JPH09252265A - スペクトラム拡散受信機の同期追跡装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】位相のずれ方向の検出を可能とするスペクトラ
ム拡散受信機の同追追跡装置を提供する。 【解決手段】受信信号に、受信用の疑似雑音符号発生器
３３からの疑似雑音符号を乗算して得られた信号を分岐
し、情報間引き回路２５，２６にそれぞれ入力し、入力
端子２３，３４に供給されるタイミング信号で、入力さ
れた信号をそれぞれ間引く。この後、積分器２７，２８
で積分することにより、同一時間軸上で異なる相関特性
を作り、加算器３１を用いて引き算してこれらの特性を
合成することにより遅延弁別特性を得る。この特性に基
づいて疑似雑音符号発生器３３を制御し、疑似雑音符号
の周波数を可変することで受信同期の追跡を可能とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、スペクトラム拡
散通信方式の受信機に関し、受信信号から情報信号を得
るときに施される逆拡散処理に用いられる疑似雑音符号
の同期追跡装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】スペクトラム拡散通信機が、他の無線通
信機器と比べて明らかに異なる部分が、受信部に設けら
れている同期の補足装置と追跡装置である。周知ではあ
るが、スペクトラム拡散通信について簡単に触れてお
く。

【０００３】スペクトラム拡散通信機はその送信部で、
情報信号に送信用疑似雑音符号を乗算するという拡散処
理を行なう。一方の受信部では、受信信号に受信用疑似
雑音符号を乗算する、という逆拡散処理を行なう。拡散
処理と逆拡散処理に用いられる疑似雑音符号が同一符号
であり、かつ同位相となるときにのみ受信部で情報信号
が再生されることになる。同一符号であるということ
は、通信者間で予め使用する疑似雑音符号を決めておけ
ばよい。しかし、同位相とするには、送信信号に含まれ
る送信用疑似雑音符号に対して、受信側で発生させる受
信用疑似雑音符号を合わせ、常に追跡し続けなければな
らない。この符号位相を合わせる過程を同期の補足と呼
び、追跡する過程を同期の追跡あるいは追尾と呼ぶ。

【０００４】ここでは、同期追跡装置として一般的に使
用されている遅延ロックループを基本的な構成例を図１
１に示し、その動作について説明する。図１１におい
て、１は入力端子、２〜４は乗算器、５，６は積分器、
７，８は相関器、９は受信用疑似雑音符号発生器、１０
は電圧制御発振器、１１は加算器、１２は出力端子であ
る。

【０００５】入力端子１に入力される信号は、情報信号
に送信用疑似雑音符号が乗算され、拡散処理の施された
信号である。情報信号はアナログ信号であっても、デジ
タル信号であってもよいが、一般的には何らかの１次変
調が施された信号を用いている。しかしながら、追跡装
置の説明においては情報信号の存在がその動作理解を困
難にする。ここでは説明を簡単にするため、受信信号は
送信用疑似雑音符号のみであるとして考える。

【０００６】入力端子１に入力された送信用疑似雑音符
号は、乗算器２〜４へ入力され、受信用の疑似雑音符号
発生器９から出力される疑似雑音符号と乗算する。疑似
雑符号発生器９から出力する３つの疑似雑音符号９ａ〜
９ｃは、それぞれ異なる位相関係にあり、これを図１２
（１）〜（３）に示した。ここで用いた疑似雑音符号
は、３次の原始多項式から生成されるＭ系列符号とし、
その１周期の期間をＴ、１チップの期間をΔとする。３
次の原始多項式から生成されるＭ系列符号の数は２つ存
在するが、ここではそのうちの１つを例にした。図１２
の（１）〜（３）は、位相が順に１チップずつ遅延した
位相関係にある。

【０００７】同期追跡装置の遅延弁別特性について説明
する。遅延弁別特性とは、時間のずれを振幅値の変化と
して表わす特性であり、この特性を用いて振幅値の変化
から時間のずれを見分ける。遅延弁別特性は２つの相関
特性の合成によって得られる。２つの相関特性を作り出
しているのが相関器７，８である。相関器７，８の説明
の前に、周知と思われるものの、相関特性について説明
しておく。

【０００８】相関特性とは、相関関数で表される特性で
あり、数学的に言えば、他方に対する一方の関数の偏移
を関数とした関数ｆ１（ｔ）と関数ｆ２（ｔ）間の類似
性または相互依存性の尺度を与える特性である。他方に
対する一方の関数の偏移をパラメータτで表せば、この
相関特性Ｒ２１は（１）式で定義される。

【０００９】

【数１】 即ち、関数ｆ２（ｔ）を基準して関数ｆ１（ｔ）の時間
を可変させつつ、両者を乗算し積分したものである。関
数ｆ１（ｔ）と関数ｆ２（ｔ）が同一な場合に得られる
相関特性は自己相関特性と呼ばれ、異なる場合に得られ
る相関特性は相互相関特性と呼ばれる。

【００１０】（１）式を具体化するには、ｆ１（ｔ）、
ｆ２（ｔ）で表現される関数を信号化し、両者を乗算器
に入力し積分すればよい。図１１では、関数ｆ１
（ｔ）、ｆ２（ｔ）で与えられる信号を疑似雑音符号と
し、疑似雑音符号同士の乗算結果を１周期に渡って積分
することにより相関特性を得ている。

【００１１】相関器７は、乗算器３と積分器５から成
り、相関器８は乗算器４と積分器６から成る。では、相
関器７，８から相関特性を得、これらの合成により遅延
弁別特性が得られることを説明するが、相関器７と相関
器８の違いは、図１２に示したように、それぞれの乗算
器３と４に入力される疑似雑音符号間の位相関係のみで
ある。つまり、異なる時間軸上で同一の相関特性を得て
いるに過ぎない。そこで、まずは相関器７で得られる相
関特性について説明する。

【００１２】相関器７の乗算器３には、入力端子１に入
力された疑似雑音符号と、疑似雑音符号発生器９から出
力された疑似雑音符号が入力される。これら入力信号の
一方は受信信号であり、一方は受信機で発生させる信号
であるので、同期が追跡するまでの間は、当然周波数が
異なっていることになる。これは、周波数が等しい２つ
の信号の一方に対して一方の位相をずらしていくと考え
ても差し支えない。そこで、入力端子１に入力された疑
似雑音符号に対して、疑似雑音符号発生器９から出力さ
れた疑似雑音符号の位相差をずらしていった場合の、両
入力信号波形と、その乗算結果を調べることにする。こ
れを図１３に示した。

【００１３】図１３（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ、入力端
子１に入力された疑似雑音符号を基準にして、疑似雑音
符号発生器９から出力された疑似雑音符号の位相差を＋
Δ，＋Δ／２，０，−Δ／２，−Δとした際の疑似雑音
符号と、その乗算結果を表したものである。Ａに示した
信号波形が入力端子１に入力された疑似雑音符号であ
り、Ｂに示した信号波形が疑似雑音符号発生器９から出
力された疑似雑音符号であり、Ｃに示した信号波形が乗
算器３の出力信号である。つまり、乗算器３に入力され
る図１２の（３）の信号に相当するのがＢに示した信号
波形である。

【００１４】相関値はこのＣに示した信号波形を１周期
に渡り積分したものであるから、これは、乗算結果が１
の期間から０の期間を引き算し、この結果を１周期Ｔで
割ったものに等しくなる。例えば、（ａ）の場合、１の
期間が３Δ、０の期間が４Δなので、（３Δ−４Δ）／
Ｔ＝（３Δ−４Δ）／７Δ＝−１／７となる。また、
（ｂ）の場合は、（５Δ−２Δ）／７Δ＝３／７とな
り、（ｃ）の場合は、（７Δ−０Δ）／７Δ＝１とな
る。

【００１５】上記の解析は、２つの疑似雑音符号間の位
相差に代表的な値を用いたが、本来は連続的に位相差を
可変して相関特性を求めることになる。これを図１４に
示した。図１４の横軸は、２つの疑似雑音符号間位相差
を示し、縦軸は相関値Ｒss（τ）を示したものである。
この特性から、２つの疑似雑音符号間位相差が０となる
ときに相関値は最大となり、τ≦−ΔとΔ≦τの範囲で
最小となることがわかる。また、位相差０の相関値軸に
対して左右対称な特性となっていることがわかる。

【００１６】この相関特性における相関値の最大値と最
小値は、以下に示した一般式からも求めることができ
る。

【００１７】

【数２】 ただし、ｋは疑似雑音符号の原始多項式の次数、ｎはチ
ップ数でありｎ＝２^k −１である。

【００１８】相関特性が理解できたところで、図１２に
示した疑似雑音符号の位相関係を確認してみる。疑似雑
音符号発生器９から出力される疑似雑音符号の位相関係
は、図１２に示したようになっており、（２）を基準と
考えれば、１Δ位相の進んだ（１）の疑似雑音符号が相
関器８の乗算器４に入力されており、１Δ位相の遅れた
（３）の疑似雑音符号が相関器７の乗算器３に入力され
ている。この際に得られる相関特性をそれぞれ図１５、
図１６に示した。

【００１９】加算器１１は、相関器７の出力から相関器
８の出力を引き算する。即ち、図１６の特性から図１５
の特性を引き算していることになるので、加算器１１の
出力では、図１７に示したような特性が得られる。この
特性は、２つの疑似雑音符号間位相差が０となる相関値
軸に対して左右非対称性な特性となっている。

【００２０】ここで、加算器１１の出力にて相関値＝４
／７が検出されたとして、この相関値から位相差を求め
ることを考える。相関値＝４／７という値からは、図１
７に示したＰ１とＰ２の２点に相当する符号間位相差が
考えられる。Ｐ１の位相差は−Δ／２であり、Ｐ２の位
相差は−３Δ／４である。この場合、符号間の位相差が
−Δ／２なのか、−３Δ／４なのかは判断できないもの
の、位相差が−方向にずれていることは判断可能とな
る。つまり、相関値（加算器１１の出力電圧）から位相
のずれ方向（時間のずれ方向）は判断可能となる。位相
のずれ方向が判断さえできれば、この判断に従って位相
の方向制御が可能となる。この図１７に示した特性が遅
延弁別特性と呼ばれるものである。

【００２１】遅延弁別特性が得られたところで、追跡ル
ープの動作について説明する。加算器１１の出力にて得
られた遅延弁別特性で、次段の電圧制御発振器１０を制
御する。ここで、電圧制御制御発振器１０の特性を図１
８に示したような設定にしておく。図１８の横軸は入力
電圧であり、縦軸は出力周波数である。つまり、電圧制
御発振器１０に与える入力電圧値を高くすれば、出力信
号の発振周波数が高くなり、逆に入力電圧値を低くすれ
ば、出力信号の発振周波数が低くなるよう動作させる。
また、入力制御電圧が０のときに出力されるフリーラン
周波数を、送信用疑似雑音符号のチップ速度と等しい周
波数ｆｏに設定しておく。

【００２２】このように設定すれば、遅延弁別特性（加
算器１１の出力電圧）に応じて電圧制御発振器１０の出
力周波数を制御できる。こうして制御された電圧制御発
振器１０の出力信号は、次段の疑似雑音符号発生器９に
入力される。疑似雑音符号発生器９が線形フィードバッ
クＬＦシフトレジスタ（ＬＦＳＲ）で構成されていると
すれば、ＬＦＳＲを駆動するクロック信号として電圧制
御発振器１０の出力信号を入力する。ＬＦＳＲにクロッ
ク信号を入力すれば、このクロック信号の１周期を１チ
ップとする疑似雑音符号が生成できる。このことは周知
であり、ここでの説明は省略する。これによって、電圧
制御発振器１０から出力される発振周波数に応じたチッ
プ速度の疑似雑音符号が生成される。

【００２３】上記構成から成る追跡装置を、入力端子１
に入力された送信似雑音符号と、疑似雑音符号発生器９
から出力された受信疑似雑音符号の位相差が−Δであっ
た状態から考察する。

【００２４】図１７に示した遅延弁別特性から、位相差
が−Δとなる相関値を読むと８／７という値が得られ
る。電圧制御発振器１０は、この相関値に応じた発振周
波数を出力する。電圧制御発振器１０は、フリーラン周
波数がｆｏであるから、相関値８／７の電圧が与えられ
ると、その発振周波数は増加する。このときの発振周波
数をｆｏ＋αと仮定する。その結果、疑似雑音符号発生
器９はｆｏ＋αのクロック信号で疑似拡散符号を生成す
ることになり、そのチップ速度もｆｏ＋αとなる。

【００２５】前述したように、電圧制御発振器１０のフ
リーラン周波数であるｆｏは、送信用疑似雑音符号のチ
ップ速度に合わせて設定したのであるから、受信用疑似
雑音符号の周波数が送信用疑似雑音符号の周波数に比べ
てαだけ高くなる。即ち、図１３（ｅ）のＡに示した疑
似雑音符号に比べて、Ｂに示した疑似雑音符号の周波数
が高くなる訳であるから、位相で見れば、Ｂの疑似雑音
符号の位相を進めたことに等くなる。その結果、相関値
は図１７に示した遅延弁別特性上を位相差０の点に向か
い徐々に小さくなっていく。

【００２６】逆に、位相差が＋Δであった状態から考察
する。この場合、相関値は−８／７となり、電圧制御発
振器１０から出力される発振周波数はフリーラン周波数
のｆｏより減少する。このときの発振周波数をｆｏ−α
と仮定すれば、受信用疑似雑音符号のチップ速度もｆｏ
−αとなり、受信用疑似雑音符号の周波数が送信用疑似
雑音符号の周波数に比べてαだけ低くなる。即ち、図１
３（ａ）のＡに示した疑似雑音符号に比べて、Ｂに示し
た疑似雑音符号の周波数が低くなる訳であるから、位相
で見れば、Ｂの疑似雑音符号の位相を遅らせたことに等
くなる。その結果、相関値は図１７に示した遅延弁別特
性上を位相差０の点に向かい徐々に大きくなっていく。

【００２７】つまり、送信用疑似雑音符号と受信用疑似
雑音符号に生じていた位相差が０になるようフィードバ
ック制御されるのである。遅延弁別特性は異なる時間軸
上で得られた相関特性を合成したものであり、それぞれ
の相関特性は図１２の（１）と（３）に示したような位
相関係にある２つの受信用疑似雑音符号によって作り出
されていた。そのため、これら２つの疑似雑音符号間の
丁度中間に位置する（２）の疑似雑音符号を受信側で生
成すれば、常に送信用疑似雑音符号に位相同期した受信
用疑似雑音符号を得ることができる。

【００２８】乗算器２の入力信号の一方は、入力端子１
に入力された送信用疑似雑音符号であり、他方は、疑似
雑音符号発生器９から出力される（２）の受信用疑似雑
音符号であるから、乗算器２から出力される信号は逆拡
散の施された情報信号となり、出力端子１２に導かれ
る。

【００２９】以上、従来のスペクトラム拡散受信機に用
いられている同期追跡装置について説明してきたが、こ
こで述べた遅延弁別特性は、追跡により位相の合致した
疑似雑音符号より１チップ位相の進んだ疑似雑音符号と
１チップ位相の遅れた疑似雑音符号とを受信信号に乗算
することによって得られた。つまり、遅延弁別特性を得
るために必要な受信用疑似雑音符号間の位相差は２チッ
プであった。この特性を作り出す遅延弁別器を一般的に
２ΔＤＤ（Delay-Discriminator ）と呼ぶが、時間軸
（位相差軸）に対する感度を高めた１ΔＤＤと呼ばれる
遅延弁別器も存在する。１ΔＤＤの遅延弁別特性を得る
には、受信用疑似雑音符号間の位相差を１チップとすれ
ばよい。

【００３０】２ΔＤＤの遅延弁別特性が図１７に示した
ように、位相差−２Δ〜２Δの範囲でＳ字特性を描いて
いたのに対して、１ΔＤＤでは−Δ〜Δの範囲でＳ字特
性を描く。位相差０の相関値軸を横切る線に注目すれ
ば、２ΔＤＤに比べ１ΔＤＤの傾きが２倍となるので、
追跡性能が高いことになる。

【００３１】このように、スペクトラム拡散通信方式の
受信機に用いられる同期追跡装置は、異なる時間軸上で
２つの相関特性を作り出し、これらを合成することによ
り時間軸（位相差）に対するＳ字特性を有する遅延弁別
特性を得て、追跡動作を可能としている。しかしなが
ら、この追跡装置には非常に大きな欠点が存在してい
る。

【００３２】それは、希望する情報信号を得る信号ライ
ン（受信機入力信号から逆拡散信号出力端子まで）と、
追跡ループとが独立に存在するということである。これ
を図１１と対応させて説明する。まず、入力端子１に入
力された受信信号は３分岐され、乗算器２〜４に入力さ
れる。このうち、乗算器３と４に入力された受信信号か
ら追跡のための遅延弁別特性が作り出される。回路が理
想的に動作していれば、疑似雑音符号発生器９から出力
される３つの疑似雑音符号間位相は等間隔となり、乗算
器２に出力される疑似雑音符号と、分岐されて乗算器２
に入力された受信信号に含まれる疑似雑音符号との位相
は一致する。

【００３３】しかしながら、現実的に回路を理想状態と
して動作させることは困難である。例えば、回路素子に
製造上のばらつきがあり、疑似雑音符号符号発生器９か
ら出力される３つの疑似雑音符号間に位相ずれが生じる
ことも考えられる。これを図１９に示した。図１９の
（１）〜（３）は疑似雑音符号符号発生器９から出力さ
れる３つの疑似雑音符号を示したものであり、（２）に
比べて（３）の位相がΔ−α遅れている場合を示してい
る。この場合の遅延弁別特性は図１１に示したようにな
る。相関値が０となる点をＰに示したが、この点では位
相差が０になっていない。追跡ループは、相関値が０と
なるように位相を合わせ込む訳であるから、受信信号と
（２）の疑似雑音符号間にはα／２の位相誤差が生じ
る。受信信号に含まれる疑似雑音符号と疑似雑音符号発
生器９から出力される疑似雑音符号間には、固定的な位
相のオフセットが生じたまま乗算器２で乗算される。そ
の結果、出力端子１２から出力される情報信号には、不
要な高周波雑音が付加されてしまい、品質の悪い情報信
号となってしまう。

【００３４】この位相ずれを対処するには、出力端子１
２に導かれる情報信号から、何らかの方法で位相ずれを
検出し、追跡ループにフィードバックを掛ける必要があ
る。しかし、このフィードバック制御が不可能であり、
現在のところフィードバック制御可能な追跡装置は開発
されていない。

【００３５】以下に、フィードバック制御が不可能な理
由について説明する。追跡装置自体、２つの相関器を異
なる時間軸上で動作させ、この相関特性の合成により遅
延弁別特性を作り出していた。情報信号が得られる出力
端子１２には乗算器が１つしか存在しないため、たとえ
乗算器の後に積分器を設け、この部分に相関器を構成し
ても、相関特性は１つしか得られないために、遅延弁別
特性は作りだせない。どうにかして１つの相関器で、位
相差を０に追い込めないかと考える。

【００３６】しかしながら、相関器の特性は、図１４に
示した通り、２つの疑似雑音符号間位相が０となる相関
値軸に対して左右対称な特性である。図１４の特性で、
相関値が１であったとすれば、位相差が０であるという
ことが判断できる。相関値が３／７の場合には、位相差
が−Δ／２なのか＋Δ／２なのか判別は不可能である。
つまり、位相ずれの方向が判断できないので、位相の制
御が行えないのである。その他に、位相の異なる３つの
疑似雑音符号を受信側で生成しなけらばならないという
問題もある。１チップずつ異なる位相差で生成される疑
似雑音符号は互いに干渉し、こらが配線間容量などで他
の回路への飛び込みの原因になる。

【００３７】さらに、ＬＦＳＲを用いて１ΔＤＤの遅延
弁別特性を得るには、ＬＦＳＲを２倍のクロック速度で
動作させなけらばならない、という問題も存在する。そ
の理由は、ＬＦＳＲの段間から取り出せる符号間位相差
は１チップであり、逆拡散用に必要なΔ／２位相差を有
する疑似雑音符号が生成できないからである。それで
も、同一なＬＦＳＲを用いて同一チップ速度の疑似雑音
符号を発生させ、かつ１ΔＤＤの特性を得ることが可能
である。つまり、２倍速のクロック速度で疑似雑音符号
を生成することにより、１チップの位相差を１／２にす
る。このままでは、疑似雑音符号速度が２倍となるの
で、この速度を１／２に戻してから遅延弁別器に入力す
る。

【００３８】この問題は、単にクロック速度を２倍速に
すれば解決できるというものではない。例えば、高周波
帯域において、プロセスゲインの高い（情報量に比べ、
非常に早い疑似雑音符号で拡散する）システムを組もう
とする場合、当然ＬＦＳＲのクロック速度を高くしなけ
ればならない。回路素子の応答速度から、クロック速度
の限界があることは事実であり、このような限界性能に
近い周波数帯において、さらに２倍速化という技術の壁
は厚いものである。素子の限界性能にも関わらずシステ
ムを優先させれば、高価な素子を使わざるを得ない状況
にもなる。

【００３９】上述の問題とも関連するが、このような追
跡装置のＩＣ化を考えた場合には、２倍速のクロック信
号を回路間に引き回すことになる。配線間の干渉や飛び
込みを考えた場合、周波数の高い信号は不利である。

【００４０】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来のスペク
トラム拡散受信機の同期追跡装置では、送信用疑似雑音
符号と受信用疑似雑音符号間には、固定的な位相のオフ
セットが生じたまま乗算され、出力される情報信号に
は、不要な高周波雑音が付加されてしまい、品質の悪い
情報信号となってしまう。この位相ずれを対処する手段
は現在開発されていない。また、追跡のための受信用疑
似雑音符号には３つの位相の異なるものが必要である等
の問題があった。

【００４１】この発明は、簡単な構成で位相のずれ方向
の検出を可能とするスペクトラム拡散受信機の同追追跡
装置を提供する。

【００４２】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、この発明のスペクトラム拡散受信機の同追追跡
装置では、受信信号に受信用疑似雑音符号を乗算して得
られる情報を、異なる情報間引き回路によりそれぞれ間
引いて、受信信号に含まれる送信用疑似雑音符号と受信
用疑似雑音符号間の位相差が０となる相関値軸に対して
左右非対称となる第１及び第２の相関特性を生成し、こ
れら相関特性の合成により遅延弁別特性を生成し、この
遅延弁別特性に基づいて受信用疑似雑音符号を制御し、
送信用疑似雑音符号に受信用疑似雑音符号を同期追跡さ
せる。

【００４３】このような手段を取ることにより、追跡動
作時には、受信信号に含まれる送信用疑似雑音符号と受
信用疑似雑音符号の位相が一致するため、情報信号は情
報を間引く回路の寸前の乗算結果から取り出せる。つま
り、追跡ループの一部から情報が得られるので、符号間
位相のオンループ制御が可能となる。同一時間軸上で対
称性の異なる２つの相関特性を作り出しており、かつ追
跡ループから情報信号も得られるので、受信信号に乗算
する疑似雑音符号は１つで済む。

【００４４】また、同一の時間軸上で動作しているた
め、相関値の変化から検出可能な位相差量は、±Δしか
ないため１ΔＤＤが構成可能となる。そのため、ＬＦＳ
Ｒを駆動するクロック信号を、２倍速にしなくても１Δ
ＤＤの特性が得られる。

【００４５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、こ
の発明の一実施の形態について説明するためのブロック
図である。２０は受信信号の入力端子、２１は乗算器、
２２は情報信号出力端子、２３，２４はタイミング信号
入力端子、２５，２６は情報間引き回路、２７，２８は
積分器、２９は第１の相関器、３０は第２の相関器、３
１は加算器、３２は電圧制御発振器、３３は受信用の疑
似雑音符号発生器である。

【００４６】入力端子２０には、情報信号が疑似雑音符
号にて拡散された信号が入力される。この拡散信号を乗
算器２１の一方の端子に、疑似雑音符号発生器３３から
発生させた疑似雑音符号を乗算器２１の他方の端子にそ
れぞれ入力して、両者を乗算することにより逆拡散処理
を施し、情報信号出力端子２２から情報を出力する。こ
れと同時に、情報信号は情報間引き回路２５と２６の一
方の入力端子に入力される。これら情報間引き回路２
５，２６はそれぞれ、タイミング入力端子２３と２４に
入力される情報を間引くためのタイミング信号によって
情報を間引き、次段の積分器２７，２８に出力する。積
分器２７，２８は、情報の間引かれた情報信号を積分す
るものであり、積分器２７，２８の各出力が相関値とな
る。加算器３１は積分器２７の出力に得られた相関特性
から積分器２８の出力に得られた相関特性を引き算する
ものであり、この出力が遅延弁別特性となる。電圧制御
発振器３２が加算器３１から出力される遅延弁別特性に
応じた発振周波数を出力するよう設定しておけば、この
発振周波数に基づいた周波数の疑似雑音符号が疑似雑音
符号発生器３３から出力される。

【００４７】以上が構成回路の一通りの動作であるが、
以下に信号波形などを使って追跡装置全体を詳細に説明
する。まず扱う情報信号は、１が連続した信号であると
定義しておく。即ち、拡散処理の施された情報信号は疑
似雑音符号そのものに等しい信号である。また、疑似雑
音符号も３次の原始多項式から生成されるＭ系列符号の
１種類であると決めておく。この疑似雑音符号の発生パ
ターンは図１２に示したものと同様である。この疑似雑
音符号を用い、まず相関器２９について説明する。

【００４８】相関器２９は、乗算器２１と情報間引き回
路２５と積分器２７から構成される。乗算器２１には入
力端子２０に入力された受信信号と疑似雑音符号発生器
３３から出力される疑似雑音符号が入力され乗算され
る。この段階では、両者の疑似雑音符号がどのような位
相関係にあるかはわからない。

【００４９】そこで、受信信号の位相を基準として、疑
似雑音符号発生器３３から出力される疑似雑音符号位相
差τを、τ＞Δ，Δ＞τ＞Δ／２，Δ／２＞τ＞０，τ
＝０，０＞τ＞−Δ／２，−Δ／２＞τ＞−Δ，−Δ＞
τにそれぞれ場合わけし、それを図２の（ａ）〜（ｄ）
と図３の（ｅ）〜（ｇ）に示した。図２、図３中の波形
Ａは受信信号、Ｂは疑似雑音符号発生器３３から出力さ
れる疑似雑音符号を示し、乗算結果をＣに示した。

【００５０】情報間引き回路２５は、この乗算結果から
ある種のタイミングで情報を間引くものである。一例と
して、この情報間引き回路の具体例を図４に示した。図
４はＯＲ論理演算器を示したものである。

【００５１】ここで、タイミング信号入力端子２３に与
えるタイミング信号は、疑似雑音符号発生器３３から出
力される疑似雑音符号に位相同期した信号であり、その
周期が１チップでデューティー５０％の信号であると仮
定する。これを図２、図３のＤに示した。

【００５２】ＯＲ論理演算器は、入力される信号が両方
共にＬレベル電位のときにのみＬレベル電位を出力する
ものである。そのため、タイミング信号に上述のよう
な、１チップの１／２の期間がＨレベルであり、残りの
１／２の期間がＬレベルとなっている信号を用いるとい
うことは、ＯＲ論理演算器の一方に入力するタイミング
信号によって他方に入力する乗算結果の情報量を１／２
に制限していることになる。乗算結果Ｃから情報の間引
かれた信号波形をＥに示した。

【００５３】情報の間引かれた信号は、次段の積分器２
７にて疑似雑音符号の１周期に渡って積分され、相関値
が得られる。では、それぞれの位相差の場合において、
相関値がどう変化するかを定性的に説明する。

【００５４】まず、図２の（ａ）のτ＞Δの場合、乗算
結果ＣとＯＲ論理演算器出力Ｅを比較してみると、乗算
結果ＣがＬレベルとなっている期間にＯＲ論理演算器出
力ＥもＬレベルとなっているが、このＬレベルとなって
いる期間がタイミング信号ＤのＬレベルとなっている期
間、即ち１／２チップに制限されていることが確認でき
る。このとき、相関値は最小値となる。

【００５５】図２の（ｂ）のΔ＞τ＞Δ／２の場合、図
２の（ａ）に示したＯＲ論理演算器出力Ｅとこの場合の
ＯＲ論理演算器出力Ｅを比較してみると明らかである
が、位相差が小さくなるに連れて、（ｂ）のＥでＬレベ
ルの期間が短くなっていくのが確認できる。位相差がΔ
のときの相関値はτ＞Δの場合と同値であるが、位相差
が小さくなるに連れ相関値は増加していき、位相差がΔ
／２に至っては相関値は最大値となる。

【００５６】図２の（ｃ）のΔ／２＞τ＞０の場合、乗
算結果Ｃとタイミング信号Ｄをみると明らかであるが、
乗算結果ＣがＬレベルとなっている期間は、タイミング
信号ＤがＨレベルとなっている期間にマスキングされて
しまう。そのため、Δ／２＞τ＞０の期間で相関値に変
化はなく一定値となる。

【００５７】図３の（ｅ）の０＞τ＞−Δ／２の場合の
期間は、乗算結果ＣがＬレベルとなっている期間とタイ
ミング信号がＬレベルとなる期間が重なり合うため、乗
算結果Ｃがそのまま出力され、相関値は減少していく。

【００５８】また、図３の（ｆ）の−Δ／２＞τ＞−Δ
の場合の期間は、乗算結果ＣがＬレベルとなる期間が、
タイミング信号がＬレベルとなっている期間を越える。
しかしながら、ＯＲ論理演算器の出力ＥがＬレベルとな
る期間は、タイミング信号期間により制限されてしま
う。そのため、−Δ／２＞τ＞−Δの期間で相関値に変
化はなく一定値となる。このときの相関値は最小値であ
る。

【００５９】さらに、図３の（ｇ）の−Δ＞τの場合の
期間も、τ＞Δの場合と同様、位相差は１チップ以上で
あり、情報は１／２に間引かれ、相関値は最小値とな
る。

【００６０】以上の解析から、相関器２９で得られる相
関特性を図５に示した。では、この相関特性が取り得る
相関値の最大値と最小値を定量的に解析する。

【００６１】相関値が最大値を取る期間は、図５から明
らかなようにΔ／２≧τ≧０であり、この期間のＯＲ論
理演算出力は、連続したＨレベルとなる。つまり相関値
は最大値の１となる。これを（４）式に示した。

【００６２】

【数３】 一方、相関値が最小値を取る期間は、τ≧Δと−Δ／２
≧τの範囲である。この期間は情報を間引かれたことに
より、乗算結果がＬレベルである期間が１／２にされ、
その分、残りの１／２の期間がＨレベルに加わると考え
られる。これを（５）式に示した。

【００６３】

【数４】 ただし、ｋは疑似雑音符号の原始多項式の次数、ｎはチ
ップ数であり、ｎ＝２^k−１である。

【００６４】従来例で説明した相関特性が、図１４に示
されているように、位相差０の相関値軸に対して対称な
特性であったのに対して、この相関器は非対称な特性を
示すことが特徴である。即ち、情報を間引くことにより
相関特性が非対称になった訳であるが、これを概念的に
示したのが図６である。図６の（ａ）は図１４に示した
相関特性であり、（ｂ）は情報を間引くタイミング信号
を示したものであり、（ｃ）が情報を間引かれた信号に
よる相関特性を示したものである。

【００６５】情報を間引く回路はこの場合、ＯＲ論理演
算器であるから、タイミング信号がＬレベルとなったと
きにのみ乗算結果の情報が有効であると考えられる。こ
の期間を（ａ）の特性上に太線で示した。太線でない期
間は、情報が間引かれる期間である。この情報が間引か
れた期間は、情報の増減がない期間であると考えられる
ので、この間の相関値に変化は生じない。つまり、
（ａ）に示した太線期間の間を、相関値が一定となるτ
軸と平行な線で結んだ特性が相関特性となる。これを
（ｃ）に示した。このように考えると、情報を間引くこ
とにより、相関特性が相関値軸に対して左右非対称な特
性になることが直感的に理解できる。

【００６６】以上、相関器２９の動作を詳述に説明して
きたが、次に他方の相関器である相関器３０について説
明をする。しかしながら、相関器２９と相関器３０の構
成は同じであり、入力するタイミング信号の位相のみを
変えているため、これに伴う言及にとどめる。

【００６７】相関器３０も相関器２９と同様、情報間引
き回路２６は図４に示したＯＲ論理演算器を用いること
にする。ここで、タイミング信号入力端子２４に与える
タイミング信号は、タイミング信号入力端子２３に与え
たタイミング信号を位相反転した信号であると仮定す
る。これを図２、図３のＦに示した。このタイミング信
号によって、乗算結果Ｃから情報を間引かれた信号はＧ
のような信号波形となる。情報の間引かれた信号は次段
の積分器２８にて疑似雑音符号の１周期に渡って積分さ
れ、相関値が得られる。２つの疑似雑音符号間位相差を
連続的に可変することにより、図７に示した相関特性が
得られる。

【００６８】相関器３０に入力しているタイミング信号
は、相関器２９に入力したタイミング信号を１／２チッ
プずらしたものであるから、図７の特性も図５の特性を
１／２チップずらしたものと考えることができる。ま
た、図６と同様に、情報の有効期間を繋ぐことによって
も、図７の相関特性を得ることができる。これを図８に
示した。図８の（ａ）は図１４に示した相関特性であ
り、（ｂ）は情報を間引くタイミング信号を示したもの
であり、（ｃ）が情報を間引かれた信号による相関特性
を示したものである。

【００６９】相関器２９と相関器３０で得られる相関特
性が理解できたところで、これら特性の合成により遅延
弁別特性が得られることを説明する。遅延弁別特性は、
加算器３１にて、相関器３０の特性から相関器２９の特
性を減算することによって得られる。これを図９に示し
た。図９のＡが相関器３０の相関特性で、Ｂが相関器２
９の相関特性を−１倍した特性で、ＣがＡとＢを合成し
た特性である。このＣの特性が遅延弁別特性である。従
来例で説明した特性と相似な特性であることが確認でき
る。但し、注目すべき点は、この特性が１ΔＤＤの遅延
弁別特性となっていることである。図２０に示すよう
に、従来例で説明した遅延弁別特性が、−２Δ〜２Δの
位相差範囲でＳ字特性を描いている２ΔＤＤであったの
に対し、図９に示したこの実施の形態の遅延弁別特性
は、−Δ〜Δの位相差範囲でＳ字特性を描く１ΔＤＤと
なっている。

【００７０】以上のことから、従来例で説明したと同様
な動作を行う電圧制御発振器３２と疑似雑音符号発生器
３３を用いれば、この実施の形態で得られた遅延弁別特
性により、受信信号に位相同期する追跡装置が構成でき
るのである。

【００７１】なお、情報を間引くタイミング信号に、受
信用疑似雑音符号と同一周波数であり、かつデューティ
５０％のクロック信号を用いたが、図６や図８に示した
特性図からも分かるように、タイミング信号の周波数は
２倍であっても４倍であってもかまわない。この場合、
相関特性のダイナミック・レンジを１／２分割あるいは
１／４分割した部分に相関特性のフラットな領域がで
き、遅延弁別特性としてのダイナミック・レンジは小さ
くなるもの、追跡動作可能な遅延弁別特性は得られる。

【００７２】同様に、クロック信号のデューティ比が５
０％でない場合は、一方の相関特性のダイナミック・レ
ンジが小さくなるのに対して、他方の相関特性のダイナ
ミック・レンジは大きくなる。これにより、遅延弁別特
性のダイナミック・レンジが正負非対称となるものの、
やはり追跡動作可能な遅延弁別特性を得ることができ
る。

【００７３】この実施の形態では、受信信号と受信機側
で発生する疑似雑音符号との乗算信号から情報を間引き
積分することにより、同一時間軸上で異なる相関特性を
作りだし、これらの合成により遅延弁別特性を得て、追
跡ループを構成している。これにより、１つの疑似雑音
符号のみで成し遂げており、かつ１ΔＤＤの遅延弁別特
性を得ている。倍速のクロック信号を必要としなくて
も、１ΔＤＤの遅延弁別特性が得られるため、信号の飛
び込みという問題も低減される。

【００７４】また、追跡ループ上から逆拡散信号が得ら
れるため、逆拡散信号に含まれる位相誤差はフィードバ
ック制御され、極めて低い位相誤差に抑え込むことを可
能にしている。

【００７５】図１０のブロック図を用いて、この発明の
他の実施の形態について説明する。この実施の形態は、
図１の実施の形態の相関器２９，３０にそれぞれ使用し
ていた積分器を１つに削減したものである。図１と同一
の構成要素には同一の符号を付した。

【００７６】すなわち、この実施の形態は、加算器３１
の後段に、積分器２７８を設けて、図１の実施の形態で
用いた積分器２７，２８を共有化し、回路規模の低減を
図ったものである。

【００７７】情報間引き回路２５と２６からの出力は加
算器３１にて加算され、その後積分器２７８を通過する
ことによって、遅延弁別特性を得ている。これは、一般
的な数学である積分の線形性から明らかである。今、情
報間引き回路２５から出力される信号を関数ｆ１（ｔ）
で表現し、情報間引き回路２６から出力される信号を関
数ｆ２（ｔ）で表現する。また、積分期間を０から関数
の１周期Ｔまでと仮定すれば、図１の実施の形態とこの
実施の形態の遅延弁別特性は、それぞれ、

【数５】

【数６】 で表される。（６），（７）式からわかるように、これ
らは等しいものとなり、積分器２７８で図１の実施の形
態と同様の効果を持つ追跡装置を実現することができ
る。

【００７８】この実施の形態によれば、加算器３１の後
段に、積分器２７８を配置したことにより、図１の用い
た２つの積分器２７，２８を、１つの積分器で兼用する
ことができる。従って、１つ積分器の分の回路規模の低
減を図ることができる。

【００７９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明では、追
跡動作時に受信信号に含まれる送信用と受信用疑似雑音
符号の位相が一致し、符号間位相のオンループ制御が可
能となり、位相誤差のない逆拡散信号を得ることができ
る。また、同一時間軸上で対称性の異なる２つの相関特
性を作り出すとともに、追跡ループから情報信号も得ら
れるので、受信信号に乗算する疑似雑音符号を１つで済
ますこともできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施の形態を説明するための
ブロック図。

【図２】図１の動作を説明するための信号波形図。

【図３】図１の動作を説明するための信号波形図。

【図４】図１の情報間引き回路の具体的な回路図。

【図５】図１の相関器で得られる相関特性図。

【図６】情報を間引くことにより得られる相関特性につ
いて説明するための説明図。

【図７】２つの疑似雑音符号間位相差を連続的に可変す
ることにより得られる相関特性図。

【図８】情報の有効期間をつなぐことにより図７と同相
関特性が得られることを説明するための特性図。

【図９】図１の相関器３０の特性から相関器２９の特性
を減算することにより得られる特性図。

【図１０】この発明の第２の実施の形態を説明するため
のブロック図。

【図１１】従来のスペクトラム拡散受信機における同期
追跡装置について説明するためのブロック図。

【図１２】図１１の説明に用いた信号波形図。

【図１３】図１１の動作を説明するための信号波形図。

【図１４】送信用と受信用の疑似雑音符号間に位相差が
ない場合の相関特性図。

【図１５】受信用の疑似雑音符号が送信疑似雑音符号よ
り１Δ位相の進んだ場合の相関特性図。

【図１６】受信用の疑似雑音符号が送信疑似雑音符号よ
り１Δ位相の遅れた場合の相関特性図。

【図１７】図１６の特性から図１５の特性を引き算した
場合の相関特性図。

【図１８】図１１で用いた電圧制御発振器の周波数制御
について説明するための特性図。

【図１９】従来の問題点を説明するための信号波形図。

【図２０】従来の問題点を説明するための特性図。

【符号の説明】

２０…入力端子、２１…乗算器、２２…情報信号出力端
子、２３，２４…タイミング信号入力端子、２５，２６
…情報間引き回路、２７，２８，２７８…積分器、２
９，３０…相関器、３１…加算器、３２…電圧制御発振
器、３３…疑似雑音符号発生器。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 情報が送信用疑似雑音符号に基づいて拡
   散された信号を受信し、該受信信号と受信用疑似雑音符
   号を乗算して得られた信号から、異なる間引き方により
   情報を間引き、同一時間軸上に得る第１および第２の相
   関特性と、 前記相関特性の一方から他方を引き算して得られる遅延
   弁別特性と、 前記遅延弁別特性に基づいて前記受信用疑似雑音符号の
   周波数を制御し、前記送信用疑似雑音符号に前記受信用
   疑似雑音符号を同期追跡させる手段とからなることを特
   徴とするスペクトラム拡散受信機の同期追跡装置。
2. 【請求項２】 情報が送信用疑似雑音符号に基づいて拡
   散された信号を受信し、該受信信号と受信用疑似雑音符
   号を入力し、該受信用疑似雑音符号の１チップ区間の任
   意の区間に得られる相関値の最大値が連続となる第１の
   相関特性と、 前記１チップ区間から前記任意の区間を差し引いて残る
   区間に得られる相関値の最大値が連続となる第２の相関
   特性と、 前記第１（第２）の相関特性から前記第２（第１）の相
   関特性を引き算して得られる遅延弁別特性と、 前記遅延弁別特性に基づいて前記受信用疑似雑音符号の
   周波数を制御し、前記送信用疑似雑音符号に前記受信用
   疑似雑音符号を同期追跡させる手段とからなることを特
   徴とするスペクトラム拡散受信機の同期追跡装置。
3. 【請求項３】 情報が送信用疑似雑音符号に基づいて拡
   散された信号を受信し、この受信信号と受信用疑似雑音
   符号を乗算し、この乗算された信号から、前記受信用疑
   似雑音符号と位相同期し、前記受信用疑似雑音符号の１
   チップ区間にＨレベルとＬレベルを繰り返す第１の信号
   に基づいて情報を間引き積算することにより得られる第
   １の相関特性と、 前記第１の信号とは位相反転した関係にある第２の信号
   に基づいて情報を間引き積算することにより得られる第
   ２の相関特性と、 前記第１（第２）の相関特性から前記第２（第１）の相
   関特性を引き算して得られる遅延弁別特性と、 前記遅延弁別特性に基づいて前記受信用疑似雑音符号の
   周波数を制御し、前記送信用疑似雑音符号に前記受信用
   疑似雑音符号を同期追跡させる手段とからなることを特
   徴とするスペクトラム拡散受信機の同期追跡装置。
4. 【請求項４】 情報が送信用疑似雑音符号に基づいて拡
   散された信号を受信し、この受信信号と受信用疑似雑音
   符号を乗算して得られた信号から、前記受信用疑似雑音
   符号と位相同期するとともに、前記受信用疑似雑音符号
   の１チップ区間にＨレベルとＬレベルを繰り返す第１の
   信号に基づいて情報を間引く第１の情報間引き手段と、 前記第１の情報間引き手段から出力された信号を積算す
   る第１の積分器から得られる第１の相関特性と、 前記第１の信号とは位相反転した関係にある第２の信号
   に基づいて情報を間引く第２の情報間引き手段と、 前記第２の情報間引き手段から出力された信号を積算す
   る第２の積分器から得られる第２の相関特性と、 前記第１（第２）の相関特性から前記第２（第１）の相
   関特性を引き算する加算器から得られる遅延弁別特性
   と、 前記遅延弁別特性に基づいて前記受信用疑似雑音符号の
   周波数を制御し、前記送信用疑似雑音符号に前記受信用
   疑似雑音符号を同期追跡させる手段とからなることを特
   徴とするスペクトラム拡散受信機の同期追跡装置。
5. 【請求項５】 情報が送信用疑似雑音符号に基づいて拡
   散された信号を受信し、該受信信号と受信用疑似雑音符
   号を乗算して得られた信号から、前記受信用疑似雑音符
   号と位相同期するとともに、前記受信用疑似雑音符号の
   １チップ区間にＨレベルとＬレベルを繰り返す第１の信
   号に基づいて情報を間引き、第１の情報間引き信号を得
   る第１の情報間引き手段と、 前記第１の信号とは位相反転した関係にある第２の信号
   に基づいて情報を間引き、第２の情報間引き信号を得る
   第２の情報間引き手段と、 前記第１（第２）の情報間引き信号から前記第２（第
   １）の情報間引き信号を引き算し積算して得られる遅延
   弁別特性と、 前記遅延弁別特性に基づいて前記受信用疑似雑音符号の
   周波数を制御し、前記送信用疑似雑音符号に前記受信用
   疑似雑音符号を同期追跡させる手段とからなることを特
   徴とするスペクトラム拡散受信機の同期追跡装置。
6. 【請求項６】 情報が送信用疑似雑音符号に基づいて拡
   散された信号を受信し、該受信信号と受信用疑似雑音符
   号を乗算して得られた信号から、前記受信用疑似雑音符
   号と位相同期するとともに、前記受信用疑似雑音符号の
   １チップ区間にＨレベルとＬレベルを繰り返す第１の信
   号に基づいて情報を間引く第１の情報間引き手段と、 前記第１の信号とは位相反転した関係にある第２の信号
   に基づいて情報を間引く第２の情報間引き手段と、 前記第１（第２）の情報間引き手段の出力信号から前記
   第２（第１）の情報間引き手段の出力信号を引き算する
   加算手段と、 前記加算手段から出力された信号を積分する積分手段
   と、 前記積分手段の出力から遅延弁別特性を得て、該遅延弁
   別特性に基づいて前記受信用疑似雑音符号の周波数を制
   御し、前記送信用疑似雑音符号に前記受信用疑似雑音符
   号を同期追跡させる手段とからなることを特徴とするス
   ペクトラム拡散受信機の同期追跡装置。
7. 【請求項７】 第１の信号と第２の信号は何れも、受信
   用疑似雑音符号を発生させるクロック信号であり、かつ
   互いに位相反転した信号であることを特徴とする請求項
   ３〜６何れかに記載のスペクトラム拡散受信機の同期追
   跡装置。
8. 【請求項８】 受信用疑似雑音符号は、クロック信号を
   線形帰還レジスターに入力して生成されることを特徴と
   する請求項１〜７何れかに記載のスペクトラム拡散受信
   機の同期追跡装置。
9. 【請求項９】 第１の情報間引き手段と第２の情報間引
   き手段は何れも、論理和で構成されることを特徴とする
   請求項４〜８何れかに記載のスペクトラム拡散受信機の
   同期追跡装置。
10. 【請求項１０】 第１の情報間引き手段と第２の情報間
    引き手段は何れも、論理積で構成されることを特徴とす
    る請求項４〜８何れかに記載のスペクトラム拡散受信機
    の同期追跡装置。
11. 【請求項１１】 情報が送信用疑似雑音符号に基づいて
    拡散された信号を受信するスペクトラム拡散受信機にお
    いて、 前記受信信号に受信用疑似雑音符号を乗算して得られる
    乗算結果から、異なる情報の間引き方により、前記受信
    信号に含まれる送信用疑似雑音符号と受信用疑似雑音符
    号間の位相差を持たなくなる相関値軸に対して左右非対
    称となる２つの相関特性を生成し、 前記各相関特性の合成により遅延弁別特性を生成してな
    ることを特徴とするスペクトラム拡散受信機の同期追跡
    装置。