JPH05130155A - Spread spectrum modulation demodulation system - Google Patents
Spread spectrum modulation demodulation systemInfo
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- JPH05130155A JPH05130155A JP28989591A JP28989591A JPH05130155A JP H05130155 A JPH05130155 A JP H05130155A JP 28989591 A JP28989591 A JP 28989591A JP 28989591 A JP28989591 A JP 28989591A JP H05130155 A JPH05130155 A JP H05130155A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、直接スペクトル拡散を
用いて伝送する通信方式に関するもので、特に多値の信
号を伝送するときに使用されるものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a communication system for direct spread spectrum transmission, and is particularly used for transmitting multilevel signals.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、スペクトル拡散を用いたデジタル
変復調方式による通信は、その種々の特徴(対マルチパ
ス、対CW妨害、ランダムアクセス、秘匿性等)から種
々の応用が考えられている。2. Description of the Related Art In recent years, various applications of communication by a digital modulation / demodulation method using spread spectrum have been considered due to various characteristics (anti-multipath, anti-CW interference, random access, confidentiality, etc.).
【0003】位相偏移変調(PSK)を用いた直接スペ
クトル拡散通信方式においては、ある特定の周期(チッ
プ数でその周期を表わす)を持つ拡散符号を用いて、被
変調波と拡散符号を乗じることで、周波数上にスペクト
ル拡散し伝送する。In a direct spread spectrum communication system using phase shift keying (PSK), a modulated code and a spread code are multiplied by using a spread code having a specific cycle (the cycle is represented by the number of chips). As a result, the spectrum is spread and transmitted on the frequency.
【0004】図3はその一例のブロック図であって、同
図(a)は送信機、同図(b)は受信機のブロック図で
ある。FIG. 3 is a block diagram of an example thereof, where FIG. 3A is a block diagram of a transmitter and FIG. 3B is a block diagram of a receiver.
【0005】情報の伝送レートをA0 bps(2値信号
0,1)、拡散符号を127チップとし、情報1ビット
を127チップで直接拡散し、BPSK変調すると仮定
する。It is assumed that the information transmission rate is A 0 bps (binary signal 0, 1), the spreading code is 127 chips, one bit of information is directly spread by 127 chips, and BPSK modulation is performed.
【0006】図3(a)に示される送信機側では、情報
発生部25においてA0 bpsの信号を発生し、それを
入力されたスペクトル拡散部26では、情報1ビットに
対して各々拡散符号127チップを乗じる。具体的には
排他的OR回路等を用いて実現する。このとき生成され
る伝送信号は、127×A0 bpsの情報量となる。On the transmitter side shown in FIG. 3 (a), an information generating section 25 generates a signal of A 0 bps, and a spread spectrum section 26, to which the signal is input, spreads a code for each 1 bit of information. Multiply with 127 chips. Specifically, it is realized by using an exclusive OR circuit or the like. The transmission signal generated at this time has an information amount of 127 × A 0 bps.
【0007】この信号は、次段のBPSK変調器27に
おいて、キャリア発生器31からのキャリアを変調し、
2×127×A0 Hzの帯域を占める信号となり、この
帯域を有するバンドパスフィルタ(BPF)28、出力
アンプ29およびアンテナ30を経由して無線伝送され
る。This signal modulates the carrier from the carrier generator 31 in the BPSK modulator 27 at the next stage,
The signal occupies a band of 2 × 127 × A 0 Hz, and is wirelessly transmitted via the band pass filter (BPF) 28 having this band, the output amplifier 29 and the antenna 30.
【0008】同図(b)に示される受信機側では、アン
テナ32で受信し受信アンプ33およびBPF34を経
由した後スペクトル逆拡散部35において、ディレイロ
ックループ(DLL)や整合フィルタ等を用いて逆拡散
を行ない、その後、BPSK復調部36において復調さ
れ情報複号部37において情報が複号される。On the receiver side shown in FIG. 1B, a delay lock loop (DLL), a matched filter or the like is used in a post-spectrum despreading unit 35 which receives the signal at an antenna 32 and passes through a reception amplifier 33 and a BPF 34. After despreading, the BPSK demodulator 36 demodulates the information and the information decoder 37 decodes the information.
【0009】このように、本来情報を伝送するのに必要
である帯域(2×A0 Hz)を127倍(2×127×
A0 Hz)に広げることで、広帯域にわたって信号を伝
送するため、周波数に依存するマルチパスや、特定周波
数に現われるCW妨害に耐性を持つことになる。また、
受信に際しては、同一の拡散符号を持つ受信者にしか逆
拡散して復調できないため、ランダムアクセスが可能と
なり、また秘匿性も持つことになる。As described above, the band (2 × A 0 Hz) originally necessary for transmitting information is 127 times (2 × 127 ×).
By extending the signal to A 0 Hz), the signal is transmitted over a wide band, so that it has resistance to frequency-dependent multipath and CW interference appearing at a specific frequency. Also,
At the time of reception, since only the receiver having the same spreading code can be despread and demodulated, random access is possible and confidentiality is also provided.
【0010】一般に、この逆拡散して得られる利得を拡
散利得と呼び、127チップの場合、電力にして10l
og127=21dBの拡散利得が得られることにな
る。Generally, the gain obtained by this despreading is called a spreading gain, and in the case of 127 chips, the power is 10 l.
A diffusion gain of og127 = 21 dB will be obtained.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】以上のようなシステム
において、情報が2値を超える場合、たとえば16値の
情報を持つ場合、多相PSKを使用することもできる
が、回路が複雑になるので、従来例のBPSK変調シス
テムによって伝送するには、16=24 の関係を用い
て、4ビットの情報に割当て、A1 =4×A0 bpsと
して伝送する方法が一般に行なわれている。In the system as described above, when the information exceeds two values, for example, when the information has 16 values, the multi-phase PSK can be used, but the circuit becomes complicated. For transmission by the conventional BPSK modulation system, a method of allocating 4-bit information using the relation of 16 = 2 4 and transmitting as A 1 = 4 × A 0 bps is generally performed.
【0012】ところが、情報の伝送スピードが速い場
合、たとえば、多値情報A0 が200KHzのスピード
で発生する場合、2値のときには、信号ビット数は12
7×200=25.4(Mbps)であるのに対し、1
6値の場合は4×127×200=101.6(Mbp
s)の伝送スピードが必要となる。However, when the information transmission speed is high, for example, when the multi-valued information A 0 is generated at a speed of 200 KHz, and when it is binary, the number of signal bits is 12.
7 × 200 = 25.4 (Mbps), but 1
In the case of 6 values, 4 × 127 × 200 = 101.6 (Mbp
The transmission speed of s) is required.
【0013】このような高速の信号を発生あるいはBP
SK変調して伝送する場合、以下の2つの大きな問題が
生じていた。Generating such a high speed signal or BP
When SK-modulated and transmitted, the following two major problems occur.
【0014】 ハードウェアが高速となり実現が困難
である。 BPSK変調波の占有帯域が203.2MHz必要
となるので、キャリア周波数はそれに応じたものにする
必要がある。しかし、法規面あるいは回路面等の種々の
条件で、キャリア周波数を上げることが不可能な場合が
生じる。Hardware becomes high-speed and difficult to realize. Since the occupied band of the BPSK modulated wave is required to be 203.2 MHz, the carrier frequency needs to be set accordingly. However, there are cases where it is not possible to raise the carrier frequency under various conditions such as legal and circuit aspects.
【0015】これらを解決する方法として、127チッ
プの拡散信号をたとえば63チップあるいは31チップ
等に下げることが考えられる。As a method of solving these problems, it is conceivable to reduce the spread signal of 127 chips to, for example, 63 chips or 31 chips.
【0016】しかし、チップ数を31チップに下げると
拡散利得は14.9dBとなり、127チップ時に比べ
て6dB低下する。However, if the number of chips is reduced to 31 chips, the spreading gain becomes 14.9 dB, which is 6 dB lower than that of 127 chips.
【0017】また、127チップに比べて31チップの
場合、作成可能な符号数が少なくなり、たとえばM系列
に限定した場合、127チップでは18種、31チップ
では6種となり、ランダムアクセス時のアクセス数が減
少するデメリットが発生する。Further, in the case of 31 chips compared to 127 chips, the number of codes that can be created is small. For example, when limited to M series, there are 18 types in 127 chips and 6 types in 31 chips, and access at the time of random access. The disadvantage is that the number decreases.
【0018】本発明の目的は、以上の点に鑑み多チップ
の符号を保ちながら、帯域を広げずに、高速に多値情報
を送れるスペクトル拡散変復調方式を得ることにある。In view of the above points, an object of the present invention is to obtain a spread spectrum modulation / demodulation system capable of transmitting multi-valued information at high speed without widening the band while maintaining multi-chip codes.
【0019】[0019]
【課題を解決するための手段】本発明においては、多値
のデジタル信号を任意の同チップ数を有する2種類の拡
散符号に変換し、それぞれの拡散符号に対して部分的に
相関のある2つの信号を伝送し、受信された一方の拡散
符号に対する相関出力と他方の拡散符号に対する相関出
力との差を用いて、多値の信号を伝送するようにした。In the present invention, a multi-valued digital signal is converted into two kinds of spreading codes having an arbitrary number of same chips, and each of the spreading codes has a partial correlation 2. One signal is transmitted, and a multi-valued signal is transmitted by using the difference between the received correlation output for one spreading code and the received correlation output for the other spreading code.
【0020】[0020]
【作用】本発明においては、多値の情報はチップレート
に独立に、2つに分けられた符号の相関出力差によって
多値化している。そのため、2値→8値→16値と多値
化していった場合においても、伝送スピードが変わら
ず、その結果、従来のハードウェア、占有帯域で多値化
信号を送ることが可能になる。In the present invention, multivalued information is multivalued independently of the chip rate by the correlation output difference of the code divided into two. Therefore, the transmission speed does not change even in the case of multi-value conversion from 2 values → 8 values → 16 values, and as a result, it becomes possible to send a multi-value signal with conventional hardware and occupied bandwidth.
【0021】また、従来、伝送が困難であった高速の2
値化情報も、多値に変換することにより、数分の1〜数
十分の1に情報レートを落として伝送することが可能と
なる。In addition, the high speed 2 which has been difficult to transmit in the past.
By converting the digitized information into multi-valued information, it is possible to reduce the information rate to a fraction of a few to a few tens and to transmit it.
【0022】[0022]
【実施例】図1は、本発明の第1の実施例であって、多
値情報を伝送する場合に関するものである。同図(a)
および(b)はそれぞれそれに使用される送信機および
受信機のブロック図である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a first embodiment of the present invention and relates to the case of transmitting multilevel information. The same figure (a)
And (b) are block diagrams of a transmitter and a receiver used therein, respectively.
【0023】図1(a)に示される送信機において、情
報発生部1では、多値たとえば16値の情報が発生す
る。次段の符号コントローラ2では、情報発生部1から
の0〜15の多値レベルにより、A符号およびB符号に
対する一部分相関する2種類の符号のコントロールを行
なう。たとえば、両符号のチップ数が127チップであ
ったとすると、A符号は120チップ、B符号は110
チップ相関をとれるような符号をコントロールする。こ
のとき、一部符号を変えたことにより、相互相関値が変
わるため、その影響を考えて相互相関値を同一に保ちな
がら120チップおよび110チップにコントロールす
る必要がある。In the transmitter shown in FIG. 1 (a), the information generator 1 generates multivalued, for example, 16-valued information. The code controller 2 in the next stage controls two kinds of codes, which are partially correlated with the A code and the B code, according to the multi-valued levels of 0 to 15 from the information generating section 1. For example, if the number of chips of both codes is 127 chips, the A code is 120 chips and the B code is 110 chips.
It controls the code that can take the chip correlation. At this time, the cross-correlation value changes due to a part of the change of the sign, and it is necessary to control it to 120 chips and 110 chips while keeping the cross-correlation value the same considering the influence.
【0024】スペクトル拡散部3は、A符号拡散部4,
B符号拡散部5,BPS系変調器7および7−1ならび
に合波器6等によって構成されている。The spread spectrum unit 3 includes an A code spread unit 4,
It is composed of a B code spreading section 5, BPS modulators 7 and 7-1, a multiplexer 6 and the like.
【0025】符号コントローラ2からの信号はそれぞ
れ、A符号拡散部4とB符号拡散部5に送られ、ここで
は符号コントローラ2から送られた拡散されるA符号と
120チップ同一で7チップ異なる信号SA'と、拡散さ
れるB符号と110チップ同一で17チップ異なる信号
SB'を創出し、次にそれぞれをBPSK変調器7および
7−1において、キャリア発生器11からのキャリアを
変調する。これらの2信号は合波器6によって合成さ
れ、BPF8,出力アンプ9およびアンテナ10を経由
して送信される。The signals from the code controller 2 are sent to the A code spreading section 4 and the B code spreading section 5, respectively, where the signals are 120 chips identical to the spread A code sent from the code controller 2 but different by 7 chips. S A ′ and a signal S B ′ that is the same as the spread B code and 110 chips but different from 17 chips are created, and then the carriers from the carrier generator 11 are modulated in BPSK modulators 7 and 7-1, respectively. .. These two signals are combined by the multiplexer 6 and transmitted via the BPF 8, the output amplifier 9 and the antenna 10.
【0026】このとき、占有される帯域は、多値情報の
伝送スピードをA1Hzとすると、2×127×A1 H
zとなる。またチップレートは127×A1 bpsであ
る。At this time, the occupied band is 2 × 127 × A 1 H, assuming that the transmission speed of multivalued information is A 1 Hz.
z. The chip rate is 127 × A 1 bps.
【0027】図1(b)に示される受信機においては、
アンテナ12によって受信され、入力アンプ13,BP
F14を経た後スペクトル逆拡散部15に入力される。
スペクトル逆拡散部15は、A符号逆拡散部16、B符
号逆拡散部17および差動検出部18等によって構成さ
れている。In the receiver shown in FIG. 1 (b),
Received by the antenna 12, the input amplifier 13, BP
After passing through F14, it is input to the spectrum despreading unit 15.
The spectrum despreading unit 15 is composed of an A code despreading unit 16, a B code despreading unit 17, a differential detection unit 18, and the like.
【0028】A符号逆拡散部16およびB符号逆拡散部
17からは、それぞれ相関値に応じたレベルが出力され
る。この実施例においては、A符号逆拡散部16からは
信号SA'のチップ数120に応じたレベルが、B符号逆
拡散部17からは信号SB'のチップ数110に応じたレ
ベルが出力される。The A code despreading unit 16 and the B code despreading unit 17 output levels corresponding to the correlation values. In this embodiment, the A code despreading unit 16 outputs a level according to the chip number 120 of the signal S A ′ , and the B code despreading unit 17 outputs a level according to the chip number 110 of the signal S B ′. To be done.
【0029】差動検出部18では、この双方からの入力
の差をとり出力する。この実施例では、両信号の差10
に相当するレベルとなる。The differential detector 18 takes the difference between the inputs from both and outputs it. In this embodiment, the difference between the two signals is 10
The level is equivalent to.
【0030】この後、量子化回路19により、多値情報
の0〜15のいずれかに量子化され、情報複号部20よ
り出力される。Thereafter, the quantizing circuit 19 quantizes the multivalued information into any of 0 to 15 and outputs it from the information decoding unit 20.
【0031】以上のように、チップレートを127×A
1 bps、占有帯域幅を2×127×A1 Hzに保った
まま、多値の情報を送ることが可能となる。As described above, the chip rate is 127 × A
It becomes possible to send multi-valued information while keeping 1 bps and the occupied bandwidth at 2 × 127 × A 1 Hz.
【0032】これにより、従来の多値信号を127チッ
プで拡散したときの問題点であったハードウェアの高速
化、占有帯域の広域化が不必要となるために、127チ
ップによる多値信号の伝送が可能となる。As a result, it is unnecessary to increase the speed of hardware and widen the occupied bandwidth, which are problems when the conventional multi-level signal is spread over 127 chips. Transmission becomes possible.
【0033】さらに、前述の実施例を図3の従来例で3
1チップにした場合と比較検討する。本発明において
は、拡散符号AおよびB各々に対して、一部相関するよ
うに信号を変更しているため、相関の程度により従来の
127チップの場合における拡散利得21dBを得るこ
とはできない。たとえば、各々あるいは一方を80→1
27チップの間で一部相関するように変更した場合、拡
散利得に相当する利得は19dB〜21dBとなる。こ
れを従来のシステムにおいて31チップとした場合の前
述の利得14.9dBと比べると、4〜6dBの向上と
なる。さらに、信号は同じ伝搬路および同じ帯域(中心
周波数)を、A符号およびB符号で共用しているので、
無線路による雑音(狭帯域雑音、白色雑音等)も、同じ
ように重畳しているため、差動検出部18を通すことに
より雑音が減算され、上記拡散利得以外にさらに搬送波
対雑音比C/Nが改善されることを期待できる。Further, the above-mentioned embodiment is not used in the conventional example of FIG.
A comparison is made with the case of using one chip. In the present invention, since the signals are changed so as to be partially correlated with each of the spreading codes A and B, it is not possible to obtain the spreading gain 21 dB in the case of the conventional 127 chips depending on the degree of correlation. For example, 80 or 1 for each or one
In the case of changing so as to partially correlate between 27 chips, the gain corresponding to the spreading gain is 19 dB to 21 dB. This is an improvement of 4 to 6 dB as compared with the above-mentioned gain of 14.9 dB when 31 chips are used in the conventional system. Furthermore, since the signals share the same propagation path and the same band (center frequency) with the A code and the B code,
Since noise (narrow band noise, white noise, etc.) due to the radio path is also superimposed in the same manner, noise is subtracted by passing through the differential detection unit 18, and the carrier-to-noise ratio C / It can be expected that N will be improved.
【0034】また、ランダムアクセスにおいては、符号
を2種類使用するため、前述のように、たとえばM系列
の場合127チップでは符号数が18種類であったが、
この場合はアクセス数は18/2=9に減るが、31チ
ップを使用した場合の6種類に比べて1.5倍のアクセ
ス量を持つことができる。Further, since two kinds of codes are used in random access, as described above, for example, in the case of M series, the number of codes is 18 kinds in 127 chips.
In this case, the number of accesses is reduced to 18/2 = 9, but it is possible to have an access amount 1.5 times as large as the six types when 31 chips are used.
【0035】図2は第2の実施例であって、同図(a)
および(b)はそれぞれ送信機および受信機のブロック
図である。FIG. 2 shows a second embodiment, which is shown in FIG.
And (b) are block diagrams of a transmitter and a receiver, respectively.
【0036】この第2の実施例は高速2値信号の場合の
ものであるが、高速2値信号を多値信号に変換している
ので符号コントローラ2〜量子化回路19までは、第1
の実施例と同一で同じ機能を有する。This second embodiment is for the case of a high speed binary signal, but since the high speed binary signal is converted into a multilevel signal, the code controller 2 to the quantizing circuit 19 are the first
The embodiment has the same functions as those of the above embodiment.
【0037】高速の2値化情報が情報発生部21におい
て生成され、多値変換部22においてたとえば4ビット
の情報に割当てられ2値→16値に変換される。その
後、第1の実施例と同様に多値信号を送る要領で伝送さ
れる。受信信号も同様の過程を経て16値信号として得
られる。これを2値変換部23において2値情報に変換
し、情報複号部24において情報を得ることができる。High-speed binarization information is generated in the information generation unit 21, and is assigned to, for example, 4-bit information in the multi-value conversion unit 22 to be converted from binary to 16 values. After that, it is transmitted in the same manner as in the first embodiment, in which a multilevel signal is transmitted. The received signal is also obtained as a 16-valued signal through the same process. This can be converted into binary information in the binary conversion unit 23, and information can be obtained in the information decoding unit 24.
【0038】このように2値・多値変換することによ
り、たとえば16値を4ビットの情報に割当てるとき
は、4分の1の伝送スピードになるので、従来、スペク
トル拡散では伝送困難であった高速伝送が可能となる。By thus performing binary / multi-value conversion, for example, when allocating 16-value to 4-bit information, the transmission speed becomes 1/4, so that it has been difficult to transmit by spread spectrum. High-speed transmission is possible.
【0039】[0039]
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、従来多
値伝送あるいは高速伝送が困難であった多チップで拡散
するスペクトル拡散通信を、多チップたとえば127チ
ップの拡散を保ったまま伝送できるようになる。As described above, according to the present invention, spread spectrum communication spread by multiple chips, which has been difficult to perform multi-valued transmission or high-speed transmission, is transmitted while maintaining the spread of multiple chips, for example, 127 chips. become able to.
【0040】また、従来、拡散符号を31チップ等に下
げていた場合に比して、性能を遙かに向上することが可
能となる。Further, the performance can be much improved as compared with the case where the spread code is lowered to 31 chips or the like conventionally.
【0041】その結果、大きな拡散利得が得られ、コー
ド数も多くなるため、スペクトル拡散通信の特徴を生か
した応用ができるようになる。As a result, a large spreading gain is obtained and the number of codes is increased, so that it is possible to apply the characteristics of spread spectrum communication.
【図1】(a)および(b)はそれぞれ本発明の第1の
実施例における送信機および受信機のブロック図であ
る。1A and 1B are block diagrams of a transmitter and a receiver in a first embodiment of the present invention, respectively.
【図2】(a)および(b)はそれぞれ本発明の第2の
実施例における送信機および受信機のブロック図であ
る。2A and 2B are block diagrams of a transmitter and a receiver according to a second embodiment of the present invention, respectively.
【図3】(a)および(b)はそれぞれ従来例における
送信機および受信機のブロック図である。3A and 3B are block diagrams of a transmitter and a receiver in a conventional example, respectively.
1 情報発生部 2 符号コントローラ 3 スペクトル拡散部 4 A符号拡散部 5 B符号拡散部 6 合波器 7,7−1 BPSK変調器 8 BPF 9 出力アンプ 10,12 アンテナ 11 キャリア発生部 13 入力アンプ 14 BPF 15 スペクトル逆拡散部 16 A符号逆拡散部 17 B符号逆拡散部 18 差動検出部 19 量子化回路 20,24 情報複号部 21 情報発生部 22 多値変換部 23 2値変換部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Information generation part 2 Code controller 3 Spectrum spreading part 4 A code spreading part 5 B code spreading part 6 Multiplexer 7,7-1 BPSK modulator 8 BPF 9 Output amplifier 10,12 Antenna 11 Carrier generation part 13 Input amplifier 14 BPF 15 spectrum despreading unit 16 A code despreading unit 17 B code despreading unit 18 differential detection unit 19 quantization circuit 20, 24 information decoding unit 21 information generation unit 22 multi-value conversion unit 23 binary conversion unit
Claims (1)
を有する2種類の拡散符号に変換し、それぞれの拡散符
号に対して部分的に相関のある2つの信号を伝送し、受
信された一方の拡散符号に対する相関出力と他方の拡散
符号に対する相関出力との差を用いて、多値のデジタル
信号を伝送することを特徴とするスペクトル拡散変復調
方式。1. A multilevel digital signal is converted into two kinds of spreading codes having an arbitrary number of same chips, and two signals partially correlated with each spreading code are transmitted and received. A spread spectrum modulation / demodulation system characterized by transmitting a multi-valued digital signal by using the difference between the correlation output for one spreading code and the correlation output for the other spreading code.
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---|---|---|---|
JP28989591A JP2875662B2 (en) | 1991-11-06 | 1991-11-06 | Spread spectrum modulator and demodulator |
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---|---|---|---|
JP28989591A JP2875662B2 (en) | 1991-11-06 | 1991-11-06 | Spread spectrum modulator and demodulator |
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Legal Events
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A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990105 |
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