JPH04346528A - スペクトル拡散通信用復調装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、伝達情報が所定のＰＮ
符号で変調されたスペクトル拡散信号を復調するための
スペクトル拡散通信用復調装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、雑音に強く秘匿性に優れたスペク
トル拡散（Ｓｐｒｅａｄ　Ｓｐｅｃｔｒｕｍ　，以下Ｓ
Ｓと称す）通信方式が注目され始め、これに伴ないその
送受信装置の開発が進められている。

【０００３】一般に、ＳＳ通信方式において、送信信号
となるＳＳ信号は、伝達すべき情報をベースバンド信号
で変調（情報変調）した狭い周波数帯域の搬送波を、予
め決められているビットレートの高い所定の符号系列で
ＳＳ変調をかけることにより、きわめて広い周波数帯域
に拡散した信号として作り出される。この場合、上述の
符号には例えば擬似雑音（Ｐｓｅｕｄｏ　Ｒａｎｄｏｍ
　Ｎｏｉｓｅ，以下ＰＮと称す）符号系列或はＧｏｌｄ
符号系列等があり、ＳＳ変調には直接変調方式（Ｄｉｒ
ｅｃｔ　Ｓｅｑｕｅｎｓｅ，以下ＤＳ方式と称す）或は
周波数ホッピング方式（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｈｏｐｐ
ｉｎｇ，ＦＨ方式）等さまざまなものが考えられている
。

【０００４】このようなＳＳ通信方式において、例えば
ＰＮ符号系列を用いてＤＳ方式によりＳＳ変調を行なっ
た場合に、受信器においてそのＳＳ信号を復調するため
の復調装置は、送信器でＳＳ変調するときに用いたＰＮ
符号と同じＰＮ符号を用い、受信したＳＳ信号がこのＰ
Ｎ符号のパターンと一致したときに情報ビット信号とし
て取出すように構成されている。この場合、異なるＰＮ
符号間では相関関係がないことから、受信信号に変調時
と同一のＰＮ符号を乗ずることにより、相関のある送信
信号の成分のみを抽出することができるものである。

【０００５】このように所定の符号によりＳＳ変調がか
けられたＳＳ信号は、通常の通信方式における周波数帯
域に比べてかなり広い範囲の周波数帯域となるので、雑
音に強くなると共に、電力スペクトル密度が低くなって
信号秘匿性に優れるので傍受されにくくなる等の利点が
ある。また、ＰＮ符号等の所定の符号を用いてＳＳ変調
及びＳＳ復調を行なう方式であるので、通常の通信方式
のように、混信を避けるための周波数の割当てという概
念がなくなり、通信局の増加に伴なう割当て周波数不足
の問題が解消されるという利点がある。

【０００６】従来では、このような特長を利用して軍事
通信用或は衛星通信用等に専ら適用されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、最近では工
場内或は事務所内等における通信のように微弱電波を利
用したいわゆるコンシューマ通信の需要拡大に伴なって
、こうした伝送品質が劣悪な通信に適した方式として上
述したＳＳ通信が再認識されるようになってきている。

【０００８】一方、このような通信においては、通常の
場合、経済性が重視されるため、通信装置のうちとりわ
け復調装置の簡素化が要求されており、このような要求
に対してこれまで種々の提案や実験が行われている。

【０００９】復調装置を簡素化する方法としては、例え
ば、ＩＣ（集積回路）或はＣＣＤ（電荷結合素子）を用
いる方法等が提案されているが、実際には、素子の入手
が容易である等の理由から、大多数の場合、ＩＣを用い
て構成する方法が採用されている。

【００１０】しかし、ＳＳ信号の復調においては、相関
処理が必須となるため、復調装置を構成するには、たと
えＩＣを用いたとしても大規模な回路が必要となり、ま
たこれに加えて、ＩＣの処理速度が不十分であるため、
実際にはコスト的に引き合わない状況であり、結局、そ
の応用範囲は軍事通信用或は衛星通信用等に限られてし
まうのが現状であった。

【００１１】そこで、本発明の目的は、簡単な構成で低
コスト化を図りつつ、処理スピードが速く、従って、工
場内或は事務所内の無線通信等への応用に適したスペク
トル拡散通信用復調装置を提供するにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明のスペクトル拡散
通信用復調装置は、所定のＰＮ符号（擬似雑音符号）の
１周期分の基準信号が書き込まれた交差指電極パターン
を有する弾性表面波素子からなり該ＰＮ符号で変調され
た伝達情報のスペクトル拡散信号が入力されると１周期
毎に相関ピークを出力するマッチドフィルタと、このマ
ッチドフィルタからの前記相関ピークの出力を前記ＰＮ
符号の１周期分だけ遅延させる弾性表面波素子からなる
遅延回路と、前記マッチドフィルタ及び遅延回路の出力
の積を演算する演算回路と、この演算回路からの出力を
前記相関のピークのタイミングに合わせて正負の判定を
行って前記伝達情報を再生する判定回路と、この判定回
路に与えるタイミングパルスを発生するクロック再生回
路とを設けて構成したところに特徴を有する。

【００１３】

【作用】本発明のスペクトル拡散通信用復調装置によれ
ば、マッチドフィルタにＳＳ信号が入力されると、フィ
ルタ中を弾性表面波（Ｓｕｒｆａｃｅ　Ａｃｏｕｓｔｉ
ｃ　Ｗａｖｅ　，以下ＳＡＷと称す）として伝達するが
、このとき出力側の交差指電極は所定のＰＮ符号の基準
信号が書き込まれているので、出力側にはそのＰＮ符号
の１周期の伝達時間毎に相関ピークが出力される。演算
回路においては、マッチドフィルタからの相関ピークの
出力と、遅延回路を介して１周期分だけ遅延された出力
との積を演算することにより遅延検波して正或は負のピ
ークとして出力する。判定回路は、演算回路からの出力
をクロック再生回路からのタイミングパルスに合わせて
正負の判定を行ないＳＳ信号の伝達情報を再生する。

【００１４】上述の場合、遅延検波をＳＡＷ素子により
構成されるマッチドフィルタ及び遅延回路を用いて行な
っているので、簡単な構成で成し得ると共に迅速な処理
が実現できる。

【００１５】

【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。

【００１６】まず、本実施例における復調装置への入力
信号としてのＳＳ信号は、直接拡散方式を利用したＳＳ
信号で、その主要諸元は表１に示す通りである。また、
ここでは、その変調方式として２相位相変調方式を基本
にしている。

【００１７】

【表１】 即ち、この方式においては、図６に示すように、第１の
二重平衡変調器１において、ＰＮ符号発生器２から与え
られる拡散符号としてのＰＮ符号を伝達情報信号である
デジタル・データで２相位相変調してスペクトルを拡散
し、この後、第２の二重平衡変調器３において、拡散さ
れた信号で搬送波Ｃを２相位相変調することにより、所
望の伝送帯域のＳＳ信号を得るようにしている。

【００１８】上述の情報変調は、ＰＮ符号発生器２から
与えられる所定のＰＮ符号の周期と同期させて行なって
いる。つまり、データ１ビットにＰＮ符号１周期を対応
させ、その間のＰＮ符号の極性を反転させることにより
情報変調を行なっているのである。

【００１９】尚、データに関しては、一般にその単位を
ビットと呼ぶが、拡散符号ではチップと呼ぶことが多い
ので、ここでもそれに倣ってチップと呼ぶことにする。

【００２０】さて、図１は、本実施例の復調装置の基本
的構成を示すブロック構成図であり、まずその概要につ
いて説明する。

【００２１】即ち、この図１において、ＳＳ信号が入力
される入力段には、ＳＡＷ素子よりなるＳＡＷマッチド
フィルタ４が設けられており、その出力端子は、演算回
路５に接続されると共にＳＡＷ素子よりなる遅延回路６
を介して演算回路５に接続されている。そして、演算回
路５の出力端子は判定回路７に接続されると共にクロッ
ク再生回路８に接続されている。クロック再生回路８の
出力端子は判定回路７のタイミングパルス入力端子に接
続されている。

【００２２】上述の判定回路７及びクロック再生回路８
の部分は、詳しくは、図２に示すように構成されている
もので、判定回路７は、ＬＰＦ（Ｌｏｗ　Ｐａｓｓ　Ｆ
ｉｌｔｅｒ　）７ａを介した状態で演算回路５に接続さ
れている。また、クロック再生回路８は、基本的には二
乗タンクリミッタ方式を採用しており、二乗回路８ａ，
タンク回路８ｂ及びリミッタ８ｃを直列に接続した構成
となっている。この場合、タンク回路８ｂのＱ値は、例
えば３０程度に設定されている。

【００２３】さて、上述のＳＡＷマッチドフィルタ４は
、図３に示すように、例えば水晶等の単結晶からなる圧
電基板９の上面にすだれ状をなす交差指電極１０，１１
が夫々入力端子及び出力端子として形成された構成とな
っている。この場合、出力端子としての交差指電極１１
は、変調に用いたＰＮ符号の１周期分のビットパターン
に一致するように配置形成されている。

【００２４】そして、ＳＡＷマッチドフィルタ４は、Ｓ
Ｓ信号が入力端子の交差指電極１０に与えられると、そ
のＳＳ信号をＳＡＷに変換して圧電基板９の表面を伝播
させ、交差指電極１１においてそのＳＡＷ信号とパター
ンが一致するとピーク出力が現われて相関検出信号とし
て出力するようになっている。

【００２５】ところで、一般にスペクトル拡散通信用復
調器の性能は、ＳＮ比の改善能力、つまり処理利得で表
わされるので、この場合には、復調器の処理利得はＳＡ
Ｗマッチドフィルタ４の圧縮利得で決まることになる。 従って、この圧縮利得を大きくすれば、性能は向上する
が、これに伴なってコストも上昇するため、実際にはコ
ストを考慮しつつ圧縮利得が大きくなるように設計して
いる。

【００２６】即ち、例えばこのＳＡＷマッチドフィルタ
４においては、高い精度要求を満たすため、上述のよう
に水晶からなる圧電基板９を用いている。符号長は、材
料の価格や製造歩留り等のコスト面を考慮して８μｓｅ
ｃとしており、このときのＳＡＷマッチドフィルタ４の
長さは３０ｍｍである。

【００２７】搬送波周波数は、高い周波数になるほど挿
入損失の面で有利となるが、これも製造面から考慮する
と１００〜１５０ＭＨｚに設定するのが好ましく、この
場合には表１にも示したように、１４４ＭＨｚに設定し
ている。チップ率は搬送波周波数の１０％程度が望まし
く、従って、１６Ｍチップ／秒としている。この結果、
符号長は１２７チップとなり、圧縮利得は２１ｄＢ，デ
ータ伝送速度は１２６ｋビット／秒となる。尚、この場
合、ＰＮ符号は一般的なＭ系列（タップ［７，１］）を
用いている。

【００２８】次に、本実施例の作用について図４及び図
５をも参照しながら説明する。

【００２９】まず、表１で示した変調がかけられたＳＳ
信号（図４（ａ）参照）がＳＡＷマッチドフィルタ４に
入力されると、ＰＮ符号の１周期毎に相関のピーク（図
４（ｂ）参照）が出力される。この場合、情報変調は、
伝達情報データの１ビットに対して、１周期分のＰＮ符
号の極性を反転させて行っているので、この操作により
、ＰＮ符号１周期分の搬送波の位相を０位相またはπ位
相にしていると見なせる。そして、このときの相関ピー
ク付近の様子を数値計算により求めると、図５に示すよ
うに相関ピークには搬送波の位相情報が保存されている
。

【００３０】従って、１周期前の相関ピークを基準に、
次の周期の相関ピークを遅延検波することによりプラス
或はマイナスのピークが出力されることになる。また、
このとき、ＰＮ符号１周期分（７．９３８μｓｅｃ）の
遅延時間は、ＳＡＷ素子により構成される遅延回路６を
介して演算回路５に入力される。

【００３１】そして、このように遅延検波された後の出
力は判定回路７に入力されるが、この判定回路７におい
ては、必要なタイミングパルスがクロック再生回路８か
ら与えられ、相関ピークに合わせて判定を行ない、最終
的に伝達情報データを再生して出力する。

【００３２】尚、発明者は、上記実施例によるＳＳ通信
用復調装置の評価として、次の点について確認を行ない
、優れた特性が得られることがわかった。

【００３３】即ち、熱雑音が存在するときのＢＥＲ（ビ
ット誤り率，Ｂｉｔ　Ｅｒｒｏｒ　Ｒａｔｅ）の測定結
果として、理論値に近い値が得られることを確認した。 また、ＣＷ信号や他のＳＳ信号等の干渉信号に対する対
干渉波特性を調べ、ＤＵ比（必要信号対不要信号比，Ｄ
ｅｓｉｒｅｄ−ｔｏ−Ｕｎｄｅｓｉｒｅｄ　Ｓｉｇｎａ
ｌ　Ｒａｔｉｏ　）が−３ｄＢまでエラーフリーである
ことを確認した。さらに、符号分割多重化が可能である
ことを確認した。

【００３４】このような本実施例によれば、入力される
ＳＳ信号に対して、ＳＡＷマッチドフィルタ４を用いて
相関ピークを検出し、クロック再生回路８により伝送情
報データの再生を行なうようにしたので、簡単且つ安価
な構成でＳＳ信号の復調ができ、しかも処理速度を向上
させることができるようになり、従って、低コストが要
求される工場内或は事務所内無線のような微弱電波を利
用する簡易な通信システムに適したＳＳ通信用復調装置
を提供することができる。

【００３５】

【発明の効果】本発明のスペクトル拡散通信用復調装置
によれば、所定のＰＮ符号の１周期分の基準信号が書き
込まれた交差指電極パターンを有する弾性表面波素子か
らなるマッチドフィルタを用いて構成したので、そのＰ
Ｎ符号で変調された伝達情報のスペクトル拡散信号の入
力の対して、ＰＮ符号の１周期毎に相関ピークを出力す
ることができ、従って、ＩＣ等を用いて復調する場合と
異なり、簡単且つ安価な構成で、ＳＳ信号を復調するこ
とができると共に、処理速度も向上させることができる
ようになり、従って、微弱電波を利用した簡易な通信分
野においてもコストと性能との両面から十分適用するこ
とができるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す基本構成のブロック図

【図２】判定回路とクロック再生回路の構成図

【図３】
ＳＡＷマッチドフィルタの外観斜視図

【図４】ＳＡＷマ
ッチドフィルタの入出力信号の波形図

【図５】相関ピー
ク付近の出力の数値計算結果

【図６】ＳＳ信号を発生す
るための変調装置のブロック構成図

【符号の説明】

１，３は二重平衡変調器、２はＰＮ符号発生器、４はＳ
ＡＷマッチドフィルタ、５は演算回路、６は遅延回路、
７は判定回路、７ａはＬＰＦ、８はクロック再生回路、
８ａは二乗回路、８ｂはタンク回路、８ｃはリミッタ、
９は圧電基板、１０，１１は交差指電極である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　所定のＰＮ符号（擬似雑音符号）の１
   周期分の基準信号が書き込まれた交差指電極パターンを
   有する弾性表面波素子からなり該ＰＮ符号で変調された
   伝達情報のスペクトル拡散信号が入力されると１周期毎
   に相関ピークを出力するマッチドフィルタと、このマッ
   チドフィルタからの前記相関ピークの出力を前記ＰＮ符
   号の１周期分だけ遅延させる弾性表面波素子からなる遅
   延回路と、前記マッチドフィルタ及び遅延回路の出力の
   積を演算する演算回路と、この演算回路からの出力を前
   記相関のピークのタイミングに合わせて正負の判定を行
   って前記伝達情報を再生する判定回路と、この判定回路
   に与えるタイミングパルスを発生するクロック再生回路
   とを具備したことを特徴とするスペクトル拡散通信用復
   調装置。