JP2570042B2 - スペクトル拡散信号の同期捕捉方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はスペクトル拡散（以下
“ＳＳ”と略記する）信号の同期捕捉方式に係り、特
に、ＳＳ信号の同期捕捉における同期検出性能を大幅に
高められるようにした、ＳＳ信号のスライディング相関
型の同期捕捉方式に関する。

【０００２】

【技術的背景】近年になり、ＳＳ通信において、ＳＳ技
術による多元接続法を用いた移動体通信が実用域に達し
て来ている。その主な理由は、電波資源は有限なので周
波数を有効に利用する必要があり、これに対してＳＳ信
号は技術の進歩により周波数利用効率の向上に寄与でき
ることが立証されつつあること等による。特に、ＳＳ信
号は広い周波数帯域に拡散されて、変調波のパワースペ
クトル密度が非常に小さいので、他の従来の通信電波等
に与える影響は少なく、従って、既存の通信周波数帯で
の混用が可能になるため、その面でのメリットも大き
い。これらの理由により、ＳＳによる無線通信も身近な
ものに成りつつあり、今後の移動体間通信応用など、そ
の将来性や発展性も非常に高く期待されている。

【０００３】

【従来の技術】ＳＳ通信においては、同期（周波数同
調）捕捉と同期保持の両機能を関連させて用いている。
同期捕捉は同期引き込みとも言われ、同期ポイントを捜
して見つかり次第、同期保持に切り換えることで同期が
成立し、ＳＳ送受信が達成される。ここで、従来方式に
よるスライディング相関型同期捕捉について、図１のブ
ロック構成図と共に説明する。

【０００４】ＳＳ信号S(t)は入力端子Inより入力フィル
タ２を介して乗算器９に供給される。一方、クロック発
生器としてのＶＣＯ（電圧制御発振器）７より出力され
るクロック周波数は、入力されるＳＳ信号S(t)の拡散変
調時（送信側）のクロック周波数よりもやや高めの周波
数に設定され、このクロックを拡散符号発生器（ＰＮ
Ｇ）８に供給される。このクロックを基に、拡散符号発
生器８では拡散符号P(t)を生成して乗算器（乗算型相関
器）９に供給する。この拡散符号P(t)は受信側のＰＮＧ
で生成される拡散符号P(t)に比べ、実際には時間τの遅
れを有するP(t+τ）であり、これをP(t)の文字Ｐの上に
Λ（ハット）を付けて表現するが、ここでは使用可能文
字の制約上から、便宜上“ρ(t) ”で表記することにす
る。

【０００５】乗算器９はスライディング相関用であり、
この乗算器９からの乗算出力はρ(t）*S(t) として得ら
れるが、このままでは瞬間的に符号の一致する状態が生
じるのみで、同期状態には至っていない。従って、瞬間
的に符号の一致する時刻を捕らえて同期保持を行わせる
ようにすれば、同期が成立する。このようにして得られ
る乗算出力を、それに含まれる不要な拡散ノイズを除去
するためのローパスフィルタ（低域濾波器；以下“ＬＰ
Ｆ”とも記す）４及びエンベロープ検出回路（積分回路
を含む）５を介して同期判定回路６に供給し、同期判定
回路６で瞬間的に符号の一致する時刻に出力が最大とな
るような相関出力が得られるが、この相関出力において
スレシュホールド点（図２のSHL)を設けて検出させてい
る。

【０００６】図２はＬＰＦ４の出力，即ち端子Out で検
出される信号波形であるが、このようにして検出された
同期捕捉情報を用いて、相関出力をコントロール電圧に
変換して後、クロック発生器としてのＶＣＯ７に供給す
ることにより、拡散変調時のクロック周波数と等しく、
時間的にも等価な拡散符号を発生することができる。得
られた拡散符号P(t)は、乗算器９にて入力ＳＳ信号S(t)
＝P(t)*d(t) と、乗算による逆拡散が行なわれるが、こ
れは正常な逆拡散復調へと動作が移行していることを意
味する。

【０００７】しかるに、このままでは同期が保持される
ことにはならないので、同期保持回路（例えばＤＬＬ）
を更に備え、これに動作を移すようにすれば、同期捕捉
から同期保持へと動作が移行して、同期が成立すること
になる。また、スライディング相関型の同期捕捉回路
は、実際に使用する場合には、回路の前段に自動利得制
御回路（ＡＧＣ）を用いて、受信ＳＳ信号レベルの変動
が生じても相関出力は変動しないようにしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このようなスライディ
ング相関型の同期捕捉回路は、回路が比較的簡潔である
という特長を持っているが、その反面、ＳＳ信号に雑音
や干渉波による妨害を被った場合に、同期外れが生じた
り同期捕捉が出来なくなる等、妨害に弱いという欠点を
持ち合わせている。即ち、実際の受信動作において受信
状態が良好であれば問題は生じないが、現実にはＳＳ信
号に種々の雑音や干渉波が妨害として発生することが少
くない。実際に妨害を被った場合には、理想的な図２の
波形に対して、図４(B) に示すようなノイズの多い相関
出力波形になってしまう。このような状態に至るとスレ
シュホールドレベルでの検出が困難になり、同期が外れ
る問題や、同期捕捉自体もできなくなるという問題が生
じる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の同期捕捉方式で
は、乗算型相関器と拡散符号発生器との間に、入力フィ
ルタの伝送特性の影響を補正するための補正フィルタ
と、この補正フィルタを通過した拡散符号を逆数化拡散
符号に変換する逆数化回路を設けると共に、乗算型相関
器とエンベロープ検出器との間に、該乗算型相関器より
の出力信号中の拡散ノイズを抑圧するための、拡散ノイ
ズ再生回路及び減算回路を含む拡散ノイズ抑圧手段を設
け、拡散ノイズ再生回路に補正フィルタにて補正された
拡散符号と逆数化拡散符号とを供給して、同期捕捉を行
なうことにより、上記課題を解決したものである。

【００１０】

【実施例】本発明の（スライディング相関型）同期捕捉
方式について、これを実現し得る回路構成例に沿って、
図３以降を併せ参照しながら説明する。図３は本発明の
同期捕捉方式を実現し得る同期捕捉回路１のブロック構
成図、図４(A),(C) はその動作説明用相関特性図、図５
は本発明方式に使用される拡散ノイズ抑圧回路の抑圧動
作を示す動作説明用周波数スペクトル図であり、図３に
おいて図１に示した従来回路と同一構成部分には同一符
号を付してその詳細な説明を省略する。

【００１１】ＳＳ信号S(t)は入力端子Inより入力フィル
タ２を介して乗算器９に供給される。一方、ＶＣＯ７で
はクロック信号を発生させているが、このクロック周波
数は、送信側での拡散変調に使われるものよりも高めに
設定され、その得られたクロックを拡散符号発生器８に
供給し、これを基に拡散符号ρ(t) を生成するよう構成
している。この拡散符号ρ(t) は、ＳＳ信号の伝送系や
入出力フィルタの伝送特性を考慮して設計された補正フ
ィルタ（ＬＰＦ）１５により周波数特性を補正され、更
に逆数化回路１６にて逆数化拡散符号｛ρ(t)}^-1とされ
てから、スライディング相関用の乗算器９に出力され
る。

【００１２】この乗算器９では、入力されたＳＳ信号S
(t)と逆数化拡散符号｛ρ(t)}^-1とのスライディング相
関が行われ、その出力として瞬間的に符号が一致する状
態が生じるが、その時刻の相関出力が得られる以外の時
間帯には、相関の取れないＳＳ信号S(t)*{ρ(t)}^-1と、
ＳＳ信号が被る雑音や干渉波等の妨害成分が生じる。こ
の妨害成分をI(t)とすると、このI(t)に逆数化拡散符号
｛ρ(t)}^-1が乗じられた拡散ノイズI(t)*{ρ(t)}^-1の複
合成分（拡散ノイズとも言う）として、乗算器９の出力
信号中に生じる。かかる複合成分は復調情報除去用ハイ
パスフィルタ（高域濾波器；以下“ＨＰＦ”とも記す）
３及び引算回路１４に供給される。

【００１３】ＨＰＦ３では、復調情報の周波数帯に入り
込む全ての成分が除去されて、乗算器１０に出力され
る。乗算器１０では補正フィルタ１５の出力との乗算が
行われ、乗算器１１の一方の入力端子に出力される。乗
算器１１の他方の入力端子には、ＬＰＦ１２を通過した
逆数化拡散符号｛ρ(t)}^-1が供給されている。ＬＰＦ１
２は逆数化拡散符号｛ρ(t)}^-1の周波数スペクトルのメ
インローブの高域部及びサイドローブを除去するために
用いている。従って、逆数化拡散符号のメインローブの
中低域成分のみが乗算器１１には供給されることにな
り、従って、乗算器１１からは、ＨＰＦ３により損失し
ている復調情報の周波数帯域成分の、部分的に復元され
たものが出力される。

【００１４】かかる部分復元出力は周波数特性補正回路
１３に供給され、ここで必要周波数帯域における部分復
元を完全復元に補正されて、復元複合成分として出力さ
れる。この復元された複合成分は引算回路１４に供給さ
れ、ここで上記乗算器９からのスライディング相関出力
との引算が行われ、複合成分は打ち消し動作により抑圧
される。即ち、相関時の相関出力｛図２，図４(A),(B)
参照｝と相関動作時（全ての時間）に生じる複合成分
（拡散ノイズ）より、拡散ノイズの抑圧されたＣＮ比
（信号対雑音比）の良い相関出力が得られる｛図４(C)
参照｝。

【００１５】ここで、図４について詳細に説明する。図
４(A) は干渉波や雑音の無いＳＳ信号が供給された時
の、従来の同期捕捉方式による相関特性、同図(B) は強
力な干渉波妨害を被った場合の従来方式による相関特性
であり、同図(C) は強力な干渉波妨害を被った場合の本
発明方式による相関特性である。いずれもＬＰＦ４の出
力信号波形を観測したものである。本発明方式では、引
算回路１４よりの引算出力をＬＰＦ４にて不要な拡散ノ
イズ成分を除去した後、積分回路を含むエンベロープ検
出回路５に供給し、ここで情報変調ＳＳ信号の場合に生
じる正負の極性の相関出力を一方の極性に揃えて、適度
な積分時定数を与えている。

【００１６】得られた変換相関出力を同期判定回路６に
供給し、予め設定されているスレシュホールドレベルSH
L による同期検出をここで行なうわけである。同期検出
時の同期検出情報をクロック発生器であるＶＣＯ７に供
給し、拡散変調時のクロックと等しい周波数のクロック
をＶＣＯ７より発生させて、拡散符号発生器８へ供給し
ている。このようにして得られた拡散符号は、送信側で
の拡散変調に用いられる拡散符号と時間（クロック周波
数）が一致するので、同期が確立される。

【００１７】なお、本発明方式は同期捕捉を目的として
いるものであり、同期保持の動作は行われない。同期保
持とは、まずスライディング相関器によって、ある範囲
の位相差に近付いたP(t)とρ(t) を更に近付けて、雑音
等の擾乱によって位相差が大きくなるのを防ぐ動作であ
る。一般の同期保持には、遅延ロックループ回路が用い
られ、この遅延ロックループ回路との併用により、同期
捕捉が行われたら同期保持動作に切り替わるようにして
用いられている。

【００１８】ここで、本発明方式による同期捕捉が成立
した際の、拡散ノイズの抑圧過程について、図３，図５
を併せ参照して詳細に説明する。図５(A）は入力フィル
タ２に供給されたＳＳ信号Ｄs(f)の周波数帯域内に干渉
波Ｉ(f) が混入している場合の周波数スペクトル図であ
り、図中のＴはＶＣＯ７より発生するクロック時間を示
している。同図(B）は乗算器９からの同期状態での逆拡
散出力で、Ｄ(f) は復調情報であり、Ｉs(f)は干渉波Ｉ
(f) が拡散されて出来た拡散ノイズである。同図(C）の
Ｉs'(f) は情報除去フィルタ（ＨＰＦ）３により情報分
が取り除かれて残った拡散ノイズである。

【００１９】図５(D）は乗算器１０の出力で、Ｉ(f) は
元に戻った干渉波を、ｎ(f) は失われた情報周波数帯域
の拡散ノイズの再拡散成分を、夫々示している。同図
(E）は逆数化拡散符号をＬＰＦ１２によりフィルタリン
グ（高域除去）して得られた拡散符号Ｓ'(f)である。同
図(F）は乗算器１１の出力で、ｉs'(f) は部分的に復元
された拡散ノイズを表わしている。同図(G）は周波数特
性補正回路１３の出力で、情報周波数帯域内では拡散ノ
イズｉs(f)は完全に補正されていること示している。同
図(H）は引算回路１４の出力信号スペクトルを表わし、
復調情報Ｄ(f) と残留拡散ノイズｐs(f)を夫々示してい
る。更に、同図(I）はＬＰＦ４を介して得られた復調情
報Ｄ(f) を示しす。この図５(I）より、伝送系で混入し
た干渉波Ｉ(f) がほぼ完全に除去されていることが分
る。

【００２０】

【発明の効果】本発明の同期捕捉方式は以上のようにし
て同期捕捉復調するので、不要な拡散ノイズ及び非同期
時の相関の取れないＳＳ信号を効率的に抑圧して、ＳＮ
比の良い相関出力を検出して同期捕捉が達成できる。特
に、ＳＳ信号のプロセスゲインを超える強力な妨害波を
被る場合、従来方式では同期捕捉が不可能であっても、
本方式では正しい同期捕捉が行えるという優れた特長を
持っている。これにより、従来方式では不可能であっ
た、強烈な妨害波混入時の同期捕捉と逆拡散復調が達成
できるという優れた特長を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の代表的なスライディング相関型の同期捕
捉方式を実現し得る同期捕捉回路の構成図。

【図２】従来方式での相関出力とその検出用スレシュホ
ールドレベルを示す特性図。

【図３】本発明の同期捕捉方式を実現し得る同期捕捉回
路のブロック構成図。

【図４】ＳＳ信号の同期捕捉動作説明用の相関特性図。

【図５】本発明方式に使用される拡散ノイズ抑圧回路の
抑圧動作説明用スペクトル図。

【符号の説明】

１ 拡散ノイズ抑圧回路 ２ 入力フィルタ ３ 高域濾波器（ＨＰＦ） ４，１２ 低域濾波器（ＬＰＦ） ５ エンベロープ検出回路 ６ 同期判定回路 ７ 電圧制御発振器 ８ 拡散符号発生器 ９〜１１ 乗算器 １３ 周波数特性補正回路 １４ 引算回路 １５ 補正フィルタ １６ 逆数化回路

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スペクトル拡散信号を入力フィルタを介し
   て乗算型相関器に供給して拡散符号との乗算を行ない、
   その乗算出力をエンベロープ検出器にてエンベロープ検
   出して同期判定回路に供給し、該同期判定回路の相関出
   力レベルにより同期の捕捉検出を行ない、その検出信号
   をクロック発生器に供給してクロック信号を発生させ、
   該クロック信号を基に拡散符号発生器で生成した拡散符
   号を上記乗算型相関器に出力する、一巡フィードバック
   ループから成るスライディング相関型の同期捕捉方式に
   おいて、 上記乗算型相関器と拡散符号発生器との間に、入力フィ
   ルタの伝送特性の影響を補正するための補正フィルタ
   と、該補正フィルタを通過した拡散符号を逆数化拡散符
   号に変換する逆数化回路を設けると共に、 上記乗算型相関器とエンベロープ検出器との間に、該乗
   算型相関器よりの出力信号中の拡散ノイズを抑圧するた
   めの、拡散ノイズ再生回路及び減算回路を含む拡散ノイ
   ズ抑圧手段を設け、 上記拡散ノイズ再生回路に、上記補正フィルタにて補正
   された拡散符号と、上記逆数化拡散符号とを供給して、
   同期捕捉を行なうようにしたことを特徴とする、スペク
   トル拡散信号の同期捕捉方式。
2. 【請求項２】上記拡散ノイズ再生回路を、同期捕捉時に
   得られる相関出力のうち情報信号周波数に相当する周波
   数帯域を除去する高域濾波器と、該高域濾波器の出力と
   上記補正された拡散符号と乗算する第１の乗算器と、こ
   の乗算器出力に上記逆数化拡散符号のうち高域成分を低
   減された符号を乗算する第２の乗算器と、該第２の乗算
   器出力の周波数特性を補正する周波数特性補正回路とを
   備えて、拡散ノイズを再生するようにしたことを特徴と
   する、請求項１記載のスペクトル拡散信号の同期捕捉方
   式。