JP2920792B2 - 直接拡散変調方法および直接拡散変調器 - Google Patents

直接拡散変調方法および直接拡散変調器

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JP2920792B2 JP27295191A JP27295191A JP2920792B2 JP 2920792 B2 JP2920792 B2 JP 2920792B2 JP 27295191 A JP27295191 A JP 27295191A JP 27295191 A JP27295191 A JP 27295191A JP 2920792 B2 JP2920792 B2 JP 2920792B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、送信データ系列を拡散
系列でスペクトル拡散する直接拡散変調方法および直接
拡散変調器に関する。特に、送信電力効率の高い変調波
を生成する直接拡散変調方法および直接拡散変調器に関
する。
【0002】
【従来の技術】直接拡散伝送方式は、送信側と受信側で
同じ拡散符号を用いてスペクトル拡散およびスペクトル
逆拡散を行うことにより、対応する送受信装置間の通信
を可能にするものである。すなわち、送信側で送信デー
タ系列を擬似ランダム符号である拡散系列でスペクトル
拡散して送信する。一方、通信相手の受信側では送信側
と同じ拡散系列を用いてスペクトル逆拡散を行うことに
より、伝送された送信データ系列の復調を可能とし、送
信側と受信側との通信を実現する。
【0003】このような直接拡散伝送方式では、妨害
波に対する通話品質の劣化が少ない、通信の秘匿が可
能である、ベースバンドにおける変復調処理が可能で
あり、CMOS−IC化による小型かつ低価格の通信機
が実現できる、広帯域利得により通信品質の向上が可
能である、などの特徴がある。
【0004】図3は、従来の直接拡散変調器の構成例
(a) および直接拡散変調波のスペクトル(b) を示す図で
ある。図において、送信データ系列{d}は周期Tごと
のデータを表しており、2値データのビットレートは1
/Tである。この送信データ系列が入力端子(IN)3
1から第1ミキサ32に入力され、周波数fc のキャリ
ヤ信号と乗算されてBPSK変調波として第2ミキサ3
3に入力される。
【0005】一方、拡散系列発生器(PN)34は、送
信データ系列{d}に同期して拡散系列b(t) を出力す
る。なお、拡散系列長はTであり、その系列はNc 個の
拡散チップから構成される。1チップ長Tc はT/Nc
である。この拡散系列b(t)は、低域通過フィルタ(L
PF)35を介して帯域制限された拡散信号c(t) とな
って第2ミキサ33に入力される。
【0006】第2ミキサ33では、BPSK変調波と拡
散信号c(t) とを乗算することにより、その出力にはN
c 倍に帯域が拡大された直接拡散変調波が得られる。こ
の直接拡散変調波は、電力増幅器(PA)36で増幅さ
れて出力端子(OUT)37から出力される。
【0007】ここで、低域通過フィルタ35がない場合
の直接拡散変調波のスペクトルを図3(b) に実線で示す
が、低域通過フィルタ35を設けることにより、図3
(b) に破線で示すように直接拡散変調波のスペクトルを
その帯域幅に応じて制限することができる。すなわち、
低域通過フィルタ35の帯域を狭くすると直接拡散変調
波の帯域も狭くなり、隣接する変調波の通信品質に与え
る影響を小さくすることができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、送信電力効率
をよくするために電力増幅器36としてC級増幅器を用
いた場合には、出力は定振幅変調信号へ非線形変換され
るので、直接拡散変調波は低域通過フィルタ35がない
ときと同じように、サイドローブが広帯域に広がったス
ペクトルに再び戻ってしまう問題点があった。
【0009】本発明は、C級増幅器その他による高効率
の電力増幅器を用いた場合でも、スペクトルの広がりを
抑えることができる直接拡散変調方法および直接拡散変
調器を提供することを目的とする。
【0010】請求項1に記載の発明の直接拡散変調方法
は、第1データ系列を第1拡散系列でスペクトル拡散処
理し、第2データ系列を第2拡散系列でスペクトル拡散
処理し、それぞれ第1拡散チップ系列および第2拡散チ
ップ系列を生成する拡散処理を行い、第1拡散チップ系
列と、第2拡散チップ系列を1/2チップ長遅延させた
オフセット拡散チップ系列を基に直接拡散変調波を生成
し、その同相成分振幅が第1拡散チップ系列と相関を有
し、直交成分振幅がオフセット拡散チップ系列と相関を
有する定振幅変調処理を行うことを特徴とする。
【0011】請求項2に記載の発明の直接拡散変調器
は、第1データ系列と第1拡散系列との排他的論理和を
とって第1拡散チップ系列を生成する第1拡散手段と、
第2データ系列と第2拡散系列との排他的論理和をとっ
て第2拡散チップ系列を生成する第2拡散手段と、前記
2つの拡散チップ系列をシリアル信号に変換する符号変
換手段と、前記シリアル信号のベースバンド帯域制限を
行う波形整形手段と、波形整形されたシリアル信号から
ディジタル位相連続周波数変調波を生成する変調手段と
を備えたことを特徴とする。
【0012】請求項3に記載の発明の直接拡散変調器
は、第1データ系列と第1拡散系列との排他的論理和を
とって第1拡散チップ系列を生成する第1拡散手段と、
第2データ系列と第2拡散系列との排他的論理和をとっ
て第2拡散チップ系列を生成する第2拡散手段と、前記
第1拡散チップ系列の波形を半波正弦パルスとする第1
波形整形手段と、前記第2拡散チップ系列を1/2チッ
プ長遅延させた信号の波形を半波正弦パルスとする第2
波形整形手段と、前記各半波正弦パルスの拡散チップ系
列を同相ベースバンド信号および直交ベースバンドとし
て直交変調を行うオフセットQPSK変調手段とを備え
たことを特徴とする。
【0013】
【作用】本発明は、2つの拡散系列を用いて2つのデー
タ系列の拡散処理を行い、得られた各拡散チップ系列を
用いて定振幅変調処理を行うことにより、直接拡散変調
波の同相成分と直交成分がそれぞれの対応する拡散系列
と相関を有し、かつ同相成分と直交成分のタイミングに
1/2チップ長のオフセットを有する一定振幅の直接拡
散変調波を生成することができる。
【0014】請求項2に記載の直接拡散変調器では、符
号変換手段,波形整形手段および変調手段により、一定
振幅の直接拡散変調波を生成する定振幅変調処理が行わ
れる。なお、波形整形手段は、直接拡散変調波の振幅を
一定にしたままスペクトルを狭くする機能を果たす。
【0015】請求項3に記載の直接拡散変調器では、第
1波形整形手段,第2波形整形手段およびオフセットQ
PSK変調手段により、一定振幅の直接拡散変調波を生
成する定振幅変調処理が行われる。
【0016】
【実施例】図1は、請求項2に記載の発明の直接拡散変
調器の実施例構成を示すブロック図(a) およびその動作
を説明するタイムチャート(b) である。
【0017】なお、本実施例における2つの2値送信デ
ータ系列{di },{dq }は、それぞれ1/2Tのビ
ットレートであり、2Tのデータ長を有する。図におい
て、送信データ系列{di }が入力端子(IN1 )11
1 から排他的論理和回路121 に入力され、送信データ
系列{dq }が入力端子(IN2 )112 から排他的論
理和回路122 に入力される。各排他的論理和回路12
1 ,122 では、それぞれ送信データ系列と第1拡散系
列発生器(PN1)131 および第2拡散系列発生器
(PN2)132 が発生する拡散系列との排他的論理和
が演算され、2つの拡散チップ系列ai,n ,aq,n を出
力する。なお、チップ数は拡散チップ系列当たりNc
あり、チップ長2Tc は2Tc =2T/Nc である。ま
た、2つの拡散チップ系列ai,n ,aq,n は、nが偶数
のとき定義されている。これらの拡散チップ系列は、符
号変換器14に入力されてシリアル信号an に変換され
る。このシリアル信号an は、
【0018】
【数1】
【0019】により求めることができる。なお、ai,n
は偶数時点nTc の値、aq,n-1 は奇数時点nTc の値
であり、これらの時点を中心に±Tc の区間に広がって
いる。また、aq,n-1 は偶数時点(n−1)Tc で定義
されている値である。したがって、an は〔nTc
(n−1)Tc 〕で定義され、これらの信号は0と1の2
値である。図1(b) は、 (1)式の関係を具体例で示した
ものである。
【0020】符号変換器14から出力されるシリアル信
号an は、波形整形器15で滑らかな信号v(t) に変換
される。ただし、v(t) は±1の範囲にあり、シリアル
信号an が単一パルスのときの面積は1である。波形整
形器15から出力される信号v(t) は、中心周波数
c ,変調指数0.5 の電圧制御発振器(VCO)16に
入力され、ディジタル位相連続周波数変調波r(t) とし
て出力端子(OUT)17から出力される。このディジ
タル位相連続周波数変調波r(t)は、
【0021】
【数2】
【0022】と表される。ただし、Re〔 〕は実数部を
表す。ここで、i(t)=cosθ(t) 、q(t)=sinθ(t)と
すると、 r(t) =i(t) cos(2πfct) −q(t) sin(2πfct) …(3) となる。ディジタル位相連続周波数変調波r(t) では、
i(t) とq(t) が一定振幅を表しており、 i2(t)+q2(t)=1 …(4) となっている。図1(b) には、これらの波形の変化の一
例を示す。
【0023】図に示すように、i(t) とq(t) は、a
i,n とaq,n-1 を一定振幅条件 (4)式を満たしつつ波形
の変化を滑らかにしたものとなっている。すなわち、一
定振幅のままスペクトルを狭くしている。また、直接拡
散変調波の同相成分i(t) と直交成分q(t) は、明らか
にそれぞれの対応する拡散チップ系列ai,nおよびaq,
n-1 と相関を有し、同相成分i(t)と直交成分q(t) の
タイミングには1/2チップ長Tc のオフセットがあ
る。このようにして得られた直接拡散変調波は一定振幅
であるので、C級増幅器のような定振幅増幅器において
もスペクトルが広がることはない。
【0024】なお、以上の説明では電圧制御発振器16
における変調指数を0.5 としたが、変調指数0.75にする
場合には、符号変換を多値の適当な変換に置き換えるこ
とにより同様に直接拡散変調波を得ることができる。
【0025】図2は、請求項3に記載の発明の直接拡散
変調器の実施例構成を示すブロック図(a) およびその動
作を説明するタイムチャート(b) である。なお、本実施
例における2つの2値送信データ系列{di },
{dq }は、それぞれ1/2Tのビットレートであり、
2Tのデータ長を有する。
【0026】図において、送信データ系列{di }が入
力端子(IN1 )211 から排他的論理和回路221
入力され、送信データ系列{dq }が入力端子(I
2 )212 から排他的論理和回路222 に入力され
る。各排他的論理和回路221 ,222 では、それぞれ
送信データ系列と第1拡散系列発生器(PN1)231
および第2拡散系列発生器(PN2)232 が発生する
拡散系列との排他的論理和が演算され、2つの拡散チッ
プ系列ai,n ,aq,n を出力する。
【0027】ここで、一方の拡散チップ系列ai,n を波
形整形器(P1)241 で波形整形して同相振幅信号i
(t) を得る。すなわち、波形整形器241 では半波正弦
パルスp(t) =cos(πt/2Tc) (−Tc≦t≦Tc)を
用いて、時点nTc (nは偶数)において、ai,n =1
のときはp(t−nTc) を出力し、ai,n =0のときは
−p(t−nTc) を出力する。
【0028】また、他方の拡散チップ系列aq,n は、遅
延回路(D)25を介して1/2チップ長Tc だけ遅延
させた後に、波形整形器(P2)242 に入力して同様
に半波正弦パルス列である直交振幅信号q(t) に変換さ
れる。
【0029】このようにして得られる同相振幅信号i
(t) および直交振幅信号q(t) は、明らかに一定振幅条
件 (4)式を満たしており、直交変調器26で処理するこ
とにより (3)式で表されるディジタル位相連続周波数変
調波r(t) として出力端子(OUT)27から出力され
る。なお、直交変調器26は、ミキサ271 で同相振幅
信号i(t)と周波数fc のキャリヤ信号cos(2πfct) との
乗算を行い、ミキサ29 2 で直交振幅信号q(t)とπ/2
移相器28を介して得られるキャリヤ信号−sin(2πf
ct) との乗算を行い、各乗算結果を加算器29で加算し
て出力する構成である。図2(b) には、これらの波形の
変化の一例を示す。
【0030】図1に示す実施例と同様に、直接拡散変調
波の同相成分i(t)と直交成分q(t) は、それぞれの対
応する拡散チップ系列ai,n ,aq,n と相関を有する。
また、同相成分i(t) と直交成分q(t) のタイミングに
は1/2チップ長Tc のオフセットがある。この直接拡
散変調波のスペクトルは、θ(t) の波形が示すように周
波数が不連続なのでサイドローブを有するが、位相が連
続しているのでQPSKほどのサイドローブの広がりは
なく、C級増幅器のような定振幅増幅器においてもスペ
クトルの広がりを抑えることができる。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、一定振幅
の直接拡散変調波を生成することができるので、C級増
幅器などの非線形高効率電力増幅器を用いた増幅処理を
行っても帯域の広がりを抑えることができる。したがっ
て、直接拡散変調方式において隣接スペクトルを使用し
ている他のシステムへの影響を容易に回避することがで
きる。また、高効率電力増幅器の使用が可能になるの
で、移動通信や衛星通信などの電池容量が限られている
通信装置への利用に適する直接拡散変調器を実現するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項2に記載の発明の直接拡散変調器の実施
例構成およびその動作を説明する図である。
【図2】請求項3に記載の発明の直接拡散変調器の実施
例構成およびその動作を説明する図である。
【図3】従来の直接拡散変調器の構成例および直接拡散
変調波のスペクトルを示す図である。
【符号の説明】
111 ,211 入力端子(IN1 ) 112 ,212 入力端子(IN2 ) 121 ,122 ,221 ,222 排他的論理和回路 131 ,231 第1拡散系列発生器(PN1) 132 ,232 第2拡散系列発生器(PN2) 14 符号変換器 15 波形整形器 16 電圧制御発振器(VCO) 17,27 出力端子(OUT) 241 波形整形器(P1) 242 波形整形器(P2) 25 遅延回路(D) 26 直交変調器 271 ,272 ミキサ 28 π/2移相器 29 加算器 31 入力端子(IN) 32 第1ミキサ 33 第2ミキサ 34 拡散系列発生器(PN) 35 低域通過フィルタ(LPF) 36 電力増幅器(PA) 37 出力端子(OUT)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H04J 13/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1データ系列を第1拡散系列でスペク
    トル拡散処理し、第2データ系列を第2拡散系列でスペ
    クトル拡散処理し、それぞれ第1拡散チップ系列および
    第2拡散チップ系列を生成する拡散処理を行い、前記第1拡散チップ系列と、前記第2拡散チップ系列を
    1/2チップ長遅延させたオフセット拡散チップ系列を
    基に直接拡散変調波を生成し、その同相成分振幅が前記
    第1拡散チップ系列と相関を有し、直交成分振幅が前記
    オフセット拡散チップ系列と相関を有する 定振変調処理
    を行うことを特徴とする直接拡散変調方法。
  2. 【請求項2】 第1データ系列と第1拡散系列との排他
    的論理和をとって第1拡散チップ系列を生成する第1拡
    散手段と、 第2データ系列と第2拡散系列との排他的論理和をとっ
    て第2拡散チップ系列を生成する第2拡散手段と、 前記2つの拡散チップ系列をシリアル信号に変換する符
    号変換手段と、 前記シリアル信号のベースバンド帯域制限を行う波形整
    形手段と、 波形整形されたシリアル信号からディジタル位相連続周
    波数変調波を生成する変調手段とを備えたことを特徴と
    する直接拡散変調器。
  3. 【請求項3】 第1データ系列と第1拡散系列との排他
    的論理和をとって第1拡散チップ系列を生成する第1拡
    散手段と、 第2データ系列と第2拡散系列との排他的論理和をとっ
    て第2拡散チップ系列を生成する第2拡散手段と、 前記第1拡散チップ系列の波形を半波正弦パルスとする
    第1波形整形手段と、前記第2拡散チップ系列を1/2
    チップ長遅延させた信号の波形を半波正弦パルスとする
    第2波形整形手段と、 前記各半波正弦パルスの拡散チップ系列を同相ベースバ
    ンド信号および直交ベースバンドとして直交変調を行う
    オフセットQPSK変調手段とを備えたことを特徴とす
    る直接拡散変調器。
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