JPH02284548A - 通信方式，通信システム，送信装置および受信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は通信方式、特に入力信号を所定の変復調処理を
介して送受信する通信方式に関するものである。

［従来の技術］ 従来より、「１」、「Ｏ」の２値のデジタル信号を所定
の符号に変換して送受信する場合、第１１図（ａ）のよ
うに「ｌ」、「ｏ」の２値デジタル信号にチャープ変換
素子３１によりそれぞれチャープ信号ｃｓの有無を対応
させる変調方式、あるいは第１１図（ｂ）のように「１
」、「ｏ」の２値デジタル信号にチャープ変換素子３１
．４１によりそれぞれ異なるパターンのチャープ信号ｃ
ｓ１．ｃｓＯを対応させる変調方式が知られている。

第１Ｉ図（ａ）、（ｂ）の右側は、上記方式により形成
された変調信号を示しており、チャープ信号ｃｓ、ｃｓ
１．ｃｓｏは、入力信号（矩形波パルス）をチャープ変
換素子３１あるいは４１により周波数成分をそれぞれ異
なる伸長特性により時間軸方向に伸長させたたものであ
る。特に第１１図（ｂ）では、チャープ変換素子３１．
４１によりそれぞれチャープ信号ｃｓｌ、ｃｓＯが形成
され、それを加算することにより図の右側の出力信号を
得ている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記の２つの従来例のうち、第１１図（ａ）の方式では
デジタル信号の符号「１」および「０」にチャーブ信号
の有無を対応させているので、符号「１」および「０」
の分離、識別に不確実な点があり、たとえば復調の際、
伝送路の雑音などの影響で符号「０」を「１」と判定し
てしまう可能性があった。

この問題を解決すべく、第１１図（ｂ）のような方式が
考えられたのであるが、この方式では図から明らかなよ
うに異なった変換パターンをもつチャーブ変換素子が必
要であり、また受信側でも当然複数パターンのチャーブ
信号を検出可能な逆変換素子を必要とするため、第１１
図（ａ）の方式に比して回路構造が複雑かつ大型、高価
になりがちであるという問題があった。

本発明の課題は、以」二の問題を解決し、簡単安価な構
成によりチャーブ信号変換を利用して確実な情報伝送を
行なえる通信方式を提供することにある。

［課題を解決するだめの手段］ 以上の課題を解決するために、本発明においては、入力
信号を所定の変復調処理を介して送受信する通信方式に
おいて、送信側においては入力信号をパルス位置変調方
式により変調し、この変調信号の周波数成分をそれぞれ
異なる伸長特性により時間軸に伸長して得たにチャーブ
信号を形成して送信し、一方、受信側では受信したチャ
ブ信号の周波数成分を前記の異なる伸長特性にそれぞれ
対応する逆特性の圧縮特性により圧縮し、その後パルス
位置復調を行なうことにより原信号を再生する構成を採
用した。

［作　用］ 以上の構成によれば、入力信号をパルス位置変調した接
界なる周波数／時間特性を有するヂャブ信号に変換して
送信し、一方受信側では受信したチャーブ信号を逆変換
した後パルス位置復調することで原信号を再生すること
ができる。

［実施例］ 以下、図面に示す実施例に基づき、本発明の詳細な説明
する。

第１図（ａ）、（ｂ）に、それぞれ本発明を採用した送
信装置おにび受信装置の基本構造を例示する。

第１図（ａ）において、符号１は人力されたアナログ信
号または２値のデジタル信号を表現する直列パルスをパ
ルス位置変調するパルス位置変調器である。

パルス位置変調器ｌの出力は平衡変調器２に入力される
が、この平衡変調器２はパルス位置変調器１により生成
されたパルス位置変調された信号を効率よくチャーブ信
号に変換するのに適した波形に変換する。

平衡変調器２の出力は伸長用チャーブ変換素子３に人力
され、時間軸方向にその所定の帯域成分が伸長される。

伸長用チャープ変換素子３の出力は増幅器Ａを介して伝
送路に出力される。

方、第１図（ｂ）において、伝送路から受信された信号
（第１図（ａ）の回路の出力）は、増幅器Ａで所定レベ
ルまで増幅された後、圧縮用チャーブ変換素子４に入力
される。圧縮用チャーブ変換素子４はチャーブ信号をパ
ルス位置変調波に逆変換し、その出力はパルス位置復調
器５に人力される。

パルス位置復調器５は、送信側の平衡変調２に２の逆変
換を行なうもので、パルス位置変調波を元のアナログな
いしデジタル信号に復調する。

第２図、第３図に第１図（ａ）、（ｂ）のパルス位置変
調器ｌ、パルス位置復調器５の変調および復調動作をそ
れぞれ例示する。

まず、パルス位置変調器ｌのパルス位置変調動作を説明
する。

第２図において符号ａは、パルス位置変調器１に人力さ
れる入力信号を示している。ここでは、説明を容易にす
るためパルス位置変調器ｌの入力信号としてアナログ信
号を示している。

第２図において符号すは、パルス位置変調器１に内蔵さ
れる発振器が発生ずるのこぎり波で、このこぎり波とカ
ー人力波形を加算することにより符号Ｃの波形を得る。

次に、パルス位置変調器ｌ内部の比較回路を用い、所定
のスライスレベルと符号Ｃの信号を比較ス信号ｄを得る
。

さらに、信号ｄをパルス位置変調器ｌに内蔵される微分
回路に通し、信号ｅを得た後、これを上記とは別の比較
回路により所定のスライスレベルと比較した上増幅し、
スライスレベルよりも信号ｅのレベルが大きい時にハイ
レベルとなる信号ｆを得る。

次に、パルス位置復調器５の復調動作を説明する。

第３図において符号ａは、上記手順によりパルス位置変
調された信号であり、この信号はパルス位置復調器５に
内蔵される発振器が出力する符号すのような逆のこぎり
波と加算され、信号Ｃを得る。

続いて、信号Ｃを所定のクリップレベルによりクリップ
させると、符号ｄのようなパルス振幅変調された信号を
得る。この信号ｄを低域フィルタを通すことにより破線
で示した原信号を得ることができる。

第４図に異なるパルス位置変調および復調方式として、
入力信号がデジタル信号の場合に適用できるパルス位置
変復調処理を示す。

第４図において符号ａは人力される直列２値のデジタル
信号で、この信号を１ビツトづつ取り込み、累積加算す
ることにより、第４図（ｂ）のデータ信号（和分信号）
ｂを得る。累積の際、下１桁の１ビツトのみが信号とし
て使用される。

さらに、破線で示すように１タイムスロツトを設定し、
信号すの「ｌ」、ないし「０」の２値に応じてそれぞれ
タイムスロットの前半ないし後半にそれぞれ短いパルス
を発生させることにより、パルス位置変調波形Ｃを得る
ことができる。

一方、符号Ｃの変調波形が入力された場合には、この信
号に同期して発生させたタイムスロット信号を基準に、
短パルスがスロットの前半ないし後半のいずれに発生し
ているかを判定し、信号ｄを得ることができる。

さらに、この信号ｄを１タイムスロツト分遅延させ、信
号ｅを得、信号ｄとｅを用いて位相検波を行なうことに
より復調信号ｆを得ることができる。

次に送受信装置のチャープ変換素子の構造を示す。

第５図（ａ）〜（ｅ）は送信側のチャープ変換素子３の
構成例を示したものである。

チャープ変換素子３は、第５図（ａ）に示すようにピエ
ゾ効果を有する圧電基板３３ｃの上に櫛形電極（以下Ｉ
ＤＴという）３３ａ、３３ｂを配置した構造であり、信
号入力部のＩＤＴ３３ａに電気信号を印加すると圧電効
果によって機械的振動が発生し、振動の表面波が基板３
３ｃ上を伝播する。

この表面波は出力部のＩＤＴ３３ｂに達すると再び電気
信号に変換される。出力側ＩＤＴ３３ｂは電極間隔で決
まる振動周波数に同調して電気信号を発生するが、図の
ように出力部ＩＤＴ３３ｂの間隔は人力ＩＤＴ３３ａか
ら離れるにしたがって密に変化しているため、周波数に
よって出力信号の遅延時間が異なる。

すなわち、信号中の異なる周波数成分は時間的に分離さ
れる。この伸長用チャープ変換素子の人力周波数に対す
る出力の振幅と遅延の特性は第５図（ｂ）および（Ｃ）
のようになっている。すなわち、少なくとも周波数ｆ１
からｆ２までの領域において周波数特性はフラットで、
一方前記の電極配置により周波数ｆｌからｒ２に向かっ
て直線的に遅延時間が増大（ｔｌ〜ｔ　２．）する。

したがって、伸長用チャーブ変換素子３にｆｌからｆ２
の間に広がるスペクトル成分を持つ高周波成分を含む第
５図（ｄ）のような矩形波パルス状の信号を入力すると
、第５図（ｅ）のように時間間隔ｔ１からｔ２の間に周
波数がｆｌからｆ２に連続的に変化する波形（チャーブ
信号）に伸長されて出力されることになる。

方、第１図（ｂ）の圧縮用チャープ変換素子４は第６図
（ａ）に示すように、伸縮用チャープ変換素子３とはＩ
ＤＴ４３ａ、４３ｂの粗密が逆の構造となっているので
、第６図（ｂ）に示すように伸長用チャープ変換素子と
振幅特性は同じだが、第６図（Ｃ）に示すように周波数
ｆｌからｆ２の間で遅延特性は逆になっている。

したがって、伸長用チャーブ変換素子３で発生させた第
６図（ｄ）のような時間間隔ｔｌからｔ２の間に周波数
がｆｌからｆ２に連続的に変化するチャープ信号の入力
に対しては第６図（ｅ）のようなパルス信号が再生され
る。

第５図の伸長用チャーブ変換素子への入力信号としては
、たとえば第７図に示すようにパルス幅１／Ｈの単一パ
ルス波に周波数ｆＯの信号を乗算したものであり、近似
的に第５図（ｂ）あるいは第６図（ｂ）のようなスペク
トル成分をもつ。

一方、チャーブ信号からパルス信号への変換利１−Ｉは
−ｆヤーブ（１３−Ｊ−の継続時間と帯域幅の積（ＢＴ
積）で評価できる。ＢＴ積は通常１よりもはるかに大き
く、たとえばＢ＝　１０ＭＨｚ、Ｔ＝２０ｎｓとすると
ＢＴ＝２００となり、チャーブ信号はその電力のＢＴ倍
の尖頭電力を持つパルス信号に圧縮されることになり、
Ｓ／Ｎ比は大幅に改善されることになる。

情報伝送においては、まず、第１図（２１）の送信装置
のパルス位置変調器ｌで人力アナログ信号あるいはデジ
タル信号によりパルス位置変調を行ない、さらに平衡変
調器２により第７図のような波形を得た後、チャーブ信
号に変換し、一方策１図（ｂ）の受信装置ではチャーブ
信号をパルス位置変調波に逆変換した波形でパルス位置
復調を行ない元のアナログ信号またはデジタル信号を再
生することになる。

特にチャーブ信号の変復調処理においては、第５図およ
び第６図の（ｂ）、（Ｃ）に示すようなチャープ変換素
子の入力１４４周波数に対する出力の振幅と遅延特性に
より、パルス信号をチャープ変換したのち　元のパルス
（ｌ’３　’シに逆変換してもパルスの位置がもつ情報
が失われることがないので、２値の情報の１つが変化し
てしまう恐れがなく、従来例のうち２値信号に異なるチ
ャーブ信号を割り当てる例とほぼ同等あるいはそれ以上
の伝送信頼性を確保できる。

また、受信側の圧縮用チャープ変換素子は素子の特性と
同一のパターンの一致を検出するものであるため、）斡
チャーブ信号の継続期間よりもパルスの繰り返し周期の
方が短いためチャーブ信号が時間軸」二で重畳していて
も問題なく復調が可能である。

以上に示したように、上記実施例によれば、ノイズなど
の外乱に影響されることなく、送受信装置において単一
のチャープ変換手段を用いる簡単安価な構成により確実
に情報伝送を行なうことができる。

上記実施例においては主として信号の変復調部だけを示
しであるが、この方式は有線通信にも無線通信にも適用
が可能であるのはいうまでもない。また、電気信号を光
信号に変換（Ｅ１０変換）する装置と光信号を電気信号
に変換（０／Ｅ変換）する装置とを併用することによっ
て、本方式を光通信にも適用することができる。

第８図は本方式の応用例で、光ファイバを伝送路として
用いた通信方式の実施例である。図中符号６は半導体レ
ーザ素子などを用いたＩＥ　／　０変換器、符号７はＰ
ＩＮフ４トダイオードなどを用いた０／Ｅ変換器、符号
８は光ファイバを示している。このような構成によれば
、上記のように主として受信Ｓ／Ｎ比の改善が可能で、
長距離の通信を行なえるようになる。なお、第８図にお
いて符号８１は第１図（ａ）の送信側回路、符号８２は
第１図（ｂ）の受信側回路をそれぞれ示している。

第９図は本方式を光ビーム通信に適用した例である。図
において符号６は半導体レーザ素子などからなるＥ１０
変換器、符号７はＰＩＮフォトダイオードなどからなる
０／Ｅ変換器、符号９は光ビームを示す。このような構
成によれば、特にｌｋｍ以」二の長距離の光ビーム通信
の場合は降雨などの気象条件や大気の揺らぎ、外乱光の
変動などによる信号の減衰や変動などの影響を強く受け
るため、本方式の外乱難行の除去効果によって通信の信
頼性を大きく改善できる。第９図において、符号８１．
８２は第８図同様にそれぞれ第１図（ａ）、（ｂ）の送
信側および受信側回路を示す。

さらに、第９図の構成は、第１Ｏ図のように光拡散通信
にも使用できる。第１Ｏ図では、送信側のＥ１０変換器
の投光部は、適当な光学系を用いることにより拡散光ｌ
Ｏを投射するように構成する。拡散光は、図示のように
第９図と同様の複数の受信装置により受光される。

このような構成では、拡散光により受信範囲を拡大する
ことが可能である。また、この光拡散により受信装置で
受光される光信号が微弱になるが、上述のようにチャー
プ逆変換時に得られる変換ゲインによる符号識別の信頼
性向上により、従来例と同じ送信パワーを用いる場合で
もより伝送の信頼性を向上できる。

［発明の効果］ 以−Ｌから明らかなように、本発明によれば、入力信号
を所定の変復調処理を介して送受信する通信方式におい
て、送信側においては入力信号をパルス位置変調方式に
より変調し、この変調信号の周波数成分をそれぞれ異な
る伸長特性により時間軸に伸長して得たル餐妥チャーブ
信号を形成して送信し、一方、受信側では受信したチャ
ープ信号の周波数成分を前記の異なる伸長特性にそれぞ
れ対応する逆特性の圧縮特性により圧縮し、その後パル
ス位置復調を行なうことにより原信号を再生する構成を
採用しているので、入力信号をパルス位置変調した接界
なる周波数／時間特性を有するチャープ信号に変換して
送信し、一方受信側では受信したチャープ信号を逆変換
した後パルス位置復調することで原信号を再生すること
ができる。

特に、パルス位置に関して情報をもつ信号をチャープ変
換を介して送受信するため、パルスの位置をもつ情報が
失われることがなく、従来例のうち２値信号に異なるチ
ャーブ信号を割り当てる例とは（ぼ同様の伝送信頼性を
確保できる。また、チャーブ変換を用いる利点としては
、符号識別能カが高く、また復調の際にチャープ信号圧
縮によりみかけ上の信号電力増大が生じ、Ｓ／Ｎ比を向
上させることができるため、通信の信頼性を高めること
ができる。特に、伝送路での送信電力の制限や、外乱ノ
イズが多いなどの制約があっても、通信の信頼性を確保
できる、などが挙げられる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の通信方式による送信側装置の構
造を示したブロック図、第１図（ｂ）は本発明の通信方
式による受信側装置の構造を示したブロック図、第２図
は第１図（ａ）の構成におけるパルス蕪位置七動作を示
した波形図、第３図は第１図（ｂ）の構成におけるパル
ス位置復調動作を示した波形図、第４図はデジタル信号
のパルス位置変調および復調方法を示した波形図、第５
図（ａ）〜（ｅ）および第６図（ａ）〜（ｅ）はそれぞ
れ伸長用、圧縮用のチャープ変換素子の構造と特性を示
す説明図、第７図はチャープ変換素子への大カバルス波
形を示す波形図、第８図〜第１０図は本発明の通信方式
の異なる実施例な示すブロック図、第１１図（ａ）、（
ｂ）は異なる往来方式を示した説明図である。 １−−−パルス位置変調器　　２−平衡変調器３・・−
伸長用チャープ変換素子 ４−・・圧縮用チャープ変換素子 ５・・−パルス位置復調器 ６・・・Ｅ１０変換器　　　７・・・Ｏ／Ｅ変換器８・
・・光ファイバ　　　　９・・−光ビーム１０・・−拡
散光 Ｏ ２Ｏ ℃ Φ ｒ＼＝３ 一〇 ｈ　　　　　　　　　ｔ２ 伸４シ則ナセーフ′／ｌｊ灸ｉ＋ｆＬ宮←月〔６第５図 第６図 スｎ１色し大の破什行２ 第７図 に４広淫ｎ泊イ各への民・駒什１！ｚ（しにブ’ｃｒ−
，りｌ第１０図 纜ファイバｊＶ菖へグば’ｃＦ目イクＪＥカ′・シ名フ
リ７りｉ第８図 珀ビーム涌イきへの人・距Ｖり１を庁、しｆこブｂ、７
７図Ｍ９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）入力信号を所定の変復調処理を介して送受信する通
   信方式において、 送信側においては入力信号をパルス位置変調方式により
   変調し、この変調信号の周波数成分をそれぞれ異なる伸
   長特性により時間軸に伸長して得たチャープ信号を形成
   して送信し、 一方、受信側では受信したチャープ信号の周波数成分を
   前記の異なる伸長特性にそれぞれ対応する逆特性の圧縮
   特性により圧縮し、その後パルス位置復調を行なうこと
   により原信号を再生することを特徴とする通信方式。