JP2007036634A - 通信システム及び初期同期補足システム並びにその方法及びそれに用いる送受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 多重回線に同一拡散符号を用いても、複数の符号を用いた場合と変わらない初期同期捕捉を実現することが可能な初期同期補足方式を提供する。
【解決手段】 複数の回線を多重化してより高速の一つの回線を実現するようにしたスペクトラム拡散通信方式において、複数の回線のうちの一回線に対して第一拡散符号Ａを割当て、残余の回線の各々に対しては、パイロットとなるこの第一拡散符号Ａに対して順次所定位相δずれた第二拡散符号Ｂをそれぞれ割当てる。受信側での初期同期捕捉処理では、受信信号と拡散符号Ａとの相関値を検出してこの相関値のピーク値により拡散符号Ａの位相を決定するのみで、残余の回線のための拡散符号Ｂの位相は自動的に判定できるので、単に二つの拡散符号を用いるのみで回線多重化が可能になり、また初期同期捕捉処理も極めて簡単かつ高速化される。
【選択図】 図１

Description

本発明は通信システム及び初期同期補足システム並びにその方法及びそれに用いる送受信装置に関し、特にペクトラム拡散通信方式を用いる通信系において、複数の回線を多重することにより一つの高速回線を実現する場合の、拡散符号の割当てと初期同期捕捉の方式に関するものである。

スペクトラム拡散通信方式では、回線毎に拡散符号を変えて多元接続を実現する。もし同一拡散符号を複数の回線で使用すると、回線同士で符号の位相が重なる可能性があり、この場合、回線同士が干渉し、通信ができなくなる。また、複数の回線で同一の拡散符号を用いると、受信側で希望する回線を拡散符号によって選択することができない。これらの不具合が発生するために、一般のスペクトラム拡散通信システム（あるいは、ＣＤＭＡ通信システム）では、回線毎に異なる拡散符号を割当てる。

しかし、複数の回線を多重することによって、等価的に一つの高速回線を実現するシステムにおいては、多重に供する複数の回線に限定して、同一の拡散符号を用いることが可能である。なぜならば、この場合、複数の回線（例えば、Ｎ回線）を一塊りと考えることができるので、その塊のなかで、各回線の拡散符号の位相が重ならない様に位相を制御することが可能だからである。拡散符号の位相が重ならなければ回線同士の干渉は起こらない。

但し、この場合でも、回線の選択性がないことは問題として残る。即ち、この方式では、塊の中では全ての回線が位相（タイミング）のずれた同一の拡散符号で拡散されているために、受信側で、希望多重回線か非希望回線かの識別は可能であるが、Ｎ波ある希望多重回線の中のどの回線を受信しているのかを識別することができない。回線を正しく識別できなければ、それ以降の多重処理もできなくなるために、何らかの方法で回線を識別する必要があるが、

拡散符号を同一とした場合には、回線のデータで識別するか、拡散符号の位相差に回線毎に変化を与える以外に、方法はないと考えられる。回線のデータで識別する場合、ある回線を逆拡散し、データを復調した後で、フレーム同期等を取り、その回線が塊の中の何番目だったかを知る。それ以降は、当該回線の拡散符号とは位相の異なる回線を受信するように制御する。この方法は、データ伝送のエリアを回線情報で潰してしまうこと、及びＮ回線を受信するのに、非常に長い時間を要することなどの問題があるため適していない。

次の方法として、塊の中の回線において、回線毎に拡散符号の位相を変化させてやることを考える。例えば、１番目の回線と２番目の回線とで、拡散符号の位相をｍチップずらしたとすると、２番目の回線と３番目の回線とでは、同じくｍチップずらす。以下同様に、ｎ番目と（ｎ＋１）番目との回線でも同じくｍチップずらす。

受信側では、ある回線を受信した後、拡散符号をｍチップの単位でずらし、次に相関が現れるまでに何回ずらせば良いかを調べる。もしｋ回ずらした時に次の相関が得られれば、最初に捕まえた回線は（ｋ−１）番目の回線だったということが分かるため、後は即座に全ての回線の位相が分かる。

但し、この場合でも、ある回線を捕まえてから、次の回線の位相を検索するまでには若干時間が掛かり、高速性を要求されるバースト通信には適していない。更に、Ｎ回線多重する場合、ｍ×Ｎ（Ｎ−１）／２の位相を必要とするため、Ｎが大きいと拡散符号の長さを越えてしまうため、多重数を多く取ることができないという問題がある。

従って、バースト通信では、塊の中にあっても回線毎に異なる拡散符号を割り当て、その符号の独立性によって瞬時に回線の選別を行なっている。但し、この場合、拡散符号が多重回線数分必要になること、及び送信機、受信機の双方で符号発生器を多重回線数分持たねばならないために、ハードウェア規模が大きくなるという問題がある。

なお、関連する技術として特許文献１，２に開示の技術がある。
特開平１０−２３３７５５号公報 特許第２９０２９４５号公報

前述したように、従来では、多重回線にも異なる拡散符号の割り当てを行なっていたが、これはある意味では拡散符号の無駄遣いであり、また、送信機、受信機のハードウェア規模の増大を招くという問題がある。

そこで、本発明の目的は、多重回線に同一拡散符号を用いても、複数の符号を用いた場合と変わらない初期同期捕捉を実現することが可能な通信システム及び初期同期補足システム並びにその方法及びそれに用いる送受信装置を提供することである。

本発明による通信システムは、複数の回線を多重化してより高速の一つの回線を実現するようにしたスペクトラム拡散通信方式の通信システムであって、前記複数の回線のうちの一回線に対して第一拡散符号を割当て、残余の回線の各々に対しては、前記第一拡散符号に対して順次所定位相ずれた第二拡散符号をそれぞれ割当てることを特徴とする。

本発明による初期同期捕捉システムは、複数の回線を多重化してより高速の一つの回線を実現するに際して、前記複数の回線のうちの一回線に対して第一拡散符号を割当て、残余の回線の各々に対しては、前記第一拡散符号に対して順次所定位相ずれた第二拡散符号をそれぞれ割当てるようにしたスペクトラム拡散通信方式における初期同期捕捉システムであって、多重化された受信信号と前記第一拡散符号との相関値に基づいて初期同期捕捉をなす初期同期捕捉手段を含むことを特徴とする。

本発明による初期同期捕捉方法は、複数の回線を多重化してより高速の一つの回線を実現するに際して、前記複数の回線のうちの一回線に対して第一拡散符号を割当て、残余の回線の各々に対しては、前記第一拡散符号に対して順次所定位相ずれた第二拡散符号をそれぞれ割当てるようにしたスペクトラム拡散通信方式における初期同期捕捉方法であって、多重化された受信信号と前記第一拡散符号との相関値に基づいて初期同期捕捉をなす初期同期捕捉ステップを含むことを特徴とする。

本発明による送信装置は、複数の回線を多重化してより高速の一つの回線を実現するようにしたスペクトラム拡散通信方式の送信装置であって、前記複数の回線のうちの一回線に対して第一拡散符号を割当て、残余の回線の各々に対しては、前記第一拡散符号に対して順次所定位相ずれた第二拡散符号をそれぞれ割当てる手段を含むことを特徴とする。

本発明による受信装置は、複数の回線を多重化してより高速の一つの回線を実現するに際して、前記複数の回線のうちの一回線に対して第一拡散符号を割当て、残余の回線の各々に対しては、前記第一拡散符号に対して順次所定位相ずれた第二拡散符号をそれぞれ割当てるようにしたスペクトラム拡散通信方式の受信装置であって、多重化された受信信号と前記第一拡散符号との相関値に基づいて初期同期捕捉をなす初期同期捕捉手段を含むことを特徴とする。

本発明の作用を述べる。複数の回線を多重化してより高速の一つの回線を実現するようにしたスペクトラム拡散通信方式において、複数の回線のうちの一回線に対して第一拡散符号を割当て、残余の回線の各々に対しては、パイロットとなるこの第一拡散符号に対して順次所定位相ずれた第二拡散符号をそれぞれ割当てる。従って、受信側での初期同期捕捉処理では、受信信号と第一拡散符号との相関値を検出してこの相関値のピーク値により第一拡散符号の位相を決定するのみで、残余の回線のための拡散符号の位相は自動的に判定できるので、単に二つの拡散符号を用いるのみで回線多重化が可能になり、また初期同期捕捉処理も極めて簡単かつ高速化される。

本発明によれば、復調時の案内役ともいえるパイロットの拡散符号Ａを１つ設けて、それとは異なる他の１個の拡散符号Ｂの位相関係を所定間隔でずらした複数のものを用い、合計２個の拡散符号でＮ（≧２）回線の多重を実現し、かつ高速の初期同期捕捉を可能とする効果がある。

また、本発明によれば、通信途中に回線の状況に応じて回線多重数を変更することも容易に可能となるという効果もある。その理由は、多重数を増やすのに新たな拡散符号を割当る必要はなく、ＮをＮ＋１にするだけで、一回線増えるからである。

更に、多重回線に個別の拡散符号を割り当て従来の方式では、回線多重数が増えると、符号の消費が問題になるが、本発明では、多重数によらず必要な符号は２つで良いという効果がある。更にはまた、多重回線に同一の符号を用い、符号間の位相差を順次増やして行く方法は、回線の識別は可能であるが、多重数が増えると、拡散符号の一周期を越えてしまうという問題があったが、本方式では、位相差δは２〜３チップまで小さくすることが可能であるので、このような問題も発生しない。

更には、初期同期捕捉に必要な時間は、結局パイロットとしてのＡ符号を捕捉する時間に等しいので、多重しない場合と同程度であり、高速捕捉が可能である。

以下に、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。図１及び図２は本発明の原理を示す機能ブロック図であり、図１は本発明の送信側の機能ブロック図を示し、図２は本発明の受信側の機能ブロック図を示している。

先ず、図１の送信側について説明する。１はＮ本に分解された情報を示す。例えば、仮に、スペクトラム拡散通信の回線情報速度を４．８ｋｂｐｓとすると、この回線を１０回線束ねる（多重の意）ことによって、４８ｋｂｐｓの回線が得られる。また逆に、外部から４８ｋｂｐｓの情報が入力された場合に、分離回路というロジック回路を通して、４．８ｋｂｐｓ情報１０本に分解してスペクトラム拡散変調を実施し、受信側では、１０本の回線について逆拡散処理を実施し、多重回路というロジック回路を通して多重すれば４８ｋｂｐｓの情報速度の回線１本に変換することができることになる。

１に示すＮ本に分解された情報というのは、このような多重方式において、外部から入力された高速信号を、低速回線のＮ本に分解した情報という意味である。このＮ本に分解された情報は、それぞれ拡散符号を乗算することにより、スペクトラムが拡散されるが、この時の拡散符号として、従来は回線数、即ちＮ個の別々な拡散符号の割当てが必要であったが、本発明では、２個の拡散符号で処理を実施するのである。当該２個の拡散符号を便宜的にＡ符号、Ｂ符号とする。

本発明では、Ｎ本の入力１に対し、Ａ符号を１本に対して割当てて乗算し、Ｂ符号を残りの（Ｎ−１）本に対して割当てて乗算する。但し、Ｂ符号はそれぞれ位相を固定値δだけずらすものとする。言い換えると、Ｎ本の入力の内、最初の１本はＡ符号を乗算し、２本目はＡ符号に対して位相をδだけずらせたＢ符号を乗算する。３本目の入力に対しては、Ｂ符号を更にδずらして乗算する。以下同様に、ｉ本目の信号に対しては、Ａ符号に対して（ｉ−１）×δだけ位相をずらせたＢ符号を乗算するものとする。

このように、それぞれがδだけ位相をずらせた符号を乗算する訳だが、そのために符号発生器の回路として特殊な回路を持つ必要はなく、予めＣＰＵによりδずつ位相をずらした符号を計算しておき、これをメモリに格納しておき、順次アドレスをインクリメントしながら，乗算器へ入力して、入力１と乗算すれば良いことになる。

図１において、２はこの符号を蓄積しておくメモリを示しており、３は拡散のための乗算器を示す。また、４は拡散符号が乗算された情報、即ち拡散されたＮ本の情報を示す。このようにして、Ａ符号と位相がずれたＢ符号とによって、乗算処理を受けたＮ本の信号が、無線変調を受けて受信側に到達することになる。

なお、図１において、拡散符号を予め格納したメモリ２では、これらそれぞれの拡散符号をデータの各ビットに対応させるようになっている。例えば、アドレス１２ビット、データ幅１６ビットのメモリを用いたとすると、深さ方向に２０４８のアドレス、データ幅方向に１６種類の拡散符号を格納することができることになる。図１の例では、アドレスの深さ方向に、Ａ符号を２の（Ｎ−１）乗のデータ部分に格納し、互いにδの位相差を有するＮ−１個のＢ符号を、２の（Ｎ−２）乗〜２の０乗のデータ部分に、それぞれに格納するようになっている。

受信側では、無線周波数を中間周波数に変換し、復調処理を実施する。但し、スペクトラムが拡散されているので、先ず始めに逆拡散をしなければならないが、その前に初期同期捕捉が必要となる。図２の受信側の構成は本発明による初期同期捕捉部を示している。但し、この図２の構成は、本発明固有のメカニズムはなく、極く一般的なスペクトラム拡散通信方式の初期同期捕捉回路である。

アンテナ等から受信された受信信号はＲＦ部、ＩＦ部を通りベースバンド変換された後、Ａ／Ｄ変換器によってディジタル信号に変換される。図中５の受信入力とは、このディジタル変換された受信入力を指す。また、図中７のディジタルコリレータは、二つの符号系列の相互相関を演算する装置であり、図では受信入力５とローカルの拡散符号発生器（Ａ符号発生器）６から入力されるローカル拡散信号（Ａ符号）との相互相関を取るものである。このディジタルコリレータ７から出力される相関値は相関値メモリ８に保存され、ＣＰＵ９によって相関ピークの探索が行なわれる。

ローカルの符号発生器６はＡ符号を発生しているので、図２に示す相関カーブ１０には一つだけ相関ピーク、即ち、受信信号に含まれるＡ符号で乗算された信号と、ローカル符号（Ａ符号）との相関が現れることになる。これを実線の相関カーブ１０として示している。

但し、受信信号には、位相を制御されたＢ符号を乗算された信号も含まれるので、仮に、ローカル符号をＢ符号とした場合、図２の点線１２で示されるような複数のＢ符号による相関ピークが、規則正しく現れるはずである。仮に、Ａ符号を用いずに、Ｂ符号だけで拡散／逆拡散を行なうとすると、点線１２で示したような規則正しい相関ピークだけが現れるが、この場合、どのピークが何本目の入力信号を拡散したものであるかの対応関係が不明となる。

ところが、本発明では，送信時において、最初の１本目の入力信号に対しＢ符号とは異なるＡ符号を用いて乗算を行なっているために、受信側では、最初にＡ符号で相関を求め、後はそのＡ符号の位相から位相をδだけずらせた位置にあるＢ符号の相関ピークは、２番目の入力信号を拡散したものであることを知ることができる。以下同様にＮ本の入力信号を元に順番通りに復元することができる。これはＡ信号を案内役、即ちパイロット信号として用いたためである。

したがって、図２に示したように、初期同期捕捉時において、実線１０で示したＡ符号の相関だけを求めれば、後は自動的にＢ符号の位相を計算することができる。よって、後は積分−ダンプ型のフィルタによりＮ本の回線を個別に逆拡散すれば、Ｎ回線の復調が可能となる。この機能ブロックを図３に示している。

図３において、受信入力５はＡ／Ｄ変換されたベースバンド信号であり、複数の拡散符号により拡散された信号が重畳されている。１４はローカルの拡散符号格納メモリであり、図１のメモリ２と同一の構成である。このメモリ１４は、図２で述べた初期同期捕捉処理によって、その出力符号の位相は受信信号に同期しているものであり、図２のＣＰＵ９の初期同期捕捉情報１３により、メモリ１４の読出しアドレスの制御がなされる。

１５は乗算器であり、受信信号５と拡散符号格納メモリ１４からの拡散符号とを乗算するものである。１６は異なる符号および異なる位相差の符号の乗算により、Ｎ本に分解された受信信号を示す。

１７は積分−ダンプ型のフィルタであり、信号１６をそれぞれ符号一周期分積算する機能を有する。これにより受信信号は逆拡散されて、Ｓ／Ｎが拡散利得分改善される。このフィルタ１７では、一周期分ため終わったらその結果を出力し、積算器１７ａの値をゼロにリセットするためのスイッチ１７ｂを有するメカニズム構成となっている。１８はこれらの逆拡散処理の施された受信信号に対して、一次変調を復調する復調器である（図３では、一例としてＰＳＫ復調を示している）。

参考までに、図４に、回線毎に異なる拡散符号を用いた場合における一つの回線の相関特性を示している。図４では、図２と同等部分は同一符号により示している。当然であるが、同じ符号を用いて拡散される信号は存在しないために、どのローカル符号で待ち受けても、相関カーブ１０での相関ピーク１０ａは一つだけ現れる。

本発明の実施の形態における送信側の構成を示す図である。 本発明の実施の形態における受信側の初期同期捕捉のための構成を示す図である。 本発明の実施の形態における受信側の（逆）拡散のための構成を示す図である。 回線毎に異なる拡散符号を用いた場合における一つの回線の相関特性を示す図である。

符号の説明

１ 送信すべきＮ本の信号
２，１４ 拡散符号メモリ
３，１５ 乗算器
４ 拡散された送信情報
５ 受信入力
６ Ａ符号発生器
７ ディジタルコリレータ
８ 相関値メモリ
９ ＣＰＵ
１０ 相関カーブ
１６ Ｎ本に分解された受信信号
１７ 積分−ダンプ型フィルタ
１８ ＰＳＫ復調器

Claims (12)

1. 複数の回線を多重化してより高速の一つの回線を実現するようにしたスペクトラム拡散通信方式の通信システムであって、
   前記複数の回線のうちの一回線に対して第一拡散符号を割当て、残余の回線の各々に対しては、前記第一拡散符号に対して順次所定位相ずれた第二拡散符号をそれぞれ割当てることを特徴とする通信システム。
2. 複数の回線を多重化してより高速の一つの回線を実現するに際して、前記複数の回線のうちの一回線に対して第一拡散符号を割当て、残余の回線の各々に対しては、前記第一拡散符号に対して順次所定位相ずれた第二拡散符号をそれぞれ割当てるようにしたスペクトラム拡散通信方式における初期同期捕捉システムであって、
   多重化された受信信号と前記第一拡散符号との相関値に基づいて初期同期捕捉をなす初期同期捕捉手段を含むことを特徴とする初期同期捕捉システム。
3. 前記初期同期捕捉手段は、前記相関値を検出する相関値検出手段と、前記相関値のピーク値を検出するピーク値検出手段とを有し、この検出ピーク値に基づいて初期同期捕捉をなすことを特徴とする請求項２記載の初期同期捕捉システム。
4. 複数の回線を多重化してより高速の一つの回線を実現するに際して、前記複数の回線のうちの一回線に対して第一拡散符号を割当て、残余の回線の各々に対しては、前記第一拡散符号に対して順次所定位相ずれた第二拡散符号をそれぞれ割当てるようにしたスペクトラム拡散通信方式における初期同期捕捉方法であって、
   多重化された受信信号と前記第一拡散符号との相関値に基づいて初期同期捕捉をなす初期同期捕捉ステップを含むことを特徴とする初期同期捕捉方法。
5. 前記初期同期捕捉ステップは、前記相関値を検出する相関値検出ステップと、前記相関値のピーク値を検出するピーク値検出ステップとを有し、この検出ピーク値に基づいて初期同期捕捉をなすことを特徴とする請求項４記載の初期同期捕捉方法。
6. 複数の回線を多重化してより高速の一つの回線を実現するようにしたスペクトラム拡散通信方式の送信装置であって、
   前記複数の回線のうちの一回線に対して第一拡散符号を割当て、残余の回線の各々に対しては、前記第一拡散符号に対して順次所定位相ずれた第二拡散符号をそれぞれ割当てる手段を含むことを特徴とする送信装置。
7. 前記手段は、
   前記一回線の送信信号を前記第一拡散符号により拡散し、前記残余の回線の各々に対して、順次所定位相ずれた前記第二拡散符号によりそれぞれ拡散する拡散手段を有することを特徴とする請求項６記載の送信装置。
8. 前記手段は、前記第一拡散符号と順次所定位相ずれた前記第二拡散符号とを予め格納したメモリを、更に有し、
   前記拡散手段は、前記複数の回線の各送信信号と前記メモリから読出された前記拡散符号の各々とを乗算する乗算器を有することを特徴とする請求項７記載の送信装置。
9. 複数の回線を多重化してより高速の一つの回線を実現するに際して、前記複数の回線のうちの一回線に対して第一拡散符号を割当て、残余の回線の各々に対しては、前記第一拡散符号に対して順次所定位相ずれた第二拡散符号をそれぞれ割当てるようにしたスペクトラム拡散通信方式の受信装置であって、
   多重化された受信信号と前記第一拡散符号との相関値に基づいて初期同期捕捉をなす初期同期捕捉手段を含むことを特徴とする受信装置。
10. 前記初期同期捕捉手段は、前記相関値を検出する相関値検出手段と、前記相関値のピーク値を検出するピーク値検出手段とを有し、この検出ピーク値に基づいて初期同期捕捉をなすことを特徴とする請求項９記載の受信装置。
11. 前記初期同期捕捉により決定された位相を有する前記第一拡散符号により前記第一回線の受信信号を拡散し、前記残余の回線の受信信号の各々に対して、前記第一拡散符号に対して順次所定位相ずれた前記第二拡散符号によりそれぞれ拡散する拡散手段を、更に含むことを特徴とする受信装置。
12. 前記第一拡散符号と順次所定位相ずれた前記第二拡散符号とを予め格納したメモリを、更に含み、
    前記拡散手段は、前記初期同期捕捉手段により決定された位相を有する前記
    第一拡散符号を前記メモリから読出し、またこの第一拡散符号と順次所定位相ずれた前記第二拡散信号を前記メモリから読出す手段と、前記複数の回線の各受信信号と前記メモリから読出された前記拡散符号の各々とを乗算する乗算器とを有することを特徴とする請求項１１記載の受信装置。

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