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JPH07120969B2 - スペクトラム拡散変調装置 - Google Patents
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JPH07120969B2 - スペクトラム拡散変調装置 - Google Patents

スペクトラム拡散変調装置

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JPH07120969B2
JPH07120969B2 JP1076789A JP7678989A JPH07120969B2 JP H07120969 B2 JPH07120969 B2 JP H07120969B2 JP 1076789 A JP1076789 A JP 1076789A JP 7678989 A JP7678989 A JP 7678989A JP H07120969 B2 JPH07120969 B2 JP H07120969B2
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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変調装置に係り、特に平方位
相系列をPNコードとして用いた新規なスペクトラム拡散
変調装置に関する。
[発明の概要] スペクトラム拡散変調装置において、PNコードとして平
方位相系列を用いてキャリア信号を変調するように構成
したものである。
[従来の技術] 通信の方式として現在までに種々の方式が研究・開発さ
れているが、その一つの方式としてスペクトラム拡散通
信(以下本明細書においてはSSCと略記する)方式が知
られている。
このSSC方式は、送信側で狭帯域のデータや音声などの
信号を擬似雑音符号(PNコード)により広帯域にスペク
トラム拡散して送信し、受信側でその広帯域信号を相関
器により元の狭帯域信号に逆拡散させて信号を再生する
ものである。このSSC方式は、外部干渉や雑音に強く、
さらに秘匿性が高い等の見地から、近年非常に高信頼性
の通信方式として注目されている。
さて、現在、無線のSSC方式において、最も簡便で、信
頼性が高いと考えられている相関器は弾性表面波(以下
本明細書においてはSAWと略記する)を利用する装置で
ある。
SAW相関器としては、一般にコリレータ型(タップド・
ディレイライン型)とコンボルバ型がある。ここで、コ
リレータ型は構造が単純で一般に効率もよいが、基板の
温度係数の影響を大きく受ける。また、コンボルバ型
は、温度変化の影響は受けにくいが、一般に低効率であ
る。ただし、上述のPNコードに対して、コリレータ型は
コードが固定であり、コンボルバ型は自由にコードを変
えられる。
したがって、効率が実用レベルにあれば、コンボルバ型
の相関器の方が非常に使い易い。
一方、SSC方式におけるPNコードとしては、符号発生の
容易さからこれまでM系列やGold系列等の2値系列が主
に用いられてきたが、これらの2値系列の相互相関値は
必ずしも小さくないため、スペクトラム拡散多重(以下
本明細書においてはSSMAと略記する)通信においては、
しばしば混信の原因となっており、このような問題点を
解決するためのPNコードとして、特開昭63−73730号に
述べられているような平方位相系列(相互相関の最小な
多相直交系列)が近年提案されている。
平方位相系列は周期N(Nは符号長)の複素数系列であ
り、自己相関関数が符号長Nの倍数シフト以外では0と
なり、また同一符号長の系列間の相互相関関数の絶対値
が、自己相関関数の0シフト成分を1として正規化する
と、 即ち直交系列の相互相関関数の絶対値の尖頭値の数学的
下限を実現したものである。
[発明が解決しようとする課題] 上述のように平方位相系列は、SSMA通信に好適なPNコー
ドであるが、平方位相系列によるスペクトラム拡散変調
装置は、これまで知られていない。
また、平方位相系列に対する相関器としては同じく特開
昭63−73730号に述べられたものであるが、相関器とし
てSAWコンボルバを用いた場合の検討は行なわれていな
い。
[発明の目的] 従って本発明の第1の目的はPNコードとして平方位相系
列を用いた場合のスペクトラム拡散変調装置を提供する
ことにある。
更に本発明の第2の目的は相関器としてSAWコンボルバ
を用い、PNコードとして平方位相系列を用いるスペクト
ラム拡散通信機の参照信号用スペクトラム拡散変調装置
を提供することにある。
[課題を解決するための手段] 上記第1の目的を達成するため、第1番目の発明は相関
器としてSAWコンボルバを用い、受信信号と参照信号と
がPNコードとして複素共役関係にある平方位相系列を用
いるスペクトラム拡散通信機のキャリア信号用スペクト
ラム拡散変調装置において、平方位相系列の実数成分及
び虚数成分に対応する位相パターンを格納するメモリ
と、該メモリから上記各位相パターンに対応するデータ
を読み出すカウンタと、上記メモリから読み出されたデ
ジタルデータを夫々アナログ信号に変換するD/A変換手
段と、互いに直交するキャリア信号を発生する手段と、
上記アナログデータ信号の一方と上記キャリア信号の一
方とを掛算する第1の掛算手段と、上記アナログデータ
信号の他方と、上記キャリア信号の他方とを掛算する第
2の掛算手段と、各掛算手段の出力を加算する手段と、
を含むことを要旨とする。
また前記第2の目的を達成するため、第2番目の発明は
相関器としてSAWコンボルバを用い、受信信号と参照信
号とがPNコードとして複素共役関係にある平方位相系列
を用いるスペクトラム拡散通信機の参照信号用スペクト
ラム拡散変調装置において、受信信号中の平方位相系列
の虚数成分に対応する位相パターンを格納する第1のメ
モリと、受信信号中の平方位相系列の実数成分に対応す
る位相パターンを格納する第2のメモリと、各メモリか
ら各位相パターンに対応するデジタルデータを読み出す
カウンタと、第1のメモリから読み出されたデジタルデ
ータをアナログ信号に変換する第1のD/A変換手段と、
第2のメモリから読み出されたデジタルデータをアナロ
グ信号に変換する第2のD/A変換手段と、第1のキャリ
ア信号発生手段と、第1のキャリア信号に対して、直交
関係にある第2のキャリア信号発生手段と、上記第1の
D/A変換手段出力と第1のキャリア信号とを掛算する第
1の掛算器と、上記第2のD/A変換手段出力と第2のキ
ャリア信号とを掛算する第2の掛算手段と、各掛算手段
出力を加算する手段とを備えたことを要旨とする。
[作用] 次に上述した本発明装置の動作原理を説明する。本発明
における平方位相系列の生成アルゴリズムは下記の通り
である。
符号長N(Nは奇素数)の平方位相系列はN−1種類存
在し、それらをCmとするとその成分Cmiは一般に、 ただし、m=1,2,……,N−1:i=0,1,……,N−1で与え
られる。
(例)互いに複素共役な符号長7(N=7)の平方位相
系列C1及びC1 を示す。
C1={1,ω14224} (2) C1 ={1,ω63553} (3) ただし、 キャリア信号A(t)を平方位相系列のPNコードでスペ
クトラム拡散変調(以下本明細書においてはSS変調と略
記する)することにより得られる信号B(t)は、一般
に次のように表現できる。
A(t)=α・cosωct (4) B(t)=α・cos{ωct+θ(t)} (5) (4)及び(5)式においてαはキャリア信号の振幅を
表わす比例定数、ωはキャリア信号の角周波数、θ
(t)は平方位相系列に対応する時変な位相項である。
例えば、(2)及び(3)式の平方位相系列C1及びC1
に対応する各時間tに応じたθ(t)の値は表1のよう
になる。
また、第1図は表1におけるC1及びC1 の位相遷移状態
を図示したものである。
さて、(5)式を変形すると(6)式のようになる。
B(t)=α・{cosωct・cosθ(t) +cos(ωct+π/2)・sinθ(t)} (6) (6)式を実現するための原理回路を第2図に示す。
第2図において、1及び2は混合器、3はキャリア信号
発生器、4は90゜移相器、5は合成器である。
即ち、第2図においてキャリア信号発生器3の出力を移
相器4に与えて互いに直交するキャリア信号A(t),
A′(t)を作り、更に夫々混合器1,2に加えてcosθ
(t)及びsinθ(t)で変調したのち合成器5で合成
することにより、平方位相系列でSS変調されたキャリア
信号B(t)を得ることができることがわかる。
ここで、 A′(t)=α・cos(ωct+π/2) (4)′ である。
[実施例] 以下上述した動作原理に基づく本発明の一実施例を説明
する。
第3図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。同図において、第2図と同一符号は同一又
は類似の回路を表わし、6はクロック信号発生器、7は
カウンタ、8及び9はメモリ、10及び11はD/A変換器で
ある。
第3図において、メモリ8及び9には平方位相系列に対
応する位相パターンθの実数成分(cosθ)及び虚数成
分(sinθ)が夫々格納されており、カウンタ7により
クロック信号発生器6からのクロック信号に応じて符号
長Nの周期で読み出される。読み出された位相パターン
のデジタルデータは、夫々D/A変換器10及び11によりア
ナログ信号に変換されたのち、互いに直交するキャリア
信号A(t),A′(t)と夫々混合器1及び2で掛算さ
れる。そして、混合器1及び2からの出力信号を合成器
5で合成することにより、平方位相系列でSS変調された
キャリア信号B(t)を得ている。
このように極めて簡単な回路により、PNコードとして平
方位相系列を用いた場合のスペクトラム拡散変調装置が
構成できる。
次に相関器としてSAWコンボルバを用い、PNコードとし
て平方位相系列を用いた場合の相関復調回路の一構成例
を第4図に示す。
第4図において、SAWコンボルバ12へ夫々平方位相系列
でSS変調された受信信号及び参照信号が入力されると、
SAWコンボルバ12上では両入力信号の相関演算が実時間
で行なわれ、その結果得られた相関出力は増幅器13及び
ハイパスフィルタ14を介して相関復調信号として出力さ
れる。
さて、SAWコンボルバ12上で両入力信号の自己相関演算
が行なわれ、スパイク状の相関復調信号が出力されるた
めには、受信信号用の平方位相系列と参照信号用の平方
位相系列は互いに複素共役の関係になっている必要があ
る。
例えば、前述した(2)式のC1を受信信号用の平方位相
系列とすると、参照信号用の平方位相系列は(3)式の
C1 でなければならない。
(5)式のB(t)を受信信号に対応したSS変調信号と
すると、参照信号に対応したSS変調信号B(t)は一
般に次のように表現できる。
(t)=α・cos{ωct−θ(t)} (7) (7)式を変形すると、 B(t)=α・{cosωct・cosθ(t) +sinωct・sinθ(t)} =α・{sinωct・sinθ(t)} +sin(ωct+π/2)・cosθ(t)} (8) となり、(8)式を実現するための原理回路は第5図の
ようになる。
同図から明らかなようにこれは第2図とほぼ同一ある。
なお、キャリア信号発生器3′から発生される参照信号
に対するキャリア信号A(t)は A(t)=α・sinωct (9) となり、受信信号に対する(4)式で示すキャリア信号
A(t)と位相がπ/2異なっているが、通常両キャリア
信号は非同期で使用されるため、この位相差は本質的な
問題ではない。
また、第5図より、(7)又は(8)式に示す参照用の
SS変調信号B(t)は、第3図のメモリ8とメモリ9
の内容を入れ替えるだけで同一回路構成のまま簡単に生
成できることがわかる。すなわちB(t)を得るため
には、メモリ8の内容を虚数成分(sinθ)にし、メモ
リ9の内容を実数成分(cosθ)にするだけでよい。
以上のように、相関器としてSAWコンボルバを用い、PN
コードとして平方位相系列を用いた場合でも、極めて簡
単に相関復調信号を得ることができる。
[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、平方位相系列をPN
コードとして用いたスペクトラム拡散変調装置を簡単な
回路構成で実現することができ、特に信頼性の高いSSMA
通信システムの実用化に資する所は多大である。
【図面の簡単な説明】
第1図は平方位相系列C1,C1 の位相遷移状態を示す
図、第2図は本発明の原理的構成を示すブロック図、第
3図は本発明の一実施例を示すブロック図、第4図は本
発明が適用される相関復調回路の一構成例を示すブロッ
ク図、第5図は上記相関回路に関連した本発明の他の原
理的構成を示すブロック図である。 1,2……混合器、3,3′……キャリア信号発生器、4……
90゜移相器、5……合成器、6……クロック信号発生
器、7……カウンタ、8,9……メモリ、10,11……D/A変
換器、12……SAWコンボルバ。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】相関器としてSAWコンボルバを用い受信信
    号と参照信号とがPNコードとして複素共役関係にある平
    方位相系列を用いるスペクトラム拡散通信機のキャリア
    信号用スペクトラム拡散変調装置において、 平方位相系列の実数成分及び虚数成分に対応する位相パ
    ターンを格納するメモリと、 該メモリから上記各位相パターンに対応するデータを読
    み出すカウンタと、 上記メモリから読み出されたデジタルデータを夫々アナ
    ログ信号に変換するD/A変換手段と、 互いに直交するキャリア信号を発生する手段と、 上記アナログデータ信号の一方と上記キャリア信号の一
    方とを掛算する第1の掛算手段と、 上記アナログデータ信号の他方と、上記キャリア信号の
    他方とを掛算する第2の掛算手段と、 各掛算手段の出力を加算する手段と、を含むことを特徴
    とするスペクトラム拡散変調装置。
  2. 【請求項2】相関器としてSAWコンボルバを用い受信信
    号と参照信号とがPNコードとして複素共役関係にある平
    方位相系列を用いるスペクトラム拡散通信機の参照信号
    用スペクトラム拡散変調装置において、 受信信号中の平方位相系列の虚数成分に対応する位相パ
    ターンを格納する第1のメモリと、 受信信号中の平方位相系列の実数成分に対応する位相パ
    ターンを格納する第2のメモリと、 各メモリから各位相パターンに対応するデジタルデータ
    を読み出すカウンタと、 第1のメモリから読み出されたデジタルデータをアナロ
    グ信号に変換する第1のD/A変換手段と、 第2のメモリから読み出されたデジタルデータをアナロ
    グ信号に変換する第2のD/A変換手段と、 第1のキャリア信号発生手段と、 第1のキャリア信号に対して直交関係にある第2のキャ
    リア信号発生手段と、 上記第1のD/A変換手段出力と第1のキャリア信号とを
    掛算する第1の掛算器と、 上記第2のD/A変換手段出力と第2のキャリア信号とを
    掛算する第2の掛算手段と、 各掛算手段出力を加算する手段とを備えたことを特徴と
    するスペクトラム拡散変調装置。
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