JPH11177525A

JPH11177525A - 符号分割多重通信装置

Info

Publication number: JPH11177525A
Application number: JP9342707A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Yaguchi; 達也矢口
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-12-12
Filing date: 1997-12-12
Publication date: 1999-07-02

Abstract

(57)【要約】【課題】初期同期を高速に捕捉することは困難だっ
た。【解決手段】シーケンサ７０７は、初期同期捕捉用拡
散符号を発生する様に、符号発生器７０３を制御し、
又、マルチプレクサ１０８を制御し、初期同期捕捉用拡
散符号を送信する。この時送信データは０に保持してお
く。所定時間後に、ユニークワードをシリアル・パラレ
ル変換器１０に入力し、ユニークワードで変調された初
期同期捕捉用拡散符号を出力する。更に、所定時間後
に、シーケンサ７０７は、符号分割多重用拡散符号を発
生する様に、符号発生器７０３を制御し、マルチプレク
サ１０８を制御して、符号分割多重信号を送信する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スペクトラム拡散
通信方式を用いて、小さな相互相関値を持つ異なる複数
の拡散符号によって通信路を多重化し、情報伝送速度を
高速化する同期式の符号分割多重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
多重通信システムが考えられている。

【０００３】一般に、単一チャネルのスペクトル拡散通
信システムでは、受信機は送信信号のスペクトル拡散に
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。

【０００４】一方、冒頭で述べた符号分割多重システム
では、情報信号が複数の拡散符号によって多重化されて
いるので、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。

【０００５】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ので、何
れか一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、保持することは極めて困難で
ある。

【０００６】したがって、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
ホールドすることなどによって、符号同期の捕捉、保持
を行うことが一般的である。

【０００７】図８は従来の符号分割多重通信装置の送信
機を、図９は符号分割多重通信におけるパケット構成の
一例を、図１０は通信装置の受信機の構成を、また図１
１は従来の受信機の同期回路の詳細構成を示す図であ
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。

【０００８】図８において、シリアル・パラレル変換器
１０１によって高速な送信データは低速なパラレルデー
タ１０２に変換され、これらのパラレルデータは、符号
発生器１０３から生成される複数の異なる拡散符号とそ
れぞれ排他的論理和１０４によってスペクトラム拡散変
調され、加算器１０５で加算されることによって、符号
分割多重信号が得られる。

【０００９】このようにして多重化された符号分割多重
信号は、マルチプレクサ１０８を経由した後、デジタル
・アナログ変換器１０９によってアナログベースバンド
信号１１０に変換される。他方、符号分割多重信号に先
立って、単一の拡散符号によってスペクトラム拡散され
たパイロット信号がプリアンブルとして送出される。マ
ルチプレクサ１０８の機能はパイロット信号と符号分割
多重信号とを選択することであり、両者の選択のタイミ
ングはシーケンサ１０７によって決定される。

【００１０】尚、パイロット信号が選択された場合符号
発生器１０３からは、符号分割多重に用いられている複
数の拡散符号（ＰＮ₁〜ＰＮ_n）の中から予め決定されて
いる単一の拡散符号（例えば、ＰＮ₁）が信号線１０６
を介してマルチプレクサ１０８を経由してデジタル・ア
ナログ変換器１０９にかけられアナログベースバンド信
号１１０に変換される。

【００１１】図９は符号分割多重通信におけるパケット
構成の一例を示した図である。同図において、符号分割
多重信号に先立ってプリアンブル信号が、続いて符号分
割多重信号が送出されるシーケンサ１０７の制御によっ
て、両者が切り替えられる。

【００１２】図１０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４０１によっ
て再生された搬送波とミキサ４０２によって乗算され、
ローパスフィルタ４０３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４０４によってデジタル多重化信号に変換される。

【００１３】受信機の復調回路は、多重化数と同数のデ
ジタル相関器４０５を備えており、同期回路４０７によ
り駆動される符号発生器４０８から生成される複数の拡
散符号２０４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。

【００１４】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、最後のパラレル・シ
リアル変換器４０６によって高速なシリアルデータスト
リーム２０７となる。

【００１５】最後に、図１１を用いて従来の復調器に用
いられていた同期回路４０７の詳細構成を説明する。中
間周波に変換された受信信号は相関器３０１に入力さ
れ、参照信号との相関演算が行われる。参照用符号は初
期同期捕捉用拡散符号であり、符号分割多重に用いられ
ている拡散符号の中で自己相関特性のよいものが予め選
ばれており、パイロット信号用拡散符号と同一のもので
ある。

【００１６】相関器３０１の出力は、ピーク検出部３０
２を通ってピーク信号として得られる。雑音等の影響の
少ない理想的な受信状態においてピーク検出部３０２の
出力は符号同期点において最大となる。

【００１７】３０３は符号リセット部であり、ピーク信
号と符号発生器３０４から発生する符号発生タイミング
信号との位相差に応じて、符号発生器３０４をリセット
する。また、３０５は位相シフト部であり、ピーク信号
と符号発生器３０４から発生する符号発生タイミングと
の位相差に応じて、基準信号発生器３０６の出力信号の
位相をシフトする。以上のようにして、パイロット信号
と受信側符号発生器との間で同期が獲得される。

【００１８】ここで、このような符号分割多重方式によ
るパケット型データ転送システムにおいて、符号同期の
初期捕捉を得るためには、従来、送信機は符号分割多重
に用いている拡散符号の中から事故相関特性の良いもの
を選び情報信号の伝送に先立って一定期間、かかる拡散
符号によってスペクトル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、受信機は拡散符号のレプリカ
とパイロット信号との周期的な相関演算を施し、相関値
のピークをもって同期点と認識していた。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術のように符号分割多重に用いている拡散符号とそのレ
プリカによる相関演算結果で認識しようとすると、拡散
符号自体が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、あるいは直交することといった基準
から選ばれているので、たとえ複数の拡散符号の中から
自己相関特性の最良のものをプリアンブル信号用の拡散
符号に用いても真の同期点にだけ相関器出力に急峻な相
関ピークを認識するのは難しく、確実な高速初期同期捕
捉は極めて困難である。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為
に、本出願の第１の発明では、初期同期捕捉用拡散符号
ならびに符号分割多重用拡散符号を発生する発生手段、
前記２種類の拡散符号を選択する選択手段、通信データ
を前記発生手段から出力される符号分割多重用拡散符号
によって通信する通信手段を設け、プリアンブル信号及
び特定のパターンのデータを符号分割多重信号と異なる
拡散符号で生成する。

【００２１】また、本出願の第２の発明では、初期同期
捕捉用拡散符号ならびに符号分割多重用拡散符号を発生
する発生手段、特定のパターンのデータの受信に応じて
前記２種類の拡散符号を選択する選択手段、多重化され
た情報信号を通信する通信手段を設け、プリアンブル信
号及び特定のパターンのデータを符号分割多重信号と異
なる拡散符号で逆拡散する機能を持つ。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の形態にお
ける送信機の構成を表した図である。同図において、シ
ーケンサ７０７はマルチプレクサ１０８を切り替えるだ
けでなくパイロット信号用拡散符号と符号分割多重用各
情報チャネルの変調の為の拡散符号とを切り替える為に
符号発生器７０３に対して制御を行う。

【００２３】図２は、送信機の符号発生器７０３の拡散
符号発生シーケンスを表した図である。まず始めに、送
信機は初期同期捕捉専用の拡散符号を発生させるべくシ
ーケンサ７０７により符号発生器７０３を制御する。同
時にシーケンサ７０７はマルチプレクサ１０８を制御し
初期同期捕捉用拡散符号（ＰＮ₀）を選択する。この時
送信データを“０”に保持しておくことにより符号発生
器７０３の出力と送信データとの排他的論理和である信
号線１０６には初期同期捕捉用拡散符号（ＰＮ₀）自体
が出力される。

【００２４】所定の期間（プリアンブル送出期間）が経
過した後に、送信機は初期同期捕捉用拡散符号をユニー
クワードで変調する為にユニークワードに対応するビッ
トパターンを送信データとしてシリアル・パラレル変換
器１０１に入力する。信号線１０６にはユニークワード
で変調された初期同期捕捉用拡散符号（ＰＮ₀）が出力
される。所定の期間（ユニークワード送出期間）が経過
した後に、送信機は送信データとの拡散変調を行う為に
シーケンサ７０７により符号発生器７０３を制御し符号
分割多重用拡散符号（ＰＮ₁〜ＰＮ_n）を発生させる。同
時にシーケンサ１０７によりマルチプレクサ１０８を制
御し符号分割多重信号を選択出力する。

【００２５】したがって上述のように、符号分割多重用
拡散符号とは別の自己相関特性の極めてよい拡散符号を
パイロット信号に用いることができるので受信機での初
期同期捕捉がより確実なものとなり、更には、初期同期
捕捉に要する時間を短縮できるので、プリアンブル送出
期間も短くて済む。

【００２６】ここで、ＰＮ₀はＰＮ₁〜ＰＮ_nのいずれと
も異なる。

【００２７】図１では、符号発生器７０３は、ＰＮ₀を
ＰＮ₁〜ＰＮ_nのうちの一つ（例えばＰＮ_n）と同じ信号
線を介して出力しているが、ＰＮ₀をＰＮ₁〜ＰＮ_nとは
別の信号線を介して出力してもよい。その場合、符号発
生器７０３は必ずしもシーケンサにより制御する必要は
ない。

【００２８】図３は、発明の実施の形態における受信機
の同期回路４０７（図１０）の構成を表した図である。
尚、受信機の全体構成は図１０と共通である。同図にお
いて、符号発生器３６４にたいして行われる制御は、位
相シフト部３０５からだけでなく、ユニークワード検出
部３０７によっても行われる。ここでは、従来例との相
違点を中心に説明する。

【００２９】この符号分割多重通信装置においては、図
１、図２に基づいて述べたように送信データの送出に先
立って、一定期間初期同期捕捉専用の拡散符号（Ｐ
Ｎ₀）を用いたプリアンブル信号が、伝送される。同プ
リアンブル信号を用いて受信機側で初期同期捕捉を得る
為に、符号発生器３６４からは初期同期捕捉用拡散符号
（ＰＮ₀）のレプリカが生成されるよう初期設定され
る。

【００３０】同レプリカと受信信号は相関器３０１によ
って相関値が取られるので、雑音、干渉等の少ない理想
的な回線状態のもとでは、受信信号としてプリアンブル
信号が到来している場合ピーク検出部３０２によって相
関値のピーク点が拡散符号毎に検出される。

【００３１】受信側同期回路では検出されたピーク位置
を基準として符号発生器３６４から符号を発生すること
により符号同期を確立する。所定の期間（プリアンブル
送出期間）経過後、プリアンブル信号に続いてユニーク
ワードで変調された初期同期捕捉用拡散符号が到来す
る。ユニークワード検出部３０７によってユニークワー
ドが検出されたら、符号分割多重通信データの開始点と
認識して、符号発生器３６４から同期捕捉専用拡散符号
の代わりに、符号分割多重用逆拡散符号を生成するよう
制御することにより符号分割多重通信データの復調が可
能となる。

【００３２】いまここで、図３中のユニークワード検出
部３０７の動作に着目すると、図４のようなタイミング
チャートとなる。プリアンブル信号が到来し相関復調が
開始すると符号同期確立後、相関復調出力は“１”（プ
リアンブル値）と判断される。プリアンブル信号に続き
ユニークワードが到来する。

【００３３】ユニークワードは送受信機間の取り決めに
より、ある特定のパターンを有する。図４では“−１，
＋１，＋１，−１，＋１，−１”なるパターンとなって
いる。ユニークワード検出部３０７は相関復調出力結果
と“−１，＋１，＋１，−１，＋１，−１”とを比較し
符号すれば“１”を出力し符号発生器３６４を制御する
ことにより同期捕捉専用拡散符号から符号分割多重用逆
拡散符号に符号変更する。

【００３４】尚、初期同期捕捉用拡散符号は、符号分割
多重用拡散符号と同一の符号長を有する符号を用いても
よいが、同期捕捉の確度を高める為に符号分割多重用拡
散符号とは異なる符号長を有する初期同期捕捉用拡散符
号を用いてもよい。

【００３５】次に、補足的ではあるが、図５、図６、図
７を用いて符号分割多重通信用拡散符号と初期同期捕捉
専用拡散符号それぞれの自己相関特性の一例を示す。図
５から明らかなように符号分割多重通信用拡散符号系列
は符号位相が合致した場合には、相関値に鋭いピークを
持ち、その他の符号位相のずれた点においてもサイドロ
ーブが残ってしまう。

【００３６】他方、図６においては、Ｍ系列符号に代表
されるように（但し、ここで初期同期捕捉専用符号と限
定するわけではない）、初期同期捕捉専用拡散符号の同
期点においては鋭いピークを持ち、それ以外の点では、
平坦でありピーク値を持たない。

【００３７】したがって、上記の特性より明らかなよう
に同期点における、ピーク値をピーク検出部３０２によ
り検出する場合、初期同期捕捉専用拡散符号を同期回路
に用いた方がピーク値の検出精度が向上し、結果、初期
同期捕捉時間を短縮することができる。

【００３８】更には、図７は符号分割多重通信用拡散符
号長よりも長い符号長を有する初期同期捕捉専用拡散符
号の自己相関特性を示す。図から明らかなように符号分
割多重通信用拡散符号と同一の符号長を有する初期同期
捕捉専用拡散符号の自己相関特性に比べてピーク値が高
くなっておりピーク値をピーク検出部３０２により検出
する場合のノイズイミュニティが向上するので同期捕捉
に要する時間が平均的に長くなるものの同期捕捉の確度
は高くなる。

【００３９】尚、初期同期捕捉専用の拡散符号は、送信
機側のＰＮ₀に対応し、符号分割多重通信用逆拡散符号
は、送信機側の符号分割多重通信用拡散符号ＰＮ₁〜Ｐ
Ｎ_nに対応する。

【００４０】又、初期同期捕捉専用の拡散符号が予め書
き込まれた相関器を相関器３０１として用いてもよい。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば初
期同期捕捉用と符号分割多重用とで異なる拡散符号を用
いることにより、確実な高速初期同期捕捉が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における送信機の構成例を
示した図である。

【図２】送信機の符号発生器の拡散符号発生シーケンス
を表した図である。

【図３】本発明の実施の形態における受信機の同期回路
の構成を表した図である。

【図４】受信機のユニークワード検出部のタイミングチ
ャート図である。

【図５】符号分割多重用拡散符号の自己相関特性を表し
た図である。

【図６】初期同期捕捉専用拡散符号の自己相関特性を表
した図である。

【図７】符号分割多重用拡散符号よりも符号長の長い初
期同期捕捉専用拡散符号の自己相関特性を表した図であ
る。

【図８】従来の符号分割多重送信装置の変調器の構成を
示した図である。

【図９】符号分割多重通信におけるパケット構成の一例
を示した図である。

【図１０】符号分割多重通信装置の受信機の構成を示し
た図である。

【図１１】従来の符号分割多重通信装置の受信機の同期
回路の詳細構成を示した図である。

【符号の説明】

１０１シリアル・パラレル変換器１０８マルチプレクサ３０１相関器３０２ピーク検出部３０３符号リセット部３０５位相シフト部３０６基準信号発生器３０７ユニークワード検出部３６４符号発生器７０３符号発生器７０７シーケンサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】異なる複数の疑似ランダム系列を拡散符
号として用いて通信路を多重化し、情報伝送速度を高速
化する同期式の符号分割多重通信装置において、初期同
期捕捉用拡散符号ならびに符号分割多重用拡散符号を発
生する発生手段、前記２種類の拡散符号を選択する選択
手段、通信データを前記発生手段から出力される符号分
割多重用拡散符号によって通信する通信手段を有し、通
信データを符号分割多重して通信する前に、符号分割多
重用拡散符号に含まれない初期同期捕捉用拡散符号を通
信するとともに、特定のパターンのデータを通信するこ
とを特徴とする符号分割多重通信装置。
【請求項２】異なる複数の疑似ランダム系列を拡散符
号として用いて通信路を多重化し、情報伝送速度を高速
化する同期式の符号分割多重通信装置において、初期同
期捕捉用拡散符号ならびに符号分割多重用拡散符号を発
生する発生手段、時間の計測に応じて前記２種類の拡散
符号を選択する選択手段、多重化された情報信号を通信
する通信手段を有し、符号分割多重用拡散符号に含まれ
ない初期同期捕捉用拡散符号を通信するとともに、特定
のパターンのデータを通信した後に、多重化された情報
信号を通信することを特徴とする符号分割多重通信装
置。
【請求項３】請求項１または２において、初期同期捕
捉用拡散符号と符号分割多重用拡散符号は異なる符号長
を有することを特徴とする符号分割多重通信装置。
【請求項４】初期同期捕捉用拡散符号を通信し、初期
同期捕捉用拡散符号による同期捕捉後に、特定のパター
ンのデータを通信するとともに、初期同期捕捉用拡散符
号とは異なる複数の符号分割多重用拡散符号を用いて情
報信号を通信することを特徴とする符号分割多重通信方
法。
【請求項５】初期同期捕捉用拡散符号を受信し、特定
のパターンのデータを受信すると、初期同期捕捉用拡散
符号とは異なる複数の符号分割多重用拡散符号を用いて
多重化された情報信号を復調することを特徴とする符号
分割多重通信方法。
【請求項６】請求項４または５において、初期同期捕
捉用拡散符号と符号分割多重用拡散符号は異なる符号長
を有することを特徴とする符号分割多重通信装置。