JPH09232995A - スペクトラム拡散方式の通信装置および同期捕捉方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】送信側と受信側の拡散符号に無視できない周波
数誤差が存在する場合でも拡散符号の同期捕捉を迅速に
達成する。 【解決手段】受信側で、拡散符号（ＰＮ符号）の位相を
ビット周期で一定量ずつスライドしながら、所定の位相
範囲について相関値が最大となる最適位相Ｐｍａｘの検
出動作を行う。Ｐｍａｘの前後にΔＬの幅をもつ狭めら
れた位相範囲を設定し、その始点にＰＮ符号の位相を高
速にシフトした後、次のスライディングサーチを実行
し、ΔＬが閾値以下になるまで同様のサーチを繰返す。
ΔＬが閾値以下になった時点で同期捕捉が完了する。サ
ーチ過程で最適位相のシフト方向を記憶しておき、同期
が外れた場合は、受信側のＰＮ符号を所定の方向に１チ
ップ分シフトして再び同期状態に戻す。 【効果】受信側に比較的精度の低い発振器を適用できる
ため、携帯端末を安価にできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スペクトラム拡散
方式の通信装置および同期捕捉方法に関し、更に詳しく
は、比較的低精度の発振器出力に基づいて拡散符号を生
成するスペクトラム拡散方式の携帯端末装置および同期
捕捉方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】送信側装置が、送信データの各ビットを
拡散符号（複数チップからなるＰＮ符号）パターンに置
換することによりスペクトルを拡散した形で送信し、受
信側装置が、送信側装置と同様のＰＮ符号を適用して受
信信号を逆拡散することにより元のビット信号に戻すよ
うにしたスペクトラム拡散通信システムにおいては、通
信動作に先立って、受信側と送信側ののＰＮ符号の位相
を同期させておく必要がある。このようなＰＮ符号の同
期捕捉方式としては、例えば、トリケップス社の「スペ
クトラム拡散通信技術の基礎と応用」６９〜７６ページ
に記載されているように、受信側でＰＮ符号位相をスラ
イディングさせながら各位相で得られた相関値を比較
し、相関値が最大となる位相を見つけるスライディング
サーチ方式が知られている。

【０００３】図２は、スペクトラム拡散通信システムの
動作原理を示す信号波形図であり、Ａはビット周期ｔ１
（ビットレート；１／ｔ１）をもつ送信データ、Ｂはチ
ップ周期ｔ２（チップレート；１／ｔ２）をもつ送信側
のＰＮ符号を示す。ここで、ＰＮ符号とは、一定の周期
で繰り返される擬似ランダムビット列であり、ＰＮ符号
の各ビットを特に「チップ」といい、ＰＮ符号の一周期
は「２のｎ乗−１」チップで構成される。送信データに
ＰＮ符号を乗算すると、「１」状態の送信ビットはＰＮ
符号チップパターンに、「０」状態の送信ビットは位相
反転したＰＮ符号パターンに置き換えられ、Ｃに示すよ
うに、送信信号の周波数帯域幅がｔ１／ｔ２に広がり、
スペクトラム拡散された状態となる。

【０００４】受信側が、送信側と完全に位相同期したＰ
Ｎ符号Ｄを受信信号（＝送信信号Ｃ）に乗算し、乗算結
果を１ビット周期で積分すると、積分値はＥのようにな
る。すなわち、送受信機間でＰＮ符号の位相が完全に一
致している限り、送信ビットが「１」の区間では、受信
側ＰＮ符号の全てのチップが受信信号と同一値となり、
乗算結果の積分値（相関値）は時間経過と共に増加して
正の所定値（最大値）になる。一方、送信ビットが
「０」の区間では、ＰＮ符号と受信信号は互いに位相反
転した関係にあるため、相関値は負の所定値（最小値）
となる。従って、各ビット区間で得られた相関値Ｅを適
当な閾値で弁別することにより、受信データＦを復元で
きる。

【０００５】送受信機間でＰＮ符号の位相に１チップ以
上のずれがあると、受信信号と受信側ＰＮ符号の相関が
ランダムになるため、相関値は０に近い値を取る。この
ような状態で、受信側ＰＮ符号をビット周期で単位量ず
つスライドさせながら、上記相関値の絶対値が最大とな
る位相点を見つけることによって、送受信機間のＰＮ符
号の位相を一致させることができる。

【０００６】図３は、スライディングサーチによって拡
散符号の同期捕捉を行う従来の受信機の構成を示すブロ
ック図である。１は、ミキサ回路等を通過して図２のＣ
に示したベースバンド信号に復調された受信信号が入力
される端子、２は上記受信信号とＰＮ符号発生器３から
チップレートで出力されたＰＮ符号とを乗算するための
乗算器、４は上記乗算器の出力を１ビット周期で積分す
る積分器、５は上記積分器４から１ビット周期で出力さ
れる積分値（ＰＮ符号の相関値）を所定の閾値と比較
し、各ビットのデータ値を弁別する復調器、６は上記積
分器から出力される相関値の絶対値を求める絶対値演算
回路（ＡＢＳ）、７は、上記絶対値演算回路６の出力に
応じて、上記ＰＮ符号発生器３から出力されるＰＮ符号
の位相を制御する制御部、８はクロック生成部を示す。
上記クロック生成部８は、チップレートのクロックＣＫ
１と、該クロックＣＫ１を分周して得られるビットレー
トのクロックＣＫ２を生成する。ＰＮ符号発生器３と積
分器４は、クロックＣＫ２によってリセットされ、クロ
ックＣＫ１に同期してそれぞれＰＮ符号の出力動作およ
び積分動作を行う。

【０００７】制御部７は、クロックＣＫ２に同期して、
次のようにしてＰＮ符号のスライディング制御信号９を
発生する。制御部７は、絶対値演算回路６が出力した相
関値の絶対値と、内部に記憶している閾値の初期値とを
比較し、「 閾値 ＜｜相関値｜」の場合は、閾値を上記
相関値の絶対値に変更すると共に、上記相関値の検出位
相を記憶しておく。一方、「 閾値 ＞｜相関値｜」の場
合は、閾値の更新は行わず、当該相関値の検出位相の記
憶も行わない。制御部７は、上述した相関値の判定と、
閾値および検出位相の更新の都度、各ビット境界でＰＮ
符号発生器３に１チップ以内の位相スライドを指令す
る。この動作は、ＰＮ符号の位相がＰＮ符号の一周期分
変化するまで繰り返される。

【０００８】ＰＮ符号の１周期を「２のｎ乗−１」チッ
プ、スライディングの単位量を「０．５」チップとした
場合、スライディング回数は２×（２のｎ乗−１）回と
なり、例えば、ＰＮ符号の一周期が１２７チップからな
る場合、２５４ビット分のデータ受信時間にわたって、
上述した相関値判定動作が繰り返される。ＰＮ符号のス
ライディングが終了した時点で、制御部には「相関値の
絶対値」の最大値と、これに該当するＰＮ符号の位相
（検出位相）とが記憶されている。上記検出位相は、送
信側ＰＮ符号の位相を示しているため、受信側で使用す
るＰＮ符号の位相を上記検出位相に合わせることによっ
て初期同期捕捉を終了し、同期保持の状態に移ることが
できる。

【０００９】図４は、初期同期捕捉時のＰＮ符号スライ
ディング動作と相関値分布の関係を説明するための図で
あり、送信データＡ、送信側のＰＮ符号Ｂ、拡散後の信
号Ｃは、それぞれ図２で示した信号波形と同一である。
ここでは、受信側のＰＮ符号Ｄが、送信データＡの各ビ
ット境界において０．５チップずつスライドされ、送信
側のＰＮ符号Ｂに対して、ビット周期で「０．５」チッ
プ、「１．０」チップ、「１．５」チップ、……と漸次
に進み位相となる様子を示している。

【００１０】積分器４から出力される相関値（積分値）
は、ＰＮ符号のスライディングに伴って、Ｅのように変
化するため、相関値分布Ｇは、送信側、受信側のＰＮ符
号の位相がぴったり合った所で最大値を示す。ＰＮ符号
の位相は、最終的には、符号列一周期分のスライドを受
けるため、各スライド時点を位相変化量として示すとＦ
のようになる。上述したスライディングサーチによっ
て、相関値が最大となる位相を見つけ、受信側のＰＮ符
号の位相を上記最大相関値の位相に合わせることによ
り、初期同期捕捉が達成できる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】然るに、スペクトラム
拡散方式の携帯端末において、受信部に比較的安価な水
晶発振器を適用した場合、周波数精度の低さから送信側
と受信側の動作周波数間に誤差が生ずる。この周波数誤
差が無視できない値に大きくなると、受信側でＰＮ符号
を意図的にスライディングしなくても、送信側のＰＮ符
号との間に位相ずれが発生し、相関値が最大となる位相
点（以下、最適位相という）Ｐｍａｘが、時間経過とと
もに図５に示した点線に沿って移動する。

【００１２】このような状況下では、例えば、ＰＮ符号
一周期分のスライディング動作の前後で、受信側と送信
側のＰＮ符号間に、最大で式「数１」に示すΔＬチップ
分の位相ずれが発生する。 ΔＬ＝サーチ所要時間Ｔ×「最大周波数誤差」Δｆ ……（数１） ここで、サーチ所要時間Ｔは、スライディングサーチに
より変化させるＰＮ符号の位相範囲Ｌに比例する。な
お、サーチ所要時間は、位相範囲Ｌが同一であっても、
各ビット周期で何チップ単位でスライドさせるかによっ
て異なり、上記位相範囲で行われるＰＮ符号のスライド
回数Ｎによって決まる。例えば、一周期がｎチップから
なる拡散符号（ＰＮ符号）を適用して、受信信号のビッ
ト周期で１チップずつスライドさせながらＰＮ符号一周
期分の位相範囲でスライディングサーチを行った場合
（Ｎ＝ｎの場合）は、サーチ所要時間は、Ｔ＝ｎ／ビッ
トレートとなる。上記位相範囲において、各ビット毎に
０．５チップずつスライドした場合は、スライド回数Ｎ
＝２ｎとなるため、位相ずれΔＬは、１ビットずつスラ
イドした場合に比較して、２倍の値となる。

【００１３】このように発振器の精度に起因して位相ず
れが発生する状況下においては、従来のようにスライデ
ィングサーチを行っても、精度良く位相を合わせること
ができない。例えば、送信側と受信側に周波数精度が５
０ｐｐｍ（±１００ｐｐｍの誤差）の水晶発信器を適用
し、スライディングサーチ範囲＝１０２４チップ、ビッ
トレート＝１．２ｋｂｐｓ、チップレート＝１．２２８
８ＭＨｚの条件で、各ビット期間に１チップずつのスラ
イディングサーチを行った場合、式「数１」から、スラ
イディングサーチ期間内に最大で±１０４．９チップ分
の位相ずれΔＬが発生しているため、受信側のＰＮ符号
の位相を上記スライディングサーチで検出した最適位相
Ｐｍａｘに合わせても、実際の最適位相点から大幅にず
れてしまう。

【００１４】本発明の目的は、送信側と受信側の発振器
精度の違いに起因して拡散符号に位相ずれが発生する場
合でも、迅速に同期捕捉できるようにしたスペクトラム
拡散方式の通信装置（特に携帯端末装置）、および同期
捕捉方法を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に、本発明の同期捕捉方法では、拡散符号（ＰＮ符号）
の位相をビット周期で所定量ずつスライドしながら受信
信号とＰＮ符号との間の相関値を判定することによっ
て、所定の位相範囲Ｌについて相関値が最大となる最適
位相Ｐｍａｘをサーチした後、送受信装置間の周波数誤
差に起因して生ずる上記Ｐｍａｘの位相ずれ量ΔＬと上
記Ｐｍａｘの値とに応じて決まる新たな位相範囲を設定
し、該位相範囲が所定の閾値に達する迄は、上記新たな
位相範囲について上記位相スライドによる最適位相Ｐｍ
ａｘのサーチを繰り返すようにしたことを特徴とする。

【００１６】また、本発明は、拡散符号発生器から出力
した複数チップからなる拡散符号によって受信信号を逆
拡散した後、復調処理するスペクトル拡散方式の通信装
置において、上記拡散符号発生器から出力される拡散符
号のチップ周期を決定する第１のクロックと、上記拡散
符号の周期性を支配する第２のクロックとを生成するク
ロック生成手段と、上記クロック生成手段に、上記第１
のクロックの位相シフト方向とシフト量を指定する第１
の制御信号と、上記位相シフトの実行タイミングを指定
する第２の制御信号とを与える制御手段とを有し、上記
制御手段が、同期捕捉時に、上記第１クロックの位相を
ビット周期で所定方向に所定量ずつスライドさせなが
ら、上記逆拡散された信号の状態から上記受信信号と上
記拡散符号との間の相関を判定し、上記拡散符号の所定
の位相範囲について相関値が最大となる最適位相Ｐｍａ
ｘをサーチした後、上記拡散符号のチップ周期と上記受
信信号のチップ周期との間の周波数誤差に起因して起こ
る上記最適位相Ｐｍａｘの位相ずれの量ΔＬと上記最適
位相Ｐｍａｘとに応じた新たな位相範囲を設定し、該位
相範囲が所定の閾値に達する迄は、上記拡散符号の位相
を上記新たな位相範囲の始点に位置付けた後、上記位相
スライドによる同様のサーチを繰り返すように、上記第
１、第２の制御信号を発生し、上記クロック信号生成手
段が、上記第２の制御信号の状態に応じたタイミング
で、上記第１の制御信号が示すクロック位相シフト動作
を実行することを特徴とする。

【００１７】上記位相ずれ量ΔＬの最大値は、例えば、
式「数１」に従って、初回のスライディングサーチにお
ける位相範囲Ｌ（スライド回数Ｎ）と、想定される送受
信装置間の周波数誤差Δｆとから求まる。この場合、２
回目のスライディングサーチのＰＮ符号位相範囲は、例
えば、初回のスライディングサーチで検出した最適位相
Ｐｍａｘと上記位相ずれ量ΔＬとから、Ｐｍａｘ±ΔＬ
で与えられる。受信側では、ＰＮ符号の位相を位相範囲
の始点（Ｐｍａｘ−ΔＬ）に合わせ、これを初期値とし
てビット周期でＰＮ符号の位相を所定量ずつシフトし、
ＰＮ符号の位相が位相範囲の終点（Ｐｍａｘ＋ΔＬ）に
なるまで最適位相Ｐｍａｘの判定を繰り返す。このよう
に限定された位相範囲で行う２回目以降のスライディン
グサーチは、位相範囲Ｌが所定の閾値に達するまで（同
期状態となるまで）繰り返される。

【００１８】なお、初回のスライディングサーチで検出
した最適位相Ｐｍａｘの値と、２回目のスライディング
サーチで検出した最適位相Ｐｍａｘの値とから、周波数
誤差による位相シフトの方向を判断し、３回目以降のス
ライディングサーチを、上記最適位相を始点または終点
として上記位相シフト方向に設定された特定の範囲、す
なわち、Ｐｍａｘ−ΔＬ〜Ｐｍａｘ、またはＰｍａｘ〜
Ｐｍａｘ＋ΔＬの何れかに限定された位相範囲で行うよ
うにしてもよい。また、前述の式「数１」では、位相ず
れΔＬの最大値を説明すめるために、直前の位相範囲Ｌ
の全区間を対象としたＰＮ符号のスライド回数Ｎとビッ
トレートとからΔＬの値を算出したが、実際に発生する
最適位相Ｐｍａｘの位相ずれΔＬは、Ｐｍａｘが検出さ
れてからスライディングサーチ終了までの経過時間Ｔ'
に比例している。従って、式「数１」のサーチ所要時間
Ｔに上記経過時間Ｔ'を適用し、経過時間Ｔ'内に行われ
たスライド回数から次回サーチの位相範囲を計算しても
よい。この場合、ＰＮ符号の位相を新たな位相範囲の始
点に位置合わせするためのオーバーヘッド時間を考慮し
て、ΔＬに適度な余裕を与えることが望ましい。

【００１９】また、スライディングサーチ毎に、上述し
た所要時間あるいは経過時間に該当するＰＮ符号の実際
のスライド回数を計数する代わりに、初回、２回目、３
回目、……の位相範囲Ｌ(1)、Ｌ(2)、Ｌ(3)、Ｌ(4)……
の間に、例えば、Ｌ(2)＝Ｌ(1)／ｋ、Ｌ(3)＝Ｌ(2)／
ｋ、Ｌ(4)＝Ｌ(3)／ｋ、……の如く、ΔＬを係数ｋで漸
減させる関係式を与えておき、検出したＰｍａｘに対し
てスライディングサーチの回数に応じた位相範囲を与え
るようにしてもよい。上記係数ｋの値は、例えば、初回
のスライディングサーチにおけるスライド回数と、送受
信装置間の許容周波数誤差に基づいて上記スライディン
グサーチ時間内に予想されるＰｍａｘの移動量（チップ
数）との関係から決定すればよい。

【００２０】本発明の更に他の変形例として、例えば、
初回のサーチで検出した最適位相Ｐｍａｘ１と２回目の
サーチで検出した最適位相Ｐｍａｘ２との位相ずれ量Δ
Ｐｍａｘを求め、上記Ｐｍａｘ１が検出されてからＰｍ
ａｘ２が検出されるまでの経過時間Ｔ１（または、ＰＮ
符号のスライド回数Ｎ１）と、Ｐｍａｘ２が検出されて
からの経過時間Ｔ２（または、ＰＮ符号のスライド回数
Ｎ２）とに基づいて、次式「数２」で求めたΔＬによっ
て３回目のスライディングサーチ位相範囲を設定しても
よい。 ΔＬ＝（ΔＰｍａｘ）×（Ｔ２／Ｔ１） ……（数２） ４回目以降の位相範囲も直前の２回のサーチ結果から同
様に設定できる。尚、式「数２」における経過時間Ｔ１
（またはＮ１）およびＴ２（またはＮ２）の代わりに、
初回および２回目のサーチの位相範囲（ＰＮ符号のスラ
イディング回数）を適用し、ΔＬを近似値とすることも
できる。

【００２１】本発明によれば、スライディングサーチを
繰り返すことによって位相範囲が急激に狭まり、結果的
に次サーチの位相範囲が予め決められた許容値以下にな
る。従って、この時点で、同期捕捉状態から同期保持状
態に遷移し、送受信動作を許可すればよい。本発明を適
用する通信装置（特に携帯端末装置）では、一旦同期保
持状態になった後も、周波数誤差によってＰＮ符号位相
が徐々にシフトし、位相シフトの量がＰＮ符号の１チッ
プ分を超えると、再び同期外れ状態（同期捕捉状態）に
陥るが、同期捕捉時に上記Ｐｍａｘの位相シフトの方向
を記憶しておけば、同期保持状態で同期外れが生じた場
合でも、受信側のＰＮ符号の位相を所定の方向に１チッ
プ分シフトすることによって、直ちに同期保持状態に戻
すことができる。また、同期捕捉時に上記Ｐｍａｘの位
相シフトの方向と速度を求めておけば、同期保持状態に
おいて、上記位相シフト速度に応じて決まる所定の頻度
で、ＰＮ符号の位相を上記所定方向に例えば０．５チッ
プずつ自動的にシフトすることによって、同期保持する
ことができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明による同期捕捉機
能を備えたスペクトラム拡散方式の通信装置の１実施例
を示すブロック図であり、符号１〜６は、図３に示した
従来例と同一の回路要素を示す。図において、１０は、
例えば、１０段のシフトレジスタで構成されたＰＮ符号
発生器であり、１０ビットレジスタ１１に保持された値
を初期値として１０２４チップ長のＰＮ符号を生成し、
乗算器２に与える。乗算器２は、入力端子１からの入力
信号と上記ＰＮ符号とを乗算し、乗算結果を積分器４に
出力する。１２は、絶対値演算回路６から出力される相
関値（絶対値）を取り込み、本発明の位相スライディン
グ制御を行う制御部（ＣＰＵ）、１００は、上記ＣＰＵ
１２によって制御されるクロック生成部であり、クロッ
クＣＫ１と、これを分周して得られるビット周期に対応
したクロックＣＫ２を生成する。ＰＮ符号発生器１０と
積分器４は、それぞれクロックＣＫ１に同期してＰＮ符
号の発生動作および積分動作を実行し、クロックＣＫ２
でリセットされる。ＣＰＵ１２は、クロックＣＫ２のタ
イミングで取り込んだ相関値の絶対値に基づいて位相の
状態を判定し、信号線１３Ａを介してＰＮ符号発生器１
０にスライディング制御信号を与える。また、信号線１
３Ｂおよび１３Ｃを介して、クロック生成部１００にＰ
Ｎ符号位相制御信号および分周比設定値を与えると共
に、信号線１３Ｄを介して、レジスタ１１に設定値を与
える。

【００２３】図６は、送信側装置（例えば、基地局、ま
たは他の携帯端末装置）の主要部を示す。端子１４から
入力された送信信号（ベースバンド信号）は、変調器１
５によって変調された後、乗算器２に入力され、ＰＮ符
号発生器１６で発生したＰＮ符号とチップ毎に乗算さ
れ、信号線１７を介して無線送信回路に入力され、アン
テナから送信される。

【００２４】図７は、図１におけるクロック生成部８の
１実施例を示す。１０３は、発振器から出力されるシス
テムクロック：ｃｌｏｃｋに基づいてクロックＣＫ１を
生成するための２進の第１カウンタ、１０５は、上記ク
ロックＣＫ１に基づいてクロックＣＫ２を生成するため
の第２カウンタである。上記第２カウンタ１０５は、第
１レジスタ１０１の設定値を各ビット毎の所定のタイミ
ングで取り込み、これを分周比としてクロックＣＫ２を
生成する。１０２は、ＣＰＵ１２が信号線１３Ｃに出力
した分周比Ｎの設定値を記憶するための第２レジスタで
あり、第２レジスタ１０２の設定値をクロックＣＫ２の
タイミングで上記第１レジスタ１０１に設定する方式と
することによって、ＣＰＵが如何なるタイミングで分周
比変更を指令しても、第１レジスタ１０１の設定値は所
定のタイミングで変更され、分周動作が狂わないように
なっている。

【００２５】１０６は、第１カウンタ１０３に設定すべ
き初期値を選択するための回路である。通常の動作モー
ドでは、上記回路１０６において選択された初期値が、
クロックＣＫ２のタイミングで第１カウンタ１０３に設
定され、第１カウンタ１０３が、上記初期値に基づいて
システムクロックを分周し、１チップ周期のタイミング
信号ＣＫ１を生成する。上記初期値選択回路１０６は、
ＣＰＵ１２が信号線１３Ｂに出力した制御信号Ｃ１〜Ｃ
５の状態に応じて、上記第１カウンタに与えるべき初期
値を決定する。例えば、通常時の初期値を「４」とし
て、Ｃ１がオン、Ｃ２がオフの場合は「６」、Ｃ１がオ
フ、Ｃ１がオンの場合は「２」に変更する。また、Ｃ４
がオンの場合は、現在の初期値を次回にも適用すること
とし、Ｃ５がオンの場合は、初期値を無条件に「４」に
設定する。すなわち、Ｃ１とＣ２で位相の進み／遅れを
制御し、Ｃ４でスライド単位を０．５チップ単位にする
か１チップ単位にするかを指定する。尚、制御信号Ｃ３
は、位相スライドをクロックＣＫ２とは無関係の任意の
タイミングで実行するために使用する。例えば、Ｃ３が
オフ状態からオン状態に変化した場合は、クロックＣＫ
２待つことなく、直ちに初期値を第１カウンタに設定す
る。すなわち、位相範囲内でスライディングサーチのた
めに行うＰＮ符号位相をスライドは、ビットクロックＣ
Ｋ２のタイミング（ビット周期）で、チップクロックＣ
Ｋ１を進み／遅れ方向に所定量シフトさせることによっ
て行われるが、ＰＮ符号の位相を新たなサーチ範囲の始
点に位置合わせする場合には、上記制御信号Ｃ３を利用
して、ビットクロックＣＫ２とは無関係に、チップクロ
ックＣＫ１を連続的にシフト動作させることによって、
高速の位相スライドを実現する。

【００２６】図８は、本発明の位相スライドを行った場
合のクロックＣＫ１とＰＮ符号との対応関係の変化を示
す。ＰＮ符号は、例えば１０２４チップからなるが、こ
こではスライディング動作の説明に必要なチップパター
ンの一部のみを示す。（Ａ）は通常時のＣＫ１とＰＮ符
号のパターンを示し、（Ｂ）はＰＮ符号のＰＮ−ｊ部分
で「０．５チップ進み」とした場合、（Ｃ）はＰＮ−ｊ
部分で「０．５チップ遅れ」とした場合、（Ｄ）はＰＮ
−ｊ部分で「１チップ進み」とした場合、（Ｅ）はＰＮ
−ｉ部分で「１チップ遅れ」とした場合を示す。

【００２７】「０．５チップ進み」（Ｂ）と「０．５チ
ップ遅れ」（Ｃ）では、矢印で示したＣＫ１の立ち上が
りエッジの間隔が、通常時（Ａ）に比較して、それぞれ
１回ずつ１／２、または３／２になり、その以降は、Ｃ
Ｋ１の立ち上がりエッジが等間隔となる。

【００２８】ここで、ＰＮ符号のある一点（点線部）に
着目すると、通常時に比較して、位相が０．５チップだ
け変化していることがわかる。また、１チップ進み
（Ｄ）と１チップ遅れ（Ｅ）は、それぞれ上述した０．
５チップ進み、または０．５チップ遅れの動作を２回連
続して行うことによって実現される。

【００２９】図９は、本発明におけるＰＮ符号の位相ス
ライドのタイミングと高速位相スライドとの関係を示
す。（Ａ）は、一定のビット幅をもつ複数のビットから
なる送信データを示し、（Ｂ）は、位相スライドによっ
てビット幅（ＰＮ符号長）が変化する受信側のビット列
を示す。受信側のビット幅は、前述したクロックＣＫ２
の間隔によって決まり、（Ｃ）に矢印で示すように、各
ビットの境界（クロックＣＫ２のタイミング）で、例え
ば、１チップ遅れの方向への位相スライディングを行っ
た場合、ビットの境界が送信側のビット境界に対してわ
ずかづつ後方にシフトする。ＣＰＵ１２が、前述の制御
信号Ｃ３を利用して位相スライドをバースト的に行う
と、（Ｃ）に示すように高速位相スライドを実現でき
る。この例では、進み方向に高速位相スライドを行うこ
とによって、受信側のビット列を送信データに対して急
激に位相変化させている。

【００３０】ここに示した実施例では、図８で説明した
ように、チップ幅を決定するクロックＣＫ１のクロック
間隔を変化させることによって、ＰＮ符号の位相スライ
ドを実現しているため、高速位相スライドを行った場合
でも、受信側ＰＮ符号のチップ数は不変であり、ＣＰＵ
１２以外の回路部分における信号の位相関係も変化しな
い。また、上記高速位相スライドの実行時間は、全体の
処理時間から見れば非常にわずかである。また、ＰＮ符
号の全チップ（例えば、１０２４チップ）についてスラ
イディングサーチを行おうとすると、１０２４ビット分
の送信データ受信時間が必要となる。しかしながら、上
述した高速位相スライドは、受信データのビットと非同
期に実行できるため、遅れ、進みのどちらかの方向で、
例えば１ビット期間に３０回の高速位相スライドを行え
ば、所要時間は１７ビット（＝１０２４÷２÷３０）の
受信時間で済む。また、本実施例では、ＣＰＵ１２がス
ライド動作を任意のタイミングで制御できるようにして
いるため、特別な付加回路を設けることなく、ＰＮ符号
を任意の位相に高速に設定できる。

【００３１】次に、図１０を参照して、本発明における
次回のスライディングサーチの位相範囲の決定方法につ
いて説明する。ここで、１８は今回実行したＰＮ符号の
スライディング位相範囲Ｌを示し、１９は上記サーチに
よって得られた受信信号とＰＮ符号との相関値の分布を
示す。位相範囲（Ｌ）１８において、受信側のＰＮ符号
をビット周期で１チップずつスライディングし、受信信
号とＰＮ符号との相関値（絶対値）が最大となる位相
（以下、最適位相という）Ｐｍａｘを検出する。位相範
囲Ｌの最終位相点２０でスライディングを終了した時、
最適位相Ｐｍａｘの検出時点以降の経過時間に比例し
て、上記最適位相Ｐｍａｘが移動している。

【００３２】本発明では、送信側と受信側での最大周波
数誤差Δｆと、上記位相範囲Ｌでのサーチの所要時間ま
たは上記最適位相Ｐｍａｘ以降の経過時間から、式「数
１」に従って位相誤差範囲ΔＬを算出し、次回（２回
目）のスライディングサーチは、位相範囲２２をＰｍａ
ｘ±ΔＬに設定し、ＰＮ符号の位相を上記位相範囲２２
の開始点（Ｐｍａｘ−ΔＬ）に合わせた後に行う。この
場合、最適位相が未知状態にある初回のスライディング
サーチでは、広い位相範囲を高速でサーチするために、
大きなスライド単位（例えば１チップ単位）でＰＮ符号
をスライディングし、サーチ範囲が限定される２回目以
降のスライディングサーチでは、最適位相の検出精度を
上げるために、小さなスライド単位（例えば、０．５チ
ップ単位）でＰＮ符号をスライディングさせるとよい。

【００３３】図１１は、ＣＰＵ１２によって実行される
上述したスライディングサーチのためのフローチャート
を示す。初回のスライディングサーチにおいては、各入
力ビットにおけるスライド単位を示すパラメータ（Ｓ＿
ｓｔｅｐ）の値を１チップに設定（ステップ２４）し、
位相範囲の開始点を示すパラメータＰｓｔａｒｔと位相
範囲の幅（チップ数）を示すパラメータＰｗｉｄｔｈ
に、初回スライディングの位相範囲Ｌと対応した初期値
を設定する（ステップ２５）。上記位相範囲Ｌについ
て、ビット周期でＰＮ符号をＳ＿ｓｔｅｐずつ変化させ
ながら、相関値を判定し、最適位相Ｐｍａｘの検出動作
を繰り返す（位相サーチ２６）。

【００３４】上記位相サーチ２６が終了すると、式（数
１）に基づいて次回サーチの位相範囲を決定し、パラメ
ータＰｓｔａｒｔとＰｗｉｄｔｈの値を更新し（ステッ
プ２７）、ＰＮ符号の位相をＰｓｔａｒｔに合わせる
（位相合わせ２８）。この時、ＣＰＵ１２は、制御信号
Ｃ３を連続して出力することにより、ＰＮ符号の位相を
Ｐｓｔａｒｔの位相に高速に移動させる。次に、スライ
ド単位パラメータＳ＿ｓｔｅｐを０．５チップに設定し
（ステップ２９）、Ｐｗｉｄｔｈと閾値Ｐｔｈ（例え
ば、１チップ）とを比較する（ステップ３０）。もし、
Ｐｗｉｄｔｈが閾値Ｐｔｈ以下となっていた場合は、同
期捕捉を終了し、同期保持状態となる。位相範囲の幅Ｐ
ｗｉｄｔｈが閾値Ｐｔｈに達していなければ、位相サー
チ２６以降の動作を繰り返す。上記実施例では、処理時
間を短縮するために、初回のスライディングサーチを１
チップ単位で行ったが、処理時間を犠牲にしてもよけれ
ば、最初から０．５チップ単位でスライディングしても
よい。また、パラメータＳ＿ｓｔｅｐの設定（ステップ
３０）は、サーチ範囲設定ステップ２７で行ってもよ
い。

【００３５】上記実施例の変形例として、初回のサーチ
で検出した最適位相Ｐｍａｘ−１と、次回のサーチで検
出した最適位相Ｐｍａｘ−２とから、最適位相の移動方
向を判別し、その後のサーチ範囲をＰｍａｘ〜Ｐｍａｘ
＋ΔＬ、またはＰｍａｘ−ΔＬ〜Ｐｍａｘに限定するよ
うにしてもよい。また、３回目以降のスライディングサ
ーチは、直前のサーチで検出された最適位相Ｐｍａｘを
中心点あるいは境界点とした極めて限定された範囲で行
われるため、前回のＰｍａｘに近い値の相関値が検出さ
れた時点で、その後のスライディングを省略し、同期保
持状態に移行してもよい。上記最適位相の移動方向を利
用すると、同期保持状態で仮に同期外れが発生した場合
でも、ＰＮ符号の位相を所定方向に１チップシフトする
だけで同期状態に回復できる。また、上記２つの最適位
相値の位相差と時間差とから位相ずれ速度を算出してお
けば、同期保持状態において、ＰＮ符号の位相を例えば
０．５チップずつ定期的に微調整することにより同期外
れを防止できる。

【００３６】図１２は、上述した本発明のスライディン
グサーチを適用した同期捕捉において、ＰＮ符号の位相
サーチ範囲（位相範囲）と、ＰＮ符号スライディングに
よる位相サーチの実行と、相関値分布（最適位相Ｐｍａ
ｘの検出位置）を模式的に示した図である。太い矢印
は、ビット周期で１チップ単位または０．５チップ単位
ずつＰＮ符号を変化させながら、相関値の最大点Ｐｍａ
ｘ検出動作を繰り返すスライディングサーチ動作を示
し、細い矢印は、ＰＮ符号を次の位相範囲の開始点に向
けて高速にスライドさせる高速位相スライド動作を示
す。右向きの矢印は、受信側のＰＮ符号の位相が送信側
のＰＮ符号の位相に対して遅れる方向へのスライドを意
味し、左向きの矢印は進む方向へのスライドを意味して
いる。この例では、３回目のスライディングサーチを終
了し、次の位相範囲の開始点に高速スライドを行った時
点で、図１１のフローチャートにおける同期捕捉条件
（ステップ３０）が満たされ、同期捕捉を終了できた例
を示している。

【００３７】図１３は、上述した同期捕捉過程における
位相サーチ範囲（太線）と、各サーチ範囲で検出された
最適位相Ｐｍａｘ（２５、２６、２７）と、時間経過
（横軸）との関係を示した図である。最適位相Ｐｍａｘ
２５、２６、２７の推移から判るように、送信側と受信
側でＰＮ符号の周波数に誤差があると、各サーチ範囲で
のスライディング動作終了時点で、検出済Ｐｍａｘは既
に真の位相値からずれた状態となっているが、本発明の
ように、サーチ範囲を漸次に絞り込み、受信側ＰＮ符号
の位相を次サーチ範囲の開始点に高速にスライドさせる
ことによって、迅速、確実に同期捕捉を達成できること
が判る。

【００３８】以上の実施例では、式「数１」に基づいて
算出したΔＬにより次の位相範囲の幅を決定する例につ
いて説明したが、前述したように、ΔＬの値は、前回の
位相範囲幅に所定の減衰係数を掛けて得た値でもよい
し、式「数２」によって算出した値でもよく、本発明の
上記実施例に限定されるものではない。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、送信側と受信側の拡散符号の間に無視できな
い周波数誤差が存在する場合でも、受信側で拡散符号の
同期捕捉を迅速に達成できるため、受信側に比較的精度
の低い水晶発振器を適用して拡散符号を発生させること
ができ、安価な移動端末を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による同期捕捉装置の１実施例を示す構
成図。

【図２】スペクトル拡散と逆拡散について説明するため
の信号波形図。

【図３】従来の同期捕捉装置の構成を示す図。

【図４】スライディングサーチにおける信号波形とＰＮ
符号相関値の分布を示す図。

【図５】スライディングサーチ動作時における最適位相
点Ｐｍａｘの移動を示す図。

【図６】スペクトル拡散通信における送信機の送信回路
の１部を示す図。

【図７】図１におけるクロック生成部１００の詳細構成
を示す図。

【図８】本発明におけＰＮ符号の位相スライドを説明す
るための信号波形図。

【図９】本発明の同期捕捉装置におけるＰＮ符号の位相
スライドを説明するための図。

【図１０】本発明における次回サーチの位相範囲の設定
方法を説明するための図。

【図１１】本発明の同期捕捉方法を実現するための制御
フローチャート。

【図１２】本発明の同期捕捉におけるスライディングサ
ーチ位相範囲の推移を示す図。

【図１３】上記スライディングサーチの位相範囲と最適
位相点の変化を時間軸に沿って示した図。

【符号の説明】

２…乗算器、４…積分器、５…復調器、６…絶対値演算
回路、１０…ＰＮ符号発生器、１１…レジスタ、１２…
ＣＰＵ、１００…クロック生成部。

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】拡散符号の位相をビット周期で所定量ずつ
   スライドしながら受信信号と上記拡散符号との間の相関
   値を判定することによって、所定の位相範囲について相
   関値が最大となる最適位相Ｐｍａｘをサーチした後、送
   受信装置間の周波数誤差に起因して生ずる上記Ｐｍａｘ
   の位相ずれ量ΔＬと上記Ｐｍａｘの値に応じて決まる新
   たな位相範囲を設定し、該位相範囲が所定の閾値に達す
   る迄は、上記新たな位相範囲について上記位相スライド
   による最適位相Ｐｍａｘのサーチを繰り返すようにした
   ことを特徴とする同期捕捉方法。
2. 【請求項２】前記位相ずれ量ΔＬを直前のサーチにおけ
   る所要時間と送受信装置間の許容周波数誤差とに応じて
   決定することを特徴とする請求項１に記載の同期捕捉方
   法。
3. 【請求項３】前記位相ずれ量ΔＬを直前のサーチにおけ
   る拡散符号のスライド回数と受信信号のビットレートと
   送受信装置間の許容周波数誤差とに応じて求めることを
   特徴とする請求項１に記載の同期捕捉方法。
4. 【請求項４】前記位相ずれ量ΔＬを直前のサーチにおい
   て最適位相Ｐｍａｘが検出されてから該サーチが終了す
   る迄の時間と送受信装置間の許容周波数誤差とに応じて
   決定することを特徴とする請求項１に記載の同期捕捉方
   法。
5. 【請求項５】前記位相ずれ量ΔＬを直前のサーチにおい
   て最適位相Ｐｍａｘが検出されてから該サーチが終了す
   る迄の間に行った拡散符号のスライド回数と受信信号の
   ビットレートと送受信装置間の許容周波数誤差とに応じ
   て決定することを特徴とする請求項１に記載の同期捕捉
   方法。
6. 【請求項６】前記位相ずれ量ΔＬを直前のサーチにおけ
   る位相範囲に所定の係数を掛けることによって決定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の同期捕捉方法。
7. 【請求項７】前記各サーチで検出した最適位相Ｐｍａｘ
   のうち、直前の２つのサーチで検出された第１、第２の
   最適位相を記憶しておき、３回目以降のサーチにおける
   位相範囲を上記２つの最適位相の値と、上記第１の最適
   位相を検出してから第２の最適位相を検出する迄の時間
   と、上記第２の最適位相を検出してから現在までの時間
   とに基づいて決定することを特徴とする請求項１に記載
   の同期捕捉方法。
8. 【請求項８】前記各サーチで検出した最適位相Ｐｍａｘ
   のうち、直前の２つのサーチで検出された２つの最適位
   相を記憶しておき、３回目以降のサーチにおける位相範
   囲を上記２つの最適位相の値の差と、直前の２つのサー
   チの所要時間とに基づいて決定することを特徴とする請
   求項１に記載の同期捕捉方法。
9. 【請求項９】初回および２回目のサーチで検出された最
   適位相Ｐｍａｘの関係からを最適位相のずれの方向を求
   めておき、３回目以降のサーチにおける位相範囲を、直
   前のサーチで検出された最適位相を始点または終点とす
   る所定の方向に設定することを特徴とする請求項１〜請
   求項８の何れかに記載の同期捕捉方法。
10. 【請求項１０】２回目以降のサーチにおける位相範囲
    を、直前のサーチで検出された最適位相の前後に前記位
    相ずれ量ΔＬをもつ範囲に設定することを特徴とする請
    求項１〜請求項８の何れかに記載の同期捕捉方法。
11. 【請求項１１】２回目以降の各サーチの動作に先立っ
    て、前記拡散符号の位相を前記新たな位相範囲の始点と
    なる位相方向に前記ビット周期より短い周期でシフト動
    作させることを特徴とする請求項１〜請求項１０の何れ
    かに記載の同期捕捉方法。
12. 【請求項１２】拡散符号の位相をビット周期で所定量ず
    つスライドしながら受信信号と上記拡散符号との間の相
    関値を判定することによって、所定の位相範囲について
    相関値が最大値となる最適位相Ｐｍａｘをサーチした
    後、送受信装置間の周波数誤差に起因して生ずる上記Ｐ
    ｍａｘの位相ずれ量ΔＬと上記Ｐｍａｘの値とに応じて
    決まる新たな位相範囲を設定し、該位相範囲が所定の閾
    値に達する迄、上記新たな位相範囲について上記位相ス
    ライドによる同様の最適位相のサーチを繰り返し、少な
    くとも２回のサーチで検出された最適位相Ｐｍａｘの関
    係から上記周波数誤差に起因するＰｍａｘの位相ずれの
    方向を判定しておき、上記位相範囲が上記閾値に達した
    時点で同期捕捉を完了させ、同期保持状態において同期
    が外れた場合は、拡散符号の位相を上記位相ずれ方向に
    所定量シフトするようにしたことを特徴とする同期捕捉
    方法。
13. 【請求項１３】拡散符号の位相をビット周期で所定量ず
    つスライドしながら受信信号と上記拡散符号との間の相
    関値を判定することによって、所定の位相範囲について
    相関値が最大値となる最適位相Ｐｍａｘをサーチした
    後、送受信装置間の周波数誤差に起因して生ずる上記Ｐ
    ｍａｘの位相ずれ量ΔＬと上記Ｐｍａｘの値とに応じて
    決まる新たな位相範囲を設定し、該位相範囲が所定の閾
    値に達する迄、上記新たな位相範囲について上記位相ス
    ライドによる同様の最適位相のサーチを繰り返し、少な
    くとも２回のサーチで検出された最適位相Ｐｍａｘの関
    係から上記周波数誤差に起因するＰｍａｘの位相ずれの
    方向と速度を判定しておき、上記位相範囲が上記閾値に
    達した時点で同期捕捉を完了させ、同期保持状態におい
    て上記速度に応じた所定の頻度で拡散符号の位相を上記
    位相ずれ方向に所定量シフトして同期状態を維持するよ
    うにしたことを特徴とする同期捕捉方法。
14. 【請求項１４】初回および２回目のサーチで検出された
    最適位相Ｐｍａｘの関係からを前記最適位相のずれの方
    向を求めておき、３回目以降のサーチにおける位相範囲
    を、直前のサーチで検出された最適位相を始点または終
    点とする所定の方向に前記位相ずれΔＬの幅で設定する
    ことを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の
    同期捕捉方法。
15. 【請求項１５】２回目以降の各サーチ動作に先立って、
    前記拡散符号の位相を前記新たな位相範囲の始点となる
    位相に前記ビット周期より短い周期でシフトさせること
    を特徴とする請求項１２〜請求項１４の何れかに記載の
    同期捕捉方法。
16. 【請求項１６】発振器出力に基づいて、少なくともチッ
    プ周期およびビット周期をもつ第１、第２のクロックを
    含む複数種類のクロック信号を発生するクロック発生手
    段と、 上記クロック発生手段から出力された第１、第２のクロ
    ック信号に同期して複数チップからなる拡散符号を発生
    する拡散符号発生手段と、 受信入力信号と上記拡散符号との乗算結果をビット周期
    で積分して得られる信号を出力する逆拡散手段と、 上記逆拡散手段の出力信号をビット信号列に変換する復
    調手段と、 上記逆拡散手段の出力信号の状態を判定して、上記クロ
    ック発生手段および拡散符号発生手段に与えるべき複数
    の制御信号を発生する制御手段とからなり、 上記クロック発生手段が、上記制御手段から与えられた
    制御信号に応じて上記第１、第２のクロックの位相をシ
    フトするための手段を備え、 上記拡散符号発生手段が、上記クロック位相の変更に応
    じて上記拡散符号の位相をスライドし、 上記制御手段が、同期捕捉時にビット周期で上記拡散符
    号の位相を所定量ずつスライドさせながら、上記逆拡散
    手段の出力信号の状態から上記受信入力信号と上記拡散
    符号との間の相関値を判定することによって、所定の位
    相範囲について相関値が最大となる最適位相Ｐｍａｘを
    サーチし、サーチ終了後に、上記発振器と上記受信入力
    信号の送信元の発振器との間の周波数誤差に起因する上
    記最適位相Ｐｍａｘの位相ずれ量ΔＬと上記Ｐｍａｘの
    値とに応じて新たな位相範囲を設定し、該位相範囲が所
    定の閾値に達する迄は、上記新たな位相範囲について最
    適位相Ｐｍａｘのサーチを繰り返すように上記制御信号
    を発生することを特徴とするスペクトル拡散方式の通信
    装置。
17. 【請求項１７】前記制御手段が発生する前記制御信号
    が、前記第１のクロックの位相について進み／遅れ、お
    よびシフト量を指定するための制御信号群と、上記クロ
    ックの位相シフトのタイミングを指定するための制御信
    号とを含み、 前記拡散符号の位相を前記新たな位相範囲の始点に位置
    付けるとき、上記制御手段が、上記タイミング指定のた
    めの制御信号によって、前記クロック発生手段にビット
    周期よりも短い周期で前記第１のクロックをシフトさ
    せ、該クロックシフトによって、前記拡散符号発生手段
    が拡散符号の位相を高速度でスライドさせるようにした
    ことを特徴とする請求項１６に記載のスペクトル拡散方
    式の通信装置。
18. 【請求項１８】前記逆拡散手段の出力信号を絶対値信号
    に変換するための手段を有し、前記制御手段が上記絶対
    値信号に基づいて、上記逆拡散手段の出力信号の状態を
    判定することを特徴とする
19. 【請求項１９】拡散符号発生器から出力した複数チップ
    からなる拡散符号によって受信信号を逆拡散した後、復
    調処理するスペクトル拡散方式の通信装置において、 上記拡散符号発生器から出力される拡散符号のチップ周
    期を決定する第１のクロックと、上記拡散符号の周期性
    を支配する第２のクロックとを生成するクロック生成手
    段と、 上記クロック生成手段に、上記第１のクロックの位相シ
    フト方向とシフト量を指定する第１の制御信号と、上記
    位相シフトの実行タイミングを指定する第２の制御信号
    とを与える制御手段とからなり、 上記制御手段が、同期捕捉時に、上記第１クロックの位
    相をビット周期で所定方向に所定量ずつスライドさせな
    がら、上記逆拡散された信号の状態から上記受信信号と
    上記拡散符号との間の相関を判定し、上記拡散符号の所
    定の位相範囲について相関値が最大となる最適位相Ｐｍ
    ａｘをサーチした後、上記拡散符号のチップ周期と上記
    受信信号のチップ周期との間の周波数誤差に起因して起
    こる上記最適位相Ｐｍａｘの位相ずれの量と上記最適位
    相Ｐｍａｘとに応じた新たな位相範囲を設定し、該位相
    範囲が所定の閾値に達する迄は、上記拡散符号の位相を
    上記新たな位相範囲の始点に位置付けた後、上記位相ス
    ライドによる同様のサーチを繰り返すように、上記第
    １、第２の制御信号を発生し、 上記クロック信号生成手段が、上記第２の制御信号の状
    態に応じたタイミングで、上記第１の制御信号が示すク
    ロック位相シフト動作を実行することを特徴とするスペ
    クトル拡散方式の通信装置。