JP4612864B2

JP4612864B2 - 通信装置、当該装置における受信方法、コーデック、デコーダ、通信モジュール、通信部及びデコード方法

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Publication number: JP4612864B2
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Inventors: 哲夫神田; 正江口
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Description

本発明は、機器間でデータ通信を行う通信装置、当該装置における受信方法、コーデック、デコーダ、通信モジュール、通信部及びデコード方法に関するものである。

無線通信システムは通信ケーブルに拘束されない可搬性の優れたネットワークシステムとして利用されており、伝送速度の向上や、携帯端末の普及、モバイル通信に適したアプリケーションの出現などにより飛躍的な普及を見せている。比較的近距離においてコンピュータ機器類を無線接続する方式として、２．４ＧＨｚや５ＧＨｚ帯の電波を用いた無線ＬＡＮ（Local Area Network）システムが一般的に普及している。同様に、コンピュータ周辺機器のみならず、デジタルカメラやデジタルビデオカメラなどのコンスーマ機器と、プリンタや携帯電話等とを接続するような機器間無線通信に対する要求も高まっている。現在、これら機器間では一般的に、ＵＳＢやＩＥＥＥ１３９４などの有線ケーブルによって接続される形態が採用されているが、利用者が簡便にこれらの機器を接続できる手段として無線接続によるものも考えられている。Bluetoothは、このような極近距離における機器間の無線通信方式として知られている。このような極近距離での無線通信システムは無線ＬＡＮとは異なり、ほぼ１０メートル程度と考えられる一人の人間の周辺環境内での無線接続を志向しており、無線ＬＡＮとは区別されＷＰＡＮ（Wireless Personal Area Network）と呼ばれる。現在、このＷＰＡＮに関しては、ＩＥＥＥ８０２．１５規格群として標準規格の策定が進められており、ネットワークトポロジー構成やメディアアクセスプロトコルに関してはＩＥＥＥ８０２．１５．３規格にその仕様が定められている。更に高速なＷＰＡＮ規格としてＵＷＢ（Ultra Wide Band）通信方式をベースとしたＭＢＯＡ仕様、ＤＳ−ＵＷＢ仕様等が提案されている。

図３は、ＭＢＯＡ仕様として提案されているＷＰＡＮシステムの無線フレームの構成を示した図である。

図のようにＷＰＡＮ無線フレームは、ヘッダ部３００及びデータペイロード部３０１から構成される。このヘッダ部３００には、ＰＨＹ層やＭＡＣ層におけるプロトコル処理に必要な情報が含まれている。またデータペイロード部３０１では、ユーザデータが運ばれる。そしてヘッダ部３００及びデータペイロード部３０１のそれぞれには、誤り検出或は誤り訂正のためにそれぞれヘッダチェックシーケンス（ＨＣＳ）、フレームチェックシーケンス（ＦＣＳ）と呼ばれるチェックサムが含まれている。

図４は、ＭＢＯＡ仕様として提案されているＷＰＡＮシステムの無線フレームに含まれるヘッダ部３００を更に詳細に説明する図である。

このヘッダ部３００は、無線フレームにおけるフレームの長さ、データ転送レート、その他のＰＨＹ層としての無線フレーム情報を保持するＰＨＹヘッダ部４００と、ＭＡＣプロトコルに関わる端末識別子などを保持するＭＡＣヘッダ部４０１を含む。更に、ＰＨＹヘッダ部４００とＭＡＣヘッダ部４０１との間には、送信機における畳み込み符号器及び受信機におけるビタビ復号器を初期状態に戻すためにＴＡＩＬビット４０２が配置される。またＰＨＹヘッダ部４００或はＭＡＣヘッダ部４０１に発生した誤りを検出或は訂正するためのチェックサムとして、ＨＣＳ４０３が末尾に付加される。ここで使用されるチェックサムは、生成多項式Ｇ（X）＝Ｘ ¹⁶ ＋Ｘ ¹² ＋Ｘ ⁵＋１による巡回冗長検証（ＣＲＣ）符号である。このようなＨＣＳの符号特性を用いて、ヘッダ部３００に発生したビット誤りを検出し、また訂正することが可能である。

このＣＲＣ符号による誤り検出及び誤り訂正の基本的な方式では、最初にメッセージ部及びチェックサム全体に亘って生成多項式Ｇ（X）による除算を行い、その剰余を求める。例えば１６ビットＣＲＣ符号の場合には、この剰余は１６ビット値となり、これは一般にシンドロームと呼ばれる。もしもシンドロームが「０」であれば、このメッセージ及びチェックサムには全く誤りが発生していないことが保証される。一方シンドロームが「０」でない場合、この非零（≠０）となるシンドローム値を用いて発生した誤りの検出や訂正ができるが、検出或は訂正が可能な誤りビット数は使用されるＣＲＣ符号の符号特性に依存する。ここで使用されるＧ（X）は、１ビットの誤りの訂正、及び３ビットまでの誤り検出が可能であることが知られている。

このＣＲＣ符号を用いた誤り検出或は誤り訂正方式の従来例として、特許文献１が挙げられる。この特許文献１では、前述したように受信された系列に対して直接シンドロームを算出し、その値から誤り訂正を実施するのではなく、受信データ系列のそれぞれのビット位置に誤りが発生したものと仮定した最尤復号を行っている。具体的には、復号器は受信データの符号ブロック長と同数となる複数のビット反転回路及び同じく複数のＣＲＣ回路を具備する。それぞれのビット反転回路は受信データ系列に対して該当するビット位置のシンボルを強制的に反転し、それぞれのビット反転回路出力に対して複数のＣＲＣ回路によるシンドローム演算を行い、その演算結果が「０」となる経路を復号データとして採用することにより誤り訂正／検出処理の高速化を図っている。

更に、ＣＲＣ符号を用いた誤り訂正方式の他の従来例として特許文献２が挙げられる。これは、セルベースＡＴＭ（Asynchronous Transfer Mode）インターフェースに使われる分散型サンプルスクランブラ付セル同期方式に関するものであり、ＡＴＭセルヘッダに含まれるＣＲＣ符号を用いて当該ヘッダ部の誤り訂正を行い、同時にデータペイロードに対して処理されるデスクランブラの動作タイミングの同期を行っている。ＭＢＯＡ仕様のＷＰＡＮ通信方式においても同様に、ヘッダに対してＣＲＣ符号によるチェックサムが付加され、またヘッダの後半部分とデータペイロード部にはスクランブラによるスクランブル処理が行われている。従って、従来のＭＢＯＡ仕様ＷＰＡＮ通信システムにおいても、この周知技術と同様な構成のコーデックを用いることにより、ヘッダ部の誤り検出が実施されてきた。
特登録３３５６１４６特登録２８７３５３３

図５は、ＭＢＯＡ仕様のＷＰＡＮ無線通信システムにおける送信側コーデックの構成を説明するブロック図、図６（ａ）〜（ｄ）は送信側コーデック各部での出力データを説明する図である。

コーデックは、物理層の処理部内にモデム処理部と共に具備され、ＭＡＣ処理部から受け取った送信データに対して通信路符号化を施す。送信側コーデックは、まず物理層に関するＰＨＹパラメータ１１をＭＡＣ部から受け取り、ＰＨＹヘッダ生成部１０１において、定められたフォーマットに従い図６（ａ）のようなＰＨＹヘッダを生成する。次に、この生成されたＰＨＹヘッダと、ＴＡＩＬビット、更にＭＡＣ処理部から受け取ったＭＡＣヘッダ部１２を、定められたフォーマットに従ってヘッダ連結部１０２において連結する。このようにして生成されヘッダ連結部１０２から出力されるデータの構成を図６（ｂ）に示す。

次にＨＣＳ生成部１０３によってＨＣＳが生成される。このＨＣＳ生成部１０３では、ＰＨＹヘッダ、ＴＡＩＬビット、ＭＡＣヘッダに対して、前述した生成多項式Ｇ（X）＝Ｘ ¹⁶ ＋Ｘ ¹² ＋Ｘ ⁵＋１によってＣＲＣ符号としてのＨＣＳを算出し、図６（ｃ）に示すように、その算出した１６ビットのＨＣＳをＭＡＣヘッダの後部に追加する。

更にスクランブラ１０４によって、ヘッダ部及びデータペイロード部がスクランブル処理される。このスクランブラ１０４は、多項式Ｘ ¹⁵ ＋Ｘ ¹⁴＋１によって生成される擬似ランダムシーケンスと、ヘッダ部及びデータペイロード部との排他的論理演算によって実行される。ここで注意が必要なのは、図６（ｄ）に示すように、ヘッダ部の構成要素のうちＰＨＹヘッダ及びＴＡＩＬビットはスクランブル処理されず、ＭＡＣヘッダ以降だけがスクランブル処理の対象となる。更に、ＭＢＯＡ仕様によるスクランブラの初期状態は、無線フレームごとに４種類の内から１つが選択されるため、生成される擬似ランダムシーケンスも４種類から選択される。このスクランブル処理に用いられるこのような擬似ランダムシーケンスをスクランブルパタンと呼ぶ。この時選ばれたスクランブラ初期値を識別するために、ＰＨＹヘッダ内の２ビットのフィールド（ScramblerSeedフィールド）がスクランブルインデックスフィールドとして割り当てられる。これにより受信機は、このフィールドを参照することにより、送信側と同じ初期状態から生成される同じスクランブルパタンを用いて、受信データに対してスクランブルの逆演算、即ち、デスクランブル処理を行うことができる。もし受信機において、送信側と異なるスクランブルパタンによってデスクランブルすると、送信データとは全く異なった受信データを再生することになってしまう。このため、送信側と受信側で使用されるスクランブルパタンを一致させることが不可欠であり、ＭＢＯＡ仕様では送受信機器間でのスクランブルパタンを一致させるために、このスクランブルインデックスフィールドを用いてスクランブルパタン情報を共有している。

スクランブラ処理されたヘッダ部及びデータペイロード部は、その後、畳み込み符号器１０５によって、所定のデータ転送レートに対応した符号化率で畳み込み符号化される。更に、バースト性誤りの発生に対して畳み込み符号による誤り訂正能力を維持するために、その符号化されたデータはインターリーバ１０６によって周波数軸上でインターリーブ処理される。以上のようにして、送信側コーデックによって通信路符号化された変調データ１３はモデム部（不図示）に引き渡されてＯＦＤＭ変調された後、高周波処理部を経てアンテナからＵＷＢ無線信号として送信される。

図７は、ＭＢＯＡ仕様のＷＰＡＮ無線通信システムにおける従来の受信側コーデックの構成を示した図である。

受信側コーデックは、まずモデム部から復調された復調データ２１を受け取り、デインターリーバ２０４によって、送信時におけるインターリーブの逆操作としてデータの並び換えを行う。次に畳み込み符号を復号するために、典型的にはビタビアルゴリズムによる復号器（ビタビ復号器２０５）によって復号する。このようにして復号された復号データ２２は、デスクランブラ２０１によってヘッダ部のうちＭＡＣヘッダ以降の部分と、データペイロード部がデスクランブル処理される。前述したようにＭＢＯＡ仕様では、４種類のスクランブル初期値の内から１つが選択される。受信側コーデックにおけるデスクランブラは、ヘッダ部のＰＨＹヘッダに割り当てられているスクランブルインデックスフィールドから受信フレームに使用されているスクランブラの初期値を獲得し、当該擬似ランダムシーケンスとの排他的論理和演算によってデスクランブルを実行する。

次にデスクランブラ２０１の出力は、ＣＲＣ符号による誤り訂正のためにシンドローム演算回路２０２へ送られる。このシンドローム演算部２０２では、ＰＨＹヘッダ部、ＴＡＩＬビット、ＭＡＣヘッダ部、ＨＣＳに亘って前述した生成多項式による除算を実行し、その剰余をシンドロームとして算出する。ここで算出したシンドローム値が「０」であれば、その受信したフレームヘッダにはビット誤りが発生しないことが保証される。もしもシンドローム値が「０」でない場合は、次段に接続された誤り訂正部２０３によって、ビット誤りが１個であれば訂正を行い、或は１ビットを越える誤りが存在すれば、訂正不可能な数の誤りが検出されたとして当該無線フレームは破棄される。こうして正常に誤り訂正された受信データ２３はＭＡＣ処理部へ送られる。

このように従来のコーデックでは、ＣＲＣ符号を用いてヘッダ部に含まれるビット誤りの訂正を行ってきた。しかしながら、前述した構成による従来のＷＰＡＮ通信システムにおけるコーデックでは、ＰＨＹヘッダ部に含まれるスクランブルインデックスフィールドにビット誤りが発生した場合、例えその誤りが高々１ビットであっても、それによりデスクランブラ２０１が不正なスクランブルパタンによって動作し、結果としてヘッダ全体に見かけ上の誤りが拡散してしまうという問題があった。

図８（ａ）〜（ｄ）は、従来のコーデックを用いてＣＲＣ符号を用いて正しく誤り訂正が実施できる場合を説明する図である。

図８（ａ）は、スクランブル前のヘッダを示し、図８（ｂ）は、スクランブル後のヘッダを示している。ここでは前述したように、ヘッダ部のＭＡＣヘッダ以降だけがスクランブル処理の対象となる。図８（ｃ）は、受信したヘッダを示し、ここでは８００で示すように、スクランブル処理されたＭＡＣヘッダの一部にビット誤りが発生している。図８（ｄ）は、デスクランブル処理されたヘッダを示し、ビット誤りが発生した位置８００は、そのまま保持されている。

このようにＰＨＹヘッダに含まれるスクランブルインデックスフィールド以外のビットに誤りが発生した場合、送信時にスクランブルされたスクランブルパタンと同一のスクランブルパタンによって受信データが正しくデスクランブル処理されるため、デスクランブラ出力においても誤りの発生したビット数とビット位置は変化しない。例え、スクランブル処理対象となるフィールド（ＭＡＣヘッダ部など）に誤りが発生した場合であっても、スクランブル／デスクランブル処理はスクランブルパタンとデータ系列との排他的論理和演算という線形演算であるために、ビット誤りの数と位置は保持される。このような場合、従来のコーデックによって正常に誤り検出／訂正が可能である。

図９は、従来のコーデックではＣＲＣ符号による誤り訂正が正常に実施できない場合を説明する図である。

図９（ａ）は、スクランブル前のヘッダを示し、図９（ｂ）は、スクランブル後のヘッダを示している。ここでは前述したように、ヘッダ部のＭＡＣヘッダ以降だけがスクランブル処理の対象となる。図９（ｃ）は、受信したヘッダを示し、ここでは９００で示すように、スクランブル処理の対象外のＰＨＹヘッダ内のスクランブルインデックスフィールドにビット誤りが発生している。図９（ｄ）は、デスクランブル処理されたヘッダを示し、ここではスクランブルパタンの不一致によりビット誤りがヘッダ全体に亘って拡散している。

このようにＰＨＹヘッダ部に含まれるスクランブルインデックスフィールドにビット誤りが発生すると、受信側コーデックに具備されるデスクランブラは、誤りを含んだスクランブルインデックスフィールドを参照して、デスクランブル処理で使用すべきスクランブラパタンを決定する。このため、デスクランブラで使用されるスクランブルパタンは、送信時にスクランブラで用いられたものとは異なるスクランブルパタンとなってしまう。このように、送信時でのスクランブル処理とは異なるスクランブラパタンによって不正なデスクランブル処理が実行されるため、デスクランブラ出力には見かけ上のビット誤りが増大する結果となる。

このようにデスクランブラによって不正なデスクランブラ処理が施されたヘッダは、もはや、次段のシンドローム演算部及び誤り訂正部において正常な誤り訂正ができるものではなくなってしまう。その結果、スクランブルインデックスフィールドに発生したビット誤りが、例えＣＲＣ符号の誤り訂正能力内である１ビットであったとしても、正しく誤り訂正ができなくなる。また或はその他の種類の誤判定を引き起こすことになり、無線フレーム損失率の増大につながるという問題があった。

本発明は、上記従来技術の欠点を解決することにある。

また本願発明の特徴は、ヘッダ部の第１ヘッダ情報部に含まれるスクランブルインデックスフィールドにビット誤りが発生した場合であっても、デスクランブラの誤動作による影響をうけることなく正常に誤り訂正ができる通信装置及び当該装置におけるデータ受信方法、コーデック、デコード方法を提供することにある。

本発明の一態様に係る通信装置は以下のような構成を備える。即ち、
第１ヘッダ情報部及びスクランブル処理された第２ヘッダ情報部を含むヘッダ部を有するフレームを通信する通信装置であって、
受信したフレームの前記第２ヘッダ情報部に対してそれぞれ異なるデスクランブル処理を行う複数のデスクランブラと、
前記複数のデスクランブラのそれぞれでデスクランブルされた各ヘッダ部に誤りがあるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記複数のデスクランブラのそれぞれでデスクランブルされた各ヘッダ部のいずれかに誤りがないと判定された場合には、誤りがないと判定されたヘッダ部を受信ヘッダとして選択し、前記判定手段により前記複数のデスクランブラのそれぞれでデスクランブルされた各ヘッダ部のいずれにも誤りがあると判定された場合には、前記第１ヘッダ情報部に含まれるスクランブルインデックスに対応するデスクランブラによりデスクランブルされたヘッダ部を受信ヘッダとして選択する選択手段と、を有することを特徴とする。

本発明の一態様に係る通信装置におけるフレームの受信方法は以下のような工程を備える。即ち、
第１ヘッダ情報部及びスクランブル処理された第２ヘッダ情報部を含むヘッダ部を有するフレームの受信方法であって、
受信したフレームの前記第２ヘッダ情報部に対してそれぞれ異なるデスクランブル処理を行う複数のデスクランブラ工程と、
前記複数のデスクランブラ工程のそれぞれでデスクランブルされた各ヘッダ部に誤りがあるか否かを判定する判定工程と、
前記判定工程において前記複数のデスクランブラのそれぞれでデスクランブルされた各ヘッダ部のいずれかに誤りがないと判定された場合には、誤りがないと判定されたヘッダ部を受信ヘッダとして選択し、前記判定工程において前記複数のデスクランブラのそれぞれでデスクランブルされた各ヘッダ部のいずれにも誤りがあると判定された場合には、前記第１ヘッダ情報部に含まれるスクランブルインデックスに対応するデスクランブラによりデスクランブルされたヘッダ部を受信ヘッダとして選択する選択工程と、を有することを特徴とする。

本発明の一態様に係るコーデックは以下のような構成を備える。即ち、
第１のヘッダ情報部及びスクランブル処理された第２のヘッダ情報部を含むヘッダ部を有するフレームをデコードするコーデックであって、
受信したフレームの前記第２ヘッダ情報部に対してそれぞれ異なるデスクランブル処理を行う複数のデスクランブラと、
前記複数のデスクランブラのそれぞれでデスクランブルされた各ヘッダ部に対してシンドローム演算を行う複数のシンドローム演算部と、
前記複数のシンドローム演算部により算出されたシンドローム値のうち何れかが所定の値のシンドローム値である場合には前記所定の値のシンドローム値を算出したシンドローム演算部に対応するデスクランブラの出力を受信ヘッダ部として選択し、前記複数のシンドローム演算部のそれぞれで算出されたシンドローム値がいずれも前記所定の値でない場合には前記第１ヘッダ情報部に含まれるスクランブルインデックスに対応するデスクランブラによりデスクランブルされたヘッダ部を受信ヘッダとして選択する選択手段と、を有することを特徴とする。

本発明の一態様に係るデコーダは以下のような構成を備える。即ち、
第１のヘッダ情報部及びスクランブル処理された第２のヘッダ情報部を含むヘッダ部を有するフレームをデコードするデコーダであって、
受信したフレームの前記第２ヘッダ情報部に対してそれぞれ異なるデスクランブル処理を行う複数のデスクランブラと、
前記複数のデスクランブラのそれぞれでデスクランブルされた各ヘッダ部に対してシンドローム演算を行う複数のシンドローム演算部と、
前記複数のシンドローム演算部により算出されたシンドローム値のうち何れかが所定の値のシンドローム値である場合には前記所定の値のシンドローム値を算出したシンドローム演算部に対応するデスクランブラの出力を受信ヘッダ部として選択し、前記複数のシンドローム演算部のそれぞれで算出されたシンドローム値がいずれも前記所定の値でない場合には前記第１ヘッダ情報部に含まれるスクランブルインデックスに対応するデスクランブラによりデスクランブルされたヘッダ部を受信ヘッダとして選択する選択手段と、を有することを特徴とする。

本発明の一態様に係る通信モジュールは以下のような構成を備える。即ち、
第１のヘッダ情報部及びスクランブル処理された第２のヘッダ情報部を含むヘッダ部を有するフレームをデコードする通信モジュールであって、
受信したフレームの前記第２ヘッダ情報部に対してそれぞれ異なるデスクランブル処理を行う複数のデスクランブラと、
前記複数のデスクランブラのそれぞれでデスクランブルされた各ヘッダ部に対してシンドローム演算を行う複数のシンドローム演算部と、
前記複数のシンドローム演算部により算出されたシンドローム値のうち何れかが所定の値のシンドローム値である場合には前記所定の値のシンドローム値を算出したシンドローム演算部に対応するデスクランブラの出力を受信ヘッダ部として選択し、前記複数のシンドローム演算部のそれぞれで算出されたシンドローム値がいずれも前記所定の値でない場合には前記第１ヘッダ情報部に含まれるスクランブルインデックスに対応するデスクランブラによりデスクランブルされたヘッダ部を受信ヘッダとして選択する選択手段と、を有することを特徴とする。

本発明の一態様に係る通信部は以下のような構成を備える。即ち、
複数のモジュールにより構成される通信部であり、第１のヘッダ情報部及びスクランブル処理された第２のヘッダ情報部を含むヘッダ部を有するフレームをデコードする通信部であって、
受信したフレームの前記第２ヘッダ情報部に対してそれぞれ異なるデスクランブル処理を行う複数のデスクランブラと、
前記複数のデスクランブラのそれぞれでデスクランブルされた各ヘッダ部に対してシンドローム演算を行う複数のシンドローム演算部と、
前記複数のシンドローム演算部により算出されたシンドローム値のうち何れかが所定の値のシンドローム値である場合には前記所定の値のシンドローム値を算出したシンドローム演算部に対応するデスクランブラの出力を受信ヘッダ部として選択し、前記複数のシンドローム演算部のそれぞれで算出されたシンドローム値がいずれも前記所定の値でない場合には前記第１ヘッダ情報部に含まれるスクランブルインデックスに対応するデスクランブラによりデスクランブルされたヘッダ部を受信ヘッダとして選択する選択手段と、を有することを特徴とする。

本発明の一態様に係る通信装置におけるデコード方法は以下のような工程を備える。即ち、
第１のヘッダ情報部及びスクランブル処理された第２のヘッダ情報部を含むヘッダ部を有するフレームをデコードするデコード方法であって、
受信したフレームの前記第２ヘッダ情報部に対してそれぞれ異なるデスクランブル処理を行う複数のデスクランブラ工程と、
前記複数のデスクランブラ工程のそれぞれでデスクランブルされた各ヘッダ部に対してシンドローム演算を行う複数のシンドローム演算工程と、
前記複数のシンドローム演算工程により算出されたシンドローム値のうち何れかが所定の値のシンドローム値である場合には前記所定の値のシンドローム値が算出結果となったヘッダ部を受信ヘッダ部として選択し、前記複数のシンドローム演算部のそれぞれで算出されたシンドローム値がいずれも前記所定の値でない場合には前記第１ヘッダ情報部に含まれるスクランブルインデックスに対応するデスクランブラによりデスクランブルされたヘッダ部を受信ヘッダとして選択する選択工程と、を有することを特徴とする。

尚、この発明の概要は、必要な特徴を全て列挙しているものでなく、よって、これら特徴群のサブコンビネーションも発明になり得る。

本発明によれば、ヘッダ部に含まれるスクランブラインデックスフィールドに発生したビット誤りに対しても正常に誤り訂正できる。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳しく説明する。尚、以下の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでなく、また本実施の形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須のものとは限らない。

図１は、本発明の実施の形態に係る受信側無線通信装置内に配置される無線通信部内のコーデックの構成を説明するブロック図である。

本実施の形態に係る受信側コーデックは、モデム部（不図示）から復調データ２１を受け取り、その復号データに対して最初にデインターリーバ２０４によるデインターリーブ処理を実行し、次にビタビ復号器２０５により復調データを復号する。ビタビ復号器２０５から出力される復号データ２２（図中Ｄ）は、ヘッダ部とデータペイロード部とから構成されるが、本実施の形態では、主としてヘッダ部に関する処理に関するものであるため、以後、特にヘッダ部の処理について説明する。

本実施の形態の特徴となるべき構成は、図１に示すように複数のデスクランブラ３０１（３０１ａ〜３０１ｄ）及び複数のシンドローム演算部３０２（３０２ａ〜３０２ｄ）を具備する点にある。

本実施の形態における無線フレームは、ＭＢＯＡ仕様に準拠したものを想定している。よって、この無線フレームは前述したようにスクランブル処理が施されて送信される。この送信時に実行されるスクランブルには、４種類のスクランブルパタンのうちの１つが使用されている。更に、そのスクランブルパタンを受信側で識別するために、復号データＤに含まれるＰＨＹヘッダに、スクランブルインデックスフィールドとして２ビットの値が保持されている。ここでは、これら４種類のスクランブルインデックスとして、２ビットに対応して「０」（00）から「３」（11）の数値で識別するものとする。

本実施の形態における４個のデスクランブラ３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃ，３０１ｄは、それぞれ復号データＤに含まれるスクランブルインデックス値を無視し、それぞれ「０」から「３」のスクランブルインデックス（ＰＨＹヘッダに記述されている）で示されるスクランブルパタンを用いてデスクランブル処理を実行する。つまり、例えば第１のデスクランブラ３０１ａは、復号データ系列Ｄに含まれるスクランブルインデックスフィールドを、スクランブルインデックス値「０」を表す２ビット値（00）に強制的に置き換える。更にＭＡＣヘッダ以降のデータフィールドに対してスクランブルインデックス「０」で識別されるスクランブルパタンを用いてデスクランブル処理を行う。こうして、これらの処理が施された第１のデスクランブルデータとしてｄ（０）を出力する。

また、第２のデスクランブラ３０１ｂは、復号データ系列Ｄに含まれるスクランブルインデックスフィールドを、スクランブルインデックス値「１」を表す２ビット値（01）に強制的に置き換える。更に、ＭＡＣヘッダ以降のデータフィールドに対してスクランブルインデックスの値が「１」で識別されるスクランブルパタンを用いてデスクランブル処理を行う。こうしてこれらの処理が施された第２のデスクランブルデータとしてｄ（１）を出力する。

同様に、第３のデスクランブラ３０１ｃは、復号データ系列Ｄに含まれるスクランブルインデックスフィールドを、スクランブルインデックス値「２」を表す２ビット値（10）に強制的に置き換える。更に、ＭＡＣヘッダ以降のデータフィールドに対してスクランブルインデックスの値「２」で識別されるスクランブルパタンを用いてデスクランブル処理を行い、その処理が施された第３のデスクランブルデータとしてｄ（２）を出力する。

最後に、第４のデスクランブラ３０１ｄは、復号データ系列Ｄに含まれるスクランブルインデックスフィールドを、スクランブルインデックス値「３」を表す２ビット値（11）に強制的に置き換える。更に、ＭＡＣヘッダ以降のデータフィールドに対してスクランブルインデックス値の「３」で識別されるスクランブルパタンを用いてデスクランブル処理を行い、これらの処理が施された第４のデスクランブルデータとしてｄ（３）を出力する。

このようにして得られた第１から第４のデスクランブルデータｄ（０），ｄ（１），ｄ（２），ｄ（３）のそれぞれに対して、４個のシンドローム演算部３０２ａ，３０２ｂ，３０２ｃ，３０２ｄは、ＰＨＹヘッダ部、ＴＡＩＬビット、ＭＡＣヘッダ部、ＨＣＳに亘ってそれぞれＣＲＣ符号による除算を実行し、各演算結果である剰余を４個のシンドロームＳ（０），Ｓ（１），Ｓ（２），Ｓ（３）として出力する。

更に、本実施の形態におけるコーデックは、更に誤り訂正部３０３を有している。この誤り訂正部３０３には、これら４個のデスクランブルデータｄ（０），ｄ（１），ｄ（２），ｄ（３）と、４個のシンドロームＳ（０），Ｓ（１），Ｓ（２），Ｓ（３）、及び復号データＤに含まれるスクランブラインデックスフィールドが供給されている。そしてこの誤り訂正部３０３は、図２に示したフローチャートに従ったアルゴリズムに従ってデスクランブルデータを決定する。

図２は、本実施の形態に係る誤り訂正部３０３における処理を説明するフローチャートである。

まずステップＳ１で、シンドローム演算部３０２ａから出力されるシンドロームＳ（０）が「０」かどうかを判定し、「０」であればステップＳ２に進み、第１のデスクランブラ３０１ａから出力されるデスクランブルデータｄ（０）を受信データとして採用する。またステップＳ１で、シンドロームＳ（０）が「０」でないときはステップＳ３に進み、シンドローム演算部３０２ｂから出力されるシンドロームＳ（１）が「０」かどうかを判定し、「０」であればステップＳ４に進み、第２のデスクランブラ３０１ｂから出力されるデスクランブルデータｄ（１）を受信データとして採用する。またステップＳ３で、シンドロームＳ（１）が「０」でないときはステップＳ５に進み、シンドローム演算部３０２ｃから出力されるシンドロームＳ（２）が「０」かどうかを判定し、「０」であればステップＳ６に進み、第３のデスクランブラ３０１ｃから出力されるデスクランブルデータｄ（２）を受信データとして採用する。またステップＳ５で、シンドロームＳ（２）が「０」でないときはステップＳ７に進み、シンドローム演算部３０２ｄから出力されるシンドロームＳ（３）が「０」かどうかを判定し、「０」であればステップＳ８に進み、第４のデスクランブラ３０１ｄから出力されるデスクランブルデータｄ（３）を受信データとして採用する。更にステップＳ７で、シンドロームＳ（３）が「０」でないときはステップＳ９に進み、復号データＤに含まれるスクランブルインデックスフィールド（ＰＨＹヘッダ）で示された値（ｉ：ｉ＝０〜３，ａ〜ｄ）は正しいものとして、その値に対応するシンドローム演算部３０２ｉから出力されるシンドローム（Ｓ（ｉ））を用いて、デスクランブラ３０１ｉから出力されるデスクランブルデータ（ｄ（ｉ））の誤り訂正を実行して受信データを得ることができる。

このように、このフローチャートの前半部分では、最初に４個のシンドロームＳ（０），Ｓ（１），Ｓ（２），Ｓ（３）の内に「０」となるものが存在するかどうかを検証し、「０」となるシンドロームがあれば、復号データＤのスクランブルインデックスフィールドに誤りが存在したか否かに拘わらず、送信されたデータのスクランブルインデックスが、その「０」であるシンドロ−ムのインデックスであることが最尤判定できる。即ち、例えばＳ（１）＝０であれば、送信されたデータのスクランブルインデックスが「１」であり、更にＳ（１）＝０であることから、ＨＣＳの検査対象となるヘッダ部分のスクランブルインデックスフィールド以外の如何なるフィールドにも誤りが存在しないと判断できる。従って、Ｓ（１）＝０の場合、第２のデスクランブルデータｄ（１）をそのまま誤り訂正部３０３で誤り訂正された受信データ２３として採用できる。こうして得られた受信データ２３は、ＰＨＹ処理部において正しく受信されたデータとしてＭＡＣ処理部へ送られる。他のシンドロームＳ（ｉ）が「０」となる場合も同様である。

次に、このフローチャート（アルゴリズム）の後半部分、つまり４個のシンドロームＳ（０），Ｓ（１），Ｓ（２），Ｓ（３）の値がいずれも「０」でない場合について説明する。ＭＢＯＡ仕様のＨＣＳの誤り訂正能力は、単一ビット誤りに対するものに限られている。よって、もしスクランブルインデックスフィールドに誤りが存在する場合は、このアルゴリズム前半部分で誤りが訂正されることになる。ＨＣＳの誤り訂正能力の範囲内を前提とすると、もしも４個のシンドロームＳ（０），Ｓ（１），Ｓ（２），Ｓ（３）の値がいずれも「０」でない場合は、スクランブルインデックスフィールドには誤りは存在せず、その他のビットに誤りが発生しているものとみなすことができる。従ってこの場合は、復号データＤに含まれるスクランブルインデックスフィールドで示された値は正しいものとして採用することができる。

従って、このアルゴリズムの後半では、例えば復号データＤに含まれるスクランブルインデックスフィールドが「０」である場合には、誤り訂正部３０３は、最初にスクランブルインデックス「０」に対応するデスクランブルデータｄ（０）及びシンドロームＳ（０）を選択する。その後、従来技術におけるＣＲＣ符号を用いた誤り検出／訂正部と同様な動作を行い、シンドローム値Ｓ（０）からｄ（０）に対して誤り訂正を行い、その結果を誤り訂正された受信データ２３として採用する。

このように、いずれのシンドロームも「０」でない場合は、復号データＤに含まれるスクランブルインデックスフィールドで指定された値（ｉ）に対応するデスクランブルデータｄ（ｉ）とシンドロームＳ（ｉ）とを用いて、ＣＲＣ符号による誤り訂正を行う。これにより、スクランブルインデックスフィールド以外のビットに発生した誤りを訂正することができる。
なお、本実施例では、コーデックについて説明したが、受信フレームをデコードするデコーダに上記構成を採用することもできる。また、これらのコーデックもしくはデコーダをマイクロプロセッサ、メモリ等と共に無線モジュールを構成することもできる。また、該モジュールを他のモジュールと共に無線部を構成することもできる。

以上説明したように本実施の形態に係るコーデックによれば、ヘッダ部に含まれるスクランブルインデックスフィールドに発生した誤りに対する訂正には、複数のデスクランブラとシンドローム演算の結果を基に最尤復号を実施し、ヘッダ部に含まれるその他のフィールドに発生した誤りに対しては、ＣＲＣ符号特性を用いた誤り訂正を行う。

これにより、従来のコーデックでは、デスクランブルパタンの不一致によって誤り訂正が不可能であったスクランブルインデックスフィールドに発生した誤りに対しても正しく誤り訂正を行うことができる。その結果、無線フレーム損失率が小さくスループットの高い無線通信システムを提供できるようになった。

なお本発明は、前述した実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムを、システム或いは装置に直接或いは遠隔から供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータが、その供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合を含む。その場合、プログラムの機能を有していれば、その形態はプログラムである必要はない。従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明には、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等、プログラムの形態を問わない。

プログラムを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｒ）などがある。その他のプログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続し、該ホームページから本発明のコンピュータプログラムそのもの、もしくは圧縮され自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記憶媒体にダウンロードすることによっても供給できる。また本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明のクレームに含まれるものである。

また、本発明のプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件を満足するユーザに対してインターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせ、その鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて実現することも可能である。

またコンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部又は全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。

さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。

本発明の実施の形態に係る受信側コーデックの構成を説明するブロック図である。本実施の形態に係る誤り訂正部における処理を説明するフローチャートである。ＭＢＯＡ仕様として提案されているＷＰＡＮシステムの無線フレームの構成を示した図である。ＭＢＯＡ仕様として提案されているＷＰＡＮシステムの無線フレームに含まれるヘッダ部３００を更に詳細に説明する図である。ＭＢＯＡ仕様のＷＰＡＮ無線通信システムにおける送信側コーデックの構成を説明するブロック図である。送信側コーデック各部での出力データを説明する図である。ＭＢＯＡ仕様のＷＰＡＮ無線通信システムにおける従来の受信側コーデックの構成を示した図である。従来のコーデックを用いてＣＲＣ符号を用いて正しく誤り訂正が実施できる場合を説明する図である。従来のコーデックではＣＲＣ符号による誤り訂正が正常に実施できない場合を説明する図である。

Claims

第１ヘッダ情報部及びスクランブル処理された第２ヘッダ情報部を含むヘッダ部を有するフレームを通信する通信装置であって、
受信したフレームの前記第２ヘッダ情報部に対してそれぞれ異なるデスクランブル処理を行う複数のデスクランブラと、
前記複数のデスクランブラのそれぞれでデスクランブルされた各ヘッダ部に誤りがあるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記複数のデスクランブラのそれぞれでデスクランブルされた各ヘッダ部のいずれかに誤りがないと判定された場合には、誤りがないと判定されたヘッダ部を受信ヘッダとして選択し、前記判定手段により前記複数のデスクランブラのそれぞれでデスクランブルされた各ヘッダ部のいずれにも誤りがあると判定された場合には、前記第１ヘッダ情報部に含まれるスクランブルインデックスに対応するデスクランブラによりデスクランブルされたヘッダ部を受信ヘッダとして選択する選択手段と、
を有することを特徴とする通信装置。
前記第１ヘッダ情報部はＰＨＹヘッダで、前記第２ヘッダ情報部はＭＡＣヘッダであることを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
前記判定手段は、前記複数のデスクランブラのそれぞれでデスクランブルされた各ヘッダ部に対してシンドローム演算を行うことで、前記各ヘッダ部に誤りがあるか否かを判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の通信装置。
前記判定手段は、前記ヘッダ部に含まれるチェックサムに基づいて、巡回冗長検査符号に従うシンドローム演算を行うことで、前記各ヘッダ部に誤りがあるか否かを判定することを特徴とする請求項３に記載の通信装置。
前記複数のデスクランブラは、前記第２ヘッダ情報部に対してそれぞれ異なる擬似ランダムシーケンスを用いてデスクランブル処理を行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の通信装置。
前記フレームは、前記ヘッダ部とデータペイロード部とを含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の通信装置。
第１ヘッダ情報部及びスクランブル処理された第２ヘッダ情報部を含むヘッダ部を有するフレームの受信方法であって、
受信したフレームの前記第２ヘッダ情報部に対してそれぞれ異なるデスクランブル処理を行う複数のデスクランブラ工程と、
前記複数のデスクランブラ工程のそれぞれでデスクランブルされた各ヘッダ部に誤りがあるか否かを判定する判定工程と、
前記判定工程において前記複数のデスクランブラのそれぞれでデスクランブルされた各ヘッダ部のいずれかに誤りがないと判定された場合には、誤りがないと判定されたヘッダ部を受信ヘッダとして選択し、前記判定工程において前記複数のデスクランブラのそれぞれでデスクランブルされた各ヘッダ部のいずれにも誤りがあると判定された場合には、前記第１ヘッダ情報部に含まれるスクランブルインデックスに対応するデスクランブラによりデスクランブルされたヘッダ部を受信ヘッダとして選択する選択工程と、
を有することを特徴とする受信方法。
前記第１ヘッダ情報部はＰＨＹヘッダで、前記第２ヘッダ情報部はＭＡＣヘッダであることを特徴とする請求項７に記載の受信方法。
前記判定工程は、前記複数のデスクランブラのそれぞれでデスクランブルされた各ヘッダ部に対してシンドローム演算を行うことで、前記各ヘッダ部に誤りがあるか否かを判定することを特徴とする請求項７又は８に記載の受信方法。
前記判定工程は、前記ヘッダ部に含まれるチェックサムに基づいて、巡回冗長検査符号に従うシンドローム演算を行うことで、前記各ヘッダ部に誤りがあるか否かを判定することを特徴とする請求項９に記載の受信方法。
前記複数のデスクランブラ工程は、前記第２ヘッダ情報部に対してそれぞれ異なる擬似ランダムシーケンスを用いてデスクランブル処理を行うことを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の受信方法。
前記フレームは、前記ヘッダ部とデータペイロード部とを含むことを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の受信方法。
第１のヘッダ情報部及びスクランブル処理された第２のヘッダ情報部を含むヘッダ部を有するフレームをデコードするコーデックであって、
受信したフレームの前記第２ヘッダ情報部に対してそれぞれ異なるデスクランブル処理を行う複数のデスクランブラと、
前記複数のデスクランブラのそれぞれでデスクランブルされた各ヘッダ部に対してシンドローム演算を行う複数のシンドローム演算部と、
前記複数のシンドローム演算部により算出されたシンドローム値のうち何れかが所定の値のシンドローム値である場合には前記所定の値のシンドローム値を算出したシンドローム演算部に対応するデスクランブラの出力を受信ヘッダ部として選択し、前記複数のシンドローム演算部のそれぞれで算出されたシンドローム値がいずれも前記所定の値でない場合には前記第１ヘッダ情報部に含まれるスクランブルインデックスに対応するデスクランブラによりデスクランブルされたヘッダ部を受信ヘッダとして選択する選択手段と、
を有することを特徴とするコーデック。
第１のヘッダ情報部及びスクランブル処理された第２のヘッダ情報部を含むヘッダ部を有するフレームをデコードするデコーダであって、
受信したフレームの前記第２ヘッダ情報部に対してそれぞれ異なるデスクランブル処理を行う複数のデスクランブラと、
前記複数のデスクランブラのそれぞれでデスクランブルされた各ヘッダ部に対してシンドローム演算を行う複数のシンドローム演算部と、
前記複数のシンドローム演算部により算出されたシンドローム値のうち何れかが所定の値のシンドローム値である場合には前記所定の値のシンドローム値を算出したシンドローム演算部に対応するデスクランブラの出力を受信ヘッダ部として選択し、前記複数のシンドローム演算部のそれぞれで算出されたシンドローム値がいずれも前記所定の値でない場合には前記第１ヘッダ情報部に含まれるスクランブルインデックスに対応するデスクランブラによりデスクランブルされたヘッダ部を受信ヘッダとして選択する選択手段と、
を有することを特徴とするデコーダ。
第１のヘッダ情報部及びスクランブル処理された第２のヘッダ情報部を含むヘッダ部を有するフレームをデコードする通信モジュールであって、
受信したフレームの前記第２ヘッダ情報部に対してそれぞれ異なるデスクランブル処理を行う複数のデスクランブラと、
前記複数のデスクランブラのそれぞれでデスクランブルされた各ヘッダ部に対してシンドローム演算を行う複数のシンドローム演算部と、
前記複数のシンドローム演算部により算出されたシンドローム値のうち何れかが所定の値のシンドローム値である場合には前記所定の値のシンドローム値を算出したシンドローム演算部に対応するデスクランブラの出力を受信ヘッダ部として選択し、前記複数のシンドローム演算部のそれぞれで算出されたシンドローム値がいずれも前記所定の値でない場合には前記第１ヘッダ情報部に含まれるスクランブルインデックスに対応するデスクランブラによりデスクランブルされたヘッダ部を受信ヘッダとして選択する選択手段と、
を有することを特徴とする通信モジュール。
複数のモジュールにより構成される通信部であり、第１のヘッダ情報部及びスクランブル処理された第２のヘッダ情報部を含むヘッダ部を有するフレームをデコードする通信部であって、
受信したフレームの前記第２ヘッダ情報部に対してそれぞれ異なるデスクランブル処理を行う複数のデスクランブラと、
前記複数のデスクランブラのそれぞれでデスクランブルされた各ヘッダ部に対してシンドローム演算を行う複数のシンドローム演算部と、
前記複数のシンドローム演算部により算出されたシンドローム値のうち何れかが所定の値のシンドローム値である場合には前記所定の値のシンドローム値を算出したシンドローム演算部に対応するデスクランブラの出力を受信ヘッダ部として選択し、前記複数のシンドローム演算部のそれぞれで算出されたシンドローム値がいずれも前記所定の値でない場合には前記第１ヘッダ情報部に含まれるスクランブルインデックスに対応するデスクランブラによりデスクランブルされたヘッダ部を受信ヘッダとして選択する選択手段と、
を有することを特徴とする通信部。
第１のヘッダ情報部及びスクランブル処理された第２のヘッダ情報部を含むヘッダ部を有するフレームをデコードするデコード方法であって、
受信したフレームの前記第２ヘッダ情報部に対してそれぞれ異なるデスクランブル処理を行う複数のデスクランブラ工程と、
前記複数のデスクランブラ工程のそれぞれでデスクランブルされた各ヘッダ部に対してシンドローム演算を行う複数のシンドローム演算工程と、
前記複数のシンドローム演算工程により算出されたシンドローム値のうち何れかが所定の値のシンドローム値である場合には前記所定の値のシンドローム値が算出結果となったヘッダ部を受信ヘッダ部として選択し、前記複数のシンドローム演算部のそれぞれで算出されたシンドローム値がいずれも前記所定の値でない場合には前記第１ヘッダ情報部に含まれるスクランブルインデックスに対応するデスクランブラによりデスクランブルされたヘッダ部を受信ヘッダとして選択する選択工程と、を有することを特徴とするデコード方法。