JPH10233755A

JPH10233755A - スペクトラム拡散変調装置及び同復調装置

Info

Publication number: JPH10233755A
Application number: JP9036641A
Authority: JP
Inventors: Goro Shinozaki; 吾朗篠崎
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 1997-02-20
Filing date: 1997-02-20
Publication date: 1998-09-02

Abstract

(57)【要約】【課題】周波数ホッピング方式のスペクトラム拡散通
信において、帯域幅を広げずに高速伝送を可能にする。【解決手段】変調側において、第１の拡散変調部３は
第１の拡散符号発生部１よりの固定の拡散符号を使用し
てスペクトラム拡散変調を行う。第２の拡散符号発生部
２は所定のチップ数からなる所定の拡散符号を２周期連
続したものの中から情報データと対応せしめて所要チッ
プ単位で位相をずらした拡散符号を生成し、第２の拡散
変調部４でスペクトラム拡散変調を行う。第１の拡散変
調部３よりの変調信号及び第２の拡散変調部４よりの変
調信号とは直交変調部５へ送られ、ここで直交変調さ
れ、所定周波数の搬送波で送信される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はスペクトラム拡散方
式の変調装置及びその復調装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は、従来におけるスペクトラム拡散
方式による一般的な変調装置の一例であり、情報変調を
直交変調（ＱＰＳＫ）により行うようにしたものであ
る。同図において、送信する情報データを同相成分（D
i）と直交成分（Dq）とに分け、同相成分データDiは第
１のスペクトラム拡散変調部21へ、直交成分Dqは第２の
スペクトラム拡散変調部22へそれぞれ送られる。また、
各スペクトラム拡散変調部21、22に対しては拡散符号発
生部23より共通の拡散符号が送出され、同拡散符号によ
りスペクトラム拡散変調が行われる。各スペクトラム拡
散変調部21、22よりの変調出力は直交変調部（ＱＰＳ
Ｋ）24へ送られ、ここで搬送波fcを使用した直交変調が
行われる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】スペクトラム拡散変調
の場合、情報信号１ビットに対し拡散符号１周期分を重
畳させるため、拡散変調後の帯域幅は拡散符号のチップ
周波数の２倍となる。ここで、情報信号の伝送レート
（伝送速度）を高くしたい場合、高速のチップ周期でチ
ップ数の少ない拡散符号を使用すれば可能となるが、反
面、チップ周波数を高くすると前記のように拡散帯域が
広がってしまい、無線周波数の有効利用に反する結果を
招く。このように、伝送レートと拡散帯域幅とは相反す
る関係にあり、拡散帯域幅を広げることなく伝送レート
を高くすることは困難であった。本発明は、上記困難性
の解決を図ったものであり、拡散帯域幅を広げることな
く伝送レートを高くできるようにした変調装置、並びに
該変調装置による変調信号を復調する受信側復調装置を
提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、所定の拡散符
号を発生する第１の拡散符号発生部と、前記第１の拡散
符号発生部よりの拡散符号と、情報データとを基にスペ
クトラム拡散変調を行う第１の拡散変調部と、前記第１
の拡散符号発生部が発生する拡散符号とは異なるもので
あって、情報データに応じて異なる拡散符号を発生する
第２の拡散符号発生部と、前記第２の拡散符号発生部よ
りの拡散符号を使用してスペクトラム拡散変調を行う第
２の拡散変調部と、前記第１の拡散変調部よりの変調信
号と、前記第２の拡散変調部よりの変調信号とを基に直
交変調を行う直交変調部とで構成したスペクトラム拡散
変調装置と、受信した高周波信号を周波数変換した中間
周波信号を基に、前記第１の拡散変調部による変調信号
を検波し、検波信号を出力するとともに該検波信号に位
相同期した相関パルスを発生する第１の検波手段と、入
力端に前記中間周波信号が入力され、前記相関パルスの
入力ごとに切り換えられて一方の出力端又は他方の出力
端のいずれかより該中間周波信号を出力する切換手段
と、前記一方の出力端より前記中間周波信号が入力さ
れ、該中間周波信号を基に、前記第２の拡散変調部によ
る変調信号を検波し、検波信号を出力する第２の検波手
段と、前記他方の出力端より前記中間周波信号が入力さ
れ、該中間周波信号を基に、前記第２の拡散変調部によ
る変調信号を検波し、検波信号を出力する第３の検波手
段と、前記第１の検波手段よりの検波信号と相関パル
ス、前記第２の検波手段よりの検波信号及び第３の検波
手段よりの検波信号を基に情報データを復調するデータ
復調部とで構成したスペクトラム拡散復調装置とを提供
するものである。

【０００５】

【発明の実施の形態】

（１）変調装置（送信側）第１の拡散変調部は、第１の拡散符号発生部よりの拡散
符号を使用してスペクトラム拡散変調を行う。該第１の
拡散符号発生部が発生する拡散符号は固定の符号であ
る。また、第１の拡散変調部に対しては情報データを入
力してもよいし、又は固定の信号を入力しておくことで
もよい。一方、第２の拡散符号発生部が発生する拡散符
号は情報データに応じて異なる拡散符号となるようにす
る。具体的には、所定のチップ数からなる所定の拡散符
号を所要数連続して配列し、同配列により形成される拡
散符号の中から前記情報データに応じて所要チップ単位
で位相をずらした拡散符号と、位相をずらさない拡散符
号とを生成する。これら拡散符号それぞれと情報データ
のビット情報とを関連付けておく。第２の拡散変調部は
上記拡散符号を使用してスペクトラム拡散変調を行う。
第１の拡散変調部よりの変調信号及び第２の拡散変調部
よりの変調信号とは直交変調部へ送られ、ここで直交変
調され、所定周波数の搬送波で送信される。

【０００６】（２）復調装置（受信側）前記第１の拡散変調部による変調信号は、中間周波信号
を基に第１の検波手段で検波され、また、併せて相関パ
ルスが発生する。また、上記中間周波信号は前記相関パ
ルスに従い切り換えられる切換手段を経て第２の検波手
段又は第３の検波手段へ送られる。同第２の検波手段又
は第３の検波手段はそれぞれ入力された中間周波信号を
基に、前記第２の拡散変調部による変調信号につき復調
する。第１の検波手段よりの検波信号と相関パルス、第
２の検波手段よりの検波信号及び第３の検波手段よりの
検波信号それぞれはデータ復調部へ送られ、ここで情報
データが復調される。

【０００７】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明によるスペクト
ラム拡散変調装置及び同復調装置を説明する。図１は本
発明によるスペクトラム拡散変調装置の一実施例を示す
要部ブロック図、図２は図１を説明するための拡散符号
説明図、図３はスペクトラム拡散復調装置の一実施例を
示す要部ブロック図、図４は図３を説明するためのタイ
ムチャートである。以下、変調装置と復調装置とに分け
て動作説明する。（１）スペクトラム拡散変調装置（図１、図２）図示のように、本発明による変調装置では拡散符号とし
て第１の拡散符号発生部１が発生する拡散符号（以下、
第１の拡散符号）と、第２の拡散符号発生部２が発生す
る拡散符号（以下、第２の拡散符号）の２系統を使用す
る。このうち、第１の拡散符号は符号構成として固定の
ものである。但し、同第１の拡散符号は以下に述べる第
２の拡散符号とはチップ数は同じであるが、符号として
は異なるものにする。

【０００８】これに対し、第２の拡散符号は情報データ
D2に応じて符号構成が異なるようにする。具体的には以
下のようにする。例えば、１周期が１５チップからなる
図２（イ）に示すような拡散符号があるとした場合、こ
の１周期１５チップの拡散符号を所要数連続して配列し
たものを想定する。この配列数を例えば２周期分とした
場合、図２（ロ）のようになる。上記配列してなる拡散
符号から、（イ）の符号、さらに３チップ単位で位相を
ずらして１周期１５チップからなる符号を発生するよう
にし、これを情報データ２ビットと対応させる。（ハ）
図がこの対応例を示したものであり、２ビット情報「０
０」は（イ）の符号と、「０１」は３チップ位相ずらし
た符号と、「１０」はさらに３チップ位相ずらした符号
（合計６チップ）と、「１１」はさらに３チップ位相ず
らした符号（合計９チップ）とそれぞれ対応させる。第
２の拡散符号発生部２は情報データD2を基に（ハ）図に
示す拡散符号を発生する。なお、上述では１周期のチッ
プ数を１５チップとし、３チップ位相ずらした符号を２
ビット情報に対応させたが、これは一例であり、他の方
法でもよい。

【０００９】例えば、１周期のチップ数、位相量を選定
し、３ビット情報に対応させることも可能である。但
し、以下の説明では第２の拡散符号は図２（ハ）のよう
にすることとを前提に説明する。図１に戻り、第１の拡
散変調部３には前記第１の拡散符号発生部１よりの拡散
符号及び入力端T1よりの情報データD1とが入力し、ここ
でスペクトラム拡散変調が行われる。ここではスペクト
ラム拡散変調の原則通り、情報データ１ビットに対し、
拡散符号１周期分が重畳する。なお、入力端T1には原理
上からは情報データD1を必ずしも入力する必要はなく、
情報データD1の代わりに固定の信号〔例えば、「Ｈ」
（ハイ）レベル〕を入力しておく方法でもよい。一方、
第２の拡散変調部４では、前述のような第２の拡散符号
発生部２よりの、情報データに対応して異なる拡散符号
を使用したスペクトラム拡散変調が行われる。なお、入
力端T2は固定の信号（例えば、「Ｈ」レベル）を入力し
ておけばよい。第１の拡散変調部３及び第２の拡散変調
部４それぞれよりの変調信号は直交変調部５へ送られ、
ここで搬送波fcを使用して直交変調（ＱＰＳＫ）が行わ
れ、変調出力される（So）。以下、図示してないが、送
信部を経て送信される。

【００１０】（２）スペクトラム拡散復調装置（図３、
図４）前述の送信信号は受信装置で受信され、中間周波信号
（IF）に周波数変換される。中間周波信号IFは図３に示
すように２分岐するが、その１つは第１のマッチドフィ
ルタ11へ入力する。この第１のマッチドフィルタ11は前
記変調装置側の第１の拡散符号と同じ拡散符号が２周期
分書き込まれているものである。そして、中間周波信号
IFを基に、変調装置側で第１の拡散符号を使用した変調
波につき相関がとられ、最初の１周期分により相関がと
られた相関信号S11aと、次の２周期分で相関がとられた
相関信号S11bとの2 つの相関信号を取り出す（図３、図
４）。従って、相関信号S11bは相関信号S11aより１相関
信号分位相の遅れた信号である。この２つの相関信号S1
1a、S11bは第１の検波部12に入力し、ここで相関信号S1
1a、S11bを基に検波し、検波信号Ｓ12を出力する。この
検波動作は１相関信号分位相差のある２つの相関信号S1
1a、S11bを乗算することであり、従来の遅延検波であ
る。但し、遅延検波回路の場合に通常設ける遅延回路に
ついては、上述のように既に１相関信号分位相差がある
ので不要である。

【００１１】このように、拡散符号を２周期分書き込ん
でおくことで遅延回路が不要となる利点がある。なお、
従来同様、第１のマッチドフィルタ11には１周期分の拡
散符号を書き込み、遅延回路を具備した遅延検波回路で
遅延検波する方法でもよい。また、相関パルス発生部13
は第１の検波部12による検波信号を基に、同信号に位相
が一致した相関パルスＳ13を発生する。この相関パルス
Ｓ13を基に、相関パルス１つごとに切換回路14を切り換
える切換信号Ｓ14を生成する。この切換信号Ｓ14を本実
施例ではＴ型（トリガ型）フリップフロップ15を使用し
て生成している。このフリップフロップを使用すること
で出力端（Ｑ）には入力端（Ｔ）に相関パルスが入力す
るごとにＨ（ハイ）又はＬ（ロー）の切換信号Ｓ14が交
互に出力される。切換回路14はこの切換信号Ｓ14により
切り換えられ、中間周波信号を第２のマッチドフィルタ
16又は第３のマッチドフィルタ17へ送出する。上記第２
のマッチドフィルタ16及び第３のマッチドフィルタ17は
双方とも同一仕様のものであり、前記変調装置側の第２
の拡散信号と同じ拡散符号を２周期分書き込んだもので
ある。この２周期分書き込むことで前述の３チップ単位
で位相のずれた拡散符号についても相関をとることがで
きる。

【００１２】また、同じマッチドフィルタを２つ設ける
のは以下の理由による。上述のようにマッチドフィルタ
には２周期分の拡散符号を書き込むので、不完全な相関
による不要成分が発生する頻度が通常のマッチドフィル
タ（１周期分書き込み）に比べ増大する。従って、一度
相関が取れたときには、他方のマッチドフィルタ側へ切
り換え、上記のような不要成分の発生を防止する。この
ため、マッチドフィルタを２つ設け、完全相関が取れた
ときには他方へ切り換え、同他方側でも完全相関がとれ
たときには再びもとのマッチドフィルタで相関を取るよ
うにする。これがマッチドフィルタを２つ設ける理由で
ある。以上のように、第２のマッチドフィルタ16又は第
３のマッチドフィルタ17により、切換回路14を経て入力
された中間周波信号IF中の第２の拡散符号を使用した変
調波につき相関が取られ、第２のマッチドフィルタ16か
らは相関信号Ｓ15が、第３のマッチドフィルタ17からは
相関信号Ｓ16がそれぞれ出力される。

【００１３】図４に上述の各信号（Ｓ11〜Ｓ16）のタイ
ムチャートを示す。第２のマッチドフィルタ16又は第３
のマッチドフィルタ17においては、拡散符号の全チップ
が完全一致したとき完全相関となるが、前述のように情
報データに応じて３チップ単位で位相がずれているの
で、上記完全一致となるタイミング（位置）は情報デー
タにより異なる。これに対し、第１のマッチドフィルタ
11における相関信号Ｓ11は常に同じタイミングで発生す
る。従って、この相関信号Ｓ11を基準としておけば第２
のマッチドフィルタ16又は第３のマッチドフィルタ17に
おける相関信号のタイミングずれは認識することができ
る。このため、後述のデータ復調部20には第１のマッチ
ドフィルタ11よりの相関信号Ｓ11を基準信号として送出
している。第２のマッチドフィルタ16又は第３のマッチ
ドフィルタ17それぞれよりの相関信号Ｓ15、Ｓ16は第２
の遅延検波部18又は第３の遅延検波部19へ入力し、ここ
で遅延検波され、検波信号Ｓ17、Ｓ18を出力する。各検
波信号Ｓ12、Ｓ17、Ｓ18はデータ復調部20へ入力する。
同データ復調部20には前述の相関信号Ｓ11も併せて入力
される。

【００１４】データ復調部20は、相関信号Ｓ11を時間的
な基準として、検波信号Ｓ12、Ｓ17、Ｓ18を基に情報デ
ータDoを復調出力する。ただし、変調装置側の第１の拡
散変調部３の入力端T1が固定信号の場合には上記の検波
信号Ｓ12は固定の信号（Ｈ又はＬ）となる。以上の説明
では第１の拡散符号と第２の拡散符号とは異なる符号と
した。これに対し、双方を同じ拡散符号としても以下の
ようにすることで受信側での復調が可能である。この場
合、変調装置側からは同一拡散符号により拡散変調さ
れ、さらに直交変調された信号が送信される。この場
合、同相成分（Ｉ成分）は第１の拡散変調部３の変調信
号とし、直交成分（Ｑ成分）は第２の拡散変調部４の変
調信号としておく。

【００１５】一方、受信側復調装置では中間周波信号IF
を入力するように直交復調部（図示せず）を設け、同復
調部により同相成分（Ｉ成分）と直交成分（Ｑ成分）と
に分離し、同相成分（Ｉ成分）は前述の第１のマッチド
フィルタ11へ送出し、直交成分（Ｑ成分）は前述の切換
回路14へ送出する。これにより、前述と同様に復調が可
能となる。以上説明の変調及び復調とすることにより、
同相（Ｉ）側１ビット、直交（Ｑ）側２ビットの計３ビ
ットの情報データの伝送及び復調が可能となり、通常の
直交変調（ＱＰＳＫ）の２ビット伝送に比し、１．５倍
の伝送量となる。また、拡散符号のチップ周波数自体も
従来と変えていないので拡散帯域が広がることもない。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従
来の拡散符号を利用し、同拡散符号を情報データに応じ
て可変するようにしたので、拡散帯域を広げることなく
情報データの伝送レートを高くすることができ、高速伝
送が可能となる。例えば、直交変調の場合であれば、従
来の２ビット同時伝送が３ビット同時伝送にすることが
でき、伝送レートを１．５倍にすることができる。ま
た、本発明による技術は、拡散符号のチップ数、位相を
ずらすチップ数等を設定することで８ＰＳＫ（位相シフ
トキーイング）等への適用も可能であり、利用範囲がＱ
ＰＳＫに限られない点も特徴の１つである。このよう
に、本発明はスペクトラム拡散通信装置の性能向上に寄
与しうるものといえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるスペクトラム拡散変調装置の一実
施例を示す要部ブロック図である。

【図２】図１を説明するための拡散符号説明図である。

【図３】本発明によるスペクトラム拡散復調装置の一実
施例を示す要部ブロック図である。

【図４】図３を説明するためのタイムチャートである。

【図５】従来のスペクトラム拡散変調装置の一例を示す
要部ブロック図である。

【符号の説明】

１第１の拡散符号発生部２第２の拡散符号発生部３第１の拡散変調部４第２の拡散変調部５直交変調部 D1、D2 情報データ 11 第１のマッチドフィルタ 12 第１の検波部 13 相関パルス発生部 14 切換回路 15 フリップフロップ 16 第２のマッチドフィルタ 17 第３のマッチドフィルタ 18 第２の遅延検波部 19 第３の遅延検波部 20 データ復調部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の拡散符号を発生する第１の拡散符
号発生部と、前記第１の拡散符号発生部よりの拡散符号
と情報データとを基にスペクトラム拡散変調を行う第１
の拡散変調部と、前記第１の拡散符号発生部が発生する
拡散符号とは異なるものであって、情報データに応じて
異なる拡散符号を発生する第２の拡散符号発生部と、前
記第２の拡散符号発生部よりの拡散符号を使用してスペ
クトラム拡散変調を行う第２の拡散変調部と、前記第１
の拡散変調部よりの変調信号と、前記第２の拡散変調部
よりの変調信号とを基に直交変調を行う直交変調部とで
構成したことを特徴とするスペクトラム拡散変調装置。
【請求項２】前記第２の拡散符号発生部が発生する拡
散符号が、所定のチップ数からなる所定の拡散符号を所
要数連続に配列して形成される拡散符号の中から、前記
情報データに応じて所要チップ単位で位相をずらして形
成される所定チップ数の拡散符号としたことを特徴とす
る請求項１記載のスペクトラム拡散変調装置。
【請求項３】前記第２の拡散符号発生部が発生する拡
散符号が、所定のチップ数からなる所定の拡散符号を所
要数連続に配列して形成される拡散符号を基に、３チッ
プ単位で位相をずらした３種類の拡散符号と位相をずら
さない１種類の拡散符号の４種類の拡散符号とし、該４
種類の拡散符号を前記情報データ中の２ビット情報４通
りに割り当ててなるようにしたことを特徴とする請求項
１又は請求項２記載のスペクトラム拡散変調装置。
【請求項４】前記第１の拡散変調部に入力せしめた情
報データに代え、固定の信号を入力するようにしたこと
を特徴とする請求項１記載のスペクトラム拡散変調装
置。
【請求項５】受信した高周波信号を周波数変換した中
間周波信号を基に、前記第１の拡散変調部による変調信
号を検波し、検波信号を出力するとともに該検波信号に
位相同期した相関パルスを発生する第１の検波手段と、
入力端に前記中間周波信号が入力され、前記相関パルス
の入力ごとに切り換えられて一方の出力端又は他方の出
力端のいずれかより該中間周波信号を出力する切換手段
と、前記一方の出力端より前記中間周波信号が入力さ
れ、該中間周波信号を基に、前記第２の拡散変調部によ
る変調信号を検波し、検波信号を出力する第２の検波手
段と、前記他方の出力端より前記中間周波信号が入力さ
れ、該中間周波信号を基に、前記第２の拡散変調部によ
る変調信号を検波し、検波信号を出力する第３の検波手
段と、前記第１の検波手段よりの検波信号と相関パル
ス、前記第２の検波手段よりの検波信号及び第３の検波
手段よりの検波信号を基に情報データを復調するデータ
復調部とで構成したことを特徴とするスペクトラム拡散
復調装置。
【請求項６】前記第１の検波手段を、前記第１の拡散
符号発生部が発生する拡散符号と同じ拡散符号が２周期
分書き込まれ、最初の１周期目で相関が取られた相関信
号と、次の２周期目で相関が取られた相関信号との２つ
の相関信号を出力する第１のマッチドフィルタと、前記
第１のマッチドフィルタより出力された２つの相関信号
を基に検波し、検波信号を出力する第１の検波部と、前
記第１の検波部による検波信号を基に前記相関パルスを
発生する相関パルス発生部とで構成したことを特徴とす
る請求項５記載のスペクトラム拡散復調装置。
【請求項７】前記切換手段を、前記相関パルスが入力
され、該相関パルスの入力ごとに極性が反転した切換信
号を出力するフリップフロップと、前記入力端及び出力
端を備え、前記フリップフロップよりの切換信号で切り
換わる切換回路とで構成したことを特徴とする請求項５
記載のスペクトラム拡散復調装置。
【請求項８】前記第２の検波手段を、前記第２の拡散
符号発生部が発生する拡散符号と同じ拡散符号が２周期
分書き込まれている第２のマッチドフィルタと、前記第
２のマッチドフィルタより出力された相関信号を基に遅
延検波し、検波信号を出力する第２の遅延検波部とで構
成し、また、前記第３の検波手段を、前記第２の拡散符
号発生部が発生する拡散符号と同じ拡散符号が２周期分
書き込まれている第３のマッチドフィルタと、前記第３
のマッチドフィルタより出力された相関信号を基に遅延
検波し、検波信号を出力する第３の遅延検波部とで構成
したことを特徴とする請求項５記載のスペクトラム拡散
復調装置。
【請求項９】前記スペクトラム拡散変調装置における
前記第１の拡散符号発生部が発生する拡散符号と、前記
第２の拡散符号発生部が発生する拡散符号とを同じ拡散
符号とする一方、前記スペクトラム拡散復調装置におけ
る中間周波信号を入力信号とし、該入力信号を同相成分
及び直交成分とに分けて出力する直交復調部を備え、前
記同相成分を前記第１の検波手段へ送出し、前記直交成
分を前記切換手段へ送出するようにしたことを特徴とす
る請求項１又は請求項５記載のスペクトラム拡散変調装
置及び同復調装置。