JP2000151466A - Pn符号同期装置、受信装置及び通信方法 - Google Patents

Pn符号同期装置、受信装置及び通信方法

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JP2000151466A
JP2000151466A JP32808198A JP32808198A JP2000151466A JP 2000151466 A JP2000151466 A JP 2000151466A JP 32808198 A JP32808198 A JP 32808198A JP 32808198 A JP32808198 A JP 32808198A JP 2000151466 A JP2000151466 A JP 2000151466A
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despread
phase
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Masaki Sugimoto
正樹 杉本
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 より迅速且つ確実に同期捕捉を可能としたP
N符号同期装置を提供する。 【解決手段】 変調部1の送信側の拡散符号の先頭を示
す送信エポックと復調部2で逆拡散信号発生器700が
発生する逆拡散信号のタイミングとを同期させ、このタ
イミングに一致した逆拡散信号を出力する。相関値検出
器400は、逆拡散信号の位相をシフトさせるシフト制
御信号の出力を行い、受信した受信拡散信号と拡散位相
シフト回路800で位相をシフトした逆拡散信号との相
関値を検出し、この出力相関値のレベルから同期判定器
500が同期を判定する。よって、衛星から地上局に戻
ってくる時間が予め分かっているため、その時間を保持
しておき、その時間前後にPN符号の初期位相の捕捉を
行うことで、捕捉がビット単位の短時間で可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、スペクト
ラム拡散通信システム、及びそれらに用いられる、PN
符号同期装置に関する。より詳細には、本発明は、例え
ば、COMETS衛星間通信実験システムの地上局設備
におけるSSA変復調装置に適用され、受信信号に含ま
れる拡散用符号と受信器内で生成する逆拡散符号との符
号同期を行う、PN符号同期装置、及びそれを用いた受
信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】スペクトラム拡散通信方式において、受
信信号から情報を抽出する為には、受信拡散符号を逆拡
散しなければならない。逆拡散を行うためには、受信信
号の拡散コードおよび変化タイミングと、復調部の局発
逆拡散コードおよび変化タイミングを完全に同期させる
必要がある。このような同期処理を行うため、従来は、
図3に示すような符号同期回路を用いて両符号を同期さ
せている。
【0003】図3の符号同期回路は、スライディング方
式のものであり、相関検出器10と、逆拡散符号位相器
20と、同期判定器30と、逆拡散符号位相シフト回路
40と、コードトラッキングループ50と、ミキサ60
とから構成される。
【0004】受信信号である拡散信号は、相関検出器1
0に入力され、逆拡散符号位相発生器20からの符号と
の相互相関が取られ、同期判定器30へ出力される。同
期判定器30では、相関値レベルが所要のスレッショル
ドレベルより大きいかどうかが判定され、小さければ逆
拡散符号位相発生器20から出力される逆拡散符号の位
相を、逆拡散符号位相シフト回路40により1位相シフ
トさせる。同期が取れるまで、コードトラッキングルー
プ50から所定の周波数クロックを出力する。相関値レ
ベルが所要のスレッショルドレベルを越えるまで上記の
動作を繰り返し、スレッショルドレベルを越えれば逆拡
散符号位相シフト回路40のシフト制御をその時点の位
相で止め、コードトラッキングループ50を動作させ、
位相ずれを補正する。
【0005】また、特開平6−276177号には、受
信符号系列の次の周期の先頭ビットが入力される時刻を
予測し、受信符号系列と参照符号系列とを強制的に同期
させることにより、同期を短時間で行うことができる符
号同期制御方式が開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図3に示す構
成のスライディング同期装置を用いて同期捕捉を行うに
は、最大符号長分の位相をスライドさせた上で、同期判
定を行わなければならない。このため、同期捕捉までに
時間がかかる。また、特開平6−276177号に開示
された方式では、あくまで予測に基づくため、同期の時
間短縮化には外乱等の各種要因により限界が生じる。
【0007】本発明は、より迅速且つ確実に同期捕捉を
可能としたPN符号同期装置を提供することを目的とす
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明のPN符号同期装置は、変調部の送信側の拡
散符号の先頭を示すエポック信号と復調部で発生する逆
拡散信号のタイミングとを同期させこのタイミングに一
致した逆拡散信号を出力する逆拡散信号発生器と、逆拡
散信号の位相をシフトさせるシフト制御信号の出力を行
う拡散位相シフト回路と、受信した受信拡散信号と拡散
位相シフト回路で位相をシフトした逆拡散信号との相関
値を検出する相関値検出器と、この相関値検出器の出力
相関値のレベルから同期を判定する同期判定器と、を有
することを特徴とする。
【0009】また、上記の相関値検出器は、復調部の内
部において受信拡散信号を遅延させる内部ディレイ量を
予め保持し、この内部ディレイ量を用いて相関値の検出
を行い拡散位相シフト回路へのシフト制御信号の出力を
行うとよい。
【0010】さらに、上記のPN符号同期装置は、相関
値検出器と同期判定器と拡散位相シフト回路とにより構
成される同期回路の同期動作のON/OFF動作を制御
するコードトラッキングループ手段を有するとよい。
【0011】なお、上記の同期動作は、逆拡散信号発生
器の出力する逆拡散信号と内部ディレイ量とに基づきウ
ィンドウを形成し、このウィンドウ内におけるサーチを
もって実行し、ウィンドウは、衛星折り返しの遅延最大
量と復調部の内部遅延量とにより構成される拡散符号の
ビット数を最大量とするとよい。
【0012】
【発明の実施の形態】次に添付図面を参照して、本発明
によるPN符号同期装置、受信装置及び通信方法の実施
の形態を説明する。
【0013】図1は、本発明の第1の実施の形態にかか
るスペクトラム拡散通信システムの構成を示す。このス
ペクトラム拡散通信システムは、人工衛星を中継装置と
し、相互にスペクトラム拡散通信を行う複数の送受信装
置から構成される。
【0014】各送受信装置は、信号を送信するための変
調部(SSA(Spectrum SignatureAnalysis)変調部)1
と受信信号を復調するための復調部(SSA復調部)2
とを備える。
【0015】変調部1は、ベースバンドから送られてく
るPCM信号と疑似雑音信号(PN符号)とを掛け合わ
せ、PSK変調を施したスペクトラム拡散IF(中間周
波;Intermidiate Frequency)信号を出力するものであ
り、拡散符号発生部100と、基準クロック発生器20
0と、ミキサ300とを備える。
【0016】基準クロック発生器200は基準クロック
を発生し、拡散符号発生部100は、この基準クロック
に従って、基準クロックの周波数で拡散符号を出力す
る。ミキサ300は、ベースバンドから送られてくる送
信データであるPCM信号と拡散符号を掛け合わせて拡
散変調信号を出力する。また、拡散符号発生部100
は、拡散符号の先頭ビットを示す信号(エポック;送信
エポック信号)を出力する。
【0017】復調部2は、スペクトラム拡散されたIF
信号の逆拡散を行い、搬送波同期、ビット同期、ビット
同期後復調されたPCM信号をベースバンドへ出力する
ものであり、相関値検出器400と、同期判定器500
と、コードトラッキングループ600と、逆拡散信号発
生器700と、拡散位相シフト回路800と、ミキサ9
00とを備える。
【0018】逆拡散信号発生器700は、送信側の拡散
符号発生部100と同等の符号を発生する。なお、逆拡
散信号発生器700は、逆拡散符号の出力タイミング
を、エポック信号と同期させ、同一タイミングで出力す
る。
【0019】復調部2にて、スペクトラム拡散する際、
PN符号初期位相検出、即ち、各PN符号列の始点を検
出しなければならない。PN符号初期位相を検出する為
には、復調部2の内部にて送信PN符号と同じPN符号
を発生させ、これと受信PN符号とを比較し、両者が一
致する位相を見つけ出さなければならない。
【0020】送信符号と復調部2の局発PN符号とが一
致するのは、PN符号長のうちの1位相分だけである。
従って、PN符号長の長さにより、初期位相検出時間が
長くなったり、短くなる。
【0021】この実施の形態では、送信側のPN符号の
先頭ビットを示す信号(エポック)を用いて、復調部2
の局発PN符号発生部と同期をとり、予め同じ(又はほ
ぼ同じ)タイミングで発生させておき、復調部2のPN
符号初期位相検出部では、その前後数位相だけをシフト
して同期を捜し、初期位相検出を行う。この方式では、
前後数位相しか捜さなくて良いことから、初期位相検出
時間が短縮できる。この関係を以下に詳述する。
【0022】図2は、エポック信号を用いた符号同期部
のタイミングチャートを表している。図2の(a)〜
(e)に示した各タイミングチャートは、(a)拡散符
号Fの出力タイミング、(b)拡散符号エポック、
(c)逆拡散符号出力タイミング、(d)エポック信号
にて同期後の逆拡散符号F’の出力タイミング、および
(e)実際の受信拡散信号Rのタイミングをそれぞれ示
す。
【0023】図1および図2において、変調部1の拡散
符号発生部100は、基準クロック発生器200からの
クロック周波数で、拡散符号Fを図2(a)に示すよう
に出力する。ミキサ300は、この拡散符号Fと送信デ
ータとを掛け合せ、変調拡散信号を出力する。
【0024】また、拡散符号発生部100は、図2
(b)に示す拡散符号エポック、即ち、拡散符号の先頭
ビットを示すエポック信号を出力する。このエポック信
号は、図2の(a)および(b)に示すように、拡散符
号長(または、PN符号長)の立ち上がりに同期して出
力される。
【0025】また、復調部2では、逆拡散信号発生器7
00が、送信側の拡散符号発生部100が発生する拡散
符号(F)と同等の符号を、図2の(d)に示すよう
に、エポック信号と同期させ同じタイミングで出力す
る。
【0026】拡散位相シフト回路800はその初期位相
シフト量が「0」に予め設定されている。本来、拡散符
号Fとエポック信号に同期後の逆拡散符号F’とは、同
じタイミングで出力されるはずである。しかし、実際に
は、変調部1から出力された変調拡散信号の復調部2の
相関値検出器400の入力までには、回線上の遅延また
復調部2の内部遅延があり、nビット遅延して拡散信号
Rが入力される。
【0027】この時の位相では、拡散符号Fと逆拡散符
号F’との位相が異なり、相関値検出器400からの出
力相関値レベルは同期判定器500における判定スレッ
ショルドよりも小さい。このため同期せず、同期判定器
500から拡散位相シフト回路800へ位相シフト制御
信号が出力される。拡散位相シフト回路800は、この
位相シフト制御信号を受け、前の出力位相に対して1シ
フトした逆拡散符号F’を出力する。
【0028】この動作を繰り返し、N回繰り返した時に
拡散符号と逆拡散符号が一致したと仮定する。この時、
相関値検出器400は相関ピーク値を検出し、同期判定
器500は、スレッショルドレベル以上の相関値レベル
が入力されたと判定し、拡散位相シフト回路800への
位相シフト制御信号の出力を中止する。従って、拡散位
相シフト回路800は、逆拡散符号F’の位相をその状
態に保持する。
【0029】また、同期判定器500は、コードトラッ
キングループ600に対し、ループ制御ONのループ制
御信号を出力する。このループ制御信号を受け、コード
トラッキングループ600は、ループ動作を開始し、1
ビットずれ以内の位相ずれ補正を行う。これにより、符
号同期が完全に行われ、ミキサ900からは正確な受信
信号情報が得られる。
【0030】また、同期がずれた場合には、同期判定器
500が拡散位相シフト回路800にリセット信号を出
力し、前の位相シフト量をクリアすると共にコードトラ
ッキングループ600にもループリセット信号を出力
し、初期状態に戻す。
【0031】ここで、拡散位相シフト回路800の内部
にて、位相シフトする範囲を決める必要性がある。
【0032】受信拡散信号が、復調部2の入力端から相
関値検出器400へ入力するまでの遅延量は固定であ
る。従って、この遅延量を予め計測しておき、Mビット
遅延があるとすると、そのM位相ずれからサーチするよ
うにしておく。この関係を図2(e)に、実際の受信拡
散信号Rと共に示す。サーチする具体的な範囲として
は、変調部1の出力から人工衛星を折り返して復調部入
力までの最大距離を算出し、その値から予想遅延量を算
出し、その算出値よりも広い範囲を設定すれば良い。
【0033】一例として、衛星折り返しの遅延最大量を
10ビットと仮定する。また、復調部の内部遅延量Mを
M=2ビットとすると、位相オフセット量は「2」ビッ
トとなり、サーチ範囲は「2」ビット〜「10+2」ビ
ットの範囲で良い。
【0034】従来例では符号長分サーチしていたが、本
実施形態では「数10」ビットとか「数100」ビット
で良いことになる。例えば、符号長を「218−1」ビ
ット、サーチ範囲を「100」ビットとすると、初期位
相同期時間は従来の方式に対して、(218−1)/1
00=2621倍早くなる。
【0035】なお、この発明は、上記実施の形態に限定
されず、種々の変形及び応用が可能である。
【0036】
【発明の効果】以上の説明したように、本発明によれ
ば、逆拡散符号と受信した拡散信号との同期の捕捉がビ
ット単位の短時間で可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のPN符号同期装置の実施形態に係る符
号同期制御部の構成例を示す図である。
【図2】エポック信号を用いた符号同期部のタイミング
チャートである。
【図3】従来例1のスライディング方式による符号同期
回路の構成例を示すブロック構成図である。
【符号の説明】
10 相関検出器 20 逆拡散符号位相 30 同期判定器 40 逆拡散符号位相シフト回路 50,600 コードトラッキングループ 100 拡散符号発生部 200 基準クロック発生器 300,900 ミキサ 400 相関値検出器 500 同期判定器 700 逆拡散信号発生器 800 拡散位相シフト回路

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】拡散符号を送信側で発生し、これを用いて
    変調拡散信号を生成して送信し、 拡散符号の発生タイミングを示すエポック信号を送信側
    から受信側に送信し、 送信された変調拡散信号を受信し、 送信されたエポック信号を受信側で受信し、 受信したエポック信号に実質的に同期する逆拡散信号を
    出力し、 前記逆拡散信号の位相をシフトさせ、受信した拡散信号
    に同期した逆拡散信号を生成し、 前記シフトされた逆拡散信号を用いて、受信した拡散信
    号を復調する、ことを特徴とする通信方法。
  2. 【請求項2】送信側の変調部から供給され、送信側で変
    調のために発生した拡散符号の先頭を示すエポック信号
    と復調部で復調のために発生する逆拡散信号のタイミン
    グとを同期させ、該タイミングが実質的に一致した前記
    逆拡散信号を出力する逆拡散信号発生器と、 前記逆拡散信号の位相をシフトさせるシフト制御信号を
    出力する拡散位相シフト回路と、 受信した受信拡散信号と前記拡散位相シフト回路で位相
    をシフトした逆拡散信号との相関値を検出する相関値検
    出器と、 該相関値検出器の出力相関値のレベルから、両信号が同
    期しているか否かを判定する同期判定器と、 を有することを特徴とするPN符号同期装置。
  3. 【請求項3】前記相関値検出器は、復調部の内部におい
    て前記受信拡散信号を遅延させる内部ディレイ量を予め
    保持し、該内部ディレイ量を用いて前記相関値を検出
    し、前記拡散位相シフト回路への前記シフト制御信号の
    出力を行う、ことを特徴とする請求項2に記載のPN符
    号同期装置。
  4. 【請求項4】前記PN符号同期装置は、さらに、前記相
    関値検出器と同期判定器と拡散位相シフト回路とにより
    構成される同期回路の同期動作のON/OFF動作を制
    御するコードトラッキングループ手段を有する、ことを
    特徴とする請求項2または3に記載のPN符号同期装
    置。
  5. 【請求項5】前記同期動作は、前記逆拡散信号発生器の
    出力する逆拡散信号と前記内部ディレイ量とに基づきウ
    ィンドウを形成し、該ウィンドウ内におけるサーチをも
    って実行する、ことを特徴とする請求項4に記載のPN
    符号同期装置。
  6. 【請求項6】前記ウィンドウは、衛星折り返しの遅延最
    大量と復調部の内部遅延量とにより構成される前記拡散
    符号のビット数を最大量とする、ことを特徴とする請求
    項5に記載のPN符号同期装置。
  7. 【請求項7】送信側の変調部から衛星を介して供給され
    る拡散信号を受信する手段と、 送信側の変調部から供給され、送信側の拡散符号の発生
    タイミングを示すエポック信号を受信する手段と、 受信したエポック信号に実質的に同期する逆拡散信号を
    出力する逆拡散信号出力手段と、 前記逆拡散信号の位相をシフトさせ、受信した拡散信号
    に同期した逆拡散信号を生成するシフト手段と、 前記シフト手段が生成した逆拡散信号を用いて、受信し
    た拡散信号を復調する手段と、を有する受信装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2004016028A1 (ja) * 2002-07-31 2004-02-19 Nec Corporation 無線基地局及びそれに用いる無線フレーム同期検出方法並びにそのプログラムを記録した記録媒体
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