JPH04334222A - スペクトル拡散通信方式 - 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】本発明はスペクトル拡散通信方式
に関し、特に双方向通信における周波数ホッピング方式
のスペクトル拡散通信方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、スペクトル拡散通信方式は耐干渉
性、秘匿性などに優れていることから衛星通信、陸上通
信などの分野で利用されている。この通信を行うための
スペクトル拡散の方式の１つに周波数ホッピング（以下
、ＦＨと記す）方式がある。ＦＨ方式は搬送波を拡散符
号系列により予め定められた規則にしたがいホッピング
させることによって拡散を行うものである。ＦＨ方式に
よるスペクトル拡散通信方式を使用した従来の双方向通
信システムによる送受信機は図５に示すように構成され
ていた。まず、送信の場合について説明する。拡散符号
系列発生器１１から出力される拡散符号系列にしたがっ
て周波数シンセサイザ１３からはランダムな周波数の信
号を出力する。送信データ入力端子１に供給された送信
データは周波数シンセサイザ１３の出力により乗算器１
５で拡散され、増幅器１７で増幅された後、共用器１９
Ａを経てアンテナ２０から送信される。

【０００３】次に受信の場合は、アンテナ２０で受信さ
れた信号は共用器１９Ａで送信波と分離され、増幅器１
８で増幅された後に同期回路２１および乗算器１６に入
力される。同期回路２１では受信信号から拡散符号系列
のクロック位相および拡散符号系列の位相を検出し、拡
散符号系列発生器１２にクロックおよびタイミング信号
を出力する。拡散符号系列発生器１２は入力されたクロ
ックおよびタイミング信号にしたがい拡散符号系列を出
力する。拡散符号系列発生器１２から出力された拡散符
号系列は周波数シンセサイザ１４に供給する。周波数シ
ンセサイザ１４は入力された拡散符号系列にしたがって
ランダムな周波数を出力する。乗算器１６は受信信号と
周波数シンセサイザ１４の出力とを乗算して受信信号を
逆拡散し、復調器２２で受信データを復調し、復調され
た受信データは受信データ出力端子２から出力する。か
かる送受信機で双方向通信を行うには、これらの送信機
と受信機とが同時に動作することになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来例の送受
信機におけるホッピングの様子は図６に示す如くである
。図においてｆＴ、ｆＲはそれぞれ送信周波数、受信周
波数を示し、それぞれ破線で示す送信周波数帯、受信周
波数帯の中を時刻と共に互いに非同期にホッピングする
。図４において時刻ｔ１、ｔ３では送信周波数と受信周
波数は離れているが、時刻ｔ２では接近している。この
ように送信周波数と受信周波数が独立にランダムにホッ
ピングするため、送受信の周波数帯をあまり接近して配
置すると送信波の受信機への混入による干渉や、受信機
の感度抑圧を与えやすくなり、受信機の設計を困難にす
る。このための対策として従来は送信周波数帯と受信周
波数帯を離したり、送信機と受信機のアンテナを独立に
設け、離して設置する等の方法が取られているが、この
ために周波数利用率の低下、受信性能、特に高選択度、
広ダイナミックレンジなどの特性が要求される問題点が
あった。

【０００５】本発明は送信側のホッピングと受信側のホ
ッピングに一定の関係を持たせ、ホッピングにより送信
波が受信機に干渉を与えることなく、かつ占有周波数帯
域幅を削減できて周波数の利用率が向上できるようにし
たスペクトル拡散通信方式を提供することを目的とする
。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のスペクトル拡散
通信方式は、双方向通信であって、搬送波を拡散符号系
列により予め決められた規則にしたがいホッピングさせ
ることによって拡散を行う周波数ホッピング方式を使用
するスペクトル拡散通信方式において、送信波と受信波
は同一周波数帯を使用し、送信周波数は受信周波数から
占有周波数帯域幅の半分の周波数だけ離れて並行にホッ
ピングし、かつ占有周波数帯域外へのホッピングは反対
側の帯域端へ折り返した後にホッピングすることを特徴
とする。

【０００７】

【作用】本発明のスペクトル拡散通信方式によれば、送
信周波数と受信周波数とは同一の周波数帯域が使用され
るために、従来のように送信周波数帯域と受信周波数帯
域とを別々に設ける必要はなくなり、占有周波数帯域幅
は従来の半分となって、周波数有効利用が図れる。さら
に、送信周波数と受信周波数とは常に占有周波数帯域幅
の半分の周波数だけ離れており、かつ同期してホッピン
グするため、送信機と受信機のホッピングパターンによ
り送信波が受信機に干渉や抑圧を与えることもなく、受
信機の設計を容易に行うことができることになる。

【０００８】

【実施例】以下本発明を実施例により説明する。

【０００９】図１は本発明方式を適用した一実施例の構
成を示すブロック図である。

【００１０】本実施例における送信機は、拡散符号系列
発生器１１Ａから出力される拡散符号系列を周波数シン
セサイザ１３に供給する。周波数シンセサイザ１３は入
力された拡散符号系列にしたがってランダムな周波数の
信号を出力する。送信データ入力端子１に入力された送
信データと周波数シンセサイザ１３の出力とは乗算器１
５に入力して、送信データを周波数シンセサイザ１３の
出力により拡散し、拡散出力を増幅器１７に供給して増
幅のうえ、共用器１９を介してアンテナ２０に供給して
、アンテナ２０から送信する。ここで、本実施例におい
ては送受信の周波数帯域が同一であるため、上記した従
来例のように周波数帯域が別であることを利用した共用
器１９Ａは使用できない。共用器１９にはホッピングパ
ターンにしたがって中心周波数を変化させることができ
るようなもの、例えばＹＩＧフィルタなどを使用する。

【００１１】受信機は、アンテナ２０で受信した信号は
共用器１９に入力して共用器１９で送信波と分離し、分
離された受信信号は増幅器１８に供給して増幅のうえ、
同期回路２１および乗算器１６へ供給する。同期回路２
１では入力された受信信号から拡散符号系列のクロック
位相および拡散符号系列の位相を検出し、クロックおよ
びタイミング信号をスイッチ２３を介して拡散符号系列
発生器１１Ａに供給する。クロックおよびタイミング信
号を受けた拡散符号系列発生器１１Ａから拡散符号系列
を周波数シンセサイザ１４に供給する。周波数シンセサ
イザ１４は入力された拡散符号系列を受けて周波数シン
セサイザ１３からの発生周波数から送受信周波数帯域幅
の１／２の周波数だけ離れた周波数で、かつ入力された
拡散符号系列にしたがってランダムな周波数の信号を出
力する。増幅器１８で増幅された受信信号と周波数シン
セサイザ１４から出力された信号とは乗算器１６に供給
し、乗算器１６で受信信号を逆拡散する。乗算器１６か
ら出力された逆拡散信号は復調器２２に供給して復調し
、復調受信データは受信データ出力端子２から出力する
。

【００１２】次に、送信波と受信波とを占有周波数帯域
幅の１／２の周波数だけ離すための拡散符号系列発生器
１１Ａの構成を説明する。

【００１３】図２は拡散符号系列発生器１１Ａの構成を
説明するブロック図である。

【００１４】拡散符号系列発生器１１Ａは、スイッチ２
３を介して入力されるクロック３、タイミング信号４お
よび論理“０”、論理“１”の選択信号５が供給されて
、拡散符号系列を発生する拡散符号系列発生器本体３１
と、拡散符号系列発生器本体３１から出力された拡散符
号系列と拡散符号系列長の１／２の符号系列長の符号系
列との加算を行い、加算結果が拡散符号系列長を超える
ときは加算結果から拡散符号系列長の減算を行う所謂拡
散符号系列長を法とする加算を行う演算器３２と、拡散
符号系列発生器３１から出力された拡散符号系列と演算
器３２での演算出力拡散符号系列とを周波数シンセサイ
ザ１３と１４とに選択的に割り振るスイッチ３３とから
構成してある。図２において符号６は周波数シンセサイ
ザ１３へ供給する送信拡散符号系列出力端子を示し、符
号７は周波数シンセサイザ１４へ供給する受信拡散符号
系列出力端子を示している。

【００１５】スイッチ２３は相手局の呼び出しを行う場
合はオフ状態に、相手局に応答する場合はオン状態に切
り替えられ、オン状態に切り替えられたときはクロック
３、タイミング信号４および論理“１”の選択信号５が
拡散符号系列発生器１１Ａに供給され、オフ状態に切り
替えられたときは論理“０”の選択信号５のみが拡散符
号系列発生器１１Ａに供給される。拡散符号系列発生器
本体３１は入力された選択信号５が論理“０”の場合は
自局のタイミングによって拡散符号系列を発生し、選択
信号５が論理“１”の場合は外部からのクロック３およ
びタイミング信号４にしたがって拡散符号系列を発生す
る。演算器３２は例えば入力拡散符号系列が１１ビット
（拡散符号系列長０〜２０４７）の場合は拡散符号系列
長１０２４の固定符号系列と加算する。加算結果が拡散
符号系列長（２０４７）を超えるときは拡散符号系列長
の固定符号系列を減算する。スイッチ３３は拡散符号系
列発生器本体３１の出力と演算器３２の出力を送信拡散
符号系列出力端子６と受信拡散符号系列出力端子７とに
振り分けるスイッチであって、選択信号５が論理“０”
のときは拡散符号系列発生器本体３１から出力された拡
散符号系列を周波数シンセサイザ１３に供給しかつ演算
器３２から出力された拡散符号系列を周波数シンセサイ
ザ１４に供給し、論理“１”のときは前記と逆に供給す
る。

【００１６】まず、上記の拡散符号系列発生器１１Ａの
作用について説明する。

【００１７】拡散符号系列発生器１１Ａは７ビットの拡
散符号系列長の拡散符号系列を発生するものとする。し
たがって拡散符号系列発生器本体３１は７ビットの拡散
符号系列、すなわち０〜１２７の任意の数を発生する。 演算器３２は入力値と、拡散符号系列長の半分である６
４との加算を行う。しかし、加算結果が１２７を超える
ときは１２８を減算する。いま、相手局の呼び出しを行
う場合についてみれば、拡散符号系列発生器本体３１の
出力が周波数シンセサイザ１３に供給され、演算器３２
の出力が周波数シンセサイザ１４に供給される。この場
合の拡散符号系列発生器１１Ａからの出力拡散符号系列
の１例を表１に示す。

【００１８】

【表１】

【００１９】例えば拡散符号系列発生器本体３１の出力
が“１４”のとき、演算器３２の出力は１４＋６４＝“
７８”であり、拡散符号系列発生器本体３１の出力が“
１１２”のとき１１２＋６４＝１７６（ｍｏｄ１２８）
＝“４８”となる。ここで（ｍｏｄ１２８）とは１２８
で割った剰余を示す。すなわち周波数シンセサイザ１３
および１４への入力は、その値が常に、０〜１２７の範
囲にあり、送信と受信とでは周波数シンセサイザ１３へ
の入力値と周波数シンセサイザ１４への入力値は拡散符
号系列長の半分の値（上記の例では６４）だけ異なる。 ここで、周波数シンセサイザ１３および１４は入力され
る拡散符号系列値の変化に対して出力周波数が直線的に
変化するものとすれば、入力された拡散符号系列０〜１
２７に対応する出力周波数の範囲が送受信周波数帯域幅
となり、図３に示す如く周波数シンセサイザ１３と周波
数シンセサイザ１４の出力周波数の各々の周波数帯域下
端からの変位量の差が常に周波数帯域幅の半分だけ離れ
ていることになる。したがって、拡散符号系列発生器１
１Ａは拡散符号系列長の半分の値だけ異なる実質的に２
つの拡散符号系列を発生する拡散符号系列発生器がある
のと等価である。

【００２０】上記した本実施例の送受信機において、双
方向通信を行う場合、相手局の呼び出しを行う場合と相
手局に応答する場合との２つの場合がある。

【００２１】まず、相手局を呼び出す場合はスイッチ２
３をオフ状態にして送信を開始する。この時、拡散符号
系列発生器１１Ａは自局のタイミングによって拡散符号
系列を発生する。しかるに前記したように送信拡散符号
系列と受信拡散符号系列とは拡散符号系列長の半分だけ
異なり、拡散符号系列発生器本体３１から出力された拡
散符号系列が入力された周波数シンセサイザ１３の出力
周波数と演算器３２から出力された拡散符号系列が入力
された周波数シンセサイザ１４の出力周波数とは占有周
波数帯域幅の半分だけ離れて並行にホッピングする。

【００２２】次に相手局に応答する場合はスイッチ２３
をオン状態にしておく。相手局からの呼び出しがあれば
、受信波は共用器１９で分離され、同期回路２１にて受
信信号から拡散符号系列のクロック位相および拡散符号
系列の位相が検出され、同期回路２１からクロックおよ
びタイミング信号を出力する。スイッチ２３を介してこ
のクロックおよびタイミング信号を受けた拡散符号系列
発生器本体３１から受信波に同期した拡散符号系列が発
生する。この場合は受信拡散符号系列は拡散符号系列発
生器本体３１から出力される拡散符号系列であって受信
波に同期しており、この受信拡散符号系列が周波数シン
セサイザ１４に供給され、受信波は受信側で正しく逆拡
散されると同時に受信拡散符号系列（この場合は拡散符
号系列発生器本体３１から出力される拡散符号系列）と
送信拡散符号系列（この場合は演算器３２から出力され
る拡散符号系列）とは拡散符号系列長の半分だけ異なり
、受信拡散符号系列が入力された周波数シンセサイザ１
４の出力周波数とは占有周波数帯域幅の半分だけ離れて
並行にホッピングを行う。

【００２３】ホッピングの様子について示せば図４に示
す如くであり、破線はそれぞれ送受信周波数帯を示し、
送信周波数帯と受信周波数帯とは同一周波数帯である。 送信周波数と受信周波数とは常に送受信周波数帯域幅の
半分だけ離れてホッピングしており、時刻ｔ１から時刻
ｔ２へは周波数増加方向にホッピングしており、時刻ｔ
２から時刻ｔ３へも周波数増加方向にホッピングしてい
る場合を示している。時刻ｔ２から時刻ｔ３へのホッピ
ングに際し、演算器３２における加算結果が拡散符号系
列長を超えた場合を例示している。図４に示す時刻ｔ１
、ｔ２およびｔ３におけるホッピングから明らかなよう
に送信側のホッピングと受信側のホッピングは同期して
おり、かつ送信周波数と受信周波数とは常に送受信周波
数帯域幅の半分の周波数だけ離れてホッピングしている
。しかるに、送信周波数と受信周波数とは常に送受信周
波数帯域幅の半分の周波数だけ離れているため、共用器
１９および受信機内の受信フィルタの特性はさほど急峻
にしなくてもよくなる。

【００２４】なお、上記した一実施例においては、周波
数シンセサイザ１３の出力周波数がそのまま送信周波数
となり、周波数シンセサイザ１４の出力周波数がそのま
ま受信周波数となる場合を例示した。一般に周波数シン
セサイザの前段、後段に周波数変換回路が設けられる場
合が多い。かかる場合においては、周波数シンセサイザ
１３の出力周波数および周波数シンセサイザ１４の出力
周波数に一定の周波数が加減算された状態で最終的な送
信周波数および受信周波数となり、送受信で同一の周波
数帯域を使用する場合には送受信の周波数は常に占有周
波数帯域幅の半分の周波数だけ離れ、並行にホッピング
することになる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明した如く本発明のスペクトル拡
散通信方式によれば、送信波と受信波は同一周波数帯域
を使用し、送信周波数は受信周波数から占有周波数帯域
幅の半分の周波数だけ離れて並行にホッピングし、かつ
周波数帯域外へのホッピングは反対側の帯域端へ折り返
した後にホッピングするようにしたため、共用器および
受信機内の受信フィルタがさほど急峻な特性のものでな
くても送信波の混入による干渉や受信機の感度抑圧をう
けず、高選択度、広ダイナミックレンジ等の過酷な要求
から開放され、受信機の設計が容易となる効果のほか、
送受信の周波数帯域幅は従来の半分になる効果がある。 さらに、拡散符号系列発生器は送受信で合わせて１つ済
ませることができて回路規模が小さくなる効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方式を適用した一実施例の構成を示すブ
ロック図である。

【図２】本発明方式を適用した一実施例における拡散符
号系列発生器の構成を示すブロック図である。

【図３】本発明方式を適用した一実施例における送受信
周波数帯域幅と周波数シンセサイザの出力周波数との関
係を示す模式図である。

【図４】本発明方式を適用した一実施例の作用を説明す
るためのホッピングの様子を示す模式図である。

【図５】従来例の構成を示すブロック図である。

【図６】従来例の作用を説明するためのホッピングの様
子を示す模式図である。

【符号の説明】

１１、１１Ａ、１２…拡散符号系列発生器１３、１４…
周波数シンセサイザ １５、１６…乗算器 １７、１８…増幅器 １９、１９Ａ…共用器 ２０…アンテナ ２１…同期回路 ２２…復調器 ２３、３３…スイッチ ３１…拡散符号系列発生器本体 ３２…演算器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】双方向通信であって、搬送波を拡散符号系
   列により予め決められた規則にしたがいホッピングさせ
   ることによって拡散を行う周波数ホッピング方式を使用
   するスペクトル拡散通信方式において、送信波と受信波
   は同一周波数帯を使用し、送信周波数は受信周波数から
   占有周波数帯域幅の半分の周波数だけ離れて並行にホッ
   ピングし、かつ占有周波数帯域外へのホッピングは反対
   側の帯域端へ折り返した後にホッピングすることを特徴
   とするスペクトル拡散通信方式。