JPH0783347B2

JPH0783347B2 - スペクトラム拡散通信方式

Info

Publication number: JPH0783347B2
Application number: JP63108479A
Authority: JP
Inventors: 将明牧野
Original assignee: Tec Corp
Current assignee: Tec Corp
Priority date: 1988-04-30
Filing date: 1988-04-30
Publication date: 1995-09-06
Anticipated expiration: 2010-09-06
Also published as: JPH01278141A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、同じ周波数帯域を共用してスペクトラム拡散
信号と狭帯域信号とを同時に伝送するスペクトラム拡散
通信方式に関する。

［従来の技術］スペクトラム拡散通信方式は、１次変調器において発振
器からの搬送波を情報信号でFM（周波数変調）やPSK
（位相シフトキーイング）などの通常の変調を行ない、
その変調出力に対し２次変調器（拡散変調器）において
拡散符号発生回路より発生させた拡散符号でさらに２次
変調を行ない、情報信号スペクトラムがもつ帯域に比較
して極めて広い帯域にスペクトラムを拡散して送信する
ものである。

１次変調器として２相PSKを用いた場合、スペクトラム
拡散変調器は乗積変調器となる。即ち、１次変調器であ
るPSK変調器で搬送波発振器からの周波数f₁の搬送波よ
り入力される情報信号を変調し、これを２次変調器であ
るスペクトラム拡散変調器で拡散符号発生器からの拡散
符号長Ｎビットで乗積変調してスペクトラム拡散変調信
号を得るようにしている。

こうして得られるスペクトラム拡散変調信号と狭帯域信
号を同時に伝送する場合、従来は拡散変調された後の送
信信号であるスペクトラム拡散変調信号の中心周波数、
拡散帯域幅及び拡散符号長と狭帯域信号の中心周波数及
び帯域幅とを互いに無関係に設定して周波数帯域を共用
していた。このときの各信号の周波数配置を示すと第18
図に示すようになる。なお、f₁はスペクトラム拡散変調
信号ａの中心周波数、f₂は狭帯域信号の中心周波数、ｂ
は狭帯域信号である。

即ち、スペクトラム拡散変調信号とは無関係に決められ
た周波数f₂の搬送波発生回路からの搬送波により入力さ
れる情報信号を狭帯域変調器で変調し、狭帯域信号をス
ペクトラム拡散変調信号と加算して伝送路に送出するよ
うにしていた。

また別の例では特公昭58−1581号公報に見られるよう
に、スペクトラム拡散信号の中心周波数f₁からその拡散
符号のクロック周波数の整数倍だけ離れた周波数位置に
他の狭帯域信号を配置してスペクトラム拡散変調信号と
狭帯域信号を同時に伝送するものである。このときの各
信号の周波数配置を示すと第19図に示すようになる。な
お、f₁はスペクトラム拡散変調信号ｃの中心周波数、f_T
はスペクトラム拡散変調信号ｃのクロック周波数、d,e,
g,hは狭帯域信号である。

［発明が解決しようとする課題］しかしこのような従来のスペクトラム拡散通信方式では
以下の問題がある。

即ち前者においては、スペクトラム拡散変調信号の中心
周波数、拡散帯域幅及び拡散符号長と、狭帯域信号の中
心周波数及び帯域幅を共用するためにスペクトラム拡散
変調信号のスペクトラムと狭帯域信号のスペクトラムが
重なり合ってしまい、このため拡散処理利得による干渉
軽減効果のみを利用することになるので、干渉が充分に
軽減されない場合があった。

また後者においては、スペクトラム拡散変調信号のスペ
クトラムと狭帯域信号のスペクトラムが重なり合わない
ので、スペクトラム拡散変調信号が狭帯域信号から受け
る干渉量並びにスペクトラム拡散変調信号が狭帯域信号
に及ぼす干渉量は著しく減少する利点はある。しかしそ
の反面、Ｍ系列符号を用いた直接拡散方式のスペクトラ
ム拡散変調信号においては、そのメインローブ、すなわ
ち拡散符号のクロック周波数の２倍に等しい帯域幅内に
全電力の90％が含まれ、第１サイドローブ、すなわち拡
散符号のクロック周波数の４倍に等しい帯域幅内には全
電力の93％が含まれることになる。従って同方式のスペ
クトラム拡散通信を行なう場合、周波数の有効利用の点
から鑑みてその使用帯域幅を拡散符号のクロック周波数
の２倍とするのが通常である。このため狭帯域信号に比
べて極めて広い帯域をもつスペクトラム拡散変調信号に
対して僅か２波の狭帯域信号しか同時伝送できず、同時
伝送できる信号のチャンネル数が少ないという問題があ
った。

そこで第１の発明は、多数の狭帯域信号をスペクトラム
拡散変調信号と同時伝送することができるスペクトラム
拡散通信方式を提供しようとするものである。

また第２の発明は、狭帯域信号をスペクトル拡散変調信
号の干渉を受けることなく復調ができ、狭帯域信号の受
信が良好にできるスペクトラム拡散通信方式を提供しよ
うとするものである。

さらに第３の発明は、スペクトル拡散変調信号を狭帯域
信号の干渉を受けることなく復調ができ、スペクトラム
拡散変調信号の受信が良好にできるスペクトラム拡散通
信方式を提供しようとするものである。

［問題点を解決するための手段と作用］第１の発明は、周波数f_Tのクロックパルスを用いて発声
される拡散符号長Ｎビットの最大周期系列符号により信
号帯域幅である狭帯域信号を乗積変調することによってそのスペ
クトラムを拡散したスペクトラム拡散変調信号を伝送す
るとともに、帯域幅BW₂が、なる関係式で表わされるとき、狭帯域信号とは別の帯域
幅BW₂である狭帯域信号を、その中心周波数がスペクト
ラム拡散変調信号の中心周波数に対して（但し、ｍは０及び正の整数）なる式で示される周波数
位置に配置してスペクトラム拡散変調信号と同時に伝送
することにある。

また第２の発明は、上記第１の発明によって同時伝送さ
れる信号のうち帯域幅BW₂である狭帯域信号を復調する
ときには、その同時伝送される信号を中心周波数が帯域
幅BW₂の狭帯域信号の中心周波数に等しく、かつ通過帯
域幅がBW₂である帯域通過フイルタを通過させた後に狭
帯域復調を行なうことにある。

さらに第３の発明は、上記第１の発明によって同時伝送
される信号のうちスペクトラム拡散変調信号を復調する
ときには、その同時伝送される信号を逆拡散するととも
に中心周波数がスペクトラム拡散変調信号の中心周波数
f₁と同一でかつ通過帯域幅がBW₁の帯域通過フイルタを
通過させた後に復調を行なうことにある。

本発明の方式は、スペクトラム拡散変調信号と同時伝送
する狭帯域信号の配置される周波数、帯域幅とスペクト
ラム拡散変調信号の周波数、符号長等との間に一定の関
係を定めることにその特徴があり、以下、第１図の回路
ブロック図に基づいてその原理を説明する。

図中100はスペクトラム拡散変調部、110は狭帯域信号変
調部、130はスペクトラム拡散復調部、140は狭帯域信号
復調部である。

前記スペクトラム拡散変調部100では、入力端子101から
入力されるデータ信号ｄ（ｔ）及び搬送波発振器102か
らの周波数f₁を１次変調器103に供給して１次変調し、
狭帯域信号ａ（ｔ）を得るようにしている。この狭帯域
信号ａ（ｔ）の帯域幅をBW₁とする。

前記狭帯域信号ａ（ｔ）は２次変調器としての拡散変調
器106に供給される。一方、拡散符号クロック発生器104
を設け、このクロック発生器104からの周波数f_Tのクロ
ックを拡散符号発生器105に供給して拡散符号ｓ（ｔ）
を発生し前記拡散変調器106に供給している。

そして前記拡散変調器106で拡散変調して得られるスペ
クトラム拡散変調信号ｖ（ｔ）を加算器121に供給して
いる。

また前記狭帯域信号変調部110では、入力端子111（111
a,111b,…111n）から入力されるデータ信号ｇ（ｔ）｛g
a（ｔ）,gb（ｔ），…gn（ｔ）｝及び搬送波発振器112
（112a,112b,…112n）からの周波数f₂を狭帯域変調器11
3（113a,113b,…113n）に供給して１次変調し、狭帯域
信号ｂ（ｔ）｛b_a（ｔ），b_b（ｔ），…b_n（ｔ）｝を得
るようにしている。この狭帯域信号ｂ（ｔ）の帯域幅を
BW₂とする。

前記狭帯域信号ｂ（ｔ）を前記加算器121に供給してい
る。そして前記加算器121からスペクトラム拡散変調信
号ｖ（ｔ）と狭帯域信号ｂ（ｔ）を加算した送信信号ｘ
（ｔ）が送信アンテナ122から送信されるようになる。

ところでＭ系列拡散符号ｓ（ｔ）は（１）式で示され
る。

ここでP_Kは＋１と−１の値をランダムにとる擬似ランダ
ム系列で、その周期長はＮである。即ち、Ｎは拡散符号
長となる。また周期Ｔは拡散符号のクロック周波数f_Tの
逆数である。またｕ（ｔ）は次の（２）式を満足する単
位送信波形である。

ｓ（ｔ）をフーリエ変換することによりＭ系列拡散符号
のスペクトラムが求まる。

ｓ（ｔ）のフーリエ変換をＳ（ω）とすると、となる。但し、上記（３）式中Ｕ（ω）はｕ（ｔ）のフ
ーリエ変換である。即ち、である。また、である。δ（ｘ）はディラックのデルタ関数であり、次
の（６）式を満足する。

上記（３）式により、Ｍ系列拡散符号のスペクトラムは
２π/NT毎に現われるスペクトラム成分の集合から成立
っていることがわかる。

スペクトラム拡散変調信号ｖ（ｔ）は、Ｍ系列拡散符号
ｓ（ｔ）と狭帯域信号ａ（ｔ）を乗算したものである。
よってａ（ｔ）のスペクトラムをＡ（ω）、ｖ（ｔ）の
スペクトラムをＶ（ω）と表わせば、Ｖ（ω）はＳ
（ω）とＡ（ω）のたたみ込み積分として求まる。ここ
でａ（ｔ）は狭帯域信号であるので、ａ（ｔ）の中心角
周波数をω₁とすれば、ａ（ｔ）に対しそのスペクトラ
ムＡ（ω）は、｜ω−ω₁｜＞W₁/2なるときＡ（ω）＝
０である。W₁はａ（ｔ）の制限帯域幅である。これを図
示すると第２図に示すようになる。

次にＶ（ω）を求めると、ｖ（ｔ）＝ａ（ｔ）ｓ（ｔ） ……（７）ａ（ｔ）ｓ（ｔ）Ａ（ω）Ｓ（ω）＝Ｖ（ω）……
（８）なお、記号はたたみ込み積分を表わす。よってここで、デルタ関数の性質より δ（ｘ）＝δ（−ｘ） ∫ｆ（ｔ）δ（ｔ−ａ）dt＝ｆ（ａ）が知られているので、これらを利用すれば上記（９）式
は次のように変形できる。

ここで前述したように、狭帯域信号ａ（ｔ）はω₁を中
心としてW₁の帯域幅をもつ信号であり、そのスペクトラ
ムＡ（ω）は第２図に示すものであった。従って上記
（10）式により示されるｖ（ｔ）のスペクトラムＶ
（ω）は、ω₁を中心として２π/NT毎に現われるスペク
トラム成分の集合からなり、それぞれのスペクトラム成
分の帯域幅はW₁であることがわかる。

ここでW₁＞２π/NTの場合を考えると、２π/NT間隔で現
われる各スペクトラム成分の帯域が重なり合うことにな
る。この状態を図に示すと第３図に示すようになる。

一方、W₁＜２π/NTの場合には２π/NT毎に現われる各ス
ペクトラム成分が重なり合わないので第４図に示す状態
となる。

以上の現象を周波数軸上の現象に直して考えてみれば、
ω₁は狭帯域信号ａ（ｔ）の中心周波数f₁に対応し、同
様にW₁はBW₁に対応する。よってスペクトラム拡散変調
信号ｖ（ｔ）のスペクトラムはf₁を中心周波数としてf_T
/Nおきの周波数位置毎に現われるスペクトラム成分の集
合からなり、各スペクトラム成分の帯域幅はBW₁である
と言える。

このときBW₁＞f_T/Nとすると、先程のＷ＞２π/NTと同
様、各スペクトラムが重なり合い、BW₁＜f_T/Nとする
と、先程のＷ＜２π/NTと同様、各スペクトラム成分は
重ならない。

従って、BW₁＜f_T/Nとなるように各パラメータを選択す
ればスペクトラム拡散変調された信号ｖ（ｔ）のスペク
トラムＶ（ω）も離散的なスペクトラムの集合となる。

本発明においてはスペクトラム拡散変調前の狭帯域信号
ａ（ｔ）と、スペクトラム拡散変調信号ｖ（ｔ）と同時
伝送される狭帯域信号ｂ（ｔ）との関係は次に示す式の
ようになる。

BW₁＋BW₂＜f_T/N ……（11）但し、BW₁はａ（ｔ）の帯域幅、f_Tは拡散符号のクロッ
ク周波数、Ｎは拡散符号長、BW₂はｂ（ｔ）の帯域幅、f
₁はｖ（ｔ）の中心周波数、f₂はｂ（ｔ）の中心周波数
である。またｍは０及び正の整数である。

上記（11）式よりBW₁＜f_T/Nであることがわかるので、
スペクトラム拡散変調信号ｖ（ｔ）のスペクトラムは各
スペクトラム成分が重なり合わず離散的なスペクトラム
の集合となる。これを図示すると第５図に示すようにな
る。

この第５図に示したｖ（ｔ）のスペクトラムのメインロ
ーブのみ拡大して示したものが第６図となる。図に示す
ように、本発明の方式によればスペクトラム拡散変調信
号ｖ（ｔ）の帯域内にｖ（ｔ）のスペクトラムが存在し
ない間隙を生じさせる作用をもたらす。

また上記（12）式からｂ（ｔ）の中心周波数は１つのス
ペクトラム拡散変調信号ｖ（ｔ）に対し複数求まる。こ
こで整数ｍのうちから特定の数を選択し、また上記（1
2）式において±のうちのいずれかを用いるかを決めれ
ば、f₂は一意に求まる。

いまｍより特定の数maを選択し、（12）式において±の
うち＋を選択して中心周波数f2_aが求まったとすると、f
2_aは、この（13）式よりf2_aはスペクトラム拡散変調信号ｖ
（ｔ）を構成する離散スペクトラム成分の間隙の中央と
なる周波数位置にくることがわかる。ここでb_a（ｔ）を
f2_aを中心周波数とする帯域幅BW₂の狭帯域信号であると
すれば、上記（11）式よりb_a（ｔ）のスペクトラムはｖ
（ｔ）のスペクトラムの間隙の幅以内に納まり、b
_a（ｔ）のスペクトラムはｖ（ｔ）のスペクトラムと重
なり合うことはない。この関係を第７図に示す。

上記（12）式において±のうちの−を選択した場合の中
心周波数f2_bは、となる。f2_bはf₁を中心としてf2_aとは対称の周波数位置
となるので、f2_bを中心周波数とする帯域幅BW₂の狭帯域
信号b_b（ｔ）のスペクトラムもb_a（ｔ）の場合と同様、
ｖ（ｔ）のスペクトラムと重なり合うことはない。

従って本発明によれば、スペクトラム拡散変調信号ｖ
（ｔ）の拡散周波数帯域内に狭帯域信号ｂ（ｔ）を配置
し同時伝送するにもかかわらずｖ（ｔ）とｂ（ｔ）のス
ペクトラムが重なり合うことなく信号伝送を行なえると
いう作用をもたらす。なお、スペクトラム拡散変調信号
ｖ（ｔ）の送信帯域幅をその拡散符号クロック周波数の
２倍に制限した場合、整数ｍの最大値がＮ−１に制限さ
れることになるので、ｖ（ｔ）と同時伝送できる狭帯域
信号ｂ（ｔ）の最大数は2Nとなる。このときのスペクト
ラムの状態を第８図に示す。なお、図中白のスペクトラ
ムはスペクトラム拡散変調信号、黒のスペクトラムは2N
個の狭帯域信号である。

以上は送信側について述べたが受信側においては同時伝
送されたスペクトラム拡散変調信号ｖ（ｔ）と狭帯域信
号ｂ（ｔ）はともに互いの干渉を受けることなく復調さ
れることになる。

すなわち第１図に示すように前記送信アンテナ122から
送信される送信信号ｘ（ｔ）は受信アンテナ123で受信
した後増幅器124を介して前記スペクトラム拡散復調部1
30並びに狭帯域信号復調部140にそれぞれ供給される。

前記狭帯域信号復調部140は、前記増幅器124からの信号
を帯域通過フイルタ141（141a,141b,…141n）を通過さ
せている。この帯域通過フイルタ141はその通過帯域の
中心周波数を狭帯域信号ｂ（ｔ）の中心周波数f₂に、ま
た通過帯域幅を狭帯域信号ｂ（ｔ）の帯域幅と同じBW₂
に設定している。

ところで受信信号中、狭帯域信号ｂ（ｔ）成分とスペク
トラム拡散変調信号ｖ（ｔ）成分とはスペクトラムが分
離されており、ｂ（ｔ）の中心周波数をf2_aにした場合
の例が第７図のようになることは前述した通りである。
従って受信した信号が中心周波数f2_a、帯域幅BW₂である
帯域通過フイルタ141を通過した後はスペクトラム拡散
変調信号ｖ（ｔ）の成分は全て除去されて狭帯域信号b_a
（ｔ）のみが残り第９図に示すスペクトラム分布とな
る。

帯域通過フイルタ141を通過した信号は狭帯域信号復調
器142（142a,142b,…142n）に入力されるが、この狭帯
域信号復調器142に入力される信号にはスペクトラム拡
散変調信号ｖ（ｔ）の成分は含まれてないのでスペクト
ラム拡散変調信号ｖ（ｔ）は狭帯域信号ｂ（ｔ）の復調
に干渉しないことになる。こうして狭帯域信号ｂ（ｔ）
の復調信号のみが出力端子143（143a,143b）から取出さ
れることになる。

またスペクトラム拡散変調信号ｖ（ｔ）を復調する場合
は以下のようになる。

第１図において送信アンテナ122から送信される送信信
号ｘ（ｔ）はスペクトラム拡散変調信号ｘ（ｔ）と狭帯
域信号ｂ（ｔ）とを加算したものであるから、ｘ（ｔ）＝ｘ（ｔ）＋ｂ（ｔ）＝ａ（ｔ）ｓ（ｔ）＋ｂ
（ｔ） ……（15）なる。この送信信号ｘ（ｔ）は受信アンテナ123で受信
された後受信信号ｘ（ｔ）として増幅器124を介してス
ペクトラム拡散復調部130に入力される。このスペクト
ラム拡散復調部130では受信信号ｘ（ｔ）を帯域通過フ
イルタ131を通過させた後逆拡散変調器134に供給する。
ここで前記帯域通過フイルタ131はスペクトラム拡散変
調信号ｖ（ｔ）の帯域以外の信号を除去するものであ
り、従って受信信号ｘ（ｔ）は全て通過するようにな
る。

また前記スペクトラム拡散復調部130では拡散符号用ク
ロック発生器132から周波数f_Tのクロックが発生して拡
散符号発生器133に供給され、その拡散符号発生器133か
ら拡散符号ｓ（ｔ）が前記逆拡散変調器134に供給され
る。

しかして逆拡散変調器134では受信信号ｘ（ｔ）と拡散
符号ｓ（ｔ）との乗積変調を行なって受信信号ｘ（ｔ）
の逆拡散を行なう。

ここで逆拡散変調器134の出力をｙ（ｔ）とすると、ｙ（ｔ）＝ｓ（ｔ）ｘ（ｔ）＝ｓ（ｔ）ｖ（ｔ）＋ｓ（ｔ）ｂ（ｔ）＝s²（ｔ）ａ（ｔ）＋ｓ（ｔ）ｂ（ｔ） ……
（16）となる。そして前記拡散符号発生器133からの拡散符号
ｓ（ｔ）は前記スペクトラム拡散変調器100の拡散符号
発生器105から発生する拡散符号ｓ（ｔ）と等しく、ま
た位相も一致しているので拡散符号の性質により、 s²（ｔ）＝１ ……（17）となるから、上記（16）式及び（17）式からｙ（ｔ）＝ａ（ｔ）＋ｓ（ｔ）ｂ（ｔ） ……（18）が成立する。この（18）式の第１項よりスペクトラム拡
散変調により帯域が拡散されていた狭帯域信号は逆拡散
過程によってスペクトラム拡散復調され、中心周波数
f₁、帯域幅BW₁の狭帯域信号ａ（ｔ）に復調されること
がわかる。

一方、スペクトラム拡散変調信号ｖ（ｔ）と同時に送信
された狭帯域信号ｂ（ｔ）は前記逆拡散変調器134で拡
散符号ｓ（ｔ）と乗積されることによりその帯域が拡散
される。ここで上記（15）式において第２項をｚ（ｔ）
とおき、ｂ（ｔ）が逆拡散されることによりそのスペク
トルがどのように変化するかを求めると次のようにな
る。

ｚ（ｔ）＝ｂ（ｔ）ｓ（ｔ） ……（19）ｚ（ｔ）のスペクトラムをＺ（ω）とし、ｓ（ｔ）、ｂ
（ｔ）のスペクトラムをそれぞれＳ（ω）、Ｂ（ω）と
すると、Ｚ（ω）は先にＶ（ω）を求めたときと同様に
たたみ込み積分により求まる。すなわち、となる。

ｂ（ｔ）は狭帯域信号であるから、帯域制限されてお
り、この点ではａ（ｔ）と同様である。ｂ（ｔ）の中心
角周波数をω₂、制限帯域幅をW₂とすれば、｜ω−ω₂｜
＞W₂/2となるとき、Ｂ（ω）＝０である。

また上記（20）式よりＺ（ω）もＶ（ω）と同様２π/N
Tごとに現われるスペクトラム成分の集合であることが
わかる。

周波数軸上ではｂ（ｔ）の中心周波数はf₂、帯域幅はBW
₂である。従ってＶ（ω）の場合と同様に考えればｚ
（ｔ）のスペクトラムは周波数軸上ではf₂を中心周波数
としてf_T/Nを周期とした周波数位置に周期的に現われ、
それぞれの周波数位置におけるスペクトラムの帯域幅が
BW₂であるスペクトラムの集合として表わされる。

ここで前記（11）、（12）式の関係であるので、狭帯域
信号ｂ（ｔ）の中心周波数を前述の（13）式と同様に求
めたとすれば、狭帯域信号ｂ（ｔ）を逆拡散した信号ｚ
（ｔ）のスペクトラムは（13）式及び（20）式より、f₁
＋（m₁ f_T/N＋f_T/2N）を中心周波数としてf_T/Nおきの
周波数位置に周期的に現われ、それぞれの周波数位置に
おけるスペクトラム帯域幅がBW₂であるスペクトラムの
集合として表わされる。

よってｚ（ｔ）のスペクトラムＺ（ω）を図示すれば第
10図に示すようになる。

逆拡散変調後の信号ｙ（ｔ）は前記（18）式及び（19）
式よりｙ（ｔ）＝ａ（ｔ）＋ｚ（ｔ） ……（21）である。ｙ（ｔ）のスペクトラム分布について考えると
以下のようになる。

ｚ（ｔ）のスペクトラム成分は第10図に示したが、特に
信号ａ（ｔ）の中心周波数f₁近傍におけるｚ（ｔ）のス
ペクトラムを示すと第11図に示すようになる。ｚ（ｔ）
のスペクトラムのうちf₁に最も近い成分は（f₁＋f_T/2
N）を中心周波数とする成分と（ｆ−f_T/2N）を中心周波
数とする成分である。すでに述べたようにｚ（ｔ）の各
スペクトラム成分の帯域幅はBW₂であり、ａ（ｔ）のス
ペクトラム帯域幅はBW₁であり、またBW₁とBW₂は前記（1
1）式の関係にある。これにより信号ａ（ｔ）とｚ
（ｔ）は互いのスペクトラムが重なり合わないことがわ
かる。これを図示すると第12図に示すようになる。

従って受信信号ｘ（ｔ）を逆拡散変調した後の信号ｙ
（ｔ）は第12図に示したスペクトラム分布となる。そし
て前記逆拡散変調器134からの信号ｙ（ｔ）は中心周波
数がf₁で通過帯域幅がBW₁の帯域通過フイルタ135を通過
するので信号ａ（ｔ）に対しては干渉波となるところの
信号ｚ（ｔ）は全て帯域通過フイルタ135によって除去
されることになる。よって信号ａ（ｔ）はスペクトラム
拡散変調信号と同時に伝送された狭帯域信号ｂ（ｔ）の
干渉を受けることなく復調されることになる。

そして帯域通過フイルタ135を通過した信号は局部発振
器136から発振信号を受けている１次復調器137に供給さ
れてさらに復調され、低域通過フイルタ138で不要周波
数成分を除去された後出力端子139から取出されること
になる。

ところで先に第18図を示して説明した従来例において
は、スペクトラム拡散変調信号のスペクトラムに隙間が
生じるように各パラメータを選択したり、スペクトラム
拡散変調信号と同時に伝送する狭帯域信号ｂ（ｔ）をそ
の隙間に配置といったような特別な配慮はなされない。
そのような場合、逆拡散後の信号ａ（ｔ）のスペクトラ
ムとｚ（ｔ）のスペクトラムは分離されず、ｚ（ｔ）の
スペクトラムの一部がａ（ｔ）のスペクトラムと重なり
合う。このときｚ（ｔ）のうちａ（ｔ）と重なり合う部
分の量はｚ（ｔ）の全体のエネルギーに対しおよそBW₁
／f_Tとなっているので、干渉量は軽減されBW₁／f_Tを拡
散処理利得と呼んでいる。

これに対して本発明では信号ａ（ｔ）のスペクトラムと
信号ｚ（ｔ）のスペクトラムとは全く重なり合わないか
ら、スペクトラム拡散変調信号と同時に伝送された狭帯
域信号ｂ（ｔ）に対する排除能力は拡散処理利得をはる
かに上回ることになる。

なお、前述した（12）式において±のうち−を選択した
場合も＋の場合と同様に信号ａ（ｔ）のスペクトラムと
ｚ（ｔ）のスペクトラムとは重なり合わず、ａ（ｔ）は
スペクトラム拡散変調信号と同時に伝送された狭帯域信
号ｂ（ｔ）の干渉を受けない。また狭帯域信号ｂ（ｔ）
が複数であっても同じである。

以上本発明の特徴点についてまとめて述べると以下のよ
うになる。

（１）スペクトラム拡散変調信号ｖ（ｔ）のスペクトラ
ムは離散的なスペクトラムの集合となる。

（２）スペクトラム拡散変調信号ｖ（ｔ）と同時に伝送
される狭帯域信号ｂ（ｔ）は信号ｖ（ｔ）の帯域内であ
るにもかかわらず信号ｖ（ｔ）のスペクトラムと重なり
合わない。すなわちスペクトラムの隙間に配置されて伝
送される。

（３）狭帯域復調部140ではスペクトラム拡散変調信号
ｖ（ｔ）と狭帯域信号ｂ（ｔ）のスペクトラムが完全に
分離される点を利用し、信号ｖ（ｔ）の干渉を受けるこ
となく信号ｂ（ｔ）の復調を行なう。

（４）スペクトラム拡散復調部130では逆拡散変調によ
りスペクトラム拡散変調信号ｖ（ｔ）は元の狭帯域信号
ａ（ｔ）に帯域収束し、狭帯域信号ｂ（ｔ）は帯域拡散
されるが逆拡散後の両信号のスペクトラムは重なり合わ
ない。そのため信号ａ（ｔ）は狭帯域信号ｂ（ｔ）の干
渉を受けることなく復調でき、その干渉排除能力は拡散
処理利得をはるかに上回る。

［実施例］以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第13図に示すように、送信側はスペクトラム拡散変調部
100、狭帯域信号変調部110、加算器121、送信アンテナ1
22で構成され、受信側は受信アンテナ123、増幅器124、
スペクトラム拡散復調部130、狭帯域信号復調部140で構
成されている。

前記スペクトラム拡散変調部100では情報信号入力端子1
01から入力される情報信号を１次変調器103において搬
送波発振器102からの周波数f₁の搬送波に基づいて１次
変調し、中心周波数がf₁＝200MHzで帯域幅がBW₁＝30KHz
の狭帯域信号ａ（ｔ）を得るようにしている。そしてこ
の狭帯域信号ａ（ｔ）を拡散変調器106に供給してい
る。

また拡散符号用クロック発生器104を設け、このクロッ
ク発生器104から周波数f_T＝20MHzの拡散符号用クロック
を拡散符号発生器105に供給している。前記拡散符号発
生器105では入力クロックに基づいて拡散符号長Ｎ＝127
のＭ系列符号ｓ（ｔ）を発生して前記拡散変調器106に
供給している。

前記拡散変調器106は狭帯域信号ａ（ｔ）をＭ系列符号
ｓ（ｔ）によって乗積変調し、中心周波数が200MHzで各
スペクトラム成分の帯域幅が30KHzのスペクトラム拡散
変調信号ｖ（ｔ）を出力するようにしている。このスペ
クトラム拡散変調信号ｖ（ｔ）は前記加算器121に供給
されている。

また前記狭帯域信号変調部110では入力端子111a,111bか
ら入力される情報信号を狭帯域変調器113a,113bにそれ
ぞれ入力している。この変調器113a,113bにはまた搬送
波発振器112a,112bから周波数f2_a，f2_bの搬送波が入力
されている。

前記狭帯域変調器113aは入力される情報信号を搬送波に
基づいて変調して中心周波数が209.528MHzで帯域幅が40
KHzの狭帯域信号b_a（ｔ）を得、その信号b_a（ｔ）を前
記加算器121に供給している。前記狭帯域変調器113bは
入力される情報信号を搬送波に基づいて変調して中心周
波数が209.685MHzで帯域幅40KHzの狭帯域信号b_b（ｔ）
を得、その信号b_b（ｔ）を前記加算器121に供給してい
る。

前記加算器121は各信号ｖ（ｔ）、b_a（ｔ）、b_b（ｔ）
を加算して送信信号ｘ（ｔ）を得、その送信信号ｘ
（ｔ）が前記送信アンテナ122を介して外部に送信され
ている。

前記送信アンテナ122から送信される送信信号ｘ（ｔ）
は前記受信アンテナ123で受信されて受信信号ｘ（ｔ）
となり増幅器124を介してスペクトラム拡散復調部130並
びに狭帯域信号復調部140にそれぞれ供給されている。

前記スペクトラム拡散復調部130では受信信号ｘ（ｔ）
を帯域通過フイルタ131を介して逆拡散変調器134に供給
している。また拡散符号用クロック発生器132から周波
数f_T＝20MHzのクロックが発生して拡散符号発生器133に
供給され、その拡散符号発生器105で入力クロックに基
づいて拡散符号長Ｎ＝127のＭ系列符号ｓ（ｔ）が作ら
れて前記逆拡散変調器134に供給されている。

前記逆拡散変調器134は帯域通過フイルタ131からの信号
をＭ系列符号ｓ（ｔ）で逆拡散変調し、信号ｙ（ｔ）を
出力している。そして前記逆拡散変調器134からの信号
ｙ（ｔ）を中心周波数が200MHzで通過帯域幅が30KHzの
帯域通過フイルタ135を介して１次復調器137に供給して
いる。この１次復調器137にはまた局部発振器136からの
発振信号が入力されている。

前記１次復調器137は帯域通過フイルタ135からの信号を
復調し、その復調信号を低域通過フイルタ138を介して
出力端子139から出力するようにしている。

前記狭帯域信号復調部140では受信信号ｘ（ｔ）を中心
周波数がf2_a＝209.528MHzで通過帯域幅が40KHzの帯域通
過フイルタ141aを通して狭帯域信号復調器142aに供給す
るとともに、中心周波数がf2_b＝209.685MHzで通過帯域
幅が40KHzの帯域通過フイルタ141bを通して狭帯域信号
復調器142bに供給している。

そして前記各狭帯域信号復調器141a,141bによって復調
を行ない出力端子143a,143bから情報信号を取出すよう
にしている。

このような構成の本実施例においては、スペクトラム拡
散変調部100からは中心周波数がf₁＝200MHzで各スペク
トラム成分の帯域幅がBW₁＝30KHzのスペクトラム拡散変
調信号ｖ（ｔ）が出力されて加算器121に入力される。
また拡散符号用クロックの周波数f_Tは20MHz、拡散符号
長Ｎは127となっている。

また狭帯域信号変調部110からは中心周波数がf2_a＝209.
528MHzで帯域幅がBW₂＝40KHzの狭帯域信号b_a（ｔ）と中
心周波数がf2_b＝209.685MHzで帯域幅がBW₂＝40KHzの狭
帯域信号b_b（ｔ）が出力されて加算器121に入力され
る。そして加算器121からは送信信号ｘ（ｔ）＝ｖ
（ｔ）＋b_a（ｔ）＋b_b（ｔ）が出力され送信アンテナ12
2から外部に送信される。

ところで狭帯域信号b_a（ｔ）の中心周波数f2_aは前述し
た（１）式においてｍ＝60として求めたものである。す
なわち、 f2_a＝f₁＝（１＋2m）f_T/2N ＝200×10⁶＋（１＋２×60）×20×10⁶/2×127 ＝209.5275…×10⁶209.528MHz となる。また、狭帯域信号b_b（ｔ）の中心周波数f2_bは
ｍ＝61として求めたものである。すなわち、 f2_a＝200×10⁶＋（１＋２×61）×20×10⁶/2×127 209.6850…×10⁶209.685MHz となる。

またBW₁＋BW₂＝30×10³＋40×10³＝70KHzで、f_T/N＝20
×10⁶/127＝157.480…×10³157KHzであるので、BW₁＋
BW₂＜f_T/N、すなわち前述した（11）式で成立する。

このような送信信号ｘ（ｔ）のスペクトラムを示すと第
14図に示すようになる。図中白抜きの各スペクトラムは
拡散変調信号ｖ（ｔ）のスペクトラムで、各スペクトラ
ムの帯域幅はすべて30KHzとなっている。また斜線で示
した２つのスペクトラムがｖ（ｔ）と同時伝送される狭
帯域信号b_a（ｔ）とb_b（ｔ）で、いずれもｖ（ｔ）のス
ペクトルとは重なり合わない。

こうして送信アンテナ122より送信された信号ｘ（ｔ）
は受信アンテナ123で受信される。そして信号ｘ（ｔ）
は増幅器124で増幅された後狭帯域信号復調部140及びス
ペクトラム拡散復調部130に供給される。

狭帯域信号復調部140では帯域通過フイルタ141aの中心
周波数がf2_a＝209.528MHzであり、その通過帯域幅が40K
Hzであるので、信号ｘ（ｔ）を受信してもその信号ｘ
（ｔ）が帯域通過フイルタ141aを通過した後は狭帯域信
号b_a（ｔ）のスペクトラム成分しか残らずスペクトラム
拡散変調信号ｖ（ｔ）や他の狭帯域信号b_b（ｔ）のスペ
クトラム成分は全て除去される。

そして帯域通過フイルタ141aを通過した信号は狭帯域信
号復調器142aによって復調され出力端子143aより取出さ
れる。

こうして狭帯域信号変調部110の入力端子111aに入力さ
れた情報信号が狭帯域信号復調部140の出力端子143aか
ら取出されることになる。

同様に帯域通過フイルタ141bの中心周波数がf2_a＝209.6
85MHzであり、その通過帯域幅が40KHzであるので、信号
ｘ（ｔ）を受信してもその信号ｘ（ｔ）が帯域通過フイ
ルタ141bを通過した後は狭帯域信号b_b（ｔ）のスペクト
ラム成分しか残らずスペクトラム拡散変調信号ｖ（ｔ）
や他の狭帯域信号b_a（ｔ）のスペクトラム成分は全て除
去される。

そして帯域通過フイルタ141bを通過した信号は狭帯域信
号復調器142bによって復調され出力端子143bより取出さ
れる。

こうして狭帯域信号変調部110の入力端子111bに入力さ
れた情報信号が狭帯域信号復調部140の出力端子143bか
ら取出されることになる。

一方、受信信号ｘ（ｔ）のうち、スペクトラム拡散復調
部130に送られた信号は逆拡散変調器134で逆拡散変調さ
れる。このとき逆拡散変調に用いられる拡散符号はスペ
クトラム拡散変調部100で用いたものと同じであり、位
相も送信されたきた拡散符号と同期している。ここで受
信信号はｘ（ｔ）＝ｖ（ｔ）＋b_a（ｔ）＋b_b（ｔ）で表
わされる。このｘ（ｔ）が逆拡散変調器134で逆拡散変
調されて信号ｙ（ｔ）として出力されるので、ｙ（ｔ）＝ｓ（ｔ）ｖ（ｔ）＋ｓ（ｔ）b_a（ｔ）＋ｓ（ｔ）b
_b（ｔ）＝s²（ｔ）ａ（ｔ）＋ｓ（ｔ）b_a（ｔ）＋ｓ（ｔ）b
_b（ｔ）＝ａ（ｔ）＋za（ｔ）＋zb（ｔ） ……（22）となり、スペクトラム拡散変調されていた狭帯域信号は
元の帯域に収束し、逆に狭帯域信号b_a（ｔ）とb_b（ｔ）
は拡散変調されてしまう。なお、za（ｔ）＝ｓ（ｔ）b_a
（ｔ）、zb（ｔ）＝ｓ（ｔ）b_b（ｔ）である。

この各信号ａ（ｔ）、za（ｔ）、zb（ｔ）のスペクトラ
ムを図で示すと第15図、第16図及び第17図に示すように
なる。

信号ｙ（ｔ）は信号ａ（ｔ）と信号za（ｔ）,zb（ｔ）
の和であるが図からも明らかなように、信号ａ（ｔ）の
スペクトラムと信号za（ｔ）,zb（ｔ）のスペクトラム
は重なり合わずその間には44KHzの隙間がある。

このようなスペクトラム成分をもつ信号ｙ（ｔ）は中心
周波数が200.000MHzで通過帯域幅が30KHzの帯域通過フ
イルタ135を通過することによって信号ａ（ｔ）のみと
なり、信号成分za（ｔ）とzb（ｔ）は全て除去されるこ
とになる。すなわち帯域通過フイルタ135の出力信号ｈ
（ｔ）送信側でスペクトラム拡散変調を行なう前の狭帯
域信号ａ（ｔ）と等しい。この信号ｈ（ｔ）は１次復調
器137で復調され、低域通過フイルタ138によって不要周
波数成分を除去した後出力端子139から取出されること
になる。

なお、前記実施例では１次変調器として２相PSK変調器
を使用したものについて述べたが必ずしもこれに限定さ
れるものではなく、FSK（周波数シフトキーイング）変
調器等他の変調器を使用してもよい。

［発明の効果］以上詳述したように本発明によれば以下の効果を奏する
ものである。

第１の発明によれば、多数の狭帯域信号をスペクトラム
拡散変調信号と同時伝送することが可能となる。例えば
スペクトラム拡散変調信号の送信帯域幅を拡散符号クロ
ック周波数の２倍に制限された場合でも最大で2N（Ｎは
拡散符号長）個の狭帯域信号をスペクトラム拡散変調信
号と同時に伝送することができる。すなわちＮ＝127、
クロック周波数20MHzの前記実施例を例にすると帯域幅4
0MHzのスペクトラム拡散変調信号に対して最大254波も
の狭帯域信号を同時伝送できることになる。

また第２の発明によれば、スペクトラム拡散変調信号の
スペクトラムの隙間に狭帯域信号を配置しているのでス
ペクトラム拡散変調信号の干渉を受けることなく狭帯域
信号の復調ができ、狭帯域信号の受信が良好にできる。

さらに第３の発明によれば、スペクトラム拡散変調信号
を逆拡散した信号のスペクトラムと狭帯域信号を逆拡散
した信号のスペクトラムが重なり合わないので、狭帯域
信号の干渉を受けることなくスペクトラム拡散変調信号
の復調ができ、スペクトラム拡散変調信号の受信が良好
にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第12図は本発明の基本的原理を説明するもの
で、第１図は回路ブロック図、第２図は１次変調され帯
域幅がW₁となった狭帯域信号ａ（ｔ）のスペクトラムＡ
（ω）を示す図、第３図及び第４図は狭帯域信号ａ
（ｔ）をスペクトラム拡散変調した後のスペクトラムの
メインローブを示すもので、第３図はW₁＞２π/NTのと
きの図、第４図はW₁＜２π/NTのときの図、第５図は第
４図を周波数軸に直し第３ローブの途中まで示した図、
第６図は第５図のメインローブの部分を拡大した図、第
７図は周波数配置されたスペクトラム拡散変調信号と狭
帯域信号の一例を示す図、第８図はスペクトラム拡散変
調信号のメインローブの帯域内に最も多くの狭帯域信号
を配置したときのスペクトラム分布を示す図、第９図は
第１図において帯域通過フイルタ141aを通過した後に残
る信号成分を示す図、第10図は逆拡散変調された後のス
ペクトラムを示す図、第11図は第10図のf₁近傍を拡大し
た図、第12図は第７図に示す信号を逆拡散変調したとき
のスペクトラムを示す図、第13図乃至第17図は本発明の
実施例を示すもので、第13図は回路ブロック図、第14図
はスペクトラム拡散復調部で受信信号を逆拡散変調した
ときの信号スペクトラムを示す図、第15図はスペクトラ
ム拡散変調信号成分を逆拡散した後の信号スペクトラム
を示す図、第16図は狭帯域信号b_a（ｔ）を逆拡散した後
の信号スペクトラムを示す図、第17図は狭帯域信号b
_b（ｔ）を逆拡散した後の信号スペクトラムを示す図、
第18図及び第19図は従来のスペクトラム拡散信号と狭帯
域信号の周波数配置を示す図である。 100……スペクトラム拡散変調器、103……１次変調器、
105……拡散符号発生器、106……拡散変調器、110……
狭帯域信号変調部、113a〜113n……狭帯域変調器、121
……加算器、130……スペクトラム拡散復調部、133……
拡散符号発生器、134……逆拡散変調器、135……帯域通
過フイルタ、137……１次復調器、140……狭帯域信号復
調部、141a〜141n……帯域通過フイルタ、142a〜142n…
…狭帯域信号復調器。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】周波数f_Tのクロックパルスを用いて発生さ
れる拡散符号長Ｎビットの最大周期系列符号により信号
帯域幅である狭帯域信号を乗積変調することによってそのスペ
クトラムを拡散したスペクトラム拡散変調信号を伝送す
るとともに、帯域幅BW₂が、なる関係式で表わされるとき、前記狭帯域信号とは別の
帯域幅BW₂である狭帯域信号を、その中心周波数が前記
スペクトラム拡散変調信号の中心周波数に対して（但し、ｍは０及び正の整数）なる式で示される周波数
位置に配置して前記スペクトラム拡散変調信号と同時に
伝送することを特徴とするスペクトラム拡散通信方式。
【請求項２】請求項（１）記載のスペクトラム拡散通信
方式によって同時伝送される信号のうち帯域幅BW₂であ
る狭帯域信号を復調するときには、その同時伝送される
信号を中心周波数が前記帯域幅BW₂の狭帯域信号の中心
周波数に等しく、かつ通過帯域幅がBW₂である帯域通過
フイルタを通過させた後に狭帯域復調を行なうことを特
徴とするスペクトラム拡散通信方式。
【請求項３】請求項（１）記載のスペクトラム拡散通信
方式によって同時伝送される信号のうちスペクトラム拡
散変調信号を復調するときには、その同時伝送される信
号を逆拡散するとともに中心周波数が前記スペクトラム
拡散変調信号の中心周波数f₁と同一でかつ通過帯域幅が
BW₁の帯域通過フイルタを通過させた後に復調を行なう
ことを特徴とするスペクトラム拡散通信方式。