JPH09205413A - スペクトラム拡散通信装置、システム、及び通信方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 相関器入力の時点で搬送波が再生されていな
いため、各復調チャネルの相関器は中間周波数で動作し
なくてはならず、符号分割多重化数が増大すると回路規
模が非常に大きくなってしまう。 【解決手段】 極性判定器５０２にて受信信号の搬送波
の位相成分が抽出され、遅延器５０３にて送信側で差動
変調された１チップ前の送信ベースバンド信号の極性と
して乗算器５０１に出力され、この出力と受信信号とを
乗算することで、１チップ前の送信信号の搬送波に対し
て現在の送信信号の搬送波が同相であるか逆相であるか
が決定される。そして、ＬＰＦ５０４にて不要な高調波
成分が除去され、再生ベースバンド信号として出力され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の拡散符号チ
ャネルを多重化して伝送する符号分割多重通信方式にお
けるスペクトラム拡散通信装置、システム、及び通信方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】直接拡散方式を用いたスペクトラム拡散
通信方式は、通常伝送するディジタル信号のベースバン
ド信号から擬似雑音符号（ＰＮ符号）等の拡散符号系列
を用いて、元データに比べてきわめて広い帯域幅を持つ
ベースバンド信号を生成する。更に、ＰＳＫ（位相シフ
トキーイング）、ＦＳＫ（周波数シフトキーイング）等
の変調を行い、ＲＦ（無線周波数）信号に変換して伝送
する。受信側では、送信側と同一の拡散符号を用いて受
信信号との相関をとる逆拡散を行って受信信号を元デー
タに対応した帯域幅を持つ狭帯域信号に変換する。続い
て、通常のデータ復調を行い、元データを再生する。

【０００３】このように、スペクトラム拡散通信方式で
は、情報帯域幅に対し送信帯域幅が極めて広いので、送
信帯域幅が一定の条件下では、通常の狭帯域変調方式に
比べ非常に低い伝送速度しか実現できないこととなる。
この問題点を解決するために符号分割多重化という方法
が存在する。この方式では、高速の情報信号を低速の並
列データに変換し、それぞれ異なる拡散符号系列で拡散
変調して加算した後にＲＦ信号に変換して伝送を行うこ
とにより、拡散変調の拡散率を下げることなく送信帯域
幅一定の条件下で高速データ伝送を実現するものであ
る。

【０００４】図３は、この方式の送信機の構成を示す図
である。入力されたデータは直並列変換器３０１にてｎ
個の並列データに変換される。変換された各データはｎ
個の乗算器３０２−１〜３０２−ｎにおいて拡散符号発
生器３０３のｎ個のそれぞれ異なる拡散符号出力と乗算
され、ｎチャネルの広帯域拡散信号に変換される。

【０００５】次に、各乗算器の出力は加算器３０４にて
加算され、高周波段（ＲＦ）３０５に出力される。高周
波段３０５で、その加算されたベースバンド広帯域拡散
信号は適当な中心周波数を持つ送信周波数に変換され、
送信アンテナ３０６より送信される。

【０００６】図４は、受信機の構成を示す図である。ア
ンテナ４０１にて受信された信号は高周波信号処理部
（ＲＦ）４０２にて適当にフィルタリング及び増幅さ
れ、中間周波信号に変換される。この中間周波信号はｎ
個の並列に接続された各拡散符号に対応するチャネルに
分配される。各チャネルでは、入力信号は相関器群４０
３−１〜ｎにおいてそのチャネルに対応した拡散符号発
生群４０４−１〜ｎの出力と相関検出され逆拡散が行わ
れる。この逆拡散信号は同期回路群４０５−１〜ｎにて
各チャネル毎に同期が確立され、各拡散符号発生器の符
号位相及びクロックを一致させる。また、逆拡散信号は
復調器群４０６−１〜ｎにて復調されデータが再生され
る。続いて、再生データは並直列変換器４０７にて直列
データに変換され、元の情報が再生されることになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例においては、相関器入力の時点で搬送波が再生され
ていないため、各復調チャネルの相関器は中間周波数で
動作しなくてはならず、符号分割多重化数が増大すると
回路規模が非常に大きくなってしまうという欠点があっ
た。

【０００８】また、各復調チャネルで正常な復調動作を
行うには、各拡散符号発生器出力の受信信号中に含まれ
る送信拡散符号に対して符号位相同期及びクロック同期
が確立していなければならないが、このための同期回路
を中間周波数段で各チャネルごとに設ける必要があり、
このことも回路規模増大の原因となっていた。

【０００９】本発明は、上述の課題を解決するためにな
されたもので、符号分割多重化数が増大しても小規模な
構成で相関器を実現できるスペクトラム拡散通信装置、
システム、及び通信方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、スペクトラム拡散通信システムにおい
て、送信信号の位相情報についてのみ１チップ毎に差動
変調を行う搬送波変調手段と、１チップ前の位相情報に
基づき受信信号をベースバンド信号に変換するベースバ
ンド変換手段とを有することを特徴とする。

【００１１】また、スペクトラム拡散通信装置におい
て、１チップ前の位相情報に基づき受信信号をベースバ
ンド信号に変換するベースバンド変換手段と、前記ベー
スバンド変換手段により変換されたベースバンド信号の
極性を所定の搬送波位相に基づき再生する再生手段とを
有することを特徴とする。

【００１２】更に、スペクトラム拡散通信方法におい
て、送信信号の位相情報についてのみ１チップ毎に差動
変調を行って送出し、１チップ前の位相情報に基づき受
信した信号をベースバンド信号に変換する、各工程を有
することを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
に係る実施の形態を詳細に説明する。

【００１４】図１は、本実施形態における送信機の構成
を示す図であり、図２は本実施形態における受信機の構
成を示す図である。

【００１５】図１において、１０１は直列に入力された
データをｎ個の並列データに変換する入力データ変換
器、１０２−１〜ｎは並列化された各データと拡散符号
発生器から出力されるｎ個の拡散符号とを乗算する乗算
器群、１０３はｎ個のそれぞれ異なる拡散符号と同期専
用の符号系列を発生する拡散符号発生器、１０４は拡散
符号発生器１０３から出力される同期専用拡散符号と乗
算器群１０２−１〜ｎのｎ個の出力を加算する加算器、
１０５は１チップ前の変調信号の極性信号と加算器１０
４の出力を乗算する乗算器、１０６は乗算器１０５の出
力である変調信号の極性を判定する極性判定器、１０７
は極性判定器１０６の出力を１チップ時間遅延する遅延
器、１０８は乗算器１０５の出力を送信周波数信号に変
換するための高周波段、そして、１０９は送信アンテナ
である。

【００１６】一方、図２に示す２０１は受信アンテナ、
２０２は高周波信号処理部、２０３は送信側の拡散符号
とクロックに対する同期を捕捉し維持する同期回路、２
０４は同期回路２０３より入力される符号同期信号及び
クロック信号により、送信側の拡散符号群と同一のｎ＋
１個の拡散符号を発生する拡散符号発生器、２０５は高
周波信号処理部２０２の出力である受信中間周波信号を
ベースバンド信号に変換するベースバンド変換器、２０
６はベースバンド変換器２０５の出力と拡散符号発生器
２０４の出力であるｎ個の拡散符号を用いてベースバン
ドで復調を行うベースバンド復調回路、そして、２０７
はベースバンド復調回路２０６の出力であるｎ個の並列
復調データを並直列変換する出力データ変換器である。

【００１７】かかる構成において、送信側では、まず入
力されたデータが入力データ変換器１０１によって符号
分割多重数に等しいｎ個の並列データに変換される。一
方、拡散符号発生器１０３はｎ＋１個の符号周期が同一
で、それぞれ異なる拡散符号ＰＮ１〜ＰＮｎと同期専用
符号系列ＰＮ０を発生している。ＰＮ０は同期専用であ
り、並列データによって変調されず直接加算器１０４に
入力される。

【００１８】本実施形態では、同期専用に拡散符号を用
いているが、同期専用の拡散符号を単一若しくは複数の
データ用拡散符号と共有することも可能である。

【００１９】ＰＮ１〜ＰＮｎまでのｎ個の拡散符号は乗
算器群１０２−１〜ｎにてｎ個の並列データにより変調
され加算器１０４に入力される。加算器１０４は入力さ
れたｎ＋１個の信号を線形に加算し高周波段１０５に加
算されたベースバンド信号を出力する。このベースバン
ド信号は、続いて乗算器１０５にて１チップ前の変調信
号の極性データと乗算され変調信号を出力する。出力信
号は極性反定期１０６にてその極性を判定され極性が正
の場合は「１」を、負の場合は「−１」を出力する。こ
の極性信号は、続いて遅延器１０７にて拡散符号の１チ
ップに相当する時間だけ遅延され乗算器１０５に入力さ
れる。また、乗算器１０５の出力である変調信号は高周
波段１０８にも出力され、高周波段にて適当な中心周波
数を持つ高周波信号に変換され、送信アンテナ１０９よ
り送信される。

【００２０】また、受信側では、受信アンテナ２０１で
受信された信号は高周波信号処理部２０２にて適当にフ
ィルタリング及び増幅され、チップ速度の整数倍の中心
周波数を持つ中間周波数帯信号に変換され出力される。
この信号は同期回路２０３に入力され、同期回路２０３
では符号発生器２０４より入力される参照用拡散符号を
用いて送信信号に対する拡散符号同期及びクロック同期
が確立され、符号同期信号及びクロック信号が拡散符号
発生器２０４に出力される。尚、この同期回路の構成と
して、例えばR.C.Dixon 著「スペクトラム拡散通信方
式」（ジャテック出版）の１９５〜１９８ページに詳し
く記述されているスライディング相関器及び同２２５〜
２２７ページに詳しく記述されている遅延ロック追跡回
路を用いることができる。また、同期回路２０３は単一
若しくは複数の拡散符号に対応したＳＡＷ（弾性表面
波）マッチドフィルタ乃至ディジタルマッチドフィルタ
を用いることも可能であり、この場合符号発生器２０４
からの参照用拡散符号は不要となる。同期確立後、拡散
符号発生器２０４は送信側の拡散符号群に対しクロック
及び拡散符号位相が一致した拡散符号群を発生する。

【００２１】一方、ベースバンド変換器２０５は高周波
信号処理部２０２の出力である中間周波数帯に変換され
た受信信号を受信ベースバンド信号に変換する。ベース
バンド変換器２０５の構成としては、例えば図５に示す
ような一種の遅延検波回路が用いられる。

【００２２】図５において、受信信号は乗算器５０１に
入力されると共に極性判定器５０２に入力される。極性
判定器５０２は、例えば電圧コンパレータにより入力さ
れた信号が正の場合は「１」を、負の場合には「−１」
を出力するように構成されている。従って、極性判定器
５０２は入力信号の搬送波の位相成分のみを出力するこ
ととなる。極性判定器５０２の出力は続いて遅延器５０
３に入力される。遅延器５０３では、入力信号を拡散符
号の１チップに相当する時間だけ遅延させ乗算器５０１
に出力する。乗算器５０１では、受信信号と遅延器出力
が乗算される。遅延器出力は１チップ前の受信信号の搬
送波の位相情報のみを示す信号であり、この信号と受信
信号を乗算し、１チップ前の信号の搬送波位相に対する
受信信号の搬送波位相が同相であるか否かにより出力信
号の極性が決定される。

【００２３】送信側で差動変調を行うことは、１チップ
前の送信ベースバンド信号の極性と現在の送信ベースバ
ンド信号の極性が一致しているか否かで１チップ前の送
信信号の搬送波に対して現在の送信信号の搬送波が同相
であるか逆相であるかを決定することを意味するので、
受信側で上述の動作を行うことにより差動変調を行う前
のベースバンド信号を再生することができる。乗算器５
０１の出力は、続いてロー・パス・フィルタ５０４に入
力され不要な高調波成分が除去され再生ベースバンド信
号として出力される。

【００２４】再生されたベースバンド信号は、ベースバ
ンド復調回路２０６に入力される。このベースバンド信
号はベースバンド復調回路２０６にてｎ個のブランチに
分配され拡散符号発生器２０４の出力である拡散符号群
ＰＮ１〜ＰＮｎにより各符号分割チャネル毎に逆拡散さ
れ、続いてデータ復調がなされる。ベースバンド復調回
路は、例えば図６に示すように構成されている。

【００２５】図６において、入力されたベースバンド信
号は、再生クロックを標本周期とするＡＤ変換器６０１
にて単一ビット若しくは複数ビットの分解能を持つディ
ジタル信号に変換される。ディジタル信号はｎ個のブラ
ンチに分配され、各ブランチでディジタル信号の最上位
ビットが拡散符号発生器の出力である拡散符号群ＰＮ１
〜ＰＮｎのそれぞれと排他的論理和回路群６０２−１〜
ｎで排他的論理和演算され他のビットと共に加算器群６
０３−１〜ｎに入力される。加算器群６０３−１〜ｎで
は、再生クロックパルス毎にその入力信号とレジスタ群
６０４−１〜ｎの出力とが加算されレジスタ群６０４−
１〜ｎに出力される。レジスタ群６０４−１〜ｎは、各
拡散符号の先頭ビットが入力される時点でリセットされ
ており、以後拡散符号の１周期に渡って受信信号と拡散
符号の積が加算された結果が格納されていく。

【００２６】従って、拡散符号の１周期の最終ビットが
入力された時点でレジスタ群６０４−１〜ｎには、各拡
散符号１周期と受信信号との相関ちが格納されているこ
ととなる。この相関値を続く判定回路群６０５−１〜ｎ
にてデータ判定を行うことによりｎ個の並列の復調デー
タが得られる。復調されたｎ個の並列復調データは、出
力データ変換器２０７にて直列データに変換され出力さ
れる。

【００２７】このように、本実施形態によれば、送信側
で送信信号の位相情報についてのみ１チップ毎に差動変
調を行い、受信側で１チップ前の位相情報から遅延検波
を行うことで受信中間周波信号をベースバンド信号に変
換することが可能となる。

【００２８】［他の実施形態］次に、図面を参照しなが
ら本発明に係る他の実施形態を詳細に説明する。

【００２９】前述した実施形態では、送信側で差動変調
を行う場合を例に説明したが、他の実施形態では送信側
で差動変調を行わない場合を説明する。尚、送信側の構
成は図７に示すように、図１に示した実施形態の送信機
構成から差動変調部を除いたものであり、受信側の構成
はベースバンド変換器２０５の構成が前述の実施形態と
異なるものであるため、以下にベースバンド変換器の構
成、動作について説明する。

【００３０】他の実施形態におけるベースバンド変換器
２０５の構成は、例えば図８に示すような回路が用いら
れる。図８において、受信信号は乗算器８０１に入力さ
れると共に極性判定器８０２に入力される。極性判定器
８０２は、例えば電圧コンパレータにより入力された信
号が正の場合は「１」を、負の場合には「−１」を出力
するように構成されている。従って、極性判定器８０２
は入力信号の搬送波の位相成分のみを出力することとな
る。極性判定器８０２の出力は続いて遅延器８０３に入
力される。遅延器８０３では、入力信号を拡散符号の１
チップに相当する時間だけ遅延させ乗算器８０１に出力
する。乗算器８０１では、受信信号と遅延器出力が乗算
される。遅延器出力は１チップ前の受信信号の搬送波の
位相情報のみを示す信号であり、この信号と受信信号を
乗算し、１チップ前の信号の搬送波位相に対する受信信
号の搬送波位相は同相であるか否かにより出力信号の極
性が決定される。乗算器８０１出力は、続いてロー・パ
ス・フィルタ８０４に入力され不要な高調波が除去され
ベースバンド信号が生成される。

【００３１】しかしながら、他の実施形態では送信側で
差動変調を行っていないため、乗算器８０１出力に含ま
れるベースバンド信号は送信ベースバンド信号と一致し
ていない。即ち、乗算器８０１出力に含まれるベースバ
ンド信号の振幅情報は各チップで送信ベースバンド信号
と同一であるが、その極性は１チップ前の信号の搬送波
位相によって相対的に決定されているため送信ベースバ
ンド信号とは異なった値となっている。従って、ベース
バンド信号の極性を再生するためには初期状態の搬送波
位相が既知であることが条件となる。即ち、初期状態に
おいてロー・パス・フィルタ８０４の出力が乗算器８０
５に入力された時点で既知の搬送波位相に対応する極性
データが遅延器８０７に格納されているならば乗算器８
０５の出力には搬送並みの絶対位相に対応する極性が再
生されていることになる。以後、常に遅延器８０７には
既知の搬送波位相に対応する極性データが格納されるこ
とになり、送信側と同一のベースバンド信号が生成され
ることとなる。

【００３２】このように、送信側で送信信号の位相情報
につて差動変調を行わない場合でも、初期搬送位相が既
知であれば受信側で１チップ前の位相情報から遅延検波
を行いベースバンド信号を生成し、そのベースバンド信
号の１チップ前の極性データを用いることで受信中間周
波信号をベースバンド信号に変換することが可能とな
り、符号分割多重化数が大きい場合においても小規模な
回路構成で相関器を実現できるという効果がある。

【００３３】尚、本発明は、複数の機器（例えばホスト
コンピュータ，インタフェイス機器，リーダ，プリンタ
など）から構成されるシステムに適用しても、一つの機
器からなる装置（例えば、複写機，ファクシミリ装置な
ど）に適用してもよい。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
符号分割多重化数が増大しても小規模な構成で相関器を
実現することが可能となる。

【００３５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態における送信機の構成を示すブロッ
ク図である。

【図２】本実施形態における受信機の構成を示すブロッ
ク図である。

【図３】従来例における送信機の構成を示すブロック図
である。

【図４】従来例における受信機の構成を示すブロック図
である。

【図５】図２に示すベースバンド変換器の構成を示すブ
ロック図である。

【図６】図２に示すベースバンド復調回路の構成を示す
ブロック図である。

【図７】他の実施形態における送信機の構成を示すブロ
ック図である。

【図８】他の実施形態におけるベースバンド変換器の構
成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１０１ 入力データ変換器 １０２−１〜ｎ 乗算器群 １０３ 拡散符号発生器 １０４ 加算器 １０５ 乗算器 １０６ 極性判定器 １０７ 遅延器 １０８ 高周波段 １０９ 送信アンテナ ２０１ 受信アンテナ ２０２ 高周波信号処理部 ２０３ 同期回路 ２０４ 拡散符号発生器 ２０５ ベースバンド変換器 ２０６ ベースバンド復調回路 ２０７ 出力データ変換器 ３０１ 直並列変換器 ３０２−１〜ｎ 乗算器群 ３０３ 拡散符号発生器 ３０４ 加算器 ３０５ 高周波段 ３０６ 送信アンテナ ４０１ 受信アンテナ ４０２ 高周波信号処理部 ４０３−１〜ｎ 相関器群 ４０４−１〜ｎ 拡散符号発生器群 ４０５−１〜ｎ 同期回路群 ４０６−１〜ｎ 復調器群 ４０７ 並直列変換器 ５０１ 乗算器 ５０２ 極性判定器 ５０３ 遅延器 ５０４ ロー・パス・フィルタ ６０１ ＡＤ変換器 ６０２−１〜ｎ 排他的論理和回路群 ６０３−１〜ｎ 加算器群 ６０４−１〜ｎ レジスタ群 ６０５−１〜ｎ 判定回路群 ７０１ 直並列変換器 ７０２−１〜ｎ 乗算器群 ７０３ 拡散符号発生器 ７０４ 加算器 ７０５ 高周波段 ７０６ 送信アンテナ ８０１ 乗算器 ８０２ 極性判定器 ８０３ 遅延器 ８０４ ロー・パス・フィルタ ８０５ 乗算器 ８０６ 極性判定器 ８０７ 遅延器

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スペクトラム拡散通信システムにおい
   て、 送信信号の位相情報についてのみ１チップ毎に差動変調
   を行う搬送波変調手段と、 １チップ前の位相情報に基づき受信信号をベースバンド
   信号に変換するベースバンド変換手段とを有することを
   特徴とするスペクトラム拡散通信システム。
2. 【請求項２】 前記ベースバンド変換手段は、差動変調
   された１チップ前の位相情報から遅延検波を行うことに
   より受信中間周波信号をベースバンド信号に変換するこ
   とを特徴とする請求項１記載のスペクトラム拡散通信シ
   ステム。
3. 【請求項３】 スペクトラム拡散通信装置において、 １チップ前の位相情報に基づき受信信号をベースバンド
   信号に変換するベースバンド変換手段と、 前記ベースバンド変換手段により変換されたベースバン
   ド信号の極性を所定の搬送波位相に基づき再生する再生
   手段とを有することを特徴とするスペクトラム拡散通信
   装置。
4. 【請求項４】 前記再生手段は、まず初期状態の搬送波
   位相に対応する極性データを用い、その後、既知の搬送
   波位相に対応する極性データを用いることを特徴とする
   請求項３記載のスペクトラム拡散通信装置。
5. 【請求項５】 スペクトラム拡散通信方法において、 送信信号の位相情報についてのみ１チップ毎に差動変調
   を行って送出し、 １チップ前の位相情報に基づき受信した信号をベースバ
   ンド信号に変換する、各工程を有することを特徴とする
   スペクトラム拡散通信方法。