JPH07107005A - スペクトル拡散通信方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、簡単な回路構成を用いて、疑似的
なスペクトル拡散通信を行うことを目的とする。 【構成】 送信装置１１０が、搬送波を入力信号によっ
て変調して得られる中間周波数信号を送出する変調手段
１１１と、中間周波数信号とは異なり、かつ、互いに相
異なる周波数を有する少なくとも１つの拡散信号を発生
する拡散信号発生手段１１２と、中間周波数信号と少な
くとも１つの拡散信号とを乗算し、この乗算結果を送信
する平衡変調器１１３とを備えた構成であり、受信装置
１２０が、少なくとも１つの拡散信号を発生する拡散信
号発生手段１２１と、受信信号と少なくとも１つの拡散
信号とを乗算する検波手段１２２と、検波手段１２２の
出力を復調する復調手段１２３とを備えた構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、情報の無線伝送に用い
られるスペクトル拡散通信方式に関するものである。

【０００２】近年、衛星通信とともに自動車電話などの
移動体通信が急速に普及したため、個々の通信に異なる
周波数を割り当てる方式では、周波数空間に余裕がなく
なってしまっている。

【０００３】このような問題点を解決するために、周波
数空間を複数の通信チャネルで多重利用する方法とし
て、スペクトル拡散通信方式が提案されており、衛星通
信などの分野で実用化されている。

【０００４】スペクトル拡散通信方式は、各通信チャネ
ルに対応する拡散符号によってスペクトル拡散された同
一の周波数の搬送波を送信し、受信側で同一の拡散符号
を用いて復調して情報を得る通信方式である。

【０００５】

【従来の技術】従来のスペクトル拡散通信方式の原理構
成を図４に示す。図４に示した送信部において、搬送波
は、一次変調器４１１によってベースバンド信号でディ
ジタル変調され、スペクトラム拡散部４１２に送出され
る。このスペクトラム拡散部４１２において、ディジタ
ル変調波とスペクトル拡散信号発生器４１３で発生され
た拡散用信号とが乗算器４１４によって乗算され、スペ
クトル拡散された搬送波（以下、スペクトル拡散波と称
する）が送信機４１５によって送信される。

【０００６】但し、実際の通信システムにおいては、搬
送波を直接にベースバンド信号で変調しないで、拡散用
信号に情報を埋め込む場合が多い。一方、受信部におい
ては、受信機４２１で受信されたスペクトル拡散波が拡
散復調部４２２に送出され、乗算器４２３により、拡散
復調信号発生器４２４で発生された拡散復調用信号と乗
算され、帯域濾波器４２５を介して一次復調器４２６に
送出され、この一次復調器４２６によってディジタル信
号に復調される。

【０００７】受信機４２１が受信したスペクトル拡散波
が、目的とするチャネルのものであれば、このスペクト
ル拡散波に用いられた拡散用信号と上述した拡散復調信
号発生器４２４が発生する拡散復調用信号とは、その符
号系列および位相がともに一致する。この場合には、乗
算器４２３によって相関をとればスペクトル拡散処理を
施す前のディジタル変調波が得られ、一次復調器４２６
によって元のディジタル信号に復調される。一方、他の
チャネルのスペクトル拡散波は、上述した相関処理によ
り雑音状の成分となる。

【０００８】上述した拡散用信号および拡散復調用信号
の符号系列としては、急峻な自己相関特性があり、相互
相関の小さい符号系列が多数存在し、符号系列の一部を
取り出したときに、どの部分も同様の統計的性質を有し
ていることが必要であり、最大長系列（Ｍ系列）やGold
系列などが用いられている。

【０００９】スペクトル拡散通信方式においては、送信
側から送信されるスペクトル拡散波の電力密度が広い周
波数帯域に拡散し、スペクトル拡散に用いられた符号系
列と同一の符号系列を用いて復調した場合にのみ元のデ
ィジタル信号が復調されるから、周波数選択性フェージ
ングや干渉の影響に強く、また秘話性が高い。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のスペク
トル拡散通信方式では、送信側と受信側との双方に、拡
散用信号として複雑な符号系列を発生する仕組みを備え
る必要があるため、送信側，受信側ともに装置規模が大
きく、高価となる。このため、この通信方式の適用範囲
は、衛星通信システムのように大規模な通信システムに
限られてしまっていた。

【００１１】ところで、トランシーバやコードレス電話
は、近距離での個人的な通信に用いられるから、上述し
たスペクトル拡散通信方式が提供するような高い秘話性
は必要ではなく、逆に、装置の小型化や低価格化が重要
である。

【００１２】本発明は、簡単な回路構成を用いて、疑似
的なスペクトル拡散通信を行うスペクトル拡散通信方式
を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】図１は、本発明の原理ブ
ロック図である。請求項１の発明は、送信装置１１０
が、搬送波を入力信号によって変調して得られる中間周
波数信号を送出する変調手段１１１と、中間周波数信号
とは異なり、かつ、互いに相異なる周波数を有する少な
くとも１つの拡散信号を発生する拡散信号発生手段１１
２と、中間周波数信号と少なくとも１つの拡散信号とを
乗算し、この乗算結果を送信する平衡変調器１１３とを
備えた構成であり、受信装置１２０が、少なくとも１つ
の拡散信号を発生する拡散信号発生手段１２１と、受信
信号と少なくとも１つの拡散信号とを乗算する検波手段
１２２と、検波手段１２２の出力を復調する復調手段１
２３とを備えた構成であることを特徴とする。

【００１４】請求項２の発明は、請求項１のスペクトル
拡散通信方式において、送信装置１１０の拡散信号発生
手段１１２が、拡散信号の周波数の基本となる周波数を
有する拡散原信号と拡散信号の位相同期の基準となる同
期信号とを発生し、この同期信号を変調手段１１１に送
出する発振手段１１４と、拡散原信号と同期信号とに基
づいて、少なくとも１つの拡散信号を合成する合成手段
１１５とを備え、変調手段１１１が、同期信号と中間周
波数信号とを重畳して平衡変調器１１３に送出する構成
であり、受信装置１２０の拡散信号発生手段１２１が、
検波手段１２２の出力から同期信号を抽出する抽出手段
１２４と、同期信号に基づいて、拡散原信号を発生する
とともに、この拡散原信号と同期信号とに基づいて、少
なくとも１つの拡散信号を合成する合成手段１２５とを
備えた構成であることを特徴とする。

【００１５】

【作用】請求項１の発明は、送信装置１１０において、
変調手段１１１で得られた中間周波数信号と拡散信号発
生手段１１２で得られた拡散信号とを平衡変調器１１３
が乗算することにより、各拡散信号に対応して、上側と
下側とにそれぞれ搬送波の周波数だけ離れた目的信号成
分を生成し、これらの目的信号成分を送信する。また、
受信装置１２０において、検波手段１２２が、拡散信号
発生手段１２１で得られた拡散信号と上述した目的信号
成分とを乗算することにより、中間周波数信号を復元
し、復調手段１２３により元の信号を得る。

【００１６】このように、送信装置１１０と受信装置１
２０とで同一の拡散信号を用いれば、中間周波数成分を
拡散信号の数ｎに応じて２ｎ個の目的信号信号に拡散し
て送信し、受信側で、これらの目的信号成分から元の中
間周波数成分を合成することができ、簡易なスペクトル
拡散通信を実現することができる。

【００１７】請求項２の発明は、発振手段１１４で得ら
れた拡散原信号と同期信号とに基づいて、合成手段１１
５により拡散信号を合成し、これらの拡散信号を用い
て、上述した同期信号が重畳された中間周波数信号を平
衡変調する。また、受信装置１２０において、抽出手段
１２４は検波手段１２２の出力から同期信号を抽出し、
この同期信号に基づいて、合成手段１２５により拡散信
号が合成され、検波手段１２２に入力される。

【００１８】この場合は、受信装置１２０の拡散信号発
生手段１２１により、同期信号に基づいて、送信装置１
１０における拡散信号と同一の拡散信号を確実に合成す
ることが可能である。

【００１９】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例につい
て詳細に説明する。図２は、本発明のスペクトル拡散通
信方式を適用した通信システムの実施例構成図である。
また、図３に、本発明によるスペクトル拡散作用を説明
する図を示す。

【００２０】図２において、変調回路２１１と搬送波発
振回路２１２とは変調手段１１１に相当するものであ
り、変調回路２１１は、入力信号Siに位相同期用のパイ
ロット信号を重畳して、搬送波発振回路２１２に入力す
る。この搬送波発振回路２１２は、上述した入力信号に
応じて周波数fi（例えば４５５kHZ)の搬送波を変調して
中間周波数信号を生成し、平衡変調器１１３に送出す
る。

【００２１】ここで、上述したパイロット信号として
は、例えば、後述する発振回路２１４から１０kHz の正
弦波信号の供給を受け、この信号を用いればよい。な
お、入力信号がデジタル信号である場合は、変調回路２
１１は、入力デジタル信号を１０kbpsのマンチェスタ符
号に変換して搬送波発振回路２１２に送出すればよい。
この場合は、このマンチェスタ符号を用いて、拡散信号
の位相同期をとることができる。

【００２２】また、発振回路２１４と周波数シンセサイ
ザ２１５とは、拡散信号発生手段１１２に相当するもの
である。発振回路２１４は発振手段１１４に相当し、上
述したパイロット信号を発生して変調回路２１１に送出
するとともに、周波数fsの拡散原信号と周波数ｄの信号
とを生成して、合成手段１１５に相当する周波数シンセ
サイザ２１５に送出する。この拡散原信号に基づいて、
周波数シンセサイザ２１５は、ｎ個（例えば、１０個）
の拡散信号を合成し、平衡変調器１１３に送出する。

【００２３】ここで、発振回路２１４は、例えば、上述
した搬送波の周波数fiより高い周波数fsの信号を拡散原
信号として発生し、パイロット信号を逓倍して周波数ｄ
の信号を発生すればよい。また、周波数シンセサイザ２
１５はこの拡散原信号と周波数ｄの信号とから、周波数
fsからｄHz（例えば４０Hz) 間隔で並ぶスペクトルを持
つｎ個の拡散信号を合成すればよい。

【００２４】これらの拡散信号と上述した搬送波発振回
路２１２で得られる中間周波数信号とが、平衡変調器１
１３によって乗算され、図３に示すように、各拡散信号
を挟んで鏡像関係にあるｎ対の目的信号成分が得られ
る。各拡散信号に対応する目的信号成分の周波数は、対
応する拡散信号の周波数を挟んで上側と下側とに中間周
波数fiだけ離れている。

【００２５】これらの目的信号成分は、フィルタ２１６
を介して増幅器２１７に入力され、この増幅器２１７に
よって増幅された後に送信される。このフィルタ２１６
は、平衡変調器１１３の出力に漏洩した中間周波数成分
を抑圧すればよい。

【００２６】このようにして、周波数fiの中間周波数成
分を２ｎ個の目的信号成分に拡散して送信することがで
きる。一方、図２において、増幅器２２１と検波回路２
２２とは、検波手段１２２に相当するものであり、増幅
器２２１が受信信号を増幅して検波回路２２２に入力す
る。この検波回路２２２は、拡散信号発生手段１２１で
発生された拡散信号と受信信号とを乗算し、得られた信
号を分波回路２２３を介して復調手段１２３に相当する
復調回路２２４に送出する。

【００２７】ここで、受信側で用いられる拡散信号と送
信側で用いられた拡散信号とが一致していれば、検波回
路２２２によって、２ｎ個の目的信号成分に対応する成
分がベクトル的に合成され、元の中間周波数成分のエネ
ルギーが再生される。つまり、送信する各目的信号成分
の電力が微弱であっても、受信側で各目的信号成分の２
ｎ倍の電力を持つ中間周波数成分を再生することができ
る。したがって、復調回路２２４は、送信側で用いられ
た変調方式（例えばＦＭ方式）に応じて、この中間周波
数成分を復調して元の信号を得ればよい。

【００２８】以下、受信側において、送信側で用いられ
た拡散信号と同じ拡散信号を発生する方法について説明
する。図２において、分波回路２２３と波形整形回路２
２５とＰＬＬ回路２２６と基準水晶発振子２２７と逓倍
回路２２８とは抽出手段１２４に相当するものである。
この抽出手段１２４において、分波回路２２３は、上述
した中間周波数成分からパイロット信号成分を分波し、
波形整形回路２２５を介してＰＬＬ回路２２６に送出す
る。このＰＬＬ回路２２６は、基準水晶発振子２２７の
出力と波形整形回路２２５からの信号とに基づいて、１
０kHz のクロック信号を生成し、逓倍回路２２７が、こ
のクロック信号の周波数を逓倍して４０kHz の信号を作
成し、周波数シンセサイザ２３１および発振回路２３２
に送出する。

【００２９】なお、デジタル信号通信の場合は、分波回
路２２３から１０kbpsのマンチェスタ信号が得られ、こ
のマンチェスタ信号に基づいてＰＬＬ回路２２６で得ら
れたデジタル信号を復調することにより、元の情報が復
元される。

【００３０】図２において、周波数シンセサイザ２３１
と発振回路２３２とは、合成手段１２５に相当するもの
であり、上述した抽出手段１２４とともに、拡散信号発
生手段１２１を構成している。

【００３１】この合成手段１２５において、発振回路２
３２は、上述した４０kHz の信号に基づいて、周波数fs
の拡散原信号を発生して周波数シンセサイザ２３１に送
出する構成となっている。また、周波数シンセサイザ２
３１は、送信側と同様にして、拡散原信号と４０kHz の
信号とに基づいてｎ個の拡散信号を合成する構成となっ
ている。

【００３２】ここで、ＰＬＬ回路２２６で得られる１０
kHz のクロック信号の位相は、送信側で重畳されたパイ
ロット信号の位相と同期しているから、このクロック信
号に基づいて、発振回路２３２と周波数シンセサイザ２
３１とが動作することにより、送信側と同一の拡散信号
を再生することができる。

【００３３】したがって、この周波数シンセサイザ２３
１で得られた拡散信号を検波回路２２２に送出すれば、
この検波回路２２２により、元の中間周波数成分が再生
される。

【００３４】上述したように、発振回路や周波数シンセ
サイザのような比較的簡単な回路を用いて拡散信号を生
成して、疑似的なスペクトル拡散通信を実現することが
可能となる。

【００３５】したがって、コードレス電話やトランシー
バなどのように、小型化，低価格化が要求される用途に
も適用することが可能であり、これらの分野において有
効な通信方式を提供することができる。

【００３６】また、本発明においては、受信側で各目的
信号成分を拡散信号を用いて検波することにより、中間
周波数成分がベクトル的に加算されて増幅されるのに対
して、雑音成分はそのランダムな位相のために互いに打
ち消し合う。したがって、本発明を適用することによ
り、受信信号のＳ／Ｎ比を改善する効果もある。

【００３７】ここで、Ｓ／Ｎ比の改善効果は、拡散信号
の数ｎに比例するから、多数の拡散信号を用いれば、よ
り大きな効果が期待できる。例えば、中間周波数を高い
周波数に設定すれば、拡散信号の帯域としてより広い範
囲をとることができるから、拡散信号の数を容易に増や
して、高いＳ／Ｎ比を容易に実現することができる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、平衡変調
器の性質を利用して、送信側でｎ個の拡散信号に対応し
て２ｎ個の目的信号成分を生成し、受信側で同一の拡散
信号を用いて検波することにより、２ｎ個の目的信号成
分に分散された中間周波数成分を復元することができ
る。上述したｎ個の拡散信号を生成する拡散信号発生手
段は、比較的簡易な回路で実現することが可能であるか
ら、本発明を適用することにより、簡易な回路を用いて
疑似的なスペクトル拡散通信方式を実現することができ
る。これにより、コードレス電話やトランシーバなどの
分野において、有効な通信方式を提供し、これらの装置
の普及を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理ブロック図である。

【図２】本発明方式を適用した通信システムの実施例構
成図である。

【図３】本発明によるスペクトル拡散作用を説明する図
である。

【図４】従来のスペクトル拡散通信方式の原理構成図で
ある。

【符号の説明】

１１０ 送信装置 １１１ 変調手段 １１２，１２１ 拡散信号発生手段 １１３ 平衡変調器 １１４ 発振手段 １１５，１２５ 合成手段 １２２ 検波手段 １２３ 復調手段 １２４ 抽出手段 ２１１ 変調回路 ２１２ 搬送波発振回路 ２１４，２３２ 発振回路 ２１５，２３１ 周波数シンセサイザ ２１６ フィルタ ２１７，２２１ 増幅器 ２２２ 検波回路 ２２３ 分波回路 ２２４ 復調回路 ２２５ 波形整形回路 ２２６ ＰＬＬ回路 ２２７ 基準水晶発振子 ２２８ 逓倍回路 ４１１ 一次変調器 ４１２ スペクトラム拡散部 ４１３ スペクトル拡散信号発生器 ４１４，４２３ 乗算器 ４１５ 送信機 ４２１ 受信機 ４２４ 拡散復調用信号発生器 ４２５ 帯域濾波器 ４２６ 一次復調器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送信装置（１１０）が、 搬送波を入力信号によって変調して得られる中間周波数
   信号を送出する変調手段（１１１）と、 前記中間周波数信号とは異なり、かつ、互いに相異なる
   周波数を有する少なくとも１つの拡散信号を発生する拡
   散信号発生手段（１１２）と、 前記中間周波数信号と前記少なくとも１つの拡散信号と
   を乗算し、この乗算結果を送信する平衡変調器（１１
   ３）とを備えた構成であり、 受信装置（１２０）が、 前記少なくとも１つの拡散信号を発生する拡散信号発生
   手段（１２１）と、 受信信号と前記少なくとも１つの拡散信号とを乗算する
   検波手段（１２２）と、 前記検波手段（１２２）の出力を復調する復調手段（１
   ２３）とを備えた構成であることを特徴とするスペクト
   ル拡散通信方式。
2. 【請求項２】 請求項１のスペクトル拡散通信方式にお
   いて、 送信装置（１１０）の拡散信号発生手段（１１２）が、 拡散信号の周波数の基本となる周波数を有する拡散原信
   号と拡散信号の位相同期の基準となる同期信号とを発生
   し、この同期信号を変調手段（１１１）に送出する発振
   手段（１１４）と、 前記拡散原信号と前記同期信号とに基づいて、少なくと
   も１つの拡散信号を合成する合成手段（１１５）とを備
   え、 変調手段（１１１）が、前記同期信号と中間周波数信号
   とを重畳して平衡変調器（１１３）に送出する構成であ
   り、 受信装置（１２０）の拡散信号発生手段（１２１）が、 検波手段（１２２）の出力から前記同期信号を抽出する
   抽出手段（１２４）と、 前記同期信号に基づいて、拡散原信号を発生するととも
   に、この拡散原信号と同期信号とに基づいて、少なくと
   も１つの拡散信号を合成する合成手段（１２５）とを備
   えた構成であることを特徴とするスペクトル拡散通信方
   式。