JPS5949033A - スペクトラム拡散通信用送受信装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、スペクトラム拡散通信方式に用いる送信機お
”よび受信機に関するもので、移動通信、データ通信、
個人通信などの地上通信系、衛星通信系、さらには特殊
応用として測距、航法、レーダおよび伝搬路計測などに
適用できる。

〔従来技術〕

複数の移動局と一つの基地局との間でのデータ伝送を行
うデータ通信にスペクトラム拡散方式を適用することが
検討されている。

第１図は本発明者が実験的に検討を行うために用いたデ
ータ通信システムの一例である。同図（ωの１−１から
１−ｎは移動局であり、同図（ｂ）の基地局の周囲に散
在し、任意の場所から、あるいは移動しながらデータを
基地局に伝送する。同図（ｂ）の基地局は各移動局から
伝送されてきたデータを復調、再生し、各々のデータを
端子１３二１〜１３−ｎに出力するシステムである。こ
こで移動局、基地局の回路構成を簡易化するために、各
移動局の送信周波数は同じとし、擬似雑音符号を異なら
しめることによって移動局を識別するようにした。その
ために基地局の高周波部２は共通で使え、復調部３の中
妹各々の移動局からの情報を復調できるように相関器（
９−１〜９−ｎ）、擬似雑音符号発生器（ｉｏ−１〜１
Ｏ−ｎ）、中間周波回路（帯域通過ンイルタと増幅器か
らなる。１１−１〜１ｌ−ｎ）、復調器（１２−１〜１
２−１）、データ出力端子（１３−１〜ｌ３−ｎ）が別
々に設けである。ところがこのようなシステムでは次の
ような問題点があることがわかった。

（１）　　各移動局の搬送波周波数の安定度は１ｏ−７
程度を必要とした。しかし、各移動局は小形、低消費電
力、低コスト化が望まれるだめ、上記数値を実現するこ
とは不可能であった。

（２）各移動局の搬送波周波数の安定度を下げると、各
移動局は種々の環境状況下におかれているので、それぞ
れ異なった搬送波周波数となって基地局に送出された。

そのため、 １）復調器の搬送波再生回路の周波数引込み幅よシも搬
送波周波数の変動幅が犬きくなる場合が生じて通信不能
となった。

２）搬送波周波数の変動幅が大きいと、中間周波回路の
帯域通過フィルタの帯域幅も広くしなければならず、混
信排除能力を向上させることが困難となり、スペクトラ
ム拡散通信方式の特長がそこなわれる。

（３１（２）の問題を解決するためには、基地局の高周
波部２で自動周波教訓ｍ（ＡＦＣ＞を行えばよいが、各
移動局の搬送波周波数がそれぞれ異なっているために、
同時に各移動局からの情報を抽出することができない。

これを実現するには高周波部２を別々に移動局の数だけ
設けなければならず経済的でない。

なお、第１図において、４はアンテナ、５は帯域通過フ
ィルタ、６は増幅器、７は周波数変換器、８は局部発振
器、を示す。１０−１の擬似雑音符号発生器は１−１の
送信機の擬似雑音符号発生器と同一の符号を有し、以下
、同様に１０−２と１−２．・・・・・・・・・・・・
、１０−ｎと１−ｎと対になるように構成されている。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、複数の移動局と一つの基地局との間で
のデータ伝送用データ通信を行うだめのスペクトラム拡
散通信用送信機および受信機を提供することにある。

〔発明の概要〕

基地局である受信機は、移動局である送信機からのスペ
クトラム拡散信号を受信してデータを復調、再生する以
外に、受信機から受信周波数ｆｉとクロック周波数ｍｆ
ｃｔ　（ｍ＝１　＊　２＋・・・・・・、ｎのいずれか
の値）の和（あるいは差）の周波数の連続波信号（無変
調信号）を送出する。移動局である送信機では、上記電
波を受信して自局の搬送波周波数の自動制御を行い、こ
の搬送波周波数でスペクトラム拡散信号を送出する。こ
の場合の搬送波周波数の自動制御を次のようにして行う
。

移動局である送信機では、上記電波を受信して電圧制御
発振器の出力信号（自走発振周波数ｆ＋’）と周波数変
換させ、ｍｆｃＬの周波数成分の信号を得る。この信号
を帯域通過フィルタ、増幅器を通して位相比較器の一万
の入力端に大刀させ、もう一方の入力端に大刀されてい
るクロック発生器の出力信号（周波数ｍ　ｆ　ｃ　ｔ　
）との位相比較を行わせる。そして位相比較器の出力信
号をループフィルタ、直流増幅器を通して電圧制御発振
器にフィードバックさせ、電圧制御発振器の周波数ｆＩ
′をｆｌとなるように制御する。

〔発明の実施例〕

以下本発明を実施例によって詳細に説明する。

第２図は本発明によるスペクトラム拡散通信用送信機お
よび受信機の一実施例の構成を示す図である。同図にお
いて、３〜８の番号で示す部分は第１図と同一のもので
ある。同図（ａ）は第１図（ａ）で示した移動局の中の
一つを示したものであシ、同図（ｂ）は基地局を示した
ものである。まず基地局の動作を説明する。アンテナ４
で移動局からの電波（周波数ｆ＋）が受信される。受信
された電波はサーキュレータ１７、帯域通過フィルタ５
、増幅器６を通して周波数変換器７へ入力され、局部発
振器８（周波数ｆｚ）の信号と周波数変換され、その後
復調器３で移動局からの情報が復調される。

局部発振器８の出力はもう一つの周波数変換器１４へも
入力され、発振器１５（周波数ｆｔ−ｆ　Ｉ　＋ｍｆ　
ｅｔ、　Ｉ）ルイｆ’ｌ　ｆ　Ｌ−ｆ　ｌ−ｍｆ　ｃｔ
、）　（Ｄ信号と周波数変換されてｆｔ−ｍｆｅｔ、あ
るいはｆｔ−）−ｍｆｅｔの周波数成分をもった信号と
なる。そしてｆｌｍｅａｔ、　；ｈるいはｆ＋＋ｍｆｅ
ｔのいずれかの周波数成分の信号を通す帯域通過フィル
タ１６、サーキュレータ１７を経てアンテナ４から送出
される（矢印１８）。この信号１８は連続波信号である
。また、こお信号は基準の周波数となるものであるため
、局部発振器８、発振器１５には高い周波数安定度をシ
つだ水晶発振器（たとえば恒温槽付水晶発振器）で構成
されている。

同図（ａ）の移動局では基地局から送られてきた信号１
８をアンテナ３３で受信し、サーキュレータ３２を経て
周波数変換器２４へ入力させる（信号Ｖｒ）。そしてこ
の周波数変換器２４で電圧制御発振器２３の出力信号■
ｖと周波数変換させ、その出力信号ｖｍを帯域通過フィ
ルタ２５（中心周波数ｍｆｃＬ）、増幅器２６を通して
位相比較器２０の一方の入力端へ入力させる。位相比較
器２０のもう一方の入力端には基準の発振器１９の出力
信号（周波数ｍｆｅｂ、１５と同じく高安定の水晶発振
器からなる。）を入力させてあり、位相比較器２０は２
つの入力信号の位相差に対応した出力電圧を発生する。

この出力電圧はループフィルタ２１、増幅器２２を通し
て電圧制御発振器２３にフィードバックされる。そして
電圧制御発振器はつねに入力周波請ｆ１に同期した状態
を維持する。この電圧制御発振器２３は移動局の搬送波
発振器として用いられるので、移動局の搬送波周波数は
基地局から送られてきた信号の周波数につねに同期して
いることになる。次にこの搬送波周波数を用いて移動局
から情報を送出する方法について述べる。２９は伝送し
ようとするアナログ情報をディジタル信号に変換したデ
ィジタル情報発生器であり、２７は２９の情報の帯域を
１０２〜１０４倍に拡げるための擬似雑音符号発生器（
通常、ＰＮ符号発生器、あるいはゴールド符号発生器な
どが用いられる。）である。２９と２７はクロック発生
器１９の信号によって同期がとられている。２８は情報
のクロック周波数を低くするための分周器であシ、通常
　１０−２〜１０−４に分周される。３０は情報を擬似
雑音符号でスペクトラム拡散するための２を法とする加
算器である。

３１はスペクトラム拡散信号■３によって搬送波信号ｖ
ｖをＯ１πの２相位相変調するための２相位相変調器で
ある。Ｏ１πの２相位相変調された直接拡散信号Ｖｌは
サーキュレータ３２全通してアンテナ３３より、矢印３
４で示すように放射される。以上の説明では一つの移動
局についてのみ説明したが、第１図（ａ）で示した他の
複数の移動局についても同様の動作をする。ただ異なる
のは、それぞれの移動局の擬似雑音符号発生器の符号で
ある。

次に第２図の装置の実験列について述べる。

ｆ　Ｉ＝＝５００ＭＨ２，ｆ　ｚ＝５１０．７ＭＨｚ、
　ｍｆ　ｃｔ＝４ＭＨ２とし、８，１５．１９の発振器
には周波数安定度が１０−６以下の高安定水晶発振器を
用いた。そして、信号１８には５０４ＭＨｚ　の周波数
を放射させ、その信号電力および移動局と基地局との間
の伝搬距離などを変えて移動局の搬送波周波数引込み幅
を求めた。その結果、受信信号ｖｒが小さくなると搬送
波周波数の引込み幅が減少する傾向にあった。たとえば
、電圧制御発振器の制御感度２ＭＨ２／■に対し、ｖｒ
が一４０ｄＢｍまではほぼ一定の引込み幅であったが、
−８０ｄＢｍになると数１００Ｈ２程度の引込み幅に減
少した。しかしこの程度の引込み幅でも、基地局から送
られてくる信号１８の周波数安定度が１０−６以下と極
めて安定であるので、基地局から送られてくる信号の周
波数に同期させることができる。なお、Ｖｒが小さくな
っていった場合、雑音電力による引込み困難、同期はず
れといった問題が考えられるが、本発明の場合には、帯
域通過フィルタ２５、増幅器２６の帯域幅を、基地局か
ら送られてくる信号１８の周波数変動幅まで狭くできる
（約ＩＫＨ２）ので、上記問題はほとんどない。

以上の説明で明らかなように、それぞれの移動局が基地
局から発射された信号の周波数に同期しておシ、シかも
基地局から発射される信号の周波数に極めて高安定のも
のを使用すれば、基地局で受信する電波３４０周波数変
動も極めて小さくすることができる。またそれぞれの移
動局から送られてくる電波は、ドプラーシフトによる周
波数変また基地局の復調器の搬送波再生回路の周波数引
込み幅も狭くてよくなり、信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）を向
上させるように設計することができるようになる。さら
に、中間周波回路の帯域通過フィルタの帯域幅も情報信
号の帯域幅に合わせて設定できるので混信排除能力を向
上させることができる。

本発明は上記実施例に限定されない。たとえば基地局を
ある距離を離して複数台縦続接続すれば、移動局上の通
信可能な範囲を拡げることができる。

また、基地局のアンテナ４を複数台に分配して広い範囲
に設置し、それらのアンテナを同軸ケーブルなどの伝送
線ヲ使って集中合成するようにすればサービスエリアを
拡げることができる。さらに、基地局と移動局との間に
無線中継装置を設けてもよい。基地局、移動局ともにサ
ーキュレータを使って送受信アンテナを共用しているが
、ｆｌとｍ　ｆ　ｅ　ｔの周波数が近い値の場合はもち
論の事、離れている場合でも、アンテナを送受別々に２
つ設けてもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば次のような効果がある。

（１）それぞれの移動局が基地局から発射された信号の
周波数に同期しており、そのため、基地局から発射され
る信号の周波数に極めて高安定なものを使用すれば、基
地局で受信する移動局からの電波の周波数変動は極めて
小さくなる。

（２）それぞれの移動局の搬送波周波数用発振器は周波
数安定度の良くない電圧制御発振器でよい。

そのため、移動局の小形、低耐費電力化が可能である。

（３）基地局の復調器の搬送波再生回路の周波数引込み
幅も狭くてよいため、Ｓ／Ｎ（ｒ向上させるように回路
設計を行うことができる。すなわち、搬送波再生ループ
の積分時間を十分に長くとれ、雑音を抑圧できる。さら
に中間周波回路の帯域通過フィルタも情報の帯域幅に等
しくできるので混信排除能力が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明者が実験的に検討を行うために用いたデ
ータ通信システムの一例、第２図は本発明のスペクトラ
ム拡散通信用送信機と受信機の概略図を示したものであ
る。 １−１〜１−ｎ・・・移動局、２・・・基地局の高周波
部、３・・・基地局の復調部、４．３３・・・アンテナ
、５゜１６．２５・・・帯域通過フィルタ、６，２２．
２６・・・増幅器、７．１４．２４・・・周波数変換器
、８・・・局部発振器、９−１〜９−　ｎ・・・相関器
、１０−１〜１０−ｎ、２７・・・擬似雑音符号発生器
、１１−１〜１１−ｎ・・・中間周波回路、１２−１〜
１２−ｎ・・・復調器、１５．１９・・・発振器、１７
．３２・・・サーキュレータ、２０・・・位相比較器、
２３・・・電圧””’；、”む 第１図 （αン 第　　１　　図 （ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、複数の移動局からスペクトラム拡散通信方式によっ
   てそれぞれ伝送された情報を、基地局で受信してそれぞ
   れの情報を復調するデータ通信システムにおいて、まず
   基地局からその受信周波数ｆｔとクロック周波数ｍｆｅ
   ｂ　（ｍ＝　１　、２　＋・・・・・・、ｎのいずれか
   の値）の和（あるいは差）の周波数の連続波信号を送出
   し、移動局では上記電波を受信して電圧制御発振器の出
   力信号と周波数変換させ、その出力を帯域通過フィルタ
   、増幅器を通して位相比較器の一方の入力端に入力させ
   、もう一方の入力端に入力されているクロック周波数ｍ
   ｆｃｔとの位相比較を行わせ、ループフィルタを通して
   上記電圧制御発振器にフィードバックさせ、電圧制御発
   振器の周波数をｆｌとなるように制御し、これを移動局
   の搬送波周波数とし、情報を擬似雑音符号でスペクトラ
   ム拡散した信号で上記ｆ１をＯ１πの２相位相変調して
   移動局よシ送出し、基地局では移動局からの電波を受信
   して移動局と同一の擬似雑音符号で相関をとって情報を
   復調することを特　“徴とするスペクトラム拡散通信用
   送受信装置。