JPH02220526A - スペクトラム拡散通信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 多元接続を行う直接拡散方式スペクトル拡散通信装置に
関するものである。

〔従来の技術〕

スペクトラム拡散通信を用いた符号分割多元接続システ
ムは、トラフィックの増大に従って徐々に回線品質が劣
化すると云う特徴（Ｇｒａｃｅｆｕｌ　　Ｄｅｇｒａｄ
ａｔｉｏｎ）を持っている。この為、システム内のトラ
フィックが設計容量を多少超えても、急激に品質が劣化
することなくシステム全体として機能して行（事が可能
となっている。この特徴を利用して、システムを構成す
る各局は、従来、個々の発呼要求に従って自由に回線接
続を行なう様に構成されている。

これは、スペクトラム拡散に限らず、他の無線通信シス
テムでも共通である。

〔発明が解決しようとしている課題〕

しかしながら、上記従来例では、システムを構成する各
局が自由に発呼するため、次の様な欠点があった。

（１）トラフィックの量が過剰になると、回線品質の低
下が実用上問題になる。

（２）トラフィックが増大しても、回線品質の低下によ
りエラーも増大し、実際に通信できる情報量がかえって
低下する。すなわち、システムのスループットが低下す
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、無線信号を受信する受信手段と、上記
受信手段により受信した無線信号の電力を検出すること
によりトラフィックを推定する推定手段と、上記推定手
段の結果に応じて通信の許可及び禁止を行なう制御手段
とを設けることにより、トラフィックの量が過剰になる
ことを防ぐことができる。

〔第１実施例〕 第１図は本発明を実施した多元接続システムを構成する
スペクトラム拡散通信装置の構成を表わすブロック図を
示す。第１図に於て１は端末装置、２はミキサ、３は送
信周波数を持つ局部発振器、４はミキサ、５は送信用拡
散符号発生器、６は送信用増幅器、７は送受で空中線を
共用する為のアンテナ共用器、８は空中線、９は受信用
増幅器、１０はミキサ、１１は受信情報帯域幅に対応し
た通過帯域幅を持つ帯域濾波器（ＢＰＦ）、１２は受信
データ復調器、１３は拡散符号同期回路、１４は受信用
拡散符号発生器、１５は受信拡散帯域幅を通過帯域幅と
する帯域濾波器、１６は自乗検波回路、１７は自乗検波
回路１６の出力電圧からシステム内のトラフィックを推
定するトラフィック検出回路、１８は装置全体を制御す
る制御回路である。

本実施例は、システムの利用する周波数帯域内の全電力
を検出することにより、システムのトラフィックを推定
するものである。

上記構成に於て、スペクトラム拡散通信装置の動作を以
下に説明する。

（待機時） 第１図示のスペクトラム拡散通信装置が回線接続を行な
っていない状態で、空中線８より入力される受信信号は
アンテナ共用器７を経由して増幅器９にて増幅され、帯
域濾波器１５に入力される。帯域濾波器１５では、受信
拡散信号帯域内の成分が取り出される。そして、自乗検
波回路１６により受信拡散信号帯域内の電力に比例した
直流電圧成分に変換される。該直流電圧成分は、続いて
トラフィック検出回路によりあらかじめメモリ１７０に
登録された電圧値と比較される。そして、該電圧値を上
まわった期間、前記トラフィック検出回路１７は端末装
置１及び制御回路１８に対しビジー信号を送出する。端
末装置１は前記ビジー信号が入力されている間は発呼要
求信号を送出する事が禁止される。更に制御回路１８は
、増幅器６を動作停止状態に置（為、システム内に新た
な回線接続を生起させない。更に、制御部１００は表示
部１０３によりビジー状態を表示する。

すなわち、制御部１００はトラフィック検出回路１７が
ビジー信号を発生している間は、オペレータがキーボー
ド１０２によりメモリ１０１の送信データの送信を指示
しても、発呼要求信号を発生しない。

また、制御回路１８は増幅器６の増幅率を零とし、送信
データの送信を禁止する。

このように、本実施例では、自乗検波回路１６がシステ
ムの利用する周波数帯域内の全電力値を検出している。

そして、トラフィック検出回路１７がこの全電力値から
システムのトララフツクが過剰か否かを判断している。

そして過剰な場合には、発呼を禁止している。

そして、符号分割多元接続システムを構成する各局に、
このような構成を設けることにより、システム内の全ト
ラフィックを一定量以下に抑え、回線品質を一定以上に
保ち、システム全体のスループットを一定以上に保つこ
とができる。

（発呼時） 一方、トラフィック検出回路１７に於てビジー信号が送
出されていない期間、即ちシステム内のトラフィックが
一定量以下であると推定されている状態に於ては、端末
装置１は発呼要求信号を送出する事が出来る。この状態
で端末装置１が発呼要求信号を送出した時、該信号を入
力された制御回路１８は増幅器６を動作状態にする。端
末装置１は送信データをメモリ１０１からミキサ２に出
力する。ミキサ２は局部発振器３より入力される送信周
波数を前記送信データにて変調する。続いて、ミキサ４
が、拡散符号発生器５より入力される拡散信号によって
さらに拡散変調する。ミキサ４の出力は増幅器６にて所
定のレベルまで増幅されアンテナ共用器７を介して空中
線８より送出される。

上記発呼動作に対する相手局からの応答は、空中線８か
らアンテナ共用器７を経由して増幅器９に入力される。

増幅器９は入力信号を所定のレベルまで増幅し、ミキサ
１０に出力する。ミキサ１０に於て増幅器９よりの信号
は拡散符号発生器１４からの拡散符号によって逆拡散復
調される。

この時、拡散符号発生器１４から出力される拡散符号が
受信信号中の拡散符号と同期していれば、情報信号帯域
幅に相当する通過帯域幅を持つ帯域濾波器１１の出力に
信号電圧の殆どが現われる。

そして、続く復調器１２にて情報復調され端末装置１に
出力される。一方、拡散符号発生器１４から出力される
拡散符号が受信信号中に念まれる拡散符号と同期してい
ない時、帯域濾波器１１の出力には信号電力が殆ど現わ
れない。したがって、同期回路１３は同期の不一致を検
出すると、拡散符号発生器１４が発生する拡散符号の位
相を受信信号に含まれる拡散符号の位相に対して相対的
に動かす動作を同期が確立するまで行なう。

（受信時） 相手局からの着呼は空中線８、アンテナ共用器７等を経
由し、発呼に対する応答と同様に同期が確立される。こ
の時、同期回路１３は、制御回路１８に同期確立信号を
出力する。これにより、制御回路１８は端末袋Ｍ１に対
し着呼信号を出力する。更に、制御回路１８は端末装置
ｌからの着呼応答を可能ならしめるべ（、増幅器６を動
作状態にする。以下、端末装置１からの送信データは発
呼の場合と同様の動作にて空中線８より送信される。

制御回路１８は、同期確立信号とビジー信号の両方が入
力されている場合は、ビジー信号にかかわらず、端末装
置１による送信を許可する。したがって、ビジー時にも
着信した場合には通信先に対応することができる。

〔第２実施例〕 第２図に本発明を実施した多元接続システムを構成する
スペクトラム拡散通信装置の第２実施例を示す。

第２図に於て、１〜１４．１００〜１０３は第１図の実
施例と共通であり、詳細な説明は省略する。１９はミキ
サ、２０は受信拡散信号の周波数帯域幅に較べて十分に
狭い通過帯域幅を持つ帯域濾波器、２１は所定の値以上
の電圧信号を所定の値に制限する電圧リミッタ、２２は
自乗検波器、２３は所定の期間内の直流電圧信号を積分
する積分器、２４は積分器２３の出力電圧からシステム
内のトラフィックを推定するトラフィック検出回路、２
５は装置全体を制御する制御回路、２６は制御回路２５
より入力される電圧信号によって発振周波数を変化させ
る電圧制御発振器である。

以上構成に於て、スペクトラム拡散通信装置の動作を以
下に説明する。

本実施例は、ミキサ１９、帯域濾波器２０．リミッタ２
１、電圧制御発振器２６により狭帯域干渉信号の影響と
除去してから電圧値を検出するものである。

ここで図の符号１〜４は第１の実施例と動作も同じであ
るので、第１の実施例と動作の異なる部分のみを記述す
る。

（待機時） スペクトラム拡散通信装置が回線接続を行なっていない
状態で、増幅器９の出力はミキサ１９にて電圧制御発振
器２６の出力と乗算される。ここで、電圧制御発振器２
６の出力周波数は、帯域濾波器２０が受信拡散信号帯域
を掃引する様に、制御回路２５によって制御されている
。帯域濾波器２０の出力は続（リミッタ２１によって所
定の値以上の電圧が存在した時、所定の値に制限される
。次に自乗検波器２２にてリミッタ２１の出力はその電
力に比例した直流電圧成分に変換される。続いて、積分
器２３では、電圧制御発振器２６の掃引周期の整数倍に
相当する時定数にて積分され、トラフィック検出回路２
４に出力される。トラフィック検出回路２４は積分器２
３の出力をあらかじめ定められた電圧値と比較し該電圧
値を上まわった期間端末装置１に対しビジー信号を送出
する。

第１の実施例が受信拡散信号帯域の全電力をそのまま電
圧信号に変換してトラフィックの推定を行なっているの
に対し、本実施例は、受信拡散信号帯域を狭帯域の帯域
濾波器で掃引し、掃引出力をリミッタに通してから電圧
信号に変換して積分してトラフィックの推定を行なう点
が異なっている。

これにより、受信拡散信号帯域中に大きな電力を持つ狭
帯域干渉信号が存在する場合にも、トラフィック推定か
らこの影響をリミッタ２１により除去する事が可能とな
り、より正確な推定が可能となる。

〔第３実施例〕 第３図に本発明を実施した多元接続システムを構成する
スペクトラム拡散通信装置の第３実施例を示す。

第３図において、１〜４．１００〜１０３は第１図の実
施例と共通であり、詳細な説明は省略する。

本実施例は、符号チャネルごとに利用中か否かを判断し
、利用中の符号チャネルの数によりトラフィックを推定
するものである。

４５は検波器、４６はローパスフィルタ（ＬＰＦ）、４
７はＬＰＦ　１６の出力であるアナログベースバンド信
号とあらかじめ設定された電圧レベルを比較して前記ア
ナログベースバンド信号が設定レベルを越えたときディ
ジタルパルスを出力する比較器、４８は装置全体を制御
する制御回路である。

上記構成において、スペクトラム拡散通信装置の動作を
以下に説明する。

（待機時） スペクトラム拡散通信装置が回線接続を行なっていない
状態で、制御回路は４８システムで使用されている全て
の拡散符号を生成するように拡散符号発生器１４を制御
する。拡散符号発生器１４で生成されるそれぞれの拡散
符号に対して装置全体は以下の動作を行なう。

空中線８より入力される受信信号はアンテナ共用器７を
経由して増幅器９にて増幅され、ミキサｌＯに入力され
る。ミキサ１０のもう一方の入力は拡散符号発生器１４
の出力である拡散符号である。ここで、増幅器９の出力
信号が前記拡散符号と同期していれば、ミキサ１０の出
力には狭帯域逆拡散信号が現われ、続＜ＢＰＦＩＩを通
過し復調器１２にて復調される。ＢＰＦＩＩの出力はま
た検波器４５に人力される。検波器４５では前記信号が
２乗検波され、更にＬＰＦ４６にて不要な周波数成分が
除去される。従って、ＬＰＦ４６の出力には当該符号チ
ャネルの信号電力に比例した電圧信号が表われる。該電
圧信号は続く比較器４７においてあらかじめメモリ１７
０に設定された電圧値と比較される。比較器４７は前記
電圧信号が前記電圧値を越えたときディジタルパルスを
制御回路４８に出力する。すなわち比較器４７の出力に
パルスが現われたとき当該符号チャネルが使用されてい
ると推定することができる。

増幅器９の出力信号が拡散符号発生器１４の出力である
拡散符号と同期していないとき、ミキサ１０の出力には
狭帯域逆拡散信号は現われないため、ＢＰＦＩＩの出力
に信号が現われない。したがって、同期回路１３は両信
号が同期するように拡散符号発生器１４を制御する。当
該符号チャネルが使用されていない場合、当然同期は取
れず一定の時間の経過後制御回路４８は拡散符号発生器
１４が次の拡散符号を生成するように制御する。

このとき比較器４７はパルスを出力しない。

制御回路４８はシステムで利用している全ての符号チャ
ネルについて１回づつ上記動作を行ない、この動作が一
巡する間比較器４７から入力されるパルスをカウントす
る。上記一連の動作後前記カウント値があらかじめメモ
リ４８０に登録された基準値を越えたとき制御回路４８
は端末装置ｌに対しビジー信号を送出する。前記カウン
ト値が基準値を越えなかったとき制御回路１８は端末装
Ｍ１に対しビジー信号の送出を停止する。端末装Ｗ１は
前記ビジー信号が入力されている間は発呼要求信号を送
出することかできず、従って制御回路１８は増幅器６を
動作停止状態に置く為、システム内に新たな回線接続を
生起させない。

このように、本実施例では各符号チャネルについて逆拡
散して各チャネルが使用中か否かを判断することにより
、トラフィック負を推定しているので、ノイズの影響を
除去してトラフィックを推定することができる。

なお、本実施例では全ての符号チャネルについて、使用
中か否かを判断しているが、システムで利用している符
号チャネルのうち、いくつかを選んで使用中か否かを判
断することにより、システム全体のをトラフィックを推
定してもよい。

受信時の動作は第１実施例と共通なので、詳細な説明は
省略する。

〔第４実施例〕 第４図に本発明を実施した多元接続システムを構成する
スペクトラム拡散通信装置の第４の実施例を示す。

第４図において１〜１２は第１図の第１実施例と共通で
あり、詳細な説明は省略する。１１９は逆拡散復調用の
拡散符号とコンボルバの参照信号用の拡散符号をミキサ
１０と１２４に発生する拡散符号発生器、１２０はミキ
サ、１２１は受信信号の中心周波数とコンボルバの入力
中心周波数の差の周波数を持つ搬送波を生成する局部発
信器、１２２は受信拡散信号帯域幅を通過帯域幅とする
バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）、１２３は２つの入力信
号を適当な時間幅で畳み込み積分して出力するコンボル
バ、１２４はミキサ、１２５はコンボルバ１２３の入力
中心周波数を発信周波数とする局部発信器、！２６はコ
ンボルバ１２３の出力を所定のレベルまで増幅する増幅
器、１２７は増幅器１２６の出力中不要な周波数帯域の
信号を除去するバンドパスフィルタ、１２８は検波器、
１２９は検波器１２８の出力中不要な周波数帯域の信号
を除去するローパスフィルタ、１３０はＬＰＦ１２９の
出力であるアナログベースバンド信号とあらかじめメモ
リ１３３に設定された電圧レベルを比較して前記アナロ
グベースバンド信号が設定レベルを越えたときディジタ
ルパルスを出力する比較器、１３１は装置全体を制御す
る制御回路である。

上記構成において、スペクトラム拡散通信装置の動作を
以下に説明する。

ここで図の１〜１２は第１の実施例と動作も同じである
ので、第１の実施例と動作の異なる部分のみを記述する
。

（待機時） スペクトラム拡散通信装置が回線接続を行なっていない
状態で、制御回路１３１はシステムで使用されている全
ての拡散符号を時間軸上で反転した信号をミキサ１２４
に出力するように拡散符号発生器１１９を制御する。拡
散符号発生器１１９で生成されるそれぞれの拡散符号を
時間軸上で反転した信号に対して装置全体は以下の動作
を行なう。

増幅器９の出力はミキサ１２０に入力される。

ミキサ１２０において前記増幅器出力は局部発信器１２
１の出力と乗算され、コンボルバ１２３の入力中心周波
数を中心周波数とする信号に変換される。該信号はＢＰ
Ｆ１２２にて不要の周波数成分を除去され、コンボルバ
１２３に入力される。

一方、拡散符号発生器１１９は逆拡散を行なう為の拡散
符号（すなわち拡散符号発生器１１９からミキサ１０に
出力される周期信号）を時間軸上で反転した信号をミキ
サ１２４に出力する。ミキサ１２４において前記時間反
転信号は局部発信器１２５の出力と乗算されコンボルバ
１２３の入力中心周波数を中心周波数とする信号に変換
される。コンボルバ１２３では２つの入力信号の畳み込
み積分を行、な、い増幅器１２６に出力する。ここで、
コンボルバ１２３の入力信号の一方は拡散信号を時間反
転したものであるので、拡散信号に対しては、前記畳み
込み積分は相関積分を行なっていることに等しい。即ち
、コンボルバ１２３の出力は、拡散符号発生器１１９が
生成している拡散信号と受信信号との相関値であると考
えられる。

第５図にコンボルバ１２３による畳み込み積分の概略を
示す。第５図（ｂ）で、コンボルバ１２３は周期を検出
する。前記相関値は続いて増幅器１２６にて所定のレベ
ルまで増幅され、ＢＰＦ１２７にて不要な周波数成分を
除去され検波器１２８に出力される。検波器１２８では
入力信号は２乗検波され、更にＬＰＦ１２９にて所望の
周波数信号成分のみが取り出される。従ってＬＰＦ１２
９の出力には当該符号チャネルの信号電力に比例したイ
ンパルス上の電圧信号が現われる。該電圧信号は続く比
較器１３０においてあらかじめメモリ１３３に設定され
た電圧値と比較され、前記電圧信号が前記電圧値を越え
た時ディジタルパルスを出力する。即ち比較器１３０の
出力にパルスが現われた時当該符号チャネルが使用され
ていると推定することができる。

制御回路１３１はシステムで利用している全ての符号チ
ャネルについて１回づつ上記動作を行ない、この動作が
一巡する間比較器１３０から入力されるパルスをカウン
トする。上記一連の動作機前記カウント値があらかじめ
メモリ１３４に登録された基準値を越えた時制御回路１
３１は端末装置１に対してビジー信号の送出を開始する
。

方、前記カウント値があらかじめ与えられた基準値を越
えなかった時は制御回路１３１は端末装置１に対しビジ
ー信号の送出を停止する。

以下、第１の実施例と同様の動作を行なう。

本実施例は第３実施例と比較して、すべての符号チャネ
ルの信号の有無を検出する為の同期動作が不要となるの
で、極めて高速に一連の動作を終えることができるとい
う利点がある。

〔第５実施例〕 上記第１〜第４実施例では多元接続装置（親局）に対し
、多数の移動局（子局）が符号分割による多元接続を行
なうシステムにおいて、移動局の構成例を示した。すな
わち、移動局でトラフィックの制限を行なうものである
。

これに対し、本第５実施例は、親局側でトラフィックの
制限を行なうものである。

すなわち、多元接続システムにおいては、子局間の通信
はすべて親局を介して行なわれているので、親局側では
トラフツクを把握することが可能である。そこで、親局
は、子局からの接続要求を受信すると、トラフィック量
が所定値を越えないかどうかを判断する。そして、所定
値を越える場合には発呼局に対しビジー信号を返す。ま
た、所定値を越えない場合は発呼局から指定された子局
に、発呼局から送られたデータを転送する。

方、ビジー信号を受信した発呼局は更に、通信を続行す
ることを中止する。

図を用いて、更に詳細に説明する。

第６図は多元接続システムのシステム構成図である。６
０は多元接続装置、６０１は制御回路、６０２は入力デ
ータをスペクトラム拡散によりデータの送信を行なう送
信回路、６０３は受信信号を逆拡散して送信データを再
現する受信回路、６０４はカウンタ、６０５はメモリで
ある。６１は移動局であり、６１１は制御回路、６１２
は入力データをスペクトラム拡散によりデータの送信を
行なう送信回路、６１３は受信信号を逆拡散して送信デ
ータを再現する受信回路、６１４はメモリである。６２
及び６３は６１と共通の構成を有する移動局である。

移動局及び多元接続装置の動作フローチャートを第７図
及び第８図に示す。

移動局６１から移動局６２に対して通信を行なおうとす
る場合には、まず、移動局６１は多元接続装置６０に対
し接続要求を送信する（ステップＳ７１）。この接続要
求の送信は、移動局６１に固有の拡散符号で接続要求コ
ード、自局（移動局６１）及び相手局（移動局６２）の
識別コードを送信回路６１によりスペクトラム拡散する
ことにより行なう。

一方、多元接続装置６０の制御回路６０１は、受信回路
６０３により送信信号を逆拡散符号で逆拡散することに
より受信したデータが送信要求かどうかを判断する（ス
テップ５８１）。この逆拡散はシステムを構成するすべ
ての移動局に対する逆拡散符号について行なう。そして
、送信要求の場合には、カウンタ６０４の値とメモリ６
０５の値を比較する（ステップ５８２）。なお、カウン
タ６０４は現在通信が行なわれているトラフィック量を
、メモリ６０５はトラフィック制限値を示す。カウンタ
６０４の値がメモリ６０５の値以上ならば、制御回路６
０１は送信回路６０２により移動局６１に対する拡散符
号で拡散してビジー信号を送信局６１に対し送信する（
ステップ５８３）。一方、カウンタ６０４の値がメモリ
６０５の値未満ならば、制御回路６０１はカウンタ６０
４をインクリメントしくステップ５８４）、移動局６１
から送られたデータを送信回路６０２により移動局６２
に対する拡散符号で拡散して移動局６２に転送する。

一方、制御回路６０１は通信の終了を検知すると（ステ
ップ８８６）、カウンタ６０４をデクリメントする。こ
のようにすることにより、多元接続装置６０は現在のト
ラフィック量をカウンタ６０４に保持することができる
。したがって、トラフィックの制限を多元接続装置６０
で集中して行なうことができる。よって、それぞれの移
動局がトラフィック検出を行なう必要はなくなる。

また、移動局６１の制御回路６１１は、ビジー信号を受
信すると（ステップ５７２）、送信回路６１２による以
後の送信手順を中止する（ステップ５７３）。逆に、ビ
ジー信号が帰ってこなければ送信を続行する（ステップ
５７４）。

尚、本発明はスペクトラム拡散に限らず、一般の無線通
信にも適用は可能である。

（発明の効果〕 本発明によれば、トラフィックに応じて通信の許可及び
禁止を行なうことにより、トラフィックを制御し、回線
品質の低下を防ぐことができる。

更に、通信エラーの増大によるシステムのスルーブツト
の低下を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例のブロック図、第２図は本
発明の第２実施例のブロック図、第３図は本発明の第３
実施例のブロック図、第４図は本発明の第４実施例のブ
ロック図、第５図はコンボルバによる同期検出を表わす
図、 第６図は本発明の第５実施例のブロック図、第７図は本
発明の第５実施例の移動局の動作フローチャートの図、 第８図は本発明の第５実施例の多元接続装置の動作フロ
ーチャートの図である。 １６は自乗検波回路、１７はトラフィック検出回路、１
８は制御回路、４５は検波器、４７は比較器、４８は制
御回路である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 無線信号を受信する受信手段と、 上記受信手段により受信した無線信号の電力を検出する
   ことによりトラフィックを推定する推定手段と、 上記推定手段の結果に応じて通信の許可及び禁止を行な
   う制御手段とを有することを特徴とするスペクトラム拡
   散通信装置。