JPH0230213B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜本発明の技術分野＞ 本発明は、スペクトラム拡散通信方式におい
て、受信したスペクトラム拡散信号を受信側の複
製符号で捕捉追跡する直接拡散信号捕捉追跡器に
関する。

＜従来技術＞（第８〜１３図） スペクトラム拡散通信方式は、送信側では拡散
符号で直接拡散したスペクトラム拡散信号を送信
し、受信側では、受信したこのスペクトラム拡散
信号をこの拡散符号と同一の複製符号で逆拡散し
て元の信号を再現するものである。この逆拡散で
は、スペクトラム拡散信号を受信側の複製符号で
捕捉追跡する。

第８図は従来の直接拡散信号捕捉器の構成を示
している。この第８図によつて従来方式を説明す
る。

第８図において、１は拡散符号で直接拡散され
たスペクトラム拡散信号が入力される受信信号入
力端子である。

受信信号X_R（ｔ）を X_R（ｔ）＝a_R（ｔ−t₀）sin（2πf_R（ｔ−t₀））＋
ε（ｔ） とする。t₀は送信側から受信側で受信されるまで
の遅延時間である。ε（ｔ）は雑音である。a_R
（ｔ）は a_R（ｔ）＝_∞ 〓^n=-∞ a_oｈ（ｔ−nT） である。ここでｈ（ｔ）はｔが０からＴまでの間
は１で、他では０をとる函数である。

ｈ（ｔ）＝０ ｔ＞Ｔ、ｔ＜０、 ｈ（ｔ）＝１ ０≦ｔ≦Ｔ a_oは拡散符号で＋１か−１の値をとり a_o＝＋１ −１ 符号周期長ＭをもつたPN符号（疑似雑音符号）
とする。

従つてa_o＝a_o＋Ｍである。

２は前記拡散符号と同一の複製符号（PN符
号）を発生する複製符号発生器であつて、シフト
レジスタとゲートで構成されていて、受信信号と
複製符号との相関がとられるが、通常はヘテロダ
イン相関方式がとられる。

複製符号発生器２は符号をT_v秒ごとに …、a₀、a₁…、a_M-1、a₀、a₁、…、a_M-1、a₀、…
のように発生する。

この符号間隔T_vは可変周波数発振器３によつ
てきめられるクロツクと一致している。

この複製符号（レプリカ）はミキサ４で局部発
振器５の局部発振信号f_Lpを乗積して拡散する。
そしてこの拡散した信号、すなわち、 a_V（ｔ）cos（2πf_Lpｔ） が相関器６に入力され、受信信号入力端子１から
の受信されたスペクトラム拡散信号との相関がと
られ、IFフイルタ７へ入力する。

IFフイルタ７の入力は、 a_V（ｔ）a_R（ｔ−t₀）sin（2πf_Lpｔ）cos（2πf_R（
ｔ−t₀）） であり、IF周波数を f_IF＝f_R−f_Lp とするとIFフイルタ７の出力は a_V（ｔ）a_R（ｔ−t₀）sin（2πf_IFｔ＋₀）＊h_IF（
ｔ） とる。IFフイルタ７の出力を増幅器８で増幅し、
検波器９で検波する。

ここでh_IF（ｔ）はIFフイルタのインパルス応答
である。a_oがPN符号であるため、t₀がMTの整
数倍でＴ＝a_Vのとき １＝a_V（ｔ）a_R（ｔ−t₀） となつて、逆拡散が成功する。t₀がMTの整数倍
からτだけずれているとIFフイルタ７の出力の
電力は、第９図のようになる。この電力がヘテロ
ダイン相関方式における相関電力である。捕捉動
作はこの相関電力を発見する動作のことである。

雑音に埋れている受信信号からこの電力を発見
するためには十分狭い帯域のIFフイルタが必要
であり、また、相関電力が一定値になる時間は
IFフイルタの帯域の逆数に比例する。

捕捉追跡動作は第８図の破線で囲まれた追跡器
１０で行なわれる。（なお、この追跡器１０はタ
ウデイザー型を示しているが、遅延ロツク
（DLL）型でもよい。） 捕捉追跡は次のように行なわれる。

スイツチφ₁がＥ側（early）のときは、複製符
号発生器２の符号と受信信号とのヘテロダイン相
関電力が検波器９から出力され、Ｌ側（late）の
ときは遅延線１１によつてそれよりτ秒だけ遅延
された符号と受信信号とのヘテロダイン相関電力
が検波器９から出力され、それぞれに対応する電
圧が対応して切替えられたコンデンサ１２，１３
に充電される。そして、減算器１４でコンデンサ
１２に充電されているＥ側のときの相関電力に対
応する電圧とコンデンサ１３に充電されているＬ
側のときの相関電力に対応する電圧との差が得ら
れる。Ｅ側、Ｌ側の相関電力は第１０図に示すよ
うに時間τだけずれるから、その差は第１１図に
示すようになる。従つて、t₀がMTに一致したと
きOVになる。またt₀がMTより小さいか大きい
かで正、負の値をとる。そして、｜t₀−MT｜が
Ｔよりも大きくなつてしまうとまたOVになつて
しまう。この減算器１４の出力が符号位相検出出
力として、ループフイルタ１５へ入力する。ルー
プフイルタ１５はＥ、Ｌ側の差の電圧がOVにな
るように可変周波数発振器３のクロツク周期を制
御することで受信された拡散符号を追跡する。

一方、加算器１６にはＥ側、Ｌ側の電圧の和が
得られ、この和は第１２図のようになる。この和
は相関電力に対応している。

この相関電力検出出力は追跡捕捉制御ロジツク
１７に入力される。追跡捕捉制御ロジツク１７は
相関電力を監視して、ある値以下になつたとき
は、捕捉動作に移るようにスイツチφ₂を切替え
て可変周波数発振器３を制御している。

＜本発明が解決しようとする問題点＞ このような従来の直接拡散信号追跡捕捉器で
は、信号を捕捉するために可変周波数発振器３の
発振周波数をf₀＝１／Ｔからδfだけずらして、相関 電力出力を監視している。このときIFフイルタ
７の帯域よりもδfが十分小さければIFフイルタ７
の過渡応答は無視できて相関電力出力は第１３図
のように２／δf秒のピークがＭ／δf秒の間隔が出
力されてくる。従つて、このピークを検出するた
めには、最悪Ｍ／δf秒かかることになり、検出及
び捕捉に要する時間が極めて大であつた。

＜本発明の目的＞ 本発明は上記の欠点を改め、この検出及び捕捉
時間を格段に小さくした直接拡散信号捕捉追跡器
を提供することを目的としている。

＜上記問題点を解決するための本発明の手段＞ 本発明では、この目的のために、追跡器を複数
（Ｎ個）設けて、各追跡器に複製符号発生器から
の複製符号を所定時間ずつずらして供給し、Ｎ個
の追跡器のうちの１個を自動的に選択して追跡動
作にはいらせ、以下、順次Ｎ個の追跡器を最も効
率よく追跡動作に用いるようにして捕捉追跡に要
する時間を大幅に短縮できるようにしたことを特
徴としている。

＜本発明の実施例＞ 次に、本発明の実施例の構成を第１図によつて
説明する。

第１図において、１１は受信信号（拡散符号で
直接拡散されたスペクトラム拡散信号）X_R（ｔ）
が入力される受信信号入力端子である。

ここで、 X_R（ｔ）＝a_R（ｔ−t₀）sin（2πf_R（ｔ−t₀））＋ε
（ｔ） ε（ｔ）は雑音である。

１２は前記拡散符号と同一の複製符号をＮ個の
出力端子O₁〜O_Nから所定の時間ずつシフトして
順次出力する複製符号発生器である。複製符号の
発生間隔T_vは可変周波数発振器１３からのクロ
ツクによつて制御される。

２０₁〜２０_Nは符号追跡器であつて、一方の入
力端子には、受信されたスペクトラム拡散信号が
入力し、他方の入力端子には、前記複製符号発生
器１２の出力端子O₁〜O_Nからの所定時間ずつシ
フトされた複製符号が入力する。即ち、T_vごと
に発生される複製符号 av（ｔ）＝_∞ 〓^m=-∞ a_nｈ（ｔ−mT_v） が隣りの出力端子ごとに所定量だけシフトされて
いるから、例えば、第１の追跡器２０₁には、a₀、
a₁、a₂、a₃、…、a_M-1、a₀、…で入力され、第２
の追跡器２０₂にはa△、a△₊₁、a△₊₂、a△₊₃、
…、a△_-1、a△、…で入力され、第３の追跡器２
０₃には、a₂△、a₂△₊₁、a₂△₊₂、a₂△₊₃、…、
a₂△_-1、a₂△、…で入力される。

（但し△＝Ｍ／Ｎをこえない最大整数） 符号追跡器２０₁〜２０_Nは第８図の破線で囲つ
た従来のタウデイザー型の追跡器と同一の構成で
あつて、複製符号で局部発振信号を直接拡散し、
受信信号（スペクトラム拡散信号）との相関をと
ることによつて生じる相関電力を出力する相関電
力出力端子と、複製符号を所定の時間だけ遅延さ
せた符号を利用して、複製符号と拡散符号間の位
相差を検出して出力する符号位相検出端子とを備
えている。（なお、符号追跡器２０₁〜２０_Nはタ
ウデイザー型に限らずDLL型あるいはその他の
ものでもよい。） 符号追跡器２０₁〜２０_Nの各符号位相検出端子
とループフイルタ１５との間には、スイツチ素子
２１₁〜２１_Nが設けられ、また各相関電力出力端
子には、各符号追跡器２０₁〜２０_Nの相関電力検
出信号を受け、ある所定のレベル値と比較して、
検出信号がそれ以上なら相関電力が検出されたと
判定し、対応する各スイツチ素子２１₁〜２１_Nを
ON状態にするコンパレータから構成されたスイ
ツチ制御器２２₁〜２２_Nが接続されている。

１５はスイツチ素子２１₁〜２１_Nを介した符号
追跡器２０₁〜２０_Nからの位相差信号に対応して
可変周波数発振器１３を制御するためのクロツク
周波数制御信号を作り出すループフイルタであ
る。

このループフイルタ１５の出力と可変周波数発
振器１３の制御入力との間には、制限回路２３が
設けられていて、ループフイルタ１５のいかなる
出力に対しても制御入力が所定の範囲内におさま
るように、フイルタ出力である周波数制御信号を
制限する。

なお、前記複製符号発生器１２は、第２図に示
すように例えばメモリ１２１とＭカウンタ１２２
から構成できる。メモリはＭ以上のアドレスとＮ
本以上の出力端子を有し出力端子はバイナリ記憶
情報の各ビツトに対応している。

アドレス入力がｍ番地であるとき、出力端子に
は、 D₁（ｍ）、D₂（ｍ）、…、D_N（ｍ） の出力があらわれる。

D_K（ｍ）＝−１、１ Ｋ＝１、２、…、Ｎ である。ｍ番地に記憶されている情報は−１を
０、１を１に対応している。D₁、D₂、……、D_N
の内容は拡散符号系列a₁、a₂、……、a_Mを所定符
号長ずつシフトさせたものである。すなわち、 D₁（ｍ）＝am D₂（ｍ）＝a₁₊₍₍△_1+n)npdM) D₃（ｍ）＝a₁₊₍₍△_2+n)npdM) である。

但し△₁、△₂、……、△_N-1はシフト長であつ
て通常は△₁＝△、△₂＝２△、……、△_N-1＝（Ｎ
−１）△に選ばれる。ここで△はＭ／Ｎをこえな
い最大整数とする。

＜上記実施例の動作＞ 次に、上記実施例の動作を説明する。

受信信号入力端子１１に入力したスペクトラム
拡散信号は各符号追跡器２０₁〜２０_Nの一方の入
力端子へ入力され、他方の入力端子に入力した複
製符号によつて相関がとられる。

符号追跡器２０₁〜２０_Nの相関電力出力端子に
は、受信信号の符号の発生間隔をＴ、複製符号の
発生間隔をT_vとすると、両符号のクロツク周波
数のオフセツトδfは δf＝１／Ｔ−１／T_v となり、第３図に示すように、Ｍ／δfの間隔で相
関電力出力信号があらわれる。（但しδfは符号追
跡器２０₁〜２０_Nの内部のヘテロダイン相関器の
IFフイルタの帯域、あるいは相関器のローパス
フイルタの帯域よりも十分小さいものとする。） 一方、符号追跡器２０₁〜２０_Nの符号位相差検
出端子からは、第４図に示すようにＭ／δfの周期
の間の２／δfの期間だけ有効な位相差信号が出力
される。

しかして、前記したように、各符号追跡器２０
_１〜２０_Nには△符号長ずつシフトされた複製符号
が供給されるから各符号追跡器２０₁〜２０_Nの相
関電力出力は第５図のように△／δfずつずれてあ
らわれる。各スイツチ制御器２２₁〜２２_Nは各符
号追跡器２０₁〜２０_Nの相関電力検出信号を受
け、ある所定のレベル値と比較して、検出信号が
それ以上なら相関電力が検出されたと判定し、対
応するスイツチ素子２１₁〜２１_NをON状態にす
るコンパレータから構成される。Ｍ／δfの周期の
間の２／δfがON状態であり他はOFF状態になつ
ている。相関電力は第４図のように各符号追跡器
２０₁〜２０_Nに順次あらわれるから、スイツチ素
子２１₁〜２１_Nは第６図に示すように１個ずつ順
次ON状態になる。

スイツチ素子２１₁〜２１_NのいずれかがONに
なると、そのスイツチ素子のスイツチ制御器へ相
関電力を出力した符号追跡器２０₁〜２０_Nの符号
位相検出出力（第４図に示す）がループフイルタ
１５に入力される。ループフイルタ１５はこの位
相差信号に基づいて可変周波数発振器１３を制御
する周波数制御信号を出力する。制限回路２３
は、ループフイルタ１５のいかなる出力に対して
も制御入力が所定の範囲内におさまるように周波
数制御信号を制限する。その結果、可変周波数発
振器１３の出力信号であるクロツク周波数１／
T_vは所定の範囲以外にはならず、このクロツク
周波数によつて複製符号発生器１２から発生する
複製符号発生間隔T_vも所定の範囲内におさまる。
その結果、クロツクオフセツト｜δf｜はある周波
数δf_nax以下になる。

｜δf｜＜δf_nax δf_naxは符号追跡器２０₁〜２０_N内部のヘテロダ
イン相関器を構成するIFフイルタの帯域B_IFと相
関電力を検出する際の検波器に含まれるローパス
フイルタの遮断周波数f_Cから定まり、それらより
も十分低い周波数である。すなわち、この制限回
路２３があるため、スイツチ素子２１₁〜２１_Nが
OFFの状態では必ず相関電力出力にＭ／δf周期の
出力があらわれる。

第７図ａ〜ｃはδfによる相関出力電力波形の変
化を示している。

このように符号追跡器がＮ個あるから、Ｍ／δf１／
Ｎ 秒の間には必ずスイツチ素子２１₁〜２１_Nのいず
れかがON状態になつて、このON状態の間、符
号追跡器２０、スイツチ素子２１、ループフイル
タ１５、制限回路２３、可変周波数発振器１３、
複製符号発生器１２から成るフエーズロツクルー
プが完成する。ループフイルタ１５はこのとき符
号追跡器の符号位相検出端子の位相差信号が零に
なるように可変周波数発振器１３のクロツク周波
数を制御する。その結果、このフエーズロツクル
ープがロツクイン状態になり、本発明の直接拡散
信号捕捉追跡器は捕捉状態から追跡状態になる。

従つて、以上のように、従来の１個の符号追跡
器の場合には、相関電力のピークを検出するのに
最悪Ｍ／δf秒かかるが、本発明ではＭ／Ｎ・１／δfに
短 縮することができる。そして、Ｎ個の符号追跡器
のどれを追跡時に使用するかはまつたく自動的に
選択される。また、追跡中の他の符号追跡器は、
まつたく使用されず、従つて他の信号の捕捉にも
使用可能である。すなわち、始めの信号の捕捉に
は１／Ｎに短縮され、次の信号の捕捉には１／Ｎ−１に 短縮される。

以下、同様にして、Ｎ個の信号の全捕捉時間
は、 Ｍ／δf（１／Ｎ＋１／Ｎ−１＋…＋１／２＋１
） で済むことになる。

＜本発明の効果＞ 以上説明したように本発明によれば、相関電力
の検出時間及び捕捉時間を大幅に短縮することが
できる。

また、増加するハードウエアは、すべて同一の
構造でよく、集積回路化が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロツク図、
第２図は複製符号発生器の構成例を示すブロツク
図、第３図は相関電力出力信号を示すタイムチヤ
ート、第４図は位相差検出信号を示すタイムチヤ
ート、第５図は複数の符号追跡器の相関電力出力
を示すタイムチヤート、第６図は複数のスイツチ
素子のON・OFF状態を示す図、第７図ａ，ｂ，
ｃはδfによる相関電力波形の状態を示す波形図で
ある。第８図は従来装置を示すブロツク図、第９
図は相関電力出力を示すタイムチヤート、第１０
図は時間をずらした２つの相関電力出力を示すタ
イムチヤート、第１１図は２つの相関電力の差を
示す図、第１２図は２つの相関電力の和を示す
図、第１３図は相関電力出力信号を示すタイムチ
ヤートである。 １１……受信信号入力端子、１２……複製符号
発生器、１３……可変周波数発振器、１５……ル
ープフイルタ、２０₁〜２０_N……符号追跡器、２
１₁〜２１_N……スイツチ素子、２２₁〜２２_N……
スイツチ制御器、２３……制限回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 拡散符号で直接拡散されたスペクトラム拡散
   受信信号が入力される受信信号入力端子と； 周波数制御信号を出力するループフイルタと； 前記ループフイルタからの周波数制御信号に対
   応して周期が変化するクロツク信号を出力する可
   変周波数発振器と； 前記可変周波数発振器からのクロツク信号によ
   つて発生間隔が制御される前記拡散符号と同一の
   複製符号信号を、複数の出力端子から互いに所定
   時間シフトさせて順次出力する複製符号発生器
   と； 前記受信信号入力端子からのスペクトラム拡散
   受信信号を受けると共に、前記複製符号発生器の
   前記複数の出力端子のうちの１つからの各複製符
   号信号をそれぞれ受け、該各複製符号信号でスペ
   クトラム拡散受信信号との相互相関をとることに
   よつて生ずる相関電力を検出して相関電力信号を
   それぞれ出力すると共に、該各複製符号信号を所
   定時間遅延させた信号でスペクトラム拡散受信信
   号と複製符号信号間の位相差を検出して符号位相
   検出信号をそれぞれ出力する複数の符号追跡器
   と； 前記複数の符号追跡器の符号位相検出信号出力
   端子と前記ループフイルタとの間にそれぞれ設け
   られた複数のスイツチ素子と； 前記複数の符号追跡器からの相関電力信号をそ
   れぞれ受けて、相関電力が所定値以上になると前
   記スイツチ素子がONし、所定値を下回るとOFF
   するように前記スイツチ素子をそれぞれ制御する
   ように各スイツチ素子に対応して設けられた複数
   のスイツチ制御器とを備えた直接拡散信号捕捉追
   跡器。