JPH1174865A - スペクトラム拡散通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基地局での送信局の特定が可能なスペクトラ
ム拡散通信システムを提供する。 【解決手段】 通信局は、１次変調されたパケットの、
当該通信局のＩＤを含む制御信号部を乗算器１５０で共
通の拡散符号により拡散変調して送信する。一方、基地
局は、受信した拡散変調信号を前記共通の拡散符号によ
り復調する。したがって、基地局による送信通信局の特
定が容易になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は信号をこの信号より
もはるかに広い帯域の信号に変換するスペクトル拡散通
信システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】耐干渉性、秘話性に優れていることから
スペクトラム拡散方式が通信に用いられる場合がある。

【０００３】スペクトラム拡散通信方式には、直接拡散
方式(DIRECT SEQUENCE) と周波数ホッピング方式（FREQ
UENCY HOPPING ）がある。

【０００４】まず直接拡散方式を用いた通信システムつ
いて説明する。

【０００５】図１１は従来のスペクトラム拡散通信の構
成を示す図である。同図において１０は送信機、２０は
受信機を示している。

【０００６】送信機１０では、搬送波変調部１１で搬送
波が送信データでＰＳＫ（PHASE SHIFT KEYING）、ＦＭ
（FREQUENCY MODULATION）、ＡＭ（AMPLITUDE MODULATI
ON）などの１次変調がなされた後、送信データよりもは
るかに広帯域な拡散符号で乗算することにより２次変調
（拡散変調）がなされる。そして拡散変調された信号は
送信部１３で電力増幅されてアンテナ１４から電波とし
て放射される。

【０００７】一方、受信機２０では、アンテナ２１から
入力された高周波信号は受信部２２で高周波増幅、帯域
制限などが施されて拡散復調部２３で拡散復調される。
この拡散復調は受信信号を送信側と同一の拡散符号で乗
算することにより復調するものである。そして搬送波復
調部２４で搬送波を除いてデータを再生する。

【０００８】図１２は図１１に示す構成のスペクトラム
拡散通信における各部の信号のスペクトラムを示す図で
ある。

【０００９】同図（ａ）、（ｂ）に示すように、拡散変
調部１２を通過した後の信号のスペクトラムは搬送波変
調部１１を通過した後の信号のスペクトラムよりもはる
かに広帯域となる。このため単位周波数当りの電力密度
が著しく低下し、他の通信への妨害が回避されることに
なる。また受信機２０の拡散復調部２３で送信機での変
調の際と同一の拡散符号を使用して復調した場合には同
図（ｃ）に示すように信号の再生が可能であるが、送信
機での変調の際とは異なる拡散符号を使用して復調した
場合には同図（ｄ）に示すように情報は拡散されたまま
であり再生できない。このため、複数の送信情報が各々
異なった拡散符号で変調された信号が同一周波数帯域に
存在する場合、各々の送信情報の変調操作の際と同一の
拡散符号で復調することにより、各々の送信情報を再生
できる。

【００１０】一方、周波数ホッピング方式のスペクトラ
ム拡散通信方式は情報で変調された搬送波周波数を与え
られた帯域内でランダムに離散的に切り替えることによ
り、広帯域に拡散する方式である。

【００１１】上述したようなスペクトラム拡散通信は一
種の暗号通信になり、送信機側と受信機側の拡散符号の
系列が一致した場合にのみ送信データの再生を行うこと
が可能になる。このため電力オーバーなどの違反ユーザ
が存在したとしてもその違反ユーザを特定することが困
難になる。また基地局などが通信制御や保守管理制御を
行う場合に基地局は制御の対象になる通信局の１台、１
台に固有な拡散符号で拡散変調を行って通信する必要が
ある。さらに拡散符号の異なる通信局に同報で通信する
ことは困難である。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
スペクトラム拡散通信では一種の暗号通信になってしま
うため違反ユーザが存在したとしてもその違反ユーザを
特定することが困難になる。拡散符号の異なる通信局の
一つ一つが有する固有の拡散符号で拡散変調を行って通
信する必要がある。さらに拡散符号の異なる通信局に同
報で通信することは困難であり、これら問題点の解決が
望まれている。

【００１３】本発明はこのような課題を解決すべく創案
されたもので、電波を使用しているユーザの特定を可能
としたスペクトラム拡散通信システムを提供することを
目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、本発明は、１次変調された信号を拡散符号を用
いて拡散変調して情報を伝送する端末局と基地局とから
なるスペクトラム拡散通信システムにおいて、端末局
は、１次変調された信号の当該端末局固有のＩＤを含む
情報をあらかじめ決められた共通の拡散符号によって拡
散変調する変調手段と、前記拡散変調された信号を送信
する送信手段とを有し、前記基地局は、前記送信された
拡散変調信号を受信する受信手段と、前記受信された拡
散変調信号を前記共通の拡散符号によって復調する復調
手段とを有することを特徴とする。本発明のスペクトラ
ム拡散通信システムにおける端末局は、１次変調された
信号の当該端末局固有のＩＤを含む情報を、あらかじめ
決められた共通の拡散符号によって拡散変調して送信す
る。したがって、基地局において、送信している端末局
の特定が容易になる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。

【００１６】図１は本発明のスペクトラム拡散通信シス
テムを直接拡散方式によって実現した場合の一実施形態
である通信装置の構成を示すブロック図である。

【００１７】同図において、１００は送信器、２００は
受信器、３００は電波の入出力のためのアンテナ、３１
０は送信器１００と受信器２００でアンテナ３００を共
用するための共用器、３２０は通信装置の動作の全体的
な制御を行う制御部、３３０は固有の拡散符号を格納す
るためのＲＡＭ、３４０は共通の拡散符号を格納するた
めのＲＯＭ、３５０は拡散符号発生のためのクロックを
発生するクロック発生器を示している。

【００１８】送信器１００は、送信すべきデータをＦＳ
Ｋ、ＰＳＫなどの１次変調を行う１次変調器１１０と、
拡散符号を発生させる拡散符号発生器１２０、１３０
と、拡散符号発生器１２０、１３０で発生した拡散符号
と１次変調器１１０によって変調された信号とを乗算し
て拡散変調を行う乗算器１４０、１５０と、乗算器１４
０、１５０から出力した信号の所定帯域のみを通過させ
るバンドパスフィルタ１６０と、バンドパスフィルタ１
６０から出力した信号に電力増幅を行う電力増幅器１７
０とを有している。

【００１９】受信器２００は、共用器３１０からの受信
信号の高周波増幅を行う高周波増幅器２１０と、高周波
増幅器２１０によって高周波増幅された信号の所定の帯
域のみを通過させるバンドパスフィルタ２２０と、バン
ドパスフィルタ２２０によって帯域制限された信号の拡
散復調を行う相関器２３０、２４０と、相関器２３０、
２４０によって拡散復調された信号の復調を行う復調器
２５０とを有している。なお、相関器２３０、２４０は
ＳＡＷコンボルバなどのプログラマブルな相関器であ
る。

【００２０】図２は符号長Ｎ＝３１のＭ系列の拡散符号
の例を示す図であり、この場合は６種類の符号が得られ
る。このうちの１つを共通の拡散符号として用い、残り
の５つを固有の拡散符号とすればよい。

【００２１】つぎに上述した構成の通信装置の動作につ
いて説明する。

【００２２】まず送信動作について説明する。

【００２３】送信器１００の１次変調器１１０にはパケ
ット状の信号が入力される。

【００２４】図３は上述した通信装置によって伝送され
るパケットの一例の構造を示す図である。同図に示すよ
うにこのパケット５００は、ＩＤ、パケット長などの制
御情報を転送するための制御情報部５１０と、送信すべ
きユーザ情報を伝送するためのデータ部５２０と、デー
タに誤りがあるか否かを調べるための誤り訂正部５３０
から構成される。

【００２５】パケット５００の制御情報部５１０は１次
変調器１１０によって１次変調された後、乗算器１５０
に入力される。ＲＯＭ３４０にはあらかじめ決定されて
いる共通の拡散符号を示すデータが保持されており、こ
のデータに基づいて拡散符号発生器１３０で共通の拡散
符号を発生させ、乗算器１５０で１次変調器１１０から
の信号と共通の拡散符号が乗算されて共通の拡散符号に
よる拡散変調が行われる。

【００２６】一方、パケット５００のデータ部５２０お
よび誤り訂正部５３０は１次変調器１１０によって１次
変調された後、乗算器１４０に入力される。ＲＡＭ３３
０にはシステムセルあるいは通信局間で固有の拡散符号
を示すデータが保持されており、これは状態に応じて変
更することが可能である。そしてＲＡＭ３３０に保持さ
れている通信局間で固有の拡散符号を示すデータに基づ
いて拡散符号発生器１２０で通信局間で固有の拡散符号
が発生され、この通信局間で固有の拡散符号と１次変調
器１１０からの信号が乗算されて固有の拡散符号による
拡散変調が行われる。

【００２７】乗算器１４０、１５０で拡散変調された信
号はバンドパスフィルタ１６０で帯域制限された後、電
力増幅部１７０で電力増幅が行われて共用器３１０を介
してアンテナ３００に供給され、電波として放射され
る。

【００２８】図４は共通の拡散符号で拡散された制御情
報部５１０のスペクトラムおよび通信局間で固有の拡散
符号によって拡散されたデータ部５２０および誤り訂正
部５３０のスペクトラムを示す図である。

【００２９】次に、受信動作について説明する。

【００３０】他の通信局等から上述の送信動作と同様の
動作でパケット５００が電波として伝送されてきた場合
について説明する。

【００３１】この電波によってアンテナ３００には高周
波信号が誘起し、この高周波信号は高周波増幅器２１０
によって高周波増幅がなされた後、バンドパスフィルタ
２２０で帯域制限が行われる。バンドパスフィルタ２２
０を通過した高周波信号は相関器２３０、２４０に送ら
れる。相関器２３０ではＲＯＭ３４０に格納されている
共通の拡散符号を示すデータに基づいて相関がとられ、
パケット５００の制御情報部５１０の部分の拡散復調が
行われる。拡散復調された制御情報部５１０は復調器２
５０で搬送波復調が行わて、制御情報が再生され制御部
３２０に転送される。一方、相関器２４０ではＲＡＭ３
３０に格納されている通信局間で固有の拡散符号に基づ
いて相関が取られ、パケット５００のデータ部５２０お
よび誤り訂正部５３０の部分の拡散復調が行われる。拡
散復調されたデータ部５２０および誤り訂正部５３０は
復調器２５０で搬送波復調が行われて通信データが再生
される。

【００３２】このようにしてパケット５００の制御情報
部は共通の拡散符号による拡散変調がなされているので
電波を送信している通信装置固有のＩＤをだれでも再生
することが可能である。さらに通信すべきデータについ
ては通信局間に固有の拡散符号で拡散変調されているの
で通信の秘話性は保たれる。

【００３３】上述した実施形態では１つのパケットの制
御情報部は共通の拡散符号で拡散変調し、パケットの他
の部分は通信局間で固有の拡散符号で拡散変調したが、
図５に示すように情報パケット（同図（ａ））と制御パ
ケット（同図（ｂ））とを用い、情報パケットはシステ
ム（通信局）固有の拡散符号を用いて拡散変調して伝送
し、制御パケットは共通の拡散符号を用いて拡散変調を
行うようにしても良い。このようにした場合には制御パ
ケットはだれでも再生することができるので送信局を特
定することが可能であり、基地局などが制御を行う場合
など、一つの拡散符号を用いて制御することができる。

【００３４】また情報パケットは通信局間で固有の拡散
符号によって拡散変調されているので通信の秘話性は保
たれる。なお制御パケットと情報パケットは独立に伝送
することができる。

【００３５】図６は周波数ホッピング方式を用いた場合
の通信装置の構成を示す図である。なお図１に示す通信
装置と同じ動作をする部分には同一の符号を付し、重複
する説明は省略する。

【００３６】この実施例の通信装置ではＲＡＭ３３０に
保持されている固有の拡散符号を示すデータあるいはＲ
ＯＭ３４０に保持されている共通の拡散符号を示すデー
タに基づいて可変周波数シンセサイザ３６０の発振周波
数が変化する。そして可変周波数シンセサイザ３６０か
らの出力信号は送信器１００ａの拡散変調器１８０、１
９０に供給されて周波数ホッピング方式の拡散変調が行
われる。また可変周波数シンセサイザ３６０からの出力
信号は受信器２００ａの拡散復調部２６０、２８０に供
給されて周波数ホッピング方式の拡散復調が行われる。
なお、同期回路２７０、２９０はバンドパスフィルタ２
２０の出力信号のホッピングと可変周波数シンセサイザ
３６０の出力信号のホッピングの同期を取るための回路
である。

【００３７】つぎに上述した構成の通信装置で図３に示
すパケット５００を送信する場合の動作について説明す
る。

【００３８】まず、パケット５００を送信する場合、パ
ケット５００の制御情報部５１０が１次変調器１１０で
１次変調されると、この信号は拡散変調器１８０に転送
される。一方、可変周波数シンセサイザ３６０はＲＯＭ
３４０に保持されている共通の拡散符号を示すデータに
基づいた周波数の信号を、順次、発振して拡散変調器１
８０に供給して拡散変調器１８０で周波数ホッピング方
式の拡散変調がなされる。パケット５００のデータ部５
２０および誤り訂正部５３０が１次変調器１１０で１次
変調されると、この信号は拡散変調器１９０に転送され
る。一方、可変周波数シンセサイザ３６０は今度はＲＡ
Ｍ３３０に保持されている固有の拡散符号を示すデータ
に基づいた周波数の信号を、順次、発振して拡散変調器
１９０に供給して拡散変調器１９０で周波数ホッピング
方式の拡散変調がなされる。

【００３９】図３に示すパケット５００を受信する場合
は、制御情報部５１０は拡散復調器２８０、データ部５
２０および誤り訂正部５３０は拡散復調器２６０で拡散
復調が行われる。

【００４０】図５に示す情報パケットと制御パケットと
を用いて伝送する場合は、情報パケットは固有の拡散符
号により拡散変調し、制御パケットは共通の拡散符号に
より拡散復調するようにすることもできる。

【００４１】図７はＣＤＭＡ（CODE DIVISION MULTIPLE
ACCESS ）における拡散符号のネゴシエイション手順を
示す図である。７００は通信装置、７１０は基地局を示
している。

【００４２】まず通信装置７００が基地局７１０に対し
て制御パケット７２０にて拡散符号の要求をすると、基
地局７１０が制御パケット７３０にて通信装置７００に
拡散符号の割り当てが行われる。この後、通信装置７０
０は割り当てられた拡散符号によりデータの送信を実行
する。このようにすることで拡散符号の有効利用がで
き、多重度を上げることができる。また拡散符号の相互
相関特性などによりビット誤り率が高くなり伝送品質が
低下した場合等には制御パケットを用いて通信の途中に
でも拡散符号を変更することが可能である。

【００４３】図８は遠近問題を解決するために基地局か
ら移動局へ送信出力制御を行う場合を示す図である。同
図に示すように、基地局７１０は移動局７５０に対して
共通の拡散符号によって拡散変調された制御パケット７
６０を伝送する。移動局７５０は制御パケット７６０に
よって送られてきた出力制御情報によって送信パワーを
変更する。この場合、基地局７１０は移動局を個別に送
信出力制御を要求することもできる。また移動局から基
地局に対しての送信出力制御を要求をすることも同様に
して実現できる。

【００４４】図９は違反移動局を識別する場合を示す図
である。

【００４５】同図において、８００は違反移動局、８１
０は管理局を示している。違反移動局８００は共通の拡
散符号によって拡散変調された制御パケット８２０と固
有の拡散符号によって拡散変調された情報パケット８３
０を送信しているとする。この場合、管理局８１０は共
通の拡散符号の相関器８１１によって違反移動局８００
が送信した制御パケット８２０のＩＤを再生して違反移
動局８００を特定することができる。

【００４６】図１０は障害時の基地局の切替えを示す図
である。

【００４７】通常は、基地局９００は固有の拡散符号Ａ
で通信しているゾーンＡを、基地局９１０は固有の拡散
符号Ｂで通信しているゾーンＢを、それぞれ、カバーし
ている。基地局９００に障害が発生したときはゾーンＡ
内の移動局９２０、９２１に対して共通の拡散符号によ
って拡散変調された制御パケット９３０を送信して固有
の拡散符号Ｂを通知することにより、基地局の切替え指
示をすることができる。 図１３は直接拡散方式、図１
４は周波数ホッピング方式によって実現した同報通信に
共通の拡散符号を用いた場合の一実施例である通信装置
の構成を示すブロック図である。本実施例では制御情
報、ユーザ情報を問わず、同報で通信する情報を共通の
拡散符号により拡散変調して、とくに前述の障害時の基
地局制御のように同時に複数の通信局と通信する場合に
有効になる。

【００４８】したがって上述した実施例では一部に共通
の拡散符号によって拡散変調された信号を伝送すること
により信号を送信している局の特定が可能になり、基地
局による制御等を１つの拡散符号を用いて行うことが行
うことができるようになる。

【００４９】

【発明の効果】本発明のスペクトラム拡散通信システム
によれば、端末局は、１次変調された信号の当該端末局
固有のＩＤを含む情報をあらかじめ決められた共通の拡
散符号によって拡散変調して伝送する。したがって、基
地局において、送信している端末局の特定が容易にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスペクトラム拡散通信システムを直接
拡散方式によって実現した場合の一実施例である通信装
置の構成を示すブロック図である。

【図２】符号長Ｎ＝３１のＭ系列の拡散符号の例を示す
図である。

【図３】通信装置によって伝送されるパケットの一例の
構造を示す図である。

【図４】共通の拡散符号で拡散された制御情報部のスペ
クトラムおよび通信局間で固有の拡散符号によって拡散
されたデータ部および誤り訂正部のスペクトラムを示す
図である。

【図５】制御パケット（同図（ａ））と情報パケット
（同図（ｂ））とを用い、制御パケットはシステム（通
信局）固有の拡散符号を用いて拡散変調して伝送し、情
報パケットは共通の拡散符号を用いて拡散変調を行うよ
うにした場合を示す図である。

【図６】周波数ホッピング方式を用いた場合の通信装置
の構成を示す図である。

【図７】ＣＤＭＡにおける拡散符号のネゴシエイション
手順を示す図である。

【図８】基地局から移動局へ送信出力制御を要求する場
合を示す図である。

【図９】違反局を識別する場合を示す図である。

【図１０】障害時の基地局の切替えを示す図である。

【図１１】従来のスペクトラム拡散通信の構成を示す図
である。

【図１２】図１１に示す構成のスペクトラム拡散通信に
おける各部の信号のスペクトラムを示す図である。

【図１３】同報通信をおこなうスペクトラム拡散通信シ
ステムを直接拡散方式を示す図である。

【図１４】同報通信をおこなうスペクトラム拡散通信シ
ステムを周波数ホッピング方式によって実現した場合の
一実施例である通信装置の構成を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

１００…送信器 １１０…１次変調器 １２０、１３０…拡散符号発生器 １４０、１５０…乗算器 １６０、２２０…バンドパスフィルタ １７０…電力増幅器 ２００…受信器 ２１０…高周波増幅器 ２３０、２４０…相関器 ２５０…復調器 ３００…アンテナ ３１０…共用器 ３２０…制御部 ３３０…ＲＡＭ ３４０…ＲＯＭ ３５０…クロック発生部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河野 隆二 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1202−９ (72)発明者 小林 浩 神奈川県川崎市幸区柳町70番地 株式会社 東芝柳町工場内 (72)発明者 矢野 基光 神奈川県川崎市幸区柳町70番地 株式会社 東芝柳町工場内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １次変調された信号を拡散符号を用いて
   拡散変調して情報を伝送する端末局と基地局とからなる
   スペクトラム拡散通信システムにおいて、 前記端末局は、前記１次変調された信号の当該端末局固
   有のＩＤを含む情報をあらかじめ決められた共通の拡散
   符号によって拡散変調する変調手段と、前記拡散変調さ
   れた信号を送信する送信手段とを有し、 前記基地局は、前記送信された拡散変調信号を受信する
   受信手段と、前記受信された拡散変調信号を前記共通の
   拡散符号によって復調する復調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。