(57)【要約】【課題】  提案済みのデジタルＳＳＢ無線機において、雑音及びフェージングの影響を大幅に削減できる無線機を提供すること。【解決手段】  搬送波の周波数に基づいて所定の周期になるように形成された最大で一定振幅の基準信号と、この基準信号から次の基準信号までの間のデータ信号を一つのグループとして、送信側出力のエンベロープ検波波形が所定の波形になるように各データ信号の振幅値を設定し、前記基準信号及びデータ信号の振幅値で第１搬送波の振幅を変化させ、さらに第１搬送波で第２搬送波を振幅変調し、帯域制限された単側帯波で送信する。受信側では、送信側からの基準信号の周期から、搬送波に同期した局部発振周波数を生成し、それを同期検波回路に入力して効率の良い復調を行い。その復調出力をエンベロープ検波回路に入力して得られるエンベロープ波形において、データ信号の振幅値を測定して、そのエンベロープ波形を特定し、デジタルデータを復号する。【選択図】図２
2010283796.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル通信方式及び無線機において、単側帯波を使用し、局部搬送波２波及び局部発振波を共通の発信源から発生する周波数発生手段と
前記周波数の低い方の局部搬送波の振幅値を変調信号の振幅値に基づいて変化させる手段と、
前記周波数発生手段の発生周波数に基づいて、所定の周期になるように形成された最大で一定振幅の基準信号と、この基準信号の振幅を基準とした多値のデジタル値を表現するデータ信号を変調信号とする手段を有し、
前記高い周波数の方の局部搬送波を前記低い周波数の方の局部搬送波で振幅変調して単側帯波で送信することを特徴とするデジタル通信方式及び無線機、
【請求項２】
受信側において、中間周波増幅回路の出力信号に含まれる定周期の信号をピーク検波して、そのピーク値が所定値になるように、前記中間周波増幅回路の利得を調整し、その調整された出力を同期検波回路に入力する手段と
前記中間周波増幅回路の出力をエンベロープ検波回路に入力し、その出力を帯域通過ろ波回路を介して同期信号発生回路に入力し、さらにその出力をシンセサイザ回路に入力し、局部発振波と同期させる手段と
前記同期検波回路の出力を帯域通過ろ波回路に入力し、その出力を増幅回路に入力し、前記増幅回路の出力をピーク検波してそのピーク値が所定値になるように増幅回路の利得を調整し、その出力をエンベロープ検波回路に入力する手段と、
前記エンベロープ検波回路の出力を直流バイアス値が所定の値に設定された増幅回路に入力し、その出力のピークを検出してそのピーク値が所定値になるように増幅する手段を有し、
前記増幅回路の出力のピーク値である基準信号の振幅値と、次の基準信号までの間にあるそれぞれのデータ信号の指定された個所の振幅値を比較して、前記データ信号の多値数を特定してデジタルデータ値を出力することを特徴とするデジタル通信方式及び無線機。
【請求項３】
送信側において、前記基準信号から次の基準信号までの間のデータ信号を一つのグループとして、送信側出力のエンベロープ波形が所定の波形になるように各データ信号の振幅値を設定することを特徴とする請求項１のデジタル通信方式及び無線機。
【請求項４】
受信側において、同期検波回路の出力をエンベロープ検波し、そのエンベロープ波形の基準信号と次の基準信号との間の全てのデータ信号の所定の点において、それぞれの振幅値を測定し、前記基準信号間のエンベロープ波形を特定し、その波形からデジタルデータを特定して出力することを特徴とする請求項２のデジタル通信方式及び無線機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、デジタル信号を送受信する通信方式及びそのための無線機に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来のデジタル通信方式においては、変調方式が周波数又は位相変調方式であるので、周波数及び電力利用効率が十分でなかった。そこで、本発明者等は、周波数及び電力利用効率の良い単側帯波を使用し、周波数及び電力利用効率を改善した無線通信方式及び無線機を既に提案しているが、雑音に対しての対策が十分でなかった。（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４参照）
【特許文献１】  特開２００２−１４１９５９
【特許文献２】  特開２００３−１８８７４４
【特許文献３】  特開２００７−１１６６４４
【特許文献４】  特願２００８−１５４６２８
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  本発明者等が既に提案しているＳＳＢ無線通信方式及び無線機は、通過帯域幅が狭い場合、前記データ信号の幅を狭くすること、つまりデータ信号の周波数を高くすることができないため雑音と区別するのが難しい。さらに、変調方式が振幅変調方式であるので、信号によっては振幅値が非常に小さくなる。これにより、雑音の影響が大きくなり、誤り率が大きくなると言う問題点があった。また、誤り率を改善すると、データ伝送量が少なくなるという問題点があった。
【０００４】  本考案においては、既に提案しているＳＳＢ無線通信方式を改善して雑音の影響を大幅に削減し、通過帯域幅が狭く、受信入力に雑音が多い場合においても、誤り率が非常に小さく、データ伝送量が多いデジタル通信方式及び無線機を提供することを目的としている。
【課題を解決する為の手段】
【０００５】  請求項１のデジタル通信方式及び無線機においては、送信側において局部搬送波２波及び局部発振波を共通の発信源から発生する周波数発生手段を有し、前記周波数の低い方の局部搬送波（以降第１搬送波という。）の振幅値を変調信号のデジタル値によって変化させる。変調信号は、前記周波数発生手段の周波数に基づいて、所定の周期になるように形成された最大で一定振幅の基準信号と、この基準信号の振幅を基準とした多値のデジタル値を表現するデータ信号によって形成される。
前記高い周波数の方の局部搬送波（以降第２搬送波という。）を前記第１搬送波で振幅変調して単側帯波で送信することを特徴とする。
【０００６】  請求項２のデジタル通信方式及び無線機においては、受信側において、中間周波増幅回路の出力信号に含まれる定周期の基準信号をピーク検波して、そのピーク値が所定値になるように、前記中間周波増幅回路の利得を調整し、その調整された出力を同期検波回路に入力する。基準信号の周期信号を前記中間周波増幅回路の出力から抽出し、その周期信号と局部発振波とをシンセサイザ回路で同期をとる。前記局部発振波が同期検波回路に入力され、効率の良い同期検波が行われる。ここで同期の取れない雑音成分等の信号以外の成分は大きく減少する。前記同期検波回路の出力は、帯域通過ろ波回路を介して増幅回路に入力される。その出力をピーク検波し、そのピーク値が所定の値になるように増幅回路の利得を調整する。次に、その出力をエンベロープ検波回路に入力する。
前記エンベロープ検波回路の出力を、直流バイアスが所定の値に設定された増幅回路に入力する。前記増幅回路は直流増幅回路でも良い。また、信号成分を取り出す帯域通過ろ波回路又は直流分及び雑音成分を取り除く帯域阻止ろ波回路を前記増幅回路の前段に入力しても良い。
前記増幅回路においては、その出力をピーク検波し、そのピーク値が所定の値になるように利得を調整する。以上の操作により、増幅回路の出力からは、雑音等の信号以外の成分がほとんど取り除かれるので、増幅回路の出力の波形は、送信側出力のエンベロープ波形とほぼ同じものとなる。これにより、その入力のピーク値である基準信号の振幅値と、データ信号の切り替わる前後の指定された個所の振幅値を比較して、基準信号間の各データ信号の振幅値を検出することにより、各データ信号の多値数を特定し、それをデジタルデータの変換することによりデジタルデータを伝送することを特徴としている。
【０００７】  請求項３のデジタル通信方式及び無線機においては、変調信号を、一つの基準信号から次の基準信号までの間のデータ信号を一つのグループとして、各データ信号のデジタル値の組み合わせで表現し、その各データ信号のデジタル値の組み合わせによる送信側出力のエンベロープ波形の前記基準信号間の波形が、前もって定められた波形になるように設定していることを特徴としている。
【０００８】請求項４のデジタル通信方式及び無線機においては、受信側において、同期検波回路の出力をエンベロープ検波し、そのエンベロープ波形の基準信号と次の基準信号との間の全てのデータ信号の所定の点において、それぞれの振幅値を測定し、前記基準信号間のエンベロープ波形を特定し、その波形からデジタルデータを特定して出力することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】  本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されているような効果を奏する。
【００１０】  前記のように、復調は、微弱電力の復調も可能な同期検波回路を使用し、その同期検波回路に使用する局部発振波は、送信側（入力）搬送波に同期していて、出力が大きく局部発振波の周波数に関係ない安定な前記基準信号の周期に同期させているので、完全に入力波に同期し復調効率が非常に高くなっている。従って、雑音が大きく減少し、実質Ｓ／Ｎが高くなり、受信入力が微弱でもビット誤り率が従来のデジタル無線機に比べて大きく改善される。
【００１１】  振幅の測定は、基準信号及びデータ信号の切り替わる直前の復調波のピークの点を測定するのではなく、復調波をエンベロープ検波した波形の線上の、信号が切り替わる点近くの所定の点で測定するので、測定誤差は小さくなっている。
【００１２】  雑音、フェージングにより、信号の振幅は変化するが、中間周波増幅回路、及び二つの増幅回路によって、基準信号の振幅は略一定となる。一定とならなくとも、振幅の測定は基準の振幅値は各基準信号ごとにリセットして、直前の基準信号の振幅値を基準として測定するので、雑音及びフェージングの影響は、大きく改善される。
【００１３】  変調信号において、前記基準信号から次の基準信号までの間のデータ信号を一つのグループとして、送信側出力のエンベロープ波形が所定の波形になるように各データ信号の振幅値を設定しているので、送信側の帯域通過ろ波回路によって生じる誤差と増幅回路の直線性によって生じる歪みが補償される。また、受信側の帯域通過ろ波回路は、隣接するチャネルの電力の周波数が一定しているので、容易に振幅特性及び位相特性を平坦にすることが可能である。従って、正確な複号ができる。
【００１４】  変調信号の周波数が非常に高く、復調に同期検波回路を使用しているので、現行のＦＭ，ＰＭ及びＡＭ波からの混信に強い。
【００１５】  帯域外電力の周波数は一定であり、帯域内に近接していないので、帯域外周波数を大幅に減衰できる。従って、同一ゾーン内で隣接チャネルを使用できる。
【００１６】  前記の効果と、通過帯域幅を、所定のデータを伝送するに要する幅として、最小に設定しているので、周波数利用効率は最大となっている。
【発明を実施する為の最良の形態】
【００１７】。
図１は、本発明の送信側無線機の全体構造を示す図であり、図３は送信側無線機各部の出力波形を示す図である。
【００１８】  図１において、シンセサイザ回路１１は、本発明のデジタル無線機の送信動作に必要なデータ信号の幅（１／ｆ１）、第１搬送波ｆ２、第２搬送波ｆ３及び局部発振波ｆ４を共通の発信源から発生させ、受信側に自局の周波数を知らせるため、前記基準信号の周期を同期させる。
【００１９】  制御回路１２には、シンセサイザ回路１１からデータ信号の幅を決定する周波数ｆ１が入力され、設定されている基準信号間のデータ信号の数（ｋ−１）（実施例では３）と多値数（実施例では３２）から、各データ信号の減衰量と幅（１／ｆ１）を決定する。
【００２０】  前記減衰量は個別に決定されるのでなく、一つの基準信号から次の基準信号までの間に入るデジタルデータ｛実施例では図３（ａ）の前の１５個｝を一つのグループとして、送信出力のエンベロープ波形が所定の波形になるように前記基準信号間のデータ信号の減衰量を決定する。その出力波形は図３（ｃ）となる。それら信号を周波数特性が平坦な可変減衰器１３に入力する。
【００２１】  可変減衰回路１３においては、制御回路１２からの信号により、第一搬送波ｆ２の振幅が変化する。
【００２２】  低域ろ波回路１４は、前記可変減衰回路１３で減衰量の変化時に発生する変調波、第１搬送波ｆ２の高調波成分を削除する。出力波形は、図３の（ｃ）となる。
【００２３】  変調回路１５では、第２搬送波ｆ３を前記変調波、第１搬送波ｆ２で振幅変調を行う。出力波形は、図３の（ｄ）となる。
【００２４】  帯域通過ろ波回路１６に変調回路１５からの前記振幅変調波が入力されて、帯域通過ろ波回路１６にろ波され、単側帯波｛図３の（ｅ）｝となる。
【００２５】  前記単側帯波信号は、送信混合回路１８で局部発振周波数と混合されてシフトアップされ、周波数はｆ４＋ｆ３＋ｆ２となる。さらに、帯域通過ろ波回路１９でろ波され、高周波増幅回路１９で増幅され、帯域通過ろ波回路２０でろ波され、さらに送信電力増幅回路２１で増幅され、空中線同調回路２２を経て、空中線２３から送信される。
【００２６】  図２は、本発明の実施の形態に係る受信側無線機の全体構成を示す図であり、図４は、前記受信側無線機各部の出力波形を示す図である。
【００２７】  受信側においては、前記送信波［図３（ｅ）］を受信し、中間周波数ｆ３＋ｆ２に変換した後、自動利得制御回路４０にて中間周波数回路３８の出力のピーク値を一定とし、その出力を同期検波回路４１に入力する。その同期検波回路４１の出力ｆ２をエンベロープ検波し、その検波出力から信号成分の直流成分を除いた信号成分を抽出し、その抽出された信号成分を所定の直流バイアスの増幅回路に入力する。更に自動利得制御回路５８にて増幅回路５６の出力のピーク値を所定の値に増幅して、前記ピーク値とデータ信号の切り替わる点との値を比較して、基準信号間のエンベロープ検波波形を特定し、その波形からデジタルデータを特定して出力する。
【００２８】  ここで、図２、図４を参照して、受信側の受信動作の詳細を説明する。
【００２９】  送信側の無線機から送信された送信波｛図３の（ｅ）｝がアンテナ３１に入力される。
【００３０】  前記アンテナ３１からの出力は、帯域通過ろ波回路３２、高周波増幅回路３３及び帯域通過ろ波回路３４を経て混合回路３５に入力される。混合回路３５ではこの入力された信号とシンセサイザ回路３７からの局部発振周波数ｆ４とがミキシングされ、帯域通過ろ波回路３６を介して中間周波数信号が得られる。
【００３１】  中間周波数信号は、中間周波増幅回路３８で増幅される。さらに、その出力は、ピーク検波回路３９に入力されてその出力が利得制御回路４０に入力される。
【００３２】  利得制御回路４０は、中間周波増幅回路３８の出力のピーク値（基準信号の振幅値）が所定値となるように制御する。
【００３３】  中間周波増幅回路３８の出力は、同期検波回路４１を介して帯域通過ろ波回路５１に入力される。前記帯域通過ろ波回路５１よって信号分が抽出される。
【００３４】  雑音が多い場合｛図４（ｄ）に示す｝、前記帯域通過ろ波回路５１の出力は、図４（ｅ）に示すように雑音の多いところの振幅は減少する。これは、後段の増幅回路５２及び５８によって補償される。
【００３５】  中間周波増幅回路３８の出力は、エンベロープ検波回路を介して帯域通過ろ波回路４４に入力される。前記帯域通過ろ波回路４４よって基準信号の周期信号分が抽出される。
【００３６】  雑音及びフェージングによって前記周期信号分の振幅は変化するので、同期信号発生回路４５によって一定にされ、矩形波にしてシンセサイザ回路３７に入力される。
【００３７】  シンセサイザ回路では、局部搬送波発振回路の周波数が、前記同期信号発生回路の出力によって同期される。これにより同期検波回路の入力と局部発振波は同期され、同期検波回路では、非常に効率の良い復調が可能となる。
【００３８】  帯域通過ろ波回路５１の出力は、増幅回路５２に入力される。その出力がエンベロープ検波回路５５及びピーク検波回路５３に入力される。ピーク検波回路５３の出力は、利得制御回路５４に入力される。その信号により、利得制御回路５４は、増幅回路５２の出力のピーク値を所定値になるように制御し、雑音及びフェージング等によって減少した振幅値を補償する。またエンベロープ検波回路５５の出力は、増幅回路５８に入力される。
【００３９】  増幅回路５８の出力は、振幅測定回路５９及びピーク検波回路５７に入力される。ピーク検波回路５７では、その出力が利得制御回路５８に出力される。その信号により、利得制御回路５８は、増幅回路５６の出力のピーク値を所定値になるように制御する。
【００４０】  振幅測定回路５９においては、増幅回路５６から入力された基準信号の振幅値（ピーク値）を基準値として設定し、信号の切り替わる前後の指定された箇所（図４のｃの↓の点）で、その基準値との差を測定して、その基準信号とその次の基準信号間の波形を特定し、その波形を示す信号を復号回路６０に出力する。
【００４１】  復号回路６０においては、振幅測定回路５９からの信号により、その信号に対応するデジタルデータ群を特定し、デジタルデータを出力する。
【実施例】
【００４２】  図１において、第１搬送波を４８ｋＨｚ、通過帯域幅を５ｋＨｚ、基準信号とデータ信号の幅を１／４．８ｋＨｚ、基準信号間のデータ信号の数を３（ｋ＝４）及び多値数を３２の場合は、伝送量は４．８×５×３÷４＝１８ｋｂｐｓとなる。【００４３】  前記は、実施例の場合で、説明用の設定であるが、本発明においての標準的な設定はｋ＝８、多値数＝６４の場合で、伝送量は４．８×６×７÷８＝２５．２ｋｂｐｓとなる。
通過帯域幅３ｋＨｚの場合は、１２．６ｋｂｐｓとなる。最大の伝送速度は、今後の課題である。【００４４】  従来の方式では、Ｃ／Ｎが小さい場合は、多値数は１６程度までであるので、伝送量は１４．４ｋｂｐｓとなる。【００４５】  現行の方式では、ＦＭまたはＰＭ方式の場合は、６ｋｂｐｓ程度、ＳＳＢ方式の場合は、通過帯域幅３ｋＨｚで、３ｋｂｐｓ程度であるので、本方式は大幅に改善される。
【産業上の利用可能性】
【００４６】  本発明のデジタル通信方式及び無線機は、基本的な変復調方式であるので、ラジコンから放送機器・通信機器までの短波帯以上の大部分の無線通信方式及び無線機に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  送信側無線機の全体構成を示す図である。
【図２】  受信側無線機の全体構成を示す図である。
【図３】  送信側各部の波形を示す図である。
【図４】  受信側各部の波形を示す図である。
【符号の説明】１１，３７  シンセサイザ回路
１２  制御回路
１３  可変減衰回路
１４  低域通過ろ波回路
１５  振幅変調回路
１６、２０、３２、３４、３６、４４、５１  帯域通過ろ波回路
１７、１９、３３  高周波増幅回路
１８、３５  混合回路
２１  送信電力増幅回路
２２  空中線同調回路
２３、３１  空中線
３８  中間周波増幅回路
３９、５３、５７  ピーク検波回路
４０、５４、５８  利得制御回路
４１  同期検波回路
４５  同期信号発生回路
５２、５６  増幅回路
５５  エンベロープ検波回路
５９  振幅測定回路
６０  復号回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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