JPH08335929A - スペクトラム拡散通信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡易な構成により、多重化数を変えて伝送速
度を可変に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。 【構成】 同期専用の拡散符号チャネルを用意し、この
チャネルのみに全チャネルに共通の符号位相同期および
クロック同期を行う同期回路を設けることで、高速同期
回路の小型化を実現し、他のデータ用のチャネルのそれ
ぞれに同期回路を設ける必要を無くし、さらに、同期専
用チャネルを逆拡散することにより搬送波を再生し、こ
の再生搬送波を用いて受信信号を直接ベースバンド信号
に変換し、このベースバンド信号をディジタル信号処理
で相関復調することにより、多重数を容易に検出するこ
とを可能とし、復調部をＬＳＩ化に適した回路構成とす
ることができるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、直接拡散方式のスペク
トラム拡散通信装置、特に複数の拡散符号チャネルを多
重化して伝送する符号分割多重通信方式における伝送速
度可変の通信装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、直接拡散方式を用いたスペク
トラム拡散通信方式において、送信側では、通常伝送す
るディジタル信号のベースバンド信号から、擬似雑音符
号（ＰＮ符号）等の拡散符号系列を用いて、元データの
比べてきわめて広い帯域幅をもつベースバンド信号を生
成する。さらに、ＰＳＫ（位相シフトキーイング）、Ｆ
ＳＫ（周波数シフトキーイング）等の変調を行い、ＲＦ
（無線周波数）信号に変換して伝送する。

【０００３】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とる逆拡散を行って受信信号を
元データに対応した帯域幅をもつ狭帯域信号に変換す
る。続いて通常のデータ復調を行い、元データを再生す
る。

【０００４】このように、スペクトラム拡散通信方式で
は、情報帯域幅に対し送信帯域幅が極めて広いので、送
信帯域幅が一定の条件下では、通常の狭帯域変調方式に
比べ非常に低い伝送速度しか実現できないこととなる。

【０００５】そこで、この問題を解決するために、符号
分割多重化という方法が存在する。この方式では、高速
の情報信号を低速の並列データに変換し、それぞれ異な
る拡散符号系列で拡散変調して加算した後にＲＦ信号に
変換して伝送を行うことにより、拡散変調の拡散率を下
げること無しに送信帯域幅一定の条件下で高速データ伝
送を実現するものである。

【０００６】図３は、この方式の送信機の構成を示すブ
ロック図である。

【０００７】図において、入力されたデータは、直並列
変換器３０１にてｎ個の並列データに変換される。変換
された各データは、ｎ個の乗算器群３０２−１〜３０２
−ｎにおいて拡散符号発生器３０３のｎ個のそれぞれ異
なる拡散符号出力と乗算され、ｎチャネルの広帯域拡散
信号に変換される。

【０００８】次に、各乗算器の出力は、加算器３０４に
て加算され、高周波段３０５に出力される。上記加算さ
れたベースバンド広帯域拡散信号は、高周波段３０５で
適当な中心Ｓ周波数をもつ送信周波数信号に変換され、
送信アンテナ３０６より送信される。

【０００９】図４は、受信機の構成を示すブロック図で
ある。

【００１０】図において、空中線４０１にて受信された
信号は、高周波信号処理部４０２にて適当にフィルタリ
ングおよび増幅され、中間周波信号に変換される。この
中間周波信号は、ｎ個の並列に接続された各拡散符号に
対応するチャネルに分配される。

【００１１】各チャネルでは、入力信号は、相関器群４
０３−１〜ｎにおいて、そのチャネルに対応した拡散符
号発生器群４０４−１〜ｎの出力と相関検出され、逆拡
散がなされる。そして、この逆拡散信号は、同期回路群
４０５−１〜ｎにて各チャネル毎に同期が確立され、各
拡散符号発生器の符号位相およびクロックを一致させ
る。また、逆拡散信号は、復調器群４０６−１〜ｎにて
復調され、データが再生される。続いて、この再生デー
タは並直列変換器４０７で直列データに変換され、元の
情報が再生されることとなる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例においては、相関器入力の時点で搬送波が再生され
ていないので、各復調チャネルの相関器は、中間周波段
で動作しなくてはならず、符号分割多重化数が増大する
と、回路規模が非常に大きくなってしまうという欠点が
あった。

【００１３】また、このような構成で多重化数を変えて
伝送速度を可変にするためには、受信側で多重数を検出
する必要があり、このための多重数検出回路も中間周波
数段で動作しなくてはならないため、回路規模がさらに
大きくなってしまうという問題があった。

【００１４】本発明は、簡易な構成により、多重化数を
変えて伝送速度を可変に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。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、入力直列デー
タ列を可変のシンボル数（１〜ｎシンボル）の並列デー
タ列に変換する直並列変換手段と、入力された伝送速度
データに応じて前記直並列変換手段の並列シンボル数ｍ
を１≦ｍ≦ｎの範囲で制御する並列数制御手段と、同一
の周期をもち符号位相の一致した最大ｎ個のデータ用拡
散符号系列のそれぞれを変調する変調手段と、入力され
た伝送速度データに応じて前記変調手段のｎ個の出力か
らｍ個の有効なデータで変調されたデータ用拡散符号系
列を選択する選択手段と、該選択手段のｍ個の出力を加
算する加算手段と、該加算手段の出力を所定の送信周波
数帯信号に変換するとともに、伝送速度データに応じた
利得を制御して、伝送路に送出する送出手段とを有する
スペクトラム拡散送信装置と、伝送路から信号を受信す
る受信手段と、該受信手段の出力とｎ個のデータ用拡散
符号系列との相関演算を行う相関手段と、該相関手段の
出力である相関値からｎシンボルのデータを復調する復
調手段と、該復調手段の出力である１〜ｎシンボルの並
列データ列を出力データ列に変換する並直列変換手段
と、前記相関値の絶対値が所定値以上または所定値以下
であるチャネルの数を検出して多重化数ｍを検出する多
重数検出手段と、該多重数から前記並直列変換手段が前
記復調手段の出力中有効なｍシンボルを選択し、並直列
変換を行うように制御する並列数制御手段とを有するス
ペクトラム拡散受信装置とを具備するものである。

【００１６】

【作用】以上の構成において、本発明では、多重数を容
易に検出することが可能となり、回路の小型化に大きく
貢献できるようにしたものである。

【００１７】

【実施例】図１は、本発明の第１実施例における送信機
の構成を示すブロック図であり、図２は、この第１実施
例における受信機の構成を示すブロック図である。

【００１８】図１において、直並列変換器１０１は、直
列に入力されるデータをｎ個の並列データに変換するも
のであり、並列数制御回路１０２は、入力された伝送速
度データから符号分割多重数ｍを演算し、直並列変換器
１０１の出力をｍシンボルに設定するものである。

【００１９】乗算器群１０３−１〜ｎは、並列化された
各データと拡散符号発生器から出力されるｎ個の拡散符
号とを乗算するものであり、拡散符号発生器１０４は、
ｎ個のそれぞれ異なる拡散符号と同期専用の拡散符号と
を発生するものである。

【００２０】スイッチ群１０５は、乗算器１０３−２〜
ｎのｎ−１個の出力群の内設定された出力のみを選択し
て出力するものであり、選択信号生成回路１０６は、入
力された伝送速度データから符号分割多重数に応じた数
の符号チャネルを選択するように前記スイッチ群１０５
を制御するものである。

【００２１】加算器１０７は、拡散符号発生器１０３か
ら出力される同期専用拡散符号と乗算器群１０３−１の
出力とスイッチ群１０５の０〜ｎ−１個の出力を加算す
るものであり、高周波段１０８は、加算器１０４の出力
を送信周波数信号に変換するものである。利得制御回路
１０９は、多重化数に応じて高周波段１０８の送信出力
を制御するものであり、送信アンテナ１１０は、高周波
段１０８からの信号を伝送路に送出するものである。

【００２２】また、図２において、受信アンテナ２０１
は、伝送路から信号を受信するものであり、高周波信号
処理部２０２は、受信アンテナ２０１からの出力を適宜
フィルタリングおよび増幅し、所定の周波数帯信号に変
換するものである。

【００２３】同期回路２０３は、送信側の拡散符号とク
ロックに対する同期を捕捉し維持するものであり、拡散
符号発生器２０４は、同期回路２０３より入力される符
号同期信号およびクロック信号により、送信側の拡散符
号群と同一のｎ＋１個の拡散符号を発生するものであ
る。

【００２４】キャリア再生回路２０５は、拡散符号発生
器２０４より出力されるキャリア再生用拡散符号と高周
波信号処理部２０２の出力から搬送波信号を再生するも
のであり、ベースバンド復調回路２０６は、キャリア再
生回路２０５の出力と高周波信号処理部２０２の出力と
拡散符号発生器２０４の出力であるｎ個の拡散符号を用
いてベースバンドで復調を行うものである。

【００２５】多重数検出回路２０７は、ベースバンド復
調回路２０６の相関値群から送信されている符号チャネ
ル数を検出するものであり、並列数制御回路２０８は、
多重数検出回路２０７の出力から並直列変換の並列数を
制御するとともに伝送速度データを出力するものであ
る。並直列変換器２０９は、並列数制御回路２０８の出
力に応じてベースバンド復調回路２０６の出力である１
〜ｎ個の並列復調データを並直列変換するものである。

【００２６】以上の構成において、送信側では、まず入
力された伝送速度データが並列数制御回路１０２に入力
され、直並列変換器１０１の並列出力シンボル数が決定
される。続いて送信されるデータが直並列変換器１０１
によって並列数に等しいｍ個の並列データに変換され
る。

【００２７】一方、拡散符号発生器１０４は、ｎ＋１個
の符号周期が同一でそれぞれ異なる拡散符号ＰＮ０〜Ｐ
Ｎｎを発生している。このうちＰＮ０は、同期およびキ
ャリア再生専用であり、前記並列データによって変調さ
れず直接加算器１０７に入力される。残りのｎ個の拡散
符号は、乗算器群１０３−１〜ｎにてｎ個の並列データ
により変調される。ｎ個の変調されたデータの内ｍ個だ
けが必要なデータであり、伝送速度データによって制御
される選択信号生成回路１０６の出力である選択信号に
よってスイッチ群１０５を介して選択される。選択され
たｍ個の信号は続いて加算器１０７に入力される。

【００２８】加算器１０７は、入力されたｍ＋１個の信
号を線形に加算し、高周波段１０８に加算されたベース
バンド信号を出力する。このベースバンド信号は、続い
て高周波段１０８にて適当な中心周波数をもつ高周波信
号に変換され、送信アンテナ１１０より送信される。

【００２９】このとき送信信号の全平均出力を、多重数
に関わらず一定値とするためには１チャネル当たりの出
力を可変としなくてはならない。従って、１チャネル当
たりの出力を多重数に応じた利得とするため、伝送速度
データから全送信出力が一定になるように１チャネル当
たりの送信出力を制御する利得制御回路１０９を設ける
必要がある。

【００３０】受信側では、受信アンテナ２０１で受信さ
れた信号は、高周波信号処理部２０２にて適当にフィル
タリングおよび増幅され、送信周波数帯信号のまま、も
しくは適当な中間周波数帯信号に変換され出力される。

【００３１】この信号は、同期回路２０３に入力され、
同期回路２０３では、送信信号に対する拡散符号同期お
よびクロック同期が確立され、符号同期信号およびクロ
ック信号が拡散符号発生器２０４に出力される。この同
期回路の構成は、たとえば図７に示すような弾性表面波
（ＳＡＷ）マッチドフィルタを用いた回路が用いられ
る。

【００３２】図７において、受信中間周波数帯信号は、
ＳＡＷマッチドフィルタ７０１に入力される。ＳＡＷマ
ッチドフィルタ７０１は、積分領域長が拡散符号の１周
期に相当する長さとなっており、受信信号と予め設定さ
れたタップ係数すなわち同期専用符号系列との積を拡散
符号１周期にわたって積分したもの（相関積分値）に比
例した包絡線をもち、中心周波数が入力信号の搬送波周
波数に等しい電圧信号を出力する。

【００３３】そして、この出力は、続いてマッチドフィ
ルタの入力周波数を中心周波数とし、相関積分信号以外
の信号を阻止するバンド・パス・フィルタ７０２を通過
し、増幅器７０３にて適当に増幅された後、包絡線検波
器７０４にてその包絡線が検出される。

【００３４】この包絡線信号は、相関積分値の絶対値で
あるため、同期専用拡散符号の自己相関特性が同期点で
鋭いピークをもち、それ以外で十分低いサイドローブを
もつように設計されているならば、受信信号中に同期専
用拡散符号成分が含まれているとき、包絡線検波器７０
４の出力には急峻なピークが現われる。そこで、ピーク
検出回路７０５は、この急峻なピークを検出し、このピ
ークを位相検出器７０６に出力する。

【００３５】位相検出器７０６は、前記ピークと、符号
発生器２０４より出力される拡散符号の周期の開始点を
示す符号開始信号とから両者の位相差を検出し、この位
相差に応じた電圧レベルを出力する。この電圧レベル
は、ループ・フィルタ７０７にて平滑化され電圧制御発
振器７０８に出力される。電圧制御発振器７０８は、入
力された電圧レベルに応じた周波数のクロック信号を生
成し、拡散符号発生器２０４のクロックとして出力す
る。また、拡散符号開始信号は、符号同期信号として符
号発生器２０４およびベースバンド復調回路２０６に出
力される。

【００３６】同期回路２０３と符号発生器２０４は、全
体として一種のフィエズ・ロック・ループを構成してい
る。そして、同期が確立していない状態では、位相検出
器７０６の入力である相関ピーク信号と、拡散符号開始
信号に位相差があるため、拡散符号クロックが進められ
（もしくは遅らされ）、それにより受信信号中に含まれ
る同期専用拡散符号成分と拡散符号開始信号との位相差
が徐々に減少する。そして、両者の位相が一致したと
き、位相検出器７０６の位相差は０となり、以後、この
位相差を０となるように制御される。

【００３７】この同期確立後、拡散符号発生器２０４
は、送信側の拡散符号群に対しクロックおよび拡散符号
位相が一致した拡散符号群を発生する。これらの符号群
のうち同期専用の拡散符号ＰＮ０は、キャリア再生回路
２０５に入力される。キャリア再生回路２０５では、同
期専用拡散符号ＰＮ０により高周波信号処理部２０２の
出力である送信周波数もしくは中間周波数帯に変換され
た受信信号を逆拡散し、送信周波数もしくは中間周波数
帯の搬送波を再生する。キャリア再生回路２０５の構成
は、たとえば図５に示すような位相ロックループを利用
した回路が用いられる。

【００３８】図５において、受信信号と同期専用拡散符
号ＰＮ０は、乗算器５０１にて乗算される。そして、同
期確立後は、受信信号中の同期専用拡散符号と参照用の
同期専用拡散符号のクロックおよび符号位相は一致して
おり、送信側の同期専用拡散符号はデータで変調されて
いないため、乗算器５０１で逆拡散され、その出力には
搬送波の成分が現われる。

【００３９】この出力は、続いてバンド・パス・フィル
タ５０２に入力され、搬送波成分のみが取り出され出力
される。この出力は、次に位相検出器５０３、ループ・
フィルタ５０４および電圧制御発振器５０５にて構成さ
れる位相ロックループに入力され、電圧制御発振器５０
５よりバンド・パス・フィルタ５０２より出力される搬
送波成分に位相のロックした信号が再生搬送波として出
力される。

【００４０】再生された搬送波は、ベースバンド復調回
路２０６に入力される。ベースバンド復調回路２０６で
は、この再生搬送波と高周波信号処理部２０２の出力よ
りベースバンド信号が生成される。このベースバンド信
号は、ｎ個のブランチに分配され拡散符号発生器２０４
の出力である拡散符号群ＰＮ１〜ＰＮｎにより各符号分
割チャネル毎に逆拡散され、続いてデータ復調がなされ
る。ベースバンド復調回路２０６は、たとえば図６に示
すように構成されている。

【００４１】図６において、入力された受信信号と再生
搬送波を乗算器６０１にて乗算し、ロー・パス・フィル
タ６０２で不要信号を除去することにより、受信信号は
ベースバンド信号に変換される。このベースバンド信号
は、再生クロックを標本周期とするＡ／Ｄ変換器６０３
にて単一ビットもしくは複数ビットの分解能をもつディ
ジタル信号に変換される。このディジタル信号は、ｎ個
のブランチに分配され、各ブランチで前記ディジタル信
号の最上位ビットが拡散符号発生器の出力である拡散符
号群ＰＮ１〜ＰＮｎのそれぞれと排他的論理和回路群６
０４−１〜ｎで排他的論理和演算され、他のビットとと
もに加算器群６０５−１〜ｎに入力される。そして、加
算器群６０５−１〜ｎでは、再生クロックパルス毎に前
記入力信号とレジスタ群６０６−１〜ｎの出力とが加算
され、レジスタ群６０６−１〜ｎに出力される。

【００４２】レジスタ群６０６−１〜ｎは、各拡散符号
の先頭ビットが入力される時点でリセットされており、
以後拡散符号の１周期にわたって受信信号と拡散符号の
積が加算された結果が格納されていく。したがって、拡
散符号の１周期の最終ビットが入力された時点でレジス
タ群６０６−１〜ｎには、各拡散符号１周期と受信信号
との相関値が格納されていることとなる。そこで、この
相関値を続く判定回路群６０７−１〜ｎにてデータ判定
を行うことにより、ｎ個の並列の復調データが得られ
る。この相関値は、続いて多重数検出回路２０７に入力
される。

【００４３】多重数検出回路２０７では、各符号チャネ
ルの相関値の絶対値が一定の値以下である場合、当該チ
ャネルで送信されていないものと判定する。すなわち、
相関値の絶対値が一定の値以上である符号チャネルの数
を計数し、この数を多重数として並列数制御回路２０８
に出力する。

【００４４】並列数制御回路２０８では、入力された多
重数に応じて並直列変換器２０９の並列数を制御すると
ともに、多重数から直接導き出される伝送速度データを
出力する。

【００４５】並直列変換器２０９は、並列数制御回路２
０８によって並列数を設定され、ベースバンド復調回路
２０６で復調されたｎ個の並列復調データの内有効なｍ
個のデータのみが直列データに変換され出力される。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
送信側で出力された多重化数を相関出力から容易に検出
することが可能となり、容易に回路規模を縮小すること
ができるという効果がある。また、符号分割多重化数が
大きい場合も、小型で安価な通信装置を提供できるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例における送信機の構成を示
すブロック図である。

【図２】上記第１実施例における受信機の構成を示すブ
ロック図である。

【図３】従来の符号分割多重化方式における送信機の構
成を示すブロック図である。

【図４】従来の符号分割多重化方式における受信機の構
成を示すブロック図である。

【図５】上記第１実施例のキャリア再生回路の構成を示
すブロック図である。

【図６】上記第１実施例のベースバンド復調回路の構成
を示すブロック図である。

【図７】上記第１実施例の同期回路の構成を示すブロッ
ク図である。

【符号の説明】

１０１…直並列変換器、 １０２…並列数制御回路、 １０３−１〜ｎ…乗算器群、 １０４…拡散符号発生器、 １０５…スイッチ群、 １０６…選択信号生成回路、 １０７…加算器、 １０８…高周波段、 １０９…利得制御回路、 １１０…送信アンテナ、 ２０１…受信アンテナ、 ２０２…高周波信号処理部、 ２０３…同期回路、 ２０４…拡散符号発生器、 ２０５…キャリア再生回路、 ２０６…ベースバンド復調回路、 ２０７…多重数検出回路、 ２０８…並列数制御回路、 ２０９…並直列変換器。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力データ列を伝送速度に応じたシンボ
   ル数ｍ（１≦ｍ≦ｎ）の並列データ列に変換する直並列
   変換手段と、ｎ個のデータ用拡散符号系列のそれぞれを
   変調する変調手段と、伝送速度に応じて前記変調手段の
   ｎ個の出力からｍ個の有効なデータで変調されたデータ
   用拡散符号系列を選択する選択手段と、該選択手段のｍ
   個の出力を伝送速度に応じた利得で伝送路に送出する送
   出手段とを有するスペクトラム拡散送信装置と；伝送路
   から信号を受信する受信手段と、該受信手段の出力とｎ
   個のデータ用拡散符号系列との相関演算を行う相関手段
   と、該相関手段の出力である相関値からｎシンボルのデ
   ータを復調する復調手段と、前記相関値に基づいて前記
   復調手段の出力中有効なｍシンボルを選択する選択手段
   とを有するスペクトラム拡散受信装置と；を具備するこ
   とを特徴とするスペクトラム拡散通信装置。
2. 【請求項２】 伝送速度に応じた多重化数および利得で
   符号分割多重通信する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２において、 符号分割された複数のチャネルの受信信号の大きさに応
   じて有効なチャネル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。