JPH11313005A - スペクトル拡散信号復調回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、スペクトル拡散通信で用いられる
スペクトル拡散信号復調回路に関し、低Ｓ／Ｎで、かつ
搬送波周波数誤差が存在する状況下で高速な拡散符号同
期及び搬送波同期を実現する。 【解決手段】 受動相関手段３、４の出力信号のうち、
初期同期を確立するＬシンボル区間における無変調信号
を巡回積分する第１巡回積分手段５、６と、第１の巡回
積分手段の出力信号の包絡線を検出する包絡線検出手段
７と、包絡線検出手段の出力信号を巡回積分する第２巡
回積分手段８と、第２巡回積分手段の出力信号が所定値
を示す位置を検出する位置検出手段９と、前記Ｌシンボ
ル区間において、第１巡回積分手段に、Ｌ＞ＭであるＭ
回の積分動作を行わせ、第２巡回積分手段に、（Ｌ／
Ｍ）回の積分動作を行わせ、Ｍシンボル周期で間欠的な
動作を行わせる制御手段１５とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スペクトル拡散通
信で用いられるスペクトル拡散信号復調回路に関し、特
に受信信号のＬ（Ｌは整数）シンボル区間において初期
同期を確立する同期制御方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】スペクトル拡散通信は、高速な拡散符号
によって情報信号の周波数帯域を拡散して伝送する通信
方式であり、秘匿性が高く、干渉を与え難く、また干渉
を受け難い等の特徴を有する。スペクトル拡散信号復調
回路は、受信信号と、これに同期した拡散符号との相関
値を検出（逆拡散）し、情報信号を再生（復調）する回
路である。なかでも逆拡散回路にマッチトフィルタ等の
受動相関器を用いるスペクトル拡散信号復調回路は、高
速な同期確立を実現することが知られている（例えば、
文献「整合ろ波器により直接データ復調を行う衛星通信
用スペクトル拡散通信装置」浜本、他：電子通信学会論
文誌Ｂ、Vol.J69-B,No.11,pp.1540-1547)。

【０００３】スペクトル拡散信号を復調する場合、送信
側では、初期同期を確立するＬシンボル区間において既
知信号をスペクトル拡散した初期同期確立用信号を送信
することにより、一層高速な初期同期確立が実現され
る。この初期同期確立用信号には、無変調信号を用いる
方式と、予め定めた変調パターンで変調した信号を用い
る方式とがある。

【０００４】図６は、受動相関器としてマッチトフィル
タを用いる従来のスペクトル拡散信号復調回路の構成例
（従来１）である。このスペクトル拡散信号復調回路
は、初期同期確立用信号が、無変調信号である場合、変
調信号である場合の何れにも適用できる回路である。図
６において、このスペクトル拡散信号復調回路は、直交
検波器１と、複素乗算器２と、マッチトフィルタ３，４
と、包絡線検出器７と、巡回積分器８と、ピーク位置検
出回路９と、サンプラ１０，１１と、搬送波再生器１４
と、制御回路２０とを備える。

【０００５】直交検波器１に入力する受信信号は、初期
同期確立用信号が、無変調信号か変調信号かの何れかで
ある。この受信信号は、直交検波器１において、同相成
分及び直交成分からなる複素ベースバンド信号に変換さ
れ、複素乗算器２の一方の入力に印加される。複素乗算
器２は、他方の入力に搬送波再生器１４から再生搬送波
が印加され、再生搬送波に同期した複素ベースバンド信
号をマッチトフィルタ３，４に出力する。

【０００６】マッチトフィルタ３，４は、拡散符号の時
間波形をインパルス応答とする線形フィルタであり、そ
の出力には、受信信号と拡散符号との相関値が刻々と得
られる。マッチトフィルタ３，４の出力信号は、包絡線
検出器７とサンプラ１０，１１とに印加される。包絡線
検出器７は、マッチトフィルタ３，４双方の出力信号の
２乗和を取って包絡線を検出し、巡回積分器８に出力す
る。

【０００７】巡回積分器８は、例えば図７に示すよう
に、加算器２５と遅延回路２６と乗算器２７とで構成さ
れる。加算器２５は、一方の入力が包絡線検出器７の出
力であり、他方の入力が遅延回路２６の出力であり、出
力が乗算器２７を介して遅延回路２６の入力となるとと
もに、ピーク位置検出回路９に送られる。サンプラ１
０、１１は、ピーク位置検出回路９が検出したピーク位
置のタイミングでマッチトフィルタ３，４の出力をサン
プリングする。サンプラ１０、１１の出力信号は、復調
出力となるとともに、搬送波再生器１４に出力される。
搬送波再生器１４は、サンプラ１０、１１の出力信号か
ら搬送波再生を行い、再生した搬送波を複素乗算器２の
他方の入力に印加する。

【０００８】制御回路２０は、巡回積分器７とピーク位
置検出回路９と搬送波再生器１４とを制御し、Ｌシンボ
ルの初期同期確立区間において拡散符号及び搬送波の同
期確立を実行し、その後、同期維持の追従動作を行う。
次に、図８を参照して同期確立の動作を説明する。図８
に示すように、従来の初期同期確立区間は、拡散符号の
同期を確立する期間と、搬送波同期を確立する期間とで
構成される。図８は、初期同期確立区間として受信信号
の先頭６０シンボル区間を用い、うち拡散符号同期確立
に５０シンボル区間、搬送波同期確立にその後１０シン
ボル区間を用いる場合の動作タイミングチャートであ
る。

【０００９】図８において、まず、５０シンボルの拡散
符号同期確立区間における動作を説明する。制御回路２
０は、５０シンボルの拡散符号同期確立区間の先頭位置
で、遅延回路２６をリセットして巡回積分器８を初期化
する。なお、巡回積分器８の乗算器２７の乗算定数Ａ
は、Ａ＝１とする。

【００１０】また、５０シンボルの拡散符号同期確立区
間では、受信信号の搬送波は、不明であるため、搬送波
再生器１４は、制御回路２０の指示に従い周波数及び位
相を固定した搬送波信号を複素乗算器２の他方の入力に
出力する。この固定した搬送波は、当然送信側搬送波の
周波数・位相と一致するように設定されるが、発振器の
精度に依存するので正確に一致させることは困難であ
る。したがって、この拡散符号同期確立区間では、搬送
波再生器１４が出力する再生搬送波と送信側搬送波との
周波数誤差及び位相誤差が存在する場合が多い。このた
め複素乗算器２の出力振幅は、同相／直交いずれかの成
分に偏ったり、あるいは同相／直交間で変動する。

【００１１】マッチトフィルタ３，４は、それ自体が持
つ拡散符号と、受信信号（複素乗算器２の出力信号）と
が同期した場合にピークを持つ信号を出力する。この拡
散符号同期確立区間では、マッチトフィルタ３，４の出
力振幅のピーク位置を検出し、拡散符号同期を確立す
る。しかし、複素乗算器２の出力振幅と同様に、マッチ
トフィルタ３，４の出力振幅も、同相／直交いずれかの
成分に偏ったり、あるいは変動する。この偏りや変動の
速度は、受信信号が無変調信号である場合には、それ程
大きくはないが、受信信号が変調信号である場合には、
シンボル毎に高速に変化するため、引き続く巡回積分器
８による平滑化が困難となる。

【００１２】そこで、これらの影響を受けないようにす
るため、一旦包絡線検出器７に出力して包絡線波形を検
出する。包絡線波形は、周波数誤差及び位相誤差に無関
係な一定の波形となるため、それを巡回積分器８に与え
て雑音成分を除去した後にピーク位置検出回路９にてピ
ーク位置を検出する構成としてある。巡回積分器８は、
図７に示すように、加算器２５で入力波形（包絡線波
形）と遅延回路２６の出力波形を加算し、加算した波形
を乗算定数Ａを１とした乗算器２７を介して遅延回路２
６に与え、再び入力側（加算器２５）へ帰還する構成で
ある。このため、加算器２５の入力側に遅延回路２６の
遅延時間と等しい周期で繰り返し現れる波形は、次第に
大きく積算されていき、それ以外の波形は、平滑化され
る。

【００１３】マッチトフィルタ３，４の出力振幅のピー
ク位置は、変調シンボル周期で繰り返すので、巡回積分
器８の遅延時間と変調シンボル周期とを等しくすること
により、マッチトフィルタ３，４の出力振幅の包絡線波
形から雑音成分を除去することができる。図８に示した
ように、巡回積分器８は、制御回路２０の制御下に、５
０回連続して積算を行う。

【００１４】ピーク位置検出回路９は、制御回路２０の
指示の下に、５０回積算後の巡回積分器８の出力信号の
ピーク位置を検出し、検出信号をサンプラ１０，１１に
出力する。サンプラ１０，１１は、検出されたピーク位
置でマッチトフィルタ３，４の出力信号をサンプリング
することを開始する。これにより、サンプラ１０、１１
には、マッチトフィルタ３，４の出力（逆拡散出力）の
ピーク値が得られる。

【００１５】制御回路２０は、拡散符号同期確立区間の
終了に伴い搬送波再生器１４に対しサンプラ１０，１１
の出力信号から搬送波を再生する指示を出す。これによ
り、搬送波再生器１４は、サンプラ１０，１１の出力信
号に含まれる搬送波周波数誤差及び位相誤差を打ち消す
ように出力搬送波の制御を開始する。この搬送波周波数
誤差及び位相誤差を打ち消すまでに要する区間が搬送波
同期確立区間であり、図８では１０シンボル区間を用い
ている。その後は、サンプラ１０，１１の出力信号を用
いて、確立した拡散符号及び搬送波の同期を維持する追
従動作が行われる。

【００１６】次に、図９は、受動相関器としてマッチト
フィルタを用いる従来のスペクトル拡散信号復調回路の
構成例（従来２）である。このスペクトル拡散信号復調
回路は、初期同期確立用信号が、無変調信号である場合
に適用される回路である。図９において、このスペクト
ル拡散信号復調回路は、図６に示した回路において、マ
ッチトフィルタ３，４と包絡線検出器７との間に、巡回
積分器５，６を設けるとともに、巡回積分器８を省略し
て包絡線検出器７の出力を直接ピーク位置検出回路９に
接続したものである。巡回積分器５，６は、図７に示し
たのと同様の構成である。

【００１７】拡散符号同期確立の区間では、複素乗算器
２の出力振幅には偏りや変動があるが、少なくとも変動
の速度は、受信信号が無変調信号であるので、周波数誤
差の程度にもよるが、それ程大きくはならず、マッチト
フィルタ３，４は、周期的に同様のピークを持つ信号を
出力する。巡回積分器５，６は、マッチトフィルタ３，
４のピークを持つ出力信号のそれぞれについて巡回積分
を行い、つまり、雑音成分を除去し、包絡線検出器７に
出力する。ピーク位置検出回路９は、包絡線検出器７が
検出した包絡線波形からピーク位置を検出し、サンプラ
１０，１１に出力する。したがって、図９に示した回路
も、図８に示したタイムチャートで同様の動作を行うこ
とができる。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、無線通信に
おける受信信号は、希望信号とこれに無相関な熱雑音と
が重畳した信号であるが、このような重畳信号を巡回積
分により平滑化すると、積算回数が２倍になる毎にＳ／
Ｎは、３ｄＢ改善されることが知られている。しかし、
図６に示す回路では、包絡線波形を検出する際に非線形
演算（２乗演算）を行うため、雑音成分は、もはや希望
信号と無相関ではなくなる。このため積算回数あたりの
Ｓ／Ｎ改善量が低下し、十分なＳ／Ｎ改善量を得るため
には、積算回数を多くする必要がある。したがって、比
較的Ｓ／Ｎの良好な通信回線での使用では大きな支障は
ないが、衛星通信回線のような低Ｓ／Ｎ条件では極めて
長い積算時間を要し、拡散符号の高速同期確立が困難で
ある。

【００１９】また、図６に示す回路では、高速同期のた
めに積算回数を少なくすれば、マッチトフィルタの出力
振幅のピーク位置と雑音との判別が困難になり、誤同期
の確率が大きくなる。この点、図９に示す構成は、受信
信号が無変調信号で、周波数誤差が少ない場合である
が、図９に示すように、包絡線検出の前に同相側及び直
交側それぞれで巡回積分を行い、巡回積分後の信号の包
絡線波形からピーク位置を検出すれば、理想的なＳ／Ｎ
改善効果が得られ、マッチトフィルタの出力振幅のピー
ク位置と雑音との判別が容易となる。

【００２０】しかし、図９に示す構成では、搬送波周波
数誤差の存在によって積算時間内において同相／直交そ
れぞれの成分の振幅が正弦波状に変動するため、巡回積
分によって積算後のピーク振幅が減衰する。ピーク振幅
は、「搬送波周波数誤差×積算時間」が小さければあま
り影響を受けず減衰は少ないが、これが大きくなるにつ
れて減衰量も大きくなる。

【００２１】搬送波周波数誤差は、送信側と受信側の発
振器の精度に依存するので、拡散符号同期確立期間にお
いて、搬送波周波数誤差＝０とするのは実際上困難であ
る。したがって、図９に示す構成では、ある搬送波周波
数誤差の存在の下で、Ｓ／Ｎ改善効果を高めるために積
算時間を長くすると、ピーク振幅の減衰によって誤同期
の確率が大きく劣化する。

【００２２】また、図６や図９に示す従来の構成では、
拡散符号同期が確立するまでは逆拡散信号のピーク値が
得られないため、その間、搬送波同期を行うことが不可
能である。そのため、初期同期確立区間として、拡散符
号同期確立区間と搬送波同期確立区間がそれぞれ必要で
あり、初期同期に要する時間が一層長くなる。本発明
は、低Ｓ／Ｎで、かつ搬送波周波数誤差が存在する状況
下で高速な拡散符号同期及び搬送波同期が実現できるス
ペクトル拡散信号復調回路を提供することを目的とす
る。

【００２３】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
係るスペクトル拡散信号復調回路は、拡散符号によって
スペクトル拡散された受信信号を参照搬送波信号によっ
て周波数変換する変換手段と、前記変換手段の出力信号
を逆拡散する受動相関手段と、前記受動相関手段の出力
信号のうち、初期同期を確立するＬ（Ｌは整数）シンボ
ル区間における無変調信号を巡回積分する第１巡回積分
手段と、前記第１巡回積分手段の出力信号の包絡線を検
出する包絡線検出手段と、前記包絡線検出手段の出力信
号を巡回積分する第２巡回積分手段と、前記第２巡回積
分手段の出力信号の最大値または所定値を示す位置を検
出する位置検出手段と、前記受動相関手段の出力信号を
前記位置検出手段が検出した位置でサンプリングし、復
調信号を出力する第１サンプリング手段と、前記受信信
号の初期同期を確立するＬシンボル区間において、前記
第１巡回積分手段に、Ｌ＞Ｍ（Ｍは整数）であるＭ回の
積算動作を行わせ、または、Ｍ回の積算動作に相当する
動作を行わせる時定数を設定し、前記第２巡回積分手段
に、（Ｌ／Ｍ）回の積算動作を行わせ、または、（Ｌ／
Ｍ）回の積算動作に相当する動作を行わせる時定数を設
定し、Ｍシンボル周期で間欠的な動作を行わせる制御手
段とを備えることを特徴とする。

【００２４】請求項２に記載の発明に係るスペクトル拡
散信号復調回路は、拡散符号によってスペクトル拡散さ
れた受信信号を参照搬送波信号によって周波数変換する
変換手段と、前記変換手段の出力信号を逆拡散する受動
相関手段と、前記受動相関手段の出力信号のうち、初期
同期を確立するＬ（Ｌは整数）シンボル区間における受
信信号に含まれる変調信号を除去する変調信号除去手段
と、前記変調信号除去手段の出力信号を巡回積分する第
１巡回積分手段と、前記第１巡回積分手段の出力信号の
包絡線を検出する包絡線検出手段と、前記包絡線検出手
段の出力信号を巡回積分する第２巡回積分手段と、前記
第２巡回積分手段の出力信号の最大値または所定値の位
置を検出する位置検出手段と、前記受動相関手段の出力
信号を前記位置検出手段が検出した位置でサンプリング
し、復調信号を出力する第１サンプリング手段と、前記
受信信号の初期同期を確立するＬシンボル区間におい
て、前記第１巡回積分手段に、Ｌ＞Ｍ（Ｍは整数）であ
るＭ回の積算動作を行わせ、または、Ｍ回の積算動作に
相当する時定数で動作させ、前記第２積分手段に、（Ｌ
／Ｍ）回の積算動作を行わせ、または、（Ｌ／Ｍ）回の
積算動作に相当する動作を行わせる時定数を設定し、Ｍ
シンボル周期で間欠的な動作を行わせる制御手段とを備
えることを特徴とする。

【００２５】請求項３に記載の発明に係るスペクトル拡
散信号復調回路は、請求項１または請求項２に記載のス
ペクトル拡散信号復調回路において、前記第１サンプリ
ング手段の出力信号から搬送波を再生し、前記参照搬送
波信号を出力する搬送波再生手段と、前記第１巡回積分
手段の出力信号を前記位置検出手段が検出した所定値の
位置でサンプリングし、前記搬送波再生手段に出力する
第２サンプリング手段とを備え、前記制御手段は、初期
同期を確立するＬシンボル区間の終了に応答して前記第
２サンプリング手段の出力信号を搬送波再生の初期値と
して前記搬送波再生手段に取り込ませることを特徴とす
る。

【００２６】（作用）請求項１に記載の発明では、Ｌシ
ンボルの初期同期確立区間においてスペクトル拡散して
伝送される信号は、無変調信号である。そして、この初
期同期確立区間では、送信搬送波は不明であるので、参
照搬送波には固定の周波数・位相のものが用いられる。
したがって、初期同期確立区間では、搬送波周波数誤差
が存在し、受動相関手段は、周波数誤差の程度に応じて
ピーク値振幅が徐々に変動するような信号を出力する。
しかし、受信信号が無変調信号であるので、受動相関手
段の出力信号について包絡線検出前に巡回積分が可能で
ある。この周波数誤差は、送信側と受信側の発振器の精
度に依存する量として予め想定できる。

【００２７】そこで、制御手段は、搬送波周波数誤差に
よるピーク振幅の減衰が抑制されるように、第１巡回積
分手段が、包絡線検出前にＬシンボルの無変調受信信号
について巡回積分する回数を、Ｌ＞ＭなるＬ以下の比較
的小さい値Ｍに設定し、想定される搬送波周波数誤差の
逆数に対する積算時間の割合を短く設定する。これによ
り、第１巡回積分手段では、搬送波周波数誤差によるピ
ーク振幅の減衰を抑制しつつ理想的なＳ／Ｎ改善効果を
得ることができる。

【００２８】この第１巡回積分手段の出力信号は、包絡
線検出手段にて包絡線波形が検出され、第２巡回積分手
段に入力される。第２巡回積分手段は、包絡線検出後に
設けられているため、搬送波周波数誤差には影響されず
に巡回積分ができる。また、第２巡回積分手段は、積算
回数当たりのＳ／Ｎ改善量は小さいが、入力信号は、す
でに第１巡回積分手段によってＳ／Ｎが改善されている
信号である。

【００２９】そこで、制御手段は、第２巡回積分手段で
の積算回数を（Ｌ／Ｍ）回と少なく設定し、また、Ｍ回
の積算終了後の信号だけが入力するようにＭシンボル周
期での間欠動作を行わせる。これにより、Ｓ／Ｎ改善効
果が最大に得られる。要するに、請求項１に記載の発明
では、周波数誤差が存在する状況下において第１巡回積
分手段によってピーク振幅の減衰を抑えながら短時間で
効率的にＳ／Ｎを改善し、Ｓ／Ｎが改善された信号を包
絡線検出し、更に第２巡回積分手段で間欠的な巡回積分
を行うことにより、全体として短時間で大きなＳ／Ｎ改
善量が得られる。

【００３０】したがって、請求項１に記載の発明によれ
ば、周波数誤差が存在する状況下において、低Ｓ／Ｎで
受信したスペクトル拡散信号についての高速な拡散符号
同期と低い誤同期確率が同時に実現される。具体的に
は、拡散符号同期確立の期間を従来と同様とすれば、誤
同期の確率を下げることができ、誤同期の確率を従来と
同程度とすれば、拡散符号同期確立の期間を短縮でき
る。

【００３１】請求項２に記載の発明では、Ｌシンボルの
初期同期確立区間においてスペクトル拡散して伝送され
る信号は、変調信号であるため、受動相関手段の出力信
号をそのまま巡回積分することができない。そこで、受
動相関手段の出力信号を変調信号除去手段に与え、初期
同期を確立するＬシンボル区間における受信信号に含ま
れる変調信号を除去して無変調信号とし、第１巡回積分
手段に入力する。

【００３２】要するに、請求項２に記載の発明では、初
期同期確立区間の信号が変調信号である点で、無変調信
号である請求項１に記載の発明と異なるが、その初期同
期確立区間の信号から変調信号を除去して無変調信号と
し第１巡回積分手段に与え、以降は請求項１に記載の発
明と同様の構成とした。

【００３３】したがって、請求項１に記載の発明と同様
に、周波数誤差が存在する状況下において、全体として
短時間で大きなＳ／Ｎ改善量を得ることができるので、
低Ｓ／Ｎで受信したスペクトル拡散信号についての高速
な拡散符号同期と低い誤同期確率が同時に実現される。
具体的には、拡散符号同期確立の期間を従来と同様とす
れば、誤同期の確率を下げることができ、誤同期の確率
を従来と同程度とすれば、拡散符号同期確立の期間を短
縮できる。

【００３４】請求項３に記載の発明では、請求項１また
は請求項２に記載の発明において、初期同期確立区間で
の第１巡回積分手段の入力信号は、逆拡散後の信号であ
るが、それは無変調信号である。したがって、Ｌシンボ
ル区間の終了時における第１巡回積分手段には、直前の
Ｍシンボル分の無変調信号、つまり搬送波を平滑した結
果が残っている。そこで、制御手段は、初期同期を確立
するＬシンボル区間の終了に応答して第２サンプリング
手段の出力信号を搬送波再生の初期値として搬送波再生
手段に取り込ませることを行う。

【００３５】これにより、搬送波再生手段は、第１巡回
積分手段の積算結果を初期値として搬送波再生が行え、
参照搬送波信号である再生搬送波が拡散符号同期の確立
後直ちに発生するので、従来の搬送波同期確立区間を要
せずに、速やかな搬送波同期の確立が可能となる。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００３７】図１は、第１実施形態（請求項１、３に記
載の発明に対応する実施形態）の構成例である。この実
施形態のスペクトル拡散信号復調回路は、従来例（図
６、図９）と同様に、受信信号を複素ベースバンドに変
換して処理する構成である。なお、従来例（図６、図
９）と同一構成部分には、同一符号・名称を付してあ
る。以下、この実施形態に係る部分を中心に説明する。

【００３８】この第１実施形態に係るスペクトル拡散信
号復調回路は、Ｌ（Ｌは整数）シンボルの初期同期確立
区間において無変調信号がスペクトル拡散して伝送され
るスペクトル拡散通信システムにおいて適用されるもの
である。この第１実施形態では、図１に示すように、図
９に示した構成において、巡回積分器８を包絡線検出器
７とピーク検出回路９との間に設け、また、巡回積分器
５、６の出力信号をサンプリングするサンプラ１２、１
３を追加し、サンプラ１０〜１３が共にピーク位置検出
回路９の出力信号で動作し、搬送波再生回路１４に出力
する構成としてある。

【００３９】そして、巡回積分器５、６、８は、共に従
来例（図７）で示したのと同様の構成であるが、この実
施形態では、制御回路１５が、図３（ａ）（ｂ）に示す
態様で動作するように設定する。図３（ａ）は、巡回積
分器５、６、８が、所定の積算回数で動作する場合を示
し、図３（ｂ）は、所定の時定数で動作する場合を示
す。

【００４０】具体的には、巡回積分器５、６、８は次の
ように設定される。まず、巡回積分器５、６が、所定の
積算回数で動作する場合には、制御回路１５は、乗算器
２７の乗算定数Ａを値１に設定し（図３（ａ））、初期
同期を確立するＬシンボル区間において遅延回路２６を
Ｌ＞Ｍ（Ｍは整数）である値Ｍの周期でリセットし、巡
回積分器５、６にＭシンボルの各周期においてＭ回の積
算動作を行わせる。

【００４１】また、巡回積分器５、６が、所定の時定数
で動作する場合には、制御回路１５は、Ｌシンボル区間
において巡回積分器５、６がＭ回の積算動作に相当する
動作を行う時定数(１／(1−a））を持つように乗算器２
７の乗算定数Ａを値１よりも小さい定数ａに設定する
（図３（ｂ））。この場合には、全体が一種のフィルタ
として動作するので、遅延回路２６をリセットせずと
も、所定の積算回数に相当する積算動作が実行される。

【００４２】次に、巡回積分器８が、Ｌシンボル区間に
おいて（Ｌ／Ｍ）回の積算動作を行う場合には、制御回
路１５は、乗算器２７の乗算定数Ａを値１に設定すると
ともに（図３（ａ））、Ｌシンボル区間の先頭にて遅延
回路２６をリセット操作し、さらにＭシンボルの期間内
で、（Ｌ／Ｍ）回の１回分の積算動作を行い、残余の期
間では停止し、全体で（Ｌ／Ｍ）回の積算動作を行うよ
うに操作する。

【００４３】また、巡回積分器８が、Ｌシンボル区間に
おいて所定の時定数でもって（Ｌ／Ｍ）回の積算動作に
相当する動作を行う場合には、制御回路１５は、巡回積
分器８が、時定数(１／（1−a）)を持つように乗算器２
７の乗算定数Ａを値１よりも小さい定数ａに設定する
（図３（ｂ））。そして、制御回路１５は、巡回積分器
８が、Ｍシンボルの期間内で、（Ｌ／Ｍ）回の１回分の
積算動作に相当する動作を行い、残余の期間では停止す
るように操作する。

【００４４】以上の構成と請求項１、３との対応関係
は、次のようになっている。変換手段には、直交検波器
１と複素乗算器２の全体が対応する。受動相関手段に
は、マッチトフィルタ３，４が対応する。第１巡回積分
手段には、巡回積分器５，６が対応する。包絡線検出手
段には、包絡線検出器７が対応する。第２巡回積分手段
には、巡回積分器８が対応する。位置検出手段には、ピ
ーク位置検出回路９が対応する。第１サンプリング手段
には、サンプラ１０，１１が対応する。第２サンプリン
グ手段には、サンプラ１２，１３が対応する。搬送波再
生手段には、搬送波再生器１４が対応する。制御手段に
は、制御回路１５が対応する。参照搬送波信号には、搬
送波再生器１４が再生する再生搬送波信号が対応する。

【００４５】次に、図１〜図４を参照してこの第１実施
形態に係る部分の動作を中心にして説明する。図２は、
実施形態の動作タイミングチャートである。図２におい
て、Ｌシンボルの初期同期確立区間は、５０シンボルで
ある。巡回積分器５，６は、積算回数Ｍが、１０回であ
り、１０シンボル毎に初期化される。また、巡回積分器
８は、積算回数（Ｌ／Ｍ）が５回であり、Ｌシンボル区
間の先頭で初期化されるとともに、１０シンボル毎の各
周期において、１回の積算動作を行い、残余の期間は停
止するように、間欠的な動作を行う。

【００４６】つまり、図２に示す動作は、巡回積分器
５，６，８が、図３（ａ）の態様で制御される場合を示
している。なお、この初期同期確立区間は、従来の拡散
符号同期確立区間に相当し、従来の搬送波同期確立のた
めの区間は存在しない点、注意する必要がある。初期同
期確立区間での受信信号は、無変調信号がスペクトル拡
散して伝送されてきたものである。前述したように送信
搬送波の周波数は不明であり、搬送波再生器１４は、制
御回路１５の指示に従い固定の周波数・位相の搬送波信
号を複素乗算器２に与えている。したがって、初期同期
確立区間では、搬送波周波数誤差が存在し、マッチトフ
ィルタ３，４は、周波数誤差の程度に応じてピーク値振
幅が変動するような信号をサンプラ１０，１１と巡回積
分器５，６とに出力する。

【００４７】巡回積分器５，６では、図２に示すように
１０シンボルの期間において１０回の積算動作が行わ
れ、積算結果は、包絡線検出器７とサンプラ１２，１３
とに出力され、次の積算が開始する直前に初期化され
る。このように、巡回積分器５，６では、５０シンボル
の初期同期確立区間において１０シンボル毎に積算する
ことを繰り返す。

【００４８】初期同期確立区間では、搬送波周波数誤差
が存在するが、想定される搬送波周波数誤差の逆数に対
する積算時間の割合を短く設定するように、巡回積分す
る回数を、５０シンボル以下の比較的小さい値「１０
回」に設定してあるので、巡回積分器５，６では、搬送
波周波数誤差によるピーク振幅の減衰を抑制しつつ雑音
除去を効果的に行うことができ、理想的なＳ／Ｎ改善効
果が得られる。

【００４９】包絡線検出器７は、同相側と直交側の積算
結果の２乗和から各積算回の包絡線をそれぞれ検出し、
それぞれ巡回積分器８に出力する。巡回積分器８には、
１０回の積算終了後の信号だけが入力する。したがっ
て、巡回積分器８は、図２に示すように、各１０シンボ
ル区間において、１０回の積算終了時に１回積算動作を
行って積算結果をピーク位置検出回路９に出力し、残余
の期間は動作停止するという間欠動作を行う。この巡回
積分器８では、搬送波周波数誤差には影響されずに、す
でにＳ／Ｎの改善された信号について少ない回数で巡回
積分を行うので、所望のＳ／Ｎ改善量が容易に得られ
る。

【００５０】ピーク位置検出回路９は、制御回路１５か
ら巡回積分器８の積算動作タイミング信号を受けて、巡
回積分器８の各積算結果のピーク位置を検出し、ピーク
位置のタイミング信号をサンプラ１０〜１３に出力す
る。サンプラ１０，１１では、この検出されたピーク位
置のタイミングでマッチトフィルタ３，４の出力信号を
サンプリングして搬送波再生器１４に出力する。また、
サンプラ１２，１３では、この検出されたピーク位置の
タイミングで巡回積分器５，６の出力信号をサンプリン
グして搬送波再生器１４に出力する。

【００５１】搬送波再生器１４は、この初期同期確立区
間では、制御回路１５の指示の下でサンプラ１０〜１３
の出力は無視し、固定の周波数・位相の搬送波信号を出
力する。ここに、初期同期確立区間の終了直後にサンプ
ラ１２，１３がサンプリングした巡回積分器５，６の積
算結果は、初期同期確立区間の最終１０シンボル区間に
おける送信搬送波を平滑化した信号に相当する。

【００５２】したがって、搬送波再生器１４は、制御回
路１５から初期同期確立区間の終了通知を受けると、そ
の初期同期確立区間の終了直後のサンプラ１２，１３の
出力信号を取り込み、それを搬送波再生の初期値として
設定し、それに基づき再生した搬送波信号を複素乗算器
２に出力する。以後は、搬送波同期確立の動作を行うこ
となくサンプラ１０，１１の出力信号に従って搬送波を
再生し、追従する動作を行う。

【００５３】次に、図４は、Ｓ／Ｎ対誤同期確率特性の
シミュレーション結果を示す。このシミュレーションで
は、拡散符号は、符号長１９のルジャンドル系列を用
い、拡散符号の速度は２００ｋＨｚと仮定した。図４で
は、図７に示した従来の回路（従来ｌ）と、図９に示し
た包絡線検出前に巡回積分を行う回路（従来２）の特性
を併記してある。なお、搬送周波数誤差０は、実際上は
あり得ないが、計算機シミュレーションであることから
存在する。

【００５４】同期確立に要する区間（但し、従来例で
は、拡散符号同期確立区間）のシンボル数Ｌは、この実
施形態と従来例の場合で同じ５０シンボルに設定してあ
る。先に述べたように、従来１は、全体に誤同期確率が
他に比較して大きく劣っており、また従来２は、搬送波
周波数誤差がある場合に劣化が大きい。一方、第１実施
形態の回路は、従来１に比較すれば所要Ｓ／Ｎが約３．
５ｄＢ優れており、搬送波周波数誤差による劣化もほと
んど無視できる。

【００５５】即ち、第１実施形態の回路では、搬送周波
数誤差が存在する状況下において、拡散符号同期確立の
期間を従来と同様とすれば、誤同期の確率を下げること
ができ、誤同期の確率を従来と同程度とすれば、拡散符
号同期確立の期間を短縮できることが示された。次に、
図５は、第２実施形態（請求項２、３に対応する実施形
態）の構成例である。この第２実施形態に係るスペクト
ル拡散信号復調回路は、Ｌ（Ｌは整数）シンボルの初期
同期確立区間において変調信号がスペクトル拡散して伝
送されるスペクトル拡散通信システムにおいて適用され
るものである。この変調信号は、予め定められた変調パ
ターンで変調された信号である。

【００５６】この第２実施形態では、図５に示すよう
に、図１において、マッチトフィルタ３，４と巡回積分
器５，６との間に、複素乗算器１６を設け、この複素乗
算器１６にマッチトフィルタ３，４の出力と外部から入
力する変調パターンとを乗算させる構成としてある。そ
の他の構成は、図１に示した第１実施形態と同様であ
る。この複素乗算器１６は、請求項２における変調信号
除去手段に対応する。その他の対応関係は、第１実施形
態の場合と同様である。

【００５７】この第２実施形態では、Ｌシンボルの初期
同期確立区間における受信信号は、変調信号をスペクト
ル拡散したものである。したがって、マッチトフィルタ
３，４の出力信号を直接巡回積分できないので、複素乗
算器１６においてマッチトフィルタ３，４の出力信号に
変調パターンの複素共役数を乗算し、変調成分を除去し
て、つまり無変調信号として巡回積分器５，６に与える
ようにしてある。

【００５８】以後は、第１実施形態と同様に、図２に示
す動作タイムチャートに従って動作し、図４に示した特
性が得られる。以上説明した２つの実施形態では、受動
相関器としてマッチトフィルタを用いているが、それに
代えてコンボルバ等を用いることも可能である。即ち、
２つの実施形態では、ベースバンド帯で復調動作をする
回路例を示したが、ＩＦ帯で復調動作をする場合にも同
様に適用できる。

【００５９】また、包絡線の位置検出では、実際のピー
ク位置を検出するとしたが、その他、予め定めた閾値を
越える所定位置をピーク位置とすることでも良い。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１、２に記
載の発明は、Ｌシンボルの初期同期確立区間でスペクト
ル拡散して伝送される信号が、無変調信号、変調信号で
あり、周波数誤差が存在する状況下において、全体とし
て短時間で高いＳ／Ｎ改善量を得ることができるので、
低Ｓ／Ｎで受信したスペクトル拡散信号についての高速
な拡散符号同期の確立と低い誤同期確率を可能にするス
ペクトル拡散信号復調回路が実現される。

【００６１】請求項３に記載の発明では、請求項１、２
に記載の発明において、搬送波同期用の特別の区間を要
せずに搬送波同期を確立できるので、初期同期確立に要
する時間が一層短縮される。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態（請求項１、３に対応する実施形
態）の構成例である。

【図２】実施形態の動作タイミングチャートである。

【図３】実施形態の巡回積分器の構成例である。（ａ）
は所定の積算回数で動作する場合の構成である。（ｂ）
は所定の時定数で動作する場合の構成である。

【図４】Ｓ／Ｎ対誤同期確率特性のシミュレーション結
果（本発明と従来１、従来２との比較）を示す図であ
る。

【図５】第２実施形態（請求項２、３に対応する実施形
態）の構成例である。

【図６】従来のスペクトル拡散信号復調回路の構成例で
ある（従来１）。

【図７】巡回積分器の構成例である。

【図８】従来例の動作タイミングチャートである。

【図９】従来のスペクトル拡散信号復調回路の構成例で
ある（従来２）。

【符号の説明】

１ 直交検波器 ２ 複素乗算器 ３、４ マッチトフィルタ ５、６、８ 巡回積分器 ７ 包絡線検出器 ９ ピーク位置検出回路 １０、１１、１２、１３ サンプラ １４ 搬送波再生器 １５ 制御回路 １６ 複素乗算器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 拡散符号によってスペクトル拡散された
   受信信号を参照搬送波信号によって周波数変換する変換
   手段と、 前記変換手段の出力信号を逆拡散する受動相関手段と、 前記受動相関手段の出力信号のうち、初期同期を確立す
   るＬ（Ｌは整数）シンボル区間における無変調信号を巡
   回積分する第１巡回積分手段と、 前記第１巡回積分手段の出力信号の包絡線を検出する包
   絡線検出手段と、 前記包絡線検出手段の出力信号を巡回積分する第２巡回
   積分手段と、 前記第２巡回積分手段の出力信号の最大値または所定値
   を示す位置を検出する位置検出手段と、 前記受動相関手段の出力信号を前記位置検出手段が検出
   した位置でサンプリングし、復調信号を出力する第１サ
   ンプリング手段と、 前記受信信号の初期同期を確立するＬシンボル区間にお
   いて、前記第１巡回積分手段に、Ｌ＞Ｍ（Ｍは整数）で
   あるＭ回の積算動作を行わせ、または、Ｍ回の積算動作
   に相当する動作を行わせる時定数を設定し、前記第２巡
   回積分手段に、（Ｌ／Ｍ）回の積算動作を行わせ、また
   は、（Ｌ／Ｍ）回の積算動作に相当する動作を行わせる
   時定数を設定するとともに、Ｍシンボル周期で間欠的に
   動作させる制御手段とを備えることを特徴とするスペク
   トル拡散信号復調回路。
2. 【請求項２】 拡散符号によってスペクトル拡散された
   受信信号を参照搬送波信号によって周波数変換する変換
   手段と、 前記変換手段の出力信号を逆拡散する受動相関手段と、 前記受動相関手段の出力信号のうち、初期同期を確立す
   るＬ（Ｌは整数）シンボル区間における受信信号に含ま
   れる変調信号を除去する変調信号除去手段と、 前記変調信号除去手段の出力信号を巡回積分する第１巡
   回積分手段と、 前記第１巡回積分手段の出力信号の包絡線を検出する包
   絡線検出手段と、 前記包絡線検出手段の出力信号を巡回積分する第２巡回
   積分手段と、 前記第２巡回積分手段の出力信号の最大値または所定値
   を示す位置を検出する位置検出手段と、 前記受動相関手段の出力信号を前記位置検出手段が検出
   した所定値の位置でサンプリングし、復調信号を出力す
   る第１サンプリング手段と、 前記受信信号の初期同期を確立するＬシンボル区間にお
   いて、前記第１巡回積分手段に、Ｌ＞Ｍ（Ｍは整数）で
   あるＭ回の積算動作を行わせ、または、Ｍ回の積算動作
   に相当する動作を行わせる時定数を設定し、前記第２巡
   回積分手段に、（Ｌ／Ｍ）回の積算動作を行わせ、また
   は、（Ｌ／Ｍ）回の積算動作に相当する動作を行わせる
   時定数を設定するとともに、Ｍシンボル周期で間欠的に
   動作させる制御手段とを備えることを特徴とするスペク
   トル拡散信号復調回路。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載のスペク
   トル拡散信号復調回路において、 前記第１サンプリング手段の出力信号から搬送波を再生
   し、前記参照搬送波信号を出力する搬送波再生手段と、 前記第１巡回積分手段の出力信号を前記位置検出手段が
   検出した位置でサンプリングし、前記搬送波再生手段に
   出力する第２サンプリング手段とを備え、 前記制御手段は、初期同期を確立するＬシンボル区間の
   終了に応答して前記第２サンプリング手段の出力信号を
   搬送波再生の初期値として前記搬送波再生手段に取り込
   ませることを特徴とするスペクトル拡散信号復調回路。