JPH04172727A - スペクトラム拡散信号の復調方法及び装置 - Google Patents

スペクトラム拡散信号の復調方法及び装置

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JPH04172727A
JPH04172727A JP2300121A JP30012190A JPH04172727A JP H04172727 A JPH04172727 A JP H04172727A JP 2300121 A JP2300121 A JP 2300121A JP 30012190 A JP30012190 A JP 30012190A JP H04172727 A JPH04172727 A JP H04172727A
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signal
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spectrum
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Yoshio Wada
善生 和田
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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) 本発明はスペクトラム拡散信号の復調装置に関し、殊に
ドツプラ効果、又は送信側発振器の周波数変動等による
受信信号の搬送波周波数の変化が生じた場合であっても
、これを補償して正確に復調すべき情報データを得るこ
とが可能なスペクトラム拡散信号のl[Iff方法及び
そのための装置に関する。
(従来技術) スペクトラム拡散通信方式は比較的広い周波数帯域に伝
送すべき情報信号を拡散して伝送するため単位周波数当
たりの伝送電力が小さく、他の通信に対して妨害を与え
ることが殆どないのみならず外部雑音の影響を受けにく
い点及び秘匿性に優れる点等に多くの特徴がある。
無線通信路を介してスペクトラム拡散通信を行う方法と
しては第4図に示すものが一般的である。
即ち、この通信方法は送信側Tでは発振器1で周波数f
@の搬送波を生成すると共に、乗算器2を使用して伝送
すべき情報データDを前記搬送波で変調し、乗算器3を
使用してその変調信号を所要ビット長の疑似雑音(以下
、PN系列と称する)で乗積変調することによって前記
情報データDをスペクトラム拡散した後、無線通信路を
介して受信側Rに送出する。
一方、受信側Rでは局部発振器4で周波数rLのローカ
ル信号を発生せしめると共に、PN系列発生器5で送信
側Tに於いて使用したものと同一のPN系列を発生せし
め、送信側Tから送致されたスペクトラム拡散信号と前
記ローカル信号とをミキサ6で周波数混合することによ
って前記スペクトラム拡散信号を周波数fθ−rt(I
d下、中間周波数f1と称する)の中間周波信号に変換
した後、データ復調部7及び遅延ロックループ回路(以
下、DLLと称する)8各々に出力する。データ復調部
7は乗算器9を使用して前記PN系列で中間周波信号を
逆拡散すると共に、その逆拡散せしめた信号から前記情
報データDの伝送速度に基づく帯域幅で、その中心周波
数がflの信号成分をバンドパスフィルタ10で抽出し
た後、その抽出信号を検波器11で包絡線検波し、周波
数f1のキャリア成分を除去することによって元の情報
データDを復調する。又、受信側Rはレベル検出器12
を使用して前記情報データの絶対値を求めると共に、こ
の絶対値信号を情報データのデータ周期毎に積分してそ
の信号レベルが所定値を越えたか否かを判断し、そのレ
ベルが所定値を越えるまでPN系列発生器5が発生する
PN系列を1ビノトンフトして送信sT及び受信側R各
々に於いて使用するPN系列を互いに同期せしめる。更
に、この方法で送信側TのPN系列と受信側RのPN系
列との同期をとった後、受信側RIRD D 18を使
用してこの同期状態を保持するように、例えばPN系列
発生器5が発生せしめるPN系列の7フトクロノク周波
数を調整する。
しかし、上述のような復調方法で1才送信側、又は受信
側或いは両方が高速で移動する場合ドツプラ効果により
受信信号の周波数が変化し、該受信信号をPN系列で逆
拡散した信号の周波数が前記バンドパスフィルタの通過
帯域を外れて結果的に元の情報データを復調することが
できないと云う問題があった。又、同様の問題は送信側
に於いて生成する搬送波、または受信側に於いて生成す
るローカル信号の周波数に変動がある場合にも発生し、
特に情報データの伝送速度が遅く、且つ搬送波の周波数
が極めて高い場合に顕著であった0 更に、この問題を
解決する方法としてド、ブラ効果等による搬送波の周波
数変動を加味して前記バンドパスフィルタの通過帯域を
広くすることが考えられるが、その分S/Nが悪化する
ため実用的ではない。
従来、この問題を解決する方法としては第5図に示すよ
うに、送信側Tでは情報データを送信するための搬送波
とは別に連続波CWを送信する。
一方、受信側Rではこの連続波CWの受信周波数を観測
するためのドツプラ検出器13を設け、その観測周波数
と規定周波数との差に基づいて局部発振器4が発生せし
めるローカル信号の周波数を補正してPN系列で逆拡散
した信号の周波数が常にバンドパスフィルタの中心周波
数f1になるようにしていた。
しかしながら、上述のスペクトラム拡散信号通信方式で
は情報データを通信するための送信機及び受信機以外に
ドツプラ効果等の影響を測定するための送信機及び受信
機が必要なため装置が非常に複雑高価となるばかりでな
く、周波数利用効率が悪化すると云う欠点があった。
(発明の目的) 本発明は上述した如きド、ブラ効果、又は送信側の搬送
周波数の変動等を伴う場合のスペクトラム拡散通信方式
の問題点を解決するためになされたものであって、装置
の大工化を伴わずしかも周波数の利用効率を疎外するこ
となく元の情報データを得ることが可能なスペクトラム
拡散信号の復調方法及びそのための装置を提供すること
を目的とする。
(発明の概要) 上述の目的を達成するため、本発明に於いては以下の如
き手段を講する。
例えば、伝送すべき情報データをPN系列でスペクトラ
ム拡散し、更に周波数f!1の搬送波に重畳して送信さ
れた信号を復調する装置に於いて、受信信号を中間周波
信号に変換する手段と、該中間周波信号を前記PN系列
で逆拡散する手段と、該逆拡散した信号のスペクトル成
分の最大値及びそのスペクトル成分の周波ii!値を求
める手段と、前記スペクトル成分の最大値が所定値を越
えることを検出する手段と、その検出信号で送受信間の
PN系列の同期をとる手段と、前記スペクトル成分の周
波数値に基づく前記搬送波の周波数偏移■を求めて前記
中間周波信号の周波数を補正する手段とを具える。
(実施例) 以下、図示した実施例に基づいて本発明の詳細な説明す
る。
第1図は本発明に係るスペクトラム拡散信号の復調装置
を示す構成図である。尚、送信側は第4図に示したもの
と違いがないので、ここでは説明を省略する。
同図に於いてWは復調装置であって、周波数fLのロー
カル信号を発生せしめる局部発振器4、及び送信側と同
一のPN系列を発生せしめるPN系列発生器5を具える
と共に、送信側から送致されり搬送波周波数f@のスペ
クトラム拡散信号Sと前記周波数f、のローカル信号と
をミキサ6で周波数混合して該スペクトラム拡散信号S
を周波数flの中間周波信号に変換し、その中間周波信
号をデータ復調部7及びDLLBの入力端子に夫々供給
する。データ復調部7は上述した従来のもノド同様に乗
算器9、バンドパスフィルタ10及び検波器11を具え
、それ等は前記中間周波信号から元の情報データDを復
調するように接続する。
DLLBも上述したものと同様に送信側のPN系列とP
N系列発生器5のPN系列との同期状態を保持するよう
に、例えばPN系列発生器5が発生せしめるPN系列の
7フトクロ、り周波数を調整するように接続する。又、
復調装置Wは乗算器9が中間周波信号をPN系列で逆拡
散せしめた信号を同期捕捉部14に供給して、該同期捕
捉部14から制御信号を補正回路15を介して局部発振
器4の入力端子に、又同期捕捉部14から検出信号をタ
イミング発生回路16を介してPN系列発生器5の入力
端子に夫々供給するように接続する。
更に、同期捕捉部14は周波数f1のローカル信号を発
生せしめる局部発振器17を具え、前記逆拡散信号と該
周波数rIのローカル信号とをミキサ18で周波数混合
して前記逆拡散信号をベースパッド信号に変換した後、
サンプリング定理に基づいてエイリアジングを除去する
ためのローパスフィルタ19を介して前記タイミング発
生回路16のサンプリング信号に基づいて前記ベースバ
ンド信号をデジタル信号に変換するA/D変換器20に
供給し、そのデジタル信号をFast  F。
urler   Transform(以下、 FFT
と称する)21を介して判定回路22に供給することに
よって前記制御信号及び検出信号を出力するように構成
する。
このように構成する復調装置Wは以下のように動作する
即ち、復調装置Wは同期捕捉部14が情報データDのデ
ータ周期毎に前記逆拡散信号のデジタル信号からドツプ
ラ効果等の影響によって生じる周波数偏移△fdを許容
しうる周波数帯域Bうに於いて該逆拡散信号の周波数ス
ペクトルを求め、各周波数のスペクトル毎にそのレベル
が所定値を越えたか否かを判定回路14で検出し、判定
回路14は前記レベルが所定値を越えるまで検出信号を
出力してPN系列発生器5が発生するPN系列を1ビツ
トシフトせしめて送信側と受信側のPN系列とを互いに
同期せしめる。又、判定回路14は前記所定値を越えた
スペクトルの周波数値を制御信号として補正回路15に
供給し、前記逆拡散信号の周波数が常にバッドパスフィ
ルタ1oの中心周波数fl になるように局部発振器4
の発振周波数を調整する。尚、前記周波数偏移△f6を
許容しうる周波数帯域B8は送信側と受信側との間の最
大相対速度をυ、、、[m/81、光の速度をC[m/
sl とすれば次式の如く求めることができる。
B 8≧ 2  ・ lJ**x’  f  @/c 
 [Hz]従って、この復調装置Wによればドツプラ効
果等の影響を受けて受信周波数が変化して前記逆拡散信
号の周波数がバンドパスフィルタ1oの通過帯域を外れ
ても逆拡散信号の最大値を検出することができるから、
常に送信側と受信側のPN系列とを互いに同期せしめる
ことができ、又バンドパスフィルタ10の通過帯域を広
げることなく逆拡散信号の周波数が常にバンドバスフィ
ルタ1O17)中心周波数f1になるように局部発振器
の4の発振周波数をθ!!!するから、S/Nを劣化せ
しめることなく元の情報データを復調することができる
又、第2図は本願発明の変形実施例であって、ミキサ2
3−  移相器24、ローパスフィルタ25、A/D変
換器26を第1図に示した同期捕捉部14に設けて前記
周波数f+のローカル信号の位相をπ/2[rad:l
遅延せしめた信号と前記逆拡散信号とをミキサ23で周
波数混合して逆拡散信号をベースバッド信号に変換した
後、サンプリング定理に基づいてエイリアジングを除去
するためのローパスフィルタ25を介して前記タイミン
グ発生回路16のサンプリング信号に基づいて前記ベー
スバンド信号をデジタル信号に変換するA/D変換器2
6に供給すると共に、そのデジタル信号を、及び前記A
/D変換器2oによって変換したデジタル信号を夫々F
FT2+を介して判定回路22に供給することによって
前記制御信号及び検出信号を出力するように構成する。
この復調装置wによれば、ベースバンドに於ける該逆拡
散信号の実数項成分と虚数項成分とを夫々求めた後、周
波数スペクトルを求めるから、局部発振器17のローカ
ル信号と逆拡散信号との位相差に拘らず前記周波数スペ
クトル成分のレベルを一定にすることができ、判定回路
22の判断を正確にする上で都合が良いであろう。
尚、上述の実施例に於いては送信側から送致されたスペ
クトラム拡散信号の搬送周波数を中間周波信号に変換し
た後に逆拡散操作を行って逆拡散信号から元の情報デー
タを復調、又は逆拡散信号をA/D変換したが、本発明
はこれに限る必要はない。例えば、第3図に示すように
スペクトラム拡散信号Sに対して直接逆拡散操作を行っ
て逆拡散信号から元の情報データを?ji調、又は逆拡
散信号をA 、/ D変換しても良い。即ち、本発明は
少なくとも逆拡散信号のスペクトル成分の最大レベルが
所定値を越えることを検出して送受信間のPN系列の同
期をとる手段、又は前記最大レベルのスペクトル成分周
波数値からドツプラ効果等によって変化する受信信号の
搬送周波数等を補正する手段の何れかを具えれば上述の
実施例に限る必要がないことは自明であろう。
(発明の効果) 本発明は以上説明したように、スペクトラム拡散信号を
復調する際に、逆拡散したスペクトラム拡散信号のスペ
クトル成分を求めた後、その最大レベルを検出して送信
側と受信側のPN系列とを互いに同期せしめ、又最大レ
ベルの前記スペクトル成分の周波数値からドツプラ効果
等によって変化する受信信号の搬送周波数等を補正する
ようにしたので、 ドツプラ効果等の影響を受けて受信
周波数等が変化してもS/Nを悪化させることなく復調
すべき情報データを得ることが可能なスペクトラム拡散
信号の復調方法及びそのための装置を提供する上で著効
を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す図、第2図及び第3図
は本発明の変形実施例を示す図、第4図及び第5図は従
来のスペクトラム拡散通信方法を説明する図である。 4.17・・・局部発振器、5・・PN系列発生器、6
、18・・・ミ牛す、7・・データ復調部、8・・・D
LL、9・・・乗算!!、10・・バンドパスフィル9
. 11・・・検波器、14・・・同期捕捉部、 15
・・補正回路、16・・タイミング発生回路、 19・
・ローパスフィルタ、20・・・A/D変換器、21・
FFT、22・・・判定回路。 特許出願人 東洋通信機株式会社

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)伝送すべき情報データをPN系列でスペクトラム
    拡散し、更に周波数f_θの搬送波に重畳して送信され
    た信号を復調する方法に於いて、受信信号を前記PN系
    列で逆拡散した後、該逆拡散信号のスペクトル成分の最
    大レベルが所定値を越えることを検出することによって
    、送受信間のPN系列の同期をとる手段を具えたことを
    特徴とするスペクトラム拡散信号の復調方法。
  2. (2)伝送すべき情報データをPN系列でスペクトラム
    拡散し、更に周波数f_θの搬送波に重畳して送信され
    た信号を復調する方法に於いて、受信信号を前記PN系
    列で逆拡散した後、該逆拡散信号の最大レベルのスペク
    トル成分周波数値からドップラ効果、又は送信側発振器
    の周波数変動等による受信信号の搬送波周波数の変化量
    を検出し、該受信信号の搬送波周波数を補正したことを
    特徴とするスペクトラム拡散信号の復調方法。
  3. (3)伝送すべき情報データをPN系列でスペクトラム
    拡散し、更に周波数f_θの搬送波に重畳して送信され
    た信号を復調する方法に於いて、受信信号を中間周波信
    号に変換すると共に前記PN系列で逆拡散した後、該逆
    拡散信号のスペクトル成分の最大レベルが所定値を越え
    ることを検出することによって、送受信間のPN系列の
    同期をとる手段を具えたことを特徴とするスペクトラム
    拡散信号の復調方法。
  4. (4)伝送すべき情報データをPN系列でスペクトラム
    拡散し、更に周波数f_θの搬送波に重畳して送信され
    た信号を復調する方法に於いて、受信信号を中間周波信
    号に変換すると共に前記PN系列で逆拡散した後、該逆
    拡散信号の最大レベルのスペクトル成分周波数値からド
    ップラ効果、又は送信側発振器の周波数変動等による受
    信信号の搬送波周波数の変化量、又は中間周波信号の周
    波数の変化量を検出し、受信信号の搬送波周波数、又は
    中間周波信号の周波数を補正したことを特徴とするスペ
    クトラム拡散信号の復調方法。
  5. (5)伝送すべき情報データをPN系列でスペクトラム
    拡散し、更に周波数f_θのの搬送波に重畳して送信さ
    れた信号を復調する装置に於いて、受信信号を前記PN
    系列で逆拡散する手段と、該逆拡散した信号のスペクト
    ル成分の最大値及びそのスペクトル成分の周波数値を求
    める手段と、前記スペクトル成分の最大値が所定値を越
    えることを検出する手段と、その検出信号で送受信間の
    PN系列の同期をとる手段と、前記スペクトル成分の周
    波数値に基づく前記搬送波の周波数偏移量を求めて前記
    受信信号の搬送波周波数を、又は前記逆拡散した信号の
    周波数の偏移量を補正する手段とを具えたことを特徴と
    するスペクトラム拡散信号の復調装置。
  6. (6)伝送すべき情報データをPN系列でスペクトラム
    拡散し、更に周波数f_θの搬送波に重畳して送信され
    た信号を復調する装置に於いて、受信信号を中間周波信
    号に変換する手段と、該中間周波信号を前記PN系列で
    逆拡散する手段と、該逆拡散した信号のスペクトル成分
    の最大値及びそのスペクトル成分の周波数値を求める手
    段と、前記スペクトル成分の最大値が所定値を越えるこ
    とを検出する手段と、その検出信号で送受信間のPN系
    列の同期をとる手段と、前記スペクトル成分の周波数値
    に基づく前記搬送波の周波数偏移量、又は前記中間周波
    信号の周波数偏移量を求めて前記受信信号の搬送波周波
    数を、又は中間周波信号の周波数を補正する手段とを具
    えたことを特徴とするスペクトラム拡散信号の復調装置
  7. (7)伝送すべき情報データをPN系列でスペクトラム
    拡散し、更に周波数f_θの搬送波に重畳して送信され
    た信号を復調する装置に於いて、受信信号を中間周波信
    号に変換する手段と、該中間周波信号を前記PN系列で
    逆拡散する手段と、該逆拡散した信号のスペクトル成分
    の最大値及びそのスペクトル成分の周波数値を求める手
    段と、前記スペクトル成分の最大値が所定値を越えるこ
    とを検出する手段と、その検出信号で送受信間のPN系
    列の同期をとる手段と、前記スペクトル成分の周波数値
    に基づく前記搬送波の周波数偏移量、又は前記中間周波
    信号の周波数偏移量を求めて前記逆拡散した信号の周波
    数の偏移量を補正する手段とを具えたことを特徴とする
    スペクトラム拡散信号の復調装置。
  8. (8)前記逆拡散した信号のスペクトル成分の最大値及
    びそのスペクトル成分の周波数値を求める手段が前記逆
    拡散した信号を2つに分岐し、夫々を互いに位相がπ/
    2[rad]異なる所定周波数の信号で乗積検波する手
    段と、両検波出力をFFTする手段とを具えたことを特
    徴とする特許請求の範囲第5項乃至第7項記載のスペク
    トラム拡散信号の復調装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011024158A (ja) * 2009-07-21 2011-02-03 Ihi Aerospace Co Ltd 通信装置

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