JPH1041918A

JPH1041918A - スペクトル拡散通信用送信装置

Info

Publication number: JPH1041918A
Application number: JP8192054A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Takehara; 一行竹原
Original assignee: Maruyasu Industries Co Ltd
Current assignee: Maruyasu Industries Co Ltd
Priority date: 1996-07-22
Filing date: 1996-07-22
Publication date: 1998-02-13

Abstract

(57)【要約】【課題】所定の技術的基準を満たしつつ、情報信号の
データ伝送速度の向上を図ることができるスペクトル拡
散通信用送信装置を提供する。【解決手段】デジタル情報信号Ｄ０が４相位相変調器
３０に与えられると、４相位相変調されたＳＳ信号Ｓ０
が生成され、そのＳＳ信号は、通過周波数帯域幅が、法
令に定められた技術的条件を満たす２６ＭＨｚに設定さ
れたＳＡＷフィルタ３１を介して出力される。４相位相
変調器３０においては、変調信号の主領域の帯域幅がＳ
ＡＷフィルタ３１の通過帯域の２倍に設定され、その分
だけデータ伝送速度が大きく設定されている。この場
合、ＳＳ信号は、ＳＡＷフィルタ３１により、５０％に
帯域制限されても、デジタル情報信号Ｄ０のビット誤り
率が保持されるという性質を有しているので、通信品質
が低下することはない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特定の許容周波数
帯域の範囲内の出力周波数帯域幅を有するスペクトル拡
散信号を出力するスペクトル拡散通信用送信装置に関す
る。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】近年、雑音に強く秘匿
性に優れたスペクトル拡散（Spread Spectrum ，以下Ｓ
Ｓと略称する）通信方式が注目され始め、これに伴な
い、その送受信装置の開発が進められている。

【０００３】一般に、ＳＳ通信方式において、送信信号
となるＳＳ信号は、所定の周波数の搬送波を送信データ
としての情報信号で変調した変調信号を、あらかじめ決
められているビットレートの高い所定の符号系列で変調
することにより、極めて広い周波数帯域に拡散した信号
として生成されるようになっている。

【０００４】この場合、上述のＳＳ変調を行うときの符
号系列としては、例えば擬似雑音（Pseudo Random Nois
e ，以下ＰＮと略称する）符号系列などがあり、また、
ＳＳ変調方式としては、直接変調方式（Direct Sequens
e ，以下ＤＳ方式と略称する）や周波数ホッピング方式
（Frequency Hopping ，以下ＦＨ方式と略称する）など
が考えられている。

【０００５】このようなＳＳ通信方式において、例えば
ＰＮ符号系列を用いてＤＳ方式によりＳＳ変調を行った
場合に、受信器においてそのＳＳ信号を復調するための
復調装置は、送信器でＳＳ変調するときに用いたＰＮ符
号と同じＰＮ符号を用い、受信したＳＳ信号が、このＰ
Ｎ符号のビットパターンと一致したときに情報信号とし
て取り出されるように構成されている。この場合、異な
るＰＮ符号間では相関関係が極めて低いことから、受信
信号に変調時と同一のＰＮ符号を乗ずることで、符号系
列が一致する送信信号の成分のみを抽出することができ
るのである。

【０００６】このように所定の符号系列によりＳＳ変調
を行ったＳＳ信号は、通常の通信方式における周波数帯
域に比べて、かなり広い範囲の周波数帯域となるので、
雑音に強くなると共に、電力スペクトル密度が低くなっ
て信号秘匿性に優れるので、傍受されにくくなるなどの
利点がある。

【０００７】また、ＰＮ符号などの所定の拡散符号を用
いてＳＳ変調およびＳＳ復調を行う方式であることか
ら、通常の通信方式のように混信を避けるための周波数
の割り当てという概念がなくなり、通信局の増加に伴う
割り当て周波数不足の問題が解消されるという利点もあ
る。

【０００８】このように、ＳＳ通信は、耐雑音特性や秘
匿性に優れた通信方式であるが、この通信方式を実現す
るためには非常に複雑な構成をもった装置が必要になる
ため、従来においては、軍事通信あるいは衛星通信など
の特殊な用途に限って使われていた。

【０００９】ところで、最近では、工場や事務所内など
における無線ＬＡＮ（Local Area Network）やコードレ
ス電話などのコンシューマ通信の需要が高まるにつれ
て、ＳＳ通信が通信品質の劣悪な通信環境での通信に適
した方式として、その有用性が再認識されるようになっ
てきている。

【００１０】しかし、日本国内においては、最近まで、
ＳＳ通信方式は少数の例外を除いてその運用が規制され
ており、実用化には至っていなかったのが実情である。
そこで、電気通信技術審議会は、１９９２年７月に、準
マイクロ波帯の周波数帯を利用するＳＳ方式を用いた無
線ＬＡＮシステムの技術的条件を答申した。そして、こ
の答申に基づいて、１９９２年１２月２５日に、ＳＳ無
線ＬＡＮシステムは小電力データ通信システムとして認
可されるに至った経緯がある。

【００１１】このとき提示された小電力データ通信シス
テムの技術的条件の主なものは、表１に示すようなもの
であった。

【００１２】

【表１】

【００１３】この場合、使用周波数帯は２４７１ＭＨｚ
〜２４９７ＭＨｚの周波数帯とされ、空中線電力は１０
ｍＷ／ＭＨｚとされている。また、使用できる周波数帯
域としての占有帯域幅は２６ＭＨｚ以下、拡散帯域幅は
５００ｋＨｚ以上とされ、拡散率は１０以上とされてい
る。ここで、拡散帯域幅とは、その上限の周波数を越え
て発射されおよびその下限の周波数未満において発射さ
れる平均電力が、全平均電力の５％となるような上限お
よび下限の間の周波数帯域幅のことをいうものである。
また、拡散率とは、拡散帯域幅の、情報信号のシンボル
レートに等しい周波数に対する比のことをいうものであ
る。尚、このシステムは、技術基準適合証明を取得して
いる無線設備においては免許を要しないので、使用者に
とっては使いやすくなっている。

【００１４】また、ＳＳ無線ＬＡＮシステムにおいて
は、上述のような法令に定められた技術的条件の他に、
従来システム、すなわち、有線ＬＡＮとの互換性という
点を考慮すると、現在の有線ＬＡＮによるパソコン間通
信で使用されている程度のデータ伝送速度を達成するこ
とが要求されている。具体的には、現在の有線ＬＡＮの
パソコン間で使用されるデータ伝送速度が、実効速度で
３Ｍｂｉｔ／ｓ〜５Ｍｂｉｔ／ｓ程度であり、実用上に
おいては、最低でも３Ｍｂｉｔ／ｓ程度が必要であるこ
とから、このような有線ＬＡＮを無線ＬＡＮに置き換え
る場合においても同程度、すなわち、最低でも３Ｍｂｉ
ｔ／ｓ程度のデータ伝送速度が要求されているのであ
る。

【００１５】そこで、データ伝送速度を向上させるため
に、最も基本的な構成である２相位相変調（ＢＰＳＫ
（Binary-phase-shift keying ））方式をもとにした４
相位相変調（ＱＰＳＫ（Quadriphase-shift keying））
方式を採用することにより、データ伝送速度の向上を図
っていた。すなわち、４相位相変調方式では、同一の周
波数帯域で２相位相変調方式の２倍のデータ量を伝送す
ることができるため、比較的簡単な構成としながら、デ
ータ伝送速度を２倍にすることができるからである。

【００１６】図１４は、そのような４相位相変調方式の
構成を示すもので、また、表２は、その構成を用いて生
成されたＳＳ信号の主要諸元を示すものである。

【００１７】

【表２】

【００１８】図１４において、送信データとしてのデジ
タル情報信号Ｄ０は、直並列変換器１において、デジタ
ル情報信号Ｄ１、Ｄ２に等分され、デジタル情報信号Ｄ
０の１／２のデータ伝送速度とされたデジタル情報信号
Ｄ１、Ｄ２は、それぞれ２相位相変調器２、３に与えら
れる。

【００１９】ＰＮ符号発生器４から出力される拡散符号
としてのＰＮ符号は、２相位相変調器２において、デジ
タル情報信号Ｄ１を拡散変調して変調信号Ｐ１を生成
し、同様にして、２相位相変調器３において、デジタル
情報信号Ｄ２を拡散変調して変調信号Ｐ２を生成する。
これら変調信号Ｐ１、Ｐ２は、それぞれ２相位相変調器
５、６に与えられる。尚、この場合、上記ＰＮ符号のチ
ップ率は１３ＭＨｚに設定されているが、その理由は後
述する。

【００２０】キャリア発生器７から出力される搬送波
は、２相位相変調器５において、変調信号Ｐ１を情報変
調してＳＳ信号Ｓ１を生成する。一方、２相位相変調器
６においては、キャリア発生器７から出力される搬送波
は、９０度位相シフト器９を介することで９０度シフト
されており、変調信号Ｐ２を情報変調してＳＳ信号Ｓ２
を生成する。そして、ＳＳ信号Ｓ１、Ｓ２は、加算器８
において加算され、これにより、４相位相変調されたＳ
Ｓ信号Ｓ０が生成される。このように、４相位相変調方
式は、２つの２相位相変調方式を組み合わせることによ
り構成されるものである。

【００２１】尚、一般に、デジタル情報信号Ｄ０、Ｄ１
およびＤ２に関しては、その単位をビットと呼んでいる
が、ＰＮ符号についてはチップと呼ぶことが多いので、
ここでもそれに倣ってチップと呼ぶことにする。

【００２２】さて、上記ＰＮ符号のチップ率Ｖ（Ｃ）
は、デジタル情報信号Ｄ０、Ｄ１およびＤ２のデータ伝
送速度を決める要素となっている。具体的には、ＰＮ符
号１周期を構成するチップ数を符号長Ｎ（ＰＮ）とする
と、２相位相変調されたデジタル情報信号Ｄ１、Ｄ２の
それぞれのデータ伝送速度Ｖ１、Ｖ２は、次式で表すこ
とができる。

【００２３】

【数１】

【００２４】また、４相位相変調方式では、２相位相変
調方式の２倍のデータ伝送速度を実現できることから、
４相位相変調されたデジタル情報信号Ｄ０のデータ伝送
速度Ｖ０は、次式で表すことができる。

【００２５】

【数２】

【００２６】次に、チップ率Ｖ（Ｃ）とＳＳ信号の周波
数スペクトルとの関係について説明する。上述したよう
に、４相位相変調信号としてのＳＳ信号Ｓ０は、２相位
相変調信号としてのＳＳ信号Ｓ１とＳ２とが加算されて
生成されるものであるが、それらの位相は９０度だけず
れており、すなわち、それらは互いに直交関係にあるこ
とから、相互に干渉することはない。したがって、４相
位相変調信号としてのＳＳ信号Ｓ０の周波数スペクトル
は、２相位相変調信号としてのＳＳ信号Ｓ１、Ｓ２の周
波数スペクトルと略等しくなる。

【００２７】図１５は、ＳＳ信号Ｓ０の周波数スペクト
ルを示すもので（ＳＳ信号Ｓ１、Ｓ２の周波数スペクト
ルもこれに示される）、チップ率Ｖ（Ｃ）に等しい周波
数（１３ＭＨｚ）毎にノッチを有し、キャリア周波数よ
り高域側に最初に出力されるノッチと、キャリア周波数
より低域側に最初に出力されるノッチとに挟まれている
周波数帯域が主領域とされている。すなわち、ＳＳ信号
Ｓ０の主領域の帯域幅ＢＷ（Ｑ）は、次式で表すことが
できる。

【００２８】

【数３】

【００２９】尚、上記式（３）において、ＢＷ（Ｂ１）
は、ＳＳ信号Ｓ１の周波数スペクトルの主領域の帯域
幅、ＢＷ（Ｂ２）は、ＳＳ信号Ｓ２の周波数スペクトル
の主領域の帯域幅をそれぞれ表すものである。

【００３０】ところで、この場合、周波数スペクトルの
主領域には４相位相変調信号の全エネルギーの約９０％
が含まれていることが分かっている。そのため、最低限
の帯域幅で、且つ、良好な通信品質を保持しながらデー
タ伝送をしようとする場合には、一般的に、主領域の帯
域内に含まれる信号のみを伝送するようにしている。す
なわち、４相位相変調信号の周波数スペクトルを、主領
域の帯域幅ＢＷ（Ｑ）に等しい通過周波数帯域幅を有す
るバンドパスフィルタに通過させることで、図１６に示
すような周波数スペクトルとし、これにより、主領域の
周波数帯域内に含まれる信号のみを伝送し、主領域の周
波数帯域外の信号を抑圧するようにしている。

【００３１】さて、このような４相位相変調方式のＳＳ
通信において、データ伝送速度の向上を図るには、符号
長Ｎ（ＰＮ）が一定であるとすると、上記式（１）〜
（３）から、主領域の帯域幅ＢＷ（Ｑ）を前述の法令で
規定された占有帯域幅である２６ＭＨｚに設定すれば良
いことが分かる。したがって、周波数スペクトルの主領
域の帯域幅ＢＷ（Ｑ）が２６ＭＨｚとなるように、チッ
プ率Ｖ（Ｃ）を設定すると、１３ＭＨｚとなる。

【００３２】また、データ伝送速度の向上を図るには、
上記式（１）から、符号長Ｎ（ＰＮ）は小さい方が良い
こと分かる。具体的には、一般的に、符号長Ｎ（ＰＮ）
と拡散率Ｎとの関係は等しいかあるいは拡散率Ｎの方が
大きいため、符号長Ｎ（ＰＮ）を小さくするには、拡散
率Ｎを前述の法令で規定された最小の値である１０に設
定すれば良く、すなわち、符号長Ｎ（ＰＮ）を１０チッ
プとすれば良いことが分かる。

【００３３】以上の説明により、４相位相変調方式にお
いては、チップ率Ｖ（Ｃ）を１３ＭＨｚとすることで主
領域の帯域幅ＢＷ（Ｑ）を２６ＭＨｚとすると共に、符
号長Ｎ（ＰＮ）を１０チップとすることにより、このと
き、上記式（１）〜（３）からデジタル情報信号Ｄ０の
データ伝送速度Ｖ０を最大で２．６Ｍｂｉｔ／ｓとして
得ることができる。

【００３４】しかしながら、このデータ伝送速度では、
前述したような、有線ＬＡＮとの互換性という点を考慮
すると、十分でないことが分かる。しかも、実際には、
ＰＮ符号としては、符号長Ｎ（ＰＮ）が１１あるいは１
３チップのバーカー符号を採用しているため、この場
合、データ伝送速度Ｖ０は２．０Ｍｂｉｔ／ｓあるいは
２．３６Ｍｂｉｔ／ｓとさらに低下することになる。

【００３５】一方、このような４相位相変調方式に代え
て、８相位相変調方式を採用することにより、データ伝
送速度を向上させることができるが、この場合には、装
置が複雑になることや、無線ＬＡＮのような劣悪な通信
品質の回線では信頼性の高い通信が困難になることなど
の理由から実用上では問題がある。

【００３６】したがって、４相位相変調方式のような簡
単な構成を採用して、小電力データ通信システムを応用
して有線ＬＡＮを無線化しようとする場合には、このよ
うなデータ伝送速度が小さいことが問題となっている。

【００３７】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、簡単な構成を採用しながら、所定の技
術的基準を満たしつつ、情報信号のデータ伝送速度の向
上を図ることができるスペクトル拡散通信用送信装置を
提供することにある。

【００３８】

【課題を解決するための手段】本発明のスペクトル拡散
通信用送信装置は、許容周波数帯域の範囲内の出力周波
数帯域幅を有するスペクトル拡散信号を出力するものを
対象とし、通過周波数帯域が前記出力周波数帯域幅とな
るように設定された帯域通過フィルタ手段と、情報変調
および拡散変調することにより得られる４相位相変調を
基本としたスペクトル拡散信号を前記帯域通過フィルタ
手段を介して出力するように構成され、その帯域通過フ
ィルタ手段から出力されるスペクトル拡散信号の通信品
質が所定のレベル以上に保持されるように情報信号のデ
ータ伝送速度が設定されている変調手段とを備えたこと
に特徴を有する。

【００３９】本発明においては、以下に述べる原理に基
づいて、変調手段により変調されたスペクトル拡散信号
を帯域通過フィルタ手段を介して出力した場合でも、そ
の通信品質を所定のレベルに保持して通信を行えるよう
に、その帯域制限の幅を設定しているものである。すな
わち、スペクトル拡散信号は、通常の通信方式における
周波数帯域に比べてかなり広い範囲の周波数帯域となる
ので、通常の通信方式では考えられないくらい大幅に周
波数帯域を制限しても、帯域制限した後の通信品質を、
帯域制限する前の通信品質に保持した状態で通信が行え
るという性質があるからである。

【００４０】したがって、上記構成のスペクトル拡散通
信用送信装置によれば、変調手段により、情報変調およ
び拡散変調することにより４相位相変調を基本としたス
ペクトル拡散信号が生成され、そのスペクトル拡散信号
は、帯域通過フィルタ手段を介して出力されるようにな
る。このとき、帯域通過フィルタ手段の通過周波数帯域
幅が許容周波数帯域の範囲内となるように設定されてい
るので、変調手段により生成されるスペクトル拡散信号
は、その周波数スペクトルの主領域の帯域幅が通過周波
数帯域を越えている場合には、その主領域の帯域幅が通
過周波数帯域に制限されて出力されるようになる。

【００４１】これにより、変調手段により変調されるス
ペクトル拡散信号の主領域の周波数帯域を、許容周波数
帯域内に制限するのではなく、通信品質が保持される範
囲内において、主領域の周波数帯域を広く設定して情報
信号の変調を行うことができるようになり、この結果、
主領域の周波数帯域を、許容周波数帯域に設定する場合
に比べて、データ伝送速度を大幅に向上させることがで
きるようになる。

【００４２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１実施例につい
て、要求されるデータ伝送速度が５．０Ｍｂｉｔ／ｓの
場合を例にして、図１ないし図４および図１１ないし図
１３を参照して説明する。まず、全体の電気的構成を概
略的に示す図１において、直並列変換器２１は、入力端
子に送信データとしてのデジタル情報信号Ｄ０が与えら
れるもので、その出力端子は、２相位相変調器２２、２
３のそれぞれの入力端子に接続されている。

【００４３】ＰＮ符号発生器２４は、スペクトル拡散す
るための拡散符号としてのＰＮ符号を発生するもので、
その出力端子は、２相位相変調器２２、２３のそれぞれ
の入力端子に接続されている。２相位相変調器２２は、
デジタル情報信号Ｄ１を、ＰＮ符号発生器２４から与え
られるＰＮ符号により拡散変調して変調信号Ｐ１を生成
するもので、その出力端子は、２相位相変調器２５の入
力端子に接続されている。

【００４４】２相位相変調器２３は、デジタル情報信号
Ｄ２を、ＰＮ符号発生器２４から与えられるＰＮ符号に
より拡散変調して変調信号Ｐ２を生成するもので、その
出力端子は、２相位相変調器２６の入力端子に接続され
ている。尚、上記ＰＮ符号のチップ率は、データ伝送速
度が５．０Ｍｂｉｔ／ｓであることから、符号長Ｎ（Ｐ
Ｎ）を１０チップとして、前記式（１）および（２）よ
り、２５ＭＨｚに設定されている。

【００４５】キャリア発生器２７は、所定の周波数に設
定された搬送波を発生するもので、その出力端子は、２
相位相変調器２５の入力端子に接続されていると共に、
９０度位相シフト器２８を介して２相位相変調器２６の
入力端子に接続されている。９０度位相シフト器２８
は、与えられる搬送波を、その位相を９０度シフトして
出力する。

【００４６】２相位相変調器２５は、キャリア発生器２
７から与えられる搬送波を、変調信号Ｐ１で情報変調し
てＳＳ信号Ｓ１を生成するもので、その出力端子は、加
算器２９の入力端子に接続されている。２相位相変調器
２６は、キャリア発生器２７から９０度位相シフト器２
８を介して与えられる搬送波を、変調信号Ｐ２で情報変
調してＳＳ信号Ｓ２を生成するもので、その出力端子
は、加算器２９の入力端子に接続されている。

【００４７】加算器２９は、ＳＳ信号Ｓ１、Ｓ２を加算
して４相位相変調信号としてのＳＳ信号Ｓ０を生成する
もので、その出力端子は、帯域通過フィルタ手段として
の弾性表面波フィルタ（以下ＳＡＷフィルタと略称す
る）３１の入力端子に接続されている。尚、これら直並
列変換器２１、２相位相変調器２２、２３、２５、２
６、ＰＮ符号発生器２４、キャリア発生器２７、９０度
位相シフト器２８および加算器２９により、変調手段と
しての４相位相変調器３０が構成されている。

【００４８】ＳＡＷフィルタ３１は、例えば水晶の単結
晶やセラミック材料からなる弾性表面波素子から構成さ
れているもので、その挿入損失特性は図２に示すように
なっている。この場合、通過周波数帯域幅は、法令に定
められた技術的基準を満たす占有帯域幅である２６ＭＨ
ｚ以下に設定されている。

【００４９】次に、上記構成の作用について説明する。
デジタル情報信号Ｄ０は、４相位相変調器３０に与えら
れると、直並列変換器２１において、それぞれＤ０の１
／２のデータ伝送速度となるようにデジタル情報信号Ｄ
１、Ｄ２に等分され、デジタル情報信号Ｄ１は２相位相
変調器２２に与えられ、デジタル情報信号Ｄ２は２相位
相変調器２３に与えられる。

【００５０】ＰＮ符号発生器２４から出力されるＰＮ符
号は、２相位相変調器２２において、デジタル情報信号
Ｄ１を拡散変調して変調信号Ｐ１を生成し、２相位相変
調器２５に与えられると共に、２相位相変調器２３にお
いて、デジタル情報信号Ｄ２を拡散変調して変調信号Ｐ
２を生成し、２相位相変調器２６に与えられる。

【００５１】キャリア発生器２７から出力される搬送波
は、２相位相変調器２５において、変調信号Ｐ１を情報
変調してＳＳ信号Ｓ１を生成し、加算器２９に与えられ
ると共に、２相位相変調器２６において、変調信号Ｐ２
を情報変調してＳＳ信号Ｓ２を生成し、加算器２９に与
えられる。そして、ＳＳ信号Ｓ１、Ｓ２は、加算器２９
において加算され、４相位相変調されたＳＳ信号Ｓ０と
して出力される。

【００５２】さて、このとき、ＳＳ信号Ｓ０の周波数ス
ペクトルは、図３に示すようになる。この場合、上述し
たように、ＰＮ符号のチップ率Ｖ（Ｃ）が２５ＭＨｚで
あることから、上記式（３）より、その周波数スペクト
ルの主領域の帯域幅ＢＷ（Ｑ）、すなわち、占有帯域幅
は５０ＭＨｚである。従来技術では先に述べた理由によ
り、主領域の帯域幅ＢＷ（Ｑ）内の信号すべてを伝送し
ていた。そのため、占有帯域幅は、主領域の帯域幅ＢＷ
（Ｑ）と等しい５０ＭＨｚとなり、これは、法令で定め
られた技術的条件の２６ＭＨｚ（本発明の許容周波数帯
域）に反するものである。

【００５３】しかしながら、ＳＳ信号Ｓ０は、ＳＡＷフ
ィルタ３１に与えられると、上述したように、ＳＡＷフ
ィルタ３１が図２に示すような挿入損失特性であること
から、図４に示すように、その占有帯域幅が２６ＭＨｚ
以下に帯域制限されてＳＳ信号Ｓ３となる。これは、法
令で定められた技術的条件を満たすものである。

【００５４】ここで、ＳＳ信号Ｓ０の周波数帯域を、Ｓ
ＡＷフィルタ３１により帯域制限することについて説明
する。発明者は、ＳＳ通信において、スペクトル拡散信
号の主領域の周波数帯域を帯域制限することで、通信品
質がどの程度変化するかを測定した。具体的には、通信
品質を表す目安として、情報信号の１情報ビットあたり
のＳ／Ｎ比（信号対雑音比）を表すＥｂ／Ｎｏを用いて
測定を行った。

【００５５】図１１は、測定に用いた測定システム全体
のブロック構成を示すもので、スペクトル拡散信号発生
器１１は、誤り率計１２から与えられた所定のビットパ
ターンの情報信号を送信データとして重畳したスペクト
ル拡散信号を、帯域制限用バンドパスフィルタ１３に出
力する。帯域制限用バンドパスフィルタ１３は、与えら
れたスペクトル拡散信号を、その周波数スペクトルの主
領域の周波数帯域が所定の帯域幅となるように帯域制限
して加算器１４に出力する。

【００５６】白色雑音発生器１５は、白色雑音を生成し
て加算器１４に与えるもので、加算器１４は、帯域制限
されたスペクトル拡散信号に対して白色雑音を加算して
受信器１６に出力する。受信器１６は、加算器１４から
与えられるスペクトル拡散信号を復調処理し、復調した
情報信号を受信データとして上記誤り率計１２に出力す
る。

【００５７】誤り率計１２は、スペクトル拡散信号発生
器１１に送信データとして与えた情報信号と、受信器１
６から受信データとして与えられた情報信号とを比較す
ることにより、ＢＥＲ（ビット誤り率）を測定する。

【００５８】ここで、上記受信器１６は、図１２に示す
ように構成されている。すなわち、受信器１６は、マッ
チドフィルタとしての第１のＳＡＷ素子１６ａ、遅延素
子としての第２のＳＡＷ素子１６ｂとを備えて構成され
ている。第１のＳＡＷ素子１６ａは、その入力端子に第
１の増幅器１６ｃを介してスペクトル拡散信号が与えら
れるようになっており、その出力端子は、第１の乗算回
路１６ｄ、第２の乗算回路１６ｅ、第２の増幅器１６ｆ
を介して第２のＳＡＷ素子１６ｂのそれぞれの入力端子
に接続されている。

【００５９】第２のＳＡＷ素子１６ｂの出力端子は、第
１の乗算回路１６ｄ、９０度位相シフト器１６ｇを介し
て第２の乗算回路１６ｅのそれぞれの入力端子に接続さ
れている。また、第１の乗算回路１６ｄ、第２の乗算回
路１６ｅの出力端子は、それぞれ、第１の低域通過フィ
ルタ１６ｈ、第２の低域通過フィルタ１６ｉを介して並
直列変換器１６ｊの入力端子に接続されている。

【００６０】この構成によれば、スペクトル拡散信号が
受信器１６に与えられると、スペクトル拡散信号は、第
１の増幅器１６ｃで増幅されて第１のＳＡＷ素子１６ａ
に与えられ、第１のＳＡＷ素子１６ａから相関ピーク信
号として出力される。相関ピーク信号は、第２の増幅器
１６ｆで増幅されて第２のＳＡＷ素子１６ｂに与えら
れ、第２のＳＡＷ素子１６ｂから遅延した相関ピーク信
号として出力されると共に、第１の乗算回路１６ｄおよ
び第２の乗算回路１６ｅに与えられる。また、第２のＳ
ＡＷ素子１６ｂから遅延して出力される相関ピーク信号
も、第１の乗算回路１６ｄおよび第２の乗算回路１６ｅ
に与えられる。

【００６１】そして、第１の乗算回路１６ｄ、第２の乗
算回路１６ｅに与えられた相関ピーク信号は、乗算され
た後、それぞれ第１の低域通過フィルタ１６ｈ、第２の
低域通過フィルタ１６ｉを介して並直列変換器１６ｊに
与えられ、受信データとして出力されるようになってい
る。

【００６２】さて、本測定の測定結果を図１３に示す。
尚、本測定においては、ＢＥＲが、通信するにあたって
一般的に信頼性が高いとみなせる値、具体的には、ＢＥ
Ｒが１０の−５乗の値に保持されるようにして測定を行
った。図１３において、縦軸は、Ｅｂ／Ｎｏの値を示
し、横軸は、主領域の帯域幅内の信号を全て伝送したと
きを帯域制限率１００％として、主領域の帯域幅内の信
号のうちその帯域幅の何％に相当する帯域幅内の信号を
伝送したかを帯域制限率として示している。

【００６３】この図１３から明らかなように、主領域の
帯域幅内の信号を全て伝送したとき（帯域制限をしない
とき）のＥｂ／Ｎｏの値と、主領域の帯域幅内の信号の
うちその帯域幅の約３０％以上に相当する帯域内の信号
を伝送したときのＥｂ／Ｎｏの値とは略等しことが分か
る。換言すれば、主領域の帯域幅の約３０％以上の帯域
幅内の信号を伝送すれば、すなわち、帯域制限率を０．
３以上としても、帯域制限しないときと略等しい通信品
質をもって通信できることが分かる。

【００６４】すなわち、上記構成のスペクトル拡散通信
用送信装置において、スペクトル拡散信号は、その主領
域の帯域幅の約３０％以上の帯域幅内の信号が伝送され
れば良いことになる。したがって、４相位相変調器３０
においては、ＳＡＷフィルタ３１から出力されるスペク
トル拡散信号のＢＥＲが１０の−５乗の値に保持される
ように、デジタル情報信号Ｄ０のデータ伝送速度を設定
してスペクトル拡散信号を生成すれば良いものである。

【００６５】このように、スペクトル拡散信号の周波数
スペクトルの主領域の帯域幅をある程度まで帯域制限し
ても、通信品質が所定のレベル以上に保持されるという
性質を利用して、そのスペクトル拡散信号の通信品質が
所定のレベル以上に保持される範囲内において、情報信
号のデータ伝送速度を設定することにより、データ伝送
速度の向上を図ろうとしたものである。

【００６６】尚、この場合、帯域制限率Ｋは、ＳＡＷフ
ィルタ３１を通過する前の主領域の帯域幅ＢＷ（Ｑ）が
５０ＭＨｚ、ＳＡＷフィルタ３１を通過して帯域制限さ
れた後の信号の帯域幅ＢＷ（Ｌ）が２５ＭＨｚであるこ
とから、０．５と算出することができ、これは、上記の
条件（帯域制限率Ｋが０．３以上であること）を満たし
ている。尚、このとき、帯域幅ＢＷ（Ｌ）は、その上限
の周波数を越えた信号およびその下限の周波数未満にお
ける信号の平均電力が、全平均電力の５％に等しい上限
および下限の周波数帯域幅であるとしている。

【００６７】ところで、上記実施例においては、帯域通
過フィルタ手段として、ＳＡＷフィルタ３１を用いてい
るが、これは、以下に述べる理由によるものである。法
令により、拡散率Ｎ（拡散帯域幅の、情報信号のシンボ
ルレートに等しい周波数に対する比）は１０以上でなけ
ればならず、また、一般に、４相位相変調方式のシンボ
ルレートは、データ伝送速度Ｖ０の１／２であるので、
この場合のシンボルレートＶ（Ｍ）は、データ伝送速度
５．０Ｍｂｉｔ／ｓの１／２の２．５Ｍｂａｕｄである
ことから、拡散帯域幅ＢＷ（Ｓ）は、２５ＭＨｚ以上で
なければならない。

【００６８】すなわち、占有帯域幅が２６ＭＨｚ以下、
拡散帯域幅ＢＷ（Ｓ）が２５ＭＨｚ以上であるという技
術的条件を満たすためには、通過周波数帯域特性が平坦
で、通過周波数帯域外抑圧特性が良好な帯域通過フィル
タを用いる必要があるからである。仮に、通過周波数帯
域外抑圧特性が良好でない帯域通過フィルタを用いて、
拡散帯域幅ＢＷ（Ｓ）を２５ＭＨｚ以上にしようとする
と、占有帯域幅が２６ＭＨｚ以下とならなくなってしま
い、これは、法令に反することになる。このような観点
から、通過周波数帯域特性が平坦で、通過周波数帯域外
抑圧特性が良好であるＳＡＷフィルタ３１を用いている
のである。

【００６９】拡散帯域幅ＢＷ（Ｓ）とは、法令による
と、その上限の周波数を越えて送信されおよびその下限
の周波数未満において送信される平均電力が、送信され
る全平均電力の５％に等しい上限および下限の周波数帯
域幅である。したがって、帯域制限された後の信号の帯
域幅ＢＷ（Ｌ）の定義より、帯域幅ＢＷ（Ｌ）と拡散帯
域幅ＢＷ（Ｓ）とは等しく、拡散帯域幅ＢＷ（Ｓ）は２
５ＭＨｚである。

【００７０】また、帯域制限率Ｋは、上記実施例におい
ては０．５と算出されているが、一般的には、次式で表
すことができる。

【００７１】

【数４】

【００７２】尚、上記実施例では、拡散帯域幅ＢＷ
（Ｓ）を２５ＭＨｚとしたが、拡散帯域幅ＢＷ（Ｓ）は
占有帯域幅が２６ＭＨｚを越えない範囲でなるべく２６
ＭＨｚに近い値になるように設定したほうがデータ伝送
速度Ｖ０を高速化でき、有利である。しかし、そのため
には帯域通過フィルタの周波数特性が理想的なものでな
ければならず、帯域通過フィルタのコストがかさむ。そ
のため、拡散帯域幅ＢＷ（Ｓ）の上限は２５ＭＨｚ程度
に制限される。

【００７３】また、帯域通過フィルタのコストを下げる
ためには、拡散帯域幅ＢＷ（Ｓ）はなるべく狭くした方
が良いが、そうすると、データ伝送速度Ｖ０が小さくな
り、本特許の方式を採用する意味がなくなる。そこで、
デジタル情報信号Ｄ０のデータ伝送速度Ｖ０を有線ＬＡ
Ｎに適用できる最低限の速度、例えば３．０Ｍｂｉｔ／
ｓとすると、拡散帯域幅ＢＷ（Ｓ）の下限は１５ＭＨｚ
である。

【００７４】また、帯域制限率Ｋの最大値は、拡散率Ｎ
を法令で定められいる最小値である１０とし、デジタル
情報信号Ｄ０のデータ伝送速度Ｖ０を有線ＬＡＮに適用
できる最低限の速度、例えば３．０Ｍｂｉｔ／ｓとし、
拡散帯域幅ＢＷ（Ｓ）を上限の２５ＭＨｚとすると、
０．８３３と計算される。また、帯域制限率Ｋの最小値
は、図１３に示されるように０．３である。また、拡散
率Ｎは、次式で表すことができる。

【００７５】

【数５】

【００７６】この場合、拡散率Ｎの最大値は、デジタル
情報信号Ｄ０のデータ伝送速度Ｖ０を３．０Ｍｂｉｔ／
ｓとし、拡散帯域幅ＢＷ（Ｓ）を上限の２５ＭＨｚとす
ると、シンボルレートＶ（Ｍ）がデータ伝送速度３．０
Ｍｂｉｔ／ｓの１／２の１．５Ｍｂａｕｄであることか
ら、１６．６と計算される。

【００７７】このような第１実施例によれば、４相位相
変調器３０から出力される主領域の帯域幅ＢＷ（Ｑ）の
ＳＳ信号Ｓ０を、ＳＡＷフィルタ３１を用いて帯域幅Ｂ
Ｗ（Ｑ）よりも狭い帯域幅ＢＷ（Ｌ）に帯域制限する場
合に、デジタル情報信号Ｄ０のＢＥＲが１０の−５乗に
保持されるように、チップ率Ｖ（Ｃ）を設定してＳＳ信
号Ｓ３を生成するようにしたから、拡散帯域幅を２５Ｍ
Ｈｚ以上、占有帯域幅を２６ＭＨｚ以下としながらも、
デジタル情報信号Ｄ０のデータ伝送速度５．０Ｍｂｉｔ
／ｓを実現することができる。これにより、法令に定め
られた技術的基準を満たしつつ、デジタル情報信号Ｄ０
のデータ伝送速度Ｖ０の向上を図ることができる。

【００７８】また、ＳＳ信号を生成する変調方式として
は、４相位相変調方式を採用しているので、装置が複雑
になることはなく、すなわち、簡単な構成でデータ伝送
速度Ｖ０の向上を図ることができる。尚、表３は、上記
実施例において生成されたＳＳ信号Ｓ３の主要諸元を示
すものである。

【００７９】

【表３】

【００８０】図５ないし図１０は、本発明の第２実施例
を示すもので、以下、これについて、第１実施例と異な
る部分について説明する。この第２実施例は、占有帯域
幅として法令で定められた周波数帯域（２６ＭＨｚ）
を、例えば２分割することにより、それぞれを分割周波
数帯域（１３ＭＨｚ）とし、それら分割周波数帯域を例
えばＡチャンネルおよびＢチャンネルとして使用するよ
うにしたものである。

【００８１】全体の電気的構成を概略的に示す図５にお
いて、ＳＳ通信用送信装置３２は、４相位相変調器３３
と、図８に示す挿入損失特性を有するＳＡＷフィルタ３
４とから構成されるもので、デジタル情報信号Ｄ０
（１）を４相位相変調器３３により４相位相変調して、
ＳＳ信号Ｓ０（１）を生成し、そのＳＳ信号Ｓ０（１）
をＳＡＷフィルタ３４を介して出力する。尚、４相位相
変調器３３においては、キャリア周波数は２４７７．５
ＭＨｚ、ＰＮ符号のチップ率Ｖ（Ｃ）は１２ＭＨｚに設
定され、それ以外の構成は第１実施例に示した４相位相
変調器３０と等しく構成されている。

【００８２】また、ＳＳ通信用送信装置３５は、４相位
相変調器３６と、図９に示す挿入損失特性を有するＳＡ
Ｗフィルタ３７とから構成されるもので、デジタル情報
信号Ｄ０（２）を４相位相変調器３６により４相位相変
調して、ＳＳ信号Ｓ０（２）を生成し、そのＳＳ信号Ｓ
０（２）をＳＡＷフィルタ３７を介して出力する。尚、
４相位相変調器３６においては、キャリア周波数は２４
９０．５ＭＨｚ、ＰＮ符号のチップ率Ｖ（Ｃ）は１２Ｍ
Ｈｚに設定され、それ以外の構成は第１実施例に示した
４相位相変調器３０と等しく構成されている。合成回路
３８は、ＳＳ信号Ｓ０（１）とＳ０（２）とを合成して
それらを出力する。

【００８３】次に、上記構成の作用について説明する。
ＳＳ通信用送信装置３２において、４相位相変調器３２
から出力されるＳＳ信号Ｓ０（１）は、ＰＮ符号のチッ
プ率Ｖ（Ｃ）が１２ＭＨｚであることから、図６に示す
ような周波数スペクトルとなる。また、周波数スペクト
ルの主領域の帯域幅ＢＷ（Ｑ）、すなわち、占有帯域幅
は、上記式（３）から、２４ＭＨｚとなり、これは、上
記した分割周波数帯域の帯域幅を越えてしまうものであ
る。

【００８４】しかしながら、ＳＳ信号Ｓ０（１）は、Ｓ
ＡＷフィルタ３４に与えられると、上述したように、Ｓ
ＡＷフィルタ３４が図８に示すような挿入損失特性であ
ることから、図１０に示すように、その占有帯域幅が１
３ＭＨｚ以下に帯域制限されるようになる。

【００８５】同様にして、ＳＳ通信用送信装置３５にお
いて、４相位相変調器３６から出力されるＳＳ信号Ｓ０
（２）は、図７に示すような周波数スペクトルである
が、ＳＡＷフィルタ３７に与えられることにより、図１
０に示すように、その占有帯域幅が１３ＭＨｚ以下に帯
域制限されるようになる。

【００８６】この場合においても、４相位相変調器３
３、３６から出力されるＳＳ信号Ｓ０（１）、Ｓ０
（２）をＳＡＷフィルタ３４、３７により帯域制限する
のは、前述したように、ＳＳ信号にあっては、その主領
域の帯域幅の約３０％以上の帯域幅内の信号を伝送すれ
ば、帯域制限しないときと略等しい通信品質をもって通
信を行うことができるという理由によるものである。

【００８７】この場合、デジタル情報信号Ｄ０（１）、
Ｄ０（２）のデータ伝送速度Ｖ０（１）、Ｖ０（２）
は、拡散率Ｎを１０とすると、上記式（１）、（２）よ
り、２．４Ｍｂｉｔ／ｓと算出される。また、帯域制限
率Ｋは、０．５と算出することができ、これについて
も、上記の条件（帯域制限率Ｋが０．３以上であるこ
と）を満たしている。

【００８８】したがって、例えばＳＳ信号Ｓ０（１）を
Ａチャンネル、ＳＳ信号Ｓ０（２）をＢチャンネルに周
波数割り当てすることにより（図１０参照）、ＳＳ信号
を多重化あるいは多元接続する構成でありながらも、法
令に定められた技術的基準を満たしつつ、デジタル情報
信号Ｄ０（１）、Ｄ０（２）のデータ伝送速度Ｖ０
（１）、Ｖ０（２）の向上を図ることができる。

【００８９】このような第２実施例によれば、ＳＡＷフ
ィルタ３４、３７の通過周波数帯域幅を法令に定められ
た技術的基準を満たす２６ＭＨｚを２分割した１３ＭＨ
ｚに設定し、４相位相変調器３３、３６において、ＳＳ
信号の主領域の帯域幅ＢＷ（Ｑ）が帯域制限されたとき
にデジタル情報信号Ｄ０（１）、Ｄ０（２）のＢＥＲが
１０の−５乗に保持されるように、チップ率Ｖ（Ｃ）を
設定して（チップ率Ｖ（Ｃ）＝１２ＭＨｚ）、ＳＳ信号
を生成するようにしたから、多重化あるいは多元接続す
る場合においても、法令に定められた技術的基準を満た
しつつ、デジタル情報信号Ｄ０（１）、Ｄ０（２）のデ
ータ伝送速度Ｖ０（１）、Ｖ０（２）の向上を図ること
ができる。

【００９０】本発明は、上記実施例にのみ限定されるも
のではなく、次のように変形または拡張することができ
る。ＰＮ符号としては、符号長Ｎ（ＰＮ）が１０チップ
の符号だけでなく、符号長Ｎ（ＰＮ）が１１チップまた
は１３チップのバーカー符号を用いても良い。また、さ
らに符号長の長い符号も使用可能であるが、符号長が長
いとデータ伝送速度Ｖ０が遅くなり、本特許の方式を採
用する意味がなくなる。そこで、デジタル情報信号Ｄ０
のデータ伝送速度Ｖ０を有線ＬＡＮに適用できる最低限
の速度、例えば３．０Ｍｂｉｔ／ｓとすると、符号長Ｎ
（ＰＮ）の最大値は、前記式（１）〜（４）より、ＢＷ
（Ｓ）が２５ＭＨｚ、帯域制限率Ｋが０．３の場合であ
るので、２７と計算される。

【００９１】また、２．４ＧＨｚ帯よりも低い周波数帯
域で結果的に同等となる帯域制限の処理を行い、その
後、周波数変換することにより、２．４ＧＨｚ帯の出力
信号を得る構成としても良い。通信品質の目安として、
Ｅｂ／Ｎｏの基準は、ＢＥＲを１０の−５乗以外のレベ
ルに設定しても良いし、Ｅｂ／Ｎｏ以外の基準を適用し
ても良い。

【００９２】

【発明の効果】以上の説明によって明らかなように、請
求項１記載のスペクトル拡散通信用送信装置によれば、
帯域通過フィルタ手段を、その通過周波数帯域が許容周
波数帯域の範囲内となるように設定し、変調手段におい
て、その帯域通過フィルタ手段から出力されるスペクト
ル拡散信号の通信品質が所定のレベル以上に保持される
ように情報信号のデータ伝送速度を設定して４相位相変
調を基本としたスペクトル拡散信号を生成するようにし
たから、変調手段の通過周波数帯域を許容周波数帯域よ
りも大きく設定することができ、これにより、所定の技
術的基準を満たしつつ、情報信号のデータ伝送速度の向
上を図ることができる。

【００９３】請求項２記載のスペクトル拡散通信用送信
装置によれば、帯域通過フィルタ手段を、その通過周波
数帯域が許容周波数帯域を複数の帯域に分割した分割周
波数帯域の１つの分割周波数帯域となるように設定した
から、多重化あるいは多元接続する場合においても、所
定の技術的基準を満たしつつ、情報信号のデータ伝送速
度の向上を図ることができる。

【００９４】請求項３記載のスペクトル拡散通信用送信
装置によれば、帯域通過フィルタ手段を、弾性表面波素
子により構成したから、通過周波数帯域特性が平坦で、
通過周波数帯域外抑圧特性が良好なスペクトル拡散信号
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すブロック構成図

【図２】ＳＡＷフィルタの挿入損失特性を示す図

【図３】ＳＡＷフィルタ通過前のＳＳ信号の周波数スペ
クトルを示す図

【図４】ＳＡＷフィルタ通過後のＳＳ信号の周波数スペ
クトルを示す図

【図５】本発明の第２実施例を示す図１相当図

【図６】図３相当図

【図７】図３相当図

【図８】図２相当図

【図９】図２相当図

【図１０】合成回路から出力されるＳＳ信号の周波数ス
ペクトルを示す図

【図１１】測定システムを示すブロック構成図

【図１２】受信器の構成を示すブロック構成図

【図１３】Ｅｂ／Ｎｏと帯域制限率の関係を示す図

【図１４】従来例を示す図１相当図

【図１５】ＳＳ信号の周波数スペクトルを示す図

【図１６】通過周波数帯域外の周波数スペクトルを抑圧
したＳＳ信号の周波数スペクトルを示す図

【符号の説明】

図面中、３０は４相位相変調器（変調手段）、３１はＳ
ＡＷフィルタ（帯域通過フィルタ手段）、３２はＳＳ通
信用送信装置、３３は４相位相変調器（変調手段）、３
４はＳＡＷフィルタ（帯域通過フィルタ手段）、３５は
ＳＳ通信用送信装置、３６は４相位相変調器（変調手
段）、３７はＳＡＷフィルタ（帯域通過フィルタ手段）
である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】許容周波数帯域の範囲内の出力周波数帯
域幅を有するスペクトル拡散信号を出力するスペクトル
拡散通信用送信装置において、通過周波数帯域が前記出力周波数帯域幅となるように設
定された帯域通過フィルタ手段と、情報変調および拡散変調することにより得られる４相位
相変調を基本としたスペクトル拡散信号を前記帯域通過
フィルタ手段を介して出力するように構成され、その帯
域通過フィルタ手段から出力されるスペクトル拡散信号
の通信品質が所定のレベル以上に保持されるように情報
信号のデータ伝送速度が設定されている変調手段とを備
えたことを特徴とするスペクトル拡散通信用送信装置。
【請求項２】前記帯域通過フィルタ手段は、その通過
周波数帯域が前記許容周波数帯域を複数の帯域に分割し
た分割周波数帯域のうちの１つの分割周波数帯域に設定
されていることを特徴とする請求項１記載のスペクトル
拡散通信用送信装置。
【請求項３】前記帯域通過フィルタ手段は、弾性表面
波素子により構成されていることを特徴とする請求項１
または２記載のスペクトル拡散通信用送信装置。