JP3564108B2 - 有線スペクトル拡散通信装置、その通信方法および有線スペクトル拡散通信システム - Google Patents
有線スペクトル拡散通信装置、その通信方法および有線スペクトル拡散通信システム Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、拡散符号により拡散された情報信号を伝送線路を用いて通信する有線スペクトル拡散通信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の有線スペクトル拡散通信装置では、同期信号として、例えば数十ビット〜数百ビットからなる同期ビット列をいわゆるプリアンブル信号として送出した後、データ本体等の情報信号を送信していた。そのため、相手側と同期を確立するたびごとに、このようなプリアンブル信号を送出しなければならず、伝送効率の向上を妨げる一要因となっていた。
【０００３】
そこで、このような問題等を解決するため、本願出願人は、例えば、特開２００１−１４４６５３号公報に開示される「有線スペクトラム拡散通信装置および通信方法」を提案し、「伝送線路を用いて情報信号を伝送する有線スペクトラム拡散通信装置であって、情報信号、情報信号を拡散する拡散符号または拡散された拡散信号のいずれかに同期した同期信号を発生する同期信号発生器と、前記同期信号を拡散信号とともに伝送線路に送出する送出手段と、を備える」有線スペクトラム拡散通信装置を開示した。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本願発明者らによるその後の研究により、上述したような有線スペクトラム拡散通信装置でも、次に挙げるような問題のあることが判明した。（１） 情報信号を伝送する伝送線路に接続された負荷が変動したり、外来ノイズが混入したりすることにより、伝送線路の特性にも影響を与えるため、受信信号から同期信号を正確に抽出できない場合があることがわかった。
【０００５】
即ち、伝送線路として送電線や屋内配線等の電力線を利用した場合には、電力供給を受ける需要者側の負荷状況あるいは電力供給を供給する供給者側の供給状況によって、伝送線路のインピーダンス特性が変動すると、相関のピークＰが、図７（Ａ） に示す波形αのピークＰ’のように減衰する。そのため、同期確立を困難にするという問題がある。
【０００６】
また、電磁波等による外来ノイズが伝送線路に混入した場合には、図７（Ａ） に示す波形βのように、本来の相関のピークＰとは異なるところにもピークが出現することがある。そのため、かかる外来ノイズによるピーク等によっても、同期確立を困難にするという問題がある。
【０００７】
（２） スペクトラム拡散多重方式による符号分割多元接続（以下「ＣＤＭＡ」という。）の場合には、図７（Ｂ） に示すように、本来の相関のピークＰとは異なる時間位置にもピークが存在する。そのため、前記（１） に述べたような負荷変動や外来ノイズの混入等により、さらに同期確立を困難にするという問題がある。
【０００８】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、同期の確立を容易にし得る有線スペクトル拡散通信装置、その通信方法および有線スペクトル拡散通信システムを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段および発明の作用・効果】
上記目的を達成するため、請求項１の有線スペクトル拡散通信装置では、
拡散符号により拡散された情報信号を伝送線路に送出する有線スペクトル拡散通信装置であって、
所定の拡散符号に基づいた同期用拡散信号を発生する拡散信号発生手段と、
所定の正弦波信号を発生する正弦波信号発生器と、
前記拡散信号発生手段により発生した前記同期用拡散信号と前記正弦波信号発生器により発生した前記正弦波信号とを乗算して変調する変調器と、
前記変調器により変調された信号を所定タイミングごとに同期信号として出力する同期信号発生手段と、
前記同期信号発生手段により出力された前記同期信号を前記情報信号に重畳する重畳手段と、
前記重畳手段により前記同期信号が重畳された前記情報信号を前記伝送線路に送出する送出手段と、
を備えることを技術的特徴とする。
【００１０】
請求項１の発明では、拡散信号発生手段により所定の拡散符号に基づいた同期用拡散信号を発生し、所定の正弦波信号を正弦波信号発生器により発生し、拡散信号発生手段により発生した同期用拡散信号と正弦波信号発生器により発生した正弦波信号とを変調器により乗算して変調する。そして、同期信号発生手段により、変調器によって変調された信号を所定タイミングごとに同期信号として出力し、重畳手段により同期信号を情報信号に重畳する。そして、送出手段により、同期信号が重畳された情報信号を伝送線路に送出する。これにより、情報信号に重畳された同期信号は、所定タイミングごとに現れる拡散信号であるから、当該情報信号を受信した側では、当該情報信号と当該所定の拡散符号との相関をとることで、所定タイミングごとに先鋭な相関ピークを得ることができる。またこの同期信号は、所定の拡散符号に基づいた拡散信号であることから、スペクトル拡散特有の耐ノイズ性に優れていることに加え、例えば０１０１…のように繰り返し周期の短いパターンからなる同期信号に比べて、誤って同期する可能性が極めて低い。そのため、伝送線路のインピーダンス特性が変動したり、外来ノイズが伝送線路に混入しても、またＣＤＭＡの場合であっても、同期確立を比較的容易に確保することができる。したがって、同期の確立を容易にし得る効果がある。また、同期信号は、所定の拡散符号と正弦波信号とを乗算して変調されたものであることから、乗算後の信号は位相変調をかけたように変調されるので、当該情報信号を受信した側では、当該正弦波信号の周波数成分と拡散符号との双方が一致しない限り、同期信号を抽出することができない。そのため、単に、所定の拡散符号のみを同期信号として送出した場合に比べて、耐ノイズ性を向上できるので、さらに同期の確立を容易にし得る効果がある。
【００１１】
また、請求項２の有線スペクトル拡散通信装置では、請求項１において、前記所定タイミングは、前記情報信号を拡散する前記拡散符号の１周期内に１以上の前記同期信号、または複数周期に１の前記同期信号を重畳する任意のタイミングであることを技術的特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明では、同期信号発生手段により、同期信号を出力する所定タイミングは、情報信号を拡散する拡散符号の１周期内に１以上の同期信号、または複数周期に１の同期信号を重畳する任意のタイミングであることから、間欠的に同期信号を重畳し出力する。これにより、連続して同期信号を出力する場合に比べ、送信電力を削減することができる。したがって、同期の確立を容易にし得る効果に加えて、省エネルギ化にも貢献し得る効果がある。
【００１５】
上記目的を達成するため、請求項３の有線スペクトル拡散通信装置では、
拡散符号により拡散された情報信号を含む受信信号を伝送線路から受信する有線スペクトル拡散通信装置であって、
「前記伝送線路から受信した前記受信信号」と「所定の正弦波信号に変調されて前記受信信号に所定タイミングごとに重畳された同期信号が有する所定の拡散符号」との相関をとり該同期信号を抽出する相関手段と、
前記相関手段により抽出された前記同期信号に基づいて、前記情報信号を復調可能な逆拡散用符号を生成する逆拡散用符号生成手段と、
前記逆拡散用符号生成手段により生成された前記逆拡散用符号に基づいて前記受信信号を逆拡散し、前記情報信号を復調する復調手段と、
を備えることを技術的特徴とする。
【００１６】
請求項３の発明では、相関手段により、受信した受信信号と所定の正弦波信号に変調されて受信信号に所定タイミングごとに重畳された同期信号が有する所定の拡散符号との相関をとって該同期信号を抽出し、逆拡散用符号生成手段により該同期信号に基づいて情報信号を復調可能な逆拡散用符号を生成し、復調手段により逆拡散用符号に基づいて受信信号を逆拡散して情報信号を復調する。これにより、受信信号と当該所定の拡散符号との相関をとることで、所定タイミングごとに先鋭な相関ピークを得ることができる。またこの同期信号は、所定の拡散符号に基づいた拡散信号であることから、スペクトル拡散特有の耐ノイズ性に優れていることに加え、例えば０１０１…のように繰り返し周期の短いパターンからなる同期信号に比べて、誤って同期する可能性が極めて低い。そのため、伝送線路のインピーダンス特性が変動したり、外来ノイズが伝送線路に混入しても、またＣＤＭＡの場合であっても、同期確立を比較的容易に確保することができる。したがって、同期の確立を容易にし得る効果がある。また、同期信号は、所定の正弦波信号により位相変調をかけたように変調されているので、当該所定の正弦波信号の周波数成分と拡散符号との双方が一致しない限り、同期信号を抽出することができない。そのため、単に、所定の拡散符号のみを同期信号として送出した場合に比べて、耐ノイズ性を向上できるので、さらに同期の確立を容易にし得る効果がある。
【００１７】
上記目的を達成するため、請求項４の有線スペクトル拡散通信方法では、
拡散符号により拡散された情報信号を伝送線路を用いて伝送する有線スペクトル拡散通信方法であって、
所定の拡散符号に基づいて発生させた同期用拡散信号と所定の正弦波信号とを乗算して変調したものを、所定タイミングごとに同期信号として出力し、この同期信号を前記情報信号に重畳して前記伝送線路に送出することを技術的特徴とする。
【００１８】
請求項４の発明では、所定の拡散符号に基づいて発生させた同期用拡散信号と所定の正弦波信号とを乗算して変調したものを、所定タイミングごとに同期信号として出力し、この同期信号を情報信号に重畳して伝送線路に送出する。これにより、情報信号に重畳された同期信号は、所定タイミングごとに現れる拡散信号であるから、当該情報信号を受信した側では、当該情報信号と当該所定の拡散符号との相関をとることで、所定タイミングごとに先鋭な相関ピークを得ることができる。またこの同期信号は、所定の拡散符号に基づいた拡散信号であることから、スペクトル拡散特有の耐ノイズ性に優れていることに加え、例えば０１０１…のように繰り返し周期の短いパターンからなる同期信号に比べて、誤って同期する可能性が極めて低い。そのため、伝送線路のインピーダンス特性が変動したり、外来ノイズが伝送線路に混入しても、またＣＤＭＡの場合であっても、同期確立を比較的容易に確保することができる。したがって、同期の確立を容易にし得る効果がある。また、同期信号は、所定の拡散符号に基づいて発生させた同期用拡散信号と正弦波信号とを乗算して変調されたものであることから、乗算後の信号は位相変調をかけたように変調されるので、当該情報信号を受信した側では、当該正弦波信号の周波数成分と拡散符号との双方が一致しない限り、同期信号を抽出することができない。そのため、単に、所定の拡散符号のみを同期信号として送出した場合に比べて、耐ノイズ性を向上できるので、さらに同期の確立を容易にし得る効果がある。
【００１９】
また、請求項５の有線スペクトル拡散通信方法では、請求項４において、前記所定タイミングは、前記情報信号を拡散する前記拡散符号の１周期内に１以上の前記同期信号、または複数周期に１の前記同期信号を重畳する任意のタイミングであることを技術的特徴とする。
【００２０】
請求項５の発明では、所定タイミングは、情報信号を拡散する拡散符号の１周期内に１以上の同期信号、または複数周期に１の同期信号を重畳する任意のタイミングであることから、間欠的に同期信号を重畳し出力する。これにより、連続して同期信号を出力する場合に比べ、送信電力を削減することができる。したがって、同期の確立を容易にし得る効果に加えて、省エネルギ化にも貢献し得る効果がある。
【００２３】
上記目的を達成するため、請求項６の有線スペクトル拡散通信方法では、
拡散符号により拡散された情報信号を含む受信信号を伝送線路から受信する有線スペクトル拡散通信方法であって、
「前記伝送線路から受信した前記受信信号」と「所定の正弦波信号に変調されて前記受信信号に所定タイミングごとに重畳された同期信号が有する所定の拡散符号」との相関をとって抽出した該同期信号に基づいて、前記情報信号を復調可能な逆拡散用符号を生成し、この逆拡散用符号に基づいて前記受信信号を逆拡散して前記情報信号を復調することを技術的特徴とする。
【００２４】
請求項６の発明では、伝送線路から受信した受信信号と所定の正弦波信号に変調されて受信信号に所定タイミングごとに重畳された同期信号が有する所定の拡散符号との相関をとって抽出した該同期信号に基づいて、情報信号を復調可能な逆拡散用符号を生成し、この逆拡散用符号に基づいて受信信号を逆拡散して情報信号を復調する。これにより、受信信号と当該所定の拡散符号との相関をとることで、所定タイミングごとに先鋭な相関ピークを得ることができる。またこの同期信号は、所定の拡散符号に基づいた拡散信号であることから、スペクトル拡散特有の耐ノイズ性に優れていることに加え、例えば０１０１…のように繰り返し周期の短いパターンからなる同期信号に比べて、誤って同期する可能性が極めて低い。そのため、伝送線路のインピーダンス特性が変動したり、外来ノイズが伝送線路に混入しても、またＣＤＭＡの場合であっても、同期確立を比較的容易に確保することができる。したがって、同期の確立を容易にし得る効果がある。また、同期信号は、所定の正弦波信号により位相変調をかけたように変調されているので、当該所定の正弦波信号の周波数成分と拡散符号との双方が一致しない限り、同期信号を抽出することができない。そのため、単に、所定の拡散符号のみを同期信号として送出した場合に比べて、耐ノイズ性を向上できるので、さらに同期の確立を容易にし得る効果がある。
【００２５】
また、上記目的を達成するため、請求項７の有線スペクトル拡散通信システムでは、拡散符号により拡散された情報信号を伝送線路を用いて通信する有線スペクトル拡散通信システムであって、
所定の拡散符号に基づいて発生させた同期用拡散信号と所定の正弦波信号とを乗算して変調したものを、所定タイミングごとに同期信号として出力し、この同期信号を前記情報信号に重畳して前記伝送線路に送出する送信装置と、
前記送信装置により送出された前記情報信号と前記同期信号が有する前記所定の拡散符号との相関をとって抽出した前記同期信号に基づいて、前記情報信号を復調可能な逆拡散用符号を生成し、この逆拡散用符号に基づいて前記受信信号を逆拡散して前記情報信号を復調する受信装置と、
を備えることを技術的特徴とする。
【００２６】
請求項７の発明では、送信装置により、所定の拡散符号に基づいて発生させた同期用拡散信号と所定の正弦波信号とを乗算して変調したものを、所定タイミングごとに同期信号として出力し、この同期信号を情報信号に重畳して伝送線路に送出し、受信装置により、送信装置により送出された情報信号と同期信号が有する所定の拡散符号との相関をとって抽出した同期信号に基づいて、情報信号を復調可能な逆拡散用符号を生成し、この逆拡散用符号に基づいて受信信号を逆拡散して情報信号を復調する。これにより、送信装置により送出される情報信号には同期信号が重畳され、この同期信号は所定タイミングごとに現れる拡散信号であるから、受信装置では、当該情報信号と当該所定の拡散符号との相関をとることで、所定タイミングごとに先鋭な相関ピークを得ることができる。またこの同期信号は、所定の拡散符号に基づいた拡散信号であることから、スペクトル拡散特有の耐ノイズ性に優れていることに加え、例えば０１０１…のように繰り返し周期の短いパターンからなる同期信号に比べて、誤って同期する可能性が極めて低い。そのため、伝送線路のインピーダンス特性が変動したり、外来ノイズが伝送線路に混入しても、またＣＤＭＡの場合であっても、同期を比較的容易に確保することができる。したがって、同期の確立を容易にする有線スペクトル拡散通信システムを構築し得る効果がある。また、同期信号は、所定の拡散符号に基づいて発生させた同期用拡散信号と正弦波信号とを乗算して変調されたものであることから、乗算後の信号は位相変調をかけたように変調されるので、受信装置では、当該正弦波信号の周波数成分と拡散符号との双方が一致しない限り、同期信号を抽出することができない。そのため、単に、所定の拡散符号のみを同期信号として送出した場合に比べて、耐ノイズ性を向上できるので、さらに同期の確立を容易にし得る効果がある。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の有線スペクトル拡散通信装置の実施形態について図を参照して説明する。まず、本実施形態に係る有線スペクトル拡散通信装置の特徴を明確にするため、当該有線スペクトル拡散通信装置の概念および基本モデルを図１〜図３に基づいて説明する。
【００２８】
当該有線スペクトル拡散通信装置は、所定の拡散符号に基づいた拡散信号を所定タイミングごとに同期信号として情報信号に重畳し伝送線路に送出することを特徴としている。例えば、図１（Ａ） に示すように、拡散符号ＳＣｄ により拡散された情報信号Ｄに、拡散符号ＳＣｓ より拡散された同期信号Ｓを重畳する。これにより、図１（Ｂ） に示すような送信信号を伝送線路に送出する。なお、本実施形態では図１（Ａ） に示すように、同期信号Ｓは、情報信号Ｄを拡散する拡散符号ＳＣｄ の１フレーム（７チップ構成）の最後（７番目）の１チップ区間に重畳しているが、拡散符号ＳＣｄ の１周期内に１以上の同期信号Ｓを重畳するものでれば、その重畳タイミングは任意である。また、拡散符号ＳＣｓ と拡散符号ＳＣｄ とは、それぞれ異なる符号である。
【００２９】
このように拡散符号ＳＣｓ より拡散された同期信号Ｓを重畳することより、情報信号Ｄに重畳された同期信号Ｓは、所定タイミングごとに現れる拡散符号ＳＣｓ であるから、当該情報信号Ｄを受信した側では、当該情報信号Ｄと当該拡散符号ＳＣｓ との相関をとることで、例えば、図１（Ａ） に示すような所定タイミングごとに先鋭な相関ピークＰを得ることができる。またこの同期信号Ｓは、所定の拡散符号ＳＣｓ に基づいた拡散信号である。そのため、スペクトル拡散特有の耐ノイズ性に優れていることに加え、例えば０１０１…のように繰り返し周期の短いパターンからなる同期信号に比べて、誤って同期する可能性が極めて低い。
【００３０】
なお、拡散符号ＳＣｓ と拡散符号ＳＣｄ とを同一符号にした場合であっても、周波数的に分離することができるので、有効に作用させることができる。また、基底域、搬送波による変調がかけられていないベースバンド伝送においても、このように拡散符号ＳＣｓ により拡散された同期信号Ｓを重畳することにより、情報信号Ｄの間に同期信号Ｓを挿入することがないので、伝送レートを犠牲にすることなく、容易に同期確立をすることができる。さらに、拡散符号ＳＣｓ は、情報信号Ｄにより変調されていないこと、および所定タイミングで短期間に重畳されていることから、伝送線路として送電線や屋内配線等の電力線を利用した場合であっても、伝送線路のインピーダンス特性の変動に影響を受け難くすることができる。
【００３１】
次に、本実施形態に係る有線スペクトル拡散通信装置の基本モデルを図２に基づいて説明する。なお、図２には、有線スペクトル拡散通信装置の送信側、伝送路および同装置の受信側が、それぞれ概念的に示されている。
【００３２】
図２に示すように、当該有線スペクトル拡散通信装置の送信側においては、入力される情報信号ｄｉ （情報信号Ｄ）と情報用拡散信号ｃＩ （ｔ） （拡散符号ＳＣｄ ）とを乗算、即ち情報信号ｄｉ が情報用拡散信号ｃＩ （ｔ） によって拡散される。
【００３３】
ここで、情報用拡散信号ｃＩ （ｔ） を次式（１） 、即ち、ｊ＝０から（ＮＣ −１）までの１周期分の総和をとるＰＴ （ｔ） の関数によって定義する。式（１） においてＴｃ は情報用拡散系列（拡散符号ＳＣｄ ）のチップ幅、Ｎｃ は情報用拡散系列（拡散符号ＳＣｄ ）の長さをそれぞれ表す。またｇは、次式（２） により表され、−１と１とからなる情報用拡散符号系列（拡散符号ＳＣｄ ）を表す。ＰＴ （ｔ） は時間幅Ｔの任意のパルス波形を表す関数である。
【００３４】
【数１】
【００３５】
入力された情報信号ｄｉ が情報用拡散信号ｃＩ （ｔ） によって拡散されると、次に拡散された情報信号に同期用拡散信号ｃＳ （ｔ） （拡散符号ＳＣｓ ）が加算、即ち拡散された情報信号に同期用拡散信号ｃＳ （ｔ） が重畳される。
ここで、同期用拡散信号ｃＳ （ｔ） を次式（３） に定義する。同期用拡散信号ｃＳ （ｔ） も、情報用拡散信号ｃＩ （ｔ） と同様に、ｋ＝０から（ＮＳ −１）までの１周期分の総和をとるＰＴ （ｔ） の関数によって定義する。式（３） においてＴＳ は同期用拡散系列（拡散符号ＳＣｓ ）のチップ幅、ＮＳ は同期用拡散系列（拡散符号ＳＣｓ ）の長さをそれぞれ表す。またｈは次式（４） により表され、−１と１とからなる同期用拡散系列（拡散符号ＳＣｓ ）を表す。
【００３６】
【数２】
【００３７】
ここで、情報用拡散系列のチップ幅Ｔｃ と同期用拡散系列のチップ幅ＴＳ との比Ｍは、上式（５） に表され、情報用拡散系列１チップ周期に収まる同期用拡散系列のチップ数を表す。
【００３８】
これにより、同期用拡散信号ｃＳ （ｔ） が重畳された送信信号ｓ（ｔ） は、次式（６） に示すように表すことができる。ここで、ＰＩ 、ＰＳ は、それぞれ情報信号、同期信号の電力を表し、またＴは情報信号の周期を表し、Ｔ＝ＮＣ ・ＴＣ の関係が成り立つ。またδは整数で、任意のチップ数の遅延を表す係数である。
【００３９】
【数３】
【００４０】
上式（５） 、式（６） から、式（６） の第２項の同期信号における占有帯域幅は、式（６） 第１項の情報信号における占有帯域幅のＭ倍になることがわかる。
【００４１】
このように送信側により、情報信号Ｄに同期信号Ｓを重畳された送信信号は、伝送線路においてノイズ成分が混入するので、図２に示すように、伝送路途中でｎ（ｔ） が加えられる。
【００４２】
当該有線スペクトル拡散通信装置の受信側においては、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１を介して受信した受信信号ｒ（ｔ） は、情報用拡散信号ｃＩ （ｔ） （拡散符号ＳＣｄ ）と同期用拡散信号ｃＳ （ｔ） （拡散符号ＳＣｓ ）と、によってそれぞれ乗算、即ち逆拡散され、情報信号Ｚｉ および同期信号Ｙｉ がそれぞれ復調される。なお、同期用拡散信号ｃＳ （ｔ） と乗算させる前段には、同期信号Ｓを抽出し得るＢＰＦ２が設けられている。
【００４３】
ここで、受信信号ｒ（ｔ） は次式（７） により与えられる。ｎ（ｔ） は、白色ガウス雑音（両側電力スペクトル密度Ｎ０ ／２）成分である。
【００４４】
【数４】
【００４５】
ここで、一例として次の２つの条件を仮定した場合について説明する。
第１の条件；同期用拡散系列の長さＮＳ をＭとする。つまり、同期用拡散系列が情報用拡散系列の１チップ区間のみに重畳されているものと仮定する。
第２の条件；同期用拡散系列の開始時点は、情報用拡散系列の任意のチップの開始時点に同期している。
【００４６】
このような仮定のうえでは、情報用拡散系列との相関をとった場合における相関器出力Ｚｉ は、次式（８） により表される。この式（８） においては、情報データの１周期分（０からＴまで）について積分している。
【００４７】
【数５】
【００４８】
この式（８） の第１項は、送信された情報データを表し、同式第２項は情報用拡散信号と同期用拡散信号との干渉項を表し、同式第３項は雑音を表す。このとき前記第１、第２の条件を満たし、かつ「上式（４） で与えられる同期用拡散系列ｈの＋１と−１の数が等しい」という第３の条件を満たす場合、式（８） の第２項は０（零）となる。つまり、同期用拡散信号から情報データへの干渉はないことになる。
【００４９】
一方、同期用拡散系列との相関をとった場合の相関器出力Ｙｉ は、次式（９） により表される。この式（９） においては、同期信号の１周期分（δからδ＋１まで）について積分している。
【００５０】
【数６】
【００５１】
この式（９） の第１項は、同期信号同士の相関出力の項を表し、同式第２項は同期用拡散信号と情報用拡散信号との干渉項を表し、同式第３項は雑音を表す。ｄＩ 、ｃＩ （ｔ） 、ｃＳ （ｔ） はいずれも＋１または−１の値をとることから、第２項の干渉成分Ｉｉ は、前記第１、第２、第３の各条件を満たす場合、次式（１０）となり、また第１項の同期信号の相関出力Ｄは、次式（１１）となる。
【００５２】
【数７】
【００５３】
しかし、同期用拡散系列については、同期点以外（τ≠０）における相関が低くなる拡散系列を通常は選択するため、τ≠０における上式（９） 第１項の出力は非常に低くなる。ここで、情報信号１ビット周期（情報信号１フレーム）当たりのエネルギＥｂ 、同期信号１周期当たりのエネルギＥＳ を、それぞれ求めると、次式（１２）、（１３）のようになる。
【００５４】
【数８】
【００５５】
そして、式（１０）より、同期用拡散系列との相関出力における情報信号からの干渉電力は次式（１４）により表され、また式（１１）より、同期用拡散系列と同期信号との相関出力における電力は次式（１５）により求められる。
【００５６】
【数９】
【００５７】
これにより、同期用拡散系列との相関出力に情報信号が与える影響は、情報信号１ビットあたりのエネルギの僅か１／Ｎｃ であることがわかる。
【００５８】
送信側では、所定の拡散符号に基づいた拡散信号を所定タイミングごとに同期信号として情報信号に重畳し伝送線路に送出することにより、受信側では、当該情報信号と当該所定の拡散符号との相関をとることで、所定タイミングごとに先鋭な相関ピークを得ることができる。そのため、伝送線路のインピーダンス特性が変動したり、外来ノイズが伝送線路に混入しても、またＣＤＭＡの場合であっても、同期確立を比較的容易に確保することができる。またこの同期信号は、所定の拡散符号に基づいた拡散信号であることから、スペクトル拡散特有の耐ノイズ性に優れていることに加え、例えば０１０１…のように繰り返し周期の短いパターンからなる同期信号に比べて、誤って同期する可能性が極めて低い。以上から、本実施形態に係る有線スペクトル拡散通信装置では、同期の確立を容易にし得る効果のあることがわかる。
【００５９】
なお、上述した同期用拡散信号ｃＳ （ｔ） として、−１、１のディジタル信号を用いたが、例えば正弦波等のアナログ信号を用いても良い。この場合、上述した式（３） において、Ｐ（ｔ） を次式（２１）により与えると、次式（２２）が同期用拡散系列となる。ここで、ｆＳ 、ＲＳ は、同期信号の中心周波数を示す。
【００６０】
【数１０】
【００６１】
このように同期用拡散信号をアナログ信号にすることによって、送信信号の電力スペクトルを、概ね図３（Ｃ） に示すような周波数分布にすることができる。これにより、図３（Ｂ） に示すように、同期用拡散信号をディジタル信号にした場合に比べ、情報信号成分と同期信号成分との重なり（ハッチングの重複部分）を低減することができる（図３（Ｃ） ）。
【００６２】
即ち、同期用拡散信号をアナログ信号にすることにより、上式（２２）に示すｈ０ ，ｈ１ ，ｈ２ ，…が全て同じ値（例えば＋１）であれば、同期信号はその周波数スペクトルの中心が周波数ＲＳ （１／ＴＳ ）に移動するため、情報信号の周波数スペクトルとの重なりを抑制することができる（図３（Ａ） ）。一方、同期用拡散信号がディジタル信号の場合には、情報信号の周波数スペクトルと同期用拡散信号の周波数スペクトルとの重なる帯域が広範囲になる（図３（Ｂ） ）。そのため、情報信号の周波数スペクトルと同期信号の周波数スペクトルとの重なりを避けることは困難である。
【００６３】
また、同期用拡散系列と正弦波とを乗算することにより、位相変調をかけることになるから、受信側では、当該正弦波の周波数成分と同期用拡散系列との双方が一致しない限り、同期信号を抽出することができない。そのため、単に正弦波信号のみを同期信号として送出した場合に比べ、耐ノイズ性を向上することができるので、さらに同期の確立を容易にし得る効果がある。
【００６４】
次に、上述した有線スペクトル拡散通信装置の基本モデルを具体化した有線スペクトル拡散通信装置の送信ユニット２０および受信ユニット５０を、図４〜図６に基づいて説明する。
【００６５】
まず、有線スペクトル拡散通信装置の送信ユニット２０の構成から説明する。図４に示すように、送信ユニット２０は、主に、チャネルポート２１、拡散符号発生器２３、２４、２５、乗算器２６、２７、２８、信号発生器３１、タイミング生成器３２、加算器３９から構成されており、チャネルポート２１に入力される複数チャネル（１，２，…，ｎ）の情報信号Ｄ１〜ＤｎをＣＤＭＡにより多重化し送信信号として伝送線路としての電力線に出力する機能を有するものである。
【００６６】
チャネルポート２１は、複数の情報信号Ｄ１〜Ｄｎを対応するそれぞれのチャネルの入力ポートに割り当て、それぞれの拡散符号ＳＣ１ 〜ＳＣｎ と乗算可能に導くために設けられる、例えば端子群の如きものである。
【００６７】
拡散符号発生器２３は、チャネル１の情報信号Ｄ１を拡散する拡散符号ＳＣｄ１を発生させる機能を有するもので、後述するタイミング生成器３２から出力されるクロック信号に基づいて拡散符号ＳＣｄ１を発生させている。同様に、拡散符号発生器２４は、チャネル２の情報信号Ｄ２を拡散する拡散符号ＳＣｄ２を発生させる機能を有するもので、また拡散符号発生器２５はチャネルｎに対応する拡散符号ＳＣｄｎを発生する。つまり、複数のチャネルごとに対応したチャネル数分の拡散符号発生器が設けられている。これにより、各チャネルごとに異なった拡散符号を供給することが可能となる。なお、これらの拡散符号ＳＣｄ１〜ＳＣｄｎは、それぞれが互いに干渉し難い符号列に構成されている。
【００６８】
乗算器２６は、拡散符号発生器２３から供給される拡散符号ＳＣｄ１とチャネル１の情報信号Ｄ１とを乗算し拡散された情報信号ＤＳ１ を生成し得るように構成されている。つまり、チャネル１による情報信号Ｄ１は、拡散符号発生器２３から供給される拡散符号ＳＣｄ１と乗算されることによって、拡散符号ＳＣｄ１によるスペクトル拡散が行われ、情報信号Ｄ１が拡散後情報信号ＤＳ１ に変換される。同様に、乗算器２７はチャネル２に対応する拡散符号発生器２４から供給される拡散符号ＳＣｄ２とチャネル２の情報信号Ｄ２とを乗算し、また乗算器２８はチャネルｎに対応する拡散符号発生器２５から供給される拡散符号ＳＣｄｎとチャネルｎの情報信号Ｄｎとを乗算し、それぞれ拡散後情報信号ＤＳ２ 、ＤＳｎ を生成する。これにより、チャネル１〜ｎの情報信号Ｄ１〜Ｄｎは、それぞれ異なった拡散符号ＳＣｄ１〜ＳＣｄｎによりスペクトル拡散されることから、互いに干渉し難い信号に分割され得る。
【００６９】
信号発生器３１は、例えば、正弦波信号を出力し得る機能を有するもので、高安定度の水晶発振器やＰＬＬ発振器等から構成されている。この信号発生器３１の出力端子は、タイミング生成器３２に接続されているので、出力される正弦波信号はタイミング生成器３２に入力される。
【００７０】
タイミング生成器３２は、分周器３２ａとストローブ信号発生器３２ｂとから構成されている。分周器３２ａは、信号発生器３１から入力された正弦波信号を所定の整数ｎにより分周（１／ｎ）する機能を有するもので、その出力端子は各拡散符号発生器２３、２４、２５に接続されている。これにより、各拡散符号発生器２３、２４、２５は、この分周器３２ａから出力されるクロックを基準に拡散符号ＳＣ１ 〜ＳＣｎ を発生している。
【００７１】
一方、ストローブ信号発生器３２ｂは、信号発生器３１から入力された正弦波信号に基づいてストローブ信号Ｓｔを出力し得る機能を有するもので、その出力端子はタイミングゲート３５に接続されている。このストローブ信号Ｓｔは、タイミングゲート３５に入力されることによって、当該ゲートを開けるためのトリガ信号となるもので、後述するように、ストローブ信号Ｓｔが、拡散符号ＳＣｄ１〜ＳＣｄｎの１周期内に１以上の同期信号Ｓを重畳できるタイミングで発生するように、ストローブ信号発生器３２ｂが構成されている。なお、本実施形態では、ストローブ信号Ｓｔは、拡散符号ＳＣｄ１〜ＳＣｄｎの１周期内に１の同期信号Ｓを重畳できるタイミングに設定されているが、複数周期（例えば４〜８周期）に１の同期信号Ｓを重畳できるタイミングに設定しても良い。
【００７２】
拡散符号発生器３３は、同期信号Ｓを拡散する拡散符号ＳＣｓ を発生させる機能を有するもので、タイミング生成器３２を介して信号発生器３１から出力される正弦波信号からディジタル信号を生成し、そのディジタル信号に基づいて拡散符号ＳＣｓ を発生させている。この拡散符号発生器３３の出力端子は後段の変調器３４に接続されているので、発生した拡散符号ＳＣｓ は変調器３４に入力される。
【００７３】
変調器３４は、乗算機能を有するもので、その出力端子はタイミングゲート３５の入力端子に接続されている。本実施形態では、タイミング生成器３２を介して信号発生器３１から出力される正弦波信号と、拡散符号発生器３３から出力される拡散符号ＳＣｓ とを、乗算する。これにより、乗算後の拡散符号ＳＣｓ は位相変調をかけたように変調されるので、単に、拡散符号ＳＣｓ のみを同期信号として送出した場合に比べ、耐ノイズ性を向上することができる。
【００７４】
タイミングゲート３５は、トリガ入力の有無によりゲートの開閉を制御し得る機能を有するものである。本実施形態では、前述したように、トリガ信号としてストローブ信号発生器３２ｂから出力されるストローブ信号Ｓｔが入力される。そのため、このストローブ信号Ｓｔが例えばＨレベルのときに、タイミングゲート３５のゲートが開放されタイミングゲート３５の入出力間が導通し、ストローブ信号ＳｔがＬレベルのときはにタイミングゲート３５のゲートが閉鎖されてタイミングゲート３５の入出力間が遮断される。これにより、変調器３４から出力されてタイミングゲート３５に入力される変調後の拡散符号ＳＣｓ は、ストローブ信号ＳｔのＨレベルに合わせてタイミングゲート３５から出力される。つまり、タイミングゲート３５から、所定のタイミングごとに変調後の拡散符号ＳＣｓ が同期信号Ｓとして出力されるので、図４に示すように、タイミングゲート３５から間欠的に同期信号Ｓが出力されることになる。このようにタイミングゲート３５から間欠的に同期信号Ｓが出力されるので、次に述べる加算器３９による同期信号Ｓの重畳も、間欠的に行われる。これにより、連続して同期信号を出力する場合に比べ、送信電力を削減することができるため、省エネルギ化にも貢献することができる。
【００７５】
加算器３９は、各チャネル１〜ｎごとの拡散後情報信号ＤＳ１ 〜ＤＳｎ と、タイミングゲート３５から間欠的に出力される同期信号Ｓと、を加算、即ち重畳することによって、送信信号を合成し得るように構成されている。つまり、各拡散符号ＳＣｄ１〜ＳＣｄｎによりスペクトル拡散された拡散後情報信号ＤＳ１ 〜ＤＳｎ と同期信号Ｓと、をすべて加算することによって、間欠的に同期信号Ｓが重畳された階段状の信号波形を生成し（図４参照）、これを送信出力として図示しない伝送線路としての電力線に送出する。これにより、同期信号Ｓが重畳された送信信号を伝送線路としての電力線に直接、送出することができる。
【００７６】
このように送信ユニット２０を構成することによって、拡散符号発生器３３により所定の拡散符号ＳＣｓ に基づいた拡散信号を発生し、ストローブ信号発生器３２ｂ、タイミングゲート３５により当該拡散信号を所定タイミングごとに同期信号Ｓとして出力し、加算器３９により同期信号Ｓを拡散後情報信号ＤＳ１ 〜ＤＳｎ （情報信号Ｄ）に重畳する。そして、加算器３９により、同期信号Ｓが重畳された情報信号ＤＳ１ 〜ＤＳｎ を送信信号として伝送線路に送出する。これにより、情報信号ＤＳ１ 〜ＤＳｎ に重畳された同期信号Ｓは、所定タイミングごとに現れる拡散信号であるから、当該情報信号ＤＳ１ 〜ＤＳｎ を受信した側では、受信信号と当該所定の拡散符号ＳＣｓ との相関をとることで、所定タイミングごとに先鋭な相関ピークを得ることができる。
【００７７】
またこの同期信号Ｓは、所定の拡散符号ＳＣｓ に基づいた拡散信号であることから、スペクトル拡散特有の耐ノイズ性に優れていることに加え、例えば０１０１…のように繰り返し周期の短いパターンからなる同期信号に比べて、誤って同期する可能性が極めて低い。
【００７８】
つまり、本願出願人による特開２００１−１４４６５３号公報に開示される「有線スペクトラム拡散通信装置および通信方法」において提案されているような「マーキング信号発生器３１は、所定周期ごと（例えば情報信号のフレームに同期する周期）に発生する同期信号を発生させ得るように構成され、そのマーキング信号ＭＫは例えば所定の正弦波信号の有無によって表現される。」ものでは、「正弦波信号の有無」という繰り返しパターン（０１０１…）によって同期信号を構成しているので、外来ノイズ等に含まれる信号の強弱等による繰り返しパターンと本来の同期信号とを誤って同期する可能性が存在した。しかしながら、本実施形態による送信ユニット２０では、所定の拡散符号ＳＣｓ に基づいて同期信号Ｓを発生させているので、そのような誤った同期を防止することができ、また伝送線路のインピーダンス特性が変動したり、外来ノイズが伝送線路に混入しても、さらにＣＤＭＡの場合であっても、同期確立を比較的容易に確保することができる。したがって、同期の確立を容易にし得る効果がある。
【００７９】
続いて、有線スペクトル拡散通信装置の受信ユニット５０の構成を説明する。図５に示すように、受信ユニット５０は、主に、拡散符号発生器５３、５４、５５、乗算器５６、５７、５８、積分器６１、６２、６３、コンパレータ６５、６６、６７、拡散符号生成用同期信号抽出器７１から構成されており、伝送線路としての電力線からの受信入力による受信信号を逆拡散して信号分離した後、各チャネルの情報信号Ｄ１’ 〜Ｄｎ’ を復調する機能を有するものである。
【００８０】
まず、拡散符号生成用同期信号抽出器７１の構成等から説明する。拡散符号生成用同期信号抽出器７１は、伝送線路から受信した受信信号と受信信号に重畳された同期信号Ｓが有する所定の拡散符号ＳＣｓ との相関をとり同期信号Ｓを抽出し得る機能を有する相関器で、例えば、図６に示すように構成されている。
【００８１】
即ち、図６に示すように、拡散符号生成用同期信号抽出器７１は、例えば、ＳＡＷコンボルバ等のＳＡＷ素子、またはオペアンプ等を用いたマッチドフィルタにより構成されている。マッチドフィルタ法によると、シフトレジスタのように機能するタップ付遅延線７１ａに受信信号が入力されることにより、拡散符号ＳＣｓ の１周期分（例えば１１ビット）を単位に、「＋１」に相当するタップ７１ｂと「−１」に相当するタップ７１ｃとから、の出力をそれぞれ加算し、加算器７１ｄにより両者の差をとる。例えば、図６に示すタップ付遅延線７１ａの各タップは、目的とする拡散符号ＳＣｓ の符号系列に合わせて例えば「＋１−１−１＋１−１−１＋１＋１−１＋１＋１」に設定されている。そのため、図中左から第１、第４、第７、第８、第１０、第１１ビットについて「＋１」に相当するタップ７１ｂがとってあり、また第２、第３、第５、第６、第９ビットについて「−１」に相当するタップ７１ｃがとってある。
【００８２】
これにより、例えばタップ付遅延線７１ａに受信信号が入力されると、目的とする拡散符号ＳＣｓ の１周期分に相当する時間内に必ず１箇所相関値の鋭いピークが相関値出力に出力される。つまり、加算器７１ｄから出力されるこのピークが、受信信号と所定の拡散符号ＳＣｓ との相関をとることにより現れる、所定タイミングごとに先鋭な相関ピークであることから、これを同期信号Ｓとして、拡散符号発生器５３、５４、５５に入力する。
【００８３】
拡散符号発生器５３は、チャネル１に対応する情報信号Ｄ１を逆拡散するため、前述した拡散符号発生器２３と同じ拡散符号ＳＣｄ１を、拡散符号生成用同期信号抽出器７１により抽出された同期信号Ｓのタイミングに合わせて発生し得るように構成されている。同様の理由により、拡散符号発生器５４はチャネル２に対応する拡散符号ＳＣｄ２を発生し、また拡散符号発生器５５はチャネルｎに対応する拡散符号ＳＣｄｎを発生する。つまり、各チャネルごとに対応するチャネル数分の拡散符号発生器が設けられている。
【００８４】
乗算器５６は、拡散符号発生器５３から供給される拡散符号ＳＣｄ１と受信信号とを乗算し逆拡散信号ＤＤＳ１を生成し得るように構成されている。つまり、拡散符号発生器５３から供給される拡散符号ＳＣｄ１は、チャネル１の情報信号Ｄ１をスペクトラム拡散した拡散符号ＳＣｄ１と同じ符号列であるから、この拡散符号ＳＣｄ１と受信信号とを乗算することによって、拡散符号ＳＣｄ１による逆拡散が行われ、受信信号が逆拡散信号ＤＤＳ１に変換される。同様に、乗算器５７はチャネル２に対応する拡散符号発生器５４から供給される拡散符号ＳＣｄ２と受信信号とを乗算し、また乗算器５８はチャネルｎに対応する拡散符号発生器５５から供給される拡散符号ＳＣｄｎと受信信号とを乗算し、それぞれ逆拡散信号ＤＤＳ２、ＤＤＳｎを生成する。これにより、受信信号は、それぞれ各チャネルごとの逆拡散信号ＤＤＳ１〜ＤＤＳｎに分離される。
【００８５】
積分器６１は、逆拡散された逆拡散信号ＤＤＳ１を、例えば、情報信号１ビット分を１周期として１ビットごとにそのビット区間を１周期について積分し得るように構成されている。これにより、逆拡散信号ＤＤＳ１から情報信号１ビットごとの積分値を順次、得ることができ、次に説明するコンパレータ６５との組み合せにより、その積分値に従ってチャネル１の情報信号Ｄ１’ を復調する。同様に、積分器６２は、逆拡散された逆拡散信号ＤＤＳ２を情報信号１ビット分を１ビットごとに１周期分積分し、また積分器６３は、逆拡散された逆拡散信号ＤＤＳｎを情報信号１ビット分を１ビットごとに１周期分積分する。そして、これらもコンパレータ６６またはコンパレータ６７との組み合わせにより、チャネル２またはチャネルｎの情報信号Ｄ２’ 、Ｄｎ’ をそれぞれ復調する。なお、例えば情報信号１ビットの区間を複数ｎに細分化して拡散符号を複数ｎ回分対応させて拡散を行う場合には、情報信号１ビットごとにそのビット区間の細分化区間数ｎにつき積分、即ちｎ周期について積分する。これにより、さらに細かく符号拡散が行われるため、スペクトラム拡散通信の特徴である耐雑音特性のさらなる向上を期待することができる。
【００８６】
コンパレータ６５は、入力される電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ１よりも大きいか否かによって、ＨレベルまたはＬレベルを出力し得るように構成されている。つまり、アナログ信号である積分器６１の積分値を、コンパレータ６５により所定電圧以上であるか否かを比較することによって、「１」または「０」のディジタル信号に変換、即ち情報信号Ｄ１’ に復調する。同様に、コンパレータ６６は積分器６２の積分値が基準電圧Ｖｒｅｆ２よりも大きいか否かによって、またコンパレータ６７は積分器６３の積分値が基準電圧Ｖｒｅｆｎよりも大きいか否かによって、それぞれＨレベルまたはＬレベルを出力する。なお、本実施形態の場合は、コンパレータ６５、６６、６７のそれぞれの基準電圧Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２、Ｖｒｅｆｎを０Ｖに設定している。また、これらのコンパレータは、入力される電圧が基準電圧よりも小さいか否か、即ち所定電圧以下であるか否かを比較することによって、ＨレベルまたはＬレベルを出力し得るように構成されていても良い。
【００８７】
このような構成により、各チャネルの情報信号Ｄ１’ 〜Ｄｎ’ が、それぞれ復調されるところ、前述した積分器６１、６２、６３との組み合わせだけにより、逆拡散信号ＤＤＳ１〜ＤＤＳｎから情報信号Ｄ１’ 〜Ｄｎ’ を容易に抽出できる。また、積分器６１、６２、６３による積分値と所定の基準電圧との大小関係のみにより当該１ビットの復調が行われるため、ビット区間の１周期中の全データが完全に揃わなくても、復調することができる。
【００８８】
このように受信ユニット５０を構成することによって、拡散符号生成用同期信号抽出器７１により、受信した受信信号と受信信号に重畳された同期信号Ｓが有する所定の拡散符号ＳＣｓ との相関をとって該同期信号Ｓを抽出し、拡散符号発生器５３、５４、５５により該同期信号Ｓに基づいて情報信号を復調可能な逆拡散用符号ＳＣｄ１、ＳＣｄ２、ＳＣｄｎを生成し、乗算器５６、５７、５８、コンパレータ６５、６６、６７により逆拡散用符号ＳＣｄ１、ＳＣｄ２、ＳＣｄｎに基づいて受信信号を逆拡散して情報信号を復調する。これにより、受信信号と当該所定の拡散符号ＳＣｓ との相関をとることで、所定タイミングごとに先鋭な相関ピークを得ることができる。またこの同期信号Ｓは、所定の拡散符号ＳＣｓ に基づいた拡散信号であることから、スペクトル拡散特有の耐ノイズ性に優れていることに加え、例えば０１０１…のように繰り返し周期の短いパターンからなる同期信号に比べて、誤って同期する可能性が極めて低い。そのため、伝送線路のインピーダンス特性が変動したり、外来ノイズが伝送線路に混入しても、またＣＤＭＡの場合であっても、同期確立を比較的容易に確保することができる。したがって、同期の確立を容易にし得る効果がある。
【００８９】
以上説明したように、有線スペクトル拡散通信装置によると、有線スペクトル拡散通信システムとして、送信ユニット２０により、所定の拡散符号ＳＣｓ に基づいて発生させた拡散信号を所定タイミングごとに同期信号Ｓとして出力し、この同期信号Ｓを拡散後情報信号ＤＳ１ 〜ＤＳｎ （情報信号Ｄ）に重畳して伝送線路に送信信号として送出する。そして、受信ユニット５０により、送信ユニット２０により送出された情報信号ＤＳ１ 〜ＤＳｎ と同期信号Ｓが有する所定の拡散符号ＳＣｓ との相関をとって抽出した同期信号Ｓに基づいて、情報信号ＤＳ１ 〜ＤＳｎ を復調可能な逆拡散用符号ＳＣｄ１、ＳＣｄ２、ＳＣｄｎを生成し、この逆拡散用符号ＳＣｄ１、ＳＣｄ２、ＳＣｄｎに基づいて受信信号を逆拡散して情報信号Ｄ１’ 〜Ｄｎ’ を復調する。
【００９０】
これにより、送信ユニット２０により送出される情報信号には同期信号Ｓが重畳され、この同期信号Ｓは所定タイミングごとに現れる拡散信号であるから、受信ユニット５０では、当該情報信号と当該所定の拡散符号ＳＣｓ との相関をとることで、所定タイミングごとに先鋭な相関ピークを得ることができる。またこの同期信号は、所定の拡散符号ＳＣｓ に基づいた拡散信号であることから、スペクトル拡散特有の耐ノイズ性に優れていることに加え、例えば０１０１…のように繰り返し周期の短いパターンからなる同期信号に比べて、誤って同期する可能性が極めて低い。そのため、伝送線路のインピーダンス特性が変動したり、外来ノイズが伝送線路に混入しても、またＣＤＭＡの場合であっても、同期を比較的容易に確保することができる。したがって、同期の確立を容易にする有線スペクトル拡散通信システムを構築し得る効果がある。
【００９１】
また、ストローブ信号発生器３２ｂ、タイミングゲート３５により、同期信号Ｓを出力する所定タイミング、即ちストローブ信号Ｓｔが、拡散符号ＳＣｄ１〜ＳＣｄｎの１周期内に１以上の同期信号Ｓ、または複数周期に１の同期信号Ｓを重畳できるタイミングで発生するように、ストローブ信号発生器３２ｂが構成されていることから、間欠的に同期信号を重畳し出力する。これにより、連続して同期信号を出力する場合に比べ、送信電力を削減することができる。したがって、同期の確立を容易にし得る効果に加えて、省エネルギ化にも貢献し得る効果がある。
【００９２】
さらに、拡散信号は、所定の拡散符号ＳＣｓ と信号発生器３１による正弦波信号とを変調器３４により乗算して生成したものであることから、変調（乗算）後の信号は位相変調をかけたように変調される。これにより、当該情報信号を受信した側、つまり受信ユニット５０では、当該正弦波信号の周波数成分と拡散符号ＳＣｓ との双方が一致しない限り、同期信号Ｓを抽出することができない。そのため、単に、所定の拡散符号ＳＣｓ のみを同期信号Ｓとして送出した場合に比べて、耐ノイズ性を向上できるので、さらに同期の確立を容易にし得る効果がある。
【００９３】
なお、図４を参照して説明した送信ユニットでは、拡散符号発生器３３の後段に変調器３４を設けることにより、所定の拡散符号ＳＣｓ と正弦波信号とを乗算して乗算後の拡散符号ＳＣｓ に位相変調をかける構成を採っていたが、この変調器３４を削除する構成を採ることにより、所定の拡散符号ＳＣｓ に正弦波信号による変調をかけることなく、所定の拡散符号ＳＣｓ を矩形波のままで重畳することができる。これにより、このような矩形波の所定の拡散符号ＳＣｓ を拡散符号ＳＣｓ にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る有線スペクトル拡散通信装置の特徴を明確にするための説明図で、図１（Ａ） は、情報信号Ｄに重畳される同期信号Ｓの例および相関特性の例を示すもの、図１（Ｂ） は、当該有線スペクトル拡散通信装置による送信信号の例を示す説明図である。
【図２】本実施形態に係る有線スペクトル拡散通信装置による基本モデルの構成を示す説明図である。
【図３】送信信号の電力スペクトルの周波数分布を示す説明図で、図３（Ａ） は同期用拡散信号をアナログ信号にした場合の周波数スペクトルを示し、図３（Ｂ） は同期用拡散信号をディジタル信号にした場合の周波数スペクトルを示し、図３（Ｃ） は同期用拡散信号をアナログ信号にした場合の周波数スペクトルを示す。
【図４】本発明の一実施形態に係る有線スペクトル拡散通信装置の送信ユニットの構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る有線スペクトル拡散通信装置の受信ユニットの構成を示すブロック図である。
【図６】図５に示す拡散符号生成用同期信号抽出器の構成例を示す説明図である。
【図７】相関特性の例を示す説明図で、図７（Ａ） はスペクトル拡散通信によるもの、図７（Ｂ） はＣＤＭＡによるもの、をそれぞれ示す。
【符号の説明】
２０ 送信ユニット （送信装置）
３２ タイミング生成器
３２ｂ ストローブ信号発生器（同期信号発生手段）
３３ 拡散符号発生器 （拡散信号発生手段）
３５ タイミングゲート （同期信号発生手段）
３９ 加算器 （重畳手段、送出手段）
５０ 受信ユニット （受信装置）
５３、５４、５５ 拡散符号発生器 （逆拡散用符号生成手段）
５６、５７、５８ 乗算器 （復調手段）
６５、６６、６７ コンパレータ （復調手段）
７１ 拡散符号生成用同期信号抽出器（相関手段）
ＳＣｓ 所定の拡散符号
Ｄ、Ｄ１〜Ｄｎ 情報信号
ＤＳ１ 〜ＤＳｎ 拡散後情報信号 （情報信号）
Ｓ 同期信号
Ｓｔ ストローブ信号 （所定タイミング）
ＳＣｄ１、ＳＣｄ２、ＳＣｄｎ 逆拡散用符号
【発明の属する技術分野】
本発明は、拡散符号により拡散された情報信号を伝送線路を用いて通信する有線スペクトル拡散通信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の有線スペクトル拡散通信装置では、同期信号として、例えば数十ビット〜数百ビットからなる同期ビット列をいわゆるプリアンブル信号として送出した後、データ本体等の情報信号を送信していた。そのため、相手側と同期を確立するたびごとに、このようなプリアンブル信号を送出しなければならず、伝送効率の向上を妨げる一要因となっていた。
【０００３】
そこで、このような問題等を解決するため、本願出願人は、例えば、特開２００１−１４４６５３号公報に開示される「有線スペクトラム拡散通信装置および通信方法」を提案し、「伝送線路を用いて情報信号を伝送する有線スペクトラム拡散通信装置であって、情報信号、情報信号を拡散する拡散符号または拡散された拡散信号のいずれかに同期した同期信号を発生する同期信号発生器と、前記同期信号を拡散信号とともに伝送線路に送出する送出手段と、を備える」有線スペクトラム拡散通信装置を開示した。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本願発明者らによるその後の研究により、上述したような有線スペクトラム拡散通信装置でも、次に挙げるような問題のあることが判明した。（１） 情報信号を伝送する伝送線路に接続された負荷が変動したり、外来ノイズが混入したりすることにより、伝送線路の特性にも影響を与えるため、受信信号から同期信号を正確に抽出できない場合があることがわかった。
【０００５】
即ち、伝送線路として送電線や屋内配線等の電力線を利用した場合には、電力供給を受ける需要者側の負荷状況あるいは電力供給を供給する供給者側の供給状況によって、伝送線路のインピーダンス特性が変動すると、相関のピークＰが、図７（Ａ） に示す波形αのピークＰ’のように減衰する。そのため、同期確立を困難にするという問題がある。
【０００６】
また、電磁波等による外来ノイズが伝送線路に混入した場合には、図７（Ａ） に示す波形βのように、本来の相関のピークＰとは異なるところにもピークが出現することがある。そのため、かかる外来ノイズによるピーク等によっても、同期確立を困難にするという問題がある。
【０００７】
（２） スペクトラム拡散多重方式による符号分割多元接続（以下「ＣＤＭＡ」という。）の場合には、図７（Ｂ） に示すように、本来の相関のピークＰとは異なる時間位置にもピークが存在する。そのため、前記（１） に述べたような負荷変動や外来ノイズの混入等により、さらに同期確立を困難にするという問題がある。
【０００８】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、同期の確立を容易にし得る有線スペクトル拡散通信装置、その通信方法および有線スペクトル拡散通信システムを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段および発明の作用・効果】
上記目的を達成するため、請求項１の有線スペクトル拡散通信装置では、
拡散符号により拡散された情報信号を伝送線路に送出する有線スペクトル拡散通信装置であって、
所定の拡散符号に基づいた同期用拡散信号を発生する拡散信号発生手段と、
所定の正弦波信号を発生する正弦波信号発生器と、
前記拡散信号発生手段により発生した前記同期用拡散信号と前記正弦波信号発生器により発生した前記正弦波信号とを乗算して変調する変調器と、
前記変調器により変調された信号を所定タイミングごとに同期信号として出力する同期信号発生手段と、
前記同期信号発生手段により出力された前記同期信号を前記情報信号に重畳する重畳手段と、
前記重畳手段により前記同期信号が重畳された前記情報信号を前記伝送線路に送出する送出手段と、
を備えることを技術的特徴とする。
【００１０】
請求項１の発明では、拡散信号発生手段により所定の拡散符号に基づいた同期用拡散信号を発生し、所定の正弦波信号を正弦波信号発生器により発生し、拡散信号発生手段により発生した同期用拡散信号と正弦波信号発生器により発生した正弦波信号とを変調器により乗算して変調する。そして、同期信号発生手段により、変調器によって変調された信号を所定タイミングごとに同期信号として出力し、重畳手段により同期信号を情報信号に重畳する。そして、送出手段により、同期信号が重畳された情報信号を伝送線路に送出する。これにより、情報信号に重畳された同期信号は、所定タイミングごとに現れる拡散信号であるから、当該情報信号を受信した側では、当該情報信号と当該所定の拡散符号との相関をとることで、所定タイミングごとに先鋭な相関ピークを得ることができる。またこの同期信号は、所定の拡散符号に基づいた拡散信号であることから、スペクトル拡散特有の耐ノイズ性に優れていることに加え、例えば０１０１…のように繰り返し周期の短いパターンからなる同期信号に比べて、誤って同期する可能性が極めて低い。そのため、伝送線路のインピーダンス特性が変動したり、外来ノイズが伝送線路に混入しても、またＣＤＭＡの場合であっても、同期確立を比較的容易に確保することができる。したがって、同期の確立を容易にし得る効果がある。また、同期信号は、所定の拡散符号と正弦波信号とを乗算して変調されたものであることから、乗算後の信号は位相変調をかけたように変調されるので、当該情報信号を受信した側では、当該正弦波信号の周波数成分と拡散符号との双方が一致しない限り、同期信号を抽出することができない。そのため、単に、所定の拡散符号のみを同期信号として送出した場合に比べて、耐ノイズ性を向上できるので、さらに同期の確立を容易にし得る効果がある。
【００１１】
また、請求項２の有線スペクトル拡散通信装置では、請求項１において、前記所定タイミングは、前記情報信号を拡散する前記拡散符号の１周期内に１以上の前記同期信号、または複数周期に１の前記同期信号を重畳する任意のタイミングであることを技術的特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明では、同期信号発生手段により、同期信号を出力する所定タイミングは、情報信号を拡散する拡散符号の１周期内に１以上の同期信号、または複数周期に１の同期信号を重畳する任意のタイミングであることから、間欠的に同期信号を重畳し出力する。これにより、連続して同期信号を出力する場合に比べ、送信電力を削減することができる。したがって、同期の確立を容易にし得る効果に加えて、省エネルギ化にも貢献し得る効果がある。
【００１５】
上記目的を達成するため、請求項３の有線スペクトル拡散通信装置では、
拡散符号により拡散された情報信号を含む受信信号を伝送線路から受信する有線スペクトル拡散通信装置であって、
「前記伝送線路から受信した前記受信信号」と「所定の正弦波信号に変調されて前記受信信号に所定タイミングごとに重畳された同期信号が有する所定の拡散符号」との相関をとり該同期信号を抽出する相関手段と、
前記相関手段により抽出された前記同期信号に基づいて、前記情報信号を復調可能な逆拡散用符号を生成する逆拡散用符号生成手段と、
前記逆拡散用符号生成手段により生成された前記逆拡散用符号に基づいて前記受信信号を逆拡散し、前記情報信号を復調する復調手段と、
を備えることを技術的特徴とする。
【００１６】
請求項３の発明では、相関手段により、受信した受信信号と所定の正弦波信号に変調されて受信信号に所定タイミングごとに重畳された同期信号が有する所定の拡散符号との相関をとって該同期信号を抽出し、逆拡散用符号生成手段により該同期信号に基づいて情報信号を復調可能な逆拡散用符号を生成し、復調手段により逆拡散用符号に基づいて受信信号を逆拡散して情報信号を復調する。これにより、受信信号と当該所定の拡散符号との相関をとることで、所定タイミングごとに先鋭な相関ピークを得ることができる。またこの同期信号は、所定の拡散符号に基づいた拡散信号であることから、スペクトル拡散特有の耐ノイズ性に優れていることに加え、例えば０１０１…のように繰り返し周期の短いパターンからなる同期信号に比べて、誤って同期する可能性が極めて低い。そのため、伝送線路のインピーダンス特性が変動したり、外来ノイズが伝送線路に混入しても、またＣＤＭＡの場合であっても、同期確立を比較的容易に確保することができる。したがって、同期の確立を容易にし得る効果がある。また、同期信号は、所定の正弦波信号により位相変調をかけたように変調されているので、当該所定の正弦波信号の周波数成分と拡散符号との双方が一致しない限り、同期信号を抽出することができない。そのため、単に、所定の拡散符号のみを同期信号として送出した場合に比べて、耐ノイズ性を向上できるので、さらに同期の確立を容易にし得る効果がある。
【００１７】
上記目的を達成するため、請求項４の有線スペクトル拡散通信方法では、
拡散符号により拡散された情報信号を伝送線路を用いて伝送する有線スペクトル拡散通信方法であって、
所定の拡散符号に基づいて発生させた同期用拡散信号と所定の正弦波信号とを乗算して変調したものを、所定タイミングごとに同期信号として出力し、この同期信号を前記情報信号に重畳して前記伝送線路に送出することを技術的特徴とする。
【００１８】
請求項４の発明では、所定の拡散符号に基づいて発生させた同期用拡散信号と所定の正弦波信号とを乗算して変調したものを、所定タイミングごとに同期信号として出力し、この同期信号を情報信号に重畳して伝送線路に送出する。これにより、情報信号に重畳された同期信号は、所定タイミングごとに現れる拡散信号であるから、当該情報信号を受信した側では、当該情報信号と当該所定の拡散符号との相関をとることで、所定タイミングごとに先鋭な相関ピークを得ることができる。またこの同期信号は、所定の拡散符号に基づいた拡散信号であることから、スペクトル拡散特有の耐ノイズ性に優れていることに加え、例えば０１０１…のように繰り返し周期の短いパターンからなる同期信号に比べて、誤って同期する可能性が極めて低い。そのため、伝送線路のインピーダンス特性が変動したり、外来ノイズが伝送線路に混入しても、またＣＤＭＡの場合であっても、同期確立を比較的容易に確保することができる。したがって、同期の確立を容易にし得る効果がある。また、同期信号は、所定の拡散符号に基づいて発生させた同期用拡散信号と正弦波信号とを乗算して変調されたものであることから、乗算後の信号は位相変調をかけたように変調されるので、当該情報信号を受信した側では、当該正弦波信号の周波数成分と拡散符号との双方が一致しない限り、同期信号を抽出することができない。そのため、単に、所定の拡散符号のみを同期信号として送出した場合に比べて、耐ノイズ性を向上できるので、さらに同期の確立を容易にし得る効果がある。
【００１９】
また、請求項５の有線スペクトル拡散通信方法では、請求項４において、前記所定タイミングは、前記情報信号を拡散する前記拡散符号の１周期内に１以上の前記同期信号、または複数周期に１の前記同期信号を重畳する任意のタイミングであることを技術的特徴とする。
【００２０】
請求項５の発明では、所定タイミングは、情報信号を拡散する拡散符号の１周期内に１以上の同期信号、または複数周期に１の同期信号を重畳する任意のタイミングであることから、間欠的に同期信号を重畳し出力する。これにより、連続して同期信号を出力する場合に比べ、送信電力を削減することができる。したがって、同期の確立を容易にし得る効果に加えて、省エネルギ化にも貢献し得る効果がある。
【００２３】
上記目的を達成するため、請求項６の有線スペクトル拡散通信方法では、
拡散符号により拡散された情報信号を含む受信信号を伝送線路から受信する有線スペクトル拡散通信方法であって、
「前記伝送線路から受信した前記受信信号」と「所定の正弦波信号に変調されて前記受信信号に所定タイミングごとに重畳された同期信号が有する所定の拡散符号」との相関をとって抽出した該同期信号に基づいて、前記情報信号を復調可能な逆拡散用符号を生成し、この逆拡散用符号に基づいて前記受信信号を逆拡散して前記情報信号を復調することを技術的特徴とする。
【００２４】
請求項６の発明では、伝送線路から受信した受信信号と所定の正弦波信号に変調されて受信信号に所定タイミングごとに重畳された同期信号が有する所定の拡散符号との相関をとって抽出した該同期信号に基づいて、情報信号を復調可能な逆拡散用符号を生成し、この逆拡散用符号に基づいて受信信号を逆拡散して情報信号を復調する。これにより、受信信号と当該所定の拡散符号との相関をとることで、所定タイミングごとに先鋭な相関ピークを得ることができる。またこの同期信号は、所定の拡散符号に基づいた拡散信号であることから、スペクトル拡散特有の耐ノイズ性に優れていることに加え、例えば０１０１…のように繰り返し周期の短いパターンからなる同期信号に比べて、誤って同期する可能性が極めて低い。そのため、伝送線路のインピーダンス特性が変動したり、外来ノイズが伝送線路に混入しても、またＣＤＭＡの場合であっても、同期確立を比較的容易に確保することができる。したがって、同期の確立を容易にし得る効果がある。また、同期信号は、所定の正弦波信号により位相変調をかけたように変調されているので、当該所定の正弦波信号の周波数成分と拡散符号との双方が一致しない限り、同期信号を抽出することができない。そのため、単に、所定の拡散符号のみを同期信号として送出した場合に比べて、耐ノイズ性を向上できるので、さらに同期の確立を容易にし得る効果がある。
【００２５】
また、上記目的を達成するため、請求項７の有線スペクトル拡散通信システムでは、拡散符号により拡散された情報信号を伝送線路を用いて通信する有線スペクトル拡散通信システムであって、
所定の拡散符号に基づいて発生させた同期用拡散信号と所定の正弦波信号とを乗算して変調したものを、所定タイミングごとに同期信号として出力し、この同期信号を前記情報信号に重畳して前記伝送線路に送出する送信装置と、
前記送信装置により送出された前記情報信号と前記同期信号が有する前記所定の拡散符号との相関をとって抽出した前記同期信号に基づいて、前記情報信号を復調可能な逆拡散用符号を生成し、この逆拡散用符号に基づいて前記受信信号を逆拡散して前記情報信号を復調する受信装置と、
を備えることを技術的特徴とする。
【００２６】
請求項７の発明では、送信装置により、所定の拡散符号に基づいて発生させた同期用拡散信号と所定の正弦波信号とを乗算して変調したものを、所定タイミングごとに同期信号として出力し、この同期信号を情報信号に重畳して伝送線路に送出し、受信装置により、送信装置により送出された情報信号と同期信号が有する所定の拡散符号との相関をとって抽出した同期信号に基づいて、情報信号を復調可能な逆拡散用符号を生成し、この逆拡散用符号に基づいて受信信号を逆拡散して情報信号を復調する。これにより、送信装置により送出される情報信号には同期信号が重畳され、この同期信号は所定タイミングごとに現れる拡散信号であるから、受信装置では、当該情報信号と当該所定の拡散符号との相関をとることで、所定タイミングごとに先鋭な相関ピークを得ることができる。またこの同期信号は、所定の拡散符号に基づいた拡散信号であることから、スペクトル拡散特有の耐ノイズ性に優れていることに加え、例えば０１０１…のように繰り返し周期の短いパターンからなる同期信号に比べて、誤って同期する可能性が極めて低い。そのため、伝送線路のインピーダンス特性が変動したり、外来ノイズが伝送線路に混入しても、またＣＤＭＡの場合であっても、同期を比較的容易に確保することができる。したがって、同期の確立を容易にする有線スペクトル拡散通信システムを構築し得る効果がある。また、同期信号は、所定の拡散符号に基づいて発生させた同期用拡散信号と正弦波信号とを乗算して変調されたものであることから、乗算後の信号は位相変調をかけたように変調されるので、受信装置では、当該正弦波信号の周波数成分と拡散符号との双方が一致しない限り、同期信号を抽出することができない。そのため、単に、所定の拡散符号のみを同期信号として送出した場合に比べて、耐ノイズ性を向上できるので、さらに同期の確立を容易にし得る効果がある。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の有線スペクトル拡散通信装置の実施形態について図を参照して説明する。まず、本実施形態に係る有線スペクトル拡散通信装置の特徴を明確にするため、当該有線スペクトル拡散通信装置の概念および基本モデルを図１〜図３に基づいて説明する。
【００２８】
当該有線スペクトル拡散通信装置は、所定の拡散符号に基づいた拡散信号を所定タイミングごとに同期信号として情報信号に重畳し伝送線路に送出することを特徴としている。例えば、図１（Ａ） に示すように、拡散符号ＳＣｄ により拡散された情報信号Ｄに、拡散符号ＳＣｓ より拡散された同期信号Ｓを重畳する。これにより、図１（Ｂ） に示すような送信信号を伝送線路に送出する。なお、本実施形態では図１（Ａ） に示すように、同期信号Ｓは、情報信号Ｄを拡散する拡散符号ＳＣｄ の１フレーム（７チップ構成）の最後（７番目）の１チップ区間に重畳しているが、拡散符号ＳＣｄ の１周期内に１以上の同期信号Ｓを重畳するものでれば、その重畳タイミングは任意である。また、拡散符号ＳＣｓ と拡散符号ＳＣｄ とは、それぞれ異なる符号である。
【００２９】
このように拡散符号ＳＣｓ より拡散された同期信号Ｓを重畳することより、情報信号Ｄに重畳された同期信号Ｓは、所定タイミングごとに現れる拡散符号ＳＣｓ であるから、当該情報信号Ｄを受信した側では、当該情報信号Ｄと当該拡散符号ＳＣｓ との相関をとることで、例えば、図１（Ａ） に示すような所定タイミングごとに先鋭な相関ピークＰを得ることができる。またこの同期信号Ｓは、所定の拡散符号ＳＣｓ に基づいた拡散信号である。そのため、スペクトル拡散特有の耐ノイズ性に優れていることに加え、例えば０１０１…のように繰り返し周期の短いパターンからなる同期信号に比べて、誤って同期する可能性が極めて低い。
【００３０】
なお、拡散符号ＳＣｓ と拡散符号ＳＣｄ とを同一符号にした場合であっても、周波数的に分離することができるので、有効に作用させることができる。また、基底域、搬送波による変調がかけられていないベースバンド伝送においても、このように拡散符号ＳＣｓ により拡散された同期信号Ｓを重畳することにより、情報信号Ｄの間に同期信号Ｓを挿入することがないので、伝送レートを犠牲にすることなく、容易に同期確立をすることができる。さらに、拡散符号ＳＣｓ は、情報信号Ｄにより変調されていないこと、および所定タイミングで短期間に重畳されていることから、伝送線路として送電線や屋内配線等の電力線を利用した場合であっても、伝送線路のインピーダンス特性の変動に影響を受け難くすることができる。
【００３１】
次に、本実施形態に係る有線スペクトル拡散通信装置の基本モデルを図２に基づいて説明する。なお、図２には、有線スペクトル拡散通信装置の送信側、伝送路および同装置の受信側が、それぞれ概念的に示されている。
【００３２】
図２に示すように、当該有線スペクトル拡散通信装置の送信側においては、入力される情報信号ｄｉ （情報信号Ｄ）と情報用拡散信号ｃＩ （ｔ） （拡散符号ＳＣｄ ）とを乗算、即ち情報信号ｄｉ が情報用拡散信号ｃＩ （ｔ） によって拡散される。
【００３３】
ここで、情報用拡散信号ｃＩ （ｔ） を次式（１） 、即ち、ｊ＝０から（ＮＣ −１）までの１周期分の総和をとるＰＴ （ｔ） の関数によって定義する。式（１） においてＴｃ は情報用拡散系列（拡散符号ＳＣｄ ）のチップ幅、Ｎｃ は情報用拡散系列（拡散符号ＳＣｄ ）の長さをそれぞれ表す。またｇは、次式（２） により表され、−１と１とからなる情報用拡散符号系列（拡散符号ＳＣｄ ）を表す。ＰＴ （ｔ） は時間幅Ｔの任意のパルス波形を表す関数である。
【００３４】
【数１】
入力された情報信号ｄｉ が情報用拡散信号ｃＩ （ｔ） によって拡散されると、次に拡散された情報信号に同期用拡散信号ｃＳ （ｔ） （拡散符号ＳＣｓ ）が加算、即ち拡散された情報信号に同期用拡散信号ｃＳ （ｔ） が重畳される。
ここで、同期用拡散信号ｃＳ （ｔ） を次式（３） に定義する。同期用拡散信号ｃＳ （ｔ） も、情報用拡散信号ｃＩ （ｔ） と同様に、ｋ＝０から（ＮＳ −１）までの１周期分の総和をとるＰＴ （ｔ） の関数によって定義する。式（３） においてＴＳ は同期用拡散系列（拡散符号ＳＣｓ ）のチップ幅、ＮＳ は同期用拡散系列（拡散符号ＳＣｓ ）の長さをそれぞれ表す。またｈは次式（４） により表され、−１と１とからなる同期用拡散系列（拡散符号ＳＣｓ ）を表す。
【００３６】
【数２】
ここで、情報用拡散系列のチップ幅Ｔｃ と同期用拡散系列のチップ幅ＴＳ との比Ｍは、上式（５） に表され、情報用拡散系列１チップ周期に収まる同期用拡散系列のチップ数を表す。
【００３８】
これにより、同期用拡散信号ｃＳ （ｔ） が重畳された送信信号ｓ（ｔ） は、次式（６） に示すように表すことができる。ここで、ＰＩ 、ＰＳ は、それぞれ情報信号、同期信号の電力を表し、またＴは情報信号の周期を表し、Ｔ＝ＮＣ ・ＴＣ の関係が成り立つ。またδは整数で、任意のチップ数の遅延を表す係数である。
【００３９】
【数３】
上式（５） 、式（６） から、式（６） の第２項の同期信号における占有帯域幅は、式（６） 第１項の情報信号における占有帯域幅のＭ倍になることがわかる。
【００４１】
このように送信側により、情報信号Ｄに同期信号Ｓを重畳された送信信号は、伝送線路においてノイズ成分が混入するので、図２に示すように、伝送路途中でｎ（ｔ） が加えられる。
【００４２】
当該有線スペクトル拡散通信装置の受信側においては、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１を介して受信した受信信号ｒ（ｔ） は、情報用拡散信号ｃＩ （ｔ） （拡散符号ＳＣｄ ）と同期用拡散信号ｃＳ （ｔ） （拡散符号ＳＣｓ ）と、によってそれぞれ乗算、即ち逆拡散され、情報信号Ｚｉ および同期信号Ｙｉ がそれぞれ復調される。なお、同期用拡散信号ｃＳ （ｔ） と乗算させる前段には、同期信号Ｓを抽出し得るＢＰＦ２が設けられている。
【００４３】
ここで、受信信号ｒ（ｔ） は次式（７） により与えられる。ｎ（ｔ） は、白色ガウス雑音（両側電力スペクトル密度Ｎ０ ／２）成分である。
【００４４】
【数４】
ここで、一例として次の２つの条件を仮定した場合について説明する。
第１の条件；同期用拡散系列の長さＮＳ をＭとする。つまり、同期用拡散系列が情報用拡散系列の１チップ区間のみに重畳されているものと仮定する。
第２の条件；同期用拡散系列の開始時点は、情報用拡散系列の任意のチップの開始時点に同期している。
【００４６】
このような仮定のうえでは、情報用拡散系列との相関をとった場合における相関器出力Ｚｉ は、次式（８） により表される。この式（８） においては、情報データの１周期分（０からＴまで）について積分している。
【００４７】
【数５】
この式（８） の第１項は、送信された情報データを表し、同式第２項は情報用拡散信号と同期用拡散信号との干渉項を表し、同式第３項は雑音を表す。このとき前記第１、第２の条件を満たし、かつ「上式（４） で与えられる同期用拡散系列ｈの＋１と−１の数が等しい」という第３の条件を満たす場合、式（８） の第２項は０（零）となる。つまり、同期用拡散信号から情報データへの干渉はないことになる。
【００４９】
一方、同期用拡散系列との相関をとった場合の相関器出力Ｙｉ は、次式（９） により表される。この式（９） においては、同期信号の１周期分（δからδ＋１まで）について積分している。
【００５０】
【数６】
この式（９） の第１項は、同期信号同士の相関出力の項を表し、同式第２項は同期用拡散信号と情報用拡散信号との干渉項を表し、同式第３項は雑音を表す。ｄＩ 、ｃＩ （ｔ） 、ｃＳ （ｔ） はいずれも＋１または−１の値をとることから、第２項の干渉成分Ｉｉ は、前記第１、第２、第３の各条件を満たす場合、次式（１０）となり、また第１項の同期信号の相関出力Ｄは、次式（１１）となる。
【００５２】
【数７】
しかし、同期用拡散系列については、同期点以外（τ≠０）における相関が低くなる拡散系列を通常は選択するため、τ≠０における上式（９） 第１項の出力は非常に低くなる。ここで、情報信号１ビット周期（情報信号１フレーム）当たりのエネルギＥｂ 、同期信号１周期当たりのエネルギＥＳ を、それぞれ求めると、次式（１２）、（１３）のようになる。
【００５４】
【数８】
そして、式（１０）より、同期用拡散系列との相関出力における情報信号からの干渉電力は次式（１４）により表され、また式（１１）より、同期用拡散系列と同期信号との相関出力における電力は次式（１５）により求められる。
【００５６】
【数９】
これにより、同期用拡散系列との相関出力に情報信号が与える影響は、情報信号１ビットあたりのエネルギの僅か１／Ｎｃ であることがわかる。
【００５８】
送信側では、所定の拡散符号に基づいた拡散信号を所定タイミングごとに同期信号として情報信号に重畳し伝送線路に送出することにより、受信側では、当該情報信号と当該所定の拡散符号との相関をとることで、所定タイミングごとに先鋭な相関ピークを得ることができる。そのため、伝送線路のインピーダンス特性が変動したり、外来ノイズが伝送線路に混入しても、またＣＤＭＡの場合であっても、同期確立を比較的容易に確保することができる。またこの同期信号は、所定の拡散符号に基づいた拡散信号であることから、スペクトル拡散特有の耐ノイズ性に優れていることに加え、例えば０１０１…のように繰り返し周期の短いパターンからなる同期信号に比べて、誤って同期する可能性が極めて低い。以上から、本実施形態に係る有線スペクトル拡散通信装置では、同期の確立を容易にし得る効果のあることがわかる。
【００５９】
なお、上述した同期用拡散信号ｃＳ （ｔ） として、−１、１のディジタル信号を用いたが、例えば正弦波等のアナログ信号を用いても良い。この場合、上述した式（３） において、Ｐ（ｔ） を次式（２１）により与えると、次式（２２）が同期用拡散系列となる。ここで、ｆＳ 、ＲＳ は、同期信号の中心周波数を示す。
【００６０】
【数１０】
このように同期用拡散信号をアナログ信号にすることによって、送信信号の電力スペクトルを、概ね図３（Ｃ） に示すような周波数分布にすることができる。これにより、図３（Ｂ） に示すように、同期用拡散信号をディジタル信号にした場合に比べ、情報信号成分と同期信号成分との重なり（ハッチングの重複部分）を低減することができる（図３（Ｃ） ）。
【００６２】
即ち、同期用拡散信号をアナログ信号にすることにより、上式（２２）に示すｈ０ ，ｈ１ ，ｈ２ ，…が全て同じ値（例えば＋１）であれば、同期信号はその周波数スペクトルの中心が周波数ＲＳ （１／ＴＳ ）に移動するため、情報信号の周波数スペクトルとの重なりを抑制することができる（図３（Ａ） ）。一方、同期用拡散信号がディジタル信号の場合には、情報信号の周波数スペクトルと同期用拡散信号の周波数スペクトルとの重なる帯域が広範囲になる（図３（Ｂ） ）。そのため、情報信号の周波数スペクトルと同期信号の周波数スペクトルとの重なりを避けることは困難である。
【００６３】
また、同期用拡散系列と正弦波とを乗算することにより、位相変調をかけることになるから、受信側では、当該正弦波の周波数成分と同期用拡散系列との双方が一致しない限り、同期信号を抽出することができない。そのため、単に正弦波信号のみを同期信号として送出した場合に比べ、耐ノイズ性を向上することができるので、さらに同期の確立を容易にし得る効果がある。
【００６４】
次に、上述した有線スペクトル拡散通信装置の基本モデルを具体化した有線スペクトル拡散通信装置の送信ユニット２０および受信ユニット５０を、図４〜図６に基づいて説明する。
【００６５】
まず、有線スペクトル拡散通信装置の送信ユニット２０の構成から説明する。図４に示すように、送信ユニット２０は、主に、チャネルポート２１、拡散符号発生器２３、２４、２５、乗算器２６、２７、２８、信号発生器３１、タイミング生成器３２、加算器３９から構成されており、チャネルポート２１に入力される複数チャネル（１，２，…，ｎ）の情報信号Ｄ１〜ＤｎをＣＤＭＡにより多重化し送信信号として伝送線路としての電力線に出力する機能を有するものである。
【００６６】
チャネルポート２１は、複数の情報信号Ｄ１〜Ｄｎを対応するそれぞれのチャネルの入力ポートに割り当て、それぞれの拡散符号ＳＣ１ 〜ＳＣｎ と乗算可能に導くために設けられる、例えば端子群の如きものである。
【００６７】
拡散符号発生器２３は、チャネル１の情報信号Ｄ１を拡散する拡散符号ＳＣｄ１を発生させる機能を有するもので、後述するタイミング生成器３２から出力されるクロック信号に基づいて拡散符号ＳＣｄ１を発生させている。同様に、拡散符号発生器２４は、チャネル２の情報信号Ｄ２を拡散する拡散符号ＳＣｄ２を発生させる機能を有するもので、また拡散符号発生器２５はチャネルｎに対応する拡散符号ＳＣｄｎを発生する。つまり、複数のチャネルごとに対応したチャネル数分の拡散符号発生器が設けられている。これにより、各チャネルごとに異なった拡散符号を供給することが可能となる。なお、これらの拡散符号ＳＣｄ１〜ＳＣｄｎは、それぞれが互いに干渉し難い符号列に構成されている。
【００６８】
乗算器２６は、拡散符号発生器２３から供給される拡散符号ＳＣｄ１とチャネル１の情報信号Ｄ１とを乗算し拡散された情報信号ＤＳ１ を生成し得るように構成されている。つまり、チャネル１による情報信号Ｄ１は、拡散符号発生器２３から供給される拡散符号ＳＣｄ１と乗算されることによって、拡散符号ＳＣｄ１によるスペクトル拡散が行われ、情報信号Ｄ１が拡散後情報信号ＤＳ１ に変換される。同様に、乗算器２７はチャネル２に対応する拡散符号発生器２４から供給される拡散符号ＳＣｄ２とチャネル２の情報信号Ｄ２とを乗算し、また乗算器２８はチャネルｎに対応する拡散符号発生器２５から供給される拡散符号ＳＣｄｎとチャネルｎの情報信号Ｄｎとを乗算し、それぞれ拡散後情報信号ＤＳ２ 、ＤＳｎ を生成する。これにより、チャネル１〜ｎの情報信号Ｄ１〜Ｄｎは、それぞれ異なった拡散符号ＳＣｄ１〜ＳＣｄｎによりスペクトル拡散されることから、互いに干渉し難い信号に分割され得る。
【００６９】
信号発生器３１は、例えば、正弦波信号を出力し得る機能を有するもので、高安定度の水晶発振器やＰＬＬ発振器等から構成されている。この信号発生器３１の出力端子は、タイミング生成器３２に接続されているので、出力される正弦波信号はタイミング生成器３２に入力される。
【００７０】
タイミング生成器３２は、分周器３２ａとストローブ信号発生器３２ｂとから構成されている。分周器３２ａは、信号発生器３１から入力された正弦波信号を所定の整数ｎにより分周（１／ｎ）する機能を有するもので、その出力端子は各拡散符号発生器２３、２４、２５に接続されている。これにより、各拡散符号発生器２３、２４、２５は、この分周器３２ａから出力されるクロックを基準に拡散符号ＳＣ１ 〜ＳＣｎ を発生している。
【００７１】
一方、ストローブ信号発生器３２ｂは、信号発生器３１から入力された正弦波信号に基づいてストローブ信号Ｓｔを出力し得る機能を有するもので、その出力端子はタイミングゲート３５に接続されている。このストローブ信号Ｓｔは、タイミングゲート３５に入力されることによって、当該ゲートを開けるためのトリガ信号となるもので、後述するように、ストローブ信号Ｓｔが、拡散符号ＳＣｄ１〜ＳＣｄｎの１周期内に１以上の同期信号Ｓを重畳できるタイミングで発生するように、ストローブ信号発生器３２ｂが構成されている。なお、本実施形態では、ストローブ信号Ｓｔは、拡散符号ＳＣｄ１〜ＳＣｄｎの１周期内に１の同期信号Ｓを重畳できるタイミングに設定されているが、複数周期（例えば４〜８周期）に１の同期信号Ｓを重畳できるタイミングに設定しても良い。
【００７２】
拡散符号発生器３３は、同期信号Ｓを拡散する拡散符号ＳＣｓ を発生させる機能を有するもので、タイミング生成器３２を介して信号発生器３１から出力される正弦波信号からディジタル信号を生成し、そのディジタル信号に基づいて拡散符号ＳＣｓ を発生させている。この拡散符号発生器３３の出力端子は後段の変調器３４に接続されているので、発生した拡散符号ＳＣｓ は変調器３４に入力される。
【００７３】
変調器３４は、乗算機能を有するもので、その出力端子はタイミングゲート３５の入力端子に接続されている。本実施形態では、タイミング生成器３２を介して信号発生器３１から出力される正弦波信号と、拡散符号発生器３３から出力される拡散符号ＳＣｓ とを、乗算する。これにより、乗算後の拡散符号ＳＣｓ は位相変調をかけたように変調されるので、単に、拡散符号ＳＣｓ のみを同期信号として送出した場合に比べ、耐ノイズ性を向上することができる。
【００７４】
タイミングゲート３５は、トリガ入力の有無によりゲートの開閉を制御し得る機能を有するものである。本実施形態では、前述したように、トリガ信号としてストローブ信号発生器３２ｂから出力されるストローブ信号Ｓｔが入力される。そのため、このストローブ信号Ｓｔが例えばＨレベルのときに、タイミングゲート３５のゲートが開放されタイミングゲート３５の入出力間が導通し、ストローブ信号ＳｔがＬレベルのときはにタイミングゲート３５のゲートが閉鎖されてタイミングゲート３５の入出力間が遮断される。これにより、変調器３４から出力されてタイミングゲート３５に入力される変調後の拡散符号ＳＣｓ は、ストローブ信号ＳｔのＨレベルに合わせてタイミングゲート３５から出力される。つまり、タイミングゲート３５から、所定のタイミングごとに変調後の拡散符号ＳＣｓ が同期信号Ｓとして出力されるので、図４に示すように、タイミングゲート３５から間欠的に同期信号Ｓが出力されることになる。このようにタイミングゲート３５から間欠的に同期信号Ｓが出力されるので、次に述べる加算器３９による同期信号Ｓの重畳も、間欠的に行われる。これにより、連続して同期信号を出力する場合に比べ、送信電力を削減することができるため、省エネルギ化にも貢献することができる。
【００７５】
加算器３９は、各チャネル１〜ｎごとの拡散後情報信号ＤＳ１ 〜ＤＳｎ と、タイミングゲート３５から間欠的に出力される同期信号Ｓと、を加算、即ち重畳することによって、送信信号を合成し得るように構成されている。つまり、各拡散符号ＳＣｄ１〜ＳＣｄｎによりスペクトル拡散された拡散後情報信号ＤＳ１ 〜ＤＳｎ と同期信号Ｓと、をすべて加算することによって、間欠的に同期信号Ｓが重畳された階段状の信号波形を生成し（図４参照）、これを送信出力として図示しない伝送線路としての電力線に送出する。これにより、同期信号Ｓが重畳された送信信号を伝送線路としての電力線に直接、送出することができる。
【００７６】
このように送信ユニット２０を構成することによって、拡散符号発生器３３により所定の拡散符号ＳＣｓ に基づいた拡散信号を発生し、ストローブ信号発生器３２ｂ、タイミングゲート３５により当該拡散信号を所定タイミングごとに同期信号Ｓとして出力し、加算器３９により同期信号Ｓを拡散後情報信号ＤＳ１ 〜ＤＳｎ （情報信号Ｄ）に重畳する。そして、加算器３９により、同期信号Ｓが重畳された情報信号ＤＳ１ 〜ＤＳｎ を送信信号として伝送線路に送出する。これにより、情報信号ＤＳ１ 〜ＤＳｎ に重畳された同期信号Ｓは、所定タイミングごとに現れる拡散信号であるから、当該情報信号ＤＳ１ 〜ＤＳｎ を受信した側では、受信信号と当該所定の拡散符号ＳＣｓ との相関をとることで、所定タイミングごとに先鋭な相関ピークを得ることができる。
【００７７】
またこの同期信号Ｓは、所定の拡散符号ＳＣｓ に基づいた拡散信号であることから、スペクトル拡散特有の耐ノイズ性に優れていることに加え、例えば０１０１…のように繰り返し周期の短いパターンからなる同期信号に比べて、誤って同期する可能性が極めて低い。
【００７８】
つまり、本願出願人による特開２００１−１４４６５３号公報に開示される「有線スペクトラム拡散通信装置および通信方法」において提案されているような「マーキング信号発生器３１は、所定周期ごと（例えば情報信号のフレームに同期する周期）に発生する同期信号を発生させ得るように構成され、そのマーキング信号ＭＫは例えば所定の正弦波信号の有無によって表現される。」ものでは、「正弦波信号の有無」という繰り返しパターン（０１０１…）によって同期信号を構成しているので、外来ノイズ等に含まれる信号の強弱等による繰り返しパターンと本来の同期信号とを誤って同期する可能性が存在した。しかしながら、本実施形態による送信ユニット２０では、所定の拡散符号ＳＣｓ に基づいて同期信号Ｓを発生させているので、そのような誤った同期を防止することができ、また伝送線路のインピーダンス特性が変動したり、外来ノイズが伝送線路に混入しても、さらにＣＤＭＡの場合であっても、同期確立を比較的容易に確保することができる。したがって、同期の確立を容易にし得る効果がある。
【００７９】
続いて、有線スペクトル拡散通信装置の受信ユニット５０の構成を説明する。図５に示すように、受信ユニット５０は、主に、拡散符号発生器５３、５４、５５、乗算器５６、５７、５８、積分器６１、６２、６３、コンパレータ６５、６６、６７、拡散符号生成用同期信号抽出器７１から構成されており、伝送線路としての電力線からの受信入力による受信信号を逆拡散して信号分離した後、各チャネルの情報信号Ｄ１’ 〜Ｄｎ’ を復調する機能を有するものである。
【００８０】
まず、拡散符号生成用同期信号抽出器７１の構成等から説明する。拡散符号生成用同期信号抽出器７１は、伝送線路から受信した受信信号と受信信号に重畳された同期信号Ｓが有する所定の拡散符号ＳＣｓ との相関をとり同期信号Ｓを抽出し得る機能を有する相関器で、例えば、図６に示すように構成されている。
【００８１】
即ち、図６に示すように、拡散符号生成用同期信号抽出器７１は、例えば、ＳＡＷコンボルバ等のＳＡＷ素子、またはオペアンプ等を用いたマッチドフィルタにより構成されている。マッチドフィルタ法によると、シフトレジスタのように機能するタップ付遅延線７１ａに受信信号が入力されることにより、拡散符号ＳＣｓ の１周期分（例えば１１ビット）を単位に、「＋１」に相当するタップ７１ｂと「−１」に相当するタップ７１ｃとから、の出力をそれぞれ加算し、加算器７１ｄにより両者の差をとる。例えば、図６に示すタップ付遅延線７１ａの各タップは、目的とする拡散符号ＳＣｓ の符号系列に合わせて例えば「＋１−１−１＋１−１−１＋１＋１−１＋１＋１」に設定されている。そのため、図中左から第１、第４、第７、第８、第１０、第１１ビットについて「＋１」に相当するタップ７１ｂがとってあり、また第２、第３、第５、第６、第９ビットについて「−１」に相当するタップ７１ｃがとってある。
【００８２】
これにより、例えばタップ付遅延線７１ａに受信信号が入力されると、目的とする拡散符号ＳＣｓ の１周期分に相当する時間内に必ず１箇所相関値の鋭いピークが相関値出力に出力される。つまり、加算器７１ｄから出力されるこのピークが、受信信号と所定の拡散符号ＳＣｓ との相関をとることにより現れる、所定タイミングごとに先鋭な相関ピークであることから、これを同期信号Ｓとして、拡散符号発生器５３、５４、５５に入力する。
【００８３】
拡散符号発生器５３は、チャネル１に対応する情報信号Ｄ１を逆拡散するため、前述した拡散符号発生器２３と同じ拡散符号ＳＣｄ１を、拡散符号生成用同期信号抽出器７１により抽出された同期信号Ｓのタイミングに合わせて発生し得るように構成されている。同様の理由により、拡散符号発生器５４はチャネル２に対応する拡散符号ＳＣｄ２を発生し、また拡散符号発生器５５はチャネルｎに対応する拡散符号ＳＣｄｎを発生する。つまり、各チャネルごとに対応するチャネル数分の拡散符号発生器が設けられている。
【００８４】
乗算器５６は、拡散符号発生器５３から供給される拡散符号ＳＣｄ１と受信信号とを乗算し逆拡散信号ＤＤＳ１を生成し得るように構成されている。つまり、拡散符号発生器５３から供給される拡散符号ＳＣｄ１は、チャネル１の情報信号Ｄ１をスペクトラム拡散した拡散符号ＳＣｄ１と同じ符号列であるから、この拡散符号ＳＣｄ１と受信信号とを乗算することによって、拡散符号ＳＣｄ１による逆拡散が行われ、受信信号が逆拡散信号ＤＤＳ１に変換される。同様に、乗算器５７はチャネル２に対応する拡散符号発生器５４から供給される拡散符号ＳＣｄ２と受信信号とを乗算し、また乗算器５８はチャネルｎに対応する拡散符号発生器５５から供給される拡散符号ＳＣｄｎと受信信号とを乗算し、それぞれ逆拡散信号ＤＤＳ２、ＤＤＳｎを生成する。これにより、受信信号は、それぞれ各チャネルごとの逆拡散信号ＤＤＳ１〜ＤＤＳｎに分離される。
【００８５】
積分器６１は、逆拡散された逆拡散信号ＤＤＳ１を、例えば、情報信号１ビット分を１周期として１ビットごとにそのビット区間を１周期について積分し得るように構成されている。これにより、逆拡散信号ＤＤＳ１から情報信号１ビットごとの積分値を順次、得ることができ、次に説明するコンパレータ６５との組み合せにより、その積分値に従ってチャネル１の情報信号Ｄ１’ を復調する。同様に、積分器６２は、逆拡散された逆拡散信号ＤＤＳ２を情報信号１ビット分を１ビットごとに１周期分積分し、また積分器６３は、逆拡散された逆拡散信号ＤＤＳｎを情報信号１ビット分を１ビットごとに１周期分積分する。そして、これらもコンパレータ６６またはコンパレータ６７との組み合わせにより、チャネル２またはチャネルｎの情報信号Ｄ２’ 、Ｄｎ’ をそれぞれ復調する。なお、例えば情報信号１ビットの区間を複数ｎに細分化して拡散符号を複数ｎ回分対応させて拡散を行う場合には、情報信号１ビットごとにそのビット区間の細分化区間数ｎにつき積分、即ちｎ周期について積分する。これにより、さらに細かく符号拡散が行われるため、スペクトラム拡散通信の特徴である耐雑音特性のさらなる向上を期待することができる。
【００８６】
コンパレータ６５は、入力される電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ１よりも大きいか否かによって、ＨレベルまたはＬレベルを出力し得るように構成されている。つまり、アナログ信号である積分器６１の積分値を、コンパレータ６５により所定電圧以上であるか否かを比較することによって、「１」または「０」のディジタル信号に変換、即ち情報信号Ｄ１’ に復調する。同様に、コンパレータ６６は積分器６２の積分値が基準電圧Ｖｒｅｆ２よりも大きいか否かによって、またコンパレータ６７は積分器６３の積分値が基準電圧Ｖｒｅｆｎよりも大きいか否かによって、それぞれＨレベルまたはＬレベルを出力する。なお、本実施形態の場合は、コンパレータ６５、６６、６７のそれぞれの基準電圧Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２、Ｖｒｅｆｎを０Ｖに設定している。また、これらのコンパレータは、入力される電圧が基準電圧よりも小さいか否か、即ち所定電圧以下であるか否かを比較することによって、ＨレベルまたはＬレベルを出力し得るように構成されていても良い。
【００８７】
このような構成により、各チャネルの情報信号Ｄ１’ 〜Ｄｎ’ が、それぞれ復調されるところ、前述した積分器６１、６２、６３との組み合わせだけにより、逆拡散信号ＤＤＳ１〜ＤＤＳｎから情報信号Ｄ１’ 〜Ｄｎ’ を容易に抽出できる。また、積分器６１、６２、６３による積分値と所定の基準電圧との大小関係のみにより当該１ビットの復調が行われるため、ビット区間の１周期中の全データが完全に揃わなくても、復調することができる。
【００８８】
このように受信ユニット５０を構成することによって、拡散符号生成用同期信号抽出器７１により、受信した受信信号と受信信号に重畳された同期信号Ｓが有する所定の拡散符号ＳＣｓ との相関をとって該同期信号Ｓを抽出し、拡散符号発生器５３、５４、５５により該同期信号Ｓに基づいて情報信号を復調可能な逆拡散用符号ＳＣｄ１、ＳＣｄ２、ＳＣｄｎを生成し、乗算器５６、５７、５８、コンパレータ６５、６６、６７により逆拡散用符号ＳＣｄ１、ＳＣｄ２、ＳＣｄｎに基づいて受信信号を逆拡散して情報信号を復調する。これにより、受信信号と当該所定の拡散符号ＳＣｓ との相関をとることで、所定タイミングごとに先鋭な相関ピークを得ることができる。またこの同期信号Ｓは、所定の拡散符号ＳＣｓ に基づいた拡散信号であることから、スペクトル拡散特有の耐ノイズ性に優れていることに加え、例えば０１０１…のように繰り返し周期の短いパターンからなる同期信号に比べて、誤って同期する可能性が極めて低い。そのため、伝送線路のインピーダンス特性が変動したり、外来ノイズが伝送線路に混入しても、またＣＤＭＡの場合であっても、同期確立を比較的容易に確保することができる。したがって、同期の確立を容易にし得る効果がある。
【００８９】
以上説明したように、有線スペクトル拡散通信装置によると、有線スペクトル拡散通信システムとして、送信ユニット２０により、所定の拡散符号ＳＣｓ に基づいて発生させた拡散信号を所定タイミングごとに同期信号Ｓとして出力し、この同期信号Ｓを拡散後情報信号ＤＳ１ 〜ＤＳｎ （情報信号Ｄ）に重畳して伝送線路に送信信号として送出する。そして、受信ユニット５０により、送信ユニット２０により送出された情報信号ＤＳ１ 〜ＤＳｎ と同期信号Ｓが有する所定の拡散符号ＳＣｓ との相関をとって抽出した同期信号Ｓに基づいて、情報信号ＤＳ１ 〜ＤＳｎ を復調可能な逆拡散用符号ＳＣｄ１、ＳＣｄ２、ＳＣｄｎを生成し、この逆拡散用符号ＳＣｄ１、ＳＣｄ２、ＳＣｄｎに基づいて受信信号を逆拡散して情報信号Ｄ１’ 〜Ｄｎ’ を復調する。
【００９０】
これにより、送信ユニット２０により送出される情報信号には同期信号Ｓが重畳され、この同期信号Ｓは所定タイミングごとに現れる拡散信号であるから、受信ユニット５０では、当該情報信号と当該所定の拡散符号ＳＣｓ との相関をとることで、所定タイミングごとに先鋭な相関ピークを得ることができる。またこの同期信号は、所定の拡散符号ＳＣｓ に基づいた拡散信号であることから、スペクトル拡散特有の耐ノイズ性に優れていることに加え、例えば０１０１…のように繰り返し周期の短いパターンからなる同期信号に比べて、誤って同期する可能性が極めて低い。そのため、伝送線路のインピーダンス特性が変動したり、外来ノイズが伝送線路に混入しても、またＣＤＭＡの場合であっても、同期を比較的容易に確保することができる。したがって、同期の確立を容易にする有線スペクトル拡散通信システムを構築し得る効果がある。
【００９１】
また、ストローブ信号発生器３２ｂ、タイミングゲート３５により、同期信号Ｓを出力する所定タイミング、即ちストローブ信号Ｓｔが、拡散符号ＳＣｄ１〜ＳＣｄｎの１周期内に１以上の同期信号Ｓ、または複数周期に１の同期信号Ｓを重畳できるタイミングで発生するように、ストローブ信号発生器３２ｂが構成されていることから、間欠的に同期信号を重畳し出力する。これにより、連続して同期信号を出力する場合に比べ、送信電力を削減することができる。したがって、同期の確立を容易にし得る効果に加えて、省エネルギ化にも貢献し得る効果がある。
【００９２】
さらに、拡散信号は、所定の拡散符号ＳＣｓ と信号発生器３１による正弦波信号とを変調器３４により乗算して生成したものであることから、変調（乗算）後の信号は位相変調をかけたように変調される。これにより、当該情報信号を受信した側、つまり受信ユニット５０では、当該正弦波信号の周波数成分と拡散符号ＳＣｓ との双方が一致しない限り、同期信号Ｓを抽出することができない。そのため、単に、所定の拡散符号ＳＣｓ のみを同期信号Ｓとして送出した場合に比べて、耐ノイズ性を向上できるので、さらに同期の確立を容易にし得る効果がある。
【００９３】
なお、図４を参照して説明した送信ユニットでは、拡散符号発生器３３の後段に変調器３４を設けることにより、所定の拡散符号ＳＣｓ と正弦波信号とを乗算して乗算後の拡散符号ＳＣｓ に位相変調をかける構成を採っていたが、この変調器３４を削除する構成を採ることにより、所定の拡散符号ＳＣｓ に正弦波信号による変調をかけることなく、所定の拡散符号ＳＣｓ を矩形波のままで重畳することができる。これにより、このような矩形波の所定の拡散符号ＳＣｓ を拡散符号ＳＣｓ にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る有線スペクトル拡散通信装置の特徴を明確にするための説明図で、図１（Ａ） は、情報信号Ｄに重畳される同期信号Ｓの例および相関特性の例を示すもの、図１（Ｂ） は、当該有線スペクトル拡散通信装置による送信信号の例を示す説明図である。
【図２】本実施形態に係る有線スペクトル拡散通信装置による基本モデルの構成を示す説明図である。
【図３】送信信号の電力スペクトルの周波数分布を示す説明図で、図３（Ａ） は同期用拡散信号をアナログ信号にした場合の周波数スペクトルを示し、図３（Ｂ） は同期用拡散信号をディジタル信号にした場合の周波数スペクトルを示し、図３（Ｃ） は同期用拡散信号をアナログ信号にした場合の周波数スペクトルを示す。
【図４】本発明の一実施形態に係る有線スペクトル拡散通信装置の送信ユニットの構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る有線スペクトル拡散通信装置の受信ユニットの構成を示すブロック図である。
【図６】図５に示す拡散符号生成用同期信号抽出器の構成例を示す説明図である。
【図７】相関特性の例を示す説明図で、図７（Ａ） はスペクトル拡散通信によるもの、図７（Ｂ） はＣＤＭＡによるもの、をそれぞれ示す。
【符号の説明】
２０ 送信ユニット （送信装置）
３２ タイミング生成器
３２ｂ ストローブ信号発生器（同期信号発生手段）
３３ 拡散符号発生器 （拡散信号発生手段）
３５ タイミングゲート （同期信号発生手段）
３９ 加算器 （重畳手段、送出手段）
５０ 受信ユニット （受信装置）
５３、５４、５５ 拡散符号発生器 （逆拡散用符号生成手段）
５６、５７、５８ 乗算器 （復調手段）
６５、６６、６７ コンパレータ （復調手段）
７１ 拡散符号生成用同期信号抽出器（相関手段）
ＳＣｓ 所定の拡散符号
Ｄ、Ｄ１〜Ｄｎ 情報信号
ＤＳ１ 〜ＤＳｎ 拡散後情報信号 （情報信号）
Ｓ 同期信号
Ｓｔ ストローブ信号 （所定タイミング）
ＳＣｄ１、ＳＣｄ２、ＳＣｄｎ 逆拡散用符号
Claims (7)
- 拡散符号により拡散された情報信号を伝送線路に送出する有線スペクトル拡散通信装置であって、
所定の拡散符号に基づいた同期用拡散信号を発生する拡散信号発生手段と、
所定の正弦波信号を発生する正弦波信号発生器と、
前記拡散信号発生手段により発生した前記同期用拡散信号と前記正弦波信号発生器により発生した前記正弦波信号とを乗算して変調する変調器と、
前記変調器により変調された信号を所定タイミングごとに同期信号として出力する同期信号発生手段と、
前記同期信号発生手段により出力された前記同期信号を前記情報信号に重畳する重畳手段と、
前記重畳手段により前記同期信号が重畳された前記情報信号を前記伝送線路に送出する送出手段と、
を備えることを特徴とする有線スペクトル拡散通信装置。 - 前記所定タイミングは、前記情報信号を拡散する前記拡散符号の１周期内に１以上の前記同期信号、または複数周期に１の前記同期信号を重畳する任意のタイミングであることを特徴とする請求項１記載の有線スペクトル拡散通信装置。
- 拡散符号により拡散された情報信号を含む受信信号を伝送線路から受信する有線スペクトル拡散通信装置であって、
「前記伝送線路から受信した前記受信信号」と「所定の正弦波信号に変調されて前記受信信号に所定タイミングごとに重畳された同期信号が有する所定の拡散符号」との相関をとり該同期信号を抽出する相関手段と、
前記相関手段により抽出された前記同期信号に基づいて、前記情報信号を復調可能な逆拡散用符号を生成する逆拡散用符号生成手段と、
前記逆拡散用符号生成手段により生成された前記逆拡散用符号に基づいて前記受信信号を逆拡散し、前記情報信号を復調する復調手段と、
を備えることを特徴とする有線スペクトル拡散通信装置。 - 拡散符号により拡散された情報信号を伝送線路を用いて伝送する有線スペクトル拡散通信方法であって、
所定の拡散符号に基づいて発生させた同期用拡散信号と所定の正弦波信号とを乗算して変調したものを、所定タイミングごとに同期信号として出力し、この同期信号を前記情報信号に重畳して前記伝送線路に送出することを特徴とする有線スペクトル拡散通信方法。 - 前記所定タイミングは、前記情報信号を拡散する前記拡散符号の１周期内に１以上の前記同期信号、または複数周期に１の前記同期信号を重畳する任意のタイミングであることを特徴とする請求項４記載の有線スペクトル拡散通信方法。
- 拡散符号により拡散された情報信号を含む受信信号を伝送線路から受信する有線スペクトル拡散通信方法であって、
「前記伝送線路から受信した前記受信信号」と「所定の正弦波信号に変調されて前記受信信号に所定タイミングごとに重畳された同期信号が有する所定の拡散符号」との相関をとって抽出した該同期信号に基づいて、前記情報信号を復調可能な逆拡散用符号を生成し、この逆拡散用符号に基づいて前記受信信号を逆拡散して前記情報信号を復調することを特徴とする有線スペクトル拡散通信方法。 - 拡散符号により拡散された情報信号を伝送線路を用いて通信する有線スペクトル拡散通信システムであって、
所定の拡散符号に基づいて発生させた同期用拡散信号と所定の正弦波信号とを乗算して変調したものを、所定タイミングごとに同期信号として出力し、この同期信号を前記情報信号に重畳して前記伝送線路に送出する送信装置と、
前記送信装置により送出された前記情報信号と前記同期信号が有する前記所定の拡散符号との相関をとって抽出した前記同期信号に基づいて、前記情報信号を復調可能な逆拡散用符号を生成し、この逆拡散用符号に基づいて前記受信信号を逆拡散して前記情報信号を復調する受信装置と、
を備えることを特徴とする有線スペクトル拡散通信システム。
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