JP3144025B2 - スペクトラム拡散通信受信装置 - Google Patents

スペクトラム拡散通信受信装置

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JP3144025B2
JP3144025B2 JP4820192A JP4820192A JP3144025B2 JP 3144025 B2 JP3144025 B2 JP 3144025B2 JP 4820192 A JP4820192 A JP 4820192A JP 4820192 A JP4820192 A JP 4820192A JP 3144025 B2 JP3144025 B2 JP 3144025B2
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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、移動体通信に利用され
るスペクトラム拡散通信受信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、スペクトラム拡散通信受信装置は
その多元接続性、秘話性、耐干渉性など優れた特性を有
するため、軍用通信だけでなくパーソナル通信などのさ
まざまな分野に応用されるようになってきた。
【0003】以下に従来のスペクトラム拡散通信受信装
置について図面を参照しながら説明する。
【0004】図3に示すように従来のスペクトラム拡散
通信受信装置は、スペクトラム拡散されたアナログのベ
ースバンド受信信号1を、デジタル信号に変換するA/
Dコンバータ2、擬似雑音系列発生器3、同期捕捉を行
うDMF(デジタルマッチドフィルタ、同期捕捉器)
4、擬似雑音系列の1周期ごとに現れる相関値の最大値
のタイミングを検出し、最大相関値タイミング信号を発
生する最大相関値検出器5、擬似雑音系列の1チップ長
分だけ遅延する遅延器6、減算器7、ラッチ8、ラッチ
出力(誤差信号)により進相/遅相信号を出力する再生
クロック制御器9、進相/遅相信号をアナログ信号に変
換するD/Aコンバータ10、ループフィルタ11、電
圧変換器12などで構成され、再生クロック信号を発生
するVCO(電圧制御発振器)13からは、送信側の擬
似雑音系列のクロックに同期した再生クロック信号14
を出力して擬似雑音系列発生器3に加えるとともにさら
に、スペクトラム逆拡散後のデータ15をDMF4から
出力する。
【0005】以上の構成要素よりなる従来のスペクトラ
ム拡散通信受信装置について、以下その各構成要素の関
係と動作を説明する。まず、スペクトラム拡散されたア
ナログのベースバンド受信信号1をA/Dコンバータ2
に入力しアナログ信号に変換する。擬似雑音系列発生器
3からベースバンド受信信号と同じ擬似雑音系列を出力
し、DMF4で擬似雑音系列とA/D変換されたデジタ
ルのベースバンド受信信号とで同期捕捉を行う。その
際、擬似雑音系列とA/D変換されたデジタルのベース
バンド受信信号との相関値がDMF4から出力する。
【0006】DMF4出力の相関値を遅延器6で擬似雑
音系列の1チップ長分だけ遅延して、擬似雑音系列の1
チップ長分だけDMF4出力の相関値よりさきに出力し
た位相のEarly相関値を出力する。減算器7でEarly相関
値から、Early相関値に対して擬似雑音系列の1チップ
長分だけあとに出力した位相のLate相関値を減算し、誤
差信号((Early相関値)−(Late相関値))を出力す
る。最大相関値検出器5で擬似雑音系列の1周期ごとに
現れる相関値の最大値(Punctual相関値)を検出し、最
大相関値タイミング信号を出力する。ここで、図2にEa
rly相関値、Punctual相関値とLate相関値の関係を示
す。ここで、横軸は時間軸、縦軸は相関値軸である。ラ
ッチ8で擬似雑音系列の1周期ごとに現れる相関値の最
大値のタイミングを示す最大相関値タイミング信号で誤
差信号を出力する。
【0007】一般に送信側と受信側の発振器の間には、
必然的に周波数偏差が生ずるが、再生クロック制御器9
でシステムの許容周波数偏差内まで再生クロック信号を
制御することができるように、誤差信号の値から進相ま
たは遅相方向に制御する量を電圧値で示した進相/遅相
信号を出力する。
【0008】D/Aコンバータ10で進相/遅相信号を
アナログ信号に変換し、ループフィルタ11で進相/遅
相信号を滑らかにする。電圧変換器12で平滑化された
進相/遅相信号を入力し、VCO13を制御できる電圧
範囲に変換し、VCO13を制御する。制御されたVC
O13から、再生クロック信号14を出力し、送信側の
擬似雑音系列のクロックに同期したスペクトラム拡散通
信受信装置の再生クロック信号とする。この再生クロッ
ク信号14をクロックとして、擬似雑音系列発生器3か
ら擬似雑音系列を出力する。また、実際の音声データあ
るいは制御データはスペクトラム逆拡散後のデータ15
である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、移動体通信などでC/Nが悪い状況で、送
信側から送られてきたベースバンド受信信号に誤りが生
じるような場合、擬似雑音系列発生器3から出力する擬
似雑音系列と入来した擬似雑音系列とのパターン整合が
とれなくなり、図2に示すようにDMF4から出力する
相関値は、理論相関値(受信信号に誤りのない理想的な
相関値)よりも小さくなる。したがって、ラッチ8から
出力する誤差信号も小さくなり、その誤差信号により制
御する再生クロック信号がシステムに必要な精度で制御
できなくなる場合が生じるという問題点を有していた。
【0010】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、C/Nが悪い状況でも、正確な再生クロック信号を
生成可能なスペクトラム拡散通信受信装置を提供するこ
とを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のスペクトラム拡散通信受信装置は、相関値を
平均化する巡回積分器と、同期捕捉器から出力する相関
値と理論相関値との比を演算し換算係数kを決定する相
関値比較器と、換算係数kと相関値を乗算する乗算器を
加えた構成を有している。
【0012】
【作用】本発明は上記した構成において、移動体通信な
どでC/Nが悪い状況でも、正確な再生クロック信号を
生成することができることとなる。
【0013】
【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。
【0014】図1に示すように本実施例のスペクトラム
拡散通信受信装置は、スペクトラム拡散されたアナログ
のベースバンド受信信号1が入力して、アナログのベー
スバンド受信信号をデジタル信号に変換するA/Dコン
バータ2、擬似雑音系列発生器3、同期捕捉を行うDM
F(同期捕捉器)4、一定時間だけDMF出力信号(相
関値)を巡回積分し、相関値を平均化する巡回積分器1
6、C/Nが悪く劣化した相関値でも理論相関値との比
を演算し、換算係数kを決定する相関値比較器17、擬
似雑音系列の1周期ごとに現れる相関値の最大値のタイ
ミングを示す最大相関値タイミング信号を出力する最大
相関値検出器5、乗算器18、擬似雑音系列の1チップ
長分だけ遅延する遅延器6、減算器7、ラッチ8、ラッ
チ出力(誤差信号)により進相/遅相信号を出力する再
生クロック制御器9、進相/遅相信号をアナログ信号に
変換するD/Aコンバータ10、ループフィルタ11、
電圧変換器12、再生クロック信号を発生するVCO1
3などで構成され、送信側の擬似雑音系列のクロックに
同期したスペクトラム拡散通信受信装置の再生クロック
信号14を擬似雑音系列発生器3に入力し、スペクトラ
ム逆拡散後のデータ15を出力する。
【0015】以上の構成要素よりなるスペクトラム拡散
通信受信装置について、以下その各構成要素の関係と動
作を説明する。まず、スペクトラム拡散されたアナログ
のベースバンド受信信号1をA/Dコンバータ2に入力
しデジタル信号に変換する。擬似雑音系列発生器3でベ
ースバンド受信信号と同じ擬似雑音系列を出力し、DM
F4で擬似雑音系列とデジタル信号に変換したデジタル
のベースバンド受信信号で同期捕捉を行う。その際、擬
似雑音系列とデジタル信号に変換したデジタルのベース
バンド受信信号との相関値がDMF4から出力する。巡
回積分器16に相関値を入力し、一定時間ずつ巡回積分
して相関値を平均化する。
【0016】移動体通信などでC/Nが悪い状況では、
送信側から送られてきたベースバンド受信信号に誤りが
生じやすくなる。このような場合に、擬似雑音系列発生
器3から出力する擬似雑音系列と入来した擬似雑音系列
とのパターン整合がとれなくなり、図2に示すようにD
MF4から出力した相関値は、理論相関値よりも小さく
なる。したがって、ラッチ8から出力する誤差信号も小
さくなり、その誤差信号により制御する再生クロック信
号がシステムに必要な精度で制御できなくなる場合があ
る。これを避けるため、C/Nが悪い状況でも、再生ク
ロック信号を正確に制御できるように、相関値比較器1
7で平均化された相関値と理論相関値から、換算係数k
=(理論相関値)/(平均化された相関値)を演算す
る。
【0017】乗算器18で相関値比較器17から出力す
る換算係数kと、DMF4から出力する相関値とを乗算
し、k*(相関値)を出力する。
【0018】DMF4出力の相関値を入力し、遅延器6
で擬似雑音系列の1チップ長分だけ遅延して、擬似雑音
系列の1チップ長分だけDMF4出力の相関値よりさき
に出力した位相のk*(Early相関値)を出力する。
2の左側はDMF4から出力した相関値の変化であり、
図に示すように平均化した相関値と時間との関係は、最
大値のタイミングを中心にぼぼ前後(図面上で言えば左
右)対象になる。1チップ長の遅延器6を通してラッチ
8に入力される値がk*(Early相関値)、遅延器6を通
さないでラッチ8に入力される値がk*(Late相関値)
であるから、先に来るk*(Early相関値)から1チップ
長遅れた点の値がk*(Late相関値)である。そこで、
減算器7でk*(Early相関値)から、k*(Early相関
値)に対して擬似雑音系列の1チップ長分だけあとに出
力した位相のk*(Late相関値)を減算し、誤差信号k
*((Early相関値)−(Late相関値))を出力する。
最大相関値検出器5は擬似雑音系列の1周期ごとに現れ
る相関値が最大値を示すタイミング信号を出力する。ラ
ッチ8で擬似雑音系列の1周期ごとに現れる相関値の最
大値のタイミングを示す最大相関値タイミング信号で誤
差信号を出力する。図2の右側にk*(Early相関
値)、k*(Late相関値)とk*(Punctual相関値)の
関係を示した。図2の右側は乗算器18によりk倍した
後の相関値の変化であり、相関値の変化は対象であるか
ら、k*(Early相関値)とk*(Late相関値)が同じ値
であればその間にある最大相関値すなわちk*(Punctua
l相関値)のタイミングはEarly相関値とLate相関値との
ほぼ中間(1/2チップ長の時間差)に位置する。
【0019】一般に送信側と受信側の発振器の間には必
然的に周波数偏差が生じるが、再生クロック制御器9で
システムの許容周波数偏差内まで再生クロック信号を制
御することができるように、誤差信号の値から進相また
は遅相方向に制御する量を電圧値で示した進相/遅相信
号を出力する。
【0020】D/Aコンバータ10で進相/遅相信号を
アナログ信号に変換し、ループフィルタ11で進相/遅
相信号を入力し、進相/遅相信号を滑らかにする。電圧
変換器12で平滑化された進相/遅相信号を入力し、V
CO13を制御できる電圧範囲に変換し、VCO13を
制御する。制御されたVCO13から、再生クロック信
号14を出力し、送信側の擬似雑音系列のクロックに同
期したスペクトラム拡散通信受信装置の再生クロック信
号とする。また、実際の音声データあるいは制御データ
はスペクトラム逆拡散後のデータ15である。
【0021】その再生クロック信号14により擬似雑音
系列発生器3を動作させて、正確に同期した実際の音声
データあるいは制御データであるスペクトラム逆拡散後
のデータ15が得られる。
【0022】
【発明の効果】以上の実施例から明らかなように本発明
によれば、移動体通信においてC/Nが悪くてベースバ
ンド受信信号が劣化し、正確な誤差信号が得られない状
況でも、巡回積分器と相関値比較器と乗算器を加えるだ
けで正確な再生クロック信号を発生することが可能な優
れたスペクトラム拡散通信受信装置を実現できるもので
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のスペクトラム拡散通信受信
装置のブロック図
【図2】スペクトラム拡散通信受信装置における各種相
関値の比較特性図
【図3】従来のスペクトラム拡散通信受信装置のブロッ
ク図
【符号の説明】
2 A/Dコンバータ 3 擬似雑音系列発生器 4 DMF(デジタルマッチドフィルタ、同期捕捉器) 5 最大相関値検出器 6 遅延器 7 減算器 8 ラッチ 9 再生クロック制御器 10 D/Aコンバータ 11 ループフィルタ 12 電圧変換器 13 VCO(電圧制御発振器) 16 巡回積分器 17 相関値比較器 18 乗算器
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04B 1/69 - 1/713 H04J 13/00 - 13/06 H04L 7/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】スペクトラム拡散されたベースバンド受信
    信号と同じ擬似雑音系列を出力する擬似雑音系列発生器
    と、 ベースバンド受信信号と前記擬似雑音系列発生器から出
    力する擬似雑音系列を入力し、同期捕捉を行うとともに
    相関値を出力する同期捕捉器と、前記同期捕捉器から出力する相関値を入力し、平均化し
    た相関値を出力する巡回積分器と、 前記巡回積分器から出力される 平均相関値と理論相関値
    とを比較演算し換算係数kを出力する相関値比較器と、前記相関値比較器から出力する換算係数kを同期捕捉器
    から出力する相関値に乗算する乗算器と、 前記巡回積分器の出力を基に、 相関値のなかで擬似雑音
    系列の1周期ごとに現れる最大値のタイミングを検出
    し、最大相関値タイミング信号を出力する最大相関値検
    出器と、前記乗算器ら出力する相関値を擬似雑音系列の1チップ
    長分だけ遅延する遅延器と、 前記遅延器の 出力である擬似雑音系列の1チップ長分だ
    け遅延した相関値から、前記乗算器の出力である相関値
    を減算し誤差信号を出力する減算器と、前記 最大相関値検出器から出力する最大相関値タイミン
    グ信号に従って前記誤差信号を出力するラッチと、前記 ラッチされた誤差信号を入力し進相/遅相信号を出
    力する再生クロック制御器と、 進相/遅相信号を入力し正確な再生クロック信号を出力
    する電圧制御発振器とを有するスペクトラム拡散通信受
    信装置。
  2. 【請求項2】再生クロック制御器から出力する進相/遅
    相信号を入力し、アナログ信号に変換して出力するD/
    Aコンバータと、 前記D/Aコンバータから出力されるアナログの進相/
    遅相信号を入力して滑らかに電圧制御発振器を制御する
    ループフィルタとを備え、電圧制御発振器は前記ループ
    フィルタから出力される進相/遅相信号を入力して再生
    クロック信号を出 力する 請求項1記載のスペクトラム拡
    散通信受信装置。
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