JP4437717B2 - スペクトラム拡散信号受信装置 - Google Patents

Description

本発明は、擬似雑音信号（以下、ＰＮコードという。）を用いてスペクトラム拡散された受信信号を復調するために、コード位相同期ループを用いて前記受信信号を追尾するスペクトラム拡散信号受信装置に関する。

従来より、ＰＮコードによりスペクトラム拡散されている信号をスペクトラム拡散信号受信装置で受信する場合、送信側と同一のＰＮコードを前記受信装置内で発生させて、前記受信信号に対する逆拡散処理を行うことにより、前記ＰＮコードが重畳されている前記受信信号から所望の情報が復調される。前記スペクトラム拡散信号受信装置は、定常的に前記情報を復調するために、コード位相同期ループを用いて前記受信信号を追尾するようにしている。この場合、前記スペクトラム拡散信号受信装置は、前記ＰＮコードの遷移点を検出し、検出した前記遷移点を前記コード位相同期ループの情報としてフィードバックを行い、前記遷移点の情報に基づいて、前記受信信号に対する逆拡散処理を行う。

また、時分割された複数のＰＮコードによりスペクトラム拡散された信号を受信する場合には、送信側と同一の複数のＰＮコードをスペクトラム拡散信号受信装置内で発生させて、前記受信信号に対する逆拡散することにより、前記受信信号に重畳されている所望の情報を復調することが可能である。この場合、時分割された前記各ＰＮコードは互いに無相関であるので、前記スペクトラム拡散信号受信装置では、前記各ＰＮコードが割り当てられていない時間領域について、それらの値を０に設定している。

従来技術に係るスペクトラム拡散信号受信装置は、空中線と周波数変換部とＡ／Ｄ変換部と信号処理部と制御部とから構成されている（特許文献１参照）。

送信局から送信されたスペクトラム拡散された信号は、前記空中線で受信され、前記空中線から前記周波数変換部に出力される。前記周波数変換部は、前記受信信号に対して所定の周波数変換及び信号増幅処理を施して、前記受信信号を中間周波数信号に変換する。Ａ／Ｄ変換部１６は、変換された前記中間周波数信号を所定のサンプリング周波数で量子化してデジタル信号に変換し、変換された前記デジタル信号を前記信号処理部に出力する。

前記信号処理部は、ＣＤＭＡ（符号分割多元接続）に対応するように複数の信号追尾部を備え、前記各信号追尾部は、各々独立に動作するベースバンド変換部とＰＮコード発生部と第１逆拡散部と第２逆拡散部とを有する。前記制御部は、前記各信号追尾に対応して複数の追尾制御部を備え、前記各追尾制御部は、前記各信号追尾部の動作を制御する。

前記ベースバンド変換部は、前記Ａ／Ｄ変換部から入力される前記中間周波数に対して、位相が互いに９０°異なるような直交関係を有する一対のローカル周波数信号を用いてミキシングし、前記中間周波数信号の直交検波を行う。これにより、前記中間周波数信号に含まれる搬送波成分が除去され、前記ベースバンド変換部は、互いに直交する成分であるベースバンド信号としてのＩ信号及びＱ信号をそれぞれ出力する。

次に、ＰＮコード及び逆拡散部の動作について、受信信号に含まれるＰＮコードが２つのコード（コードａ及びコードｂ）に時分割されている場合について説明する。

ここで、前記コードａ及びコードｂのチップレートは同一であるが、異なる符号列のＰＮコードであり、互いに無相関である。また、コードａに重畳されるデータα（αは±１をとり得るが、ここでは、α＝−１とする）は、前記コードａの繰り返し周期に対して整数倍のビットレートを有する情報であり、コードｂに重畳されるデータβ（βは±１をとり得るが、ここでは、β＝＋１とする）は、前記コードｂの繰返し周期に対して整数倍のビットレートを有する情報であるものとする。なお、データαとデータβとは任意の関係を有し、互いに無相関である。

送信局では、コードａにデータαを重畳してコードＡを生成する一方で、コードｂにデータβを重畳してコードＢを生成する。そして、前記送信局では、コードａ（又はコードＡ）とコードｂ（又はコードＢ）とを、それらのチップレートの２倍の周波数で各々時分割し、時分割された前記各コードを結合して新たなＰＮコード符号列（コードＣ）を生成して、生成した前記コードＣを用いて搬送波についてスペクトラム拡散された信号を生成し、スペクトラム拡散された前記信号をスペクトラム拡散信号受信装置に送信する。

前記スペクトラム拡散信号受信装置のＰＮコード発生部は、コードクロック発生部とコードａ発生部とコードｂ発生部とコードａ成形部とコードｂ成形部と第１遷移点検出部と第２遷移点検出部とを備えている。

前記ＰＮコード発生部は、前記コードＡに重畳された前記データαの内容を未知としたままで既知のコードａを生成し、前記コードＢに重畳された前記データβを未知としたままで既知のコードｂを生成する。この場合、前記コードクロック発生部は、前記コードａ及びコードｂのチップレートと同一の周波数で、且つ任意の位相を有するコードクロックを生成し、前記コードａ発生部及びコードｂ発生部に出力する。前記コードａ発生部及びコードｂ発生部は、シフトレジスタとその論理結合とで実現されるシステム化された符号生成器で構成され、前記コードａ発生部からはコードａを示す信号ａＰが出力され、前記コードｂ発生部からはコードｂを示す信号ｂＰが出力される。

スペクトラム拡散信号受信装置において、時分割された各ＰＮコードでスペクトラム拡散されている受信信号と、前記コードａ発生部で生成された前記コードａ及び前記コードｂ発生部で生成された前記コードｂとの相関をとって、前記受信信号の逆拡散処理を行う場合、前記コードａ及びコードｂは互い無相関であるので、前記受信信号に対して同時に相関をとる必要はない。そこで、前記コードａ成形部は、前記コードａ発生部から入力される前記コードａ（信号ａＰ）について、コードｂと無相関な箇所を０とする波形成形処理を行ってコードａ’を生成し、このコードａ’を示す信号ａ’Ｐを前記第１遷移点検出部に出力する。一方、前記コードｂ成形部は、前記コードｂ発生部から入力される前記コードｂ（信号ｂＰ）について、コードａと無相関な箇所を０とする波形成形処理を行ってコードｂ’を生成し、このコードｂ’を示す信号ｂ’Ｐを前記第２遷移点検出部に出力する。

また、前記受信信号に含まれるコードａ及びコードｂの位相追尾を行うためには、前記コードａ及びコードｂの遷移点を検出し、これらのコードの相関をとる必要がある。そこで、前記第１遷移点検出部は、信号ａ’Ｐを構成するコードａ’の遷移点を検出して、検出した前記遷移点を遷移点情報ａ’Ｔとして前記第１及び第２逆拡散部に出力し、前記第２遷移点検出部は、信号ｂ’Ｐを構成するコードｂ’の遷移点を検出して、検出した前記遷移点を遷移点情報ｂ’Ｔとして前記第１及び第２逆拡散部に出力する。

前記第１逆拡散部では、ベースバンド信号であるＩ信号と、前記ＰＮコード発生部から出力された各信号ａ’Ｐ、ｂ’Ｐ、ａ’Ｔ、ｂ’Ｔとの相関をとり、その処理結果に対して積算処理を行って拡散されたスペクトラムを集約し、その処理結果を積算相関値ａ’ＰＩ、ａ’ＴＩ、ｂ’ＰＩ、ｂ’ＴＩとして前記制御部に出力する。

一方、前記第２逆拡散部では、ベースバンド信号であるＱ信号と、前記ＰＮコード発生部から出力された各信号ａ’Ｐ、ｂ’Ｐ、ａ’Ｔ、ｂ’Ｔとの相関をとり、その処理結果に対して積算処理を行って拡散されたスペクトラムを集約し、その処理結果を積算相関値ａ’ＰＱ、ａ’ＴＱ、ｂ’ＰＱ、ｂ’ＴＱとして前記制御部に出力する。

前記制御部の各追尾制御部は、搬送波位相同期制御部とコード位相制御部とデータ復調部とで構成され、前記各追尾制御部は、上述したように、前記各信号追尾部に各々対応している。

前記搬送波位相同期制御部は、主として、前記積算相関値ａ’ＰＩ、ａ’ＰＱ、ｂ’ＰＩ、ｂ’ＰＱを観測値として前記ベースバンド変換部を制御し、前記ローカル周波数信号の位相を前記中間周波数信号の搬送波位相に同期させる。

また、前記コード位相同期制御部は、主として、前記相関積算値ａ’ＴＩ、ａ’ＴＱ、ｂ’ＴＩ、ｂ’ＴＱを観測値として前記ＰＮコード発生部を制御し、前記ＰＮコード発生部で生成されるコードａ、コードｂ、コードａ’及びコードｂ’を、前記受信信号に含まれるコードａ（コードＡ）及びコードｂ（コードＢ）に各々同期させる。

このように、前記搬送波位相同期制御部及び前記コード位相同期制御部の同期制御によって、前記ローカル周波数信号の位相が前記搬送波位相に同期し、且つ前記ＰＮコード発生部で生成されるコードａ、コードｂ、コードａ’及びコードｂ’が前記受信信号に含まれるコードａ（コードＡ）及びコードｂ（コードＢ）に各々同期した場合、前記データ復調部は、前記積算相関値ａ’ＰＩ、ｂ’ＰＩから前記データα及びデータβの復調処理を行う。

特許第３３３８００６号公報

従来技術に係るスペクトラム拡散信号受信装置では、本来受信しているコードＣの遷移点と、コード位相追尾に用いられるコードａ’の遷移点及びコードｂ’の遷移点とが異なる。

この場合、コードＣの遷移点についてのみ、前記コードＣとコードａ’との相関を取り、且つ前記コードＣとコードｂ’との相関を取ればよいのであるが、前述したように、前記コードＣの遷移点と前記コードａ’の遷移点及びコードｂ’の遷移点とが異なるので、前記コードＣが遷移しない箇所でも相関が取られてしまう。

ここで、信号成分が含まれるコードＣでは、時間に対して正符号の領域及び負符号の領域が均等に配置されているので、前記コードＣの遷移点と前記コードａ’の遷移点及びコードｂ’の遷移点とが異なっても、前記各遷移点が異なる箇所での積算相関値は０になる。しかしながら、前記コードＣに雑音成分が含まれる場合には、積算処理を行うと積算相関値は０にならないので、積算相関値ａ’ＴＩ、ａ’ＴＱ、ｂ’ＴＩ、ｂ’ＴＱに前記雑音成分による誤差が含まれることになり、位相追尾情報が劣化するおそれがある。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、未知のデータが重畳され、且つ時分割されたＰＮコードによってスペクトラム拡散された信号を受信し、この受信信号を逆拡散を行う際に、前記受信信号に含まれる前記ＰＮコードの遷移点のみを抽出してコード位相追尾を可能とするスペクトラム拡散信号受信装置を提供することを目的とする。

本発明に係るスペクトラム拡散信号受信装置は、複数の基本ＰＮコードを時分割で結合して生成された結合ＰＮコードによってスペクトラム拡散された信号を受信するスペクトラム拡散信号受信装置であって、複数の基本ＰＮコードを各々生成する複数の基本ＰＮコード発生部と、生成された前記各基本ＰＮコードについて、互いに無相関である所望の時間領域を０に設定して、複数の成形ＰＮコードを各々生成する複数の基本ＰＮコード成形部と、生成された前記各成形ＰＮコードの遷移点を示すデータを、遷移点情報として各々出力する複数の遷移点検出部と、前記各遷移点情報及び前記各基本ＰＮコードに基づいて、前記結合ＰＮコードの遷移点を復元する遷移点復元部と、を有することを特徴とする。

前記遷移点復元部により前記結合ＰＮコードの遷移点を復元するので、復元された前記遷移点を用いて前記結合ＰＮコードの位相同期を確実に行うことが可能となり、前記受信信号に雑音成分が混在していても、前記結合ＰＮコードの遷移点以外の区間における相関処理が回避される。

この場合、前記遷移点復元部は、前記各遷移点情報の示す前記各遷移点の区間に対して、前記受信信号と前記各基本ＰＮコードとの相関処理を行って、前記結合ＰＮコードの遷移点を復元することが好ましい。これにより、前記遷移点復元部は、前記各遷移点の区間以外で、前記受信信号と前記各基本ＰＮコードとの相関処理を行うことがないので、前記受信信号に含まれる雑音成分による影響を排除して、前記結合ＰＮコードとの位相同期を確実に行うことが可能となる。

さらに、前記遷移点復元部は、前記各遷移点情報について、同じ時刻で互いに等しい波形であれば、その波形形状や符号に関わりなく、前記結合ＰＮコードの遷移点を復元できるのでより好ましい。これにより、前記各遷移点検出部は、前記遷移点情報として、前記遷移点において同じ値となるような任意の波形、例えば、矩形波、三角波、鋸波、指数関数を適宜出力することが可能となる。

本発明に係るスペクトラム拡散信号受信装置によれば、遷移点復元部により結合ＰＮコードの遷移点を復元するので、前記結合ＰＮコードの遷移点以外の区間における相関処理が回避される。従って、復元された前記遷移点を用いて前記結合ＰＮコードの位相同期を確実に行うことが可能となる。

本発明に係るスペクトラム拡散信号受信装置の好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

図１は、本実施の形態に係るスペクトラム拡散信号受信装置１０の内部構成を示すブロック図である。図２及び図３は、スペクトラム拡散信号受信装置１０における各コード及びデータのタイムチャートである。

スペクトラム拡散信号受信装置１０は、空中線１２、周波数変換部１４、Ａ／Ｄ変換部１６、信号処理部１８及び制御部２０から構成されている。

ここで、図示しない送信装置は、ＰＮコードにデータを重畳して、重畳された前記ＰＮコードに対してスペクトラムの拡散処理を行い、スペクトラムが拡散された信号をスペクトラム拡散信号受信装置１０に送信する。

この場合、前記ＰＮコードは、時分割された２つの基本ＰＮコード（コードａ及びコードｂ）から構成された結合ＰＮコードである。また、前記コードａ及びコードｂは、同じチップレートを有するが、異なる符号列を有するＰＮコードであり、互いに無相関である。

また、前記データは、前記コードａに重畳されるデータαと、前記コードｂに重畳されるデータβとから構成されている。前記データαは、前記コードａに対して整数倍の繰り返し周期を有する一方で、前記データβは、前記コードｂに対して整数倍の繰り返し周期を有する。また、前記データαと前記データβとは任意の関係を有し、互いに無相関である。

ここで、便宜的に、コードａにデータαが重畳された信号をコードＡと称し、コードｂにデータβが重畳された信号をコードＢと称し、スペクトラム拡散された前記信号をコードＣと称する。また、コードａのうち、所定の時間内におけるコードをコードａ（ｊ）（ｊ＝１〜ｍ）と称し、コードｂのうち、所定の時間内におけるコードをコードｂ（ｊ）（ｊ＝１〜ｍ）と称し、コードＡのうち、所定の時間内におけるコードをコードＡ（ｊ）（ｊ＝１〜ｍ）と称し、コードＢのうち、所定の時間内におけるコードをコードＢ（ｊ）（ｊ＝１〜ｍ）と称する。なお、ここでは、Ａ（１）、Ｂ（１）、Ａ（２）、Ｂ（２）、…、Ａ（ｍ）、Ｂ（ｍ）の順にコードＡ（ｊ）及びＢ（ｊ）が時分割されているものとする。

空中線１２は、スペクトラム拡散された信号（コードＣ）を受信し、前記受信信号を周波数変換部１４に出力する。周波数変換部１４は、前記受信信号の搬送波を所定の周波数（中間周波数）に変換し、変換された前記受信信号を増幅して中間周波数信号に変換し、変換された前記中間周波数信号をＡ／Ｄ変換部１６に出力する。

Ａ／Ｄ変換部１６は、入力された前記中間周波数信号を所定のサンプリング周波数で量子化してデジタル信号に変換し、変換された前記デジタル信号を信号処理部１８に出力する。

信号処理部１８は、ＣＤＭＡに対応すべく複数の信号追尾部２２（ｉ）（ｉ＝１〜ｎ）を有する。各信号追尾部２２（ｉ）は、ベースバンド変換部２４、ＰＮコード発生部２６、第１逆拡散部２８及び第２逆拡散部３０を有する。また、各信号追尾部２２（ｉ）は、それぞれが独立に動作し、且つ制御部２０によって制御される。

ベースバンド変換部２４は、Ａ／Ｄ変換部１６から入力された前記中間周波数信号に対して、位相が互いに９０°異なる直交関係を持った一対のローカル周波数信号を用いてミキシングすることにより、前記中間周波数信号の直交検波を行う。これにより、前記中間周波数信号の搬送波成分が除去され、互いに直交する成分であるＩ信号及びＱ信号が得られる。

ＰＮコード発生部２６は、コードクロック発生部３６、コードａ発生部３８、コードｂ発生部４０、コードａ成形部４２、コードｂ成形部４４、第１遷移点検出部４６及び第２遷移点検出部４８から構成されている。

コードクロック発生部３６は、前記受信信号（コードＣ）のＰＮコードであるコードａ及びコードｂのチップレートと同じ周波数を有し、且つ任意の位相を有するコードクロックＣＫ１をコードａ発生部３８及びコードｂ発生部４０に出力すると同時に、コードａ及びコードｂのチップレートの２倍の周波数を有し、且つ任意の位相を有するコードクロックＣＫ２をコードａ成形部４２及びコードｂ成形部４４に出力する。なお、ＰＮコード発生部２６は、前記受信信号に含まれるデータα及びデータβがどのようなデータであるのかについて未知である。

コードａ発生部３８及びコードｂ発生部４０は、シフトレジスタとその論理結合とで構成されるシステム化された符号生成器である。コードａ発生部３８は、前記コードクロックＣＫ１に基づいて任意の位相のコードａを生成し、生成された前記コードａを示す信号ａＰをコードａ成形部４２に出力する。コードｂ発生部４０は、前記コードクロックＣＫ１に基づいて任意の位相のコードｂを生成し、生成された前記コードｂを示す信号ｂＰをコードｂ成形部４４に出力する。

コードａ成形部４２は、入力された信号ａＰ（コードａ）及び前記コードクロックＣＫ２に基づいて、コードａ’を生成し、生成したコードａ’を示す信号ａ’Ｐを第１逆拡散部２８及び第２逆拡散部３０に出力する。コードｂ成形部４４は、入力された信号ｂＰ（コードｂ）及び前記コードクロックＣＫ２に基づいて、コードｂ’を生成し、生成したコードｂ’を示す信号ｂ’Ｐを第１逆拡散部２８及び第２逆拡散部３０に出力する。

ここで、図２に示すように、コードＣは、コードＡ（ｊ）とコードＢ（ｊ）とで時分割されているので、コードＡ（ｊ）の時間領域は、コードＢ（ｊ）に含まれるコードｂ（ｊ）を持たず、同様に、コードＢ（ｊ）の時間領域は、コードＡ（ｊ）に含まれるコードａ（ｊ）を持たない。また、前記コードａ及びコードｂは互いに無相関であるので、コードａ及びコードｂとの相関を同時にとらなくても構わない。そこで、コードａ成形部４２及びコードｂ成形部４４は、入力されたコードａ及びコードｂに対して、所定の間隔で交互にその値を０に成形する。図２及び図３のタイムチャートに示すように、コードａ成形部４２は、コードＡ（ｊ）に対して、コードＢ（ｊ）が占める時間領域を０と成形することによりコードａ'を生成し、同様に、コードｂ成形部４４は、コードＢ（ｊ）に対して、コードＡ（ｊ）が占める時間領域を０と成形することによりコードｂ'を生成する。

図１の第１遷移点検出部４６は、入力されたコードａ’（図３参照）について、その値が時間に対してステップ状に急変した箇所を遷移点として検出する。この場合、第１遷移点検出部４６は、コードａ’が正方向に急変した場合について正符号を有するコードで表し、コードａ’が負方向に急変した場合について負符号を有するコードで表して、これらのコードを示す情報を第１遷移点情報ａ’Ｔとして第１逆拡散部２８及び第２逆拡散部３０に出力する。

一方、第２遷移点検出部４８は、第１遷移点検出部４６と同様に、入力されたコードｂ’について、その値が時間に対してステップ状に急変した箇所を遷移点として検出する。この場合、第２遷移点検出部４８は、コードｂ’が正方向に急変した場合について正符号を有するコードで表し、コードｂ’が負方向に急変した場合について負符号を有するコードで表して、これらのコードを示す情報を第２遷移点情報ｂ’Ｔとして第１逆拡散部２８及び第２逆拡散部３０に出力する。上記した説明以外に、第１遷移点検出部４６及び第２遷移点検出部４８においては、前述した信号の符号関係を全て逆転して、入力された信号が正方向に急変した場合には負符号を有するコードを出力し、入力された信号が負方向に急変した場合には正符号を有するコードを出力しても、同様の作用効果が得られることは勿論である。

第１逆拡散部２８及び第２逆拡散部３０は、４つの相関部３２と、各相関部３２に各々接続される４つの積算部３４とを各々備えている。

第１逆拡散部２８の各相関部３２は、ベースバンド信号であるＩ信号と、ＰＮコード発生部２６から入力された信号ａ'Ｐ（コードａ'）、信号ｂ'Ｐ（コードｂ'）、第１遷移点情報ａ'Ｔ及び第２遷移点情報ｂ'Ｔとの相関処理を各々行い、処理結果を第１相関値として各積算部３４に各々出力する。一方、第２逆拡散部３０の各相関部３２は、第１逆拡散部２８と同様に、ベースバンド信号であるＱ信号と、ＰＮコード発生部２６から入力された信号ａ'Ｐ（コードａ'）、信号ｂ'Ｐ（コードｂ'）、第１遷移点情報ａ'Ｔ及び第２遷移点情報ｂ'Ｔとの相関処理を各々行い、処理結果を第２相関値として各積算部３４に各々出力する。ここで、第１逆拡散部２８及び第２逆拡散部３０の各相関部３２は、図１の演算記号で示すように、ベースバンド信号（Ｉ信号、Ｑ信号）と、信号ａ'Ｐ（コードａ'）、信号ｂ'Ｐ（コードｂ'）、第１遷移点情報ａ'Ｔ及び第２遷移点情報ｂ'Ｔとの乗算処理をそれぞれ行う。

第１逆拡散部２８の各積算部３４は、図１の演算記号で示すように、入力された前記各第１相関値について積算処理を行い、処理結果を積算相関値ａ'ＰＩ、ａ'ＴＩ、ｂ'ＰＩ、ｂ'ＴＩとして制御部２０に各々出力する。一方、第２逆拡散部３０の各積算部３４は、図１の演算記号で示すように、入力された前記各第２相関値について積算処理を行い、処理結果を積算相関値ａ'ＰＱ、ａ'ＴＱ、ｂ'ＰＱ、ｂ'ＴＱとして制御部２０に各々出力する。

制御部２０は、複数の追尾制御部５０（ｉ）（ｉ＝１〜ｎ）から構成され、各追尾制御部５０（ｉ）は、信号処理部１８の信号追尾部２２（ｉ）に各々接続されている。

各追尾制御部５０（ｉ）は、データ復調部５２、コードＣ遷移点復元部５８を有するコード位相同期制御部５４及び搬送波位相同期制御部５６で構成されている。

搬送波位相同期制御部５６は、主として、第１逆拡散部２８からの積算相関値ａ’ＰＩ、ａ’ＰＱ、ｂ’ＰＩ、ｂ’ＰＱを観測値として、前記各観測値に基づいた制御信号をベースバンド変換部２４に出力する。ベースバンド変換部２４は、入力された前記制御信号に基づいて、ローカル周波数信号の位相を中間周波数信号の搬送波位相に同期させる。

コード位相同期制御部５４は、主として、第２逆拡散部３０からの積算相関値ａ’ＴＩ、ａ’ＴＱ、ｂ’ＴＩ、ｂ’ＴＱを観測値として、前記各観測値に基づいた制御信号をＰＮコード発生部２６に出力する。ＰＮコード発生部２６は、入力された前記制御信号に基づいて、生成されるコードａ’の位相をＩ信号のコードａに同期させ、且つコードｂ’の位相をＱ信号のコードｂに同期させる。

データ復調部５２は、上述した中間周波数信号と搬送波との位相同期が実現し、且つコードの位相同期が実現した状態で、積算相関値ａ’ＰＩ、ｂ’ＰＩからデータα及びデータβの復調処理を行う。

次に、コード位相同期制御部５４内のコードＣ遷移点復元部５８における処理内容について、図１〜図４を参照しながら説明する。

コードＣ遷移点復元部５８は、制御部２０に入力された積算相関値ａ’ＰＩ、ａ’ＴＩ、ｂ’ＰＩ、ｂ’ＴＩ、ａ’ＴＱ及びｂ’ＴＱから、下記の（１）式及び（２）式に基づいて、コードＣの遷移点を復元するために必要とされる値ＣＴＩ及びＣＴＱの算出処理を行う。

ＣＴＩ＝（１／２）×｛ＳＩＧＮ（ａ'ＰＩ）×ａ'ＴＩ＋ＳＩＧＮ（ｂ'ＰＩ）×ｂ'ＴＩ｝ …（１）
ＣＴＱ＝（１／２）×｛ＳＩＧＮ（ａ'ＰＩ）×ａ'ＴＱ＋ＳＩＧＮ（ｂ'ＰＩ）×ｂ'ＴＱ｝ …（２）
ここで、ＳＩＧＮ（ａ'ＰＩ）及びＳＩＧＮ（ｂ'ＰＩ）は、括弧内の積算相関値ａ'ＰＩ及びｂ'ＰＩの符号を示す関数である。

次に、簡略化のために、ローカル周波数信号の位相が中間周波数信号の搬送波位相に追従した状態における詳細な動作について、図３を参照しながら説明する。この状態では、Ｉ信号の成分のみが存在し、Ｑ信号の成分は０とする。従って、ａ’ＴＱ＝ｂ’ＴＱ＝０とおき、さらに、搬送波位相が一致することにより、符号を示す関数であるＳＩＧＮ（ａ’ＰＩ）をＳＩＧＮ（α）に簡略化し、ＳＩＧＮ（ｂ’ＰＩ）をＳＩＧＮ（β）に簡略化することができる。

また、前述した（１）式及び（２）式の表記を統一するために、ａ’ＴＩ＝ａ’Ｔ、ｂ’ＴＩ＝ｂ’Ｔとおけば、下記の（３）式で表すことができる。

ＣＴ＝（１／２）×｛ＳＩＧＮ（α）×ａ’Ｔ＋ＳＩＧＮ（β）×ｂ’Ｔ｝ …（３）
図３のＳＩＧＮ（α）×ａ’Ｔのタイムチャートは、コードａ’の第１遷移点情報ａ’Ｔにデータα（図２参照）の符号（−１）を乗じた結果を示し、図３のＳＩＧＮ（β）×ｂ’Ｔのタイムチャートは、コードｂ’の第２遷移点情報ｂ’Ｔにデータβ（図２参照）の符号（＋１）を乗じた結果を示す。また、（１／２）×｛ＳＩＧＮ（α）×ａ’Ｔ＋ＳＩＧＮ（β）×ｂ’Ｔ｝のタイムチャートは、前述したＳＩＧＮ（α）×ａ’ＴとＳＩＧＮ（β）×ｂ’Ｔとを加算したものを１／２倍した結果であり、値ＣＴに対応するものである。

この場合、図２に示すコードＣの遷移点を示すタイムチャートと、図３に示す値ＣＴのタイムチャートとを比較すれば、これらは一致しており、コードＣ遷移点復元部５８によって、コードＣの遷移点が確実に復元され、値ＣＴは、コードＣの遷移点以外の箇所では無相関であることが分かる。また、図示しないが、Ｑ信号の成分が０でない場合でも上記の作用効果により、値ＣＴＩ及びＣＴＱは、コードＣの遷移点以外でも無相関とすることができる。この作用効果は、第１遷移点検出部４６及び第２遷移点検出部４８の発生するコードが同一極性であり、且つ時分割されていることから、第１遷移点検出部４６が検出する遷移点（第１検出点）の立ち上がりと、第２遷移点検出部４８が検出する遷移点（第２検出点）の立下りが同時刻に重なり合い、さらに、前記第１検出点の立下りと前記第２検出点の立ち上がりが同時刻に重なり合うことによるものである。

図４は、コードＣ遷移点復元部５８の時刻ｔ２におけるコードＣの復元処理を示すタイムチャートである。

ここで、コードＣを構成するコードＡ及びコードＢのうち、時刻ｔ２を中心とする時刻ｔ１と時刻ｔ３との間の各コードをコードＡ（１）、Ｂ（１）とする。また、コードＣに重畳されている雑音であって、時刻ｔ１と時刻ｔ２との間の雑音を雑音Ｎ(２)と称し、時刻ｔ２と時刻ｔ３との間の雑音を雑音Ｎ(３)と称する。ここでも、α＝−１、β＝＋１とする。

さらに、遷移点情報の時間幅を区間τとし、｛ｔ２−（１／２）×τ｝の区間におけるコードａ’の遷移点情報をｆ１ａ’と称し、コードｂ’の遷移点情報をｆ１ｂ’と称する。また、｛ｔ２＋（１／２）×τ｝の区間におけるコードａ’の遷移点情報をｆ１ａ’と称し、コードｂ’の遷移点情報をｆ２ｂ’と称する。

ここで、スペクトラム拡散信号受信装置１０の受信信号としてのコードＣに対して雑音が重畳された場合、時間ｔ１から時間ｔ２までの区間における受信信号は｛Ａ（１）＋Ｎ（２）｝となり、時間ｔ２から時間ｔ３までの区間における受信信号は｛Ｂ（１）＋Ｎ（３）｝となる。

ここで、区間τにおける受信信号としての｛Ａ（１）＋Ｎ（２）｝と、ＳＩＧＮ（α）×ａ’Ｔとの積算相関値をＲａ’Ｔ(ｔ２)とすれば、前述したように、α＝−１であり、且つβ＝１であるので、積算相関値Ｒａ’Ｔ(ｔ２)は、下記の（３）式によって算出される。

Ｒａ’Ｔ（ｔ２）＝｛Ａ（１）＋Ｎ（２）｝×（−１）×ｆ１ａ’×（１／２）×τ＋｛Ｂ（１）＋Ｎ（３）｝×（−１）×ｆ２ａ’×（１／２）×τ
…（４）
また、区間τにおける受信信号｛Ａ（１）＋Ｎ（２）｝と、ＳＩＧＮ（β）×ｂ’Ｔにおける積算相関値をＲｂ’Ｔ(ｔ２)とすれば、積算相関値Ｒｂ’Ｔ(ｔ２)は、下記の（５）式によって算出される。

Ｒｂ’Ｔ（ｔ２）＝｛Ａ（１）＋Ｎ（２）｝×ｆ１ｂ’×（１／２）×τ＋｛Ｂ（１）＋Ｎ（３）｝×ｆ２ｂ’×（１／２）×τ …（５）
ここで、ｆ１ａ’＝ｆ１ｂ’＝ｆ１及びｆ２ａ’＝ｆ２ｂ’＝ｆ２という条件を満足すれば、（４）式及び（５）式の加算結果は、下記の（６）式のようになる。

１／２×｛Ｒａ’Ｔ（ｔ２）＋Ｒｂ’Ｔ（ｔ２）｝＝（１／４）×τ×［｛Ａ（１）×（−１）×ｆ１＋Ｂ（１）×（−１）×ｆ２｝＋｛Ａ（１）×ｆ１＋Ｂ（１）×ｆ２｝＋｛Ｎ（２）×（−１）×ｆ１＋Ｎ（３）×（−１）×ｆ２｝＋｛Ｎ（２）×ｆ１＋Ｎ（３）×ｆ２｝］＝（１／４）×τ×［｛Ａ（１）−Ａ（１）｝×ｆ１＋｛Ｂ（１）−Ｂ（１）｝×ｆ２＋｛Ｎ（２）−Ｎ（２）｝×ｆ１＋｛Ｎ（３）−Ｎ（３）｝×ｆ２］＝０
…（６）
なお、（６）式において｛Ａ（１）−Ａ（１）｝及び｛Ｂ（１）−Ｂ（１）｝を含む項は信号を示す項であり、｛Ｎ（２）−Ｎ（２）｝および｛Ｎ（３）−Ｎ（３）｝を含む項は雑音を示す項である。

図４に示す１／２｛ＳＩＧＮ（α）×ａ’Ｔ＋ＳＩＧＮ（β）×ｂ’Ｔ｝のタイムチャートと、図４に示すコードＣの遷移点を示すタイムチャートとを比較すれば、これらは一致しており、コードＣ遷移点復元部５８によって、コードＣの遷移点が確実に復元され、コードＣの遷移点以外の箇所では無相関であることが分かる。

上述したｆ１ａ’＝ｆ１ｂ’＝ｆ１及びｆ２ａ’＝ｆ２ｂ’＝ｆ２の条件を満足すれば、遷移点情報ｆ１ａ’、ｆ２ａ’、ｆ１ｂ’及びｆ２ｂ’は任意の波形や極性、例えば、矩形波、三角波、のこぎり波及び指数関数のような波形を適宜選択することができる。また、ｆ１≠ｆ２であっても構わない。

コードＣ遷移点復元部５８では、区間τ及び遷移点情報ｆ１、ｆ２に依存せず、受信信号（コードＣ）の遷移点以外の信号成分及び雑音成分を完全に相殺して前記遷移点を確実に復元することができる。つまり、スペクトラム拡散信号受信装置１０は、コードａ’及びコードｂ’を用いて、受信信号（Ｃコード）の遷移点以外の相関処理を施しているにも関わらず、実際には、コードＣの遷移点のみの相関処理を施していると同等の作用効果を実現することができる。

このように、本実施の形態に係るスペクトラム拡散信号受信装置１０では、コードＣ遷移点復元部５８によって、コードＣの遷移点を復元するようにしているので、復元された前記遷移点を用いてコードａ及びコードｂの位相同期を行うことにより、コードＣに雑音成分が混在していても、コードＣの遷移点以外の区間における相関処理を回避することができる。

なお、本発明に係るスペクトラム拡散信号受信装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは勿論である。

本実施の形態に係るスペクトラム拡散信号受信装置の内部構成を示すブロック図である。 図１のスペクトラム拡散信号受信装置内における各コード及びデータのタイムチャートである。 図１のスペクトラム拡散信号受信装置内における各コードのタイムチャートである。 図１のコードＣ遷移点復元部における遷移点の復元処理を示すタイムチャートである。

符号の説明

１０…スペクトラム拡散信号受信装置 １２…空中線
１４…周波数変換部 １６…Ａ／Ｄ変換部
１８…信号処理部 ２０…制御部
２２（ｉ）…信号追尾部 ２４…ベースバンド変換部
２６…ＰＮコード発生部 ２８…第１逆拡散部
３０…第２逆拡散部 ３２…相関部
３４…積算部 ３６…コードクロック発生部
３８…コードａ発生部 ４０…コードｂ発生部
４２…コードａ成形部 ４４…コードｂ成形部
４６…第１遷移点検出部 ４８…第２遷移点検出部
５０（ｉ）…追尾制御部 ５２…データ復調部
５４…コード位相同期制御部 ５６…搬送波位相同期制御部
５８…コードＣ遷移点復元部

Claims (3)

1. 複数の基本ＰＮコードを時分割で結合して生成された結合ＰＮコードによってスペクトラム拡散された信号を受信するスペクトラム拡散信号受信装置であって、
   複数の基本ＰＮコードを各々生成する複数の基本ＰＮコード発生部と、
   生成された前記各基本ＰＮコードについて、互いに無相関である所望の時間領域を０に設定して、複数の成形ＰＮコードを各々生成する複数の基本ＰＮコード成形部と、
   生成された前記各成形ＰＮコードの遷移点を示すデータを、遷移点情報として各々出力する複数の遷移点検出部と、
   前記各遷移点情報及び前記各基本ＰＮコードに基づいて、前記結合ＰＮコードの遷移点を復元する遷移点復元部と、
   を有する
   ことを特徴とするスペクトラム拡散信号受信装置。
2. 請求項１記載のスペクトラム拡散信号受信装置において、
   前記遷移点復元部は、前記各遷移点情報の示す前記各遷移点の区間に対して、前記受信信号と前記各基本ＰＮコードとの相関処理を行って、前記結合ＰＮコードの遷移点を復元する
   ことを特徴とするスペクトラム拡散信号受信装置。
3. 請求項１又は２記載のスペクトラム拡散信号受信装置において、
   前記遷移点復元部は、前記各遷移点情報について、同じ時刻で互いに等しい波形であれば、その波形形状や符号に関わりなく、前記結合ＰＮコードの遷移点を復元する
   ことを特徴とするスペクトラム拡散信号受信装置。
   

Images