JPH01206745A - スペクトル拡散受信装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明はスペクトル拡散受信装置に関し、特にその送
受信間の通信の同期を確保するための信号処理装置の改
良に関するものである。

〔従来の技術〕

第４図は例えば「アイイーイーイー　コミュニケーショ
ンス　マガジンｊ　　（”　ＩＥＥＦ、　　Ｃｏｍｍｕ
ｎ−ｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｍａにａｚｉｎｅ　”　　Ｊｕ
ｎｅ　１９８４　ｖｏｌ、２２＋Ｎｏ、６）に発表され
たステファン　ニス　ラバボート　（Ｓｔｅｐｈｅｎ　
Ｓ、Ｒａｐｐａｐｏｒｔ）氏とドナルト　エム　グリー
コ　（Ｄｏｎａｌｄ　Ｍ、Ｇｒｉｅｃｏ）氏の論文「ス
プレッド−スペクトラム　シグナル　アクイジション；
メソソズ　アンド　テクノロジー１　　（”Ｓｐｒｅａ
ｄ−５ｐｅｃｔ−ｒｕｍ　Ｓｉｇｎａｌ　Ａｃｑｕｉｓ
ｉｔｉｏｎ　：　Ｍｅｔｈｏｄｓ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎ
ｏｌｏｇｙ　”）に示された従来のスペクトル拡散受信
装置を示す。

図において、■は周波数ポツピング信号を受信するため
の素子アンテナ、２は増幅器、３は増幅器２と周波数シ
ンセサイザ１２の出力信号をミキシングするミキサ、４
はバンドパスフィルタ、５は検波器、６は積分器、７は
比較器、８ば記憶装置、９はクロック発生器、１０は同
期捕捉のために積分器６をリセットしたり、符号生成器
１１の制御をするナーチ制御器としてのコンＩ・ローラ
、１１はホッピングパターンとしての擬似ランダム符号
を生成する符号生成器、１２はその符号に対応した周波
数信号を生成する周波数シンセサイザである。また１３
は前記構成要素６〜１２で構成される同期捕捉・追尾手
段である。

次に動作について説明する。素子アンテナ１で受信され
た信号ｘ、（ｔ）は増幅器２で増幅された後、周波数シ
ンセサイザ１２の出力信号ｙ　（ｔ）とミニ）−サ３で
ミキシングされる。ミキシングされた信号はバンドパス
フィルタ４により帯域制限され、検波器５で検波される
。検波された信号は積分器６に入力され、素子アンテナ
１からの受信信号ｘ（ｔ）　と周波数シンセサイザ１２
の出力信号ｙ（１）との相関関係値ＣＸｙ（τ）が計算
される。

Ｃｘｙ　（τ）　＝　ｘ　（ｔ）　　・ｙ　（ｔ　＋　
ｒ）／（４戸　・ハコ）・・・（１） （１）式で求められた相関値ｃｘｙ（τ）は比較器７に
入力され、該相関値を蓄える記憶装置８の数値と比較さ
れる。

クロック発生器９は一定間隔でクロックを発生し、コン
１〜ローラ１０と符号生成器１１にクロックを転送する
。コントローラ１０は例えば第５図のフローヂャートに
示すような動作をする。即ち、同期捕捉時はまずステッ
プ１４のように符号生成器１１に符号を生成させ、ステ
ップ１５．１６に示す様に、一定のクロック数の間、そ
の符号を用いる。その後ステップ１７に示す様に比較器
７の出力を見て、ステップ１８に示す様に積分器６の出
力である前述の（１）式で求められる相関値ＣＸＹ（τ
）が記憶装置８に蓄えられた該相関値を越えているか否
かを判定する。ＣＸＹ（τ）は第６図に示すように受信
信号ｘ（ｔ）に含まれる周波数シンセサイザ１２の出力
信号ｙ（ｔ）以外の信号成分のパワーによって値が変化
する。

第６図において、縦軸は相関値ＣＸＹ（τ）の値であり
、横軸は受信信号ｘ（ｔ）に含まれる周波数シンセサイ
ザ１２の出力信号ｙ（ｔ）と相関の強い所望波と、相関
の弱い妨害波とのパワー比である。

第６図中、Ａはｘ（ｔ）に所望波が含まれる場合の相関
値の変化、Ｂばｘ　（ｔ）に所望波が含まれない場合の
相関値の変化の一例を示す。第６図から、妨害波と所望
波のパワー比（Ｊ／Ｓ）が１２ｄＢ以北になると、Ａも
Ｂもほぼ同じ値となることが分かる。

コントローラ１０は積分器６の出力の相関値ＣＸＹ　（
τ）が記憶装置８に蓄えられている該相関値を越えてい
なければ、ステップ１９に示す様に積分器６をリセット
シ、クロック発生器９から転送されるクロックを一定回
数カウントせずにスライディング処理を行う。その後、
再びステップ１４に示す様に次の符号で以上の一連の処
理を最初から行う。もし、ステップ１８の判定で、積分
器６の出力の相関値ＣＸＹ（τ）が記憶装Ｗ８に蓄えら
れた該相関値を越えている場合は、ステップ２０に示す
様乙こ次のクロック発生器９から転送されるクロックか
ら一定回数カウン１−する毎に、符号生成器１１に符号
を発生させる動作を繰返す。符号生成器１１はコントロ
ーラ１０の制御に従って符号を生成し、周波数シンセザ
ンザ１２に符号を転送する。周波数シンセサイザは符号
生成器１１から転送されたホノピンクパターン符号に応
じた周波数の正弦波信刊を生成し、前述のミキサ３に送
信する。以−１−の動作により、スペクトル拡散通信の
送受信間の同期捕捉・追尾を行う。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のスペクトラム拡散受信装置は以上のように構成さ
れているので、受信信号に妨害波等の電力が大きい不要
波が含まれている場合に、（１）式で求められる相関値
ＣＸＹ（τ）は第６図に示す変化をするために、受信信
号に所望波が含まれる。含まれないの区別なく同程度の
値となってしまう。

このため、受信信号が周波数シンセサイザ１６の出力信
号と相関が強いかどうかの判定ができなくなり、送受信
双方の符号発生パターンの一致したタイミングを正確に
検出する事ができなくなり、同期補正に失敗してしまう
という問題点があった。

この発明は、上記のような従来のものの問題点を解消す
るためになされたもので、受信信号内の不要波を相関関
係が判定できるレベルに抑制し、効率良く同期捕捉、同
期追尾を行うことができるスペクトル拡散受信装置を得
ることを目的とする。

〔課題を解決するだめの手段〕

この発明に係るスペクトル拡散受信装置は、素子アンテ
ナを複数にし、基準信号生成器による基準信号を基に、
受信信号から基準信号と相関の弱い不要波を除去するア
ダプティブフィルタを設けたものである。

〔作用〕

この発明におけるアダプティブフィルタは、不要波の到
来方向のアンテナゲインを低くし、所望波の到来方向に
は、高いアンテナゲインを維持する事によって、不要波
を除去する。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図について説明する。

第１図は本発明の一実施例によるスペクトル拡散受信装
置を示し、図において、３０は周波数ホッピング信号を
受信するだめの、Ｎ個の素子アンテナ１からなるアレイ
アンテナ、２はそれぞれの素子アンテナに結合し、受信
信号を増幅する増幅器、３は増幅器２のＮ個の出力と周
波数シンセサイザ１２の出力とをミキシングするＮ個の
ミキサ、４はミキサの出力のうち所望の帯域のみを通過
させるＮ個のバンドパスフィルタ、２２はＮ個のバンド
パスフィルタ４の出力と基準信号生成器２３の出力信号
とを入力して受信信号に含まれる不要波を除去するアダ
プティブフィルタ、２１はアダプティブフィルタ２２の
出力と基準信号生成器２３の出力との相関値をコントロ
ーラー０の制御のもとで求める相関値計算器、７〜１２
は従来装置と同じ構成で、これに相関値計算器２１を加
えたものが同期捕捉追尾手段１３である。

第２図はアダプティブフィルタ２２の内部構成を示し、
該フィルタ２２において、３３はＮ個のバンドパスフィ
ルタ４の出力ｘ、（ｎ）〜ｘＮ（ｎ）と荷重計算器２４
のＮ個の出力とを各々乗じるＮ個のミキサ、２５はＮ個
のミキサ３３の出力の総和を求める加算器、２６は加算
器２５の出力と基準信号生成器２３の出力との差を求め
る減衰器、２４はバンドパスフィルタ４のＮ個の出力と
減衰器２６の出力とからＮ個の荷重値を求める荷重計算
器である。

次に動作について説明する。周波数ホッピング信号は、
Ｎ個の素子アンテナ１からなるアレイアンテナ３０で受
信され、各々の素子アンテナ１で受信された信号ばミキ
サ３で周波数シンセサイザ１２から出力される信号とミ
キシングされる。この時、受信信号が受信装置と同期が
とれていれば、所望の帯域の信号に復調され、そうでな
い場合は全く別の帯域にホッピングされる。Ｎ個のミキ
サ３でミキシングされた信号はＮ個のバンドパスフィル
タ４をａす、ここで、所望の帯域の信号に復調されなか
った信号は除去されるが、除去の対象となる信号の電力
が大きい場合、漏れ込みが発生する。Ｎ（１Ｍのバンド
パスフィルタ４を通過した信号はアダプティブフィルタ
２２に入力される。

第２図はアダプティブフィルタ２２の構成図で、ｘ　、
（ｎ）〜ｘ８（ｎ）はそれぞれＮ個のバンド・パス・フ
ィルタ４の出力に対応する。また、ｗｌ（ｎ）〜ｗＮ（
ｎ）は荷重計算器により計算される不要波除去の荷重値
で、ｘ、（ｎ）〜Ｘえ（ｎ）はそれぞれｗ　Ｉ（ｎ）＝
ｗ−（ｎ）とミキサ３３により乗ぜられる。乗ぜられた
それぞれの値は加算器２５で総和ｙ　（ｎ）が求められ
る。ｙ　（ｎ）は同期捕捉追尾手段１３に送られるとと
もに、基準信号生成器２３の出ノｊ信号ｄ　（ｎ）と減
衰器２６により差がとられ、誤差ε（ｎ）として荷重計
算器２４に入力される。荷重計算器２４はｘ　、（ｎ）
　〜ｘ　、（ｎ）とε（ｎ）とを入力し、荷重値ｗ、（
ｎ）〜ｗｌＩ（ｎ）を求める。荷重値Ｗ１（ｎ）〜ｗＩ
ｌ（ｎ）を求めるアルゴリズムは、例えば以下の５ｅｑ
ｕｅｎｔｉａｌ　Ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎアルゴリズムの
計算式により求められる。

ｗ、、＝Ｗｎｌ　　４−ε”　（ｎ）　　ｋｎ＝１２）
λ柵ｐｎ−ＩＸ＋＋ １、＝−□　　　・・・（３） ■＋λ−・、。”　ｐｎ−１ｘ。

ｐ、ｌ−λ−’ｐ、、−＋　−λ−’Ｌ、ｌＫ、”　ｐ
、−。

・・・（４） Ｈ：エルミート行列 ＊：複素共役 λ：　ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌ　ｗｅｉｇｈｔ−４ｎｇ
　ｆａｃｔｏｒ Ｏ〈λ〈１ （２）式で求められた荷重値をｘ　１（ｎ）〜ｘＮ（ｎ
）に乗じる事により、第３図に示す効果が得られる。

第３図（ａ）は、荷重値を乗じる前のアンテナゲインで
、所望波方向のアンテナゲインはあまり高くなく、また
不要波方向のアンテナゲインは比較的高い。このような
受信状態が、受信信号に荷重値ＷＩ（ｎ）〜ｗＮ（ｎ）
を乗しる事により、第３図（ｂ）ニ示すような受信状態
となり、所望波方向にアンテナゲインの最大値が向けら
れ、不要方向にはアンテナゲインの零点が向けられる。

この様なアダプティブフィルタ２２の動作により不要波
を除去した出力信号ｙ　（ｎ）と基準信号生成器２３の
出力信号ｄ　（ｎ）との相関値が同期捕捉追尾手段１３
に含まれる相関値計算器２１により求められる。計算器
２１で求められた相関値は比較器７に入力され、該相関
値を蓄える記憶装置８の数値と比較される。

クロック発生器９は一定間隔でクロックを発生し、コン
トローラ１０と符号生成器１１にクロックを転送する。

コントローラ１ｏは従来のものと基本的に同様の動作を
する。即ち、同期捕捉時はまず符号生成器１１に符号を
生成させ、一定のクロック数の間、その符号を用いる。

その後比較器７の出力を見て、計算器２１の出力である
相関値が記憶装置８に蓄えられた該相関値を越えている
か否かを判定する。

コントローラ１０ば計算器２１の出力である相関値が記
憶装置８に蓄えられている該相関値を越えていなげれば
、計算器２１をリセットし、クロック発生器９から転送
されるクロックを一定回数カウントせすにスライディン
グ処理を行い、その後、再び以上の一連の処理の最初の
ステップに戻って処理を再開する。もし、計算器２１の
出力である相関値が記憶装置８に蓄えられた該相関値を
越えている場合は、次のクロック発生器９から転送され
るクロックから一定回数カウントする毎に、符号生成器
１１に符号を発生させる動作を繰返す。

符号生成器１１はコントローラ１０の制御に従って符号
を生成し、周波数シンセサイザ１２に符号を転送する。

周波数シンセサイザは符号生成器１１から転送されたホ
ッピングパターン符号に応じた周波数の正弦波信号を生
成し、前述のミキサ３に送信する。以上の動作により、
スペクトル拡散通信の送受信間の同期捕捉・追尾を行う
。

このよう乙こ、木実施例によれば、アダプティブフィル
タを設けることにより不要波を除去するようにしたので
、計算器２１で求められた相関値ばｙ　（ｎ）に含まれ
る不要波のパワーが少なく、第６図に示されるＡ、８曲
線の関係はＪ／Ｓが１２ｄＢのラインより左側の関係と
なり、同期捕捉タイミング検出が可能な値をとる。この
ようなことから、不要波が存在しない時と同様に、同期
捕捉・追尾を行うことができる。

なお、上記実施例では、素子アンテナ１がＸ軸上に並ぶ
りニアアレイアンテナの場合を示したが、素子アンテナ
がＸ軸及びＹ軸の２次元配列として平面状に並ぶプラナ
−アレーアンテナの場合にも上記実施例と同様の効果が
得られる。

また、上記実施例では荷重値計算器において５ｅ−ｑｕ
ｅｎｔｉａｌ　Ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎアルゴリズムを用
いるものを示したが、Ｗｉｄｒｏｗアルゴリズムや確率
近似アルゴリズム等のアルゴリズムを用いてもよく、上
記実施例と同様の効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明に係るスペクトル拡散骨イ言装
置によれば、周期数ホッピング信号を受信し、同３１Ｊ
］捕捉・追尾する手段に加えて、不要波を除去するアダ
プティブフィルタを設けたので、不要波の影響を軽減で
き、同期捕捉・追尾が効率良くできるようになるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるスペクトル拡散受信
装置を示す構成図、第２図は第１図のアダプティブフィ
ルタの構成図、第３図は不要波除去手段の動作を説明す
るだめの図、第４図は従来のスペクトル拡散受信装置の
構成図、第５図は同期捕捉・追尾手段におけるコン１ヘ
ローラの動作を示すフローヂャート図、第６図は従来例
で示した相関値の変化曲線を示す図である。 図中、１は素子アンテナ、２は増幅器、３はミキサ、４
ばハンド・パス・フィルタ、２１ば相関値計算器、７ば
比較器、８は記憶装置、９はクロック発生装置、１０は
コントローラ、１１は符号生成器、］２は周波数シンセ
サイザ、２２ばアダプティブフィルタ、２３ば基準信号
生成器、３０はアレイアンテナである。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）符号を用いて周波数拡散され各々の使用者から送
   信されたひとつあるいはそれ以上の周波数ホッピング信
   号を受信するスペクトル拡散受信装置において、 送信された周波数ホッピング信号を受信するためのＮ個
   のアンテナ素子からなるアレイアンテナと、 このＮ個のアンテナ素子からの各々の出力と周波数シン
   セサイザで発生した信号とをミキシングするためのＮ個
   のミキサと、 このＮ個のミキサの出力信号を入力するＮ個のバンドパ
   スフィルタと、 基準信号を発生する基準信号生成器と、 この基準信号生成器から転送される信号と前記Ｎ個のバ
   ンドパスフィルタの出力信号を入力信号とするアダプテ
   ィブフィルタと、 後述するコントローラから転送される制御信号に従って
   前記アダプティブフィルタの出力信号と基準信号生成器
   の出力信号との相関値を計算する相関値計算器と、 該相関値を蓄える記憶手段と、 前記相関値計算器の出力と前記記憶手段に蓄えられた数
   値の大小を比較する比較器と、 該比較器の出力に応じて前記相関値計算器を制御するコ
   ントローラと、 このコントローラからの制御信号で符号を発生する符号
   生成器と、 この符号生成器で生成した符号に応じた周波数の正弦波
   信号を生成する周波数シンセサイザとを備えたことを特
   徴とするスペクトラム拡散受信装置。