JPS592458A - スペクトラム拡散通信システム - 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】 本発明はスペクトラム拡散通信システム、すなわち、情
報信号（送信データ信号）と擬似雑音符号とで搬送波を
変調して送信し、上記擬似雑音符号と同一の符号を利用
して、希望する情報を選択再生する通信システムに係る
。

スペクトラム拡散通信（以下ＳＳ通信と略す）は情報信
号（送信データ）のスペクトラムよシ広い周波数帯域に
搬送波スペクトラムを拡散して送受信する通信方式であ
シ、スペクトラムを送信側で拡散し、受信側で逆拡散（
相関をとる）を行なうために擬似雑音符号（ｐｓｅｕｄ
ｏ　Ｎｏｉ　ｓｅ以下ＰＮ符号と略す）を使う点が従来
の通信方式異なる点である。ＳＳ通信方式の特徴として
、ＰＮ符号の強い自己相関性のために、選択再生が可能
であ択多元接続ができること、信号秘匿性があるため傍
受回避ができること、妨害に強いことなどがあげられる
。一方、ＰＮ符号を用いるために、広い周波数帯域中を
必要とすること、ＰＮ符号の同期をとる（送受信面でＰ
Ｎ符号のタイミングを合せる＋　　１ 操作と力；必要となる欠点がある。特に受信機ではＰＮ
符号を発生する回路、受信信号のＰＮ符号と受信機のＰ
Ｎ符号（局部基準符号）の同期をとる回路が必要であシ
、回路の構成が複雑となる欠点がある。

この欠点を除く、すなわち、受信機にＰＮ符号（局部基
準符号）発生回路や同期のための回路を必要としないス
ペクトラム拡散通信方式が提案されている（　Ｔｒａｎ
ｓｍｉ　ｔ　ｔｅｄ　−Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　Ｍｅｔｈ
ｏｄ。

ＲＣ，Ｄｉｘｏｎ　＠５ｐｒｅａｄ　Ｓｐｅｃｔｒｕｍ
　Ｓｙｓｔｅｍ”１）Ｊ）１８６−１８８　、　ｃｈ、
　６．１９７６、　Ｊｏｈｕ　Ｗｉ　ＩｅｙＳｏｎｓ　
）。このＳ８通通信式は、送信側で周波数の異なる２つ
の搬送波をそれぞれ、ＰＮ符号およびＰＮ符号と情報信
号の加算信号で変調して送信し、受信側では、バンドパ
スフィルタによって上記２つの搬送波近傍の周波数成分
を抽出し、その２つの周波数成分を平衡変調することに
よってＰＮ符号成分を除去し、上記゛２つの搬送波の周
波数の差に等しい中間周波が情報信号によって変調され
たような信号に変換して、情報信号を復調する方式であ
る。すなわち、送信側からの２つの搬送波は共に同期の
とれたＰＮ符号によって変調されているので、平衡に調
器で相関をとるとＰＮ符号成分は除去されることになる
。この通信方式では、受信機に局部基準符号を設ける必
要がなく、シたがって同期回路も不要となり　装置が簡
単になる利点を有する。しかし、２つの周波数成分の少
なくとも一方が受信できないときは情報信号が復調でき
なくなる。このようなことは、送信波がマルチパスフェ
ージングなどによシ失なわれた場合などに生ずる。すな
わち、建物の中などの狭い空間や、自動車などの移動体
で用いられる送信機では、電波の伝搬路が変シ、伝搬経
路の異なる送信波が相互に干渉して、弱めあう現象（フ
ェージング）が生ずる。ＳＳ通信は広い周波数帯を用い
るために７エージングの影響を受けにくいと言われてい
るが、建物などの狭い空間で使う送受信機や、微弱電波
を使用する通信システムでは、従来のｓｓ通信の装置で
は耐フエージング性の点で十分ではない。

したがって、本発明の目的は受信側に局部基準符号発生
器や符号同期回路を必要とせず、かつ送信信号の一部が
マルチパスフェージング等によって受信できないときに
も確実に情報を復調できるスペクトラム拡散通信システ
ムを実現することである。

本発明は上記目的を達成するため、送信側では周波数が
異なる搬送波を、情報（送信データ）信号ならび、上記
送信データと一定の関係を持つ複数の差動信号で、同一
のＰＮ符号と加算して、その加算した複数の信号で、別
個に周波数が互いに異なる搬送波を変調して送信する。

受信側では、上記異なる周波数の変調された信号を周波
・尋を離し、分離された複数個の信号の中から２つずつ
組合せて逆拡散（相関をとること）することによって、
変調波の中に含まれるＰＮ符号成分を除去して、送信デ
ータおよび差動信号によって搬送波を直接変調したよう
な複数の信号に変換するにの変換された信号は例えば２
相位相復調器のような復調器によって、送信データ及び
差動信号に再生されるように構成したものである。ここ
で、差動信号とはもとのデータに対して、隣接ビット間
の差をとることによってもとのデータが得られる符号で
ある。すなわちもとのデータｘ　（ｎ）に対し、ｕ（ｎ
）＝Ｘ（ｎ）■ｕ（ｎ−１） 〔ここで■は排他論理和　ｎはｎビット目の信号、ｎ　
−１はｎ−１ビツト目の信号を意味する〕をｘ　（ｎ）
の差動化信号という。本発明によれば、受信側において
ＰＮ符号の同期をとる回路の必要がなく、少なくとも３
以上の独立に構成された送信データが再生される。した
がって、ある搬送波成分が７エージングによって大きく
減衰しても、他の周波数成分から送信データ信号が再生
することができる。

以下、本発明を実施例によって詳細に説明する。

第１図および第２図はそれぞれ本発明によるスペクトラ
ム拡散通信システムで実施される送信部および受信部の
一実施例の構成を示す図である。

第１図において、情報信号、すなわち伝送データ信号Ｓ
（りは加算器２１によって遅延差動符号信号ｕ（ｔ−Ｔ
）と加算され差動符号信号Ｕ（りを発生する。伝送デー
タ５（ｔ）は２連符号化嘔れた１ビツトの信号とすると
、データの信号周期はＳ（りが′θ′″、あるいは６１
＃の値をとっている最小時間である。すなわち５（ｔ）
は信号周期ごとに′０”か′１”の値をとる。差動符号
信号Ｕ（りは遅延素子２５によって、送信データの１信
号周期に相当する時間Ｔだけ遅延され、遅延差動符号信
号ｕ（ｔ−Ｔ）となる。これらの３つの信号’　（ｔ）
　ｔｕ（ｔ）およびｕ（ｔ−Ｔ）は、それぞれ、排他論
理和回路２２．２３および２４で同一のＰＮ符号発生器
２６からの、ＰＮ符号と加算される。上記回路２２．２
３および２４の出力のそれぞれは、２相位相変調器２７
．２８および２９で、発振器３０゜３１および３２から
の周波数ｆｘ、ｆｚおよびｆ３の搬送波を変調する。こ
れらの変調器からの３つの変調信号は方向性結合器３３
を介して合成され送信アンテナ３４から送出される。

第２図に示す受信機では、受信アンテナ４１で受けた受
信信号は、中心周波数ｆ１．　ｆ２−およびｆ３の帯域
通過フィルタ４２．４３および４４によって中心周波数
ｆｌ、ｆ２およびｆ３のＳＳ変調波に分離される。そし
て、フィルタ４２と４３の出力の一部は平衡変調器４５
に、フィルタ４３と４４の出力の一部は平衡変調器４６
に、そして、フィルタ４２と４４の出力の一部は平衡変
調器４７に加えられる。搬送波ｆ　１．〜．ｆｓは同一
のＰＮ符号を拡散されているので各平衡変調器の出力は
逆拡散によって、フィルタ出力の中のＰＮ符号成分が消
去される。

ところで、第１図の送信機において述べたように送信デ
ータ信号５（ｔ）、差動符号信号ｕ（’）、遅延差動符
号１９号ｕ（ｔ−Ｔ）は Ｕ（す＝ｓ（ｔ）−１−ｕ　　（ｔ−Ｔ）　　　・・・
・・・・・・・・・・・団・（１）の関係を有する。

ゾール代数の規則によれば、 （ａ■ｂ）＄ａ＝（ａ■ａ）■ｂ、Ｑのｂ＝ｂであるか
ら（ｅは排他論理和を示す）　、（１）式の両辺にＳ（
りを加算すると、 ５（ｔ）■Ｕ（す＝（Ｓ（ｔ）■Ｓ　（ｔ）　）■ｕ（
ｔ−Ｔ）＝ｕＣ１−Ｔ）　　　　　　・ｍｍ・・・・・
（２）となる。また（１）式の両辺にｕ（ｔ−Ｔ）を加
算すると、 Ｌｌ（ｔ）■ｕ（ｔ−Ｔ）＝ｓ（ｔＸ＋）（ｕ（ｔ−Ｔ
）■ｕ（ｔ−Ｔ））＝　ｓ　（ｔ）　　　　　　　　　
・・・・・・・・・・・・（３）となる。（３）式をＴ
遅延させると、 ｕ（ｔ−Ｔ）　■ｕ（ｔ−２Ｔ）＝Ｓ（ｔ−Ｔ）　　　
　・・・（４）となる。すなわち、以上述べたように送
信データｓ（を八およびその差動信号ｕ（’Ｌ　ｕ　（
ｔ　−’ｒ　）のうち任意の２つを組合せることにより
残りの１つを作シ出せることが式（１）　、　（２）　
、　（３）よシわかる。また、差動信号ｕ、（す、ある
いはｕ（ｔ−Ｔ）は、自身とＴ遅延させた信号によって
もとの送信データＳ（りあるいはＳ（りをＴ遅延させた
信号を再生することができることが式（３）　、　（４
）によって分る。

し／こがって、平衡変調器４５．４６および４７の出力
は、それぞれ周波数ｆ　１−ｆ　２　＝　ｆｒＦｌの中
間周波数を有し、Ｌｌ（ｔ−Ｔ）で変調された波（式（
２ン参照）と、周波数ｆ　２−　ｆ　ａ　＝　ｆｒＦ２
の中間周波数を有し、５（ｔ）で変調された波（式（３
）参照）と、周波数ｆ　１−ｆ　３　＝ｆｌＦ３　を有
し７、Ｕ（りで変調器れた波（式（１ン参照）が、出力
される。そこで、これらの出力を、発振器５１（発掘調
波数ｆｔ−ｆ２）、５２（発振周波数ｆ２−ｆ９）およ
び５３（発振周波数１ｌ−１３）からの信号を利用して
、２相位相復調器４８　、、４９および５０で復調し、
低域通過フィルタ５４．５５および５６を通すと、それ
ぞれ伝送データ信号ｕ（ｔ−Ｔ）。

５（ｔ）およびｕ　（ｔ）が得られる。ここで、フィル
タ５４の出力ｕ（ｔ−Ｔ）は遅延素子５７で時間Ｔ遅延
したものと排他論理和加算器５９で加算すると、上記（
４）式の関係によって、５（ｔ−２Ｔ）の信号に変換さ
れ、又フィルタ５６の出力ｕ（ｔ）は遅延素子５８で時
間Ｔ遅延したものと排他論理和加算器６０で加算すると
、上記（３）式の関係によってｓ　（ｔ）の信号に変換
され、送信データが再生される。

上記実施例で説明したように１本発明では受信機におい
て、特別の位相同期回路を設けることなく、かつ、異な
った周波数の搬送波による変調信号から、複数個の送信
データ信号が復調されるかう、例え、マルチパスフェー
ジングによって、ｆｌ、ｆ２．ｆｓの変調波のいずれか
一つが失なわれても、残シの２波によって、送信データ
信号を復調できる。また、フェージングが生じていない
場合は、いずれか一つを再生するようにしても良いし、
又３つの信号から最も正しいと識別される信号を取シ出
すようにすれば良い。

第３図及び第４図は本発明によるスペクトラム拡散通信
システムの他の実施例の構成を示す図で、本実施例は、
３つの搬送波を得る回路構成を簡単にしたものである。

又、第１図および第２図と同一の機能構成素、子につい
ては同一の番号を付して説明を省略する。

第３図の送信機の発振器として、周波数ｆｃの発振器６
１と周波数ｆｘｒの発振器６２の出力を混合器６３で混
合して、その出力をそれぞれ中心周波数ｆｃ−１−ｆｒ
ｒ、　ｆＣ＋　ｆｃ−ｆｒｙを持つ帯域フィルタ６４．
６５および６５に加える。ここで、ｆ１＝ｆｃ＋ｆｒｙ
、ｆ２＝ｆｃ、ｆ３＝ｆｃ−ｆｘｖとすれば、各フィル
タはそれぞれ、第１図の発振器３０．３１および３２に
対応することになるので、第１図の送信機と全く同様に
動作する。

一方受信機では、中間周波数はｆｘｖと２ｆＩＦとなる
ので、発振周波数ｆＩＦの発振器６７を用意し、この出
力を２逓倍器６８で逓倍することによって２　ｆＩＦを
得る。ｆ　ｓ　−ｆ　２＝ｆｌＦ、　ｆ　２−ｆ　ｓ　
＝ｆｒｖ。

ｆ　ｌ−ｆ　ｓ　＝２　ｆｒＦの関係が成立するので、
第２図の受信機の発振器５１，５２、および５３が第４
図のように簡単に構成される。もちろん、発振器５１．
５Ｌ　５３．６７は独立の発振器を設けるものではなく
、実際の回路においては受信波から搬送波を再生するよ
うに構成される。

以上、本発明を実施例によって説明したが、本発明は上
記実施例に限定されるものではない。例えば、搬送波は
３つの場合について説明したが、更に多くしても良い。

その場合、送信データ、ならび差動信号も多く作られる
。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第３図はいずれも木兄明忙よるスペクトラム
拡散通信システムに使用される送信機の構成図、第２図
及び第４図はいずれも本発明によるスペクトラム拡散通
信システムに使用される受信機の構成を示す図である。 ２１〜２４，５９，６０・・・信号加算器、２６・・・
ＰＮ符号発生器、２７〜２９．４５〜５０・・・平衡変
調器、３０〜３２・・・搬送波発生器、５１〜５３・・
・中間周波発生器、３３・・・方向性結合器、３４・・
・送信アンテナ、４１・・・受信アンテナ、４２〜４４
゜６４〜６６・・・帯域通過フィルタ、１３・・・２相
位相復調器、５７．５８・・・遅延素子、５４〜５６・
・・低荀　１　口 ／４ Ｙ：Ｊ　２　阻 ｔ 第　３　図 χ　４　ロ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、送信機が、送信データ信号源と、上記送信データ源
   の信号から得られる複数の差動信号源と、上記送信デー
   タ源および上記複数の差動信号源のそれぞれの出力によ
   って同一の擬似雑音符号と加算する複数個の加算回路と
   、上記加算回路の出力によってそれぞれ異なる周波数の
   搬送波を変調する複数個の変調回路と上記変調回路出力
   を合成して送出する手段を有してなυ、受信機が、上記
   複数の変調回路の出力を周波数分離するフィルタ群と、
   上記各フィルタの出力の２個ずつを組合せて、上記擬似
   雑音符号の成分を除去する逆拡散回路群と、上記逆拡散
   回路のそれぞれの出力から送信データを復調する復調回
   路群とを有してなることを特徴とするスペクトラム拡散
   通信システム。 ２、第１項記載の通信システムにおいて、上記複数の差
   動符号信号源は第１及び第２の差動信号源であって、上
   記第１の差動信号源は上記送信データ源の出力及び上記
   第２の差動信号源の出力の排他論理和を得る加算器で構
   成され、上記第２の差動信号源は上記第１の差動信号を
   上記送信データの一周期時間遅延する回路で構成された
   ことを特徴とするスペクトラム拡散通信システム。 ３、第２項記載の通信システムにおいて、上記送信機の
   異なる周波数の搬送波の周波数がｆ　ｌ＋ｆ２およびｆ
   ３であって、上記受信機のフィルタ群はそれぞれ中心周
   波数ｆ１．ｆｘ、ｆａを有する第１．第２および第３の
   帯域通過フィルタで、上記逆拡散回路群は上記第１およ
   び第２の帯域通過フィルタの出力を入力とする第１の平
   衡変調器、上記第２および第３の帯域通過フィルタの出
   力を入力とする第２の平衡変調器、および上記第３およ
   び第２の帯域通過フィルタの出力を入力とする第３の平
   衡変調器からなシ、上記復調回路群は上記第１の平衡変
   調器の出力および周波数ｆ１−ｆｘの信号を入力とする
   第１の２相位相復調器とその出力をろ波する第１の低域
   通過フィルタと上記第１の低域通過フィルタの出力を送
   信データの１周期時間遅延した信号と加算する回路から
   なる第１の復調回路と、上記第２の平衡変調器の出力お
   よび周波数１２−ｆｓの信号を入力とする第２の位相復
   調器とその出力をＰ辣する、第２の低域通過フィルタと
   からなる第２の復調回路と、ならび上記第３の平衡変調
   器の出力および周波数ｆ　１−　ｆ　３の信号を入力と
   する第３の２相位相復調器とその出力を電波する第３の
   低域通過フィルタと上記第３の低域通過フィルタの出力
   を上記送信データの１周期時間遅延した信号と加算する
   回路からなる第３の復調回路とからなることを特徴とす
   るスペクトラム拡散通信システム。 ４、第３項記載の通信システムにおいて、上記、送信機
   の周波数ｆ１．ｆ２．ｆｓの搬送波を作る回路が周波数
   ｆｃと７’ｒｖの２つの信号源とこれらの信号を混合し
   −ｃｆｃ＋ｆｘｒ＝ｆｘ＋　ｆｃ−ｆｘｖ＝ｆｓ、　ｆ
   ｃ　＝ｆｚｃｒ）周波成分を取出す回路で構成されたこ
   とを特徴とするスペクトラム拡散通信システム。