JPH09200084A - スペクトル拡散通信用送信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小電力データ通信の規格を満たしながら空中
線電力を極力大きくできる構成とする。 【解決手段】 ＳＳ変調部１によりデータ信号を直接変
調によるＳＳ変調を行い、帯域制限部２および電力増幅
部３にて帯域制限および増幅を行う。このとき、ＳＳ変
調部１では、空中線電力の周波数特性は [(sinｘ) ／
ｘ] 形の特性となるが、帯域制限部２および電力増幅部
３にて中心周波数ｆｏ付近を減衰させると共に通過帯域
ＢＷの端部分の減衰を少なくするようにフィルタリング
を行うので、全体としてフラットな周波数特性となる。
このＳＳ信号は周波数変換部４および電力増幅部５を介
してアンテナ６から出力される。これにて、規格として
定められた１０ｍＷ／ＭＨｚを満たしながら極力高い空
中線電力で信号を送信することができるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、直接変調方式でス
ペクトル拡散変調を行う変調手段を備えたスペクトル拡
散通信用送信装置に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】近年、雑音に強く秘匿
性に優れた通信技術として、スペクトル拡散（spread s
pectrum ；以下ＳＳと略称する）通信方式が注目され始
めており、これに伴ってその送受信装置の開発が進めら
れてきている。

【０００３】一般に、ＳＳ通信方式において、送信信号
となるＳＳ信号は、伝達すべき送信データをベースバン
ド信号で変調（情報変調）した狭い周波数帯域の搬送波
を、あらかじめ決められているビットレートの高い所定
の符号系列でＳＳ変調をすることにより、極めて広い周
波数帯域に拡散した信号として生成されるようになって
いる。

【０００４】この場合、上述のＳＳ変調を行うときの符
号系列としては、例えば擬似雑音（pseudo random nois
e ；以下ＰＮと略称する）符号系列などがある。また、
ＳＳ変調方式としては、直接変調方式（direct sequens
e ；以下ＤＳ方式と略称する）や周波数ホッピング方式
などのさまざまなものが考えられている。

【０００５】このようなＳＳ通信方式において、例えば
ＰＮ符号系列を用いてＤＳ方式によりＳＳ変調を行った
場合に、受信機においてそのＳＳ信号を復調するための
復調装置は、送信機でＳＳ変調するときに用いたＰＮ符
号と同じＰＮ符号を用いて行う。これにより、受信した
ＳＳ信号がこのＰＮ符号のビットパターンと一致したと
きにその情報ビット信号を相関ピーク信号として取り出
せるように構成されている。そして、異なるＰＮ符号間
では相関関係が極めて低いことから、受信信号に変調時
と同一のＰＮ符号を乗ずることで、符号系列が一致する
送信信号の成分のみを抽出することができるのである。

【０００６】このように、所定の符号系列によりＳＳ変
調を行ったＳＳ信号は、通常の通信方式における周波数
帯域に比べてかなり広い範囲の周波数帯域となるので、
雑音に強くなると共に、電力スペクトル密度が低くなっ
て信号秘匿性にも優れるので、傍受されにくくなる等の
利点がある。

【０００７】また、ＰＮ符号等の所定の符号を用いてＳ
Ｓ変調およびＳＳ復調を行う方式であるので、通常の通
信方式のように混信を避けるための周波数の割り当てを
行うという概念が無くなり、通信局の増加に伴う割り当
て周波数の不足の問題が解消されるという利点もある。

【０００８】ところで、最近では工場や事務所内などに
おける無線ＬＡＮやコードレス電話などのコンシューマ
通信の需要が高まるにつれて、ＳＳ通信が伝送品質の劣
悪な通信環境での通信に適した方式としての有用性が再
認識されるようになってきている。

【０００９】しかし、日本国内においては、最近までＳ
Ｓ通信方式は少数の例外を除いてその運用が規制されて
おり、実用化には至っていなかった。そこで、電気通信
技術審議会は１９９２年７月に、準マイクロ波帯の周波
数帯を利用するＳＳ方式を用いた無線ＬＡＮシステムの
技術的条件を答申した。そして、この答申に基づいて、
１９９２年１２月２５日に、ＳＳ無線ＬＡＮシステムは
小電力データ通信システムとして認可されるに至った経
緯がある。

【００１０】このとき提示された小電力データ通信シス
テムの技術的条件の主なものは、表１に示すようなもの
であった。この場合、周波数は、産業科学医療用に指定
されている２．４ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚの周波数帯（Ｉ
ＳＭバンド）となっており、その帯域幅ＢＷは２６ＭＨ
ｚ以下とされている。また、空中線電力は１０ｍＷ／Ｍ
Ｈｚであり、データ伝送速度としては２５６ｋｂｐｓ〜
２Ｍｂｐｓ程度とされている。したがって、このような
規格を電力密度の周波数特性で示すと、図３に示すよう
な領域内に出力特性が収まるように設計する必要があ
る。なお、このシステムにおいては、技術基準適合証明
を取得している無線設備においては免許を要しないの
で、使用者にとっては使いやすいシステムとなるもので
ある。

【００１１】ところで、ＳＳ通信方式におけるＤＳ方式
では、一般に、変調後の出力の電力密度スペクトルの特
性は、中心周波数ｆｏをピークとしてその両サイドに出
力が低下する特性を有しており、一般には、図４に示す
ように [(sinｘ) ／ｘ] 形の特性となる。したがって、
上述した技術基準適合審査で証明を得るためには、空中
線電力が１０ｍＷ／ＭＨｚを満たすために、中心周波数
ｆｏのピーク部分でこの条件を満たすように設計する必
要がある。

【００１２】しかしながら、このような制限を受けるた
めに、中心周波数ｆｏのピーク部分での空中線電力のレ
ベルに比べて、両サイドつまり、周波数（ｆｏ−ＢＷ／
２）および（ｆｏ＋ＢＷ／２）の部分の出力が大きく低
下する特性となる。したがって、空中線電力が１０ｍＷ
／ＭＨｚを満たすのはピークとなる部分のみで、他の周
波数領域ではこの条件よりも低い空中線電力となるため
に、規格条件で許容されている電力密度として２６０ｍ
Ｗ（１０ｍＷ／ＭＨｚでＢＷが２６ＭＨｚであるから）
であるのに対して、これから大きく低下してしまうので
ある。これによって、許容されている電力密度よりも低
い送信電力となるために通信システム全体の性能を最大
限に引き出したものとすることができなくなるという不
具合がある。

【００１３】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、送信電力を許容されている最大電力密
度に極力近付けて出力できるようにして通信システム全
体の性能向上を図ることができるスペクトル拡散通信用
送信装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、直接変調方式
でスペクトル拡散変調を行う変調手段を備えたスペクト
ル拡散通信用送信装置を対象としているものであり、前
記変調手段から出力されるスペクトル拡散信号の周波数
特性を所定周波数領域において単位周波数当たりの電力
密度が略一定となるように変換するフィルタ手段を設け
て構成したところに特徴を有する。

【００１５】上記構成によれば、直接変調方式でスペク
トル拡散変調を行う場合の変調出力が周波数特性として
中心周波数をピークとした [(sinｘ) ／ｘ] 形の特性と
なるのに対して、フィルタ手段を介して出力される変調
出力の周波数特性は所定周波数範囲内において略フラッ
トな特性として得ることができるようになり、これによ
って、送信電力の値を許容されている最大空中線電力に
極力近付けた状態で出力することができるようになる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を無線ＬＡＮシステ
ムのＳＳ通信用送信装置に適用した場合の一実施例につ
いて、図１および図２を参照し、必要に応じて図３およ
び図４も参照しながら説明する。図１は全体のブロック
構成を示すもので、ＳＳ変調部１は、図示しないデータ
生成部から送信データが与えられるとこれを所定のＰＮ
符号によりＳＳ変調して出力するもので、ここでは、例
えば１００〜２００ＭＨｚ程度の低い周波数帯の信号と
して生成されるようになっている。

【００１７】帯域制限部２は、例えば弾性表面波フィル
タからなるもので、その通過帯域は無線ＬＡＮシステム
で許容されている通過帯域である２６ＭＨｚの範囲に対
応するように設定されていると共に、挿入損失特性が図
２に示すような周波数特性に設定されている。この帯域
制限部２には、ＳＳ変調部１から出力されるＳＳ信号が
入力されるようになっており、そのＳＳ信号の電力密度
を示す周波数分布特性が中心周波数をピークとした [(s
inｘ) ／ｘ] 形となっているのに対して、上述のように
設定された挿入損失特性により、帯域内で中心周波数の
ピーク近傍に近付くほど電力密度の損失が大きくなるよ
うに設定されている。

【００１８】電力増幅部３は帯域制限部２によりフィル
タリングされたＳＳ信号を電力増幅して出力するもの
で、この場合においては、増幅度の周波数特性が図４に
示すように、帯域制限部２における通過帯域と略同じ通
過帯域内で中心周波数付近の増幅度が低くなるように設
定されている。

【００１９】そして、この電力増幅部３から増幅された
結果出力されるＳＳ信号は、通過帯域内で略フラットな
電力密度の周波数特性となるように加工されており、上
述した帯域制限部２および電力増幅部３の両者により本
発明でいうところのフィルタ手段が構成されている。

【００２０】周波数変換部４は、電力増幅部３からのＳ
Ｓ信号を実際に無線信号として出力する際のＳＳ信号の
周波数に変換するもので、この場合には、無線ＬＡＮシ
ステムに適合するように、中心周波数ｆｏを２．４５Ｇ
Ｈｚで帯域幅ＢＷが２６ＭＨｚとなるように変換され
る。この後、電力増幅部５を介してアンテナ６からＳＳ
信号として出力されるようになっている。

【００２１】次に、本実施例の作用について説明する。
上述のように構成されているので、デジタル信号の送信
データがＳＳ変調部１に入力されると、これが所定のＰ
Ｎ符号により直接変調方式によりＳＳ変調される。これ
により、中心周波数をピークとして図２（ａ）に示すよ
うな [(sinｘ) ／ｘ] 形の周波数特性の電力密度の出力
信号が得られるようになる。ここで、最終的に得たい周
波数特性の電力密度分布は、同図（ｂ）に示すようなも
のである。

【００２２】次に、このＳＳ信号が帯域制限部２に入力
されると、ここで、同図（ｃ）に示す挿入損失特性でフ
ィルタリングされるので、所定の周波数帯域が選択的に
通過されると共に、中心周波数付近の電力密度がやや挿
入損失が大きくなるように低下された出力が電力増幅部
３に入力されるようになる。この場合、所定の周波数帯
域としては、最終的なＳＳ信号としての出力の帯域幅Ｂ
Ｗが２６ＭＨｚとなるように設定されている。

【００２３】次に、電力増幅部３においては、電力増幅
率の周波数特性が同図（ｄ）のように設定されているの
で、帯域制限部２から与えられる信号を増幅して出力す
る場合に、中心周波数付近の電力密度がさらに低くなる
ように増幅されるので、全体として、同図（ｂ）に示し
たような通過周波数帯域の範囲で略一定レベルの電力密
度となるように加工された状態で出力されるようにな
る。

【００２４】そして、周波数変換部４においては、上述
のようにして加工された信号の周波数をＳＳ通信を行う
ための周波数として２．４５ＧＨｚを中心周波数ｆｏと
した信号に変換してＳＳ信号を生成し、これを電力増幅
部５を介してアンテナ６から空中伝播信号として出力す
るようになる。

【００２５】上述のようにしてＳＳ信号を送信する構成
としているので、空中伝播信号として出力するＳＳ信号
を、２．４５ＧＨｚを中心周波数ｆｏとして帯域幅ＢＷ
を２６ＭＨｚとして出力する方式とした規格範囲内（図
３参照）で、スペクトル特性をフラットに変形したＳＳ
信号とすることができ、この場合に、ＳＳ通信において
は、このような周波数特性のＳＳ信号を伝送する場合で
も、十分に正しい通信を行うことができるという利点が
あり、これによって、前述した通信規格の範囲で最大限
に出力を大きく取るようにして、より高い空中線電力で
通信を行うことができるようになる。

【００２６】本発明は、上記実施例にのみ限定されるも
のではなく、次のように変形または拡張できる。帯域制
限部２および電力増幅部３の両者で通過帯域の電力密度
を平坦にするように構成したが、帯域制限部２のみで平
坦にするような挿入損失特性を持たせる構成としても良
いし、電力増幅部３のみで平坦にするような増幅度特性
を持たせる構成としても良い。周波数変換を行わない構
成として、ＳＳ変調を出力周波数に対応する周波数で直
接行う構成としても良い。

【００２７】

【発明の効果】請求項１の手段によれば、フィルタ手段
を設けて変調手段から出力されるスペクトル拡散信号の
周波数特性を所定周波数領域において単位周波数当たり
の電力密度が略一定となるように変換する構成としたこ
とにより、小電力データ通信システム（中速無線ＬＡ
Ｎ）における周波数帯域の出力信号を帯域内で平坦な特
性として出力することができるようになり、周波数当た
りの電力密度の制限つまり１０ｍＷ／ＭＨｚ以下である
こととする制限の範囲内で最大限に出力を大きくするこ
とができ、これによって、２６０ｍＷに近い電力で送信
することができるようになるので無線通信における通信
品質を大きく改善することができるようになる。

【００２８】請求項２の手段によれば、フィルタ手段
を、電力増幅手段の増幅の周波数特性として設けるの
で、簡単な構成とすることができるようになる。そし
て、請求項３の手段によれば、フィルタ手段を、電力増
幅手段と帯域制限手段とにより構成するので、より正確
な周波数特性の設定ができ、帯域内での平坦な特性を無
理なく実現できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すブロック構成図

【図２】各部の周波数特性図

【図３】電力密度の周波数特性の規格

【図４】ＤＳ−ＳＳ変調時の電力密度の周波数特性図

【符号の説明】

１はＳＳ変調部、２は帯域制限部（フィルタ手段、帯域
制限手段）、３は電力増幅部（フィルタ手段、電力増幅
手段）、４は周波数変換部、５は電力増幅部、６はアン
テナである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直接変調方式でスペクトル拡散変調を行
   う変調手段を備えたスペクトル拡散通信用送信装置にお
   いて、 前記変調手段から出力されるスペクトル拡散信号の周波
   数特性を所定周波数領域において単位周波数当たりの電
   力密度が略一定となるように変換するフィルタ手段を設
   けたことを特徴とするスペクトル拡散通信用送信装置。
2. 【請求項２】 前記フィルタ手段は、前記スペクトル拡
   散信号を増幅して出力するための電力増幅手段の増幅の
   周波数特性に等価的に設けられていることを特徴とする
   請求項１記載のスペクトル拡散通信用送信装置。
3. 【請求項３】 前記フィルタ手段は、前記変調手段から
   出力されるスペクトル拡散信号の出力帯域を制限するた
   めの帯域制限手段と、前記スペクトル拡散信号を増幅し
   て出力するための電力増幅手段の増幅の周波数特性に等
   価的に設けられていることを特徴とする請求項１記載の
   スペクトル拡散通信用送信装置。