JP2650550B2 - 同期型スペクトル拡散変調波の復調装置 - Google Patents

同期型スペクトル拡散変調波の復調装置

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JP2650550B2 JP3014792A JP3014792A JP2650550B2 JP 2650550 B2 JP2650550 B2 JP 2650550B2 JP 3014792 A JP3014792 A JP 3014792A JP 3014792 A JP3014792 A JP 3014792A JP 2650550 B2 JP2650550 B2 JP 2650550B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、キャリヤ変調された同
期型のスペクトル拡散(以下“SS”と略記する)変調
波を復調する復調装置に係り、特に、同期保持機能を不
要とした、同期型スペクトル拡散変調波の復調装置(以
下単に「復調装置」とも記述する)に関する。なお、以
下の説明においては、本発明の復調装置を、通信機器の
受信部に適用するものとし、必要に応じて送信部(変調
回路)の説明も行なうことにする。
【0002】
【技術的背景】近年になり、SS通信において、SS技
術による多元接続法を用いた移動体通信が実用域に達し
て来ている。その主な理由は、電波資源は有限なので周
波数を有効に利用する必要があり、これに対してSS信
号は技術の進歩により周波数利用効率の向上に寄与でき
ることが立証されつつあること等による。特に、SS信
号は広い周波数帯域に拡散されて、変調波のパワースペ
クトル密度が非常に小さいので、他の従来の通信電波等
に与える影響は少なく、従って、既存の通信周波数帯で
の混用が可能になるため、その面でのメリットも大き
い。これらの理由により、SSによる無線通信も身近な
ものに成りつつあり、今後の移動体間通信応用など、そ
の将来性や発展性も非常に高く期待されている。
【0003】
【従来の技術】SS通信において、受信における同期捕
捉と同期保持は基本的に必要なものであり、今までに種
々の同期捕捉,保持方法が提案され、また、実用化され
ている。その中で、変調時にキャリヤと拡散符号用クロ
ック信号とを同期関係にしてSS変調を行う同期型SS
変調,復調方式も、受信復調において回路構成を多少簡
素化できる方式として知られている。かかる従来技術に
ついて、図1乃至図5を併せ参照して説明する。
【0004】図1は通信機器の受信部等に設けられる復
調装置に入来する信号を生成(送信)するための送信部
の変調回路を、図2は同期捕捉回路と同期保持回路とを
兼ね備えた従来の復調装置を、図3はDLL(遅延ロッ
クループ)型同期保持回路の主要部となる信号処理部の
回路構成を、図4はDLLにおける同期保持特性を、図
5はスライディング相関型同期捕捉動作を示す相関特性
を、夫々示している。
【0005】先ず、図1に示したSS変調回路について
説明を行う。データ等の情報d(t)が入力端子In1 よ
り、PSK(Phase Shift Keying)変調を行うための乗算
器9に与えられている。一方、PSK変調用のキャリヤ
cosωtが発振器19より乗算器9に供給され、ここで
情報d(t) のPSK変調を行なって、PSK変調波d
(t)*cosωtを得ている。更に、発振器出力を分周器2
5に供給してクロック信号を作り、これを基に拡散符号
発生器(PNG)18にて拡散符号p(t) を生成してい
る。従って、出力される拡散符号p(t) は、上記キャリ
ヤと同期関係が保たれる。このようにして得られた拡散
符号p(t) は拡散変調用の乗算器10に供給され、ここ
でスペクトル拡散(SS)変調が行なわれてSS変調波
p(t)*d(t)cosωtが生成され、BPF(バンドパスフ
ィルタ)11を介して出力端子Out1より出力され、図示
しないアンテナから発信される。
【0006】次に復調動作について、図2を参照し乍ら
説明する。上記SS変調波は、図示しないアンテナで受
信されて、入力端子In2 よりBPF12を介して、スラ
イディング相関及び逆拡散復調兼用の乗算器3と、DL
L型同期保持用信号処理回路(以下単に「DLL用信号
処理回路」等と記載する)36に供給される。乗算器3
には拡散符号発生器(PNG)17にて生成される拡散
符号も供給されており、この拡散符号用のクロック信号
は、同期捕捉されるまでには同期保持時に比較してやゝ
高めにVCO21より設定されている。従って、スライ
ディング相関と逆拡散復調は時系列的に行なわれる。
【0007】先ず、同期捕捉(確立)に至る動作を説明
する。BPF12にて不要な周波数帯域成分を減衰乃至
除去された入力SS変調波p(t)*d(t)cos
ωtは、乗算器3において拡散符号発生器(以下、単に
「PNG」ともいう)17からの拡散符号p(t)との
乗算による相関が行われる。この拡散符号p(t)は受
信側のPNG17で生成される拡散符号p(t)に比
べ、実際には時間τの遅延を有するp(t+τ)であ
り、これをp(t)の文字pの上にΛ(ハット)を付け
て表記するが、ここでは使用可能文字の制約上から、便
宜上“ρ(t)”で表わすことにする。従って、乗算器
3からの乗算出力はp(t)*ρ(t)*d(t)co
s ωtとなる。
【0008】かかる乗算出力は乗算器4及び5に供給さ
れ、乗算器4ではVCO22からの再生キャリヤ cos
(ωt-φ)との乗算による同期検波が行われる。従っ
て、乗算器4からは(1/2)p(t)*ρ(t)*d(t)*{cosφ+c
os(2ωt-φ)}なる信号が出力され、次段のLPF(ロー
パスフィルタ)15でp(t)*ρ(t)*d(t)cos(2ωt-φ)
/2成分が除去されて、p(t)*ρ(t)*d(t)cosφとな
る。φの値が0に近い値であれば、LPF15出力p
(t)*ρ(t)*d(t)cosφはほぼ 1/2のレベルとなる。
【0009】一方、乗算器5には、電圧制御発振器(V
CO)22よりπ/2位相シフト回路23を介して得られ
るsin(ωt-φ)なるキャリヤが供給されている。従っ
て、乗算器5の出力は(−1/2)p(t)*ρ(t)*d(t)*{sin
φ+sin(2ωt-φ)}となり、LPF16からは−p(t)*ρ
(t)sinφが出力されるが、実際のレベルは0に近くなっ
ている。LPF15とLPF16の出力は、共に乗算器
6に供給され、ここで乗算が行なわれて、その乗算出力
はp2 (t)*ρ2 (t)*d2 (t)(-1/2)sin2φなる誤差信号
として得られる。このようにして得られた誤差信号は、
更にループの応答時定数を決めるループフィルタ24に
て−Ksin2φなる誤差信号に変換された後、電圧制御発
振器22に供給されてVCO22の制御用信号となる。
このような一巡の位相同期ループからなるキャリヤ再生
回路50では、入力キャリヤに同期してPSK復調を同
時に行うことができるわけである。
【0010】通信装置における受信部の電源オン後、最
初に働きだすのはこのキャリヤ再生回路50であり、従
って、キャリヤ再生の後、LPF15より得られる相関
出力p(t)*ρ(t) 、即ち、図5のt0 点を中心とする3
角出力特性に基づく出力は、スライディング相関の同期
捕捉用のスレシュホールドレベル検出回路34に供給さ
れ、ここで同期捕捉点SHL を検出された後、更に出力整
形回路35に供給され、同期捕捉時より一定の直流出力
を得ている。この直流出力は加算回路41に供給され、
ここでDLL用信号処理回路36からの相関出力との加
算が行われ、その加算出力は電圧制御発振器21に供給
される。得られた加算出力によって電圧制御発振器21
は制御され、制御された電圧制御発振出力は、正規の同
期保持時の拡散符号を発生させるためのクロック信号と
なる。
【0011】次に、同期保持動作について説明する。入
力SS変調波はDLL用信号処理回路36に供給される
が、ここで、DLL用信号処理回路36の具体的回路例
を図3に示して、機能,動作を説明する。上記BPF1
2からの入力SS変調波は、端子In3 より乗算器7と乗
算器8に同時に供給されている。一方、端子In4 には、
前記乗算器3に供給される正規の拡散符号p(t) よりΔ
t早いp(t−Δt)なる拡散符号(イ)がPNG17より
供給され、端子In5 にはΔt遅いp(t+Δt)なる拡散符
号(ロ)がPNG17より供給されている。
【0012】なお、ΔtはSS方式では拡散符号の1ビ
ット分の時間、即ち1チップ時間である。従って、乗算
器7の出力は正規動作時の逆拡散出力であるPSK変調
波であり、これを伝送できる狭帯域特性のBPF13を
介して絶対値回路(又はエンベロープ検出回路)38に
供給される。同様に、乗算器8の出力もBPF14を介
して絶対値回路39に供給されている。従って、絶対値
回路38の出力は近似的にキャリヤ周波数の2倍の成分
にp(t)*p(t−Δt)が乗じられた信号として得られ、絶
対値回路39も同様にキャリヤ周波数の2倍の成分にp
(t)*p(t+Δt)の乗じられた信号として得られる。
【0013】夫々の信号は引算回路40に供給され、こ
こより引算出力が得られるが、その特性は図4に示す逆
S字特性の相関特性となる。なお (C)点は同期保持点で
ある。このようにして得られた相関出力は、ループの応
答時定数を定めるループフィルタ28及び図2の加算回
路41を介して電圧制御発振器21に供給され、同期の
保持が行われる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】かかる従来の復調装置
では、キャリヤ再生用の電圧制御発振器22とクロック
発生用電圧制御発振器21の双方に発振器を必要とし、
又、同期保持回路も併用しなければならない等、回路の
複雑化や回路規模の増大化等で、回路動作を安定化させ
るのに困難を伴うなどの課題が生じていた。
【0015】本発明の復調装置は、入力端子よりフィル
タを介して供給されるスペクトル拡散変調波を拡散符号
発生器(PNGともいう)17を用いて逆拡散する第1
の乗算器3と、第1の乗算器3の逆拡散出力の再生キャ
リヤとこのキャリヤに対してπ/2シフトしたキャリヤ
とにより夫々キャリヤ再生同期検波を行う第2,第3の
乗算器4,5と、第2の乗算器4の同期検波出力よりキ
ャリヤ成分や不要なノイズ成分を除去する第1のローパ
スフィルタ15と、第3の乗算器5の同期検波出力より
キャリア成分や不要なノイズ成分を除去する第2のロー
パスフィルタ16と、これら両ローパスフィルタ15,
16の出力を入力して乗算を行う第4の乗算器6と、第
4の乗算器6の乗算出力のうち不要な周波数成分を制
限,除去してループの応答時定数を付与するループフィ
ルタ24と、ループフィルタ24の出力を基に入力キャ
リアと同一周波数のキャリヤ再生出力を得る電圧制御発
振器(VCOともいう)22とを設けている。
【0016】更に、第1のローパスフィルタ15により
得られた同期検波出力により同期捕捉点を検出する検出
回路34と、該同期捕捉点の電圧を基に制御電圧を設定
する出力整形回路35と、上記VCO22からの再生キ
ャリヤを基に同期保持用クロック信号を分周出力する第
1の分周手段26と、上記VCO22からの再生キャリ
ヤを基に、上記同期保持用クロック信号に対して周波数
の異なるスライディング同期捕捉用クロック信号を分周
出力する第2の分周手段27と、上記出力整形回路35
から出力された制御電圧により上記同期保持用クロック
信号と上記スライディング同期補足用クロック信号のい
ずれか一方に選択的に切換えて上記PNG17へのクロ
ックパルスを供給する切換手段Swとを備えたことによ
り、上記課題を解決した。
【0017】
【実施例】本発明の復調装置の一実施例の構成及び動作
について、図6に示した構成に基づいて説明する。この
図において、26,27は夫々1/N1 及び1/N2 なる分
周を行なう分周器、Swは切換えスイッチであり、図4に
示した従来装置と同一構成部分には同一符号を付してそ
の詳細な説明を省略する。
【0018】この図に示すように、SS信号は入力端子
In2よりBPF12を介してp(t)*d(t)co
s ωtとして逆拡散用乗算器3に供給される。ここ
で、復調装置1における同期が確立前であるとすると、
この場合、乗算器3に供給される拡散符号はρ(t)
なる。従って、乗算器3の出力はp(t)*ρ(t)*
d(t)cos ωtとなって、同期検波用の乗算器4
及び5に供給される。
【0019】電圧制御発振器22より出力される同期検
波用キャリヤは、入力キャリヤと同期しているとすれ
ば、乗算器4に供給されるキャリヤは cos(ωt-φ)と
なり、乗算器5に供給されるキャリヤはπ/2位相シフト
回路23で位相をπ/2だけシフトして供給されているの
でsin(ωt-φ)となる。従って、乗算器4の出力はp
(t) *ρ(t)*d(t)cosωt*cos(ωt-φ)となり、乗算器
5の出力はp(t)*ρ(t)*d(t)*cosωt*sin(ωt-φ)と
なる。故にLPF15の出力は(1/2)p(t)*ρ(t)*d
(t)*cosφとなり、LPF16の出力はp(t)*ρ(t)*d
(t)sinφとなる。従って、乗算器6の出力はp2 (t)*ρ
2 (t)*d2 (t)sin2φとなり、ループフィルタ24を介
してKsin2φなる誤差信号に変換されて電圧制御発振器
22に供給され、発振周波数が制御される。
【0020】電圧制御発振器22より出力されるキャリ
ヤcos(ωt-φ)は、1/N1 なる分周器26に供給され
ている。この分周器26は、拡散符号の同期が確立され
ている場合のクロック信号に変換している。分周器27
は1/N2 なる分周を行っており、分周器26よりも分
周数を少なくしているので、分周器27より出力される
クロック信号周波数はSS同期時よりも高い周波数とな
っている。両分周器26,27の出力は切換えスイッチ
Swに供給されているが、SS同期確立前においては、分
周器27の出力がクロック信号として選択され、拡散符
号発生器17に供給されている。
【0021】一方、LPF15よりp(t)*ρ(t)*d(t)c
osφなる信号が出力されているが、この信号を同期捕捉
用スレシュホールドレベル検出回路34に供給して同期
捕捉点SHL を検出し、更に出力整形回路35に供給し
て、同期捕捉時より一定の直流出力を得ている。この直
流出力は切換えスイッチSwの切換え動作に用いられてお
り、直流出力が発生すると、拡散符号発生器17に供給
されるクロック信号は分周器26より出力される正規の
クロック信号として供給されることになる。これにより
拡散符号発生器17より出力される拡散符号はp(t) と
なり、乗算器3において正規の逆拡散が行われる。
【0022】出力整形回路35の出力は、SS同期が確
立しているときに発生し、非同期時には発生しない。こ
のような機能により、SS変調波に何等かの強烈な妨害
が発生して、SS方式のプロセス利得を超えるような事
態が生じた場合には、SS同期は保持されなくなり、妨
害波のレベルがSS同期レベルまで下がった際に、スラ
イディング相関動作に切り替えるよう動作する。
【0023】
【発明の効果】本発明の復調装置は以上のように構成し
たので、従来のDLL(遅延ロックループ)回路で代表
される同期保持回路が不要となり、従来のDLL回路内
に用いられている電圧制御発振器より輻射される干渉妨
害問題が原理的に無くなって動作の安定性に寄与し、全
体の回路構成も簡単化され、コスト的にも有利となると
いう優れた特長を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】復調装置用送信信号を生成する送信部の変調回
路。
【図2】同期捕捉回路と同期保持回路とを兼備した従来
の復調装置のブロック構成図。
【図3】DLL型同期保持回路の主要部である信号処理
部の回路構成図。
【図4】DLLにおける同期保持特性を示す特性図。
【図5】スライディング相関型同期捕捉動作説明用の相
関特性図。
【図6】本発明の復調装置の一実施例を示すブロック構
成図。
【符号の説明】
1 復調装置 3〜10 乗算器 11〜14 BPF 15,16 LPF 17,18 PNG 21,22 VCO 23 π/2位相シフト回路 24 ループフィルタ 26,27 分周器 34 スレシュホールドレベル検出回路 35 出力整形回路 38,39 絶対値回路 40 引算回路 41 加算回路 50 キャリヤ再生回路 Sw 切換えスイッチ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】PSK変調用のキャリヤと拡散変調に用い
    られる拡散符号用のクロック信号との同期が取れている
    スペクトル拡散変調波を受信して復調する復調装置にお
    いて、入力端子よりフィルタを介して供給されるスペク
    トル拡散変調波を拡散符号発生器を用いて逆拡散する第
    1の乗算器と、該第1の乗算器の逆拡散出力再生キャ
    リヤとこのキャリヤに対してπ/2シフトしたキャリヤ
    とにより夫々キャリヤ再生同期検波を行う第2,第3の
    乗算器と、上記第2の乗算器の同期検波出力よりキャリ
    ヤ成分や不要なノイズ成分を除去する第1のローパスフ
    ィルタと、上記第3の乗算器の同期検波出力よりキャリ
    ア成分や不要なノイズ成分を除去する第2のローパスフ
    ィルタと、これら両ローパスフィルタの出力を入力して
    乗算を行う第4の乗算器と、上記第4の乗算器の乗算出
    力のうち不要な周波数成分を制限,除去してループの応
    答時定数を付与するループフィルタと、該ループフィル
    出力を基に入力キャリアと同一周波数のキャリヤ再
    生出力を得る電圧制御発振器と、上記第1のローパスフ
    ィルタにより得られた同期検波出力より同期捕捉点を
    検出する検出回路と、該同期捕捉点の電圧を基に制御電
    圧を設定する出力整形回路と、上記電圧制御発振器から
    の再生キャリヤを基に同期保持用クロック信号を分周出
    力する第1の分周手段と、上記電圧制御発振器からの再
    生キャリヤを基に、上記同期保持用クロック信号に対し
    て周波数の異なるスライディング同期捕捉用クロック信
    号を分周出力する第2の分周手段と、上記出力整形回路
    から出力された制御電圧により上記同期保持用クロック
    信号と上記スライディング同期捕足用クロック信号のい
    ずれか一方に選択的に切換えて上記拡散符号発生器への
    クロックパルスを供給する切換手段とを備えたことを特
    徴とする同期型スペクトル拡散変調波の復調装置。
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R.C.Dixon著「最新スペクトラム拡散通信方式」(株)日本技術経済センターP.166〜169、P.209、P.227〜229

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