JPH08256127A - スペクトラム拡散通信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プリアンブルと情報信号の切替えを下位層レ
ベルで認識することにより、上記層プロトコルのオーバ
ーヘッドを軽減する。 【構成】 パイロット信号用相関器３０２の出力を比較
器３０４により基準値と比較し、基準値より下まわる
と、プリアンブルから情報伝送への変化点であると認識
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はスペクトラム拡散通信装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】スペクトラム拡散通信においては、拡散
符号の低い相互相関特性を利用して、同一帯域で複数の
通信路を多重化し、情報伝送速度を高速化する符号分割
多重通信方式が考えられており、位相シフト変調による
同期式符号分割多重通信装置に関する特許出願はすでに
ある（特願平５−１５１２１９号）。一般に単一チャネ
ルのスペクトラム拡散通信システムでは、受信機は送信
信号のスペクトラム拡散に用いられているものと同一の
拡散符号をレプリカとして持ち、このレプリカと受信信
号との周期的な相関演算を行うことによって、情報伝送
と同時に符号同期を保持することができる。

【０００３】一方、冒頭で述べた符号分割多重通信シス
テムでは、情報信号が複数の拡散符号によって多重化さ
れているため、一旦符号同期が確立すれば、同期点にお
ける拡散符号同士の相互相関特性が低相関であるか、あ
るいは直交していることから、各々の情報シンボルは独
自に復調することが可能である。しかしながら、これら
複数の拡散符号の周期的な相互相関特性は必ずしも低相
関ではないため、何れか１つの拡散符号によって周期相
関演算を行っても、チャネル間の相互相関特性の影響に
より、相関器出力に急峻な相関ピークを認識することは
難しく、情報伝送しながら常時、同期を捕捉、保持する
ことは困難である。そのため、かかる符号分割多重通信
システムでは、送信機は受信機における同期獲得のため
に、情報信号の伝送に先立って一定期間、単一の拡散符
号によってスペクトラム拡散されたパイロット信号をプ
リアンブルとして送出し、受信機はこのパイロット信号
に対して同期を捕捉した後、情報伝送期間中は、クロッ
クをホールドするなどの手段によって、符号同期の捕
捉、保持を行うことが考えられる。

【０００４】図９は上記先願の符号分割多重通信装置の
復調器の構成を示す図である。本例において、変調方式
は位相シフトキーイング、また復調方式は同期復調とす
る。本図において、まず中間周波信号２０１に変換され
た受信信号は、搬送波再生回路１０１によって再生され
た搬送波とミキサ１０２によって乗算され、ローパスフ
ィルタ１０３を通過してベースバンド信号に変換され
る。さらに、このベースバンド信号はＡＤ変換器１０４
によってデジタル多重化信号に変換される。受信機の復
調回路は、多重化数と同数のデジタル相関器１０６を備
えており、符号発生器１０５から生成される複数の拡散
符号を用いて、前述の多重化デジタル信号に対して相関
復調処理を行い、多重化された各チャネルの情報データ
が得られる。このとき、例えば相関演算を行う際の受信
多重化データを、正負の符号付き２進数表現とする場合
には、２相位相変調では、相関器出力の符号ビットを復
調データとみなすことができる。このようにして復調さ
れた低速パラレルデータ２０６は、最後にパラレル・シ
リアル変換器１０７によって高速なシリアルデータスト
リーム２０７となる。

【０００５】ここで、このようなパケット型データ転送
のデータストリーム中で、プリアンブルの受信期間から
情報信号の開始への変化点を認識するためには、データ
ストリーム中に特定のビットパタンを持つユニークワー
ドを挿入し、この出現によって受信機に情報信号の開始
タイミングを知らしめるなどの、上位層プロトコルに依
存した手段を講じる必要がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようにデータストリーム中にユニークワードを挿入し、
データ開始時点を通信システムの上位層で認識する手段
は、必然的にデータ伝送効率の低下を招き、このような
効率の低下は特にパケット型のデータ伝送では著しい。

【０００７】そこで、本発明の目的は、データストリー
ム中にユニークワードを用いなくとも、通信システムの
下位層レベルで情報信号伝送の開始点を認識することに
よって、上位層プロトコルのオーバーヘッドを軽減し、
データ伝送効率の高いスペクトラム拡散通信装置を提供
することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するために、本出願の発明では、受信機は受信信号に
対して、パイロット信号に用いられている拡散符号とお
なじ符号（パイロット符号）によって相関復調を行う相
関器と、その相関出力をある基準値とを比較する比較手
段を設けたことを特徴とする。これら相関器および比較
手段は、受信信号中のパイロット信号の信号電力の大き
さを判定する機能を持つ。

【０００９】また、上記発明の構成に加えて、符号同期
回路から生成される符号同期信号を、前記比較手段出力
によってラッチする保持手段を設ける。この保持手段
は、符号同期が確立されていない時に現れる不正な相関
器出力をマスクする機能を持つ。

【００１０】さらに、上記発明の構成に加えて、搬送波
再生回路から生成される搬送波再生信号を、前記比較手
段出力によってラッチする保持手段を設ける。この保持
手段は、搬送波再生が確立されていない時に現れる不正
な相関器出力をマスクする機能を持つ。

【００１１】

【実施例】図１は、本出願に関わる第１の実施例におけ
る受信機の構成を表した図である。同図において、符号
発生器１０５は各情報チャネルの相関復調のための拡散
符号に加えて、パイロット符号３０１を出力し、パイロ
ット信号用相関器３０２は受信信号に対して、前記パイ
ロット符号との相関復調を行う。

【００１２】いま、雑音を無視できる大きさであると仮
定すると、受信信号が無い時は、相関器出力は０であ
る。ここで、送信機がパイロット信号をプリアンブルと
して送信すると、符号同期、および搬送波再生が確立し
た後に、受信機の相関器出力３０３にはプリアンブルと
してのパイロット信号を相関復調した受信電力が出力と
してあらわれる。この時の受信信号と相関器出力のタイ
ミングチャートは図２のようになる。

【００１３】さらに、通信がプリアンブル期間を終えて
情報伝送に移行すると、パイロット信号は送信されなく
なるため、相関器出力には、パイロット符号が他の情報
チャネルの拡散符号から受ける相互相関値が現れるが、
符号分割多重通信システムにおけるこの相互相関値は、
図２のようにプリアンブル区間と比較して小さな値とな
る。

【００１４】いまここで、これら相関出力に対して図２
に示されるような基準値と比較する比較器３０４を設け
ると、この比較器の比較出力３０５は図２のようにプリ
アンブル期間のみハイレベルとなるため、データ処理部
１０はこの立ち下がりエッジをもってプリアンブルから
情報伝送への変化点であると認識し、それ以降のシリア
ルデータストリーム２０７を処理する。

【００１５】前記実施例では、パイロット信号はプリア
ンブル送信時にのみ使用され、多重化情報伝送時には送
信されない例を示したが、情報伝送中にパイロット符号
を多重化情報チャネルの何れか１つのチャネルの拡散符
号として用いた場合であっても、本発明は有効である。

【００１６】図３は本出願にかかわる他の実施例の受信
機の構成を示す図である。本図において符号発生器１０
５から生成される相関復調用の拡散符号中、いずれか１
つの拡散符号はパイロット符号であり、この符号は情報
復調のための相関器１０６と、パイロット信号用相関器
の両方に入力されている。いまここで、受信機の受信信
号に対するパイロット信号用相関器３０２の相関出力３
０３について着目すると、図４のようなタイミングチャ
ートとなる。ここで注目するべき点は、パイロット信号
用相関器は、パイロットチャネルの情報シンボルの復調
を行うのではなく、相関値の絶対値をとることによっ
て、パイロットチャネルの受信電力を計測するものであ
り、情報シンボルを復調するための相関器１０６とは異
なる機能を持つ。

【００１７】本実施例では、プリアンブル時と情報伝送
時の全送信電力が、ほぼ等しくなるように構成される。
すなわち、前記パイロット信号は、プリアンブルと多重
化情報信号の両方に含まれているが、プリアンブルにお
けるパイロット信号は送信全電力に等しい信号電力を持
つことに対して、情報伝送時は、送信電力は各情報チャ
ネルに分配されるため、この時のパイロット信号の信号
電力はプリアンブルの時と比較すると小さな値となる。

【００１８】したがって、パイロット信号用相関器出力
は図４のように、パイロット信号を含んだ多重化情報信
号を受信している区間では、相関器出力はプリアンブル
と比較して小さな値となるので、この相関器出力をある
基準レベルに対して比較することで、前記実施例と同様
に、その立ち下がりエッジにおいて情報信号伝送の開始
点が認識できる。

【００１９】図１０に送信側の構成を示す。送信シリア
ルデータはシリアル・パラレル変換器５０７によって低
速パラレルデータに変換され、符号発生器５０５から生
成される複数の拡散符号を用いてデジタル乗算器５０６
により拡散され、デジタル加算器５０３により加算され
る。そして、デジタル・アナログ変換器５０４でアナロ
グ信号に変換され、変調器５０２で無線周波数に変換さ
れ、アンテナから送信される。

【００２０】制御回路５１０はプリアンブル伝送時と情
報伝送時で全送信電力がほぼ等しくなる様に、加算器５
０３の出力をアナログ信号に変換する前にビットシフト
する。例えば、３ビットシフトすれば、８倍になる。

【００２１】スペクトラム拡散通信システムで相関復調
を行う場合、符号同期が確立されるまでは、相関器出力
には正当な復調出力が得られない。このような相関器出
力が不安定な期間でも、その相関値が前記比較器のしき
い値よりも常に小さければ、図１に示した受信機の構成
で、所望の情報伝送開始信号が得られるが、もしこれら
不当な相関出力レベルがしきい値を越えるほどの大きさ
になった場合、この情報伝送開始信号を正しく動作させ
るためには、同期が確立したという状態信号によって比
較出力をマスクしなければならない。

【００２２】図５は第２の実施例における受信機の構成
を示した図である。ここで、１０８は符号同期が確立し
ている時に符号同期信号３０７を生成する機能を持つ符
号同期回路である。同期確立以前の期間において、パイ
ロット信号用相関器出力３０３に比較器３０４が持つ基
準値を越える値が出現した場合、図６に示すような比較
出力３０５が発生する。いま、保持回路３０９の初期値
をローレベルとすると、このときに比較出力が不安定な
動作をしても、次段に接続されている保持回路３０９
は、ローレベルの同期確立信号をラッチするため、その
状態には変化を起こさない。

【００２３】その後、符号同期が確立されると符号同期
信号はハイレベルとなり、同時に相関器出力は正当なプ
リアンブルの相関復調を開始する。これより後の区間
は、相関出力はしきい値より大きくなるため、比較出力
はハイレベルで安定し、情報伝送が始まると、図１の原
理と同様に、比較出力に立ち下がりエッジが生成され
る。この立ち下がりエッジをもって、ハイレベルとなっ
ている前記符号同期確立信号を前記保持回路３０９によ
ってラッチすれば、情報伝送区間の開始時点が認識でき
る。

【００２４】本発明は、情報伝送の開始時点を通信シス
テムが認識することを目的としており、前記立ち下がり
エッジ発生後は、タイマや外部からの信号３０６によっ
て保持回路３０９をリセットし初期状態に戻せば、次回
のパケットに対しても同様な動作を行う。また、パイロ
ット信号を情報伝送の拡散符号として用いたシステムに
対しては、図３の他の実施例が同様に適用できる。

【００２５】同期復調による符号分割多重通信システム
において、情報信号を復調するためには、符号同期およ
び搬送波再生の双方が確立されていることが不可欠であ
る。受信機の構成によっては、符号同期が確立された後
に搬送波再生の引き込みが開始される場合があり、その
ような構成である受信装置では、搬送波の再生が確立
し、ベースバンド復調が行われていなければ、正当な相
関復調はなされない。このような場合も、第２の実施例
と同様に、相関器出力を搬送波再生信号によってマスク
することで、正しく情報伝送の開始点を認識することが
可能である。

【００２６】図７は本発明の第３の実施例における受信
機の構成を示した図である。ここで、１０１は搬送波再
生が確立している時に搬送波再生信号３０８を生成する
機能を持つ搬送波再生回路である。

【００２７】本実施例では、搬送波再生確立信号３０８
を、第２の実施例における符号同期信号３０７に置き換
えることで、図８のようなタイミングチャートで、正当
な情報信号の開始点を認識できることは明白である。

【００２８】また、パイロット信号を情報伝送の拡散符
号として用いたシステムに対しては、図３の実施例が同
様に適用できる。

【００２９】また、本実施例ではディジタル相関復調を
例としたが、アナログ復調器を用いた場合であっても、
本発明を実施することが可能である。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本出願の発明によ
れば、プリアンブルから情報信号の伝送に移行するタイ
ミングを、通信システムの下位層レベルで判定できるた
めに、データストリーム中のユニークワードが不要とな
り、情報伝送効率を向上させることができる。特にこの
効果はパケット型データ伝送にとって絶大である。

【００３１】また、符号同期あるいは搬送波再生が確立
する以前のパイロット信号用相関器の不安定な出力に対
しても、正しく情報伝送の開始点を認識し、第１の発明
と同様な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本出願に関わる第１の実施例における受信装置
の構成を示した図である。

【図２】本出願に関わる第１の実施例のタイミングチャ
ートを示した図である。

【図３】本出願に関わる他の実施例における受信装置の
構成を示した図である。

【図４】本出願に関わる他の実施例のタイミングチャー
トを示した図である。

【図５】本出願に関わる第２の実施例における受信装置
の構成を示した図である。

【図６】本出願に関わる第２の実施例のタイミングチャ
ートを示した図である。

【図７】本出願に関わる第３の実施例における受信装置
の構成を示した図である。

【図８】本出願に関わる第３の実施例のタイミングチャ
ートを示した図である。

【図９】従来の符号分割多重通信システムの受信装置の
構成を示した図である。

【図１０】本出願に関わる実施例における送信装置の構
成を示した図である。

【符号の説明】

１０５ 符号発生器 １０６ デジタル相関器 １０７ パラレル・シリアル変換器 １０８ 符号同期回路 ３０２ パイロット信号用相関器 ３０４ 比較器 ３０６ リセット信号 ３０７ 符号同期確立信号 ３０８ 搬送波再生確立信号 ３０９ 保持回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 情報伝送前に受信されるプリアンブルを
   拡散符号によって相関復調を行うための相関器と、前記
   相関器の相関器出力を基準値と比較する比較手段と、前
   記比較手段の比較出力に基づいて受信データを処理する
   処理手段を設けたことを特徴とするスペクトラム拡散通
   信装置。
2. 【請求項２】 異なる複数の擬似ランダム系列を拡散符
   号として用いて多重化された信号を受信する受信手段を
   更に有することを特徴とする請求項１のスペクトラム拡
   散通信装置。
3. 【請求項３】 受信信号に対して符号同期が確立した時
   点で同期確立信号を生成する符号同期回路と、前記同期
   確立信号を前記比較手段の出力信号によってラッチする
   保持手段を更に有することを特徴とする請求項１のスペ
   クトラム拡散通信装置。
4. 【請求項４】 受信信号に対して搬送波再生が確立した
   時点で搬送波再生確立信号を生成する搬送波再生回路
   と、前記搬送波再生確立信号を前記比較手段の出力信号
   によってラッチする保持手段を更に有することを特徴と
   する請求項１のスペクトラム拡散通信装置。