JPH09191272A - スペクトラム拡散通信における同期方法、及びスペクトラム拡散通信装置とそれを用いた通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回路規模を小さくし、キャリア周波数や符号
位相のずれに起因する畳み込み演算出力の変動をなくし
たスペクトラム拡散通信における同期方法、及びスペク
トラム拡散通信装置とそれを用いた通信システムを提供
する。 【解決手段】 スペクトラム拡散通信装置の受信部が、
受信信号を２つに分岐して、該２つに分岐された受信信
号の畳み込み演算を行う畳み込み演算部１１と、該畳み
込み演算部１１の出力信号から同期タイミング信号を生
成する同期タイミング信号生成部１２とを備える。同期
タイミング信号生成部１２から出力されるタイミング信
号によりクロック再生符号同期部１３で再生クロック及
び符号同期信号が生成され、復調部によるデータの復調
の同期を取る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スペクトラム拡散
通信における同期方法、及びスペクトラム拡散通信装置
とそれを用いた通信システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】スペクトラム拡散通信方式は、通常伝送
するディジタル信号から、擬似雑音符号（ＰＮ符号）等
の拡散符号系列を用いて、原データに比べてきわめて広
い帯域幅を持つ信号を生成し、ＲＦ（無線周波数）信号
に変換して伝送する。受信側では、送信側と同一の復調
用拡散符号を用いて受信信号との相関をとる逆拡散（拡
散復調）を行って、受信信号を原データに対応した帯域
幅を持つ狭帯域信号に変換する。続いて通常のデータ復
調を行い、原データを再生する。

【０００３】この際、復調用拡散符号は、受信信号とク
ロック周波数および符号位相が完全に一致していないと
相関出力が低下し、Ｓ／Ｎ比が劣化してしまう。従っ
て、受信信号と復調用拡散符号との同期をとる同期回路
が必要かつ重要となる。このような同期回路として、特
願平６−１５３３１号に受信信号と受信装置内部で発生
した参照信号との相関を取り、その相関ピークと参照信
号の発生タイミングを示すタイミング信号との相違を比
較して制御することにより同期をとる方式が開示されて
いる。この方式によれば、大まかな同期をとる同期捕捉
と高精度の同期をとる同期追従とを同一回路にて実現で
き、回路規模を小さくできるという特徴がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例においては、受信装置内部で発生した参照信号との
相関をとることにより同期をとるため、以下に示すよう
な問題点があった。 （１）参照信号を発生する回路が必要で、回路規模が大
きくなる。 （２）相関手段が弾性表面波コンボルバの場合には、一
方の入力端からの入力信号が地方の入力端にて反射し、
この反射信号とのコンボリューション出力が相関ピーク
に重畳して、相関ピーク波形／レベルが変動するため、
偽ピークの誤検出やピークの喪失を起こし、同期性能を
悪化させる場合がある。

【０００５】図８を用いて詳しく説明する。２つの入力
信号（受信信号と参照信号）がそれぞれ端部に設けられ
た入力電極に入力されて弾性表面波に変換され、基板表
面を互いに反対方向に交差するように伝搬する。２つの
弾性表面波が交差する領域に出力電極が設けられ、２つ
の信号の積の積分信号が取り出される。ここで、説明を
簡単にするために、コンボルバの畳み込み演算の積分領
域（時間）を所望の拡散符号の１周期に相当する領域
（時間）Ｔとし、受信信号ａ（ｔ）と参照信号ｂ（ｔ）
が入力されると、コンボルバでは、

【０００６】

【数１】 なる演算が行われる。参照信号ｂ（ｔ）として、受信信
号ａ（ｔ）の時間反転信号、すなわちｂ（ｔ）＝ａ（−
ｔ）が入力されたとすると、

【０００７】

【数２】 となる。この演算は受信信号の自己相関をとっているこ
ととなり、受信信号と参照信号との符号位相がコンボル
バ上で一致した時に、相対的に大きな相関ピーク出力が
得られる。一例として、受信拡散符号を［ａ１，ａ２，
…，ａ６３］、参照拡散符号を［ａ６３，…，ａ２，ａ
１］とすると、図８の（ａ）のように、両信号が出力電
極上を互いに反対方向に伝搬し、ある時点で両信号の符
号位相が一致する。その時相対的に大きな相関ピークが
出力される。拡散符号として、タップ「６，１］のＭ系
列を用いると図４に示すような相関出力が得られる。

【０００８】しかるに、他方の入力端にて信号が反射係
数αで反射すると、コンボルバでは、

【０００９】

【数３】 α² の項を無視すると、

【００１０】

【数４】 となる（ここでは、入力電極から出力電極までの伝搬遅
延を無視している）。右辺第１項は希望する相関信号を
表し、第２項は反射波との相関による干渉信号を表す。
拡散符号として、タップ［６，１］のＭ系列を用いる
と、干渉信号は図５に示すような信号となる。図８の
（ｂ）のように、この信号に反射係数αが乗ぜられて、
あるキャリア位相で図４に示される信号に加えられた合
成信号として出力される。また、受信信号と参照信号と
の符号位相は任意であるため、図８の（ｃ）のように符
号位相が異なると、その位相差に応じて相関ピーク出力
時の符号位相がずれて、干渉信号が変動する。

【００１１】従って、真の相関ピークと干渉信号との合
成ピークとは、波形／レベルが変動する。本発明は、前
記従来の欠点を除去し、回路規模を小さくし、キャリア
周波数や符号位相のずれに起因する畳み込み演算出力の
変動をなくしたスペクトラム拡散通信における同期方
法、及びスペクトラム拡散通信装置とそれを用いた通信
システムを提供する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】係る課題を解決するため
に、本発明のスペクトラム拡散通信装置は、拡散符号に
よりスペクトラム拡散変調された信号により通信するス
ペクトラム拡散通信装置において、受信信号を２つに分
岐する信号分岐手段と、該２つに分岐された受信信号の
畳み込み演算を行う畳み込み演算手段と、該畳み込み演
算手段の出力信号から同期タイミング信号を生成するタ
イミング信号生成手段とを備えることを特徴とする。

【００１３】ここで、前記畳み込み演算手段が弾性表面
波コンボルバからなる。また、前記畳み込み演算手段の
２つの入力端のうち一方または双方に遅延回路が付加さ
れている。また、前記タイミング信号生成手段が、所定
の拡散符号と該拡散符号を時間的に反転した符号との相
関特性に対応したマッチドフィルタからなる。また、前
記拡散符号が該拡散符号を時間的に反転した符号との相
関特性が１周期内にて１つの相対的に大きな相関ピーク
を有する符号であって、前記タイミング信号生成手段
が、相対的に大きな相関ピークを検出する手段からな
る。また、前記拡散符号は、該拡散符号を時間的に反転
した符号と同じである。

【００１４】又、本発明のスペクトラム拡散通信システ
ムは、拡散符号によりスペクトラム拡散変調された信号
により通信するスペクトラム拡散通信装置からなるスペ
クトラム拡散通信システムにおいて、前記スペクトラム
拡散通信装置の受信部が、受信信号を２つに分岐する信
号分岐手段と、該２つに分岐された受信信号の畳み込み
演算を行う畳み込み演算手段と、該畳み込み演算手段の
出力信号から同期タイミング信号を生成するタイミング
信号生成手段とを備えることを特徴とする。

【００１５】ここで、前記畳み込み演算手段が弾性表面
波コンボルバからなる。また、前記畳み込み演算手段の
２つの入力端のうち一方または双方に遅延回路が付加さ
れている。また、前記タイミング信号生成手段が、所定
の拡散符号と該拡散符号を時間的に反転した符号との相
関特性に対応したマッチドフィルタからなる。また、前
記拡散符号が該拡散符号を時間的に反転した符号との相
関特性が１周期内にて１つの相対的に大きな相関ピーク
を有する符号であって、前記タイミング信号生成手段
が、相対的に大きな相関ピークを検出する手段からな
る。また、前記拡散符号は、該拡散符号を時間的に反転
した符号と同じである。

【００１６】又、本発明のスペクトラム拡散通信におけ
る同期方法は、拡散符号によりスペクトラム拡散変調さ
れた信号により通信するスペクトラム拡散通信における
同期方法であって、２つに分岐した受信信号から畳み込
み演算を行い、該畳み込み演算の出力に基づいて同期タ
イミング信号を生成することを特徴とする。ここで、前
記畳み込み演算は弾性表面波コンボルバにより行われ、
前記２つに分岐した受信信号は該弾性表面波コンボルバ
の両端から受信信号の時系列順に入力されて、前記畳み
込み演算の出力が拡散符号に対応する所定のパターンで
ある場合に、前記同期タイミング信号を生成する。ま
た、前記拡散符号として、該拡散符号を時間的に反転し
た符号との相関特性が１周期内にて１つの相対的に大き
な相関ピークを有する符号を選択し、前記２つに分岐し
た受信信号は弾性表面波コンボルバの両端から受信信号
の時系列順に入力されて、前記畳み込み演算の出力が所
定の値を越える場合に、前記同期タイミング信号を生成
する。

【００１７】かかる構成により、参照信号を発生する回
路が不要となり、回路規模を小さくすることができる。
また、畳み込み演算手段への２つの入力信号は同じ信号
であるため、２つの入力信号のキャリア周波数／位相、
クロック周波数、符号位相関係は同じであり、キャリア
周波数や符号位相のずれに起因する畳み込み演算手段出
力の変動がなくなり、同期性能が向上する。

【００１８】

【発明の実施の形態】図２は、本実施の形態のスペクト
ラム拡散通信システムの通信装置の基本構成図である。
図２において、受信信号は高周波部２１により増幅やフ
ィルタリングなどの処理を施され、入力周波数のまま、
または中間周波数あるいはベースバンド周波数に変換さ
れて出力される。高周波部２１からの出力は同期部２２
に入力されて、クロック再生および拡散符号の符号同期
が施され、復調部２３に入力されて、拡散復調並びにデ
ータ復調が行われる。また、送信データは変調部２４に
て位相変調や周波数変調などの通常の変調（１次変調）
並びに拡散変調（２次変調）が行われ、高周波部２１に
より増幅やフィルタリングなどの処理を施されて、高周
波信号として送信される。

【００１９】図１は、本実施の形態のスペクトラム拡散
通信システムの通信装置の同期部２２のブロック図であ
る。１１は、２つの入力信号の畳み込み演算を行う畳み
込み演算部（以下、コンボルバ）である。該コンボルバ
１１としては、例えば、弾性表面波コンボルバがある。
１２は、コンボルバ１１の出力信号から同期タイミング
信号を生成し出力する同期タイミング生成部である。同
期タイミング生成部１２は、例えば希望信号を受信した
際のコンボルバ１１からの出力信号に応じたマッチドフ
ィルタであり、参照パターン記憶部１２ａには、出力信
号とマッチングを取る拡散符号に対応した参照パターン
が記憶されている。１３は、同期タイミング生成部１２
からの同期タイミング信号からクロックを再生し、符号
同期信号を生成するクロック再生／符号同期部である。
クロック再生／符号同期部１３は、例えば、ＰＬＬ回路
と遅延回路とから構成される。

【００２０】本構成において、先ず、受信信号ａ（ｔ）
は２つに分岐されて、コンボルバ１１の両端部に設けら
れた入力電極にそれぞれ入力される。ここで、説明を簡
単にするために畳み込み演算の積分領域（時間）を所望
の拡散符号の１周期に相当する領域（時間）Ｔとする
と、コンボルバ１１では、

【００２１】

【数５】 なる演算が行われる。この演算は受信信号と受信信号を
時間反転した信号との相関演算を表している。従って、
所望の拡散符号に対して、この演算による出力波符号特
有の信号となる。例えば、拡散符号としてタップ［６，
１］のＭ系列を用いると、出力信号は図５のようにな
る。

【００２２】ここで、コンボルバ１１に入力端反射があ
ったとしても、図３に示すように、コンボルバ１１に入
力される２信号は常に同じ符号位相で入力され、真の相
関出力と反射信号により生じる干渉出力との位相関係は
一意に定まる。すなわち、両入力端にて信号が反射係数
αで反射するとすると、コンボルバ１１では、

【００２３】

【数６】 Ｔは拡散符号の１周期なので、

【００２４】

【数７】 となり、コンボルバ１１からの出力信号は反射がない場
合（数式５）の定数倍となり、そのパターンは反射係数
αに係わらず類似となる。そこで、コンボルバ１１の出
力信号を同期タイミング生成部１２に入力し、該出力信
号が干渉信号と真の相関出力とを合成した信号に応じた
所望の信号パターンに類似している場合（例えば、図５
のような信号パターンの場合）に、同期タイミング信号
が出力される。図３から明らかなように、この信号パタ
ーンはＴ／２毎に繰り変えされて、同期タイミング信号
は通常拡散符号１周期に対して２回出力されるので、ク
ロック再生／符号同期部１３では、ＰＬＬ回路などによ
り同期タイミング信号を逓倍もしくは分周し、遅延回路
により回路遅延などを補正して、再生クロックと符号同
期信号とを出力する。

【００２５】また、クロック再生／符号同期部１３は、
高安定な発振器を備え、発振器からクロック周波数に略
等しい周波数の基準信号を生成し、基準信号と同期タイ
ミング信号との位相を比較して基準信号の位相をシフト
することにより、クロックを再生し、該クロックを用い
て同期タイミング信号を分周および遅延させて符号同期
信号を生成することもできる。再生クロックと符号同期
信号とは復調部２３に入力され、受信信号の拡散復調お
よびデータ復調が行われる。

【００２６】上記実施の形態では、同期タイミング生成
部１２をマッチドフィルタとしたが、拡散符号と該拡散
符号を時間的に反転した符号との相関特性が１周期内に
て１つの相対的に大きな相関ピークを有するように（更
に、干渉信号による相関値が低く抑えられるように）、
拡散符号を選択することにより、ピーク検出回路に置き
換えることができる。

【００２７】例えば、拡散符号を、｛0,1,1,0,1,0,0,1,
0,0,0,0,1,0,1,0,1,1,1,0,1,1,0,0,0,1,0,1,1,1,1,0,0,
1,1,1,1,0,1,0,0,0,1,1,0,1,1,1,0,1,0,1,0,0,0,0,1,0,
0,1,0,1,1,0 ｝とする。この符号は時間反転しても同じ
符号である。この符号の時間反転符号との相関は、図６
に示すように、相対的に大きな１つの相関ピークがあ
る。従って、同期タイミング生成部１２はある固定また
は可変のしきい値を越えるピークを検出すればよい。

【００２８】また、２分岐した受信信号の少なくとも一
方を遅延回路を通してコンボルバ１１に入力したり、コ
ンボルバ１１の入力電極から出力電極までに伝搬遅延を
与えることにより、真の相関ピークと反射による干渉信
号との位相関係を制御することができ（図７）、真の相
関ピークに対して干渉信号の小さい位相関係に設定する
ことができ、反射による干渉信号の影響を抑えることが
できる。

【００２９】なお、本発明は、複数の機器（例えばホス
トコンピュータ，インタフェイス機器，リーダ，プリン
タなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの
機器からなる装置（例えば、複写機，ファクシミリ装置
など）に適用してもよい。また、本発明の目的は、前述
した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラ
ムコードを記録した記憶媒体を、システムあるいは装置
に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ
（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプロ
グラムコードを読出し実行することによっても、達成さ
れることは言うまでもない。

【００３０】この場合、記憶媒体から読出されたプログ
ラムコード自体が前述した実施の形態の機能を実現する
ことになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体
は本発明を構成することになる。プログラムコードを供
給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピディ
スク，ハードディスク，光ディスク，光磁気ディスク，
ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒ，磁気テープ，不揮発性のメモ
リカード，ＲＯＭなどを用いることができる。

【００３１】また、コンピュータが読出したプログラム
コードを実行することにより、前述した実施形態の機能
が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示
に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレ
ーティングシステム）などが実際の処理の一部または全
部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が
実現される場合も含まれることは言うまでもない。

【００３２】さらに、記憶媒体から読出されたプログラ
ムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボード
やコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わる
メモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に
基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わ
るＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、そ
の処理によって前述した実施形態の機能が実現される場
合も含まれることは言うまでもない。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
回路規模を小さくし、キャリア周波数や符号位相のずれ
に起因する畳み込み演算出力の変動をなくしたスペクト
ラム拡散通信における同期方法、及びスペクトラム拡散
通信装置とそれを用いた通信システムを提供できる。す
なわち、受信信号を２分岐してコンボルバに入力するた
め、参照信号発生回路が不要となり、回路規模を小さく
抑えることができる。また、コンボルバにおける反射に
起因する干渉信号の影響を抑えることができ、同期性能
を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態のスペクトラム拡散通信装置を示
すブロック図である。

【図２】本実施の形態のスペクトラム拡散通信装置の同
期部の一構成例を示すブロック図である。

【図３】本実施の形態のスペクトラム拡散通信装置の同
期部の動作を説明する図である。

【図４】拡散符号の相関出力の一例を示す図である。

【図５】拡散符号と時間反転符号との相関出力の一例を
示す図である。

【図６】拡散符号と時間反転符号との相関出力の他の例
を示す図である。

【図７】遅延回路を挿入した場合のスペクトラム拡散通
信装置の同期部の動作を説明する図である。

【図８】従来のスペクトラム拡散通信装置の同期部の動
作を説明する図である。

【符号の説明】

１１ 高周波部 １２ 同期部 １２ａ 参照パターン記憶部 １３ 復調部 １４ 変調部 ２１ コンボルバ ２２ 同期タイミング生成部 ２３ クロック再生／符号同期部

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 拡散符号によりスペクトラム拡散変調さ
   れた信号により通信するスペクトラム拡散通信装置にお
   いて、 受信信号を２つに分岐する信号分岐手段と、 該２つに分岐された受信信号の畳み込み演算を行う畳み
   込み演算手段と、 該畳み込み演算手段の出力信号から同期タイミング信号
   を生成するタイミング信号生成手段とを備えることを特
   徴とするスペクトラム拡散通信装置。
2. 【請求項２】 前記畳み込み演算手段が弾性表面波コン
   ボルバからなることを特徴とする請求項１記載のスペク
   トラム拡散通信装置。
3. 【請求項３】 前記畳み込み演算手段の２つの入力端の
   うち一方または双方に遅延回路が付加されていることを
   特徴とする請求項１記載のスペクトラム拡散通信装置。
4. 【請求項４】 前記タイミング信号生成手段が、所定の
   拡散符号と該拡散符号を時間的に反転した符号との相関
   特性に対応したマッチドフィルタからなることを特徴と
   する請求項１記載のスペクトラム拡散通信装置。
5. 【請求項５】 前記拡散符号が該拡散符号を時間的に反
   転した符号との相関特性が１周期内にて１つの相対的に
   大きな相関ピークを有する符号であって、前記タイミン
   グ信号生成手段が、相対的に大きな相関ピークを検出す
   る手段からなることを特徴とする請求項１記載のスペク
   トラム拡散通信装置。
6. 【請求項６】 前記拡散符号は、該拡散符号を時間的に
   反転した符号と同じであることを特徴とする請求項５記
   載のスペクトラム拡散通信装置。
7. 【請求項７】 拡散符号によりスペクトラム拡散変調さ
   れた信号により通信するスペクトラム拡散通信装置から
   なるスペクトラム拡散通信システムにおいて、 前記スペクトラム拡散通信装置の受信部が、 受信信号を２つに分岐する信号分岐手段と、 該２つに分岐された受信信号の畳み込み演算を行う畳み
   込み演算手段と、 該畳み込み演算手段の出力信号から同期タイミング信号
   を生成するタイミング信号生成手段とを備えることを特
   徴とするスペクトラム拡散通信システム。
8. 【請求項８】 前記畳み込み演算手段が弾性表面波コン
   ボルバからなることを特徴とする請求項７記載のスペク
   トラム拡散通信システム。
9. 【請求項９】 前記畳み込み演算手段の２つの入力端の
   うち一方または双方に遅延回路が付加されていることを
   特徴とする請求項７記載のスペクトラム拡散通信システ
   ム。
10. 【請求項１０】 前記タイミング信号生成手段が、所定
    の拡散符号と該拡散符号を時間的に反転した符号との相
    関特性に対応したマッチドフィルタからなることを特徴
    とする請求項７記載のスペクトラム拡散通信システム。
11. 【請求項１１】 前記拡散符号が該拡散符号を時間的に
    反転した符号との相関特性が１周期内にて１つの相対的
    に大きな相関ピークを有する符号であって、前記タイミ
    ング信号生成手段が、相対的に大きな相関ピークを検出
    する手段からなることを特徴とする請求項７記載のスペ
    クトラム拡散通信システム。
12. 【請求項１２】 前記拡散符号は、該拡散符号を時間的
    に反転した符号と同じであることを特徴とする請求項１
    １記載のスペクトラム拡散通信システム。
13. 【請求項１３】 拡散符号によりスペクトラム拡散変調
    された信号により通信するスペクトラム拡散通信におけ
    る同期方法であって、 ２つに分岐した受信信号から畳み込み演算を行い、 該畳み込み演算の出力に基づいて同期タイミング信号を
    生成することを特徴とするスペクトラム拡散通信におけ
    る同期方法。
14. 【請求項１４】 前記畳み込み演算は弾性表面波コンボ
    ルバにより行われ、前記２つに分岐した受信信号は該弾
    性表面波コンボルバの両端から受信信号の時系列順に入
    力されて、前記畳み込み演算の出力が拡散符号に対応す
    る所定のパターンである場合に、前記同期タイミング信
    号を生成することを特徴とする請求項１３記載のスペク
    トラム拡散通信における同期方法。
15. 【請求項１５】 前記拡散符号として、該拡散符号を時
    間的に反転した符号との相関特性が１周期内にて１つの
    相対的に大きな相関ピークを有する符号を選択し、前記
    ２つに分岐した受信信号は弾性表面波コンボルバの両端
    から受信信号の時系列順に入力されて、前記畳み込み演
    算の出力が所定の値を越える場合に、前記同期タイミン
    グ信号を生成することを特徴とする請求項１３記載のス
    ペクトラム拡散通信における同期方法。