JP2889478B2 - データ通信装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、データ通信装置に関
し、特に、通信信号がスペクトラム拡散信号で行なわれ
るデータ通信装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】屋内、屋外でデータ通信を行なうと、電
波は建造物や樹木等で反射、回折しながら多重波として
伝搬するため、受信点では、受信電界強度はフェージン
グを伴なう。フェージング受信波の包絡線レベルは、受
信機の熱雑音レベルまで頻繁に落ち込んだり、直接波と
遅延波の符号間干渉により、高品質通信を実現する場合
の障害となる。従来、このようなデータ通信にはスペク
トラム拡散通信方式が用いられていた。スペクトラム拡
散方式には、直接拡散方式と、周波数ホッピング方式が
知られている。前者は拡散符号１チップ以上の遅延波を
除去するパスダイバシティ効果、後者は周波数ダイバシ
ティ効果があり、フェージングによる通信品質の劣化が
軽減される。

【０００３】図１０は、従来のスペクトラム拡散信号で
通信を行なうデータ通信装置の概略ブロック図である。

【０００４】図１０を参照して、通信装置は、アンテナ
１０１と、送受信を切換えるための切換スイッチ１０２
と、スペクトラム拡散信号を受信しデータを復調する受
信部１０３と、データをスペクトラム拡散方式で変調し
て送信する送信部１０４と、スペクトラム拡散を行なう
ために必要なＰＮ符号を発生させるＰＮ符号発生部１０
５と、送受信のデータの入出力を行なうインタフェース
１０６とを有する。

【０００５】図１１は、図１０の通信装置が送信側の場
合における動作を説明するためのフローチャートであ
り、図１２は、図１０の通信装置が受信側における動作
を説明するためのフローチャートである。以下、図１０
の通信装置が通信側として用いられる場合には添付番号
にａを付け、受信側として用いられる場合には添付番号
にｂを付けて動作について説明する。

【０００６】送信側では、インタフェース１０６ａから
通信しようとするデータが送信部１０４ａに入力され、
ＰＮ符号発生部１０５ａから入力されたＰＮ符号により
スペクトラム拡散され、周波数変換が行なわれてＲＦ
（無線周波数）信号となり、アンテナ１０１ａから放出
される。ある一定のデータが送信された後、スイッチ１
０２ａは受信部１０３ａ側に接続され、ＡＣＫ信号（通
信確認信号）受信待ちとなる。ＡＣＫ信号が受信されな
いと、受信失敗と判断され、同じデータが再送信され
る。もし、ＡＣＫ信号が受信されると、受信成功と判断
され、次のデータがインタフェース１０６ａより出力さ
れ、アンテナ１０１ａから受信側に送信される。

【０００７】受信側では、スイッチ１０２ｂが受信部１
０３ｂに接続され、受信待ち状態となっている。受信部
１０３ｂで信号が受信されると、復調が行なわれてイン
タフェース１０６ｂにデータが送られる。インタフェー
ス１０６ｂにデータが入力されると、ＡＣＫ信号が送信
部１０４ｂを介して送信側に送信され、再び受信待ち状
態になる。

【０００８】以上のように、フェージング等により伝搬
路が悪い場合は、データが再送されて通信が行なわれ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般にデー
タ通信が行なわれる場合には、フェージングにより通信
品質が劣化したときにデータが再送されるため、データ
伝送レートも劣化する。したがって、高速データ通信が
行なわれるためには、なるべくフェージングにより通信
品質が劣化しないことが望まれる。

【００１０】直接スペクトラム拡散方式で通信が行なわ
れた場合、パスダイバシティ効果はあるものの、次の２
つの場合、通信品質が劣化すると考えられる。まず、第
１にＰＮ符号１チップ以下の短い遅延波が到来した場
合、第２にＰＮ符号のちょうど１周期当たりに比較的長
い遅延波が到来した場合である。前者の場合、スペクト
ラム拡散復調時の相関出力は短い遅延波の影響を受け、
後者の場合、スペクトラム拡散復調時の相関出力は、長
い遅延波の影響を受けて通信品質が劣化する。ここで、
短い、長いという表現は、通信に使用するＰＮ符号１チ
ップの長さを基準としている。

【００１１】ゆえに、本発明の目的は、係る問題に鑑み
てなされたものであり、スペクトラム拡散方式で通信を
行なうデータ通信装置において、１チップ以下の遅延
波、ＰＮ符号などの符号列のちょうど１周期当たりの遅
延波が存在する場合であっても、通信品質を改善するこ
とができるようなデータ通信装置を提供することであ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係るデ
ータ通信装置は、スペクトラム拡散で信号の通信を行な
うデータ通信装置であって、信号を送受信するための送
受信アンテナ手段と、送受信アンテナ手段から通信しよ
うとする信号をスペクトラム拡散して変調する送信手段
と、送受信アンテナ手段からのスペクトラム拡散された
信号を受信して復調する受信手段と、送信手段および受
信手段に接続され、かつ、スペクトラム拡散に必要な符
号列を発生する符号列発生手段とを備え、送受信アンテ
ナ手段は、円偏波または楕円偏波アンテナであることを
特徴としている。

【００１３】

【００１４】請求項２の発明に係るデータ通信装置は、
スペクトラム拡散で信号の通信を行なうデータ通信装置
であって、信号を送受信するための送受信アンテナ手段
と、送受信アンテナ手段から通信しようとする信号をス
ペクトラム拡散して変調する送信手段と、送受信アンテ
ナ手段からスペクトラム拡散された信号を受信して復調
する受信手段と、受信手段で受信された信号の品質が所
定の基準以上であるか否かを計測する信号品質計測手段
と、送信手段および受信手段に接続され、かつ、スペク
トラム拡散に必要な符号列を発生するとともに、信号品
質計測手段の出力に応じて符号列の周期を変更できる拡
散符号発生および周期変更手段とを備え、送受信アンテ
ナ手段は、円偏波または楕円偏波アンテナであることを
特徴としている。

【００１５】

【００１６】請求項３では、請求項１または２の拡散符
号発生および周期変更手段で発生および周期が変更され
る符号列は、ＰＮ符号を含んでいる。

【００１７】請求項４では、請求項２または３の信号品
質計測手段で計測される信号の品質は誤り率、復調され
た信号の信号レベルを含んでいる。

【００１８】

【作用】請求項１の発明に係るデータ通信装置は、送信
側として用いられた場合、通信しようとするデータを符
号列でスペクトラム拡散して変調し、円偏波または楕円
偏波として送信でき、受信側として用いられた場合、円
偏波または楕円偏波が受信され、それを符号列でスペク
トラム拡散して復調できる。

【００１９】

【００２０】請求項２の発明に係るデータ通信装置は、
送信側として用いられた場合、通信しようとするデータ
をたとえば第１の周期の符号列でスペクトラム拡散して
変調し、円偏波または楕円偏波して受信側へ送信する。
そして、受信側は、送信側から送信されたスペクトラム
拡散信号を受信し、第１の周期の符号列を用いて復調し
てその信号の品質を計測する。基準値以下の品質のとき
は、それに応じた受信側からの信号を受けて、送信側は
たとえば第２の周期の符号列でスペクトラム拡散して変
調し、受信側へ送信する。

【００２１】

【００２２】請求項３の発明に係るデータ通信装置は、
符号列としてＰＮ符号を用いて請求項１または２の発明
に係るデータ通信装置と同様な作用を得る。

【００２３】請求項４の発明に係るデータ通信装置は、
受信された信号の品質をたとえば誤り率や信号レベルで
測定する。

【００２４】

【実施例】図１は、本発明の一実施例によるデータ通信
装置の概略ブロック図である。図１のデータ通信装置
は、たとえば円偏波用のアンテナ１８と、送受信切換ス
イッチ１１と、受信部１２と、誤り率測定部１５と、イ
ンタフェース１６と、異なる周期のＰＮ符号を出力でき
るＰＮ符号発生部１７と、送信部１３とを備える。

【００２５】受信部１２は、ＲＦアンプ，ダウンコンバ
ータ，マッチドフィルタ等のスペクトラム拡散復調器、
位相，周波数復調などのデータ復調器で構成されてい
る。送信部１３は、ＲＦアンプ，アンプコンバータミキ
サ，位相，周波数変調などのデータ変調器で構成されて
いる。インタフェース１６には、一般に、メモリやＣＰ
Ｕ等のデータ処理部が接続されおり、各種データ処理が
行なわれる。

【００２６】図２は、図１のデータ通信装置が受信側の
場合の動作について説明するためのフローチャートであ
り、図３は、図１のデータ通信装置が送信側の場合の動
作を説明するためのフローチャートである。以下、図１
のデータ通信装置が送信側の場合には添付番号にａを付
け、受信側の場合には添付番号にｂを付けて図２および
図３に示すフローチャートを参照して動作を説明する。

【００２７】送信側では、インタフェース１６ａから通
信しようとするデータが送信部１３ａに入力され、第１
の周期のＰＮ符号によりスペクトラム拡散され、ＲＦ信
号となり、送受信切換スイッチ１１ａを介してアンテナ
１８ａから放射される。ある一定のデータが送信された
後、送受信切換スイッチ１１ａは、受信部１２ａ側に接
続され、受信側からのＡＣＫ信号（通信確認信号）受信
待ちとなる。そのＡＣＫ信号が受信されないと、受信失
敗であると判断され、同じデータが再送信される。これ
に対して、そのＡＣＫ信号が受信されると、受信成功で
あると判断され、次のデータがインタフェース１６ａよ
り出力され、アンテナ１８ａから受信側に送信される。

【００２８】一方、後で詳しく説明するＮＡＫ信号（通
信確認信号＋ＰＮ符号周期切換要請信号）が受信された
ときは、受信信号復調失敗であると判断され、インタフ
ェース１６ａよりＰＮ符号周期切換信号がＰＮ符号発生
部１７ａに送られ、ＰＮ符号周期が第２の周期に切換え
られる。これにより、インタフェース１６ａから再送さ
れるデータは、第２の周期のＰＮ符号でスペクトラム拡
散され、アンテナ１８ａより受信側へ送信される。

【００２９】受信側では送受信切換スイッチ１１ｂが受
信部１２ｂ側に接続され、受信待ち状態となっている。
受信部１２ｂで信号が受信されると、第１の周期のＰＮ
符号を用いて復調が行なわれ、インタフェース１６ｂお
よび誤り率測定部１５ｂにデータが送られる。誤り率測
定部１５ｂは、そのデータの誤り率を計測し、インタフ
ェース１６ｂに出力する。誤り率測定部１５ｂからの誤
り率は予め定められたしきい値と比較され、誤り率がし
きい値よりも良好な場合、ＰＮ符号周期切換必要なしと
判断され、送信部１３ｂにＡＣＫ信号（通信確認信号）
が出力されてアンテナ１８ｂを介して送信側に送られ
る。逆に、誤り率がしきい値よりも悪い場合、ＰＮ符号
周期切換必要ありと判断され、送信部１３ｂにＮＡＫ信
号（通信確認信号＋ＰＮ符号周期切換要請信号）が出力
され、アンテナ１８ｂを介して送信側に送られる。

【００３０】ＮＡＫ信号の送信が終わると、インタフェ
ース１６ｂよりＰＮ符号発生部１７ｂにＰＮ符号周期切
換信号が出力され、ＰＮ符号が第２の周期のＰＮ符号に
切換えられる。さらに、ＡＣＫまたはＮＡＫ信号の送信
が終了すると、送受信切換スイッチ１１ｂが受信部１２
ｂ側に接続されて再び受信待ち状態となる。

【００３１】このように、受信側の誤り率がある値より
も悪くなった場合に、スペクトラム拡散時のＰＮ符号の
周期を変えて通信が行なわれる。

【００３２】なお、本実施例においては、通信品質計測
手段として、誤り率測定部１５を使用したが、これに限
定されるものではなく、受信Ｃ／Ｎや受信包絡線振幅等
の通信品質が評価されるものであればよい。

【００３３】また、スペクトラム拡散で用いられる符号
としてＰＮ符号を用いたが、他の符号列が用いられて拡
散が行なわれてもよい。

【００３４】さらに、円偏波用のアンテナ１８の代わり
に、楕円偏波用のアンテナが用いられてもよい。

【００３５】図４は、一般の遅延プロファイルを示した
図であり、図５は、円偏波アンテナを使用した場合の遅
延プロファイルを示した図である。横軸は時間を表わ
し、縦軸は電力を表わす。

【００３６】ところで、屋内、屋外電波伝搬では、マル
チパス、フェージングによって、多くの遅延波が存在す
る。この遅延波の遅延プロファイルの形はその伝搬路に
依存するが、一般には直接波のレベルが最も大きく遅延
量（時間）が大きくなるに従いレベルが減衰していく。
そのようすが、図４に示されている。

【００３７】図４を参照して、それぞれ個々の遅延波
は、反射等で異なる伝搬路で送信アンテナから受信アン
テナまで到来する。スペクトラム拡散データ復調時に影
響を及ぼす遅延波は、ＰＮ符号１チップ以下に存在する
遅延波４２である。遅延波４２の伝搬距離は、直接波４
１の伝搬距離に最も近いため、遅延波４２の伝搬路は、
壁や物等での１回反射した遅延波であると考えられる。

【００３８】ここで、実施例のように送受信アンテナと
して円偏波用のアンテナが用いられると、奇数回反射の
円偏波電波は交差偏波となるため受信されない。そのた
め、図４の遅延プロファイルは、図５に示すように離散
的となり、直接波５１に最も近く１チップ以内の遅延波
がなくなり、次の遅延波は遅延波５２となる。このよう
に、直接スペクトラム拡散方式で通信を行なうデータ通
信装置において、送受信アンテナに円偏波アンテナが用
いられると、直接波に最も近い遅延波が除去され、ＰＮ
符号１チップ以下の遅延波による通信品質の劣化が軽減
される。

【００３９】図６は、スペクトラム拡散復調後の相関出
力を示した図であり、図７は、ＰＮ符号周期をずらした
場合のスペクトラム拡散復調後の相関出力を示した図で
ある。横軸は時間を表わし、縦軸は相関出力を表わす。

【００４０】直接スペクトラム拡散復調時の相関出力
は、図６に示すようにＰＮ符号１周期（Ｔ１）ごとに繰
返し出力される。そのため、ＰＮ符号１周期当たり（遅
延時間Ｔ１）に、１チップ以内で直接波６１に比べて比
較的長い遅延波６２が存在した場合、相関出力は、図６
に示すように１周期前のデータの長い遅延波６２と直接
波６１とが重なり合うので、符号間干渉が起き、通信品
質が劣化する。すなわち、周期内の１つの相関出力につ
いてのみ復調が行なわれるが、たとえば、最も大きいは
ずである直接波を選ぶとすると、遅延波６２によって直
接波６１が干渉されて通信品質が劣化する。このとき、
図７に示すように、ＰＮ符号の周期をＴ１からＴ２に変
えると、長い遅延波７２は直接波７１から１チップ以上
離れて影響を及ぼさなくなり、長い遅延波７２による通
信品質の劣化が改善される。

【００４１】このように、送受信アンテナとして円偏波
アンテナを用いること、ＰＮ符号周期を切換えることと
は、どちらもＰＮ符号１チップ以内の遅延波を除去し、
それぞれ独立の動作する。

【００４２】図８は、ＰＮ符号発生部１７の第１の具体
例を示したブロック図である。図８のＰＮ符号発生部１
７は、それぞれ周期の異なるシフトレジスタ等からなる
第１，第２のＰＮ符号発生器８２，８３と、ＰＮ符号駆
動用のクロック８１と、ＰＮ符号周期切換スイッチ８４
と、第１の端子８５と、第２の端子８６とで構成され
る。

【００４３】クロック８１からのクロック信号は、第１
および第２のＰＮ符号発生器８２，８３に入力され、そ
のクロック信号で駆動された周期の異なる２個のＰＮ符
号をＰＮ周期切換スイッチ８４に出力する。第２の端子
８６は、インタフェース１６に接続されており、インタ
フェース１６からのＰＮ符号周期切換信号をＰＮ符号周
期切換スイッチ８４に出力する。ＰＮ符号周期切換スイ
ッチ８４は、第１および第２のＰＮ符号の切換を行なう
ことができる。第１の端子８５は、送信部１３および受
信部１２に接続されており、ＰＮ符号周期切換スイッチ
８４から出力されるＰＮ符号を送信部１３および受信部
１２に出力する。

【００４４】図９は、ＰＮ符号発生器１７の第２の具体
例を示したブロック図である。図９のＰＮ符号発生部１
７は、周波数の異なる第１および第２クロック９１，９
２と、ＰＮ符号発生器９３と、クロック切換スイッチ９
４と、第１の端子８５と、第２の端子８６とで構成され
る。

【００４５】第２の端子８６は、インタフェース１６に
接続されており、ＰＮ符号周期切換信号をクロック切換
スイッチ９４に出力する。クロック切換スイッチ９４
は、そのＰＮ符号周期切換信号によりＰＮ符号駆動用ク
ロック９１，９２を切換える。クロック切換スイッチ９
４からのクロック信号は、ＰＮ符号発生器９３に入力さ
れ、ＰＮ符号を第１の端子８５に出力する。第１の端子
８５は、送信部１３および受信部１２に接続されてお
り、そのＰＮ符号を送信部１３および受信部１２に出力
する。

【００４６】このように、同一のＰＮ符号を異なる２個
のクロックで駆動することにより、２個の周期のＰＮ符
号が発生する。

【００４７】なお、図８および図９に示したＰＮ符号発
生部の第１および第２の具体例では、２種の周期を持つ
ＰＮ符号としたが、３種以上の複数個であってもよい。

【００４８】また、実施例に対し、アンテナブランチを
複数設けた公知の空間、指向性、偏波等のアンテナダイ
バシティ技術とを組合わせることもできる。

【００４９】さらに、本発明に従うと、遅延波による符
号間干渉が急激に減少するため、システムによっては、
従来、アンテナダイバシティが必要であった通信装置に
おいても、アンテナダイバシティの必要がなくなり、通
信装置自体の簡素化が図られる。

【００５０】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、送受
信アンテナ手段として円偏波または楕円偏波アンテナが
用いられ、またはスペクトラム拡散時のＰＮ符号の周期
を変化させて、マルチパスの遅延波の影響を除去し、良
好な通信品質が確保される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるデータ通信装置の概略
ブロック図である。

【図２】図１のデータ通信装置が受信側の場合における
動作を説明するためのフローチャートである。

【図３】図１のデータ通信装置が送信側の場合における
動作を説明するためのフローチャートである。

【図４】一般の遅延プロファイルを示した図である。

【図５】円偏波アンテナを使用した場合の遅延プロファ
イルを示した図である。

【図６】スペクトラム拡散復調後の相関出力を示した図
である。

【図７】ＰＮ符号周期をずらした場合のスペクトラム拡
散復調後の相関出力を示した図である。

【図８】ＰＮ符号発生部の第１の具体例を示したブロッ
ク図である。

【図９】ＰＮ符号発生部の第２の具体例を示したブロッ
ク図である。

【図１０】従来のデータ通信装置の概略ブロック図であ
る。

【図１１】図１０のデータ通信装置が受信側の場合にお
ける動作を説明するためのフローチャートである。

【図１２】図１０のデータ通信装置が送信側の場合にお
ける動作を説明するためのフローチャートである。

【符号の説明】

１１ 送受信切換スイッチ １２ 受信部 １３ 送信部 １５ 誤り率測定部 １６ インタフェース １８ アンテナ ８１，９１，９２ クロック ８２，８３，９３ ＰＮ符号発生器 ８４ ＰＮ符号切換スイッチ ９４ クロック切換スイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 太田 智三 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−45232（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−149627（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H04J 13/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スペクトラム拡散で信号の通信を行なう
   データ通信装置であって、 信号を送受信するための送受信アンテナ手段と、 前記送受信アンテナ手段から通信しようとする信号をス
   ペクトラム拡散して変調する送信手段と、 前記送受信アンテナ手段からのスペクトラム拡散された
   信号を受信して復調する受信手段と、 前記送信手段および前記受信手段に接続され、かつ、ス
   ペクトラム拡散に必要な符号列を発生する符号列発生手
   段とを備え、 前記送受信アンテナ手段は、円偏波または楕円偏波アン
   テナであることを特徴とする、データ通信装置。
2. 【請求項２】 スペクトラム拡散で信号の通信を行なう
   データ通信装置であって、 信号を送受信するための送受信アンテナ手段と、 前記送受信アンテナ手段から通信しようとする信号をス
   ペクトラム拡散して変調する送信手段と、 前記送受信アンテナ手段からのスペクトラム拡散された
   信号を受信して復調する受信手段と、 前記受信手段で受信された信号の品質が所定の基準以上
   であるか否かを計測する信号品質計測手段と、 前記送信手段および前記受信手段に接続され、かつ、ス
   ペクトラム拡散に必要な符号列を発生するとともに、前
   記信号品質計測手段の出力に応じて前記符号列の周期を
   変更できる拡散符号発生および周期変更手段とを備え、
   前記送受信アンテナ手段は、円偏波または楕円偏波アン
   テナであることを特徴とするデータ通信装置。
3. 【請求項３】 前記拡散符号発生および周期変更手段で
   発生および周期が変更される符号列は、ＰＮ符号を含
   む、請求項１または２記載のデータ通信装置。
4. 【請求項４】 前記信号品質計測手段で計測される信号
   の品質は誤り率、復調された信号の信号レベルを含む、
   請求項２または３にいずれか記載のデータ通信装置。