JPH01311639A - スペクトラム拡散信号の受信装置 - 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】 （発明の属する技術分野） 本発明は、スペクトラム拡散通信方式の一方式である直
接拡散方式でマツチドフィルタ（整合ろ波器）を用いた
受信装置に関するものであり、特にその同期回路に関す
るものである。

（従来技術とその問題点） スペクトラム拡散通信方式において、２相位相変調（Ｐ
ＳＫ）による直接拡散方式では、搬送波を情報データに
よって２相位相変調し、さらにこれをデータに比べて信
号伝送速度の早い擬似ランダム符号で２相位相変調して
送信するか、または、擬似ランダム符号とデータとの乗
算を行った出力で搬送波を２相位相変調して拡散信号と
して送信している。

第２図のａ〜ｄは送信側の波形の例で、ａは伝送すべき
情報データ、ｂは擬似ランダム符号、Ｃは両者ａ、ｂの
積、ｄは積出力Ｃで２相位相変調された拡散信号である
。ここでは、情報データａの１ピントの長さと擬似ラン
ダム符号すの１周期の長さとが相等しい場合を示してい
る。

第１図は拡散信号を受信する受信装置の復調部の構成側
図である。復調の方式には種々の方式があるが、中間周
波数帯でマツチドフィルタ１を用いた復調部の回路を示
している。

第２図のｅ　−ｇは第１図の受信復調部の各部の波形の
例を示している。マツチドフィルタ１は、例えば表面弾
性波素子等で容易に実現することができ、これに希望の
受信信号が入力されると、波形ｅのように擬似ランダム
符号の周期毎に相関のピークを持った出力が得られる。

受信装置では、このピークの位置に同期をとってデータ
の復調を行う。即ち、マツチドフィルタ１の出力ｅを同
期検波器２に入力し搬送波再生回路４で再生された搬送
波で同期検波すると、波形ｆの出力が得られる。この出
力ｆをサンプリング判定回路３で前記、のピークの位置
でサンプリングして正負の判定を行うことにより復調出
力ｇが得られる。このようにピークの位置でサンプリン
グすると、Ｓ／Ｎが入力に対して擬似ランダム符号の符
号速度とデータ伝送速度の比、即ちスペクトラム拡散の
拡散利得だけ改善された状態で判定することができる。

サンプリングのタイミングをこのピークの位置に合わせ
るための同期回路が、包絡線検波器５からクロック発生
回路９までの回路で構成されるタイミング同期回路２７
である。マツチドフィルタ１の出力ｅは包絡線検波器５
で検波され、その検波出力とクロック発生回路９の出力
クロックとの位相差を位相差検出回路６で求め、ＬＰＦ
Ｔを通してデータの変調速度即ち擬似ランダム符号の繰
り返し周波数に等しい周波数の電圧制御発振器（■Ｃ０
）８の発振周波数及び位相を制御して、このｖｃｏｓの
出力から得られるクロック発生回路９の出力クロックの
タイミングを入力信号のピーク位置に一致させる。

第３図は第１図におけるタイミング同期回路２７に用い
られている位相差検出回路６の回路構成例で、１０及び
１１はアナログゲート（ＣＲＡＴＥ）　、１２は減算回
路（ＳＵＢ）　、１３．１４は２つのアナログゲート１
０．１１の開閉を制御するゲートパルスの入力端子で、
クロック発生回路９からの入力である。

第４図は第３図の回路の各部の波形で、ｈは包絡線検波
器５からの入力、！＋Ｊは１３．１４から入力するゲー
トパルス、ｋ、ｆはアナログゲー）　１０゜１１の出力
、ｍは減算回路１２の出力である。図のように２つのゲ
ートパルスｉ、ｊ間の切換ねり時点に包絡線検波器５か
らの出力りのピークがある場合には、両ゲート１０．１
１の出力の直流成分は相等しくなり、減算回路１２の出
力ｍの直流成分は０■になる。しかし、２つのゲートパ
ルス１＋Ｊ間の切換わり時点と出力りのピークの位置が
ずれると、その位相差の大きさと方向に応じて一方のゲ
ート出力が大きくなるから、減算回路１２の出力ｍの直
流成分は位相差の方向に対応した正または負の電圧とな
る。この位相差に対応した出力ｍがＬＰＦＴを経てｖｃ
ｏｓの周波数と位相を制御して同期がとられる。

第３図の回路で位相差を検出するためには、第１段階で
タイミングクロックの２つのゲートパルスｉ、ｊが包絡
線検波器５からの出力波形りのピークの位置に近くなる
ように制御し、さらに第２段階でアナログゲート１０．
１１を用いて正確なタイミング合わせをしていた。この
ように２段階にわたる複雑な制御回路を構成する必要が
あり、同期引込みに時間がかかるという欠点がある。ま
た擬似ランダム符号の速度を早くして広い帯域にスペク
トラムを拡散する場合に要求される直流を通すことので
きる高速動作のアナログゲートの製作が困難であったた
め拡散の度合に制限があった。

（発明の目的） 本発明の目的は、簡単な回路構成により正確で安定な同
期引き込み動作を有し、しかも拡散信号の高速化にも対
処できる同期回路を備えたスペクトラム拡散信号の受信
装置を提供することにある。

（発明の構成） 以下図面により本発明の詳細な説明する。

第５図は本発明を実施するタイミング同期回路２７内の
位相差検出回路６の回路構成例である。図において、１
５と１６は同じ遅延時間ｔを有するアナログ遅延線路、
１７は遅延線路１６の出力ｐと包絡線検波器５からの入
力りとの電圧を比較する比較器、１８は１段目の遅延線
路１５の出力電圧ｎをあらかじめ設定されたスレッショ
ルド電圧と比較する比較器、１９は両比較器１７．１８
の出力ｑ、ｒの論理積をとるＡＮＤゲート、２０はクロ
ック発生回路９からの入力２４の周期でカウントを繰り
返すカウンタ、２５はカウント用クロックで入力２４の
整数倍の周波数であり、拡散符号速度の数倍以上が望ま
しく、クロック発生回路９で発生させる。２１はカウン
タ２０の出力を符号変換するＲＯＭ、２２はＲＯＭ２１
の出力ＵをＡＮＤゲート１９からのパルス出力Ｓでサン
プリングするレジスタ、２３はＤ／Ａ変換器、２６はＤ
／Ａ変換器の出力すなわち位相差検出回路６の出力であ
る。

第６図は本発明による第５図の位相差検出回路６の各部
の波形例で、ｈは包絡線検波器５からの入力、ｎは１段
目の遅延線路１５の出力、ｐは２段目の遅延線路１６の
出力、ｑは比較器１７の出力、ｒは比較器１８の出力、
ＳはＡＮＤゲート１９の出力、ＵはＲＯＭ２１の出力符
号で表される電圧を示す。

以下、本発明に用いられる位相差検出回路６の動作を第
５図、第６図によって説明する。包絡線検波器５からの
入力りは、それぞれ等しい遅延時間ｔを有する遅延線路
１５．１６によって２ｔだけ遅延した出力ｐが比較器１
７に入力される。遅延時間ｔは、擬似ランダム符号の周
期毎に現われる相関ピークの幅Ａの約１／２より小さく
、Ｏより大きい値で、包絡線検波器からの入力りに含ま
れる雑音および比較器１７の精度等を考慮して（１／２
）　Ａ〜（１／４）　Ａが適当である。比較器１７では
この遅延出力ｐともう一方の入力りとのレベルを比較し
、前者が大ならば“１”、後者が大ならば“０”となる
出力ｑを出すように設定されているので、この出力ｑは
入力りの相関ピークの位置からむだけ遅れた位置で“Ｏ
“から“１″に変化することになる。

一方比較器１８では、−段目の遅延線路１５で入力りを
ｔだけ遅延させた出力ｎが、あらかじめ設定されたスレ
ッショルド電圧Ｖより大きいとき“！“になる出力ｒが
得られる。比較器１７の出力ｑには相関ピーク以外の部
分のレベルの小さな波形Ｗによる”Ｏ”から“１”への
変化が多数現われるが、比較器１８の出力ｒには設定さ
れたスレッショルド電圧Ｖと比較されるため出力には現
われない。

比較器１８のスレッショルド電圧Ｖは、マツチドフィル
タ１の出力の相関ピーク以外の小さな信号の相関波形Ｗ
及び信号と共に入力される雑音によって比較器１８の出
力が“１”にならないような値で、かつ擬似ランダム符
号の周期毎に現れる相関ピーク出力を充分に取り出せる
値に設定されている。

この両比較器１７．１８の出力ｑとｒのＡＮＤをとると
出力Ｓが得られる。一方、カウンタ２ｏは、クロック発
生回路９からのカウント用クロック２５によってカウン
トアツプされ、かつ、拡散用擬似ランダム符号の繰返し
周波数と等しい繰返し周波数のクロック２４によってリ
セットされる。カウント用クロック２５はクロック２４
の整数倍の値であるから、カウンタ２０の出力は、クロ
ック２５の階段状の上昇がクロック２４でリセットされ
るのこぎり状の波形となり、それを電圧で表すとＵのよ
うな波形となる。第６図の波形Ｕは、符号変換用ＲＯＭ
２１の出力が入力と同じ（即ちＲＯＭを用いない）場合
の例で、カウンタ２０の出力もＲＯＭ２１の出力も電圧
で表すと波形Ｕとなる。これをレジスタ２２で受信デー
タから得られたパルスＳによってサンプリングし、Ｄ／
Ａ変換器２３を経て出力２６を得る。この出力２６は、
第６図に示したように、入力りとクロックのタイミング
が一致しているときはほぼＯＶとなるが、人力りとクロ
ックとのタイミングがずれている場合には、そのずれ（
位相差）の方向に対応した極性を有し、ずれの大きさに
比例した電圧の直流電圧となる。この出力２６によって
ＬＰＦ７を介して電圧制御発振器８を制御すれば同期回
路が構成される。

第６図の波形Ｕのような位相差検出特性を有する位相差
検出回路６は、受信人力りとクロックとがどのような状
態であっても自動的に同期状態に引込まれるから、従来
回路のような複雑な同期引込み処理は不要である。また
アナログスイッチのような回路素子を用いないため、高
速動作にも適した回路が構成できる。

第７図及び第８図は、カウンタ２０の出力を符号変換用
ＲＯＭ２１によって他の形に符号変換したときの出力波
形ｕ’、　ｕ”である。

第７図の波形Ｕ′は、入力りとクロックの位相差が０に
近い範囲では位相差に比例し、位相差が０より十分大き
い範囲では正または負の一定電圧となるように符号変換
した場合のＲＯＭ２１の出力電圧波形である。この場合
、第６図の波形Ｕの特性と比べて位相差が大きい時の検
出出力が大きいため引込み時間が早く、また位相差０付
近の傾きが大きいのでより精度の高い引込みができると
いう特徴がある。

第８図の波形Ｕ”は、入力りとクロックの位相差がＯに
近い範囲でのみ検出出力が得られ、位相差がＯより十分
大きい範囲では出力がＯとなるように符号変換した場合
のＲＯＭ２１の出力電圧波形である。前述の波形Ｕ及び
波形Ｕ゛の場合、雑音等によって誤った位置でピーク検
出出力Ｓが現れると、出力２６に大きな異常電圧を発生
しｖｃｏｓの発振周波数を変化させ同期状態が不安定に
なる危険性があるが、第８図の波形１１’　のような検
出特性であればこのような危険を防ぐことができる。

しかし、第８図の波形Ｕ”の検出特性では、位相差が大
きいと引込みができないので、引込み時は第７図のよう
な波形Ｕ゛の検出特性とし、引込みが終ってから第８図
の波形Ｕ”の検出特性に切替えるといった処理を行えば
効果的である。

また、波形ｕ、　　ｕ’およびＵ”のような検出特性以
外の任意の検出特性が有効な場合は、ＲＯＭ２１の内容
を変更することにより効果的な位相差検出回路が実現で
きる。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば従来のよう
な複雑な制御回路を用いないで簡単な同期回路を構成し
、安定でしかも正確な同期状態に引き込むことができる
ほか、状況に応じた最適な同期特性を実現することがで
きる。、また、高速の拡散信号の場合でも安定な同期回
路として用いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用する受信装置の復調部回路側を示
すブロック図、第２図は本発明を適用する伝送系の送信
波形および第１図の回路の各部波形例図、第３図は従来
の受信装置に用いられている位相差検出回路の例を示す
ブロック図、第４図は第３図の回路の各部波形例図、第
５図は本発明の受信装置に用いられる位相差検出回路の
構成例を示すブロック図、第６図は第５図の構成例の各
部波形例図、第７図および第８図は第６図に示した以外
の符号変換による波形側図である。 １・・・マツチドフィルタ、２・・・同期検波器、３・
・・サンプリング判定回路、４・・・搬送波再生回路、
５・・・包絡線検波器、６・・・位相差検出回路、７・
・・ＬＰＦ、８・・・ＶＣＯ１９・・・クロック発生回
路、１０、１１・・・Ｃ，ＡＴＥ、１２・・・Ｓ　Ｕ　
Ｂ、　１３．１４・・・ゲート入力端子、１５．１６・
・・遅延線路、１７．１８・・・比較器、１９・・・Ａ
ＮＤ、２０・・・カウンタ、２１・・・ＲＯＭ。 ２２・・・レジスタ、２３・・・Ｄ／Ａ変換器、２４．
２５・・・クロック入力、２６・・・出力、２７・・・
タイミング同期回路。 η　］　図 鴨　２０ １＝　１仁：ノｌ−長、−一（ ｇ　　　　　　　　　　　　　　　　−治３１２１１ ５？１４図 第６図 蛸７目 網８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　スペクトラム拡散信号を入力とする整合ろ波器の出力
   を包絡線検波して得られた包絡線検波出力の相関ピーク
   の位置と、前記スペクトラム拡散信号用の擬似ランダム
   符号の繰り返し周波数に等しい周波数の電圧制御発振器
   から発生する復調用タイミングクロックパルスとの位相
   差を位相差検出回路で検出し、該位相差により前記電圧
   制御発振器を制御して復調用タイミングクロックパルス
   を作成し、前記整合ろ波器の出力をサンプリングして復
   調出力を得るようにしたスペクトラム拡散信号の受信装
   置において、前記位相差検出回路は、前記包絡線検波出
   力をその相関ピークの幅の約１／２より小さい遅延時間
   だけ順次遅らせるために縦続接続された第１の遅延線路
   及び第２の遅延線路と、該第２の遅延線路出力と前記包
   絡線検波器出力との電圧を比較して該第２の遅延線路出
   力が大なるときに出力を出す第１の比較器と、前記第１
   の遅延線路出力があらかじめ設定されたスレッショルド
   電圧を超えた時に出力を出す第２の比較器と、該第１、
   第２の比較器の各出力の論理積をとるＡＮＤゲートと、
   前記復調用タイミングクロックパルスに同期してカウン
   トをリセットするカウンタと、該カウンタの出力を予め
   設定された波形に符号変換するＲＯＭと、該ＲＯＭの出
   力を前記ＡＮＤゲートの出力パルスでサンプリングする
   レジスタと、該レジスタの出力をＤ／Ａ変換して直流出
   力を得るＤ／Ａ変換器とを備えたことを特徴とするスペ
   クトラム拡散信号の受信装置。