JPH046924A - スペクトラム拡散通信同期回路 - 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】 〔概　　要〕 本発明は、逆拡散を行ったスペクトラム拡散信号を通過
帯域幅の異なった２つの帯域フィルタを通過させ、それ
らの帯域フィルタの出力信号電力比を算出して、その電
力比から同期が取れているか否かを判定するものである
。これにより、受信信号レベルの変動、あるいはＣ／Ｎ
比の変動があっても、同期はずれとならず同期を安定し
て保つことができる。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、スペクトラム拡散通信における同期回路に関
する。

〔従来の技術〕

スペクトラム拡散通信方式とは、情報を伝送するのに必
要な周波数帯域に対して、はるかに広い帯域に拡散させ
た信号を利用して通信を行う通信方式である。信号を周
波数拡散する方式の違いにより、直接拡散方式（Ｄｉｒ
ｅｃｔ　５ｅｑｕｅｎｃｅ：　Ｄ　Ｓ方式）、周波数ホ
ッピング方式（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｈｏｐｐｉｎｇ：
　Ｆ　Ｈ方式）などがある。

ＤＳ方式では、送出する情報により変調された信号を、
ＰＮコードと呼ばれる疑似雑音符号でさらに変調し、広
帯域の拡散信号に変換している。

（例えば、ＢＰＳＫ変調　Ｂｉｎａｒｙ　Ｐｈａｓｅ　
ＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ） 受信側で上記の拡散信号を復調（逆拡散）する場合には
、送信側と同じＰＮコードを受信した信号に乗算して、
狭帯域の変調信号に復調するのであるが、このとき乗算
するＰＮコードの位相を、受信した信号のＰＮコードの
位相に同期させる必要がある。

第４図は、スペクトラム拡散通信システムの構成図であ
る。

同図において、送信側の一次変調回路１１は送出する情
報により搬送波に変調を加える回路であり、二次変調回
路１２は、−次変調信号をさらにＰ　Ｎ　コ−Ｆによす
変調し、スペクトラム拡散された拡散信号に変換する回
路である。ＲＦ／ＩＦ回路１３は、その拡散信号を無線
周波数信号に変換し増幅した後、アンテナ１４から送出
する。

受信側では、アンテナ１５から入力した拡散信号を、Ｒ
Ｆ／ＩＦ回路１６により中間周波信号に変換し増幅した
後、同期回路１７によりその信号に受信側のＰＮコード
の位相を同期させる。同期が取れると、同期回路１７か
らは逆拡散された狭帯域の変調信号が出力され、復調回
路１８はその変調信号から元の情報を再生する。

次に上記同期回路１７の構成を第５図を用いて説明する
。

同期回路１７は、回路の働きから２つのブロックに分け
ることができる。１つは非同期の状態からＰＮコードの
位相がほぼ一致するまでの粗同期を取る同期捕捉回路で
あり、もう１つはその粗同期の取れた受信信号と内部で
発生するＰＮコードとの位相差をさらに小さくする同期
保持回路である。

先ず、同期捕捉回路から説明する。ＲＦ／ＩＦ回路１６
から出力される中間周波信号は、乗算器２１ａの一方の
入力端子に入力し、乗算器２１ａの他方の入力端子には
、ＰＮコード発生回路２６で作成されるＰＮコードが出
力信号Ｐとして与えられている。乗算器２１ａは、それ
らの信号を乗算してバンドパスフィルタ２１ｂに出力す
る。バンドパスフィルタ２１ｂは、特定帯域内の信号を
通過させ、帯域外の信号を阻止するフィルタである。こ
のバンドパスフィルタ２１ｂを通過した信号は次段の増
幅器２１ｃで増幅され、さらに次のバンドパスフィルタ
２１ｄを経て、検波器２１ｅ及び次段の復調回路１８に
出力される。

検波器２１ｅは、バンドパスフィルタ２１ｄからの信号
を包路線検波する検波器であり、この検波器の検波出力
は、積分器２４において一定期間積分され比較器２５に
出力される。

比較器２５は、積分器２４の出力を所定の闇値と比較す
ることで受信信号の同期が取れたか否を判定する回路で
あり、闇値以下のときには同期が取れていないものと判
断して、ＰＮココ−位相を正または負にシフトさせる制
御信号をＰＮコード発生回路２６に出力する。この制御
信号を受は取ると、ＰＮコード発生回路２６は、１７２
チップ分位相を進め、あるいは１７２チップ分位相を遅
らせたＰＮコードを出力信号Ｐとして乗算器２１ａに出
力し、受信した拡散信号のＰＮココ−位相との同期を取
るようにする。

一方、積分器２４の出力が比較器２５の闇値を超えたと
きは、送信側と受信側とのＰＮコードの位相がほぼ一致
して、上述したバンドパスフィルタ２１ｂ、２１ｄ、増
幅器２１ｃを経て狭帯域の原信号（−次変調された信号
）が再生されたときであり、このとき比較器２５は、Ｐ
Ｎコード発生回路２６及び後述する制御電圧発生回路２
２に同期捕捉がなされたことを知らせる制御信号を出力
する。

次に、同期捕捉がなされた状態での同期保持回路の動作
を説明する。

乗算器２２ａ、２３ａは、ＲＦ／ＩＦ回路１６からの中
間周波信号に、上述した出力信号Ｐ（乗算器２１ａにお
いて乗算されるＰＮコード）に対して±１７２チップの
位相差を持ったＰＮコードを乗算する回路であり、乗算
器２２ａでは出力信号Ｐに対して１７２チップ位相の進
んだＰＮコード（出力信号Ｅ）が中間周波信号に乗算さ
れ、乗算器２３ａでは、１／２チツプ位相の遅れたＰＮ
コードが（出力信号Ｌ）が中間周波信号に乗算される。

これら乗算器２２ａ、２３ａの出力は、上述したバンド
パスフィルタ２１ｂ、２１ｄ、増幅器２１ｃと同様な構
成のバンドパスフィルタ２２ｂ、２３ｂ、２２ｄ、２３
ｄと増幅器２２ｃ、２３ｃを経て特定帯域の信号が増幅
され、さらに検波器２２ｅ、２３ｅでそれらの信号が包
絡線検波されて制御電圧発生回路２７に出力される。

制御電圧発生回路２７は、検波器２２ｅと検波器２３ｅ
との出力差に応じた制御電圧を発生する回路であり、発
生した制御電圧をループフィルタ２８に出力する。ルー
プフィルタ２８は、低域通過特性を有するフィルタで構
成されており、制御電圧発生回路２７からの制御電圧か
ら高周波分を除去してＶＣＸＯ２９に出力する。

■Ｃｘ０２９は、与えられた電圧に応じた周波数信号を
発生する回路であり、このＶＣＸＯ２９からの周波数に
よりＰＮコード発生回路２６で発生ずるＰＮコードの位
相及び周波数が制御される。

即ち、同期が取れた状態では、粗同期を取るＰＮコード
（出力信号Ｐ）に対して１／２チツプ位相が進んだＰＮ
コードが乗算された信号の検波出力ａと、１／２チツプ
位相が遅れたＰＮコードが乗算された信号の検波出力す
とは等しくなり、制御電圧発生回路２７の出力電圧も０
となって、ＰＮココ−位相がそのまま維持され同期が保
持される。

一方、何らかの原因で位相がずれると、検波器２２ｅ、
あるいは検波器２３ｅのいずれかの出力電圧が大となり
、ＶＣＯＸ２９の発振周波数が変化する。これにより、
ＰＮコード発生回路２６からは、その時のＰＮコードよ
り位相の進んだ、あるいは遅れたＰＮコードが出力され
て、同期保持及び同期捕捉が行われる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の同期回路では、逆拡散された信号の信号
レベルを所定の闇値と比較することにより同期の判定を
行っている為に、受信信号レベルの変動あるいはＣ／Ｎ
比の変動により同期はずれが生じるという問題点があっ
た。

すなわち、−時的に受信信号レベルが変動して比較器２
５の入力が所定の闇値を下回ると、そのとき実際には同
期が取れた状態であっても、同期はずれと判定されてＰ
Ｎココ−位相を１／２チツプづつ変化させる同期保持動
作が開始される。この結果、かえって同期がはずれる方
向に位相がシフトされ、同期が完全にはずれてしまう。

そして、同期が保持できなくなると、再度同期捕捉から
行わなければならず、データの受信が中断されるという
問題点があった。これはノイズによりＣ／Ｎ比が低下し
た場合も同様である。

本発明の課題は、受信信号レベル及びＣ／Ｎ比の変動に
対して、安定して同期を保つことのできる同期回路を実
現することである。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は、本発明の原理説明図である。

同図において、第１の帯域フィルタ１は、スペクトラム
拡散信号を逆拡散した逆拡散信号の特定帯域成分を通過
させる帯域特性を持ち、第２の帯域フィルタ２は、上記
第１の帯域フィルタ１より広い通過帯域幅を持っている
。

電力比算出回路３は、第１の帯域フィルタ１を通過した
逆拡散信号と、第２の帯域フィルタ２を通過した逆拡散
信号との電力比を算出する回路である。

また、同期判定回路４は、上記電力比算出回路３の算出
結果に基づいて同期が取れている否かを判定する回路で
ある。

〔作　　　用〕

上記構成において、例えば非同期時には、第１の帯域フ
ィルタ１より広い通過帯域を持つ第２の帯域フィルタ２
の出力信号電力が、第１の帯域フィルタ２の出力信号電
力より大きくなり、電力比算出回路３で算出される両者
の電力比は「１」より太き（、あるいは小さくなる。ス
ペクトラム拡散通信においては、同期時には信号は鋭い
自己相関特性を持つので、逆拡散信号の周波数分布はス
ペクトラム拡散の中心周波数をピークとした恩借な波形
となる。従って、信号電力で見ると同期時にはその中心
周波数以外の電力成分は無視できるので、電力比算出回
路３で算出される第１の帯域フィルタ１の出力信号電力
と、第２の帯域フィルタ２の出力信号電力の電力比はほ
ぼ「１」となる。

よって、同期判定回路４は、例えば両者の電力比が「１
」か、あるいは「≠１」かを調べることにより、回路が
同期状態にあるか、あるいは非同期状態にあるかを判定
することができる。

上記の構成とすることにより、同期状態において受信信
号レベル、あるいはＣ／Ｎ比が変動しても、第１の帯域
フィルタ１の出力信号レベルと第２の帯域フィルタ２の
出力信号レベルがほぼ同じ量だけ変動するので、両者の
信号電力比はほぼ一定となり、回路が同期状態にあるこ
とを正確に検出できる。

従って、受信信号レベルの変動、あるいはＣ／Ｎ比の変
動により同期はずれとなることがなく、同期を安定して
保つことが可能となる。

（実　　施　　例〕 以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

第１図は、本発明の実施例のスペクトラム拡散通信同期
回路の一例である。同図において、第５図に示した従来
の同期回路と同じ回路ブロックには、同じ符号を付けそ
れらの動作説明は省略する。

第２図で破線囲んだ回路は、本発明に係る同期捕捉回路
を示している。乗算器２１ａにおいて受信信号にＰＮコ
ードが乗算されて得られる逆拡散信号は、通過中心周波
数を同じにして異なった通過帯域幅を持つ２つのバンド
パスフィルタ３１ａ、３２ａに入力する。これらのバン
ドパスフィルタ３１ａ、３２ａは、例えば一方のバンド
パスフィルタ３１ａが伝送データレートの２倍の通過帯
域幅Ｂ、を持ち、他方のバンドパスフィルタ３２ａがそ
のバンドパスフィルタの５〜１０倍の通過帯域幅Ｂ、を
持っている。

これらのバンドパスフィルタ３１ａ、３２ａの出力は、
増幅器３１ｂ、３２ｂにおいてそれぞれ一定の増幅度で
増幅されて電力比算出回路３３に出力される。また、バ
ンドパスフィルタ３１ａの出力信号は、復調回路１８に
出力されている。

電力比算出回路３３は、２つのバンドパスフィルタ３１
ａ、３２ａの出力信号の電力比を算出する回路である。

同期判定回路３４は、電力比算出回路３３の算出結果に
基づいて同期が取れたか否かを判定する回路であり、例
えば狭い通過帯域幅Ｂ、を持つバンドパスフィルタ３１
ａの信号電力をＰ、、それより広い通過帯域幅Ｂ、を持
つバンドパスフィルタ３２ａの出力信号電力をＰ、とし
たときに、それらの信号電力比Ｐ　ｂ　／　Ｐ−がほぼ
「１」に等しいか、それとも「１」より大きいかにより
同期が取れたかどうかを判定している。

すなわち、非同期時には逆拡散信号のスペクトラム波形
にピークが存在しないので、帯域幅の広いバンドパスフ
ィルタ３２ａの出力信号電力Ｐｂが、帯域幅の狭いバン
ドパスフィルタ３１ａの出力信号電力Ｐ１より大きくな
り、出力電力比ｐｂ／Ｐ、が「１」より大となる。一方
、同期時にはスペクトラム通信の特徴として信号が鋭い
自己相関特性を持っているので、バンドパスフィルタ３
２ａ、３１ａの出力電力は、スペクトラム拡散の中心周
波数付近の信号電力により決定される。従って、両者の
電力比Ｐｂ　／Ｐ、はほぼ「１」となる。すなわち、バ
ンドパスフィルタ３２ａ、３１ａの出力電力比が「１」
か否かを調べることにより、同期が取れているかどうか
を判定することができる。

この同期判定回路３４からは、上記の判定結果に基づい
て回路が同期状態にあるか否かを示す制御信号が制御電
圧発生回路２７及びＰＮコード発生回路２６に出力され
る。制御電圧発生回路２７では、その制御信号に基づい
てＶＣＸＯ２９における発振周波数を可変する制御電圧
が出力され、ＰＮコード発生回路２６でのＰＮココ−位
相が制御される。

次に以上のような構成の同期回路の動作を第３図の波形
図を参照して説明する。

非同期状態においては、第３図（ｂ）に示すようにバン
ドパスフィルタ３１ａ、３２ａの通過帯域Ｂ、、Ｂ、内
に逆拡散信号のスペクトラム波形のピークが存在しない
ので、通過帯域幅の広い（Ｂ、）バンドパスフィルタ３
２ａの出力信号電力が、通過帯域幅の狭い（Ｂ、）バン
ドパスフィルタ３１ａの出力信号電力より大きくなり、
両者の電力比Ｂｂ／Ｂ、は「１」より大となる。従って
、同期判定回路３４において、Ｂｂ　／Ｂ、＞１である
ことから非同期状態にあると判定され、制御電圧発生回
路２７及びＰＮコード発生回路２６に対し同期捕捉の指
示が行われる。

この結果、ＰＮコード発生回路２６から出力されるＰＮ
コード位相が順次シフトされ、送信側で乗算されたＰＮ
コード位相に近づくと、逆拡散信号のスペクトラム波形
は、第３図（ａ）に示すようにはバンドパスフィルタ３
１ａ、３２ｂの通過中心周波数付近にピークを持つスペ
クトルとなる。スペクトル波形が、第３図（ａ）に示す
ような波形となると、２つのバンドパスフィルタ３１ａ
、３２ａの出力電力はほぼ等しくなるので、両者の電力
比Ｐｂ／ＰＲはほぼ「１」となり、同期判定回路３４は
回路が同期状態となったことを検出できる。

同期状態において、第３図（Ｃ）に破線で示すようにＣ
／Ｎ比が低下して信号のピーク値とそれ以外の信号レベ
ルとの差が少なくなっても、２つのバンドパスフィルタ
３１ａ、３２ｂの出力信号レベルは同じように減少する
ので、両者の電力比Ｐ。

／Ｐ、はほぼ一定となり、同期判定回路３４は回路が同
期状態にあることを検出できる。

また、第３図（ｄ）に示すように受信信号の入力レベル
が変動して、バンドパスフィルタ３１ａ、３２ａを通過
する信号のピーク値が上下に変動しても、それぞれの信
号レベルでの２つのバンドパスフィルタ３１ａ、３２ａ
の出力信号電力はほぼ等しくなるので、両者の出力電力
比Ｐｂ／Ｐ−はほぼ「１」となり、同期判定回路３４は
回路が同期状態にあることを検出できる。

逆拡散信号を一定の閾値と比較して同期の判定を行う従
来の同期回路では、Ｃ／Ｎ比の変動、あるいは入力信号
レベルの変動等があると同期はずれとなり、データの受
信が中断されるなどの欠点が有っが、本実施例では、異
なった通過帯域幅を持った２つのバンドパスフィルタ３
１ａ、３２ａの出力信号電力比により同期を判定するこ
とにより、逆拡散信号スペクトルのレベル変動があって
も、回路が同期状態にあるか否かを正確に判定すること
ができる。

従って、Ｃ／Ｎ比の変動、受信信号レベルの変動が生じ
ても、同期はずれとなることがなく、安定して同期を保
つことができる。

〔発明の効果］ 本発明によれば、異なった帯域幅を持つ帯域フィルタの
出力信号電力比から同期を判定することにより、受信信
号レベルの変動、Ｃ／Ｎ比の変動に対して安定に同期を
保つことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の原理説明図、 第２図は、本発明の実施例の同期回路の回路構成図、 第３図は、非同期時及び同期時の逆拡散信号のスペクト
ラム波形の説明図、 第４図は、従来のスペクトラム拡散通信システンムの送
信側及び受信側の回路構成図、第５図は、従来の同期回
路の回路構成図である。 １・・・第１の帯域フィルタ、゛ ２・・・第２の帯域フィルタ、 ３・・・電力比算出回路、 ４・・・同期判定回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 スペクトラム拡散信号を逆拡散して得られる逆拡散信号
   の同期検出を行うスペクトラム拡散通信同期回路におい
   て、 所定の帯域通過特性を持つ第１の帯域フィルタと、 この第１の帯域フィルタより広い通過帯域幅を持つ第２
   の帯域フィルタと、 前記第１の帯域フィルタを通過した逆拡散信号と前記第
   ２の帯域フィルタを通過した逆拡散信号との電力比を算
   出する電力比算出回路と、 この電力比算出回路の算出結果に基づいて同期判定を行
   う同期判定回路とを備えることを特徴とするスペクトラ
   ム拡散通信同期回路。