JPH03198445A - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明はスペクトラム拡散通信装置の改良に関する。

［発明の概要］ 送信側では複数のパラレルデータにより第１のＰＮ符号
をＣ８Ｋ変調すると共にそのＰＮ符号の１チップの時間
長に対して変調データを１　／　ｎに分割して送信し、
受信側では第１のＰＮ符号とミラーイメージ関係の第２
のＰＮ符号を１　／　ｎ分割して参照信号を作り、この
参照信号と受信信号とで相関をとるようにしたスペクト
ラム拡散通信装置である。

［従来の技術］ 通信の方式として現在までに種々の方式が研究開発され
ているが、その１つの方式としてスペクトラム拡散通信
（以下本明細書においてはＳＳＣと略記する）方式が知
られている。

このＳＳＣ方式は、送信側で狭帯域のデータや音声など
の信号を擬似雑音符号（ＰＮコード）により広帯域にス
ペクトラム拡散して送信し、受信側でその広帯域信号を
相関器により元の狭帯域信号に逆拡散させて信号を再生
するものである。このＳＳＣ方式は、外部干渉や雑音に
強く、さらに秘匿性が高い等の見地から、近年非常に高
信頼性の通信方式として注目されている。

さて、現在、無線のＳＳＣ方式において、最も簡便で、
信頼性が高いと考えられている相関器は弾性表面波（以
下本明細書においてはＳＡＷと略記する）を利用する装
置である。ＳＡＷ相関器としては、一般にコリレータ型
（タップド・デイレイライン型）とコンボルバ型がある
。ここで、コリレータ型は構造が単純で一般に効率がよ
いが、基盤の温度係数の影響を大きく受ける。また、コ
ンボルバ型は、温度変化の影響は受けにくいが。

一般に低効率である。但し、上述のＰＮコードに対して
、コリレータ型はコードが固定であり、コンボルバ型は
自由にコードを変えられる。

従って、効率が実行レベルにあれば、コンボルバ型の相
関器の方が非常に使い易い。

コンボルバは信号側（受信信号）と参照側（参照信号）
の入力信号のコンボリューションをコンボルバゲート上
で行う。その時、信号側と参照側の入力信号がミラーイ
メージ関係にあるＰＮ符号で夫々ＢＰＳＫ変調されたキ
ャリア信号の時、コンボルバから鋭い相関ピークが出力
される。

例えば第１９図（ａ）に示すようにＰＮ符号ｒ３，１」
の−周期をτ　（ｓｅｅ）とすると、相関ピークは同図
（ｂ）、（Ｑ）のように状態１の場合と、更に時間τ／
２後の状態２において出力される６状態２において斜線
の部分がＰＮ　ｒ３．ＩＪでない場合は相関ピークが出
力されるとかどうか不確定である。

次にコンボルバを用いたＣ３Ｋ方式によるデータ伝送方
法は送信データの１．０にＰＮ符号を割り当てて、デー
タの送信を行う。第２０図（ａ）のようにデータ１には
ＰＮ符号ｒ３．ＩＪを、データ０には受信側のＰＮ符号
（ＰＮ符号とミラーイメージ関係にある符号）と相関の
小さいＸＰＮ符号を割り当てておく。

送信側のＰＮ符号は第２０図（ｂ）に示す如く、送信デ
ータにより変調される。

受信側では第２０図（ｃ）に示すようにＰＮ符号ｒ３．
ＩＪとミラーイメージ関係にあるＰＮ符号のコンポルー
ジョンによって得ることにより、データの復調ができる
。

相関の結果、第２１図（ａ）のように相関ピークが出力
される。この場合、データの変化点（０から１、又は１
から０へ）では不要スプリアス成分が発生する。このた
めデータを復調するには、データの変化点をマスクしな
ければならない、そこで第２１図（ｂ）のようなデータ
ウィンドウを設け、その開放（Ｏｐｅｎ）時に、相関ピ
ークをとり出し、不要スプリアス成分はデータウィンド
ウの閉止（ｃｌｏｓｅ）によりマスクする。これにより
相関出力から正しくデータを復調することができる。

即ち第２１図（ｄ）に示す如く、データウィンドウが開
放している時、相関ピークがあれば、「高レベル」、な
いときは「低レベル」となる。これを基にデータの復調
が行われる。なお相関出力の有、無の識別法としてコン
パレータを用いて高レベル、低レベルをきめる。

［発明が解決しようとする課題］ さて上述したコンボルバを用いたＳＳＣ方式において、
データ伝送速度はコンボルバの相関処理時間、即ちコン
ボルバのゲート時間に依存する。

そのためコンボルバを用いた場合の最大データ伝送速度
はコンボルバゲート長をτとすれば、そのデータ伝送速
度は１／τとなる。

このようにコンボルバを用いてデータ伝送を行う場合、
データ伝送速度はコンボルバのゲート長によりきまって
しまう。

［発明の目的］ 従って本発明の目的はデータ伝送速度がコンボルバのゲ
ート長に依存しないで、より高速なデー夕伝送を行うこ
とを可能にするスペクトラム拡散通信装置を提供するに
ある。

［課題を解決するための手段］ 本発明のスペクトラム拡散通信装置は上記目的を達成す
るため少なくとも２個以上のｎ個のパラレルデータ各々
により第１のＰＮ符号を変調するｎ個の変調手段と、各
データにより変調されたＰＮ符号を時間に対して第１の
ＰＮ符号の１チップを基準としてずらす手段と、時間的
にずらされた各データのＰＮ符号を第１のＰＮ符号の１
チップ時間長に対して１　／　ｎ時間周期で通過させる
第１の手段と、第１の手段を介して得られた各データを
合成する合成手段と、を含む送信機、及び第１のＰＮ符
号に対してミラーイメージ関係の第２のＰＮ符号を、該
符号の１チップ時間長に対して１　／　ｎ時間周期で第
２のＰＮ符号を通過させて参照信号を生成する第２の手
段と、受信信号と上記参照信号との相関をとり相関信号
を得る相関器と、上記相関信号を所定のタイミングで分
岐させる分岐手段と、を含む受信機、から構成されたこ
とを要旨とする。

［作用］ 本発明の基本動作に関し、送信データを２つのパラレル
データに変換した場合について説明する。

（ｉ）データによる多重変調方式 シリアルの送信データをパラレルのデータＡとデータＢ
に変換する。データＡ及びＢによりＰＮ符号をＣ８Ｋ変
調する。この時、データＡのＰＮ符号（Ａ）とデータＢ
のＰＮ符号（Ｂ）は、第１図（ａ）のようにＰＮ符号の
位置をずらしておく。

これは受信側で送信データが相関復調された時、相関ピ
ークがどのデータであるかを識別するためである。ＰＮ
符号の位置をずらすことはＰＮ符号の位相を変えること
と等価である。

データＡによって変調されたＰＮ符号（Ａ）とデータＢ
によって変調されたＰＮ符号（Ｂ）が生成される。

次に第１図（ｂ）に示すようにＰＮ符号（Ａ）を、その
符号を構成しているチップの前半分を残してＲＺ符号化
（Ｒｅｔｕｒｎ　ｔｏ　Ｚｅｒｏ）を行う。同様にＰＮ
符号（Ｂ）を、そのチップの後半分を残してＲＺ符号化
を行う（なお、このＲＺ符号化は本発明において必須の
要件ではなく、省略してもよい）。

このようにして作られたＰＮ符号（ａ）′及びＰＮ符号
（ｂ）′を合成して新しいＰＮ符号（ｃ）を作り送信す
る。

ＲＺ符号のデユティは同時に送信するデータの数によっ
て決まる。例えば、 データ数をｎとした場合、上記デユティは１　／　ｎと
なる。第１図（ｃ）にｎ＝３の例を示す。またデータで
多重変調された送信ＰＮ符号を第１図（ｄ）に示す。

（ｉｉ）相関及びデータ復調 受信側ではデータで変調されたＰＮ符号からデータを復
調する。この時、信号側のＰＮ符号と参照側のＰＮ符号
間での相関が正確に行われるようにする方法として参照
側のＰＮ符号を送信側の送信ＰＮ符号と同じようにＲＺ
符号化する。

このようにすると、参照側のＰＮ符号とデータＡのＰＮ
符号の相関を行っているとき、第２図に示すようにデー
タＢのＰＮ符号からの相関の影響を受けないようにでき
る６ コンボルバで相関を行うと、第３図（ａ）のようにコン
ボルバから相関信号が出力される。この時、送信データ
の変化点において、データ復調に必要でない相関信号で
ある不要スプリアス成分が出力される。そのため第３図
（ｂ）に示すデータ識別用ウィンドウを用い、不要スプ
リアス成分の除去及び希望データ以外の相関出力の除去
を行う。

相関出力からデータを復調する過程はデータが２つにな
るだけで、その処理過程は第２１図（、）乃至（ｄ）に
示す如〈従来のＣ８Ｋ方式におけるデータ復調と同じで
ある。なお、この場合、第４図に示すように参照側のＰ
Ｎ符号の零レベル部分と、信号側ＳｉｇのＰＮ符号との
相互相関が小さいＰＮ符号（＋）で埋めてもよい。ただ
しこの時、相関ピークがＰＮ符号（＋）による相互相関
により多少の変動が生じる。

（ｉｉｉ）データの符号同期方法 前述の（ｉ）項でのＰＮ符号（Ａ）とＰＮ符号（Ｂ）の
位置をずらしたとき、ＰＮ符号（Ａ）とＰＮ符号（Ｂ）
との符号の位相関係がＰＮ符号（Ａ）とＰＮ符号（Ｂ）
のスタート位置のずれ量を△ｔとすると、ＰＮ符号（Ｂ
）の符号位相をΔを進ませるという関係が成り立ってい
ないと、相関ピークが変動したりする（符号同期を行っ
ている場合）。

例えば、データＡのＰＮ符号と参照側ＲｅｆのＰＮ符号
との間で、符号同期がとられている場合について、第５
図及び第６図に示す。同図において、データＡとＢは分
かりやすいように横に分けて示し、また符号１．０の代
わりにａ、ｂ、ｃ・・・を用いている。

第５図及び第６図にＰＮ符号の位相を考慮していない場
合の例で、データＡとＢの符号の位置ずれを２τ／７と
した時、第５図に示すようにデータ７ＡのＰＮ符号と参
照側ＲｅｆのＰＮ符号が一致し、その結果、相関ピーク
は一致量りだけ出力される。また第６図に示すようにデ
ータＢのＰＮ符号と参照側のＰＮ符号が一致し、その結
果、相関ピークは６ｈ／７の量となり、ｈ／７減少する
。

この減少量は符号の位置ずれの量に比例する。

第７図はＰＮ符号の位相を考慮した場合の例で、データ
ＢのＰＮ符号と参照側のＰＮ符号が一致し、その結果、
相関ピークはｈの量となり、相関ピークの減少が発生し
ない。更に符号が一致するまでの時間が符号の位置ずれ
の時間と等しくなる。

［実施例］ 以下図面に示す実施例を参照して本発明を説明する。第
８図は上述した本発明の基本動作を実現するための２デ
ータによる多重変復調方式の送信部の一実施例で、ＲＺ
符号化せずに、符号合成をする構成を示す。

同図（ａ）において、１及び２は第１及び第２のＰＮ符
号発生器、３及び４は第１及び第２のミキサー、５は第
１のシフトレジスタ、６は符号合成器、７はＣ８Ｋ変調
器、８は搬送波発生用発振器、９はバンドパスフィルタ
、１０は増幅器、１１はアンテナ、１２は第２のシフト
レジスタである。

第１及び第２のＰＮ符号発生器１，２の出力（ＰＮＮ符
号、Ｂ）とデータＡ及びＢは夫々第１及び第２のＣ８Ｋ
変調器に与えられて掛算されて、Ｃ３Ｋ変調される。こ
の場合、データＡ、Ｂは前述したようにシリアルな送信
データをパラレルなデータに変換したもので、またＰＮ
符号（Ａ）。

（Ｂ）は第１図（ａ）に示すように、データとしては違
うＰＮ符号である。１２のシフトレジスタは、データに
よって変調されるＰＮ符号の位相をずらすためのもので
ある。その理由は前述した通りである。

Ｃ３Ｋ変調されたデータは第１．第２のＣ８Ｋ変調器３
，４から符号合成器６に与えられるが、この時、シフト
レジスタ４により第１図（ａ）に示すように１例えばτ
／７の遅延を発生させる。

従って符号合成器６には、上記各データが時間に対して
ＰＮ符号の１チップを基準としてずらされて入力される
。

上記Ｃ８Ｋ変調器は、例えば第８図（ｂ）のようにアン
ドゲート１３，１５、オアゲート１６及びノットゲート
１４から構成される。

符号合成器は、ＰＮ符号の１チップ単位で符号合成を行
うが、Ｃ３Ｋ変調器は第１０図に示すようにＰＮ符号の
一周期単位でＣ８Ｋ変調を行う。

符号合成器６は１例えば、第９図に示す如く構成される
。同図において、６１は合成りロック発生器、６２はイ
ンバータ、６３及び６４は第１及び第２のアンド回路、
６５はオア回路である。

合成りロック発生器６１は第１図（ｃ）に示すデユティ
を決めるためのクロックを発生し、第１及び第２のアン
ド回路６３．６４に、時間に対してずらされたデータＡ
、Ｂと共に与えられる。第１及び第２のアンド回路６３
．６４からは、各データがＰＮ符号の１チップ時間長に
対して１７２時間周期で出力され、オア回路６５により
合成される。

符号合成器６の出力は第１図（ｄ）のようになっており
、第３のミキサー７により搬送波を変調し、バンドパス
フィルタ９、増幅器１ｏを介してアンテナ１１より送信
される。

第１１図は本発明による第６図の送信部に対応する受信
部の一実施例を示す。同図において、２１は受信アンテ
ナ、２２はバンドパスフィルタ、２３は増幅器、２４は
ミキサー、２５は発振器、２６は増幅器、２７はバンド
パスフィルタ、２８は発振器、２９は第３のＰＮ符号発
生器、３０は弾性表面波（ＳＡＷ）コンボルバ、３１は
バンドパスフィルタ、３２は増幅器、３３は検波回路、
３４及び３５は第１及び第２のウィンドウ回路、３６及
び３７は第１及び第２のモノマルチ回路、３８はウィン
ドウ制御信号発生回路、３９はミキサーである。

アンテナ２１からの受信信号はバンドパスフィルタ２２
、増幅器２３を介してミキサー２４に与えられ、発振器
２５からの局部発振信号と掛算され、その結果、得られ
たＩＦ倍信号増幅器２６及び増幅器を介してＳＡＷコン
ボルバ３０の信号側Ｓｉｇに与えられる。

第３のＰＮ符号発生器２９は送信側のＰＮ符号に対して
時間反転しているミラーイメージ関係にあるＰＮ符号を
ミキサー３９に加え、発振器２８からの発振信号と掛算
される。その結果、上記ＰＮ符号の１チップ時間長に対
して１／２の時間周期で、上記ＰＮ符号が通過せしめら
れて成る参照信号がＳＡＷコンボルバ３０の参照側に与
えられる。

ＳＡＷコンボルバ３０は受信信号と参照信号の相関をと
り、第３図（ａ）に示すような相関信号を出力する。こ
の相関信号はバンドパスフィルタ３１及び増幅器３２を
介して検波回路３３に送られて検波される。検波回路３
３の検波出力は第１及び第２のウィンドウ回路３４．３
５及びウィンドウ制御信号発生回路３８に送られる。第
１及び第２のウィンドウ回路３４．３５にはウィンドウ
制御信号発生回路３８から第３図（ｂ）に示すようなデ
ータ識別用ウィンドウ制御信号が加えられ、検波された
相関出力から不要スプリアス成分を除去する。各ウィン
ドウ回路３４．３５を通過した相関出力パルスは第１及
び第２のモノマルチ回路３６．３７によって引き延ばさ
れて第３図（ｄ）に示す復調データＡ、Ｂが得られる。

第１２図はＲＺ符号化方式を採用した送信部の実施例で
、第８図と同一符号は同−又は類似の回路を示し、１２
及び１３は第１及び第２のＲＺ符号発生器であり、前述
した第１図（ｂ）のようにしてＲＺ符号化が行われる。

第１３図はＲＺ符号発生器の一構成例を示す。

同図において、ＮＯＴ、及びＮ０Ｔ２はノット回路、Ａ
ＮＤはアンド回路、Ｔｒｌ及びＴｒ、はトランジスタ、
Ｒ，、Ｒ，及びＲ３は抵抗、Ｒｖは中間電位設定用可変
抵抗である。

データＡ、Ｂとして図示のＰＮ符号及びＰＮクロックを
与えると、点■、■及び出力端子ＯＵＴのレベルは下記
のようになる。

ｌ１００ ｌ０ＩＯ ■　　　００１０ ■　　　０　　１　　０　　１ ０ＵＴ　　　Ｖ　　　Ｖ／２　　０　　　Ｖ／２点■、
■のレベルの信号は夫々トランジスタＴｒ１．　Ｔｒ、
を動作させるもので、トランジスタＴｒ１にこの信号が
印加されると、出力端子ＯＵＴは接地されて０（ｖ）に
なる。またトランジスタＴｒ、に上記信号が印加される
と、そのエミッタに接続された可変抵抗Ｒｖにより、出
力端子ＯＵＴにはＶ−Ｒｖ＊Ｉの電位が発生する。Ｖ−
Ｒｖ＊ＩがＶ／２となるように可変抵抗Ｒｖを調整する
。

このようにしてトランジスタＴｒ、、　Ｔｒ、により出
力端子ＯＵＴには、第１４図に示すような３値の電位を
有する信号が出力される。

従ってこの出力信号の電位を−Ｖ／２シフトすることに
より第１５図に示すＲＺ符号を得ることができる。この
シフトは、例えば゛トランジスタＴ　ｒｌ、　Ｔｒ、の
接地電圧に代えて、マイナス電圧となるようにすること
により可能である。

次に第１１図の受信部において、ＰＮ符号発生器２９か
らのスタートビット信号を用いたウィンドウパルス（デ
ータ識別用ウィンドウ制御信号）の作成方法について説
明する。

ＰＮ符号発生器２９はＰＮ符号の１周期の初めに、第１
６図に示すように周期τのスタートビット信号を出力す
る。相関出力信号はＰＮ符号１周期がコンボルバ３０に
入力されて初めて出力される。そのためスタートビット
信号が発生し、相関信号が出力されるまでの時間はτと
なるため、ウィンドウ制御信号発生回路３８によりスタ
ートビット信号が出力されて、１時間後にウィンドウパ
ルスをウィンドウ回路３４．３５に与えて開けさせれば
、スプリアス不要成分を除去して相関信号を抽出するこ
とができる。但しデータＡとＢとの間には前述したよう
に送信部において時間差が規定されているため、受信部
においてはその時間差だけデータＢに対するウィンドウ
パルスをデータＡに対するそれよりも遅らせるようにす
る。

またウィンドウパルスは相関出力信号を用いても作成す
ることができる。即ち、第１７図に示す如く送信部から
データＡのみ送信し、受信部でデータＡの相関信号が復
調されるが、この相関信号により第１６図に示すように
ウィンドウパルスを所定時間だけ周期的に形成する。但
しこの時間以後はウィンドウ制御信号発生回路３８がウ
ィンドウパルスの周期とタイミングを記憶し相関信号を
用いないで独立にウィンドウパルスを形成する。

データＢ用のウィンドウパルスはデータＡとデータＢと
の相関差分だけ遅らせて形成すればよい。

第１８図はＲＺ符号発生器４０を用いた受信部の実施例
の主要部を示す。ＲＺ符号発生器としては第１３図の構
成の回路を用いればよい。また受信部でＲＺ符号化を行
うのは、第２図を参照して説明した通りである。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、データによりＰＮ
符号の多重変調を行い、変調されたＰＮ符号を相関器に
より復調しているので、データ伝送速度が相関器のゲー
ト長に依存しないので、より高速なデータ伝送を行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第７図は本発明の詳細な説明図、第８図及び
第９図は本発明の送信部の一実施例を示すブロック図、
第１０図はＣ８Ｋ変調器の動作説明図、第１１図は本発
明の受信部の一実施例を示すブロック図、第１２図は本
発明の送信部の他の実施例を示すブロック図、第１３図
はＲＺ符号発生器の一構成例を示す図、第１４図及び第
１５図はその動作説明図、第１６図及び第１７図はウィ
ンドウパルスの作成方法の説明図、第１８図は本発明の
受信部の他の実施例の主要部のブロック図、第１９図乃
至第２１図は従来のコンボルバを用いたＳＳ通信方式の
説明図である。 １．２・・・・・・・・・ＰＮ符号発生器、３，４・・
・・・・・・・ミキサー、５・・・・・・・・・シフト
レジスタ、６・・パ・・・・・・符号合成器、１２．１
３・・・・・・・・・ＲＺ符号発生器、２９・・・・・
・・・・ＰＮ符号発生器、３０・・・・・・・・・ＳＡ
Ｗコンボルバ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 少なくとも２個以上のｎ個のパラレルデータにより第１
   のＰＮ符号を変調するｎ個の変調手段と、データにより
   変調された各データに相当するＰＮ符号を時間に対して
   第１のＰＮ符号の１チップを基準としてずらす手段と、 時間的にずらされた各データに相当するＰＮ符号を第１
   のＰＮ符号の１チップ時間長に対して１／ｎ時間周期で
   通過させる第１の手段と、第１の手段を介して得られた
   各データを合成する合成手段と、を含む送信機、及び 第１のＰＮ符号に対してミラーイメージ関係の第２のＰ
   Ｎ符号を、該符号の１チップ時間長に対して１／ｎ時間
   周期で第２のＰＮ符号を通過させて参照信号を生成する
   第２の手段と、 受信信号と上記参照信号との相関をとり相関信号を得る
   相関器と、 上記相関信号を所定のタイミングで分岐させる分岐手段
   と、を含む受信機、 から構成されたことを特徴とするスペクトラム拡散通信
   装置。