JPS60148245A - スペクトラム拡散通信方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は擬似雑音符号としてＭ系列（最大長系列）符
号を用い走スペクトラム拡散通信方式（５ｐｒｅａｄ　
ｓｐｅｃｔｒｕｍ　Ｃｏｍｍｕｎｌｃａｔｆｏｎ方式、
以下ＳＳ通信方式という）に関し、特に通信チャンネル
の分割に係るものである、。

従来のＳＳ通信方式における通信チャンネルの分割手段
としては、異種のＭ系列符号によるものがある。しかし
ながらこのような従来の通信チャンネルの分割手段にあ
っては、これに使用するＭ系列符号の符号長がそれ□は
左長くない場合は符号の種類が限られ九少数にな□って
しまうため、マルチユーザーに対して通信チャンネルを
十分に割当てられないという問題点があった。例えばＭ
系列符号の符号長を１２７とすると、異種の符号の数は
。

１８シかなく通信チャンネル数は１８という少数に限定
されてしまう。

この発明はこのような従来の問題点に着目してなされた
もので、通信チャンネルの分割手段としてＭ系列符号の
種類とともに、送・受信両側のＭ系列符号の初期位相を
予め取り決めておくことにより上記問題点を解決するこ
とを目的としている。

以下この発明を図面に基づいて説明する。第１図〜第７
図（Ａｔ　（Ｂｌはこの発明の実施例を示す図である。

まず第１図〜第３図によりこの発明に適用する装置の構
成を説明する。第１図において符号０！Ｕ２は送、受両
局に備えられたＳＳ送受信機で、い１一方のＳＳＳ送受
信機宜１ついてその構成を説明すると。

Ｋ、はテンキー、［Ｔｌｍはマイクロプロセッサシステ
ムＭＩはＭ系列発生器、Ｕｌｂは相関器、（１）は相関
出力の出力端子、ＡＮＴ、はアンテナである。Ｍ系列発
生器Ｍ！には第２図に示すようにシフトレジスタＳＲ。

〜ＳＲｎが縦続接続され、これに各シフトレジスタＳＲ
１＝　ＳＲｎの出力を初段のシフトレジスタＳＲ，に帰
還するための帰還回路が並設されている。帰還回路はア
ンドゲート＾ＮＤ、・−ＡＮＤｎおよび排他的オアゲー
トＦＯＲ，〜ＥＯＲｎ−１で構成され、各アンドゲート
ＡＮＤ、〜ＡＮＤｎからの帰還線ｈｌ−ｈｎ−１がそれ
ぞれ対応した排他的オアゲー）ＥＯＲ＋・−ＥＯＲｎ−
１に接続されている。各アンドゲートＡＮＤ、〜＾ＮＤ
ｎの一方の入力端子には、マイクロプロセッサシステム
Ｕｌａからの開閉用制御線ｊｌ−３ｎ−１がそれぞれ接
続されている。Ｔ６−ＴＨ−ｒはそれぞれＭ系列信号の
出力端子である。ま走相関器Ｕｔｂは一例としてコンボ
ルバが使用される。

而してテンキーに、により所要のＭ系列符号を発生させ
るために必要なシフトレジスタＳＲ，〜ｓＲｎの段数ｎ
の設定、および所要のアントゲ−）　ＡＮＤ。

〜ＡＮＤｎのＯＮ、　ＯＦＦ設定等の所要の設定操作が
行なわれ、これに基づ馳て以下に述べるようにマイクロ
プロセッサシステムＵｌａにより所要の演算処理がされ
てＭ系列発生器Ｍｌが制御される。

他方のＳＳＳＳ受信機２についても上記と＃１は同様に
構成されている。

次に原理作用を順に説明することにより、その構成につ
いてもさらに詳細に説明する。

いま第１図の２台のＳＳ送受信機０１Ｕ２において。

σ１からσ＊　１１！Ｉへ送信を行なっている場合につ
い・Ｃ説明ゼる。

■「第２図、第３図に示す送信側および受信側Ｍ系列発
生器Ｍ、　Ｍ、の状態方程式」第２図および第３図にお
ける初段のシフトレジスタＳＲ，ＳＲ１’への入力信号
をそれぞれｘ（ｋ）、ｙ（ｋ）（ｋは離散時間を表わす
）とすると、 ｙ（ｋ）”””　ｔｌ　ｙ（ｋ　Ｊ）　ｌ　ｔｎ＝１　
・・・■と表わすことができる。ここで Δ とおくと（＝は“定義”を表わす）、前記■および■式
は ｘ（ｋ）　＝ｘｙｌ（ｋ＋１） ＝ｈ＋ｘｎ（ｋ）　十ｈ２Ｘｎ−１（ｋ）＋−トｈｎＸ
ｔ（ｋ）　・・・■ｙ（ｋ）＝ｙｔ（ｋ＋１）　。

＝ムｙ＋（ｋ）トｔａｙｓ（ｋ）　十−十ｔｎ　ｙｎ（
ｋ）　・・・■となり、■■両式、および■■両式は次
のようにベクトルと行列で表現できる。

送信側 Ｘ（ｋ＋１）＝ＡＸ（ｋ）、　Ｘ（ｋ）４ｏ　ｆｏｒＶ
ｋ　−■゛ｔだし、 受信側 Ｙ（ｋ＋１）　＝ＢＹ（ｋ）＋　Ｙ（ｋ）４１Ｏｆｏｒ
’ｉ’ｋ　川■ただし、 上記００式でｆｏｒＶｋとは゛′任意のｋに対して”と
いうことを意味している。すなわち 、ｘ　（ｋ）キ０　’ｆｏｒ■にと社離散時間ｋをどの
ように選んでもベクトルｘ（ｋ）はゼロベクトルにはな
らないという意味でちる。

■および０式は、それぞれ送信側および受信側のＭ系列
発生器Ｍ、　Ｍ、の状態方程式であり、Ｘ（ｋ）、ｙ（
ｋ）はシフトレジスタの状態ベクトル（ｎＸ１）、Ａ％
　Ｂはシフトレジスタの状態遷移行列（ｎＸｎ）、ｎは
シフトレジスタの段数である。またＪ％１３（ｊ＝１〜
ｎ）は前述のように帰還線を示しており、ただしｈｎ＝
ｔｎ＝１ である。帰還線ｈＪｔＪの“ＯＮ”“’ＯＦＦ’はマイ
クロプロセッサシステムＵ１ａ　（Ｊ２ａからの制御信
号によりアンドゲートＡＮＤ　、〜ＡＮＤｎ、、ＡＮＤ
　、’〜ＡＮＤｎ−１が開閉制御されることによりなさ
れ、この制御により各Ｍ系列発生器ＭＩＭ２からは所望
の種類のＭ系列符号が発生する。

なお状態遷移行列Ａ％Ｂの間には次のような関係がある
（出力符号がＭ系列でかつイメージ関係にある場合）。

ＡＢ＝Ｉ。　・・・［相］ すなわちＡ　＝　Ｂ−’またはＢ＝＾−１・・・イメー
ジ関係Ａ”＝Ｂ’＝Ｉ。　・・・０ ただしＮ＝２”−１ｉ符号長 Ｏｒ出力端子ＴＩ　Ｔｉ’から出力されるＭ系列符号パ
ターン」 〈送信側〉 Ｘ（０）をシフトレジスタの初期状態とする（時刻に；
０）と、時刻に＝Ｎ−１までに出力端子Ｔ１から出力さ
れる符号パターンＵｉは、　Ｘ（Ｏ）およびＡを用いて
次のように表現できる。

ま ただし Ｎ＝２”−１；符号１周期長 α＝Ｎ−ｍｎ １＝０〜ｎ−１ ここで マＡ　Ａ’　Ｘ（０）　・・・［相］ とおくと、０式は次のように書ける。

すなわち、送信側の出力端子Ｔｉから出力される符号パ
ターンＵ、は０式で表わされる。

く受信側〉 −ｙ（ｏ）をシフトレジスタの初期状態とする（時刻に
＝０）と、時刻に’＝Ｎ−１までに出力端子ＴＩ′から
出力される符号パターンＷｌは、ｙ（ｏ）およびＢを用
いて次のように表現できる。

以下余白 なお［相］式における各パラメータの定義は前記０式と
同様である。ここで ’：ｉ　Ａ　Ｂ　’　Ｙ（０）　・・・Ｏとおくと［相
］式は次のように書ける。

すなわち、受信側の出力端子Ｔｉ’から出力される符号
パターンＷ、は［相］式で表わされる。

θ「送受両側の位相を変えることによる通信チャンネル
の分割の基本的方法」 まず第４図ｉ第７図（Ａｔ　（Ｂ）について説明する。

第４図は前記第１図に示した受信側相関器Ｕ２ｂへの送
、受信画Ｍ系列符号入力および相関出力のモデル図であ
り、２つのＭ系列符号入力は互いにイメージ関係にある
。ここでイメージ関係とは第５図に示すように ａｌ　＠　ａ２．　”’Ｈａｌｌ＋　：送信側Ｍ系列符
号ｂ１．　ｂ２．・・・１　ｂＨ：受信側Ｍ系列符号と
すると となるような関係である。

第６図および第７図は、時刻に＝に、において受信側相
関器Ｕｚｂ中に存在する送受信Ｍ系列符号パターンと、
時刻に≧に、における相関出力の発生タイミングとの関
係を示したものである。第６図は囚の■〜■に示すよう
に時刻に＝ｋｏにおいてＵ、ｂ内に存在する送受信両Ｍ
系列符号パターンがそれぞれ異なっていても同図（Ｂ）
に公すように時刻≧ｋ。

にお゛いて相関出力がある固定したタイミングで発生す
る場合の図である。

一方、第７図は、時刻に＝ｋｏにおいてＵｚｂ内に存在
する送信側Ｍ系列符号パターンは共通で受信側Ｍ系列符
号パターンが同図（５）の■〜■のように１　ｂｉｔず
つ位相がずれている場合、時刻に≧に、における相関出
力の発生タイミングが同図（Ｂｌの■〜■のようにΔＴ
づつずれていく様子を示したものである。ここで同図（
８）の■〜■と（Ｂ）の■〜■はそれぞれ対応する関係
にある。なお両図においてｋは時刻、Ｔは符号の１周期
時間、Ｎは符号の１周期長、ΔＴは である。

ここでＳＳ受信機Ｕ２において所要伝送情報の復調動作
をさせるためには、１周期の時間Ｔ内で少なくとも１つ
の相関出力を検出することが必要である。しかし相関出
力の検出タイミングと相関出力の発生タイミングとが一
致しないときは相関出力を検出できない。例えば第７図
（Ｂｌ■〜■のような相関出力に対してその検出タイミ
ングをに＝ｋｏ。

ｋａ十”／２ｓ　・・・とじても相関出力は検出できな
い。

すなわち復調情報として必要な相関出力を確実に得るた
めには、その発生タイミングと検出タイミングとを一致
させなければならない。このことは云い換えれば、その
発生タイミングと検出タイミングとを一致させれば復調
情報として不必要な相関出力は検出されないことになり
、これは検出タイミングまたは発生タイミングを適宜に
制御することにより通信符号として送受同一符号（今の
場合はイメージ関係にある符号）を用いても通信チャン
ネルを分割できることを意味している。

第６図囚ｆＢｌおよび第７図（Ａｌ　（Ｂ）を用いた上
記の考察から、送受ともに同−Ｍ系列符号による通信チ
ャンネルの分割方法として、少なくとも次の２通りのも
ののあることが分る。

〈分割法Ｉ〉 １）相関出力の検出タイミングは固定とする。例えば第
６図（５）で■はビットｂ１が、同図■ではピッ）　ｂ
Ｎが、同図■ではビットｂＮ、が、同図■ではピッ）　
ｂｚが、前記第４図中■で示される相関器Ｕ！ｂの入口
点にさしかかった時点を相関出力の検出タイミングとす
る。即ちこの時点ごとに入口点のゲートを開くようにす
る。

１１）通信チャンネルを分割するためには、送受信の両
Ｍ系列符号の初期位相（すなわち送受信両側におけるＭ
系列発生器ＭＩ　Ｍｚ内のシフトレジメタの初期状態）
を変えなければならない。このためには送受両者内で使
用する符号の初期位相を予め取決めておけばよい。

〈分割法■〉 １）相関出力の検出タイミングは、受信側Ｍ系列符号の
位相状態に係らず例えば第７図（６）の■〜■のビット
ｂｌが、前記第４図中■で示される相関器ｕ２ｂの入口
にさしかかった時点を相関出力の検出タイミングとする
。したがって受信側Ｍ系列符号の位相が変れば、これに
伴って検出タイミングも変る。

＋＋）通信チャンネルを分割するためには、送信側Ｍ系
列符号の初期位相は固定でよく、受信側Ｍ系列符号の初
期位相のみを変えればよい。

＠ｒ分分割法上ついてのより詳細な説明」上述の分割法
ｌ、■の何れを適用しても通信チャンネルを分割するこ
とができるが、との両法のうち分割法■について以下に
より詳細に説明する。

送受信両側のＭ系列発生器ＭＩ　Ｍ２のシフトレジスタ
の初期状態（時刻に＝ｏにおける状態）をそれぞれＸ（
０）％　Ｙ（０）としたとき、それぞれのＭ系列発生器
Ｍ！Ｍ２の出力端子Ｔｉ　Ｔｌ’から出力される符号パ
ターン１周期長（−Ｎ）ＵＩＷｔはすでに［相］式およ
び［相］式で与えられた。

相関出力の検出タイミングを受信側Ｍ系列符号の先頭ビ
ットが第４図中符号■で示される相関器Ｕ、ｂの入口に
さしかかつた時点とすれに１通信チャンネルを分割する
ためには次式が成立しなければならない。

Ｕ、−町　・・・＠ すなわち Ｕｉ＝Ｗｉ となり次式がまる。

上式からＹがまれば、受信側におけるシフトレジスタの
初期状態Ｙ（０）は、前記Ｏおよび０式よりＹ（０）＝
８’マ ＝Ａ＋マ　・・・０ とめられる。以上からｙ　（ｏ）をめる手順は次のよう
にまとめられる。

〈ステップ１〉 上記の精設定操作および計算は、各テンキーＫ。

Ｋ２およびマイクロプロセッサシステム［１１ａ　Ｕ２
ｍにより行なわれる。このときくステップ３〉および〈
ステップ４〉における計算はプール代数に従って行なわ
れる。すなわち加算はＥＯＲ、乗算はＡＮＤである。な
おとのくステップ３〉および〈ステップ４〉で行なわれ
る行列Ａのべ自乗の計算は次のようなアルゴリズムで行
なうと簡単に行々うことができる。

ｐ、ｄの計算アルゴリズム（１）についてさらに検討を
加える。

［相］、０式より＾６はＢを用いて次のように表わせる
。

Ａｄ工Ａ”十ｄ　＝　（Ａ　Ｉ）　Ｎ　’ｄ＝＝ＢＮ−
ｄ、、、［相］ ０式において Ｎ　−ｄ　＝　ｒ　・・・［相］ とおくと Ａｄ　＝　Ｂｒ　・・・＠ となり、Ａｄは次のように行列Ｂを用いてもめられる。

計算アルゴリズム（１）を使うか（ｆｉ＋を使うかはＡ
ｄの次数ｄの値に依存する。すなわち としておけば計算時間を短縮できる。

例えば〈ステップ３〉の行列ＣをめるためにはＡ（ｍ−
ｔ）ｎとＡｍｎとを計算しなければ々ら々いが、次表に
示すように次数（ｍ−１）ｎおよびｍｎは（、−０）＋
ｍ。〉然 となっているため、この場合はアルゴリズム（ＩＩ）を
使う。

上表からｄ、％　ｄ２の値を使用するのと比較してｒ１
ｒ２を使用した方が行列Ａのべき案の計算を簡単になし
得ることが分る。

以上詳述したようにこの発明によれば、送信側および受
信側の両Ｍ系列符号の初期位相を前述したように〈ステ
ップ１〉〜〈ステップ４〉の手順で予め取決めておくこ
とにより通信チャンネルを分割するようにしたから、送
、受量−のＭ系列符号を用いても通信チャンネルを分割
することができ、通信チャンネル数を飛躍的に増大させ
ることができてマルチユーザーに対しても十分に対応す
ることができるという効果が得られる。例えばＭ系列符
号の符号長が１２７のとき、異種の符号の数は１８とれ
るので、これに本発明方式を適用すると理想状態でその
通信チャンネル数は１２７　Ｘ　１８＝２２８ｅ通りに
分割することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図因■〜■、（Ｂ）■〜■はこの発明に係
るスペクトラム拡散通信方式の実施例を示すもので、第
１図は送・受画側におけるＳＳ送受信機を示すプルツク
線図、第２図は同上ＳＳ送信機に装備され九Ｍ系列発生
器を示す回路図、第３図はＳＳ受信機に装備され九Ｍ系
列発生器を示す回路図、第４図はＳＳ受信機に装備され
た相関器を取出して示すブロック図、第５図は送・受画
Ｍ系列符号がイメージ関係にあることを説明するための
図、第６図囚■〜■、（Ｂ）は送受両Ｍ系列符号の初期
位相を変えたときの相関出力の発生タイミングを説明す
るための図、第７図因■〜■、（Ｂ）■〜■は受信側Ｍ
系列符号の初期位相のみを変えたときの相関出力の発生
タイミングを説明するための図である。 ＡＮＤｌ・−ＡＮＤｎ、　、　ＡＮＤＩ’〜ＡＮＤｎ’
、　：アンドゲートＥＯＲ，〜ＥＯＲｎ、、ＥＯＲＩ’
〜ＥＯＲｎ、　：排他的オアゲート Ｘｔ％に２：テンキー Ｍ２Ｓ　Ｎｈ　：　Ｍ系列発生器 ＳＲ１〜ＳＲｎ　ｓ　ＳＲ＋’〜ＳＲｎ′：シフトレジ
スタＴ０〜Ｔｎ、、７０／　、％、　Ｔｎ−１：　Ｍ系
列信号の出力端子Ｕ、、Ｕ、　：　ＳＳ送受信機 Ｕｌａ％　０２ａ　：マイクロプロセッサシステムＵｌ
ｂ、　Ｕ２ｂ　：相関器 り、〜ｈｎ、ｚ１〜ｔｎ：帰還線 １１２：相関出力の出力端子 クラリオン株式会社 代理人　芦　１）直　衛 第１図 第２図 第３図 第５ｒ？！ 一一一一一　Ｎ−一一一一 手続補正書　く自利 昭和５９年８月２４日 特許庁長官殿 １、事件の表示 昭和５９年特許願第２７３３号 ２、発明の名称 スペクトラム拡散通信方式 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 （１４８）クラリオン株式会社 ４、代理人 東京都港区西新＠　１−１８−１４　小里会装置（５０
８）７７６３　・（５８０）５６１７５、補正の対象 明細書中「特許請求の範囲」および「発明の詳細な説明
」の欄、図面中箱３図　。 ６、補正の内容 （１）明１１１１１中「特許請求の範囲」の項を別紙の
とおり訂正する。 （２）同第３頁第１２行、第１４行、第１６行および同
第４頁第６〜７行の４個所にｒＡＮＤ１〜ＡＮＤ　ｏＪ
とあるのを［ＡＮＤ　〜ＡＮＤ。−１］と訂正する。 （３）同第４頁第２行のｒＬＪ　Ｊを「Ｕｌｂ」と訂正
すｂ る。 （４）同第１５頁第１４〜１５行の［即ちこの時点ごと
に入口点のゲートを開くようにする。」とあるのを削除
する。 （５）図面の第３図中にｒＡＮＰ、ＪとあるのをｒＡＮ
ＤｌＪと訂正する。訂正個所を別紙第３図中に朱字を以
って示す。 以　上 別　紙（特願昭５９−２７３３号） ［特許請求の範囲 送信側からのＭ系列符号と当該受信側で発生させたＭ系
列符号との相関出力により所要の情報復調を行なうスペ
クトラム拡散通信方式において、前記送信側および受信
側の両Ｍ系列符号の初期位相を予め取り決めておくこと
により通信チャンネルを分割することを特徴とするスペ
クトラム拡散通信方式。」

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 送信側からのＭ系列符号と当該受信側で発生させ九Ｍ系
   列符号との相関出力によ′□り所要の情報伝送を行なう
   スペクトラム拡散通信方式において、前記送信側および
   受信側の両Ｍ系列符号の初期位相を予め取り決めておく
   ことにより通信チャンネルを分割することを特徴とする
   スペクトラム拡散通信方式。