(57)【要約】【課題】インパルス通信の場合に比べて、他の電波への影響を軽減することができる超広帯域通信技術を提供する。【解決手段】送信機１１側では、拡散変調器１１１により送信データを多数のキャリアが時間的に継続して送信される形式の広帯域信号に拡散変調し、この拡散変調信号を送信用増幅器１１２で増幅してベースバンド信号のまま有線または無線による送信を行なう。受信機２１側では、受信した拡散変調信号を受信用低利得増幅器１２１により増幅した後に、逆拡散復調器１１１により復調し、当該復調した信号をダイナミックレンジの広い自動利得制御増幅器１２３により一定レベルの振幅の信号に増幅し、これを判定器１２５で判定してデータ再生を行なう。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信データを、多数のキャリアが時間的に継続して送信される形式の広帯域信号に拡散変調する拡散変調器と、
前記拡散変調器により拡散変調した拡散変調信号を増幅する送信用増幅器とを備え、
前記送信用増幅器により増幅した信号をベースバンド信号のまま有線または無線により送信することを特徴とする超広帯域通信用送信機。
【請求項２】
受信した拡散変調信号を低利得増幅する受信用低利得増幅器と、
前記受信用低利得増幅器により低利得増幅した信号を復調する逆拡散復調器と、
前記逆拡散復調器により復調した信号を一定レベルの振幅の信号に増幅する広ダイナミックレンジの自動利得制御増幅器と、
前記自動利得制御増幅器により増幅された信号を判定してデータ再生を行なう判定器と、
を備えてなることを特徴とする超広帯域通信用受信機。
【請求項３】
前記逆拡散復調器の入力端子に拡散前の情報信号帯域のみを阻止する高域通過フィルタを設け、前記逆拡散復調器の出力端子には拡散前の情報信号帯域のみを通過させる低域通過フィルタを設けたことを特徴とする請求項２に記載の超広帯域通信用受信機。
【請求項４】
送信データを多数のキャリアが時間的に継続して送信される形式の広帯域信号に拡散変調した後、前記拡散変調した広帯域信号を増幅することを特徴とする超広帯域通信用の送信信号生成方法。
【請求項５】
受信した拡散変調信号を低利得増幅し、
この低利得増幅した信号を復調し、
この復調した信号を一定レベルの振幅の信号に増幅し、
この一定レベルの振幅の信号からデータ再生を行う、
ことを特徴とする超広帯域通信用の再生データ生成方法。
【請求項６】
前記低利得増幅した信号の復調前に、拡散前の情報信号帯域のみを阻止する高域通過フィルタ処理を行い、前記低利得増幅した信号の復調後に、拡散前の情報信号帯域のみを通過させる低域通過フィルタ処理を行うことを特徴とする請求項５に記載の超広帯域通信用の再生データ生成方法。
【請求項７】
請求項１に記載の超広帯域通信用送信機と、請求項２または３に記載の超広帯域通信用受信機とからなることを特徴とする超広帯域通信システム。
【請求項８】
請求項４に記載の送信信号生成方法により生成した拡散変調信号を送信し、請求項５または６に記載の再生データ生成方法により受信信号から再生データを生成することを特徴とする超広帯域通信方法。
【請求項９】
所定クロックにより擬似雑音符号を生成する疑似雑音符号発生器と、
前記擬似雑音符号と送信データとを乗算して拡散変調信号を生成する乗算器と、
前記拡散変調信号を増幅する送信用増幅器と、
を備え、
前記送信用増幅器により増幅された信号をベースバンド信号のまま有線または無線により送信することを特徴とする超広帯域通信用送信機。
【請求項１０】
受信した前記拡散変調信号を増幅する低利得増幅器と、
前記低利得増幅器により増幅した信号から前記所定クロックを再生するクロック再生回路と、
前記クロック再生回路が再生した再生クロックを用いて擬似雑音符号を生成する擬似雑音符号発生器と、
前記擬似雑音符号発生器が生成した擬似雑音符号を用いて前記利得増幅器により増幅した信号を復調する相関器と、
前記相関器により復調した信号を広ダイナミックレンジの一定レベルの振幅の信号に増幅する自動利得制御増幅器と、
前記自動利得制御増幅器により増幅された信号を判定してデータ再生を行なう判定器と、
を備えてなることを特徴とする超広帯域通信用受信機。
【請求項１１】
前記相関器への前記擬似雑音符号の入力端子および前記受信用低利得増幅信号の入力端子に拡散前の情報信号帯域のみを阻止する高域通過フィルタをそれぞれ設け、前記相関器の出力端子に拡散前の情報信号帯域のみを通過させる低域通過フィルタを設けたことを特徴とする請求項１０に記載の超広帯域通信用受信機。
【請求項１２】
所定クロックにより擬似雑音符号を生成し、前記擬似雑音符号と送信データとを乗算して拡散変調信号を生成し、前記拡散変調信号を増幅することを特徴とする超広帯域通信用の送信信号生成方法。
【請求項１３】
受信した拡散変調信号を増幅し、
この増幅した拡散変調信号から所定クロックを再生し、
この所定クロックを用いて擬似雑音符号を生成し、
この擬似雑音符号を用いて増幅した前記拡散変調信号を復調し、
この復調した信号を一定レベルの振幅の信号に自動増幅し、
この増幅した一定レベルの信号からデータ再生を行なう、
ことを特徴とする超広帯域通信用の再生データ生成方法。
【請求項１４】
前記擬似雑音符号および増幅した前記拡散変調信号に対して、拡散前の情報信号帯域のみを阻止する高域通過フィルタ処理を行い、前記復調した前記拡散変調信号に拡散前の情報信号帯域のみを通過させる低域通過フィルタ処理を行うことを特徴とする請求項１３に記載の超広帯域通信用の再生データ生成方法。
【請求項１５】
請求項９に記載の超広帯域通信用送信機と、請求項１０または１１に記載の超広帯域通信用受信機とからなることを特徴とする超広帯域通信システム。
【請求項１６】
請求項１２に記載の送信信号生成方法により生成した拡散変調信号を送信し、請求項１３または１４に記載の再生データ生成方法により受信信号から再生データを生成することを特徴とする超広帯域通信方法。
【請求項１７】
所定クロックを分周する分周器と、
前記分周器により分周したクロックを用いて第１の擬似雑音符号を生成する第１の擬似雑音符号発生器と、
前記所定クロックを用いて第２の擬似雑音符号を生成する第２の擬似雑音符号発生器と、
送信データと前記第１の擬似雑音符号とを乗算して一次拡散変調信号を生成する前記第１の乗算器と、
前記一次拡散変調信号と前記第２の擬似雑音符号とを乗算して二次拡散変調信号を生成する前記第２の乗算器と、
前記拡散変調信号を増幅する送信用増幅器と、
を備え、
前記送信用増幅器により増幅された信号をベースバンド信号のまま有線または無線により送信することを特徴とする超広帯域通信用送信機。
【請求項１８】
送信用増幅器の前段または後段に、拡散前の情報信号帯域のみを阻止する高域通過フィルタを設けたことを特徴とする請求項１７に記載の超広帯域通信用送信機。
【請求項１９】
受信した拡散変調信号を増幅する低利得増幅器と、
前記低利得増幅器の増幅信号から所定クロックを再生する前記クロック再生回路と、
前記クロック再生回路の再生クロックを用いて第１の擬似雑音符号を生成する第１の擬似雑音符号発生器と、
前記クロック再生回路の再生クロックを分周する分周器と、
前記分周器により分周した分周クロックを用いて第２の擬似雑音符号を生成する第２の擬似雑音符号発生器と、
前記低利得増幅器からの増幅信号を前記第１の擬似雑音符号を用いて一次復調する第１の相関器と、
前記第１の相関器の一次復調信号を増幅する第１の自動利得制御増幅器と、
第１の自動利得制御増幅器の増幅信号を前記第２の擬似雑音符号を用いて二次復調する第２の相関器と、
前記第２の相関器の二次復調信号を一定レベルの信号に増幅する前記第２の自動利得制御増幅器と、
前記自動利得制御増幅器により増幅された信号を判定してデータ再生を行なう判定器と、
を備えてなることを特徴とする超広帯域通信用受信機。
【請求項２０】
前記第１の相関器への前記擬似雑音符号の入力端子および前記受信用低利得増幅信号の入力端子に一次拡散後の情報信号帯域のみを阻止する高域通過フィルタをそれぞれ設け、前記第１の相関器の出力端子に一次拡散後の情報信号帯域のみを通過させる低域通過フィルタを設け、前記第２の相関器への前記擬似雑音符号の入力端子および前記受信用低利得増幅信号の入力端子に元のデータ信号帯域のみを阻止する高域通過フィルタを追加し、前記第２の相関器の出力端子に元のデータ信号帯域のみを通過させる低域通過フィルタを追加したことを特徴とする請求項２２に記載の超広帯域通信用受信機。
【請求項２１】
所定クロックを分周し、
この分周した所定クロックを用いて第１の擬似雑音符号を生成し、
前記分周した所定クロックを用いて第２の擬似雑音符号を生成し、
送信データと前記第１の擬似雑音符号とを乗算して一次拡散変調信号を生成し、
この一次拡散変調信号と前記第２の擬似雑音符号とを乗算して二次拡散変調信号を生成し、
前記二次拡散変調信号を増幅する、
ことを特徴とする超広帯域通信用の送信信号生成方法。
【請求項２２】
二次拡散変調信号の増幅器前または増幅後に、拡散前の情報信号帯域のみを阻止する高域通過フィルタ処理を行うことを特徴とする請求項２１に記載の超広帯域通信用の送信信号生成方法。
【請求項２３】
受信した拡散変調信号を増幅し、
この増幅した拡散変調信号から所定クロックを再生し、
この再生した所定クロックを用いて第１の擬似雑音符号を生成し、
前記再生した所定クロックを分周し、
この分周クロックを用いて第２の擬似雑音符号を生成し、
前記増幅した拡散変調信号を第１の擬似雑音符号を用いて一次復調し、
この一次復調信号を増幅し、
この増幅信号を第２の擬似雑音符号を用いて二次復調し、
この二次復調信号を一定レベルの信号に増幅し、
この増幅した一定レベルの信号からデータ再生を行なう、
ことを特徴とする超広帯域通信用の再生データ生成方法。
【請求項２４】
前記擬似雑音符号および増幅した前記拡散変調信号に対して、一次拡散後の情報信号帯域のみを阻止する高域通過フィルタ処理を行い、一次復調信号に一次拡散後の情報信号帯域のみを通過させる低域通過フィルタ処理を行い、
第２の擬似雑音符号および受信用低利得増幅信号に元のデータ信号帯域のみを阻止する高域通過フィルタ処理を行い、
前記二次復調信号に元のデータ信号帯域のみを通過させる低域通過フィルタ処理を行うことを特徴とする超広帯域通信用の再生データ生成方法。
【請求項２５】
請求項１７または１８に記載の超広帯域通信用送信機と、請求項１９または２０に記載の超広帯域通信用受信機とからなることを特徴とする超広帯域通信システム。
【請求項２６】
請求項２１または２２に記載の送信信号生成方法により生成した拡散変調信号を送信し、請求項２３または２４に記載の再生データ生成方法により受信信号から再生データを生成することを特徴とする超広帯域通信方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、送信データを拡散変調器により、多数のキャリアが時間的に継続して送信される形式の広帯域信号に拡散変調しこの拡散変調信号をベースバンド信号のまま有線または無線により送信する超広帯域通信用送信機および超広帯域通信用の送信信号生成方法、さらに受信した信号をデータ再生する超広帯域通信用受信機および超広帯域通信用の再生データ生成方法、ならびに前記送信機と受信機とを用いた超広帯域通信システム、さらに前記送信信号生成方法および再生データ生成方法を用いた通信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
伝統的な通信技術では、使用される周波数帯域幅をでき得る限り抑えることで（すなわち、狭帯域化することで）、限られた周波数資源の有効利用を図ってきた。しかし、周波数帯域幅を狭帯域化すればするほどノイズ耐性（通信路の雑音に対する耐久性）や耐干渉性（他チャンネルの信号などによって信号が歪むことに対する耐性）などが劣化する。この結果として、データの再送などによって通信路の帯域が余計に消費されてしまうという不都合が生じる。
【０００３】
この不都合を解消するために、超広帯域ベースバンド信号を用いた超広帯域（Ｕｌｔｒａ  Ｗｉｄｅ  Ｂａｎｄ）通信方式が知られている。この通信方式では、無線通信路やＡＤＳＬ（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｌｉｎｅ）と言った減衰の大きな伝送路を介して通信が行われる。
超広帯域通信方式では、データをたとえば１ＧＨｚ程度の広さの周波数帯に拡散して送受信を行う。超広帯域通信方式を採用したシステムでは、スペクトラムは非常に広帯域に分布するが（通常、数百ＫＨｚ〜数ＭＨｚの帯域幅を持つ）、その分スペクトラムの密度は薄く、同じ周波数帯域で他の通信が行なわれていてもほとんど影響を受けなくなる。また、周波数帯域同士がたとえ衝突しても、データに付加した強力なエラー訂正コードでエラー修正が行なわれる。
【０００４】
超広帯域通信方式では、広い周波数帯域に微弱なスペクトルを分散させるので、（１）同一帯域上で多くの通信を同時並行的に行なうことができる、（２）他局に対する影響が少ない（ほとんどない）、（３）ノイズや他ノードからの影響をほとんど受けない、（４）信号内容を追跡したり検出したりすることが困難なので秘匿性が高い、といった特徴を持つ。
【０００５】
代表的な超広帯域通信方式の一つに直接拡散方式がある。直接拡散方式は、信号データにある帯域幅をもった擬似乱数系列を乗算して、データ列自身の周波数帯域を広げ、それを変調して送信する方法である。
すなわち、この方法では、デジタル信号にビットレートが大きい拡散符号を付加しすることで、帯域幅が狭く電力密度が高いデジタル信号を、電力密度が低く帯域幅の広いものに変調している。受信機は、受信した電波の中からその擬似雑音符号と同じビット列を持つ信号だけを相関器で取り出し，情報データに復元することができる。
【０００６】
超広帯域通信方式の中は、回路の実現がし易いインパルスを利用した通信方式がある（特許文献１参照）。インパルスは瞬時の信号であり、かつ周波数スペクトルは極めて広いので、他の帯域への影響を小さくできる。
【０００７】
【特許文献１】
特表平１１−５０４４８０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１では、インパスルが出る瞬間には大電力の信号が出るため、他の信号への影響が生じる。
【０００９】
本発明の目的は、多数のキャリアが時間的に継続して送信される変復調方式を超広帯域ベースバンド通信に採用し、逆拡散復調処理の後に高ダイナミックレンジの自動利得制御増幅器を設け、他の電波への影響を軽減することができる超広帯域通信技術を提供することである。
【００１０】
すなわち、本発明の目的は、送信データを拡散変調器により、多数のキャリアが時間的に継続して送信される形式の広帯域信号に拡散変調しこの拡散変調信号をベースバンド信号のまま有線または無線により送信する超広帯域通信用送信機および超広帯域通信用の送信信号生成方法を提供することである。
【００１１】
本発明の他の目的は、受信した信号を逆拡散復調処理後にデータ再生する超広帯域通信用受信機および超広帯域通信用の再生データ生成方法を提供することである。
【００１２】
本発明の他の目的は、前記送信機と受信機とを用いた超広帯域通信システムを提供することである。
【００１３】
本発明の他の目的は、前記送信信号生成方法および再生データ生成方法を用いた通信方法を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明を次に述べる第１態様，第２態様，第３態様にわけて説明する。
【００１５】
第１態様：
第１態様における超広帯域通信用受信機は、送信データを、多数のキャリアが時間的に継続して送信される形式の広帯域信号に拡散変調する拡散変調器と、前記拡散変調器により拡散変調した拡散変調信号を増幅する送信用増幅器とを備え、前記送信用増幅器により増幅した信号をベースバンド信号（ＢａｓｅｂａｎｄＳｉｇｎａｌ：音声，テレビの映像信号，ディジタル・データなど情報を含んだ信号）のまま有線または無線により送信することを特徴とする。
【００１６】
第１態様における超広帯域通信用受信機は、受信した拡散変調信号を低利得増幅する受信用低利得増幅器と、前記受信用低利得増幅器により低利得増幅した信号を復調する逆拡散復調器と、前記逆拡散復調器により復調した信号を一定レベルの振幅の信号に増幅する広ダイナミックレンジの自動利得制御増幅器と、前記自動利得制御増幅器により増幅された信号を判定してデータ再生を行なう判定器とを備えてなることを特徴とする。
【００１７】
また、第１態様における超広帯域通信用受信機では、前記逆拡散復調器の入力端子に拡散前の情報信号帯域のみを阻止する高域通過フィルタを設け、前記逆拡散復調器の出力端子には拡散前の情報信号帯域のみを通過させる低域通過フィルタを設けることができる。
これにより、逆拡散復調器の入出力信号スペクトルの重なる領域がなくなるため、逆拡散復調器内での信号の漏洩によるノイズ混入をかなり低減でき、受信感度を大幅に向上できる。
【００１８】
第１態様における超広帯域通信用の送信信号生成方法は、送信データを多数のキャリアが時間的に継続して送信される形式の広帯域信号に拡散変調した後、前記拡散変調した広帯域信号を増幅することを特徴とする。
【００１９】
第１態様における超広帯域通信用の再生データ生成方法は、受信した拡散変調信号を低利得増幅し、この低利得増幅した信号を復調し、この復調した信号を一定レベルの振幅の信号に自動増幅し、この一定レベルの振幅の信号からデータ再生を行うことを特徴とする。
【００２０】
第１態様における超広帯域通信用の再生データ生成方法では、前記低利得増幅した信号の復調前に、拡散前の情報信号帯域のみを阻止する高域通過フィルタ処理を行い、前記低利得増幅した信号の復調後に、拡散前の情報信号帯域のみを通過させる低域通過フィルタ処理を行うことができる。
【００２１】
第１態様における超広帯域通信システムは、上記した超広帯域通信用送信機と、上記した超広帯域通信用受信機とからなることを特徴とする。
第１態様における超広帯域通信方法は、上記した送信信号生成方法により生成した拡散変調信号を送信し、上記した再生データ生成方法により受信信号から再生データを生成することを特徴とする。
【００２２】
第１態様および後述する第２態様，第３態様では、インパルスを採用せずに、多数のキャリアを時間的に継続して送信することで、電力の平準化を行なっている。電力の平準化を行うと、通常は、信号レベルが大幅に低くなり、他の狭帯域信号からの影響を受け易くなるが、第１態様および第２態様，第３態様では、受信機側において、初段の受信用低利得増幅器により、ＳＮを劣化させない程度に受信信号を増幅するので他の狭帯域信号からの影響を受け難くなる。
【００２３】
また、第１態様および後述する第２態様，第３態様では、逆拡散復調器の後段に高ダイナミックレンジの自動利得制御増幅器（ＡＧＣアンプ）を設け、低レベルの所望信号のみを増幅して復調している。すなわち、逆拡散復調器により伝送路で混入する干渉信号を、逆拡散したあと高ダイナミックレンジのＡＧＣアンプで増幅しているので、逆拡散の前にＡＧＣアンプを置く方式に比べて干渉信号により復調信号が歪むこともなく、受信感度が向上する。
【００２４】
次に述べる第２および第３態様の超広帯域通信システムは、疑似雑音発生器からの擬似雑音符号を送信信号に単純に掛け合わせる直接拡散型の拡散変調を採用した場合の応用にかかるものである。
【００２５】
第２態様：
第２態様では、第１態様における拡散変調器と逆拡散復調器をそれぞれ直接拡散型の変調器と復調器に置き換えている。送信機側で、疑似雑音発生器からの擬似雑音符号をデータ信号に単純に掛け合わせて、直接拡散型の拡散変調を採用している。また、第２態様では、受信機側におけるクロック再生回路として、公知の同期クロック再生回路（たとえば特開平６−２５２８８８号参照）を用いることができる。
【００２６】
第２態様における超広帯域通信用送信機は、所定クロックにより擬似雑音符号を生成する疑似雑音符号発生器と、前記擬似雑音符号と送信データとを乗算して拡散変調信号を生成する乗算器と、前記拡散変調信号を増幅する送信用増幅器とを備え、前記送信用増幅器により増幅された信号をベースバンド信号のまま有線または無線により送信することを特徴とする。
【００２７】
第２態様における超広帯域通信用受信機は、受信した前記拡散変調信号を増幅する低利得増幅器と、前記低利得増幅器により増幅した信号から前記所定クロックを再生するクロック再生回路と、前記クロック再生回路が再生した再生クロックを用いて擬似雑音符号を生成する擬似雑音符号発生器と、前記擬似雑音符号発生器が生成した擬似雑音符号を用いて前記利得増幅器により増幅した信号を復調する相関器と、前記相関器により復調した信号を広ダイナミックレンジの一定レベルの振幅の信号に増幅する自動利得制御増幅器と、前記自動利得制御増幅器により増幅された信号を判定してデータ再生を行なう判定器とを備えてなることを特徴とする。
【００２８】
第２態様における超広帯域通信用受信機では、前記相関器への前記擬似雑音符号の入力端子および前記受信用低利得増幅信号の入力端子に拡散前の情報信号帯域のみを阻止する高域通過フィルタをそれぞれ設け、前記相関器の出力端子に拡散前の情報信号帯域のみを通過させる低域通過フィルタを設けたことを特徴とする。
【００２９】
第２態様における超広帯域通信用の送信信号生成方法は、所定クロックにより擬似雑音符号を生成し、前記擬似雑音符号と送信データとを乗算して拡散変調信号を生成し、前記拡散変調信号を増幅することを特徴とする。
【００３０】
第２態様における超広帯域通信用の再生データ生成方法は、受信した拡散変調信号を増幅し、この増幅した拡散変調信号から所定クロックを再生し、この所定クロックを用いて擬似雑音符号を生成し、この擬似雑音符号を用いて増幅した前記拡散変調信号を復調し、この復調した信号を一定レベルの振幅の信号に自動増幅し、この増幅した一定レベルの信号からデータ再生を行なうことを特徴とする。
【００３１】
第２態様における超広帯域通信用の再生データ生成方法では、前記擬似雑音符号および幅信した前記拡散変調信号に対して、拡散前の情報信号帯域のみを阻止する高域通過フィルタ処理を行い、前記復調した前記拡散変調信号に拡散前の情報信号帯域のみを通過させる低域通過フィルタ処理を行うことができる。
【００３２】
第２態様における広帯域通信システムは、上記した超広帯域通信用送信機と、上記した超広帯域通信用受信機とからなることを特徴とする。
【００３３】
第２態様における超広帯域通信方法は、上記した送信信号生成方法により生成した拡散変調信号を送信し、上記した再生データ生成方法により受信信号から再生データを生成することを特徴とする。
【００３４】
第３態様：
第３態様は、第２態様における拡散変調、逆拡散復調処理を２段階に分けて処理するよう変更したものである。送信機側では、拡散に用いる第１および第２の擬似雑音符号発生器の駆動クロックを分周器により変えてあり、第１の擬似雑音符号発生器により送信信号をある程度の帯域まで１次拡散し、さらに高速な第２の擬似雑音符号発生器により２次拡散して超広帯域信号に変換している。受信機側においても、２回に分けて逆拡散を行ない、逆拡散後に自動利得制御増幅器で増幅している。この方式では自動利得制御増幅器を２段に分けることができる。したがって、第２態様において、利得が高すぎてノイズによる発振が生じるようなときであっても、第３態様により利得を２段に分割することで、低レベルの信号を安定して復調できるようになる。
【００３５】
第３態様における超広帯域通信用送信機は、所定クロックを分周する分周器と、前記分周器により分周したクロックを用いて第１の擬似雑音符号を生成する第１の擬似雑音符号発生器と、前記所定クロックを用いて第２の擬似雑音符号を生成する第２の擬似雑音符号発生器と、送信データと前記第１の擬似雑音符号とを乗算して一次拡散変調信号を生成する前記第１の乗算器と、前記一次拡散変調信号と前記第２の擬似雑音符号とを乗算して二次拡散変調信号を生成する前記第２の乗算器と、前記拡散変調信号を増幅する送信用増幅器とを備え、前記送信用増幅器により増幅された信号をベースバンド信号のまま有線または無線により送信することを特徴とする。
【００３６】
超広帯域通信用送信機では、送信用増幅器の前段または後段に、拡散前の情報信号帯域のみを阻止する高域通過フィルタを設けることができる。
【００３７】
第３態様における超広帯域通信用受信機は、受信した拡散変調信号を増幅する低利得増幅器と、前記低利得増幅器の増幅信号から所定クロックを再生する前記クロック再生回路と、前記クロック再生回路の再生クロックを用いて第１の擬似雑音符号を生成する第１の擬似雑音符号発生器と、前記クロック再生回路の再生クロックを分周する分周器と、前記分周器により分周した分周クロックを用いて第２の擬似雑音符号を生成する第２の擬似雑音符号発生器と、前記低利得増幅器からの増幅信号を前記第１の擬似雑音符号を用いて一次復調する第１の相関器と、前記第１の相関器の一次復調信号を増幅する第１の自動利得制御増幅器と、第１の自動利得制御増幅器の増幅信号を前記第２の擬似雑音符号を用いて二次復調する第２の相関器と、前記第２の相関器の二次復調信号を一定レベルの信号に増幅する前記第２の自動利得制御増幅器と、前記自動利得制御増幅器により増幅された信号を判定してデータ再生を行なう判定器とを備えてなることを特徴とする。
【００３８】
第３態様における超広帯域通信用受信機は、前記第１の相関器への前記擬似雑音符号の入力端子および前記受信用低利得増幅信号の入力端子に一次拡散後の情報信号帯域のみを阻止する高域通過フィルタをそれぞれ設け、前記第１の相関器の出力端子に一次拡散後の情報信号帯域のみを通過させる低域通過フィルタを設け、前記第２の相関器への前記擬似雑音符号の入力端子および前記受信用低利得増幅信号の入力端子に元のデータ信号帯域のみを阻止する高域通過フィルタを追加し、前記第２の相関器の出力端子に元のデータ信号帯域のみを通過させる低域通過フィルタを追加したことを特徴とする。
【００３９】
第３態様における超広帯域通信用の送信信号生成方法は、所定クロックを分周し、この分周した所定クロックを用いて第１の擬似雑音符号を生成し、前記分周した所定クロックを用いて第２の擬似雑音符号を生成し、送信データと前記第１の擬似雑音符号とを乗算して一次拡散変調信号を生成し、この一次拡散変調信号と前記第２の擬似雑音符号とを乗算して二次拡散変調信号を生成し、前記二次拡散変調信号を増幅することを特徴とする。
第３態様における超広帯域通信用の送信信号生成方法では、二次拡散変調信号の増幅器前または増幅後に、拡散前の情報信号帯域のみを阻止する高域通過フィルタ処理を行うことができる。
【００４０】
第３態様における超広帯域通信用の再生データ生成方法は、受信した拡散変調信号を増幅し、この増幅した拡散変調信号から所定クロックを再生し、この再生した所定クロックを用いて第１の擬似雑音符号を生成し、前記再生した所定クロックを分周し、この分周クロックを用いて第２の擬似雑音符号を生成し、前記増幅した拡散変調信号を第１の擬似雑音符号を用いて一次復調し、この一次復調信号を増幅し、この増幅信号を第２の擬似雑音符号を用いて二次復調し、この二次復調信号を一定レベルの信号に増幅し、この増幅した一定レベルの信号からデータ再生を行なうことを特徴とする。
【００４１】
第３態様における超広帯域通信用の再生データ生成方法は、前記擬似雑音符号および増幅した前記拡散変調信号に対して、一次拡散後の情報信号帯域のみを阻止する高域通過フィルタ処理を行い、一次復調信号に一次拡散後の情報信号帯域のみを通過させる低域通過フィルタ処理を行い、第２の擬似雑音符号および受信用低利得増幅信号に元のデータ信号帯域のみを阻止する高域通過フィルタ処理を行い、前記二次復調信号に元のデータ信号帯域のみを通過させる低域通過フィルタ処理を行うことを特徴とする。
【００４２】
第３態様における超広帯域通信システムは、上記した超広帯域通信用送信機と、上記した超広帯域通信用受信機とからなることを特徴とする。
【００４３】
第３態様における超広帯域通信方法は、上記した送信信号生成方法により生成した拡散変調信号を送信し、上記した再生データ生成方法により受信信号から再生データを生成することを特徴とする。
【００４４】
なお、第１態様，第２態様，第３態様における超広帯域通信用送信機では、拡散変調の処理段数を、３段以上の任意の段数とすることができ、第１態様，第２態様，第３態様における超広帯域通信用受信機でも、逆拡散復調の処理段数を、３段以上の任意の段数とすることができる。
【００４５】
【発明の実施の形態】
図１は第１態様の実施形態を示す基本システム構成図である。
【００４６】
図１の通信システムでは、送信機１１は、送信データが入力される拡散変調器１１１と、送信用増幅器１１２とからなる。
【００４７】
受信機１２は、低利得増幅器１２１と、逆拡散復調器１２２と、自動利得制御増幅器（ＡＧＣアンプ）１２３と、レベル検出器１２４と、再生データを出力する判定器１２５とからなる。
【００４８】
送信機１１と受信機１２とは伝送路／伝播路Ｐを介して接続される。
【００４９】
送信機１１側では、拡散変調器１１１は、送信データを多数のキャリアが時間的に継続して送信される形式の広帯域信号に拡散変調する。送信用増幅器１１２は、この拡散変調された信号を増幅してベースバンド信号のまま有線または無線による送信を行なう。
【００５０】
受信機１２側では、受信用低利得増幅器１２１は、拡散変調信号を受信してＳＮを劣化させない程度に増幅する。この後、これを逆拡散復調器１２２により復調し、当該復調した信号をダイナミックレンジが広い自動利得制御増幅器１２３により一定レベルの振幅の信号に増幅し、これを判定器１２５で判定してデータ再生を行なう。受信信号は受信用低利得増幅器１２１でＳＮを劣化させない程度に増幅するにとどめている。また、逆拡散復調器１２２により、伝送路で混入する干渉信号を逆拡散した後、広ダイナミックレンジの自動利得制御増幅器１２３で増幅している。したがって、逆拡散復調器の前段に自動利得制御増幅器を置く方式に比べて干渉信号により復調信号が歪むこともなく、受信感度が向上する。
【００５１】
図２は、図１の通信システムにおいて感度をさらに改善したシステムを示している。図２では、送信機１１側の送信用増幅器１１２の前段または後段に、拡散前の情報信号帯域のみを阻止する高域通過フィルタ（以下、「ＨＰＦ」と言う）４１１が設けられている。また、図２では、受信機１２側の逆拡散復調器１２２の入力端子に拡散前の情報信号帯域のみを阻止するＨＰＦ４２１を設け、逆拡散復調器１２２の出力端子には拡散前の情報信号帯域のみを通過させる低域通過フィルタ（ＬＰＦ）が設けられている。
【００５２】
図２の通信システムでは上記のようにＨＰＦ４１１を設けることで、逆拡散復調器１２２の入出力信号スペクトルの重なる領域が無くなる。このため、逆拡散復調器１２２内での信号の漏洩によるノイズ混入を相当量低減でき、受信感度をさらに大幅に向上させることができる。
【００５３】
図３は、図１および図２の通信システムの動作説明図である。図３（ａ−１），（ａ−２），（ａ−３），（ａ−４）、および図３（ｂ−１），（ｂ−２），（ｂ−３），（ｂ−４）において、横軸が周波数で縦軸が電力密度である。
図３（ａ−１）は送信機１１の送信用増幅器１１２の出力端における信号スペクトルを、図３（ａ−２）は逆拡散復調器１２２の入力端の信号スペクトルを、図３（ａ−３）は逆拡散復調器１２２内の参照拡散信号スペクトルを、（ａ−４）は逆拡散復調器１２２の出力端の信号スペクトルを示している。
【００５４】
また、図３（ｂ−１）は図２の感度改善した通信システムの送信用増幅器１１２の出力端（ＨＰＦ４１１の出力端）における信号スペクトルを、図３（ｂ−２）は逆拡散復調器１２２の入力端（ＨＰＦ４２１の出力端）の信号スペクトルを、図３（ｂ−３）は逆拡散復調器１２２内の参照拡散信号スペクトルを、図３（ｂ−４）は逆拡散復調器１２２の出力端における信号スペクトルを示す。
【００５５】
図３（ａ−１）〜（ａ−４）、すなわち図１の通信システムでは、送信機１１は狭帯域のデータ信号が拡散され送信信号として送出されるが、これが受信端に届くと、希望波以外に様々な干渉波やノイズが混入する。そのため、参照拡散信号との相関出力は図３（ａ−４）のように、本来の所望相関出力以外に受信信号および参照拡散信号が直接出力端に漏洩してくることにより、受信信号レベルが低い場合に十分なＳＮ比を取れなくなり、通信品質が大きく劣化することがある。
【００５６】
一方、図３（ｂ−１）〜（ｂ−４）、すなわち図２の通信システムでは、送信機１１の出力はＨＰＦ４１１を通しているので、送信信号自体に所望相関信号帯域の信号が除去され、受信側でも逆拡散復調器１２２の前段でＨＰＦ４２１により再度所望相関信号帯域の信号および他からの干渉信号やノイズが除去される。このため、干渉信号やノイズが相関出力に影響することがなくなる。
【００５７】
また、逆拡散復調器１２２における相関器への参照拡散信号についても、ＨＰＦ４２１を通して所望相関信号帯域の成分を除去しているので、これが漏洩して相関出力に影響することもなくなる。その結果、相関出力は所望相関出力とそれより高い周波数領域に回り込んだノイズ成分に明確に分かれるので、続くＬＰＦ４２３で所望相関信号のみを取出せるようになる。この後、この所望信号のみを自動利得制御増幅器１２３で増幅することにより大幅にノイズを低減した信号を再生できるため、受信感度を大幅に向上でき、通信品質も向上する。なお、受信側にＨＰＦ４２１が設けられているので、送信側でのＨＰＦ４１１は必須ではない。
【００５８】
図４は第２態様の実施形態を示す基本システム構成図である。第２形態では、直接拡散方式により拡散変調を行なう。すなわち、信号データにある帯域幅をもった擬似乱数系列を乗算して、データ列自身の周波数帯域を広げ、それを変調して送信することで、帯域幅が狭く電力密度が高いデジタル信号を、電力密度が低く帯域幅が広いものに変えることができる。
【００５９】
図４の通信システムでは、送信機２１は、送信データが入力される擬似雑音符号発生器２１１と、乗算器２１２と、送信用増幅器２１３とからなり、受信機２２は、低利得増幅器２２１と、クロック再生回路２２２と、擬似雑音符号発生器２２３と、相関器２２４と、自動利得制御増幅器２２５と、レベル検出器２２６と、判定器２２７とからなる。
【００６０】
送信機２１側では、疑似雑音符号発生器（ＰＮＧ）２１１は、所定クロックを入力して擬似雑音符号を生成し、この擬似雑音符号と送信データとを乗算器２１２により乗算して拡散復調信号を生成する。そして、この拡散変調信号を送信用増幅器２１３で増幅してベースバンド信号のまま有線または無線による送信を行なう。
【００６１】
受信機２２側では、低利得増幅器２２１は拡散変調信号を受信してＳＮを劣化させない程度に増幅する。そして、この増幅信号からクロック再生回路２２２によりクロックを再生した後に、これを用いて擬似雑音符号発生器２２３により擬似雑音符号を生成する。そして、擬似雑音符号を用いて相関器２２４により、低利得増幅器２２１からの増幅された受信信号を復調する。広ダイナミックレンジの自動利得制御増幅器２２５は、復調した信号を広ダイナミックレンジの一定レベルの振幅の信号に増幅し、これを判定器２２７で判定してデータ再生を行なう。
【００６２】
図５は、図４の通信システムにおいて感度をさらに改善したシステムを示している。図５では、送信機２１側の送信用増幅器２１３の後段に、拡散前の情報信号帯域のみを阻止するＨＰＦ５１１を設けている。
【００６３】
また、受信機２２側の相関器２２４の受信用低利得増幅信号の入力端子には拡散前の情報信号帯域のみを阻止するＨＰＦ５２１が設けられている。また、相関器２２４の擬似雑音符号の入力端子にも情報信号帯域のみを阻止するＨＰＦ５２２が設けられている。さらに、相関器２２４の出力端子には、拡散前の情報信号帯域のみを通過させるＬＰＦ５２３が設けられている。
【００６４】
図５の通信システムでは、上記のようにフィルタを設けることで、ノイズ混入を相当量低減でき、受信感度をさらに大幅に向上させることができる。
【００６５】
図６は第３態様の実施形態を示す基本システム構成図である。第３形態でも、直接拡散方式により拡散変調を行なう。
【００６６】
図６の通信システムでは、送信機３１は、所定クロックを分周する分周器３１１と、分周器３１１からの分周クロックにより第１の擬似雑音符号を生成する第１の疑似雑音符号発生器（ＰＮＧ）３１２１と、前記所定クロックにより第２の擬似雑音符号を生成する第２の疑似雑音符号発生器（ＰＮＧ）３１２２と、送信データと第１の疑似雑音符号発生器（ＰＮＧ）３１２１が生成する第１の擬似雑音符号を乗算する第１の乗算器３１３１と、第２の擬似雑音符号発生器３１２２が生成する第２の擬似雑音符号と第１の乗算器３１３１からの信号を乗算する第２の乗算器３１３２と、送信用増幅器３１４とからなる。
【００６７】
また、受信機３２は、低利得増幅器３２１と、クロック再生回路３２２と、クロック再生回路３２２からのクロックを分周する分周器３２３と、クロック再生回路３２２からのクロックにより動作する第１の擬似雑音符号発生器３２４１と、分周器３２３からの分周クロックにより動作する第２の擬似雑音符号発生器３２４２と、低利得増幅器３２１からの増幅した受信信号と第１の擬似雑音符号発生器３２４１からの擬似雑音符号を入力する第１の相関器３２５１と、第１の相関器３２５１からの信号を入力する第１の自動利得制御増幅器３２６１と、第１の自動利得制御増幅器３２６１からの信号と第２の擬似雑音符号発生器３２４２からの信号を入力する第２の相関器３２５２と、第２の相関器３２５２からの信号を入力する第２の自動利得制御増幅器３２６２と、第２の自動利得制御増幅器３２６２からの信号を入力し再生データを出力する判定器３２８とからなる。
【００６８】
送信機３１側では、所定クロックを入力する分周器３１１は分周信号を第１の疑似雑音符号発生器（ＰＮＧ）３１２１に送出する。第１の疑似雑音符号発生器（ＰＮＧ）３１２１は、分周クロックから第１の擬似雑音符号を生成し、この擬似雑音符号と送信データとを乗算器３１３１により乗算して一次拡散復調信号を生成する。一方、第２の疑似雑音符号発生器（ＰＮＧ）３１２２は、前記所定クロックを入力し、このクロックから第２の擬似雑音符号を生成し、この擬似雑音符号と乗算器３１３１からの一次拡散復調信号とを乗算して二次拡散変調信号を生成し、これを送信用増幅器３１４で増幅してベースバンド信号のまま有線または無線による送信を行なう。
【００６９】
受信機３２側では、低利得増幅器３２１は受信した散変調信号を拡散変調信号を受信してＳＮを劣化させない程度に増幅する。そして、この増幅信号からクロック再生回路３２２によりクロックを再生した後に、これを用いて第１の擬似雑音符号発生器３２４１により擬似雑音符号を生成し、この擬似雑音符号を用いて第１の相関器３２５１により低利得増幅器３２１により増幅した受信信号を一次拡散復調し、これを第１の自動利得制御増幅器３２６１により増幅する。一方、分周器３２３は、前記所定クロックを用いて第２の擬似雑音符号発生器３２４２により擬似雑音符号を生成し、この擬似雑音符号を用いて第２の相関器３２５２により自動利得制御増幅器３２６２により増幅した受信信号を二次拡散復調し、これを第２の自動利得制御増幅器３２６２によりダイナミックレンジが広い一定レベルの振幅の信号に増幅する。第２の自動利得制御増幅器３２６２からの信号は判定器３２８に入力され、判定器３２８は再生データを出力する。
【００７０】
図７は、図６の通信システムにおいて感度をさらに改善したシステムを示している。図７では、送信機３１側の送信用増幅器３１４の後段に、拡散前の情報信号帯域のみを阻止するＨＰＦ６１１を設けている。
【００７１】
受信機３２側の第１の相関器３２５１の受信用低利得増幅信号の入力端子には拡散前の情報信号帯域のみを阻止するＨＰＦ６２１が設けられている。また、第１の相関器３２５１の擬似雑音符号の入力端子にも情報信号帯域のみを阻止するＨＰＦ６２２が設けられている。さらに、第１の相関器３２５１の出力端子には、拡散前の情報信号帯域のみを通過させるＬＰＦ６２５が設けられている。
【００７２】
第２の相関器３２５２の受信用低利得増幅信号の入力端子には拡散前の情報信号帯域のみを阻止するＨＰＦ６２３が設けられている。また、第２の相関器３２５２の擬似雑音符号の入力端子にも情報信号帯域のみを阻止するＨＰＦ６２４が設けられている。さらに、第２の相関器３２５２の出力端子には、拡散前の情報信号帯域のみを通過させるＬＰＦ６２６が設けられている。
【００７３】
【発明の効果】
本発明の第１〜第３態様では、多数のキャリアが時間的に継続して送信される変復調方式を超広帯域ベースバンド通信に採用し、逆拡散復調処理の後に高ダイナミックレンジの自動利得制御増幅器を設けたので、インパルス通信の場合に比べて、他の電波への影響を軽減することができる。
【００７４】
また、本発明の第１〜第３態様では、受信信号は初段の低利得増幅器でＳＮを劣化させない程度に増幅するにとどめ、逆拡散復調器により伝送路で混入する干渉信号を逆拡散したあと、高ダイナミックレンジの自動利得制御増幅器で増幅しているので、逆拡散復調器の前段に自動利得制御増幅器を置く場合に比べて干渉信号により復調信号が歪むこともなく、受信感度が向上する。
【００７５】
また、本発明の第１〜第３態様では、逆拡散復調器の入力にＨＰＦを設けることで、逆拡散復調器内での信号の漏洩によるノイズ混入を、相当量低減でき、受信感度を大幅に向上できる。
【００７６】
本発明の第２態様では、拡散変調に疑似雑音発生器からのＰＮ信号をデータ信号に単純に掛け合わせる直接拡散型の拡散変調を採用することができる。この場合には、多数のキャリアが時間的に継続して送信される形式の広帯域信号を簡単な回路で低コストで実現でき、インパルスベースの超広帯域通信システムに比較して他への干渉の影響を低減できる。
【００７７】
本発明の第３態様では、拡散変調、逆拡散復調処理を２段階に分けて処理しており、自動利得制御増幅器も２段に分けている。すなわち、１段では利得が高すぎてノイズによる発振が生じる場合に、２段にすることで利得を分割できる。これにより、第２態様より低レベルの信号を安定して復調できるようになり感度が向上する。この場合、２段階の相関処理のそれぞれにおいてその前後にフィルタを追加することによる感度改善を行なうことができる。
【００７８】
なお、散変調、逆拡散復調処理、あるいは自動利得制御を３段以上とすることで、さらに感度改善を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は第１態様の実施形態を示す基本システム構成図である。
【図２】図１の通信システムにおいて感度をさらに改善したシステムを示す図である。
【図３】図１および図２の通信システムの動作説明図であり（ａ−１）〜（ａ−４），（ｂ−１）〜（ｂ−４）は各部のスペクトルを示す図である。
【図４】図１の拡散変調器と逆拡散復調器をそれぞれ直接拡散型の変調器と復調器に置き換えた実施形態を示すシステム構成図である。
【図５】図４の通信システムにおいて感度をさらに改善したシステムを示す図である。
【図６】図４における拡散変調、逆拡散復調処理を２段階に分けて処理するよう変更した実施形態を示すシステム構成図である。
【図７】図６の通信システムにおいて感度をさらに改善したシステムを示す図である。
【符号の説明】
１１，２１，３１  送信機
１２，２２，３２  受信機
１１１  拡散変調器
１１２，２１３，３１４  送信用増幅器
１２１，２２１，３２１  低利得増幅器
１２２  逆拡散復調器
１２３，２２５，３２６１，３２６２  自動利得制御増幅器
１２４，２２６  レベル検出器
１２５，２２７，３２８  判定器
２１１，２２３，３１２１，３１２２，３２４１，３２４  擬似雑音符号発生器
２１２，３１３１，３１３２  乗算器
２２２，３２２  クロック再生回路
２２４  相関器
３１１，３２３  分周器
４１１，４２１，５１１，５２１，５２２，６１１，６２１，６２２，６２３，６２４  ＨＰＦ
４２３，５２３，６２５，６２６  ＬＰＦ
３２５１，３２５２  相関器
【図１】
2004215220.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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