JP2640468B2 - 拡散スペクトル距離測定方式 - Google Patents
拡散スペクトル距離測定方式Info
- Publication number
- JP2640468B2 JP2640468B2 JP62178542A JP17854287A JP2640468B2 JP 2640468 B2 JP2640468 B2 JP 2640468B2 JP 62178542 A JP62178542 A JP 62178542A JP 17854287 A JP17854287 A JP 17854287A JP 2640468 B2 JP2640468 B2 JP 2640468B2
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- JP
- Japan
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- signal
- spread spectrum
- code
- distance
- base station
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はスペクトラム拡散通信方式に関する。スペク
トラム拡散方式とは、ベースバンド情報信号をその帯域
幅の数百乃至数千倍のスペクトラム帯域に分散させて送
出し、受信側においてはそのスペクトラム帯域を元のベ
ースバンド信号の帯域に圧縮して復調する通信方式であ
る。
トラム拡散方式とは、ベースバンド情報信号をその帯域
幅の数百乃至数千倍のスペクトラム帯域に分散させて送
出し、受信側においてはそのスペクトラム帯域を元のベ
ースバンド信号の帯域に圧縮して復調する通信方式であ
る。
本発明は伝送すべき情報信号以外のなんらかの信号に
よりスペクトラム拡散信号として広帯域化（拡散）して
変調するにあたり、情報信号帯域幅に比してかなりビッ
ト速度が大であるデジタル符号変調信号（キャリア）を
用いるような直接拡散（DS）変調方式に関する。
よりスペクトラム拡散信号として広帯域化（拡散）して
変調するにあたり、情報信号帯域幅に比してかなりビッ
ト速度が大であるデジタル符号変調信号（キャリア）を
用いるような直接拡散（DS）変調方式に関する。
［発明の概要］ 本発明は変調コードとして異なった符号巡環周期を有
する２つ又はそれ以上の巡環符号を使用する。距離が測
定されるローカル送受信器においては、符号同期をかけ
て復調され、かつ復調時に使用する同期タイミングは同
時もしくは定まった時間遅れ量を持たせながらローカル
送信用符号変調の同期タイミングとして使用され、再送
信された信号を受けてこれを符号同期をかけて復調する
基地受信器側の符号同期タイミングの基地や送信器側符
号同期タイミングに対するずれはそれぞれのシュードノ
イズに対して計測された基地局／ローカル局間距離が求
められる。
する２つ又はそれ以上の巡環符号を使用する。距離が測
定されるローカル送受信器においては、符号同期をかけ
て復調され、かつ復調時に使用する同期タイミングは同
時もしくは定まった時間遅れ量を持たせながらローカル
送信用符号変調の同期タイミングとして使用され、再送
信された信号を受けてこれを符号同期をかけて復調する
基地受信器側の符号同期タイミングの基地や送信器側符
号同期タイミングに対するずれはそれぞれのシュードノ
イズに対して計測された基地局／ローカル局間距離が求
められる。
［従来の技術］ 拡散スペクトル距離測定システムは、従来より、航空
航法などの分野において一般的に採用されているが、大
別して直接拡散方式と周波数ホッピング方式に分けられ
る。周波数ホッピング方式については、測定分解能など
に不十分な面があるため、直接拡散方式が主として用い
られている。この方式も更に単式と複式に分類できる。
このうち精度面で実用的なものは複式である。
航法などの分野において一般的に採用されているが、大
別して直接拡散方式と周波数ホッピング方式に分けられ
る。周波数ホッピング方式については、測定分解能など
に不十分な面があるため、直接拡散方式が主として用い
られている。この方式も更に単式と複式に分類できる。
このうち精度面で実用的なものは複式である。
従来はシュードノイズ（PN）発生器で単一の符号系列
を生成して用いてきたが、仮に20MHzのチップレート即
ち符号速度で、100kmの範囲にあるローカル局の位置を
測定する場合、従来のシステムであれば、 という長大なビット長を有する巡環符号系列を用いねば
ならず、この符号に対して同期を確実にとるには極めて
高度な技術的手段を用いる必要があり、経済的にも問題
が多い。
を生成して用いてきたが、仮に20MHzのチップレート即
ち符号速度で、100kmの範囲にあるローカル局の位置を
測定する場合、従来のシステムであれば、 という長大なビット長を有する巡環符号系列を用いねば
ならず、この符号に対して同期を確実にとるには極めて
高度な技術的手段を用いる必要があり、経済的にも問題
が多い。
［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、直接拡散スペクトラム方式に基づく距離測
定方法において、長距離レンジ高分解能化には不可避的
とされてきたビット数の大きな巡環符号の使用にとって
換わる新規な方式を提供するものである。
定方法において、長距離レンジ高分解能化には不可避的
とされてきたビット数の大きな巡環符号の使用にとって
換わる新規な方式を提供するものである。
［問題点を解決するための手段］ この目的を達成するため本発明は符号コード変調にノ
ギスなど従来の測長器に用いられているバーニアの原理
を採用したものである。
ギスなど従来の測長器に用いられているバーニアの原理
を採用したものである。
［作用］ 一般に巡環符号系列を用いた距離測定は第１図に示す
ように車輪の回転長で距離を測定するのに類似してい
る。第１図は（イ）のスタート例から目盛付の車輪が
（ロ）の状態に非すべり回転移動した場合である。この
場合、１回転以上回転移動するシステムでは結果の目盛
を見ただけではスタート点からの距離を断定できない。
これを時計にあてはめれば、時，分，秒はわかるが、日
付は回転数を知らねばならないことに対応する。すなわ
ち、この場合、車輪の１回転は丁度巡環符号の１周期に
相当する。従って、長距離の距離測定をカバーするため
には、長周期の符号系列に相当する大きな径の車輪を用
いる必要が生じる訳である。符号変調に用いる符号系列
を尺度として利用する場合には、上記車輪に表示された
２とか３という数字は符号に直接対応している訳ではな
く、符号との同期をチェックして位置を推定するやり方
であるので、その推定作業が長周期の符号については極
めて困難となる傾向にある。
ように車輪の回転長で距離を測定するのに類似してい
る。第１図は（イ）のスタート例から目盛付の車輪が
（ロ）の状態に非すべり回転移動した場合である。この
場合、１回転以上回転移動するシステムでは結果の目盛
を見ただけではスタート点からの距離を断定できない。
これを時計にあてはめれば、時，分，秒はわかるが、日
付は回転数を知らねばならないことに対応する。すなわ
ち、この場合、車輪の１回転は丁度巡環符号の１周期に
相当する。従って、長距離の距離測定をカバーするため
には、長周期の符号系列に相当する大きな径の車輪を用
いる必要が生じる訳である。符号変調に用いる符号系列
を尺度として利用する場合には、上記車輪に表示された
２とか３という数字は符号に直接対応している訳ではな
く、符号との同期をチェックして位置を推定するやり方
であるので、その推定作業が長周期の符号については極
めて困難となる傾向にある。
［実施例］ これに対して、本発明の原理は第２図に示されるよう
に丁度直径の異なる２つの車輪10,12を同時に非すべり
回転移動しながらその両方の目盛の関係を用いて距離を
算出することに比類できる。ここで、第２図のそれぞれ
の車輪10,12は単独には第１図のものと同様であるが、
軸14は車輪10,12をそれぞれ自由に回転可能に装着する
ものとする。車輪10,12の径が異なっているために、同
一移動距離ｌだけ回転して、車輪12が１回転したとして
も第１の車輪のスタート位置は（ロ）でずれることにな
る。このずれは、車輪間の径寸法関係に従う。
に丁度直径の異なる２つの車輪10,12を同時に非すべり
回転移動しながらその両方の目盛の関係を用いて距離を
算出することに比類できる。ここで、第２図のそれぞれ
の車輪10,12は単独には第１図のものと同様であるが、
軸14は車輪10,12をそれぞれ自由に回転可能に装着する
ものとする。車輪10,12の径が異なっているために、同
一移動距離ｌだけ回転して、車輪12が１回転したとして
も第１の車輪のスタート位置は（ロ）でずれることにな
る。このずれは、車輪間の径寸法関係に従う。
この原理は本発明に従って第３図の典型的なDS−SS距
離測定方式に適用されうる。第３図は従来周知の複式測
距システムのブロック図であり、搬送波発振器20からの
キャリアは平衡変調器22において、シュードノイズ（P
N）発生器24からのシュードノイズで変調され周波数F1
として送信器26からアンテナ28を介して送出される。ロ
ーカル側即ち受信側においては、アンテナ30、無線周波
数増幅器32、F1対F2周波数変換器34、送信器36により、
符号を不変に保ったまま別の中心周波数F2の信号に変換
されて再送信され、基地側即ち送信側アンテナ28に往復
の信号伝搬径路長に対応する遅延を伴って戻って来る。
送信側の受信段は無線周波増幅波38、平衡ミキサ40、シ
ュードノイズ（PN）発生器42、同期検出器44、距離計数
器46よりなり、送受信信号間の符号遅延のビット数を計
数することによって送信側及び受信側即ち距離が測定さ
れるサイト間の距離を定める。
離測定方式に適用されうる。第３図は従来周知の複式測
距システムのブロック図であり、搬送波発振器20からの
キャリアは平衡変調器22において、シュードノイズ（P
N）発生器24からのシュードノイズで変調され周波数F1
として送信器26からアンテナ28を介して送出される。ロ
ーカル側即ち受信側においては、アンテナ30、無線周波
数増幅器32、F1対F2周波数変換器34、送信器36により、
符号を不変に保ったまま別の中心周波数F2の信号に変換
されて再送信され、基地側即ち送信側アンテナ28に往復
の信号伝搬径路長に対応する遅延を伴って戻って来る。
送信側の受信段は無線周波増幅波38、平衡ミキサ40、シ
ュードノイズ（PN）発生器42、同期検出器44、距離計数
器46よりなり、送受信信号間の符号遅延のビット数を計
数することによって送信側及び受信側即ち距離が測定さ
れるサイト間の距離を定める。
第４図は第３図に示す複式測距方式に上述した本発明
の原理を適用することを説明するための図である。第４
（ａ）図は基地側送信信号を示し、符号系列１及び２に
はそれぞれ基準となる点（同期パルス）が決められてお
り、これは符号化シーケンスを識別するものとして、こ
の点を通過する度にパルスが出るものとして表される。
系列１及び２はそれぞれチップタイムTC1,TC2,ビット数
はＮであるものとする。系列1,2の巡環周期に差がある
ため、図のように同期パルスは徐々にずれる。第４
（ｂ）図はローカル側の符号系列１及び２の応答を示
し、それぞれの系列は伝搬遅延TDを受ける。第４（ｃ）
図は再度基地局に戻ってきた系列１及び２の受信応答を
示し、ここでτ1,τ２は出力同期パルス直後に観測され
る入力同期パルスまでの時間である。第４図（ｃ）図の
符号は当然ながら２×TDの時間遅延しており、この遅れ
を直接測定することは第１図の単一車輪による測定に該
当するので、本発明では系列を２種類持っているので、
それぞれの見掛け上の遅れ時間τ1,τ２を計測する。TD
が充分に小さい時に、両系列についてのτ1,τ２は実質
的に等しく、原理的には上述した単一車輪による測定と
同一となるが、TDが増大するにつれてい系列1,2につい
てのτ1,τ２の差が生じてくる。
の原理を適用することを説明するための図である。第４
（ａ）図は基地側送信信号を示し、符号系列１及び２に
はそれぞれ基準となる点（同期パルス）が決められてお
り、これは符号化シーケンスを識別するものとして、こ
の点を通過する度にパルスが出るものとして表される。
系列１及び２はそれぞれチップタイムTC1,TC2,ビット数
はＮであるものとする。系列1,2の巡環周期に差がある
ため、図のように同期パルスは徐々にずれる。第４
（ｂ）図はローカル側の符号系列１及び２の応答を示
し、それぞれの系列は伝搬遅延TDを受ける。第４（ｃ）
図は再度基地局に戻ってきた系列１及び２の受信応答を
示し、ここでτ1,τ２は出力同期パルス直後に観測され
る入力同期パルスまでの時間である。第４図（ｃ）図の
符号は当然ながら２×TDの時間遅延しており、この遅れ
を直接測定することは第１図の単一車輪による測定に該
当するので、本発明では系列を２種類持っているので、
それぞれの見掛け上の遅れ時間τ1,τ２を計測する。TD
が充分に小さい時に、両系列についてのτ1,τ２は実質
的に等しく、原理的には上述した単一車輪による測定と
同一となるが、TDが増大するにつれてい系列1,2につい
てのτ1,τ２の差が生じてくる。
第５図は、系列１及び２のチップレートが16/15の関
係（TC2/TC1＝16/15）にある場合にτ1,τ２から距離を
算出する態様を示す。第５図の数値はTC1で換算したビ
ットシフト量Ｍを示し、距離ＬはMTC1×Ｃで表される。
ここで、Ｃは光速即ち電波速度を表す。
係（TC2/TC1＝16/15）にある場合にτ1,τ２から距離を
算出する態様を示す。第５図の数値はTC1で換算したビ
ットシフト量Ｍを示し、距離ＬはMTC1×Ｃで表される。
ここで、Ｃは光速即ち電波速度を表す。
第５図の場合に、符号長を便宜上15ビットと比較的少
なく選択して示したが、これでも15×16＝240の位置判
別能力がある。実際例として、チップレート1/TC1＝20M
Hzとし、TC2/TC1＝255/254に関係ある２種の符号を使っ
た場合の例では、 チップ時間TC1＝1/20×106＝50×10-9sec 距離分解能ρ＝50×10-9×３×108/2＝7.5m/Bit 距離測定レンジＲ＝255×254×7.5≒486km となる。
なく選択して示したが、これでも15×16＝240の位置判
別能力がある。実際例として、チップレート1/TC1＝20M
Hzとし、TC2/TC1＝255/254に関係ある２種の符号を使っ
た場合の例では、 チップ時間TC1＝1/20×106＝50×10-9sec 距離分解能ρ＝50×10-9×３×108/2＝7.5m/Bit 距離測定レンジＲ＝255×254×7.5≒486km となる。
第６図は本発明の一実施例を説明するための図であ
り、アンテナ50を有する基地局側52とアンテナ54を有す
るローカル局側56とを示す。基地局52の拡散スペクトル
送信器58は例えば第４（ａ）図のチップタイムTC1,TC2
のような符号巡環周期の異なる２種のシュードノイズ発
生器を持ち、これら符号を用いてキャリアを符号変調し
て送信する。
り、アンテナ50を有する基地局側52とアンテナ54を有す
るローカル局側56とを示す。基地局52の拡散スペクトル
送信器58は例えば第４（ａ）図のチップタイムTC1,TC2
のような符号巡環周期の異なる２種のシュードノイズ発
生器を持ち、これら符号を用いてキャリアを符号変調し
て送信する。
第７図はこのような拡散スペクトラム送信器58の１つ
の構成の例である。クロック制御器60は２つの疑似雑音
発生器62,64にそれぞれ第１及び第２のクロックCLK1,CL
K2を供給して、シュードノイズPN1,PN2を発生させる。
これらシュードノイズは論理ゲート回路66を介してミキ
サ（２）68において搬送波と混合され、更にミキサ
（１）70において入力信号（TX入力）と混合され、次い
で増幅器72を介してアンテナ50から送出される。この構
成において、上記のシュードノイズPN1,PN2は、例えば
上述したように、チップレート1/TC1＝20MHz,TC2/TC1＝
255/254の関係に選択されてもよい。
の構成の例である。クロック制御器60は２つの疑似雑音
発生器62,64にそれぞれ第１及び第２のクロックCLK1,CL
K2を供給して、シュードノイズPN1,PN2を発生させる。
これらシュードノイズは論理ゲート回路66を介してミキ
サ（２）68において搬送波と混合され、更にミキサ
（１）70において入力信号（TX入力）と混合され、次い
で増幅器72を介してアンテナ50から送出される。この構
成において、上記のシュードノイズPN1,PN2は、例えば
上述したように、チップレート1/TC1＝20MHz,TC2/TC1＝
255/254の関係に選択されてもよい。
ローカル局56の拡散スペクトラム受信器74はアンテナ
54で受けた拡散スペクトラム送信器58からの符号変調信
号を受ける。この受信器74は情報チャンネルをRX出力と
して出力でき、かつ受信信号に符号同期をかけて復調す
る。ローカル局56の拡散スペクトル送信器76において
は、復調時に使用する同期タイミングを同時もしくは定
まった時間遅れ量をもたせながらローカル装身用符号変
調の同期タイミングとして用いる。ローカル局56のアン
テナ54から再送信され、基地局52のアンテナで受信さ
れ、この拡散スペクトル受信器78は更に符号同期をかけ
て復調する。この場合、受信信号には２種のシュードノ
イズが含まれているが、その復調は容易である。即ち、
送信時のシュードノイズを用いた２つの符号変調器（周
知の相関器）に対し同時に受信信号を加えれば、夫々符
号同期がとられて復調されるので、その出力を合成すれ
ばよい。距離測定システム80は基地局より送信する際に
用いた符号同期タイミングと逆に基地受信器で用いてい
る符号同期タイミングのずれをそれぞれのシュードノイ
ズに対して上述したτ1,τ２として計測しその値を基に
基地局に対するローカル局の距離を算定し、これを距離
データとして出力する。
54で受けた拡散スペクトラム送信器58からの符号変調信
号を受ける。この受信器74は情報チャンネルをRX出力と
して出力でき、かつ受信信号に符号同期をかけて復調す
る。ローカル局56の拡散スペクトル送信器76において
は、復調時に使用する同期タイミングを同時もしくは定
まった時間遅れ量をもたせながらローカル装身用符号変
調の同期タイミングとして用いる。ローカル局56のアン
テナ54から再送信され、基地局52のアンテナで受信さ
れ、この拡散スペクトル受信器78は更に符号同期をかけ
て復調する。この場合、受信信号には２種のシュードノ
イズが含まれているが、その復調は容易である。即ち、
送信時のシュードノイズを用いた２つの符号変調器（周
知の相関器）に対し同時に受信信号を加えれば、夫々符
号同期がとられて復調されるので、その出力を合成すれ
ばよい。距離測定システム80は基地局より送信する際に
用いた符号同期タイミングと逆に基地受信器で用いてい
る符号同期タイミングのずれをそれぞれのシュードノイ
ズに対して上述したτ1,τ２として計測しその値を基に
基地局に対するローカル局の距離を算定し、これを距離
データとして出力する。
［発明の効果］ 従って、本発明をもってすれば、長距離レンジの測定
が効果的になしうることが可能となる。また、少なくと
も１個のADF（自動方向探査装置）を併用して電波源方
位を同時に計測すれば、ローカル局の２次元もしくは３
次元空間中の位置を計測することが可能となる。更に、
モニタ送受信器を空間的に離れた地点に１個以上設置
し、そのうち少なくとも１個は基地送信器の出力とロー
カル送信器の出力に対して別個に符号同期をとり、それ
らの結果と場合によっては距離データを総合して基地局
とローカル局の42次元もしくは３次元的な相対位置を算
出するシステムを与えることもできる。
が効果的になしうることが可能となる。また、少なくと
も１個のADF（自動方向探査装置）を併用して電波源方
位を同時に計測すれば、ローカル局の２次元もしくは３
次元空間中の位置を計測することが可能となる。更に、
モニタ送受信器を空間的に離れた地点に１個以上設置
し、そのうち少なくとも１個は基地送信器の出力とロー
カル送信器の出力に対して別個に符号同期をとり、それ
らの結果と場合によっては距離データを総合して基地局
とローカル局の42次元もしくは３次元的な相対位置を算
出するシステムを与えることもできる。
更に、本発明に従って構成された２つ以上のシステム
に単一のローカル総受信器が同時に関与し、２つ以上あ
る基地局それぞれからの距離を測定してそのローカル送
受信器の位置を固定するシステムも構成することが可能
である。
に単一のローカル総受信器が同時に関与し、２つ以上あ
る基地局それぞれからの距離を測定してそのローカル送
受信器の位置を固定するシステムも構成することが可能
である。
更にまた、空間的配置のわかっている２つ以上のロー
カル局に対し同一の基地局より別個に交信を行い、基地
局の測位を行うシステムも構成可能となる。
カル局に対し同一の基地局より別個に交信を行い、基地
局の測位を行うシステムも構成可能となる。
第１図及び第２図は本発明の動作を説明するための図、
第３図は本発明を適用する従来構成の直接拡散測距シス
テムの構成図、第４図及び第５図は本発明の測定方式の
原理を説明するための図、第６図は本発明の一般的な構
成を示す図、第７図は第６図の一部に使用できる回路を
示す図である。 図で、58は拡散スペクトル送信器、74は拡散スペクトル
受信機、76は拡散スペクトル送信器、78は拡散スペクト
ル受信器、80は距離測定システムを示す。
第３図は本発明を適用する従来構成の直接拡散測距シス
テムの構成図、第４図及び第５図は本発明の測定方式の
原理を説明するための図、第６図は本発明の一般的な構
成を示す図、第７図は第６図の一部に使用できる回路を
示す図である。 図で、58は拡散スペクトル送信器、74は拡散スペクトル
受信機、76は拡散スペクトル送信器、78は拡散スペクト
ル受信器、80は距離測定システムを示す。
Claims (1)
- 【請求項１】符号巡環周期の異なる２種以上のシュード
ノイズによりキャリアを符号変調して得られた送信信号
を送出する第１の拡散スペクトル送信器と、第１の拡散
スペクトル受信器と、第１の拡散スペクトル送信器の送
信信号及び第１の拡散スペクトル受信器の受信信号に夫
々対応する符号同期タイミング信号が入力される距離測
定器と、を有する基地局と、 上記送信信号を受信し、得られた受信信号に符号同期を
かけて復調して復調信号を出力する第２の拡散スペクト
ル受信器と、上記復調時の符号同期タイミング信号に基
づいて上記復調信号を符号変調して再送信信号を出力す
る第２の拡散スペクトル送信器と、を有するローカル局
と、を備え、 前記基地局は上記再送信信号を受信して第１の拡散スペ
クトル受信器により得られた受信信号に符号同期をかけ
て復調すると共に前記距離測定器により前記符号同期タ
イミング信号のずれ量から基地局に対するローカル局の
距離を測定するように構成したことを特徴とする拡散ス
ペクトル距離測定方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62178542A JP2640468B2 (ja) | 1987-07-17 | 1987-07-17 | 拡散スペクトル距離測定方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62178542A JP2640468B2 (ja) | 1987-07-17 | 1987-07-17 | 拡散スペクトル距離測定方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6423184A JPS6423184A (en) | 1989-01-25 |
| JP2640468B2 true JP2640468B2 (ja) | 1997-08-13 |
Family
ID=16050300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62178542A Expired - Lifetime JP2640468B2 (ja) | 1987-07-17 | 1987-07-17 | 拡散スペクトル距離測定方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2640468B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04363687A (ja) * | 1991-06-10 | 1992-12-16 | Kenwood Corp | 測距方式 |
| US10359503B2 (en) | 2015-02-03 | 2019-07-23 | Nec Corporation | Position estimation apparatus, position estimation system, position estimation method and recording medium for position estimation |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5735776A (en) * | 1980-08-13 | 1982-02-26 | Nec Corp | Coded pulse communication system |
| US4529179A (en) * | 1983-07-28 | 1985-07-16 | Perfection Spring & Stamping Corp. | Internal nut for adjusting the tension of a coil spring |
-
1987
- 1987-07-17 JP JP62178542A patent/JP2640468B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6423184A (en) | 1989-01-25 |
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