説明

通信装置

【目的】 スペクトラム拡散通信の小型,軽量化を図り、列車制御用通信装置としても利用できるようにする。
【構成】 搬送波をPN符号で拡散変調処理する第1の拡散変調手段と、π/2位相の異なる搬送波を、PN符号と所定の位相差を有するとともに、同一の符号で拡散処理する第2の拡散手段と、第1及び第2の手段からの出力を重畳する送信手段と、受信手段で受信した信号を搬送波と同一の周波数を有する信号を用いて復調処理する手段と、同一のPN符号を用いてその出力信号中からPN符号を抽出する抽出手段と、抽出されたPN符号の同期状態を検出して所定の出力信号を得る検出手段とからなる。

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は通信装置に係り、特に、スペクトラム拡散通信方式を採用したものに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、S/N比を改善し、高品質の通信を行うためにスペクトラム拡散通信(以下、SS通信という)方式を採用した通信装置が知られている。
【0003】図3は、従来のSS通信方式を採用した通信装置の一例の概略構成を示すブロック図であって、送信部イには、搬送波発生器1と、拡散回路2と、送信器3とが設けられている。
【0004】搬送波発生器1からは、所定周波数の搬送波f(t) が出力されて拡散回路2に送られ、ここで、第1PN符号発生器4から発生されたPN符号(PN(t) )で拡散変調されて送信器3に出力される。送信器3はバンドパスフィルタ及び増幅回路を含んで形成され、拡散変調された信号をアンテナ5から受信部ロに向けて送出するように構成されている。
【0005】受信部ロは、受信器6と、一対の復調回路7a,7bと、一対のローパスフィルタ8a,8bと、一対の相関器9a,9bと、一対の2乗回路10a,10bと、加算回路11と、平方根回路12とから構成されている。
【0006】受信器6は、バンドパスフィルタ及び増幅器を含んで形成されていて、アンテナ13を介して受信した送信部イからの信号を、一対の復調回路7a,7bにそれぞれ出力するように構成されている。
【0007】一方の復調回路7aは、復調信号発生器14から発生された上記搬送波f(t) と同じ周波数を有する復調信号f(t+ θ) で復調処理して、受信信号中からPN符号(PN(t) )を抽出するとともに、他方の復調回路7bは、復調信号発生器14からの復調信号f(t+ θ) を、π/2だけ位相を進ませる(又は遅らせる)移相器15を介して復調信号f(t+ θ) を入力して復調処理し、受信信号中からPN符号(PN(t) )を抽出するように構成されている。
【0008】各復調回路7a,7bから出力された信号は、ローパスフィルタ8a,8bを介して一対の相関器9a,9bにそれぞれ入力され、ここで、第2PN符号発生器16から発生された、上記第1PN符号発生器4から発生されたPN符号(PN(t) )と同じPN符号(PN(t) )を用いてそれぞれ相関が取られる。
【0009】一対の相関器9a,9bの出力は、それぞれ2乗回路で2乗された後、加算回路11で加算される。次いで、平方根回路12でその加算された値の平方根が求められて所定の出力信号が得られる。
【0010】したがって、上述の通信装置においては、送信部イの搬送波f(t) と受信部ロの搬送波(復調信号)f(t+ θ) の位相が180°異っていても、いずれか一方の相関器9a(又は9b)でPN符号(PN1 )が抽出できるので、所定の出力を得ることが可能となる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述のSS通信方式を採用した通信装置においては、PN符号(PN(t) )を直接抽出するために、受信部ロの構成を二重化構造としているため、受信部構造が小型,軽量化できずコスト高となり、例えば列車制御用の通信装置に適用する場合等は、フェールセーフ化するための回路の直列2重系化、又は信頼度を上げるために、さらに並列2重系化をすると、大きな問題点となる。
【0012】そこで、本発明は、上記欠点を解決するために成されたものであって、その目的は、構造が小型,軽量であって、例えば列車制御用通信装置としても使用可能なSS通信方式の通信装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明に係る通信装置は、上記目的を達成するためになされたものであって、所定の周波数を有する搬送波を所定のPN符号で拡散変調処理する第1の拡散変調手段と、前記搬送波と同一の周波数を有するとともに、その搬送波とπ/2位相の異なる搬送波を、上記PN符号と所定の位相差を有するとともに、そのPN符号と同一のPN符号で拡散処理する第2の拡散手段と、前記第1及び第2の拡散変調手段からの出力を重畳して送信する送信手段と、その送信手段からの送信信号を受信する受信手段と、その受信手段で受信した信号を前記搬送波と同一の周波数を有する復調信号を用いて復調処理する復調手段と、その復調手段からの出力信号を前記PN符号と同一のPN符号を用いてその出力信号中からPN符号を抽出する抽出手段と、その抽出手段で抽出されたPN符号の同期状態を検出して所定の出力信号を得る検出手段とを有することを特徴としている。
【0014】
【作用】上記構成において、送信部からは、2つの拡散信号が重畳されて出される。つまり一つは所定の搬送波を所定のPN符号で拡散したものであり、他の一つは所定の搬送波とπ/2位相差を有する搬送波を、所定のPN符号と同一で、かつそのPN符号と同期状態が異るPN符号で拡散したものである。受信部の相関手段からは、上記2つの拡散信号中から、常時、少なくとも、一つのPN符号が検出される。検出されたPN符号は、検出手段で同期状態が検出されて所定の出力信号を出力する。
【0015】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図1は、一実施例装置の概略構成を示すブロック図であって、上記図3と同一構成要素には同一符号が付されている。この符号において、a又bの添字のない数字は単一の構成を意味し、またa又bの添字のある数字は一対の構成であることを意味している。
【0016】なお、同一構成要素については、説明が重複するため、新規な部分のみについて異る符号を付して説明する。
【0017】図中、20は移相器であって、一方の拡散回路2aに供給される搬送波発生器1からの搬送波f(t) の位相よりもπ/2だけ進ませて(又は遅らせて)他方の拡散回路2bに供給できるように構成されている(図2の(1),(2) 参照)。
【0018】図中、21は移相器であって、一方の拡散回路2aに供給される第1PN符号発生器4からのPN符号(PN(t) )よりも同期状態が所定時間だけ異なるように、例えばPN符号(PN(t) )の周期Tの1/2だけ同期を異ならせて他方の拡散回路2bに供給できるように構成されている(図5の(3),(4) 参照)。
【0019】図中、23は周知の加算回路からなり、両拡散回路2a,2bの出力を加算して、つまり重畳させて、送信器3へ出力するように構成されている。
【0020】図中、24は、同期検出器であって、簡単な論理回路から構成されていて、相関器9から出力される信号、つまり相関値出力信号から、所定のプログラムに従って、PN符号の同期状態を検出するように構成されている。なお、検出の仕方については後述する。
【0021】次に本実施例装置の動作について説明する。搬送波発生器1から発生された搬送はf(t) は、一方の拡散回路2aで第1PN符号発生器4からのPN符号(PN(t) )で拡散変調され加算器23に送られる。また、この加算器23には、他方の拡散回路2bで拡散変調された拡散信号が入力される。この拡散信号2bには、一方の拡散回路2aと比べ、π/2位相が異なる搬送波が供給されるとともに、T/2だけ周期の異なるPN符号が供給される。
【0022】加算回路23で重畳された信号は、送信器3を経てアンテナ5から受信部ロ側へ送出される。受信器6は、アンテナ13を介して受信した信号を複調器7に出力するが、この復調器7には復調信号発生器14からの復調信号(搬送波fと同一で位相差θを有している)が入力されている。したがって、復調器7からの出力信号中には、上記2つの拡散回路2a,2bに起因する2つのPN符号が含まれている。
【0023】今、搬送波の周波数f(t) を sinωt とすると、復調器7の出力Xは下式によって示すことができる。
X=[ sinωt ・PN(t) +sin(ωt+π/2) ・PN(t+ T)]・sin(ωt+θ) = sinωt ・sin(ωt+θ) ・PN(t) +sin(ωt+π/2) ・sin(ωt+θ) ・ PN(t+ T) =−1/2 {cos( 2ωt+θ) − cosθ}・PN(F) −1/2 {cos( 2ωt+π /2+ θ) − cos(π/2- θ)}・PN(t+ T)
【0024】上記出力Xは、ローパスフィルタ8により高周波成分が除去され、下式に示される出力Yとなる。
Y=1/2cosθ・PN(t) +1/2cos( π/2- θ) ・PN(t+ T)
【0025】上記の式Yは、復調信号の位相θが0〜2πまで変化しても、右辺のいずれかの項でPN符号を検出できることを意味している。
【0026】さて、ローパスフィスタ8の出力は、相関器9に入力されて、第2PN符号発生器16から入力されたPN符号(PN(t) )との相関が求められる。図2の(5)は、求められた相関値を示していて、復調信号f(t+ θ) の位相差(搬送波に対する復調信号の位相差)θ別に示されている。
【0027】この図2の(5)に示される波形は、例えば、突然に(a)から(c)等へ変化することはなく、位相差θはゆるやかに0〜π/2〜π〜2πと変化する。したがって、同期検出器24においては、検出レベルを例えば0.5とすることにより、図2の(5) (e)のような受信同期信号を抽出することができる。
【0028】本実施例装置は、送信部イで搬送波の位相をπ/2異ならせて2つの拡散信号を作って受信部ロに送るようにしたので、受信部ロ側では、単一の相関器9でPN符号を抽出でき、受信部ロの構造が小型,軽量化でき、低コストに製造することが可能となる。したがって、本実施例装置は、列車制御用の通信装置にも適用することができる。
【0029】
【発明の効果】本発明装置は、搬送波の位相をπ/2異ならせて2つの拡散信号を作って受信側に送出すようにしたので、受信部側では、単一構成の機器でPN符号を抽出でき、受信側の構造が小型,軽量化でき、低コストに製造することが可能となる。したがって、本発明装置は、列車制御用の通信装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例装置の概略構成を示すブロック図である。
【図2】図1の(1)〜(5)に示される地点の波形図である。
【図3】従来装置の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 搬送波発生器
2a,2b 拡散回路
3 送信器
4 第1PN符号発生器
6 受信器
7 復調器
8 ローパスフィルタ
9 相関器
16 第2PN符号発生器
24 同期検出器

【特許請求の範囲】
【請求項1】 所定の周波数を有する搬送波を所定のPN符号で拡散変調処理する第1の拡散変調手段と、前記搬送波と同一の周波数を有するとともに、その搬送波とπ/2位相の異なる搬送波を、上記PN符号と所定の位相差を有するとともに、そのPN符号と同一のPN符号で拡散処理する第2の拡散手段と、前記第1及び第2の拡散変調手段からの出力を重畳して送信する送信手段と、前記送信手段からの送信信号を受信する受信手段と、前記受信手段で受信した信号を前記搬送波と同一の周波数を有する復調信号を用いて復調処理する復調手段と、前記復調手段からの出力信号を前記PN符号と同一のPN符号を用いてその出力信号中からPN符号を抽出する抽出手段と、前記抽出手段で抽出されたPN符号の同期状態を検出して所定の出力信号を得る検出手段と、を有することを特徴とする通信装置。

【図2】
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【図1】
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【図3】
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【公開番号】特開平6−188856
【公開日】平成6年(1994)7月8日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平4−356216
【出願日】平成4年(1992)12月21日
【出願人】(000004651)日本信号株式会社 (720)