JPH0522249A

JPH0522249A - スペクトラム拡散受信装置

Info

Publication number: JPH0522249A
Application number: JP3175157A
Authority: JP
Inventors: Katsuo Saito; 勝雄斉藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-07-16
Filing date: 1991-07-16
Publication date: 1993-01-29

Abstract

(57)【要約】【目的】外部からの妨害波により、利得制御が不調と
なることを防ぐ。【構成】受信信号をコンボルバ１３で逆拡散し、コン
ボルバ１３の出力に基づいて、可変増幅器５を制御す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動利得制御を行なうス
ペクトラム拡散受信装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年になってコードレス電話の普及など
により、無線端末器等の需要が増加し、家庭内、オフィ
ス内様々な電波が飛びかう様になってきた。

【０００３】周波数資源には限りがあり、今後の電波の
有効利用を考えた場合、通常の方式での無線端末では、
更に混信を招きその特性の劣化が生じやすくなる。

【０００４】そこで、混信、耐ノイズ性に優れた無線方
式として、スペクトラム拡散通信方式が注目されてき
た。

【０００５】本方式は簡単に言うと、送信電波を送信し
ようとする帯域の数百倍にも拡散して送信し、他の無線
装置に影響を及ぼさない程度に送信レベルを見かけ上著
しく低下させる。受信側でその低レベルに落とした電波
を拾い集めデータを復調するものである。

【０００６】図７にＳＳの方式として受信部にコンボル
バーを用いた。直接拡散方式の無線部の概略構成（受信
部）を示す。

【０００７】１は受信アンテナ、２はＢＰＦ（バンドパ
スフィルタ）、３はＭｉＸ（ミキサ）、４は発振器、５
は可変減衰器、６は増幅器、７は検波器、８は誤差増幅
器で、アンテナ１より受信された送信拡散信号は、ＢＰ
Ｆ２で帯域分離され、不用が取り除かれ、ＭｉＸ３と発
振器４によって、周波数変換される。

【０００８】その後、増幅器６で増幅され、コンボルバ
１３の１つの入力となると共に、包絡線検波器７により
レベル検出され、誤差増幅器８によって所定のレベルと
比較され、その差分の電圧を出力し、可変減衰器５を制
御し、コンボルバ１３への入力電力を受信信号の変動に
もかかわらず一定レベルに保つＡＧＣ（自動利得制御）
構成を成している。

【０００９】６００は、ＲＥＦ（参照）信号発振部で、
ある所定のレベルの拡散信号をコンボルバのもう一方の
入力に供給する。９は発振器、１０はＭｉＸ、１１は拡
散符号発生器、１２は増幅器である。１３はＳＳ（スペ
クトラム拡散）の復調に重要な役目を果たすもので、２
つの入力信号の積和演算を行なう弾性表面波素子（コン
ボルバ）である。

【００１０】１４は増幅器、１５は包絡線検波器で、こ
こでのコンボリューション出力のレベル検出を行ない、
符号同期に用いる。１６は符号同期回路部で、包絡線検
波器１５からの出力を受けて、後述する符号発生器１７
から出力される拡散符号の頭出しを行なう。

【００１１】１８００は、受信された拡散信号の逆拡散
を行なうブロックである。１７は前述の符号同期部１６
からの信号を受けて符号を発生する逆拡散符号発生器、
１８はミキサー、１９は発振器、２０は逆拡散動作を行
なうミキサ、２１は狭帯域の帯域フィルタである。２２
は送信機にてデジタル位相変調されて送信されてきたデ
ジタルデータを復調するためのコスタス復調部である
（詳細は略す）。

【００１２】

【発明が解決しようとしている課題】本従来例による
と、受信された拡散信号のレベルの変動に対して、ＡＧ
Ｃ部６００内の可変減衰器５の減衰率を誤差増幅器８か
ら供給される制御電圧を用いて制御し、コンボルバ１３
の入力電力を一定に保つ構成になっている。ＳＳ通信の
場合、送信信号の帯域が非常に広帯域（例えば、送りた
い信号の帯域の数百倍）に渡るので、同一環境下にある
他の無線機器の障害とならない様に、送信電力を低く押
えて送信しなければならない。

【００１３】つまり、ある環境下に於て他の機器の使用
している周波数帯に拡散された信号がその高帯域性によ
って落ち込み、混信を生じない様に他の機器で使用して
いる狭帯域信号の受信レベルよりも更に数十ｄＢ（デシ
ベル）程度までその狭帯域内に落ち込む拡散信号の電界
強度を下げて送信しなければならない。

【００１４】また、信号が広帯域なので、例えばシール
ドされた場所や反射物体の多い場所などは反射によるマ
ルチパスの影響で信号の落ち込みが激しくなり、全体と
して信号レベルの低下を招く恐れがある。

【００１５】また、逆にゲインを高くとる事によって、
一時的な強力な外来波の到来に対して、受信ＡＧＣのレ
ンジを超えてしまうＡＧＣの不能領域に落ち込る恐れも
生じてくる。

【００１６】更に、受信信号が広帯域で、かつ、単位周
波当りの受信電力が小さいので、帯域内に外来波が混入
し易く、その外来波によってＡＧＣが動作してしまいコ
ンボルバへの入力電力が低下してしまう恐れがある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明に係るスペクトラ
ム拡散受信装置の自動利得制御回路は、受信ＡＧＣ部へ
供給する制御電圧を受信信号と逆拡散用信号を乗算し逆
拡散した後の逆拡散信号に基づいて、受信ＡＧＣ部の減
衰器の減衰率を制御する事を特徴としている。したがっ
て、受信部にアンテナを介して外部より大電力の妨害波
が混入する際でも、逆拡散時の操作によって、その妨害
波は逆拡散後の出力に現われず、何ら受信ＡＧＣの制御
電圧生成に影響する事はない。

【００１８】よって、前記妨害波の影響なく、受信部の
ＡＧＣ動作を正常に動作させる事が可能となる。

【００１９】又、本発明に係るスペクトラム拡散受信装
置の自動利得制御回路は、受信ＡＧＣ部へ供給する制御
電圧を受信信号とＲＥＦ信号発生部からの参照信号とを
積和演算し、その２つの信号の相関出力（コンボリュー
ション出力）に基づいて、受信ＡＧＣ部の減衰器の減衰
率を制御する事を特徴としている。したがって、受信帯
域内にアンテナを介して妨害波が混入した時でも、外部
妨害波とＲＥＦ信号の相関がない限りその妨害波は相関
出力としてコンボルバの出力端には一切出力されず、何
ら受信ＡＧＣの制御電圧生成動作に影響する事はない。

【００２０】よって、前記帯域内進入妨害波の影響な
く、受信部ＡＧＣ動作を正常に行なう事ができ、コンボ
ルバーへの入力を一定に保つ事が可能となる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明を実施したスペクトラム拡散受
信機の概要と自動利得制御について図面を参照しながら
説明する。

【００２２】図１は本発明を実施した受信機の概略構成
を示すブロック図であり、図中１〜２２は従来例と同一
のものである。図中破線１００は周波数変換部、２００
は受信ＡＧＣ（自動利得制御）部、３００は参照信号発
生部、４００は積和演算部、５００は逆拡散部である。

【００２３】信号の流れに従って動作の説明をする。

【００２４】アンテナ１には送信機（図示せず）より送
出されたスペクトラム拡散信号Ｓ₁が受信される。受信
されたスペクトラム拡散信号Ｓ₁は周波数変換部１００
に於て適当なＩＦ（中間）周波数に変換されＩＦ信号Ｓ
₂となる。

【００２５】周波数変換部１００に於て、２は帯域フィ
ルタで受信信号Ｓ₁の信号帯域幅分の通過帯域を有し、
不要波除去を行なう。３は周波数変換器、４は所望の周
波数のＩＦ信号Ｓ₂を得る為の局部発振器である。周波
数変換部１００から供給されたＩＦ信号Ｓ₂は、受信Ａ
ＧＣ部２００に於てそのレベル変動が吸収され、一定の
電力をもった信号Ｓ₃となって積和演算部内４００のコ
ンボルバ１３の入力端Ｓ_IN1に供給される。

【００２６】受信ＡＧＣ部２００に於て、５は可変減衰
器で、制御電圧信号Ｖｃｏｎｔによってその減衰率が制
御される。６は増幅器、７は上述の可変減衰器５を制御
する制御電圧信号Ｖｃｏｎｔを生成する為の検波器で、
後述の逆拡散部５００より供給される信号を検波する。
８は誤差増幅器で検波出力レベルと一定のレベルとの差
を検出し、その差分を可変減衰器５の動作電圧レベルま
で増幅する。

【００２７】３００は参照信号発生部で、送信用拡散符
号と同一符号で、時間軸上で反転した符号を用いて拡散
した参照信号Ｓ₄を積和演算部４００内のコンボルバ１
３の入力端Ｓ_IN2に供給する。

【００２８】参照信号発生部３００に於て、９は局部発
振器で、前述の受信ＩＦ信号Ｓ₃と同一の周波数で発振
する。１０は乗算器、１１は拡散符号発生器で、局部発
振器９からの発振周波数と拡散符号発生器１１からの拡
散符号とを乗じて拡散信号を発生させている。

【００２９】ここで、拡散符号発生器１１の拡散符号は
前述の受信ＩＦ信号Ｓ₃と同一の符号で、時間軸上で反
転した符号を用いている。乗算器１０から供給された拡
散信号は増幅器１２を介して増幅され、参照信号Ｓ₄と
して積和演算部４００へ供給される。

【００３０】４００は積和演算部で、受信ＩＦ信号Ｓ₃
と参照信号Ｓ₄の積和演算を行ない、その演算出力の包
絡線検波を行なっている。同一符号で互いに時間軸上で
反転された符号で拡散された受信ＩＦ信号Ｓ₃と参照信
号Ｓ₄が各々コンボルバ１３の２つの入力端Ｓ_IN1、Ｓ
_IN2に入力すると、コンボルバ１３内を弾性表面波とし
て伝搬し、コンボルバ１３の持つ非線形効果により、２
つの符号が時間軸上で重なり合った時に相関出力を発生
する。

【００３１】図２に積和演算部４００の動作を簡単に説
明する図を示す。

【００３２】図に於て、（ａ）は受信ＩＦ信号Ｓ₃の波
形で、送信データ１ビット分に相当する。（ｂ）は参照
信号Ｓ₄の波形で、（ａ）とは時間軸上で反転した状態
になっている。（ａ）の信号と（ｂ）の信号がコンボル
バ１３の２つの入力端に供給されると、コンボルバ１３
の中央に於て、２つの信号が重なり合う状態が必ず生
じ、その際に相関出力として（ｃ）の様な波形が得られ
る。

【００３３】この相関出力信号Ｓ₅は、データを受信す
る毎にコンボルバ１３より出力され、送信されるデータ
は連続なので、実際の相関出力信号Ｓ₅は（ｄ）の様に
ある一定間隔（データレートに相当）で出力される。コ
ンボルバ１３からの相関出力信号Ｓ₅は増幅器１４によ
り増幅され、検波器１５により包絡線検波され、図２の
（ｅ）に示す様な検波出力信号Ｓ₆を符号同期部１６に
供給する。

【００３４】次に、符号同期部１６について簡単に説明
する。

【００３５】符号同期部１６では、検波出力信号Ｓ₆の
ピーク出力の間隔がちょうど受信された変調データのデ
ータ速度に一致し、かつ、そのピーク値の得られるタイ
ミングが時間的に受信されたＩＦ信号を拡散している拡
散符号の中央である事を利用して、後述の逆拡散部５０
０へ逆拡散符号リセット信号Ｓｒｅｓを送出する。

【００３６】逆拡散部５００ではこの信号Ｓｒｅｓを受
けて、逆拡散符号発生器１７から出力される逆拡散符号
の頭出しを行なう。逆拡散部５００は受信ＩＦ信号を逆
拡散し、拡散前のデータによる変調を受けた信号を復調
するブロックである。１７は逆拡散符号発生器、１８は
乗算器、１９は局部発振器、２０は逆拡散用の乗算器、
２１は狭帯域フィルタである。

【００３７】図３に逆拡散部５００の動作を説明する為
の簡単な波形を示し、これによって動作を説明する。

【００３８】（ａ）は逆拡散用乗算器２０のＲＦ（無線
周波）端子に入力される受信ＩＦ信号波形、（ｂ）は符
号発生器１７、乗算器１８、局部発振器１９によって生
成された逆拡散用信号波形である。ここで、（ａ）と
（ｂ）の信号波形は同一の符号で拡散された信号であ
る。そして、乗算器２０のＲＦ端子、ＬＯ端子に入力さ
れる２つの信号を拡散している符号の位相は一致してい
なければならない。

【００３９】この位相を合わせる為に、前述の符号同期
部１６により生成された逆拡散符号リセット信号Ｓｒｅ
ｓを用いて、逆拡散符号発生器１７から発生する符号の
送出タイミングを制御している。よって、乗算器２０へ
の２つの入力信号Ｓ₃とＳ₇の符号の位相を一致させる事
により逆拡散出信号Ｓ₈が出力され、データの情報速度
に相当する帯域幅を持つ狭帯域フィルタ２１を介して、
図３（ｃ）の様な情報データにより変調を受けた逆拡散
出力信号Ｓ₈が得られる。

【００４０】次に、この逆拡散出力信号Ｓ₈はコスタス
復調部２２に供給され、データが復調される（動作説明
は省く）。

【００４１】ここで図３に示される受信ＩＦ信号Ｓ₃に
外部より妨害波が受信帯域内ノイズとして混入した場合
を考えてみる。

【００４２】図４は外部より妨害波（例えばその周波数
をｆ_R′とする）が混入した場合の逆拡散部５００に於
ける逆拡散の動作を説明する図である。

【００４３】（ａ）は受信帯域内に周波数ｆ_R′なる妨
害波が混入した場合の受信ＩＦ信号Ｓ₃のスペクトラム
と時間波形である。（ｂ）は受信ＩＦ信号Ｓ₃を逆拡散
し、データにより変調された信号を取り出す為の参照信
号Ｓ₄である。（ｃ）は受信ＩＦ信号Ｓ₃を参照信号Ｓ₄
を用いて乗算器２０にて逆拡散した後の出力信号Ｓ₈で
ある。

【００４４】図４に於て、受信ＩＦ信号Ｓ₃に混入して
いた妨害波ｆ_R′は乗算器２０に入力されて周波数変換
され、中心周波数がｆ_R′−ｆｒなる周波数に変換さ
れ、かつ、参照信号Ｓ₄によって拡散されてしまい、逆
拡散出力信号Ｓ₈（周波数ｆ_R−ｆｒ）に比べて電界強度
の小さな信号となる。つまり、逆拡散してフィルタを通
すと、受信ＩＦ信号Ｓ₃の帯域内にいかなる妨害波が混
入しても、ほとんど出力されないので、妨害波による出
力信号Ｓ₈のレベル変動はほとんどない。

【００４５】よって、アンテナ１からの拡散された受信
信号のレベルの変動分がそのまま逆拡散出力信号Ｓ₈の
レベル変動分に相当するので、この逆拡散出力信号Ｓ₈
を受信ＡＧＣ部２００にて検波する事によって、いかな
る帯域内妨害波混入があっても、適切なＡＧＣ制御電圧
Ｖｃｏｎｔを生成する事ができる。

【００４６】本実施例では、受信信号可変とするため
に、可変減衰器５を用いているが、広帯域な増幅器であ
れば、そのゲインを制御しても構わない。

【００４７】また、混入スペクトラムの周波数が既知の
場合、多少受信信号の電力損失は生じるが、帯域内混入
のスペクトラムが狭帯域信号の場合、逆拡散の前段にト
ラップ回路を挿入して、不用波除去も可能である。

【００４８】図５に本発明の他の実施例を示す。

【００４９】図１と共通の構成要素には同一の番号を付
し、説明は省略する。

【００５０】２７は、上述の可変減衰器５を制御する制
御電圧信号Ｖｃｏｎｔを生成する為のＬＰＦ（ローパス
フィルター）で、後述の積和演算部４００より供給され
る信号を平滑し、ＤＣ（直流）電圧を生成する。

【００５１】ここで、本実施例の構成において、図３に
示される受信ＩＦ信号Ｓ₃に外部より妨害波が受信帯域
内ノイズとして混入した場合を考えてみる。

【００５２】図６は外部より妨害波（例えばその周波数
をｆ_R′とする）が混入した場合の逆拡散部５００に於
ける積和演算の動作を説明する図である。

【００５３】（ａ）は受信帯域内に周波数ｆ_R′なる妨
害波が混入した場合の受信ＩＦ信号Ｓ₃のスペクトラム
と時間波形である。（ｂ）は参照信号発生部３００で発
生する参照信号Ｓ₄のスペクトラムと時間波形で（ａ）
と（ｂ）とは互いにその拡散符号が時間軸上で反転して
いる。（ｃ）は妨害波混入時の受信ＩＦ信号Ｓ₃と参照
信号Ｓ₄がコンボルバ１３の２つの入力端Ｓ_IN1、Ｓ_IN2
に入力された時のコンボルバ出力端Ｓｏｕｔから出力さ
れる相関出力信号Ｓ₅を示す。（ｄ）はコンボルバ出力
端Ｓｏｕｔからの相関出力信号Ｓ₅を検波器１５によっ
て包絡線検波した検波出力信号Ｓ₆である。

【００５４】（ａ）に於て、受信ＩＦ信号Ｓ₃の帯域内
に妨害波ｆ_R′が存在している様子が示されており、こ
の妨害波レベルは受信希望波Ｓ₃より大きな信号レベル
にて帯域内に混入してきている。しかしながら、この妨
害波混入信号Ｓ₃がコンボルバ１３の入力端Ｓ_IN1に入力
され、参照信号Ｓ₄との相関をとる事により、コンボル
バ出力Ｓｏｕｔには、妨害波信号ｆ_R′の相関出力２
ｆ_R′は希望波信号ｆ_Rの相関出力２ｆ_Rに比べて非常に
小さくなってしまう。

【００５５】これは、コンボルバ１３の混信波排除能力
に寄与するものであり、帯域内妨害波は参照信号と何ら
符号の一致点を見出す事ができず、コンボルバ内部での
伝搬によるロス、反射ロスにより、その信号成分が失な
われてしまうからである。

【００５６】実際には、妨害波ｆ_R′と参照信号による
相関出力（１／拡散符号ビット長）、妨害波自身の反射
してきた信号との相関出力（変換ロスが−９０ｄＢ（デ
シベル）以上）が図６（ｃ）の２ｆ_R′の信号成分とし
て出力端Ｓｏｕｔより出力される。しかしながら、その
妨害波信号ｆ_R′による相関出力は希望波ｆ_Rの相関出力
に比べて十分小さく、妨害波のコンボルバ出力信号Ｓ₅
に与える影響は、包絡線検波時には何らない。

【００５７】つまり、コンボルバの相関出力信号Ｓ
₅は、受信ＩＦ信号Ｓ₃の帯域内にいかなる妨害波が混入
しても、コンボルバの混信排除能力により変動すること
なく、受信ＩＦ信号Ｓ₃のレベルのみに応じた相関出力
を出力する。

【００５８】よって、この相関出力信号Ｓ₅を検波し、
その検波出力信号Ｓ₆を受信ＡＧＣ部２００のＬＰＦ
７、差動増幅器８を介して、ＡＧＣ制御電圧Ｖｃｏｎｔ
を生成する事によって、いかなる帯域内妨害波混入に際
しても、安定したＡＧＣ動作を行なう事ができる。

【００５９】本実施例では、受信信号を可変にするため
に可変減衰器５を用いているが、特に減衰器でなくと
も、広帯域増幅器のゲインを制御しても構わない。

【００６０】また、混入スペクトラムの周波数が既知の
場合、多少、受信信号の電力損失は生じるが、帯域内混
入のスペクトラムが狭帯域信号の場合、受信ＡＧＣの前
段にトラップ回路を挿入して、不用波除去も可能であ
る。

【００６１】本実施例の積和演算部４００ではコンボル
バ１３を用いたが、他の相関出力を得られる素子であれ
ば、どの様な素子であっても構わない。

【００６２】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、受
信ＩＦ信号の帯域内に外部から妨害波が混入された場合
でも、受信信号のレベル変動に応じた制御電圧信号を生
成する事が可能となった。

【００６３】また、逆拡散動作によって、外部からの妨
害波のみならず受信機内部からの受信ＩＦ信号への回り
込みノイズ、空間伝搬ノイズに対しても拡散されレベル
が小さくなると共に、周波数変換され、帯域外にシフト
されるので、ＡＧＣ制御電圧生成には何ら影響を与えな
い。

【００６４】また、コンボルバの混信排除特性によっ
て、外部からの妨害波のみならず、受信機内部からの受
信ＩＦ信号への回り込みノイズ、空間伝搬ノイズに対し
ても上記ノイズによって相関出力が変動する事はなく、
受信ＩＦ信号レベル変動に応じたＡＧＣ制御電圧を生成
する事ができる。

【００６５】よって安定した受信機の自動利得制御回路
が提供できる様になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の構成を表すブロック図であ
る。

【図２】本発明の実施例の積和演算部の信号図である。

【図３】本発明の実施例の逆拡散部の信号図である。

【図４】本発明の実施例の逆拡散部の外来妨害波がある
場合の信号図である。

【図５】本発明の他の実施例の構成を表すブロック図で
ある。

【図６】本発明の他の実施例の積和演算部の外来妨害波
がある場合の信号図である。

【図７】従来例のブロック図である。

【符号の説明】

５可変減衰器６コンボルバ１７逆拡散符号発生器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】受信信号と同一の符号で且つ位相も一致
している拡散信号を発生する逆拡散参照信号発生手段、
前記逆拡散参照信号と受信信号を乗ずる事により前記受
信信号から拡散符号による拡散前の一次変調信号を出力
する逆拡散信号発生手段、前記逆拡散信号発生手段から
の出力に応じて受信信号レベルを可変するレベル可変手
段とを有し、前記逆拡散信号発生手段から出力される一
次変調信号のレベルに応じて受信信号レベルを一定に制
御する事を特徴とするスペクトラム拡散受信装置。
【請求項２】受信信号と同一の符号で且つ時間軸上で
反転した符号によって拡散された参照信号を発生する参
照信号発生手段、前記参照信号と受信信号との相関を取
り、その受信信号の情報速度に相当する時間間隔毎に相
関出力を発生する相関出力発生手段、前記相関出力に応
じて受信信号レベルを可変するレベル可変手段とを有
し、前記相関出力発生手段から供給される相関出力に応
じて受信信号レベルを一定に制御する事を特徴とするス
ペクトラム拡散受信装置。