JPH1188290A

JPH1188290A - スペクトル拡散通信方式

Info

Publication number: JPH1188290A
Application number: JP9281649A
Authority: JP
Inventors: Soichi Takahashi; 聡一高橋
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1997-07-15
Filing date: 1997-10-15
Publication date: 1999-03-30

Abstract

(57)【要約】【課題】ＰＮ信号でデータ信号を拡散することによ
り、搬送波周波数における電力スペクトル密度を小さく
し、搬送波を送信信号に付加することにより、受信側で
必要となる処理を減らし、システムの小型化、低コスト
化を図る。【解決手段】送信側では、データ信号源１のデータ信
号とＰＮ信号発生器３のＰＮ信号を乗算器２で掛け合わ
せて拡散する。ＰＮ信号は、直流成分が０で、低周波成
分の少ないＰＮ信号が選ばれる。拡散された信号は、局
部発振器５の搬送波と乗算器４で掛け合わされ、合成器
７で局部発振器５の搬送波と足し合わされる。受信側で
は、受信アンテナ２１で受信した信号からバンドパスフ
ィルタ３２で搬送波成分だけを取り出し、受信信号に乗
算器３３で掛け合わせて受信信号を復調する。乗算器３
３からの出力信号をコンパレータ３４でデジタル２値化
し、デジタル回路３０内で逆拡散処理を行い、復調デー
タ信号３１を取り出す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スペクトル拡散通
信方式、より詳細には、無線通信における搬送波再生方
式に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１３は、従来のスペクトル拡散通信方
式の一例を説明するための図で、図１３（Ａ）は送信機
側の構成図、図１３（Ｂ）は受信機側の構成図で、図１
３（Ａ）に示す送信機側は、送信するデータ信号源１、
乗算器２、ＰＮ（擬似雑音）信号発生器３、アップコン
バート用乗算器４、局部発振器５、送信アンテナ６から
なり、また、図１３（Ｂ）に示す受信機側は、受信アン
テナ２１、ダウンコンバート用乗算器２２，２３、ロー
パスフィルタ２４，２５、Ａ／Ｄコンバータ２６，２
７、デジタル回路３０、局部発振器２８、９０度移相器
２９からなり、これらによって復元されたデータ信号３
１を得るものである。

【０００３】次に動作を説明する。図１３（Ａ）に示す
送信機側では、データ信号源１からのデータ信号はＰＮ
信号発生器３からのＰＮ信号と乗算器２で掛け合わされ
ることにより拡散される。さらに、この拡散された信号
は局部発振器５で発生した搬送波と乗算器４で掛け合わ
されることにより、無線周波数帯の信号に変換され、送
信アンテナ６より送信される。

【０００４】図１３（Ｂ）に示す受信機側では、局部発
振器２８で発生した局部発振信号を９０度移相器２９に
入力することによって互いに位相が９０度異なる２つの
局部発振信号が作り出される。この２つの局部発振信号
と受信信号とをそれぞれダウンコンバート用乗算器２２
と２３で乗算を行い、ローパスフィルタ２４，２５で低
周波成分を取り出すことで、ベースバンドに落とされた
Ｉフェーズ、Ｑフェーズの受信信号が作り出される。こ
の信号をＡ／Ｄコンバータ２６，２７でデジタル信号に
変換し、デジタル回路３０でデジタル的に逆拡散、キャ
リア再生を行い、データ信号１の復調が行なわれる、デ
ータ信号３１が得られる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
ＳＳ通信方式では、デジタル的に処理を行うため、受信
信号をベースバンドに変換せねばらならず、ベースバン
ドに落として処理するためにはＩフェーズ、Ｑフェーズ
それぞれの信号を必要とした。このため、回路が複雑に
なり、回路の大型化、消費電力の増、高コスト化を招い
ていた。さらに、ベースバンドに落とされた受信信号は
拡散されたままの信号であるため、これをＡ／Ｄ変換す
る際には高速のＡ／Ｄ変換器が必要となり、コスト、消
費電力の点で問題があった。更には、デジタル化された
信号も、デジタル回路において、逆拡散処理、及び搬送
波再生を行わなければならず、デジタル回路自体も複雑
になる欠点があった。

【０００６】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなさ
れたもので、ＰＮ信号でデータ信号を拡散することによ
り、搬送波周波数における電力スペクトル密度を小さく
し、搬送波を送信信号に付加することによって、受信側
で必要となる処理を減らし、もって、システムの小型
化、低コスト化を目的とするものである。

【０００７】請求項１の発明は、搬送波を送信信号に付
加することによって受信側での処理を減らすようにして
いるが、請求項１の方式で復調した場合、付加した搬送
波を除去する手段を特に設けていない。そのため、実際
には、データ信号の電力に対して、付加した搬送波電力
は非常に小さく問題にはならないものの、付加した搬送
波成分が復調した信号にある程度影響を与える可能性が
ある。請求項２の発明は、送信信号に付加する搬送波の
位相をずらすことによって、受信側での復調の際に、付
加した搬送波の影響を小さくすることを目的とするもの
である。

【０００８】また、本発明における変調波はアナログ信
号をＡＭ変調したときのように、上側波帯と下側波帯と
に分かれる。このとき、どちらの側波帯もデータ信号を
含んでいるので、その一方を送ることで情報の伝達を行
うことができる。請求項３の発明は、上側波帯と下側波
帯のいずれか一方を送信することにより、必要な伝送帯
域幅を半分で済ませ、周波数利用効率を上げることを目
的とするものである。

【０００９】本発明による通信において、送信信号の搬
送波成分が狭帯域干渉波による影響を受けた場合、受信
側でデータ復調ができない場合がありえる。請求項４の
発明は、搬送波の他に搬送波を再生しうる複数のパイロ
ット信号成分を付加することにより、狭帯域干渉波が存
在する場合にも通信を可能とすることを目的とするもの
である。

【００１０】無線通信では、その送信機と受信機の距離
や置かれた状況によって、受信電界強度が変化する。そ
のため、通常は、受信機において、リミタや自動利得制
御器（ＡＧＣ）などの受信信号強度を一定に保つ回路を
必要とする。請求項５の発明は、受信機において抽出し
た搬送波成分をリミタ等で一定振幅にすることで、受信
電界強度によらず、安定したデータ信号の復調をできる
ようにすることを目的とするものである。請求項６の発
明は、受信機において抽出した搬送波を参照信号とした
フェーズ・ロック・ループを使用することにより、安定
した、一定振幅の搬送波再生を行うことを目的とするも
のである。

【００１１】また、本発明において拡散された信号の望
ましいスペクトル形状とは、搬送波成分を抽出する際
に、データ信号が混入しないように、低周波成分が少な
いことが挙げられる。そのためには、拡散するためのＰ
Ｎ信号の系列が自由に選べる必要がある。また、伝送す
る帯域の外でのスペクトルが小さいこと、すなわち、サ
イドローブが小さいこと、スプリアスが少ないことなど
が挙げられる。請求項７の発明は、ＰＮ信号系列を選べ
るようにすること、かつ送信信号の波形整形が容易にで
きることにより、低周波成分が小さく、スプリアスの小
さいスペクトル波形を得ることを目的とするものであ
る。

【００１２】スペクトル拡散通信方式の利点の一つとし
て、対干渉，対妨害特性が良いことが挙げられる。この
特性はＰＮ信号速度（チップレート）に対するデータ変
調速度の比、すなわち、拡散利得によって、その性能が
定まる。データ変調速度に対して、ＰＮ信号速度が大き
い場合、その対干渉，対妨害特性は向上し、逆に小さい
場合は対干渉，対妨害特性は劣化する。このためＰＮ信
号速度を一定とすると、特性を向上させるためには、デ
ータ伝送速度を低く抑えなければならず、伝送効率を悪
化させる問題点があった。この問題を解決する手段の一
つとして、符号分割多重方式が挙げられる。スペクトル
拡散通信では、データ信号を拡散するのに使用するＰＮ
信号の系列を変えることによって互いに独立したチャネ
ルを持つことができる。しかし、この方法も回路が複雑
になる等の問題がある。請求項８の発明は、符号分割多
重方式を適用することにより、スペクトル拡散通信にお
ける高速なデータ伝送速度を持たせるようにすることを
目的とするものである。

【００１３】符号多重化によってデータ伝送速度を上げ
る場合も、多重化できる符号の数に限界があるため、あ
る程度以上、伝送速度を上げることはできない。請求項
９の発明は、符号多重化によるデータ伝送方法にＱＰＳ
Ｋ方式などの多値変調方式を組み合わせることにより、
より高速のデータ伝送速度を持たせるようにすることを
目的としたものである。

【００１４】また、ＰＮ符号系列自体も、その数が多く
なってくると、互いに直交した系列を選ぶことは難しく
なってくる。このため、多重化するのに必要なＰＮ符号
系列を用意できない場合がありえる。請求項１０の発明
は、ＱＰＳＫ変調方式におけるキャリアの同相成分，直
交成分それぞれに同じ系列のＰＮ信号を割り当てること
により、必要とするＰＮ系列の数を減らすことができ、
また、ＰＮ信号発生器を節約し、もって、回路を簡略化
することを目的としたものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、送信
側では直流成分が０であるような擬似雑音信号（ＰＮ信
号）によって拡散されたデータ信号と搬送波とを掛け合
わせた第１の信号と、前記搬送波を適当な信号強度にし
た第２の信号とを同時に送信し、受信側では、受信信号
から前記第２の信号成分を取り出することにより搬送波
を再生し、この再生した搬送波を受信信号に掛け合わせ
ることにより、復調することを特徴とし、もって、ＰＮ
信号でデータ信号を拡散し、搬送波を送信信号に付加す
ることによって、受信側で必要となる処理を減らすこと
により、従来方式で必要であったＩフェーズ、Ｑフェー
ズ２系統の信号処理を必要とせず、また、高価なＡ／Ｄ
コンバータや複雑なデジタル回路を不要とし、これによ
って、システムの小型化、低コスト化、低消費電力化を
実現するようにしたものである。

【００１６】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、送信側では前記第２の信号の位相を９０度ずらして
から送信し、受信側では前記再生した搬送波に対して９
０度の位相補正を行って、復調することを特徴とし、も
って、送信信号に搬送波の位相を違えて付加することに
より、受信機側で搬送波成分の分離を可能とし、受信側
での復調の際に、付加した搬送波が復調信号に混入する
のを抑え、受信機の復調特性が劣化するのを抑えるよう
にしたものである。

【００１７】請求項３の発明は、請求項１の発明におい
て、前記第１の信号の上側波帯のみ、又は下側波帯のみ
と前記第２の信号を同時に送信することを特徴とし、も
って、上側波帯と下側波帯のいずれか一方を送信するこ
とにより、必要な伝送帯域幅を半分で済ませ、周波数利
用効率を上げるようにしたものである。

【００１８】請求項４の発明は、請求項１の発明におい
て、送信側においては、前記第１の信号と搬送波を再生
しうる複数の信号を同時に送信し、受信側においては、
受信した搬送波を再生しうる複数の信号のうちの１つ以
上を取り出し、これより搬送波を再生し、復調すること
を特徴とし、もって、搬送波の他に搬送波を再生しうる
複数のパイロット信号成分を付加することにより、狭帯
域干渉波が存在する場合にも通信を可能としたものであ
る。

【００１９】請求項５の発明は、請求項１の発明におい
て、取り出した前記第２の信号の振幅をリミタ等の手段
によって一定にしてから、受信信号に掛け合わせること
により、復調することを特徴とし、もって、受信電界強
度によらず、安定したデータ信号の復調をできるように
したものである。

【００２０】請求項６の発明は、請求項１の発明におい
て、取り出した前記第２の信号を参照信号として、フェ
ーズロックループ（ＰＬＬ）によって搬送波を再生し、
この搬送波を受信信号に掛け合わせることによって、復
調することを特徴とし、もって、安定した一定振幅の搬
送波再生を行うようにしたものである。

【００２１】請求項７の発明は、請求項１の発明におい
て、任意のＰＮ信号による拡散を行い、前記ＰＮ信号と
同期したクロック信号を拡散信号に掛け合わせることに
より前記第１の信号をつくりだすことを特徴とし、もっ
て、任意のＰＮ信号で拡散した信号の波形整形を行い、
クロック信号を掛け合わせた信号を本発明に適用するこ
とにより、低周波成分、サイドローブ及びスプリアスの
小さいスペクトル波形を得ることができるようにしたも
のである。

【００２２】請求項８の発明は、請求項１において、送
信側では、それぞれ系列の異なるＰＮ信号によって拡散
された複数のデータ信号を加算してから搬送波と掛け合
わせた第３の信号と、前記第２の信号とを同時に送信
し、受信側では、前記第２の信号を取り出すことによ
り、再生した該第２の信号と受信信号を掛け合わせるこ
とにより、ベースバンドに受信信号をコンバートし、該
ベースバンドにコンバートされた受信信号と、送信側で
使用した各ＰＮ信号のそれぞれと相関値を検出し、複数
のデータ信号を復調することを特徴とし、もって、請求
項１の発明に対して、符号分割多重方式を適用すること
により、スペクトル拡散通信における高速なデータ伝送
を実現可能としたものである。

【００２３】請求項９の発明は、請求項８において、そ
れぞれ系列の異なるＰＮ信号によって拡散された複数の
データ信号を加算した第３の信号と、前記第２の信号の
同相成分とを掛け合わせた信号及び、それぞれ系列の異
なるＰＮ信号によって拡散された複数のデータ信号を加
算した第４の信号と前記第２の信号の直交成分とを掛け
合わせた信号及び、前記第２の信号の３つの信号を同時
に送信し、受信側では、再生した前記第２の信号の同相
成分と受信信号を掛け合わせることにより、前記第３の
信号を取り出し、それぞれ、前記第３の信号、第４の信
号をそれぞれ各ＰＮ信号のそれぞれと相関値を検出し、
複数のデータ信号を復調することを特徴とし、もって、
符号多重化によるデータ伝送方式にＱＰＳＫ方式などの
多値変調方式を組み合わせることにより、より高速なデ
ータ伝送を実現可能としたものである。

【００２４】請求項１０の発明は、請求項９の発明にお
いて、前記第２の信号の同相成分に使用するＰＮ信号と
該第２の信号の直交成分に使用するＰＮ信号とを同一の
ＰＮ系列を使用したこと特徴とし、もって、ＱＰＳＫ変
調方式におけるキャリアの同相成分，直交成分それぞれ
に同じ系列のＰＮ信号を割り当てることにより、必要と
するＰＮ系列の数を減らすことができ、また、ＰＮ信号
発生器を節約し、もって、回路の簡略化を可能としたも
のである。

【００２５】

【発明の実施の形態】

（請求項１の発明）図１は、請求項１の発明の一実施形
態を説明するための図で、図１（Ａ）は送信機側、図１
（Ｂ）は受信機側の構成を示し、全図を通して同様の作
用をする部分には、同一の参照番号が付してある。図１
において、図１（Ａ）に示す送信機では、データ信号源
１で発生したデータ信号とＰＮ信号発生器３で発生した
ＰＮ信号は乗算器２で掛け合わされ拡散される。このと
き、ＰＮ信号発生器３で発生するＰＮ信号は、直流成分
が０で、低周波成分の少ないＰＮ信号が選ばれる。直流
成分が０であるようなＰＮ信号は、簡単にはＰＮ信号の
符号系列の１と−１の数が同数であるような系列を使用
すれば良い。拡散された信号は、乗算器４において局部
発振器５で発生した搬送波と掛け合わされ、さらに、合
成器７で局部発振器５で発生された搬送波と足し合わさ
れる。このとき、足し合わされる搬送波は適度に調整を
することも可能である。

【００２６】図８は、上述のごとくして作り出される送
信信号のスペクトルを示す図で、図８（Ａ）は、図１３
に示した従来のスペクトル拡散通信で用いられる送信信
号のスペクトルであり、図８（Ｂ）は、図１に示した本
発明でのスペクトルである。

【００２７】再び、図１において、図１（Ｂ）に示す受
信機側では、受信アンテナ２１で受信した信号からバン
ドパスフィルタ３２で搬送波成分だけを取り出す。この
取り出された搬送波を乗算器３３で受信信号に掛け合わ
せるだけで受信信号の復調ができる。このとき、復調さ
れた信号に搬送波成分を復調した信号が含まれるが、元
々、拡散された情報信号はその送信電力を大きくできる
ので、相対的に搬送波成分の信号レベルは小さく、ま
た、搬送波成分は復調信号にオフセット分として現れる
ので、復調信号に与える影響は小さくなる。よって、乗
算器３３からの出力信号は、完全に復調された信号とし
て使用することができる。この信号をコンパレータ３４
でデジタル２値化し、デジタル回路３０内で逆拡散処理
を行うことにより、データ信号１をデータ信号３１とし
て取り出すことができる。

【００２８】このとき、従来のスペクトル拡散通信で
は、Ａ／Ｄコンバータでデジタル多値信号の逆拡散処理
を行っていたが、本発明によれば、デジタル２値の信号
を処理すれば済むため、論理回路自体も簡単になる。な
お、ここでは、簡単のため、ＢＰＳＫ変調による場合に
ついて説明したが、もちろんこれはＱＰＳＫやその他の
変調方式で実現可能である。

【００２９】（請求項２の発明）請求項１の発明で説明
したように、本発明によると、影響は小さいものの復調
信号の搬送波成分が現れる問題があった。請求項２の発
明は、復調された信号に搬送波成分を復調した信号が含
まれるのを完全に除去するようにしたもので、図２
（Ａ）に示す送信機側において、８は９０度移相器であ
り、この９０度移相器８は、送信機側において搬送波の
位相を９０度進める働きをする。また、図２（Ｂ）に示
す受信機において、３５も９０度移相器であり、この９
０度移相器３５は、受信機側において搬送波の位関を９
０度遅らせる働きをする。

【００３０】図２（Ａ）に示す送信機側において、局部
発振器５で発生した搬送波は移相器８で９０度位相を進
められてから変調信号に加えられる。これにより、拡散
信号を変調した搬送波と付加された搬送波とは９０度位
相が異なることになる。一方、図２（Ｂ）に示す受信機
側では、バンドパスフィルタ３２で抽出されることによ
り再生された搬送波は移相器３５によって９０度位相が
遅らされ、もとの搬送波と同位相になる。よって、これ
を乗算器３３で受信信号と掛け合わせた場合、付加され
ている搬送波とは直交位相であり、また、変調信号とは
同相である。このため、再生された搬送波を受信信号に
掛け合わせた場合は、本来の変調信号だけが出力信号と
して乗算器３３から出力されることになる。

【００３１】（請求項３の発明）前述のように、本発明
における送信信号スペクトルは図８（Ｂ）に示したよう
になるが、この場合、従来のＡＭ送信機でのＤＳＢ（Do
uble Side Band）変調波と同様、上側波帯と下側波帯に
は同じデータ信号が含まれている。このため、一方の側
波帯だけを送ることによってデータ信号の伝達は可能で
ある。よって、図８（Ｃ）に示すように、片側の側波帯
を送ることにより、周波数帯域の節約になる。

【００３２】図３は、請求項３の発明の一実施形態を説
明するための図で、図３（Ａ）に示す送信機側におい
て、９は変調信号の上側波帯（又は下側波帯）だけを取
り出すバンドパスフィルタである。もちろん、ここで、
従来のＳＳＢ送信で使われている技術（ヒルベルト変換
器を使用した方式など）によって、一方の側波帯を取り
出してもよい。これにより送信信号は一方の側波帯と搬
送波が付加されて送信されることになる。一方、図３
（Ｂ）に示す受信機側では、受信信号に搬送波成分が存
在するため、とくに回路を変更する必要は無く、図１
（Ｂ）に示した請求項１の発明と同様、再生された搬送
波を受信信号に掛け合わせるだけで、データ信号を復調
することができる。

【００３３】（請求項４の発明）本発明ではデータ信号
成分は拡散処理が施されいるため、この部分に狭帯域干
渉波が混入したとしても、この干渉波が復調信号に与え
る影響は小さい。しかし、付加した搬送波成分が狭帯域
干渉波による干渉を受けた場合、データ復調ができない
場合がありえる。この場合、搬送波成分の他に搬送波を
再生しうる複数のパイロット信号を付加して送信するこ
とによって、干渉波に対する耐性を改善することができ
る。

【００３４】図４は、請求項４の発明の一実施形態を説
明するための図で、図４（Ａ）に示す送信機側におい
て、１０はＰＮ信号発生器を駆動するクロック発振器、
１１は乗算器、１２は合成器７と同様の合成器で、搬送
波を再生することができる信号であるならばいかなるパ
イロット信号（搬送周波数±クロック周波数）でもよ
い。ここでは、比較的簡単に搬送波を再生できる搬送波
とＰＮ信号のクロック周波数の和及び差の信号を使用す
る例について説明する。図４（Ｂ）に示す受信機側にお
いて、３６は搬送波とクロック信号の和成分のみを通す
バンドパスフィルタ、３７は搬送波とクロック信号との
差成分のみを通すバンドパスフィルタ、３８は乗算器、
３９は搬送波の２倍の周波数成分のみを通すフィルタ、
４０は２分周器である。

【００３５】図４（Ａ）に示した送信機側において、Ｐ
Ｎ信号発生器を駆動するクロック信号１０と搬送波を乗
算器１１で掛け合わせることにより、（搬送周波数）±
（クロック周波数）のパイロット信号を作り、この信号
を合成器１２で送信信号に付加する。このときの送信信
号スペクトルは図８（Ｄ）に示すようになる。図４
（Ｂ）に示す受信機側においては、ハンドパスフィルタ
３６と３７によりそれぞれ（搬送波周波数）±（クロッ
ク周波数）の周波数成分を取り出し、その２つを乗算器
３８で掛け合わせ、バンドパスフィルタ３９を通するこ
とにより、搬送波の２倍の周波数成分を取り出すことが
できる。これを２分周器４０で分周することにより搬送
波の再生ができる。よって、搬送波、または（搬送波周
波数）±（クロック周波数）の成分のどちらかが正しく
伝達できればデータ信号を復調することができる。

【００３６】（請求項５の発明）無線通信では、その送
信機と受信機の距離や置かれた状況によって、受信電界
強度が変化する。このため、通常は、受信機において、
リミタや自動利得制御器（ＡＧＣ）などの受信信号強度
を一定に保つ回路を必要とする。本発明のように、受信
信号がＢＰＳＫなどの変調信号と搬送波との加算信号の
場合、単純にリミタによる非線型処理を行うわけにはい
かない。請求項５の発明は再生した搬送波に対してリミ
タを使用することにより、受信信号の変動に対して安定
した復調を提供するものである。

【００３７】図５は、請求項５の発明の一実施形態を説
明するための図で、図５には、受信機のみを示したが、
送信機に関しては、図１と同じ構成のものを使用すれば
よい。図５において、４２はバンドパスリミタであり、
このバンドパスリミタ４２はバンドパスフィルタ３２で
抽出した搬送波を一定振幅の信号に保つ働きをする。こ
のバンドパスリミタ４２によって再生された搬送波は、
一定振幅に保たれ、また、情報信号成分自体の変動分は
コンパレータ３４によって吸収されてしまうため、安定
して復調を行うことができる。

【００３８】（請求項６の発明）また、再生された搬送
波を一定に保つにはＰＬＬを使用しても良い。図６は、
この場合の実施例を示す図で、図６において、四角で囲
まれた部分５０がＰＬＬを構成する。ＰＬＬ５０におい
て、５３は電圧制御発振器であり、搬送波とほぼ同じ周
波数の信号を発生する。５１はバンドパスフィルタ３２
で抽出された搬送波成分と局部発振器５３で発生した信
号との位相差を検出するための乗算器であり、５２はこ
のＰＬＬ５０のループフィルタである。バンドパスフィ
ルタ３２で抽出された搬送波は、その位相と電圧制御発
振器５３が発生する局部発振信号の位相との差が乗算器
５１によって検出され、その位相誤差がループフィルタ
５２を介して、電圧制御発振器５３の制御信号として入
力される。これによって、電圧制御発振器５３の信号と
抽出された搬送波信号との位相が一致する。乗算器３３
で受信信号に掛け合わされるのは電圧制御発振器で発生
する信号であるため、受信信号レベルによらず、再生さ
れた一定の搬送波が受信信号に掛け合わされることにな
る。

【００３９】（請求項７の発明）本発明におけるスペク
トル拡散通信では、拡散信号として使用されるＰＮ信号
は低周波成分の小さな系列を使用することが必要であ
る。このため、ＰＮ信号の系列はある程度限定されてし
まう。また、送信信号としては、他の通信システムに影
響を与えないよう帯域外のサイドローブ、及び、高調波
の小さいことが望ましい。図７は、請求項７の発明の一
実施形態を説明するための図で、図７は送信機のみの構
成を示し、１３はＰＮ信号発生器３を駆動するクロック
信号発振器、１４はローパスフィルタ、１５は乗算器で
ある。ＰＮ信号発生器３はクロック信号１３の１クロッ
クに対して、１チップのＰＮ信号を発生するものであ
る。また、ＰＮ信号の系列は特に限定する必要はない。
このＰＮ信号でデータ信号を拡散し、ローパスフィルタ
１４に通すことができ、ベースバンドでの波形整形を行
うことができる。この信号に乗算器１５でクロック信号
発振器１３からのクロック信号を掛け合わせれば、中心
周波数がクロック周波数の信号で低周波成分の少ない信
号に変換することができる。このときクロック信号発振
器１３が発生する信号が方形波でなくサイン波であれ
ば、その信号成分に高調波成分が存在しないため、乗算
器１５からの出力信号も高調波成分を小さく抑えること
ができる。

【００４０】（請求項８の発明）図９は、請求項８の発
明の一実施形態を説明するための図で、図９（Ａ）は送
信機側の構成を示し、図９（Ｂ）は受信機側の構成を示
す。図９（Ａ）に示す送信機側において、いま、多重化
するデータ数をｎとすると、１₁，１₂…１_nで表される
ブロックがデータ信号源であり、伝達すべきデータ信号
を発生する。３₁，３₂…３_nはマンチェスタ符号のＰＮ
信号発生器であり、それぞれ互いにほぼ直交したＰＮ信
号を発生する。２₁，２₂…２_nは乗算器であり、各デー
タ信号とＰＮ信号とを掛け合わせて拡散する働きをす
る。６１は加算器であり、各乗算器２₁，２₂…２_nで拡
散された信号を重ね合わせる働きをする。５は局部信号
発生回路であり、キャリア信号を発生する。６２は乗算
器であり、加算器６１によって加算された信号をキャリ
ア周波数にアップコンバートする働きをする。６３は加
算器であり、乗算器６２によりアップコンバートされた
信号に、キャリア信号を付加する。

【００４１】図９（Ｂ）に示す受信機側において、７１
はバンドパスタフィルタであり、キャリア信号を抽出す
る働きをする。７２は乗算器であり、受信信号をベース
バンドに落とす働きをする。７３はローパスフィルタで
あり、ベースバンド付近の信号のみを取り出す働きをす
る。７４はＡ／Ｄコンバータであり、ベースバンドに落
とされた信号をＡ／Ｄ変換する働きをする。３０はデジ
タル回路であり、デジタル化された信号を逆拡散し、そ
れぞれ元のデータ信号を再生する働きをする。３１₁，
３１₂…３１_nは再生されたデータ信号を表す。

【００４２】次に動作を説明する。ｎ個のデータ信号源
１₁，１₂…１_nから発生したデータ信号は、乗算器２₁，
２₂…２_nによって、それぞれＰＮ信号源３₁，３₂…３_n
で発生したＰＮ信号と掛け合わされて拡散され、拡散さ
れたこれらの信号は加算器６１によって足し合わされ
る。ここで使用されるＰＮ信号は互いに直交したＰＮ信
号が使用されるため、ここで足し合わせたとしても、受
信側で各ＰＮ信号の相関を取ることにより各データ信号
を復調することができる。加算器６１で足し合わされた
信号は局部発振器５で発生したキャリアと乗算器６２で
掛け合わされ、キャリアバンドにアップコンバートされ
る。乗算器６２によってアップコンバートされた信号
は、さらに加算器６３で適当なレベルのキャリアを付加
され、送信アンテナ６より送信される。

【００４３】図９（Ｂ）に示す受信側では、受信アンテ
ナ２１から受信信号はバンドパスフィルタ７１によっ
て、キャリア成分だけが取り出される。バンドパスフィ
ルタには、例えば、水晶フィルタやセラミックフィルタ
などＱの高いフィルタを使用することによってキャリア
成分のみを抽出することができる。バンドパスフィルタ
７１で抽出したキャリアと受信信号を乗算器７２で掛け
合わせ、さらにローパスフィルタ７３で低周波成分のみ
を取り出すことによって、受信信号をベースバンドに落
とすことができる。バンドパスフィルタ７１で抽出した
キャリア信号を受信信号に掛け合わせているので、ベー
スバンドに落とされた受信信号からはキャリア成分を完
全に除去することができ、送信側のベースバンド信号
（加算器６１からの信号）を再生することができる。こ
の信号をＡ／Ｄコンバータ７４でデジタル化し、デジタ
ル回路３０で逆拡散処理を行うことにより、データ信号
３１₁，３１₂…３１_nを復調することができる。デジタ
ル回路３０での逆拡散処理は、簡単には、デジタル・マ
ッチト・フィルタによる相関計算によって行うことがで
きる。それぞれ、送信側のＰＮ信号の自己相関を得るこ
とのできるデジタル・マッチト・フィルタを用意してお
き、これにデジタル化された受信信号を入力することに
よって、重ね合わされたデータ信号をそれぞれ分離し、
復調することができる。

【００４４】（請求項９の発明）また、本発明はＱＰＳ
Ｋ方式に対しても適用することができる。ＱＰＳＫ方式
と本方式を併用することにより、さらに多くのデータ信
号を一度に送ることができる。図１０は請求項９の発明
の送信機側の例を示す図、図１１は受信機側の例を示す
図で、この実施例の場合は、２ｎ個のデータを並列に伝
送する例を示す。図１０において、データ信号源１（１
₁〜１_2n），乗算器２（２₁〜２_2n），ＰＮ信号源３（３
₁〜３_2n）は、図９に示した実施例に対して、それぞれ
ｎ＋１〜２ｎまでが増設されている。５は局部発振器、
８は９０度移相器、６４は加算器、６５は乗算器であ
る。図１１に示す受機側において、７５は９０度移相
器、７６は乗算器、７７はローパスフィルタ、７８はＡ
／Ｄコンバータで、復調されたデータ信号は、図９に示
した３１₁〜３１_nに、更に、３１_n+1〜３１_2nまでが存
在する。

【００４５】次に動作を説明する。送信側において、加
算器６１からの出力は、請求項８の発明と同様に、送信
データ源１₁〜１_nからのデータ信号をＰＮ信号源３₁〜
３_nからのＰＮ信号で拡散した信号を符号多重した信号
である。この信号を乗算器６２によって局部発振器５の
発生するキャリアの同相成分でアップコンバートする。
同様に、加算器６４からの信号は、送信データ信号源１
_n+1〜１_2nからのデータ信号をＰＮ信号源３_n+1〜３_2nか
らのＰＮ信号で拡散した信号を符号多重した信号であ
る。一方、局部発振器５で発生したキャリアは９０度移
相器８で９０度位相の異なる信号に変換される。変換さ
れた９０度位相の異なる信号、すなわち、キャリアの直
交成分によって、加算器６４からの符号多重化した信号
を乗算器６５でアップコンバートする。乗算器６２及び
６５からのアップコンバートした信号と、局部発振器５
からのキャリア信号を加算器６３で加算し、アンテナ６
より送信する。

【００４６】次に、図１１を参照して受信側の動作を説
明する。請求項８の発明と同様、アンテナ２１で受信し
た受信信号をバンドパスフィルタ７１を通すことによ
り、キャリアを抽出することができる。このキャリアを
９０度移相器７５を通すことにより、キャリアの直交成
分を再生することができる。よって、乗算器７２におい
て、再生したキャリアの同相成分と受信信号を掛け合わ
せることによって、受信信号の同相成分に乗せられた符
号多重化された情報信号が復調され、また、乗算器７６
において、再生したキャリアの直交成分と受信信号を掛
け合わせることによって、受信信号の直交成分に乗せら
れた符号多重化された情報信号が復調される。よって、
それぞれローパスフィルタ７３，７７とＡ／Ｄコンバー
タ７４，７８を通すことによって、ベースバンドに落と
された情報信号をデジタル化し、これをデジタル回路３
０でそれぞれ逆拡散処理を行うことによって、データ信
号３１₁〜３１_2nを復調することができる。

【００４７】ここで、請求項８の発明では、バンドパス
フィルタ７１で抽出されたキャリアの位相は受信信号の
位相と同相であることが要求されるが、ここでは、必ず
しもキャリアと受信信号の位相は同相である必要はな
い。この場合、ローパスフィルタ７３と７７にはそれぞ
れ受信信号の同相成分，直交成分が交じり合うが、これ
をデジタル回路３０で位相補正を行うことにより分離す
ることができる。このため、請求項８の回路では、位相
補正のためのアナログ回路が必要になる可能性がある
が、請求項９の回路では、その必要性がなくなる利点も
生まれる。また、この実施例では、キャリアの同相成分
にｎ個、直交成分にｎ個のデータを割り当てているが、
もちろん、同相成分，直交成分に割り当てるデータ数は
等しくなくても良い。

【００４８】（請求項１０の発明）さらに、キャリアの
同相成分，直交成分それぞれで使用されるＰＮ信号に同
じものを使用しても良い。図１２は、この場合の実施例
を説明するための図で、図１２は、送信側を示したもの
で、受信機には、図１１と同じものを使用すれば良い。
図１２でＰＮ信号発生器３₁で発生したＰＮ信号によっ
て、送信データ源１₁と１_n+1のデータ信号を拡散する。
同様に、送信データ源１₂と１_n+2…１_nと１_2nといった
ように、同相成分側の１つのデータ信号と直交成分側の
１つのデータを１つのＰＮ信号によって拡散する。その
後で、同相成分側の信号は加算器６１で、直交成分側の
信号は加算器６１でそれぞれ加算することによって送信
される。当然、同相成分側と直交成分側はキャリアの直
交性によって独立しているので、受信側で正しく復調す
ることができる。これにより、ＰＮ符号系列を数多く用
意する必要がなく、また、ＰＮ信号発生器を節約するこ
とができ、回路の簡略化を行うことができる。

【００４９】

【発明の効果】請求項１の発明は、送信側では直流成分
が０であるような擬似雑音信号（ＰＮ信号）によって拡
散されたデータ信号と搬送波とを掛け合わせた第１の信
号と、前記搬送波を適当な信号強度にした第２の信号と
を同時に送信し、受信側では、受信信号から前記第２の
信号成分を取り出することにより搬送波を再生し、この
再生した搬送波を受信信号に掛け合わせることにより復
調するようにしたので、ＰＮ信号でデータ信号を拡散
し、搬送波を送信信号に付加することによって、受信側
で必要となる処理を減らし、従来方式で必要であったＩ
フェーズ、Ｑフェーズ２系統の信号処理を必要とせず、
また、高価なＡＤコンバータや複雑なデジタル回路を不
要とし、システムの小型化、低コスト化、低消費電力化
を実現可能としたものである。

【００５０】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、送信側では前記第２の信号の位相を９０度ずらして
から送信し、受信側では前記再生した搬送波を９０度位
相補正を行って、復調するようにしたので、送信信号に
搬送波の位相を違えて付加することにより、受信機側で
搬送波成分の分離を可能とし、受信側での復調の際に、
付加した搬送波が復調信号が混入することを抑え、受信
機の復調特性が劣化することを抑えることができる。

【００５１】請求項３の発明は、請求項１の発明におい
て、前記第１の信号の上側波帯のみ、又は下側波帯のみ
と前記第２の信号を同時に送信するようにしたので、上
側波帯と下側波帯のいずれか一方を送信することによ
り、必要な伝送帯域幅を半分で済ませ、周波数利用効率
を上げることができる。

【００５２】請求項４の発明は、請求項１の発明におい
て、送信側においては、前記第１の信号と搬送波を再生
しうる複数の信号を同時に送信し、受信側においては、
受信した搬送波を再生しうる複数の信号のうちの１つ以
上を取り出し、これより搬送波を再生し、復調するよう
にし、搬送波の他に搬送波を再生しうる複数のパイロッ
ト信号成分を付加するようにしたので、狭帯域干渉波が
存在する場合にも通信を可能とすることができる。

【００５３】請求項５の発明は、請求項１の発明におい
て、取り出した前記第２の信号の振幅をリミタ等の手段
によって一定にしてから、受信信号に掛け合わせること
により復調するようにしたので、受信電界強度によら
ず、データ信号の復調を安定してできる。

【００５４】請求項６の発明は、請求項１の発明におい
て、取り出した前記第２の信号を参照信号として、フェ
ーズロックループ（ＰＬＬ）によって搬送波を再生し、
この搬送波を受信信号に掛け合わせることによって復調
するようにしたので、安定した一定振幅の搬送波再生を
行うことができる。

【００５５】請求項７の発明は、請求項１の発明におい
て、任意のＰＮ信号による拡散を行い、前記ＰＮ信号と
同期したクロック信号を拡散信号に掛け合わせることに
より前記第１の信号をつくりだすようにしたので、低周
波成分、サイドローブ及びスプリアスの小さいスペクト
ル波形を得ることができる。

【００５６】請求項８の発明は、請求項１の発明におい
て、送信側では、それぞれ系列の異なるＰＮ信号によっ
て拡散された複数のデータ信号を加算してから搬送波と
掛け合わせた第３の信号と、前記第２の信号とを同時に
送信し、受信側では、前記第２の信号を取り出すことに
より、再生した該第２の信号と受信信号を掛け合わせる
ことにより、ベースバンドに受信信号をコンバートし、
該ベースバンドにコンバートされた受信信号と、送信側
で使用した各ＰＮ信号のそれぞれと相関値を検出し、複
数のデータ信号を復調するようにしたので、符号分割多
重方式を適用することにより、スペクトル拡散通信にお
ける高速なデータ伝送を実現することができる。

【００５７】請求項９の発明は、請求項８の発明におい
て、それぞれ系列の異なるＰＮ信号によって拡散された
複数のデータ信号を加算した第３の信号と、前記第２の
信号の同相成分とを掛け合わせた信号及び、それぞれ系
列の異なるＰＮ信号によって拡散された複数のデータ信
号を加算した第４の信号と前記第２の信号の直交成分と
を掛け合わせた信号及び、前記第２の信号の３つの信号
を同時に送信し、受信側では、再生した前記第２の信号
の同相成分と受信信号を掛け合わせることにより、前記
第３の信号を取り出し、それぞれ、前記第３の信号、第
４の信号をそれぞれ各ＰＮ信号のそれぞれと相関値を検
出し、複数のデータ信号を復調するようにしたので、符
号多重化によるデータ伝送方式にＱＰＳＫ方式などの多
値変調方式を組み合わせることにより、より高速なデー
タ伝送を実現できる。

【００５８】請求項１０の発明は、請求項９の発明にお
いて、前記第２の信号の同相成分に使用するＰＮ信号と
該第２の信号の直交成分に使用するＰＮ信号とを同一の
ＰＮ系列を使用するようにしたので、ＱＰＳＫ変調方式
におけるキャリアの同相成分、直交成分、それぞれに同
じ系列のＰＮ信号を割り当てることにより、必要とする
ＰＮ系列の数を減らすことができ、また、ＰＮ信号発生
器を節約し、回路を簡略化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の発明の一実施形態を説明するため
の図である。

【図２】請求項２の発明の一実施形態を説明するため
の図である。

【図３】請求項３の発明の一実施形態を説明するため
の図である。

【図４】請求項４の発明の一実施形態を説明するため
の図である。

【図５】請求項５の発明の一実施形態を説明するため
の図である。

【図６】請求項６の発明の一実施形態を説明するため
の図である。

【図７】請求項７の発明の一実施形態を説明するため
の図である。

【図８】送信信号のスペクトルを示す図である。

【図９】請求項８の発明の一実施形態を説明するため
の図である。

【図１０】請求項９の発明の送信機側の一実施形態を
説明するための図である。

【図１１】請求項９の発明の受信機側の一実施形態を
説明するための図である。

【図１２】請求項１０の発明の一実施形態を説明する
ための図である。

【図１３】従来のスペクトル拡散通信方式の一例を説
明するための図である。

【符号の説明】

１…データ信号源、２…乗算器、３…ＰＮ信号発生器、
４…アップコンバート用乗算器、５…局部発振器、６…
送信アンテナ、７…合成器、８…９０度移相器、９…バ
ンドパスフィルタ、１０…クロック発振器、１１…乗算
器、１２…合成器、１３…クロック発振器、１４…ロー
パスフィルタ、１５…乗算器、２１…受信アンテナ、２
２，２３…ダウンコンバート用乗算器、２４，２５…ロ
ーパスフィルタ、２６，２７…Ａ／Ｄコンバータ、２８
…局部発振器、２９，７５…９０度移相器、３０…デジ
タル回路、３１…復調データ信号、３２…バンドパスフ
ィルタ、３３…乗算器、３４…コンパレータ、３５…移
相器、３６，３７…バンドパスフィルタ、３８…乗算
器、３９…フィルタ、４０…２分周器、４２…バンドパ
スリミタ、５０…ＰＬＬ、５１…乗算器、５２…ループ
フィルタ、５３…電圧制御発振器、６１，６４…加算
器、６２，６５…乗算器、６３…加算器、７１…バンド
パスフィルタ、７２，７６…乗算器、７３，７７…ロー
パスフィルタ、７４，７８…Ａ／Ｄコンバータ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】送信側では直流成分が０であるような擬
似雑音信号（ＰＮ信号）によって拡散されたデータ信号
と搬送波とを掛け合わせた第１の信号と、前記搬送波を
適当な信号強度にした第２の信号とを同時に送信し、受
信側では、受信信号から前記第２の信号成分を取り出す
ることにより搬送波を再生し、この再生した搬送波を受
信信号に掛け合わせることにより、復調することを特徴
としたスペクトル拡散通信方式。
【請求項２】請求項１において、送信側では前記第２
の信号の位相を９０度ずらしてから送信し、受信側では
前記再生した搬送波の９０度の位相補正を行い、復調す
ることを特徴としたスペクトル拡散通信方式。
【請求項３】請求項１において、前記第１の信号の上
側波帯のみ、又は下側波帯のみと前記第２の信号を同時
に送信することを特徴としたスペクトル拡散通信方式。
【請求項４】請求項１において、送信側においては、
前記第１の信号と搬送波を再生しうる複数の信号を同時
に送信し、受信側においては、受信した搬送波を再生し
うる複数の信号のうちの１つ以上を取り出し、これより
搬送波を再生し、復調することを特徴としたスペクトル
拡散通信方式。
【請求項５】請求項１において、取り出した前記第２
の信号の振幅をリミタ等の手段によって一定にしてか
ら、受信信号に掛け合わせることにより、復調すること
を特徴としたスペクトル拡散通信方式。
【請求項６】請求項１において、取り出した前記第２
の信号を参照信号として、フェーズロックループ（ＰＬ
Ｌ）によって搬送波を再生し、この搬送波を受信信号に
掛け合わせることによって、復調することを特徴とした
スペクトル拡散通信方式。
【請求項７】請求項１において、任意のＰＮ信号によ
る拡散を行い、前記ＰＮ信号と同期したクロック信号を
拡散信号に掛け合わせることにより前記第１の信号をつ
くりだしたことを特徴とするスペクトル拡散通信方式。
【請求項８】請求項１において、送信側では、それぞ
れ系列の異なるＰＮ信号によって拡散された複数のデー
タ信号を加算してから搬送波と掛け合わせた第３の信号
と、前記第２の信号とを同時に送信し、受信側では、前
記第２の信号を取り出すことにより、再生した該第２の
信号と受信信号を掛け合わせることにより、ベースバン
ドに受信信号をコンバートし、該ベースバンドにコンバ
ートされた受信信号と、送信側で使用した各ＰＮ信号の
それぞれと相関値を検出し、複数のデータ信号を復調す
ることを特徴としたスペクトル拡散通信方式。
【請求項９】請求項８において、それぞれ系列の異な
るＰＮ信号によって拡散された複数のデータ信号を加算
した第３の信号と、前記第２の信号の同相成分とを掛け
合わせた信号及び、それぞれ系列の異なるＰＮ信号によ
って拡散された複数のデータ信号を加算した第４の信号
と前記第２の信号の直交成分とを掛け合わせた信号及
び、前記第２の信号の３つの信号を同時に送信し、受信
側では、再生した前記第２の信号の同相成分と受信信号
を掛け合わせることにより、前記第３の信号を取り出
し、それぞれ、前記第３の信号、第４の信号をそれぞれ
各ＰＮ信号のそれぞれと相関値を検出し、複数のデータ
信号を復調することを特徴としたスペクトル拡散通信方
式。
【請求項１０】請求項９において、前記第２の信号の
同相成分に使用するＰＮ信号と該第２の信号の直交成分
に使用するＰＮ信号とを同一のＰＮ系列を使用したこと
特徴としたスペクトル拡散通信方式。