JPH0213978B2 - - Google Patents

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により種々の情報を
送信するスペクトラム拡散送信機に関するもので
ある。

従来例の構成とその問題点 通信方式として現在種々の方式が研究・開発さ
れているが、その１つの方式としてスペクトラム
拡散通信方式が知られている。

この方式は送信側でデータや音声等の狭帯域信
号を擬似雑音により広帯域にスペクトラム拡散し
て送出し、受信側でその信号を相関検出（逆拡
散）することにより、狭帯域信号を再生するもの
である。このスペクトラム拡散通信方式は周波数
の有効利用がなされるだけでなく、外部干渉や雑
音に強く、さらには秘匿性が高い等の見地から、
近年非常に有効な通信方式として注目されてい
る。

一方、新たな配線工事が不要という簡便さか
ら、本来通信線でない既設の電灯線に信号を重畳
して通信したいとする要求がある。このような例
として、特定の周波数（120kHz程度）を電灯線
周波数に同期して送・受信し家電機器の制御ある
いは監視を行なうもの、また音声をFM変調して
送受信するFM搬送インターフオンなどが実用化
している。

しかし、上記の例は特定の周波数を使用するた
め、同じ電灯線に接続される他の機器（例えば、
冷蔵庫、掃除機等）からの雑音あるいはこの周波
数でのインピーダンスの低下等の問題がある。

上記した電灯線を媒体とする通信の場合、スペ
クトラム拡散通信方式は、特定の周波数を利用す
るのではないため、同じ電灯線に他の機器が接続
され、この機器から特定の周波数の雑音の発生、
あるいは特定の周波数のインピーダンスの低下が
あつても、ほとんど影響を受けないため、特に有
効な通信手段となる。

電灯線を利用する場合、電波法により10kHz〜
450kHzの範囲しか利用できず、比較的低周波帯
であるため、ベース・バンドスペクトラム拡散方
式がとられている。以下図面を参照しながら従来
の電灯線利用スペクトラム拡散方式について説明
する。

第１図は電灯線利用スペクトラム拡散方式によ
る従来の送受信装置の要部ブロツク構成を示すも
のである。

第１図において、１はクロツクCK及び同期信
号SYNCを発生するクロツク及び同期信号発生
器、２はクロツク及び同期信号発生器１より発生
されるクロツクCK及び同期信号SYNCを用いて、
Ｍ系列あるいはゴールド系列等の広帯域擬似雑音
を発生する信号用擬似雑音発生器、３は送信すべ
き情報信号を信号用擬似雑音発生器２の信号用擬
似雑音によりスペクトラム拡散するための変調
器、４はクロツク及び同期信号発生器１より発生
されるクロツクCK及び同期信号SYNCを用いて
（信号用擬似雑音発生器２より発生される擬似雑
音に同期しているがこれとは異なつたＭ系列ある
いはゴールド系列等の）擬似雑音を発生する同期
用擬似雑音発生器、５は変調器３により拡散され
た信号と同期用擬似雑音発生器４より発生された
擬似雑音とを加算する加算器である。以上のクロ
ツク及び同期信号発生器１、信号用擬似雑音発生
器２、変調器３、同期用擬似雑音発生器４、加算
器５により送信部が形成される。６，６′は加算
器５の出力を伝送媒体の電灯線に送信、あるいは
電灯線を介して受信するトランスあるいはコンデ
ンサなどで構成された結合器で、結合器６は前述
した加算器５の出力を電灯線に送信し、結合器
６′は電灯線に重畳された信号を受信する。７は
結合器６′より出力された信号を増幅するととも
に、利得を自動的に制御する自動利得制御器、
８，９，１０は自動利得制御器７の出力に後述す
る同期用擬似雑音発生器より発生される擬似雑音
とを乗じて相関検出を行なう相関検出器、１１は
後述する電圧制御発振器が発生するクロツクCK
で送出され、送信部で述べた同期用擬似雑音発生
器４と同一の擬似雑音を１クロツクづつ異なる系
列を３系統発生すると同時に後述する信号用擬似
雑音発生器と同期をとるために必要な同期信号
SYNCを発生する同期用擬似雑音発生器、１２，
１３，１６はそれぞれ相関検出器８，１０，９の
出力の内必要な低周波成分のみを通過させるロー
パスフイルタ、１４はローパスフイルタ１２の出
力よりローパスフイルタ１３の出力を引算する引
算器、１５は引算器１４の出力電圧に応じて発振
周波数が変化する電圧制御発振器、１８は同期用
擬似雑音発生器１１が発生する同期信号SYNCに
同期し、電圧制御発振器１５が発生するクロツク
CKで送出され、送信部の信号用擬似雑音発生器
２と同じ系列の擬似雑音を発生する信号用擬似雑
音発生器、１７は自動利得制御器７の出力と信号
用擬似雑音発生器１８が発生する擬似雑音を乗じ
て相関検出を行なう相関検出器、１９は相関検出
器１７により逆拡散された信号の内、必要な低周
波成分の情報信号を取り出すローパスフイルタで
ある。

以上のように構成された送受信装置について、
以下その動作について述べる。

まず送信すべき情報信号を生成手段（図示せ
ず）により生成し、その生成手段から情報信号送
信部の変調器３に情報信号が送出される。変調器
３では信号用擬似雑音発生器２から送出される擬
似雑音により変調（拡散）され、加算器５で同期
用擬似雑音発生器４より送出される擬似雑音と加
算され、結合器６を通して電灯線に送信される。
ここで、クロツク及び同期信号発生器１によつて
生成されるクロツクCK及び同期信号SYNCを用
いて信号用擬似雑音発生器２及び同期用擬似雑音
発生器４で発生される擬似雑音は、互に同期がと
られている。

さて、送信部でスペクトラム拡散され、そして
電灯線に送信された信号及び同期用擬似雑音は、
結合器６′により受信され、自動利得制御器７に
送られる。自動利得制御器７では、受信した信号
を増幅し、その利得を後述するローパスフイルタ
１６の出力により、自動的に制御して、結合器
６′よりの入力信号レベルによらず、一定値レベ
ルの信号を送出する。自動利得制御器７の出力
は、相関検出器８，９，１０に供給され、送信部
の同期用擬似雑音発生器４と同一の擬似雑音を発
生する同期用擬似雑音発生器１１の出力(イ)、(ロ)及
び(ハ)とそれぞれ乗じられ、相関検出（逆拡散）さ
れる。ここで同期用擬似雑音出力(ロ)は、同期用擬
似雑音出力(イ)より１クロツク遅延したもの、同様
に同期用擬似雑音(ハ)は、同(ロ)よりさらに１クロツ
ク遅延したものである。相関検出器８の出力は、
送信部の同期用擬似雑音発生器４より送出される
擬似雑音と受信部の同期用擬似雑音発生器１１の
擬似雑音出力(イ)が同相の場合、ピークとなりこれ
より速くても遅くても減少する。従つて、相関検
出器８の出力をローパスフイルタ１２を通すと、
±１クロツク分を低辺とする三角形の形状とな
る。同様に相関検出器１０の出力をローパスフイ
ルタ１３を通した信号は、ローパスフイルタ１２
の出力より２クロツク遅れた±１クロツクを低辺
とする三角形の形状となる。ローパスフイルタ１
２の出力よりローパスフイルタ１３の出力を引算
器１４で引算すると、この出力は同期用擬似雑音
発生器１１の出力(ロ)が、送信部の同期用擬似雑音
発生器４の出力と同相のとき０で、位相が進んで
いる場合は正のピーク、位相が遅れている場合は
負のピークとなる。引算器１４の出力で電圧制御
発振器１５の発振周波数を制御しクロツクCKを
発生させる。このクロツクCKで同期用擬似雑音
発生器１１の擬似雑音を発生させるクロツクとし
て用いる。このようなループを用いることによ
り、同期用擬似雑音発生器１１で発生させる擬似
雑音出力(ロ)は、送信部の同期用擬似雑音発生器４
が発生する擬似雑音と同相になる。このようなル
ープは遅延ロツクループとして知られているもの
である。上記の遅延ロツクループで、送信部同期
用擬似雑音発生器４の擬似雑音と同相となつた同
期用擬似雑音発生器１１の出力(ロ)は、自動利得制
御器７の出力と相関検出器９とで相関検出されロ
ーパスフイルタ１６により平滑化され、自動利得
制御器７に入力されて、ローパスフイルタ１６の
出力が常に一定になるように自動利得制御器７で
制御する。

信号用擬似雑音発生器１８では、電圧制御発振
器１５よりクロツクCKを、また同期用擬似雑音
発生器１１より同期信号SYNCを入力として、同
期用擬似雑音発生器１１に同期し、従つて前述し
たように送信部信号用擬似雑音発生器２と同相の
擬似雑音を発生する。この信号用擬似雑音発生器
１８の出力と、自動利得制御器７の出力とを相関
検出器１７で相関検出し、この出力をローパスフ
イルタ１９を通過させることにより、不要な高周
波分を除去した情報信号を得ることができる。

以上の構成によれば、信号用擬似雑音発生器
２，１８を設けているため、情報信号を広い周波
数帯に拡散して送受信することができ、特定の周
波数の雑音及びインピーダンスの低下などに影響
を受けにくく、また送信部の信号用擬似雑音の系
列を知つていなければ、情報信号を解読できない
ため、秘匿性が高い。また、同期用擬似雑音発生
器４，１１を設けているため、情報信号に影響さ
れずに、送受信の同期をとることができる等の利
点を有している。

しかしながら上記構成では、情報信号を直接、
信号用擬似雑音発生器２の擬似雑音で変調してい
るため、受信部でこれと同じ信号用擬似雑音発生
器１８の擬似雑音で送受信の同期をとることは困
難であり、そのため、別に同期用擬似雑音発生器
４及び１１が必要となる。

発明の目的 本発明は上記欠点に鑑み、信号用とは別の同期
用擬似雑音発生器を必要とせず、大幅に構成を簡
略化することのできるスペクトラム拡散送信機を
提供するものである。

発明の構成 本発明は伝送すべき情報信号に応じて発振周波
数を変化させる発振器と、前記発振器が発振する
発振信号をクロツクとして擬似雑音を発生する擬
似雑音発生手段と、前記発振信号を前記擬似雑音
により変調する変調手段と、前記変調手段の出力
を受信機側に送出する出力手段とを設けることに
より、上記目的を達成するものである。

実施例の説明 以下、図面を参照しながら本発明の一実施例に
ついて説明する。

第２図は本発明の一実施例におけるスペクトラ
ム拡散送信機を用いた送受信装置のブロツク構成
を示すものである。

第２図において、５は変調器、２，１８は擬似
雑音発生器、６，６′は結合器、７は自動利得制
御器、１５は電圧制御発振器、１７は相関検出器
で、以上は第１図で示した構成と同じものであ
る。一方、２１は電圧制御発振器、２２，２３は
分周器、２４は位相比較器、２５はバンドパスフ
イルタ、２６は包絡線検波器である。

上記のように構成された送受信装置において、
以下その動作を第２図および第３図に示す波形図
を参照して詳細に説明する。

第３図ａに示すような送りたい情報信号を、電
圧制御発振器２１に入力して第３図ｂに示すよう
に情報信号のハイレベルで周波数₁、同ローレベ
ルで周波数₂となる発振周波数を発生させる。
（ここで、₁、₂は伝送帯域幅（電灯線伝送の場
合は10K〜450kHz）の間に設定する。）この発振
信号は分周器２２に入力されて第３図ｃに示すよ
うに必要な分周比だけ分周する（第３図では２分
１分周の例を示す）。この分周された第３図ｃの
信号をクロツクとして、擬似雑音発生器２より第
３図ｄに示す擬似雑音を発生させる。電圧制御発
振器２１の出力を擬似雑音発生器２が発生する擬
似雑音により変調器５で変調をかけスペクトラム
拡散する。第３図ｅはこの様子を示したもので、
第３図ｂを同図ｄで平衡変調した例を示す。すな
わち、変調器５の出力（第３図ｅ）は、擬似雑音
発生器２の出力（第３図ｄ）がハイレベルの時
は、電圧制御発振器２１の出力（第３図ｂ）と同
相の信号が送出され、また第３図ｄがローレベル
の時は、第３図ｂと逆相の信号が送出される。変
調器５の出力は、第１図で説明したと同様に、結
合器６を通じて電灯線に送信され、同様に電灯線
からの信号は結合器６′を通して受信され、受信
部に送られる。

受信部では、第１図で説明した自動利得制御器
７により受信レベルによらず一定の出力を送出す
る。この自動利得制御器７の出力は、第３図ｅの
波形を原形としているが、実際は伝送路上の雑音
あるいはインピーダンスの周波数特性により変形
されている。ここでは説明の便宜上、第３図ｅと
同じとして説明する。擬似雑音発生器１８は、あ
らかじめ送信部の擬似雑音発生器２と同一の系列
の擬似雑音を発生するよう設定されており、また
後述するループにより同期もとられており、第３
図ｆに示すような送信部の擬似雑音発生器２が発
生する擬似雑音（第３図ｄ）と同相の同一擬似雑
音を発生する。自動利得制御器７の出力（第３図
ｅ）と擬似雑音発生器１８の出力（第３図ｆ）
は、相関検出器１７で乗じられ、第３図ｆがハイ
レベルの時、同図ｅと同相、同図ｆがローレベル
の時、同図ｅと逆相の出力が相関検出器１７より
送出され、この信号は、送信部で説明した周波数
₁、₂および情報信号の伝送速度できまる狭帯域
信号となつており、これに応じた周波数帯域幅を
有するバンドパスフイルタ２５に入力され、波形
整形器２７で波形成形されて第３図ｇに示す信号
となる。この第３図ｇの信号と電圧制御発振器１
５の発振信号とを位相比較器２４に入力し、両信
号の位相を比較し、その位相差信号で電圧制御発
振器１５の発振周波数を制御し、発振周波数を第
３図ｇと一致するループを形成する。一方、電圧
制御発振器１５の出力は、さらに送信部の分周器
２２と同じ分周比に設定され分周器２３に供給さ
れ、送信部で説明したと同様に、擬似雑音発生器
１８にクロツクとして入力される。

以上説明した擬似雑音発生器１８、相関検出器
１７、バンドパスフイルタ２５、波形整形器２
７、位相比較器２４、電圧制御発振器１５、分周
器２３のループにより、送信部の擬似雑音発生器
２の出力に、受信部擬似雑音発生器１８の出力が
同期することになる。バンドパスフイルタ２５の
出力はさらに、包絡線検波器２６にも供給され、
包絡線検波されて自動利得制御器７に入力され、
自動利得制御器７、相関検出器１７、バンドパス
フイルタ２５、包絡線検波器２６で形成されるル
ープにより、包絡線検波器２６の出力が一定、従
つて自動利得制御器７の出力（第３図ｅ）が一定
振幅となる。

以上説明した各ループの作用により、位相比較
器２４の出力には、第３図ｈに示す波形が出力さ
れる。これは、第３図ａに示す送信された情報信
号であり、この情報信号が復調されたことにな
る。

以上本実施例によれば、信号用とは別に同期用
擬似雑音発生器を使用せず、しかも相関検出器は
１つで、同期及び情報信号の復調ができ、従来よ
り大幅に構成を簡略化することができる。

第４図は、本発明の第２の実施例におけるブロ
ツク構成を示すものである。第４図において、５
は変調器、２，１８は擬似雑音発生器、６，６′
は結合器、７は自動利得制御器、８，９，１０は
相関検出器、１４は引算器、１５，２１は電圧制
御発振器、２２，２３は分周器、２５はバンドパ
スフイルタ、２６は包絡線検波器、以上は第２図
に示した構成と同じものである。一方、２８，２
９はバンドパスフイルタで、バンドパスフイルタ
２５と同等の性能を有する。３０，３１は包絡線
検波器で、包絡線検波器２６と同等の性能を有す
るものとする。

以下第４図を用いてその動作を説明する。な
お、送信部は第２図で説明したものとまつたく同
じ構成であるので説明は省略する。

また受信部において、従来の第１図との構成の
違いは、擬似雑音発生器が１つでよく、相関検出
器も１つ少なくてすみ、第１図のローパスフイル
タ１２，１３，１６の代りに２５，２８，２９の
バンドパスフイルタ及び２６，３０，３１の包絡
線検波器を設け、第２図で説明した構成と同じ分
周器２３を設け、第１図の同期用擬似雑音発生器
１１の代りに送信部の擬似雑音発生器２と同一の
系列に設定された（信号用）擬似雑音発生器１８
（但し、出力(イ)、(ロ)、(ハ)は第１図で説明したと同
様に１クロツクづつ遅延している）としたことで
ある。

まず相関検出器８，９，１０の出力は、それぞ
れバンドパスフイルタ２８，２５，２９及び包絡
線検波器３０，２６，３１により相関強度信号と
なり、第１図で説明したローパスフイルタ１２，
１６，１３の出力と同等な信号を出力することに
なる。従つて、自動利得制御器７、相関検出器
９、バンドパスフイルタ２５、包絡線検波器２６
のループで、第１図で説明したものと同様に自動
利得制御器７の出力の振幅は一定になり、また相
関検出器８，１０、バンドパスフイルタ２８，２
９、包絡線検波器３０，３１、引算器１４、電圧
制御発振器１５、分周器２３、擬似雑音発生器１
８で形成するループにより、第１図で説明したも
のに同様に、送信部擬似雑音発生器２に受信部擬
似雑音発生器１８を同期させることができる。従
つて、第２図で説明したように、電圧制御発振器
１５の入力すなわち引算器１４の出力が、送信さ
れたと同じ情報信号となり復調される。この場合
も、前記した第１の実施例と同様な効果がある。

なお、第２図及び第４図で説明した実施例では
情報信号を第３図ａに示すように２値として説明
したが、情報信号が連続的に変化するアナログ信
号であつても一般性をうしなわない。

また、第２図、第４図の実施例で分周器２２，
２３を用いて説明したが、分周比が１の場合も含
まれる。この場合は分周器２２，２３を省略する
ことができる。

さらに、第２図、第４図の実施例では、伝送媒
体として電灯線を用いる場合について説明した
が、伝送媒体として電灯線に限らず赤外線、超音
波、電波等でもよい。

また第２図、第４図の実施例では、電圧制御発
振器の入力信号を情報信号として取り出すように
説明したが、バンドパスフイルタ２５の出力は、
既に説明したように周波数変調された信号となつ
ているため、バンドパスフイルタ２５の出力よ
り、既知の周波数復調器により情報信号を復調す
ることもできる。

発明の効果 以上のように、本発明は情報信号で電圧制御発
振器の発振周波数を変え、この発振信号を擬似雑
音発生器より擬似雑音を発生させるクロツクとす
ると共に、上記発振信号と上記擬似雑音とでスペ
クトラム拡散して送信することにより、従来より
簡単な構成で送信機を形成することができ、その
効果は大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図はスペクトラム拡散方式による従来の送
受信装置のブロツク結線図、第２図は本発明の一
実施例におけるスペクトラム拡散送信機を用いた
送受信装置のブロツク結線図、第３図は同装置の
タイミングチヤート、第４図は本発明の他の実施
例におけるスペクトラム拡散送信機を用いた送受
信装置のブロツク結線図である。 １……クロツク及び同期信号発生器、２，４，
１１，１８……擬似雑音発生器、３……変調器、
５……加算器、６……結合器、７……自動利得制
御器、８，９，１０，１７……相関検出器、１
２，１３，１６，１９……ローパスフイルタ、１
４……引算器、１５，２１……電圧制御発振器、
２２，２３……分周器、２４……位相比較器、２
５，２８，２９……バンドパスフイルタ、２６，
３０，３１……包絡線検波器、２７……波形整形
器。

【特許請求の範囲】

１ 伝送すべき情報信号に応じて発振周波数を変
化させる第１の発振器と、前記第１の発振器が発
振する第１の発振信号をクロツクとして第１の擬
似雑音を発生する第１の擬似雑音発生手段と、前
記第１の発振信号を前記第１の擬似雑音により変
調する変調手段と、前記変調手段の出力を伝送媒
体に送出する出力手段とが送信機に具備されてい
るとともに、前記出力手段の出力を前記媒体を介
して受信する入力手段と、前記入力手段が受信し
た受信信号の利得制御を行なう利得制御器と、前
記利得制御器の出力の復調を行なう復調手段と、
前記復調手段の出力に対して一定周波数の帯域濾
波を行なうバンドパスフイルタと、前記バンドパ
スフイルタの出力から包絡線検波を行なつて前記
利得制御器の制御信号とする包絡線検波器と、第
２の発振器が発振する第２の発振信号をクロツク
として第２の擬似雑音を発生して、前記復調手段
がこの第２の擬似雑音に応じて前記利得制御器の
出力復調を行なうようにこの第２の擬似雑音を前
記復調手段に出力する第２の擬似雑音発生手段
と、前記第２の発振器の出力と前記バンドパスフ
イルタの出力との位相比較を行なつて前記第２の
発振器の発振周波数の制御を行なう位相比較器と
が受信機に具備され、前記受信機側における利得