JP2605639B2 - 送受信装置 - Google Patents

送受信装置

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JP2605639B2
JP2605639B2 JP27329594A JP27329594A JP2605639B2 JP 2605639 B2 JP2605639 B2 JP 2605639B2 JP 27329594 A JP27329594 A JP 27329594A JP 27329594 A JP27329594 A JP 27329594A JP 2605639 B2 JP2605639 B2 JP 2605639B2
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  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は送受信装置に係り、特に
無線ローカル・エリア・ネットワーク(LAN)などの
構内無線通信に適用される、スペクトル拡散方式による
送受信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】スペクトル拡散方式は、干渉波の影響を
小さく抑えることができ、また同じ周波数帯を同時に干
渉せずに多数の利用者が通信でき、更に信号のスペクト
ル密度が極端に低く盗聴に強いなどの特徴があるため、
無線LANシステム等の構内無線通信システムや微弱電
波による通信手段として今後広く使用されようとしてい
る。
【0003】スペクトル拡散方式には、周知のように大
別して直接拡散(ダイレクトシーケンス:DS)と周波
数ホッピング(FH:Frequency Hoppi
ng)とがある。DS方式は入力信号をディジタル変調
した後PN系列などの拡散符号と乗算してスペクトル拡
散(SS:Spread Spectrum)波を出力
する方式であり、また、FH方式は入力信号をディジタ
ル変調した後、時間と共に広い周波数範囲にわたって所
定パターンでホッピングする周波数と周波数変換するこ
とにより、SS波を出力する方式である。
【0004】これらのDS方式とFH方式のいずれかが
義務付けられている無線LANでは、伝送速度や耐干渉
性等の性能で優れるDS方式が通常用いられている。こ
れをバッテリーで動作する携帯端末やノートパソコンに
用いる場合には、待ち受け時の消費電流を低く抑えるこ
とが要求される。
【0005】図6はこれを実現するための従来の送受信
装置の一例のブロック図を示す。同図に示すように、こ
の従来装置は、送信ディジタル部10、受信ディジタル
部20、直交変調器30、IF部40、RF部50、レ
ベル検出器60、レベル比較器70、クロック発生制御
部90及びアンテナ200より構成されている。
【0006】送信ディジタル部20は、変調器11、拡
散符号器12及び乗算器13より構成されている。受信
ディジタル部20は、A/D変換器21、相関器22及
び復調器23よりなる。IF部40は、ミキサ41及び
42と電圧制御発振器(VCO)43とより構成されて
いる。RF部50は、送信アンプ51、受信アンプ52
及び送信・受信切換器53からなる。レベル比較器70
はコンパレータ71及び基準電圧源72からなる。
【0007】次に、この従来装置の動作について説明す
る。送信時には、まず変調器11の出力信号は乗算器1
3に供給され、ここで拡散符号器12より入力される拡
散符号(通中はPN系列)と乗算されることにより、ス
ペクトル拡散される。このDS方式のスペクトル拡散さ
れた変調波は、直交変調器30により直交変調され、更
にミキサ41に供給されてVCO43の出力信号と周波
数変換された後、送信アンプ51により電力増幅され、
送信・受信切換器53を介してアンテナ200より送信
される。
【0008】次に、受信時にはアンテナ200により受
信されたRF信号が受信アンプ52により電力増幅され
た後ミキサ42に供給されてVCO43よりの信号と周
波数変換されて中間周波信号(IF信号)とされる。こ
のIF信号は直交復調器30により直交復調された後、
A/D変換器21によりディジタル信号に変換され、更
に相関器22により逆拡散され、復調器23により復調
されて元の情報に復調される。
【0009】ここで、待ち受け時の消費電流を削減する
ため、送信時及び受信時以外は送信ディジタル部10及
び受信ディジタル部20のクロックは停止させる。ま
た、上記のミキサ42の出力IF信号は、レベル検出器
60に供給されて受信レベルがモニタされ、更にコンパ
レータ71に供給されて基準電圧源72よりの基準電圧
をしきい値としてレベル比較され、しきい値を越えたと
きにディジタル部クロック発生制御部90により上記送
信ディジタル部10及び受信ディジタル部20のクロッ
クが印加され、初期同期モードとなる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記のDS
方式の従来の送受信装置では、送信スペクトラムが拡散
されるために逆拡散前のアナログレベルによってレベル
比較器70によりキャリア検出を行うために、このアナ
ログレベルが狭帯域方式に比べ拡散利得分だけレベルが
低いため、安定したキャリア検出に難点があった。な
お、キャリア検出を相関器22により相関検出した信号
で行うことにより上記キャリア検出の不安定性は回避で
きるが、この方法だと待ち受け時において全体の消費電
流に占める割合の大きいA/D変換器21と相関器22
のクロックはオフできないため、消費電流削減の効果は
期待できない。
【0011】本発明は以上の点に鑑みなされたもので、
アナログレベルによるキャリア検出でも信頼度の高い検
出を行い得る送受信装置を提供することを目的とする。
【0012】また、本発明の他の目的は、待ち受け時の
消費電力を大幅に低減し得る送受信装置を提供すること
にある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、順次に入力される初期同期確率用プリアン
ブル信号及びデータを送信クロックに基づいてスペクト
ル拡散して出力する送信ディジタル部と、送信ディジタ
ル部の出力信号を送信周波数帯に変換して送信する送信
出力手段と、送信出力手段により送信される信号中の前
記プリアンブル信号の先頭に、スペクトル拡散しない一
又は二以上の無変調キャリアを多重して送信させる付加
手段と、アンテナで受信した信号を所定周波数帯域へ変
換して受信信号を得る受信入力手段と、受信信号を受信
クロックに基づいて逆拡散処理してもとの情報信号に復
調する受信ディジタル部と、受信信号レベルを検出して
無変調キャリアの受信を検出する検出手段と、送信クロ
ック及び受信クロックをそれぞれ独立して発生するクロ
ック発生手段と、少なくとも検出手段により無変調キャ
リアの受信が検出されるまでは、受信入力手段が無変調
キャリアを受信するように制御し、無変調キャリアの受
信検出後は、受信入力手段がスペクトル拡散された信号
を受信するように制御する制御手段とを有する構成とし
たものである。
【0014】また、本発明における制御手段は、検出手
段により無変調キャリアの受信が検出されるまでは、ク
ロック発生手段の出力受信クロックをオフとし、無変調
キャリアの受信検出後は受信クロックをオンとし、付加
手段により無変調キャリアが出力される期間は送信クロ
ックをオフとするようにクロック発生手段を制御するこ
とが、消費電力低減の点から望ましい。
【0015】また、本発明における検出手段は、受信入
力手段よりの受信信号のレベルを検出するレベル検出器
と、レベル検出器の出力レベル検出信号と所定のしきい
値とをレベル比較して無変調キャリアの受信の有無を検
出するレベル比較器とより構成してもよい。
【0016】また、本発明における送信出力手段及び前
記受信入力手段はそれぞれ共通の送信・受信切換器を有
し、無変調キャリアを複数送信するときには、送信・受
信切換器は送信側に第1の一定時間接続されて一の無変
調キャリアを送信した後、第1の一定時間よりも短い第
2の一定時間受信側に一旦接続されてから再び第1の一
定時間送信側に接続されて次の無変調キャリアを送信す
ることが、スプリアス低減の点から望ましい。
【0017】更に、本発明における複数の無変調キャリ
アは、周波数ホッピングのシーケンスに合わせて順次送
信され、かつ、第1の一定時間は周波数ホッピングの滞
在時間以下に設定されていることが、無変調キャリア検
出の信頼度を向上し、かつ、他のシステムに対し妨害を
与えないようにする点で望ましい。
【0018】
【作用】本発明では、送信される信号中の前記プリアン
ブル信号の先頭に、スペクトル拡散しない一又は二以上
の無変調キャリアを多重して送信し、待ち受け時に受信
信号からこの無変調キャリアを検出するようにしたた
め、待ち受け時にスペクトル拡散した受信信号を検出す
る従来装置に比し、安定にキャリアの検出ができる。
【0019】
【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。図
1は本発明の一実施例の構成図を示す。同図中、図6と
同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略す
る。図1に示すように、本実施例は前記のキャリア検出
の不安定性を解決するため、従来装置に制御部80及び
シンセサイザ100を更に設け、送信時に初期同期用の
プリアンブル信号の前に無変調キャリアを付加し、待ち
受け時にこの無変調キャリアを検出してから受信クロッ
クを受信側に供給してプリアンブル信号の受信を開始す
るようにしたものである。
【0020】制御部80は送信時に無変調キャリア周波
数をシンセサイザ100に設定してIF部40より発生
させると共に、クロック発生制御部90より出力される
送信クロック及び受信クロックのオン/オフの制御と、
送信・受信切換器53の切り換え制御とを行う。また、
制御部80はレベル比較器75に対しキャリア検出イネ
ーブル信号を出力してその動作を制御する。なお、レベ
ル比較器75は、前記レベル比較器70のコンパレータ
71の出力側に上記のキャリア検出イネーブル信号によ
りオン/オフ制御されるスイッチを設けた構成である。
【0021】本実施例では、図2(A)に示すように、
プリアンブル信号PAの前に、無変調キャリアf 1〜fN
を順次に一定周期T1で多重した構成の物理層のヘッダ
300をデータ領域400の先頭に付加した構成のデー
タを送受信する。このデータの受信に際しては、待ち受
け時に図2(C)及び(D)に示す受信クロック及び送
信クロックをそれぞれオフとし、無変調キャリアがレベ
ル比較器75により検出されて図2(B)に示すように
キャリア検出信号が出力されて初めて同図(C)に示す
ように、受信クロックがオンとされてプリアンブル信号
PAの受信を開始する。
【0022】また、送信時には図2(A)、(D)に示
すように、N番目の無変調キャリアfNが送信され終っ
た直後に送信クロックがオンとされ、これにより送信デ
ィジタル部10が動作を開始して従来と同様にプリアン
ブル信号PA及びデータのスペクトル拡散変調が行われ
る。
【0023】ここで、無変調キャリアは1波のみでもよ
いが、周波数選択性フェージングが生じる環境下では図
2(A)に示したように2波以上を用い、無変調キャリ
アの検出の信頼度を向上する。この場合、無変調キャリ
アf1〜fNの送信が他のシステムに対し妨害を与えない
ように、無変調キャリアf1〜fNはFH方式に従って送
信される。すなわち、無変調キャリアf1〜fNはホッピ
ングチャンネルのセンター周波数とし、その送出シーケ
ンスは図3に示すように、ホッピングシーケンスに合わ
せ、かつ、送信時間t2はFHの切換周期である滞在時
間(dwelltime)T1以下に制限される。
【0024】これは、DS方式ではFH方式と異なり、
待ち受け時には送信側と受信側とがホッピング周期に同
期していないために、受信側では内に送信されるN波の
無変調キャリアf1〜fNのすべての周波数でキャリア検
出を行うためである。なお、この場合のシンセサイザ1
00としては、無線LANでのFH方式では滞在時間が
長いスローFHであること、用いる無変調キャリアの数
Nは実用的にはせいぜい数個でよいこと、そしてデータ
を伝送する場合と異なりシンセサイザが安定しキャリア
検出に必要な時間さえ確保ができればよいことなどか
ら、通常のDS方式のスペクトル拡散変調に用いるシン
セサイザでも十分であり、高速なシンセサイザは必要な
い。
【0025】次に、上記の構成の図1に示す本実施例の
動作について図4及び図5のタイムチャートと共に説明
する。なお、ここでは無変調キャリアの数Nは便宜上
「2」とした。
【0026】まず、送信時の動作について図4のタイム
チャートを併せ参照して説明する。上位層から端子11
0を介して図4(B)に示す送信要求信号aが制御部8
0に入力されると、制御部80は同図(C)に示す周波
数設定信号bをシンセサイザ100へ出力して、シンセ
サイザ100より第1の無変調キャリア周波数f1を発
生させるための信号を出力させると共に、同図(D)に
示す切換信号cをRF部50内の送信・受信切換器53
に供給して、端子53bの接続状態にある送信・受信切
換器53を時間t1経過後に端子53a側に切換接続す
る。この時間t1は、シンセサイザ100の周波数安定
時間よりも大きく設定されている。
【0027】また、送信要求信号aが入力されても制御
部80は、クロック発生制御部90を制御して受信クロ
ックは勿論のこと、送信クロックも図4(E)にdで示
すように、オフのままとしている。従って、この時には
送信ディジタル部10は動作せず、直交変調器30から
ミキサ41には変調された信号は入力されない。
【0028】一方、シンセサイザ100より出力された
信号はIF部40内のVCO43に制御電圧として印加
されてこれより周波数f1を発振出力させている。従っ
て、この時にはVCO43より出力された周波数f1
ミキサ41、送信アンプ51、送信・受信切換器53を
それぞれ通してアンテナ200より第1の無変調キャリ
アとして送信される。送信要求信号aが入力されてから
T1時間経過するまで、すなわち送信・受信切換器53
が端子53a側に切り換えられてから時間t2(=T1
−t1)経過するまでは上記の第1の無変調キャリア周
波数f1が送信される。ここで、時間t2は前記滞在時
間以内とする。
【0029】続いて制御部80は、図4(C)に示す周
波数設定信号bをシンセサイザ100へ出力して、シン
セサイザ100より第2の無変調キャリア周波数f2
発生させるための信号を切換出力させると共に、同図
(D)に示す切換信号cをRF部50内の送信・受信切
換器53に供給して、端子53aの接続状態にある送信
・受信切換器53を端子53b側に切換接続して、切換
期間t1にスプリアスが送信されないようにする。
【0030】次に、制御部80は上記の切換の時間t1
経過後に再び図4(D)に示す切換信号cをRF部50
内の送信・受信切換器53に供給して、端子53bの接
続状態にある送信・受信切換器53を端子53a側に切
換接続する。これにより、上記と同様にしてVCO43
より出力された周波数f2がミキサ41、送信アンプ5
1、送信・受信切換器53をそれぞれ通してアンテナ2
00より第2の無変調キャリアとして期間t2の間送信
される。
【0031】次に、制御部80は上記の期間t2後に装
置を本来のDS方式の送信モードに移行させる。すなわ
ち、制御部80は、図4(C)に示す周波数設定信号b
をシンセサイザ100へ出力して、シンセサイザ100
よりDS方式のキャリア周波数f0を発生させるための
信号を切換出力させると共に、同図(D)に示す切換信
号cにより送信・受信切換器53を期間t1の間端子5
3b側に切換接続して、切換期間t1にスプリアスが送
信されないようにした後、送信・受信切換器53を端子
53aに再び切り換え、かつ、図4(D)に示すように
送信クロックdをオンとして送信ディジタル部10を動
作状態とする。
【0032】これにより、以後はプリアンブル信号PA
及びデータが順次にスペクトル拡散され、更にIF部4
0でキャリア周波数f0と周波数変換された後、送信ア
ンプ51、送信・受信切換器53をそれぞれ通してアン
テナ200より送信される。
【0033】次に、待ち受け時の動作について図5のタ
イムチャートを併せ参照して説明する。待ち受け時で
は、制御部80により送信・受信切換部53が端子53
b側に接続され、かつ、シンセサイザ100は周期T2
で周波数f1とf2が交互に設定される。FH方式ではサ
ービスエリア内のすべての端末は同期がとれていて各端
末はホッピング周期に同期して周波数が切り換わる。し
かるに、本実施例はDS方式であるため、各端末は同期
がとれていなくても無変調キャリアの検出ができること
が望ましい。
【0034】このため、上記の周期T2は前記の無変調
キャリア送信継続時間t2より短いものとする。すなわ
ち、待ち受け時においては送信端末と受信端末間で同期
がとれていないため、無変調キャリアが継続して送信さ
れている上記の時間t2内で周波数f1とf2でキャリア
検出ができるようにする。
【0035】なお、無変調キャリアが3波以上の場合も
同様であり、上記の時間t2内にすべての周波数でキャ
リア検出ができるようにシンセサイザ100の周波数を
設定する。ただし、無変調キャリアの数をどこまで増や
すかはシンセサイザ100の周波数安定時間と、レベル
検出器60のキャリア検出時間及び滞在時間の間でのト
レードオフとなる。
【0036】アンテナ200により受信された信号は送
信・受信切換器53、受信アンプ52、ミキサ42を介
して直交変調器30に入力される一方、レベル検出器6
0に入力される。ここで、ミキサ42にVCO43より
供給される周波数変換用信号周波数は前述したようにシ
ンセサイザ100の出力信号により周期T2毎に交互に
無変調キャリア周波数f1、f2に等しい周波数とされ、
かつ、レベル検出器60の入力初段には直流信号を濾波
するための低域フィルタを有しているため、レベル検出
器60により検出されるレベルは周波数変換用信号周波
数と同じ無変調キャリアが受信されたときに、レベル比
較器75のしきい値を越えるような大レベルとなる。
【0037】レベル検出器60の出力レベル検出信号は
レベル比較器75に供給される。制御部80は図5
(B)にeで示す如く、シンセサイザ100が無変調キ
ャリア周波数f1又はf2に設定後時間t1経過してから
時間t3の間ハイレベルとなる信号をキャリア検出イネ
ーブル信号として、上記のレベル比較器75に供給して
これを実質的に動作状態に制御している(すなわち、前
記したコンパレータ71の出力側に設けたスイッチをオ
ンとしてコンパレータ71の出力信号を制御部80へ出
力する)。
【0038】従って、例えばVCO43より周波数f1
が出力されている時に無変調キャリアf1が受信された
ときには、上記のレベル比較器75は動作状態期間t3
中に図5(C)に示す如く、しきい値よりも検出レベル
が高くなったことを示すキャリア検出信号gを制御部8
0へ供給する。
【0039】すると、制御部80は図5(D)に示すよ
うに、シンセサイザ100に対して周波数設定信号bに
より設定する次の周波数を、DS方式の本来のキャリア
周波数f0に設定した後、同図(E)に示すように、シ
ンセサイザ100の周波数安定後にクロック発生制御部
90の出力受信クロックhをそれまでのオフからオンへ
切り換える。
【0040】これにより、装置はプリアンブル信号受信
モードに移行し、直交変調器30を介して入力された受
信信号がA/D変換器21によりディジタル信号に変換
された後、相関器22により逆拡散され、復調器23に
より復調されて元の情報に復調される。
【0041】このように、本実施例では、スペクトル拡
散していない無変調キャリアf1及びf2を送信して、こ
れを待ち受け時に受信検出するようにしているため、ス
ペクトル拡散された信号を検出する場合に比べ安定にキ
ャリア検出ができる。
【0042】また、本実施例では、周波数選択性フェー
ジングにより周波数f1のレベルが低下する場合は、無
変調キャリアf1は検出できない可能性が生じる。しか
し、本実施例では、この場合はキャリア周波数f2を検
出できるため、キャリア検出の信頼度を高めることがで
きる。
【0043】更に、本実施例では、待ち受け時にはキャ
リア検出を行う回路部だけを動作状態にし、ディジタル
受信部20は動作停止状態としているため、上位層のパ
ワーマネージメントのサポート無しで待ち受け時の消費
電力を従来よりも大幅に低減できる。従って、本実施例
はバッテリで動作する携帯端末やノートパソコンに適用
して特に好適である。
【0044】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
送信される信号中のプリアンブル信号の先頭に、スペク
トル拡散しない一又は二以上の無変調キャリアを多重し
て送信し、待ち受け時に受信信号からこの無変調キャリ
アを検出することにより、スペクトル拡散した受信信号
を検出する従来装置に比し、安定にキャリアの検出がで
きるため、従来装置に比べ送受信の信頼度を向上でき
る。
【0045】また、本発明によれば、無変調キャリアの
受信が検出されるまでは、クロック発生手段の出力受信
クロックをオフとし、無変調キャリアの受信検出後は受
信クロックをオンとし、無変調キャリアが出力される期
間は送信クロックをオフとするようにクロック発生手段
を制御するようにしたため、待ち受け時はキャリア検出
を行う回路部のみアクティブで、送信ディジタル部及び
受信ディジタル部はいずれも動作停止状態となり、よっ
て上位層のパワーマネージメントのサポート無しで待ち
受け時の消費電力を大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成図である。
【図2】本発明の一実施例の各部の信号の説明図であ
る。
【図3】本発明の一実施例における無変調キャリアの送
出パターンを示す図である。
【図4】図1の動作説明用タイムチャートである。
【図5】図1の動作説明用タイムチャートである。
【図6】従来の一例の構成図である。
【符号の説明】
10 送信ディジタル部 20 受信ディジタル部 30 直交変調器 40 IF部 41、42 ミキサ 43 電圧制御発振器(VCO) 50 RF部 53 送信・受信切換器 60 レベル検出器 75 レベル比較器 80 制御部 90 クロック発生制御部 100 シンセサイザ f1〜fN 無変調キャリア周波数 PA プリアンブル信号

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】順次に入力される初期同期確立用プリアン
    ブル信号及びデータを送信クロックに基づいてスペクト
    ル拡散して出力する送信ディジタル部と、 該送信ディジタル部の出力信号を送信周波数帯に変換し
    て送信する送信出力手段と、 該送信出力手段により送信される信号中の前記プリアン
    ブル信号の先頭に、スペクトル拡散しない一又は二以上
    の無変調キャリアを多重して送信させる付加手段と、 アンテナで受信した信号を所定周波数帯域へ変換して受
    信信号を得る受信入力手段と、 該受信信号を受信クロックに基づいて逆拡散処理しても
    との情報信号に復調する受信ディジタル部と、 受信信号レベルを検出して該無変調キャリアの受信を検
    出する検出手段と、 前記送信クロック及び受信クロックをそれぞれ独立して
    発生するクロック発生手段と、 少なくとも前記検出手段により前記無変調キャリアの受
    信が検出されるまでは、前記受信入力手段が前記無変調
    キャリアを受信するように制御し、該無変調キャリアの
    受信検出後は、前記受信入力手段がスペクトル拡散され
    た信号を受信するように制御する制御手段と を有することを特徴とする送受信装置。
  2. 【請求項2】 前記制御手段は、前記検出手段により前
    記無変調キャリアの受信が検出されるまでは、前記クロ
    ック発生手段の出力受信クロックをオフとし、該無変調
    キャリアの受信検出後は該受信クロックをオンとし、前
    記付加手段により前記無変調キャリアが出力される期間
    は前記送信クロックをオフとするように前記クロック発
    生手段を制御することを特徴とする請求項1記載の送受
    信装置。
  3. 【請求項3】 前記検出手段は、前記受信入力手段より
    の受信信号のレベルを検出するレベル検出器と、該レベ
    ル検出器の出力レベル検出信号と所定のしきい値とをレ
    ベル比較して前記無変調キャリアの受信の有無を検出す
    るレベル比較器とよりなることを特徴とする請求項1記
    載の送受信装置。
  4. 【請求項4】 前記送信出力手段及び前記受信入力手段
    はそれぞれ共通の送信・受信切換器を有し、前記無変調
    キャリアを複数送信するときには、該送信・受信切換器
    は送信側に第1の一定時間接続されて一の無変調キャリ
    アを送信した後、該第1の一定時間よりも短い第2の一
    定時間受信側に一旦接続されてから再び該第1の一定時
    間送信側に接続されて次の無変調キャリアを送信するこ
    とを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれか一項記載
    の送受信装置。
  5. 【請求項5】 前記複数の無変調キャリアは、周波数ホ
    ッピングのシーケンスに合わせて順次送信され、かつ、
    前記第1の一定時間は該周波数ホッピングの滞在時間以
    下に設定されていることを特徴とする請求項4記載の送
    受信装置。
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