JPS6193744A - スペクトラム拡散送信機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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様々の方式が研究・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（
１２０ｋｌｂ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７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っても、はとんど影響を受けない
だめ、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１０１１ｈ〜４
５０凸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ック構成を示すものである。

第１図において、１はクロックＧＫ及び同期信号５ＹＮ
Ｃを発生するクロック及び同期信号発生器、２はクロッ
ク及び同期信号発生器１より発生されるクロックＣＫ及
び同期信号５ＹＮＣ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はクロック及び同期信号発生器１より発生さ
れるクロックＧＫ及び同期信号５ＹＮＣ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った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
上のクロッ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６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
発生するクロックＧＫ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５ＹＮ
Ｃを発生する同期用擬似雑音発生器、１２　、１３．１
６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ィルタ、１４は
ローパスフィルタ１２の出力よりローパスフィルタ１３
の出力を引算する引算器、１６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５ＹＮＣ
に同期し、電圧制御発振器１５が発生するクロック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４１１４７７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全行な
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
ーパスフィルタである。

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６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全通して電灯線に送信され
る。ここで、クロック及び同期信号発生器１によって生
成されるクロックＧＫ及び同期信号５ＹＮＣｉ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。

ｉ　　　ヶ”Ｃ，Ｍｉｓア２＜１）９Ａ。。、ヤい電灯
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
述するローパスフィルタ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。自動着御利得制御器７の
出力は、相関検出器８，９．１０に供給させ、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Ｈ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
って、相関検出器８の出力をローパスフィルタ１２を通
すと、±１クロッ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ィルタ１３
全通した信号は、ローパスフィルタ１２の出力より２ク
ロツク遅れた±１クロックを低辺とする三角形の形状と
なる。ａ−パスフィルタ１２の出力よりローパスフィル
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Ｑ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１
６の発掘周波数を制御してクロックＣＫを発生させる。

このクロック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ックとして用いる。

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ックループとして知ら
れているものである。上記の遅延ロスクループで、送信
部同期用擬似雑音発生器４の擬似雑音と同相となった同
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
ィルタ１６により平滑化され、自動利得制御器７に入力
されて、ローパスフィルタ１６の出力が常に一定になる
ように自動利得制御器子で制御する。

信号用擬似雑音発生器１８では、電圧制御発振器１６よ
りクロックＧＫを、また同期用擬似雑音発生器１１より
同期信号５ＹＮＣを入力として、同期用擬似雑音発生器
１１に同期し、従っ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
フィルタ１９を通過させることにより、不安な高周波分
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＃を受けにくく、また送信部の信
号用擬似雑音の系列を知っていなければ、情報信号を解
読できないだめ、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、送受信の同期音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雌であり、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
ッ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ッ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、１６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ｏ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
ンドパスフィルタ、２６は包絡線検波器である０ 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ｆ１、同ローレベルで周波数
ｆ２となる発振周波数を発生させる。

（ここで、ｆｌ、ｆ２は伝送帯域幅（電灯線伝送の場合
Ｕ１０に〜４５０　ｋ）ｈ　）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
クロックとして、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６
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、まだ第３図（ｄ）がローレベルの時は
、第３図軸）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ね一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０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図頓
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−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（Ａ）は、相関検出器１７で
乗じられ、第３図（ト）がハイレベルの時、同図（ｅ）
と同相、同図（ト）がローレベルの時、饗図（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ｆ１．ｆ２および情報信号の伝
送速度できまる狭帯域信号となフており、これに応じた
周波数帯域幅を有するバンドパスフィルタ２６に入力さ
れ、波形整形器２７で波形成形されて第３図（ｑ）に示
す信号となる。

この第３図（ｑ）の信号と電圧制御発振器１６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１６の発振周波数を
制御し、発振周波数を第３図＜ｑ）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た分周器２
３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にクロッ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
ンドパスフィルタ２６、波形整形器２７、位相比較器２
４、電圧制御発振器１６、分周器２３１　　　　　　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。

バンドパスフィルタ２６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
ドパスフィルタ２６、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、従って自
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ック構成
を示すものである。第４図において、６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、
２６はバンドパスフィルタ、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．
２９はバンドパスフィルタで、バンドパスフィルタ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ったく同じ構成であるので
説明は省略する。

まだ受信部において、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図のローパスフィルタ１２，１３．１６の
代りに２５．２８．２９のバンドパスフィルタ及び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１１０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）、ヒ→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
パスフィルタ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
したローパスフィルタ１２゜１６．１３の出力と同等な
信号を出力することになる。従って、自動利得制御器７
、相関検出器９、バンドパスフィルタ２６、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、バンドパスフィルタ２８．２９、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１８で形成するループにより
、第１図で説明したものと同様に、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。従って、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っても一般
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’ｉ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
ンドパスフィルタ２６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っ１　　　　　　　ているため
、バンドパスフィルタ２６の出力より、既知の周仮数復
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ックとすると共に、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
のブロック結線図、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ック
結線図、第３図は同装置のタイミングチャート、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ック結線図である。 １・・・・・・クロッ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、６・・・・・・加算器、６・・・・・・結合
器、７・・・・・・自動利得制御器、８，９，１０．１
７・・・・・−相関検出器、１２゜１３．１６，１９・
・・・・・ローパスフィルタ、１４・・・・・・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・・・・・・バンドパスフィルタ、２６
，３０．３１・・・・・・包絡線検波器、２７・・・・
・・波形整形器。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）伝送すべき情報信号に応じて発振周波数を変化さ
   せる発振器と、前記発振器が発振する発振信号をクロッ
   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具
   備するスペクトラム拡散送信機。
2. （２）発振器は、伝送すべき情報信号の電圧変化に応じ
   て発振周波数を変化する電圧制御発振器であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のスペクトラム拡散
   送信機。
3. （３）擬似雑音発生手段は、発振器が発振する発振信号
   を分周して分周信号を得る分周器と、前記分周信号をク
   ロック信号として擬似雑音を発生する擬似雑音発生器と
   を具備することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のスペクトラム拡散送信機。
4. （４）分周器の分周比は１以下であることを特徴とする
   特許請求の範囲第３項記載のスペクトラム拡散送信機。
5. （５）出力手段は電灯線を介して受信機に変調手段の出
   力を伝送するトランス、あるいはコンデンサを具備する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のスペクト
   ラム拡散送信機。