JPH0468832A - スペクトラム拡散通信用同期捕捉回路 - 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】 〔概　　　要〕 本発明は、スペクトラム拡散通信システムの受信機に組
み込まれる同期捕捉回路において、受信信号にスペクト
ラム拡散信号の他に大きなレヘルの妨害波や雑音が含ま
れているような場合であっても、容易に同期捕捉を行え
るようにするため、受信されて一度逆拡散された信号を
帯域制限した後、再度拡散することで妨害波や雑音を排
除し、その後に利得制御をかけてから再度の逆拡散を行
うようにしたものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、スペクトラム拡散通信システムの受信機に組
み込まれ、スペクトラム拡散信号を受信した時のＰＮコ
ードの同期捕捉を行うための同期捕捉回路に関する。

〔従来の技術〕

スペクトラム拡散通信は、第５図に示すように、送出さ
れる情報を伝送するのに最低限必要な帯域幅を使用する
通常の方式に対して、これよりも遥かに大きな周波数帯
に拡散させた信号（スペクトラム拡散信号）を利用する
通信方式である。この方式のメリットとしては、耐ノイ
ズ性および耐フエージング特性に優れている点や、符号
分割多重が可能であること等があげられる。

スペクトラムを拡散するためには、送出する情報による
変調の他に、余分に変調を加える必要がある。この変調
方式の違いにより、スペクトラム拡散通信は、直接拡散
方式（Ｄｉｒｅｃｔ　５ｅｑｕｅｎｃｅ：　ＤＳ方式）
、周波数ホッピング方式（ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＨｏｐｐ
ｉｎｇ：　Ｆ　Ｈ方式）、時間ホッピング方式（Ｔｉｍ
ｅＨｏｐｐｉｎｇ：　Ｔ　Ｈ方式）、チャープ方式等に
分けられる。ここでは、ＤＳ方式について説明する。

ＤＳ方式では、第６図に示すように、Ｐ　Ｎ　（Ｐｓｅ
ｕｄｏ　Ｎｏ１ｓｅ：擬僚雑音）コードと呼ばれる高速
ディジタルデータで変調（通常はＢＰＳＫ変調：　　Ｂ
ｉｎａｒｙ　Ｐｈａｓｅ　５ｈｉｆｔ　Ｋｅｙｉｎｇ）
することにより、スペクトラム拡散信号を得る。受信側
では、何らかの手段により、送信側のＰＮコードと同じ
位相の（すなわち同期のとれた）ＰＮコードを準備する
必要があり、このような同期のとれたＰＮコードを受信
信号に乗算することにより、通常の変調信号を得ること
ができる。このように、スペクトラム拡散通信では、受
信側でのＰＮコードの同期が非常に重要となる。

以下、第７図に基づき、スペクトラム拡散通信について
、より具体的に説明する。

送信機側では、まず−次変調回路１により、送出する情
報で搬送波に変調を加え、更に二次変調回路２により、
ＰＮコードで変調を加えることでスペクトラム拡散信号
を得る。次に、このスペクトラム拡散信号をＲＦ／ＩＦ
回路３により周波数変換および増幅した後、送信アンテ
ナ４から送出する。

一方、受信機側では、受信アンテナ５でスペクトラム拡
散信号を受け、これをＲＦ／ＩＦ回路６で周波数変換お
よび増幅した後、同期回路７に入力する。この同期回路
７では、送信側ＰＮコードと受信側ＰＮコードの位相を
一致させ、すなわち同期をとり、同期がとれた場合に、
通常の拡散されていない信号を復調回路８に与える。そ
して、この復調回路８により、情報を再生する。

ここで、上記同期回路７の動作は、大きく２つに分けら
れる。１つは同期捕捉であり、もう１つは同期保持であ
る。同期捕捉とは、上述した送信側ＰＮコードと受信側
ＰＮコードの粗同期をとることにより、両者の位相差を
例えば１チツプ（＝ＰＮコードの１ビツト）以内にする
動作である。

同期保持とは、粗同期をとった後、同期の微調整を行う
動作である。以下に、同期回路７の構成および動作を、
第８図に基づき具体的に説明する。

まず、第７図に示したＲＦ／ＩＦ回路６から入力した信
号は、ＡＧ　Ｃ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｇａ１ｎ　Ｃｏ
ｎｔｒｏｌ）アンプ８ａで自動利得制御を受けた後、３
つの乗算器９ａ、９ｂ、９ｃで、ＰＮコード発生回路１
９から出力される３種類のＰＮコードＰＳＥ、Ｌとそれ
ぞれ乗算され、これにより逆拡散が行われる。これら３
種類のＰＮＮコード、Ｅ、、Ｌは、その位相がＥ−４Ｐ
−４Ｌの順に所定チップ（例えばｌ／２チップ）ずつず
らしてあり、例えば、ＰＮＮコードの位相に比べ、ＰＮ
Ｎコードの位相はｌ／２チップ分進んでおり、逆にＰＮ
Ｎコードの位相はｌ／２チップ分遅れている。これら３
種類の位相のＰＮコードのうち、ＰＮＮコードを同期捕
捉に使用し、他の２つのＰＮＮコード、Ｌを同期保持に
使用する。

乗算器９ａから出力された逆拡散信号は、バンドパスフ
ィルタ（ＢＰＦ）ｌｏａ、増幅器（ＡＭＰ）ｌｌａ、バ
ンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１２ａを経て帯域制限およ
び増幅され、検波器１３ａに入力される。ここで、送信
側と受信側のＰＮコードの位相が互いにずれている場合
、バンドパスフィルタ１０ａを通過する信号レベルが低
くなり、これに伴って検波器１３ａの出力も低くなる。

−方、送信側と受信側のＰＮコードの位相差が１チップ
以内になった場合、すなわち粗同期がとれた状態では、
バンドパスフィルタ１０ａを通過する信号レベルが高く
なり、これに伴って検波器１３ａの出力も高くなる。そ
こで、検波器１３ａの出力信号を積分器１４で所定時間
積分し、その値を比較器１５で判定することにより、粗
同期がとれているかどうかの判定、すなわち同期捕捉の
判定を行う。その結果、非同期と判定された場合は、Ｐ
Ｎコード発生回路１９から出力される各ＰＮコードの位
相を所定チップ（例えば１／２チツプ）だけシフトさせ
る。以上の積分、判定、シフトを繰り返すことにより、
同期捕捉が行われる。

同期捕捉の後、同期保持を行う。まず、乗算器９ｂに入
力された拡散信号は、位相の進んだＰＮＮコードと乗算
されて逆拡散された後、バンドパスフィルタ１０ｂ１増
幅器１１ｂ１バンドパスフィルタ１２ｂを経て帯域制限
および増幅される。

この信号は、検波器１３ｂで検波された後、制御電圧発
生回路１６に加えられる。これと同時に、乗算器９ｃに
入力された拡散信号は、位相の遅れたＰＮＮコードと乗
算されて逆拡散された後、上記と同様にバンドパスフィ
ルタ１０ｃ、増幅器１１Ｃ、バンドパスフィルタ１２ｃ
を経て帯域制限および増幅され、更に検波器１３ｃで検
波された後、制御電圧発生回路１６に加えられる。制御
電圧発生回路１６は、例えば数個のオペアンプ等から構
成されるものであり、比較器１５で粗同期状態と判定さ
れた場合に、２つの検波器１３ｂ、１３ｃの出力の差を
求め、この差がゼロとなるように、ＰＮコードの周波数
を変化させる。ここで、ＰＮコードの周波数を変化させ
るための手段としては、ＰＮコード発生回路１９のクロ
ツクとして使用している電圧制御水晶発振器（ＶＣＸＯ
）１８の制御電圧を、ループフィルタ１７を介して制御
するようにする。これにより、２つのＰＮＮコード、Ｌ
の位相の中間にあるＰＮＮコードの位相と、送信側ＰＮ
コードの位相が一致するよう制御される。

〔発明が解決しようとする課題〕

第８図に示した従来の同期回路において、特に同期捕捉
を行うための回路（同期捕捉回路）では、入力Ｃ／　Ｎ
　（Ｃａｒｒｉｅｒ　ｔｏ　Ｎｏ１ｓｅ　ｒａｔｉｏ：
搬送波と雑音の電力比）あるいは入力Ｃ／　Ｉ　（Ｃａ
ｒｒｉｅｒ　ｔ。

Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　ｒａｔｉｏ：搬送波と干渉
波の電力比）が低い場合や、妨害波レベルが高いような
場合、同期不良（誤同期または同期不能）となってしま
うという問題があった。すなわち、同期捕捉回路での同
期捕捉の判定は、比較器１５により、受信信号に基づい
て得られた積分器１４の積分結果を所定の基準電圧と比
較することにより行っているが、例えば、受信信号に含
まれる雑音や妨害波のレベルが成る程度増大したとする
と、これに伴いＡＧＣの利得が雑音や妨害波によって影
響されて出力レベルが増大し、積分器１４の出力レベル
も増大してしまい、これが、非同期状態であるにもかか
わらず比較器１５の基準電圧を越えることにより、粗同
期状態と判定してしまう等の問題があった。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであ
り、その目的は、受信信号にスペクトラム拡散信号の他
に大きなレベルの妨害波や雑音が含まれているような場
合であっても、容易に同期捕捉を行うことのできるスペ
クトラム拡散通信用同期捕捉回路を提供することにある
。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は、本発明の同期捕捉回路の原理ブロック図であ
る。

同図に示すように、本発明は、ＰＮコード発生手段２１
、第１の乗算手段２２、帯域制限手段２３、第２の乗算
手段２４、自動利得制御手段２５、第３の乗算手段２６
および同期捕捉判定手段２７を備えて構成される。

本発明の同期捕捉回路には、受信信号がＲＦ／ＩＦ回路
等を介して入力され、まず、第１の乗算手段２２により
、ＰＮコード発生手段２Ｉがら出力された受信側ＰＮコ
ードと乗算されることで、スペクトラム拡散信号の逆拡
散が行われる。

第１の乗算手段２２で逆拡散された信号は、帯域制限手
段２３で帯域制限を受けた後、第２の乗算手段２４に入
力され、ここで、ＰＮコード発生手段２１から出力され
た受信側ＰＮコードと乗算されることで、再度の拡散が
行われ、続いて、自動利得制御手段２５により所定の利
得に自動制御される。そして更に、自動利得制御手段２
５の出力信号が、第３の乗算手段２６により、ＰＮコー
ド発生手段２１から出力された受信側ＰＮコードと乗算
されることで、再度の逆拡散が行われる。

第３の乗算手段２６で逆拡散された信号は、帯域制限等
を受けた後、同期捕捉判定手段２３に入力され、ここで
、受信側ＰＮコードと送信側ＰＮコードとの粗同期がと
れているかどうかが判定される。

〔作　　　用〕

第１の乗算手段２２で逆拡散して得られた信号を帯域制
限手段２３も帯域制限することにより、受信信号に含ま
れている妨害波や雑音が排除され、その後に再度拡散を
行った後、自動利得制御手段２５で自動利得制御が加え
られ、続いて第３の乗算手段２６で再度逆拡散される。

従って、このように第１の乗算手段２２及び帯域制限手
段２３で妨害波や雑音が排除された分だけ、自動利得制
御手段２５は雑音や妨害波に影響されることなく、正確
に動作し、第３の乗算手段２６から得られる信号には妨
害波や雑音が少なく、その分だけ、同期捕捉判定手段２
７による同期捕捉の判定が容易になる。すなわち、上記
のように妨害波や雑音が排除された分だけ、高いレベル
の妨害波や雑音に対しても、同期可能となる。

〔実　　施　　例〕

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説
明する。

第２図は、本発明の一実施例の同期捕捉回路を適用した
スペクトラム拡散通信用の同期回路の構成図である。な
お、第８図に示した従来の同期回路と同一箇所には、同
一符号を記す。

第２図に示すように、本実施例の同期捕捉回路は、第８
図における増幅器−１１ａの代わりに、破線で囲まれた
部分、すなわち乗算器３４、ＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉ
ｃ　Ｇａ１ｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）アンプ３５および乗算
器３６を組み込み、この２つの乗算器３４．３６にも乗
算器９ａと同様に同期捕捉用のＰＮＮコードを入力する
ようにしたものである。なお、本実施例を適用したスペ
クトラム拡散通信における送信機と受信機の構成は、第
７図に示したものと同じである。

以上の構成において、ＲＦ／ＩＦ回路（第７図参照）か
ら入力されたスペクトラム拡散信号は、ＡＧＣアンプ８
ａで自動利得制御を受けた後、第１の乗算器９ａで、Ｐ
Ｎコード発生回路１９がら出力されたＰＮＮコードと乗
算されることにより、逆拡散された後、バンドパスフィ
ルタ１０ａに入力され、ここで帯域制限を受ける。この
バンドパスフィルタ１０ａを通過した信号は、第２の乗
算器３４で上記ＰＮコードＰと乗算されることにより、
再度拡散された後、ＡＧＣアンプ３５に入力され、ここ
で、一定電力となるように自動利得制御される。続いて
、ＡＧＣアンプ３５から出力された信号は、第３の乗算
器３６で更に上記ＰＮコードＰと乗算されることにより
、再度逆拡散される。

上記のように再度の逆拡散で得られた信号は、従来と同
様に、バンドパスフィルタ１２ａを介し、検波器１３ａ
、積分器１４および比較器１５からなる同期捕捉判定手
段に入力され、ここで同期捕捉の判定が行われる。すな
わち、バンドパスフィルタ１２ａを通過した信号は、検
波器１３ａで包絡線検波された後、この検波された信号
が積分器１４で所定時間積分され、その積分値の大きさ
が比較器１５により所定の基準電圧と比較されることに
より、粗同期がとれているかどうかの判定、すなわち同
期捕捉の判定が行われる。ＰＮＮコードが送信側のＰＮ
コードと同位相となった時に上記積分値は最大となるの
で、このような最大の積分値が得られた場合に粗同期が
とれたと判定し、そうでない場合に非同期と判定する。

もし、非同期と判定された場合は、ＰＮコード発生回路
１９から出力される各ＰＮコードの位相を所定チップ（
例えば１／２チツプ）だけシフトさせる。以上の積分、
判定、シフトを繰り返すことにより、同期捕捉が行われ
る。

以上のようにして同期捕捉が行われた後は、従来と同様
に、同期保持が行われる。すなわち、まず、乗算器９ｂ
に入力された拡散信号は、ＰＮＮコード法りも所定チッ
プだけ位相の進んだＰＮＮコードと乗算されて逆拡散さ
れた後、バンドパスフィルタ１０　ｂ、　増１１１ｊｉ
器１　ｌ　ｂ、バンドパスフィルタ１２ｂを経て帯域制
限および増幅される。この信号は、検波器１３ｂで検波
された後、制御電圧発生回路１６に加えられる。これと
同時に、乗算器９ｃに入力された拡散信号は、ＰＮＮコ
ード法りも所定チップだけ位相の遅れたＰＮＮコードと
乗算されて逆拡散された後、上記と同様にバンドパスフ
ィルタ１０ｃ、増幅器１１ｃ１バンドパスフイルタ１２
ｃを経て帯域制限および増幅され、更に検波器１３ｃで
検波された後、制御電圧発生回路１６に加えられる。

制？１１電圧発生回路１６では、比較器１５で粗同期状
態と判定された場合に、２つの検波器１３ｂ、１３ｃの
出力の差を求め、この差がゼロとなるように、ループフ
ィルタ１７を介し電圧制御水晶発振器（ＶＣＸＯ）１Ｂ
の制７１！＋電圧を変化させることで、この制御電圧を
クロックとして使用しているＰＮコード発生回路１９の
各ＰＮコードの周波数を変化させる。これにより、２つ
のＰＮＮコード、Ｌの位相の中間にあるＰＮＮコード法
位相が、送信側ＰＮコードの位相に対し、所定チップ間
で同期状態に保持される。

なお、本実施例では、第８図に示した従来の同期回路に
比べ、第２図中の破線で囲んだ部分だけ多くの処理を加
えることになるが、ＡＧＣアンプ３５による遅延時間が
ほとんど無視できるので、２つの乗算器３４．３６にお
いては、その各々の入力信号に対してＰＮコードの位相
が互いに揃っており、すなわち同期がとれている。よっ
て、同期捕捉の過程は、上記従来の同期回路と実質的に
ほぼ同一となる。

以上に述べたように、本実施例では、バンドパスフィル
タ１０ａの出力信号を第２の乗算器３４で再度拡散した
後、ＡＧＣアンプ３５で自動利得制御を行うため、受信
信号に含まれる妨害波や雑音を上記逆拡散後の帯域制限
により排除した後、再度拡散してＡＧＣをかけることに
なる。そのため、第３の乗算器３６で最終的に逆拡散し
て得られる信号に含まれる妨害波や雑音のレベルが非常
に低くなり、従って、ＡＧＣは妨害波や雑音によってゲ
インが影響されにくくなり、より大きな妨害波や雑音に
対しても容易に同期捕捉を行うことができるようになる
。

一例として、ＣＷ妨害に対する動作を、第３図に基づき
説明する。

入力信号に、第３図（ａ）に示すようにスペクトラム拡
散信号（ＳＳ信号）と共にＣＷ妨害波が含まれているよ
うな場合、同期時における第１の乗算器９ａからの逆拡
散出力は、同図（ｂ）に示すように、ＳＳ信号が逆拡散
され、ＣＷ妨害波が拡散されたスペクトラムとなる。続
いて、バンドパスフィルタＩＯａを通過することにより
、同図（Ｃ）に示すようにＣＷ妨害波が大きく帯域制限
を受け、ＳＳ信号を中心に若干拡がったスペクトラムが
得られる。

この信号が第２の乗算器３４で再度拡散されると、同図
（ｄ）に示すようにＳＳ信号とＣＷ妨害波とがほとんど
重なったスペクトラムが得られ、すなわち、同図（ａ）
のスペクトラムと比較すると明らがなように、ＣＷ妨害
波がほとんど排除されて、低いレベルのＣＷ妨害波のみ
が存在している。続いて、ＡＧＣアンプ３５を通過する
ことにより、同図（ｅ）に示すように信号レベルが一部
レベルまで高められる。その後、第３の乗算器３６で再
度逆拡散されると、同図げ）に示すように、ＣＷ妨害波
のほとんど排除されたＳＳ信号が得られる。従って、従
来の同期捕捉回路ではＣＷ妨害波レベルがＳＳ信号より
も一部レベル高いと同期不良となったが、本実施例では
、上記のように第１の乗算器９ａによる逆拡散の後、帯
域制限し、妨害波を排除した後に再度拡散しＡＧＣをか
けているため、その妨害波を排除した分だけ、ＡＧＣの
ゲインが妨害波や雑音によって影響されにくく、高いレ
ベルのＣＷ妨害波に対しても同期可能となる。

このような動作は、妨害波や雑音の種類に係わらず、同
様に行われる。例えば、白色雑音が含まれているような
場合でも、第４図に示すように、上記ＣＷ妨害波とほと
んど同様な動作により、同：期捕捉が可能となる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、受信されて一度逆拡散された信号を、
帯域制限することにより妨害波や雑音を排除し、その後
、再度拡散し自動利得制御をかけてから再度の逆拡散を
行うようにしたので、受信信号にスペクトラム拡散信号
の他に大きなレベルの妨害波や雑音が含まれているよう
な場合であっても、容易に同期捕捉を行うことができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理ブロック図、 第２図は本発明の一実施例の同期捕捉回路を適用したス
ペクトラム拡散通信用の同期回路の構成図、 第３図は上記実施例におけるＣＷ妨害波に対する動作説
明図、 第４図は上記実施例における白色雑音に対する動作説明
図、 第５図は通常の通信方式とスペクトラム拡散通信との帯
域幅の違いを示す図、 第６図はスペクトラム拡散通信の概念を示す図、第７図
はスペクトラム拡散通信に使用される送信機と受信機の
構成を示すブロック図、第８図はスペクトラム拡散通信
に使用される従来の同期回路の構成図である。 ８ａ・・・ＡＧＣアンプ、 ９ａ、９ｂ、９ｃ・−−乗算器、 １０ａ、１０ｂ、１０ｃ ・・・バンドパスフィルタ、 １１ｂ、ｌｌｃ・・・増幅器、 １２　ａ、　　１２　ｂ、　　１２　ｃ・・・バンドパ
スフィルタ、 １３ａ。 １４　・　・ ｌ　５　・　・ １６　・　・ １７　・　・ １８　・　・ ｌ　９　・　・ ２　ｌ　・　・ ２２　・　・ ２３　・　・ ２４　・　・ ２５　・　・ ２６　・　・ ２７　・　・ ３４　・　・ ３５　・　・ ３６　・　・ ３ｂ、１３ｃ・・・検波器、 積分器、 比較器、 制御電圧発生回路、 ループフィルタ、 電圧制御水晶発振器、 ＰＮコード発生回路、 ＰＮコード発生手段、 第１′９乗算手段、 帯域制限手段、 第２の乗算手段、 自動利得制御手段、 第３の乗算手段、 同期捕捉判定手段、 乗算器、 ＡＧＣアンプ、 乗算器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 受信側ＰＮコードを出力するＰＮコード発生手段（２１
   ）と、 受信されたスペクトラム拡散信号に、前記ＰＮコード発
   生手段（２１）から出力された受信側ＰＮコードを乗算
   することで逆拡散を行う第１の乗算手段（２２）と、 該第１の乗算手段（２２）で逆拡散された信号に帯域制
   限を加える帯域制限手段（２３）と、該帯域制限手段（
   ２３）を通過した信号に前記ＰＮコード発生手段（２１
   ）から出力された受信側ＰＮコードを乗算することで再
   度の拡散を行う第２の乗算手段（２４）と、該第２の乗
   算手段（２４）で得られた信号の自動利得制御を行う自
   動利得制御手段（２５）と、該自動利得制御手段（２５
   ）の出力信号に前記ＰＮコード発生手段（２１）から出
   力された受信側ＰＮコードを乗算することで再度の逆拡
   散を行う第３の乗算手段（２６）と、 該第３の乗算手段（２６）で逆拡散された信号に基づき
   、前記受信側ＰＮコードと送信側ＰＮコードとの粗同期
   がとれているかどうかを判定し、その判定結果に基づき
   、前記ＰＮコード発生手段（２１）に粗同期のとれた受
   信側ＰＮコードを発生させる同期捕捉判定手段（２７）
   とを備えたことを特徴とするスペクトラム拡散通信用同
   期捕捉回路。