JP2810359B2

JP2810359B2 - スペクトラム拡散通信方式

Info

Publication number: JP2810359B2
Application number: JP3976797A
Authority: JP
Inventors: 修作福元
Original assignee: 株式会社ワイ・アール・ピー移動通信基盤技術研究所
Priority date: 1996-03-28
Filing date: 1997-02-10
Publication date: 1998-10-15
Anticipated expiration: 2017-02-10
Also published as: JPH09321661A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スペクトラム拡散
通信方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】スペクトラム拡散（Spread Spectrum：
以下、「ＳＳ」とも記載する）変調方式は、送出される
情報を伝送するのに最低限必要な帯域よりもずっと広い
帯域を用いて情報を伝送する変調方式である。送信側で
は、１次変調（情報変調）した信号を更に拡散符号を用
いて２次変調（ＳＳ変調）して情報伝送速度よりも大幅
に広帯域化された（スペクトラム拡散された）信号とし
て送信し、受信側では一度狭帯域化（逆拡散）してから
元の情報を復調する（詳しくは、「スペクトラム拡散通
信システム」、横山光雄著、科学技術出版社、等を参照
されたい。）。

【０００３】従来のＳＳ変復調方式のうち最も一般的な
ＳＩＫ（Sequence Inversion Keying）方式の基本構成
を図１０に示す。送信側において、入力データａ（ｔ）
は、情報変調手段６１において１次変調され、１次変調
信号ｂ（ｔ）とされる。なお、この１次変調は、通常Ｐ
ＳＫ（Phase Shift Keying）などにより行われる。次い
で、前記１次変調信号ｂ（ｔ）は拡散変調手段６２に供
給され、該拡散変調手段６２において、拡散符号生成手
段６３により生成された拡散符号ｃ（ｔ）と乗算され、
ＳＳ変調される。拡散変調手段６２から出力される帯域
の広げられた２次変調信号ｓ（ｔ）は送信アンテナ６４
から送信される。

【０００４】受信機側において、受信アンテナ６５で受
信された信号ｓ（ｔ）は、拡散復調手段６７に入力され
る。該入力された受信信号ｓ（ｔ）は、拡散復調手段６
７において、拡散符号生成手段６６により生成された拡
散符号ｃ（ｔ）（これは送信側における前記拡散符号生
成手段６３において生成される拡散符号と同一の符号で
ある）と乗算されて、ＳＳ復調（逆拡散）される。この
結果、該拡散復調手段６７から前記１次変調信号と同一
の１次復調信号ｂ（ｔ）が出力される。この１次復調信
号ｂ（ｔ）は、情報復調手段６８において元の入力デー
タａ（ｔ）に復調される。

【０００５】このように、ＳＳ変調方式においては伝送
信号を広帯域に拡散して伝送しているために、搬送波の
近傍に干渉波が存在しており、通常の狭帯域伝送の場合
には元の信号を復元することができないような場合であ
っても、伝送信号が全て失われることはなく、元の信号
を復元することが可能となる。しかしながら、帯域制限
のある伝送路においては、従来のＳＩＫ方式ではデータ
の高速化に伴い処理利得が低下し、上述したＳＳ方式の
メリットが生かせなくなるという問題がある。

【０００６】そこで、周波数の利用効率を向上させるこ
とができるＳＳ通信方式として、０シフトで互いに直交
するＮ個の拡散符号系列を利用し、該Ｎ個の拡散系列か
らｒ個の拡散系列を並列に組合せて多値信号として送信
し、受信側においてＮ個の拡散系列復調器の出力から送
信系列に対応する信号を復元する方式が提案されている
（朱近康、佐々木重信、丸林元、「並列組合せＳＳ
通信方式の提案」電子情報通信学会論文誌、B-II、Vol,
J 74-B-II、No.5、P.207-214 (1991-5)）。このよう
にＮ個の拡散系列の中から少ない数の拡散系列を並列に
組み合わせて送信することにより大量のデータを伝送で
きるようになり、また、処理利得に対する周波数利用効
率を高くすることができるというものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この提
案されている方式は、送信局および受信局においてそれ
ぞれＮ個の拡散系列を用意しなければならないこと、お
よび、受信局にＮ個の拡散系列それぞれに対応したＮ個
の相関検出手段を設けることが必要となり、要求される
ハードウエア量が大きなものとなってしまうという問題
点があった。また、近年のマルチメディア技術の進展に
伴い、伝送すべきデータの種類に応じて、異なる伝送速
度で通信を行ういわゆるマルチレート伝送の必要性が大
きくなってきている。

【０００８】そこで本発明は、このような従来の問題点
を解決するためになされたもので、多くのハードウェア
を必要とすることなく、占有帯域幅あたりの情報速度を
向上させることを目的としている。また、ハードウエア
の大きな変更を行うことなく、伝送レートを可変とする
ことのできるスペクトラム拡散通信方式を提供すること
を目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のスペクトラム拡散通信方式は、複数のスペ
クトラム拡散信号を伝送路を介して送受信するスペクト
ラム拡散通信方式であって、送信側においては、同一の
拡散符号から生成される互いに同期し且つ互いに位相が
異なるｎ個（ｎは２以上の整数）のスペクトラム拡散信
号の中からｒ個（ｒは１≦ｒ＜ｎの整数）のスペクトラ
ム拡散信号を選択し、その各々を＋１あるいは−１で変
調して、それらを加算することにより得られる２^ｒ×_ｎ
Ｃ_ｒ通りの複合スペクトラム拡散信号を、入力情報デー
タを所定のビット数毎に区切って得られるビットパター
ンに割り当てて送信し、受信側においては、受信した前
記複合スペクトラム拡散信号と前記拡散符号との相関出
力におけるピーク位置および極性のパターンに基づいて
当該情報データを復調することを特徴とするスペクトラ
ム拡散通信方式スペクトラム拡散通信方式である。ま
た、前記送信側において得られる２^ｒ×_ｎＣ_ｒ通りの複
合スペクトラム拡散信号のうちの一部はフレーム同期用
データに割り当てられているものである。さらに、前記
同一の拡散符号から生成される互いに同期し且つ互いに
位相が異なるスペクトラム拡散信号の数ｎおよび前記選
択されるスペクトラム拡散信号の数ｒは、送信すべきデ
ータの種類や伝送路の状況等に応じて変更可能とされて
いるものである。

【００１０】さらにまた、本発明の他のスペクトラム拡
散通信方式は、複数のスペクトラム拡散信号を伝送路を
介して送受信するスペクトラム拡散通信方式であって、
送信側においては、同一の拡散符号から生成される互い
に同期し且つ互いに位相が異なるｎ個（ｎは２以上の整
数）のスペクトラム拡散信号の中からｒ個（ｒは１＜ｒ
＜ｎの整数）のスペクトラム拡散信号を選択してそれら
を加算することにより得られる_ｎＣ_ｒ通りの複合スペク
トラム拡散信号を、入力情報データを所定のビット数毎
に区切って得られるビットパターンおよびフレーム同期
用データに割り当てて送信し、受信側においては、受信
した前記複合スペクトラム拡散信号と前記拡散符号との
相関出力におけるピーク位置のパターンに基づいて当該
情報データを復調するようになされているものである。

【００１１】さらにまた、前記複合スペクトラム拡散信
号が、同一の拡散符号から生成される互いに同期し且つ
位相が異なる５個のスペクトラム拡散信号の中から２個
のスペクトラム拡散信号を選択しそれらを加算すること
により得られる信号とされており、前記入力情報データ
が３ビット毎に区切られているものである。

【００１２】さらにまた、前記同一の拡散符号から生成
される互いに同期し且つ位相が異なる５個のスペクトラ
ム拡散信号は、それらの間の位相差が前記拡散符号の周
期の５分の１とされているものであり、前記５個のスペ
クトラム拡散信号を位相のシフト量順にＳ０〜Ｓ４とす
るとき、前記フレーム同期用データとして前記スペクト
ラム拡散信号Ｓ０とＳ１とが加算された第１のフレーム
同期用データと前記スペクトラム拡散信号Ｓ３とＳ４と
が加算された第２のフレーム同期用データとが使用さ
れ、前記第２のフレーム同期用データに引き続いて前記
第１のフレーム同期用データが送信されるようになされ
ており、その他の８通りの組み合わせが前記３ビット毎
に区切られた情報データの伝送用に割り当てられている
ものである。

【００１３】同一拡散符号をシフトすることにより得ら
れる、互いに同期しかつ互いに位相が異なるｎ種類の拡
散符号により変調されたｎ種類の拡散信号の集合を利用
し、入力情報データを数ビット毎に区切って得られたビ
ットパターンに従って、該ｎ個の拡散信号の中からｒ個
の拡散信号を選択し、その各々を＋１あるいは−１で変
調して、それらを加算して得られる複合スペクトラム拡
散信号を送信し、受信側では拡散復調出力におけるピー
クの位置関係および極性から元の情報データを復調する
ようにしているため、ｎ種類の０シフトで互いに直交す
る拡散符号系列を使用する場合に比べて、必要とされる
ハードウエア量が少なくすむ。また、ただ単に、複数の
チャンネルを用いて並列に伝送する場合に比べて、伝送
速度を向上させることができる。さらに、前記入力情報
データのビットパターンとそれに割り当てる前記複合ス
ペクトラム拡散信号との対応を変更することにより、容
易に異なる伝送速度で信号を伝送することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明のスペクトラム拡散通信方
式の実施の形態の構成について説明する前に、まず、本
発明において使用されるスペクトラム拡散信号について
説明する。図２は、本発明において使用されるｎ個のス
ペクトラム拡散信号Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２・・・Ｓｎ−１の
一例を示す図である。ここで、各スペクトラム拡散信号
は対応する拡散符号により搬送波を変調した信号であ
る。図示するように、各スペクトラム拡散信号Ｓ１〜Ｓ
ｎ−１は、基本となる拡散符号をそれぞれ異なる量だけ
シフトすることにより得られる符号であり、基本となる
拡散符号と同期し、かつ、互いに位相が異なっている。
すなわち、この例においては、周期長ｎτの拡散符号を
変調することにより得られるスペクトラム拡散信号をＳ
０とし、それに対し位相をτだけシフトした拡散符号に
よるスペクトラム拡散信号をＳ１、２τだけシフトした
ものをＳ２、以下同様にｉτだけシフトしたものをＳ
ｉ、（ｎ−１）τだけシフトしたものをスペクトラム拡
散信号Ｓｎ−１としている。

【００１５】なお、図２に示した例においては、基本と
なる拡散符号の位相を一定量τずつシフトすることによ
り各スペクトラム拡散信号Ｓ１〜Ｓｎ−１を生成してい
るが、これに限られることはなく、各スペクトラム拡散
信号Ｓ１〜Ｓｎ−１は基本となる拡散符号に対してそれ
ぞれ異なる量だけシフトされているものであればよい。

【００１６】図３は、基本となる拡散符号としてシフト
直交符号を用いた場合の各拡散符号各々の自己相関を示
す図である。この図に示すように、各拡散符号の自己相
関の値は、位相が一致したときには最大となり、一致し
ないときには０となる。前述したように各拡散信号Ｓ０
〜Ｓｎ−１は当該拡散符号により搬送波を変調した信号
であるから、各拡散信号Ｓ０〜Ｓｎ−１を復調して、当
該拡散符号との相関をとった場合においても、図３と同
様の自己相関出力を得ることができる。

【００１７】図４は、前述した拡散信号Ｓ０〜Ｓｎ−１
から２つの拡散信号ＳｋとＳｋ’とを選択し、各々に＋
１，−１の極性をもたせ、それらを加算した拡散信号Ｓ
ｋ−Ｓｋ’と、拡散信号Ｓ０に対応する基本となる拡散
符号との相関出力を示す図である。前述したように、Ｓ
ｋはＳ０をｋτだけ位相シフトした符号であるため、Ｓ
ｋはＳ０に対しｋτの位相差を有する位置で相関の値が
最大となる。また、同様にして、−Ｓｋ’はＳ０に対し
ｋ’τの位相差を有する位置において相関の値が負の方
向に最大となる。したがって、図４に示すような出力が
得られる。

【００１８】そこで、本発明においては、送信側は、入
力情報データに従って、前記スペクトラム拡散信号Ｓ０
〜Ｓｎ−１のうちのｒ個（例えば２個）の拡散信号Ｓｋ
とＳｋ’を選択し、各々＋１あるいは−１で変調して
（この例では、Ｓｋを＋１、Ｓ’ｋを−１で変調）、そ
れらを加算した複合スペクトラム拡散信号Ｓｋ−Ｓｋ’
により形成されたフレームを送信する。受信側では、こ
の複合スペクトラム拡散信号と前記スペクトラム拡散信
号Ｓ０との相関をとる。図４に示したように、その相関
出力はＳＳ信号Ｓ０とＳＳ信号Ｓｋとの位相差ｋτおよ
びＳＳ信号Ｓ０とＳＳ信号−Ｓｋ’との位相差ｋ’τに
各々対応する位置で絶対値が最大となる。このフレーム
内における相関出力のピークの位置と極性を判定するこ
とにより、もとの情報データを復調することが可能とな
る。

【００１９】なお、このような本発明のスペクトラム拡
散通信方式を実現するためには、受信側に対して各フレ
ームの開始位置を知らせることが必要となる。このため
に、本発明においては、送信側で通常の情報データによ
るフレームでは出現しないパターンを同期用に割り当
て、数フレーム毎にこの同期用フレームを挿入して送信
することにより、受信側でフレーム同期をとるようにし
ている。

【００２０】ここで、このような本発明によるスペクト
ラム拡散通信方式と、従来のＳＩＫ方式によるＳＳ通信
方式の帯域当たりの伝送速度を比較する。スペクトラム
拡散に用いる拡散符号の長さをＮ、チップ周期をＴｃと
すると、ＳＩＫ方式では、拡散符号長当たり１ビット伝
送することができる。すなわち、その情報伝送速度は、Ｖ０＝１／（Ｎ・Ｔｃ）・・・（１）となる。また、ｒ個の異なる拡散符号を用いて単純に並
列に送信するものとすると、その場合の情報伝送速度Ｖ
０’は、前記（１）式のｒ倍となり、Ｖ０’＝ｒ／（Ｎ・Ｔｃ）・・・（２）となる。

【００２１】一方、本発明のスペクトラム拡散通信方式
のように、ｎ個のスペクトラム拡散信号の中からｒ個を
選択し、その各々を＋１あるいは−１で変調して、それ
らを加算することにより１フレームを構成し送信するも
のとすれば、１フレームの複合スペクトラム拡散信号と
して２^r×_nＣ_r通り存在するため、その１フレーム長当
たりの情報伝送量Ｉｒは、Ｉｒ＝ｒ＋ｌｏｇ₂（_nＣ_r）・・・（３）となる。したがって、情報伝送速度Ｖｒは、Ｖｒ＝Ｉｒ／（Ｎ・Ｔｃ）・・・（４）となる。

【００２２】上記式（２）および式（４）より、本発明
による通信方式と従来のＳＩＫの単純並列方式との帯域
当たりの情報伝送速度の比Ｖｒ／Ｖ０’は、Ｖｒ／Ｖ０’＝１＋ｌｏｇ₂（_nＣ_r）／ｒ・・・（５）となり、従来方式よりも大きな伝送速度でデータを送信
することが可能となる。

【００２３】以下、本発明のスペクトラム拡散通信方式
の第１の実施の形態について説明する。図１は、本発明
のスペクトラム拡散通信方式の第１の実施の形態の構成
を示す図であり、図１（ａ）は送信側の構成を示すブロ
ック図、図１（ｂ）は受信側の構成を示すブロック図で
ある。

【００２４】図１（ａ）において、１０は前述した複合
スペクトラム拡散信号を送信する送信部であり、１１は
基本となる拡散符号を生成する拡散符号発生器、１４は
クロック発生器、１ｂ１〜１ｂｎ−１は前記拡散符号発
生器１１において生成された基本となる拡散符号をシフ
トさせるためのそれぞれ異なる遅延時間量を有する遅延
手段である。また、１ａ０〜１ａｎ−１は第１〜第ｎの
乗算器であり、第１の乗算器１ａ０には前記拡散符号発
生器１１で生成された拡散符号が供給され、第２〜第ｎ
の乗算器１ａ１〜１ａｎ−１にはそれぞれ上記遅延手段
１ｂ１〜１ｂｎ−１により位相シフトされた拡散符号が
供給されている。

【００２５】また、１２は搬送波を発生する発振器であ
り、該発振器１２の出力は各乗算器１ａ０〜１ａｎ−１
に供給されている。各乗算器１ａ０〜１ａｎ−１におい
て、それぞれ入力される拡散符号と前記搬送波の乗算が
行われ、ｎ個のスペクトラム拡散信号Ｓ０〜Ｓｎ−１が
出力される。１５は前記各乗算器１ａ０〜１ａｎ−１の
出力が供給されるスペクトラム拡散信号選択および変調
手段、１３はスペクトラム拡散信号の選択および変調手
段の出力が入力される加算器である。また、１６は送信
情報データの入力端子、１７は１６から入力される送信
情報データを所定のビット数毎に区切って前記選択およ
び変調手段１５に入力する直並列変換器である。

【００２６】このように、送信部１０は、上記加算器１
３から、上記各乗算器１ａ０〜１ａｎ−１の出力、つま
り同一拡散符号によって生成される互いに同期し位相が
異なるｎ個のスペクトラム拡散信号Ｓ０〜Ｓｎ−１から
選択および変調したｒ個のスペクトラム拡散信号を加算
してなる複合スペクトラム拡散信号を出力可能な構成と
なっている。

【００２７】図１（ｂ）において、２０は複合スペクト
ラム拡散信号を受信する受信部であり、２１は上記複合
スペクトラム拡散信号とスペクトラム拡散信号Ｓ０との
相関をとる相関器、２２は該相関器２１の出力のパター
ンからフレーム同期点を検出するフレーム同期検出器、
２３は前記相関器２１からの相関出力と前記フレーム同
期検出器２２から出力されるフレーム同期信号により、
情報データを復調し出力するデータ復調器２３である。

【００２８】次に、これら送信部１０及び受信部２０の
動作について説明する。送信部１０において、前記拡散
符号発生器１１には、クロック発生器１４からクロック
信号が供給され、該拡散符号発生器１１はこのクロック
信号に基づき基本となる拡散符号を生成する。この拡散
符号は、第１の乗算器１ａ０にはそのまま供給され、第
２〜第ｎの乗算器１ａ０〜１ａｎ−１には、それぞれ遅
延手段１ｂ１〜１ｂｎ−１により所定量ずつシフトして
供給される。ここで、上記遅延手段１ｂ１〜１ｂｎ−１
の遅延時間量は、拡散符号長をＮ、１チップ時間をＴｃ
とすると、ｋＮＴｃ／ｎ（但し、ｋ＝１，２，…，ｎ−
１）で、相互に異なる値に設定されている。

【００２９】そして上記各乗算器１ａ０〜１ａｎ−１に
おいて、それぞれ対応する拡散符号と発振器１２から供
給される搬送波とが乗算され、同一拡散符号により生成
された、互いに同期し位相が異なるｎ個のスペクトラム
拡散信号Ｓ０〜Ｓｎ−１が出力される。上記乗算器１ａ
０〜１ａｎ−１の出力は、それぞれスペクトラム拡散信
号の選択および変調手段１５に供給される。

【００３０】スペクトラム拡散信号の選択および変調手
段１５は、前記直並列変換器１６からの送信すべき入力
データを所定のビット数毎に区切ったビットパターンに
従い、前記ｎ個のスペクトラム拡散信号のうちからｒ個
の拡散信号を選択し、各々＋１あるいは−１で変調を行
い、当該フレームにおいて送信すべきデータに割り当て
られた組合せに対応するｒ個のスペクトラム拡散信号
が、加算器１３に入力される。

【００３１】また、フレーム同期信号を送信するタイミ
ングにおいては、通常の情報データの送信では使用しな
い組み合わせパターンが選択され、フレーム同期信号に
対応するスペクトラム拡散信号が加算器１３に供給され
る。加算器１３に供給されたｒ個のスペクトラム拡散信
号は加算され、合成された複合スペクトラム拡散信号が
出力端子Ｏｕｔ１０より送信される。

【００３２】次に、受信部２０の動作について説明す
る。上記受信部２０の入力端子Ｉｎ２０から、受信され
た複合スペクトラム拡散信号が相関器２１に供給され
る。該相関器２１では、該複合スペクトラム拡散信号と
スペクトラム拡散信号Ｓ０との相関がとられ、その出力
はフレーム同期検出器２２及びデータ復調器２３に供給
される。そして、フレーム同期検出器２２は、送信側で
フレーム同期用として割り当てられ送信される複合スペ
クトラム拡散信号の、スペクトラム拡散信号Ｓ０との相
関出力パターンを検出しフレーム同期信号をデータ復調
器２３に供給する。そこで、該データ復調器２３はフレ
ーム同期信号を基準として拡散符号の１周期ＮＴｃ
（Ｎ：符号長，Ｔｃ：チップ時間）毎の時間を１フレー
ムとし、上記相関器２１の出力のピークの該フレーム上
での位置と極性を判定して元の情報データを復元し、出
力端子Ｏｕｔ２０から出力する。

【００３３】以上のように、同一拡散符号による、互い
に同期し位相が異なる複数のスペクトラム拡散信号を選
択し、それらを＋１あるいは−１で変調して加算し送信
することにより、従来の方式に比べ、帯域当たりの伝送
速度を向上させることが可能となる。また、１つの拡散
符号発生器と、（ｎ−１）個の遅延回路により必要とさ
れるｎ種類の拡散符号を生成することができるため、前
述した方式のようにｎ種類の拡散符号発生器を準備する
場合と比較して、必要とされるハードウエア量を少なく
することができる。

【００３４】また、上記式（４）に示したように、情報
伝送速度はｎおよびｒの関数であるため、送信すべきデ
ータの種類や伝搬路の状況等に応じて、伝送に使用する
拡散符号の数および選択され同時に送信される拡散符号
の数を可変とすることにより、当該送信データに対応し
た伝送速度で通信を行うことが可能となる。この変更
は、前記選択および変調部１５、前記データ復調部等に
おけるビットパターンとスペクトラム拡散信号との対応
関係を変更すること等により行うことができ、伝送速度
を変更するために格別のハードウエアを必要とせず、容
易に行うことができる。

【００３５】次に、本発明のスペクトラム拡散通信方式
を適用する場合における送信信号のフレーム構成例とそ
の復調方法について説明する。前述した図２のように、
各スペクトラム拡散信号における位相シフト量の差を一
定値τとし、５個のスペクトラム拡散信号の中から３個
を選択し、＋１あるいは−１で変調してそれらを加算し
て送信するものとすると、送信信号のフレーム長は５τ
となる。ここで、基準となるスペクトラム拡散信号をＳ
０（周期長５τ）とし、このスペクトラム拡散信号Ｓ０
に対して、遅延量がτ，２τ，３τ，４τのスペクトラ
ム拡散信号それぞれをＳ１〜Ｓ４とする。

【００３６】このときのスペクトラム拡散信号の組み合
わせの数は８０通りであり、これらの組み合わせの中か
らフレーム同期用データｆｄ１に複合スペクトラム拡散
信号Ｓ０＋Ｓ１＋Ｓ２、フレーム同期用データｆｄ２に
複合スペクトラム拡散信号Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ４を割り当て
るものとし、残りの組み合わせ７８通りに通常の情報デ
ータを割り当てるものとすると、実際に１フレームに割
り当てることの可能な情報ビット数は、６ビットとな
る。

【００３７】なお、フレーム同期用データｆｄ１および
ｆｄ２は、数フレーム毎に送信されるもので、これらを
送信するときには、ｆｄ２すなわちＳ２＋Ｓ３＋Ｓ４が
送信され、引き続いてｆｄ１すなわちＳ０＋Ｓ１＋Ｓ２
が送信されるものとする。図５の（ａ）は送信されるデ
ータの一例を示すもので、図示するように、複数の情報
フレーム毎に第２のフレーム同期用の複合ＳＳ信号（ｆ
ｄ２）Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ４および第１のフレーム同期用の
複合ＳＳ信号（ｆｄ１）Ｓ０＋Ｓ１＋Ｓ２が送信される
ものとする。

【００３８】図５の（ｂ）は、同図（ａ）のような送信
データが送信されたときにおける受信側の相関器２１か
ら出力される信号の波形を示す図であり、図示するよう
に、各フレームにおいて送信されるスペクトラム拡散信
号に対応する位置に相関出力のピークが検出される。同
図（ｃ）に示すのは、上記フレーム同期用の複合ＳＳ信
号Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ４とＳ０＋Ｓ１＋Ｓ２を受信したとき
の相関器２１の出力を拡大して示す図であり、Ｓ２＋Ｓ
３＋Ｓ４とＳ０＋Ｓ１＋Ｓ２とを連続して受信したとき
に、上記スペクトラム拡散信号の遅延時間τの間隔で６
つの相関ピークが現れている。この相関出力のパターン
は、通常の情報データによる信号では現れないパターン
である。

【００３９】フレーム同期検出器２２は、時間間隔τで
６つの相関ピークが連続して現れたことを検出すると、
上記６つの相関ピークのうち４番目の相関ピークが現れ
た時間を基点として、時間間隔５τ毎にフレーム同期信
号をデータ復調器２３に供給する。一方、データ復調器
２３は該フレーム同期信号を基準にして、上記相関器２
１の出力のピークのフレーム上の位置とその極性を判定
することにより、元の情報データを復元することができ
る。

【００４０】次に、本発明のスペクトラム拡散通信方式
の他の実施の形態について説明する。この実施の形態
は、＋１、−１による極性による変調を行わずにｎ個の
スペクトラム拡散信号から選択されたｒ個のスペクトラ
ム拡散信号を加算することにより構成されたフレームを
送信するようにしたものである。この実施の形態の場合
には、送信機および受信機のハードウエア構成を簡単な
ものとすることができる。

【００４１】図６は、この第２の実施の形態における前
記送信側装置１０の一構成例を示す図である。この図に
おいて、前記図１の（ａ）と同一の構成要素には同一の
番号を付し、説明の重複を避けることととする。この実
施の形態においては極性による変調を行わないため、前
記選択および変調部１５に代えて、ｎ個のスペクトラム
拡散信号からｒ個のスペクトラム拡散信号を選択する選
択部１８を用いている点が相違している。図示するよう
に、この選択部１８は、各乗算器１ａ０、１ａ１、…、
１ａｎ−１からの出力Ｓ０，Ｓ１，…，Ｓｎ−１を加算
器１３に供給するか否かを選択するためのｎ個のスイッ
チ回路から構成されており、前記直並列変換器１７から
の送信データのパターンに応じて、これらのスイッチ回
路のうちのｒ個を選択的に駆動するように構成されてい
る。従って、前記図１（ａ）に示した選択変調回路より
も簡単な構成となる。

【００４２】この実施の形態における、１フレーム長当
たりの情報伝送量Ｉ’ｒは、Ｉ’ｒ＝ｌｏｇ₂（_nＣ_r）・・・（６）となり、情報伝送速度Ｖ’rは、Ｖ’ｒ＝Ｉ’ｒ／（Ｎ・Ｔｃ）・・・（７）となる。上記式（２）および式（７）より、この実施の
形態の方式と従来のＳＩＫ方式との帯域当たりの情報伝
送速度の比Ｖ’ｒ／Ｖ０’は、Ｖ’ｒ／Ｖ０’＝ｌｏｇ₂（_nＣ_r）／ｒ・・・（８）となり、この場合においても、前述した単純並列方式よ
りも大きな伝送速度でデータを送信することが可能であ
る。

【００４３】次に、この実施の形態におけるスペクトラ
ム拡散信号の割当てについて検討する。各スペクトラム
拡散信号における位相シフト量の差を一定値τとし、ｎ
個のスペクトラム拡散信号の中からｒ個を選択してそれ
らを加算して送信するものとすると、送信信号のフレー
ム長はｎτとなる。一方、送信電力が制限されることを
考慮すると、加算されて同時に送信されるスペクトラム
拡散信号の数ｒは少ない方がよく、２が最も良い。

【００４４】このときのスペクトラム拡散信号の組み合
わせの数は、ｎ＝４，５，…，１０とすると、図９の
（ａ）に示すように、それぞれ６，１０，１５，２１，
２８，３６，４５通りとなる。これらそれぞれの組み合
わせの中から２通りをフレーム同期用データｆｄ１とｆ
ｄ２に割り当てるものとし、残りの組み合わせに通常の
情報データを割り当てるものとすると、実際に１フレー
ムに割り当てることの可能な情報ビット数は、それぞれ
２，３，３，４，４，５，５ビットとなり、フレーム長
に対する情報ビット量の比率、つまり伝送速度は、図９
の（ａ）および（ｂ）に示すように、ｎ＝５のときに最
も良い値となることがわかる。なお、２ビットの送信デ
ータを２個の拡散信号を用いて単純に並列伝送する場合
における伝送速度は０．２５／τとなる。

【００４５】このような、同一の拡散符号によって生成
される互いに同期し且つ位相が異なるスペクトラム拡散
信号５個の中から入力情報データの３ビット毎のビット
パターンに従って、２個のスペクトラム拡散信号を選択
し、それらを加算して送信する場合における送信信号の
フレーム構成例とその復調方法について説明する。

【００４６】前述の場合と同様に、基準となるスペクト
ラム拡散信号をＳ０（周期長５τ）とし、このスペクト
ラム拡散信号Ｓ０に対して、遅延量がτ，２τ，３τ，
４τのスペクトラム拡散信号それぞれをＳ１〜Ｓ４とす
るとき、情報データ３ビットとフレームの開始を示すｆ
ｄ１とフレームの終わりを示すｆｄ２に対して、図７に
示すようにスペクトラム拡散信号の組み合わせを割り当
てるものとする。

【００４７】図８の（ａ）は送信されるデータの一例を
示すもので、図示するように、複数の情報フレーム毎に
第２の同期用フレームｆｄ２および第１の同期用フレー
ムｆｄ１が送信されるものとする。図８の（ｂ）は、同
図（ａ）のような送信データが送信されたときに受信側
の相関器２１から出力される信号を示す図であり、図示
するように、各フレームにおいて送信されるスペクトラ
ム拡散信号に対応する位置に相関出力のピークが検出さ
れる。同図（ｃ）に示すのは、上記フレーム同期用の信
号ｆｄ２とｆｄ１を受信したときの相関器２１の出力を
拡大して示す図であり、ｆｄ２とｆｄ１とを連続して受
信したときに、上記スペクトラム拡散信号の遅延時間τ
の間隔で４つの相関ピークが現れている。この相関出力
のパターンは、通常の情報データによる信号では現れな
いパターンである。

【００４８】フレーム同期検出器２２は、時間間隔τで
４つの相関ピークが連続して現れたことを検出すると、
上記４つの相関ピークのうち３番目の相関ピークが現れ
た時間を基点として、時間間隔５τ毎にフレーム同期信
号をデータ復調器２３に供給する。一方、データ復調器
２３は該フレーム同期信号を基準にして、上記相関器２
１の出力のピークのフレーム上の位置を判定することに
より、元の情報データを復元することができる。

【００４９】このように、ｎ個のスペクトラム拡散信号
からｒ個のスペクトラム拡散信号を選択してそれらを加
算することにより得られた複合スペクトラム拡散信号を
用いる場合には、より少ないハードウエア量で伝送速度
を向上させることができる。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のスペクト
ラム拡散通信方式によれば、同一拡散符号をシフトする
ことにより得られた拡散符号集合（ｎ種類）を利用し、
入力データを数ビット毎に区切ったそのパターンに従っ
て該ｎ個の拡散信号の中からｒ個の拡散信号を選択し、
その各々を＋１あるいは−１で変調して、それらを加算
して送信するので、従来の方式に比べ、少ないハードウ
エア量で、帯域当たりの伝送速度を向上させることが可
能となる。また、前記入力データのパターンと前記選択
および変調される拡散信号との対応付けを変更すること
により、容易に伝送速度を変更することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスペクトラム拡散通信方式の一実施
の形態の構成を示す図であり、（ａ）は送信側の構成を
示すブロック図、（ｂ）は受信側の構成を示すブロック
図である。

【図２】本発明における送信側で生成されるスペクト
ラム拡散信号の一例を示す図である。

【図３】スペクトラム拡散信号の自己相関の様子を示
す図である。

【図４】本発明のスペクトラム拡散通信方式における
受信側において、複合スペクトラム拡散信号を受信した
ときの相関出力の様子を示す図である。

【図５】本発明のスペクトラム拡散通信方式の他の実
施の形態における受信側の相関器出力を説明するための
図である。

【図６】本発明のスペクトラム拡散通信方式のさらに
他の実施の形態における送信側の構成を示すブロック図
である。

【図７】本発明のさらに他の実施の形態における入力
情報データと送信される復号スペクトラム拡散信号の対
応を示す図表である。

【図８】本発明のさらに他の実施の形態における受信
側の相関出力の様子を示す図である。

【図９】本発明のさらに他の実施の形態におけるスペ
クトラム拡散信号の数と伝送速度との関係を説明するた
めの図である。

【図１０】従来のＳＩＫ方式によるスペクトラム拡散
変復調方式を説明するための図である。

【符号の説明】

１ａ０〜１ａｎ−１乗算器１ｂ１〜１ｂｎ−１遅延手段１０送信機１１拡散符号発生器１２発振器１３加算器１４クロック発生器１５スペクトラム拡散信号の選択および変調手段１６送信データ入力端子１７直並列変換器１８信号の選択手段２０受信機２１相関器２２フレーム同期検出回路２３データ復調器６１情報変調手段６２拡散変調手段６３，６６拡散符号生成手段６４送信アンテナ６５受信アンテナ６７拡散復調手段６８情報復調手段Ｉｎ２０入力端子Ｏｕｔ１０，Ｏｕｔ２０出力端子Ｓ０〜Ｓｎ−１スペクトラム拡散信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H04B 1/707 H04L 7/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のスペクトラム拡散信号を伝送路を
介して送受信するスペクトラム拡散通信方式であって、送信側においては、同一の拡散符号から生成される互い
に同期し且つ互いに位相が異なるｎ個（ｎは２以上の整
数）のスペクトラム拡散信号の中からｒ個（ｒは１≦ｒ
＜ｎの整数）のスペクトラム拡散信号を選択し、その各
々を＋１あるいは−１で変調して、それらを加算するこ
とにより得られる２^ｒ×_ｎＣ_ｒ通りの複合スペクトラム
拡散信号を、入力情報データを所定のビット数毎に区切
って得られるビットパターンに割り当てて送信し、受信側においては、受信した前記複合スペクトラム拡散
信号と前記拡散符号との相関出力におけるピーク位置お
よび極性のパターンに基づいて当該情報データを復調す
ることを特徴とするスペクトラム拡散通信方式。
【請求項２】前記送信側において得られる２^ｒ×_ｎＣ
_ｒ通りの複合スペクトラム拡散信号のうちの一部はフレ
ーム同期用データに割り当てられていることを特徴とす
る前記請求項１記載のスペクトラム拡散通信方式。
【請求項３】前記同一の拡散符号から生成される互い
に同期し且つ互いに位相が異なるスペクトラム拡散信号
の数ｎおよび前記選択されるスペクトラム拡散信号の数
ｒは、送信すべきデータの種類や伝送路の状況等に応じ
て変更可能とされていることを特徴とする前記請求項１
記載のスペクトラム拡散通信方式。
【請求項４】複数のスペクトラム拡散信号を伝送路を
介して送受信するスペクトラム拡散通信方式であって、送信側においては、同一の拡散符号から生成される互い
に同期し且つ互いに位相が異なるｎ個（ｎは２以上の整
数）のスペクトラム拡散信号の中からｒ個（ｒは１＜ｒ
＜ｎの整数）のスペクトラム拡散信号を選択してそれら
を加算することにより得られる_ｎＣ_ｒ通りの複合スペク
トラム拡散信号を、入力情報データを所定のビット数毎
に区切って得られるビットパターンおよびフレーム同期
用データに割り当てて送信し、受信側においては、受信した前記複合スペクトラム拡散
信号と前記拡散符号との相関出力におけるピーク位置の
パターンに基づいて当該情報データを復調することを特
徴とするスペクトラム拡散通信方式。
【請求項５】前記複合スペクトラム拡散信号が、同一
の拡散符号から生成される互いに同期し且つ位相が異な
る５個のスペクトラム拡散信号の中から２個のスペクト
ラム拡散信号を選択しそれらを加算することにより得ら
れる信号とされており、前記入力情報データが３ビット
毎に区切られていることを特徴とする前記請求項４記載
のスペクトラム拡散通信方式。
【請求項６】前記同一の拡散符号から生成される互い
に同期し且つ位相が異なる５個のスペクトラム拡散信号
は、それらの間の位相差が前記拡散符号の周期の５分の
１とされているものであり、前記５個のスペクトラム拡
散信号を位相のシフト量順にＳ０〜Ｓ４とするとき、前
記フレーム同期用データとして前記スペクトラム拡散信
号Ｓ０とＳ１とが加算された第１のフレーム同期用デー
タと前記スペクトラム拡散信号Ｓ３とＳ４とが加算され
た第２のフレーム同期用データとが使用され、前記第２
のフレーム同期用データに引き続いて前記第１のフレー
ム同期用データが送信されるようになされており、その
他の８通りの組み合わせが前記３ビット毎に区切られた
情報データの伝送用に割り当てられていることを特徴と
する前記請求項５記載のスペクトラム拡散通信方式。