JP2731361B2 - 信号処理装置 - Google Patents

信号処理装置

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JP2731361B2
JP2731361B2 JP1764795A JP1764795A JP2731361B2 JP 2731361 B2 JP2731361 B2 JP 2731361B2 JP 1764795 A JP1764795 A JP 1764795A JP 1764795 A JP1764795 A JP 1764795A JP 2731361 B2 JP2731361 B2 JP 2731361B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、スペクトル拡散技術を
用いた通信を行う装置においてスペクトル拡散の復調を
行うための信号処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、種々の機器がディジタル化される
に及んで、その動作による不要輻射が問題となってい
る。例えば、旅客機内に携帯型コンパクトディスクプレ
ーヤを使用できないのは、その動作による不要輻射で旅
客機の操縦系統が混乱して墜落寸前まで至った事例があ
るからである。この一例からも明らかなように信号伝達
経路内に侵入する不要輻射は、深刻な問題となってい
る。
【0003】このような不要輻射の影響を受けにくい通
信方式として「スペクトル拡散通信方式」が現今脚光を
浴びている。この方式は、その名前が示すように、ある
帯域に制限されたスペクトルを、広帯域に拡散させて使
用する通信方式である。これによって雑音による影響を
受けても全てのスペクトルが潰れるわけではないので、
受信時の誤りを未然に防止することができるものであ
る。
【0004】さて、まずスペクトル拡散を行う送受信の
動作の概略を説明する。図6の(a)は、送信側におけ
るスペクトル拡散方式の変調原理を表す図である。同図
において51は送信すべき情報データの発生手段であ
り、この出力は、一旦狭帯域のベースバンド変調器52
によって周波数変調される。この変調方式としてはQP
SK(Quadrature Phase Shift Keying)やBPSK(Bina
ry Phase Shift Keying)などが一般的である。
【0005】このベースバンド変調器52の出力はスペ
クトル拡散変調器53においてPN符号などと乗算す
る。このPN符号のクロック周波数が、拡散後の周波数
帯域幅を決める。例えば、帯域幅26MHzに拡散させるに
はクロック周波数13MHzのPN符号を乗算する。拡散し
た信号をRF変調器でRF帯に周波数変換してアンプで
増幅して出力する。
【0006】受信する場合は、図6の(b)に示すよう
に逆プロセスを通って元の情報に復元される。ここで
は、妨害波についての利点を述べたが、そのほかにも電
力を拡散するためピーク電力を低く抑えたり、受信側で
は送信側と同じ「鍵」(符号)を使わなければ復調でき
ないので、特別な処理を施さなくとも秘話性が得られる
などの特徴がある。なお、以上のような方法を直接拡散
方式と呼ぶ。
【0007】以上のような利点を多々有するスペクトル
拡散方式であるが、提案そのものは1940年代であっ
たが、近年になってはじめて応用が始まったばかりであ
り、充分な開発が成されてきたわけではない。図4は、
そのような少ない応用事例の一つを示した、本発明の従
来例における信号処理装置のブロック略図である。
【0008】同図において、アンテナ1で受信した電波
は、RF増幅器2において増幅され、乗算器3に送られ
る。正弦波発振器4からの正弦波信号によって周波数変
換され、低域通過フィルタ(以下「LPF」と略す)
においてサイドバンドの帯域を除去し、アナログ・ディ
ジタル変換器(以下「A/D」と略す)において数値
化する。
【0009】この数値化された受信信号は、相関器31
において、例えば自己相関などを求められる。この相関
器31の出力は、比較器32と復調器14に送られる。
比較器32では、ROM(Read Only Memory)などに蓄え
た閾値33と比較し、所定の閾値を越えていれば、情報
と見なし、情報検知信号Snを出力する。
【0010】この情報検知信号の生成について、図5の
信号波形図を参照しながら若干の説明を加える。同図に
おいてD1は閾値であり、スペクトル拡散方式の受信に
相関器を用いた場合、受信信号と相関が取れたとき、相
関器の出力レベルはピークを示す、それ以外は相関器の
出力は低く抑えられる。このピーク時に拡散復調がなさ
れ、情報が再生されるので、高い閾値D1を越えるもの
をこのピークとし、タイミング生成器15において復調
器14への入力と同期をとって、確実にピークを捉える
ものである。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな方式においては、相関器31の出力が図5のような
場合、閾値33をD1とすると、入力レベルが変動し
て、同図のA点からB点へ下がったような場合、このピ
ークを検出するために、閾値33をD2に下げたとする
と、A点からB点に下がったピークは検出できるように
はなるが、C点の信号を誤検出してしまうことになると
いう問題点がある。このような閾値33の設定を制御す
るためにはA/D6の前段に理想的な自動利得制御回路
が必需となるという問題点がある。
【0012】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
であり、周囲の雑音やこれに伴う入力のレベル変動の影
響を受けにくい信号処理装置を提供することを目的とす
る。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の信号処理装置は、請求項1では、受信した
スペクトル拡散変調信号の送信側でのPN符号と受信側
でのPN符号が同一で同期したときに最大の信号出力を
発生する相関手段と、この相関手段の出力と所定の第1
の閾値とを比較する第1の比較手段と、上記相関手段の
出力を所定の時間だけ遅延する遅延手段と、この遅延手
段の出力と上記相関手段の出力とを所定の比で減算する
減算手段と、この減算手段の出力と所定の第2の閾値と
を比較する第2の比較手段と、この第2の比較手段の出
力と上記第1の比較手段の出力とを論理合成する合成手
段とを備えるものである。
【0014】
【0015】また、請求項2では、上記相関手段は、デ
ィジタルマッチドフィルタであることを特徴とするもの
である。
【0016】また、請求項3では、上記合成手段の出力
に応じて所定の時間変化する信号を生成するタイミング
生成手段と、このタイミング生成手段の出力に応じて上
記相関手段の出力を復調する状態を変化させる復調手段
とを更に備えるものである。
【0017】
【作用】上記した構成により、請求項1では、相関手段
の出力と所定の第1の閾値とを第1の比較手段で比較
し、また遅延手段と減算手段ではこの相関手段の出力の
時間的な変化量を検出し、この変化量を第2の比較手段
で所定の第2の閾値と比較し、合成手段においてこの第
2の比較手段の出力と第1の比較手段の出力とを論理合
成するので、周囲の雑音やこれに伴う入力のレベル変動
の影響を受けにくくなる。
【0018】また、請求項2と3では、相関手段はディ
ジタルマッチドフィルタであり、また本装置は、合成手
段の出力に応じて所定の時間変化する信号を生成するタ
イミング生成手段と、このタイミング生成手段の出力に
応じて上記相関手段の出力を復調する状態を変化させる
復調手段とを備えるので、周囲の雑音やこれに伴う入力
のレベル変動の影響を受けにくくなる。
【0019】
【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。図1は本発明の一実施例における
信号処理装置のブロック略図を示すものである。図1に
おいて、アンテナ1、RF増幅器2、乗算器3、正弦波
発振器4、LPF5、A/D6、復調器14及びタイミ
ング生成器15は、従来例におけるそれらと同一であ
り、詳しい説明は省略する。8は第1の比較器、9は第
1の閾値であり、従来例における比較器32および閾値
33と同一である。7はディジタル・マッチド・フィル
タ(以下「DMF」と略す)、10は遅延器、11は減
算器、12は第2の比較器、13は第2の閾値である。
以上のように構成された本発明の信号処理装置につき、
以下にその動作を図2の波形図を参照しながら説明す
る。
【0020】まず先に、A/D6の出力を受けるDMF
7について説明する。DMFとは、スペクトル拡散した
信号を、元のデータに復調するための回路であり、送信
時に行ったPN符号と受信側のPN符号が同一で同期が
とれている場合に最も大きな振幅を出力するものであ
る。ディジタル回路で構成する場合には、FIR(Finit
e Impulse Response)フィルタと似たような構造とな
る。図3にその構造の一例を示す。
【0021】遅延時間DがPN符号のクロック周波数の
1周期に等しい遅延器と、PN符号が”1”のときに係
数が1、PN符号が”0”のときに係数が−1となる係
数器、乗算器、加算器で構成する。入力したPN符号系
列と受信したPN符号が同一で周期が一致した場合は、
乗算器は1×1または−1×−1のみを演算する。この
ため、出力結果はすべて1となる。これを加算した出力
結果は最大となる。同期がとれていないかPN符号が一
致しない場合は、乗算器は1×1と−1×−1の演算の
外に1×−1も演算する。このため、これらを加算した
結果は、PN符号が同一で同期がとれている場合の出力
結果に較べて小さくなるのである。次表1を参照のこ
と。
【0022】
【表1】
【0023】図2において(a)、(b)はそれぞれ、
DMF7、第1の比較器8の出力を表している。DMF
7の出力は遅延器10と減算器11に与えられ、遅延器
10においてクロック1周期に相当する遅延量Dだけ遅
延されて、減算器11において遅延前と遅延後のDMF
の出力が減算される。この動作は、一種の微分演算に相
当し、簡易的な特徴抽出を行うのと等価である。これに
より、図2の(c)のような波形を得ることができる。
第2の閾値13にはDh2なる値が格納されており、
算器11の出力を第2の比較器12で波形整形すれば、
図2の(d)のような波形を得ることができる。
【0024】これにより、論理合成回路16(ここでは
アンド回路)において第1の比較器8の出力との間の論
理積をとり、両者を合成して図2の(e)のような情報
検知信号Sn’を合成する。この情報検知信号によって
従来例と同様にタイミング生成器15を介して復調器1
6を制御する。これにより、雑音の影響を受けにくいス
ペクトル拡散通信方式における復調を可能とするもので
ある。
【0025】以上のように本実施例によれば、遅延器1
0と減算器11による微分回路(特徴抽出回路)を通し
たDMF7の出力を、第2の比較器12で波形整形し、
従来と同一である第1の比較器の出力とをアンド回路1
6で合成し、タイミング生成器15に供給しているの
で、周囲の雑音やこれに伴う入力のレベル変動の影響を
受けにくい信号処理装置を提供することができるという
効果がある。従って、入力信号が変動しても確実にピー
クだけを捕らえることができるという効果もある。
【0026】なお、以上の説明では、DMF7の出力を
判定するのは硬判定としたが、軟判定としてもよい。ま
た、微分演算は1個の遅延器10と減算器11でのみ構
成したが、多段重ねてもよいし、IIR(Infinite Impu
lse Response)型や双一次変換による微分フィルタなど
としてもよい。その他、本発明は上記実施例に限定され
るものではなく、種々変形実施可能である。
【0027】
【発明の効果】以上のように本発明の信号処理装置は、
請求項1では、相関手段の出力と所定の第1の閾値とを
第1の比較手段で比較し、また遅延手段と減算手段では
この相関手段の出力の時間的な変化量を検出し、この変
化量を第2の比較手段で所定の第2の閾値と比較し、合
成手段においてこの第2の比較手段の出力と第1の比較
手段の出力とを論理合成するので、周囲の雑音やこれに
伴う入力のレベル変動の影響を受けにくいという効果が
ある。従って、入力信号が変動しても確実にピークだけ
を捕らえることができるという効果もある。
【0028】また、請求項2と3では、相関手段はディ
ジタルマッチドフィルタであり、また本装置は、合成手
段の出力に応じて所定の時間変化する信号を生成するタ
イミング生成手段と、このタイミング生成手段の出力に
応じて上記相関手段の出力を復調する状態を変化させる
復調手段とを備えるので、周囲の雑音やこれに伴う入力
のレベル変動の影響を受けにくいという効果がある。従
って、入力信号が変動しても確実にピークだけ捕らえる
ことができるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例における信号処理装置の構
成を示すブロック図である。
【図2】 同実施例における信号処理装置の主要部にお
ける信号波形図である。
【図3】 同実施例における信号処理装置内のDMFの
構成を示すブロック図である。
【図4】 本発明の従来例における信号処理装置の構成
を示すブロック図である。
【図5】 同従来例における信号処理装置の主要部にお
ける信号波形図である。
【図6】 スペクトル拡散通信方式一般の構成を説明す
るブロック略図である。
【符号の説明】
1 アンテナ 2 RF増幅器 3 乗算器 4 正弦波発振器 5 LPF 6 A/D 7 DMF 8 第1の比較器 9 第1の閾値 10 遅延器 11 減算器 12 第2の比較器 13 第2の閾値 14 復調器 15 タイミング生成器 16 アンド回路

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 受信したスペクトル拡散変調信号の送信
    側でのPN符号と受信側でのPN符号が同一で同期した
    ときに最大の信号出力を発生する相関手段と、 この相関手段の出力と所定の第1の閾値とを比較する第
    1の比較手段と、上記相関手段の出力を所定の時間だけ遅延する遅延手段
    と、 この遅延手段の出力と上記相関手段の出力とを所定の比
    で減算する減算手段とこの減算手段の 出力と所定の第2の閾値とを比較する第
    2の比較手段と、 この第2の比較手段の出力と上記第1の比較手段の出力
    とを論理合成する合成手段と、 を備える信号処理装置。
  2. 【請求項2】 上記相関手段は、ディジタルマッチドフ
    ィルタであることを特徴とする請求項1に記載の信号処
    理装置。
  3. 【請求項3】 上記合成手段の出力に応じて所定の時間
    変化する信号を生成するタイミング生成手段と、 このタイミング生成手段の出力に応じて上記相関手段の
    出力を復調する状態を変化させる復調手段と、 を更に備える請求項1に記載の信号処理装置。
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