JP2004253949A

JP2004253949A - 直接拡散スペクトル拡散信号の送信装置

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Publication number: JP2004253949A
Application number: JP2003040644A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Nishio; 敏志西尾
Original assignee: Toyo Communication Equipment Co Ltd
Current assignee: Toyo Communication Equipment Co Ltd
Priority date: 2003-02-19
Filing date: 2003-02-19
Publication date: 2004-09-09
Anticipated expiration: 2023-02-19
Also published as: JP4106612B2

Abstract

【課題】サイドローブの送出レベルを、高価なフィルタを用いることなく低減することができる直接拡散スペクトル拡散信号の送信装置を提供する
【解決手段】搬送波発生器５に同一周波数でレベルの異なる２つの搬送波データを格納しておき、搬送波信号判定部４は、乗算器２０が出力するデータ信号と符号信号との乗算結果と、第２の遅延器２によって１チップ分遅延されたデータ信号と符号信号との乗算結果とを第２の乗算器３によって乗算した結果に基づき、その信号の状態変化に対応した搬送波信号の選択判定を行なって、前記搬送波発生器５から出力される搬送波を選択するようにしたので、広帯域変調器６によりＢＰＳＫ変調が施された出力信号は、位相変化点の前後半周期について、その搬送波レベルが小さいものとなり、これによりサイドローブに現れる電力を少なくすることができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直接拡散スペクトル拡散信号の送信装置に関し、特に、送信系における拡散変調手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
直接拡散スペクトル拡散（ＤｉｒｅｃｔＳｅｑｕｅｎｃｅＳｐｒｅａｄＳｐｅｃｔｒｕｍ、以下、ＤＳ−ＳＳと記す）方式は、データ信号に、データ信号の帯域幅よりも十分に広い符号系列を直接乗算することで、データ信号を帯域幅の広い送信信号に変換する技術である。これによって、元のデータ信号の電力は広い帯域に拡散されるので電力密度が低くなり、また、復調時にスペクトル拡散信号を逆拡散することにより雑音、干渉波に強い通信方式として知られている。
【０００３】
ＤＳ−ＳＳ方式は、まず、送信すべきデータ信号を所定の変調方式により変調（一次変調）し、その後、拡散符号系列によってスペクトル拡散変調（二次変調）をするのが基本構成である。
従来、例えば、特開平５−１２２１９３号公報に示されるような「拡散スペクトル通信機」が提案されている。これは、搬送波発振器と、この出力を送信信号で変調する１次変調器と、２個以上の２進疑似雑音源の並列出力から得られる２ビット以上のパラレルデータの各時点の値をＢＰＳＫ（ＢｉｎａｒｙＰｈａｓｅＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）の２種類の位相状態に「無信号」を加えた３種類の変調状態に割り当てる第１の論理装置と、割り当てられた変調状態で出力信号を変調する２次変調装置と、この結果を送信する送信回路と、受信回路と、２個以上の２進疑似雑音源の並列出力から得られる２ビット以上のパラレルデータの各時点の値をＢＰＳＫの２種類の位相状態に「無信号」を加えた３種類の変調状態に割当てる第２の論理装置と、割当てられた変調状態で受信信号を再変調する２次復調器と、局部発振器と、この出力で受信信号を復調する１次復調器とで構成することで、遠近問題の抑止、ＣＤＭＡ等に適した符号の生成、自己相関の改善の効果を得るというものである。
【０００４】
また、ＤＳ−ＳＳ方式において、送信すべきデータ信号がディジタル信号の場合、一次変調を省略してデータ信号と符号系列を直接乗算し、この信号により搬送波を変調する方式をしばしば目にする。そのようなスペクトル拡散方式については、例えば「横山光雄、スペクトル拡散通信システム、科学技術出版社，１９８８年５月」等に詳細に記載されている。
【０００５】
図７は、従来の直接拡散スペクトル拡散信号の送信装置の構成例を示す機能ブロック図である。
この例に示す送信装置は、ディジタル信号からなる送信すべきデータ信号と、このデータ信号よりも帯域幅が充分に広い符号系列を生成する符号発生器１０が出力する符号信号と、を乗算する乗算器２０と、該乗算器２０から出力される乗算された信号をＢＰＳＫ変調する変調部３０と、該変調部３０から出力される変調された信号を、ディジタル信号からアナログ信号に変換するディジタル／アナログ変換器（以下、Ｄ／Ａと記す）４０とを備えており、前記Ｄ／Ａ４０から出力されるアナログ信号がＤＳ−ＳＳ送信信号として送出される。
また、前記変調部３０は、所定周波数のサンプリングデータを予め格納し、そのサンプリングデータを元に搬送波を生成する搬送波発生器３１と、該搬送波発生器３１からの搬送波を、前記乗算器２０からの乗算された信号によりＢＰＳＫ変調を施して出力する広帯域変調器３２とを有している。
【０００６】
図８は、上述の図７に示した従来の直接拡散スペクトル拡散信号の送信装置の各部における信号波形例を示す図であり、両図中の丸番（１）〜（４）が対応する。
即ち、図８に示す波形（１）は、送信すべきデータ信号の例であり、２値のディジタル信号である。ここでは、正論理を＋１とし、負論理を−１とし、以下、他のディジタル波形においても同様に示す。同図の波形（２）は、符号発生器１０が生成する符号信号の例であり、２値のディジタル信号である。同図の波形（３）は、乗算器２０が出力する乗算信号である。同図の波形（４）は、Ｄ／Ａ４０が出力する送信信号の例であり、位相変調がかけられたアナログ信号である。
こうして、従来の直接拡散スペクトル拡散信号の送信装置からは、上述の波形（４）のようなＤＳ−ＳＳ送信信号が出力されることになる。
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した従来の直接拡散スペクトル拡散信号の送信装置においては、以下に示すような問題点があった。つまり、データ信号と符号信号の乗算結果の信号（波形（３））が変化（＋１→−１、またはその逆）するときに、搬送波の位相を１８０°変化させるため、送信信号は位相が不連続となり、それによって符号系列の帯域外のサイドローブが発生する。このＤＳ−ＳＳ送信信号の周波数スペクトルを見ると、図９のようになる。
図９は、従来の送信装置から出力されるＢＰＳＫ変調された送信信号の周波数スペクトルを示す図であり、横軸が周波数帯域を示し、縦軸が電力レベルを示す。
この図において、中央の大きな山が符号列の主帯域成分（メインローブ）であり、その両側に位置する山は、サイドローブである。
【０００８】
通常、不要な帯域外成分の送出は抑えることが行なわれるが、これは一般に送出段にフィルタを挿入して対応されることが多く、これに用いるフィルタは、急峻な通過帯域特性を有する高性能なものが用いられるため、送信装置としてのコストアップを招く要因であった。
【０００９】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、サイドローブの送出レベルを、高価なフィルタを用いることなく低減することができる直接拡散スペクトル拡散信号の送信装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明に係わる直接拡散スペクトル拡散信号の送信装置の請求項１の発明は、符号系列発生器からの所定の符号信号と伝送すべきディジタル情報のデータ信号とを乗算する乗算部と、搬送波発生器が発生する搬送波により符号信号と乗算されたデータ信号をＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ−ＰｈａｓｅＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）変調する広帯域変調器とを備える直接拡散スペクトル拡散信号の送信装置であって、前記搬送波発生器には周波数が同一でレベルの異なる２種類の搬送波のデータを予めサンプリングして格納しておくと共に、前記符号と乗算されたデータ信号と、当該データ信号の１チップ遅延させた信号とを乗算する第２の乗算部と、前記第２の乗算部の乗算結果に基づき前記搬送波発生器から出力する搬送波データを選択する判定部とを備えた、位相変化点におけるレベルを他の点のレベルよりも小さくした送信信号を出力することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係わる直接拡散スペクトル拡散信号の送信装置の請求項２の発明は、前記請求項１記載の直接拡散スペクトル拡散信号の送信装置において、前記搬送波発生器に格納する２種類の搬送波データを、一方の搬送波ピークレベルを１としたときに、もう一方の搬送波ピークレベルを１／√２とするレベル比にしたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係わる直接拡散スペクトル拡散信号の送信装置の請求項３の発明は、前記請求項１または２に記載の直接拡散スペクトル拡散信号の送信装置において、前記判定部は、符号信号１チップの区間ごとに、現在値と１チップ前の値の乗算結果を順次保持し、保持される値の組合せにより前記搬送波発生器から出力させる搬送波の選択判定を行なうようにしたことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図示した実施の形態例に基づいて本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明に係わる直接拡散スペクトル拡散信号の送信装置の実施の形態例を示す機能ブロック図である。なお、上述の図７に従来例として示したものと同様の機能ブロックについては同一の符号を付してその説明を省略する。
この例に示す送信装置は、符号発生器１０から出力される符号信号と、送信すべきデータ信号とを乗算する乗算器２０と、該乗算器２０から出力される乗算された信号により所定の周波数搬送波にＢＰＳＫ変調を施す変調部５０と、該変調部５０から出力されるディジタル信号をアナログ信号に変換するディジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａ）４０とを備えて構成される。
【００１４】
更に、前記変調部５０は、その内部に次の機能ブロックを有する。即ち、前記乗算器２０からの出力を入力とする第１の遅延器１、第２の遅延器２、および乗算器３と、前記乗算器３の出力を入力とする搬送波信号判定部４と、該搬送波信号判定部４の出力を入力とする搬送波発生器５と、該搬送波発生器５の出力と前記第１の遅延器１の出力を入力とする広帯域変調器６とを有している。なお、前記乗算器３のもう一方の入力には前記第２の遅延器２の出力が接続される。
【００１５】
ここで、本発明の特徴的な点である前記搬送波発生器５に格納しておく２種類の搬送波データについて、図２を用いて説明する。
図２は、本発明に係る直接拡散スペクトル拡散信号の送信装置において、搬送波発生器に格納しておくサンプリングデータの波形例を示す図である。この例に示す搬送波データは、周波数が同一でレベルの異なる２種類の搬送波データであり、レベルの高い一方の搬送波データａについて、そのピークレベルを±１とすれば、もう一方のレベルの低い搬送波データｂは、そのピークレベルを±１／√２とする。即ち、相対的にレベル差を有する同一周波数の搬送波データを記憶しておくのである。
【００１６】
次に、図３は、本発明に係る直接拡散スペクトル拡散信号の送信装置の各部における信号波形例を示す図であり、同図中の丸番（１）〜（５）は、上述の図１中に記載の丸番に対応する。
図１に戻って、本発明に係る直接拡散スペクトル拡散信号の送信装置の機能について説明する。
この図に示す直接拡散スペクトル拡散信号の送信装置は、以下のように機能する。即ち、送信すべきデータ信号（波形１）と、このデータ信号よりも帯域幅が充分に広い符号系列を生成する符号発生器１０が出力する符号信号（波形２）とを乗算器２０にて乗算した信号（波形３）が３分配され、それぞれ第１の遅延器１と、第２の遅延器２と、第２の乗算器３へ供給される。ここでは、第１の遅延器１と第２の遅延器２の遅延量を共に１Ｃｈｉｐ（符号信号１ビットの幅）分として示すが、実際には第１の遅延器１の遅延量を、後述する搬送波信号判定処理などの遅延を考慮する必要もある。つまり、第１の遅延器１と第２の遅延器２からは１Ｃｈｉｐ遅延した信号（波形４）が共に出力される。第２の乗算器３は、乗算した信号（波形３）と１Ｃｈｉｐ遅延した信号（波形４）とを乗算した信号（波形５）を出力する。
【００１７】
搬送波信号判定部４は、前記第２の乗算器３からの信号（波形５）に基づき、後段の搬送波発生器５に格納されたのうち、何れを出力させるか判定する。即ち、第２の乗算器３からの信号（波形５）は、乗算器２０からの乗算されたデータ信号についての状態変化（＋１→−１、またはその逆）が生じたか否かを示しており、（波形５）において“＋”であれば変化無し、“−”であれば変化有りとなっている。
【００１８】
次の図４は、搬送波信号判定部の構成例を示す図である。この例に示す搬送波信号判定部４は、第２の乗算器３の出力する信号（波形５）について、２ビット分の値を保持する保持器７と、該保持器７が保持する値を参照し、搬送波発生器５が選択する搬送波を何れとするかを判定する選択判定器８とを有している。
搬送波信号判定部４の保持器７に、“現在値”と“１Ｃｈｉｐ前”として順次保持される２ビットの組合せとしては、（＋，＋）、（＋，−）、（−，＋）、（−，−）の４通りがあるので、その夫々について、選択判定器８が予め対応付けられた判定基準に従って選択情報を搬送波発生器５へ出力する。この図においては、（＋，＋）の場合は、（イ）の如く搬送波を出力するよう選択判定し、（＋，−）の場合は、（ロ）の如く搬送波を出力するよう選択判定し、（−，＋）の場合は、（ハ）の如く搬送波を出力するよう選択判定し、（−，−）の場合は、（ニ）の如く搬送波を出力するよう選択判定する。
【００１９】
上述の（イ）乃至（ニ）の搬送波データが搬送波発生器５から出力されるが、この搬送波データについて更に詳細に説明する。なお、ここでは一波長分の搬送波データを１Ｃｈｉｐに対応させ、搬送波の位相４５度毎にレベル値の例を設定して説明する。
つまり、保持器７の保持値の組合せが（＋，＋）であって、データ信号と符号信号の乗算結果の符号が連続して変化しないときは、搬送波発生器から出力されるデータは、（０，＋１／√２，＋１，＋１／√２，０，−１／√２，−１，−１／√２，０）の１周期であり、これは搬送波発生器５に格納されるレベルの高い方の搬送波データａのみで構成される。
【００２０】
また、保持器７の保持値の組合せが（＋，−）であって、データ信号と符号信号の乗算結果の符号において、１Ｃｈｉｐ前が変化有りで、現在は変化無しのときは、搬送波発生器から出力されるデータは、（０，＋１／√２，＋１，＋１／√２，０，−１／２，−１／√２，−１／２，０）の１周期であり、これは前半周期は、レベルの高い方の搬送波データａにて構成され、後半周期は、レベルの低い方の搬送波データｂにて構成される。
【００２１】
また、保持器７の保持値の組合せが（−，＋）であって、データ信号と符号信号の乗算結果の符号において、１Ｃｈｉｐ前が変化無しで、現在は変化有りのときは、搬送波発生器から出力されるデータは、（０，＋１／２，＋１／√２，＋１／２，０，−１／√２，−１，−１／√２，０）の１周期であり、これは前半周期は、レベルの低い方の搬送波データｂにて構成され、後半周期は、レベルの高い方の搬送波データａにて構成される。
【００２２】
また、保持器７の保持値の組合せが（−，−）であって、データ信号と符号信号の乗算結果の符号が連続して変化するときは、搬送波発生器から出力されるデータは、（０，＋１／２，＋１／√２，＋１／２，０，−１／２，−１／√２，−１／２，０）の１周期であり、これは搬送波発生器５に格納されるレベルの低い方の搬送波データｂのみで構成される。
【００２３】
このようにして、搬送波発生器５から出力される搬送波を用い、広帯域変調部６は第１の遅延器１からの信号にＢＰＳＫ変調を施して出力し、次段のＤ／Ａ変換器４０にてディジタル信号をアナログ信号に変換した信号が送信される。
図５は、上述の図３に示したものに、更に、搬送波発生器５からの搬送波出力（波形６）と、Ｄ／Ａ変換器４０からの送信出力（波形７）とを追加したものである。なお、波形７では、位相変化点と搬送波レベルを明確に示すために、広帯域変調器６へ入力される信号を併記している。
【００２４】
つまり、波形７に示すように、位相変化点の前後半周期について、レベルの低い搬送波データｂを割り当てられたＤＳ−ＳＳ送信信号を得ることができる。このＤＳ−ＳＳ送信信号の周波数スペクトルを見ると、次の図６のようになる。
図６は、本発明に係る直接拡散スペクトル拡散信号の送信装置から出力されるＢＰＳＫ変調された送信信号の周波数スペクトルを示す図である。この図に示すものと、従来例として示した図９のものとを比較すると、メインローブ部分のレベルは同等であるが、サイドローブ部分についてのレベルは、本発明による図６に示したもののほうが低いレベルとなっている。このように、データ信号と符号信号の乗算結果の符号が変化する点において、変化する直前と変化した直後の搬送波を抑圧するよう搬送波を生成することで、ＢＰＳＫ変調の位相変化時によって発生するサイドローブの電力レベルを小さくすることができる。
【００２５】
以上説明した本発明の実施の形態例においては、１Ｃｈｉｐ当りに１波長の搬送波を対応付けるという例を示したが、本発明の実施にあってはこの例に限らず、実用的には、例えば、１Ｃｈｉｐ当りに同一周波数の複数波長を対応付けておき、ＢＰＳＫ変調におけるデータの変化点、即ち、位相変化点の前後半周期についてレベルの低い搬送波データを割り当てるようにした搬送波発生器５を用いて構成すれば良いことは言うまでもない。
【００２６】
また、ＤＳ−ＳＳ送信信号のサイドローブを更に抑圧するために、送信装置内のＤ／Ａ変換器４０の出力にフィルタを挿入することも良い。この場合でも、従来のものに比べ、ＤＳ−ＳＳ送信信号のサイドローブの電力レベルが低減されているので、フィルタに高性能を求める必要がなく、安価なもので済むので送信装置のコストアップを避けることができる。
【００２７】
以上のように、本発明に係わる直接拡散スペクトル拡散信号の送信装置は、搬送波発生器５に同一周波数でレベルの異なる２つの搬送波データを格納しておき、搬送波信号判定部４は、乗算器２０が出力するデータ信号と符号信号との乗算結果と、第２の遅延器２によって１チップ分遅延されたデータ信号と符号信号との乗算結果とを第２の乗算器３によって乗算した結果に基づき、その信号の状態変化に対応した搬送波信号の選択判定を行なって、前記搬送波発生器５から出力される搬送波を選択するようにしたので、広帯域変調器６によりＢＰＳＫ変調が施された出力信号は、位相変化点の前後半周期について、その搬送波レベルが小さいものとなり、これによりＤＳ−ＳＳ送信信号の周波数スペクトルにおいてサイドローブに現れる電力が少ないＤＳ−ＳＳ送信装置を得ることが可能となる。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように本発明に係わる直接拡散スペクトル拡散信号の送信装置は、記搬送波発生器には周波数が同一でレベルの異なる２種類の搬送波のデータを予めサンプリングして格納しておくと共に、符号と乗算されたデータ信号と、当該データ信号の１チップ遅延させた信号とを乗算する第２の乗算部と、前記第２の乗算部の乗算結果に基づき前記搬送波発生器から出力する搬送波データを選択する判定部とを備えて構成し、位相変化点におけるレベルを他の点のレベルよりも小さくしたＤＳ−ＳＳ送信信号を出力するよう機能するので、サイドローブの送出レベルを、高価なフィルタを用いることなく低減することができる直接拡散スペクトル拡散信号の送信装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る直接拡散スペクトル拡散信号の送信装置の構成例を示す機能ブロック図である。
【図２】本発明に係る直接拡散スペクトル拡散信号の送信装置において、搬送波発生器に格納しておく搬送波データの波形例を示す図である。
【図３】本発明に係る直接拡散スペクトル拡散信号の送信装置の各部における信号波形例を示す図である。
【図４】本発明に係る直接拡散スペクトル拡散信号の送信装置に用いる搬送波信号判定部の構成例を示す図である。
【図５】本発明に係る送信装置の各部における信号波形例を示す図であって、図３のものに更に波形６と波形７とを追加した図である。
【図６】本発明に係る直接拡散スペクトル拡散信号の送信装置から出力されるＢＰＳＫ変調が施された送信信号の周波数スペクトル例を示す図である。
【図７】従来の直接拡散スペクトル拡散信号の送信装置の構成例を示す機能ブロック図である。
【図８】図７に示す送信装置の各部における信号波形例を示す図である。
【図９】従来の送信装置から出力されるＢＰＳＫ変調が施された送信信号の周波数スペクトル例を示す図である。
【符号の説明】
１・・・第１の遅延器
２・・・第２の遅延器
３・・・第２の乗算器
４・・・搬送波信号判定部
５・・・搬送波発生器
６・・・広帯域変調器
７・・・操作・表示部
８・・・券売部
９・・・公衆回線
１０・・・符号発生器
２０・・・乗算器（第１の乗算器）
３０・・・変調部
３１・・・搬送波発生器
３２・・・広帯域変調器
４０・・・ディジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａ）
５０・・・変調部

Claims

符号系列発生器からの所定の符号信号と伝送すべきディジタル情報のデータ信号とを乗算する乗算部と、
搬送波発生器が発生する搬送波により符号信号と乗算されたデータ信号をＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ−ＰｈａｓｅＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）変調する広帯域変調器とを備える直接拡散スペクトル拡散信号の送信装置であって、
前記搬送波発生器には周波数が同一でレベルの異なる２種類の搬送波のデータを予めサンプリングして格納しておくと共に、
前記符号と乗算されたデータ信号と、当該データ信号の１チップ遅延させた信号とを乗算する第２の乗算部と、
前記第２の乗算部の乗算結果に基づき前記搬送波発生器から出力する搬送波データを選択する判定部とを備えたことを特徴とする直接拡散スペクトル拡散信号の送信装置。
前記搬送波発生器に格納する２種類の搬送波データを、一方の搬送波ピークレベルを１としたときに、もう一方の搬送波ピークレベルを１／√２とするレベル比にしたことを特徴とする前記請求項１記載の直接拡散スペクトル拡散信号の送信装置。
前記判定部は、符号信号１チップの区間ごとに、現在値と１チップ前の値の乗算結果を順次保持し、保持される値の組合せにより前記搬送波発生器から出力させる搬送波の選択判定を行なうようにしたことを特徴とする前記請求項１または２に記載の直接拡散スペクトル拡散信号の送信装置。