JPH10107689A - スペクトラム拡散通信における符号同期回路および受信装置 - Google Patents

スペクトラム拡散通信における符号同期回路および受信装置

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JPH10107689A
JPH10107689A JP8262979A JP26297996A JPH10107689A JP H10107689 A JPH10107689 A JP H10107689A JP 8262979 A JP8262979 A JP 8262979A JP 26297996 A JP26297996 A JP 26297996A JP H10107689 A JPH10107689 A JP H10107689A
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Shigeki Kobayashi
重喜 小林
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 同期保持はDLLを用いて安定して行うと共
に、同期捕捉を高速に行うことができる同期回路を提供
する。 【解決手段】 受信信号aのPN符号と同じ内部PN符
号cを同じタイミングで発生させるスペクトラム拡散通
信における符号同期回路14において、同期捕捉は受信
信号bのPN符号を時間反転させた内部PN符号d(V
pn2 )を内部PN符号発生回路18で発生させて受信信
号bとのコンボリューション演算を相関回路20で行
い、その相関出力Vcoのピークを検出することにより行
い、同期保持は受信信号bのPN符号と同じ内部PN符
号d(Vpn1 )を発生させて遅延ロックループ(DL
L)により行う。

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
通信用受信装置に使用される符号同期回路と当該符号同
期回路を具備する受信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】スペクトラム拡散通信の原理は、情報信
号の伝送に際して、その本来持っている固有の帯域幅
(スペクトラム幅)よりも広い帯域幅を持つ信号に変換
して送信することにより、耐干渉性や信号の秘匿性に優
れた通信システムを実現する方法である。そして、スペ
クトラムを拡散する方法として情報信号とは独立の擬似
雑音符号(Pseudo Noise;PN符号とも言う)と呼ばれ
る符号で変調を行う。この場合に受信側では送信側と同
一のPN符号を全く同じタイミングで発生させて、受信
信号を相関復調することにより、拡散されたスペクトラ
ムを元の情報信号に対応したスペクトラムまで縮める
(逆拡散とも言う)。この際に受信側で相関復調に用い
られるPN符号は、受信信号と周波数及び位相が完全に
一致していないと相関出力が低下し、良好な受信が行え
ない。従って、受信信号と復調用のPN符号との同期を
とる同期回路が必要となる。この同期回路は、同期を捕
捉する同期捕捉回路と、捕捉された同期を保持する同期
保持回路とから成る。
【0003】同期捕捉回路としては、一般にスライド型
相関回路が用いられる。このスライド型相関回路は、受
信側のPN符号発生器のクロック周波数にオフセットを
与えて、PN符号の位相をずらしながら受信信号と受信
側のPN符号の位相が合う点を順次探していく。位相の
一致の検出は受信信号とPN符号との相関をとり、相関
出力が最大となるところを見つけることにより行う。
【0004】また、同期保持回路としては、一般に遅延
ロックループ(Delay Lock Loop ;DLLとも言う)回
路が用いられる。DLL回路では受信のためのPN符号
に対して位相の進んだPN符号と位相が遅れたPN符号
を発生させて受信信号との相関をとり、その差により受
信のためのPN符号のクロック周波数を制御する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の同期回路においては、同期捕捉の際にスライド型
相関を用いており、しらみつぶしにPN符号の位相をず
らしながら受信信号と受信側のPN符号の位相が合う点
を探すために、同期捕捉に時間がかかるという課題があ
った。
【0006】従って、本発明は上記課題を解決すべくな
され、その目的とするところは、同期保持はDLLを用
いて安定して行うと共に、同期捕捉を高速に行うことが
できる同期回路を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、請求項1記載のスペクトラム拡散通信にお
ける符号同期回路は、受信信号のPN符号と同じ内部P
N符号を同じタイミングで発生させるスペクトラム拡散
通信における符号同期回路において、同期捕捉は前記受
信信号のPN符号を時間反転させた内部PN符号を発生
させて受信信号とのコンボリューション演算を行い、そ
の相関出力のピークを検出することにより行い、同期保
持は受信信号のPN符号と同じ内部PN符号を発生させ
て遅延ロックループにより行うことを特徴とする。この
構成により、同期捕捉は従来のスライド型相関を用いる
場合に比べて高速に行えると共に、同期保持は遅延ロッ
クループにより安定して行える。
【0008】また、請求項2記載のスペクトラム拡散通
信における受信装置では、上記のスペクトラム拡散通信
における符号同期回路と、該符号同期回路が同期保持し
つつ出力する前記内部PN符号を用いて前記受信信号を
相関復調する逆拡散回路とを具備することを特徴とす
る。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るスペクトラム
拡散通信における符号同期回路および受信装置について
図1〜図2を用いて説明する。受信装置10は図1に示
すように、受信信号(送信側でFSKやPSK等のディ
ジタル変調による通常の変調(1次変調)を受けると共
に、PN符号により拡散変調されたアナログ信号として
の受信信号aをディジタル信号としての受信信号bに変
換する第1のA/D変換部12と、送信側と同一の内部
PN符号cを全く同じタイミングで発生させる符号同期
回路14と、発生させた内部PN符号cを用いて受信信
号aを相関復調(逆拡散とも言う)する逆拡散回路16
とを有する。そして、符号同期回路14はさらに、内部
PN符号発生回路18と、内部PN符号発生回路18が
発生する内部PN符号dと受信信号bとの相関をとる相
関回路20と、相関回路20から出力される相関出力に
基づき同期捕捉を判別する同期判別回路22と、同じく
相関出力に基づき内部PN符号発生回路18の内部PN
符号の周波数を制御して送信側と同じタイミングに保持
する同期保持回路24とを有する。
【0010】さらに詳細に各構成について説明する。ま
ず、内部PN符号発生回路18の構成について詳細に説
明する。内部PN符号発生回路18は、受信信号aに対
する同期捕捉の際には送信側、つまり受信信号a側のP
N符号を時間反転させた内部PN符号dを発生させる。
また、一旦同期捕捉が成された後には受信信号a側のP
N符号と同じ、つまり時間反転しない内部PN符号dを
発生させる機能を有する。その構成は次の構成要素から
なる。第1のPN発生器26は、受信信号a側のPN符
号と同じ、つまり時間反転していない内部PN符号Vpn
1 を発生させる。一例としてPN符号の代表例であるM
系列を発生させるn段の線形帰還シフトレジスタ回路
(不図示)からなる。なお、ここでnはPN符号のチッ
プ長に応じて決まる数である。シフトレジスタ回路は後
述する分周回路から供給されるシステムクロックVscを
2分周したクロックVpcに基づいてシフト動作を行う。
【0011】第2のPN発生器28は、受信信号a側の
PN符号を時間反転させたものと同じ内部PN符号Vpn
2 を発生させる。一例として第1のPN発生器26と同
様に、PN符号の代表例であるM系列を発生させるn段
の線形帰還シフトレジスタ回路(不図示)からなり、こ
のシフトレジスタ回路の動作クロックはクロックVpcが
使用される。また、第1のA/D変換部12および後述
する第2のA/D変換部もまたクロックVpcに同期して
変換動作を行う。なお、予めシステムクロックVscの周
波数は送信側の拡散用PN符号の周波数の2倍となるよ
うに設定されているため、第2のPN発生器28から出
力される時間反転した内部PN符号Vpn2 の周波数は送
信側の拡散用PN符号の周波数と一致している。また、
30はシステムクロックVscを出力するクロック発生回
路であり、32はその分周回路である。
【0012】PNコントローラ34は、第2のPN発生
器28のシフトレジスタ回路に記憶されたPN符号を反
転して第1のPN発生器26のシフトレジスタ回路にロ
ードする機能を有している。ロード動作は後述する同期
判別回路からロード信号Vsdが入力された際に行われ
る。36は第3の切換スイッチであり、3入力1出力の
回路構成を有し、第1のPN発生器26のシフトレジス
タ回路を構成するn段目のレジスタの出力Vpn1 (V
n)と、n−1段目のレジスタの出力(n段目のレジス
タの出力に対して1クロック分だけ位相が遅れたもの)
Vn-1 と、1段目のレジスタの出力(n段目のレジスタ
の出力に対して1クロック分だけ位相が進んだもの)V
n+1 がそれぞれB端子、A端子、C端子に入力されてそ
の内のいずれか一つを選択的に出力する。また、第3の
切換スイッチ36は第1の切換コントローラ38により
制御される。
【0013】40は第1の切換スイッチであり、2入力
1出力の回路構成を有し、第3の切換スイッチ36を介
して第1のPN発生器26から出力される時間反転しな
い内部PN符号(Vpn1 またはVn-1 またはVn+1 )
と、第2のPN発生器28から出力される時間反転した
内部PN符号Vpn2 が入力されてその内のいずれか一つ
を選択的に出力する。第1の切換スイッチ40の出力は
第1のミキサ42において発振器44が出力する受信信
号aと同じ周波数を有する変調信号により変調される。
この変調された反転した内部PN符号Vpn3 はバンドパ
スフィルタ46を介して第2のA/D変換部48に入力
されてディジタル信号として内部PN符号dに変換され
る。
【0014】次に、受信信号bと内部PN符号dとの相
関をとる相関回路20について説明する。第1の遅延部
50は受信信号bの拡散変調に使用されているPN符号
のチップ長に等しい段数(n段)の遅延素子AZ1 〜A
Zn から成る。また、第2の遅延部52もPN符号のチ
ップ長に等しい段数(n段)の遅延素子BZ1 〜BZn
から成る。第3の遅延部54の同様に遅延素子CZ1 〜
CZnから成る。また各遅延部50、52、54に使用
される各遅延素子の遅延時間は全て同じであり、第1お
よび第2のA/D変換部12、48の1ビットの変換時
間と同じに設定されている。また、遅延素子に代えて第
1および第2のA/D変換部12、48と同じクロック
でデータをシフトするシフトレジスタ回路で構成するよ
うにしても良い。また、内部PN符号発生回路18から
出力された内部PN符号dは第2の切換スイッチ62に
より切り換えられて第2の遅延部52若しくは第3の遅
延部54に選択的に入力される。
【0015】第2のミキサ群56は、PN符号のチップ
長nに等しい数のミキサMK1 〜MKn から成る。各ミ
キサMK1 〜MKn には第1の遅延部50を構成する各
遅延素子AZ1 〜AZn の出力と、n個の2入力1出力
の第4の切換スイッチSW1〜SWn により選択された
第2の遅延部52を構成する各遅延素子BZ1 〜BZn
の出力若しくは第3の遅延部54を構成する各遅延素子
CZ1 〜CZn の出力のいずれか一方が入力される。そ
してミキシングされた各ミキサMK1 〜MKnの出力は
加算回路58に入力される。第4の切換スイッチSW1
〜SWn は同期捕捉前は全て第3の遅延部54の各遅延
素子CZ1 〜CZn の出力がミキサMK1 〜MKn に入
力される位置にあり、同期判別回路22からの切換信号
Vswを受けた第2の切換コントローラ60により一斉に
切り替えられて、第2の遅延部52の各遅延素子BZ1
〜BZn の出力がミキサMK1 〜MKn に入力されるよ
うになる。また同じく第2の切換コントローラ60によ
り第1の切換スイッチ40と第2の切換スイッチ62も
切り換えられて、同期捕捉までは第2のPN発生器28
から出力される時間反転した内部PN符号Vpn2 が第3
の遅延部54に入力されていたものを、同期捕捉後の同
期保持の際には第1のPN発生器26から出力される時
間反転していない内部PN符号(Vpn1 またはVn-1 ま
たはVn+1 )が第2の遅延部52に入力されるようにす
る。
【0016】ここで第2の遅延部52と第3の遅延部5
4へのPN符号の入力方向は逆になっている。つまり、
第2の遅延部52へのPN符号dの入力方向は第1の遅
延部50への受信信号bの入力方向と同じであり、第3
の遅延部54へのPN符号dの入力方向は第1の遅延部
50への受信信号bの入力方向と逆である。詳細には、
第1の遅延部50の遅延素子AZ1 の出力が入力される
ミキサMK1 には第2の遅延部52の遅延素子BZ1 の
出力若しくは第3の遅延部54の遅延素子CZn の出力
の一方が入力され、第1の遅延部50の遅延素子AZ2
の出力が入力されるミキサMK2 には第2の遅延部52
の遅延素子BZ2 の出力若しくは第3の遅延部54の遅
延素子CZn-1 の出力の一方が入力される。以下、同様
に各ミキサには第1の遅延部の遅延素子の出力と、第2
の遅延部の遅延素子の出力若しくは第3の遅延部の遅延
素子の出力の一方が入力され、最後の第1の遅延部50
の遅延素子AZn の出力が入力されるミキサMKn には
第2の遅延部52の遅延素子BZn の出力若しくは第3
の遅延部54の遅延素子CZ1 の出力の一方が入力され
る。
【0017】加算回路58の出力、つまり相関出力Vco
は2乗回路64およびローパスフィルタ66を介して同
期判別回路22と同期保持回路24とに入力される。同
期判別回路22は内部の基準電圧と相関出力Vcoとを比
較し、相関出力Vcoのレベルが基準電圧より大きければ
同期したと判断し、ロード信号VsdをPNコントローラ
34へ出力する。また同じく第2の切換コントローラ6
0へ切換信号Vswを出力する。
【0018】同期保持回路24は同期判別回路22が同
期を捕捉した後に、第1のPN発生器26が発生する内
部PN符号Vpn1 の1周期ごとに第1の切換コントロー
ラ38を制御して第3の切換スイッチをA接点、B接
点、C接点というように順次切り換える。そして内部P
N符号Vpn1 の1周期ごとの相関出力Vcoのピーク値を
検出して、第3の切換スイッチがB接点にある場合の相
関出力Vcoが、他の接点での相関出力Vcoに比べて最も
大きくなるように第1のPN発生器26のPN符号がP
Nコントローラ34によりロードされる。
【0019】すなわち、A接点にある場合の相関出力V
coが、B接点での相関出力Vcoに比べて大きい場合に
は、第1のPN発生器26が発生する内部PN符号Vpn
1 の位相を進めるために、PNコントローラ34は第1
のPN発生器26が発生する内部PN符号Vpn1 を一旦
読み取り、当該PN符号Vpn1 をシフト方向に1ビット
進め、この新しいPN符号Vpn1 を再度第1のPN発生
器26にロードする。また、C接点にある場合の相関出
力Vcoが、B接点での相関出力Vcoに比べて大きい場合
には、第1のPN発生器26が発生するPN符号Vpn1
の位相を遅らせるために、PNコントローラ34は第1
のPN発生器26が発生するPN符号Vpn1 を一旦読み
取り、当該PN符号Vpn1 をシフト方向と逆方向にに1
ビットずらし、この新しいPN符号Vpn1 を再度第1の
PN発生器26にロードする。
【0020】第1のPN発生器26から出力されるPN
符号(第3の切換スイッチ36のB接点に供給される符
号と同位相)Vpn1 は第1のD/A変換部68に入力さ
れ、アナログ信号に変換される。このアナログ信号は逆
拡散回路16に入力されて、ミキサ70において受信信
号aとミキシングされ、受信信号aを逆拡散する。これ
により、受信信号aは1次変調された状態の信号に復調
される。
【0021】続いて、図2のタイミングチャートに基づ
いて符号同期回路14の動作について説明する。なお、
最初に符号同期回路14は同期捕捉モードにあり、第2
のミキサ群56には第4の切換スイッチSW1 〜SWn
を介して第3の遅延部54が接続され、また第1の切換
スイッチ40は第2のPN発生器28に接続され、第2
の切換スイッチ62は第3の遅延部54に接続されてい
るものとする。
【0022】受信装置10が起動されると、送信側から
送出された信号は、不図示のアンテナ等を介して受信信
号aとして第1のA/D変換部12に入力され、ディジ
タル信号としての受信信号bに変換される。この受信信
号bは相関回路20の第1の遅延部50に1ビットずつ
順次送り込まれる。また、第2のPN発生器28では送
信側のPN符号に対して時間反転された内部PN符号V
pn2 が生成されており、この内部PN符号Vpn2 は第1
のミキサ42において発振器44が出力する受信信号a
と同じ周波数を有する変調信号により変調される。この
変調された反転内部PN符号Vpn3 はバンドパスフィル
タ46、第2のA/D変換部48を介して反転内部PN
符号dとして遅延素子CZ1→CZn の方向に沿って第
3の遅延部54に1ビットずつ順次送り込まれる。
【0023】第1の遅延部50および第2の遅延部52
に送り込まれた受信信号bと反転内部PN符号dとは第
2のミキサ群56において各ビット毎に掛け合わされ、
さらに各第2のミキサ群56の出力が加算回路58にお
いて加算されて受信信号bと反転内部PN符号dの相関
がとられる。なお、この相関出力Vcoは2乗回路64お
よびローパスフィルタ66を介して最終的な相関出力V
coとして相関回路20から出力される。この際、第2の
ミキサ群56に対し、受信信号bが第1の遅延部50に
送り込まれる方向と、反転内部PN符号dが第3の遅延
部54に送り込まれる方向とが逆であるため、相関回路
20において受信信号bと反転内部PN符号dとのコン
ボリューション演算が行われることになる。従って、相
関回路20において受信信号bと反転内部PN符号dと
が一致した場合にパルス状の相関出力Vcoが得られる。
また、受信信号bと反転内部PN符号dとが相関回路2
0に送り込まれる方向とが逆であるため、従来のスライ
ド型相関を用いる場合に比べてPN符号の1周期毎に、
高速かつ確実に受信信号bと反転内部PN符号dとが一
致してパルス状の相関出力Vcoが得られる。
【0024】同期判別回路22では入力される相関出力
Vcoのピークを検出しつつ、内部の基準電圧と比較し、
相関出力Vcoのピークレベルが基準電圧より大きければ
同期したと判断する。そしてロード信号VsdをPNコン
トローラ34へ出力すると共に、第2の切換コントロー
ラ60へ切換信号Vswを出力する。これ以後は同期保持
モードになる。ロード信号Vsdを受けたPNコントロー
ラ34では、次のシステムクロックVscの立ち上がりで
第2のPN発生器28のPN符号Vpn2 をPNコントロ
ーラ34の各レジスタ(不図示)にロードする。そし
て、ロードされたPN符号Vpn2を時間反転すると共
に、第2のPN発生器28からのデータの取り込み時間
と第1のPN発生器26へのデータのロード時間を考慮
し、この遅延時間分だけPN符号を進めて第1のPN発
生器26へロードする。
【0025】また、切換信号Vswを受けた第2の切換コ
ントローラ60は第1の切換スイッチ40と第2の切換
スイッチ62、さらに第4の切換スイッチSW1 〜SW
n を切り換える。これにより、第1のPN発生器26か
ら出力される時間反転していない内部PN符号(Vpn1
等)が第2の遅延部52に入力される。そして第2の遅
延部52の各遅延素子BZ1 〜BZn の出力が第2のミ
キサ群56に入力されることになる。従って、相関回路
20は受信信号bと時間反転していない内部PN符号d
との相関をとり始める(図2中の時間T1)。そして第
1のPN発生器26から出力される内部PN符号(Vpn
1 等)は同期捕捉動作によって予め送信側と略同一のタ
イミングになるように設定されているため、相関回路2
0の相関出力Vcoは図2のようにレベル信号になる。
【0026】同期保持回路24では、第3の切換スイッ
チ36を内部PN符号の1周期毎にA接点、B接点、C
接点、A接点、・・・、というように切り換える。そし
てPN符号の1周期ごとに相関出力Vcoのピーク値を検
出して、第3の切換スイッチがB接点にある場合の相関
出力Vcoが、他の2つの接点での相関出力Vcoに比べて
最も大きくなるように第1のPN発生器26の内部PN
符号Vpn1 の位相制御を前述したように行う。これによ
り第1のPN発生器26から出力され、逆拡散回路16
において受信信号aの逆拡散に使用される内部PN符号
(第3の切換スイッチ36のB接点から出力されるもの
と同じ)cの位相が常に受信信号aと一致することにな
る。従って、スペクトラム拡散変調された受信信号aは
逆拡散されて1次変調された状態の信号に復調できる。
【0027】上記の同期保持モードでは、第1のPN発
生器26、第1のミキサ42、バンドパスフィルタ4
6、相関回路20、2乗回路64、ローパスフィルタ6
6、同期保持回路24がDLL回路を構成して同期保持
が行われる。
【0028】また、本実施の形態では、第1のPN発生
器26の内部PN符号Vpn1 の位相制御をディジタル方
式で行う構成としているが、例えば第1のPN発生器2
6内部にVCOを設け、このVCOを同期保持回路24
が出力するレベル信号で制御する構成とすると共に、第
3の切換スイッチ36を止めて直接第1のミキサ42に
入力する構成としても良い。また、本実施の形態では、
回路構成を少なくするために、第1の遅延部50および
第2のミキサ群56を有効に利用すべく、第2の遅延部
52と第3の遅延部54とを切り換えて第2のミキサ群
56に接続する構成としたが、同期捕捉用の相関回路
(一例として弾性表面波コンボルバ)と同期保持用の相
関回路を別に設ける構成としてもよい。また、受信信号
aが予めディジタル信号として入力される場合には、第
1のA/D変換部12や第2のA/D変換部48や第1
のD/A変換部68は不要となる。
【0029】
【発明の効果】本発明に係るスペクトラム拡散通信にお
ける符号同期回路を用いると、同期捕捉はコンボリュー
ション演算により行われるので、従来のスライド型相関
を用いる場合に比べて高速に行え、かつ同期保持は遅延
ロックループにより安定して行うことができる。また、
この符号同期回路を有するスペクトラム拡散通信におけ
る受信装置もまた高速な同期捕捉と安定した同期保持が
行えるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るスペクトラム拡散通信における符
号同期回路およびそれを用いた受信装置の回路構成を示
すブロック図である。
【図2】図1の符号同期回路の同期捕捉モードから同期
保持モードに切り替わる際の動作を示すタイミングチャ
ートである。
【符号の説明】
10 スペクトラム拡散通信における受信装置 14 符号同期回路 16 逆拡散回路 18 内部PN符号発生回路 20 相関回路 22 同期判別回路 24 同期保持回路 b 受信信号 d 内部PN符号 Vco 相関出力

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 受信信号のPN符号と同じ内部PN符号
    を同じタイミングで発生させるスペクトラム拡散通信に
    おける符号同期回路において、 同期捕捉は前記受信信号のPN符号を時間反転させた内
    部PN符号を発生させて受信信号とのコンボリューショ
    ン演算を行い、その相関出力のピークを検出することに
    より行い、同期保持は受信信号のPN符号と同じ内部P
    N符号を発生させて遅延ロックループにより行うことを
    特徴とするスペクトラム拡散通信における符号同期回
    路。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のスペクトラム拡散通信に
    おける符号同期回路と、 該符号同期回路が同期保持しつつ出力する前記内部PN
    符号を用いて前記受信信号を相関復調する逆拡散回路と
    を具備することを特徴とするスペクトラム拡散通信にお
    ける受信装置。
JP8262979A 1996-10-03 1996-10-03 スペクトラム拡散通信における符号同期回路および受信装置 Pending JPH10107689A (ja)

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JP8262979A Pending JPH10107689A (ja) 1996-10-03 1996-10-03 スペクトラム拡散通信における符号同期回路および受信装置

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JP (1) JPH10107689A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005303499A (ja) * 2004-04-08 2005-10-27 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 拡散符号生成回路および同期回路

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