JPH11340946A

JPH11340946A - スペクトル拡散通信システム

Info

Publication number: JPH11340946A
Application number: JP14627798A
Authority: JP
Inventors: Eiji Watanabe; 栄司渡辺
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-05-27
Filing date: 1998-05-27
Publication date: 1999-12-10
Anticipated expiration: 2018-05-27
Also published as: JP3432419B2

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な回路構成でフレーム同期を実現するこ
とのできるスペクトル拡散通信システムを提供すること
を目的とする。【解決手段】送信系Ａにおいて、拡散符号発生器３の
拡散符号出力とフレームパターン発生器４のフレームパ
ターン出力とを多重部６で多重した出力と、送信データ
７とを乗算器８にて掛け合わせることによりデータの拡
散を行う。受信系では、拡散符号に多重化されたフレー
ムパターンをフレーム同期部１６で検出することでフレ
ーム同期を確立する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、所定の拡散符号を
情報信号で変調するとともに、その変調された信号でさ
らに搬送波を変調することにより生成するスペクトル拡
散信号を送信する送信系と、このスペクトル拡散信号を
入力信号とし、この入力信号から上記情報信号を復調す
る受信系とを備えたスペクトル拡散通信システムに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、雑音に強く秘匿性に優れたスペク
トル拡散（Spread Spectrum、以下、ＳＳと略称する）
通信システムが注目され始め、これに伴いその送受信装
置の開発が進められている。

【０００３】一般に、ＳＳ通信システムにおいては、送
信信号となるＳＳ信号は、予め決められているビットレ
ートの高い所定の符号系列を情報信号で一次変調し、こ
の後、その変調した信号で搬送波を二次変調することに
より広い周波数帯域のスペクトル拡散信号として生成す
るものである。

【０００４】この場合、上述の符号系列には、例えば、
擬似雑音（Pseudo Random Noise、以下、ＰＮと略称
する）符号系列あるいはＧｏｌｄ符号系列等があり、ま
た、ＳＳ変調には直接変調方式（Direct Sequence、以
下、ＤＳ方式と略称する）あるいは周波数ホッピング方
式（Frequency Hopping、以下、ＦＨ方式と略称する）
等がある。

【０００５】このようなＳＳ通信システムにおいては、
送信系が、例えば、ＰＮ符号系列を用いてＤＳ方式によ
りＳＳ変調を行った場合には、受信系では、そのＳＳ信
号を復調するために、送信系でＳＳ変調するときに用い
たＰＮ符号と同じＰＮ符号を用い、受信したＳＳ信号が
このＰＮ符号パターンと一致したときに情報ビット信号
として取り出すように構成される。

【０００６】上記ＰＮ符号は、多数のチップ（情報のビ
ットと区別するためにチップと呼ぶ）により構成してい
るため、異なるＰＮ符号間での相関関係が非常に小さ
く、従って、復調時に、受信信号に変調時と同一のＰＮ
符号を乗ずることにより、相関のある送信信号の成分の
みを抽出することができる。

【０００７】このように所定の符号によりＳＳ変調がか
けられたＳＳ信号は、通常の通信システムにおける周波
数帯域に比べ、通信に用いられる周波数帯域がかなり広
範囲となるので、一般的な狭い範囲の周波数領域におけ
る信号の干渉や妨害雑音等に対して強くなるとともに、
電力スペクトル密度が低く信号秘匿性に優れているの
で、傍受されにくい等の利点がある。

【０００８】また、ＰＮ符号等の所定の符号を用いてＳ
Ｓ変調およびＳＳ復調を行うシステムであるので、通常
の通信システムのように、混信を避けるための周波数の
割り当てという槻念がなくなり、通信局の増加に伴う割
り当て周波数不足の問題が解消されるという利点があ
り、このような特長を利用して軍事通信用あるいは衛星
通信用等の用途に応用されている。

【０００９】このようなスペクトル拡散通信において
も、通信の効率化や信頼性向上のため、時分割多重やブ
ロック誤り訂正等を併用することが要望されているが、
時分割多重等を行う場合、情報信号をフレーム単位で伝
送するために、送信系ではフレームパターン付加を、受
信系ではフレーム同期処理を行う必要がある。

【００１０】従来の時分割多重を行うスペクトル拡散通
信システムとしては、例えば、図８，図９の機能ブロッ
ク図に示すような、送信系Ａと受信系Ｂとから構成され
るものが一般的である。

【００１１】図８の送信系Ａにおいて、送信データ７は
バッファ制御部１８から送られてくる送信フレームタイ
ミング５に同期した書き込みアドレスに従って速度変換
バッファ１９に書き込まれ、バッファ読み出しクロック
に同期した読み出しアドレスに従って読み出され、多重
部６に送られる。上記バッファ読み出しクロックはクロ
ック発生部２０で発生するクロック２０ａで、送信クロ
ック２に同期し、周波数が送信クロック２よりもフレー
ムパターンのレート分高い。速度変換バッファ１９から
読み出され多重部６に送られたデータは、多重部６にお
いて、フレームパターン発生部４が出力する読み出しア
ドレスに同期したフレームパターンと多重される。多重
部６の出力は、乗算器８において、拡散符号発生器３が
発生する拡散符号と掛け合わされ、データの拡散が行わ
れる。上記拡散符号のクロック２０ｂはバッファ読み出
しクロックの拡散レート倍で、クロック発生部２０にて
発生される。拡散されたデータは変調器９にて変調波１
０に変換され外部に出力される。図１０（ａ）〜（ｋ）
に、上記各回路の入，出力のタイミングチャートを示
す。

【００１２】図９に示す受信系Ｂでは、変調波１１を入
力し復調器１２にてベースバンド信号に変換する。この
ベースバンド信号はスペクトル逆拡散処理部１３にて、
上記送信系Ａと同一の拡散符号を用いて逆拡散され、逆
拡散されたデータがフレーム同期部１６及び速度変換バ
ッファ２１に入力する。同時に、スペクトル逆拡散処理
部１３は、逆拡散データに同期した速度変換バッファ２
１書き込みクロックを発生しクロック発生部２３に送
る。また、フレーム同期部１６は逆拡散データのフレー
ム同期を確立しフレームタイミングをバッファ制御部２
２に出力する。逆拡散されたデータはバッファ制御部２
２が発生するフレームタイミングに同期した書き込みア
ドレスに従って速度変換バッファ２１に書き込まれる。
バッファの読み出しはクロック発生部２３が発生する書
き込みクロックに同期し、フレームパターンのレート分
低い受信クロックで行われ、バッファ制御部２２が出力
する読み出しアドレスに従って出力される。またバッフ
ァ制御部２２は読み出しアドレスに同期した受信フレー
ムタイミング１７を出力する。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
フレームパターンの多重を行う場合には、送信系Ａ，受
信系Ｂともに、速度変換バッファ、バッファ制御部、バ
ッファ書き込み、読み出し用クロック発生部が必要にな
るため回路が複雑になるという問題点があった。

【００１４】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたもので、簡単な回路でフレーム同期を実現す
ることのできるスペクトル拡散通信システムを提供する
こと目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
のスペクトル拡散通信システムは、拡散符号のデータ
と、送信フレームタイミング及び送信クロックに基づき
生成されたフレームパターンとを多重部で多重化し、こ
の多重化により得られるデータと送信データとを乗算器
で乗算して、この乗算データで変調を行うようにして変
調波を送信するような送信系を含むものである。

【００１６】本発明の請求項２に記載のスペクトル拡散
通信システムは、拡散符号のデータと、送信サブデータ
及び送信クロックに基づき生成されたサブデータとを多
重部で多重化し、この多重化により得られるデータと送
信データとを乗算器で乗算して、この乗算データで変調
を行うようにして変調波を送信するような送信系を含む
ものである。

【００１７】本発明の請求項３に記載のスペクトル拡散
通信システムは、拡散符号で拡散処理して得られる変調
波のデータを受信してから復調し、この復調により得ら
れるベースバンド信号をスペクトル逆拡散処理して、受
信データ及び受信クロックを得るとともに、上記受信ク
ロックとベースバンド信号とからフレームパターンを検
出することにより、受信フレームタイミングを得るよう
にした受信系を含むものである。

【００１８】本発明の請求項４に記載のスペクトル拡散
通信システムは、拡散符号で拡散処理して得られる変調
波のデータを受信してから復調し、この復調により得ら
れるベースバンド信号をスペクトル逆拡散処理して、受
信データ及び受信クロックを得るとともに、上記受信ク
ロックとベースバンド信号とから受信サブデータを得る
ようにした受信系を含むものである。

【００１９】本発明の請求項５に記載のスペクトル拡散
通信システムは、拡散符号で拡散処理して得られる変調
波を復調器で復調し、この復調により得られるベースバ
ンド信号の位相を判定し、その判定結果により、上記受
信データの位相を制御して、上記復調器の位相不確定を
除去するようにした受信系を含むものである。

【００２０】本発明の請求項６に記載のスペクトル拡散
通信システムは、送信クロックから拡散クロックを発生
するクロック発生器と、上記クロック発生手段の出力ク
ロックに同期して拡散符号を発生する拡散符号発生器
と、送信フレームタイミングからフレームパターンを発
生するフレームパターン発生部と、上記拡散符号発生器
とフレームパターン発生部の出力とを多重する多重部
と、上記多重部の出力と送信データ入力を掛け合わせる
乗算器と、上記乗算器出力を変調波に変換する変調手段
とを具備する送信系と、上記変調波をべ一スバンド信号
に変換する復調器と、上記復調部出力を逆拡散処理し受
信データと受信クロックを出力するスペクトル逆拡散処
理部と、上記ベースバンド信号と受信クロックからフレ
ームパターンを検出し受信フレームタイミングを出力す
るフレーム同期部とを具備する受信系とを備えたもので
ある。

【００２１】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１，図２は、本
発明の実施の形態１に係わるスペクトル拡散通信システ
ムの送信系Ａと受信系Ｂの機能ブロック図である。送信
系Ａは、送信クロック２から拡散クロックを発生するク
ロック発生部１と、上記クロック発生部１の出力クロッ
クに同期して拡散符号を発生する拡散符号発生器３と、
送信フレームタイミング５からフレームパターンを発生
するフレームパターン発生部４と、上記拡散符号発生器
３とフレームパターン発生部４の出力とを多重する多重
部６と、上記多重部６の出力と送信データ入力を掛け合
わせる乗算器８と、上記乗算器８の出力を変調波１０に
変換する変調器９とを備えている（図１）。一方、受信
系Ｂは、受信した変調波１１をべ一スバンド信号に変換
する復調器１２と、上記復調器１２の出力を逆拡散処理
し受信データ１４と受信クロック１５とを出力するスペ
クトル逆拡散処理部１３と、上記ベースバンド信号と受
信クロック１５とからフレームパターンを検出し受信フ
レームタイミング１７を出力するフレーム同期部１６と
を備えている（図２）。

【００２２】次に、上記構成のスペクトル拡散通信シス
テムの動作について、図１，図２の機能ブロック図及び
図３のタイミングチャート（送信系）を用いて説明す
る。送信系Ａにおいて、クロック発生部１は送信クロッ
ク２（図３（ｂ））に同期し、送信クロック２の拡散レ
ート倍の拡散クロック（図３（ｇ））を発生する。拡散
符号発生器３では、上記拡散クロックから拡散符号（図
３（ｈ））を発生し多重部６に出力する。またフレーム
パターン発生部４では送信フレームタイミング５（図３
（ｆ））に同期したフレームパターン（図３（ｉ））を
発生し多重部６に出力する。ここで、フレームパターン
長は２（同図のＦ０，Ｆ１）で、送信フレームタイミン
グ５毎にフレームパターン（Ｆ'０，Ｆ'１）を発生す
る。多重部６では、入力された拡散符号とフレームパタ
ーン（（Ｆ０，Ｆ１）または（Ｆ'０，Ｆ'１））とを一
定の割合で多重し乗算器８に出力する。乗算器８では、
この出力（図３（ｊ））と送信データ７（図３（ｄ）の
「Ｎ−１」，「０」，「１」など）とを掛け合わせるこ
とによりデータの拡散が行われる。拡散されたデータ
（図３（ｋ））は変調器９にて変調波１０に変換され外
部に出力される。

【００２３】受信系Ｂにおいて、入力された変調波１１
は、復調器１２にてべ一スバンド信号に変換される。こ
のベースバンド信号は、スペクトル逆拡散処理部１３に
て、上記送信系Ａと同一の拡散符号を用いて逆拡散され
る。但し、ベースバンド信号のうちフレームパターンが
多重されている部分は逆拡散処理を行わない。逆拡散さ
れたデータは、受信データ１４として出力され、スペク
トル逆拡散処理部１３で検出した拡散符号の周期が受信
クロック１５として出力される。また、べ一スバンド信
号とスペクトル逆拡散処理部で検出したフレームパター
ン位置は、フレーム同期部１６に入力され、フレーム同
期を確立後、受信フレームタイミング１７として出力さ
れる。

【００２４】また、フレームパターンの多重割合を十分
小さくすることにより、拡散符号を一部フレームパター
ンに置き換えるために発生する拡散利得の低下を小さく
している。

【００２５】実施の形態２．実施の形態１では、拡散符
号に一部フレームパターンを多重する場合について説明
したが、本実施の形態２では、図４，図５に示すよう
に、これをサブデータの多重とすることで同様の回路で
サブデータの伝送が実現するようにしたものである。

【００２６】図４，図５において、２４は送信サブデー
タ、２５，２７は、上記フレームパターン発生部４とフ
レーム同期部１６に代わって用いられるサブデータイン
タフェース部、２６は受信サブデータを示す。送信系Ａ
では、送信クロック２と送信サブデータ２４とに基づ
き、サブデータインターフェイス部２５よりサブデータ
を出力して多重部６で拡散符号と多重化するものであ
る。図３のタイミングチャートにおいて、Ｆ０，Ｆ１が
送信サブデータ２４に相当し、他は同じである。受信系
Ｂでは、サブデータインターフェイス部２７により、ベ
ースバンド信号から受信サブデータ２６を出力する。

【００２７】実施の形態３．実施の形態１では拡散符号
に一部フレームパターンを多重するシステムについて説
明したが、図６，図７に示すように、フレーム同期部１
６でベースバンド信号の位相を判定し、その結果によ
り、スペクトル逆拡散処理部１３の出力側に設けた位相
制御部２８にて受信データの位相を制御することで復調
器１２の位相不確定を除去するようにしてもよい。この
ような構成によれば、復調器の位相不確定を簡単な構成
で除去できるので、復調の信頼性を向上できる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明によれば、送信系を、拡散符号のデータと送信フレ
ームタイミング及び送信クロックに基づき生成されたフ
レームパターンとを多重部で多重化し、この多重化によ
り得られるデータと送信データとを乗算器で乗算して、
この乗算データで変調を行うようにして変調波を送信す
るように構成したので、送信系のバッファ及びその制御
部を削除でき、簡単な回路構成にできる。

【００２９】請求項２に記載の発明によれば、送信系
を、拡散符号のデータと送信サブデータ及び送信クロッ
クに基づき生成されたサブデータとを多重部で多重化
し、この多重化により得られるデータと送信データとを
乗算器で乗算して、この乗算データで変調を行うように
して変調波を送信するように構成したので、送信系にお
いて、バッファ及びその制御部を削除でき、簡単な回路
構成にできる。

【００３０】請求項３に記載の発明によれば、受信系
を、拡散符号で拡散処理された変調波を復調して得られ
るベースバンド信号をスペクトル逆拡散処理して、受信
データ及び受信クロックを得るとともに、上記受信クロ
ックとベースバンド信号とからフレームパターンを検出
することにより、受信フレームタイミングを得るように
構成したので、受信系の回路構成を簡単にできる。

【００３１】請求項４に記載の発明によれば、受信系
を、拡散符号で拡散処理された変調波を復調して得られ
るベースバンド信号をスペクトル逆拡散処理して、受信
データ及び受信クロックを得るとともに、上記受信クロ
ックとベースバンド信号とから受信サブデータを得るよ
うに構成したので、受信系でのバッファ及びその制御部
を削除でき、回路構成を簡単にできる。

【００３２】請求項５に記載の発明によれば、拡散符号
で拡散処理された変調波を復調器で復調し、この復調に
より得られるベースバンド信号の位相を判定し、その判
定結果により、位相制御部に基づき、上記受信データの
位相を制御して、上記復調器の位相不確定を除去するよ
うにしたので、受信系の復調時の信頼性を向上できる。

【００３３】請求項６に記載の発明によれば、送信系
を、送信クロックから拡散クロックを発生するクロック
発生器と、上記クロック発生手段の出力クロックに同期
して拡散符号を発生する拡散符号発生器と、送信フレー
ムタイミングからフレームパターンを発生するフレーム
パターン発生部と、上記拡散符号発生器とフレームパタ
ーン発生部の出力とを多重する多重部と、上記多重部の
出力と送信データ入力を掛け合わせる乗算器と、上記乗
算器出力を変調波に変換する変調手段とから構成し、受
信系を、上記変調波をべ一スバンド信号に変換する復調
器と、上記復調部出力を逆拡散処理し受信データと受信
クロックを出力するスペクトル逆拡散処理部と、上記ベ
ースバンド信号と受信クロックからフレームパターンを
検出し受信フレームタイミングを出力するフレーム同期
部とから構成したので、簡単な回路構成にすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるスペクトル拡散通信システム
の実施の形態１を示すブロック図である。

【図２】本発明に係わるスペクトル拡散通信システム
の実施の形態１を示すブロック図である。

【図３】本発明に係わるスペクトル拡散通信システム
の実施の形態１の動作を示すタイミングチャートであ
る。

【図４】本発明に係わるスペクトル拡散通信システム
の実施の形態２を示すブロック図である。

【図５】本発明に係わるスペクトル拡散通信システム
の実施の形態２を示すブロック図である。

【図６】本発明に係わるスペクトル拡散通信システム
の実施の形態３を示すブロック図である。

【図７】本発明に係わるスペクトル拡散通信システム
の実施の形態３を示すブロック図である。

【図８】従来のスペクトル拡散通信システムの一例を
示すブロック図である。

【図９】従来のスペクトル拡散通信システムの一例を
示すブロック図である。

【図１０】従来のスペクトル拡散通信システムの動作
を示すタイミングチャートである。

【符号の説明】

１クロック発生部、２送信クロック、３拡散符号
発生器、４フレームパターン発生部、５送信フレー
ムタイミング、６多重部、７送信データ、８乗算
器、９変調器、１０変調波、１１変調波、１２
復調器、１３スペクトル逆拡散処理部、１４受信デ
ータ、１５受信クロック、１６フレーム同期部、１
７受信フレームタイミング、１８（送信系の）バッ
ファ制御部、１９（送信系の）速度変換バッファ、２
０（送信系の）クロック発生部、２１（受信系の）
速度変換バッファ、２２（受信系の）バッファ制御
部、２３（受信系の）クロック発生部、２４送信サ
ブデータ、２５（送信系の）サブデータインタフェー
ス部、２６受信サブデータ、２７（受信系の）サブ
データインタフェース部、２８位相制御部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】拡散符号のデータと、送信フレームタイ
ミング及び送信クロックに基づき生成されたフレームパ
ターンとを多重部で多重化し、この多重化により得られ
るデータと送信データとを乗算器で乗算して、この乗算
データで変調を行うようにして変調波を送信するような
送信系を含むスペクトル拡散通信システム。
【請求項２】拡散符号のデータと、送信サブデータ及
び送信クロックに基づき生成されたサブデータとを多重
部で多重化し、この多重化により得られるデータと送信
データとを乗算器で乗算して、この乗算データで変調を
行うようにして変調波を送信するような送信系を含むス
ペクトル拡散通信システム。
【請求項３】拡散符号で拡散処理して得られる変調波
のデータを受信してから復調し、この復調により得られ
るベースバンド信号をスペクトル逆拡散処理して、受信
データ及び受信クロックを得るとともに、上記受信クロ
ックとベースバンド信号とからフレームパターンを検出
することにより、受信フレームタイミングを得るように
した受信系を含むスペクトル拡散通信システム。
【請求項４】拡散符号で拡散処理して得られる変調波
のデータを受信してから復調し、この復調により得られ
るベースバンド信号をスペクトル逆拡散処理して、受信
データ及び受信クロックを得るとともに、上記受信クロ
ックとベースバンド信号とから受信サブデータを得るよ
うにした受信系を含むスペクトル拡散通信システム。
【請求項５】拡散符号で拡散処理して得られる変調波
のデータを復調器で復調し、この復調により得られるベ
ースバンド信号の位相を判定し、その判定結果により、
上記受信データの位相を制御して、上記復調器の位相不
確定を除去するようにした受信系を含むスペクトル拡散
通信システム。
【請求項６】送信データのフレームタイミングを受信
側で検出し、受信データとともにフレームタイミングを
出力するスペクトル拡散通信システムにおいて、送信クロックから拡散クロックを発生するクロック発生
器と、上記クロック発生手段の出力クロックに同期して
拡散符号を発生する拡散符号発生器と、送信フレームタ
イミングからフレームパターンを発生するフレームパタ
ーン発生部と、上記拡散符号発生器とフレームパターン
発生部の出力とを多重する多重部と、上記多重部の出力
と送信データ入力を掛け合わせる乗算器と、上記乗算器
出力を変調波に変換する変調手段とを具備する送信系
と、上記変調波をべ一スバンド信号に変換する復調器と、上
記復調部出力を逆拡散処理し受信データと受信クロック
を出力するスペクトル逆拡散処理部と、上記ベースバン
ド信号と受信クロックからフレームパターンを検出し受
信フレームタイミングを出力するフレーム同期部とを具
備する受信系とを備えたことを特徴とするスペクトル拡
散通信システム。