JPH01206746A - スペクトル拡散受信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、スペクトル拡散受信装置に関し、特にその
送受信間の通信の同期を確保するための信号処理装置の
改良に関するものである。

〔従来の技術〕

第４図ば［電波研究所季９１４Ｊ　Ｖｏｌ、３２．　Ｎ
ｏ、　１．６４゜Ｓｅｐ、　１９８６　ｐｐ、Ｌ７９−
１８９に発表された守山栄松氏の論文「陸上移動用周波
数ホッピング方式通信実験装置の同期捕捉特性」に示さ
れた従来のスペクトル拡散受信装置を示す。

図において、１は周波数ホッピング信号を受信する素子
アンテナ、２は素子アンテナ１で受信された信号を増幅
する増幅器、３は増幅器２で増幅された信号と周波数シ
ンセサイザ１６で生成された周波数信号とをミキシング
するミキサ、４ばミキサの出力信号をフィルタリングす
るバンドパスフィルタ、５はバンドパスフィルタ４の出
力信号を検波する検波器、６は検波された信号の相関値
を求める積分器、７ば積分器６の出力をＡ／Ｄ変換する
Ａ、／Ｄ変換器、８は比較器９の値に応じてＡ／Ｄ変換
器７の出力を記憶する記憶装置、９はＡ／Ｄ変換器７の
出力と記憶装置８の記憶内容とを比較し、Ａ／Ｄ変換器
７の出力の方が大きいとＡ／Ｄ変換器７の出力を記憶装
置８に記憶させる比較器である。

また、１３はクロック発生器１２から送られるクロック
をカウントシスライディング操作を行う遅延器、］４ば
遅延器１３から送られるクロックをカウントするカウン
タ、１１は遅延器１３からの信号で第１のポツピングパ
ターン符号を発生する第１符号生成器、１０は比較器９
からの信号で第１符号生成器１１と同し生成パターンの
第２のホッピングパターン符号を発生ずる第２符号生成
器、１５はカウンタ１４の信号により周波数シンセリ−
イザ１６へ送る符号を第１符号生成器１１か第２符号ヰ
成器１０かのいずれかの符号に切り換える切換器、１６
は切換器１５から送られた符号に対応じた周波数信号を
生成する周波数シンセサイザである。２５は前記８〜１
５の各要素で構成される同期捕捉追尾手段である。

次に動作について説明する。素子アンテナ１で受信され
る周波数ホッピング信号ｘ（ｔ）は増幅器２て増幅され
、その出力信号は周波数シンセサイザ１６の出力信号ｙ
（ｔ）　とミキサ３でミキシングされる。このミキシン
グされた信号はバンドパスフィルタ４に入力され、所望
の周波数信号が検波器５に入力され検波される。この検
波された信号は積分器６に入力され、前述の素子アンテ
ナ１の受信信号ｘ（ｔ）と周波数シンセサイザ１６の出
力信号ｙ　（ｔ）との相関値ＣＸＹ（τ）が求められる
。

Ｃｘｙ（τ）＝Ｘ（ｔ）　　・ｙ（ｔ→−τ）／（へ冨
・ハ四）・・・（１，１ この相関値は、第９図に示すようにｘ、（ｔ）に含まれ
るｙ（ｔ）の周波数信号以外の受信信号の信号パワーに
よりその値が変化する。第９図は横軸にｘ（ｔ）に含ま
れるｙ（ｔ）の周波数信号（所望波）と、それ以外の周
波数信号（妨害波）のパワー比：Ｊ／Ｓ（妨害波対所望
波比）をとり、縦軸にＣｘｙ（τ）をとったものである
。

第９図中、Ａばｘ　（ｔ）に所望波と妨害波が含まれる
場合の妨害波のパワーを変化させた時の相関値、Ｂ１１
ｘ（ｔ）に所望波が含まれない場合で、妨害波のパワー
を変化させた時の相関値の変化を示す。この相関値ｃｘ
ｖＣτ）はＡ／Ｄ変換器７によりＡ／Ｄ変換され、比較
器９に入力される。

この比較器９は前述のＡ／Ｄ変換器７の出力と、記憶装
置８に記１．きされている該相関値とを比較し、前述の
Ａ／Ｄ変換器７の出力が記憶装置８内の値より大きげれ
ば、記憶装置８の記憶をＡ／Ｄ変換器７の出力に変更さ
せるとともに、さらに、記憶装置８の記憶内容が変更さ
れた情報を第２符号生成器ｌＯに送る。

第２符号生成器１０は第５図に示すようにクロック発生
器１２のクロックをＴづつカウントし、カウントの情報
を符号発生器１７に送るカウンタ１４と、符号記憶装置
１８と、符号発生器１７とから成る。符号記憶装置１８
は第１符号生成器１１から送られる符号を記憶する。符
号発生器１７はカウンタ１４からのカウント情報毎に符
号を発生する。さらに比較器９から前述の記憶装置８の
記憶内容変更の情報か転送されると、符号記憶装置１８
の符号を初期値として符号を発生し、切換器１５へ送る
。

遅延器１３は第８図に示すように、１符号あたりのクロ
ック長ｐと、同軸捕捉のだめのスライプインクに要する
クロック長ｍを記４．ａシている記憶装置１９と、クロ
ック発生器［２のクロックをカランｌ−しクロック数が
βまではスイッチ２０によりクロックを第１符号生成器
１１に送り、その後のクロック数ｍ回はスイッチ２０を
切換え第１符号生成器１１にクロックを送らせないスラ
イディング処理を行うスイ・２チ２０の切換を行うカウ
ンタ２１から成る。

第６同に示される第１符号生成器１１は遅延器１３から
送られるクロックをカウンタ１４でカラン１へし、カウ
ント数βごとに符号発生器１７で符号を発生し、切換器
１５と第２符号生成器１０に符号を送る。第４図に示さ
れるカウンタ１４は遅延器１３からのクロックをカラン
１−シ、カウント数を切換器１５に送る。第７図に示さ
れるこの切換器１５は第２符号生成器１０が発生する符
号数ｎにカウンタ１４からのカウント数が達したかどう
かを判定器２２で判定し、スイッチ２０によりカウント
数がｎより小さい場合は第１符号生成器１１の符号を周
波数シンセサイザ１６に送り、カウント数がｎを越える
と、第２符号生成器１０の符号を周波数シンセサイザ１
Ｇに送る。周波数シンセサイザ１６は切換器１５から送
られた符号に応じた周波数の正弦波信置を発生し、ミキ
サ３に送信する。

以上の動作により、第２符号生成器１０が周波数シンセ
サイザ１６に転送する符号が、送受信双方で一致した同
期タイミングの符号となり、同期捕捉が行なわれる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のスペクトル拡散受信装置は、以上のように構成さ
れているので、受信信号に妨害波等の電力が大きい不要
波か含まれている場合に、（１）式で求められる相関値
Ｃｘｙ（τ）は第９図に示す変化をするために、受信信
号に所望波が含まれる。含まれないの別なく、同程度の
値となってしまう。

このため、受信信号か周波数シンセサイザ１６の出力信
号と相関が強いかどうかの判定ができなくなり、送受信
双方の符号発生パターンの一致したタイミングを正確に
検出することができなくなり、同期捕捉に失敗してしま
うという問題点があった。

この発明は上記のような従来のものの問題点を解消する
ためになされたもので、受信信号内の不要波を相関関係
が判定できるレベルに抑圧し、効率良く同期捕捉、同期
追尾を行うことができるスペクトル拡散受信装置を得る
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るスペクトル拡散受信装置は、素子アンテ
ナを複数にし、基準信号生成器による基車信号をもとに
受信信号から基準信号と相関の弱い不要波を除去するア
ダプティブフィルタを設けたものである。

〔作用〕

この発明におけるアダプティブフィルタは、不要波の到
来方向のアンテナゲインを低くし、所望波の到来方向に
は高いアンテナゲインを維持することによって不要波を
除去する。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図は本発明の一実施例によるスペクトル拡散受信装置を
示し、図において、７は周波数ホッピング信号を受信す
るだめの、Ｎ個の素子アンテナ１から構成されるアレイ
アンテナ、２はそれぞれの素子アンテナ１に結合し素子
アンテナ１の受信信号を増幅するＮ個の増幅器、３は増
幅器２の出力と周波数シンセサイザ１２の出力信号とを
ミキシングするＮ個のミキサ、４はミキサ３の出力信号
の内、所望の帯域のみ通過させるＮ個のバントハスフィ
ルタ、２３ばＮ個のハンドパスフィルタ４から出力され
る信号と基準信号生成器２４から出力される基準信号と
を入力して、受信信号に含まれる基準信号と相関の弱い
信号を除去するアダプティブフィルタ、６ば基準信号生
成器２４から出力される基準信号とアダプティブフィル
タ２３の出力信号との相関値を求める相関値計算器、２
５は従来装置と同じ構成要素８〜１５からなる同ｉｌｌ
捕捉追尾手段、１６は同期捕捉追尾手段２５より出力さ
れる符号に従って周波数信号を生成する周波数シンセサ
イザである。

第２図は第１図中のアダプティブフィルタ２３の構成を
示し、該アダプティブフィルタ２３において、３３はＮ
個のバンドパスフィルタ４の出力と荷重計算器２６のＮ
個の出力を各々乗じるＮ個のミキサ、２７はＮ個のミキ
サ３３の出力の総和を求める加算器、２８は加算器２７
の出力と基準信号生成器２４の出力信号との差を求める
減算器、２６はＮ個のバンドパスフィルタ４の出力と減
算器２８の出力からＮ個の荷重値を求める荷重計算器で
ある。

次に動作乙こついて説明する。周波数ホッピング信号は
Ｎ個の素子アンテナ１からなるアレイアンテナ７で受信
され、各々の素子アンテナ１で受信された信号はＮ個の
増幅器２で各々増幅される。

増幅された受信信号はミキサ３で周波数シンセサイザ１
６から出力される信号とミキシングされる。

この時、受信信号か受信装置と同期がとれていれば所望
の帯域の信号に復調され、そうでない場合は全く別の帯
域にホッピングされる。Ｎ個のミキサ３でミキシングさ
れた信号はＮ個のバンドパスフィルタ４を通る。ここで
所望の帯域の信号に復調されなかった信号は除去される
が、除去の対象となる信号の電力が大きい場合、洩れ込
みが発生ずる。Ｎ個のバンドパスフィルタ４を通過した
信号はアダプティブフィルタ２３に入力される。

第２図はアダプティブフィルタ２３の構成図で、ｘｌ（
ｎ）〜ｘ−（ｎ）はそれぞれＮ個のバンドパスフィルタ
４の出力に対応する。また、ｗ、（ｎ）〜ｗ８（ｎ）は
荷重計算器により計算される不要波除去の荷重値で、ｘ
、（ｎ）〜ＸＮ（ｎ）はそれぞれｗ、（ｎ）〜ｗ）Ｉ（
ｎ）とミキサ３３により乗じられ、乗じられたそれぞれ
の値は加算器２７で総和ｙ　（ｎ）が求められる。ｙ　
（ｎ）は同期捕捉追尾手段２５に送られるとともに、基
準信号生成器２４の出力信号ｄ　（ｎ）と減算器２８に
より差がとられ、誤差ε（ｎ）　として荷重計算器２６
に人力される。荷重計算器２６ばｘ、（ｎ）〜ｘ−（ｎ
）とε（ｎ）とを入力し、荷重値Ｗｌ（ｎ）〜ＷＮ（ｎ
）を求める。ｗｌ（ｎ）〜ｗ、（ｎ）を求めるアルゴリ
ズムば例えは、以下のＳｅｑｕｅｎｔｉａｌＲｅｇｒｅ
ｓｓｉｏｎアルゴリズムの計算式により求められる。

Ｗ、、＝Ｗ、、−，＋ε”　（ｎ）　　ｋ、、・・−（
２１１ｐ、、−λ−’ｌ）、、−＋　　−λ−’ｋｎ　
　Ｙｅｎ　”　　ｐｎ−＋・・・（４） Ｈ：エルミート行列 ＊：複素共役 λ：　ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌ　ｗｅｉｇｈｔｉｎｇａ
ｃｔｏｒ Ｏ〈λ〈１ （２）式で求められた荷重値をｘ　、（ｎ）〜ｘＮ（ｎ
）に乗じることにより、第３図に示す効果が得られる。

第３図ｆａ）は荷重値を乗じる前のアンテナゲイン曲線
で、所望波方向のアンテナゲインはあまり高くなく、ま
た不要波方向のアンテナゲインは比較的高い。このよう
な受信状態が、受信信号に荷重値Ｗｌ（ｎ）〜ＷＮ（ｎ
）を乗じることにより第３図（ｂ）に示すような所望波
方向にアンテナゲインの最大値が向けられ、不要方向に
はアンテナゲインの零点か向けられる。このようなアダ
プティブフィルタ２３の動作により不要波を除去した出
力信号ｙ　（ｎ）と基準信号生成器２４の出力信号ｄ　
（ｎ）との相関値か相関値計算器６により求められる。

計算器６で求められた相関値はｙ（ｎ）に含まれる不要
波のパワーが少ないので、第９図に示されるＡ、８曲線
の関係ばＪ／Ｓが１２ｄｔ３のラインにより左側の関係
となり、同期捕捉タイミング検出が可能な値をとる。こ
のようなことから、不要波が存在しない時と同様に、同
期捕捉・追尾を行う。

なお」二記実施例では素子アンテナ１がＸ軸」二に並ふ
りニアアレイアンテナの場合を示したが、素子アンテナ
がＸ軸及びｙ軸の２次元配列として平面状に並ぶプラナ
−アレイアンテナの場合にも上記実施例と同様の効果が
得られる。

また、」二記実施例では荷重値計算器において５ｅ−ｑ
ｕｅｎｔｉａｌ　Ｒ＋：４ｒｅｓｓｉｏｎアルゴリズム
を用いるものを示したが、Ｗｉｄｒｏｗアルゴリズムや
確率近似アルゴリズム等のアルゴリズムを用いてもよ＜
、」二記実施例と同様の効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明に係るスペクトル拡散受信装置
によれは、周波数ポツピング信号を受信し、同）υＩ捕
捉・追尾する手段に加えて不要波を除去するアクブチイ
ブフィルタを設けたので、不要波の影響を軽減でき、同
期捕捉・追尾が効率良くできるようになる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるスペクトル拡散受信
装置を示す構成図、第２図は第１図のアダプティブフィ
ルタの構成図、第３図は第１図の実施例で示した不要波
除去手段の動作説明図、第４図は従来のスペクトル拡散
受信装置の構成図、第５図、′第６図は第２．第１符号
生成器の構成図、第７図は切換器の構成図、第８図は遅
延装置の構成図、第９図は従来例で示した相関値の変化
曲線を示す図である。 図中、１は素子アンテナ、２ば増幅器、３はミキサ、４
はバンドパスフィルタ、６は相関値計算器、７はアレイ
アンテナ、８は記憶装置、９は比較器、１０は第２符号
生成器、１１は第１符号生成器、１２ばクロック発生器
、１３は遅延装置、１４はカウンタ、１５ば切換器、１
６は周波数シンセザイ→ノ・、２３はアクブチイブフィ
ルタ・　２４は基準信号生成器である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）符号を用いて周波数拡散され各々の使用者から遠
   方から送信されたひとつあるいはそれ以上の周波数ホッ
   ピング信号を受信するスペクトル拡散受信装置において
   、 送信された周波数ホッピング信号を受信するためのＮ個
   のアンテナ素子からなるアレイアンテナと、 このＮ個のアンテナ素子からの各々の出力と後述する周
   波数シンセサイザで発生した信号とをミキシングするた
   めのＮ個のミキサと、 このＮ個のミキサの出力信号を入力とするＮ個のバンド
   パスフィルタと、 基準信号を発生する基準信号生成器と、 この基準信号生成器から転送される基準信号と前記Ｎ個
   のバンドパスフィルタの出力とを入力信号とするアダプ
   ティブフィルタと、 このアダプティブフィルタの出力と前記基準信号とを入
   力とし該両信号の相関値を計算する相関値計算器と、 該相関値を記憶する記憶装置と、 前記相関値計算器の出力と前記記憶装置の記憶内容とを
   比較し、前記相関値計算器の出力が大きい場合その値を
   新たな記憶内容として前記記憶装置に転送する比較器と
   、 クロック発生器から転送されるクロックをカウントしス
   ライディング操作を行う遅延装置と、この遅延装置から
   出力されるクロックをカウントするカウンタと、 前記遅延装置からの制御信号で第１の符号を発生する第
   １符号生成器と、 前記比較器からの信号で前記第１符号発生器と同じ生成
   パターンの第２の符号を前記クロック発生器のクロック
   に従って発生する第２符号生成器と、 前記カウンタの信号により前記第１符号生成器あるいは
   第２符号生成器による符号のいずれかを選択して出力す
   る切換器と、 この切換器から送られる符号に応じた周波数の正弦波信
   号を発生する周波数シンセサイザとを備えたことを特徴
   とするスペクトル拡散受信装置。