JP2002344350A

JP2002344350A - スペクトル拡散送信装置、スペクトル拡散受信装置及びスペクトル拡散通信システム

Info

Publication number: JP2002344350A
Application number: JP2001148393A
Authority: JP
Inventors: Seiji Okubo; 政二大久保; Tatsuya Uchiki; 達也打木; Toshiharu Kojima; 年春小島
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-05-17
Filing date: 2001-05-17
Publication date: 2002-11-29
Also published as: US6940892B2; US20020176486A1

Abstract

(57)【要約】【課題】回路規模を余り大きくすることなく、１ユー
ザ当り１つの擬似雑音符号系列を用いて、高速なデータ
通信を行うことが可能で、さらに受信信号が非線形増幅
された場合でも、良好なビット誤り率特性を持つこと。【解決手段】（Ｍ＋Ｌ−１）チップで構成される１フ
レームにおけるチップクロックを出力するチップクロッ
ク発生部１０２と、フレームの発生タイミングに同期し
たフレームクロックを出力するフレームクロック発生部
１０３と、フレームクロックに従い、Ｋビットの送信デ
ータに基づきフレーム先頭部のＭチップ内のいずれかか
ら擬似雑音符号系列を１周期分挿入しＳＳ−ＰＰＭ信号
を生成するＳＳ−ＰＰＭ信号生成部１０４−１〜１０４
−Ｎと、Ｎ個のＳＳ−ＰＰＭ信号のそれぞれを決められ
た遅延量で遅延する遅延部１０５−１〜１０５−Ｎと、
遅延部それぞれの出力を全て加算して多重ＳＳ−ＰＰＭ
信号を生成する多重化部１０６とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、無線通信システ
ムや無線ＬＡＮシステムで採用されるスペクトル拡散パ
ルス位置変調通信方式を用いたスペクトル拡散送信装
置、スペクトル拡散受信装置及び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、移動体通信システムでは、画像、
音声やデータ等の各種メディアの伝送方式の１つとして
スペクトラム拡散（Spread Spectrum：ＳＳ）通信方式
が注目されている。スペクトラム拡散通信方式には、直
接拡散（Direct Sequence：ＤＳ）方式や周波数ホッピ
ング（Frequency Hopping：ＦＨ）方式等がある。その
うち、ＤＳ方式は、情報信号に比べてはるかに広帯域の
擬似雑音符号系列を情報信号に直接乗算し、これによっ
て情報信号をスペクトル拡散して通信を行う方式であ
る。

【０００３】このＤＳ方式の１つであるスペクトル拡散
パルス位置変調（ＳＳ−ＰＰＭ）通信方式は、１つのス
ペクトル拡散された信号によって複数ビットの情報デー
タを伝送することができるので、情報伝送速度の高速化
を実現することが可能である。

【０００４】図１２は、従来のスペクトル拡散パルス位
置変調通信方式で用いるスペクトル拡散送信装置の構成
を示すブロック図である。図１３は、従来のスペクトル
拡散パルス位置変調通信方式で用いるフレーム構成を示
す図である。図１４は、従来のスペクトル拡散パルス位
置変調通信方式で用いるスペクトル拡散受信装置の構成
例を示すブロック図である。なお、この図１２および図
１３に示す従来例は、特開平４−１１３７３２号公報
（スペクトル拡散パルス位置変調通信方式）に示されて
いるものを参照したものである。

【０００５】図１２に示すように、従来のスペクトル拡
散パルス位置変調通信方式で用いられるスペクトル拡散
送信装置は、クロック信号発生器８０１と、モジュール
Ｍ＋２Ｌカウンタ８０２と、Ｍ＋Ｌ−１検出器８０３
と、直並列変換器８０４と、バッファ８０５と、逓倍回
路８０６と、コンパレータ８０７と、ＯＲゲート８０８
と、擬似雑音信号発生器（ＰＮ信号発生器）８０９と、
発振器８１０と、変調器８１１と、バンドパスフィルタ
（ＢＰＦ）８１２と、アンテナ８１３とを備えている。

【０００６】まず、図１３を参照して、従来のスペクト
ル拡散パルス位置変調通信方式で用いるフレーム構成を
説明する。図１３に示すように、１フレームは、（Ｍ＋
２Ｌ）スロットで構成されている。なお、Ｌは、使用す
る擬似雑音符号系列（ＰＮ code）の長さ（チップ数）
である。Ｍは、１フレーム中に挿入して送信すべき情報
量に対応するスペクトル拡散パルス（ＳＳパルス）のパ
ルス位置情報数（チップ数）である。また、１スロット
長は、擬似雑音符号系列の１チップと等しい。

【０００７】つぎに動作を説明する。図１２において、
クロック信号発生器８０１は、直接拡散方式におけるチ
ップレートに相当するクロック速度を持つクロックを発
生し、モジュールＭ＋２Ｌカウンタ８０２とＰＮ信号発
生器８０９とに出力する。なお、クロック信号発生器８
０１が発生するクロックのクロック速度をＲｃと表記す
る。

【０００８】モジュールＭ＋２Ｌカウンタ８０２は、値
０から値（Ｍ＋２Ｌ−１）までをカウントするカウンタ
である。そのカウント値をＣと表記する。モジュールＭ
＋２Ｌカウンタ８０２のカウント値Ｃは、Ｍ＋Ｌ−１検
出器８０３とコンパレータ８０７とに与えられている。

【０００９】Ｍ＋Ｌ−１検出器８０３は、モジュールＭ
＋２Ｌカウンタ８０２のカウント値ＣがＭ＋Ｌ−１の値
と等しい場合に、論理“１”をバッファ８０５と逓倍回
路８０６とＯＲゲート８０８とに出力する。Ｍ＋Ｌ−１
検出器８０３の出力周波数（周期の逆数）は、モジュー
ルＭ＋２Ｌカウンタ８０２の出力周波数に等しいので、
その値はＲｃ／（Ｍ＋２Ｌ）となる。Ｒｃ／（Ｍ＋２
Ｌ）の値をフレームレートＲｆと表記する。

【００１０】逓倍回路８０６は、モジュールＭ＋２Ｌカ
ウンタ８０２の出力をＫ倍の周波数に逓倍し、直並列変
換器８０４に出力する。なお、Ｋは１フレーム当りの送
信ビット数である。この逓倍回路８０６のクロックレー
トＲｂは、先のフレームレートＲｆのＫ倍である。

【００１１】直並列変換器８０４は、通常Ｋビットのシ
フトレジスタによって構成されている。直並列変換器８
０４に入力するビット直列な送信データは、出力速度Ｒ
ｂのタイミングでサンプリングされるので、この出力速
度Ｒｂをビットレートと呼ぶ。直並列変換器８０４の出
力（並列データ）は、バッファ８０５に与えられてい
る。

【００１２】バッファ８０５は、フレームレートＲｆの
タイミングで、直並列変換器８０４の出力信号をサンプ
リングするＫビットの並列入力・並列出力のレジスタで
ある。このバッファ８０５の出力は、直並列変換器８０
４に入力する直列データをタイミングが揃えられて並列
に変換されたものである。この信号をシンボルと称し、
その出力の２進数値をＳとする。また、このシンボルの
取り得る値は全部でＭ個である。バッファ８０５の出力
は、コンパレータ８０７に与えられている。

【００１３】コンパレータ８０７は、Ｃ＝Ｓとなった
時、論理“１”をＯＲゲート８０８に出力する。ここ
で、Ｓは０≦Ｓ＜Ｍであり、Ｃは０≦Ｃ＜（Ｍ＋２Ｌ）
である。ＯＲゲート８０８は、Ｍ＋Ｌ−１検出器８０３
の出力信号とコンパレータ８０７の出力信号とを合成
し、ＰＮ信号発生器８０９に出力する。ここで、Ｍ＋Ｌ
−１検出器８０３の出力信号は、フレーム同期信号の位
置を示す。また、コンパレータ８０７の出力信号は、デ
ータシンボルに対応する位置を示す。

【００１４】ＰＮ信号発生器８０９は、ＯＲゲート８０
８の出力信号にパルスが乗った時、Ｌチップに渡って擬
似雑音符号系列を発生し、その後、“０”を出力する。
発振器８１０は、搬送波周波数ｆｃの正弦波信号を発生
する。ＰＮ信号発生器８０９と発信器８１０の出力は、
それぞれ変調器８１１に与えられている。

【００１５】変調器８１１は、ＰＮ信号発生器８０９の
出力（ＰＮ信号）と発振器８１０の出力（搬送波周波数
信号）とを乗算する。変調器８１１の出力信号は、バン
ドパスフィルタ（ＢＰＦ）８１２にて、不要周波数成分
除去のろ波処理を受け、図示はしていないが、適当にバ
ッファアンプや出力アンプ等によって増幅されアンテナ
８１３から電波として出力される。この送信信号をｔｘ
とする。

【００１６】また、図１４に示すように、従来のスペク
トル拡散パルス位置変調通信方式で用いられるスペクト
ル拡散受信装置は、アンテナ９０１と、増幅器（ＡＭ
Ｐ）９０２と、変調器９０３と、発振器９０４と、バン
ドパスフィルタ（ＢＰＦ）９０５、自動利得制御回路
（ＡＧＣ）９０６と、マッチドフィルタ９０７と、検波
デバイス９０８と、フレーム同期回路９０９と、パルス
位置測定回路９１０と、並直列変換器９１１とを備えて
いる。

【００１７】この受信装置の動作について説明する。ア
ンテナ９０１にて受信された受信信号ｒｘは、伝送歪み
と伝送遅延を除けば送信信号ｔｘと類似している。この
受信信号ｒｘは、増幅器９０２にて増幅され、変調器９
０３にて発振器９０４からのローカル信号を用いて中間
周波数の信号へ変換される。そして、バンドパスフィル
タ（ＢＰＦ）９０５にて信号帯域の制限処理を受け、自
動利得制御回路（ＡＧＣ）９０６にて一定レベルの信号
となる。

【００１８】自動利得制御回路（ＡＧＣ）９０６から出
力される信号は、マッチドフィルタ９０７に入力され
る。マッチドフィルタ９０７では、パターンと一致する
入力があると、１チップ区間相当の中間周波数の信号が
パルス状に出力される。検波デバイス９０８は、マッチ
ドフィルタ９０７から出力される信号を包絡線検波す
る。検波デバイス９０８の出力は、フレーム同期回路９
０９とパルス位置測定回路９１０とに与えられている。

【００１９】フレーム同期回路９０９は、検波デバイス
９０８の出力信号に基づきフレーム同期を行い、フレー
ム周期に同期したフレーム同期パルスをパルス位置測定
回路９１０に出力する。パルス位置測定回路９１０は、
検波デバイス９０８の出力信号とフレーム同期回路９０
９から出力されるフレーム同期パルスとを用いてパルス
位置復調を行い、Ｋビットの並列復調データ系列を並直
列変換器９１１に出力する。並直列変換器９１１は、入
力するＫビットの並列復調データ系列に対して並直列変
換を行い、１つの復調データ系列を出力する。

【００２０】ここに、従来のスペクトル拡散パルス位置
変調通信方式を用いる通信システムでは、図１２に示し
た送信装置と図１４に示した受信装置を用いることによ
り、次式（１）で示される伝送速度ｔｒを実現してい
る。

【数１】

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来のスペクトル拡散パルス位置変調通信方式で
は、１ユーザ当り１つの擬似雑音符号系列を用いてデー
タ通信を行う場合、各ユーザは、式（１）で示される伝
送速度よりも高速なデータ通信を行うことができないと
いう問題点があった。

【００２２】また、１ユーザ当り複数の擬似雑音符号系
列を用いてデータ通信を行う場合、式（１）で示される
伝送速度よりも高速なデータ通信を行うことは可能であ
るが、そうすると送信装置及び受信装置の回路規模が使
用する擬似雑音符号系列の数に応じて大きくなるという
問題点があった。

【００２３】この発明は、上記に鑑みてなされたもの
で、回路規模を余り大きくすることなく、１ユーザ当り
１つの擬似雑音符号系列を用いて、式（１）で示される
伝送速度よりも高速なデータ通信を行うことが可能で、
さらに受信信号が非線形増幅された場合でも、良好なビ
ット誤り率特性を持つことが可能なスペクトル拡散パル
ス位置変調通信方式によるスペクトル拡散送信装置、ス
ペクトル拡散受信装置及びスペクトル拡散通信システム
を得ることを目的とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明にかかるスペクトル拡散送信装置は、周期
Ｌチップの擬似雑音符号系列と送信すべき情報量に対応
するパルス位置情報数Ｍチップとによる（Ｍ＋Ｌ−１）
チップで構成される１フレームにおけるチップレートに
相当するクロック速度を持つチップクロックを出力する
チップクロック発生手段と、前記チップクロック発生手
段が出力するチップクロックを（Ｍ＋Ｌ−１）分周して
前記フレームの発生タイミングに同期したフレームクロ
ックを出力するフレームクロック発生手段と、前記フレ
ームクロック発生手段が出力するフレームクロックの立
上りエッジを基準として、Ｋ（Ｋは２以上の整数）個の
送信データに基づきフレーム先頭部の前記Ｍチップ内の
いずれかから前記擬似雑音符号系列を１周期分挿入して
スペクトル拡散パルス位置変調信号を生成するＮ（Ｎは
２以上の整数）個のスペクトル拡散パルス位置変調信号
生成手段と、前記Ｎ個のスペクトル拡散パルス位置変調
信号生成手段それぞれの出力を決められた遅延量｛τ₁
Ｔ_c、τ₂Ｔ_c、τ₃Ｔ_c、…、τ_NＴ_c｝（但し、遅延係数
｛τ₁，τ₂，τ₃，…，τ_N｝は、０≦τ₁，τ₂，τ₃，
…，τ_N＜Ｌを満たす整数、Ｔ_cはチップ周期）でそれぞ
れ遅延するＮ個の遅延手段と、前記Ｎ個の遅延手段それ
ぞれの出力を全て加算して多重スペクトル拡散パルス位
置変調信号を生成する多重化手段とを備えたことを特徴
とする。

【００２５】この発明によれば、チップクロック発生手
段にて、（Ｍ＋Ｌ−１）チップで構成される１フレーム
におけるチップレートに相当するクロック速度を持つチ
ップクロックが出力される。また、フレームクロック発
生手段にて、チップクロックを（Ｍ＋Ｌ−１）分周して
前記フレームの発生タイミングに同期したフレームクロ
ックが出力される。Ｎ個のスペクトル拡散パルス位置変
調信号生成手段では、チップクロックに従って動作し、
フレームクロックの立上りエッジを基準として、Ｋビッ
トの送信データに基づきフレーム先頭部のＭチップ内の
いずれかから擬似雑音符号系列を１周期分挿入すること
により、１フレームが（Ｍ＋Ｌ−１）チップで構成され
るＮチャネルのスペクトル拡散パルス位置変調信号が生
成される。生成されたＮチャネルのスペクトル拡散パル
ス位置変調信号がＮ個の遅延手段にてそれぞれ所定量遅
延され、多重化手段にて多重化される。

【００２６】つぎの発明にかかるスペクトル拡散受信装
置は、１フレームが周期Ｌチップの擬似雑音符号系列と
送信すべき情報量に対応するパルス位置情報数Ｍチップ
とによる（Ｍ＋Ｌ−１）チップで構成される受信信号と
前記擬似雑音符号系列との相関演算を行い、その演算結
果である相関信号を出力するマッチドフィルタと、前記
相関信号に基づき前記フレームの開始タイミングに同期
した再生フレームクロックを出力するフレーム同期手段
と、前記マッチドフィルタが出力する相関信号に対して
前記フレームの開始タイミングをそれぞれ揃えるように
遅延補正を行うＮ（Ｎは２以上の整数）個の遅延補正手
段と、前記Ｎ個の遅延補正手段がそれぞれ出力するＮ個
の遅延補正された相関信号と前記再生フレームクロック
とを用いてパルス位置復調を行い、それぞれＫビットの
並列復調データ系列を出力するＮ個のパルス位置復調手
段とを備えたことを特徴とする。

【００２７】この発明によれば、マッチドフィルタに
て、送信側と同一の擬似雑音符号系列を用いて、１フレ
ームが（Ｍ＋Ｌ−１）チップで構成される受信信号との
相関演算が行われ、パターン一致が得られたとき相関信
号が出力される。そして、マッチドフィルタが出力する
相関信号に対して、遅延補正手段にて送信側で加えられ
た遅延を補正する処理が行われ、パルス位置復調手段に
てパルス位置復調が行われ、ＮチャネルのＫビット並列
復調データ系列が得られる。

【００２８】つぎの発明にかかるスペクトル拡散通信シ
ステムは、周期Ｌチップの擬似雑音符号系列と送信すべ
き情報量に対応するパルス位置情報数Ｍチップとによる
（Ｍ＋Ｌ−１）チップで構成されるフレームに遅延処理
を施してＮ（Ｎは２以上の整数）個のスペクトル拡散パ
ルス位置変調信号を多重して送信する上記の発明に記載
のスペクトル拡散送信装置と、前記スペクトル拡散送信
装置で用いられる擬似雑音符号系列と同一の擬似雑音符
号系列を用い受信される前記多重スペクトル拡散パルス
位置変調信号に遅延補正処理を施して復調処理を行う上
記の発明に記載のスペクトル拡散受信装置とを備えたこ
とを特徴とする。

【００２９】この発明によれば、送信側が、周期Ｌチッ
プの擬似雑音符号系列と送信すべき情報量に対応するパ
ルス位置情報数Ｍチップとによる（Ｍ＋Ｌ−１）チップ
で構成されるフレームに遅延処理を施してＮ個のスペク
トル拡散パルス位置変調信号を多重して送信する。受信
側では、送信側と同一の擬似雑音符号系列を用い受信さ
れる前記多重スペクトル拡散パルス位置変調信号に遅延
補正処理を施して復調処理が行われる。

【００３０】つぎの発明にかかるスペクトル拡散通信シ
ステムは、前記スペクトル拡散送信装置におけるＮ個の
遅延手段では、前記遅延係数｛τ₁，τ₂，τ₃，…，
τ_N｝が、ｘ≠ｙを満たす任意のx∈[１,２,…,Ｎ]，y∈
[１,２,…,Ｎ]に対し、常に|τ_x−τ_y｜≧Ｍを満たすよ
うに設定され、前記スペクトル拡散受信装置におけるマ
ッチドフィルタは、フレーム先頭部Ｍチップ内のパルス
位置変調された任意の１チップに対するパルス状の相関
信号を発生するようになっていることを特徴とする。

【００３１】この発明によれば、送信側では、Ｎ個の遅
延手段にてＮチャネルのスペクトル拡散パルス位置変調
信号に与える遅延量が、常に一定の条件を満たす範囲内
に制限される。これにより、受信側では、マッチドフィ
ルタにより、フレーム先頭部Ｍチップ内のパルス位置変
調された任意の１チップに対するパルス状の相関信号が
発生される。

【００３２】つぎの発明にかかるスペクトル拡散通信シ
ステムは、前記スペクトル拡散受信装置におけるフレー
ム同期手段は、前記スペクトル拡散送信装置から受信さ
れるＮチャネルのスペクトル拡散パルス位置変調信号の
内、１つまたは複数のチャネルで１フレーム周期毎の決
まったタイミングで発生する相関信号のピーク値を検出
することによりフレーム同期を取るようになっているこ
とを特徴とする。

【００３３】この発明によれば、受信側でのフレーム同
期手段では、受信されるＮチャネルのスペクトル拡散パ
ルス位置変調信号の少なくとも１つのチャネルで１フレ
ーム周期毎の決まったタイミングで発生する相関信号の
ピーク値を検出することによりフレーム同期が取られ
る。

【００３４】つぎの発明にかかるスペクトル拡散送信装
置は、前記Ｎ個の遅延手段それぞれの出力を決められた
移相量でそれぞれ移相し、その移相した信号をそれぞれ
前記多重化手段に出力するＮ個の移相手段を備えたこと
を特徴とする。

【００３５】この発明によれば、Ｎ個の移相手段によ
り、Ｎ個の遅延手段それぞれの出力を決められた移相量
でそれぞれ移相することが行われる。つまり、遅延処理
されたＮチャンネルの信号が、同相軸と直交軸で規定さ
れる位相平面上に所定の間隔で分散配置する操作が行わ
れる。

【００３６】つぎの発明にかかるスペクトル拡散受信装
置は、前記Ｎ個の遅延補正手段の入力側に設けられ前記
マッチドフィルタが出力する相関信号のキャリア位相を
揃えるように位相補正を行って前記Ｎ個の遅延補正手段
に出力するＮ個の位相補正手段、または、前記Ｎ個の遅
延補正手段の出力側に設けられ前記Ｎ個の遅延補正手段
にてフレームの開始タイミングが揃えられた相関信号に
対してキャリア位相を揃えるように位相補正を行って前
記Ｎ個のパルス位置復調手段に出力するＮ個の位相補正
手段を備えたことを特徴とする。

【００３７】この発明によれば、Ｎ個の位相補正手段に
より、送信側でＮチャネルの信号に加えられた移相処理
を補正する操作が行われる。

【００３８】つぎの発明にかかるスペクトル拡散通信シ
ステムは、周期Ｌチップの擬似雑音符号系列と送信すべ
き情報量に対応するパルス位置情報数Ｍチップとによる
（Ｍ＋Ｌ−１）チップで構成されるフレームに遅延処理
及び移相処理を施してＮ（Ｎは２以上の整数）個のスペ
クトル拡散パルス位置変調信号を多重して送信する上記
の発明に記載のスペクトル拡散送信装置と、前記スペク
トル拡散送信装置で用いられる擬似雑音符号系列と同一
の擬似雑音符号系列を用い受信される前記多重スペクト
ル拡散パルス位置変調信号に遅延補正処理及び位相補正
処理を施して復調処理を行う上記の発明に記載のスペク
トル拡散受信装置とを備えたことを特徴とする。

【００３９】この発明によれば、送信側では、周期Ｌチ
ップの擬似雑音符号系列と送信すべき情報量に対応する
パルス位置情報数Ｍチップとによる（Ｍ＋Ｌ−１）チッ
プで構成されるフレームに遅延処理及び移相処理を施し
てＮ個のスペクトル拡散パルス位置変調信号を多重して
送信する。受信側では、送信側で用いられる擬似雑音符
号系列と同一の擬似雑音符号系列を用い受信される前記
多重スペクトル拡散パルス位置変調信号に遅延補正処理
及び位相補正処理を施して復調処理が行われる。

【００４０】つぎの発明にかかるスペクトル拡散通信シ
ステムは、前記スペクトル拡散送信装置におけるＮ個の
遅延手段では、ｘ≠ｙを満たす任意のx∈[１,２,…,
Ｎ]，y∈[１,２,…,Ｎ]に対し、遅延係数｛τ₁，τ₂，
τ₃，…，τ_N｝が常に|τ_x−τ_y｜≧Ｍを満たすように
設定され、前記スペクトル拡散受信装置におけるマッチ
ドフィルタは、フレーム先頭部Ｍチップ内のパルス位置
変調された任意の１チップに対するパルス状の相関信号
を発生するようになっていることを特徴とする。

【００４１】この発明によれば、送信側では、Ｎ個の遅
延手段にてＮチャネルのスペクトル拡散パルス位置変調
信号に与える遅延量が、常に一定の条件を満たす範囲内
に制限される。これにより、受信側では、マッチドフィ
ルタにより、フレーム先頭部Ｍチップ内のパルス位置変
調された任意の１チップに対するパルス状の相関信号が
発生される。

【００４２】つぎの発明にかかるスペクトル拡散通信シ
ステムは、前記スペクトル拡散受信装置におけるフレー
ム同期手段は、前記スペクトル拡散送信装置から受信さ
れるＮチャネルのスペクトル拡散パルス位置変調信号の
内、１つまたは複数のチャネルで１フレーム周期毎の決
まったタイミングで発生する相関信号のピーク値を検出
することによりフレーム同期を取るようになっているこ
とを特徴とする。

【００４３】この発明によれば、受信側でのフレーム同
期手段では、受信されるＮチャネルのスペクトル拡散パ
ルス位置変調信号の少なくとも１つのチャネルで１フレ
ーム周期毎の決まったタイミングで発生する相関信号の
ピーク値を検出することによりフレーム同期が取られ
る。

【００４４】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、この
発明にかかるスペクトル拡散送信装置、スペクトル拡散
受信装置及びスペクトル拡散通信システムの好適な実施
の形態を詳細に説明する。

【００４５】実施の形態１．図１は、この発明の実施の
形態１であるスペクトル拡散送信装置の構成を示すブロ
ック図である。図２は、図１に示すＳＳ−ＰＰＭ信号生
成手段の構成を示すブロック図である。図３は、この発
明によるスペクトル拡散パルス位置変調通信方式で用い
るフレーム構成を示す図である。図４は、図１に示すス
ペクトル拡散送信装置が送信する多重ＳＳ−ＰＰＭ信号
のＮ＝４の場合における信号点配置を説明する図であ
る。図５は、図１に示すスペクトル拡散送信装置のＮ＝
４の場合における送信動作を説明する図である。

【００４６】図１に示すように、実施の形態１によるス
ペクトル拡散送信装置は、直並列変換部１０１と、チッ
プクロック発生部１０２と、フレームクロック発生部１
０３と、Ｎ（Ｎは２以上の整数）個のスペクトル拡散パ
ルス位置変調信号生成部（以下「ＳＳ−ＰＰＭ信号生成
部」という）１０４−１〜１０４−Ｎと、Ｎ個の遅延部
１０５−１〜１０５−Ｎと、多重化部１０６と、変調器
１０７と、発振器１０８と、バンドパスフィルタ（ＢＰ
Ｆ）１０９と、アンテナ１１０とを備えている。

【００４７】また、Ｎ個のＳＳ−ＰＰＭ信号生成部１０
４−１〜１０４−Ｎは、それぞれ、図２示すように、モ
ジュールカウンタ２０１と、コンパレータ２０２と、擬
似雑音信号発生器（以下、「ＰＮ信号発生器」という）
２０３とを備えている。図２では、１つ代表してＳＳ−
ＰＰＭ信号生成部１０４としている。

【００４８】つぎに、上記のように構成される実施の形
態１によるスペクトル拡散送信装置の動作について説明
する。まず、図３に示すように、この実施の形態１及び
以下に説明する各実施の形態で示すスペクトル拡散パル
ス位置変調通信方式で用いるフレーム構成は、１フレー
ムが、（Ｍ＋Ｌ−１）スロットで構成されている。な
お、Ｌは、使用する擬似雑音符号系列（ＰＮ code）の
長さ（チップ数）である。Ｍは、１フレーム中に挿入し
て送信すべき情報量に対応するスペクトル拡散パルス
（ＳＳパルス）のパルス位置情報数（チップ数）であ
る。また、１スロット長は、擬似雑音符号の１チップと
等しい。図３に示すように、ＳＳパルスのパルス位置情
報数Ｍは、フレームの先頭に配置されるようになってい
る。

【００４９】さて、図１において、チップクロック発生
部１０２は、（Ｍ＋Ｌ−１）チップで構成される１フレ
ームにおいて直接拡散方式におけるチップレートに相当
するクロック速度を持つクロックを発生し、それをフレ
ームクロック発生部１０３とＮ個のＳＳ−ＰＰＭ信号生
成部１０４−１〜１０４−Ｎとに出力する。以下では、
このクロックをチップクロックと呼び、このクロックの
クロック速度をＲｃと表記する。

【００５０】フレームクロック発生部１０３は、チップ
クロックを１／(Ｍ＋Ｌ−１)倍に分周して、クロック速
度Ｒｆ（Ｒｆ＝Ｒｃ／(Ｍ＋Ｌ−１)）を持つフレームク
ロックを発生し、それを直並列変換部１０１とＮ個のＳ
Ｓ−ＰＰＭ信号生成部１０４−１〜１０４−Ｎとに出力
する。

【００５１】直並列変換部１０１は、入力する１つの直
列送信データ系列をフレームクロック発生部１０３から
のフレームクロックに従って（Ｋ×Ｎ）個の並列送信デ
ータ系列に変換することを行う。ここで、Ｋは、１フレ
ーム当り送信可能なビット数であり、Ｋ≧２の値を持つ
整数である。また、Ｎは、１ユーザ当り使用可能なチャ
ネル数であり、Ｎ≧２の値を持つ整数である。直並列変
換部１０１が変換出力するＮチャネルのＫビット並列送
信データは、それぞれＮ個のＳＳ−ＰＰＭ信号生成部１
０４−１〜１０４−Ｎの対応するものに与えられてい
る。

【００５２】Ｎ個のＳＳ−ＰＰＭ信号生成部１０４−１
〜１０４−Ｎは、それぞれ、フレームクロック発生部１
０３からのフレームクロックの立上りエッジを基準とし
て、各チャネルで送信すべきＫビットの並列送信データ
に基づいたタイミングで、１フレーム周期Ｔｆ（Ｔｆ=
１／Ｒｆ）当り１回、フレーム先頭部のＭチップ内のい
ずれかから擬似雑音符号系列を１周期分挿入することに
よりスペクトル拡散パルス位置変調信号（以下「ＳＳ−
ＰＰＭ信号」という）を発生し、それを遅延部１０５−
１〜１０５−Ｎの対応するものへ出力する。

【００５３】図２を用いて、Ｎ個のＳＳ−ＰＰＭ信号生
成部１０４−１〜１０４−Ｎの具体的な動作を説明す
る。図２において、モジュールカウンタ２０１は、フレ
ームクロック発生部１０３から出力されるフレームクロ
ックの立上り時に値０にセットされ、チップクロック発
生部１０２から出力されるチップクロックに同期して値
０から値（Ｍ＋Ｌ−２）までをカウントし、そのカウン
ト値Ｃをコンパレータ２０２に出力する。

【００５４】コンパレータ２０２は、モジュールカウン
タ２０１のカウント値Ｃと、直並列変換部１０１から出
力されるＫビットの並列送信データの２進数値Ｓとの一
致不一致を比較し、一致した場合（Ｃ＝Ｓとなった
時）、論理“１”をＰＮ信号発生器２０３に出力する。
ここで、Ｓは０≦Ｓ＜Ｍであり、Ｃは０≦Ｃ＜（Ｍ＋Ｌ
−１）である。

【００５５】ＰＮ信号発生器２０３は、コンパレータ２
０２の出力信号にパルスが乗った時、Ｌチップに渡って
擬似雑音符号系列（ＳＳ−ＰＰＭ信号）を発生し、その
後、値０を発生することにより、ＳＳ−ＰＰＭ信号を対
応する遅延部に出力する。擬似雑音符号系列（ＳＳ−Ｐ
ＰＭ信号）は、“１”または“−１”の値を持つとす
る。

【００５６】図１に戻って、Ｎ個の遅延部１０５−１〜
１０５−Ｎは、それぞれ、Ｎ個のＳＳ−ＰＰＭ信号生成
部１０４−１〜１０４−Ｎから出力されるＮチャネルの
ＳＳ−ＰＰＭ信号に対して所定の遅延を与え、多重化部
１０６に出力する。ここで、遅延部１０５−１〜１０５
−Ｎが持つ遅延係数をτ₁，τ₂，τ₃，・・・，τ_Nと
し、チップ周期をＴｃ（Ｔｃ＝１／Ｒｃ）とすると、各
遅延部が出力する遅延ＳＳ−ＰＰＭ信号は、τ₁Ｔ_c〜τ
_NＴ_cの時間オフセットが与えられた信号である。なお、
遅延係数｛τ₁，τ₂，τ₃，・・・，τ_N｝は、０≦
τ₁，τ₂，τ₃，・・・，τ_N＜Ｌを満たす整数である。

【００５７】多重化部１０６は、Ｎ個の遅延部１０５−
１〜１０５−Ｎから出力される全ての遅延ＳＳ−ＰＰＭ
信号を加算して多重ＳＳ−ＰＰＭ信号を生成し、その生
成した多重ＳＳ−ＰＰＭ信号を変調器１０７に出力す
る。

【００５８】変調器１０７は、多重化部１０６から出力
される多重ＳＳ−ＰＰＭ信号と発振器１０８から出力さ
れる搬送波信号とを乗算する。この乗算された信号は、
バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０９にて、不要周波数
成分除去のろ波処理を受け、図示はしていないが、適当
にバッファアンプや出力アンプ等によって増幅され、ア
ンテナ１１０から電波として出力される。

【００５９】ここで、多重化される信号点の配置態様
は、Ｉ軸（同相軸）とＱ軸（直交軸）による位相平面上
に示されるが、多重化部１０６で生成される多重ＳＳ−
ＰＰＭ信号の信号点は、遅延処理が施されたものである
ので、例えば図４に示すようにＩ軸（同相軸）上に所定
の間隔で配置される。図４では、多重チャネル数ＮがＮ
＝４の場合に、Ｉ軸（同相軸）上に信号点位置が規定さ
れることが示されている。図４において、遅延しない場
合には座標原点に位置し、遅延する４チャネルでは、１
チャネル分のＳＳ−ＰＰＭ信号の振幅を“１”とする
と、座標原点から左右に振幅“２”の位置に２つの信号
点が位置し、最大振幅“４”の位置に２つの信号点が位
置している。

【００６０】また、多重化部１０６で生成される多重Ｓ
Ｓ−ＰＰＭ信号の送信フレームは、例えば図５に示すよ
うな時間関係を持って出力される。図５では、多重チャ
ネル数ＮがＮ＝４の場合における送信フレームの時間関
係が示されている。図５（１）は、遅延係数が０の場合
の基準フレーム送信タイミングである。今、チャネル１
が遅延係数τ₁を持って、チャネル２が遅延係数τ₂を持
って、チャネル３が遅延係数τ₃を持って、チャネル４
が遅延係数τ₄を持って、それぞれ多重化部１０６に入
力する場合を考える。

【００６１】チャネル１の送信タイミングは、図５
（２）に示すように、基準フレーム送信タイミングから
τ₁チップ遅延したタイミングとなる。チャネル２の送
信タイミングは、図５（３）に示すように、基準フレー
ム送信タイミングからτ₂チップ遅延したタイミングと
なる。チャネル３の送信タイミングは、図５（３）に示
すように、基準フレーム送信タイミングからτ₃チップ
遅延したタイミングとなる。チャネル４の送信タイミン
グは、図５（４）に示すように、基準フレーム送信タイ
ミングからτ₄チップ遅延したタイミングとなる。

【００６２】このように１ユーザ当り１つの擬似雑音符
号系列を用いて動作するこの実施の形態１によるスペク
トル拡散送信装置に対し、スペクトル拡散受信装置が以
下に説明する実施の形態２に示すように構成されること
により、この発明によるスペクトル拡散パルス位置変調
通信方式を採用するスペクトル拡散通信システムでは、
次の式（２）で示される伝送速度ｔｒ’を実現すること
ができる。

【数２】

【００６３】ここで、式（１）では分母が（Ｍ＋２Ｌ）
であるのに対し、式（２）では分母が（Ｍ＋Ｌ−１）で
あり、小さくなっている。しかも、式（２）では、Ｎチ
ャネル分が乗算される。つまり、式（２）で示される伝
送速度ｔｒ’は、式（１）で示される従来のスペクトル
拡散パルス位置変調通信方式の伝送速度ｔｒよりも高速
となっていることが理解できる。

【００６４】実施の形態２．図６は、この発明の実施の
形態２であるスペクトル拡散受信装置の構成を示すブロ
ック図である。図７は、図６に示すフレーム同期回路の
構成を示すブロック図である。図８は、図６に示すＰＰ
Ｍ復調部の構成を示すブロック図である。

【００６５】図６に示すように、実施の形態２によるス
ペクトル拡散受信装置は、アンテナ３０１と、増幅器３
０２と、変調器３０３と、発振器３０４と、バンドパス
フィルタ（ＢＰＦ）３０５と、自動利得制御回路（ＡＧ
Ｃ）３０６と、マッチドフィルタ３０７と、フレーム同
期回路３０８と、Ｎ個の遅延補正部３０９−１〜３０９
−Ｎと、Ｎ個のパルス位置復調部（以下「ＰＰＭ復調
部」という）３１０−１〜３１０−Ｎと、並直列変換部
３１１とを備えている。

【００６６】フレーム同期回路３０８は、具体的には例
えば図７に示すように、二乗算出部４０１と、加算部４
０２と、フレームメモリ４０３と、最大値検出部４０４
と、フレームクロック生成部４０５とを備えている。ま
た、Ｎ個のＰＰＭ復調部３１０−１〜３１０−Ｎは、そ
れぞれ、例えば図８に示すように検波部５０１とピーク
位置検出部５０２とを備えている。図８では、代表して
ＰＰＭ復調部３１０としている。

【００６７】つぎに、上記のように構成されるこの実施
の形態２によるスペクトル拡散受信装置の動作について
説明する。図６において、アンテナ３０１にて受信され
た受信信号は、伝送歪みと伝送遅延を除けば上記実施の
形態１で示したスペクトル拡散送信装置の送信信号と類
似している。この受信信号は、増幅器３０２にて増幅さ
れ、変調器３０３にて発振器３０４からのローカル信号
を用いて中間周波数の信号へ変換される。そして、バン
ドパスフィルタ（ＢＰＦ）３０５にて信号帯域の制限処
理を受け、自動利得制御回路（ＡＧＣ）３０６にて一定
レベルの信号となる。

【００６８】自動利得制御回路（ＡＧＣ）３０６から出
力される信号は、マッチドフィルタ３０７に入力され
る。マッチドフィルタ３０７では、上記実施の形態１で
示したスペクトル拡散送信装置で用いられる擬似雑音符
号系列と同一の擬似雑音符号系列を用い、その擬似雑音
符号系列と受信信号との相関演算を行い、その擬似雑音
符号系列のパターンと一致する入力があると、１チップ
区間相当のパルス状信号を有する相関信号を生成し、そ
の生成した相関信号をフレーム同期回路３０８とＮ個の
遅延補正部３０９−１〜３０９−Ｎとに出力する。

【００６９】Ｎ個の遅延補正部３０９−１〜３０９−Ｎ
は、それぞれ、マッチドフィルタ３０７から出力される
相関信号に対して、図１に示したスペクトル拡散送信装
置の遅延部１０５−１〜１０５−Ｎで与えられた時間オ
フセットを補正するような時間遅延を与えて全Ｎ個のチ
ャネルに対するフレームの開始タイミングを揃え、Ｎ個
のＰＰＭ復調部３１０−１〜３１０−Ｎの対応するもの
に出力する。

【００７０】また、フレーム同期回路３０８は、マッチ
ドフィルタ３０７から出力される相関信号に基づきフレ
ーム同期を行ってフレーム周期に同期した再生フレーム
クロックを生成し、その生成した再生フレームクロック
をＮ個のＰＰＭ復調部３１０−１〜３１０−Ｎに並列に
出力する。

【００７１】このフレーム同期回路３０８では、具体的
には、次のようにして、相関信号から再生フレームクロ
ックが生成される。図７において、マッチドフィルタ３
０７から出力される相関信号は、二乗算出部４０１にて
二乗演算処理を受け、二乗相関信号として加算部４０２
の一方の入力に与えられる。加算部４０２の出力は、フ
レームメモリ４０３と最大値検出部４０４に与えられ、
加算部４０２の他方の入力にはフレームメモリ４０３の
出力が与えられている。

【００７２】つまり、加算部４０２とフレームメモリ４
０３では、二乗相関信号に対して１フレーム周期で累積
加算（巡回加算）が行われ、その１フレーム周期分の二
乗相関信号に対する巡回加算結果がフレームメモリ４０
３に記憶されるようになっている。最大値検出部４０４
は、このように加算部４０２で加算されフレームメモリ
４０３で記憶されようとする１フレーム周期分の巡回加
算結果から最大値を検出する。最大値は、１フレーム周
期毎に検出される。最大値検出部４０４は、最大値が発
生するタイミングで１チップ周期時間だけ値１を維持す
る捕捉パルスを出力し、巡回加算結果が最大値以外の値
を持つ場合には値０を出力する。フレームクロック生成
部４０５は、最大値検出部４０４から出力される捕捉パ
ルスが値１となる周期に同期した再生フレームクロック
を生成し出力する。

【００７３】つぎに図６に戻って、Ｎ個のＰＰＭ復調部
３１０−１〜３１０−Ｎは、フレーム同期回路３０８か
ら出力される再生フレームクロックと遅延補正部３０９
−１〜３０９−Ｎから出力される各遅延補正された相関
信号とを用いてパルス位置復調を行い、それぞれＫビッ
トの並列復調データ系列を生成し、並直列変換部３１１
に出力する。

【００７４】このＮ個のＰＰＭ復調部３１０−１〜３１
０−Ｎでは、具体的には、次のようにして、遅延補正さ
れた相関信号と再生フレームクロックから並列復調デー
タが生成される。図８において、遅延補正部から出力さ
れる遅延補正された相関信号は、検波部５０１にて包絡
線検波され、ピーク位置検出部５０２に入力される。ピ
ーク位置検出部５０２は、検波部５０１の出力信号がピ
ーク値を有する時刻からフレーム同期回路３０８から出
力される再生フレームクロックの立上りエッジが発生す
る時刻を差分し、その差分した時刻に基づきパルス位置
復調を行い、Ｋビットの並列復調データ系列を出力す
る。

【００７５】図６に戻って、並直列変換部３１１は、こ
のようにしてＮ個のＰＰＭ復調部３１０−１〜３１０−
Ｎから出力される合計（Ｋ×Ｎ）個の並列復調データ
系列に対して並直列変換を行い、１つの復調データ系列
を出力する。

【００７６】ここで、この実施の形態２においては、図
５で示される各チャネルの任意のフレームに対して、マ
ッチドフィルタ３０７は、フレーム先頭部Ｍチップの内
のＰＰＭ変調された任意の１チップに対するパルス状の
相関信号を発生するようになっている。

【００７７】そこで、図１に示したスペクトル拡散送信
装置の遅延部１０５−１〜１０５−Ｎでは、ｘ≠ｙを満
たす任意のｘ∈[１，２,…,Ｎ]，ｙ∈[１，２,…,Ｎ]に
対して、遅延係数｛τ₁，τ₂，τ₃，…，τ_N｝が常に|
τ_x−τ_y｜≧Ｍを満たす時間オフセットを与えるように
している。

【００７８】これにより、この実施の形態２によるスペ
クトル拡散受信装置では、マッチドフィルタ３０７が各
チャネルに対するパルス状の相関信号を発生する区間の
重複がなくなるので、各チャネルの送信信号に対して良
好な復調特性を実現することが可能である。

【００７９】また、フレーム同期回路３０８は、図７に
示したように相関ピーク位置を検出することによりフレ
ーム同期を行う構成としている。これは、図１に示した
スペクトル拡散送信装置で生成されるＮチャネルのＳＳ
−ＰＰＭ信号の内、１つまたは複数のチャネルで１フレ
ーム周期毎の決まったタイミングで発生する相関信号の
ピーク値を検出することによりフレーム同期を取るため
である。これにより、高精度にフレーム同期を行うこと
が可能である。

【００８０】したがって、この実施の形態２によるスペ
クトル拡散受信装置と、図１で示したスペクトル拡散送
信装置とを組み合わせることにより、１ユーザ当り１つ
の擬似雑音符号系列を用いて、式（１）で示される従来
のスペクトル拡散パルス位置変調通信方式の伝送速度よ
りも高速なデータ伝送を行うことが可能なスペクトル拡
散通信システムを得ることが可能である。

【００８１】実施の形態３．図９は、この発明の実施の
形態３であるスペクトル拡散送信装置の構成を示すブロ
ック図である。図１０は、図９に示すスペクトル拡散送
信装置が送信する多重ＳＳ−ＰＰＭ信号のＮ＝４の場合
における信号点配置を説明する図である。

【００８２】図９では、図１に示したスペクトル拡散送
信装置の構成と同一部分には同一の符号が付されてい
る。図９に示すように、実施の形態３によるスペクトル
拡散送信装置では、Ｎ個の遅延部１０５−１〜１０５−
Ｎと多重化部１０６との間に、Ｎ個の移相部６０１−１
〜６０１−Ｎが設けられている。その他は、図１に示し
た構成と同様である。ここでは、この実施の形態３に関
わる部分を中心に説明する。

【００８３】図９において、Ｎ個の移相部６０１−１〜
６０１−Ｎは、予め決められている移相量｛α₁，α₂，
α₃，・・・，α_N｝［ラジアン］で、Ｎ個の遅延部１０
５−１〜１０５−Ｎが出力するＮチャネルの遅延ＳＳ−
ＰＰＭ信号をそれぞれ移相し、多重化部１０６に出力す
る。

【００８４】ここで、“移相する”とは、ある遅延ＳＳ
−ＰＰＭ信号の同相成分をＩ_S、直交成分をＱ_S、移相量
をａ［ラジアン］とすると、次の２つの式（３）（４）
による処理を行うことを意味する。

【数３】

【数４】

【００８５】式（３）及び（４）において、Ｉ_dとＱ
_dは、それぞれ移相後の遅延ＳＳ−ＰＰＭ信号の同相成
分及び直交成分である。但し、θ［ラジアン］は次式
（５）により算出される。

【数５】

【００８６】そして、多重化部１０６は、Ｎ個の移相部
６０１−１〜６０１−Ｎから出力される全ての信号を加
算して多重ＳＳ−ＰＰＭ信号を生成し、生成した多重Ｓ
Ｓ−ＰＰＭ信号を変調部１０７に出力する。

【００８７】したがって、この実施の形態３では、多重
化部１０６が生成した多重ＳＳ−ＰＰＭ信号の各チャネ
ルの送信タイミングは、実施の形態１と同様となり、多
重チャネル数Ｎ＝４の場合には、図５に示した関係とな
る。但し、信号点の配置態様は、Ｎ個の移相部６０１−
１〜６０１−Ｎが存在するので、例えば図１０に示すよ
うに、Ｉ軸（同相軸）とＱ軸（直交軸）による位相平面
上に一定の関係を持って分散する態様となる。

【００８８】図１０では、多重チャネル数ＮがＮ＝４の
場合に、移相量（α₁，α₂，α₃，α₄）が、α₁＝０、
α₂＝π／４、α₃＝π／２、α₄＝３π／４と設定され
た場合の配置態様が示されている。図１０に示すよう
に、２つの同心円上のそれぞれに、８個の信号点が等間
隔で配置される。第１象限において、小さい同心円上に
位置する２つの信号点の位置（Ｉ、Ｑ）は、（√（２）
−１、１）と（１、√（２）−１）である。また、大き
い同心円上に位置する２つの信号点の位置（Ｉ、Ｑ）
は、（１、√（２）＋１）と（√（２）＋１、１）であ
り、原点からの距離（最大振幅）は、√（４＋２√
（２））（≒２．６１）である。なお、移相量（α₁，
α₂，α₃，α₄）をα₁＝α₂＝α₃＝α₄＝０と設定する
と、信号点の配置は、図４に示したのと同様になる。

【００８９】つまり、最大振幅は、図４に示す場合に
は、“４”となるが、実施の形態３では、“２．６１”
程度となるので、移相処理を施すことにより最大振幅を
実施の形態１の場合と比べて小さい値に抑えることが可
能であることがわかる。

【００９０】このように、実施の形態３では、多重ＳＳ
−ＰＰＭ信号の最大振幅の値を小さく抑えることができ
るので、受信装置の入力段に存在する非線形増幅器の信
号歪みの影響を軽減でき、この信号歪みに起因するビッ
ト誤り率特性の劣化を実施の形態１と比べて軽減するこ
とが可能である。

【００９１】つまり、１ユーザ当り１つの擬似雑音符号
系列を用いて動作する実施の形態３によるスペクトル拡
散送信装置と以下に説明する実施の形態４に示すように
構成されるスペクトル拡散受信装置とにより構成される
スペクトル拡散通信システムでは、実施の形態１による
スペクトル拡散送信装置と実施の形態２によるスペクト
ル拡散受信装置とにより構成されるスペクトル拡散通信
システムと同様に、式（２）で示される高速な伝送速度
でデータ通信が行える通信システムが実現できるのに加
えて、多重ＳＳ−ＰＰＭ信号が非線形増幅される場合に
も、より良好なビット誤り率特性を得ることができる。

【００９２】実施の形態４．図１１は、この発明の実施
の形態４であるスペクトル拡散受信装置の構成を示すブ
ロック図である。なお、図１１では、図６に示したスペ
クトル拡散受信装置の構成と同一部分には同一の符号が
付されている。

【００９３】図１１に示すように、実施の形態４による
スペクトル拡散受信装置では、Ｎ個の遅延補正部３０９
−１〜３０９−ＮとＮ個のＰＰＭ復調部３１０−１〜３
１０−Ｎとの間に、Ｎ個の位相補正部７０１−１〜７０
１−Ｎが設けられている。その他は、図６に示した構成
と同様である。ここでは、この実施の形態４に関わる部
分を中心に説明する。

【００９４】Ｎ個の位相補正部７０１−１〜７０１−Ｎ
は、Ｎ個の遅延補正部３０９−１〜３０９−ＮにてＮ個
のフレームの開始タイミングが揃えられた相関信号に対
して、それぞれ、図９に示した実施の形態３によるスペ
クトル拡散送信装置のＮ個の移相部６０１−１〜６０１
−Ｎで付加された移相量を補正する移相量｛−α₁，―
α₂，−α₃，・・・，−α_N｝［ラジアン］をそれぞれ
与え、全Ｎ個のチャネルに対する相関信号のキャリア位
相を揃える。

【００９５】そして、Ｎ個のＰＰＭ復調部３１０−１〜
３１０−Ｎは、フレーム同期回路３０８から出力される
再生フレームクロックとＮ個の位相補正部７０１−１〜
７０１−Ｎから出力される各遅延補正及び位相補正され
た相関信号とを用いてパルス位置復調を行い、それぞれ
Ｋビットの並列復調データ系列を生成し、並直列変換部
３１１に出力する。

【００９６】その結果、並直列変換部３１１は、実施の
形態２によるスペクトル拡散受信装置と同様に、ＰＰＭ
復調部３１０−１〜３１０−Ｎから出力される合計（Ｋ
×Ｎ）個の並列復調データ系列に対して並直列変換を行
い、１つの復調データ系列を出力することできる。

【００９７】ここで、この実施の形態４においても、実
施の形態２と同様に、フレーム同期回路３０８は、図７
に示したように相関ピーク位置を検出することによりフ
レーム同期を行う構成としているので、図９に示したス
ペクトル拡散送信装置で生成されるＮチャネルのＳＳ−
ＰＰＭ信号の内、１つまたは複数のチャネルで１フレー
ム周期毎の決まったタイミングで発生する相関信号のピ
ーク値がフレーム同期用として用いることができ、高精
度にフレーム同期を行うことが可能である。

【００９８】また、この実施の形態４においても、実施
の形態２と同様に、図９に示したスペクトル拡散送信装
置の遅延部１０５−１〜１０５−Ｎにおいて、ｘ≠ｙを
満たす任意のｘ∈[１,２,…,Ｎ]，ｙ∈[１,２,…,Ｎ]に
対して、遅延係数｛τ₁，τ₂，τ₃，…，τ_N｝が常に|
τ_x−τ_y｜≧Ｎを満たす時間オフセットを与えることに
より、マッチドフィルタ３０７が出力する各チャネルに
対するパルス状の相関信号の発生する区間の重複がなく
なる。つまり、この実施の形態４によるスペクトル拡散
受信装置でも、各チャネルの送信信号に対して良好な復
調特性を実現することが可能である。

【００９９】したがって、この実施の形態４によるスペ
クトル拡散受信装置と、図９で示したスペクトル拡散送
信装置とを組み合わせることにより、１ユーザ当り１つ
の擬似雑音符号系列を用いて、式（１）で示される従来
のスペクトル拡散パルス位置変調通信方式の伝送速度よ
りも高速なデータ伝送を行うことが可能で、良好なビッ
ト誤り率特性が得られるとともに、受信信号が非線形増
幅された場合でも、良好な復調特性を実現することが可
能なスペクトル拡散通信システムを得ることが可能であ
る。

【０１００】なお、図１１では、相関信号に対して遅延
補正処理を行った後に位相補正処理を行うようにした
が、これらの信号処理の順序は逆にしても良い。つま
り、相関信号に対して、位相補正処理を行った後に遅延
補正処理を行っても良い。

【０１０１】また、位相補正部７０１−１〜７０１−Ｎ
での位相補正量をそれぞれ｛−α₁，―α₂，−α₃，・
・・，−α_N｝としたが、それに限定されるものではな
く、要はＮチャネルの各相関信号のキャリア位相を揃え
るような位相補正量であれば良い。

【０１０２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、１つの擬似雑音符号系列を用いて生成したＮチャネ
ルのスペクトル拡散パルス位置変調信号のそれぞれに遅
延処理を施すことにより、多重化することができる。

【０１０３】つぎの発明によれば、送信側と同一の擬似
雑音符号系列を用いて生成された相関信号に対し、送信
側で加えられた遅延を補正する処理及びパルス位置復調
を行うことにより、ＮチャネルのＫビット並列復調デー
タ系列を得ることができる。

【０１０４】つぎの発明によれば、１つの擬似雑音符号
系列を用いてＮチャネルのスペクトル拡散パルス位置変
調信号を送信し受信できるスペクトル拡散通信システム
が得られる。このシステムでは、送信装置及び受信装置
の回路規模を増大させることなく伝送速度を向上させる
ことができる。

【０１０５】つぎの発明によれば、送信側では、Ｎチャ
ネルのスペクトル拡散パルス位置変調信号に与える遅延
量が、常に一定の条件を満たす範囲内に制限されるの
で、受信側では、フレーム先頭部Ｍチップ内のパルス位
置変調された任意の１チップに対するパルス状の相関信
号を発生することができ、良好な復調特性が得られる。

【０１０６】つぎの発明によれば、受信されるＮチャネ
ルのスペクトル拡散パルス位置変調信号の少なくとも１
つのチャネルをフレーム同期用として用いることができ
るので、より確実なフレーム同期を取ることができる。

【０１０７】つぎの発明によれば、遅延処理されたＮチ
ャンネルの信号が、移相処理により同相軸と直交軸で規
定される位相平面上に所定の間隔で分散配置されるの
で、最大振幅を減らすことができる。

【０１０８】つぎの発明によれば、送信側でＮチャネル
の信号に加えられた遅延処理及び移相処理を補正するこ
とができる。送信信号の最大振幅が低く抑えられている
ので、受信時に非線形増幅による信号歪みの影響が軽減
され、良好なビット誤り率特性が得られる。

【０１０９】つぎの発明によれば、１つの擬似雑音符号
系列を用いてＮチャネルのスペクトル拡散パルス位置変
調信号を送信し受信できるスペクトル拡散通信システム
が得られる。このシステムでは、送信装置及び受信装置
の回路規模を増大させることなく伝送速度を向上させる
ことができ、良好なビット誤り率特性が得られる。

【０１１０】つぎの発明によれば、送信側では、Ｎチャ
ネルのスペクトル拡散パルス位置変調信号に与える遅延
量が、常に一定の条件を満たす範囲内に制限されるの
で、受信側では、フレーム先頭部Ｍチップ内のパルス位
置変調された任意の１チップに対するパルス状の相関信
号を発生することができ、良好な復調特性が得られる。

【０１１１】つぎの発明によれば、受信されるＮチャネ
ルのスペクトル拡散パルス位置変調信号の少なくとも１
つのチャネルをフレーム同期用として用いることができ
るので、より確実なフレーム同期を取ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１であるスペクトル拡
散送信装置の構成を示すブロック図である。

【図２】図１に示すＳＳ−ＰＰＭ信号生成部の構成を
示すブロック図である。

【図３】この発明によるスペクトル拡散パルス位置変
調通信方式で用いるフレーム構成を示す図である。

【図４】図１に示すスペクトル拡散送信装置が送信す
る多重ＳＳ−ＰＰＭ信号のＮ＝４の場合における信号点
配置を説明する図である。

【図５】図１に示すスペクトル拡散送信装置のＮ＝４
の場合における送信動作を説明する図である。

【図６】この発明の実施の形態２であるスペクトル拡
散受信装置の構成を示すブロック図である。

【図７】図６に示すフレーム同期回路の構成を示すブ
ロック図である。

【図８】図６に示すＰＰＭ復調部の構成を示すブロッ
ク図である。

【図９】この発明の実施の形態３であるスペクトル拡
散送信装置の構成を示すブロック図である。

【図１０】図９に示すスペクトル拡散送信装置が送信
する多重ＳＳ−ＰＰＭ信号のＮ＝４の場合における信号
点配置を説明する図である。

【図１１】この発明の実施の形態４であるスペクトル
拡散受信装置の構成を示すブロック図である。

【図１２】従来のスペクトル拡散パルス位置変調通信
方式で用いるスペクトル拡散送信装置の構成を示すブロ
ック図である。

【図１３】従来のスペクトル拡散パルス位置変調通信
方式で用いるフレーム構成を示す図である。

【図１４】従来のスペクトル拡散パルス位置変調通信
方式で用いるスペクトル拡散受信装置の構成を示すブロ
ック図である。

【符号の説明】

１０１直並列変換部、１０２チップクロック発生
部、１０３フレームクロック発生部、１０４，１０４
−１〜１０４−Ｎスペクトル拡散パルス位置変調信号
生成部（ＳＳ−ＰＰＭ信号生成部）、１０５−１〜１０
５−Ｎ遅延部、１０６多重化部、１０７変調器、
１０８発振器、１０９バンドパスフィルタ（ＢＰ
Ｆ）、１１０アンテナ、２０１モジュールカウン
タ、２０２コンパレータ、２０３擬似雑音信号発生
器（ＰＮ信号発生器）、３０１アンテナ、３０２増
幅器、３０３変調器、３０４発振器、３０５バン
ドパスフィルタ（ＢＰＦ）、３０６自動利得制御回路
（ＡＧＣ）、３０７マッチドフィルタ、３０８フレ
ーム同期回路、３０９−１〜３０９−Ｎ遅延補正部、
３１０，３１０−１〜３１０−Ｎパルス位置復調部
（ＰＰＭ復調部）、３１１並直列変換部、４０１二乗
算出部、４０２加算部、４０３フレームメモリ、４
０４最大値検出部、４０５フレームクロック生成
部、５０１検波部、５０２ピーク位置検出部、６０
１−１〜６０１−Ｎ移相部、７０１−１〜７０１−Ｎ
位相補正部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小島年春東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内Ｆターム(参考） 5K022 EE02 EE21 EE33

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】周期Ｌチップの擬似雑音符号系列と送信
すべき情報量に対応するパルス位置情報数Ｍチップとに
よる（Ｍ＋Ｌ−１）チップで構成される１フレームにお
けるチップレートに相当するクロック速度を持つチップ
クロックを出力するチップクロック発生手段と、前記チップクロック発生手段が出力するチップクロック
を（Ｍ＋Ｌ−１）分周して前記フレームの発生タイミン
グに同期したフレームクロックを出力するフレームクロ
ック発生手段と、前記フレームクロック発生手段が出力するフレームクロ
ックの立上りエッジを基準として、Ｋ（Ｋは２以上の整
数）ビットの送信データに基づきフレーム先頭部の前記
Ｍチップ内のいずれかから前記擬似雑音符号系列を１周
期分挿入してスペクトル拡散パルス位置変調信号を生成
するＮ（Ｎは２以上の整数）個のスペクトル拡散パルス
位置変調信号生成手段と、前記Ｎ個のスペクトル拡散パルス位置変調信号生成手段
それぞれの出力を決められた遅延量｛τ₁Ｔ_c、τ₂Ｔ_c、
τ₃Ｔ_c、…、τ_NＴ_c｝（但し、遅延係数｛τ₁，τ₂，τ
₃，…，τ_N｝は、０≦τ₁，τ₂，τ₃，…，τ_N＜Ｌを満
たす整数、Ｔ_cはチップ周期）でそれぞれ遅延するＮ個
の遅延手段と、前記Ｎ個の遅延手段それぞれの出力を全て加算して多重
スペクトル拡散パルス位置変調信号を生成する多重化手
段と、を備えたことを特徴とするスペクトル拡散送信装置。
【請求項２】１フレームが周期Ｌチップの擬似雑音符
号系列と送信すべき情報量に対応するパルス位置情報数
Ｍチップとによる（Ｍ＋Ｌ−１）チップで構成される受
信信号と前記擬似雑音符号系列との相関演算を行い、そ
の演算結果である相関信号を出力するマッチドフィルタ
と、前記相関信号に基づき前記フレームの開始タイミングに
同期した再生フレームクロックを出力するフレーム同期
手段と、前記マッチドフィルタが出力する相関信号に対して前記
フレームの開始タイミングをそれぞれ揃えるように遅延
補正を行うＮ（Ｎは２以上の整数）個の遅延補正手段
と、前記Ｎ個の遅延補正手段がそれぞれ出力するＮ個の遅延
補正された相関信号と前記再生フレームクロックとを用
いてパルス位置復調を行い、それぞれＫビットの並列復
調データ系列を出力するＮ個のパルス位置復調手段と、を備えたことを特徴とするスペクトル拡散受信装置。
【請求項３】周期Ｌチップの擬似雑音符号系列と送信
すべき情報量に対応するパルス位置情報数Ｍチップとに
よる（Ｍ＋Ｌ−１）チップで構成されるフレームに遅延
処理を施してＮ（Ｎは２以上の整数）個のスペクトル拡
散パルス位置変調信号を多重して送信する請求項１に記
載のスペクトル拡散送信装置と、前記スペクトル拡散送信装置で用いられる擬似雑音符号
系列と同一の擬似雑音符号系列を用い受信される前記多
重スペクトル拡散パルス位置変調信号に遅延補正処理を
施して復調処理を行う請求項２に記載のスペクトル拡散
受信装置と、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。
【請求項４】前記スペクトル拡散送信装置におけるＮ
個の遅延手段では、前記遅延係数｛τ₁，τ₂，τ₃，
…，τ_N｝が、ｘ≠ｙを満たす任意のx∈[１,２,…,
Ｎ]，y∈[１,２,…,Ｎ]に対し、常に|τ_x−τ_y｜≧Ｍを
満たすように設定され、前記スペクトル拡散受信装置に
おけるマッチドフィルタは、フレーム先頭部Ｍチップ内
のパルス位置変調された任意の１チップに対するパルス
状の相関信号を発生するようになっていることを特徴と
する請求項３に記載のスペクトル拡散通信システム。
【請求項５】前記スペクトル拡散受信装置におけるフ
レーム同期手段は、前記スペクトル拡散送信装置から受
信されるＮチャネルのスペクトル拡散パルス位置変調信
号の内、１つまたは複数のチャネルで１フレーム周期毎
の決まったタイミングで発生する相関信号のピーク値を
検出することによりフレーム同期を取るようになってい
ることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のス
ペクトル拡散通信システム。
【請求項６】前記Ｎ個の遅延手段それぞれの出力を決
められた移相量でそれぞれ移相し、その移相した信号を
それぞれ前記多重化手段に出力するＮ個の移相手段を備
えたことを特徴とする請求項１に記載のスペクトル拡散
送信装置。
【請求項７】前記Ｎ個の遅延補正手段の入力側に設け
られ前記マッチドフィルタが出力する相関信号のキャリ
ア位相を揃えるように位相補正を行って前記Ｎ個の遅延
補正手段に出力するＮ個の位相補正手段、または、前記
Ｎ個の遅延補正手段の出力側に設けられ前記Ｎ個の遅延
補正手段にてフレームの開始タイミングが揃えられた相
関信号に対してキャリア位相を揃えるように位相補正を
行って前記Ｎ個のパルス位置復調手段に出力するＮ個の
位相補正手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載
のスペクトル拡散受信装置。
【請求項８】周期Ｌチップの擬似雑音符号系列と送信
すべき情報量に対応するパルス位置情報数Ｍチップとに
よる（Ｍ＋Ｌ−１）チップで構成されるフレームに遅延
処理及び移相処理を施してＮ（Ｎは２以上の整数）個の
スペクトル拡散パルス位置変調信号を多重して送信する
請求項６に記載のスペクトル拡散送信装置と、前記スペクトル拡散送信装置で用いられる擬似雑音符号
系列と同一の擬似雑音符号系列を用い受信される前記多
重スペクトル拡散パルス位置変調信号に遅延補正処理及
び位相補正処理を施して復調処理を行う請求項７に記載
のスペクトル拡散受信装置と、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。
【請求項９】前記スペクトル拡散送信装置におけるＮ
個の遅延手段では、ｘ≠ｙを満たす任意のx∈[１,２,
…,Ｎ]，y∈[１,２,…,Ｎ]に対し、遅延係数｛τ₁，
τ₂，τ₃，…，τ_N｝が常に|τ_x−τ_y｜≧Ｍを満たすよ
うに設定され、前記スペクトル拡散受信装置におけるマ
ッチドフィルタは、フレーム先頭部Ｍチップ内のパルス
位置変調された任意の１チップに対するパルス状の相関
信号を発生するようになっていることを特徴とする請求
項８に記載のスペクトル拡散通信システム。
【請求項１０】前記スペクトル拡散受信装置における
フレーム同期手段は、前記スペクトル拡散送信装置から
受信されるＮチャネルのスペクトル拡散パルス位置変調
信号の内、１つまたは複数のチャネルで１フレーム周期
毎の決まったタイミングで発生する相関信号のピーク値
を検出することによりフレーム同期を取るようになって
いることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の
スペクトル拡散通信システム。