JPS639701B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は周波数ホツピングスペクトラム拡散通
信装置の安定な同期保持方式に関するものであ
る。

スペクトラム拡散通信方式の一つとして周波数
ホツピング方式がある。周波数ホツピング方式の
原理図を第１図Ａ〜Ｃに示す。

まず送信系では、送信するIF信号_iを送信ミキ
サに入れｎ個のホツピング周波数をもつシンセサ
イザを局発信号として周波数変換する。これによ
り送信IF信号はｎ個のホツピング周波数をとる
RF信号（第１図Ｂ）に拡散され、送られる。こ
の場合、シンセサイザ周波数のホツピング順序
（周波数変化順序）は通常PN信号発生器（凝似
ランダム信号発生器）の発生符号系列により決め
られる。

シンセサイザの発生周波数の数ｎは、PN信号
発生器を構成するシフトレジスタの段数Ｎにより
きまり、一般にはＮ＝2^Nとなる。

受信系においては、第１図Ｃのように送られて
きた拡散RF周波数〓が送信系と全く同様のPN信
号発生器で制御されるシンセサイザ出力信号によ
り、受信ミキサを用いてIF信号に周波数変換さ
れる。

このとき、シンセサイザの信号発生周波数順
序、即ちPN信号発生器の発生符号順序が、送信
系のそれと全く等しく、発生タイミング（同期）
が一致していれば受信ミキサ出力_iは送信系のそ
れと全く等しくなる。IF信号は、_i周波数成分の
みを通過させる狭帯域フイルタで狭帯域制限され
た後、復調器により復調される。PN信号の符号
同期が一致していなければ、受信ミキサのIF出
力周波数は_iとならず狭帯域フイルタで阻止され
るため復調器からは、復調信号出力が得られな
い。

この通信系で最も重要なのは、送受信系の独立
したPN信号発生器のタイミング（同期）をいか
にとらえ（補捉）し、その状態を如何に維持（同
期保持）するかである。通常前者は同期補捉方式
により、後者は同期保持方式と区分され行われ
る。

第２図は周波数ホツピング方式の同期保持方式
に関する最も代表的なものでタウデイサ方式とし
て広く知られている。

第２図で、１は信号の入力端子、２は受信ミキ
サ、３は復調器、４は復調信号出力端子、５は周
波数シンセサイザ、６はPN信号発生器、７は低
周波信号発生器、８は帯域通過波器、９は位相
検波器、１０は低域波器、１１はクロツク信号
発生器、１２は移相器である。

この方式の特徴は、低周波信号発生器を使つて
受信用PN信号発生器の位相を故意に変化させ、
端子１より入力される変調波の位相（タイミン
グ）との誤差を発生させ、得られる誤差信号を検
出して同期系のクロツク信号発生器の位相を制御
し同期を保持させるものである。即ち能動的な同
期方式に属するものと言える。

第２図は又同期系の各部における信号波形を示
している。

まず、低周波信号発生器７より発生した信号は
移相器１２を制御する。これによりクロツク信号
発生器１１のクロツク信号は、１２によつて位相
変調を伴ないPN信号発生器６に作用する。この
結果、ミキサ２のIF出力は、入力端子１よりの
入力波と、周波数シンセサイザ５の出力との位相
（タイミング）のずれにより振幅変化を伴う。（２
のミキサにはIFフイルタ、増幅器等が含まれる
が、その記載は省略する）。

これらの結果復調器３よりは、上記位相差のづ
れに伴う誤差信号が検出され、これは、BPF８
を通過後位相検波器９により先の７の出力とで位
相検波（比較）される。ここで得られる位相検波
器９の位相誤差成分は、低域波器１０を通過
後、DC（直流）制御信号としてクロツク発生器１
１に作用しその位相を制御する。即ち、このタウ
デイサ方式は、受信PN信号発生器の位相を常に
変化させ、受信入力信号の位相（タイミング）と
の誤差を故意に発生させ、得られたその誤差成分
により、受信用のクロツクを自己制御させるもの
で、厳密に言えば、受信部の同期状態は、入力信
号に対して、同期最適点近傍を常に変動してい
る。

これは当方式の一つの欠点でもあるが、他の問
題として、強制位相変動を与える低周波信号発生
器の変調分が復調された信号内に残留することで
ある。又本方式では、同期系が能動的閉ループを
構成するため、ループ長が長くなつた場合、不安
定性をもたらす可能性がある。

本発明は従来の技術の上記欠点を改善するもの
で、その目的は受動同期保持系により信号復調系
に妨害を与えることなく安定な同期を確立するス
ペクトラム拡散通信方式を提供することにあり、
その特徴はスペクトラム拡散入力信号を周波数変
換する受信ミキサと、出力周波数の制御可能なク
ロツク信号発生器と、該クロツク信号発生器によ
り駆動されるPN信号発生器と、該PN信号発生
器の出力符号に従つた周波数を順次発生し前記受
信ミキサに局発周波数を提供するシンセサイザと
を有するスペクトラム拡散通信系において、前記
スペクトラム拡散入力信号を印加される別の１対
の同期用ミキサと、該ミキサの出力に接続される
１対の検波器と、該検波器の出力の合成信号を同
期保持信号として前記クロツク信号発生器に印加
する構成と、前記シンセサイザの出力を直接及び
遅延時間（2Δτ；Δτは周波数ホツピング間隔の
１ビツト分の時間）の遅延回路を介して前記１対
の同期用ミキサに局発周波数として提供する構成
と、前記シンセサイザと前記受信ミキサの間に挿
入される遅延時間（Δτ）の遅延回路とから構成
されるごときスペクトラム拡散通信同期保持方式
にある。以下図面により実施例を説明する。

第３図Ａ及びＢに本発明の基本構成を示す。第
３図Ａは説明のための基本的な送信系、第３図Ｂ
は受信系で本発明はＢの同期保持系に関する。

第３図Ａ及びＢで１は信号入力端子、２は受信
ミキサ、３は復調器、４は信号出力端子、５は受
信周波数シンセサイザ、６はPN信号発生器、１
３はクロツク信号発生器、１４は同期用受信ミキ
サ、１４′は他の同期用受信ミキサ、１５，１
５′は周波数_iの帯域通過波器、１６，１６′は
包絡線検波器、１７は遅延時間Δτの遅延線、１
８は遅延時間2Δτの遅延線、１９は遅延線を含ま
ない線路、２０は送信系の出力端子、２１は送信
ミキサ、２２は変調器、２３は送信シンセサイ
ザ、２４は送信PN信号発生器、２５は送信クロ
ツク信号発生器、２６は信号入力端子である。

第４図及び第５図は動作説明のための図であ
り、第４図は横軸を時間軸とし、第３図の構成図
における各部の信号周波数の関係を示している。
又、第５図は第３図の各検波器及び復調器におけ
る出力特性を示したものである。まず第３図Ａの
送信系における各部の信号周波数関係を第４図ａ
に示す。同図で横軸t₁，t₂，t₃…は、周波数ホツ
ピングの基本タイミング時間で、Δτは１ビツト
の時間間隔を示す。

変調器出力Ａの周波数を_iとし、周波数シンセ
サイザ２３の出力Ｂは１ビツトΔτのステツプ時
間ごとに_s1，_s2，_s3…と変化しているものとす
れば、送信ミキサ２１の出力Ｃは同図のように
〓₁，〓₂，〓₃…と変化する。各周波数の間には
_s1
＋_i＝〓₁，〓₂＋_i＝〓₂…の関係がある。

次に、こうして得られた周波数ホツピング信号
が、第３図Ｂの受信系に入力Ｃとして入るものと
する。

本発明の受信系の第３図Ｂでは、まず、１より
の入力信号Ｃは信号復調系の受信ミキサ３及び同
期用のミキサ１４，１４′にそれぞれ加えられる。
受信局発信号となる受信シンセサイザ５の出力の
一部は、遅延線１７を経て受信ミキサ２に入る。
又同時に、シンセサイザ出力は線路１９を経てミ
キサ１４′に、遅延線１８を経てミキサ１４に入
る。ここで各ミキサにおける局発信号をＤ，Ｆ，
Ｈ，その出力をＥ，Ｇ，Ｉとする。遅延線のΔτ
は丁度，周波数ホツピング間隔の１ビツト分に相
当する遅延時間である。即ち、ここでは受信ミキ
サ２の局発信号Ｄは１ビツト分を、同期用ミキサ
１４の局発には、２ビツト分の遅延を与えてい
る。

受信シンセサイザ５及び受信用PN信号発生器
６は送信系のそれら２３，２４と同一構成のもの
が用いられる。

ミキサ１４及び１４′の出力Ｉ，Ｇはそれぞれ
通過周波数_iの帯域通過波器１５，１５′を通
り、それぞれ検波極性の相異なる包絡線検波器１
６，１６′に至り検波される。検波器出力Ｌ，Ｋ
は合成され、Ｍとなり受信用クロツク信号発生器
１３の周波数を制御される。又１３から発生する
クロツク信号は、PN信号発生器６に加えられそ
の信号発生タイミングが決められる。

今、第３図Ｂにおいて、１よりの入力信号Ｃを
基準とし、これに対して、受信ミキサ２の局発信
号Ｄのクロツクタイミングが一致し、又ホツピン
グ周波数を決める送受PN信号発生器の信号符号
系列が正確に一致しているものとする。この場
合、各ミキサの局発及び出力信号の時間に対する
周波数関係を第４図ｂに示している。

まず受信ミキサ２の入力Ｃ及び局発Ｄは、図の
如き関係となり、その出力Ｅは正しく周波数_iに
変換され_iのみを復調する復調器３により復調さ
れる。

ところで、同期用ミキサ１４′，１４では、入
力信号Ｃに対し、局発信号は図の如くＦ，Ｈの関
係にあり、周波数_iのIF信号を発生させるには、
いずれも１ビツト分だけづれた局発信号が印加さ
れている。従つて、この場合同期用ミキサの出力
は、周波数_iとはならず、帯域通過波器１５′，
１５によりIF信号は阻止され、各包絡線検波器
１６′，１６からは検波出力が得られない。

次に今基準にしている入力信号Ｃに対して、受
信ミキサ２における局発Ｄが先の状態にくらべ
て、その位相がα時間だけ若干進んだ場合を想定
する。この場合、第３図Ｂの同期系のミキサ１
４′，１４の信号周波数関係は第４図ｃの如くな
る。

まず、ミキサ１４′の入力Ｃに対して、局発信
号は同図Ｆの如く作用する。このときミキサ出力
Ｇは周波数が_iとならず後続の検波器１６′から
は何ら検出が得られない。ところがミキサ１４の
局発は同図Ｈの如くなり、その出力Ｉは、α時間
のみ周波数は_iとなる。即ち、この時間の間検波
器１６からは検波出力が正極性で得られる。

次に前述の送受PN符号のタイミングの一致し
た第４図ｂの状態から、入力信号Ｃに対して局発
信号Ｄの位相がα′時間だけ遅れた状態を想定す
る。この時の同期系ミキサ１４′，１４の信号周
波数状態を第４図ｄに示している。入力信号Ｃに
対するミキサ１４′の局発Ｆ及びIF出力Ｇの関係
は図のようになり、α′時間だけIF周波数は_iとな
る。即ちこの間、検波器１６′から検波出力が負
極性で得られる。ミキサ１４での信号周波数の関
係は同図Ｈ，Ｉの如くなり、この場合、IF信号
は周波数_iとならず１６から検波出力は得られな
い。以上の動作機構に基づき、第３図Ｂの信号復
調器３、包絡線検波器１６，１６′の出力関係を
示したのが第５図である。（復調器３と検波器１
６，１６′とは信号の変調方式により構成、機能
が異なるが、ここで示す復調器３の出力は、３へ
のIF入力の大きさに対応するものを示してい
る）。

第５図で横軸は、第４図ｂの条件下における局
発Ｄの状態を０とし、それを基準にした局発Ｄの
遅延時間（遅延ビツト）量を示し、縦軸は出力の
大きさを示す。

包絡線検波器１６′，１６の出力はＫ，Ｌの如
くなり、又その合成波はＭのようになる。即ち、
受信ミキサ２における入力信号、局発信号の周波
数ホツピングのタイミング及びホツピング周波数
を決める送受PN信号発生器の信号符号系列が完
全に合致した点を零とし、その位相関係がづれる
に従つて、正負両極性をもつ周波数変調方式にお
けるデイスクリミネータと類似した同期制御信号
が得られる。この制御信号はクロツク信号発生器
１３に作同し、更にはPN信号発生器６に作同
し、自動同期保持ループが形成される。

以上説明したように、本発明では、遅延線、同
期用ミキサ、及び検波器等を用いて、送られてき
た周波数ホツピング信号に対する受信用局発信号
の周波数ホツピングのタイミング及び符号系列の
差異を、受動的に検出し、受信用クロツク信号発
生器を制御する。これは丁度FM変調方式におけ
る受動機能をもつ周波数デイスクリミネータを用
いたAFC方式に対応する。従つて従来のタウデ
イサ同期方式の如く、発振器を同期ループに内蔵
し、強制的に位相同期誤差を発生させ同期を保持
する能動的な方式にくらべて同期系は安定であ
り、又これら強制位相同期誤差発生機構に伴う信
号復調器に生じる不要波のリーク、同期最適動作
点の浮動など多くの問題が除外される。

本発明は、簡単な構成による受動同期誤差検出
回路により、入力信号に対する同期誤差を検出し
制御する。従つて安定であると共に従来の如き、
同期系から信号復調系に対する悪影響は生じな
い。構成簡単で良好な特性が得られスペクトラム
拡散通信復調装置に幅広く利用される。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ及びＢは周波数ホツピング通信方式に
おける送信系の原理を示す図、第１図Ｃは同通信
方式における受信系の原理を示す図、第２図は従
来の同期保持方式の構成図、第３図Ａは本発明に
よる周波数ホツピング通信方式の送信系の構成
例、第３図Ｂは本発明による周波数ホツピング通
信方式の受信系の構成例、第４図ａ，ｂ，ｃ，及
びｄは本発明の動作説明のための信号周波数関係
図、第５図は本発明による検波出力特性である。 １；信号入力端子、２；受信ミキサ、３；復調
器、４；復調信号出力端子、５；周波数シンセサ
イザ、６；PN信号発生器、７；低周波信号発生
器、８；帯域通過波器、９；位相検波器、１
０；低域波器、１１，１３；クロツク信号発生
器、１２；移相器、１４，１４′；同期用ミキサ、
１５，１５′；IF帯域通過波器、１６，１
６′；包絡線検波器、１７，１８；遅延回路、１
９；線路、２０；出力端子、２１；送信ミキサ、
２２；変調器、２３；送信シンセサイザ、２４；
送信PN信号発生器、２５；送信クロツク信号発
生器、２６；信号入力端子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ スペクトラム拡散入力信号を周波数変換する
   受信ミキサと、出力周波数の制御可能なクロツク
   信号発生器と、該クロツク信号発生器により駆動
   されるPN信号発生器と、該PN信号発生器の出
   力符号に従つた周波数を順次発生し前記受信ミキ
   サに局発周波数を提供するシンセサイザとを有す
   るスペクトラム拡散通信系において、前記スペク
   トラム拡散入力信号を印加される別の１対の同期
   用ミキサと、該ミキサの出力に接続される１対の
   検波器と、該検波器の出力の合成信号を同期保持
   信号として前記クロツク信号発生器に印加する構
   成と、前記シンセサイザの出力を直接及び遅延時
   間（2Δτ；Δτは周波数ホツピング間隔の１ビツ
   ト分の時間）の遅延回路を介して前記１対の同期
   用ミキサに局発周波数として提供する構成と、前
   記シンセサイザと前記受信ミキサの間に挿入され
   る遅延時間（Δτ）の遅延回路とから構成される
   ことを特徴とするスペクトラム拡散通信同期保持
   方式。