JP2712693B2

JP2712693B2 - 相関復調装置

Info

Publication number: JP2712693B2
Application number: JP970690A
Authority: JP
Inventors: 裕司小松
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1990-01-19
Filing date: 1990-01-19
Publication date: 1998-02-16
Anticipated expiration: 2013-02-16
Also published as: JPH03214828A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、スペクトラム拡散通信の受信時に同期補捉
を行なう相関復調装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、スペクトラム拡散通信として送信側で送信デ
ータに疑似ランダム符号系列を乗じることにより、送信
出力の周波数スペクトルを広い周波数に拡散するダイレ
クト・シーケンス型スペクトラム拡散通信がある。

このダイレクト・シーケンス型スペクトラム拡散信号
を復調する従来の技術としては、コリメータ方式相関復
調装置が知られている。例えば「スプレッド・スペクト
ラム・システムズ（Spread Spectrum Systems）」（ウ
ィリーインターサイエンス社（A Willey−Interscienc
e）発行）、255頁、図6.30参照。

従来のコリレータ方式相関受信装置について第５図の
ブロック図により説明する。スペクトラム拡散された受
信入力信号１は、相関検波器2,3,4の一方の端子に入力
され相関検波器２の他方の入力端子にはPNコード発生器
５より出力された疑似ランダム符号系列が、相関検波器
３の他方の入力端子にはシフトレジスタ６により疑似ラ
ンダム符号系列の位相を遅られた信号が、相関検波器４
の他方の入力端子には疑似ランダム符号系列の位相を進
ませた信号がそれぞれ入力される。相関検波器２の出力
はローパスフィルタ17を介して、サーチ／トラッキング
制御回路22に入力されサーチ及びトラッキングの切換を
行なう。相関検波器3,4の出力はローパスフィルタ18,19
を通過した後、これらの出力がコンパレータ20で比較さ
れ、この比較結果はループ・フィルタ21を介して、サー
チ／トラッキング制御回路22に入力されトラッキング制
御を行なう。

サーチ／トラッキング制御回路22の出力はクロック発
生器13のクロック位相を制御することにより、このクロ
ックによって駆動されるPNコード発生器５の出力である
疑似ランダム符号系列の位相を制御している。

従来のコリレータ方式相関復調装置は次のように動作
する。

第６図（ａ），（ｂ）を参照すると、PNコード発生器
をシフト・レジスタ31と排他論理和回路32とによって構
成した場合、シフト・クロック34によって、疑似ランダ
ム符号系列の一種であるｍ−系列（Maximal Sequence）
を生成できる。

この信号の一周期は、第６図（ｂ）に示すように31ビ
ットデータによって構成され、繰返し出力される。

スペクトラム拡散通信の送信側では、第７図（ａ）に
示すようにｍ−系列と送信データの乗積を送信出力とし
て送出し、一方スペクトラム拡散の受信側では、第７図
（ｂ）に示すように、受信側で発生させたｍ−系列と受
信入力を相関検波しローパスフィルタを通すことによっ
て復調を行なう。このとき、送信側のｍ−系列と受信側
のｍ−系列の位相差に対し復調における相関値は、第８
図の特性図のようになる。すなわち低相差が０の場合
は、ｎ＝５で31の相関値をもち、位相差が±１より大き
い場合−１の相関値となる。このことから、受信信号を
正しく復調するためには、受信側ｍ−系列の位相を送信
側ｍ−系列にロックさせることが必要である。この位相
ロックを行うためサーチ／トラッキング制御回路22が動
作する。

第９図は第５図のサーチ／トラッキング制御回路22の
動作を説明するフローチャートで示したもので、まづス
テップ51で非同期状態でサーチ処理を行なう。このサー
チ処理では受信入力を相関検波し、ステップ52で受信出
力が一定の相関値以上（例えば15）であるか否か判定
し、以上の場合にはサーチを終了して（ステップ54）、
トラッキング処理（ステップ55）にうつる。受信出力が
これ以下の場合は、クロック発生器13をコントロールす
ることによりｍ−系列の位相を遅らせ（ステップ53）同
期が確立するまでサーチを行なう。サーチは、受信側ｍ
−系列が１周期（31チップ）位相遅れを生じるまでに必
ず終了する。

ステップ55のトラッキング処理では、基準ｍ−系列に
対して位相が±1/2チップことなるｍ−系列により、受
信入力を相関検波した信号を比較し、送信側ｍ−系列に
対し、受信側ｍ−系列の位相が遅れているか、進んでい
るかを、ステップ71で判断する。遅れている場合は、ス
テップ72でクロック発生器をコントロールすることによ
り、受信側ｍ−系列位相を進ませ、進んでいる場合には
ステップ73で遅らせる。受信入力がなくなると同期はず
れ状態となり（ステップ74）、トラッキングを終了し
（ステップ75）、サーチ処理にもどる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来のコリレータ方式相関復調装置は、送信
側ｍ−系列と受信側ｍ−系列が同一系列の時に同期可能
であり、伝送路の位相特性がｍ−系列同期内で変化した
場合、当該受信信号のｍ−系列が伸び縮みしてしまい、
受信側ｍ−系列との相関がとれなくなる。これにより、
データ誤りを起すとともにロックレンジを外れてしま
い、これ以降の通信信号を受信できなくなる欠点があ
る。

特に、第10図に示すように、電力線43を介してss復調
装置40、相関復調装置42およびインバータ電源装置41を
接続した電力線搬送方式のスペクトラム拡散通信では、
電力線43に接続されるインバータ電源41等の影響によっ
て、電力交流周波数の２〜４倍の周波数で伝送路の位相
特性が急変し、通信品質を劣化されるという問題を生じ
ていた。

本発明の目的は、このような欠点を除き、ロックレン
ジ外の受信信号に対しての相関値検出手段と、無相関ビ
ットのデータ誤りを回復する手段とを有することによ
り、相関をとれるようにして通信品質の劣化を除いた相
関復調装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の構成は、受信信号の位相変動をデレーロック
ループにより追尾するコリレータ方式の相関復調装置に
おいて、伝送路の瞬時位相変動に起因する無相関ビット
を検出する無相関ビット検出手段と、復調データの誤り
を情報ビット、検出ビット及び無相関ビットの位置から
訂正する誤り訂正手段と、前記無相関ビットの次の受信
ビットにおいてロックレンジよりも広い位相範囲を１ビ
ットの時間内でスライディングサーチを行なうクイック
スライディングサーチ手段とを有することを特徴とす
る。

また、本発明において、無相関ビット検出手段が、受
信信号とこの受信信号に同期し位相が一致する疑似ラン
ダム符号系列とを相関検波する相関検波器と、この相関
検波器の零位相検波出力を前記疑似ランダム符号系列の
一周期に渡って積分し相関値を出力するリセット積分器
とからなり、前記相関値を同期外れ基準レベルと比較す
ることによって、無相関ビットを検出するものとし、ま
た受信信号とこの受信信号に同期し位相がロックレンジ
幅δの整数倍遅れている複数の疑似ランダム符号系列
（０〜−ｎδ）及び整数倍進んでいる複数の疑似ランダ
ム符号系列（０〜ｎδ）とをそれぞれ相関検波する複数
の検波器と、これら検波器出力（−ｎδ〜０〜ｎδ）を
疑似ランダム符号系列の一周期に渡って積分してそれぞ
れの相関値を出力するリセット積分器と、これらの相関
値を位相の順番に同期検出判定レベルと比較して無相関
ビットの次の受信ビットにおいて同期検出を行う同期制
御部と、この同期制御部により同期を検出した疑似ラン
ダム符号系列の位相の値により制御される可変位相クロ
ック発生器と、このクロック発生器からのクロックによ
り位相が制御される疑似ランダム符号系列発生部と、前
記疑似ランダム符号系列がシリアル入力することによ
り、各タップに異なる位相を有する複数の疑似ランダム
符号系列を発生させるシフトレジスタとを有するものと
することができる。

さらに、本発明において、データ訂正手段が、複数の
情報ビット及び１ビット以上の検査ビットを単位とする
複数のフィールドより構成される通信データフォーマッ
トの少なくとも１フィールド分の復調データを記憶する
第１の記憶手段と、前記フィールドにおける無相関ビッ
ト位置を記憶する第２の記憶手段とを有し、前記情報ビ
ットおよび前記検査ビットからCRCアルゴリズムによっ
て誤りを検出して無相関ビット位置のデータを訂正する
ものとし、検査ビットが情報ビットのパリティ計算によ
って算出されたものであり、これら情報ビット及び検査
ビットについてパリティ計算を行い、これらが異常値を
示した時無相関ビット位置の情報ビットを反転し誤り訂
正を行うものとすることができる。

また、本発明の構成において、受信信号をシリアル入
力とし各タップにδの整数倍位相が異なる信号を出力す
るシフトレジスタと、このシフトレジスタからの位相が
異なる複数の信号と疑似ランダム符号系列とを相関検波
する相関検波器と、この相関検波器の検波出力を入力し
相関値を出力するローパスフィルタと、このローパスフ
ィルタからの相関値に基づいて位相制御信号、受信デー
タ及び同期外れ信号を出力する同期制御部と、この同期
制御部からの位相制御利得を制御するループフィルタ
と、このループフィルタからの位相制御信号に基づいて
クロックを発生する可変位相クロック発生部と、このク
ロック発生部からのクロックに基づいて前記疑似ランダ
ム符号系列を発生する疑似ランダム符号系列発生器と、
前記同期制御部から受信データ及び同期外れ信号を入力
として訂正データを出力する誤り訂正部とを有すること
もできる。

〔実施例〕

次に本発明について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例のブロック図である。本実
施例は、受信信号を基準位相，遅れ位相（＋δ）の整数
倍および進み位相（＋δ）の整数倍の遅れ及び進み位相
を有する複数の疑似ランダム符号系列によりそれぞれ相
関検波する検波器２〜４と、これらの検波器の出力を疑
似ランダム符号系列の一周期に渡って積分することによ
り各位相における受信信号の相関値を出力するリセット
積分器７〜９と、その相関値から疑似ランダム符号系列
の位相制御信号、復調データ、同期外れ状態を出力する
同期制御部10と、位相制御信号により位相を変化させる
可変位相クロック発生部13と、この可変位相クロックに
基づいて疑似ランダム符号系列を発生させる疑似ランダ
ム符号発生部５と、復調データ及び同期補足状態から同
期外れに起因する受信データ誤りを訂正する誤り訂正部
11とから構成される。

受信信号１は、相関検波器3b、3a、３、２、4a、4bの
一方の端子に入力され、これら相関検波器の他方の端子
には、PN符号系列発生器５の出力をシフトレジスタ６に
よって遅延された相対位相３δ、２δ、δ、０、−δ、
−２δ、−３δをもつPN符号系列がそれぞれ入力され
る。各相関検波器の出力は、リセット積分器8b、8a、
８、７、９、9a、9bでPN符号の一周期に渡って積分され
た後、同期制御部10へ入力される。同期制御部10から
は、同期サーチ及びトラッキング処理に応じて位相制御
部５の出力であるPN符号系列の位相を変化させる。更
に、同期制御部10からの出力である受信データ及び同期
外れ信号は、誤り訂正部11に入力され、誤り訂正された
後に訂正データとして出力される。

本実施例では、伝送路の瞬時位相変動に起因して無相
関ビットを受信した場合、リセット積分器７〜９の出力
が低下するので同期制御部10で無相関ビットを検出し、
誤り訂正部11で一連の復調データの情報ビット、検査ビ
ット及び誤りビット位置から誤りを訂正し、無相関ビッ
トの次の受信ビットにおいてロックレンジ（−δ〜δの
位相範囲）よりも広い範囲をクイックスライディングサ
ーチする。

第２図は第１図の実施例の同期制御部10の動作を説明
するフローチャートである。

受信信号のPN符号系列と相関復調装置のPN符号系列の
同期が確立していない状態では、まずステップ51でサー
チ処理が行なわれる。このサーチ処理では、PN符号系列
の一周期に対応する１ビットのデータを受信する毎にリ
セット積分器２（０位相での相関）の出力である相関値
を同期確立判定値と比較し、同期が確立する（ステップ
52）まで、位相制御信号を出力して、PN符号系列を遅ら
せる（ステップ53）。サーチ終了（ステップ54）の後は
トラッキング処理（ステップ55）が行なわれる。

このトラッキング処理では、リセット積分器３、４
（−δ，δ位相での相関）の出力である相関値を互に比
較し、進み位相での相関値が大きければPN符号系列を遅
らせ、遅れ位相での相関値が大きければPN符号系列を進
ませる位相制御信号を出力する（ステップ56）。更に、
ステップ57でリセット積分器２（０位相での相関）の出
力から受信データの“1"、“0"を出力し、トラッキング
処理を繰り返す。このトラッキング処理中に通信伝送路
の位相特性が±δ以上変動すると同期外れを生じる。こ
の同期外れは、リセット積分器２の出力が同期外れ判定
レベルより小さいことにより、検出できる（ステップ5
8）。同期外れ時には、同期外れ信号を出力する（ステ
ップ59）ことにより、誤り訂正部に対して、対応する受
信データが誤っている可能性があることを通知する。

同期外れの次のビットでは、ステップ60でクイックサ
ーチ処理を行なう。このクイックサーチ処理では、１ビ
ットの期間内にリセット積分器4b、4a、４、２、３、3
a、3bの出力である相関値を順番に同期確立判定値と比
較し、ステップ62でいづれかの位相で同期が確立すれ
ば、クイックサーチ成功（ステップ63）として位相制御
信号を出力して（ステップ64）、この位相制御信号によ
りPN符合系列の位相を調整し、次のビットにおいて、ク
イックサーチを繰り返す。クイックサーチにおいて、ス
テップ62でリセット積分器２（０位相での相関）の出力
が同期確立判定レベルを越えた場合は、次のビットよ
り、トラッキング処理にもどる。クイックサーチを失敗
した場合は、トラッキングを終了する（ステップ65）。

第３図（ａ）〜（ｄ）は第１図の実施例の誤り訂正部
11の入出力信号の波形図を示すものである。受信信号
（第３図（ａ））はデータビットD0〜D7と、パリティビ
ットＰとを１キャラクタとして構成されている。D0〜D3
ビット受信時には（第３図（ｂ））、正常な受信が行な
われており、トラッキング処理が繰り返されている。D4
受信時に伝送路の位相特性が変化すると、同期制御部10
から同期外れ信号が入力される（第３図（ｃ））。この
ときのデータD4は誤まっている可能性がある。パリティ
は偶数パリティとしてあるのでD0〜D7及びパリティビッ
トに対するパリティ計算を行ない、パリティエラーを検
出した時、D4を反転することにより、誤りを訂正し（第
３図（ｄ））、パリティが正しければ、受信データをそ
のまま出力する。

第４図は本発明の第２の実施例のブロック図である。
受信信号１をシフトレジスタ６により遅延し、PN符合系
列との相関検波を行なった後ローパスフィルタ12を通す
ことによって、サーチ、トラッキング及びクイックサー
チ用の各種位相における相関値を求めている。更に、同
期制御信号はループフィルタ14を介して可変位相クロッ
ク発生器13に入力され、PN符合系列の位相を変化させ
る。

この実施例では、フィードバック系路にループフィル
タ14を用いているので、伝送路のノイズ等による同期外
れを起しにくいという利点がある。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、同期外れ時にロックレ
ンジよりも広い範囲の位相幅について、クイックサーチ
を行なうとともに、該当するデータの誤りを訂正するこ
とにより、電力線搬送方式のスペクトラム拡散通信にお
ける電力線に接続されるインバータ電源等の影響による
伝送路の急峻な位相変動に対しても通信誤りを起さな
い、通信装置を得ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例である相関復調装置のブロック
図、第２図は第１図の実施例の同期制御部10の動作フロ
ー図、第３図（ａ）〜（ｄ）は第１図の誤り訂正部11の
信号波形図、第４図は本発明の第２の実施例の相関復調
装置のブロック図、第５図は従来の相関復調装置の一例
のブロック図、第６図（ａ），（ｂ）は、ｍ−系列発生
器のブロック図およびそのｍ−系列波形図、第７図
（ａ），（ｂ）はダイレクトシーケンス・スペクトラム
拡散の変調回路および復調回路の回路図、第８図はｍ−
系列の位相差と相関値の関係を示す特性図、第９図は第
５図のサーチ・トラッキング制御回路の一例のフロー
図、第10図は相関復調装置を用いた電力線搬送通信のネ
ットワーク図である。１……受信入力信号、2,3,3a,3b,4a,4b……相関検波
器、５……PN符合系列発生器、６……シフトレジスタ、
7,8,8a,8b,9,9a,9b……リセット積分器、10……同期制
御部、11……誤り訂正部、12,16〜18……ローパスフィ
ルタ、13……可変位相クロック発生器、14,21……ルー
プフィルタ、15……訂正データ出力端子、22……サーチ
・トラック制御部、31……ｍ系列発生シフトレジスタ、
32……排他論理和回路、33……ｍ系列出力、34……シフ
トロック入力、40……スペクトラム拡散変調装置、41…
…相関変調装置、42……インバータ電源装置、51〜65,7
1〜75……処理ステップ。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】受信信号の位相変動をデレーロックループ
により追尾するコリレータ方式の相関復調装置におい
て、伝送路の瞬時位相変動に起因する無相関ビットを検
出する無相関ビット検出手段と、復調データの誤りを情
報ビット、検出ビット及び無相関ビットの位置から訂正
する誤り訂正手段と、前記無相関ビットの次の受信ビッ
トにおいてロックレンジよりも広い位相範囲を１ビット
の時間内でスライディングサーチを行なうクイックスラ
イディングサーチ手段とを有することを特徴とする相関
復調装置。
【請求項２】無相関ビット検出手段が、受信信号とこの
受信信号に同期し位相が一致する疑似ランダム符号系列
とを相関検波する相関検波器と、この相関検波器の零位
相検波出力を前記疑似ランダム符号系列の一周期に渡っ
て積分し相関値を出力するリセット積分器とからなり、
前記相関値を同期外れ基準レベルと比較することによっ
て、無相関ビットを検出するものである請求項１記載の
相関復調装置。
【請求項３】受信信号とこの受信信号に同期し位相がロ
ックレンジ幅δの整数倍遅れている複数の疑似ランダム
符号系列（０〜−ｎδ）及び整数倍進んでいる複数の疑
似ランダム符号系列（０〜ｎδ）とをそれぞれ相関検波
する複数の検波器と、これら検波器出力（−ｎδ〜０〜
ｎδ）を疑似ランダム符号系列の一周期に渡って積分し
てそれぞれの相関値を出力するリセット積分器と、これ
らの相関値を位相の順番に同期検出判定レベルと比較し
て無相関ビットの次の受信ビットにおいて同期検出を行
う同期制御部と、この同期制御部により同期を検出した
疑似ランダム符号系列の位相の値により制御される可変
位相クロック発生器と、このクロック発生器からのクロ
ックにより位相が制御される疑似ランダム符号系列発生
部と、前記疑似ランダム符号系列がシリアル入力するこ
とにより、各タップに異なる位相を有する複数の疑似ラ
ンダム符号系列を発生させるシフトレジスタとを有する
ものである請求項１記載の相関復調装置。
【請求項４】データ訂正手段が、複数の情報ビット及び
１ビット以上の検査ビットを単位とする複数のフィール
ドより構成される通信データフォーマットの少なくとも
１フィールド分の復調データを記憶する第１の記憶手段
と、前記フィールドにおける無相関ビット位置を記憶す
る第２の記憶手段とを有し、前記情報ビットおよび前記
検査ビットからCRCアルゴリズムによって誤りを検出し
て無相関ビット位置のデータを訂正するものである請求
項１記載の相関復調装置。
【請求項５】検査ビットが情報ビットのパリティ計算に
よって算出されたものであり、これら情報ビット及び検
査ビットについてパリティ計算を行い、これらが異常値
を示した時無相関ビット位置の情報ビットを反転し誤り
訂正を行うものである請求項４記載の相関復調装置。
【請求項６】受信信号をシリアル入力とし各タップにδ
の整数倍位相が異なる信号を出力するシフトレジスタ
と、このシフトレジスタからの位相が異なる複数の信号
と疑似ランダム符号系列とを相関検波する相関検波器
と、この相関検波器の検波出力を入力し相関値を出力す
るローパスフィルタと、このローパスフィルタからの相
関値に基づいて位相制御信号、受信データ及び同期外れ
信号を出力する同期制御部と、この同期制御部からの位
相制御利得を制御するループフィルタと、このループフ
ィルタからの位相制御信号に基づいてクロックを発生す
る可変位相クロック発生部と、このクロック発生部から
のクロックに基づいて前記疑似ランダム符号系列を発生
する疑似ランダム符号系列発生器と、前記同期制御部か
ら受信データ及び同期外れ信号を入力として訂正データ
を出力する誤り訂正部とを有することを特徴とする相関
復調装置。