(57)【要約】      （修正有）【課題】短時間でキャリア再生と同期及び相関検出を行うことを可能とし、雑音よりも低い信号レベルで通信を実現する無線通信方式を提供する。【解決手段】情報データ３１を符号拡散回路３２で拡散し、位相変調回路３５で変調するとともに、パイロット信号３３を符号拡散回路３４で拡散して位相変調回路３５で変調して多重するにあたって、符号拡散回路３２に対して符号拡散回路３４の拡散符号長を短くするとともに伝送速度も遅くし、受信側では狭帯域のＬＰＦ６４とＬＰＦ６５で帯域制限した後にキャリア再生回路６６でキャリアを再生する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報ビットに第一の拡散符号を割当てて位相変調して通信を行う直接拡散通信方式において、前記第一の拡散符号よりも短い第二の拡散符号で、前記第一の拡散符号の符号伝送速度よりも遅い速度で拡散した信号を多重して送信し、
受信側では、第一の拡散符号により変調された帯域信号を通過させる第一の帯域制限フィルタと第一の拡散符号に対する第一の相関検出手段を備え、
第二の拡散符号により変調された帯域信号を通過させ、第一の帯域制限フィルタよりも第二の帯域制限フィルタと第二の拡散符号に対する第二の相関検出手段と、これに接続されるキャリア再生手段を備え、
当該キャリア再生手段により再生されたキャリアを用いて検波した信号を、前記第一の相関検出手段に入力して、情報ビットを復調して通信を行うことを特徴とする無線通信方式。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は帯域雑音よりも低い信号レベルでも通信可能な無線通信方式に関するもので、特に送信時間が短く限られた場合でも通信を実現する方式について示したものである。
【背景技術】
【０００２】  従来、無線通信においては、送受信点間の距離が離れるに従い受信レベルは低下し、やがて受信機の雑音レベル以下まで信号レベルが下がると、復調したデータの多くが誤りとなって通信が行えなくなる。雑音レベル以下の信号でも通信が可能となるものとしてスペクトラム拡散通信方式が知られている。スペクトラム拡散通信方式は送信情報データビットに対して特定の長さの符号を割当て送信し、受信側ではその符号パターンとの相関を検出することによって実質的な信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）を増加させるもので、情報データ１ビットに対応する拡散符号の長さに相当するＳ／Ｎ改善（拡散利得）を得ることができる。より低い受信レベルでも通信できるようにするためには、より大きな拡散率すなわち長い拡散符号長でスペクトラム拡散を行い大きな拡散利得を得る必要がある。【０００３】  一般に送信機の送信周波数と受信機の受信周波数の間には誤差があり、図１に示すように、この周波数の誤差ηに相当する速度で位相が回転してしまう。拡散符号周期の間に位相回転が生じると直交復調のＩ（同相）成分およびＱ（直交）成分の値が位相回転に伴って変化し、相関検出値は劣化する。位相回転が９０度を超えるような場合には、Ｉ，Ｑ成分のどちらかは極性が反転するような値にまでなってしまい、十分な相関検出出力が得られないという問題が生じる。このような劣化を防ぐためには、受信側で送信周波数に受信周波数を追従させるキャリア同期を行う必要がある。キャリア同期を行うためには、受信側で送信信号のキャリア位相を正確に検出しなければならないが、信号が雑音以下に埋もれている状態では正確な位相検出ができず、相関検出によって拡散利得を得て十分なＳ／Ｎにならなければ位相が検出できない。その結果、相関検出が正しく行えるためにはキャリア同期が必要になるが、逆にキャリア同期が行えるためには相関検出ができなければならないという矛盾を生じてしまうこととなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  雑音よりも低い信号レベルで通信を行うためには、相関検出とキャリア同期という２つの動作を実現する必要があるが、両社はお互いに関係しあっており、単独で動作させることはできないとともにフィードバック系で収束させることが特に相関検出では行うことができない。そのため、長い時間をかけて試行錯誤を行って最適な解を見つけ出さない限り２つの動作を実現する方法はない。しかしながら、通常の無線通信でデータを送る場合には限られた周波数資源を有効利用するため必要最小限の時間で送信を完了させる必要がある。移動無線端末などの限られた容量の電源を用いる場合などでは、消費電力の低減のためにも送信時間を短く抑える必要がある。以上の観点から、無線通信方式では、短時間に相関検出とキャリア同期を行うことが課題となる。【０００５】  本発明は上記課題を解決し、雑音よりも低い信号レベルであっても安定してデータの送受信が可能な無線通信方式を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  上記目的を達成するため、本発明では、課題となる２つの動作のうちキャリア同期に注目し、低い信号レベルでも安定的にキャリアを再生し、キャリアが同期した状態で相関検出を行うことで最大限の拡散利得を得て高いＳ／Ｎを確保してデータ誤りが少なく安定した通信を実現する。【０００７】図２は、一例として、スペクトラム拡散通信方式を用いた符号多重通信方式の多重信号のイメージを示したもので、信号としてキャリア再生用のパイロット信号Ｐと情報信号Ｓとから成っている。受信時には信号よりも高いレベルで雑音Ｎが加わるかたちとなる。通常パイロット信号も送信電力は情報信号Ｓよりも低い値として送信する。送信電力全体に占める情報信号レベルの電力が情報伝送のための電力効率となるため、出来る限り効率を上げるためには自ずとパイロット信号の電力を下げることとなる。そのため、パイロット信号の拡散率を大きく取り、相関検出後の雑音の対する比率を上げようとすることとなる。しかしながら、信号レベルでさえ雑音よりも低いのに対して、パイロット信号は更に低いレベルであるため、先に述べたキャリア同期と相関検出という２つの課題がますます実現困難となってしまう。【０００８】図３はパイロット信号として、情報信号よりも低い電力で、伝送帯域を狭くして送信する場合の帯域と電力の関係を示したものである。パイロット信号の電力は情報信号よりも低いが帯域幅が狭いため、電力密度としては高い値となり、雑音の電力密度よりも上回るか、下回っていたとしも大きく低下しないレベルとなる。受信側のキャリア再生回路では、このパイロット信号成分のみを通過させる狭い帯域制限フィルタ（ＢＰＦ）を通し、その後にキャリア再生のための相関検出回路またはキャリア再生回路を設けることによってキャリア同期を行うことが可能となる。高周波であるキャリア周波数で帯域制限フィルタを通す処理は直交復調後のベースバンド信号に対して低域通過フィルタを通すことと同じになるため、どちらの方法で帯域制限をかけても良い。パイロット信号の拡散率は低いが、狭帯域ＢＰＦを通した雑音レベルから大きく低下してないため、相関検出が可能であり、その結果キャリア再生も短い時間で実現することが可能となる。パイロット信号に対して狭帯域のＢＰＦを通すことにより情報信号の成分は無くなってしまうため、情報信号の相関検出を行うための広い帯域幅のＢＰＦを通した回路を別途設けて相関検出を行うこととなる。キャリアが同期されているため、例え雑音に対して情報信号レベルが低くても劣化なく相関検出が行えることとなる。【０００９】図４はパイロット信号からキャリアを再生する回路の例を示したもので、直交復調したＩ，Ｑ出力成分１３，１４のそれぞれに相関検出回路１５，１６で相関検出を行い、タイミング抽出回路１９で抽出したタイミングでサンプリングを行い、Ｉ，Ｑそれぞれの相関検出出力のレベルから送信信号と再生キャリアとの位相差を位相差検出回路２０で求め、この位相差検出信号２１を再生キャリアの位相補正回路２２にフィードバックして、位相補正値２３に基づいて送信信号に追従したキャリア２５を再生する。雑音に対してパイロット信号レベルが十分高い場合には相関検出を行わなくても���相差を求めることは可能であり、図４の相関検出回路を省略することも可能である。同様に一般に知られているコスタスループなどのキャリア再生回路でもキャリア再生が可能である。
【発明の効果】
【００１０】  本発明は、以上述べたように雑音よりも低い信号レベルであっても、短い時間でキャリア再生を行うことができ、それによって情報信号の大きな拡散率の相関検出が劣化無く行え、その結果十分大きなＳ／Ｎを確保して、データ誤りが少なく安定した無線通信を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】  以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【実施例】
【００１２】  図５は本発明の実施例を示したもので、情報データ３１は符号拡散回路３２で拡散され、位相変調回路３５で位相変調される。もう一方のパイロット信号も符号拡散回路３４で拡散され、位相変調回路３６で位相変調される。位相変調された２つの信号は信号合成３８で合成された後に、電力増幅器３９で電力増幅され、送信アンテナ４０から送信信号４１として送信される。位相変調回路３５、３６はキャリア発生回路３７で発生したキャリアを使って変調を行う。符号拡散回路３４は符号拡散回路３２よりも低い拡散率で低い伝送チップレートで拡散を行う。【００１３】受信側では、受信アンテナ５１で受信した信号は増幅器５２で増幅された後、直交復調器５３で直交復調され、Ｉ成分５４およびＱ成分５５を出力する。２つの出力はパイロット信号の帯域のみ通すＬＰＦ６４およびＬＰＦ６５を通し、キャリア再生回路６６に入力する。キャリア再生回路６６は図４で示した回路例と同じものあるいは同じ機能を実現するもので、短い時間で送信周波数に追従したキャリアを再生する。再生キャリア６７で直交復調を行うことにより位相回転による相関検出劣化を防ぐことが可能となり、情報データの帯域成分を通過させるＬＰＦ５６およびＬＰＦ５７を通した後に相関検出回路５８と相関検出回路５９によってＩ，Ｑ成分それぞれの相関検出を行い、その検出出力をクロック抽出回路６０に加えてクロックタイミングを抽出する。クロック抽出回路６０によって得られた再生クロック６１を用いてＩ，Ｑ成分をデータ判定回路６２で判定して復調データ６３を得る。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】送受信周波数誤差がある場合の位相回転の例を示した図。
【図２】パイロット信号と情報信号を符号多重した場合のイメージを示した図。
【図３】パイロット信号を低い伝送速度で多重した場合のイメージを示した図。
【図４】パイロット信号からキャリアを再生する回路の例を示した図。
【図５】本発明の実施例を示した図。
【符号の説明】
【００１５】１１：受信信号、１２：直交復調器、１３：Ｉ成分（同相成分）、１４：Ｑ成分（直交成分）、１５：相関検出回路、１６：相関検出回路、１７：相関出力、１８：相関出力、１９：タイミング抽出回路、２０、位相差検出回路、２１：位相差検出信号、２２：位相補正回路、２３：位相補正値、２４：キャリア発生回路、２５：再生キャリア【００１６】３１：情報データ、３２：符号拡散回路、３３：パイロット信号、３４：符号拡散回路、３５：位相変調回路、３６：位相変調回路、３７：キャリア発生回路、３８：信号合成、３９：電力増幅器、４０：送信アンテナ、４１：送信信号、
５１：受信アンテナ、５２：増幅器、５３：直交復調器、５４：Ｉ成分、５５：Ｑ成分、５６：ＬＰＦ、５７：ＬＰＦ、５８：相関検出回路、５９：相関検出回路、６０：クロック抽出回路、６１：再生クロック、６２：データ判定回路、６３：復調データ、６４：ＬＰＦ、６５：ＬＰＦ、６６：キャリア発生回路、６７：再生キャリア
【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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