JPH09172392A - スペクトル拡散通信の初期捕捉積分方法、初期捕捉積分回路及び受信機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スペクトル拡散通信の初期捕捉積分方法、初
期捕捉積分回路及び受信機に関し、シーケンシャル・サ
ーチ方式による初期捕捉を短時間且つ確実に行なうこと
が可能な初期捕捉積分方法、初期捕捉積分回路及び受信
機を提供する。 【解決手段】 復調信号と拡散符号との乗算をチップ毎
に逐次行ない、逐次得られる該乗算結果を、予測された
復調信号の符号と実際の復調信号の符号との一致を検出
した時点から拡散符号の先頭まで積分して第一の積分値
として保持し、更に、逐次得られる該乗算結果を、該拡
散符号の先頭から該一致検出信号の整数フレーム後の時
点まで積分して第二の積分値として保持し、該第一の積
分値と該第二の積分値の加算と減算を行ない、該加算結
果と該減算結果とを各々二乗して二の相関値を算出し、
該二の相関値を比較して大きい方の相関値を選択し、該
選択された相関値が所定の閾値より大きい時に初期捕捉
判定信号を出力するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スペクトル拡散通
信の初期捕捉積分方法、初期捕捉積分回路及び受信機に
係り、特に、シーケンシャル・サーチ方式による初期捕
捉を短時間且つ確実に行なうことが可能な初期捕捉積分
方法、初期捕捉積分回路及び受信機に関する。

【０００２】スペクトル拡散通信は、送信データを擬似
ランダム信号によって変調することによって、スペクト
ルを元来必要な帯域より遙かに広い帯域に拡散して送信
し、受信信号と擬似ランダム信号との相関をとって送信
データを復元する通信方式である。このために使用する
擬似ランダム信号のことを拡散符号という。又、受信側
で使用する擬似ランダム信号のことを、特に、逆拡散符
号と呼ぶこともある。

【０００３】さて、スペクトルを元来必要な帯域より遙
かに広い帯域に拡散するということは、単位帯域当たり
の送信電力が通常の通信方式より遙かに小さいことを意
味する。従って、広帯域な信号を受信して、しかも拡散
符号との相関をとらないと送信データを復元できないの
で、スペクトル拡散通信は秘匿性が高い通信方式であ
り、初期は軍事通信に適用されていた。しかし、比較的
最近になって民事通信にも適用されるようになり、特
に、その秘匿性と多重効率の高さ故に、携帯電話や自動
車電話等の移動通信分野において活発に適用されるよう
になっている。

【０００４】スペクトル拡散通信における、ベースバン
ドに変換された信号、即ち復調信号と拡散符号との相関
演算のためには、拡散符号自体が判っていることに加え
て、復調信号にかくれている拡散符号の位相と受信機で
生成する拡散符号の位相が一致していることが必要であ
る。この拡散符号同士の位相を合わせることを同期とい
うが、この同期の動作には大きく二つの動作がある。そ
の一つが復調信号にかくれている拡散符号の位相を探索
する初期捕捉であり、もう一つが拡散符号同士の位相関
係を維持する位相ロックである。この初期捕捉に対して
は、短時間で正しい拡散符号の位相を捕捉することが要
請され、位相ロックに対しては、位相関係を安定に維持
することが要請される。

【０００５】本発明は、主として、前者の初期捕捉に関
するものである。

【０００６】

【従来の技術】図１０は、従来のスペクトル拡散受信機
の要部である。図１０において、１−１、１─２は乗算
器、４−３は減算器、５−１、５−２は二乗器、６−
１、６−２は比較器、７はセレクタ、８ａ−１、８ａ−
２は第二の積分器、１１は直交検波部、１２は中間周波
発振器、１３は予測・拡散符号発生部、１４はサンプル
・ホールド回路（図ではサンプルホールドと標記してい
る。）、１５は低域ろ波器（図ではＬＰＦと標記してい
る。）、１６は電圧制御発振器、である。

【０００７】図１０の構成の動作は、おおむね下記の通
りである。即ち、受信した無線周波信号を周波数変換し
た中間周波信号を直交検波部１１において中間周波発振
器１２が出力する中間周波搬送波によって直交検波して
Ｉ信号とＱ信号の復調信号を取り出し、復調信号を二の
乗算器１−１、１−２に供給すると共に予測・拡散符号
発生部１３に供給する。予測・拡散符号発生部１３は、
所定チップ数の復調信号を使って予測した該所定数のチ
ップの後のチップの符号と実際の復調信号における該所
定数のチップの後のチップの符号との一致を検出する
と、一致検出信号と共に復調信号から生成した拡散符号
を出力し、更に拡散符号の先頭フラグを出力する。二の
乗算器１−１、１−２は該復調信号と該拡散符号との積
を生成する。二の第二の積分器８ａ−１、８ａ−２は所
定期間積分を行ない積分値を出力する。該積分値は二の
二乗器５−１、５−２において二乗され、相関値に変換
される。該二乗器５−１、５−２が出力する二の相関値
は比較器６−１で比較され、値が大きい方がセレクタ７
で選択されて比較器６−２に供給される。比較器６−２
においては、該セレクタ７が出力する相関値と所定の閾
値を比較し、該セレクタ７が出力する相関値が所定の閾
値以上である時には初期捕捉判定信号を出力する。該初
期捕捉判定信号は予測・拡散符号発生部１３に供給さ
れ、以降、予測・拡散符号発生部１３は拡散符号の位相
を固定し、二の第二の積分器８ａ−１、８ａ−２が拡散
符号の先頭から積分を行なうように制御する。そして、
減算器４−３において、二の二乗器５−１、５−２が出
力する相関値の差をとって、復調信号と拡散符号との位
相差を表現する所謂Ｓ特性信号を生成する。低域ろ波器
１５では、該Ｓ特性信号の直流成分を取り出して電圧制
御発振器１６の制御端子に供給する。該電圧制御発振器
１６は該直流成分のレベルによって周波数を調整して、
復調信号と拡散符号の位相が一致するようなクロックを
生成し、該クロックを分配する。サンプル・ホールド回
路１４は該クロックからサンプル・クロックを生成して
前記二の第二の積分回路の出力をサンプル・ホールドし
てデータを復元する。

【０００８】図１１は、従来の初期捕捉積分回路で、図
１０における二の乗算器１−１、１−２、第二の積分器
８ａ−１、８ａ−２、二の二乗器５−１、５−２、二の
比較器６−１、６−２、セレクタ７によって構成され
る。この動作については図１０の説明の中で説明したの
で無用な重複は避けるが、初期捕捉積分の期間について
捕捉しておく。即ち、初期捕捉積分は、図１０には図示
されていない予測・拡散符号発生部が出力する一致検出
信号によって開始し、拡散符号長に対応する期間、即ち
１フレームに対応する期間にわたって積分する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】図１２は、従来の初期
捕捉積分方法の問題点を説明する図である。図１２にお
いて（１）は復調信号を簡略化して表現したもので、そ
こに記載されている縦線の間がフレームである。次に
（２）は拡散符号を簡略化して表現したもので、「積分
開始」と表示されている位相は一致検出された位相、
「先頭」と表示されているのはフレームの先頭位相、
「積分終了」と表示されているのは一致検出後１フレー
ム経た位相である。初期捕捉積分は「積分開始」から開
始され、フレームの先頭位相を通過して「積分終了」ま
で続けられる。尚、積分は乗算器の出力をカウントのア
ップ、ダウンを制御する信号として、アップ・ダウン・
カウンタによってクロックをカウントすることによって
行なわれる。

【００１０】さて、初期捕捉期間においては、送信機と
受信機との約束に基づいて、送信データにはフレーム内
で同一符号であるデータが選択される。今、フレーム内
で送信データが全て“１”の場合、その全て“１”のデ
ータが所定の拡散符号で拡散されて送られる。この時
に、受信機で生成された復調信号は拡散符号そのものに
等しいとする。「積分開始」の位相は受信機において生
成した拡散符号が送信機での拡散符号の位相に一致した
と仮に判断された時点であるが、ここでは双方の拡散符
号の位相が一致しているものとする。この仮定が成り立
っていれば、フレーム内で送信データが全て“１”の場
合には、復調信号と拡散符号は全てのチップで一致す
る。従って、この時の乗算結果は一定の符号となる。こ
れを“１”としてアップ・ダウン・カウンタをカウント
・アップさせる信号であるとする。逆に、フレーム内で
送信データが全て“０”の場合には、復調信号は拡散符
号の各々の符号を逆転したものとなるので、復調信号と
拡散符号とは符号が反対の関係になる。従って、この時
の乗算結果は上記とは逆の一定の符号になる。これを
“０”とすれば、これはアップ・ダウン・カウンタをカ
ウント・ダウンさせる信号になる。

【００１１】従って、図１２（２）に示したように、或
るフレームの途中の位相から積分が開始され、次のフレ
ームの同じ位相で積分を終了する場合には、積分結果は
図１２（３）に示すような４つの結果になる。即ち、図
１２（１）ののフレームとのフレームで送信データ
が共に“１”の場合には、積分は同一方向に行なわれる
ので、積分終了時点では積分結果は１フレームの先頭か
ら最後尾まで積分した時と同じ値になる。つまり、正し
い積分結果をもたらすので、所定の閾値との比較の結果
初期捕捉であると判定される。これは、のフレームと
のフレームで送信データが共に“０”である場合にも
同様である。一方、のフレームで送信データが“１”
で、のフレームで送信データが“０”である場合に
は、のフレーム内では正の方向に積分されるとすれ
ば、のフレームでは負の方向に積分されるので、最終
の積分結果は正しい積分結果に比較して必ず小さな値に
なる。図１２（２）は、積分開始から次のフレームの先
頭までの時間が、その先頭から積分終了までの時間の１
／２になる場合を示しているが、この場合には積分結果
は正しい積分結果の１／３の値になる。相関がとれてい
ることを保証するに足る積分結果を以て初期捕捉ができ
ていると判定しなければならないから、所定の閾値は正
しい積分結果の１／２より大きな値に相当するものでな
ければならない。そうすると、図１２（２）の場合には
拡散符号の位相が一致しているにもかかわらず相関がと
れていないと判定されてしまう。もし、閾値を正しい積
分結果の１／２に相当する値に設定するものとすれば、
のフレームで積分する時間が１フレームに対応する時
間の１／４より大きくて３／４より小さい範囲では、必
ず積分結果は閾値には達しないことになり、１／２の確
率で初期捕捉の判定を誤ることになる。そして、閾値を
大きくすればその確率は更に高くなる。

【００１２】本発明は、かかる問題点を解決すべく、シ
ーケンシャル・サーチ方式による初期捕捉を短時間且つ
確実に行なうことが可能なスペクトル拡散通信の初期捕
捉積分方法、初期捕捉積分回路及び受信機を提供するこ
とを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】図１は、本発明の原理で
ある。図１において、１は乗算器、２は積分・格納部、
３は加算器、４は減算器、５−１、５−２は二乗器、６
−１、６−２は比較器、７はセレクタである。

【００１４】図１の構成の特徴は、積分を積分開始点か
らフレームの先頭までの第一の積分と、フレームの先頭
から積分終了点までの第二の積分に分けて行ない、該第
一の積分結果と該第二の積分結果の加算と減算を行な
い、該加算結果と減算結果を二乗し、その大きい法を選
択して所定の閾値と比較して初期捕捉を判定することに
ある。

【００１５】図２は、本発明の原理を説明する図で、図
２（１）は復調信号を簡略化して表現したもの、図２
（２）は拡散符号を簡略化して表現したもの、図２
（３）は積分結果である。この内、図２（１）と図２
（２）は図１２における（１）と（２）に対応するの
で、重複説明はしない。

【００１６】図２（３）の積分結果において、太い実線
は第一の積分と第二の積分の経過を示す。まず、図２
（３）の（イ）は、のフレームにおける送信データと
のフレームにおける送信データが共に“１”である場
合であるので、第一の積分も第二の積分も正の方向に積
分される。その結果が、第一の積分ではＳ₁ 、第二の積
分ではＳ₂ である。このＳ₁ とＳ₂ の加算した結果Ｓ₁
＋Ｓ₂ と減算した結果Ｓ ₂ −Ｓ₁ を求めると、図２
（３）の（イ）に示すようになり、Ｓ₁ とＳ₂ の加算し
た結果Ｓ₁ ＋Ｓ₂ が正しい積分結果を示すことが判る。
次に、図２（３）の（ロ）は、のフレームで送信デー
タが“１”で、のフレームで送信データが“０”の場
合である。この場合には、第一の積分は正の方向に行な
われて、その結果はＳ₁ である。一方、第二の積分は負
の方向に行なわれ、その結果は−Ｓ₂ である。この両方
の積分の結果を減算した結果はＳ₁ −（−Ｓ₂ ）、加算
した結果はＳ₁ ＋（−Ｓ₂ ）で、減算した結果が正しい
積分結果を示すことが判る。同様に、のフレームと
のフレームで送信データが“１”の場合には第一の積分
の結果と第二の積分の結果を加算した結果が正しい積分
結果を示し、のフレームで送信データが“０”での
フレームで送信データが“１”の場合には第一の積分の
結果と第二の積分の結果の減算結果が正しい積分結果を
示すことが判る。

【００１７】即ち、図１の構成で積分・格納部が出力す
る第一の積分と第二の積分の積分結果を加算したものと
減算したものとを二乗して大きい方を選択すれば、正し
い積分結果の二乗が得られる。従って、該選択された正
しい積分結果の二乗と所定の閾値を比較すれば、拡散符
号の位相が一致している場合には必ず正しく初期捕捉の
判定が行なわれる。

【００１８】尚、拡散符号の位相が一致しているものと
判断して積分を開始したものの、実際には拡散符号の位
相が一致していない場合には、第一の積分でも第二の積
分でも正の方向の積分と負の方向の積分がランダムに繰
り返されるので、双方とも積分結果の値は小さく、それ
らを加算した結果も減算した結果が正しい積分結果を与
えることは殆どないといってよい。即ち、拡散符号の位
相が一致していない場合に、上記の演算を行なうことに
よって誤って相関がとれたと判定することは殆どない。

【００１９】

【発明の実施の形態】図３は、本発明の原理における初
期捕捉積分の手順を示すフローチャートである。以下、
図３の符号に沿って本発明の原理における初期捕捉積分
の手順を説明する。

【００２０】Ｓ１．予測した復調信号の次の符号と、実
際の復調信号の次の符号の一致を検出したところで、復
調信号と拡散信号との位相が一致したものとして相関を
検出するための初期捕捉積分を開始する。この積分を第
一の積分とする。

【００２１】Ｓ２．復調信号と、該復調信号と位相が一
致したと見られる拡散符号との積をとり、その結果で積
分をする。 Ｓ３．一致検出信号で開始した積分を拡散符号の先頭ま
で行なったか否かを判定する。未だ拡散符号の先頭まで
積分をしていない（Ｎｏ）場合には、ステップＳ２に戻
る。

【００２２】Ｓ４．ステップＳ３で拡散符号の先頭まで
積分した（Ｙｅｓ）場合には、積分開始から拡散符号の
先頭までの積分値を格納する。 Ｓ５．積分開始から拡散符号の先頭までの積分値、即ち
第一の積分の積分値の格納と同時に第一の積分の積分値
をクリアして、拡散符号の先頭から再び積分を開始す
る。これを第二の積分とする。

【００２３】Ｓ６．第二の積分が、次のフレームの積分
開始位相に該当する位相まで行なわれたか否かを判定す
る。次のフレームの積分開始位相に該当する位相まで第
二の積分が行なわれていない（Ｎｏ）場合にはステップ
Ｓ５に戻る。

【００２４】Ｓ７．第二の積分が、次のフレームの積分
開始位相に該当する位相まで行なわれた（Ｙｅｓ）場合
には、第二の積分値を格納する。 Ｓ８．第一、第二の積分の積分値の加算と減算を行な
う。

【００２５】Ｓ９．第一、第二の積分の積分値の加算結
果を二乗する。 Ｓ１０．第一、第二の積分の積分値の減算結果を二乗す
る。 Ｓ１１．第一、第二の積分の積分値の加算結果の二乗
と、第一、第二の積分の積分値の減算結果の二乗とを比
較して、大きい値の方を相関値として選択する。

【００２６】Ｓ１２．該相関値として選択された値が所
定の閾値より大きい化否かを判定する。所定の閾値より
大きい（Ｙｅｓ）場合には初期捕捉積分を終了する。一
方、該相関値として選択された値が所定の閾値より小さ
い（Ｎｏ）の場合には、ステップＳ１に戻る。

【００２７】このようにして、正しい相関値を求めて、
該相関値が所定の閾値を超えるまで拡散符号を更新して
初期捕捉積分を継続する。図４は、本発明の初期捕捉積
分回路の実施の形態である。

【００２８】図４において、１−１及び１−２は乗算
器、３−１、３−２は加算器、４−１、４−２は減算
器、６−１、６−２は比較器、７はセレクタ、８−１、
８−２は積分器、９−１、９−２はフリップ・フロッ
プ、１０−１、１０−２は二乗和回路である。

【００２９】図４の構成は、予測された復調信号の次の
符号と実際の復調信号の次の符号との一致が検出された
後、復調信号であるＩ信号とＱ信号の各々に対して拡散
符号との乗算を行ない、乗算結果を積分（第一の積分）
し、フレームの先頭まで積分したところで該第一の積分
の積分値をフリップ・フロップに保持すると共に第一の
積分の積分値をリセットし、フレームの先頭から再び積
分を開始して一致検出信号の位相まで積分（第二の積
分）する。そして、Ｉ信号とＱ信号の各々について該第
一、第二の積分の加算と減算を行ない、各々の加算結果
の二乗和と減算結果の二乗和を求め、該二の二乗和の大
小を比較器６−１によって比較する。該比較器６−１の
出力により、セレクタ７において加算結果の二乗和と減
算結果の二乗和の内大きい方を相関値として選択し、該
選択された相関値を比較器６−２において所定の閾値と
比較する。そして、該相関値が所定の閾値より大きい場
合に、該比較器６−２から初期捕捉信号を出力する。

【００３０】尚、上記では第二の積分はフレームの先頭
からそのフレーム内の一致検出信号の位相までの積分で
あることを前提に説明しているが、それ以降のフレーム
内の一致検出信号の位相まで積分しても第二の積分の積
分値は変わらない。何故なら、フレームの先頭で一旦第
一の積分の積分値をリセットするからである。又、第二
の積分の積分結果を加算器、減算器に渡した後に第二の
積分の積分値をリセットすることも容易に実現できるの
で、第一の積分を行なう期間も、一致検出信号の時点か
ら次のフレームの先頭までに限定されない。即ち、第一
の積分と第二の積分を行なう期間は１フレームとは限ら
ない。しかし、上記の如く、１フレームの時間で相関を
確認することができるので、一致検出信号の時点から次
のフレーム内での一致検出信号の位相まで積分するの
が、初期捕捉のための時間を短くする上で最も有利であ
ることは明らかである。このことは、以降の実施の形態
においても同様である。

【００３１】図５は、図４の構成による初期捕捉積分の
手順を示すフローチャートである。初期捕捉積分の手順
の概要は上記の通りであるが、図５の符号に沿ってその
手順を詳細に説明する。この場合、復調信号にはＩ信号
とＱ信号とがあるので、各々について積分を行なう。

【００３２】即ち、Ｉ信号に対しては、 Ｓ１．予測した復調信号の次の符号と、実際の復調信号
の次の符号の一致を検出したところで、復調信号と拡散
信号との位相が一致したものとして相関を検出するため
の初期捕捉積分を開始する。この積分を第一の積分とす
る。

【００３３】Ｓ２．復調信号と、該復調信号と位相が一
致したと見られる拡散符号との積をとり、その結果で積
分をする。 Ｓ３．一致検出信号で開始した積分を拡散符号の先頭ま
で行なったか否かを判定する。未だ拡散符号の先頭まで
積分をしていない（Ｎｏ）場合には、ステップＳ２に戻
る。

【００３４】Ｓ４．ステップＳ３で拡散符号の先頭まで
積分した（Ｙｅｓ）場合には、積分開始から拡散符号の
先頭までの積分値を格納する。 Ｓ５．積分開始から拡散符号の先頭までの積分値、即ち
第一の積分の積分値の格納と同時に第一の積分の積分値
をクリアして、拡散符号の先頭から再び積分を開始す
る。これを第二の積分とする。

【００３５】Ｓ６．第二の積分が、次のフレームの積分
開始位相に該当する位相まで行なわれたか否かを判定す
る。次のフレームの積分開始位相に該当する位相まで第
二の積分が行なわれていない（Ｎｏ）場合にはステップ
Ｓ５に戻る。

【００３６】Ｓ７．第二の積分が、次のフレームの積分
開始位相に該当する位相まで行なわれた（Ｙｅｓ）場合
には、第二の積分値を格納する。 Ｓ８．第一、第二の積分の積分値の加算と減算を行な
う。

【００３７】又、Ｑ信号に対しても同様に、 Ｓ１’．予測した復調信号の次の符号と、実際の復調信
号の次の符号の一致を検出したところで、復調信号と拡
散信号との位相が一致したものとして相関を検出するた
めの初期捕捉積分を開始する。この積分を第一の積分と
する。

【００３８】Ｓ２’．復調信号と、該復調信号と位相が
一致したと見られる拡散符号との積をとり、その結果で
積分をする。 Ｓ３’．一致検出信号で開始した積分を拡散符号の先頭
まで行なったか否かを判定する。未だ拡散符号の先頭ま
で積分をしていない（Ｎｏ）場合には、ステップＳ２’
に戻る。

【００３９】Ｓ４’．ステップＳ３’で拡散符号の先頭
まで積分した（Ｙｅｓ）場合には、積分開始から拡散符
号の先頭までの積分値を格納する。 Ｓ５’．積分開始から拡散符号の先頭までの積分値、即
ち第一の積分の積分値の格納と同時に第一の積分の積分
値をクリアして、拡散符号の先頭から再び積分を開始す
る。これを第二の積分とする。

【００４０】Ｓ６’．第二の積分が、次のフレームの積
分開始位相に該当する位相まで行なわれたか否かを判定
する。次のフレームの積分開始位相に該当する位相まで
第二の積分が行なわれていない（Ｎｏ）場合にはステッ
プＳ５’に戻る。

【００４１】Ｓ７’．第二の積分が、次のフレームの積
分開始位相に該当する位相まで行なわれた（Ｙｅｓ）場
合には、第二の積分値を格納する。 Ｓ８’．第一、第二の積分の積分値の加算と減算を行な
う。

【００４２】こうしてＩ信号とＱ信号に対して、第一、
第二の積分の積分値の加算結果と減算結果を求めたら、
次のステップに移行する。 Ｓ９’．Ｉ信号とＱ信号についての第一、第二の積分の
積分値の加算結果の二乗和を求める。

【００４３】Ｓ１０’同様にして、Ｉ信号とＱ信号につ
いての第一、第二の積分の積分値の減算結果の二乗和を
求める。 Ｓ１１’．Ｉ信号についての第一、第二の積分の積分値
の加算結果とＱ信号についての第一、第二の積分の積分
値の加算結果の二乗和と、Ｉ信号についての第一、第二
の積分の積分値の減算結果とＱ信号についての第一、第
二の積分の積分値の減算結果の二乗和とを比較して、大
きい値の方を相関値として選択する。

【００４４】Ｓ１２．該相関値として選択された値が所
定の閾値より大きい化否かを判定する。所定の閾値より
大きい（Ｙｅｓ）場合には初期捕捉積分を終了する。一
方、該相関値として選択された値が所定の閾値より小さ
い（Ｎｏ）の場合には、ステップＳ１に戻る。

【００４５】このようにして、正しい相関値を求めて、
該相関値が所定の閾値を超えるまで拡散符号を更新して
初期捕捉積分を継続する。尚、図４では、第一の積分の
積分結果を保持するものとしてフリップ・フロップを適
用する例を図示したが、第一の積分の積分結果を保持す
るものはフリップ・フロップに限定されず、所謂レジス
タやランダム・アクセス・メモリ等のメモリ機能を有す
るものであればよい。

【００４６】さて、これまでは、一致検出信号と拡散符
号の先頭フラグが生成されたものとして説明をしてきた
が、ここで一致検出信号と拡散符号の先頭フラグが如何
に生成されるかを説明する。

【００４７】図６は、シーケンシャル・サーチ回路の例
と一致検出信号と拡散符号の先頭フラグの生成を説明す
る図で、図６（イ）はシーケンシャル・サーチ回路の
例、図６（ロ）は拡散符号長が１５チップの場合を例と
して示した生成されるサーチ符号のパターンである。

【００４８】図６（イ）において、１は乗算器、１７は
相関器（図１の積分・格納部２、加算器３、減算器４、
二乗器５−１、５−２、比較器６−１、セレクタ７に該
当する。）、６は比較器、１８−１、１８−２は第二の
加算器、１９は４ビットシフトレジスタ、２０はスイッ
チ、２１はサーチ制御ロジック、２２はサーチ符号のパ
ターン検出回路である。

【００４９】図６の構成において、まず、スイッチは下
側の端子に接続され、復調信号がシフトレジスタに入力
される。今は、拡散符号長が１５チップであると仮定し
ているので、シフトレジスタは４ビットシフトレジスタ
で、該シフトレジスタと第二の加算器１８−２とによっ
てＸ⁴ ＋１の生成多項式に従って該シフトレジスタに格
納された復調信号の次の符号を予測する。該予測された
復調信号の次の符号は第二の加算器において実際の復調
信号の次の符号と比較される。該比較の結果一致が検出
されると、該第二の加算器１８−２から一致検出信号が
出力される。これと共に、該一致検出信号を受けたサー
チ制御ロジックが出力する信号によってスイッチは上側
の端子に切替えられる。以降は、シフトレジスタと第二
の加算器１８−１とによって、復調信号とは独立に拡散
符号が生成され、乗算器に供給されて、復調信号との間
で乗算が行なわれる。

【００５０】このように、一致検出信号と拡散符号が生
成されるが、拡散符号の位相は４ビットのシフトレジス
タに格納されている符号のパターンで定義する。もし、
ある位相でシフトレジスタに格納された拡散符号のパタ
ーンが“１１１１”であるとする。このＬＳＢとＭＳＢ
が第二の加算器１８−１で加算され、加算結果がＬＳＢ
に供給されるので、次の位相ではシフトレジスタには
“１１１０”が格納されることになる。こうして１クロ
ックずつシフトさせてゆくと、図６（ロ）に示した１５
のパターンだけが繰り返される。初期捕捉期間において
どのようなパターンが送られるかは送信側と受信側の約
束ごとであるから、実際には１５通りのパターンは図６
の通りにはならないかもしれないが、決まった１５通り
のパターンが決まった順番で繰り返すことには変わりが
ない。つまり、シフトレジスタ中に格納されているパタ
ーンによって、拡散符号の位相を知ることができるわけ
である。従って、シフトレジスタの並列出力端子に特定
のパターンを検出する回路を接続しておけば、該特定の
パターンを検出した時にパルスが出力されるので、該特
定のパターンを拡散符号の先頭に対応するパターンに設
定しておけば、拡散符号の先頭フラグを生成することが
できる。

【００５１】図７は、積分器の構成である。図７におい
て、２３は排他的論理和回路、２４はアップ・ダウン・
カウンタ、２５はフリップ・フロップ、２６はカウン
タ、２７はデコーダ、２８は論理積回路である。

【００５２】ここで、排他的論理和回路２３は図４の乗
算器を構成し、アップ・ダウン・カウンタ２４とフリッ
プ・フロップとによって図４の積分器を構成する。又、
カウンタ２６、デコーダ２７、論理積回路２８によって
積分を制御する。即ち、アップ・ダウン・カウンタ２４
をクリアする信号とフリップ・フロップにアップ・ダウ
ン・カウンタのカウント値を保持する信号を生成して、
一致検出信号によって積分を開始させ、拡散符号先頭フ
ラグで第一の積分を終了させると共に、拡散符号の先頭
フラグから第二の積分を開始させ、一致検出信号から１
フレーム経過した時点で積分を終了させる。

【００５３】図４の構成の場合、Ｉ信号とＱ信号の各々
について、拡散符号先頭フラグで図７のフリップ・フロ
ップ２５に保持された第一の積分の積分結果を図４のフ
リップ・フロップ９−１、９−２に格納した後第二の積
分を行なって該第二の積分の積分値を図７のフリップ・
フロップ２５に格納し、該フリップ・フロップ９−１、
９−２に保持された第一の積分の積分値と、図７のフリ
ップ・フロップ２５に保持された第二の積分の積分値と
の加算結果と減算結果を求める訳である。その後、Ｉ信
号における加算結果とＱ信号における加算結果の二乗和
とＩ信号における減算結果とＱ信号における減算結果の
二乗和とを算出し、それらの内大きい方の値を選択して
相関値とし、所定の閾値との大小で初期捕捉判定を行な
うことは既に説明した通りである。

【００５４】尚、図７においては、積分する期間の設定
の理解のためにカウンタ２６、デコーダ２７、論理積回
路２８による積分期間の設定回路を積分器の中に取り込
んで説明したが、これは図６にあるサーチ制御ロジック
に含めても差支えないし、その方が各々の積分器に積分
期間の設定回路を個別に持たせる必要がないので有利で
ある。この場合、図４における積分器にはクロックと論
理積回路２８の出力のみを渡せばよい。このことは、図
８における積分器についても同様である。

【００５５】図８は、本発明の初期捕捉積分回路の第二
の実施の形態である。図８において、１−１及び１−２
は乗算器、３−１、３−２は加算器、４−１、４−２は
減算器、６−１、６−２は比較器、７はセレクタ、８−
１、８−２、８−３、８−４は積分器、１０−１、１０
−２は二乗和回路である。

【００５６】図８の構成が図４の構成と異なるのは、図
４においては第一の積分を積分器８−１、８−２におい
て行なって積分結果をフリップ・フロップ９−１、９−
２に保持し、改めて積分器８−１、８−２において第二
の積分を行なう構成であったものが、図８においては第
一の積分を積分器８−３、８−４において行なって保持
し、第二の積分を積分器８−１、８−２において行なっ
て保持する構成になっている点であり、その他の構成は
図８と図４とは同じである。尚、図８において、第一の
積分を積分器８−１、８−２において行なって保持し、
第二の積分を積分器８−３、８−４において行なって保
持するようにしてもよい。

【００５７】尚、図８では、第一の積分の積分値を保持
するのに第二の積分の積分値を保持するのと同じ積分器
を適用する例を示したが、第二の積分値を保持する構成
の一方を積分器とし、もう一方をメモリとしても差し支
えないことは容易に理解できることである。

【００５８】図９は、本発明の初期捕捉積分回路を適用
したスペクトル拡散受信器の要部で、初期捕捉積分回路
としては図４の構成を適用した場合を図示している。図
９において、１−１及び１−２は乗算器、３−１、３−
２は加算器、４−１、４−２は減算器、６−１、６−２
は比較器、７はセレクタ、８−１、８−２は積分器、９
−１、９−２はフリップ・フロップ、１０−１、１０−
２は二乗和回路で、上記の要素を以て初期捕捉積分回路
を構成する。又、１１は直交検波部、１２は中間周波発
振器、１３は予測・拡散符号発生部、１６はサンプル・
ホールド回路（図ではサンプルホールドと標記してい
る。）である。更に、４−３は減算器、１４は低域ろ波
器（図ではＬＰＦと標記している。）、１５は電圧制御
発振器で、減算器４−３、低域ろ波器１４、電圧制御発
振器１５によって遅延ロック・ループを構成している。

【００５９】図９の構成の動作は、おおむね下記の通り
である。即ち、受信した無線周波信号を周波数変換した
中間周波信号を直交検波部１１において中間周波発振器
１２が出力する中間周波搬送波によって直交検波してＩ
信号とＱ信号の復調信号を取り出し、復調信号を二の乗
算器１−１、１−２に供給すると共に予測・拡散符号発
生部１３に供給する。予測・拡散符号発生部１３は、所
定チップ数の復調信号を使って予測した該所定数のチッ
プの後のチップの符号と実際の復調信号における該所定
数のチップの後のチップの符号との一致を検出すると、
一致検出信号を出力すると共に該復調信号から生成した
拡散符号を出力し、更に該拡散符号の先頭フラグを出力
する。二の乗算器１−１、１−２は該復調信号と該拡散
符号との積を生成する。二の積分器８−１、８−２は一
致検出した時点から拡散符号の先頭までの第一の積分を
行ない第一の積分値を出力する。該第一の積分値はフリ
ップ・フロップ９−１、９−２に保持する。その後、積
分器８−１、８−２は拡散符号の先頭から一致検出時点
の１フレーム後の時点までの第二の積分を行なって、第
二の積分値を保持する。そして、Ｉ信号、Ｑ信号の各々
において第一の積分値と第二の積分値の加算と減算を行
ない、各々の加算値の二乗和と各々の減算値の二乗和を
算出して相関値とする。二乗和回路１０−１、１０−２
が出力する二の相関値は比較器６−１で比較され、値が
大きい方がセレクタ７で選択されて比較器６−２に供給
される。比較器６−２においては、該セレクタ７が出力
する相関値と所定の閾値を比較し、該セレクタ７が出力
する相関値が所定の閾値以上である時には初期捕捉判定
信号を出力する。該初期捕捉判定信号は予測・拡散符号
発生部１３に供給され、以降、予測・拡散符号発生部１
３は拡散符号の位相を固定し、二の積分器８−１、８−
２が拡散符号の先頭から積分を行なうように制御する。
そして、減算器４−３において、二の二乗和回路１０−
１、１０−２が出力する相関値の差をとって、復調信号
と拡散符号との位相差を表現する所謂Ｓ特性信号を生成
する。低域ろ波器１４では、該Ｓ特性信号の直流成分を
取り出して電圧制御発振器１５の制御端子に供給する。
該電圧制御発振器１５は該直流成分のレベルによって周
波数を調整して、復調信号と拡散符号の位相が一致する
ようなクロックを生成し、該クロックを分配する。サン
プル・ホールド回路１４は該クロックからサンプル・ク
ロックを生成して前記二の積分回路の出力をサンプル・
ホールドしてデータを復元する。

【００６０】尚、上記においては一貫して、第二の積分
は拡散符号の先頭から開始して、一致検出信号より１フ
レーム経過した時点まで行なうものとして説明してきた
が、必ずしもこれに限定されるものではない。即ち、拡
散符号の先頭から積分を開始して、一致検出信号より１
フレーム経過した時点まで行なっても同じ結果が得られ
る。又、第一の積分についても、一致検出信号の直後の
拡散符号の先頭までではなく、一致検出信号の後１フレ
ーム以上経過した拡散符号の先頭まで積分しても同じ結
果になる。ただし、第一の積分を一致検出信号からその
直後の拡散符号の先頭まで行ない、第二の積分を拡散符
号の先頭から開始して、一致検出信号より１フレーム経
過した時点まで行なうのが初期捕捉を最短にできる利点
を有する。この意味で、上記のように一貫して限定した
説明をしたまでである。

【００６１】

【発明の効果】以上詳述した如く、本発明により、スペ
クトル拡散通信の初期捕捉積分方法、初期捕捉積分回路
及び受信機、特に、シーケンシャル・サーチ方式による
初期捕捉を短時間且つ確実に行なうことが可能な初期捕
捉積分方法、初期捕捉積分回路及び受信機が実現され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の原理。

【図２】 本発明の原理を説明する図。

【図３】 本発明の原理における初期捕捉積分の手順。

【図４】 本発明の初期捕捉積分回路の実施の形態。

【図５】 図４の構成における初期捕捉積分の手順。

【図６】 シーケンシャル・サーチ回路の例と一致検出
信号、拡散符号先頭フラグの生成。

【図７】 積分器の構成。

【図８】 本発明の初期捕捉積分回路の第二の実施の形
態。

【図９】 本発明の初期捕捉積分回路を適用したスペク
トル拡散受信機の要部。

【図１０】 従来のスペクトル拡散受信機の要部。

【図１１】 従来の初期捕捉積分回路。

【図１２】 従来の初期捕捉積分回路の問題点を説明す
る図。

【符号の説明】

１ 乗算器 ２ 積分・格納部 ３ 加算器 ４ 減算器 ５−１ 二乗器 ５−２ 二乗器 ６−１ 比較器 ６−２ 比較器 ７ セレクタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 那和 利彦 神奈川県横浜市港北区新横浜２丁目３番９ 号 富士通ディジタル・テクノロジ株式会 社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 復調信号と拡散符号との乗算をチップ毎
   に逐次行ない、 逐次得られる該乗算結果を、予測された復調信号の符号
   と実際の復調信号の符号との一致を検出した時点から拡
   散符号の先頭まで積分して第一の積分値として保持し、 更に、逐次得られる該乗算結果を、該拡散符号の先頭か
   ら該一致検出信号の整数フレーム後の時点まで積分して
   第二の積分値として保持し、 該第一の積分値と該第二の積分値の加算と減算を行な
   い、 該加算結果と該減算結果とを各々二乗して二の相関値を
   算出し、 該二の相関値を比較して大きい方の相関値を選択し、 該選択された相関値が所定の閾値より大きい時に初期捕
   捉判定信号を出力することを特徴とするスペクトル拡散
   通信の初期捕捉積分方法。
2. 【請求項２】 復調信号であるＩ信号とＱ信号と、拡散
   符号との乗算をチップ毎に逐次行ない、 該Ｉ信号と該Ｑ信号について逐次得られる該乗算結果
   を、各々予測された復調信号の符号と実際の復調信号の
   符号との一致を検出した時点から拡散符号の先頭まで積
   分して第一の積分値として保持し、 更に、該Ｉ信号と該Ｑ信号について逐次得られる該乗算
   結果を、各々該拡散符号の先頭から該一致検出信号の整
   数フレーム後の時点まで積分して第二の積分値として保
   持し、 該Ｉ信号と該Ｑ信号の各々について、該第一の積分値と
   該第二の積分値の加算と減算を行ない、 該Ｉ信号に関する加算結果と該Ｑ信号に関する加算結果
   の二乗和と、該Ｉ信号に関する減算結果と該Ｑ信号に関
   する減算結果の二乗和とを算出して二の相関値とし、 該二の相関値を比較して大きい方の相関値を選択し、 該選択された相関値が所定の閾値より大きい時に初期捕
   捉判定信号を出力することを特徴とするスペクトル拡散
   通信の初期捕捉積分方法。
3. 【請求項３】 復調信号であるＩ信号とＱ信号の各々に
   対して、 拡散信号との乗算を逐次行なう乗算器と、 該乗算器の出力を、予測された復調信号の符号と実際の
   復調信号の符号との一致を検出した時点から拡散符号の
   先頭までの第一の積分と、該拡散符号の先頭から該一致
   検出時点から整数フレーム経過した時点までの第二の積
   分を行ない、且つ、該第一の積分の積分結果を保持する
   積分・保持部と、 該積分・保持部が出力する該第一の積分と第二の積分の
   積分値を加算する加算器と、該積分・保持部が出力する
   該第一の積分と第二の積分の積分値を減算する減算器と
   を備え、 且つ、 該Ｉ信号に対する加算器と該Ｑ信号に対する加算器の出
   力の二乗和を算出する二乗和回路と、該Ｉ信号に対する
   減算器と該Ｑ信号に対する減算器の出力の二乗和を算出
   する二乗和回路と、 該二の二乗和回路の出力を比較する比較器と、 該比較器の出力によって該二の二乗和回路の出力のうち
   大きい方を選択するセレクタと、 該セレクタの出力と所定の閾値との比較をする比較器と
   を備えることを特徴とするスペクトル拡散通信の初期捕
   捉積分回路。
4. 【請求項４】 復調信号であるＩ信号とＱ信号の各々に
   対して、 拡散信号との乗算を逐次行なう乗算器と、 該乗算器の出力を、予測された復調信号の符号と実際の
   復調信号の符号との一致を検出した時点から拡散符号の
   先頭までの第一の積分と、該拡散符号の先頭から該一致
   検出時点から整数フレーム経過した時点までの第二の積
   分をする積分器と、 該第一の積分の積分結果を保持するメモリと、 該積分器と該メモリの出力を加算する加算器と、該積分
   器と該メモリの出力を減算する減算器と、を備え、 且つ、 該Ｉ信号に対する加算器と該Ｑ信号に対する加算器の出
   力の二乗和を算出する二乗和回路と、該Ｉ信号に対する
   減算器と該Ｑ信号に対する減算器の出力の二乗和を算出
   する二乗和回路と、 該二の二乗和回路の出力を比較する比較器と、 該比較器の出力によって該二の二乗和回路の出力のうち
   大きい方を選択するセレクタと、 該セレクタの出力と所定の閾値との比較をする比較器と
   を備えることを特徴とするスペクトル拡散通信の初期捕
   捉積分回路。
5. 【請求項５】 復調信号であるＩ信号とＱ信号の各々に
   対して、 拡散信号との乗算を逐次行なう乗算器と、 該乗算器の出力を、予測された復調信号の符号と実際の
   復調信号の符号との一致を検出した時点から拡散符号の
   先頭までの第一の積分をする積分器と、 該乗算器の出力を、該拡散符号の先頭から該一致検出時
   点から１フレーム経過した時点までの第二の積分をする
   積分器と、 該第一の積分をする積分器と該第二の積分をする積分器
   の出力を加算する加算器と、該第一の積分をする積分器
   と該第二の積分をする積分器の出力を減算する減算器と
   を備え、 且つ、 該Ｉ信号に対する加算器と該Ｑ信号に対する加算器の出
   力の二乗和を算出する二乗和回路と、該Ｉ信号に対する
   減算器と該Ｑ信号に対する減算器の出力の二乗和を算出
   する二乗和回路と、 該二の二乗和回路の出力を比較する比較器と、 該比較器の出力によって該二の二乗和回路の出力のうち
   大きい方を選択するセレクタと、 該セレクタの出力と所定の閾値との比較をする比較器と
   を備えることを特徴とするスペクトル拡散通信の初期捕
   捉積分回路。
6. 【請求項６】 スペクトル拡散通信の受信機であって、 初期捕捉積分回路は、 請求項３または請求項４又は請求項５記載の初期捕捉積
   分回路であることを特徴とするスペクトル拡散通信の受
   信機。