JPH06315020A - スペクトル拡散通信方式 - Google Patents

スペクトル拡散通信方式

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JPH06315020A
JPH06315020A JP5228377A JP22837793A JPH06315020A JP H06315020 A JPH06315020 A JP H06315020A JP 5228377 A JP5228377 A JP 5228377A JP 22837793 A JP22837793 A JP 22837793A JP H06315020 A JPH06315020 A JP H06315020A
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JP5228377A
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Masaru Nakamura
勝 中村
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B1/00Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/69Spread spectrum techniques
    • H04B1/707Spread spectrum techniques using direct sequence modulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 拡散信号として1つのPN符号とこれに直交
する符号を用いることでPN符号発生器の数を1つに
し、RF部での回路構成を簡素化する。 【構成】 拡散符号としてPN符号系列(以下、PN)
と、該PN符号系列をマンチェスタ符号化したPN符号
系列(以下、MPN)を用意し、夫々を情報信号で変調
して足し合わせたものを送信信号とする。クロック発生
器の出力をPN符号発生器11に入力してPNを発生さ
せ、これとクロック信号を乗算器2bにより掛合わせて
MPNを生成する。次に、ディジタル情報信号を2系統
用意し、情報信号1とPN、情報信号2とMPNを夫々
乗算器2a,2cにより掛け合わせ、乗算した結果を加
算器3で足し合わせて送信信号とする。

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方式に関
し、より詳細には、2つの情報信号を伝送するため及び
nビットの情報信号を並列に伝送するための同期変復調
方式を有するスペクトル拡散通信方式に関する。例え
ば、無線通信やデータ通信、LAN、コードレス電話等
に適用されるものである。
【0002】
【従来技術】図25(a),(b)は、従来のスペクトル
拡散通信方式の変調回路及び復調回路の構成図で、図
(a)が変調回路、図(b)が復調回路を各々示してい
る。図中、41はOSC、42はシンセサイザ、43は
ICH PN発生器、44はQCH PN発生器、45,
46はたたみ込み符号器、47a〜47dは乗算器、4
8は加算器、51a,51bは乗算器、52はPNコー
ド捕捉回路、53は搬送波再生回路、54はPNコード
追跡回路、55はICH PN発生器、56はQCH P
N発生器、57a,57bはクロック再生回路、58
a,58bは復調回路、59a,59bはビタビ復号器
である。
【0003】図(a)において、OSC41で生成され
たクロック信号を元に、シンセサイザ42により送信搬
送波と2つのPN符号発生器43,44の駆動クロック
信号を生成する。2系統の情報信号(Iチャネルデー
タ、Qチャネルデータ)は夫々畳み込み符号器45,4
6により符号化され、さらに先程の2つのPN符号発生
器43,44からの異なる符号により乗算器47a,4
7bで拡散される。続いて、2つの拡散信号夫々にπ/
2位相のずれた搬送波を掛合わせ、最後に両者を加算器
48で足し合わせてSICリターン信号としている。
【0004】図(b)において、一方、復調側は、搬送
波再生回路53で再生された搬送波と、これとπ/2位
相のずれた搬送波を用意し、夫々に受信信号を掛けて2
チャネルのベースバンドの拡散信号を得る。PNコード
追跡回路54においては、異なる2チャネルのPN符号
発生器55,56からの出力と先程の2チャネルのベー
スバンド拡散信号の同じチャネル同志の相関を求め、求
められた2つの相関値の差を制御信号として、2つのP
N符号発生器55,56のクロックを制御し、符号の同
期追跡を行なう。PNコード捕捉回路52では2つのベ
ースバンド拡散信号に夫々に対応する位相の合ったPN
符号を掛合わせ逆拡散して、畳み込み符号化されたI,
Q2チャネルの情報信号を復調する。復調された2つの
信号を掛合わせて平滑し電圧制御発振器の制御信号と
し、発振器出力を再生搬送波として用いることで、全体
として同期ループを構成する。最期に、復調されたデー
タからデータサンプリングのためのクロック信号を再生
し、これによってディジタルデータを再生し、ビタビ復
号器59a,59bにより情報信号を再生する。
【0005】J.K.Holmes,“Coherent Spread Spectrum
Systems”の347ページには、2種類の相互相関の小
さいPN符号を用い、夫々を別の情報信号で変調し、互
にπ/2位相の異なった搬送波信号を用意して、これと
前記2つの変調信号を夫々掛合わせた後に加算して送信
信号とする方式が掲載されている。この方式による具体
例としては、「ETS-VIデータ中継・追跡実験におけるス
ペクトラム拡散通信システム」(菊池他,電子情報通信
学会技報SSTA90-45,1990,10月25日,26日)がある。送信
機は先程述べたものとほぼ同じである。図25(b)に
示す受信回路はπ/2位相の異なる搬送波信号により中
間周波帯域に変換された拡散信号と2種類のPN符号夫
々との自己相関を求め、この相関値の差を用いてPN符
号の同期信号を生成し、同期したPN信号と中間周波信
号の相関を求めて狭帯変調信号を再生し、これから搬送
波成分を除去して2つの情報信号を再生している。
【0006】以上の技術は通常コスタスループ「スペク
トル拡散通信システム」(横山光雄,科学技術出版社,
昭63-5-20発行、P.280)と呼ばれる同期復調回路をスペ
クトル拡散通信方式に適用したものと考えられる。搬送
波とこれに直交する搬送波を用意し、夫々について情報
変調及び拡散変調を行ない、これを合成して伝送する方
式である。そのため、送受信機ともに高周波回路部にお
いて移相器、電力合成・分配器、2つのPN符号発生器
を必要とする。また、コスタスループを用いて多値直交
振幅変調をした例を図26に示す。これは、1988年版電
子情報通信ハンドブック第2分冊(電子情報通信学会
編,オーム社)2433ページに記載されていたものであ
る。図中、61a,61bは乗算器、62はπ/2位相
器、63a,63bは多値識別回路、64a,64bは
排他的OR回路、65は差回路、66は低域3波器、6
7はVCO(Voltage Controlled Oscillator:電圧制
御発振器)である。
【0007】同期検波用局部発振器は、搬送波抑圧方式
である変調信号の搬送波に位相同期する必要がある。こ
の位相同期制御のため、コスタス形または変形コスタス
形と呼ばれる位相同期回路が用いられている。高多値化
に伴い、ディジタル処理に適した変形コスタス形が多く
用いられている。この方式は、信号配置が正規位置より
ずれた情報(誤差信号)を多値識別回路63a,63b
から得て、それにより電圧制御発振器(VCO)67を
制御する方式である。再生搬送波は、熱雑音、変調信号
の残留分、発振器の内部雑音によりじょう乱を受けると
共に、入力変調波の搬送波周波数の偏移および発振器自
身の周波数偏移により定常的な位相誤差を生ずる。これ
らは直交検波時の不完全性となって、符号誤り率の劣化
として評価される。
【0008】スペクトル拡散通信方式において、2チャ
ネルの情報信号を伝送する場合は、J.K.Holmes,"Cohere
nt Spread Spectrum Systems" にあるように2種類の相
互相関の小さいPN符号を用いる必要があった。更に、
両者の相互干渉を小さくするために互にπ/2位相の異
なった搬送波信号を用いた例がある(信学技報SSTA-4
5)。以上の方式では、送受信部夫々に複数のPN符号
発生器を必要とし、更に高周波部において電力の合成,
分配,位相シフトを行う必要があり、回路が複雑になる
という欠点があった。
【0009】
【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、搬送波とこれに直交する搬送波に情報変調と拡
散変調を行なう代りに、拡散信号として1つのPN符号
とこれに直交するマンチェスタ符号化PN符号(MP
N)を用いることで、また、夫々の符号に多値変調を掛
けることにより、PN符号発生器の数を1つにし、RF
部での回路構成を簡単にし、情報伝送速度を上げるよう
にすること、さらにPN符号に工夫を懲らすことによ
り、相互干渉の影響を軽減し、また、線形な遅延弁別特
性を持たせるようにしたスペクトル拡散通信方式を提供
することを目的としてなされたものである。
【0010】
【構成】本発明は、上記目的を達成するために、(1)
拡散符号として、PN符号と、該PN符号をマンチェス
タ符号化したPN符号を用意し、夫々を情報信号で変調
して足し合わせたものを伝送信号としたこと、更には、
(2)送信機として、クロック発生器の出力をPN符号
発生器に入力してPN符号を発生させ、該PN符号とク
ロック信号を乗算器により掛合わせてマンチェスタ符号
化PN符号を生成し、ディジタル情報信号を2系統用意
し、第1の情報信号とPN符号,第2の情報信号とマン
チェスタ符号化PN符号を夫々乗算器により掛合わせ、
乗算した結果を加算器で足し合わせた信号を送信信号と
したこと、更には、(3)前記(1)又は(2)におい
て、受信機として、電圧制御発振器の出力をクロック信
号として、送信側と同様にPN符号発生器と乗算器によ
り送信側と同一のPN符号とマンチェスタ符号化PN符
号を生成し、受信信号を2系統に分けて夫々PN符号、
マンチェスタ符号化PN符号を掛合わせて低域通過フィ
ルタを通して夫々の相関を求め、夫々第1の復調信号と
第2の復調信号として取り出し、さらに2つの相関結果
を乗算器で掛合わせてループフィルタにより直流分を取
り出して符号の同期制御信号を生成し、該同期制御信号
で電圧制御発振器のクロック周波数を制御して符号同期
回路を構成したこと、更には、(4)前記(1),
(2),(3)において、送信側では、前記(2)記載
の送信回路の出力にさらに局部発振器からの搬送波(周
波数fL)を乗算器で掛合わせたものを送信信号とし、
受信側では、受信信号を局部発振器からの搬送波(周波
数fL±fIF)と掛合わせて中間周波信号(周波数
IF)に変換し、該中間周波信号を送信側と同様にして
生成したPN符号、マンチェスタ符号化PN符号と掛合
わせて帯域通過フィルタを通して夫々の相関を求め、さ
らに2つの相関結果を乗算器で掛合わせて、ループフィ
ルタにより直流分を取り出して符号の同期制御信号を生
成し、該同期制御信号で電圧制御発振器のクロック周波
数を制御して符号同期回路を構成する一方、2つの相関
出力の一方を取り出して乗算器により2乗し、中心周波
数2fIFの帯域通過フィルタを通し、分周回路で2分周
して中間周波搬送波を再生し、該中間周波搬送波と2つ
の相関出力を乗算器より乗算し、低域通過フィルタに通
して夫々第1の復調信号と第2の復調信号を得ること、
更には、(5)前記(4)において、送信側では、局部
発振器出力を分周し、さらに逓倍したものをPN符号及
びマンチェスタ符号化PN符号の駆動クロック信号と
し、受信側では、電圧制御発振器の出力を局部発振信号
として用いる一方、該電圧制御発振器の出力を分周器及
び逓倍器により分周、逓倍して、PN符号及びマンチェ
スタ符号化PN符号の駆動クロック信号と中間周波搬送
波信号を生成し、拡散クロックと局発信号、中間周波信
号を同期させたこと、更には、(6)前記(5)におい
て、送信側では、前記(4)記載の送信回路を用い、受
信側では、電圧制御発振器の出力を局部発振信号として
用いる一方、該電圧制御発振器の出力を分周器により分
周してPN符号及びマンチェスタ符号化PN符号の駆動
クロック信号を生成し、受信信号と局部発生信号を掛合
わせていきなりベースバンド拡散信号を生成し、該ベー
スバンド拡散信号とPN符号及びマンチェスタ符号化P
N符号を夫々掛合わせて低域通過フィルタに通し、第1
の復調信号と第2の復調信号を得ること、更には、
(7)前記(1)〜(6)のいずれかにおいて、2つの
情報信号の一方又は両方にマンチェスタ符号化した情報
信号を用いたこと、更には、(8)前記(1)〜(7)
のいずれかにおいて、送信機において、乗算器として排
他的論理和ゲートを用い、加算器としては2つの信号の
積又は和をANDゲート又はORゲートで求め、これを
3ステートバッファに入力し、2信号の排他的論理和の
否定をバッファの出力制御信号とし、バッファ出力を抵
抗を介して電源とグランドに接続すると共に、バッファ
出力をコンデンサを介して送信信号としたこと、或い
は、(9)拡散符号として、PN符号と、該PN符号を
マンチェスタ符号化したPN符号と、前記PN符号を遅
延回路を用いて得られたPN符号を加算した和PN符号
と、減算した差PN符号とを用いたこと、更には、(1
0)前記(9)において、送信側では、クロック発振器
により駆動された符号発生器を用いてPN符号と、該P
N符号をクロック信号と乗算してマンチェスタ符号化し
たPN符号を生成し、夫々を乗算器を用いて情報信号で
変調し、加算器で加算したものを送信信号とする一方、
受信側では、送信側と同様にして同一のPN符号を生成
し、遅延回路を用いて該PN符号を1/2チップ進ませ
たPN符号と1/2チップ遅らせたPN符号を加算器で
加算した結果得られる和PN符号(WPN)と、元のP
N符号をクロック信号と乗算してマンチェスタ符号化し
たPN符号の2つのPN符号を生成し、夫々について相
関器により受信信号との相関を取り2系統の復調信号と
して生成する一方、2つの相関出力を乗算器により乗算
して低域通過フィルタにより直流分のみを取り出して符
号の同期制御信号を生成し、該同期制御信号により電圧
制御発振器出力の周波数を制御して、該電圧制御発振器
出力をPN符号の駆動クロックとすることにより符号同
期回路を構成したこと、更には、(11)前記(10)
において、受信側におけるマンチェスタ符号化したPN
符号の代りに、元のPN符号を遅延回路を用いて1/2
チップ進ませたPN符号と1/2チップ遅らせたPN符
号を減算器で減算した結果得られる差PN符号(DP
N)を用いたこと、更には、(12)前記(10)又は
(12)において、送信側におけるマンチェスタ符号化
したPN符号の代りに、元のPN符号を遅延回路を用い
て1/2チップ進ませたPN符号と1/2チップ遅らせ
たPN符号を減算器で減算した結果得られる差PN符号
(DPN)を用いたこと、更には、(13)前記(1
2)において、送信側におけるPN符号とDPN符号に
関し、PN符号の振幅を2倍にするか、DPN符号の振
幅を半分にすることにより、両者の符号系列の振幅を等
しくしたこと、更には、(14)前記(10)〜(1
3)のいずれかにおいて、送信側では、送信回路出力に
さらに局部発振器からの搬送波(周波数fL)を乗算器
で掛合わせて送信信号とし、受信側では、受信信号を局
部発振器からの搬送波(周波数fL±fIF)と掛合わせ
て中間周波信号(周波数fIF)に変換し、これを送信側
と同様にして生成したWPNやMPN(又はDPN)と
掛合わせて帯域通過フィルタを通して夫々の相関を求
め、さらにこの2つの相関結果を乗算器で掛合わせて、
ループフィルタにより直流分を取り出して符号の同期制
御信号を生成し、該同期制御信号で電圧制御発振器のク
ロック周波数を制御して符号同期回路を構成する一方、
2つの相関出力の一方を取り出して乗算器により2乗
し、中心周波数2fIFのBPFを通し、これを分周回路
で2分周して中間周波搬送波を再生し、これと2つの相
関出力を乗算器により乗算し、低域通過フィルタに通し
て夫々復調信号1,復調信号2を得ること、更には、
(15)前記(10)〜(14)のいずれかにおいて、
2つの情報信号の一方又は両方に情報信号の直流成分を
除くような符号化(マンチェスタ符号化等)を施したこ
と、或いは、(16)拡散符号として、PN符号と、該
PN符号をマンチェスタ符号化したPN符号を用意し、
夫々を情報信号で多値変調して足し合わせたものを伝送
信号としたこと、更には、(17)前記(16)におい
て、送信機として、クロック発生器の出力をPN符号発
生器に入力してPN符号を発生させ、該PN符号とクロ
ック信号を乗算器により掛合わせてマンチェスタ符号化
PN符号を生成し、nビットパラレルのディジタル情報
信号を用意し、nビットの内のaビットを多値化回路に
より多値信号化してPN符号と乗算器により掛け合わせ
る一方、残りのb(=n-a)ビットを同様に多値化回路に
より多値信号化してマンチェスタ符号化PN符号を乗算
器により掛け合わせ、2つの乗算器出力を加算器で足し
合わせた信号を送信信号としたこと、更には、(18)
前記(16)又は(17)において、受信機として、電
圧制御発振器の出力をクロック信号として、送信側と同
様にPN符号発生器と乗算器により送信側と同一のPN
符号とマンチェスタ符号化PN符号を生成し、受信信号
を2系統に分けて夫々PN符号、マンチェスタ符号化P
N符号を掛合わせて低域通過フィルタを通して夫々の相
関を求め、夫々第1の復調信号と第2の復調信号として
取り出し、さらに2つの相関結果を乗算器で掛合わせて
ループフィルタにより直流分を取り出して符号の同期制
御信号を生成し、該同期制御信号で電圧制御発振器のク
ロック周波数を制御して符号同期回路を構成する一方、
相関出力として得られた第1の復調信号と第2の復調信
号から多値識別回路により元のディジタルデータに変換
し、復調信号を得るようにしたこと、更には、(19)
前記(16),(17)又は(18)において、送信側
では、前記(17)記載の送信回路の出力にさらに局部
発振器からの搬送波(周波数fL)を乗算器で掛合わせ
たものを送信信号とし、受信側では、受信信号を局部発
振器からの搬送波(周波数fL±fIF)と掛合わせて中
間周波信号(周波数fIF)に変換し、該中間周波信号を
送信側と同様にして生成したPN符号、マンチェスタ符
号化PN符号と掛合わせて帯域通過フィルタを通して夫
々の相関を求め、さらに2つの相関結果を乗算器で掛合
わせてループフィルタにより直流分を取り出して符号の
同期制御信号を生成し、該同期制御信号で電圧制御発振
器のクロック周波数を制御して符号同期回路を構成する
一方、2つの相関出力の一方を取り出して乗算器により
2乗し、中心周波数2fIFの帯域通過フィルタを通し、
分周回路で2分周して中間周波搬送波を再生し、該中間
周波搬送波と2つの相関出力を乗算器より乗算し、低域
通過フィルタに通して夫々第1の復調信号と第2の復調
信号を得ること、更には、(20)前記(19)におい
て、送信側では、局部発振器出力を分周し、さらに逓倍
したものをPN符号及びマンチェスタ符号化PN符号の
駆動クロック信号とし、受信側では、電圧制御発振器の
出力を局部発振信号として用いる一方、該電圧制御発振
器の出力を分周器及び逓倍器により分周、逓倍して、P
N符号及びマンチェスタ符号化PN符号の駆動クロック
信号と中間周波搬送波信号を生成し、拡散クロックと局
部発振信号、中間周波信号を同期させたこと、更には、
(21)前記(20)において、送信側では、前記(1
9)記載の送信回路を用い、受信側では、電圧制御発振
器の出力を局部発振信号として用いる一方、該電圧制御
発振器の出力を分周器により分周してPN符号及びマン
チェスタ符号化PN符号の駆動クロック信号を生成し、
受信信号と局部発振信号を掛合わせてベースバンド拡散
信号を生成し、該ベースバンド拡散信号とPN符号及び
マンチェスタ符号化PN符号を夫々掛合わせて低域通過
フィルタに通し、第1の復調信号と第2の復調信号を得
ること、更には、(22)前記(16)〜(21)のい
ずれかにおいて、情報信号を多値化した後の第1の復調
信号と第2の復調信号間の相互相関が小さくなるよう
に、情報信号にスクランブル等を施したものを伝送情報
信号に用いることを特徴としたものである。以下、本発
明の実施例について説明する。
【0011】図1(a),(b)は、本発明によるスペク
トル拡散通信方式の一実施例を説明するための構成図
で、図(a)は送信機、図(b)は受信機である。図
中、1はPN符号発生器、2a〜2eは乗算器、3は加
算器、4a〜4dは乗算器、5はPN符号発生器、6
a,6bは低域通過フィルタ(LPF)、7は電圧制御
発振器、8はループフィルタである。本発明では、図2
(a)に示すようなPN符号と、図2(b)に示すよう
な、前記PN符号をマンチェスタ符号化したPN符号
(MPN)を用いてスペクトル拡散を行なう。なお、マ
ンチェスタ符号化とは、符号[1]に対しては、符号
[1,0]を割当て、符号[0]に対しては、符号
[0,1]を割当てて、直流成分を除去するための符号
化方式である。また、以下に説明するPN符号には、M
系列、G系列、K系列などが含まれる。
【0012】まず、請求項1について説明する。拡散符
号としてPN符号と、該PN符号をマンチェスタ符号化
したPN符号(MPN)を用意し、夫々を情報信号で変
調して足し合わせたものを伝送信号としたものである。
【0013】次に、請求項2について説明する。請求項
2は請求項1の伝送信号を生成するための送信機の構成
を示したものである。クロック発生器の出力をPN発生
器1に入力して図2(a)のようなPNを発生させ、こ
れとクロック信号を乗算器2bにより掛合わせて図2
(b)のようなMPNを生成する。次に、ディジタル情
報信号を2系統用意し、情報信号1とPN、情報信号2
とMPNを夫々乗算器2a,2cにより掛合わせ、乗算
した結果を加算器3で足し合わせて送信信号とする。
【0014】次に、請求項3について説明する。請求項
3は請求項1の伝送信号を受信して、情報信号を再生す
る受信機の構成を示したものである。電圧制御発振器7
の出力をクロック信号として、送信側と同様にPN符号
発生器5と乗算器4bにより送信側と同一系列のPNと
MPNを生成し、受信信号を2系統に分けて夫々PN、
MPNを乗算器4a,4cにより掛合わせて低域通過フ
ィルタ(LPF)6a,6bを通すことにより夫々の相
関を求める。
【0015】PN及びMPNの符号の自己相関及び相互
相関を求めると、図3(a)〜(c)のようになる。横
軸を2つの符号間の遅延時間、縦軸を相関出力として、
図3(a)はPNの自己相関、図3(b)はMPNの自
己相関、図3(c)はPNとMPNの相互相関特性を各
々示す。これを用いて受信信号にPN符号成分のみが入
力された場合を考えると、図1(b)のI点にはPNの
自己相関(図3(a))に情報信号1を掛けたものが現
れる。同時期には遅延時間は零だから、I点には復調信
号1が再生されることになる。一方、Q点にはPNとM
PNの相互相関(図3(c))に情報信号1を掛けたも
のが現れる。同時期には遅延時間は零だから、Q点には
何も出力されないことになる。ループフィルタ8の出力
には、I点とQ点の信号の積の直流成分が出力されるか
ら、その特性は図3(a)と図3(c)を掛合わせた図
4(a)のようになる。2信号を掛ける時点で同じ情報
信号1を2回掛けるため、この特性は情報信号の影響を
受けない。
【0016】同様に、受信信号にMPN符号成分のみが
入力された場合を考えると、I点にはPNとMPNの相
互相関(図3(c))に情報信号2を掛けたものが現れ
る。同期時には遅延時間は零だから、I点には何も出力
されない。一方、Q点にはMPNの自己相関(図3
(b))に情報信号1を掛けたものが現れる。同期時に
は遅延時間は零だから、Q点には復調信号2が再生され
ることになる。ループフィルタ8の出力には、I点とQ
点の信号の積の直流成分が出力されるから、その特性は
図3(b)と図3(c)を掛合わせた図4(b)のよう
になる。2信号を掛ける時点で同じ情報信号2を2回掛
けるため、この特性は情報信号の影響を受けない。実際
には、PNとMPNが同時に変調されて受信されるた
め、ループフィルタ8の出力には図4(a)と図4
(b)の特性を足し合わせた図4(c)のような特性が
現れる。これを同期制御信号として、電圧制御発振器の
発振周波数を制御し、符号間の遅延時間を零にする。同
期が達成されると、図1(b)のI点とQ点に夫々復調
信号1,2のみが現れる。
【0017】問題点として、PNとMPNを同時に受信
したことに伴う、相互干渉の問題がある。I点に現れる
情報信号1で変調されたMPNとPNの相互相関特性
(図3(c))と、Q点に現れる情報信号2で変調され
たPNとMPNの相互相関特性(図3(c))とを掛合
わせた図4(d)の成分がループフィルタ8の出力に現
れる。但し、この特性は情報信号によって局性が反転
し、反転した場合は点線のようになる。情報信号が擬似
雑音状の場合には直流成分は零とみなせるので、同期制
御にはあまり影響しない。同様にして、I点に現れる情
報信号1で変調されたPNとPNの自己相関特性(図3
(a))と、Q点に現れる情報信号2で変調されたMP
NとMPNの自己相関特性(図3(b))とを掛合わせ
た図4(e)の成分がループフィルタ8の出力に現れ
る。この特性も情報信号によって局性が反転し、反転し
た場合は点線のようになる。情報信号が擬似雑音状の場
合には直流成分は零とみなさせるので、この成分も同期
制御にはあまり影響しない。
【0018】以上はベースバンドにおいての変復調につ
いて説明した。次に、請求項4について説明する。図5
(a),(b)は、本発明によるスペクトル拡散通信方
式の他の実施例を示す図で、無線帯域で使用するもので
ある。図中、9,11は乗算器、10,12は局部発振
器、13a,13b,13cは帯域通過フィルタ(BP
F)、14は2分周回路、15はIF搬送波再生回路
で、その他、図1と同じ作用をする部分は同一の符号を
付してある。
【0019】図1と異なる点は、送信受信端で局部発振
器10,12の出力との乗算を行なって周波数変換し、
アンテナを用いて無線伝送している点と、受信側で周波
数変換する際に中間周波信号を用いている点が挙げられ
る。中間周波帯で相関を求めるために、拡散符号を乗算
して逆拡散した後にLPF6a,6bではなく、BPF
13a,13bを通して相関を取っている。2つの相関
出力には情報信号以外に中間周波における搬送波成分が
入っている。ループフィルタ8には同じ搬送波成分が2
回掛けられることになり、直流成分は図4と同じ相関特
性を示すため、これをそのまま同期制御信号として使用
できる。情報信号の復調には搬送波成分を取除くため
に、搬送波の再生が必要である。そのため、相関出力の
一方を2乗し、2次高調波のみを通すBPF13cを通
して出力を2分周回路14に入力し、搬送波を再生す
る。これと、2つの相関出力を乗算器4e,4fで乗算
してLPF6a,6bに通すことにより2つの情報信号
を再生する。
【0020】次に、請求項5について説明する。図6
(a),(b)は、本発明によるスペクトル拡散通信方
式の更に他の実施例の構成図で、図(a)は送信機、図
(b)は受信機である。図中、16はN分周器、17は
局部発振器、18a,18bは帯域通過フィルタ、19
はM分周器、20はL逓倍回路で、その他、図5と同じ
作用をする部分は同一の符号を付してある。
【0021】請求項4との違いは、拡散クロック信号と
局部発振信号と中間周波搬送波を同期させた点にある。
送信側では、発振周波数nfcの局部発振器17の出力
を分周器16でn分周したものをPN符号発生器1のク
ロック信号として用いて同期させている。受信側では、
電圧制御発振器7の出力MfcをM分周したものをPN
符号発生器5のクロック信号fcとして用いて同期させ
ている。さらに、これを逓倍回路20でL逓倍した周波
数Lfcの信号を中間周波搬送波として用いている(但
し、L=|M−N|)。搬送波と拡散クロックを同期さ
せたことで、中間周波搬送波の再生回路が不要になる。
【0022】図7は、請求項5の受信機の他の実施例を
示す図で、図中、21はK分周器、22はL分周器で、
その他、図6と同じ作用をする部分は同一の符号を付し
てある。この実施例は、図6の逓倍回路の代りに分周器
を用いた例である。送信側は同じなので、受信機につい
て説明する。電圧制御発振器7の出力KLfcを分周器
21でK分周したものを中間周波搬送波として用いてい
る。さらに、これをL分周したものをPN符号発生器5
のクロック信号fcとして用いて同期させている(但
し、KL±L=N)。
【0023】次に、請求項6について説明する。図8
は、本発明によるスペクトル拡散通信方式の受信機の更
に他の実施例を示す図で、図中、23はN分周器で、そ
の他、図7と同じ作用をする部分は同一の符号を付して
ある。この実施例は、請求項5において中間周波搬送波
の周波数を零としたものである。送信側は同じなので、
受信機について説明する。電圧制御発振器7の出力Nf
cを分周器23でN分周したものをPN符号発生器5の
クロック信号fcとして用いて同期させている。高周波
回路部でいきなりベースバンド拡散信号に変換されるの
で、相関出力をLPF6a,6bに通すことで2つの復
調信号を得られる。回路的には図1(b)に近く、中間
周波回路を用いない分だけ回路が簡単になっている。
【0024】次に、請求項7について説明する。請求項
7は、請求項1〜6で用いる情報信号に関するものであ
る。請求項3の説明で述べた通り、PNとMPNを同時
に受信した場合には相互干渉成分が生じる。2つの情報
信号間に相関が小さい場合はあまり影響しないが、大き
い場合は同期はずれや誤り率の増大を招く。これを防ぐ
ために情報信号の少なくとも一方に図2に示したような
マンチェスタ符号化を施すことにより情報信号の直流成
分を零にし、相互干渉成分の影響を小さくすることが出
来る。
【0025】最後に、請求項8について説明する。図9
は、本発明によるスペクトル拡散通信方式の送信機の更
に他の実施例を示す図で、図中、24a〜24cは排他
的論理和ゲート(EXOR)、25は論理積ゲート、2
6は排他的論理和ゲート(EXOR)、27は3ステー
トバッファである。この実施例は、送信回路をディジタ
ル化することにより送信機を簡単化し、低コスト化する
ものである。図1(a)の送信機の出力は情報信号を±
1とした場合、0,±2の3値しか取らない。そこで、
図9のような回路を構成すれば、殆ど全てをディジタル
回路化できる。乗算器の代りに排他的論理和ゲート24
a〜24cを用い、加算器の代りに3ステートバッファ
27と排他的論理和ゲート26、論理積ゲート25を用
いて3値出力を可能としている。
【0026】このように、本発明は、搬送波には同じも
のを用い、拡散信号として1つのPN符号とこれをマン
チェスタ符号化した符号(MPN)を用い、夫々につい
て情報変調を行なう構成を取っている。そのため、送受
信機夫々においてPN符号発生器は1つで良く、電力の
合成分配まではベースバンド信号又は中間周波信号で行
なわれ、高周波回路は周波数変換部のみに限られるの
で、高周波回路部の構成がとても簡単になる。さらに送
信回路は高周波部以外を全てディジタル回路化できるた
め、コストを下げられる。
【0027】前述した実施例において、搬送波は共通と
し拡散信号として1つのPN符号とこれをマンチェスタ
符号化したPN符号(MPN)を用い夫々について情報
変調を行う構成を取っている。そのため、送受信機の夫
々において、PN符号発生器は1つで良く、電力の合成
分配まではベースバンド信号又は中間周波信号で行わ
れ、高周波回路は周波数変換部のみに限られるので、高
周波回路部の構成がとても簡単になる。さらに、送信回
路は高周波部以外を全てディジタル回路化できるため、
コストを下げられる。しかしながら、これらにおける同
期制御信号の遅延弁別特性は線形でなく、また、データ
信号によっては同期信号を越える相互干渉を生じること
があった。
【0028】そこで、以下の実施例ではこの点を解決
し、PN符号に工夫を懲らすことにより、相互干渉の影
響を軽減し、また、線形な遅延弁別特性を持たせるよう
にしたスペクトル拡散通信方式について説明する。本実
施例では、図11(a)に示すようなPN符号と、図1
1(b)に示すような前記PN符号をマンチェスタ符号
化したPN符号(MPN)及び元のPN符号を1/2チ
ップ進めたPN符号と1/2チップ遅らせたPN符号の
和PN符号(図11(c),WPN符号)と差PN符号
(図11(d),DPN符号)を用いてスペクトル拡散
を行う。
【0029】図10は、本発明によるスペクトル拡散通
信方式の更に他の実施例(請求項9,10)を示す図
で、受信機の構成を示している。なお、送信機は図1
(a)と同様である。図中、31a,31bは1/2チ
ップ遅延回路、32は加算器で、その他、図1と同じ作
用をする部分は同一の符号を付してある。送信側では、
クロック発振器により駆動された符号発生器を用いてP
N符号と、該PN符号をクロック信号と乗算してマンチ
ェスタ符号化したPN符号を生成し、夫々を乗算器を用
いて情報信号で変調し、加算器で加算したものを送信信
号としている。図1(a)の送信機では、2値位相変調
の例を示しているが、多値振幅変調の構成も可能であ
る。
【0030】一方、図10に示す受信側では、送信側と
同様にしてPN符号発生器5によりPN符号を生成し、
これを1/2チップ遅延回路31bで1/2チップ遅ら
せたものとクロック信号を乗算してマンチェスタ符号化
したPN符号(MPN)を生成し、さらに元のPN符号
と2段の1/2チップ遅延回路31aで1チップ遅らせ
たPN符号を加算器32で加算した結果得られる和PN
符号(WPN)を生成し、MPNとWPNの2つの系列
夫々について相関器により受信信号との相関を取り、2
系統の復調信号として再生する。一方、2つの相関出力
を乗算器4dにより乗算してループフィルタ8により直
流分のみを取り出して符号の同期制御信号を生成し、こ
れで電圧制御発振器7の出力の周波数を制御して、これ
をPN符号の駆動クロックとすることによりPN符号の
同期をはかる。
【0031】図12(a)〜(d)は、復調及び周期制
御の仕組みを説明するための図で、PN,MPN及びW
PNの各系統の相互相関及び自己相関の特性を示す。横
軸を2つの符号間の遅延時間、縦軸を相関出力として、
図(a)はPNとWPNの相互相関、図(b)はPNと
MPNの相互相関、図(c)はMPNとWPNの相互相
関、図(d)はMPNの自己相関を示す。
【0032】これを用いて、受信信号にPN符号成分の
みが入力された場合を考えると、図10のI点にはPN
とWPNの相互相関(図12(a))に情報信号1を掛
けたものが現れる。同期時には遅延時間は零だから、I
点には復調信号1が再生されることになる。一方、Q点
にはPNとMPNの相互相関(図12(b))に情報信
号1を掛けたものが現れる。同時期には遅延時間は零だ
から、相関出力も零で、Q点には何も出力されないこと
になる。ループフィルタ出力には、I点とQ点の信号の
積の直流成分が出力されるから、その特性は図12
(a)と図12(b)を掛合わせた図13(a)のよう
になる。2信号を掛ける時点で同じ情報信号1を2回掛
けるため、ループフィルタ出力の特性は情報信号の影響
を受けない。
【0033】同様に、受信信号にMPN符号成分のみが
入力された場合を考えると、I点にはMPNとWPNの
相互相関(図12(c))に情報信号2を掛けたものが
現れる。同時期には遅延時間は零だから、I点には何も
出力されない。一方、Q点にはMPNの自己相関(図1
2(d))に情報信号2を掛けたものが現れる。同期時
には遅延時間は零だから、Q点には復調信号2が再生さ
れることになる。ループフィルタ出力には、I点とQ点
の信号の積の直流成分が出力されるから、その特性は図
12(c)と図12(d)を掛合わせた図13(b)の
ようになる。2信号を掛ける時点で同じ情報信号2を2
回掛けるため、この特性は情報信号の影響を受けない。
【0034】実際には、PNとMPNが同時に変調され
て受信されるため、ループフィルタ出力には、図12
(a)と図12(b)の特性を足し合わせたような特性
が現れる。これを同期制御信号として、電圧制御振器の
発振周波数を制御し、符号間の遅延時間を零にする。同
期が達成されると、図10のI,Q点には夫々復調信号
1,2のみが現れる。
【0035】問題点として、PNとMPNを同時に受信
したことに伴う相互干渉の問題がある。I点に現れる情
報信号1で変調されたPNとWPNの相互相関特性(図
12(a))とQ点に現れる情報信号2で変調されたM
PNの自己相互相関特性(図12(d))を掛合わせた
図13(c)の成分がループフィルタ出力に現れる。但
し、この特性は情報信号によって極性が反転し、反転し
た場合は点線のようになる。情報信号が疑似雑音状の場
合には、直流成分は零とみなせるので、同期制御にはあ
まり影響しない。同様にして、Q点に現れる情報信号1
で変調されたPNとMPNの相互相関特性(図12
(b))とI点に現れる情報信号2で変調されたMPN
とWPNの相互相関特性(図12(c))を掛合わせた
図13(c)の成分がループフィルタ出力に現れる。こ
の特性も情報信号によって極性が反転し、反転した場合
は点線のようになる。情報信号が疑似雑音状の場合に
は、直流成分は零とみなせるので、この成分も同期制御
にはあまり影響しない。本発明によれば、受信側にもP
NとMPNを用いた従来の方式に比べ、同期制御信号の
最大振幅が大きくなり、同期点近傍での特性が線形にな
るため、同期範囲が広がると共に、同期追従特性が向上
する。
【0036】図14は、本発明によるスペクトル拡散通
信方式の更に他の実施例(請求項11)を示す図で、受
信機の構成を示している。図中、33は減算器、34は
1チップ遅延回路で、その他、図10と同じ作用をする
部分は同一の符号を付してある。この実施例では、図1
0に示す実施例の受信側におけるマンチェスタ符号化し
たPN符号(MPN)の代りに、元のPN符号を遅延回
路34を用いて1/2チップ進ませたPN符号と1/2
チップ遅らせたPN符号を減算器33で減算した結果得
られる差PN符号(DPN)を用いている。その結果、
図10に示す2つの1/2チップ遅延回路31a,31
bを1つの1チップ遅延回路34に置き換えた図14の
構成が可能である。
【0037】図10に示す実施例と異なる点を以下に説
明する。PN符号発生器5の出力を1チップ遅延回路3
4に入力し、該遅延回路34の入出力信号を加算器32
及び減算器33を用いて加減算し、WPN及びDPNの
2つのPN符号を生成している。この2つのPN符号を
逆拡散に使用した場合の受信信号との相関特性及びルー
プフィルタ8の出力信号の遅延弁別特性を図10に示す
実施例の場合と同様に求めると、図15及び図16のよ
うになる。図13の場合と図16を比較すると、図14
に示す実施例の場合の方が同期制御信号の振幅が2倍大
きく、相互干渉成分の最大振幅は変らないので、同期の
安定度は高くなる。
【0038】図17は、本発明によるスペクトル拡散通
信方式の更に他の実施例(請求項12)を示す図で、送
信機の構成を示している。図中、35a,35bは1/
2チップ遅延回路、36は加減算器で、その他、図1と
同じ作用をする部分は同一の符号を付してある。この実
施例は、図14に示す実施例で用いた1チップ離れたP
N符号の差を取った差PN符号(DPN)をマンチェス
タ符号化PN符号(MPN)の代りに送信側に適用した
ものである。符号生成部は、図10に用いた符号生成部
をそのまま送信部に適用したものであり、前記実施例の
場合と同様に符号の同期制御及び2系統の信号の復調が
可能である。
【0039】図18は、本発明によるスペクトル拡散通
信方式の更に他の実施例(構成13)を示す図で、送信
機の構成を示している。図中、37はANDゲート、3
8はXNORゲート、39は3ステートバッファで、そ
の他、図17と同じ作用をする部分は同一の符号を付し
てある。図18に示す実施例は、図17に示す実施例に
おけるPN符号とDPN符号に関し、PN符号の振幅を
2倍にするかDPN符号の振幅を半分にすることによ
り、両者の符号の振幅を等しくしたものである。これに
より、両符号に重畳された情報信号の誤り率の不均衡を
改善できる。図18に示す送信機は、単純に減算する
と、0,±2の3値になる回路を3ステートバッファ3
9とANDゲート37,XNORゲート38を用いて
0,±1の3値に変換し、DPNの振幅を半分にしてい
る。これにより、符号化部をディジタル回路のみで構成
できる。
【0040】図19は、本発明によるスペクトル拡散通
信方式の更に他の実施例(構成14)を示す図で、受信
機の構成を示している。送信信号を搬送波に載せること
により、無線通信等への適用を可能ならしめるものであ
る。図19に、無線化し、さらに情報信号として多値変
調を用いた場合の例を示す。
【0041】送信側では、送信回路出力にさらに局部発
振器からの搬送波(周波数fL)を乗算器で掛合わせて
送信信号とし、受信側では、受信信号を局部発振器から
の搬送波(周波数fL±fIF)と掛合わせて中間周波信
号(周波数fIF)に変換し、これを送信側と同様にして
生成したWPNやMPN(又はDPN)と掛合わせて帯
域通過フィルタ(BPF)を通して夫々の相関を求め、
さらにこの2つの相関結果を乗算器で掛合わせ、ループ
フィルタ8により直流分を取り出して符号の同期制御信
号を生成し、これで電圧制御発振器のクロック周波数を
制御して符号同期回路を構成する一方、2つの相関出力
の一方を取り出して乗算器により2乗し、中心周波数2
IFのBPFを通し、これを分周回路14で2分周して
中間周波搬送波を再生し、これと2つの相関出力を乗算
器により乗算し、低域通過フィルタ(LPF)に通して
夫々復調信号1,復調信号2を得る。
【0042】構成15は、同期制御信号の特性を悪化さ
せる相互干渉成分を軽減するために、情報信号の直流成
分を低減するための方法を提供するものである。そのた
めには、2つの情報信号の一方又は両方に情報信号の直
流成分を除くような符号化(マンチェスタ符号化,スク
ランブル化等)を施せばよい。
【0043】以下に、請求項13〜15及び構成16〜
22について説明する。この実施例は、搬送波には同じ
ものを用い、拡散信号として1つのPN符号とこれをマ
ンチェスタ符号化したPN符号(MPN)を用い、夫々
について多値変調を行う構成を取っている。そのため、
送受信機夫々においてPN符号発生器は1つで良く、電
力の合成分配まではベースバンド信号又は中間周波信号
で行われ、高周波回路は周波数変換部のみに限られるの
で、高周波回路部の構成がとても簡単になる。さらに、
2値の方式に多値化回路と多値識別回路を付加するだけ
で多値の情報伝送が可能になるため、コストをそれほど
掛けることなく、高速情報伝送が可能になる。
【0044】図20(a),(b)は、本発明によるス
ペクトル拡散通信方式の更に他の実施例(請求項13〜
15)を示す構成図で、図中、28a,28bは多値化
回路、29a,29bは多値識別回路で、その他、図1
と同じ作用をする部分は同一の符号を付してある。図2
(a)に示すようなPN符号系列と、これをマンチェス
タ符号化した図2(b)に示すような符号系列を用いて
スペクトル拡散を行う。請求項13は、以上の2つの拡
散符号夫々を情報信号で多値変調し、変調したものを足
し合わせて伝送信号とする通信方式を提供するものであ
る。
【0045】請求項14は、請求項13の伝送信号を生
成するための送信機の構成を示したものである。クロッ
ク発生器の出力をPN符号発生器に入力して図2(a)
のようなPNを発生させ、これとクロック信号を乗算器
により掛け合わせて図2(b)のようなMPNを生成す
る。次に、nビットのディジタル情報信号を用意し、n
ビットの内aビットを振幅的に多値化する多値化回路に
より多値信号Iを生成し、これとPN符号を乗算器によ
り掛け合わせる。一方、残りのbビットの信号を同様に
多値信号Qに変換し、これとMPN符号を乗算器により
掛け合わせ、2つの乗算結果を加算器で足し合わせて送
信信号とする。多値化回路28a,28bとしては、D
/Aコンバータを用いるか、減衰器とダイオードスイッ
チの組合せにより可変減衰器を用いる方法等が考えられ
る。多値化するに当っては、aビットの情報を0〜2の
a乗−1までのデータに変換する方法がよく用いられる
が、これに限るものではなく、さらに冗長ビットを加え
て符号化と組合せる等、色々な方法が考えられる。
【0046】請求項15は、請求項13の伝送信号を受
信して情報信号を再生する受信機の構成を示したもので
ある。電圧制御発振器出力をクロック信号として、送信
側と同様にPN符号発生器と乗算器により送信側と同一
系列のPNとMPNを生成し、受信信号を2系統に分け
て夫々PN,MPNを掛け合わせて低域通過フィルタ
(LPF)を通すことにより、夫々の相関を求め、多値
信号I,Qを再生する。最期に、多値識別回路29a,
29bにより多値データから夫々aビット,bビット
(合わせてnビット)のディジタルデータを再生し、デ
ータ復調を行う。多値識別回路29a,29bとして
は、A/Dコンバータを用いたり、幾つかのコンパレー
タを用いて異なる基準電圧と比較することによりデータ
を再生する方法等が考えられる。
【0047】PN及びMPNの符号の自己相関及び相互
相関を求めると図3のようになる。横軸を2つの符号間
の遅延時間,縦軸を相関出力として、図3(a)はPN
の自己相関,図3(b)はMPNの自己相関,図3
(c)はPNとMPNの相互相関特性を示す。これを用
いて、受信信号にPN符号成分のみが入力された場合を
考えると、図20(b)のI点にはPNの自己相関図3
(a)に多値情報信号Iを掛けたものが現れる。同期時
には遅延時間は零だから、I点には多値信号Iが再生さ
れることになる。一方、Q点にはPNとMPNの相互相
関図3(c)に多値情報信号Iを掛けたものが現れる。
同期時には遅延時間は零だから、Q点には何も出力され
ないことになる。ループフィルタ出力には、I点とQ点
の信号の積の直流成分が出力されるから、その特性は自
己相関図3(a)と相互相関図3(c)を掛け合わせた
図4(a)のようになる。2信号を掛ける時点で同じ多
値信号Iを2回掛けるため、この特性の極性は情報信号
の影響を受けない。
【0048】同様に、受信信号にMPN符号成分のみが
入力された場合を考えると、I点にはPNとMPNの相
互相関(図3(c))に多値情報信号Qを掛けたものが
現れる。同期時には遅延時間は零だから、I点には何も
出力されない。一方、Q点にはMPNの自己相関(図3
(b))に多値情報信号Qを掛けたものが現れる。同期
時には遅延時間は零だから、Q点には多値信号Qが再生
されることになる。ループフィルタ8の出力には、I点
とQ点の信号の積の直流成分が出力されるから、その特
性は自己相関(図3(a))と相対相関(図3(c))
を掛合わせた図4(b)のようになる。2信号を掛ける
時点で同じ多値情報信号Qを2回掛けるため、この特性
の極性は情報信号の影響を受けない。
【0049】実際には、PNとMPNが同時に変調され
て受信されるため、ループフィルタ出力には図3(a)
と図3(b)の特性を足し合わせた図4(c)のような
特性が現れる。これを同期制御信号として、電圧制御発
振器の発振周波数を制御し、符号間の遅延時間を零にす
る。同期が達成されると、図20(b)のI,Q点には
夫々多値信号I,Qのみが現れる。
【0050】問題点として、PNとMPNを同時に受信
したことに伴う、相互干渉の問題がある。I点に現れる
多値情報信号Iで変調されたMPNとPNの相互相関特
性図3(c)と、Q点に現れる多値情報信号Qで変調さ
れたPNとMPNの相互相関特性図3(c)を掛合わせ
た図4(d)の成分がループフィルタ出力に現れる。但
し、この特性は情報信号によって局性が反転し、反転し
た場合は点線のようになる。多値情報信号が擬似雑音状
の場合には直流成分は零とみなせるので、同期制御には
あまり影響しない。同様にして、I点に現れる情報信号
Iで変調されたPNとPNの自己相関特性図3(a)
と、Q点に現れる多値情報信号Qで変調されたMPNと
MPNの自己相関特性図3(b)を掛合わせた図4
(e)の成分がループフィルタ出力に現れる。この特性
も情報信号によって局性が反転し、反転した場合は点線
のようになる。情報信号が擬似雑音状の場合には直流成
分は零とみなさせるので、この成分も同期制御にはあま
り影響しない。
【0051】以上はベースバンドにおいての変復調につ
いて述べたが、次に、これを無線帯域で使用した場合に
ついて説明する。図21(a),(b)は本発明によるス
ペクトル拡散通信方式の更に他の実施例(構成19)を
示す構成図である。図20に示した実施例と異なるのは
送受信端で局部発振器出力との乗算を行なって周波数変
換し、アンテナを用いて無線伝送している点と、受信側
で周波数変換する際に中間周波数信号を用いている点が
上げられる。中間周波帯での相関を求めるために、拡散
符号を乗算して逆拡散した後にLPFではなくBPFを
通して相関を取っている。2つ相関出力には情報信号以
外に中間周波数における搬送波成分が入っている。ルー
プフィルタには同じ搬送波成分が2回掛けられることに
なり、直流成分は図4と同じ相関特性を示すため、これ
をそのまま同期制御信号として使用できる。情報信号の
復調には搬送波成分取り除くために、搬送波の再生が必
要である。そのため、相関出力の一方を2乗し、2次高
調波のみを通すBPFを通して出力を2分周回路に入力
し、搬送波を再生する。これと、2つの相関出力を乗算
器で乗算してLPFに通すことにより2つの情報信号を
再生する。
【0052】図22(a),(b)は、本発明によるスペ
クトル拡散通信方式の更に他の実施例(構成20)を示
す構成図である。別述した構成19との違いは、拡散ク
ロック信号と局部発振信号と中間周波搬送波を同期させ
た点にある。送信側では、発振周波数Nfcの局部発振器
の出力を分周器でN分周したものをPN符号発生器のク
ロック信号として用いて同期させている。受信側では、
電圧制御発振器の出力MfcをM分周したものをPN符号発
生器のクロック信号fcとして用い同期させている。さら
に、これを逓倍回路でL逓倍した周波数Lfcの信号を中間
周波搬送波として用いている(但し、L=|M-N|)。搬送
波と拡散クロックを同期させたことで、中間周波搬送波
の再生回路が不要になる。
【0053】構成20に対する他の実施例を図23に基
づいて説明する。これは図22(b)の逓倍回路の代り
に分周器を用いた例である。送信側は同じなので、受信
機について述べる。電圧制御発振器の出力KLFcを分周器
でK分周したものを中間周波搬送波として用いている。
さらにこれをL分周したものをPN符号発生器のクロッ
ク信号fcとして用い同期させている(但し、KL±L=N)。
【0054】図24は、本発明によるスペクトル拡散通
信方式の更に他の実施例(構成21)を示す構成図であ
る。これは構成20において中間周波搬送波の周波数を
零としたものである。送信側は同じなので、受信機につ
いて述べる。電圧制御発振器の出力Nfcを分周器でN分周
したものをPN符号発生器のクロック信号fcとして用い
同期させている。高周波回路部でいきなりベースバンド
拡散信号に変換されるので、相関出力をLPFに通すこ
とで2つの復調信号を得られる。回路的には図20
(b)に近く、中間周波回路を用いない分、回路が簡単
になっている。
【0055】構成22は、請求項13〜15及び構成1
6〜21で用いる情報信号に関するものである。請求項
15の説明で述べた通り、PNとMPNを同時に受信し
た場合には相互干渉成分が生じる。2つの情報信号間に
相関が小さい場合はあまり影響しないが、大きい場合は
同期はずれや誤り率の増大を招く。これを防ぐためPN
符号のマンチェスタ化とは別に、情報信号に対して多値
化した後の信号Iと信号Q間の相互相関が小さくなるよ
うに、情報信号にスクランブル等を施こしておくのが有
効である。その具体例としては、PN符号のマンチェス
タ化とは別に情報信号の少なくとも一部に図2に示した
ようなマンチェスタ符号化を施こすことにより情報信号
の直流成分を零にし、相互干渉成分の影響を小さくする
方法が考えられる。
【0056】
【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)請求項1に対応する効果:送信側でPN符号と該
PN符号をマンチェスタ符号化したPN符号を発生さ
せ、夫々に情報変調を掛けたものを加算して送信信号と
しているので、1つのPN符号で2チャネルの情報信号
を伝送できる。 (2)請求項2に対応する効果:送信機において、2チ
ャネルの情報信号の伝送に1つのPN符号発生器で済む
ので、回路構成が簡単になる。 (3)請求項3に対応する効果:受信機において、PN
符号発生器は1つで済み、PN符号の同相成分及び直交
成分双々に対する受信信号の相関出力の積の直流成分を
同期制御信号に用いるため、同期回路のみで2チャネル
の情報信号の復調が可能である。また、ベースバンド伝
送なので、有線及び光によるスペクトル拡散通信に適し
ている。 (4)請求項4に対応する効果:送信側でPNとMPN
で拡散された信号を加算した後に周波数変換し、受信側
では周波数変換して中間周波に落とした後に逆拡散を行
なっているので、高周波回路部において電力の合成・分
配、位相シフトの必要がなく、高周波乗算器も送受夫々
に1つで済み、高周波部の回路構成を大幅に簡略化でき
る。このため、製作が容易になりコストも下げられる。 (5)請求項5に対応する効果:局部発振器出力と拡散
クロックと中間周波搬送波を分周器と逓倍器を用いて同
期させているので、発振器の数を減らすことができ、受
信機においては中間周波数搬送波の再生回路が不要にな
るので、回路構成が簡単になりコストが下げられる。 (6)請求項6に対応する効果:中間周波搬送周波数を
零とし、受信信号をいきなりベースバンド拡散信号に変
換するため、中間周波搬送波を再生し、相関出力信号か
ら搬送波成分を除去する必要がなく、受信回路を非常に
簡単に構成することが出来る。 (7)請求項7に対応する効果:2つの情報信号の一方
又は両方にマンチェスタ符号化した情報信号を用いてい
るため、同期制御信号の情報信号成分による相互干渉の
影響を軽減でき、伝送特性が向上する。 (8)請求項8に対応する効果:乗算器として排他的論
理和ゲートを用い、加算器としては2つの信号の積(又
は和)をAND(OR)ゲートで求め、これを3ステー
トバッファに入力し、2信号の排他的論理和の否定をバ
ッファの出力制御信号とし、バッファ出力を抵抗を介し
て電源とグランドに接続すると共に、バッファ出力をコ
ンデンサを介して送信信号としたため、送信回路を殆ど
ディジタル化しながら3値のスペクトル拡散信号を生成
することができ、送信回路の簡単化、無調整化、IC化
により低コスト化が図れる。 (9)請求項9,10(構成9,10)に対応する効
果:送信側でPNとこれをマンチェスタ符号化したもの
を発生させ、夫々に情報変調を掛けたものを加算して送
信信号とする一方、受信側では、互に1チップずれたP
N符号の加算PN符号とマンチェスタ符号化PN符号を
情報信号の復調及び符号の同期制御に用いているため、
従来のPN符号とマンチェスタ符号化PN符号のみを用
いる方式に比較して、同期制御信号の振幅が大きくな
り、特性が同期点近傍で線形になるため、同期特性が向
上する。 (10)請求項11(構成11)に対応する効果:請求
項10のマンチェスタ符号化PN系列の代りに、互に1
チップずれたPN符号の差PN符号を用いたため、請求
項12の発明以上に同期制御信号の振幅が大きくなり、
同期特性が向上する。 (11)請求項12(構成12)に対応する効果:送信
機において、マンチェスタ符号化PN符号の代りに、互
に1チップずれたPN符号の差PN符号を用いたため、
従来より同期特性が向上する。 (12)構成13に対応する効果:PN符号と互に1チ
ップずれたPN符号の差PN符号の振幅を等しくしたた
め、バランスが良くなり、2系統の情報信号の誤り率の
不均衡を改善できる。 (13)構成14に対応する効果:送受信端で局部発振
器と乗算器により、搬送周波帯に周波数変換しているた
め、本発明の無線通信等への適用が可能になる。 (14)構成15に対応する効果:2つの情報信号の一
方又は両方にマンチェスタ符号化した情報信号を用いて
いるため、同期制御信号の情報信号成分による相互干渉
の影響を軽減でき、伝送特性が向上する。 (15)請求項13(構成16)に対応する効果:送信
側でPNとこれをマンチェスタ符号化したものを発生さ
せ、夫々に多値情報変調を掛けたものを加算して送信信
号としているので、1つのPN符号で多数のディジタル
情報信号を伝送でき、高速伝送が可能になる (16)請求項14(構成17)に対応する効果:送信
機において、多数のディジタル情報信号の伝送に1つの
PN符号発生器で済むので、回路構成が簡単になる。 (17)請求項15(構成18)に対応する効果:受信
機において、PN符号発生器は1つで済み、PN符号の
同相成分及び直交成分夫々に対する受信信号の相関出力
の積の直流成分を同期制御信号に用いるため、同期回路
のみで2チャンネルの多値情報信号の再生が可能であ
る。また、ベースバンド伝送なので、有線及び光による
スペクトル拡散通信に適している。 (18)構成19に対応する効果:送信側でPNとMP
Nで拡散された信号を加算した後に周波数変換し、受信
側では周波数変換して中間周波に落とした後に逆拡散を
行なっているので、高周波回路部において電力の合成・
分配、位相シフトの必要がなく、高周波乗算器も送受夫
々に1つで済み、高周波部の回路構成を大幅に簡略化で
きる。このため、製作が容易になりコストも下げられ
る。 (19)構成20に対応する効果:局部発振器出力と拡
散クロックと中間周波搬送波を分周器と逓倍器を用いて
同期させているので、発振器の数を減らすことができ、
受信機においては中間周波搬送波の再生回路が不要にな
るので、回路構成が簡単になりコストが下げられる。 (20)構成21に対応する効果:中間周波搬送周波数
を零とし、受信信号をいきなりベースバンド拡散信号に
変換するため、中間周波搬送波を再生し、相関出力信号
から搬送波成分を除去する必要がなく、受信回路を非常
に簡単に構成することが出来る。 (21)構成22に対応する効果:情報信号にスクラン
ブル等を施こしているため、情報信号を多値化した後の
信号Iと信号Q間の相互相関の直流成分を小さくでき、
同期はずれや復調誤りを軽減できる。
【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方式の一実
施例を説明するための構成図である。
【図2】 本発明によるPN符号とマンチェスタ符号化
PN符号を示す図である。
【図3】 本発明によるPNの自己相関情報、MPNの
自己相関特性及びPNとMPNとの相互相関特性を示す
図である。
【図4】 図3の自己相関特性及び相互相関特性を掛合
わせた相関出力を示す図である。
【図5】 本発明によるスペクトル拡散通信方式の他の
実施例を示す図である。
【図6】 本発明によるスペクトル拡散通信方式の更に
他の実施例を示す図である。
【図7】 図6における受信機の他の実施例を示す図で
ある。
【図8】 図6における受信機の更に他の実施例を示す
図である。
【図9】 本発明によるスペクトル拡散通信方式の送信
機の更に他の実施例を示す図である。
【図10】 本発明によるスペクトル拡散通信方式の受
信機の更に他の実施例を示す図である。
【図11】 本発明によるPN符号とマンチェスタ符号
化PN符号,PN符号系列の和系列及び左系列を示す図
である。
【図12】 本発明によるPN,MPN及びWPNの各
系列の相互相関及び自己相関特性を示す図である。
【図13】 図12の自己相関特性及び相互相関特性を
掛合わせた相関出力を示す図である。
【図14】 本発明によるスペクトル拡散通信方式の受
信機の更に他の実施例を示す図である。
【図15】 本発明によるPN,DPN,MPN及びW
PNの各系列の相互相関及び自己相関特性を示す図であ
る。
【図16】 図15の自己相関特性及び相互相関特性を
掛合わせた相関出力を示す図である。
【図17】 本発明によるスペクトル拡散通信方式の送
信機の更に他の実施例を示す図である。
【図18】 本発明によるスペクトル拡散通信方式の送
信機の更に他の実施例を示す図である。
【図19】 本発明によるスペクトル拡散通信方式の受
信機の更に他の実施例を示す図である。
【図20】 本発明によるスペクトル拡散通信方式の更
に他の実施例を示す図である。
【図21】 本発明によるスペクトル拡散通信方式の更
に他の実施例を示す図である。
【図22】 本発明によるスペクトル拡散通信方式の更
に他の実施例を示す図である。
【図23】 本発明によるスペクトル拡散通信方式の更
に他の実施例を示す図である。
【図24】 本発明によるスペクトル拡散通信方式の更
に他の実施例を示す図である。
【図25】 従来のスペクトル拡散通信方式の構成図で
ある。
【図26】 従来の変形コスタス形搬送波再生回路の構
成図である。
【符号の説明】
1…PN符号発生器、2a〜2e…乗算器、3…加算
器、4a〜4d…乗算器、5…PN符号発生器、6a,
6b…低域通過フィルタ(LPF)、7…電圧制御発振
器、8…ループフィルタ。

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 拡散符号として、PN符号と、該PN符
    号をマンチェスタ符号化したPN符号とを用意し、夫々
    を情報信号で変調して足し合わせたものを伝送信号とし
    たことを特徴とするスペクトル拡散通信方式。
  2. 【請求項2】 送信機として、クロック発生器の出力を
    PN符号発生器に入力してPN符号を発生させ、該PN
    符号とクロック信号を乗算器により掛合わせてマンチェ
    スタ符号化PN符号を生成し、ディジタル情報信号を2
    系統用意し、第1の情報信号とPN符号,第2の情報信
    号とマンチェスタ符号化PN符号を夫々乗算器により掛
    合わせ、乗算した結果を加算器で足し合わせた信号を送
    信信号としたことを特徴とする請求項1記載のスペクト
    ル拡散通信方式。
  3. 【請求項3】 受信機として、電圧制御発振器の出力を
    クロック信号として、送信側と同様にPN符号発生器と
    乗算器により送信側と同一のPN符号とマンチェスタ符
    号化PN符号を生成し、受信信号を2系統に分けて夫々
    PN符号、マンチェスタ符号化PN符号を掛合わせて低
    域通過フィルタを通して夫々の相関を求め、夫々第1の
    復調信号と第2の復調信号として取り出し、さらに2つ
    の相関結果を乗算器で掛合わせてループフィルタにより
    直流分を取り出して符号の同期制御信号を生成し、該同
    期制御信号で電圧制御発振器のクロック周波数を制御し
    て符号同期回路を構成したことを特徴とする請求項1又
    は2記載のスペクトル拡散通信方式。
  4. 【請求項4】 送信側では、請求項2記載の送信回路の
    出力にさらに局部発振器からの搬送波(周波数fL)を
    乗算器で掛合わせたものを送信信号とし、受信側では、
    受信信号を局部発振器からの搬送波(周波数fL±
    IF)と掛合わせて中間周波信号(周波数fIF)に変換
    し、該中間周波信号を送信側と同様にして生成したPN
    符号、マンチェスタ符号化PN符号と掛合わせて帯域通
    過フィルタを通して夫々の相関を求め、さらに2つの相
    関結果を乗算器で掛合わせて、ループフィルタにより直
    流分を取り出して符号の同期制御信号を生成し、該同期
    制御信号で電圧制御発振器のクロック周波数を制御して
    符号同期回路を構成する一方、2つの相関出力の一方を
    取り出して乗算器により2乗し、中心周波数2fIFの帯
    域通過フィルタを通し、分周回路で2分周して中間周波
    搬送波を再生し、該中間周波搬送波と2つの相関出力を
    乗算器より乗算し、低域通過フィルタに通して夫々第1
    の復調信号と第2の復調信号を得ることを特徴とする請
    求項1,2又は3記載のスペクトル拡散通信方式。
  5. 【請求項5】 送信側では、局部発振器出力を分周し、
    さらに逓倍したものをPN符号及びマンチェスタ符号化
    PN符号の駆動クロック信号とし、受信側では、電圧制
    御発振器の出力を局部発振信号として用いる一方、該電
    圧制御発振器の出力を分周器及び逓倍器により分周、逓
    倍して、PN符号及びマンチェスタ符号化PN符号の駆
    動クロック信号と中間周波搬送波信号を生成し、拡散ク
    ロックと局発信号、中間周波信号を同期させたことを特
    徴とする請求項4記載のスペクトル拡散通信方式。
  6. 【請求項6】 送信側では、請求項4記載の送信回路を
    用い、受信側では、電圧制御発振器の出力を局部発振信
    号として用いる一方、該電圧制御発振器の出力を分周器
    により分周してPN符号及びマンチェスタ符号化PN符
    号の駆動クロック信号を生成し、受信信号と局部発生信
    号を掛合わせていきなりベースバンド拡散信号を生成
    し、該ベースバンド拡散信号とPN符号及びマンチェス
    タ符号化PN符号を夫々掛合わせて低域通過フィルタに
    通し、第1の復調信号と第2の復調信号を得ることを特
    徴とする請求項5記載のスペクトル拡散通信方式。
  7. 【請求項7】 2つの情報信号の一方又は両方にマンチ
    ェスタ符号化した情報信号を用いたことを特徴とする請
    求項1〜6いずれか1項に記載のスペクトル拡散通信方
    式。
  8. 【請求項8】 送信機において、乗算器として排他的論
    理和ゲートを用い、加算器としては2つの信号の積又は
    和をANDゲート又はORゲートで求め、これを3ステ
    ートバッファに入力し、2信号の排他的論理和の否定を
    バッファの出力制御信号とし、バッファ出力を抵抗を介
    して電源とグランドに接続すると共に、バッファ出力を
    コンデンサを介して送信信号としたことを特徴とする請
    求項1〜7いずれか1項に記載のスペクトル拡散通信方
    式。
  9. 【請求項9】 拡散符号として、PN符号と、該PN符
    号をマンチェスタ符号化したPN符号と、前記PN符号
    を遅延回路を用いて得られたPN符号を加算した和PN
    符号と、減算した差PN符号とを用いたことを特徴とす
    るスペクトル拡散通信方式。
  10. 【請求項10】 送信側では、クロック発振器により駆
    動された符号発生器を用いてPN符号と、該PN符号を
    クロック信号と乗算してマンチェスタ符号化したPN符
    号を生成し、夫々を乗算器を用いて情報信号で変調し、
    加算器で加算したものを送信信号とする一方、受信側で
    は、送信側と同様にして同一のPN符号を生成し、遅延
    回路を用いて該PN符号を1/2チップ進ませたPN符
    号と1/2チップ遅らせたPN符号を加算器で加算した
    結果得られる和PN符号と、元のPN符号をクロック信
    号と乗算してマンチェスタ符号化したPN符号の2つの
    PN符号を生成し、夫々について相関器により受信信号
    との相関を取って2系統の復調信号として生成する一
    方、2つの相関出力を乗算器により乗算して低域通過フ
    ィルタにより直流分のみを取り出して符号の同期制御信
    号を生成し、該同期制御信号により電圧制御発振器出力
    の周波数を制御して、該電圧制御発振器出力をPN符号
    の駆動クロックとすることにより符号同期回路を構成し
    たことを特徴とする請求項9記載のスペクトル拡散通信
    方式。
  11. 【請求項11】 受信側におけるマンチェスタ符号化し
    たPN符号の代りに、元のPN符号を遅延回路を用いて
    1/2チップ進ませたPN符号と1/2チップ遅らせた
    PN符号を減算器で減算した結果得られる差PN符号を
    用いたことを特徴とする請求項10記載のスペクトル拡
    散通信方式。
  12. 【請求項12】 送信側におけるマンチェスタ符号化し
    たPN符号の代りに、元のPN符号を遅延回路を用いて
    1/2チップ進ませたPN符号と1/2チップ遅らせた
    PN符号を減算器で減算した結果得られる差PN符号を
    用いたことを特徴とする請求項10又は11記載のスペ
    クトル拡散通信方式。
  13. 【請求項13】 拡散符号として、PN符号と、該PN
    符号をマンチェスタ符号化したPN符号とを用意し、夫
    々を情報信号で多値変調して足し合わせたものを伝送信
    号としたことを特徴とするスペクトル拡散通信方式。
  14. 【請求項14】 送信機として、クロック発生器の出力
    をPN符号発生器に入力してPN符号を発生させ、該P
    N符号とクロック信号を乗算器により掛合わせてマンチ
    ェスタ符号化PN符号を生成し、nビットパラレルのデ
    ィジタル情報信号を用意し、nビットの内のaビットを
    多値化回路により多値信号化してPN符号と乗算器によ
    り掛け合わせる一方、残りのb(=n-a)ビットを同様に
    多値化回路により多値信号化してマンチェスタ符号化P
    N符号を乗算器により掛け合わせ、2つの乗算器出力を
    加算器で足し合わせた信号を送信信号としたことを特徴
    とする請求項13記載のスペクトル拡散通信方式。
  15. 【請求項15】 受信機として、電圧制御発振器の出力
    をクロック信号として、送信側と同様にPN符号発生器
    と乗算器により送信側と同一のPN符号とマンチェスタ
    符号化PN符号を生成し、受信信号を2系統に分けて夫
    々PN符号、マンチェスタ符号化PN符号を掛合わせて
    低域通過フィルタを通して夫々の相関を求め、夫々第1
    の復調信号と第2の復調信号として取り出し、さらに2
    つの相関結果を乗算器で掛合わせてループフィルタによ
    り直流分を取り出して符号の同期制御信号を生成し、該
    同期制御信号で電圧制御発振器のクロック周波数を制御
    して符号同期回路を構成する一方、相関出力として得ら
    れた第1の復調信号と第2の復調信号から多値識別回路
    により元のディジタルデータに変換し、復調信号を得る
    ようにしたことを特徴とする請求項13又は14記載の
    スペクトル拡散通信方式。
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