JP2006339924A

JP2006339924A - スペクトラム拡散通信システム及びそれに用いる復調回路

Info

Publication number: JP2006339924A
Application number: JP2005160793A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Sagawa; 一美佐川
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2005-06-01
Filing date: 2005-06-01
Publication date: 2006-12-14
Anticipated expiration: 2025-06-01
Also published as: JP4701840B2

Abstract

【課題】伝送可能とする情報ビット増加に対して送受信側で複数ＰＮコード発生器の増大を招くことなく、かつ線形電力増幅器を必要とせずに秘匿性及び耐ＥＣＣＭを保持可能なスペクトラム拡散通信システムを提供する。
【解決手段】送信側ではＰＮコード発生器（＃１）１１からのＰＮコードを基準チャネルとして伝送し、他のＰＮコード発生器（＃２）１２からのＰＮコードの位相及び極性を情報ビットによって変化を施し、基準チャネル側のＰＮコードとの間で新たな積符号を生成して直交伝送路３１に伝送する。受信側では、基準チャネルに対するＰＮコードの捕捉追尾を積符号の基準チャネル側のＰＮコード発生器（＃３）４１に対して行い、情報伝送チャネル側のＰＮコード逆拡散を並列相関器７１にて複数の位相を同時に相関積分を行い、並列相関器７１の出力のうちもっとも相関値の大きいものを検出する。
【選択図】図１

Description

本発明はスペクトラム拡散通信システム及びそれな用いる復調回路に関し、特に積符号を用いるスペクトラム拡散通信システムに関する。

スペクトラム拡散通信システムにおいては、伝送すべき情報量に対して、極めて広帯域にスペクトラムを拡散して伝送することによって、信号の秘匿性を高めるとともに、電磁波妨害排除（ＥＣＣＭ：ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｕｎｔｅｒＣｏｕｎｔｅｒＭｅａｓｕｒｅ）能力を備えたものとされ、近年、多くの通信システムに採用されている。

また、スペクトラム拡散通信システムにおいては、この広帯域にスペクトラムを拡散するために使用される拡散用ＰＮコードに相互相関性の低いコード系列を用いることによって、使用帯域の拡散コードによる符号分割多元接続（ＣＤＭＡ：ＣｏｄｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）による周波数再利用が図られている（例えば、特許文献１参照）。

図１１〜図１５は相互相関性の低い積符号の１つであるゴールド符号をスペクトラム拡散符号とするスペクトラム拡散通信システムの一構成例を示すブロック図である。

送信側は、周期２^k-1のＭ系列符号を発生するＰＮ（ＰｓｅｕｄｏｒａｎｄｏｍＮｏｉｓｅ）コード発生器（＃１）１１ａとＰＮコード発生器（＃２）１２ａとをペアとしている。この送信側では、ＰＮコード発生器１１ａの初期位相を基準に、２^k-1個のＰＮコード位相のうちでその１つを選定された初期位相を持つＰＮコード発生器（＃２）１２ａから発生するＰＮコードとの積による積符号を出力するゴールド符号発生器を持ち、乗算器２１ａによってＰＮコードの１周期で１ビットの情報を拡散し、伝送路３１ａに伝送している。

伝送路３１ａを介して入力された拡散信号は、送信側と等しいＰＮコード発生器（＃３）４１ａとＰＮコード発生器（＃４）４２ａとで構成されるゴールド符号発生器を持つ受信側において、受信機側ローカル信号によって乗算器５１ａと積分器（Σ）５２ａとによってＰＮコードの１周期相当の時間、相関積分される。相関積分値は位相制御器６１ａに入力され、相関積分の絶対値の大きさを最大にするように位相制御器６１ａによってゴールコードの発生タイミングを制御・追尾される。一方で、相関積分値の＋／−の極性は、極性判別器６２ａに入力され、ＰＮコード１周期当たり、１ビットの情報が復調される。

ここで、ＰＮコード発生器（＃１）１１ａは、図１２に示すように、初期位相設定器（ａｌｌ‘１’）１１１ａと、シフトレジスタ（＃１）１１２ａと、乗算器１１３ａとから構成されている。また、ＰＮコード発生器（＃２）１２ａは、図１３に示すように、位相設定器（２^k）１２１ａと、シフトレジスタ（＃２）１２２ａと、乗算器１２３ａとから構成されている。

ＰＮコード発生器（＃３）４１ａは、図１４に示すように、ａｌｌ‘１’検出器４１１ａと、シフトレジスタ（＃３）４１２ａと、乗算器４１３ａとから構成されている。また、ＰＮコード発生器（＃４）４２ａは、図１５に示すように、初期位相設定器４２１ａと、シフトレジスタ（＃４）４２２ａと、乗算器４２３ａとから構成されている。

異なるゴールド符号を有する２^k-1個の送信側に対して、そのうちの１つのゴールド符号を選択する受信機によって、線形多重伝送路において空間的な多元接続を可能としている。一方で、送受信の単一通信路を想定し、送信側で複数のゴールド符号発生器を持つことによって、複数の情報ビットに対する複数の拡散波を発生させ、これを振幅線形加算を行った後に通信路に送信し、受信側でそれそれのスペクトラム拡散波に対してそれぞれを逆拡散復調することによって、複数の情報ビットを同時に受信することができるスペクトラム拡散通信システムが構築されている。

特開２００１−００７７３３号公報

上述した従来のスペクトラム拡散通信システムでは、秘匿性及び耐ＥＣＣＭ性を保持したまま、伝送しうる情報ビットをより拡大するために、より高速のＰＮコード発生器によって広帯域スペクトラム拡散波を生成するか、もしくは送信側で複数のＰＮコード発生器による複数拡散波を生成してこれを線形加算し、受信側で複数のＰＮコード発生器による逆拡散回路を同時に動作させなけらばならない。

従来のスペクトラム拡散通信システムにおいて、秘匿性及び耐ＥＣＣＭを保持するには、伝送情報レートに対する拡散レート比を一定に保つ必要があるため、情報ビットレートの増大に応じて、拡散レートを広帯域化する必要がある。そのため、従来のスペクトラム拡散通信システムでは、占有周波数帯域の増大となり、無線周波数帯域の有効利用の観点から現実的には制約となる。

一方、複数のＰＮコードを用いたスペクトラム拡散波の線形加算方式は、ＰＮ符号発生器、逆拡散復調器等の回路増を許容すれば可能であるが、線形電力増幅器を必要とする等、装置の小型化には困難な課題を有している。
本発明の上記の点に鑑みなされたもので、スペクトラム拡散通信システムを提供することを目的とする。またこれにより、装置の小型化を可能とした効率の良いスペクトラム拡散復調回路方式を提供することにある。

そこで、本発明の目的は上記の問題点を解消し、伝送可能とする情報ビット増加に対して送受信側で複数ＰＮコード発生器の増大を招くことなく、かつ線形電力増幅器を必要とせずに秘匿性及び耐ＥＣＣＭを保持することができるスペクトラム拡散通信システム及びそれに用いる復調回路を提供することにある。

本発明によるスペクトラム拡散通信システムは、ＰＮ（ＰｓｅｕｄｏｒａｎｄｏｍＮｏｉｓｅ）コードを発生する第１及び第２のＰＮコード発生器を含み、前記第１及び第２のＰＮコード発生器から出力されるＰＮコード間の積によって作られた積符号をスペクトラム拡散用ＰＮコードとし、前記スペクトラム拡散用ＰＮコードの１周期時間に１ビットの情報を伝送するスペクトラム拡散通信システムであって、
前記積符号の要素の１つを基準信号として伝送する手段と、前記積符号の他の要素の位相及び極性を情報ビットによって変調することで前記スペクトラム拡散用ＰＮコードの１周期時間にｋビット（ｋは正の整数）の情報を伝送する手段とを備えている。

本発明による復調回路は、ＰＮ（ＰｓｅｕｄｏｒａｎｄｏｍＮｏｉｓｅ）コードを発生する第１及び第２のＰＮコード発生器を含み、前記第１及び第２のＰＮコード発生器から出力されるＰＮコード間の積によって作られた積符号をスペクトラム拡散用ＰＮコードとし、前記スペクトラム拡散用ＰＮコードの１周期時間に１ビットの情報を伝送するスペクトラム拡散通信システムにおいて受信側で前記情報を復調する復調回路であって、
前記積符号を形成する要素のうちの一方を基準チャネルとし、他方を情報伝送チャネルとして位相及び時間軸のいずれかで直交した通信路に対して多重伝送する際に、受信側において前記基準チャネルを単独に復調追尾する手段と、
その復調追尾にて得られた再生基準信号を基に前記情報伝送チャネル側のスペクトラム逆拡散を行う手段とを備え、
前記スペクトラム拡散用ＰＮコードの１周期時間にｋビット（ｋは正の整数）の情報を伝送している。

すなわち、本発明のスペクトラム拡散通信システムは、上記の目的を達成するため、２つ以上の要素ＰＮ（ＰｓｅｕｄｏｒａｎｄｏｍＮｏｉｓｅ）コード発生器から発生するＰＮ符合の積を拡散用ＰＮコードとするＰＮコード発生器を持ち、送信側では、積符号を構成する１つの要素ＰＮコード発生器から発生するＰＮコードを基準チャネルとして伝送し、他方の要素ＰＮコード発生器から発生するＰＮコードの位相及び極性を情報ビットによって基準チャネル側のＰＮコードに対して相対的な位相及び極性の変化を施し、基準チャネル側の要素ＰＮコードとの間で新たな積符号を生成して情報伝送チャネルに伝送している。すなわち、本発明のスペクトラム拡散通信システムでは、基準信号となる積符号の１つの要素を基準チャネル、積符号を情報伝送チャネルで直交伝送している。

受信側では、送信側と同一ではあるが、情報伝送チャネル側に使われるＰＮコード発生器の発生位相を基準チャネル側の発生位相に固定された従来の積符号発生器を具備し、第１ステップとして、基準チャネルに対するＰＮコードの捕捉追尾を積符号の基準チャネル側の要素ＰＮコード発生器に対して行い、第２ステップとして、情報伝送チャネル側のＰＮコード逆拡散を並列相関器にて複数の位相を同時に相関積分を行い、第３ステップとして、複数の位相に対する並列相関器出力のうち、もっとも相関値の大きいものを検出し、ＰＮコード位相と相関値の極性から情報ビットを復号可能とする構成としたものである。

これによって、本発明のスペクトラム拡散通信システムでは、ＰＮコード発生器としてゴールド符号発生器等の積符号系を用いて、積符号を構成する１つの要素ＰＮコードを基準信号とし、他方を情報伝送用に位相及び極性を変化させることを可能とするわずかな付加回路を具備することによって、複数の情報ビットを伝送するため、ゴールド符号発生器を既に用いている場合にＰＮコード発生器を新たに追加することが不要となる。また、位相、極性をシフトされた情報伝送チャネルのＰＮコードは、ＰＮコード１周期内ではゴールド符号の１つを生成しているに過ぎず、秘匿性、耐ＥＣＣＭ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｕｎｔｅｒＣｏｕｎｔｅｒＭｅａｓｕｒｅ）性はゴールド符号の特性を悪化させるものではない。

また、本発明のスペクトラム拡散通信システムでは、積符号を構成する一つの要素ＰＮコードを基準チャネルとして、情報ビットによる変調を施さずに情報伝送チャネルとは独立して伝送するため、受信側では基準チャネルのＰＮコード捕捉追尾が極めて単純なＰＮコード捕捉追尾機能を有したもので十分であり、必要なＳ／Ｎの改善は積分時間の増大によって容易に実現することが可能である。

さらに、本発明のスペクトラム拡散通信システムでは、独立して送られた基準チャネルの追尾されたＰＮコード周期を基に、情報伝送チャネルのシンボル周期（積分時間）を正確に得ることが可能であり、基準チャネルのＰＮコード位相、極性に対する相対的偏移を情報とするため、情報伝送チャネルの絶対的位相及び極性を検出する必要がない。

さらにまた、本発明のスペクトラム拡散通信システムでは、情報伝送チャネルのコード位相検出器として、１つのＰＮコードに対する並列相関器（ディジタルマッチドフィルタ）を採用することが可能となり、復調回路の小型化が可能となる。

本発明は、以下に述べるような構成及び動作とすることで、伝送可能とする情報ビット増加に対して送受信側で複数ＰＮコード発生器の増大を招くことなく、かつ線形電力増幅器を必要とせずに秘匿性及び耐ＥＣＣＭを保持することができるという効果が得られる。

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施例によるスペクトラム拡散通信システムの構成を示すブロック図である。図１においては、送信側と受信側とを直交伝送路３１で接続し、スペクトラム拡散用ＰＮ（ＰｓｅｕｄｏｒａｎｄｏｍＮｏｉｓｅ）符号として積符号の一つであるゴールド符号を用いたシステムを示している。

ここで、送信側はＰＮコード発生器（＃１）１１と、ＰＮコード発生器（＃２）１２と、乗算器１３，２１とから構成されている。また、受信側はＰＮコード発生器（＃３）４１と、ＰＮコード発生器（＃４）４２と、乗算器５１，５３，５４と、積分器（Σ）５２と、位相制御器６１と、極性判別器６２と、並列相関器７１と、極性判別付きピーク検出回路８１とから構成されている。

図２は図１に示すＰＮコード発生器（＃１）１１の構成を示すブロック図であり、図３は図１に示すＰＮコード発生器（＃２）１２の構成を示すブロック図であり、図４は図１に示すＰＮコード発生器（＃３）４１の構成を示すブロック図であり、図５は図１に示すＰＮコード発生器（＃４）４２の構成を示すブロック図であり、図６は図１に示す並列相関器７１の構成を示すブロック図である。

図７は図１に示す直交伝送路３１に用いられる位相直交変調器の構成を示す図であり、図８は図１に示す直交伝送路３１に用いられる時分割多重器の構成を示す図である。

ＰＮコード発生器（＃１）１１は、図２に示すように、初期位相設定器（ａｌｌ‘１’）１１１と、シフトレジスタ（＃１）１１２と、乗算器１１３とから構成されている。また、ＰＮコード発生器（＃２）１２は、図３に示すように、位相設定器（２^k-1）１２１と、シフトレジスタ（＃２）１２２と、乗算器１２３とから構成されている。

ＰＮコード発生器（＃３）４１は、図４に示すように、ａｌｌ‘１’検出器４１１と、シフトレジスタ（＃３）４１２と、乗算器４１３とから構成されている。また、ＰＮコード発生器（＃４）４２は、図５に示すように、初期位相設定器（ａｌｌ‘１’）４２１と、シフトレジスタ（＃４）４２２と、乗算器４２３ａとから構成されている。並列相関器７１は、図６に示すように、シフトレジスタ（＃５）７１１と、乗算器７１２と、積分器（Σ）７１３とから構成されている。

直交伝送路３１に用いられる位相直交変調器３２は、図７に示すように、可変抵抗器３２１と、ローパスフィルタ３２２，３２６と、乗算器３２３，３２７と、発振器３２４と、移相器（φ）３２５と、加算器３２８とから構成されている。また、直交伝送路３１に用いられる時分割多重器３３は、図８に示すように、デューティ（ＤＵＴＹ）制御部３３１と、多重器（ＭＵＸ）３３２とから構成されている。

これら図１〜図８を参照して本発明の一実施例によるスペクトラム拡散通信システムについて説明する。

情報源より、１シンボル当たりｋビットの情報が入力されるものとすると、ＰＮコード発生器（＃１）１１はシンボルクロックを入力し、このタイミングでシフトレジスタ１１３には初期位相設定器（ａｌｌ‘１’）１１１にてａｌｌ‘１’の初期値がセットされ、チップレートクロックでＭ系列ＰＮ符号を生成して基準位相信号とする。

一方で、ＰＮコード発生器（＃２）１２はシンボルクロックのタイミングでｋビット（ｋは正の整数）の情報を入力し、位相設定器（２^k-1）１２１にて２^k-1の位相パターンと１ビットの極性用ビットとに分け、前者をＰＮコード発生器（＃２）１２の初期位相状態として設定し、後者をＰＮコード発生器（＃２）１２からの出力を反転または非反転出力制御信号として乗算器１３に出力する。反転または非反転に変調されたＰＮコードは、続いて、ＰＮコード発生器（＃１）１１からのＰＮコードパターンとの間で乗算器２１によって積符号を形成して情報伝送チャネル用積符号を生成する。

ＰＮコード発生器（＃１）１１からの基準位相信号とＰＮコード発生器（＃２）１２からの情報伝送チャネルとはそれぞれＱ相、Ｉ相に対応付けられた直交伝送路３１へ送信する。直交伝送路３１には図７及び図８に示すような位相直交変調器３２、時分割多重器３３が用いられる。位相直交変調器３２では情報を伝送しない基準チャネルに対して変調レベルを下げて変調することも可能であり、時分割多重器３３を用いる場合には、基準チャネルと情報伝送チャネルとの時間配分であるデューティを変化させることで、基準チャネルと情報伝送チャネルとの電力配分を最適にすることも可能である。

受信側では、直交伝送路３１からのＱ相基準チャネル信号に対して、ＰＮコード発生器（＃３）４１から発生するローカルＰＮコードとの間で、乗算器５１と積分器５２とによって相関積分値を生成する。相関積分値は位相制御器６１に入力され、そこで絶対値が取られ、相関値の絶対値が常に最大になるようにＰＮコード発生器（＃３）４１のコード位相を制御するように動作する。

一方で、相関積分値は極性判別回路６２に入力され、極性反転と識別された場合、ＰＮコード発生器（＃３）４１のローカルＰＮコードの極性パターンを乗算器５３によって反転し、入力基準位相チャネルのＰＮコードパターンに等しいＰＮコードを再生する。

乗算器５３から出力される基準位相チャネルの再生ＰＮコードパターンは、Ｉ相の情報伝送チャネルに対し、乗算器５４によって逆拡散され、積符号の一方が復調される。乗算器５４の出力は、続いて、ＰＮコード発生器（＃４）４２から発生されるローカルＰＮコードとの間で、並列相関器７１によって２^k-1個のローカルＰＮコード位相のそれぞれに対して、相関積分値を得る。

極性判別付きピーク検出回路８１は、図９に示すような２^k-1個の相関積分値を入力し、それぞれを絶対値をとり、２^k-1個の中で、もっとも大きな相関値を与える位相を２^k-1番目であると判定して出力するとともに、２^k-1番目の相関値の＋／−の符号を識別し、符号識別により得られる１ビットと２^k-1番目である位相情報から、２^k個の状態を生成し、ｋビットの情報ビットにデコードして出力する。

ＰＮコード発生器（＃４）４２の位相基準は、基準チャネルに追尾されたＰＮコード発生器（＃３）４１のａｌｌ‘１’のタイミングに同期して生成しておくことによって、極性判別付きピーク検出回路８１にて検出された相関ピークの位相２^k-1及び極性は、送信側情報伝送チャネルに加えた基準チャネルに対する位相オフセットをそのまま再生することになり、したがって情報源のｋビットを再生することが可能となる。

また、本実施例では、並列相関器６２の積分時間をＰＮコード発生器（＃３）４１の１周期分とすることによって、ＰＮコード１周期を１シンボルとし、ｋビット／シンボルの情報伝送を可能とするように動作する。

図９は本発明の一実施例によるスペクトラム拡散通信システムの受信側の復調回路の動作を示すタイムチャートである。これら図１〜図９を参照して本発明の一実施例によるスペクトラム拡散通信システムの受信側の復調回路の動作について説明する。

いま、直交伝送路３１からの基準チャネル入力信号に対して、受信側のローカルのＰＮコード発生器（＃３）４１のＰＮコード位相を止めていると仮定すると、図９のＡに示すようなＭ系列相関特性が得られ、相関値ピークはＰＮコード周期２^k-1に等しく発生する。基準チャネルの位相制御器６１はこの相関値のピークを保持するように、ＰＮコード発生器（＃３）４１及びＰＮコード発生器（＃４）４２のタイミングを制御する。

一方で、情報伝送チャネルはＰＮコード発生器（＃４）４２からのローカルＰＮコードに対し、複数の位相に対する並列相関器７１に入力されるため、２^k-1個の相関値を出力し、図９のＢに示すような相関ピークを生成する。

図９のＢに示す前半の２個の相関パターンは情報伝送チャネルのＰＮコードが基準チャネルと相対的に同相である場合であり、３番目の相関パターンは基準チャネルと位相とが同相であるが、極性が逆相となる場合であり、相関値としては符号反転している。

図９のＢに示す４番目の相関パターンは、情報伝送チャネルのＰＮコード位相が基準チャネルに対して５位相進んで送信されていることを示すが、極性は正相であることを表している。

これらの並列相関器７１のピーク位相及び極性を極性判別付きピーク検出回路８１において、２^k状態を判別することによって、ｋビット／シンボルの情報伝送が可能である。

図１０は本発明の他の実施例によるスペクトラム拡散通信システムの送信側の構成を示すブロック図である。図１０において、送信側は長周期ＰＮコード発生器（＃１）１４と、短周期ＰＮコード発生器（＃２）１５と、乗算器１３，２１とから構成されている。

長周期ＰＮコード発生器（＃１）１４は、短周期カウンタ１４１と、長周期カウンタ１４２と、初期位相設定器（ａｌｌ‘１’）１４３と、シフトレジスタ（＃１）１４４と、乗算器１４５とから構成されている。また、短周期ＰＮコード発生器（＃２）１５は、位相設定器（２^k）１５１と、シフトレジスタ（＃２）１５２と、乗算器１５３とから構成されている。

図１に示す本発明の一実施例には、積符号を用いたスペクトラム拡散通信システムにおいて、スペクトラム拡散用信号として周期の等しい２つのＰＮコード発生器を用いたゴールドコード系列を使用する実施例を示しているが、一般に、基準チャネルと情報伝送チャネルとで長さが異なる２つ以上のＰＮコード発生器からの積符号で実施することが可能である。

図１０は長さが異なる２つのＰＮコード発生器を用いたスペクトラム拡散通信システムの送信側の一例を示している。この例では、基準チャネルに長周期ＰＮコード発生器（＃１）１４を使用し、情報伝送チャネル用に短周期ＰＮコード発生器（＃２）１５を用いており、情報伝送チャネルの基準位相となるシンボルタイミングは、長周期ＰＮコードの位相カウンタを短周期ＰＮコードの長さで剰余演算によって得る方法を示している。

上述したように、本発明では、ＰＮコード発生器としてゴールド符号発生器等の積符号系を用いて、積符号を構成する１つの要素ＰＮコードを基準信号とし、他方を情報伝送用に位相及び極性を変化させることを可能とするわずかな付加回路を具備することによって、複数の情報ビットを伝送するため、ゴールド符号発生器を既に用いている場合にＰＮコード発生器を新たに追加することが不要となる。また、位相、極性をシフトされた情報伝送チャネルのＰＮコードは、ＰＮコード１周期内ではゴールド符号の１つを生成しているに過ぎず、秘匿性、耐ＥＣＣＭ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｕｎｔｅｒＣｏｕｎｔｅｒＭｅａｓｕｒｅ）性はゴールド符号の特性を悪化させるものではない。

また、本発明では、積符号を構成する一つの要素ＰＮコードを基準チャネルとして、情報ビットによる変調を施さずに情報伝送チャネルとは独立して伝送するため、受信側では基準チャネルのＰＮコード捕捉追尾が極めて単純なＰＮコード捕捉追尾機能を有したもので十分であり、必要なＳ／Ｎの改善は積分時間の増大によって容易に実現することができる。

さらに、本発明では、独立して送られた基準チャネルの追尾されたＰＮコード周期を基に、情報伝送チャネルのシンボル周期（積分時間）を正確に得ることができ、基準チャネルのＰＮコード位相、極性に対する相対的偏移を情報とするため、情報伝送チャネルの絶対的位相及び極性を検出する必要がない。

さらにまた、本発明では、情報伝送チャネルのコード位相検出器として、１つのＰＮコードに対する並列相関器（ディジタルマッチドフィルタ）を採用することができ、容易に復調回路の小型化を図ることができる。

本発明の一実施例によるスペクトラム拡散通信システムの構成を示すブロック図である。図１に示すＰＮコード発生器（＃１）の構成を示すブロック図である。図１に示すＰＮコード発生器（＃２）の構成を示すブロック図である。図１に示すＰＮコード発生器（＃３）の構成を示すブロック図である。図１に示すＰＮコード発生器（＃４）の構成を示すブロック図である。図１に示す並列相関器７１の構成を示すブロック図である。図１に示す直交伝送路に用いられる位相直交変調器の構成を示す図である。図１に示す直交伝送路に用いられる時分割多重器の構成を示す図である。本発明の一実施例によるスペクトラム拡散通信システムの受信側の復調回路の動作を示すタイムチャートである。本発明の他の実施例によるスペクトラム拡散通信システムの送信側の構成を示すブロック図である。従来のスペクトラム拡散通信システムの構成を示すブロック図である。図１１に示すＰＮコード発生器（＃１）の構成を示すブロック図である。図１１に示すＰＮコード発生器（＃２）の構成を示すブロック図である。図１１に示すＰＮコード発生器（＃３）の構成を示すブロック図である。図１１に示すＰＮコード発生器（＃４）の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１１ＰＮコード発生器（＃１）
１２ＰＮコード発生器（＃２）
１３，２１，５１，５３，
５４，１１３，１２３，
１４５，１５３，３２３，
３２７，４１３，４２３，
７１２乗算器
１４長周期ＰＮコード発生器（＃１）
１５短周期ＰＮコード発生器（＃２）
３１直交伝送路
３２位相直交変調器
３３時分割多重器
４１ＰＮコード発生器（＃３）
４２ＰＮコード発生器（＃４）
５２，７１３積分器（Σ）
６１位相制御器
６２極性判別器
７１並列相関器
８１極性判別付きピーク検出回路
１１１，１４３，４２１初期位相設定器（ａｌｌ‘１’）
１１２，１４４シフトレジスタ（＃１）
１２１位相設定器（２^k-1）
１２２，１５２シフトレジスタ（＃２）
１４１短周期カウンタ
１４２長周期カウンタ
１５１位相設定器（２^k）
３２１可変抵抗器
３２２，３２６ローパスフィルタ
３２４発振器
３２５移相器（φ）
３２８加算器
３３１デューティ（ＤＵＴＹ）制御部
３３２多重器（ＭＵＸ）
４１１ａｌｌ‘１’検出器
４１２シフトレジスタ（＃３）
４２２シフトレジスタ（＃４）
７１１シフトレジスタ（＃５）

Claims

ＰＮ（ＰｓｅｕｄｏｒａｎｄｏｍＮｏｉｓｅ）コードを発生する第１及び第２のＰＮコード発生器を含み、前記第１及び第２のＰＮコード発生器から出力されるＰＮコード間の積によって作られた積符号をスペクトラム拡散用ＰＮコードとし、前記スペクトラム拡散用ＰＮコードの１周期時間に１ビットの情報を伝送するスペクトラム拡散通信システムであって、
前記積符号の要素の１つを基準信号として伝送する手段と、前記積符号の他の要素の位相及び極性を情報ビットによって変調することで前記スペクトラム拡散用ＰＮコードの１周期時間にｋビット（ｋは正の整数）の情報を伝送する手段とを有することを特徴とするスペクトラム拡散通信システム。
前記ＰＮコード発生器は、周期２^k-1のＭ系列巡回ＰＮコードを発生する長さｋビットのシフトレジスタと、前記積符号を形成する要素として前記周期２^k-1のＭ系列巡回ＰＮコードのうちの２つの積をとる乗算器とを含み、
前記乗算器の積にて生成される周期２^k-1のゴールド符号の構成要素の一方をｋビットの情報にて２^k通りの位相及び極性を変調しかつこれらの内の１つを選択して他方のＰＮコード周期と同一の周期内で伝送することを特徴とする請求項１記載のスペクトラム拡散通信システム。
前記ＰＮコード発生器は、前記周期２^k-1のＭ系列巡回ＰＮコードとこれより長いＭ系列巡回ＰＮコードとの２つを用い、前記周期２^k-1のＭ系列巡回ＰＮコード側を前記ｋビットの情報によって２^k通りの位相及び極性を変調しかつこれらの内の１つを選択して他方のＰＮコード周期内で複数個の前記ｋビットの情報を伝送することを特徴とする請求項２記載のスペクトラム拡散通信システム。
前記積符号を形成する要素のうちの一方を基準チャネルとし、他方を情報伝送チャネルとして位相及び時間軸のいずれかで直交した通信路に対して多重伝送することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか記載のスペクトラム拡散通信システム。
受信側において前記基準チャネルを単独に復調追尾する手段と、その復調追尾にて得られた再生基準信号を基に前記情報伝送チャネル側のスペクトラム逆拡散を行う手段とを含むことを特徴とする請求項４記載のスペクトラム拡散通信システム。
前記通信路において前記基準チャネルをＱ相とかつ前記情報伝送チャネルをＩ相とする位相直交通信路を用いる場合、前記Ｉ相の送信電力に対して前記Ｑ相の電力を低く設定することを特徴とする請求項４または請求項５記載のスペクトラム拡散通信システム。
前記通信路において前記基準チャネルと前記情報伝送チャネルとを拡散ＰＮ符号の１チップ以内で時分割多重合成を行う時間直交通信路を用いる場合、前記情報伝送チャネルと前記基準チャネルとのデューティ比を変え、前記情報伝送チャネルの平均電力に対して前記基準チャネルの平均電力を低く設定することを特徴とする請求項４または請求項５記載のスペクトラム拡散通信システム。
前記位相及び時間軸のいずれかで直交した通信路を前記基準チャネル及び前記情報伝送チャネルが多重伝送されてくる時に多重伝送される入力信号を前記基準チャネル側において受信側の基準信号用のＰＮコードを用いて相関積分を行う手段と、
その相関積分値の絶対値が最大になるように受信側のＰＮコード発生器の発生タイミングを制御・追尾する位相制御器と、
前記相関積分値の極性判別によって前記受信側の基準信号用のＰＮコード発生器の極性を入力基準チャネルに合致させてその受信側の基準信号用のＰＮコードにて前記情報伝送チャネル側の入力信号に対して第１の逆拡散を行う手段と、
前記第１の逆拡散で得られた逆拡散信号に対して前記受信側の情報伝送チャネル用のＰＮコードとの間で複数のＰＮコード位相に対する１周期分の相関積分値を得る２^k-1個の並列相関器と、
前記２^k-1個の並列相関器にて得られた相関積分値の中から最大の相関値を得る位相を選択しかつこれと積分値の符号とによってｋビットの情報をデコードする極性判別付きピーク検出回路とを含むことを特徴とする請求項４から請求項７のいずれか記載のスペクトラム拡散通信システム。
ＰＮ（ＰｓｅｕｄｏｒａｎｄｏｍＮｏｉｓｅ）コードを発生する第１及び第２のＰＮコード発生器を含み、前記第１及び第２のＰＮコード発生器から出力されるＰＮコード間の積によって作られた積符号をスペクトラム拡散用ＰＮコードとし、前記スペクトラム拡散用ＰＮコードの１周期時間に１ビットの情報を伝送するスペクトラム拡散通信システムにおいて受信側で前記情報を復調する復調回路であって、
前記積符号を形成する要素のうちの一方を基準チャネルとし、他方を情報伝送チャネルとして位相及び時間軸のいずれかで直交した通信路に対して多重伝送する際に、受信側において前記基準チャネルを単独に復調追尾する手段と、
その復調追尾にて得られた再生基準信号を基に前記情報伝送チャネル側のスペクトラム逆拡散を行う手段とを有し、
前記スペクトラム拡散用ＰＮコードの１周期時間にｋビット（ｋは正の整数）の情報を伝送することを特徴とする復調回路。
前記基準チャネルを単独に復調追尾する手段は、前記位相及び時間軸のいずれかで直交した通信路を前記基準チャネル及び前記情報伝送チャネルが多重伝送されてくる時に多重伝送される入力信号を前記基準チャネル側において受信側の基準信号用のＰＮコードを用いて相関積分を行う手段と、その相関積分値の絶対値が最大になるように受信側のＰＮコード発生器の発生タイミングを制御・追尾する位相制御器とを含むことを特徴とする請求項９記載の復調回路。
前記情報伝送チャネル側のスペクトラム逆拡散を行う手段は、前記相関積分値の極性判別によって前記受信側の基準信号用のＰＮコード発生器の極性を入力基準チャネルに合致させてその受信側の基準信号用のＰＮコードにて前記情報伝送チャネル側の入力信号に対して第１の逆拡散を行う手段と、前記第１の逆拡散で得られた逆拡散信号に対して前記受信側の情報伝送チャネル用のＰＮコードとの間で複数のＰＮコード位相に対する１周期分の相関積分値を得る２^k-1個の並列相関器と、前記２^k-1個の並列相関器にて得られた相関積分値の中から最大の相関値を得る位相を選択しかつこれと積分値の符号とによってｋビットの情報をデコードする極性判別付きピーク検出回路とを含むことを特徴とする請求項１０記載の復調回路。