JP2010512094A - 周波数選択的ベースバンドを利用するデジタル通信システム及びその方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、周波数選択的ベースバンドを利用するデジタル通信システム及びその方法に関する。本発明は、デジタル通信、特に、人体通信において拡散符号の全体（例えば、６４個のウォルシュ符号）が占める全体周波数帯域のうち、ユーザの所望の所定のベース周波数帯域で最も優勢な周波数を有する拡散符号のみ（例えば、最も優勢な周波数がベースバンドの近くにある１６個の拡散符号）を一部選択して用いさせることにより、所定のプロセス利得を獲得しつつ、通過帯域への伝送時に必要となるアナログ送受信端の複雑度を減らして消費電力を減少させることができる、周波数選択的ベースバンドを利用するデジタル通信システム及びその方法を提供することにその目的がある。本発明は、デジタル通信システムにおける送信機であって、フレーム同期用プリアンブル及びデータ情報からなるヘッダ情報を拡散させるプリアンブル・ヘッダ送信処理手段と、ユーザの所望の所定の周波数帯域で最も優勢な周波数を有する拡散符号（周波数選択的拡散符号）を用いて、外部へ伝送するデータを拡散させるデータ送信処理手段と、前記プリアンブル・ヘッダ送信処理手段から拡散されたプリアンブル及びヘッダと、前記データ送信処理手段から周波数選択的に拡散されたデータとを多重化してデジタル信号で伝送する多重化手段とを備える。本発明は、デジタル通信システムなどに利用される。

Description

本発明は、周波数選択的ベースバンドを利用するデジタル通信システム及びその方法に関し、より詳細には、デジタル通信、特に、人体通信においてユーザの所望の所定のベース周波数帯域で最も優勢な周波数（ｄｏｍｉｎａｎｔ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）を有する拡散符号のみを一部選択して用いさせることにより、所定のプロセス利得を獲得しつつ、通過帯域への伝送時に必要となるアナログ送受信端の複雑度を減らして消費電力を減少させることができる、周波数選択的ベースバンドを利用するデジタル通信システム及びその方法に関する。

本発明の出願人によって２００６年１１月１６日付けで大韓民国に出願された「制限された通過帯域を利用する人体通信システム及びその方法（出願番号：１０−２００６−０１１３３２９）」（以下、「先願発明」とする）では、人体通信システムを実現するために、５ＭＨｚ帯域から４０ＭＨｚ帯域までの制限された通過帯域（ｐａｓｓｂａｎｄ）を利用し、また、さらに低電力かつ安定した人体通信が可能なように、固有のユーザ識別情報（ＩＤ）を用いたスクランブル、チャネルコーディング、インターリービング、スプレディングなどを行うようにしていることを特徴としている。

しかし、前記先願発明では、制限された周波数帯域を利用するために、ほとんどの通信システムで利用している中間周波数ｆｃを有する通過帯域を利用するため、デジタル・アナログ変換器、アナログ・デジタル変換器、中間周波数変換器などのアナログ送受信端が必要となるが、これは、低電力化の側面からみると望ましくない。また、前記先願発明では、プロセス利得のために、時間領域・周波数領域の拡散方法も適用したが、これは、制限された周波数帯域のため、データ伝送速度を増加させるか、一層安定したデータ送受信を行うには効率的でないという問題があった。

本発明は、上記の問題点を解決するために提案されたものであって、デジタル通信、特に、人体通信においてユーザの所望の所定のベース周波数帯域で最も優勢な周波数を有する拡散符号のみを一部選択して用いさせることにより、所定のプロセス利得を獲得しつつ、通過帯域への伝送時に必要となるアナログ送受信端の複雑度を減らして消費電力を減少させることができる、周波数選択的ベースバンドを利用するデジタル通信システム及びその方法を提供することにその目的がある。

すなわち、本発明は、全体拡散符号（例えば、６４個のウォルシュ符号）が占める全体周波数帯域のうち、ユーザの所望の所定のベース周波数帯域で最も優勢な周波数を有する拡散符号のみ（例えば、最も優勢な周波数がベースバンドの近くにある１６個の拡散符号）を一部選択して用いさせることにより、周波数選択的ベースバンドを利用するデジタル通信システム及びその方法を提供することにその目的がある。

本発明の他の目的及び長所は、下記の説明によって理解され得るし、本発明の実施形態によって一層明らかになるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に表わした手段及びその組み合わせによって実現され得ることを容易に分かるであろう。

上記の目的を達成するために、本発明は、デジタル通信システムにおける送信機であって、フレーム同期用プリアンブル及びデータ情報からなるヘッダ情報を拡散させるプリアンブル・ヘッダ送信処理手段と、ユーザの所望の所定の周波数帯域で最も優勢な周波数を有する拡散符号（周波数選択的拡散符号）を用いて、外部へ伝送するデータを拡散させるデータ送信処理手段と、前記プリアンブル・ヘッダ送信処理手段から拡散されたプリアンブル及びヘッダと、前記データ送信処理手段から周波数選択的に拡散されたデータを多重化してデジタル信号で伝送する多重化手段とを備える。

また、本発明は、デジタル通信システムにおける受信機であって、外部から伝送されたデジタル信号をプリアンブル、ヘッダ、データに分離する逆多重化手段と、前記分離されたヘッダを逆拡散させて元のデータ情報を復元するヘッダ受信処理手段と、送信側で用いられた周波数選択的拡散符号を用いて前記分離されたデータを逆拡散させるデータ受信処理手段とを備える。

さらに、本発明は、デジタル通信システムに適用されるデジタル送信方法であって、フレーム同期用プリアンブルを生成するプリアンブル生成ステップと、外部へ伝送するデータ及びデータ情報をＭＡＣ処理部から受信する伝送データ受信ステップと、前記プリアンブル及び前記データ情報を拡散させる拡散ステップと、前記データを並列に整列するデータ整列ステップと、ユーザの所望の所定の周波数帯域で最も優勢な周波数を有する拡散符号（周波数選択的拡散符号）を用いて、前記並列に整列されたデータを拡散させる周波数選択的拡散ステップと、前記拡散されたプリアンブル及びデータ情報と、前記周波数選択的に拡散されたデータとを多重化してデジタル信号で伝送する伝送ステップとを含む。

また、本発明は、デジタル通信システムに適用されるデジタル受信方法であって、外部から伝送されたデジタル信号をプリアンブル、ヘッダ、データに分離する逆多重化ステップと、前記分離されたヘッダを逆拡散させてデータ情報を復元する逆拡散ステップと、送信側で用いられた周波数選択的拡散符号を用いて、前記分離されたデータを逆拡散させる周波数選択的逆拡散ステップと、該周波数選択的逆拡散ステップで逆拡散されたデータをＭＡＣ処理部へ伝送する伝送ステップとを含む。

本発明は、拡散符号により周波数拡散されるデジタル通信システム、特に、人体通信システムにおいてユーザの必要に応じて一部の拡散符号のみを選択して用いることにより、拡散符号が占める全体周波数帯域のうち、ユーザにより周波数帯域を一部選択できるようにすることを特徴とする。また、本発明は、特に、人体通信システムにおいて、人体を通信チャネルとして、人体と接続された通信装置間で低電力かつ安定してデータを送受信できるように、伝送されるデータの直列・並列変換と周波数選択的拡散符号を用いる人体通信用データ伝送方式に関するものである。

また、本発明は、人体を媒質とする通信方式に関するものであって、外部機器からの干渉が集中されているＤＣから５ＭＨｚまでの周波数帯域を避け、人体が導波管の役割をして伝送される信号の強さが人体の外部に放射される信号の強さよりさらに大きくなる周波数帯域（４０ＭＨｚ）までに制限された周波数帯域を利用することにより、情報伝送を行うエネルギーの消費が小さく、外部の雑音にも強い人体通信を行う。

本発明によれば、人体を通信チャネルとして使用して、人体と接続された通信装置間でデータを送受信するにあって、人体チャネルの特性を利用してユーザ相互間の干渉を減らすだけでなく、他の電子機器から誘起される強い干渉があるときにも、低電力かつ安定した人体通信を可能なようにする効果がある。

また、本発明は、ユーザ相互間の干渉と他の機器から誘起される強い干渉を減らすために制限された周波数帯域を利用する人体通信システムにおいて、データの直列・並列変換と周波数選択的拡散符号を用いる新しい概念の周波数選択的ベースバンド伝送方式を適用することにより、アナログ送受信端の複雑度を減らして、全体システムの消費電力を改善することができるという効果がある。

また、本発明は、データの直列・並列変換を介して得た周波数利得によって、さらに大きい拡散符号が用いられるようになることにより、全体システムのプロセス利得を高められるという効果がある。

なお、本発明は、直列・並列変換器の出力データを拡散符号選択に用いる変調方式を利用することにより、データに拡散符号をかけることにより得られるスプレディング（拡散）方式に比べて直列・並列変換比の分だけのさらに多くのデータを伝送できるという効果がある。

本発明に係る人体通信用周波数選択的ベースバンドと、周波数別の人体内伝達信号電力と、人体外放射電力と、人体周りの雑音電力との関係に関する説明図である。 本発明に係る周波数選択的ベースバンドを利用する人体通信システムの一実施形態の構成図である。 本発明に係る６４ビットウォルシュ符号のサブグループの構成図である。 本発明に係る６４ビットウォルシュ符号のサブグループの構成図である。 本発明に係る６４ビットウォルシュ符号のサブグループの構成図である。 本発明に係る６４ビットウォルシュ符号のサブグループの構成図である。 本発明に係る図２の周波数選択的拡散器の一実施形態の詳細構成図である。

上述の目的、特徴及び長所は、添付した図面と関連した以下の詳細な説明によりさらに明確になるはずであり、それにより、本発明の属する技術分野における通常の知識を有した者が本発明の技術的思想を容易に実施できるはずである。また、本発明を説明するにおいて本発明と関連した公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨を不明にすると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。以下、添付された図面を参照して、本発明に係る好ましい一実施形態を詳細に説明する。

本発明は、デジタル通信システム、特に、人体通信システムにおいて適用可能なものであって、以下では、便宜のため、人体通信システムを対象として説明する。

図１は、本発明に係る人体通信用周波数選択的ベースバンドと、周波数別の人体内伝達信号電力と、人体外放射電力と、人体周りの雑音電力との関係に関する説明図である。

同図に示すように、人体通信において利用される周波数帯域がＤＣから４０MHzまででは、人体内伝達信号（人体を導波管として伝達される信号）の電力１１が人体外に放射される信号（人体がアンテナの役割をして、人体外に放射される信号）の電力１２より優勢であるが、４０ＭＨｚ以上になると、人体外放射電力１２が人体内伝達電力１１より大きくなる現象を表わす。

また、人体周りに存在する様々な機器、例えば、自動車、蛍光灯、携帯電話、コンピュータ、テレビジョン、ラジオなどから誘起（発生）される各種電磁波は人体内に信号を誘起させるようになり、このように人体に誘起された信号は人体内通信において干渉信号として作用する。

種々の測定場所で人体に誘起される干渉信号を測定した結果が得られ、この測定結果を足して５MHz単位で平均することにより、図１に示すような雑音電力１３を得た。図１の雑音電力１３に関するグラフに示すように、ＤＣから５ＭＨｚまでの周波数帯域で一番大きい雑音電力を発生するということがわかる。

したがって、従来の先願発明（出願番号:１０−２００６−０１１３３２９）では、雑音電力が一番大きい期間（ＤＣ〜５ＭＨｚ）と人体外放射信号電力が人体内伝達信号電力より大きくなる４０ＭＨｚ（図１において「１１」と「１２」が会う点に該当する周波数）以上の期間を除いた５ＭＨｚから４０ＭＨｚまでの周波数帯域を通過帯域として用い、このように制限された周波数帯域（５ＭＨｚ〜４０ＭＨｚ）を通過帯域として用いるためには、従来のほとんどの通信システムで用いているベースバンドを前記通過帯域に上向きさせる変換過程が必要であるという短所があった。

したがって、本発明では、雑音電力が一番大きい０ＭＨｚ（ＤＣ）から５ＭＨｚまでの期間及び４０ＭＨｚ以上の期間を除いた５ＭＨｚから４０ＭＨｚまでの制限された周波数帯域を用いてデータ伝送をするために、先願発明で提案されている通過帯域を利用することなく、周波数選択的ベースバンドを利用する。

本発明で提案する周波数選択的ベースバンド（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｂａｓｅｂａｎｄ）とは、データのプロセス利得のために用いられる全ての拡散符号のうち、ユーザの所望の周波数帯域で最も優勢な周波数特性を有する拡散符号のみを用いることにより、アナログ送受信部（処理部）が簡単になるベースバンド伝送をしつつ、所望の周波数帯域及びプロセス利得を同時に得ることができるという新しい伝送方式技術である。

図１に示すように、本発明における周波数選択方式は、拡散符号として６４個のウォルシュ符号（ｗａｌｓｈ ｃｏｄｅ）を用いる方式であり、ここで、６４個のウォルシュ符号は０から１６ＭＨｚまでの周波数帯域を６４個に分割して、最も優勢な周波数が順次均一に分布する特性を有する。このとき、６４個のウォルシュ符号を４個のサブグループに分け、一番大きい周波数帯域１４を用いるウォルシュ符号サブグループを選択することにより、所望の周波数帯域を利用する周波数選択的ベースバンド伝送を行うことができる。

図２は、本発明に係る周波数選択的ベースバンドを用いた人体通信システムの一実施形態の構成図である。以下、図２の説明とともに、本発明に係る人体通信システムに適用される人体通信方法（送受信方法）についても説明する。

本発明に係る人体通信システム（送受信器）は、人体通信ＭＡＣ処理部２１と、人体通信物理層モデム（ＦＳ−ＣＤＭＡ）２２と、人体通信アナログ処理部２３と、信号電極２４と、接地電極２５とを備えて構成される。

人体通信ＭＡＣ処理部２１は、ＭＡＣ送信処理器２１１及びＭＡＣ受信処理器２１２で構成される。ここで、ＭＡＣ送信処理器２１１は、上位階層から受けた、伝送するデータ及びデータ情報（伝送速度、変調方式、ユーザＩＤ、データ長など）を処理して、人体通信物理層モデム２２内の送信部２２１に伝達し、ＭＡＣ受信処理器２１２は、人体通信物理層モデム２２の受信部２２２から受信したデータ及びデータ情報を処理した後、上位階層に伝達する役割を果たす。

まず、人体通信システムにおける送信機について説明すれば、送信機はＭＡＣ送信処理器２１１と人体通信物理層モデム送信部２２１とを備えてなる。特に、人体通信物理層モデム２２内の送信部２２１は、プリアンブル生成器２２１０と、ヘッダ生成器２２１１と、ＨＣＳ生成器２２１２と、拡散器２２１３と、データ生成器２２１４と、スクランブラ２２１５と、直列・並列変換器（Ｓ／Ｐ）２２１６と、周波数選択的拡散器２２１７と、多重化器２２１８とを備えてなるものであって、人体通信において、周波数選択的ベースバンド伝送技術または周波数選択的コード分割多重接続（ＦＳ−ＣＤＭＡ）技術を適用することにより、周波数選択的拡散符号を用いてプロセス利得を獲得しつつ、ユーザの所望の周波数帯域の拡散符号のみを選択して用いられるようにする。

上記のような人体通信物理層モデム送信部２２１は、大別してプリアンブル・ヘッダ送信処理部２２００と、データ送信処理部２２０１と、多重化器２２１８とで構成される。ここで、プリアンブル・ヘッダ送信処理部２２００は、フレーム同期用プリアンブル及びヘッダ情報を拡散させる機能を果たすものであって、プリアンブル生成器２２１０と、ヘッダ生成器２２１１と、ＨＣＳ生成器２２１２と、拡散器２２１３とを備えるといえる。データ送信処理部２２０１は、人体通信を介して伝送するデータを、ユーザの所望の周波数帯域で最も優勢な周波数特性を有する拡散符号（周波数選択的拡散符号）で拡散させる機能を果たすものであって、データ生成器２２１４と、スクランブラ２２１５と、直列・並列変換器（Ｓ／Ｐ）２２１６と、周波数選択的拡散器２２１７とを備えてなるといえる。そして、多重化器２２１８は、プリアンブル・ヘッダ送信処理部から拡散されたプリアンブル及びヘッダと、データ送信処理部から周波数選択的に拡散されたデータとを多重化してデジタル信号で伝送する機能を果たす。

以下、送信部２２１の各々の構成要素について詳細に説明する。
プリアンブル生成器２２１０は、全てのユーザが知っている初期値にセットされて、一定長のプリアンブルを生成する。

ヘッダ生成器２２１１は、ＭＡＣ送信処理器２１１から伝送するデータ情報（伝送速度、変調方式、ユーザＩＤ、データ長）を受信して、約束されたヘッダフォーマット（ｈｅａｄｅｒ ｆｏｒｍａｔ）で構成して出力し、ＨＣＳ生成器２２１２はこれを受信してヘッダチェック数列（ＨＣＳ：Ｈｅａｄｅｒ Ｃｈｅｃｋ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）を生成する。

拡散器２２１３は、プリアンブル生成器２２１０から生成されたプリアンブル及びＨＣＳ生成器２２１２から生成されたヘッダチェック数列（ＨＣＳ）の各々を予め約束された拡散符号で拡散させる。特に、本発明では、周波数選択的拡散器２２１７で用いる周波数選択的拡散符号（図６のサブグループ３にある拡散符号）のうち、いずれか１つの拡散符号を用いる。

一方、データ生成器２２１４は、ＭＡＣ送信処理器２１１から伝送するデータを受信して、所望の時間に出力する。スクランブラ２２１５は、ホスト端末と保安を必要とする特定端末との間に保安性の維持のために用いられ、２つの端末器間に予め定義されている初期値を用いて直交符号を生成し、その生成された直交符号でデータ生成器２２１４から出力されたデータをスクランブルする（すなわち、直交符号及びデータ生成器２２１４の出力がＸＯＲ演算されることにより、データスクランブルされるものである）。

直列・並列変換器（Ｓ／Ｐ）２２１６は、スクランブルされたデータを受信して４ビットの直列・並列変換を行う。４ビットの直列・並列変換は、データ伝送時に用いられる周波数帯域を１／４に減少させる効果があるが、これは、結果的に同じ周波数帯域内でさらに多くのデータを伝送させるか、または同じ周波数帯域内でさらに大きい拡散符号利得を用いることにより、高品質のデータを伝送できるようにする効果がある。

周波数選択的拡散器２２１７は、直列・並列変換器（Ｓ／Ｐ）２２１６の４ビットの出力を並列に受信して、周波数選択的拡散符号で拡散させるが、これについては、図７において詳細に説明する。

多重化器２２１８は、フレーム構成に合うようにプリアンブル、ヘッダ、及びデータを多重化して出力する。

周波数選択的拡散器２２１７を用いることにより、所望の周波数帯域を利用するベースバンド伝送が可能なようになり、出力ビットも１ビットでデジタル直接伝送が可能となった。したがって、多重化器２２１８の出力は、送信フィルタ、デジタル・アナログ変換器、中間周波数変換器など、別途のアナログ送信処理部がなくても送受信スイッチ２３０及び信号電極２４を介して人体内に伝送される。接地電極２５は、人体通信システム（送受信器）の接地と同じように、基準線電位を提供する。

すなわち、本発明は、周波数選択的拡散符号を用いて選択された周波数帯域をデジタルで直接送信することにより、送信フィルタ、デジタル・アナログ変換器、中間周波数変換器などのアナログ送信端を使用しない。

次に、人体通信システムにおける受信機について説明すると、受信機は、人体通信アナログ処理部２３と、人体通信物理層モデム２２の受信部２２２と、ＭＡＣ受信処理器２１２とを備えてなるが、これについて説明すると、次のとおりである。

信号電極２４を介して入力された受信信号（デジタル受信信号）は、送受信スイッチ２３０を経て、人体内への伝送時に付加された雑音を除去するための雑音除去フィルタ２３１を経た後、増幅器２３２によって所望の大きさの信号に増幅される。その増幅された受信信号は、クロック復元・データ再整列部２３３（ＣＤＲ：Ｃｌｏｃｋ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ ＆ Ｄａｔａ Ｒｅｔｉｍｉｎｇ Ｐａｒｔ）に入力されて受信信号と受信端クロックとのタイミング同期及び周波数オフセットを補償する。クロック復元・データ再整列部（ＣＤＲ）２３３の出力は人体通信物理層モデム２２の受信部２２２に入力される。

まず、フレーム同期前には、受信部２２２に入力された受信信号がフレーム同期部２２２８に入力されると、フレーム同期部２２２８は受信信号のプリアンブルを用いてフレーム同期化を行う。

フレーム同期部２２２８によってフレーム同期が獲得されると、共通制御信号生成部２２２９では物理層送信部２２１及び受信部２２２において必要な共通制御信号、すなわち、フレーム境界信号、ヘッダ期間信号、データ期間信号、送信期間信号、受信期間信号などを生成する。共通制御信号生成部２２２９で生成された信号を用いて、受信部２２２内の逆多重化器２２２０は受信信号のうち、ヘッダ部及びデータ部を分離して出力する。

逆多重化器２２２０の出力のうち、ヘッダ部は、逆拡散器２２２１及びＨＣＳ検査器２２２２を経てヘッダ処理器２２２３に入力される。ヘッダ処理器２２２３は、入力されたヘッダ情報から受信信号データの制御情報を抽出してＭＡＣ受信処理器２１２に伝送する。

一方、逆多重化器２２２０の出力のうち、データ部は、周波数選択的逆拡散器２２２４に入力される。

周波数選択的逆拡散器２２２４は、入力されたデータに対して、送信側で用いられた周波数選択的拡散符号（６４個の拡散符号のうち、送信部２２で周波数選択的に用いられた１６個の拡散符号）を用いて相関値を計算した後、一番大きい値で４ビットのデータを出力する。このように出力された４ビットのデータは、並列・直列変換器（Ｐ／Ｓ）２２２５に入力され、直列に変換されてデスクランブラ２２２６に入力される。

デスクランブラ２２２６は、２つの端末器間に予め定義された初期値を用いて生成された直交符号であって、入力された受信データをデスクランブルする。デスクランブルされた受信データは、データ処理器２２２７に入力されて処理された後、ＭＡＣ受信処理器２１２に伝送される。

一方、送信部２２１のように、人体通信物理層モデムの受信部２２２も大別して、逆多重化器２２２０と、ヘッダ受信処理部２２０２と、データ受信処理部２２０３とを備えてなるといえる。ここで、逆多重化器２２２０は、人体チャネルを介して伝送されたデジタル信号をプリアンブル、ヘッダ、データに分離する機能を果たすものである。そして、ヘッダ受信処理部２２０２は、分離されたヘッダを逆拡散させて元のデータ情報を復元する機能を果たすものであって、逆拡散器２２２１、ＨＣＳ検査器２２２２、及びヘッダ処理器２２２３を備えてなる。また、データ受信処理部２２０３は、分離されたデータをユーザの所望の周波数帯域で最も優勢な周波数特性を有する拡散符号（周波数選択的拡散符号）で逆拡散させる機能を果たすものであって、周波数選択的逆拡散器２２２４、並列・直列変換部（Ｐ／Ｓ）２２２５、デスクランブラ２２２６、及びデータ処理器２２２７を備えてなる。

要するに、上記で説明したように、本発明は、周波数選択的ベースバンドを用い、これに、伝送データの周波数帯域を減らすためのデータの直列・並列変換、周波数選択とプロセス利得を得るための周波数選択的拡散などの技術を効率的に組み合わせたものである。

図３〜図６は、本発明に係る６４ビットウォルシュ符号のサブグループの構成図である。
本発明では、拡散符号として６４個のウォルシュ符号を用いるが、これを４個のサブグループ（図３〜図６）に分けることができ、各々のグループは１６個のウォルシュ符号を有する。すなわち、サブグループ０はＷ０〜Ｗ１５（図３）、サブグループ１はＷ１６〜Ｗ３１（図４）、サブグループ２はＷ３２〜Ｗ４７（図５）、サブグループ３はＷ４８〜Ｗ６３（図６）を有する。

使用周波数帯域を正確に６４個の帯域に分割するとき、Ｗ０からＷ６３までの６４個のウォルシュ符号は、当該ウォルシュ符号の最も優勢な周波数ｆｄが含まれる周波数帯域（分割された周波数帯域）に順次マッピングされる特徴を有する。例えば、全体のウォルシュ符号が占める拡散周波数帯域を１６ＭＨｚであると仮定する場合、１つのウォルシュ符号に対してマッピングされる周波数帯域期間（分割された帯域）は、当該ウォルシュ符号の最も優勢な周波数ｆｄが含まれる分割帯域であって、その帯域幅は１６ＭＨｚ／６４で２５０ＫＨｚを有する。したがって、Ｗ０のｆｄは０Ｈｚ、Ｗ１のｆｄは２５０ＫＨｚ、Ｗ４８のｆｄは１２ＭＨｚ、Ｗ６３のｆｄは１５．７５ＭＨｚを有する。

本発明では、サブグループ３（Ｗ４８〜Ｗ６３）（図１での「１４」）を選択して、全体１６ＭＨｚの帯域のうち、１２ＭＨｚ〜１５．７５ＭＨｚで最も優勢な周波数ｆｄを有するウォルシュ符号を用いる（図１参照）。

図７は、本発明に係る図２の周波数選択的拡散器の一実施形態の詳細構成図である。
拡散符号として２Ｎ個のウォルシュ符号を用い、２Ｍ（ここで、Ｍ＜Ｎ）個のウォルシュ符号を選択して用いる場合、周波数選択的拡散器２２１７は、（Ｎ−Ｍ）個の入力ビットを全体入力ビット（Ｎ個）の最上位に配置させ、（Ｎ−Ｍ）ビット個の入力値をパラメータ入力で調整することにより、拡散される全体の周波数帯域のうち、所望の周波数帯域のみを選択させる。

このために、周波数選択的拡散器２２１７は、Ｎビットカウンタ（図７では６ビットカウンタ）を有し、（Ｎ−Ｍ）ビット周波数選択制御ビット（図７では２ビットの周波数選択制御ビットを有するが、ｆｓ１、ｆｓ０がこれに該当する）と、Ｍビットデータ入力ビット（図７では４ビット）と、グレー（ｇｒａｙ）インデックスのための（Ｎ−１）個のＸＯＲ論理回路（図７の４１１〜４１５参照）と、Ｎビットカウンタ出力、周波数選択制御ビットの最上位ビット、及び（Ｎ−１）個のＸＯＲ論理回路出力ビットを入力とするＮ個のＡＮＤ論理回路（図７の４２１〜４２６）と、Ｎ個のＡＮＤ論理回路出力をＸＯＲするＸＯＲ論理回路（図７の４３０）とを備えてなる。以下では、周波数選択的拡散器２２１７について詳細に説明する。

本発明では、拡散符号として６４個のウォルシュ符号を用いるが、このうち、図６にあるサブグループ３（Ｗ４８〜Ｗ６３）の１６個のウォルシュ符号を選択して用いる場合を仮定すると、周波数選択的拡散器２２１７は６ビットカウンタ４００を有し、２ビットの周波数選択制御ビットｆｓ１、ｆｓ０、下位４ビットのデータ入力ビットｂ３、ｂ２、ｂ１、ｂ０と１ビットの出力、すなわち、ＦＳ＿ＤＯＵＴを有する。

また、周波数選択的拡散器２２１７は、グレーインデックスのための５個のＸＯＲ論理回路４１１ないし４１５と、６ビットカウンタ４００の出力であるＣ５〜Ｃ０、周波数選択制御ビットの最上位ビットｆｓ１、５個のＸＯＲ論理回路４１１ないし４１５の出力ビットを各々入力とする６個のＡＮＤ論理回路４２１ないし４２６と、６個のＡＮＤ論理回路出力をＸＯＲするＸＯＲ論理回路４３０とから構成される。

図６に示すようなサブグループ３（Ｗ４８〜Ｗ６３）の１６個のウォルシュ符号を選択して用いる場合を仮定すると、周波数選択的拡散器２２１７は６ビットの入力ｆｓ１、ｆｓ０、ｂ３、ｂ２、ｂ１、ｂ０のうち、２ビットの周波数選択制御ビットｆｓ１、ｆｓ０が「１１」値で固定される。最終的に生成される周波数選択的拡散器２２１７の出力ＦＳ＿ＤＯＵＴの生成式は下記の数式１のとおりである。

前記図１ないし図７によって説明した実施形態は人体通信を中心に記載されているが、本発明はこれに限定されず、全てのデジタル通信システムに適用される。

上述のような本発明の方法はプログラムで実現されて、コンピュータで読み取ることができる形で記録媒体（ＣＤロム、ラム、ロム、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスクなど）に格納することができる。このような過程は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有した者が容易に実施できるので、これ以上詳細に説明しない。

以上で説明した本発明は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有した者にとって、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で様々な置換、変形及び変更が可能であるため、前述の実施形態及び添付された図面によって限定されるものではない。

Claims (25)

1. デジタル通信システムにおける送信機であって、
   フレーム同期用プリアンブル及びデータ情報からなるヘッダ情報を拡散させるプリアンブル・ヘッダ送信処理手段と、
   ユーザの所望の所定の周波数帯域で最も優勢な周波数を有する拡散符号（周波数選択的拡散符号）を用いて、外部へ伝送するデータを拡散させるデータ送信処理手段と、
   前記プリアンブル・ヘッダ送信処理手段から拡散されたプリアンブル及びヘッダと、前記データ送信処理手段から周波数選択的に拡散されたデータとを多重化してデジタル信号で伝送する多重化手段と、
   を備えることを特徴とする周波数選択的ベースバンドを利用するデジタル通信システムにおける送信機。
2. 前記プリアンブル・ヘッダ送信処理手段が、
   フレーム同期のためのプリアンブルを生成するプリアンブル生成手段と、
   ＭＡＣ処理部から前記データ情報を受信し、所定のフォーマットのヘッダを生成するヘッダ生成手段と、
   前記周波数選択的拡散符号のうち、いずれか１つの拡散符号を用いて、前記生成されたプリアンブル及び前記生成されたヘッダを拡散させる拡散手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の周波数選択的ベースバンドを利用するデジタル通信システムにおける送信機。
3. 前記データ送信処理手段が、
   ＭＡＣ処理部からデータを受信して、所定の時間に出力するデータ生成手段と、
   該データ生成手段で直列に出力されるデータを並列に整列する直列・並列変換手段と、
   前記並列に整列されたデータを前記周波数選択的拡散符号によって拡散させる周波数選択的拡散手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の周波数選択的ベースバンドを利用するデジタル通信システムにおける送信機。
4. 前記直列・並列変換手段でのデータ整列の前に、前記データ生成手段から出力されるデータをスクランブルするスクランブル手段をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の周波数選択的ベースバンドを利用するデジタル通信システムにおける送信機。
5. 前記周波数選択的拡散手段が、
   拡散符号全体が占める全体周波数帯域のうち、ユーザの所望の所定のベースバンドで最も優勢な周波数を有する拡散符号のみを選択して用いることを特徴とする請求項３に記載の周波数選択的ベースバンドを利用するデジタル通信システムにおける送信機。
6. 前記周波数選択的拡散手段が、
   拡散符号として用いる２Ｎ個のウォルシュ符号のうち、２Ｍ（Ｍ＜Ｎ）個のウォルシュ符号を前記周波数選択的拡散符号として選択して用いる場合、全体入力ビット（Ｎ個）のうち、（Ｎ−Ｍ）個の入力ビットを周波数選択的制御ビットとして用いられるように最上位ビットに配置させ、前記（Ｎ−Ｍ）個の入力ビット（周波数選択的制御ビット）値をパラメータ入力で調整することを特徴とする請求項５に記載の周波数選択的ベースバンドを利用するデジタル通信システムにおける送信機。
7. 前記周波数選択的拡散手段が、
   Ｎビットカウンタと、
   （Ｎ−Ｍ）ビット周波数選択制御ビット及びＭビットデータ入力ビットをグレーインデックスする（Ｎ−１）個の第１論理和（ＸＯＲ）演算手段と、
   前記ＮビットカウンタのＮ出力、周波数選択制御ビットの最上位ビット、及び（Ｎ−１）個の第１論理和（ＸＯＲ）演算手段のＮ−１出力ビットを論理積（ＡＮＤ）演算するＮ個の論理積（ＡＮＤ）演算手段と、
   該Ｎ個の論理積（ＡＮＤ）演算手段のＮ出力を論理和（ＸＯＲ）演算する第２論理和演算手段と、
   を備えることを特徴とする請求項６に記載の周波数選択的ベースバンドを利用するデジタル通信システムにおける送信機。
8. デジタル通信システムにおける受信機であって、
   外部から伝送されたデジタル信号をプリアンブル、ヘッダ、データに分離する逆多重化手段と、
   前記分離されたヘッダを逆拡散させて元のデータ情報を復元するヘッダ受信処理手段と、
   送信側で用いられた周波数選択的拡散符号を用いて前記分離されたデータを逆拡散させるデータ受信処理手段と、
   を備えることを特徴とする周波数選択的ベースバンドを利用するデジタル通信システムにおける送信機。
9. 外部からデジタル信号を受信し、雑音除去及び利得調整によって元の信号に復元するアナログ処理手段をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の周波数選択的ベースバンドを利用するデジタル通信システムにおける受信機。
10. 前記逆多重化手段から分離されたプリアンブルを用いてフレーム同期化を行うフレーム同期手段と、
    該フレーム同期手段によってフレーム同期が獲得されると、前記受信機の制御のためのフレーム警戒信号、ヘッダ期間信号、データ期間信号を生成する共通制御信号生成手段と、
    をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の周波数選択的ベースバンドを利用するデジタル通信システムにおける受信機。
11. 前記ヘッダ受信処理手段が、
    前記逆多重化手段から分離されたヘッダを逆拡散させて復元する逆拡散手段と、
    該逆拡散手段で復元されたヘッダからデータ情報を抽出してＭＡＣ処理部へ伝送するヘッダ処理手段と、
    を備えることを特徴とする請求項８に記載の周波数選択的ベースバンドを利用するデジタル通信システムにおける受信機。
12. 前記データ受信処理手段が、
    前記逆多重化手段から分離されたデータを前記周波数選択的拡散符号によって逆拡散させる周波数選択的逆拡散手段と、
    該周波数選択的逆拡散手段から並列に出力されるデータを直列に整列する並列・直列変換手段と、
    前記直列に整列されたデータをＭＡＣ処理部へ伝送するデータ処理手段と
    を備えることを特徴とする請求項８に記載の周波数選択的ベースバンドを利用するデジタル通信システムにおける受信機。
13. 前記並列・直列変換手段で直列に変換されたデータをデスクランブルするデスクランブル手段をさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載の周波数選択的ベースバンドを利用するデジタル通信システムにおける受信機。
14. 前記周波数選択的逆拡散手段が、
    前記逆多重化手段から分離されて入力されたデータに対して、送信側で用いられた周波数選択的拡散符号を用いて相関値を計算した後、相関値が大きい順番に所定の個数のデータビットを出力することを特徴とする請求項１２に記載の周波数選択的ベースバンドを利用するデジタル通信システムにおける受信機。
15. デジタル通信システムに適用されるデジタル送信方法であって、
    フレーム同期用プリアンブルを生成するプリアンブル生成ステップと、
    外部へ伝送するデータ及びデータ情報をＭＡＣ処理部から受信する伝送データ受信ステップと、
    前記プリアンブル及び前記データ情報を拡散させる拡散ステップと、
    前記データを並列に整列するデータ整列ステップと、
    ユーザの所望の所定の周波数帯域で最も優勢な周波数を有する拡散符号（周波数選択的拡散符号）を用いて前記並列に整列されたデータを拡散させる周波数選択的拡散ステップと、
    前記拡散されたプリアンブル及びデータ情報と、前記周波数選択的に拡散されたデータとを多重化してデジタル信号で伝送する伝送ステップと、
    を含むことを特徴とする周波数選択的ベースバンドを利用するデジタル送信方法。
16. 前記拡散ステップで前記データ情報を拡散させる前に、前記データ情報に対してヘッダチェック数列（ＨＣＳ）を生成するＨＣＳ生成ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の周波数選択的ベースバンドを利用するデジタル送信方法。
17. 前記データ整列ステップを行う前に、前記データをスクランブルするスクランブルステップをさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の周波数選択的ベースバンドを利用するデジタル送信方法。
18. 前記拡散ステップが、
    前記周波数選択的拡散符号のうち、いずれか１つの拡散符号を用いて、前記プリアンブル及び前記データ情報を拡散させることを特徴とする請求項１５に記載の周波数選択的ベースバンドを利用するデジタル送信方法。
19. 前記周波数選択的拡散ステップが、
    拡散符号全体が占める全体周波数帯域のうち、ユーザの所望の所定のベースバンドで最も優勢な周波数を有する拡散符号のみを選択して用いることを特徴とする請求項１５に記載の周波数選択的ベースバンドを利用するデジタル送信方法。
20. 前記周波数選択的拡散ステップが、
    拡散符号として用いる２Ｎ個のウォルシュ符号のうち、２Ｍ（Ｍ＜Ｎ）個のウォルシュ符号を前記周波数選択的拡散符号として選択して用いる場合、全体入力ビット（Ｎ個）のうち、（Ｎ−Ｍ）個の入力ビットを周波数選択的制御ビットとして用いられるように最上位ビットに配置させ、前記（Ｎ−Ｍ）個の入力ビット（周波数選択的制御ビット）値をパラメータ入力で調整することを特徴とする請求項１９に記載の周波数選択的ベースバンドを利用するデジタル送信方法。
21. デジタル通信システムに適用されるデジタル受信方法であって、
    外部から伝送されたデジタル信号をプリアンブル、ヘッダ、データに分離する逆多重化ステップと、
    前記分離されたヘッダを逆拡散させてデータ情報を復元する逆拡散ステップと、
    送信側で用いられた周波数選択的拡散符号を用いて前記分離されたデータを逆拡散させる周波数選択的逆拡散ステップと、
    該周波数選択的逆拡散ステップで逆拡散されたデータをＭＡＣ処理部へ伝送する伝送ステップと、
    を含むことを特徴とする周波数選択的ベースバンドを利用するデジタル受信方法。
22. 外部から伝送されたデジタル信号を受信し、雑音除去及び利得調整によって元の信号に復元するアナログ処理ステップをさらに含むことを特徴とする請求項２１に記載の周波数選択的ベースバンドを利用するデジタル受信方法。
23. 前記逆拡散ステップで逆拡散されたヘッダに対して、ヘッダチェック数列（ＨＣＳ）用いてエラー検査を行うＨＣＳ検査ステップをさらに含むことを特徴とする請求項２１に記載の周波数選択的ベースバンドを利用するデジタル受信方法。
24. 前記周波数選択的逆拡散ステップで逆拡散されたデータを直列に整列するデータ整列ステップと、
    該データ整列ステップで直列に整列されたデータを前記ＭＡＣ処理部へ伝送する前にデスクランブルするデスクランブルステップをさらに含むことを特徴とする請求項２１に記載の周波数選択的ベースバンドを利用するデジタル受信方法。
25. 前記周波数選択的逆拡散ステップが、
    前記逆多重化ステップから分離されたデータに対して、送信側で用いられた周波数選択的拡散符号を用いて相関値を計算した後、相関値が大きい順番に所定の個数のデータビットを出力することを特徴とする請求項２１に記載の周波数選択的ベースバンドを利用するデジタル受信方法。

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