(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信データを格納するメモリと、
前記送信データに基づいてスペクトラム拡散信号を演算し、演算結果に基づいて入出力ポートのＯＮ／ＯＦＦを切換えるマイクロプロセッサと、
前記入出力ポートに結合回路を介して接続されたアンテナと、
前記結合回路に接続され搬送波を生成する発振回路とを備え、
前記マイクロプロセッサが前記スペクトラム拡散信号の演算結果に基づいて前記入出力ポートのＯＮ／ＯＦＦを切換えることによって、前記アンテナの終端位相を１８０°反転させ、スペクトラム拡散されたＢＰＳＫ信号を前記アンテナから送信してなるスペクトラム拡散通信装置。
【請求項２】
前記発振回路は、前記マイクロプロセッサの基準信号を出力する基準発振器と、前記基準発振器に接続されたフィルタとによって構成され、
前記フィルタは、前記基準信号の高調波信号を前記搬送波として取り出してなる請求項１に記載のスペクトラム拡散通信装置。
【請求項３】
前記マイクロプロセッサは、前記基準発振器を内蔵すると共に、前記基準信号を出力する基準信号出力ポートを備え、
前記フィルタは、前記基準信号出力ポートに接続され、前記基準信号をフィルタリングして前記搬送波を生成してなる請求項２に記載のスペクトラム拡散通信装置。
【請求項４】
前記メモリには、予め計算された拡散符号およびその反転符号が格納され、
前記マイクロプロセッサは、前記送信データのビットに応じて前記拡散符号およびその反転符号のうちいずれか一方を前記演算結果として呼び出してなる請求項１に記載のスペクトラム拡散通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スペクトラム拡散されたＢＰＳＫ信号を送信するスペクトラム拡散通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スペクトラム拡散通信装置として、送信データと拡散符号（ＰＮ符号）との排他的論理和（ＸＯＲ）を演算し、この演算結果と搬送波（キャリア信号）とをミキシングすることによって送信波を発生させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１５１４６４号公報
【発明の概要】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載されたスペクトラム拡散通信装置では、送信波を発生させるための専用ＩＣを備えると共に、この専用ＩＣ内には、複数種類の拡散符号を発生させるＰＮ符号発生回路やＢＰＳＫ変調を行うＢＰＳＫ変調回路等が実装されている。このため、専用ＩＣ内において回路構成が複雑化し、製造コストが高くなると共に、装置全体も大型化する傾向がある。
【０００５】
本発明は前述の問題に鑑みなされたものであり、本発明の目的は、簡易な構成でスペクトラム拡散されたＢＰＳＫ信号を送信することができるスペクトラム拡散通信装置を提供することにある。
【０００６】
（１）．上記課題を解決するために、本発明によるスペクトラム拡散通信装置は、送信データを格納するメモリと、前記送信データに基づいてスペクトラム拡散信号を演算し、演算結果に基づいて入出力ポートのＯＮ／ＯＦＦを切換えるマイクロプロセッサと、前記入出力ポートに結合回路を介して接続されたアンテナと、前記結合回路に接続され搬送波を生成する発振回路とを備え、前記マイクロプロセッサが前記スペクトラム拡散信号の演算結果に基づいて前記入出力ポートのＯＮ／ＯＦＦを切換えることによって、前記アンテナの終端位相を１８０°反転させ、スペクトラム拡散されたＢＰＳＫ信号を前記アンテナから送信する。
【０００７】
本発明によれば、マイクロプロセッサは、メモリに格納された送信データに基づいてスペクトラム拡散信号を演算すると共に、その演算結果に基づいて入出力ポートのＯＮ／ＯＦＦを切換える。このとき、マイクロプロセッサの入出力ポートには結合回路を介してアンテナを接続したから、入出力ポートのＯＮ／ＯＦＦに応じて、アンテナの終端位相が１８０°反転する。これにより、結合回路に入力された搬送波をＢＰＳＫ変調することができるから、スペクトラム拡散されたＢＰＳＫ信号を生成し、アンテナから送信することができる。また、スペクトラム拡散およびＢＰＳＫ変調は、汎用のマイクロプロセッサと簡易な結合回路によって行うことができ、回路構成を簡略化することができる。このため、製造コストを削減できると共に、装置全体を小型化することができる。
【０００８】
（２）．本発明では、前記発振回路は、前記マイクロプロセッサの基準信号を出力する基準発振器と、前記基準発振器に接続されたフィルタとによって構成され、前記フィルタは、前記基準信号の高調波信号を前記搬送波として取り出す。
【０００９】
本発明によれば、基準発振器に帯域制限フィルタを接続したから、帯域制限フィルタによって基準信号の高調波信号を取り出すことによって、基準信号の逓倍波を搬送波として使用することができる。また、基準信号はマイクロプロセッサのクロック信号となるから、基準信号の逓倍波を搬送波として使用することによって、別個の同期手段を用いることなく、スペクトラム拡散信号と搬送波とを容易に同期させることができる。このため、搬送波をＢＰＳＫ変調するときでも、位相ずれが生じることがなく、確実にＢＰＳＫ信号を生成することができる。
【００１０】
（３）．本発明では、前記マイクロプロセッサは、前記基準発振器を内蔵すると共に、前記基準信号を出力する基準信号出力ポートを備え、前記フィルタは、前記基準信号出力ポートに接続され、前記基準信号をフィルタリングして前記搬送波を生成する。
【００１１】
本発明によれば、マイクロプロセッサは基準発振器を内蔵するから、マイクロプロセッサの内部で生成された基準信号を用いて搬送波を生成することができる。このため、別個に発振器を設ける必要がなく、製造コストを低減することができる。
【００１２】
（４）．本発明では、前記メモリには、予め計算された拡散符号およびその反転符号が格納され、前記マイクロプロセッサは、前記送信データのビットに応じて前記拡散符号およびその反転符号のうちいずれか一方を前記演算結果として呼び出す。
【００１３】
本発明によれば、メモリには拡散符号およびその反転符号が格納されるから、マイクロプロセッサは送信データのビットが「１」のときは拡散符号を呼び出し、「０」のときは反転符号を呼び出す。これにより、送信データをスペクトラム拡散させることができるから、スペクトラム拡散信号を生成するためのＸＯＲ演算等を省略することができる。この結果、低スペックのマイクロプロセッサを用いることができ、製造コストの低減および低消費電力化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるスペクトラム拡散通信装置を示す回路図である。
【図２】カップラの一例を示す回路図である。
【図３】送信データ、スペクトラム拡散信号、搬送波および送信信号の時間変化を示す特性線図である。
【図４】スペクトラム拡散信号に基づいて送信信号が位相反転する状態を示す特性線図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態によるスペクトラム拡散通信装置を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態によるスペクトラム拡散通信装置について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１６】
図１に、第１の実施の形態によるスペクトラム拡散通信装置１（以下、通信装置１という）を示す。通信装置１は、マイクロプロセッサ２、アンテナ７、カップラ８、発振回路９等を備えている。
【００１７】
マイクロプロセッサ２は、例えば各種の信号処理が可能な汎用の処理装置によって構成され、後述する基準発振器１０からの基準信号ＣＬＫ（クロック信号）に従って動作する。このマイクロプロセッサ２は、メモリ３、入出力ポート４およびスイッチ制御部６を備えている。
【００１８】
メモリ３は、例えばＲＡＭ、ＲＯＭ等の記憶回路によって構成される。このメモリ３には、例えばユーザーデータ等の送信データＤが格納されている。これに加え、メモリ３には、予め決められた所定のビット数（例えば１０２３ビット）をもった拡散符号ＳＣと、拡散符号を反転した反転符号ＩＳＣとが格納されている。このとき、ユーザーデータは、例えば通信装置１に個別の識別信号（ＩＤ）やマイクロプロセッサ２に接続された周辺機器からの入力データが相当する。なお、拡散符号ＳＣのビット数は、例示した値に限らず、仕様に応じて適宜設定される。また、メモリ３は、マイクロプロセッサ２の内部に設けるものとしたが、マイクロプロセッサ２の外部に設けてもよい。
【００１９】
入出力ポート４は、例えばマイクロプロセッサ２と外部との間で信号の入力または出力を行うＧＰＩＯのような汎用ポートであり、スイッチ５を介してグランドに接続されている。このため、入出力ポート４は、スイッチ５のＯＮ／ＯＦＦに応じて、短絡（ショート）／開放（オープン）が切換わる。
【００２０】
なお、スイッチ５は、マイクロプロセッサ２の内部に設けるものとしたが、マイクロプロセッサ２の外部に設けてもよい。マイクロプロセッサ２の外部にスイッチを設けた場合には、高速応答性等を備えたＭＯＳＦＥＴ等によってスイッチを構成することができ、高周波特性を向上させることができる。
【００２１】
スイッチ制御部６は、マイクロプロセッサ２の通信制御処理によって実現される。具体的には、スイッチ制御部６は、マイクロプロセッサ２が通信開始の要求を受け取ると、メモリ３から送信データＤを読み出すと共に、例えば送信データＤの上位ビットから下位ビットに向けて各ビットの状態が「１」か「０」かを判別する。そして、ビットが「１」のときには、メモリ３に格納された拡散符号ＳＣを読み出し、拡散符号ＳＣに応じてスイッチ５のＯＮ／ＯＦＦを切換える。一方、ビットが「０」のときには、メモリ３に格納された反転符号ＩＳＣを読み出し、反転符号ＩＳＣに応じてスイッチ５のＯＮ／ＯＦＦを切換える。
【００２２】
これにより、スイッチ制御部６は、送信データＤをスペクトラム拡散したスペクトラム拡散信号ＳＳを変調信号として演算し、その演算結果に応じて入出力ポート４のＯＮ／ＯＦＦを切換える。
【００２３】
なお、スイッチ制御部６は、受信側でスペクトラム拡散信号ＳＳの先頭が把握できるように、スペクトラム拡散信号ＳＳの前に予め決められた所定ビット数のデータからなるパイロット信号を付加する。このため、スイッチ制御部６は、パイロット信号によっても入出力ポート４のＯＮ／ＯＦＦを切換える。
【００２４】
アンテナ７は、入出力ポート４にカップラ８を介して接続されている。このアンテナ７は、ダイポールアンテナ、モノポールアンテナ、パッチアンテナ、ヘリカルアンテナ等の各種のアンテナによって構成され、後述する高周波の送信信号ＲＦを送信する。
【００２５】
カップラ８は、スペクトラム拡散信号ＳＳに基づいて搬送波ＬＯをＢＰＳＫ変調する結合回路を構成する。このカップラ８は、例えばマイクロストリップ線路を用いた方向性結合器のように分布定数で設計したものでもよく、集中定数で設計したものでもよい。図２には、特殊な部品を使用せずに、汎用のインダクタＬおよびキャパシタＣによって構成したカップラ８を例示した。なお、図２に示す４端子回路からなる方向性結合器では、３つの端子８Ａ，８Ｂ，８Ｃに入出力ポート４、アンテナ７、発振回路９がそれぞれ接続される。また、残余の１つの端子８Ｄにはアンテナ７からの反射波が出力される。このため、無反射終端となるように、端子８Ｄには終端抵抗等を接続するのが好ましい。
【００２６】
入出力ポート４は、スペクトラム拡散信号ＳＳに応じてショート／オープンが切換わるから、これに伴ってアンテナ７の終端位相が１８０°反転する。これにより、搬送波ＬＯは、スペクトラム拡散信号ＳＳに基づいてＢＰＳＫ変調された送信信号ＲＦとなり、アンテナ７から外部に向けて送信される。
【００２７】
発振回路９は、基準発振器１０と帯域通過フィルタ１１（以下、ＢＰＦ１１という）によって構成されている。基準発振器１０は、例えば水晶発振器等によって構成され、マイクロプロセッサ２のクロック信号として、予め決められた所定周波数（例えば数十ＭＨｚ〜数百ＭＨｚ程度）の基準信号ＣＬＫを出力する。なお、基準発振器１０は、受信機の能力に応じて適宜選択される。
【００２８】
一方、ＢＰＦ１１は、基準信号ＣＬＫのｎ次高調波信号を搬送波ＬＯとして取り出す。高調波の次数は、搬送波ＬＯの周波数によって決まる。そして、ＢＰＦ１１の出力端子は、カップラ８に接続される。これにより、搬送波ＬＯは、カップラ８等によってＢＰＳＫ変調され、アンテナ７に供給される。
【００２９】
本実施の形態による通信装置１は上述のように構成されるものであり、次にその動作について、図１ないし図４を参照しつつ説明する。なお、図３に示す波形は、説明の便宜を図るために、例えば拡散符号ＳＣのビット数や搬送波ＬＯの周波数を簡略化しており、実際の波形とは異なる。
【００３０】
マイクロプロセッサ２は、メモリ３に格納された送信データＤに基づいてスペクトラム拡散信号ＳＳを演算する。具体的には、マイクロプロセッサ２のスイッチ制御部６は、送信データＤのビットが「１」のときは拡散符号ＳＣをメモリ３から呼び出し、送信データＤのビットが「０」のときは反転符号ＩＳＣをメモリ３から呼び出す。これにより、図３に示すように、送信データＤに基づいてスペクトラム拡散信号ＳＳが生成される。そして、スイッチ制御部６は、スペクトラム拡散信号ＳＳの演算結果に基づいて、スイッチ５のＯＮ／ＯＦＦを切換え、入出力ポート４のＯＮ（ショート）／ＯＦＦ（オープン）を切換える。
【００３１】
このとき、マイクロプロセッサ２の入出力ポート４にはカップラ８を介してアンテナ７が接続されているから、入出力ポート４のＯＮ／ＯＦＦに応じてアンテナ７の終端インピーダンスが変化する。このため、アンテナ７の終端位相が１８０°反転し、アンテナ７から放射する送信信号ＲＦの位相も１８０°変化する。この結果、搬送波ＬＯがスペクトラム拡散信号ＳＳに基づいてＢＰＳＫ変調されるから、送信信号ＲＦとしてスペクトラム拡散されたＢＰＳＫ信号を生成し、アンテナ７から送信することができる。
【００３２】
これに加え、スイッチ制御部６は、予め送信データＤを拡散したスペクトラム拡散信号ＳＳによってスイッチ５のＯＮ／ＯＦＦを切換えるから、このスイッチング動作によって一度にスペクトラム拡散されたＢＰＳＫ信号を得ることができる。この結果、スペクトラム拡散およびＢＰＳＫ変調は、高周波用の特殊な部品を殆ど使用せずに、汎用のマイクロプロセッサ２と簡易なカップラ８によって行うことができ、回路構成を簡略化することができる。このため、製造コストを削減できると共に、装置全体を小型化することができる。
【００３３】
また、基準発振器１０にＢＰＦ１１を接続したから、ＢＰＦ１１によって基準信号ＣＬＫの高調波信号を取り出すことによって、基準信号ＣＬＫの逓倍波を搬送波ＬＯとして使用することができる。また、基準信号ＣＬＫはマイクロプロセッサ２のクロック信号となるから、基準信号ＣＬＫの逓倍波を搬送波ＬＯとして使用することによって、別個の同期手段を用いることなく、スペクトラム拡散信号ＳＳと搬送波ＬＯとを容易に同期させることができる。
【００３４】
この効果を確認するために、スペクトラム拡散信号ＳＳが切り換わるときのＢＰＳＫ信号（送信信号ＲＦ）の波形を実際に観測した。その結果を図４に示す。なお、図４は、搬送波ＬＯの周波数を１５０ＭＨｚとし、変調レートを１ＭＨｚに設定したときの波形を示している。
【００３５】
図４に示すように、スペクトラム拡散信号ＳＳの「１」（Ｈｉｇｈ）と「０」（Ｌｏｗ）が切換わると、ＢＰＳＫ信号となる送信信号ＲＦの位相は反転する。このとき、ＢＰＳＫ信号のトグル点（遷移点）は変化せずに、ほぼ一定になる。このため、搬送波ＬＯをＢＰＳＫ変調するときでも、位相ずれが生じることがなく、確実にＢＰＳＫ信号を生成することができる。この結果、受信側でも容易にＢＰＳＫ信号を復調することができ、受信側の構成を簡略化することができる。
【００３６】
さらに、メモリ３には拡散符号ＳＣおよびその反転符号ＩＳＣが格納されるから、マイクロプロセッサ２は送信データＤのビットが「１」のときは拡散符号ＳＣを呼び出し、「０」のときは反転符号ＩＳＣを呼び出す。これにより、送信データＤをスペクトラム拡散させることができるから、スペクトラム拡散信号ＳＳを生成するためのＸＯＲ演算等を省略することができる。この結果、低スペックのマイクロプロセッサ２を用いることができ、製造コストの低減および低消費電力化を図ることができる。
【００３７】
次に、本発明の第２の実施の形態を、図５に示す。第２の実施の形態の特徴は、マイクロプロセッサが基準発振器を内蔵することにある。なお、第２の実施の形態では、前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００３８】
第２の実施の形態によるスペクトラム拡散通信装置２１（以下、通信装置２１という）は、第１の実施の形態による通信装置１とほぼ同様に、マイクロプロセッサ２２、アンテナ７、カップラ８、発振回路２５等を備えている。
【００３９】
ここで、マイクロプロセッサ２２は、メモリ３、入出力ポート４、スイッチ制御部６に加えて、基準発振器２３および基準信号出力ポート２４を備えている。基準発振器２３は、後述する帯域通過フィルタ２６（以下、ＢＰＦ２６という）と共に発振回路２５を構成している。そして、基準発振器２３は、第１の実施の形態による基準発振器１０とほぼ同様に、マイクロプロセッサ２２のクロック信号として、所定周波数の基準信号ＣＬＫを出力する。この基準信号ＣＬＫは、基準信号出力ポート２４から出力される。
【００４０】
ＢＰＦ２６は、第１の実施の形態によるＢＰＦ１１とほぼ同様に構成され、基準信号ＣＬＫのｎ次高調波信号を搬送波ＬＯとして取り出す。このとき、ＢＰＦ２６の入力端子は、マイクロプロセッサ２２の基準信号出力ポート２４に接続されると共に、ＢＰＦ２６の出力端子は、カップラ８に接続される。これにより、搬送波ＬＯは、ＢＰＳＫ変調され、アンテナ７に供給される。
【００４１】
かくして、第２の実施の形態でも第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。また、マイクロプロセッサ２２は基準発振器２３を内蔵するから、マイクロプロセッサ２２の内部で生成された基準信号ＣＬＫを用いて搬送波ＬＯを生成することができる。このため、別個に発振器を設ける必要がなく、製造コストを低減することができる。
【００４２】
なお、前記各実施の形態では、発振回路９，２５の基準発振器１０，２３はマイクロプロセッサ２，２２のクロック信号となる基準信号を出力するものとした。しかし、本発明はこれに限らず、発振回路にはマイクロプロセッサのクロック信号とは別個の信号を出力する発振器を用いてもよい。この場合、スペクトラム拡散信号と搬送波との同期を取る手段が必要になるものの、マイクロプロセッサとは独立して、搬送波の周波数や出力電圧等を設定することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１，２１  スペクトラム拡散通信装置
２，２２  マイクロプロセッサ
３  メモリ
４  入出力ポート
５  スイッチ
６  スイッチ制御部
７  アンテナ
８  カップラ（結合回路）
９，２５  発振回路
１０，２３  基準発振器
１１，２６  帯域通過フィルタ（フィルタ）
２４  基準信号出力ポート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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