JPH0879129A - スペクトル拡散変調を用いたｃｄｍａ方式の通信方法及び通信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 拡散帯域の更なる拡大又はデータ伝送速度の
低下を招くことなく単位帯域内のユーザ数を増やすこと
ができるスペクトル拡散変調を用いたＣＤＭＡ方式の通
信方法及び通信装置を提供する。 【構成】 第１拡散符号信号に応じて送信すべきデータ
信号に対しスペクトル拡散変調を施し、そのスペクトル
拡散変調を施した信号を所定の周波数にてサンプリング
し、サンプリングした信号から第１周波数偏差を中心周
波数とする所定帯域幅の信号を抽出し、その抽出した信
号に基づいて送信信号を生成し、受信局では受信して得
た受信信号を所定の周波数にてサンプリングし、そのサ
ンプリングした信号の中から所望の送信局の第１周波数
偏差と等しい第２周波数偏差を中心周波数とする所定帯
域幅の信号を抽出した後、第１拡散符号と同一符号列の
第２拡散符号信号に応じてスペクトル拡散復調を施す。

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を
用いたＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access：符
号分割多元接続）方式の通信方法及び通信装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】無線通信局の増加に伴い、雑音や干渉に
強いスペクトル拡散変調方式が注目されている。スペク
トル拡散変調方式は、ＰＳＫ，ＱＡＭ等の通常のデータ
変調を施した信号に、更に拡散符号と呼ばれる高速な符
号列で変調をかけてスペクトルの帯域を故意に広げる方
式であり、大きく分類すると直接拡散（ＤＳ：Direct s
equence）方式と周波数ホッピング（ＦＨ：Frequency H
opping）方式とに分けられる。ここではＤＳ方式の通信
システムにおける送信系及び受信系について図１〜図５
を参照しつつ説明する。

【０００３】送信系においては図１に示すように、音声
信号等の入力データ信号はデータ変調器１にてデータ変
調を施した後、拡散変調器２に供給され、そこで既にシ
ステムによって割り当てられた複数ビットからなる拡散
符号列を示す拡散符号信号Ｐ1により拡散変調される。
拡散符号信号Ｐ1は拡散符号発生器３から発生され、拡
散符号信号Ｐ1のビット単位の発生タイミングを定める
クロック信号はクロック発生器４おいて発生される。そ
の拡散符号信号Ｐ1の発生速度、すなわちクロック信号
のタイミングはデータ速度よりもはるかに高速であり、
これによって変調された信号の帯域は広がる。拡散符号
信号の発生速度はチップレートと呼ばれ、その２倍が拡
散帯域になっている。拡散帯域はデータ帯域の数１０〜
１００倍程度に選ばれるのが普通である。この拡散され
た信号は局部発振器５からの搬送波信号により周波数変
換器６にて周波数変換されることにより無線周波数の送
信信号となり、アンテナ７から送出される。

【０００４】図２及び図３は上記の送信系の各部の信号
の波形及びスペクトルを示している。図２においては、
（ａ）がデータ変調後の入力データ信号波形であり、
（ｂ）が拡散符号発生器３から発せられた拡散符号信号
波形であり、（ｃ）が拡散変調後の信号であり、（ｄ）
が搬送波信号波形である。また、図３においては、
（ａ）が入力データ信号のスペクトルであり、（ｂ）が
拡散符号信号のスペクトルであり、（ｃ）が拡散変調後
の信号のスペクトルであり、（ｄ）が搬送波信号のスペ
クトルであり、（ｅ）が送信信号のスペクトルである。

【０００５】データ帯域と拡散帯域の比、すなわちデー
タ速度とチップレートとの比は処理利得と呼ばれ、受信
系の動作説明で後述するように、これが大きいほど干渉
除去能力が大きい。受信系において受信する受信信号に
は図４（ａ）のスペクトルに示すように、受信しようと
する送信局の送信信号Ａ以外に他局からの送信信号Ｂ，
Ｃ及び広帯域干渉信号Ｄ、更に狭帯域干渉信号Ｅが含ま
れているとする。受信信号は図５に示すようにアンテナ
１０から受け入れられた後、局部発振器１２からの搬送
波信号により周波数変換器１１にてこれらをまとめて基
底帯域に周波数変換される。周波数変換された受信信号
（図４（ｂ））は次段の拡散復調器１５において拡散変
調信号の復調処理が行なわれる。この復調処理は逆拡散
と呼ばれる。受信系では通信する可能性のあるすべての
相手局の拡散符号をデータとしてメモリ１３ａに内部に
備えた拡散符号選択発生器１３が設けられている。拡散
符号選択発生器１３ではメモリ１３ａに記憶された複数
の拡散符号の中から受信しようとする送信局と同一の拡
散符号、例えば図２（ｄ）及び図３（ｄ）で示した拡散
符号と同一のＰ1を選択してクロック信号に同期して拡
散符号信号として出力する。クロック信号はクロック発
生器１４から発生され、その周波数はクロック発生器１
４のクロック信号の周波数と同一である。選択出力され
た拡散符号信号は拡散復調器１５に供給されて周波数変
換された受信信号に対して逆拡散させる。

【０００６】逆拡散により図４（ｃ）に示すように信号
Ａは元の狭帯域信号に戻るが、他の局からの広帯域信号
Ｂ，Ｃは拡散変調時とは異なる拡散符号信号で再び拡散
変調されたことになりほとんど広帯域のままである。広
帯域干渉信号Ｄも拡散変調されたことになり広帯域のま
まである。狭帯域干渉信号Ｅは新たに拡散変調されたこ
とになり、拡散符号の帯域まで広がってしまう。このよ
うに逆拡散に用いた拡散符号信号と同じ符号信号で拡散
された信号のみを狭帯域信号に戻らせることができる。
これらの拡散復調器１５から出力された信号を、データ
帯域のみを通過させるフィルタ１６に供給することによ
り、図４（ｄ）に示すように狭帯域信号に戻った所望信
号を取り出すことができる。これをデータ復調器１７に
おいて復調すれば元のデータ信号が得られる。他局から
の送信信号及び干渉信号についての受信信号は、フィル
タ１６の通過帯域外のスペクトルが失われるため拡散帯
域との比の分だけ小さくなる。従ってＳ／Ｎは、処理利
得分だけ改善される。

【０００７】拡散変調方式としては、２値位相シフトキ
ーイング（ＢＰＳＫ）がよく用いられる。更にデータ変
調方式にもＢＰＳＫを用いた場合には、データ信号及び
拡散符号信号中の"０"は"−１"に変換される。データ変
調では、この変換以外の処理はない。拡散変調器２は拡
散符号信号とデータ信号とを乗算する乗算器からなり、
拡散復調器１５は拡散符号信号と受信信号とを乗算する
乗算器から構成される。拡散変調がＢＰＳＫの場合に
は、受信局で再び送信局と同一の拡散符号信号を用いて
拡散変調を行なうことにより拡散復調が行なわれる。な
ぜなら同一の拡散符号信号を用いてＢＰＳＫを２回行な
うことは何もしないことと同じなので、ＢＰＳＫ変調は
同時にＢＰＳＫ復調にもなっているからである。

【０００８】拡散符号信号には自己相関関数のピークが
鋭く、相互相関係数が小さいというランダムな性質が要
求される。この性質を持つ理想的な符号信号は無限大の
長さを持つ雑音符号信号であるが、実用上からは有限長
の繰り返しであるＭ系列、ゴールド符号等に代表される
疑似雑音（ＰＮ）符号信号が用いられる。図６及び図７
にこれらの符号信号の自己相関関数及び相互相関関数の
例を示す。一定の長さの符号信号のうちこのような性質
を持つものは有限個であり、このような拡散符号信号が
図８に示すように各ユーザ（各局）に各々割り当てられ
る。図８においてｆｃは搬送波信号の中心周波数、Ｐ
1，Ｐ2，……，Ｐnは互いに異なる拡散符号信号、Ｒは
そのチップレートである。

【０００９】以上は周波数的観点からの信号の流れであ
るが、逆拡散とそれに続くフィルタの処理は、実際には
乗算と積分（又は加算）の処理であり、時間的観点から
は拡散符号信号の周期で相関係数を計算していることに
なる。これらはまとめてマッチドフィルタと呼ばれ、そ
の実現方法はコンボルバを利用したアナログ方式やデジ
タル方式で数値的に計算するものなど様々である。受信
信号中で、受信局の拡散符号信号と同一符号信号によっ
て拡散変調された信号は、自己相関関数のピークが大き
いので出力が大きく、異なる符号によって拡散変調され
た信号については相互相関係数が小さいのでその出力は
小さくなる。すなわち、拡散符号信号の相関特性が所望
信号と不要信号を識別する能力をもたらしている。逆に
言えば、拡散符号信号の相関特性によって所望信号と不
要信号の識別能力が左右されるのである。このように拡
散符号信号は、ユーザＩＤの役割もしている。

【００１０】以上の動作説明からも分かるとおり、スペ
クトル拡散変調方式は次のような利点を有する。 （１） 異なる拡散符号信号を用いることにより、複数
の送信局が同一の周波数帯を同一の時間に用いることが
可能である。 （２） 干渉（混信や、マルチパスフェージング、故意
の妨害など）に対する耐性が強い。

【００１１】（３） スペクトル密度が小さいので、既
存の狭帯域通信へ与える妨害の程度が小さい。 （４） 雑音よりスペクトル密度が小さい状況でも通信
が可能であり、通信の秘匿性がある。 （５） 送信局で使用した拡散符号信号が未知の場合に
は秘話性がある。

【００１２】通信システムにおいて、上記の（１）の利
点を用いた多元接続方式は符号分割多元接続（ＣＤＭ
Ａ）方式と呼ばれ、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）方
式、時間分割多元接続（ＴＤＭＡ）方式に次ぐ第３の多
重化方式である。ＦＤＭＡ方式は図９に示すように所定
の周波数帯内をいくつもに分割し、複数のユーザを互い
に異なる周波数軸に分配することで共存させている。Ｔ
ＤＭＡ方式では図１０に示すように同一の周波数帯域内
でユーザ毎に使用する時間を区切って、複数のユーザを
時間軸上に分散させることで共存させている。ＣＤＭＡ
方式では図１１に示すように第３の軸として符号軸を設
け、所定の同一周波数帯域を同一時間でも複数のユーザ
が通信することを可能にしている。

【００１３】通信システムとしてセルラ電話システムに
おいてＦＤＭＡ方式を適用した場合の互いに隣接する複
数のセル内の配置を図１２に示し、ＣＤＭＡ方式を適用
した場合の互いに隣接する複数のセル内の配置を図１３
に示す。ＦＤＭＡ方式では、隣接するセル間の干渉を避
けるためこれらに異なる周波数を割り当てるので、少な
くとも７つの周波数帯（中心周波数ｆ1〜ｆ7）が必要で
ある。これを更にチャネルＣＨ１，ＣＨ２，……に分割
しユーザに割り当てることが行なわれる。ＣＤＭＡ方式
では周波数で分割する必要がないので、全てのセルで同
一の周波数帯（中心周波数ｆ）を用いることができる。
ユーザには互いに異なるＰＮ符号Ｐ1，Ｐ2……，Ｐ23を
割り当てて、互いに干渉しないようにしている。ＣＤＭ
Ａ方式のセルラ電話システムでは、従来のＦＤＭＡ方式
又はＴＤＭＡ方式を利用したセルラ電話システムに比べ
て周波数利用効率の改善が図られる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のＣＤ
ＭＡ方式の通信システムの受信局においては、通信相手
局以外の局の送信信号及び干渉信号についての受信信号
は逆拡散によっても広帯域信号のままであるので、フィ
ルタによって通過帯域外のこれら不要信号のスペクトル
を除去することによって、狭帯域所望信号を取り出して
いるが、実際には通過帯域内にも不要信号のスペクトル
は含まれており、これによりＳ／Ｎの劣化が生じてい
る。ユーザ数が増えるほどのＳ／Ｎの劣化は大きくな
り。このＳ／Ｎの許容最低値によってユーザ数は制限さ
れる。周波数を有効に利用するためには、単位帯域内の
ユーサ数をできるだけ多く取る必要がある。許容ユーザ
数を増やすためには、従来のＣＤＭＡ方式では拡散帯域
を更に拡大（チップレートを更に大きく）し、通信相手
局以外の局の送信信号のスペクトル密度を小さくするこ
とが考えられるが、そうすると更に広い帯域が必要とな
るので、ユーザ数が増えても周波数の有効利用にはなら
ないという欠点がある。また、データの変調及び復調に
生ずる所要Ｓ／Ｎの小さい変調方式を用いることも考え
られるが、所要Ｓ／Ｎの小さい変調方式は一般的にデー
タ伝送速度が小さいので、ユーザ数が増えてもデータ伝
送量は減少するという欠点がある。

【００１５】そこで、本発明の目的は、拡散帯域の更な
る拡大又はデータ伝送速度の低下を招くことなくユーザ
数を増やすことができるスペクトル拡散変調を用いたＣ
ＤＭＡ方式の通信方法及び通信装置を提供することであ
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の通信方法は、複
数の送信局では複数ビットの符号列からなる第１拡散符
号信号を発生し、第１拡散符号信号に応じて送信すべき
データ信号に対しスペクトル拡散変調を施し、そのスペ
クトル拡散変調を施した信号を所定の周波数にてサンプ
リングし、複数の送信局各々について互いに異なる第１
周波数偏差を中心周波数とする所定帯域幅の信号をサン
プリングした信号から抽出し、その抽出した信号に基づ
いて送信信号を生成し、受信局では第１拡散符号信号と
同一の符号列からなる第２拡散符号信号を発生し、送信
信号を受信して得た受信信号を所定の周波数にてサンプ
リングし、複数の送信局のうちの所望の送信局の第１周
波数偏差と等しい第２周波数偏差を中心周波数とする所
定帯域幅の信号をサンプリングした受信信号から抽出
し、抽出した信号に対し第２拡散符号信号に応じてスペ
クトル拡散復調を施して所望の送信局のデータ信号を復
元することを特徴としている。

【００１７】本発明の通信装置は、送信時に複数ビット
の符号列からなる第１拡散符号信号を発生する第１拡散
符号発生手段と、第１拡散符号信号に応じて送信すべき
データ信号に対しスペクトル拡散変調を施す拡散変調手
段と、拡散変調手段の出力信号を所定の周波数にてサン
プリングする第１サンプリング手段と、第１サンプリン
グ手段の出力信号から第１周波数偏差を中心周波数とす
る所定帯域幅の信号を抽出する第１抽出手段と、第１抽
出手段の出力信号を送信信号として無線送信する手段
と、第１拡散符号信号と同一の符号列からなる第２拡散
符号信号を発生する第２拡散符号発生手段と、受信時に
送信信号を受信して得た受信信号を所定の周波数にてサ
ンプリングする第２サンプリング手段と、第２サンプリ
ング手段の出力信号から第２周波数偏差を中心周波数と
する所定帯域幅の信号を抽出する第２抽出手段と、第２
抽出手段の出力信号に対し第２拡散符号信号に応じてス
ペクトル拡散復調を施してデータ信号を復元する拡散復
調手段とを備えたことを特徴としている。

【００１８】

【作用】本発明によれば、第１拡散符号信号に応じて送
信すべきデータ信号に対しスペクトル拡散変調を施し、
そのスペクトル拡散変調を施した信号を所定の周波数に
てサンプリングし、サンプリングした信号から第１周波
数偏差を中心周波数とする所定帯域幅の信号を抽出し、
その抽出した信号に基づいて送信信号を生成し、受信局
では受信して得た受信信号を所定の周波数にてサンプリ
ングし、そのサンプリングした信号の中から所望の送信
局の第１周波数偏差と等しい第２周波数偏差を中心周波
数とする所定帯域幅の信号を抽出した後、第１拡散符号
と同一符号列の第２拡散符号信号に応じてスペクトル拡
散復調を施すので、複数の送信局各々で同一の符号列の
第１拡散符号信号が発生されても複数の送信局各々につ
いて互いに異なる第１周波数偏差が設定されていれば受
信信号の中から所望の送信局からのデータ信号を抽出す
ることができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳
細に説明する。図１４に示した本発明によるＣＤＭＡ方
式の通信システムの送信系は、拡散変調方式としてＢＰ
ＳＫを用いている。この送信系において、入力データ信
号はＡ／Ｄ変換器２１でサンプリングされる。Ａ／Ｄ変
換器２１のサンプリング周波数ｆsはエリアシングを避
けるために拡散帯域Ｂ以上であれば良いが、スペクトル
が拡散帯域Ｂで互いに隣接するように拡散帯域Ｂに等し
くされている。

【００２０】Ａ／Ｄ変換器２１にはデータ信号に対して
データ変調を施すデータ変調器２２が接続され、データ
変調器２２の出力信号は乗算器からなる拡散変調器２３
に供給される。拡散変調器２３には、拡散符号発生器２
４から拡散符号信号が図示しないクロック発生器からの
クロック信号に同期して供給され、データ変調されたデ
ータ信号が拡散符号信号に乗算されることにより拡散変
調が行なわれる。拡散変調された信号は局部発振器２５
からの周波数Δｆの搬送波信号により周波数変換器２６
にて周波数変換される。周波数Δｆは入力データ信号の
帯域幅ｂより大きく設定されている。

【００２１】周波数変換器２６の出力には２つのＤ／Ａ
変換器２７，２８が接続されている。Ｄ／Ａ変換器２７
は周波数変換器２６の出力信号中の実数成分をアナログ
信号に変換し、Ｄ／Ａ変換器２８は周波数変換器２６の
出力信号中の虚数成分をアナログ信号に変換する。Ｄ／
Ａ変換器２７にはバンドパスフィルタ２９が接続され、
Ｄ／Ａ変換器２８にはバンドパスフィルタ３０が接続さ
れている。バンドパスフィルタ２９，３０は中心周波数
０にて帯域幅ｆs（＝Ｂ）を有する。バンドパスフィル
タ２９，３０各々には周波数変換器３１，３２が個別に
接続されている。周波数変換器３１には局部発振器３３
から発生された周波数ｆcの搬送波信号が供給され、バ
ンドパスフィルタ２９の出力信号が周波数変換される。
また、局部発振器３３には搬送波信号の位相を９０゜だ
け移相する９０゜移相器３４が接続されている。９０゜
移相器３４で９０゜だけ移相された搬送波信号が周波数
変換器３２に供給され、バンドパスフィルタ２９の出力
信号が周波数変換される。周波数変換器３１，３２の各
出力には加算器３５が接続され、加算器３５の加算出力
がアンテナ３６に供給されるようになっている。

【００２２】かかる送信系においては、入力データ信号
は図１５（ａ）に示すようにスペクトルを有しており、
この入力データ信号をＡ／Ｄ変換器２１においてサンプ
リングすることにより、図１５（ｂ）に示すように原信
号のスペクトルと同一形状のスペクトル（レプリカと称
す）が周波数軸上に無限に生じる。ディジタルデータ信
号はデータ変調器２２にてデータ変調が施された後、拡
散変調器２３に供給される。拡散変調器２３においてデ
ータ変調が施された信号に拡散符号信号を乗算すること
により拡散変調が行なわれて図１５（ｃ）に示すように
基底帯域において広帯域化される。上記したようにＡ／
Ｄ変換器２１のサンプリング周波数ｆsが拡散帯域Ｂに
等しくされていることにより、広帯域化スペクトルが拡
散帯域Ｂで互いに隣接するようになる。拡散変調された
信号は局部発振器２５からの搬送波信号により周波数変
換されて図１５（ｄ）に示すようにスペクトル特性が全
体的に周波数Δｆだけ移動する。

【００２３】このように変換されたディジタル信号の実
数成分がＤ／Ａ変換器２７でアナログ信号に変換され、
また虚数成分がＤ／Ａ変換器２８でアナログ信号に変換
される。その実数及び虚数成分の各アナログ信号中から
バンドパスフィルタ２９，３０により周波数０を中心と
して帯域幅Ｂだけの成分が個別に抽出される。抽出され
た成分は図１５（ｅ）に示すように成分幅Ｂ−Δｆの原
スペクトルとそれに隣合う成分幅Δｆのレプリカとから
なる。その各抽出された成分は周波数変換器３１，３２
において無線周波数ｆcの搬送波信号によって周波数変
換されて図１５（ｆ）に示すように中心周波数ｆcで帯
域幅Ｂの送信信号となり加算器３５で互いに加算された
後、アンテナ３６から送出される。

【００２４】ユーザ１〜ｍに互いに異なる周波数偏差Δ
ｆ1〜Δｆmが上記の周波数Δｆとして割り当てられてい
る場合、拡散変調後の広帯域化データ信号が周波数変換
器２６により基底帯域において周波数偏差Δｆ1〜Δｆm
だけ周波数軸上を変位される。よって、ユーザ１〜ｍ各
々の入力データ信号が図１６（ａ）に示すようなスペク
トルを有している場合には、ユーザ１では図１６（ｂ）
に示すように拡散変調後のスペクトルが周波数偏差Δｆ
1だけ送信中心周波数ｆｃからずれるので、図１６
（ｃ）に示すように帯域幅Ｂからはみ出す部分のレプリ
カが送信される帯域幅Ｂ内の空いた部分に位置して折り
返した状態で送信されることになる。ユーザ２では図１
６（ｂ）に示すように拡散変調後のスペクトルの周波数
偏差Δｆ2が０であり、送信中心周波数ｆｃからのずれ
がないので、図１６（ｃ）に示すように送信される帯域
幅Ｂ内にはレプリカは存在しない。ユーザｍでは図１６
（ｂ）に示すように拡散変調後のスペクトルが周波数偏
差Δｆmだけ送信中心周波数ｆｃからずれるので、図１
６（ｃ）に示すように帯域幅Ｂからはみ出す部分のレプ
リカが送信される帯域幅Ｂ内の空いた部分に位置して折
り返した状態で送信されることになる。

【００２５】図１７に示した本発明によるＣＤＭＡ方式
の通信システムの受信系は、図１４に示した送信系で送
信された信号を受信して受信信号中からデータ信号を復
調するものである。この受信系においては、アンテナ４
１で受信された受信信号は周波数変換器４２，４３に供
給される。周波数変換器４２には局部発振器４４から発
生された周波数ｆcの搬送波信号が供給され、周波数変
換器４３には局部発振器４４から発生された周波数ｆc
の搬送波信号が９０゜移相器４５を介して供給される。
周波数変換器４２は受信信号中から実数成分を抽出し、
周波数変換器４３は受信信号中から虚数成分を抽出す
る。

【００２６】周波数変換器４２，４３の各出力にはＡ／
Ｄ変換器４６，４７が個別に接続されている。Ａ／Ｄ変
換器４６は周波数変換器４２の出力信号をディジタル信
号に変換し、Ａ／Ｄ変換器４７は周波数変換器４３の出
力信号をディジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器４
６，４７の出力ディジタル信号は実数成分と虚数成分と
で合成されて複素数化される。Ａ／Ｄ変換器４６，４７
の出力には周波数変換器４８が接続されている。周波数
変換器４８には局部発振器４９から周波数偏差信号とし
ての搬送波信号が供給されるようになっている。また、
局部発振器４９には周波数偏差選択発生器５０が接続さ
れている。周波数偏差選択発生器５０は複数（ｍ個）の
周波数偏差データΔｆ1，Δｆ2，……Δｆmを記憶した
メモリ５０ａを有し、そのメモリ５０ａに記憶された周
波数偏差データΔｆ1，Δｆ2，……Δｆmの中から１の
周波数偏差データを選択的に局部発振器４９に対し出力
する。局部発振器４９は１の周波数偏差データに応じた
搬送波信号を発生する。

【００２７】周波数変換器４８の出力には乗算器からな
る拡散復調器５１が接続されている。拡散復調器５１に
は、拡散符号選択発生器５２から拡散符号信号が図示し
ないクロック発生器からのクロック信号に同期して供給
される。拡散復調器５１の出力にはバンドパスフィルタ
５４を介してデータ復調器５５が接続されている。デー
タ復調器５５はバンドパスフィルタ５４の出力信号から
元のディジタルデータ信号を復調する。

【００２８】なお、周波数偏差選択発生器５０及び拡散
符号選択発生器５２の選択動作は図示しない制御回路か
らの例えばキー操作に従った選択指令に応じて行なわれ
る。かかる受信系においては、アンテナ４１で受信され
た信号（図１８（ａ））は周波数変換器４２，４３に供
給され、図１８（ｂ）に示すように基底帯域に周波数変
換される。周波数変換器４２からは受信信号の実数成分
が抽出され、周波数変換器４２からは受信信号の虚数成
分が抽出される。実数成分はＡ／Ｄ変換器４６でディジ
タル化され、虚数成分はＡ／Ｄ変換器４７でディジタル
化される。このディジタル化により図１８（ｃ）に示す
ように受信信号のスペクトルのレプリカが周波数軸上に
無限に生じてカットされた部分が戻り、広域化された原
信号のスペクトルが隣接して形成された状態となる。

【００２９】Ａ／Ｄ変換器４６，４７から出力された各
成分は複素数として周波数変換器４８に供給される。周
波数変換器４８は局部発振器４９からの搬送波信号に応
じて複素数を周波数変換する。搬送波信号は所望の送信
局の送信信号についての周波数偏差Δｆに相当する信号
である。よって、所望の送信局の送信信号を受信した信
号に対しては図１８（ｄ）に示すように中心周波数が０
となる。すなわち、搬送波信号は周波数偏差データΔｆ
1，Δｆ2，……Δｆmのうちのいずれか１の周波数偏差
データに応じた信号であり、その１の周波数偏差データ
は受信すべき所望の送信局の送信信号の周波数偏差に等
しくされなければならない。

【００３０】周波数変換器４８で周波数変換された信号
は拡散復調器５１に供給され、その周波数変換された信
号に対しては拡散符号選択発生器５２から選択的に発生
された拡散符号信号が乗算されることにり拡散復調が行
なわれる。よって、受信信号のうちの拡散符号が拡散符
号選択発生器５２の選択拡散符号と同一の成分だけが図
１８（ｅ）に示すように狭帯域化されて複数のデータ変
調信号となる。複数のデータ変調信号の中心周波数の差
は周波数偏差である。受信信号のうちの選択拡散符号と
は異なる拡散符号の成分は相互相関が小さいので、拡散
復調後も広帯域の信号のままとなる。バンドパスフィル
タ５４は図１８（ｆ）に示すように周波数０を中心とす
る所定帯域幅ｂの信号だけを抽出するので、所望の送信
局からの送信信号を受信して得られたデータ変調信号だ
けをデータ復調器５５に供給することができる。データ
復調器５５においては供給されたデータ変調信号からデ
ータ信号が復調される。

【００３１】受信信号が図１６に示したユーザ１〜ｍの
送信信号を受信したものであるならば、受信系でＡ／Ｄ
変換することにより図１９（ａ）に示すようにレプリカ
が発生することにより、周波数偏差Δｆ1，Δｆ2，……
Δｆmを有した状態で隣接して連続する元の広帯域のス
ペクトルが各々得られる。このようなスペクトルを有す
る信号を拡散復調することにより、図１９（ｂ）に示す
ようにユーザ１〜ｍ毎に周波数偏差だけずれて狭帯域信
号が各々得られる。図１９（ｃ）に示すように同一帯域
内に狭帯域干渉信号及び広帯域干渉信号が含まれていた
場合でもそれらは拡散復調後には図１９（ｂ）に示すよ
うに広帯域信号となる。よって、ユーザ１〜ｍ毎の周波
数偏差Δｆ1，Δｆ2，……Δｆmで中心周波数を変化さ
せることにより、同一帯域内からユーザ１〜ｍ各々のデ
ータ信号を図１９（ｄ）に示すように個別に抽出するこ
とができる。

【００３２】以上の説明のように本発明によれば、受信
局は拡散符号の種類のみならず周波数偏差によっても受
信すべき局からの送信信号を受信した信号の中から分離
抽出することができるので、拡散符号が同一であっても
周波数偏差の設定数だけのユーザが同一の周波数帯域内
で通信を行なうことが可能となる。よって、図２０に示
すように、拡散変調を行うために所定のビット長で互い
に異なるｎ種類の拡散符号のうちの１の拡散符号を示す
拡散符号信号を発生し、その拡散符号信号をｍ個の周波
数偏差Δｆ1，Δｆ2，…，Δｆmのうちの１の周波数偏
差にて定めた通信システムにおいては、ｎ×ｍのユーザ
を同時に使用可能であり、従来のシステムが同一の周波
数帯域内でｎユーザのみしか同時に使用できないもので
あったことに対し、周波数利用効率はｍ倍に改善され
る。例えば、１０種類の拡散符号を用いる通信システム
では、３種類の周波数偏差を許すことにより、同一の周
波数帯域の同時使用可能なユーザ数は１０から３０に拡
大される。

【００３３】従来、画像等に代表される高速で広帯域な
データは、実用的な処理利得を得るためには極めて広帯
域な周波数幅が必要となるためスペクトル拡散変調方式
で伝送することは積極的には考えられていなかった。し
かしながら、本発明によれば、比較的広くない帯域を用
いて十分な処理利得を得ることができる。この場合、送
信系では図２１に示すように、高速なデータ変調信号は
シリアルパラレル変換器にて低速又は狭帯域の複数の信
号に分割され、これらは互いに異なった周波数偏差Δｆ
1〜Δｆmを用いて同期した同一の拡散符号で拡散変調さ
れる。この図２１において本発明による送信系は図１４
に示した構成のものである。また、受信系では図２２に
示すように、個別に得られたこれらを再び統合すること
により元の高速データを復調することが行なわれる。処
理利得は元の広帯域信号の帯域ではなく、分割した狭帯
域信号の帯域幅と拡散帯域との比となるため、必要なだ
け分割数を増やせば十分な処理利得が得られる。この図
２２において本発明による受信系は図１７に示した構成
のものである。

【００３４】また、逆に、分割した複数の狭帯域信号に
異なった拡散符号と同一の周波数偏差を割り当てること
も可能であるが、この場合には分割した狭帯域信号に割
り当てられた拡散符号の相互相関が完全に０でないので
これらの間で干渉が生ずる。本発明はセルラ電話システ
ムのようなセル構造を用いた移動通信システムに適用す
ることが可能である。そのセル間の構造を図２３に示
す。ここでは７つの六角状のセル各々には互いに異なる
拡散符号Ｐ1〜Ｐ7が１つずつ割り当てられ、セル内のユ
ーザには互いに異なる周波数偏差Δｆ1，Δｆ2，……が
割り当てられる。隣接するセル間では拡散符号が互いに
異なるので干渉は発生しないことになる。この場合、１
つのセルを取り囲む複数のセル間では互いに異なる拡散
符号がそのセル数だけ必要となり、セル内ではユーザの
数だけ周波数偏差が必要となる。

【００３５】一方、図２３における拡散符号と周波数偏
差の割当を逆にして、図２４に示すようにセル各々には
互いに異なる周波数偏差Δｆ1〜Δｆ7を１つずつ割り当
て、セル内のユーザには互いに異なる拡散符号Ｐ1，Ｐ
2，……を割り当てることも可能である。隣接するセル
同志では周波数偏差が異なるため干渉は発生しない。こ
の場合、１つのセルを取り囲む複数のセル間では互いに
異なる周波数偏差がそのセル数だけ必要となり、セル内
ではユーザの数だけ拡散符号が必要となる。

【００３６】図２５は本発明の他の実施例を示してい
る。図２５はアナログ構成の送信系の構成を示してお
り、この送信系においては、入力データ信号は図示しな
いデータ変調器にてデータ変調を施した後、図２６
（ａ）の如き信号波形で乗算器からなる拡散変調器６２
に供給される。拡散変調器６２には、拡散符号発生器６
３から拡散符号信号が供給され、データ変調されたデー
タ信号が拡散符号信号に乗算されることにより拡散変調
が行なわれる。拡散変調された信号は図２６（ｂ）に示
すように広帯域化されており、サンプリング回路６４で
周波数ｆｓでサンプリングされる。このサンプリングに
より基底帯域において広帯域信号のスペクトルのレプリ
カが生成する（図２６（ｃ））。サンプリングされた信
号はバンドパスフィルタ６５に供給される。バンドパス
フィルタ６５は通過帯域幅ｆｓで中心周波数がｆｓ−Δ
ｆである。よって、図２６（ｄ）に示すようにサンプリ
ングされた信号波形のうちの周波数ｆｓ−Δｆを中心に
して帯域幅ｆｓだけが抽出され、それが周波数変換器６
６に供給される。周波数変換器６６では局部発振器６７
からの搬送波信号により周波数変換されて図２６（ｅ）
に示すように中心周波数ｆｃの送信信号となり、アンテ
ナ６８から送出される。

【００３７】なお、受信信号を周波数ｆｓでサンプリン
グによりレプリカを得て中心周波数ｆｓ−Δｆのバンド
パスフィルタを用いることにより所望の送信局のデータ
信号を取り出すアナログ構成で受信系をアナログ構成の
送信系と同様に形成することもできる。また、上記した
各実施例においては、ＢＰＳＫを用いた直接拡散（Ｄ
Ｓ）方式について述べたが、本発明の適用範囲はこれに
限るものではなく、ＱＰＳＫをはじめとする他の変調方
式を用いたＤＳ方式はもちろんのこと、周波数ホッピン
グ（ＦＨ）方式にも適用可能である。

【００３８】なお、各局がいずれの拡散符号及び周波数
偏差であるかは共通の拡散符号及び周波数偏差を用いて
制御チャンネルで相互に通知することにより制御回路が
相手局のそれらのデータを得るならば、その後の通話チ
ャンネルにおいては通話相手局の拡散符号及び周波数偏
差を用いて受話することができる。

【００３９】

【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、第１拡散
符号信号に応じて送信すべきデータ信号に対しスペクト
ル拡散変調を施し、そのスペクトル拡散変調を施した信
号を所定の周波数にてサンプリングし、サンプリングし
た信号から第１周波数偏差を中心周波数とする所定帯域
幅の信号を抽出し、その抽出した信号に基づいて送信信
号を生成し、受信局では受信して得た受信信号を所定の
周波数にてサンプリングし、そのサンプリングした信号
の中から所望の送信局の第１周波数偏差と等しい第２周
波数偏差を中心周波数とする所定帯域幅の信号を抽出し
た後、第１拡散符号と同一符号列の第２拡散符号信号に
応じてスペクトル拡散復調を施すことが行なわれる。よ
って、複数の送信局各々で同一の符号列の第１拡散符号
信号が発生されても複数の送信局各々について互いに異
なる第１周波数偏差が設定されていれば受信信号の中か
ら所望の送信局からのデータ信号を抽出することができ
るので、拡散帯域の更なる拡大又はデータ伝送速度の低
下を招くことなくセルの如き単位帯域内のユーザ数を増
やすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のＣＤＭＡ方式の通信装置の送信系を示す
ブロック図である。

【図２】図１の送信系の各部の信号波形を示す図であ
る。

【図３】図１の送信系の各部のスペクトルを示す図であ
る。

【図４】図５の受信系の各部のスペクトルを示す図であ
る。

【図５】従来のＣＤＭＡ方式の通信装置の受信系を示す
ブロック図である。

【図６】拡散符号信号の自己相関関数を示す図である。

【図７】拡散符号信号の相互相関関数を示す図である。

【図８】ユーザ毎の拡散符号の割り当てを示す図であ
る。

【図９】ＦＤＭＡ方式の多重化構造を示す図である。

【図１０】ＴＤＭＡ方式の多重化構造を示す図である。

【図１１】ＣＤＭＡ方式の多重化構造を示す図である。

【図１２】セルラ電話システムにＦＤＭＡ方式を適用し
た場合の各セルにおける周波数の割り当てを示す図であ
る。

【図１３】セルラ電話システムにＣＤＭＡ方式を適用し
た場合の各セルにおける周波数の割り当てを示す図であ
る。

【図１４】本発明による通信装置の送信系の構成を示す
ブロック図である。

【図１５】図１４の送信系の各部の動作を示す波形図で
ある。

【図１６】ユーザ毎に割り当てられた周波数偏差に対す
る送信系の動作を示す波形図である。

【図１７】本発明による通信装置の受信系の構成を示す
ブロック図である。

【図１８】図１７の受信系の各部の動作を示す波形図で
ある。

【図１９】ユーザ毎に割り当てられた周波数偏差に対す
る受信系の動作を示す波形図である。

【図２０】ユーザ毎の拡散符号及び周波数偏差の割り当
てを示す図である。

【図２１】本発明の応用例として送信系を示すブロック
図である。

【図２２】本発明の応用例として受信系を示すブロック
図である。

【図２３】セルラ電話システムに本発明を適用した場合
の各セルにおける拡散符号及び周波数偏差の割り当てを
示す図である。

【図２４】セルラ電話システムに本発明を適用した場合
の各セルにおける拡散符号及び周波数偏差の割り当てを
示す図である。

【図２５】本発明の他の実施例として送信系の構成を示
すブロック図である。

【図２６】図２５の送信系の各部の動作を示す波形図で
ある。

【主要部分の符号の説明】

１，２２ データ変調器 ２，２３，６２ 拡散変調器 １３，５２ 拡散符号選択発生器 １５，５１ 拡散復調器 １７，５５ データ復調器 ２４，６３ 拡散符号発生器 ５０ 周波数偏差選択発生器

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の送信局では複数ビットの符号列か
   らなる第１拡散符号信号を発生し、前記第１拡散符号信
   号に応じて送信すべきデータ信号に対しスペクトル拡散
   変調を施し、そのスペクトル拡散変調を施した信号を所
   定の周波数にてサンプリングし、前記複数の送信局各々
   について互いに異なる第１周波数偏差を中心周波数とす
   る所定帯域幅の信号をサンプリングした信号から抽出
   し、その抽出した信号に基づいて送信信号を生成し、 受信局では前記第１拡散符号信号と同一の符号列からな
   る第２拡散符号信号を発生し、前記送信信号を受信して
   得た受信信号を前記所定の周波数にてサンプリングし、
   前記複数の送信局のうちの所望の送信局の前記第１周波
   数偏差と等しい第２周波数偏差を中心周波数とする前記
   所定帯域幅の信号をサンプリングした受信信号から抽出
   し、抽出した信号に対し前記第２拡散符号信号に応じて
   スペクトル拡散復調を施して前記所望の送信局のデータ
   信号を復元することを特徴とするスペクトル拡散変調を
   用いたＣＤＭＡ（符号分割多元接続）方式の通信方法。
2. 【請求項２】 前記第１周波数偏差は前記複数の送信局
   各々で予め割り当てられていることを特徴とする請求項
   １記載の通信方法。
3. 【請求項３】 前記送信局では前記第１周波数偏差に応
   じた搬送波信号を発生し、スペクトル拡散変調を施した
   信号を前記搬送波信号に応じて周波数変換した後、前記
   所定の周波数にてサンプリングすることを特徴とする請
   求項１記載の通信方法。
4. 【請求項４】 前記受信局では前記第２周波数を複数の
   互いに異なる周波数偏差データとして予め記憶し、その
   記憶した周波数偏差データの中から選択的に１の周波数
   偏差データを読み出してその読み出した前記１の周波数
   偏差データに応じて前記サンプリングした受信信号を周
   波数変換した後、前記スペクトル拡散復調を施すことを
   特徴とする請求項１記載の通信方法。
5. 【請求項５】 セルを用いた通信システムにおいて互い
   に隣接するセル間の送信局では互いに異なる符号列の前
   記第１拡散符号信号を発生し、同一セル内の前記複数の
   送信局では互いに同一の符号列の前記第１拡散符号信号
   を発生しかつ互いに異なる前記第１周波数偏差に設定さ
   れていることを特徴とする請求項１記載の通信方法。
6. 【請求項６】 セルを用いた通信システムにおいて互い
   に隣接するセル間の前記複数の送信局では互いに異なる
   前記第１周波数偏差に設定され、同一セル内の送信局で
   は同一の前記第１周波数偏差に設定されかつ互いに異な
   る符号列の前記第１拡散符号信号を発生することを特徴
   とする請求項１記載の通信方法。
7. 【請求項７】 広帯域のデータ信号を複数に分割し、分
   割したデータ信号を互いに異なる第１周波数偏差を用い
   て個別に送信することを特徴とする請求項１記載の通信
   方法。
8. 【請求項８】 送信時に複数ビットの符号列からなる第
   １拡散符号信号を発生する第１拡散符号発生手段と、前
   記第１拡散符号信号に応じて送信すべきデータ信号に対
   しスペクトル拡散変調を施す拡散変調手段と、前記拡散
   変調手段の出力信号を所定の周波数にてサンプリングす
   る第１サンプリング手段と、前記第１サンプリング手段
   の出力信号から第１周波数偏差を中心周波数とする所定
   帯域幅の信号を抽出する第１抽出手段と、前記第１抽出
   手段の出力信号を送信信号として無線送信する手段と、
   前記第１拡散符号信号と同一の符号列からなる第２拡散
   符号信号を発生する第２拡散符号発生手段と、受信時に
   送信信号を受信して得た受信信号を所定の周波数にてサ
   ンプリングする第２サンプリング手段と、前記第２サン
   プリング手段の出力信号から第２周波数偏差を中心周波
   数とする前記所定帯域幅の信号を抽出する第２抽出手段
   と、前記第２抽出手段の出力信号に対し前記第２拡散符
   号信号に応じてスペクトル拡散復調を施してデータ信号
   を復元する拡散復調手段とを備えたことを特徴とするス
   ペクトル拡散変調を用いたＣＤＭＡ方式の通信装置。
9. 【請求項９】 前記第１サンプリング手段は前記拡散変
   調手段の出力信号を前記第１周波数偏差だけ周波数変換
   する第１周波数変換手段を有し、前記第１周波数変換手
   段の出力信号をサンプリングし、前記第２サンプリング
   手段は前記受信信号のサンプリングした信号を前記第２
   周波数偏差だけ周波数変換する第２周波数変換手段を有
   し、前記第２周波数変換手段の出力信号をサンプリング
   出力とすることを特徴とする請求項８記載の通信装置。
10. 【請求項１０】 前記第１及び第２サンプリング手段は
    アナログ／ディジタル変換器を有することを特徴とする
    請求項８記載の通信装置。