JPS62137931A - スペクトラム拡散通信用同期捕捉装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、スペクトラム拡散通信に用いられるスペク
トラム拡散通信用同期捕捉装置に関するものである。

〔従来の技術〕

スペクトラム拡散通信は送信側において擬似雑音信号を
用いて帯域拡散した信号を送信し、受信側において送信
側に用いたと同一の擬似雑音信号を用いて相関をとシ、
必要な信号を検出するものであシ、秘匿性、多重化、耐
マルチパス特性が優れているなどの利点があるので、将
来の有望な通信方式として期待されている。

第１０図は従来提案されている装置？ｔの一例を示すブ
ロック図である。同図において１ａ〜１Ｃは相関器、２
ａ〜２Ｃはバンドパスフィルタ、３ａ〜３Ｃは検波器、
４は差動増幅器、５は制御部、６はＶＣｏ、　　７は分
周器、８は擬似雑音発生器、９ａは１ビツトの遅延回路
、９ｂは１ビツトの遅延回路である。

このように構成された装置は、ＶＣＯ６の発振周波数が
分周器７で分周され、その分周された信号に基づいて擬
似雑音発生器８で擬似雑音信号を発生し、その信号を遅
延回路９　ａ　、’　９　ｂによって遅延させ位相差を
もだせて相関器１ａ〜１Ｃに供給している。そして、相
関がとれていない場合には検波器３ａ〜３ｃのいずれか
らも出力は発生しないが、相関がとれて来るとこれらの
検波器からの出力が発生し、制御部５は検波器３ｃの出
力が発生している状態で、検波器３ａと３ｂの出力が等
しくなって差動槽１陥器４からの出力が苓となるように
ＶＣＯ６の発振絢波数を制御する。このため差動増幅器
４の入力電圧が等しくなるようにＶＣＯ６の発振周波数
を制御する。このため、差動増幅器４の入力電圧が等し
くなった状態で安定同期状態となる。

また、このような同期は分周器７の分周比を変えること
によっても行なえる。

〔発明か解決しようとする問題点〕

しかしながらこのような従来の装置は同期捕捉の微調整
もＶＣＯの周波数制御を行なっているため、微細な調整
が行ない難いという欠点を有していた。

〔問題点を解決するだめの手段〕

このような欠点を解決するためにこの発明は、出力位相
可変形の分周器を用いたものである。

〔作用〕

分周器の出力位相を調整することによって微細な同期追
従が行がえる。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図であり、
第１０図と同一部分および相当部分は同記号を用いてい
る。図において、１０ａ〜１０ｅは内部基準電圧以上の
入力電圧が供給されたとき「１」レベルの出力信号を発
生する比較器、１８は所定ビット数を１周期とする第１
擬似雑音信号と、この第１擬似雑音信号のピット列に対
して１個または複数の任意個所のビットの総和を相関器
の数の２倍以下のビット数の限度内で増加または減少さ
せた第２擬似雑音信号とを選択によって発生させる擬似
雑音発生器であシ、端子１８＆に「１」レベルの信号が
供給されたときは第１擬似雑音信号が、「０」レベルの
信号が供給されたときは第２擬似雑音信号が発生するよ
うになっている。この実施例では第１擬似雑音信号とし
て１周期１０２３ビツト、第２擬似雑音信号としてその
第１擬似雑音信号の最後部に３ビツトを加えた１周期１
０２６ビツトとしている。この変更するビットは前述し
たように、第１擬似雑音信号に対して加えても減じても
良く、またある範囲のピット列全体を変更しても良く、
複数の任意個所に分散しても良いが、増加または減少す
るビット数の総和は、相関器数の２倍以下の必要がある
０１１は擬似雑音発生器１８の出力信号を基にして相関
器と同数だけ出力信号を発生し、位相が最大に離れた出
力信号の位相差は相関器の数よシ１ビット少ない値とな
るようにした移相器であり、この実施例では位相差を１
ビツトにしている。１５は制御部であシ、いずれかの比
較器から出力電圧が発生したときには端子１５ｄから「
１」レベルの信号を送出して擬似雑音発生器１８から第
１擬似雑音を発生させ、いずれの比較器からも出力電圧
が発生していないときには「Ｏ」レベルの信号を送出し
、擬似雑音発生器１８から第２擬似雑音を発生するよう
になっている。

このように構成された装置の動作は次の通りである。擬
似雑音発生器１Ｂから発生し７た信号は移相器１１に供
給され、その出力端子から１ビツトずつ位相差の異なる
信号が出力されている。同期がとれていないとき、制御
部１５は端子１５ｄから「０」レベルの信号を発生して
おり、このため擬似雑音発生器１８は１０２６ビツト１
周期の第２擬似雑音信号を発生している。

第２図は同期がとれるときの動作を説明するだめの図で
あシ、（ａ）は第２擬似雑音信号、（ｂ）は受信信号の
ピット列であり、１０２３ビツトを記号「イ」〜「へ」
で表わし、第２擬似雑音信号は受信信号と同一のビット
配列の第１擬似雑音信号の後部に記号「ト〜す」の３ビ
ツトを加えたものとしている。そして時刻ｔ１において
受信信号が入力され、同期追従が開始されると、受信信
号のビット列が一定周期毎に第２擬似雑音信号と比較さ
れ、時刻ｔ２において両信号が一枚し同期がとれる。こ
の状態が相関のとれた状態であり、このとき例えば相関
器１ａから信号が出力されると、この信号はバンドパス
フィルタ２ａを介して検波器３＆で検波される。第２図
（ａ）　、　（ｄ）は他の２つの相関器に供給される第
２擬似雑音信号であシ、これら（ａ）　、　（ｅ）、（
ｄ）の信号は１ビツトずつの位相差を有している。

このように、第２擬似雑音信号は１ビツトずつずれてい
るので、一定周期毎に１０２３ビツトずつ第２擬似雑音
信号と受信信号の相関をとれば、３つの相関器のうちど
れか１つが最初に相関がとれる。

このように、どれか１つの相関器で受信信号と第２擬似
雑音信号との相関がとれると、制御部１５は端子１５ｄ
から「１」レベルの制御信号を発生するので、擬似雑音
発生器１８は発生する擬似雑音信号を１０２６ビツトか
ら１０２３ビツトに切換える。

このことにより、入力信号のビット数と擬似雑音信号の
ビット数は一致し、しかも移相器１１の出力信号のうち
の１つと、入力信号の相関がとれ、同期捕捉が実現する
。

この例では３ビツトずつシフトしていくことになうと元
の状態に戻る。逆に言えば最悪でもシフトを３４１回行
なえば必らず相関が得られる。擬似雑音信号のビットレ
ードを１．０２３ＭＢＰＳ　（メガ捉が完了する。詳細
は省略するが、従来の方式のものでは例えば約２７秒の
捕捉時間を要していた。

第２図の例は第１擬似雑音信号の後部に３ビツト追加し
た例であるが、これに限らず、この３ピツトを第３図に
示すように複数の任意個所に分散させることもできる。

この場合は全ビットでなく、ある範囲のビットの相関が
とれたとき、例えば１０２３　ビット中８００ピット程
度の相関がとれたときが、相関のとれた状態とすれば良
い。この場合、判定は比較器１０ａ〜１０Ｃの比較電圧
を適当な値に設定するなどの方法で行なうことができる
。

第４図は他の実施例を示すブロック図である。

同図において、２５は制御部、２１は擬似雑音信号を基
にして相関器の数を越える種類だけ出力信号を発生し、
隣接する出力信号の位相差が１ビツト以下ずらせたもの
を複数列発生する移相器、３０．４０．５０は制御部２
５から供給される信号に応じて入力信号を切換えて出力
する切換器である。

この例では移相器２１は擬似雑音信号を基に、十ビット
ずつ位相の異なった擬似信号を１７種類発生している。

制御部２５はいずれの比較器においても相関が検出され
ないとき、端子２５１は「０」レベルの信号を、端子２
５？は移相器２１の５番目の出力信号を、端子２５ｆは
移相器２１の９番目の出力信号を、端子２５６は移相器
２１の１３番目の出力信号を選択する信号を出力するよ
うになっている。端子２５１〜２５Ｃに接続されている
いずれかの比較器から相関が検出された出力が送出され
たときは端子２５１から「１」レベルの信号を送出し、
端子２５ａ〜２５ｃのいずれに検出信号が供給されてい
るかに応じて端子２５ｅ〜２５２に送出する信号の内容
が移相器２１の何番目の出力信号を選択するこのように
構成された装置の動作は次のとおりである。移相器２１
は第５図に示すように１７個の出力端子を有しており、
それぞれの端子から十ビットずつ位相のずれた信号を送
出している。そして、切換器３０，４０．５０　は制御
部２５から供給される信号に応じて移相器２１の５番目
、９番目、１３番目の出力信号を選択して出力している
。

この状態で同期がとれていない場合は前例までの動作と
同様にして同期捕捉が行なわれる０同期捕捉が行なわれ
ると擬似雑音発生器１８で発生する擬似雑音が１０２６
ビツトの第２擬似雑音信号から１０２３ビツトの第１擬
似雑音信号に切換えられる。その後、制御部２５は端子
２５ａ〜２５ｃのいずれに検出信号が供給されているか
に応じて第１表の基準にしたがって移相器２１の出力信
号を選択する。

第６図はこのときの移相器２１の出力信号と検波器３＆
〜３Ｃの出力電圧の関係を示しておシ、横軸は移相器２
１の出力端子の番号（出力信号の位相）、イ１１ロ、ハ
それぞれ検波器３ａ、３ｂ、３ｃの出力電圧特性、一点
鎖線は比較器１０ａ〜ＩＯＣのスレシホールドレベルを
表わしている。今、記号「二」の点で同期捕捉が行なわ
れ検波器３＆から出力信号が送出されている場合、比較
器１０ｍから出力される信号は一点鎖線で表わされるス
レシホールドレベルよυ上の範囲ｒａＪで示した部分で
ある。この場合、同期捕捉が行なわれているのは検波器
３ｂの中心でないため、同期状態は最安定同期点ではな
い。このため、第１表の基準に従がい、移相器２１の出
力を１番目、４番目、７番目を選ぶと、同期状態は第７
図のようになシ、第６図の範囲ｒａＪの信号を受信して
いるので最安定同期点で受信できる。

第８図は他の実頭例であり、１７は制御部２５から供給
される信号に応じて分周器入力信号位相を反転する分周
器、２５は前述の制御部１５の機能に加え、いずれかの
比較器から出力信号が発生したとき相関がより良い状態
となるように、また差動増幅器４の出力電圧がゼロとな
るように端子２５ｈの出力に応じて分周器１７の入力信
号位相を反転する制御部である。

このように構成された装置は前述の例と同様に先ず１０
２６ビツトの第２擬似雑音信号によって同期捕捉が行な
われた後、擬似雑音信号が１０２３ビツトの第１擬似雑
音信号に切換えられる。このとき、相関がとれているの
は前述したように、相関器１ａ〜１Ｃのいずれか１つで
ある。このとき、相関の出力信号は最大±１ビットまで
のビットズレの範囲ならば得られるから、相関出力が得
られ１０２６ビツトから１０２３ビット−周期に切換え
ても最大１ビツトズしておυ、ビット同期は完全には得
られない。このため、前述したように切換器３０．４０
．５０を制御して、ビットズレを十ビット以下に抑える
。そして、制御部２５はいずれか１つまたは複数の比較
器から出力信号が発生したときは相関がよシ良い状態と
なるように、分周器１７の出力信号位相を反転させ、さ
らに細かく相関をとっている。

位相反転によシ相関状態が変る理由は次のとうシである
。第９図（１）は分周器１γの入力信号であシ、通常時
は第９図（ｂ）に示す信号が出力されるが、その出力信
号を時点ｔ１において位相反転させると第９図（ｄ）に
示す波形となり、時点ｔ２において位相反転させると第
９図（ｅ）に示す波形になる。第９図かられかるように
、（Ｃ）の波形は（ｂ）の波形よシ歿ビット遅れ、（ｄ
）の波形はＡビット進んでいる。

したがって同期捕捉の行なわれた後、相関がよシ良くな
るように、すなわち３つの相関器のうち、中央の相関器
１ｂにおいて相関がとれるように分周器１γの出力信号
位相を過ビット反転させることが有効となる。そして、
検波器３ａの出力と検波器３Ｃの出力は差動増幅器の正
負入力端子に供給されているので、その差の電圧が制御
部２５ｄに供給される。このことにより、制御部２５は
端子２５ｈから送出する信号によって多段分周器ＩＴの
分周段を選択して最良相関状態、すなわち、第６図の記
号「口」の特性の頂部に最も近い状態で相関がとれるよ
うにする。

多段分周器１７の分周段選択によって最良相関点が求め
られる理由は次の通りである。前述したように、分周器
の出力信号を入力信号と同期させた適当なタイミングで
位相反転すると±残ビツトの範囲で位相をＡ整すること
ができる。今、ｖＣＯ６の発振周波数を６４ｆｏとし多
段分周器１７を６段構成にすると１段目は３２ｆｏ、　
　２段目は１６ｆｏ。

３段目は８ｆｏ、４段目は４ｆｏ、５段目は２　ｆ　０
％　６段目はｆｏとなる。このため、位相反転を６段目
で行なえば位相変化範囲は±Ａビットであるが５段目で
は士十ビット、４段目では士−ビット、３段目では±Ｚ
６ビツト、２段目では士′／／３２ビット１段目では士
′／／６４ビット、更に多段分周器２７の入力信号の位
相反転を行なえは士’、Ａ２８　ビットの範囲で位相１
ｔ［］御を行なうことができる。このため、例えば６段
の多段分周器であれば１／２．１／４゜’／８．　’／
１６．　”／３２．　’／６４．　’／１２８ピットの
順に移相制御を行なえば、７回の位相シフトで１ビツト
の範囲を’／１２８ビットの精度で同期をとることがで
きるが、これをイ２８　　ビット間隔で同期追従を行な
うと、１２８回（６４＋３２＋１６＋８＋４＋２＋１）
行なわないと同一範囲の位相制御が行なえない。このた
め、１回のシフトに１ミリ秒を要するとすれば、前者は
７ミリ秒で良いが、後者は１２８ミリ秒を要することに
なる。

このように、多段分周器２７の出力位相を制御すること
によって、１／１２８ビツトの精度で同期追従を行なう
ことができる。そして、差動増幅器４の出力は第７図に
示すように、「イ」で示す検波器３＆の出力と、「ハ」
で示す検波器３Ｃの出力を反転したもの、すなわち点線
で示す特性を加え合わせたものであるから、二点鎖線で
示す特性となる。ここで、多段分周器１７のうち、位相
反転を行なう分周段を選択すれば、差動増幅器４の出力
信号が’／１２８ビットの精度でゼロレベルに近づく。

このことは第９図に示すとおり特性「口」の頂部に近づ
くことになる。

その後、制御部３５は差動増幅器４の出力が零となるよ
うに多段分周器２γの出力信号を反転させる分周段を選
択するようになっている。

なお、以上の実施例は分周器出力の移相推移を分周器出
力の移相反転で行なっているが、積分回路などを用いる
方法によっても良く、またディジタルデバイスを用いる
とＬＳＩ化が可能となり、動作が安定で低価格にするこ
とができる。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明は、分周器の出力位相を推
移させることによって同期追従しているので、微細な同
期追従が安定に行なえるという効果を有する０

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
は入力信号と擬似雑音信号との位相関係を示す図、第３
図は他の擬似雑音信号を示す図、第４図は他の実施例を
示す図、第５図は移相器の出力端子を示す図、第６図お
よび第７図は検波器の出力特性を示す図、第８図は他の
実施例を示すブロック図、第９図は分周器出力信号の波
形を示す波形図、第１０図は従来装置の一例を示すブロ
ック図である。 １ＪＬ〜１Ｃ・・・φ相関器、２１〜２Ｃ・・・命バン
ドパスフィルタ、４・ｅ−・差動増幅器、５゜１５．２
５−−”制御部、５　、、、　、−　ＶＣｏ、　　７゜
１７．２７・Φ・・分周器、８．１８・・・・擬似雑音
発生器、１１，２１・・Φ・移相器、３０，４０゜５０
　・・・・切換器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）発振器の出力を分周する分周器と、分周器の出力
   信号をクロツクとして擬似雑音信号を発生する擬似雑音
   発生器と、疑似雑音信号と入力信号との相関をとる相関
   器と、相関器の出力が得られるまで一定周期で擬似雑音
   信号のビツトをシフトさせるとともに、相関器の出力が
   得られた後は最良相関状態となるように分周器の出力位
   相を制御する制御部とから構成されるスペクトラム拡散
   通信用同期捕捉装置。
2. （２）発振器の出力を分周する多段分周器と、多段分周
   器の出力信号をクロツクとして擬似雑音信号を発生する
   擬似雑音発生器と、擬似雑音信号と入力信号との相関を
   とる相関器と、相関器の出力が得られるまで一定周期で
   擬似雑音信号のビツトをシフトさせるとともに、相関器
   の出力が得られた後は最良相関状態となるように多段分
   周器の分周段を選択して出力位相を反転する制御部とか
   ら構成されるスペクトラム拡散通信用同期捕捉装置。