JPH0884098A - スペクトラム拡散通信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回路の小型化や省電力化を達成できるスペク
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、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復調することにより、復調部を
ＬＳＩ化に適した回路構成とする。

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に関し、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
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は、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、原データに比べ、極
めて広い帯域幅を持つベースバンド信号を生成する。そ
して、さらに、ＰＳＫ（位相シフトキーイング）、ＦＳ
Ｋ（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】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とる逆拡散を行って受信
信号を原データに対応した帯域幅を持つ狭帯域信号に変
換する。続いて通常のデータ復調を行い、原データを再
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、このような問題点を解決するため
に、符号分割多重化という方法が存在する。この方式
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Ｒ
Ｆ信号に変換して伝送を行うことにより、拡散変調の拡
散率を下げることな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、この方式における送信機の構成を
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。この
変換された各データは、ｎ個の乗算器群３０２−１〜３
０２−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。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。

【０００８】高周波段３０５に入力されたベースバンド
広帯域拡散信号は、適当な中心周波数を持つ送信周波数
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において受信さ
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。
該中間周波信号は、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。各チャネルでは入力
信号は、相関器群４０３−１〜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。

【００１１】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。該逆拡散
信号または復調器群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
ていないため、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ないため、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、各復調チャネルで正常な復調動作を
行うためには、各拡散符号発生器出力の受信信号中に含
まれる送信拡散符号に対し、符号位相同期およびクロッ
ク同期が確立していなければならないが、このための同
期回路を各チャネル毎に設ける必要があり、このことも
回路規模増大の原因となっていた。

【００１４】本発明は、回路の小型化や省電力化を達成
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、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、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
復調することにより、復調部をＬＳＩ化に適した回路構
成とすることができるため、回路の小型化に大きく貢献
できる。さらに、相関および復調に累積加算を用いない
ディジタル信号処理を用いるため、回路の低消費電力化
も可能となる。

【００１６】

【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。

【００１７】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、乗算器群１０２−１〜１０２−ｎは、並列化
された各データと拡散符号発生器１０３から出力される
ｎ個の符号長ｋの拡散符号とを乗算するものである。

【００１８】拡散符号発生器１０３は、ｎ個のそれぞれ
れ異なる符号長ｋの拡散符号と同期専用の符号長ｋの拡
散符号とを発生するものであり、加算器１０４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１０２−１〜１０２−ｎのｎ個の出力を加算する
ものである。

【００１９】高周波段１０５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り、送信アンテナ１
０６は、送信周波数信号の送信を行うものである。

【００２０】また、図２において、受信アンテナ２０１
は、送信周波数信号を受信するものであり、高周波信号
処理部２０２は、受信信号をフィルタリングして増幅
し、所定の周波数帯信号に変換するものである。

【００２１】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個の符号長ｋの拡散符号を発生す
るものである。

【００２２】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。

【００２３】並直列変換器２０７は、ベースバンド復調
回路２０６の出力であるｎ個の並列復調データを並直列
変換するものである。

【００２４】以上の構成において、送信側では、まず入
力されたデータが直並列変換器１０１によって符号分割
多重数に等しいｎ個の並列データに変換される。一方、
拡散符号発生器１０３は、符号周期が同一（ｋ）で、そ
れぞれ異なるｎ＋１個の拡散符号ＰＮ₀ 〜ＰＮ_n 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１０４に入力される。

【００２５】残りのｎ個の拡散符号は、乗算器群１０２
−１〜１０２−ｎにてｎ個の並列データにより変調さ
れ、加算器１０４に入力される。加算器１０４は、入力
されたｎ＋１個の信号を線形に加算し、高周波段１０５
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１０５にて適当な中心周
波数を持つ高周波信号に変換され、送信アンテナ１０６
より送信される。

【００２６】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。こ
の信号は、同期回路２０３に入力され、同期回路２０３
では符号発生器２０４より入力される参照用拡散符号を
用いて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。

【００２７】この同期回路の構成は、例えば、Ｒ．Ｃ．
Ｄｉｘｏｎ著「スペクトラム拡散通信方式」（ジャテッ
ク出版）の１９５ページ〜１９８ページに記述されてい
るスライディング相関器および同２２５ページ〜２２７
ページに記述されている遅延ロック追跡回路を用いるこ
とができる。

【００２８】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２０
５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
である送信周波数帯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、送信周波数帯もしくは中間周波数
帯の搬送波を再生する。

【００２９】キャリア再生回路２０５の構成は、例えば
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。

【００３０】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。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
の成分が現れる。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。

【００３１】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
５０５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。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。

【００３２】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 〜ＰＮ_n 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、例えば、図６に示すように構成され
ている。

【００３３】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。

【００３４】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において単一ビット
もしくは複数ビットの分解能を持つディジタル信号に変
換される。このディジタル信号は、ｋ段のシフトレジス
タ６０４に再生クロックに同期して入力される。シフト
レジスタの各段６０４−１〜６０４−ｋの出力は、符号
周期毎（すなわち、再生クロックｋパルス毎）に出力さ
れる符号同期信号によりラッチ群６０５−１〜６０５−
ｋに入力される。一方、シフトレジスタ群６０６−１〜
６０６−ｎには、通信に先立ち予め拡散符号群ＰＮ₁ 〜
ＰＮ_n が符号ｋ周期分格納されている。

【００３５】各ラッチ６０５−１〜６０５−ｋの出力
は、ｎ個のブランチに分配される。そして、ｉ番目（ｉ
＝１、２、・・・、ｎ）のブランチで各ラッチの出力で
あるディジタル信号は、最上位ビットが該ブランチに対
応するシフトレジスタの各段６０６−ｉ−１〜６０６−
ｉ−ｋの出力である拡散符号列ＰＮ₁ のそれぞれと排他
的論理和回路群６０７−ｉ−１〜６０７−ｉ−ｋで排他
的論理和演算され、ＭＳＢ以外のビットともに拡散符号
と乗算されたデータとして加算器６０８−ｉに入力され
る。

【００３６】加算器６０８−ｉでは、ｋ個の前記拡散符
号と乗算されたデータとが加算される。加算器の出力
は、受信信号と拡散符号の積の加算、すなわち相関値と
なる。従って、ｎ個のブランチの加算器の出力である相
関値群を続く判定回路群６０７−１〜６０７−ｎにて符
号周期毎に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。

【００３７】なお、以上の第１実施例では、ベースバン
ド復調回路のラッチ群の出力がｎ個の拡散符号群に対応
するｎ個のブランチの回路に分配される場合について説
明したが、次に、本発明の第２実施例として、ベースバ
ンド復調回路のラッチ群の出力がｋ個の回路のみに出力
される場合を第１実施例と異なる部分について説明す
る。

【００３８】この第２実施例のベースバンド復調回路
は、例えば、図７に示すように構成されている。図７に
おいて、入力された受信信号と再生搬送波を乗算器７０
１にて乗算し、ロー・パス・フィルタ７０２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７０３にて単一ビットもし
くは複数ビットの分解能を持つディジタル信号に変換さ
れる。該ディジタル信号は、ｋ段のシフトレジスタ７０
４に再生クロックに同期して入力される。

【００３９】シフトレジスタの各段７０４−１〜７０４
−ｋの出力は、符号周期毎（すなわち、再生クロック１
パルス毎）に出力される符号同期信号によりラッチ群７
０５−１〜７０５−ｋに入力される。一方、レジスタ群
７０６−ｉ−１〜７０６−ｉ−ｋ（ｉ＝１、２、・・
・、ｎ）には、通信に先立ち予め拡散符号ＰＮ₁ が符号
ｋ周期分格納されている。各ラッチ７０５−１〜７０５
−ｋの出力であるディジタル信号の出力が有効になった
直後、すなわち符号同期信号によりラッチされた直後
は、レジスタ群７０６−１−１〜７０６−１−ｋには拡
散符号ＰＮ₁ が格納されている。

【００４０】このとき、前記各ラッチの出力であるディ
ジタル信号は、最上位ビットがレジスタ群７０６−１−
１〜７０６−１〜ｋの出力である拡散符号列ＰＮ₁ のそ
れぞれと排他的論理和回路群７０７−１〜７０７−ｋで
排他的論理和演算され、ＭＳＢ以外のビットとともに拡
散符号と乗算されたデータとして加算器７０８に入力さ
れる。加算器７０８では、ｋ個の前記拡散符号と乗算さ
れたデータが加算される。加算器の出力は、受信信号と
拡散符号ＰＮ₁ の積の加算、すなわち相関値となる。

【００４１】従って、加算器の出力である相関値を続く
判定回路７０７にてデータ判定を行うことにより、拡散
符号ＰＮ₁ に対応する復調データが得られる。続いてレ
ジスタ群７０６に格納されている拡散符号データは、再
生クロックより生成される受信データクロックによっ
て、図７に示される方向にシフトされる。

【００４２】つまり、このときレジスタ群７０６−１−
１〜７０６−１−ｋには、拡散符号ＰＮ₂ のデータが格
納されている。この状態で前記の乗算および加算が行わ
れ、加算器７０８の出力には、拡散符号ＰＮ₂ に対応す
る相関値が得られ、判定回路の出力には拡散符号ＰＮ₂
に対応する復調データが得られる。

【００４３】このようにラッチ群７０５の内容が変更さ
れるまでに、ｎ回データクロックが入力され、判定回路
の出力には、拡散符号ｋ周期に対応する時間内にｎ個の
それぞれ異なる拡散符号に対応する復調データが現れる
こととなる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
符号分割多重通信装置間に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で共通の符号
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、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、搬送波を再生することが可能とな
り、該再生搬送波を用いて受信信号を直接ベースバンド
信号に変換することができるため、データチャネルの復
調のための相関器をディジタル信号処理回路で構成する
ことが可能となり、容易に回路規模を縮小することがで
きるとともに、相関器のＩＣ化も容易に行うことができ
るという効果がある。

【００４５】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。

【００４６】さらに、ディジタル化された相関演算を累
積加算を行わない方法で実行することにより、相関、復
調を高速の再生クロックを用いずに、より低速のクロッ
クで行えるため、ディジタル信号処理回路の消費電力を
大幅に削減することが可能とな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】従来例における送信機の構成を示すブロック図
である。

【図４】従来例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実施例における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実施例における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】本発明の第２実施例におけるベースバンド復調
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、 １０２−１〜１０２−ｎ…乗算器群、 １０３…拡散符号発生器、 １０４…加算器、 １０５…高周波段、 １０６…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…並直列変換器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力直列データ列を所定のシンボル数
   （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、同一のクロックで駆動され、同一の周期で符号位
   相の一致したｎ個のデータ用拡散符号系列と１個以上の
   同期専用拡散符号系列とを生成する拡散符号発生手段
   と、前記並列データ列のそれぞれで上記拡散符号発生手
   段の出力である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、該変調手段のｎ個の出力と前記
   拡散符号発生手段の出力である同期専用拡散符号系列と
   を線形に加算する加算手段と、該加算手段の出力である
   ベースバンドもしくは中間周波数帯信号を所定の送信周
   波数帯信号に変換する変換手段と、該変換手段の出力を
   伝送路に送出するためのアンテナ手段とを有するスペク
   トラム拡散通信装置と；伝送路から信号を受信するアン
   テナ手段と、該アンテナ手段の出力をフィルタリングし
   て増幅し、所定の周波数帯信号に変換する変換手段と、
   該変換手段の出力から該出力に含まれる送信側の拡散符
   号のクロックおよび符号位相同期信号を抽出する同期手
   段と、前記送信装置の拡散符号発生手段と同一の複数の
   拡散符号系列を発生し、前記同期手段の出力であるクロ
   ック信号および符号位相同期信号によって駆動される拡
   散符号発生手段と、前記所定の周波数帯信号に変換する
   変換手段の出力と前記拡散符号発生手段の出力である同
   期専用拡散符号系列とを用いて搬送波信号を再生するキ
   ャリア再生手段と、前記変換手段の出力と前記キャリア
   再生手段の出力である再生搬送波とからベースバンド信
   号を再生するベースバンド信号再生手段と、該ベースバ
   ンド信号をディジタル信号列に変換する手段と、該ディ
   ジタル信号列を前記拡散符号の符号長に相当する段数
   （ｋ段）だけ格納するシフトレジスタ、該シフトレジス
   タの各段の出力を前記同期手段の出力である符号位相同
   期信号が入力される毎にラッチするラッチ回路、前記拡
   散符号発生手段の出力であるｎ個のデータ用拡散符号系
   列をｋ周期分格納するｎ個のｋ段拡散符号用シフトレジ
   スタ群、前記ラッチ回路の各段の出力と前記ｎ個のｋ段
   拡散符号用シフトレジスタ群の各シフトレジスタに対
   し、対応する段の出力を乗算するｎｋ個の乗算器、およ
   び前記ｎ個の拡散符号系列のそれぞれに対応する乗算手
   段の出力を全て加算するｎ個の加算器によって構成され
   る相関演算手段と、該相関演算手段の出力である相関値
   を拡散符号周期毎に判定してｎシンボルの並列データを
   生成し、該並列データを直列データ列に変換する復調手
   段を有するスペクトラム拡散受信装置と；を有すること
   を特徴とするスペクトラム拡散通信装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記相関演算手段は、入力されたディジタル信号列を前
   記拡散符号の符号長に相当する段数だけ格納するシフト
   レジスタ、該シフトレジスタの各段の出力を前記同期手
   段の出力である符号位相同期信号が入力される毎にラッ
   チするラッチ回路、前記拡散符号発生手段の出力である
   ｎ個のデータ用拡散符号系列をｋ周期分格納し、データ
   クロック毎にシフトするｋ個のｎ段拡散符号用シフトレ
   ジスタ群、前記ラッチ回路の各段の出力と前記ｋ個のｎ
   段拡散符号用シフトレジスタ群の内の特定のｋ個のシフ
   トレジスタの対応する段の出力とを乗算するｋ個の乗算
   器、および前記ｋ個の乗算器の出力を全て加算するｎ個
   の加算器を有し、 前記復調手段は、前記相関演算手段の出力である相関値
   をデータクロック毎に判定し、これを復調データとして
   出力することを特徴とするスペクトラム拡散通信装置。