JPH08167864A - スペクトラム拡散通信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回路規模を小さくすることができるスペクト
ラム拡散通信装置を提供することを目的とする。 【構成】 同期専用の拡散符号チャネルを用意し、この
チャネルのみに全チャネルに共通の符号位相同期および
クロック同期を行うＳＡＷコンボルバを用いた同期回路
を設けることで、高速同期回路の小型化を実現し、他の
データ用のチャネルのそれぞれに同期回路を設ける必要
をなくす。また、同期専用チャネルを逆拡散することに
より搬送波を再生し、この再生搬送波を用いて受信信号
を直接ベースバンド信号に変換し、このベースバンド信
号をディジタル信号処理で復調することにより、復調部
をＬＳＩ化に適した回路構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、直接拡散方式のスペク
トラム拡散通信装置に関し、特に複数の拡散符号チャネ
ルを多重化して伝送する符号分割多重通信方式における
通信装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の直接拡散方式を用いたスペクトラ
ム拡散通信方式において、送信側では、疑似雑音符号
（ＰＮ符号）等の拡散符号系列を用いることにより、通
常伝送するディジタル信号のベースバンド信号から元デ
ータに比べてきわめて広い帯域幅を有するベースバンド
信号を生成する。そして、ＰＳＫ（位相シフトキーイン
グ）、ＦＳＫ（周波数シフトキーイング）等の変調を行
い、ＲＦ（無線周波数）信号に変換して伝送する。

【０００３】受信側では、送信側と同一の拡散符号を用
いて受信信号との相関をとる逆拡散を行って、受信信号
を元データに対応した帯域幅を持つ狭帯域信号に変換す
る。そして、通常のデータ復調を行い、元データを再生
する。

【０００４】このように、スペクトラム拡散通信方式で
は、情報帯域幅に対して送信帯域幅が極めて広いので、
送信帯域幅が一定の条件下では、通常の狭帯域変調方式
に比べ非常に低い伝送速度しか実現できないこととな
る。この問題点を解決するために符号分割多重化という
方法が存在する。

【０００５】この方式は、高速の情報信号を低速の並列
データに変換し、それぞれ異なる拡散符号系列で拡散変
調して加算した後にＲＦ信号に変換して伝送を行うこと
により、拡散変調の拡散率を下げることなしに送信帯域
幅一定の条件下で高速データ伝送を実現するものであ
る。

【０００６】図３は、このような符号分割多重化方式に
よる送信機の構成を示すブロック図である。

【０００７】同図において、入力されたデータは、直並
列変換器３０１にてｎ個の並列データに変換される。変
換された各データは、ｎ個の乗算器群３０２−１〜３０
２−ｎにおいて拡散符号発生器３０３のｎ個のそれぞれ
異なる拡散符号出力と乗算され、ｎチャネルの広帯域拡
散信号に変換される。

【０００８】次に、各乗算器の出力は加算器３０４にて
加算され、高周波段３０５に出力される。この加算され
たベースバンド広帯域拡散信号は、高周波段３０５で適
当な中心Ｓ周波数を持つ送信周波数信号に変換され、送
信アンテナ３０６により送信される。

【０００９】図４は、符号分割多重化方式による受信機
の構成を示すブロック図である。

【００１０】まず、空中線４０１にて受信された信号
は、高周波信号処理部４０２にて適当にフィルタリング
および増幅され、中間周波信号に変換される。この中間
周波信号は、ｎ個の並列に接続された各拡散符号に対応
するチャネルに分配される。

【００１１】各チャネルでは、入力信号は、相関器群４
０３−１〜ｎにおいて、そのチャネルに対応した拡散符
号発生器群４０４−１〜ｎの出力と相関検出され、逆拡
散がなされる。

【００１２】この逆拡散信号は、同期回路群４０５−１
〜ｎにて各チャネル毎に同期が確立され、各拡散符号発
生器の符号位相およびクロックを一致させる。該逆拡散
信号は、また復調器群４０６−１〜ｎにて復調されデー
タが再生される。続いてこの再生データは、並直列変換
器４０７で直列データに変換され、元の情報が再生され
ることとなる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例においては、相関器入力の時点で搬送波が再生され
ていないので、各復調チャネルの相関器は、中間周波段
で動作しなくてはならないため、符号分割多重化数が増
大すると回路規模が非常に大きくなってしまうという欠
点があった。

【００１４】また、各復調チャネルで正常な復調動作を
行うためには、各拡散符号発生器出力の受信信号中に含
まれる送信拡散符号に対し、符号位相同期およびクロッ
ク同期が確立していなければならないが、このための同
期回路を各チャネルごとに設ける必要があり、このこと
も回路規模増大の原因となっていた。

【００１５】本発明は、回路規模を小さくすることがで
きるスペクトラム拡散通信装置を提供することを目的と
する。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、同期専用の拡
散符号チャネルを用意し、このチャネルのみに全チャネ
ルに共通の符号位相同期およびクロック同期を行うＳＡ
Ｗコンボルバを用いた同期回路を設けることで、高速同
期回路の小型化を実現し、他のデータ用のチャネルのそ
れぞれに同期回路を設ける必要をなくし、さらに、同期
専用チャネルを逆拡散することにより搬送波を再生し、
この再生搬送波を用いて受信信号を直接ベースバンド信
号に変換し、このベースバンド信号をディジタル信号処
理で復調することにより、復調部をＬＳＩ化に適した回
路構成とすることで、回路の小型化に大きく貢献できる
ようにしたものである。

【００１７】

【実施例】図１は、本発明の第１実施例における送信機
の構成を示すブロック図であり、図２は、この第１実施
例における受信機の構成を示すブロック図である。

【００１８】図１において、直並列変換器１０１は、直
列に入力されるデータをｎ個の並列データに変換するも
のであり、乗算器群１０２−１〜ｎは、並列化された各
データと拡散符号発生器１０３から出力されるｎ個の拡
散符号とを乗算するものである。

【００１９】拡散符号発生器１０３は、ｎ個のそれぞれ
異なる拡散符号と同期専用の拡散符号を発生するもので
あり、加算器１０４は、拡散符号発生器１０３から出力
される同期専用拡散符号と乗算器群１０２−１〜ｎのｎ
個の出力とを加算するものである。高周波段１０５は、
加算器１０４の出力を送信周波数信号に変換するもので
あり、この送信周波数信号は送信アンテナ１０６より送
出される。

【００２０】また、図２において、上記送信機からの送
信周波数信号は、受信アンテナ２０１にて受信され、高
周波信号処理部２０２において、適当にフィルタリング
されて増幅され、所定の周波数帯信号に変調される。

【００２１】同期回路２０３は、送信側の拡散符号とク
ロックに対する同期を捕捉し維持するものであり、拡散
符号発生器２０４は、同期回路２０３より入力される符
号同期信号およびクロック信号により、送信側の拡散符
号群と同一のｎ＋１個の拡散符号を発生するものであ
る。

【００２２】キャリア再生回路２０５は、拡散符号発生
器２０４より出力されるキャリア再生用拡散符号と高周
波信号処理部２０２の出力とから搬送波信号を再生する
ものであり、ベースバンド復調回路２０６は、キャリア
再生回路２０５の出力と高周波信号処理部２０２の出力
と拡散符号発生器２０４の出力であるｎ個の拡散符号を
用いてベースバンドで復調を行うものである。

【００２３】並直列変換器２０７は、ベースバンド復調
回路２０６の出力であるｎ個の並列復調データを並直列
変換するものである。

【００２４】以上の構成において、送信側では、まず入
力されたデータが直並列変換器１０１によって符号分割
多重数に等しいｎ個の並列データに変換される。一方、
拡散符号発生器１０３は、ｎ＋１個の符号周期が同一で
それぞれ異なる拡散符号ＰＮ０〜ＰＮｎを発生してい
る。

【００２５】このうち拡散符号ＰＮ０は、同期およびキ
ャリア再生専用であり、上記並列データによって変調さ
れず、直接加算器１０４に入力される。

【００２６】また、残りのｎ個の拡散符号ＰＮ１〜ＰＮ
ｎは、乗算器群１０２−１〜ｎにてｎ個の並列データに
より変調され、加算器１０４に入力される。加算器１０
４は、入力されたｎ＋１個の信号を線形に加算し、高周
波段１０５に加算されたベースバンド信号を出力する。

【００２７】このベースバンド信号は、続いて高周波段
１０５にて適当な中心周波数を持つ高周波信号に変換さ
れ、送信アンテナ１０６より送信される。

【００２８】一方、受信側では、受信アンテナ２０１で
受信された信号は、高周波信号処理部２０２にて適当に
フィルタリングおよび増幅され、送信周波数帯信号のま
ま、もしくは適当な中間周波数帯信号に変換され出力さ
れる。

【００２９】この信号は、同期回路２０３に入力され、
同期回路２０３では符号発生器２０４より入力される参
照用拡散符号を用いて送信信号に対する拡散符号同期お
よびクロック同期が確立され、符号同期信号およびクロ
ック信号が拡散符号発生器２０４に出力される。

【００３０】この同期回路２０３には、例えば図７に示
すようなＳＡＷコンボルバを用いた回路が用いられる。
図７において、受信中間周波数帯信号は、ＳＡＷコンボ
ルバ７０１に入力される。一方、符号発生器２０４より
入力される参照用拡散符号は、送信された同期専用拡散
符号を時間軸上で反転した信号となっており、乗算器７
０９により局部発振器７１０の出力と乗算され、所定の
中間周波数帯信号に変換された後、ＳＡＷコンボルバ７
０１に入力される。

【００３１】ＳＡＷコンボルバ７０１は、積分領域長が
拡散符号の１周期に相当する長さとなっており、２つの
入力信号を畳み込み積分したものを出力する。この出力
は、続いてコンボルバ７０１の入力周波数の２倍の周波
数を中心周波数とし、畳み込み積分信号以外の信号を阻
止するバンドパス・フィルタ７０２を通過し、増幅器７
０３にて適当に増幅された後、包絡線検波器７０４にて
その包絡線が検出される。畳み込み積分の一方の信号
は、他方の信号を時間反転したものであるため、この積
分は相関積分となる。

【００３２】したがって、同期専用拡散符号の自己相関
特性が同期点で鋭いピークを持ち、それ以外で十分低い
サイドローブを持つように設計されているならば、受信
信号中に同期専用拡散符号成分が含まれているとき、包
絡線検波器７０４の出力には急峻なピークが現れる。

【００３３】ピーク検出回路７０５は、この急峻なピー
クを検出し、このピークを位相検出器７０６に出力す
る。位相検出器７０６は、上記ピークと、拡散符号開始
信号抽出回路７１１にて参照用拡散符号より生成される
参照用拡散符号の周期の開始点を示す信号とから両者の
位相差を検出し、この位相差に応じた電圧レベルを出力
する。この電圧レベルは、ループ・フィルタ７０７にて
平滑化され、電圧制御発振器７０８に出力される。

【００３４】電圧制御発振器７０８は、入力された電圧
レベルに応じた周波数のクロック信号を生成し、拡散符
号発生器２０４のクロックとして出力する。また、拡散
符号開始信号抽出回路７１１の出力である拡散符号開始
信号は、符号同期信号として符号発生器２０４およびベ
ースバンド復調回路２０６に出力される。

【００３５】同期回路２０３と符号発生器２０４は、全
体として一種のフェイズ・ロック・ループを構成してい
る。そして、同期が確立していない状態では、位相検出
器７０６の入力である相関ピーク信号と、拡散符号開始
信号に位相差があるため、拡散符号クロックが進められ
（もしくは遅らされ）、それにより受信信号中に含まれ
る同期専用拡散符号成分と参照用拡散符号との位相差が
徐々に減少する。そして、両者の位相が一致したとき
に、位相検出器７０６の位相差は０となり、以後、この
位相差を０となるように制御される。

【００３６】また、同期確立後、拡散符号発生器２０４
は、送信側の拡散符号群に対し、クロックおよび拡散符
号位相が一致した拡散符号群を発生する。これらの符号
群のうち同期専用の拡散符号ＰＮ０は、キャリア再生回
路２０５に入力される。

【００３７】キャリア再生回路２０５では、同期専用拡
散符号ＰＮ０により高周波信号処理部２０２の出力であ
る送信周波数帯もしくは中間周波数帯に変換された受信
信号を逆拡散し、送信周波数帯もしくは中間周波数帯の
搬送波を再生する。

【００３８】このキャリア再生回路２０５の構成として
は、例えば図５に示すような位相ロックループを利用し
た回路が用いられる。

【００３９】図５において、受信信号と同期専用拡散符
号ＰＮ０は乗算器５０１にて乗算される。そして、同期
確立後は、受信信号中の同期専用拡散符号と参照用の同
期専用拡散符号のクロックおよび符号位相は一致してお
り、送信側の同期専用拡散符号はデータで変調されてい
ないため、乗算器５０１で逆拡散され、その出力には搬
送波の成分が現れる。

【００４０】この出力は、続いてバンド・パス・フィル
タ５０２に入力され、搬送波成分のみが取り出され出力
される。この出力は、次に位相検出器５０３、ループ・
フィルタ５０４および電圧制御発振器５０５にて構成さ
れる位相ロックループに入力され、電圧制御発振器５０
５よりバンド・パス・フィルタ５０２より出力される搬
送波成分に位相のロックした信号が再生搬送波として出
力される。

【００４１】再生された搬送波はベースバンド復調回路
２０６に入力される。ベースバンド復調回路２０６で
は、この再生搬送波と高周波信号処理部２０２の出力よ
りベースバンド信号が生成される。このベースバンド信
号は、ｎ個のブランチに分配され、拡散符号発生器２０
４の出力である拡散符号群ＰＮ１〜ＰＮｎにより各符号
分割チャネル毎に逆拡散され、続いてデータ復調がなさ
れる。

【００４２】ベースバンド復調回路２０６は、例えば図
６に示すように構成されている。図６において、入力さ
れた受信信号と再生搬送波を乗算器６０１にて乗算し、
ロー・パス・フィルタ６０２で不要信号を除去すること
により、受信信号はベースバンド信号に変換される。こ
のベースバンド信号は、再生クロックを標本周期とする
Ａ／Ｄ変換器６０３にて単一ビットもしくは複数ビット
の分解能を持つディジタル信号に変換される。

【００４３】このディジタル信号は、ｎ個のブランチに
分配され、各ブランチで上記ディジタル信号の最上位ビ
ットが拡散符号発生器２０４の出力である拡散符号群Ｐ
Ｎ１〜ＰＮｎのそれぞれと排他的論理和回路群６０４−
１〜ｎで排他的論理和演算され、他のビットとともに加
算器群６０５−１〜ｎに入力される。

【００４４】加算器群６０５−１〜ｎでは、この入力信
号とレジスタ群６０６−１〜ｎの出力とが再生クロック
パルス毎に加算され、レジスタ群６０６−１〜ｎに出力
される。レジスタ群６０６−１〜ｎは、各拡散符号の先
頭ビットが入力される時点でリセットされており、以
後、拡散符号の１周期にわたって受信信号と拡散符号の
積が加算された結果が格納されていく。

【００４５】したがって、拡散符号の１周期の最終ビッ
トが入力された時点で、レジスタ群６０６−１〜ｎに
は、各拡散符号１周期と受信信号との相関値が格納され
ていることとなる。この相関値について、続く判定回路
群６０７−１〜ｎにてデータ判定を行うことにより、ｎ
個の並列の復調データが得られる。そして、この復調さ
れたｎ個の並列復調データは、並直列変換器２０７にて
直列データに変換され出力される。

【００４６】次に、本発明の第２実施例について説明す
る。

【００４７】図８は、この第２実施例における同期回路
の構成を示すブロック図である。この第２実施例におい
ても、同期回路を、ＳＡＷコンボルバを用いたフェイズ
・ロック・ループ型の構成とした場合を示している。

【００４８】図８において、８０１〜８０５は上記第１
実施例の図７における７０１〜７０５と同一である。そ
して、ピーク検出器８０５の出力である相関ピーク信号
は、位相検出器８０６に出力される。

【００４９】位相検出器８０６では、分周器８０９の出
力と上記相関ピーク信号の位相差に応じた電圧信号を出
力する。この電圧信号は、ループ・フィルタ８０７にて
平滑化され、電圧制御発振器８０８の出力周波数を制御
する。この出力は、拡散符号クロックとして拡散符号発
生器２０４に出力される。また、この出力は、拡散符号
長と同数の分周比を持つ分周器８０９により分周され、
符号同期信号として出力されると同時に位相検出器８０
６に入力される。

【００５０】上記第１実施例では、クロックのみでルー
プを構成していたが、本実施例の場合、クロックと符号
同期信号の両者共ループを構成している。このため、各
ループの同期捕捉時間を最適化することが可能となり、
上記第１実施例に較べ、回路構成はやや複雑化するが、
より高速の同期捕捉が可能となる。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
符号分割多重通信装置間に同期専用の拡散符号チャネル
を用意し、このチャネルのみに全チャネルで共通の符号
位相同期およびクロック同期を行うＳＡＷコンボルバを
用いた同期回路を設けることで、他のデータ用のチャネ
ルのそれぞれに同期回路を設ける必要を無くし、小型化
が可能となる。

【００５２】また、同期専用チャネルを逆拡散すること
により搬送波を再生することが可能となり、該再生搬送
波を用いて受信信号を直接ベースバンド信号に変換する
ことができるため、データチャネルの復調のための相関
器をディジタル信号処理回路で構成することが可能とな
り、容易に回路規模を縮小することができるとともに、
相関器のＩＣ化も容易に行うことができるという効果が
ある。

【００５３】さらに、符号分割多重化数が大きい場合も
小型で安価な通信装置を提供できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例における送信機の構成を示
すブロック図である。

【図２】上記第１実施例における受信機の構成を示すブ
ロック図である。

【図３】従来の符号分割多重化方式による送信機の構成
を示すブロック図である。

【図４】従来の符号分割多重化方式による受信機の構成
を示すブロック図である。

【図５】上記第１実施例におけるキャリア再生回路の構
成を示すブロック図である。

【図６】上記第１実施例におけるベースバンド復調回路
の構成を示すブロック図である。

【図７】上記第１実施例における同期回路の構成を示す
ブロック図である。

【図８】本発明の第２実施例における同期回路の構成を
示すブロック図である。

【符号の説明】

１０１…直並列変換器、 １０２−１〜ｎ…乗算器群、 １０３…拡散符号発生器、 １０４…加算器、 １０５…高周波段、 １０６…送信アンテナ、 ２０１…受信アンテナ、 ２０２…高周波信号処理部、 ２０３…同期回路、 ２０４…拡散符号発生器、 ２０５…キャリア再生回路、 ２０６…ベースバンド復調回路、 ２０７…並直列変換器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 伝送路からの信号を受信するアンテナ手
   段と、該アンテナ手段の出力を適当にフィルタリングし
   て増幅し所定の周波数帯信号に変調する変調手段と、該
   変調手段の出力から該出力に含まれる送信側の拡散符号
   のクロックおよび符号位相同期信号を抽出する同期手段
   と、送信装置の拡散符号発生手段と同一の複数の拡散符
   号系列を発生して上記同期手段の出力であるクロック信
   号および符号位相同期信号によって駆動される拡散符号
   発生手段と、上記所定の周波数帯信号に変換する変換手
   段の出力と上記拡散符号発生手段の出力である同期専用
   拡散符号系列とを用いて搬送波信号を再生するキャリア
   再生手段と、上記所定の周波数帯信号に変換する変換手
   段の出力と上記キャリア再生手段の出力である再生搬送
   波とからベースバンド信号を再生する手段と、該ベース
   バンド信号をディジタル信号列に変換する手段と、該デ
   ィジタル信号列と上記拡散符号発生手段の出力であるｎ
   個のデータ用拡散符号系列と上記同期手段の出力である
   クロック信号および符号位相同期信号を用いて相関演算
   を行う手段と、該相関演算を行う手段の出力である相関
   値を拡散符号周期毎に判定してｎシンボルのデータを復
   調する復調手段とを有し、 上記同期手段が、受信信号もしくは受信中間周波信号を
   一方の入力とし、参照用拡散符号によって変調された参
   照信号を他方の入力とし、これら２つの入力信号の中心
   周波数の２倍の周波数を中心周波数とする信号成分を出
   力する相関手段と、この相関出力よりピーク成分を抽出
   し、このピーク成分から、送信された拡散符号の周期の
   開始点を抽出して符号同期信号として出力する手段と、
   上記ピーク成分より送信された拡散符号の符号クロック
   を抽出して再生クロック信号として出力する手段とを有
   することを特徴とするスペクトラム拡散通信装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 送信装置は、同一のクロックで駆動され、同一周期で符
   号位相の一致したｎ個のデータ用拡散符号系列および１
   個以上の同期専用拡散符号系列を生成する拡散符号発生
   手段と、並列データ列のそれぞれで該拡散符号発生手段
   の出力であるｎ個のデータ用拡散符号系列のそれぞれを
   変調する変調手段と、該変調手段のｎ個の出力と前記拡
   散符号発生手段の出力である同期専用拡散符号系列とを
   線形に加算する加算手段と、該加算手段の出力であるベ
   ースバンドもしくは中間周波数帯信号を所定の送信周波
   数帯信号に変換する変換手段と、該変換手段の出力を伝
   送路に送出するアンテナ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装置。