JPH0628351B2

JPH0628351B2 - スペクトラム拡散通信方式の通信チャンネル分割方法

Info

Publication number: JPH0628351B2
Application number: JP59002733A
Authority: JP
Inventors: 昌宏浜津
Original assignee: Clarion Co Ltd
Current assignee: Faurecia Clarion Electronics Co Ltd
Priority date: 1984-01-12
Filing date: 1984-01-12
Publication date: 1994-04-13
Anticipated expiration: 2009-04-13
Also published as: JPS60148245A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、擬似雑音符号としてＭ系列（最大長系列）符
号を用いたスペクトラム拡散通信方式（Spread spectr
um communication 方式、以下ＳＳ通信方式という）に
関し、特にその通信チャンネルの分割方法に係る。

［従来の技術］従来のＳＳ通信方式における通信チャンネルの分割手段
としては、異種のＭ系列符号を使用するものがある。

例えば、Ｍ系列符号の符号長を127 とすると、異種の符
号の数は、18となって通信チャンネル数は18という少数
に限定される。

［従来技術の課題］前記のような従来の通信チャンネルの分割手段では、そ
れに使用するＭ系列符号の符号長がそれほど長くない場
合は符号の種類が限られた少数になってしまうため、マ
ルチユーザーに対して通信チャンネルを十分に割当てら
れないという課題がある。

本願発明は、通信チャンネルの分割手段としてＭ系列符
号の種類とともに送・受信両側のＭ系列符号の初期位相
を予め取り決めておくことによって上記課題を解決する
ことを目的としている。

［課題を解決するための手段］本願発明は、送信側からの擬似雑音符号と、当該受信側
で発生された擬似雑音符号との相関出力により、所要の
情報伝達を行なうスペクトラム拡散通信方式の通信チャ
ンネル分割方法において、縦続接続された複数のシフトレジスタ及び前記シフトレ
ジスタの出力を初期のシフトレジスタに帰還するための
帰還回路を並設した擬似雑音符号発生器と、キー入力に基づく計算を実行して上記擬似雑音符号発生
器の制御を行なうマイクロプロセッサと、を上記送信側
と受信側の両方に備え、このキー入力に基づいて上記送信側並びに受信側のマイ
クロプロセッサが上記各擬似雑音符号発生器のシフトレ
ジスタの段数並びに出力端子を設定する第１のステップ
と、上記キー入力に基づいて上記送信側のマイクロプロセッ
サが上記受信側の擬似雑音符号発生器を構成するシフト
レジスタの初期位相を設定する第２のステップと、前記第１のステップ並びに第２のステップの設定に対応
し、上記受信側のマイクロプロセッサが上記受信側の擬
似雑音符号発生器を構成する第３のステップとを含み、前記送信側及び受信側の両擬似雑音符号の初期位相を予
め設定することにより通信チャンネルを分割することを
特徴とするスペクトラム通信チャンネルの通信チャンネ
ル分割方法である。

［発明の作用］本願発明は、前記第１のステップ、第２のステップ及び
第３のステップで送信側と受信側の両Ｍ系列の初期位相
を予め取り決めておくことによって通信チャンネルを分
割するので、送・受信側ともに同一のＭ系列符号を使用
して通信チャンネルを分割する。

すなわち、送信側及び受信側の各テンキーによって所定
のキー入力をすると、双方のマイクロプロセッサがシフ
トレジスタの段数及び出力端子の番号をそれぞれ計算し
設定する。

続いて、双方のテンキーによる設定に基づいて、送信側
のマイクロプロセッサが前記受信側の擬似雑音符号発生
器を構成するシフトレジスタの初期位相を設定する。

さらに、前記各設定に対応して、前記受信側のマイクロ
プロセッサが前記受信側の擬似雑音符号発生器を構成す
ることにより、前記送信側及び受信側の両擬似雑音符号
の初期位相を予め設定して通信チャンネルを分割するも
のである。

例えば、Ｍ系列符号長が127 の時、本願発明では、上記
のように送・受信同一のＭ系列符号を用いて通信するこ
とができるので、異種の符号数18、その通信チャンネル
数はその乗積で2286（127x18）である。

［実施例］以下本願発明を図面に基づいて説明する。

第１図〜第８図Ａ、Ｂは本願発明の実施例を示す図であ
る。

第１図において符号Ｕ₁Ｕ₂は、送・受信両局に備えら
れたＳＳ送受信機で、一方のＳＳ送受信機Ｕ₁について
その構成を説明する。

Ｋ₁はテンキー、Ｕ_1aはマイクロプロセッサシステム、
Ｍ₁はＭ系列発生器、Ｕ_1bは相関器、１は相関出力の端
子、ＡＮＴ₁はアンテナである。Ｍ系列発生器Ｍ₁には
第２図に示すようにシフトレジスタＳＲ₁〜ＳＲ_nが縦
続接続され、これに各シフトレジスタＳＲ₁に帰還する
ための帰還回路が並設されている。

帰還回路はアンドゲートＡＮＤ₁〜ＡＮＤ_n-1及び排他
的オアゲートＥＯＲ₁〜ＥＯＲ_n-1で構成され、各アン
ドゲートＡＮＤ₁〜ＡＮＤ_n-1からの帰還線ｈ₁〜ｈ
_n-1がそれぞれ対応した排他的オアゲートＥＯＲ₁〜Ｅ
ＯＲ_n-1に接続されている。

各アンドゲートＡＮＤ₁〜ＡＮＤ_n-1の一方の入力端子
には、マイクロプロセッサシステムＵ_1aからの開閉用制
御線ｊ₁〜ｊ_n-1がそれぞれ接続されている。

Ｔ₀〜Ｔ_n-1はそれぞれＭ系列信号の出力端子である。
また、相関器Ｕ_2bは、一例としてコンボルバが使用され
る。

しかして、テンキーＫ₁により、所要のＭ系列符号を発
生させるために必要なシフトレジスタＳＲ₁〜ＳＲ_nの
段数ｎの設定、及び所要のアンドの所要の設定操作が行
なわれ、これに基づいて以下に述べるようにマイクロプ
ロセッサシステムＵ_1aにより所要の演算処理がされてＭ
系列発生器Ｍ₁が制御される。

他方のＳＳ送受信機Ｕ₂についても上記とほぼ同様に構
成される。

次に、原理作用を順に説明することにより、その構成に
ついても詳細に説明する。

第１図の２台のＳＳ送受信機Ｕ₁Ｕ₂において、Ｕ₁か
らＵ₂側へ送信を行なっている場合について説明する。

イ）『第２図、第３図に示す送信側及び受信側Ｍ系列発
生器Ｍ₁Ｍ₂の状態方程式』第２図及び第３図における初段のシフトレジスタＳＲ₁
〜ＳＲ₁への入力信号をそれぞれx(k)、y(k)《ｋは離散
時間を表す》とすると、ｊ＝１と表すことができる。ここで、とおくと（＝は”定義”を表わす）、前記及び式は x(k)＝x_n(k＋1) ＝h₁x_n(k)＋h₂x_n-1(k)＋…＋h_nx₁(k)… y(k)＝y₁(k＋1) ＝l₁y₁(k)＋l₂y₂(k)＋…＋l_ny_n(k) … となり、両式、及び両式は、次のようにベクト
ルと行列で表現できる。

送信側ただし、受信側ただし、前記式でfor ∀ｋとは”任意のｋに対して”という
ことを意味している。すなわち、Ｘ(k) ＝Ｏ for ∀ｋとは離間時間ｋをどのように選ん
でもベクトルＸ(k) はゼロベクトルにはならないという
意味である。

及び式は、それぞれ送信側及び受信側のＭ系列発生
器Ｍ₁Ｍ₂の状態方程式であり、Ｘ(k) ，Ｙ(k) はシフ
トレジスタの状態ベクトル(nx1) ，Ａ，Ｂは、シフトレ
ジスタ状態遷移行列(nxn) ，ｎはシフトレジスタの段数
である。

また、ｈ_j，ｌ_j（ｊ＝１〜ｎ）は前述のように帰還線
を示しており、である。帰還線ｈ_jｌ_jの”ＯＮ””ＯＦＦ”はマイク
ロプロセッサシステムＵ_1aＵ_2aからの制御信号によって
アンドゲートＡＮＤ₁〜ＡＮＤ_n-1、ＡＮＤ′₁〜ＡＮ
Ｄ′_n-1が開閉制御されることによりなされ、この制御
により各Ｍ系列発生器Ｍ₁Ｍ₂からは所望の種類のＭ系
列符号が発生する。

なお、状態遷移行列Ａ、Ｂの間には次のような関係があ
る（出力符号がＭ系列でかつイメージ関係にある場
合）。

ＡＢ＝Ｉ_n … 即ち、Ａ＝Ｂ^-1又はＢ＝Ａ^-1…イメージ関係Ａ^N＝Ｂ^N＝Ｉ_n … ただし、Ｎ＝２ⁿ−１；符号長ロ）『出力端子Ｔ_iＴ′_jから出力されるＭ系列符号パ
ターン』〈送信側〉Ｘ(0) をシフトレジスタの初期状態とする（時刻k＝0）
と、時刻ｋ＝Ｎ−１までに出力端子Ｔ_iから出力される
符号パターンＵ_iは、Ｘ(0) 及びＡを用いて次のように
表現できる。

ただしここでとおくと、式は次のように書ける。

すなわち、送信側の出力端子Ｔ_iから出力される符号パ
ターンＵ_iは式で表される。

〈受信側〉Ｙ(0) をシフトレジスタの初期状態とする（時刻(k＝0)
と、時刻k＝N-1 までに出力端子Ｔ_iから出力される符
号パターンＷ_iは、Ｙ(0) 及びＢを用いて次のように表
現できる。

なお、式における各パラメータの定義は前記式と同
様である。ここでとおくと式は次のように書ける。

すなわち、受信側の出力端子Ｔ′_iから出力される符号
パターンＷ_iは式で表される。

ハ）『送受信両側の位相を変えることによる通信チャン
ネルの分割の基本的方法』まず、第４図〜第７図Ａ，Ｂについて説明する。第４図
は前記第１図に示した受信側相関器Ｕ_2bへの送、受信両
Ｍ系列符号入力及び相関出力のモデル図であり、２つの
Ｍ系列符号入力は互いにイメージ関係にある。ここでイ
メージ関係とは第５図に示すようにａ₁，ａ₂，…，ａ_N ；送信側Ｍ系列符号ｂ₁，ｂ₂，…，ｂ_N ；受信側Ｍ系列符号とするとａ₁＝ｂ_N ａ₂＝ｂ_N-1 … ａ_N＝ｂ₁ となるような関係である。

第６図及び第７図は、時刻 k＝k₀において受信側相関
器Ｕ_2b中に存在する送受信Ｍ系列パターンと、時刻 k＞k₀における相関出力の発生タイミングと
の関係を示したものである。

第６図はＡのａ〜ｄに示すように時刻k＝k₀においてＵ
_2b内に存在する送受信両Ｍ系列符号パターンがそれぞれ
異なっていても同図Ｂに示すように時刻 k＝k₀におい
て相関出力がある固定したタイミングで発生する場合の
図である。

一方、第７図は時刻 k＝k₀においてＵ_2b内に存在する
送信側Ｍ系列符号パターンは共通で受信側Ｍ系列符号パ
ターンが同図Ａのａ〜ｄのように１ビットずつ位相がず
れている場合、時刻 k＞k₀における相関出力の発生タ
イミングが同図Ｂのａ〜ｄのようにΔＴづつずれていく
様子を示したものである。

ここで、同図Ａのａ〜ｄとＢのａ〜ｄはそれぞれ対応す
る関係にある。なお、両図においてｋは時刻、Ｔは符号
の１周期時間、Ｎは符号の１周期長、ΔＴは ΔＴ＝Ｔ／２Ｎ … である。

ここでＳＳ受信機Ｕ₂において所要伝送情報の復調動作
をさせるためには、１周期の時間Ｔ内で少なくとも１つ
の相関出力を検出することが必要である。

しかし、相関出力の検出タイミングと相関出力の発生タ
イミングが一致しないときは相関出力を検出できない。
例えば、第７図Ｂｂ〜ｄのような相関出力に対してその
検出タイミングをｋ＝ｋ _o，ｋ₀＋Ｔ／２、…としても
相関出力は検出できない。

すなわち、復調情報として必要な相関出力を確実に得る
ためには、その発生タイミングと検出タイミングとを一
致させなければならない。このことは言い換えればその
発生タイミングと検出タイミングとを一致させれば復調
情報として不必要な相関出力は検出されないことにな
る。

従って、検出タイミング又は発生タイミングを適宜に制
御することにより通信符号として送受同一符号（今の場
合はイメージ関係にある符号）を用いても通信チャンネ
ルを分割できることを意味している。

第６図Ａ、Ｂ及び第７図Ａ、Ｂを用いた上記の考察か
ら、送受ともに同一Ｍ系列符号による通信チャンネルの
分割方法として、少なくとも次の２通りのものがあるこ
とが分かる。

＜分割法Ｉ＞ｉ）相関出力の検出タイミングは固定とする。例えば第
６図Ａでａはビットｂ₁が、同図ｂではビットｂ_Nが、
同図ｃではビットｂ_N-1が、同図ｄではビットｂ₂が、
前記第４図中ｂで示される相関器Ｕ_2bの入口点に差し掛
かった時点を相関出力の検出タイミングとする。

ii）通信チャンネルを分割するためには、送受信の両Ｍ
系列符号の初期位相（すなわち送受信両側におけるＭ系
列発生器Ｍ₁Ｍ₂内のレフトレジスタの初期状態）を変
えなければならない。

このためには送受両者内で使用する符号の初期位相を予
め取り決めておけばよい。

＜分割法II＞ｉ）相関出力のタイミングは、受信側Ｍ系列符号の位相
状態に関わらず例えば第７図Ａのａのビットｂ₁が、前
記第４図中ｂで示される相関器Ｕ_2bの入口にさしかかっ
た時点を相関出力の検出タイミングとする。したがって
受信側Ｍ系列符号の位相が変われば、これに伴なって検
出タイミングも変わる。

ii）通信チャンネルを分割するためには、送信側Ｍ系列
符号の初期位相は固定でよく、受信側Ｍ系列符号の初期
位相は固定でよく、受信側Ｍ系列符号の初期位相のみを
変えればよい。

ニ）『分割法Ｉについてのより詳細な説明』上述の分割法Ｉ、IIの何れを適用しても通信チャンネル
を分割することができるが、この両法のうち分割法Ｉに
ついて以下により詳細に説明する。

送受信両側のＭ系列発生器Ｍ₁Ｍ₂内のレフトレジスタ
の初期状態（時刻K＝0 における状態）をそれぞれＸ(0)
Ｙ(0) としたとき、それぞれのＭ系列発生器Ｍ₁Ｍ₂
の出力端子Ｔ₁Ｔ₁から出力される符号パターン１周期
長(＝N）Ｕ_iＷ_iはすでに式および式で与えられ
た。

る符号パターン１周期長(＝N）Ｕ_iＷ_iはすでに式お
よび式で与えられた。

相関出力の検出タイミングを受信側Ｍ系列符号の先頭ビ
ットが第４図中符号ｂで示される相関器Ｕ_2bにさしかか
った時点とすれば、通信チャンネルを分割するためには
次式が成立しなければならない。

U_i＝W_i … すなわちとなり次式が求まる。

上式からが求まれば、受信側におけるシフトレジスタの初期状態
Ｙ(0) は、前記及び式よりと求められる。以上からＹ(0) を求める手順は次のよう
にまとめられる。

上記の諸設定操作及び計算は、各テンキーＫ₁、Ｋ₂及
びマイクロプロセッサシステムＵ_1a、Ｕ_2aによって行な
われる。

この時＜ステップ３＞及び＜ステップ４＞における計算
はプール代数に従って行なわれる。すなわち、加算はＥ
ＯＲ、乗算はＡＮＤである。なお、この＜ステップ３＞
及び＜ステップ４＞で行なわれる行列Ａのべき乗の計算
は次のようなアルゴリズムで行なうと簡単にできる。

Ａ^dの計算アルゴリズム（Ｉ）；Ａ^dの計算アルゴリズム（Ｉ）についてさらに検討を加
える。

、式よりＡ^dはＢを用いて次のように表せる。

Ａ^d＝Ａ^-N+d＝（Ａ^-1）^N-d ＝Ｂ^N-d … 式においてＮ−ｄ＝ｒ … とおくとＡ^d＝Ｂ^r … となり、Ａ^dは次のように行列Ｂを用いても求められ
る。

Ａ^dの計算アルゴリズム（II）； i)Ｂ^r（＝Ａ^d）の第２行〜第ｎ行にはＢ^r-1の第１行
〜第（ｎ−１）行がそのままシフト。

ii）Ｂ^r（＝Ａ^d）の第１行は次の演算に従う。

ただし、ｒ＝１〜Ｎ−２計算アルゴリズム（Ｉ）を使うか（II）を使うかはＡ^d
の次数ｄの値に依存する。

すなわちｄ(Ｎ／２)→（Ｉ）を使用ｄ(Ｎ／２)→（II）を使用としておけば計算時間を短縮できる。

例えば、＜ステップ３＞の行列Ｃを求めるためにはＡ
^(m-1)nとＡ^mnとを計算しなければならないが、次表に
示すように次数（ｍ−１）ｎ及びｍｎは（ｍ−１），ｍ
ｎ＞（Ｎ／２）となっているため、この場合はアルゴリ
ズム（II）を使う。

表からｄ₁、d₂の値を使用するのと比較してｒ₁、ｒ
₂を使用した方が行列Ａのべき乗の計算を簡単にできる
ことが分かる。

以上、詳述したように本願発明によれば、送信側と受信
側の両Ｍ系列符号の初期位相を前述しように＜ステップ
１＞〜＜ステップ４＞の手順で予め取り決めておくこと
により通信チャンネルを分割するようにしたから、送、
受同一のＭ系列符号を用いても通信チャンネルを分割す
ることができ、通信チャンネル数を飛躍的に増大させる
ことができいマルチユーザーに対しても十分に対応する
ことができる効果が得られる。

即ち、マイクロプロセッサによって設定されたデータを
各シフトレジスタに入力することによって、所定の符号
出力位相を変化させているので、例えば出力端子が単一
でも位相の異なる符号を得ることができ、回路規模の大
型化を防止できるだけでなく、プログラム制御が容易と
なるために柔軟性のあるシステム構成を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図Ａａ〜ｄ、同図Ｂａ〜ｄ及び第８図Ａ，
Ｂはこの発明に係るスペクトラム拡散通信方式の実施例
を示すもので、第１図は送・受両側におけるＳＳ送受信
機を示すブロック図、第２図は同上ＳＳ送信機に装備さ
れたＭ系列発生器を示す回路図、第３図はＳＳ受信機に
装備されたＭ系列発生器を示す回路図、第４図はＳＳ受
信機に装備された相関器を取り出して示すブロック図、
第５図は送・受両Ｍ系列符号がイメージ関係にあること
を説明するための図、第６図Ａａ〜ｄ、Ｂは送受両Ｍ系
列符号の初期位相を変えたときの相関出力の発生タイミ
ングを説明するための図、第７図Ａａ〜ｄ、同図Ｂａ〜
ｄは受信側Ｍ系列符号の初期位相のみを変えたときの相
関出力の発生タイミングを説明するための図及び第８図
ＡはＵ₁を送信機、Ｕ₂を受信機として使用する場合の
マイクロプロセッサ動作フローチャート図、第８図Ｂは
Ｕ₂を送信機、Ｕ₁を受信機として使用した場合のマイ
クロプロセッサの動作フローチャート図である。ＡＮＤ₁〜ＡＮＤ_n-1，ＡＮＤ₁〜ＡＮＤ_n-1……アン
ドゲートＥＯＲ₁〜ＥＯＲ_n-1，ＥＯＲ₁〜ＥＯＲ_n-1……排他
的オアゲートＫ₁，Ｋ₂……テンキー、Ｍ₁Ｍ₂……Ｍ系列発生器、
ＳＲ₁〜ＳＲ_n、ＳＲ₁〜ＳＲ_n……シフトレジスタ、
Ｔ₀〜Ｔ_n-1……Ｍ系列発生器の出力端子、Ｕ₁Ｕ₂…
…ＳＳ送受信機、Ｕ_1a，Ｕ_2a……マイクロプロセッサシ
ステム、Ｕ_1b，Ｕ_2b……相関器、ｈ₁〜ｈ_n，ｌ₁〜ｌ
_n……帰還線、１，２……相関出力の端子。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】送信側からの擬似雑音符号と、当該受信側
で発生された擬似雑音符号との相関出力により、所要の
情報伝達を行なうスペクトラム拡散通信方式の通信チャ
ンネル分割方法において、縦続接続された複数のシフトレジスタ及び前記シフトレ
ジスタの出力を初段のシフトレジスタに帰還するための
帰還回路が並設されている擬似雑音符号発生器と、キー入力に基づき計算を実行して上記擬似雑音符号発生
器の制御を行なうマイクロプロセッサと、を上記送信側
及び受信側に備え、上記キー入力に基づいて上記送信側並びに受信側のマイ
クロプロセッサが上記各符号発生器のシフトレジスタの
段数並びに出力端子を設定せしめる第１のステップと、上記キー入力に基づいて上記送信側のマイクロプロセッ
サが上記送信側の符号発生器を構成するシフトレジスタ
の初期位相を設定する第２のステップと、上記第１のステップ並びに第２のステップの設定に対応
し、上記受信側のマイクロプロセッサが上記受信側の符
号発生器を構成するシフトレジスタの所期位相を計算
し、設定する第３のステップとを含み、前記送信側及び受信側の両擬似雑音符号の初期位相を予
め設定することにより通信チャンネルを分割することを
特徴とするスペクトラム通信チャンネルの通信チャンネ
ル分割方法。