JPH03280736A - スペクトル拡散通信方式 - 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】 致死立夏 本発明は、スペクトル拡散通信方式に関し、より詳細に
は、スペクトル拡散通信による多重通信を行なう際に単
一の疑似雑音符号によって多重通信を実現するためのス
ペクトル拡散通信方式に関する。例えば、無線通信、秘
話通信に適用されるものである。

従】ｑ創１ 従来から知られている直接スペクトル拡散通信システム
は、周波数変調や位相変調された信号に疑似雑音符号に
よる拡散信号を乗することによって送信信号の周波数拡
散をおこなうもので、受信側では送信に使われたものと
同じ符号の拡散信号を用いて逆拡散を行ない、情報信号
を復調するシステムである。相互相関の小さい複数の種
類の疑似雑音符号を用いろことで符号分割多重通信に用
いられる。

また、この直接スペクトル拡散通信方式１は、符号分割
多重の一方式でもあり、多重通信を行なうときは、相互
４１１ｒＪｉＩの小さい疑似雑音符号（例えばＭ系列符
号やゴールド符号）を複数選び、送信側では、そわ７ら
の疑似雑音符号を発生する疑似雑音符号発生器髪それぞ
れ用意し、疑似雑音符号発生器からの拡散信号を用いて
周波数拡散を行な・う。

受信側ではそれぞれの拡散符号番、一対応１．た検波回
路髪用意することになる、 したがって、多重通信を行なうには、異なる種類の複数
個の疑似雑音符号発生器と異なる種類の符号製検波する
検波回路を必要どするという複雑さがあった。

第５図は、従来の直接スペクトル拡散方式を説明するた
めの構成図で、図中、３０　ａ−３０ｎはタロツク周波
数ｆｃを発生するクロック発生器、３１ａはコードＢ工
の疑似雑音符号発生器、３１１）はコ・−・ドＢ、の疑
似雑音符号発生器、３１にはコードＢｎの疑似雑音符号
発生器、３２ａ〜３２ｎは乗算器、３３は積算器である
。

タロツク発生器３０ａ・−・３０１１は各々同一のクロ
ック周波数ｆｃの信号を発生し、疑似雑音符号発生器３
１　ａ−３１，ｎにおいて、名々異なるコーｌ：Ｂｉ−
・Ｂｎの疑似雑音符号を発生ずる。疑似雑音符号発生器
１１　ａからは拡散信号Ｉ）、が発生され、情報変調信
号Ｓ、、と乗算器３２　ａ　Ｌ７′、て乗算される。

疑似雑音符号発生器３１ｂからは拡散信号１）、が発生
され、情報変調信号Ｓ、ど乗算器３２ｂにて乗算される
。以下、同様にして拡散信号ｂｎが情報変調信号Ｓｎと
乗算され、各々乗算された信号は積算器３３にて積算さ
れて送信部に送られる。

このように、信号の多重にはｎ種類の異なる符号な発生
ずる疑似雑音符号発生器３１ａへ一３１ｎが必要となる
。

符号分割多重を行なうときは、各符号の相互相関が極力
小さいことが要求される６異なる疑似雑音符号を用いる
とき、その相互間関数の平均値は］、／（符号長）２で
与えられる。たとえば、符号がＤチップからなると８１
／ｎ２になり、符号長が長いほど相互相関が小さくなる
。

月−一的− 本発明は、」二連のごとき実情に鑑みなされたもので、
検波回路を設けるような複雑さを軽減するために、ただ
一つの種類の疑似雑音符号を発生するための疑似雑音符
号発生器を複数個用いて、該疑似雑音符号発生器を異な
るクロック周波数で訃動することによって、スペクトル
拡散多重通信を行なうこと、また、受信機に受信される
各受信信号との同期をとるための複数の同期回路を不要
にしノ；スベクＩ・ル拡散通信方式を提供することを目
的とする。

ｌ−一減− 本発明は、上記目的を達成するために、（］）疑疑似雑
音量を拡散信号として用いるスペクトル拡張通信方式に
おいて、多重通信を行なう場合に複数種類の疑似雑音符
号を使わずに一種類の疑似雑音符号を用い、該一種類の
疑似雑音符号を発生するためのクロック周波数を異なる
ように設定し、該一種類の疑似雑音符号を拡散信号とし
て用いることで多重通信を行うこと、更には、（２）疑
似雑音符号を拡散信号として用いるスペクトル拡張通信
で多重通信を行なう場合に、複数種類の疑似雑音符号を
使わずに一種類の疑似雑音符号を用い、該一種類の疑似
雑音符号を発生するためのクロック周波数を異なるよう
に設定し、前記一種類の疑似雑音符号を拡散信号として
用いることで多重通信を行うスペクトル拡散通信方式に
おいて、送信する信号として各信号間で同期のとれたク
ロック信号を用い、受信部では各受信４ｇ号のうちのあ
る一つの受信信号に対して同期回路を用い、該同期回路
により同期のとれた受信信号の位相を基準として他の受
信信号の復調を行なうことを特徴としたものである。以
下、本発明の実施例に基づいて説明する。

第１図は、本発明によるスペクトル拡散通信方式の一実
施例を説明するための送信側の構成図で、図中、１ａは
クロック周波数ｆｃを発生するクロツク発生器、１ｂは
クロック周波数ｆ　ｃ　／　ｋ　ｚを発生するクロック
発生器、１にはクロック周波数ｆｃ／ｋｎを発生するク
ロック発生器、２ａ〜２ｎはコードＡを発生する疑似雑
音符号発生器、３ａ〜３ｎは乗算器、４は積算器である
。

今、ｎ種類の情報信号を多重して送信することを考える
。ここで、８１〜ＳｎはＦＭ（周波数変調）、Ｐ　Ｓ　
Ｋ　（Ｐｈａｓｅ　５ｈｉｆｔ　Ｋｅｙｉｎｇ　：位相
変調）などによって情報変調された信号であり、ａ□〜
ａｎは拡散信号である。それぞれの拡散信号ａ□〜ａｎ
は同じ符号を発生する疑似雑音符号発生器２８〜２ｎか
ら供給される。疑似雑音符号発生器２８〜２ｎは、たと
えば、シフトレジスタによって構成される。拡散信号の
クロック周波数はそれぞれ異なるクロック発生器１８〜
１ｎによって制御されており、拡散信号ａｉのクロック
周波数はａｌのクロック周波数の１／ｋｉに設定されて
いる。

ここで、本発明によるスペクトル拡散通信方式で用いる
拡散信号も、第５図に示したような従来の直接スペクト
ル拡散方式に用いる拡散信号と同等以上の小さい相互相
関を持つことを以下に説明する。

拡散信号（ａ工、）（Ｏ≦ｉ≦ｎ−１）と、それと同じ
疑似雑音符号であるがクロック周波数が１／にの拡散信
号（ａｘｔ）　（ｏ≦ｉ≦ｎ−１）との相互相関関数の
平均値を計算する。相互相関関数は自己相関関数とはこ
となり、符号の組合せ方で異なってくるため、通常相関
値の平均を求めることで相互相関の大小を評価している
。ａ工の１チツプの長さをΔ（ｓｅｅ）、符号の長さを
ｎチップとすると、ａｘの周期はｋｎΔとなる。したが
って、時間ｋｎΔ（ｓｅｅ）にわたっての平均を考える
。

計算にあたって、拡散信号（ａ□、）をｋｎΔにわたっ
てひとかたまりで考え、（ａ□、）（０≦ｊ≦ｋｎ−１
）とする、また、拡散信号（ａｘｔ）はチップ長Δでｋ
ｎチップからなると考え（ａ、Ｊ）（０≦ｊ≦ｋｎ−１
）とおく。さらに、Δの整数倍（ｈΔ）の遅れ時間に関
する相互相関関数をＲａ１ａ　ｘ（ｈ）とおくと、相互
相関関数の平均ｍ！は（１）式であたえられる。

相互相関関数Ｒａ１ａｘ（ｈ）は（２）式で与えられる
。

・・・（２） ここで、 ＮＡ（ｈ）はａｔＪとａ　Ｋ　＋ｊ＋ｋ）が一致する数
、Ｎｎ（ｈ）はａｘＪとａ　ｘ　１４＋ｈ）が不一致の
数である。

（１）式と（２）式より、 ここで、 ｈ＝ｏ　ｊ＝０ ところで、ｋｎΔ間に（ａ、、）はに回にわたり決めら
れた疑似雑音符号を繰返すため、（５）式が成立ち、（
４）式は（６）式のように書き直される。

（以下余白） ｈ＝Ｏｊ二〇 ｈ＝ｏ　ｊ＝０ 十′ゝ１°′→ａｘ　ｕ＋　＋ｘ １、・１コ　） ここで、 ｋｎΔは（ａ、、） の−周期に相当するた め、 （以下余白） ｋｎ ｋｎ ｈ＝。

ｊ＝０ コ＝０ ＝に４ａｏΦ（ガ。÷へ□→”’　”’４■＋ｎ−１１
）　’ａ、Φ（ａ）Ｄ　＋ａ　ＦＬ２÷−・”　（’　
ａ　ｙ、ｏ　）　　　→ａｎ−ｔ（Ｄ　（ａｘ　１１１
−１１”　ａ　Ｘｎ””　＋＋゛＋　ａ　Ｋ　ｔｌｌ　
２〉）］（７） （ａ　１ｏ　ｔ　ａ　ｘ１＋　＊。。＊　ａ　ｚ　ｌ　
ｎ−Ｌ　＋　）は疑似雑音符号であり、（ａ）Ｈｌ、ａ
ｘ□、。８゜ｔ　ａ　−８ｎ　１１　）もにデツプずつ
のかたまりで・みると、疑似雑音符号である。したがっ
て、（７）式において、ａｘＪが１−のときは、 ａｚＪ”（ａ　ｘ、＋”ａｘ　ｉ、１１１　””＋ａｘ
　（ｊ−１１）＝（ｋｎ−１）／　２８１□がＯのとき
は、 ａ、、＋”（ａ　ｘ、Ｉ＋ａｘ　ｌｊ＋Ｈｉパ＋ａｘ　
＋、＋−ｔ＋　）”（ｋｎ＋Ｎ／２となる。

また、＜ａｘ。＋　ａｘｘ＋　＊　、　、　＋　ａｉ＋
。−１，）で０の数は（ｎ−１）／２．１の数は（ｎ＋
１．）、’２だから、（７）式は以下のようになる。

したがって、求める相互相関関数の平均値は、このこと
から、本発明によるスペクトル拡散通信方式で用いる拡
散信号間の相互相関関数の平均値は、符号長の二乗に逆
比例することがわかる。

従来のシステムにおける平均値は符号長の二乗に逆比例
するため、本発明に用いら肛る拡散信号は、従来のシス
テムに比べて同等以上に低い相互相関関数有しているこ
とがわかる。

第２図は、本発明によるスペクトル拡散通信方式におけ
る受信側の構成図で１図中、５８〜５ｎは相関ネットワ
ーク、６ａ〜６ｎはループフィルタ、７ａ〜７ｎは電圧
制御発振器、８　ａ−８ｎは疑似雑音符号発生器、９８
〜９ｎは乗算器である。

各拡散信号について、同期検波回路が用意されている。

同期検波回路はデイ１ノーロツクループ（Ｄ　Ｉ−、Ｌ
　）といわれ、受信された拡散信号を同期検波するため
に参照疑似雑音符号発生器８８〜８ｎと、そのタロツク
周波数を供給する電圧制御発振器７ａ−７ｎと、受信信
号と参照信号の相関をとる為の相関ネットワーク５８〜
５ｎと、ループフィルタ６８〜６ｎからなっている。疑
似雑音符号発生器８ａ−８ｎは同一のコードＡを発生す
る。また、電圧制御発振器７ａの自走周波数は（ｆｃ）
’、電圧制御発振器７　ｂの自走周波数は（ｆｃ／ｋｚ
）’、電圧制御発振器７にの自走周波数は（ｆｃ／ｋｎ
）’である。また、ａ１〜ａｎは復調同期信号である。

第５図に示した従来の拡散方式で送信された拡散信号を
同期検波するためには、それぞれのデイレ−ロックルー
プ（ＤＩ−河、）にｎ種類の異なる参照疑似雑音符号発
生器を用意ｌ、なくてはならない。

一方、本発明のシステムでは、多重された拡散信号のク
ロック周波数が名デイ１ノーロックループ（ＤＬＬ）の
プルインレンジ内に入るように電圧制御発振器７８〜７
ｎの自走周波数（ｆｃ）’〜（ｆｃ／ｋｎ）’を設定す
るだけでよく、参照疑似信号発生器８ａ〜８ｎの種類は
ひとつで済むことになる。

自走周波数の設定は通常、電圧制御発振器７８〜７ｎの
バイアス電圧を変えるだけで簡単に行なえる。しかし、
各受信信号に対して複数の同期回路を必要としている。

本発明の実施例は同期検波の例を取上げだが、整合フィ
ルタやＳ　ＡＷ　（Ｓｕｒｆａｃｅ　Ａｃｏｕｓｔｉｃ
　Ｗａｖｅｓ；表面弾性波）フィルタなどによる非同期
検波による受信機の構成も可能である。

第１図に示した本発明の実施例においては、クロック周
波数がｆｃの拡散信号ａからｆｃ／ｋｎまでの拡散信号
ａｎを用いており、拡散信号間で拡散帯域幅に最大に倍
の違いが生じているが、拡散信号間の拡散帯領域幅の違
いを小さくしたい場合は全ての信号を使わずに、ｆ　ｃ
／ｋｎ、　ｆ　ｃ／（ｋｎ−１）１１８００９、ｆ　ｃ
／（ｋｎ−ｎ＋）、（ただし、１＜ｍ〈〈ｋｎ）のクロ
ック周波数をもつ適当なｍ個の信号を拡散信号として用
いればよい。また、拡散信号のクロック周波数の比ｋｎ
を２以上の整数としたが、ｋｎは２以上の整数でなくて
もよく、０以上の有理数（例えば、１．５．５．５など
）でも本発明のシステムは実現できる。

以上の説明は、ただ一つの種類の疑似雑音符号を発生す
るための疑似雑音符号発生器を複数個用いて、該疑似雑
音符号発生器を異なるクロック周波数で駆動することに
よって、スペクトル拡散多重通信を行なう通信方式につ
いて述べたが、この通信方式によれば、一種類の疑似雑
音符号だけでスペクトル拡散多重通信ができるが、受信
機に受信される各受信信号との同期をとるための複数の
同期回路を必要とした。

第３図は、上記の点を解決するための本発明の他の実施
例を示す図で、図中、１０はクロック周波数ｆ□を発生
するクロック発生器、ｌｌｂはクロック周波数ｆ　ｃ／
に２を発生するに２分周器、１１ｎはクロック周波数ｆ
　ｃ／ｋｎを発生するｋｎ分周器、１２及び１３　ｂ　
〜、　１３　ｎはコードＡの疑似雑音符号発生器、１４
ａ〜１４ｎは乗算器、１５は積算器である。以下、ｎ種
類の情報信号を多重して送信することを考える。Ｓｉ−
ＳｎはＦＭ（周波数変調）　、　Ｐ　Ｓ　Ｋ　（Ｐｈａ
ｓｅ　５ｈｉｆｔ　Ｋｅｙｉｎｇ　：位相変調）などに
よって情報変調された信号であり、ａ□〜ａｎは拡散信
号である。拡散信号ａ□はコードＡを発生する疑似雑音
符号発生器１２から供給され、拡散信号ａ２〜ａｎも疑
似雑音符号発生器１２と同じ符号を発生する疑似雑音符
号発生器１３ｂ〜１３ｎから供給される。疑似雑音符号
発生器１２からの拡散信号ａ□は、クロック発生器１０
からのクロック周波数ｆｃにより制御され、疑似雑音符
号発生器１３ｂからの拡散信号ａ２は前記クロック発生
器１ｏのクロック周波数ｆｃをに２分周器でｆ　ｃ／ｋ
ｎに分周された周波数により制御され、拡散信号ａｎは
ｋｎ分局器でｆ　ｃ／ｋｎに分周された周波数により制
御される。各送信信号は同じ符号の疑似雑音信号である
が、そのクロック周波数ｆｃは基準信号ａ□のＫｉ分の
１（ｉ＝２゜３＋、−＋　ｎ　）であり、それらを決め
るクロック信号は基準クロック信号を分周器１１ｂ〜ｌ
ｌｎでＫｉ分周することにより得られる。したがって、
各信号は拡散信号ａ１に同期していることになる。

送信開始時において、拡散信号ａ工に対する各信号の位
相差はシステムに固定のものである。最も簡単な設定は
位相差を０とすることである。つまり、全ての拡散信号
に全く同じ疑似雑音符号発生器１２．１３ｂ〜１３ｎを
用いて、送信開始時に全ての拡散信号の発生を同時に開
始すれば良い。

第４図は、本発明によるスペクトル拡散通信方式におけ
る第３図に対応する受信側の構成図で、図中、１６は相
関ネットワーク、１７はループフィルタ、１８は電圧制
御発振器、１９ｂ〜１９ｎは分周器、２０及び２１ｂ〜
２１ｎは疑似雑音符号発生器、２２ａ〜２２ｎは乗算器
である。電圧制御発振器１８の出力は分周器１９ｂ〜１
９ｎで分周され、疑似雑音符号発生器２１ｂ〜２ｉｎに
入るので複数の同期回路を必要としない。すなわち、同
期回路は拡散信号ａ□に関してのみである。

その他の拡散信号のａ２〜ａ、ｎに関する復調同期信号
ａ２〜ａｌｌを発生ずる疑似雑音符号発生器２１ｂ□２
１ｎは、拡散信号ａ０に関する復調同期信号ａ、を発生
ずる疑似雑音符号発生器２０に同期しており、それぞれ
の疑似雑音信号間の位相差は受信開始時においで送信側
における各拡散信号間の送信開始時に才月ブる位相差に
等しくな番ツればならない。最も簡単な設定は送信側と
同様に、全ての疑似雑音信号に全く同じ疑似雑音符号発
生器を用いて、受信開始時に全ての拡散信号の発生を同
時に開始することで、受信開始時の位相差をＯにするこ
とである。拡散信号ａ、〜ａ　ｎに関する復調同期信号
８□〜ａｎを発生する疑似雑音符号発生器２１ｂ−２１
ｎのクロック信号は、拡散信号８．に関する復調同期信
号ａ、を発生する疑似雑音符号発生器２０を制御する電
圧制御発振器１８からのタロツク信号をＫｉ分周するこ
とで得られる。送信されている拡散信号は全て拡散信号
ａ１に同期しており、（れらのタロツク周波数はＫｉ分
の１である。したがって、拡散信号ａ□との同期をとれ
ば、その同期回路からクロック信号が他の疑似雑音信号
の発生を制御する基準のタロツク信号となるため、拡散
信号ａ、−・ａｎに関する受信信号と位相があった復調
同期信号ａ　、、　＝　ａ　ｎを発生することができ、
逆拡散によって情報変調信号８　、７〜Ｓｎ’　を得る
ことができる。

夏−−−−１ 以上の説明から明らかなよ）に、本発明によると、スペ
クトル拡散通信方式による多重通信を行なう際に、多種
類の疑似雑音符号を用いる必要がなくなり、一種類の疑
似雑音符号を用いるだけでよくなり、しかも受信に必要
な同期回路が】ってすむため、回路設計に簡便さが増し
、またスペクトル拡散多重通信システム設計における符
号使用効率の増大にもつながる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるスペクトル拡散通信方式の一実
施例を説明するための送信側の構成図、第２図は５本発
明によるスペクトル拡散通信方式における受信側の構成
図、第３図は、本発明の他の実施例を示す図、第４図は
、第３図に対応する受信側の構成図、第５図は、従来の
直接スペタ１−ル拡散方式を説明するための構成図であ
る。 １　ａ　□　１　ｎ・・・クロック発生器、２８〜２ｎ
・・・疑似雑音符号発生器、３８〜３ｎ・・・乗算器、
４・・・積算器。 第 〕 図 第 図 第 ２ 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、疑似雑音符号を拡散信号として用いるスペクトル拡
   張通信方式において、多重通信を行なう場合に複数種類
   の疑似雑音符号を使わずに一種類の疑似雑音符号を用い
   、該一種類の疑似雑音符号を発生するためのクロック周
   波数を異なるように設定し、該一種類の疑似雑音符号を
   拡散信号として用いることで多重通信を行うことを特徴
   とするスペクトル拡散通信方式。 ２、疑似雑音符号を拡散信号として用いるスペクトル拡
   張通信で多重通信を行なう場合に、複数種類の疑似雑音
   符号を使わずに一種類の疑似雑音符号を用い、該一種類
   の疑似雑音符号を発生するためのクロック周波数を異な
   るように設定し、前記一種類の疑似雑音符号を拡散信号
   として用いることで多重通信を行うスペクトル拡散通信
   方式において、送信する信号として各信号間で同期のと
   れたクロック信号を用い、受信部では各受信信号のうち
   のある一つの受信信号に対して同期回路を用い、該同期
   回路により同期のとれた受信信号の位相を基準として他
   の受信信号の復調を行なうことを特徴とするスペクトル
   拡散通信方式。