域に入ったとき、
θｉｊの位相を判定する方法を示す図である。

【図１１】図１０（ａ）の判定方法に従って得られる
判定結果を示す図である。

【図１２】図１０（ｂ）の判定方法に従って得られる
判定結果を示す図である。

【図１３】図１０（ｃ）の判定方法に従って得られる
判定結果を示す図である。

【符号の説明】

１０符号化回路、１２変調回路、１４，４０拡散
符号制御部、１６，３８周波数シンセサイザ、１８，
３６混合器、２０アップコンバータ、２２送信回
路、２４，３０アンテナ、３２受信回路、３４ダ
ウンコンバータ、４２同期回路、４４復調回路、４
６復号化回路、５０モード切替信号。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】送信側にて、通信データに対して少なく
とも位相変調を施してなる通信信号を受信側に送信し、受信側にて、受信する該通信信号から通信データを復号
するデータ通信方法において、送信側にて、所定周期で、位相を所定の基準位相に固定
した通信信号を位相補正信号として受信側に送信し、受信側にて、受信される前記位相補正信号から検出され
る位相情報に基づいて、他の通信信号から通信データを
復調及至復号することを特徴とするデータ通信方法。
【請求項２】送信側にて、通信データに、少なくとも
位相変調を含む一次変調を施し、さらに、所定のホッピ
ング周期で周波数ホッピング変調を施してなる、通信信
号を受信側に送信し、受信側にて、受信する該通信信号を逆拡散してなる信号
から少なくとも位相情報を検出し、該位相情報に基づい
て通信データを復号する、データ通信方法において、送信側にて、前記ホッピング周期の自然数倍の周期で所
定時間ずつ、一次変調波の位相が所定の基準位相に固定
された通信信号を位相補正信号として受信側に送信し、受信側にて、受信される前記位相補正信号を逆拡散して
なる信号から検出される位相情報に基づいて、他の通信
信号を逆拡散してなる信号から通信データを復調及至復
号することを特徴とするデータ通信方法。
【請求項３】請求項２に記載のデータ通信方法におい
て、送信側にて、さらに、少なくとも前記ホッピング周期と
同一期間に亘り、一次変調波の位相が前記基準位相に固
定された通信信号を基準位相信号として受信側に送信
し、受信側にて、受信される前記位相補正信号を逆拡散して
なる信号から検出される位相情報と、受信される前記基
準位相信号を逆拡散してなる信号から検出される位相情
報と、に基づいて、他の通信信号を逆拡散してなる信号
から通信データを復調及至復号することを特徴とするデ
ータ通信方法。
【請求項４】通信データに対して少なくとも位相変調
を施してなる通信信号を受信側に送信する送信機と、受信する該通信信号から通信データを復号する受信機
と、を含むデータ通信システムにおいて、前記送信機は、所定周期で、位相を所定の基準位相に固定した通信信号
を位相補正信号として受信側に送信する位相補正信号送
信手段を含み、前記受信機は、受信される前記位相補正信号から検出される位相情報に
基づいて、他の通信信号から通信データを復調及至復号
する通信データ復号手段を含むことを特徴とするデータ
通信システム。
【請求項５】通信データに、少なくとも位相変調を含
む一次変調を施し、さらに、所定のホッピング周期で周
波数ホッピング変調を施してなる、通信信号を受信側に
送信する送信機と、受信する該通信信号を逆拡散してなる信号から少なくと
も位相情報を検出し、該位相情報に基づいて通信データ
を復号する受信機と、を含むデータ通信システムにおいて、前記送信機は、前記ホッピング周期の自然数倍の周期で所定時間ずつ、
一次変調波の位相が所定の基準位相に固定された通信信
号を位相補正信号として受信側に送信する位相補正信号
送信手段を含み、前記受信機は、受信される前記位相補正信号を逆拡散してなる信号から
検出される位相情報に基づいて、他の通信信号を逆拡散
してなる信号から通信データを復調及至復号する通信デ
ータ復号手段を含むことを特徴とするデータ通信システ
ム。
【請求項６】請求項５に記載のデータ通信システムに
おいて、前記送信機は、さらに、少なくとも前記ホッピング周期と同一期間に亘
り、一次変調波の位相が前記基準位相に固定された通信
信号を基準位相信号として受信側に送信する基準位相信
号送信手段を含み、前記受信機に含まれる前記通信データ復号手段は、受信される前記位相補正信号を逆拡散してなる信号から
検出される位相情報と、受信される前記基準位相信号を
逆拡散してなる信号から検出される位相情報と、に基づ
いて、他の通信信号を逆拡散してなる信号から通信デー
タを復調及至復号することを特徴とするデータ通信シス
テム。
【請求項７】通信データに対して少なくとも位相変調
を施してなる通信信号を受信側に送信する送信機であっ
て、所定周期で、位相を所定の基準位相に固定した通信信号
を位相補正信号として受信側に送信する位相補正信号送
信手段を含むことを特徴とする送信機。
【請求項８】請求項７に記載の送信機から送信される
通信信号を受信し、該通信信号から通信データを復号する受信機であって、前記送信機より受信する前記位相補正信号から検出され
る位相情報に基づいて、他の通信信号から通信データを
復調乃至復号する通信データ復号手段を含むことを特徴
とする受信機。
【請求項９】通信データに、少なくとも位相変調を含
む一次変調を施し、さらに、所定のホッピング周期で周
波数ホッピング変調を施してなる、通信信号を受信側に
送信する送信機であって、前記ホッピング周期の自然数倍の周期で所定時間ずつ、
一次変調波の位相が所定の基準位相に固定された通信信
号を位相補正信号として受信側に送信する位相補正信号
送信手段を含むことを特徴とする送信機。
【請求項１０】請求項９に記載の送信機から送信され
る通信信号を受信し、該通信信号を逆拡散してなる信号
から少なくとも位相情報を検出し、該位相情報に基づい
て通信データを復号する受信機であって、前記送信機より受信する前記位相補正信号を逆拡散して
なる信号から検出される位相情報に基づいて、他の通信
信号を逆拡散してなる信号から通信データを復調乃至復
号する通信データ復号手段を含むことを特徴とする受信
機。
【請求項１１】請求項９に記載の送信機において、少なくとも前記ホッピング周期と同一期間に亘り、一次
変調波の位相が前記基準位相に固定された通信信号を基
準位相信号として受信側に送信する基準位相信号送信手
段をさらに含むことを特徴とする送信機。
【請求項１２】請求項１１に記載の送信機から送信さ
れる通信信号を受信し、該通信信号を逆拡散してなる信
号から少なくとも位相情報を検出し、該位相情報に基づ
いて通信データを復号する受信機であって、前記送信機より受信する前記位相補正信号を逆拡散して
なる信号から検出される位相情報と、前記送信機より受
信する前記基準位相信号を逆拡散してなる信号から検出
される位相情報と、に基づいて、他の通信信号を逆拡散
してなる信号から通信データを復調乃至復号する通信デ
ータ復号手段を含むことを特徴とする受信機。