JPH0621913A - 符号分割多重通信システム - Google Patents

符号分割多重通信システム

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JPH0621913A
JPH0621913A JP4172742A JP17274292A JPH0621913A JP H0621913 A JPH0621913 A JP H0621913A JP 4172742 A JP4172742 A JP 4172742A JP 17274292 A JP17274292 A JP 17274292A JP H0621913 A JPH0621913 A JP H0621913A
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JP
Japan
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demultiplexing
spread spectrum
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JP4172742A
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English (en)
Inventor
Shoichiro Yamazaki
彰一郎 山嵜
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPH0621913A publication Critical patent/JPH0621913A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 回路の規模の増大を防ぎ、伝送路での信号数
や信号パワーの増加によって周囲へ悪影響を最小限に抑
えることのできる符号分割多重通信システムを提供する
こと。 【構成】 通信局N1では、送信時には通信局N2、通
信局N3、通信局N4に対しての送信情報を代数的多重
回路101で通信局N2、通信局N3、通信局N4に固
有の3つの多重分離符号によって多重して、その後にス
ペクトラム拡散変調回路201でスペクトラム拡散す
る。一方、受信時には通信局N2、通信局N3、通信局
N4からの信号をスペクトラム拡散復調回路221、2
31、241において通信局N2、通信局N3、通信局
N4に固有の拡散符号によって復調し、代数的分離回路
121、131、141で所定の多重分離符号により分
離する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は同一周波数帯域で複数の
通信局間の通信を行う符号分割多重通信システムに関す
る。
【0002】
【従来の技術】符号分割多重通信システムとしてはスペ
クトラム拡散通信システムが一般的である。スペクトラ
ム拡散通信システムについては“スペクトラム拡散通信
システム”科学技術出版社(1988年)に詳細に記載
されている。
【0003】図5は従来のスペクトラム拡散通信システ
ムの構成を示すブロック図であり、図6は図5における
各部の信号のスペクトラムを示す図である。
【0004】スペクトラム拡散通信システムの送信側で
は送信情報を搬送波でPSK(frequency shift keyin
g)、FM(frequency modulation)、AM(amplitude mod
ulation)等の1次変調した後、送信情報よりもはるかに
広帯域な拡散符号で乗算することにより2次変調した後
に送信する。このため拡散変調後の信号のスペクトラム
(図6(b))は拡散前のスペクトラム(図6(a))
よりもはるかに広帯域となる。そして、単位周波数当り
の電力密度が著しく低下し、他の通信への妨害が回避さ
れる。
【0005】一方、スペクトラム拡散通信システムの受
信側では受信信号を送信側と同一の拡散符号で乗算する
ことにより2次復調する。そして、さらに1次復調で搬
送波を除いて情報を再生する。この場合、図6(c)に
示すように変調の際と同一の拡散符号を使用した場合に
のみ再生する事が可能であり、図6(d)に示すように
変調時と異なった拡散符号を使用すると、情報は拡散さ
れたままであり再生できない。このため複数の送信情報
が各々異なった拡散符号で変調された信号が同一周波数
帯域に存在する場合、各々の送信情報の変調時と同一の
拡散符号を用いて復調することによって各々の送信情報
を再生できる。従って送信局−受信局の一対の組み合わ
せに少なくとも1個の固有の拡散符号を割り当てて複数
の通信局間のランダムアクセスの送受信の多重通信が同
一周波数帯域で可能となる。
【0006】スペクトラム拡散通信システムは以下のよ
うな利点を有する。
【0007】(1)信号帯域を拡散するため、電力密度
が低くなり、他の通信への妨害を与え難いと同時に、他
からの妨害を受け難い。
【0008】(2)同一周波数帯域でのランダムアクセ
スの多重通信が可能である。
【0009】またスペクトラム拡散通信システムは以下
のような性質も有している。
【0010】(1)情報の周波数拡散前の周波数帯域B
と拡散後の周波数帯域Wとの比を符号化利得Gp(Gp
=W/B)と呼び、符号化利得が大きい程、受信信号の
品質が向上する。
【0011】(2)同一周波数帯域での信号数が増加す
る程、所望の信号を復調する際の干渉波が多くなるため
受信信号の品質が劣化する。
【0012】つぎに、符号分割多重通信システムについ
て説明する。
【0013】図7は従来のスペクトラム拡散通信システ
ムを用いた符号分割多重通信システムの構成を示す図で
ある。
【0014】同図では4個の通信局N1 、N2 、N3
4 があり、全ての局が自分以外の他の局との間で各々
1チャネルの情報の同時送受信を行う場合を例として示
した。 すなわち、通信局Nk (k=1、2、3、4)
は自分以外の3局の通信局との間で情報の送受信を行
う。
【0015】また、伝送すべき情報Mki(x)(k=
1、2、3、4、i=1、2、3、4)は、パケットで
構成されるとする。
【0016】まず、N1 局が送信する場合の動作を説明
する。
【0017】N1 局の送信側では、N2 局への送信情報
12(x)、N3 局への送信情報M13(x)、N4 局へ
の送信情報M14(x)を、各々、スペクトラム拡散通信
方式の変調操作により送信信号を生成した後に送信す
る。
【0018】N1 局からN2 局への送信情報M12を拡散
変調するためのスペクトラム拡散変調回路12の動作につ
いて説明する。
【0019】送信情報M12(x)をまず、PSK変調、
FM変調、AM変調等で1次変調し搬送波変調信号を生
成する。さらに、拡散符号P12(x)を乗算することに
より2次変調し、広帯域に拡散された送信信号S
12(x)を生成する。ここで、P12(x)はスペクトラ
ム拡散変調回路12に割り当てられた疑似ランダムな拡散
符号であり、M系列符号、Gold符号等の符号が一般
的に用いられる。
【0020】N1 局からN3 局への送信情報M13を拡散
変調するためのスペクトラム拡散変調回路13の動作もN
1 局からN2 局への送信情報M12を拡散変調する場合と
同様である。すなわち、送信情報M13(x)をまず、1
次変調し搬送波変調信号を生成し、さらに、拡散符号P
13(x)を乗算することにより2次変調し、広帯域に拡
散された送信信号S13(x)を生成する。ここで、P13
(x)は、スペクトラム拡散変調回路12に割り当てられ
た疑似ランダムな拡散符号である。
【0021】N1 局からN4 局への送信情報M14を拡散
変調するためのスペクトラム拡散変調回路14の動作もN
1 局からN2 局への送信情報M12を拡散変調する場合と
同様である。すなわち、送信情報M14(x)をまず、1
次変調し搬送波変調信号を生成し、さらに、拡散符号P
14(x)を乗算することにより2次変調し、広帯域に拡
散された送信信号S14(x)を生成する。ここで、P14
(x)は、スペクトラム拡散変調回路12に割り当てられ
た疑似ランダムな拡散符号である。
【0022】以上の操作で生成された3個の信号S
12(x)、S13(x)、S14(x)は、各々、送信回路
から伝送路(空間等)に送出されるか、あるいは、加算
回路で加算した後、送出される。
【0023】他の局でも同様の操作で送信情報を拡散符
号で変調し、送信信号を生成する。送信信号の生成法を
まとめると以下のようになる。
【0024】N1 局の送信信号 S12(x):N1 からN2 への情報M12(x)をP
12(x)で拡散変調する。 S13(x):N1 からN3 への情報M13(x)をP
13(x)で拡散変調する。 S14(x):N1 からN4 への情報M14(x)をP
14(x)で拡散変調する。
【0025】N2 局の送信信号 S21(x):N2 からN1 への情報M21(x)をP
21(x)で拡散変調する。 S23(x):N2 からN3 への情報M23(x)をP
23(x)で拡散変調する。 S24(x):N2 からN4 への情報M24(x)をP
24(x)で拡散変調する。
【0026】N3 局の送信信号 S31(x):N3 からN1 への情報M31(x)をP
31(x)で拡散変調する。 S32(x):N3 からN2 への情報M32(x)をP
32(x)で拡散変調する。 S34(x):N3 からN4 への情報M34(x)をP
34(x)で拡散変調する。
【0027】N4 局の送信信号 S41(x):N4 からN1 への情報M41(x)をP
41(x)で拡散変調する。 S42(x):N4 からN2 への情報M42(x)をP
42(x)で拡散変調する。 S43(x):N4 からN3 への情報M43(x)をP
43(x)で拡散変調する。 ここで、Pki(x)(k=1、2、3、4、i=1、
2、3、4)は互いに異なる拡散符号である。
【0028】次に、N1 局の受信の操作について説明す
る。
【0029】N1 局で、受信し再生する情報は、S
21(x)に含まれているN2 局からN1 局への情報M21
(x)、S31(x)に含まれているN3 局からN1 局へ
の情報M31(x)、S41(x)に含まれているN4 局か
らN1 局への情報M41(x)、の3個の情報である。
【0030】まず、N2 局からN1 局への情報M
21(x)の再生の操作を説明する。
【0031】M21(x)を再生するために、スペクトラ
ム拡散復調回路21において、拡散符号P21(x)をS21
(x)に乗算することにより2次復調する。さらに送信
側の1次変調におけるPSK、FM、AM等の変調方式
に応じて1次復調することによりM21(x)が得られ
る。
【0032】N3 局からN1 局への情報M31(x)も同
様にスペクトラム拡散復調回路31において拡散符号P31
(x)をS31(x)に乗算することにより2次復調す
る。さらに1次復調することによりM31(x)が得られ
る。
【0033】N4 局からN1 局への情報M41(x)も同
様にスペクトラム拡散復調回路41において拡散符号P41
(x)をS41(x)に乗算することにより2次復調す
る。さらに1次復調することによりM41(x)が得られ
る。
【0034】他の、N2 、N3 、N4 局における情報再
生も同様の操作で行われる。
【0035】各々の局における情報再生をまとめると以
下のようになる。
【0036】N1 局 N2 局からのM21(x):P21(x)で乗算して再生す
る。
【0037】N3 局からのM31(x):P31(x)で乗
算して再生する。
【0038】N4 局からのM41(x):P41(x)で乗
算して再生する。
【0039】N2 局 N1 局からのM12(x):P12(x)で乗算して再生す
る。
【0040】N3 局からのM32(x):P32(x)で乗
算して再生する。
【0041】N4 局からのM42(x):P42(x)で乗
算して再生する。
【0042】N3 局 N1 局からのM13(x):P13(x)で乗算して再生す
る。
【0043】N2 局からのM23(x):P23(x)で乗
算して再生する。
【0044】N4 局からのM43(x):P43(x)で乗
算して再生する。
【0045】N4 局 N1 局からのM14(x):P14(x)で乗算して再生す
る。
【0046】N2 局からのM24(x):P24(x)で乗
算して再生する。
【0047】N3 局からのM34(x):P34(x)で乗
算して再生する。
【0048】以上の操作により、局から所望の局への情
報伝達が実現され、拡散符号を局間で固有の互いに異な
るものにすることにより、他の局へは秘密が守られる。
【0049】以上は4局の場合を述べたが、一般的なK
局(Kは正の整数)に容易に拡張できる。
【0050】しかしながら、スペクトラム拡散通信シス
テムを用いたこの様な符号分割多重通信システムはつぎ
のような問題点がある。
【0051】図8は図7に示す符号分割多重通信システ
ムの構成図を簡略化した図である。同図から明らかなよ
うに、K個の局から各々K−1個のスペクトラム拡散さ
れた送信信号Ski(x)(k=1、2、…、K、i=
1、2、…、K)が送信されるので、全体でK(K−
1)個のスペクトラム拡散変調回路が必要になる。
【0052】さらに各局でこれらのK−1個の拡散信号
を各々K−1個の送信器から送出する。従って全体では
K(K−1)個の送信器を要する。あるいは各局でK−
1個の拡散信号を加算し合成した後に1個の送信器から
送出する場合はK局全体で、K個の送信器とK個の加算
器が必要になる。
【0053】以上はアナログ波形の操作であるため、局
数の増加に伴い、アナログ回路の規模は膨大となる。
【0054】また以上から明らかなようにK個の局の各
々が、他のK−1個の局に各々1チャネルの送信を行う
場合は同一周波数帯域の伝送路に最大K(K−1)個の
信号が存在する。スペクトラム拡散通信方式では1個の
信号の電力密度は極めて小さいが通信局数の増加ととも
にK(K−1)個の信号が重なった場合の電力密度は無
視できなくなり、他の通信機器、放送機器等への影響が
でたり、電力密度に規制がある場合はその規制にふれる
可能性もある。従って伝送路での信号数はできるだけ少
ない方が好ましい。
【0055】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のスペクトラム拡散通信システムを用いた符号分割多重
通信システムにおいては局数と同時通信数の増加に伴
い、伝送路での信号数や信号パワーが増加し、周囲へ悪
影響を及ぼしたり、電力規制を侵すことが生じたり、ま
た、スペクトラム拡散回路の回路の規模が膨大となる問
題点がある。
【0056】本発明はこの様な問題に鑑みて創案された
ものであり、回路の規模の増大を防ぎ、伝送路での信号
数や信号パワーの増加によって周囲へ悪影響を最小限に
抑えることのできる符号分割多重通信システムを提供す
ることを目的とする。
【0057】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ため本発明の符号分割多重通信システムは、少なくても
1つの送信局とこの送信局から送られる符号分割多重に
よる信号を受信する受信局とを有する符号分割多重通信
システムであって、前記送信局は、前記受信局に送信す
べき情報を多重分離符号によって代数的に多重する代数
的多重手段と、前記代数的多重手段によって多重された
情報を所定の拡散符号によってスペクトラム拡散して出
力するスペクトラム拡散手段とを具備し、前記受信局
は、前記送信局の前記スペクトラム拡散手段によってス
ペクトラム拡散された信号を前記所定の拡散符号によっ
て復調するスペクトラム拡散復調手段と、前記スペクト
ラム拡散復調手段によってスペクトラム拡散復調された
信号を前記多重分離符号によって分離する代数的分離手
段とを具備することを特徴としている。
【0058】
【作用】本発明の符号分割多重通信システムではスペク
トラム拡散通信方式と、中国人剰余定理に基づく代数的
な多重分離方式を併用して、符号分割多重通信を実現し
ていたため、複数の通信局が同時に接続しているときの
同一周波数帯域の伝送路上での信号パワーを減少できる
とともに送信装置の回路規模を削減できる。
【0059】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。
【0060】図1は本発明の符号多重通信システム一実
施例の構成を示すブロック図である。 本実施例ではス
ペクトラム拡散通信システムと中国人剰余定理に基づく
代数的な多重分離システムとを併用して符号分割多重通
信を実現している。
【0061】なお、中国人剰余定理の他、既約多項式、
GF(2)、ユークリッド整除法等、本実施例の説明で
用いる数論と多項式代数の基礎は、例えば、“高速フー
リエ変換のアルゴリズム”科学技術出版社(1989)
の第2章に詳細に記されている。 同図に示すように4
個の通信局N1 、N2 、N3 、N4 があり、全ての局が
自分以外の他の局との間で各々1チャネルの情報の同時
送受信を行う場合について図示している。
【0062】通信局Nk (k=1、2、3、4)は自分
以外の3局の通信局との間で情報の送受信を行う。
【0063】また、情報Mki(x)(k=1、2、3、
4、i=1、2、3、4)は、パケットで構成される。
【0064】つぎにN1 局の構成について説明する。
【0065】N1 局の送信側では、N2 局への送信情報
12(x)、N3 局への送信情報M13(x)、N4 局へ
の送信情報M14(x)を代数的多重回路101で代数的
に多重し、さらに、スペクトラム拡散変調回路201の
拡散変調により送信信号を生成して送信する。
【0066】つぎに代数的多重回路101の操作につい
て説明する。
【0067】N2 局への送信情報M12(x)に多重分離
符号g12(x)、N3 局への送信情報M13(x)に多重
分離符号g13(x)、N4 局への送信情報M14(x)に
多重分離符号g14(x)を割り当てる。ここでは、g12
(x)、g13(x)、g14(x)は、GF(2)におけ
る互いに異なる既約多項式としている。なお、GF
(2)は、元の数が2の有限体であり、既約多項式は、
割り切れる多項式が存在しない多項式である。
【0068】代数的多重回路101では以下の中国人剰
余定理に基づく操作で、3個の送信情報を多重する。な
お、ここではGF(2)における多項式および演算を考
えている。
【0069】ここで、以下の多項式を定義する。
【0070】 G1 (x)=g12(x)・g13(x)・g14(x) G1i(x)=G1 (x)/g1i(x) (i=2、3、4)さらに、以下の操作で、送信情報を
変換する。
【0071】 B1i(x)=M1i(x)A1i(x) mod g
1i(x) (i=2、3、4)但し、A1i(x)は次式を満足する
多項式であり、ユークリッド整除法により容易に求ま
る。
【0072】 A1i(x)G1i(x)=1 mod g
1i(x) (i=2、3、4)そして、以下の操作で、代数的に多
重された情報を得る。
【0073】f1i(x)=B1i(x)・G1i(x) (i=2、3、4) F1 (x)=f12(x)+f13(x)+f14(x) 以上の中国人剰余定理に基づく多重化は、3個の情報の
多重を例にとり説明したが、一般的なK個(Kは正整
数)の情報の多重には、K個の既約多項式を用意するこ
とにより容易に拡張できる。
【0074】多重化された送信情報F1 (x)はスペク
トラム拡散変調回路201により変調され送信信号が生
成されて送出される。
【0075】つぎにスペクトラム拡散変調回路201の
操作を以下に示す。
【0076】情報F1 (x)をまず、PSK変調、FM
変調、AM変調等の変調により1次変調した後、拡散符
号P1 (x)で2次変調する。2次変調により広帯域に
拡散した送信信号S1 (x)が送出される。ここでP1
(x)はスペクトラム拡散変調回路1 に割り当てられた
疑似ランダムな拡散符号であり、M系列符号、Gold
符号等が一般的である。
【0077】またN2 局の送信側ではN1 局の場合と同
様にN1 局への送信情報M21(x)、N3 局への送信情
報M23(x)、N4 局への送信情報M24(x)を代数的
多重回路102において、互いに異なる既約多項式から
成る多重分離符号g21(x)、g23(x)、g24(x)
を用い、f21(x)、f22(x)、f23(x)に変換し
た後、加算し、多重情報F2 (x)を生成する。
【0078】さらに、スペクトラム拡散変調回路2 にお
ける変調操作により、拡散符号P2(x)により広帯域
に拡散した送信信号S2 (x)を生成して伝送路に送信
する。 さらにN3 局の送信側ではN1 局の場合と同様
にN1 局への送信情報M31(x)、N2 局への送信情報
32(x)、N4 局への送信情報M34(x)を代数的多
重回路103において互いに異なる既約多項式から成る
多重分離符号g31(x)、g32(x)、g34(x)を用
い、f31(x)、f32(x)、f34(x)に変換した
後、加算し、多重情報F3 (x)を生成する。
【0079】そしてスペクトラム拡散変調回路203で
拡散符号P3 (x)による変調操作が行われて広帯域の
送信信号S3 (x)が伝送路に送信される。
【0080】N4 局の送信側ではN1 局の場合と同様に
1 局への送信情報M41(x)、N2 局への送信情報M
42(x)、N3 局への送信情報M43(x)を代数的多重
回路104において互いに異なる既約多項式から成る多
重分離符号g41(x)、g42(x)、g43(x)を用
い、f41(x)、f42(x)、f43(x)に変換した
後、加算し、多重情報F4 (x)を生成する。
【0081】さらにスペクトラム拡散変調回路204で
拡散符号P4 (x)による変調操作が行われて広帯域の
送信信号S4 (x)が伝送路に送信される。
【0082】このようにして、各々の局の送信信号S1
(x)、S2 (x)、S3 (x)、S4 (x)が伝送路
(例えば空間)に送出される。
【0083】各々の送信信号が含んでいる情報、拡散符
号、代数的多重分離符号をまとめると以下のようにな
る。
【0084】 S1 (x):N1 の送信信号 M12(x):N1 からN2 への情報 拡散符号P1 (x) 多重分離符号g12(x) M13(x):N1 からN3 への情報 多重分離符号g13(x) M14(x):N1 からN4 への情報 多重分離符号g14(x) S2 (x):N2 の送信信号 M21(x):N2 からN1 への情報 拡散符号P2 (x) 多重分離符号g21(x) M23(x):N2 からN3 への情報 多重分離符号g23(x) M24(x):N2 からN4 への情報 多重分離符号g24(x) S3 (x):N3 の送信信号 M31(x):N3 からN1 への情報 拡散符号P3 (x) 多重分離符号g31(x) M32(x):N3 からN2 への情報 多重分離符号g32(x) M34(x):N3 からN4 への情報 多重分離符号g34(x) S4 (x):N4 の送信信号 M41(x):N4 からN1 への情報 拡散符号P4 (x) 多重分離符号g41(x) M42(x):N4 からN2 への情報 多重分離符号g42(x) M43(x):N4 からN3 への情報 多重分離符号g43(x) なお、上記の多重分離符号は、全て互いに異なる既約多
項式とする。
【0085】次に、各々の局の受信側の動作を説明す
る。
【0086】N1 局で受信し再生する情報は以下の3つ
の情報である。
【0087】 S2 (x)に含まれているN2 局からN1 局への情報M
21(x) S3 (x)に含まれているN3 局からN1 局への情報M
31(x) S4 (x)に含まれているN4 局からN1 局への情報M
41(x) まず、N2 局からN1 局への情報M21(x)の再生操作
を説明する。
【0088】M21(x)を再生するためにスペクトラム
拡散復調回路221において拡散符号P2 (x)により
2 (x)を2次復調し、さらに、送信側の1次変調に
おけるPSK、FM、AM等の変調方式に応じて1次復
調し、多重された符号F2(x)を再生する。ここでF
2 (x)は、F2 (x)=f21(x)+f23(x)+f
24(x)である。
【0089】元の送信情報の再生は、 M2i(x)=F2 (x) mod g2i(x) (i=1、3、4)の剰余演算により行われる。
【0090】従って代数的分離回路121では多重分離
符号g21(x)を用意することによりN2 局からN1
への情報M21(x)を再生できる。
【0091】一方、N2 局からN3 局への情報M
23(x)を再生するための多重分離符号g23(x)と、
2 局からN4 局への情報M24(x)を再生するための
多重分離符号g24(x)を代数的分離回路221が持た
ないようにすることによりN2 局からN4 局へ送られる
情報M24(x)、N2 局からN4 局への情報M24(x)
がN1 局で再生できないようにすることができる。すな
わち、N1 局にはg23(x)とg24(x)を秘密にして
2 局からN3 局に送られる情報M23(x)、N2 局か
らN4 局への情報M24(x)の盗聴を防ぐことができ
る。
【0092】N3 局からN1 局への情報M31(x)の再
生法を示す。
【0093】M21(x)と同様にして、M31(x)を再
生するために、スペクトラム拡散復調回路231におい
て拡散符号P3 (x)によりS3 (x)を2次復調し、
さらに、送信側の1次変調におけるPSK、FM、AM
等の変調方式に応じて1次復調し、多重された符号F3
(x)を再生する。
【0094】ここでF3 (x)は、F3 (x)=f
31(x)+f32(x)+f34(x)である。
【0095】元の送信情報の再生は、 M3i(x)=F3 (x) mod g3i(x) (i=1、2、4)の剰余演算により行われる。
【0096】従って、代数的分離回路131では多重分
離符号g31(x)を用意することによりN3 局からN1
局への情報M31(x)を再生できる。
【0097】一方、N3 局からN2 局への情報M
32(x)を再生するための多重分離符号g32(x)と、
3 局からN4 局への情報M34(x)を再生するための
多重分離符号g34(x)を代数的分離回路231が持た
ないようにすることによりN3 局からN2 局への情報M
32(x)、N3 局からN4 局への情報M34(x)がN1
局で再生できないようにすることができる。すなわち、
1 局にはg32(x)とg34(x)を秘密にしてN3
からN2 局に送られる情報M32(x)、N3 局からN4
局へ送られる情報M34(x)の盗聴を防ぐことができ
る。
【0098】N4 局からN1 局への情報M41(x)の再
生法を示す。
【0099】M21(x)と同様にして、M41(x)を再
生するために、スペクトラム拡散復調回路241におい
て拡散符号P4 (x)によりS4 (x)を2次復調し、
さらに、送信側の1次変調におけるPSK、FM、AM
等の変調方式に応じて1次復調し、多重された符号F4
(x)を再生する。
【0100】ここでF4 (x)は、F4 (x)=f
41(x)+f42(x)+f43(x)である。
【0101】元の送信情報の再生は、 M4i(x)=F4 (x) mod g4i(x) (i=1、2、3)の剰余演算により行われる。
【0102】従って、代数的分離回路141では多重分
離符号g41(x)を用意することによりN4 局からN1
局への情報M41(x)を再生できる。
【0103】一方、N4 局からN2 局への情報M
42(x)を再生するための多重分離符号g42(x)と、
4 局からN3 局への情報M43(x)を再生するための
多重分離符号g43(x)を代数的分離回路141が持た
ないようにすることによりN4 局からN2 局への情報M
42(x)、N4 局からN3 局への情報M43(x)がN1
局で再生できないようにすることができる。すなわち、
1 局にはg42(x)とg43(x)を秘密にしてN4
からN2 局に送られる情報M42(x)、N4 局からN3
局へ送られる情報M43(x)の盗聴を防ぐことができ
る。
【0104】以上の操作により、N1 局で、S2 (x)
に含まれているN2 局からN1 局への情報M21(x)、
3 (x)に含まれているN3 局からN1 局への情報M
31(x)、S4 (x)に含まれているN4 局からN1
への情報M41(x)、の3個の情報の再生が可能とな
る。他の、N2 、N3 、N4 における情報再生も同様の
操作で行われる。
【0105】各々の局における情報再生をまとめると以
下のようになる。
【0106】N1 局 N2 局からのM21(x):P2 (x)でF2 (x)を再
生し、mod g21(x)N3 局からのM31(x):P
3 (x)でF3 (x)を再生し、mod g31(x)N
4 局からのM41(x):P4 (x)でF4 (x)を再生
し、mod g41(x) N2 局 N1 局からのM12(x):P1 (x)でF1 (x)を再
生し、mod g12(x)N3 局からのM32(x):P
3 (x)でF3 (x)を再生し、mod g32(x)N
4 局からのM42(x):P4 (x)でF4 (x)を再生
し、mod g42(x) N3 局 N1 局からのM13(x):P1 (x)でF1 (x)を再
生し、mod g13(x)N2 局からのM23(x):P
2 (x)でF2 (x)を再生し、mod g23(x)N
4 局からのM43(x):P4 (x)でF4 (x)を再生
し、mod g43(x) N4 局 N1 局からのM14(x):P1 (x)でF1 (x)を再
生し、mod g14(x)N2 局からのM24(x):P
2 (x)でF2 (x)を再生し、mod g24(x)N
3 局からのM34(x):P3 (x)でF3 (x)を再生
し、mod g34(x) 以上の操作により、ある局か
ら所望の局への情報伝達が実現される。多重分離符号は
全て互いに異なり、他の局へは秘密が守られる。
【0107】以上は、4局の場合を示したが、一般的な
K局(Kは正整数)の場合に容易に拡張し得る。
【0108】なお、“代数的多重化・多重分離法とその
ループネットワークへの応用”,電子通信学会論文誌,
Vol.J65-B,No.11,pp1401〜1408,(1982年11月)に代数的
多重分離法が述べられているが、文献では1個の情報の
分離の際に、2回の剰余演算を要する。また、前文献は
ループネットワークへの応用であり、本発明のようにス
ペクトル拡散通信と組み合わせて、従来のスペクトル拡
散通信の問題点を改善するものではない。
【0109】一方、本発明の本実施例では、1個の情報
の分離の際に1回の剰余演算ですみ、このためにページ
ャなど小形化がとくに必要な受信部の小形化を図ること
が可能になる。
【0110】次にスペクトラム拡散通信方式のみを用い
ている従来技術との比較について説明する。
【0111】K個の通信局があり、全ての局が自分以外
の他の局との間で各々1チャネルの情報のランダムアク
セス通信を行う場合を考える。
【0112】従来の符号分割多重通信システムでは図8
から明らかなようにK個の局から各々K−1個のスペク
トラム拡散された送信信号Ski(x)(k=1、2、
…、K、i=1、2、…、K)が送信される。このため
同一周波数帯域の伝送路における送信信号数はK(K−
1)個である。
【0113】一方、本実施例では図2から明らかなよう
にK個の局から各々1個のスペクトラム拡散された送信
信号Sk (x)(k=1、2、…、K)が送信される。
このため、同一周波数帯域の伝送路における送信信号数
はK個である。従って、従来技術と比較して多重数は1
/(K−1)になる。
【0114】また、各々の送信信号Sk (x)(k=
1、2、…、K)は、K−1個の送信情報が代数的に多
重されているため、多重化された情報の帯域は、多重前
の元の情報のK−1倍になっている。従って、従来技術
と比較して、スペクトラム拡散による符号化利得は1/
(K−1)になる。
【0115】一般的にスペクトラム拡散通信方式におけ
る受信品質は伝送路における信号数に反比例し符号化利
得に比例する。伝送情報量が同一の条件で本実施例は従
来の符号分割多重通信システムに比較して信号数は1/
(K−1)であり、符号化利得も1/(K−1)であ
る。このため符号化利得の減少による受信品質の劣化は
伝送路上の信号数の減少により補われて受信品質は従来
技術と同一になる。
【0116】ところで伝送路における信号数が増加する
と伝送路における信号の重畳された合計パワーが増加す
る。従って、伝送路における信号パワーの増加は、周囲
の通信機器、放送機器への悪影響が問題となったり、ま
た、伝送路での電力が制限されている場合は、それを侵
す可能性もある。本実施例では信号数、合計の信号パワ
ーが少ないため従来のシステムよりも有利となる。
【0117】また伝送路での合計の信号パワーが同一の
条件で本実施例と従来のシステムの性能を比較すると本
実施例の方が1個当たりの信号パワーを大きくできるた
め、伝送距離が増大する利点がある。
【0118】つぎに回路規模に着目して説明する。
【0119】従来のシステムでは図8から明らかなよう
にK個の局から各々K−1個のスペクトラム拡散された
送信信号Ski(x)(k=1、2、…、K、i=1、
2、…、K)が送信される。このため、K(K−1)個
のスペクトラム拡散変調回路を必要とする。そしてK個
の局各々でK−1個のスペクトラム拡散変調回路が必要
になる。従って全体ではK(K−1)個のスペクトラム
拡散変調回路を必要とする。 さらに各局でこれらのK
−1個の拡散信号を各々K−1個の送信器から送出する
のでK局全体ではK(K−1)個の送信器が必要にな
る。あるいは各局でK−1個の拡散信号を加算し合成し
た後1個の送信器から送出する場合はK局全体でK個の
送信器とK個の加算器を要する。
【0120】以上はアナログ波形の操作であるため、局
数の増加に伴い、アナログ回路の規模は膨大となる。
【0121】一方、本実施例では図2から明らかなよう
にK個の局から各々1個のスペクトラム拡散された送信
信号Sk (x)(k=1、2、…、K)が送信される。
このためK局全体でスペクトラム拡散変調回路はK個で
済み、1次変調、2次変調のための回路も、各々K個で
済む。加算回路は不要である。
【0122】本発明では代数的に多重分離するための回
路が必要であるがこれらはシフトレジスタ、EX−OR
等のディジタル論理回路で構成する事ができるので容易
に低価格なLSI化が可能である。
【0123】本実施例ではディジタル回路が多少増加す
るものの、アナログ回路が大幅に減少するので、全体と
して、回路規模、価格の大幅な縮小が実現される。
【0124】上述した実施例では、任意の局から任意の
局へ、各々1チャネルの情報を送信したが、情報は1チ
ャネルに限定されるものではなく多チャンネルであって
も良い。
【0125】図3は本発明の他の実施例の構成を示すブ
ロック図である。
【0126】この実施例ではN1 局からN2 局にKチャ
ネルの情報を送信し、N2 局からN1 局にLチャネルの
情報を送信するようにしている。
【0127】N1 局の送信側でN2 局へM121 (x)、
122 (x)、…、M12K (x)のKチャネルの送信情
報を送信する場合、各々、g121 (x)、g
122 (x)、…、g12K (x)の多重分離符号を割り当
てる。ここでK個の多重分離符号はGF(2)における
互いに異なる既約多項式としている。
【0128】図1に示す実施例と同様に中国人剰余定理
に基づきK個の情報を代数的に多重してF1 (x)を生
成する。さらに拡散符号P1 (x)でスペクトラム拡散
通信方式の変調操作により送信信号を生成して送信す
る。
【0129】N2 局の送信側で、N1 局へM
211 (x)、M212 (x)、…、M21L (x)のLチャ
ネルの送信情報を送信する場合、各々、g211 (x)、
212 (x)、…、g21L (x)の多重分離符号を割り
当てる。ここで、L個の多重分離符号は、GF(2)に
おける互いに異なる既約多項式としている。
【0130】そして図1に示す実施例と同様に中国人剰
余定理に基づき、L個の情報を代数的に多重してF
2 (x)を生成する。さらに拡散符号P2 (x)でスペ
クトラム拡散通信方式の変調操作により送信信号を生成
した後、送信する。
【0131】N1 局の受信側では、まず、拡散符号P2
(x)でスペクトラム拡散通信方式の復調操作によりF
2 (x)を再生した後、g211 (x)、g212 (x)、
…、g21L (x)のL個の多重分離符号による剰余演算
により、N2 局からのM211(x)、M212 (x)、
…、M21L (x)のLチャネルの送信情報を再生する。
2 局の受信側では、まず、拡散符号P1 (x)でスペ
クトラム拡散通信方式の復調操作によりF1 (x)を再
生した後、g121 (x)、g122 (x)、…、g
12K (x)のK個の多重分離符号による剰余演算によ
り、N1 局からのM121(x)、M122 (x)、…、M
12K (x)のKチャネルの送信情報を再生する。以上
は、N1 、N2 の2局の場合を示したが、任意の数の局
の通信に容易に拡張し得る。
【0132】上述した実施例では任意の局間の相互通信
を想定したが図4に示すように親局と複数の子局間で通
信を行うようにしても良い。また、親局の数は1個には
限定されず、複数であっても良い。
【0133】また図1に示す実施例では、N1 、N2
3 、N4 局の多重分離符号で用いた既約多項式は全て
異なるとした。これは情報の特定の伝達相手局以外の局
で情報を再生されるのを防ぐためである。しかしながら
情報の伝達相手局が複数の場合はその伝達相手の複数の
局に対しては、同一の多重分離符号を割り当てることが
できる。また、特定の伝達相手以外の局で情報が再生さ
れてもかまわない場合も、同一の多重分離符号を複数の
局に割り当てることができる。
【0134】上述した実施例ではスペクトラム拡散方式
として情報に拡散符号を乗算することにより広帯域に拡
散する直接拡散方式を用いても良いし、周波数の切り替
えにより情報を広帯域に拡散する周波数ホッピング方式
を用いて構成しても良い。
【0135】
【発明の効果】以上説明したように本発明によればスペ
クトラム拡散通信方式と代数的な多重分離方式を併用す
ることにより、通信システムの同一周波数帯域での通信
の同時接続数を維持しつつスペクトラム拡散変調回路の
数を減少することができ、回路規模を削減を図ることが
できる。また伝送路で重畳される信号数が減少するので
伝送路での信号パワーの合計が減少し、周囲環境への影
響を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の符号多重通信システム一実施例の構成
を示すブロック図である。
【図2】図1に示す符号多重通信システム一実施例の構
成を簡略化して示した図である。
【図3】本発明の他の実施例の構成を示すブロック図で
ある。
【図4】本発明のさらに他の実施例の構成を示すブロッ
ク図である。
【図5】従来のスペクトラム拡散通信システムの構成を
示すブロック図である。
【図6】図6は図5における各部の信号のスペクトラム
を示す図である。
【図7】従来のスペクトラム拡散通信システムを用いた
符号分割多重通信システムの構成を示す図である。
【図8】図8は図7に示す符号分割多重通信システムの
構成図を簡略化した図である。
【符号の説明】
N1、N2、N3、N4、…、通信局 101、102、103、104、…、代数的多重回路 201、202、203、204、…、スペクトラム拡
散変調回路 121、131、141、112、132、142、1
14、124、134、113、123、143、…、
代数的分離回路 221、231、241、212、232、242、2
14、224、234、213、223、243、…、
スペクトラム拡散復調回路

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくても1つの送信局とこの送信局か
    ら送られる符号分割多重による信号を受信する受信局と
    を有する符号分割多重通信システムであって、 前記送
    信局は、 前記受信局に送信すべき情報を多重分離符号によって代
    数的に多重する代数的多重手段と、 前記代数的多重手段によって多重された情報を所定の拡
    散符号によってスペクトラム拡散して出力するスペクト
    ラム拡散手段とを具備し、 前記受信局は、 前記送信局の前記スペクトラム拡散手段によってスペク
    トラム拡散された信号を前記所定の拡散符号によって復
    調するスペクトラム拡散復調手段と、 前記スペクトラム拡散復調手段によってスペクトラム拡
    散復調された信号を前記多重分離符号によって分離する
    代数的分離手段とを具備することを特徴とする符号分割
    多重通信システム。
  2. 【請求項2】 前記受信局は複数であり、 前記送信局の前記代数的多重手段は前記複数の受信局の
    うちの信号の送り先の受信局に対応した多重分離符号に
    よって代数的に多重化し、 前記受信局の前記代数的分離手段は固有の多重分離符号
    を用い代数的に分離することを特徴とする請求項1記載
    の符号分割多重通信システム。
  3. 【請求項3】 前記送信局は複数であり、 前記送信局の前記スペクトラム拡散手段は自局に固有の
    拡散符号によってスペクトラム拡散し、 前記受信局のスペクトラム拡散復調手段は前記複数の送
    信局に対応する複数の拡散符号を用いてスペクトラム拡
    散復調することを特徴とする請求項1記載の符号分割多
    重通信システム。
  4. 【請求項4】 前記代数的多重手段は前記送信すべき情
    報を前記多重分離符号を用いて中国人剰余定理に基づく
    演算により実行し、 前記代数的分離手段は前記多重分離符号を法とする剰余
    演算により実行することを特徴とする請求項1記載の符
    号分割多重通信システム。
  5. 【請求項5】 前記代数的多重手段は前記送信すべき情
    報を前記多重分離符号を生成多項式として符号化した
    後、加算演算により実行し、 前記代数的分離手段は中国人剰余定理に基づく演算によ
    り実行されることを特徴とする請求項1記載の符号分割
    多重通信システム。
  6. 【請求項6】 前記多重分離符号は既約多項式で構成さ
    れており、前記既約多項式の少なくても一部が互いに異
    なることを特徴とする請求項2記載の符号分割多重通信
    システム。
  7. 【請求項7】 前記送信すべき情報がパケットで構成さ
    れることを特徴とする請求項1記載の符号分割多重通信
    システム。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007097103A (ja) * 2004-09-30 2007-04-12 Ntt Docomo Inc 信号分離装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007097103A (ja) * 2004-09-30 2007-04-12 Ntt Docomo Inc 信号分離装置

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