JPH09298488A - 無線通信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マルチパスフェージング等の問題を低減した
スペクトル拡散方式の無線通信装置を提供する。 【解決手段】 第１の搬送波と第１の情報信号とに基づ
いて情報変調し拡散変調して送信する第１のスペクトル
拡散変調送信部２と、受信した拡散変調波を第１の櫛型
フィルタ１４を介して逆拡散復調し情報復調する第１の
スペクトル拡散受信復調部１５と、第２の搬送波と第２
の情報信号とに基づいて情報変調し拡散変調して送信す
る第２のスペクトル拡散変調送信部１０と、受信した拡
散変調波を第２の櫛型フィルタ６を介して逆拡散復調し
情報復調する第２のスペクトル拡散受信復調部７と、を
備えて構成される全２重通信方式の無線通信装置２０。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はスペクトル拡散（以
下、ＳＳと略す。）方式を用いた無線通信装置に係り、
特に、同一周波数帯域で全２重通信（復信）を行う無線
通信装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＳＳ通信は、電波の開放と共に民
生分野への応用が活発化している。例えば、日本では
２．４ＧＨｚ帯におけるＳＳデータ伝送システムの運用
が認可され、ＳＳ方式による無線ＬＡＮシステムが実用
化され始めている。

【０００３】更に、微弱電波の広帯域変調波に対する電
界強度測定法の改正に伴う微弱電波によるＳＳシステム
応用も可能となり、幅広いＳＳ方式の応用が期待できる
ようになってきている。

【０００４】特に、ＳＳ方式の民生分野における応用は
大変期待されているが、現時点では、ＳＳ方式の専用デ
バイスのコスト高問題、専用ＬＳＩの規模の大きさやコ
スト高問題、高周波回路部品のコスト高問題等、種々の
問題があるため、今後において需要が増えて量産化に向
かえばこれらの問題は徐々に解決されていくと考えられ
る。

【０００５】このような背景において、種々の分野にＳ
Ｓ技術応用が検討され、その中における無線通信の分野
においても、従来技術に捕らわれない新規な方式も開発
され、技術の進歩も日々進んでいるのが現状である。

【０００６】ＳＳ方式の参考文献としては、例えば、特
公平６−５２８９１号公報、特公平６−５２８９２号公
報、特公平６−５２８９３号公報、特開平３−１５９３
３３号公報、特開平４−３３４２２２号公報、特開平５
−１１４８９５号公報、特開平７−３０５１８号公報等
がある。また、本出願人は特願平７−３３６８０２号や
特願平７−３１２３３２号等においても、ＳＳ技術応用
の提案を行っており、これを参考にしてもよい。

【０００７】上記の特開平５−１１４８９５号公報に
は、復調器に与えられる信号を通過させる櫛型フィルタ
を有し、該櫛型フィルタはＳＳ信号の各スペクトル成分
を抽出するようにしたＳＳ受信機が記載されているが、
全２重通信を行う場合については記載がない。

【０００８】直接拡散型ＳＳシステムにおいて、全２重
通信方式で周波数使用の認可されている２．４ＧＨｚ帯
の周波数で応用するには、周波数を分割して使用するの
が一般的である。

【０００９】図５に、使用認可されている周波数帯域幅
ＢＷにおいて、ＳＳ変調波を２波使用する場合の周波数
スペクトル概念図を示す。

【００１０】日本では、２．４ＧＨｚ帯の周波数は２４
７１ＭＨｚ〜２４９７ＭＨｚまでの２６ＭＨｚの帯域幅
が使用できるが、周波数分割法により全２重通信を行う
場合は、ＳＳ変調波は１波あたり最大１３ＭＨｚの帯域
幅を占有する。

【００１１】すなわち、搬送波周波数ｆ１のＳＳ変調波
の周波数スペクトル（イ）を送信時のＳＳ変調波の周波
数スペクトルとし、搬送波周波数ｆ２のＳＳ変調波の周
波数スペクトル（ロ）を受信時のＳＳ変調波の周波数ス
ペクトルとすればよい。

【００１２】このような周波数分割法は、１波あたりの
占有周波数帯域幅は１／２となり、拡散帯域幅を情報信
号速度で割って得られる処理利得が１／２以下となるた
め、処理利得を変えないようにするには情報速度を１／
２とすればよい。

【００１３】従来の直接拡散型の全２重通信方式を用い
たＳＳシステムは、上記のように使用できる周波数帯を
分割する方法が用いられており、周波数帯域幅ＢＷを搬
送波周波数ｆ０で割った値（ＢＷ／ｆ０）が全帯域を使
用するＳＳシステムに比較して１／２となる。

【００１４】一方、拡散帯域幅をフルに確保できる従来
の半２重通信方式ＳＳシステムは、使用できる周波数が
広い分だけマルチパス問題等の軽減を図る周波数ダイバ
ーシチ効果をある程度期待できることが知られている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】これに対して、使用で
きる周波数帯が１／２になることは、周波数ダイバーシ
チ効果は半分になることになり、マルチパス問題の影響
を受け易い、という課題が生じる。

【００１６】図６に、電波の反射波が１波の場合の受信
レベル特性を示す。直接波Ｃ（ｔ）に対して近傍の物体
から反射して到来する反射波Ｃ（ｔ−τ）が直接波Ｃ
（ｔ）に干渉して生じるマルチパス問題は、周波数ｆの
関数であり、到来する遅延時間τの関数でもある。

【００１７】図６［Ａ］は、直接波Ｃ（ｔ）に対して反
射波Ｃ（ｔ−τ）の位相波形が逆相となって受信レベル
が打ち消される場合の遅延時間τを示し、反射波レベル
の減衰が無い場合としている。

【００１８】つまり、波長λを用いて表現すると、逆相
となる反射波の距離ｄは、 ｄ＝（λ／２）（２ｎ−１） となる。但し、ｎは１，２，３，…の自然数である。

【００１９】図６［Ｂ］は、遅延時間τを一定にして周
波数的に打ち消される点をｆ０とした場合であり、ｆ
０，２ｆ０，３ｆ０，…の各周波数で受信レベルは打ち
消されることを示している。

【００２０】図７は、２．４ＧＨｚ帯である２４７１Ｍ
Ｈｚ〜２４９７ＭＨｚまでの周波数で、図６［Ｂ］のｆ
０近傍での受信レベル特性（ｄＢ）を示したものであ
る。すなわち、ＢＷ／ｆ０の値は小さな値であるが、そ
の影響による実際の受信レベルは周波数帯域幅ＢＷの範
囲で−２０ｄＢ以下となる。

【００２１】上記したように、全２重通信方式ＳＳシス
テムの応用として周波数帯を２分割して使用する場合
は、全帯域使用のＳＳシステムと比較して、さらに１／
２（−３ｄＢ）の受信レベルの低下が生じる。

【００２２】なお、図７に示される反射波が１波の場合
の受信レベル特性Ｌｒは、 Ｌｒ＝１０×ｌｏｇ｜ｃｏｓ（πｆ／２ｆ０）｜ …（１） となる。

【００２３】従って、使用するＳＳ変調波の周波数帯域
幅ＢＷが広ければ受信レベルの低下の問題を改善でき、
この改善の度合いは周波数帯域幅ＢＷに比例する。実際
の反射波の影響は、無数の反射波を対象としてマルチパ
ス問題（マルチパスフェージング）が生じており、ＳＳ
変調波の拡散帯域幅が狭いと受信電波の打消し作用によ
ってＳＳ方式の特長の１つであるマルチパス問題の改善
が活かされない、という課題がある。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記従来技術の
課題を解決するためなされたものであり、請求項１に係
る無線通信装置は、第１の搬送波と第１の情報信号とに
基づいて第１の情報変調波を出力する第１の情報変調回
路と、この第１の情報変調波を拡散変調して第１の拡散
変調波を出力する第１の拡散変調回路と、この第１の拡
散変調波を第１のデュプレクサを介して第１の送受信ア
ンテナから送信する第１の送信回路と、を備えた第１の
ＳＳ変調送信部と、第１の送受信アンテナから送信され
て第２の送受信アンテナで受信した第１の拡散変調波
を、第２のデュプレクサと第１の櫛型フィルタとを介し
て逆拡散復調して出力する第１の逆拡散復調回路と、こ
の逆拡散復調出力を情報復調して第１の情報信号を出力
する第１の情報復調回路と、を備えた第１のＳＳ受信復
調部と、第２の搬送波と第２の情報信号とに基づいて第
２の情報変調波を出力する第２の情報変調回路と、この
第２の情報変調波を拡散変調して第２の拡散変調波を出
力する第２の拡散変調回路と、この第２の拡散変調波を
第２のデュプレクサを介して第２の送受信アンテナから
送信する第２の送信回路と、を備えた第２のＳＳ変調送
信部と、第２の送受信アンテナから送信されて第１の送
受信アンテナで受信した第２の拡散変調波を、第１のデ
ュプレクサと第２の櫛型フィルタとを介して逆拡散復調
して出力する第２の逆拡散復調回路と、この逆拡散復調
出力を情報復調して第２の情報信号を出力する第２の情
報復調回路と、を備えた第２のＳＳ受信復調部と、を備
えて構成される。

【００２５】同一周波数帯域を櫛歯状に分割して使用し
て全２重通信を可能とすることで、従来の周波数分割型
の全２重通信方式を用いた無線通信装置よりも、使用で
きる周波数帯が広い分だけマルチパス問題等の軽減を図
る周波数ダイバーシチ効果を高めることができる。

【００２６】請求項２では、請求項１記載の無線通信装
置において、第１の搬送波と第２の搬送波との周波数間
隔を１／２Ｌとし、この周波数間隔を情報変調波の周波
数帯域幅の２倍以上とし、第１および第２の櫛形フィル
タの最大通過域の周波数間隔を１／Ｌとした（但し、Ｌ
は拡散変調で用いられる拡散符号の拡散符号長）ことを
特徴とする。

【００２７】ＳＳ変調波の周波数スペクトル成分をまば
らにできると共に、第１のＳＳ変調波と第２のＳＳ変調
波の周波数スペクトル成分を同一周波数帯で一緒に合成
してもスペクトル同士は殆ど干渉しない周波数配列を保
つことができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す実施形
態に基づいて説明する。図１は、本発明に係るＳＳ方式
を用いた全２重通信方式の無線通信装置のブロック構成
図である。

【００２９】この無線通信装置２０は、第１のＳＳ変調
送信部２と、第１のＳＳ受信復調部１５と、第２のＳＳ
変調送信部１０と、第２のＳＳ受信復調部７と、を備え
ている。

【００３０】第１のＳＳ変調送信部２は、第１の搬送波
と第１の情報信号とに基づいて第１の情報変調波を出力
する第１の情報変調回路（不図示）と、この第１の情報
変調波を拡散変調して第１の拡散変調波を出力する第１
の拡散変調回路（不図示）と、この第１の拡散変調波を
第１のデュプレクサ３を介して第１の送受信アンテナ４
から送信する第１の送信回路（不図示）と、を備えてい
る。

【００３１】第１のＳＳ受信復調部１５は、第１の送受
信アンテナ４から送信されて第２の送受信アンテナ１２
で受信した第１の拡散変調波を、第２のデュプレクサ１
１と第１の櫛型フィルタ１４とを介して逆拡散復調して
出力する第１の逆拡散復調回路（不図示）と、この逆拡
散復調出力を情報復調して第１の情報信号を出力する第
１の情報復調回路（不図示）と、を備えている。

【００３２】第２のＳＳ変調送信部１０は、第２の搬送
波と第２の情報信号とに基づいて第２の情報変調波を出
力する第２の情報変調回路（不図示）と、この第２の情
報変調波を拡散変調して第２の拡散変調波を出力する第
２の拡散変調回路（不図示）と、この第２の拡散変調波
を第２のデュプレクサ１１を介して第２の送受信アンテ
ナ１２から送信する第２の送信回路（不図示）と、を備
えている。

【００３３】第２のＳＳ受信復調部７は、第２の送受信
アンテナ１２から送信されて第１の送受信アンテナ４で
受信した第２の拡散変調波を、第１のデュプレクサ３と
第２の櫛型フィルタ６とを介して逆拡散復調して出力す
る第２の逆拡散復調回路（不図示）と、この逆拡散復調
出力を情報復調して第２の情報信号を出力する第２の情
報復調回路（不図示）と、を備えている。

【００３４】なお、情報変調回路（１次変調回路）、拡
散変調回路（拡散手段）、逆拡散復調回路（逆拡散回
路）、および、情報復調回路（情報復調手段）について
は、上記した参考文献等でその周辺技術と共に詳述され
ている。

【００３５】第１の情報信号（データ信号）は入力端子
１より第１のＳＳ変調送信部２に供給され、この第１の
ＳＳ変調送信部２は、第１の情報信号を情報変調（１次
変調）し、ＳＳ変調（２次変調）して、搬送波周波数ｆ
１の第１のＳＳ変調波を出力する。第１のＳＳ変調波は
デュプレクサ３を介して送受信アンテナ４から送信され
る。

【００３６】送信された第１のＳＳ変調波は、送受信ア
ンテナ１２で受信され、デュプレクサ１１とＢＰＦ１３
とを介して櫛型フィルタ１４に供給される。第１のＳＳ
変調波の周波数スペクトルは、例えば、図２［Ｃ］のよ
うになる。

【００３７】櫛型フィルタ１４の特性は、例えば図３
［Ａ］のように表わされ、図２［Ｃ］に示される拡散変
調波の各周波数スペクトル成分が通過するように構成さ
れている。櫛形フィルタ１４の最大通過域の１つは、第
１の搬送波の周波数ｆ１と一致している。

【００３８】櫛型フィルタ１４を通過した第１のＳＳ変
調波は第１のＳＳ受信復調部１５に供給され、ＳＳ復調
と情報復調が行われて、出力端子１６には復調された第
１の情報信号が出力される。ＢＰＦ１３から第１のＳＳ
受信復調部１５までの間に受信回路（高周波増幅回路）
を設けてもよい。

【００３９】第２の情報信号（データ信号）は入力端子
９より第２のＳＳ変調送信部１０に供給され、この第２
のＳＳ変調送信部１０は、第２の情報信号を情報変調
（１次変調）し、ＳＳ変調（２次変調）して、搬送波周
波数ｆ２の第２のＳＳ変調波を出力する。第２のＳＳ変
調波はデュプレクサ１１を介して送受信アンテナ１２か
ら送信される。

【００４０】送信された第２のＳＳ変調波は、送受信ア
ンテナ４で受信され、デュプレクサ３とＢＰＦ５とを介
して櫛型フィルタ６に供給される。第２のＳＳ変調波の
周波数スペクトルは、例えば、図２［Ｄ］のようにな
る。

【００４１】ＢＰＦ５，１３により周波数帯域幅ＢＷと
その近傍の信号を抽出している。一方、櫛型フィルタ６
の特性は、例えば図３［Ｂ］のように表わされ、図２
［Ｄ］に示される拡散変調波の各周波数スペクトル成分
が通過するように構成されている。櫛形フィルタ６の最
大通過域の１つは、第２の搬送波の周波数ｆ２と一致し
ている。図３の特性のピーク間隔は、後述する周波数間
隔ｄ１と対応している。

【００４２】第１の櫛形フィルタ１４の最大通過域の１
つを第１の搬送波の周波数ｆ１と一致させ、第２の櫛形
フィルタ６の最大通過域の１つを第２の搬送波の周波数
ｆ２と一致させることで、櫛形フィルタ１４，６の各最
大通過域とＳＳ信号の各スペクトル成分のピーク周波数
とを一致させることができ、必要な信号成分を効率良く
抽出することができると共に、雑音や妨害信号等の不要
波成分を抑圧することができ、逆拡散復調して得られる
情報変調波のＳ／Ｎ比を向上させることができる。

【００４３】櫛型フィルタ６を通過した第２のＳＳ変調
波は第２のＳＳ受信復調部７に供給され、ＳＳ復調と情
報復調が行われて、出力端子８には復調された第２の情
報信号が出力される。ＢＰＦ５から第２のＳＳ受信復調
部７までの間に受信回路（高周波増幅回路）を設けても
よい。

【００４４】第１のＳＳ変調波と第２のＳＳ変調波の周
波数スペクトルは、各々図２［Ｃ］と図２［Ｄ］に示さ
れ、図２［Ｃ］の周波数スペクトル（イ）と図２［Ｄ］
の周波数スペクトル（ロ）は一緒に合成してもスペクト
ル成分同士は殆ど干渉しない周波数配列を保っている。
合成されたＳＳ変調波の周波数スペクトルは図２［Ｂ］
に示すものとなる。

【００４５】ＳＳ変調波の周波数スペクトルを図２
［Ｃ］，［Ｄ］のようにまばらにするには、ＳＳ変調に
使用される拡散符号と情報変調波の周波数帯域幅Ｂの設
定が重要である。

【００４６】図２［Ｃ］，［Ｄ］中に示した周波数間隔
ｄ１は、拡散符号クロック信号レートＴ０と、拡散符号
の１周期チップ数Ｎで決まる拡散符号長Ｌによって決ま
り、 ｄ１＝１／（Ｎ×Ｔ０） ＝１／Ｌ≧２Ｂ …（２） と表わされる。これに対応して、櫛形フィルタ１４，６
の最大通過域の周波数間隔を１／Ｌとする。なお、１／
Ｌ＝２Ｂとして図２［Ｃ］，［Ｄ］の各スペクトル成分
を合成した場合は、各成分が隙間なく並ぶことになる。

【００４７】また、図２［Ｂ］中に示した第１の搬送波
と第２の搬送波の周波数間隔ｄ２は、 ｄ２＝１／２Ｌ（＝ｆ２−ｆ１） と表わされる。

【００４８】櫛型フィルタの特性を図３［Ａ］，［Ｂ］
に示したが、対応するブロック線図を各々図４［Ａ］，
［Ｂ］に示す。図４において、構成要素Ｔは遅延時間Ｔ
の遅延回路であり、構成要素Ｋは増幅率Ｋの増幅回路で
ある。

【００４９】図４［Ａ］のブロック線図の伝達関数Ｈａ
（ω）は、数１で表わされる。

【００５０】

【数１】

【００５１】図４［Ｂ］のブロック線図の伝達関数Ｈｂ
（ω）は、数２で表わされる。

【００５２】

【数２】

【００５３】櫛型フィルタのブロック線図を図４
［Ａ］，［Ｂ］に示したが、このような櫛型フィルタを
使用することで、図２［Ａ］に示される使用できる周波
数をフルに使用したＳＳ変調波（ハ）に対し、本発明の
ＳＳ変調波は図２［Ｂ］に示されるように同一の周波数
帯域幅ＢＷの中に、異なる２つのＳＳ変調波を同時に殆
ど干渉なく使用できるので、ＳＳ方式の全２重通信にお
いて従来のように周波数帯を２つに分けて使用する必要
がなくなる。

【００５４】なお、図４に示した櫛型フィルタは巡回型
フィルタを用いたが、この回路に限らず他の櫛型フィル
タでも同様の動作を行うことができる。また、上記実施
形態は本発明の一例であり、本発明は上記実施形態に限
定されない。

【００５５】

【発明の効果】本発明に係るＳＳ方式の無線通信装置
は、同一周波数帯域を櫛歯状に分割して使用して全２重
通信を可能としたもので、実際の無線通信において問題
となるマルチパスフェージング等の問題の改善におい
て、従来の周波数分割型の全２重通信方式を用いたＳＳ
方式無線通信装置よりも改善効果が高まる特長を有す
る。

【００５６】例えば、単一反射波の影響を受けたＳＳ変
調波においては、打ち消される受信電力ロスは理論的に
３ｄＢの改善が可能である。また、櫛型フィルタの使用
により、希望する信号以外の周波数帯はフィルタの除去
効果で干渉波等の低減、除去ができ、雑音電力を低減で
きる特長を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の無線通信装置のブロック構成図

【図２】ＳＳ変調波の周波数スペクトルの概念図

【図３】櫛型フィルタの特性図

【図４】櫛型フィルタのブロック線図

【図５】従来の無線通信装置におけるＳＳ変調波の周波
数スペクトルの概念図

【図６】電波の反射波が１波の場合の受信レベル特性図

【図７】図６［Ｂ］のｆ０近傍での受信レベル特性図

【符号の説明】

１…入力端子、２…第１のＳＳ変調送信部（スペクトル
拡散変調送信部）、３…第１のデュプレクサ（ＤＵ
Ｐ）、４…第１の送受信アンテナ、５…ＢＰＦ（バンド
パスフィルタ）、６…第２の櫛型フィルタ、７…第２の
ＳＳ受信復調部（スペクトル拡散受信復調部）、８…出
力端子、９…入力端子、１０…第２のＳＳ変調送信部
（スペクトル拡散変調送信部）、１１…第２のデュプレ
クサ（ＤＵＰ）、１２…第２の送受信アンテナ、１３…
ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）、１４…第１の櫛型フィ
ルタ、１５…第１のＳＳ受信復調部（スペクトル拡散受
信復調部）、１６…出力端子、２０…無線通信装置、Ｂ
Ｗ…周波数帯域幅、ｆ…周波数、ｆ１…第１の搬送波の
周波数、ｆ２…第２の搬送波の周波数、τ…遅延時間、
ω…角周波数。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の搬送波と第１の情報信号とに基づ
   いて第１の情報変調波を出力する第１の情報変調回路
   と、この第１の情報変調波を拡散変調して第１の拡散変
   調波を出力する第１の拡散変調回路と、この第１の拡散
   変調波を第１のデュプレクサを介して第１の送受信アン
   テナから送信する第１の送信回路と、を備えた第１のス
   ペクトル拡散変調送信部と、 第１の送受信アンテナから送信されて第２の送受信アン
   テナで受信した第１の拡散変調波を、第２のデュプレク
   サと第１の櫛型フィルタとを介して逆拡散復調して出力
   する第１の逆拡散復調回路と、この逆拡散復調出力を情
   報復調して第１の情報信号を出力する第１の情報復調回
   路と、を備えた第１のスペクトル拡散受信復調部と、 第２の搬送波と第２の情報信号とに基づいて第２の情報
   変調波を出力する第２の情報変調回路と、この第２の情
   報変調波を拡散変調して第２の拡散変調波を出力する第
   ２の拡散変調回路と、この第２の拡散変調波を第２のデ
   ュプレクサを介して第２の送受信アンテナから送信する
   第２の送信回路と、を備えた第２のスペクトル拡散変調
   送信部と、 第２の送受信アンテナから送信されて第１の送受信アン
   テナで受信した第２の拡散変調波を、第１のデュプレク
   サと第２の櫛型フィルタとを介して逆拡散復調して出力
   する第２の逆拡散復調回路と、この逆拡散復調出力を情
   報復調して第２の情報信号を出力する第２の情報復調回
   路と、を備えた第２のスペクトル拡散受信復調部と、を
   備えて構成される無線通信装置。
2. 【請求項２】 第１の搬送波と第２の搬送波との周波数
   間隔を１／２Ｌとし、この周波数間隔を情報変調波の周
   波数帯域幅の２倍以上とし、 第１および第２の櫛形フィルタの最大通過域の周波数間
   隔を１／Ｌとした（但し、Ｌは拡散変調で用いられる拡
   散符号の拡散符号長）ことを特徴とする請求項１記載の
   無線通信装置。