JPH11341086A

JPH11341086A - マルチキャリア微弱電波送信機および受信機

Info

Publication number: JPH11341086A
Application number: JP10143086A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Inoue; 義高井上
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1998-05-25
Filing date: 1998-05-25
Publication date: 1999-12-10

Abstract

(57)【要約】【課題】微弱電波を用い且つビットエラーレートの低
い高品質通信を可能とし、マルチチャンネル化またはキ
ャリア周波数の変更・切り替えにも対応可能とした微弱
電波通信装置を提供する。【解決手段】送信機において、変調回路３はクロック
信号発生回路１の発生するサブキャリアを送信データ列
ＳＤで変調し、インパルス列信号発生回路２はインパル
ス列信号をキャリア信号として発生し、周波数変換回路
４はインパルス列信号であるキャリア信号を周波数変換
してアンテナ５から送信する。受信機において、周波数
変換回路１３はインパルス列信号で受信信号を周波数変
換し、中間周波フィルタ回路１４は中間周波信号を抽出
し、復調回路１５がそれを復調することによって受信デ
ータ列ＲＤを出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、微弱電波を用い
た通信装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より微弱電波を用いた無線通信装置
は各種データ通信およびデータ通信による機器の制御や
リモートセンシングなどに利用されている。

【０００３】このような微弱電波無線通信装置は、微弱
電波を用いるといっても、その方式は通常の無線通信装
置と同様であった。両者の違いは微弱電波無線通信装置
のアンテナから放射される電波の強さが、雑音と同程度
の著しく弱い電波である、という点だけであった。した
がって、微弱電波無線通信装置においても、単一のキャ
リア（搬送波）を用いて、これを振幅変調（ＡＭ，ＡＳ
Ｋ）、周波数変調（ＦＭ，ＦＳＫ）、または位相変調
（ＰＭ，ＰＳＫ）の何れかの方式で変調および復調が行
われていた。

【０００４】また他のキャリア信号（自分にとって妨害
雑音となる他の一般の無線電波）を排除する方法とし
て、スーパーヘテロダイン方式で狭帯域フィルタを用い
たり、妨害波に対してトラップフィルタを設ける手法が
採られている。

【０００５】また、高感度特性が必要な場合には、スー
パーヘテロダイン方式で中間周波信号に変換した後増幅
する方法や超再生検波方式が用いられていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の微弱電波無線通
信装置においても、上述した無線通信技術一般の技術を
選択して所期の総合的な性能を満足するように設計がな
されている。

【０００７】しかし微弱電波通信においては、微弱電波
通信特有の問題が存在する。すなわち、微弱電波通信装
置においては、アンテナから放射可能な電波の強さが、
一般電子機器が不要輻射として発生する雑音電波と同程
度の強さしか許されていない。

【０００８】無線通信装置の性能を決定する重要な項目
の一つはベースバンドでの信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）であ
る。このＳ／Ｎは自分自身のキャリア受信電力（Ｃ）
と、雑音受信電力（Ｎ）とで決まるキャリア対雑音比
（Ｃ／Ｎ）に支配される。この雑音受信電力（Ｎ）に
は、周囲に存在する電子機器から不要輻射として放射さ
れる雑音電波の受信電力以外に、一般に運用されている
無線通信装置（例えばラジオ放送、テレビジョン放送、
携帯電話など）からの電波が除外できなくて漏れ込んで
くる、本来は雑音電波ではないが、自分にとっては雑音
電波となる電波の受信電力も含まれる。

【０００９】上記Ｃ／Ｎを向上させるためにはアンテナ
放射電力を増大させればよいが、それでは微弱電波を有
効に利用しようとする電波法の規定に反する。一方、上
記雑音電波として漏れ込んでくる一般の無線通信装置の
電波は規制できるものではない。

【００１０】Ｃ／Ｎを向上させなければ受信感度を上げ
ても無意味であり結果的に通信距離が大きくとれない。
従って微弱電波無線通信装置においてはＣ／Ｎの向上が
技術的に大きな課題である。

【００１１】上記雑音受信電力（Ｎ）を減少させるため
には、狭帯域化が有効であるが、その狭帯域内に、地域
によって異なる一般無線通信装置（以下「無線機」とい
う。）の電波が漏れ込んでくれば、Ｃ／Ｎが確保できな
いことになり、微弱電波無線通信装置においては、種々
の環境下で高品質な通信を行うことは困難であった。し
かも狭帯域化するということは、通信速度を例えば１Ｋ
ｂ／ｓ程度に低速化しなければならず、高速通信ができ
なくなる。

【００１２】更に、同時に多数の微弱電波通信装置の動
作を可能とするマルチチャンネルアクセスや、地域によ
って異なる一般無線電波配置に対応するためには、キャ
リア周波数（チャンネル周波数）の変更・切り替えが必
要となるが、実際には回路の複雑化やコストアップなど
を伴うため、微弱電波を用いた無線通信装置においては
結果的に固定のキャリア周波数を使用せざるを得なかっ
た。

【００１３】この発明の目的は、微弱電波を用い且つビ
ットエラーレートの低い高品質通信を可能とし、マルチ
チャンネル化またはキャリア周波数の変更・切り替えに
も対応可能とした微弱電波通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】微弱電波による放射電界
強度の上限は、それが無線通信に影響を与えないように
するために、使用する帯域幅に応じて予め定められてい
る。狭帯域の場合には、他の無線通信に対する影響が限
られるため、微弱電波の規定の中では最も強い電波を出
すことができる。広帯域の場合には、他の無線通信に対
する影響が広範囲にわたるため、その広がりに応じて狭
帯域の場合より放射電力の上限値が低くなる。そして、
微弱電波の測定条件として、スペクトラムアナライザー
を用いて、測定帯域を１００ＫＨｚと１ＭＨｚとに切り
替えて電力を測定し、両者の測定電力の変化量（差）に
応じて、低減すべき電波の放射電力が規定されている。
従って上記測定条件で両者の測定電力に変化がなければ
（電波の帯域幅が１００ＫＨｚにおさまる場合）、微弱
電波の規定の中では放射電力を最も大きくすることがで
きる。

【００１５】しかし、これは単に放射電力についてのみ
の考察であり、電波を広帯域に拡散させる変調方式と、
拡散されたキャリアを狭帯域信号に収斂させる復調方式
を用いれば、同じ放射電力であっても、Ｓ／Ｎを向上さ
せ、ビットエラーレイトの低い高品質通信が確保でき、
感度の向上および通信距離の拡大が可能となる。

【００１６】ここで広帯域通信の背景技術について述べ
る。広帯域変調方式の一つとしてスペクトラム拡散方式
があり、様々な利点から無線ＬＡＮなどに使用されてい
る。このスペクトラム拡散方式には直接拡散方式と周波
数ホッピング方式がある。直接拡散方式の場合、微弱電
波の電力レベルでは拡散率を大きくとる必要がある。し
かしあまり拡散率を大きくすると、キャリア周波数を中
心に占有帯域が広くなるため上記測定条件を満足し難く
なる。すなわち測定帯域を１００ＫＨｚと１ＭＨｚとに
切り替えて電力を測定したときの差が大きくなるため、
放射電力の上限が低くなる。一方の周波数ホッピング方
式でも、上記測定条件を満足させ難く、しかもキャリア
同期引き込み時間や符号同期引き込み時間などを要する
ため、リアルタイム性が乏しく、低速度の信号でなけれ
ば通信できないという問題がある。

【００１７】その他の広帯域変調方式としてＦＳＫ広帯
域変調方式が知られている。この方式は２値ＦＳＫの場
合、変調指数を大きくとることで、キャリア周波数から
遙かに離れた位置に収束する２つの側波帯が生じるた
め、上記測定条件を満足させ易い。しかしながら、変調
指数を大きくすることによって中間周波数における比帯
域幅が大きくなり、中間周波フィルタが特殊なものとな
り、復調回路を低コストに実現できない。しかも、一般
の無線機が使用する電波が帯域内に存在する状況となる
のが常となって、一般の無線機の電波が強い場合に、リ
ミッタ回路が動作して、本来の自分の中間周波信号が抑
圧されて復調動作が困難となる。このように広帯域ＦＳ
Ｋ変調方式の場合も、それをそのまま微弱電波通信に適
用するには課題が多い。

【００１８】そこで、この発明では、例えば１ＭＨｚ以
上の間隔で狭帯域スペクトルが立つようにして、そのス
ペクトルがベースバンド信号（データなどの源信号）を
担っているようにする。すなわち立っているそれぞれの
スペクトルをキャリアとして同一シンボルを多数のキャ
リアで並列に伝送することとする。

【００１９】より具体的には、この発明のマルチキャリ
ア微弱電波送信機は、クロック信号を発生するクロック
信号発生回路と、前記クロック信号に同期したインパル
ス列信号を発生するインパルス列信号発生回路と、前記
クロック信号を、または前記クロック信号に同期したサ
ブキャリア信号を、送信データ列により変調する変調回
路と、該変調回路により変調された信号を前記インパル
ス列信号により周波数変換する周波数変換回路とから構
成する。

【００２０】このように送信データ列により変調された
信号をインパルス信号により周波数変換することによっ
て、多数のキャリアにより微弱電波が送信されることに
なる。例えばインパルス列の繰り返し周波数を１ＭＨｚ
とすれば、周期性インパルスはその周期の逆数の周波数
の整数倍の周波数を含むので、図３に示すように周波数
間隔１ＭＨｚで多数のスペクトル（インパルススペクト
ル）が立つことになる。これらのインパルススペクトル
はそれぞれキャリア信号として、変調された送信データ
列を送信することになる。

【００２１】マルチキャリア微弱電波送信機から送信さ
れた電波を受信するこの発明のマルチキャリア微弱電波
受信機は、クロック信号を発生するクロック信号発生回
路と、前記クロック信号に同期して前記マルチキャリア
微弱電波送信機におけるインパルス列信号にほぼ等しい
周期を有するインパルス列信号を発生するインパルス列
信号発生回路と、受信電波の信号を前記インパルス列信
号により中間周波信号に周波数変換する周波数変換回路
と、前記中間周波信号を抽出する中間周波フィルタ回路
と、前記中間周波信号を復調して受信データ列を生成す
る復調回路とから構成する。このように受信電波の信号
をインパルス列信号により中間周波信号に周波数変換す
ることによって、サブキャリアにより変調された信号が
得られ、これを例えば帯域通過フィルタを通すことによ
って中間周波信号として抽出することができる。

【００２２】このように多数のキャリアによって同一シ
ンボルを並列伝送するようにしたため、Ｓ／Ｎが大幅に
増大する。一般にキャリアの数をＭとすれば、１０ｌｏ
ｇＭだけ改善される。

【００２３】上記送信データ列を変調する変調回路を広
帯域周波数変調（ＦＳＫ）回路とすれば、受信機におけ
る中間周波フィルタ回路を、中間周波信号のサブキャリ
ア周波数を中心として両側に側波帯として現れる信号成
分をそれぞれ帯域通過フィルタにより抽出すればよい。
図８は周波数変換の結果得られる中間周波信号のスペク
トラムであるが、この帯域内に一般の無線通信装置によ
る電波などの妨害波が入っても、側波帯部分のみを抽出
すれば、その妨害波の影響を受けることがない。

【００２４】上記マルチキャリア微弱電波送信機および
受信機の双方におけるクロック信号の周波数は一致して
いる必要がある。この発明のマルチキャリア微弱電波受
信機におけるクロック信号発生回路は、中間周波フィル
タ回路の出力信号を包絡線検波し、その検波信号から送
信機におけるクロック信号と受信機におけるクロック信
号との周波数差に応じた値の変化する制御信号を生成
し、その信号で電圧制御可変発振器を制御することによ
ってクロック信号の周波数を受信機側で同期させる。

【００２５】また、この発明のマルチキャリア微弱電波
送信機は、クロック信号を発生するクロック信号発生回
路と、前記クロック信号に同期したインパルス列信号を
発生するインパルス列信号発生回路と、前記インパルス
列信号を送信データ列によりＡＳＫ変調するＡＳＫ変調
回路とを備える。このようにインパルス列信号を送信デ
ータ列によって直接ＡＳＫ変調することによってＡＳＫ
変調と周波数変換が同時に行われ、そのＡＳＫ変調信号
を送信電波の周波数としてそのまま送信できる。

【００２６】上記送信機により送信された電波を受信す
るこの発明のマルチキャリア微弱電波受信機は、クロッ
ク信号を発生するクロック信号発生回路と、前記クロッ
ク信号に同期して前記マルチキャリア微弱電波送信機に
おけるインパルス列信号にほぼ等しい周期を有するイン
パルス列信号を発生するインパルス列信号発生回路と、
受信電波の信号を前記インパルス列信号により周波数変
換してベースバンド信号を抽出する周波数変換回路とか
ら構成する。このように受信電波の信号をインパルス列
信号により周波数変換した結果はサブキャリアの側波帯
ではなく、そのままベースバンド信号として取り扱える
ことになる。

【００２７】また、この発明のマルチキャリア微弱電波
送信機および受信機は、チャンネルデータに応じて、送
信機と受信機におけるインパルス列信号の周波数をシフ
トさせる。このことによりインパルススペクトルが全体
に周波数軸上にシフトすることになり、チャンネルに応
じて異なった多数のキャリアを用いた通信が可能とな
る。また、この発明のマルチキャリア微弱電波送信機お
よび受信機は、チャンネルデータに応じて、送信機と受
信機におけるインパルス列信号の繰り返し周波数を切り
替える。このことにより周波数軸上に立つインパルスス
ペクトルが変化し、チャンネルに応じて異なった多数の
キャリアを用いた通信が可能となる。このようにして微
弱電波でありながらマルチチャンネルアクセスが可能と
なる。

【００２８】

【発明の実施の形態】この発明の第１の実施形態に係る
マルチキャリア微弱電波送信機の構成を図１の（Ａ）
に、マルチキャリア微弱電波受信機の構成を同図の
（Ｂ）にそれぞれ示す。図１の（Ａ）においてクロック
信号発生回路１は電圧制御水晶発振回路と、その発振信
号を分周する分周回路とから構成している。インパルス
列信号発生回路２はクロック信号発生回路１から発生さ
れる例えば１ＭＨｚのクロック信号を矩形波信号に波形
整形し、更にその矩形波信号から繰り返し周波数が１Ｍ
Ｈｚのインパルス列信号を生成する。図２は上記インパ
ルス列信号発生回路における各波形を示している。

【００２９】変調回路３はクロック信号発生回路１から
発生される所定周波数の信号をサブキャリアとして、こ
れを送信データ列ＳＤで狭帯域変調する。その変調方式
としてはＡＳＫ，ＰＳＫ，狭帯域ＦＳＫのいずれであっ
てもよい。周波数変換回路４は変調回路３により変調さ
れた信号をインパルス列信号発生回路２から発生される
インパルス列信号をキャリア信号として周波数変換す
る。このことにより図３に示したように１ＭＨｚの周波
数間隔の多数のキャリアの変調信号をアンテナ５から送
信する。

【００３０】図１の（Ｂ）において、クロック信号発生
回路１１とインパルス列信号発生回路１２の構成は、
（Ａ）に示したクロック信号発生回路１とインパルス列
信号発生回路２と基本的に同一である。周波数変換回路
１３はインパルス列信号発生回路１２から発生されるイ
ンパルス列信号をローカル信号として、アンテナ１６か
らの受信電波の信号を中間周波信号に変換する。中間周
波フィルタ回路１４は例えば狭帯域通過フィルタから成
り、中間周波信号を抽出する。復調回路１５は抽出され
たベースバンド信号を所定の変調方式に対応した方式で
復調し、受信データ列ＲＤを出力する。

【００３１】以上の説明ではインパルス列信号をキャリ
ア信号とすることによって無数のインパルススペクトル
を利用することとして説明したが、予め定めた帯域内で
のみ複数のキャリア信号を用いるようにすれば、その帯
域外に対して何ら影響を与えないようにすることができ
る。

【００３２】図４はそのためのキャリア信号発生回路の
構成例を示すブロック図である。ここで帯域通過フィル
タＢＰＦはインパルス列信号発生回路から出力されるイ
ンパルス列信号の所定の周波数帯域のみを通過させる。
図５は帯域通過フィルタＢＰＦの特性と発生されるキャ
リア信号のスペクトルとの関係を示している。図５の
（Ａ）のような通過特性の場合、同図の（Ｂ）の様にそ
の通過帯域内のインパルススペクトルのみが通過するこ
とになる。この例では５つのキャリアを用いたマルチキ
ャリア微弱電波通信が行われることになる。

【００３３】次に、送信機と受信機との間でのクロック
信号の周波数同期を行う構成について示す。送信機と受
信機におけるクロック信号発生回路の発生するクロック
周波数は、発振周波数を決定する水晶振動子の精度で決
定され、その精度は通常１０^-5程度である。このような
送信機と受信機との間のクロック信号の周波数差がどの
ような現象を引き起こすかについて次に述べる。

【００３４】まず単純化するため１つのキャリアを用い
た場合について考えると、送信機から放射される電波の
スペクトラムは、サブキャリア周波数をｆｓ、キャリア
周波数をｆｃとすると、ｆｃ＋ｆｓ，ｆｃ−ｆｓの２つ
の信号が送信機から放射されて受信機に届くことにな
る。受信機のローカル信号の周波数がｆｃ１＋Δ１（Δ
１は送信機のキャリア信号の周波数に対する受信機のロ
ーカル信号の周波数誤差）であるとすると、受信機の中
間周波フィルタ回路を通過する周波数成分はｆｓ−Δ１
とｆｓ＋Δ１の２つとなる。この２つの周波数の差がビ
ートを発生し、うなりの節ではサブキャリアの振幅が０
となり、また、上記２つの信号の合成波形の瞬時周波数
と瞬時位相がともに揺らぐため、ＡＳＫ，ＦＳＫ，ＰＳ
Ｋのいずれの復調も困難となる。マルチキャリア（ｎキ
ャリア）の場合には上記周波数誤差がΔ１からΔｎまで
合成されることになり、合成波形は更に複雑となる。

【００３５】このような送信機と受信機との間でのクロ
ック信号の周波数誤差による影響を除去するための構成
例を図６を参照して説明する。図６の（Ａ）は受信機に
おける中間周波フィルタ回路とクロック信号発生回路と
の間に設ける回路部分のブロック図である。ここで、第
１検波回路は中間周波フィルタ回路により抽出された中
間周波信号を包絡線検波する。

【００３６】上記中間周波フィルタ回路を通過した複数
の周波数成分の合成された包絡線は、送信機と受信機側
とのクロック周波数の誤差が大きいほど複雑に変化し、
周波数差がなければ包絡線に変化は生じない。そこで、
中間周波フィルタ回路を通過した信号の包絡線を検波し
て、その包絡線の変化成分を抽出し、高域通過フィルタ
ＨＰＦを通すことによって、周波数誤差の程度に応じて
振幅の変化する信号を得る。この信号を第２の検波回路
で更に包絡線検波すると、上記周波数誤差に略比例した
直流電圧が得られる。制御回路は上記周波数誤差が無く
なる方向にクロック信号発生回路の電圧制御発振器（Ｖ
ＣＯ）に対する制御電圧を制御するが、第２の検波回路
の出力電圧だけでは受信機側のクロック周波数と送信機
側のクロック周波数との高低関係が判らないので、クロ
ック信号発生回路のＶＣＯに対する制御電圧を変化させ
たときの第２の検波回路の出力電圧の変化から、送信機
側のクロック周波数に対する受信機側のクロック周波数
のずれの方向を判定し、クロック信号発生回路のＶＣＯ
に対する制御電圧を適正に制御する。

【００３７】図６の（Ｂ）は上記制御回路の処理内容を
示すフローチャートである。ここでは受信機側のクロッ
ク周波数と送信機側のクロック周波数との誤差が大きい
程、第２検波回路の出力電圧が上昇する関係にあり、ま
たＶＣＯに対する制御電圧を上昇させる程、クロック周
波数が上昇する関係にあるとして説明する。まず、ＶＣ
Ｏに対する制御電圧を現在の電圧より所定の電圧分（Δ
Ｖ）だけ低下させる。その結果、第２の検波回路の出力
電圧が低下したなら、すなわち受信機側のクロック周波
数が送信機側のクロック周波数より高い状態にあると
き、ＶＣＯに対する制御電圧を現在の電圧よりΔＶだけ
さらに低下させる。これを繰り返すことにより、受信機
側のクロック周波数が低下して送信機側のクロック周波
数に近づくことになる。もし、ＶＣＯに対する制御電圧
をΔＶだけ低下させたとき、第２の検波回路の出力電圧
が上昇したなら、すなわち受信機側のクロック周波数が
送信機側のクロック周波数より低い状態にあるとき、Ｖ
ＣＯに対する制御電圧を現在の電圧よりΔＶだけ上昇さ
せる。これを繰り返すことにより、受信機側のクロック
周波数が上昇して送信機側のクロック周波数に近づくこ
とになる。

【００３８】上記の方法以外に、送信機側と受信機側と
でクロック周波数に予め高低差をもたせておく方法を採
ることもできる。たとえば受信機側のクロック周波数が
送信機側のクロック周波数より常に（部品の精度も考慮
して）低い周波数で発振するようにＶＣＯに対するバイ
アス電圧を設定しておく。そうすれば、当然ビートが生
じるが、そのビート周波数は双方のクロック周波数の差
であり、且つ受信機側のクロック周波数が送信機側のク
ロック周波数より必ず低いのであるから、クロック周波
数を上昇させる方向にＶＣＯのバイアス電圧を増加させ
ればよい。このことによってフィードバック制御が可能
となる。

【００３９】以上の構成によって、受信機側で発生する
クロック信号の周波数は送信機側のクロック信号の周波
数に略等しくなり、上記ビートの問題が解消される。

【００４０】次に、広帯域ＦＳＫ方式によるマルチキャ
リア微弱電波受信機の構成を図７に示す。図１の（Ｂ）
に示した構成と異なり、中間周波フィルタ回路として２
つの帯域通過フィルタを並列に用いる。ここで、中間周
波フィルタ回路１４ａはサブキャリアの上側波帯の信号
成分を通過させ、中間周波フィルタ回路１４ｂはサブキ
ャリアの上側波帯の信号成分を通過させる。ここで、広
帯域ＦＳＫ変調の復調方式について述べる。

【００４１】まず、キャリアが単一の場合、中間周波数
信号のスペクトラムは図８に示すようになる。ここでＦ
０はサブキャリアの周波数であり、Ｆ０＋ΔＦのところ
に上側波帯、Ｆ０−ΔＦのところに下側波帯がそれぞれ
現れる。この信号でキャリアを変調した送信電波のスペ
クトラムは図９の（Ａ）に示すようになる。すなわちキ
ャリア周波数を中心として、サブキャリアとその上下の
側波帯をセットとする側波帯がキャリア周波数の上下に
側波帯として表れる。従ってマルチキャリアの場合には
（Ａ）に示したスペクトラムがキャリアの数だけ倍した
ものとなる。すなわち、図９の（Ｂ）に示すように、各
サブキャリアの上側波帯ｈと下側波帯ｌはキャリア周波
数ｆｎ，ｆｎ＋１，ｆｎ＋２・・・により周波数軸上に
展開される。復調の際、送信時に用いられたマルチキャ
リアと同一のマルチキャリアで周波数変換すると、各キ
ャリアの位置にあった多数のスペクトラムが元のサブキ
ャリアの周波数帯域に変換されて加算合成され、図９の
（Ｃ）に示すように、サブキャリアとその上下の側波帯
が中間周波信号として得られる。

【００４２】図７に示した２つの中間周波フィルタ回路
１４ａ，１４ｂは、図９の（Ｃ）に示した上下側波帯部
分を通過させる。この時、図８に示したように、その帯
域内に妨害波が生じていても帯域通過フィルタの通過帯
域に重ならない限り、その影響を受けない。

【００４３】次に、上記広帯域ＦＳＫ復調を行う他の受
信機の構成を図１０に示す。クロック信号発生回路１
１，インパルス列信号発生回路１２および第１周波数変
換回路１３の構成は図１の（Ｂ）に示した該当部分と同
一である。図１０において第２周波数変換回路１７ａ，
１７ｂは、クロック信号発生回路１１から出力されるサ
ブキャリア周波数信号と中間周波フィルタ回路１４ａ，
１４ｂから出力されるサブキャリアの上側波帯信号と下
側波帯信号とをミキシングしてそれぞれΔｆのベースバ
ンド信号を発生する。図１１の（Ａ）はサブキャリアと
その上下の側波帯、（Ｂ）はベースバンド信号をそれぞ
れ示している。この２つの信号は２相（０，π）信号で
あり、位相復調回路１５がこれを位相復調して受信デー
タ列ＲＤを出力する。

【００４４】次にＡＳＫ変調／復調方式における簡易的
なマルチキャリア微弱電波送信機および受信機の構成を
図１２に示す。（Ａ）は送信機のブロック図であり、イ
ンパルス列信号発生回路２はクロック信号発生回路１か
らのクロック信号に基づいたインパルス列信号を発生す
る。ＡＳＫ変調回路１８はこのインパルス列信号を送信
データ列ＳＤに応じて振幅変調する。これによりインパ
ルススペクトルの各スペクトルが送信データの帯域に応
じて広がったマルチキャリアの微弱電波がアンテナ５か
ら送信される。図１２の（Ｂ）は受信機のブロック図で
あり、インパルス列信号発生回路１２はクロック信号発
生回路１１の発生するクロック信号に基づいてインパル
ス列信号を発生し、周波数変換回路１３はアンテナ１６
による受信電波の信号をインパルス列信号により周波数
変換する。これによりベースバンドの受信データ列ＲＤ
が直接得られる。

【００４５】次にマルチチャンネルアクセスを可能とす
るマルチキャリア微弱電波送信機および受信機の構成を
図１３に示す。（Ａ）は送信機のブロック図である。図
１に示した構成と異なり、インパルス列信号発生回路２
と周波数変換回路４との間に第２の周波数変換回路１９
を設ける。これはインパルス列信号に対してチャンネル
データ（ｃｈデータ）に応じた周波数だけ周波数を高い
方または低い方へシフトさせて、周波数シフト後のイン
パルス列信号を周波数変換回路４へキャリア信号として
与える。（Ｂ）は受信機のブロック図であり、図１の
（Ｂ）に示した例と異なり、インパルス列信号発生回路
１２と周波数変換回路１３との間に、チャンネルデータ
（ｃｈデータ）に応じて、インパルス列信号を周波数軸
上でシフトさせる第２の周波数変換回路２０を設けてい
る。そして、送信機におけるチャンネルデータに対する
インパルス列信号の周波数（各インパルススペクトルの
周波数）の関係と、受信機におけるチャンネルデータに
対するインパルス列信号の周波数（各インパルススペク
トルの周波数）との関係を同じにしておく。

【００４６】上述の例ではインパルス列信号の周波数を
全体にシフトさせたが、チャンネルデータに応じて、用
いるインパルススペクトルを切り替えるようにしてもよ
い。図１４はその場合の構成例を示している。同図にお
いて帯域通過フィルタＢＰＦはチャンネルデータに応じ
て、チャンネル毎に予め割り当てた帯域のみを選択的に
通過させる。この回路を送信機と受信機に設けることに
よって、同じチャンネルでのみ通信ができるようにな
る。

【００４７】図１５は他の方法でマルチチャンネルアク
セスを行う例である。図１３および図１４に示した例で
は、インパルススペクトルの周波数間隔が一定である
が、この周波数間隔を変えるようにしたものである。図
１５においてクロック信号発生回路１および１２はチャ
ンネルデータに応じてインパルス列信号発生回路に与え
るクロック信号の周波数を切り替える。このことによ
り、チャンネルに応じてインパルススペクトルが立つ周
波数間隔が切り替わる。同じチャンネルでなければ、受
信機における中間周波信号はサブキャリア信号として収
束せず、受信できないので、このことを利用して同じチ
ャンネル同士の送信機と受信機とでのみ通信が可能とな
る。

【００４８】このようにして、所定のチャンネルを通じ
てマルチチャンネルアクセスを行う。

【００４９】

【発明の効果】この発明によれば、送信データ列により
変調された信号が多数のキャリアにより並列送信される
ため、Ｓ／Ｎが大幅に増大する。

【００５０】また、この発明によれば、送信データ列を
変調する変調回路が広帯域周波数変調（ＦＳＫ）回路の
場合、中間周波信号のサブキャリア周波数を中心として
両側に側波帯として現れる信号成分をそれぞれ帯域通過
フィルタにより抽出するので、帯域内に入る一般の無線
通信装置による電波などの妨害波の影響を受けることが
ない。

【００５１】また、この発明によれば、受信機側のクロ
ック信号の周波数を送信機側のクロック信号の周波数に
同期させることができるので、ビートの発生による問題
が解消できる。

【００５２】また、この発明によれば、送信機において
インパルス列信号を送信データ列によって直接ＡＳＫ変
調することによって、ＡＳＫ変調信号を送信電波の周波
数としてそのまま送信でき、受信機において受信電波の
信号をインパルス列信号により周波数変換することによ
って、そのままベースバンド信号として取り扱えること
になるので、送信機および受信機の構成を簡略化でき
る。

【００５３】さらに、この発明によれば、チャンネルデ
ータに応じた異なった多数のキャリアを用いた通信が可
能となり、微弱電波でありながらマルチチャンネルアク
セスが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態に係るマルチキャリア微弱電波
送信機および受信機の構成を示すブロック図

【図２】インパルス列信号の発生方法の例を示す波形図

【図３】インパルス列波形とインパルススペクトルとの
関係を示す図

【図４】キャリア信号発生回路部分の構成を示すブロッ
ク図

【図５】インパルススペクトルと帯域通過フィルタの通
過帯域との関係を示す図

【図６】受信機におけるクロック周波数制御回路部分の
構成を示すブロック図

【図７】広帯域ＦＳＫ方式を用いた受信機の構成を示す
ブロック図

【図８】広帯域ＦＳＫ変調／復調方式における中間周波
信号のスペクトラムを示す図

【図９】広帯域ＦＳＫ変調／復調方式における各種スペ
クトラムを示す図

【図１０】広帯域ＦＳＫ変調／復調方式における受信機
の構成を示すブロック図

【図１１】同回路の復調信号のスペクトラムを示す図

【図１２】マルチキャリア微弱電波送信機と受信機の他
の構成例を示すブロック図

【図１３】マルチチャンネルアクセスを行うマルチキャ
リア微弱電波送信機と受信機の構成例を示すブロック図

【図１４】マルチチャンネルアクセスを行うマルチキャ
リア微弱電波送信機と受信機におけるインパルス列信号
発生回路部分の構成例を示すブロック図

【図１５】マルチチャンネルアクセスを行うマルチキャ
リア微弱電波送信機と受信機の構成例を示すブロック図

【符号の説明】

５，１６−アンテナＳＤ−送信データ列ＲＤ−受信データ列

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０４Ｌ 27/20 Ｈ０４Ｌ 27/14 Ｚ 27/22 27/22 Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】クロック信号を発生するクロック信号発
生回路と、前記クロック信号に同期したインパルス列信
号を発生するインパルス列信号発生回路と、前記クロッ
ク信号を、または前記クロック信号に同期したサブキャ
リア信号を、送信データ列により変調する変調回路と、
該変調回路により変調された信号を前記インパルス列信
号により周波数変換する周波数変換回路とから構成した
ことを特徴とするマルチキャリア微弱電波送信機。
【請求項２】請求項１に記載のマルチキャリア微弱電
波送信機から送信される電波を受信する受信機であっ
て、クロック信号を発生するクロック信号発生回路と、前記
クロック信号に同期して前記マルチキャリア微弱電波送
信機におけるインパルス列信号にほぼ等しい周期を有す
るインパルス列信号を発生するインパルス列信号発生回
路と、受信電波の信号を前記インパルス列信号により中
間周波信号に周波数変換する周波数変換回路と、前記中
間周波信号を抽出する中間周波フィルタ回路と、前記中
間周波信号を復調して受信データ列を生成する復調回路
とから構成したことを特徴とするマルチキャリア微弱電
波受信機。
【請求項３】前記マルチキャリア微弱電波送信機の変
調回路は広帯域周波数変調回路であり、前記マルチキャ
リア微弱電波受信機の中間周波フィルタ回路を、前記中
間周波信号のサブキャリア周波数を中心として両側に現
れる信号成分をそれぞれ抽出する２つの帯域通過フィル
タにより構成したことを特徴とする請求項２に記載のマ
ルチキャリア微弱電波受信機。
【請求項４】前記マルチキャリア微弱電波受信機にお
けるクロック信号発生回路は、前記マルチキャリア微弱
電波受信機における中間周波フィルタ回路の出力信号を
包絡線検波し、該検波信号から前記マルチキャリア微弱
電波送信機におけるクロック信号と前記マルチキャリア
微弱電波受信機におけるクロック信号との周波数誤差に
応じて値の変化する制御信号を生成する回路と、前記制
御信号を受けて発振周波数を変化させる電圧制御可変発
振器とから構成したことを特徴とする請求項２または３
に記載のマルチキャリア微弱電波受信機。
【請求項５】クロック信号を発生するクロック信号発
生回路と、前記クロック信号に同期したインパルス列信
号を発生するインパルス列信号発生回路と、前記インパ
ルス列信号を送信データ列によりＡＳＫ変調するＡＳＫ
変調回路とを備えたマルチキャリア微弱電波送信機。
【請求項６】請求項５に記載のマルチキャリア微弱電
波送信機により送信される電波を受信する受信機であっ
て、クロック信号を発生するクロック信号発生回路と、前記
クロック信号に同期して前記マルチキャリア微弱電波送
信機におけるインパルス列信号にほぼ等しい周期を有す
るインパルス列信号を発生するインパルス列信号発生回
路と、受信電波の信号を前記インパルス列信号により周
波数変換してベースバンド信号を抽出する周波数変換回
路とから構成したマルチキャリア微弱電波受信機。
【請求項７】前記インパルス列信号発生回路の発生す
るインパルス列信号の周波数を、チャンネルデータに応
じてシフトさせる回路を設けたことを特徴とする請求項
１または５に記載のマルチキャリア微弱電波送信機。
【請求項８】前記インパルス列信号発生回路の発生す
るインパルス列信号の周波数を、チャンネルデータに応
じてシフトさせる回路を設けたことを特徴とする請求項
２、３、４または６に記載のマルチキャリア微弱電波受
信機。
【請求項９】前記インパルス列信号発生回路の発生す
るインパルス列信号の繰り返し周波数を、チャンネルデ
ータに応じて切り替える回路を設けたことを特徴とする
請求項１または５に記載のマルチキャリア微弱電波送信
機。
【請求項１０】前記インパルス列信号発生回路の発生
するインパルス列信号の繰り返し周波数を、チャンネル
データに応じて切り替える回路を設けたことを特徴とす
る請求項２、３、４または６に記載のマルチキャリア微
弱電波受信機。