JPH0693670B2 - スペクトラム拡散通信システム - Google Patents

スペクトラム拡散通信システム

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JPH0693670B2 JP59280988A JP28098884A JPH0693670B2 JP H0693670 B2 JPH0693670 B2 JP H0693670B2 JP 59280988 A JP59280988 A JP 59280988A JP 28098884 A JP28098884 A JP 28098884A JP H0693670 B2 JPH0693670 B2 JP H0693670B2
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  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、スペクトラム拡散通信システム、さらに詳し
く言えば周波数ホッピングのスペクトラム拡散方式にお
いて、受信側のPLLのVCOに再生されたホッピングパター
ンのオフセット電圧を印加するようにしたスペクトラム
拡散通信システムに関する。
（従来の技術） 従来の周波数ホッピングを使用したスペクトラム拡散通
信システムでは、キャリヤに複数のシンセサイザの出力
を組み合わせて切り換えて使用しているため、キャリヤ
に位相不連続点が発生する。そのため、コヒーレント検
波方式の受信機には不向きで、特に高速度の装置を実現
することは困難であった。
コヒーレントでない受信機では回路が複雑になり、各々
のキャリヤ周波数のチャンネル間隔に制約がつき、妨害
の面でもコヒーレントのものより不利であった。
（発明の目的） 本発明の目的は、周波数ホッピング方式のスペクトラム
拡散通信システムにおいて、簡単な回路でコヒーレント
検波を可能にし、その上、非コヒーレント検波よりも性
能を向上させることができるスペクトラム拡散通信シス
テムを提供することにある。
（発明の構成） 前記目的を達成するために、本発明によるスペクトラム
拡散通信システムは、 周波数ホッピング・コヒーレント検波方式のスペクトラ
ム拡散システムであって、 前記システムの受信側において予め多項式により定めら
れるオフセットパターン電圧をPLLのVCOに印加すること
により、 狭帯域化とループ利得を下げることによりロックレンジ
が狭くなることによるロック外れを防止して構成されて
いる。
（実施例） 以下、図面等を参照して本発明をさらに詳しく説明す
る。
第５図に本発明によるスペクトラム拡散通信システムの
送信系、第６図に同受信系の一実施例の原理ブロック図
を示す。
まず、送信系のブロック図、第５図の説明を行う。送信
系のブロックには、入力信号として音声信号３とデータ
信号４、および同期信号としてビット同期信号１とフレ
ーム同期信号２が与えられている。
音声信号３はプリエンファシス回路５を介してローパス
フィルタ６に接続され、帯域制限されてA/D変換７、あ
るいはADM8の処理を受けて、ディジタル信号に変換され
る。
前記ディジタル信号はデータ信号入力４と共にエンコー
ダ９に入力され、シリアルデータに変換される。
このシリアルデータに、誤り訂正符号付加回路10により
誤り訂正符号が加えられ、インターリーブ回路11により
インターリーブされ、10次の多項式回路によりスクラン
ブルを受け、同時にフレーム同期信号も加えられる。
一方、RFキャリヤは、７次の多項式による周波数ホッピ
ングパターン、および捕捉用の掃引信号で、周波数ホッ
ピングされている。
このキャリヤは、スクランブル回路12によりスクランブ
ルされた信号で、位相変調器14で変調され、RF出力15と
して出力される。
次に第６図を参照して受信系のブロックを説明する。
受信されたRF信号16と捕捉回路17で捕捉して、受信機の
PLLをロックさせて、ビット同期信号21,フレーム同期信
号22で多項式を生成してホッピングパターン回路19によ
りホッピングパターンを再生して、PLLをロックさせ続
け、同時に10次の多項式を生成してディスクランブル回
路20でディスクランブルを行う。
その後、ディインターリーブ回路23でディインターリー
ブされ、誤り訂正回路24で誤り訂正された後、デコーダ
25で音声PCM信号とデータ信号29が分離され、音声PCM信
号はD/A変換器26で音声信号に変換され、ローパスフィ
ルタ27、ディエンファシス回路28を介して出力端子30に
出力される。
第１図に、同じく本発明によるSSシステムの実施例の信
号のフレーム構造を示す。
１フレームは210＝1024ビットから成り立ち、さらに１
フレームの27＝128ビットより成り立つ８つのサブフレ
ームに分けられる。
１フレーム中の信号は符号長1024ビットよりなる10次系
列のシリアルPNでスクランブルがかけられているが、フ
レームの最初の16ビットは同期信号であるのでスクラン
ブルから外され、特定の同期パターンとなっている。
周波数ホッピングされているキャリヤは、この10次系列
のPNでスクランブルされた信号でPSK変調される。
一方、１サブフレーム内では、符号長128ビットの７次
系列のパラレルのPN周波数ホッピングパターンでキャリ
ヤの周波数がホッピングされる。
ただし、１フレームの最初のサブフレームの最初の16ビ
ット分は、受信機のPLL捕捉用に、キャリヤ周波数が、
第２図に示すように、ディジタル的に掃引されるため、
７次のPN周波数ホッピングパターンからはずされる。
なお、この捕捉用の16ビットとしては、フレーム同期用
の16ビットと同じビットが使われている。
このように、信号は、１フレーム単位で210＝1024ビッ
トのPNと、１サブフレーム単位で27＝128ビットのPN周
波数がホッピングパターンで二重にスクランブルがかけ
られており、１フレーム内で、サブフレームを単位とし
て８回周波数ホッピングパターンがくり返される。
次に、本発明によるスペクトラム拡散通信システムの実
施例の変復調部の詳細を説明する。
第７図は変調器の詳細なブロック図である。
まず、キャリヤの周波数ホッピングについて説明する。
ビット，フレームに同期した７次の多項式によるPNがPN
発生回路40で発生される。
1024ビット１フレーム内で、このPNによる128ビットを
１周期とするサブフレームを単位として８回くり返され
る。
フレームの最初の16ビット分の周波数ホッピング信号
は、捕捉用の掃引パターン信号であり、フレーム同期制
御部38より提供される。
PNの周波数ホッピングパターン信号は、あるいは捕捉用
掃引パターン信号はスイッチ42で選択されてD/A変換器4
3へ送られる。
すなわち、フレームの最初の16ビット分は、スイッチ42
が下の状態で、同期制御部38からの捕捉用掃引パターン
がD/A変換器43へ提供される。
第17ビットから1024ビット分までは、スイッチ42が上の
状態で、７次の多項式によるPN周波数ホッピングパター
ン信号がD/A変換器43に供給される。
こうして、１フレーム分の周波数ホッピングが終了する
と、スイッチ42が下の状態となり、同様のサイクルをく
り返す。
このようにして、D/A変換器43に周波数ホッピング信号
が加えられ、変換された信号はホールド回路44で波形整
形され、VCO45に加えられる。
VCO45は、ホールド回路44からの周波数ホッピング信号
で周波数変調され、周波数ホッピングしているキャリ
ヤ、すなわちスペクトラムが拡散されたキャリヤが発生
する。
このキャリヤはPSK変調されるため、２系統に分けられ
る。一方はそのまま、もう一方は移相器46により180゜
位相が変えられてスイッチ47で選択されてPSK信号が発
生する。
一方、インターリーブされた信号は、フレームと同期し
た10次の多項式によるPN信号でスクランブルされる。こ
のスクランブルされた信号とフレーム同期パターン信号
がスペクトラム41で選択されて、PSK変調器へ加えられ
る。
すなわち、１フレームの最初の16ビットはフレーム同期
パターン信号であり、インターリーブ回路37内で発生さ
せられ、上の状態にあるスイッチ41を介してスクランブ
ルされずに直接PSK変調器に送られる。
インターリーブ回路37からの第17〜1024ビットは、多項
式39によりスクランブルされ、下の状態に切換えられた
スイッチ41を介してPSK変調器へ送られる。
次のフレームでは、スイッチ41が上の状態となり、同様
のサイクルをくり返す。
次に、第８図に示される復調器の詳細なブロック図の説
明を行う。
復調器は大きく分けると、点線で囲われるディジタル信
号処理部と、それ以外のRF信号の復調部とに分けられ
る。RF信号復調部は50〜58のコスタスループによるPSK
復調部と、59,61の捕捉用周波数掃引信号検出部、60のA
FC部、62,63の周波数ホッピングPNパターン信号のオフ
セット電圧発生部、64,65のビット同期信号抽出部に分
けられる。
初期設定の状態として、コスタスループのループフィル
タ57が広帯域で、かつループゲインが高く、キャプチァ
ーレンジが広い状態としてある。この状態で、あるRF信
号を捕捉すると、その周波数変化分が復調信号としてロ
ーパスフィルタ57から出力される。信号をキャッチして
いない時、および捕捉用周波数掃引信号以外の周波数ホ
ッピングパターン信号を復調している時は、ノイズある
いはPNが復調されて、ループフィルタ57から出力され
る。
このノイズ、あるいはPN出力が捕捉用掃引信号の整合フ
ィルタ59に加えられるとその出力電圧、あるいは出力電
流は制限される。
しかるに、捕捉用掃引信号が同様に復調、出力されて整
合フィルタ59に加えられると第３図あるいは第４図に示
されるような捕捉用掃引信号の自己相関関数と同じ波形
φSS（ｔ）が出力される。φSS（ｔ）の出力のピーク値
は、ノイズあるいはPN入力時の出力に対して大きい値と
なるので、捕捉用掃引信号を受信したと判定できる。
実際には、φSS（ｔ）の最大値よりやや小さい値をスレ
ッショルド値として設け、整合フィルタ59の出力がこの
スレッショルド値を越えたときに、受信系が捕捉用掃引
信号を受信したと判定し、スレッショルド回路61が判定
信号をコントロール回路70へ送る。
スレッショルドレベルは、第４図の第12〜13ビットの入
力時における整合フィルタの応答出力レベルに設定して
おく。
一方、これと平行して、コスタスループのローパスフィ
ルタ56よりPSK復調信号が出力され、微分回路64を通っ
てパルスに変換され、スレッショルド回路65で雑音を除
去され、ディスクランブル回路77、零検出回路72、フレ
ーム同期信号抽出回路73、VCXO74,75へ供給されてい
る。
まず、VCOX74,75により64KHzのビットクロック信号が抽
出されている。前述の捕捉用掃引信号の受信判定信号に
より、コントロール回路70は零検出回路72をスタートさ
せる。
PSK復調されたフレーム同期信号は、第13〜16ビットで
は1110パターンに選んであるので、零検出回路72がスタ
ートしてから最初に検出した０がフレーム同期信号の最
後のビット、すなわちフレームの第16ビットと判定でき
る。
フレーム同期信号が抽出、判定されたので、零検出回路
72は、ディスクランブル回路77を第17ビット目の状態か
らスタートさせる。
続く第２フレーム以後のフレーム同期信号として、フレ
ーム同期信号抽出回路73による信号がスイッチ76を切換
えることにより使用される。
この切換えはコントロール回路70によりなされる。
このように、ディスクランブルが開始され、信号はさら
にディインターリーブされて出力される。
ディスクランブル回路77が動作を開始したのと全く同じ
手順、これと並行して周波数ホッピング信号再生回路71
が動作を開始し、PN信号を発生しはじめ、62,63のオフ
セット電圧発生部へ送られ、さらに、加算器54で、コス
タスループの位相誤差電圧と加算されて、VCO53へ供給
される。
このオフセット電圧供給と同時に、コントロール回路70
によりコスタスループのローパスフィルタ55,56,57が狭
帯域化され、かつループゲインも下げられ、妨害に対し
て強く、かつPSK復調のスレッショルドレベルを下げ、
スペクトラム拡散方式独特の性質を得る。
こうした定数の切換えにより犠牲となるコスタスループ
のロックレンジの狭さは、前述の再生された周波数ホッ
ピングパターンのオフセット電圧により解決できる。
（発明の効果） 以上詳しく説明したように、本発明による周波数ホッピ
ング・コヒーレント検波方式のスペクトラム拡散通信シ
ステムは、前期システムの受信側において予め多項式に
より定められるオフセットパターン電圧をPLLのVCOに印
加することにより、 狭帯域化とループ利得を下げることによりロックレンジ
が狭くなることによるロック外れを防止して構成されて
いる。
したがって、簡単な構成で優れたスペクトラム拡散通信
システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明によるスペクトラム拡散通信システム
の実施例の信号のフレーム構造を示す図である。 第２図は、フレームパターンの詳細図である。 第３図は、マッチトフィルタの動作を示すグラフであ
る。 第４図は、受信側の応答を示すグラフである。 第５図は、本発明によるスペクトラム拡散通信システム
の送信系の実施例を示すブロック図である。 第６図は、本発明によるスペクトラム拡散通信システム
の受信系の実施例を示すブロック図である。 第７図は、本発明によるスペクトラム拡散通信システム
の変調器の詳細なブロック図である。 第８図は、本発明によるスペクトラム拡散通信システム
の復調器の詳細なブロック図である。 １……ビット同期信号、２……フレーム同期信号 ３……音声信号入力、４……データ信号入力 ５……プリエンファシス回路 ６……ローパスフィルタ、７……A/D変換器 ８……ADM、９……エンコーダ 10……誤り訂正符号付加回路 11……インターリーブ回路 12……スクランブル回路 13……ホッピングパターン発生回路 14……位相変調器（PSK） 15,16……RF出力、17……捕捉回路 18……PSK復調器 19……ホッピングパターン再生器 20……ディスクランブル回路 21……ビット同期信号 22……フレーム同期信号 23……ディインターリーブ回路 24……誤り訂正回路、25……デコーダ 26……D/A変換器、27……ローパスフィルタ 28……ディエンファシス回路 29……データ信号、30……音声出力 31,35……ビット同期信号 32,34……フレーム同期信号 33……ビットストリーム、36……RAM 37……インターリーブ回路 38……フレーム同期制御部 39……多項式回路、40……PN発生回路 41,42……スイッチ、43……D/A変換器 44……ホールド回路、45……VCO 46……移相器、47……スイッチ 48……RF出力、49……RF入力 50〜58……RF信号復調部 59,61……捕捉用周波数掃引信号検出部 60……AFC部 62,63……周波数ホッピングPNパターン信号のオフセッ
ト電圧発生部 64,65……ビット同期信号抽出部 66……コントロール信号 67……検出信号、68……７次PN信号 69……PSK復調信号 70……コントロール回路 71……周波数ホッピング信号再生回路 72……零検出回路 73……フレーム同期信号抽出回路 74,75……VCXO、76……スイッチ 77……ディスクランブル回路 78……RAM 79……ディインターリーブ回路 80……ビットストリーム 81……フレーム同期信号 82……ビット同期信号

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】周波数ホッピング・コヒーレント検波方式
    のスペクトラム拡散システムであって、 前記システムの受信側において予め多項式により定めら
    れるオフセットパターン電圧をPLLのVCOに印加すること
    により、 狭帯域化とループ利得を下げることによりロックレンジ
    が狭くなることによるロック外れを防止して構成したス
    ペクトラム拡散通信システム。
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