JP2000059265A - スペクトラム拡散信号受信機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】スペクトラム拡散信号の受信機において、伝送
データにより拡散符号が変調される場合、ＳＳ信号とマ
ッチドフィルタとの相関特性において、タイムサイドロ
ーブレベルが増加するため、ビットエラーレートが劣化
する。 【解決手段】伝送データが（１，１）あるいは（０，
０）の場合と、（１，０）あるいは（０，１）の場合
の、それぞれの場合に対し、ＳＳ信号との相関特性のタ
イムサイドローブレベルが相関出力ピークレベルの拡散
符号長分の一であるマッチドフィルタを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】本発明は、マッチドフィルタ
を用いたスペクトラム拡散通信システムの受信機に関
し、特にマッチドフィルタのタップ係数への重み付けに
よる、相関特性の改善方法に関する。

【従来の技術】スペクトラム拡散（ＳＳ）信号の受信機
では、擬似雑音符号（ＰＮ符号）と呼ばれる拡散符号に
より、伝送データが持つ帯域よりも、はるかに広帯域に
拡散して、伝送を行なう。広周波数帯域に拡散されたＳ
Ｓ信号は、受信側で、拡散に用いたＰＮ符号を乗算し、
逆拡散することにより、伝送されたデータを得る事がで
きる。ＳＳ通信方式は、秘匿性に優れ、妨害や干渉に強
く、多元接続（ＣＤＭＡ）に有利である等の特徴を有す
るため、ワイヤレスＬＡＮや、移動無線通信等への応用
が期待されている。図７に、上記した一次変調信号と拡
散符号との関係説明図を示す。伝送データａ(t)は、そ
れよりも十分広帯域の拡散符号ｇ(t)と乗算され拡散さ
れ、キャリアcos(wct)で変調され搬送される。即ち、Ｓ
Ｓ信号は、s(t)=a(t)g(t) cos(wct)となる。図７では、
伝送データａ(t)は（１，０）である。拡散符号ｇ
（ｔ）は、符号生成の容易さ、相関特性の優位性から最
大符号系列（ｍ系列）が広く用いられ、図７の例では３
次のｍ系列（０，０，１，１，１，０，１）を用いてい
る。なお、この例では、符号データ”１”、”０”に対
して、波形の振幅”１”、”−１”が、それぞれ対応し
ている。マッチドフィルタは、伝送データを拡散してい
るＰＮ符号と同一のタップが配置され、参照用符号を構
成し、各タップと受信したＳＳ信号と乗算した結果を積
分して、相関出力を得る。そのため、拡散に用いられた
ＰＮ符号と参照用符号の位相が一致した時、強い相関出
力ピークを示し、その極性は、伝送データが”１”の場
合、正、また、伝送データが”０”の場合、負となる。
両者の位相がずれている時、ＰＮ符号の自己相関応答に
対応した小さい相関出力値、具体的には、ｍ系列の場
合、相関出力ピーク値をＬｐ、拡散符号の符号長、即
ち、拡散符号の一周期に含まれるチップの数をＮとした
場合、Ｎ分のＬｐの相関出力となる。そのため、マッチ
ドフィルタの出力は、ＰＮ符号の周期Ｔ毎に強い相関出
力のピークを示す。弾性表面波（ＳＡＷ）マッチドフィ
ルタは、非同期で相関処理を行なうことが可能で、積分
回路を必要としないため、消費電力を大きくすることな
く、高速な相関処理を行なうことが可能である。図８
は、このような、従来のＳＡＷマッチドフィルタの模式
図である。圧電性基板１００の上面には、ＳＳ信号をＳ
ＡＷに変換する入力すだれ状電極１０１と、拡散に用い
られたＰＮ符号と同一のタップ係数のタップ付き遅延線
である出力すだれ状電極１０２が、構成されている。出
力すだれ状電極１０２のそれぞれのタップの間隔は、Ｐ
Ｎ符号のチップ間隔Ｔｃに相当し、図７に示したＳＳ信
号ｓ(t)は、ＳＡＷ信号１０３として圧電性基板１００
上を出力すだれ状電極１０２に向かって伝搬する。極性
の異なるバスバー１０２ａ、及び、１０２ｂと、それら
に接続している電極指１０２ｃに代表される電極指から
構成される出力すだれ状電極１０２は、拡散に用いたＰ
Ｎ符号と同一のタップ係数、即ち、時系列（早く到達す
る順）で、−１，−１，１，１，１，−１，１のタップ
係数（符号では、０，０，１，１，１，０，１）を有す
るよう設定されている。即ち、それぞれの、タップは、
その大きさと正負の極性が、異なる極性のバスバーに接
続された電極指の交差の幅と、その交差により生ずる電
界の極性によって決定される。出力すだれ状電極１０２
は、ＳＡＷ信号を、各タップで乗算し積分する相関処理
を行い、電気信号に変換して相関値を出力する。そのた
め、ＳＡＷ信号１０３に含まれるＰＮ符号が、出力すだ
れ状電極１０２の位置に一致したとき、強い相関出力が
得られ、ＰＮ符号の周期Ｔ毎に強い相関出力のピークを
示し、非同期で相関検出を行なうことができる。図９
（ａ）に、伝送データ（１，１）に対する、従来のＳＡ
Ｗマッチドフィルタの相関出力信号を示す。

【発明が解決しようとする課題】しかし、伝送データに
より、ＰＮ符号の振幅が変調される場合、ＰＮ符号とし
てｍ系列を用いた場合でも、一般に、相関出力特性は劣
化する。図９（ｂ）は、伝送データ（１，０）に対す
る、従来のＳＡＷマッチドフィルタの相関出力信号を示
す。図９（ｂ）の相関出力応答から、ＰＮ符号の位相が
一致した部分でピークを示しているが、それ以外の部分
でも、大きな相関出力を得ている事が認められる。ま
た、図９（ａ）の、伝送データ（１，１）の場合にも、
相関出力ピーク間に、相関出力ピークに対し符号長さ分
の一の相関出力が認められ、特に、拡散符号長が短い場
合無視し得ない応答となる。このように、従来の、拡散
に用いるＰＮ符号と同一のタップ係数を有するマッチド
フィルタを用いた場合、前述したＰＮ符号の位相が一致
していない位置での相関出力応答を誤って検出すると、
ＳＳ通信システムのビットエラーレート（ＢＥＲ）の劣
化を招くという問題があった。本発明は、前記問題点を
解決するためになされたものである。本発明の目的は、
ＳＳ受信機のビットエラーレート（ＢＥＲ）を改善する
ことにある。

【課題を解決するための手段】上記の目的に対して、伝
送データの位相が変化しない場合、即ち、（１，１）と
（０，０）、及び、伝送データの位相が変化する場合、
即ち、（１，０）と（０，１）の、二つの場合に対し
て、最も良好な相関出力のＤ／Ｕ比を得るために、マッ
チドフィルタのタップ係数に重み付けをした。そして、
上記重み付けをした、二つのマッチドフィルタの双方を
ＳＳ信号受信機に用意し、常に、相関特性の優れた、マ
ッチドフィルタの相関出力で、検出されたデータを判断
することとした。

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図を用い
て説明する。なお、実施例を説明する全図において、同
一機能を有するものは同一符号を付ける。図１は本発明
の実施例であるスペクトラム拡散信号受信機の構成を説
明する図である。図１において、１は帯域通過フィル
タ、２は、自動利得制御増幅器、３ａ，３ｂは増幅器、
４ａ，４ｂは包絡線検波器、１０，１１は、それぞれ、
第一、第二のＳＡＷマッチドフィルタ、５ａ，５ｂはコ
ンパレータ、６は、前記コンパレータ５ａ，５ｂからの
信号を制御し、一次変調信号を出力する信号制御回路で
ある。アンテナ等により受信されたＳＳ信号は、帯域通
過フィルタ１を通して不要な信号を除去したあと、自動
利得制御増幅器２により、一定のレベルに保たれ、第一
のＳＡＷマッチドフィルタ１０、及び、第二のＳＡＷマ
ッチドフィルタ１１に入力される。第一のＳＡＷマッチ
ドフィルタ１０、及び、第二のＳＡＷマッチドフィルタ
１１を、それぞれ、図２、及び、図３に模式的に示す。
図２、図３において、圧電性基板１００、入力すだれ状
電極１０１は、図８の従来のＳＡＷマッチドフィルタと
同一である。図２において、極性の異なるバスバー１０
４ａ，１０４ｂと、それらに接続している電極指１０４
ｃで代表される電極指により構成される出力すだれ状電
極１０４は、タップ係数０，０，１，１，１，０，１の
タップ係数を有している。即ち、タップ係数０に相当す
る部分では、電極指は、共にバスバー１０４ｂに接続し
ているため、交差長がゼロとなり、０タップとなってい
る。このように、ｍ系列と相関する、マッチドフィルタ
のタップ係数において、ｍ系列の符号が”０”に相当す
る部分のタップ係数を０とした、重み付けを施すことに
より、伝送データ（１，１）あるいは（０，０）に対す
る相関出力信号のタイムサイドローブレベルを０に減ず
る事ができる。図４（ａ）に、伝送データ（１，１）に
対する相関出力信号、図４（ｂ）に、伝送データ（１，
０）に対する相関出力信号を、それぞれ示す。図４
（ａ）に示したように、伝送データ（１，１）に対する
相関出力信号のタイムサイドローブレベルがゼロになっ
ている。一方、図４（ｂ）に示したように、伝送データ
（１，０）に対する相関出力信号のタイムサイドローブ
レベルは、劣化している。また、図３では、極性の異な
るバスバー１０５ａ，１０５ｂと、それらに接続してい
る電極指１０５ｃで代表される電極指により構成される
出力すだれ状電極１０５は、タップ係数−０.５，０.
５，−０.５，０.５，１，−１，１のタップ係数を有し
ている。このような重み付けを施すことにより、伝送デ
ータ（１，０）あるいは（０，１）に対する相関出力信
号のタイムサイドローブレベルを０に減ずる事ができ
る。図５（ａ）に、伝送データ（１，１）に対する相関
出力信号、図５（ｂ）に、伝送データ（１，０）に対す
る相関出力信号を、それぞれ示す。図５（ｂ）に示した
ように、伝送データ（１，０）に対する相関出力信号の
タイムサイドローブレベルがゼロになっている。一方、
図５（ａ）に示したように、伝送データ（１，１）に対
する相関出力信号のタイムサイドローブレベルは、劣化
している。以上のＳＡＷマッチドフィルタ１０、及び、
１１から出力される相関出力信号は、増幅器３ａ、及
び、３ｂで増幅された後、包絡線検波器４ａ，４ｂで包
絡線検波された後、適当な、正負二つのしきい値で、相
関出力のピークを判断するコンパレータにより、極小値
の時−１、極大値の時１、それ以外では０である相関出
力信号ｓ１及びｓ２を出力する。相関出力信号ｓ１及び
ｓ２は、後述の信号制御回路６に入力し、一次変調信号
である出力ｓ３を出力する。次に、図６を用い、信号制
御回路６の動作を説明する。図６は、信号制御回路６の
動作フローチャートである。信号制御回路６には、ＳＡ
Ｗマッチドフィルタ１０，１１からの相関出力信号ｓ
１，ｓ２が入力する。相関出力信号ｓ１，ｓ２は、コン
パレータ５ａ，５ｂを通過するため、−１，０，１のい
ずれかの値を有する。信号制御回路６は、随時、相関出
力信号ｓ１とｓ２を監視し、相関出力信号ｓ１とｓ２の
両方が１の時、１の出力ｓ３を出力し、相関出力信号ｓ
１とｓ２の両方が−１の時、−１の出力ｓ３を出力し、
それ以外は、出力ｓ３を出力しない。出力ｓ３は、その
まま、一次変調信号（復調信号）となる。これにより、
伝送データの位相が変化する場合も、変化しない場合
も、良好な、相関特性を有するマッチドフィルタによ
り、相関出力信号が検出されるため、受信信号のエラー
を減ずる事ができる。なお、上記の実施例においては、
相関手段としてＳＡＷマッチドフィルタを用いたが、相
関手段はＳＡＷマッチドフィルタに限られるものではな
く、その他、ＳＡＷコンボルバや、デジタルマッチドフ
ィルタ等、他の相関手段を用いる事も可能である。

【発明の効果】以上、説明したように，本発明によれ
ば、伝送データにより変調を受ける拡散符号と、マッチ
ドフィルタとの相関特性において、タイムサイドローブ
レベルを減ずる事ができ、ＳＳ受信機のビットエラーレ
ートを改善することができる。さらに、相関素子として
ＳＡＷマッチドフィルタを用いることが可能であるた
め、デジタルマッチドフィルタを用いる方法よりも、高
速に相関処理を行なうことが可能で、また、消費電力を
低減する事ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のスペクトラム拡散信号受信機
の構成を説明する図である。

【図２】本発明の実施例に用いる第一のＳＡＷマッチド
フィルタ１０を示す図である。

【図３】本発明の実施例に用いる第二のＳＡＷマッチド
フィルタ１１を示す図である。

【図４】（ａ）及び（ｂ）は本発明の実施例に用いる第
一のＳＡＷマッチドフィルタ１０の相関出力を示す各特
性図である。

【図５】（ａ）及び（ｂ）は本発明の実施例に用いる第
二のＳＡＷマッチドフィルタ１１の相関出力を示す各特
性図である。

【図６】信号制御回路６の動作フローチャートである。

【図７】スペクトラム拡散信号波形タイムチャートであ
る。

【図８】従来一般に用いられるタップ係数を有するＳＡ
Ｗマッチドフィルタを示す図である。

【図９】（ａ）及び（ｂ）は従来一般のマッチドフィル
タの相関出力を示す各特性図である。

【符号の説明】

１…帯域通過フィルタ、 ２…自動利得制御増幅器、３
ａ，３ｂ…増幅器、４ａ，４ｂ…包絡線検波器、
５ａ，５ｂ…コンパレータ、６…信号制御回路、
１０…第一のＳＡＷマッチドフィルタ、１１…第二のＳ
ＡＷマッチドフィルタ、 １００…圧電性基板、１０
１…入力すだれ状電極、１０２，１０４，１０５…出力
すだれ状電極、１０２ａ，１０２ｂ，１０４ａ，１０４
ｂ，１０５ａ，１０５ｂ…バスバー、１０２ｃ，１０４
ｃ，１０５ｃ…電極指、 １０３ ＳＡＷ…信号。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5J097 AA00 AA35 BB06 KK01 5K022 EE02 EE33 EE35 5K047 AA13 BB01 CC01 GG36 HH15 MM11 MM33 MM62

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スペクトラム拡散通信を行なうスペクトラ
   ム拡散信号受信機において、隣り合う２つの連続した伝
   送データが同じ場合に、前記伝送データと拡散符号とを
   乗算することにより、得られるスペクトラム拡散信号と
   の相関出力のタイムサイドローブレベルが所定値以下で
   ある相関手段と、前記隣り合う２つの連続した伝送デー
   タが異なる場合に、前記伝送データと拡散符号とを乗算
   することにより、得られるスペクトラム拡散信号との相
   関出力のタイムサイドローブレベルが所定値以下である
   相関手段と、前記それぞれの相関手段の相関出力のピー
   クを検出し、しきい値と比較する比較手段を備えたこと
   を特徴とするスペクトラム拡散信号受信機。
2. 【請求項２】請求項１において規定する相関出力のタイ
   ムサイドローブレベルの所定値は、相関出力のピークレ
   ベルをＬｐ、拡散符号の符号長、即ち、拡散符号の一周
   期に含まれるチップの数をＮとした場合、Ｎ分のＬｐ以
   下であることを特徴とする請求項１記載のスペクトラム
   拡散信号受信機。
3. 【請求項３】拡散符号として、最大符号系列（ｍ系列）
   を用い、前記拡散符号で拡散されたスペクトラム拡散信
   号と相関処理を行なうマッチドフィルタのタップ係数に
   関して、前記最大符号系列の符号”０”に相当するタッ
   プの振幅を０とした重み付けを施すことにより、隣り合
   う２つの連続した伝送データが同じ場合に、スペクトラ
   ム拡散信号との相関出力のタイムサイドローブレベルが
   略０である相関手段を実現したことを特徴とする請求項
   １又は２記載のスペクトラム拡散信号受信機。
4. 【請求項４】前記相関手段は弾性表面波マッチドフィル
   タであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１
   項記載のスペクトラム拡散信号受信機。