JP3434089B2 - スペクトラム拡散信号生成回路 - 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
装置に用いられるスペクトラム拡散信号生成回路に係
り、特に、構成の簡素化及び小型化を図ったスペクトラ
ム拡散信号生成回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】スペクトラム拡散通信方式は、その高い
秘匿性、耐干渉性等の他の通信方式に比して格別優れた
特性を有することから、高い秘匿性等が要求される通信
分野において利用されているものである。図４には、こ
のようなスペクトラム拡散通信方式における基本的構成
例が示されており、以下、同図を参照しつつこの構成例
について説明する。

【０００３】この図４に示された構成は、直接拡散（Di
rect Sequece）方式におけるスペクトラム拡散通信装置
の構成例であり、同装置は、搬送波に送信ディジタルデ
ータを乗積して変調する乗算器１０と、乗算結果から不
要な信号成分を除去するための一次変調用フィルタ１１
と、この一次変調用フィルタ１１の出力信号を拡散信号
（拡散信号パターン）により変調するための乗算器１２
と、この乗算結果から不要な信号を除去するための帯域
通過型フィルタ（図４において「ＢＰＦ」と表記）１３
とを具備してなるものである。

【０００４】そして、乗算器１０及び一次変調用フィル
タ１１により、いわゆる一次変調波が、さらに、乗算器
１２及び帯域通過型フィルタ１３によりいわゆる二次変
調波が、それぞれ得られるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】かかる構成において、
一次変調に用いられる乗算器１０や二次変調に用いられ
る乗算器１２を、ディジタル素子を主として構成する場
合、回路構成が比較的複雑になると共に、消費電力も比
較的大きなものとなる傾向にある。一方、アナログ型の
乗算器を用いるとする場合、その代表的なものには平衡
変調回路が挙げられるが、ＩＣ化に適さず、装置の小型
化の要請を満足しない。

【０００６】また、一次変調フィルタとして用いられる
アナログ型のフィルタは、一般に帯域制限用の低域通過
型フィルタが高次の構成で用いられることが多く、回路
規模が必然的に大きくなり、装置の小型化を阻む要因と
なるという問題があった。さらに、アナログ型の回路
は、ディジタル型に比して、経年変化による特性変化、
環境変化に伴う特性変化が生じ易く、信頼性に欠けると
いう問題がある。

【０００７】本発明は上記実情に鑑みて為されたもの
で、回路規模の大きくなるディジタル型乗算器を用いる
ことなく小型化が可能で、かつ、アナログ回路に生ずる
ような経年変化や環境変化による電気的特性の変動がな
い、動作の安定したしかも信頼性の高いスペクトラム拡
散信号発生回路を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係るスペクトラ
ム拡散信号生成回路は、外部から直列形式で入力される
送信データを、所定のシンボル数の並列データに変換す
るデータ形式変換手段と、前記データ形式変換手段から
出力された出力データのデータ値を、外部から入力され
る拡散信号のパターンに応じて変更する極性反転手段
と、前記極性反転手段から入力されたデータで指定され
るアドレスに、入力される送信データに一次変調を施し
た際に得られる一次変調波が予めディジタル信号で記憶
された一次変調波記憶手段と、前記一次変調波記憶手段
から出力されたディジタル信号をアナログ信号に変換す
るディジタル・アナログ変換手段と、前記ディジタル・
アナログ変換手段の出力信号に所定の帯域制限を施す帯
域通過型フィルタとを具備してなるものである。

【０００９】特に、一次変調波記憶手段は、データ形式
変換手段から出力された所定シンボル数からなる送信デ
ータで表されるアドレスには、この所定シンボル数から
なる送信データに一次変調を施し、かつ、１シンボル区
間の帯域制限を施した際に得られる一次変調波形がディ
ジタル信号形式で予め記憶される一方、データ形式変換
手段から出力された所定シンボル数からなる送信データ
が極性反転手段により変更された際のデータで表される
アドレスには、極性反転手段による変更前の前記送信デ
ータを反転させたデータに一次変調を施し、かつ、１シ
ンボル区間の帯域制限を施した際に得られる一次変調波
形がディジタル信号形式で予め記憶されてなるものが好
適である。

【００１０】また、極性反転手段は、データ形式変換手
段から入力される並列データのシンボル数に対応した数
の排他的論理和回路を有してなり、データ形式変換手段
から入力された並列データの各シンボルは、それぞれ対
応する排他的論理和回路へ入力されると共に、各排他的
論理和回路には、直列形式で外部から入力される拡散信
号が同時に入力されて、各シンボルの論理値と拡散信号
の論理値との排他的論理和が、各排他的論理和回路から
それぞれ出力されるものが好適である。

【００１１】

【作用】データ形式変換手段に入力された送信データ
は、直列データから所定シンボル数の並列データに変換
され、さらに、極性反転手段において、拡散信号パター
ンに応じて各シンボルの値が変更されて、一次変調波記
憶手段のアドレスとして出力されることとなる一方、一
次変調波記憶手段には、データ形式変換手段から出力さ
れる送信データを一次変調した際の一次変調波がディジ
タルデータとして、送信データをアドレスデータとして
指定される記憶領域に予め記憶されている。

【００１２】そして、この一次変調波記憶手段にアドレ
スデータとして入力される極性反転手段からのデータ
は、拡散信号パターンの速度に従って変化することとな
るため、一次変調波記憶手段から読み出される一次変調
波は、実質的に拡散信号によりいわゆる二次変調が施さ
れたのと等価なものとなり、ディジタル・アナログ変換
手段及び帯域通過型フィルタを介してアナログ信号とし
てのスペクトラム拡散信号が得られるようになってい
る。

【００１３】

【実施例】以下、本発明に係るスペクトラム拡散信号生
成回路の一実施例について図１乃至図３を参照しつつ説
明する。ここで、図１は、本発明に係るスペクトラム拡
散信号生成回路の一実施例における構成例を示す構成図
であり、図２は、図１に示されたスペクトラム拡散信号
生成回路に用いられる極性反転器の一回路構成例を示す
回路図であり、図３は、本発明に係るスペクトラム拡散
信号生成回路の動作を説明するための主要部における波
形を示す波形図である。尚、以下に説明する部材、配置
等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範
囲内で種々改変することができるものである。

【００１４】本実施例におけるスペクトラム拡散信号生
成回路は、図１に示すように、送信ディジタルデータを
直並列変換するシフトレジスタ１と、このシフトレジス
タ１の出力データに極性反転を施す極性反転器２と、予
め一次変調波が記憶されている読み出し専用のメモリで
ある波形生成ＲＯＭ３と、波形生成ＲＯＭ３からのデー
タ読み出しを可能とする一種のイネーブル信号としての
スキャンアドレス信号を発生するスキャナ４と、波形生
成ＲＯＭ３からのディジタル信号をアナログ信号に変換
するディジタル・アナログ変換器（図１において「Ｄ／
Ａ」と表記すると共に、以下「Ｄ／Ａ変換器」と言
う。）５と、出力波の帯域を制限するための帯域通過型
フィルタ（図１において「ＢＰＦ」と表記）６とを具備
してなるものである。

【００１５】まず、本回路に入力される送信ディジタル
データは、直列形式で入力されるものであることを前提
としており、データ形式変換手段としてのシフトレジス
タ１は、このような送信ディジタルデータを、そのシン
ボルタイミングに従って順次シフトして、Ｋシンボルの
並列データとして出力するようになっているものであ
る。ここで、Ｋは、帯域制限によるシンボル間干渉シン
ボル長である。

【００１６】極性反転手段としての極性反転器２は、シ
フトレジスタ１から入力されたＫシンボルの並列データ
に、拡散信号パターンにしたがって極性反転処理を施す
ものである。すなわち、シフトレジスタ１から入力され
た並列データを構成する各シンボル値が論理値「１」又
は「０」のいずれかを採るものである場合、このシンボ
ル値を入力された拡散信号パターンにしたがって、論理
値「１」又は「０」に一斉に反転させるものである。な
お、拡散信号は、従来のＤＳ方式においていわゆる２次
変調に用いられている、ＰＮ系列に代表されるディジタ
ル信号である。

【００１７】図２には、極性反転器２の一回路例が示さ
れており、以下、同図を参照しつつこの回路例について
説明すれば、この例における極性反転器２は、シフトレ
ジスタ１から入力されるデータのシンボル数Ｋに対応し
た数の排他的論理和回路７（図２においては、「ＯＲ１
〜ＯＲｋ」と表記した）を用いて構成されている。各排
他的論理和回路７の一方の入力端子は、共に接続されて
拡散信号パターンが同時に入力されるようになってい
る。

【００１８】一方、各排他的論理和回路７の他方の入力
端子は、それぞれシフトレジスタ１の対応する出力端子
に接続されるようになっている。したがって、例えば、
ある時点における排他的論理和回路７へのシフトレジス
タ１からの入力データが論理値「１」であり、拡散信号
が論理値「１」である場合には、当該排他的論理和回路
７からは論理値「０」が出力される一方、拡散信号が論
理値「０」である場合には、当該排他的論理和回路７か
らはシフトレジスタ１からの入力データである論理値
「１」のデータがそのまま出力されるような構成となっ
ている。このことは、他の排他的論理和回路７において
も、全く同様であり、個々の回路における説明は省略す
ることとする。

【００１９】次に、一次変調波記憶手段としての波形生
成ＲＯＭ３は、上述のようにして極性反転器２により極
性反転が施されたＫシンボルの並列データをアドレスデ
ータとして入力し、スキャナ４から入力される信号に同
期してデータ読み出しが行われるようになっているもの
である。

【００２０】この波形生成ＲＯＭ３には、送信ディジタ
ルデータに一次変調を施した際に得られる一次変調波形
が、帯域制限が施された状態で、ディジタル信号に変換
されて予め記憶されている。この一次変調波形の記憶ア
ドレスは、その一次変調波形を生ずるＫシンボルのデー
タをアドレスデータとして用いるようにしてある。

【００２１】スキャナ４は、外部入力されるサンプリン
グクロックを分周して、波形生成ＲＯＭ３からのデータ
の読み出しを制御する信号であるスキャンアドレス信号
と称する所定周波数の方形波信号を発生するものであ
る。このスキャンアドレスの繰り返し周期は、搬送波周
波数のＮ倍（但し、Ｎ≧２）に設定されている。

【００２２】上記構成における本回路の動作について、
図３を参照しつつ以下に説明する。まず、図３（ａ）に
は、送信ディジタルデータに帯域制限を施しＫシンボル
データとした場合における１シンボル区間のアイパター
ンの例が示されている。同図においては、理解を容易に
するため、１０本程度のアイパターンしか示されていな
いが、実際にはシンボル間干渉シンボル長がＫシンボル
で、２値系列のものである場合のアイパターンの数は、
２のＫ乗個となる。

【００２３】ここで、図３（ａ）に示されたアイパター
ンの内、実線太線で示された信号ａに着目し、この信号
ａを角周波数ωc を有する方形波からなる搬送波ｓｇｎ
［ｓｉｎ（ωc ・ｔ）］により一次変調したとする。但
し、ｓｇｎ［ｘ］は、下記［数１］の関数であるとす
る。

【００２４】

【数１】

【００２５】この結果、変調が施された後の信号は、ａ
・ｓｇｎ［ｓｉｎ（ωc ・ｔ）］と表され、その波形は
図３（ｂ）に示されたように、元の信号ａを、搬送波の
繰り返し周期で交互に符号変換したものとなる。換言す
れば、信号ａに、±１で変化する方形波信号を乗算した
と等価となる。

【００２６】ところで、先の波形生成ＲＯＭ３は、この
図３（ｂ）に示された一次変調波形が、その変調された
送信ディジタルデータをシフトレジスタ１を通すことに
より得られたＫシンボルで表されるデータを、アドレス
データとして予め格納されているものである。

【００２７】一方、図３（ｃ）は、論理値「１」，
「０」の２値系列で表現された拡散信号パターンＳの例
を示すものであるが、同図では理解を容易にするため、
拡散信号の１チップ長が搬送波周期の２倍、１シンボル
長の１／４として表現されている。現実には、使用する
搬送波周波数や拡散レートを考慮して適宜設定されるも
のである。

【００２８】極性反転器２には、図３（ｃ）に示された
ような拡散信号パターンＳが入力され、シフトレジスタ
１から出力されたＫシンボルデータが、この拡散信号パ
ターンＳに応じて極性反転を受け、波形生成ＲＯＭ３の
アドレスデータとして出力されることとなる。すなわ
ち、拡散信号パターンＳが論理値「０」である場合に
は、Ｋシンボルデータは極性反転を受けることなくその
まま出力されることとなるが、拡散信号パターンＳが論
理値「１」である場合には、先に図２の回路例で説明し
たようにして各シンボル毎の出力は異なってくる。

【００２９】シフトレジスタ１からのＫシンボルが極性
反転器２で極性反転されることなく、波形生成ＲＯＭ３
に入力された場合には、Ｋシンボルがそのままアドレス
データとなり、当該アドレスからは、先に図３（ｂ）で
説明したような、Ｋシンボルに一次変調を施した信号が
読み出されることとなる。

【００３０】一方、Ｋシンボルが極性反転器２により極
性反転を受けた場合、波形生成ＲＯＭ３においては、極
性反転器２により極性反転を受けたＫシンボルデータで
表されるアドレスが指定されることとなる。

【００３１】この極性反転器２により極性反転を受けた
Ｋシンボルデータで表されるアドレスには、Ｋ個の全シ
ンボルの極性を反転し、これに一次変調を施した際の信
号波形が予め記憶されており、このデータが波形生成Ｒ
ＯＭ３から読み出されることとなる。

【００３２】すなわち、図３の例で言えば、Ｋ個の全シ
ンボルの極性を反転したものとは、同図（ａ）において
信号ａを反転した信号（ａのバー）に相当し、波形生成
ＲＯＭ３からは、先に説明したような要領でこの信号に
一次変調を施した際に得られる信号が、読み出されるこ
ととなるものである。図３においては、同図（ｄ）にこ
の場合の信号波形が示されている。

【００３３】この図３（ｄ）の信号を、先の図３（ｂ）
の説明の際と同様に数式で表すと、ｓ・ａ・ｓｇｎ［ｓ
ｉｎ（ωc ・ｔ）］と表現できる。但し、ｓは下記［数
２］の関数で定義される値を有するものである。

【００３４】

【数２】

【００３５】このように表される信号は、換言すれば、
拡散信号を±１の２値に写像したものと言うことができ
るものである。したがって、波形生成ＲＯＭ３から読み
出された信号は、拡散信号パターンＳによって、二次変
調を受けたものと等価と捉えることができるもので、こ
の信号がＤ／Ａ変換器５によりアナログ信号に変換さ
れ、さらに帯域通過型フィルタ６により不要な信号成分
が除去されることで、アナログのスペクトラム拡散信号
が得られることとなる。

【００３６】このように、本実施例においては、乗算器
を用いることなく１次変調、２次変調を行う構成となっ
ており、さらに、波形生成ＲＯＭ３を用いることで、従
来と異なり、ベースバンド信号のための帯域制限フィル
タを不要としているので、安定化、小型化が可能で、従
来に比してより経済性の高いスペクトラム拡散信号生成
回路が提供されるようになっている。

【００３７】尚、本実施例に構成では、Ｄ／Ａ変換器５
の出力信号に、搬送波周波数成分が含まれることとなる
が、実際には、使用するＤ／Ａ変換器の変換速度により
再生可能な搬送波周波数には限界がある。このような場
合、すなわち、必要とする搬送波周波数が、Ｄ／Ａ変換
器の変換速度が対応できないものである場合には、送信
装置の内、中間周波数成分の生成部分に本発明を適用
し、周波数のいわゆるアップコンバータを別途用いるこ
とで最終的に必要とする搬送波周波数におけるスペクト
ラム拡散信号を得るようにすることで、さらに高い搬送
波周波数にも十分対応することができる。

【００３８】

【発明の効果】以上、述べたように、本発明によれば、
予め一次変調波が記憶された一次変調波記憶手段のアド
レス指定を拡散信号のパターン変化に応じて行うこと
で、読み出される一次変調波が実質的に拡散信号による
二次変調を受けるように構成したことにより、乗算器を
必要とすることなく回路構成できるので、小型化が可能
となり、しかも、一次及び二次変調を行う部分にアナロ
グ回路を使用することなく構成することができるので、
アナログ回路特有の電気的特性の経年変化を生ずること
なく、動作の安定した信頼性の高いスペクトラム拡散信
号発生回路を提供することができるという効果を奏する
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るスペクトラム拡散信号生成回路の
一実施例における構成例を示す構成図である。

【図２】図１に示されたスペクトラム拡散信号生成回路
に用いられる極性反転器の一回路構成例を示す回路図で
ある。

【図３】本発明に係るスペクトラム拡散信号生成回路の
動作を説明するための主要部における波形を示す波形図
である。

【図４】従来のスペクトラム拡散通信装置の基本的構成
例を示す構成図である。

【符号の説明】

１…シフトレジスタ、 ２…極性反転器、 ３…波形生
成ＲＯＭ、 ４…スキャナ、 ５…Ｄ／Ａ変換器、 ６
…帯域通過型フィルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04J 13/00 - 13/06 H04B 1/69 - 1/713

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部から直列形式で入力される送信デー
   タを、所定のシンボル数の並列データに変換するデータ
   形式変換手段と、前記データ形式変換手段から出力され
   た出力データのデータ値を、外部から入力される拡散信
   号のパターンに応じて変更する極性反転手段と、前記極
   性反転手段から入力されたデータで指定されるアドレス
   に、入力される送信データに一次変調を施した際に得ら
   れる一次変調波が予めディジタル信号で記憶された一次
   変調波記憶手段と、前記一次変調波記憶手段から出力さ
   れたディジタル信号をアナログ信号に変換するディジタ
   ル・アナログ変換手段と、前記ディジタル・アナログ変
   換手段の出力信号に所定の帯域制限を施す帯域通過型フ
   ィルタとを具備してなることを特徴とするスペクトラム
   拡散信号生成回路。
2. 【請求項２】 一次変調波記憶手段は、データ形式変換
   手段から出力された所定シンボル数からなる送信データ
   で表されるアドレスには、この所定シンボル数からなる
   送信データに一次変調を施し、かつ、１シンボル区間の
   帯域制限を施した際に得られる一次変調波形がディジタ
   ル信号形式で予め記憶される一方、データ形式変換手段
   から出力された所定シンボル数からなる送信データが極
   性反転手段により変更された際のデータで表されるアド
   レスには、極性反転手段による変更前の前記送信データ
   を反転させたデータに一次変調を施し、かつ、１シンボ
   ル区間の帯域制限を施した際に得られる一次変調波形が
   ディジタル信号形式で予め記憶されてなるものであるこ
   とを特徴とする請求項１記載のスペクトラム拡散信号生
   成回路。
3. 【請求項３】 極性反転手段は、データ形式変換手段か
   ら入力される並列データのシンボル数に対応した数の排
   他的論理和回路を有してなり、データ形式変換手段から
   入力された並列データの各シンボルは、それぞれ対応す
   る排他的論理和回路へ入力されると共に、各排他的論理
   和回路には、直列形式で外部から入力される拡散信号が
   同時に入力されて、各シンボルの論理値と拡散信号の論
   理値との排他的論理和が、各排他的論理和回路からそれ
   ぞれ出力されることを特徴とする請求項１又は２記載の
   スペクトラム拡散信号生成回路。