JPH1188231A - スペクトラム拡散通信の同期確立および保持方式 - Google Patents

スペクトラム拡散通信の同期確立および保持方式

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JPH1188231A
JPH1188231A JP9238586A JP23858697A JPH1188231A JP H1188231 A JPH1188231 A JP H1188231A JP 9238586 A JP9238586 A JP 9238586A JP 23858697 A JP23858697 A JP 23858697A JP H1188231 A JPH1188231 A JP H1188231A
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multiplier
filter
delay
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JP9238586A
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Teruji Ide
輝二 井手
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Kokusai Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 構成要素をデジタル化し、調整箇所や特性の
劣化を低減させ、回路のパラメータを容易に変更できる
SS通信の同期補足及び保持方式を提供する。 【解決手段】 入力信号をA/D変換器46でデジタル
信号に変換し、このデジタル信号を処理する後続の各部
49,50,〜,69をデジタル素子およびデジタル回
路で構成することにより、ノンコヒーレント遅延ロック
ループ70は、アナログ回路によるような調整が不要と
なり、素子のばらつきによる制限設けることなく、特性
の劣化しないSS通信の同期補足及び保持方式を提供す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】直接拡散方式を用いるスペク
トラム拡散通信の同期確立および保持方式に関し、特に
遅延ロックループに特徴のあるスペクトラム拡散通信の
同期確立および保持方式に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、スペクトラム拡散通信の直接拡散
通信方式(SS/DS方式)の受信側の復調回路におい
て、拡散符号(疑似ランダム符号:PN符号)の同期の
初期獲得あるいは保持(追跡)を行う同期回路として
は、能動型のものと受動型のものがある。能動型の同期
回路の代表的なものとしては、(1)ベースバンド遅延
ロックループ(ベースバンドDLL)、(2)ノンコヒ
ーレント遅延ロックループ(ノンコヒーレントDL
L)、(3)震動ループ等がある。以下で代表的な
(1)および(2)のものについて説明する。
【0003】(1)ベースバンド遅延ロックループ(ベ
ースバンドDLL)について説明する。スペクトラム拡
散通信の直接拡散通信方式において、通常では拡散符号
としてPN符号が用いられており、このPN系列の同期
を確立したり、確立した同期を保持するためには、受信
信号に含まれるPN系列の時間遅れを正しく推定し、そ
の推定値による進みあるいは遅れに応じて極性が変化す
る制御信号を発生する必要がある。このような制御信号
を発生させる時間弁別器は、遅延弁別器(Delay-discri
minator: DD)と呼ばれ、時間に対して“S−曲線”特
性を実現できなければならない。時間に対する遅延弁別
器のS−曲線特性は、PN系列の相関特性を利用して実
現することができる。
【0004】図8(a)にPN系列の自己相関関数が示
されている。この相関関数に関して基準時間から進めた
ものから同じ時間だけ遅らせたものを減算すると、図8
(b)および図8(c)に示した特性を得ることができ
る。図8(b)に示されているのは、相関関数の相互の
時間差が1Δ(Δは、1チップ時間)の場合であり、図
8(c)に示されているのは、時間差が2Δの場合であ
る。これらの遅延弁別器はそれぞれ、1Δ−DDおよび
2Δ−DDと呼ばれている。PN系列の相関関数をRPN
(τ)と表し、1Δ−DDおよび2Δ−DDの弁別器特
性をそれぞれDΔ(τ)およびD2 Δ(τ)と表すと、
これらの間には下式(1.1)〜(2.4)の関係が成
立する。
【0005】 DΔ(τ)=RPN(τ−Δ/2)−RPN(τ+Δ/2)・・・(1.1) =((L+1)/L)×τ/(Δ/2)・・・(1.2) ただし、この場合、|τ|≦Δ/2である。また、 DΔ(τ)=−((L+1)/L)・(τ/Δ) × 1−3Δ/|2τ| ・・・・ (1.3) ただし、この場合、Δ/2≦|τ|≦3Δ/2である。また、 DΔ(τ)=0 ・・・・・・・・ (1.4) ただし、この場合、3Δ/2≦|τ|≦(L−3/2)・Δである。 D2Δ(τ)=RPN(τ−Δ)−RPN(τ+Δ)・・・(2.1) =((L+1)/L)・(τ/Δ)・・・・(2.2) ただし、この場合、|τ|≦Δである。また、 D2Δ(τ)=−((L+1)/L)×(τ/Δ) × 1−2Δ/|τ| ・・・・ (2.3) ただし、この場合、Δ≦|τ|≦2Δである。また、 D2Δ(τ)=0 ・・・・・・・・ (2.4) ただし、この場合、2Δ≦|τ|≦(L−2)×Δである。
【0006】また、Lは、PN系列の長さを表し、DΔ
とD2Δとはいずれも周期L×Δの周期関数である。こ
こで示した遅延弁別器を使用して構成した遅延ロックル
ープ(Delay-lock loop: DLL)回路の例(従来のSS/
DS方式の復調用のベースバンド遅延ロックループの原
理的な構成)を図5に示している。この回路はベースバ
ンドで動作している。図5において入力信号は、時間遅
延を含むPN信号と受信機熱雑音で構成される。この入
力信号は、2分岐された後に、拡散信号発生器11から
出力された進みと遅れのPN信号と乗算1,4において
それぞれ乗算される。乗算1,4の結果は、減算7にお
いて減算されて誤差信号を発生する。この誤差信号は、
ループフィルタである低域通過フィルタ(LPF)8で
平滑され、電圧制御発振器9に供給され、位相が制御さ
れたクロック信号が拡散符号発生器11を駆動する。こ
のループにおいては、入力のPN信号が含んでいる遅延
と、拡散符号発生器11から出力されるPN信号の推定
遅延とが一致するように制御が行われる。
【0007】Pを入力PN信号の平均電力、N0 /2を
白色ガウス雑音の両側スペクトル密度、BLを片側ルー
プ雑音帯域幅、1Δ−DDのタイミング誤差の分散をσ
(Δ)、2Δ−DDのタイミング誤差の分散をσ(2
Δ)とすると下式(3),(4)が成立する。 σ(Δ)/Δ=√(BL ×N0 /(2P)) ・・・・・・・(3) σ(2Δ)/Δ=√(2BL ×N0 /P) ・・・・・・・・(4)
【0008】(2)次に、ノンコヒーレント遅延ロック
ループ(ノンコヒーレントDLL)について説明する。
ベースバンド遅延ロックループの場合、ループに入力す
る信号は、PN信号のみで、データや搬送波は存在しな
い。ところが一般にはデータや変調信号で搬送波を変調
し、さらにPN信号で変調して伝送するのが普通であ
る。そのため受信側では、この変調波を中間周波段で復
調することなくPN信号の同期を確立する必要がある。
このような要求のための遅延ロックループがノンコヒー
レント遅延ロックループである。図6に従来のSS/D
S方式の復調用ノンコヒーレント遅延ロックループの構
成例を示す。
【0009】図6において、入力されたSS/DS信号
は、乗算12,17に入力される。乗算17の別の入力
は、乗算22の出力であって、拡散符号(PN符号)の
進み信号と搬送波信号とが乗算された信号であり、乗算
12の別の入力は、乗算16の出力であって、拡散符号
(PN符号)の遅れ信号と搬送波信号とが乗算された信
号である。乗算17および乗算12の出力は、変調波の
帯域をもつBPF18およびBPF14に与えられ、変
調波の帯域でそれぞれ濾波される。BPF18の出力は
包絡線検波19へ、BPF14の出力は包絡線検波15
へそれぞれ与えられ、ダイオードおよびLPF(抵抗、
コンデンサ等)を利用した包絡線検波19,15におい
て、包絡線検波の処理が行われる。この場合、搬送波を
発生する搬送波発振器24は、搬送波の位相同期を必要
としない。なお、図7は、これら従来のSS/DS方式
の復調用ノンコヒーレント遅延ロックループの典型的な
例をより具体的に示したものである。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来のノンコヒ
ーレント遅延ロックループにおいては、例えば図7にお
いても、遅延回路44および拡散符号発生器45を除い
ては、ほとんどの部分がアナログ回路で構成されてお
り、アナログ素子に特有である素子のばらつきや特性の
限界によって所要の特性が得られない場合がある。ま
た、調整箇所が多いことや個々の素子の特性の限界によ
り所要の特性が得られないことから、回路のパラメータ
を変更することが容易でないという問題や回路規模が大
きいという問題がある。
【0011】本発明は上記問題点に鑑み、従来のスペク
トラム拡散通信システムの同期補足及び保持方式におい
て、その構成要素のほとんどがアナログ素子やアナログ
回路から構成されていたノンコヒーレント遅延ロックル
ープに関し、例えば、図7においても、遅延回路44お
よび拡散符号発生器45を除いては、ほとんどの構成要
素がアナログ回路で構成されていたが、これをデジタル
処理で行うようにさせ、調整箇所をほとんど皆無にして
問題を解消させようとするものである。この場合、遅延
ロックループの構成は、1次ループでもよいが、移動体
などの影響を考慮して2次ループのものも用意すること
によって、アナログ素子やアナログ回路のもつ性能の限
界やばらつきによる同期補足および保持の特性の劣化を
なくし、回路のパラメータの変更を容易に実行できるよ
うにさせ、回路規模を小さくさせるとともに、前記影響
を除去できる同期補足及び保持方式を提供することを目
的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
ために、本発明のノンコヒーレント遅延ロックループで
は全ての信号の処理をデジタル信号処理を行う。したが
って、各構成部分は、デジタル化可能に、また、容易に
デジタル化できるように構成されている。この場合、遅
延ロックループのPLL(フェーズ・ロックド・ルー
プ)のループフィルタは、1次形であり、ループ応答
は、ループ利得のみで決まってしまう。ここで、PLL
の引き込み範囲(キャプチャ・レンジ)は、ループ利得
とループの低域フィルタの時定数に関係している。従
来、通常のPLLでのループの低域フィルタは、このよ
うな理由から2次ループが用いられ、アナログ素子で定
数を決めていた。処理をデジタル化する本発明では、2
次のデジタルフィルタも使用するが、1次のデジタルフ
ィルを使用する場合には、前述のように引き込み特性が
劣化する可能性があるので、初期引き込み時は別な方
法、例えば、マッチドフィルタで相関のピークを捉える
等の方法で同期補足を行う。
【0013】すなわち、第1の発明は、直接拡散方式を
用いるスペクトラム拡散通信の同期確立および保持方式
において、入力信号をアナログ信号からデジタル信号に
変換するA/D変換器と、前記A/D変換器の出力と第
3の乗算器の出力とを乗算する第1の乗算器と、前記第
1の乗算器の出力を濾波する第1の濾波器と、前記第1
の濾波器の出力を包絡線検波する第1の包絡線検波器
と、前記A/D変換器の出力と第4の乗算器の出力とを
乗算する第2の乗算器と、前記第2の乗算器の出力を濾
波する第2の濾波器と、前記第2の濾波器の出力を包絡
線検波する第2の包絡線検波器と、前記第1,第2の包
絡線検波器の出力の差分を検出する差分検出部と、前記
差分検出部の出力から高調波成分を除去するために設け
られ、1次の伝達関数を有する検出部低域通過濾波器
と、前記検出部低域通過濾波器の出力を制御信号として
クロック信号を出力するクロック発振器と、前記クロッ
ク発振器からのクロック信号に基づき、同期信号を発生
する同期信号制御部と、前記同期信号制御部からの同期
信号により位相を制御して拡散符号信号を発生する拡散
符号発生器と、前記拡散符号発生器の拡散符号信号から
拡散符号信号の同相信号、進み信号、遅れ信号を生成す
る遅延回路と、前記A/D変換器の出力と第6の乗算器
の出力とを乗算する第5の乗算器と、前記第5の乗算器
の出力を周波数弁別する周波数弁別器と、前記周波数弁
別器の出力の高調波成分を除去する弁別部低域通過濾波
器と、前記弁別部低域通過濾波器の出力を制御信号とし
て周波数を調整し、搬送波を出力する数値制御発振器と
を有するとともに、前記第3の乗算器は、前記進み信号
と前記搬送波とを乗算し、前記第1の乗算器に与え、前
記第4の乗算器は、前記遅れ信号と前記搬送波とを乗算
し、前記第2の乗算器に与え、前記第6の乗算器は、前
記同相信号と前記搬送波とを乗算し、前記第5の乗算器
に与えることを特徴とする。
【0014】また、第2の発明は、前記1次の伝達関数
を有する検出部低域通過濾波器の代わりに、2次の伝達
関数を有する検出部低域通過濾波器を配置している。ま
た、第3の発明は、第2の発明の2次の伝達関数を有す
る前記検出部低域通過濾波器において、s=j・2・π
・f、K=ループ利得、a=ループフィルタにより決ま
る定数、A=定数であるとき、閉ループ伝達関数が下式
(1) A・K・(s+a)/(s2 +A・K・s+A・K・a)−−(1) で表され、前記ループフィルタの伝達関数が(1+a/
s)で表されることを特徴としている。
【0015】さらに、第4の発明は、第2の発明の2次
の伝達関数を有する前記検出部低域通過濾波器におい
て、s=j・2・π・f、K=ループ利得、a,c=ル
ープフィルタにより決まる定数、A=定数であるとき、
閉ループ伝達関数が下式(2) A・K・(s+a)/(s2 +(A・K+c)・s+A・K・a)−−(2) で表され、前記ループフィルタの伝達関数が(s+a)
/(s+c)で表されることを特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて添付図面に基づいて説明する。図1は、この発明に
係わるSS/DS方式の復調用ノンコヒーレント遅延ロ
ックループの実施の形態を示す構成図である。図1にお
いて、SS/DS信号は、A/D変換46によりアナロ
グ(連続)信号からデジタル信号に変換され、復調用ノ
ンコヒーレント遅延ロックループ70の乗算49,5
6,63に与えられる。乗算49には、別の入力、すな
わち、拡散符号(PN符号)の進み信号と搬送波信号と
の乗算された信号が与えられる。また、乗算56には、
別の入力、すなわち、拡散符号(PN符号)の遅れ信号
と搬送波信号との乗算された信号が与えられる。これら
の進み信号および遅れ信号は、遅延68からそれぞれ与
えられている。
【0017】乗算49および乗算56の出力は、変調波
の帯域をもつBPF50およびBPF57にそれぞれ与
えられ、変調波の帯域で濾波される。BPF50の出力
は、自乗51とLPF52とにおける処理により、ま
た、BPF57の出力は、自乗58とLPF59とにお
ける処理により、それぞれ包絡線検波と等価な処理を受
ける。減算53においては、LPF52の出力の進み信
号からLPF59の出力の遅れ信号を減算する。減算5
3の出力は、入力信号(搬送波)の約2倍(和の成分)
の周波数成分と、拡散符号(PN符号)の進み、遅れと
に応じて極性の変化する信号で、時間に対して“S字曲
線”となる時間弁別(遅延弁別)された信号が出力され
る。この減算53の出力は、LPF54で2倍の周波数
成分(和の周波数成分)が除去され、時間に対して“S
字曲線”となる時間弁別(遅延弁別)された信号のみが
出力される。
【0018】LPF54の出力は、数値制御発振器61
を制御し、数値制御発振器61の位相を制御する。この
DLLは、主に同期保持の動作を行うものであって、初
期同期は、初期同期制御信号に従って制御62によって
補足される。初期同期の時点では、同期保持の動作は停
止させられている。この初期同期および同期保持の信号
は、拡散符号発生器69に同期信号(クロック信号)と
して入力され、位相を制御する。拡散符号発生器69か
らの出力は、遅延68において進み信号、同相信号、遅
れ信号に分けられ、進み信号は乗算55に、同相信号は
乗算66に、遅れ信号は乗算60にそれぞれ与えられ
る。
【0019】乗算55および乗算60においては、数値
制御発振器67からの搬送波に対して、遅延68からの
進み信号および遅れ信号がそれぞれ乗算され、その出力
はそれぞれ乗算49および乗算56に与えられる。数値
制御発振器67においては、拡散符号発生器69からの
同相信号が搬送波と乗算された信号と、A/D変換され
た入力信号とが乗算され、その乗算された信号が周波数
弁別64で周波数検波され、LPF65で高調波成分が
除去された後に、数値制御発振器67に印加されること
により、搬送波信号の周波数を制御している。このよう
に、図1で示されたSS/DS方式の復調用ノンコヒー
レント遅延ロックループは、各部をデジタル回路で構成
することが可能であり、また、A/D変換46より後段
をデジタル信号処理用集積回路(DSP)として実現可
能である。
【0020】図2は、図1のSS/DS方式の復調用ノ
ンコヒーレント遅延ロックループをより具体的に実現し
た一例を示す構成図である。図2において、SS/DS
信号は、不要な帯域の信号を抑圧するようにLPF71
を通され、A/D変換46によりアナログ(連続)信号
からデジタル信号に変換され、復調用ノンコヒーレント
遅延ロックループ70の乗算49,56,63に与えら
れる。乗算49には、別の入力、すなわち、拡散符号
(PN符号)の進み信号と搬送波信号との乗算された信
号が与えられている。また、乗算56には、別の入力、
すなわち、拡散符号(PN符号)の遅れ信号と搬送波信
号との乗算された信号が与えられている。これらの進み
信号および遅れ信号は、遅延68からそれぞれ与えられ
ている。この場合、遅延68は、シフトレジスタ(S
R)回路により構成されている。
【0021】乗算49および乗算56の出力は、変調波
の帯域をもつBPF50およびBPF57にそれぞれ与
えられ、変調波の帯域で濾波される。BPF50の出力
は、自乗51とLPF52とによる包絡線検波72の処
理をを受け、また、BPF57の出力は、自乗58とL
PF59とによる包絡線検波73の処理を受ける。減算
53においては、LPF52の出力の進み信号からLP
F59の出力の遅れ信号を減算する。減算53の出力
は、入力信号(搬送波)の約2倍(和の成分)の周波数
成分と、拡散符号(PN符号)の進み、遅れとに応じて
極性の変化する信号で、時間に対して“S字曲線”とな
る時間弁別(遅延弁別)された信号が出力される。この
減算53の出力は、LPF54で2倍の周波数成分(和
の周波数成分)が除去され、時間に対して“S字曲線”
となる時間弁別(遅延弁別)された信号のみが出力され
る。
【0022】LPF54の出力は、数値制御発振器61
を制御し、数値制御発振器61の位相を制御する。この
DLLは、主に同期保持の動作を行うものであって、初
期同期は、初期同期制御信号に従って制御62によって
補足される。初期同期の時点では、同期保持の動作は停
止させられている。数値制御発振器61は、制御74、
位相累算75、波形メモリ76から構成され、制御74
は位相制御を行い、この制御信号により位相累算75で
決まった周波数に対応する位相累算が行われ、その位相
に応じた方形波の値が波形メモリ76から読み出され、
クロック信号が生成される。制御62からは、この初期
同期および同期保持の信号が拡散符号発生器69に同期
信号(クロック信号)として入力され、位相を制御す
る。拡散符号発生器69からの出力は、遅延68におい
て進み信号、同相信号、遅れ信号に分けられ、進み信号
は乗算55に、同相信号は乗算66に、遅れ信号は乗算
60にそれぞれ与えられる。
【0023】乗算55および乗算60においては、数値
制御発振器67からの搬送波に対して、遅延68からの
進み信号および遅れ信号がそれぞれ乗算され、その出力
はそれぞれ乗算49および乗算56に与えられる。数値
制御発振器67においては、拡散符号発生器69からの
同相信号が搬送波と乗算され、その乗算された信号と、
A/D変換された入力信号とがさらに乗算され、そのさ
らに乗算された信号が周波数弁別64で周波数検波され
ている。数値制御発振器67による数値制御は、制御8
2が位相累算81に位相累算を行わせ、その結果に基づ
いて波形メモリ80より記憶波形を出力させることによ
り行われる。この周波数弁別64は、零交差検波77、
カウンタ78、ROMテーブル79とから構成されてい
る。周波弁別64の動作は、零交差検波77で零交差を
検出した後、カウンタ78でパルスをカウントし、高調
波を除去する目的でROMテーブル79から所定の値を
読み出している。図2においては、LPF65が設けら
れているが、ROMテーブル79からの読み出しによっ
て高調波が除去されていることから、LPF65は削除
することも可能である。
【0024】図2で示されたSS/DS方式の復調用ノ
ンコヒーレント遅延ロックループは、各部をデジタル回
路で構成することが可能であり、A/D変換46より後
段をデジタル信号処理用集積回路(DSP)として実現
している。また、上述の実施例では、A/D変換のサン
プリング周波数がDSPの処理速度よりも高いためマル
チレート処理を行い、サンプリング周波数の変換を行っ
ている。A/D変換器の前段では、サンプリング周波数
の1/2以下の帯域にアンチエリアシングフィルタによ
り帯域制限される。A/D変換器の後段では、デシメー
ションフィルタにより間引き処理を行い、レート変換を
行った後、DSPで処理が行われる。
【0025】図3は、この発明に係わるSS/DS方式
の復調用ノンコヒーレント遅延ロックループのもう一つ
の実施の形態を示す構成図である。図3において、SS
/DS信号は、A/D変換46によりアナログ(連続)
信号からデジタル信号に変換され、復調用ノンコヒーレ
ント遅延ロックループ70aの乗算49,56,63に
与えられる。乗算49には、別の入力、すなわち、拡散
符号(PN符号)の進み信号と搬送波信号との乗算され
た信号が与えられる。また、乗算56には、別の入力、
すなわち、拡散符号(PN符号)の遅れ信号と搬送波信
号との乗算された信号が与えられる。これらの進み信号
および遅れ信号は、遅延68からそれぞれ与えられてい
る。
【0026】乗算49および乗算56の出力は、変調波
の帯域をもつBPF50およびBPF57にそれぞれ与
えられ、変調波の帯域で濾波される。BPF50の出力
は、自乗51とLPF52とにおける処理により、ま
た、BPF57の出力は、自乗58とLPF59とにお
ける処理により、それぞれ包絡線検波と等価な処理を受
ける。減算53においては、LPF52の出力の進み信
号からLPF59の出力の遅れ信号を減算する。減算5
3の出力は、入力信号(搬送波)の約2倍(和の成分)
の周波数成分と、拡散符号(PN符号)の進み、遅れと
に応じて極性の変化する信号で、時間に対して“S字曲
線”となる時間弁別(遅延弁別)された信号が出力され
る。この減算53の出力は、畳み込み演算54aで2倍
の周波数成分(和の周波数成分)が除去され、時間に対
して“S字曲線”となる時間弁別(遅延弁別)された信
号のみが出力される。
【0027】畳み込み演算54aの出力は、同期信号発
生61aを制御し、同期信号発生61aの位相を制御す
る。このDLLは、主に同期保持の動作を行うものであ
って、初期同期は、初期同期制御信号に従って制御62
によって補足される。初期同期の時点では、同期保持の
動作は停止させられている。この初期同期および同期保
持の信号は、拡散符号発生器69に同期信号(クロック
信号)として入力され、位相を制御する。拡散符号発生
器69からの出力は、遅延68において進み信号、同相
信号、遅れ信号に分けられ、進み信号は乗算55に、同
相信号は乗算66に、遅れ信号は乗算60にそれぞれ与
えられる。
【0028】乗算55および乗算60においては、数値
制御発振器67からの搬送波に対して、遅延68からの
進み信号および遅れ信号がそれぞれ乗算され、その出力
はそれぞれ乗算49および乗算56に与えられる。数値
制御発振器67に関連して、拡散符号発生器69からの
同相信号が搬送波と乗算された信号と、A/D変換され
た入力信号とが乗算され、その乗算された信号が周波数
弁別64aで周波数検波され、LPF65で高調波成分
が除去された後に、数値制御発振器67に印加されるこ
とにより、搬送波信号の周波数を制御している。このよ
うに、図3で示されたSS/DS方式の復調用ノンコヒ
ーレント遅延ロックループ70aは、各部をデジタル回
路で構成することが可能であり、また、A/D変換46
より後段をデジタル信号処理用集積回路(DSP)とし
て実現可能である。
【0029】図4は、図3のSS/DS方式の復調用ノ
ンコヒーレント遅延ロックループをより具体的に実現し
た一例を示す構成図である。図4において、SS/DS
信号は、不要な帯域の信号を抑圧するようにLPF71
を通され、A/D変換46によりアナログ(連続)信号
からデジタル信号に変換され、復調用ノンコヒーレント
遅延ロックループ70aの乗算49,56,63に与え
られる。乗算49には、別の入力、すなわち、拡散符号
(PN符号)の進み信号と搬送波信号との乗算された信
号が与えられている。また、乗算56には、別の入力、
すなわち、拡散符号(PN符号)の遅れ信号と搬送波信
号との乗算された信号が与えられている。これらの進み
信号および遅れ信号は、遅延68からそれぞれ与えられ
ている。この場合、遅延68は、シフトレジスタ(S
R)回路により構成されている。
【0030】乗算49および乗算56の出力は、変調波
の帯域をもつBPF50およびBPF57にそれぞれ与
えられ、変調波の帯域で濾波される。BPF50の出力
は、自乗51とLPF52とによる包絡線検波72の処
理を受け、また、BPF57の出力は、自乗58とLP
F59とによる包絡線検波73の処理を受ける。減算5
3においては、LPF52の出力の進み信号からLPF
59の出力の遅れ信号を減算する。減算53の出力は、
入力信号(搬送波)の約2倍(和の成分)の周波数成分
と、拡散符号(PN符号)の進み、遅れとに応じて極性
の変化する信号で、時間に対して“S字曲線”となる時
間弁別(遅延弁別)された信号が出力される。この減算
53の出力は、畳み込み演算54aで2倍の周波数成分
(和の周波数成分)が除去され、時間に対して“S字曲
線”となる時間弁別(遅延弁別)された信号のみが出力
される。
【0031】畳み込み演算54aでは伝達関数が2次の
インパルス応答を入力信号と畳み込み演算を行ってい
る。この出力は、同期信号発生(演算)61aに入力さ
れる。同期信号発生61aでは位相制御74aで位相同
期の制御を行い、演算75aでデジタル信号処理により
クロック信号を生成している。このDLLは、主に同期
保持の動作を行うものであって、初期同期は、初期同期
制御信号に従って制御62によって補足される。初期同
期の時点では、同期保持の動作は停止させられている。
同期信号発生61aは、位相制御74a、累算75aか
ら構成され、位相制御74aは位相制御を行うが、この
制御信号により位相累算75aで決まった周波数に対応
する位相累算が行われ、その位相に応じた方形波の値が
波形メモリ76から読み出され、クロック信号が生成さ
れる。制御62からは、この初期同期および同期保持の
信号が拡散符号発生器69に同期信号(クロック信号)
として入力され、位相を制御する。拡散符号発生器69
からの出力は、遅延68において進み信号、同相信号、
遅れ信号に分けられ、進み信号は乗算55に、遅れ信号
は乗算60にそれぞれ与えられる。
【0032】乗算55および乗算60においては、数値
制御発振器67からの搬送波に対して、遅延68からの
進み信号および遅れ信号がそれぞれ乗算され、その出力
はそれぞれ乗算49および乗算56に与えられる。数値
制御発振器67に関連して、拡散符号発生器69からの
同相信号が搬送波と乗算され、その乗算された信号と、
A/D変換された入力信号とがさらに乗算され、そのさ
らに乗算された信号が周波数弁別64aで周波数検波さ
れている。この周波数弁別64aは、位相検波77a、
LPF78a、積分79aとから構成されている。周波
数弁別64aの動作は、周波数検出を位相同期ループ
(PLL)で実現している。周波数弁別64aの入力信
号と積分79aの出力とが位相検波77aで位相比較さ
れ、LPF78aで濾過された後、積分79aに入力さ
れる。この周波数検波された信号は、数値制御発振器6
7の周波数を制御する。
【0033】図4で示されたSS/DS方式の復調用ノ
ンコヒーレント遅延ロックループは、各部をデジタル回
路で構成することが可能であり、A/D変換46より後
段をデジタル信号処理用集積回路(DSP)として実現
している。また、上述の実施例では、A/D変換のサン
プリング周波数がDSPの処理速度よりも高いためマル
チレート処理を行い、サンプリング周波数の変換を行っ
ている。A/D変換器の前段では、サンプリング周波数
の1/2以下の帯域にアンチエリアシングフィルタによ
り帯域制限される。A/D変換器の後段では、デシメー
ションフィルタにより間引き処理を行い、レート変換を
行った後、DSPで処理が行われる。
【0034】ここで説明をした処理は、他の方法で行う
ことも可能である。数値制御発振器の処理をデジタル信
号処理により搬送波あるいは方形波を生成することも可
能であり、この場合、DSPで波形生成の処理を含める
ことが適当である。これまで述べたDSPによる処理
は、FPGA(Field Programmable Gate Array)やゲ
ートアレイ、あるいは汎用ロジックIC等でも処理可能
である。
【0035】
【発明の効果】以上に詳述したように、この発明に係わ
るスペクトラム拡散通信の同期確立および保持方式は、
従来、そのほとんどの構成がアナログ素子あるいはアナ
ログ回路でなされていたものを、デジタル素子あるいは
デジタル回路で実現することを可能にしている。このこ
とにより、調整箇所がほとんど皆無になり、アナログ素
子あるいはアナログ回路による性能の限界や素子のばら
つきによる同期捕捉および保持の特性の劣化をなくし、
回路のパラメータの変更を容易にすることが可能になっ
た。また、DLLの外界からの変動による影響、例え
ば、周波数オフセットが存在する場合でも、良好なDL
Lの同期保持が特性が得られるようになった。さらに、
DSPを初めとするデジタル信号処理用の素子の集積度
が近年著しく向上したため回路規模を大幅に縮減できる
こととなった。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係わるSS/DS方式の復調用ノン
コヒーレント遅延ロックループの実施の形態を示す構成
図である。
【図2】図1のSS/DS方式の復調用ノンコヒーレン
ト遅延ロックループをより具体的に実現した一例を示す
構成図である。
【図3】この発明に係わるSS/DS方式の復調用ノン
コヒーレント遅延ロックループのもう一つの実施の形態
を示す構成図である。
【図4】図3のSS/DS方式の復調用ノンコヒーレン
ト遅延ロックループをより具体的に実現した一例を示す
構成図である。
【図5】遅延ロックループ( DLL)回路を用いた従来の
SS/DS方式の復調用のベースバンド遅延ロックルー
プの原理的な構成を示す図である。
【図6】従来のSS/DS方式の復調用ノンコヒーレン
ト遅延ロックループの例を示す構成図である。
【図7】もう一つの従来のSS/DS方式の復調用ノン
コヒーレント遅延ロックループの例を示す構成図であ
る。
【図8】(a)は、PN系列の自己相関関数を示してい
るグラフである。(b)は、(a)の相関関数に関して
基準時間から進めたものから同じ時間だけ遅らせたもの
を減算した特性であって、相関関数の相互の時間差が1
Δ(Δは、1チップ時間)の場合である。(c)は、
(b)と同様であるが、相関関数の相互の時間差が2Δ
の場合である。
【符号の説明】
46 A/D変換器 49,55,56,60,63,66 乗算 50,57 BPF 51,58 自乗 52,59 LPF 53 減算 54 LPF 54a 畳み込み演算 61 数値制御発振器 61a 同期信号発生 62,74 制御 64 周波数弁別 65 LPF 67 数値制御発振器 68 遅延 69 拡散符号発生器 70,70a 復調用ノンコヒーレント遅延ロックル
ープ 74a 位相制御 76,80 波形メモリ 77 零交差検波 77a 位相検波 79 ROMテーブル

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直接拡散方式を用いるスペクトラム拡散
    通信の同期確立および保持方式において、 入力信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するA
    /D変換器と、 前記A/D変換器の出力と第3の乗算器の出力とを乗算
    する第1の乗算器と、 前記第1の乗算器の出力を濾波する第1の濾波器と、 前記第1の濾波器の出力を包絡線検波する第1の包絡線
    検波器と、 前記A/D変換器の出力と第4の乗算器の出力とを乗算
    する第2の乗算器と、 前記第2の乗算器の出力を濾波する第2の濾波器と、 前記第2の濾波器の出力を包絡線検波する第2の包絡線
    検波器と、 前記第1,第2の包絡線検波器の出力の差分を検出する
    差分検出部と、 前記差分検出部の出力から高調波成分を除去するために
    設けられ、1次の伝達関数を有する検出部低域通過濾波
    器と、 前記検出部低域通過濾波器の出力を制御信号としてクロ
    ック信号を出力するクロック発振器と、 前記クロック発振器からのクロック信号に基づき、同期
    信号を発生する同期信号制御部と、 前記同期信号制御部からの同期信号により位相を制御し
    て拡散符号信号を発生する拡散符号発生器と、 前記拡散符号発生器の拡散符号信号から拡散符号信号の
    同相信号、進み信号、遅れ信号を生成する遅延回路と、 前記A/D変換器の出力と第6の乗算器の出力とを乗算
    する第5の乗算器と、 前記第5の乗算器の出力を周波数弁別する周波数弁別器
    と、 前記周波数弁別器の出力の高調波成分を除去する弁別部
    低域通過濾波器と、 前記弁別部低域通過濾波器の出力を制御信号として周波
    数を調整し、搬送波を出力する数値制御発振器とを有す
    るとともに、 前記第3の乗算器は、前記進み信号と前記搬送波とを乗
    算し、前記第1の乗算器に与え、前記第4の乗算器は、
    前記遅れ信号と前記搬送波とを乗算し、前記第2の乗算
    器に与え、前記第6の乗算器は、前記同相信号と前記搬
    送波とを乗算し、前記第5の乗算器に与えることを特徴
    とするスペクトラム拡散通信の同期確立および保持方
    式。
  2. 【請求項2】 直接拡散方式を用いるスペクトラム拡散
    通信の同期確立および保持方式において、 入力信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するA
    /D変換器と、 前記A/D変換器の出力と第3の乗算器の出力とを乗算
    する第1の乗算器と、 前記第1の乗算器の出力を濾波する第1の濾波器と、 前記第1の濾波器の出力を包絡線検波する第1の包絡線
    検波器と、 前記A/D変換器の出力と第4の乗算器の出力とを乗算
    する第2の乗算器と、 前記第2の乗算器の出力を濾波する第2の濾波器と、 前記第2の濾波器の出力を包絡線検波する第2の包絡線
    検波器と、 前記第1,第2の包絡線検波器の出力の差分を検出する
    差分検出部と、 前記差分検出部の出力から高調波成分を除去するために
    設けられ、2次の伝達関数を有するループフィルタであ
    る検出部低域通過濾波器と、 前記検出部低域通過濾波器の出力を制御信号としてクロ
    ック信号を出力するクロック発振器と、 前記クロック発振器からのクロック信号に基づき、同期
    信号を発生する同期信号制御部と、 前記同期信号制御部からの同期信号により位相を制御し
    て拡散符号信号を発生する拡散符号発生器と、 前記拡散符号発生器の拡散符号信号から拡散符号信号の
    同相信号、進み信号、遅れ信号を生成する遅延回路と、 前記A/D変換器の出力と第6の乗算器の出力とを乗算
    する第5の乗算器と、 前記第5の乗算器の出力を周波数弁別する周波数弁別器
    と、 前記周波数弁別器の出力の高調波成分を除去する弁別部
    低域通過濾波器と、 前記弁別部低域通過濾波器の出力を制御信号として周波
    数を調整し、搬送波を出力する数値制御発振器とを有す
    るとともに、 前記第3の乗算器は、前記進み信号と前記搬送波とを乗
    算し、前記第1の乗算器に与え、前記第4の乗算器は、
    前記遅れ信号と前記搬送波とを乗算し、前記第2の乗算
    器に与え、前記第6の乗算器は、前記同相信号と前記搬
    送波とを乗算し、前記第5の乗算器に与えることを特徴
    とするスペクトラム拡散通信の同期確立および保持方
    式。
  3. 【請求項3】 2次の伝達関数を有する前記検出部低域
    通過濾波器において、s=j・2・π・f、K=ループ
    利得、a=ループフィルタにより決まる定数、A=定数
    であるとき、閉ループ伝達関数が下式(1) A・K・(s+a)/(s2 +A・K・s+A・K・a)−−(1) で表され、前記ループフィルタの伝達関数が(1+a/
    s)で表される請求項2記載のスペクトラム拡散通信の
    同期確立および保持方式。
  4. 【請求項4】 2次の伝達関数を有する前記検出部低域
    通過濾波器において、s=j・2・π・f、K=ループ
    利得、aおよびc=ループフィルタにより決まる定数、
    A=定数であるとき、閉ループ伝達関数が下式(2) A・K・(s+a)/(s2 +(A・K+c)・s+A・K・a)−−(2) で表され、前記ループフィルタの伝達関数が(s+a)
    /(s+c)で表される請求項2記載のスペクトラム拡
    散通信の同期確立および保持方式。
JP9238586A 1997-09-03 1997-09-03 スペクトラム拡散通信の同期確立および保持方式 Withdrawn JPH1188231A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100307007B1 (ko) * 1998-09-08 2001-11-07 가네꼬 히사시 추적 정밀도가 양호하고 동기 유지 범위가 넓은 이동 통신 장치

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KR100307007B1 (ko) * 1998-09-08 2001-11-07 가네꼬 히사시 추적 정밀도가 양호하고 동기 유지 범위가 넓은 이동 통신 장치

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