JP2006013994A - Receiver, and communication apparatus using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、拡散符号により拡散されたパルス列を伝送信号として用いる通信システムに係り、特に同伝送信号に対する同期捕捉装置を備えた受信装置及びそれを用いた通信装置に関する。 The present invention relates to a communication system that uses a pulse train spread by a spreading code as a transmission signal, and more particularly to a reception device including a synchronization acquisition device for the transmission signal and a communication device using the same.
近年、携帯電話や無線LAN(Local Area Network)等の無線端末装置が著しく普及し、利用する周波数帯もGHz帯に及んできている。そのため、新しい周波数帯が見出し難い状況にある。そのような状況の中で、パルス幅が極めて狭い(例えば、1ns近辺)インパルス状のパルス列を用いる通信方式が周波数資源の新しい利用方法として注目されるようになってきた。そのようなパルス列を用いる通信方式として、例えば、ウルトラワイドバンドインパルスラジオ(以下「UWB−IR」と略称する)通信方式がある。その一例として、ガウシアンモノパルスをPPM(Pulse Position Modulation)方式で変調するUWB−IR通信システムが非特許文献1に開示されている。
In recent years, wireless terminal devices such as mobile phones and wireless local area networks (LANs) have remarkably spread, and the frequency band used has reached the GHz band. For this reason, it is difficult to find a new frequency band. Under such circumstances, a communication method using an impulse-like pulse train having an extremely narrow pulse width (for example, around 1 ns) has been attracting attention as a new method of using frequency resources. As a communication method using such a pulse train, for example, there is an ultra wide band impulse radio (hereinafter abbreviated as “UWB-IR”) communication method. As an example, Non-Patent
これらのパルス列を用いた通信方式では、通常の連続波を用いた信号伝送とは異なり、断続的なエネルギー信号の送受信によって情報の伝送が行なわれる。 In communication systems using these pulse trains, information transmission is performed by intermittent transmission and reception of energy signals, unlike signal transmission using normal continuous waves.
パルス列を構成するパルスが上述のように非常に狭いパルス幅を持つので、その信号スペクトラムは通常の連続波を用いた通信に比べて周波数帯域が拡がり、信号のエネルギーが分散される。その結果、単位周波数帯域当たりの信号エネルギーは微小のものとなる。従って、他の通信システムと干渉を起こすことなく通信が可能となり、周波数帯域の共有が可能になる。 Since the pulses constituting the pulse train have a very narrow pulse width as described above, the signal spectrum has a wider frequency band than that of communication using a normal continuous wave, and the signal energy is dispersed. As a result, the signal energy per unit frequency band is very small. Therefore, communication is possible without causing interference with other communication systems, and frequency bands can be shared.
UWB−IR通信方式における信号波形の例を図37に示す。図37の(a)は、BPSK(Binary Phase Shift Keying)変調によりパルス列を変調したUWB信号波形の例であり、送信データの値“1”又は“0”に応じてパルス列の極性が反転する。図37の(b)は、PPM変調によりパルス列を変調したUWB−IR信号波形の例である。PPM変調では、送信データの値“1”又は“0”に応じてパルスの時間的位置がシフトする。PPM変調型UWB通信装置の例が特許文献2に開示されている。
An example of signal waveforms in the UWB-IR communication system is shown in FIG. FIG. 37A shows an example of a UWB signal waveform obtained by modulating a pulse train by Binary Phase Shift Keying (BPSK) modulation, and the polarity of the pulse train is inverted according to the transmission data value “1” or “0”. FIG. 37B shows an example of a UWB-IR signal waveform obtained by modulating a pulse train by PPM modulation. In PPM modulation, the temporal position of a pulse is shifted according to the value “1” or “0” of transmission data. An example of a PPM modulation type UWB communication apparatus is disclosed in
次に、UWB−IR通信方式では、一般的に、パルス列を拡散符号により拡散する直接拡散が採用される。この場合、拡散された複数のパルスが1個のデータ値に対応する。直接拡散型UWB−IR通信装置の例が特許文献1及び特許文献6に開示されている。
Next, in the UWB-IR communication system, in general, direct spreading in which a pulse train is spread by a spreading code is employed. In this case, a plurality of spread pulses correspond to one data value. Examples of the direct diffusion type UWB-IR communication device are disclosed in
直接拡散を用いる通信方式では、受信において、到来する信号の拡散信号と、受信装置が生成する拡散符号とで同期をとる同期捕捉が行なわれる(例えば、特許文献3及び特許文献4参照)。特に、同期捕捉のための相関を、遅延検波を用いて行なう例が特許文献5に開示されている。
In a communication method using direct spreading, synchronization acquisition is performed in synchronization by receiving a spread signal of an incoming signal and a spread code generated by a receiving apparatus (see, for example,
UWB−IR通信において、直接拡散を用いることによって他の通信システムへの干渉の一層の低減が得られるが、同期捕捉に長時間を要することに難点があった。以下に、同期捕捉の問題を、直接拡散を用いるBPSK変調型UWB−IR通信方式を対象に説明する。 In UWB-IR communication, interference with other communication systems can be further reduced by using direct spreading, but there is a problem in that it takes a long time to acquire synchronization. In the following, the problem of synchronization acquisition will be described for the BPSK modulation type UWB-IR communication system using direct spreading.
図38は、直接拡散を用いたBPSK変調型UWB−IR送信装置の概略構成を示すブロック図である。送信装置は、情報ソース(DATA)3510、拡散符号生成部(CODEG)3520、乗算部(MLT)3530、パルス生成部(PLSG)3540、高周波(以下「RF」と略称する)フロントエンド部(RFFE)3550、アンテナ0000を含んで構成される。
FIG. 38 is a block diagram showing a schematic configuration of a BPSK modulation type UWB-IR transmission apparatus using direct spreading. The transmitter includes an information source (DATA) 3510, a spread code generator (CODEG) 3520, a multiplier (MLT) 3530, a pulse generator (PLSG) 3540, a high frequency (hereinafter abbreviated as “RF”) front end (RFFE) 3550, including
情報ソース3510は、送信すべき送信データを出力する。拡散符号生成部3520は、PN(Pseudo-random Noise)系列などの拡散符号系列を出力する。このとき、上記拡散符号系列は、情報ソース3510が送信データを生成するレートより高速なレートで生成される。乗算器3530によって、情報ソース3510から出力された送信データは、拡散符号系列生成部3520によって生成された拡散符号系列と乗算されて直接拡散され、拡散データ列が生成される。
The
パルス生成部3540は、乗算部3530の出力である拡散データ列に応じて、送信パルス列を生成する。このとき拡散データ列の値に応じて、出力されるパルス列を構成するパルスの極性が反転させられる。パルス生成部3540で生成されたパルス列は、RFフロントエンド3550によって増幅や帯域制限などのRF信号処理を施されることによって送信信号に変換され、アンテナ0000から送信される。
The
図39は、直接拡散を用いたBPSK変調型のUWB−IR受信装置の概略構成を示すブロック図である。受信装置は、アンテナ0000、RFフロントエンド部(RFFE)3610、相関部(CORR)3620、パルス加算部(PLSADD)3630、信号検出・同期制御部(FIND・SYNCCTL)3640、タイミング信号生成部(TMSIGG)3650、テンプレート波形列生成部(TEMPTRNG)3660、拡散符号生成部(CODEG)3661、パルス生成部(PLSG)3662、検波部(DETET)3670を含んで構成される。
FIG. 39 is a block diagram showing a schematic configuration of a BPSK modulation type UWB-IR receiving apparatus using direct spreading. The receiver is an
RFフロントエンド3610は、アンテナ0000において受信された信号に対して、必要に応じて増幅、ノイズ除去、周波数変換などの信号処理を行ない、受信信号S3610を出力する。相関部3620は、テンプレート波形列生成部3660において発生したテンプレート波形列S3660とRFフロントエンド3610からの受信信号S3610を乗算して積分し、更にパルス加算部3630において1情報単位区間(ビット)の積分を行ない、相関信号S3630を出力する。上記相関信号は、検波部3670によりデータ判別され複号される。
The
拡散符号生成部3661は、送信側において直接拡散に使用されるものと同じ拡散符号系列を、タイミング信号生成部3650より出力された基準クロックに同期して発生する。テンプレート波形列生成部3660は、拡散符号生成部3661により生成された拡散符号系列に同期してテンプレート波形列S3660を生成する。このとき、拡散符号系列の各符号に応じて、パルスの極性は反転させられる。拡散符号生成部3661とパルス生成部3662とでテンプレート波形列生成部3660が構成され、生成されるパルス列をテンプレート波形列と呼ぶ。
Spreading code generating
受信を開始する初期状態において、受信された変調パルス列における拡散符号系列の位相は不明であるので、信号検出・同期制御部3640では、相関信号S3630の平均エネルギーが最大となるように、拡散符号生成部3661から出力する拡散符号系列の位相がシフトされる。相関信号S3630の平均エネルギーが最大となる位相において、受信された信号と受信装置が発生する拡散符号系列の位相、及び受信信号のパルス位置とテンプレート波形列のパルス位置が一致する。更に、上記相関信号の平均エネルギーが最大となるように、タイミング信号生成部3650から発生する基準クロックの周波数が微調整されることにより、同期が確立する。
Since the phase of the spread code sequence in the received modulated pulse train is unknown in the initial state of starting reception, the signal detection /
このような手順により、同期が確立された後、引き続き信号検出・同期制御部3640は、相関信号S3630の平均エネルギーが最大となるように、タイミング信号生成部3650から生成される基準クロックの周波数又は位相を変化させ、同期を維持する。
After the synchronization is established by such a procedure, the signal detection /
上記で説明した、受信を開始する初期状態での信号捕捉における従来の典型的な逐次サーチ法の手順を、図40を用いて説明する。図40は、図39における受信信号S3610、テンプレート波形列S3660、相関信号S3630を、横軸時間にして示したものである。ただし、ここでは説明のため、1情報単位(1ビット)を4パルス{1,-1,1,1}で表現する。典型的な通信システムでは、通常、1情報単位は、数百パルスで表現される。 The procedure of the conventional typical sequential search method in the signal acquisition in the initial state of starting reception as described above will be described with reference to FIG. FIG. 40 shows the reception signal S3610, template waveform sequence S3660, and correlation signal S3630 in FIG. However, for the sake of explanation, one information unit (1 bit) is expressed by 4 pulses {1, -1, 1, 1}. In a typical communication system, one information unit is usually expressed by several hundred pulses.
図40に示すように、テンプレート波形列をシフトしながら相関信号エネルギーが最大となるようにタイミングが探索される。しかしながら、一般的な同期確立状態においては、送信側と受信側の拡散符号系列の位相と、受信信号のパルス位置とテンプレート波形列のパルス位置の両方を一致させる必要があり、従来の方法においては信号捕捉時間の増大を招く問題がある。 As shown in FIG. 40, the timing is searched so that the correlation signal energy is maximized while shifting the template waveform sequence. However, in a general synchronization establishment state, it is necessary to match the phase of the spread code sequence on the transmission side and the reception side, and both the pulse position of the received signal and the pulse position of the template waveform sequence. In the conventional method, There is a problem that increases the signal acquisition time.
例として、2ナノ秒のパルス幅を持つパルス系列において、250kbpsのレートでのデータ伝送を考えたとき、一回のテンプレート波形列のシフト量は一般的にパルス幅の1/4程度であり、この例の場合0.5ナノ秒である。1情報単位区間(Ts)(拡散符号の系列長)は4マイクロ秒であるので、相関信号が最大となるまでの探索回数(タイミングシフト回数)の最大値は、4マイクロ秒÷0.5ナノ秒で、8000回となる。これを時間に直すと、32ミリ秒もの時間となる。これにより、パケット通信などの用途では、効率の著しい低下が避けられない。 As an example, when considering data transmission at a rate of 250 kbps in a pulse sequence having a pulse width of 2 nanoseconds, the shift amount of one template waveform sequence is generally about 1/4 of the pulse width, In this example, it is 0.5 nanoseconds. Since one information unit section (Ts) (spread code sequence length) is 4 microseconds, the maximum number of searches (timing shift times) until the correlation signal becomes maximum is 4 microseconds / 0.5 nanometers. 8000 times in a second. Converting this to time results in a time of 32 milliseconds. As a result, in applications such as packet communication, a significant reduction in efficiency is inevitable.
なお、搬送波がパルス波形によって変調された図41の上段に示す変調パルス波形を送信する場合は、受信装置側で搬送波と同じ周波数を持つローカル信号を生成し、受信信号と乗算し高域成分を除去することによって、元のパルス波形を抽出することが行なわれる。このとき、搬送波の周波数と、ローカル信号の周波数に偏差が存在すると、変換後のパルス波形の振幅が変動し、相関信号が劣化するため、周波数同期が必要となり、結果的に同期捕捉時間が増大する。図41の中段に搬送波の周波数とローカル信号の周波数に偏差がない時の変換後のパルス波形、図41の下段に搬送波とローカル信号の周波数に偏差がある時の変換後のパルス波形の概念図を示す。 When the modulated pulse waveform shown in the upper part of FIG. 41 in which the carrier wave is modulated by the pulse waveform is transmitted, a local signal having the same frequency as the carrier wave is generated on the receiving device side, multiplied by the received signal, and the high frequency component is obtained. By removing, the original pulse waveform is extracted. At this time, if there is a deviation between the frequency of the carrier wave and the frequency of the local signal, the amplitude of the pulse waveform after conversion fluctuates and the correlation signal deteriorates, so frequency synchronization is required, resulting in an increase in synchronization acquisition time. To do. 41 is a conceptual diagram of a pulse waveform after conversion when there is no deviation between the frequency of the carrier wave and the local signal in the middle stage of FIG. 41 and a pulse waveform after conversion when there is a deviation between the frequency of the carrier wave and the local signal at the lower stage of FIG. Indicates.
本発明の目的は、拡散符号により拡散されたパルス列を用いて信号を送受信するときの同期捕捉の時間を短縮することができる受信装置及びそれを用いた通信装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a receiving apparatus and a communication apparatus using the same, which can shorten the time for acquisition of synchronization when a signal is transmitted and received using a pulse train spread by a spreading code.
上記目的を達成するための本発明の受信装置は、拡散符号によって拡散されたパルス信号を受信信号として受信する同期検波方式の受信装置であって、逐次サーチにより上記受信信号のパルス位置を探索する逐次サーチ部と、上記パルス信号のパルス周期毎に出力される探索結果出力と上記拡散符号との相互相関を求め、上記相互相関の値を出力する符号相関部と、上記相互相関の値のピークを検出して受信信号の有無を判断し、その判断結果を基に上記逐次サーチ部におけるパルス位置の次回探索位置を制御する信号検出・同期制御部とを具備して成ることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a receiving apparatus of the present invention is a synchronous detection type receiving apparatus that receives a pulse signal spread by a spreading code as a received signal, and searches for the pulse position of the received signal by a sequential search. A sequential search unit, a code correlation unit for obtaining a cross-correlation between the search result output output for each pulse period of the pulse signal and the spreading code, and outputting the cross-correlation value, and a peak of the cross-correlation value And a signal detection / synchronization control unit for controlling the next search position of the pulse position in the sequential search unit based on the determination result.
上記構成により、パルス同期のためにパルス位置探索が行なわれ、そのパルス位置探索の度に拡散符号の相関が求められるので、逐次サーチによる探索時間が短縮され、1情報単位の全長に亘ってパルス位置探索が行なわれる従来の場合に比べて、同期捕捉の時間を短縮することが可能になる。 With the above configuration, the pulse position search is performed for pulse synchronization, and the correlation of the spreading code is obtained each time the pulse position search is performed. Therefore, the search time by the sequential search is shortened, and the pulse over the entire length of one information unit is obtained. The synchronization acquisition time can be shortened as compared with the conventional case where the position search is performed.
なお、変調パルス波形を受信する場合は、周波数変換によって拡散符号によるパルス信号が得られるので、後で詳述するように、パルス信号が得られてから以降に上記と類似の構成で同期捕捉を行なうことができ、同期捕捉の時間を短縮することが可能になる。また、送受信で搬送波周波数にずれがある場合は、同様に後で詳述するように、相互相関の結果に積分処理を加えることによってずれの影響が軽減され、同期捕捉の時間を短縮することが可能になる。 When receiving a modulated pulse waveform, a pulse signal based on a spread code is obtained by frequency conversion. Therefore, as described in detail later, synchronization acquisition is performed with a configuration similar to the above after the pulse signal is obtained. This makes it possible to shorten the synchronization acquisition time. In addition, when there is a deviation in the carrier frequency in transmission and reception, as will be described in detail later, the influence of the deviation can be reduced by adding integration processing to the result of cross-correlation, and the time for synchronization acquisition can be shortened. It becomes possible.
本発明により、拡散符号により拡散されたパルス列を用いて信号を送受信するときの同期捕捉の時間を短縮することができる受信装置の実現が期待される。 According to the present invention, it is expected to realize a receiving apparatus capable of shortening the time for acquisition of synchronization when a signal is transmitted / received using a pulse train spread by a spreading code.
以下、本発明に係る受信装置及びそれを用いた通信装置を図面に示した幾つかの実施形態を参照して更に詳細に説明する。 Hereinafter, a receiving device and a communication device using the same according to the present invention will be described in more detail with reference to some embodiments shown in the drawings.
<第1の実施形態>
本発明の受信装置の第1の実施形態を図1に示す。図1において、0000はアンテナ、0110はRFフロントエンド部(RFFE)、0120は逐次サーチ部(SRLSRC)、0130は符号相関部(CODECORR)、0140は信号検出・同期制御部(FIND・SYNCCTL)、0150は復調部(DEMOD)をそれぞれ示す。
<First Embodiment>
A first embodiment of the receiving apparatus of the present invention is shown in FIG. In FIG. 1, 0000 is an antenna, 0110 is an RF front end unit (RFFE), 0120 is a sequential search unit (SRLSRC), 0130 is a code correlation unit (CODECORR), 0140 is a signal detection / synchronization control unit (FIND / SYNCCTL),
本実施形態の受信装置がアンテナ0000で受信する信号は、例えば図38に示す送信装置が送信する、BPSK変調及び直接拡散されたパルス列の信号である。
The signal received by the receiving apparatus of the present embodiment with the
図38において、3510は情報ソース(DATA)、3520は拡散符号生成部(CODEG)、3530は乗算部(MLT)、3540はパルス生成部(PLSG)、3550は高周波(以下「RF」と略称する)フロントエンド部(RFFE)、0000はアンテナをそれぞれ示す。 In FIG. 38, 3510 is an information source (DATA), 3520 is a spread code generator (CODEG), 3530 is a multiplier (MLT), 3540 is a pulse generator (PLSG), and 3550 is a high frequency (hereinafter abbreviated as "RF"). ) Front end part (RFFE), 0000 indicates an antenna.
情報ソース3510は、送信すべき送信データを出力する。拡散符号生成部3520は、PN(Pseudo-random Noise)系列などの拡散符号系列を出力する。このとき、上記拡散符号系列は、情報ソース3510が送信データを生成するレートより高速なレートで生成される。乗算器3530によって、情報ソース3510から出力された送信データは、拡散符号系列生成部3520によって生成された拡散符号系列と乗算されて直接拡散され、拡散データ列が生成される。
The
パルス生成部3540は、乗算部3530の出力である拡散データ列に応じて、送信パルス列を生成する。このとき拡散データ列の値に応じて、出力されるパルス列を構成するパルスの極性が反転させられる。パルス生成部3540で生成されたパルス列は、RFフロントエンド3550によって増幅や帯域制限などのRF信号処理を施されることによって送信信号に変換され、アンテナ0000から送信される。
The
図1のRFフロントエンド部0110は、図38の送信装置が送信する、BPSK変調及び直接拡散されたパルス列をアンテナ0000で受信し、必要に応じて増幅や帯域制限、ノイズ除去などのRF信号処理や周波数変換を行ない、受信信号を出力する。
The RF
逐次サーチ部0120において、受信信号におけるパルスの時間位置が探索される。後で述べるように、受信信号におけるパルスと受信装置が生成する同じ周期のパルスとの乗算に基づいて探索が行なわれる。即ち、探索は受信信号に対する同期検波によって行なわれる。逐次サーチ部0120でパルス周期ごとに出力される探索結果は、符合相関部0130で拡散符号との相互相関値が求められる。
The
信号検出・同期制御部0140は、上記相互相関値のピーク値を検出し、そのピーク値から信号の存在の有無を判定する。その判定結果において、信号の存在が無いと判定された場合、信号検出・同期制御部0140は逐次サーチ部0120における次回の探索位置を制御する。次回では、後で述べるように、時間を少しシフトして探索が行なわれ、信号の存在の有無が判定されるまで、時間シフトの探索が順次続けられる。
The signal detection /
上記判定結果において、信号の存在が有ると判定された場合は、必要に応じて同期チェックを行なった後、復調部0150において、符号相関部0130から出力される相互相関値の出力は、信号検出・同期制御部0140からのタイミング制御を用いてデータ復調され、データが出力される。
In the above determination result, if it is determined that the presence of the signal is present, the synchronization check is performed as necessary, and then the
図2に、図1の構成をより具体的に示す。図2において、0000はアンテナ、0210はRFフロントエンド部(RFFE)、0220は逐次サーチ部0120を成す逐次サーチ部、0230は符合相関部0130を成すマッチドフィルタ(MF)、0240は信号検出・同期制御部(FIND・SYNCCTL)、0250は復調部(DEMOD)、0221は乗算部(MLT)、0222は積分部又はLPF(Low Pass Filter)部(積分フィルタ部)(INT/LPF)、0223はサンプリング部(SAMP)、0224はタイミング信号生成部(TMSIGG)、0225はテンプレートパルス生成部(TEMPPLSG)をそれぞれ示す。
FIG. 2 shows the configuration of FIG. 1 more specifically. In FIG. 2, 0000 is an antenna, 0210 is an RF front end unit (RFFE), 0220 is a sequential search unit that forms a
アンテナ0000及びRFフロントエンド部0210は、それぞれ図1におけるアンテナ0000及びRFフロントエンド部0110と同等の機能を有するものである。
The
上記各部によって実行される同期捕捉の手順を図3に示す。図2の各部の動作を図3に示す手順を参照しながら以下に説明する。 FIG. 3 shows a synchronization acquisition procedure executed by each unit. 2 will be described below with reference to the procedure shown in FIG.
RFフロントエンド部0210から受信信号S0210が出力される。テンプレートパルス生成部0225から2情報単位(2ビット分)のテンプレートパルスS0225が生成され、出力される(手順0301)。乗算部0221において、受信信号S0210はテンプレートパルスS0225と乗算され、積分部又はLPF部0222において乗算結果S0221が積分され又は高域成分が除去され、パルス相関信号S0222が出力される(手順0302)。テンプレートパルス生成部0225では、タイミング信号生成部0224からのタイミングクロックS0224aに同期してテンプレートパルスS0225を生成し、乗算部0221に出力する。また積分部0222の積分リセットタイミングはタイミング信号生成部0224からのタイミングクロックSO224bで制御される。
A reception signal S0210 is output from the RF
テンプレートパルス生成部0225から生成されるテンプレートパルスS0225は、図39で示したテンプレート波形列生成部3660から生成されるテンプレート波形列S3660とは異なり、極性がすべて同一のパルス列である。テンプレートパルスS0225は、受信信号の拡散符号によるパルス列とパルス同期をとるために用いられる参照パルスとなるものである。
Unlike the template waveform sequence S3660 generated from the template waveform
サンプリング部0223において、パルス相関信号S0222は、テンプレートパルスS0225の生成タイミングと同一周期のサンプリングタイミングでサンプリングされ、量子化される。上記サンプリングタイミングは、タイミング信号生成部0224から出力されるタイミングクロックS0224cで制御される。
In the
上記量子化された信号は、マッチドフィルタ0230に入力され(手順0303)、拡散符号との相互相関が計算される。 The quantized signal is input to the matched filter 0230 (procedure 0303), and the cross-correlation with the spreading code is calculated.
マッチドフィルタ0230の構成例を図4に示す。図4において、0401は遅延量Dの遅延回路、0402は乗算回路、0403は加算回路を示す。また、Dは1サンプル遅延を表しており、c1〜cNsは拡散符号系列に対応付けられた符号係数を示している。拡散符号系列長が4の場合、Ns=4となる。
An example of the configuration of the matched
図5にこのようなマッチドフィルタ0230の動作例を示す。これは拡散符号系列長が4(Ns=4)の場合であり、s1、s2、s3、s4は、図4における信号s1、s2、s3、s4に対応する。受信信号に施されている拡散符号系列が{1,1,-1,1}であるとすると、図4における符号係数c1〜c4は{c1,c2,c3,c4}={1,1,-1,1}となる。例えばサンプリング出力s0223として、{-1,1,1,1,-1,1,1,1}のような信号が入力されたとする。各信号はサンプル時間単位で、遅延列内をシフトする。各シフトされた信号が符号係数とそれぞれ掛け合わされ、加算されることにより各時間における相関値S0230a、S0230bが出力される。この操作が1情報単位(ビット)区間行なわれることにより拡散符号との相互相関が求められる。ただし、意味のある信号の前に0が入力されている場合(初期値が0)、最初の1情報単位(ビット)時間は、正しく相互相関値が出力されないので、その場合は、完全な相互相関を求めるには2情報単位(2ビット)時間が必要となる。
FIG. 5 shows an operation example of such a matched
図2及び図3において、信号検出・同期制御部0240は、上記マッチドフィルタ0230から出力された相互相関値S0230aのピーク値を検出し(手順0304)、上記ピーク値とあらかじめ設定された閾値との比較を行なう(手順0305)。
2 and 3, the signal detection /
信号検出・同期制御部0240は、上記相互相関値のピーク値が上記閾値より小さかった場合、信号は存在しないものと判断し、タイミング信号生成部0224にタイミングシフト制御信号S0240aを送る。タイミング信号生成部0224は、上記タイミングシフト制御信号S0240aに応じて、タイミングクロックS0224a、S0224b、S0224cの出力タイミングをシフトし(手順0306)、以降、手順0301に戻って次回の同期捕捉の手順が続けられる。
When the peak value of the cross-correlation value is smaller than the threshold value, the signal detection /
上記相互相関のピーク値が上記閾値より大きかった場合(手順0305)、信号検出・同期制御部0240は、必要に応じて同期チェックを行なった後追跡モードとなり、以降マッチドフィルタ0230の出力である相互相関値S0230bが復調部0250に渡され、信号検出・同期制御部0240からのタイミング制御信号S0240bを用いてデータ復調が行なわれる。
When the cross correlation peak value is larger than the threshold value (step 0305), the signal detection /
タイミング信号生成部0224にて生成され、テンプレートパルス生成部0225、積分部0222及びサンプリング部0223にそれぞれ入力される各タイミングクロックは、周期が同一である。そして、同期捕捉が終了した段階で、出力タイミングは、最もパルス相関信号が大きくなるタイミングにて維持される。
The timing clocks generated by the timing
図6〜図8を用いて、上記同期捕捉の動作の詳細を説明する。図6、図7は、逐次サーチ部0220の各部波形を示しており、上から順に、RFフロントエンド部0210から出力される受信信号S0210、テンプレートパルスS0250、乗算部0221の出力S0221、積分部0222の出力S0222、サンプリング部0223のサンプリング出力S0223であり、横軸は時間を示す。
Details of the synchronization acquisition operation will be described with reference to FIGS. 6 and 7 show the waveforms of each part of the
図6は、受信信号S0210のパルスとテンプレートパルスS0250のタイミングが一致している場合を示しており、サンプリング出力S0223は受信信号に対応した値になる。 FIG. 6 shows a case where the timing of the pulse of the reception signal S0210 and the timing of the template pulse S0250 match, and the sampling output S0223 has a value corresponding to the reception signal.
図7は、受信信号S0210のパルスとテンプレートパルスS0250のタイミングが一致していない場合を示しており、サンプリング出力にはノイズ成分しか出力されない。 FIG. 7 shows a case where the timing of the pulse of the received signal S0210 and the timing of the template pulse S0250 do not match, and only the noise component is output as the sampling output.
図8に上記同期捕捉時の波形イメージを示す。図8では、説明のために1情報単位(ビット)を4パルスで表現している。典型的な通信システムでは、通常一情報単位(ビット)を〜数百パルスで表現され、限定されるものではない。 FIG. 8 shows a waveform image at the time of the synchronization acquisition. In FIG. 8, one information unit (bit) is expressed by 4 pulses for the sake of explanation. In a typical communication system, one information unit (bit) is usually expressed by several hundred pulses and is not limited.
図8では、上から順に、RFフロントエンド部0210から出力される受信信号S0210、テンプレートパルスS0250、サンプリング部0223から出力されるサンプリング出力S0223、マッチドフィルタ0230の出力S0230aを表す。
In FIG. 8, the reception signal S0210 output from the RF
図8において、初期状態では受信信号S0210のパルス位置と、テンプレートパルスS0250の位置がずれているため、サンプリング部0224の出力S0223は、ノイズ成分しか出力されない。この場合、テンプレートパルスS0250のタイミングをシフトさせていき、δだけシフトして受信信号S0210のパルス位置とテンプレートパルスS0250のタイミングが一致したとき、サンプリング出力S0223は受信信号S0210に対応した値となる。そのサンプリング出力S0223がマッチドフィルタ0230に入力される。これにより、拡散符号との相互相関値S0230aが出力され、拡散符号との相関が最も高い時点でピーク値が出力される。
In FIG. 8, since the position of the pulse of the received signal S0210 and the position of the template pulse S0250 are shifted in the initial state, only the noise component is output from the output S0223 of the
上述した例と同じように、信号を2ナノ秒のパルス幅で250kbpsの伝送レートで送信する場合を採り上げ、1ビットが128パルスで、直接拡散されている場合、両者のパルスのタイミングが一致し、相関出力が最大となるまでの探索回数(シフト回数)の最大値は、4マイクロ秒÷128÷0.5ナノ秒で与えられ、約63回となる。ただし、図4、図5で説明したように、完全な相互相関値を求めるには2情報単位(2ビット)時間必要であるため、上記探索時間の最大値は、126ビットとなる。このように、前述の8000ビットに比べ大幅な同期捕捉時間の低減が可能となる。 As in the above example, a case where a signal is transmitted at a transmission rate of 250 kbps with a pulse width of 2 nanoseconds is taken. When 1 bit is 128 pulses and directly spread, the timing of both pulses coincides. The maximum number of searches (shifts) until the correlation output is maximized is given by 4 microseconds / 128 / 0.5 nanoseconds, and is about 63 times. However, as described with reference to FIGS. 4 and 5, since it takes 2 information units (2 bits) time to obtain a complete cross-correlation value, the maximum value of the search time is 126 bits. Thus, the synchronization acquisition time can be greatly reduced compared to the above-mentioned 8000 bits.
図9にタイミング信号生成部0224の構成例を示す。タイミング信号生成部0224は、可変周波数タイミングクロック生成器(VFRQCLKG)0901及びタイミング調整器(TIMAJ)0902を含んで構成される。
FIG. 9 shows a configuration example of the timing
信号検出・同期制御部0240のタイミングシフト制御信号S0240aに応じて、タイミングクロック生成器0901から出力するタイミングクロックS0224aの周波数を一時的に増加、又は減少させることにより、出力タイミングを制御する。タイミングクロックS0224aは、テンプレートパルス生成部0225のパルス発生タイミングの基準クロックとなる。また、タイミングクロックS0224aは、タイミング調整器0902を介して、積分部0222のリセットタイミングS0224b、サンプリング部0223のサンプリングタイミングS0224cを決定するタイミングクロックとなる。
The output timing is controlled by temporarily increasing or decreasing the frequency of the timing clock S0224a output from the
図10にタイミング信号生成部0224の別の構成例を示す。図10において、1001はリファレンスクロック生成器(REFCLKG)、1002はプログラマブル分周器(PRGDIV)、1003はタイミング調整器(TIMAJ)を示す。タイミング調整器1003は、図9におけるタイミング調整器0903と同等の機能を有する。またプログラマブル分周器1002は、外部の制御信号により、分周数を変えられる機能を持つ。
FIG. 10 shows another configuration example of the timing
リファレンスクロック生成器1001からは比較的高い周波数をもつクロック信号が出力され、プログラマブル分周器1002で適当な周波数に分周され、テンプレートパルス生成部0225のパルス発生タイミングを決定するタイミングクロックS0224aとなる。また、タイミングクロックS0224aは、タイミング調整器1003を介して、積分部0222のリセットタイミングS0224b、サンプリング部0223のサンプリングタイミングS0224cを決定するタイミングクロックとなる。
A clock signal having a relatively high frequency is output from the
図10における各クロック波形例を図11に示す。図11において、上から順に、リファレンスクロック生成器の出力であるリファレンスクロックS1001、信号検出・同期制御部0240からの制御信号S0240a、プログラマブル分周期器1002の出力S0224aを示す。
FIG. 11 shows examples of clock waveforms in FIG. In FIG. 11, the reference clock S1001 that is the output of the reference clock generator, the control signal S0240a from the signal detection /
プログラマブル分周器1002は、通常の分周数がJ、制御信号S0240aがハイレベルの時、分周数J+1で分周する機能を有する。このような構成の場合、信号検出・同期制御部0240のタイミングシフト制御信号S0240aが、一回ハイレベルになるときに、リファレンスクロックの1周期分だけタイミングが遅らされシフトされる。したがって、リファレンスクロックの周期は、テンプレートパルスの一回のシフト幅δに相当する。またパルス間間隔をTwとするとTw=J×δとなる。
The
図12に、信号検出・同期制御部0240の構成例を示す。図12において、1201はピーク検出部(PEAK)、1202は閾値比較部(THR)、1203は制御信号生成部(CTLSIGG)、1204は制御・保持部(CTL・MEM)、1205は同期チェック部(SYNCCK)、1206はタイミング制御信号生成部(TMCTLSIGG)を示す。
FIG. 12 shows a configuration example of the signal detection /
ピーク検出部1201において、所定期間内のマッチドフィルタ出力S0230aのピーク値と、その時間を検出し、制御・保持部1204において両者を保持する。閾値比較部1202において上記ピーク値と閾値が比較され、ピーク値が閾値を超えない場合、制御信号生成部1203によって、タイミング信号生成部0224への制御信号S0240aが出力される。
The
ピーク値が閾値を超える場合、同期チェックモードに移行し、同期チェック部1205にて同期チェックを行なう。同期チェックの例として、ピーク値が検出されたタイミングのマッチドフィルタ出力S0230aを所定回数、閾値比較を行ない、連続して閾値を超えた場合、同期チェックをパスとするとして同期捕捉を完了する。それ以降、上記タイミングで復調部0250を制御するためのタイミング制御信号S0240bをタイミング制御信号生成部1206で生成する。
When the peak value exceeds the threshold value, the mode shifts to the synchronization check mode, and the
図13に上記構成の信号検出・同期制御部0240を用いた同期捕捉の手順の例を示す。まず、信号検出・同期制御部0240が各変数を初期化する(手順1301)。例えば、テンプレートパルスS0225の初期発生タイミング(T=Tini)、同期チェック回数(N=0)を設定する。また、信号検出時の判定閾値(Vth)は、予め定めた固定の値でもよいし、ノイズなどの外部環境に応じて閾値Vthを設定してもよい。
FIG. 13 shows an example of a synchronization acquisition procedure using the signal detection /
次に、ピーク検出部1201は、所定期間内(典型的には1情報単位区間)のマッチドフィルタ出力S230aのピーク値(Vp)と、その時間(Tp)を検出し、制御・保持部1204がそれらを保持する(手順1302)。
Next, the
続いて、閾値比較部1202はVpとVthを比較し(手順1303)、Vp>Vthの場合、同期チェック部1205は、Nの値を調べ(手順1304)、N==K(Kは定数)ならば同期捕捉を完了する。N<Kの場合、Nに1を加え(手順1305)、時間Tpから時間Ts(Tsは定数)後のマッチドフィルタ出力S0230aをVpとし、手順1303に戻る。
Subsequently, the
手順1303において、Vp<Vthの場合、N=0に初期化され、制御信号生成部1203はテンプレートパルスS0225の発生タイミングをδだけシフトさせる制御信号S0240aを出力し、手順1302に戻る。
In
上記手順中、定数Kは同期チェック回数を示す。また、定数Tsは、典型的には拡散符号単位時間、或いは、拡散符号単位時間の整数倍の値をとる。 In the above procedure, the constant K indicates the number of synchronization checks. The constant Ts typically takes a spreading code unit time or a value that is an integral multiple of the spreading code unit time.
図14に上記構成の信号検出・同期制御部0240を用いた同期捕捉の手順の別の例を示す。まず、信号検出・同期制御部0240が各変数を初期化する(手順1401)。例えば、テンプレートパルスS0225の初期発生タイミング(T=Tini)、同期チェック回数(N=0)、マッチドフィルタ230の出力点時間(M=Mini)を設定する。また、信号検出時の判定閾値(Vth)は、予め定めた固定の値でもよいし、ノイズなどの外部環境に応じて閾値Vthを設定してもよい。
FIG. 14 shows another example of the synchronization acquisition procedure using the signal detection /
次に、閾値比較部1202は、マッチドフィルタ出力S0230aの、時間T+Mにおける値をVpとし(手順1402)、Vthと比較する(手順1403)。Vp<Vthの場合、Nの値を調べ(手順1408)、N>0の場合、各変数が初期化され(N=0,M=Mini)、更に制御信号生成部1203はテンプレートパルスS0225の発生タイミングをδだけシフト(T=T+δ)させる制御信号S0240aを出力し、手順1302に戻る。
Next, the threshold
手順1408でN==0の場合、手順1409でM<Nsならば、マッチドフィルタ出力時間をM=M+Tc(Tcは定数)として(手順1410)、手順1402に戻り、M==Nsの場合、上記手順1411を行ない、手順1402に戻る。
If N == 0 in
手順1403において、Vp>Vthの場合、制御・保持部1204はVpの出力時間をTpに保持し、同期チェック部1205は、Nの値を調べ(手順1405)、N==K(Kは定数)の場合、同期捕捉を完了とする。N<Kの場合、Nに1を加え(手順1406)、時間Tpから時間Ts(Tsは定数)後のマッチドフィルタ出力S0230aをVpとし(手順1407)、手順1403に戻る。
In
上記手順中、定数Kは同期チェック回数を示し、定数Nsは拡散符号長を示す。また、定数Tsは、典型的には拡散符号単位時間、或いは、拡散符号単位時間の整数倍の値をとる。 In the above procedure, the constant K indicates the number of synchronization checks, and the constant Ns indicates the spreading code length. The constant Ts typically takes a spreading code unit time or a value that is an integral multiple of the spreading code unit time.
上記のように、ピーク検出が不要となるため、ハードウェア構成が簡素化される。ピーク検出を行なわないか誤って検出される確立が増えるが、比較的高い信号対雑音比で行なわれる場合に適用することにより、ハードウェア構成簡素化の利益が得られるため、図14の手順は有効である。 As described above, since peak detection is not necessary, the hardware configuration is simplified. The probability of hardware configuration simplification can be obtained by applying to a case where peak detection is not performed or false detection is increased, but is applied at a relatively high signal-to-noise ratio. It is valid.
上記図13及び図14で説明した手順において、パルスタイミングシフト幅δは1シーケンス中に必ずしも固定としなくてよい。例えば、1回のパルスタイミングシフトに対してランダムにδを割り当てることが可能である。 In the procedure described with reference to FIGS. 13 and 14, the pulse timing shift width δ is not necessarily fixed during one sequence. For example, it is possible to randomly assign δ to one pulse timing shift.
更に、δを所定のアルゴリズムに基づいて決定することが可能である。そのようなアルゴリズムを採用した同期捕捉の手順の例を図15に示す。図15の手順は、2ステップの探索によって実現される。 Furthermore, δ can be determined based on a predetermined algorithm. An example of a synchronization acquisition procedure employing such an algorithm is shown in FIG. The procedure in FIG. 15 is realized by a two-step search.
まず、信号検出・同期制御部0240が各変数を初期化する(手順9701)。例えば、テンプレートパルスの初期発生タイミング(T=Tini)、同期チェック回数(N=0)を設定する。また信号検出時の判定閾値(Vth1,Vth2)は、予め定めた固定の値でもよいし、ノイズなどの外部環境に応じて閾値(Vth1,Vth2)を設定してもよい。
First, the signal detection /
次に、ピーク検出部1201は、所定期間Tm1内のマッチドフィルタ出力S230aのピーク値(Vp)と、その時間(Tp)を検出し、保持する(手順9702)。
Next, the
続いて、閾値比較部1202は、VpとVth1を比較し(手順9703)、Vp>Vth1の場合、2ステップ目の探索が開始される(手順9704)。手順9703において、Vp<Vthの場合、制御信号生成部1203はテンプレートパルスの発生タイミングをδ1だけシフトさせる制御信号S0240aを出力し、手順9702に戻る。
Subsequently, the
手順9704で、信号検出・同期制御部0240はテンプレートパルスの発生タイミングを再設定し、ピーク検出部1201は所定期間Tm2内のマッチドフィルタ出力S230aのピーク値(Vp)と、その時間(Tp)を検出し、保持する(手順9705)。
In
次に、閾値比較部1202は、VpとVth2を比較し(手順9706)、Vp>Vth2の場合、同期チェック部1205は、Nの値を調べ(手順9707)、N==K(Kは定数)ならば同期捕捉を完了する。N<Kの場合、Nに1を加え(手順9708)、時間Ts(Tsは定数)後のマッチドフィルタ出力S0230aをVpとし、手順9706に戻る。
Next, the
手順9706において、Vp<Vthの場合、N=0に初期化され、制御信号生成部1203は、テンプレートパルスの発生タイミングをδ2だけシフトさせる制御信号S0240aを出力し、手順9705に戻る。
In
上記手順中、定数Kは同期チェック回数を示す。また、定数Tsは、典型的には拡散符号単位時間、あるいは、拡散符号単位時間の整数倍の値をとる。 In the above procedure, the constant K indicates the number of synchronization checks. The constant Ts typically takes a spreading code unit time or a value that is an integral multiple of the spreading code unit time.
また、上記手順中で、タイミングシフト幅δ1とδ2、及びマッチドフィルタの相関時間Tm1、Tm2は両者とも互いに異なるか、タイミングシフト幅か相関時間かのどちらか一方のみが異なる。 Further, in the above procedure, the timing shift widths δ1 and δ2 and the correlation times Tm1 and Tm2 of the matched filter are different from each other, or only one of the timing shift width and the correlation time is different.
上記のように、タイミングシフト幅δ1とδ2を異なる値を用いた場合、強いマルチパス環境がある場合において、同期捕捉時間を短縮できる可能性がある。即ち、δ1>δ2とし、1回目のステップで、到来するマルチパス信号の塊を探索し、2回目のステップで最も強いパスを探索することにより、平均同期捕捉時間を短縮することができる。 As described above, when the timing shift widths δ1 and δ2 are different from each other, there is a possibility that the synchronization acquisition time can be shortened in a strong multipath environment. That is, it is possible to reduce the average synchronization acquisition time by setting δ1> δ2 and searching for a block of incoming multipath signals in the first step and searching for the strongest path in the second step.
また、信号対電力雑音比が良い環境の場合、マッチドフィルタの相関時間Tm1<Tm2として、1回目の探索で少ない相関時間で信号を探索し、その信号が存在する候補点において、2回目のステップで詳細に調べることができるため、平均同期捕捉時間を短縮することができる。 Further, in an environment where the signal-to-power noise ratio is good, the correlation time Tm1 <Tm2 of the matched filter is used to search for a signal with a small correlation time in the first search, and at the candidate point where the signal exists, the second step Therefore, the average synchronization acquisition time can be shortened.
以上の手順を実現する受信装置は、ハードウェアで構成することができる。或いは、演算処理装置(CPU)又はディジタル信号処理装置(DSP)と、上記手順を納めたプログラムとを用い、演算処理装置又はディジタル信号処理装置が上記プログラムに従って動作するように構成することができる。 The receiving device that realizes the above procedure can be configured by hardware. Alternatively, an arithmetic processing unit (CPU) or a digital signal processing unit (DSP) and a program containing the above procedure can be used so that the arithmetic processing unit or the digital signal processing unit operates according to the program.
また、同期捕捉時間が前述の8000ビットとなる構成では、精度の高い時間制御が必要であり、すべてアナログ回路で実現しようとすると、複雑さが増しコストの増大を招く問題がある。また、全ての制御をディジタル領域で実現しようとすると、上記パルス幅よりも高い時間分解能でサンプリングすることが必要になり、ハードウェアの面積、消費電力の増大を招く問題がある。 In addition, in the configuration in which the synchronization acquisition time is 8000 bits as described above, time control with high accuracy is necessary, and if all are realized by analog circuits, there is a problem that the complexity increases and the cost increases. Further, if all control is to be realized in the digital domain, it is necessary to perform sampling with a time resolution higher than the pulse width, resulting in an increase in hardware area and power consumption.
これに対して、本発明では、受信する信号のパルスと受信側で生成する信号のパルスとの時間位置の一致を逐次サーチ法で、拡散符号の位相の一致をディジタル領域で行なうことができるため、装置を比較的簡単なハードウェアで構成することができる。 On the other hand, in the present invention, the time position matching between the received signal pulse and the signal pulse generated on the receiving side can be performed by the sequential search method, and the phase of the spread code can be matched in the digital domain. The apparatus can be configured with relatively simple hardware.
本実施形態により、同期捕捉時間の短縮が可能であり、かつ構成が簡単な受信装置の実現が期待される。 According to this embodiment, it is expected to realize a receiving apparatus that can shorten the synchronization acquisition time and has a simple configuration.
<第2の実施形態>
本発明の受信装置の第2の実施形態を図16に示す。本実施形態は、図1の構成をより具体的に示した別の構成例である。図16の構成では、図2の構成で備わっていた乗算部0221、積分部0222が省略されている。
<Second Embodiment>
A second embodiment of the receiving apparatus of the present invention is shown in FIG. The present embodiment is another configuration example more specifically showing the configuration of FIG. In the configuration of FIG. 16, the
図16において、0000はアンテナ、1510はRFフロントエンド部(RFFE)、1520は逐次サーチ部0120を成す逐次サーチ部(SRLSRC)、1521はサンプリング部(SAMP)、1522はタイミング信号生成部(TMSIGG)、1530は符合相関部0130を成すマッチドフィルタ(MF)、1540は信号検出・同期制御部(FIND・SYNCCTL)、1550は復調部(DEMOD)を示す。
In FIG. 16, 0000 is an antenna, 1510 is an RF front end unit (RFFE), 1520 is a sequential search unit (SRLSRC) that forms a
アンテナ0000、RFフロントエンド部1510は、図1におけるアンテナ0000、RFフロントエンド部0110と同等の機能を有する。
The
また、タイミング信号生成部1522、信号検出・同期制御部1540は、図2のタイミング信号生成部0224、信号検出・同期制御部0240と同等の機能を有する。
Further, the timing
RFフロントエンド部1510から出力された受信信号は、サンプリング部1521において、タイミング信号生成部1522から出力されるタイミングクロックを基準に、サンプリング、量子化される。
The reception signal output from the RF
上記量子化された信号は、マッチドフィルタ1530に入力され、拡散符号との相互相関が計算される。このマッチドフィルタ1530は、図2におけるマッチドフィルタ0230と同等の機能を有する。
The quantized signal is input to the matched
信号検出・同期制御部1540では、上記マッチドフィルタ1530から出力された相互相関値のピーク値を検出し、上記ピーク値とあらかじめ設定された閾値との比較を行なう。
The signal detection /
上記相互相関値のピーク値が上記閾値より小さかった場合、信号は存在しないものと判断し、タイミング信号生成部1522にタイミングシフト制御信号を送る。タイミング信号生成部1522では、上記タイミングシフト制御信号に応じて、出力タイミングをシフトしタイミングクロックを生成する。
When the peak value of the cross-correlation value is smaller than the threshold value, it is determined that there is no signal, and a timing shift control signal is sent to the
上記相互相関のピーク値が上記閾値より大きかった場合、必要に応じて同期チェックを行なった後、以降マッチドフィルタ1530の出力である上記相互相関値が復調部1550に渡され、信号検出・同期制御部1540からのタイミング制御信号を用いてデータ復調される。
If the cross-correlation peak value is larger than the threshold value, after performing a synchronization check as necessary, the cross-correlation value, which is the output of the matched
本実施形態では、逐次サーチ部1520において、図2の構成で具備していた乗算部0221、積分部0222が不要になっているので、実装する際にアナログ部の規模が小さくなり、またテンプレートパルス生成部、積分部、サンプリング部を高精度に同期して作動させるための複雑さを解消することができる。
In this embodiment, the
なお、本実施形態では乗算部及び積分部による雑音抑圧効果が得られないので、本実施形態は、第1の実施形態の場合に比べて受信が比較的高い信号対雑音比で行なわれる場合に適用して好適である。 In this embodiment, since the noise suppression effect by the multiplication unit and the integration unit cannot be obtained, this embodiment is used when reception is performed at a relatively high signal-to-noise ratio compared to the case of the first embodiment. It is suitable to apply.
<第3の実施形態>
本発明の受信装置の第3の実施形態を図17に示す。本実施形態は、図41の上段に示したような、搬送波をパルス波形によって変調した変調パルス波形を用いて信号を伝送する通信システムに適用される。図17において、0000はアンテナ、1610はRFフロントエンド部(RFFE)、1620は周波数変換部(FRQCONV)、1630は逐次サーチ部(SRLSRC)、1640は符号相関部(CODECORR)、1650は信号検出・同期制御部(FIND・SYNCCTL)、1660は復調部(DEMOD)をそれぞれ示す。
<Third Embodiment>
A third embodiment of the receiving apparatus of the present invention is shown in FIG. This embodiment is applied to a communication system that transmits a signal using a modulated pulse waveform obtained by modulating a carrier wave with a pulse waveform as shown in the upper part of FIG. In FIG. 17, 0000 is an antenna, 1610 is an RF front end unit (RFFE), 1620 is a frequency conversion unit (FRQCONV), 1630 is a sequential search unit (SRLSRC), 1640 is a code correlation unit (CODECORR), 1650 is a signal detection A synchronization control unit (FIND / SYNCCTL) and 1660 denote a demodulation unit (DEMOD).
本実施形態で受信する信号は、例えば上述した図38に示す送信装置などにおいて生成された送信信号である。即ち、情報ソース3510において信号(データ)が同相成分(I成分)と直交成分(Q成分)に分けられ、拡散符号生成部3520、乗算部3530及びパルス生成部3540において、それぞれのBPSK変調及び直接拡散されたパルス列が生成される。更に、フロントエンド部3550において、搬送波を同パルス列によって変調することによって変調パルス波形の送信信号が生成され、アンテナ0000から送出される。
The signal received in the present embodiment is, for example, a transmission signal generated in the transmission apparatus shown in FIG. 38 described above. That is, in the
RFフロントエンド部1610は、上記送信信号をアンテナ0000で受信し、必要に応じて増幅や帯域制限、ノイズ除去などのRF信号処理を行ない、受信信号S1610を出力する。
The RF
周波数変換部1620は、変調パルス波形の受信信号S1610を、二つの直交成分であるI成分とQ成分に分けてそれぞれに周波数変換を行ない、元のパルス波形S1620I、S1620Qを抽出する。
The
逐次サーチ部1630は、上記I成分、Q成分のパルス波形S1620I、S1620Qの時間位置を探索する。それぞれの成分毎にパルス周期ごとに出力される逐次サーチ部1630の探索結果S1630I、S1630Qは、符合相関部1640で拡散符号との相互相関値が求められる。
The
信号検出・同期制御部1650は、上記両成分の相互相関値S1640aを合成してピーク値を検出し、そのピーク値から信号の存在の有無を判定する。上記判定結果において、信号の存在が無いと判定された場合、信号検出・同期制御部1650は逐次サーチ部1630における次回の探索位置をタイミング制御信号1650aによって制御する。
The signal detection /
上記判定結果において、信号の存在が有ると判定された場合は、必要に応じて同期チェックが行なわれた後、復調部1660が符号相関部1640から出力される相互相関値の出力S1640I、S1640Qを、信号検出・同期制御部1650からのタイミング制御信号1650bを用いてデータ復調しデータを出力する。
In the above determination result, if it is determined that the signal exists, a synchronization check is performed as necessary, and then the
図18に、図17の構成をより具体的に示す。図18において、0000はアンテナ、1710はRFフロントエンド部(RFFE)、1720は周波数変換部1620を成す周波数変換部、1730は逐次サーチ部1630を成す逐次サーチ部、1740は符号相関部1640を成す符号相関部、1750は信号検出・同期制御部(FIND・SYNCCTL)、1760は復調部を示す。更に、1721I、1721Qは乗算部(MIX)、1722I、1722QはLPF、1723はローカル信号生成部(LO)、1724は90度位相器(90PH)、1731I、1731Qは乗算部(MLT)、1732I、1732Qは積分部/LPF部(INT/LPF)、1733I、1733Qはサンプリング部(SAMP)、1734はタイミング信号生成部(TMSIGG)、1735はテンプレートパルス生成部(TEMPOLSG)、1741I、1741Qはマッチドフィルタ(MF)、1742I、1742Qは絶対値/2乗器(ABS/SQR)、1743は加算部(ADD)を示す。
FIG. 18 shows the configuration of FIG. 17 more specifically. In FIG. 18, 0000 is an antenna, 1710 is an RF front end unit (RFFE), 1720 is a frequency conversion unit forming a
アンテナ0000、RFフロントエンド部1710は、図17におけるアンテナ0000、RFフロントエンド部1610と同等の機能を有するものである。
The
またタイミング信号生成部1734、テンプレートパルス生成部1735、信号検出・同期制御部1750は、図2のタイミング信号生成部0224、テンプレートパルス生成部0225、信号検出・同期制御部0240と同等の機能を有する。
The timing
RFフロントエンド部1710から出力された受信信号は、乗算部1721I、1721Qにおいてローカル信号と乗算される。このローカル信号は、ローカル信号生成部1723から出力された信号を90度位相器1724によって、互いに90度位相が異なるよう出力されたものである。乗算部1721I、1721Qによって乗算された信号は、それぞれLPF1722I、1722Qによって高域成分が除去され、元のパルス波形が抽出される。
The reception signal output from the RF
上記パルス波形の両成分は、乗算部1731I、1731Qによって、テンプレートパルス生成部1735で出力されたテンプレートパルスと乗算され、積分部又はLPF部1732I、1732Qにおいて積分又は高域成分が除去され、パルス相関信号S1732I、S1732Qが出力される。
Both components of the pulse waveform are multiplied by the template pulses output from the
テンプレートパルス生成部1735では、タイミング信号生成部1734からのタイミングクロックに同期してテンプレートパルスを生成し、乗算部1731I、1731Qに出力する。この乗算部1731I、1731Qに入力されるテンプレートパルスは同一のものである。また積分部1732I、1732Qの積分リセットタイミングはタイミング信号生成部1734からのタイミングクロックで制御される。
The
テンプレートパルス生成部1735が生成するテンプレートパルスは、図39で示したテンプレート波形列生成部3660から生成されるテンプレート波形列とは異なり、極性がすべて同一のパルス列である。
Unlike the template waveform sequence generated from the template waveform
サンプリング部1733I、1733Qにおいて、上記パルス相関信号はテンプレートパルスの生成タイミングと同一周期でサンプリング、量子化される。この上記サンプリングタイミングは、タイミング信号生成部1734から出力されるタイミングクロックで制御される。
In the
テンプレートパルス生成部1735、積分部1732I、1732Q、サンプリング部1733I、1733Qに入力されるタイミングクロックは、タイミング信号生成部1734によって生成される。それぞれのタイミングクロック信号は、周期が同一であり、出力タイミングは所定の関係に関係付けられている。即ち、マッチドフィルタ1741I、1741Qが出力するパルス相関信号が最も大きくなるタイミングで制御される。
A timing clock input to the
上記量子化された信号は、それぞれマッチドフィルタ1741I、1741Qに入力され、拡散符号との相互相関が計算される。マッチドフィルタ1741I、1741Qは、図2におけるマッチドフィルタ0230と同等の機能を有する。
The quantized signals are input to matched
絶対値/2乗器1742I、1742Qは、上記相互相関値のI成分、Q成分の絶対値又は2乗を求め、加算部1743は、それぞれの和を求め、相互相関値の振幅成分を求める。
The absolute value / square units 1742I and 1742Q obtain absolute values or squares of the I component and Q component of the cross-correlation value, and the
信号検出・同期制御部1750は、加算器1743から出力された相互相関値の振幅成分のピーク値を検出し、上記ピーク値とあらかじめ設定された閾値と比較を行なう。
The signal detection /
上記相互相関値の振幅成分のピーク値が上記閾値より小さかった場合、信号検出・同期制御部1750は、信号は存在しないものと判断し、タイミング信号生成部1734にタイミングシフト制御信号を送る。タイミング信号生成部1734は、上記タイミングシフト制御信号に応じて、出力タイミングをシフトしタイミングクロックを生成する。
When the peak value of the amplitude component of the cross-correlation value is smaller than the threshold value, the signal detection /
上記相互相関の振幅成分のピーク値が上記閾値より大きかった場合、信号検出・同期制御部1750は、必要に応じて同期チェックを行ない、以降マッチドフィルタ1741I、1741Qの出力である相互相関値が復調部1760に渡され、信号検出・同期制御部1750からのタイミング制御信号を用いてデータ復調される。
If the peak value of the amplitude component of the cross-correlation is greater than the threshold value, the signal detection /
典型的な同期捕捉の手順の一例は、第1の実施形態において図3に示した同期捕捉のフローチャートと同一である。 An example of a typical synchronization acquisition procedure is the same as the synchronization acquisition flowchart shown in FIG. 3 in the first embodiment.
本発明では、受信する信号のパルスと受信側で生成する信号のパルスとの時間位置の一致を逐次サーチ法で、拡散符号の位相の一致をディジタル領域で行なうことができるため、装置を比較的簡単なハードウェア構成で実現することができる。 In the present invention, the time position of the received signal pulse and that of the signal generated on the receiving side can be matched by the sequential search method, and the phase of the spread code can be matched in the digital domain. It can be realized with a simple hardware configuration.
本実施形態により、変調パルス波形を用いる場合に同期捕捉時間の低減が可能となり、かつ構成が簡単な受信装置の実現が期待される。 According to this embodiment, when a modulated pulse waveform is used, it is possible to reduce the synchronization acquisition time and to realize a receiving device with a simple configuration.
<第4の実施形態>
本発明の受信装置の第4の実施形態を図19に示す。本実施形態は、図17の構成をより具体的に示した別の構成例である。図19の構成では、図18の構成で備わっていた乗算部1731I、1731Q、積分部1732I、1732Qが省略されている。
<Fourth Embodiment>
FIG. 19 shows a fourth embodiment of the receiving apparatus of the present invention. This embodiment is another configuration example that more specifically shows the configuration of FIG. In the configuration of FIG. 19, the
図19において、0000はアンテナ、1810はRFフロントエンド部(RFFE)、1820は周波数変換部1620を成す周波数変換部、1830は逐次サーチ部1630を成す逐次サーチ部、1840は符号相関部1640を成す符号相関部、1850は信号検出・同期制御部(FIND・SYNCCTL)、1860は復調部(DEMOD)を示す。更に、1821I、1821Qは乗算部(MIX)、1822I、1822QはLPF、1823はローカル信号生成部(LO)、1824は90度位相器(90PH)、1831I、1831Qはサンプリング部(SAMP)、1832はタイミング信号生成部(TMSIGG)、1841I、1841Qはマッチドフィルタ(MF)、1842I、1842Qは絶対値/2乗器(ABS/SQR)、1843は加算部(ADD)を示す。
In FIG. 19, 0000 is an antenna, 1810 is an RF front end unit (RFFE), 1820 is a frequency conversion unit forming a
アンテナ0000、RFフロントエンド部1810は、図17におけるアンテナ0000、RFフロントエンド部1610と同等の機能を有するものである。
The
また周波数変換部1820とその構成要素は、図18における周波数変換部1720とその構成要素と同等の機能を有する。
Further, the
RFフロントエンド部1810から出力された受信信号は、乗算部1821I、1821Qにおいてローカル信号と乗算される。このローカル信号は、ローカル信号生成部1823から出力された信号を90度位相器1824によって、互いに90度位相が異なるよう出力されたものである。乗算部1821I、1821Qによって乗算された信号は、それぞれLPF1822I、1822Qによって高域成分が除去され、元のパルス波形が抽出される。
The reception signal output from the RF
上記パルス波形の両成分は、サンプリング部1831I、1831Qにおいて、タイミング信号生成部1832から出力されるタイミングクロックを基準に、それぞれサンプリング、量子化される。
Both components of the pulse waveform are sampled and quantized by the
上記量子化された信号は、それぞれマッチドフィルタ1841I、1841Qに入力され、拡散符号との相互相関が計算される。このマッチドフィルタ1841I、1841Qは、図2におけるマッチドフィルタ0230と同等の機能を要する。
The quantized signals are input to matched
絶対値/2乗器1842I、1842Qは、上記相互相関値のI成分、Q成分の絶対値又は2乗を求め、加算部1843は、それぞれの和を求め、相互相関値の振幅成分を求める。
Absolute value /
信号検出・同期制御部1850は、加算部1843から出力された相互相関値の振幅成分のピーク値を検出し、上記ピーク値とあらかじめ設定された閾値との比較を行なう。
The signal detection /
上記相互相関値の振幅成分のピーク値が上記閾値より小さかった場合、信号検出・同期制御部1850は、信号は存在しないものと判断し、タイミング信号生成部1832にタイミングシフト制御信号を送る。タイミング信号生成部1832は、上記タイミングシフト制御信号に応じて出力タイミングをシフトし、タイミングクロックを生成する。
If the peak value of the amplitude component of the cross-correlation value is smaller than the threshold value, the signal detection /
上記相互相関のピーク値が上記閾値より大きかった場合、信号検出・同期制御部1850は、必要に応じて同期チェックを行ない、以降マッチドフィルタ1841I、1841Qの出力である相互相関値が、復調部1860に渡され、信号検出・同期制御部1850からのタイミング制御信号を用いてデータ復調される。
When the peak value of the cross correlation is larger than the threshold value, the signal detection /
本実施形態では、逐次サーチ部1830において、図18の構成で具備していた乗算部1731I、1732Q、積分部1732I、1732Qが不要になっているので、実装する際にアナログ部の規模が小さくなり、またテンプレートパルス生成部、積分部、サンプリング部を高精度に同期して作動させるための複雑さを解消することができる。
In this embodiment, in the
なお、本実施形態では乗算部及び積分部による雑音抑圧効果が得られないので、本実施形態は、第3の実施形態の場合に比べて受信が比較的高い信号対雑音比で行なわれる場合に適用して好適である。 In this embodiment, since the noise suppression effect by the multiplication unit and the integration unit cannot be obtained, this embodiment is used when reception is performed at a relatively high signal-to-noise ratio compared to the case of the third embodiment. It is suitable to apply.
<第5の実施形態>
本発明の受信装置の第5の実施形態を図20に示す。本実施形態は、図17の構成をより具体的に示した更に別の構成例である。
<Fifth Embodiment>
A fifth embodiment of the receiving apparatus of the present invention is shown in FIG. This embodiment is still another configuration example that more specifically shows the configuration of FIG.
図20において、0000はアンテナ、1910はRFフロントエンド部(RFFE)、1920は周波数変換部1620を成す周波数変換部、1930は逐次サーチ部1630を成す逐次サーチ部、1940は符号相関部1640を成す符号相関部、1950は信号検出・同期制御部(FIND・SYNCCTL)、1960は復調部(DEMOD)を示す。更に、1921I、1921Qは乗算部(MIX)、1922I、1922QはLPF、1923はローカル信号生成部(LO))、1924は90度位相器(90PH)、1931I、1931Qは乗算部(MLT)、1932I、1932Qは積分部又はLPF部(INT/LPF)、1933I、1933Qはサンプリング(SAMP)部、1934はタイミング信号生成部(TMSIGG)、1935はテンプレートパルス生成部(TEMPPLSG)、1941I、1941Qはマッチドフィルタ(MF)、1942I、1942Qは絶対値/2乗器(ABS/SQR)、1943は加算部(ADD)、1944は同位相積分部(INPHINT)を示す。
In FIG. 20, 0000 is an antenna, 1910 is an RF front end unit (RFFE), 1920 is a frequency conversion unit forming a
アンテナ0000、RFフロントエンド部1910は、図17におけるアンテナ0000、RFフロントエンド部1610と同等の機能を有する。
The
また、タイミング信号生成部1934、テンプレートパルス生成部1935、信号検出・同期制御部1950は、図2のタイミング信号生成部0224、テンプレートパルス生成部0225、信号検出・同期制御部0240と同等の機能を有する。
Further, the timing
RFフロントエンド部1910から出力された受信信号は、乗算部1921I、1921Qにおいてローカル信号と乗算される。このローカル信号は、ローカル信号生成部1923から出力された信号を90度位相器1924によって、互いに90度位相が異なるよう出力されたものである。乗算部1921I、1921Qによって乗算された信号は、それぞれLPF1922I、1922Qによって高域成分が除去され、元のパルス波形が抽出される。
The reception signal output from the RF
上記パルス波形の両成分は、乗算部1931I、1931Qによって、テンプレートパルス生成部1935で出力されたテンプレートパルスと乗算され、積分部又はLPF部1932I、1932Qにおいて積分又は高域成分が除去され、パルス相関信号S1932I、S1932Qが出力される。
Both components of the pulse waveform are multiplied by the template pulses output from the
テンプレートパルス生成部1935は、タイミング信号生成部1934からのタイミングクロックに同期してテンプレートパルスを生成し、乗算部1931I、1931Qに出力する。乗算部1931I、1931Qに入力されるテンプレートパルスは、同一のものである。また、積分部1932I、1932Qの積分リセットタイミングは、タイミング信号生成部1934からのタイミングクロックで制御される。
The template
テンプレートパルス生成部1935から生成されるテンプレートパルスは、図39で示したテンプレート波形列生成部3660から生成されるテンプレート波形列とは異なり、極性がすべて同一のパルス列である。
Unlike the template waveform sequence generated from the template waveform
サンプリング部1933I、1933Qにおいて、パルス相関信号S1932I、S1932Qはテンプレートパルスの生成タイミングと同一周期でサンプリング、量子化される。この上記サンプリングタイミングは、タイミング信号生成部1934から出力されるタイミングクロックで制御される。
In the
テンプレートパルス生成部1935、積分部1932I、1932Q、サンプリング部1933I、1933Qに入力されるそれぞれの上記タイミングクロックは、タイミング信号生成部1935にて生成される。それぞれのタイミングクロック信号は、周期が同一であり、出力タイミングは所定の関係に関係付けられている。
Each timing clock input to the
上記量子化された信号は、それぞれマッチドフィルタ1941I、1941Qに入力され、拡散符号との相互相関が計算される。マッチドフィルタ1941I、1941Qは、図2におけるマッチドフィルタ0230と同等の機能を有する。
The quantized signals are input to matched
絶対値/2乗器1942I、1942Qは、上記相互相関値のI成分、Q成分の絶対値又は2乗を求め、加算部1943はそれぞれの和を求め、相互相関値の振幅成分を求める。更に、同位相積分部1944は、上記相互相関値の振幅成分を所定回数、同一位相で加算する。即ち、上記相互相関値の振幅成分のそれぞれの成分に対して、所定回数加算する。
The absolute value /
信号検出・同期制御部1950は、同位相積分部1944から出力された相互相関値の振幅成分の積分値のピーク値を検出し、上記ピーク値と予め設定された閾値と比較を行なう。
The signal detection /
上記相互相関値の振幅成分のピーク値が上記閾値より小さかった場合、信号検出・同期制御部1950は、信号は存在しないものと判断し、タイミング信号生成部1934にタイミングシフト制御信号を送る。タイミング信号生成部1934は、上記タイミングシフト制御信号に応じて、出力タイミングをシフトしタイミングクロックを生成する。
When the peak value of the amplitude component of the cross-correlation value is smaller than the threshold value, the signal detection /
上記相互相関の振幅成分のピーク値が上記閾値より大きかった場合、信号検出・同期制御部1950は、必要に応じて同期チェックを行ない、以降マッチドフィルタ1941I、1941Qの出力である相互相関値が復調部1960に渡される。復調部1960において、信号検出・同期制御部1950からのタイミング制御信号を用いて1情報単位(ビット)時間での同期(ビット同期)が行なわれ、その後データ復調される。
If the peak value of the amplitude component of the cross-correlation is greater than the threshold value, the signal detection /
上記構成をとる場合、同期捕捉時の送信信号に施される拡散符号は、図21に示すように、データ伝送時の1情報単位(ビット)あたりのパルス数に比べ、系列長が1/mとなることが前提となっている。即ち、1情報単位(ビット)あたりのパルス数は、パルス同期拡散符号の系列長のm倍である。図20におけるマッチドフィルタ1941I、1941Qは、それに対応した遅延数と係数系列を有する。
In the case of adopting the above configuration, as shown in FIG. 21, the spreading code applied to the transmission signal at the time of synchronization acquisition has a sequence length of 1 / m compared to the number of pulses per information unit (bit) at the time of data transmission. It is assumed that That is, the number of pulses per information unit (bit) is m times the sequence length of the pulse synchronous spreading code. Matched
図22に、上記構成で、かつ送信データが拡散系列単位で差動符号化された場合の復調部1960の構成例を示す。図22において、2111I、2111Qは信号選択部(SELCT)、2112I、2112Qは遅延部(DELAY)、2113I、2113Qは乗算部(MLT)、2114は加算部、2115は積分部(INT)、2116は判定部(JUDG)、2117はビット同期部(BITSYNC)を示す。
FIG. 22 shows a configuration example of
マッチドフィルタ1941I、1941Qからの相互相関値を、信号選択部2111I、2111Qにおいて、信号検出・同期制御部1950からのタイミング制御信号を用いて同期点の出力を選択する。上記抽出された信号は、2112I、2112Qの遅延にて、1拡散符号単位だけ遅延される。上記遅延された信号と、遅延されない信号が乗算部2113I、2113Qにおいて乗算される。I、Q量成分の乗算部2113I、2113Qの出力が加算部2114によって加算される。その後、積分部2115によって、m回積分され、続いて、判定部2116がデータ判別して復調する。復調前には、ビット同期部2117によって、最も判定部2117における判定誤差確率が小さくなるように1情報単位でのビット同期が行なわれる。
Based on the cross-correlation values from the matched
図23は、復調部1960が図22のような構成をとった場合の、同期捕捉手順の例を示したものである。手順2201によって、まずパルス同期と拡散符号単位の同期が行なわれる。この手順2201におけるシーケンスの例としては、図13、図14と同様な手順で示される。次に手順2202によってビット同期が行なわれ、復調が開始される。
FIG. 23 shows an example of the synchronization acquisition procedure when the
図24に、復調部1960の別の構成例を示す。図24において、2311I、2311Qは信号選択部(SELCT)、2312は位相誤差・周波数補正部(PHDIFF・REQDIF)、2313は位相回転部(PHROTA)、2314はビット同期・判定部(BITSYNC・JUDG)を示す。
FIG. 24 shows another configuration example of the
信号選択部2311I、2311Qは、マッチドフィルタ1941I、1941Qからの相互相関値を信号検出・同期制御部1950からのタイミング制御信号を用いて同期点の出力を選択する。
The
位相誤差・周波数補正部2312は、上記出力を用いて初期位相、周波数偏差を抽出し、補正のための位相回転量を計算する。位相回転部2313は、上記位相回転量だけ、I、Q平面上で位相を回転させ、判定部2314に出力する。その後、ビット同期。判定部2314がビット同期、データ判別を行なう。
The phase error /
図24の構成をとった場合の同期捕捉手順の例を図25に示す。手順2401によって、まずパルス同期と拡散符号単位の同期が行なわれる。この手順2401におけるシーケンスの例としては、図13、図14と同様な手順で示される。次に手順2402によって初期位相推定、周波数偏差推定が行なわれる。その後、ビット同期が行なわれ復調が開始される。
An example of the synchronization acquisition procedure when the configuration of FIG. 24 is adopted is shown in FIG. In
上記構成のように、1情報単位時間をm分割して相関値を求め、更にその振幅成分を求めた後m回積分することにより、図41の下段に示したパルス波形の振幅変動の影響を軽減することができる。パルス波形の振幅変動は、送受信間で搬送波に周波数偏差がある場合に、周波数変換後に起こる。 As in the above-described configuration, the correlation value is obtained by dividing one information unit time into m, and after obtaining the amplitude component and then integrating m times, the influence of the amplitude fluctuation of the pulse waveform shown in the lower part of FIG. Can be reduced. The amplitude variation of the pulse waveform occurs after frequency conversion when there is a frequency deviation in the carrier wave between transmission and reception.
パルス波形の振幅変動の影響が軽減される様子を図26に示す。図26の上段は、周波数偏差が存在するときの変換後のパルス波形S1932I(S1732I)、S1932Q(S1732Q)の包絡線を示しており、下段はその相関出力を示している。簡単のため、上段においては拡散符号が施されていないものとする。このとき、図18の構成であると、相関値は上段の信号の1情報単位(ビット)時間の積分値となるため、振幅の変動の影響が大きくなり、下段の曲線のように、符号相関部1740の出力、即ち加算部1743が出力する相関値の振幅成分(S1743)は小さいものとなる。
FIG. 26 shows how the influence of the amplitude fluctuation of the pulse waveform is reduced. The upper part of FIG. 26 shows the envelopes of the converted pulse waveforms S1932I (S1732I) and S1932Q (S1732Q) when there is a frequency deviation, and the lower part shows the correlation output. For simplicity, it is assumed that no spreading code is applied in the upper stage. At this time, in the configuration of FIG. 18, since the correlation value is an integral value of one information unit (bit) time of the upper signal, the influence of the fluctuation of the amplitude becomes large, and the code correlation is as shown in the lower curve. The output of the
図20の構成をとれば、積分区間が短くなるため、振幅の変動の影響を少なくすることができ、下段の階段波形のように、符号相関部1940の出力、即ち同位相積分部1944が出力する相関出力(S1944)は改善される。
With the configuration shown in FIG. 20, since the integration interval is shortened, the influence of fluctuations in amplitude can be reduced, and the output of the
以上の効果を計算機シミュレーションによって確かめた結果を図27に示す。図27は横軸に1ビット当たりのエネルギー対電力雑音密度(Eb/N0)、縦軸は捕捉確率1%となるために必要な信号捕捉時間を1情報単位(ビット)を基準にして示してある。また伝送レートは250kbps、パルス間間隔は32ナノ秒であり、周波数偏差は40ppmと想定している。図27より、分割数m=1に対して、m=4の方が大幅に信号捕捉時間が低減される。 FIG. 27 shows the result of confirming the above effect by computer simulation. In FIG. 27, the horizontal axis indicates energy per bit power noise density (Eb / N0), and the vertical axis indicates the signal acquisition time required to obtain an acquisition probability of 1% on the basis of one information unit (bit). is there. The transmission rate is 250 kbps, the interval between pulses is 32 nanoseconds, and the frequency deviation is assumed to be 40 ppm. From FIG. 27, the signal acquisition time is significantly reduced when m = 4 with respect to the division number m = 1.
また、図20の構成をとり、かつ同期捕捉時の送信信号の拡散符号系列長の1情報単位(ビット)あたりのパルス数に対する分割数mと、同位相積分部1944での積分回数nは上記では一致しているが、双方が異なってもよい。例えば、m分割して、n=2×mの積分回数とした場合、信号検出・同期制御部1950に入力される信号の信号対電力雑音比が改善され、同期捕捉確率が向上する。
Further, the division number m with respect to the number of pulses per information unit (bit) of the spread code sequence length of the transmission signal at the time of synchronization acquisition, and the number of integrations n in the in-
なお、1情報単位(ビット)あたりのパルス数に比べ、拡散符号の系列長が1/mとなることから、1情報単位(ビット)あたりの拡散符号に周期性が生じ、ランダム性が低下する。そのため、他の通信システムへの干渉が増す。従って、本実施形態は、他の通信システムとの距離が比較的長く、干渉の影響が軽減される場合に適用して好適である。 Since the sequence length of the spreading code is 1 / m compared to the number of pulses per information unit (bit), the spreading code per information unit (bit) has periodicity and the randomness is lowered. . Therefore, interference with other communication systems increases. Therefore, this embodiment is suitable for application when the distance from other communication systems is relatively long and the influence of interference is reduced.
<第6の実施形態>
本発明の受信装置の第6の実施形態を図28に示す。本実施形態は、図17の構成をより具体的に示した更に別の構成例である。図28の構成では、図20の構成で備わっていた乗算部1931I、1931Q、積分部1932I、1932Qが省略されている。
<Sixth Embodiment>
FIG. 28 shows a sixth embodiment of the receiving apparatus of the present invention. This embodiment is still another configuration example that more specifically shows the configuration of FIG. In the configuration of FIG. 28, the
図28において、0000はアンテナ、2710はRFフロントエンド部(RFFE)、2720は周波数変換部1620を成す周波数変換部、2730は逐次サーチ部1630を成す逐次サーチ部、2740は符号相関部1640を成す符号相関部、2750は信号検出・同期制御部(FIND・SYNCCTL)、2760は復調部(DEMOD)を示す。更に、2721I、2721Qは乗算部(MIX)、2722I、2722QはLPF、2723はローカル信号生成部(LO)、2724は90度位相器(90PH)、2731I、2731Qはサンプリング部(SAMP)、2732はタイミング信号生成部(TMSIGG)、2741I、2741Qはマッチドフィルタ(MF)、2742I、2742Qは絶対値/2乗器(ABS/SQR)、2743は加算部(ADD)、2744は同位相積分部(INPHINT)を示す。
アンテナ0000、RFフロントエンド部2710は、図17におけるアンテナ0000、RFフロントエンド部1610と同等の機能を有するものである。
In FIG. 28, 0000 is an antenna, 2710 is an RF front end unit (RFFE), 2720 is a frequency conversion unit forming a
The
また、タイミング信号生成部2732、信号検出・同期制御部2750は、図2のタイミング信号生成部0224、信号検出・同期制御部0240と同等の機能を有する。
Further, the timing
RFフロントエンド部2710から出力された受信信号は、乗算部2721I、2721Qにおいてローカル信号と乗算される。このローカル信号は、ローカル信号生成部2723から出力された信号を90度位相器2724によって、互いに90度位相が異なるよう出力されたものである。乗算部2721I、2721Qによって乗算された信号は、それぞれLPF2722I、2722Qによって高域成分が除去され、元のパルス波形が抽出される。
The reception signal output from the RF
上記パルス波形の両成分は、サンプリング部2731I、2731Qにおいて、タイミング信号生成部2732から出力されるタイミングクロックを基準に、それぞれサンプリング、量子化される。
Both components of the pulse waveform are sampled and quantized by the
上記量子化された信号は、それぞれマッチドフィルタ2741I、2741Qに入力され、拡散符号との相互相関が計算される。このマッチドフィルタ2741I、2741Qは、図2におけるマッチドフィルタ0230と同等の機能を有する。
The quantized signals are input to matched
絶対値/2乗器2742I、2742Qは、上記相互相関値のI成分、Q成分の絶対値又は2乗を求め、加算部2743は、それぞれの和を求め、相互相関値の振幅成分を求める。更に、同位相積分部2744は、上記相互相関値の振幅成分を所定回数、同一位相で加算する。即ち、上記相互相関値の振幅成分のそれぞれの成分に対して、所定回数加算する。
The absolute value / square units 2742I and 2742Q calculate the absolute value or the square of the I component and Q component of the cross-correlation value, and the
信号検出・同期制御部2750は、上記同位相積分部2744から出力された相互相関値の振幅成分の積分値のピーク値を検出し、上記ピーク値と予め設定された閾値との比較を行なう。
The signal detection /
上記相互相関値の振幅成分のピーク値が上記閾値より小さかった場合、信号検出・同期制御部2750は、信号は存在しないものと判断し、タイミング信号生成部2732にタイミングシフト制御信号を送る。タイミング信号生成部2732は、上記タイミングシフト制御信号に応じて出力タイミングをシフトし、タイミングクロックを生成する。
When the peak value of the amplitude component of the cross-correlation value is smaller than the threshold value, the signal detection /
上記相互相関の振幅成分のピーク値が上記閾値より大きかった場合、信号検出・同期制御部2750は、必要に応じて同期チェックを行ない、以降マッチドフィルタ2741I、2741Qの出力である、上記相互相関値が、復調部2760に渡される。復調部2760において、信号検出・同期制御部2750からのタイミング制御信号を用いて1情報単位(ビット)時間での同期(ビット同期)が行なわれ、その後データ復調が行なわれる。
When the peak value of the amplitude component of the cross-correlation is larger than the threshold value, the signal detection /
上記構成をとる場合、同期捕捉時の送信信号に施される拡散符号は、データ伝送時のデータ伝送時の1情報単位(ビット)あたりのパルス数に比べ、その系列長が1/mとなる。図28におけるマッチドフィルタ2741I、2741Qは、それに対応した遅延数と係数系列を有する。そして、同位相積分部2744において、m回の積分が、それぞれの成分に対して行なわれる。
When the above configuration is adopted, the sequence length of the spreading code applied to the transmission signal at the time of acquisition is 1 / m compared to the number of pulses per information unit (bit) at the time of data transmission. . The matched filters 2741I and 2741Q in FIG. 28 have delay numbers and coefficient sequences corresponding to the matched
復調部2760は、図20の復調部1960と同等な機能を有する。
The
図28で示した構成の逐次サーチ部2730において、図20で具備していた乗算部1931I、1932Q、積分部1932I、1932Qが不要になっているため、実装する際にアナログ部の規模が小さくなり、またテンプレートパルス生成部、積分部、サンプリング部を高精度に同期して作動させるための、複雑さを解消することができる。
In the
なお、本実施形態では乗算部及び積分部による雑音抑圧効果が得られないので、本実施形態は、第5の実施形態の場合に比べて受信が比較的高い信号対雑音比で行なわれる場合に適用して好適である。 In this embodiment, since the noise suppression effect by the multiplier and the integrator cannot be obtained, this embodiment is used when reception is performed at a relatively high signal-to-noise ratio compared to the case of the fifth embodiment. It is suitable to apply.
<第7の実施形態>
本発明の受信装置の第7の実施形態を図29に示す。本実施形態は、図1の構成をより具体的に示した更に別の構成例である。
<Seventh Embodiment>
FIG. 29 shows a seventh embodiment of the receiving apparatus of the present invention. The present embodiment is still another configuration example that more specifically shows the configuration of FIG.
図29において、0000はアンテナ、2810はRFフロントエンド部(RFFE)、2820は逐次サーチ部0120を成す逐次サーチ部、2830はマッチドフィルタ(MF)、2840は信号検出・同期制御部(FIND・SYNCCTL)、2850は復調部(DEMOD)を示す。更に、2821は乗算部(MLT)、2822は積分部又はLPF部(INT/LPF)、2823はサンプリング部(SAMP)、2824はタイミング信号生成部(TMSIGG)、2825は可変テンプレートパルス生成部(VTEMPPLSG)をそれぞれ示す。
In FIG. 29, 0000 is an antenna, 2810 is an RF front end unit (RFFE), 2820 is a sequential search unit constituting a
アンテナ000、RFフロントエンド部2810は図1におけるアンテナ0000、RFフロントエンド部0110と同等の機能を有する。
The antenna 000 and the RF
RFフロントエンド部2810から出力された受信信号は、乗算部2821において、テンプレートパルス生成部で出力されたテンプレートパルスと乗算され、積分部又はLPF部2822において積分又は高域成分が除去され、パルス相関信号が出力される。
The reception signal output from the RF
可変テンプレートパルス生成部2825は、タイミング信号生成部2824からのタイミングクロックS2824aに同期してテンプレートパルスS2825を生成し、乗算部2821に出力する。また、積分リセットタイミングはタイミング信号生成部2824からのタイミングクロックで制御される。
The variable template
サンプリング部2823において、上記パルス相関信号はテンプレートパルスの生成タイミングと同一周期でサンプリング、量子化される。この上記サンプリングタイミングは、タイミング信号生成部2824から出力されるタイミングクロックで制御される。
In the
上記、テンプレートパルス生成部2825、積分部2822、サンプリング部2823にそれぞれ入力されるタイミングクロックは、タイミング信号生成部2824にて生成される。それぞれのタイミングクロック信号は、周期が同一であり、出力タイミングは所定の関係に関係付けられている。
The timing clock input to the template
テンプレートパルス生成部2825から生成されるテンプレートパルスS2825は、図39で示したテンプレート波形列生成部3660から生成されるテンプレート波形列とは異なり、極性がすべて同一のパルス列である。
Unlike the template waveform sequence generated from the template waveform
上記量子化された信号は、マッチドフィルタ2830に入力され、拡散符号との相互相関が計算される。マッチドフィルタ2830は、図2におけるマッチドフィルタ0230と同等の機能を有する。
The quantized signal is input to the matched
信号検出・同期制御部2840は、上記マッチドフィルタ2830から出力された相互相関値のピーク値を検出し、上記ピーク値と予め設定された閾値との比較を行なう。
The signal detection /
上記相互相関値のピーク値が上記閾値より小さかった場合、信号検出・同期制御部2840は、信号は存在しないものと判断し、タイミング信号生成部2824にタイミングシフト制御信号を送る。タイミング信号生成部2824は、上記タイミングシフト制御信号に応じて、出力タイミングをシフトしタイミングクロックを生成する。
When the peak value of the cross-correlation value is smaller than the threshold value, the signal detection /
上記相互相関のピーク値が上記閾値より大きかった場合、信号検出・同期制御部2840は、可変テンプレートパルス生成部2825に制御信号S2840aを送り、テンプレートパルスの波形を変化させる。以降、受信装置は、上記と同様の動作を行なう。
When the peak value of the cross correlation is larger than the threshold value, the signal detection /
受信装置が所定の回数、上記動作を繰り返した後、相互相関値のピーク値が予め設定された閾値より大きかった場合、信号検出・同期制御部2840は、信号が存在するとして、必要に応じて同期チェックを行ない、以降マッチドフィルタ2830の出力である相互相関値が、復調部2850に渡される。復調部2850は、信号検出・同期制御部2840からのタイミング制御信号を用いてデータ復調を行なう。
If the peak value of the cross-correlation value is greater than a preset threshold value after the receiving apparatus repeats the above operation a predetermined number of times, the signal detection /
図30は、可変テンプレートパルス生成部2825の構成例を示したものである。2911はテンプレートパルス生成部1(TEMPPLSG1)、2912はテンプレートパルス生成部2(TEMPPLSG2)を示す。
FIG. 30 shows a configuration example of the variable
信号検出・同期制御部2840からのテンプレートパルス波形制御信号S2840aにより、テンプレートパルス生成部12911又はテンプレートパルス生成部22912のどちらを用いるかの選択が行なわれる。選択されたテンプレートパルス生成部12911又はテンプレートパルス生成部22912は、タイミング信号生成部2824からのタイミングクロックS2824aを用い、テンプレートパルスS2825を生成して出力する。
Based on the template pulse waveform control signal S2840a from the signal detection /
図31にこの場合の同期捕捉手順の例を示す。初めにテンプレートパルス生成部12911に設定しておき(手順3001)、第1のパルス同期及び拡散符号同期点を探索する(手順3002)。その後、テンプレートパルス生成部22912に設定変更し(手順3004)、第2のパルス同期・及び拡散符号同期点を探索する(手順3005)。 FIG. 31 shows an example of the synchronization acquisition procedure in this case. First, the template pulse generator 12911 is set (procedure 3001), and the first pulse synchronization and spreading code synchronization point is searched (procedure 3002). Thereafter, the setting is changed to the template pulse generator 22912 (procedure 3004), and the second pulse synchronization / spread code synchronization point is searched (procedure 3005).
図32にその動作波形例を示す。上段が受信信号、中段がテンプレートパルス生成部12911を選択したときの、第1のテンプレートパルス波形、下段はテンプレートパルス生成部22912を選択したときの、第2のテンプレートパルス波形を示す。それぞれのテンプレートパルス生成部12911、22912からパルス波形において、テンプレートパルス生成部12911から生成されるパルス幅の方が、テンプレートパルス生成部22912から生成されるパルス幅よりも広くとることが望ましい。 FIG. 32 shows an example of the operation waveform. The upper stage shows the received signal, the middle stage shows the first template pulse waveform when the template pulse generation unit 12911 is selected, and the lower stage shows the second template pulse waveform when the template pulse generation unit 22912 is selected. In the pulse waveforms from the template pulse generation units 12911 and 29912, it is desirable that the pulse width generated from the template pulse generation unit 12911 is wider than the pulse width generated from the template pulse generation unit 22912.
まず幅の広い第1のテンプレート波形により、おおまかに受信信号のパルス位置を探索する。次に第2のテンプレート波形を用い、詳細にパルスがある位置を探索する。 First, the pulse position of the received signal is roughly searched using the first template waveform having a wide width. Next, the second template waveform is used to search for a position where there is a pulse in detail.
そのような構造をとることにより、探索位置を広いところから狭いところへ移して効率よく探索することができるため、同期捕捉時間を改善することができる。 By adopting such a structure, the search position can be moved from a wide place to a narrow place and an efficient search can be performed, so that the synchronization acquisition time can be improved.
以上の効果を計算機シミュレーションによって確かめた結果を図33示す。図33は横軸に1ビット当たりのエネルギー対電力雑音密度(Eb/N0)、縦軸は捕捉確率1%となるために必要な信号捕捉時間を1情報単位(ビット)を基準にして示してある。また、伝送レートは250kbps、パルス間間隔は32ナノ秒、パルス幅は2ナノ秒である。図33に示すように、第1のテンプレートパルス波形を2ナノ秒の矩形波を用い、第2のテンプレートパルス波形を送信パルス波形にしたとき(図33のA)、テンプレートパルス波形として送信パルス波形のみを用いたとき(図33のB)に比べて、信号捕捉時間を低減することができる。 FIG. 33 shows the result of confirming the above effect by computer simulation. In FIG. 33, the horizontal axis shows energy per bit power noise density (Eb / N0), and the vertical axis shows the signal acquisition time required to obtain 1% of the acquisition probability on the basis of one information unit (bit). is there. The transmission rate is 250 kbps, the interval between pulses is 32 nanoseconds, and the pulse width is 2 nanoseconds. As shown in FIG. 33, when a 2 nanosecond rectangular wave is used for the first template pulse waveform and the second template pulse waveform is a transmission pulse waveform (A in FIG. 33), the transmission pulse waveform is used as the template pulse waveform. The signal acquisition time can be reduced as compared with the case of using only (B in FIG. 33).
本実施形態では、上記可変テンプレートパルス生成部が図2の第1の実施形態に適用されるが、上記可変テンプレートパルス生成部は、図17の第3の実施形態や図20の第5の実施形態にも適用可能である。その場合は、図17の第3の実施形態や図20の第5の実施形態におけるテンプレートパルス生成部が、上記可変テンプレートパルス生成部に変更される。また、上記可変テンプレートパルス生成部は、テンプレートを用いて同期検波を行なう全ての通信方式にも適用が可能である。 In this embodiment, the variable template pulse generator is applied to the first embodiment of FIG. 2, but the variable template pulse generator is the third embodiment of FIG. 17 or the fifth embodiment of FIG. Applicable to form. In that case, the template pulse generator in the third embodiment of FIG. 17 and the fifth embodiment of FIG. 20 is changed to the variable template pulse generator. The variable template pulse generator can also be applied to all communication methods that perform synchronous detection using a template.
なお、本実施形態は、2個のテンプレートパルス生成部を用いる分、回路構成が複雑になるが、特に信号捕捉時間の低減が重視される通信システムに適用して好適である。 Although the circuit configuration is complicated by using two template pulse generators, this embodiment is suitable for application to a communication system in which reduction of signal acquisition time is particularly important.
<第8の実施形態>
本発明の受信装置の第8の実施形態を図34に示す。本実施形態においては、拡散符号のパルス同期とビット同期とが分離して行なわれる。
<Eighth Embodiment>
FIG. 34 shows an eighth embodiment of the receiving apparatus of the present invention. In the present embodiment, pulse synchronization and bit synchronization of spreading codes are performed separately.
図34において、0000はアンテナ、9810はRFフロントエンド部(RFFE)、9820は逐次サーチ部(SRLSRC)、9830は符号相関部(CODECRR)、9840は信号検出・同期制御部(FIND・SYNCCTL)、9850は復調部(DEMOD)、9860は電力測定部(MESPOW)をそれぞれ示す。
34, 0000 is an antenna, 9810 is an RF front end unit (RFFE), 9820 is a sequential search unit (SRLSRC), 9830 is a code correlation unit (CODECRR), 9840 is a signal detection / synchronization control unit (FIND / SYNCCTL),
RFフロントエンド部9810は、例えば上述した図38に示す送信装置などにおいて、BPSK変調及び直接拡散されたパルス列をアンテナ0000で受信し、必要に応じて増幅や帯域制限、ノイズ除去などのRF信号処理や周波数変換を行ない、受信信号を出力する。
The RF
以降の各部の動作を図35弐示す同期捕捉時における手順の例を参照して説明する。逐次サーチ部9820において、受信信号におけるパルスの時間位置を探索する(手順9901)。逐次サーチ部9820でパルス周期ごとに出力される探索結果は、電力測定部9860に入力され、所定期間の平均電力が測定される(手順9902)。
The subsequent operation of each part will be described with reference to an example of the procedure at the time of synchronization acquisition shown in FIG. The
信号検出・同期制御部9840は、測定された平均電力が閾値を超えたか否かによって信号の存在の有無を判定する(手順9903)。上記判定結果において、信号の存在が無いと判定された場合、信号検出・同期制御部9840は、逐次サーチ部における次回の探索位置を制御し(手順9906)、手順9901に戻る。
The signal detection /
上記判定結果において、信号の存在が有ると判定された場合は、必要に応じて同期チェックを行った後、符号相関部9830に上記探索結果が入力され、拡散符号との相互相関値が計算される(手順9904)。上記相互相関値のピーク値が検出され(手順9905)、信号検出・同期制御部0240は、必要に応じて同期チェックを行なった後追跡モードとなる。以降ピークタイミングで復調部9850に相互相関値が入力され、データ復調が行なわれる。
If it is determined in the determination result that there is a signal, after performing a synchronization check if necessary, the search result is input to the
本実施形態において、パルス位置の探索と拡散符号との同期を時間的に分割して行なうことにより、符号相関部9840をパルス位置の探索時には動作させずにでき、消費電力の低減が期待できる。また、パルス位置探索から探索位置制御までの経路中の素子が少なくなるため、第1の実施例にくらべ遅延が減少し、高速な制御が可能となる。ただし、本実施形態は、第1の実施形態と比較して雑音特性が悪くなるため、信号電力対雑音電力比が良い環境時において有効である。
In the present embodiment, the synchronization of the pulse position search and the spreading code is performed in a time-divided manner, so that the
ここで、以上の本発明による第1〜第8の実施形態の受信装置のいずれかを用いた通信装置(送受信装置)の例を図36に示す。 Here, FIG. 36 shows an example of a communication device (transmission / reception device) using any of the reception devices of the first to eighth embodiments according to the present invention.
図36において、0000はアンテナ、3301はスイッチ(SW)、3302はUWB送信器(UWBTX)、3303はUWB送信器(UWBRX)、3304はベースバンド部(BB)、3305はアプリケーション部(APL)を示す。ベースバンド部3304は、アプリケーション部3305から送信すべきデータを受け取り、ベースバンド処理を行なって送信データを生成する。UWB送信器3302はUWB通信方式によって送信データを送信する。UWB送信器3302は、例えば図38のように構成される。
In FIG. 36, 0000 is an antenna, 3301 is a switch (SW), 3302 is a UWB transmitter (UWBTX), 3303 is a UWB transmitter (UWBRX), 3304 is a baseband unit (BB), and 3305 is an application unit (APL). Show. The
UWB受信器3303は、本発明による受信装置である。受信装置によって復調されたデータは、ベースバンド部3304へ送られ、ベースバンド処理がなされる。ベースバンド処理がなされたデータは、アプリケーション部で活用される。スイッチ3301は送受信の信号を切り替えるために用いられる。
The
0000…アンテナ、0110,1610,0210…RFフロントエンド部(RFFE)、0120,1630,0220…逐次サーチ部(SRLSRC)、0130,1640…符号相関部(CODECORR)、0140,1650,0240…信号検出・同期制御部(FIND・SYNCCTL)、0150,1660,0250…復調部(DEMOD)、1620…周波数変換部(FRQCONV)、0221…乗算部(MLT)、0222…積分部又はLPF部(積分フィルタ部)(INT/LPF)、0223…サンプリング部(SAMP)、0224…タイミング信号生成部(TMSIGG)、0225…テンプレートパルス生成部(TEMPPLSG)、0230…マッチドフィルタ(MF)、0401…遅延回路、0402…乗算回路、0403…加算回路。 0000 ... Antenna, 0110, 1610, 0210 ... RF front end (RFFE), 0120, 1630, 0220 ... Sequential search unit (SRLSRC), 0130, 1640 ... Code correlation part (CODECORR), 0140, 1650, 0240 ... Signal detection Synchronous control unit (FIND / SYNCCTL), 0150, 1660, 0250 ... Demodulation unit (DEMOD), 1620 ... Frequency conversion unit (FRQCONV), 0221 ... Multiplication unit (MLT), 0222 ... Integration unit or LPF unit (integration filter unit) ) (INT / LPF), 0223 ... Sampling unit (SAMP), 0224 ... Timing signal generation unit (TMSIGG), 0225 ... Template pulse generation unit (TEMPPLSG), 0230 ... Matched filter (MF), 0401 ... Delay circuit, 0402 ... Multiplier circuit, 0403 ... Adder circuit.
Claims (20)
逐次サーチにより上記受信信号のパルス位置を探索する逐次サーチ部と、
上記パルス信号のパルス周期毎に出力される探索結果出力と上記拡散符号との相互相関を求め、上記相互相関の値を出力する符号相関部と、
上記相互相関の値のピークを検出して受信信号の有無を判断し、その判断結果を基に上記逐次サーチ部におけるパルス位置の次回探索位置を制御する信号検出・同期制御部とを具備して成ることを特徴とする受信装置。 A synchronous detection type receiver that receives a pulse signal spread by a spreading code as a received signal,
A sequential search unit that searches the pulse position of the received signal by a sequential search;
A code correlation unit that obtains a cross-correlation between a search result output output for each pulse period of the pulse signal and the spreading code, and outputs a value of the cross-correlation
A signal detection / synchronization control unit that detects the peak of the cross-correlation value to determine the presence or absence of a received signal, and controls the next search position of the pulse position in the sequential search unit based on the determination result; A receiver characterized by comprising:
上記逐次サーチ部は、
パルス同期のためのテンプレートパルスを生成するテンプレートパルス生成部と、
上記受信信号と上記テンプレートパルスとを乗算する乗算部と、
上記乗算された信号を積分するか又はその高域成分を除去する積分フィルタ部と、
上記積分フィルタ部の出力信号を所定のサンプリングタイミングでサンプリングして上記探索結果出力とするサンプリング部と、
上記テンプレートパルスの生成タイミングと、上記所定のサンプリングタイミングと、上記積分フィルタ部の積分リセットタイミングとを制御するタイミングクロックを生成するタイミング信号生成部とを具備し、
上記タイミングクロックを生成するタイミングは、上記信号検出・同期制御部によって制御されることを特徴とする受信装置。 In claim 1,
The sequential search unit
A template pulse generator for generating a template pulse for pulse synchronization;
A multiplier for multiplying the received signal by the template pulse;
An integration filter unit that integrates the multiplied signal or removes a high-frequency component thereof;
A sampling unit that samples the output signal of the integration filter unit at a predetermined sampling timing and outputs the search result; and
A timing signal generation unit for generating a timing clock for controlling the generation timing of the template pulse, the predetermined sampling timing, and the integration reset timing of the integration filter unit;
The timing of generating the timing clock is controlled by the signal detection / synchronization control unit.
上記テンプレートパルスは、同一極性のパルスで構成されるパルス波形列であることを特徴とする受信装置。 In claim 2,
The receiving apparatus according to claim 1, wherein the template pulse is a pulse waveform sequence composed of pulses of the same polarity.
上記符号相関部は、複数の遅延回路と、上記複数の遅延回路によって遅延された複数の信号の各々と所定の係数系列を乗算する乗算回路と、上記乗算回路の出力信号を加算する加算回路とを具備するマッチドフィルタであることを特徴とする受信装置。 In claim 1,
The code correlation unit includes a plurality of delay circuits, a multiplier circuit that multiplies each of the plurality of signals delayed by the plurality of delay circuits and a predetermined coefficient series, and an adder circuit that adds an output signal of the multiplier circuit; A receiving device comprising a matched filter.
上記信号検出・同期制御部は、上記相互相関の値のピークと予め決められている閾値とを比較することにより、信号の有無を判断することを特徴とする受信装置。 In claim 1,
The signal detection / synchronization control unit determines the presence or absence of a signal by comparing the peak of the cross-correlation value with a predetermined threshold value.
上記逐次サーチ部は、
上記受信信号を所定のサンプリングタイミングでサンプリングするサンプリング部と、
上記所定のサンプリングタイミングを制御するタイミングクロックを生成するタイミング信号生成部とを有し、
上記タイミングクロックを生成するタイミングは、上記検出・同期制御部によって制御されることを特徴とする受信装置。 In claim 1,
The sequential search unit
A sampling unit that samples the received signal at a predetermined sampling timing;
A timing signal generator for generating a timing clock for controlling the predetermined sampling timing,
The receiving apparatus, wherein the timing for generating the timing clock is controlled by the detection / synchronization control unit.
上記テンプレートパルス生成部は、選択して用いられる互いに異なる複数のテンプレートパルスを生成することを特徴とする受信装置。 In claim 2,
The template pulse generation unit generates a plurality of different template pulses to be selected and used.
上記受信信号は、上記拡散符号によって拡散されたパルス信号で変調された搬送波を周波数変換することによって得られた信号であることを特徴とする受信装置。 In claim 1,
The receiving apparatus, wherein the received signal is a signal obtained by frequency-converting a carrier wave modulated with a pulse signal spread by the spreading code.
上記受信信号は、同相成分と直交成分とからなり、各成分毎に上記逐次サーチ部が備えられ、
上記符号相関部は、上記相互相関を各成分毎に求め、上記同相成分のために求めた第1の相互相関と、上記直交成分のために求めた第2の相互相関との2乗和又は絶対値の和によって求まる振幅成分を上記相互相関の値として出力することを特徴とする受信装置。 In claim 8,
The received signal is composed of an in-phase component and a quadrature component, and the successive search unit is provided for each component,
The code correlation unit obtains the cross-correlation for each component, and the sum of squares of the first cross-correlation obtained for the in-phase component and the second cross-correlation obtained for the quadrature component or An amplitude component obtained by the sum of absolute values is output as the cross-correlation value.
上記受信信号は、同相成分と直交成分とからなり、各成分毎に上記逐次サーチ部が備えられ、
上記符号相関部は、上記相互相関を各成分毎に1情報単位時間の1/mの時間単位で求め、上記同相成分のために求めた第1の相互相関と、上記直交成分のために求めた第2の相互相関との2乗和又は絶対値の和によって求まる振幅成分をn回積分し、積分結果を上記相互相関の値として出力することを特徴とする受信装置。 In claim 8,
The received signal is composed of an in-phase component and a quadrature component, and the successive search unit is provided for each component,
The code correlation unit obtains the cross-correlation for each component in 1 / m time units of one information unit time, and obtains the first cross-correlation obtained for the in-phase component and the quadrature component. And a second cross-correlation with the sum of squares or the sum of absolute values of the amplitude component obtained n times, and the integration result is output as the cross-correlation value.
送信された上記パルス信号を受信信号として受信する同期検波方式の受信装置とを具備し、
上記受信装置は、
逐次サーチにより上記受信信号のパルス位置を探索する逐次サーチ部と、
上記パルス信号のパルス周期毎に出力される探索結果出力と上記拡散符号との相互相関を求め、上記相互相関の値を出力する符号相関部と、
上記相互相関の値のピークを検出して受信信号の有無を判断し、その判断結果を基に上記逐次サーチ部におけるパルス位置の次回探索位置を制御する信号検出・同期制御部とを具備して成ることを特徴とする通信装置。 A transmitter for transmitting a pulse signal spread by a spreading code;
A receiver for synchronous detection that receives the transmitted pulse signal as a received signal;
The receiving device is
A sequential search unit that searches the pulse position of the received signal by a sequential search;
A code correlation unit that obtains a cross-correlation between a search result output output for each pulse period of the pulse signal and the spreading code, and outputs a value of the cross-correlation
A signal detection / synchronization control unit that detects the peak of the cross-correlation value to determine the presence or absence of a received signal, and controls the next search position of the pulse position in the sequential search unit based on the determination result; A communication device characterized by comprising:
上記逐次サーチ部は、
パルス同期のためのテンプレートパルスを生成するテンプレートパルス生成部と、
上記受信信号と上記テンプレートパルスとを乗算する乗算部と、
上記乗算された信号を積分するか又はその高域成分を除去する積分フィルタ部と、
上記積分フィルタ部の出力信号を所定のサンプリングタイミングでサンプリングして上記探索結果出力とするサンプリング部と、
上記テンプレートパルスの生成タイミングと、上記所定のサンプリングタイミングと、上記積分フィルタ部の積分リセットタイミングとを制御するタイミングクロックを生成するタイミング信号生成部とを具備し、
上記タイミングクロックを生成するタイミングは、上記信号検出・同期制御部によって制御されることを特徴とする通信装置。 In claim 11,
The sequential search unit
A template pulse generator for generating a template pulse for pulse synchronization;
A multiplier for multiplying the received signal by the template pulse;
An integration filter unit that integrates the multiplied signal or removes a high-frequency component thereof;
A sampling unit that samples the output signal of the integration filter unit at a predetermined sampling timing and outputs the search result; and
A timing signal generation unit for generating a timing clock for controlling the generation timing of the template pulse, the predetermined sampling timing, and the integration reset timing of the integration filter unit;
The timing for generating the timing clock is controlled by the signal detection / synchronization control unit.
上記テンプレートパルスは、同一極性のパルスで構成されるパルス波形列であることを特徴とする通信装置。 In claim 12,
The communication apparatus according to claim 1, wherein the template pulse is a pulse waveform sequence composed of pulses of the same polarity.
上記符号相関部は、複数の遅延回路と、上記複数の遅延回路によって遅延された複数の信号の各々と所定の係数系列を乗算する乗算回路と、上記乗算回路の出力信号を加算する加算回路とを具備するマッチドフィルタであることを特徴とする通信装置。 In claim 11,
The code correlation unit includes a plurality of delay circuits, a multiplier circuit that multiplies each of the plurality of signals delayed by the plurality of delay circuits and a predetermined coefficient series, and an adder circuit that adds an output signal of the multiplier circuit; A communication device comprising: a matched filter.
上記信号検出・同期制御部は、上記相互相関の値のピークと予め決められている閾値とを比較することにより、信号の有無を判断することを特徴とする通信装置。 In claim 11,
The signal detection / synchronization control unit determines the presence / absence of a signal by comparing the peak of the cross-correlation value with a predetermined threshold value.
上記逐次サーチ部は、
上記受信信号を所定のサンプリングタイミングでサンプリングするサンプリング部と、
上記所定のサンプリングタイミングを制御するタイミングクロックを生成するタイミング信号生成部とを有し、
上記タイミングクロックを生成するタイミングは、上記検出・同期制御部によって制御されることを特徴とする受信装置。 In claim 11,
The sequential search unit
A sampling unit that samples the received signal at a predetermined sampling timing;
A timing signal generator for generating a timing clock for controlling the predetermined sampling timing,
The receiving apparatus, wherein the timing for generating the timing clock is controlled by the detection / synchronization control unit.
上記テンプレートパルス生成部は、選択して用いられる互いに異なる複数のテンプレートパルスを生成することを特徴とする受信装置。 In claim 12,
The template pulse generation unit generates a plurality of different template pulses to be selected and used.
上記受信信号は、上記拡散符号によって拡散されたパルス信号で変調された搬送波を周波数変換することによって得られた信号であることを特徴とする受信装置。 In claim 11,
The receiving apparatus, wherein the received signal is a signal obtained by frequency-converting a carrier wave modulated with a pulse signal spread by the spreading code.
上記受信信号は、同相成分と直交成分とからなり、各成分毎に上記逐次サーチ部が備えられ、
上記符号相関部は、上記相互相関を各成分毎に求め、上記同相成分のために求めた第1の相互相関と、上記直交成分のために求めた第2の相互相関との2乗和又は絶対値の和によって求まる振幅成分を上記相互相関の値として出力することを特徴とする受信装置。 In claim 18,
The received signal is composed of an in-phase component and a quadrature component, and the successive search unit is provided for each component,
The code correlation unit obtains the cross-correlation for each component, and the sum of squares of the first cross-correlation obtained for the in-phase component and the second cross-correlation obtained for the quadrature component or An amplitude component obtained by the sum of absolute values is output as the cross-correlation value.
上記受信信号は、同相成分と直交成分とからなり、各成分毎に上記逐次サーチ部が備えられ、
上記符号相関部は、上記相互相関を各成分毎に1情報単位時間の1/mの時間単位で求め、上記同相成分のために求めた第1の相互相関と、上記直交成分のために求めた第2の相互相関との2乗和又は絶対値の和によって求まる振幅成分をn回積分し、積分結果を上記相互相関の値として出力することを特徴とする受信装置。 In claim 18,
The received signal is composed of an in-phase component and a quadrature component, and the successive search unit is provided for each component,
The code correlation unit obtains the cross-correlation for each component in 1 / m time units of one information unit time, and obtains the first cross-correlation obtained for the in-phase component and the quadrature component. And a second cross-correlation with the sum of squares or the sum of absolute values of the amplitude component obtained n times, and the integration result is output as the cross-correlation value.
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