JPS6393233A

JPS6393233A - スペクトル拡散通信システム

Info

Publication number: JPS6393233A
Application number: JP61238125A
Authority: JP
Inventors: Masaki Kobayashi; 正樹小林; Yoshio Ito; 伊藤　良生; Koji Kusaka; 日下　浩次
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1986-10-08
Filing date: 1986-10-08
Publication date: 1988-04-23
Also published as: CA1264812C; US4879726A; DE3768753D1; CA1264812A; EP0263687B1; EP0263687A2; EP0263687A3

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）本発明はスペクトル拡散通信システムに関し、特に伝送
路で接続される送信機及び受信機の構成に関するもので
ある。

（従来の技術）スペクトル拡散通信方式（ＳＳ通信方式）による通信シ
ステム（ＳＳ通信システム）は秘話小１　。

妨害波除去能力、他の既存の通信システムとの共存性等
の多くの特徴を有しているため、移動通信。

衛星通信等広い分野に適用されようとしている。

第２図に従来のベースバンド帯域のＳＳ通信システムの
一構成例を示す。同図の通信／ステムは送信機１２と受
信機１３が伝送路６を介して接続されている。送信機１
２は入力端子１からの送信データを変調するデータ変調
器２、入力端子３からのス被りトル拡散（ＳＳ）符号を
変調するＳＳ符号変調器４、及びデータ変調器２の出力
とＳＳ符号変調器３の出力とを乗算する乗算器５から構
成される。一方、受信機１３は入力端子７からのＳＳ符
号を変調するＳＳ符号変調器８、伝送路６からの受信信
号とＳＳ符号変調器８の出力とを乗算する乗算器９、積
分・放電フィルタ１０、及び出力端子１１から構成され
る。

次に、上記構成のＳＳ通信システムの動作を説明する。

まず、送信機１２の動作から説明する。

送信データ系列（ｂｍ）（但し、ｍ＝−の、・・・・−
１・０・１、・・・、＋ω）が送信データ入力端子１よ
り順次入力され、データ変調器２により送信データ信号
に変換される。但し、ｂｍｆＥ　（−Ａ、Ａｌ　、　Ａ
は正の実数であり、また、ｇ（ｔ）はデータ・ぐルス波
形を示しており、である。ここで、Ｔはデータ／４’ルス持続時間である
。一方、スペクトル拡散符号の入力端子３よシ周期Ｎｃ
のスペクトル拡散符号（ＳＳ符号＞　（ａｔ）が入力さ
れ、ＳＳ符号変調器４によりＳＳ信号、（１）＝　　Σ
　ａ　ｔｇ　ｃ　（ｔ　ＺＴ　Ｃ）　　　　（３）ｔ＝
−刀に変換される。但し、ａｔε（−１，１）であり、また
、ｇ　ｃ（ｔ）はＳＳ符号パルス波形を示しており、で
ある。ここで、ＴｃはＳＳ符号パルス持続時間であり、
Ｎｃ＝Ｔ／’ｒ　０である。前記送信データ信号ｂ　（
ｔ）と前記ＳＳ信号、（１）とが乗算器５において乗じ
られ、その出力ｄ（ｔ）が伝送路６に送出される。

次に、受信機１３では以下の処理が行われる。

まず、前記伝送路６を介して送信側より伝送された信号
ｒ（１）を受信する。一方、拡散符号入力端子７より周
期ＮのＳＳ符号（ａｔ）　（、この符号は送信側で用い
た符号と同一のものである）が入力され、ＳＳ符号変調
器８により送信側で用いたものと全く同一の（３）式で
示されるＳＳ信号、　（１）に変換される。乗算器９で
前記信号ｒ　（ｔ７と前記信号、　（１）が乗じられ、
その出力ｒ（１）ａ（１）は積分・放電フィルタ１０に
入力され、その出力Ｚを用いて前記送信データ系列（ｂ
ｍ）を復調する。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、前記構成のスペクトル拡散通信システム
では次のような問題点がある。

前記（５）式で示される伝送路６への送出信号ａ　（ｔ
）の電カス被りトル密度が、例えば「電子通信学会論文
誌（Ｂ）　Ｊ　Ｖｏｌ、　Ｊ６６−Ｂ、１１　（昭和５
８−１１　）Ｐ１３６２−１３６９に開示されるように
、比較的大きな尖頭値を持っている。従って、既存の他
の通信システムに対する干渉が大きい。また、ＳＳ通信
システムの特徴である秘話性に関しても、例えばパルス
検出受信機等を用いることにより、前記ＳＳ符号（ａｔ
）が未知であっても、比較的容易に傍受信が可能になり
、十分な秘話性が得られなかった。

本発明は以上述べた従来技術の問題点を除去し、秘話性
及び既存の通信システムとの共存性に優れたＳＳ通信シ
ステムを提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段）本発明は前記問題点を解決するために、送信データを変
調した信号とスにクトル拡散符号を変調した信号とを乗
算した送信信号を送信する送信機と、該送信機から受信
した受信信号とスペクトル拡散符号を変調した信号とを
乗算した信号に基づいて前記送信データを復調する受信
機とを伝送路で接続したスペクトル拡散通信システムに
おいて、送信機の出力部にＦＩＲフィルタを挿入し、受
信機の入力部に該ＦＩＲフィルタと逆特性のＩＩＲフィ
ルタを挿入したものである。

（作用）本発明によれば以上のようにスペクトル拡散通信システ
ムを構成したので、技術的手段は次のように作用する。

ＦＩＲフィルタは送信信号の電カス４クトル密度の尖頭
値を抑圧するように働くと共に、伝送路の雑音に送信信
号を秘匿させるように働く。ＩＩＲフィルタは送信機よ
シ伝送路を介して受信した受信信号、即ちＦＩＲフィル
タの特性によシ歪んだ送信信号をその逆特性により元の
送信信号に戻すように１動く。従って、前記従来技術の
問題点を解決できるのである。

（実施例）第１図（ａ）は本発明の一実施例を示すブロック図であ
る。同図（、）において、第２図と同一の参照符号は同
一性のある構成要素を示す。本実施例におけるＳＳ通信
システムは送信機１６と受信機１７が伝送路６で接続さ
れて構成される。送信機１６は、第２図の送信機１２の
構成要素の他に、乗算器５の出力に接続されるＦＩＲ（
Ｆｉｎｉｔｅ　ＩｍｐｕｌｓｅＲｅｓｐｏｎｓｅ　）フ
ィルタ１４を有する。一方、受信機１７は、第２図の受
信機１３の構成要素の他に、受信信号を受は取って、乗
算器９に出力するＩＩＲ（Ｉｎｆｉｎｉｔ　Ｉｍｐｕｌ
ｓｅ　Ｒｅ５ｐｏｎｓｅ　）フィルタ１５を有する。

ＦＩＲフィルタ１４の内部構成を第１図（ｂ）に示す。

ＦＩＲフィルタ１４は、同図（ｂ）に示すように遅延素
子１８−１．１８−２　、・・・、１８−Ｎ、乗算器１
９−１．１９−２．・　、１９−Ｎ、加算器２０゜入力
端子２１、及び出力端子２２がら構成される。

ＩＩＲフィルタ１５の内部構成を第１図（ｃ）に示す。

ＩＩＲフィルタ１５は、同図（ｃ）に示すように、入力
端子２３、加算器２４、出力端子２５、遅延素子２６−
１．２６−２．・・・、２６−Ｎ、及び乗算器２７−１
．２７−２．・・・、２７−Ｎがら構成される。

次に上記構成のＳＳ通信システムの動作を説明する。

まず、送信機１６の動作を説明する。送信データ系列（
ｂｍ）　（但し、ｍ＝−０３，・＋＋、−１　、　Ｑ　
、　ｌ　、＋＋−。

＋ω）が送信データ入力端子ｌより順次送信機１６に入
力され、データ変調器２により前記送信データ信号ｂ　
（ｔ）に変換される。但し、ｂｍのとる値及びｇ　（ｔ）につ
いては前記と同一とする。一方、スにクトル拡散符号の
入力端子３よυ周期Ｎ。のスペクトル拡散符号（ＳＳ符
号）　（ｎ、）が入力され、ｓｓ符号変調器４によりＳ
Ｓ信号ａ（１）＝　　Σ　ａｔｇｃ（ｔ−６Ｔｃ）（３）ｔ＝
−■ に変換される。但し、ａｔのとる値及びｇｃ（ｔ）につ
いては前記と同一とする。送信データ信号ｂ　（ｔ）と
ＳＳ信号ａ（１）とが乗算器５において乗じられ、その
出力ｄ　（ｔ）をＦＩＲフィルタ１４へ入力する。このＦＩＲフィルタ
１４の出力信号ｅ（１）が伝送路６に送出される。

ＦＩＲフィルタ１４で行われる処理を第１（ｉｌ（Ｌ〕
に従って説明する。時刻ｔにおいて前記送信データ信号
ｄ（ｔ）が入力端子２１より入力される。この送信デー
タ信号ａ　（ｔ）は遅延時間Ｔ、の遅延素子１８−１へ
の入力となる。時刻ｔの経過と共に送信データ信号ｄ　
（ｔ）は遅延時間Ｔ、の遅延素子１８−１．１８−２．
・・・、１８−Ｎを介して順次シフトされてゆく。また
、同時刻ｔにおいて、遅延素子１８−１゜１８−２．・
・・、１８−Ｎの各出力ｄ（ｔ−Ｔ、１）＋ｄ（ｔ−２
Ｔｄ）、・・・、ｄ（ｔ−ＮＴ、）はそれぞれ乗算器１
９−１　。

１９−２．・・・、１９−ＮでＡ１倍＋Ａ２倍、・９、
。

ＡＮ倍され、各乗算器の出力Ａｌ　ｄ（ｔ−Ｔ、）、Ａ
２　ｄ（ｔ−２Ｔ、１）。

、・・、　ＡＮｄ（ｔ−ＮＴ、）と送信データ信号ｄ（
ｔ）とが加算器２０で加算され、その結果得られた信号
ｅ（１）が出力端子２２より伝送路６へ送出される。

次に、受信機１７の動作を説明する。前記伝送路６を介
して送信側より伝送された信号ｒ（１）を受信し、ＩＩ
Ｒフィルタ１５へ入力する。ここで、信号ｒ（１）は前
記送信機１６の送出信号ｅ（ｔ）に伝送路６で生じる雑
音ｎ　（ｔ）が加わった信号、すなわち、ｒ　（ｔ）＝
　ｅ　（ｔ）＋　ｎ　（ｔ）　　　　　　　　　　（６
）である。次に、ＩＩＲフィルタ１５の出力信号ｒ（１
）と、スペクトル拡散符号の入力端子７より周期Ｎｃの
ＳＳ符号（ａＬ）　（この符号は送信側で用いた符号と
同一のものである）と入力し、ｓｓ符号変調器８の出力
のＳＳ信号ａ（１）　（この信号は送信１！３＋１で用
いたものと全く同一であり、（３）式に示される）とを
乗算器９で乗じる。この乗算器９の出力ｒ（すａ（１）
は積分・放電フィルタ１ｏに入力され、その出力２を用
いて前記送信データ系列（ｂｍ）を復調する。

ＩＩＲフィルタ１５で行われる処理を＠　１　（ｃ）図
に従って説明する。時刻ｔにおいて前記信号ｒ（ｔ）が
入力端子２３より入力される。同時刻ｔにおいて遅延時
間Ｔ、の遅延素子２６−１１２６−２１・・・。

２６−Ｈの各出力ｒ（ｔ−Ｔ、１）　、ｒ（ｔ−２Ｔ、
１）　、＝・、ｒ（ｔ−ＮＴａ）が乗算器２７−１．２
７−２．・・・、２７−Ｎにおいて、各々Ａ１倍、Ａ２
倍、・・・、ＡＮ倍され、各乗算器の出力Ａｌ　ｔ（ｔ
−Ｔｄ）、Ａ　２　ｒ（ｔ−２Ｔｄ）　、−、ＡＮｒ（
ｔ−ＮＴａ　）と前記信号「（ｔ）とが加算器２４で加
算される。この加算器２４の出力信号ｒ（１）は出力端
子２５へ送出されると共に、前記遅延素子２６−１へ入
力され、時刻りの経過に伴なって前記遅延素子２６−１
゜２６−２　＋・・・、２６−Ｎを介して順次シフトさ
れてゆく。

以上、この発明の実施例の動作について述べたが、次に
、この実施例の動作を解析的に示す。

ＦＩＲフィルタ１４及びＩＩＲフィルタ１５は既に説明
した様に、次数Ｎは同一である。また、ＦＩＲフィルタ
１４の遅延素子１８−１．１８−２．・・・。

１８−Ｎの遅延時間ＴｄとＦＩＲフィルタ１５の遅延素
子２６−１．２６−２．・・・、２６−Ｎの遅延時間Ｔ
、とは等しい。さらに、ＦＩＲフィルタ１４の乗算器１
９−１．１９−２．・・・、１９−Ｎの乗算係数ＡＩ　
　ＨＡ２　　ｒ・・・、ＡＮとＩＩＲフィルタ１５０乗
算器２７−１．２７−２．・・・、２７−Ｎの乗算係数
Ａｌ　　＋　Ａ２　　ｙ・・・、ＡＮとは互いに等しく
設計される。

従って、ＦＩＲフィルタ１４及びＩＩＲフィルタ１５は
互いに逆フィルタの関係にある。すなわち、ＦＩＲフィ
ルタ１４の伝達関数をＨ，（ｆ）、ＩＩＲフィルタの伝
達関数をＨ，（ｆ）とすると、）（、（ｆ）・Ｈｌ（ｆ）　＝　１（７）の関係が成立
している。従って、受信機１７のＩＩＲフィルタ１５の
インパルス応答をｈＩ（ｔ）トスルと、ＩＩＲフィルタ
１５の出力信号ｒ（１）は、となり、伝送路６で生じる
雑音ｎ（１）のみがＩＩＲフィルタ１５の影響を受ける
。受信機１７において、同期がとれたものとすると、送
信データ騒に対応する積分・放電フィルタ９の出力信号
Ｚｍはｒで表される。ここで、ν３　及びシ％、ｍは、１ｍである。さらに、σ２　　＝ＥＣン　〕。

９　、ｍ　　　　　　　　ｓ、ｍ σ糺□＝ｇ〔絹、ｍ）としく但し、Ｅ〔りは集合平均を
示す）、伝送路雑音、　（１）を電カス被りトル密度Ｎ
Ｏ／２の白色ガウス雑音とすると、”Ｉ、ｍ及びσに２
ｍはとなる。ここで、Ｓ　ａ　（ｘ）及び５（１）（ｆ
）は、である。ただし、Ｃ１，１（ｋ）は、である。以上より、受信ｉＦｓ、１７の出力におけるＳ
Ｎ比ＳＮＲはｑりとなる。

次にＦ’ＩＲフィルタ１４及びＩＩＲフィルタ１５の設
計法について述べる。この発明で用いられるＦＩＲフィ
ルタ１４及びＩＩＲフィルタ１５の次数Ｎ、。

遅延素子１８−１．１８−２．・・・、１８−Ｎ及び遅
延素子２７−１．２７−２．・・・、２７−Ｎの遅延時
間Ｔｄ、乗算係数Ａｌ　　ｒ　Ａ２　　＋・・・、ＡＮ
は、それぞれＳＳ信号から生成される時系列のＡＲモデ
ルの次数Ｎ１サンプリング間隔Ｔ４、ニールウォーカ（
Ｙｕｌｅ−Ｗａｌｋｅｒ　）方程式より求めた係数Ａｎ
に対応シ、前記の如（ＦＩＲフィルタ１４とＩＩＲフィ
ルタ１５は互いに逆フィルタの関係にある。前記送信デ
ータ信号ｄ（ｔ）の自己相関関数は、（ト）とすると、送信データ信号に関する次式で示される関数
Ｍ（ｆ）及び（６）式で示される設）（ｆ）より定まる送信デー
タ信号ｄ（ｔ）の連続スペクトル成分５ｃ（ｆ）ＳＣ（
ｆ）＝Ｔ（！（Ｓａ（πｆ’ｒｃ））　２Ｍ（ｆ）Ｓ（
１）（ｆ）　　　　　　（１７）のフーリエ逆変換より
求めることができる。い壕、前記送信データ系列（騒）
が統計的に独立（すなわち、Ｒφ）＝０．Ｉ）＝１，２
．・・・）であるとすると、ｄ（ｔ）の自己相関関数Ｒ
（１）（τ）は、１月−（ｋ＋ξ）Ｔｃ（但し０≦ξ〈
１）とすると、となる。正規化された自己相関関数ｒ（１）（τ）＝Ｒ（１）（τＶＲ（１）（ｏ）を用い
ると、ＦＩＲフィルタ１４及びＩＩＲフィルタ１５の乗
算係数ＡＩ　　ｒ　Ａ２　　ｒ・・・。

ＡＮは、ニール−ウォーカ（Ｙｕｌｅ−Ｗａｌｋｅｒ　
）方程式の解であり、公知のレビンソ／−ダービン（Ｌ
ｅｖｉｎｓｏｎ−Ｄｕｒｂｉｎ　）のアルゴリズムによ
り求めることかできる。ここで、ｒ　　（ｋ）は、ＦＩ
Ｒフィルタ１４及びＩＩＲフィルタ１５の遅延素子１８
−１゜１８−２．・・・、１８−Ｎ及び２６−１．２６
−２゜・・−，２６−Ｎの遅延時間Ｔｄ＝ξＴｃ、　（
ξ＝１／ｑ。

ＣＩ＝１　、２　、・・つとすると、ｒ（Ｑｋ）＝　ｒ
（１）（τ）巨＝ｋＴ、　　で表される離散値である。

以上、ＦＩＲフィルタ１４及びＩＩＲフィルタ１５の設
計法について述べたが、次に具体的数値計算例により本
発明の実施例の効果を明らかにする。

前記ｓｓ符号（ａＬｌとして公知のゴールド（Ｇｏ　１
　ｄ　）符号を用い、前記伝送路雑音ｎ（１）を平均値
Ｏ１電力スイクトル密度Ｎｏ／２の白色ガウス雑音とす
る。

また、伝送帯域幅Ｂｅをξ＝１の場合Ｂｅ＝３ｆ　　（
但し、ｆｃ＝１／Ｔｃ）、ξ＝１／３の場合Ｂｅ＝９ｆ
、、とし、送、受信信号に波形ひずみが生じないものと
する。前記送信データ信号ｂ　（ｔ）の振幅Ａ＝１、フ
ィルタの次数Ｎ＝５０、及びＳＳ符号の周期Ｎ　＝１２
７とする。

以上の条件で、ξ＝１の場合における各部の信号波形を
第３図（ａ）〜（ｅ）に示し、ξ＝１／３の場合におけ
る各部の信号波形を第４図（ａ）〜（ｄ）に示す。第３
図、第４図における伝送路雑音（ガウス雑音）ｎ（１）
はξに対して仮定した伝送帯域内で電カスベクトル密度
が平坦とし、一定振幅のフーリエ級数分布する確率変数
である。ｆｏはフーリエ級数の基本周波数で、伝送帯域
幅Ｂｅ＝ＮＮｆｏによって定まる。

雑音電力σ乙はガウス雑音の電カス被りトル密度に対す
る前記送信データ信号ａ　（ｔ）の電力と前記ＳＳ符号
・やルス持続時間積Ａ２Ｔｃ／／Ｎｏより決定される。

なお、計算においては、Ａ２Ｔｃ／Ｎｏ＝１０ｄＢ、　
Ｂｅ＝３／（ξＴｃ）。

ａｇ＝ＮｏＢｅ、　ＮＮ＝１００としている。第３図、
第４図よシわかる様に従来のＳＳ通信システムにおける
伝送路６への送出信号ｄ（ｔ）よりも、この発明による
ＳＳ通信システムにおける伝送路６への送出信号ｅ（１
）の方が容易に伝送路雑音ｎ　（ｔ）により秘匿されて
いる。

次に信号ｄ　（ｔ）及びｅ（ｔ）の電カスベクトル密度
を第５図（ａ）〜（ｃ）に示す。同図（ａ）は従来のＳ
Ｓ通信システムにおける電カス被りトル密度を示す。同
図（ｂ）　、　（ｃ）は本実施例のＳＳ通信システムに
おける電カスベクトル密度を示す。なお、同図（ｂ）の
条件はξ＝１でＮ＝３０、同図（ｃ）はξ＝１／３でＮ
＝３０である。ここで、信号ｅ（１）の電カスベクトル
密度ＳＣ，（ｆ）は送信機の利得をＧＰ、１とし、送信
電力水されるように１　ξにより信号ｅ（１）の電カス
被りトル密度の各ロープの帯域中はＳ。（ｆ）のそれら
の１／ξ倍になり、低密度となる。さらに、フィルタ次
ｉＮの増加により、ス・ぐイク状の変化が小さくなり、
尖頭値が抑圧される。１４Ｒフイルタ１４による伝送信
号の電カスＲクトル密度の尖頭値の抑圧効果を指数△ △＝　ｌ　−ｍａｘ　（５ｃ（ｆ）ＩＨ，／ｆ）ピ）／
ｍａｘ（Ｓ　ｃ（ｆ））　　　　　（２］）で表し、フ
ィルタの次数Ｎに対する指数△を第６図に示す。同図に
おいて、Ａはξ＝１、Ｂはξ＝１／２、Ｃはξ＝１／３
の場合である。同図より、ξが小さく、Ｎが大きくなる
ほど抑圧効果が増大する。

（発明の効果）以上、詳細に説明したように本発明によれば、送信機の
出力部にＦＩＲフィルタを設け、受信機の入力部にＩＩ
Ｒフィルタを設けたので、従来のスペクトル拡散通信シ
ステムよりも優れた秘話性が得られると共に、既存の他
の通信システムとの共存性が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（、）は本発明の一実施例を示す構成図、第１図
（ｂ）は第１図（、）のＦＩＲフィルタの内部構成図、
第１図（ｃ）は第１図（、）のＩＩＲフィルタの内部構
成図、第２図は従来のＳＳ通信システムの一構成図、第
３図（ａ）〜（ｅ）及び第４図（、）〜（ｄ）は第１図
の実施例における各部の信号波形図、第５図（ａ）〜（
ｃ）は第１図の実施例における送信信号の電カスベクト
ル密度の説明図、第６図はＦＩＲフィルタによる送信信
号の電力スイクトル密度の尖頭値抑圧効果の説明図であ
る。１．３．７−−・入力端子、２・・・データ変調器、４
．８−３Ｓ符号変調器、５．９−・・乗算器、１０・・
・積分・放電フィルタ、１１−・・出力端子、１４・・
・ＦＩＲフィルタ、１５・・・ＴＩＲフィルタ、１６・
・・送信機、１７・・・受信機、１８−１．１８−２．
・−，１８−Ｎ、２６−１゜２６−２．・−，２６−Ｎ
−・・遅延素子、１９−１．１９−２．・・−，１９−
Ｎ、２７−１゜２７−２．・・−，２７−Ｎ・・・乗算
器、２０．２４−・・加算器、２１．２３・・・入力端
子、２２．２５・・・出力端子。

Claims

【特許請求の範囲】送信データを変調した信号とスペクトル拡散符号を変調
した信号とを乗算した送信信号を送信する送信機と、該
送信機から受信した受信信号とスペクトル拡散符号を変
調した信号とを乗算した信号に基づいて前記送信データ
を復調する受信機とを伝送路で接続したスペクトル拡散
通信システムにおいて、送信機の出力部にＦＩＲフィルタを挿入し、受信機の入
力部に該ＦＩＲフィルタと逆特性のＩＩＲフィルタを挿
入したことを特徴とするスペクトル拡散通信システム。