JP3365186B2 - スペクトラム拡散通信装置 - Google Patents

スペクトラム拡散通信装置

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JP3365186B2
JP3365186B2 JP00811296A JP811296A JP3365186B2 JP 3365186 B2 JP3365186 B2 JP 3365186B2 JP 00811296 A JP00811296 A JP 00811296A JP 811296 A JP811296 A JP 811296A JP 3365186 B2 JP3365186 B2 JP 3365186B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディジタルデータ
を伝送する事を目的としたスペクトラム拡散通信装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】スペクトラム拡散通信は、干渉する他の
信号(反射波、妨害波、雑音)が存在する環境下で、そ
の影響を取り除く事が出来る通信方法である。スぺクト
ラム拡散通信には、直接拡散方式と、周波数ホッピング
方式という二種類の主な方式があり各々に特徴をもつ
が、最も一般的で回路構成の簡単なものは直接拡散方式
に関するものである。
【0003】直接拡散方式における検波方式として、同
期検波方式と、遅延検波方式の二種類の方式が考えられ
る。以下に各々について図面を参照して説明する。図1
0に直接スペクトラム拡散通信の同期検波方式の一例の
ブロック図を示す。同図において、101は情報信号発
生部で、情報信号であるディジタルデータを送出する。
102は拡散符号発生部で、拡散符号を発生させる。1
03は拡散部で、情報信号を広帯域化する。104は伝
送路である。105は逆拡散部で、拡散された情報信号
を元の情報帯域幅に逆拡散する。106は、拡散符号発
生部で、拡散符号を発生させる。107はローパスフィ
ルタで、高周波成分を除去する。情報信号発生部10
1、拡散符号発生部102、拡散部103は、送信部を
構成する。逆拡散部105、拡散符号発生部106、ロ
ーパスフィルタ107は、受信部を構成する。
【0004】以上のように構成されたスぺクトラム拡散
通信装置について、以下その動作について説明する。ま
ず、情報信号発生部101から情報信号が送出される。
ここでは、情報信号は、2値のディジタルデータとす
る。拡散符号発生部102から、前記情報信号の1シン
ボルに対して同期のとれた、情報信号の帯域幅より広い
帯域幅をもつ拡散符号を発生させる。前記情報信号と、
前記拡散符号は、拡散部103において乗算され、スぺ
クトラム拡散が行われる。この信号を送信信号とする。
【0005】前記送信信号は伝送路104を通過後、受
信される。受信部においては、拡散符号発生部106か
ら拡散符号を発生させる。このとき、拡散符号発生部1
06から発生した拡散符号は、送信部の拡散符号発生部
102で発生させた拡散符合と同一で、かつ、その位相
と完全に同期がとれている必要がある。この拡散符号
と、受信信号は、逆拡散部105において乗算され、拡
散された情報信号を元の情報帯域幅に逆拡散する。この
とき、送信部にて発生する拡散符号が、受信部で発生し
た拡散符号と異なるか、位相同期のとれていない信号
は、元の情報帯域幅に逆拡散されない。また、伝送路1
04で重畳された妨害波などは、受信部拡散符号によっ
て広い帯域へ拡散される。従って、ローパスフィルタ1
07によって、元の情報帯域幅だけを取り出すことによ
り、他の妨害波や雑音等の干渉信号を取り除くことが出
来る。ただし、取り出したい情報信号であっても、受信
部で発生させる拡散符号の同期が外れると、干渉波と同
様に拡散されることに注意しなければならない。
【0006】図11に直接スペクトラム拡散通信の遅延
検波方式の一例のブロック図を示す。同図において、1
11は情報信号発生部で、情報信号であるディジタルデ
ータを送出する。112は拡散符号発生部で、拡散符号
を発生させる。118は差動符号化部で、情報信号の差
動符号化を行う。113は拡散部で、情報信号を広帯域
化する。114は伝送路である。115は逆拡散部で、
拡散された情報信号を元の情報帯域幅に逆拡散する。1
17はローパスフィルタで、高周波成分を除去する。情
報信号発生部111、拡散符号発生部112、拡散部1
13、差動符号化部118は、送信部を構成する。逆拡
散部115、ローパスフィルタ117は、受信部を構成
する。
【0007】以上のように構成されたスぺクトラム拡散
通信装置について、図10で示した同期検波方式と異な
る動作について以下に説明する。情報信号発生部111
から送出された情報信号は、差動符号化部118によっ
て、差動符号化される。この信号を拡散部113にて拡
散し送信する。受信された信号は、逆拡散部115に入
力される。逆拡散部115は、遅延検波をおこなう。遅
延検波は、1シンボル時間遅延させた信号と、遅延して
いない信号を乗算することで行われる。すなわち、1シ
ンボル時間遅延させた信号とは、送信部で発生させた拡
散符号と同一で、かつ、位相同期のとれた拡散符号その
ものであるため、遅延検波を行うことで、同時に逆拡散
が行われることになる。この信号をローパスフィルタ1
17に入力すれば、情報信号を取り出すことが出来る。
【0008】この方式の場合、拡散符号の位相同期をと
る必要が無いため、回路構成を簡単にすることが出来
る。直接拡散方式スペクトラム拡散通信装置の他の干渉
する信号に対する処理利得Gpは、同期検波、遅延検波
のいずれの方式であっても、次式で表される。
【0009】
【数1】
【0010】ここで、BWRFは伝送周波数帯域幅で、
送信されるスペクトラム拡散信号の帯域幅である。ま
た、Rinfoは情報速度で、ベースバンドチャネルで
のデータ速度である。従って、拡散の帯域幅を広くとれ
ばとる程、また、データ速度が遅ければ遅い程、処理利
得は向上する。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、伝送路
の制約等によって広い帯域幅が取れない場合において、
高速通信を行おうとすると、拡散率を低くしなければな
らず、前記処理利得が低下してしまい、干渉する他の信
号の影響を受けやすくなる。本発明は、前記問題点にお
ける影響を軽減する事を目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】前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装置は、前記情報信
号1シンボルに割り当てる前記拡散符号の位相を変化さ
せる事ができるものである。
【0013】これにより、情報信号1シンボルに割り当
てる拡散符号の位相変化によって、送信信号の電力スペ
クトラム密度分布を変化させる事が出来る。従って、干
渉する他の信号が影響を及ぼさない帯域の電力が大きい
拡散符合の位相を選ぶ事によって、前記影響を軽減する
事が出来る。
【0014】
【発明の実施の形態】 (実施の形態1)以下、本発明の第1の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。図1は、本実施の形態に
おけるスペクトラム拡散通信装置のブロック図である。
同図において11は情報信号発生部で、情報信号のディ
ジタルデータを発生する。12は拡散符号発生部で、拡
散符号を発生させる。13は差動符号化部で、情報信号
の差動符号化を行う。14は位相可変部で、入力された
信号の位相を変化させる。15は拡散部で、情報信号を
広帯域化する。16は伝送路である。17は逆拡散部
で、拡散された情報信号を元の情報帯域幅に逆拡散す
る。18はローパスフィルタで、高周波成分を除去す
る。情報信号発生部11、拡散符号発生部12、差動符
号化部13は、位相可変部14、拡散部15は、送信部
を構成する。逆拡散部17、ローパスフィルタ18は、
受信部を構成する。
【0015】以上のように構成されたスぺクトラム拡散
通信装置についてその動作を以下に説明する。情報信号
発生部11から送出された情報信号は、差動符号化部1
3に入力され差動符号化される。前記情報信号は、2値
のディジタルデータとする。拡散符号発生部12から情
報信号1シンボルあたり、例えば7ビットの拡散符号を
送出する。前記拡散符号は、位相可変部14により位相
を変化させることが可能である。図2に拡散符号の位相
変化の一例を示す。この図において元の拡散符号が図2
(a)のとき、位相変化後の拡散符号の位相図2(b)
は右方向に3ビットシフトしている。
【0016】拡散符号と差動符号化された情報信号は、
拡散部15によって乗算され、拡散される。この拡散さ
れた情報信号を送信信号とする。前記送信信号は伝送路
16を通過する。伝送路16を通過した信号を受信信号
とする。図3に前記受信信号の電力スぺクトラム密度の
一例を示す。拡散符号の位相を変化させると、電力スぺ
クトラム密度分布に変化が見られることが分かる。
【0017】この受信信号は、逆拡散部17で遅延検波
されると同時に逆拡散される。この信号をローパスフィ
ルタ18に入力し、情報信号を得ることが出来る。図4
にローパスフィルタの出力信号のアイパターンの一例を
示す。これは、伝送路16において干渉波として、正弦
波を加えたものである。拡散符号の位相変化に伴う電力
スぺクトラム密度分布の変化によって、アイパターンに
も変化が見られ、図4(a)の方がアイ開口率が大きく
なっていることが分かる。
【0018】以上のように、拡散符号の位相変化によっ
て、電力スぺクトラム密度分布を変えることができ、他
の干渉波の影響の少ない電力スぺクトラム密度分布を選
ぶことによって、低拡散率の場合においても誤りの少な
い伝送を行うことが出来る。
【0019】(実施の形態2)次に、実施の形態1にお
ける拡散符号の位相を一定時間毎に変化させる第2の実
施の形態について、その動作を説明する。
【0020】図5は、拡散符号の位相変化の様子を示し
たものである。同図において、縦軸は一定時間毎の拡散
符号の変化を表している。例えば、最初に51の拡散符
号を送出していたとする。一定時間経過後、右方向に1
ビットシフトし、52の拡散符号を送出する。以後、一
定時間経過毎に、拡散符号を1ビットずつシフトさせて
送出する。情報信号は図12に示すように数ビット毎に
ブロック化され、その先頭にガードビットが付加され
る。拡散符号の位相変化は前記ガードビット送信中に行
われるようにすることで、遅延検波を行うことができ
る。このように、拡散符号の位相が変化しているため、
送信信号の電力スぺクトラム密度分布も一定時間毎に変
化している。
【0021】図6に、本実施の形態における検波された
情報信号の誤り率特性の一例を示す。同図において縦軸
はビット誤り率で、横軸は信号対雑音電力比を示す。こ
こで雑音とは、伝送路において干渉波として付加された
正弦波である。拡散符号の位相を固定して送信した場合
に比べて、拡散符号の位相を変化させた場合の誤り率が
改善されている。
【0022】このように、本実施の形態のスペクトラム
拡散通信装置は一定時間ごとに位相を変化させることに
より、送信信号の電力スペクトラム密度分布を変化さ
せ、干渉する他の信号の影響を受けにくい電力スペクト
ラムを得ることが出来る。
【0023】(実施の形態3)図7は、本発明の第3の
実施の形態におけるスペクトラム拡散通信装置のブロッ
ク図である。同図において、71は情報信号発生部で、
情報信号のディジタルデータを発生する。72は拡散符
号発生部で、拡散符号を発生させる。73は差動符合化
部で、情報信号の差動符号化を行う。74は位相可変部
で、入力された信号の位相を変化させる。75は拡散部
で、情報信号を広帯域化する。76は伝送路である。7
7は逆拡散部で、拡散された情報信号を元の情報帯域幅
に逆拡散する。78はローパスフィルタで、高周波成分
を除去する。79は位相制御部で、位相制御信号を送出
する。情報信号発生部71、拡散符号発生部72、差動
符号化部73は、位相可変部74、拡散部75は、送信
部を構成する。逆拡散部77、ローパスフィルタ78、
位相制御部79は、受信部を構成する。本実施の形態の
動作は、位相可変部74が位相制御部79から出力され
る位相制御信号により制御されることを除いて、第1の
実施の形態と同じである。
【0024】図8に示すフローチャートを用いて、位相
制御動作を説明する。ステップ81では、ローパスフィ
ルタ78の出力信号をシンボルレートでサンプリングす
る。ステップ82でこのサンプル値から信号振幅の分散
を計算する。ステップ83で分散の値がしきい値に達し
ていなければ、アイ開口率が小さいと判断し、ステップ
84に進み、制御信号を送出し、ステップ85で拡散符
号の位相を変化させ、再びステップ81に戻りサンプリ
ングを行う。ステップ83で信号振幅の分散がしきい値
を越えた場合に、拡散符号の位相を決定する。
【0025】図9に、本実施の形態における検波された
情報信号の誤り率特性の例を示す。同図において縦軸は
ビット誤り率で、横軸は信号対雑音電力比を示す。拡散
符号の位相を固定して送信した場合に比べて、拡散符号
の位相を変化させた場合の誤り率が改善されている。
【0026】このように、本実施の形態のスペクトラム
拡散通信装置においても、他の実施の形態と同様の効果
が得られ、干渉する他の信号の影響を受けにくい電力ス
ペクトラムを得ることが出来る。
【0027】なお、これらの実施の形態においては、差
動符号化ならびに、遅延検波を行っているが、差動符号
化を行わない方法および、同期検波においても同様の効
果が得られる。
【0028】
【発明の効果】以上のように、本発明のスペクトラム拡
散通信装置は、情報信号1シンボルに割り当てられる拡
散符号の位相を変化させることによって、干渉する他の
信号の影響を受けにくい電力スペクトラムを得て、誤り
率特性を改善することができる。
【0029】また、受信器からの制御信号を必要とする
方法は、回路構成は複雑になるが、制御信号を必要とし
ない方法に比べて、更に誤り率が改善される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のスペクトラム拡散通信装置の第1の実
施の形態におけるブロック図
【図2】同実施の形態における拡散符号の位相変化の一
例を示す図
【図3】同実施の形態における受信信号の電力スぺクト
ラム密度の一例を示す図
【図4】同実施の形態における検波後のアイパターンの
一例を示す図
【図5】本発明のスペクトラム拡散通信装置の第2の実
施の形態における拡散符号の位相変化の一例を示す図
【図6】同実施の形態における誤り率特性の一例を示す
【図7】本発明のスペクトラム拡散通信装置の第3の実
施の形態におけるブロック図
【図8】同実施の形態における位相制御方法についての
フローチャート
【図9】同実施の形態における誤り率特性の一例を示す
【図10】従来のスペクトラム拡散通信装置(同期検波
方式)の一例を示すブロック図
【図11】従来のスペクトラム拡散通信装置(遅延検波
方式)の一例を示すブロック図
【図12】ガードビットを説明する図
【符号の説明】
11 情報信号発生部 12 拡散符号発生部 13 差動符号化部 14 位相可変部 15 拡散部 16 伝送路 17 逆拡散部 18 LPF
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04B 1/707 H04J 13/04

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】送信シンボル1シンボルに対して割り当て
    る拡散符号の位相を変化させる位相可変装置と、前記位
    相可変装置を制御する位相制御手段とを具備し、前記位
    相制御手段は、検波後のサンプリング点における信号振
    幅の分散が所定の値以下の場合に、拡散符号の位相を変
    化させる制御信号を送出することを特徴とするスペクト
    ラム拡散通信装置。
  2. 【請求項2】干渉波の影響が少ない電力スペクトラム密
    度分布が得られるように、 送信シンボルに対して割り
    当てる拡散符号の位相を変化させることを特徴とするス
    ペクトラム拡散通信装置。
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