JPH04302553A - スペクトラム拡散通信用送信機および受信機、並びにスペクトラム拡散通信装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディジタルデータの伝
送を行うためのスペクトラム拡散通信用送信機および受
信機並びにこれらの送受信機を用いたスペクトラム拡散
通信装置に関し、特に簡易な構成で高速のデータ伝送を
行うことのできるスペクトラム拡散通信用送信機および
受信機並びにスペクトラム拡散通信装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、秘話性の高い通信装置として、い
わゆるスペクトラム拡散通信（ＳＳＣ）装置が知られて
いる。スペクトラム拡散通信用送信機（ＳＳＣ送信機）
では、例えば送信すべきディジタルデータをＰＮ（疑似
雑音）コードを用いて広い周波数帯に拡散（すなわち拡
散変調）して送信する。スペクトラム拡散通信用受信機
（ＳＳＣ受信機）側においては、送信機側のＰＮコード
と受信機側のイメージ関係にあるＰＮコードとの相関を
とり、相関ピークの列を得る。この相関ピーク列を検波
および波形整形して復調する。相関をとる相関器として
は、例えばＳＡＷ（弾性表面波）コンボルバやマッチド
フィルタなどのＳＡＷデバイスを用いることができる。

【０００３】このようなスペクトラム拡散通信装置とし
て、例えば坪内らによる「ＳＡＷコンボルバを用いた非
同期型ＳＳＣトランシーバ」（電子情報通信学会スペク
トル拡散通信研究会、１９８８年４月１，２日、ＳＳ８
８−７）には、ＶＣＯ（電圧制御発振器）を用いてＦＳ
Ｋ変調（一次変調）を行い、ＰＮコードにより直接拡散
変調（二次変調）をして送信する送信機が開示されてい
る。また、受信信号からノイズを除去して信号増幅する
フロントエンド部と、ＰＮコードとの相関をとる相関部
と、相関部からの出力をエンベローブ検波する検波部と
、検波出力を波形整形する波形整形部を備えた受信機が
開示されている。受信機のフロントエンド部の増幅器は
自動利得制御（ＡＧＣ）されるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来例では、送信すべきディジタルデータ（ベースバンド
情報）の伝送速度が高速になってくると、ＦＳＫ変調の
際の位相連続性の問題が発生する。すなわち、ＦＳＫ変
調を行うＶＣＯが高速で入力するデータに追随できず、
キャリア周波数ｆ１とｆ２の切換え時の位相連続性が保
たれない。このような場合は、受信機の復調回路側で正
しく復調することができなくなる。すなわち、ノイズが
多くかつ同期がとれやすい送受信の感度が低下してしま
う。

【０００５】また、受信機においてＳＡＷデバイスを用
いた相関器は挿入損が大きくＳＡＷデバイスの後に増幅
器が必須であるが、フロントエンド部の増幅器にＡＧＣ
を付加しただけでは、ＳＡＷデバイスの後に増幅器でコ
ンボリューション波形のレベルが一定値で飽和しサイド
ローブノイズのみ増大してしまう。図３（ｂ）はこのよ
うなコンボリューション波形のレベルが飽和した状態を
示す。このような場合は、後段で波形整形する際にノイ
ズが増大し、結果として受信感度の低下をもたらす。

【０００６】この発明は、上述の従来例における問題点
に鑑み、高速のデータを送信する場合のＦＳＫ変調など
の一次変調における位相連続性を保持したスペクトラム
拡散通信用送信機を提供することを目的とする。また、
コンボリューション波形に対するサイドローブノイズを
抑え受信感度の低下を防止したスペクトラム拡散通信用
受信機を提供することを目的とする。さらに、そのよう
な送信機および受信機を用いた低消費電力で簡易型の高
速データ通信用のスペクトラム拡散通信装置を提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明は、ディジタルデータをスペクトラム拡散
変調して送信するスペクトラム拡散通信用送信機におい
て、一次変調を行う一次変調部がダイレクトディジタル
シンセサイザーを具備したことを特徴とする。ダイレク
トディジタルシンセサイザーは、ゲートアレイにより構
成するのが好ましい。

【０００８】また、ディジタルデータをスペクトラム拡
散変調して送信された送信信号を受信して該ディジタル
データを再生するスペクトラム拡散通信用受信機におい
て、出力段から取り出した所定の制御電圧に基づき、フ
ロントエンド回路の増幅器および一次復調を行う相関器
出力の増幅器を自動利得制御することを特徴とする。受
信機においては一次復調および二次復調を弾性表面波デ
バイスを用いて行うのが好ましい。

【０００９】さらに、本発明に係るスペクトラム拡散通
信装置は、上述したような送信機と受信機とを具備する
ことを特徴とする。

【００１０】

【作用】一次変調部がダイレクトディジタルシンセサイ
ザーを用いて構成されるので、伝送速度が高速のデータ
に対しても位相連続性を保持した一次変調出力が得られ
る。ダイレクトディジタルシンセサイザーをゲートアレ
イにより構成すれば、低消費電力で簡易なものとなる。

【００１１】スペクトラム拡散通信用受信機において、
出力段から取り出した所定の制御電圧に基づき、フロン
トエンド回路の増幅器および一次復調を行う相関器の出
力の増幅器を自動利得制御すれば、サイドローブノイズ
が低減され受信感度が向上する。一次復調および二次復
調を弾性表面波デバイスを用いて行えば、より簡易に受
信機が構成できる。

【００１２】かかる送信機および受信機を用いてスペク
トラム拡散通信装置を構成すれば、低消費電力で簡易型
の高速データ通信用通信装置が提供される。

【００１３】

【実施例】以下、図面を用いてこの発明の実施例を説明
する。

【００１４】図１は、本発明の一実施例に係るＳＳＣ送
信機のブロック図である。この図に示すＳＳＣ送信機は
、マイクロホン１、アナログディジタル（Ａ／Ｄ）変換
器２、ＦＳＫ変調器（周波数偏移変調器）３、ミキサー
４、ローカル発振器５、逓倍器７、バンドパスフィルタ
（ＢＰＦ）８、ミキサー９、ＰＮコード発生器１０、Ｂ
ＰＦ１１、および送信アンテナ１２を具備する。６はロ
ーカル発振器５の発振周波数を切換えるためのスイッチ
である。なお、送信信号は外部の音響をマイクロホン１
で入力するようにしているが、マイクロホン１およびＡ
／Ｄ変換器２を適当な入力回路に置換えてもよい。

【００１５】図２は、本発明の一実施例に係るＳＳＣ受
信機のブロック図である。この図に示すＳＳＣ受信機は
、受信アンテナ２１、ＢＰＦ２２、ＲＦ段の受信アンプ
２３、ミキサー２４、ローカル発振器２５、ＩＦ段のア
ンプ２７、ＢＰＦ２８、相関器であるＳＡＷデバイスの
コンボルバ３０、ローカル発振器３１、ミキサー３２、
ＰＮコード発生器３３、ＢＰＦ３４、相関器出力のアン
プ３５、ＢＰＦ３６、遅延検波回路３７、パルスアンプ
３８、波形整形部３９、ディジタルアナログ（Ｄ／Ａ）
変換器４０、低周波アンプ４１、ローパスフィルタ（Ｌ
ＰＦ）４２、およびスピーカ４３を具備する。

【００１６】次に、以上のような構成を有するＳＳＣ送
受信機の動作を説明する。

【００１７】まず、図１の送信機において、マイクロホ
ン１は、各種のオーディオ機器で対象とする例えば５０
Ｈｚ〜１５ｋＨｚ程度の周波数帯域の音響を入力する。 マイクロホン１で入力した音響信号は、Ａ／Ｄ変換器２
によりディジタルデータに変換される。このディジタル
データは、所定のデータ送出クロックにしたがって１ビ
ットずつシリアルに出力される。ここではＡ／Ｄ変換器
２として、いわゆるＡＤＰＣＭと呼ばれる帯域圧縮した
状態でＰＣＭ変調を行いディジタル化する回路を用いた
。Ａ／Ｄ変換器２からのデータ出力のデータ速度は例え
ば６００ｋｂｐｓ程度である。ＦＳＫ（ＭＳＫも含む）
変調器３は一次変調を行う。すなわち、ＦＳＫ変調器３
は、Ａ／Ｄ変換器２からシリアルに出力される２値信号
のレベルに応じて異なる周波数（ｆ１，ｆ２とする）の
信号を発生する。

【００１８】ここで、従来のデータ通信に用いられてい
るモデムなどでは、伝送速度は例えば１２００〜９６０
０ｂｐｓ程度であり、従来技術の欄で説明したようなＶ
ＣＯを用いる方法でＦＳＫ変調を行うことができた。し
かし、６００ｋｂｐｓといった高速度で送出されるデー
タをＦＳＫ変調するにはＶＣＯを用いる方法では位相連
続性が保たれない。そこで、この実施例ではＦＳＫ変調
器３としてダイレクトディジタルシンセサイザー（ＤＤ
Ｓ）を用いた。

【００１９】ダイレクトディジタルシンセサイザーは、
それ自身の内部にクロックを有し、入力に応じた周波数
のディジタル化されたサイン波のデータを直接合成して
出力する。例えば、入力に応じたタイミングで所定値を
累算していきその累算値を位相値としてサインルックア
ップ関数によってディジタル化されたサイン波のデータ
とし出力する。ダイレクトディジタルシンセサイザーは
基本周波数を有する内部にクロックに基づいて所定のデ
ィジタルデータを合成出力するので位相連続性を常に保
持して出力するようにできる。

【００２０】したがって、ＦＳＫ変調器３としてダイレ
クトディジタルシンセサイザーを用いることにより、入
力する２値信号のレベルに応じた周波数ｆ１とｆ２が高
速に切換わるようなＦＳＫ変調出力の場合も位相連続性
は保持されているようにできる。なお、ダイレクトディ
ジタルシンセサイザーは独立した集積回路（ＩＣ）とし
て市販されているが、そのようなＩＣを用いず、ゲート
アレイにより同様の回路を構成するようにしてもよい。 必要な機能のみをゲートアレイにより実現すれば、より
低消費電力のＤＤＳ回路とすることができる。

【００２１】ここではこのようなダイレクトディジタル
シンセサイザーを用いたＦＳＫ変調器３からデジタルデ
ータに同期したｆ１，ｆ２のＦＳＫ信号が出力される。 これにローカル発振器２５からの発振信号をミキサー２
４にて混合し、さらに逓倍器７で逓倍して、ＦＳＫ高周
波信号を得る。ローカル発振器５からの発振信号の周波
数はスイッチ６により切換えることができるようになっ
ており、これにより送信信号の中心周波数を適宜選択で
きるようになっている。ＢＰＦ８は、逓倍器７の出力信
号からのスプリアスなどのノイズ成分を除去し、高周波
ＦＳＫ信号のみ取出す。取出された信号は、ミキサー９
の一方の入力端子に入力する。ミキサー９の他方の入力
端子にはＰＮコード発生器１０から所定のＰＮコード信
号が入力する。これにより、ＦＳＫ変調された信号がス
ペクトラム拡散（ＳＳ）変調（二次変調）される。ＳＳ
変調された信号は、ＢＰＦ１１で不要なサイドローブの
成分を除去し、送信アンテナ１２から送信される。

【００２２】次に、図２に示す受信機において、受信ア
ンテナ２１は上述のように送信された信号を受信する。 受信信号はＢＰＦ２２においてサイドローブのノイズを
除去し、フロントエンドのアンプ（ＲＦ段のアンプ）２
３に入力する。アンプ２３で増幅された受信信号はミキ
サー２４の一方の入力端子に入力する。ミキサー２４の
他方の入力端子にはローカル発振器２５から発振信号が
入力する。これにより、中間周波数（ＩＦ）信号に周波
数変換される。ローカル発振器２５からの発振信号の周
波数はスイッチ２６により切換えることができるように
なっており、これにより受信信号の中心周波数を適宜選
択できるようになっている。

【００２３】このようなＩＦ信号は、ＩＦ段のアンプ２
７で増幅され、ＢＰＦ２８を介してＳＳ一次復調を行う
相関器であるＳＡＷコンボルバ３０の一方の入力端子に
入力する。ＳＡＷコンボルバ３０の他方の入力端子には
、送信機側のＰＮコードとイメージ関係にあるＰＮコー
ドが入力する。このＰＮコードは、ローカル発振器３１
の出力とＰＮコード発生器３３の出力とをミキサー３２
で混合し、ＢＰＦ３４を介して得ている。

【００２４】ＳＡＷコンボルバ３０は、相関器として機
能に加えＢＰＦとしての機能を兼ねており、受信信号と
ＰＮコードとの相関を検出してコンボリューション出力
を発生する。このコンボリューション出力は、ＳＡＷコ
ンボルバ３０の出力アンプ３５で増幅され、ＢＰＦ３６
を介して、二次復調のための遅延検波回路３７に入力す
る。コンボリューション出力は、遅延検波回路３７で検
波され、パルスアンプ３８で増幅され、波形整形回路３
９で波形整形され、ＴＴＬレベルの「０，１」のパルス
列が得られる。このパルス列をＤ／Ａ変換器４０でアナ
ログデータに変換し、低周波アンプ４１およびＬＰＦ４
２を介して、スピーカ４３から音響として出力する。こ
の実施例の送信機では上述したようにＦＳＫ変調器３に
ダイレクトディジタルシンセサイザーを用いているので
、送信信号の位相連続性は保持されている。したがって
、受信機の復調回路で正しく復調することができる。

【００２５】フロントエンド回路のアンプ２３および一
次復調を行う相関器であるコンボルバ３０の出力アンプ
３５は自動利得制御（ＡＧＣ）される。すなわち、アン
プ２３にはＡＧＣ入力４４が入力され、これによりその
利得が制御される。アンプ３５にはＡＧＣ入力４５が入
力され、これによりその利得が制御される。ＡＧＣのコ
ントロール信号は例えばＤ／Ａ変換器４０から出力され
る音響信号のレベルに応じて生成すればよい。従来の通
常のＡＧＣ回路ではフロントエンド回路およびＩＦ回路
にＡＧＣのコントロール信号を投入するのが通例であっ
た。しかし、ＳＡＷ相関器を用いた受信機においては、
ＳＡＷ相関器の入力側を０ｄＢｍの状態で保持しゲイン
コントロールしかつＡＧＣのリニアリティを改善しない
とコンボリューション波形に対するサイドローブノイズ
が増加し受信感度が低下してしまう。そこで、フロント
エンド回路のアンプおよび一次復調を行う相関器の出力
のアンプにＡＧＣのコントロール信号を投入し、自動利
得制御した。この場合、ＩＦ回路のＡＧＣは必要でない
。図３（ａ）は図２のようにアンプ２３およびアンプ３
５を自動利得制御したときのアンプ３５の出力波形を示
す。図３（ａ）では図３（ｂ）に比較してサイドローブ
ノイズか低く押さえられコンボリューション波形が飽和
せずに出力されている。

【００２６】上記の図２の受信機では一次復調および二
次復調ともにＳＡＷコンボルバを用いているので、消費
電力が低くＡＣ電源を用いずともバッテリで駆動するこ
とが可能となる。また、簡易な回路構成でＳＳ復調がで
きる。

【００２７】なお、コンボルバ３０、ローカル発振器３
１、ミキサー３２、ＰＮコード発生器３３およびＢＰＦ
３４からなる回路２９は１つのマッチドフィルタに置換
えてもよい。ただし、マッチドフィルタでは用いるＰＮ
コードは一種類に限定されるが、この実施例のようにコ
ンボルバ３０を用いればＰＮコード発生器３３で発生す
るＰＮコードを適宜切換え得るようにできるので別のＰ
Ｎコードを用いた複数の送信機からの信号を１台の受信
機で復調することができる。したがって、いわゆる多重
通信を実現することができる。

【００２８】また、遅延検波回路３７はエンベロープ検
波回路または同期検波回路などに置換えてもよい。ただ
し、ビットエラー率が低く簡易で低コストな検波回路と
するにはＳＡＷデバイスを用いた遅延検波回路が好まし
い。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のＳＳＣ送
信機によれば、一次変調を行う一次変調部がダイレクト
ディジタルシンセサイザーを用いて構成されているので
、伝送速度が高速のデータを送信する場合でも一次変調
における位相連続性が保持されノイズの発生を抑えて送
受信の感度低下を防止できる。また、本発明のＳＳＣ受
信機によれば、フロントエンド回路の増幅器および一次
復調を行う相関器出力の増幅器を自動利得制御している
ので、コンボリューション波形に対するサイドローブノ
イズを抑え受信感度の低下を防止することができる。 ＳＳＣ送信機におけるダイレクトディジタルシンセサイ
ザーをゲートアレイで構成し、あるいはＳＳＣ受信機に
おける一次復調および二次復調を弾性表面波デバイスを
用いて行うようにすれば、回路構成が簡易になり低消費
電力でコンパクトサイズのＳＳＣ送受信機が実現される
。したがって、低消費電力で簡易型の高速データ通信用
のスペクトラム拡散通信装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明の一実施例に係るＳＳＣ送信機のブ
ロック図

【図２】　　本発明の一実施例に係るＳＳＣ受信機のブ
ロック図

【図３】　　相関器後段のアンプにＡＧＣを付加した場
合および付加しない場合の相関器出力増幅器の出力波形
図

【符号の説明】

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ディジタルデータをスペクトラム拡散
   変調して送信するスペクトラム拡散通信用送信機におい
   て、一次変調を行う一次変調部がダイレクトディジタル
   シンセサイザーを具備したことを特徴とするスペクトラ
   ム拡散通信用送信機。
2. 【請求項２】　　前記ダイレクトディジタルシンセサイ
   ザーは、ゲートアレイにより構成されている請求項１に
   記載のスペクトラム拡散通信用送信機。
3. 【請求項３】　　ディジタルデータをスペクトラム拡散
   変調して送信された送信信号を受信して該ディジタルデ
   ータを再生するスペクトラム拡散通信用受信機において
   、出力段から取り出した所定の制御電圧に基づき、フロ
   ントエンド回路の増幅器および一次復調を行う相関器出
   力の増幅器を自動利得制御することを特徴とするスペク
   トラム拡散通信用受信機。
4. 【請求項４】　　一次復調および二次復調を弾性表面波
   デバイスを用いて行う請求項３に記載のスペクトラム拡
   散通信用受信機。
5. 【請求項５】　　前記請求項１または２に記載の送信機
   と、前記請求項３または４に記載の受信機とを具備する
   ことを特徴とするスペクトラム拡散通信装置。