JPH0432329A - 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］ 本発明はスペクトル拡散符号を受信し、復調す［従来の
技術］ 一般に、スペクトル拡散通信は、フェージング及び狭帯
域のノイズの影響を受けにくいという特徴の他に、秘話
性が高いという特徴をも有している。このため、これら
に対する要求の高い無線通信システム等に用いられてい
る。このようなスペクトル拡散通信では、送信側におい
て、単に、情報を変調するだけでなく情報スペクトルを
拡散させるための拡散変調を行って拡散符号を送信し、
他方、受信側において、当該拡散符号の復調を行った後
、情報を再生している。拡散符号の復調の際、受信側で
は、受信拡散信号との同期を取るための同期捕捉並びに
同期を取った後、その同期状態を維持するための同期追
従の二つの動作が必要である。

上記した拡散復調を行う際、通常、同期捕捉を行うため
にスィープ法が用いられ、他方、同期追従を行うために
デイレイロックループ（ＤＬＬ）を使用した同期追従法
が使用されている。このよるスペクトル拡散受信装置に
関する。

うに、スィープ法とデイレイロックループとを用いた受
信装置の復調回路として、従来、第５図に示された回路
がある６ 具体的に説明すると、図示された復調回路は同期捕捉部
分１１と同期追従部分コ、２とに分けられている。まず
、同期追従部分】２には、送信側で発生される拡散符号
に対応した復調用拡散符号（即ち、局発拡散信号）を生
成するＰＮ符号発生器１３が備えられている。このよう
に、この実施例では、復調用拡散符号として疑似ランダ
ムノイズ符号（ＰＮ符号）が使用されていることが分か
る。

一方、同期捕捉部分１１は受信拡散信号５（ｔ）及び復
調用拡散符号を受け、両者間の乗算をおこなう乗算器１
４、乗算結果を帯域フィルタ（ＢＰＦ）１５を介して受
け、検波する検波器］６、及び検波ＩＤ１６の出力を濾
波する低域フィルタ（ＬＰＦ）１７とを備えている。更
に、低域フィルタ１７の出力ｙ　（ｔ）はスィープ制御
部１８に送られ、スィープ制御部１８はスイープ制御の
結果をｙ’　　（ｔ）として同期追従部１２の電圧制御
発振器（ＶＣＯ）２０に加算器２１を介して送出する。

この構成では、ＶＣＯ２０の出力として送出されるクロ
ックの周波数及び位相がスィープ制御部１８の出力に応
じて変化し、結果として、ＰＮＮ符号発生ココ３ら発生
される復調用拡散符号の位相も変化する。

したがって、ＶＣＯ２０の出力周波数も、受信拡散信号
Ｓ　（ｔ）のクロックの周波数及び位相に対して変化さ
せること、即ち、オフセットさせることができる。この
状態におけるＶＣＯ２０の出力周波数をオフセット周波
数と呼ぶ。

上記した動作により、受信拡散信号と復調用拡散符号と
の位相関係が順次変化し、スイープしていくことになる
。言い換えれば、受信拡散信号と復調用拡散信号との間
の自己相関が乗算器１４でとられ、自己相関のピーク値
が乗算器１４の出力中に現れると、スィープ制御部１８
に相関パルスが送出される。相関パルスの送出によって
、受信拡散信号と復調用拡散信号とは互いに同期してい
ることになる。

このように、相関パルスがスィープ制御部１８に与えら
れると、スィープ制御部１８はゼロレベルの出力を加算
器２１に供給するため、ＶＣＯ２０の出力周波数及び位
相は一定となる。一方、相関パルスがスィープ制御部１
８に与えられない間、スィープ制御部１８はＶＣＯ２０
のオフセット周波数に応じた出力信号ｙ’　　（ｔ）を
加算器２１に供給する。

上に述べた動作により、同期捕捉状態になると、検出さ
れた同期状態を維持するための同期追従状態になる。こ
の動作はＤＬＬを用いた同期追従部１２で行われる。

第５図に示された同期追従部コ２は受信拡散信号Ｓ　（
ｔ）に同期した復調用拡散符号よりも、進んだ位相関係
を有する第一のＰＮ符符号へのほかに、上記復調用拡散
符号よりも、遅れた位相関係を有する第二〇ＰＮ符号−
△を同期追従部１２に送出する。これら第一のＰＮ符号
十△及び第二のＰＮ符号−八はそれぞれ同期追従部１２
の第−及び第二の乗算器２６及び２７に与えられ、受信
拡散信号Ｓ　（ｔ）との乗算が行われる。第−及び第二
の乗算結果は第−及び第二の乗算器２６及び２７から帯
域フィルタ２８及び２９を介巳てそれぞれ検波器３１及
び３２に送出される。検波器３１及び３２の出力は減算
器３３に送られ、減算器３３から上記第−及び第二のＰ
Ｎ符号と受信拡散符号との相関をあられす信号が送出さ
れる。

第６図を参照すると、減算器３３から出力される制御信
号は、図に示すように、８字特性を有している。具体的
に述べれば、受信拡散信号５（ｔ）の位相が進んだ場合
には、進んだ位相関係を持つ第一〇ＰＮ符号（局発拡散
信号）との相関出力が増加し、減算器３３がらＶＣＯ２
０の出力周波数を高める方向に制御されるような制御信
号が減算器３３から送出される。この動作はロックイン
レンジにおけるＰＬＬの動作と同一である。この意味で
、第５図に示された低域フィルタ３４はループの特性を
決めるループフィルタとして働く。

第７図を参照すると、上記した復調回路の動作を説明す
るためのフローチャートが示されている。

図に示すように、復調開始後、同期捕捉部１１がスィー
プ動作及び相関パルスの検出を行っており、相関パルス
が検出されると、同期追従部】２のＤＬ　Ｌが動作し、
同期状態を維持する。

１５図〜第７図からも明らかなとおり、従来の拡散符号
の復調回路では、拡散符号の大まかな同期を見つける同
期捕捉部と、見つけた同期状態を維持するための同期追
従部１２とが別々に構成されている。したがって、同期
追従状態において同期が外れると、スイープ状態に戻ら
なければならない。

［発明が解決しようとする問題点コ 具体的に説明すると、従来の受信装置における復調回路
では、同期追従状態から、急激な周波数のドツプラーシ
フト等によりＤＬＬのロックインレンジを越えて同期は
ずれが生じた場合、再度、予め定められたスィープ方向
にスィープ動作が行われなければならない。例えば、ス
ィープ方向は受信拡散信号に対して局発拡散信号の位相
が進む方向、或は、遅れる方向に決められている。この
ため、スィープ方向と同じ方向に受信拡散信号の同期は
ずれが生じた場合、直ちに、相関ビーク−を検出できる
。しかしながら、スイープ方向と逆方向に同期はずれが
生じた場合、ある程度の時間を必要とするという欠点が
ある。この時間は、使用した拡散符号の長さが長い程、
長くなる。これは、自己相関出力のピーク値の周期はオ
フセット周波数（スィープ周波数）の逆数に拡散符号長
を掛けたものであり、拡散符号長に比例するからである
。

この発明の目的は受信拡散信号に対して局発の拡散信号
の位相がスィープ方向と逆方向にはずれても短時間で同
期はずれの状態を回復できるスペクトル拡散受信装置を
提供することである。

［問題点を解決する手段］ この発明によれば、スペクトル拡散符号を受信し、当該
拡散符号を復調する拡散復調部を備えたスペクトル拡散
受信装置において、前記拡散復調部は、前記拡散符号の
同期状態を監視し、同期はずれが検出された場合、前記
拡散符号における当該同期はずれの方向を検出する手段
と、検出された同期はずれの方向から局発拡散信号のス
ィープ周波数を制御する制御手段とを有することを特徴
とするスペクトル拡散受信装置が得られる。

［実施例］ 第１図及び第２図を参照すると、この発明の一実施例に
係るスペクトラム拡散受信装置は、同期捕捉のためにス
ィープ法を用い、同期追従を行うためにＤＬＩ、を用い
ている。更に、この実施例では、初期同期のスイープ方
向が受信拡散信号に対して位相が進む方向に設定されて
いるものとする。

第１図に示すとおり、この受信装置には、第３図の場合
と同様に、Ｓ　（ｔｌで示された受信拡散信号が与えら
れている。この受信拡散信号５（ｔ）は乗算器１４、帯
域フィルタ１５、検波器１６、低域フィルタ１７、比較
器４０、及びインバータ４１を介して、後述するスィー
プ制御部１８°に与えられている。

乗算器〕４には、シフトされない局発拡散信号（復調用
局発拡散信号）が与えられており、この局発拡散信号と
受信拡散信号との乗算により、相関出力が得られる。こ
の相関出力は帯域フィルタ１５及び検波器１６を通して
送出される。以下の説明では、この相関出力を第一の相
関出力と呼ぶ。

更に、受信拡散信号Ｓ　（ｔ）は第−及び第二の乗算器
２６及び２７にも供給されている。これら第−及び第二
の乗算器２６及び２７には、第６図の場合と同様に、Ｖ
ＣＯ２０によって制御されるＰＮ発生器１３から第−及
び第二のＰＮ符号斗Δ、Δ、即ち、局発拡散信号が与え
られている。ここて、第一のＰＮ符号十八へ受信拡散信
号に対して進み位相を有しており、他方、第二のＰＮ符
号−△は遅れ位相を有している。第−及び第二の乗算器
２６及び２７における乗算結果は第６図の場合と同様に
、帯域フィルタ２８及び２９、検波器３１及び３２を介
して第二及び第三の相関出力として減算器３３に与えら
れている。減算器３３の出力はループフィルタとしての
低域フィルタ３４を介して加算器２１に加えられる。こ
の加算器２１は、低域フィルタ３４の出力とスィープ制
御部１８“の出力（スィープ制御信号）とを加算して、
加算結果をＶＣＯ２０に制御信号として与え、この制御
信号に応じてＶＣＯ２０のクロック周波数を変化させ、
ＰＮ発生器１３を制御する。

一方、減算器３３に加えられる検波器３１及び３２から
の出力、即ち、受信拡散信号と各局発拡散信号（ＰＮ符
号）との相関出力のうち、受信拡散信号に対して遅れた
位相関係を有する検波器３２の出力、即ち、第三の相関
出力は帯域フィルタ４３及び比較器４５を介してスィー
プ制御部】８に送出される。このように、第１図では、
受信拡散信号Ｓ　（ｔ）に対して遅れた位相関係を有す
る相関出力の変化量から、同期はずれを起こした方向を
検出する。

したがって、乗算器２６．２７、帯域フィルタ２８．２
９、検波器３１．３２、減算器３３、帯域フィルタ４３
、及び比較器４５の組合せは同期はずれの方向を検出す
るための回路として動作する。

第３図（Ａ）を参照すると、相関出力（０）、（十△）
、及び（−△）が示されている。ここでは、同期追従状
態、即ち、同期が維持されている状態における各相関出
力のピークは期間ａに表ｔ１１゜るものとする、今、受
信拡散信号の位相が遅れる方向に、同期はずれが生じた
場合、−Δで示すように、時点ａから時点す、　　ｅ、
　　ｄの方向にピークがずれる。尚、図では、時点すに
おいてピークがあられれている。

他方、位相が進む方向に同期はずれが生じた場合、＋Δ
にも示されているように、期間ｅ、　　ｆ。

ｇの方向にピークがシフトしていく、このように、＋Δ
及び−Δにおけるピーク出力の変化方向を検出すること
によって、同期はずれの方向を検出することができる。

この実施例の場合、同期捕捉の際、相関回路の出力がゼ
ロになれば、自動的に位相の進む方向にスィープするか
ら、位相の遅れた方向に外れた場合についてのみ、モニ
タしこの方向における相関出力が表れたとき、その相関
出力を検出して位相の遅れる方向ヘスイープするように
制御する。

第３図（Ｂ）を参照すると、受信拡散信号と各局発拡散
信号との位相関係が示されている。第３図（Ｂ）では、
受信拡散信号の位相と局発拡散信号との位相が一致して
いる場合をゼロで示し、局発拡散信号が受信拡散信号に
対して進み位相を有している場合を＋△で、更に、遅れ
位相の場合を△で表している。

第１図のスィープ制御部１８゛には、第一の相関出力が
低域フィルタ１７、比較器４０．　　及びインバータ４
１を介して与えられており、他方、第三の相関出力が帯
域フィルタ４３及び比較器４５を介して与えられている
。ここでは、第−及び第三の相関出力をそれぞれｙ２（
ｔ）及びｙｌ（ｔ）で表している。

第２図をも併せ参照すると、検波器３２からの第三の相
関出力は帯域フィルタ４３及び比較器４５を通して与え
られているため、比較器４５の出力ｙｌ　（ｔ）はパル
ス状の信号としてスィープ制御部１８”に与えられる。

同様に、検波器１６から送出される第一の相関出力も低
域フィルタ１７及び比較器４０を通してスィープ制御部
１８゛に与えられているため、インバータ４１の出力も
パルス状の信号としてスイープ制御部１８°に供給され
る。

ここで、比較器４５は位相が遅れる方向に同期はずれが
生じた場合に、パルス状の出力出力ｙ１（１）を送出し
、他方、インバータ４１は位相が進む方向に同期はずれ
が生じた場合に、パルス状の信号出力出力ｙ２　（ｔ）
を送出する。

第２図において、面出力ｙｌ　（ｔ）及びｙ２（ｔ）は
第一のＡＮＤゲート５１に供給され、且つ、第一のＡＮ
Ｄゲート５１の出力ａはフリップフロップ５２に与えら
れている。また、フリップフロップ５２の出力すは第二
のＡＮＤゲート５３に与えられると共に、インバータ５
４を介してインバータ出力Ｃとして第三のＡＮＤゲート
５５に送出される。第二のＡＮＤゲート５３及び第三の
ＡＮＤゲート５５の出力ｄ及びｅはそれぞれアナログス
イッチ５６及び５７を通して加算器５８に与えられる。

加算器５８は加算結果ｙａ　（ｔ）を第１図に示す加算
器２１に供給する。

第２図及び第４図を併せ参照すると、第一の相関出力に
対応した出力ｙ２　（ｔ）があられれると、第三のＡＮ
Ｄゲート５５の出力がハイレベルになり、その結果とし
て、正極性のパルスが第三のＡＮＤゲート５５の出力ｅ
がアナログスイッチ５７を通して、スィープ制御部１８
′の出力ｙ３（ｔ）として送出される（第４図の期間２
及び４）。

一方、第一の相関出力による出力ｙ２　（ｔ）があられ
れている間に、第三の相関出力による出力ｙｌ、（１）
が期間５に示すように、検出されると、第−及び第二の
ＡＮＤゲート５１及び５３が開き、結果として、第二の
ＡＮＤゲート５３の出力ｄがアナログスイッチ５６を介
して加算器５８に供給され、このアナログスイッチ５６
の出力がスィープ制御信号ｙ３として第１図の加算＠２
１に与えられる。この時、加算ｌｌ５８から送出される
スィープ制御信号ｙ３　（ｔ）は第一の相関出力の場合
に送出されるスィープ制御信号ｙ３　（ｔ）と異なり、
負の極性を有している。

上記したことから、第一の相関出力に基づくｙ２（ｔ）
が送出された時には、スィープ制御部１８°は位相を進
ませるようなスイープ制御信号を送出し、他方、第三の
相関出力に基づ＜ｙｌ（ｔ）が現れれば、位相を遅らせ
るようなスィープ制御信号を送出する。このスィープ制
御信号によって、ＰＮ発生器１３のスィープ周波数がＶ
ＣＯ２０を介して制御される。したがって、スィープ制
御部１８°はスィープ周波数を制御するための回路とし
て役立つ。

以後、第三の相関出力に基づ＜ｙｌ　（ｔ）が現れても
、同期追従状態を維持し、２つのアナログスイッチ５６
及び５７が共に閉じたままの状態を保つため、スィープ
制御信号ｙ３　（ｔ）はゼロになる。結果的に、第４図
の期間７におけるように、第三の相関出力に基づ＜ｙｌ
　（ｔ）が誤って検出された場合にも、スィープ動作は
行われない。従って、図示された回路では、誤動作を防
止することができる。

この回路におけるスィープ周波数の限界は、第１図のＬ
ＰＦ１７及び比較器４０のしきい値によって制限される
。具体的にいえば、スィープ周波数を速くするほど、Ｌ
　Ｐ　Ｆ　１７の帯域を広くするか、或は、しきい値を
低く設定する必要がある。

いずれをとるかは、雑音等との関係で任意に受信装置毎
に定めればよい。

一方、ＤＬＬは設計された特性を有している。

このようなり　Ｌ　Ｌにおいて同期が外れることはＤＬ
Ｌのロックイン１ノンジ以上の周波数シフトが発生しま
たことを示している。　したがって、ＤＬＬのロックイ
ンレンジ以上のスィープ周波数を実現するように設計し
なければならない、このことは第１図の帯域フィルタ４
３においても同様である。

今、Ｄ　Ｌ　Ｌのロックインレンジをｆ　Ｌ、　　スィ
ープ周波数をｆｓとすると、ｆＬ＜ｆｓが設計条件とな
る。この条件は通常の技術を用いて容易に実現できる。

［発明の効果コ 以上述べたように、本発明は同期追従状態から周波数ド
ツプラーシフト等により同期はずれを起こした場合、そ
の外れた位相方向を検出し、検出された方向にスイープ
方向を制御することにより、同期が位相の進む方向或は
遅れる方向のいずれの方向にはずれても、迅速に同期状
態を回復できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るスペクトラム拡散受信
装置を説明するためのブロック図、第２図は第１図の一
部分をより詳細に説明するためのブロック図、第３図（
Ａ）及び（Ｂ）は第１図の受信装置の動作を説明するた
めの波形図、第４図は第２図の回路の動作を説明するた
めのタイムチャート、第５図は従来のスペクトラム拡散
受信装置の一例を示すブロック図、第６図は第５図の受
信装置の動作を説明するためのフローチャート、及び第
７図は第５図に示された回路の動作を示す波形図である
。 図において、　１３・・・ＰＮ発生器、　１４．２６．
２７・・・乗算器、　１５．１７．２８．２９．４３・
・・帯域フィルタ、１６，３１．３２・・・検波器、３
３・・・減算養、３４・・・低域フィルタ、２１・・・
加算器、２０・・・ｖＣ○、４０．４５・・・比較器、
４１・・・インバーク、 ・・・スィープ制御部。 ｌて７＼ ＞＞〜 、Ω スフ Φ 〉） 十

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、スペクトル拡散符号を受信し、当該拡散符号を復調
   する拡散復調部を備えたスペクトル拡散受信装置におい
   て、前記拡散復調部は、前記拡散符号の同期状態を監視
   し、同期はずれを検出し、同期はずれが検出された場合
   、前記拡散符号における当該同期はずれの方向を検出す
   る手段と、検出された同期はずれの方向から局発拡散信
   号のスィープ周波数を制御する制御手段とを有すること
   を特徴とするスペクトル拡散受信装置。