JP2000174665A - スペクトル拡散信号受信装置 - Google Patents

スペクトル拡散信号受信装置

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JP2000174665A
JP2000174665A JP34437498A JP34437498A JP2000174665A JP 2000174665 A JP2000174665 A JP 2000174665A JP 34437498 A JP34437498 A JP 34437498A JP 34437498 A JP34437498 A JP 34437498A JP 2000174665 A JP2000174665 A JP 2000174665A
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signal
frequency
circuit
hopping
output
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Kazuhisa Ishiguro
和久 石黒
Yoshiaki Takahashi
義昭 高橋
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Sanyo Electric Co Ltd
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Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 FH方式のスペクトル拡散信号受信装置で、
初期同期捕捉を短縮化する。 【解決手段】 初期同期捕捉において、受信装置の周波
数信号を固定して、ホッピング周波数を単一の状態にす
る。周波数ホッピングされて送信される送信信号が所定
の周波数になると、基準電圧以上のΔfのIF信号が発
生し、比較回路6から出力信号が発生する。また、復調
回路4の出力から希望のID信号が検出されると、CP
U7から検出信号が発生する。すると、制御回路8から
制御信号が発生し、PN符号発生回路9が動作し、送信
側と同期された周波数ホッピングが開始される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、初期同期捕捉につ
いて改善を施した周波数ホッピング方式のスペクトル拡
散信号受信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、スペクトル拡散信号の送受信方
式には、大きく直接拡散方式と周波数ホッピング方式と
の2つの方式がある。直接拡散方式では、例えばFSK
やPSK変調した変調信号を拡散符号でスペクトル拡散
した後に送信し、受信側ではスペクトル拡散信号中の拡
散符号に同期した受信拡散符号を生成し、受信したスペ
クトル拡散信号を受信拡散符号によってスペクトル逆拡
散することで、FSKまたはPSK変調信号を得る。そ
れに対して、周波数ホッピング方式は、直接拡散方式の
ように情報変調信号を拡散符号で拡散するものではな
く、送受信装置の間で同時に局部発振周波数を変更する
のである。以下、周波数ホッピング(FH)方式につい
て説明する。
【0003】図6は従来のFH方式のスペクトル拡散送
受信システムを示すものである。図6の送信装置61に
おいては、AM、FM、FSKやPSK変調された(以
下、これらをまとめて情報変調という)情報変調信号が
ミキサ63で周波数信号によって送信RF信号に周波数
変換される。周波数信号は周波数信号発生回路64から
発生するが、周波数信号発生回路64の出力周波数は外
部からPN符号(拡散符号)によって所定のパターンで
ホッピングされる。上記のように周波数発生回路64の
出力周波数がホッピングされると、ホッピングされたR
F信号が送信装置61から送信される。
【0004】そして、RF信号は受信装置65に受信さ
れ、ミキサ66において局部発振信号によって所定のI
F信号に周波数変換され、その後IF信号は復調され
る。受信装置65では、周波数信号は周波数信号発生回
路66から発生するが、周波数信号発生回路66は送信
側と同様にPN符号に応じて所定のパターンで周波数を
ホッピングする。PN符号によって周波数信号がホッピ
ングされることで、所定のIF信号となるRF信号の周
波数もホッピングされるのである。
【0005】図3にFH方式に使用されるPN符号発生
回路を示す。図3においては、同一のクロックで動作す
る4段のレジスタから成り、かつ、1段目及び4段目の
出力が加算された1段目のレジスタに印加されるシフト
レジスタ31と、各々のレジスタの出力の重み付けを行
う重み付け回路32とを有する。重み付け回路32にお
いて、1段目から4段目のレジスタに対応してそれぞれ
3から20の回路が存在し、例えば1段目の出力が
「1」を出力すると、23=8の出力が重み付け回路3
2から発生する。さらに、重み付け回路32の出力は加
算回路33で加算され、加算結果から距離を計算し、こ
の距離をPN符号として周波数信号発生回路に印加す
る。尚、距離とは、隣り合うシフトレジスタ31の出力
パターンのそれぞれの和を差し引いた値ことと定義す
る。
【0006】シフトレジスタ31の出力パターンと、そ
れに対応した重み付け後の和と、距離とを図4に示す。
レジスタの内容が変更される毎に、距離が変更される。
図3では距離に応じてホッピング周波数が定まるのであ
る。ここで、距離1〜8に対応したホッピング周波数を
f1〜f8とすると、FH方式のスペクトル拡散送受信
装置では、図4のようなパターンで送信信号の周波数ホ
ッピングが進んでいく。
【0007】ところで、受信装置において、変調信号を
正しく復調するためには、送信側と受信側とのRF信号
の周波数が同一パターンでかつ同期してホッピングしな
ければならない。つまり、周波数信号の周波数パターン
が同一で、さらにPN符号が同一パターンで同期して変
更する必要がある。その為、送受信開始時には周波数ホ
ッピングパターンの同期捕捉を行うことが必要となって
くる。
【0008】一般に、受信装置は、送信信号に対してホ
ッピングパターンを合わせており、その為の同期を捕捉
する同期捕捉回路を備える。従来は、スライディング相
関器によって初期同期を行っていた。スライディング相
関では、1つのパターンが循環する期間を1ホッピング
周期とすると、受信装置はホッピングパターンに応じて
1周期のホッピングを行い、受信側とRF信号中のホッ
ピングパターンとを比較して、相関関係を得る。相関値
が得られなかった場合は、PN符号のパターンをスライ
ディングさせて、1チップずらす。そして、この相関値
が最大となるまで、スライディングを繰り返して、送受
信側のホッピングパターンの一致を得ていた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スライ
ディング相関器では、送受信側のそれぞれのホッピング
パターンが数チップ以上、完全にずれた場合には、多大
な時間がかかるという問題があった。特に、送受信装置
の間での信号のやり取りが低速で行われるシステムで、
上記のスライディング相関器を使用すると、同期捕捉時
間が非常に長くなるとともに、信号の送受信中の大半を
同期捕捉だけ占めら、信号の送受信の効率が非常に悪か
った。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、周波数ホッピ
ング方式のスペクトル拡散信号受信装置において、周波
数ホッピングさせるための周波数信号を発生する周波数
信号発生回路と、送信信号及び前記周波数信号を乗算す
る乗算回路と、乗算回路の出力信号のうち所定周波数の
信号を通過させるフィルターと、該フィルターの出力信
号中から所定周波数の信号の存在を検出する信号検出回
路と、周波数ホッピングの同期捕捉時、前記周波数信号
を固定の周波数に設定させ、前記比較回路の出力信号に
応じて周波数信号のホッピングを開始させる制御回路と
を備えることを特徴とする。
【0011】特に、前記信号検出回路は、該フィルター
の出力レベルと基準レベルとを比較する比較回路から成
ることを特徴とする。
【0012】さらに、受信信号からID信号を検出する
ID検出回路を備え、制御回路は信号検出回路及びID
検出回路の出力信号がともに検出されたときに周波数ホ
ッピングを開始させることを特徴とする。
【0013】また、前記周波数信号発生回路は、PN符
号を発生するPN符号発生回路と、前記PN符号に応じ
て周波数が変化する周波数信号を発生する周波数信号発
生部とを含むことを特徴とする。さらにまた、前記周波
数ホッピングの符号系列は、同一の周波数を多くても2
回ホッピングする系列であることを特徴とする。
【0014】本発明に依れば、初期同期捕捉時、周波数
信号は任意の周波数に固定されることにより、所定IF
信号に変換される受信信号の周波数が任意に固定され
る。この状態で、送信信号が周波数ホッピングされなが
ら送信されてくる。固定周波数と同一の送信信号が受信
されると、フィルターの出力信号に応じて信号検出回路
で検出され、周波数ホッピングが開始される。
【0015】
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施の形態を示す
図であり、1は周波数信号を出力する周波数信号発生回
路、2は受信RF信号を周波数信号に応じてIF信号に
周波数変換するミキサ、3はIF信号のうち所定周波数
のIF信号を通過させるBPF、4はAM、FM、FS
KまたはPSK復調を行って、情報信号を得る復調回
路、5はBPF3の出力レベルを検波するレベル検波回
路、6はレベル検波回路5の出力レベルが基準電圧より
も高いか否かを比較する比較回路、7は復調回路4の出
力信号からデータを取りだして各種制御を実行するCP
U、8は比較回路6及びCPU7の出力信号に基づいて
制御信号を発生する制御回路、9は前記制御信号によっ
て周波数信号の周波数をホッピングさせるためのPN符
号発生回路である。
【0016】図1において、送受信開始時、受信装置
は、所定の送信信号のみを待ち受ける待機状態になって
いる。つまり、待機状態では、周波数信号が(f1+Δ
f)に設定され、送信信号の周波数がf1の場合のみに
ミキサ2から周波数がΔfのIF信号が発生する。一
方、送信側からは、通信が開始されるのと、図5のパタ
ーンで周波数がホッピングされた送信信号が送信され
る。
【0017】送信周波数がホッピングされて、送信周波
数がf1でない場合、ミキサ2からの出力周波数は、f
1+Δf±fn(但し、n=2〜8)となり、Δfとは
ならない。その為、このIF信号はBPF3を通過する
ことができない。IF信号がBPF3で通過することが
できないため、レベル検波回路5からは出力が発生せ
ず、その結果比較回路6からも出力信号が発生しない。
よって、制御回路8は制御信号STARTを発生しな
い。尚、後述するように、制御信号STARTは、比較
回路6及びCPU7の出力信号がともに発生したことを
条件として周波数ホッピングを開始させる信号である。
【0018】制御信号STARTが発生しない間、受信
装置は、固定周波数の周波数信号に設定したまま、刻々
と周波数がホッピングされる送信信号を受信している。
そして、周波数f1の送信信号が受信装置に受信される
と、周波数が(f1+Δf)となる周波数信号によりミ
キサ2から、Δfの周波数のIF信号が発生する。この
IF信号はレベル検波回路5でレベル検波されて、レベ
ルを有する検波信号を発生する。検波信号は比較回路6
で基準レベルと比較される。検波信号が基準レベルより
高い場合、比較回路6から出力信号が発生し、制御回路
8に印加される。
【0019】また、前記IF信号は復調回路4で情報信
号に復調され、CPU7に印加される。CPU7は、情
報信号中からID信号を検出し、希望のID信号か否か
検出する。希望のID信号である場合、送信RF信号が
希望局からの信号であると認識し、制御回路8に対して
検出信号IDを発生する。制御回路8において、比較回
路6及びCPU7の両出力信号を受けると、制御信号S
TARTが発生する。その後、PN符号発生回路9は、
制御信号STARTを受けると、図5のパターンに従っ
て(f1+Δf)から周波数信号の周波数を変更するよ
うにPN符号を変更する。例えば図3のように構成され
るシフトレジスタ31のクロックの入力を導通させるこ
とにより、PN符号発生回路10が動作開始する。これ
により初期同期捕捉が終了し、受信装置は送信側と同期
した周波数ホッピングを開始する。尚、IF信号レベル
が基準電圧以下、または希望のID信号が検出できない
ときは、受信装置は待機状態を続ける。
【0020】ところで、図5の周波数パターンを示すよ
うに、f1の送信信号の発生は1パターン中に2度あ
り、その為f1の次はf7またはf8に移行する。図1
の受信装置では、f1の送信信号の次にf7に移行する
のか、またはf8に移行するのか、判定することができ
ない。そこで、まずPN符号発生回路9はf1の次にf
7の送信信号に移行するように設定しておく。つまり、
PN符号発生回路9に含まれるシフトレジスタ(図3参
照)の初期状態を、ホッピング周波数が図5の中の時間
軸上で11番目のf1に対応する状態に設定しておく。
【0021】受信装置の周波数ホッピングが開始され
て、受信側の次のホッピング周波数が送信側からの送信
信号と一致すれば、IF信号のレベルが検出されると共
に、希望のID信号が検出されるので、周波数ホッピン
グのパターンが正しいと認識され、図5の中の時間軸上
で11番目からの周波数ホッピングパターンが続行され
る。この続行により、同期捕捉を完了する。また、送信
信号の周波数がf1からf8に移行した場合、受信側の
次のホッピング周波数が送信信号に一致しないので、B
PF3を通過するIF信号を生じず、かつ復調回路4か
らの復調信号が発生しないのでID信号が検出できなく
なる。すると、比較回路6及び7の出力信号の発生は停
止されるので、制御信号の発生も停止される。代わっ
て、プリセット信号PRESETが制御回路8から発生
し、PN符号発生回路9のシフトレジスタはホッピング
周波数が図5の時間軸上で15番目のf1になるように
プリセットされる。よって、ホッピング周波数がf1か
らf8にホッピングする場合、周波数ホッピングが図5
の15番目のf1から開始されるパターンに変更され、
これにより同期捕捉が完了する。
【0022】PN符号発生回路9において、図5のよう
に、周波数f8を除いて、周波数f1〜f7が1周期中
に2回発生する。このようなパターンを使えば、当然つ
ぎに移行するパターンが2種類しかないため、次のパタ
ーンを予測しやすい。受信装置において、一方の周波数
ホッピングパターンが送信信号に一致しなければ、他方
の周波数ホッピングパターンが変更するだけで、周波数
ホッピングの同期を取ることができる。その為、受信装
置を複雑化することなく、同期捕捉を得ることができ
る。尚、初期状態のホッピング周波数としてf1に限ら
ず、初期状態のホッピング周波数をf2〜f7に設定し
てもよい。
【0023】ところで、図1において、レベル検波回路
5、比較回路6及び制御回路8と削除し、CPU7内の
信号処理によってPN符号発生回路9を制御することも
可能である。CPU7内では、図2のようなフローチャ
ートに従って信号処理が実行される。初期同期捕捉が開
始されると、まずBPF3の出力信号のレベルを検出し
(S1)、このレベルと基準レベルとを比較する(S
2)。IF信号レベルが基準レベルより高くなるまで、
IF信号レベルの検出を行う。IF信号レベルが基準レ
ベルより高くなると、次に復調回路4の出力信号からI
D信号を検出し(S3)、希望のIDか否か判断する
(S4)。希望のIDを検出すると、制御信号をPN符
号発生回路9に印加し、周波数ホッピングを開始させる
(S5)。次のホッピング周波数になったとき、再度I
F信号レベルを検出し(S6)、IF信号レベルが基準
レベル以上の場合現状のホッピングパターンを続行し、
逆にIF信号レベルが基準レベル以下になった場合他の
ホッピングパターンに移行させる(S7)。これによ
り、初期同期捕捉が完了し、通常のホッピング動作が実
行される。
【0024】尚、図2においては、IF信号レベルの検
出を先に処理したが、先にID信号を検出して、後にI
F信号レベルの検出を行わせても良い。また、IF信号
レベルの検出またはID信号の検出を各々独立して処理
し、両処理が成立したら制御信号を発生する処理を実行
しても良い。
【0025】
【発明の効果】本発明に依れば、初期同期の捕捉の際、
受信装置は単一周波数で待機し、送信信号の周波数と単
一周波数との誤差周波数により同期を捕捉するので、回
路構成を簡素化することができる。また、周波数ホッピ
ングの1周期期間で、同期を捕捉することが可能になる
ので、初期同期捕捉時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示すブロック図である。
【図2】図1の動作を示すフローチャートである。
【図3】PN符号発生回路の具体例を示すブロック図で
ある。
【図4】図3の各回路の出力状態を示す状態図である。
【図5】周波数ホッピングパターンを示す特性図であ
る。
【図6】従来例を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 周波数信号発生回路 2 ミキサー 3 BPF 4 復調回路 5 レベル検波回路 6 比較回路 7 CPU 8 制御回路 9 PN符号発生回路

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 周波数ホッピング方式のスペクトル拡散
    信号受信装置において、 周波数ホッピングさせるための周波数信号を発生する周
    波数信号発生回路と、 送信信号及び前記周波数信号を乗算する乗算回路と、 乗算回路の出力信号のうち所定周波数の信号を通過させ
    るフィルターと、 該フィルターの出力信号中から所定周波数の信号の存在
    を検出する信号検出回路と、 周波数ホッピングの同期捕捉時、前記周波数信号を固定
    の周波数に設定させ、前記比較回路の出力信号に応じて
    周波数信号のホッピングを開始させる制御回路とを備え
    ることを特徴とするスペクトル拡散信号受信装置。
  2. 【請求項2】 前記信号検出回路は、該フィルターの出
    力レベルと基準レベルとを比較する比較回路から成るこ
    とを特徴とする請求項1記載のスペクトル拡散信号受信
    装置。
  3. 【請求項3】 さらに、受信信号からID信号を検出す
    るID検出回路を備え、制御回路は信号検出回路及びI
    D検出回路の出力信号がともに検出されたときに周波数
    ホッピングを開始させることを特徴とする請求項1記載
    のスペクトル拡散信号受信装置。
  4. 【請求項4】 前記周波数信号発生回路は、PN符号を
    発生するPN符号発生回路と、前記PN符号に応じて周
    波数が変化する周波数信号を発生する周波数信号発生部
    とを含むことを特徴とする請求項1記載のスペクトル拡
    散信号受信装置。
  5. 【請求項5】 前記周波数ホッピングの符号系列は、同
    一の周波数を多くても2回ホッピングする系列であるこ
    とを特徴とする請求項1記載のスペクトル拡散信号受信
    装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002035726A1 (fr) * 2000-10-24 2002-05-02 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Emetteur et recepteur de systeme de communication a etalement de spectre et procedes de modulation et de demodulation appropries
KR100439320B1 (ko) * 2002-03-21 2004-07-09 뮤텔테크놀러지 주식회사 주파수 도약 대역 확산 수신기의 초기 동기회로

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