JP2883775B2 - スペクトラム拡散通信方法 - Google Patents

スペクトラム拡散通信方法

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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04JMULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J13/00Code division multiplex systems
    • H04J13/0007Code type
    • H04J13/004Orthogonal
    • H04J13/0048Walsh

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、n個の搬送波のそれぞ
れを変調することにより、それぞれの搬送波の周波数帯
域のn倍の周波数帯域を有するスペクトラム拡散信号を
送信するスペクトラム拡散通信方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、スペクトラム拡散通信方式は情
報データに較べて極めて広い帯域幅をもつ信号として伝
送する方式であるが、これを実現するには大別して2つ
の方式が存在する。
【0003】まず、第1は直接拡散(Direct Sequence
;DS)法と呼ばれる方式である。この方式では、デ
ィジタル化されたベースバンド信号を高速の疑似雑音符
号等の拡散符号と乗算して原データに較べて極めて広い
帯域幅をもつベースバンド信号を生成し、さらに位相シ
フトキーイング(PSK)、周波数シフトキーイング
(FSK)等の変調を行い、RF(ラジオ周波)信号に
変換して送信する。一方、受信側では、送信側と同一の
拡散符号を用いて受信信号との相関を取る逆拡散を行っ
て原データを復調する。
【0004】また、第2は周波数ホッピング(Frequenc
y Hopping ;FH)法と呼ばれる方式である。この方式
では、ベースバンド信号によって変調された搬送波の周
波数を拡散符号に従ってデータ1ビット、または、その
整数分の1あるいはその整数倍の時間間隔で切り替えて
伝送する。受信側では、送信側と同一の拡散符号を用い
て受信機側の搬送波を送信側に同調させるという相関動
作を行うことにより、逆拡散を行い原データを復調す
る。
【0005】これらの方式においては、拡散符号を相互
に周期相関が小さいような集合から選択することによ
り、他の拡散符号を用いたシステムに大きな影響を及ぼ
すことがなく、また、他の拡散符号を用いたシステムか
ら大きな影響を受けることが無いため、同一の周波数帯
域において同時に通信を行う符号分割多元接続が可能と
なる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、DS方式の場合、拡散符号に通常2値符号が
用いられているため、周期相互相関のピークを0にする
ことができない。また、FH方式の場合、拡散符号は多
値であるが、一般的な利用法である非同期での動作の時
に、符号1周期の間に同一のディジット衝突(ヒット)
が生じる可能性がある。
【0007】したがって、このようなわずかな相互相関
をなくすことができないために、多元接続を行う場合の
同時通信可能な回線数が少なくなり、周波数分割多元接
続や時分割多元接続といった他の多元接続システムに較
べ、周波数利用効率が低下するという欠点があった。
【0008】本発明は、拡散符号間の相関に基づく多元
接続数の減少を回避することができるスペクトラム拡散
通信装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、送信側におい
て、n次アダマール行列の行または列ベクトルの1つの
各ビットと送信データに基づいて、周波数の異なるn個
の搬送波のそれぞれを変調し、受信側において、上記n
個の搬送波を変調するために用いられた上記行または列
ベクトルの1つに基づいて変調されたn個の周波数信号
により受信信号を逆拡散し、逆拡散された信号を復調す
ることを特徴とするものである。
【0010】
【実施例】図1は、本発明の第1実施例を示すブロック
図である。
【0011】図において、アダマール符号発生器101
と多周波発振器102は、この通信システムの送信側に
設けられており、アダマール符号発生器101は、符号
選択信号によって選択されたアダマール行列から導かれ
る等距離符号の1符号語を出力するものである。また、
多周波発振器102は、アダマール符号発生器101の
出力とデータを入力し、データクロックと複数の搬送波
成分からなる送信信号を出力するものである。
【0012】また、伝送路103は、有線または無線の
伝送路であり、多周波発振器102の出力をミキサ10
4に伝送するものである。
【0013】ミキサ104、アダマール符号発生器10
5、多周波発振器106および復調器107は、この通
信システムの受信側に設けられており、アダマール符号
発生器105は、アダマール符号発生器101と同様の
ものである。また、多周波発振器106は、データクロ
ックとアダマール符号発生器105の出力を入力し、複
数の周波数成分からなる局部発信出力を送出するもので
ある。
【0014】ミキサ104は、各多周波発振器102、
106の出力を乗算して逆拡散信号を出力するものであ
り、復調器107は、ミキサ104の出力である逆拡散
信号を復調して、復調データと再生データクロックを出
力するものである。
【0015】以上の構成において、通信開始に先立って
符号選択信号がアダマール符号発生器101に入力され
る。アダマール符号発生器101では、符号選択信号に
従ってn次アダマール行列の行または列の1つが選択さ
れ、1または−1の値を取る各要素は、1を0に変換す
るとともに、−1を1に変換し、アダマール符号として
多周波発振器102に出力される。
【0016】なお、アダマール行列の構成法について
は、例えば「符号理論」(宮川他著、昭晃堂)、ページ
453〜460に詳しく述べられている。
【0017】多周波発振器102では、前記アダマール
符号の各ビットと入力データ1ビットで複数(n個)の
同一の信号強度をもつ搬送波のそれぞれを変調する。こ
の変調された複数の搬送波は、送信信号として伝送路1
03に送出される。また、多周波発振器102は、デー
タクロックを情報源に出力する。
【0018】図2は、送信側の多周波発振器102の構
成例を示すブロック図である。
【0019】この多周波発振器102は、クロック源2
01と、アドレスクロック生成回路202と、アドレス
生成回路203と、メモリ204と、D/Aコンバータ
205と、ローパスフィルタ206と、局部発振器20
7と、ミキサ208と、バンドパスフィルタ209とを
有する。
【0020】この構成において、クロック源201は、
データクロックを情報源に出力するとともに、アドレス
クロック生成回路202にクロックを供給する。アドレ
スクロック生成回路202は、入力されたクロックから
前記データクロックの整数倍の周波数をもったアドレス
クロックを生成して、アドレス生成回路203に出力す
る。アドレス生成回路203は、入力されたアドレスク
ロックに応じてアドレス信号を生成し、メモリ204に
出力する。
【0021】メモリ204内の信号は、n個の周波数成
分により構成されている。そして、アダマール符号発生
器101から入力されるアダマール符号と1ビットの入
力データによって選択されたアドレス群に格納されてい
る信号の各周波数成分は、前記アダマール符号の各ビッ
トと入力データの1ビットで予め変調されている。そこ
で、メモリ204は、前記アダマール符号によって選択
されたアドレス群内をアドレス生成回路203より入力
されたアドレス信号に従ってアクセスし、前記変調され
た複数の周波数成分を出力する。
【0022】D/Aコンバータ205は、メモリ204
の出力であるディジタルデータ入力を離散アナログ信号
に変換し、LPF206に出力する。LPF206は、
D/Aコンバータ205からの離散アナログ信号を平滑
化して連続アナログ信号としてミキサ208に出力す
る。
【0023】ミキサ208は、局部発振器307の出力
と前記連続アナログ信号とを乗算して送信周波数帯信号
に変換し、BPF209に出力する。BPF209は、
入力信号から不要な周波数成分を除去して送信信号と
し、伝送路103に送出する。ここで伝送路103は、
相加的白色ガウス雑音過程であるものとする。
【0024】伝送路103から入力された信号は、受信
側でミキサ104に入力される。受信側は、上述してよ
うに送信側と同一のアダマール符号発生器105を有し
ている。このアダマール符号発生器105は、送信側と
同一の符号選択信号が通信に先立って入力されている場
合、送信側と同一のアダマール符号が多周波発振器10
6に出力される。
【0025】多周波発振器106は、復調器107より
入力された再生データクロックと前記アダマール符号入
力より、このアダマール符号の各ビットにて複数の周波
数信号のそれぞれを変調してミキサ104に出力する。
【0026】ミキサ104は、伝送路103から入力さ
れる受信信号と前記多周波発振器106の出力とを乗算
し、狭帯域の逆拡散信号を出力する。この逆拡散信号
は、復調器107に入力される。
【0027】復調器107は、入力された該逆拡散信号
を狭帯域復調し、再生データクロックとともに復調デー
タを出力する。
【0028】図3は、受信側の多周波発振器106の構
成例を示すブロック図である。
【0029】この多周波発振器106は、アドレスクロ
ック生成回路301と、アドレス生成回路302と、メ
モリ303と、D/Aコンバータ304と、ローパスフ
ィルタ305と、局部発振器306と、ミキサ307
と、バンドパスフィルタ308とを有する。
【0030】以上の構成は、送信側の多周波発振器10
2の構成とほとんど同じであるので、異なる部分のみを
説明する。
【0031】この多周波発振器106では、データクロ
ックは復調器107で再生されるため、クロック源をも
たず、入力された再生クロックより直接アドレスクロッ
クを生成している。さらに、メモリ303において、複
数の周波数信号は、入力されたアダマール符号のみで予
め変調されている点が送信側の多周波発振器102と異
なっている。
【0032】また、局部発振器306の周波数は、送信
側の局部発振器207の周波数とちょうど復調器107
の入力動作周波数(IF周波数)だけずれている。
【0033】一方、受信側のアダマール符号発生器10
5に送信側とは異なる符号選択信号が通信に先立って入
力されている場合、多周波発振器106には、送信側と
異なるアダマール符号が入力されていることになる。こ
のとき、多周波発振器105の出力である複数の周波数
信号は、送信側と異なるアダマール符号の各ビットによ
って変調されている。したがって、異なるアダマール符
号間の相互相関は0であるので、受信信号と多周波発振
器106の出力は無相関となる。
【0034】したがって、ミキサ104の出力であるI
F周波数帯域のマークチャネルとスペースチャネルに
は、受信信号中の送信信号(非希望)電力は等しく分配
されることとなり、このとき受信側と同一の符号選択信
号が通信に先立って入力されている新たな送信信号(希
望信号)が入力された場合でも、希望信号の復調には影
響を及ぼさないことになる。
【0035】次に、本発明の第2実施例について説明す
る。
【0036】この第2実施例の全体構成は、第1実施例
と同一であり、この第2実施例で第1実施例と異なる部
分は、多周波発振器の構成であるので、以下この部分に
ついて第1実施例と異なる点のみを説明する。
【0037】図4は、この第2実施例における送信側の
多周波発振器の構成例を示すブロック図である。なお、
受信側の多周波発振器の構成は、図3と同一であるもの
とする。
【0038】図4において、送信側の多周波発振器は、
クロック源401と、アドレスクロック生成回路402
と、アドレス生成回路403と、メモリ404と、D/
Aコンバータ405と、ローパスフィルタ406と、狭
帯域変調器407と、ミキサ408と、バンドパスフィ
ルタ409とを有する。
【0039】本構成の第1実施例との違いは、アダマー
ル符号とデータによる変調を分離したことである。これ
によりメモリ404の構成が第1実施例と異なってい
る。すなわち、メモリ404内の複数の周波数のそれぞ
れが、アダマール符号の各ビットのみによって変調され
ていることである。従って、アダマール符号は、通信の
行われている間変化しないので、ローパスフィルタ40
6の出力が複数の連続搬送波(CW)となっている。
【0040】狭帯域変調器407は、入力されたデータ
に従ってGMSK変調や、TFM変調に代表される狭帯
域変調を行う変調器となっている。このように、データ
変調器を選択することにより、各搬送波の周りのスペク
トラムを自由に整形することが可能となるため、逆拡散
後の復調器の動作周波数帯域幅を狭めることが可能とな
り、受信機の性能を向上させることができる。
【0041】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
送信側において、n次アダマール行列の行または列ベク
トルの1つを各ビットと送信データに基づいて、周波数
の異なるn個の搬送波のそれぞれを変調し、受信側にお
いて、上記n個の搬送波を変調するために用いられた上
記行または列ベクトルの1つに基づいて変調されたn個
の周波数信号により受信信号を逆拡散し、逆拡散され多
信号を復調することにより、拡散符号の相互相関に基づ
く符号分割多元接続時の最大同時通信数の減少を回避す
ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すブロック図である。
【図2】上記実施例における送信側の多周波発振器の構
成を示すブロック図である。
【図3】上記実施例における受信側の多周波発振器の構
成を示すブロック図である。
【図4】本発明の第2実施例における送信側の多周波発
振器の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
101、105…アダマール符号発生器、 102、106…多周波発振器、 103…伝送路、 104…ミキサ、 107…復調器。

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 送信側において、n次アダマール行列の
    行または列ベクトルの1つの各ビットと送信データに基
    づいて、周波数の異なるn個の搬送波のそれぞれを変調
    し、 受信側において、上記n個の搬送波を変調するために用
    いられた上記行または列ベクトルの1つに基づいて変調
    されたn個の周波数信号により受信信号を逆拡散し、逆
    拡散された信号を復調する ことを特徴とするスペクトラ
    ム拡散通信方法
  2. 【請求項2】 請求項1において、上記送信側は、n個の周波数成分が上記行または列ベク
    トルの1つと送信データに基づいて変調された信号を格
    納しているメモリから、データを読み出す ことを特徴と
    するスペクトラム拡散通信方法
  3. 【請求項3】 請求項において、上記送信側は、上記n個の搬送波を変調するために用い
    られた上記行または列ベクトルの1つと送信データに基
    づいて、上記メモリのアドレス信号を生成する ことを特
    徴とするスペクトラム拡散通信方法
  4. 【請求項4】 請求項1において、 上記送信側は、n個の周波数成分が上記行または列ベク
    トルの1つと送信データに基づいて変調された信号を格
    納しているメモリからデータを読み出し、読み出された
    データをアナログ信号に変換し、変換されたアナログ信
    号を送信データにより変調する ことを特徴とするスペク
    トラム拡散通信方法
  5. 【請求項5】 請求項4において、 上記送信側は、上記n個の搬送波を変調するために用い
    られた上記行または列ベクトルの1つに基づいて、上記
    メモリのアドレス信号を生成する ことを特徴とするスペ
    クトラム拡散通信方法
  6. 【請求項6】 請求項において、上記受信側は、n個の周波数成分が上記行または列ベク
    トルの1つと送信データに基づいて変調された信号を格
    納しているメモリからデータを読み出し、読み出された
    データに基づいて受信信号を逆拡散する ことを特徴とす
    るスペクトラム拡散通信方法
  7. 【請求項7】 請求項において、上記受信側は、上記n個の搬送波を変調するために用い
    られた上記行または列ベクトルの1つに基づいて、上記
    メモリのアドレス信号を生成する ことを特徴とするスペ
    クトラム拡散通信方法
  8. 【請求項8】 請求項1において、 上記受信側は、上記逆拡散された信号を復調する復調器
    により再生されたクロックに従って、受信信号を逆拡散
    する ことを特徴とするスペクトラム拡散通信方法
  9. 【請求項9】 請求項1において、 上記送信側は、n次アダマール行列から行または列ベク
    トルの1つを選択することを特徴とするスペクトラム拡
    散通信方法。
  10. 【請求項10】 請求項1において、 上記受信側は、n次アダマール行列から行または列ベク
    トルの1つを選択することを特徴とするスペクトラム拡
    散通信方法。
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