JPH063892B2 - スペクトラム拡散通信方法 - Google Patents

スペクトラム拡散通信方法

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JPH063892B2
JPH063892B2 JP59154834A JP15483484A JPH063892B2 JP H063892 B2 JPH063892 B2 JP H063892B2 JP 59154834 A JP59154834 A JP 59154834A JP 15483484 A JP15483484 A JP 15483484A JP H063892 B2 JPH063892 B2 JP H063892B2
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聡 長谷川
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B1/00Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/69Spread spectrum techniques
    • H04B1/707Spread spectrum techniques using direct sequence modulation

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はスペクトラム拡散方式を用いて情報信号の変復
調を行なう場合のスペクトラム変調信号の伝送路符号化
方法に関するものである。
(従来技術とその問題点) 従来、基底帯域の直接拡散スペクトラム拡散通信方式
は、矩形波擬似ランダム系列信号を情報データにて変調
していた。擬似ランダム系列としては、m系列(maximum
length sequence:最大長系列)がよく知られている。
従来の場合のスペクトラム拡散変調信号スペクトラムを
求めると次のようになる。変調用の擬似ランダム系列s
(t)は、 と表現される。ここでpkは+1と−1の値をランダムに
とる擬似ランダム系列で、その周期長はNである。u
(t)は次の式を満足する単位送信波形である。
s(t)をフーリエ変換することで変調用擬似ランダム系
列のスペクトラムが求まる。そのスペクトラムをS
(ω)とすると、 ここでtに関する積分をまず行なう。
∫u(t−k−mNT)exp{−jω(t−k
NT)}dtはu(t)のフーリェ変換であるので、こ
れをU(ω)とおくと、 ここで、δ(・)はディラックのデルタ関係であり、 を満足する関数である。よって、 となる。第3図に(a)に|S(ω)|のスペクトラム
を示す。スペクトラム拡散変調信号はs(t)と情報信号
a(t)を乗算したものであるので、周波数軸上でのパワ
ースペクトラムで表現すると、|S(ω)|とA
(ω)のたたみ込み積分となる。A(ω)は情報信号a
(t)のパワースペクトラムである。よってスペクトラム
拡散変調信号のパワースペクトラムをT(ω)とする
と、 T(ω)=|S(λ)2A(ω−λ))dλ (9) T(ω)のスペクトラム例を第3図(b)に示す。第3図
(b)にてわかるように、従来方式であると低周波数成分
までスペクトラム拡散信号のパワースペクトラムが存在
する。この従来スペクトラムは、例えばジョン・ワイリ
ー・アンド・サンズ(John Wily & Sons′)社から発行
されている、アール・シー・ディクソン(R.C.Dixon)著
のスプレッド・スペクトラム・システムズ(Spread Spec
trum Systems)の15頁、Fig2.2に示されているものと同
じである。
しかし、スペクトラム拡散通信の応用によっては、低周
波数パワースペクトラム成分が小さい方が好ましい場合
もある。例えば、電力線を介した情報信号の伝送に応用
する場合がそうである。例えば、昭和58年に出願の特願
昭58-194908号明細書「スペクトラム拡散電力通信方
式」にあるようにスペクトラム拡散通信は電力線伝送に
適用することで、負荷変動による伝送路特性変動を吸収
できる点、周波数選択性雑音に強い点、伝送スペクトラ
ム密度が低いので他機器に及ぼす悪影響を軽減できる点
等多大な効果を及ぼす。しかし、電力線伝送にては、伝
送スペクトラムの低域を遮断する必要があり、また電力
線の雑音が低域に片寄っていることからも、受信信号対
雑音比を向上させる意味においても低周波数成分は遮断
して送信する方が好ましい。
(発明の目的) 本発明の目的は、上記従来方式の欠点を除去せしめ、電
力線等低域スペクトラムが小さい方が好ましい通信にス
ペクトラム拡散通信方式を応用する際に、高品質な通信
を実現するためのスペクトラム拡散通信方式の伝送路符
号化方法を提供することにある。
(発明の構成) 本発明によれば、送信側では、送信情報データと擬似ラ
ンダム系列とを乗積して変調信号を発生し、前記変調信
号と遅延された前記変調信号との差信号を伝送し、受信
側では、送信のために用いたものと同じ擬似ランダム系
列との乗積を行い、乗積信号の低周波数成分により前記
擬似ランダム系列の生成クロック及びフレーム生成タイ
ミングの制御を行うことで同期を確立し、前記擬似ラン
ダム系列を送信側で与えられた遅延量の1/2遅延させた
ものと受信信号との相関信号を行い受信情報データ系列
を得ることを特徴とするスペクトラム拡散通信方法が得
られる。
(発明の原理) スペクトラム拡散通信方式は、狭帯域情報信号を高いク
ロック周波数を有する擬似ランダム系列にて乗積変調す
ることで広帯域にスペクトラム拡散して送信し、受信側
では受信信号を相関検波を用いてスペクトラム逆拡散す
ることでピーク電力制限下にても高い信号対雑音比を得
る方式である。第4図に基本的な直接拡散スペクトラム
拡散通信方法のブロック図を示す。本発明のスペクトラ
ム拡散通信方法は直接拡散スペクトラム拡散通信方法に
関するもので、ことわりのない限り本明細書にてはスペ
クトラム拡散方法と示してある場合は直接拡散スペクト
ラム拡散通信方法をさすものとする。図において、a
(t)は狭帯域情報信号であり、400の乗算器にて高いクロ
ック周波数を有する擬似ランダム系列s(t)との乗積が
とられ401の伝送路にスペクトラム拡散基底帯域変調信
号として送出される。401の伝送路を通過した信号は受
信部に入力される。該伝送路通過信号は402の乗算器に
て変調の際の擬似ランダム系列と同じ擬似ランダム系列
s(t)が乗積されいわゆるスペクトラム逆拡散操作が施
された後403の低域通過フィルタにて低域成分が抽出さ
れた復調狭帯域情報信号(t)が得られる。ここで、本
発明によるように、伝送路符号として、スペクトラム拡
散信号をビット遅延させ差分をとった信号を伝送路に送
出する方式をとると、その信号スペクトラムは以下のよ
うになる。変調用の擬似ランダム系列の時間波形は(1)
式のようになる。この時間波形を擬似ランダム系列の1
ビット分遅延させた波形s′(t)は s(t)とs′(t)の差分をとった信号s″(t)は、 と記述される。ここでs″(t)のスペクトラムS″
(ω)は、先程と同じ解析手法で求めると、 となる。よって S″(ω)=S(ω)(1−exp(−jωT) (13) となる。|S″(ω)|は次のように記述される。
|S″(ω)|=|S(ω)||(1−exp(−j
ωT)| =2|S(ω)|(1−cosωT) (14) 差分をとる擬似ランダム系列を2ビットずらした場合の
差分信号のパワースペクトラム|S′′′(ω)|
同様にして |S′′′(ω)|=2|S(ω)|(1−cos2
ωT) (15) と記述される。この|S″(ω)|及び|S′′′
(ω)|のスペクトラムを第5図(a),(b)に示す。本
発明による伝送路符号を用いたスペクトラム拡散変調信
号のパワースペクトラムの一例は1ビット遅延の場合を
T″(ω)、2ビット遅延の場合をT′′′(ω)とす
ると第6図(a),(b)に示すようになる。第5図、第6図
に示すように、本発明による伝送路符号を用いたスペク
トラム拡散変調信号のパワースペクトラムの低域成分は
1ビット遅延、2ビット遅延いずれの場合も従来方式に
比べて小さくなる。
以上のように本発明による伝送路符号を用いると、例え
ば電力線を伝送媒体とする場合のように、低周波数成分
を遮断する必要がある場合には、本発明による変調信号
スペクトラムの低域成分が小さいことから低周波数遮断
による波形劣化を小さくおさえることができる。また、
電力線の雑音スペクトラムが低域に片寄っていることを
考えると、雑音スペクトラムにマッチングした信号スペ
クトラムであるので、受信信号の信号対雑音比も大きく
改善できる効果もある。更に、受信側では遅延ロックル
ープで擬似ランダム系列同期を確立する場合がよくとら
れるが、この遅延ロックループの構成が簡単になること
も1つの効果である。即ち、従来の伝送路符号形式によ
ると、遅延ロックループは第7図に示すような構成とな
る。遅延ロックループについては、ジョン・ワイリー・
アンド・サンズ(John Wiley & Sons)社から出版されて
いる、アール・シー・ディクソン(R.C.Dixon)著のスプ
レッド・スペクトラム・システムズ(Spread Spectrum S
ystems)に詳しく示されている。簡単に第7図の説明を
しておく。第7図において、750からの入力信号は、70
0,701の乗算器にて、705の擬似ランダム系列発生器の出
力と乗算がとられる。この被乗算信号である信号線756
と757の信号は1ビットずれ、あるいは2ビットずれの
擬似ランダム系列である。乗算結果は702の減算器で差
がとられ703の低域通過フィルタ通過後に、704の電圧制
御発振器への制御として入力されるわけである。704の
電圧制御発振器の出力信号であるクロック信号が705の
擬似ランダム系列発生器のクロックとなる、というよう
にループ制御系をなしている。ところが本方式による送
信伝送路符号によると送信側にて1ビットあるいは2ビ
ットの遅延した信号の差分をとる操作がなされているの
で、遅延ロックループの構成は、第8図に示すように簡
略化されるわけである。即ち、乗算器1ケと減算器1ケ
を減らすことができる。本発明の伝送路符号化方法を用
いた場合の受信回路の一例は第9図に示すようになる。
簡単に第9図の説明をしておく。信号線950から入力さ
れる入力信号は900の乗算器で902の復調用擬似ランダム
発生器の出力である信号線955の信号と乗算がとられ
る。例えば前記の遅延ロックループにより抽出されたク
ロック信号及びフレーム同期信号は信号線953から901の
遅延回路に入力される。901の遅延回路は、送信側の符
号化の際の遅延と対応した遅延を与えるもので、例えば
送信側にて差分をとる信号が擬似ランダム系列の1ビッ
ト分の遅延を受けたものであると、受信側での901の遅
延回路の遅延量は擬似ランダム系列の1/2ビットとな
る。この901の遅延回路の出力は信号線954に出力され、
902の復調用擬似ランダム系列の生成クロック信号とな
る。
(実施例) 以下、本発明を実現する実施例を参照しながら説明す
る。第1図は本発明を実現する伝送路符号化装置の一実
施例を示すブロック図である。信号線150からの狭帯域
送信情報データは、信号線151からの変調用擬似ランダ
ム系列と100の乗算器にて乗算がとられスペクトラム拡
散信号として信号線152に出力される。信号線152の信号
は101の変調用擬似ランダム系列の1ビット分遅延させ
る遅延回路と102の減算器に入力される。101の遅延回路
はクロックとして変調用擬似ランダム系列を生成するク
ロックを用いたフリップフロップ回路にて容易に実現さ
れる。信号線153の信号は101の遅延回路の出力であり、
102の減算器に入力される。101の減算器では、信号線15
2の信号と信号線153の信号の差がとられ、信号線154に
出力され伝送路に送出される。
第2図は、本発明を実現する伝送路符号化装置の別の実
施例を示すブロック図である。第2図は第1図の遅延回
路が2ケに増えたものであり、200の第2の遅延回路が
増設されている。即ち、101の第1の遅延回路の出力で
ある信号線250の信号は200の101の遅延回路と同じく変
調用擬似ランダム系列の1ビット分遅延させる第2の遅
延回路に入力され、200の第2の遅延回路の出力は信号
線251に出力され、信号線251の信号と信号線152の信号
が102の減算器にて減算され信号線252に出力され伝送路
にされる。
第10図は、本発明を実現する伝送路符号化装置の別の実
施例を示すブロック図である。1003は変調用擬似ランダ
ム系列を発生する擬似ランダム系列発生器で、発生され
た擬似ランダム系列は信号線1504に出力される。信号線
1504の信号は1002の遅延回路にて遅延を受け信号線1503
に出力される。1002の遅延回路では、変調用擬似ランダ
ム系列の1ビット分あるいは2ビット分の遅延を与える
ものである。信号線1503の信号と信号線1504の信号は10
01の減算器にて差がとられ信号線1502に出力される。信
号線1502の信号がスペクトラム拡散用の系列であり、信
号線1500からの狭帯域送信情報データと1000の乗算器に
て乗積がとられ、即ち乗積変調されてスペクトラム拡散
変調信号として信号線1501に出力される。
(発明の効果) 第1図、第2図の構成による本発明は、信号スペクトラ
ムの形こそ異なるが、どちらの構成にても低周波数成分
が小さいスペクトラム拡散信号が得られ、伝送路等にて
低域遮断を受けても波形劣化を受けない伝送路信号が得
られ、特に電源線を伝送媒体とするように、低周波数成
分を遮断する必要があるシステムに適用する場合効果が
大である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を実現する伝送路符号化装置の一実施例
を示すブロック図、第2図は本発明を実現する伝送路符
号化装置の別の実施例を示すブロック図、第3図(a)
は、従来の矩形波擬似ランダム系列のパワースペクトラ
ムの一例を示す図、第3図(b)は従来の矩形波擬似ラン
ダム系列により変調されたスペクトラム拡散信号の一例
を示す図、第4図は直接拡散スペクトラム拡散通信方法
を示すための図、第5図(a),(b)は擬似ランダム系列の
差系列のパワースペクトラムの一例を示す図、第6図
(a),(b)は本発明により生成されるスペクトラム拡散信
号のパワースペクトラムを示す図、第7図は従来の伝送
路符号に対する遅延ロックループを示すブロック図であ
り、第8図は本発明の伝送路符号を用いた場合に使用で
きる遅延ロックループの構成を示すブロック図、第9図
は本発明の伝送路符号を用いた場合に使用できる受信回
路の構成を示すブロック図、第10図は本発明の別の実施
例を示すブロック図である。 図において、100……乗算器、101,200……遅延回路、10
2……減算器、700,701……乗算器、702……減算器、703
……低域通過フィルタ、704……電圧制御発振器、705…
…擬似ランダム系列発生器、900,1000……乗算器、903
……低域通過フィルタ、901,1002……遅延回路、902,10
03……擬似ランダム系列発生器、1001……減算器をそれ
ぞれ示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】送信側では、送信情報データと擬似ランダ
    ム系列とを乗積して変調信号を発生し、前記変調信号と
    遅延された前記変調信号との差信号を伝送し、受信側で
    は、送信のために用いたものと同じ擬似ランダム系列と
    の乗積を行い、乗積信号の低周波数成分により前記擬似
    ランダム系列の生成クロック及びフレーム生成タイミン
    グの制御を行うことで同期を確立し、前記擬似ランダム
    系列を送信側で与えられた遅延量の1/2遅延させたもの
    と受信信号との相関受信を行い受信情報データ系列を得
    ることを特徴とするスペクトラム拡散通信方法。
JP59154834A 1984-07-25 1984-07-25 スペクトラム拡散通信方法 Expired - Lifetime JPH063892B2 (ja)

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