JPS6398235A

JPS6398235A - スペクトラム拡散受信機

Info

Publication number: JPS6398235A
Application number: JP61243595A
Authority: JP
Inventors: Seiji Mori; 政治森
Original assignee: Clarion Co Ltd
Current assignee: Faurecia Clarion Electronics Co Ltd
Priority date: 1986-10-14
Filing date: 1986-10-14
Publication date: 1988-04-28
Also published as: JPH0547140B2; US4875221A

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］本発明はスペクトラム拡散受信機に係り、特に初期同期
をコンボルバで行ったのち遅延ロック等によって追跡を
行う形式のものに好適なスペクトラム拡散受信機に関す
る。

［発明の概要］ＰＮ符号の初期同期をコンボルバで行ったのち遅延ロッ
ク等によって位相を追跡するスペクトラム拡散受信機に
あって、基準ＰＮ符号発生器と該発生器に制御信号を供
給する符号位相調整器との間にその制御信号を遅延させ
る遅延調整器を設け。

遅延時間のばらつき及び温度特性の影響を除去する。

［従来の技術］スペクトラム拡散通信（Ｓ　ｐｒｅａｄ　Ｓ　ｐｅｃｔ
ｒｕｍＣｏｎ＋ａ＋ｕｎｉｃａｔｉｏｎ）方式の１つと
して、第５図に示す直接拡散（Ｄ　１ｒｅｃｔ　Ｓ　ｅ
ｚｕｅｎｃｅ）方式（以下、ＤＳ方式と称する）がある
。

第５図において、前記方式を構成する送信機は、搬送波
発生器１、ミキサ２及び送信用ＰＮ符号発生器３及びア
ンテナ６ａより構成される。また。

受信機は、ミキサ４．受信用ＰＮ符号発生器５及びアン
テナ６ｂより構成される。

以上の構成において、発生器１より出力される搬送波（
情報によって変調されている）とＰＮ符号発生器３より
出力されるＰ　Ｎ　（Ｐ　５ｅｎｄｏ　Ｎｏ１ｓｅ　：
擬似雑音）符号とは、ミキサ４によって掛算され、ミキ
サ４によって得られたスペクトルの広い信号はアンテナ
６より放射される。一方、受信機は。

受信信号に含まれるＰＮ符号と同一かつ位相の同期した
基４ＰＮ符号を基準ＰＮ符号発生器５に用意し、これを
アンテナ６ｂで受信した信号に対しミキサ４で掛算し、
情報で変調された搬送波を復調する。

第５図に示した如き通信システムにおいては、受信機の
基準ＰＮ符号をいかにして速く、正しく位相同期させる
かが技術的な要点の１つとなっている。位相同期の過程
は２つに分けられる。即ち、同期位相を見出すための初
期同期過程と、次に見出された位相を追跡する過程であ
る。これらに対する公知の技術は、初期同期用として、
スライディング相関器（Ｓ　ｌｉｄｉｎｇ　Ｃｏｒｖｅ
ｌａｔｏｒ）やマツチドフィルタ（Ｍａｔｃｈｅｄ　Ｆ
　１ｌｔｅｒ）等があり、また。

追跡用にはタウディザ（Ｔ　ａｕ　Ｄ　１ｔｈｅｒ）や
遅延ロック（Ｄｅｌａｙ　Ｌｏｃｋ）が知られている。

スライディング相関器とは、基準ＰＮ符号発生用のクロ
ックを送信用ＰＮ符号発生用クロックに対して、周波数
をわずかにずらすことにより、基準ＰＮ符号の位相を連
続的に変化してゆき、同期する位相を見出すものである
。また、周波数をずらすのではなく、符号位相をステッ
プ状に変化させてゆく方法もある。しかし、いずれにし
ても、同期検出までの時間が長いため、これを短くする
方法として、マツチドフィルタの使用が有効である。

マツチドフィルタとは、予め決められた符号パターンに
よって重み付けされたトランスバーサルフィルタであっ
て、この符号パターンとして、送信用ＰＮ符号のパター
ンの１周期あるいは１周期の１部を用いることにより、
極めて速く同期検出が可能となる。

第６図は遅延線マツチドフィルタの一例を示し、タップ
付遅延線７のタップに加算器８及び９を接続すると共に
加算器９に位相反転器１０を接続し、この反転器１０及
び加算器８の出力を加算する加算器１１を設けて構成さ
れる。

このようなマツチドフィルタによって同期検出がなされ
ると、追跡過程に移行する。追跡処理は第７図に示す如
き遅延ロック回路を用いて実行される。

第７図において、入力信号が入力されるミキサ１２には
ＩＦ増幅器１３及び復調器１４が順次接続される。ミキ
サ１２には並列にミキサ１５及び１６が接続され、各々
の出力段には包絡線検波器１７及び１８の各々が接続さ
れ、各検波器の出力には差動増幅器１９が接続される。

差動増幅器１９にはローパスフィルタ（ＬＰＦ）２０、
クロック発生器２１及びＰＮ符号発生器２２が直列に接
続され、該ＰＮ符号発生器２２の出力はミキサ１５及び
１６に印加される。また、ＰＮ符号発生器２２には１／
２クロツク遅延器２３が設けられ、その出力クロックは
ミキサ１２に印加される。

第７図における動作を第８図のタイムチャートを基に説
明する。

ＰＮ符号と入力信号とはミキサ１５及び１６によって異
なるＰＮ符号のもとに掛算され、その検波出力Ａ及びＢ
は第８図の如くに時間差Ｔを有している。検波出力Ａと
Ｂは増幅器１９に入力され、該増幅器１９の出力波形Ｃ
は面入力を加算した形となり、その中間点が追跡点Ｑと
なる。

なお、以上の詳細については、アール・シー・ディクソ
ン（Ｒ，Ｃ，Ｄｉｘｏｎ）著ｆスペクトラム拡散通信方
式Ｊ　　（Ｓ　ｐｒｅａｄ　Ｓ　ｐｅｃｔｒｕｍ　Ｓ　
ｙｓｔｅｍｓ）に記載がある。

高速な初期同期を得るために、マツチドフィルタは有効
であるが、検出できるＰＮ符号が固定であり、符号分割
多重アクセスの場合、多数のマツチドフィルタを用意せ
ねばならないという不都合がある。そこで、近年注目さ
れているのは、プログラマブルマツチドフィルタとして
使えるコンボルバ（Ｃｏｎｖｏｌｖｅｒ）である、この
種のコンボルノペとしては、例えば、ｒＩＥＥＥＪ　１
９８２年、超音波シンポジウム（Ｕ　１ｔｒａｓｏｎｉ
ｃｓ　Ｓ　ｙｍｐｏｓｉｕｍ）で発表されたｒＥｆｆｉ
ｃｉｅｎｔ　Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ　ＺｎＯ／ＳｉＳｅ
ｚａｗａ　Ｗａｖｅ　ＣｏｒｒｖｏｌｖｅｒＪがある。

第９図は相関器の一例を示すブロック図である。

搬送波発生器２６は周波数ｆＯの搬送波を発生し、基準
ＰＮ符号発生器２５は基準ＰＮ符号を出力し、容器の出
力はミキサ２７に出力される。ミキサ２７の出力は受信
信号ｆｏと共にコンボルバ２８に印加され、２ｆｏが出
力される。基準ＰＮ符号は、送信信号に対し、時間反転
したものが用いられ、第１０図に示すように、出力の中
心周波数は入力の２倍となり、相関出力の時間幅はマツ
チドフィルタの場合の１／２のクロック周期に設定され
ている。

このようなコンボルバ２８をマツチドフィルタの代わり
に初期同期用の同期検出に用いることにより、任意のＰ
Ｎ符号によるスペクトラム拡散受信機を構成できる。

次に、同期検出については、１９７８年ｒＩＥＥＥＪ、
ｒ超音波シンポジウム」においてデー・プロット及びコ
ープ（Ｄ　Ｂ　ｒｏｄ＆　Ｋｏｒｂ）が［Ｆａｓｔ　５
ｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ　ｉｎ　ａ　Ｓｐｒｅａ
ｄ−３ｐｅｃｔｒｕｍＳｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ
　Ａｃｏｕｓｔｏ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｃｏｎｖｏｌｖ
ｅｒｓ（スペクトラム拡散システムにおけるコンボルノ
くによる初期同期）」を提案している。かかる構成は、
受信機内にカウンターがあり、このカウンターは初期同
期時において、基準ＰＮ符号をどの程度位相シフトすれ
ば良いかを決定するものとしている。

即ち、これは次のように説明することができる。

第１１図を用いて説明すると、Ｔｄはコンボルバ３０の
遅延時間、Ａは受信されたＰＮ符号、ＡはＡを時間反転
した基準ＰＮ符号である。λとＡは互いにコンボルバ３
０内を逆向きに進む。し）ま、Ｘの先頭がコンボルバ３
０に入力される時、カウンターをスタートする。カウン
ターがｔ１秒カウントした時、両符号は一致し、大きな
相関出力が得られ、これを検出して、ｔ１秒の時、両コ
ードが一致したことを検出することができる。次にＡの
コードの先頭がコンボルバ入力に到達するのは更にｔ１
秒後であり、結局、ｔ□をカウンターで測定することに
より、雨コード間の位相差を知ることができる。なお、
第１１図では、ＰＮ符号の１周期の長さＴＰＮは、Ｔｄ
に等しいものとして示した。

以上述べた方法を初期同期に用いることしこより、高速
な初期周期が実現できる。

次に、追跡の手段として遅延ロックを用νまた構成を第
１２図で説明する。

コンボルバ３１の一方の入力端には、ミキサ３２、ＰＮ
符号発生器３４及びクロック発生器３５が直列に接続さ
れ、他方の入力端には受信信号が入力されている。ミキ
サ３２には搬送波発生器３５がＰＮ符号に搬送波を掛け
るためしこ接続されている。一方、コンボルバ３１の出
力端しこルよ、包絡線検波器３６、スレッショルド検出
器３７及び符号位相調整器３８の各々が直列に接続され
ている。符号位相調整器３８にはＰＮ符号発生器３９が
接続され、該ＰＮ符号発生器３９１こ＆まクロツタ発生
器３５の出力及びスタート信号入力カ１印加される。さ
らに、受信信号入力、ＰＮ符号発生器３９の出力の各々
に基づいて、クロック発生器３４へのＬＰＦ出力及び情
報出力を出力する遅延クロック回路４０が設けられてい
る。

第１２図において、コンボルバ３１の出力２ｆ。

は検波並びにスレッショルド検出ののち、符号位相調整
器３８に入力される。符号位相調整器３Ｂは第１１図に
示す時間ｔ１を測定し、ＰＮ符号発生器３９の符号位相
を調整する機能を持っている。

ＰＮ符号発生器３９は遅延ロック回路４０を制御し、追
跡を実行する。

なお１以上の如き受信方式にあっては、コンボルバの遅
延時間Ｔｄに高精度が要求される。例えば、第１３図に
示すように、ＴｄがＴＰＮに対しΔｔだけ大きい場合が
ある。このケースは第１２図におけるＰＮ符号発生器３
９のＰＮ符号をＡ′として表示したものである。１＝１
１で相関出力が得られ、次に、Ａの先頭がコンボルバ３
１に入力されるのは、第１１図に示すｔ＝２ｔ１ではな
く、ｔ＝２ｔ１−Δｔの時である。仮に、Δｔが既知で
あれば、ｔ＝２ｔ、−ΔｔのときにＡ′が先頭からスタ
ートするように第１２図の符号位相調整器３８によって
ＰＮ符号発生器３９を調整すればよい。

〔発明が解決しようとする問題点］しかし、従来のスペクトラム拡散受信機にあっては、Δ
ｔが未知の場合、Δｔだけ符号ＡとＡ′は位相誤差を生
じる不都合がある。（例えば、Ｔｄ＝９ｐｓｅｃ、クロ
ック周期Ｔ　＝　０　、１　μｓｅｃの場合、第８図か
ら明らかな如く、初期周期時の誤差は±Ｔ／２である必
要があるためＴｄ誤差は（９±０．０５）μｓｅｃとな
り、コンボルバ製作時のばらつきを越える恐れがある。

このばらつきをなくすためには、Ｔｄを測定して選別す
ればよいが、製造コストの増大を招くことになる。）ま
た、コンボルバの温度特性によってＴｄが許容範囲を越
える恐れがあり、安定な受信ができなくなる欠点がある
。

本発明の目的は、製作時におけるコンボルバの遅延時間
のばらつき及び温度特性の影響を除去できるようにした
スペクトラム拡散受信機を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］上記目的は、基準ＰＮ符号発生器と符号位相調整器との
間に該調整器の出力を遅延させる遅延調整器を設けるこ
とにより、達成される。

［作用コ初期調整時に外部クロックをＰＮ符号発生器に与えるこ
とにより、追跡動作をさせることなく初期同期直後のＰ
Ｎ符号の位相を維持できる。それによって、情報出力の
振幅レベルの確認を容易にすることができる。また、遅
延調整器は符号位相調整器３８の出力パルスを遅延させ
、これによってコンボルバの製作時の遅延時間のばらつ
きが相殺されると共に温度補償がなされる。

［発明の実施例］以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。第
１図においては第１２図と同一であるものには同一引用
数字を用いている。従って重複する部分については説明
を省略する。

本実施例は、クロック発生器３４の出力側に、該クロッ
ク発生器３４の出力と、外部クロックとを切換え、いず
れか一方をＰＮ符号発生器３３及び３９に入力するスイ
ッチ４１を設けると共に、符号位相調整器３８の出力を
遅延させてＰＮ符号発生器３９へ出力する遅延調整器４
２を設けたものである。外部クロックの発生源としては
、初期の調整時にテスト信号発生器を接続することによ
り実施する。このテスト信号発生器の一例を示したのが
第２図である。

第２図において、４５はクロック発生器であり、一定周
期のクロック信号を発生し、これが第１図に示す外部ク
ロックとなる。また、このクロックに基づいてＰＮ符号
を発生するＰＮ符号発生器４６が設けられると共に、搬
送波を発生する搬送波発生器４７が設けられる。さらに
１発生器４６と４７の出力を混合出力するミキサ４８が
設けられ、このミキサ出力がテスト信号出力（受信機入
力すなわちコンボルバ入力）となる。

第３図は遅延調整器４２の詳細を示す回路図である。

５１は可変遅延器であって入力端子と出力端子間に挿入
され、端子間に接続されるコイル５２、該コイル５２の
各タップに接続される可変容量ダイオード５３ａ〜５３
ｄ、これらダイオードの共通接続されたアノードとアー
ス間に接続されるコンデンサ５４及び出力端子とアース
間に接続される抵抗５５より構成される。可変容量ダイ
オード群はコイル５２との組合せでＬＣ遅延回路を構成
し、その印加電圧に応じて変化する静電容量によって遅
延量が調整される。

このダイオード５３への印加電圧を作成するために、基
準電圧を出力する直流電源５６及び可変抵抗器５７のほ
か、温度対応した電圧を発生させるための感温素子５８
及び該素子の検出値に応じて関数値を発生する関数発生
器５９が設けられている。さらに、可変抵抗器５７の出
力電圧と関数発生器５９の出力電圧とを加算してダイオ
ード５３へ出力する加算器６０が設けられている。

また、第４図は遅延調整器４２の他の例を示すブロック
図である。複数のタップ（１〜ｎ）を有する遅延線６１
の各タップには、マルチプレクサ６２の入力端子の各々
が接続されている。マルチプレクサ６２は、ＣＰＵ６３
によってタップの選択制御がなされる。ＣＰＵ６３には
温度検出器６４、スイッチ６５及びメモリ６６が接続さ
れ、マルチプレクサの選択を決定するための情報を提供
すると共に、必要な情報及びプログラムを記憶している
。マルチプレクサ６２が遅延線６１のいずれのタップを
選択するかによって、遅延量が決定される。

以上の構成において、第１図に示すＰＮ符号発生器３９
（非時間反転基準ＰＮ符号発生器）は、１＝０でスター
ト信号が入力されると、符号の先頭からスタートし、次
に符号位相調整器３８からの出力パルスによって再度先
頭からスタートするように制御される。符号位相調整器
３８の出力パルスは、第３図又は第４図に示すタップ付
遅延線５１又は６１の遅延量がＴ□±Δｔ１の範囲にあ
るとすると、ｔ＝２Ｔ、−（Ｔ□＋Δ１１）のタイミングで出力される。また、ｔ＝２Ｔ、−Ｔ１は
コンボルバの遅延量の中心値に設定され、Δｔ□はコン
ボルバのばらつきと温度変化によるΔｔの変動幅よりも
大きい値に選定される。

このような条件下における第１図の構成の動作について
説明する。

まず、コンボルバ３１の製作時のＴｄのばらつきの影響
を除去するため、初期において調整を行う。第２図のテ
スト信号発生器が第１図に接続される。次に、スイッチ
４１が１側に接続される。

このようにすることで、初期同期完了後でも、遅延ロッ
ク回路４０は動作していないのと同じことになり、初期
同期直後の位相が維持される。遅延ロック回路４０の情
報出力は適当な電圧計によって電圧測定が行われる。

スタート信号は、一定周期で入力され、初期同期動作が
周期的に行われる。調整者は前記電圧計を見ながら第３
図の可変抵抗器５７あるいは第４図のスイッチ６５を調
整し、電圧計が最大を指示するように調整する。こうす
ることにより、受信機は初期同期直後において、最適位
相よりスタートして追跡を開始することが可能となる。

調整終了後はスイッチ４１は２側へ接続される。

次に、第３図及び第４図に示す遅延調整器の動作につい
て説明する。

コンボルバ３１の製作時の遅延量Ｔｄのばらつきは可変
抵抗器２を調整することにより補正することができる。

サーミスタ等を用いた感温素子５８は周囲温度に応じた
電圧を関数発生器５９に出力する。関数発生器５９はコ
ンボルバの温度特性によるＴｄの変化量に対し遅延素子
５１による変化量を打ち消すような電圧を発生し、可変
抵抗器５７の出力電圧と共に加算器６０によって加算し
た電圧をダイオード５３に与える。なお、遅延素子５１
の温度特性が問題にならない場合、加算器６０、関数発
生器５９及び感温素子５８は不要であり、可変抵抗器５
７の出力を直接ダイオード５３に供給すればよい。

ところで、第３図の構成では、遅延量が連続で可変でき
るメリットはあるが、コンボルバの温度特性を相殺する
ような関数発生器５９を構成することは容易でない。そ
こで、受信機内にＣＰＵのようなコントローラを有して
いる場合、第４図のような構成が有利である。

第４図は、遅延線として、タップ付遅延線が使用され、
遅延量は、離散的にマルチプレクサ６２によって選ばれ
る。ＣＰＵ６３は、オフセット値として、スイッチ６５
の値を使用すると共に、温度検出器６４の出力を読み、
メモリ６６に蓄えられている温度→遅延量変換テーブル
データを用いて、マルチプレクサ６２を制御する。こう
することで、コンボルバの温度特性が複雑な関数であっ
ても、高精度の温度補償が可能となる。

なお、遅延調整器としては、前記２例のほか、シフトレ
ジスタを用いて構成することができる。

この構成は可変範囲を大きくとりたい場合に有効で、第
３図、第４図の構成と組合せて使用すると、大きな可変
範囲と充分な制御分解能が得られる。

また、本発明は符号位相追跡用として遅延ロックやタウ
ディザなどの位相ロックループを用いているもの以外で
も、コンボルバで同期検出を行い、基準ＰＮ符号の符号
位相を制御するような構成を有したスペクトラム拡散受
信機すべてに適用できる。

［発明の効果］以上説明した通り、本発明によれば、製作時におけるコ
ンボルバの遅延量のばらつきによる初期同期時の符号位
相誤差をなくすことができる。さらに、コンボルバの遅
延時間の温度特性による初期同期時の符号位相誤差の除
去も可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図。第２図は本発明に係るテスト信号発生器の一例を示すブ
ロック図、第３図及び第４図は本発明に係る遅延調整器
の２例を示すブロック図、第５図はスペクトラム拡散通
信方式の概要を示すブロック図、第６図は遅延線マツチ
ドフィルタの一例を示す回路図、第７図は従来のスペク
トラム拡散受信機の遅延ロック回路を示すブロック図、
第８図は第７図の構成における動作を示すタイムチャー
ト、第９図はコンボルバを用いた相関器の構成を示すブ
ロック図、第１０図は第９図に示すコンボルバの出力波
形図、第１１図は基＊ＰＮ符号の位相シフトを説明する
説明図、第１２図は遅延ロック回路を用いた受信機の構
成を示すブロック図、第１３図は位相シフトの他の例を
示す説明図である。３１・・・コンボルバ、３２・・・ミキサ。３３．３９・・・ＰＮ符号発生器、３４・・・クロック発生器、３５・・・搬送波発生器、３６・・・包絡線検波器、３７・・・スレッショルド検出器、３８・・・符号位相調整器、４０・・・遅延クロック回路。４１．６５・・・スイッチ。４２・・・遅延調整器。５１・・・可変遅延器、５２・・・コイル、５３ａ、５３ｄ・・・可変容量、５７・・・可変抵抗器、５８・・・感温素子、５９・・・関数発生器、６０・・・加算器、６１・・・遅延線、６２・・・マルチプレクサ、６３・・・ＣＰＵ。６４・・・温度検出器、６６・・・メモリ。特許出願人　　　　　クラリオン株式会社第２図第３図第４図第５図ピ住穐　　　　　　　　　　　チ１徴第６図只第７図第８図第９図第１０図第１１図第１２図第１３図 υ Ａ′のりとット手続補正書昭和６２年９月２日１、事件の表示昭和６１年特許願第２４３５９５号２、発明の名称スペクトラム拡散受信機３、補正をする者事件との関係　　特許出願人住所名　称　（１４８）タラリオン株式会社４、代理人〒１
０５住　所　　東京都港区芝３丁目２番１４号芝三丁目ビル
電話（０３）４５５−８７４６番氏名　（７２３８）弁理士永田武三部　１．４２．、、
、Ｌ　、ｔ、’；５、補正の対象　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　・（−さ・′本願明細書を下記の通り補正する。頁行　補正前　　補正後３１５　５ｅｚｕｅｎｃｅ　　　　５ｅｑｕｅｎｃｅ４
２０　　Ｃｏｒｖｅｌａｔｏｒ　　　Ｃｏｒｒｅｌａｔ
ｏｒ８１２〜１３　　　設定されている。　　どなる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）受信信号のＰＮ（擬似雑音）符号発生用のクロッ
クに受信機内の基準ＰＮ符号発生用クロックをコンボル
バを用いて同期させるスペクトラム拡散受信機において
、前記基準ＰＮ符号を発生させる基準ＰＮ符号発生器の
符号位相を前記コンボルバの出力に基づいて調整する符
号位相調整器の出力を遅延させる遅延調整器を設けたこ
とを特徴とするスペクトラム拡散受信機。
（２）前記遅延調整器は、インダクタンスとキャパシタ
よりなる遅延器を用い、そのキャパシタが可変容量ダイ
オードであることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
記載のスペクトラム拡散受信機。
（３）前記可変容量ダイオードに印加する電圧は、オフ
セット電圧値、又は該オフセット電圧値に温度測定値に
対応した電圧値の加算値であることを特徴とする特許請
求の範囲第２項に記載のスペクトラム拡散受信機。
（４）前記遅延調整器は、タップ付遅延線を用い、その
タップを選択して遅延量を可変することを特徴とする特
許請求の範囲第１項に記載のスペクトラム拡散受信機。
（５）受信信号のＰＮ（擬似雑音）符号発生用のクロッ
クに受信機内の基準ＰＮ符号発生用クロックをコンボル
バを用いて同期させるスペクトラム拡散受信機において
、前記基準ＰＮ符号を発生させる基準ＰＮ符号発生器の
符号位相を前記コンボルバの出力に基づいて調整する符
号位相調整器の出力を遅延させる遅延調整器と、前記基
準ＰＮ符号発生器に印加するクロックとして外部クロッ
ク又は内部クロックを選択するスイッチ手段とを設けた
ことを特徴とするスペクトラム拡散受信機。