JPH04297150A - スペクトル拡散通信におけるディジタル変調方式 - Google Patents

スペクトル拡散通信におけるディジタル変調方式

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JPH04297150A
JPH04297150A JP3101859A JP10185991A JPH04297150A JP H04297150 A JPH04297150 A JP H04297150A JP 3101859 A JP3101859 A JP 3101859A JP 10185991 A JP10185991 A JP 10185991A JP H04297150 A JPH04297150 A JP H04297150A
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政光 鈴木
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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】
【0001】
【技術分野】本発明は、スペクトル拡散通信におけるデ
ィジタル変調方式に関する。例えば、微弱無線通信、移
動体無線通信、構内無線通信に適用されるものである。
【0002】
【従来技術】ディジタル信号を伝送するためには、通常
電圧制御発振器を変調データで直接変調をかけるFSK
(Frequency Shift Keying:周
波数シフトキーイング)変調方式が用いられるが、この
方法ではクロック周波数が安定しないため、受信機側で
擬似雑音(PN)信号の同期はずれ、復調誤り等を引き
起こす恐れがある。クロック速度変調によるスペクトル
拡散通信方式については、「最新スペクトラム拡散通信
方式」(R.C.Dixon著、立野、片岡、飯田訳,
ジャテック出版、pp.125−127 昭53.11
.30)に記載されている。これによれば、クロック速
度変調の具体的な実現方法として、PLL(位相同期ル
ープ)による安定化を図ったものが紹介されているが、
これはアナログ信号の伝送を目的にしたもので、ディジ
タル信号の伝送には適さない。本発明は、クロック速度
変調を用いたスペクトル拡散通信において、ディジタル
情報を伝送することを目的とし、変調する擬似雑音(P
N)クロック周波数の安定化を狙ったものである。
【0003】
【目的】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされた
もので、基準周波数にディジタル論理回路によるクロッ
クを供給する位相同期ループ(PLL)を用いることに
より、擬似雑音(PN)クロックの周波数変調出力を十
分安定した周波数とすることができ、受信機側において
遅延ロックループ(DLL)の追従範囲を超えて同期が
はずれたりすることがなくなり、ディジタルデータ伝送
を確実に行うようにしたスペクトル拡散通信におけるデ
ィジタル変調方式を提供することを目的としてなされた
ものである。
【0004】
【構成】本発明は、上記目的を達成するために、(1)
クロック速度変調によるスペクトル拡散通信方式におい
て、ディジタル信号を伝送する際に、変調データに応じ
て、擬似雑音(PN)信号の基準クロック信号と、該基
準クロック信号から基準クロックの分周比(2以上の整
数)に応じたクロック数を除去した信号を出力し、該信
号を位相同期ループ(PLL)の基準信号入力として位
相同期(PLL)をかけることにより擬似雑音(PN)
クロックに周波数変調をかけること、或いは、(2)ク
ロック速度変調によるスペクトル拡散通信方式において
、ディジタル信号を伝送する際に、変調データに応じて
、擬似雑音(PN)信号の基準クロック信号を整数倍に
した信号と、該信号から分周比(2以上の整数)に応じ
たクロック数を除去した信号とを出力し、該信号を擬似
雑音(PN)クロックの周波数まで分周することにより
擬似雑音(PN)クロックに周波数変調をかけること、
或いは、(3)クロック速度変調によるスペクトル拡散
通信において、ディジタル信号を伝送する際に、変調デ
ータに応じて、擬似雑音(PN)信号の基準クロック信
号と、基準クロックから基準クロックの分周比(2以上
の整数)に応じたクロック数を除去あるいは付加した信
号を出力し、該信号を位相同期ループの基準信号入力と
して位相同期をかけることにより擬似雑音(PN)クロ
ックに周波数変調をかけること、或いは、(4)クロッ
ク速度変調によるスペクトル拡散通信方式において、デ
ィジタル信号を伝送する際に、変調データに応じて、擬
似雑音(PN)信号の基準クロック信号と、基準クロッ
クから基準クロックの分周比(2以上の整数)に応じた
クロック数を除去あるいは付加した信号を出力し、該信
号を擬似雑音(PN)クロックの周波数まで分周するこ
とにより擬似雑音(PN)クロックに周波数変調をかけ
ること、或いは、(5)クロック速度変調によるスペク
トル拡散通信方式において、ディジタル信号を伝送する
際に、変調データに応じて、擬似雑音(PN)信号の基
準クロック信号と、該基準クロック信号から基準クロッ
クの分周比(2以上の整数)に応じたクロック数を除去
あるいは付加した信号を出力し、該信号を位相同期ルー
プ(PLL)の基準信号入力とし、該位相同期ループ(
PLL)出力の分周信号を比較信号入力として位相同期
をかけることにより擬似雑音(PN)クロックに周波数
変調をかけることを特徴としたものである。以下、本発
明の実施例に基づいて説明する。
【0005】図1は、本発明によるスペクトル拡散通信
におけるディジタル変調方式の一実施例を説明するため
の送信機の回路構成図で、図中、1は水晶発振器、2は
分周器、3はDフリップフロップ、4,7,8はAND
ゲート回路、5,6はインバータ、9はORゲート回路
、10は位相比較器、11はループフィルタ、12は電
圧制御発振器(VCO:Voltage Contro
lledOscillator)、13は位相 同期ル
ープ(PLL:Phase Locked Loop)
、14は擬似雑音(PN:Pseudo Noise)
信号発生器、15は周波数変換回路、16は電力増幅回
路である。また、図2(a)〜(h)は、変調時の信号
波形と復調信号の様子を示す図で、ここで基準クロック
の分周比N=8、変調データレートと基準クロックの比
k=16としている。
【0006】水晶発振器1の出力周波数は、擬似雑音(
PN)信号の基準クロック周波数fcとし、該基準クロ
ック周波数fcを分周器2によって1/Nに分周する(
図2(b))。次に変調データ図2(a)をDフリップ
フロップ3により分周したクロック周波数fc/Nに同
期させる。分周したクロックを変調データでゲートをか
けることにより変調データが“1”のときだけ分周した
クロックがANDゲート回路から出力される(図2(e
))。一方、インバータ5により基準クロック図2(c
)の反転クロックfci(図2(d))を用意し、次の
インバータ6、ANDゲート回路7、ORゲート回路9
のロジックによって分周クロックがHのとき反転クロッ
クfciを出力し、Lのとき基準クロックfcを出力す
る。したがって、変調データが“1”のあいだ、分周ク
ロックの半分の周期毎、基準クロックfcと反転クロッ
クfciが交互に出力される(図2(f))ことになる
。これらの操作により、分周クロックの1周期毎、1ク
ロックだけクロック数が減るのでそのぶん周波数が小さ
くなる。
【0007】この信号を位相比較器10、ループフィル
タ11、電圧制御発振器(VCO)12からなる位相同
期ループ(PLL)13の基準信号入力に入力する。こ
れにより、変調データが“0”のときは基準クロックf
cに同期して安定な擬似雑音(PN)クロックを発生す
る。また、変調データが“1”のときは図2(f)に示
す信号に同期させるため、位相の急激な変化をなまらせ
、なめらかに位相が変化するようにする。この様子を図
2(g)に示す。こうすることにより受信機側での急激
な位相変化による同期はずれを防ぐことができる。変調
データが“1”のあいだの平均周波数をfL(<fc)
とする。
【0008】以上の操作により、擬似雑音(PN)信号
のクロック周波数は、変調データが“1”の時fL,“
0”の時fh(=fc)となり、擬似雑音(PN)信号
のクロックに周波数シフト変調(FSK)がかかる。 このとき、位相同期ループ(PLL)の基準信号入力は
ディジタル論理回路によるものであるから非常に安定で
あり、しかも位相同期(PLL)がかかっているので、
fh(=fc)およびfLは非常に安定した周波数とな
る。したがって、受信機側において擬似雑音(PN)ク
ロック周波数が遅延ロックループ(DLL)の追従範囲
をこえてしまう恐れがなくなる。また、この方法によれ
ば分周比Nを変えることで平均周波数fLを変えること
ができ、したがってFSK(周波数シフトキーイング)
の変調指数を変えることができる。
【0009】次に位相同期ループ(PLL)からの出力
クロック(図2(g))を擬似雑音(PN)信号発生器
14のクロックとして入力し擬似雑音(PN)信号を発
生させる。この信号に搬送波周波数をかけて周波数変換
回路15により周波数変換を行い、電力増幅回路16で
信号を増幅したのちアンテナから電波を出力する。
【0010】図3は、本発明によるスペクトル拡散通信
におけるディジタル変調方式の一実施例を説明するため
の受信機の回路構成図で、図中、21は無線周波数(R
F)増幅回路、22は周波数変換回路、23は相関ネッ
トワーク、24はループフィルタ、25は電圧制御発振
器(VCO)、26は擬似雑音(PN)信号発生器、2
7は遅延ロックループ(DLL)、28は識別回路、2
9はタイミング生成回路である。
【0011】アンテナから入力された信号は周波数変換
回路22により中間周波数に落とされ、相関ネットワー
ク23、ループフィルタ24、電圧制御発振器(VCO
)25、擬似雑音(PN)信号発生器26からなる遅延
ロックループ(DLL)27に入力される。この遅延ロ
ックループ(DLL)27によって、擬似雑音(PN)
信号の同期をとるとともに、電圧制御発振器(VCO)
25の制御電圧、すなわちループフィルタ24の出力に
は、FSK変調された擬似雑音(PN)クロックの復調
信号が出力される(図2(h))。この信号から位相同
期ループ(PLL)等のタイミング生成回路29により
データのクロックタイミングを再生し、識別回路28で
データの“1”,“0”を判断することにより復調デー
タを得ることができる。
【0012】次に、擬似雑音(PN)クロックに本発明
によってFSK(Frequency ShiftKe
ying:周波数シフトキーイング)変調をかけたとき
の変調指数を示す。変調データのデータレート:fd(
周期Td=1/fd)、基準クロック:fcとし、fc
=k・fd(kは正の整数)の関係があるとする。基準
クロックの分周比をNとすると分周クロックの周波数は
fb=fc/N=k・fd/NここでNはN≧2の整数
、fb≧fdであるのでkはk≧2の整数となる。変調
データが“1”の時の変調された擬似雑音(PN)クロ
ックの周波数fLは、図2(f)から分周クロックの1
周期(1/fb)毎に基準クロックが1クロック減るこ
とになるから、fL=(N−1)/(1/fb)=[(
N−1)/N]・fcとなる。したがって、変調指数m
は、それぞれの周波数の差にデータの周期をかけること
で求められるからm=(fh−fL)・Td ={fc−(N−1)・fc/N}・Td=fc/(N
・fd) fc=k・fdであるから m=k/N となる。したがって、変調データと基準クロックの比k
はあらかじめ与えられている値であるから、擬似雑音(
PN)信号の基準クロックの分周比Nによって変調指数
を上式のように変えることができることが分かる。ただ
し、与えられた条件により 1≦m≦k/2である。
【0013】上述したものにおいては、位相同期ループ
(PLL)を使用していたが、位相同期ループ(PLL
)は回路が複雑かつ高価であり、回路定数の計算も面倒
であるという点がある。その点を解決するためには、以
下に説明する本発明による他の実施例によればよい。 図4は、本発明によるスペクトル拡散通信におけるディ
ジタル変調方式の他の実施例を説明するための送信機の
回路構成図で、図中、30は分周器で、その他図1と同
じ作用をする部分は同一の参照番号を付してある。また
、図5(a)〜(h)は、変調時の信号波形と復調信号
の様子を示す図である。
【0014】水晶発振器1の出力周波数fcは、擬似雑
音(PN)信号の基準クロック周波数のM倍とし、該基
準クロック周波数fcを分周器2によって1/Nに分周
する(図5(b))。次に変調データ図5(a)をDフ
リップフロップ3により分周したクロック周波数fc/
Nに同期させる。分周したクロックを変調データでゲー
トをかけることにより変調データが“1”のときだけ分
周したクロックがANDゲート回路から出力される(図
5(e))。一方、インバータ5により基準クロック図
5(c)の反転クロックfci(図5(d))を用意し
、次のインバータ6、ANDゲート回路7、ORゲート
回路9のロジックによって分周クロックがHのとき反転
クロックfciを出力し、Lのとき基準クロックfcを
出力する。したがって、変調データが“1”のあいだ、
分周クロックの半分の周期毎、基準クロックfcと反転
クロックfciが交互に出力される(図5(f))こと
になる。これらの操作により、分周クロックの1周期毎
、1クロックだけクロック数が減るのでそのぶん周波数
が小さくなる。
【0015】この信号を分周器30によるM分周するこ
とで擬似雑音(PN)クロックを得る。これにより、変
調データが“0”のときは基準クロックfcにM分周し
た安定な擬似雑音(PN)クロックを発生する。また、
変調データが“1”のときは図5(f)に示す信号をM
分周するため、位相の急激な変化をなまらせ、なめらか
に位相が変化するようにする。この様子を図5(g)に
示す。こうすることにより受信機側での急激な位相変化
による同期はずれを防ぐことができる。変調データが“
1”のあいだの平均周波数をfL(<fc)とする。
【0016】以上の操作により、擬似雑音(PN)信号
のクロック周波数は、変調データが“1”の時fL,“
0”の時fh(=fc/M)となり、擬似雑音(PN)
信号のクロックに周波数シフト変調(FSK)がかかる
。以上の擬似雑音(PN)クロックの生成は、ディジタ
ル論理回路によるものであるから、fhおよびfLは非
常に安定した周波数となる。したがって、受信機側にお
いて擬似雑音(PN)クロック周波数が遅延ロックルー
プ(DLL)の追従範囲をこえてしまう恐れがなくなる
。また、この方法によれば分周比NおよびMを変えるこ
とで平均周波数fLを変えることができ、したがってF
SK(周波数シフトキーイング)の変調指数を変えるこ
とができる。
【0017】次に擬似雑音(PN)クロック(図5(g
))を擬似雑音(PN)信号発生器14のクロックとし
て入力し擬似雑音(PN)信号を発生させる。この信号
に搬送波周波数をかけて周波数変換回路15により周波
数変換を行い、電力増幅回路16で信号を増幅したのち
アンテナから電波を出力する。なお、この実施例におけ
る受信機の回路構成については、図3で説明したものと
同じである。
【0018】次に、擬似雑音(PN)クロックに本発明
によってFSK(Frequency ShiftKe
ying:周波数シフトキーイング)変調をかけたとき
の変調指数を示す。 変調データのデータレート:fd(周期Td=1/fd
)、基準クロック:fcとし、fc=k・fd(kは正
の整数)の関係があるとする。基準クロックの分周比を
Nとすると分周クロックの周波数はfb=fc/N=k
・fd/NここでNはN≧2の整数、fb≧fdである
のでkはk≧2の整数となる。また、擬似雑音(PN)
クロックは、基準クロックをM分周して得るとする。変
調データが“1”の時の変調された擬似雑音(PN)ク
ロックの周波数fLは、図5(f)から分周クロックの
1周期(1/fb)毎に基準クロックが1クロック減る
ことになるから、M分周する前の信号(図5(f)の周
波数fL′は fL′=(N−1)/(1/fb)=[(N−1)/N
]・fcとなる。擬似雑音(PN)クロックを得るため
にM分周するので、 fL=[(N−1)/N・M]・fc したがって、変調指数mは、それぞれの周波数の差にデ
ータの周期をかけることで求められるからm=(fh−
fL)・Td ={fc−(N−1)・fc/N・M}・Td=fc/
N・M・fd fc=k・fdであるから m=k/(N・M) となる。
【0019】したがって、変調データと基準クロックの
比kはあらかじめ与えられている値であるから、擬似雑
音(PN)信号の基準クロックの分周比Nと擬似雑音(
PN)クロックを得るための分周比Mによって変調指数
を上式のように変えることができることが分かる。ただ
し、与えられた条件により 1≦m≦k/2である。
【0020】また、中心周波数に対して、周波数を低く
するようにしか周波数変調をかけることができない場合
には、受信側では変調指数が変わるたびに低い方に中心
周波数が変わることになり、復調の際の判定レベルの調
整を必要とするが、この点を解決するためには、以下に
説明する本発明による更に他の実施例によればよい。図
6は、本発明によるスペクトル拡散通信におけるディジ
タル変調方式の更に他の実施例を示す図で、図中、31
は水晶発振器、32,34は1/2分周器、33は1/
N分周器、35,36はDフリップフロップ、38a〜
38fはANDゲート回路、39a〜39fはインバー
タ、40はORゲート回路で、その他第1図と同じ作用
をする部分は同一の参照番号を付してある。
【0021】また、変調時の信号波形と復調信号の様子
を図7、図8に示すが、図7は変調データが“1”の時
、図8は変調データが“0”の時である。ここで基準ク
ロックの分周比N=4としている。水晶発振器31の出
力周波数は、擬似雑音(PN)信号の基準クロック周波
数fcの2倍の2fcとし(図7(d))、1/2分周
器32によって基準クロックfc(図7(e))を得る
。このfcを分周器33によって1/Nに分周し(図7
(b))、さらに1/2分周器34によりfc/2N(
図7(c))に分周する。次に変調データをDフリップ
フロップ35により分周したクロックfc/2Nに同期
させる。
【0022】図7により変調データが“1”のときの信
号を説明する。N分周クロックが“1”、2N分周クロ
ックが“1”のとき、基準クロックをその2倍の周波数
クロック2fcの負信号で1/4周期遅らせた信号(A
)を出力する。N分周クロックが“0”,2N分周クロ
ックが“1”のとき、基準信号(B)を出力する。 N分周クロックが“1”、2N分周クロックが“0”の
とき、信号(A)の負信号(C)を出力する。N分周ク
ロックが“0”、2N分周クロックが“0”のとき、基
準信号の負信号(D)を出力する。したがって、変調デ
ータが“1”のあいだ、N分周クロックの半分の周期毎
、信号(A),(B),(C),(D)が順番に出力さ
れる(図7(f))ことになる。これらの操作により、
2N分周クロックの1周期毎、1クロックだけクロック
数が増えるのでその分周波数が大きくなる。
【0023】図8により変調データが“0”のときの信
号を説明する。N分周クロックが“1”,2N分周クロ
ックが“1”のとき、基準クロックをその2倍の周波数
クロック2fcの負信号で1/4周期遅らせた信号(A
)を出力する。N分周クロックが“0”、2N分周クロ
ックが“1”のとき、基準信号の負信号(D′)を出力
する。N分周クロックが“1”、2N分周クロックが“
0”のとき、信号(A)の負信号(C)を出力する。N
分周クロックが“0”、2N分周クロックが“0”のと
き、基準信号(B′)を出力する。したがって、変調デ
ータ“0”のあいだ、N分周クロックの半分の周期毎、
信号(A),(D′),(C),(B′)が順番に出力
される(図8(f))ことになる。これらの操作により
、2N分周クロックの1周期毎、1クロックだけクロッ
ク数が減るのでその分周波数が小さくなる。この信号を
位相比較器10、ループフィルタ11、電圧制御発振器
(VCO)12からなる位相同期ループ(PLL)13
の基準信号入力に入力する。これにより、位相の急激な
変化をなまらせ、なめらかに位相が変化するようにする
。この様子を図7(g)、図8(g)に示す。 こうすることにより受信機側での急激まな位相変化によ
る同期はずれを防ぐことができる。変調データが“1”
のあいだの平均周波数をfh(>fc)、“0”のあい
だの平均周波数をfL(<fc)とする。
【0024】以上の操作により、擬似雑音(PN)信号
のクロック周波数は、変調データが“1”の時fh、“
0”の時fLとなり、擬似雑音(PN)信号のクロック
に中心周波数をfcとする周波数シフト変調(FSK)
がかかる。このとき位相同期ループ(PLL)の基準信
号入力はディジタル論理回路によるものであるから非常
に安定であり、しかも位相同期ループ(PLL)がかか
っているので、fhおよびfLは非常に安定した周波数
となる。したがって、受信機側において擬似雑音(PN
)クロック周波数が遅延ロックループ(DLL)の追従
範囲をこえてしまう恐れがなくなる。また、この方法に
よれば分周比Nを変えることで平均周波数fhおよびf
Lを変えることができ、したがってFSK(周波数シフ
トキーイング)の変調指数を変えることができる。さら
に、この実施例による周波数変調は基準信号周波数を中
心として、周波数の高い方と低い方に同じだけ変調がか
かる。したがって、受信側では、復調の際にデータが“
1”か“0”かの判定を行うための判定レベルを中心周
波数に合わせることにより、変調指数を変えてもそのま
まで正確な復調を行うことができる。
【0025】次に位相同期ループ(PLL)からの出力
クロック(図7(g)、図8(g))を擬似雑音(PN
)信号発生器のクロックとして入力し擬似雑音(PN)
信号を発生させる。この信号の搬送周波数をかけて周波
数変換を行い、電力増幅回路で信号を増幅したのちアン
テナから電波を出力する。なお、この実施例における受
信機の回路構成については図3で説明したものと同じで
ある。すなわち、アンテナから入力された信号は周波数
変換回路22により、中間周波数に落とされ、相関ネッ
トワーク23、ループフィルタ24、電圧制御発振器(
VCO)25、擬似雑音(PN)信号発生器26からな
る遅延ロックループ(DLL)27に入力される。 この遅延ロックループ(DLL)27によって、擬似雑
音(PN)信号の同期をとるとともに、電圧制御発振器
(VCO)25の制御電圧、すなわちループフィルタ2
4の出力にはFSK変調された擬似雑音(PN)クロッ
クの復調信号が出力される(図7(h)、図8(h))
。この信号から位相同期ループ(PLL)等のタイミン
グ生成回路29によりデータのクロックタイミングを再
生し、識別回路28でデータの“1”、“0”を判断す
ることにより復調データを得ることができる。 このとき、変調指数を変えても識別回路での“1”、“
0”の判定レベルは変える必要がない。
【0026】つぎに、擬似雑音(PN)クロックに本発
明によってFSK変調をかけたときの変調指数を示す。 変調データのデータレート:fd(周期Td=1/fd
)、基準クロック:fcとし、fc=k・fd(kは正
の整数)の関係があるとする。基準クロックの分周比を
Nとすると2N分周クロックの周波数はfb=fc/2
・N=k・fd/2・N
【0027】ここでNはN≧2
の整数、fb≧fdであるのでkはk≧4の整数となる
。変調データが“1”の時の変調された擬似雑音(PN
)クロックの周波数fhは、図7(f)から2N分周ク
ロックの1周期(1/fb)毎に基準クロックが1クロ
ック増えることになるから、 fh=(2・N+1)/(1/fb)=[(2・N+1
)/2・N]・fc となる。変調データが“0”の時の変調された擬似雑音
(PN)クロックの周波数fLは、図8(f)から2N
分周クロックの1周期(1/fb)毎に基準クロックが
1クロック減ることになるから、 fL=(2・N−1)/(1/fb)=[(2・N−1
)/2・N]・fc となる。したがって、変調指数mは、それぞれの周波数
の差にデータの周期をかけることで求められるからm=
(fh−fL)・Td ={(2・N+1)・fc/2・N− (2・N−1)・fc/2・N}・Td=fc/(N・
fd) fc=k・fdであるから m=k/N
【0028】したがって、変調データと基準クロックの
比kはあらかじめ与えられている値であるから、擬似雑
音(PN)信号の基準クロックの分周比Nによって変調
指数を上式のように変えることができることが分かる。 ただし、与えられた条件により 2≦m≦k/2 である。以上に説明した実施例においては、PLL(位
相同期ループ)を使用していたが、このPLLは回路が
複雑かつ高価であり、回路定数の計算も面到であった。 この点を改善した実施例について以下に説明する。
【0029】図9は、本発明によるスペクトル拡散通信
におけるディジタル変調方式の他の実施例を説明するた
めの送信機の回路構成図で、図中、41は水晶発振器、
42,46は1/2分周器、43,49,50,51,
52,53はインバータ、44,47はDフリップフロ
ップ、45は1/N分周器、8,54〜59はANDゲ
ート回路、60はORゲート回路、61は分周器、62
は擬似雑音(PN:Pseudo Noise)信号発
生器、63は周波数変換回路、64は電力増幅回路であ
る。
【0030】また、図10(a)〜(h)及び図11(
a)〜(h)は、変調時の信号波形と復調信号を示す図
で、図10は、変調データが“1”の時、図11は変調
データが“0”の時である。なお、ここでは基準クロッ
クの分周比N=4としている。水晶発振器41の出力周
波数は、PN信号のクロック周波数の2M倍とし(図1
0(d))、1/2分周器2によって基準クロックfc
(図10(e))を得る。この基準クロックfcを分周
器5によって1/Nに分周し(図10(b))、さらに
1/2分周器6によりfc/2N(図10(c))に分
周する。次に変調データをDフリップフロップ7により
分周したクロックfc/2Nに同期させる。
【0031】図10により変調データが“1”のときの
信号を説明する。N分周クロックが“1”、2N分周ク
ロックが“1”のとき、基準クロックをその2倍の周波
数クロック2fcの負信号で1/4周期遅らせた信号(
A)を出力する。N分周クロックが“0”、2N分周ク
ロックが“1”のとき、基準信号(B)を出力する。 N分周クロックが“1”、2N分周クロックが“0”の
とき、信号(A)の負信号(C)を出力する。N分周ク
ロックが“0”、2N分周クロックが“0”のとき、基
準信号の負信号(D)を出力する。したがって、変調デ
ータが“1”のあいだ、N分周クロックの半分の周期毎
、信号(A),(B),(C),(D)が順番に出力さ
れる(図10(f))ことになる。これらの操作により
、2N分周クロックの1周期毎、1クロックだけクロッ
ク数が増えるのでそのぶん周波数が大きくなる。
【0032】図11により変調データが“0”のときの
信号を説明する。N分周クロックが“1”、2N分周ク
ロックが“1”のとき、基準クロックをその2倍の周波
数クロック2fcの負信号で1/4周期遅らせた信号(
A)を出力する。N分周クロックが“0”、2N分周ク
ロックが“1”のとき、基準信号の負信号(D′)を出
力する。N分周クロックが“1”、2N分周クロックが
“0”のとき、信号(A)の負信号(C)を出力する。 N分周クロックが“0”、2N分周クロックが“0”の
とき、基準信号(B′)を出力する。したがって、変調
データが“0”のあいだ、N分周クロックの半分の周期
毎、信号(A),(D′),(C),(B′)が順番に
出力される(図11(f))ことになる。これらの操作
により、2N分周クロックの1周期毎、1クロックだけ
クロック数が減るのでそのぶん分周波数が小さくなる。
【0033】この信号を分周器61によりM分周し、こ
れを擬似雑音(PN)信号のクロックとする。これによ
り、位相の急激な変化をなまらせ、なめらかに位相が変
化するようにする。この様子を図10(g)、図11(
g)に示す。こうすることにより受信機側での急激な位
相変化により周期はずれを防ぐことができる。変調デー
タが“1”のあいだの平均周波数をfh(>fc)、“
0”のあいだの平均周波数をfL(<fc)とする。
【0034】以上の操作により、擬似雑音(PN)信号
のクロック周波数は変調データが“1”の時fh、“0
”の時fLとなり、擬似雑音(PN)信号のクロックに
中心周波数をfcとする周波数シフト変調(FSK)が
かかる。この変調信号はディジタル論理回路によるもの
であるからfhおよびfLは非常に安定した周波数とな
る。したがって、受信機側において擬似雑音(PN)ク
ロック周波数が遅延ロックループ(DLL)の追従範囲
をこえてしまう恐れがなくなる。また、この方法によれ
ば分周比Nを変えることで平均周波数fhおよびfLを
変えることができ、したがってFSKの変調指数を変え
ることができる。さらに、本方式による周波数変調は基
準信号周波数を中心として、周波数の高い方と低い方に
同じだけ変調がかかる。したがって、受信側では、復調
の際にデータが“1”か“0”かの判定を行うための判
定レベルを中心周波数に合わせることにより、変調指数
を変えてもそのままで正確な復調を行うことができる。
【0035】次に擬似雑音(PN)クロック(図10(
g),図11(g))を擬似雑音(PN)信号発生器の
クロックとして入力し擬似雑音(PN)信号を発生させ
る。この信号に搬送波周波数をかけて周波数変換を行い
、電力増幅回路で信号を増幅したのちアンテナから電波
を出力する。上述した実施例における受信機の回路構成
図は、図3と同様である。
【0036】つぎに、擬似雑音(PN)クロックに本発
明によってFSK変調をかけたときの変調指数を示す。 変調データのデータレート:fd(周期Td=1/fd
)、基準クロック:fcとし、fc=k・fd(kは正
の整数)の関係があるとする。基準クロックの分周比を
Nとすると2N分周クロックの周波数はfb=fc/2
・N=k・fd/2・N
【0037】ここで、NはN≧
2の整数、fb≧fdであるので、kはk≧4の整数と
なる。また、擬似雑音(PN)クロックは、基準クロッ
クをM分周して得る。 変調データが“1”の時のM分周する前の信号(図10
(f))の周波数fh′は、2N分周クロックの1周期
(1/fb)毎に基準クロックが1クロック増えること
になるから、 fh=(2・N+1)/(1/fb)=[(2・N+1
)/2・N]・fc となる。擬似雑音(PN)クロックを得るためにM分周
するので、 fh=[(2・N+1)/2・N・M]・fcとなる。 変調データが“0”の時の、M分周する前の信号(図1
1(f))の周波数fL′は、2N分周クロックの1周
期(1/fb)毎に基準クロックが1クロック減ること
になるから、 fL′=(2・N−1)/(1/fb)=[(2・N−
1)/2・N]・fc となる。同様に、PNクロックを得るためにM分周する
ので、 fL=[(2・N−1)/2・N・M]・fc
【003
8】したがって、変調指数mは、それぞれの周波数の差
にデータの周期をかけることで求められるから、 m=(fh−fL)・Td ={(2・N+1)・fc/2・N・M−(2・N−1
)・fc/2・N・M}・Td =fc/(N・M・fd) fc=k・fdであるから m=k/(N・M) したがって、変調データと基準クロックの比kはあらか
じめ与えられている値であるから、擬似雑音(PN)信
号の基準クロックの分周比Nによって変調指数を上式の
ように変えることができることが分かる。ただし、与え
られた条件により、 2≦m≦k/2である。
【0039】以上の説明した実施例においては、PN信
号クロックの周波数と論理回路による信号出力の周波数
とが同じであったため、拡散帯域を広くとるためには高
い周波数で論理回路を動作させる必要があった。したが
って、論理回路の動作周波数によりPNクロック周波数
、すなわち拡散帯域が制限されていた。この点を改善し
た実施例について以下に説明する。図12は、本発明に
よるスペクトル拡散通信におけるディジタル変調方式の
更に他の例を説明するための送信機の回路構成図で、図
中、71は水晶発振器、72,76は1/2分周器、7
3,78,79,80,81,82はインバータ、74
,77はDフリップフロップ、75は1/N分周器、8
3〜88はANDゲート回路、89はORゲート回路、
90は位相比較器、91はループフィルタ、92は電圧
制御発振器(VCO)、93は1/M分周器、94は擬
似雑音(PN)信号発生器、95は周波数変換回路、9
6は電力増幅回路である。
【0040】また図13(a)〜(i)及び図14(a
)〜(i)は、変調時の信号波形と復調信号を示す図で
、図13は変調データが“1”の時、図14は変調デー
タ“0”の時である。なお、ここで基準クロックの分周
比N=4、M=2としている。論理回路によって生成す
る位相同期ループ(PLL)への基準信号入力の中心周
波数を基準クロックとしfcで表す。水晶発振器71の
出力周波数は、基準クロック周波数fcの2倍の2fc
とし(図13(d))、1/2分周器72によって基準
クロックfc(図13(e))を得る。このfcを分周
器によって1/Nに分周し(図13(b))、さらに1
/2分周器76によりfc/2Nに分周し(図13(c
))する。次に変調データをDフリップフロップ77に
より分周したクロックfc/2Nに同期させる。
【0041】図13により変調データが“1”の時の信
号を説明する。N分周クロックが“1”、2N分周クロ
ックが“1”のとき、基準クロックをその2倍の周波数
クロック2fcの負信号で1/4周期遅らせた信号(A
)を出力する。N分周クロックが“0”、2N分周クロ
ックが“1”のとき、基準信号(B)を出力する。 N分周クロックが“1”、2N分周クロックが“0”の
とき、信号(A)の負信号(C)を出力する。N分周ク
ロックが“0”、2N分周クロックが“0”のとき、基
準信号の負信号(D)を出力する。したがって、変調で
データが“1”のあいだ、N分周クロックの半分の周期
毎、信号(A),(B),(C),(D)が順番に出力
される(図13(f))ことになる。これらの操作によ
り、2N分周クロックの1周期毎、1クロック数が増え
るのでそのぶん周波数が大きくなる。
【0042】図14により変調データが“0”の時の信
号を説明する。N分周クロックが“1”、2N分周クロ
ックが“1”のとき、基準クロックをその2倍の周波数
クロック2fcの負信号で1/4周期遅らせた信号(A
)を出力する。N分周クロックが“0”、2N分周クロ
ックが“1”のとき、基準信号の負信号(D′)を出力
する。N分周クロックが“1”、2N分周クロックが“
0”のとき、信号(A)の負信号(C)を出力する。N
分周クロックが“0”、2N分周クロックが“0”のと
き、基準信号の負信号(B′)を出力する。 したがって、変調でデータが“0”のあいだ、N分周ク
ロックの半分の周期毎、信号(A),(D′),(C)
,(B′)が順番に出力される(図14(f))ことに
なる。これらの操作により、2N分周クロックの1周期
毎、1クロック数が減るのでそのぶん周波数が小さくな
る。
【0043】この信号を位相比較器、ループフィルタ、
電圧制御発振器(VCO)からなる位相同期ループ(P
LL)の基準信号に入力するとともに、1/M分周器に
より分周されPLLの比較信号入力(図13(g),図
14(g))となる。したがって、論理回路で生成され
る基準信号入力はPN信号クロックの1/Mの周波数で
ある。これにより、位相の急激な位相変化による同期は
ずれを防ぐことができる。変調データが“1”のあいだ
の平均周波数をfh(>fc)、“0”のあいだの平均
周波数をfL(<fc)とする。
【0044】以上の操作によりPN信号のクロック周波
数は、変調データが“1”の時fh、“0”の時fLと
なり、PN信号のクロックに中心周波数をfPN(M・
fc)とする周波数シフト変調(FSK)がかかる。次
にPLLからの出力クロック(図13(h),図14(
h))をPN信号発生器のクロックとして入力しPN信
号を発生させる。この信号に搬送波周波数をかけて周波
数変換を行い、電力増幅回路で信号を増幅したのちアン
テナから電波を出力する。上述した実施例における受信
機の回路構成図は図3と同様である。
【0045】つぎに、擬似雑音(PN)クロックに本発
明によってFSK変調をかけたときの変調指数を示す。 変調データのデータレート:fd(周期Td=1/fd
)、基準クロック:fcとし、fc=k・fd(kは正
の整数)の関係があるとする。基準クロックの分周比を
Nとすると2N分周クロックの周波数はfb=fc/2
・N=k・fd/2・N
【0046】ここでNはN≧2
の整数、fb≧fdであるのでkはk≧4の整数となる
。また、位相同期ループ(PLL)の出力の分周比をM
(≧2)とする。変調データが“1”の時の変調された
擬似雑音(PN)クロックの周波数fhは、図13(f
)から2N分周クロックの1周期(1/fb)毎に基準
クロックが1クロック増えることになり、さらにM倍と
なるから、fh=M・(2・N+1)/(1/fb)=
[(2・N+1)/2・N]・M・fc となる。変調データが“0”の時の変調された擬似雑音
(PN)クロックの周波数fLは、図14(f)から2
N分周クロックの1周期(1/fb)毎に基準クロック
が1クロック減ることになり、さらにM倍となるから、
fL=M・(2・N−1)/(1/fb)=[(2・N
−1)/2・N]・M・fc となる。したがって、変調指数mは、それぞれの周波数
の差にデータの周期をかけることで求められるからm=
(fh−fL)・Td ={(2・N+1)・M・fc/2・N−(2・N−1
)・M・fc/2・N}・Td=M・fc/(N・fd
) fc=k・fdであるから m=M・k/N
【0047】したがって、変調データと基準クロックの
比kはあらかじめ与えられている値であるから、擬似雑
音(PN)信号の基準クロックの分周比Nによって変調
指数を上式のように変えることができることが分かる。 ただし、与えられた条件により 4≦m≦M・k/2 である。
【0048】
【効果】以上の説明から明らかなように、本発明による
と、以下のような効果がある。 (1)本発明によるスペクトル拡散通信装置では、基準
周波数にディジタル論理回路によるクロックを供給する
位相同期ループ(PLL)を用いることにより、擬似雑
音(PN)クロックの周波数変調出力を十分安定した周
波数とすることができる。そのため、受信機側において
遅延ロックループ(DLL)の追従範囲を超えて同期が
はずれたりすることがなくなり、ディジタルデータ伝送
を確実に行うことができる。 (2)基準クロックに擬似雑音(PN)クロックより高
い周波数の信号を用い、それを分周することで同じよう
に位相のずれをなめらかにすることができ、複雑かつ高
価な位相同期ループ(PLL)回路を必要としない。 (3)中心周波数を中心として、対称に周波数変調がか
けられるため、変調指数を変えたとき、受信側で復調す
る際の“1”、“0”の判定レベルを変える必要が無い
。 (4)PN信号クロックの周波数を分周し、論理回路に
よる信号出力の周波数とでPLLをかけることにより、
高い周波数で論理回路を動作させることなくPNクロッ
ク周波数を高くすることができ、すなわち拡散帯域を広
くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】  本発明によるスペクトル拡散通信における
ディジタル変調方式の一実施例を説明するための送信機
の回路構成図である。
【図2】  変調時の信号波形と復調信号の様子を示す
図である。
【図3】  本発明によるスペクトル拡散通信における
ディジタル変調方式の一実施例を説明するための受信機
の回路構成図である。
【図4】  本発明によるスペクトル拡散通信における
ディジタル変調方式の他の実施例を示す図である。
【図5】  図4における変調時の信号波形と復調信号
の様子を示す図である。
【図6】  本発明によるスペクトル拡散通信における
ディジタル変調方式の更に他の実施例を示す図である。
【図7】  図6における変調後の信号波形と復調信号
の様子を示す図である。
【図8】  図6における変調後の信号波形と復調信号
の様子を示す図である。
【図9】  本発明によるスペクトル拡散通路における
ディジタル変調方式の他の実施例を説明するための送信
機の回路構成図である。
【図10】  変調データが“1”の時の変調時の信号
波形と復調信号を示す図である。
【図11】  変調データが“0”の時の変調時の信号
波形と復調信号を示す図である。
【図12】  本発明によるスペクトル拡散通信におけ
るディジタル変調方式の更に他の例を説明するための送
信機の回路構成図である。
【図13】  変調データが“1”の時の変調時の信号
波形と復調信号を示す図である。
【図14】  変調データが“0”の時の変調時の信号
波形と復調信号を示す図である。
【符号の説明】
1…水晶発振器、2…分周器、3…Dフリップフロップ
、4,7,8…ANDゲート回路、5,6…インバータ
、9…ORゲート回路、10…位相比較器、11…ルー
プフィルタ、12…電圧制御発振器(VCO)、13…
位相同期ループ(PLL)、14…擬似雑音(PN)信
号発生器、15…周波数変換回路、16…電力増幅回路

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  クロック速度変調によるスペクトル拡
    散通信方式において、ディジタル信号を伝送する際に、
    変調データに応じて、擬似雑音(PN)信号の基準クロ
    ック信号と、該基準クロック信号から基準クロックの分
    周比(2以上の整数)に応じたクロック数を除去した信
    号を出力し、該信号を位相同期ループの基準信号入力と
    して位相同期をかけることにより擬似雑音(PN)クロ
    ックに周波数変調をかけることを特徴とするスペクトル
    拡散通信におけるディジタル変調方式。
  2. 【請求項2】  クロック速度変調によるスペクトル拡
    散通信方式において、ディジタル信号を伝送する際に、
    変調データに応じて、擬似雑音(PN)信号の基準クロ
    ック信号を整数倍にした信号と、該信号から分周比(2
    以上の整数)に応じたクロック数を除去した信号とを出
    力し、該信号を擬似雑音(PN)クロックの周波数まで
    分周することにより擬似雑音(PN)クロックに周波数
    変調をかけることを特徴とするディジタル変調方式。
  3. 【請求項3】  クロック速度変調によるスペクトル拡
    散通信方式において、ディジタル信号を伝送する際に、
    変調データに応じて、擬似雑音(PN)信号の基準クロ
    ック信号と、基準クロックから基準クロックの分周比(
    2以上の整数)に応じたクロック数を除去あるいは付加
    した信号を出力し、該信号を位相同期ループの基準信号
    入力として位相同期をかけることにより擬似雑音(PN
    )クロックに周波数変調をかけることを特徴とするディ
    ジタル変調方式。
  4. 【請求項4】  クロック速度変調によるスペクトル拡
    散通信方式において、ディジタル信号を伝送する際に、
    変調データに応じて、擬似雑音(PN)信号の基準クロ
    ック信号と、基準クロックから基準クロックの分周比(
    2以上の整数)に応じたクロック数を除去あるいは付加
    した信号を出力し、該信号を擬似雑音(PN)クロック
    の周波数まで分周することにより擬似雑音(PN)クロ
    ックに周波数変調をかけることを特徴とするスペクトル
    拡散通信におけるディジタル変調方式。
  5. 【請求項5】  クロック速度変調によるスペクトル拡
    散通信方式において、ディジタル信号を伝送する際に、
    変調データに応じて、擬似雑音(PN)信号の基準クロ
    ック信号と、該基準クロック信号から基準クロックの分
    周比(2以上の整数)に応じたクロック数を除去あるい
    は付加した信号を出力し、該信号を位相同期ループ(P
    LL)の基準信号入力とし、該位相同期ループ(PLL
    )出力の分周信号を比較信号入力として位相同期をかけ
    ることにより擬似雑音(PN)クロックに周波数変調を
    かけることを特徴とするディジタル変調方式。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100347994B1 (ko) * 1998-09-22 2002-08-09 가부시끼가이샤 도시바 주파수 가변 방법, 이것을 이용한 전압 제어 발진기 및 이것을 이용한 스팩트럼 확산 통신 수신기
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DE102011085342A1 (de) 2010-10-29 2012-06-28 Advics Co., Ltd Fahrzeugdynamiksteuervorrichtung und fahrzeugdynamiksteuersystem; das diesselbe verewendet
US8855833B2 (en) 2010-10-29 2014-10-07 Denso Corporation Vehicle dynamic control platform between application and controlled object

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