JPH11234169A - スペクトラム直接拡散方式の受信装置とその受信方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スペクトラム直接拡散方式において、拡散符
号のパターンを受信側であらかじめ知っていなくても受
信が可能な受信装置を提供する。 【解決手段】 受信入力を周波数変換して中間周波に落
とし、位相同期回路を含む同期検波部３で同期検波して
ベースバンド信号とする。そして、この信号から拡散長
分のパルス列を信号発生部１５へ取り込んでその内部レ
ジスタにセットし、これを拡散符号と見てベースバンド
信号を乗算部１３で逆拡散し、その出力レベルが所定値
以上でないときは、ロード制御部１７により別のパルス
列を符号発生部１５へセットする。この動作を繰り返す
ことにより、符号発生部１５には正しい拡散符号が得ら
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、直接拡散を行うス
ペクトラムスプレッド方式（以下ＳＳ／ＤＳ方式と称
す）の受信装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のＳＳ／ＤＳ方式の受信装置は、受
信側で送信に用いたのと同じ拡散符号を用意して、その
符号で逆拡散を行う方法が一般的である。また拡散符号
が受信側で既知でない場合には、受動同期という方法が
ある。図６にＳＳ／ＤＳ方式の送信側の構成図を示し、
図４に拡散符号をあらかじめ用意する受信装置の構成図
を示す。また図５に受動同期受信装置の構成図を示す。

【０００３】図６でディジタル信号の入力情報は、変調
部４２で情報の変調が行われる。この情報変調として
は、ＰＳＫなどの変調方式が用いられるのが一般的であ
る。変調部４２の出力は、乗算器４３で変調部４４の出
力と乗算される。変調部４４では搬送波発振器４６の出
力が拡散符号器４５の符号パターンに従い位相変調され
ている。搬送波発振器４６の発振周波数や、拡散符号器
４５の符号パターンのビット周波数は、変調部４２の出
力であるＰＳＫの搬送周波数に比べ、はるかに高い周波
数である。すなわち、情報はスペクトラム拡散され送信
出力となる。

【０００４】次に、従来のＳＳ／ＤＳ方式の受信装置の
原理を説明する。図６の送信出力は、必要により適当な
中間周波数に変換され図４の受信入力となる。受信入力
はＢＰＦ（バンドパスフィルタ）２０で必要な帯域に帯
域制限され、乗算器２１で変調部２４の出力と乗算され
ＬＰＦ（低域ろ波器）２５でろ波され逆拡散出力が得ら
れる。ＢＰＦ２０の出力は乗算器２２、２３にも入力さ
れ、変調部２４の他の出力と乗算される。変調部２４
は、搬送波発振器３３の出力を、拡散符号発生器３４の
出力を遅延部３０で遅延させた拡散符号で位相変調した
もので、遅延量によって３種類の出力となる。遅延部３
０では、１／２チップ（チップは拡散符号のビット周
期）ずつ遅延させた３種類の遅延を設けている。それに
より乗算器２１への変調部２４の出力を基準とし、１／
２チップ進んだ出力を乗算器２２に加え、１／２チップ
遅れた出力を乗算器２４に加えている。乗算器２２、２
３の出力はそれぞれ包絡線検波器２６、２８で包絡線検
波（または自乗検波）され、各包絡線検波出力の差を差
部２７で作成し、クロック発振器３２のタイミング制御
信号として使用している。一方、包絡線検波部２６、２
８の出力はしきい値検出部２９でしきい値検出され、一
定レベル以下の場合にはスライディング相関部３１で、
拡散符号器３４の出力の位相を１チップずつスライディ
ングさせ遅延部３３に送る。包絡線検波部２６、２８の
出力が一定レベル以上あると同期が確立されたとしてス
ライディング動作を停止する。このように従来のＳＳ／
ＤＳ方式の受信装置では、既知の拡散符号を受信側で用
意し、１チップずつスライディングさせ同期をとり、逆
拡散を行っていた。

【０００５】次に、図５の受動同期の受信装置について
説明する。受動同期方式は、拡散符号としてＭ系列のＰ
Ｎ（疑似ランダム）符号が用いられているとき、その符
号の性質として、「ｍ（ｍは自然数）チップ遅らせたＰ
Ｎ符号と、遅延させないＰＮ符号を乗算（排他的論理
和）すると、ｍに対して一意に決まる自然数ｌに対し
て、ｌチップ遅延させたＰＮ符号となる」という性質を
利用する。図５で、入力した受信信号はＢＰＦ３５で必
要な帯域に制限される。この信号は遅延回路３６でｍ・
Δ（Δは拡散符号の１チップ間隔）だけ遅延させられた
信号と乗算部３７で乗算される。これをＬＰＦ（低域ろ
波器）３８で必要な帯域にし、ＢＰＦ３５の出力を遅延
回路４１でｌ・Δだけ遅延させた信号と乗算部３９で乗
算する。この乗算結果から、ＢＰＦ４０で必要な帯域を
取り出せば逆拡散された出力が得られる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来の図４に示すＳＳ／ＤＳ方式の受信装置では、送信
側で使用した拡散符号をあらかじめ知っておくことが必
要である。しかし特にＳＳ／ＤＳ方式の電波を監視する
場合には、あらかじめ拡散符号が既知である可能性は低
い。また図５のような受動同期の方法は、あらかじめ拡
散符号のパターンを知る必要がないが、使用する拡散符
号としてＭ系列と呼ばれるＰＮ符号でしか、その効果が
得られないという欠点がある。

【０００７】本発明の目的は、送信側で使用した拡散符
号のパターンをあらかじめ知っていなくても、入力受信
信号から直接、送信側で使用した拡散符号の系列を検出
し、逆拡散を可能とするスペクトラム直接拡散方式の受
信装置とその受信方法を提供するにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、スペクトラム直接拡散方式の受信装置
であって、受信入力を同期検波する同期検波部と、該同
期検波部の出力に含まれる符号パターンの一部を蓄積・
送出する符号発生部と、前記同期検波部の出力と前期符
号発生部の出力とを乗算し逆拡散を行う乗算部と、該乗
算部出力の出力レベルを予め定められた基準レベルと比
較するレベル判定部と、該レベル判定部の出力を入力と
し前記符号発生部への符号パターンの蓄積を制御するロ
ード制御部とからなることを特徴とするスペクトラム直
接拡散方式の受信装置を提供する。

【０００９】さらに本発明は、スペクトラム直接拡散方
式の受信方法であって、同期検波により得られたベース
バンド信号から連続したパルス列を取り出して符号発生
部に蓄積し、該符号発生部に蓄積された符号パターンと
前記ベースバンド信号と乗算してその低周波成分を取り
出し、該取り出した低周波成分の出力レベルをあらかじ
め定められた基準レベルと比較し、前記低周波成分のレ
ベルが前記基準レベル未満であるときは前記ベースバン
ド信号から改めて連続したパルス列を取り出して前記符
号発生部に蓄積し、該蓄積された符号パターンを前記符
号発生部の出力として前記ベースバンド信号と乗算を行
い、この動作を繰り返す内に前記低周波成分のレベルが
前記基準レベル以上になると、そのとき前記符号発生部
に蓄積された符号パターンを固定して逆拡散符号として
用いることを特徴とするスペクトラム直接拡散方式の受
信方法を提供する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を詳細
に説明する。図１は、本発明のＳＳ／ＤＳ方式の受信装
置の構成図である。図１で、符号１は高周波増幅部、符
号２は周波数変換部、符号３は同期検波部、符号４は拡
散符号推定・逆拡散部、符号５は情報復調部である。こ
の構成は、図６で示したような、拡散符号で位相変調さ
れた搬送波により拡散された送信出力が、図１の受信入
力になることを前提としている。図１で受信入力は、高
周波増幅部１で増幅され、必要により周波数変換部２で
中間周波数帯の信号に変換され、同期検波部３で同期検
波されベースバンド信号出力となる。従来技術の説明の
中で説明したように、図６の搬送波発振器４６の発振周
波数や、拡散符号器４５の符号パターンのビット周波数
は、入力情報のビット周波数に比べはるかに高い周波数
である。そのため、入力情報の１ビット周期の間に、位
相変調された拡散符号器４５の拡散符号の周期パターン
が存在しうることになる。すなわち、同期検波すること
により拡散符号による位相変調波が復調され、図１の同
期検波部３の出力であるベースバンド信号出力には、拡
散符号部４５の出力と同じ符号パターンが存在しうるこ
とになる。本発明は、このベースバンド信号出力に含ま
れる拡散符号パターンを受信・蓄積し、逆拡散に使用す
るものである。しかし、この拡散符号パターンは、変調
部４２の出力と乗算されているので、いつも定常状態で
ベースバンド信号出力に現われているわけではない。図
１の拡散符号推定・逆拡散部４では、このような同期検
波出力に対してクロック、フレームなどの同期を確立
し、正確に検出できた符号パターンを拡散符号として用
い逆拡散を行う。この逆拡散出力を、情報復調部５に入
力し、図６の変調部４２と逆の復調を行いもとの情報を
得る。また、情報信号と拡散符号のタイミングは整数倍
の関係にあるものとしており、拡散符号推定・逆拡散部
４と情報復調部５との間では、お互いのタイミング情報
のやりとりを行うことで、同期の精度を向上させてい
る。

【００１１】つぎに、図１に示した同期検波部３と拡散
符号推定・逆拡散部４の動作を詳細に説明する。図２
は、図１に示した同期検波部３の具体的な構成図で、符
号６と７は同期検波回路、符号８はπ／２移相器、符号
９、１１はＬＰＦ（低域ろ波器）、符号１０はシンセサ
イザ発振器、符号１２はＡＦＣ／ＰＬＬ（自動周波数制
御／位相同期ループ）処理である。シンセサイザ発振器
１０からの搬送波同期の確立した搬送波はπ／２移相器
８でπ／２移相され、同期検波回路６で、受信入力の同
期検波を行うことで、位相復調を行う。同期検波回路６
の出力は、ＬＰＦ９で必要な帯域に帯域制限され、ベー
スバンド帯域となり出力される。一方、受信入力は、同
期検波回路７で、π／２移相されないシンセサイザ発振
器１０からの搬送波で同期検波され、ＬＰＦ１１で必要
な帯域に制限され、同期検波回路９の出力であるベース
バンド信号出力とともに、ＡＦＣ／ＰＬＬ処理１２に加
えられる。ＡＦＣ／ＰＬＬ処理１２では、自動周波数制
御、位相同期ループの処理により、シンセサイザ発振器
１０の周波数制御、位相同期をとり、同期の確立した搬
送波を得る。

【００１２】図３は、図１に示した拡散符号推定・逆拡
散部４の具体的な構成図で、符号１３は乗算部、符号１
４はＬＰＦ（低域ろ波器）、符号１５は符号発生部、符
号１６はレベル判定部、符号１７はロード制御部、符号
１８は零交差検出部、符号１９はクロック用ＰＬＬ発振
器である。図３の動作を、図７に示す動作フローととも
に説明する。まず最初に、入力のベースバンド信号から
符号発生部１５に符号パターンが蓄積される（STEP５
０）。蓄積された符号パターンは、ベースバンド信号と
乗算器１３で乗算される（STEP５１）。乗算された信号
は、ＬＰＦ１４で必要な帯域に帯域制限され逆拡散出力
となる。この逆拡散出力はレベル判定部１６でレベル判
定され、あらかじめ定められている一定値と比較される
（STEP５２）。逆拡散出力レベルが一定値以上あると
（STEP５２でYES）、正しい拡散符号が符号発生部１５
から出力されていると判断されるので、符号発生部１５
に蓄積されている拡散符号を使用しベースバンド入力と
の乗算、すなわち逆拡散をつづけて行う（STEP５１）。
もし、逆拡散出力のレベルが一定値未満であれば（STEP
５２でNO）、ロード制御部１７を駆動し、ベースバンド
信号から符号発生部１５に、新たな符号パターンを取り
込み蓄積し（STEP５０）、この新しい符号パターンを拡
散符号として使用し、逆拡散を行う（STEP５１）。ベー
スバンド信号入力は拡散符号の振幅変化によるパルス波
形となっているので、そのタイミングはベースバンド信
号入力の零交差を検出することで容易に抽出することが
できる。図３では零交差検出部１８で信号の変換点を検
出し、クロック用ＰＬＬ発振器１９の発振クロックの位
相を制御することで同期のとれたタイミングパルスを生
成し符号発生部１５、ロード制御部１７に供給してい
る。また、前述のごとく拡散符号のビット周波数の整数
分の一が伝送情報のビット周波数であるとしているの
で、クロック用ＰＬＬ発振器１９と、図１の情報復調部
５との間でクロック信号のやりとりが行われる。

【００１３】符号発生部１５での、ベースバンド信号か
らの符号パターンの蓄積は、使用されている拡散符号の
長さがあらかじめ判っている場合は、その長さ分の符号
パターンを符号発生部１５に設けられているレジスター
等に蓄積し、その符号パターンを、クロック用ＰＬＬ発
振器１９のタイミングに従い、繰り返し乗算器１３に送
出すればよい。拡散符号を乗算するベースバンド信号そ
のものより抽出しているので、拡散符号部１５からの符
号パターンの位相とベースバンド信号との位相の一致
は、きわめて容易である。従って、従来の受信器構成で
必要であったスライディング相関器３１を用い１ビット
ずつ動かし拡散符号パターンの相関をとる必要はない。
拡散符号の長さがあらかじめ判っていない場合は、符号
発生部１５で、かなり長い符号パターンをレジスター等
に蓄積し、蓄積された符号パターンのなかから、繰り返
される符号パターンを検出し、その繰り返される符号パ
ターンの長さを拡散符号長とする必要がある。以上説明
したように、ＳＳ／ＤＳ方式において、あらかじめ拡散
符号を受信側で用意しなくても、受信信号から拡散符号
パターンを抽出し、その拡散符号パターンを用いて逆拡
散を行うことが可能となった。

【００１４】

【発明の効果】本発明により、以下の効果がある。 （１）受信信号から拡散符号を抽出して、ＳＳ／ＤＳ方
式信号の受信ができるため、拡散符号がわからない相手
とも通信が可能である。 （２）送信側の拡散符号は、Ｍ系列のＰＮ符号である必
要はなく、どんな拡散符号でもよい。 （３）受信装置で、逆拡散を行う時の拡散符号の位相同
期が容易にとれるため、スライディング相関器などが不
要である。 （４）零交差検出で容易にタイミング同期の抽出ができ
る。 （５）ＳＳ／ＤＳ方式の送信装置の電波監視装置として
も有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の直接拡散のスプレッドスペクトラム方
式の受信装置の構成図である。

【図２】本発明の同期検波部の構成図である。

【図３】本発明の拡散符号推定・逆拡散部の構成図であ
る。

【図４】従来の、直接拡散のスプレッドスペクトラム方
式の受信装置の構成図である。

【図５】従来の受動同期方式の構成図である。

【図６】スプレッドスペクトラム方式の送信装置の構成
図である。

【図７】拡散符号推定・逆拡散部の制御フローである。

【符号の説明】

１ 高周波増幅部 ２ 周波数変換部 ３ 同期検波部 ４ 拡散符号推定・逆拡散部 ５ 情報復調部 ６、７ 同期検波回路 ８ π／２移相器 ９、１１、１４、２５、３８ ＬＰＦ（低域ろ波器） １０ シンセサイザ発振器 １２ ＡＦＣ／ＰＬＬ（自動周波数制御／位相同期ルー
プ）処理 １３、３７、３９、４３ 乗算部 １５ 符号発生部 １６ レベル判定部 １７ ロード制御部 １８ 零交差検出部 １９ クロックＰＬＬ発振器 ２０、３５、４０ ＢＰＦ（バンドパスフィルタ） ２１、２２、２３ 乗算器 ２４、４２、４４ 変調部 ２６、２８ 包絡線検波器 ２７ 差部 ２９ しきい値検出部 ３０、３６、４１ 遅延部 ３１ スライディング相関部 ３２ クロック発振器 ３３、４６ 搬送波発振器 ３４ 拡散符号発生器 ４５ 拡散符号部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スペクトラム直接拡散方式の受信装置で
   あって、 受信入力を同期検波する同期検波部と、該同期検波部の
   出力に含まれる符号パターンの一部を蓄積・送出する符
   号発生部と、前記同期検波部の出力と前期符号発生部の
   出力とを乗算し逆拡散を行う乗算部と、該乗算部出力の
   出力レベルを予め定められた基準レベルと比較するレベ
   ル判定部と、該レベル判定部の出力を入力とし前記符号
   発生部への符号パターンの蓄積を制御するロード制御部
   とからなることを特徴とするスペクトラム直接拡散方式
   の受信装置。
2. 【請求項２】 前記同期検波部の出力信号の零交差点を
   検出し、前記符号発生部および前記ロード制御部のタイ
   ミング情報を生成するためのタイミング生成手段を備え
   たことを特徴とする請求項１に記載のスペクトラム直接
   拡散方式の受信装置。
3. 【請求項３】 スペクトラム直接拡散方式の受信方法で
   あって、 同期検波により得られたベースバンド信号から連続した
   パルス列を取り出して符号発生部に蓄積し、該符号発生
   部に蓄積された符号パターンと前記ベースバンド信号と
   乗算してその低周波成分を取り出し、該取り出した低周
   波成分の出力レベルをあらかじめ定められた基準レベル
   と比較し、前記低周波成分のレベルが前記基準レベル未
   満であるときは前記ベースバンド信号から改めて連続し
   たパルス列を取り出して前記符号発生部に蓄積し、該蓄
   積された符号パターンを前記符号発生部の出力として前
   記ベースバンド信号と乗算を行い、 この動作を繰り返す内に前記低周波成分のレベルが前記
   基準レベル以上になると、そのとき前記符号発生部に蓄
   積された符号パターンを固定して逆拡散符号として用い
   ることを特徴とするスペクトラム直接拡散方式の受信方
   法。