JPH09238091A - スペクトラム拡散通信方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 比，伝送帯域／拡散帯域を小さくし，高い通
信品質を維持する。 【構成】 受信信号と拡散符号との相関を，ＳＡＷコリ
レータ31，32でとる。この相関信号を増幅する利得可変
増幅回路32，42の増幅度を拡散符号周期ごとに，上記相
関信号にピークが現われるタイミングで大きくする。上
記タイミング以外の期間では増幅回路32，42の増幅度を
小さくしておく。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】この発明はスペクトラム拡散通信方法およ
び装置に関する。

【０００２】

【背景技術】スペクトラム拡散（ＳＳ）通信方式は秘話
性がありかつ干渉に強いという特長を持っているので期
待される通信方式であり，移動体通信，衛星通信などで
一部実用化されつつある。しかし，まだ多くの課題があ
り，その解決のために盛んに研究されているのも事実で
ある。

【０００３】スペクトラム拡散通信方式の課題の一つは
限られた周波数帯域内でいかに多重化を行うかというこ
とである。スペクトラム拡散通信方式はもともと伝送す
べき情報をその情報を伝送するのに最低限必要な帯域よ
りもずっと広い周波数帯域に拡散させて高い通信品質を
得るものであり，周波数帯域を制限すること自体に自己
矛盾を孕んでいる。

【０００４】スペクトラム拡散通信方式における拡散帯
域は一般に次式で表わされる。

【０００５】拡散帯域＝伝送速度×拡散符号長×２

【０００６】拡散符号長を長くとれば当然に通信品質は
高くなるが拡散帯域はより広くなる。

【０００７】拡散帯域が伝送周波数帯域（伝送帯域）
（法規，その他によって使用が認められた周波数帯域，
または設計者もしくは仕様書等によって決定された伝送
のための周波数帯域）の範囲内に収まっていれば問題は
ない。拡散帯域が伝送帯域を超えて広がると，送信信号
をフィルタ等で帯域制限しなければならない。帯域制限
は通信品質を低下させる方向に働く。

【０００８】図１は送信信号の分散スペクトラムの一例
を示すものである。送信信号の帯域幅はフィルタによっ
て伝送帯域に制限される。このフィルタの通過帯域（伝
送帯域）は，一般に，スペクトラムのメインローブ幅
（これが拡散帯域である）の半分以上でなければならな
い，好ましくは0.75以上でなければならないといわれて
いる。

【０００９】我国においては私的な無線通信に割当てら
れた周波数帯域は2.45ＧＨｚを中心とする26ＭＨｚの帯
域と定められている。この許された周波数帯域内をいく
つかに分割して多重通信を行なおうとすると，１チャネ
ル当りの伝送帯域はかなり狭いものとならざるを得な
い。

【００１０】

【発明の開示】この発明は，伝送帯域／拡散帯域の比を
極めて小さくすることができ，しかも高い通信品質を維
持することのできるスペクトラム拡散通信方法および装
置を提供することを目的とする。

【００１１】この発明は，拡散符号を送信データによっ
て変調して得られる変調信号を受信し，受信した変調信
号と，上記拡散符号と同一の拡散符号との相関信号を
得，拡散符号周期ごとに，上記相関信号のピーク値に基
づいてデータを復調するスペクトラム拡散通信方法にお
いて，上記相関信号を増幅する利得可変増幅回路を設
け，拡散符号周期ごとに，上記相関信号にピークが現わ
れるタイミングで上記増幅回路の利得を大きくすること
を特徴とする。

【００１２】上記タイミング以外の期間では上記増幅回
路の利得を小さくしておく。

【００１３】この発明はスペクトラム拡散通信装置のた
めの受信装置を提供している。この受信装置は，拡散符
号を送信データによって変調して得られる変調信号を受
信する受信回路と，上記受信回路が受信した受信信号と
上記拡散符号との相関をとり，相関信号を出力する相関
器と，上記相関器の出力相関信号を増幅する可変利得増
幅回路と，上記増幅回路の出力信号に基づいてデータを
復調するとともに上記相関信号にピーク値が現われるタ
イミングを表わす制御信号を生成する復調回路とを備
え，上記制御信号によって，上記相関信号にピーク値が
現われるタイミングで上記増幅回路の利得が選択的に大
きくなるように制御するものである。

【００１４】この発明によると，受信側において，相関
器から出力される相関信号が自己相関ピークを示すタイ
ミングで（自己相関ピークが現われない拡散周期もあり
うるが）相関信号を増幅する増幅回路の増幅度を選択的
に大きくし，他の期間には増幅度を小さくしている。

【００１５】相関器の出力相関信号のうち自己相関ピー
ク成分がデータの復調に必要なものであり，それ以外の
期間の信号成分はデータの復調には必要ない。この発明
によると，データの復調のために必要ない期間において
は増幅回路の増幅度を小さくしているので，増幅回路の
後段に接続される復調回路に入力するノイズが抑制され
る。

【００１６】また，データの復調に必要な自己相関ピー
クのタイミングで増幅回路の増幅度が大きくされている
から，この自己相関ピークは大きく増幅される。フェー
ディング，温度変化に基づく回路定数の変化等に起因し
て自己相関ピークがたとえ小さかったとしても，このピ
ーク信号は大きく増幅される。したがって，後段の復調
回路に充分に大きなレベルの信号が入力するので，デー
タ復調が正確に行なわれる。

【００１７】このようにして，この発明によるとスペク
トラム拡散通信において信頼性の高いデータ復調が可能
となる。伝送帯域／拡散帯域の比を小さくしたとしても
確実なデータの復調が可能である。

【００１８】一実施態様では，送信側において，上記拡
散符号として相互相関の低い２つの異なる拡散符号が用
いられる。これらの２つの拡散符号が送信データの１お
よび０にそれぞれ割当てられる。

【００１９】この場合には，受信側において，上記の２
つの異なる拡散符号と同一の２つの拡散符号と受信信号
との相関がそれぞれとられる。これらの相関信号をそれ
ぞれ増幅する２つの利得可変増幅回路が設けられる。

【００２０】より具体化されたこの発明によるスペクト
ラム拡散通信方法は，送信側において，送信すべきデー
タの１および０にそれぞれ互いに異なる２つの相互相関
の低い拡散符号を割当てることにより変調信号を生成し
てこの変調信号を送信し，受信側において，上記変調信
号を受信し，上記の２つの拡散符号と受信した変調信号
との相関をそれぞれとって相関信号を得，得られた２つ
の相関信号の比較に基づいてデータを復調するスペクト
ラム拡散通信方法において，送信側において，送信すべ
きデータの送出に先だって１または０が連続するプレア
ンブル・データを送出し，受信側において，プレアンブ
ル・データを復調することにより上記相関信号がピーク
を示すタイミングに関する同期を確立し，上記相関信号
がピークを示すタイミングで上記相関信号を増幅する増
幅回路の増幅度を大きくすることを特徴とするものであ
る。

【００２１】一つの拡散符号の位相を反転することによ
り，上記の２つの拡散符号を生成することもできる。

【００２２】より具体化されたこの発明によるスペクト
ラム拡散通信装置は，送信装置と受信装置とから構成さ
れる。上記送信装置は，送信すべきデータの１および０
にそれぞれ互いに異なる相互相関の低い拡散符号を割当
てることにより変調信号を生成して出力する変調回路
と，送信すべきデータの送出に先だって１または０が連
続するプレアンブル・データを上記変調回路に与える制
御回路とを含む。上記受信装置は，上記送信装置から送
出される変調信号を受信する受信回路と，上記受信回路
が受信した受信信号と上記の２つの拡散符号との相関を
とり，相関信号を出力する２つの相関器と，上記２つの
相関器の出力相関信号をそれぞれ増幅する２つの可変利
得増幅回路と，上記プルアンブル・データが送出されて
いるときに上記２つの相関器のうちのいずれかから出力
される相関信号に基づいて，上記相関信号がピークを示
すタイミングを表わす同期信号を生成して同期を確立
し，同期確立後は，上記同期信号のタイミングで上記の
２つの増幅回路の増幅度を選択的に大きくするように制
御する利得制御回路とを含む。

【００２３】上記受信装置には，上記の２つの増幅回路
の出力信号に基づいてデータを復調する復調回路がさら
に設けられる。

【００２４】この具体化されたスペクトラム拡散通信方
法および装置においても上記と同じ理由により高い通信
品質を保持し，かつ伝送帯域／拡散帯域を小さくするこ
とができる。

【００２５】好ましい実施態様では，上記復調回路は，
上記２つの増幅回路の出力の差をとる減算回路と，上記
減算回路の出力を正負２つのしきい値と比較して受信デ
ータを生成する比較回路とから構成される。

【００２６】この復調回路によると，２つの相関信号の
差をしきい値と比較している。２つの相関信号の大小関
係はこの差においても保存されているので，差をしきい
値と比較することにより，正しいデータの復調が可能と
なる。各相関信号をそれぞれのしきい値と比較するとす
ると，相関信号にノイズが含まれていた場合には誤りが
生じることがある。上述のように差をとることによって
ノイズ成分は自己相関ピークから差引かれることになる
ので，ノイズによる影響を小さくすることができる。

【００２７】この発明は上記のスペクトラム拡散通信装
置で用いられる送信装置および受信装置も提供してい
る。

【００２８】この送信装置は，送信すべきデータの１お
よび０にそれぞれ互いに異なる相互相関の低い拡散符号
を割当てることにより変調信号を生成して出力する変調
回路と，送信すべきデータの送出に先だって１または０
が連続するプレアンブル・データを上記変調回路に与え
る制御回路とから構成される。

【００２９】送信装置は，送信装置から送出される変調
信号を受信する受信回路と，上記受信回路が受信した受
信信号と互いに異なる２つの拡散符号との相関をとり，
相関信号を出力する２つの相関器と，上記２つの相関器
の出力相関信号をそれぞれ増幅する２つの可変利得増幅
回路と，送信データの送出に先だって送信される１また
は０が連続するプルアンブル・データが送出されている
ときに上記２つの相関器のうちのいずれかから出力され
る相関信号に基づいて，上記相関信号がピークを示すタ
イミングを表わす同期信号を生成して同期を確立し，同
期確立後は，上記同期信号のタイミングで上記の２つの
増幅回路の増幅度を選択的に大きくするように制御する
利得制御回路とから構成される。

【００３０】この発明の他の特徴は実施例の記載によっ
て明らかになるであろう。

【００３１】

【実施例】図２はスペクトラム拡散送信装置の構成を示
すものである。

【００３２】この実施例では相互相関の低い２つの同一
符号長のＰＮ（Pseudo Noise）（擬似雑音）符号系列
（これをＰＮ１およびＰＮ２とする）を送信ディジタル
・データＳＤの１および０にそれぞれ対応させている。
ＰＮ符号発生回路12はシーケンス制御回路11から与えら
れる送信データおよび制御信号に基づいて，ＰＮ符号系
列ＰＮ１またはＰＮ２を発生する。このＰＮ符号系列Ｐ
Ｎ１またはＰＮ２は変調回路13に与えられる。

【００３３】シーケンス制御回路11から送信データＳＤ
が変調回路13に入力する。この送信データＳＤによって
ＰＮ符号系列ＰＮ１またはＰＮ２が位相変調される。変
調回路13は，具体的には，たとえばＥｘ−ＯＲ（排他的
論理和）回路である。変調回路13の出力は帯域制限用の
低域通過フィルタ14を通って変調回路15に入力する。

【００３４】変調回路15にはキャリア信号が与えられて
いる。低域通過フィルタ14を通ったＰＮ符号系列によっ
てキャリア信号が位相変調される。変調回路15はたとえ
ばＤＰＳＫ（Differential Phase Shift Keying ）回路
である。

【００３５】位相変調されたキャリア信号は帯域通過フ
ィルタ16を通り，増幅回路17で増幅されたのちアンテナ
18から送出される。帯域通過フィルタ16はアンテナ18か
ら放射される送信電波の帯域を制限するためのものであ
る。法令等で許された帯域の電波を送出する場合には，
送信電波がこの許容帯域内に収まるようにフィルタ16の
通過帯域が設定される。また，法令等で許された帯域内
に複数チャネルを設定して多重化する場合には，チャネ
ルごとに，送信電波がそのチャネルに割当てられた帯域
をもつようにフィルタ16の通過帯域が設定される。

【００３６】変調回路13は必ずしもなくてもよい。この
場合にはＰＮ符号発生回路12から出力されるＰＮ符号系
列がフィルタ14を経て変調回路15に入力する。低域通過
フィルタ14も必ずしもなくてもよい。

【００３７】シーケンス制御回路11は，主装置（コンピ
ュータまたはスペクトラム拡散通信方式の応用装置，通
信装置など）（図示略）との間で，ＳＴＸ（Start of T
ext），ＲＴＳ（Request To Send ），ＣＴＳ（Clear T
o Send)等の制御信号を用いて交信し，主装置から送信
データをもらう。このシーケンス制御回路11の動作の詳
細については後述する。

【００３８】ＰＮ符号発生回路12の一例が図３に，その
動作を示す波形図が図４にそれぞれ示されている。

【００３９】このＰＮ符号発生回路12はＰＮ符号系列Ｐ
Ｎ１を発生する回路21とＰＮ符号系列ＰＮ２を発生する
回路22とを含み，これらの回路21または22から出力する
ＰＮ符号系列が送信データＳＤに応じて切換スイッチン
グ回路23によって選択される。送信データＳＤが１のと
きにＰＮ符号系列ＰＮ１が，送信データＳＤが０のとき
にＰＮ符号系列ＰＮ２がそれぞれ選択される。

【００４０】ＰＮ符号系列ＰＮ１とＰＮ２とは相互相関
が低くかつ同一符号長のものである。ＰＮ符号系列の符
号長が31以下の場合には，あるＰＮ符号系列をＰＮ１と
したときに，そのＰＮ符号系列の位相を反転した符号系
列をＰＮ２とすることが一般的である。

【００４１】図５はスペクトラム拡散受信装置の構成を
示す。

【００４２】アンテナ39で受信された信号は増幅回路38
で増幅されたのち帯域通過フィルタ37に入力する。この
フィルタ37は主に多重通信において有用なもので，その
チャネルに割当てられた帯域の信号成分のみを通過させ
るように働く。

【００４３】帯域通過フィルタ37を通った受信信号は２
つのＳＡＷコリレータ31および32に入力する（ＳＡＷ＝
Surface Acoustic Wave ）。ＳＡＷコリレータは一種の
固定コード用相関器であり，圧電体膜上に形成され，入
力信号をＳＡＷに変換する入力ＩＤＴ（Interdigital T
ransducer ）と，このＳＡＷの伝搬路（圧電体膜）上
に，検出すべきＰＮ符号系列に対応して形成された出力
電極とを備えたもので，出力電極によって設定されたＰ
Ｎ符号系列が入力したときにパルス状自己相関電気信号
を出力する。

【００４４】ＳＡＷコリレータ31にはＰＮ符号系列ＰＮ
１が，ＳＡＷコリレータ41にはＰＮ符号系列ＰＮ２がそ
れぞれ設定されている。したがって，ＰＮ符号系列ＰＮ
１によって変調されたキャリア信号がＳＡＷコリレータ
31に入力したときにＳＡＷコリレータ31の出力信号に
は，このＰＮ符号系列の１周期の期間内のいずれかの時
点で，鋭い自己相関ピークが現われる。また，ＰＮ符号
系列ＰＮ２によって変調されたキャリア信号が入力した
ときにＳＡＷコリレータ41は鋭い自己相関ピークを持つ
出力信号を発生する。

【００４５】ＳＡＷコリレータ31および41の出力信号は
利得（ゲインまたは増幅度）可変増幅回路32および42に
それぞれ入力する。この利得可変増幅回路32および42の
動作については後述する。

【００４６】利得可変増幅回路32および42より後段の回
路の出力信号の波形が図６に示されている。この図にお
いて，増幅回路32および42の出力信号ａおよびｄは，キ
ャリア信号の包絡線のみが示されている。

【００４７】増幅回路32および42の出力信号ａおよびｄ
はそれぞれ検波回路33および43でＡＭ検波され，信号ｂ
およびｅとしてそれぞれシュミット回路（波形整形回路
または二値化回路）34および44に入力する。ＰＮ符号系
列ＰＮ１（データ１）で変調されたキャリア信号が受信
されたときにシュミット回路34からパルス信号ｃが出力
される。ＰＮ符号系列ＰＮ２（データ０）で変調された
キャリア信号が受信されたときにシュミット回路44から
パルス信号ｆが出力される。

【００４８】これらのパルス信号ｃおよびｆはＯＲ回路
35を経てパルス信号ｇとして同期信号発生回路36に入力
する。信号ｇにはＰＮ符号周期の１周期に１個のパルス
が現われる。同期信号発生回路36はこのパルス信号ｇに
同期した受信クロック信号を生成して出力する。同期信
号発生回路36は後述するようにディジタルＰＬＬ（Phas
e Lock Loop ）を含んで構成される。

【００４９】減算回路45は検波回路33の出力信号ｃから
検波回路43の出力信号ｅを減算し，これにより得られる
信号ｈを出力するものである。

【００５０】減算回路45の出力信号ｈはシュミット回路
46に入力する。シュミット回路46は正負２つのしきい値
レベルをもつもので，入力信号ｈが正のしきい値レベル
を越えるとシュミット回路46の出力はハイ・レベル（Ｈ
レベル）となり，入力信号ｈが負のしきい値レベルを下
廻る（負方向に越える）とシュミット回路46の出力はロ
ウ・レベル（Ｌレベル）となる。このシュミット回路46
の出力信号が受信データを表わす。

【００５１】同期信号発生回路36を用いずに，受信デー
タに基づいて受信クロック信号を作成することもでき
る。

【００５２】ＳＡＷコリレータ31およびＳＡＷコリレー
タ41でそれぞれＰＮ符号系列ＰＮ１およびＰＮ２の自己
相関信号が得られる。これらの自己相関信号の包絡線が
検波回路33および43でそれぞれ検波される（信号ｂおよ
びｅ）。さらにこの検波信号ｂとｅの差ｈ＝ｂ−ｅが減
算回路45で得られる。減算回路45の出力信号ｈがヒステ
リシスをもつ（正負２つのしき値レベルをもつ）シュミ
ット回路46で弁別されている。

【００５３】このような受信方式によるとフェーディン
グ，その他の原因により生じるノイズに強く，正確な受
信データが得られるという特長がある。

【００５４】その様子が図７に示されている。検波信号
ｂに自己相関ピークが現われているものとする。検波信
号ｅにノイズ成分が現われたとする。自己相関によるピ
ークレベルよりもノイズ成分のレベルの方が高くなるこ
とは現実には，まず，あり得ない。したがって，差信号
ｈ＝ｂ−ｅは必ず正のレベルを持ち，この正のレベルは
シュミット回路46の正のしきい値レベルを超えるので，
シュミット回路46の出力はＨレベルになる。

【００５５】受信データを生成するための回路が２つの
第１および第２のレベル弁別回路とフリップフロップ回
路とから構成されている場合と比較してみよう。信号ｂ
が正のしき値レベルを超えたときに第１のレベル弁別回
路からパルス信号が発生し，このパルス信号によってフ
リップフロップがセットされ，信号ｅが正のしきい値レ
ベルを超えたときに第２のレベル弁別回路からパルス信
号が発生し，このパルス信号によってフリップフロップ
がリセットされるものとする。図７に示すように，信号
ｅに現われるノイズ成分が第２のレベル弁別回路のしき
い値レベルを超えたとすると，フリップフロップはセッ
トされた直後にリセットされてしまい，正しい受信デー
タが得られない。図５に示す回路ではこのような誤動作
は生じにくい。

【００５６】図８は上述した送信装置および受信装置の
全体的な動作を示すタイム・チャートである。また，Ｏ
Ｒ回路35の出力信号（同期信号）ｇ，ならびに可変利得
増幅回路32および42を制御する電圧信号ｉおよびｊが拡
大して図９に示されている。制御電圧信号ｉおよびｊは
同期信号発生回路36で生成され，出力される。

【００５７】可変利得増幅回路32および42は制御電圧信
号ｉおよびｊによってその増幅度が制御されるものであ
る。制御電圧信号ｉがほぼ０Ｖのときに増幅回路32の増
幅度はほぼ０であるとする。制御電圧信号ｉが，たとえ
ば 2.5Ｖのときに，増幅回路32の出力信号ａが検波され
たのち（信号ｂ），シュミット回路34に入力した場合，
信号ａが自己相関ピークを含んでいれば，このピークが
シュミット回路34で検出され，パルス信号ｃが出力され
る程度に，入力信号が増幅回路32で増幅されるものとす
る（フェーディング等によるノイズが極端に大きくな
く，また，後述するマルチパス等が生じていず，通信状
態はおおむね良好であるとき）。制御電圧信号ｉが５Ｖ
になると，増幅回路32の増幅度は，制御電圧信号ｉが
2.5Ｖのときに比べると，約２倍（６ｄＢ程度）増大す
るものとする。電圧制御信号ｊと増幅回路42との関係に
ついても同じである。

【００５８】受信装置において，受信待ちの状態のとき
には，電圧制御信号ｉは上述した 2.5Ｖ程度に設定さ
れ，電圧制御信号ｊは０Ｖ程度に設定されている。増幅
回路32で増幅された信号が自己相関ピークを含んでいれ
ばこの自己相関ピークはシュミット回路34で充分に検出
される。増幅回路42の増幅率はほぼ０で，この増幅回路
42の出力信号が自己相関ピークを含んでいても，シュミ
ット回路44からはこの自己相関ピークに対応するパルス
信号は出力されない。

【００５９】送信装置のシーケンス制御回路11は送信デ
ータＳＤを送出するに先だってプレアンブル期間を設
け，この期間にプレアンブル・データを送出する。プレ
アンブル・データはオール１である。プレアンブル期間
は受信装置の同期信号発生回路36において同期を確立す
るのに必要な時間，またはそれ以上の時間に設定され
る。具体的にはＰＮ符号周期の８倍またはそれ以上の期
間が好ましい。

【００６０】プレアンブル期間において，データ１を表
わすＰＮ符号系列ＰＮ１によって位相変調されたキャリ
ア信号が送信装置から連続的に送出される。

【００６１】受信装置においてこのキャリア信号を受信
すると，ＳＡＷコリレータ31からＰＮ符号周期ごとに自
己相関ピークを含む信号が出力される。増幅回路32の制
御電圧信号ｉは 2.5Ｖに設定されているからＳＡＷコリ
レータ31の出力信号は増幅回路32で増幅され，検波回路
33，シュミット回路34およびＯＲ回路35を経てパルス信
号ｇとして同期信号発生回路36に入力する。

【００６２】ＳＡＷコリレータ41の出力には自己相関ピ
ークは現われない。増幅回路42の増幅度はほぼ０に設定
されているので増幅回路42の出力ｄはほぼ０に保たれ
る。

【００６３】同期信号発生回路36はディジタルＰＬＬ回
路を含んでおり，パルス信号ｇに応答して発振動作を開
始する。パルス信号ｇは一定周期でＰＬＬ回路36に入力
するのでＰＬＬ回路36はこれを引込み，いくつかのパル
ス信号ｇが入力するとこのパルス信号の周波数にロック
され，以降は安定した発振動作を行う。これが同期の確
立である。

【００６４】同期信号発生回路36は同期が確立すると
（たとえば８個のパルス信号ｇを受付けたのち），パル
ス信号ｇに同期したパルス状の制御電圧信号ｉとｊを出
力するようになる。この制御電圧信号ｉとｊのパルスの
高さは５Ｖ，パルス以外の期間は０Ｖに保たれる。制御
電圧信号ｉ，ｊのパルスはＳＡＷコリレータ31または41
から自己相関ピークが現われる瞬間を含むようにその幅
およびタイミングが定められる。

【００６５】したがって，電圧制御信号ｉおよびｊによ
って，増幅回路32および42の増幅度は，ＳＡＷコリレー
タ31または41から自己相関ピークが現われるタイミング
できわめて大きな値となり，それ以外の期間においては
きわめて小さな値（ほぼ０）に保たれる。

【００６６】プレアンブル期間が終了すると，送信装置
において，シーケンス制御回路11は送信データＳＤを送
出するとともに，この送信データＳＤを表わすＰＮ符号
系列ＰＮ１またはＰＮ２がＰＮ符号発生回路12から発生
するようにＰＮ符号発生回路12を制御する。これによっ
て，上述したように，送信データＳＤによって変調され
たキャリア信号が送信装置から送出される。

【００６７】このキャリア信号を受信する受信装置では
ＰＮ符号周期ごとにＳＡＷコリレータ31または41のいず
れかから自己相関パルスが発生する。この自己相関パル
スは増幅回路32または42によって選択的に大きな増幅度
で増幅される。増幅回路32または42の出力信号ａまたは
ｄは次段以降の回路で処理され，受信データが作成され
るとともに，同期信号発生回路36が発振動作を継続す
る。

【００６８】可変利得増幅回路32および42の増幅度を自
己相関パルスに同期して制御すること（同期増幅）は次
のような技術的意義をもつ。

【００６９】その一は，ＳＡＷコリレータから自己相関
パルスが現われない期間において増幅回路の増幅度を小
さく（０またはほぼ０）にしているので，この期間に混
入するノイズが増幅されず，後段の回路のノイズによる
誤動作を未然に回避できることである。

【００７０】その二は，ＳＡＷコリレータから出力され
る自己相関パルスを大きい増幅度で増幅しているのでフ
ェーディング（たとえばマルチパス）によって影響され
ずに，正確なデータ復調が可能になるということであ
る。温度の変化によって回路定数が変化しこれによって
誘発される誤動作も同じように回避される。これらのこ
とは伝送帯域を狭くして多重化（マルチチャネル化）を
図る場合に有利である。

【００７１】マルチパスによる影響を一例にとって説明
する。図10(A) は送信信号の分散スペクトルを示してい
る。拡散帯域に比して伝送帯域をかなり狭くとった場合
を想定する。送信装置の帯域通過フィルタ16を通して送
信される信号（電波）のスペクトルは図10(B) に示すよ
うになる。

【００７２】この送信電波が伝搬していく過程で何らか
の原因でこの伝送帯域に属する周波数成分が減少したと
する。たとえば，送信電波の一部が反射物体で反射し，
送信電波と反射波の位相がほぼ逆相になるために受信装
置に受信される電波の振幅が小さくなることがある（マ
ルチパス）。このような受信電波のスペクトルが図10
(C) に示されている。

【００７３】このような受信電波が受信装置で受信され
たときに，ＳＡＷコリレータから出力される自己相関パ
ルスの振幅も小さくなってしまう。増幅回路32または42
の増幅度がそれほど大きくなければその検波出力ｂまた
はｅがシュミット回路34または44のしきい値に達しない
場合がある。また，減算信号ｈがシュミット回路のしき
い値に達しない場合がある。

【００７４】上記のように，増幅回路32または42の増幅
度を自己相関パルスのタイミングに合わせて大きくして
いるので，たとえ自己相関パルスの振幅が小さくても，
増幅回路32または42の出力信号ａまたはｄの振幅も大き
くなり，シュミット回路34，44，46は正しく動作しうる
ようになる。

【００７５】このようにして，フェーディングや温度変
化に強く，感度が高く安定したスペクトラム拡散通信が
達成できる。

【００７６】また，拡散帯域に比して伝送帯域を大幅に
狭くしても信頼性の高い通信が行なえる。このことは通
信の多重化に有利である。上述したように伝送帯域／拡
散帯域は0.75以上にすることが常識であるが，発明者の
実験によると，この比を0.2程度にしても充分に実用に
耐える通信が可能であることが分った。拡散帯域を法規
等で規制された帯域に等しくとったとすると，法規制で
認められた帯域内に250Kbps で５チャネルの伝送帯域を
設定することが可能である。

【００７７】送信装置の変形例について図11および図12
を参照して説明する。図11は送信装置の一部を示す。こ
の図において，図２に示すものと同一物には同一符号を
付しておく。図12は図11に示す回路の出力信号を示す波
形図である。図12においてキャリア信号は作図の便宜上
ＰＮ符号に比してその周波数がかなり低いものとして描
かれている。キャリア信号は実際には図示のものよりも
かなり周波数が高い。

【００７８】上記実施例では２つのＰＮ符号系列ＰＮ
１，ＰＮ２を用いこれらを送信データの１，０に対応さ
せている。上述したように，短い符号長のＰＮ符号では
２種類のＰＮ符号系列をつくることはできない。そこ
で，この変形例では１つのＰＮ符号系列ＰＮをＰＮ符号
系列ＰＮ１に，このＰＮ符号系列ＰＮの反転符号をＰＮ
符号系列ＰＮ２に対応させる。

【００７９】図11において，Ｅｘ−ＯＲ回路51に送信デ
ータＳＤとＰＮ符号系列ＰＮが与えられる。ＰＮ符号系
列ＰＮは送信データＳＤと同期して（すなわち，送信デ
ータの１ビットの期間内にＰＮ符号周期が収まるよう
に）ＰＮ符号発生回路（図示略）から発生する。

【００８０】Ｅｘ−ＯＲ回路51は送信データＳＤによっ
て位相変調されたＰＮ符号系列ＰＮまたは＊ＰＮ（反転
信号は通常，図12に示すようにその記号の上にバーを付
けて表わすが，明細書ではその記号の前に＊を付けて表
わす）を生成して出力する。ＰＮ符号系列ＰＮはデータ
１に，＊ＰＮはデータ０に対応する。

【００８１】Ｅｘ−ＯＲ回路51の出力Ａ１は低域通過フ
ィルタ14を経て変調回路15に与えられ，キャリア信号を
変調する。変調されたキャリア信号Ｃ１は増幅回路17を
経てアンテナ18から送出される。

【００８２】図13および図14は送信装置のさらに変形例
を示すものである。図13は送信装置の一部を示すブロッ
ク図，図14は図13に示す回路の出力信号を示す波形図で
ある。

【００８３】ここでは，ＰＮ符号系列をデータで反転す
ることに代えてキャリア信号を送信データＳＤで反転し
ている。

【００８４】送信クロック信号ＴＸＤがラッチ回路53お
よびＰＮ符号発生回路52に与えられる。送信クロック信
号ＴＸＤは送信データの１ビット期間に相当する周期を
もつ。

【００８５】送信データＳＤは送信クロック信号ＴＸＤ
に応答してラッチ回路53において１ビット期間の間，ラ
ッチされる。このラッチされた送信データＳＤによって
キャリア信号が変調回路54で位相変調される。変調回路
54はたとえばＥｘ−ＯＲ回路で実現される。変調回路54
の出力信号は，データＳＤが１のときキャリア信号と同
じであり，データＳＤが０のときキャリア信号を反転し
たものとなる。

【００８６】一方，ＰＮ符号発生回路52は送信クロック
信号ＴＸＤの周期でＰＮ符号系列ＰＮを繰返し発生して
出力する。このＰＮ符号系列ＰＮは帯域制限用の低域通
過フィルタ56を経て変調回路55に与えられる。変調回路
55には変調されたキャリア信号も入力している。

【００８７】送信データＳＤによって変調されたキャリ
ア信号は変調回路56においてＰＮ符号系列ＰＮによって
位相変調される。変調回路56もまたＥｘ−ＯＲ回路で実
現される。変調回路55の出力キャリア信号Ｃ２は増幅回
路17を経てアンテナ18から送出される。

【００８８】図12に示す変調され送出されるキャリア信
号Ｃ１と図14に示す変調され送出されるキャリア信号Ｃ
２は全く同じであることが分る。

【００８９】図11および図13に示す送信装置において
も，図２に示す送信装置と同じようにシーケンス制御装
置の制御の下にまずプレアンブル・データを送信し，そ
の後続いて送信データＳＤを送信することになる。

【００９０】上記実施例では送信装置から受信装置に無
線で電波を送信するようにしているが，送信装置と受信
装置とを通信ラインによって接続した通信システムにも
この発明は適用可能であるのはいうまでもない。さら
に，キャリア信号は必ずしも必要ではなく，変調された
ＰＮ符号系列（拡散符号列）を送信装置から受信装置に
伝送するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】送信信号の分散スペクトルの一例を示し，伝送
帯域と拡散帯域とを表すものである。

【図２】送信装置の構成を示すブロック図である。

【図３】ＰＮ符号発生回路の構成例を示すブロック図で
ある。

【図４】送信データに２つの異なるＰＮ符号系列を割当
てる様子を示す波形図である。

【図５】受信装置の構成を示すブロック図である。

【図６】受信装置における各回路の出力信号を示す波形
図である。

【図７】図５の受信装置の耐ノイズ性を説明するための
波形図である。

【図８】送信装置と受信装置の全体的な動作を示す波形
図である。

【図９】図８の波形図の一部を拡大して示す波形図であ
る。

【図１０】(A) は送信信号の分散スペクトルを，(B) は
フィルタを通った後の送信信号のスペクトルを，(C) は
マチルパスの影響を受けた受信信号のスペクトルをそれ
ぞれ示している。

【図１１】受信装置の他の例を示すブロック図である。

【図１２】図11に示す受信装置の動作を示す波形図であ
る。

【図１３】受信装置のさらに他の例を示すブロック図で
ある。

【図１４】図13に示す受信装置の動作を示す波形図であ
る。

【符号の説明】

11 シーケンス制御回路 12，21，22 ＰＮ符号発生回路 13，15 変調回路 16，37 帯域通過フィルタ 23 切換スイッチ回路 31，32 ＳＡＷコリレータ 32，42 可変利得増幅回路 33，43 検波回路 34，44，46 シュミット回路 35 ＯＲ回路 36 同期信号発生回路 45 減算回路 51 Ｅｘ−ＯＲ回路 52 ＰＮ符号発生回路 53 ラッチ回路 54，55 変調回路

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 拡散符号を送信データによって変調して
   得られる変調信号を受信し，受信した変調信号と，上記
   拡散符号と同一の拡散符号との相関信号を得，拡散符号
   周期ごとに，上記相関信号のピーク値に基づいてデータ
   を復調するスペクトラム拡散通信方法において，上記相
   関信号を増幅する利得可変増幅回路を設け，拡散符号周
   期ごとに，上記相関信号にピークが現われるタイミング
   で上記増幅回路の利得を大きくすることを特徴とするス
   ペクトラム拡散通信方法。
2. 【請求項２】 上記タイミング以外の期間では上記増幅
   回路の利得を小さくしておくことを特徴とする，請求項
   １に記載のスペクトラム拡散通信方法。
3. 【請求項３】 上記変調信号が定められた伝送帯域より
   も広い周波数帯域にわたって拡散するような長さをもつ
   拡散符号を用いて上記変調信号を生成し，上記変調信号
   の帯域が上記伝送帯域内に収まるように帯域通過フィル
   タで帯域制限した上で送信する，請求項１に記載のスペ
   クトラム拡散通信方法。
4. 【請求項４】 上記拡散符号として相互相関の低い２つ
   の異なる拡散符号を用い，これらの拡散符号を送信デー
   タの１および０にそれぞれ割当てる，請求項１に記載の
   スペクトラム拡散通信方法。
5. 【請求項５】 上記の２つの異なる拡散符号と同一の２
   つの拡散符号と受信信号との相関をそれぞれとり，これ
   らの相関信号をそれぞれ増幅する２つの利得可変増幅回
   路を設けたことを特徴とする請求項４に記載のスペクト
   ラム拡散通信方法。
6. 【請求項６】 送信側において送信データの送出に先だ
   ちあらかじめ定められたプレアンブル・データを送出
   し，受信側において上記プレアンブル・データについて
   の相関信号に基づいて同期信号を生成し，この同期信号
   に同期させて上記増幅回路の利得を増大させる，請求項
   １に記載のスペクトラム拡散通信方法。
7. 【請求項７】 送信側において，送信すべきデータの１
   および０にそれぞれ互いに異なる２つの相互相関の低い
   拡散符号を割当てることにより変調信号を生成してこの
   変調信号を送信し，受信側において，上記変調信号を受
   信し，上記の２つの拡散符号と受信した変調信号との相
   関をそれぞれとって相関信号を得，得られた２つの相関
   信号の比較に基づいてデータを復調するスペクトラム拡
   散通信方法において，送信側において，送信すべきデー
   タの送出に先だって１または０が連続するプレアンブル
   ・データを送出し，受信側において，プレアンブル・デ
   ータを復調することにより上記相関信号がピークを示す
   タイミングに関する同期を確立し，上記相関信号がピー
   クを示すタイミングで，上記相関信号を増幅する増幅回
   路の増幅度を大きくすることを特徴とする，スペクトラ
   ム拡散通信方法。
8. 【請求項８】 上記タイミング以外の期間では上記増幅
   回路の増幅度を小さくしておくことを特徴とする，請求
   項７に記載のスペクトラム拡散通信方法。
9. 【請求項９】 一つの拡散符号の位相を反転することに
   より，上記の２つの拡散符号を生成する，請求項７に記
   載のスペクトラム拡散通信方法。
10. 【請求項１０】 上記の２つの相関信号の差をとり，こ
    の差をしきい値と比較することにより受信データを得
    る，請求項７に記載のスペクトラム拡散通信方法。
11. 【請求項１１】 拡散符号を送信データによって変調し
    て得られる変調信号を受信する受信回路と，上記受信回
    路が受信した受信信号と上記拡散符号との相関をとり，
    相関信号を出力する相関器と，上記相関器の出力相関信
    号を増幅する可変利得増幅回路と，上記増幅回路の出力
    信号に基づいてデータを復調するとともに上記相関信号
    にピーク値が現われるタイミングを表わす制御信号を生
    成する復調回路とを備え，上記制御信号によって，上記
    相関信号にピーク値が現われるタイミングで上記増幅回
    路の利得が選択的に大きくなるように制御する，スペク
    トラム拡散通信のための受信装置。
12. 【請求項１２】 上記タイミング以外の期間では上記増
    幅回路の利得が選択的に小さくなるように制御する，請
    求項11に記載のスペクトラム拡散通信のための受信装
    置。
13. 【請求項１３】 送信すべきデータの１および０にそれ
    ぞれ互いに異なる相互相関が低い拡散符号を割当てるこ
    とにより変調信号を生成するスペクトラム拡散通信にお
    いて，受信信号と上記の２つの拡散符号との相関をとる
    ２つの相関器を設け，これらの相関器の出力相関信号を
    増幅する２つの可変利得増幅回路を設けたことを特徴と
    する，請求項11に記載の受信装置。
14. 【請求項１４】 上記復調回路が，上記２つの増幅回路
    の出力の差をとる減算回路と，上記減算回路の出力を正
    負２つのしきい値と比較して受信データを生成する比較
    回路と備えている，請求項13に記載の受信装置。
15. 【請求項１５】 送信装置と受信装置とから構成され，
    上記送信装置は，送信すべきデータの１および０にそれ
    ぞれ互いに異なる相互相関の低い拡散符号を割当てるこ
    とにより変調信号を生成して出力する変調回路と，送信
    すべきデータの送出に先だって１または０が連続するプ
    レアンブル・データを上記変調回路に与える制御回路と
    を含み，上記受信装置は，上記送信装置から送出される
    変調信号を受信する受信回路と，上記受信回路が受信し
    た受信信号と上記の２つの拡散符号との相関をとり，相
    関信号を出力する２つの相関器と，上記２つの相関器の
    出力相関信号をそれぞれ増幅する２つの可変利得増幅回
    路と，上記プルアンブル・データが送出されているとき
    に上記２つの相関器のうちのいずれかから出力される相
    関信号に基づいて，上記相関信号がピークを示すタイミ
    ングを表わす同期信号を生成して同期を確立し，同期確
    立後は，上記同期信号のタイミングで上記の２つの増幅
    回路の増幅度を選択的に大きくするように制御する利得
    制御回路とを含む，スペクトラム拡散通信装置。
16. 【請求項１６】 上記利得制御回路は，上記タイミング
    以外の期間では上記の２つの増幅回路の増幅度を選択的
    に小さくするように制御するものである，請求項15に記
    載のスペクトラム拡散通信装置。
17. 【請求項１７】 上記受信装置が，上記の２つの増幅回
    路の出力信号に基づいてデータを復調する復調回路をさ
    らに備えている，請求項15に記載のスペクトラム拡散通
    信装置。
18. 【請求項１８】 上記復調回路が，上記２つの増幅回路
    の出力の差をとる減算回路と，上記減算回路の出力を正
    負２つのしきい値と比較して受信データを生成する比較
    回路と備えている，請求項17に記載のスペクトラム拡散
    通信装置。
19. 【請求項１９】 上記利得制御回路は，プレアンブル・
    データを受信している期間においては，プレアンブル・
    データに対応する相関器の後段の上記増幅回路の増幅度
    を相関信号を検出できる程度の大きさにし，他の増幅回
    路の増幅度を小さくするものである，請求項15に記載の
    スペクトラム拡散通信装置。
20. 【請求項２０】 送信すべきデータの１および０にそれ
    ぞれ互いに異なる相互相関の低い拡散符号を割当てるこ
    とにより変調信号を生成して出力する変調回路と，送信
    すべきデータの送出に先だって１または０が連続するプ
    レアンブル・データを上記変調回路に与える制御回路と
    を備えたスペクトラム拡散通信のための送信装置。
21. 【請求項２１】 送信装置から送出される変調信号を受
    信する受信回路と，上記受信回路が受信した受信信号と
    互いに異なる２つの拡散符号との相関をとり，相関信号
    を出力する２つの相関器と，上記２つの相関器の出力相
    関信号をそれぞれ増幅する２つの可変利得増幅回路と，
    送信データの送出に先だって送信される１または０が連
    続するプルアンブル・データが送出されているときに上
    記２つの相関器のうちのいずれかから出力される相関信
    号に基づいて，上記相関信号がピークを示すタイミング
    を表わす同期信号を生成して同期を確立し，同期確立後
    は，上記同期信号のタイミングで上記の２つの増幅回路
    の増幅度を選択的に大きくするように制御する利得制御
    回路とを備えたスペクトラム拡散通信のための受信装
    置。
22. 【請求項２２】 上記利得制御回路は，上記タイミング
    以外の期間では上記の２つの増幅回路の増幅度を選択的
    に小さくするように制御するものである，請求項21に記
    載のスペクトラム拡散通信のための受信装置。
23. 【請求項２３】 上記受信装置が，上記の２つの増幅回
    路の出力信号に基づいてデータを復調する復調回路をさ
    らに備えている，請求項21に記載の受信装置。