JP2807680B2 - スペクトル拡散通信同期捕捉方法 - Google Patents

スペクトル拡散通信同期捕捉方法

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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はスペクトル拡散通信受信装置に関し、殊に直
接拡散(Direct Sequence)通信装置の構成に関する。
(従来技術) スペクトル拡散通信方式は遥かに広い周波数帯域に信
号を拡散して伝送するため単位ヘルツ当りの電力が小さ
く他の通信への妨害を与えることが殆どないのみならず
雑音や伝送路特性の変動の影響を受けにくい特徴を有
し、近年他用されつつあある。
このスペクトル拡散通信方式では送信側において伝送
情報信号に対して疑似雑音符号などの拡散符号を用いて
拡散変調を行い伝送情報信号に比べて遥かに広い周波数
帯域に信号を拡散して伝送し、一方、受信側では逆拡散
変調を行い、伝送情報を復調するものである。
第5図は従来用いられていたスペクトル拡散通信装置
の概要を示すブロック図である。
同図においてTは送信側、Rは受信側装置であって、
夫々のブロックに於いて1は拡散変調器、2は逆拡散変
調器、3、4は疑似雑音発生回路、5は同期回路であ
る。
このように構成した装置において送信側Tは拡散変調
器1によって情報源6からの信号を疑似雑音発生器3か
らのPN符号に基づき例えばPSK変調を行うことにより広
い周波数帯域を有す送信信号を作り出した後、信号伝送
ラインまたは無線通信手段等を介して受信側装置に伝送
する。
一方、受信側では送られてきた信号を逆拡散変調器2
において疑似雑音発生器4からの信号によって逆拡散変
調することにより復調信号を得るものであるが、前記疑
似雑音発生器4からのPN符号は前記受信信号に相乗され
ているPN符号と同期する必要があり、このためブロック
においては復調信号出力の一部を同期回路5に印加し、
該同期回路5にて前記疑似雑音発生器4の制御信号を生
成することにより該疑似雑音発生機4を制御し、同期を
とり復調するよう構成されている。
第6図は従来用いられていたスペクトル拡散通信受信
装置のうち、受信側装置を更に詳細に示したブロック図
である。
同図においてSは受信信号入力端であって、該入力端
Sより印加された受信信号はスペクトル拡散信号帯域の
みを透過せしめるフィルタBPF7により帯域制限され、次
段の乗算器8に供給される。
該乗算器8では疑似雑音発生器4より供給されたPN符
号と受信信号とを乗算し、逆拡散を行い、該乗算器8出
力は次段のデータ帯域のみを透過せしめるフィルタLPF9
により不要な成分が除去され次段の積分器10に供給され
る。
積分器10では前記PN符号1周期分に於いて積分処理を
行い相関値r(t)を得、次段のスレッシュホールド回
路11に於いて該相関値r(t)が所定のスレッシュホー
ルド値Thより小さいときには同期が取られていないと判
断し、次段のサーチコントローラ12を駆動せしめPN符号
のビットをシフトするよう疑似雑音発生器4を制御し、
相関値r(t)が所定の値以上になるまで順次PN符号の
ビットシフトを行う。
一方、前記相関値r(t)が所定のスレッシュホール
ド値より大きいとき或は大きくなったときには受信信号
と疑似雑音発生器4より供給されるPN符号との同期が確
立したものと判断し、疑似雑音発生器4のPN符号のビッ
ト状態を固定し、相関値r(t)をデータ復調回路13に
より2値データに変換し復調データとして出力するもの
である。
第7図(a)は上述した相関値r(t)とPN符号のビ
ットシフト量及びスレッシュホールド値との関係を示す
図であって、同図に示すごとく相関値r(t)の値は送
信側に於けるPN符号と受信側に於けるPN符号との位相が
一致したτに於いて最大値rMAXとなり、PN符号の位相
が1チップずれると相関出力は著しく低下する。
したがって、スレッシュホールド値Thを所要値に選定
することにより、同期を捕捉することができる。
しかしながら、一般にスレッシュホールド値は所定値
に固定(一定値)であり、相関最大値rMAXは受信信号S
(t)のレベルに応じて変化するので、PN符号の同期が
Δτ=τに於いて完全に確立している場合であっても
第7図(b)に示すように相関最大値rMAXがスレッシュ
ホールド値Th以下となると同期ロックを解除し、復調が
不可能となる。
また、第7図(c)に示すごとく雑音レベルrNが非常
に高く、真の同期点Stがあるにも拘らず雑音レベルがス
レッシュホールド値を越えている場合、該雑音によりミ
スロックを起こし復調を行えないと云う問題点があっ
た。
(発明の目的) 本発明は上述した如く従来の問題点に鑑みなされたも
のであって、信号の受信状態或は雑音レベルに応じて同
期捕捉回路のスレッシュホールド値を任意且つ自動的に
変更することにより受信信号レベルの低下に基づく同期
ロック解除或は雑音信号によるミスロックの発生を防止
したスペクトル拡散通信同期捕捉方法を提供することを
目的とする。
(発明の概要) この目的を達成するために本発明に係るスペクトル拡
散通信に於ける同期捕捉方法は、少なくとも疑似雑音発
生器と逆拡散変調器とを備え、受信信号を疑似雑音符号
にて逆拡散するスペクトル拡散通信方式において、疑似
雑音信号の位相を1周期スライドした際の相関出力より
最大相関出力及び平均相関出力を求め、該最大相関出力
及び平均相関出力よりスレッシュホールド値を決定した
ことを特徴とする。
(実施例) 以下、図面に示した実施例に基づいて本発明を詳細に
説明する。
第1図は本発明に係るスペクトル拡散通信受信装置の
構成を示すブロック図であって、同図において20はバン
ドパスフィルタ、22は乗算器、24はデータ帯域信号透過
用ローパスフィルタ、26は積分器、28は疑似雑音発生器
(PN符号発生器)、30は切替えスイッチ、32はスレッシ
ュホールド回路、34はスレッシュホールド決定回路、36
はピークホールド回路、38は平均値算出回路、40はサー
チコントローラである。
前記バンドパスフィルタ20は受信信号S(t)を入力
しスペクトル拡散信号帯域の信号のみを次段の乗算器22
の一方の入力端に印加すると共に、該乗算器22の他方の
入力端には疑似雑音発生器28よりPN符号が供給されてお
り、該乗算器22からは相関出力が次段のローパスフィル
タ24に出力される。
前記相関出力を入力したローパスフィルタ24はデータ
帯域のみの成分を次段の積分器26に供給し、該積分器26
ではPN符号1周期分に於ける相関出力を積分処理する。
次段の切替えスイッチ30は先ずスレッシュホールド値
を決定するために接点a側に接続しており、したがっ
て、前記積分器26出力はスイッチ30を介してピークホー
ルド回路36及び平均値算出回路38に供給される。
例えば、第2図(a)に示す如くPN符号が“011"の3
ビットであって、該PN符号の位相をΔτ=0、1、2と
推移させ、相関出力が第2図(b)に示す如くr
(0)、r(1)、r(2)と変化した場合、前記積分
器26より出力される相関値は第2図(c)に示ごとくC
0、C1、C2となる。
したがって、該相関値を入力したピークホールド回路
36は最大相関値C2をrMAXとして記憶設定すると共に、平
均値算出回路38はPN符号1周期ごとに積分器出力を例え
ばPN符号のビット数、本実施例では3で割ることにより
ビット単位あたりの相関出力rN′を算出し、次段のスレ
ッシュホールド決定回路34に出力する。
前記最大相関値rMAX及び平均相関値rN′を入力したス
レッシュホールド決定回路は入力した値及びサーチコン
トロール回路40より供給される1周期信号に基づいてス
レッシュホールド値rThを決定する。
例えば該スレッシュホールド決定回路34に於いて、 rTh=β・rMAX+(1−β)・rN′ (但し、0<β<1) なる計算を行う。
ここで、設定パラメータβはスレッシュホールド値r
Thを最大相関値rMAX側とするか、あるいは平均相関値
rN′側とするかを設定するもので、受信状態を考慮して
予め設定し、上記演算を行うことによりスレッシュホー
ルド値を受信信号レベル及び雑音のレベルに応じて可変
に設定することができる。
スレッシュホールド決定回路34は決定したスレッシュ
ホールド値をスレッシュホールド回路32に供給すると共
に切換えスイッチ30の接点をb側に切換え、積分器26出
力をスレッシュホールド回路32に供給する。
したがって、第3図(a),(b),(c)に示すよ
うに再びPN符号の位相をΔτ=0、1、2と変化させ、
その際の相関出力が前記決定したスレッシュホールド値
THを越えた際に同期が確立したと判断し、サーチコント
ローラ40より疑似雑音発生器28に供給するPN符号ビット
制御信号Δτを固定し、復調回路42より復調データを生
成する。
第4図は本発明に係る同期捕捉制御の動作アルゴリズ
ムを示したフローチャートである。
先ず、第1図に於けるスイッチ30の接点をa側した後
に、疑似雑音発生器28より供給されるPN符号を1周期分
スライドせしめ、各位相に於ける相関値r(t)を得、
ピークホールド回路及び平均値算出回路により最大相関
出力rMAX及び相関出力平均値rN′を求め、 最大相関出力rMAX>平均値rN′×α の演算を行う。
これは、無信号時には相関出力にピークが存在しない
ことから、無信号であるか或は信号が存在するかを判断
するための演算であり、上記演算式においてα(但し、
α>1)は雑音レベルをどこまで許容するかを設定する
パラメータである。
例えば、パラメータαを2と設定すれば最大相関出力
rMAXが平均値rNの2倍以上の際に受信信号中にデータ信
号が存在すると判断され、次段のスレッシュホールド値
算出過程に入る。もし、 最大相関値<相関平均値×α の場合には無信号と判断され初期状態に戻る。
次にスレッシュホールド決定回路より供給されたスレ
ッシュホールド値に基づいてスレッシュホールド回路が
作動し、相関出力が前記スレッシュホールド値以上とな
った際にサーチコントローラよりスライディング停止信
号が疑似雑音発生器に供給され、PN符号の位相を固定す
ることにより同期捕捉を完了する。
前記スレッシュホールド値を決定した後に、PN符号が
n周期以内(nは任意の自然数)にスレッシュホールド
値を越えない際には、前記決定したスレッシュホールド
値が不適切であると判断し、再び初期状態に戻る。
上述した如く本発明に係る同期捕捉方法を用いれば雑
音によるミスロック及び受信信号レベルの低下に基づく
同期点見逃しを回避することができる。
(発明の効果) 本発明は上述した如く構成し且つ機能するものである
から、雑音レベル以上に情報信号レベルが存在する場合
に雑音によるミスロックのための復調不可或は受信信号
レベルの低下による情報信号の同期点見逃しを防止し、
受信信号レベル及び雑音信号レベルに基づいてスレッシ
ュホールド値を可変することができ、フレキシビリティ
のあるスペクトル拡散通信を行う上で著しい効果を発揮
する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るスペクトル拡散通信同期捕捉方法
を用いた受信機の構成を示すブロック図、第2図及び第
3図は本発明に係るスペクトル拡散通信受信機に於ける
信号状態を説明するための図、第4図は本発明に係るス
ペクトル拡散通信同期捕捉方法を説明するフローチャー
ト図、第5図は従来のスペクトル拡散通信方式の概要を
示す図、第6図は従来のスペクトル拡散通信方式に用い
る受信機の構成を示す図、第7図(a)(b)(c)は
相関出力とPN符号との関係を説明する図である。 1……拡散変調器、2……逆拡散変調器、 3、4、28……疑似雑音発生器、 5……同期回路、6……情報源、 7、20……バンドパスフィルタ、 8、22……乗算器、 9、24……ローパスフィルタ、 10、26……積分器、 11、32……スレッシュホールド回路、 12、40……サーチコントロール回路、 13、42……復調回路、 30……スイッチ、 34……スレッシュホールド決定回路 36……ピークホールド回路 r(t)……相関出力 rTh……スレッシュホールド値 rN……雑音レベル rN……平均相関値
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横井 敦也 神奈川県高座郡寒川町小谷2丁目1番1 号 東洋通信機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−218251(JP,A) 特開 昭59−169244(JP,A) 特開 平2−39644(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H04J 13/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも疑似雑音発生器と逆拡散変調器
    とを備え、受信信号を疑似雑音符号にて逆拡散するスペ
    クトル拡散通信方式において、疑似雑音信号の位相を1
    周期スライドした際の相関出力より最大相関出力及び平
    均相関出力を求め、該最大相関出力と平均相関出力との
    間の値をスペクトル拡散通信受信装置の同期捕捉回路に
    おけるスレッシュホールド値としたことを特徴とするス
    ペクトル拡散通信同期捕捉方法。
  2. 【請求項2】少なくとも疑似雑音発生器と逆拡散変調器
    とを備え、受信信号を疑似雑音符号にて逆拡散するスペ
    クトル拡散通信受信装置において、逆拡散変調器出力を
    積分する積分手段と、 前記疑似雑音信号の位相を1周期スライドした際におけ
    る前記積分手段出力の最大値を記憶するピークホールド
    手段と、 前記疑似雑音信号の位相を1周期スライドした際におけ
    る前記積分手段出力の平均値を算出する平均値算出手段
    と、 前記ピークホールド手段出力及び前記平均値算出手段出
    力を入力し、所定のスレッシュホールド値を決定するス
    レッシュホールド決定手段と、 該スレッシュホールド決定手段出力により制御されたス
    レッシュホールド手段とを備え、 受信信号の信号レベル及び雑音レベルに応じてスペクト
    ル拡散通信受信装置の同期捕捉回路におけるスレッシュ
    ホールド値を可変に制御したことを特徴とするスペクト
    ル拡散通信受信装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS58218251A (ja) * 1982-06-11 1983-12-19 Hitachi Ltd スペクトラム拡散受信装置
JPS59169244A (ja) * 1983-03-17 1984-09-25 Hitachi Denshi Ltd 同期判定装置
JP2520455B2 (ja) * 1988-07-29 1996-07-31 日本電気ホームエレクトロニクス株式会社 相関ピ―ク検出回路

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