JP3831374B2 - 逆拡散復調器 - Google Patents

Description

本発明は、スペクトラム拡散通信方式に関し、特に受信側で受信した信号を拡散符号で逆拡散処理することにより所望の信号を復調する逆拡散復調器に関するものである。

データ通信方式の１つとしてスペクトラム拡散通信方式がある。このスペクトラム拡散通信方式では、送信側において、送信したいベースバンド信号または変調されたキャリア信号を擬似ランダム符号からなる拡散符号で周波数拡散して得られた拡散信号を送信し、受信側において、受信した拡散信号を送信側での周波数拡散に用いたものと同じ元の拡散符号で逆拡散することにより元の信号を復調するものとなっている。これにより、デジタル信号を非常に小さい電力で広い帯域に分散して同時に送信でき、通信中にノイズが発生しても復調時にノイズが拡散されるため通信品質の劣化が小さく、また送信レベルを低減できるため他の通信への妨害が少ないという効果が得られる。

このようなスペクトラム拡散通信の逆拡散処理は、受信した拡散信号と送信側で用いた拡散符号とを乗算することにより行われる。この際、送信側で用いた拡散符号と同じチップレートの拡散符号を用いる必要があり、また受信した拡散信号のシンボルと受信側の拡散符号の位相を一致させる必要がある。なお、以下では、複数ビットからなる拡散符号のうちの１ビット分のデータをチップといい、これらチップの信号速度をチップレートという。また１つの拡散符号を用いて所望の信号を拡散処理して得られた拡散信号のまとまりを１シンボルという。
一般的な、同期式の逆拡散復調器は、受信した拡散信号から上記のような同期制御に必要なタイミングを抽出して高精度に同期させるものとなっている。したがって、逆拡散復調器の回路構成が増大かつ複雑化し、電力消費が増加するという傾向がある。

このような同期式の逆拡散復調器に対して、回路構成が複雑化するという問題を解決した非同期式の逆拡散復調器が提案されている（例えば、特許文献１等参照）。この種の逆拡散復調器は、受信した拡散信号のシンボルタイミングやチップレートに近い拡散符号を生成して逆拡散処理し、拡散符号と拡散信号との位相が一致したときに得られるピーク信号を元にして、ベースバンド信号を復調するものである。これにより、同期式のように高精度な同期制御が不要となり、回路規模が小さくかつ消費電力の低い逆拡散復調器を実現できる。

なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
特開２００３−２５８６７８号公報

スペクトラム拡散通信は、前述したような有用な効果を持っていることから、各種の通信システムへの適用が検討されており、その１つに多対１通信システムへの適用がある。多対１通信システムは、複数の無線送信機と１つの無線受信機とからなり、各所に設置されている計測器で計測された所望のデータをセンタで収集するようなセンサネットワークやテレメトリーシステムで多く用いられている。
特に、多対１通信システムでは、スペクトラム拡散通信を適用して、各無線送信機にそれぞれ異なる拡散符号系列を割り当て、これら異なる拡散符号系列から生成した拡散信号を用いることにより、同一周波数帯を共用でき、通信周波数資源の効率的利用を実現できる。

このような多対１通信システムにスペクトラム拡散通信を適用する場合、複数の無線送信機から異なる拡散符号系列を用いた拡散信号が送信される。しかしながら、従来の逆拡散復調器では、１つの拡散符号系列しか用いない１対１通信システムを前提としていることから、多対１通信システムの無線受信機では、各系列ごとに複数の逆拡散復調器を設ける必要があり、回路規模が増大かつ複雑化するという問題点があった。
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、比較的小さい回路規模で複数の異なる拡散符号系列を用いたスペクトラム拡散通信を実現できる逆拡散復調器を提供することを目的としている。

このような目的を達成するために、本発明にかかる逆拡散復調器は、異なる系列の拡散符号を用いてそれぞれ送信したい所望の信号を拡散処理することにより生成された複数の拡散信号を受信して、その受信信号から各系列ごとに元の信号を復調する逆拡散復調器において、各系列ごとに設けられて当該系列の拡散符号をそれぞれ個別に発生する複数の拡散符号発生回路と、これら拡散符号発生回路からの拡散符号のいずれか１つを選択する選択回路と、この選択回路で選択されたそれぞれの拡散信号で受信信号を逆拡散処理し、その結果をピーク信号として出力する逆拡散復調回路と、この逆拡散復調回路からのピーク信号を対応する系列ごとに分配出力する分配回路と、各系列ごとに設けられて分配回路で分配された当該系列のピーク信号についてピーク値を検出し、そのピーク値から当該系列に対応する元の信号を生成する複数のピーク検出器とを備えるものである。

これに加え、ピーク検出器で、ピーク値の検出に応じて対応する拡散符号発生回路に拡散符号の生成を調整するための制御信号を出力し、拡散符号発生回路で、ピーク検出器からの制御信号に基づき当該系列に応じた拡散符号の生成タイミングまたはその生成順序を調整するようにしたものである。

本発明は、選択回路で選択された各拡散符号発生回路からの拡散符号をそれぞれ用いて逆拡散復調回路で受信信号を逆拡散処理し、得られたピーク信号を分配回路で各系列ごとに分配し、各ピーク検出器で当該系列のピーク信号から検出したピーク値により当該系列に対応する元の信号を得るようにし、さらにピーク検出器で、ピーク値の検出に応じて対応する拡散符号発生回路に拡散符号の生成を調整するための制御信号を出力し、拡散符号発生回路で、ピーク検出器からの制御信号に基づき当該系列に応じた拡散符号の生成タイミングまたはその生成順序を調整するようにしたので、異なる拡散符号系列を用いた拡散信号が受信信号に重畳された場合でも、各系列ごとに所望の信号を復調でき、各系列ごとに複数の逆拡散復調器を必要とすることなく、比較的小さい回路規模で複数の異なる拡散符号系列を用いたスペクトラム拡散通信を実現できる。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかる逆拡散復調器について説明する。図１は本発明の第１の実施の形態にかかる逆拡散復調器の構成を示すブロック図である。
この逆拡散復調器は、Ｎ（Ｎは２以上の整数）個の異なる拡散符号系列を用いて受信信号（拡散信号）を逆拡散して復調する非同期式の逆拡散復調器であり、逆拡散復調回路１、拡散符号発生回路２Ａ〜２Ｎ、ピーク検出器３Ａ〜３Ｎ、分配回路４、および選択回路５から構成されている。なお、以下では拡散符号長が７チップの場合を例として説明するが、拡散符号長は７チップに限定されるものではなく、利用する拡散符号系列の数などに応じて増減すればよい。

逆拡散復調回路１は、拡散符号５Ｓを用いて受信信号１Ｒを逆拡散処理することによりピーク信号１Ｓを出力する回路部である。分配回路４は、切替信号ＳＥＬに基づきピーク信号１Ｓを各ピーク検出器３Ａ〜３Ｎに分配する回路部である。ピーク検出器３Ａ〜３Ｎは、分配回路４で分配されたそれぞれのピーク信号４ＡＳ〜４ＮＳについてしきい値と比較することによりピーク値を検出し、その積分波形を復調データ３ＡＳ〜３ＮＳとしてそれぞれ出力する回路部である。また、ピーク検出器３Ａ〜３Ｎは、検出したピーク値の極性変化に応じて制御信号ＬＡ〜ＬＮをそれぞれ対応する拡散符号発生回路２Ａ〜２Ｎへ出力する。
拡散符号発生回路２Ａ〜２Ｎは、それぞれ異なる拡散符号系列に基づき拡散符号２ＡＳ〜２ＮＳを順次発生して選択回路５へ出力するとともにピーク検出器３Ａ〜３Ｎからの制御信号ＬＡ〜ＬＮに応じて拡散符号の生成タイミングまたは生成順序を調整する回路部である。選択回路５は、切替信号ＳＥＬに基づき各拡散符号発生回路２Ａ〜２Ｎからの拡散符号２ＡＳ〜２ＮＳのうちのいずれかを選択して逆拡散復調回路１へ出力する回路部である。

本実施の形態では、複数の異なる拡散符号系列ごとに、拡散符号発生回路２Ａ〜２Ｎとピーク検出器３Ａ〜３Ｎとをそれぞれ設け、切替信号ＳＥＬに基づき選択回路５および分配回路４を制御することにより、受信信号１Ｒ内の１つのシンボルに対して、各拡散符号発生回路２Ａ〜２Ｎで生成された各拡散符号２ＡＳ〜２ＮＳを用いた逆拡散処理を逆拡散復調回路１でそれぞれ行うとともに、これら逆拡散処理で得られた結果すなわちピーク信号１Ｓを対応するピーク検出器３Ａ〜３Ｎへ分配することにより、それぞれの拡散符号系列ごとに所望の復調データを生成するようにしたものである。

［逆拡散復調回路］
次に、図２を参照して、逆拡散復調回路１について詳細に説明する。図２は逆拡散復調回路の構成例である。
この非同期式逆拡散復調回路１は、サンプルホールド回路（以下、Ｓ／Ｈ回路という）１１ａ〜１１ｇ、乗算器１４ａ〜１４ｇ、および加算器１５から構成されている。
Ｓ／Ｈ回路１１ａ〜１１ｇ（サンプルホールド部）のうち、Ｓ／Ｈ回路１１ａは、送信側での周波数拡散処理に用いたチップレートとほぼ同じ周波数のクロックｆ１に基づき受信信号を順次サンプルホールドする。Ｓ／Ｈ回路１１ｂ〜１１ｇは、クロックｆ１に基づきそれぞれ前段のＳ／Ｈ回路１１ａ〜１１ｆの出力をサンプルホールドする。乗算器１４ａ〜１４ｇ（乗算部）はＳ／Ｈ回路１１ａ〜１１ｇから出力される信号と選択回路５で選択された拡散符号５Ｓとを各々乗算する。加算器１５は乗算器１４ａ〜１４ｇの出力信号を加算する。

受信信号１Ｒは、Ｓ／Ｈ回路１１ａ〜１１ｇによりサンプルホールドされて乗算器１４ａ〜１４ｇの一方の入力端子に入力される。このとき、乗算器１４ａ〜１４ｇには、Ｓ／Ｈ回路１１ａ〜１１ｇにより受信信号１Ｒが１チップごとにシフトされて順次入力される。
一方、選択回路５からは切替信号ＳＥＬに基づき拡散符号が切り替えられて、各乗算器１４ａ〜１４ｇの他方の入力端子へ入力される。乗算器１４ａ〜１４ｇでは、Ｓ／Ｈ回路１１ａ〜１１ｇからの信号と選択回路５からの拡散符号とが、それぞれチップごとに乗算されて逆拡散処理が行われ、これら乗算結果が加算器１５で加算されピーク信号１Ｓとして出力される。

これにより、受信信号１Ｒのクロックｆ１の周波数、拡散符号のクロックｆ２の周波数、および拡散符号長で決定される周期でピーク信号１Ｓにピーク値が発生し、このピーク信号１Ｓは、受信信号１Ｒの位相と拡散符号の位相とがほぼ一致した際にその絶対値が大きな値すなわちピーク値を示し、位相が一致していない場合にはほぼゼロを示すものとなる。
したがって、このピーク値に応じて、拡散符号発生回路２Ａ〜２Ｎで発生させる拡散符号のタイミングを受信信号１Ｒに対して前後に調整することにより、受信信号１Ｒと拡散符号の位相を頻繁に一致させることができる。

［拡散符号発生回路］
次に、図３を参照して、拡散符号発生回路２ついて詳細に説明する。図３は拡散符号発生回路２の構成例である。
この拡散符号発生回路２は、クロックｆ２により拡散符号をシフトするシフトレジスタを構成するＦＦ回路２３ａ〜２３ｇ、ＦＦ回路２３ａ，２３ｃの出力の排他的論理和をＦＦ回路２３ａの入力にフィードバックする排他的論理和回路２１、およびピーク検出器３からの制御信号Ｌに基づき各ＦＦ回路２３ａ〜２３ｇに対するクロックｆ２供給の停止／再開を制御するクロック制御回路２６から構成されている。この構成により、符号長７のＭ系列擬似ランダム符号（ＰＮ７）がＦＦ回路２３ｃの出力として得られる。またＦＦ回路２３ａ〜２３ｇの出力は順次１クロックずつ遅れてシフトされるため、これらＦＦ回路２３ａ〜２３ｇから、１クロックずつずれた合計７本のＰＮ７拡散符号２Ｓが得られる。

受信信号１Ｒと拡散符号５Ｓがほぼ一致して相関が高くなった場合、両者を乗算して得られるピーク信号１Ｓの絶対値が大きくなりピーク値を示す。この際、受信信号１Ｒの変化に比較して、拡散符号５Ｓが生成される速度が速い場合、ピーク信号１Ｓとして高いピーク値が得られた次の乗算タイミングでは、受信信号１Ｒのシンボルで用いている拡散符号より拡散符号５Ｓが進んでしまい、ピーク値が得られない。このような場合は、拡散符号５Ｓの生成タイミングを遅らせることにより、受信信号１Ｒ側の拡散符号と再度一致させることができる。

この拡散符号発生回路２では、クロック制御回路２６を設け、ピーク検出器３からの制御信号Ｌに基づき、例えばピーク値が検出されるごとに、クロック制御回路２６でクロックｆ２供給の停止／再開を交互に制御する。したがって、クロック制御回路２６からクロックｆ２を供給している状態で、受信信号１Ｒと拡散符号５Ｓとが一致してピーク値が得られた場合は、ピーク検出器３からの制御信号Ｌに基づきクロックｆ２の供給が停止される。これにより、その直後の乗算タイミングでは拡散符号５Ｓが受信信号１Ｒより進んでしまうものの、拡散符号５Ｓの進みが停止されることから、その次の乗算タイミングで両者が一致して再びピーク値が得られる。

また、このピーク値の検出に応じてピーク検出器３からの制御信号Ｌが出力され、クロックｆ２の供給が再開される。これにより、その直後の乗算タイミングでは拡散符号５Ｓが受信信号１Ｒが遅れてしまうものの、拡散符号５Ｓの進みが再開されることから、その次の乗算タイミングで両者が一致することになる。
したがって、ピーク検出器３でのピーク値検出に応じて出力される制御信号Ｌに基づき各ＦＦ回路２３ａ〜２３ｇに対するクロックｆ２供給の停止／再開を制御することにより、受信信号１Ｒと拡散符号２Ｓとの位相はピーク値が得られたタイミングでほぼ維持されることになる。

これにより、加算器１５からのピーク信号１Ｓおよびピーク検出器３からの復調データ３Ｓとして、図４に示すような信号波形が得られる。加算器１５からのピーク信号１Ｓは、受信信号１Ｒと拡散符号５Ｓの極性が同じ状態で位相が一致した場合に正の値となり、極性が逆で一致した場合に負の値となる。この際、送信側でベースバンド信号のビット値０／１に対応させて拡散符号の極性を正／負に切り替えることにより、ベースバンド信号と等しい極性のピーク値が得られる。したがって、これらピーク値の積分波形から復調データ３Ｓすなわち所望のベースバンド信号が得られる。

なお、本実施の形態では、拡散符号長＝７（ＰＮ７）の場合を例として説明したが、これに限定されるものではなく、任意の拡散符号長ｍ（ｍは２以上の整数）を用いることができる。その際、Ｓ／Ｈ回路１１ａ〜１１ｇ、乗算器１４ａ〜１４ｇ、およびＦＦ回路２３ａ〜２３ｇなどを、拡散符号長ｍに合わせた数だけ設ければよい。また、使用する拡散符号についても、例えば排他的論理和回路２１の入力を選択するなどして、他の系列の符号を用いるようにしてもよい。

［逆拡散復調器の動作］
次に、図５および図６を参照して、本実施の形態にかかる逆拡散復調器の動作について説明する。図５は受信信号の１シンボルについての逆拡散処理を示す信号波形図である。図６は各拡散符号系列についての復調処理を示す信号波形図である。以下では、拡散符号長＝７の場合を例に説明する。
逆拡散復調回路１では、入力された受信信号１Ｒについてクロックｆ１のタイミングで、Ｓ／Ｈ回路１１ａ〜１１ｇにより予め定めた１チップ間隔ごとにサンプリングし、架空のシンボルｓを構成するチップａ〜ｇとして保持する。

次に、各チップａ〜ｇのサンプルホールドが完了した後、切替信号ＳＥＬにより選択回路５で、拡散符号発生回路２Ａ〜２Ｎでそれぞれ生成された各拡散符号２ＡＳ〜２ＮＳが１つずつ順次選択されて逆拡散復調回路１へ供給される。そして、拡散信号５Ｓの各チップａ〜ｇと受信信号１Ｒの各チップａ〜ｇとがチップごとに乗算されて逆拡散処理が行われ、これら乗算結果が合算されてピーク信号１Ｓとして出力される。
したがって、各拡散信号２ＡＳ〜２ＮＳのうち、受信信号１Ｒのチップａ〜ｇと相関が高いものについては、その逆拡散処理タイミングでピーク信号１Ｓの絶対値が大きくなり、相関が低いものについては、その逆拡散処理タイミングでピーク信号１Ｓの絶対値が小さくなる。

分配回路４では、このピーク信号１Ｓを切替信号ＳＥＬに応じて各ピーク検出器３Ａ〜３Ｎへ切替出力する。これにより、各ピーク検出器３Ａ〜３Ｎには、当該ピーク検出器３Ａ〜３Ｎに対応する拡散符号系列を用いた逆拡散処理タイミングのピーク信号１Ｓ、すなわちそれぞれの拡散符号系列を用いた逆拡散処理の結果を示すピーク信号４ＡＳ〜４ＮＳが分配される。
各ピーク検出器３Ａ〜３Ｎでは、分配されたそれぞれのピーク信号４ＡＳ〜４ＮＳについて、所定のしきい値と比較することによりそのピーク値を検出し、その積分波形を復調データ３ＡＳ〜３ＮＳとして出力する。またピーク値検出に応じて制御信号ＬＡ〜ＬＮが各ピーク検出器３Ａ〜３Ｎから対応する拡散符号発生回路２Ａ〜２Ｎへ出力され、それぞれの拡散符号発生回路２Ａ〜２Ｎで拡散符号発生順序が調整される。

したがって、図６に示すように、異なる拡散符号系列を用いる２つの無線送信機から送信されたシンボルＳＡ，ＳＢが受信信号１Ｒ上で重複した場合、逆拡散復調回路１からのピーク信号１Ｓには、それぞれの系列に応じたピーク値が現れることになる。そして、これらピーク値が分配回路４によりピーク信号４ＡＳ，４ＢＳ分離されて、ピーク検出器３Ａ，３Ｂへ入力され、その積分波形が復調データ３ＡＳ，３ＢＳとして分離出力されることになる。

このように、複数の拡散符号発生回路２Ａ〜２Ｎで生成された異なる系列の拡散符号のいずれか１つを選択回路５でそれぞれ選択して逆拡散復調回路１へ切替出力するとともに、逆拡散復調回路１での逆拡散処理により得られたピーク信号１Ｓを分配回路４で各拡散符号発生回路２に対応するピーク検出器３Ａ〜３Ｎへ分配するようにしたので、異なる拡散符号系列を用いた拡散信号が受信信号１Ｒに重畳された場合でも、各系列ごとに所望の信号を復調でき、各系列ごとに逆拡散復調器を設けることなく、比較的小さい回路規模で複数の異なる拡散符号系列を用いたスペクトラム拡散通信を実現できる。

また、受信した１シンボル分の受信信号について、複数の異なる系列の拡散符号を選択回路５で順次選択して逆拡散復調回路１へ出力し、これら拡散符号ごとに逆拡散処理するようにしたので、そのシンボルに重畳された異なる拡散符号系列の拡散信号をほぼ同時に復調することができる。この際、同一シンボルに対して適用する拡散符号系列の数については、すべての拡散符号発生回路からの拡散符号系列を適用してもよく、あるいは特定の拡散符号系列を選択して適用してもよい。なお、予め設定した送信シーケンスなどに基づき複数の拡散信号が受信信号に重畳されない通信システムや、あるいは重畳されても所望の系列の拡散信号のみを復調できればよい通信システムでは、受信した１シンボル分の受信信号ごとに対応する１つの系列の拡散符号のみを選択して逆拡散処理するようにしてもよい。

また、逆拡散復調回路１で、受信信号を１チップ分ずつシフトさせて保持し、その保持された１シンボル分の受信信号を拡散符号でそれぞれ逆拡散処理するようにしたので、受信信号が１チップ分ずつ更新されるごとに、複数の異なる系列の拡散符号を用いてそれぞれ逆拡散処理することができる。したがって、受信信号に重畳された異なる拡散符号系列の拡散信号のシンボル時間位置が互いに一致していない場合でも、それぞれの拡散符号系列ごとに所望のベースバンド信号を並列的に復調できる。特に、センサネットワークやテレメトリーシステムなどの多対１通信システムでは、各所に設置されている計測器などの端末から異なるタイミングで計測データがセンタ側へ送信される。したがって、このような多対１通信システムに本発明を適用すれば、端末側からの送信タイミングを予め設定したり、競合制御を行う必要がなくなり、より柔軟かつ拡張性の高い通信システムを構築できる。

［第２の実施の形態］
次に、図７および図８を参照して、本発明の第２の実施の形態にかかる逆拡散復調器について説明する。図７は本発明の第２の実施の形態にかかる逆拡散復調器で用いられる逆拡散復調回路の構成例である。図８は本発明の第２の実施の形態にかかる逆拡散復調器で用いられる拡散符号発生回路の構成例である。
本実施の形態では、前述した第１の実施の形態の逆拡散復調器（図１参照）において、逆拡散復調回路１および拡散符号発生回路２として、図７の逆拡散復調回路１および図８の拡散符号発生回路を用いたものである。なお、他の部分については第１の実施の形態と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。

［逆拡散復調回路］
次に、図７を参照して、逆拡散復調回路１について詳細に説明する。
この非同期式逆拡散復調回路１は、サンプルホールド回路（以下、Ｓ／Ｈ回路という）１１ａ〜１１ｇ、サンプルホールド制御回路（以下、Ｓ／Ｈ制御回路という）１２、フリップフロップ回路（以下、ＦＦ回路という）１３ａ〜１３ｆ、乗算器１４、および加算器１５から構成されている。

Ｓ／Ｈ回路１１ａ〜１１ｇ（サンプルホールド部）は、入力された受信信号１Ｒをサンプルホールドする。Ｓ／Ｈ制御回路１２は、送信側での周波数拡散に用いたクロックとほぼ同じ周波数のクロックｆ１を入力してｍ（本実施の形態ではｍ＝７）分周し、Ｓ／Ｈ回路１１ａ〜１１ｇを制御する信号を発生する。ＦＦ回路１３ａ〜１３ｆは、Ｓ／Ｈ制御回路１２からの出力信号をクロックｆ１でシフトするシフトレジスタを構成する。乗算器１４ａ〜１４ｇ（乗算部）はＳ／Ｈ回路１１ａ〜１１ｇから出力される信号と選択回路５で選択された拡散符号５Ｓとを各々乗算する。加算器１５は乗算器１４ａ〜１４ｇの出力信号を加算する。

受信信号１Ｒは、Ｓ／Ｈ回路１１ａ〜１１ｇによりサンプルホールドされて乗算器１４ａ〜１４ｇの一方の入力端子に入力される。このとき、乗算器１４ａ〜１４ｇには、Ｓ／Ｈ制御回路１２およびＦＦ回路１３ａ〜１３ｆによって、これら乗算器の数と同じクロック数間隔で、新たな受信信号１ＲがＳ／Ｈ回路１１ａ〜１１ｇにより保持され入力される。
一方、選択回路５からは切替信号ＳＥＬに基づき拡散符号５Ｓが切り替えられて、各乗算器１４ａ〜１４ｇの他方の入力端子へ入力される。乗算器１４ａ〜１４ｇでは、Ｓ／Ｈ回路１１ａ〜１１ｇからの信号と選択回路５からの拡散符号とが、それぞれチップごとに乗算され、これら乗算結果が加算器１５で加算されピーク信号１Ｓとして出力される。

これにより、受信信号１Ｒのクロックｆ１の周波数、拡散符号のクロックｆ２の周波数、および拡散符号長で決定される周期でピーク信号１Ｓにピーク値が発生し、このピーク信号１Ｓは、受信信号１Ｒの位相と拡散符号の位相がほぼ一致した際に絶対値が大きな値を示し、位相が一致していない場合にはほぼゼロを示すものとなる。
したがって、このピーク値に応じて、拡散符号発生回路２Ａ〜２Ｎで発生させる拡散符号の生成タイミングを受信信号１Ｒに対して前後に調整することにより、受信信号１Ｒと拡散符号の位相を頻繁に一致させることができる。

［拡散符号発生回路］
次に、図８を参照して、拡散符号発生回路２ついて詳細に説明する。
この拡散符号発生回路２は、クロックｆ２に応じて拡散符号を順方向にシフトして選択回路５へ出力する第１の拡散符号発生回路２ｘと、クロックｆ２に応じて拡散符号を逆方向にシフトして選択回路５へ出力する第２の拡散符号発生回路２ｙと、ピーク検出器３からの制御信号に基づき順方向制御信号２５ａまたは逆方向制御信号２５ｂのいずれかを出力して、第１または第２の拡散符号発生回路２ｘ，２ｙのいずれかを動作させる拡散符号制御回路２５とから構成されている。

第１の拡散符号発生回路２ｘは、クロックｆ２により拡散符号を順方向（乗算器１４ａから乗算器１４ｇ方向）にシフトするシフトレジスタを構成するＦＦ回路２３ａ〜２３ｇ、ＦＦ回路２３ａ，２３ｃの出力の排他的論理和をＦＦ回路２３ａの入力にフィードバックする排他的論理和回路２１、および各ＦＦ回路２３ａ〜２３ｇおよび排他的論理和回路２１の出力をオン／オフするスイッチ２４ａ〜２４ｇ，２４ｏから構成されている。
第２の拡散符号発生回路２ｙは、クロックｆ２により拡散符号を逆方向（乗算器１４ｇから乗算器１４ａ方向）にシフトするシフトレジスタを構成するＦＦ回路２３ｈ〜２３ｎ、ＦＦ回路２３ｉ，２３ｊの出力の排他的論理和をＦＦ回路２３ｈの入力にフィードバックする排他的論理和回路２２、および各ＦＦ回路２３ｈ〜２３ｎおよび排他的論理和回路２２の出力をオン／オフするスイッチ２４ｈ〜２４ｎ，２４ｐから構成されている。

拡散符号制御回路２５から順方向制御信号２５ａが出力された場合、スイッチ２４ａ〜２４ｇ，２４ｏがオンとなり、順方向制御信号２５ｂの停止によりスイッチ２４ｈ〜２４ｎ，２４ｐがオフとなる。これにより、ＦＦ回路２３ａ〜２３ｇが直列に接続されるとともに排他的論理和回路２１が接続されて、クロックｆ２に応じて順方向にシフトする拡散符号２Ｓが選択回路５へ出力される。
一方、拡散符号制御回路２５から逆方向制御信号２５ｂが出力された場合、スイッチ２４ｈ〜２４ｎ，２４ｐがオンとなり、順方向制御信号２５ａの停止によりスイッチ２４ａ〜２４ｇ，２４ｏがオフとなる。これにより、ＦＦ回路２３ｈ〜２３ｎが直列に接続されるとともに排他的論理和回路２２が接続されて、クロックｆ２に応じて逆方向にシフトする拡散符号２Ｓが選択回路５へ出力される。

この際、ＦＦ回路２３ｂ〜２３ｇの入力とＦＦ回路２３ｈ〜２３ｍの入力とが接続され、ＦＦ回路２３ｇの出力がスイッチ２４ｇを介してＦＦ回路２３ｈの入力へ接続され、ＦＦ回路２３ｎの出力がスイッチ２４ｎを介してＦＦ回路２３ａの入力へ接続されていることから、順方向／逆方向の切り替えの際、その時点で出力されている拡散符号が保持された状態で切り替えられる。
したがって、拡散符号制御回路２５で、ピーク検出器３からの制御信号Ｌに基づき、例えばピーク値が検出されるごとに、順方向制御信号２５ａと逆方向制御信号２５ｂを切り替えて出力することにより、受信信号１Ｒと拡散符号２Ｓとの位相がピーク値が得られたタイミングでほぼ維持されることになる。

これにより、加算器１５からのピーク信号１Ｓおよびピーク検出器３からの復調データ３Ｓとして、図４に示すような信号波形が得られる。加算器１５からのピーク信号１Ｓは、受信信号１Ｒと拡散符号５Ｓの極性が同じ状態で位相が一致した場合に正の値となり、極性が逆で一致した場合に負の値となる。この際、送信側でベースバンド信号のビット値０／１に対応させて拡散符号の極性を正／負に切り替えることにより、ベースバンド信号と等しい極性のピーク値が得られる。したがって、これらピーク値の積分波形から復調データ３Ｓすなわち所望のベースバンド信号が得られる。

なお、本実施の形態では、拡散符号長＝７（ＰＮ７）の場合を例として説明したが、これに限定されるものではなく、任意の拡散符号長ｍ（ｍは２以上の整数）を用いることができる。その際、Ｓ／Ｈ回路１１ａ〜１１ｇ、ＦＦ回路１３ａ〜１３ｇ、乗算器１４ａ〜１４ｇ、ＦＦ回路２３ａ〜２３ｎ、およびスイッチ２４ａ〜２４ｐなどを、拡散符号長ｍに合わせた数だけ設ければよい。また、使用する拡散符号についても、例えば排他的論理和回路２１，２２の入力を選択するなどして、他の系列の符号を用いるようにしてもよい。

［逆拡散復調器の動作］
本実施の形態にかかる逆拡散復調器の動作については、前述した第１の実施の形態とほぼ同様であり、切替信号ＳＥＬに基づき選択回路５および分配回路４を制御することにより、受信信号１Ｒ内の１つのシンボルに対して、各拡散符号発生回路２Ａ〜２Ｎで生成された各拡散符号２ＡＳ〜２ＮＳとの逆拡散処理が逆拡散復調回路１で順次行われ、それぞれの逆拡散処理で得られた結果すなわちピーク信号１Ｓが対応するピーク検出器３Ａ〜３Ｎへ切替出力され、それぞれの拡散符号系列ごとに所望の復調データ３ＡＳ〜３ＮＳが得られる。
したがって、異なる拡散符号系列を用いた拡散信号が受信信号１Ｒに重畳された場合でも、各系列ごとに逆拡散復調器を設けることなく、比較的小さい回路規模で複数の異なる拡散符号系列を用いたスペクトラム拡散通信を実現できる。

この場合、逆拡散復調回路１では、１シンボル単位でサンプルホールドして逆拡散処理するため、前述した第１の実施の形態のように、受信信号を１チップ分ずつシフトさせて逆拡散処理する場合と比較して、サンプルホールドした受信信号とシンボルとの時間位置が一致するまで、ある程度の時間が必要となる。したがって、前述した図６に示したように、時間的に重複するシンボルＳＡ，ＳＢについては、これらを並列的に復調することはできないが、これら両シンボルの時間位置が一致している場合は、両者を並列的に復調できる。

なお、以上の各実施の形態では、選択回路５と分配回路４とが、同一の切替信号ＳＥＬにより同期して切り替えられる場合を例として説明したが、受信信号のチップレートが比較的高い場合など、逆拡散復調回路１での逆拡散処理に伴う出力遅延が、逆拡散復調回路１でのサンプルホールド用クロックｆ１に対して無視できない場合もある。
このような場合には、逆拡散復調回路１での処理時間分だけ分配回路４の切り替えを遅延させるようにしてもよい。

また、以上の各実施の形態では、それぞれ異なる拡散符号系列を用いる複数の無線送信機からの拡散信号が、受信信号に重畳された場合を例として説明したが、同一の無線送信信号で異なる拡散符号系列を用いて生成した複数の拡散信号を送信し、無線受信機でこれを受信して分離復調するようにしてもよい。これにより、同一周波数帯を用いたスペクトラム拡散通信で所望のベースバンド信号を多重化して送信でき、通信効率を向上させることができる。

本発明の第１の実施の形態にかかる逆拡散復調器の構成を示すブロック図である。 図１の逆拡散復調回路の構成例である。 図１の拡散符号発生回路の構成例である。 図１の非同期逆拡散復調器の各部信号を示す信号波形図である。 受信信号の１シンボルについての逆拡散処理を示す信号波形図である。 各拡散符号系列についての復調処理を示す信号波形図である。 本発明の第２の実施の形態にかかる逆拡散復調器で用いられる逆拡散復調回路の構成例である。 本発明の第２の実施の形態にかかる逆拡散復調器で用いられる拡散符号発生回路の構成例である。

符号の説明

１…逆拡散復調回路、１Ｒ…受信信号、１Ｓ…ピーク信号、２，２Ａ，２Ｂ，２Ｎ…拡散符号発生回路、２Ｓ，２ＡＳ，２ＢＳ，２ＮＳ…拡散符号、３，３Ａ，３Ｂ，３Ｎ…ピーク検出器、３Ｓ，３ＡＳ，３ＢＳ，３ＮＳ…復調データ、４…分配回路、４ＡＳ，４ＢＳ，４ＢＮ…ピーク信号、５…選択回路、５Ｓ…拡散符号、１１ａ〜１１ｇ…Ｓ／Ｈ回路、１２…Ｓ／Ｈ制御回路、１３ａ〜１３ｆ…ＦＦ回路、１４ａ〜１４ｇ…乗算器、１５…加算器、２ｘ…第１の拡散符号発生回路、２ｙ…第２の拡散符号発生回路、２１，２２…排他的論理和回路、２３ａ〜２３ｎ…ＦＦ回路、２４ａ〜２４ｐ…スイッチ、２５…拡散符号制御回路、２６…クロック制御回路。

Claims (1)

1. 異なる系列の拡散符号を用いてそれぞれ送信したい所望の信号を拡散処理することにより生成された複数の拡散信号を受信して、その受信信号から前記各系列ごとに元の信号を復調する逆拡散復調器において、
   前記各系列ごとに設けられて当該系列の拡散符号をそれぞれ個別に発生する複数の拡散符号発生回路と、
   これら拡散符号発生回路からの拡散符号のいずれか１つを選択する選択回路と、
   この選択回路で選択されたそれぞれの拡散信号で受信信号を逆拡散処理し、その結果をピーク信号として出力する逆拡散復調回路と、
   この逆拡散復調回路からのピーク信号を対応する系列ごとに分配出力する分配回路と、
   前記各系列ごとに設けられて前記分配回路で分配された当該系列のピーク信号についてピーク値を検出し、そのピーク値から当該系列に対応する元の信号を生成する複数のピーク検出器とを備え、
   前記ピーク検出器は、前記ピーク値の検出に応じて対応する拡散符号発生回路に拡散符号の生成を調整するための制御信号を出力し、
   前記拡散符号発生回路は、前記ピーク検出器からの制御信号に基づき当該系列に応じた拡散符号の生成タイミングまたはその生成順序を調整する
   ことを特徴とする逆拡散復調器。

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