JPH0724397B2 - スペクトラム拡散通信装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は受信機において単一の相関器を使用したスペク
トラム拡散通信方式による多重通信装置の改良に関す
る。

［発明の概要］ 基準信号と複数の情報信号を時間的に遅延したPN符号に
より夫々拡散変調した後、多重化して送信すると共にこ
の多重化された受信信号と参照信号との相関演算を単一
の相関器により行うことにより、相関復調された基準信
号に基づいて複数の情報信号に対するデータ復調を行う
ようにしたスペクトラム拡散通信方式による多重通信装
置である。

［従来の技術］ 高速データ通信を行う従来のスペクトル拡散通信方式に
よる多重通信装置の一例を第10図及び第11図に示す。

第10図は送信機で、１はシリアル−パラレル変換器、２
−１〜２−ｎは掛け算器、３−１〜３−ｎはPN符号発生
器、４−１〜４−ｎはBPSK変調器、５は足し算器であ
る。

上記送信機において、入力された高速のデータ（ア）
は、シリアル−パラレル変換器１によりパラレルデータ
（イ１），（イ２），……（イｎ）に変換される。パラ
レルデータ（イ１），（イ２），……（イｎ）は掛け算
器２−1,2−2,……２−ｎの一方の入力に入力される。
一方、掛け算器２−1,2−2,……２−ｎの他方の入力に
はPN符号発生器３−1,3−2,……３−ｎから出力される
異なるPN符号（ウ１），（ウ２），……（ウｎ）が入力
される。掛け算器２−1,2−2,……２−ｎの出力（エ
１），（エ２），……（エｎ）は夫々BPSK変調器４−1,
4−2,……４−ｎに入力され、高周波キャリア信号
（オ）を変調する。そして、BPSK変調器４−1,4−2,…
…４−ｎからは高周波の信号（カ１），（カ２），……
（カｎ）が出力され、足し算器５に入力される。足し算
器５からはｎ多重されたスペクトル拡散信号（キ）が出
力されて送信される。

第11図は受信機で、７−１〜７−ｎはコンボルバ、８−
１〜８−ｎは掛け算器、９−１〜９−ｎはPN符号発生
器、10−１〜10−ｎは検波器、12はデータ復調器であ
る。

上記受信号において、受信信号（ケ）は分配され、コン
ボルバ７−1,7−2,……７−ｎの一方の入力にそれぞれ
入力される。

一方、PN符号発生器９−1,9−2,……９−ｎより出力さ
れるPN符号（コ１），（コ２），……（コｎ）は掛け算
器８−1,8−2,……８−ｎの一方の入力に付加される。
掛け算器８−1,8−2,……８−ｎのもう一方の入力には
高周波のキャリア信号（ス）が入力される。掛け算器８
−1,8−2,……８−ｎの出力（サ１），（サ２），……
（サｎ）は、コンボルバ７−1,7−2,……７−ｎのもう
一方の入力に印加される。

コンボルバの出力（シ１），（シ２），……（シｎ）は
夫々検波器10−1,10−2,……10−ｎに入力される。この
時、コンボルバからの出力は第12図のように、各データ
チャンネルから同じタイミングで相関スパイクが発生す
る。検波器10−1,10−2,……10−ｎの出力（ソ１），
（ソ２），……（ソｎ）はデータ復調器12に入力され
る。データ復調器12からは、復調されたデータ（タ）が
出力される。

［発明が解決しようとする課題］ さて上述した従来の多重通信装置では、キャリアの同期
を必要とし、又、相関器としてのコンボルバ（又はマッ
タドフィルタ）を複数必要とする欠点がある。

［発明の目的］ 従って本発明の目的は、従来の多重通信装置では複数の
相関器を必要とするという欠点を改良し、単一の相関器
で復調できる多重通信装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するため、パラレルの複数デー
タの各々を第１のPN符号発生器からのPN符号により拡散
変調する拡散変調手段と、拡散変調された夫々の複数の
データを遅延せしめる遅延手段と、上記遅延された複数
データの夫々を高周波変調する変調手段と、高周波変調
された複数のデータを合成し送信信号とする合成器と、
を含む送信機、及び上記PN符号と時間反転関係にあるPN
符号を発生する第２のPN符号発生器からの出力を高周波
変調した信号を参照信号とし、受信信号との相関をとる
相関器と、上記相関器の出力を２値化信号とする２値化
手段と、上記相関器の出力に基づいて、上記２値化信号
をパラレルデータに変換しデータ復調せしめるデータ復
調手段と、を含む受信機より成ることを要旨とする。

［作用］ 上記構成の多重通信装置において、送信側では基準信号
（PN符号をデータで変調しない、例えば“全部1"の状
態、これをサウンダーと呼ぶ）と情報信号（データ）を
合成して送信する。送信側では入力された高速データを
シリアル−パラレル変換をし、各々のチャンネル毎に拡
散変調をする。そして、これらの変調された信号を例え
ばサウンダーを基準として各チャンネルに順次遅延をか
け、各々の遅延信号で高周波キャリア信号に変調をか
け、それを合成して送信する。

受信側では受信信号を単一の相関器で相関を取る。相関
器の基準信号に使用するPN符号は、例えばデータが“1"
の時、相関スパイクがでるように選択する。相関器の出
力は従来の方式と異なり、例えば先頭にサウンダーによ
る相関スパイクが出力され、続いて遅延されたデータチ
ャンネルの相関スパイクがシリアルに出力される。

［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
１図、第２図及び第３図は夫々本発明によるＭチャンネ
ルの多重通信装置の一実施例を構成する、送信機、変調
器及び受信機である。

第１図に示すように、送信機は、シリアル−パラレル変
換回路101、データラッチ102、PN符号セレクタ（CSK変
調器）103、遅延用シフトレジスタ107、変調器108、PN
符号発生器104、PNクロック発生器105、クロック生成回
路106、高周波キャリア発生器109から構成されている。

変調器108は、例えば第２図に示すように複数の掛け算
器200〜20n、加算器199から構成されている。

第３図に示すように、受信機は、相関器のコンボルバ30
1、掛け算器302、高周波キャリア発生器303、PN符号発
生器304、PNクロック発生器305、検波器306、２値化回
路307、波形整形回路308、サンダーパルス検出回路30
9、サンプリングパルス生成回路311、クロック生成回路
312、サンプリング回路310、フレーム同期回路313、デ
ータ復調回路314から構成される。

次に上記実施例の動作を説明する。入力データａはシリ
アル−パラレル変換回路101により、ｎチャンネルの信
号に変換される。ここで、Ｍ＝ｎ＋１とする。シリアル
−パラレル変換回路101はクロック生成回路106から出力
されるサンプリングクロックｂによりデータをサンプリ
ングする。シリアル−パラレル変換回路101の出力のｎ
チャンネルのパラレルデータｃはデータラッチ102に入
力される。データラッチ102はクロック生成回路106から
出力されるラッチクロックｅによりパラレルデータｃを
ラッチする。データラッチ102の出力ｄはPN符号セレク
タ（CSK変調器）103の一方の入力に印加される。またPN
符号セレクタ103の他の入力にはPN符号発生器104から出
力される２種類のPN符号g,g′が入力される。

PN符号と変調されたパラレルデータｆは、遅延用シフト
レジスタ107に入力される。遅延用シフトレジスタ107は
PNクロック発生器105から出力されるPNクロックｈによ
りシフトを行う。遅延用シフトレジスタ107の出力ｋは
変調器108に入力される。又、変調器108には、基準信号
としてPN符号ｇも入力される。変調器108の別の入力に
は高周波キャリア発生器109から出力される高周波キャ
リア１が入力される。第２図に示す変調器108におい
て、高周波キャリア発生器109から出力される高周波キ
ャリア１は、データを多重する数ｎ＋１に分配され掛け
算器200〜20nの一方の入力に夫々入力される。掛け算器
200の一方の入力には基準チャンネル（サウンダー）と
して、PN符号ｇが入力される。そして掛け算器200〜20n
のもう一方の入力には遅延されたデータｋがそれぞれ入
力される。掛け算器の出力0,0₁〜0nは、加算器199によ
り合成され高周波の送信信号ｍとして送信される。

ところで、PNクロック発生回路105から出力されるPNク
ロックは、PN符号発生器104に入力されPN符号発生回路1
04からは２種類のPN符号g,g′とスタートビットｉが出
力される。一方、クロック生成回路106にはPNクロック
ｈとスタートビットｉが入力される。クロック生成回路
106からは、データクロックｊとデータサンプリングパ
ルスｂ、ラッチクロックｅが出力される。

これをタイミング図により詳しく説明する。

第４図には各クロックの関係を示す。いま、データの多
重数ｎを４とし、第６図に示す如くサウンダーを含めて
５波多重（Ｍ＝５）の場合を考える。PN符号の長さをＮ
とし、PNクロックの周期をτ、PN符号の周期をＴとする
と、 Ｔ＝Ｎ・τ …（１） となる。

PN符号g,g′の先頭ビットと同じタイミングでPN符号発
生器104から出力されるスタートビットｉからクロック
生成回路106により、第４図に示されるようなデータク
ロックｊ、サンプリングクロックｂ、ラッチクロックｅ
が出力される。

第５図にその他のタイミングを示す。

送信機において、データクロックに同期したデータａが
入力される。データａはシリアル−パラレル変換器101
でデータクロックｊと逆相のサンプリングクロックｂに
より４ビットのパラレルデータc₀〜c₃に変換される。

パラレルデータは、データラッチ102によって、PN符号
の倍の周期（2T）のラッチクロックｅでラッチされる。
これにより、各々のチャンネルのデータはPN符号２周期
に割り当てられる。ラッチされたデータは図のように、
n₃,n₂,n₁,n₀の順番となっている。

これらのラッチデータｎは、PN符号g,g′をPN符号セレ
クタ（CSK変調器）103によりデータに応じて選択し、拡
散変調する。このときデータが“1"の時PN符号ｇ（PN
1）が選択される。これにより、データがPN符号で変調
された変調データｆを得る。

変調データｆは夫々段数の異なるシフトレジスタ107に
入力され、図の遅延データk₀〜k₃のように遅延される。
ここで、ラッチデータn₀は遅延データk₃に、n₁はk₂に、
n₂はk₁に、n₃はk₀に対応する。遅延時間ｔは、 ｔ＝φ・τ（φは、N/Mの最大の整数） …（２） である。

サウンダーチャンネル（データ“全部1"、PN符号g:全て
PN1）とこれらの遅延データｋは変調器108に入力され、
高周波キャリア信号１と各々が掛け算器201〜204により
掛け算され、これらの出力の高周波信号o,o₁〜o₄は加算
器199により合成され送信される。

このとき、遅延データｋと掛け算されるキャリアの相対
的位相は互いに直交関係にある必要はなく、加算器199
の入力で互いに同相で構わない。

一方、受信機では、多重化されたスペクトラム拡散信号
Ａが受信され、コンボルバ301の一方の入力に印加され
る。コンボルバのもう一方の入力には、PN符号発生器30
4から出力されるPN符号Ｄと高周波キャリア発生回路か
ら出力される高周波キャリア信号Ｃを掛け算器302によ
り掛け算された基準信号Ｂが入力される。ここで、この
PN符号Ｄは、受信信号のPN符号、ｇ（PN1）と時間軸で
ミラーイメージの関係にある。

コンボルバ301では、受信信号Ａと基準信号Ｂのコンボ
リューションが行われ、高周波の相関信号Ｅが出力され
る。第６図に相関信号Ｅの一例を示す。相関信号Ｅは検
波器306で検波された後、２値化回路307で２値化され
る。２値化された相関パルスＧは波形整形回路308で波
形整形される。波形整形されたディジタル信号Ｊは、サ
ンプリング回路310によりサンプリングされる。

一方、相関パルスＧは、サウンダー検出回路309に入力
され、サウンダーが検出されると検出パルスＨが出力さ
れる。検出パルスＨはサンプリングパルス生成回路311
に入力され、サンプリングパルスＫを生成する。

サンプリングパルスＫにより、サンプリング回路310は
ディジタル信号Ｊから必要なデータをサンプリングし、
パラレルデータＱに変換する。

パラレルデータＱの内、１チャンネルのデータＰがフレ
ーム同期回路313に入力される。フレーム同期回路はデ
ータの始まりを検出し、開始点を検出するとスタートパ
ルスＬを出力する。

このスタートパルスＬとPNクロック１がクロック生成回
路312に入力され、データ復調のためのストアパルスＳ
を出力し、このパルスがデータ復調回路314に入力され
るとデータ復調回路314は、データ復調を開始する。
又、クロック生成回路312からはデータ送出用のデータ
クロックＵがデータ復調回路314に入力され、これに同
期したデータＲが送出される。

本発明では相関器としてコンボルバを例として挙げてい
るが、相関器としてはマッチドフィルタでも良い。

第７図、第８図及び第９図は上記実施例において、具体
的動作例として、送信側ではサウンダー検出のために始
めに、 「000000000000」 というデータを送信し、そして続いてフレーム同期のた
めに、 「100000001000」 というデータを送信し、その後データ、 「101101001110」 を送信していると仮定した動作の詳細を示す。

第７図はサウンダーを検出するまでの過程を示してい
る。送信側ではまず、データを送信する前にサウンダー
のみを送信する。これが受信されるとコンボルバ301か
らは図のような信号Ｅが出力される。これが検波され、
２値化回路によりＧのようなディジタル信号に変換され
る。この信号は、サウンダー検出回路309に入力され、T
/2の周期のサウンダーパルスを検出するとサウンダー検
出信号Ｈを出力する。このサウンダー検出信号がサンプ
リングパルス生成回路311に入力されると、PNクロック
１によりサンプリングパルスＫを出力する。

一方、２値化されたディジタルデータＧは波形整形回路
308にも入力され、パルス幅を伸ばされる。サウンダー
が検出され、サンプリングパルスが生成されると、次に
フレーム同期がとられる。この過程を第８図に示す。

送信側では、ある時間サウンダーのみを送信した後、フ
レーム同期のための決まったパターンデータをチャンネ
ル１のみ送信する。

このパターンをフレーム同期回路313が検出すると、検
出信号Ｌが出力される。この信号がクロック生成回路31
2に入力されると、３つ目のサウンダーパルスの立ち上
がりに同期した周期2TのクロックＳが出力される、これ
とほぼ同時にデータクロックＵも出力され、これらのク
ロックによりデータ復調回路でパラレル−シリアル変換
がされ、データＲが出力される。

フレーム同期がとられると、データが復調され受信機よ
りデータが送出される。この様子を第９図に示す。

連続したディジタル信号ＪをサンプリングパルスＫによ
りサンプリングし、パラレルデータＱ（Q0〜Q3）に変換
される。データ復調回路314では復調クロックＳの立ち
上がりでパラレルデータＱを取り込み、データクロック
Ｕのタイミングで復調データＲを出力する。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、多重化されたスペ
クトル拡散通信を行っても相関器が一つでよく、回路の
簡略化が可能となる。

そして、相関器としてコンボルバやマッチドフィルタを
用いる場合、コンボルバの処理時間により扱えるデータ
の伝送レートの上限が決まってしまうが、その限界を越
えて高速のデータ伝送が行えるようになる。

且つ、高速データ伝送を行ってもPN符号のクロックを上
げる必要がないので、通信帯域が広がることもなく、他
の通信系への干渉は無い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の送信機を示すブロック図、
第２図は変調器の一構成例を示すブロック図、第３図は
本発明の一実施例の受信機を示すブロック図、第４図、
第５図及び第６図は夫々上記実施例の動作説明用タイミ
ングチャート、第７図、第８図及び第９図は上記実施例
の更に詳細なタイミングチャート、第10図及び第11図は
従来装置の一例を示すブロック図、第12図は第11図にお
ける相関信号を示す図である。 101……シリアル−パラレル変換器、102……データラッ
チ、103……PN符号セレクタ、104……PN符号発生器、10
5……PNクロック発生器、106……クロック生成回路、10
7……遅延用シフトレジスタ、108……変調器、109……
高周波キャリア発生回路、301……コンボルバ、303……
高周波キャリア発生回路、304……PN符号発生器、307…
…２値化回路、309……サウンダー検出回路、310……サ
ンプリング回路、311……サンプリングパルス生成回
路、313……フレーム同期回路、314……データ復調回
路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】パラレルの複数データの各々を第１のPN符
   号発生器からのPN符号により拡散変調する拡散変調手段
   と、 拡散変調された夫々の複数のデータを遅延せしめる遅延
   手段と、 上記遅延された複数データの夫々を高周波変調する変調
   手段と、 高周波変調された複数のデータを合成し送信信号とする
   合成器と、を含む送信機、及び 上記PN符号と時間反転関係にあるPN符号を発生する第２
   のPN符号発生器からの出力を高周波変調した信号を参照
   信号とし、受信信号との相関をとる相関器と、上記相関
   器の出力を２値化信号とする２値化手段と、 上記２値化信号をパラレルデータに変換しデータ復調せ
   しめるデータ復調手段と、を含む受信機より成ることを
   特徴とするスペクトラム拡散通信装置。