JPH0831838B2

JPH0831838B2 - スペクトラム拡散通信システム

Info

Publication number: JPH0831838B2
Application number: JP4091574A
Authority: JP
Inventors: 宗彦角谷; 英之篠永
Original assignee: Kokusai Denshin Denwa KK
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 1992-03-18
Filing date: 1992-03-18
Publication date: 1996-03-27
Anticipated expiration: 2011-03-27
Also published as: JPH05268189A; US5319672A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マルチプルアクセス通
信に用いられるダイレクトシーケンススペクトラム拡散
通信システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術にてダイレクトシーケンスス
ペクトラム拡散通信方式により同時通信を行う場合に
は、同一の周波数帯域を占有する同時通信局の各々に、
異なる擬似ランダム符号（ＰＮ符号）を割り当て、それ
らの符号間の相関が小さいことを利用して各局を識別
し、所望信号をとりだすいわゆる符号分割マルチプルア
クセス（ＣＤＭＡ：ＣｏｄｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕ
ｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）で同時通信を行ってい
た。

【０００３】ＣＤＭＡ方式の概念図を図６に示す。同図
は同時通信局数がｋの場合を示している。同図におい
て、１_１〜１_ｋは２進符号化されたそれぞれの情報信
号、２_１〜２_ｋは情報信号１_１〜１_ｋと擬似ランダム符
号発生器３_１〜３_ｋからの擬似ランダム符号とを２進乗
算する変調器、３_１〜３_ｋは情報信号をスペクトル拡散
するための擬似ランダム符号発生器、４_１〜４_ｋは変調
器２_１〜２_ｋで得られたベースバンド信号で局部発振器
５_１〜５_ｋより与えられる搬送波を変調する変調器、５
_１〜５_ｋは搬送波を与える局部発振器、６_１〜６_ｋは変
調信号から送信に必要な周波数成分をとりだすための帯
域通過フィルタをそれぞれ示している。スペクトラム拡
散通信方式は有線通信システム、無線通信システムとも
に用いることができ、７はそれらの伝送媒体中で個々の
信号が多重化されることを表している。図６において、
さらに、８は受信信号から復調に必要な周波数成分だけ
をとりだすための帯域通過フィルタ、９は周波数変換器
であり、１０は周波数変換のための局部発振器、１１は
帯域制限された信号から送信された情報を得るための復
調器、１２は復調器１１により得られた情報信号を表し
ている。

【０００４】従来の技術によると、それぞれの情報信号
１_１〜１_ｋは、擬似ランダム符号発生器３_１〜３_ｋから
の互いに相関の小さな異なる種類の擬似ランダム符号Ｐ
Ｎ_１〜ＰＮ_ｋによりスペクトラム拡散される。局部発振
器５_１〜５_ｋの発振周波数は同じｆ_１である。図では示
されていないが擬似ランダム符号発生器３_１〜３_ｋと局
部周波数発振器５_１〜５_ｋとを入れ換えた構成をもとり
得る。変調器により変調された信号はフィルタ６_１〜６
_ｋにより帯域制限された後、受信側へ向けて送信され、
受信側で受信する信号波のスペクトラムは、図７に示さ
れるように中心周波数ｆ_１に１〜ｋ局の送信波が重なっ
ている。復調器では所望情報信号を拡散するのに用いた
擬似ランダム符号が受信される多数の信号波のうち所望
信号に対してのみ強い相関を示すことを利用して所望の
信号をとりだす。

【０００５】ダイレクトシーケンススペクトラム拡散通
信方式にて、拡散のために用いられる擬似ランダム符号
としては、最大周期系列（Ｍａｘｉｍｕｍｌｅｎｇｔ
ｈｓｅｑｕｅｎｃｅ）がよく知られている。符号長が例
えば１２７の最大周期系列は１８個、２５５では１６
個、５１１では４８個しか存在せず、送信局をその擬似
ランダム符号だけで識別するＣＤＭＡ方式においては、
多くの同時通信局を得るには符号長の長い、すなわち固
有な系列が数多く存在する最大周期系列を用いる必要が
ある。同一周波数帯域を占有する同時通信局数を増すた
めに符号長の長い擬似ランダム系列を用いることは符号
の作成過程、相関器の構造および復調の過程を複雑にす
る。

【０００６】同じ擬似ランダム符号を同一周波数で使用
することができないため、従来の技術によれば、存在す
る擬似ランダム符号の数以上の送信局が同時に通信を行
うためには、図７のスペクトラム例のようにそれぞれ用
いる周波数帯を変える必要がある。同図ではｆ_１を中心
周波数とする１〜ｋ局のグループ、ｆ_２を中心周波数と
する１〜ｋ局のグループが示されている。同時通信局数
をｍ倍すなわち同じ擬似ランダム符号をくりかえしｍ回
使うためには必要となる周波数帯域もｍ倍となってしま
う。また、送信局に擬似ランダム符号を固定的に割り当
てるのではなく、通信要求がある度に随時擬似ランダム
符号を割り当てる方法もあるが、これらの制御や装置は
極めて複雑なものとなる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上のように従来より
提案されているＣＤＭＡによるマルチプルアクセス方式
では、同時通信局数が増すにつれ同じ数だけの擬似ラン
ダム符号が必要となる。擬似ランダム符号の数は限られ
ており、また符号の数を多くするために符号長を長くす
ると装置の規模は大きくなってしまう。同じ符号をくり
かえし用いるためには周波数帯を変えて用いる必要があ
り、必要な周波数帯域の増加となる。また、送信局に擬
似ランダム符号を固定的に割り当てるのではなく、通信
要求がある度に随時擬似ランダム符号を割り当てる方法
もあるが、これらの制御や装置は極めて複雑なものとな
る。

【０００８】本発明は上述の問題を解決するために全て
の同時通信局に共通に与えられた１つの擬似ランダム符
号だけを用いて、マルチプルアクセスを行うものであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】複数の送信局は、ディジ
タル情報を全ての送信局に共通の同一の擬似ランダム符
号でそれぞれ拡散して得られたディジタル信号を用い
て、中心周波数が互いに異なる複数の搬送波をそれぞれ
変調することにより占有周波数帯域幅が互いに重なる複
数の送信信号を得るか、又は中心周波数が互いに異なる
複数の搬送波をディジタル情報によりそれぞれ変調する
ことにより得た占有周波数帯域幅が互いに重なる複数の
変調信号を全ての送信局に共通の同一の擬似ランダム符
号でそれぞれ拡散するように構成されている。また、受
信局は、所望の送信局からのディジタル情報を復調する
べく、該送信局の搬送波周波数に対応した中心周波数を
有する受信信号を周波数変換器及び帯域通過フィルタで
抽出し、前述の擬似ランダム符号に整合した相関器を用
いて該抽出信号と該擬似ランダム符号との相関をとって
復調するように構成されている。

【００１０】このように本発明では、相関検出方式によ
り復調を行う受信局を有するスペクトラム拡散通信シス
テムの複数の送信局において、中心周波数が互いに異な
る複数の搬送波をそれぞれ変調することにより占有周波
数帯域幅が互いに重なる複数の信号を得て送信を行って
いる。このような信号を受信して相関検出により復調を
行うと、スペクトラム拡散にたとえ同じ擬似ランダム符
号を用いた場合でも、他局の影響が小さく抑えられ、１
つの局が他局の通信を不可能にするようなことなく各局
共に通信を行うことができるのである。特に、占有周波
数帯域幅が互いに重なるようにしているため、伝送に必
要な周波数帯域をわずかに増加させるのみで（高い周波
数利用度で）、擬似ランダム符号の数が足りなくなるよ
うなシステムにおいても、同時通信局数を大幅に増やす
ことができる。

【００１１】本発明の実施態様では、占有周波数帯域幅
が互いに重なる複数の送信信号又は変調信号の中心周波
数が、送信情報のシンボル時間である擬似ランダム符号
の１周期時間の逆数に相当する周波数の整数倍だけ離し
てそれぞれ割り当てられている。相関検出により復調を
行う場合に、搬送波周波数をこのような条件で割り当て
ると、所望の送信局からの受信信号以外の信号からの干
渉をゼロとすることが可能となる。

【００１２】

【実施例】第１の実施例本発明によるダイレクトシーケンススペクトラム拡散通
信システムの構成例を図１に示す。同図は同時通信局数
がｎの場合を示している。同図において、１_１〜１_ｎは
２進符号化されたそれぞれの情報信号、２_１〜２_ｎは情
報信号１_１〜１_ｎと擬似ランダム符号とを２進乗算して
情報信号をスペクトル拡散するための変調器、３_１〜３
_ｎは擬似ランダム符号の発生器、４_１〜４_ｎは変調器２
_１〜２_ｎで得られたベースバンド信号により局部発振器
５_１〜５_ｎで与えられる搬送波を変調する変調器、５_１
〜５_ｎは搬送波を与える局部発振器、６_１〜６_ｎは変調
信号から送信に必要な周波数成分をとりだす帯域通過フ
ィルタである。

【００１３】スペクトラム拡散通信方式は有線通信シス
テム、無線通信システムともに用いることができ、７は
それらの伝送媒体中で個々の信号が多重化されることを
表している。図１においてさらに、８は受信信号から復
調に必要な周波数成分をとりだす帯域通過フィルタ、９
は周波数変換器であり、１０は周波数変換のための局部
発振器、１１は帯域制限された信号から送信された情報
を得る復調器、１２は復調器により得られた情報信号を
表している。

【００１４】それぞれの通信局が同一の情報速度、拡散
速度で送信を行い、変調器４_１〜４_ｎは位相変調を行う
場合を仮定して、本発明によるダイレクトシーケンスス
ペクトラム拡散通信システムの動作を以下に説明する。

【００１５】情報１_１は変調器２_１により擬似ランダム
符号発生器３_１からの擬似ランダム符号ＰＮ_１と乗算さ
れ変調器４_１により局部発振器５_１により与えられる周
波数ｆ_１を中心周波数とする信号となり、さらに帯域通
過フィルタ６_１を通過する。同様に他の情報１_ｊも変調
器２_ｊにより擬似ランダム符号発生器３_ｊからの擬似ラ
ンダム符号ＰＮ_１と乗算され変調器４_ｊにより局部発振
器５_ｊにより与えられる周波数ｆ_ｊを中心周波数とする
信号となり、さらに帯域通過フィルタ６_ｊを通過する。

【００１６】なお、図１では示されていないが擬似ラン
ダム符号発生器３_１〜３_ｋと局部発振器５_１〜５_ｋとを
入れ換えた構成をもとり得る。

【００１７】従来の技術では局部発振器５_１〜５_ｎの発
振周波数ｆ_１〜ｆ_ｎを同じとして、それぞれ異なる擬似
ランダム符号ＰＮ_１〜ＰＮ_ｎを各通信局に割り当ててい
た。本システムでは各擬似ランダム符号発生器３_１〜３
_ｎからの擬似ランダム符号として同じ擬似ランダム符号
ＰＮ_１を割り当て、局部発振器５_１〜５_ｎの発振周波数
ｆ_１〜ｆ_ｎはそれぞれの通信局で異なるように構成され
ている。中心周波数の異なるそれぞれの搬送波により変
調された信号は受信側では重ね合わされ受信される。図
２は受信側で見られる受信信号のスペクトラムの様子を
示している。変調信号の帯域幅に比べ周波数間隔はせま
く、互いのスペクトラムは大部分が重なり合っている。

【００１８】受信信号は帯域通過フィルタ８を通過後、
周波数変換器９により所望信号が復調器の入力中心周波
数となるよう周波数変換される。復調器１１は、入力さ
れた受信信号と送信側で拡散に用いた擬似ランダム符号
ＰＮ_１との相関を計算する。得られた相関値より伝送さ
れた情報をとりだすことができる。

【００１９】上述の相関受信を行う復調器の具体的な例
としては弾性表面波素子、ＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏ
ｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）、ディジタル論理素子など
を用いた構成がある。弾性表面波素子は中間周波段での
相関演算を行うことができ、デバイスの種類としては整
合フィルタ、畳み込み積分器などがある。ＣＣＤとディ
ジタル論理素子は搬送波検波後のベースバンド信号に対
して用いられる。

【００２０】隣接する他の信号波が所望波に与える干渉
量について次に示す。図３は搬送波周波数の異なるスペ
クトラム拡散された２つの信号波間の相関値を示してい
る。周波数差が零の時相関値は１である。差が大きくな
るにつれ、相関値は減少し、±Δｆにて零となる。その
後、±２Δｆ、±３Δｆ、…を零点として図のように減
少していく。ここでΔｆは送信情報のシンボル時間すな
わち擬似ランダム符号の１周期時間の逆数に相当する周
波数であり、Δｆあるいはその整数倍の周波数間隔で離
れて置かれた隣接波は所望信号の復調には影響を与えな
いことがわかる。

【００２１】以上述べたように、本発明によるダイレク
トシーケンススペクトラム拡散通信のマルチプルアクセ
ス方式においては、同時通信局と同じ数の擬似ランダム
符号を必要とすることなく１つの擬似ランダム符号のみ
でダイレクトシーケンススペクトラム拡散通信によるマ
ルチプルアクセスが可能となる。

【００２２】第２の実施例従来の技術により行われるダイレクトシーケンススペク
トラム拡散通信システムすなわち送信局の各々の中心周
波数が等しく、各々に異なる擬似ランダム符号が割り当
てられ、この符号により各々の送信局が識別されるＣＤ
ＭＡ方式に本発明を適用することもできる。

【００２３】この時のシステム構成例を図４に示す。同
図は同時通信局数がｋｎの場合を示している。同図にお
いて、１_１１〜１_ｋｎは２進符号化されたそれぞれの情
報信号、２_１１〜２_ｋｎは情報信号１_１１〜１_ｋｎと擬
似ランダム符号とを２進乗算して情報信号のスペクトル
を拡散するための変調器、３_１１〜３_ｋｎは擬似ランダ
ム符号の発生器、４_１１〜４_ｋｎは変調器２_１１〜２
_ｋｎで得られたベースバンド信号により局部発振器５
_１１〜５_ｋｎで与えられる搬送波を変調する変調器、５
_１１〜５_ｋｎはこれら搬送波を与えるための局部発振
器、６_１１〜６_ｋｎは変調信号から送信に必要な周波数
成分だけをとりだすための帯域通過フィルタをそれぞれ
表している。

【００２４】スペクトラム拡散通信方式は有線通信シス
テム、無線通信システムともに用いることができ、７は
それらの伝送媒体中で個々の信号が多重化されることを
表している。図４においてさらに、８は受信信号から復
調に必要な周波数成分だけをとりだすための帯域通過フ
ィルタ、９は周波数変換器であり、１０は周波数変換の
ための局部発振器、１１は帯域制限された信号から送信
された情報を得るための復調器、１２は復調器により得
られた情報信号を表している。

【００２５】それぞれの通信局は同一の情報速度、拡散
速度で送信を行い、変調器４_１１〜４_ｋｎは位相変調を
行う場合を仮定して、本発明によるダイレクトシーケン
ススペクトラム拡散通信システムを従来の技術により行
われるダイレクトシーケンススペクトラム拡散通信シス
テム、すなわち各々の中心周波数が等しく、各々に異な
る擬似ランダム符号が割り当てられ、この符号により各
々の送信局が識別されるＣＤＭＡ方式に適用した場合の
動作を以下に説明する。

【００２６】図４において１_１１〜１_ｋｌの局は信号波
の中心周波数ｆ_１が互いに等しく、スペクトラム拡散の
ための擬似ランダム信号ＰＮ_１〜ＰＮ_ｋが互いに異なる
ものを用いるＣＤＭＡ方式により同時通信を行う。同様
に１_１ｎ〜１_ｋｎの局は中心周波数ｆ_ｎにてＣＤＭＡ方
式により同時通信を行う。この時１_１１〜１_ｋｌの局に
割り当てられた擬似ランダム符号ＰＮ_１〜ＰＮ_ｋは中心
周波数がｆ_１とは異なるｆ_２〜ｆ_ｎのグループで再び用
いることができる。

【００２７】受信側の動作は第１の実施例と全く同じで
あり、周波数を離して置かれた他のグループの信号波は
所望波の復調に際し影響をおよぼさない。受信側は所望
波を拡散に用いられた擬似ランダム符号と中心周波数の
２つで識別し復調することができる。この時受信信号の
スペクトラムは図４に示すように見られる。

【００２８】以上のように本発明によるダイレクトシー
ケンススペクトラム拡散通信システムを、従来の技術に
より行われるダイレクトシーケンススペクトラム拡散通
信システムすなわち各々の中心周波数が等しく、各々に
異なる擬似ランダム符号が割り当てられ、この符号によ
り各々の送信局が識別されるＣＤＭＡ方式に適用するこ
とにより、擬似ランダム符号の数が制約されているシス
テムについても、さらに同時通信局数を増やすことがで
きる。

【００２９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、同時通信局数が増えてもそれと同じ数の擬似ランダ
ム符号を必要とせず、共通に用いられるただ１つの擬似
ランダム符号でマルチプルアクセスが可能になる。この
時に必要とされる周波数帯域幅は従来のＣＤＭＡ方式に
比べわずかに増加するだけである。また、本発明による
ダイレクトシーケンススペクトラム拡散通信システム
は、従来の技術により行われるダイレクトシーケンスス
ペクトラム拡散通信システムに適用することにより、さ
らに同時通信局数を増やすことができる。

【００３０】このため本発明は、スペクトラム拡散通信
方式を例えば構内無線通信システム、無線ＬＡＮ、セル
ラー方式による移動無線通信システム、又は電力制限的
な衛星通信システムに適用し、それらの装置規模を小さ
くすることが要求される場合、非常に簡単な装置構成、
規模でマルチプルアクセス通信を行うことができる。ま
た１つのエリア内に収容することのできる同時通信局数
が擬似ランダム符号の数よりも多くなるようなシステム
においても、同じ擬似ランダム符号をくりかえし割り当
てることができ、符号の節約をはかることが可能であ
る。これにより、より多くの局による同時通信が可能に
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるスペクトラム拡散通信システムの
第１の実施例の構成を示す図である。

【図２】本発明によるスペクトラム拡散通信システムの
第１の実施例における受信信号スペクトラムを表す図で
ある。

【図３】相関器への入力信号の周波数ずれに対する相関
値の変化を表す図である。

【図４】本発明によるスペクトラム拡散通信システムの
第２の実施例の構成を示す図である。

【図５】本発明によるスペクトラム拡散通信システムの
第２の実施例における受信信号スペクトラムを表す図で
ある。

【図６】従来の技術によるスペクトラム拡散通信システ
ムの構成例を示す図である。

【図７】従来の技術によるスペクトラム拡散通信システ
ムにおける受信信号スペクトラムを表す図である。

【符号の説明】

１_１、１_２、・・・、１_ｎ送信ディジタル情報２_１、２_２、・・・、２_ｎ変調器３_１、３_２、・・・、３_ｎ擬似ランダム符号４_１、４_２、・・・、４_ｎ変調器５_１、５_２、・・・、５_ｎ局部発振器６_１、６_２、・・・、６_ｎ帯域通過フィルタ７複数の信号波が重なって受信される様子を示す合成
器８帯域制限フィルタ９周波数変換器１０局部発振器１１復調器１２復調ディジタル情報

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の送信局と、少なくとも１つの受信
局とを備えたスペクトラム拡散通信システムであって、前記複数の送信局は、ディジタル情報を全ての送信局に
共通の同一の擬似ランダム符号でそれぞれ拡散して得ら
れたディジタル信号を用いて中心周波数が互いに異なる
複数の搬送波をそれぞれ変調することにより占有周波数
帯域幅が互いに重なる複数の送信信号を得るか、又は中
心周波数が互いに異なる複数の搬送波をディジタル情報
によりそれぞれ変調することにより得た占有周波数帯域
幅が互いに重なる複数の変調信号を全ての送信局に共通
の同一の擬似ランダム符号でそれぞれ拡散するように構
成されており、前記受信局は、所望の送信局からのディジタル情報を復
調するべく、該送信局の搬送波周波数に対応した中心周
波数を有する受信信号を周波数変換器及び帯域通過フィ
ルタで抽出し、前記擬似ランダム符号に整合した相関器
を用いて該抽出信号と該擬似ランダム符号との相関をと
って復調するように構成されていることを特徴とするス
ペクトラム拡散通信システム。
【請求項２】複数の送信局と、少なくとも１つの受信
局とを備えたスペクトラム拡散通信システムであって、前記複数の送信局が複数のグループに分割されており、同一のグループ内の前記複数の送信局は、ディジタル情
報を互いに異なる擬似ランダム符号でそれぞれ拡散して
得られたディジタル信号を用いて同一中心周波数の複数
の搬送波をそれぞれ変調するか、又は同一中心周波数の
複数の搬送波をディジタル情報によりそれぞれ変調して
得られた変調信号を互いに異なる擬似ランダム符号でそ
れぞれ拡散するように構成されており、前記複数の送信局は、拡散して得られたディジタル信号
又はディジタル情報を用いて中心周波数が互いに異なる
複数の搬送波をそれぞれ変調することにより異なるグル
ープ間では占有周波数帯域幅が互いに重なる複数の送信
信号又は変調信号を得るように構成されており、前記受信局は、所望の送信局からのディジタル情報を復
調するべく、該送信局の搬送波周波数に対応した中心周
波数を有する受信信号を周波数変換器及び帯域通過フィ
ルタで抽出し、該送信局の擬似ランダム符号に整合した
相関器を用いて該抽出信号と該擬似ランダム符号との相
関をとって復調するように構成されていることを特徴と
するスペクトラム拡散通信システム。
【請求項３】占有周波数帯域幅が互いに重なる複数の
送信信号又は変調信号の中心周波数が、送信情報のシン
ボル時間である擬似ランダム符号の１周期時間の逆数に
相当する周波数の整数倍だけ離してそれぞれ割り当てら
れていることを特徴とする請求項１に記載のスペクトラ
ム拡散通信システム。
【請求項４】占有周波数帯域幅が互いに重なる複数の
送信信号又は変調信号の中心周波数が、送信情報のシン
ボル時間である擬似ランダム符号の１周期時間の逆数に
相当する周波数の整数倍だけ離してそれぞれ割り当てら
れていることを特徴とする請求項２に記載のスペクトラ
ム拡散通信システム。