JP2000252956A

JP2000252956A - スペクトラム拡散を使用した多重化通信装置

Info

Publication number: JP2000252956A
Application number: JP22196699A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Morifuji; 敏明森藤
Original assignee: PFU Ltd
Current assignee: PFU Ltd
Priority date: 1998-12-28
Filing date: 1999-08-05
Publication date: 2000-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】スペクトラム拡散を使用した通信装置におい
ては、送信データを多重化し、更に高速なデータ転送が
考えられている。しかしながら送信データを多重化する
ために送信データの合成を単純に加算するだけでは、互
いのデータ間で干渉が発生する。このため、受信側では
相関出力が変動し、その変動が乗算器により更に増幅さ
れるためデータの０／１の判定が困難になるという問題
点があった。【解決手段】送信機に、送信データの組み合わせに対
して、受信側での相関出力が最も安定になるベースバン
ドデータをあらかじめ用意しておき、送信データの組み
合わせに応じて、このベースバンドデータを出力する手
段を設ける。これにより、受信機で安定した相関出力が
得られ、スペクトラム拡散を使用した多重化通信を行う
ことが可能となる。

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、スペクトラム拡
散を使用した多重化通信装置に関するものであり、特
に、送信データの組み合わせに対して、受信側での相関
出力が最も安定になるベースバンドデータをあらかじめ
用意しておき、送信データの組み合わせに応じて、この
ベースバンドデータを出力する。

【０００２】

【従来の技術】スペクトラム拡散を使用した通信装置に
おいては、送信データを多重化し、更に高速なデータ転
送が考えられている。

【０００３】図７に、多重化通信装置の基本構成ブロッ
ク図を示す。図７（ａ）は送信機の構成であり、送信デ
ータを分割するＩ／Ｑ分割器７０と、グレイコード全加
算器７１と、送信データに拡散符号を掛けるＸＯＲ（排
他論理和）７２と、遅延回路７３と、拡散データを多重
化するための加算器７４と、直交変調器７５とで構成さ
れている。

【０００４】また、図７（ｂ）は受信機の構成であり、
相関検出器７７と、乗算器７６と、ローパスフィルタ７
８と、判定器７９とで構成されている。

【０００５】図７、図８を参照して、多重化通信装置の
送信機および受信機の動作を説明する。図８は、送信機
および受信機における各部の信号図である。この例で
は、１ビット当り１１チップの拡散信号を使用してい
る。

【０００６】送信データはＩ／Ｑ分割器７０を介して、
シリアル信号からパラレル信号に変換される。図８
（ａ）がＩ／Ｑ分割器７０の出力データである。

【０００７】パラレル信号はグレイコード全加算器７１
を介して、受信機で行われる遅延検波のための符号化さ
れた信号に変換される。また、符号化された信号はそれ
ぞれ拡散符号を排他的論理和（ＸＯＲ）される。図８
（ｂ）がグレイコード全加算器の出力に拡散符号を掛け
た出力信号である。この例では信号Ｉ０〜Ｉ２までが示
されている。なお、信号Ｑ０〜Ｑ２はＩ０〜Ｉ２と同じ
である。

【０００８】拡散符号が掛けられた信号の１つは直接、
加算器７４に、また他の２つは遅延回路７３を介するこ
とで数チップ分遅延されて加算器７４に入力される。こ
れらの信号は加算器７４で加算され、直交変調器７５を
介して送信される。図８（ｃ）が加算器の入力信号と出
力信号である。この例では、信号ＡＩ０〜ＡＩ２までが
示されている。なお、信号ＡＩ１は信号ＡＩ０より４チ
ップ、信号ＡＩ２は信号ＡＩ０より８チップ分遅延され
ている。また、信号ＢＱ０〜ＢＱ２は信号ＡＩ０〜ＡＩ
２と同じである。

【０００９】送信機から送信された信号は、受信機で受
信信号として受け取られ、この受信信号は相関検出器７
７により送信機で使用された拡散符号で拡散された信号
のみを検出する。図８（ｄ）が相関検出器の出力信号で
ある。

【００１０】そして、相関検出器７７の出力信号の１つ
は直接、乗算器７６に、また他の１つは同じ相関検出器
７７を経由して乗算器７６に入力される。これらの信号
は乗算器７６で乗算されることで、遅延検波が行われ
る。図８（ｅ）が乗算器の出力信号である。

【００１１】そして、乗算器７６の出力信号はローパス
フィルタ７８で高周波成分が落とされ、判定器７９で０
／１信号に変換されて、受信データとなる。図８（ｆ）
が判定器の出力信号である。

【００１２】このように図７の構成において、送信デー
タを多重化し、通信することはできるが、送信データの
合成を単純に加算するだけでは、互いのデータ間で干渉
が発生し、受信機側の相関検出器の出力が大きく変動す
る場合がある。

【００１３】図９、図１０を参照し、相関検出器の出力
が変動する例を説明する。図９は相関検出器の出力が変
動するデータ例（１）、図１０は相関検出器の出力が変
動するデータ例（２）である。

【００１４】送信データがＩ／Ｑ分割器７０で変換され
たデータを図９（ａ）とすると、このデータがグレイコ
ード全加算器７１を経由し、特定の拡散符号を掛けられ
ると図９（ｂ）のような信号となる。この例では拡散符
号を“１−１１１−１１１１−１−１−１”
としている。

【００１５】これらの信号が直接および遅延回路７３を
経由して、加算器７４に入力される。この状態を図９
（ｃ）で示す。なお、この例では信号ＡＩ０〜ＡＩ２の
み示している。また、信号レベル０は−１に変換されて
加算されるので、例えば、矢印Ｌの１ビットのデータは
“−１−１１３−３１１１−１１１”と
なる。この信号が多重化拡散信号Ａとなり、直交変調器
７５を介して送信機から出力される。また、信号Ｑ０〜
Ｑ２は信号Ｉ０〜Ｉ２と同じであり、多重化拡散信号Ｂ
も多重化拡散信号Ａと同じとなる。

【００１６】送信機からの出力信号を受信機側で入力
し、相関検出器７７により相関出力を得る。相関出力は
受信信号に拡散符号を掛け合わせ、合計することで算出
される。したがって、最初の１ビットの相関出力は、図
１０（ｄ）で示されるようになり、相関出力は“９”と
なる。

【００１７】以下、同様に１チップずつ計算していった
場合の相関検出器の出力データを図１０（ｅ）で示す。
なお、多重化拡散信号ＡとＢは同じであるため、対応す
る相関検出器の出力データも同じになる。

【００１８】この出力データの１つは直接、乗算器７６
に、また他の１つは同じ相関検出器７７を経由して乗算
器７６に入力される。乗算器７６の出力は以下の式で求
められる。乗算器出力＝（Ａ０×Ａ１）＋（Ａ０×Ｂ１）−（Ｂ０
×Ａ１）＋（Ｂ０×Ｂ１）例えば、図１０（ｅ）相関検出器の出力データＡにおけ
る最初の１チップ、Ａ０の乗算器の出力は（９×９）＋
（９×９）−（９×９）＋（９×９）＝１６２となる。

【００１９】この乗算器の出力を全てのチップにおい
て、計算し、グラフ表示したものが図１０（ｆ）であ
る。この図のように乗算器の出力は変動があり、判定器
７９でこの出力を０／１に判定するのは困難となる。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】このように送信データ
を多重化するため、図７のような構成で送信データの合
成を単純に加算するだけでは、互いのデータ間で干渉が
発生する。このため、受信側では相関出力が変動し、そ
の変動が乗算器により更に増幅されるためデータの０／
１の判定が困難になるという問題点があった。

【００２１】

【課題を解決するための手段】この発明は上記のような
問題点を考慮してなされたもので、スペクトラム拡散を
使用した多重化通信装置において、送信機に、送信デー
タの組み合わせに対して、受信側での相関出力が最も安
定になるベースバンドデータをあらかじめ用意してお
き、送信データの組み合わせに応じて、このベースバン
ドデータを出力する手段を設ける。これにより、受信機
で安定した相関出力が得られ、スペクトラム拡散を使用
した多重化通信を行うことが可能となる。

【００２２】

【発明の実施の形態】（１）スペクトラム拡散を使用し
た多重化通信装置において、送信機に、送信データの組
み合わせに対して、受信側での相関出力が最も安定にな
るベースバンドデータをあらかじめ用意しておき、送信
データの組み合わせに応じて、このベースバンドデータ
を出力する手段を設ける。これにより、受信機で安定し
た相関出力が得られ、スペクトラム拡散を使用した多重
化通信を行うことが可能となる。

【００２３】（２）（１）記載の多重化通信装置におい
て、２多重の通信を行う場合、グレイコード化後のデー
タが特定パターンの連続になる送信データに対応したベ
ースバンドデータをノイズのない相関出力から逆算して
求めることにより、受信機でノイズのない相関出力を得
ることができ、誤りのない受信が可能となる。

【００２４】

【実施例】図１に、本発明の構成ブロック図を示す。図
１（ａ）は送信機の構成であり、送信データを分割する
３つのＩ／Ｑ分割器１と、分割されたデータに対応する
データをＤ／Ａコンバータ３に出力するメモリ２と、Ｄ
／Ａコンバータ３と、直交変調器４とで構成されてい
る。

【００２５】また、Ｉ／Ｑ分割器１の出力信号のタイミ
ングイメージを図１（ｂ）に示す。送信データＩ０〜Ｉ
２、Ｑ０〜Ｑ２とすると前後の送信データＩ０”〜Ｉ
２”、Ｑ０”〜Ｑ２”とＩ０’〜Ｉ２’、Ｑ０’〜Ｑ
２’とをメモリのアドレス情報として参照できる構成で
ある。

【００２６】また、メモリ２には分割されたデータ、１
８ビットに対応し、かつ受信機側での相関検出器の出力
が変動しないような多重化拡散信号値が格納されてい
る。この多重化拡散信号値がＤ／Ａコンバータ３および
直交変調器４を介して送信機から出力される。

【００２７】図２に、多重化拡散データの置き換えの一
実施例を示す。なお、受信機側の構成は図７と同じ構成
である。

【００２８】図２（ａ）は図９における多重化拡散信号
の置き換えデータであり、図９（ｃ）の多重化拡散信号
“−１−１１３−３１１１−１１１”を
“−２−２２３−３１１１−１１１”に
置き換えたものである。つまり図９（ａ）のような送信
データが入力された場合、グレーコード全加算器や拡散
符号および遅延回路と加算器などを介して生成される図
９（ｃ）のような受信機での相関出力が変動してしまう
多重化拡散信号は予めわかるので、その送信データに対
し、受信機で相関出力が変動しない多重化拡散信号を予
めメモリに設定しておき、送信データに対する多重化拡
散信号を置き換えてしまうものである。

【００２９】この置き換えた多重化拡散信号の受信機側
における相関検出器の最初の１ビットの相関出力は、図
２（ｂ）で示されるようになり、相関出力は“１０”と
なる。

【００３０】以下、同様に１チップずつ計算していった
場合の相関検出器の出力データを図２（ｃ）で示す。な
お、多重化拡散信号ＡとＢは同じであるため、対応する
相関検出器の出力データも同じになる。

【００３１】図２（ｃ）相関検出器の出力データＡにお
ける最初の１チップ、Ａ０の乗算器の出力は（１０×１
０）＋（１０×１０）−（１０×１０）＋（１０×１
０）＝２００となる。

【００３２】この乗算器の出力を全てのチップにおい
て、計算し、グラフ表示したものが図２（ｄ）である。
この図のように乗算器の出力は変動がなく、判定器７９
でこの出力を０／１に判定するのは容易となる。

【００３３】このように送信データに対し、受信機で相
関出力が変動しない多重化拡散信号を予めメモリに設定
しておき、送信データに対する多重化拡散信号を置き換
えることにより、受信機側で安定した相関出力を得るこ
とが可能となる。

【００３４】次に、図３、図４を参照して、２多重通信
の場合で、かつグレイコード化後のデータが特定パター
ンの連続になる送信データに対応した多重化拡散信号値
について説明する。図３は特定パターンが連続する場合
の多重化拡散信号値の説明図（１）、図４は特定パター
ンが連続する場合の多重化拡散信号値の説明図（２）で
ある。

【００３５】例えば、グレイコード化後のデータが“１
１１１”の連続するパターンの相関出力を求めてみる。
なお、各信号の流れや処理をわかりやすくするため、図
７の従来技術の多重化通信装置で説明する。ただし、図
７の構成は３多重通信であるため、Ｉ／Ｏ分割器７０の
出力信号Ｉ２、Ｑ２と、グレイコード全加算器７１の出
力でＸＯＲ７２と遅延回路７３を通る信号Ａ１２、ＢＱ
２は使用されない。

【００３６】送信データがＩ／Ｑ分割器７０で変換され
たデータを図３（ａ）とすると、このデータがグレイコ
ード全加算器７１を経由し、特定の拡散符号を掛けられ
ると図３（ｂ）のような信号となる。この例では拡散符
号を“１−１１１−１１１１−１−１−１”
としている。

【００３７】これらの信号が直接および遅延回路７３を
経由して、加算器７４に入力される。この状態を図３
（ｃ）で示す。なお、この例では信号ＡＩ０、ＡＩ１の
み示している。また、信号レベル０は−１に変換されて
加算されるので、例えば、矢印Ｌの１ビットのデータは
“１−１１１−１１１１−１−１−１”とな
る。この信号が多重化拡散信号Ａとなり、直交変調器７
５を介して送信機から出力される。また、信号Ｑ０〜Ｑ
２は信号Ｉ０〜Ｉ２と同じであり、多重化拡散信号Ｂも
多重化拡散信号Ａと同じとなる。

【００３８】送信機からの出力信号を受信機側で入力
し、相関検出器７７により相関出力を得る。相関出力は
受信信号に拡散符号を掛け合わせ、合計することで算出
される。したがって、最初の１ビットの相関出力は、図
４（ｄ）で示されるようになり、相関出力は“１０”と
なる。

【００３９】以下、同様に１チップずつ計算していった
場合の相関検出器の出力データを図４（ｅ）で示す。な
お、多重化拡散信号ＡとＢは同じであるため、対応する
相関検出器の出力データも同じになる。

【００４０】この出力データの１つは直接、乗算器７６
に、また他の１つは同じ相関検出器７７を経由して乗算
器７６に入力される。乗算器７６の出力は以下の式で求
められる。乗算器出力＝（Ａ０×Ａ１）＋（Ａ０×Ｂ１）−（Ｂ０
×Ａ１）＋（Ｂ０×Ｂ１）例えば、図４（ｅ）相関検出器の出力データＡにおける
最初の１チップ、Ａ０の乗算器の出力は（１０×１０）＋（１０×１０）−（１０×１０）＋
（１０×１０）＝２００となる。

【００４１】この乗算器の出力を全てのチップにおい
て、計算し、グラフ表示したものが図４（ｆ）の太線Ｓ
の波形である。この波形はピーク値が少し小さく、ノイ
ズもあることがわかる。

【００４２】この乗算器の出力を細線Ｆで示した理想的
な波形、つまりはピーク値が大きく、ノイズをない波形
とすると、判定器７９を通った受信データは誤りのない
データとなる。

【００４３】乗算器の出力が、このような理想的な波形
となる相関検出器の出力データは図４（ｇ）となる。そ
して、この相関検出器の出力データから逆算して求めた
加算器の出力信号は図４（ｈ）となる。

【００４４】したがって、グレイコード化後のデータが
特定パターン“１１１１”の連続になる送信データの場
合は、直交変調器７５に“４２２２０４２
４２０２”の多重化拡散信号値を入力するよう
にすれば、乗算器７６の出力はノイズのない波形とな
り、誤りのない受信データを得ることが可能となる。

【００４５】図５、図６を参照して、２多重通信装置に
ついて説明する。図５は２多重通信装置の構成ブロック
図、図６はグレイコード化後のデータと対応する多重化
拡散信号値図である。

【００４６】図５の１〜４は、図１の１〜４と同じであ
る。また、Ｉ／Ｑ分割器１の出力信号のタイミングイメ
ージを図５（ｂ）に示す。送信データＩ０〜Ｉ１、Ｑ０
〜Ｑ１とすると前後の送信データＩ０”〜Ｉ１”、Ｑ
０”〜Ｑ１”とＩ０’〜Ｉ１’、Ｑ０’〜Ｑ１’とをメ
モリのアドレス情報として参照できる構成である。

【００４７】また、メモリ２には分割されたデータ、１
２ビットに対応し、かつ受信機側での相関検出器の出力
が変動しないような多重化拡散信号値、または受信機側
での相関検出器の出力にノイズのない多重化拡散信号値
が格納されている。この多重化拡散信号値がＤ／Ａコン
バータ３および直交変調器４を介して送信機から出力さ
れる。

【００４８】図６（ｉ）は、グレイコード化後に特定パ
ターンの連続になるデータと対応する多重化拡散信号値
であり、この多重化拡散信号値のデータがメモリ２に格
納される。

【００４９】

【発明の効果】この発明は、上記に説明したような形態
で実施され、以下の効果がある。

【００５０】受信機で安定した相関出力が得られ、スペ
クトラム拡散を使用した多重化通信を行うことが可能と
なる。

【００５１】また、２多重の通信において、グレイコー
ド化後のデータが特定パターンの連続になる送信データ
は、受信機でノイズのない相関出力を得ることができ、
誤りのない受信が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成ブロック図である。

【図２】多重化拡散データの置き換えの一実施例であ
る。

【図３】特定パターンが連続する場合の多重化拡散信
号値の説明図（１）である。

【図４】特定パターンが連続する場合の多重化拡散信
号値の説明図（２）である。

【図５】２多重通信装置の構成ブロック図である。

【図６】グレイコード化後のデータと対応する多重化
拡散信号値図である。

【図７】多重化通信装置の基本構成ブロック図であ
る。

【図８】送信機および受信機における各部の信号図で
ある。

【図９】相関検出器の出力が変動するデータ例（１）
である。

【図１０】相関検出器の出力が変動するデータ例
（２）である。

【符号の説明】

１Ｉ／Ｑ分割器２メモリ３Ｄ／Ａコンバータ４直交変調器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スペクトラム拡散を使用した多重化通信
装置において、送信機に、送信データの組み合わせに対して、受信側で
の相関出力が最も安定になるベースバンドデータをあら
かじめ用意しておき、送信データの組み合わせに応じ
て、このベースバンドデータを出力する手段を備えるこ
とを特徴とする多重化通信装置。
【請求項２】２多重の通信を行う場合、グレイコード
化後のデータが特定パターンの連続になる送信データに
対応したベースバンドデータをノイズのない相関出力か
ら逆算して求めることを特徴とする請求項１記載の多重
化通信装置。