JP2551261B2 - スペクトル拡散無線伝送における受信回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スペクトル拡散（Ｓｐ
ｒｅａｄ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ：以下“ＳＳ”とも記述す
る）無線伝送における受信回路に係り、特に、従来の受
信回路において必須の構成要素であったＡＧＣ（自動利
得制御）回路を不要にした、簡易な構成による受信回路
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＳＳ（スペクトル拡散）による無線伝送
装置の受信部では、逆拡散復調を行なうに際して、従来
より逆拡散回路に入来するＳＳ変調信号を、ＡＧＣ回路
で充分な利得制御を行なってから逆拡散復調を行なうよ
う構成されている。これは、受信電界強度により強弱の
差が大きくなっている受信ＳＳ変調信号を、安定，確実
に逆拡散できるようにするためであり、特に、１次変調
・復調としてＦＭ（周波数）変調・復調を行ない、且つ
逆拡散の手法として２乗動作を用いる場合には、ＡＧＣ
回路は必要不可欠である。かかる従来のＳＳによる無線
伝送装置について、図２及び図３を併せ参照して説明す
る。図２（Ａ）は送信部、図２（Ｂ）は受信部（受信回
路）である。

【０００３】まず送信部側では、入力端子Ｉｎ_１からの
情報信号Ｓ（ｔ）をＦＭ変調回路７でＦＭ変調し、その
ＦＭ変調出力Ｆｍ（ｔ）｛図３（Ａ）参照｝を乗算器２
に供給する。一方、入力端子Ｉｎ_２よりクロック信号を
ＰＮＧ（拡散符号発生回路）８に供給して拡散符号Ｐ
（ｔ）を得、ＬＰＦ（低域濾波器）１１を介して乗算器
２に供給し、上記ＦＭ変調出力Ｆｍ（ｔ）との乗算によ
るスペクトル拡散を行ない、スペクトル拡散信号Ｆｍ
（ｔ）ｐ（ｔ）を生成し｛図３（Ｂ）参照｝、増幅器９
を介してアンテナＡ_１より出力（送信）している。

【０００４】次に受信部側では、アンテナＡ_２により受
信される信号には、ＳＳ信号Ｆｍ（ｔ）ｐ（ｔ）の他に
雑音ｎ（ｔ）を含んでいる。そこで、ＢＰＦ１２により
雑音ｎ（ｔ）の大部分｛ＳＳ信号周波数帯域外の成分｝
を除去してから、増幅器１６を介して周波数変換用の乗
算器（ミキサ）３に供給する。ここで、入力端子Ｉｎ_３
からの局部発振信号により、ＳＳ変調波の低い周波数
帯，即ち中間周波数への周波数変換が行なわれ、その出
力として中間周波数に変換されたＳＳ変調波ｆｍ（ｔ）
ｐ（ｔ）が得られる。このＳＳ変調波ｆｍ（ｔ）ｐ
（ｔ）は、ＢＰＦ１３にて不要な周波数成分を除去さ
れ、ＡＧＣ２１で適正なレベルに自動調整された後、逆
拡散用の乗算器４（２乗回路）に供給され、２乗動作に
よる逆拡散が行なわれる。従って、乗算器４の出力信号
はｆｍ^２（ｔ）＊Ｐ^２（ｔ）となる。

【０００５】ところで、周知の如くｐ（ｔ）は“＋１”
と“−１”の値をとる拡散符号なので、Ｐ^２（ｔ）＝１
となる。これにより、ＢＰＦ１４からは、２乗されたＦ
Ｍ信号ｆｍ^２（ｔ）のみが伝送され、リミッタアンプ１
７にて充分増幅された後、ＦＭ復調回路１８へ供給され
る。２乗されたＦＭ信号は、搬送波周波数と周波数偏移
が共に２倍となる｛図３（Ｃ）参照｝が、周波数変調の
基本的性質には変化は生じない。ＦＭ復調回路１８では
信号ｆｍ^２（ｔ）のＦＭ復調が行なわれて情報信号Ｓ
（ｔ）が得られ、出力端子０ｕｔより出力される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、２乗による
逆拡散は、入力信号の２乗特性に沿って出力レベルが大
きく変化することと、その変化に伴って、逆拡散にて得
られるＦＭ信号のレベルは、特にアンテナ受信レベルが
小さいときに極度に小さくなって、ＦＭスレシホールド
レベル以下に至り、正しいＦＭ復調が行なえなくなると
いう問題が生じる。かかる問題を防止しようとして逆拡
散入力利得を大きく取ると、強電界下でＳＳ変調信号が
飽和してしまう。そこで、ＳＳ変調信号が飽和しないよ
うに、一般のＦＭ変調波の受信に使用するＦＭ復調前の
リミッタ増幅器の手法を導入し、逆拡散前の受信ＳＳ変
調信号をリミッタ増幅器等で振幅制限を行なえば良いよ
うに思える。

【０００７】しかるにこれは大きな誤りであり、それを
行なうとＳＳ変調信号にスプリアスが多量に発生し、か
かるＳＳ信号を逆拡散するこになって、中間周波数の選
び方によりＳ／Ｎの劣化に大小はあるものの、拡散帯域
幅と中間周波数とが近くなるような周波数設定を行なう
と、スプリアスの折り返し成分が、逆拡散出力信号中に
混入し、Ｓ／Ｎの劣った逆拡散動作になってしまう。即
ち、基本的にＳＳ変調信号の増幅は、線形動作が必須と
なる。かかる情況から、従来は強弱の差の大きな受信Ｓ
Ｓ変調信号を、中間周波数に変換してからＡＧＣをかけ
るようにしている。従って、従来のスペクトル拡散無線
伝送における受信回路では、ＡＧＣ回路が必要であり、
そのため受信回路の複雑化やコスト上昇等の欠点を抱え
ていた。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のスペクトル拡散
無線伝送における受信回路は、例えば図１に示すよう
に、受信したスペクトル拡散変調波の周波数帯域以外の
周波数成分を除去するフィルタ（１２）と、このフィル
タの出力信号を増幅する増幅器（１６）と、この増幅器
の出力信号と前記フィルタの出力信号とを乗算すること
により逆拡散を行なう第１の乗算器（４）と、この逆拡
散出力信号を中間周波数に変換する第２の乗算器（３）
と、この周波数変換された逆拡散出力信号を増幅するリ
ミッタ増幅器（１７）と、このリミッタ増幅器の出力信
号をＦＭ復調するＦＭ復調回路（１８）とを備えて構成
することにより、上記課題を解決したものである。

【０００９】

【実施例】本発明のスペクトル拡散無線伝送における受
信回路（以下単に「受信回路」とも記載する）の具体的
実施例について、図１及び図３以降を参照しながら説明
する。この図において、図２（Ｂ）に示した従来の受信
回路と同一構成要素には同一番号を付して、その詳細な
説明を省略する。なお、ＢＰＦ１２の遮断周波数は１／
Ｔであり、拡散符号のメインローブのみを通過させる働
きをしている。

【００１０】図１において、アンテナＡ_２にて受信され
る信号には、ＳＳ信号Ｆｍ（ｔ）Ｐ（ｔ）の他に雑音ｎ
（ｔ）を含んでいるので、ＢＰＦ１２により雑音ｎ
（ｔ）のうちのＳＳ信号周波数帯域外の成分を除去して
から、増幅器１６及び乗算器４に供給する。増幅器１６
には充分大きな利得を持たせてあり、ここで充分に増幅
されたＳＳ信号を乗算器４に供給することにより、乗算
器４では増幅される前のＳＳ信号との乗算による逆拡散
が行なわれる。今ここで、増幅器１６の入力段のＳＳ信
号をＡ１Ｆｍ（ｔ）ｐ（ｔ）とし、増幅器１６の出力段
のＳＳ信号をＡ２Ｆｍ（ｔ）Ｐ（ｔ）とすれば、乗算器
４からの逆拡散出力はＡ１Ａ２Ｆｍ^２（ｔ）＊Ｐ
^２（ｔ）／２となる。ところで、周知の如くｐ（ｔ）は
＋１と−１の値をとる拡散符号なのでｐ^２（ｔ）＝１と
なる。これにより、乗算器４からは、２乗されたＦＭ変
調信号 Ａ１Ａ２Ｆｍ^２（ｔ）／２が出力され、ＢＰＦ
１３´を介して周波数変換用の乗算器（ミキサ）３に供
給される。

【００１１】２乗動作により、図３（Ａ）のＦＭ変調信
号Ｆｍ（ｔ）に比べて、Ｆｍ^２（ｔ）は搬送波周波数ｆ
_０と周波数偏移Δｆが共に２倍となる｛図３（Ｃ）参
照｝が、ＦＭ信号の基本的性質は変化していない。従っ
て、ＢＰＦ１３´はＢＰＦ１２比べて、バンド幅が約２
倍で通過帯域の中心周波数がｆ_０の２倍となるよう構成
される。上記乗算器（ミキサ）３では入力端子Ｉｎ_３か
らのローカル周波数（局部発振信号）ｆ_１との間で周波
数変換を行ない、中間周波数に変換されたＦＭ信号Ｆｍ
´（ｔ）として得られる。これをＢＰＦ１４´を介して
リミッタアンプ１７にて充分増幅した後、ＦＭ復調回路
１８に供給すると、ここでＦＭ復調が行なわれて、復調
された情報信号Ｓ（ｔ）が得られる。

【００１２】ここで、本発明回路の要部である逆拡散動
作について、図４及び図５を用いて、従来例と対比して
詳細に説明する。図４（Ａ）は従来回路で用いられてい
る、２乗動作による逆拡散回路であり、従来回路におい
てはＡＧＣ回路が必須となることを説明するために、Ａ
ＧＣ機能がない増幅器２１´で構成した場合の問題点を
説明する図である。図５（Ａ）〜（Ｄ）は、図４（Ａ）
に示す従来回路の動作波形であり、図５（Ｅ）及び
（Ｈ）は入力信号の例である。今、入力信号がｅ_ｉ｛図
５（Ｅ）参照｝のとき、増幅器２１´の出力はｅ_１｛図
５（Ａ）参照｝となり、乗算器６の出力はｅ_０｛図５
（Ｂ）参照｝となる。即ち、増幅器２１´では、飽和し
ないレベルの信号伝送であれば、乗算出力には問題は生
ぜず、正しい逆拡散動作が行なえる。従来回路におい
て、逆拡散用乗算器の入力段に用いられるＡＧＣ２１
｛図２（Ｂ）参照｝は、大信号入力時でも飽和しないよ
うにし、且つ一定レベルの出力が得られるように働くも
ので、もしもＡＧＣ２１が存在しなければ、次のような
問題が起こる。

【００１３】今、入力信号が大きな入力信号ｅ_ｉ´｛図
５（Ｈ）参照｝となると、増幅器２１´の出力はｅ_１´
｛図５（Ｃ）参照｝となる。このように飽和した場合、
乗算器６の２乗出力は図５（Ｄ）に示すような波形ｅ_０
´となり、伝送信号がキャリア（搬送波）信号であると
すると、キャリア信号レベルは著しく損失してしまうこ
とが分る。

【００１４】そこで、本発明回路，即ち図４（Ｂ）のよ
うに構成すると、上記不都合が良好に回避されるのであ
り、以下その動作原理について説明する。図５（Ｆ），
（Ｇ），（Ｉ），（Ｊ）は、図４（Ｂ）に示す本発明回
路の動作波形である。まず、入力信号が図５（Ｅ）のよ
うにｅ_ｉであり、増幅器１６の出力がｅ_１｛図５（Ｆ）
参照｝の場合、乗算器６の出力はｅ_０｛図５（Ｇ）参
照｝となる。このように飽和しないレベルの信号伝送の
場合は、乗算出力には上記と同様に問題は生じない。こ
こで、入力信号が図５（Ｈ）に示すように大きなｅ_ｉ´
の時は、増幅器１６の出力はｅ_１´となり、図５（Ｉ）
に示すように飽和したものとなる。しかし乍ら、これを
乗算器４にて２乗する代りに上記サイン波の信号ｅ_ｉ´
と乗算しているので、その出力は図５（Ｊ）に示すよう
に、波形の形に多少の変化は見られるものの、両波整流
したような信号波形のｅ_０´となる。かかる信号を次段
のＢＰＦ１３´に供給すると、略サイン波に近い信号波
形となって出力され、従来のような飽和の問題が生じる
ことはない。

【００１５】なお、図４（Ａ）に示す従来回路の構成に
おいて、増幅器２１´の利得を小さめにすると飽和の問
題は改善されるようになるが、入力信号のレベルが小さ
いとき（弱入力時）には増幅器２１´の出力もそれほど
大きくならず、従って乗算器４の２乗出力レベルは大変
小さくなり、ＦＭ信号のレベルはＦＭスレシホールドレ
ベル以下になってしまい、正しいＦＭ復調を行なうこと
が困難となってしまう。

【００１６】

【発明の効果】本発明の受信回路は以上のように構成し
たので、ＡＧＣ何路を用いない場合の従来回路で問題と
なっていた、大信号入力時に生じるの飽和の問題や、弱
入力時の逆拡散出力の低下による上記問題（ＦＭスレシ
ホールドレベル以下になる不都合）を回避でき、ＡＧＣ
回路の不要な受信回路を実現できる。従って、回路構成
が簡素化され、コスト低減にも貢献でき、簡易な２乗動
作による逆拡散手法が一層生かされる等の効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の受信回路の一実施例のブロック構成図
である。

【図２】従来の代表的なＳＳ無線伝送装置のブロック構
成図である。

【図３】従来装置の動作説明用の周波数スペクトル図で
ある。

【図４】本発明回路及び従来装置の主要部の動作比較用
の回路ブロック図である。

【図５】本発明回路及び従来装置の主要部の動作説明用
の信号波形図である。

【符号の説明】

３，４…乗算器、１２，１３´，１４´…ＢＰＦ（バン
ドパスフィルタ）、１６…増幅器、１７…リミッタアン
プ、１８…ＦＭ復調回路、Ａ_２…アンテナ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被変調信号を搬送波で周波数変調したＦＭ
   変調信号に、拡散符号が乗じられてできたスペクトル拡
   散変調信号を入力して、２乗動作により逆拡散した後、
   該２乗された周波数変調波を検出してＦＭ復調する、ス
   ペクトル拡散無線伝送における受信回路において、 受信したスペクトル拡散変調波の周波数帯域以外の周波
   数成分を除去するフィルタと、該フィルタの出力信号を
   増幅する増幅器と、該増幅器の出力信号と前記フィルタ
   の出力信号とを乗算することにより逆拡散を行なう第１
   の乗算器と、該逆拡散出力信号を中間周波数に変換する
   第２の乗算器と、該周波数変換された逆拡散出力信号を
   増幅するリミッタ増幅器と、該リミッタ増幅器の出力信
   号をＦＭ復調するＦＭ復調回路とを備えて構成したこと
   を特徴とする、スペクトル拡散無線伝送における受信回
   路。