JPS6135035A - 直列シ−ケンス拡張スペクトル信号処理を用いたコ−ド分割マルチプレクサ - Google Patents

直列シ−ケンス拡張スペクトル信号処理を用いたコ−ド分割マルチプレクサ

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JPS6135035A
JPS6135035A JP5768885A JP5768885A JPS6135035A JP S6135035 A JPS6135035 A JP S6135035A JP 5768885 A JP5768885 A JP 5768885A JP 5768885 A JP5768885 A JP 5768885A JP S6135035 A JPS6135035 A JP S6135035A
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signal
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JP5768885A
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ローレンス バートラム ホロウイツツ
ユージン トーマス ウイギンス
ドナルド ウオーレス ローズ
ジヨン ウオルター ジヤーリム
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Sangamo Weston Inc
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B1/00Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/69Spread spectrum techniques
    • H04B1/707Spread spectrum techniques using direct sequence modulation
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04JMULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J13/00Code division multiplex systems

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)

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】 (産業上の利用分野) 本発明は一般に直列シーケンス拡張スペクトル信号処理
を用いたコード分割多重化に関し、特に所定のコード長
で多重化できる発信器数を増大する信号処理に関する。
(従来技術) 拡張スペクトルシステムでは、伝送信号が特定の情報を
伝送するのに必要な最小バンド中よりはるかに広い周波
数バンドにわたって拡張される。
振巾変調や周波数変調等別の変調様式では、伝送バンド
中が情報自体のバンド中と匹敵する一方、拡張スペクト
ルシステムでは情報を広バンドのコード化信号で変調す
ることにより、例えば1 kHzの情報バンド中を数M
Hz巾のバンドへ広げる。つまり、拡張スペクトルシス
テムを別の広バンド通信システムから区別する重要な特
徴は、拡張スペクトル信号処理においては送られる情報
以外の信号が伝送信号を広げることにある。
代表的な拡張スペクトルシステムにおける伝送信号の拡
張は、(11直列シーケンス変調、(2)周波数ホッピ
ング又は(3)パルス化FMつまり“chirp(さえ
ずり)”変調によって与えられる。直列シーケンス変調
では、情報信号中よりはるかに高いビット速度を持つデ
ジタルコードシーケンスによってキャリヤが変調される
。周波数ホッピングではコードシーケンスによって指示
されたパターンでキャリヤ周波数が離散増加的にシフト
され、又chirp変調では所定のパターン間隔中に広
バンドにわたってキャリヤが掃引される。更にあまり使
われないが、時間ホッピングというキャリヤ拡張法もあ
り、これでは通常低いデユーティサイクルで短い持続時
間である伝送時間がコードシーケンスと時間−周波数ホ
ンピングによって支配され、コードシーケンスカぐ伝送
周波数と伝送時間の両方を決定する。
拡張スペクトルシステムの用途は、通信をデコード化で
きないようにする盗聴者に応じ多様である。別の用途に
は、航海や、特定のコード速度と使用シーケンス長に応
じた分解能での射程法めがある。用途の詳細については
、R,C,ディクソンのテキスト、「拡張スペクトルシ
ステム」、John Wiley and 5ons、
ニューヨーク、1976の特に9章を参照のこと。
直列シーケンス変調には、AM又はFM等幾つか異った
フォーマントのいずれか1つのコードシーケンスによる
キャリヤの変調が含まれるが、2相の位相シフトキーイ
ング(P S K)が最も一般的である。2相PSKで
は、コードシーケンスとR’F キャリヤの人力するバ
ランス形ミキサが、コードシーケンス“1″のとき第1
の位相シフトXOで、コードシーケンス″0”のとき第
2の位相シフト(180+X)’でキャリヤが伝送され
るように制御する。2相PSK変調は他の様式と比べ、
伝送時にキャリヤが抑制され通常の機器で通信を受信す
るのをいっそう困難にし、又伝送時キャリヤと反対に情
報に大きなパワーが与えられるようにする点で有利であ
る。2相PSKの特徴は上記ディクソンのテキスト、第
4章に記されている。
伝送のバンド中を広げるのに使われるコードの種類は、
特にメソセージの機密が必要でなければ線形コードが好
ましく、最大コードが最適な相関特徴を与える。最大コ
ードとは、所定のシフトレジスタ又はその他所定長の遅
延エレメントによって発生可能な最長コードと定義され
る。2進シフトレジスタシーケンス発生器において、n
段のシフトレジスタで発生可能な最大長(ML)シーケ
ンスは2fi−1ピントである。シフトレジスタシーケ
ンス発生器は、一部の段を別の段へフィードバックした
シフトレジスタから形成される。出力ビツト流は、シー
ケンスが繰返す前における、使用したレジスタとフィー
ドバックの段数に応じた長さを有する。例えば5段のシ
フトレジスタはその最大長(ML)シーケンスとして、
31ビツトの2進シーケンス(つまり2’−1)を発生
できる。多数段のシフトレジスタMLシーケンス発生器
は、稀にしか繰返さないMLクシ−ンスを発生するため
、シーケンスはランダムに見え、ノイズの属性を持ち、
検出が困難である。従って、直列シーケンスシステムは
6擬似ノイズ”システムとも呼ばれる。
最大シーケンスの特性は上記ディクソンの3.1節に要
約されており、3〜100段の最大コード発生器用のフ
ィードバック接続がディクソンのテキストの3.6表に
示しである。最大長フィードバックの10段を有するシ
フトレジスタに対応した1023ビツトコードの場合、
512個の1”と511個の“0”が存在し、その差は
1である。
“1”と“0”の相対位置がMLコードシーケンス内で
変化する一方、各最大長シーケンス中の“l”と“0”
の数は同しML長クシ−ケンスついて一定である。
いずれのMLクシ−ンスについても“1″と0″の数の
差は1なので、シーケンスをその位相シフトしたレプリ
カとビット毎に比較した最大線形コードの自己相関は0
+1のピント位相シフト域を除き−1の値となり、相関
は−1から(2″−1)まで線形に変化する。従って、
1023ビツトの最大コード(2’−1)は1024と
いうピーク−平均自己相関値、つまり30..1dbの
レンジを持つ。
直列シーケンス拡張スペクトル通信をコード分割多重化
で使用可能にしているのは、この特徴である。共通M 
Lコードの異うたシフトにセントされた受信器は、共通
コードのそのシフトを持った発信器にのみ同期される。
従って、2以上の信号を同一周波数で同時に明瞭に伝送
できる。自己相関形多重化システムは共通の1つのクロ
フク又はタイミング源を含み、数個の発信器と少くとも
1個の受信器がこれに同期される。発信器は共通の最大
長シーケンスを発生し、各発信器のコードは他のコード
に対し少くとも1ピント位相シフトされている。受信器
は、同調すべき特定の発信器のシフトに対応したコード
シーケンスシフトを有する共通伝送最大長のローカルレ
プリカを発生する。
ルーカル発生シーケンスは、+1ピント同期だけに対応
したレベルを認識するように調整された相関検出器によ
って入力信号と自己相廟され、所定の発信器から発生さ
れた信号だけから情報を短縮して抽出する。
最大長コードシーケンスの自己相関特徴はコード長の逆
数に応じた片寄り、つまり; V/ (、、,2’ −1) 但しVは“l”に対応した電圧の大きさ、nはシフトレ
ジスタの段数;を有するので、隣接チャネル間で重複が
生じる。つまり、望まない入力信号の拒絶が不完全であ
る。従って、明瞭な信号区別はチャネル間にガートバン
ドを必要とし、所定のコード長に対して可能な発信器数
が減じられる。
長い最大長シーケンスはそのガートバンドを補償し、可
能な発信器数を増加させるが、これは同期化を遅らせ、
多重化発信器のパワー不均衡を生ずる。
(発明の目的) 従って本発明の主な目的は、所定のコード長に対しより
多くの発信器数が明瞭に区別できるような改良自己相関
型のコード分割多重化方法及び装置を提供することにあ
る。別の目的は、比較的多数の発信器を相互に区別、す
るのに比較的短いMLコードを用いるコード分割多重化
方法及び装置を提供することにある。
本発明の別の目的は、信号検出に使われる改良相関検出
器を提供するこ−とにある。
別の目的は、コード分割多重化装置で信号の検出に使わ
れる改良相関検出器を提供することにある。
別の目的は、直列シーケンス拡張スペクトルコード分割
多重化装置で使われる改良相関検出器を提供することに
ある。
更なる目的は、必要な較正調整が最小な相関検出器回路
を提供することにある。
更なる目的は、コード分割多重通信システム内における
受信器と所定の発信器の相関程度を求めるためにマルチ
チャネル検出器で使われる、必要な較正調整が最小な改
良相関検出器を提供することにある。
本発明の別の目的は、コード分割多重受信器におけるS
N比を改善することにある。別の目的は、共通の擬似ラ
ンダムコードシーケンスの連続的なコードシフト遅延に
タイム合せされる複数の相関検出器を有し、出力が最適
の受信同期化を求めるように処理されるようなコード分
割多重受信器におけるS/N及び同期化特性を改善する
ことにある。
本発明の別の目的は、直列シーケンス拡張スペクトル受
信器における同期化を改善することにある。更なる目的
は、最適な同期化遅延を識別するため、コードチップの
等しい一部によって相互に変位された複数の相関検出器
を用いるような直列シーケンス拡張スペクトル受信器に
おける受信同期化を改善することにある。
別の目的は、直列シーケンス拡張スペクトル受信器にお
いて入力信号とノイズを区別することにある。
更なる目的は、データサンプリング速度がタイミング信
号の周波数より高くなく得る直列シーケンス拡張スペク
トル受信器での受信同期化を改善することにある。
(発明の構成) 上記及びその他の目的は、複数の発信器と少くとも1個
の受信器が共通のタイミング信号源に同期される本発明
の方法及び装置によって満たされる。各発信器は共通の
双極コードシーケンスの異った指定シフトである双極擬
似ランダムコードによって拡張されたキャリヤで変調さ
れたデータを発信する。所定の発信器によって発信され
た信号を他の発信器によって発信された信号から区別す
るため、受信器が伝送された共通双極擬似ランダムコー
ドのレプリカである2つのローカル双極擬似ランダムコ
ードを発生する。ローカル発生コードの一方は、所定の
発生器に指定されたコードシーケンスシフトと同じコー
ドシーケンスシフトを持ち;他方は、いずれの発生器に
も指定されていないコードシーケンスシフトを持つ。所
定の発信器から伝送されたコードから情報を区別、抽出
するため、2つのローカル発生コードが処理され、入力
信号と相互相関した3進コードシーケンスを得る。
本発明の別の特徴によれば、2進コードシーケンスが良
好な自己相関特性を持つ最大長(ML)シーケンスであ
る。情報はPSK信号変調を用いて、2進コードシーケ
ンス内に埋込まれる。
本発明の別の特徴によれば、双極デジタルシーケンスの
形の第1及び第2標準信号が変調された双極シーケンス
の入力データによって多重化され、それらの積が相互に
減算されるような多様の異った態様の相関検出器が提供
される。減算の差が積分されてランダムなノイズを平均
化し、更に復調されて2進情報を回収する。相関検出器
の各チャネルによって生じる伝達関数は、 但しr(t)は所定発生器のに対応したコードシフトを
有する双極シーケンス、cr(t)は指定されてないコ
ードシフトを有する双極コードシーケンス、5(t)は
入力信号、Tはビット周期。
相関検出器の一実施例によれば、各チャネルの掛算器つ
まり副受信器はそれぞれ対応する2つの標準シーケンス
r (t) 、e (t)によって制御された2つの入
力を有するアナログマルチプレクサから成る。このマル
チプレクサが人力シーケンス5(t)と入力シーケンス
の反転を選択的に減算器に加え、5(t) (r(t)
=e(t))に相当したシーケンスを得、それをビット
期間にわたり積分して相関度を生ずる。
相関検出器の第2の実施例では、Nチャネルの相関検出
器が、2つの標準シーケンスの極性に応じて入力信号5
(t)、入力信号5(t)の反転又は0を積分/ダンプ
回路に供給して連続的なビット期間にわたって積分する
N個の3人力アナログマルチプレクサから成る。2つの
標準信号r(t)、e(t)がデジタルロジック回路を
介して3人力マルチプレクサを制御する。
相関検出器の第3の実施例によれば、全ての信号処理が
デジタル的に行われる。受信信号s (t)がデジタル
化され、アキュームレータでビット周期に等しい期間に
わたって算術的に加算される。
アキュームレータ内の最初と最後6値の差が、ビット周
期にわたって積分された5(t)の値を表わす。2つの
標準信号の値が等しいと、アキュームレークの値は一定
に保たれる。等しくないと、アキュームレータの内容が
5(t)の値に従って変更され、r (t)が“1”な
ら5(t)のデジタル値がアキュームレータへ加算され
、r (t)が“0”ならアキュームレータから減算さ
れる。
第3実施例の変更例によれば、電圧/周波数コンバータ
が人力信号をデジタル化し、周波数カウンタとの和を累
積する。2つの標準信号が等しいと、カウンタを駆動す
るクロックが停止される。
r (t)が“1”だと、2進カウンタが電圧/周波数
コンバータからの5(t)に比例した速度でパルスを累
積するように制御される。r(t)が“0”だと、累積
が減算となりカウント方向が逆になる。
本発明の別の特徴によれば、複数の発信器と少くとも1
個の受信器が共通のタイミング信号源に同期されるよう
な直列シーケンス拡張スペクトルシステムでのSN比を
改善するのに加られる方法及び装置が提供される。各発
信器は共通の双極コードシーケンスの異った指定シフト
である双極擬似ランダムコードによって拡張されたキャ
リヤで変調されたデータを発信する。受信器は複数の相
関検出器で形成され、それぞれ伝送された共通双極擬似
ランダムコードのレプリカである2つのローカル双極擬
似ランダムコードを発生する。ローカル発生コードの一
方は、所定の発信器に指定されたコードシーケンスシフ
トと同じコードシーケンスシフトを持ち;他方は、いず
れの発信器にも+=定されていないコードシーケンスシ
フトを持つ。
2つのローカル発生コードが各相関検出器内で処理され
、入力信号と相関された3進コードシーケンスを得て相
関信号を発生し、各相関検出器がローカル相関ピークに
位置するように上記相関信号が与えられて受信タイミン
グを調整する。この発明によれば、受信の同期化を与え
る他、相関検出器の出力がデータを受信し、SN比を最
適化するように処理される。各相関ピークの符号が伝送
中のデータ符号に一致していることを確認後、受信器が
正しく同期されていれば、存在する特定の歪に応じて選
択された加重因子を使って相関出力が処理され、SN比
を最適化する。
本発明の別の特徴によれば、特に複数の発信器と少くと
も1個の受信器が共通のタイミング信号源に同期される
ような直列シーケンス拡張スペクトルシステムで使われ
る発信器と受信器間の同期化を改善する方法及び装置が
提供される。各発信器は共通の双極コードシーケンスの
異った指定シフトである双極擬似ランダムコードによっ
て拡張されたデータ信号を発信する。受信器は複数の相
関検出器で形成され、それぞれ伝送された共通双極擬似
ランダムコードのレプリカである2つのローカル双極擬
似ランダムコードを発生する。ローカル発生コードの一
方は、所定の発信器に指定されたコードシーケンスシフ
トと同じコードシーケンスシフトを持ち;他方は、いず
れの発信器にも指定されていないコードシーケンスシフ
トを持つ。
所定の発信器から伝送されたコードから情報を区別、抽
出するため、2つのローカル発生コードが処理され、入
力信号と相互相関した3進コードシーケンスを得る。こ
の相互相関が、受信器と所定の発信器が合致したとき最
大となる同位相信号及び最小となる直角位相信号を生ず
る。同期化は、直角位相相互相関信号を最小とするよう
に受信タイミングを調整することによって得られる。
この発明の一実施例によれば、同位相と直角位相両信号
の比が測定され、受信タイミングシフトのサイズを制御
して、中間的な受信タイミングシフトを経ずに完全な同
期化を得るように処理される。比が所定数より大きけれ
ば、受信器は完全に同期されていると見なされ、デッド
バンドを確立して、同期化の行過ぎを減少させる。
この発明の別の実施例によれば、相関検出器の1つにお
ける同位相及び直角位相両相開信号の振巾比が測定され
、ノイズの存在下における信号を識別する。此の絶対値
が1よりはるかに大きいと、信号が存在すると見なされ
;そうでないと、受信器はノイズを受信したと見なされ
る。測定比が所定値より大きい場合にのみ、受信器は入
力信号・と同期するように制御される。
本発明の別の特徴によれば、特に複数の発信器と少くと
も1個の受信器が共通のタイミング信号源に同期される
ような直列シーケンス拡張スペクトルシステムで使われ
る発信器と受信器間の同期化を改善する方法が提供され
る。各発信器は共通の双極コードシーケンスの異った指
定シフトである双極擬似ランダムコードによって拡張さ
れたデータを発信する。受信器は、タイミング信号源の
周波数又はその整数倍に等しい速度でデータ信号をサン
プリングする段階、1つ以上の連続的なデータサンプル
を組合せて、タイミング信号源の特定のタイミング時点
に対応したデータサンプル時点を発生する段階、データ
サンプル時点のうちどれが最大値を有するかを検出する
段階、及び最大値を有するものとして検出されたデータ
サンプル時点の1つに対応するタイミング信号源のタイ
ミング時点に受信器をロックする段階によって、所定の
指定コードシーケンスを持つ擬似ランダムコードで拡張
されたデータ信号を伝送する発信器の1つとタイミング
信号源に同期される。
上記方法の利点は、同期化が不明瞭の可能性がある各点
で冗長なデータチャネルサンプリングを行う必要を取除
けることにある。更に上記方法は、タイミング信号源の
周波数より速い速度でのデータサンプリングを可能とす
る。連続的なデータサンプルを組合せてデータ時点を発
生するごとによって、データサンプリングが正味のデー
タ速度より高い速度で行われ、その速度は毎秒当り(1
つ以上の連続したデータサンプルの組合せから発生され
る)データサンプル時点又はビットの数に相当する。又
この構成は、データサンプルを(例えばマイクロプロセ
ッサ内で)デジタル的に組合すこと、及びデータ速度を
実際のハードウェアのタイミングを独立化することを可
能にする。
本発明の更に別の目的及び利点は、発明を実施するため
の最適態様としてのみ例示した発明の好ましい実施例を
図示し、説明する以下の詳細な記載から当業者には容易
に明らかとなろう。又自明のごとく、発明の他の異った
実施例も可能であり、その詳細も発明から逸脱しない各
種あ明白な点において変更可能である。従って、図面と
説明は、制限の意味でなく、例示の意味としてのみ見な
されるべきである。
(実施例) ■−票 拡張スペクトル通信では、伝送されるデータに通常必要
なハンド中を越えた信号ハンド中の拡張が、まず伝送す
べきデータによってキャリヤ波形をPSK変調し、次に
得られた信号を少くとも通常データ速度の2倍の反復速
度で生ずる長さしの標準擬似ランダムコードによって変
調することで行われる。前述した理由からPSKが好ま
しいが、キャリヤを変調し複合信号を拡張するのに、P
SK以外の変調様式も使える。
信号通信を復調するため、受信信号は複合通信を拡張す
るのに用いたのと同じ標準コードでヘテロゲイン混合さ
れるか又は乗算され、伝送されたコードとローカル発生
された受信コードが同期していると、発信器でコードの
PSK変調で生したキャリヤの反転物が除去され、最初
のベースハンド変調キャリヤが受信器内で再生される。
第1図は、発明の一特徴を含む基本的な拡張スベクトル
受信器の基本エレメントを示す。受信器100が、複数
の発信器中の特定の1つから伝送された直列シーケンス
拡張スペクトル(D S S S)信号を受信し、受信
信号を処理して、特定の発信器から伝送された信号を全
発信器から伝送された各信号中から弁別する。受信信号
は実質上2回変調されていること、つまり、まずキャリ
ヤがデータで変調され、次にその複合信号が擬似ランダ
ムコードシーケンスで変調されて、複合信号を擬似ラン
ダムシーケンスのハンド中に匹敵したバンド中にわたっ
て拡張するので、受信器100は伝送データを抽出する
のに受信信号の2段の復調を行うことに留意されたい。
受信DSSS信号はまず、他の発信器からのものとその
信号が弁別されている特定発信器のコードでヘテロダイ
ン混合されるか又は乗算される。従って、発信器と受信
器の両方で発生したコードが同期しているなら、発信器
でコードPSK変調で生じたキャリ°ヤの反転物が掛算
器102で除去され、最初のベースバンド変調キャリヤ
が再生される。狭バンドの再生キャリヤが、ベースバン
ド変調キャリヤだけを通ずように設計されたバンドパス
フィルタ(図示せず)に与えられる。次に、再生キャリ
ヤを掛算器104でローカル発生キャリヤによりヘテロ
ダイン混合又は乗算することによって、ベースバンドデ
ータが抽出される。掛算器104の出力が、集積/ダン
プ回路等の通常の相関フィルタ106へ、更に伝送デー
タと対応する信号を生じるサンプル/ホールド回路へ与
えられる。
受信器100は、システムクロック110に同期された
標準的なマイクロプロセッサ108で制御され、各発信
器もそのクロックに同期されている。ノイズと不所望の
通信も、受信直列シーケンス信号を最初のキャリヤバン
ド中へ圧縮するローカル発生標準コードにより、掛算器
102で同じ掛算プロセスを経て処理されるので、ロー
カル発生標準コードと同期しないいずれの入力信号も入
力信号及び標準コードの両バンド巾の和に等しいハンド
中に拡張される。この非同期入力信号は少くとも標準コ
ード中に等しいハンドlJ内にマンプされているので、
バンドパスフィルタで不所望信号パワーのかなりの部分
を拒絶できる。これは、D S S ’Sシステムにと
って重要な点である二つまり、標準コードで変調された
バンド中の同期入力信号はベースバンド変調バンド中へ
変換されるが、非同期入力信号はコード変調ハンド中に
拡張されたままである。
同期化処理では、発信器で使われた特定コードに固有な
特性を利用する。最大長(ML)シーケンスの自己相関
、つまりシーケンスのその時間シストレプリカとの乗算
は同期が達成されているときピークとなり、同期が失わ
れるにつれ(すなわちコードとそのレプリカ間の時間差
が1コードチップ又はそれ以上に近づくにつれ) 、−
P” /Lへ低下する絶対値を持つ。但しPはコードシ
ーケンスの振巾、Lはコード長。自己相関パターンの符
号は、発信器を変調するのに使われているデータビット
に依存する。従って、受信器と発信器が正しく同期され
ていれば、自己相関出力の符号をモニターすることによ
って、伝送データを受信器で回収できる。
第2図を参照すれば、受信器100が同調される擬似ラ
ンダムコードシーケンスは双極性で、つまり、定電圧電
源の極性が切換えられる。本発明では、キャリヤが双極
伝送で抑制されるので、パワーの伝送効率を改善するた
め単極でなく双極性のシーケンスが使われる。又双極伝
送はある周波数バンドへのエネルギーの高集中を防ぎ、
システム中の異った発信器による伝送間の干渉を避ける
のを助ける。各双極シーケンスは、振巾Pとチップ持続
時間Tcを有する。MLクシ−ンスの長さは、システム
内でそれらの信号がコード分割多重化されるべき異った
発信器数に依存する。各発信器には、共通MLクシ−ン
スの異った所定チップを持つ同じ発信コードが割当てら
れている。従って、このシステム内で多重化可能な発信
器の最大数は、MLクシ−ンスの長さに対応する。
この種のコード分割多重システム内で干渉せずに多重化
できる発信器数は理論上、シーケンスのビット長に等し
い。例えば63ビツト長を持つMLコードの場合、伝送
チャネルは理論上63個の異った発信器を多重化できる
。これは、いずれも共通のタイミング源に同期された発
信器からの受信コードとローカル発生コード間の自己相
関がピークのとき、受信器と所定の発信器間で同期化が
達成されるものとしてである。しかし実際には、MLク
シ−ンスの自己相関における一P” /L項の−ため隣
接相関曲線間で重複が生ずるので、システム内でコード
分割多重化できる発信器数は理論的最大値よりはるかに
低い。この点は、単一伝送の相関曲線を示した第3図と
、隣接伝送つまり単一コードチップだけ相互に時間がズ
レた伝送についての複数の相関曲線を示した第4図を参
照すれば、もっと分り易く理解されよう。
第3図において、発信及びローカル発信コードシーケン
スがコードチップTcより大きく相互に時間がズレてい
ると、相関曲線は−P” /Lの振巾を持つ。但し、P
はシーケンスの絶対振巾、Lはシーケンス長(ビット)
。発信及びローカル発生両コードかはゾ同期していると
、つまり相互に1コードチップの時間ズレ内にあると、
相関度は完全同期におけるP2のピーク振巾に達する。
従って、受信器と単一発生器間の同期は、相関出力をモ
ニターし、相関信号が所定の正価以上のとき同期してい
ると見なすことにより、検出できる。
一方第4図を参照すると、相互に単一コードチップだけ
時間シフトされた3つの発信コードシーケンスに、に−
1及びに+1が存在するものと仮定されている。各相関
は、第3図と同じく、正のピーク値P2と負のピーク値
−P” /Lを持つ。
隣接コードシーケンスの相関曲線は、第4図中斜線で示
した領域内で重複する。これらの領域では、隣接コード
シーケンスが共通の相関を示し、各発信間を区別するの
が不可能である。実際問題として、各発信間での干渉を
避けるため、第5図に示すようにシーケンス間にガート
バンドを挿入する必要がある。これは、第4図のように
各コードチップ毎の遅延でなく、1つ置きのコードチッ
プの遅延にのみ対応したシーケンスシフトを発信に与え
ることによって得られる。この結果、理論的な最大値と
比べ、ゼいぜい半分の発信数しか多重化できない。実際
には、同期の不明瞭さを避けるため1つ置きのコードシ
フト遅延だけを用いたときに得られるのより大きいガー
トバンドが必要なので、双極シーケンスを用いたコード
分割多重システムで多重化可能な発信器数は理論的最大
値の半分よりさらに少くなる。
本発明の一特徴によれば、受信器が同調されるべき特定
の発信器に指定されたコードシーケンスといずれにも指
定されてないコードシーケンス間の差を得ることで生じ
た3進コードと人力信号の相互相関を取ることによって
、多重化可能な発信器数は理論的制限より1少い値にま
で増加される。すなわち、2つの双極コードシーケンス
が受信器で発生される。一方のコードは、全発信器から
伝送される共通コードシーケンスのレプリカで、所定の
1つの発信器のシーケンスシフトに対応したシーケンス
シフトを有する。他方のコードは、共通双極シーケンス
のレプリカで、いずれの発信器にも指定されてないコー
ドシーケンスシフトを存する。ローカル発生コードの一
方が他方から減算され、3進コードシーケンスであるそ
の結果が人力信号と相関される。3進コードシーケンス
のシーケンスシフトは、後述する静的同期法用い、所定
の発信器から発生されるシーケンスの1コードチップ内
に入れられる。受信器と所定発信器間での完全な同期は
、一般に受信器のタイミングをコードチップの一部分づ
つ連続的にシフトし、相関器の出力をモニターすること
によって得られるダイナミック同期(詳しくは後述)を
用いて得られる。相関出力がピークにあるとき、受信器
と所定の発信器は相互に同期していると見なされる。
こ\で、受信器と発信器が対応するクロックパルスにも
同期されている止すると(つまり発信器が1つのクロッ
クパルスに同期せず、受信器が別のクロックパルスに同
期しているとすると)、伝送データを抽出するため相関
出力の極性がモニターされる。
発信シーケンスと相互相関されるべき3進パルスシーケ
ンスの発生器よ、第6(a)〜(d1図を参照すれば分
り易く理解されよう。第6(a)図には、絶対振巾Pと
チップ期間Tcを持つ発信双極シーケンス5(t)が示
しである。このシーケンスは、実際には例えば63ビツ
ト等もっと長いシーケンスを単純化したものである。受
信器内では、第6(b)図に示した第1標準パルスシー
ケンスr(t)が発生される。
発信器と受信器の両シーケンスは同一遅延を持ち、相互
に同期されていると見なされているので、シーケンスr
 (t)は第6(a)図に示した所定の発信器からのシ
ーケンスS(【)と等しい。
受信器は第6(c)図に示した第2標準パルスシーケン
スe(t)を発生し、これは所定の発信器及びその他の
全受信器から発信されたシーケンスと同じだが、どの発
信器にも指定されていないシーケンス遅延を有する。
2つのローカル発生標準パルスシーケンス間の差(r(
t)=e(t))が得られ、第6(d)図に示す3進パ
ルスシーケンスを与える。この3゛進シーケンスは、2
つの標準パルスシーケンスr(t)、e(t)の相対的
2進値に応じ、値〔+2.0、−2〕を取る。
尚、第6図に示した例のシーケンス長は7ビツトである
が、実際には、コード分割多重化すべき比較的多数の発
信器を許容するため、もっと長いシーケンスが使われる
・第7図を参照すると、信号多重化のため人力双極パル
スシーケンスと相互相関されるべき3進標準シーケンス
が受信器200で発生される。受信器200は発信パル
スシーケンス5(t)を受信して、人力シーケンスを第
1相関掛算器202と第2相関掛算器204の各入力に
与える。第1相関掛算器202は入力シーケンスs (
t)を、所定発信器のシーケンスシフトと対応したシー
ケンスシフトを持つローカル発生標準パルスシーケンス
r(t)と乗算する。掛算器204は人力シーケンスr
 (t)を、非指定パルスシーケンスシフトを持つパル
スシーケンスe(t)と乗算する。得られた積が差回路
206に与えられ、その差が標準的な相関フィルタ20
8で積分されサンプリングされる。
第7図には、入力シーケンス5(t)がまず2つの標準
パルスシーケンスr(t)、e(t)とそ杵ぞれ乗算さ
れ、次にそれらの積の差を差回路206で得ることが示
しである。これは、2つの標準パルスシーケンスr (
t)、e(t)の差を得てから、その差を入力シーケン
ス5(t)と乗算することと等しい。
こうして得た相互相関を第8図に示す。各相関曲線は、
所定の発信シーケンス及びローカル発生標準シーケンス
r(t)=e(t)が相互に1コードチップ以上変位し
ていると、値0となる。この点は、振巾P2/Lの負の
残留相関が存在する第3図の相互相関曲線と対照的であ
る。所定の発信及びローカル発生標準パルスシーケンス
が同期されていると、相関曲線の振巾はピーク値P(L
+1)/Lまで線形に増加する。
上記相関法の利点は、本発明に゛よる複数の隣接伝送の
相関を示した第9a図を第4図と比較すれば明らかであ
ろう。特に、第9a図は2コードチップ分離のコードを
示している。但し、第9a図の伝送はlコードシフトだ
け相互に“変位させることができ、こうしても隣接伝送
の相関は重複しないのに対し、第4図では斜線部分で重
複が生じる。
このように本発明は、多重化可能な発信数をパルスシー
ケンス長(ビット)より1少い値に等しくでき、従来の
システムでは不可能だったことを可能とする。第9a図
に示した方法で発信間にガートバンドを入れても、信頬
可能に多重化できる発信数は、第4図に示した相関法を
用いて信頼可能に多重化できる数より大巾に大きい。
受信器に入力するコード分割多重化PSK信号Y(t)
が次式で表わされるとする: Y(t) −、%、PJdJXJ(t) cos(W、
t+0) +N(t)   (1)但し、Jの人力伝送
について: O≦t≦T、Tはコードチップ周期; Pj は各人力双極パルスシーケンス内のパワー;dj
 は各対応入力シーケンスの極性又は符号XNt)は伝
送データ: Wcはキャリヤの周波数(ラジアン);0 はキャリヤ
の位相;及び N (t)はノイズ。
単一標準コードシーケンスを用いた従来の受信器の出力
v A(T)は次式で与えられる:但しPrは所望入力
シーケンスのパワー;drは所望入力シーケンスのデー
タ符号;Lはパルスシーケンス長(ビット); Pjは各不所望シーケンスのパワー; djは不所望シーケンスの対応データ符号;及び NAはノイズ。
本発明の原理に従って動作する受信器の出力v m (
r)は次式で与えられる: vi(T)=p、d、 (1+1/L)+Ni  (3
)本発明の相関法は指定されていないコードシーケンス
シフトを持つコードシーゲンスの減算を含むので、出力
v m (T)中における不崩望伝送成分(添字“j”
で示す)は全て完全に拒絶されている一方、従来の受信
器における出力Va(T)は不所望伝送(添字“J”)
と所望伝送(添字“r”)両方の寄与分を含む。
マルチプレクサの3成分信号の相関は、特定の発信2進
パルスシーケンスだけを用いた従来の相関と比べ、受信
器の入力に現われるホワイトノイズに関しデータのSN
変調で3dBの劣下を含む。
つまり、 NA=NB=0 上記の多重化法は、コード分割多重システムで任意長M
Lコードを用いて、不所望なアクセスを完全に拒絶する
能力をもたらす。従来は、可能なマルチプレクサ数がコ
ード長よりはるかに小さくなるので、充分長いMLコー
ドしか使えなかった。
又それでも、多重化発信器のパワー不均衡が生じていた
更に、第9a図の理想的な相互相関パターンは、それぞ
れ1コードチップ以下づつ時間をズラして理論的限界以
上のコードを用いた多重化設計を与え、より複雑な受信
構成を可能とする。例えば、多重化可能な発信器数は、
第4図に示した各コードシーケンス間に更に1コード加
えることによって、受信器全体のSN性能をわずかに損
うだけで、2X (L−2)チャネルまで増加できるこ
とが認められた。第9b図に示すように、追加コードは
第4図に示した各コード間に挿入できる。各コードは、
受信器に設けた複数のタップで検出される。
第9b図に示した各受信器タップの出力は次の通り: 第1表 1、 予備コード 2、V2予備コード 3、ゼロ 4、zコード1 5、 コード1+%コード1°′ 6、2コ一ド1+コード1′十%コード27、  %、
:]  Fl ’ +’:1−V2+Aコード2′シー
ケンスの式は各チャネルにつき次のように解ける: チャネル1−2×タツプ4 チャネル1’=2X(タップ5−チャネル1)チャネル
2=2X (タップ7−チャネル1′−タップ4) チャネル2’=2X (タップ7−チャネル2−タノプ
5) チャネルL′−2×タップ(2’L+3)実際に壁、ノ
イズと同期の問題から、上記の構成を実施するのはかな
り困難である。代りの実施法としては、相関包絡が最大
の2に等しい時点でゼロキャリヤが生ずるようにすれば
よい。このような構成における各タップからの出力式は
次の通り: 第ユ」L−表 1. 予備コード 2、ゼロ 3、   ゼ  ロ 4、   ゼ  ロ 5、 コード1 6、 コード1′ 7、 コード2 この構成は、干渉のない完全なデータ回収を可能とする
。しかし、幾分ノイズの影響を受は易い。
上記の問題を解消するため、2つ以上のコードシーケン
スをグループ分けし、ガートバンドで分離した構成が第
9c図に示しである。グループ又はグループから成るパ
ターンの正確な分離は、上記構成と関係ない。この手法
は、似た特性を持つ発信器のグループ分けを可能とし、
同期上の問題を簡単化する。
信号を持ったデータ及び送受信器部における通信の改良
に必要なデータによる追加の変調も、上記の方法中に含
まれる。この際に必要な条件は、追加の変調がシフトさ
れたパルスシーケンスの必要なタイミングを満たさず、
受信器の多重化感度を維持するということだけである。
旦則囮二里叉 受信器の所定の発信器は、データの抽出前に相互に時間
同期されねばならない。受信器と送信器が共通のタイミ
ング源(商用電線が伝送媒体なら、共通のタイミングは
60Hzの電源から得られる)に同期されていれば、同
期化は受信のタイミングを、発信信号の異った伝播遅延
、タイミング信号及び送受信器に固有な遅延に適応させ
る問題となる。これら遅延の一部は一定なので、“静的
”遅延を使って補償でき、受信器と所定の発信器を相互
に1コードチップ以内で同期させられる。こ\でチップ
とは、擬ランダムコード発生器のビット周期である。
一般に、静的遅延はその大部分が一定であるため、受信
器の初期較正時に補償できる。しかし、伝送媒体が伝送
ラインで、送受信器が共通のタイミング源に同期されて
おり、両装置間の通信が双方向性の場合には困難が生ず
る。つまり、静的遅延は2つの標準点で調べねばならず
、その1つは発信器がタイミング源にある標準点、他は
受信器がタイミング源にある標準点である。
発信器がタイミング源に位置し、受信器が他に位置する
場合、タイミング信号と発信信号は発信器から受信器へ
はソ゛同−速度で伝播する。送受信器間におけるその他
のタイミング変化は、送受信器回路内で生じる遅延によ
るもので、送受信器を1コードチップ内で相互に同期さ
せるように予め設定できる。従って、タイミング源から
離れた受信器は全て、等しい静的遅延を取り得る。
しかし、受信器がタイミング源に位置し、発信器が他に
位置すると、各受信器は異った信号伝播距離のため遠隔
の各送信器に固有な静的遅延を必要とする。従って、受
信器で複数の発信器からの信号を受信可能とするために
は、受信器の静的遅延が可変でなければならない。実際
°には、各送信器と受信器間の静的遅延が送信器の設置
時に測定される;そして特定発信器とのその後の通信の
ため、その静的遅延値が受信器内に予め設定される。
上記発信器からの発信が受信される都度、発信器の一致
した同期化を得るために、受信タイミングが自動的に調
整され、特定の発信器に対応した遅延を許容する。
発明の一実施例では、複数の送/受信器ユニットがいわ
ゆる“主/従”構成で設けられる。この構成では、主ス
テーションと呼ばれる1つの送/受信器ユニットが他の
ステーション(従ユニット)用タイミング信号源として
機能する。主ステーションと各従ステーション間のタイ
ミング信号に関連した遅延量には、主ステーションでの
タイミング信号源に対するフィルタ遅延、主ステーショ
ンにおける受信フィルタ遅延、主ユニットと特定の従ユ
ニツト間における信号伝播遅延、主ステーションでの結
合遅延、及び主ステーションにおける発信フィルタ遅延
が含まれる。これら各種遅延を知ることで、主ステーシ
ョンと特定の従ステーション間に関連した静的遅延の量
が見積られる。しかし、温度変化、伝送周波数等に関連
した伝送うインでの変化に伴い、各遅延に一定の変化が
生ずる。
主及び従ユニツト間での静的遅延特性における上記変化
の大部分は動的な遅延調整で補償できるが、特定の主又
は従ユニットにおけ、る受信器が数コードチップの範囲
にわたって遅延変化を追跡できなければならないので、
システムの多重化能力は幾分減じられる。又これは、2
個の隣接受信器の信号が干渉なく対応バンドにわたって
時間変化できるようにするのに充分な巾のガートバンド
を必要とする。
しかし、必要なガートバンドの量は、まず主ステーショ
ンにおいて、主ステーションと各従ステーション間での
信号伝送に関連した静的遅延を周期的に測定し、次に静
的遅延を所望の範囲内に戻すため、従ステーションにお
ける発信信号のタイミングを周期的に調整することによ
って減じられることが認められている。これにより、遅
延変化に対して必要なガートバンドが大巾に減少し、よ
り多くのコード遅延が多重化に使用できるようになるた
め、より多くの従ステーションが同時に発信可能となる
静的遅延で確立された同期からの変化は、各受信器内の
動的遅延機構によって補償される。動的遅延は2つの段
階から成る:微同調と粗同調。静的遅延のタイミングが
受信器と特定の発信器を1コ一ドチンプ以内で相互に同
期させる一方、微同調は相関検出を用い、予測伝送(静
的遅延)の関数でなく受信伝送の関数として受信タイミ
ングにおける微調整を行う。
受信タイミングがローカルな相関ピークとなるように微
同調した後、受信器がタイム合せされたローカルピーク
が最適な相関にとって“正しい”ローカルピークである
かどうかを定める必要がある。これが必要なのは、選定
コードの相関特性及びその他の因子に応じ、複数の相関
ピークが存在することもあり、そのうち主ローカルピー
クが最大のピーク振巾を有するからである。これらの複
数ピークは、±ITcのコード相関ピーク内におけるキ
ャリヤ相関から生ずる。更に、各データビット中に存在
するシステムのタイミングパルス中どれが同期にとって
正しいものなのかも定めねばならない。この決定を行わ
ないと、発信器が1つのタイミングパルスにロックされ
る一方、受信器は別のタイミングパルスにロックされる
という事態が生じ得る。これは、データ期間中に2つの
タイミングパルスが存在し、正しくないタイミングが送
受信器のデータ期間の間に直交状態を生ずるからである
。つまり、このような直交データ期間の正味エネルギー
はゼロとなる。送受信器が相互に正しく同期されていて
も、送受信器が同じタイミングパルスにロックされてな
ければデータ伝送を検出、デコードできないので、デー
タは受信シーケンスから抽出し得ない。次に、微同調、
粗同調及び各データビット以内での正しいタイミングパ
ルスに対する同期について詳しく説明する。
第10図は、入力した双極パルスシーケンスをそのキャ
リヤとローカル発生3進−準シーケンスとの相対相関を
取って得た相関パターンを示す。
この相関パターンは受信タイミングV1で大ピーク、受
信タイミングv2、v3、V6及びv7で小相関ピーク
を生じ、以下これら受信タイミングのことを“チャネル
”と呼ぶ。主チャネルvlでの相関ピークは、入力コー
ドシーケンスと標準コードシーケンス間におけるコード
チップ時間遅延差の関数として選定されたコードの相関
特性に依存する。送受信器間で同期が達成されたとき相
関度はピークとなり、同期差が1コードチップ又はそれ
以上に近づくにつれ、相関度の絶対値はゼロへと低下す
る。尚、コードの不完全な相関特性とサイン波状キャリ
ヤによる相関への影響のため、第10図に示した相関曲
線は、キャリヤを含まない部分的に直線状の第9a図に
示した理想的な相関曲線と比ベサン波状に近い。これが
、Ill調整が必要な理由である;つまり微同調で、相
関ピークが求められるまで受信タイミングを調整し、次
に一粗同調で、相関ピークがチャネルv1に対応した大
相関ピークなのか又はチャネルV2、V3、■6又はv
7その他に対応した小相関ピークなのかを決定する。
発明の一特徴によれば、受信器の同期化が各受信チャネ
ルと同調された複数の別個な副受信器つまり相関検出器
を設けることによって達成される。
各チャネルV1、■2、v3、■6、■7が1コードチ
ップの1/3時間だけ相互に離間しているとすると、微
同調では、各チャネルが全てローカルピークに位置する
ように受信タイミングを調整する。更に、チャネルVl
が1コードチップ以内で同期されているとすると、チャ
ネル■1はローカルピークから1コードチップの1/6
以内にある。相関検出器の出力がマイクロプロセッサ3
14(後述)に与えられ、発信器との同期用受信タイミ
ング信号を生じ、発信データを抽出する。マルチ相関検
出器の各種実施例を第11〜18図に示す。
皿皿檎量 第11図に示したマルチチャネル相関検出器の一実施例
は、N個の相関チャネルについて一般化したものである
。全体を300で示したマルチチャネル相関回路は、各
チャネル毎に、それぞれ第1掛算器304、第2掛算器
306及び差回路308から成る相関器302を備えて
いる。第1掛算器304は、入力シーケンス5(t)を
受信する一人力と、所定発信器のシーケンスシフトに対
応したシーケンスシフトを持つ第1のローカル発生標準
シーケンスr(t)を受信する他入力とを有する。掛算
器306は、入力シーケンスs (t)を受信する一人
力と、指定されていないシーケンスシフトを持つ第2の
標準シーケンスe(t)を受信する他入力とを存する。
それぞれ入力シーケンスと2つのローカル発生標準シー
ケンスとの積を表わす両掛算器304.306の出力は
、差回路308の各入力に与えられる。その差出力が、
チップ速度でビット周期に一致された積分/ダンプ型フ
ィルタ310に与えられ、各チャネル毎に次のような信
号■8を生じる: 但しvNと5(t)はアナログ信号、r(tN)とe(
ts)ば2進体号である。積分/ダンプ回路310の出
力はサンプル/ホールド回路312に与えられ、同回路
が積分器出力VNの振巾と極性をモニターし格納する。
この値が通常のマイクロプロセッサ314に与えられ、
これが全N個の検出器302からの出力に応じて、所定
の伝送から2進データを抽出し、タイミングエラー信号
を発生して、後で詳述するように受信器を所定発信器と
の同期状態にロックする。
第11図に示したアナログマルチチャネル相関検出器は
、両掛算器304.306、差回路308、積分/ダン
プ回路310及びサンプル/ホールド回路312に関連
して非常に多くの較正調整を必要とする。実際上、この
種の8チヤネル検出器は約80の較正調整を要する。
標準シーケンスr(t)、e(t)の極性だけを使えば
、性能のわずかな劣化だけでシステムの大巾な簡略化が
得られる。2つの標準シーケンスは2連(双極)信号な
ので、第12図に示すように、乗算はNチャネルの相関
器において、2N個の2入力アナログ掛算器と1個のイ
ンバータを用いることにより実行できる。この実行では
、2進標準信号が入力信号5(t)と反転入力信号iη
のどちらが選択され、差回路308へ加えられるのかを
決める。
こ\で、N個の各差回路308の所望出力は5(tN)
 [r(tN)=e(tN) ]で、第12図に示した
相関検出器400内の各チャネルは第1の2人力マルチ
プレクサ402と第2の2人力マルチプレクサ404を
備え、これらはそれぞれ第1及び第2双極標準シーケン
スr(tH)、e(tN)の瞬間的な極性によって制御
される。各マルチプレクサ402.404の一人力は入
力シーケンスs’(t)を受信する第1ライン406に
接続され、他入力はライン408に接続されている。ラ
イン408は、インバータ410で極性が反転された入
力シーケンス5(t)を受信する。両マルチプレクサ4
02.404は、ドライバ412.414を介し標準シ
ーケンスr(tN)、e(tN)によって駆動される。
r (tN)とe (tN)の極性が等しいと、マルチ
プレクサ402.404が共にライン406に接続され
る。従って、人力シーケンスs (t)が差回路308
の正負両入力端に与えられ、積分/ダンプ回路310 
(第11図)にゼロ信号が加えられる。
r(to)が正、e(ts)が負だと、マルチプレクサ
402がライン406に、マルチプレクサ404がライ
ン408に接続される。従って、シーケンス5(t)が
差回路308の正入力に、反転シーケンス5(t)が差
回路308の負入力に与えられ、シーケンス2s(t)
が積分/ダンプ回路31oに与えられる。一方、2つの
標準シーケンスの相対的極性が逆になると、シーケンス
5(t)が差回路308の負入力に、反転入力シーケン
スiηが差回路308の正入力に与えられる。従って信
号−2s(t)が積分/ダンプ回路310に与えられて
、次式に満たすニ ジN(t) =s(tN) [r(tN)=e(tN)
 ]第12図の回路は第11図の回路・と世べ、インバ
ータ410が2種の較正調整(バランスとオフセント)
を必要とするが、アナログ掛算器の較正調整が第12図
では必要ない点で有利である。この結果、8チヤネル検
出器に必要な調整数は約80から34へ減じられる。
第13図を参照すると、第11図に示した回路の更なる
簡略化が、各積分/ダンプ回路310への入力がそれぞ
れ+1または−1を入力シーケンス5(t)に乗算して
得た2つの信号の差であり、両標準シーケンスが相互に
等しいと出力がゼロになることに基いて達成されている
。第13図では、2N個の掛算器とN個の減算器が回路
500において、N個の3入力アナログマルチプレクサ
502で交換しである。各マルチプレクサ502の第1
人力が、入力シーケンス5(t)を受信するライン50
4に接続されている。マルチプレクサ502の第2人力
は、508で反転された反転入力シーケンスs (t)
を受信するライン506に接続されている。マルチプレ
クサ502の第3人力は、アースされたライン510に
接続されている。
第1標準シーケンスr(tN)がインバータ/ドライバ
512を介し、マルチプレクサ502の制御入力に直接
接続されている。又マルチプレクサ502の制御入力に
は、それぞれ2つの標準シーケンスr(tN) 、e(
LN)に接続された2人力を持つEX−OR回路514
に接続されている。
2つの標準シーケンスが相互に等しいと、EX−OR回
路514の出力がマルチプレクサをライン510にドラ
イブし、マルチプレクサ502の出力から積分/ダンプ
回路31o (第11図)へゼロ信号を生ぜしめる。第
1標準r(h)が1だと、マルチプレクサ502の出力
v(t)は5(t)に等しい。一方、r(t)がOだと
、マルチプレクサ出力v(t)が−5(t)に等しい。
従って、差回路は信号5(h) [r(tl、)=e(
t、l) ]を生じ、各チャネルの積分/ダンプ回路出
力は必要に応じ次式で表わされる: 第13図の3人力アナログマルチ。プレクサ502を実
施するための2種類の回路を第148.14b図にそれ
ぞれ示す。第14a図において、2つの2入力マルチプ
レクサ600.602は各々次・のような特性を持っ: A=0なら、X=X。
A=1なら、x=x。
第1標準シーケンスr (t)がマルチプレクサ600
の制御端AとEX−OR回路604の一人力に接続され
る。第2標準シーケンスe(t)がEX−OR回路60
4の抽入力に接続される。EX−OR回路604の出力
がマルチプレクサ602の制御端Aに接続されている。
入力シーケンス5(t)はマルチプレクサ600の一人
力x1と、イアバー))606を介して同マルチプレク
サの抽入力x0とに接続される。マルチプレクサ600
の出力Xがマルチプレクサ602の一入力X、に与えら
れ、マルチプレクサ602の抽入力x0はアースされて
いる。
第14a図に示したマルチプレクサの出力v(t)は、
必要な式 v(t) −5(t) [r(L、)=e(
L、)コに対応した次の真理値表で与えられる。
第3表 0 .1  1 −5(t) 1  0  1  5(t) 第14b図に示した3人力マルチプレクサ606の実施
例では、制御人力A、Bの2進値に応じ、その出力Xが
4つの入力xO% XI % XZ 、X3のいずれか
1つと選択的に接続される。入力シーケンス5(t)は
入力x2へ直接、入力x1ヘインバータ608を介して
接続される。入力X0sX3はアースされている。2つ
の標準シーケンスe(t)、r(t)はマルチプレクサ
606の制御人力A、Bにそれぞれ接続されている。
マルチプレクサ606の動作は第14a図に関連して上
述した真理値表によって説萌され、所望の出力v(t)
を与える。
第11〜14図の相関検出器の実施例は、連続信号を積
分するアナログ技術に基いている。必要な較正調整の数
は、積分検出器におけるアナログ積分を離散的な信号加
算で置き換えることによって更に減少できる。第15図
を参照すると、受信器の各チャネルに設けられた相関検
出器700は人力シーケンス5(t)をデジタル化し、
ビット周期に等しい時間にわたりアキュームレータ内で
デジタル信号を算術的に加算する。アキュームレータ内
における初期及び最終値間の差が、ピント周期にわたっ
て積分された5(t)の値を表わす。累算は標準シーケ
ンスr(t)、5(t)の値によって制御される。2つ
の標準シーケンスが等しいと、累算値は不変である。r
(t)とe(t)が等しくないと、累算はr(t)の値
に応じ5(t)の値によって増減される。
相関検出器700ば、アナログシーケンス5(t)を受
信するアナログ/デジタル(A/D)コンバータ702
を備え、それに応じて対応したデジタル信号を出力端り
に発生する。A/Dコンバータ702の出力は、アキュ
ームレータレジスタ70Gの入力に与えられる出力を持
つ加/fj&算回路704の一人力へに与えられる。ア
キュームレータ706の出力は、出力レジスタ708及
び加/減算器 704の他人力Bに与えられる。
各ユニット702〜708及びシーケンサ710の動作
は、ビット周期Tに同期されている。一方シーケンサ7
10が、A/’Dコンバータ702の変換時間とアキュ
ームレータレジスタ706の累算時間を、それぞれ化カ
フ12.714で制御する。アキュームレータレジスタ
706は、Ex−ORゲート716とANDゲート71
8を介し2つの標準シーケンスr(t)、e(t)の値
によっても制御される。
加/減算器704は、標準シーケンスr(【)が1のと
き、デジタル化入力シーケンス5(t)とアキュームレ
ータレジスタ706の内容の和である出力信号を生じ、
標準シーケンスr(t)がゼロのとき、アキュームレー
タレジスタの内容と入力シーケンス5(t)のデジタル
値との差を発生子る。加/減算器の入力A、Bに加わる
2信号の選択的な加減算は、インバータ720を介し標
準シーケンスr(t)から生じ入力Fに与えられる信号
によって制御される。
r(t)がe (t)に等しいと、EX、−ORゲート
716はANDゲート718の一人力に与えたロジック
0の信号を生ずる。ANDゲート718の他人力には、
シーケンサ710によって書込み累算信号が生ずる。シ
ーケンサ710は、A/Dコンバータ702に与えられ
て入力シーケンス5(t)のA/D変換を行う“コンバ
ート入力”信号と、5(t)の瞬間値を現時点の累算値
に加減算する“書込み累算”信号を交互に生じ、加減算
値が出力レジスタフ08更にマイクロプロセンサ314
(第11図)に与えられ、これが2進出力とタイミング
エラー信号を発生する。
従って、r(t)がe(t)に等しいと、アキュームレ
ータレジスタ706の内容はEX−ORゲート716の
制御下で変化しない。r(t)がロジック1だと、アキ
ュームレータレジスタ706の内容が入力シーケンス5
(t)の値だけ増加され;一方r(t)がロジックOだ
と、アキュームレータレジスタの内容が入力シーケンス
5(t)の値だけ減少される。
これは、5(t)に+1又は−1を掛けて積分すること
に相当する。
第15図の相関検出器700は、第16図に示したNチ
ャネルの相関検出器800に一般化し得る。標準シーケ
ンスr(tll)、e(t、l)は、一対のN〜1マル
チプレクサ804.806へそれぞれ与えられるr (
tn)とe(t、)の出力を持つ入力ラッチ802へ与
えられる。両マルチプレクサ804.806の出力がE
X−ORゲート80Bの各入力へ与えられ、これがAN
Dゲート812を介してアキュームレータメモリ810
を制御する。
第16図のアキュームレータメモリ810が第15図の
アキュームレータレジスタ706に対応する。しかしメ
モリ810は、各チャネルに対応し且つシーケンサ81
6の出力で制御されるチャネルシーケンサ814によっ
てアドレス可能な複数のメモリ領域を含む。アキューム
レータメモリ810の出力は、第15図の出力レジスタ
708と対応する出力メモリ81Bに与えられる。但し
メモリ818は、相関チャネルと対応し且つシーケンサ
816の出力によってアドレス可能な複数のメモリ領域
を含む。
入力シーケンス5(t)はサンプル/ホールド回路82
0でサンプルされてA/Dコンバータ822に加えられ
、そこで第15図に関連して述べたのと同じように入力
アナログシーケンス5(t)がデジタル化されて加/減
算器824に与えられる。
動作時、サンプル/ホールド回路820が入力アナログ
シーケンス5(t)をサンプルし、そのサンプルをマイ
クロプロセッサ314(第11図)から発生しシーケン
サ816に与えられるピント周期Tに同期して、対応し
たデジタル値に変換する。
シーケンサ816からアドレスされた各メモリ領域内に
おけるアキュームレータメモリ810の内容は、対応し
たチャネルにおける標準シーケンスr (t)の値に応
じ、現時点の5(t)の値だけ増減される。すなわち回
路800はチャネルシーケンサ814、シーケンサ81
6及びマイクロプロセッサ314の制御下で、入力シー
ケンスを連続的にサンプルし、そのシーケンスに+1又
は−lを乗し、各チャネルN毎に積分する。アキューム
レータメモリ81゛0と出力メモリ818はN個の累算
チャネルをモニターし、チャネルシーケンシング時にお
ける信号の時間同期はサンプル/ホールド回路820と
入力ラッチ802によって保たれる。
次に第17図を参照すると、別のデジタル的実行である
単一チャネルの相関検出器900は、絶対値回路914
を介して入力シーケンス5(t)の絶対値を受取る通常
の電圧/周波数コンバータ902を備えている。絶対値
回路904が必要なのは、電圧/周波数コンバータ90
2が通常通り単極性の入力信号に応答するからである。
電圧/周波数コンバータ902は入力シーケンス5(t
)の瞬間的振巾を1つの対応した周波数信号に変換し、
これがANDゲート908の一人力を介してアップ/ダ
ウンカウンタ906に与えられる。
入力シーケンスs (t)はアナログ比較器908にも
与えられ、これが人力シーケンス5(t)の極性を追跡
する。すなわち、アナログ比較器908の出力は入力シ
ーケンス5(t)の符号を表わす。標準シーケンスr 
(t)、e(L)はEX−ORゲート910を介してA
NDゲート908の他人力に与えられる。
アップ/ダウンカウンタ906は、アナログ比較器90
8の出力と第1標準シーケンスr(t)を入力する別の
EX−ORゲート912によって制御される。つまりア
ップ/ダウンカウンタは、入力シーケンス5(t)と標
準シーケンスr(t)の両符号が同じのときアンプする
ように制御され、それ以外ならダウンされる。カウンタ
906の出力ば、ビット周期Tに同期されたラッチ91
4に与えられる。
アンプ/ダウンカウンタ906のクロックCLKは、2
つの標準シーケンスr(t)、e(t)が相互に等しい
と、EX−ORゲート910によって不能となる。それ
以外は、カウンタクロックが可能とされ、カウンタ90
6が入力シーケンスs (L)を追跡する。すなわち、
r(t)が1だと、カウンタは正極性のシーケンスビッ
ト5(t)によってアンプされ、負極性のシーケンスビ
ット5(t)によってダウンされる。−力積シーケンス
s (t)がロジックゼロだと、累算が減算となり、カ
ラント方向が逆になる。
第17図の回路900は、第18図の回路100により
Nチャネルの相関検出へと一般化される。
回路100において、電圧/周波数コンバータ1002
、絶対値回路1004及びアナログ比較器1006は第
17図の対応部分に相当し、全チャネルに共通である。
しかし、アップ/ダウンカウンタ1008、ANDゲー
ト1010及びEX−ORゲート1012.1014は
各チャネル毎に2重化されている。各2進アツプ/ダウ
ンカウンタ1008の出力は、共通にビット周期Tに同
期されたラッチ1016へ与えられる。N個のラッチ出
力は(第11図に示したような)マイクロプロセッサ3
14に与えられ、これが各チャネルの相関信号を処理し
、それに応じて所定の発信器から回収された2進体号を
生ずると共に、受信タイミングを所定の発信器に同期す
るようシフトさせるタイミング信号を生ずる。
軌色貝肌■ 前述のように、静的同期化には、異った発信器に関連し
た異る伝播時間に対応する所定の遅延を受信器内に確立
することが含まれる。初期の設置時受信器内に設定され
た静的遅延が、送受信器を相互に1コードチップ以内に
同期する。次いで、上記の相関検出器から生じた相関信
号に応じて、完全な相関がマイクロプロセッサによって
確立される。マイクロプロセッサ314はチャネル相関
信号を更に詳しく処理し、受信タイミングを制御して、
所定の発信器に2段階、つまり微同調と粗同調を経て同
期させ、その後必要に応じシステムクロックの正しいパ
ルスへの同期修正を行う。・再び第10図を参照すれば
、コード相関は受信コードと標準コード間におけるコー
ドチップ時間遅延差の関数であり、使用コードの特定の
相関特性に応じ、同期が達成されたときピークとなり、
同期差が1コードチップ又はそれ以上に近づくにつれて
ゼロへ下がる絶対値を持つ。データは、パターンの符号
が発信器を変調するのに用いたデータビットに依存する
という認識に基き、相関パターンから回収される。つま
り、受信器と所定の発信器が相互に正しく同期されてい
るとき、主相関チャネルで電圧■1の符号をモニターす
ることによって発信データが回収される。
徽−皿一訓 第19図を参照すると、第10図に示した相関パターン
に対応する相関パターンが1100で示しである。これ
は“同位相の”相関パターンで、粗修正チャネルVl、
’V2、V3、v6及び■7が相互ピークのうちどれが
主チャネルに対応するかを決めるのに使われ、同期する
と最大の相関度となる。追加の一対のチャネル■4、■
5は微つまり副修正チャネルで、主チャネルv1の相関
出力を最大化することによって受信の同期を維持する。
向上記において、1コードチップの分数値に対する言及
は全て、キャリヤ周波数とコード発生周波数の比に関連
している。例えば、キャリヤ周波数が5670Hz、コ
ード発生周波数が3870ビット/秒だと、■コードチ
ップの分数値に対する言及は3./2という比に関連し
、1コードチップ毎に3つのピークを可能とする。第1
9図における追加の相関曲線1200は、同位相の相関
曲線から90度ズレた直角位相の相関曲線である。
直角位相の相関曲線が持つ意味は、同位相曲線の値が最
大のとき、直角位相曲線の値がゼロになることにある。
後述するように、後述処理時に相関ピークの検出は、直
角位相の相関を用いることで簡単化される。
コードチップ毎に3つの相関ピークが存在するので、主
相関チャネル■1が1コードチップ以内に正しく同期さ
れているとすれば、主チャネルV1は“ローカル”ピー
クから1コードチップの1/16以内に位置する。微同
調はマイクロプロセッサ314の゛制御下で、相互に1
コードチップの1/3づつ離間された相関チャネルVl
、■2、■3、■6及びv7が全てローカルピークに位
置するように、受信器のタイミングを調整する。5つの
相関チャネルが各ローカルピークへ位Wするように受信
タイミングを調整する一つの方法は、第20(81図の
フローチャートに示した、逐次検索によって成される。
これには、前置き長さ2  (pS)の使用が含まれる
。但し、Sは各ビットの平滑数でpは受信器の相関分解
能でコードチップ周期を割った1/6(本実施例)、又
は同期ゼロからピークまで実施例を調整するのに必要な
最小分解能の相関数である。
前置き中の各データビット毎に、受信器の主相関チャネ
ルV1のタイミングlコードチップの最小分数値1 /
 6 (p)づつ調整され(ステップ1320)、相関
電圧Vlの振巾が記憶される(1330)。受信器が1
コードチップの最大1/3にまでわたりそのタイミング
を変えるまで、上記プロセスが繰返される(1340)
。その後、主相関V1の振巾が最大となる時点がローカ
ルピークとして選択され(1350)、受信器のタイミ
ングがその時点に位置するチャネル■1に調整される(
1360)。
マイクロプロセッサ314で制動される別の微同調法で
は、第19図に示した微同調チャネルV4、■5を用い
る。追加対の相関検出器(図示せず)で与えられる微同
調チャネルV4、v5は、lコードチップの1/6以下
に等しいコードチップの分数値だけ主相関チャネルV1
から時間がズレている。前置きビットは任意に微同調法
中に含まれ、最悪のケースの長さはpsで、最小の受信
器修正(分解能)が1コードチップの1/6となる。第
201b1図を参照すると、相関電圧■4、V5が主チ
ャネルv1の相関電圧■4、V5がマイクロプロセッサ
314に与えられる(ステップ1950)。v4と■5
の相対振巾を比較することにより (ステップ1960
.1970)、マイクロプロセッサが受信器タイミング
のシフトされるべき方向を決め(ステップ1980.1
990)、主チャネルv1を大ローカル相関ピークに位
置せしめる。この種のシステムを第21図に概略的に示
す。マイクロプロセッサ314のプログラミングは簡潔
にするため省いたが、第20 +b1図の簡単なフロー
チャートとその説明に基いて実行するルーチンとされて
いる。
更に別の微同調法では、直角位相キャリヤによってタイ
ミングが発生されるチャネルが使われる。
直角位相相関パターン1200のゼロは同位相相関パタ
ーン1100のピークに生じるとII)う第19図から
の認識に従い、エラー電圧が同位相及び直角位相両パタ
ーンの積の符号に暴きマイクロプロセッサ314から発
生される。つまりエラー電圧の符号は、受信器の相関チ
ャネルをローカル相関ピークへ同期させるために受信器
のタイミングがシフトされねばならない方向を示す。同
期達成のための受信タイミングのシフト方向だけでなく
、ローカルピークを得るのに必要なシフト量を決めるの
に、同位相及び直角位相両相関電圧1100.1200
の振巾を利用することもできる。
すなわち、発明の別の特徴によれば第22 (81図の
フローチャートに要約したように、同位相v1及び直角
位相Vlqの両相間電圧が測定される(ステップ205
0)。同位相及び直角位相Vlq両相両相圧電圧が計算
され(206“0)、比が正なら(2080)、両相間
が同極性と見なされ受信器のタイミング遅延が増加され
る(2095);そうでなければ、両相間が逆極性と見
なされ、受信器のタイミング遅延が減少される(209
0)。
受信器が所定の発信器に完全に同期されているとき受信
器のタイミングが変化するのを防ぎ、且つ受信器での遅
延によ1て生しる、■データビ・ノド以上古い情報を用
いて修正決定を行わねばならないという複雑さを避ける
ため、実質上cotangentの関数である比Vl/
Vlqの絶対値がモニターされる。マイクロプロセッサ
314に付属したメモリに記憶されているテーブルが比
Vl/Vlqを微同調修正の数、例えば各修正毎に1コ
ードチップの1/48、に関連付けて最適な同調に達す
る。このテーブルを以下に示す。
第−」(−表 0                ■1      
         5.022           
    2.413               1
.494               1.005 
             0.6686      
        0.41497          
     0.1999従って、受信器のタイミ・ング
に与えられる修正数はVl/Vlqから直接求められ、
比が5.02より大きいと修正デッドバンドが存在し、
最適な同期近くでは受信器の検索を行わない。又、受信
器を相関ゼロから相関ピークへ移動させるのに必要なデ
ータビット数が(本例の)8から最小限1に減じられ、
前置きに必要な長さを最小限化して加速逐次検索を可能
とする。更に、受信器の追跡速度を滅しずに連続データ
の追跡修正を禁止できるので、行過ぎを避けることがで
きる。
償5」ノ邸l創肛 直角位相Vlqと同位相■1の両相間電圧を得ることに
より、ハックグランドノイズ内に存在する信号の決定が
更に可能となる。第22fb1図のプログラムフローチ
ャートに要約したように、ノイズだけが受信器の入力に
存在すると、同位相■1及び直角位相Vlqの両型圧か
は−同じ値Kを取り、比Vl/Vlqが1に近づく。し
かし信号とノイズ両方が存在すると、微同調が■1を最
大限化、Vlqを最小限し、1よりはるかに大きい比を
生ずる。従って、比V 1 / V 1 qは信号存在
の指示として使われる。実際には、上記比が多数のデー
タビットにわたってモニターされ、精度を確実とするた
め平滑技法又は多数票決(majorityνotin
g)が施される。
バンクグランドノイズ中における信号の存在を検知する
回路が第21図に示してあり、マイクロプロセッサ31
4が上記相関検出器の出力に応じて信号v1、Vlqを
発生する。両信号■1、Vlqがマイクロプロセッサ3
14で処理されて比V1/Vlqを生じ、得られたVl
/Vlqの絶対値が所定の闇値と大小比較され、入力信
号がデータ伝送を表わすのか又は単なるノイズなのかを
判定する。
上記した微同調を用いて受信器をローカルピークに同調
した後、粗同調により、そのローカルピークが“正しい
”ローカルピークで受信器が最良の相関を有するのかど
うかを判定する必要がある。
粗同調 一実施例によれば、受信器を2次以外の最大相関ピーク
へ確実に同調させるための所定発信器に対する受信器の
粗同調には、ローカルピークとしての一時点に固定して
、受信器が1コードチップの1/3の倍数で調整され、
各隣接ローカルピークにおける受信信号の振巾を測定す
る逐次検索が含まれる。各ピークの振巾が求め≦れると
、正しいピークかどうかの判定が成される。相関パター
ンの中心に近い隣接ピークの振巾はチャネルフィルタの
歪みのため相互に区別するのは困難なので、最大の相関
振巾を持つチャネルの選択でなく全チャネルの相対値に
基いて判定を行う通常の“重心(centr −of−
mass)  ”手法が最大ローカルピークを識別する
のに使われる。
マイクロプロセッサ314は粗同調の逐次検索モードに
おいて、ローカルピークの識別後受信器のタイミングを
1コードチップの1/3の倍数づつシフトさせ、相関振
巾を測定記憶し、重心手法又はその他の手法を用いて比
較を行い正しい相関ピークを識別するようにプログラム
される。逐次検索には長さWSの伝送前置きビットが必
要である。但しWはピーク捜索レンジの巾(1コードチ
ップの1/3の倍数)、Sは電圧読取で平滑化するビッ
ト数である。
第23図において、逐次検索により粗同調を行うマイク
ロプロセッサ314のプログラミングの簡略化したフロ
ーチャートには、上記した微同調を用いて受信器がロー
カルピークにあるかどうかを判定するステップ1200
でのテストが含まれる。受信器がローカルピークにない
と、受信器はローカルピークにあると判定されるまで微
同調される。ローカルピークに位置した受信器は、その
タイミングかに+Nになるまでインクレメントされる(
ステップ1202)。但しKは微同調時に得られるロー
カルタイミング、Nは!コードチップの1/3の所定倍
数。K+Nの相関値が測定記憶され(ステップ1204
)、その後受信器のタイミングが1コードチップの1/
3づつデクレメントされる(ステップ1206)。次に
受信器と所定発信器との相関が測定記憶され(ステップ
1208)、受信器のタイミングが(K−N)つまり最
初に検出したローカルピークにの反対側にあるかどうか
テストされる(ステップ1210)。
反対側になければ、受信器のタイミングが更にデクレメ
ントされ、相関を測定して記憶する。反対側にあれば、
記憶された全ての相関をテストしくステップ1212)
、ピークの相関を識別する。
別の実施例によれば、前置きビット長を減じるため、主
チャネルv1の両側において1コードチップの1/3の
倍数だけ相互にズラされた複数の2次受信チャネルが1
次及び2次の相関信号を生じ、これらがマイクロプロセ
ッサ314に与えられる。マイクロプロセッサ314は
、重心解析又はその他の解析を用いて、最大の相関度を
有する主チャネルv1と副次チャネルを識別するように
プログラムされる。逐次検索の回路又はプログラミング
でなく、複数の受信チャネル又は相関検出器を用いるこ
とによって、粗修正に必要な前置きビット長が平滑化ピ
ント数Sに減しられる。勿論こ\では、探索の所望中に
対し、主相関チャネルV1の両側で1コードチップの1
/3の倍数の共通ズレを持ったチャネルが存在するもの
と仮定しである。
複数の受信器を用いることで、マイクロプロセ・7すを
逐次検索するようにプログラムする必要はない。その代
りにマイクロプロセッサ314は、ローカルピークに同
調された全相関検出器の各出力を単に比較し、最大振巾
を持つピークを識別するようにプログラムされる。
タイミング信 の 正 伝送のデータビット速度がタイミング源のパルス反復速
度の半分以下だと、発信器と受信器が相互に完全に同期
されているように見えても、異ったタイミングパルスに
ロックされることがある。
例えば、30ビット/秒のデータビット速度で、タイミ
ングパルス源が60Hz、キャリヤ周波数が60Hzの
高調波間に位置する場合、発信器が第1の6(Hlzの
タイミングパルスにロックされる一方、受信器が次に続
<60Hzのタイミングパルスにロックされる可能性が
ある。従って、受信器と発信器間が完全に同期していて
も、受信器のデータタイミング回収が不正確なため、交
番するデータ伝送が検出されない。
この状態をもっと分り易く示すため、第24 (a)図
は受信器と所定の発信器が同期されるタイミングパルス
を表わしている0発信器のキャリヤは第24(b1図に
示してあり、交番するloと0を表わす発信データが第
24(c)図に示しである。受信器と発信器が同じタイ
ミングパルスに同期されているとすれば、受信器の積分
/ダンプ回路310は発信データの反転に同期され、第
24idi図に示すごとく各データの後端でダンプを行
う。同図中、“黒点”が積分/ダンプ時点を示す。従っ
て、サンプルされた積分器出力は、伝送内に埋込まれた
データのレプリカとなる。
しかし、送信器と受信器が同じタイミングパルスに同期
されていないと、積分/ダンプ回路310が発信データ
に正しく同期されない。この状態が第24 (81図に
示してあり、こ−では積分/ダンプ時点が発信データの
反転間に生じ、積分器のザンプル出力がゼロとなる。
すなわち、受信器と発信器がそれぞれ同一でなく前後す
るタイミングパルスに同期されると、発信データの回収
が不可能になる。従って、受信器と発信器をテストし、
両ユニットが前後するタイミングパルスでなく同一タイ
ミングパルスに同期されていることを確かめる必要があ
る。
発明の一特徴によれば、データビットの半分の埋込み追
加遅延を存する副次受信チャネルVl’が主受信チャネ
ルV1に付属して設けられる。従って、両チャネル■1
とVl’の一方が必ず発信信号を検出する。伝送に付属
させた交番する前置きデータを主及び副次の受信チャネ
ルへ加えることによって、判定が成される。2つの受信
チャネルの相関出力の振巾を比較し、(より大きい相関
振巾を持つ)正しいチャネルの方が発信器と同じタイミ
ングパルスに同期するものである。そし°ζ、この“正
しい”チャネルでのみデータがモニターされる。
受信器と発信器を同一のタイミングパルスにロックせし
めるように受信器のタイミングを同期するための簡略化
した回路を第25図に示す。マイクロプロセッサ314
が、主チャネルVlからデータビットの半分だけズレた
副次チャネルVl’を発生する。交番する前置きビット
を持つ入力シーケンスに応答して、マイクロプロセッサ
がチャネル■1とそれから半ビツト遅延したチャネルV
l’からのデータ出力の両振巾を比較し、より大きい振
巾を持つ一方のチャネルを識別する。つまり、このチャ
ネルが発信器のロックされているのと同じタイミングパ
ルスにロックされていると見なされ、データ回収のため
再びマイクロプロセッサに与えられる。
発明の別の実施例では、副次受信チャネルv1″の必要
が取除かれる。タイミング標準周波数がデータのサンプ
リング速度以下で且つデータのサンプリング速度とタイ
ミング標準周波数の比が整数なら、1つより多い連続的
なデータサンプルを組合せ1つのデータ時点つまりピン
トを生ずることによって、発信器と受信器を同期化でき
る。これらのデータサンプルを組合せることで、交番す
る符号の前置きビットを受信しなから、可能な全加算の
振巾を比較し、最大の出力を与えるサンプルを選択する
ことにより、最適なデータサンプル時点が求められる。
各サンプルが独自の同期時点に割当てられていれば、最
大の出力を与える時間にロックすることによって同期化
を達成できる。
例えば、タイミング信号が60Hzの周波数と30サン
プル/秒のデータサン、ブリング速度を持つとすれば、
30ビット/秒のデータ速度の場合、1つのデータ時点
つまりビットを生ずるのに各データサンプルが使われる
。15.7.5又は3.75ビット/秒の場合には、1
つのデータビットを生ずるのに、2.4又は8個の連続
したデータサンプルが使われる。この方法は、冗長なデ
ータチャネルの必要を取除く他、データサンプリング速
度をデータ速度と同じにする必要も取除く。事実1、 
 サンプリングはデータ速度より高い速度で行ってもよ
い。これは、各データサンプルを例えばマイ。
クロプロセッサ内でデジタル的に組合せるのを可能にす
ると共に、データ速度を実際のハードウェアのタイミン
グと独立させることができる。
i三え置皿 拡張スペクトルシステムにおけるデータ回収は周知であ
る。その基本背景として、−前出したディクソンのテキ
ストの5.3節、特に155頁からのCo5tasルー
プ変調器に関するm論を参照されたい。
こ\で提供されるような拡張スペクトルシステムは複数
の相関チャネルを含むので、発明の一特徴によれば単一
の相関チャネルにおいてのみでなく各チャネルでデータ
を抽出することによってデータの回収が改善される。こ
れにより、システムのメソセージエラー率を低下させる
と共に、受信器の同期化に必要な前置きの長さを減じる
か又はそれを完全に取除くこともできる。
再び第19図を参照すると、相関パターン1000は主
相関チャネル■1に中心合せされているのが認められる
。主相関チャネルVlの符号は、伝送データの符号に依
存する。従って、■1の正値は伝送ロジック1に対応す
る一方、相関■1の負値は伝送ロジック0に対応する。
■2、V3、v6及び■7における各相関も、伝送デー
タの符号に応じた値を持つ。すなわち、各チャネルV1
、■2、v3、v6及びV7における電圧出力の関係は
ノイズと歪が存在しなければ、次の通りである: V 2 = V 3 = R1−V 1       
(?)V6=V7=R2−Vl 但し  R1=−2/3 R2=   ]/3 この発明によれば、受信器を正しく同期化した後、各相
関検出器の出力におけるデータ符号がモニターされる。
ノイズと歪の特性に応じ、チャネルv1、V2及び■3
における出力のみを用いてデータが抽出され、有効なS
/N比ゲインは次の通り、 但し、Kj=V1に対するvjのノイズを含まない相対
振巾、j=2.3(歪を含まないKj−R1)、L−擬
似ランダムコードの長さ、uj −V、用の加重因子(
j=1.2.3)。加重因子は、存在する特定の歪に応
じて選ばれる。
第26図はチャネルVL V2及び■3に応答し、3つ
の相関チャネル全てを組合せて発信データを抽出するよ
うにプログラムされたマイクロプロセッサ314を示す
簡略化した回路図で、加重因子は伝送媒体上に存在する
ことが分った特定の歪に従って選ばれる。第V表は幾つ
かの可能な歪と加重因子の推定組合せにおけるS/N比
の改善を示している。
第V表 受信器の全チャネルで回収を行う別の利点は、全てのチ
ャネルに影響を与えるランダム及びバーストエラーを識
別して、無視できる。これは、前述したような同位相及
び直角位相の相関出力を用いた信号存在の検出と同様だ
が、単一チャネルに関連した直角出力でなく全てのチャ
ネルを用いている。
更に、全ての相関チャネル又は少くとも数個の相関チャ
ネルからデータ回収を行う別の利点として、メツセージ
の受信中同期をモニターできることがある。メツセージ
の受信中同期の調整はできないが、追加の受信チャネル
を使えば、繰返すことなくメツセージの内容を回収でき
る。
上記の開示において、発明の好ましい実施例だけを図示
し説明した;しかし、本発明はその他各種の組合せ及び
環境下で使用でき、請求の範囲に記載した発明概念の範
囲内で変形又は変更可能であることが理解されるべきで
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図はDSSSSコード分割多重受器信器す簡単なブ
ロック図; 第2図は双極擬似ランダムパルスシーケンスの図; 第3図は第2図に示したような双極擬似ランダムパルス
シーケンスのための自己相関パターンを示す図; 第4図はコード分割多重システムにおける隣接発信器に
対応したいくつかの自己相関パターンの重畳図; 第5図は第4図に対応する図で、隣接発信器の信号がガ
ートバンドで分離された図; 第6図(aJ〜(b)は3進コードの発生を示す波形図
;第7図は本発明の原理に従って動作される受信器を示
すN単なブロック図; 第8図は本発明に基くローカル発生3進コードシーケン
スと入力2進コードシーケンスの間の理想的な相互相関
パターンを示す図; 第9図(a) −(c)は本発明の糸種実施例に基くマ
ルチチャネル相関検出器によって生じた相関パターンを
示す図; 第10図は各種劣化因子の存在下で動作された時に本発
明の受信器で得られる実際の相関パターンを示す図; 第11図は本発明に基いて相関度を決定するマルチ相関
検出器のアナログ実施例を示す図;第12図は2進標準
信号を用いた第11図のアナログ実施例による回路の簡
略化を示す回路図;第13図はアナログマルチプレクサ
の数を減するのにデジタルロジックを用いた第11図の
アナログ回路の更なる簡略化を示す図; 第14図(al、(blは第13図の回路を実行する2
つの方法を示す図; 第15図は第11図に示した回路の1つのチャネルのデ
ジタル的実行を示す図; 第16図は第15図の回路実行をN−チャネルヘ一般化
した図; 第17図は第11図に示したような単一チャネル相関器
の別のデジタル的実行を示す図;第18図は第17図に
示した回路をN−チャネルヘ一般化した図; 第19図は相関検出用の副受信チャネルの位置を含め、
同位相及び直角位相相関パターンを示す図; 第20図fa)及び(blは受信器の微同調を行なう2
つの異なった方法を示すフローチャート;第21図は信
号存在検出と受信器の微同調を行なうマイクロプロセッ
サをベースとした回路の図;第22図fa)及びTb)
は受信器のタイミング修正と信号存在検出を行なう方法
をそれぞれ示すフローチャー1・; 第23図は受信器の粗同調を行なうための一方法を示す
フローチャート; 第24図(al−fQ)は受信器及び発信器間における
タイミングパルスの関係を示、すタイミング図;第25
図は発信器と受信器を同一タイミングパルスにロックす
るための回路を示す図;及び第26図は受信器において
データを回収するためのマイクロプロセッサをベースと
した回路図。 100.200・・・受信器、  110・・・タイミ
ング信号源、 202.304・・・積を得る第1手段
、204.306・・・積を得る第2手段、 206.
308・・・差を得る手段、 302.400.700
.1000・・・相関検出器、 310・・・積分手段
、 314・・・信号プロセッサ手段、 402・・・
第1の2入力マルチブレクサ、 404・・・第2の2
人力マルチプレクサ、 410.508.606.60
8.720・・・インバータ、  502・・・3入力
マルチブレクサ、 600.602・・・一対の2入力
マルチブレクサ、 606・・・4入力マルチブレクサ
、 702・・・A/Dコンバータ、704.824・
・・加/減算器、 706・・・アキュームレータ、 
 708・・・出力レジスタ、710.816・・・シ
ーケンサ、  716.718.808.812.90
8.910,912.1010.1012.1014・
・・デジタル的実行。 り手段、 810・・・アキュームレータメモリ、90
2.1002・・・電圧/周波数コンバータ、904.
1004・・・絶対値を得る手段、 908.1008
・・・可逆カウンタ、  908.1006・・・アナ
ログ比較器。 図面の浄書(内容に変更なしン hlつ ig 2 相互相関 相互相関 相互相関 ig9c Fig/θ 手続補正書(方式) 1事件の表示   昭和60年特許願第57688号3
、補正をする者 事件との関係  出願人 4、代理人 5、補正命令の日付  昭和60年8月27日6、補正
の対象    明細書の図面の簡単な説明の欄および全
図面 7、補正の内容

Claims (25)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)タイミング信号源; 該タイミング信号源に同期され、各々が共通双極コード
    シーケンスの異った指定シフトである双極疑似ランダム
    コードで拡張されたデータ信号を発信する複数の発信器
    ;を備え; 上記タイミング信号源に同期され、上記データ信号を受
    信して、所定の発信器によって発信され所定の指定され
    たコードシーケンスシフトを持つ双極疑似ランダムコー
    ドで拡張された信号を、他の発信器によって発信された
    信号から弁別する受信器を更に備え、該受信器が発信共
    通双極疑似ランダムコードのレプリカで所定の指定され
    たコードシーケンスシフトを持つ第1の双極疑似ランダ
    ムコードを発生する手段と、発信共通双極疑似ランダム
    コードのレプリカで指定されていないコードシーケンス
    シフトを持つ第2の双極疑似ランダムコードを発生する
    手段と、上記第1及び第2双極疑似ランダムコードを処
    理して3進コードシーケンスを得る手段と、上記発信信
    号を3進コードシーケンスと相互相関させる手段とを有
    することを特徴とした直列シーケンス拡張スペクトルコ
    ード分割多重装置。
  2. (2)前記双極コードシーケンスが最大長(ML)シー
    ケンスである特許請求の範囲第1項の装置。
  3. (3)前記双極コードシーケンスが位相シフト符号化(
    PSK)信号である特許請求の範囲第1又は2項の装置
  4. (4)共通タイミング信号に同期され、各々が共通コー
    ドシーケンスの異った指定シフトである双極疑似ランダ
    ムコードで拡張されたデータ信号s(t)を発信する複
    数の発信器を含んだ直列シーケンス拡張スペクトルコー
    ド分割多重装置における;上記タイミング信号に同期さ
    れ、所定の指定コードシーケンスシフトを持つ双極疑似
    ランダムコードによって拡張された上記発信信号を受信
    する受信器であって; 発信共通双極疑似ランダムコードのレプリカで所定の指
    定されたコードシーケンスシフトを持つ第1の双極疑似
    ランダムコードを発生する手段と、発信共通双極疑似ラ
    ンダムコードのレプリカで指定されていないコードシー
    ケンスシフトを持つ第2の双極疑似ランダムコードを発
    生する手段と、上記第1及び第2双極疑似ランダムコー
    ドを処理して3進シーケンスを得る手段と、上記発信信
    号を3進シーケンスと相互相関させる手段とを有するこ
    とを特徴とした受信器。
  5. (5)前記受信器が複数の相関検出器と、(1)共通双
    極シーケンスのレプリカで、所定発信器の指定シフトの
    1コードチップ以内において他の相関検出器に与えられ
    る共通双極コードシーケンスから1コードチップの1よ
    り小さい常分数値だけズレたコードシフトを持つ第1の
    標準双極シーケンスr(t)、及び(2)共通双極シー
    ケンスのレプリカで、指定されていないコードシーケン
    スシフトを持つ第2の標準双極シーケンスe(t)を発
    生する手段を有し、 上記相関検出器の各々が、発信シーケンスs(t)と第
    1標準双極シーケンスr(t)の積を得る第1手段;発
    信シーケンスs(t)と第2標準双極シーケンスe(t
    )の積を得る第2手段;上記第1及び第2手段で得られ
    た両積間の差を得る第3手段;上記差を積分する同期積
    分手段;該積分手段の出力を同期的にサンプリングする
    手段;及び上記相関検出器の出力に応答して、上記受信
    器を上記所定の発信器に同期する信号プロセッサ手段;
    を有することを特徴とした特許請求の範囲第4項の受信
    器。
  6. (6)前記第1及び第2手段の各々が、第1及び第2の
    アナログマルチプレクサで、それぞれ2つの入力端と1
    つの出力端を有するマルチプレクサ;それぞれ第1及び
    第2標準双極シーケンスr(t)、e(t)に応じて上
    記第1及び第2マルチプレクサを制御する手段;及び上
    記両マルチプレクサの各出力に接続された差回路;を有
    し、上記発信シーケンスs(t)が上記各マルチプレク
    サの入力端の一方へ直接、各マルチプレクサの他入力端
    へインバータを介して与えられ、上記マルチプレクサの
    各々が、そこに与えられる各標準シーケンスが一つの値
    を持つときその一方の入力端に接続され、そこに与えら
    れる各標準シーケンスが他の値を持つときその他方の入
    力端に接続され、上記差回路の出力v(t)が次の値を
    持つ: r(t)=e(t);v(t)=0 r(t)=1、e(t)=0;v(t)=+2s(t)
    r(t)=0、e(t)=1;v(t)=−2s(t)
    ことを特徴とした特許請求の範囲第5項の受信器。
  7. (7)前記第1及び第2手段の各々が、3入力端と1入
    力端を有するアナログマルチプレクサで、前記発信シー
    ケンスs(t)が該マルチプレクサの第1入力端へ直接
    、該マルチプレクサの第2入力端へインバータを介して
    与えられ、第3入力端がアースされたマルチプレクサ;
    及び該マルチプレクサを、r(t)=e(t)のときそ
    の第3入力端へ接続し、r(t)≠e(t)のときその
    第1及び第2入力端の一方へ選択的に接続するデジタル
    手段;から成ることを特徴とした特許請求の範囲第5又
    は6項の受信器。
  8. (8)前記第1及び第2段の各々が、並列に接続された
    一対の2入力アナログマルチプレクサで、第1マルチプ
    レクサがそれぞれ前記発信シーケンスs(t)と発信シ
    ーケンスの反転−s(t)を受取るように接続された2
    入力端を有し、第2マルチプレクサがアースと第1アナ
    ログマルチプレクサの出力にそれぞれ接続された2入力
    端を有すること;及び前記2つの標準シーケンスr(t
    )、e(t)に応じて上記第1及び第2マルチプレクサ
    を制御し、次の出力v(t)を発生するデジタルロジッ
    ク手段;r(t)=e(t);v(t)=0 r(t)=0、e(t)=0;v(t)=−s(t)r
    (t)=1、e(t)=0;v(t)=s(t)から成
    ることを特徴とした特許請求の範囲第5、6又は7項の
    受信器。
  9. (9)前記積検出器が、4入力端と1出力端を有し、該
    4入力端の2つがアースされ、残りの2入力端が前記入
    力シーケンスs(t)と入力シーケンスの反転−s(t
    )をそれぞれ受取るように接続されたアナログマルチプ
    レクサと、該マルチプレクサを制御し、次の出力信号v
    (t)を発生する手段;r(t)=e(t);v(t)
    =0 r(t)=0、e(t)=1;v(t)=−s(t)r
    (t)=l、e(t)=0;v(t)=s(t)から成
    ることを特徴とする特許請求の範囲第5〜8項のいずれ
    か1項の受信器。
  10. (10)前記第1及び第2手段の各々が、発信シーケン
    スs(t)をデジタル化するアナログ/デジタルコンバ
    ータ;該コンバータの出力に応答するアキュムレータと
    、標準シーケンスr(t)、e(t)に応じて、r(t
    )=e(t)のときアキュムレータ内のカウントを一定
    に保ち、r(t)≠e(t)のときアキュムレータ内の
    カウントをインクレメント又はデクレメントするロジッ
    ク手段;出力レジスタ;アキュムレータの内容を周期的
    に出力レジスタへ移す手段;及び出力レジスタの内容を
    処理し、受信タイミングエラー信号を発生して発信器を
    所定の発信器に同期させる手段;を有することを特徴と
    した特許請求の範囲第5〜9項のいずれか1項の受信器
  11. (11)前記第1及び第2手段の各々が; 電圧/周波数コンバータ; 発信シーケンスs(t)の絶対値を得る手段;上記電圧
    /周波数コンバータの出力に応答する可逆カウンタ;及
    び 上記可逆カウンタを制御するデジタルロジック手段で、
    該手段によりカウンタが、 (a)r(t)=e(t)のときカウント不能となり、
    (b)r(t)=0、e(t)=1のとき、s(t)が
    正ならカウントアップされ、s(t)が負ならカウント
    ダウンされ、 (c)r(t)=1、e(t)=0のとき、s(t)が
    正ならカウントダウンされ、s(t)が負ならカウント
    アップされること; から成ることを特徴とした特許請求の範囲第5〜10項
    のうちいずれか1項の受信器。
  12. (12)前記各相関検出器の出力に応答し、所定の発信
    器から発信されたデータを回収する手段;を含むことを
    特徴とした特許請求の範囲第5項の受信器。
  13. (13)前記データ回収手段が、存在する歪の特定の形
    態に対応した加重因子を記憶する手段と、該加重因子を
    与えて副受信器の各出力を増巾し、信号/ノイズ比を最
    適化する手段とを含むことを特徴とした特許請求の範囲
    第12項の受信器。
  14. (14)前記相関検出器の出力に対応し、存在する歪の
    特定の形態に応じて選択された加重因子を記憶する段階
    ;相関検出器の出力を上記加重因子の関数として増巾す
    る段階;及び増巾された各出力を組合せる段階;から成
    る信号/ノイズ比を改善する方法; に基くことを特徴とした特許請求の範囲第5項の受信器
  15. (15)前記各相関検出器が、前記受信器と所定の発信
    器が相互に同期しているとき最大となる同位相相関信号
    及び最小となる直角位相相関信号を発生する手段を有し
    、前記プロセッサ手段が、上記同位相及び直角位相相関
    信号の比の絶対値を得る手段と、該比の大きさに応じ所
    定の量だけ受信器のタイミングをシフトし、所定発信器
    との同期化を達成する手段とを含むことを特徴とした特
    許請求の範囲第5項の受信器。
  16. (16)受信器のタイミングが所定比より大きい測定比
    に応答して一定に維持され、最適な同期点を中心に同期
    デッドバンドを確立することを特徴とした特許請求の範
    囲第15項の受信器。
  17. (17)前記プロセッサ手段が、前記相関比の異った値
    の関数として同期タイミングのシフトを決定する作表デ
    ータを含むメモリ手段を有することを特徴とした特許請
    求の範囲第15又は16項の受信器。
  18. (18)前記各相関検出器が、前記受信器と所定の発信
    器が相互に同期しているとき最大となる同位相相関信号
    及び最小となる直角位相相関信号を発生する手段を有し
    、 更に前記プロセッサ手段が上記同位相相関信号と直角位
    相相関信号の比の絶対値を求める手段;該比の大きさを
    所定の大きさと比較する手段;及び該比較手段に応答し
    、バックグランドノイズ内における信号の存在を識別す
    る手段;を含むことを特徴とした特許請求の範囲第5項
    の受信器。
  19. (19)前記プロセッサ手段が更に、前記比の大きさが
    所定値より大きいときにのみ受信器を入力信号に同期さ
    せ、受信器をノイズにではなく所定の発信器へロックす
    る手段を含むことを特徴とした特許請求の範囲第18項
    の受信器。
  20. (20)タイミング信号源; 該タイミング信号源に同期され、各々が共通双極疑似ラ
    ンダムコードシーケンスの異った指定シフトである共通
    双極疑似ランダムコードで拡張されたデータ信号を発信
    する複数の発信器;及び上記タイミング信号源に同期さ
    れ、所定の指定コードシーケンスシフトを持つ上記発信
    双極疑似ランダムコードを受信する受信器;を備えた直
    列シーケンス拡張スペクトルコード分割システムにおい
    て; 上記所定の指定コードシーケンスシフトを持つ双極疑似
    コードで変調されたデータ信号を発信する上記発信器中
    の1つに受信器を同期させる方法であり; 発信双極疑似ランダムコードのレプリカで、上記所定の
    指定コードシーケンスシフトを持つ第1の双極疑似ラン
    ダムコードを発生する段階;発信双極疑似ランダムコー
    ドのレプリカで、指定されていないコードシーケンスシ
    フトを持つ第2の双極疑似ランダムコードを発生する段
    階;上記第1及び第2双極疑似ランダムコードを組合せ
    て3進コードシーケンスを得る段階;上記発信2進疑似
    ランダムコードを3進コードシーケンスと相互相関させ
    る段階;及びその相関に応じて、受信器のタイミング信
    号を発生する段階;から成ることを特徴とした方法。
  21. (21)前記処理段階が減算を含む特許請求の範囲第2
    0項の方法。
  22. (22)前記2進コードシーケンスが最大長(ML)シ
    ーケンスである特許請求の範囲第20又は21項の方法
  23. (23)前記2進コードシーケンスが位相シフト符号化
    (PSK)信号である特許請求の範囲第20、21又は
    22項の方法。
  24. (24)共通疑似ランダムコードシーケンスの異った指
    定シフトである共通疑似ランダムコードで拡張されたデ
    ータ信号を各々発信する複数の発信器のうちの1つから
    のデータ信号と、タイミング信号源からの信号とを受信
    するデータ受信器において、上記所定の指定コードシー
    ケンスを持つ疑似ランダムコードで拡張さたデータ信号
    を発信する上記発信器中の1つに受信器を同期させる方
    法であり; (a)タイミング信号源の周波数又はその整数倍に等し
    い速度で上記データ信号をサンプリングする段階; (b)1つ以上の連続したデータサンプルを組合せ、タ
    イミング信号源の特定のタイミング時点に対応したデー
    タサンプル時点を発生する段階;(c)上記データサン
    プル時点のうらどれが最大値を持つかを検出する段階;
    及び (d)上記検出された最大値のデータサンプル時点に対
    応したタイミング信号源のタイミング時点に受信器をロ
    ックする段階;から成る方法。
  25. (25)タイミング信号源と、該タイミング信号源に同
    期され、各々が共通疑似ランダムコードシーケンスの異
    った指定シフトである共通疑似ランダムコードで拡張さ
    れたデータ信号を発信する複数の発信器と、上記タイミ
    ング信号源に通常同期され、所定の指定コードシーケン
    スシフトを持つ上記発信疑似ランダムコードを受信する
    受信器とを備えた直列シーケンス拡張スペクトルコード
    分割多重システムにおいて、上記所定の指定コードシー
    ケンスを持つ疑似ランダムコードで拡張されたデータ信
    号を発信する上記発信器中の所定の1つに受信器を同期
    させる方法であり; (a)タイミング信号源の周波数又はその整数倍に等し
    い速度で上記データ信号をサンプリングする段階; (b)1つ以上の連続したデータサンプルを組合せ、タ
    イミング信号源の特定のタイミング時点に対応したデー
    タサンプル時点を発生する段階;(c)上記データサン
    プル時点のうらどれが最大値を持つかを検出する段階;
    及び (d)上記検出された最大値のデータサンプル時点に対
    応したタイミング信号源のタイミング時点に受信器をロ
    ックする段階;から成る方法。
JP5768885A 1984-03-23 1985-03-22 直列シ−ケンス拡張スペクトル信号処理を用いたコ−ド分割マルチプレクサ Pending JPS6135035A (ja)

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