JP2675267B2 - スペクトラム拡散通信装置 - Google Patents
スペクトラム拡散通信装置Info
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Description
るデータ通信に有効なスペクトラム拡散通信方式による
通信装置に関する。
送信データで変調し(1次変調)、その1次変調波形に
対してさらにPN符号(拡散符号)による2次変調をか
ける。PN符号は任意の「0」、「1」パルス列の繰り
返し信号であり、これで1次変調波形をデジタル変調し
てから送信するものである。受信側では、送信側と同一
パルス列より成るPN符号を用いて相関検波を行い、1
次変調波形を抽出すると共に、これを復調して受信デー
タを得る。PN符号が送受信側で一致しなければ単に雑
音が受信されるだけなので高度の秘話性が得られる他、
別の観点では、互いに異なる拡散符号を使うことによ
り、交換の操作無く直接多数の相手同士を接続できると
いう利点がある。即ち、この方式では、その高い妨害波
除去能力によって通信する相手同士の数が増加しても通
信者全体の受信明瞭度が次第に低下するだけで回線容量
のオーバーフローが生じる心配がない。
に、その変調波形で搬送波を変調してから送信するとい
った従来と逆の変調過程を経ることにより、回路構成を
簡素化してコストを削減の図り、しかも、もとより長所
であるところの、秘話性及び過負荷耐性の高さを保持し
たスペクトラム拡散通信方式も存在する。
手段は専用のSSモデムチップを用いることにより、同
期捕捉に必要なSS同期信号が数多く必要となるので、
同期捕捉時間が冗長し、単信通信などでは通信の効率が
悪くなる他、SSモデムチップの付加回路等で部品点数
が多く、送信スピードの融通性もない。しかも、検波時
における同期の監視及び補正も行われず、法定信号など
拡散変調できない信号の処理も煩雑であった。
融通性が高く、同期捕捉が速く確実で、高い耐ノイズ性
を有し、通信効率の高い通信装置の提供を目的とする。
をCPUを用いて制御するFSK変復調の入出力による
スペクトラム拡散通信装置において、拡散復調部に、受
信した拡散信号を1チップ送出時間の1/4又は1/8
周期で取り込み受信サンプル群を形成するサンプリング
モジュールと、受信サンプル群から1ビット分抽出した
抽出サンプル群と拡散符号の既成サンプル群とで相関検
波を行い、該受信サンプル群における各ビットの拡散信
号を「0」又は「1」のデジタルデータに変換するデー
タ判定モジュールと、受信サンプル群から1ビット分抽
出した抽出サンプル群と、拡散符号の既成サンプル群と
で相関検波を行い、整合サンプル数が所定値に満たない
場合は抽出タイミングを適宜ずらして再度相関検波を行
う処理を、所定値以上の整合サンプル数を得るまで継続
し、受信サンプル群のビットの境界を導出する同期捕捉
モジュールと、データ判定時の抽出サンプル群と拡散符
号の既成サンプル群との相関検波において、「0」又は
「1」のいずれとも判定できない抽出サンプル群に対
し、抽出タイミングを左右少なくとも1方に1サンプル
分ずらして適宜相関検波を行い、いずれかの抽出サンプ
ル群において所定値以上の整合サンプル数を得た場合、
その抽出サンプル群の前後を受信サンプル群の新しいビ
ットの境界としてデータ判定を続行し、ともに整合サン
プル数が所定値に満たない場合は再度同期捕捉を行う同
期補正モジュールを設けたことを特徴とする。
することによって、受信信号をデジタルデータとして保
持することができ、それによって同期捕捉、データ判
定、同期補正が容易となる他、サンプリング周期を1チ
ップ送出時間の1/4又は1/8周期とし、相関検波を
サンプル単位で行うことにより、1チップ単位でのデー
タ誤認が減少すると共に、大きな同期のずれが防止され
る。又、同期捕捉モジュールや同期補正モジュールを併
用することによって、特に復調時における同期状態を安
定して保持することができる。
の一例を、送信周波数400MHZ帯、送信出力1mW
の特定小電力無線機に応用した事例に基づき詳細に説明
する。
を、7チップのデジタル符号より成るPN符号で変調し
た後、FSK(Frequency shift ke
ying)変調し、4800bpsで送信アンテナから
送出する送信回路8と、受信信号をFSK復調した後、
前記PN符号で復調して受信データを抽出する受信回路
9を備え、送信回路8及び受信回路9のうち拡散変調部
1及び拡散復調部2を含む信号処理手段10を、CPU
を用いて構成したものである。前記送出スピードの1b
itは、PN符号の1チップに相当するので、実質的な
データ通信スピードは685.7(4800/7)bp
sとなる。
ット同期信号、フレーム同期信号、呼び出し信号、SS
同期信号、データ本体より構成され、そのうちのビット
同期信号、フレーム同期信号、呼び出し信号は、法定信
号であるから送信時においてPN符号による拡散変調は
行われない。従って、ビット同期信号、フレーム同期信
号、呼び出し信号をFSK復調でのみ検出し、続くSS
同期信号、データ本体に対してPN符号による拡散復調
を行う。
如く、ビット同期信号、フレーム同期信号、呼び出し同
期信号に続くSS同期信号、データ本体の送信データを
読み込んで、上位ビットから1ビット毎にPN符号に変
調して送出し、その動作を送信データの終了まで繰り返
す。
と、同期捕捉モジュールと、データ判定モジュールと、
同期補正モジュールを具備し、相関検波処理を適宜行い
つつ同期捕捉とデータ判定を行い、データ判定が不能と
なった際は、同期がずれたものと判断し、同期補正を行
う機能を有する。
信号3を図3の如く1チップ送出時間の1/4周期で取
り込んで受信サンプル群4を形成し、相関検波処理は、
受信サンプル群4から1ビット分抽出した抽出サンプル
群と、あらかじめ保持している「1」のPN符号の既成
サンプル群とでサンプル毎の相関をとり、整合サンプル
数を相関値として導出する。サンプリング周期は、使用
したCPUの能力に応じて変更可能で、例えば1チップ
の1/8周期であっても良い。
信号から抽出した抽出サンプル群の相関検波を行い、相
関値が所定数に満たない場合は、取得タイミングを1サ
ンプル単位でずらした抽出サンプル群について同様の相
関検波を行ったうえで、所定数以上で最高の整合値を得
た抽出サンプル群の前後をビットの境界6として、ビッ
ト毎に拡散復調するための同期の目安を設定するもので
ある。
「1」のPN符号が20ビット連続したものである。相
関をとる既成サンプル群も1ビットに相当する「1」の
PN符号を用いたが、同期をおおまかに捕捉するまでの
既成サンプル群には、例えば「0」のPN符号をサンプ
リングしたものでも良いし、全てのサンプルが“1”の
サンプル群であっても良い。又、最高の相関値となるサ
ンプル群を得るための微調整には1サンプル毎にシフト
を行う処理が最も効果的であるが、同期をおおまかに捕
捉するまでは、複数サンプル単位でずらしても良い。
ャート如く、同期捕捉で設定した同期の目安をもとに順
次1ビット毎に相関検波処理を行い、データ本体の各ビ
ットを「1」又は「0」に判定していくものである。1
ビットのサンプル群につき、「1」のPN符号の既成サ
ンプル群で相関検波処理を行い、その結果、相関値が1
7以上の場合はそのビットを「1」と判定し、相関値が
11以下の場合は、そのビットを「0」と判定する。相
関値が16以下12以上の場合は、同期がずれているも
のと判断し、同期補正モジュールを起動する。前記デー
タ判定の基準となる相関値のレベルは、受信状況により
調節できるようにしてあることが望ましい。
るPN符号のチップ数に応じて適当な方式を用いれば良
く、例えばチップ数の多いPN符号を用いた場合は、図
7のフローチャートに示すものであっても良い。これ
は、先ず「1」のPN符号の既成サンプル群で相関検波
処理を行い、その結果、相関値が所定値以上の場合はそ
のビットを「1」と判定し、相関値が所定値未満の場合
は、「0」のPN符号の既成サンプル群で相関検波処理
を行い、その相関値が所定値以上の場合はそのビットを
「0」と判定し、前記「1」、「0」のPN符号による
相関検波処理により、ともに相関値が所定値未満の場合
は同期がずれたものと判断して同期補正モジュールを起
動するものである。
て「0」又は「1」のデジタルデータのいずれとも判定
できない抽出サンプル群7について同期がずれたものと
判断し、抽出タイミングを右に1サンプル分ずらした1
ビット相当の別の抽出サンプル群7Rを形成し、再度
「1」のPN符号11の既成サンプル群5による相関検
波処理を行い、相関値が設定値、例えば17以上に達す
れば、その抽出サンプル群7Rの前後を新たなビットの
境界6nとしてデータ判定を続行する。前記相関検波処
理にて17以上の相関値が得られなかった場合は、抽出
タイミングを逆に左へ1サンプル分ずらして同様の相関
検波を行い、相関値が17以上でその抽出サンプル群7
Lの前後を新たなビットの境界6nとして判定を続行
し、相関値が左右ともに17に満たなかった時は、同期
捕捉モジュールを起動し、再度前記SS同期信号による
同期捕捉を行う。図4の例では、抽出サンプル7Lを得
る抽出タイミングに基づいてデータ判定を続行すること
ができる。
に相当するPN符号のチップ数に応じて、「1」、
「0」双方のPN符号について相関検波処理を行う場合
があることはいうまでもなく、サンプリング周期、或い
は同期補正(或いは同期捕捉)としてのシフト操作をど
の様な手順で行うかは、設計者が適宜判断すべき事柄で
ある。尚、前記相関検波処理においてデータ判断の目安
となる相関値は、データ通信の正確さと通信エラーの頻
度を左右するので使用環境等に応じて適当な値を自動又
は手動で選択する。
めに信号の送出スピードを4800bpsに設定した。
これは結果として通信スピードを遅くする代わりに通信
エラーの頻度を減少させたが、CPUの能力によって
は、通信エラーを少なく保ちつつ、通信スピードをより
高速にすることも可能である。又、無線通信に限らず有
線通信システムの構築にも適用でき、その際、拡散変調
処理及び拡散復調処理が介在すれば搬送波の有無或い通
信データの構成を限定するものではない。
散通信装置を使用すれば、拡散復調部がCPUを用いて
構成してあるので、送信信号にFSK変調を施して成る
拡散信号の受信サンプル群を、いったんメモリに格納す
ることで、専用SSモデムチップ使用の従来方式に比べ
同期捕捉に必要な時間(ビット数)を大幅に削減するこ
とができる。この通信方式は、ノイズに見立てたPN符
号により拡散変調されているので、同期捕捉が不正確で
ある反面それが高い秘話性につながる。本発明による通
信装置は前記の如くCPUを用い、1チップ送出時間中
に時間をずらして複数回サンプリングを行うことで、ノ
イズの多い環境下においても、同期捕捉の不正確さを補
って余りある正確な復調を可能とする。
抽出サンプル群を適宜構成し、1サンプル単位で同期捕
捉や同期補正を行うことにより、同期捕捉の容易さや正
確さ、更には同期を維持する機能も高めることができ、
従来の通信方式に見られるような、同期信号の検出ミス
による通信エラーの発生頻度が極めて少なく、CPUを
用いた制御手段が元来有する保守性の高さと回路構成の
簡素さが相俟って顕著な実用効果を奏するものである。
を示す構成図である。
ローチャートである。
モジュールの一例を示すフローチャートである。
ャートである。
トである。
Claims (1)
- 【請求項1】 拡散変調部(1)と拡散復調部(2)を
CPUを用いて制御するFSK変復調の入出力によるス
ペクトラム拡散通信装置において、 前記拡散復調部(2)に、 受信した拡散信号(3)を1チップ送出時間の1/4又
は1/8周期で取り込み受信サンプル群(4)を形成す
るサンプリングモジュールと、 受信サンプル群(4)から1ビット分抽出した抽出サン
プル群と拡散符号の既成サンプル群(5)とで相関検波
を行い、該受信サンプル群(4)における各ビットの拡
散信号を「0」又は「1」のデジタルデータに変換する
データ判定モジュールと、 受信サンプル群(4)から1ビット分抽出した抽出サン
プル群と、拡散符号の既成サンプル群(5)とで相関検
波を行い、整合サンプル数が所定値に満たない場合は抽
出タイミングを適宜ずらして再度相関検波を行う処理
を、所定値以上の整合サンプル数を得るまで継続し、受
信サンプル群(4)のビットの境界(6)を導出する同
期捕捉モジュールと、 データ判定時の抽出サンプル群と拡散符号の既成サンプ
ル群(5)との相関検波において、「0」又は「1」の
いずれとも判定できない抽出サンプル群(7)に対し、
抽出タイミングを左右少なくとも一方に1サンプル分ず
らして相関検波を適宜行い、いずれかの抽出サンプル群
において所定値以上の整合サンプル数を得た場合、その
抽出サンプル群の前後を受信サンプル群の新しいビット
の境界(6n)としてデータ判定を続行し、ともに整合
サンプル数が所定値に満たない場合は再度同期捕捉を行
う同期補正モジュールを設けたことを特徴とするスペク
トラム拡散通信装置。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP26203494A JP2675267B2 (ja) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | スペクトラム拡散通信装置 |
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---|---|---|---|
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JPH08102697A JPH08102697A (ja) | 1996-04-16 |
JP2675267B2 true JP2675267B2 (ja) | 1997-11-12 |
Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP26203494A Expired - Fee Related JP2675267B2 (ja) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | スペクトラム拡散通信装置 |
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-
1994
- 1994-09-30 JP JP26203494A patent/JP2675267B2/ja not_active Expired - Fee Related
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