JPH06164544A - スライディング相関器 - Google Patents
スライディング相関器Info
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- JPH06164544A JPH06164544A JP33105992A JP33105992A JPH06164544A JP H06164544 A JPH06164544 A JP H06164544A JP 33105992 A JP33105992 A JP 33105992A JP 33105992 A JP33105992 A JP 33105992A JP H06164544 A JPH06164544 A JP H06164544A
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Abstract
ロック発振器に相当するディジタル回路を用いずに、デ
ィジタル回路で構成することである。 【構成】 入力信号r(t)に掛算器20,21でcos
ωt,sinωtを掛算し、LPF22,23を介してA/
D変換器25,26に入力され、クロック発生器32の
クロックによってA/D変換されそのA/D変換出力は
相関器27,28に加えられる。相関器27,28はP
NG31からの基準PN符号との相関をとり、その相関
出力は合成回路29で合成され、出力される。
Description
ステム等に好適なスライディング相関器の改良に関す
る。
m Communication 以下SSCと呼ぶ)では、図17
(a)に示すように、データで擬似雑音符号(Pseudo N
oise code以下PN符号と呼ぶ)を変調し、変調された
PN符号でキャリア信号を変調して送信する。
器、3はPN符号発生器(Pseudo Noise code Generato
r 以下PNGと呼ぶ)、4はキャリア信号発生器、5は
変調器、6はアンテナを意味する。受信側では、図17
(b)に示すようにその信号を受信し、相関器によって
基準となるPN符号との相関をとり、両符号が一致した
とき及びその近傍に現れる相対的に大きな振幅の自己相
関スパイク波形を処理してデータ復調を行う。
器、9は基準PN符号発生器、10はデータ復調器、1
1はデータを意味する。而して、相関器の1つとして、
スライディング相関器がある。スライディング相関器は
受信信号に含まれる受信PN符号と基準PN符号の1周
期にわたる符号パターンを一致させるため、基準PN符
号の符号クロック周波数をずらして、相関値が所定のス
レッショルドに達するまでその状態を保持し、受信PN
符号と基準PN符号の相関値が所定のスレッショルドに
達したとき同期捕捉と判定する。この動作を初期同期と
呼ぶ。初期同期が行われると、次に受信PN符号クロッ
クに基準PN符号クロックを一致させるための動作であ
る同期保持が行われる。
ある遅延ロック方式の回路構成を示す。同図において、
12,13は掛算器、14,15は包絡線検波器、16
は比較器、17はループフィルタ、18は電圧制御発振
器から成る基準PN符号クロック発振器(VCO)、1
9はPN符号発生器、20は遅延回路で、Tは符号1チ
ップ遅延時間を表わす。遅延ロック方式では、符号パタ
ーンは同一で一方が他方よりも遅延している2つの基準
PN符号PN1,PN2を用いる。遅延時間の他は全く
同一の2つの基準PN符号と受信PN符号の相関関数
(相関出力1,2)は、その相関ピーク値が遅延量に等
しい量だけ時間的にずれて得られる。従って、遅延ロッ
ク方式の合成相関関数は図19に示すように、2つのピ
ークの中点を挾んで相関関数が線形である部分が存在す
る。ループフィルタ17通過後の合成相関関数を基準P
N符号クロック発振器VCOの制御信号として用いる
と、合成相関関数の中点に受信PN符号クロックと基準
PN符号クロックの同期保持が行われる。
うなスライディング相関器はアナログ回路で構成されて
きた。しかし、近年の半導体回路技術の発達に伴い、図
18に示すようなスライディング相関器をディジタル回
路で実現する必要性が高まってきた。しかるに前記VC
Oのディジタル化は理論的には可能であるが、実際には
非常に大規模なものとなってしまい、スライディング相
関器が大型かつ複雑な回路構成とならざるを得ず、実用
的ではない。
用いることなく、スライディング相関器をディジタル型
に構成することにある。
め、本発明のスライディング相関器は、受信信号に夫々
変調キャリア周波数と等しいcosωtとsinωtとを掛算
し、sin成分信号とcos成分信号を出力する掛算手段と、
制御信号の入力に基づいて、クロックを変化させるクロ
ック生成手段と、上記クロック生成手段の出力するクロ
ックに基づいて上記sin成分信号とcos成分信号とをディ
ジタル変換する複数のA/D変換手段と、前記制御信号
の入力に基づいて、PN符号位相を変化させるPN符号
発生手段と、上記PN符号と各A/D変換手段の出力と
の相関をとる複数の相関手段と、上記相関手段の出力を
合成して合成相関信号を得る合成手段と、上記合成手段
の合成相関信号と所定値とを比較し、その比較結果に基
づいて、前記制御信号を出力する制御手段と、より成る
ことを要旨とする。
sωtとsinωtとの掛算によってcos成分とsin成分を求
め、この成分からPN符号チップを抽出し、A/D変換
した後ベースバンド処理を行ってデータ復調をしてい
る。
る。図1は本発明の一実施例として、ディジタル回路で
構成したスライディング相関器をSSCに応用した場合
の構成の1つを示し、2相シフトキーイング(Bi-Phase
Shift Keying 以下BPSKと呼ぶ)変調されたSS信
号(以下SS−BPSKと呼ぶ)を受信しデータ復調を
行うものである。
2,23はローパスフィルタ(LPF)、24はスライ
ディング相関器としての相関システムである。相関シス
テム24はA/D変換器25,26、相関器27,2
8、合成回路29、制御回路30、基準PN符号発生器
31、クロック信号発生器32から成る。
ように構成される。同図において、33は排他的ノア回
路(Exclusive-NOR)、34はカウンタ、35はラッ
チ回路である。排他的ノア回路33はA/D出力とPN
符号の各チップの一致、不一致を検出し、一致したチッ
プ数をカウンタ34がカウントする。この動作はPN符
号1周期にわたって行われ、そのPN符号の1周期に達
した時、ダンプ/クリア信号(PN符号の1周期間隔で
発生するパルス)によってカウンタ34のカウント出力
をラッチ回路35にラッチすると同時にカウンタ34の
内容をクリアする。
信号の非同期復調動作を説明する。SS−BPSK信号
は(1)式に示すように表現できる。
BPSK信号とSS−BPSK信号の変調キャリア周波
数と等しいcosωt及びsinωtとの掛算によってcos成分
及びsin成分を求め、PN符号クロック周波数に等しい
カットオフ周波数を持つローパスフィルタ22,23に
よってPN符号チップを抽出し、A/D変換器25,2
6でA/D変換した後ベースバンド処理を行うことでデ
ータ復調を行っている。
した状態で受信PN符号のcos成分及びsin成分のディジ
タルデータと基準PN符号の相関値が相関器27,28
で求められ、この相関値に基づいてデータ復調が行われ
る。図1の全体の動作のフローチャートを、図3に示
す。図3に示すように、SS−BPSK信号からデータ
復調を行うには、サンプリング確定、初期同期及び同期
保持を行う必要がある。従って上記動作を行うため、図
1の基本的構成を更に詳細かつ具体化した図4に示す構
成の実施例が提案される。
で、A/D変換器40−1〜40−6から成る。41は
相関ブロックで、A/D変換データ選択回路41−1〜
41−6、相関器41−7〜41−12、演算(√(x
2+y2))回路41−13〜41−15から成る。42
は制御ブロックで、初期化回路42−1、比較回路42
−2、サンプリング確定及び初期同期回路42−3、同
期保持回路42−4、スレッショルド設定回路42−5
から成る。43はPNGブロックで、基準PN符号発生
器43−1及び基準PN符号制御回路43−2から成
る。44はクロック生成ブロックで、クロック生成回路
44−1及びクロック選択回路44−2から成る。
リング確定、初期同期及び同期保持動作は下記の通り行
われる。
されローパスフィルタLPFを通過して得られる受信P
N符号チップの最良のレベルをサンプリングしA/D変
換することである。例えば、図5(a)はサンプリング
不確定であり、図5(b)はサンプリング確定である。
PN符号クロックの正相と逆相をサンプリングクロック
として用いる。受信PN符号クロックに等しい周波数の
基準PN符号クロックをサンプリングクロックとした場
合、例えば、受信PN符号チップの不確定レベルを基準
PN符号クロックの立上りエッジが捕捉したとき、立下
りエッジは確定レベルを捕捉している。この状態を、図
6(a)に示す。このタイミング関係から、基準PN符
号クロックの正相と逆相の何れかによってサンプリング
を行えば正常なA/D変換を行うことが可能であること
が分かる。図7にフローチャートを示す。なお、LPF
の応答特性に依存するが、理想的なサンプリングポイン
トに対するずれは(2)式に示す損失Loss1になる。
して(3)式に示す損失Loss2も加算される。
差、ゲイン誤差及び非線形誤差等は補正されているもの
とする。
Dブロック40及びクロック生成ブロック44によって
行われる動作で、ステップS2は相関ブロック41で行
われる動作であり、相関器41−4〜41−6が夫々ア
ーリ(Early)、センター(Center)、レート(Late)
での相関をとる。
プと3相のサンプリングクロックとの時間的位置関係を
設定する準備を行うことである。図8及び図9にフロー
チャート及びタイミングチャートを示す。例えば、m系
列符号の場合、図9に示すように初期同期は所定のスレ
ッショルドに達する相関値を得るまで基準PN符号位相
を2チップ間隔でずらしていくため、初期同期に要する
時間は最長で(4)式に示すTsyncになる。
演算回路41−7〜41−9の出力が比較回路42−2
所定スレッショルドThで夫々比較され、このスレッシ
ョルドThをこえるものがなければPNGブロック43
の基準PN符号の位相を所定チップ(例えば、3チッ
プ)ずらす。そして上記出力がスレッショルドをこえる
まで、それを繰り返すことにより、そのスレッショルド
をこえた時、初期同期は完了する。より詳細には図4の
回路42−3,42−4は比較回路42−2の出力に応
じて信号S1,S2,S3を発生し、PNGブロック4
3、クロック生成ブロック44に送る。信号S1はPN
Gブロック43でのPN符号の位相をずらし、S2はP
N符号1周期のセンター(Center)を中心にアーリ(Ea
rly)、レート(Late)の3つのサンプリングクロック
を設定し、S3は前記演算回路の出力が1つでもスレッ
ショルドTh以下であると、PN符号のクロックをいれ
替えるようにクロック選択回路44−2を制御する。
C,AD−Lは夫々A/D変換器40−1,40−4
(Early)、40−2,40−5(Center)、40−
3,40−6(Late)の出力、PN−E、PN−C,P
N−Lは夫々基準PN符号Early,Center,Lateを示
し、Nは符号長で、図9は初期同期として基準PN符号
(Early)に同期した場合を示す。
ングクロックEarly及びLateによって受信PN符号クロ
ックと基準PN符号クロックのずれを検出し、相関器4
1−4〜41−6に入力するA/D変換データ及び基準
PN符号クロックを切り換えることで行う。図10及び
図11にフローチャート及びタイミングチャートを示
す。即ち、初期同期が完了すると、今度は基準PN符号
1チップのセンターを中心にアーリ、レートの3種類の
サンプリングクロックをクロック選択回路44−2で選
択し、A/D変換ブロック40及びPNGブロック43
に出力する。
中1つでもスレッショルドThを下回った場合、図1
0、図11に示すように各A/D変換器40−1〜40
−6から各相関器41−4〜41−6へ至る経路を、各
A/D変換データ選択回路41−1〜41−3で選択、
切替えし、ローテーションを行うと共にサンプリングク
ロックは変更せずにPNクロックのみをローテーション
させる。
なお、上述した実施例では、A/D変換用サンプリング
クロック及びPN符号クロックとして夫々3種類のクロ
ックを用いるとしたが、上記両クロックとして同一のも
のを用いると共に初期状態を記憶しておいて、それと現
状とを比較することにより初期同期以降の処理を行うよ
うにしてもよい。
明の他の実施例で、図4のA/D変換データ選択回路に
代えて、相関出力選択回路42−6が制御ブロック42
内に設けられかつPNGブロック43に基準PN符号選
択回路43−4を設けている。
動作を示すフローチャート、図14はそのタイムチャー
トを示す。また、図15は図12の実施例による同期保
持の動作を示すフローチャートで、図16はそのタイム
チャートを示す。
を初期化するレベルを最大相関値としてもよく、その場
合、サンプリング確定動作は前述した通りであるが、初
期同期及び同期保持動作は各のように若干相異してい
る。
号チップと基準PN符号クロックの正相及び逆相を用い
たサンプリングクロックとの時間的位置関係を設定し、
最大相関値に関する初期ステータスを記憶することであ
る。図24にステータスの検出方法及びステータスと基
準符号位相制御の関係を示す。また、図20及び図21
にフローチャート及びタイミングチャートを示す。
ように初期同期は所定のスレッショルドに達する相関値
を得るまで基準PN符号位相を3チップ間隔でずらして
いくため、初期同期に要する時間は最長で(4)式に示
すTsyncになる。
出方法の一例としてステアリングゲートSG1,SG2
及び比較器COM1,COM2を用いた方法であり、
(b)は該方法によるステータス(ST0,ST1)、
最大相関値及び基準符号位相制御の関係を示している。
なお図24(b)でXは不要、NOPは不動作、+は位
相進み、−は位相遅れをあらわす。
初期ステータスを基準に、サンプリングクロックEarly
及びLateによって受信PN符号クロックと基準PN符
号クロックのずれを検出し、基準PN符号位相を制御す
ることで行う。図22及び図23にフローチャート及び
タイミングチャートを示す。
来のアナログ回路で構成したスライディング相関器で用
いている電圧制御クロック発振器に相当するディジタル
回路を用いずに、ディジタル回路で構成したスライディ
ング相関器によるサンプリング確定、初期同期及び同期
保持方式を実現することができる。
ック図である。
ある。
である。
ック図である。
状態を示す波形図である。
チップとの関係を示す波形図である。
フローチャートである。
ャートである。
る。
チャートである。
ある。
る。
ーチャートである。
ある。
ーチャートである。
ある。
る。
図である。
る。
動作を示すフローチャートである。
トである。
動作を示すフローチャートである。
トである。
相関値及び基準符号位相制御の関係を示す図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 受信信号に夫々変調キャリア周波数と等
しいcosωtとsinωtとを掛算し、sin成分信号とcos成分
信号を出力する掛算手段と、 制御信号の入力に基づいて、クロックを変化させるクロ
ック生成手段と、 上記クロック生成手段の出力するクロックに基づいて、 上記sin成分信号とcos成分信号とをディジタル変換する
複数のA/D変換手段と、 前記制御信号の入力に基づいて、PN符号位相を変化さ
せるPN符号発生手段と、 上記PN符号と各A/D変換手段の出力との相関をとる
複数の相関手段と、 上記相関手段の出力を合成して合成相関信号を得る合成
手段と、 上記合成手段の合成相関信号と所定値とを比較し、その
比較結果に基づいて、前記制御信号を出力する制御手段
と、より成ることを特徴とするスライディング相関器。 - 【請求項2】 前記クロック生成手段は少なくとも3種
類の符号クロック及びサンプリングクロックを夫々発生
して前記PN符号発生手段及びA/D変換手段に供給
し、該PN符号発生手段は各々1チップ位相の異なる3
つの基準PN符号を前記各相関手段に出力し、前記制御
手段は各合成相関信号の内所定のスレッショルドに達す
るものを検出し、所定のスレッショルドに達した基準P
N符号があれば、その基準PN符号の位相に他の基準P
N符号を初期化し、所定の基準PN符号を基準にその1
/3チップ前後に他の基準PN符号及びサンプリングク
ロックを設定し、所定のスレッショルドに達した基準P
N符号がなければ各基準PN符号の位相を符号1周期に
達するまで所定チップ間隔でずらして同様の検出を行
い、符号1周期に達したときは、サンプリングクロック
を逆相に切換えて再度同様の検出を行うことによりサン
プリング確定及び初期同期を行うことを特徴とする請求
項1に記載のスライディング相関器。 - 【請求項3】 前記制御手段は、各合成相関信号の内所
定のスレッショルドに達しないものを検出し、所定のス
レッショルドに達しないものがあれば、その基準PN符
号から受信符号クロックと基準PN符号クロックのずれ
方向を検出し、そのずれ方向に対応して前記相関手段に
入力するA/D変換データ及び基準PN符号クロックを
切り換え、所定のスレッショルドに達しないものがなけ
れば、同期は保持されていると判断することにより同期
保持を行うことを特徴とする請求項2に記載のスライデ
ィング相関器。 - 【請求項4】 前記クロック発生手段は符号クロック及
びサンプリングクロックとして少なくとも同一の2種類
のクロックを発生して、前記PN符号発生手段及びA/
D変換手段に供給し、該PN符号発生手段は各1チップ
位相の異なる3つの基準PN符号を前記各相関手段に出
力し、前記制御手段は、各合成相関信号の内所定のスレ
ッショルドに達する基準PN符号を検出し、所定のスレ
ッショルドに達する基準PN符号があれば、その基準P
N符号の位相に他の基準PN符号を初期化し、所定の基
準PN符号を基準にその1/2チップ前後に他の基準P
N符号及びサンプリングクロックを設定し、所定のスレ
ッショルドに達しているか否かのステータスを記憶し、
所定のスレッショルドに達する基準PN符号がなけれ
ば、各基準PN符号の位相を符号1周期に達するまで所
定チップ間隔でずらして同様の検出を行い、符号1周期
に達したときは、サンプリングクロックを逆相に切り換
えて再度同様の検出を行うことによりサンプリング確定
及び初期同期を行うことを特徴とする請求項1に記載の
スライディング相関器。 - 【請求項5】 前記制御手段は、各合成相関信号の所定
のスレッショルドに対するステータスを記憶し、各合成
相関信号の所定のスレッショルドに対する前回のステー
タスと今回のステータスを比較し、所定のステータスが
変化したときの他のステータスから受信符号クロックと
基準PN符号クロックのずれ方向を検出し、そのずれ方
向に対応して基準PN符号の位相を制御し、上記所定の
ステータスが変化しなければ、同期は保持されていると
判断することを特徴とする請求項4に記載のスライディ
ング相関器。 - 【請求項6】 前記ロック発生手段は符号クロック及び
サンプリングクロックとして少なくとも同一の2種類の
クロックを発生して、前記PN符号発生手段及びA/D
変換手段に供給し、該PN符号発生手段は各1チップ位
相の異なる3つの基準PN符号を前記各相関手段に出力
し、前記制御手段は、各相関信号の内最大の相関値に達
する基準PN符号を検出し、最大の相関値に達する基準
符号があればその基準符号の位相に他の基準符号を初期
化し、所定基準PN符号を基準にその1/2チップ前後
に他の基準PN符号及びサンプリングクロックを設定
し、最大相関値に達しているか否かのステータスを記憶
し、最大相関値に達する基準PN符号がなければ、各基
準PN符号の位相を符号1周期に達するまで所定チップ
間隔でずらして同様の検出を行い、符号1周期に達した
ときは、サンプリングクロックを逆相に切換えて再度同
様の検出を行うことによりサンプリング確定及び初期同
期を行うことを特徴とする請求項1に記載のスライディ
ング相関器。 - 【請求項7】 前記制御手段は、各合成相関信号最大相
関値に対するステータスを記憶し、その最大相関値に対
する前回のステータスと今回のステータスを比較し、所
定のステータスが変化したとき他のステータスから受信
符号クロックと基準符号クロックのずれ方向を検出し、
そのずれ方向に対応して基準PN符号の位相を制御し、
所定のステータスが変化しなければ、同期は保持されて
いると判断することを特徴とする請求項6に記載のスラ
イディング相関器。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33105992A JP3212390B2 (ja) | 1992-11-17 | 1992-11-17 | スライディング相関器 |
US08/556,439 US5574754A (en) | 1992-11-17 | 1995-11-09 | Sliding correlator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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