(57)【要約】【課題】スペクトル拡散無線通信送信機および受信機の消費電力を低減する。【解決手段】スペクトル拡散無線通信送信機は、キャリア信号を発生する発振器１００と、拡散符号を発生する拡散符号発生器１０３と、データ信号と拡散符号とを乗算することによりデータ信号を拡散処理した拡散信号を生成する乗算器１０４と、乗算器１０４から出力された拡散信号のオン信号時間幅を短縮するオン時間短縮処理器１０５と、発振器１００から出力されたキャリア信号をオン時間短縮処理器１０５から出力された拡散信号に応じてオン／オフ変調するオン／オフ変調器１０６とを有する。【選択図】  図１
2005260474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリア信号を発生する発振器と、
拡散符号を発生する拡散符号発生器と、
データ信号と前記拡散符号発生器から出力された拡散符号とを乗算することにより前記データ信号を拡散処理した拡散信号を生成する乗算器と、
この乗算器から出力された拡散信号のオン信号時間幅を短縮するオン時間短縮処理器と、
前記発振器から出力されたキャリア信号を前記オン時間短縮処理器から出力された拡散信号に応じてオン／オフ変調するオン／オフ変調器と、
このオン／オフ変調器から出力された拡散信号を送信する送信アンテナとを有することを特徴とするスペクトル拡散無線通信送信機。
【請求項２】
キャリア信号を発生する発振器と、
データ信号を生成するベースバンド部と、
前記データ信号のデータレートに比例した周波数のクロック信号を発生するクロック発生器と、
このクロック発生器から出力されたクロック信号に同期した拡散符号を発生する拡散符号発生器と、
前記ベースバンド部から出力されたデータ信号と前記拡散符号発生器から出力された拡散符号とを乗算することにより前記データ信号を拡散処理した拡散信号を生成する乗算器と、
この乗算器から出力された拡散信号のオン信号時間幅が一定となるように前記オン信号時間幅を短縮するオン時間短縮処理器と、
前記発振器から出力されたキャリア信号を前記オン時間短縮処理器から出力された拡散信号に応じてオン／オフ変調するオン／オフ変調器と、
このオン／オフ変調器から出力された拡散信号を送信する送信アンテナとを有することを特徴とするスペクトル拡散無線通信送信機。
【請求項３】
データ信号を拡散処理した拡散信号のオン信号時間幅を短縮してこの短縮処理した拡散信号に応じてキャリア信号をオン／オフ変調して送信する送信機から、信号を受信するスペクトル拡散無線通信受信機であって、
前記送信された拡散信号を受信する受信アンテナと、
この受信アンテナで受信された拡散信号をオン／オフ復調するオン／オフ復調器と、
このオン／オフ復調器から出力された拡散信号のオン信号時間幅を伸長するオン時間伸長処理器と、
拡散符号を発生する拡散符号発生器と、
前記オン時間伸長処理器から出力された拡散信号に対して前記拡散符号発生器から出力された拡散符号を用いて逆拡散処理を行うことによりデータ信号を復調する逆拡散処理器とを有することを特徴とするスペクトル拡散無線通信受信機。
【請求項４】
データ信号を拡散処理した拡散信号のオン信号時間幅を短縮してこの短縮処理した拡散信号に応じてキャリア信号をオン／オフ変調して送信する送信機から、信号を受信するスペクトル拡散無線通信受信機であって、
前記送信された拡散信号を受信する受信アンテナと、
この受信アンテナで受信された拡散信号をオン／オフ復調するオン／オフ復調器と、
伝送データレートに比例した周波数のクロック信号を発生するクロック発生器と、
前記オン／オフ復調器から出力された拡散信号のオン信号時間幅が短縮されていない状態に戻るように、この拡散信号のオン信号時間幅を前記クロック発生器から出力されたクロック信号に応じて伸長するオン時間伸長処理器と、
前記クロック発生器から出力されたクロック信号に同期した拡散符号を発生する拡散符号発生器と、
前記オン時間伸長処理器から出力された拡散信号に対して前記拡散符号発生器から出力された拡散符号を用いて逆拡散処理を行うことによりデータ信号を復調する逆拡散処理器とを有することを特徴とするスペクトル拡散無線通信受信機。
【請求項５】
スペクトル拡散無線通信送信機とスペクトル拡散無線通信受信機とを備え、
前記スペクトル拡散無線通信送信機は、キャリア信号を発生する発振器と、拡散符号を発生する第１の拡散符号発生器と、データ信号と前記第１の拡散符号発生器から出力された拡散符号とを乗算することにより前記データ信号を拡散処理した拡散信号を生成する乗算器と、この乗算器から出力された拡散信号のオン信号時間幅を短縮するオン時間短縮処理器と、前記発振器から出力されたキャリア信号を前記オン時間短縮処理器から出力された拡散信号に応じてオン／オフ変調するオン／オフ変調器と、このオン／オフ変調器から出力された拡散信号を送信する送信アンテナとを有し、
前記スペクトル拡散無線通信受信機は、前記送信された拡散信号を受信する受信アンテナと、この受信アンテナで受信された拡散信号をオン／オフ復調するオン／オフ復調器と、このオン／オフ復調器から出力された拡散信号のオン信号時間幅を伸長するオン時間伸長処理器と、拡散符号を発生する第２の拡散符号発生器と、前記オン時間伸長処理器から出力された拡散信号に対して前記第２の拡散符号発生器から出力された拡散符号を用いて逆拡散処理を行うことによりデータ信号を復調する逆拡散処理器とを有することを特徴とするスペクトル拡散無線通信システム。
【請求項６】
スペクトル拡散無線通信送信機とスペクトル拡散無線通信受信機とを備え、
前記スペクトル拡散無線通信送信機は、キャリア信号を発生する発振器と、データ信号を生成するベースバンド部と、前記データ信号のデータレートに比例した周波数のクロック信号を発生する第１のクロック発生器と、この第１のクロック発生器から出力されたクロック信号に同期した拡散符号を発生する第１の拡散符号発生器と、前記ベースバンド部から出力されたデータ信号と前記第１の拡散符号発生器から出力された拡散符号とを乗算することにより前記データ信号を拡散処理した拡散信号を生成する乗算器と、この乗算器から出力された拡散信号のオン信号時間幅が一定となるように前記オン信号時間幅を短縮するオン時間短縮処理器と、前記発振器から出力されたキャリア信号を前記オン時間短縮処理器から出力された拡散信号に応じてオン／オフ変調するオン／オフ変調器と、このオン／オフ変調器から出力された拡散信号を送信する送信アンテナとを有し、
前記スペクトル拡散無線通信受信機は、前記送信された拡散信号を受信する受信アンテナと、この受信アンテナで受信された拡散信号をオン／オフ復調するオン／オフ復調器と、前記データレートに比例した周波数のクロック信号を発生する第２のクロック発生器と、前記オン／オフ復調器から出力された拡散信号のオン信号時間幅が短縮されていない状態に戻るように、この拡散信号のオン信号時間幅を前記第２のクロック発生器から出力されたクロック信号に応じて伸長するオン時間伸長処理器と、前記第２のクロック発生器から出力されたクロック信号に同期した拡散符号を発生する第２の拡散符号発生器と、前記オン時間伸長処理器から出力された拡散信号に対して前記第２の拡散符号発生器から出力された拡散符号を用いて逆拡散処理を行うことによりデータ信号を復調する逆拡散処理器とを有することを特徴とするスペクトル拡散無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、拡散符号を用いた演算により所望の信号を周波数拡散して送信し、受信した拡散信号を拡散符号を用いた演算により逆拡散して前記所望の信号を取り出すスペクトル拡散無線通信に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図９に第１の従来技術であるスペクトル拡散無線通信送信機の構成を示す。このスペクトル拡散無線通信送信機では、変調・拡散処理器１０００によりベースバンド信号に対して変調処理および擬似ランダム符号による拡散処理を行って、ベースバンド直交信号ｘ，ｙを生成する。π／２移相器１００２は、発振器１００１から出力されたキャリア信号から互いに９０°位相の異なる２つのキャリア信号を生成する。ベースバンド直交信号ｘ，ｙは、ミキサ１００３，１００４により２つのキャリア信号と乗算された後に、加算器１００５により加算される。そして、パワーアンプ１００６は、加算器１００５から出力された拡散信号を増幅し、バンドパスフィルタ１００７は、パワーアンプ１００６から出力された拡散信号のうち所定の無線周波数帯域の信号のみを通過させ、送信アンテナ１００８は、バンドパスフィルタ１００７から出力された拡散信号を無線送信する。
【０００３】
図１０に第２の従来技術であるスペクトル拡散無線通信受信機の構成を示す。このスペクトル拡散無線通信受信機では、受信アンテナ１０１０は送信アンテナ１００８から送信された信号を受信し、バンドパスフィルタ１０１１は受信アンテナ１０１０から出力された信号のうち所定の無線周波数帯域の信号のみを通過させ、低雑音増幅器１０１２はバンドパスフィルタ１０１１から出力された拡散信号を増幅する。π／２移相器１０１４は、発振器１０１３から出力されたキャリア信号から互いに９０°位相の異なる２つのキャリア信号を生成する。低雑音増幅器１０１２から出力された拡散信号は、ミキサ１０１５，１０１６により２つのキャリア信号と乗算され、中間周波数の直交信号Ｉ，Ｑに変換される。復調・逆拡散処理器１０１７は、直交信号Ｉ，Ｑに対して逆拡散処理および復調処理を行ってベースバンド信号を生成する。
図９に示したスペクトル拡散無線通信送信機および図１０に示したスペクトル拡散無線通信受信機については、例えば非特許文献１に記載されている。
【０００４】
なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
【特許文献１】ウルフラム・クルーグ（Wolfram Kluge ）他，「２．４ギガヘルツシーモストランシーバーフォア８０２．１１ｂワイヤレスラン（A 2.4GHz CMOS Transceiver for 802.11b Wireless LANs ）」，２００３アイイーイーイーインターナショナルソリッドステートサーキッツカンファレンスダイジェストオブテクニカルペーパーズ（2003 IEEE International Solid-State Circuits Conference Digest of Technical Papers），米国電気電子学会（Institute of Electrical and Electronics Engineers ），２００３年２月１２日，４６巻，ｐ．３６０−３６１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図９、図１０に示したスペクトル拡散無線通信送信機およびスペクトル拡散無線通信受信機では、広帯域な無線スペクトルを実現するために高チップ周波数による拡散処理および逆拡散処理が必要である。例えば３０ＭＨｚの帯域にスペクトル拡散するには３０ＭＨｚ程度のチップ周波数における拡散処理および逆拡散処理が必要になる。このため、従来のスペクトル拡散無線通信では、拡散処理に必要な送信機の消費電力と逆拡散処理に必要な受信機の消費電力とが大幅に増大するという問題点があった。
【０００６】
本発明は以上のような点に鑑みてなされたものであり、その目的は低いチップ周波数によるスペクトル拡散処理および逆拡散処理で広帯域なスペクトル拡散通信を実現することで低電力なスペクトル拡散無線通信送信機、受信機および通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のスペクトル拡散無線通信送信機は、キャリア信号を発生する発振器と、拡散符号を発生する拡散符号発生器と、データ信号と前記拡散符号発生器から出力された拡散符号とを乗算することにより前記データ信号を拡散処理した拡散信号を生成する乗算器と、この乗算器から出力された拡散信号のオン信号時間幅を短縮するオン時間短縮処理器と、前記発振器から出力されたキャリア信号を前記オン時間短縮処理器から出力された拡散信号に応じてオン／オフ変調するオン／オフ変調器と、このオン／オフ変調器から出力された拡散信号を送信する送信アンテナとを有するものである。
また、本発明のスペクトル拡散無線通信送信機は、キャリア信号を発生する発振器と、データ信号を生成するベースバンド部と、前記データ信号のデータレートに比例した周波数のクロック信号を発生するクロック発生器と、このクロック発生器から出力されたクロック信号に同期した拡散符号を発生する拡散符号発生器と、前記ベースバンド部から出力されたデータ信号と前記拡散符号発生器から出力された拡散符号とを乗算することにより前記データ信号を拡散処理した拡散信号を生成する乗算器と、この乗算器から出力された拡散信号のオン信号時間幅が一定となるように前記オン信号時間幅を短縮するオン時間短縮処理器と、前記発振器から出力されたキャリア信号を前記オン時間短縮処理器から出力された拡散信号に応じてオン／オフ変調するオン／オフ変調器と、このオン／オフ変調器から出力された拡散信号を送信する送信アンテナとを有するものである。
【０００８】
また、本発明のスペクトル拡散無線通信受信機は、送信機から送信された拡散信号を受信する受信アンテナと、この受信アンテナで受信された拡散信号をオン／オフ復調するオン／オフ復調器と、このオン／オフ復調器から出力された拡散信号のオン信号時間幅を伸長するオン時間伸長処理器と、拡散符号を発生する拡散符号発生器と、前記オン時間伸長処理器から出力された拡散信号に対して前記拡散符号発生器から出力された拡散符号を用いて逆拡散処理を行うことによりデータ信号を復調する逆拡散処理器とを有するものである。
また、本発明のスペクトル拡散無線通信受信機は、送信機から送信された拡散信号を受信する受信アンテナと、この受信アンテナで受信された拡散信号をオン／オフ復調するオン／オフ復調器と、伝送データレートに比例した周波数のクロック信号を発生するクロック発生器と、前記オン／オフ復調器から出力された拡散信号のオン信号時間幅が短縮されていない状態に戻るように、この拡散信号のオン信号時間幅を前記クロック発生器から出力されたクロック信号に応じて伸長するオン時間伸長処理器と、前記クロック発生器から出力されたクロック信号に同期した拡散符号を発生する拡散符号発生器と、前記オン時間伸長処理器から出力された拡散信号に対して前記拡散符号発生器から出力された拡散符号を用いて逆拡散処理を行うことによりデータ信号を復調する逆拡散処理器とを有するものである。
【０００９】
また、本発明のスペクトル拡散無線通信システムは、スペクトル拡散無線通信送信機とスペクトル拡散無線通信受信機とを備え、前記スペクトル拡散無線通信送信機は、キャリア信号を発生する発振器と、拡散符号を発生する第１の拡散符号発生器と、データ信号と前記第１の拡散符号発生器から出力された拡散符号とを乗算することにより前記データ信号を拡散処理した拡散信号を生成する乗算器と、この乗算器から出力された拡散信号のオン信号時間幅を短縮するオン時間短縮処理器と、前記発振器から出力されたキャリア信号を前記オン時間短縮処理器から出力された拡散信号に応じてオン／オフ変調するオン／オフ変調器と、このオン／オフ変調器から出力された拡散信号を送信する送信アンテナとを有し、前記スペクトル拡散無線通信受信機は、前記送信された拡散信号を受信する受信アンテナと、この受信アンテナで受信された拡散信号をオン／オフ復調するオン／オフ復調器と、このオン／オフ復調器から出力された拡散信号のオン信号時間幅を伸長するオン時間伸長処理器と、拡散符号を発生する第２の拡散符号発生器と、前記オン時間伸長処理器から出力された拡散信号に対して前記第２の拡散符号発生器から出力された拡散符号を用いて逆拡散処理を行うことによりデータ信号を復調する逆拡散処理器とを有するものである。
また、本発明のスペクトル拡散無線通信システムは、スペクトル拡散無線通信送信機とスペクトル拡散無線通信受信機とを備え、前記スペクトル拡散無線通信送信機は、キャリア信号を発生する発振器と、データ信号を生成するベースバンド部と、前記データ信号のデータレートに比例した周波数のクロック信号を発生する第１のクロック発生器と、この第１のクロック発生器から出力されたクロック信号に同期した拡散符号を発生する第１の拡散符号発生器と、前記ベースバンド部から出力されたデータ信号と前記第１の拡散符号発生器から出力された拡散符号とを乗算することにより前記データ信号を拡散処理した拡散信号を生成する乗算器と、この乗算器から出力された拡散信号のオン信号時間幅が一定となるように前記オン信号時間幅を短縮するオン時間短縮処理器と、前記発振器から出力されたキャリア信号を前記オン時間短縮処理器から出力された拡散信号に応じてオン／オフ変調するオン／オフ変調器と、このオン／オフ変調器から出力された拡散信号を送信する送信アンテナとを有し、前記スペクトル拡散無線通信受信機は、前記送信された拡散信号を受信する受信アンテナと、この受信アンテナで受信された拡散信号をオン／オフ復調するオン／オフ復調器と、前記データレートに比例した周波数のクロック信号を発生する第２のクロック発生器と、前記オン／オフ復調器から出力された拡散信号のオン信号時間幅が短縮されていない状態に戻るように、この拡散信号のオン信号時間幅を前記第２のクロック発生器から出力されたクロック信号に応じて伸長するオン時間伸長処理器と、前記第２のクロック発生器から出力されたクロック信号に同期した拡散符号を発生する第２の拡散符号発生器と、前記オン時間伸長処理器から出力された拡散信号に対して前記第２の拡散符号発生器から出力された拡散符号を用いて逆拡散処理を行うことによりデータ信号を復調する逆拡散処理器とを有するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、送信機側では拡散信号のオン信号時間幅を短縮して送信し、受信機側では受信した拡散信号のオン信号時間幅を伸長して元に戻すことにより、広帯域なスペクトル拡散通信を低速なクロックを用いたＬＳＩによって実現できるため、拡散処理に必要な送信機の消費電力と逆拡散処理に必要な受信機の消費電力を大幅に軽減することができる。
【００１１】
また、データレートに応じてチップ周波数を変動させ、かつ送信機側では拡散信号のオン信号時間幅が一定となるようにオン信号時間幅を短縮して送信し、受信機側では受信した拡散信号のオン信号時間幅を伸長して元に戻すことにより、無線帯域を変えずにデータレートに応じて拡散周波数を変えることができる送信機および受信機を実現でき、低データレート伝送時に無線帯域を一定にしたまま、拡散処理に必要な送信機の消費電力と逆拡散処理に必要な受信機の消費電力を大幅に軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
［第１の実施の形態］
図１は本発明の第１の実施の形態のスペクトル拡散無線通信システムにおける送信機の構成例を示すブロック図である。
本実施の形態のスペクトル拡散無線通信送信機は、発振器１００と、ベースバンド部１０１と、クロック発生器１０２と、拡散符号発生器１０３と、乗算器１０４と、オン時間短縮処理器１０５と、オン／オフ変調器１０６と、パワーアンプ（以下、ＰＡとする）１０７と、バンドパスフィルタ（以下、ＢＰＦとする）１０８と、送信アンテナ１０９とを有する。
【００１３】
発振器１００は、キャリア信号を発生し、ベースバンド部１０１は、送信すべきデータ信号を出力する。拡散符号発生器１０３は、クロック発生器１０２から出力されたクロック信号に同期した拡散符号を発生する。乗算器１０４は、ベースバンド部１０１から出力されたデータ信号と拡散符号発生器１０３から出力された拡散符号とを乗算することによりデータ信号を拡散処理した拡散信号を生成する。乗算器１０４から出力される拡散信号には、オン／オフ変調器１０６のオン、オフに対応する２つの信号レベルが存在する。オン時間短縮処理器１０５は、乗算器１０４から出力された拡散信号のうちオンに対応するオン信号時間幅を短縮する。
【００１４】
オン／オフ変調器１０６は、発振器１００から出力されたキャリア信号をオン時間短縮処理器１０５から出力された拡散信号に応じてオン／オフ変調する。ＰＡ１０７は、オン／オフ変調器１０６から出力された拡散信号を増幅して出力する。ＢＰＦ１０８は、ＰＡ１０７から出力された拡散信号のうち所定の無線周波数帯域の信号のみを通過させる。送信アンテナ１０９は、ＢＰＦ１０８から出力された拡散信号を無線送信する。
【００１５】
図２は本実施の形態のスペクトル拡散無線通信システムにおける受信機の構成例を示すブロック図である。
本実施の形態のスペクトル拡散無線通信受信機は、受信アンテナ１１０と、ＢＰＦ１１１と、低雑音増幅器（以下、ＬＮＡとする）１１２と、発振器１１３と、乗算器１１４と、オン／オフ復調器１１５と、オン時間伸長処理器１１６と、クロック発生器１１７と、拡散符号発生器１１８と、逆拡散処理器１１９とを有する。
【００１６】
受信アンテナ１１０は、送信アンテナ１０９から送信された信号を受信し、ＢＰＦ１１１は、受信アンテナ１１０から出力された信号のうち所定の無線周波数帯域の信号のみを通過させる。ＬＮＡ１１２は、ＢＰＦ１１１から出力された拡散信号を増幅する。発振器１１３は、キャリア信号を発生する。乗算器１１４は、ＬＮＡ１１２から出力された拡散信号と発振器１１３から出力されたキャリア信号とを乗算することにより、拡散信号を中間周波数（ＩＦ）に周波数シフトする。
【００１７】
オン／オフ復調器１１５は、乗算器１１４から出力された拡散信号をオン／オフ復調する。オン時間伸長処理器１１６は、送信時に短縮されたオン信号時間幅を元に戻すため、オン／オフ復調器１１５から出力された拡散信号のオン信号時間幅を伸長する。送信機のオン時間短縮処理器１０５が拡散信号のオン信号時間幅を１／Ｎ（Ｎは１より大きい実数）に短縮したとすれば、オン時間伸長処理器１１６はオン信号時間幅をＮ倍に伸長する。
【００１８】
拡散符号発生器１１８は、クロック発生器１１７から出力されたクロック信号に同期した拡散符号を発生する。クロック発生器１１７のクロック信号は、送信側で拡散符号の生成に使用されたクロック信号と同じ周波数のクロックである。逆拡散処理器１１９は、オン時間伸長処理器１１６から出力された拡散信号に対して拡散符号発生器１１８から出力された拡散符号を用いて逆拡散処理を行うことによりデータ信号を復調する。
なお、本実施の形態では、拡散信号を中間周波数（ＩＦ）に変換した後にオン／オフ復調しているが、無線周波数（ＲＦ）帯域の拡散信号を直接オン／オフ復調しても良い。
【００１９】
本実施の形態の効果を、一般的なオン／オフ変調を用いたスペクトル拡散無線通信送信機と比較して説明する。図３は一般的なオン／オフ変調を用いたスペクトル拡散無線通信送信機の構成を示すブロック図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。このスペクトル拡散無線通信送信機では、データ信号と拡散符号発生器１０３の拡散符号とを乗算器１０４で乗算することにより拡散信号を生成し、この拡散信号に応じて発振器１００のキャリア信号をオン／オフ変調器１０６でオン／オフ変調する。
【００２０】
図４（ａ）に図３のスペクトル拡散無線通信送信機におけるベースバンド帯域の拡散信号（図３のＡ２点の信号）の波形例を示し、図４（ｂ）に本実施の形態のスペクトル拡散無線通信送信機におけるベースバンド帯域の拡散信号（図１のＡ１点の信号）の波形例を示す。図３のスペクトル拡散無線通信送信機のＡ２点における拡散信号では、オン（図４（ａ）、図４（ｂ）では「１」）に対応するオン信号時間幅とオフ（図４（ａ）、図４（ｂ）では「０」）に対応するオフ信号時間幅とがいずれもＴで等しいのに対し、本実施の形態のスペクトル拡散無線通信送信機のＡ１点における拡散信号では、オフ信号時間幅がＴのまま、オン信号時間幅のみ１／Ｎに短縮されている。ここで、Ｎは回路構成の簡易性などにより、通常、２や３などの自然数に設定する場合が多いが、１よりも大きい実数ならば、本実施の形態に適用できる。
【００２１】
図５（ａ）に図３のスペクトル拡散無線通信送信機におけるベースバンド帯域の拡散信号の周波数スペクトルを示し、図５（ｂ）に本実施の形態のスペクトル拡散無線通信送信機におけるベースバンド帯域の拡散信号の周波数スペクトルを示す。図３のスペクトル拡散無線通信送信機のＡ２点における拡散信号の周波数スペクトルに対して、本実施の形態では、オン信号時間短縮処理によりオン信号時間幅が１／Ｎに短縮されるため、周波数スペクトルがＮ倍に広がっている。
【００２２】
図６（ａ）に図３のスペクトル拡散無線通信送信機における無線周波数帯域の拡散信号（図３のＢ２点の信号）の周波数スペクトルを示し、図６（ｂ）に本実施の形態のスペクトル拡散無線通信送信機における無線周波数帯域の拡散信号（図１のＢ１点の信号）の周波数スペクトルを示す。図３のスペクトル拡散無線通信送信機のＢ２点における拡散信号の周波数スペクトルに対して、本実施の形態では、オン信号時間短縮処理によりオン信号時間幅が１／Ｎに短縮されるため、キャリア周波数を中心として、周波数スペクトルがＮ倍に広がっている。
【００２３】
以上のように、本実施の形態では、オン／オフ変調器１０６のオンに対応する拡散信号のオン信号時間幅を短縮して送信することにより、一般的なスペクトル拡散方式に比べて、同じチップ周波数でＮ倍広い拡散帯域が得られる。このため、同じ拡散帯域を得るために必要なチップ周波数を１／Ｎに低減できる。したがって、本実施の形態では、従来と同じ拡散帯域のまま、送信機で拡散処理を行うＬＳＩおよび受信機で逆拡散処理を行うＬＳＩの処理スピードを１／Ｎに低減することができ、拡散処理および逆拡散処理に必要な送受信機の消費電力を大幅に軽減することができる。
【００２４】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図７は本発明の第２の実施の形態のスペクトル拡散無線通信システムにおける送信機の構成例を示すブロック図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。
本実施の形態のスペクトル拡散無線通信送信機は、発振器１００と、ベースバンド部１０１ａと、クロック発生器１０２ａと、拡散符号発生器１０３と、乗算器１０４と、オン時間短縮処理器１０５ａと、オン／オフ変調器１０６と、ＰＡ１０７ａと、ＢＰＦ１０８と、送信アンテナ１０９とを有する。
【００２５】
第１の実施の形態では、送受信機のデータ信号の周波数（データレート）と拡散符号の周波数（チップ周波数）とが固定されていたが、本実施の形態は、データレートおよびチップ周波数を電力モードに応じて可変にしたものである。本実施形態では、まず送信機と受信機との間で所望の電力モードを決定し、この電力モードに応じて通信のデータレートを取り決める。電力モードで規定される消費電力が高くなるほどデータレートも高くなり、反対に電力モードで規定される消費電力が低くなるほどデータレートも低くなる。
【００２６】
ベースバンド部１０１ａには、決定された電力モードを示す電力モード設定信号が入力される。ベースバンド部１０１ａは、電力モード設定信号に応じたデータレートのデータ信号を出力する。
クロック発生器１０２ａは、データレートに応じたチップ周波数のクロック信号を出力し、拡散符号発生器１０３は、クロック発生器１０２から出力されたクロック信号に同期した拡散符号を発生する。ここで、例えば拡散比率を一定に保つには、データレートとチップ周波数とを比例させればよい。
【００２７】
乗算器１０４は、ベースバンド部１０１ａから出力されたデータ信号と拡散符号発生器１０３から出力された拡散符号とを乗算することによりデータ信号を拡散処理した拡散信号を生成する。
オン時間短縮処理器１０５ａは、乗算器１０４から出力された拡散信号のうちオンに対応するオン信号時間幅が常に一定となるように、このオン信号時間幅を短縮する度合い（１／Ｎ）を調整する。データレートおよびチップ周波数が選択可能な範囲内の最高値に近づくほどＮは１（すなわち、短縮なし）に近づき、データレートおよびチップ周波数が低くなるほどＮは大きくなって、オン信号時間幅を短縮する度合いが高くなる。
【００２８】
オン／オフ変調器１０６は、発振器１００から出力されたキャリア信号をオン時間短縮処理器１０５ａから出力された拡散信号に応じてオン／オフ変調する。ＰＡ１０７ａは、オン／オフ変調器１０６から出力された拡散信号を増幅して出力する。このとき、ＰＡ１０７ａは、拡散信号の周波数スペクトル強度の平均値が所定の値となるように、その増幅度を調整する。これにより、低データレート時にＰＡ１０７ａの電力を大きくすることで無線信号のピーク電力を増大させることができ、より長距離の無線通信が可能となる。ＢＰＦ１０８および送信アンテナ１０９の動作は第１の実施の形態と同じである。
【００２９】
図８は本実施の形態のスペクトル拡散無線通信システムにおける受信機の構成例を示すブロック図である。
本実施の形態のスペクトル拡散無線通信受信機は、受信アンテナ１１０と、ＢＰＦ１１１と、ＬＮＡ１１２と、発振器１１３と、乗算器１１４と、オン／オフ復調器１１５と、オン時間伸長処理器１１６ａと、クロック発生器１１７ａと、拡散符号発生器１１８と、逆拡散処理器１１９とを有する。
【００３０】
受信アンテナ１１０、ＢＰＦ１１１、ＬＮＡ１１２、発振器１１３、乗算器１１４およびオン／オフ復調器１１５の動作は第１の実施の形態と同じである。
クロック発生器１１７ａは、電力モード設定信号に応じたチップ周波数のクロック信号、すなわち通信のデータレートに比例したチップ周波数のクロック信号を出力する。クロック発生器１１７ａのクロック信号は、送信側で拡散符号の生成に使用されたクロック信号と同じ周波数のクロックである。拡散符号発生器１１８は、クロック発生器１１７ａから出力されたクロック信号に同期した拡散符号を発生する。
【００３１】
オン時間伸長処理器１１６ａは、オン／オフ復調器１１５から出力された拡散信号のオン信号時間幅を伸長する。短縮されていない状態のオン信号時間幅は、クロック信号の周期に応じて決まる。したがって、オン時間伸長処理器１１６ａは、短縮されていない状態のオン信号時間幅に戻るように、オン／オフ復調器１１５から出力された拡散信号のオン信号時間幅をクロック信号に比例して伸長すればよい。逆拡散処理器１１９の動作は第１の実施の形態と同じである。
【００３２】
図５、図６で説明したとおり、拡散信号のオン信号時間幅に応じて拡散信号の周波数スペクトルが決まるため、本実施の形態のように拡散信号のオン信号時間幅をデータレートによらずに一定にすると、送受信機が使用する無線帯域も一定となる。これにより、本実施の形態では、低データレート伝送時に無線帯域を一定にしたまま、拡散処理および逆拡散処理に必要な送受信機の消費電力を大幅に軽減することができ、送受信機の電池寿命を大幅に改善することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、電磁波によってデジタル信号を送受信する無線通信に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１の実施の形態のスペクトル拡散無線通信送信機の構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態のスペクトル拡散無線通信受信機の構成例を示すブロック図である。
【図３】一般的なオン／オフ変調を用いたスペクトル拡散無線通信送信機の構成を示すブロック図である。
【図４】図３と図１のスペクトル拡散無線通信送信機におけるベースバンド帯域の拡散信号の信号波形図である。
【図５】図３と図１のスペクトル拡散無線通信送信機におけるベースバンド帯域の拡散信号の周波数スペクトルを示す図である。
【図６】図３と図１のスペクトル拡散無線通信送信機における無線周波数帯域の拡散信号の周波数スペクトルを示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態のスペクトル拡散無線通信送信機の構成例を示すブロック図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態のスペクトル拡散無線通信受信機の構成例を示すブロック図である。
【図９】第１の従来技術であるスペクトル拡散無線通信送信機の構成を示すブロック図である。
【図１０】第２の従来技術であるスペクトル拡散無線通信受信機の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３５】
１００…発振器、１０１、１０１ａ…ベースバンド部、１０２、１０２ａ…クロック発生器、１０３…拡散符号発生器、１０４…乗算器、１０５、１０５ａ…オン時間短縮処理器、１０６…オン／オフ変調器、１０７、１０７ａ…パワーアンプ、１０８…バンドパスフィルタ、１０９…送信アンテナ、１１０…受信アンテナ、１１１…バンドパスフィルタ、１１２…低雑音増幅器、１１３…発振器、１１４…乗算器、１１５…オン／オフ復調器、１１６、１１６ａ…オン時間伸長処理器、１１７、１１７ａ…クロック発生器、１１８…拡散符号発生器、１１９…逆拡散処理器。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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