JPH09289473A - スペクトラム拡散通信の時分割多重装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】受信開始時に受信機側での拡散符号の同期捕捉
を素早く行え、十分実用に耐え得る、スペクトルラム拡
散通信の時分割多重装置を実現する。 【解決手段】受信時に同期捕捉している、していないを
同期検出器３７で検出し、同期補足していないときに
は、クロック発生器３４のクロック周波数を、逆拡散の
ための拡散符号の送出速度を基準電源３９で決定し、基
準電源４０で決定する送信時の拡散符号の送出速度より
遅くなるように設定するだけで、受信開始時に受信機側
での拡散符号の同期捕捉を素早く行うことが可能とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、スペクトラム拡
散通信で時分割多重通信を行う場合における、受信開始
時のスペクトラム逆拡散の同期捕捉速度の高速化を図っ
た、スペクトラム拡散通信の時分割多重装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のスペクトラム拡散通信装置の受信
機を図７に示し説明する。図７は、特開平６−２５２８
８６号に記載されていたものである。なお、この従来例
はスペクトラム拡散通信装置のなかで、受信機内で発生
させた拡散符号を用いて受信した信号の逆拡散を行うと
きに、拡散符号の同期を取るのに必要な遅延ロックルー
プのみを示している。

【０００３】この中で、乗算器１０１，１０２と発振器
１１４は、相関器１０３，１０４で受信信号の周波数変
換を同時に行わせるためのもので、遅延ロックループの
動作には直接関係はないものである。

【０００４】入力された受信信号は、相関器１０３，１
０４、バンドパスフィルタ１０５，１０６、整流回路１
０７，１０８、加算器１０９、平均化回路１１０からな
る位相遅れ進み相関検出器で、受信信号に対する、拡散
符号発生器１１３から発生する拡散符号の位相ずれを検
出する。検出された拡散符号の位相ずれは、ループフィ
ルタ１１１を経て、拡散符号発生器１１３を駆動するク
ロックＣＫを発生させる可変クロック発生器１１２のク
ロック周波数を制御して、受信信号と拡散符号発生器１
１３から発生する拡散符号の同期を取っている。

【０００５】ここに示されているスペクトラム拡散通信
装置の受信機は、拡散符号の受信同期を取るのに遅延ロ
ックループを用いるため、拡散符号の受信同期を取るの
に、マッチドフィルタや、ＳＡＷコンボルバを使う他の
方式と比べ、回路規模が小さく特殊な部品も使う必要が
ないことから、安価に受信機を構成できるという利点が
ある。

【０００６】しかし、このような遅延ロックループには
次のような欠点がある。すなわち、受信機の受信開始時
には、まず拡散符号の同期捕捉をする必要があるが、同
期捕捉の最初の段階では、受信信号の拡散符号の位相と
拡散符号発生器１１３から発生される拡散符号の位相関
係は全くわからない。これら２つの位相を合わせて同期
捕捉するためには、拡散符号発生器１１３から発生させ
る拡散符号の位相を受信信号に対してずらしていく必要
がある。その場合、使用している拡散符号の周期に対し
て、平均的には半周期分、最悪はほとんど１周期分ずら
さないと、同期捕捉できないことになる。

【０００７】ここで、従来のスペクトラム拡散通信装置
の受信機で使われる遅延ロックループについて、具体的
に数字を上げて、受信開始時の拡散符号の同期捕捉に必
要な時間を見積もってみる。

【０００８】今、送信時の拡散符号のチップレートを１
３Ｍチップ／ｓ、受信時の逆拡散用拡散符号のフリーラ
ンチップレートと送信時拡散符号チップレートとの差を
６５ｋチップ／ｓ、拡散符号の周期を６５ｋチップと
し、通信相手も全く同じ送受信機を使うとする。する
と、受信時開始時で拡散符号の同期がとれていないとき
には、受信時の逆拡散用拡散符号のフリーランチップレ
ートと送信時拡散符号チップレートとの差の６５ｋチッ
プ／ｓで、拡散符号の位相を変化させて同期ポイントを
探すことになる。そして同期がとれた時点で遅延ロック
ループが働いて、以後は同期を保持する。

【０００９】従って、受信機において拡散符号の同期に
要する時間は、受信開始時に、受信した送信機からの信
号を拡散している拡散符号の位相と受信機で発生させる
逆拡散用拡散符号の位相ずれ分、つまり個々の受信開始
時ではいろいろな状態が考えられるが、平均的に拡散符
号の半周期分、最大１周期分の位相ずれを、受信時の逆
拡散用拡散符号のフリーランチップレートと送信時拡散
符号チップレートとの差の６５ｋチップ／ｓの速さでず
らしていくことになる。拡散符号の１周期は、６５ｋチ
ップなので、拡散符号の同期に要する時間は、平均０．
５秒、最大１秒かかることになる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来のス
ペクトラム拡散通信装置では、受信開始時の拡散符号の
同期捕捉に時間がかかるため、時間分割による双方向通
信や多重通信を行う場合のように送信と受信を頻繁に繰
り返す場合、受信開始時の受信機側での拡散符号の同期
捕捉に時間がかかりすぎて実用的でない、という欠点が
あった。

【００１１】この発明は、スペクトラム拡散通信で時間
分割による双方向通信や多重通信を行う場合のように送
信と受信を頻繁に繰り返す場合でも、受信開始時に受信
機側での拡散符号の同期捕捉をすばやく行え、十分実用
に耐え得る、スペクトルラム拡散通信の時分割多重装置
を実現することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、この発明のスペクトルラム拡散通信の時分割多
重装置では、送信時拡散変調するための送信用拡散符号
および受信時逆拡散するための受信用拡散符号が、時間
的に常に決まった位相関係を保持したものとなるように
した、送信用および受信用拡散符号発生手段と、前記送
信用拡散符号で送信するデータを拡散変調する拡散変調
手段と、前記受信用拡散符号で受信データを逆拡散する
逆拡散手段と、受信時に受信信号を拡散している拡散符
号に、前記受信用拡散符号発生手段から出力される受信
用拡散符号の同期を取るための遅延ロックループとを備
え、受信時に同期捕捉していないときには、逆拡散のた
めの前記受信用拡散符号の送出速度を、送信時の前記送
信用拡散符号の送出速度より遅くなるように設定するこ
とを特徴とする。

【００１３】上記の手段によると、受信時で同期捕捉し
ていないときには、逆拡散のための拡散符号の送出速度
を、送信時の拡散符号の送出速度より遅くなるように設
定するだけで、受信開始時に受信機側での拡散符号の同
期捕捉を素早く行うことが可能となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、こ
の発明の第１の実施の形態について説明するためのシス
テム構成図である。図１において、１０はアンテナ、１
１は送受切換スイッチ、１２，１３は乗算器、１４は発
振器、２１は拡散変調器、２２はデータ変調器、３１は
逆拡散器、３２はデータ復調器、３３は拡散符号発生
器、３４は送信用あるいは受信用の拡散符号を発生させ
るためのクロック発生器、３５は拡散符号の位相進み遅
れ検出器、３６はスイッチ、３７は同期検出器、３８は
スイッチ、３９，４０は基準電源、４１は送受信時にス
イッチ１０，１１を切り換え制御する送受切換制御部で
あり、図中のスイッチ１１，３６の切り換えは、受信の
状態である。

【００１５】そして、乗算器１２、発振器１４、拡散変
調器２１、データ変調器２２、拡散符号発生器３３、ク
ロック発生器３４とにより送信機を構成している。送信
時において、送受切換制御部４１はスイッチ１１，３６
を、図中の切り換えと反対側に切り換え制御する。デー
タ変調器２２に入力された送信データは、ここで変調を
行い、拡散変調器２１に入力する。これを、基準電源３
９あるいは４０に基づいてクロック周波数が決定するク
ロック発生器３４のクロックに基づいて、拡散符号発生
器３３より拡散符号を発生させる。これを送信用の拡散
符号として、拡散変調器２１で拡散変調した上で乗算器
１２に入力する。ここで、発振器１４で発生される信号
を基に、所定の無線通信用周波数に変換してアンテナ１
０から送信する。

【００１６】また、乗算器１３、発振器１４および逆拡
散器３１、拡散符号発生器３３、拡散符号の位相進み遅
れ検出器３５、クロック発生器３４で構成される遅延ロ
ックループ、データ復調器３２で受信機を構成してい
る。受信時において、送受切換制御部４１はスイッチ１
１，３６を、図中の切り換え状態に制御する。アンテナ
１０から入ってくる受信信号は、乗算器１３と発振器１
４からなる周波数変換器で処理しやすい低周波の信号に
変換した上で、逆拡散器３１でスペクトラム逆拡散し、
データ復調器３２で受信データを再現する。

【００１７】また、逆拡散器３１、拡散符号発生器３
３、拡散符号の位相進み遅れ検出器３５、クロック発生
器３４で構成される遅延ロックループで、受信時に受信
信号を拡散している拡散符号と拡散符号発生器３３で発
生させる逆拡散用の拡散符号との同期を取り、逆拡散器
３１でのスペクトラム逆拡散が正しく行われるようにし
ている。拡散符号発生器３３で発生させる逆拡散用の拡
散符号は、基準電源３９あるいは４０に基づいてクロッ
ク周波数が決定するクロック発生器３４のクロックによ
り発生させる。

【００１８】ここで、同期検出器３７は、受信信号の拡
散符号と拡散符号発生器３３で発生させる逆拡散用の拡
散符号との同期捕捉が取れているかどうかを検出するた
めのもので、同期捕捉の捕捉状態によりスイッチ３８
を、基準電源３９，４０のいずれかに切り換える。ここ
では、送信時の拡散符号の送出速度に対して、同期捕捉
ができていないときの受信時の拡散符号送出速度の方が
遅くなるように基準電源３９，４０の電圧値を設定して
ある。すなわち、送信時のクロック発生器３４のクロッ
ク速度、及び受信時で拡散符号の同期捕捉ができた後の
クロック発生器３４のフリーランのクロック速度は、基
準電源３９の電圧により設定する。また、受信時に拡散
符号の同期捕捉ができていないときのクロック発生器３
４のフリーランのクロック速度は、基準電源４０の電圧
により設定する。

【００１９】図２は、この図１で構成されるスペクトラ
ム拡散通信の時分割多重装置を２台用いて時分割相互通
信を行う、送受信の場合に使用するスペクトラム拡散お
よび逆拡散用の拡散符号の位相について説明するための
説明図である。なお、送受信機Ａと送受信機Ｂは、交互
に送信と受信を繰り返す時分割相互通信を行うものであ
る、とする。

【００２０】ここで、図２（ａ）で示すように、送受信
機Ａと送受信機Ｂは距離Ｌｏ離れており、その間を電波
が伝搬するのにｔｏ時間がかかるものとする。従って、
Ｌｏとｔｏの間には、光速をｃとすると、Ｌｏ＝ｔｏ・
ｃという関係がある。

【００２１】まず、送受信機Ａが送信し、送受信機Ｂが
受信している場合を考えてみる。この場合の送受信機Ａ
の送信データを拡散している拡散符号の位相とそれを受
信している送受信機Ｂが逆拡散するための拡散符号の位
相関係を、図２の（ｂ）に示す。ここで、拡散符号の１
周期の始まりというのは、はっきりしないものである
が、説明の都合上、１周期に１度しか出てこないその拡
散符号のある特定の符号パターンに着目し、その部分か
ら拡散符号の１周期が始まるものとし、この始まりのタ
イミングを縦線で示している。図２の（ｂ）で示すよう
に、送信している送受信機Ａでの拡散符号の位相を基準
とすると、受信している送受信機Ｂでは、拡散符号の位
相は、電波が送受信機Ａ，Ｂ間を伝搬するのにかかる時
間ｔｏだけ遅れていることになる。

【００２２】さて、この状態から、送受信機Ｂが送信
し、送受信機Ａがそれを受信する状態に切り換わる場合
について考えてみる。この場合、送受信機Ｂは今まで受
信していたときに受信信号の逆拡散に使っていた拡散符
号を、位相状態を保ったまま送信時の拡散に使用する。
従って、送受信機Ｂでは受信状態から送信状態に移ると
きに、データの拡散および逆拡散に使用する拡散符号の
位相は、時間的に同期している。

【００２３】しかし、送受信機Ｂの送信データを拡散し
ている拡散符号は、もともと送受信機Ａの拡散符号の位
相から、送受信機Ａ，Ｂ間の距離Ｌｏ間を伝搬するのに
要する時間ｔｏだけ遅れて同期していたものであるか
ら、送受信機Ａが受信開始時、送受信機Ｂから送られる
受信データは、それからさらに送受信機ＡＢ間の距離Ｌ
ｏ間を逆向きに伝搬するのに要する時間ｔｏだけ遅れ
る。つまり、送受信機Ａの拡散符号の位相に対して２ｔ
ｏ遅れて送受信機Ａに到達する。この場合の送受信機Ｂ
の送信データを拡散している拡散符号の位相とそれを受
信している送受信機Ａが逆拡散するために必要な拡散符
号の位相関係を第２図の（ｃ）に示す。

【００２４】一方、送受信機Ａは、今までデータを送信
するのに使っていた拡散符号の位相を保ったまま、同じ
拡散符号で受信データの逆拡散を始めようとする。従っ
て、送受信機Ａの受信開始時には、送受信で使う拡散符
号の位相を２ｔｏ遅らせれば、受信データを拡散してい
る拡散符号と逆拡散で使う拡散符号の位相が合致して、
正しく受信できるようになる。

【００２５】そこで、受信時で同期捕捉していないとき
には、逆拡散のための拡散符号の送出速度を、送信時の
拡散符号の送出速度より遅くなるように設定することに
より、受信時と送信時の拡散符号の送出速度の差で２ｔ
ｏ分の拡散符号の位相をずらすのに要する時間だけで、
同期捕捉が可能となる。

【００２６】ここで、実施の形態によるスペクトラム拡
散通信の多重装置について、具体的に数字を上げて、受
信開始時の拡散符号の同期捕捉に必要な時間を見積もっ
てみる。

【００２７】今、従来の技術の説明で具体的に数字を挙
げた例と同様に、送信時の拡散符号のチップレートを１
３Ｍチップ／ｓ、受信時の逆拡散用拡散符号のフリーラ
ンチップレートを、送信時の拡散符号チップレートより
６５ｋチップ／ｓだけ遅く設定してあるものとする。ま
た、拡散符号の周期は６５ｋチップとし、通信相手も全
く同じ送受信機を使うとする。送受信機Ａ，Ｂ間の距離
Ｌｏは、１５０ｍとする。従って、信号が送受信機Ａ，
Ｂ間を伝搬するのに要する時間ｔｏは、光速ｃを３００
０００ｋｍ／ｓとすると、０．５μｓとなる。

【００２８】これまでの説明から、図１に示すスペクト
ラム拡散通信の時分割多重装置を用いると、送受信機Ａ
の受信開始時には、送受信で使う拡散符号の位相を２ｔ
ｏ、つまり１μｓ遅らせれば、受信データを拡散してい
る拡散符号と逆拡散で使う拡散符号の位相が合致して、
正しく受信できるようになる。ここで、拡散符号のチッ
プレートは１３Ｍチップ／ｓなので、１μｓ遅らせると
いうことは、チップ数で１３チップ分だけ拡散符号の位
相を遅らせればよいことになる。

【００２９】受信時で同期捕捉していないときには、逆
拡散のための拡散符号の送出速度は、送信時の拡散符号
の送出速度より６５ｋチップ／ｓ遅くなるように設定し
てあるので、２００μｓの所要時間で拡散符号の位相が
１３チップ遅れ、受信データを拡散している拡散符号と
逆拡散で使う拡散符号の位相が合致して、正しく受信で
きるようになる。そして同期がとれた時点で遅延ロック
ループが働いて、以後は同期を保持する。従って、拡散
符号の同期捕捉に要する時間は、僅か２００μｓで済む
ことになる。

【００３０】この実施の形態によれば、時間分割による
双方向通信や多重通信を行う場合のように、送信と受信
を頻繁に繰り返す場合でも、受信開始時に受信機側での
拡散符号の同期捕捉を素早く行え、十分実用に耐える、
スペクトルラム拡散通信における時分割多重を実現でき
る。

【００３１】これまでの説明では、送受信機２台を使用
した場合の、時分割の相互通信について説明したが、送
受信機を３台以上使って時分割多重通信を行う場合につ
いて説明する。

【００３２】図３は、図１で示すスペクトラム拡散通信
の時分割多重装置を３台を使用して、時分割多重通信を
行うときの、送受信の際に使うスペクトラム拡散および
逆拡散用の拡散符号の位相について説明するための説明
図である。

【００３３】図３において、送受信機Ａ，Ｂおよび送受
信機Ｃの内の１台がＡ，Ｂ，Ｃの順で順次送信を行い、
そのとき他の２台はそれを受信する時分割多重通信を行
っている、とする。

【００３４】ここで、図３（ａ）で示すように、送受信
機Ａと送受信機Ｂは距離Ｌ１離れており、その間を電波
が伝搬するのにｔ１の時間がかかるものとする。従っ
て、Ｌ１とｔ１の間には、光速をｃとすると、Ｌ１＝ｔ
１・ｃという関係がある。同様に送受信機Ａと送受信機
Ｃは距離Ｌ２離れており、その間を電波が伝搬するのに
ｔ２の時間が、送受信機Ｂと送受信機Ｃは距離Ｌ３離れ
ており、その間を電波が伝搬するのにｔ３の時間がかか
るものとする。

【００３５】まず、送受信機Ａが送信し、送受信機Ｂ及
送受信機Ｃが受信している場合を考えてみる。この場合
の送受信機Ａの送信データを拡散している拡散符号の位
相と、それを受信している送受信機Ｂ及びＣが逆拡散す
るための拡散符号の位相関係を図３（ｂ）に示す。ここ
で、拡散符号の１周期の始まりというのは、はっきりし
ないものであるが、説明の都合上、１周期に１度しか出
てこないその拡散符号のある特定の符号パターンに着目
し、その部分から拡散符号の１周期が始まるものとし、
この始まりのタイミングを縦線で示している。図３の
（ｂ）で示すように、送信している送受信機Ａでの拡散
符号の位相を基準とすると、受信している送受信機Ｂで
の拡散符号の位相は、電波がＡ，Ｂ間を伝搬するのにか
かる時間ｔ１だけ遅れ、同様に送受信機Ｃでの拡散符号
の位相は、電波が送受信機Ａ，Ｃ間を伝搬するのにかか
る時間ｔ２だけ遅れていることになる。

【００３６】さて、この状態から、送信するのが送受信
機Ａから送受信機Ｂに移った場合を考えてみる。この場
合、送受信機Ｂは、図２を用いて説明した送受信機２台
の場合と同様、今まで受信していたときに受信信号の逆
拡散に使っていた拡散符号を、位相状態を保ったまま送
信時の拡散に使用する。従って、送受信機Ｂでは、受信
状態から送信状態に移るときに、データの拡散および逆
拡散に使用する拡散符号の位相は時間的に同期してい
る。

【００３７】この場合、送受信機Ａについては、送信か
ら受信へ動作を移すのは、図２を用いて説明した送受信
機２台の場合と同様であるから、説明は省略する。送受
信機Ｃについては、今まで送受信機Ａが送信する信号を
受信していた状態から、送受信機Ｂが送信する信号の受
信に変わることになる。

【００３８】このとき送受信機Ｂの送信データを拡散す
る拡散符号は、もともと送受信機Ａの拡散符号の位相か
ら、送受信機Ａ，Ｂ間の距離Ｌ１を伝搬するのに要する
時間ｔ１だけ遅れて同期していたもので、送受信機Ｃに
送受信機Ｂから送られる受信データは、それからさらに
送受信機Ｂ，Ｃ間の距離Ｌ３を伝搬するのに要する時間
ｔ３だけ遅れる。つまり、送受信機Ａの送信していたと
きの拡散符号の位相に対して、ｔ１＋ｔ３の時間遅れた
ものが送受信機Ｃに到達すことになる。この場合の送受
信機Ｂの送信データを拡散している拡散符号の位相と、
それを受信している送受信機Ｃが逆拡散するために必要
なの拡散符号の位相関係を図３の（ｃ）に示す。

【００３９】一方、送受信機Ｃは、今まで送受信機Ａか
らの信号を受信していたときに使っていた拡散符号の位
相を保ったまま、同じ拡散符号で送受信機Ｂからの受信
データの逆拡散を始めようとする。この拡散符号の位相
は、図３（ｂ）に示すように、送受信機Ａの送信してい
たときの送受信機Ａでの拡散符号の位相に対して、送受
信機Ａ，Ｃ間の距離Ｌ２を伝搬するのに要する時間ｔ２
だけ遅れている。

【００４０】従って、送受信機Ｃが、送受信機Ｂの信号
の受信を始めるときには、送受信で使う拡散符号の位相
を、送受信機Ａが送信していたときの送受信機Ａの拡散
符号の位相を基準にして、ｔ２遅れた状態からｔ１＋ｔ
３遅れた状態の時間に設定すれば、受信データを拡散し
ている拡散符号と逆拡散で使う拡散符号の位相が合致し
て、正しく受信できるようになる。

【００４１】ここで、図３（ａ）を見ればわかるよう
に、Ａ，Ｂ，Ｃ間それぞれの距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の間
には、幾何学的に、Ｌ２≦Ｌ１＋Ｌ３という関係がある
ことを考えると、その間を伝搬するのに必要な時間ｔ
１，ｔ２，ｔ３の間にもｔ２≦ｔ１＋ｔ３の関係がある
のは自明である。従って、送受信機Ｃが、送受信機Ｂの
信号の受信を始めるときに送受信で使う拡散符号の位相
を、送受信機Ａが送信していたときの送受信機Ａでの拡
散符号の位相を基準にして、ｔ２遅れた状態からｔ１＋
ｔ３遅れた状態にするということは、送受信で使用する
拡散符号の位相を必ずゼロ以上の値となるｔ１＋ｔ３−
ｔ２だけ遅れた状態にする、ということである。

【００４２】そのため送受信機Ｃについても、受信時に
同期捕捉されていないときには、逆拡散のための拡散符
号の送出速度を、送信時の拡散符号の送出速度より遅く
なるように設定することにより、受信時と送信時の拡散
符号の送出速度の差で２ｔｏ分の拡散符号の位相をずら
すのに要する時間だけで、同期捕捉が可能となってい
る。

【００４３】以上の説明は、送受信機Ａが送信し、送受
信機ＢとＣが受信している状態から、送受信機Ｂが送信
し、送受信機ＡとＣが受信している状態に切り換わると
きについてのものである。しかし、送受信機Ｂが送信
し、送受信機ＡとＣが受信している状態から、送受信機
Ｃが送信し、送受信機ＡとＢが受信している状態に切り
換わるときや送受信機Ｃが送信し、送受信機ＡとＢが受
信している状態から、送受信機Ａが送信し、送受信機Ｂ
とＣが受信している状態に切り換わるときも全く同等で
ある。また、送受信機の台数が４台以上になった場合で
も、同時に送信するのは、１台のみであるから、以上の
説明の中の送受信機Ｃに相当するものが増えるだけで全
く問題ない。

【００４４】この実施の形態のように、３台以上の送受
信機を使って時間分割による多重通信を行い、送信と受
信を頻繁に繰り返す場合でも、受信開始時に受信機側で
の拡散符号の同期捕捉を素早く行え、十分実用に耐え
る、スペクトラム拡散通信の時分割多重を実現できる。

【００４５】ところで、図１の実施の形態では、受信時
で同期捕捉していないときには、逆拡散のための拡散符
号の送出速度を、送信時の拡散符号の送出速度より遅く
なるように設定するだけで、受信開始時に受信機側での
拡散符号の同期捕捉をすばやく行うことが可能となる。

【００４６】しかし、この場合の受信開始時の同期捕捉
時間は、送信から受信に切り換わったとき、または受信
する相手が変わったときに発生する受信対象信号の拡散
符号の位相が、送受信機間の距離に応じて遅れるのを、
逆拡散のための拡散符号の送出速度を送信時の拡散符号
の送出速度より遅く設定し、その差分で送受信機間の距
離に応じた位相遅れに追いつくのに要する時間となる。
従って、逆拡散のための拡散符号の送出速度をより遅く
設定した方が、受信開始時の同期捕捉時間がより短くな
るのは自明である。

【００４７】あまり遅く設定すると同期捕捉後、その状
態を保持する同期追尾のための遅延ロックループが正常
に働かなくなったり、拡散符号送出速度を決めるクロッ
ク発生器に必要なクロック速度の可変幅が大きくなる
が、そのようなクロック発生器の実現が困難になるた
め、遅く設定するのも限度がある。

【００４８】そこで、図４を用い、受信開始時で同期捕
捉していないときに、逆拡散のための拡散符号の送出
を、送信から受信に切り換わったとき、あるいは受信す
る相手が変わったときに発生する受信対象信号の拡散符
号の位相が送受信機間の距離よる遅れに応じて、一定時
間停止させることにより、さらに大幅な同期捕捉時間の
短縮を図った、この発明の第２の実施の形態について説
明する。

【００４９】すなわち、クロック発生器３４と拡散符号
発生器３３の間にスイッチ４３を設け、受信開始時にク
ロック停止制御部４２を同期検出器３７と送受切換制御
部４１の出力に基づいて、スイッチ４３をオン・オフ制
御するようにした部分の構成が図１の実施の形態と異な
るだけある。ここでは、図１と同一の構成部分には同一
の符号を付して説明する。

【００５０】まず、送信については、変調器２２に入力
されたデータをここで変調した上で、拡散変調器２１に
入力し、これをクロック発生器３４のクロックを基に拡
散符号発生器３３が発生した拡散符号を使い、拡散変調
器２１で拡散変調して乗算器１２に入力し、発振器１４
で発生させる信号を基に所定の無線通信用周波数に変換
し、送受切換制御部４１によりａ側に切り換えられたス
イッチ１１を介してアンテナ１０から送信する。

【００５１】受信時、送受切換制御部４１はスイッチ１
１，３６を図中の切り換え状態に制御する。アンテナ１
０から入ってくる受信信号は、乗算器１３と発振器１４
で周波数変換し、逆拡散器３１でスペクトラム逆拡散し
てデータ復調器３２で受信データを再現する。また、遅
延ロックループで、受信時に受信信号を拡散している拡
散符号と拡散符号発生器３３で発生させる逆拡散用の拡
散符号との同期を取り、逆拡散器３１でのスペクトラム
逆拡散が正しく行われるようにする。拡散符号発生器３
３で発生させる逆拡散用の拡散符号は、基準電源３９あ
るいは４０に基づいてクロック周波数が決定するクロッ
ク発生器３４のクロックにより発生させる。

【００５２】ここで、同期検出器３７は、受信信号の拡
散符号と拡散符号発生器３３で発生させる逆拡散用の拡
散符号との同期捕捉が取れているかどうかを検出するた
めのもので、同期捕捉の捕捉状態によりスイッチ３８
を、基準電源３９，４０のいずれかに切り換える。送信
時の拡散符号の送出速度に対して、同期捕捉ができてい
ないときの受信時の拡散符号送出速度の方が遅くなるよ
うに、基準電源３９，４０の電圧値を設定してある。

【００５３】すなわち、送信時のクロック発生器３４の
クロック速度、及び受信時で拡散符号の同期捕捉ができ
た後のクロック発生器３４のフリーランのクロック速度
は、基準電源３９の電圧により設定する。また、受信時
に拡散符号の同期捕捉ができていないときのクロック発
生器３４のフリーランのクロック速度は、基準電源４０
の電圧により設定する。

【００５４】ところで、受信開始時にはクロック発生器
３４と拡散符号発生器３３の間に設けてあるスイッチ４
３を、クロック停止制御部４２によりオフ制御する。こ
の受信開始時にスイッチ４３をオフにする作用について
図４で構成される送受信機を２台用いた場合を例にして
説明する。

【００５５】図４に構成される送受信機を２台用いて、
時分割相互通信を行うときでも、送受信のときに使うス
ペクトラム拡散および逆拡散用の拡散符号の位相につい
ては、図１の実施の形態の送受信機を２台用いた場合と
同様に、図２を用いて説明することができる。つまり、
図２において、送受信機Ａと送受信機Ｂは交互に送信と
受信を繰り返す時分割相互通信をしているものとする。

【００５６】ここで、送受信機Ａが送信し、送受信機Ｂ
がそれを受信するという状態から、送受信機Ｂが送信
し、送受信機Ａがそれを受信するという状態に切り換わ
ったとき、送受信機Ａの受信開始時に送受信で使う拡散
符号の位相を、送受信機Ａと送受信機Ｂの間を電波が伝
搬するのにｔｏ時間がかかるものとして２ｔｏだけ遅ら
せれば、受信データを拡散している拡散符号と逆拡散で
使う拡散符号の位相が合致して、正しく受信できるよう
になるというのは、図１と同様である。

【００５７】そこで、まず図１の実施の形態の場合と同
様、受信時で同期捕捉していないときには、逆拡散のた
めの拡散符号の送出速度を送信時の拡散符号の送出速度
より遅くなるように設定することにより、受信時と送信
時の拡散符号の送出速度の差で２ｔｏ分の拡散符号の位
相をずらすのに要する時間だけで、同期捕捉が可能とな
るようにする。

【００５８】さらに、時分割多重通信の場合、送信と受
信は頻繁に繰り返されるのを利用して、最初の受信開始
時に同期検出手段３７から出力される、逆拡散の同期捕
捉ができたかどうかの信号を基に、同期捕捉にかかった
時間から拡散符号の位相差の２ｔｏを算出して記憶して
おき、次回の受信開始時にその分だけ拡散符号発生器３
３に供給するクロックをスイッチ４３を操作して停止さ
せることにより、拡散符号の位相差分の２ｔｏの時間で
同期捕捉できる。

【００５９】このように、時間分割による双方向通信や
多重通信を行う場合、送信と受信を頻繁に繰り返すとき
でも、受信開始時に受信機側での拡散符号の同期捕捉を
すばやく行え、十分実用に耐え得るスペクトラム拡散通
信の時分割多重を実現している。

【００６０】ただし、最初の受信開始時に同期捕捉にか
かった時間から拡散符号の位相差の２ｔｏを算出して記
憶しておき、次回の受信開始時にその分だけ拡散符号発
生器３３に供給するクロックをスイッチ４３を操作して
停止させるのは、送受信機Ａ，Ｂ間の距離が変化し、特
に近ずく場合は、問題が生じる場合がある。すなわち、
送受信機間の距離が近ずく場合、最初の受信開始時に拡
散符号の位相差が２ｔｏであっても次の受信開始時に
は、拡散符号の位相差は２ｔｏよりも短くなる。このた
め受信開始時に拡散符号発生器からの拡散符号の送出を
２ｔｏ止めると、受信した信号を拡散している拡散符号
の位相よりも、逆拡散用の拡散符号のほうが、位相が遅
れることになる。

【００６１】そして、その遅れが、遅延ロックループの
引き込み範囲を越えていれば、受信時で同期捕捉してい
ないときには、逆拡散のための拡散符号の送出速度を、
送信時の拡散符号の送出速度より遅くなるように設定し
ているため、逆拡散のための拡散符号の位相ははますま
す遅れていき、拡散符号１周期分遅れてようやく同期捕
捉することになる。こうなると、拡散符号の同期捕捉に
非常な時間がかかることになり実用的ではない。

【００６２】送受信機Ａ，Ｂ間の距離が変化する場合
は、送受信機間の距離が近ずく場合を考え、最初の受信
開始時に同期捕捉にかかった時間から割り出した拡散符
号の位相差が２ｔｏでも、次回の受信開始時時には、拡
散符号の位相差が２ｔｏよりも短くなる分を見込んで２
ｔｏよりも少なく、拡散符号発生器３３から送出する拡
散符号の停止時間を設定することによりこの問題を解決
できる。この場合、送受信機間の距離が変化しなかった
り、遠ざかったりすると、受信開始時、拡散符号発生器
からの拡散符号に送出が停止した状態から再開した時点
で、まだ受信した信号を拡散している拡散符号の位相
が、逆拡散用の拡散符号の位相よりまだ遅れていること
になる。

【００６３】しかし、受信時で同期捕捉していない場合
は、逆拡散のための拡散符号の送出速度を、送信時の拡
散符号の送出速度より遅くなるように設定しているた
め、受信時と送信時の拡散符号の送出速度の差により、
残った位相遅れの分だけ、拡散符号の位相をずらすのに
要する時間だけで、同期捕捉が可能であるため何ら問題
ない。

【００６４】ここで、この実施の形態によるスペクトラ
ム拡散通信の多重装置について、具体的に数字を上げ
て、受信開始時の拡散符号の同期捕捉に必要な時間を見
積もってみる。

【００６５】図１の実施の形態で具体的な数字を挙げて
説明した場合と同じように、送信時の拡散符号のチップ
レートを１３Ｍチップ／ｓ、受信時の逆拡散用拡散符号
のフリーランチップレートを送信時拡散符号チップレー
トより６５ｋチップ／ｓだけ遅く設定してあるものとす
る。拡散符号の周期は６５ｋチップとし、通信相手も全
く同じ送受信機を使うものとする。送受信機Ａ，Ｂ間の
距離Ｌｏは、１５０ｍとする。従って、信号が送受信機
間を伝搬するのに要する時間ｔｏは、光速ｃを３０００
００ｋｍ／ｓとすると、０．５μｓとなる。

【００６６】これまでの説明から、図１に示すスペクト
ラム拡散通信の多重装置を用いると、送受信機Ａの受信
開始時には、送受信で使う拡散符号の位相を２ｔｏ、つ
まり１μｓ遅らせれば、受信データを拡散している拡散
符号と逆拡散で使う拡散符号の位相が合致して、正しく
受信できるようになる。ここで、拡散符号のチップレー
トは１３Ｍチップ／ｓであることから、１μｓ遅らせる
ということは、チップ数で１３チップ分だけ拡散符号の
位相を遅らせればよいことになる。

【００６７】さて、受信時で同期捕捉していないときに
は、逆拡散のための拡散符号の送出速度は、送信時の拡
散符号の送出速度より６５ｋチップ／ｓ遅くなるように
設定してあるので、最初の受信時には、２００μｓの所
要時間で拡散符号の位相が１３チップ遅れ、受信データ
を拡散している拡散符号と逆拡散で使う拡散符号の位相
が合致して、正しく受信できるようになる。そして同期
がとれた時点で遅延ロックループが働いて、以後は同期
を保持する。従って、拡散符号の同期捕捉に要する時間
は、２００μｓとなる。

【００６８】このとき送受信機Ａでは、受信時で同期捕
捉していないとき、逆拡散のための拡散符号の送出速度
は、送信時の拡散符号の送出速度より６５ｋチップ／ｓ
遅くなるように設定してので、受信時の同期捕捉をする
とき、拡散符号の位相が１チップずれるのに１５．４μ
ｓかかることがわかっている。拡散符号の同期をとるの
に２００μｓ時間がかかれば、これから受信開始時に受
信データを拡散している拡散符号が逆拡散で使う拡散符
号の位相拡散符号の位相に対して１３チップ、時間にし
て１μｓ遅れていることが算出することができる。

【００６９】そこで、これを記憶しておき、次回の送受
信機Ａが受信するとき、送受信機Ａ，Ｂ間の距離が近ず
く場合の不具合を防ぐ余裕としてたとえば１チップと
り、１３チップの位相ずれに対し１２チップ分、時間に
して０．９２μｓ逆拡散で使う拡散符号の送出を停止す
る。これにより、受信開始時に受信データを拡散してい
る拡散符号が逆拡散で使う拡散符号の位相拡散符号の位
相は、１チップ遅れているだけとなる。

【００７０】送受信機Ａでは、受信時で同期捕捉してい
ないとき、逆拡散のための拡散符号の送出速度は、送信
時の拡散符号の送出速度より６５ｋチップ／ｓ遅くなる
ように設定してあるので、受信時の同期捕捉をすると
き、拡散符号の位相が残りの１チップずれるのに１５．
４μｓかかって、受信データを拡散している拡散符号と
逆拡散で使う拡散符号の位相が合致して、正しく受信で
きるようになる。

【００７１】従って、受信開始時に拡散符号の同期捕捉
に要する１回目の時間は、２００μｓ必要であるが、２
回目からの時間は、僅か１６．３μｓとなる。

【００７２】なお、送受信機Ａ，Ｂ間のの距離が近ずく
場合の不具合を防ぐ余裕として１チップとったが、これ
は、時間にして０．０７７μｓである。これは、図２
（ａ）で示す式に当てはめると、送受信機Ａ，Ｂ間の距
離が１１．５ｍ近づいたことに相当する。ここで、送受
信機Ａと送受信機Ｂの時分割多重による送受信の繰り返
し時間を１００ｍｓとすると、ある受信開始時から次の
受信開始時までの間でこの距離近づくためには、秒速１
１５ｍの速さで送受信機Ａ，Ｂが接近しなければならな
いが、これは航空機との通信を除いた通常の用途では非
現実的な速さである。従って、この具体的な数字を上げ
た例では、実用上送受信機Ａ，Ｂ間の距離が近ずくこと
による不具合が起こることはない。

【００７３】このように、この実施の形態によっても、
時間分割による双方向通信や多重通信を行う場合のよう
に送信と受信を頻繁に繰り返す場合でも、受信開始時に
受信機側での拡散符号の同期捕捉をすばやく行え、十分
実用に耐える、スペクトラム拡散通信の時分割多重装置
を実現できる。

【００７４】図５は、この発明のスペクトラム拡散通信
の時分割多重装置を、家庭内における信号伝送に応用し
た場合を模式図で示している。図５において、送受信機
Ａをテレビモニター５１に接続し、送受信機Ｂをビデオ
テープレコーダ５２に接続してある。ここでは、送受信
機Ａから送信されるデータは、ビデオテープレコーダ５
２の制御情報で、送受信機Ｂで受信しビデオテープレコ
ーダ５２を制御する。また、送受信機Ｂから送信される
データは、ビデオテープレコーダで５２再生する映像情
報で、送受信機Ａで受信し、テレビモニター５１に表示
するようになっている。

【００７５】ビデオテープレコーダ５２の制御情報と
は、具体的にはテープの再生、停止、早送り、巻き戻し
の制御やスローやスチル等の特殊再生を指示する情報の
ことである。従って、ビデオテープレコーダ５２で再生
する映像情報に比べ、情報量は著しく少なく、たとえば
情報量で１／１００以下である。そこで、送受信機Ａと
送受信機Ｂで時分割相互通信をするときの、送信時間の
比を図６で示すように、たとえば１対９９に設定するこ
とができる。このように設定することにより、無線区間
の伝送容量の無駄使いをできるだけ防ぐ設定が可能であ
る。

【００７６】この場合の時分割相互通信の繰り返し周期
を、図４の実施の形態の具体例で説明した場合と同じく
１００ｍｓとすると、送受信機Ａの送信が１ｍｓで送受
信機Ｂの送信が９９ｍｓとなる。時分割相互通信の繰り
返し周期が１００ｍｓであれば、テレビモニター５１か
らビデオテープレコーダ５２に送られる制御情報は、最
悪でも１００ｍｓ遅延するだけでビデオテープレコーダ
５２に到達するので、テレビモニター５１を見ている人
間の感覚では、実時間で快適に制御されているとみなせ
る。

【００７７】この場合、送受信機Ｂでビデオテープレコ
ーダ５２に送られる制御情報を１回に受信する時間は、
僅か１ｍｓしかない。このため、図７で示す従来の遅延
ロックループを受信機で使うもののように、同期捕捉に
平均０．５秒かかるようなものでは全く対応できない。
これに対してこの発明では、たとえば図４の実施の形態
で説明した場合のように、最初の１回目で２００μｓ、
２回目以降は、１５．４μｓ程度の時間で同期捕捉でき
るので、ビデオテープレコーダ５２に送られる制御情報
を送受信機Ｂで受信する時間の１ｍｓ中で、十分対応で
きる。

【００７８】このように、図５に示す家庭内における信
号伝送に応用した場合でも、受信開始時に受信機側での
拡散符号の同期捕捉を素早く行え、十分実用に耐え得る
スペクトラム拡散通信における時分割多重の実現が可能
となる。

【００７９】

【発明の効果】以上説明したように、遅延ロックループ
を用いて、スペクトラム拡散通信の受信機を構成しなが
ら、受信開始時に拡散符号の同期補捉を高速に行うこと
ができようにしたため、スペクトラム拡散方式を用いた
通信で、時間分割による双方向通信や多重通信を行う場
合のように送信と受信を頻繁に繰り返す場合でも、ルー
プ同期受信開始時に受信機側での拡散符号の同期補捉を
素早く行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施の形態を説明するための
システム構成図。

【図２】図１のシステムを２台構成とした場合の、動作
について説明するための説明図。

【図３】図１のシステムを３台構成とした場合の、動作
について説明するための説明図。

【図４】この発明の第２の実施の形態を説明するための
システム構成図。

【図５】この発明を家庭内における信号伝送に応用した
応用例について説明するための模式図。

【図６】図５の動作について説明するための説明図。

【図７】従来のスペクトラム拡散通信装置について説明
するための構成図。

【符号の説明】

１０…アンテナ、１１，３６，３８，４３…スイッチ、
１２，１３…乗算器、１４…発振器、２１…拡散変調
器、２２…データ変換器、３１…逆拡散器、３２…デー
タ復調器、３３…拡散符号発生器、３４…クロック発生
器、３５…位相進み遅れ検出器、３７…同期検出器、３
９，４０…基準電源、４１…送受切換制御部、４２…ク
ロック停止制御部。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送信時拡散変調するための送信用拡散符
   号および受信時逆拡散するための受信用拡散符号が、時
   間的に常に決まった位相関係を保持したものとなるよう
   にした、送信用および受信用拡散符号発生手段と、 前記送信用拡散符号で送信するデータを拡散変調する拡
   散変調手段と、 前記受信用拡散符号で受信データを逆拡散する逆拡散手
   段と、 受信時に受信信号を拡散している拡散符号に、前記受信
   用拡散符号発生手段から出力される受信用拡散符号の同
   期を取るための遅延ロックループとを備え、 受信時に同期捕捉していないときには、逆拡散のための
   前記受信用拡散符号の送出速度を、送信時の前記送信用
   拡散符号の送出速度より遅くなるように設定することを
   特徴とするスペクトラム拡散通信の時分割多重装置。
2. 【請求項２】 前記送信用および受信用拡散符号発生手
   段に、クロックを供給するクロック発生手段を備え、 前記クロック発生手段から供給されるクロックの周波数
   を変化させることにより拡散符号送出速度が変化でき、 前記クロック発生手段にはクロック周波数の制御のため
   に、送信用拡散符号の送出速度を設定する第１の基準
   と、受信時で同期捕捉していないときに、逆拡散のため
   の受信用拡散符号の送出速度を設定する第２の基準を持
   ち、 送信時には前記第１の基準を用いて前記拡散符号発生手
   段の供給するクロック周波数を設定し、受信時で同期捕
   捉していないときには、前記第２の基準を用いて前記拡
   散符号発生手段に供給するクロック周波数を設定し、 前記第１の基準を用いたときの前記送信用拡散符号発生
   手段から出力される拡散符号の送出速度に対し、前記第
   ２の基準を用いたときの前記受信用拡散符号発生手段か
   ら出力される拡散符号の送出速度が遅くなるように前記
   第１および第２の基準を設定してな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の時分割多重装
   置。
3. 【請求項３】 前記送信用および受信用拡散符号発生手
   段に、クロックを供給するクロック生手段から供給され
   るクロックの周波数を変化させて、拡散符号送出速度を
   変化可能とし、 前記クロック発生手段にはクロック周波数の制御のため
   に、送信用拡散符号の送出速度を設定する第１の基準
   と、受信時で同期捕捉していないときに、逆拡散のため
   の受信用拡散符号の送出速度を設定する第２の基準を有
   し、 送信時には前記第１の基準を用いて前記拡散符号発生手
   段の供給するクロック周波数を設定し、 受信時で同期捕捉していないときには、前記第２の基準
   を用いて前記拡散符号発生手段に供給するクロック周波
   数を設定し、 前記第１の基準を用いたときの前記送信用拡散符号発生
   手段から出力される拡散符号の送出速度に対し、前記第
   ２の基準を用いたときの前記受信用拡散符号発生手段か
   ら出力される拡散符号の送出速度が遅くなるように前記
   第１および第２の基準を設定し、 さらに受信時に拡散符号の同期状態を検出するの同期検
   出手段を備え、 受信時で同期捕捉した場合には、そのとき前記受信用拡
   散符号発生手段に供給する前記クロック発生手段のクロ
   ックのフリーラン周波数を、前記第１の基準を用いて送
   信時のクロック周波数と同一になるように設定してなる
   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
   の時分割多重装置。
4. 【請求項４】 前記クロック発生手段からのクロックを
   停止し、前記送信用および受信用拡散符号発生手段から
   の拡散符号の送出を停止させることができるクロック停
   止制御手段を備え、 前記同期検出手段の出力により受信開始時に同期捕捉に
   要する時間を計測し、受信開始時の同期捕捉に要した時
   間に応じて、次回の同一相手局からの通信の受信開始時
   に、前記クロック停止制御手段の制御により前記クロッ
   ク発生手段からのクロックの送出を一定期間停止し、 前記クロックの一定期間停止に伴って、逆拡散のため前
   記拡散符号発生手段の拡散符号の送出を停止させること
   によって、受信開始時の同期捕捉時間を短かくしてなる
   ことを特徴とする請求項２または３記載のスペクトラム
   拡散通信の時分割多重装置。
5. 【請求項５】 送信時拡散変調するための送信用拡散符
   号と受信時逆拡散するための受信用拡散符号が、時間的
   に常に決まった位相関係を保持したものとなるようにし
   た送信用および受信用拡散符号発生手段と、 前記送信用拡散符号で送信するデータを拡散変調する拡
   散変調手段と、 前記受信用拡散符号で受信データを逆拡散する逆拡散手
   段と、 受信時に受信信号を拡散している拡散符号に前記受信用
   拡散符号発生手段から出力される受信用拡散符号の同期
   を取るための遅延ロックループと、 受信時に受信信号に重畳された拡散符号と前記受信用拡
   散信号との同期状態を検出する同期検出手段とを備え、 受信時で同期捕捉していないときには、逆拡散のための
   受信用拡散符号の送出速度を送信時の送信用拡散符号の
   送出速度より遅くなるように設定し、さらに同期検出手
   段の出力により受信開始時に同期捕捉に要する時間を計
   測し、受信開始時の同期捕捉に要した時間に応じて、次
   回の同一相手局からの通信の受信開始時に逆拡散のため
   拡散符号発生手段の拡散符号の送出を一定時間停止させ
   ることにより受信開始時の同期捕捉時間を短縮すること
   を特徴とするスペクトラム拡散通信の時分割多重装置。
6. 【請求項６】 前記送信用および受信用拡散符号発生手
   段は、同一の拡散符号発生手段を送信および受信時とも
   に使用し、同一の拡散符号で送信時の拡散変調と受信時
   の逆拡散を行うことを特徴とする請求項１または５記載
   のスペクトラム拡散通信の時分割多重装置。