JPH09200117A

JPH09200117A - スペクトラム拡散誘導通信システム

Info

Publication number: JPH09200117A
Application number: JP8010018A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Suzuki; 和宏鈴木
Original assignee: Kokusai Electric Corp
Current assignee: Kokusai Electric Corp
Priority date: 1996-01-24
Filing date: 1996-01-24
Publication date: 1997-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】誘導通信における雑音／劣化、無線通信化、
秘話性等を解決し、操作性、緊急時の迅速性を向上させ
ることにある。【解決手段】固定局７と、固定局７に接続された誘導
アンテナ１０と、携帯あるいは移動体に搭載された移動
局８との間で誘導通信を行なう。この固定局７と移動局
８との双方に、スペクトラム拡散のベースバンド部１１
と、スペクトラム拡散／周波数変調方式の変復調部１２
と、フェライトアンテナを利用したリニヤ増幅器１３に
より構成された送受信機を備え、固定局７と移動局８と
の間で双方向の音声通信または符号通信を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉱業トンネル、共
同溝トンネル内や、ビル内管理システム等で作業連絡及
び緊急連絡に使用される誘導通信において、スペクトラ
ム拡散方式を利用して固定局と移動局間の双方向の音声
通信または符号通信を実現するスペクトラム拡散誘導通
信システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の誘導通信システムの構成を図７に
示す。中央制御６は基地局３の制御及び交換機（ＰＢ
Ｘ）の機能を保有し、指令卓１及び保守端末２の制御
と、さらに局線との通信も行なう。この中央制御下６に
は複数の基地局３が設置され、誘導通信制御を行なって
いる。移動局４は受信する際は誘導アンテナから離れて
基地局３からの音声を聞くことができるが、移動局４か
ら基地局３に音声を送信する際は、ひっかけ棒（コイ
ル）５を誘導線にかけて双方向通話をしなければならな
い。通常、外来雑音／劣化のため基地局３は複数を分散
的に設置する必要がある。また、誘導線が無限のアンテ
ナとなるために外来雑音を拾い、携帯機４から基地局３
への通信は、信号対雑音比（Ｃ／Ｎ）が基地局３から携
帯機４への通信に比べると極度に劣化する。これを解決
する為に、従来ひっかけ棒５により直接電磁結合を行な
いＣ／Ｎの改善を行なっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ひ
っかけ棒５は操作上不便なものであり、作業者の安全
性、緊急時の対応等を考えると非常に好ましくない。符
号伝送を行なう場合でも衝撃的雑音の発生により伝送エ
ラーの頻度が増し、正確な伝送が行なえなくなることも
ある。

【０００４】又、秘話性に関しても今後防災等の利用を
考えると問題になって来るので、簡単に傍受できないシ
ステムを構築する必要性がある。

【０００５】本発明の目的は、上記誘導通信の問題点で
ある雑音／劣化、及び無線通信化、秘話性を解決し、作
業者の操作性はもとより、安全面、緊急時にも迅速に対
応することのできるスペクトラム拡散誘導通信システム
の提供にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、固定局と
移動局との間で、固定局の誘導アンテナのある範囲で双
方向の音声通信または符号通信を行なうための、周波数
変調方式に加えスペクトラム拡散方式の誘導送受信機を
上記固定局と移動局の双方に備えたことによって達成さ
れる。

【０００７】上記のスペクトラム拡散方式によれば、一
連の帯域幅の変換操作により所要の処理利得が得られ
る。送信部分は帯域拡散変調方式によって、また帯域を
復元する過程は受信されたスペクトラム拡散信号と基準
信号との間で相関をとることにより達成される。得られ
る処理利得は出力と入力のＣ／Ｎに比例し、伝送劣化を
少なくした通信を実現できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
により説明する。図２は、本発明によるスペクトラム拡
散誘導通信システムの構成を示し、図７と同符号の部分
は同一もしくは類似部分を示す。構成として、操作指令
卓１、保守端末２、中央制御器６に加え、保守電話器９
を設けてある。無線基地局７は、スペクトラム拡散誘導
通信システムの採用により伝送劣化が少ないため分散設
置の必要はない。また移動局８は、スペクトラム拡散誘
導通信システムの採用により無線化を実現でき、ひっか
け棒なしで通話可能である。

【０００９】図１は、スペクトラム拡散誘導送受信機の
ブロック図で、（ａ）は固定基地局７及び誘導アンテナ
１０、移動局８及び誘導アンテナ１０の関係を示し、誘
導アンテナ１０間で通信する。（ｂ）は固定局７及び移
動局８に設備されるスペクトラム拡散方式の誘導送信機
及び受信機の構成図で、スペクトラム拡散（ＳＳ）のベ
ースバンド部１１、スペクトラム拡散／周波数変調方式
に変復調する変復調部（ＭＯＤ／ＤＥＭ）１２、及びフ
ェライトアンテナを利用したリニヤ増幅器１３により構
成される。

【００１０】図５は本発明を利用したビル内管理システ
ムにおけるスペクトラム拡散誘導通信の例を示す。中央
制御機５１を通し、誘導線あるいは既設の電灯線５３を
利用して移動局５２との無線通信を行なう。ビル５４内
既存の電灯線あるいは電話線５３を利用した通信システ
ムにより設備費および工事が安く済みビル外への影響も
少ない。

【００１１】図６は共同溝、トンネル内６４システムに
おけるスペクトラム拡散誘導通信の利用例を示す。ビル
内管理システム同様、ひっかけ棒なしで移動局６２と制
御装置６１の無線による双方向通話がディジタルリピー
タ６３を通して行なうことが可能となる。操作性，秘話
性の向上が図れる。

【００１２】また、図示しないが、会議場などで同時翻
訳を行なう場合に会議場に、ループアンテナを張り、受
信専用の移動機により、利用者が自分が好きなチャネル
（放送チャネルを選び、翻訳言語を選択する）を選び会
議などの進行をスムーズに行なうことができる。

【００１３】

【実施例】次にスペクトラム拡散誘導通信により伝送劣
化が少なく、ひっかけ棒なしでの通信が可能なことを一
般の誘導通信方式と比較して具体的実施例によって説明
する。図３に一般的な誘導通信形態であるミラーモデル
について示す。図は、基地局７を通り、誘導線２１を壁
２２にはわせた状態を示す。又、図４はミラーモデルに
よる点Ａの近傍電界を示している。

【００１４】点Ａの電界をＥとすると、Ｅは数１で与え
られる。

【００１５】

【数１】

【００１６】又、電線に電流Ｉを通した場合の近傍（Ｒ
離れた点Ａ）の磁界Ｈは数２で与えられる。

【００１７】

【数２】

【００１８】数１，数２より点Ａでの電界は数３とな
る。

【００１９】

【数３】

【００２０】ここで、ΔＲ＝０．２（ｍ）、Ｒ５ｍと
し、Ｉは基地局で１Ｗの送信時のとき、数４となる。

【００２１】

【数４】

【００２２】したがってＥは数５となる。

【００２３】

【数５】

【００２４】この場合の電界強度Ｅ_Aは数６となる。

【００２５】

【数６】

【００２６】損失を見込むと約Ｅ_A′≒６５．９〔ｄＢ
／μＶ／ｍ〕となる。

【００２７】外来ノイズは一般的には数７の通り与えら
れ、

【００２８】

【数７】

【００２９】これを考慮すると信号対雑音比Ｃ／Ｎは数
８となる。

【００３０】

【数８】

【００３１】ここで可逆を考えると、基地局から移動局
への通信に比べ移動局から基地局への通信の方が約２０
ｄＢ劣化することが知られており、その劣化分の為移動
局からのＣ／Ｎは約０ｄＢ／μＶ／ｍ程度に劣化し、と
ても通信できる状況でない。このため、従来ではひっか
け通信となり無線化は不可能である。品質等に問題は残
るが２０ｄＢ／μＶ／ｍの程度のＣ／Ｎが無いと通信で
きない。

【００３２】そこで、本発明によりスペクトラム拡散を
用いてＣ／Ｎの向上を図った場合を説明すると、数９は
スペクトラム拡散における一般式である。

【００３３】

【数９】

【００３４】これから数１０，数１１が導かれる。

【００３５】

【数１０】

【００３６】

【数１１】

【００３７】数１１式より音声サンプリングを考慮して
通話容量Ｃを８ＫＢＰＳ〜１２ＫＢＰＳをすると、Ｃ／
Ｎ＝１５〜２０ｄＢを確保する為の帯域幅Ｗは数１２が
必要になる。

【００３８】

【数１２】

【００３９】ところで、スペクトラム拡散方式において
は、一連の帯域幅の変換操作により所要の処理利得が得
られる。すなわち、２つの過程のうち送信部分は、帯域
拡散変調方式によって、また帯域を復元する過程は受信
されたスペクトラム拡散信号と基準信号（送信側と同一
の）との間で相関をとることにより達成される。２つの
信号が整合する場合は、希望波は拡散前の帯域幅に戻さ
れる。それに対して整合しない入力は、入力の帯域幅以
上の帯域に拡散される。任意の処理装置（受信機）にお
いて、出力と入力のＣ／Ｎの比を処理利得と言えば、ス
ペクトラム拡散処理後の処理利得Ｇ_Pは以下の数１３の
ように表わされる。

【００４０】

【数１３】

【００４１】数１２及び情報速度１２ｋｂｐｓを代入す
れば数１４となり、

【００４２】

【数１４】

【００４３】ｄＢで現わせば数１５となる。

【００４４】

【数１５】

【００４５】又、４相ＱＰＳＫを利用すれば処理利得は
３ｄＢアップすることが知られており、ＱＰＳＫを利用
した場合の処理利得Ｇ_P′は数１６、

【００４６】

【数１６】

【００４７】となり、従来の場合について考察した可逆
の場合に比較してＣ／Ｎ比の向上を行なうことができ
る。

【００４８】このようにスペクトラム拡散処理を行なう
ことにより、処理利得を１６ｄＢにし、Ｃ／Ｎ比の向上
をはかることができるから、可逆の場合にも無線化を可
能とし、ひっかけ棒を除去して操作性を向上することが
できる。

【００４９】なお、誘導通信において、ＴＤＤ方式，Ｃ
ＤＭＡ方式を利用し多チャンネル化をはかり、移動局で
有する切替スイッチにより希望のチャンネルを選択する
ことにより周波数の有効利用をはかることができる。

【００５０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、従来誘導
無線が持っていた、雑音及び無線通信化もしくは秘話性
の問題を解決することができ、又、操作性の向上も図れ
る。又、スペクトラム拡散処理による処理利得の向上に
より設備費の低減も行なえ、技術的に対応の難しかった
分野においても、簡単に、より安く、システムを構築で
きるようになる。又、無線通信化を行なうことにより広
い分野での応用が期待でき、特に防災上の迅速な対応に
は威力を発揮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態のスペクトラム拡散方式の
誘導送受信機のブロック図。

【図２】本発明の一実施形態のスペクトラム拡散誘導通
信システム構成図。

【図３】本発明を説明するミラーモデル図。

【図４】本発明を説明するミラーモデルの近傍磁界説明
図。

【図５】本発明の応用実施形態の構成図。

【図６】本発明の他の応用実施形態の構成図。

【図７】従来の誘導通信システム構成図。

【符号の説明】

１…操作指令卓、２…保守端末、６…中央制御器、７…
無線基地局、８…移動局、９…保守電話機、１０…誘導
アンテナ、１１…スペクトラム拡散のベースバンド部、
１２…スペクトラム拡散／周波数変調方式の変復調部、
１３…リニヤ増幅器。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固定して設置された固定局と、該固定局
に接続された誘導アンテナと、携帯あるいは移動体に搭
載された移動局とから成り、上記固定局の誘導アンテナ
の通信領域で上記移動局との誘導通信を行なうシステム
において、上記固定局と移動局との間で双方向の音声通
信または符号通信を行なうための周波数変調方式に加え
スペクトラム拡散方式の誘導送受信機を上記固定局と移
動局の双方に備えたことを特徴とするスペクトラム拡散
誘導通信システム。
【請求項２】上記誘導送受信機は、スペクトラム拡散
のベースバンド部と、スペクトラム拡散・周波数変調方
式の変復調部と、フェライトアンテナを利用したリニヤ
増幅器とにより構成されたことを特徴とする請求項１記
載のスペクトラム拡散誘導通信システム。
【請求項３】上記誘導送受信機は、ＴＤＤ方式または
ＣＤＭＡ方式を利用することにより多チャンネル化を図
り、上記移動局に有する切替スイッチによりチャンネル
を選択し得るようにしたものであることを特徴とする請
求項１または２記載のスペクトラム拡散誘導通信システ
ム。
【請求項４】ビル建物内あるいは路側に設置された固
定局と、ビル内の携帯あるいは移動体に搭載された移動
局との間で誘導通信を行なうビル内管理通信システムに
おいて、上記固定局と移動局との間で双方向の音声通信
または符号通信を行なうための周波数変調方式に加えス
ペクトラム拡散方式の誘導送受信機を上記固定局と移動
局の双方に備え、上記固定局に接続されたビル内の誘導
線もしくは電灯線あるいは電話線を誘導アンテナとした
ことを特徴とするビル内管理通信システム。
【請求項５】共同溝もしくはトンネル内あるいは外側
に設置された固定局と、共同溝もしくはトンネル内の携
帯あるいは移動体に搭載された移動局との間で誘導通信
を行なう共同溝もしくはトンネル内通信システムにおい
て、上記固定局と移動局との間で双方向の音声通信また
は符号通信を行なうための周波数変調方式に加えスペク
トラム拡散方式の誘導送受信機を上記固定局と移動局の
双方に備え、上記固定局に接続されたディジタルリピー
タを誘導アンテナとしたことを特徴とする共同溝もしく
はトンネル内通信システム。