通信システムおよびその方法
【課題】複数の無線通信回線が空間を共有する通信システムにおいて、通信特性を向上させる。
【解決手段】送信側装置２から基地局６に対して、複数回、伝送信号が送信され、基地局６は、この伝送信号を受信して、ＦＩＲフィルタに用いられる重み付け係数Ｗkを更新するとともに、送信側装置２において伝送信号の生成に用いられるホッピングパターンＰkを生成し、さらに、伝送信号に生じるピーク・平均値比（ＰＡＲ）を抑制するように調整してホッピングパターンＰ’kとし、さらに量子化して送信側装置２に対して送信する。送信側装置２は、基地局６から受けたホッピングパターンＰ’kを、その後のスペクトラム拡散処理に用い、伝送信号を生成する。
【解決手段】送信側装置２から基地局６に対して、複数回、伝送信号が送信され、基地局６は、この伝送信号を受信して、ＦＩＲフィルタに用いられる重み付け係数Ｗkを更新するとともに、送信側装置２において伝送信号の生成に用いられるホッピングパターンＰkを生成し、さらに、伝送信号に生じるピーク・平均値比（ＰＡＲ）を抑制するように調整してホッピングパターンＰ’kとし、さらに量子化して送信側装置２に対して送信する。送信側装置２は、基地局６から受けたホッピングパターンＰ’kを、その後のスペクトラム拡散処理に用い、伝送信号を生成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周波数ホッピング(Frequency Hopping)を用いたスペクトラム拡散方式によりデータを伝送する通信システムおよびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、非特許文献１は、多数の通信装置の任意の２つが構成する複数のペアそれぞれにおいて、非同期ＤＳ−ＣＤＭＡ(Asynchronous Direct-Sequence Code Division Multiple Access)方式でデータが伝送されるように構成された通信システムを開示する。
また、非特許文献２は、受信側装置から送信側装置にホッピングパターンをフィードバックする通信方式を開示する。
また、非特許文献３は、ホッピングパターンＰの初期値を開示する。
また、非特許文献４は、送信側装置が、受信側装置における伝送信号の受信品質が向上するように、受信側装置から送信側装置へフィードバックされた情報に基づいて、伝送信号の作成のためのパラメータを調節する方法を開示する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Asynchronous Decentralized DS-CDMA Using Feedback-Control Spreading Sequences for Time-Dispersive Channels, (Kazuki CHIBA, Masanori HAMAMURA and Shin'ichi TACHIKAWA, IEICE TRANS COMMUN, VOL. E91-B, NO1. JANUARY 2008, PAPER, Special Section on Cognitive Radio and Spectrum Sharing Technology, The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers)
【非特許文献２】Interactive constructions of optimum signature sequence sets in synchronous CDMA systems, (S. Ulukus et. al., IEEE Trans. Inform., Theory, vol. 47, no. 5,pp. 1989-1998, July 2001)
【非特許文献３】Address assignment for a time-frequency-coded spread-spectrum system (G. Einarson, Bell Syst. Tech. J., vol. 59, no. 7, pp.1241-1255, Sep. 1980)
【非特許文献４】"Multitone-Hopping CDMA Using Feedback-Controlled Hopping Pattern for Decentralized Multiple Access, IEICE Trans. Fundamentals, vol. E91, No. 12, Dec. 2008"
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本願にかかる通信システムおよびその方法の発明は、上記背景からなされたものであって、その１つの実施形態としての通信システムは、複数の送信側装置と、１つ以上の受信側装置とを含む通信システムであって、１つ以上の前記送信側装置と１つ以上の前記受信側装置との組み合わせにおいて、前記送信側装置は、所定の第１の数の第１の領域の成分と、所定の第２の数の第２の領域の成分とに対して定義される複数の第１の要素を含み、前記第１の領域の成分と、前記第２の領域の成分とに伝送データを拡散する拡散パターンに従って、前記伝送データを、所定の時間間隔ごとに、順次、前記第１の領域の成分と、前記第２の領域の成分とに拡散し、伝送信号として送信する信号送信部と、前記受信側装置から受信した前記拡散パターンにより、前記伝送データの拡散に用いられる拡散パターンを更新する更新部とを有し、前記受信側装置は、前記伝送信号を受信する受信部と、前記受信された伝送信号を、前記第１の数以上の数の前記第１の領域の成分と、前記第２の数より多い第４の数の前記第２の領域の成分とに対して定義される複数の第２の要素に、前記時間間隔ごとに、順次、展開する展開部と、前記展開の結果として得られた第２の要素に対して、前記第２の要素それぞれに対して定義される複数の第１の係数を用いた処理を、前記時間間隔ごとに、順次、行う処理部と、前記処理された第２の要素と、前記第１の係数とを用いて、新たな第１の係数を作成する作成部と、前記新たな第１の係数の内、前記拡散パターンに対応する第２の係数を選択する選択手段と、前記選択された第２の係数を調整して、新たな前記拡散パターンを作成するパターン作成部と、前記新たな拡散パターンを、前記送信側装置に対して送信するパターン送信部とを有する。
【０００５】
［要約］
本願発明にかかる通信システムの１つの実施形態は、例えば、１つ以上の基地局（受信側装置）にアクセスする複数の通信装置（送信側装置）を含み、基地局それぞれと複数の通信装置それぞれとの間で、同時並行して、行列形式で表されるホッピングパターンに従って伝送データを拡散して得られた伝送信号の伝送が行われる。
上述のように、基地局と通信装置との間で伝送信号の伝送が同時並行的に行われ、同じ無線通信路が共有されるので、ある基地局と通信装置との間の無線通信路に、他の基地局と通信装置との間の伝送信号が重畳され、これらの間の伝送信号の伝送品質を低下させる。
【０００６】
基地局（受信側装置）は、通信装置（送信側装置）からの伝送信号を受信し、受信した伝送信号を、周波数領域の成分と時間領域の成分とに行列形式に展開し、展開した行列形式の要素それぞれに、フィルタリングのための係数（第１の係数）を乗算し、行方向および列方向に加算してフィルタリング結果として出力する。
上記第１の係数は、第１の係数を要素とし、上記周波数ホッピングパターンよりも行方向および列方向またはこれらのいずれかの方向に大きい行列形式で表されうる。
基地局（受信側装置）は、第１の係数の行列を、上記フィルタリング結果を用いて、送信信号から復号した伝送データの品質が向上するように更新する。
【０００７】
さらに、基地局（受信側装置）は、更新した第１の係数の行列から、ホッピングパターンに対応する第２の係数を取り出す。
この第２の係数は、通信装置（送信側装置）に対して送信され、新たなホッピングパターン（拡散パターン）として用いられ、基地局（受信側装置）と送信装置（送信側装置）との間の伝送品質を、次第に向上させる。
第２の係数からは、この第２の係数が、通信装置（送信側装置）において用いられたときに作成される伝送信号の電力のピーク値と平均値との比率（ＰＡＲ；Peak-to-Average Ratio）が計算されうる。
【０００８】
このＰＡＲの値が大きいときには、通信装置（送信側装置）における電力消費が大きくなり、また、基地局（受信側装置）と通信装置（送信側装置）との間の伝送品質が低下する。
このような不具合を防ぐために、基地局（受信側装置）は、ＰＡＲの値を一定以下に抑えるように第２の係数に含まれる要素を調整し、新たなホッピングパターンとし、通信装置（送信側装置）に対して送信する。
通信装置（送信側装置）は、基地局（受信側装置）から新たなホッピングパターンを受信して、その後の伝送信号の作成に用いることにより、ＰＡＲの値を一定以下に抑え、さらに、電力消費の低減および通信品質の向上を実現する。
【０００９】
本願特許請求の範囲にかかる発明の技術的利点およびその他の技術的利点は、図面に示される実施形態の詳細な説明を読みことにより、当業者に明らかとされるであろう。
添付図面は、本願明細書に組み込まれて、その一部をなし、本願特許請求の範囲にかかる発明の実施形態を図示しており、その説明とともに、本発明の原理を説明する役割を果たす。
本願明細書中で参照される図面は、特に断らない限り、一定の縮尺で描かれているわけではないと解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本願特許請求の範囲にかかる発明の実施形態は、その構成および動作に関して、以下の説明を、図面とともに参照することにより、最もよく理解されるであろう。
【図１】本願第１の実施形態が適用される第１の通信システムを例示する図である。
【図２】図１に示した通信システムの受信側装置により受信される伝送信号ｓ'k（ｔ）をモデル化して示し、また、受信側装置から送信側装置にホッピングパターンがフィードバックされることを示す図である。
【図３】図１に示した送信側装置および受信側装置のハードウェア構成を例示する図である。
【図４】図１に示した送信側装置および受信側装置において実行される第１の送信処理プログラムの構成を示す図である。
【図５】送信側装置および受信側装置が用いるシンボル(symbol)およびチップ(chip)の構成を示す図である。
【図６】図１に示した送信側装置および受信側装置において実行される第１の受信処理プログラムの構成を示す図である。
【図７】図６に示した受信処理プログラムのフィルタ部の構成を示す図である。
【図８】図７に示した係数乗算部の構成を示す図である。
【図９】図１などに示した送信側装置と受信側装置との間のデータ伝送およびホッピングパターンＰkのフィードバック（Ｓ１０）を示す通信シーケンス図である。
【図１０】通信システムの性能を評価するための無線伝送路のモデルを示す図である。
【図１１】通信システムにおいて、アクティブな伝送信号ｓk（ｔ）の数に対するビットエラーレート特性のグラフを示す図である。
【図１２】Ｋ＝３２のときにＥb／Ｎoに対するビットエラーレート特性のグラフを示す図である。
【図１３】初期ホッピングパターン、更新されたホッピングパターン、および、これらの電力スペクトラムをグラフ形式で示す図である。
【図１４】本願第２の実施形態が適用される第２の通信システムの構成を例示する図である。
【図１５】図１４に示した送信側装置および基地局において実行される第２の送信処理プログラムの構成を示す図である。
【図１６】図１４に示した送信側装置および基地局において実行される第２の受信処理プログラムの構成を例示する図である。
【図１７】図１６に示したホッピングパターン作成部、ＰＡＲ計算部およびＰＡＲ制御部の処理（Ｓ１０）を示すフローチャートである。
【図１８】図１，１４に示した通信システムにおいて３２個の無線通信回線を介して伝送信号が伝送されているときに（Ｋ＝３２）、定数ρの値を０．９とし、定数βを変化させて得られる最大のＰＡＲの平均値(Average Largest PAR)とＰＡＲの目標値ＰＡＲlとの関係を示す図である。
【図１９】図１，１４に示した通信システムにおいて３２個の無線通信回線を介して伝送信号が伝送されているときに（Ｋ＝３２）、定数βの値を０．３とし、定数ρを変化させて得られる最大のＰＡＲの平均値とＰＡＲの目標値ＰＡＲlとの関係を示す図である。
【図２０】（ａ）は、定数β＝０．１，ρ＝０．９のときに、図１７に示した処理ループの実行回数と、最大のＰＡＲの平均値とＰＡＲの目標値ＰＡＲlとの関係を示すヒストグラム図であり、（ｂ）は、定数β＝０．３，定数ρ＝０．８のときに、図１７に示した処理ループの実行回数と、最大のＰＡＲの平均値とＰＡＲの目標値ＰＡＲlとの関係を示すヒストグラム図である。
【図２１】（ａ）〜（ｅ）は、目標値ＰＡＲlを１ｄＢ〜無限大（ＰＡＲに対する制御なし）と変化させたときのシグネチャ波形ｃk（ｔ）の振幅を示す図である。
【図２２】図１，図１４に示した通信システムに、第２のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式を適用して得られる特性を示す図であり、（ａ）は、ＢＥＲ性能を示し、（ｂ）は実際に伝送されている伝送信号の数とＰＡＲとの関係を示す。
【図２３】図１，図５に示した通信システムに、第２のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式を適用したときに、トーンごとの実数部分および虚数部分それぞれの量子化ビットの数（ｑ）を変更して得られる目標値ＰＡＲlと最大ＰＡＲの平均値との関係を示す図である。
【図２４】図１，図５に示した通信システムに、第２のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式を適用し、トーンごとの実数部分および虚数部分それぞれの量子化ビットの数を６（ｑ＝６）としたときに得られる信号／ノイズ比（Ｅ0／Ｎ0）と最大ＰＡＲの平均値との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本願特許請求の範囲にかかる発明の実施形態が、詳細に説明される。
本願特許請求の範囲にかかる発明の実施形態は、添付図面に例示されている。
本願特許請求の範囲にかかる発明は、実施形態に関連して説明されるが、この実施形態は、本願特許請求の範囲にかかる発明を、その開示内容に限定することを意図しないことが、当業者に理解されよう。
逆に、本願特許請求の範囲にかかる発明は、本願特許請求の範囲によって規定される明の精神、および、本願特許請求の範囲内に含まれ得る代替物、変更および均等物を包含することを意図している。
また、本願特許請求の範囲にかかる発明の説明は、本願特許請求の範囲にかかる発明を充分に理解可能なように、具体的に、また、詳細になされる。
しかしながら、当業者に明らかなように、本願特許請求の範囲にかかる発明は、これら具体的に、また、詳細に説明された事項の全てを用いなくては、実施され得ないということはない。
なお、既知の方法、手続き、コンポーネント、および回路は、本発明の態様を不必要に分かりにくくすることがないように、詳細には記載されていないことがある。
しかし、留意すべきであるが、これらおよび類似のすべての用語は適当な物理量に関連づけられるべきものであり、これらの量に付けられた単に便宜的なラベルである。
以下の議論から明らかなように、特に別段の断りがない限り、本発明全体を通じて、「拡散する」および「伝送する」等のような用語を含む記載は、コンピュータのハードウェア資源を具体的に利用することにより、あるいは、専用のハードウェアにより実現される作用およびプロセスを意味すると理解される。
【００１２】
［第１の実施形態］
まず、本願第１の実施形態を説明する。
図１は、本願第１の実施形態が適用される第１の通信システム１を例示する図である。
図１に示すように、通信システム１は、例えば、１カ所に固定されて、半固定で、あるいは、移動して用いられるＫ（Ｋは２以上の整数）台の送信側装置（ＴＸ）２−１〜２−ＫおよびＫ台の受信側装置（ＲＸ）３−１〜３−Ｋから構成される。
以下、送信側装置２−１〜２−Ｋなど、複数ありうる構成部分のいずれかを特定せずに示すときには、単に送信側装置２などと略記することがある。
また、以下、各図において、実質的に同じ構成部分および処理には、同じ符号が付される。
【００１３】
なお、送信側装置２と、受信側装置３とは、同じ構成をとりうるが、説明の具体化および明確化のために、以下、これらは区別される。
また、上述のように、通信システム１においては、１台の送信側装置２から複数の受信側装置３に対して伝送信号が送信されることも、複数の送信側装置２から１台の受信側装置３に対して伝送信号が送信されることも、複数の送信側装置２から複数の受信側装置３に対して伝送信号が送信されることもあり得る。
しかしながら、以下、説明の具体化および明確化のために、通信システム１において、１台の送信側装置２−ｋ（Ｋ≧ｋ≧１）と１台の受信側装置３−ｋとがペア(pair)を組み、このような複数のペアそれぞれに含まれる送信側装置２−ｋと受信側装置３−ｋとの間に閉じて、周波数ホッピングパターン(Frequency Hopping Pattern)に従ってスペクトラム拡散(spread spectrum)され、等価低域(low pass equivalent)表現された伝送信号ｓk（ｔ）が伝送される場合が具体例とされる。
【００１４】
図２は、図１に示した通信システム１の受信側装置３−ｋにより受信される伝送信号ｓ'k（ｔ）をモデル化して示し、また、受信側装置３−ｋから送信側装置２−ｋにホッピングパターンがフィードバックされることを示す図である。
通信システム１においては、送信側装置２−ｋと受信側装置３−ｋのペアの無線伝送路は、他のペアの無線伝送路と重複しうる。
このような場合、図２に示すように、受信側装置３−ｋは、同じペアに含まれる送信側装置２−ｋからの伝送信号ｓk（ｔ）の他に、他のペアに含まれる送信側装置２−１〜２−（ｋ−１），２−（ｋ＋１）〜２−Ｋからの伝送信号を含む伝送信号ｓ'k（ｔ）を受信することとなる。
【００１５】
つまり、通信システム１においては、受信側装置３−ｋは、定常的に、他のペアに属する送信側装置２−ｋ'それぞれからの妨害を受けてしまう。
通信システム１の受信側装置３−ｋは、このような状況においても、同じペア(pair)に属する送信側装置２−ｋからの伝送信号ｓk（ｔ）を、より良好な特性で受信できるように、フィルタリング処理のために用いられる複素形式の重み付け係数(weight)ｗk,m,l（Ｍ≧ｍ≧１，Ｌ＋α≧ｌ≧１，αは０以上の整数；ｌはチップの時間長Ｔcごとの処理を示す）を要素とする重み付け係数行列（weight matrix; Ｗk）を、順次、更新する。
さらに、受信側装置３−ｋは、更新した重み付け係数行列（Ｗk）の一部の要素を、ホッピングパターンＰkとして、送信側装置２−ｋにフィードバック(feedback)し、送信側装置２−ｋにおいてスペクトラム拡散に用いられるホッピングパターンを更新させることにより、伝送信号ｓk（ｔ）自体が、図２に示した無線伝送路を伝送するために適したパターン(pattern)でスペクトラム拡散されるようにする。
このように、受信側装置３から送信側装置２にホッピングパターンをフィードバックして、ホッピングパターンを最適化してＣＤＭＡ方式により通信を行う方式を、以下、ＦＣ／ＭＣ−ＣＤＭＡ(Feedback Controlled multitone-hopping Code-Division Multiple Access)方式とも記す。
【００１６】
［ハードウェア構成］
図３は、図１に示した送信側装置２および受信側装置３のハードウェア構成を例示する図である。
図３に示すように、送信側装置２および受信側装置３は、ＱＰＳＫ(quadrature phase-shift keying)方式のメッセージシンボル（伝送データ）ｂk（ｎ；ｎはメッセージシンボルの順番を示す）を送信側装置２に対して出力し、あるいは、メッセージシンボルｂk（ｎ）を受信側装置３から入力されるコンピュータ（ＰＣ）あるいはＬＡＮなどのネットワーク（図示せず）に接続されて用いられる。
送信側装置２および受信側装置３は、インターフェース(interface)回路（ＩＦ）２００、ディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）２０２、ＤＳＰ２０２用のメモリ２０４、ディジタル／アナログ変換回路（Ｄ／Ａ）２０６、高周波回路（ＲＦ）２０８、アンテナ２１０、アナログ／ディジタル変換回路（Ａ／Ｄ）２１２、ＣＰＵ２１４、ＣＰＵ２１４用のメモリ２１６、および、送信側装置２または受信側装置３とユーザとのインターフェースのためのユーザインターフェースデバイス（user interface device; ＵＩ）２１８から構成される。
【００１７】
送信側装置２および受信側装置３は、例えば、ＣＤＭＡ方式により音声およびデータの伝送が可能に構成された携帯電話機、あるいは、無線ＬＡＮ装置であって、ソフトウェア的な信号処理、無線通信および情報処理が可能なコンピュータとしての構成部分を有する。
なお、以下、説明の具体化および明確化のために、送信側装置２および受信側装置３が、ソフトウェア(software)的な処理により信号処理および情報処理を行う場合を具体例とする。
しかしながら、送信側装置２および受信側装置３は、構成、用途および要求性能によっては、専用のハードウェア(embedded hardware)により信号処理および情報処理を行うように構成されうる。
また、送信側装置２および受信側装置３において、ＤＳＰ２０２およびＣＰＵ２１４が必ずしも併用される必要はなく、その構成、用途および要求性能によっては、いずれか一方が用いられればよい。
【００１８】
送信側装置２−ｋおよび受信側装置３−ｋにおいて、ＩＦ２００は、コンピュータあるいはネットワークと送信側装置２および受信側装置３との間のメッセージシンボルｂk（ｎ）の入出力のための機能を提供する。
ＤＳＰ２０２は、メモリ２０４に記憶された信号処理用のプログラムを実行し、ＩＦ２００から入力されたメッセージシンボルｂk（ｎ）、あるいは、ＵＩ２１８のマイク（図示せず）から入力された音声から作成されたメッセージシンボルｂk（ｎ）を、スペクトラム拡散し、Ｄ／Ａ２０６に対して出力する。
Ｄ／Ａ２０６は、スペクトラム拡散されたディジタル形式のメッセージシンボルｂk（ｎ）を、アナログ形式のベースバンドあるいはＤＳＰ２０２またはＣＰＵ２１４が処理可能な周波数の中間周波数の伝送信号ｓk（ｔ）に変換して、ＲＦ２０８に対して出力する。
ＲＦ２０８は、伝送信号ｓk（ｔ）を、送信側装置２と受信側装置３との間の信号伝送のために用いられる周波数の伝送信号ｓk（ｔ）に変換し、アンテナ２１０を介して無線伝送路に送出する。
また、ＲＦ２０８は、通信相手の送信側装置２または受信側装置３から伝送信号ｓk（ｔ）を受信し、ベースバンドまたは中間周波数の伝送信号ｓk（ｔ）に変換して、Ａ／Ｄ２１２に対して出力する。
Ａ／Ｄ２１２は、アナログ形式の伝送信号ｓk（ｔ）をディジタル形式に変換し、ＤＳＰ２０２に対して出力する。
【００１９】
ＣＰＵ２１４は、メモリ２１６に記憶されたプログラムを実行し、例えば、ＵＩ２１８に対するユーザの操作に応じて、送信側装置２および受信側装置３の動作を制御する。
また、ＣＰＵ２１４は、ＤＳＰ２０２において、受信された伝送信号ｓk（ｔ）のフィルタリングに用いられる重み付け係数の設定および更新のための処理を行う。
また、ＣＰＵ２１４は、ＵＩ２１８を制御して、ユーザに対する情報の提示などの処理を行う。
【００２０】
［ソフトウェア構成］
図４は、図１に示した送信側装置２−ｋおよび受信側装置３−ｋにおいて実行される第１の送信処理プログラム２０の構成を示す図である。
図５は、送信側装置２および受信側装置３が用いるシンボル(symbol)およびチップ(chip)の構成を示す図である。
図４に示すように、第１の送信処理プログラム２２は、タイミング制御部２２０、第１および第２の乗算部２２２，２２６、遅延部２２４、第１のホッピングパターン（Ｐk）受信部２４０、第１のホッピングパターン設定部２４２および周波数シンセサイザ（frequency synthesizer; ＦＳ）部２４４から構成される。
第１の送信処理プログラム２０は、例えば、記憶媒体あるいはネットワークを介して送信側装置２および受信側装置３に供給され、例えば、図３に示したＤＳＰ用のメモリ２０４にロードされ、あるいは、ＣＰＵ用のメモリ２１６にロードされ、ＤＳＰ２０２またはＣＰＵ２１４において実行されるＩＴＲＯＮなどのＯＳ上で、送信側装置２および受信側装置３のハードウェア資源を具体的に利用して実行される（以下の各プログラムについて同様）。
送信処理プログラム２２は、これらの構成部分により、ネットワークなどから入力されるメッセージシンボルｂk（ｎ）を、ホッピングパターンに従って拡散し、伝送信号ｓk（ｔ）を作成し、Ｄ／Ａ２０６に対して出力する。
【００２１】
送信側装置２−ｋにより実行される送信処理プログラム２２において、タイミング制御部２２０は、図５に示すメッセージシンボルｂk（ｎ）およびチップに同期した処理を行うように、送信処理プログラム２２の各構成部分の動作のタイミングを制御する。
遅延部２２４は、第１の乗算部２２２が出力した（ｎ−１）番目のメッセージシンボルｂk（ｎ−１）の乗算結果ｄk（ｎ−１）に対して、１メッセージシンボル分の遅延Ｔsを与える。
遅延部２２４は、第１の乗算部２２２に、ｎ番目のメッセージシンボルｂk（ｎ）が入力されているときに、遅延した乗算結果を、第１の乗算部２２２に対して、遅延データｄk（ｎ−１）として出力する。
第１の乗算部２２２は、入力されたｎ番目のメッセージシンボルｂk（ｎ）と、遅延部２２４から入力される遅延データｄk（ｎ−１）とを乗算し、乗算結果ｄk（ｎ）を、遅延部２２４および第２の乗算部２２６に対して出力する。
なお、通信システム１の性能評価として後に議論するように、フィルタ部４の重み付け係数の調整（トレーニング）を、送信側装置２とフィルタ部４とに予め記憶されている既知データ（パイロット）で行う場合には、ここで述べた遅延部２２４および第１の乗算部２２２による処理（差動符号化処理）は不要である。
この場合には、送信側装置２において、メッセージシンボルｂk（ｎ）そのものが、乗算結果ｄk（ｎ）として乗算部２２６に対して出力される。
【００２２】
第１のホッピングパターン受信部２４０は、受信側装置３から、アンテナ２１０、ＲＦ２０８、Ａ／Ｄ２１２、および、送信側装置２−ｋにおいて実行される第１の受信処理プログラム３０（図６〜図８を参照して後述）を介して、周波数ホッピング（ＦＨ）によるメッセージシンボルｂk（ｎ）の拡散処理に用いられるホッピングパターンＰkを受信し、ホッピングパターン受信部２４０に対して出力する。
ホッピングパターンＰkは、例えば、下式１に示すように、１チップあたりの符号長Ｌ（時間領域のＬ個の成分；Ｌは２以上の整数）個の成分を列成分とし、周波数シンセサイザ部２４４が作成するシグネチュア波形(signature wave)信号ｃk（ｔ）に含まれる周波数領域のＭ（Ｍは２以上の整数）個の成分を行成分としたＭ×Ｌ行列の形式で表されうる。
【００２３】
【数１】
【００２４】
第１のホッピングパターン設定部２４２は、ホッピングパターン受信部２４０から入力された新たなホッピングパターンＰkで、それまで使用していた古いホッピングパターンを置換し、ホッピングパターンの更新を行う。
また、ホッピングパターン設定部２４２は、更新されたホッピングパターンＰkを、周波数シンセサイザ部２４４に対して出力する。
周波数シンセサイザ部２４４は、ホッピングパターン設定部２４２から入力されるホッピングパターンＰkに従った周波数のシグネチュア波形信号ｃk（ｔ）を発生し、第２の乗算部２２６に対して出力する。
【００２５】
第２の乗算部２２６は、直交変調器として動作し、第１の乗算部２２２から入力された乗算結果ｂk（ｎ）と、シグネチュア波形信号ｃk（ｔ）とを複素乗算して拡散処理し、伝送信号ｓk（ｔ）を示すディジタル形式のデータとして、Ｄ／Ａ２０６（図３）に対して出力する。
伝送信号ｓk（ｔ）を示すディジタル形式のデータは、Ｄ／Ａ２０６によりアナログ形式の伝送信号ｓk（ｔ）に変換され、ＲＦ２０８により、送信側装置２と受信側装置３との間の伝送に用いられる周波数に変換され、電力増幅されて、アンテナ２１０を介して、それぞれの通信相手に対して送信される。
【００２６】
図６は、図１に示した送信側装置２−ｋおよび受信側装置３−ｋにおいて実行される第１の受信処理プログラム３０の構成を示す図である。
図７は、図６に示した受信処理プログラム３０のフィルタ部４の構成を示す図である。
図８は、図７に示した係数乗算部４４の構成を示す図である。
図６に示すように、第１の受信処理プログラム３０は、タイミング制御部３００、フィルタ部４、復号処理部３２および更新処理部３４から構成される。
復号処理部３２は、加算部（Σ）３２０、復調部３２２、遅延部３２４および乗算部３２６から構成される。
更新処理部３４は、受信信号(received signal)行列（Ｒk（ｎ））作成部３４０、重み付け係数（Ｗk）更新部３４２、第１のホッピングパターン（Ｐk）作成部３４４および第１のホッピングパターン送信部３４６から構成される。
【００２７】
図７に示すように、図７に示したフィルタ部４は、ホッピングパターンＰkの周波数領域の成分に対応するＭ個の関数発生部４００−１〜４００−Ｍ、乗算部４０２−１〜４０２−Ｍ、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）部４０４−１〜４０４−Ｍ、選択部４０６−１〜４０６−Ｍ，４１４、選択制御部４０８、係数設定部４１０、ホッピングパターンＰkに対応するＭ×Ｌ個の要素を含むホッピングパターン対応部分４２２を含む重み付け部４２０、および、総和算出部（Σ）４１２を含み、ＦＩＲフィルタ(FIR filter)を構成する。
なお、以下、（１，１）など、記載の明確化のために、適宜、符号に（ ）を付加するので、図面と下記の記載との間で符号が異なることがある。
【００２８】
重み付け部４２０は、Ｍ×（Ｌ＋α）個の遅延部４２４−（１，１）〜４２４−（Ｍ，Ｌ），４２４−（１，Ｌ＋１）〜４２４−（Ｍ，Ｌ＋α）、Ｍ×（Ｌ＋α）個の係数乗算部４４−（１，１）〜４４−（Ｍ，Ｌ），４４−（１，Ｌ＋１）〜４４−（Ｍ，Ｌ＋α）、および、Ｍ×（Ｌ＋α−１）個の加算部４２８−（１，１）〜４２８−（Ｍ，Ｌ）〜４２８−（１，Ｌ＋１）〜４２８−（Ｍ，Ｌ＋α−１）から構成される。
ホッピングパターン対応部分４２２は、これらの重み付け部４２０の構成部分の内、それぞれＭ×Ｌ個の遅延部４２４−（１，１）〜４２４−（Ｍ，Ｌ）、係数乗算部４２６−（１，１）〜４２６−（Ｍ，Ｌ）、および、加算部４２８−（１，１）〜４２８−（Ｍ，Ｌ）に対応する。
なお、重み付け部４２０の各構成要素それぞれを、Ｍ×（Ｌ＋α）この遅延部４２４、係数乗算部４４またはＭ×（Ｌ＋α−１）個の加算部を、（Ｍ＋１）×（Ｌ＋α）個または（Ｍ＋１）×（Ｌ＋α−１）個に増やしたり、重み付け部４２０の各構成要素をさらに増やしたりするように変形された受信処理プログラム３０を含む通信システム１もまた、本願発明の技術的範囲に含まれることは言うまでもない。
【００２９】
図８に示すように、図７に示した係数乗算部４４−ｍ，ｌは、レジスタ部４４０−ｍ，ｌ、乗算部４４２−ｍ，ｌおよび係数保持部４４４−ｍ，ｌから構成される。
なお、図７に示した遅延部４２４−ｍ，１〜（ｍ，Ｌ＋α）と、レジスタ部４４０−ｍ，１〜（ｍ，Ｌ＋α）とは、前段から受けた複素形式のデータを、Ｔcごとに後段にシフトするＬ＋α段のシフトレジスタとしての機能を果たす。
受信側装置３−ｋで実行される受信処理プログラム３０は、これらの構成部分により、送信側装置２−１〜２−Ｋから送られ、アンテナ２１０、ＲＦ２０８およびＡ／Ｄ２１２（図３）により受信され、ディジタル形式に変換された伝送信号ｓ'k（ｔ）から、メッセージシンボルｂ'k（ｎ）を復号してネットワークなどに対して出力する。
また、受信処理プログラム３０は、フィルタ部４において用いられ、Ｍ×（Ｌ＋α）の行列形式で表される重み付け係数行列（Ｗk）を、送信側装置２−１〜２−Ｋからの伝送信号ｓ'k（ｔ）から、より良好な特性で、同じペアに含まれる送信側装置２−ｋにおけるメッセージシンボルｂk（ｎ）に対応するメッセージシンボルｂ'k（ｎ）が復号できるように、所定の回数、繰り返し更新する。
【００３０】
また、受信処理プログラム３０は、更新した重み付け係数行列Ｗkの内、ホッピングパターン対応部分４２２に対応する要素を、ホッピングパターンＰkの更新のために、図２に示したように、Ｄ／Ａ２０６、ＲＦ２０８およびアンテナ(antenna)２１０を介して、送信側装置２−ｋに対して送信（フィードバック）する。
つまり、ホッピングパターンＰkは、重み付け係数行列Ｗkの内の、早くフィルタ部４に入力された方から（第１〜第Ｍ行）×（第１〜第Ｌ列）の成分に乗算される数値ｗ*k,m,lの共役複素数ｗk,m,lとして定義される（以下、記号に付された＊は、記号が示す数値の複素共役を示す）。
但し、ホッピングパターンＰkを、上記と時間軸方向に異なる重み付け係数行列Ｗkの成分に対応付けるように変形された受信処理プログラム３０を含む通信システム１もまた、本願発明の技術的範囲に含まれる。
【００３１】
図６〜図８に示すように、受信側装置３−ｋにおいて実行される受信処理プログラム３０において、タイミング制御部３００は、図５に示したメッセージシンボルｂk（ｎ）およびチップに同期した処理を行うように、受信処理プログラム３０の各構成部分の動作のタイミングを制御する。
選択制御部４０８は、選択部４０６，４１４それぞれの選択のタイミングを制御する。
ディジタル形式のメッセージシンボルｒ（ｔ）は、受信処理プログラム３０のフィルタ部４の乗算部４０２−１〜４０２−Ｍに入力される。
関数発生部４００−ｍそれぞれは、関数ｅ-j2πξmtを発生し、乗算部４０２−ｍに対して出力する。
なお、関数ｅ-j2πξmtにおいて、ｊは（−１）1/2であり、ξm（Ｈｚ）は、スペクトラム拡散された伝送信号における第ｍ番目のトーン(tone)の周波数であり、例えば、ξm＝（ｍ−１）／Ｔc（Ｈｚ）である。
乗算部４０２−ｍそれぞれは、直交変調器として動作し、Ａ／Ｄ２１２（図３）から入力された伝送信号ｒ（ｔ）と、関数発生部４００−ｍから入力された関数ｅ-j2πξmtとを複素乗算し、複素形式の乗算結果ｒ（ｔ）ｅ-j2πξmtを、ＬＰＦ４０４−ｍに対して出力する。
【００３２】
ＬＰＦ４０４−ｍそれぞれは、例えば、乗算部４０２−ｉから入力された乗算結果ｒ（ｔ）ｅ-j2πξmtを、時刻ｎＴs＋（ｌ−１）Ｔc＋τk,k,1から時刻ｎＴs＋ｌＴc＋τk,k,1までの間の積分を行う積分器により実現される。
この場合には、ＬＰＦ４０４−ｍそれぞれは、ｎ番目のメッセージシンボルｂk（ｎ）の復号のために、ｌ番目のチップのｍ番目のトーンの周波数成分ｒk,m,l（ｎ）を通過させ、選択部４０６−ｍに対して出力する。
選択部４０６−ｍは、選択制御部４０８の制御に従って、ＬＰＦ部４０４−ｍそれぞれにおける積分処理が完了したタイミング（ｔ＝Ｔs＋ｌＴc＋τk,k,1）で、ＬＰＦ４０４−ｍから入力された周波数成分ｒk,m,l（ｎ）を選択し、遅延部４２４−ｍ，１および受信信号行列作成部３４０に対して出力する。
【００３３】
遅延部４２４−（ｍ，Ｌ＋α）は、選択部４０６−ｍそれぞれから、ｍ番目のトーンの周波数成分ｒk,m,L+α（ｎ）それぞれが入力されるときに、Ｔcの遅延を与えた（Ｌ＋α−１）番目のチップの周波数成分ｒk,m,L+α（ｎ）を、レジスタ４４０−ｍ，Ｌ＋αそれぞれに対して、連続的に出力して記憶させる。
なお、他の遅延部４２４も同様に、対応するレジスタ４４０に対して、連続的に周波数成分ｒk,m,lを出力する、このように、Ｔcの間、連続的にレジスタ４４０に値を出力すると、フィルタ部４の動作が安定する。
また、遅延部４２４−（ｍ，Ｌ＋α）それぞれは、Ｔcの周期で、順次、選択部４０６−ｍそれぞれから入力される周波数成分ｒk,m,L+α（ｎ）に対して、Ｔcの遅延を与えて、次の段の遅延部４２４−（ｍ，Ｌ＋α−１）それぞれに対して出力する。
【００３４】
遅延部４２４−（ｍ，Ｌ＋α−１）〜４２４−（ｍ，２）それぞれは、前の段の遅延部４２４−（ｍ，Ｌ＋α）〜４２４−（ｍ，３）それぞれから、（Ｌ＋α−１）〜２番目の周波数成分ｒk,m,L+α-1（ｎ）〜ｒk,m,2（ｎ）それぞれが入力されるときに、Ｔcの遅延を与えたこれらの前の（Ｌ＋α−２）〜１番目の周波数成分ｒk,m,L+α-2（ｎ）〜ｒk,m,1（ｎ）を、レジスタ４４０−ｍ，ｌに対して出力して記憶させる。
また、遅延部４２４−（ｍ，Ｌ＋α−１）〜４２４−（ｍ，２）それぞれは、Ｔcの周期で、順次、前の段の遅延部４２４−（ｍ，Ｌ＋α）〜４２４−（ｍ，３）それぞれから入力される（Ｌ＋α）〜３番目の周波数成分ｒk,m,L+α（ｎ）〜ｒk,m,3（ｎ）に対して、Ｔcの遅延を与えて、次の段の遅延部４２４−（ｍ，Ｌ＋α−２）〜４２４−（ｍ，１）それぞれに対して出力する。
遅延部４２４−（ｍ，１）それぞれは、前の段の遅延部４２４−（ｍ，２）それぞれから、２番目の周波数成分ｒk,m,2（ｎ）それぞれが入力されるときに、Ｔcの遅延を与えたこれらの前の１番目の周波数成分ｒk,m,1（ｎ）を、レジスタ４４０−ｍ，１それぞれに対して出力して記憶させる。
【００３５】
レジスタ４４０−ｍ，ｌそれぞれは、遅延部４２４−ｍ，ｌから入力された周波数成分ｒk,m,l（ｎ）を保持し、乗算部４４２−ｍ，ｌそれぞれに対して出力する。
係数保持部４４４−ｍ，ｌそれぞれは、重み付け係数更新部３４２（図６）により設定された重み付け係数行列（Ｗk）の要素ｍ，ｌ（重み付け係数ｗk,m,l）それぞれを保持して、乗算部４４２−ｍ，ｌそれぞれに対して出力する。
【００３６】
乗算部４４２−（ｍ，Ｌ＋α）それぞれは、レジスタ４４０−（ｍ，Ｌ＋α）から入力された周波数成分ｒk,m,L+α（ｎ）それぞれと、重み付け係数ｗk,m,L+αと複素共役の数値ｗ*k,m,L+αそれぞれとを複素乗算し、加算部４２８−（ｍ，Ｌ＋α−１）それぞれに対して、乗算結果として出力する。
乗算部４４２−（ｍ，Ｌ＋α−１）〜４４２−（ｍ，１）それぞれは、周波数成分ｒk,m,L+α（ｎ）〜ｒk,m,1（ｎ）それぞれと、重み付け係数ｗk,m,L+α〜ｗk,m,2と複素共役の数値ｗ*k,m,L+α〜ｗ*k,m,1それぞれとを複素乗算し、加算部４２８−（ｍ，Ｌ＋α−１）〜４２４−（ｍ，１）それぞれに対して、乗算結果として出力する。
【００３７】
加算部４２８−（ｍ，Ｌ＋α−１）〜４２８−（ｍ，２）は、乗算部４４２−（ｍ，Ｌ＋α−１）〜４４２−（ｍ，２）それぞれから入力された乗算結果と、加算部４２８−（ｍ，Ｌ＋α）〜（ｍ，３）それぞれから入力された加算結果とを複素加算し、加算結果として、加算部４２８−（ｍ，Ｌ＋α−２）〜４２８−（ｍ，１）に対して出力する。
加算部４２８−（ｍ，１）は、乗算部４４２−（ｍ，１）から入力された乗算結果と、加算部４２８−（ｍ，２）から入力された加算結果とを複素加算し、加算結果として総和算出部４１２に対して出力する。
総和算出部４１２は、加算部４２８−（ｍ，１）から入力される加算結果の総和を算出し、選択部４１４に対して、複素形式のフィルタ出力データｄ'k（ｎ）として出力する。
選択部４１４は、総和算出部４１２が算出したフィルタ出力データｄ'k（ｎ）を選択し、復調部３２２（図６）に対して出力する。
【００３８】
受信信号行列作成部３４０は、ＬＰＦ４０４−ｍそれぞれが出力するｎ番目のシンボルを復号するための周波数成分の全て、つまり、ｒk,m,1（ｎ）〜ｒk,m,L（ｎ）と、ｒk,m,l（ｎ＋１）の一部（Ｌ＞αの場合；周波数成分ｒk,m,1（ｎ＋１）〜ｒk,m,α（ｎ＋１）は、周波数成分ｒk,m,L+1（ｎ）〜ｒk,m,L+α（ｎ）とも記載される）とから、（Ｌ＋α）×Ｍの受信信号行列Ｒk（ｎ）を作成し、重み付け係数更新部３４２に対して出力する。
重み付け係数更新部３４２は、例えば、Ｎ−ＬＭＳアルゴリズム(normalized least mean square algorithm)により、受信信号行列作成部３４０から入力された受信信号行列Ｒk（ｎ）を処理する。
重み付け係数更新部３４２は、この処理結果と、加算部３２０から入力される誤差データｅk（ｎ）とを用いて、重み付け係数行列（Ｗk）行列に含まれる重み付け係数ｗk,m,lを最適化し、よりよい特性で送信側装置２−ｋから受信した伝送信号ｒk（ｔ）から、メッセージシンボルｂk（ｎ）を復号できるようにする。
【００３９】
第１のホッピングパターン作成部３４４は、重み付け係数更新部３４２が更新した重み付け係数ｗk,m,lの内、ホッピングパターン対応部分４２２に対応する部分を取り出して、重み付け係数ｗk,m,1〜ｗk,m,Lを含むホッピングパターンＰkを作成し、ホッピングパターン送信部３４６に対して出力する。
第１のホッピングパターン送信部３４６は、ホッピングパターン作成部３４４から入力されたホッピングパターンＰkを示すメッセージシンボルｂk（ｎ）を、受信側装置３−ｋにおいて実行される送信処理プログラム２２（図４）に対して出力し、Ａ／Ｄ２１２、ＲＦ２０８およびアンテナ２１０を介して、送信側装置２−ｋに対して送信させる。
【００４０】
復調部３２２は、フィルタ部４からのフィルタ出力データｄ'k（ｎ）に対してシグナム関数(ｓｇｎ（ｘ）；符号関数とも呼ばれる(signum function)）を用いた処理を行い、この処理結果として得られる複素形式の参照データ(reference data)ｄ"kを、遅延部３２４および乗算部３２６に対して出力する。
なお、シグナム関数ｓｇｎ（ｘ）は、ｘが正（ｘ＞０）ならば＋１を、ｘが負（ｘ＜０）ならば−１を、ｘ＝０のときには、０，＋１または−１を適当に返す関数として定義される。
また、通常、ノイズによりｘ＝０とはなり得ないので、ｘ＝０の場合にシグナム関数が返す値を定義する必要は、実質上ない。
遅延部３２４は、復調部３２２から出力された参照データｄ"k（ｎ）を、Ｔsだけ遅延させ、乗算部３２６に対して出力する。
なお、通信システム１の性能評価として後に議論するように、フィルタ部４の重み付け係数の調整（トレーニング）を、送信側装置２とフィルタ部４とに予め記憶されている既知データ（パイロット）で行う場合には、ここで述べた復調部３２２および遅延部３２４による処理（差動復号処理）は不要である。
この場合には、受信側装置３においては、参照データｄ"k（ｎ）が復調されたメッセージシンボルｂk（ｎ）とされる。
【００４１】
乗算部３２６は、復調部３２２から入力された参照データｄ"k（ｎ）と、遅延部３２４により遅延された参照データｄ"k（ｎ−１）とを乗算し、メッセージシンボルｂk（ｎ）を復号して、受信側装置３−ｋに接続されたネットワークなどに対して出力する。
加算部３２０は、復調部３２２から出力された参照データｄ"k（ｎ）から、処理結果データフィルタ部４から出力されたフィルタ出力データｄ'k（ｎ）を減算し、誤差データｅk（ｎ）を作成し、重み付け係数更新部３４２に対して出力する。
【００４２】
［送信側装置２−ｋと受信側装置３−ｋとの間の通信処理］
以下、通信システム１（図１）において、ペアとしてメッセージシンボルｂk（ｎ）の伝送を行う送信側装置２−ｋと受信側装置３−ｋとの間の通信処理を説明する。
【００４３】
［送信側装置２−ｋ］
まず、送信側装置２−ｋにおける処理を説明する。
送信側装置２−ｋには、ネットワークなどから入力されたメッセージシンボルｂk（ｎ）が、送信処理プログラム２２（図４）の乗算部２２２に対して入力される。
乗算部２２２および遅延部２２４は、入力されたメッセージシンボルｂk（ｎ）を処理し、差動符号化複素シンボルｄk（ｎ）を作成し、遅延部２２４に対して出力する。
差動符号化複素シンボルｄk（ｎ）は、ｎ番目に入力されたメッセージシンボルｂk（ｎ）と、（ｎ−１）番目に作成された差動符号化複素シンボルｄk（ｎ−１）(differentially encoded complex symbol)とにより、ｄk（ｎ）＝ｂk（ｎ）ｄk（ｎ−１）と定義される。
【００４４】
一方、ホッピングパターン設定部２４２は、ホッピングパターンＰkの初期値、あるいは、通信相手の受信側装置３−ｋにより更新され、ホッピングパターン受信部２４０によって受信されたホッピングパターンＰkを、周波数シンセサイザ部２４４に対して設定する。
周波数シンセサイザ部２４４は、設定されたホッピングパターンＰkに従って、下式２に定義されるシグニチャ波形信号ｃk（ｔ）を作成し、乗算部２２６に対して出力する。
【００４５】
【数２】
【００４６】
式２においては、Ｔcは、図５に示したチップの時間長を示し、Ｔc＞ｔ＞０であり、αk,l（ｔ）は、ｌ番目のチップ波形を定義し、下式３により定義される。
【００４７】
【数３】
【００４８】
式３における矩形関数ｇ（ｔ）(rectangular function)は、下式４により定義される。
【００４９】
【数４】
【００５０】
一方、送信側装置２−ｋにおいてメッセージシンボルｂk（ｎ）のスペクトラム拡散のために用いられる周波数ホッピングパターンＰkは、既に述べたように、下式５に示すＭ×Ｌ行列として定義されうる。
なお、下式５において、Ｌは、図５に示した１つのメッセージシンボルに含まれるチップ数であり、Ｍは、周波数ホッピングに用いられるトーンの数である。
【００５１】
【数５】
【００５２】
乗算部２２６は、ホッピングパターン設定部２４２から入力されたシグニチャ波形信号ｃk（ｔ）と、乗算部２２２から入力された差動符号化複素シンボルｄk（ｎ）とを乗算し、下式６により定義される伝送信号ｓk（ｔ）を乗算結果として作成し、Ｄ／Ａ２０６に対して出力する。
Ｄ／Ａ２０６、ＲＦ２０８およびアンテナ２１０（図３）は、入力された伝送信号ｓk（ｔ）を、通信相手の受信側装置３−ｋに対して送信する。
【００５３】
【数６】
【００５４】
なお、式６において、Ｔsは、図５に示したメッセージシンボルｂk（ｎ）の符号時間長であり、ＬＴs＝Ｔcである。
また、式６において、差動符号化複素シンボルｄk（ｎ）＝ｂk（ｎ）・ｄk（ｎ−１）であって、ｎＴs＞ｔ＞（ｎ−１）Ｔsの間に送信される差動符号化複素シンボルを示す。
また、メッセージシンボルｂk（ｎ）は、上述の通り、例えば、ＱＰＳＫ方式による変調を前提として作成される。
【００５５】
［送信側装置２−ｋ，受信側装置３−ｋ間の伝送路］
次に、図１などに示した送信側装置２−ｋが受信する目的外信号を説明する。
通信システム１においては、各ペアにおいて、独立に伝送信号が伝送される。
このような場合においては、受信側装置３−ｋが受信する送信側装置２−１〜２−（ｋ−１），２−（ｋ＋１）〜２−Ｋからの伝送信号は、図２に示した通りとなる。
つまり、受信側装置３−ｋは、通信相手の受信側装置３−ｋからの伝送信号の他に、他、他のペアの送信側装置２−ｋ'からの不要信号と、ノイズとを受信してしまう。
【００５６】
なお、図２においては、ｈk',k（ｔ）は、送信側装置２−ｋ'から受信側装置３−ｋまでの無線伝送路が、送信側装置２−ｋ'から受信側装置３−ｋへの伝送信号に与える複素形式のインパルス応答関数を示し、下式７により定義される。
また、図２においては、ＡＷＧＮは、受信側装置３−ｋがこれらの伝送信号とともに受信する加法性白色ガウス雑音(additive white Gaussian noise)を示す。
なお、式７においては、ｈk,k',iは、ｉ番目の伝送路に定義される複素利得定数(complex gain constant)であり、τk',k,i（Ｔc＞τk',k,i＞０）は、ｉ番目の伝送路に生じる遅延である。
また、式７において、Ｉk',kは、送信側装置２−ｋから受信側装置３−ｋへの無線伝送路に含まれるパスの数である。
【００５７】
【数７】
【００５８】
受信側装置３−ｋが受信する伝送信号ｒk（ｔ）信号は、下式８−１，８−２により定式化される。
【００５９】
【数８】
【００６０】
［受信側装置３−ｋ］
次に、受信側装置３−ｋにおける処理を説明する。
受信側装置３−ｋにおいて、ＲＦ２０８（図３）は、式８−１，８−２に示したような伝送信号ｒk（ｔ）を、アンテナ２１０を介して受信し、ＤＳＰ２０２などが処理可能なベースバンドあるいは中間処理周波数の伝送信号ｓk（ｔ）に変換して、Ａ／Ｄ２１２に対して出力する。
Ａ／Ｄ２１２は、ＲＦ２０８から入力された伝送信号ｒk（ｔ）を、ディジタル形式の伝送信号ｒk（ｔ）に変換し、ＤＳＰ２０２などに対して出力する。
受信側装置３−ｋのＤＳＰ２０２などにおいては、受信処理プログラム３０（図６〜図８）が実行されている。
【００６１】
受信処理プログラム３０のフィルタ部４において、乗算部４０２−ｍは、入力された伝送信号ｒk（ｔ）に対して、関数ｅ-j2πξmtを乗算し、乗算結果ｒ（ｔ）ｅ-j2πξmtを、ＬＰＦ４０４−ｍに対して出力する。
ＬＰＦ４０４−ｍそれぞれは、乗算結果ｒ（ｔ）ｅ-j2πξmtを、下式９−１，９−２に示すように、ｎＴs＋（ｌ−１）Ｔc＋τk',k,1〜ｎＴs＋ｌＴc＋τk',k,1の間、順次、積分し、重み付け部４２０に対して出力する。
ＬＰＦ４０４−ｍによる積分により、下式９−１，９−２に示すように、伝送信号ｒk（ｔ）に含まれるｍ番目のトーンの成分それぞれが分離される。
【００６２】
【数９】
【００６３】
なお、既に述べたように、式９−１，９−２において、Ｌ＋α≧ｌ≧１であり、ξm（Ｈｚ）は、スペクトラム拡散された伝送信号における第ｍ番目のトーンの周波数であり、ξm＝（ｍ−１）／Ｔc（Ｈｚ）である。
受信信号行列作成部３４０は、時間長ｔ（ｎＴs＋（Ｌ＋α）Ｔc＋τk',k,1＞ｔ＞ｎＴs＋τk',k,1）において得られた周波数成分ｒk,m,l（ｎ），ｒk,m,l（ｎ＋１）から、下式１０に定義される受信信号行列Ｒk（ｎ）を作成する。
【００６４】
【数１０】
【００６５】
一方、フィルタ部４から出力されるフィルタ出力データｄ'k（ｎ）は、下式１１により定義される。
なお、式１１において、Ｈは、行列の複素共役および転置を示し、ｔｒは、行列のトレース(trace)を示す。
【００６６】
【数１１】
【００６７】
復調部３２２は、フィルタ出力データｄ'k（ｎ）に対して、下式１２に示すように、シグナム関数を用いた処理を行い、参照データｄ"k（ｎ）を作成する。
なお、式１２において、sgnは、シグナム関数を示し、Re[ｘ]は、複素数ｘの実数成分を示し、Im［ｘ］は、複素数ｘの虚数成分を示す。
【００６８】
【数１２】
【００６９】
乗算部３２６は、ｎ番目の参照データｄ"k（ｎ）と、（ｎ−１）番目の参照データｄ"k（ｎ）とを、下式１３−１〜１３−３に示すように複素乗算し、メッセージシンボルｂ'k（ｎ）を得る。
【００７０】
【数１３】
【００７１】
加算部３２０は、復調部３２２から出力された参照データｄ"k（ｎ）から、フィルタ部４から出力されたフィルタ出力データｄ'k（ｎ）を減算し、下式１４により定義される誤差データｅk（ｎ）を作成し、重み付け係数更新部３４２に対して出力する。
誤差データｅk（ｎ）は、その作成方法から明らかなように、参照データｄ"k（ｎ）とフィルタ出力データｄ'kとの誤差を示し、重み付け係数更新部３４２は、この誤差データｅk（ｎ）の値が小さくなるように、つまり、参照データｄ"k（ｎ）の値とフィルタ出力データｄ'kの値とが近づくように、重み付け係数を更新し、最適化する。
【００７２】
【数１４】
【００７３】
重み付け係数更新部３４２は、式１５により定義され、フィルタ部４によるｎ番目のメッセージシンボルｂk（ｎ）に対する処理のために用いられている重み付け係数行列Ｗk（ｎ）を、下式１６に示すように、受信信号行列Ｒk（ｎ）と、誤差データｅk（ｎ）とを用いて更新し、次の（ｎ＋１）番目以降のメッセージシンボルｂkの処理において用いられる重み付け係数行列Ｗk（ｎ＋１）を作成し、フィルタ部４の係数設定部４１０およびホッピングパターン作成部３４４に対して出力する。
【００７４】
【数１５】
【００７５】
【数１６】
【００７６】
なお、式１５における‖Ｒk（ｎ）‖Fは、下式１７により定義される受信信号行列Ｒk（ｎ）のフロベニウスノルム(Frobenius norm)を示す。
【００７７】
【数１７】
【００７８】
係数設定部４１０は、重み付け係数更新部３４２により重み付け係数行列Ｗk（ｎ＋１）が更新されるたびに、例えば、フィルタ部４に入力されるメッセージシンボルの境界で、係数乗算部４４−（ｍ，ｌ）の係数保持部４４４−ｍ，ｌそれぞれに、新たな重み付け係数行列Ｗk（ｎ＋１）の要素ｍ，ｌ（重み付け係数ｗk,m,l（ｎ））を設定する。
なお、重み付け係数行列Ｗkの初期値としては、例えば、下式１８に定義される重み付け係数行列Ｗk（０）が用いられる。
なお、式１８においては、Ｔは、行列の転置を示し、０α×MＴは、α×Ｍサイズの零行列を示す。
【００７９】
【数１８】
【００８０】
フィルタ部４は、以上説明されたように更新された重み付け係数行列Ｗk（ｎ＋１）を用いて、次の（ｎ＋１）番目の伝送信号ｒk（ｔ）に対するフィルタリングを行い、復号処理部３２は、フィルタ部４が出力するフィルタ出力データｄ'k（ｎ＋１）を処理して、送信側装置２−ｋにおいて実行される送信処理プログラム２２が処理するメッセージシンボルｂk（ｎ）に対応するメッセージシンボルｂ'k（ｎ）を復号する。
【００８１】
［ホッピングパターンＰkのフィードバック］
以下、受信側装置３−ｋから送信側装置２−ｋへのホッピングパターンＰkのフィードバックの処理を説明する。
受信側装置３−ｋ上で実行される受信処理プログラム３０のホッピングパターン作成部３４４は、重み付け係数更新部３４２から入力された重み付け係数行列Ｗkのホッピングパターン対応部分４２２（図７）に対応する一部を、下式１９−１，１９−２に示すように取り出して、新たなホッピングパターンＰk（λ）を作成し、ホッピングパターン送信部３４６に対して出力する。
なお、以下、本文中においては、ホッピングパターンＰk（λ）を、その（λ）を除いて、ホッピングパターンＰkとも記す。
【００８２】
【数１９】
【００８３】
なお、式１９−１，１９−２には、時刻ｔ＝λＴf＋Δk＋αＴc＋τk,k,1においてホッピングパターンＰkが受信側装置３−ｋから送信側装置２−ｋにフィードバックされる場合が例示されている。
また、式１９−１，１９−２において、Ｎf≧λ≧１であり、Ｎfは、フィードバックの繰り返し回数であり、Ｔfは、フィードバックの時間間隔であり、Δk（Ｔf≧Δk≧０）は、フィートバックタイミングに対して予め決められたオフセット時間である。
なお、式１９−１，１９−２においては、受信側装置３−ｋから送信側装置２−ｋへの伝送遅延などは無視されている。
【００８４】
また、式１９−１，１９−２において、下式２０で示される記号は、下式２１により定義される。
式２１において、｛ｑ｝は、ｑ以下の最大の正の整数を示す。
【００８５】
【数２０】
【００８６】
【数２１】
【００８７】
ホッピングパターン送信部３４６は、ホッピングパターン作成部３４４から入力された新たなホッピングパターンＰkを、Ａ／Ｄ２１２、ＲＦ２０８およびアンテナ２１０（図３）を介して、図２に示したように、送信側装置２−ｋに対して送信させる。
送信側装置２−ｋにおいて実行される送信処理プログラム２２において、ホッピングパターン受信部２４０は、受信側装置３−ｋからホッピングパターンＰkを受信し、ホッピングパターン設定部２４２に対して出力する。
【００８８】
ホッピングパターン設定部２４２は、周波数シンセサイザ部２４４に対してホッピングパターンＰkを設定し、このホッピングパターンＰkに従ってシグネチュア波形信号ｃk（ｔ）を作成させ、メッセージシンボルｂk（ｎ）のスペクトラム拡散を行わせる。
なお、周波数シンセサイザ部２４４に設定されるホッピングパターンＰkの初期値Ｐk（０）は、以上説明したホッピングパターンＰkの更新により、順次、最適化されるので、例えば、予め実験によって決められた値であっても、ランダムな値であってもよい。
【００８９】
以上説明したように構成された通信システム１の送信側装置２−ｋおよび受信側装置３−ｋの間のデータ伝送においては、ＩＳＩ(InterSymbol Interference)およびＭＡＩ(Multiple Access Interference)の最小化が達成される。
また、送信側装置２−ｋのホッピングパターンＰkの更新により、参照データｄ"k（ｎ）において、更新に伴ったＭＭＳＥ(minimum mean-squared error)が達成される。
従って、以上説明したホッピングパターンＰkの更新によれば、送信側装置２−ｋおよび受信側装置３−ｋの間で、極めて小さいビットエラーレート（ＢＥＲ; bit error rate）のデータ伝送が実現される。
【００９０】
［送信側装置２−ｋ，受信側装置３−ｋの全体的動作］
以下、第１の通信システム１における送信側装置２−ｋと受信側装置３−ｋとの間のデータ伝送およびホッピングパターンＰkのフィードバックおよび更新の全体的な動作を説明する。
図９は、図１などに示した送信側装置２−ｋと受信側装置３−ｋとの間のデータ伝送およびホッピングパターンＰkのフィードバック（Ｓ１０）を示す通信シーケンス図である。
ステップ１００−１（Ｓ１００−１）に示すように、送信側装置２−ｋから受信側装置３−ｋに対して、複数回、伝送信号ｓk（ｔ）が送信される。
ステップ１０２−１（Ｓ１０２−１）において、受信側装置３−ｋは、式１９−１，１９−２を参照して説明した時間間隔で、重み付け係数行列ＷkおよびホッピングパターンＰkの更新を行う。
【００９１】
ステップ１０４−１（Ｓ１０４−１）において、受信側装置３−ｋは、更新したホッピングパターンＰkを、送信側装置２−ｋに対して送信し、フィードバックする。
ステップ１０６−１（Ｓ１０６−１）において、送信側装置２−ｋは、受信側装置３−ｋから受信したホッピングパターンＰkにより、それ以前のホッピングパターンＰkを更新し、それ以降のスペクトラム拡散処理に用いる。
以上のような処理が、送信側装置２−ｋと受信側装置３−ｋとの間で、例えば、Ｎf回、繰り返される。
【００９２】
[変形例]
以下、通信システム１（図１など）の変形例を説明する。
送信側装置２−ｋと受信側装置３−ｋとの間で、Ｎf回のホッピングパターンＰkのフィードバックおよび更新が行われる場合が例示されたが、例えば、このフィードバックおよび更新は、回数を制限せず、一定の時間間隔、あるいは、不定期に実行されてもよい。
また、図６に点線で示すように、受信処理プログラム３０に、伝送信号ｒk（ｔ）の信号強度、あるいは、ＳＮ(signal noise)比を測定する品質測定部３６０を追加し、更新処理部３４が、送信信号の品質が、一定水準よりも低下したときに、ホッピングパターンＰkのフィードバックおよび更新を行って、伝送信号の品質を向上させるように、受信処理プログラム３０を構成してもよい。
【００９３】
また、メッセージシンボルｂk（ｎ）が誤り検出符号を含むときに、図６に点線で示すように、受信処理プログラム３０に、復号により得られたメッセージシンボルｂ'k（ｎ）の誤り率を測定する誤り率測定部３６２を追加し、メッセージデータｂ'k（ｎ）の誤り率が一定以上になったときに、更新処理部３４が、ホッピングパターンＰkのフィードバックおよび更新を行って、誤り率を低下させるように、受信処理プログラム３０を構成してもよい。
また、以上、通信システム１において、送信側装置２および受信側装置３が、周波数ホッピングによりメッセージシンボルｂk（ｎ）のスペクトラム拡散を行う場合を具体例としたが、送信側装置２および受信側装置３が、例えば、２つの時間領域あるいは周波数成分を成分とするホッピングパターンを用い、このようなホッピングパターンの更新およびフィードバックを行うように変更することも可能である。
また、以上、通信システム１において、Ｎ−ＬＭＳアルゴリズムにより重み付け係数行列Ｗkが最適化され、ホッピングパターンＰkが更新される場合を具体例としたが、更新のための最適化アルゴリズムは、通信システム１の構成、用途およびＤＳＰ２０２などの性能に応じて、適宜、別のアルゴリズムに変更することができる。
【実施例】
【００９４】
以下、上述した本願にかかる通信システムの一実施例として、通信システム１により、どのように送信側装置２−ｋおよび受信側装置３−ｋの間の伝送特性が向上するかを、具体例を挙げて説明する。
まず、ホッピングパターンＰkの初期値として、非特許文献３において提案された周波数ホッピングコード、および、長さＬのＭ個のゴールド系列(M Gold sequence)を用いたＬ＝７，Ｍ＝８のホッピングパターンＰk（０）を用いる。
このホッピングパターンＰk（０）の周波数ホッピングコードｙkは、下式２２−１，２２−２により定義される。
【００９５】
【数２２】
【００９６】
式２２において、β＝[β0，β1，β2，・・・，βL-1]であり、βは、ＧＦ（Ｍ＝２3）の初期要素であり、ｘk，γk∈ＧＦ（２3）であり、ｌは、全ての要素が１の長さＬの列ベクトルである。
また、式２２において、下式２３で示される記号および「・」は、それぞれＧＦ（２3）に対する加算と乗算とを示す。
【００９７】
【数２３】
【００９８】
ｋ番目の信号に対するｘk，γkの値は、（ｋ−１）＝γk＋ｘkのように求められる。
Ｌ×Ｍ行列Ｖkの（ｌ，ｍ）の要素ｖk,l,mは、下式２４により定義される。
【００９９】
【数２４】
【０１００】
ここで、それぞれＭ個のゴールド系列をその対角に含むＭ個の対角行列のセットＺ0，Ｚ1，・・・ＺM-1が定義されると、初期ホッピングパターンＰk（０）は、Ｐk（０）＝ＺxkＶkと定義される。
例えば、ｋ＝２のときには、ｙ2，Ｖ2，Ｚxk=2，Ｐk（０）は、下式２５〜２７，２８−１，２８−２に示す通りとなる。
【０１０１】
【数２５】
【０１０２】
【数２６】
【０１０３】
【数２７】
【０１０４】
【数２８】
【０１０５】
図１０は、通信システム１の性能を評価するための無線伝送路のモデルを示す図である。
また、通信システム１の性能を評価するために、図１０に示したように、指数関数的な減衰特性を示す６パス(six path)モデルが前提とされた（全てのｋ，ｋ'について、Ｉk',k＝６）。
図１０に示されるように、相対信号強度(relative intensities)｜ｈk',k,i｜は、２０ｌｏｇ10｜ｈk',k,i+1｜／｜ｈk',k,i｜＝−３ｄＢである（但し、ｉ＝１，２，・・・，Ｉk',k−１））。
【０１０６】
無線伝送路遅延(path delays)τk',k,iは、τk',k,i+1−τk',k,i＝（Ｌ＋１）Ｔc／１６（≒Ｔs／１６；Ｌ＝７の場合）であり、全てのｋ'，ｋについてのτk',k,1、および、全てのｋ'，ｋ，ｉについてのθk,k,i+1は、相互に統計的に独立であり、それぞれ［０，Ｔ）および［０，２π）の区間で一様に分布するランダムな値である(uniformly distributed random variables in the interval of [0,T) and [0,2π))。
なお、前提の単純化のために、以上説明したように、振幅減衰を、全てのｋ'，ｋについて同じ−３ｄＢとし、全てのｋ'，ｋ，ｉについてτk',k,1，θk,k,i+1を独立としたことにより、通信システム１における無線伝送路の条件は、非常に厳しくなる。
【０１０７】
通信システム１においては、送信側装置２から受信側装置３に対して、重み付け係数行列（Ｗk）の一部を、ホッピングパターンＰkとしてフィードバックし、送信側装置２において、実際の無線伝送路の条件に対して適切なシグニチャ波形信号ｃk（ｔ）が作成できるようになるまで、初期トレーニング期間(initial training period)が必要とされる。
通信システム１においては、初期トレーニング期間は、上述のように、ｔ＜（Ｎf＋１）Ｔf＋Δk＋τk,k,1とされている。
【０１０８】
以下に示す通信システム１における定常期間の(steady)ビットエラーレート（ＢＥＲ）は、この初期トレーニング期間以降に得られ、定常期間(steady period)においては、受信側装置３−ｋ側における重み付け係数行列Ｗkのみが行われ、送信側装置２−ｋに対するホッピングパターンＰkのフィードバックは行われない。
また、重み付け係数行列Ｗkの更新に用いられる参照データｄ"kは、初期トレーニング期間において、ｄ"k＝ｄkとされ、このことは、送信側装置２に、初期トレーニング期間において用いられるパイロットデータシンボルが記憶され、記憶されたパイロットデータシンボルが、初期トレーニング期間において用いられることを意味する。
ビットエラーレート特性(BER performance)は、ランダムに選択された値τk',k,1，θk,k,i+1に少し依存するので、以下の図に示されたグラフの点は、５回のシミュレーションで得られた値の平均値を示す。
これら以外の前提は、これらの前提とともに、下表１に示されている。
【０１０９】
【表１】
【０１１０】
［シミュレーションによる性能評価結果］
以下、通信システム１の性能を計算機シミュレーションによって評価した結果を説明する。
計算機シミュレーションにより、通信システム１のビットエラーレート特性と、従来のゴールド系列(Gold sequence)によるＤＳ−ＣＤＭＡを採用し、マッチドフィルタ(matched filter)を用い、ＲＡＫＥ合成方法(RAKE combining method)を用い、または、用いない通信システムのビットエラーレート特性と、ＦＣＳＳ／ＣＤＭＡ方式を採用した通信システムのビットエラーレート特性とが比較された。
【０１１１】
図１１は、通信システム１において、アクティブな伝送信号ｓk（ｔ）の数に対するビットエラーレート特性のグラフを示す図である。
図１２は、Ｋ＝３２のときにＥb／Ｎoに対するビットエラーレート特性のグラフを示す図である。
図１３は、初期ホッピングパターン、更新されたホッピングパターン、および、これらの電力スペクトラム(power spectra)をグラフ形式で示す図である。
なお、図１３においては、トーンレベルｐk,l,mは、その絶対値｜ｐk,l,m｜により示されている。
【０１１２】
図１１を参照すると分かるように、従来のＤＳ−ＣＤＭＡを採用した通信システムにおいては、アクティブな伝送信号ｓk（ｔ）の数が多くなるにつれ、ビットエラーレートは、急速に増加する。
これに対して、α＝７，Ｎf＝１０とした通信システム１において、アクティブな伝送信号ｓk（ｔ）の数の増加に対して、最も緩やかにエラーレートが増加してゆく。
また、図１２を参照すると分かるように、ＦＣＳＳ／ＤＳ−ＣＤＭＡ（α＝３１，Ｎf＝１０）を採用したシステムにおいてと比べて、通信システム１（α＝７，Ｎf＝１０）においては、ビットエラーレートが１０-3の場合に、３ｄＢの利得が得られた。
また、図１３（ｃ）を参照すると分かるように、ホッピングパターンの初期値Ｐk（０）は、チップそれぞれにおいて１つのトーンを含むが、更新されたホッピングパターンにおいては、チップそれぞれにおいて、複数のトーンを含む。
【０１１３】
［第２の実施形態］
まず、本願第２の実施形態として示す第２のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式の説明に先立ち、その理解を助けるために、第1の実施形態として示した第1のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式において改良すべき点を説明する。
【０１１４】
［第２の通信システム５］
図１４は、本願第２の実施形態が適用される第２の通信システム５の構成を例示する図である。
図１４に示すように、第２の通信システム５は、複数の送信側装置２が、第１の通信システム１（図１）における受信側装置３に対応し、送信側装置２および受信側装置３と同様なハードウェア構成を有する１つ以上の基地局（ＢＳ；Base Station）６にアクセスし、伝送信号を伝送するように構成されている。
【０１１５】
以上説明した第1のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式においては、伝送信号と、妨害信号（ある送信側装置２と受信側装置３とのペアにおける他のペアからの目的外の伝送信号）およびノイズとの比（ＳＩＮＲ;Signal-to-Interference plus Noise Ratio)および受信された伝送信号から復号されるデータにおけるビットエラー率（ＢＥＲ; Bit Error Ratio）が著しく改善された。
しかしながら、第1のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式においては、送信側装置２が送信する伝送信号におけるピーク電力と平均電力との比率（ピーク・平均値比；ＰＡＲ(Peak-to-Average Ratio））は制御の対象とされていない。
このピーク・平均値比ＰＡＲが大きいと、送信側装置２における電力消費が多くなる。
一方、無理にピーク・平均値比ＰＡＲを小さくしてしまうと、一般に、図１４に示した通信システム５におけるように、複数の送信側装置２が１つの通信システム５に対してアクセスするようなときには、ビットエラー、および、１つの通信システム５にアクセスしうる送信側装置２の数（ユーザ数; User Capacity）といったシステムとしての性能を制限する原因となりうる。
従って、ＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式においては、ビットエラー、および、送信側装置２の数に影響を与えないような伝送信号のピーク・平均値ＰＡＲの制御が重要である。
【０１１６】
以下に説明する本願第２の実施形態（第２のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式）は、第１のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式を改良し、図１４に示した第２の通信システム５において、送信側装置２と通信システム５（受信側装置３）との間で、第１のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式におけるホッピングパターンの漸進的な最適化と同様に、イタレイティブ(Iterative)なピーク・平均値比ＰＡＲの制御を行えるように構成されている。
なお、以下に説明する本願第２の実施形態は、図１４に示した第２の通信システム５に示した第１の通信システム１の他に、図１に示した第１の通信システム１にも適用されうることは言うまでもない。
【０１１７】
本願第２の実施形態（第２のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式）は、例えば、通信システム１，５において、送信側装置２が、第１の送信処理プログラム２２（図４）を、図１５を参照して後述する第２の送信処理プログラム４０に置換して実行し、さらに、受信側装置３が、第１の受信処理プログラム３０を、図１６に示す第２の受信処理プログラム５０に置換して実行し、あるいは、基地局６が受信処理プログラム５０を実行することにより実現される。
なお、以下の説明においては、第２のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式が、第２の通信システム５に適用される場合が具体例とされる。
また、説明の重複を避けるために、第２の実施形態においては、第１の実施形態と第２の実施形態との差分が主に説明される。
【０１１８】
［第２の通信システム５内の送信側装置２および基地局６のプログラム］
図１５は、図１４に示した送信側装置２および基地局６において実行される第２の送信処理プログラム４０の構成を示す図である。
図１６は、図１４に示した送信側装置２および基地局６において実行される第２の受信処理プログラム５０の構成を例示する図である。
図１５に示すように、第２の送信処理プログラム４０は、第１の送信処理プログラム２２（図４）のホッピングパターン受信部２４０およびホッピングパターン設定部２４２を、それぞれこれらと同様な動作を行う第２のホッピングパターン受信部４００および第２のホッピングパターン設定部４０２に置換した構成を採る。
第１のホッピングパターン受信部２４０および第１のホッピングパターン設定部２４２と、第２のホッピングパターン受信部４００および第２のホッピングパターン設定部４０２との違いは、第１のホッピングパターン受信部２４０および第１のホッピングパターン設定部２４２が、ピーク・平均値比ＰＡＲを制御するための処理を受けていないホッピングパターンＰk（上式５などを参照）取り扱い、第２のホッピングパターン受信部４００および第２のホッピングパターン設定部４０２が、図１６を参照して後述するピーク・平均値比ＰＡＲを制御するための処理を受けたホッピングパターンＰ”kを取り扱うことである。
【０１１９】
図１６に示すように、第２の受信処理プログラム５０は、第１の受信処理プログラム３０（図７）の第１のホッピングパターン作成部３４４および第１のホッピングパターン送信部３４６を、更新処理部５２に置換した構成を採る。
つまり、第２の受信処理プログラム５０においては、第１の受信処理プログラム３０における第１のホッピングパターン作成部３４４および第１のホッピングパターン送信部３４６は、第２のホッピングパターン作成部５２０および第２のホッピングパターン送信部５２８に置換され、さらに、第２のホッピングパターン作成部５２０と第２のホッピングパターン送信部５２８との間に、ピーク・平均値比（ＰＡＲ）計算部５２２、ＰＡＲ制御部５２４および量子化部５２６が付加される。
なお、第１のホッピングパターン送信部３４６と、第２のホッピングパターン送信部５２８との差は、第１のホッピングパターン送信部３４６がピーク・平均値比（ＰＡＲ）が制御されていないホッピングパターンＰkを送信し、第２のホッピングパターン送信部５２８は、ＰＡＲが制御されたホッピングパターンＰ”k（λ）を送信することである。
なお、第２の実施形態において、λは、図２０を参照して後述するループ回数を示し、以下、ホッピングパターンＰ”k（λ）を、その（λ）を除いてホッピングパターンＰ”kとも記す。
【０１２０】
第２のホッピングパターン作成部５２０は、第１のホッピングパターン作成部３４４（図６）と同様に、予め決められたタイミングで、第１の受信処理プログラム３０のフィルタ部４（図７）の重み付け係数行列Ｗkの内、ホッピングパターン対応部分４２２に対応する要素を取り出す。
あるいは、ホッピングパターン作成部５２０は、図１６に点線を付して示すように、重み付け係数更新部３４２が重み付け係数ｗkを更新するたびに、更新された重み付け係数ｗkの内、ホッピングパターン対応部分４２２に対応する要素を取り出す。
ホッピングパターン作成部５２０は、上述のように取り出した重み付け係数ｗkの要素から、第１の受信処理プログラム３０におけるホッピングパターン作成部３４４（図６）と同様に、フィルタ部４または重み付け係数更新部３４２から入力された重み付け係数行列Ｗkのホッピングパターン対応部分４２２（図７）に対応する一部を、上式１９−１，１９−２に示すように取り出して、新たなホッピングパターンＰkを作成し、ホッピングパターン送信部３４６に対して出力する。
【０１２１】
ＰＡＲ計算部５２２は、ＰＡＲ制御部５２４から入力された重み付け係数ｗkの要素からＰＡＲξkを計算する。
ここで、下式２９におけるシグニチャ波形信号ｃk（ｔ）は、上式２により与えられ、上式２におけるｌ番目のチップ波形αk,l（ｔ）は、重み付け係数ｗkの要素ｐkに対して上式３を適用することにより得られる。
つまり、ＰＡＲ計算部５２２は、第１のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式におけるように、ホッピングパターン作成部５２０が取得した重み付け係数ｗkの要素から、ＰＡＲの制御のための調整が行われずにホッピングパターンＰ’kが作成され、送信側装置２において用いられたときに、送信側装置２が送信する伝送信号に生じるＰＡＲξkを、式２，式３および下式２９などに基づいて算出する。
【０１２２】
【数２９】
【０１２３】
ＰＡＲ制御部５２４は、ＰＡＲ計算部５２２が算出したＰＡＲの値に基づいて、ＰＡＲ計算部５２２から入力されたホッピングパターンＰkを調整してホッピングパターンＰ’k（λ）を作成する（以下、ホッピングパターンＰ’k（λ）を、その（λ）を除いて、ホッピングパターンＰ’kとも記す）。
つまり、ＰＡＲ制御部５２４は、ホッピングパターンＰ’kを用いた送信側装置２が作成した伝送信号のＰＡＲの値が、通信システム１，５（図１，図１４）における伝送信号の伝送に悪影響を与えないように予め決められたＰＡＲの値より小さくなるように、あるいは、伝送信号の伝送に悪影響を与えない範囲で最少となるように、作成したホッピングパターンＰkの要素の値を調整して、ホッピングパターンＰ’kとする。
【０１２４】
さらに具体的にＰＡＲ制御部５２４の処理を説明する。
ホッピングパターンＰk（Ｐ’k）は、上述のように行列（式１９−１，１９−２）の形式で表される。
なお、単純なＦＨ信号（周波数の異なるトーンが各チップに等しい振幅レベルでひとつだけ存在するようなＦＨ信号）は、最善のＰＡＲ（＝０ｄＢ）を与えるが、非同期伝送や、マルチパスが存在する無線伝送路を介した伝送信号の伝送には必ずしも向いておらず、ＭＡＩおよびＩＳＩの原因となってしまう。
【０１２５】
基地局６おけるホッピングパターンＰ’kの更新は、ＭＡＩおよびＩＳＩに強いホッピングパターンＰ’k（０）初期値とし、基地局６から送信側装置２へのλ回目のホッピングパターンＰ’kのフィードバックにおいて、直前のホッピングパターンＰ’k（λ−１）に近似し、直前のホッピングパターンＰ’k（λ−１）よりも小さなＰＡＲを与える次のホッピングパターンＰ’k（λ）を探すことにより行われる。
なお、基地局６が更新したホッピングパターンＰ’k（λ）は、送信側装置２において用いられると、ＰＡＲ制御部５２４で制御される前のホッピングバターンＰkよりも伝送信号に、より少ないＰＡＲを与えるが、そのＭＡＩおよびＩＳＩを少し悪化させる可能性がある。
しかしながら、このような場合には、基地局６は、伝送信号のＭＡＩおよびＩＳＩを改善するようにフィルタ部４の重み付け係数ｗkを調整するので、次のλ＋１回目のフィードバックにより、送信側装置２が次のホッピングパターンＰ’k（λ＋１）を用いて伝送信号を作成すると、そのＭＡＩおよびＩＳＩが改善される。
【０１２６】
このように、ホッピングパターンの更新の繰り返しにより、徐々に、送信側装置２が作成する伝送信号におけるＰＡＲと、ＭＡＩおよびＩＳＩとを最適化するホッピングパターンＰ’kが、漸進的に得られることとなる。
なお、基地局６は、複数の送信側装置２との間で伝送信号を伝送するときには、複数の送信側装置２それぞれに対するホッピングパターンＰ’kを更新する。
また、複数の送信側装置２および受信側装置３それぞれのＰＡＲ制御部５２４が、独立してＰＡＲの制御を行うことにより、第２のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式は、第１の通信システム１（図１）にも、そのまま適用可能である。
【０１２７】
図１７は、図１６に示したホッピングパターン作成部５２０、ＰＡＲ計算部５２２およびＰＡＲ制御部５２４の処理（Ｓ１０）を示すフローチャートである。
図１７に示すように、ステップ１００（Ｓ１００）において、第２の受信処理プログラム５０は、正の実数の定数βおよび定数ρ（０＜ρ＜１）の初期値およびＰＡＲの目標値ＰＡＲlを設定する。
定数β、ρの値は、ＰＡＲ制御部５２４によるホッピングパターンＰkを調整して、ホッピングパターンＰ’kを作成する過程におけるＰＡＲの値の変化の大きさに関係し、つまり、ホッピングパターンＰ’kの（ｌ’、ｍ’；１≦ｌ’≦Ｍ，１≦ｍ’≦Ｍ）番目の要素により増やされたＰＡＲの値を減らすための変化の大きさに関連する。
これら定数β、ρの初期値は、図１８などを参照して後述するように、計算、シミュレーション、通信システム５のユーザの経験、あるいは、実験などにより求められる。
ステップ１０２（Ｓ１０２）において、ホッピングパターン作成部５２０は、入力された重み付け係数Ｗkから、下式３０により表され、ｐk、l、mを要素とするＬ×Ｍ形式の行列で表されるホッピングパターンＰkを作成する。
【０１２８】
【数３０】
【０１２９】
なお、上式３０において、γは、ＰＡＲが制御されたホッピングパターンＰ’k（量子化されたホッピングパターンＰ”k）が送信側装置２において用いられて作成された伝送信号に含まれるトーンの数を減らすために用いられる閾値であって、下式３１により定義される。
【０１３０】
【数３１】
【０１３１】
なお、上式３１において、上記βは、上式３１中のホッピングパターンＰkの要素の二乗平均値（下式３２を参照）に正規化される閾値である。
【０１３２】
【数３２】
【０１３３】
ステップ１０４（Ｓ１０４）において、ＰＡＲ計算部５２２は、ホッピングパターン作成部５２０が作成したホッピングパターンＰk、または、ここまでの処理によりＰＡＲ制御部５２４により要素の値が調整されたホッピングパターンＰ’kから、ＰＡＲξkを算出する。
ステップ１０６（Ｓ１０６）において、ＰＡＲ制御部５２４は、Ｓ１０４の処理により算出されたＰＡＲξkの値が、Ｓ１００において設定された目標値ＰＡＲl以下か否かを判断する。
受信処理プログラム５０は、ＰＡＲξkの値が目標値ＰＡＲl以下であるときにはＳ１１２の処理に進み、これ以外のときにはＳ１０８の処理に進む。
【０１３４】
ステップ１０８（Ｓ１０８）において、ＰＡＲ制御部５２４は、ホッピングパターン作成部５２０から入力されたホッピングパターンＰk、または、ここまでの処理によりＰＡＲ制御部５２４により要素の値が調整されたホッピングパターンＰ’kの全ての行それぞれに含まれる０以外の値の要素の数が１以下であるか否かを判断する。
つまり、ＰＡＲ制御部５２４は、ホッピングパターンＰkのｌ（１≦ｌ≦Ｌ）番目の行に含まれる０以外の値をとる要素の数Ｎlが１以下であるか否かを、ホッピングパターンＰkのＬ個の行全てについて判断する。
受信処理プログラム５０は、ホッピングパターンＰkの全ての行それぞれに含まれる０以外の値の要素の数が１以下であるときにはＳ１１２の処理に進み、これ以外のときにはＳ１１０の処理に進む。
【０１３５】
ステップ１１０（Ｓ１１０）において、ＰＡＲ制御部５２４は、ホッピングパターンＰ’kにより得られる最大の振幅値の絶対値｜ｃ’k（ｔ）｜を与えるｌ’ （１≦ｌ’≦Ｌ）番目のチップの番号（チップインデックスｌ’）を探して見つける。
また、ＰＡＲ制御部５２４は、ｌ’番目のチップにおけるｍ’ （１≦ｍ’≦Ｍ）番目の要素トーンの絶対値｜ｐ’k,l,m｜が最小であることを示すトーンの番号（トーンインデックスｍ’；なお、ｍ’は、最大の振幅レベルを持つチップの番号が上述したｌ’であり、そのチップを構成する複数のトーンのうち、０以外でもっとも小さなトーンの番号を示す）を探して見つける。
さらに、ＰＡＲ制御部５２４は、上述のように見つけたチップインデックスｌ’およびトーンインデックスｍ’により示される要素ｐ’k,l',m'に、上記定数ρを乗算して、ρｐ’k,l',m'を新たなｐ k,l',m'としてＳ１０２の処理に戻る。
ステップ１１２（Ｓ１１２）において、ＰＡＲ制御部５２４は、ここまでの処理により得られたホッピングパターンＰ’kを、ＰＡＲが制御されたホッピングパターンＰ’kとする。
【０１３６】
図１７に示したＳ１０の処理の重要な部分をさらに説明する。
図１７に示されたＳ１０の処理において、Ｓ１０６の処理において、ＰＡＲξkの値が、Ｓ１００において設定された目標値ＰＡＲl以下となったと判断されたということは、ＰＡＲ制御の目的が達成されたことを意味するので、Ｓ１０の処理が終了される。
また、Ｓ１０６の処理において、ＰＡＲξkの値が、Ｓ１００において設定された目標値ＰＡＲl以下となったと判断されなかったときには、Ｓ１０８の処理において、Ｌ個のチップの全てが、０個または１個のトーンからなるか否かが判断される。
Ｓ１０８の処理において、Ｌ個のチップの全てが、０個または１個のトーンからなると判断されたときには、Ｓ１０の処理が終了される。
反対に、Ｓ１０８の処理において、Ｌ個のチップのいずれかが、２個以上のトーンからなると判断されると、Ｓ１１０の処理が行われる。
【０１３７】
Ｓ１１０の処理においては、ＰＡＲを大きくしている原因となっている最大の振幅レベルを持つチップが探され、そのチップの構成要素である複数のトーンのうち、最も小さなトーンの値がρ倍されて小さくされる。
このように、最も小さなトーンの値を小さくして行くことにより、そのチップに含まれるトーンの数は、基本的に、次第に１となる。
このように、最も値が小さいトーンを、さらに小さくすることにより、更新されたホッピングパターンＰ’kにおいて、伝送信号のＭＡＩおよびＩＳＩを改善する大きな値のトーンを小さくする変更がなされず、しかも、更新により、直前のホッピングパターンＰ’kに近似した次のホッピングパターンＰ’kが得られることとなる。
【０１３８】
量子化部５２６（図１６）は、ＰＡＲ制御部５２４により生成され、ＰＡＲについて制御されたホッピングパターンＰ’kを量子化し、量子化されたホッピングパターンＰ”kを、ホッピングパターン送信部５２８に対して出力する。
ホッピングパターン送信部５２８は、量子化されたホッピングパターンＰ”kを、送信側装置２と受信側装置３との間の無線通信回線を介して、受信側装置３にアクセスする送信側装置２それぞれに対して送信する。
【０１３９】
量子化部５２６による量子化処理をさらに説明する。
量子化部５２６による量子化処理は、図１４に示した第２の通信システム５において、基地局６から各送信側装置２へ送信するホッピングパターンＰ”kのデータ量を減らすために行われる。
ＰＡＲ制御部５２４が作成したホッピングパターンＰ’kの要素ｐ’k,l,mの実数部分と虚数部分の絶対値の最大の値を最大値ａkmaxとすると、最大値ａkmaxは、下式３３により与えられる。
【０１４０】
【数３３】
【０１４１】
ホッピングパターンＰ”kの要素ｐ”k,l,mは、最大値ａkmaxを用いて、下式３４により与えられる。
なお、下式３４において、［ｘ］roundは、ｘの値を、ｘに最も近い整数値に丸めることを示し、（ｑ＋１）は、要素ｐ”k,l,mの実数部分および虚数部分を表すために必要とされるビット数を示す。
【０１４２】
【数３４】
【０１４３】
つまり、（２ｑ＋１）ビットのデータ量が、ホッピングパターンＰ”kに含まれる要素ｐ”k,l,mそれぞれを基地局６から送信側装置２に伝送するために必要とされるので、１つのホッピングパターンＰ”k全部の伝送には、ＬＭ（２ｑ＋１）ビットのデータ量が必要とされる。
このようにホッピングパターンＰ”kを伝送するためには、量子化後の値が０を含む（例えば、実数値−０．２３や＋０．２３という値が０に量子化される）ミッドトレッド(Midtead)型量子化と呼ばれ、第２の通信システム５におけるＰＡＲを減らすための処理に適している。
なお、ここの処理において、処理において、量子化後の値に０が含まれないタイプ（たとえば、実数値＋０．２３を＋１に量子化し、−０．２３を−１に量子化する）のミッドライズ（Midrise）型の量子化が用いられると、ミッドトレッド型の量子化が用いられた場合に比べて、ＰＡＲの改善が遅くなる。
【０１４４】
［送信側装置２，基地局６全体的動作］
以下、第２の通信システム５における送信側装置２と基地局６との間のデータ伝送およびホッピングパターンＰ”kのフィードバックおよび更新の全体的な動作を説明する。
受信側装置３を基地局６と読み替えて、再び図９を参照する。
ステップ１００−１（Ｓ１００−１）に示すように、送信側装置２（図１５）から基地局６に対して、複数回、伝送信号ｓk（ｔ）が送信される。
ステップ１０２−１（Ｓ１０２−１）において、基地局６において、受信処理プログラム５０のホッピングパターン作成部５２０（図１６）は、ホッピングパターンＰkを更新する。
【０１４５】
さらに、ＰＡＲ計算部５２２およびＰＡＲ制御部５２４は、作成されたホッピングパターンＰkに対して、図１７を参照して説明したように、ＰＡＲを制御するための調整を行い、送信側装置２におけるＰＡＲを制御するように調整されたホッピングパターンＰ’kを作成する。
量子化部５２６は、調整されたホッピングパターンＰ’kを量子化し、ホッピングパターンＰ”kとする。
【０１４６】
ステップ１０４−１（Ｓ１０４−１）において、基地局６のホッピングパターン送信部５２８は、ホッピングパターンＰ”kを、無線通信回線を介して送信側装置２に対して伝送し、フィードバックする。
ステップ１０６−１（Ｓ１０６−１）において、送信側装置２のホッピングパターン受信部４００（図１５）は、基地局６から伝送されてきたホッピングパターンＰ”kを受信し、ＰＡＲ計算部５２２による量子化と逆の処理を行い、新たなホッピングパターンＰ’kとする。
ホッピングパターン設定部４０２は、新たなホッピングパターンＰ’kをフィルタ部４に設定して、それ以降のスペクトラム拡散処理に用いる。
以上のような処理が、送信側装置２と基地局６との間で、例えば、Ｎf回、繰り返される。
【０１４７】
［シミュレーションによる性能評価結果］
以下、通信システム１，５の性能を計算機シミュレーションによって評価した結果を説明する。
【０１４８】
［性能評価の前提］
まず、通信システム１，５の性能評価のための前提条件を説明する。
なお、以下の性能評価においては、以下に（１），（２）を付して示す場合が具体例とされている。
（１）第１の通信システム１がＫ組みの送信側装置２と受信側装置３とのペアを含み、あるいは、第２の通信システム５が、１台の基地局６とＫ台の送信側装置２とを含み；
（２）これらの間に、６つのパスからなるマルチパス無線通信回線が存在する（つまり、上式７において、Ｉk',k＝６）。
【０１４９】
また、通信システム１，５においては、減衰特性は指数減衰特性であり、複素利得定数の絶対値｜ｈk,i+1｜の相対的な強度は、２０ｌｏｇ１０｜ｈk,i+1｜／｜ｈk,i｜＝−３ｄＢ（ｉ＝１，２，・・・，Ｉk−１）であり、無線通信回線の６つのパスの相対遅延τk,iは、τk,i+1−τk,i＝（Ｌ＋１）Ｔc／１６（≒ＬＴc／１６；ただしＬ＝７）である場合が具体例とされる。
また、通信システム１，５においては、全てのｋおよびｉに対してτk,l，θk,iは、統計的に互いに独立であり、［０，Ｔｓ）および（０，２π］のインターバルそれぞれに対して、一様にランダムな変数が与えられる場合が具体例とされる。
【０１５０】
ここで、第２のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式は、第１のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式と同様に、基地局６（受信側装置３）が送信側装置２にホッピングパターンＰ”kをフィードバックするためのトレーニング期間を必要とする。
以下、初期のトレーニング期間ｔ＜（Ｎf＋１）Ｔf＋Δk＋τk,lであり、通信システム１，５において、ＢＥＲは、初期のトレーニング期間ｔが経過した後の定常的な期間ｔ（≧（Ｎf＋１）Ｔf＋Δk＋τk,l）について評価される。
基地局６（受信側装置３）におけるＰＡＲの制御およびホッピングパターンＰ’kの作成およびその量子化は、基地局６（受信側装置３）が、ホッピングパターンＰ”kを送信側装置２に伝送する直前に行われる。
【０１５１】
定常的な期間においては、基地局６（受信側装置３）のフィルタ部４における重み付け係数Ｗkの更新のみが行われ、基地局６（受信側装置３）から送信側装置２に対するホッピングパターンＰ”kのフィードバックは行われない。
また、フィルタ部４の重み付け係数Ｗkの更新期間中は、この更新のために用いられるメッセージシンボルｂ'k（ｎ）は、メッセージシンボルｂk（ｎ）に等しく（ｂ'k（ｎ）＝ｂk（ｎ））、このことは、基地局６（受信側装置３）側は、初期トレーニングに用いられるパイロットデータシンボルを予め知っていることを意味する。
ＢＥＲとＰＡＲとは、τk,l,θk,lがランダムに選ばれたときには、互いに多少の関連があるので、以下に示す性能評価結果として、１０回のシミュレーションの平均値が示されている。
これら以外の前提は、これらの前提とともに、下表２に示されている。
【０１５２】
【表２】
【０１５３】
［パラメータ］
次に、通信システム１,５の性能評価のためのパラメータを説明する。
第２のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式は、シグネチャ波形ｃk（ｔ）のＰＡＲを効果的に制御できるように工夫されている。
図１７を参照して説明したように、第２のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式においては、３つの設計上の定数β,ρ,ＰＡＲlが適切に設定されなければならない。
図１７に示した処理におけるループにおいて用いられるので、以下の性能評価においては、定常状態に至るまでの上記ループ処理の回数に基づき、これらの定数β,ρ，ＰＡＲlの値が検討され、求められた。
【０１５４】
図１８は、図１，１４に示した通信システム１，５において３２個の無線通信回線を介して伝送信号が伝送されているときに（Ｋ＝３２；以下の各図において同じ）、定数ρの値を０．９とし、定数βを変化させて得られる最大のＰＡＲの平均値(Average Largest PAR)とＰＡＲの目標値ＰＡＲlとの関係を示す図である。
なお、図１８において、最大のＰＡＲの平均値は、１０回のシミュレーションにより得られたホッピングパターンＰ’k（λ＝１０）を用いたときの３２個のシグネチャ波形ｃk（ｔ）において発生するＰＡＲの最大値の平均値を示す。
図１８を参照すると分かるように、定数ρ＝０．９のときには、定数β≦０．３とすると、第２のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式においては、目標値ＰＡＲl＞１ｄＢの範囲で、実際のＰＡＲの値と目標値ＰＡＲlとが、良好な範囲で近似する。
【０１５５】
図１９は、図１，１４に示した通信システム１，５において３２個の無線通信回線を介して伝送信号が伝送されているときに（Ｋ＝３２）、定数βの値を０．３とし、定数ρを変化させて得られる最大のＰＡＲの平均値とＰＡＲの目標値ＰＡＲlとの関係を示す図である。
図１９を参照すると分かるように、定数β＝０．３のときには、定数ρ≧０．８とすると、第２のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式においては、目標値ＰＡＲl＞１ｄＢの範囲で、実際のＰＡＲの値と目標値ＰＡＲlとが、良好な範囲で近似する。
【０１５６】
図２０（ａ）は、定数β＝０．１，ρ＝０．９のときに、図１７に示した処理ループの実行回数と、最大のＰＡＲの平均値とＰＡＲの目標値ＰＡＲlとの関係を示すヒストグラム図であり、（ｂ）は、定数β＝０．３，定数ρ＝０．８のときに、図１７に示した処理ループの実行回数と、最大のＰＡＲの平均値とＰＡＲの目標値ＰＡＲlとの関係を示すヒストグラム図である。
図２０（ａ），（ｂ）を参照すると分かるように、第２のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式においては、定数β＝０．１，定数ρ＝０．９としたときでも、定数β＝０．３，定数ρ＝０．８としたときでも、目標値ＰＡＲlに対する実際のＰＡＲの値は１ｄＢ以内とされうる。
また、図２０（ａ），（ｂ）を参照すると、定数β，ρを適切に選ぶことにより、第２のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式においては、ＰＡＲ計算部５２２およびＰＡＲ制御部５２４（図１６）における処理に要する演算量（図１７に示したループの回数）を大幅に減らすことができる。
【０１５７】
仮に、最大のＰＡＲの平均値がＰＡＲの目標値ＰＡＲlより小さいときには、定数βはより小さく、定数ρはより大きく選択されることができ、このような選択により、ＰＡＲ計算部５２２およびＰＡＲ制御部５２４の処理における演算量を大幅に少なくすることができる。
以下の説明においては、目標値ＰＡＲlとして広い範囲が選ばれうるので、定数βの値として０．３が、定数ρの値として０．８が選ばれる場合が具体例とされる。
【０１５８】
図２１（ａ）〜（ｅ）は、目標値ＰＡＲlを１ｄＢ〜無限大（ＰＡＲに対する制御なし）と変化させたときのシグネチャ波形ｃk（ｔ）の振幅を示す図である。
シグネチャ波形ｃk（ｔ）の二乗値｜ｃk（ｔ）2｜は、図２１（ａ）〜（ｅ）に示すように、目標値ＰＡＲlの値に大きく依存する。
【０１５９】
［ＢＥＲ性能］
図２２は、図１，図１４に示した通信システム１，５に、第２のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式を適用して得られる特性を示す図であり、（ａ）は、ＢＥＲ性能を示し、（ｂ）は実際に伝送されている伝送信号の数とＰＡＲとの関係を示す。
第２のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式において、複数の目標値ＰＡＲlを選択して伝送信号を伝送したときのＢＥＲは、図２２（ａ）に示す通りとなる。
なお、図２２（ａ）には、第２のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式との対比のために、マッチドフィルタ(ＭＦ；Matched Filter)を用い、ランダム系列を採用した従来のＤＳ−ＣＤＭＡ方式であって、６フィンガ最大比合成(six-finger maximal ratio combining)のＲＡＫＥ合成方式(RAKE Combining Method)を用いたときと用いないときに得られるＢＥＲ性能も示されている。
【０１６０】
図２２（ａ）を参照すると分かるように、Ｋの値が大きいとき、つまり、伝送されている伝送信号が多いときには、目標値ＰＡＲl＝１ｄＢ，３ｄＢのときには、第２のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式において、少しだけＢＥＲ性能が劣化する。
一方、目標値ＰＡＲl＝６ｄＢ，９ｄＢとすると、第２のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式においては、ＢＥＲ性能がほぼ理想的となる。
また、図２２（ｂ）を参照すると分かるように、第２のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式においては、ＰＡＲの制御は、伝送されている伝送信号の数（Ｋ）に関わらず良好に行われる。
【０１６１】
［量子化の効果］
図２３は、図１，図５に示した通信システム１，５に、第２のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式を適用したときに、トーンごとの実数部分および虚数部分それぞれの量子化ビットの数（ｑ）を変更して得られる目標値ＰＡＲlと最大ＰＡＲの平均値との関係を示す図である。
図２３を参照すると分かるように、通信システム１，５のホッピングパターン送信部５２８に、上述のようにミッドトレッド型量子化方式を適用して、第２のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式を実現すると、ｑ≧６とした場合に、量子化を行わない場合とほぼ等しい最良なＰＡＲ制御が実現される。
【０１６２】
図２４は、図１，図５に示した通信システム１，５に、第２のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式を適用し、トーンごとの実数部分および虚数部分それぞれの量子化ビットの数を６（ｑ＝６）としたときに得られる信号／ノイズ比（Ｅ0／Ｎ0）と平均ビット誤り率との関係を示す図である。
図２４に示すように、第２のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式においては、量子化ビットの数を６とした場合には、目標値ＰＡＲl＝１ｄＢ，３ｄＢとすると、良好なＢＥＲ性能が得られる。
【０１６３】
上記実施形態は、例示および説明のために提示されたものであって、本願特許請求の範囲にかかる発明の実施形態の全てを網羅していない。
また、上記実施形態は、本願特許請求の範囲にかかる発明の技術的範囲を、その開示内容に限定することを意図しておらず、その開示内容に照らして、様々に変更され、変形されうる。
また、上記実施形態は、本願特許請求の範囲にかかる発明の原理およびその実際的な応用を最もよく説明できるように選択され、記載されているので、当業者は、上記実施形態の開示内容に基づいて、本願特許請求の範囲にかかる発明およびその実施形態を、ありうべき全ての実際の用途に最適とするための種々の変更を加えて利用することができる。
また、本願特許請求の範囲にかかる発明の技術的範囲は、その記載および均等物によって画定されるように意図されている。
【産業上の利用可能性】
【０１６４】
本願特許請求の範囲にかかる発明は、スペクトラム拡散によるデータ伝送のために利用可能である。
【符号の説明】
【０１６５】
１，５・・・通信システム，
２・・・送信側装置，
２００・・・ＩＦ，
２０２・・・ＤＳＰ，
２０４，２１６・・・メモリ，
２０６・・・Ｄ／Ａ，
２０８・・・ＲＦ，
２１０・・・アンテナ，
２１２・・・Ａ／Ｄ，
２１４・・・ＣＰＵ，
２１８・・・ＵＩ，
２２，４０・・・送信処理プログラム，
２２０・・・タイミング制御部，
２２２，２２６・・・乗算部，
２２４・・・遅延部，
２４０・・・ホッピングパターン受信部，
２４２・・・ホッピングパターン設定部，
２４４・・・周波数シンセサイザ部，
４００・・・ホッピングパターン受信部，
４０２・・・ホッピングパターン設定部，
３・・・受信側装置，
６・・・基地局，
３０，５０・・・受信処理プログラム，
３００・・・タイミング制御部，
３２・・・復号処理部，
３２０・・・加算部，
３２２・・・復調部，
３２４・・・遅延部，
３２６・・・乗算部，
３４・・・更新処理部，
３４０・・・受信信号行列作成部，
３４２・・・重み付け係数更新部，
３４４・・・ホッピングパターン作成部，
３４６・・・ホッピングパターン送信部，
５２・・・更新処理部，
５２０・・・ホッピングパターン作成部，
５２２・・・ＰＡＲ計算部，
５２４・・・ＰＡＲ制御部，
５２６・・・量子化部，
５２８・・・ホッピングパターン送信部，
４・・・フィルタ部，
４００・・・関数発生部，
４０２・・・乗算部，
４０６，４１６・・・選択部，
４０４・・・ＬＰＦ部，
４０８・・・選択制御部，
４１０・・・係数設定部，
４１２・・・総和算出部，
４２０・・・重み付け部，
４２２・・・ホッピングパターン対応部分，
４２４・・・遅延部，
４２８・・・加算部，
４４・・・係数乗算部，
４４０・・・レジスタ，
４４２・・・乗算部，
４４４・・・係数保持部，
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周波数ホッピング(Frequency Hopping)を用いたスペクトラム拡散方式によりデータを伝送する通信システムおよびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、非特許文献１は、多数の通信装置の任意の２つが構成する複数のペアそれぞれにおいて、非同期ＤＳ−ＣＤＭＡ(Asynchronous Direct-Sequence Code Division Multiple Access)方式でデータが伝送されるように構成された通信システムを開示する。
また、非特許文献２は、受信側装置から送信側装置にホッピングパターンをフィードバックする通信方式を開示する。
また、非特許文献３は、ホッピングパターンＰの初期値を開示する。
また、非特許文献４は、送信側装置が、受信側装置における伝送信号の受信品質が向上するように、受信側装置から送信側装置へフィードバックされた情報に基づいて、伝送信号の作成のためのパラメータを調節する方法を開示する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Asynchronous Decentralized DS-CDMA Using Feedback-Control Spreading Sequences for Time-Dispersive Channels, (Kazuki CHIBA, Masanori HAMAMURA and Shin'ichi TACHIKAWA, IEICE TRANS COMMUN, VOL. E91-B, NO1. JANUARY 2008, PAPER, Special Section on Cognitive Radio and Spectrum Sharing Technology, The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers)
【非特許文献２】Interactive constructions of optimum signature sequence sets in synchronous CDMA systems, (S. Ulukus et. al., IEEE Trans. Inform., Theory, vol. 47, no. 5,pp. 1989-1998, July 2001)
【非特許文献３】Address assignment for a time-frequency-coded spread-spectrum system (G. Einarson, Bell Syst. Tech. J., vol. 59, no. 7, pp.1241-1255, Sep. 1980)
【非特許文献４】"Multitone-Hopping CDMA Using Feedback-Controlled Hopping Pattern for Decentralized Multiple Access, IEICE Trans. Fundamentals, vol. E91, No. 12, Dec. 2008"
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本願にかかる通信システムおよびその方法の発明は、上記背景からなされたものであって、その１つの実施形態としての通信システムは、複数の送信側装置と、１つ以上の受信側装置とを含む通信システムであって、１つ以上の前記送信側装置と１つ以上の前記受信側装置との組み合わせにおいて、前記送信側装置は、所定の第１の数の第１の領域の成分と、所定の第２の数の第２の領域の成分とに対して定義される複数の第１の要素を含み、前記第１の領域の成分と、前記第２の領域の成分とに伝送データを拡散する拡散パターンに従って、前記伝送データを、所定の時間間隔ごとに、順次、前記第１の領域の成分と、前記第２の領域の成分とに拡散し、伝送信号として送信する信号送信部と、前記受信側装置から受信した前記拡散パターンにより、前記伝送データの拡散に用いられる拡散パターンを更新する更新部とを有し、前記受信側装置は、前記伝送信号を受信する受信部と、前記受信された伝送信号を、前記第１の数以上の数の前記第１の領域の成分と、前記第２の数より多い第４の数の前記第２の領域の成分とに対して定義される複数の第２の要素に、前記時間間隔ごとに、順次、展開する展開部と、前記展開の結果として得られた第２の要素に対して、前記第２の要素それぞれに対して定義される複数の第１の係数を用いた処理を、前記時間間隔ごとに、順次、行う処理部と、前記処理された第２の要素と、前記第１の係数とを用いて、新たな第１の係数を作成する作成部と、前記新たな第１の係数の内、前記拡散パターンに対応する第２の係数を選択する選択手段と、前記選択された第２の係数を調整して、新たな前記拡散パターンを作成するパターン作成部と、前記新たな拡散パターンを、前記送信側装置に対して送信するパターン送信部とを有する。
【０００５】
［要約］
本願発明にかかる通信システムの１つの実施形態は、例えば、１つ以上の基地局（受信側装置）にアクセスする複数の通信装置（送信側装置）を含み、基地局それぞれと複数の通信装置それぞれとの間で、同時並行して、行列形式で表されるホッピングパターンに従って伝送データを拡散して得られた伝送信号の伝送が行われる。
上述のように、基地局と通信装置との間で伝送信号の伝送が同時並行的に行われ、同じ無線通信路が共有されるので、ある基地局と通信装置との間の無線通信路に、他の基地局と通信装置との間の伝送信号が重畳され、これらの間の伝送信号の伝送品質を低下させる。
【０００６】
基地局（受信側装置）は、通信装置（送信側装置）からの伝送信号を受信し、受信した伝送信号を、周波数領域の成分と時間領域の成分とに行列形式に展開し、展開した行列形式の要素それぞれに、フィルタリングのための係数（第１の係数）を乗算し、行方向および列方向に加算してフィルタリング結果として出力する。
上記第１の係数は、第１の係数を要素とし、上記周波数ホッピングパターンよりも行方向および列方向またはこれらのいずれかの方向に大きい行列形式で表されうる。
基地局（受信側装置）は、第１の係数の行列を、上記フィルタリング結果を用いて、送信信号から復号した伝送データの品質が向上するように更新する。
【０００７】
さらに、基地局（受信側装置）は、更新した第１の係数の行列から、ホッピングパターンに対応する第２の係数を取り出す。
この第２の係数は、通信装置（送信側装置）に対して送信され、新たなホッピングパターン（拡散パターン）として用いられ、基地局（受信側装置）と送信装置（送信側装置）との間の伝送品質を、次第に向上させる。
第２の係数からは、この第２の係数が、通信装置（送信側装置）において用いられたときに作成される伝送信号の電力のピーク値と平均値との比率（ＰＡＲ；Peak-to-Average Ratio）が計算されうる。
【０００８】
このＰＡＲの値が大きいときには、通信装置（送信側装置）における電力消費が大きくなり、また、基地局（受信側装置）と通信装置（送信側装置）との間の伝送品質が低下する。
このような不具合を防ぐために、基地局（受信側装置）は、ＰＡＲの値を一定以下に抑えるように第２の係数に含まれる要素を調整し、新たなホッピングパターンとし、通信装置（送信側装置）に対して送信する。
通信装置（送信側装置）は、基地局（受信側装置）から新たなホッピングパターンを受信して、その後の伝送信号の作成に用いることにより、ＰＡＲの値を一定以下に抑え、さらに、電力消費の低減および通信品質の向上を実現する。
【０００９】
本願特許請求の範囲にかかる発明の技術的利点およびその他の技術的利点は、図面に示される実施形態の詳細な説明を読みことにより、当業者に明らかとされるであろう。
添付図面は、本願明細書に組み込まれて、その一部をなし、本願特許請求の範囲にかかる発明の実施形態を図示しており、その説明とともに、本発明の原理を説明する役割を果たす。
本願明細書中で参照される図面は、特に断らない限り、一定の縮尺で描かれているわけではないと解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本願特許請求の範囲にかかる発明の実施形態は、その構成および動作に関して、以下の説明を、図面とともに参照することにより、最もよく理解されるであろう。
【図１】本願第１の実施形態が適用される第１の通信システムを例示する図である。
【図２】図１に示した通信システムの受信側装置により受信される伝送信号ｓ'k（ｔ）をモデル化して示し、また、受信側装置から送信側装置にホッピングパターンがフィードバックされることを示す図である。
【図３】図１に示した送信側装置および受信側装置のハードウェア構成を例示する図である。
【図４】図１に示した送信側装置および受信側装置において実行される第１の送信処理プログラムの構成を示す図である。
【図５】送信側装置および受信側装置が用いるシンボル(symbol)およびチップ(chip)の構成を示す図である。
【図６】図１に示した送信側装置および受信側装置において実行される第１の受信処理プログラムの構成を示す図である。
【図７】図６に示した受信処理プログラムのフィルタ部の構成を示す図である。
【図８】図７に示した係数乗算部の構成を示す図である。
【図９】図１などに示した送信側装置と受信側装置との間のデータ伝送およびホッピングパターンＰkのフィードバック（Ｓ１０）を示す通信シーケンス図である。
【図１０】通信システムの性能を評価するための無線伝送路のモデルを示す図である。
【図１１】通信システムにおいて、アクティブな伝送信号ｓk（ｔ）の数に対するビットエラーレート特性のグラフを示す図である。
【図１２】Ｋ＝３２のときにＥb／Ｎoに対するビットエラーレート特性のグラフを示す図である。
【図１３】初期ホッピングパターン、更新されたホッピングパターン、および、これらの電力スペクトラムをグラフ形式で示す図である。
【図１４】本願第２の実施形態が適用される第２の通信システムの構成を例示する図である。
【図１５】図１４に示した送信側装置および基地局において実行される第２の送信処理プログラムの構成を示す図である。
【図１６】図１４に示した送信側装置および基地局において実行される第２の受信処理プログラムの構成を例示する図である。
【図１７】図１６に示したホッピングパターン作成部、ＰＡＲ計算部およびＰＡＲ制御部の処理（Ｓ１０）を示すフローチャートである。
【図１８】図１，１４に示した通信システムにおいて３２個の無線通信回線を介して伝送信号が伝送されているときに（Ｋ＝３２）、定数ρの値を０．９とし、定数βを変化させて得られる最大のＰＡＲの平均値(Average Largest PAR)とＰＡＲの目標値ＰＡＲlとの関係を示す図である。
【図１９】図１，１４に示した通信システムにおいて３２個の無線通信回線を介して伝送信号が伝送されているときに（Ｋ＝３２）、定数βの値を０．３とし、定数ρを変化させて得られる最大のＰＡＲの平均値とＰＡＲの目標値ＰＡＲlとの関係を示す図である。
【図２０】（ａ）は、定数β＝０．１，ρ＝０．９のときに、図１７に示した処理ループの実行回数と、最大のＰＡＲの平均値とＰＡＲの目標値ＰＡＲlとの関係を示すヒストグラム図であり、（ｂ）は、定数β＝０．３，定数ρ＝０．８のときに、図１７に示した処理ループの実行回数と、最大のＰＡＲの平均値とＰＡＲの目標値ＰＡＲlとの関係を示すヒストグラム図である。
【図２１】（ａ）〜（ｅ）は、目標値ＰＡＲlを１ｄＢ〜無限大（ＰＡＲに対する制御なし）と変化させたときのシグネチャ波形ｃk（ｔ）の振幅を示す図である。
【図２２】図１，図１４に示した通信システムに、第２のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式を適用して得られる特性を示す図であり、（ａ）は、ＢＥＲ性能を示し、（ｂ）は実際に伝送されている伝送信号の数とＰＡＲとの関係を示す。
【図２３】図１，図５に示した通信システムに、第２のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式を適用したときに、トーンごとの実数部分および虚数部分それぞれの量子化ビットの数（ｑ）を変更して得られる目標値ＰＡＲlと最大ＰＡＲの平均値との関係を示す図である。
【図２４】図１，図５に示した通信システムに、第２のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式を適用し、トーンごとの実数部分および虚数部分それぞれの量子化ビットの数を６（ｑ＝６）としたときに得られる信号／ノイズ比（Ｅ0／Ｎ0）と最大ＰＡＲの平均値との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本願特許請求の範囲にかかる発明の実施形態が、詳細に説明される。
本願特許請求の範囲にかかる発明の実施形態は、添付図面に例示されている。
本願特許請求の範囲にかかる発明は、実施形態に関連して説明されるが、この実施形態は、本願特許請求の範囲にかかる発明を、その開示内容に限定することを意図しないことが、当業者に理解されよう。
逆に、本願特許請求の範囲にかかる発明は、本願特許請求の範囲によって規定される明の精神、および、本願特許請求の範囲内に含まれ得る代替物、変更および均等物を包含することを意図している。
また、本願特許請求の範囲にかかる発明の説明は、本願特許請求の範囲にかかる発明を充分に理解可能なように、具体的に、また、詳細になされる。
しかしながら、当業者に明らかなように、本願特許請求の範囲にかかる発明は、これら具体的に、また、詳細に説明された事項の全てを用いなくては、実施され得ないということはない。
なお、既知の方法、手続き、コンポーネント、および回路は、本発明の態様を不必要に分かりにくくすることがないように、詳細には記載されていないことがある。
しかし、留意すべきであるが、これらおよび類似のすべての用語は適当な物理量に関連づけられるべきものであり、これらの量に付けられた単に便宜的なラベルである。
以下の議論から明らかなように、特に別段の断りがない限り、本発明全体を通じて、「拡散する」および「伝送する」等のような用語を含む記載は、コンピュータのハードウェア資源を具体的に利用することにより、あるいは、専用のハードウェアにより実現される作用およびプロセスを意味すると理解される。
【００１２】
［第１の実施形態］
まず、本願第１の実施形態を説明する。
図１は、本願第１の実施形態が適用される第１の通信システム１を例示する図である。
図１に示すように、通信システム１は、例えば、１カ所に固定されて、半固定で、あるいは、移動して用いられるＫ（Ｋは２以上の整数）台の送信側装置（ＴＸ）２−１〜２−ＫおよびＫ台の受信側装置（ＲＸ）３−１〜３−Ｋから構成される。
以下、送信側装置２−１〜２−Ｋなど、複数ありうる構成部分のいずれかを特定せずに示すときには、単に送信側装置２などと略記することがある。
また、以下、各図において、実質的に同じ構成部分および処理には、同じ符号が付される。
【００１３】
なお、送信側装置２と、受信側装置３とは、同じ構成をとりうるが、説明の具体化および明確化のために、以下、これらは区別される。
また、上述のように、通信システム１においては、１台の送信側装置２から複数の受信側装置３に対して伝送信号が送信されることも、複数の送信側装置２から１台の受信側装置３に対して伝送信号が送信されることも、複数の送信側装置２から複数の受信側装置３に対して伝送信号が送信されることもあり得る。
しかしながら、以下、説明の具体化および明確化のために、通信システム１において、１台の送信側装置２−ｋ（Ｋ≧ｋ≧１）と１台の受信側装置３−ｋとがペア(pair)を組み、このような複数のペアそれぞれに含まれる送信側装置２−ｋと受信側装置３−ｋとの間に閉じて、周波数ホッピングパターン(Frequency Hopping Pattern)に従ってスペクトラム拡散(spread spectrum)され、等価低域(low pass equivalent)表現された伝送信号ｓk（ｔ）が伝送される場合が具体例とされる。
【００１４】
図２は、図１に示した通信システム１の受信側装置３−ｋにより受信される伝送信号ｓ'k（ｔ）をモデル化して示し、また、受信側装置３−ｋから送信側装置２−ｋにホッピングパターンがフィードバックされることを示す図である。
通信システム１においては、送信側装置２−ｋと受信側装置３−ｋのペアの無線伝送路は、他のペアの無線伝送路と重複しうる。
このような場合、図２に示すように、受信側装置３−ｋは、同じペアに含まれる送信側装置２−ｋからの伝送信号ｓk（ｔ）の他に、他のペアに含まれる送信側装置２−１〜２−（ｋ−１），２−（ｋ＋１）〜２−Ｋからの伝送信号を含む伝送信号ｓ'k（ｔ）を受信することとなる。
【００１５】
つまり、通信システム１においては、受信側装置３−ｋは、定常的に、他のペアに属する送信側装置２−ｋ'それぞれからの妨害を受けてしまう。
通信システム１の受信側装置３−ｋは、このような状況においても、同じペア(pair)に属する送信側装置２−ｋからの伝送信号ｓk（ｔ）を、より良好な特性で受信できるように、フィルタリング処理のために用いられる複素形式の重み付け係数(weight)ｗk,m,l（Ｍ≧ｍ≧１，Ｌ＋α≧ｌ≧１，αは０以上の整数；ｌはチップの時間長Ｔcごとの処理を示す）を要素とする重み付け係数行列（weight matrix; Ｗk）を、順次、更新する。
さらに、受信側装置３−ｋは、更新した重み付け係数行列（Ｗk）の一部の要素を、ホッピングパターンＰkとして、送信側装置２−ｋにフィードバック(feedback)し、送信側装置２−ｋにおいてスペクトラム拡散に用いられるホッピングパターンを更新させることにより、伝送信号ｓk（ｔ）自体が、図２に示した無線伝送路を伝送するために適したパターン(pattern)でスペクトラム拡散されるようにする。
このように、受信側装置３から送信側装置２にホッピングパターンをフィードバックして、ホッピングパターンを最適化してＣＤＭＡ方式により通信を行う方式を、以下、ＦＣ／ＭＣ−ＣＤＭＡ(Feedback Controlled multitone-hopping Code-Division Multiple Access)方式とも記す。
【００１６】
［ハードウェア構成］
図３は、図１に示した送信側装置２および受信側装置３のハードウェア構成を例示する図である。
図３に示すように、送信側装置２および受信側装置３は、ＱＰＳＫ(quadrature phase-shift keying)方式のメッセージシンボル（伝送データ）ｂk（ｎ；ｎはメッセージシンボルの順番を示す）を送信側装置２に対して出力し、あるいは、メッセージシンボルｂk（ｎ）を受信側装置３から入力されるコンピュータ（ＰＣ）あるいはＬＡＮなどのネットワーク（図示せず）に接続されて用いられる。
送信側装置２および受信側装置３は、インターフェース(interface)回路（ＩＦ）２００、ディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）２０２、ＤＳＰ２０２用のメモリ２０４、ディジタル／アナログ変換回路（Ｄ／Ａ）２０６、高周波回路（ＲＦ）２０８、アンテナ２１０、アナログ／ディジタル変換回路（Ａ／Ｄ）２１２、ＣＰＵ２１４、ＣＰＵ２１４用のメモリ２１６、および、送信側装置２または受信側装置３とユーザとのインターフェースのためのユーザインターフェースデバイス（user interface device; ＵＩ）２１８から構成される。
【００１７】
送信側装置２および受信側装置３は、例えば、ＣＤＭＡ方式により音声およびデータの伝送が可能に構成された携帯電話機、あるいは、無線ＬＡＮ装置であって、ソフトウェア的な信号処理、無線通信および情報処理が可能なコンピュータとしての構成部分を有する。
なお、以下、説明の具体化および明確化のために、送信側装置２および受信側装置３が、ソフトウェア(software)的な処理により信号処理および情報処理を行う場合を具体例とする。
しかしながら、送信側装置２および受信側装置３は、構成、用途および要求性能によっては、専用のハードウェア(embedded hardware)により信号処理および情報処理を行うように構成されうる。
また、送信側装置２および受信側装置３において、ＤＳＰ２０２およびＣＰＵ２１４が必ずしも併用される必要はなく、その構成、用途および要求性能によっては、いずれか一方が用いられればよい。
【００１８】
送信側装置２−ｋおよび受信側装置３−ｋにおいて、ＩＦ２００は、コンピュータあるいはネットワークと送信側装置２および受信側装置３との間のメッセージシンボルｂk（ｎ）の入出力のための機能を提供する。
ＤＳＰ２０２は、メモリ２０４に記憶された信号処理用のプログラムを実行し、ＩＦ２００から入力されたメッセージシンボルｂk（ｎ）、あるいは、ＵＩ２１８のマイク（図示せず）から入力された音声から作成されたメッセージシンボルｂk（ｎ）を、スペクトラム拡散し、Ｄ／Ａ２０６に対して出力する。
Ｄ／Ａ２０６は、スペクトラム拡散されたディジタル形式のメッセージシンボルｂk（ｎ）を、アナログ形式のベースバンドあるいはＤＳＰ２０２またはＣＰＵ２１４が処理可能な周波数の中間周波数の伝送信号ｓk（ｔ）に変換して、ＲＦ２０８に対して出力する。
ＲＦ２０８は、伝送信号ｓk（ｔ）を、送信側装置２と受信側装置３との間の信号伝送のために用いられる周波数の伝送信号ｓk（ｔ）に変換し、アンテナ２１０を介して無線伝送路に送出する。
また、ＲＦ２０８は、通信相手の送信側装置２または受信側装置３から伝送信号ｓk（ｔ）を受信し、ベースバンドまたは中間周波数の伝送信号ｓk（ｔ）に変換して、Ａ／Ｄ２１２に対して出力する。
Ａ／Ｄ２１２は、アナログ形式の伝送信号ｓk（ｔ）をディジタル形式に変換し、ＤＳＰ２０２に対して出力する。
【００１９】
ＣＰＵ２１４は、メモリ２１６に記憶されたプログラムを実行し、例えば、ＵＩ２１８に対するユーザの操作に応じて、送信側装置２および受信側装置３の動作を制御する。
また、ＣＰＵ２１４は、ＤＳＰ２０２において、受信された伝送信号ｓk（ｔ）のフィルタリングに用いられる重み付け係数の設定および更新のための処理を行う。
また、ＣＰＵ２１４は、ＵＩ２１８を制御して、ユーザに対する情報の提示などの処理を行う。
【００２０】
［ソフトウェア構成］
図４は、図１に示した送信側装置２−ｋおよび受信側装置３−ｋにおいて実行される第１の送信処理プログラム２０の構成を示す図である。
図５は、送信側装置２および受信側装置３が用いるシンボル(symbol)およびチップ(chip)の構成を示す図である。
図４に示すように、第１の送信処理プログラム２２は、タイミング制御部２２０、第１および第２の乗算部２２２，２２６、遅延部２２４、第１のホッピングパターン（Ｐk）受信部２４０、第１のホッピングパターン設定部２４２および周波数シンセサイザ（frequency synthesizer; ＦＳ）部２４４から構成される。
第１の送信処理プログラム２０は、例えば、記憶媒体あるいはネットワークを介して送信側装置２および受信側装置３に供給され、例えば、図３に示したＤＳＰ用のメモリ２０４にロードされ、あるいは、ＣＰＵ用のメモリ２１６にロードされ、ＤＳＰ２０２またはＣＰＵ２１４において実行されるＩＴＲＯＮなどのＯＳ上で、送信側装置２および受信側装置３のハードウェア資源を具体的に利用して実行される（以下の各プログラムについて同様）。
送信処理プログラム２２は、これらの構成部分により、ネットワークなどから入力されるメッセージシンボルｂk（ｎ）を、ホッピングパターンに従って拡散し、伝送信号ｓk（ｔ）を作成し、Ｄ／Ａ２０６に対して出力する。
【００２１】
送信側装置２−ｋにより実行される送信処理プログラム２２において、タイミング制御部２２０は、図５に示すメッセージシンボルｂk（ｎ）およびチップに同期した処理を行うように、送信処理プログラム２２の各構成部分の動作のタイミングを制御する。
遅延部２２４は、第１の乗算部２２２が出力した（ｎ−１）番目のメッセージシンボルｂk（ｎ−１）の乗算結果ｄk（ｎ−１）に対して、１メッセージシンボル分の遅延Ｔsを与える。
遅延部２２４は、第１の乗算部２２２に、ｎ番目のメッセージシンボルｂk（ｎ）が入力されているときに、遅延した乗算結果を、第１の乗算部２２２に対して、遅延データｄk（ｎ−１）として出力する。
第１の乗算部２２２は、入力されたｎ番目のメッセージシンボルｂk（ｎ）と、遅延部２２４から入力される遅延データｄk（ｎ−１）とを乗算し、乗算結果ｄk（ｎ）を、遅延部２２４および第２の乗算部２２６に対して出力する。
なお、通信システム１の性能評価として後に議論するように、フィルタ部４の重み付け係数の調整（トレーニング）を、送信側装置２とフィルタ部４とに予め記憶されている既知データ（パイロット）で行う場合には、ここで述べた遅延部２２４および第１の乗算部２２２による処理（差動符号化処理）は不要である。
この場合には、送信側装置２において、メッセージシンボルｂk（ｎ）そのものが、乗算結果ｄk（ｎ）として乗算部２２６に対して出力される。
【００２２】
第１のホッピングパターン受信部２４０は、受信側装置３から、アンテナ２１０、ＲＦ２０８、Ａ／Ｄ２１２、および、送信側装置２−ｋにおいて実行される第１の受信処理プログラム３０（図６〜図８を参照して後述）を介して、周波数ホッピング（ＦＨ）によるメッセージシンボルｂk（ｎ）の拡散処理に用いられるホッピングパターンＰkを受信し、ホッピングパターン受信部２４０に対して出力する。
ホッピングパターンＰkは、例えば、下式１に示すように、１チップあたりの符号長Ｌ（時間領域のＬ個の成分；Ｌは２以上の整数）個の成分を列成分とし、周波数シンセサイザ部２４４が作成するシグネチュア波形(signature wave)信号ｃk（ｔ）に含まれる周波数領域のＭ（Ｍは２以上の整数）個の成分を行成分としたＭ×Ｌ行列の形式で表されうる。
【００２３】
【数１】
【００２４】
第１のホッピングパターン設定部２４２は、ホッピングパターン受信部２４０から入力された新たなホッピングパターンＰkで、それまで使用していた古いホッピングパターンを置換し、ホッピングパターンの更新を行う。
また、ホッピングパターン設定部２４２は、更新されたホッピングパターンＰkを、周波数シンセサイザ部２４４に対して出力する。
周波数シンセサイザ部２４４は、ホッピングパターン設定部２４２から入力されるホッピングパターンＰkに従った周波数のシグネチュア波形信号ｃk（ｔ）を発生し、第２の乗算部２２６に対して出力する。
【００２５】
第２の乗算部２２６は、直交変調器として動作し、第１の乗算部２２２から入力された乗算結果ｂk（ｎ）と、シグネチュア波形信号ｃk（ｔ）とを複素乗算して拡散処理し、伝送信号ｓk（ｔ）を示すディジタル形式のデータとして、Ｄ／Ａ２０６（図３）に対して出力する。
伝送信号ｓk（ｔ）を示すディジタル形式のデータは、Ｄ／Ａ２０６によりアナログ形式の伝送信号ｓk（ｔ）に変換され、ＲＦ２０８により、送信側装置２と受信側装置３との間の伝送に用いられる周波数に変換され、電力増幅されて、アンテナ２１０を介して、それぞれの通信相手に対して送信される。
【００２６】
図６は、図１に示した送信側装置２−ｋおよび受信側装置３−ｋにおいて実行される第１の受信処理プログラム３０の構成を示す図である。
図７は、図６に示した受信処理プログラム３０のフィルタ部４の構成を示す図である。
図８は、図７に示した係数乗算部４４の構成を示す図である。
図６に示すように、第１の受信処理プログラム３０は、タイミング制御部３００、フィルタ部４、復号処理部３２および更新処理部３４から構成される。
復号処理部３２は、加算部（Σ）３２０、復調部３２２、遅延部３２４および乗算部３２６から構成される。
更新処理部３４は、受信信号(received signal)行列（Ｒk（ｎ））作成部３４０、重み付け係数（Ｗk）更新部３４２、第１のホッピングパターン（Ｐk）作成部３４４および第１のホッピングパターン送信部３４６から構成される。
【００２７】
図７に示すように、図７に示したフィルタ部４は、ホッピングパターンＰkの周波数領域の成分に対応するＭ個の関数発生部４００−１〜４００−Ｍ、乗算部４０２−１〜４０２−Ｍ、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）部４０４−１〜４０４−Ｍ、選択部４０６−１〜４０６−Ｍ，４１４、選択制御部４０８、係数設定部４１０、ホッピングパターンＰkに対応するＭ×Ｌ個の要素を含むホッピングパターン対応部分４２２を含む重み付け部４２０、および、総和算出部（Σ）４１２を含み、ＦＩＲフィルタ(FIR filter)を構成する。
なお、以下、（１，１）など、記載の明確化のために、適宜、符号に（ ）を付加するので、図面と下記の記載との間で符号が異なることがある。
【００２８】
重み付け部４２０は、Ｍ×（Ｌ＋α）個の遅延部４２４−（１，１）〜４２４−（Ｍ，Ｌ），４２４−（１，Ｌ＋１）〜４２４−（Ｍ，Ｌ＋α）、Ｍ×（Ｌ＋α）個の係数乗算部４４−（１，１）〜４４−（Ｍ，Ｌ），４４−（１，Ｌ＋１）〜４４−（Ｍ，Ｌ＋α）、および、Ｍ×（Ｌ＋α−１）個の加算部４２８−（１，１）〜４２８−（Ｍ，Ｌ）〜４２８−（１，Ｌ＋１）〜４２８−（Ｍ，Ｌ＋α−１）から構成される。
ホッピングパターン対応部分４２２は、これらの重み付け部４２０の構成部分の内、それぞれＭ×Ｌ個の遅延部４２４−（１，１）〜４２４−（Ｍ，Ｌ）、係数乗算部４２６−（１，１）〜４２６−（Ｍ，Ｌ）、および、加算部４２８−（１，１）〜４２８−（Ｍ，Ｌ）に対応する。
なお、重み付け部４２０の各構成要素それぞれを、Ｍ×（Ｌ＋α）この遅延部４２４、係数乗算部４４またはＭ×（Ｌ＋α−１）個の加算部を、（Ｍ＋１）×（Ｌ＋α）個または（Ｍ＋１）×（Ｌ＋α−１）個に増やしたり、重み付け部４２０の各構成要素をさらに増やしたりするように変形された受信処理プログラム３０を含む通信システム１もまた、本願発明の技術的範囲に含まれることは言うまでもない。
【００２９】
図８に示すように、図７に示した係数乗算部４４−ｍ，ｌは、レジスタ部４４０−ｍ，ｌ、乗算部４４２−ｍ，ｌおよび係数保持部４４４−ｍ，ｌから構成される。
なお、図７に示した遅延部４２４−ｍ，１〜（ｍ，Ｌ＋α）と、レジスタ部４４０−ｍ，１〜（ｍ，Ｌ＋α）とは、前段から受けた複素形式のデータを、Ｔcごとに後段にシフトするＬ＋α段のシフトレジスタとしての機能を果たす。
受信側装置３−ｋで実行される受信処理プログラム３０は、これらの構成部分により、送信側装置２−１〜２−Ｋから送られ、アンテナ２１０、ＲＦ２０８およびＡ／Ｄ２１２（図３）により受信され、ディジタル形式に変換された伝送信号ｓ'k（ｔ）から、メッセージシンボルｂ'k（ｎ）を復号してネットワークなどに対して出力する。
また、受信処理プログラム３０は、フィルタ部４において用いられ、Ｍ×（Ｌ＋α）の行列形式で表される重み付け係数行列（Ｗk）を、送信側装置２−１〜２−Ｋからの伝送信号ｓ'k（ｔ）から、より良好な特性で、同じペアに含まれる送信側装置２−ｋにおけるメッセージシンボルｂk（ｎ）に対応するメッセージシンボルｂ'k（ｎ）が復号できるように、所定の回数、繰り返し更新する。
【００３０】
また、受信処理プログラム３０は、更新した重み付け係数行列Ｗkの内、ホッピングパターン対応部分４２２に対応する要素を、ホッピングパターンＰkの更新のために、図２に示したように、Ｄ／Ａ２０６、ＲＦ２０８およびアンテナ(antenna)２１０を介して、送信側装置２−ｋに対して送信（フィードバック）する。
つまり、ホッピングパターンＰkは、重み付け係数行列Ｗkの内の、早くフィルタ部４に入力された方から（第１〜第Ｍ行）×（第１〜第Ｌ列）の成分に乗算される数値ｗ*k,m,lの共役複素数ｗk,m,lとして定義される（以下、記号に付された＊は、記号が示す数値の複素共役を示す）。
但し、ホッピングパターンＰkを、上記と時間軸方向に異なる重み付け係数行列Ｗkの成分に対応付けるように変形された受信処理プログラム３０を含む通信システム１もまた、本願発明の技術的範囲に含まれる。
【００３１】
図６〜図８に示すように、受信側装置３−ｋにおいて実行される受信処理プログラム３０において、タイミング制御部３００は、図５に示したメッセージシンボルｂk（ｎ）およびチップに同期した処理を行うように、受信処理プログラム３０の各構成部分の動作のタイミングを制御する。
選択制御部４０８は、選択部４０６，４１４それぞれの選択のタイミングを制御する。
ディジタル形式のメッセージシンボルｒ（ｔ）は、受信処理プログラム３０のフィルタ部４の乗算部４０２−１〜４０２−Ｍに入力される。
関数発生部４００−ｍそれぞれは、関数ｅ-j2πξmtを発生し、乗算部４０２−ｍに対して出力する。
なお、関数ｅ-j2πξmtにおいて、ｊは（−１）1/2であり、ξm（Ｈｚ）は、スペクトラム拡散された伝送信号における第ｍ番目のトーン(tone)の周波数であり、例えば、ξm＝（ｍ−１）／Ｔc（Ｈｚ）である。
乗算部４０２−ｍそれぞれは、直交変調器として動作し、Ａ／Ｄ２１２（図３）から入力された伝送信号ｒ（ｔ）と、関数発生部４００−ｍから入力された関数ｅ-j2πξmtとを複素乗算し、複素形式の乗算結果ｒ（ｔ）ｅ-j2πξmtを、ＬＰＦ４０４−ｍに対して出力する。
【００３２】
ＬＰＦ４０４−ｍそれぞれは、例えば、乗算部４０２−ｉから入力された乗算結果ｒ（ｔ）ｅ-j2πξmtを、時刻ｎＴs＋（ｌ−１）Ｔc＋τk,k,1から時刻ｎＴs＋ｌＴc＋τk,k,1までの間の積分を行う積分器により実現される。
この場合には、ＬＰＦ４０４−ｍそれぞれは、ｎ番目のメッセージシンボルｂk（ｎ）の復号のために、ｌ番目のチップのｍ番目のトーンの周波数成分ｒk,m,l（ｎ）を通過させ、選択部４０６−ｍに対して出力する。
選択部４０６−ｍは、選択制御部４０８の制御に従って、ＬＰＦ部４０４−ｍそれぞれにおける積分処理が完了したタイミング（ｔ＝Ｔs＋ｌＴc＋τk,k,1）で、ＬＰＦ４０４−ｍから入力された周波数成分ｒk,m,l（ｎ）を選択し、遅延部４２４−ｍ，１および受信信号行列作成部３４０に対して出力する。
【００３３】
遅延部４２４−（ｍ，Ｌ＋α）は、選択部４０６−ｍそれぞれから、ｍ番目のトーンの周波数成分ｒk,m,L+α（ｎ）それぞれが入力されるときに、Ｔcの遅延を与えた（Ｌ＋α−１）番目のチップの周波数成分ｒk,m,L+α（ｎ）を、レジスタ４４０−ｍ，Ｌ＋αそれぞれに対して、連続的に出力して記憶させる。
なお、他の遅延部４２４も同様に、対応するレジスタ４４０に対して、連続的に周波数成分ｒk,m,lを出力する、このように、Ｔcの間、連続的にレジスタ４４０に値を出力すると、フィルタ部４の動作が安定する。
また、遅延部４２４−（ｍ，Ｌ＋α）それぞれは、Ｔcの周期で、順次、選択部４０６−ｍそれぞれから入力される周波数成分ｒk,m,L+α（ｎ）に対して、Ｔcの遅延を与えて、次の段の遅延部４２４−（ｍ，Ｌ＋α−１）それぞれに対して出力する。
【００３４】
遅延部４２４−（ｍ，Ｌ＋α−１）〜４２４−（ｍ，２）それぞれは、前の段の遅延部４２４−（ｍ，Ｌ＋α）〜４２４−（ｍ，３）それぞれから、（Ｌ＋α−１）〜２番目の周波数成分ｒk,m,L+α-1（ｎ）〜ｒk,m,2（ｎ）それぞれが入力されるときに、Ｔcの遅延を与えたこれらの前の（Ｌ＋α−２）〜１番目の周波数成分ｒk,m,L+α-2（ｎ）〜ｒk,m,1（ｎ）を、レジスタ４４０−ｍ，ｌに対して出力して記憶させる。
また、遅延部４２４−（ｍ，Ｌ＋α−１）〜４２４−（ｍ，２）それぞれは、Ｔcの周期で、順次、前の段の遅延部４２４−（ｍ，Ｌ＋α）〜４２４−（ｍ，３）それぞれから入力される（Ｌ＋α）〜３番目の周波数成分ｒk,m,L+α（ｎ）〜ｒk,m,3（ｎ）に対して、Ｔcの遅延を与えて、次の段の遅延部４２４−（ｍ，Ｌ＋α−２）〜４２４−（ｍ，１）それぞれに対して出力する。
遅延部４２４−（ｍ，１）それぞれは、前の段の遅延部４２４−（ｍ，２）それぞれから、２番目の周波数成分ｒk,m,2（ｎ）それぞれが入力されるときに、Ｔcの遅延を与えたこれらの前の１番目の周波数成分ｒk,m,1（ｎ）を、レジスタ４４０−ｍ，１それぞれに対して出力して記憶させる。
【００３５】
レジスタ４４０−ｍ，ｌそれぞれは、遅延部４２４−ｍ，ｌから入力された周波数成分ｒk,m,l（ｎ）を保持し、乗算部４４２−ｍ，ｌそれぞれに対して出力する。
係数保持部４４４−ｍ，ｌそれぞれは、重み付け係数更新部３４２（図６）により設定された重み付け係数行列（Ｗk）の要素ｍ，ｌ（重み付け係数ｗk,m,l）それぞれを保持して、乗算部４４２−ｍ，ｌそれぞれに対して出力する。
【００３６】
乗算部４４２−（ｍ，Ｌ＋α）それぞれは、レジスタ４４０−（ｍ，Ｌ＋α）から入力された周波数成分ｒk,m,L+α（ｎ）それぞれと、重み付け係数ｗk,m,L+αと複素共役の数値ｗ*k,m,L+αそれぞれとを複素乗算し、加算部４２８−（ｍ，Ｌ＋α−１）それぞれに対して、乗算結果として出力する。
乗算部４４２−（ｍ，Ｌ＋α−１）〜４４２−（ｍ，１）それぞれは、周波数成分ｒk,m,L+α（ｎ）〜ｒk,m,1（ｎ）それぞれと、重み付け係数ｗk,m,L+α〜ｗk,m,2と複素共役の数値ｗ*k,m,L+α〜ｗ*k,m,1それぞれとを複素乗算し、加算部４２８−（ｍ，Ｌ＋α−１）〜４２４−（ｍ，１）それぞれに対して、乗算結果として出力する。
【００３７】
加算部４２８−（ｍ，Ｌ＋α−１）〜４２８−（ｍ，２）は、乗算部４４２−（ｍ，Ｌ＋α−１）〜４４２−（ｍ，２）それぞれから入力された乗算結果と、加算部４２８−（ｍ，Ｌ＋α）〜（ｍ，３）それぞれから入力された加算結果とを複素加算し、加算結果として、加算部４２８−（ｍ，Ｌ＋α−２）〜４２８−（ｍ，１）に対して出力する。
加算部４２８−（ｍ，１）は、乗算部４４２−（ｍ，１）から入力された乗算結果と、加算部４２８−（ｍ，２）から入力された加算結果とを複素加算し、加算結果として総和算出部４１２に対して出力する。
総和算出部４１２は、加算部４２８−（ｍ，１）から入力される加算結果の総和を算出し、選択部４１４に対して、複素形式のフィルタ出力データｄ'k（ｎ）として出力する。
選択部４１４は、総和算出部４１２が算出したフィルタ出力データｄ'k（ｎ）を選択し、復調部３２２（図６）に対して出力する。
【００３８】
受信信号行列作成部３４０は、ＬＰＦ４０４−ｍそれぞれが出力するｎ番目のシンボルを復号するための周波数成分の全て、つまり、ｒk,m,1（ｎ）〜ｒk,m,L（ｎ）と、ｒk,m,l（ｎ＋１）の一部（Ｌ＞αの場合；周波数成分ｒk,m,1（ｎ＋１）〜ｒk,m,α（ｎ＋１）は、周波数成分ｒk,m,L+1（ｎ）〜ｒk,m,L+α（ｎ）とも記載される）とから、（Ｌ＋α）×Ｍの受信信号行列Ｒk（ｎ）を作成し、重み付け係数更新部３４２に対して出力する。
重み付け係数更新部３４２は、例えば、Ｎ−ＬＭＳアルゴリズム(normalized least mean square algorithm)により、受信信号行列作成部３４０から入力された受信信号行列Ｒk（ｎ）を処理する。
重み付け係数更新部３４２は、この処理結果と、加算部３２０から入力される誤差データｅk（ｎ）とを用いて、重み付け係数行列（Ｗk）行列に含まれる重み付け係数ｗk,m,lを最適化し、よりよい特性で送信側装置２−ｋから受信した伝送信号ｒk（ｔ）から、メッセージシンボルｂk（ｎ）を復号できるようにする。
【００３９】
第１のホッピングパターン作成部３４４は、重み付け係数更新部３４２が更新した重み付け係数ｗk,m,lの内、ホッピングパターン対応部分４２２に対応する部分を取り出して、重み付け係数ｗk,m,1〜ｗk,m,Lを含むホッピングパターンＰkを作成し、ホッピングパターン送信部３４６に対して出力する。
第１のホッピングパターン送信部３４６は、ホッピングパターン作成部３４４から入力されたホッピングパターンＰkを示すメッセージシンボルｂk（ｎ）を、受信側装置３−ｋにおいて実行される送信処理プログラム２２（図４）に対して出力し、Ａ／Ｄ２１２、ＲＦ２０８およびアンテナ２１０を介して、送信側装置２−ｋに対して送信させる。
【００４０】
復調部３２２は、フィルタ部４からのフィルタ出力データｄ'k（ｎ）に対してシグナム関数(ｓｇｎ（ｘ）；符号関数とも呼ばれる(signum function)）を用いた処理を行い、この処理結果として得られる複素形式の参照データ(reference data)ｄ"kを、遅延部３２４および乗算部３２６に対して出力する。
なお、シグナム関数ｓｇｎ（ｘ）は、ｘが正（ｘ＞０）ならば＋１を、ｘが負（ｘ＜０）ならば−１を、ｘ＝０のときには、０，＋１または−１を適当に返す関数として定義される。
また、通常、ノイズによりｘ＝０とはなり得ないので、ｘ＝０の場合にシグナム関数が返す値を定義する必要は、実質上ない。
遅延部３２４は、復調部３２２から出力された参照データｄ"k（ｎ）を、Ｔsだけ遅延させ、乗算部３２６に対して出力する。
なお、通信システム１の性能評価として後に議論するように、フィルタ部４の重み付け係数の調整（トレーニング）を、送信側装置２とフィルタ部４とに予め記憶されている既知データ（パイロット）で行う場合には、ここで述べた復調部３２２および遅延部３２４による処理（差動復号処理）は不要である。
この場合には、受信側装置３においては、参照データｄ"k（ｎ）が復調されたメッセージシンボルｂk（ｎ）とされる。
【００４１】
乗算部３２６は、復調部３２２から入力された参照データｄ"k（ｎ）と、遅延部３２４により遅延された参照データｄ"k（ｎ−１）とを乗算し、メッセージシンボルｂk（ｎ）を復号して、受信側装置３−ｋに接続されたネットワークなどに対して出力する。
加算部３２０は、復調部３２２から出力された参照データｄ"k（ｎ）から、処理結果データフィルタ部４から出力されたフィルタ出力データｄ'k（ｎ）を減算し、誤差データｅk（ｎ）を作成し、重み付け係数更新部３４２に対して出力する。
【００４２】
［送信側装置２−ｋと受信側装置３−ｋとの間の通信処理］
以下、通信システム１（図１）において、ペアとしてメッセージシンボルｂk（ｎ）の伝送を行う送信側装置２−ｋと受信側装置３−ｋとの間の通信処理を説明する。
【００４３】
［送信側装置２−ｋ］
まず、送信側装置２−ｋにおける処理を説明する。
送信側装置２−ｋには、ネットワークなどから入力されたメッセージシンボルｂk（ｎ）が、送信処理プログラム２２（図４）の乗算部２２２に対して入力される。
乗算部２２２および遅延部２２４は、入力されたメッセージシンボルｂk（ｎ）を処理し、差動符号化複素シンボルｄk（ｎ）を作成し、遅延部２２４に対して出力する。
差動符号化複素シンボルｄk（ｎ）は、ｎ番目に入力されたメッセージシンボルｂk（ｎ）と、（ｎ−１）番目に作成された差動符号化複素シンボルｄk（ｎ−１）(differentially encoded complex symbol)とにより、ｄk（ｎ）＝ｂk（ｎ）ｄk（ｎ−１）と定義される。
【００４４】
一方、ホッピングパターン設定部２４２は、ホッピングパターンＰkの初期値、あるいは、通信相手の受信側装置３−ｋにより更新され、ホッピングパターン受信部２４０によって受信されたホッピングパターンＰkを、周波数シンセサイザ部２４４に対して設定する。
周波数シンセサイザ部２４４は、設定されたホッピングパターンＰkに従って、下式２に定義されるシグニチャ波形信号ｃk（ｔ）を作成し、乗算部２２６に対して出力する。
【００４５】
【数２】
【００４６】
式２においては、Ｔcは、図５に示したチップの時間長を示し、Ｔc＞ｔ＞０であり、αk,l（ｔ）は、ｌ番目のチップ波形を定義し、下式３により定義される。
【００４７】
【数３】
【００４８】
式３における矩形関数ｇ（ｔ）(rectangular function)は、下式４により定義される。
【００４９】
【数４】
【００５０】
一方、送信側装置２−ｋにおいてメッセージシンボルｂk（ｎ）のスペクトラム拡散のために用いられる周波数ホッピングパターンＰkは、既に述べたように、下式５に示すＭ×Ｌ行列として定義されうる。
なお、下式５において、Ｌは、図５に示した１つのメッセージシンボルに含まれるチップ数であり、Ｍは、周波数ホッピングに用いられるトーンの数である。
【００５１】
【数５】
【００５２】
乗算部２２６は、ホッピングパターン設定部２４２から入力されたシグニチャ波形信号ｃk（ｔ）と、乗算部２２２から入力された差動符号化複素シンボルｄk（ｎ）とを乗算し、下式６により定義される伝送信号ｓk（ｔ）を乗算結果として作成し、Ｄ／Ａ２０６に対して出力する。
Ｄ／Ａ２０６、ＲＦ２０８およびアンテナ２１０（図３）は、入力された伝送信号ｓk（ｔ）を、通信相手の受信側装置３−ｋに対して送信する。
【００５３】
【数６】
【００５４】
なお、式６において、Ｔsは、図５に示したメッセージシンボルｂk（ｎ）の符号時間長であり、ＬＴs＝Ｔcである。
また、式６において、差動符号化複素シンボルｄk（ｎ）＝ｂk（ｎ）・ｄk（ｎ−１）であって、ｎＴs＞ｔ＞（ｎ−１）Ｔsの間に送信される差動符号化複素シンボルを示す。
また、メッセージシンボルｂk（ｎ）は、上述の通り、例えば、ＱＰＳＫ方式による変調を前提として作成される。
【００５５】
［送信側装置２−ｋ，受信側装置３−ｋ間の伝送路］
次に、図１などに示した送信側装置２−ｋが受信する目的外信号を説明する。
通信システム１においては、各ペアにおいて、独立に伝送信号が伝送される。
このような場合においては、受信側装置３−ｋが受信する送信側装置２−１〜２−（ｋ−１），２−（ｋ＋１）〜２−Ｋからの伝送信号は、図２に示した通りとなる。
つまり、受信側装置３−ｋは、通信相手の受信側装置３−ｋからの伝送信号の他に、他、他のペアの送信側装置２−ｋ'からの不要信号と、ノイズとを受信してしまう。
【００５６】
なお、図２においては、ｈk',k（ｔ）は、送信側装置２−ｋ'から受信側装置３−ｋまでの無線伝送路が、送信側装置２−ｋ'から受信側装置３−ｋへの伝送信号に与える複素形式のインパルス応答関数を示し、下式７により定義される。
また、図２においては、ＡＷＧＮは、受信側装置３−ｋがこれらの伝送信号とともに受信する加法性白色ガウス雑音(additive white Gaussian noise)を示す。
なお、式７においては、ｈk,k',iは、ｉ番目の伝送路に定義される複素利得定数(complex gain constant)であり、τk',k,i（Ｔc＞τk',k,i＞０）は、ｉ番目の伝送路に生じる遅延である。
また、式７において、Ｉk',kは、送信側装置２−ｋから受信側装置３−ｋへの無線伝送路に含まれるパスの数である。
【００５７】
【数７】
【００５８】
受信側装置３−ｋが受信する伝送信号ｒk（ｔ）信号は、下式８−１，８−２により定式化される。
【００５９】
【数８】
【００６０】
［受信側装置３−ｋ］
次に、受信側装置３−ｋにおける処理を説明する。
受信側装置３−ｋにおいて、ＲＦ２０８（図３）は、式８−１，８−２に示したような伝送信号ｒk（ｔ）を、アンテナ２１０を介して受信し、ＤＳＰ２０２などが処理可能なベースバンドあるいは中間処理周波数の伝送信号ｓk（ｔ）に変換して、Ａ／Ｄ２１２に対して出力する。
Ａ／Ｄ２１２は、ＲＦ２０８から入力された伝送信号ｒk（ｔ）を、ディジタル形式の伝送信号ｒk（ｔ）に変換し、ＤＳＰ２０２などに対して出力する。
受信側装置３−ｋのＤＳＰ２０２などにおいては、受信処理プログラム３０（図６〜図８）が実行されている。
【００６１】
受信処理プログラム３０のフィルタ部４において、乗算部４０２−ｍは、入力された伝送信号ｒk（ｔ）に対して、関数ｅ-j2πξmtを乗算し、乗算結果ｒ（ｔ）ｅ-j2πξmtを、ＬＰＦ４０４−ｍに対して出力する。
ＬＰＦ４０４−ｍそれぞれは、乗算結果ｒ（ｔ）ｅ-j2πξmtを、下式９−１，９−２に示すように、ｎＴs＋（ｌ−１）Ｔc＋τk',k,1〜ｎＴs＋ｌＴc＋τk',k,1の間、順次、積分し、重み付け部４２０に対して出力する。
ＬＰＦ４０４−ｍによる積分により、下式９−１，９−２に示すように、伝送信号ｒk（ｔ）に含まれるｍ番目のトーンの成分それぞれが分離される。
【００６２】
【数９】
【００６３】
なお、既に述べたように、式９−１，９−２において、Ｌ＋α≧ｌ≧１であり、ξm（Ｈｚ）は、スペクトラム拡散された伝送信号における第ｍ番目のトーンの周波数であり、ξm＝（ｍ−１）／Ｔc（Ｈｚ）である。
受信信号行列作成部３４０は、時間長ｔ（ｎＴs＋（Ｌ＋α）Ｔc＋τk',k,1＞ｔ＞ｎＴs＋τk',k,1）において得られた周波数成分ｒk,m,l（ｎ），ｒk,m,l（ｎ＋１）から、下式１０に定義される受信信号行列Ｒk（ｎ）を作成する。
【００６４】
【数１０】
【００６５】
一方、フィルタ部４から出力されるフィルタ出力データｄ'k（ｎ）は、下式１１により定義される。
なお、式１１において、Ｈは、行列の複素共役および転置を示し、ｔｒは、行列のトレース(trace)を示す。
【００６６】
【数１１】
【００６７】
復調部３２２は、フィルタ出力データｄ'k（ｎ）に対して、下式１２に示すように、シグナム関数を用いた処理を行い、参照データｄ"k（ｎ）を作成する。
なお、式１２において、sgnは、シグナム関数を示し、Re[ｘ]は、複素数ｘの実数成分を示し、Im［ｘ］は、複素数ｘの虚数成分を示す。
【００６８】
【数１２】
【００６９】
乗算部３２６は、ｎ番目の参照データｄ"k（ｎ）と、（ｎ−１）番目の参照データｄ"k（ｎ）とを、下式１３−１〜１３−３に示すように複素乗算し、メッセージシンボルｂ'k（ｎ）を得る。
【００７０】
【数１３】
【００７１】
加算部３２０は、復調部３２２から出力された参照データｄ"k（ｎ）から、フィルタ部４から出力されたフィルタ出力データｄ'k（ｎ）を減算し、下式１４により定義される誤差データｅk（ｎ）を作成し、重み付け係数更新部３４２に対して出力する。
誤差データｅk（ｎ）は、その作成方法から明らかなように、参照データｄ"k（ｎ）とフィルタ出力データｄ'kとの誤差を示し、重み付け係数更新部３４２は、この誤差データｅk（ｎ）の値が小さくなるように、つまり、参照データｄ"k（ｎ）の値とフィルタ出力データｄ'kの値とが近づくように、重み付け係数を更新し、最適化する。
【００７２】
【数１４】
【００７３】
重み付け係数更新部３４２は、式１５により定義され、フィルタ部４によるｎ番目のメッセージシンボルｂk（ｎ）に対する処理のために用いられている重み付け係数行列Ｗk（ｎ）を、下式１６に示すように、受信信号行列Ｒk（ｎ）と、誤差データｅk（ｎ）とを用いて更新し、次の（ｎ＋１）番目以降のメッセージシンボルｂkの処理において用いられる重み付け係数行列Ｗk（ｎ＋１）を作成し、フィルタ部４の係数設定部４１０およびホッピングパターン作成部３４４に対して出力する。
【００７４】
【数１５】
【００７５】
【数１６】
【００７６】
なお、式１５における‖Ｒk（ｎ）‖Fは、下式１７により定義される受信信号行列Ｒk（ｎ）のフロベニウスノルム(Frobenius norm)を示す。
【００７７】
【数１７】
【００７８】
係数設定部４１０は、重み付け係数更新部３４２により重み付け係数行列Ｗk（ｎ＋１）が更新されるたびに、例えば、フィルタ部４に入力されるメッセージシンボルの境界で、係数乗算部４４−（ｍ，ｌ）の係数保持部４４４−ｍ，ｌそれぞれに、新たな重み付け係数行列Ｗk（ｎ＋１）の要素ｍ，ｌ（重み付け係数ｗk,m,l（ｎ））を設定する。
なお、重み付け係数行列Ｗkの初期値としては、例えば、下式１８に定義される重み付け係数行列Ｗk（０）が用いられる。
なお、式１８においては、Ｔは、行列の転置を示し、０α×MＴは、α×Ｍサイズの零行列を示す。
【００７９】
【数１８】
【００８０】
フィルタ部４は、以上説明されたように更新された重み付け係数行列Ｗk（ｎ＋１）を用いて、次の（ｎ＋１）番目の伝送信号ｒk（ｔ）に対するフィルタリングを行い、復号処理部３２は、フィルタ部４が出力するフィルタ出力データｄ'k（ｎ＋１）を処理して、送信側装置２−ｋにおいて実行される送信処理プログラム２２が処理するメッセージシンボルｂk（ｎ）に対応するメッセージシンボルｂ'k（ｎ）を復号する。
【００８１】
［ホッピングパターンＰkのフィードバック］
以下、受信側装置３−ｋから送信側装置２−ｋへのホッピングパターンＰkのフィードバックの処理を説明する。
受信側装置３−ｋ上で実行される受信処理プログラム３０のホッピングパターン作成部３４４は、重み付け係数更新部３４２から入力された重み付け係数行列Ｗkのホッピングパターン対応部分４２２（図７）に対応する一部を、下式１９−１，１９−２に示すように取り出して、新たなホッピングパターンＰk（λ）を作成し、ホッピングパターン送信部３４６に対して出力する。
なお、以下、本文中においては、ホッピングパターンＰk（λ）を、その（λ）を除いて、ホッピングパターンＰkとも記す。
【００８２】
【数１９】
【００８３】
なお、式１９−１，１９−２には、時刻ｔ＝λＴf＋Δk＋αＴc＋τk,k,1においてホッピングパターンＰkが受信側装置３−ｋから送信側装置２−ｋにフィードバックされる場合が例示されている。
また、式１９−１，１９−２において、Ｎf≧λ≧１であり、Ｎfは、フィードバックの繰り返し回数であり、Ｔfは、フィードバックの時間間隔であり、Δk（Ｔf≧Δk≧０）は、フィートバックタイミングに対して予め決められたオフセット時間である。
なお、式１９−１，１９−２においては、受信側装置３−ｋから送信側装置２−ｋへの伝送遅延などは無視されている。
【００８４】
また、式１９−１，１９−２において、下式２０で示される記号は、下式２１により定義される。
式２１において、｛ｑ｝は、ｑ以下の最大の正の整数を示す。
【００８５】
【数２０】
【００８６】
【数２１】
【００８７】
ホッピングパターン送信部３４６は、ホッピングパターン作成部３４４から入力された新たなホッピングパターンＰkを、Ａ／Ｄ２１２、ＲＦ２０８およびアンテナ２１０（図３）を介して、図２に示したように、送信側装置２−ｋに対して送信させる。
送信側装置２−ｋにおいて実行される送信処理プログラム２２において、ホッピングパターン受信部２４０は、受信側装置３−ｋからホッピングパターンＰkを受信し、ホッピングパターン設定部２４２に対して出力する。
【００８８】
ホッピングパターン設定部２４２は、周波数シンセサイザ部２４４に対してホッピングパターンＰkを設定し、このホッピングパターンＰkに従ってシグネチュア波形信号ｃk（ｔ）を作成させ、メッセージシンボルｂk（ｎ）のスペクトラム拡散を行わせる。
なお、周波数シンセサイザ部２４４に設定されるホッピングパターンＰkの初期値Ｐk（０）は、以上説明したホッピングパターンＰkの更新により、順次、最適化されるので、例えば、予め実験によって決められた値であっても、ランダムな値であってもよい。
【００８９】
以上説明したように構成された通信システム１の送信側装置２−ｋおよび受信側装置３−ｋの間のデータ伝送においては、ＩＳＩ(InterSymbol Interference)およびＭＡＩ(Multiple Access Interference)の最小化が達成される。
また、送信側装置２−ｋのホッピングパターンＰkの更新により、参照データｄ"k（ｎ）において、更新に伴ったＭＭＳＥ(minimum mean-squared error)が達成される。
従って、以上説明したホッピングパターンＰkの更新によれば、送信側装置２−ｋおよび受信側装置３−ｋの間で、極めて小さいビットエラーレート（ＢＥＲ; bit error rate）のデータ伝送が実現される。
【００９０】
［送信側装置２−ｋ，受信側装置３−ｋの全体的動作］
以下、第１の通信システム１における送信側装置２−ｋと受信側装置３−ｋとの間のデータ伝送およびホッピングパターンＰkのフィードバックおよび更新の全体的な動作を説明する。
図９は、図１などに示した送信側装置２−ｋと受信側装置３−ｋとの間のデータ伝送およびホッピングパターンＰkのフィードバック（Ｓ１０）を示す通信シーケンス図である。
ステップ１００−１（Ｓ１００−１）に示すように、送信側装置２−ｋから受信側装置３−ｋに対して、複数回、伝送信号ｓk（ｔ）が送信される。
ステップ１０２−１（Ｓ１０２−１）において、受信側装置３−ｋは、式１９−１，１９−２を参照して説明した時間間隔で、重み付け係数行列ＷkおよびホッピングパターンＰkの更新を行う。
【００９１】
ステップ１０４−１（Ｓ１０４−１）において、受信側装置３−ｋは、更新したホッピングパターンＰkを、送信側装置２−ｋに対して送信し、フィードバックする。
ステップ１０６−１（Ｓ１０６−１）において、送信側装置２−ｋは、受信側装置３−ｋから受信したホッピングパターンＰkにより、それ以前のホッピングパターンＰkを更新し、それ以降のスペクトラム拡散処理に用いる。
以上のような処理が、送信側装置２−ｋと受信側装置３−ｋとの間で、例えば、Ｎf回、繰り返される。
【００９２】
[変形例]
以下、通信システム１（図１など）の変形例を説明する。
送信側装置２−ｋと受信側装置３−ｋとの間で、Ｎf回のホッピングパターンＰkのフィードバックおよび更新が行われる場合が例示されたが、例えば、このフィードバックおよび更新は、回数を制限せず、一定の時間間隔、あるいは、不定期に実行されてもよい。
また、図６に点線で示すように、受信処理プログラム３０に、伝送信号ｒk（ｔ）の信号強度、あるいは、ＳＮ(signal noise)比を測定する品質測定部３６０を追加し、更新処理部３４が、送信信号の品質が、一定水準よりも低下したときに、ホッピングパターンＰkのフィードバックおよび更新を行って、伝送信号の品質を向上させるように、受信処理プログラム３０を構成してもよい。
【００９３】
また、メッセージシンボルｂk（ｎ）が誤り検出符号を含むときに、図６に点線で示すように、受信処理プログラム３０に、復号により得られたメッセージシンボルｂ'k（ｎ）の誤り率を測定する誤り率測定部３６２を追加し、メッセージデータｂ'k（ｎ）の誤り率が一定以上になったときに、更新処理部３４が、ホッピングパターンＰkのフィードバックおよび更新を行って、誤り率を低下させるように、受信処理プログラム３０を構成してもよい。
また、以上、通信システム１において、送信側装置２および受信側装置３が、周波数ホッピングによりメッセージシンボルｂk（ｎ）のスペクトラム拡散を行う場合を具体例としたが、送信側装置２および受信側装置３が、例えば、２つの時間領域あるいは周波数成分を成分とするホッピングパターンを用い、このようなホッピングパターンの更新およびフィードバックを行うように変更することも可能である。
また、以上、通信システム１において、Ｎ−ＬＭＳアルゴリズムにより重み付け係数行列Ｗkが最適化され、ホッピングパターンＰkが更新される場合を具体例としたが、更新のための最適化アルゴリズムは、通信システム１の構成、用途およびＤＳＰ２０２などの性能に応じて、適宜、別のアルゴリズムに変更することができる。
【実施例】
【００９４】
以下、上述した本願にかかる通信システムの一実施例として、通信システム１により、どのように送信側装置２−ｋおよび受信側装置３−ｋの間の伝送特性が向上するかを、具体例を挙げて説明する。
まず、ホッピングパターンＰkの初期値として、非特許文献３において提案された周波数ホッピングコード、および、長さＬのＭ個のゴールド系列(M Gold sequence)を用いたＬ＝７，Ｍ＝８のホッピングパターンＰk（０）を用いる。
このホッピングパターンＰk（０）の周波数ホッピングコードｙkは、下式２２−１，２２−２により定義される。
【００９５】
【数２２】
【００９６】
式２２において、β＝[β0，β1，β2，・・・，βL-1]であり、βは、ＧＦ（Ｍ＝２3）の初期要素であり、ｘk，γk∈ＧＦ（２3）であり、ｌは、全ての要素が１の長さＬの列ベクトルである。
また、式２２において、下式２３で示される記号および「・」は、それぞれＧＦ（２3）に対する加算と乗算とを示す。
【００９７】
【数２３】
【００９８】
ｋ番目の信号に対するｘk，γkの値は、（ｋ−１）＝γk＋ｘkのように求められる。
Ｌ×Ｍ行列Ｖkの（ｌ，ｍ）の要素ｖk,l,mは、下式２４により定義される。
【００９９】
【数２４】
【０１００】
ここで、それぞれＭ個のゴールド系列をその対角に含むＭ個の対角行列のセットＺ0，Ｚ1，・・・ＺM-1が定義されると、初期ホッピングパターンＰk（０）は、Ｐk（０）＝ＺxkＶkと定義される。
例えば、ｋ＝２のときには、ｙ2，Ｖ2，Ｚxk=2，Ｐk（０）は、下式２５〜２７，２８−１，２８−２に示す通りとなる。
【０１０１】
【数２５】
【０１０２】
【数２６】
【０１０３】
【数２７】
【０１０４】
【数２８】
【０１０５】
図１０は、通信システム１の性能を評価するための無線伝送路のモデルを示す図である。
また、通信システム１の性能を評価するために、図１０に示したように、指数関数的な減衰特性を示す６パス(six path)モデルが前提とされた（全てのｋ，ｋ'について、Ｉk',k＝６）。
図１０に示されるように、相対信号強度(relative intensities)｜ｈk',k,i｜は、２０ｌｏｇ10｜ｈk',k,i+1｜／｜ｈk',k,i｜＝−３ｄＢである（但し、ｉ＝１，２，・・・，Ｉk',k−１））。
【０１０６】
無線伝送路遅延(path delays)τk',k,iは、τk',k,i+1−τk',k,i＝（Ｌ＋１）Ｔc／１６（≒Ｔs／１６；Ｌ＝７の場合）であり、全てのｋ'，ｋについてのτk',k,1、および、全てのｋ'，ｋ，ｉについてのθk,k,i+1は、相互に統計的に独立であり、それぞれ［０，Ｔ）および［０，２π）の区間で一様に分布するランダムな値である(uniformly distributed random variables in the interval of [0,T) and [0,2π))。
なお、前提の単純化のために、以上説明したように、振幅減衰を、全てのｋ'，ｋについて同じ−３ｄＢとし、全てのｋ'，ｋ，ｉについてτk',k,1，θk,k,i+1を独立としたことにより、通信システム１における無線伝送路の条件は、非常に厳しくなる。
【０１０７】
通信システム１においては、送信側装置２から受信側装置３に対して、重み付け係数行列（Ｗk）の一部を、ホッピングパターンＰkとしてフィードバックし、送信側装置２において、実際の無線伝送路の条件に対して適切なシグニチャ波形信号ｃk（ｔ）が作成できるようになるまで、初期トレーニング期間(initial training period)が必要とされる。
通信システム１においては、初期トレーニング期間は、上述のように、ｔ＜（Ｎf＋１）Ｔf＋Δk＋τk,k,1とされている。
【０１０８】
以下に示す通信システム１における定常期間の(steady)ビットエラーレート（ＢＥＲ）は、この初期トレーニング期間以降に得られ、定常期間(steady period)においては、受信側装置３−ｋ側における重み付け係数行列Ｗkのみが行われ、送信側装置２−ｋに対するホッピングパターンＰkのフィードバックは行われない。
また、重み付け係数行列Ｗkの更新に用いられる参照データｄ"kは、初期トレーニング期間において、ｄ"k＝ｄkとされ、このことは、送信側装置２に、初期トレーニング期間において用いられるパイロットデータシンボルが記憶され、記憶されたパイロットデータシンボルが、初期トレーニング期間において用いられることを意味する。
ビットエラーレート特性(BER performance)は、ランダムに選択された値τk',k,1，θk,k,i+1に少し依存するので、以下の図に示されたグラフの点は、５回のシミュレーションで得られた値の平均値を示す。
これら以外の前提は、これらの前提とともに、下表１に示されている。
【０１０９】
【表１】
【０１１０】
［シミュレーションによる性能評価結果］
以下、通信システム１の性能を計算機シミュレーションによって評価した結果を説明する。
計算機シミュレーションにより、通信システム１のビットエラーレート特性と、従来のゴールド系列(Gold sequence)によるＤＳ−ＣＤＭＡを採用し、マッチドフィルタ(matched filter)を用い、ＲＡＫＥ合成方法(RAKE combining method)を用い、または、用いない通信システムのビットエラーレート特性と、ＦＣＳＳ／ＣＤＭＡ方式を採用した通信システムのビットエラーレート特性とが比較された。
【０１１１】
図１１は、通信システム１において、アクティブな伝送信号ｓk（ｔ）の数に対するビットエラーレート特性のグラフを示す図である。
図１２は、Ｋ＝３２のときにＥb／Ｎoに対するビットエラーレート特性のグラフを示す図である。
図１３は、初期ホッピングパターン、更新されたホッピングパターン、および、これらの電力スペクトラム(power spectra)をグラフ形式で示す図である。
なお、図１３においては、トーンレベルｐk,l,mは、その絶対値｜ｐk,l,m｜により示されている。
【０１１２】
図１１を参照すると分かるように、従来のＤＳ−ＣＤＭＡを採用した通信システムにおいては、アクティブな伝送信号ｓk（ｔ）の数が多くなるにつれ、ビットエラーレートは、急速に増加する。
これに対して、α＝７，Ｎf＝１０とした通信システム１において、アクティブな伝送信号ｓk（ｔ）の数の増加に対して、最も緩やかにエラーレートが増加してゆく。
また、図１２を参照すると分かるように、ＦＣＳＳ／ＤＳ−ＣＤＭＡ（α＝３１，Ｎf＝１０）を採用したシステムにおいてと比べて、通信システム１（α＝７，Ｎf＝１０）においては、ビットエラーレートが１０-3の場合に、３ｄＢの利得が得られた。
また、図１３（ｃ）を参照すると分かるように、ホッピングパターンの初期値Ｐk（０）は、チップそれぞれにおいて１つのトーンを含むが、更新されたホッピングパターンにおいては、チップそれぞれにおいて、複数のトーンを含む。
【０１１３】
［第２の実施形態］
まず、本願第２の実施形態として示す第２のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式の説明に先立ち、その理解を助けるために、第1の実施形態として示した第1のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式において改良すべき点を説明する。
【０１１４】
［第２の通信システム５］
図１４は、本願第２の実施形態が適用される第２の通信システム５の構成を例示する図である。
図１４に示すように、第２の通信システム５は、複数の送信側装置２が、第１の通信システム１（図１）における受信側装置３に対応し、送信側装置２および受信側装置３と同様なハードウェア構成を有する１つ以上の基地局（ＢＳ；Base Station）６にアクセスし、伝送信号を伝送するように構成されている。
【０１１５】
以上説明した第1のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式においては、伝送信号と、妨害信号（ある送信側装置２と受信側装置３とのペアにおける他のペアからの目的外の伝送信号）およびノイズとの比（ＳＩＮＲ;Signal-to-Interference plus Noise Ratio)および受信された伝送信号から復号されるデータにおけるビットエラー率（ＢＥＲ; Bit Error Ratio）が著しく改善された。
しかしながら、第1のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式においては、送信側装置２が送信する伝送信号におけるピーク電力と平均電力との比率（ピーク・平均値比；ＰＡＲ(Peak-to-Average Ratio））は制御の対象とされていない。
このピーク・平均値比ＰＡＲが大きいと、送信側装置２における電力消費が多くなる。
一方、無理にピーク・平均値比ＰＡＲを小さくしてしまうと、一般に、図１４に示した通信システム５におけるように、複数の送信側装置２が１つの通信システム５に対してアクセスするようなときには、ビットエラー、および、１つの通信システム５にアクセスしうる送信側装置２の数（ユーザ数; User Capacity）といったシステムとしての性能を制限する原因となりうる。
従って、ＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式においては、ビットエラー、および、送信側装置２の数に影響を与えないような伝送信号のピーク・平均値ＰＡＲの制御が重要である。
【０１１６】
以下に説明する本願第２の実施形態（第２のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式）は、第１のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式を改良し、図１４に示した第２の通信システム５において、送信側装置２と通信システム５（受信側装置３）との間で、第１のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式におけるホッピングパターンの漸進的な最適化と同様に、イタレイティブ(Iterative)なピーク・平均値比ＰＡＲの制御を行えるように構成されている。
なお、以下に説明する本願第２の実施形態は、図１４に示した第２の通信システム５に示した第１の通信システム１の他に、図１に示した第１の通信システム１にも適用されうることは言うまでもない。
【０１１７】
本願第２の実施形態（第２のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式）は、例えば、通信システム１，５において、送信側装置２が、第１の送信処理プログラム２２（図４）を、図１５を参照して後述する第２の送信処理プログラム４０に置換して実行し、さらに、受信側装置３が、第１の受信処理プログラム３０を、図１６に示す第２の受信処理プログラム５０に置換して実行し、あるいは、基地局６が受信処理プログラム５０を実行することにより実現される。
なお、以下の説明においては、第２のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式が、第２の通信システム５に適用される場合が具体例とされる。
また、説明の重複を避けるために、第２の実施形態においては、第１の実施形態と第２の実施形態との差分が主に説明される。
【０１１８】
［第２の通信システム５内の送信側装置２および基地局６のプログラム］
図１５は、図１４に示した送信側装置２および基地局６において実行される第２の送信処理プログラム４０の構成を示す図である。
図１６は、図１４に示した送信側装置２および基地局６において実行される第２の受信処理プログラム５０の構成を例示する図である。
図１５に示すように、第２の送信処理プログラム４０は、第１の送信処理プログラム２２（図４）のホッピングパターン受信部２４０およびホッピングパターン設定部２４２を、それぞれこれらと同様な動作を行う第２のホッピングパターン受信部４００および第２のホッピングパターン設定部４０２に置換した構成を採る。
第１のホッピングパターン受信部２４０および第１のホッピングパターン設定部２４２と、第２のホッピングパターン受信部４００および第２のホッピングパターン設定部４０２との違いは、第１のホッピングパターン受信部２４０および第１のホッピングパターン設定部２４２が、ピーク・平均値比ＰＡＲを制御するための処理を受けていないホッピングパターンＰk（上式５などを参照）取り扱い、第２のホッピングパターン受信部４００および第２のホッピングパターン設定部４０２が、図１６を参照して後述するピーク・平均値比ＰＡＲを制御するための処理を受けたホッピングパターンＰ”kを取り扱うことである。
【０１１９】
図１６に示すように、第２の受信処理プログラム５０は、第１の受信処理プログラム３０（図７）の第１のホッピングパターン作成部３４４および第１のホッピングパターン送信部３４６を、更新処理部５２に置換した構成を採る。
つまり、第２の受信処理プログラム５０においては、第１の受信処理プログラム３０における第１のホッピングパターン作成部３４４および第１のホッピングパターン送信部３４６は、第２のホッピングパターン作成部５２０および第２のホッピングパターン送信部５２８に置換され、さらに、第２のホッピングパターン作成部５２０と第２のホッピングパターン送信部５２８との間に、ピーク・平均値比（ＰＡＲ）計算部５２２、ＰＡＲ制御部５２４および量子化部５２６が付加される。
なお、第１のホッピングパターン送信部３４６と、第２のホッピングパターン送信部５２８との差は、第１のホッピングパターン送信部３４６がピーク・平均値比（ＰＡＲ）が制御されていないホッピングパターンＰkを送信し、第２のホッピングパターン送信部５２８は、ＰＡＲが制御されたホッピングパターンＰ”k（λ）を送信することである。
なお、第２の実施形態において、λは、図２０を参照して後述するループ回数を示し、以下、ホッピングパターンＰ”k（λ）を、その（λ）を除いてホッピングパターンＰ”kとも記す。
【０１２０】
第２のホッピングパターン作成部５２０は、第１のホッピングパターン作成部３４４（図６）と同様に、予め決められたタイミングで、第１の受信処理プログラム３０のフィルタ部４（図７）の重み付け係数行列Ｗkの内、ホッピングパターン対応部分４２２に対応する要素を取り出す。
あるいは、ホッピングパターン作成部５２０は、図１６に点線を付して示すように、重み付け係数更新部３４２が重み付け係数ｗkを更新するたびに、更新された重み付け係数ｗkの内、ホッピングパターン対応部分４２２に対応する要素を取り出す。
ホッピングパターン作成部５２０は、上述のように取り出した重み付け係数ｗkの要素から、第１の受信処理プログラム３０におけるホッピングパターン作成部３４４（図６）と同様に、フィルタ部４または重み付け係数更新部３４２から入力された重み付け係数行列Ｗkのホッピングパターン対応部分４２２（図７）に対応する一部を、上式１９−１，１９−２に示すように取り出して、新たなホッピングパターンＰkを作成し、ホッピングパターン送信部３４６に対して出力する。
【０１２１】
ＰＡＲ計算部５２２は、ＰＡＲ制御部５２４から入力された重み付け係数ｗkの要素からＰＡＲξkを計算する。
ここで、下式２９におけるシグニチャ波形信号ｃk（ｔ）は、上式２により与えられ、上式２におけるｌ番目のチップ波形αk,l（ｔ）は、重み付け係数ｗkの要素ｐkに対して上式３を適用することにより得られる。
つまり、ＰＡＲ計算部５２２は、第１のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式におけるように、ホッピングパターン作成部５２０が取得した重み付け係数ｗkの要素から、ＰＡＲの制御のための調整が行われずにホッピングパターンＰ’kが作成され、送信側装置２において用いられたときに、送信側装置２が送信する伝送信号に生じるＰＡＲξkを、式２，式３および下式２９などに基づいて算出する。
【０１２２】
【数２９】
【０１２３】
ＰＡＲ制御部５２４は、ＰＡＲ計算部５２２が算出したＰＡＲの値に基づいて、ＰＡＲ計算部５２２から入力されたホッピングパターンＰkを調整してホッピングパターンＰ’k（λ）を作成する（以下、ホッピングパターンＰ’k（λ）を、その（λ）を除いて、ホッピングパターンＰ’kとも記す）。
つまり、ＰＡＲ制御部５２４は、ホッピングパターンＰ’kを用いた送信側装置２が作成した伝送信号のＰＡＲの値が、通信システム１，５（図１，図１４）における伝送信号の伝送に悪影響を与えないように予め決められたＰＡＲの値より小さくなるように、あるいは、伝送信号の伝送に悪影響を与えない範囲で最少となるように、作成したホッピングパターンＰkの要素の値を調整して、ホッピングパターンＰ’kとする。
【０１２４】
さらに具体的にＰＡＲ制御部５２４の処理を説明する。
ホッピングパターンＰk（Ｐ’k）は、上述のように行列（式１９−１，１９−２）の形式で表される。
なお、単純なＦＨ信号（周波数の異なるトーンが各チップに等しい振幅レベルでひとつだけ存在するようなＦＨ信号）は、最善のＰＡＲ（＝０ｄＢ）を与えるが、非同期伝送や、マルチパスが存在する無線伝送路を介した伝送信号の伝送には必ずしも向いておらず、ＭＡＩおよびＩＳＩの原因となってしまう。
【０１２５】
基地局６おけるホッピングパターンＰ’kの更新は、ＭＡＩおよびＩＳＩに強いホッピングパターンＰ’k（０）初期値とし、基地局６から送信側装置２へのλ回目のホッピングパターンＰ’kのフィードバックにおいて、直前のホッピングパターンＰ’k（λ−１）に近似し、直前のホッピングパターンＰ’k（λ−１）よりも小さなＰＡＲを与える次のホッピングパターンＰ’k（λ）を探すことにより行われる。
なお、基地局６が更新したホッピングパターンＰ’k（λ）は、送信側装置２において用いられると、ＰＡＲ制御部５２４で制御される前のホッピングバターンＰkよりも伝送信号に、より少ないＰＡＲを与えるが、そのＭＡＩおよびＩＳＩを少し悪化させる可能性がある。
しかしながら、このような場合には、基地局６は、伝送信号のＭＡＩおよびＩＳＩを改善するようにフィルタ部４の重み付け係数ｗkを調整するので、次のλ＋１回目のフィードバックにより、送信側装置２が次のホッピングパターンＰ’k（λ＋１）を用いて伝送信号を作成すると、そのＭＡＩおよびＩＳＩが改善される。
【０１２６】
このように、ホッピングパターンの更新の繰り返しにより、徐々に、送信側装置２が作成する伝送信号におけるＰＡＲと、ＭＡＩおよびＩＳＩとを最適化するホッピングパターンＰ’kが、漸進的に得られることとなる。
なお、基地局６は、複数の送信側装置２との間で伝送信号を伝送するときには、複数の送信側装置２それぞれに対するホッピングパターンＰ’kを更新する。
また、複数の送信側装置２および受信側装置３それぞれのＰＡＲ制御部５２４が、独立してＰＡＲの制御を行うことにより、第２のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式は、第１の通信システム１（図１）にも、そのまま適用可能である。
【０１２７】
図１７は、図１６に示したホッピングパターン作成部５２０、ＰＡＲ計算部５２２およびＰＡＲ制御部５２４の処理（Ｓ１０）を示すフローチャートである。
図１７に示すように、ステップ１００（Ｓ１００）において、第２の受信処理プログラム５０は、正の実数の定数βおよび定数ρ（０＜ρ＜１）の初期値およびＰＡＲの目標値ＰＡＲlを設定する。
定数β、ρの値は、ＰＡＲ制御部５２４によるホッピングパターンＰkを調整して、ホッピングパターンＰ’kを作成する過程におけるＰＡＲの値の変化の大きさに関係し、つまり、ホッピングパターンＰ’kの（ｌ’、ｍ’；１≦ｌ’≦Ｍ，１≦ｍ’≦Ｍ）番目の要素により増やされたＰＡＲの値を減らすための変化の大きさに関連する。
これら定数β、ρの初期値は、図１８などを参照して後述するように、計算、シミュレーション、通信システム５のユーザの経験、あるいは、実験などにより求められる。
ステップ１０２（Ｓ１０２）において、ホッピングパターン作成部５２０は、入力された重み付け係数Ｗkから、下式３０により表され、ｐk、l、mを要素とするＬ×Ｍ形式の行列で表されるホッピングパターンＰkを作成する。
【０１２８】
【数３０】
【０１２９】
なお、上式３０において、γは、ＰＡＲが制御されたホッピングパターンＰ’k（量子化されたホッピングパターンＰ”k）が送信側装置２において用いられて作成された伝送信号に含まれるトーンの数を減らすために用いられる閾値であって、下式３１により定義される。
【０１３０】
【数３１】
【０１３１】
なお、上式３１において、上記βは、上式３１中のホッピングパターンＰkの要素の二乗平均値（下式３２を参照）に正規化される閾値である。
【０１３２】
【数３２】
【０１３３】
ステップ１０４（Ｓ１０４）において、ＰＡＲ計算部５２２は、ホッピングパターン作成部５２０が作成したホッピングパターンＰk、または、ここまでの処理によりＰＡＲ制御部５２４により要素の値が調整されたホッピングパターンＰ’kから、ＰＡＲξkを算出する。
ステップ１０６（Ｓ１０６）において、ＰＡＲ制御部５２４は、Ｓ１０４の処理により算出されたＰＡＲξkの値が、Ｓ１００において設定された目標値ＰＡＲl以下か否かを判断する。
受信処理プログラム５０は、ＰＡＲξkの値が目標値ＰＡＲl以下であるときにはＳ１１２の処理に進み、これ以外のときにはＳ１０８の処理に進む。
【０１３４】
ステップ１０８（Ｓ１０８）において、ＰＡＲ制御部５２４は、ホッピングパターン作成部５２０から入力されたホッピングパターンＰk、または、ここまでの処理によりＰＡＲ制御部５２４により要素の値が調整されたホッピングパターンＰ’kの全ての行それぞれに含まれる０以外の値の要素の数が１以下であるか否かを判断する。
つまり、ＰＡＲ制御部５２４は、ホッピングパターンＰkのｌ（１≦ｌ≦Ｌ）番目の行に含まれる０以外の値をとる要素の数Ｎlが１以下であるか否かを、ホッピングパターンＰkのＬ個の行全てについて判断する。
受信処理プログラム５０は、ホッピングパターンＰkの全ての行それぞれに含まれる０以外の値の要素の数が１以下であるときにはＳ１１２の処理に進み、これ以外のときにはＳ１１０の処理に進む。
【０１３５】
ステップ１１０（Ｓ１１０）において、ＰＡＲ制御部５２４は、ホッピングパターンＰ’kにより得られる最大の振幅値の絶対値｜ｃ’k（ｔ）｜を与えるｌ’ （１≦ｌ’≦Ｌ）番目のチップの番号（チップインデックスｌ’）を探して見つける。
また、ＰＡＲ制御部５２４は、ｌ’番目のチップにおけるｍ’ （１≦ｍ’≦Ｍ）番目の要素トーンの絶対値｜ｐ’k,l,m｜が最小であることを示すトーンの番号（トーンインデックスｍ’；なお、ｍ’は、最大の振幅レベルを持つチップの番号が上述したｌ’であり、そのチップを構成する複数のトーンのうち、０以外でもっとも小さなトーンの番号を示す）を探して見つける。
さらに、ＰＡＲ制御部５２４は、上述のように見つけたチップインデックスｌ’およびトーンインデックスｍ’により示される要素ｐ’k,l',m'に、上記定数ρを乗算して、ρｐ’k,l',m'を新たなｐ k,l',m'としてＳ１０２の処理に戻る。
ステップ１１２（Ｓ１１２）において、ＰＡＲ制御部５２４は、ここまでの処理により得られたホッピングパターンＰ’kを、ＰＡＲが制御されたホッピングパターンＰ’kとする。
【０１３６】
図１７に示したＳ１０の処理の重要な部分をさらに説明する。
図１７に示されたＳ１０の処理において、Ｓ１０６の処理において、ＰＡＲξkの値が、Ｓ１００において設定された目標値ＰＡＲl以下となったと判断されたということは、ＰＡＲ制御の目的が達成されたことを意味するので、Ｓ１０の処理が終了される。
また、Ｓ１０６の処理において、ＰＡＲξkの値が、Ｓ１００において設定された目標値ＰＡＲl以下となったと判断されなかったときには、Ｓ１０８の処理において、Ｌ個のチップの全てが、０個または１個のトーンからなるか否かが判断される。
Ｓ１０８の処理において、Ｌ個のチップの全てが、０個または１個のトーンからなると判断されたときには、Ｓ１０の処理が終了される。
反対に、Ｓ１０８の処理において、Ｌ個のチップのいずれかが、２個以上のトーンからなると判断されると、Ｓ１１０の処理が行われる。
【０１３７】
Ｓ１１０の処理においては、ＰＡＲを大きくしている原因となっている最大の振幅レベルを持つチップが探され、そのチップの構成要素である複数のトーンのうち、最も小さなトーンの値がρ倍されて小さくされる。
このように、最も小さなトーンの値を小さくして行くことにより、そのチップに含まれるトーンの数は、基本的に、次第に１となる。
このように、最も値が小さいトーンを、さらに小さくすることにより、更新されたホッピングパターンＰ’kにおいて、伝送信号のＭＡＩおよびＩＳＩを改善する大きな値のトーンを小さくする変更がなされず、しかも、更新により、直前のホッピングパターンＰ’kに近似した次のホッピングパターンＰ’kが得られることとなる。
【０１３８】
量子化部５２６（図１６）は、ＰＡＲ制御部５２４により生成され、ＰＡＲについて制御されたホッピングパターンＰ’kを量子化し、量子化されたホッピングパターンＰ”kを、ホッピングパターン送信部５２８に対して出力する。
ホッピングパターン送信部５２８は、量子化されたホッピングパターンＰ”kを、送信側装置２と受信側装置３との間の無線通信回線を介して、受信側装置３にアクセスする送信側装置２それぞれに対して送信する。
【０１３９】
量子化部５２６による量子化処理をさらに説明する。
量子化部５２６による量子化処理は、図１４に示した第２の通信システム５において、基地局６から各送信側装置２へ送信するホッピングパターンＰ”kのデータ量を減らすために行われる。
ＰＡＲ制御部５２４が作成したホッピングパターンＰ’kの要素ｐ’k,l,mの実数部分と虚数部分の絶対値の最大の値を最大値ａkmaxとすると、最大値ａkmaxは、下式３３により与えられる。
【０１４０】
【数３３】
【０１４１】
ホッピングパターンＰ”kの要素ｐ”k,l,mは、最大値ａkmaxを用いて、下式３４により与えられる。
なお、下式３４において、［ｘ］roundは、ｘの値を、ｘに最も近い整数値に丸めることを示し、（ｑ＋１）は、要素ｐ”k,l,mの実数部分および虚数部分を表すために必要とされるビット数を示す。
【０１４２】
【数３４】
【０１４３】
つまり、（２ｑ＋１）ビットのデータ量が、ホッピングパターンＰ”kに含まれる要素ｐ”k,l,mそれぞれを基地局６から送信側装置２に伝送するために必要とされるので、１つのホッピングパターンＰ”k全部の伝送には、ＬＭ（２ｑ＋１）ビットのデータ量が必要とされる。
このようにホッピングパターンＰ”kを伝送するためには、量子化後の値が０を含む（例えば、実数値−０．２３や＋０．２３という値が０に量子化される）ミッドトレッド(Midtead)型量子化と呼ばれ、第２の通信システム５におけるＰＡＲを減らすための処理に適している。
なお、ここの処理において、処理において、量子化後の値に０が含まれないタイプ（たとえば、実数値＋０．２３を＋１に量子化し、−０．２３を−１に量子化する）のミッドライズ（Midrise）型の量子化が用いられると、ミッドトレッド型の量子化が用いられた場合に比べて、ＰＡＲの改善が遅くなる。
【０１４４】
［送信側装置２，基地局６全体的動作］
以下、第２の通信システム５における送信側装置２と基地局６との間のデータ伝送およびホッピングパターンＰ”kのフィードバックおよび更新の全体的な動作を説明する。
受信側装置３を基地局６と読み替えて、再び図９を参照する。
ステップ１００−１（Ｓ１００−１）に示すように、送信側装置２（図１５）から基地局６に対して、複数回、伝送信号ｓk（ｔ）が送信される。
ステップ１０２−１（Ｓ１０２−１）において、基地局６において、受信処理プログラム５０のホッピングパターン作成部５２０（図１６）は、ホッピングパターンＰkを更新する。
【０１４５】
さらに、ＰＡＲ計算部５２２およびＰＡＲ制御部５２４は、作成されたホッピングパターンＰkに対して、図１７を参照して説明したように、ＰＡＲを制御するための調整を行い、送信側装置２におけるＰＡＲを制御するように調整されたホッピングパターンＰ’kを作成する。
量子化部５２６は、調整されたホッピングパターンＰ’kを量子化し、ホッピングパターンＰ”kとする。
【０１４６】
ステップ１０４−１（Ｓ１０４−１）において、基地局６のホッピングパターン送信部５２８は、ホッピングパターンＰ”kを、無線通信回線を介して送信側装置２に対して伝送し、フィードバックする。
ステップ１０６−１（Ｓ１０６−１）において、送信側装置２のホッピングパターン受信部４００（図１５）は、基地局６から伝送されてきたホッピングパターンＰ”kを受信し、ＰＡＲ計算部５２２による量子化と逆の処理を行い、新たなホッピングパターンＰ’kとする。
ホッピングパターン設定部４０２は、新たなホッピングパターンＰ’kをフィルタ部４に設定して、それ以降のスペクトラム拡散処理に用いる。
以上のような処理が、送信側装置２と基地局６との間で、例えば、Ｎf回、繰り返される。
【０１４７】
［シミュレーションによる性能評価結果］
以下、通信システム１，５の性能を計算機シミュレーションによって評価した結果を説明する。
【０１４８】
［性能評価の前提］
まず、通信システム１，５の性能評価のための前提条件を説明する。
なお、以下の性能評価においては、以下に（１），（２）を付して示す場合が具体例とされている。
（１）第１の通信システム１がＫ組みの送信側装置２と受信側装置３とのペアを含み、あるいは、第２の通信システム５が、１台の基地局６とＫ台の送信側装置２とを含み；
（２）これらの間に、６つのパスからなるマルチパス無線通信回線が存在する（つまり、上式７において、Ｉk',k＝６）。
【０１４９】
また、通信システム１，５においては、減衰特性は指数減衰特性であり、複素利得定数の絶対値｜ｈk,i+1｜の相対的な強度は、２０ｌｏｇ１０｜ｈk,i+1｜／｜ｈk,i｜＝−３ｄＢ（ｉ＝１，２，・・・，Ｉk−１）であり、無線通信回線の６つのパスの相対遅延τk,iは、τk,i+1−τk,i＝（Ｌ＋１）Ｔc／１６（≒ＬＴc／１６；ただしＬ＝７）である場合が具体例とされる。
また、通信システム１，５においては、全てのｋおよびｉに対してτk,l，θk,iは、統計的に互いに独立であり、［０，Ｔｓ）および（０，２π］のインターバルそれぞれに対して、一様にランダムな変数が与えられる場合が具体例とされる。
【０１５０】
ここで、第２のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式は、第１のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式と同様に、基地局６（受信側装置３）が送信側装置２にホッピングパターンＰ”kをフィードバックするためのトレーニング期間を必要とする。
以下、初期のトレーニング期間ｔ＜（Ｎf＋１）Ｔf＋Δk＋τk,lであり、通信システム１，５において、ＢＥＲは、初期のトレーニング期間ｔが経過した後の定常的な期間ｔ（≧（Ｎf＋１）Ｔf＋Δk＋τk,l）について評価される。
基地局６（受信側装置３）におけるＰＡＲの制御およびホッピングパターンＰ’kの作成およびその量子化は、基地局６（受信側装置３）が、ホッピングパターンＰ”kを送信側装置２に伝送する直前に行われる。
【０１５１】
定常的な期間においては、基地局６（受信側装置３）のフィルタ部４における重み付け係数Ｗkの更新のみが行われ、基地局６（受信側装置３）から送信側装置２に対するホッピングパターンＰ”kのフィードバックは行われない。
また、フィルタ部４の重み付け係数Ｗkの更新期間中は、この更新のために用いられるメッセージシンボルｂ'k（ｎ）は、メッセージシンボルｂk（ｎ）に等しく（ｂ'k（ｎ）＝ｂk（ｎ））、このことは、基地局６（受信側装置３）側は、初期トレーニングに用いられるパイロットデータシンボルを予め知っていることを意味する。
ＢＥＲとＰＡＲとは、τk,l,θk,lがランダムに選ばれたときには、互いに多少の関連があるので、以下に示す性能評価結果として、１０回のシミュレーションの平均値が示されている。
これら以外の前提は、これらの前提とともに、下表２に示されている。
【０１５２】
【表２】
【０１５３】
［パラメータ］
次に、通信システム１,５の性能評価のためのパラメータを説明する。
第２のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式は、シグネチャ波形ｃk（ｔ）のＰＡＲを効果的に制御できるように工夫されている。
図１７を参照して説明したように、第２のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式においては、３つの設計上の定数β,ρ,ＰＡＲlが適切に設定されなければならない。
図１７に示した処理におけるループにおいて用いられるので、以下の性能評価においては、定常状態に至るまでの上記ループ処理の回数に基づき、これらの定数β,ρ，ＰＡＲlの値が検討され、求められた。
【０１５４】
図１８は、図１，１４に示した通信システム１，５において３２個の無線通信回線を介して伝送信号が伝送されているときに（Ｋ＝３２；以下の各図において同じ）、定数ρの値を０．９とし、定数βを変化させて得られる最大のＰＡＲの平均値(Average Largest PAR)とＰＡＲの目標値ＰＡＲlとの関係を示す図である。
なお、図１８において、最大のＰＡＲの平均値は、１０回のシミュレーションにより得られたホッピングパターンＰ’k（λ＝１０）を用いたときの３２個のシグネチャ波形ｃk（ｔ）において発生するＰＡＲの最大値の平均値を示す。
図１８を参照すると分かるように、定数ρ＝０．９のときには、定数β≦０．３とすると、第２のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式においては、目標値ＰＡＲl＞１ｄＢの範囲で、実際のＰＡＲの値と目標値ＰＡＲlとが、良好な範囲で近似する。
【０１５５】
図１９は、図１，１４に示した通信システム１，５において３２個の無線通信回線を介して伝送信号が伝送されているときに（Ｋ＝３２）、定数βの値を０．３とし、定数ρを変化させて得られる最大のＰＡＲの平均値とＰＡＲの目標値ＰＡＲlとの関係を示す図である。
図１９を参照すると分かるように、定数β＝０．３のときには、定数ρ≧０．８とすると、第２のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式においては、目標値ＰＡＲl＞１ｄＢの範囲で、実際のＰＡＲの値と目標値ＰＡＲlとが、良好な範囲で近似する。
【０１５６】
図２０（ａ）は、定数β＝０．１，ρ＝０．９のときに、図１７に示した処理ループの実行回数と、最大のＰＡＲの平均値とＰＡＲの目標値ＰＡＲlとの関係を示すヒストグラム図であり、（ｂ）は、定数β＝０．３，定数ρ＝０．８のときに、図１７に示した処理ループの実行回数と、最大のＰＡＲの平均値とＰＡＲの目標値ＰＡＲlとの関係を示すヒストグラム図である。
図２０（ａ），（ｂ）を参照すると分かるように、第２のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式においては、定数β＝０．１，定数ρ＝０．９としたときでも、定数β＝０．３，定数ρ＝０．８としたときでも、目標値ＰＡＲlに対する実際のＰＡＲの値は１ｄＢ以内とされうる。
また、図２０（ａ），（ｂ）を参照すると、定数β，ρを適切に選ぶことにより、第２のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式においては、ＰＡＲ計算部５２２およびＰＡＲ制御部５２４（図１６）における処理に要する演算量（図１７に示したループの回数）を大幅に減らすことができる。
【０１５７】
仮に、最大のＰＡＲの平均値がＰＡＲの目標値ＰＡＲlより小さいときには、定数βはより小さく、定数ρはより大きく選択されることができ、このような選択により、ＰＡＲ計算部５２２およびＰＡＲ制御部５２４の処理における演算量を大幅に少なくすることができる。
以下の説明においては、目標値ＰＡＲlとして広い範囲が選ばれうるので、定数βの値として０．３が、定数ρの値として０．８が選ばれる場合が具体例とされる。
【０１５８】
図２１（ａ）〜（ｅ）は、目標値ＰＡＲlを１ｄＢ〜無限大（ＰＡＲに対する制御なし）と変化させたときのシグネチャ波形ｃk（ｔ）の振幅を示す図である。
シグネチャ波形ｃk（ｔ）の二乗値｜ｃk（ｔ）2｜は、図２１（ａ）〜（ｅ）に示すように、目標値ＰＡＲlの値に大きく依存する。
【０１５９】
［ＢＥＲ性能］
図２２は、図１，図１４に示した通信システム１，５に、第２のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式を適用して得られる特性を示す図であり、（ａ）は、ＢＥＲ性能を示し、（ｂ）は実際に伝送されている伝送信号の数とＰＡＲとの関係を示す。
第２のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式において、複数の目標値ＰＡＲlを選択して伝送信号を伝送したときのＢＥＲは、図２２（ａ）に示す通りとなる。
なお、図２２（ａ）には、第２のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式との対比のために、マッチドフィルタ(ＭＦ；Matched Filter)を用い、ランダム系列を採用した従来のＤＳ−ＣＤＭＡ方式であって、６フィンガ最大比合成(six-finger maximal ratio combining)のＲＡＫＥ合成方式(RAKE Combining Method)を用いたときと用いないときに得られるＢＥＲ性能も示されている。
【０１６０】
図２２（ａ）を参照すると分かるように、Ｋの値が大きいとき、つまり、伝送されている伝送信号が多いときには、目標値ＰＡＲl＝１ｄＢ，３ｄＢのときには、第２のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式において、少しだけＢＥＲ性能が劣化する。
一方、目標値ＰＡＲl＝６ｄＢ，９ｄＢとすると、第２のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式においては、ＢＥＲ性能がほぼ理想的となる。
また、図２２（ｂ）を参照すると分かるように、第２のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式においては、ＰＡＲの制御は、伝送されている伝送信号の数（Ｋ）に関わらず良好に行われる。
【０１６１】
［量子化の効果］
図２３は、図１，図５に示した通信システム１，５に、第２のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式を適用したときに、トーンごとの実数部分および虚数部分それぞれの量子化ビットの数（ｑ）を変更して得られる目標値ＰＡＲlと最大ＰＡＲの平均値との関係を示す図である。
図２３を参照すると分かるように、通信システム１，５のホッピングパターン送信部５２８に、上述のようにミッドトレッド型量子化方式を適用して、第２のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式を実現すると、ｑ≧６とした場合に、量子化を行わない場合とほぼ等しい最良なＰＡＲ制御が実現される。
【０１６２】
図２４は、図１，図５に示した通信システム１，５に、第２のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式を適用し、トーンごとの実数部分および虚数部分それぞれの量子化ビットの数を６（ｑ＝６）としたときに得られる信号／ノイズ比（Ｅ0／Ｎ0）と平均ビット誤り率との関係を示す図である。
図２４に示すように、第２のＦＣ／ＭＨ−ＣＤＭＡ方式においては、量子化ビットの数を６とした場合には、目標値ＰＡＲl＝１ｄＢ，３ｄＢとすると、良好なＢＥＲ性能が得られる。
【０１６３】
上記実施形態は、例示および説明のために提示されたものであって、本願特許請求の範囲にかかる発明の実施形態の全てを網羅していない。
また、上記実施形態は、本願特許請求の範囲にかかる発明の技術的範囲を、その開示内容に限定することを意図しておらず、その開示内容に照らして、様々に変更され、変形されうる。
また、上記実施形態は、本願特許請求の範囲にかかる発明の原理およびその実際的な応用を最もよく説明できるように選択され、記載されているので、当業者は、上記実施形態の開示内容に基づいて、本願特許請求の範囲にかかる発明およびその実施形態を、ありうべき全ての実際の用途に最適とするための種々の変更を加えて利用することができる。
また、本願特許請求の範囲にかかる発明の技術的範囲は、その記載および均等物によって画定されるように意図されている。
【産業上の利用可能性】
【０１６４】
本願特許請求の範囲にかかる発明は、スペクトラム拡散によるデータ伝送のために利用可能である。
【符号の説明】
【０１６５】
１，５・・・通信システム，
２・・・送信側装置，
２００・・・ＩＦ，
２０２・・・ＤＳＰ，
２０４，２１６・・・メモリ，
２０６・・・Ｄ／Ａ，
２０８・・・ＲＦ，
２１０・・・アンテナ，
２１２・・・Ａ／Ｄ，
２１４・・・ＣＰＵ，
２１８・・・ＵＩ，
２２，４０・・・送信処理プログラム，
２２０・・・タイミング制御部，
２２２，２２６・・・乗算部，
２２４・・・遅延部，
２４０・・・ホッピングパターン受信部，
２４２・・・ホッピングパターン設定部，
２４４・・・周波数シンセサイザ部，
４００・・・ホッピングパターン受信部，
４０２・・・ホッピングパターン設定部，
３・・・受信側装置，
６・・・基地局，
３０，５０・・・受信処理プログラム，
３００・・・タイミング制御部，
３２・・・復号処理部，
３２０・・・加算部，
３２２・・・復調部，
３２４・・・遅延部，
３２６・・・乗算部，
３４・・・更新処理部，
３４０・・・受信信号行列作成部，
３４２・・・重み付け係数更新部，
３４４・・・ホッピングパターン作成部，
３４６・・・ホッピングパターン送信部，
５２・・・更新処理部，
５２０・・・ホッピングパターン作成部，
５２２・・・ＰＡＲ計算部，
５２４・・・ＰＡＲ制御部，
５２６・・・量子化部，
５２８・・・ホッピングパターン送信部，
４・・・フィルタ部，
４００・・・関数発生部，
４０２・・・乗算部，
４０６，４１６・・・選択部，
４０４・・・ＬＰＦ部，
４０８・・・選択制御部，
４１０・・・係数設定部，
４１２・・・総和算出部，
４２０・・・重み付け部，
４２２・・・ホッピングパターン対応部分，
４２４・・・遅延部，
４２８・・・加算部，
４４・・・係数乗算部，
４４０・・・レジスタ，
４４２・・・乗算部，
４４４・・・係数保持部，
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の送信側装置と、１つ以上の受信側装置とを含む通信システムであって、
１つ以上の前記送信側装置と１つ以上の前記受信側装置との組み合わせにおいて、
前記送信側装置は、
所定の第１の数の第１の領域の成分と、所定の第２の数の第２の領域の成分とに対して定義される複数の第１の要素を含み、前記第１の領域の成分と、前記第２の領域の成分とに伝送データを拡散する拡散パターンに従って、前記伝送データを、所定の時間間隔ごとに、順次、前記第１の領域の成分と、前記第２の領域の成分とに拡散し、伝送信号として送信する信号送信部と、
前記受信側装置から受信した前記拡散パターンにより、前記伝送データの拡散に用いられる拡散パターンを更新する更新部と
を有し、
前記受信側装置は、
前記伝送信号を受信する受信部と、
前記受信された伝送信号を、前記第１の数以上の第３の数の前記第１の領域の成分と、前記第２の数より多い第４の数の前記第２の領域の成分とに対して定義される複数の第２の要素に、前記時間間隔ごとに、順次、展開する展開部と、
前記展開の結果として得られた第２の要素に対して、前記第２の要素それぞれに対して定義される複数の第１の係数を用いた処理を、前記時間間隔ごとに、順次、行う処理部と、
前記処理された第２の要素と、前記第１の係数とを用いて、新たな第１の係数を作成する作成部と、
前記新たな第１の係数の内、前記拡散パターンに対応する第２の係数を選択する選択部と、
前記選択された第２の係数が、前記送信側装置において、前記拡散パターンとされたときに得られる伝送信号におけるピーク値と、この伝送信号の平均値との比率を示す値を算出する比率算出部と、
前記比率を示す値が、予め決められた条件を満たすとき、または、前記選択された第２の係数に含まれる全ての要素が予め決められた条件を満たすときに、前記選択された第２の係数を、前記新たな拡散パターンとして作成するパターン作成部と、
前記新たな拡散パターンを、前記送信側装置に対して送信するパターン送信部と
を有する
通信システム。
【請求項２】
前記１つ以上の前記送信側装置と１つ以上の前記受信側装置との組み合わせは、
複数の前記送信側装置と、
１つの前記受信側装置と
を含む
請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記受信側装置において、
前記作成部による新たな第１の係数の作成と
前記パターン作成部による前記新たな拡散パターンの作成と、
前記パターン送信部による前記新たな拡散パターンの送信と
は、繰り返し行われる
請求項１に記載の通信システム。
【請求項４】
前記受信側装置のパターン作成部は、
前記比率を示す値が、この比率に対して予め決められた値以下であるとき、または、
前記選択された第２の係数に含まれる全ての要素の値が、この要素に対して決められた値以下であるときに、
前記選択された第２の係数を、前記新たな拡散パターンとする
請求項１に記載の通信システム。
【請求項５】
前記受信側装置のパターン作成部は、
前記比率を示す値が、この比率に対して予め決められた値以下であるとき、または、
前記選択された第２の係数に含まれる全ての要素の値が、この要素に対して決められた値以下であるとき
以外は、
前記選択された第２の係数に含まれる要素の値を調節して前記新たな拡散パターンとし、
前記選択された第２の係数に含まれる要素の値の調節は、
前記比率算出部により、前記要素の値が調節された第２の係数から算出される前記比率を示す値が、この比率に対して決められた前記値以下になるように、または、
前記選択された第２の係数に含まれる全ての要素の値が、この要素に対して決められた値以下になるように
行われる
請求項４に記載の通信システム。
【請求項６】
前記第２の係数は、前記第１の領域と、前記第２の領域とから構成されるマトリクスとして表現され、
前記選択された第２の係数に含まれる要素の値の調節は、前記マトリクスにおいて、前記第１の領域または前記第２の領域それぞれに含まれる要素の内の最大の要素に対して、
前記比率算出部により、前記要素の値が調節された第２の係数から算出される前記比率を示す値が、この比率に対して決められた前記値以下になるように、または、
前記選択された第２の係数に含まれる全ての要素の値が、この要素に対して決められた値以下になるように
なるまで、０より大きく１より小さい定数を乗算することにより行われる
請求項５に記載の通信システム。
【請求項７】
前記受信側装置の展開部は、
前記時間間隔ごとに、順次、前記受信された伝送信号を、前記第１の領域の成分に対応する第３の要素に展開する第１の展開処理と、
前記時間間隔ごとに、順次、前記展開された第３の要素を、前記第２の領域の成分に対応する第２の要素に展開して、前記第２の要素に展開する第２の展開処理と
を行う
請求項６に記載の通信システム。
【請求項８】
前記第１の領域は、周波数領域であって、
前記受信側装置の展開部の第１の展開処理は、前記受信された伝送信号を、前記周波数領域の成分に分離して、前記第３の要素に展開する
請求項７に記載の通信システム。
【請求項９】
前記第２の領域は、時間領域であって、
前記受信側装置の展開部の第２の展開処理は、前記第３の要素を、前記時間間隔ごとに、前記時間間隔だけ、順次、遅延させて、前記第２の要素に展開する
請求項８に記載の通信システム。
【請求項１０】
前記第１の係数および前記第２の要素は複素数であって、
前記受信側装置の処理部は、
前記時間間隔ごとに、順次、前記第２の要素それぞれに対して、前記第２の要素それぞれに対応する第１の係数の共役複素数を乗算する乗算処理と、
前記時間間隔ごとに、順次、前記第２の領域の成分に対応する前記乗算の結果の全てを加算する第１の加算処理と、
前記時間間隔ごとに、順次、前記第１の加算処理の結果の全てを加算する第２の加算処理と
により、
前記伝送信号をフィルタリングして処理結果とする
請求項７に記載の通信システム。
【請求項１１】
前記第３の数は、前記第１の数と等しく、
前記受信側装置の選択部は、
前記第１の係数の内、前記第１の数の第１の領域の成分と、前記第２の数の第２の領域の成分とに対応する前記第１の係数を、前記第２の係数として選択して、前記拡散パターンとする
請求項１２に記載の通信システム。
【請求項１２】
前記第２の領域は、時間領域であって、
前記受信側装置の展開部の第２の展開処理は、前記第３の要素を、前記時間間隔ごとに、前記時間間隔だけ、順次、遅延させて、前記第２の要素に展開し、
前記受信側装置の選択部は、前記新たな第１の係数の内、最も先に遅延された方から前記第３の要素から、前記第２の数の前記第３の要素に乗算される第１の係数を、前記第２の係数として選択して、前記拡散パターンとする
請求項１１に記載の通信システム。
【請求項１３】
前記受信側装置の作成部は、
前記処理部の処理結果から判定された前記伝送データのシンボルと、前記第１の係数とを用いて、前記新たな第１の係数を作成する
請求項１１に記載の通信システム。
【請求項１４】
前記第１の領域は周波数領域であり、
前記第２の領域は時間領域であって、
前記受信側装置の作成部は、
前記処理部の処理結果から、複素形式の前記伝送データのシンボルを判定する
請求項１３に記載の通信システム。
【請求項１５】
前記受信側装置の作成部は、
前記判定された伝送データのシンボルから、前記処理部の処理結果を減算し、この減算結果と前記第１の係数とを、所定のアルゴリズムで処理して、前記拡散パターンを作成する
請求項１４に記載の通信システム。
【請求項１６】
前記作成部は、前記減算結果に基づいて、前記判定された伝送データのシンボルと、前記処理部による処理結果とが近づくように、前記新たな拡散パターンを作成する
請求項１に記載の通信システム。
【請求項１７】
前記受信側装置の作成部による前記第１の係数の作成は、繰り返して行われ、
前記所定のアルゴリズムは、
前記拡散パターンの作成の周期において用いられた第１の係数を、周波数領域の成分と時間領域の成分とに対応付けて行列形式で表した第１の行列を作成する処理と、
前記第２の要素を、周波数領域の成分と時間領域の成分とに対応付けて行列形式で表した第２の行列を作成する処理と、
前記作成された第２の行列のノルムを算出する処理と、
前記減算結果と、前記第２の行列と、所定の係数との乗算結果を、前記ノルムの二乗値で除算する処理と、
前記拡散パターンの作成の周期において用いられていた第１の係数に、前記除算結果を加算して、新たな第１の係数を算出する処理と
により実現される
請求項１６に記載の通信システム。
【請求項１８】
１つ以上の前記送信側装置と１つ以上の前記受信側装置との組み合わせを１つ以上含む通信システムの前記受信側装置であって、前記送信側装置は、所定の第１の数の第１の領域の成分と、所定の第２の数の第２の領域の成分とに対して定義される複数の第１の要素を含み、前記第１の領域の成分と、前記第２の領域の成分とに伝送データを拡散する拡散パターンに従って、前記伝送データを、所定の時間間隔ごとに、順次、前記第１の領域の成分と、前記第２の領域の成分とに拡散し、伝送信号として送信し、前記受信側装置から受信した前記拡散パターンにより、前記伝送データの拡散に用いられる拡散パターンを更新し、
前記受信側装置は、
前記伝送信号を受信する受信部と、
前記受信された伝送信号を、前記第１の数以上の第３の数の前記第１の領域の成分と、前記第２の数より多い第４の数の前記第２の領域の成分とに対して定義される複数の第２の要素に、前記時間間隔ごとに、順次、展開する展開部と、
前記展開の結果として得られた第２の要素に対して、前記第２の要素それぞれに対して定義される複数の第１の係数を用いた処理を、前記時間間隔ごとに、順次、行う処理部と、
前記処理された第２の要素と、前記第１の係数とを用いて、新たな第１の係数を作成する作成部と、
前記新たな第１の係数の内、前記拡散パターンに対応する第２の係数を選択する選択手段と、
前記選択された第２の係数が、前記送信側装置において、前記拡散パターンとされたときに得られる伝送信号におけるピーク値と、この伝送信号の平均値との比率を示す値を算出する比率算出部と、
前記比率を示す値が、予め決められた条件を満たすとき、または、前記選択された第２の係数に含まれる全ての要素が予め決められた条件を満たすときに、前記選択された第２の係数を、前記新たな拡散パターンとして作成するパターン作成部と、
前記新たな拡散パターンを、前記送信側装置に対して送信するパターン送信部と
を有する受信側装置。
【請求項１９】
１つ以上の前記送信側装置と１つ以上の前記受信側装置との組み合わせにおいて、前記送信側装置は、所定の第１の数の第１の領域の成分と、所定の第２の数の第２の領域の成分とに対して定義される複数の第１の要素を含み、前記第１の領域の成分と、前記第２の領域の成分とに伝送データを拡散する拡散パターンに従って、前記伝送データを、所定の時間間隔ごとに、順次、前記第１の領域の成分と、前記第２の領域の成分とに拡散し、伝送信号として送信し、前記受信側装置から受信した前記拡散パターンにより、前記伝送データの拡散に用いられる拡散パターンを更新する、 前記受信側装置において、
前記伝送信号を受信し、
前記受信された伝送信号を、前記第１の数以上の第３の数の前記第１の領域の成分と、前記第２の数より多い第４の数の前記第２の領域の成分とに対して定義される複数の第２の要素に、前記時間間隔ごとに、順次、展開し、
前記展開の結果として得られた第２の要素に対して、前記第２の要素それぞれに対して定義される複数の第１の係数を用いた処理を、前記時間間隔ごとに、順次、行い、
前記処理された第２の要素と、前記第１の係数とを用いて、新たな第１の係数を作成し、
前記新たな第１の係数の内、前記拡散パターンに対応する第２の係数を選択し、
前記選択された第２の係数が、前記送信側装置において、前記拡散パターンとされたときに得られる伝送信号におけるピーク値と、この伝送信号の平均値との比率を示す値を算出し、
前記比率を示す値が、予め決められた条件を満たすとき、または、前記選択された第２の係数に含まれる全ての要素が予め決められた条件を満たすときに、前記選択された第２の係数を、前記新たな拡散パターンとして作成し、
前記新たな拡散パターンを、前記送信側装置に対して送信する
通信方法。
【請求項１】
複数の送信側装置と、１つ以上の受信側装置とを含む通信システムであって、
１つ以上の前記送信側装置と１つ以上の前記受信側装置との組み合わせにおいて、
前記送信側装置は、
所定の第１の数の第１の領域の成分と、所定の第２の数の第２の領域の成分とに対して定義される複数の第１の要素を含み、前記第１の領域の成分と、前記第２の領域の成分とに伝送データを拡散する拡散パターンに従って、前記伝送データを、所定の時間間隔ごとに、順次、前記第１の領域の成分と、前記第２の領域の成分とに拡散し、伝送信号として送信する信号送信部と、
前記受信側装置から受信した前記拡散パターンにより、前記伝送データの拡散に用いられる拡散パターンを更新する更新部と
を有し、
前記受信側装置は、
前記伝送信号を受信する受信部と、
前記受信された伝送信号を、前記第１の数以上の第３の数の前記第１の領域の成分と、前記第２の数より多い第４の数の前記第２の領域の成分とに対して定義される複数の第２の要素に、前記時間間隔ごとに、順次、展開する展開部と、
前記展開の結果として得られた第２の要素に対して、前記第２の要素それぞれに対して定義される複数の第１の係数を用いた処理を、前記時間間隔ごとに、順次、行う処理部と、
前記処理された第２の要素と、前記第１の係数とを用いて、新たな第１の係数を作成する作成部と、
前記新たな第１の係数の内、前記拡散パターンに対応する第２の係数を選択する選択部と、
前記選択された第２の係数が、前記送信側装置において、前記拡散パターンとされたときに得られる伝送信号におけるピーク値と、この伝送信号の平均値との比率を示す値を算出する比率算出部と、
前記比率を示す値が、予め決められた条件を満たすとき、または、前記選択された第２の係数に含まれる全ての要素が予め決められた条件を満たすときに、前記選択された第２の係数を、前記新たな拡散パターンとして作成するパターン作成部と、
前記新たな拡散パターンを、前記送信側装置に対して送信するパターン送信部と
を有する
通信システム。
【請求項２】
前記１つ以上の前記送信側装置と１つ以上の前記受信側装置との組み合わせは、
複数の前記送信側装置と、
１つの前記受信側装置と
を含む
請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記受信側装置において、
前記作成部による新たな第１の係数の作成と
前記パターン作成部による前記新たな拡散パターンの作成と、
前記パターン送信部による前記新たな拡散パターンの送信と
は、繰り返し行われる
請求項１に記載の通信システム。
【請求項４】
前記受信側装置のパターン作成部は、
前記比率を示す値が、この比率に対して予め決められた値以下であるとき、または、
前記選択された第２の係数に含まれる全ての要素の値が、この要素に対して決められた値以下であるときに、
前記選択された第２の係数を、前記新たな拡散パターンとする
請求項１に記載の通信システム。
【請求項５】
前記受信側装置のパターン作成部は、
前記比率を示す値が、この比率に対して予め決められた値以下であるとき、または、
前記選択された第２の係数に含まれる全ての要素の値が、この要素に対して決められた値以下であるとき
以外は、
前記選択された第２の係数に含まれる要素の値を調節して前記新たな拡散パターンとし、
前記選択された第２の係数に含まれる要素の値の調節は、
前記比率算出部により、前記要素の値が調節された第２の係数から算出される前記比率を示す値が、この比率に対して決められた前記値以下になるように、または、
前記選択された第２の係数に含まれる全ての要素の値が、この要素に対して決められた値以下になるように
行われる
請求項４に記載の通信システム。
【請求項６】
前記第２の係数は、前記第１の領域と、前記第２の領域とから構成されるマトリクスとして表現され、
前記選択された第２の係数に含まれる要素の値の調節は、前記マトリクスにおいて、前記第１の領域または前記第２の領域それぞれに含まれる要素の内の最大の要素に対して、
前記比率算出部により、前記要素の値が調節された第２の係数から算出される前記比率を示す値が、この比率に対して決められた前記値以下になるように、または、
前記選択された第２の係数に含まれる全ての要素の値が、この要素に対して決められた値以下になるように
なるまで、０より大きく１より小さい定数を乗算することにより行われる
請求項５に記載の通信システム。
【請求項７】
前記受信側装置の展開部は、
前記時間間隔ごとに、順次、前記受信された伝送信号を、前記第１の領域の成分に対応する第３の要素に展開する第１の展開処理と、
前記時間間隔ごとに、順次、前記展開された第３の要素を、前記第２の領域の成分に対応する第２の要素に展開して、前記第２の要素に展開する第２の展開処理と
を行う
請求項６に記載の通信システム。
【請求項８】
前記第１の領域は、周波数領域であって、
前記受信側装置の展開部の第１の展開処理は、前記受信された伝送信号を、前記周波数領域の成分に分離して、前記第３の要素に展開する
請求項７に記載の通信システム。
【請求項９】
前記第２の領域は、時間領域であって、
前記受信側装置の展開部の第２の展開処理は、前記第３の要素を、前記時間間隔ごとに、前記時間間隔だけ、順次、遅延させて、前記第２の要素に展開する
請求項８に記載の通信システム。
【請求項１０】
前記第１の係数および前記第２の要素は複素数であって、
前記受信側装置の処理部は、
前記時間間隔ごとに、順次、前記第２の要素それぞれに対して、前記第２の要素それぞれに対応する第１の係数の共役複素数を乗算する乗算処理と、
前記時間間隔ごとに、順次、前記第２の領域の成分に対応する前記乗算の結果の全てを加算する第１の加算処理と、
前記時間間隔ごとに、順次、前記第１の加算処理の結果の全てを加算する第２の加算処理と
により、
前記伝送信号をフィルタリングして処理結果とする
請求項７に記載の通信システム。
【請求項１１】
前記第３の数は、前記第１の数と等しく、
前記受信側装置の選択部は、
前記第１の係数の内、前記第１の数の第１の領域の成分と、前記第２の数の第２の領域の成分とに対応する前記第１の係数を、前記第２の係数として選択して、前記拡散パターンとする
請求項１２に記載の通信システム。
【請求項１２】
前記第２の領域は、時間領域であって、
前記受信側装置の展開部の第２の展開処理は、前記第３の要素を、前記時間間隔ごとに、前記時間間隔だけ、順次、遅延させて、前記第２の要素に展開し、
前記受信側装置の選択部は、前記新たな第１の係数の内、最も先に遅延された方から前記第３の要素から、前記第２の数の前記第３の要素に乗算される第１の係数を、前記第２の係数として選択して、前記拡散パターンとする
請求項１１に記載の通信システム。
【請求項１３】
前記受信側装置の作成部は、
前記処理部の処理結果から判定された前記伝送データのシンボルと、前記第１の係数とを用いて、前記新たな第１の係数を作成する
請求項１１に記載の通信システム。
【請求項１４】
前記第１の領域は周波数領域であり、
前記第２の領域は時間領域であって、
前記受信側装置の作成部は、
前記処理部の処理結果から、複素形式の前記伝送データのシンボルを判定する
請求項１３に記載の通信システム。
【請求項１５】
前記受信側装置の作成部は、
前記判定された伝送データのシンボルから、前記処理部の処理結果を減算し、この減算結果と前記第１の係数とを、所定のアルゴリズムで処理して、前記拡散パターンを作成する
請求項１４に記載の通信システム。
【請求項１６】
前記作成部は、前記減算結果に基づいて、前記判定された伝送データのシンボルと、前記処理部による処理結果とが近づくように、前記新たな拡散パターンを作成する
請求項１に記載の通信システム。
【請求項１７】
前記受信側装置の作成部による前記第１の係数の作成は、繰り返して行われ、
前記所定のアルゴリズムは、
前記拡散パターンの作成の周期において用いられた第１の係数を、周波数領域の成分と時間領域の成分とに対応付けて行列形式で表した第１の行列を作成する処理と、
前記第２の要素を、周波数領域の成分と時間領域の成分とに対応付けて行列形式で表した第２の行列を作成する処理と、
前記作成された第２の行列のノルムを算出する処理と、
前記減算結果と、前記第２の行列と、所定の係数との乗算結果を、前記ノルムの二乗値で除算する処理と、
前記拡散パターンの作成の周期において用いられていた第１の係数に、前記除算結果を加算して、新たな第１の係数を算出する処理と
により実現される
請求項１６に記載の通信システム。
【請求項１８】
１つ以上の前記送信側装置と１つ以上の前記受信側装置との組み合わせを１つ以上含む通信システムの前記受信側装置であって、前記送信側装置は、所定の第１の数の第１の領域の成分と、所定の第２の数の第２の領域の成分とに対して定義される複数の第１の要素を含み、前記第１の領域の成分と、前記第２の領域の成分とに伝送データを拡散する拡散パターンに従って、前記伝送データを、所定の時間間隔ごとに、順次、前記第１の領域の成分と、前記第２の領域の成分とに拡散し、伝送信号として送信し、前記受信側装置から受信した前記拡散パターンにより、前記伝送データの拡散に用いられる拡散パターンを更新し、
前記受信側装置は、
前記伝送信号を受信する受信部と、
前記受信された伝送信号を、前記第１の数以上の第３の数の前記第１の領域の成分と、前記第２の数より多い第４の数の前記第２の領域の成分とに対して定義される複数の第２の要素に、前記時間間隔ごとに、順次、展開する展開部と、
前記展開の結果として得られた第２の要素に対して、前記第２の要素それぞれに対して定義される複数の第１の係数を用いた処理を、前記時間間隔ごとに、順次、行う処理部と、
前記処理された第２の要素と、前記第１の係数とを用いて、新たな第１の係数を作成する作成部と、
前記新たな第１の係数の内、前記拡散パターンに対応する第２の係数を選択する選択手段と、
前記選択された第２の係数が、前記送信側装置において、前記拡散パターンとされたときに得られる伝送信号におけるピーク値と、この伝送信号の平均値との比率を示す値を算出する比率算出部と、
前記比率を示す値が、予め決められた条件を満たすとき、または、前記選択された第２の係数に含まれる全ての要素が予め決められた条件を満たすときに、前記選択された第２の係数を、前記新たな拡散パターンとして作成するパターン作成部と、
前記新たな拡散パターンを、前記送信側装置に対して送信するパターン送信部と
を有する受信側装置。
【請求項１９】
１つ以上の前記送信側装置と１つ以上の前記受信側装置との組み合わせにおいて、前記送信側装置は、所定の第１の数の第１の領域の成分と、所定の第２の数の第２の領域の成分とに対して定義される複数の第１の要素を含み、前記第１の領域の成分と、前記第２の領域の成分とに伝送データを拡散する拡散パターンに従って、前記伝送データを、所定の時間間隔ごとに、順次、前記第１の領域の成分と、前記第２の領域の成分とに拡散し、伝送信号として送信し、前記受信側装置から受信した前記拡散パターンにより、前記伝送データの拡散に用いられる拡散パターンを更新する、 前記受信側装置において、
前記伝送信号を受信し、
前記受信された伝送信号を、前記第１の数以上の第３の数の前記第１の領域の成分と、前記第２の数より多い第４の数の前記第２の領域の成分とに対して定義される複数の第２の要素に、前記時間間隔ごとに、順次、展開し、
前記展開の結果として得られた第２の要素に対して、前記第２の要素それぞれに対して定義される複数の第１の係数を用いた処理を、前記時間間隔ごとに、順次、行い、
前記処理された第２の要素と、前記第１の係数とを用いて、新たな第１の係数を作成し、
前記新たな第１の係数の内、前記拡散パターンに対応する第２の係数を選択し、
前記選択された第２の係数が、前記送信側装置において、前記拡散パターンとされたときに得られる伝送信号におけるピーク値と、この伝送信号の平均値との比率を示す値を算出し、
前記比率を示す値が、予め決められた条件を満たすとき、または、前記選択された第２の係数に含まれる全ての要素が予め決められた条件を満たすときに、前記選択された第２の係数を、前記新たな拡散パターンとして作成し、
前記新たな拡散パターンを、前記送信側装置に対して送信する
通信方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２０１１−１８２０６０（Ｐ２０１１−１８２０６０Ａ）
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４２２５２（Ｐ２０１０−４２２５２）
【出願日】平成２２年２月２６日（２０１０．２．２６）
【特許番号】特許第４５５３４０９号（Ｐ４５５３４０９）
【特許公報発行日】平成２２年９月２９日（２０１０．９．２９）
【出願人】（５０９０９３０２６）公立大学法人高知工科大学 (95)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２６日（２０１０．２．２６）
【特許番号】特許第４５５３４０９号（Ｐ４５５３４０９）
【特許公報発行日】平成２２年９月２９日（２０１０．９．２９）
【出願人】（５０９０９３０２６）公立大学法人高知工科大学 (95)
【Ｆターム（参考）】
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