JP2837293B2 - スペクトラム拡散通信用送受信機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スペクトラム拡散通信
用送受信機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７は、従来のスペクトラム拡散通信用
送受信機を示すブロック図である。更に具体的に述べれ
ば、スペクトラム拡散を用いた多重接続の一例として直
接拡散を用いた光強度変調の場合のブロック図であると
云える。同図において、１はデータ信号入力端子、２は
ＰＮ系列等の拡散符号発生器、３は排他的論理和回路、
４はＥ／Ｏ（電気／光）変換器、５はスターカプラ等の
分岐ノード、６は光伝送路、７は６と同様の分岐ノー
ド、８はＯ／Ｅ（光／電気）変換器、９は相関器、１０
は送信側で用いた符号を発生させる拡散符号発生器、１
１は復調信号出力端子である。

【０００３】次に回路動作について説明する。先ず、入
力端子１から入力されたデータ信号１ビットと、拡散符
号発生器２で発生したチャネル固有の拡散符号を、拡散
符号を構成する複数ビットの１ビット毎に、排他的論理
和回路３により排他的論理和をとることで、スペクトラ
ム拡散による変調信号を作り、これをＥ／Ｏ変換器４に
より光強度変調する。こうして変調された複数の信号
は、分岐ノード５例えばスターカプラで多重され、１本
の光伝送路６で伝送される。受信側では分岐ノード７を
介し、Ｏ／Ｅ変換器８でＯ／Ｅ変換された後、相関器９
において拡散符号発生器１０で発生した拡散符号との相
互相関をとり、相関値が復調信号となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のスペクトラム拡
散通信用送受信機を用いた多重接続方式は、上記のよう
に構成され、各通信路（チャネル）の送受間には距離差
が存在する。距離差に起因して、受信側における各チャ
ネルの変調信号間には、レベル差と位相差が生じるた
め、受信側における符号間の相互相関値が増加する。こ
の相互相関値の増加がチャネル間干渉の原因となるた
め、従来技術では、拡散符号に用いるＰＮ系列等の符号
長を大きく設定する方法や拡散符号の同期のとり方を工
夫することにより、この問題に対処していた。

【０００５】しかし、ＰＮ系列等の符号長を大きくする
方法では、各変調信号間のレベル差や位相差を許容する
ため、要求される符号長が膨大となるという問題点が存
在し、また、符号長をより短くするために、例えば符号
間の相互相関値が零となる直交系列のような相互相関値
の小さな系列を、拡散符号に利用した同期多重接続で
は、拡散符号間の同期がとれなかったり、同期に小さな
誤差が生じた場合にチャネル間干渉が増加するといった
問題点を存在した。

【０００６】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、例えばＭ系列のような符号に対し
て前後を延長した符号を用い、受信側では、延長した部
分を除いて相関をとり復調信号を得ることで、各チャネ
ルのデータ信号の変化による相互相関値の増加を抑える
ことにより、チャネル間レベル差、チャネル間位相差が
存在しても、チャネル間干渉を抑えて複数のチャネルの
分離復調を可能とするスペクトラム拡散通信用送受信機
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明では、符号長で構成される１周期の継続時間
が、データ信号１ビット分の継続時間に相当する如き、
拡散符号に、例えばＭ系列のような符号（符号長Ｌ１ビ
ット、但し、符号長１を含む）、あるいはＭ系列の末尾
に０を付加してできる直交系列のように、複数ｋ個の符
号（符号長Ｌ１，Ｌ２，．．．．Ｌｋ）をつなげて構成
される符号に対し、Ｌｉ（１≦ｉ≦ｋ）ビットの各符号
の先頭の１ビットに等しい１ビットを、その符号の最後
に付加し、同様にＬｉ（１≦ｉ≦ｋ）ビットの末尾のビ
ットに等しい１ビットを、符号の先頭に付加するという
ように、ビットを付加するという操作を、次はＬｉ（１
≦ｉ≦ｋ）ビットの符号の先頭から２ビット目、及び末
尾から２ビット目のそれに、それぞれ等しい１ビット
を、それぞれ符号の最後と先頭に付加するというよう
に、かかる操作をｎ回繰り返すことにより、Ｌｉ（１≦
ｉ≦ｋ）ビットの符号の前後にｎビットずつ付加するこ
とで新たに形成される符号長ΣＬｉ＋２ｋｎビットの符
号を拡散符号に用い（但し、ΣＬｉは、ｉ＝１からｉ＝
ｋまでについて足し合せることを意味する）、変調信号
を発生させる変調手段を送信側に設けた。

【０００８】また、受信側において、送信されてきた信
号に対し、送信側で用いたものと同一の拡散符号を用い
て、拡散符号の１周期毎に相互相関値を得る際に、拡散
符号において各符号の前記に付加されているｎビット部
分を除き、元のＬｉ（１≦ｉ≦ｋ）ビットの各符号の部
分についてのみ、相互相関値を求め、これを復調信号と
する復調手段を備えた。

【０００９】

【作用】本発明においては、スペクトラム拡散を用いた
符号分割多重通信の各送信機における変調の際、伝送路
における各チャネル間の距離差に起因する、最大のチャ
ネル間位相差に相当するビット数ｎを、符号の前後に付
加することで構成される符号、あるいはこのような符号
を複数個つなげて構成される符号を、拡散符号に用い、
復調時においては、拡散符号と受信信号との相互相関値
を求める際、符号の前後に付加されているビットの部分
を除いて相関をとることにより、チャネル間位相差によ
るデータ信号の変化が原因となる相互相関値の増加分を
排除でき、チャネル間位相差が存在しない場合に、ビッ
トを前後に付加する前の符号を拡散符号に用いて得られ
る復調信号と同等の、チャネル間干渉のない復調信号を
得ることができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図について説明す
る。図１は本発明にかかる送信機の一実施例を示すもの
で、スペクトラム拡散による変調信号を作る回路のブロ
ック図であり、図２は、その変調信号を復調する受信機
の回路のブロック図である。

【００１１】図１において、２１はデータ入力端子、２
２は入力されたデータ信号をｘビットパラレルに変換す
るシリアル／パラレル変換回路、２３は２２によりｘビ
ットパラレルに変換されたデータ信号を拡散符号の１周
期と同期させるためのＤ−ＦＦ回路、２４は拡散符号と
データ信号から変調信号を作る排他的論理和回路、２５
は拡散符号を記憶しているＲＯＭ、２６はｘビットパラ
レルの変調信号を変換するパラレル／シリアル変換回
路、２７は変調信号の出力端子である。

【００１２】図１の送信機の動作を説明する。この送信
機における変調信号の速度をｆｃ〔ｂｐｓ〕とする。ま
た、本実施例では、ＬビットのＭ系列に、チャネル間位
相差を許容する為Ｍ系列の巡回規則に従って前後にｎビ
ットを付加した（Ｌ＋２ｎ）ビットの符号を拡散符号と
して用いることにする。従ってデータ信号の速度はｆｃ
／（Ｌ＋２ｎ）〔ｂｐｓ〕とする。

【００１３】これらから、図１における各ブロックの動
作速度は、シリアル／パラレル変換回路２２、排他的論
理和回路２４、ＲＯＭ２５ではｆｃ／ｘ〔Ｈｚ〕，Ｄ−
ＦＦ２３ではｆｃ／ｘ（Ｌ＋２ｎ）〔Ｈｚ〕，パラレル
／シリアル変換回路２６ではｆｃ〔Ｈｚ〕となる。

【００１４】データ入力端子２１に入力された速度ｆｃ
／（Ｌ＋２ｎ）〔ｂｐｓ〕のデータ信号は、シリアルパ
ラレル変換回路２２及び、Ｄ−ＦＦ２３により、速度ｆ
ｃ／ｘ（Ｌ＋２ｎ）〔ｂｐｓ〕のｘビットのパラレルの
信号に変換されて、排他的論理和回路２４の一方の入力
ポート（ｘビット入力）に入力される。排他的論理和回
路２４の他方の入力ポートには、ＲＯＭ２５から速度ｆ
ｃ／ｘ〔ｂｐｓ〕でｘビットパラレルで拡散符号が入力
され、速度ｆｃ／ｘ〔Ｈｚ〕で排他的論理和が計算さ
れ、排他的論理和回路２４の出力ポートから速度ｆｃ／
ｘ〔ｂｐｓ〕で出力される。この出力はｘビットパラレ
ルであるため、パラレル／シリアル変換回路２６により
速度ｆｃのシリアル信号に変換され、出力端子２７から
変調信号として出力される。

【００１５】図２において、３１は変調信号入力端子、
３２はＡ／Ｄ変換回路、３３はＡ／Ｄ変換回路３２によ
りｙビットパラレルのディジタル信号に変換された変調
信号と拡散符号の相互相関値を符号１周期毎に計算する
累積器、３４は送信機で用いたものと同一の拡散符号を
累積器における累積の極性として記憶し、また累積値の
クリア信号も記憶するＲＯＭ、３５はＤ／Ａ変換回路、
３６は復調信号出力端子、３７は同期判定回路、３８は
ＲＯＭ３４の読み出しアドレスを発生させるカウンタで
ある。

【００１６】図２の受信機の動作を説明する。図２の受
信機において入力される変調信号の速度は、送信機と同
一のｆｃ〔ｂｐｓ〕であるとする。また、用いる拡散符
号は、図１の送信機で用いたものと同一の符号で、Ｌビ
ットのＭ系列の前後にｎビットずつ付加した符号長（Ｌ
＋２ｎ）ビットのものを用いる。図２の受信機の各ブロ
ックの動作速度はｆｃ〔Ｈｚ〕とする。

【００１７】伝送されてきた変調信号は、入力端子３１
に入力された後、アナログ信号としてＡ／Ｄ変換回路３
２において速度ｆｃ〔Ｈｚ〕でサンプリングされ、ｙビ
ットパラレルのディジタル信号として累積器３３の入力
ポートに入力される。入力されたデータは、速度ｆｃ
〔Ｈｚ〕で累積され、拡散符号の１周期（速度ｆｃ〔ｂ
ｐｓ〕でＬ＋２ｎビット）毎に累積値が累積器３３の出
力ポートからｚビットのパラレル信号として出力され
る。

【００１８】累積器３３における累積の際の正負の極性
は、送信機で用いたものと同一の拡散符号として、ＲＯ
Ｍ３４に記憶されており、（Ｌ＋２ｎ）ビットを１周期
とする符号の１ビットが１ならば、累積の極性は正，０
ならば負として累積される。ＲＯＭ３４には累積器３３
に対し、累積値を拡散符号の１周期毎にクリアする信号
も記憶されているが、本実施例では、Ｍ系列の前後にｎ
ビットずつ付加されているものを拡散符号に用いてお
り、この場合クリア信号は前後に付加されたビットを極
性とした累積の期間中累積器３３に入力されている。

【００１９】これにより、拡散符号の１周期毎の累積に
おいて、変調時にＭ系列との排他的論理和をとった信号
のみが累積され、前後に付加された計２ｎビットの期間
は累積されない。クリア信号のレベルがＬｏｗのとき、
累積値がクリアされるとすると、クリア信号の立ち下が
りを累積器３３の出力クロックに用いることで、累積器
３３の出力ポートからは、拡散符号前後ｎビットを除い
たＭ系列の部分を極性とした変調信号の累積値がｆｃ／
（Ｌ＋２ｎ）〔ｂｐｓ〕で出力されることになる。累積
器３３の出力ポートからのｚビットパラレルのディジタ
ル信号は、Ｄ／Ａ変換回路３５に入力され、アナログ信
号に変換された後、復調信号として出力端子３６から出
力される。

【００２０】また、この復調信号を同期判定回路３７に
入力し、拡散符号の１周期毎に１ビットの復調信号が復
調される場合にＲＯＭ３４の読み出しアドレスがクリア
されるようカウンタ３８へのクリアパルスが送出され、
伝送されてきた変調信号に施されている拡散符号との排
他的論理和の周期と累積器３３における変調信号と符号
との相関の周期に同期がとれることになる。

【００２１】図３はデータ信号と従来技術のスペクトラ
ム拡散技術により、変調された変調信号Ａのタイムチャ
ートである。また、データ信号の上には、データ信号と
排他的論理和をとる拡散符号（Ｍ系列）ａを示す（符号
長Ｌ＝７）。

【００２２】図４は、同じくデータ信号と本発明による
図１の送信機による変調信号Ａ´のタイムチャートであ
る。また、データ信号の上にはデータ信号と排他的論理
和をとる拡散符号として、図３のＭ系列ａの前後に２ビ
ットずつ付加することにより構成される符号ａ´を示す
（符号長Ｌ´＝Ｌ＋２ｎ＝９：Ｌ＝７，ｎ＝１）。図５
は、図３の変調信号Ａと、スペクトラム拡散技術により
変調信号Ａが多重される場合の他のチャネルに用いられ
ている拡散符号（Ｍ系列）ｂと、符号ｂと変調信号Ａと
の排他的論理和及び符号一周期毎の相互相関値である。
このとき、チャネル間には距離差に起因するチャネル間
位相差が存在するものとする。

【００２３】図５において、排他的論理和「０１０００
１０」に対して、（相互相関値）が（−３）と記載され
ているが、「０」は伝送路上で「−１」として伝送さ
れ、「１」は「＋１」として伝送されるので、結果とし
て相互相関値が（−３）となるのである。

【００２４】図６は図４の変調信号Ａ´と、変調信号Ａ
´がスペクトラム拡散により他のチャネルと多重される
場合の他チャネルに用いられる拡散符号ｂ´と、符号ｂ
´と変調信号Ａ´との排他的論理和、及び符号一周期毎
の相互相関値である。また、符号ｂ´は変調信号Ａ´に
用いられた符号ａ´と同様、本発明の実施例であるＭ系
列の前後に２ビットずつ付加して構成される符号であ
る。このとき、チャネル間には図５と同じチャネル間位
相差を与える。

【００２５】図４に示した拡散符号は、Ｍ系列の前後に
巡回規則に従って１ビットずつ付加したものである。従
来技術と、この符号を拡散符号に用いた場合のスペクト
ラム拡散による多重を、図５と図６で比較する。多重す
るチャネルに等しい位相差を与えた場合、従来技術で
は、位相差が存在しない場合に、Ｍ系列を符号として用
いた場合の相互相関値（−１），（＋１）を維持できな
い。しかし、本発明による復調方法をとる場合、符号の
一周期毎の相互相関値には、他のチャネルのデータの変
化による増加分が含まれず、相互相関値の増加を抑える
ことができる。

【００２６】さらにＭ系列のような巡回符号に、巡回規
則に従ってビットを付加したものを拡散符号に用いるこ
とによって、チャネル間に位相差が存在しても、巡回符
号同士の相互相関値を取ることになるため、位相差が存
在しない場合に等しい振幅を持つ復調信号（位相差がな
い場合と同等な、チャネル間干渉の少ない復調信号）を
得ることができる。

【００２７】従って巡回符号にＭ系列を用い、これにチ
ャネル間位相差に相当するビットを前後に付加した符号
を拡散符号に用いることにより、チャネル間の符号の相
互相関値は、位相差に依らず（−１）を維持できる。ま
た巡回符号にＭ系列と０を用い、それぞれについてチャ
ネル間位相差に相当するビットを付加し、これをつなげ
た符号を拡散符号に用いることにより、チャネル間の相
互相関値は、チャネル間位相差に依らず０を維持でき
る。チャネル間相互相関値は小さいほど、チャネル間干
渉が少ないことを意味する。

【００２８】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、スペク
トラム拡散による符号分割多重通信の各送信機における
変調の際、拡散符号として、符号または複数の符号に対
し、チャネル間位相差に相当するビットｎビットを各符
号の前後に付加することで構成される符号、あるいはこ
れらをつなげて構成される符号を用い、各受信機におけ
る復調の際には、元の各符号の前後に付加されているｎ
ビット部分を除き、元の符号と変調信号との相互相関値
を復調信号とすることにより、チャネル間位相差による
他チャネルのデータ信号の変化が原因となる相関値の増
加分を排除できるという利点がある。

【００２９】さらに、元の符号にＭ系列のような巡回符
号や複数の巡回符号を用いることにより、相互相関を求
める期間において、チャネル間の符号の位相関係をチャ
ネル間位相差＝０で巡回符号や巡回符号をつなげて構成
される符号を拡散符号に用いた場合の位相関係と等しく
できるため、チャネル間位相差の大きさによらず、巡回
符号や複数の巡回符号をつなげて構成される符号を、拡
散符号に用いた場合と同じ値の振幅を持つ復調信号を得
ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるスペクトラム拡散通信用送信機
の一実施例を示すブロック図である。

【図２】本発明にかかるスペクトラム拡散通信用受信機
の一実施例を示すブロック図である。

【図３】データ信号と、従来技術により拡散符号を使っ
て変調された変調信号Ａ、のタイムチャートである。

【図４】データ信号と、本発明にかかる送信機による変
調信号Ａ´、のタイムチャートである。

【図５】図３の変調信号Ａと、スペクトラム拡散技術に
より変調信号Ａが多重される場合の他のチャネルに用い
られている拡散符号（Ｍ系列）ｂと、該符号ｂと変調信
号Ａとの排他的論理和、及び符号一周期毎の相互相関
値、を示すタイムチャートである。

【図６】図４の変調信号Ａ´と、変調信号Ａ´がスペク
トラム拡散技術により他のチャネルに多重される場合の
他のチャネルに用いられる拡散符号ｂ´と、該符号ｂ´
と変調信号Ａ´との排他的論理和、及び符号一周期毎の
相互相関値、を示すタイムチャートである。

【図７】従来のスペクトラム拡散通信用送受信機を示す
ブロック図である。

【符号の説明】

２１…データ入力端子、２２…シリアル／パラレル変換
回路、２３…Ｄ−ＦＦ、２４…排他的論理和回路、２５
…ＲＯＭ、２６…パラレル／シリアル変換回路、２７…
変調信号出力端子、３１…変調信号入力端子、３２…Ａ
／Ｄ変換回路、３３…累積器、３４…ＲＯＭ、３５…Ｄ
／Ａ変換回路、３６…復調信号出力端子、３７…同期判
定回路、３８…カウンタ

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 符号長がＬｉ（但し、１≦ｉ≦ｋであ
   り、Ｌｉ＝１を含む）であるｋ個の、符号長を異にする
   符号をＣｉと表し（但し、１≦ｉ≦ｋ）、以下に行う操
   作の都合上、該符号Ｃｉに全く同じ符号をＣｉ´として
   別に置き、前記符号Ｃｉの先頭ビット位置からｊ番目
   （但し、ｊ≧１であり、ｊ＞Ｌｉの場合には、（ｊ−
   １）／Ｌｉの剰余に１を加えた値を新たにｊと置く）の
   ビット位置に位置する１ビットを、前記符号Ｃｉ´の末
   尾に付加し、前記符号Ｃｉの末尾のビット位置から先頭
   に向けてｊ番目のビット位置に位置する１ビットを、前
   記符号Ｃｉ´の先頭に付加することにより、符号Ｃｉ´
   の再構成を行うという操作を、ｊ＝１から順にｎ回繰り
   返した後に得られる符号Ｃｉ´（即ちｋ個の符号）を相
   互につなげて構成される符号長（ΣＬｉ＋２ｋｎ）の符
   号Ｃを拡散符号として用い（但し、ΣＬｉは、ｉ＝１
   からｉ＝ｋ までについて足し合わせることを意味す
   る）、 データ信号の１ビット分の継続時間が、拡散符号１周期
   の継続時間に等しい如き、データ信号と、該拡散符号と
   の排他的論理和を、該拡散符号の１ビット毎にとること
   により、変調信号を構成し、これを送出する手段を備え
   たスペクトラム拡散通信用送信機と、 送信されてきたデータ信号１ビット分の変調信号に対
   し、データ信号１ビット分の継続時間において、送信機
   側で用いたのと同じ拡散符号Ｃを使い、両者間で相互相
   関値を求める際、拡散符号Ｃを構成する符号Ｃｉ´の各
   々について、前記符号Ｃｉの前後にそれぞれ付加された
   ｎビット相当のビット部分を除いた後の（ΣＬｉ）ビッ
   ト分について得た相互相関値を、復調信号として求める
   復調手段を備えたスペクトラム拡散通信用受信機と、か
   ら成ることを特徴とするスペクトラム拡散通信用送受信
   機。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のスペクトラム拡散通信
   用送受信機において、前記符号Ｃｉが巡回符号から成る
   ことを特徴とするスペクトラム拡散通信用送受信機。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のスペクトラム拡散通信
   用送受信機において、前記符号Ｃｉが、１個の符号とし
   ての、Ｍ系列符号から成ることを特徴とするスペクトラ
   ム拡散通信用送受信機。
4. 【請求項４】 請求項１に記載のスペクトラム拡散通信
   用送受信機において、前記符号Ｃｉが、２個の符号とし
   ての、Ｍ系列符号及び０という符号から成ることを特徴
   とするスペクトラム拡散通信用送受信機。