JPH10178412A - スペクトル拡散通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 送信信号が影響する空間を狭め、かつ、充分
な伝送距離を確保できるスペクトル拡散通信システムを
提供する。 【解決手段】 スペクトル拡散方式の微弱電力無線通信
を行う通信機の間に、スペクトル拡散変調された信号を
復調して元の情報信号を再生し、再生した情報信号をス
ペクトル拡散変調して送信する中継器を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、データ、映像、音
声等のデジタル信号をスペクトル拡散方式の無線信号に
変換して通信する通信システムに関し、特に、その通信
を微弱電力無線により行う通信システムに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】データ、映像、音声等の信号を無線で通
信する方式としては、他の通信機器や電子機器の通信へ
妨害を与えにくく、逆に他の通信機器や電子機器の通信
による妨害を受けにくいスペクトル拡散方式が知られて
いる。このスペクトル拡散方式は、通信対象のデジタル
信号の情報を疑似雑音符号（ＰＮ符号）を利用して広帯
域に拡散して通信を行う方式であり、通信対象のデジタ
ル信号と、より早い繰り返し速度の疑似雑音符号との演
算により拡散を行う直接拡散方式と、搬送波の周波数を
疑似雑音符号に従って切り換えることで拡散を行う周波
数ホッピング方式に分けられる。

【０００３】これらのスペクトル拡散の技術は無線ＬＡ
Ｎ等に応用されている。例えば、日本ではＩＳＭ帯
（２．４７１〜２．４９７ＧＨｚ）での特定小電力無線
（電波出力１０ｍＷ以下）でプリンターサーバやレスト
ランでのオーダーエントリーシステム等に利用されてい
る。また、送信電力が送信点から３ｍ離れたところで５
００μＶ／ｍ（−５ｄＢの補正）以下になるよう規定さ
れている微弱電力無線通信での応用も進められている。
ただし、微弱電力無線通信を利用する場合、通信可能な
距離は最大で数ｍ程度と制限される。

【０００４】無線ＬＡＮの従来技術については、例え
ば、オーム社「わかりやすい無線ＬＡＮ」前田、加藤共
著(１９９３年８月２０日)に記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】屋内の無線通信では、
通信機器の利用する周波数やＰＮ符号が他の通信機器と
重複する場合がある。このような環境下で混信を防ぐた
めには、各通信機器の送信信号が影響する空間をできる
だけ狭く制限しなければならない。しかし、送信信号が
影響する空間を狭く制限すると、通信機器の通信可能な
距離も減少してしまう。

【０００６】そこで、本発明は、送信信号が影響する空
間を狭め、かつ、充分な伝送距離を確保できるスペクト
ル拡散通信システムを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために本発明は、情報信号にスペクトル拡散方式の変調
を施すことで広帯域信号を生成し、当該広帯域信号を微
弱電力無線で送信する送信端末と、前記送信部から送信
された広帯域信号を受信し、当該広帯域信号にスペクト
ル拡散方式の復調を施することで前記情報信号を再生
し、再生した情報信号にスペクトル拡散方式の変調を施
すことで広帯域信号を生成して、当該広帯域信号を微弱
電力無線で送信する中継器と、前記中継器から送信され
た広帯域信号を受信し、当該広帯域信号にスペクトル拡
散方式の復調を施すことで前記情報信号を再生する受信
端末とを有することを特徴とするスペクトル拡散通信シ
ステムを提供する。

【０００８】本発明によるスペクトル拡散通信システム
では、微弱電力無線により通信を行うことで送信信号の
影響する空間を狭め、さらに、中継器を利用することで
充分な伝送距離を確保する。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。

【００１０】図１は、本発明の実施形態に係るスペクト
ル拡散通信システムのブロック図である。図１のスペク
トル拡散通信システムは、送信機１、中継器９、受信機
２２により構成され、直接拡散方式のスペクトル拡散通
信を行う。送信機１は、誤り訂正符号化器２、データ変
換部３、排他的論理和回路４、変調器５、ＰＮ符号発生
器６、局部発振器７、アンテナ８により構成される。中
継器９は、受信機能としてアンテナ１０、帯域通過フィ
ルタ（ＢＰＦ）１１、弾性表面波（ＳＡＷ）マッチドフ
ィルタ１２、復調器１３、誤り訂正復号化器１４を有
し、送信機能としては誤り訂正符号化器１５、データ変
換部１６、排他的論理和回路１７、ＰＮ符号発生器１
８、変調器１９、局部発振器２０、アンテナ２１を有す
る。受信機２２は、アンテナ２３、ＢＰＦ２４、ＳＡＷ
マッチドフィルタ２５、復調器２６、誤り訂正復号化器
２７により構成される。

【００１１】次に、図１のスペクトル拡散通信システム
の動作説明を行う。

【００１２】まず、送信機１の動作について説明する。
送信機１において、送信データは誤り訂正符号化器２に
入力され、送信機１と中継器９との通信で生じた誤りを
訂正できるように符号化がなされる。符号化されたデー
タは、データ変換部３でデータ値「１」に対応して極性
の反転するＤＰＳＫ（Differentially encoded phasesh
ift keying）変調方式の送信データに変換される。排他
的論理和回路４は、上記変換された送信データと、ＰＮ
符号発生器６で生成された拡散用ＰＮ符号との排他的論
理和をとる。ここで、拡散用ＰＮ符号は送信データより
も十分に短い時間で変化するため、排他的論理和回路４
の出力は、送信データの情報を広帯域に拡散したデータ
となる。拡散を受けたデータは、局部発振器７で生成さ
れた搬送波により変調器５でＢＰＳＫ（Bi-phase shift
keying)変調されて、アンテナ８から電波で放射され
る。ここで変調器５は、放射される電波の電力が送信点
から３ｍ離れたところで５００μＶ／ｍ（−５ｄＢの補
正）以下になるように送信信号の増幅を行う。なお、日
本の微弱電力無線に適用する場合、局部発振器７の搬送
波周波数としては、例えば３００ＭＨｚ、２７５ＭＨ
ｚ、２５０ＭＨｚ、２２５ＭＨｚの内のいずれかの周波
数を用いる。

【００１３】次に、中継器９について説明する。送信機
１のアンテナ８から放射された電波は、中継器９におい
てアンテナ１０に入射し、ＢＰＦ１１で不要帯域にある
雑音成分を除去されてメインローブ信号が取り出され
る。このメインローブ信号はＳＡＷマッチドフィルタ１
２で相関復調される。なお、ＳＡＷマッチドフィルタ１
２は、送信機１で利用されるＰＮ符号や搬送周波数に対
応して設計されている。相関復調された信号は、復調器
１３でＤＰＳＫ復調され、さらに、誤り訂正復号化器１
４で復号されることで、送信機１と中継器９の通信で生
じたデータ誤りを訂正される。誤り訂正復号化器１４で
復号されたデータは、誤り訂正符号化器１５で中継器９
と受信機２２との通信で生じうる誤りを訂正できるよう
に符号化を受ける。そして、符号化されたデータは、デ
ータ変換部１６でＤＰＳＫ変調方式に対応したデータに
変換された後、排他的論理和回路１７において、ＰＮ符
号発生器１８で生成された拡散用ＰＮ符号と排他的論理
和をとられ、情報の拡散を受ける。拡散を受けたデータ
は、局部発振器２０で生成された搬送波により、変調器
１９でＢＰＳＫ変調され、送信機１と同じ送信電力の微
弱電波でアンテナ２１から放射される。ここで、局部発
振器２０の搬送波周波数は、中継器９の受信信号と送信
信号とが干渉し合わないように選択されている。日本の
微弱電力無線に適用する場合、局部発振器２０の搬送波
周波数としては、例えば３００ＭＨｚ、２７５ＭＨｚ、
２５０ＭＨｚ、２２５ＭＨｚの内、送信機１の搬送波周
波数を除くいずれかの周波数を用いる。このように、送
信機１の搬送波周波数（例えば３００ＭＨｚ）と中継器
９の搬送波周波数（例えば２５０ＭＨｚ）を互いに異な
らせることで、中継器９の放射電波が中継器９自身の受
信部へ妨害を与えないようにしている。

【００１４】次に、受信機２２について説明する。受信
機２２において、中継器９のアンテナ２１から放射され
た信号はアンテナ２３に入射し、ＢＰＦ２４で不要帯域
にある雑音成分が除去されメインローブ信号が取り出さ
れる。このメインローブ信号は、中継器９の送信で利用
されるＰＮ符号や搬送周波数に対応して設計されたＳＡ
Ｗマッチドフィルタ２５で相関復調され、さらに復調器
２６でＤＰＳＫ復調される。ＤＰＳＫ復調されたデータ
は誤り訂正復号化器２７で復号され、中継器９と受信機
２２との通信で生じたデータ誤りを訂正された後、受信
データとして出力される。

【００１５】以上のように直接拡散方式の微弱電力無線
通信を行う本実施形態では、中継器９を用いない場合に
比べ最大で２倍の伝送距離（送信機１と受信機２２間）
を確保することができる。

【００１６】本発明の第２の実施形態について説明す
る。

【００１７】本発明の第２の実施形態に係るスペクトル
拡散通信システムは、前述の第１の実施形態において中
継器を直列にＮ個（Ｎは２以上の整数）配置したもので
ある。この構成において送信機の送信信号は、Ｎ個の中
継器において順次中継され、受信機に到達する。中継器
を直列にＮ個配置することで第２の実施形態では、中継
器９を用いない場合に比べ最大でＮ＋１倍の伝送距離を
確保することができる。本スペクトル拡散通信システム
では、各中継器９には、送信信号と受信信号が互いに干
渉しあうことのないように搬送波周波数を割り当ててい
る。第Ｋ番目の中継器の搬送波周波数をＡ、第Ｋ＋１番
目の中継器の搬送波周波数をＢ、第Ｋ＋２番目の中継器
の搬送波周波数をＣというように、割り当てる搬送波周
波数を異ならせ、各中継器において自分自身の送信電波
が受信部に妨害を与えないようにしている。ただし、１
つ以上の中継器を挟んで配置される各中継器の搬送波周
波数（例えばＣとＡ）は同一でも良い。なお、日本の微
弱電力無線に適用する場合は、上記条件に従い搬送波周
波数を、例えば３００ＭＨｚ、２７５ＭＨｚ、２５０Ｍ
Ｈｚ、２２５ＭＨｚの内から選択して割り当てる。

【００１８】本発明の第３の実施形態について以下で説
明する。

【００１９】図２は、本発明の第３の実施形態に係るス
ペクトル拡散通信システムのブロック図である。本実施
形態のスペクトル拡散通信システムも、送信機１、中継
器９、受信機２２により構成されるが、拡散方式として
周波数ホッピング方式を用いる点が第１の実施形態と異
なる。図２において、送信機１は、誤り訂正符号化器
２、変調器５、拡散符号発生器３０、周波数シンセサイ
ザ３１、アンテナ８により構成される。中継器９は、受
信機能としてアンテナ１０、ＢＰＦ１１、ミキサ３４、
ＢＰＦ３５、同期回路３６、拡散符号発生器３７、周波
数シンセサイザ３８、復調器１３、誤り訂正復号化器１
４を有し、送信機能として誤り訂正符号化器１５、変調
器１９、拡散符号発生器４０、周波数シンセサイザ４
１、アンテナ２１を有する。受信機２２は、アンテナ２
３、ＢＰＦ２４、ミキサ４４、ＢＰＦ４５、同期回路４
６、拡散符号発生器４７、周波数シンセサイザ４８、復
調器２６、誤り訂正復号化器２７により構成される。な
お、図２のアンテナ、変調器、復調器、誤り訂正符号化
器、誤り訂正復号化器は、図１の同一の符号の回路と同
じ機能を持つ。

【００２０】次に、図２のスペクトル拡散通信システム
の動作説明を行う。

【００２１】まず、送信機１の動作について説明する。
送信機１において、入力された送信データは、第１の実
施形態と同様に誤り訂正符号化器２で符号化された後、
変調器５でＤＰＳＫ変調される。これと並行して拡散符
号発生器３０は、ホッピングパターンと呼ばれる多値の
信号系列を生成する。この信号系列にしたがい周波数シ
ンセサイザ３１は、生成する搬送波周波数を時間的に特
定のパターンで切り換え、変調器５で変調されたデータ
を無線周波数の信号に変換する。これにより、狭帯域信
号である変調器５の変調データは、時間平均としては特
定の広い周波数帯域を占有する広帯域信号に変換され、
微弱電力無線通信の送信電力でアンテナ８から放射され
る。なお、日本の微弱電力無線に適用する場合、この広
帯域信号の中心周波数は、例えば３００ＭＨｚ、２７５
ＭＨｚ、２５０ＭＨｚ、２２５ＭＨｚのいずれかとなる
ようにする。

【００２２】次に、中継器９について説明する。送信機
１のアンテナ８から放射された信号はアンテナ１０に入
射し、ＢＰＦ１１で不要帯域にある雑音成分を除去され
た後、ミキサ３４に入力される。これと並行して拡散符
号発生器３７は、送信機１内の拡散符号発生器３０と同
期して同じホッピングパターンを生成する。周波数シン
セサイザ３８は、このホッピングパターンに従って周波
数が変化する復調用の搬送波を生成しミキサ３４へ出力
する。ＢＰＦ１１の出力信号は、ミキサ３４で復調用の
搬送波と乗算されることにより逆拡散され、拡散前の信
号と同じ帯域幅の狭帯域信号に変換される。この狭帯域
信号は、ＢＰＦ３５で不要帯域の雑音成分を除去された
後、同期回路３６と復調器１３へ入力される。同期回路
３６は、入力された狭帯域信号を基に受信信号の同期捕
捉、同期追跡を行い、タイミング信号を生成する。この
タイミング信号により拡散符号発生器３７は受信信号に
合った位相でホッピングパターンを生成することができ
る。具体的には、同期回路３６は、まず、例えばシリア
ルサーチ法を用いて、拡散符号発生器３７の生成するホ
ッピングパターンの位相をずらして行き受信信号と整合
した位相（同期点）を検出することで同期捕捉を行い、
以降、例えば遅延ロックループを用いて同期追跡を行い
同期点を維持する。一方、復調器１３に入力された狭帯
域信号はＢＰＳＫ復調され、誤り訂正復号化器１４でデ
ータ誤りを訂正される。

【００２３】誤り訂正後のデータは、誤り訂正符号化器
１５で符号化され、さらに変調器１９でＤＰＳＫ変調さ
れて周波数シンセサイザ４１に入力される。周波数シン
セサイザ４１は、拡散符号発生器４０の生成するホッピ
ングパターンにしたがい搬送波周波数を時間的に切り換
えて変調器１９からの狭帯域信号を無線周波数に変換す
る。これにより、変調器１９からの狭帯域信号は、時間
平均としては特定の広い周波数帯域を占有する広帯域信
号に変換され、微弱電力無線通信の送信電力でアンテナ
２１から放射される。ここで、周波数シンセサイザ４１
から出力される広帯域信号の中心周波数は、中継器９の
受信信号と送信信号とが干渉し合わないように選択され
ている。日本の微弱電力無線通信に適用する場合、この
広帯域信号の中心周波数は、例えば３００ＭＨｚ、２７
５ＭＨｚ、２５０ＭＨｚ、２２５ＭＨｚの内、送信機１
の広帯域信号の中心周波数を除くいずれかの周波数とな
るようにする。このように、中継器９で送受信する広帯
域信号の中心周波数を異ならせることで、本実施形態で
は中継器９の放射電波が中継器９自身の受信部へ妨害を
与えないようにしている。

【００２４】次に、受信機２２について説明する。本受
信機２２において、中継器９のアンテナ２１から放射さ
れた信号はアンテナ２３に入射し、ＢＰＦ２４で不要帯
域にある雑音成分を除去された後、ミキサ４４に入力さ
れる。これと並行して拡散符号発生器４７は、中継器９
内の拡散符号発生器４０と同期して同じホッピングパタ
ーンを生成する。周波数シンセサイザ４８は、このホッ
ピングパターンに従って周波数が変化する復調用の搬送
波を生成しミキサ４４へ出力する。ＢＰＦ２４の出力信
号は、ミキサ４４で復調用の搬送波と乗算されることに
より逆拡散され、拡散前の信号と同じ帯域幅で同じ内容
の狭帯域信号に変換される。この狭帯域信号は、ＢＰＦ
４５で不要帯域の雑音成分を除去された後、同期回路４
６と復調器２６へ入力される。同期回路４６は、入力さ
れた狭帯域信号を基に、例えば、シリアルサーチ法を用
いて受信信号の同期捕捉を行い、遅延ロックループを用
いて同期追跡を行って、タイミング信号を生成する。こ
のタイミング信号により拡散符号発生器４７は、中継器
９の拡散符号発生器４０と同期して受信信号に整合した
位相でホッピングパターンを生成する。一方、復調器１
３に入力された狭帯域信号は、ＢＰＳＫ復調され、誤り
訂正復号化器１４でデータ誤りを訂正される。

【００２５】以上のように周波数ホッピング方式の微弱
電力無線通信を行う本実施形態では、中継器９を用いな
い場合に比べ最大で２倍の伝送距離を確保することがで
きる。

【００２６】次に、本発明の第４の実施形態について説
明する。

【００２７】本発明の第４の実施形態に係るスペクトル
拡散通信システムは、前述の第３の実施形態において中
継器を直列にＮ個（Ｎは２以上の整数）配置したもので
ある。中継器を直列にＮ個配置することで第４の実施形
態では、中継器を用いない場合に比べ最大でＮ＋１倍の
伝送距離を確保することができる。本実施形態では、各
中継器の送信する広帯域信号が互いに干渉しあうことの
ないように、広帯域信号の中心周波数を定めている。第
Ｋ番目の中継器の送信する広帯域信号の中心周波数を
Ａ、第Ｋ＋１番目の中継器の送信する広帯域信号の中心
周波数をＢ、第Ｋ＋２番目の中継器の送信する広帯域信
号の中心周波数をＣというように中心周波数を異なら
せ、各中継器において自中継器の送信電波が自中継器の
受信を妨害しないようにする。ただし、１つ以上の中継
器を挟んで配置される各中継器の送信する広帯域信号の
中心周波数（例えばＣとＡ）は同一でも良い。なお、日
本の微弱電力無線通信に適用する場合には、上記条件に
従い広帯域信号の中心周波数を、例えば３００ＭＨｚ、
２７５ＭＨｚ、２５０ＭＨｚ、２２５ＭＨｚの内から選
択して割り当てる。

【００２８】本発明の第５の実施形態について以下で説
明する。

【００２９】図３は、本発明の第５の実施形態に係るス
ペクトル拡散通信システムのブロック図である。図３に
示すスペクトル拡散通信システムは、第１の実施形態
（図１）の構成において中継器９内にＲＡＫＥ受信機を
配置したものである。図３においてＲＡＫＥ受信機４９
は、アンテナ１０とＢＰＦ１１の間に挿入されている。
本実施形態のその他の構成及び動作は、局部発振器７、
局部発振器２０を除き第１の実施形態と同じである。

【００３０】第１の実施形態では中継器９の局部発振器
７と局部発振器２０の搬送波周波数を互いに異ならせる
ていたが、図３の本実施形態では、局部発振器７と局部
発振器２０の搬送波周波数を同一としている。この場
合、中継器９のアンテナ１０では、送信機１のアンテナ
８と自中継器の送信アンテナ２１の両方から同一周波数
で位相のずれた信号を受信することになる。ＲＡＫＥ受
信機４９は、この多重波から送信機１の放射電波の信号
のみを抽出する動作を行い、抽出した信号をＢＰＦ１１
へ出力する。このため、中継器９の放射電波が中継器９
自身の受信部に妨害を与えることはない。

【００３１】このように、本実施形態では、ＲＡＫＥ受
信機を用いることで、送信機と中継器の送信搬送波周波
数を同一にすることができる。また、送信機１および受
信機２２間に中継器９を直列にＮ個（Ｎは２以上の整
数）配置することで、中継器を用いない場合に比べ最大
でＮ＋１倍の伝送距離を確保することも可能である。

【００３２】本発明の第６の実施形態について以下で説
明する。

【００３３】図４は、本発明の第６の実施形態に係るス
ペクトル拡散通信システムのブロック図である。図４の
スペクトル拡散通信システムは、第３の実施形態（図
２）の構成において、中継器９内にＲＡＫＥ受信機を配
置したものである。図４において、ＲＡＫＥ受信機４９
は、中継器９内のアンテナ１０とＢＰＦ１１の間に挿入
されている。本実施形態のその他の構成及び動作は拡散
符号発生器３０、拡散符号発生器４０を除き第３の実施
形態と同じである。

【００３４】第３の実施形態では周波数ホッピング変調
後の送信信号が占有する周波数帯域の中心周波数を送信
機１と中継器９で互いに異ならせていたが、図４の本実
施形態では、送信機１と中継器９内で生成される各ホッ
ピングパターンと、各送信信号が占有する周波数帯域の
中心周波数を同一としている。この場合、アンテナ１０
では送信機のアンテナ８と中継器の送信アンテナ２１の
両方から、同一周波数で位相のずれた信号を受信するこ
とになる。ＲＡＫＥ受信機４９は、この多重波から送信
機１の放射電波の信号のみを抽出する動作を行い、抽出
した信号をＢＰＦ１１へ出力する。これにより、中継器
９の放射電波が中継器９自身の受信に妨害を与えること
はない。

【００３５】このように、本実施形態では、ＲＡＫＥ受
信機を用いることで、送信機と中継器でのホッピングパ
ターン及び送信信号の中心周波数を同一にすることがで
きる。送信機１および受信機２２間に中継器９を直列に
Ｎ個（Ｎは２以上の整数）配置することで、中継器を用
いない場合に比べ最大でＮ＋１倍の伝送距離を確保する
ことも可能である。

【００３６】本発明の第７の実施形態について以下で説
明する。

【００３７】図５は、本発明の第７の実施形態に係るス
ペクトル拡散通信システムのブロック図である。図５の
スペクトル拡散通信システムは、第１の実施形態（図
１）の構成において、中継器９の受信部にダイバーシテ
ィ効果を得るための構成を追加したものである。追加す
る構成は、アンテナ５１、移相器５２、加算器５３であ
る。本実施形態のその他の構成及び動作は、局部発振器
７と局部発振器２０を除き第１の実施形態と同様であ
る。本実施形態では、局部発振器７と局部発振器２０の
搬送波周波数を同一としている。また、中継器９のアン
テナ５１とアンテナ１０は、受信する信号の位相が互い
にπ／２だけずれるように空間距離を持たせて配置して
いる。

【００３８】送信機１のアンテナ８から放射された信号
は、アンテナ５１で受信され、移相器５２に入力され
る。この入力信号は、移相器５２で位相をπ／２遅らせ
られた後、加算器５３に入力される。アンテナ８から放
射された信号は、アンテナ５１に対してπ／２遅れの位
相でアンテナ１０でも受信され、加算器５２に入力され
る。このため、送信機１のアンテナ８から送られた広帯
域信号は、互いに位相の一致する２つの信号となって加
算器５３に入力され、加算によりその信号成分を強調さ
れることになる。一方、中継器９のアンテナ２１から放
射された信号も、アンテナ５１とアンテナ１０で受信さ
れ、同様の処理がなされる。ただし、この信号は、上記
とは逆にアンテナ１０での受信に対しπ／２遅れの位相
でアンテナ５１で受信される。このため、中継器９のア
ンテナ２１から送られた広帯域信号は、互いに逆位相
（位相差π）となる２つの信号となって加算器５３に入
力され、加算によりその信号成分を打ち消されることに
なる。そして、送信機１のアンテナ８から放射された信
号の成分を強調し中継器９のアンテナ２１から放射され
た信号の成分を打ち消した信号である加算器５３の出力
は、ＢＰＦ１１に入力される。

【００３９】このように、本実施形態では、ダイバーシ
ティ受信技術を用いることにより、送信機と中継器の送
信搬送波周波数を同一にすることができる。また、送信
機１および受信機２２間に中継器９を直列にＮ個（Ｎは
２以上の整数）配置することで、中継器を用いない場合
に比べ最大でＮ＋１倍の伝送距離を確保することも可能
である。

【００４０】本発明の第８の実施形態について以下で説
明する。

【００４１】図６は、本発明の第８の実施形態に係るス
ペクトル拡散通信システムのブロック図である。図６の
スペクトル拡散通信システムは、第３の実施形態（図
２）の構成において、中継器９の受信部にダイバーシテ
ィ効果を得るための構成を追加したものである。追加す
る構成は、アンテナ５１、移相器５２、加算器５３であ
る。これらの構成は第７の実施形態で説明したものと同
じ機能を持つ。図６の本実施形態のその他の構成及び動
作は、局部発振器７と局部発振器２０を除き第３の実施
形態と同様である。図６の本実施形態では、送信機１と
中継器９内で生成される各ホッピングパターンと、各広
帯域信号の中心周波数を同一としている。また、中継器
のアンテナ５１とアンテナ１０は、受信する信号の位相
が互いにπ／２だけずれるように空間距離を持たせて配
置している。

【００４２】送信機１のアンテナ８から放射された信号
は、アンテナ５１で受信され、移相器５２に入力され
る。この入力信号は、移相器５２で位相をπ／２遅らせ
られた後、加算器５３に入力される。アンテナ８から放
射された信号は、アンテナ５１に対してπ／２遅れの位
相でアンテナ１０でも受信され、加算器５２に入力され
る。このため、送信機１のアンテナ８から送られた広帯
域信号は、互いに位相の一致する２つの信号となって加
算器５３に入力され、加算によりその信号成分を強調さ
れることになる。一方、中継器９のアンテナ２１から放
射された信号も、アンテナ５１とアンテナ１０で受信さ
れ、同様の処理がなされる。ただし、この信号は、上記
とは逆にアンテナ１０での受信に対しπ／２遅れの位相
でアンテナ５１で受信される。このため、中継器９のア
ンテナ２１から送られた広帯域信号は、互いに逆位相
（位相差π）となる２つの信号となって加算器５３に入
力され、加算によりその信号成分を打ち消されることに
なる。そして、送信機１のアンテナ８から放射された信
号の成分を強調し中継器９のアンテナ２１から放射され
た信号の成分を打ち消した信号である加算器５３の出力
は、ＢＰＦ１１に入力される。

【００４３】このように、本実施形態では、ダイバーシ
ティ受信技術を用いることにより、送信機と中継器にお
けるホッピングパターンと広帯域信号の中心周波数を同
一にすることができる。また、送信機１および受信機２
２間に中継器９を直列にＮ個（Ｎは２以上の整数）配置
することで、中継器を用いない場合に比べ最大でＮ＋１
倍の伝送距離を確保することも可能である。

【００４４】本発明の第９の実施形態について以下で説
明する。

【００４５】図７は、本発明の第９の実施形態に係るス
ペクトル拡散通信システムのブロック図である。図７の
スペクトル拡散通信システムは、第１の実施形態（図
１）の構成において、中継器９内に、遅延器５７、減衰
器５８、加算器５９を追加したものである。図７の本実
施形態のその他の構成及び動作は、局部発振器７と局部
発振器２０を除き第１の実施形態と同様である。

【００４６】本実施形態のスペクトル拡散通信システム
では、局部発振器７と局部発振器２０の搬送波周波数を
同一としている。このため、中継器９において、アンテ
ナ２１から放射される信号は、送信機１のアンテナ８か
ら放射される受信対象の信号にとって強い妨害電波とな
る。この妨害電波を打ち消すために、遅延器５７、減衰
器５８、加算器５９は設けられている。

【００４７】ここでは、アンテナ２１から放射された信
号がアンテナ１０で受信されるまでの遅延時間をτ１と
し、減衰器５７での信号の遅延時間をτ２とする。中継
器９において、変調器１９の出力信号は、アンテナ２１
により電波で放射される他、遅延器５７にも入力されて
遅延時間τ１−τ２だけ遅延される。減衰器５８は、ア
ンテナ２１より放射されアンテナ１０を介し加算器５９
に到達した信号の信号レベルと同じ信号レベルとなるよ
うに遅延器５７の出力信号を減衰させる。減衰器５８の
出力信号は、加算器５９に入力され極性を反転された
後、アンテナ１０で受信した信号と加算される。これに
より、アンテナ２１より放射されアンテナ１０で受信さ
れた信号の成分は、加算器５９で打ち消されることにな
る。

【００４８】このように、本実施形態では、送信機１と
中継器９の各送信搬送波周波数を同一にすることができ
る。また、送信機１および受信機２２間に中継器９を直
列にＮ個（Ｎは２以上の整数）配置することで、中継器
を用いない場合に比べ最大でＮ＋１倍の伝送距離を確保
することも可能である。

【００４９】本発明の第１０の実施形態について以下で
説明する。

【００５０】図８は、本発明の第１０の実施形態に係る
スペクトル拡散通信システムのブロック図である。図８
のスペクトル拡散通信システムは、第３の実施形態（図
２）の構成において、中継器９内に、遅延器５７、減衰
器５８、加算器５９を追加したものである。図８の本実
施形態のその他の構成及び動作は、拡散符号発生器３
０、拡散符号発生器４０を除き第３の実施形態と同様で
ある。

【００５１】第３の実施形態では周波数ホッピング変調
後の広帯域信号の中心周波数を送信機１と中継器９で互
いに異ならせていたが、図８の本実施形態では、送信機
１と中継器９内で生成される各ホッピングパターンと各
広帯域信号の中心周波数を同一としている。このため、
中継器９において、アンテナ２１から放射される信号
は、送信機１のアンテナ８から放射される受信対象の信
号にとって強い妨害電波となる。この妨害電波を打ち消
すために、遅延器５７、減衰器５８、加算器５９は設け
られている。

【００５２】ここでは、アンテナ２１から放射された信
号がアンテナ１０で受信されるまでの遅延時間をτ１と
し、減衰器５７での信号の遅延時間をτ２とする。中継
器９において、変調器１９の出力信号は、アンテナ２１
により電波で放射される他、遅延器５７にも入力されて
遅延時間τ１−τ２だけ遅延される。減衰器５８は、ア
ンテナ２１より放射されアンテナ１０を介し加算器５９
に到達した信号の信号レベルと同じ信号レベルとなるよ
うに遅延器５７の出力信号を減衰させる。減衰器５８の
出力信号は、加算器５９に入力され極性を反転された
後、アンテナ１０で受信した信号と加算される。これに
より、アンテナ２１より放射されアンテナ１０で受信さ
れた信号の成分は、加算器５９で打ち消されることにな
る。

【００５３】このように本実施形態では、送信機と中継
器におけるホッピングパターンと広帯域信号の中心周波
数を同一にして、周波数ホッピング方式の微弱電力無線
通信を行うことができる。また、送信機１および受信機
２２間に中継器９を直列にＮ個（Ｎは２以上の整数）配
置することで、中継器を用いない場合に比べ最大でＮ＋
１倍の伝送距離を確保することも可能である。

【００５４】本発明の第１１の実施形態について以下で
説明する。

【００５５】図９は、本発明の第１１の実施形態に係る
スペクトル拡散通信システムの構成を模式的に示したも
のである。図９のスペクトル拡散通信システムは、半二
重通信で互いに通信する送受信器６１、送受信器６２
と、中継器９により構成されている。各送受信器６１
（６２）は、直接拡散方式の微弱電力無線通信を行うた
めの送信機１および受信機２２と、送受信切り替え器６
３（６４）と、アンテナ８（２３）からなる。送受信切
り替え器６３と６４は、送信時に送信機１とアンテナを
接続し、受信時には受信機とアンテナを接続する動作を
行う。図９に示す送信機１、アンテナ８、受信機２２、
アンテナ１０、中継器９、アンテナ２１、アンテナ２３
の構成及び動作は、第１の実施形態で用いたものと同じ
である。

【００５６】次に、本実施形態の動作説明を行う。

【００５７】まず、送受信器６１から送受信器６２に信
号を伝送する場合を説明する。送受信器６１において、
入力された送信データは送信機１に入力されて直接拡散
方式スペクトル拡散変調を受ける。送信機１で変調され
た広帯域信号は送受信切り替え器６０に入力される。送
信時、送受信切り替え器６０は送信機１の出力とアンテ
ナ８を接続しているため、変調された広帯域信号はアン
テナ８より放射される。中継器９では、送受信器６１か
ら放射された信号をアンテナ１０で受信し、受信した信
号を復調、再変調（直接拡散方式スペクトル拡散変調）
してアンテナ２１より放射する。アンテナ２１より放射
された信号は、送受信器６２においてアンテナ２３に入
射し、送受信切り替え器６４に入力される。受信時に送
受信切り替え器６４はアンテナ２３と受信機２２を接続
しているため、アンテナ２３で受信された信号は受信機
２２に入力される。受信機２２では入力された広帯域信
号を復調し、復調により得た受信データを出力する。

【００５８】次に、送受信器６２から送受信器６１に信
号を伝送する場合を説明する。送受信器６２において、
送信データは送信機１に入力され直接拡散方式スペクト
ル拡散変調を受ける。送信機１で変調された広帯域信号
は送受信切り替え器６４に入力される。送信時には送受
信切り替え器６４は送信機１とアンテナ２３を接続して
いるため、変調された広帯域信号はアンテナ２３より放
射される。中継器９では、送受信器６１から放射された
信号をアンテナ１０で受信し、受信した信号を復調、再
変調（直接拡散方式スペクトル拡散変調）してアンテナ
２１より放射する。中継器９より放射された信号は、送
受信器６１においてアンテナ８に入射し、送受信切り替
え器６３に入力される。受信時に送受信切り替え器６３
はアンテナ８と受信機２２を接続しているため、アンテ
ナ８で受信された信号は受信機２２に入力される。受信
機２２では入力された広帯域信号を復調し、復調により
得た受信データを出力する。

【００５９】このように、本実施形態では、微弱電波に
よる直接拡散方式のスペクトル拡散通信を半二重で行う
ことができる。また、送信機１および受信機２２間に中
継器９を直列にＮ個（Ｎは２以上の整数）配置すること
で、中継器を用いない場合に比べ最大でＮ＋１倍の伝送
距離を確保することも可能である。また、中継器９の機
能を２系統設けることで、全二重の通信を実施できるよ
うにすることも可能である。

【００６０】次に、本発明の第１２の実施形態を説明す
る。

【００６１】本発明の第１２の実施形態に係るスペクト
ル拡散通信システムは、上記第１１の実施形態の構成に
おいて、第３の実施形態（図２）で用いたものと同じ、
送信機１、受信機２２、中継器９を用いる。つまり、本
実施形態では、送受信器と中継器９は、変調方式を周波
数ホッピング方式とする双方向の微弱電力無線通信を行
う。また、送信機１および受信機２２間に中継器９を直
列にＮ個（Ｎは２以上の整数）配置することで、中継器
を用いない場合に比べ最大でＮ＋１倍の伝送距離を確保
することも可能である。また、中継器９の機能を２系統
設けることで、全二重の通信を実施できるようにするこ
とも可能である。

【００６２】

【発明の効果】本発明によれば、送信信号が影響する空
間を狭め、かつ、充分な伝送距離を確保できるスペクト
ル拡散通信システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のスペクトル拡散装置の実施形態を示
すブロック図。

【図２】 本発明のスペクトル拡散装置の別の実施形態
を示すブロック図。

【図３】 本発明のスペクトル拡散装置の別の実施形態
を示すブロック図。

【図４】 本発明のスペクトル拡散装置の別の実施形態
を示すブロック図。

【図５】 本発明のスペクトル拡散装置の別の実施形態
を示すブロック図。

【図６】 本発明のスペクトル拡散装置の別の実施形態
を示すブロック図。

【図７】 本発明のスペクトル拡散装置の別の実施形態
を示すブロック図。

【図８】 本発明のスペクトル拡散装置の別の実施形態
を示すブロック図。

【図９】 本発明のスペクトル拡散装置の別の実施形態
を示すブロック図。

【符号の説明】

１…送信機 ２…誤り訂正符号化器 ３…データ変換部 ４…排他的論理和回路 ５…変調器 ６…ＰＮ符号発生器 ７…局部発振器 ８…アンテナ ９…中継器 １０…アンテナ １１…帯域通過フィルタ １２…ＳＡＷマッチドフィルタ １３…復調器 １４…誤り訂正復号化器 １５…誤り訂正符号化器 １６…データ変換部 １７…排他的論理和回路 １８…ＰＮ符号発生器 １９…変調器 ２０…局部発振器 ２１…アンテナ ２２…受信機 ２３…アンテナ ２４…帯域通過フィルタ ２５…ＳＡＷマッチドフィルタ ２６…復調器 ２７…誤り訂正復号化器 ３０…拡散符号発生器 ３１…周波数シンセサイザ ３４…ミキサ ３５…帯域通過フィルタ ３６…同期回路 ３７…拡散符号発生器 ３８…周波数シンセサイザ ４０…拡散符号発生器 ４１…周波数シンセサイザ ４４…ミキサ ４５…帯域通過フィルタ ４６…同期回路 ４７…拡散符号発生器 ４８…周波数シンセサイザ ４９…ＲＡＫＥ受信機 ５１…アンテナ ５２…移相器 ５３…加算器 ５７…遅延器 ５８…減衰器 ５９…加算器 ６１…送受信器 ６２…送受信器 ６３…送受信切り替え器 ６４…送受信切り替え器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 芝 隆司 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所マルチメディアシステム 開発本部内 (72)発明者 湯原 章綱 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所マルチメディアシステム 開発本部内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】情報信号にスペクトル拡散方式の変調を施
   すことで広帯域信号を生成し、当該広帯域信号を微弱電
   力無線で送信する送信端末と、 前記送信部から送信された広帯域信号を受信し、当該広
   帯域信号にスペクトル拡散方式の復調を施することで前
   記情報信号を再生し、再生した情報信号にスペクトル拡
   散方式の変調を施すことで広帯域信号を生成して、当該
   広帯域信号を微弱電力無線で送信する中継器と、 前記中継器から送信された広帯域信号を受信し、当該広
   帯域信号にスペクトル拡散方式の復調を施すことで前記
   情報信号を再生する受信端末とを有することを特徴とす
   るスペクトル拡散通信システム。
2. 【請求項２】情報信号にスペクトル拡散方式の変調を施
   すことで広帯域信号を生成し、当該広帯域信号を微弱電
   力無線で送信する送信部と、スペクトル拡散方式の変調
   を施された広帯域信号を無線で受信し、当該広帯域信号
   にスペクトル拡散方式の復調を施すことで前記変調前の
   情報信号を再生する受信部と、前記送信部の機能と前記
   受信部の機能のいずれか一方の機能を選択的に有効とす
   る送受信切り替え手段とをそれぞれ有する複数の送受信
   端末と、 １つの前記送受信端末の送信部から送信された広帯域信
   号を受信し、当該広帯域信号にスペクトル拡散方式の復
   調を施することで前記情報信号を再生し、再生した情報
   信号にスペクトル拡散方式の変調を施すことで広帯域信
   号を生成して、当該広帯域信号を微弱電力無線で他の送
   受信端末へ送信する中継器とを有し、 前記複数の送受信端末は互いに、半二重の通信を行うこ
   とを特徴とするスペクトル拡散通信システム。
3. 【請求項３】請求項１記載のスペクトル拡散通信システ
   ムであって、 前記中継器を複数有し、 前記複数の中継器は、前記送信端末と前記受信端末の間
   の通信を順次に中継することを特徴とするスペクトル拡
   散通信システム。
4. 【請求項４】請求項１記載のスペクトル拡散通信システ
   ムであって、 前記中継器は、自中継器の受信した広帯域信号に含まれ
   る自中継器の送信信号の成分を減少させるＲＡＫＥ受信
   手段を備えることを特徴とするスペクトル拡散通信シス
   テム。
5. 【請求項５】請求項１記載のスペクトル拡散通信システ
   ムであって、 前記中継器は、自中継器の受信した信号に含まれる自中
   継器の送信信号の成分を減少させるダイバーシティ受信
   手段を備えることを特徴とするスペクトル拡散通信シス
   テム。
6. 【請求項６】請求項５記載のスペクトル拡散通信システ
   ムであって、 ダイバーシティ受信手段は、２個の受信用アンテナと、
   一方の前記受信用アンテナの受信信号の位相を遅らせる
   移相器と、他方の前記受信用アンテナの受信信号と前記
   移相器で位相を遅らされた信号とを加算して復調対象の
   信号を生成する加算器とからなり、 前記加算器で加算される２つの信号が、前記送信端末の
   送信信号を互いに同相の成分として持ち、かつ、自中継
   器の送信信号を互いに逆相の成分として持つように、前
   記受信用アンテナの配置と前記移相器の移相量が決めら
   れていることを特徴とするスペクトル拡散通信システ
   ム。
7. 【請求項７】請求項１または２記載のスペクトル拡散通
   信システムであって、 前記中継器は、自中継器内で分岐した自中継器の送信信
   号を遅延させる遅延器と、当該遅延させた信号の信号レ
   ベルを減衰させる減衰器と、当該減衰させた信号と自中
   継器の受信信号とを加算して復調対象の信号を生成する
   加算器とを備え、 前記加算器において自中継器の送信信号が打ち消される
   ように、前記遅延器の遅延時間と前記減衰器の減衰量が
   決められていることを特徴とするスペクトル拡散通信シ
   ステム。
8. 【請求項８】請求項１記載のスペクトル拡散通信システ
   ムであって、 前記送信端末は、誤り訂正符号化手段と、ＢＰＳＫ変調
   手段と、疑似雑音（ＰＮ）符号を用いる直接スペクトル
   拡散変調手段とを有し、 前記中継器は、ＰＮ符号を用いる直接スペクトル逆拡散
   手段と、ＢＰＳＫ復調手段と、誤り訂正復号化手段と、
   誤り訂正符号化手段と、ＢＰＳＫ変調手段と、ＰＮ符号
   を用いる直接スペクトル拡散変調手段とを有し、 前記受信端末は、ＰＮ符号を用いる直接スペクトル逆拡
   散手段と、ＢＰＳＫ復調手段と、誤り訂正復号化手段と
   を有することを特徴とするスペクトル拡散通信システ
   ム。
9. 【請求項９】請求項１記載のスペクトル拡散通信システ
   ムであって、 前記送信端末は、誤り訂正符号化手段と、ＢＰＳＫ変調
   手段と、周波数ホッピングスペクトル拡散変調手段とを
   有し、 前記中継器は、周波数ホッピングスペクトル逆拡散手段
   と、ＢＰＳＫ復調手段と、誤り訂正復号化手段と、誤り
   訂正符号化手段と、ＢＰＳＫ変調手段と、周波数ホッピ
   ングスペクトル拡散変調手段とを有し、 前記受信端末は、周波数ホッピングスペクトル逆拡散手
   段と、ＢＰＳＫ復調手段と、誤り訂正復号化手段とを有
   することを特徴とするスペクトル拡散通信システム。