JPH0936829A - スペクトラム拡散受信機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 受信信号と参照信号の同期の高速化と回路の
簡素化を図る。 【構成】 ＰＮコード発生器４は同期カウンタに同期し
て参照信号８をコンボリューション出力電極６に向けて
出力する。受信信号７と参照信号８の同期がとれている
と、両者がコンボリューション出力電極６直上にぴった
り乗ったとき同期カウンタの値はゼロとなり、最適化さ
れた相関出力が得られる。ところが、同期がずれている
と、相関出力が得られたとき、同期カウンタの値はゼロ
でない。このとき、参照信号８はコンボリューション出
力電極６の直上から通り過ぎた場所にある。一方、受信
信号７はまだコンボリューション出力電極直上まで達し
ない位置にある。このときのカウンタ値をＸとすると、
その後Ｘだけカウントしたとき受信信号７はコンボリュ
ーション出力電極直上にぴったり乗る。このタイミング
でＰＮコード発生器４をリセットするとともに同期カウ
ンタをゼロにリセットする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スペクトラム拡散通信
方式を用いたシステムで、コンボルバにより相関信号を
得て受信信号を復調する際の、同期処理の高速化を図っ
たスペクトラム拡散受信機に関する。

【０００２】

【従来の技術】スペクトラム拡散通信方式の直接拡散法
を採用するシステムでは、受信信号はＰＮコードによっ
て暗号化される。このようなシステムでは、受信機で受
信した信号を一定の回路により復調することが行われ
る。この復調のために、コンボルバを用いたスペクトラ
ム拡散受信機として、従来、例えば特開平４−１７２７
２８号公報に記載されているようなものが知られてい
る。コンボルバを用いたスペクトラム拡散受信機では、
受信信号とＰＮコード発生器の出力する参照信号とが、
コンボルバの出力電極上にぴったりと乗るように位相を
一致させる必要がある。上記先行技術文献には、これら
の信号の同期動作の高速化のために、進みの参照用拡散
符号を得る相関器と遅れの参照符号を得る相関器の２台
の相関器を利用してトラッキングを行うことにより、高
速に同期をとる技術が紹介されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な従来の構成のスペクトラム拡散受信機は、受信信号と
ＰＮコード発生器の出力する参照信号の同期をとるため
に２台の相関器を使用するので、比較的複雑な回路構成
となる。従って、小型化とコストダウンのためにはより
一層の回路の簡素化が望まれていた。本発明は上記の点
を解決することを目的としてなされたものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明のスペクトラム拡
散受信機は、ＰＮコード成分を含む受信信号を一方の入
力電極に受け入れ、ＰＮコード発生器から出力される参
照信号を他方の入力電極に受け入れて、両入力電極から
互いに向かい合うように基板上を伝搬して出会う、受信
信号と参照信号との相関出力を得るためのコンボリュー
ション出力電極を有するコンボルバと、参照信号の出力
タイミングと同期した同期信号を出力する同期カウンタ
と、コンボルバの相関出力を得たタイミングで、同期カ
ウンタのカウンタ値がゼロでないとき、そのカウンタ値
Ｘをずれ時間信号として取り込むための制御を行うずれ
時間信号取得回路と、ずれ時間信号取得回路の制御によ
ってずれ時間信号を取り込み、コンボルバの相関出力を
得たタイミングから時間Ｘの経過後に同期カウンタをリ
セットするタイマとを備えたことを特徴とするものであ
る。

【０００５】

【作用】ＰＮコード発生器は同期カウンタに同期して参
照信号をコンボリューション出力電極に向けて出力す
る。受信信号と参照信号の同期がとれていると、両者が
コンボリューション出力電極直上にぴったり乗ったとき
同期カウンタの値はゼロとなり、最適化された相関出力
が得られる。ところが、同期がずれていると、相関出力
が得られたとき、同期カウンタの値はゼロでない。この
とき、参照信号はコンボリューション出力電極の直上か
ら通り過ぎた場所にある。一方、受信信号はまだコンボ
リューション出力電極直上まで達しない位置にある。こ
のときのカウンタ値をＸとすると、その後Ｘだけカウン
トしたとき受信信号はコンボリューション出力電極直上
にぴったり乗る。そこで、このタイミングでＰＮコード
発生器をリセットするとともに同期カウンタをゼロにリ
セットする。これにより、次の１単位の参照信号は、次
の１単位の受信信号と同期がとれる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明を図の実施例を用いて詳細に説
明する。図１は、本発明のスペクトラム拡散受信機に使
用されるリタイミング回路の具体的なブロック図であ
る。なお、この回路の説明の前に、まず図２を用いて本
発明のスペクトラム拡散受信機の全体構成を説明し、更
にその動作原理を説明する。図２は、本発明のスペクト
ラム拡散受信機の全体的な構成を示すブロック図であ
る。この受信機は、アンテナ１から入力する受信信号を
周波数変換するダウンコンバータ等を備えた受信部２
と、コンボルバ３上で受信信号復調のための参照信号を
出力するＰＮコード発生器４を備えている。

【０００７】コンボルバ３は、受信部２から入力する受
信信号７を受け入れる入力電極５−１と、ＰＮコード発
生器４から出力される参照信号８を受け入れる入力電極
５−２とを備えている。受信信号７と参照信号８とは、
このコンボルバ３の基板上を互いに向かい合うように伝
搬し、コンボリューション出力電極６の上で出会うよう
に構成されている。このコンボルバ３や受信部２、ＰＮ
コード発生器４等の構成は従来よく知られたものと全く
同様のものである。また、コンボリューション出力電極
６から出力される信号は、検波器１１を介して直流に検
波され、相関出力１５を得る。

【０００８】受信信号７と参照信号８とがコンボリュー
ション出力電極６の直上にぴったりと乗るように正確に
同期していれば、その相関出力１５が復調器１２に取り
込まれて、受信信号が復調される。本発明では、この他
に、相関出力１５を受け入れるリタイミング回路１３が
設けられ、ＰＮコード発生器４による参照信号８の出力
タイミングを制御する構成となっている。なお、ＰＮコ
ード発生器４とリタイミング回路１３には両者の同期を
とり制御を行うために、クロックジェネレータ１４から
クロック信号１７が供給される構成となっている。

【０００９】図３を用いて、本発明のスペクトラム拡散
受信機の動作原理を説明する。図３（ａ）から（ｄ）
は、それぞれ上記コンボルバ３のコンボリューション出
力電極６に向かって受信信号７と参照信号８とがコンボ
ルバの基板上を伝搬する状態を示している。その伝搬方
向は図中で矢印Ａ１，Ａ２により示した。なお、受信信
号７も参照信号８もそれぞれ例えば１２７ビットを１単
位とするディジタル信号から構成される。そして、受信
信号７は参照信号８の内容と対応するＰＮ信号によって
変調されている。図中、この１単位の信号の長さをＬと
表示した。この長さＬは、丁度コンボリューション出力
電極６の長さと一致するように構成されている。この１
単位の受信信号７と１単位の参照信号８とがコンボリュ
ーション出力電極６の直上に同時に到達して、ぴったり
重なり合うと、相関出力が最適化される。

【００１０】即ち、図３の（ａ）のようにして受信信号
７と参照信号８とが各々矢印の方向に伝搬するとき、図
３の（ｂ）に示すようにちょうどコンボリューション出
力電極６上で受信信号７と参照信号８の位相が一致すれ
ば最大の相関出力が得られ、受信信号の復調が可能とな
る。しかし、初期状態では、一般にこれらの位相は一致
していない。従って、例えば図（ｃ）に示すように、受
信信号７と参照信号８の位相が一致しても、その一致し
た場所は、コンボリューション出力電極６からずれた場
所になり、有効な相関出力が得られない。

【００１１】そこで、図１に示したＰＮコード発生器か
ら出力する参照信号の送出タイミングを調整して、図３
の（ｂ）に示す状態にする。本発明のスペクトラム拡散
受信機では、この目的のためにまず、図３の（ｃ）の状
態を検出して、コンボリューション出力電極６の位置と
参照信号８の位置のずれ時間Ｘを検出する。このずれ時
間Ｘは、後で説明する同期カウンタの値から求める。即
ち、受信信号７と参照信号８との入力タイミングがずれ
ている状態で、コンボルバからの相関出力を監視すると
ともに、コンボルバからの相関出力を得たときに、参照
信号８の位相とコンボルバ出力電極位置とに着目して、
そのずれ時間Ｘを計測する。これは、後で説明する同期
カウンタのカウンタ値により求める。

【００１２】図３の（ｃ）の状態では、受信信号７と参
照信号８の位相が、コンボリューション出力電極６の位
置からずれているが、この状態でもわずかにコンボリュ
ーション出力電極６から相関出力が得られる。本発明で
はこれを検出して位相のずれの測定に利用している。図
３の（ｄ）は、（ｃ）の状態から時間Ｘだけ経過した後
の状態を示している。この状態では、受信信号７がコン
ボリューション出力電極６の位置に到達して、参照信号
８はコンボリューション出力電極６の位置を通過してこ
こからちょうど時間２Ｘだけずれた位置に達している。

【００１３】ここで、コンボリューション出力電極６上
で次の受信信号７と参照信号８の位相を一致させるため
には、この瞬間に次の参照信号８の出力を開始するよう
にしてやればよい。即ち、図３の（ｃ）に示した状態を
検出したとき、（ｄ）に示す次の参照信号８＊を、その
時点から時間Ｘの後に送出開始されるようにタイミング
を制御すればこれが実現する。図２に示したリタイミン
グ回路１３は、ＰＮコード発生器４から参照信号８がこ
のようなタイミングで出力されるように制御する回路で
ある。

【００１４】ここで図１に戻って、上記リタイミング回
路１３は、同期カウンタ２１と、タイマ２２と、ずれ時
間信号取得回路２３から構成される。同期カウンタ２１
は、クロックジェネレータ１４の出力するクロック信号
１７を受け入れて“０”から参照信号のビット数である
“１２６”までカウントアップし、再び“０”に戻って
カウントを行うディジタルカウンタから構成される。タ
イマ２２は、やはりクロックジェネレータ１４から出力
されるクロック信号１７を受け入れて、同期カウンタ２
１からロードされるずれ時間信号２４を初期値とし、ダ
ウンカウントする回路である。このタイマ２２は、その
ずれ時間信号２４を初期値として、“０”までダウンカ
ウントし、“０”になると、リセット信号１６を出力す
るよう構成されている。

【００１５】このリセット信号１６は同期カウンタ２１
をリセットするとともに、ＰＮコード発生器４をリセッ
トし、そのタイミングで同期カウンタ２１は“０”とな
り、そこからカウントを開始するという構成になってい
る。このように同期カウンタ２１の出力は、ずれ時間信
号２４として、タイマ２２に取り込まれるように構成さ
れているが、このタイマ２２の動作を制御する取得タイ
ミング信号２５を、ずれ時間信号取得回路２３が出力す
る。なお、コンボルバ３から出力される相関出力１５が
この取得タイミング信号２５の生成に使用される。ま
た、同期カウンタ２１と共にリセットされたＰＮコード
発生器４からは、この同期カウンタのカウント値に従っ
て参照信号が出力されるようになっている。

【００１６】図４を用いて、図１に示す回路の具体的な
動作を説明する。まず、クロックジェネレータ１４は、
図４（ａ）に示すようにクロック信号を一定の周期で出
力する。同期カウンタ２１は当初“０”から“１２６”
まで参照信号８を出力するためのタイミング信号をカウ
ントしている。従って、この信号が“０”のときは、丁
度図３（ｂ）に示すように、１単位の参照信号８がコン
ボリューション出力電極６上に乗るように最適な位相で
出力される。もちろん、同期処理の前には、受信信号７
の方はこのとき、コンボリューション出力電極６に対し
位相がずれた状態となっている。

【００１７】ここで、参照信号８とコンボリューション
出力電極６との関係が図３（ｂ）に示す状態から、同期
カウンタがカウントを開始し、Ｘまでカウントしたと
き、コンボルバ３から相関出力が得られたとする。この
状態が図３（ｃ）に示す状態である。この状態では、受
信信号７と参照信号８の位相が一致している。しかし、
その位相はコンボリューション出力電極６とずれている
ため、比較的小さな相関出力しか得られない。図１に示
すずれ時間信号取得回路２３はこの信号を処理して、図
４の（ｅ）に示す取得タイミング信号を得る。即ち、図
４に示した時刻ｔ１から同期カウンタがカウントを開始
し、Ｘまでカウントしたとき時刻ｔ２であるとする。こ
のときに（ｄ）に示す相関出力が得られると、この時刻
ｔ２にロウレベルからハイレベルに立ち上がる（ｅ）の
取得タイミング信号が、図１に示したずれ時間信号取得
回路２３から出力される。

【００１８】これがタイマ２２に入力すると、タイマ２
２は（ｃ）のように同期カウンタ２１の出力であるＸを
ロードする。そして、この時刻ｔ２からタイマ２２はダ
ウンカウントを開始する。このタイマ値の変化を図４
（ｃ）に示している。こうして、タイマ２２が“０”ま
でカウントを行うと、そのボロー信号がリセット信号１
６となる。これを図４（ｆ）に示す。即ち、時刻ｔ３に
タイマ２２の出力が“０”となり、そのタイミングでリ
セット信号１６が出力される。これによって同期カウン
タ２１とＰＮコード発生器４はリセットされ、この時刻
ｔ４から０，１，２というようにカウントを開始する。
そして、この同期カウンタ２１の出力にタイミングを合
わせて新たに参照信号が出力される。図３（ｄ）に示し
た参照信号８はこれまで位相がずれていた状態の信号で
ある。これがタイマ２２にずれ時間信号２４をロードし
た時間からＸだけカウントしたときリセットされると、
図に示す参照信号８＊となる。これによって、次に入力
する受信信号７と参照信号８＊との位相がコンボリュー
ション出力電極６の上で最適の状態で重なり合う。な
お、ＰＮコード発生器４は、タイマ２２によりリセット
されるとそのタイミングで参照信号を周期的に出力す
る。そして、再び何らかの原因で参照信号の出力タイミ
ングがずれると再び本発明の回路が自動的に動作する。

【００１９】以上のような動作を行えば、受信信号と参
照信号との位相が一致していない状態で最初の相関出力
を得てから、丁度２Ｘだけカウントした時点で受信信号
と参照信号との位相を一致させることができ、極めて短
時間に両者の同期処理を行うことができる。しかも、こ
のために必要な回路はコンボルバからの相関出力を得る
簡単な構成のリタイミング回路のみでよい。従って、そ
のコストダウンと小型化を図ることもできる。

【００２０】本発明は以上の実施例に限定されない。上
記リタイミング回路は、ＰＮコード発生器から出力され
る参照信号の出力タイミングをコンボルバ３から出力さ
れる相関出力によって切り換えるためのものであればよ
く、上記のような回路構成に限らず同等の機能を持つ回
路に置き換えて差し支えない。また、その全体的な回路
構成も本発明の趣旨に応じて自由に変形して差し支えな
い。また、ずれ時間信号取得回路は、コンボルバの出力
によりタイマにずれ時間信号を取得するための制御用の
信号を供給できるものであればよく、コンボルバの出力
がそのまま利用できるならば単なるリード線のみで構成
されていても差し支えない。

【００２１】

【発明の効果】以上説明した本発明のスペクトラム拡散
受信機は、ＰＮコード成分を含む受信信号を一方の入力
電極に受け入れ、ＰＮコード発生器から出力される参照
信号を他方の入力電極に受け入れて、両入力電極から互
いに向かい合うように基板上を伝搬して出会う、受信信
号と参照信号との相関出力を得るためのコンボリューシ
ョン出力電極を有するコンボルバと、参照信号の出力タ
イミングと同期した同期信号を出力する同期カウンタ
と、コンボルバの相関出力を得たタイミングで、同期カ
ウンタのカウンタ値がゼロでないとき、そのカウンタ値
Ｘをずれ時間信号として取り込むための制御を行うずれ
時間信号取得回路と、ずれ時間信号取得回路の制御によ
ってずれ時間信号を取り込み、コンボルバの相関出力を
得たタイミングから時間Ｘの経過後に同期カウンタをリ
セットするタイマとを備えたので、受信信号と参照信号
との同期を図るための回路構成が簡単になり、回路の小
型化とコストダウンを可能にする。しかも、一回の相関
出力検出とリセット動作によって最適な同期をとること
ができるので、同期をとるための時間も、従来より十分
に短縮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスペクトラム拡散受信機に使用するリ
タイミング回路の具体的なブロック図である。

【図２】本発明のスペクトラム拡散受信機の全体的な構
成を示すブロック図である。

【図３】本発明のスペクトラム拡散受信機の動作原理説
明図である。

【図４】本発明のスペクトラム拡散受信機の動作タイミ
ングチャートである。

【符号の説明】

３ コンボルバ １６ リセット信号 ２１ 同期カウンタ ２２ タイマ ２３ ずれ時間信号取得回路 ２４ ずれ時間信号 ２５ 取得タイミング信号

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＰＮコード成分を含む受信信号を一方の
   入力電極に受け入れ、ＰＮコード発生器から出力される
   参照信号を他方の入力電極に受け入れて、前記両入力電
   極から互いに向かい合うように基板上を伝搬して出会
   う、前記受信信号と参照信号との相関出力を得るための
   コンボリューション出力電極を有するコンボルバと、 前記参照信号の出力タイミングと同期した同期信号を出
   力する同期カウンタと、 前記コンボルバの相関出力を得たタイミングで、前記同
   期カウンタのカウンタ値がゼロでないとき、そのカウン
   タ値Ｘをずれ時間信号として取り込むための制御を行う
   ずれ時間信号取得回路と、 前記ずれ時間信号取得回路の制御によってずれ時間信号
   を取り込み、コンボルバの相関出力を得たタイミングか
   ら時間Ｘの経過後に前記同期カウンタをリセットするタ
   イマとを備えたことを特徴とするスペクトラム拡散受信
   機。