JP2749421B2 - 周波数拡散通信装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、無線通信、有線多重通信等の分野で用いら
れる直接拡散方式の周波数拡散通信装置に関する。

従来の技術 近年、雑音に強く、秘匿性に優れる等の特徴を持ち符
号分割多重による多元接続可能なスペクトラム拡散通信
方式（SS方式）が注目され、その原理、実用化等につい
て各種文献、公報等により紹介されている。

ここに、SS方式としては、直接拡散方式と周波数ホッ
ピング方式とが主に研究されている。直接拡散方式は例
えば特開昭63−267033号公報に示されており、信号を擬
似雑音信号により直接変調して拡散するものである。周
波数ホッピング方式は例えば特開昭64−48545号公報に
示されており、信号のキャリア周波数を短い時間間隔毎
に切換えることで周波数拡散を行なうものである。

発明が解決しようとする課題 SS方式においては、情報信号をどれだけ広い周波数帯
域に拡散するかによって、逆拡散後の処理利得が決ま
る。そこで、利得を上げるためには拡散率を上げる必要
があるが、直接拡散方式では拡散符号（擬似雑音信号）
のクロック速度により拡散帯域幅が決まるため、符号発
生器（擬似雑音信号発生器）なるデバイスの動作速度に
より拡散率の上限が制限される。また、クロック速度を
上げていくと、同期信号の範囲が狭くなるため、同期が
困難となり、かつ、遅延時間による問題も生じてくる。

ちなみに、周波数ホッピング方式にあっては、広帯域
化させるために多数のキャリアを用いるようにしている
が、複数のキャリアは同時には使用されず、１つずつの
キャリアを使用しているものである。

課題を解決するための手段 直接拡散方式を用いた周波数拡散通信装置において、
擬似雑音信号発生器とこの擬似雑音信号発生器の出力及
び情報信号を入力とする第１のミクサ回路と等強度、等
間隔の多線スペクトルの局発信号を発する局発信号発振
器とこの局発信号発振器の出力及び前記第１のミクサ回
路の出力を入力とする第２のミクサ回路とを備えて情報
信号と擬似雑音信号と局発信号との積演算により拡散変
調を行なう送信機を設け、この送信機側と同一特性の擬
似雑音信号発生器と局発信号発振器とともにこれらの擬
似雑音信号発生器と局発信号発振器との出力及び受信信
号とを入力とするミクサ回路を備えて受信信号と局発信
号と擬似雑音信号との積演算により逆拡散を行なう受信
機を設けた。

作用 等強度、等間隔の多線スペクトルの局発信号を発する
局発信号発振器を送信機側と受信機側とに各々設けて、
通常の直接拡散以外に多線スペクトルの局発信号を併用
した周波数拡散としているので、擬似雑音信号のクロッ
ク速度を上げることなく拡散帯域を拡げることができ
る。よって、同一電力密度の場合であれば、全送信電力
を大幅に増やすことができ、特に、無線通信の場合であ
れば伝送距離の延長が可能となる。

実施例 本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。本実施
例の通信装置は、送信機１と受信機２とを伝送路３で結
合させてなるが、通常の直接拡散方式のものと大きく異
なる点は、等強度、等間隔の多線スペクトルの局発信号
を発する発振器を送信機１、受信機２の各々に設けて多
線スペクトルの局発信号を併用するようにしたことであ
る。

まず、送信機１にあっては、伝送すべきデジタル情報
信号ａを一方の入力とする第１ミクサ回路４が設けられ
ている。また、擬似雑音信号なるPN符号ｂを出力するPN
符号発生器（擬似雑音信号発生器）５が設けられ、前記
第１ミクサ回路４の他方の入力に接続されている。よっ
て、第１ミクサ回路４は情報信号ａとPN符号ｂとの積演
算を行ない、拡散信号ｃとして出力することになる（第
２図（ａ）参照）。この拡散信号ｃを一方の入力とする
第２ミクサ回路６が設けられている。さらに、第２図
（ｂ）中に示すように等強度、等間隔の多線スペクトル
の局発信号ｄを発する局発信号発振器としての多周波発
振器７が設けられ、前記第２ミクサ回路６の他方の入力
に接続されている。よって、第２ミクサ回路６は拡散信
号ｃと局発信号ｄとの積演算を行ない、拡散変調された
広帯域伝送信号ｅとして伝送路３に出力することになる
（第２図（ｃ）参照）。

ここに、本例では多周波発振器７として５周波の局部
発振器を用いているが、一般にはｎ周波の発振器を用い
ればよい。これにより、同一電力密度の場合であれば、
単一周波のものに比べｎ倍の電力を送信させることが可
能となる。また、本例では多周波発振器７による局発信
号ｄのスペクトル間隔を拡散信号ｃの主ローブの幅に合
わせてあるが、このスペクトル間隔には特に制約はない
ので、間隔をより狭ばめて拡散信号ｃを重ね合わせるこ
とによりスペクトルを平坦化させてもよい。逆に、スペ
クトル間隔を広げて離散的なスペクトルとし、各スペク
トル間に既存の放送波等が来るようにして相互干渉を減
少させるようにしてもよい。

このような伝送信号ｅは、電波、同軸ケーブル、空間
光、光ファイバ等を利用した伝送路３により受信機２側
に送られる。

受信機２側にあっては、前記多周波発振器７と同一特
性を持ち同一のスペクトル間隔を持つ第２図（ｄ）に示
すような多線スペクトルの局発信号ｆを発する局発信号
発振器としての多周波発振器８が設けられている。ま
た、伝送信号（＝受信信号）ｅと局発振信号ｆとを入力
とする第１ミクサ回路９が設けられ、伝送信号ｅと局発
信号ｆとの積演算が行なわれる。この結果、第２図
（ｅ）に示すようなスペクトルの差周波信号ｇが得られ
る。本例では多周波発振器８のスペクトル間隔に一致し
た周波数で信号が最大となり、単一スペクトルの場合に
比して２（ｎ−１）倍強い信号を受信できることにな
る。差周波信号ｇは第１フィルタ10（第２図（ｅ）中の
破線F1部分がこのフィルタ特性を示す）を通すことによ
り強い信号のみがフィルタ通過信号ｈとして復調用に取
出される（第２図（ｆ）参照）。なお、一番強いローブ
の取出しに限らず、ベースバンドや高周波バンドのロー
ブを取出して復調に用いるようにしてもよい。

さらに、受信機２にあっても、第２図（ｆ）中に示す
ようなスペクトルのPN符号（＝擬似雑音信号）ｉを発生
するPN符号発生器11が設けられている。ここでは、PN符
号ｉの中心周波数を多周波発振器８のスペクトル間隔に
一致させている。また、フィルタ通過信号ｈとPN符号ｉ
とを入力とする第２ミクサ回路12が設けられ、フィルタ
通過信号ｈとPN符号ｉとの積演算が行なわれる。即ち、
フィルタ通過信号ｈとPN符号と同期をとりながら掛け合
わせることにより逆拡散を行なうものであり、この結果
のスペクトルは第２図（ｇ）に示すような逆拡散信号ｊ
となる。ここに、逆拡散信号ｊは差周波成分ｊ（−）の
他に、和周波成分ｊ（＋）を含むので、逆拡散信号ｊを
第２フィルタ13（第２図（ｇ）中の破線F2部分がこのフ
ィルタ特性を示す）を通すことで差周波成分ｊ（−）の
みを復調信号ｋとして取出す（第２図（ｈ）参照）。

このようにして、本実施例のSS通信装置によれば、直
線拡散方式に多線スペクトルの局発信号を併用して周波
数拡散しているので、PN符号のクロック速度を上げるこ
となく広拡散帯域化が可能となる。このために、従来方
式で必要としていた極めて高速のPN符号発生器やミクサ
等の高価なデバイスを使用しなくてもよいので、安価に
構成でき、かつ、各デバイスをそれ程高速で使用する必
要がないため、デバイスの遅延時間等を特に考慮する必
要もなくなる。

なお、本発明は基本的には送信機１、受信機２側各々
で、各信号の積演算処理を行なうものであればよく、そ
の積演算処理は第１図の構成による順序のものに限ら
ず、適宜順序を入れ替えたものであってもよい。例え
ば、受信機２において、最初に局発信号ｆとPN符号ｉと
の積演算を行ない、その後で送信信号ｅと積演算を行な
う順序としてもよく、この場合であれば、第１フィルタ
10はなくてもよい。

また、受信機２側のPN符号ｉのスペクトルを送信機１
側のPN符号ｂのスペクトルに一致させてもよい。この場
合、第１フィルタ10は第２図（ｅ）に示すフィルタ特性
F1より１つ下位のローブのみを通過させるフィルタ特性
のものとする必要がある。

ところで、多周波発振器7,8に相当する局発信号発振
器としては、第３図や第４図に示すように構成すること
ができる。第３図の局発信号発振器14は、各種デジタル
回路において広く用いられている水晶発振器15を発振源
として利用して構成したものである。この場合、水晶発
振器15の発振出力（デジタルクロック）は高調波成分を
多く含んだものであるので、そのスペクトルを補償フィ
ルタ16を通すことにより平坦化して、等周波間隔の多周
波出力となるようにしている。補償フィルタ16として
は、基本的には高域通過フィルタが用いられる。また、
無線通信の場合であれば補償フィルタ16を通した後、単
一周波発振器17による別の周波数信号を用いてミクサ回
路18で積演算して周波数変換する必要がある。もっと
も、有線通信の場合には、特に必要ない。また、水晶発
振器15に限らず、高調波成分を多く含んだ発振器の場合
に同様に適用できる。何れにしても、水晶発振器15のよ
うにもともと高調波成分を多く含んだ発振出力を持つも
のを用いることにより、後はフィルタを通すだけで所望
の局発信号発振器となるので、製作容易な安価なものと
なる。

第４図に示す局発信号発振器19は、通常の単一周波発
振器20を発振源として用い、この単一周波発振器20の発
振出力をミクサ回路21の一方に入力させるとともに、ミ
クサ回路21の出力（アンプ22で増幅）をこのミクサ回路
21の他方の入力に帰還入力させることにより、高調波を
発生させるようにしたものである。これにより、第３図
の水晶発振器15と同様に多周波発振器となるので、後は
第３図の場合と同じく、補償フィルタ16、必要であれば
単一周波発振器17及びミクサ回路18を付加して構成すれ
ばよい。本例によれば、通常の局発発振器としての単一
周波発振器20にミクサ回路21、アンプ22及び補償フィル
タ16を追加するだけで構成できるため、ミクサ回路21を
トランジスタやFETで形成するようにすれば簡単かつ容
易に製作できる。

発明の効果 本発明は、上述したように等強度、等間隔の多線スペ
クトルの局発信号を発する局発信号発振器を送信機側と
受信機側とに各々設けて、通常の直接拡散に加えて多線
スペクトルの局発信号を併用した周波数拡散を行なうよ
うにしたので、擬似雑音信号のクロック速度を上げるこ
となく拡散帯域を広げることができ、よって、同一電力
密度の場合であれば、全送信電力を大幅に増やすことが
でき、特に、無線通信の場合であれば伝送距離の延長が
可能となり、このために極めて高速の擬似雑音信号発生
器等の高価なデバイスを用いる、といったことも不要で
あり、デバイスの遅延時間を特に考慮することなく安価
に構成できるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図はブロッ
ク図、第２図は各部の信号波形を示す周波数特性図、第
３図及び第４図は局発信号発生器の構成例を示すブロッ
ク図である。 １……送信機、２……受信機、４……ミクサ回路、５…
…擬似雑音信号発生器、６……ミクサ回路、7,8……局
発信号発振器、９……ミクサ回路、11……擬似雑音信号
発生器、12……ミクサ回路、14,19……局発信号発振器

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直接拡散方式を用いた周波数拡散通信装置
   において、擬似雑音信号発生器とこの擬似雑音信号発生
   器の出力及び情報信号を入力とする第１のミクサ回路と
   等強度、等間隔の多線スペクトルの局発信号を発する局
   発信号発振器とこの局発信号発振器の出力及び前記第１
   のミクサ回路の出力を入力とする第２のミクサ回路とを
   備えて情報信号と擬似雑音信号と局発信号との積演算に
   より拡散変調を行なう送信機を設け、この送信機側と同
   一特性の擬似雑音信号発生器と局発信号発振器とともに
   これらの擬似雑音信号発生器と局発信号発振器との出力
   及び受信信号とを入力とするミクサ回路を備えて受信信
   号と局発信号と擬似雑音信号との積演算により逆拡散を
   行なう受信機を設けたことを特徴とする周波数拡散通信
   装置。