JPS58131840A - 受信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、スペクトラム拡散通信方式における受信装置
に関し、特に鋭い自己相関特性を持つランダム符号、例
えば、Ｍ系列符号による変調信号を受信し、復調する時
に、受信信号と同一の符号を受信機で発生させ、両符号
のたたみ込み演算を行なうことにより両符号の位相差を
高速に測定修正し、位相差を同相に保ちながら、受信信
号の復調を行う受信装置に関する。

いかなる通信においても、通信相手との同期が確保され
ないと、通信不能となる。同期には、初期回線接続の「
初期同期」と、初期接続後に良好な状態で回線同期を確
保する「同期保持」とがある。一般には、初期同期は、
速やかに行なわれ、同期保持は、可能な限り安定である
ことが、通信装置として必要となる。

従来、この種のスペクトラム拡散通信方式における受信
装置の大きな問題点の１つとして、初期同期の確立時間
が長いことがある。この場合には同期をとるためには受
信信号のランダム符号５（ｔｌと、受信機で発生される
ランダム符号Ｒ（ｔｌとの位相（時間）差τを、調べる
が、この時間差τを求めるには両符号の相関演算を行う
。両者の相関出力を、ψ（τ）とすると。

ψ（τ）＝　ｆ　５（ｔ）Ｒ（を−τ）ｄｔ・・・・・
・（１）となり、この時のベース・バンド相関出力は、
第１図の通りとなる。符号の持つ性質から、第１図Ａ点
で、両符号の位相差が、なくなる（同期がとれる）こと
がわかる。そのためには第１図に示す通り位相差τを、
変化させながら、繰返し符号１周期長の積分を行う必要
がある。つまり、初期同期操作は、位相差τを変化させ
ながら第１図の９１１＋の特性を調べ、位相差τ＝０の
ときψ（１）が最大となるように操作することと等価で
あるため、（符号の１周期長）×（Ａ点を求めるまでの
積分回数）で決定される時間長が、初期同期時間となる
。

初期同期時間を、短縮するには、積分時間を短くすると
共に、積分回数を少なくする必要がある。

また、初期同期確立後、安定した同期保持を行うために
、従来の受信装置では、両ランダム符号の位相差を、同
期に保つ為の位相制御回路、例えば、ディレィ・ロック
φループを、持つ。これらの制御回路は、高々、２ビッ
ト程度までの制御能力のみを、持ち、なんらかの外部雑
音、例えば、フェージング、干渉信号、信号の中継等に
よる同期はずれが、生じやすい。

本発明は、従来技術のもつ上記欠点を解消するために、
すなわち、初期同期時間の高速化と、安定した同期保持
能力を同時に与える受信装置を提供するものである。

以下本発明の実施例について図面を参照し彦から詳細に
説明する。

本発明においては、同期捕捉のための相関をとる手段と
してはコンボルバを用いている。コンボルバの一例とし
ては、論文（特集号）”５ＡＷＣｏｎｖｏｌｖｅｒ　：
　　５ｕｒｆａｃｅ　Ａｃｏｕｓｔｉｃ　Ｗａｖｅ　Ｃ
ｏ−ｎｖｏｌｖｅｒ’　Ｐ　５７９〜Ｐ！　８０７．　
Ｍａｙ　１９７６年。

Ｐｒｏｃ、ＩＥＥＥ　に詳しい。

コンボルバは第２図の構造を有し、Ａ端子から信号５（
ｔｌｔ”、Ｂ端子から信号Ｒｆｔ）を入力すると、互い
に反対方向に伝搬速度Ｖで、伝搬するこれら２信号は、
媒体の非線形性を介して、中央電極出力端子Ｃで取り出
される。その出力信号Ｈ（ｔ）は、Ｈ（ｔ）＝　／　Ｓ
　（τ）Ｒ（ｚｔ−τ）ｄｔ・・・・・・（２）となり
、信号５（ｔｌとＲ（ｔ）とのたたみ込み（コンポルー
ジョン）出力となっている。なお、時間要素は、ｔの２
倍となっていることに注意を要する。

ここで上記コンボルバを用いた時に、初期同期時間が、
短縮されることを、説明する。第３図の端子Ａに、受信
信号５ｆｔｌを、端子Ｂに、受信機で５− 発生されるランダム符号Ｒ（ｔｉｋ入力すると考える。

端子Ｂより入力されるランダム符号は、時間反転されて
いるので、コンボルバ出力は（２）式よりＨｉｔ）−ｆ
　Ｓ　（τ）Ｒ（τ−２ｔ）ｄｔ　・・・・・・（３）
となり、ベース・バンド成分子Ｓ（τ）Ｒ（τ−２ｔ）
ｄｔは、（１）式と同じ形となることから、相関出力と
なる。第３図（ｂ）の位相関係でランダム符号が入力さ
れると、長さＬのコンボルバ第３図＋ａｌ内を、速度パ
ターンは一致する。つまり、第３図（６１に示す如＜、
Ｌ／Ｖ時間後に、ランダム符号のパターンは、完全に一
致して、鋭いピークを持つ相関出力を得て、以後１／２
−Ｌ／Ｖ　　時間ごとに、鋭いピーク値を取る。さらに
、第４図には、第３図と異なる位相関係で、ランダム符
号が入力された時（第４図（ｂ））の相関出力を示すが
、１１／１２・Ｌ／Ｖ時間後にランダム符号のパターン
は、完全に一致しく第　６一 毎に生ずる相関ピーク値のｌノベルの１１７１２　　と
なっている。

以上から、相関出力を観測することにより、両符号の位
相関係、特に符号Ｒ（ｔ）との相対位相関係を測定する
ことが、可能となる。このことは、コンボルバの相関ピ
ーク出力を、検出１〜、受信機で発生されるフレーム・
パルスとの時間差を、測定することになり、コンボルバ
内で、１フレームのランダム符号が、完全に一致する位
相関係に修正することが出来ることを示す。

以上の説明から、コンボルバによる初期同期は、２　Ｘ
　Ｌ／Ｖ時間以内、すなわち、ランダム符号２フレーム
以内に完了することになることが明らかとなる。このよ
うにコンボルバによる初期同期時間の短縮化はコンボル
バが信号のメモリ機能と符号の一致に応じて相関出力を
決めるマツチド・フィルタの機能を持つからであり、メ
モリ機能が積分回数の減少を、マツチド・フィルタの機
能が、積分時間の短縮を、実現していることになる。

次に、コンボルバを用いた時の同期保持の優位性につい
て説明する。同期保持操作は、情報の復調と同時に行わ
れ石必要がある。例えば、第３図において、受信ランダ
ム符号「１」〜「６」の１フレームで、１データを表わ
すと考えると、長さＬのコンボルバ内で、両ランダム符
号Ｓ　（ｔ）　トＲ（ｔｌとが１データを含んで完全に
一致することになる。

時間点での相関出力が、情報を持つことになる。

報を持つことになるが、コンボルバ内で両符号が、１デ
ータを含んで完全に一致せず、１／２　ビット程度のず
れが、生じ、そのずれに応じた相関損失が、生ずる。し
たがって第３図（ｄ）の位相関係を保つことがコンボル
バの同期保持操作となる。

しかし、何らかの外部雑音により第３図（ｄｌの位相関
係の保持が不能となり、位相ずれが生じたとしても、位
相ずれに応じた損失を持つ情報を、得ることが、可能と
なるため、同期保持が、容易となる。

上述から本発明の優位性は理解されるが、その具体的構
成について第５図を参照して説明する。

第５図はスペクトラム拡散通信方式における送信側と受
信側の構成ブロックを示す。

先ず送信機１００においては、端子１０１より入力され
るデータは、フリップ・７０ツブ１０３で、クロック発
生器１０２により駆動されるランダム符号発生器１０４
で発生するフレーム・クロックにより、ラッチが、かけ
られる。排他的論理和回路１０５で、ランダム符号発生
器からのランダム符号により、フリップΦフロップから
のデータに、スクランブルをかける。このスクランブル
されたデータと、発振器１０７の発生する搬送波とから
、平衡変調器１０６により位相変調信号を作り、増幅器
１０８で増幅後、この信号は送信アンテナ１０９から送
信される。

受信機２００では、受信アンテナ２０１で、受−９＝ 信された位相変調信号は、帯域ろ波器２ｏ２．増幅器２
０３を経由し、ＳＡＷコンボルバ２０４に入力される。

一方、アドレス発生器２０９により駆動されるメモＩＪ
　−２０７からは、送信機ランダム符号発生器１０４の
ランダム符号を時間反転したランダム符号が発生される
。局部発振器２０５は、送信機発振器１０７の搬送波と
、同一周波数の局発信号を発生し、この局発信号とメモ
リー２０７からのランダム符号とから、平衡変調器２０
６により、局発位相変調信号が作られ、ＳＡＷコンボル
バ２０４に入力される。ＳＡＷコンボルバ２０４では、
両変調信号の前述したようなたたみ込み演算が、行われ
、その出力は、検波器２１０と情報復調器２１４に入力
される。検波器２１０の包結線出力は、しきい値検出器
２１１に入力され、あらかじめ設定されたしきい値と入
力される包絡線レベルとの比較を行う。もし、包絡線レ
ベルが、しきい値より大きい時にのみこのしきい値検出
器２１１は、カウンタ２１３の停止信号を出力する。

１０− カウンタ２１３は、メモリー２０７のアドレス発生器２
０９から発生されるフレーム・パルスを、ＳＡＷコンボ
ルバ２０４の演算時間に対応する時間を補正するそう人
遅延補正回路２０８を通して作うれるカウント開始パル
スにより、起動され、しきい値検出器２１１のカウント
停止パルスによって停止される。カウンタ２１３の出力
値は、減算器２１５で、初期値設定器２２０の出力値と
比較される。その減算器出力は、その極性と絶対値に応
じた制御信号を作るため、ディジタルＱアナログ変換器
２１６に入力され、ループ・フィルタ２１８を介して、
電圧制御発振器２１７を制御する。なお、カウンタ２１
３は、独立な発振器２１２のクロック出力で、カウント
される。

ここでカウンタ２１３は、１フレームのランダム符号の
入力開始点から、相関ピーク検出が、行われるまでの時
間を、計測しており、完全に同期が、取れている場合に
は、第３図（ｄｌの位相関係が、実現される。この時の
カウンタ２１３の出力値をＮｏとすると、位相進みが、
生じた場合には、カウンタ２１３の出力値は、Ｎｏより
も少なくなり、逆に位相遅れが、生じた場合には、カウ
ンタ２１３の出力値は、Ｎｏよりも多くなる。したがっ
て、初期値設定器２２０に、Ｎｏｔ、設定しておき、カ
ウンタ２１３出力値と常に比較しなからカウンタ出力値
がＮｏに近づくように電圧制御発振器２１７′（ｉ−制
御する。

ＳＡＷコンボルバ２０４の相関出力は、第３図、及び、
第４図に示される様に、フレーム周期の１／２　の間隔
で、鋭いピーク値を取るので、ディジタル番アナログ変
換器２１５は、カウンタ２１３出力値Ｎｘとすると、ｌ
　Ｎｏ　−Ｎｘ　ｌ　　が、Ｎｏ／２以内になる範囲で
、制御電圧を出す。また、減算器２１５の出力値ΔＮの
絶対値１ΔＮ１が５ＮｏＡより大きいあるしきい値ＮＴ
ｔ−越えると、同期はずれと判定し、位相制御回路２２
１により減算器出力ΔＮの極性とその絶対値１ΔＮ１　
により、直接アドレス発生器２０９ｔ−制御する。

初期同期時は、主に粗い位相制御として、位相制御回路
２２１が、動作し、同期保持時は、細かな位相制御とし
て、ディジタル・アナログ変換器２１６、ループ・フィ
ルタ２１８．電圧制御発振器２１７で構成される位相制
御系が、動作する。

一方、復調器２１４へ送られた相関出力は、復調器２１
４でコスタスループを用い九ＰＳＫ同期検波が行われ、
端子２１９に復調データが得られる。

以上の説明は１便宜上−実施例を引用したものに過ぎず
本発明はこの他種々の適用範囲があることは明らかであ
る。例えば、本発明の一実施例を示す第５図は、ＰＳＫ
変調方式の受信機例を示したが、ＦＳＫ変調方式にも、
適応可能であることは屯ちろんである。

本発明によれば上に詳述したように初期同期時間の高速
化が可能となるばかシでなく、安定した同期保持能力を
もつ受信装置が容易に得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は同期捕捉のための２つの符号間の、ベース・バ
ンド相関出力波形図、第２図は、ＳＡＷコンボルバの構
成を示す図、第３図及び第４図はＳＡＷコンボルバの動
作概要を示す図、第５図は本発明の一実施例を示すブロ
ック図である。 １００・・・・・・送信機、１０１・・・・・・データ
入力端子、１０２・・・・・・クロック発生器、１０３
・・・・・・フリップ・フロップ、１０４・・・・・・
ランダム符号発生器、１０５・・・・・・排他的論理和
回路、１０６・・・・・・平衡変調器、１０７・・・・
・・発振器、１０８・・・・・・増幅器、１０９・・・
・・・送信アンテナ、２００・・・・・・受信機、２０
１・・・・・・受信アンテナ、２０２・・・・・・帯域
ろ波器、２０３・・・・・・増幅器、２０４・・・・・
・ＳＡＷコンボルバ、２０５・・・・・・局部発振器、
２０６・・・・・・平衡変調器、２０７・・・・・・メ
モリー（ランダム符号発生器）、２０８・・・・・・そ
う人遅延補正回路、２０９・・・・・・アドレス発生器
、２１０・・・・・・検波器、２１１・・・・・・しき
い値検出器、２１２・・・・・・クロック発生器、２１
３・・・・・・カウンタ、２１４・・・・・・復ｐｊａ
２１５・・・・・・減算器２１６・・・・・・ディジタ
ル・アナログ変換器、２１７・・・・・・電圧制御発振
器、２１８・・・・・・ループ・フィルタ、２１９・・
・・・・データ出力端子、２２０・・・・・・初期値設
定値、２２１・・・・・・位相制御回路。 −２１４− −肋 と 電　　− と

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　受信信号を変調する予め定めたランダム符号
   を時間反転したランダム符号を発生するランダム符号発
   生器、このランダム符号で駆動され予め定めた基準信号
   を発生する基準信号発生器と、前記基準信号と前記受信
   信号のたたみ込み演算を行なうコンボルバと、このコン
   ボルバ出方のピーク値を検出する回路と、前記ランダム
   符号発生器からのフレーム−パルスの送出時から前記ピ
   ーク値が所定ノスレッシーホールドを越えた時間までの
   時間差を測定する回路と、この時間差により前記ランダ
   ム符号発生器の出力位相全制御する位相制御回路と金備
   えて成ることｔ−特徴とする受信装置。
2. （２）前記位相制御回路が、前記時間差と予め定めた時
   間との偏差全監視することにより同期判定を行なう同期
   判定回路と、前記偏差が予め定めた値以上のとき同期は
   ずれと判定し、前記ランダム符号発生器の駆動用クロッ
   クを制御して前記ランダム符号出力の位相を制御する回
   路と、前記偏差が零ではなく、前記予め定めた値以下の
   ときはその偏差に応じて前記ランダム符号発生器の駆動
   用クロックの位相を制御する電圧制御発振器の発振周波
   数を制御する回路から構成されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第＋１１項記載の受信装置。