JPH05284139A

JPH05284139A - スペクトル拡散復調装置

Info

Publication number: JPH05284139A
Application number: JP3086096A
Authority: JP
Inventors: Yukinobu Ishigaki; 行信石垣; Takahisa Matsumoto; 卓久松本
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1991-03-26
Filing date: 1991-03-26
Publication date: 1993-10-29
Anticipated expiration: 2011-08-07
Also published as: JP2523410B2

Abstract

(57)【要約】【目的】伝送系にて混入する種々の干渉信号成分を略
完全に除去して、復調情報信号のみを出力する、優れた
スペクトル拡散復調装置を提供すること。【構成】入来したＳＳ変調信号に混入している種々の
干渉信号成分（ノイズも含む）による復調情報信号の劣
化を防止するために、逆拡散出力中の拡散干渉信号成分
と等価な信号を生成して、この信号と逆拡散出力信号と
を減算器(17)で減算することにより、復調情報信号を得
るよう構成した。入力フィルタ(12)と等価な補正用フィ
ルタ(13)や、逆数回路(14)，イコライザ回路(18)等を用
いた所に主な特徴がある。【効果】ＳＳ信号周波数帯域に遮断周波数を有するフ
ィルタが使用されていても、全く問題なく干渉信号の影
響を回避することができ、逆拡散出力中の拡散干渉信号
や拡散雑音等を効率良く抑制又は除去することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はスペクトル拡散変調復調
装置に係り、特に、任意の伝送手段又は記録再生媒体を
介して得られたスペクトル拡散信号中に含まれる種々の
干渉波や雑音等を、復調側において比較的簡単な構成で
大幅に抑圧し得るようにした、パッケージ系や放送系等
への利用に好適な、スペクトル拡散復調装置に関する。

【０００２】

【技術的背景】情報を扱う種々の分野において、決めら
れた制限の中で如何に情報量を高めるかは永遠のテーマ
でもある。近年の技術の進歩や方向は、高能率な符号化
技術や変復調技術で代表されると言っても過言ではな
く、たとえば通信分野での多値ＱＡＭ{Quadrature Ampl
itude Modulation；直交振幅変調｝の移動通信への応用
の例にも見られるように、定められた周波数帯域の中で
伝送速度を高める技術の研究，開発が一般的と言える。
しかるに、多値ＱＡＭについては、１６ＱＡＭから256
ＱＡＭと多値化への進歩は見られるが、このベクトル上
で考えると次は２¹⁶（＝65536)ＱＡＭとなり非現実的で
ある。例えば 256ＱＡＭの 1.5倍の容量を実現しようと
すると4096ＱＡＭが必要となる。このようなことから、
今後は変復調技術と符号化技術の融合化の研究がいよい
よ嘱望され、従来の考え方にとらわれない新たな発想で
の情報量を高めるための研究，開発が期待されている。

【０００３】かかる期待に答え得る変復調技術と符号化
技術の融合化の１つに、スペクトル拡散(Spread Spectr
um：以下“ＳＳ”とも記載する）変調復調方式がある。
ＳＳ変調復調方式とは、変調側では情報信号等を広帯域
の雑音状の拡散符号により拡散変調して、非常に広い周
波数帯域に拡散すると共に、復調側では変調側で使用す
る拡散符号と等価な拡散符号で逆拡散する方式である。
かかる変調復調方式を用いて通信を行なうＳＳ通信方式
は、秘話性が非常に高く、外部干渉や雑音，故意の妨害
に強く、従来システムと共存でき、しかも微弱な電力で
送信でき、更に、疑似雑音符号を変えることにより同一
周波数帯域内に多重できる等々多くの特長があるので、
現在では単に通信機器分野にとどまらず各分野での応用
が進んでおり、民生機器への展開も始まりつつある。

【０００４】

【従来の技術】ＳＳ通信方式を含むＳＳ変調復調方式の
基本的な考え方は、変調部（送信側）と復調部（受信
側）の間で妨害を受けた場合に、復調出力中の情報と干
渉波（妨害波）成分の中から打消し用干渉波成分を生成
して、復調出力と生成干渉波成分との演算処理により、
情報信号のみを得るという考え方に基づくもので、変調
部，復調部に夫々スペクトル拡散変調，復調を用いてい
る。

【０００５】かかるＳＳ通信方式（ＳＳ変調復調方式）
を実施し得るＳＳ通信（ＳＳ変調復調）装置の基本構成
を第３図に示す。図中、２，３は乗算器、６はＲＯＦ
（ロールオフフィルタ）、８，９は拡散符号発生回路
（ＰＮＧ）、１０は変調部（ＳＳ変調装置）、１１はＬ
ＰＦ（低域濾波器）、１７は減算器、２０は復調部（Ｓ
Ｓ復調装置）、２１はＨＰＦ（高域濾波器）、２５は雑
音生成回路である。ＰＮＧ８と９は夫々入力端子In_2,In
₄からの互いに等価なクロック信号Ｃ(t) を基に拡散符
号Ｐ(t)(通常は擬似雑音符号である）を生成するもの
で、両者は同期が取れている。ＲＯＦ６は通常cosin ro
ll off特性を持ち、符号間干渉問題を起さないようにし
ながら帯域制限をするよう構成されている。なお、加算
器１９は実際のＳＳ通信装置では存在しないが、干渉波
除去動作の説明の便宜上描いている。

【０００６】上記構成のＳＳ変調復調装置において、変
調部１０の入力端子In₁より与えられるデータ等の情報
信号ｄ(t) は、ＲＯＦ６にて不要な周波数成分を除去さ
れた後乗算器２に供給される。一方、ＰＮＧ８では入力
端子In₂からのクロック信号Ｃ(t) を基に拡散符号Ｐ
(t) を生成し、これを乗算器２に供給して情報信号ｄ
(t）に乗算することにより拡散変調を行ない、変調信号
Ｄ_ss｛＝ｄ(t)*Ｐ(t)}を出力端子Out1を介して例えばア
ンテナ（図示せず）より出力する。ここで、伝送媒体通
過中に混入する干渉波をＩ(t) とすると、復調部２０へ
の入力信号は、ｄ(t)*Ｐ(t）＋Ｉ(t) で表わされる。

【０００７】復調部２０側のＰＮＧ９では、入力端子In
₄からのクロック信号を基に、上記ＰＮＧ８と等価な拡
散符号Ｐ(t) を生成して、逆拡散用の乗算器３に供給し
ている。従ってこの乗算器３からの逆拡散出力は、｛ｄ(t)*Ｐ(t)+Ｉ(t)}Ｐ(t) ＝ｄ(t)*Ｐ²(t) ＋Ｉ(t)*Ｐ(t) …………(1) となる。ところで、Ｐ(t) は１又は−１の値しか取らな
い符号なので、Ｐ²(t)＝１となる。従って、逆拡散出
力は、ｄ(t) ＋Ｉ(t)*Ｐ(t) となる。即ち、復調情報ｄ
(t) に、干渉波の拡散された拡散干渉波Ｉ(t)*Ｐ(t) が
混じり合ったのとして出力される。かかる出力信号を適
当な特性を有するＬＰＦ（低域濾波器）１１に通せば、
復調出力ｄ(t) ＋ｎ(t){ｎ(t):ノイズ成分｝が得られる
｛従来の代表的構成｝。

【０００８】一方、ＬＰＦ１１（１次）の遮断周波数と
等しいＨＰＦ２１（高域濾波器）を通すと、そのＨＰＦ
２１出力は、Ｉ(t)*Ｐ(t) −ｎ(t) となる。このＨＰＦ
出力は次段の雑音生成回路２５に供給され、ここで−ｎ
(t) 成分を著しく小さくされることにより、近似的にＩ
(t)*Ｐ(t) が残る。このようにして得られた打消し用生
成拡散干渉波Ｉ(t)*Ｐ(t) は、減算器１７での上記逆拡
散出力ｄ(t) ＋Ｉ(t)*Ｐ(t) との引算により拡散干渉波
成分は打消されて、ほぼ情報ｄ(t) のみが出力される
｛より改良された従来の構成｝。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上のように原理はか
なり明快であるが、引算法を基本としているために生成
干渉波の精度をどれだけ高められるかが重要なポイント
であり、干渉波の形状，位相と振幅が完全に一致して打
消しが可能となるので、オシロスコープ等で比較，観測
して、略等しく見える程度では、１０ｄＢ抑圧も困難で
ある。また、非常に広い周波数帯域を対象としているの
で、広帯域回路技術も必要となる。更に、同一周波数を
共用することにより、本質的に相互干渉を避けられない
ので、他の局からの信号電力が非常に大きくなれば、Ｓ
Ｓ通信方式においても干渉波により性能が劣化してしま
う。

【００１０】そこで、自局のＳＳ信号電力を増加させる
とその信号の品質は向上するが、他の信号に対する干渉
が無視できなくなるという問題点もある。更にまた、従
来方式のものは既知のＳＳ干渉波に限って有効であり、
ランダムノイズや未知のＳＳ干渉波には殆ど対処でき
ず、複数の既知のＳＳ干渉波に対処しようとすると、複
数の逆拡散復調器，互いに通過帯域が異なる複数の狭帯
域濾波器，複数の拡散変調器によるループ，及び加算器
が必要となり、構成がかなり複雑となって、コストも上
昇するという欠点もある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のスペクトル拡散
復調装置は、入力信号のうち拡散符号のメインローブ帯
域以上の高域干渉信号成分を除去する入力フィルタと、
変調装置側の拡散符号と等価な拡散符号を生成する拡散
符号発生回路と、入力フィルタと伝達関数の略等しい補
正用フィルタと、拡散符号発生回路からの拡散符号信号
を補正用フィルタを伝送させることにより得られる被補
正拡散符号の逆数をとる逆数回路と、この逆数回路の出
力を入力フィルタの出力信号に乗算することにより逆拡
散を行なう第１の乗算器と、この乗算器の出力信号のう
ち復調情報信号成分を除去するローカットフィルタと、
このローカットフィルタの出力に被補正拡散符号を乗算
する第２の乗算器と、この乗算器の出力のうち高域周波
数成分を除去するハイカットフィルタと、このハイカッ
トフィルタの出力に逆数回路の出力を乗算する第３の乗
算器と、この乗算器で得られた拡散干渉信号のスペクト
ルを第１の乗算器出力中の拡散干渉信号のスペクトルに
略等しくなるよう補正するイコライザ回路と、このイコ
ライザ回路の出力と第１の乗算器出力との減算を行なう
減算器と、この減算器出力のうち復調情報信号以上の高
域周波数成分を除去する低域濾波器とを備えて構成する
ことにより上記課題を解決し、復調ロスを大幅に低減し
た。

【００１２】

【実施例】本発明のスペクトル拡散復調装置（以下「Ｓ
Ｓ復調装置」とも記載する）の一実施例について、図面
と共に説明する。図１は本発明のＳＳ復調装置１のブロ
ック図であり、この図において図３に示した従来装置
（の復調部２０）と同一構成部分には同一符号を付して
その詳細な説明を省略する。図中、３〜５は乗算器、１
２及び１３は伝達関数Ｈ_L(s) の夫々入力フィルタ及び
補正用フィルタ、１４は逆数回路、１５はＬＣＦ（ロー
カットフィルタ，高域濾波器）、１６はＨＣＦ（ハイカ
ットフィルタ，低域濾波器）、１８はイコライザ回路で
ある。なお、イコライザ回路１８の特性は、例えば本出
願人の先願である特願平2-253689号に開示されたものと
同等な特性で良い。

【００１３】次に、ＳＳ復調装置１の機能，動作につい
て、図２の信号波形図（周波数スペクトル）を併せ参照
しながら説明する。ＳＳ復調装置１の入力端子In₃に入
来する信号の中には、ＳＳ変調信号ｄ(t)*Ｐ(t) の他
に、干渉信号Ｉ1(t)，Ｉ2(t)や雑音等が混入するのが一
般的である。Ｉ1(t)，Ｉ2(t)は図２(A) に示すように、
夫々周波数の低い干渉信号と高い干渉信号とを代表させ
ている。かかる入力信号ｄ(t)*Ｐ(t) ＋Ｉ1(t)＋Ｉ2(t)
は、まず初段のフィルタ１２にて周波数 1／Ｔ以上の不
要な周波数成分｛拡散信号のメインローブ以外の周波数
成分｝を除去される。これにより干渉信号Ｉ2(t)も完全
に除去されるが、ＳＳ変調信号ｄ(t)*Ｐ(t）も高域周波
数成分が低下してしまうので、逆拡散用の乗算器３に供
給される信号は、ｄ(t){Ｐ(t) −Ｐ'(t)｝＋Ｉ1(t)とな
る｛図２(B) 参照｝。

【００１４】一方、入力端子In₄からのクロック信号Ｃ
(t) を基にＰＮＧ９で生成された拡散符号Ｐ(t) は、補
正用フィルタ１３に供給される。補正用フィルタ１３は
フィルタ１２と伝達関数が略等しいので、その出力（被
補正拡散符号）はＰ(t) −Ｐ'(t)となる。かかる被補
正拡散符号は逆数回路１４と乗算器４に供給され、逆数
回路１４からは 1／｛Ｐ(t) −Ｐ'(t)｝なる逆数信号が
出力され、乗算器３及び５に供給される。従って、逆拡
散用の乗算器３からは、復調データｄ(t) の他に、拡散
干渉信号成分Ｉ1(t)／｛Ｐ(t) −Ｐ'(t)｝が混入して出
力される｛図２(C) 参照｝。かかる逆拡散出力は、次段
のＬＣＦ１５にて復調データｄ(t) を除去されて｛除去
成分をα(t) とする｝Ｉ1(t)／｛Ｐ(t) −Ｐ'(t)｝−α
(t) となり｛図２(D) 参照｝、乗算器４にて上記被補正
拡散符号を乗算されて、Ｉ1(t)−α(t){Ｐ(t) −Ｐ'
(t)｝となり、次段のＨＣＦ１６に供給される。

【００１５】即ち、乗算器４により干渉信号成分Ｉ1(t)
が復元されるわけであるが、正確には完全な復元ではな
く、ＬＣＦ１５で除去された分だけ僅かにレベルが下る
ので、図２(E) ではＩ_1'と記入している。また、同様な
理由から、図２(D) でもｉ₁Ｐと記入しているが、説明
の便宜上、ここでは“Ｉ1(t)”のままで説明する。ＨＣ
Ｆ１６は図２(F) から察せられるように、ＳＳ周波数帯
域のメインローブの高域成分を遮断するフィルタであ
り、これにより、干渉信号成分Ｉ1(t)はそのまま伝送さ
せ、拡散成分であるα(t){Ｐ(t) −Ｐ'(t)｝は帯域制限
させている｛除去成分をβ(t) とする｝。これにより、
ＨＣＦ１６の出力はＩ1(t)＋α(t){Ｐ(t)−Ｐ'(t)｝−
β(t) となり、乗算器５に供給されて、ここで上記逆数
回路１４からの逆数出力との乗算が行なわれ、その出力
として、Ｉ1(t)／｛Ｐ(t) −Ｐ'(t)｝−α(t) ＋β(t)
／｛Ｐ(t) −Ｐ'(t)｝なる信号が得られ、次段のイコラ
イザ回路１８に供給される。

【００１６】イコライザ回路１８は、上記乗算器５の出
力信号のうち、不要な成分−α(t)（データ周波数帯域
中の拡散干渉信号成分）及びβ(t) ／｛Ｐ(t) −Ｐ'
(t)｝｛α(t) と逆相関係にある拡散干渉信号成分｝
を、０又は支障をきたさない低レベルにまで下げる作用
をする。従って、図２(G) の周波数スペクトルは、イコ
ライザ回路１８により、図２(H) に示すように低域成分
が補正されたものとなる。即ち、ＬＣＦ１５からイコラ
イザ回路１８までの信号処理により、抑圧用拡散干渉信
号Ｉ1(t)／｛Ｐ(t) −Ｐ'(t)｝＋γ(t) が生成されるわ
けであり、これを次段の減算器１７に供給して、前記逆
拡散出力ｄ(t) ＋Ｉ1(t)／｛Ｐ(t) −Ｐ'(t)｝と引算す
ることにより拡散干渉波成分は打消されて、ｄ(t) −γ
(t) が得られる。このうち残留成分γ(t) は次段のＬＰ
Ｆ１１でほぼ除去されて、殆ど復調情報データｄ(t) の
みが出力端子Out2より出力されるわけである。

【００１７】

【発明の効果】叙上の如く、本発明のスペクトル拡散復
調装置によれば、ＳＳ信号周波数帯域に遮断周波数を有
するフィルタ（入力フィルタ）が使用されていても、全
く問題なく干渉信号の影響を回避することができ、逆拡
散出力中の拡散干渉信号や拡散雑音等を効率良く抑制又
は除去することができる。干渉信号としては、本発明装
置で使用するＳＳ変調信号と同期関係の無い他のＳＳ変
調信号も含まれ、同様の低減効果が得られる。従って、
ＳＳ通信装置の復調用として幅広い応用が可能となり、
例えば車載用無線電話機やコードレステレホン等の普
及，発展にも寄与し得るという優れた特長を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスペクトル拡散復調装置の一実施例の
ブロック図である。

【図２】本発明のＳＳ復調装置の動作説明用信号スペク
トル図である。

【図３】従来のＳＳ変調復調装置の基本的な構成を示す
ブロック図である。

【符号の説明】

１ＳＳ（スペクトル拡散）復調装置２〜５乗算器８，９拡散符号発生回路（ＰＮＧ）１１ＬＰＦ（低域濾波器）１２入力フィルタ１３補正用フィルタ１４逆数回路１５ＬＣＦ（ローカットフィルタ）１６ＨＣＦ（ハイカットフィルタ）１７減算器１８イコライザ回路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】情報信号をスペクトル拡散変調装置におけ
る拡散符号で拡散変調して得られたスペクトル拡散信号
と、伝送系にて混入する種々の干渉信号とを入力し、乗
算による逆拡散を行なって情報信号を復調するスペクト
ル拡散復調装置において、該入力信号のうち拡散符号のメインローブ帯域以上の高
域干渉信号成分を除去する入力フィルタと、上記変調装
置側の拡散符号と等価な拡散符号を生成する拡散符号発
生回路と、上記入力フィルタと伝達関数の略等しい補正
用フィルタと、上記拡散符号発生回路からの拡散符号信
号を該補正用フィルタを伝送させることにより得られる
被補正拡散符号の逆数をとる逆数回路と、該逆数回路の
出力を上記入力フィルタの出力信号に乗算することによ
り逆拡散を行なう第１の乗算器と、該乗算器の出力信号
のうち復調情報信号成分を除去するローカットフィルタ
と、該ローカットフィルタの出力に上記被補正拡散符号
を乗算する第２の乗算器と、該第２の乗算器の出力のう
ち高域周波数成分を除去するハイカットフィルタと、該
ハイカットフィルタの出力に上記逆数回路の出力を乗算
する第３の乗算器と、該第３の乗算器で得られた拡散干
渉信号のスペクトルを上記第１の乗算器出力中の拡散干
渉信号のスペクトルに略等しくなるよう補正するイコラ
イザ回路と、該イコライザ回路の出力と上記第１の乗算
器出力との減算を行なう減算器と、該減算器出力のうち
上記復調情報信号以上の高域周波数成分を除去する低域
濾波器とを備えて、上記種々の干渉信号成分が略完全に
除去された復調情報信号を出力するよう構成したことを
特徴とするスペクトル拡散復調装置。