JP3913139B2

JP3913139B2 - Ｃｄｍａ送信装置、ｃｄｍａ多重送信装置、ｃｄｍａ受信装置及びｃｄｍａ通信システム

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Publication number: JP3913139B2
Application number: JP2002237944A
Authority: JP
Inventors: 和彦松野; 正幸鹿嶋
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2002-08-19
Filing date: 2002-08-19
Publication date: 2007-05-09
Anticipated expiration: 2022-08-19
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＤＭＡ（ＣｏｄｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ；符号分割多元接続）送信装置、ＣＤＭＡ多重送信装置、ＣＤＭＡ受信装置及びＣＤＭＡ通信システムに関し、例えば、光ＣＤＭ（ＣｏｄｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）技術とＰＯＮ（ＰａｓｓｉｖｅＯｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋ）を用いた光アクセスシステムに適用し得るものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＤＭＡ方式には、各チャネル毎に同期を行う同期ＣＤＭＡ方式と、各チャネル毎の同期を行わない非同期ＣＤＭＡ方式とがあり、また、同期位置のずれをある程度許容する準同期ＣＤＭＡ方式がある。非同期ＣＤＭＡ方式や準同期ＣＤＭＡ方式を使用すると、符号の長さ（チップ数）に比べて、多重数を多く取ることができない。
【０００３】
そのため、多重伝送を行うＣＤＭＡ通信システムでは、チップ数と多重数とを同じにできる同期ＣＤＭＡ方式が適している。
【０００４】
同期ＣＤＭＡ方式では、多重データの復調時に同期信号が必要となり、本来の伝送信号とは別にこの同期信号を送信している。
【０００５】
また、無線通信システムなどの一部で使用されている同期ＣＤＭＡ方式においては、各チャネルの同期を行うために、２つの符号（例えば、ＰＮ符号と直交符号）を掛合わせて送信を行っており、そのうちの一方の符号（例えば、ＰＮ符号）を同期用の信号として用いている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、同期ＣＤＭＡ方式のＣＤＭＡ通信システムの場合、受信側において、伝送信号を取り出すための逆拡散器に加え、同期信号を検出するための同期検出器が必要であり、ハードウェア構成の場合には、回路規模が大きくなり、ソフトウェア構成の場合には処理ステップなどが多大になるという課題がある。
【０００７】
また、同期用の符号を含めた２つの符号を利用する同期ＣＤＭＡ方式のＣＤＭＡ通信システムの場合にも、受信側において、各符号を検出する２個の相関器（例えばＰＮ符号用及び直交符号用の相関器）が必要となり、ハードウェア構成の場合には、回路規模が大きくなり、ソフトウェア構成の場合には処理ステップなどが多大になるという課題がある。
【０００８】
そのため、受信側での同期検出構成が簡易な又は受信側での同期検出処理が簡単な、ＣＤＭＡ送信装置、ＣＤＭＡ受信装置、ＣＤＭＡ多重送信装置及びＣＤＭＡ通信システムが望まれている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため、第１の本発明のＣＤＭＡ送信装置は、所定周期毎のかつ他チャネルとは異なるタイミングのタイムスロットが、同期ビットが挿入されて自チャネルの同期用タイムスロットに割り当てられている、上記他チャネルの送信信号と同期している送信信号を、自チャネルに割り当てられている拡散符号で拡散変調して拡散信号を出力する拡散手段と、上記拡散信号における自チャネルの同期用タイムスロットの期間の振幅を、他の期間の拡散信号の振幅より増大させて変調信号として出力するパワー制御手段と、上記変調信号における他チャネルの同期用タイムスロットの期間を無信号化する無信号化手段とを有することを特徴とする。
【００１０】
第２の本発明のＣＤＭＡ多重送信装置は、第１の本発明のＣＤＭＡ送信装置を複数備えると共に、その各ＣＤＭＡ送信装置からの変調信号を重畳する多重手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
第３の本発明のＣＤＭＡ受信装置は、複数の第１の本発明のＣＤＭＡ送信装置が出力し、伝送路上で自動的に多重された多重信号、又は、第２の本発明のＣＤＭＡ多重送信装置が出力した多重信号と、自チャネルに割り当てられている拡散符号との相関を求め、相関信号を出力する相関手段と、上記相関信号から出力された相関信号における、自チャネルの同期用タイムスロットに係る正及び又は負に大きい相関値部分を弁別する同期タイミング検出手段と、上記同期タイミング検出手段の出力に基づき、タイムスロット周期の再生クロックを形成するクロック再生手段と、上記相関信号又はそれを波形整形した信号を上記再生クロックでサンプリングして、送信信号を再生するゲート手段とを有することを特徴とする。
【００１２】
第４の本発明のＣＤＭＡ通信システムは、複数の第１の本発明のＣＤＭＡ送信装置と、複数の第３の本発明のＣＤＭＡ受信装置とを有することを特徴とする。
【００１３】
第５の本発明のＣＤＭＡ通信システムは、第２の本発明のＣＤＭＡ多重送信装置と、複数の第３の本発明のＣＤＭＡ受信装置とを有することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（Ａ）第１の実施形態
以下、本発明によるＣＤＭＡ送信装置、ＣＤＭＡ受信装置、ＣＤＭＡ多重送信装置及びＣＤＭＡ通信システムの第１の実施形態を図面を参照しながら詳述する。
【００１５】
（Ａ−１）第１の実施形態の構成
図１は、第１の実施形態に係るＣＤＭＡ通信システムの全体構成を示すと共に、ＣＤＭＡ多重送信装置の内部構成を示すブロック図である。
【００１６】
図１において、第１の実施形態のＣＤＭＡ通信システム１は、Ｎチャネル対応（多重数Ｎ）の通信システムであり、ＣＤＭＡ多重送信装置２と、分配器３と、各チャネル用のＣＤＭＡ受信装置４−１〜４−Ｎとを有する。
【００１７】
ＣＤＭＡ多重送信装置２は、各チャネル用のＣＤＭＡ送信装置５−１〜５−Ｎと、加算部（多重部）６とを有する。
【００１８】
各チャネル用のＣＤＭＡ送信装置５−１〜５−Ｎはそれぞれ、入力された自チャネルの送信信号を拡散処理して変調信号を形成するものである。加算部６は、各チャネルの変調信号を加算して多重信号を形成するものである。
【００１９】
このような多重信号が、ＣＤＭＡ多重送信装置２から出力される。なお、この第１の実施形態は、有線伝送路を適用することを前提としており、そのため、分配器３が設けられている。分配器３は、多重信号をＮ個に分岐して各チャネル用のＣＤＭＡ受信装置４−１〜４−Ｎに分配するものである。
【００２０】
各チャネル用のＣＤＭＡ受信装置４−１〜４−Ｎはそれぞれ、入力された多重信号を逆拡散処理して、対応するＣＤＭＡ送信装置５−１〜５−Ｎが自己に送信しようとした送信信号を得るものである。
【００２１】
なお、ＣＤＭＡ多重送信装置２と、各チャネル用のＣＤＭＡ受信装置４−１〜４−Ｎとの有線伝送路が光伝送路の場合には、図１や後述する図２では省略しているが、ＣＤＭＡ多重送信装置２の加算部６の後段には電気／光変換器が設けられ、各チャネル用のＣＤＭＡ受信装置４−１〜４−Ｎの入力段には光／電気変換器が設けられる。
【００２２】
各チャネル用のＣＤＭＡ送信装置５−ｎ（ｎは１〜Ｎ）は、同様な構成を有し、それぞれ、拡散部７−ｎ及びパワー制御部８−ｎを有する。パワー制御部８−ｎは、１入力３出力セレクタ１０−ｎ、増幅器１１−ｎ及び加算器１２−ｎを有する。
【００２３】
各チャネル用のＣＤＭＡ送信装置５−ｎには、そのチャネルの伝送信号（データ系列）の所定周期毎に同期ビットが挿入された入力信号が入力される。あるタイミングの同期ビットが、第１チャネル（ＣＨ１）に関するものであれば、次に挿入されている同期ビットが、第２チャネル（ＣＨ２）に関するものであり、その次に挿入されている同期ビットが、第３チャネル（ＣＨ３）に関するものであり、以下、同様である（図３（Ａ）参照）。従って、同一チャネルに係る同期ビットは、Ｎ個毎に表れる。また、全てのチャネル（ＣＨ１〜ＣＨＮ）について、第ｎチャネルの同期ビットが表れるタイミングは同じになっている。
【００２４】
ＣＤＭＡ送信装置５−ｎにおける拡散部７−ｎは、上述のような入力信号に対し、自チャネルに割り当てられている拡散符号を用いて拡散処理するものである。拡散部７−ｎとしては、例えば、イクスクルーシブオア回路を適用でき、入力信号が「１」のタイムスロットでは拡散符号をそのまま出力し、入力信号が「０」のタイムスロットでは拡散符号を反転して出力する。なお、入力信号における１ビット期間を「タイムスロット」と呼んでおり、拡散符号における１符号期間を「チップ期間」と呼ぶこととしている。
【００２５】
ここで、拡散符号としては、例えば、自己相関特性及び相互相関特性が共に良い、直交ＰＮ符号などの符号を適用する。拡散符号は、例えば、入力信号の１タイムスロット期間を、１６チップ期間又は３２チップ期間とするものであり、入力信号における各タイムスロット毎に繰り返し適用されるものである。
【００２６】
拡散部７−ｎから出力された拡散信号は、１入力３出力セレクタ１０−ｎに入力される。セレクタ１０−ｎの第１の出力端子は加算器１２−ｎに接続され、セレクタ１０−ｎの第２の出力端子は開放されており、セレクタ１０−ｎの第３の出力端子は増幅器１１−ｎに接続されている。セレクタ１０−ｎは、セレクタ制御信号（図示せず）に基づき、上述した同期ビット期間以外の期間では第１の出力端子を選択し、自チャネルの同期ビット期間では第３の出力端子を選択し、他チャネルの同期ビット期間では第２の出力端子を選択する。
【００２７】
増幅器１１−ｎは、セレクタ１０−ｎの第３の出力端子から出力された信号、言い換えると、そのチャネルの同期ビット期間の拡散信号を、所定のゲインで増幅して加算器１２−ｎに与えるものである。
【００２８】
加算器１２−ｎは、セレクタ１０−ｎの第１の出力端子から出力された信号と、増幅器１１−ｎから出力された信号とを加算し、その加算信号を、そのチャネルの変調信号として、上述した加算部（多重部）６に出力するものである。
【００２９】
上述したように、セレクタ１０−ｎは、同期ビット期間以外の期間（送信信号本体の期間）では第１の出力端子を選択し、自チャネルの同期ビット期間では第３の出力端子を選択しているので、加算器１２−ｎは信号を時分割多重していることになる。また、セレクタ１０−ｎは、他チャネルの同期ビット期間では開放されている第２の出力端子を選択しているので、この期間では、加算器１２−ｎからは何らの信号を出力されない。
【００３０】
以上のように、パワー制御部８−ｎは、拡散部７−ｎからの拡散信号が、自チャネルの同期ビット期間にあるときには、パワーを増大させ、他チャネルの同期ビット期間にあるときには出力を停止させ、送信信号本体の期間ではパワーを増大させることなく、出力させるパワー制御を行っているものである。
【００３１】
図２は、第ｎチャネルのＣＤＭＡ受信装置４−ｎの内部構成を示すブロック図である。なお、各チャネルのＣＤＭＡ受信装置４−１〜４−Ｎの内部構成は同様である。
【００３２】
図２において、ＣＤＭＡ受信装置４−ｎは、マッチドフィルタ２０−ｎ、第１のリミッタ２１−ｎ、ゲート回路２２−ｎ、第２のリミッタ２３−ｎ及びクロック再生部２４−ｎを有する。
【００３３】
ＣＤＭＡ多重送信装置２から送出され、分配器３によって分岐された多重信号が、当該ＣＤＭＡ受信装置４−ｎに到達し、マッチドフィルタ２０−ｎに入力される。
【００３４】
マッチドフィルタ２０−ｎは、入力された多重信号に対して、自チャネルに割り当てられている拡散符号（同一チャネルの上述した拡散部７−ｎが使用しているものと同一）を用いて逆拡散処理を行って相関信号を得るものである。
【００３５】
ここで、相関信号は、送信側が送信しようとした信号が「１」のタイムスロット期間の位相に拡散符号の位相が合致したときには大きな正相関値をとり、送信側が送信しようとした信号が「０」のタイムスロット期間の位相に拡散符号の位相が合致したときには大きな負相関値（相関が負相関ということであり、相関信号のダイナミックレンジの取り方によっては正値のこともある）をとる。相関信号が大きな値をとるのは、概ね１チップ期間である。また、上述のように、自チャネルの同期ビット期間に係る拡散信号の送信パワーは、他の期間よりかなり大きくされているので、その期間に係る１チップ期間の相関信号も、一段と大きな正相関値をとる。また、大きな正相関値部分や大きな負相関値部分を除けば、拡散符号とのマッチングがとれないので、相関信号は、相関はないレベルの値をとる。
【００３６】
マッチドフィルタ２０−ｎからの相関信号は、第１のリミッタ２１−ｎ及び第２のリミッタ２３−ｎに与えられる。
【００３７】
第１のリミッタ２１−ｎ及び第２のリミッタ２３−ｎはそれぞれ、マッチドフィルタ２０−ｎからの相関信号における所定レベル（閾値）以上の波形を取り出すものであり、第２のリミッタ２３−ｎの所定レベルは、第１のリミッタ２１−ｎの所定レベルより大きくなっている。
【００３８】
第２のリミッタ２３−ｎは、自チャネルの同期ビット期間に関係して現れる、かなり大きな正相関値部分だけを相関信号から取り出すためにリミット処理を行うものであり、言い換えると、同期ビットの情報を検出して（取り出して）いるものであり、その出力信号は、クロック再生部２４−ｎに与えられる。
【００３９】
クロック再生部２４−ｎは、第２のリミッタ２３−ｎの出力信号から、タイムスロット周期で、しかも、相関信号において、大きな正相関値（「１」に対応）又は大きな負相関値（「０」に対応）をとる期間（期間の長さは概ね１チップ期間）に同期したクロックを再生してゲート回路２２−ｎにゲート制御信号として与えるものである。すなわち、クロック再生部２４−ｎは、自チャネルの同期ビット周期の第２のリミッタ２３−ｎの出力信号を、ｋ＋１（ｋは相前後する同期ビット間に存在する送信信号のビット（タイムスロット）数である）倍だけ周波数逓倍してクロックを再生する。クロック再生部２４−ｎには、例えば、ｋ＋１倍だけ周波数逓倍するＰＬＬ回路構成を適用することができる。
【００４０】
第１のリミッタ２１−ｎは、マッチドフィルタ２０−ｎからの相関信号の大きな正相関値部分などをパルス状に波形整形し、送信信号本体の情報を取り出すものである。なお、第１のリミッタ２１−ｎに代え、スライサを適用して、相関信号における大きな負相関値部分もパルス状に波形整形するようにしても良い。第１のリミッタ２１−ｎからの出力信号がゲート回路２２−ｎに与えられる。
【００４１】
ゲート回路２２−ｎは、第１のリミッタ２１−ｎからの出力信号を、クロック再生部２４−ｎからのクロックに基づいて、通過処理し（サンプリングし）、第１のリミッタ２１−ｎからの出力信号における大きな正相関値部分及び負相関値部分の値をタイムスロット期間全体に引き延ばし、「１」及び「０」でなるデータ系列に変換するものである。ゲート回路２２−ｎとしては、Ｄフリップフロップを適用できる。
【００４２】
ゲート回路２２−ｎからの出力信号には、同期ビット期間における論理値を含まれているが、これを適宜除去することにより、同一チャネルのＣＤＭＡ送信装置５−ｎが送信しようとする信号を再生することができる。
【００４３】
（Ａ−２）第１の実施形態の動作
次に、第１の実施形態のＣＤＭＡ通信システムの動作を、図３及び図４の各部タイミングチャートをも参照しながら説明する。ここで、図３は、ＣＤＭＡ多重送信装置２の各部タイミングチャートであり、図４は、ＣＤＭＡ受信装置４−ｎの各部タイミングチャートである。
【００４４】
各チャネルのＣＤＭＡ送信装置５−１〜５−Ｎには、図３（Ａ）に第１チャネルＣＨ１について示すように、送信信号本体に対し、所定周期毎に、同期ビットｓ１、ｓ２、…が挿入された送信信号が与えられる。図３（Ａ）において、同期ビットｓ１が第１チャネルＣＨ１の同期ビットを表し、同期ビットｓ２〜ＳＮが他チャネルの同期ビットを表している。また、図３は、同期ビットｓ１〜ＳＮが論理「１」の場合を示している。同期ビットｓ１〜ＳＮは、全てのチャネルの送信信号で同期している。
【００４５】
各チャネルの拡散部７−ｎにおいては、入力された送信信号を、図３（Ｂ）に第１チャネルＣＨ１について示すような、そのチャネルに割り当てられている拡散符号列を用いて拡散変調して拡散信号を出力する。図３（Ｃ）には、図３（Ａ）に示す送信信号を図３（Ｂ）に示す拡散符号列で拡散変調して得た、第１チャネルＣＨ１についての拡散信号を示している。
【００４６】
拡散信号は、パワー制御部８−ｎに与えられ、このパワー制御部８−ｎによって、拡散信号におけるそのチャネルの同期ビット期間は大きく増幅され、他チャネルの同期ビット期間は無信号化され、そのチャネルの変調信号として出力される。図３（Ｄ）は、第１チャネルＣＨ１についての変調信号を示している。なお、パワー制御部８−ｎ内の動作の説明は省略する。
【００４７】
また、図３（Ｅ１）〜（ＥＮ）は、各チャネルＣＨ１〜ＣＨＮの変調信号を示しており、図３（Ｄ）に比較して時間軸を縮小している。なお、各変調信号は、当然に、自チャネルの同期ビット期間や送信信号本体の期間で拡散符号に応じた論理の変化があるが、図３（Ｅ１）〜（ＥＮ）においては、その期間での論理の変化を省略して示している。むしろ、図３（Ｅ１）〜（ＥＮ）は、主として、適用されているパワー面で示している。
【００４８】
各チャネルの変調信号は加算部（多重部）６に与えられ、この加算部（多重部）６によって重畳（多重）され、多重信号として、ＣＤＭＡ多重送信装置２から出力される。図３（Ｆ）は、多重信号を示している。
【００４９】
各チャネルからの変調信号は、他チャネルの同期ビット期間では無信号化されているので、多重信号における各同期ビット期間は、各チャネルの同期ビットをそのチャネルの拡散符号で拡散変調したものが順次表れ、言い換えると、多重信号における各同期ビット期間にはそれぞれ、ある１チャネルの同期情報だけとなっている（重畳されていない）。
【００５０】
このような多重信号は、分配器３によってＮ分岐され、全てのチャネルのＣＤＭＡ受信装置４−１〜４−Ｎに到達する。
【００５１】
図４（Ａ）は、図３（Ｆ）に示す多重信号を書き直したものであり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示す多重信号をその時間軸を伸長して示したものである。
【００５２】
図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示す多重信号が到来した、各チャネルのＣＤＭＡ受信装置４−ｎにおいては、初段のマッチドフィルタ２０−ｎによって、受信した多重信号に対するそのチャネルに割り当てられている拡散符号系列との逆拡散（相関処理）がなされ、相関信号が出力される。なお、図４（Ｃ１）は、第１チャネルＣＨ１の相関信号を示し、図４（Ｃ２）は、第１チャネルＣＨ１の相関信号を示している。なお、図４（Ｃ１）及び図４（Ｃ２）において、ハッチ部分は無相関部分（値の不定部分）を示している。
【００５３】
第１チャネルＣＨ１の拡散符号と多重信号とのマッチングにおいては、第１チャネルＣＨ１の同期ビット期間ｓ１でマッチングがとれ、しかも、その期間ｓ１の信号パワー（振幅）が大きいので、非常に大きな正相関値部分が生じ、伝送信号本体の各タイムスロット期間ではそれぞれ、拡散符号とマッチする期間が生じるが、信号パワーが通常レベルであり、しかも、他チャネルの信号も多重されているので、第１チャネルＣＨ１の同期ビット期間ｓ１の相関より弱い、正相関値部分又は負相関値部分が生じ、他チャネルの同期ビット期間ｓ２〜ｓＮは、第１チャネルＣＨ１の拡散符号の成分を含まないので、無相関値となる。他のチャネルについても同様である。このような相関信号が第１及び第２のリミッタ２１−ｎ及び２３−ｎに与えられる。
【００５４】
なお、正相関値部分又は負相関値部分の時間幅は、ほぼ１チップ期間であり、すなわち、１タイムスロット期間（＝拡散符号の１周期）／１タイムスロット期間当たりのチップ数（＝拡散符号のチップ長）である。
【００５５】
第２のリミッタ２３−ｎにおいては、そのリミッタに係る所定レベル（閾値）以上の相関信号波形が取り出される。この取り出された後の信号は、図４（Ｄ１）に第１チャネルＣＨ１について示す、図４（Ｄ２）に第２チャネルＣＨ２について示すように、そのチャネルに係る同期ビット期間での大きな正相関値部分だけを切り出したものとなっている。第２のリミッタ２３−ｎの出力から、クロック再生部２４−ｎによって、クロックが再生され、ゲート回路２２−ｎに与えられる。図４（Ｅ１）は、第１チャネルＣＨ１について得られたクロックを示し、図４（Ｅ２）は、第２チャネルＣＨ２について得られたクロックを示している。
【００５６】
一方、第１のリミッタ２１−ｎにおいては、リミット処理により、マッチドフィルタ２０−ｎからの相関信号から、送信信号本体の情報を取り出されてゲート回路２２−ｎに与えられ、上述した再生クロックによってゲート（サンプリング）され、タイムスロット期間毎に論理「１」又は「０」をとるデータ系列に変換されて出力される。
【００５７】
図４（Ｆ１）は、第１チャネルＣＨ１に関する第１のリミッタ２１−１からの出力を示し、図４（Ｆ２）は、第２チャネルＣＨ２に関する第１のリミッタ２１−２からの出力を示している。また、図４（Ｇ１）は、第１チャネルＣＨ１に関するゲート回路２２−１からの出力を示し、図４（Ｇ２）は、第２チャネルＣＨ２に関するゲート回路２２−２からの出力を示している。
【００５８】
ゲート回路２２−ｎからの出力信号には、周期的な同期ビットが含まれているので、後段の回路で除去する必要がある。
【００５９】
なお、ＣＤＭＡ受信装置４−１〜４−Ｎは、受信した同期信号に同期させて、ＣＤＭＡ多重送信装置２へのデータ送信を行うことにより、逆方向への送信も、各ＣＤＭＡ受信装置４−１〜４−Ｎで同期させて行うことができる。
【００６０】
（Ａ−３）第１の実施形態の効果
以上のように、上記第１の実施形態によれば、各ＣＤＭＡ送信装置が自チャネルの同期ビット期間での拡散信号のパワーを増大させて送信させ、各ＣＤＭＡ受信装置でのその期間での相関信号レベルを大きくするようにしたので、同期専用に適用するマッチドフィルタなどを不要とでき、構成を簡易なものとすることができる。また、ＤＳＰなどを適用してソフトウェア処理するとしても処理を簡単なものとすることができる。
【００６１】
また、第２のリミッタは、同期検出回路を構成しているものとなるが、同期検出用の要素はこのリミッタだけであり、ハードウェア構成の簡易化及び又はソフトウェア処理の簡単化を実現できている。
【００６２】
（Ｂ）第２の実施形態
次に、本発明によるＣＤＭＡ送信装置、ＣＤＭＡ受信装置、ＣＤＭＡ多重送信装置及びＣＤＭＡ通信システムの第２の実施形態を、第１の実施形態との相違を中心に、図面を参照しながら説明する。
【００６３】
（Ｂ−１）第２の実施形態の構成
図５は、第２の実施形態のＣＤＭＡ多重送信装置の内部構成を示すブロック図であり、図６は、そのフレーム処理回路の内部構成を示すブロック図である。
【００６４】
第２の実施形態のＣＤＭＡ多重送信装置２Ａは、図５に示すように、第１の実施形態のＣＤＭＡ多重送信装置２の構成にさらに、図６に示す詳細構成を有するフレーム処理回路９を有するものである。
【００６５】
第１の実施形態では、ＣＤＭＡ多重送信装置への入力信号の形成方法や、セレクタ１０−ｎへのセレクタ制御信号の形成方法が任意であるとして説明を省略していたが、第２の実施形態では、それらの形成を実行するフレーム処理回路９を有する。なお、第１の実施形態においては、例えば、各チャネルの送信処理系が、ＧＰＳ受信機などの高精度の時計を有し、各々独立して、同期ビットの挿入処理を行っても良いものである。
【００６６】
フレーム処理回路９は、各チャネルのＣＤＭＡ送信装置５−１〜５−Ｎの共通の入力段に設けられているものである。フレーム処理回路９は、各チャネルの送信しようとするデータ信号のそれぞれに対する同期ビットの挿入処理を行って送信信号を形成して、各チャネルのＣＤＭＡ送信装置５−１〜５−Ｎに入力させると共に、各チャネルのＣＤＭＡ送信装置５−１〜５−Ｎのセレクタ１０−１〜１０−Ｎに与えるセレクタ制御信号を形成してセレクタ１０−１〜１０−Ｎに与えるものである。
【００６７】
なお、この明細書においては、同期ビットが挿入されるデータ信号の周期をフレームと呼んでいる。
【００６８】
フレーム処理回路９は、各チャネル対応のバッファメモリ部３０−１〜３０−Ｎ、同期信号クロック発生回路３１及びセレクタ制御信号発生回路３２を有する。
【００６９】
各バッファメモリ部３０−１〜３０−Ｎは、それぞれいわゆるＦＩＦＯメモリを中心として構成されたものであり、自チャネルのデータ信号を全チャネルに共通な書込みクロックに基づいて書き込むと共に、同期信号クロック発生回路３１からの読出しクロックに基づいて読み出し、また、同期信号クロック発生回路３１からの同期信号クロックに基づいて、読出しデータ系列に、所定周期（同期ビット周期）毎に同期ビットを挿入して出力するものである。
【００７０】
以下では、データ信号に対する同期ビットの挿入は、データ信号の時間圧縮を伴うように説明するが、バッファメモリ部３０−１〜３０−Ｎの容量などによっては、データ信号を時間圧縮しないで挿入するようにしても良い。
【００７１】
同期信号クロック発生回路３１は、上述した読出しクロック及び同期信号クロックを、書込みクロックに同期して形成するものである。例えば、データ信号のＭビット毎に同期ビットを挿入する場合であれば、読出しクロックとして、書込みクロックの（Ｍ＋１）／Ｍ倍の速度を有するものを形成し、また、Ｍ＋１個の読出しクロック毎に、１個の読出しクロック期間と同一のパルス幅を有する同期信号クロックを形成する。同期信号クロックは、全チャネルのバッファメモリ部３０−１〜３０−Ｎに与えられるだけでなく、セレクタ制御信号発生回路３２にも与えられる。
【００７２】
セレクタ制御信号発生回路３２は、同期信号クロックに基づいて、各チャネルのセレクタ１０−１〜１０−Ｎに与えるセレクタ制御信号を発生するものである。第１チャネルＣＨ１〜第ＮチャネルＣＨＮのセレクタ制御信号は、同期信号クロック以外の期間では、セレクタ１０−１〜１０−Ｎの第１の出力端子を選択させるものである。ある同期信号クロックに基づき、第１チャネルＣＨ１のセレクタ制御信号がセレクタ１０−１の第３の出力端子（増幅器への端子）を選択させるタイミングでは、第２チャネルＣＨ２〜第ＮチャネルＣＨＮのセレクタ制御信号がセレクタ１０−２〜１０−Ｎの第２の出力端子（無信号化端子）を選択させるようにし、次の同期信号クロックの発生時には、第２チャネルＣＨ２のセレクタ制御信号がセレクタ１０−２の第３の出力端子（増幅器への端子）を選択させ、第１チャネルＣＨ１、第３チャネルＣＨ３〜第ＮチャネルＣＨＮのセレクタ制御信号がセレクタ１０−１、１０−３〜１０−Ｎの第２の出力端子（無信号化端子）を選択させるようにし、以下、同様に、同期信号クロックの発生毎に、第３の出力端子（増幅器への端子）を選択させる１個のセレクタ制御信号を巡回変化させる。
【００７３】
図７は、第２の実施形態のＣＤＭＡ受信装置の内部構成を示すブロック図であり、図８は、そのフレーム除去回路の内部構成を示すブロック図である。
【００７４】
第２の実施形態の各チャネルのＣＤＭＡ受信装置４−ｎＡは、図７に示すように、第１の実施形態のＣＤＭＡ受信装置４−ｎの構成に加え、フレーム除去回路２５−ｎを有する。
【００７５】
フレーム除去回路２５−ｎは、図８に示すように、バッファメモリ部４０、同期信号復元回路４１及び読出しクロック生成回路４２を有する。
【００７６】
バッファメモリ部４０−ｎは、ゲート回路２２−ｎから出力された信号（復調信号）をクロック再生部２４−ｎから出力された再生クロックで書き込むと共に、読出しクロック生成回路４２−ｎから出力されたそれより低速の読出しクロックで読出して速度変換すると共に、同期信号復元回路４１−ｎからの復元同期信号に基づいて、復調信号が同期ビット期間の場合のときに書込みを停止して、自バッファメモリ部４０−ｎからの出力信号（受信信号）には同期ビットが存在しなくするものである。
【００７７】
同期信号復元回路４１−ｎは、第２のリミッタ２３−ｎからの出力信号（同期ビットの検出信号）から、復調信号における同期ビット期間を示す同期信号を復元し、バッファメモリ部４０−ｎに与えるものである。
【００７８】
読出しクロック生成回路４２−ｎは、クロック再生部２４−ｎから出力された再生クロック（書込みクロック）及び同期信号復元回路４１−ｎから出力された同期信号に基づいて、バッファメモリ部４０−ｎに与える読出しクロックを形成するものである。例えば、復調信号が、Ｍ＋１ビット毎に１個の同期ビットが挿入されたものである場合であれば、読出しクロックとして、書込みクロックのＭ／（Ｍ＋１）倍の速度を有するものを形成する。なお、バッファメモリ部４０−ｎの容量によっては、書込みクロック及び読出しクロックの速度が同じであっても、復調信号から同期ビットを除去することができる。
【００７９】
なお、バッファメモリ部４０−ｎから出力された信号（受信信号）は、同期ビットが除去された単なるデータ系列であって、フレームという切れ目がないものとなる。
【００８０】
上述したフレーム処理回路９や各チャネルのフレーム除去回路２５−１〜２５−Ｎ以外の構成は、第１の実施形態と同様であり、その機能説明は省略する。
【００８１】
（Ｂ−２）第２の実施形態の動作
次に、第２の実施形態において追加されたフレーム処理回路９やフレーム除去回路２５−ｎの動作を、この順で説明する。
【００８２】
図９は、フレーム処理回路９におけるあるバッファメモリ部３０−ｎの処理イメージを示すタイミングチャートである。
【００８３】
バッファメモリ部３０−ｎに入力されたデータ信号の形式は任意であっても良く、図９（Ａ）に示すような複数のパケットｐｋｔ．１〜ｐｋｔ．４が間欠的、非連続に生じるものでも良い。
【００８４】
このようなデータ信号が、図９（Ｄ）に示す同期信号クロックに基づいて、図９（Ｂ）に示すような所定ビット数（フレーム）毎に分割されたと同様に、バッファメモリ部３０−ｎで処理される。バッファメモリ部３０−ｎでは、書込みクロック及び読出しクロックの速度差に応じ、図９（Ｃ）に示すように、バッファメモリ部３０−ｎから出力される送信信号におけるデータ信号部分（フレーム）は当初のものに比較して時間圧縮され、この時間圧縮によってできた時間部分に、同期ビット（論理「１」）が挿入される。同期ビットの挿入位置も、図９（Ｄ）に示す同期信号クロックに基づいて定まる。
【００８５】
図９では、ある１チャネルについて示したが、各チャネルのデータ信号に対しても、フレーム処理回路９は同様の処理を行う。
【００８６】
図１０（Ａ）は、同期信号クロックを示し、図１０（Ｂ１）〜図１０（ＢＮ）はそれぞれ、各チャネルＣＨ１〜ＣＨＮのバッファメモリ部３０−１〜３０−Ｎから出力された送信信号を示している。
【００８７】
図１０（Ｃ１）〜図１０（ＣＮ）はそれぞれ、図１０（Ａ）に示す同期信号クロックに基づいて、セレクタ制御信号発生回路３２が形成した、各チャネルＣＨ１〜ＣＨＮのセレクタ制御信号を示している。図１０（Ｃ１）〜図１０（ＣＮ）に示すセレクタ制御信号において、「ｓ」は、セレクタ１０−１〜１０−Ｎへの入力信号を増幅器１１−１〜１１−Ｎに与えることを指示する（第３の出力端子を指示する）同期ビットセレクト信号であり、「ｎ」は、セレクタ１０−１〜１０−Ｎへの入力信号を無信号化することを指示する（第２の出力端子を指示する）無信号セレクト信号であり、「ｄ」は、セレクタ１０−１〜１０−Ｎへの入力信号を直接加算器１２−１〜１２−Ｎに与えることを指示する（第１の出力端子を指示する）データ信号セレクト信号である。
【００８８】
同期ビットセレクト信号ｓの位置は、全てのチャネルＣＨ１〜ＣＨＮのセレクタ制御信号で巡回的に変化しており、これにより、第１の実施形態で説明したような多重信号を形成することができるようになっている。
【００８９】
図１１は、第１チャネルＣＨ１のフレーム除去回路２５−１における処理イメージを示すタイミングチャートである。他のチャネルＣＨ２〜ＣＨＮのフレーム除去回路２５−２〜２５−Ｎも同様な処理を行う。
【００９０】
フレーム除去回路２５−１には、図１１（Ａ）に示す第２のリミッタ２３−１の出力信号と、図示は省略しているが、クロック再生部２４−ｎが出力した再生クロックと、図１１（Ｃ）に示すゲート回路２２−ｎが出力した復調信号とが入力される。
【００９１】
フレーム除去回路２５−１においては、同期信号復元回路４１−１によって、第２のリミッタ２３−１の出力信号から、それに同期した、各同期ビット期間で有意な論理レベルをとる、図１１（Ｂ）に示す復元同期信号が形成される。この復元同期信号は、図１１（Ｃ）に示す復調信号における同期ビット期間を規定するものとなっている。
【００９２】
フレーム除去回路２５−１のバッファメモリ部４０−ｎは、図示しないクロック再生部２４−ｎが出力した再生クロックを書き込むと共に、読出しクロック生成回路４２−１が形成した図示しない読出しクロックで読み出すことを通じて、復調信号におけるデータ信号を時間軸伸長し、また、復調信号における同期ビットを除去する。同期ビットの除去は、書込みを実行しないことで除去するものであっても良く、書込みは行うが読出しを実行しないことで除去するものであっても良い。
【００９３】
図１１は、連続しているデータ信号を受信する場合を示したが、図１２に示すような、複数のパケットｐｋｔ．１〜ｐｋｔ．４が間欠的、非連続に生じているようなデータ信号を受信する場合にも、フレーム除去回路２５−ｎは同様に動作する。
【００９４】
（Ｂ−３）第２の実施形態の効果
第２の実施形態によっても、第１の実施形態と同様な効果を奏することができる。第２の実施形態によれば、フレーム処理回路及びフレーム除去回路を設けているので、フレーム概念を導入した処理を行うことができる。
【００９５】
（Ｃ）他の実施形態
上記各実施形態の説明においても種々変形実施形態に言及したが、さらに、以下に例示するような変形実施形態を挙げることができる。
【００９６】
上記各実施形態においては、ＣＤＭＡ送信装置５−ｎからの変調信号における他チャネルの同期ビット期間の無信号化をセレクタ１０−ｎの端子選択で行うものを示したが、他チャネルの同期ビット期間では、拡散部７−ｎへの拡散符号列の供給を停止することで行うようにしても良い。
【００９７】
また、上記各実施形態においては、ＣＤＭＡ送信装置が、自チャネルの同期ビット期間での拡散信号と、送信信号本体（データ信号部分）の拡散信号との振幅の相違を、同期ビット期間での拡散信号を増幅することで形成するものを示したが、他の方法によって形成するようにしても良い。例えば、送信信号本体（データ信号部分）の拡散信号に対する減衰処理で形成するようにしても良く、また、同期ビット期間での拡散信号と送信信号本体（データ信号部分）の拡散信号とを共に増幅するが、その利得の相違で形成するようにしても良い。
【００９８】
さらに、上記各実施形態においては、ＣＤＭＡ送信装置５−ｎのパワー制御部８−ｎが入力段にセレクタ１０−ｎを備えるものを示したが、図１３に示すように出力段側にセレクタを備える構成であっても良い。
【００９９】
さらにまた、上記各実施形態においては、ＣＤＭＡ受信装置４−ｎが第１のリミッタ２１−ｎを有するものを示したが、ゲート回路２２−ｎのダイナミックレンジによっては、第１のリミッタ２１−ｎを省略するようにしても良い。
【０１００】
また、上記各実施形態においては、ＣＤＭＡ送信装置５−ｎのパワー制御部８−ｎが、他チャネルの同期ビット期間の拡散信号を無信号化するものを示したが、無信号化することなく、変調信号に含めるようにしても良い。この場合、自チャネルの同期ビット期間での拡散信号と、送信信号本体（データ信号部分）及び他チャネルの同期ビット期間の拡散信号との振幅の相違を、上記実施形態以上に大きくとることが好ましい。
【０１０１】
さらに、上記各実施形態においては、同期ビットを送信信号に盛り込むものを示したが、同期ビットを省略し、送信信号に関し同期検出に利用する期間だけを、上記各実施形態の自チャネルの同期ビット期間のように定め（この期間には送信信号本体を構成するビット値が挿入されている）、その期間での拡散信号の振幅を、他の期間の拡散信号の振幅より十分に大きくして、同期タイミングを受信側に伝えるようにしても良い。この場合も、マッチドフィルタから、その期間の相関値が他の期間より十分に大きい相関信号が出力されるので、同期タイミングを捉えることができる。この場合、その同期に用いる期間の送信信号本体の論理値によって、相関信号が、大きな正の相関値をとることもあれば、大きな負の相関値をとることもあるので、第２のリミッタとしては、正負双方向に対応したものを適用することを要する。
【０１０２】
上記各実施形態においては、拡散処理が１段のものを示したが、拡散処理を２段以上行うものに対しても、本発明を適用することができる。この場合、いずれの拡散符号も、同期に利用する必要はない。
【０１０３】
また、上記各実施形態においては、本発明を、有線伝送路のＣＤＭＡ通信システムに適用した場合を示したが、無線伝送路のＣＤＭＡ通信システムに本発明を適用することができる。この場合において、各チャネルのＣＤＭＡ送信装置が離間して設けられ、無線回線上で多重されるものであっても良い。但し、各チャネルのＣＤＭＡ送信装置がそれぞれ、高精度の絶対時計を有して同期送信を行うことを要する。
【０１０４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、受信側での同期検出構成が簡易な又は受信側での同期検出処理が簡単な、ＣＤＭＡ送信装置、ＣＤＭＡ受信装置、ＣＤＭＡ多重送信装置及びＣＤＭＡ通信システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係るＣＤＭＡ通信システムの全体構成と、ＣＤＭＡ多重送信装置の内部構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態のＣＤＭＡ受信装置の内部構成を示すブロック図である。
【図３】第１の実施形態のＣＤＭＡ多重送信装置の各部タイミングチャートである。
【図４】第１の実施形態のＣＤＭＡ受信装置の各部タイミングチャートである。
【図５】第２の実施形態のＣＤＭＡ多重送信装置の内部構成を示すブロック図である。
【図６】第２の実施形態のフレーム処理回路の内部構成を示すブロック図である。
【図７】第２の実施形態のＣＤＭＡ受信装置の内部構成を示すブロック図である。
【図８】第２の実施形態のフレーム除去回路の内部構成を示すブロック図である。
【図９】第２の実施形態のフレーム処理回路の各部タイミングチャート（１）である。
【図１０】第２の実施形態のフレーム処理回路の各部タイミングチャート（２）である。
【図１１】第２の実施形態のフレーム除去回路の各部タイミングチャート（１）である。
【図１２】第２の実施形態のフレーム除去回路の各部タイミングチャート（２）である。
【図１３】パワー制御部の他の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…ＣＤＭＡ通信システム１、２…ＣＤＭＡ多重送信装置、３…分配器、４−１〜４−Ｎ…ＣＤＭＡ受信装置、５−１〜５−Ｎ…ＣＤＭＡ送信装置、６…加算部（多重部）、７−１〜７−Ｎ…拡散部、８−１〜８−Ｎ…パワー制御部、９…フレーム処理回路、１０−１〜１０−Ｎ…セレクタ、１１−１〜１１−Ｎ…増幅器、１２−１〜１２−Ｎ…加算器、マッチドフィルタ２０−１〜２０−Ｎ…マッチドフィルタ、２１−１〜２１−Ｎ…第１のリミッタ、２２−１〜２２−Ｎ…ゲート回路、２３−１〜２３−Ｎ…第２のリミッタ、２４−１〜２４−Ｎ…クロック再生部、２５−１〜２５−Ｎ…フレーム除去回路、３０−１〜３０−Ｎ…バッファメモリ部、３１…同期信号クロック発生回路、３２…セレクタ制御信号発生回路、４０−１〜４０−Ｎ…バッファメモリ部、４１−１〜４１−Ｎ…同期信号復元回路、４２−１〜４２−Ｎ…読出しクロック生成回路。

Claims

所定周期毎のかつ他チャネルとは異なるタイミングのタイムスロットが、同期ビットが挿入されて自チャネルの同期用タイムスロットに割り当てられている、上記他チャネルの送信信号と同期している送信信号を、自チャネルに割り当てられている拡散符号で拡散変調して拡散信号を出力する拡散手段と、
上記拡散信号における自チャネルの同期用タイムスロットの期間の振幅を、他の期間の拡散信号の振幅より増大させて変調信号として出力するパワー制御手段と、
上記変調信号における他チャネルの同期用タイムスロットの期間を無信号化する無信号化手段と
を有することを特徴とするＣＤＭＡ送信装置。
上記パワー制御手段が上記無信号化手段を兼ね、他チャネルの同期用タイムスロットの期間の信号入力又は信号出力を停止することにより無信号化を行うことを特徴とする請求項１に記載のＣＤＭＡ送信装置。
上記拡散手段が上記無信号化手段を兼ね、他チャネルの同期用タイムスロットの期間での拡散変調を停止することにより無信号化を行うことを特徴とする請求項１に記載のＣＤＭＡ送信装置。
請求項１〜３のいずれかに記載のＣＤＭＡ送信装置を複数備えると共に、
上記各ＣＤＭＡ送信装置からの変調信号を重畳する多重手段とを備える
ことを特徴とするＣＤＭＡ多重送信装置。
上記各ＣＤＭＡ送信装置に与える同期用タイムスロットの規定信号を形成するフレーム処理手段を有することを特徴とする請求項４に記載のＣＤＭＡ多重送信装置。
上記フレーム処理手段は、各チャネルの送信信号本体に同期用ビットを追加して、上記各ＣＤＭＡ送信装置に与える送信信号に形成することを特徴とする請求項５に記載のＣＤＭＡ多重送信装置。
請求項１〜３のいずれかに記載の複数のＣＤＭＡ送信装置が出力し、伝送路上で自動的に多重された多重信号、又は、請求項４〜６のいずれかに記載のＣＤＭＡ多重送信装置が出力した多重信号と、自チャネルに割り当てられている拡散符号との相関を求め、相関信号を出力する相関手段と、
上記相関信号から出力された相関信号における、自チャネルの同期用タイムスロットに係る正及び又は負に大きい相関値部分を弁別する同期タイミング検出手段と、
上記同期タイミング検出手段の出力に基づき、タイムスロット周期の再生クロックを形成するクロック再生手段と、
上記相関信号又はそれを波形整形した信号を上記再生クロックでサンプリングして、送信信号を再生するゲート手段と
を有することを特徴とするＣＤＭＡ受信装置。
上記ゲート手段の出力信号から、同期ビットを除去するフレーム除去手段を有することを特徴とする請求項７に記載のＣＤＭＡ受信装置。
請求項１〜３のいずれかに記載の複数のＣＤＭＡ送信装置と、請求項７又は８の複数のＣＤＭＡ受信装置とを有することを特徴とするＣＤＭＡ通信システム。
請求項４〜６のいずれかに記載のＣＤＭＡ多重送信装置と、請求項７又は８の複数のＣＤＭＡ受信装置とを有することを特徴とするＣＤＭＡ通信システム。