JPH05199036A - 直接拡散スプレッドスペクトルｆｍ信号の復調器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】一次情報変調がＦＭ変調された信号に直接拡散
スプレッドスペクトル方式を適用した信号の受信部に関
して、逆拡散のための複雑な再生同期回路を用いること
なく、かつ逆拡散処理とＦＭ復調操作を一つの回路で行
う簡易な復調器を実現する。 【構成】受信信号１を二つに分岐し、一方は乗算回路３
の片側の入力端子に他方は以下に示す遅延時間Ｔを持つ
遅延回路２を経て乗算回路３のもう一方に加え、乗算出
力を低域通過フィルタ４を通すことによって目的の情報
信号５を再生する。ここで遅延時間Ｔは以下の条件を満
足する。即ち、拡散信号周期の整数倍の大きさで、キャ
リア周波数ｆ_c とＴの関係が２πｆ_c Ｔ＝略２πの整数
倍−π／２になり、変調位相の任意の時間における値ψ
（ｔ）とＴだけ遅延させた時間における値ψ（ｔ−Ｔ）
の差が１より非常に小さくなる、ようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は直接拡散スプレッドスペ
クトル（ＤＳ−ＳＳ）無線通信方式における直接拡散ス
プレッドスペクトルＦＭ（周波数変調）信号の復調器に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＤＳ−ＳＳ方式の受信部においては、周
波数拡散された信号を元の一次変調信号に戻し、その後
一次変調信号の復調操作を行って情報信号を再生する操
作を基本とする。一般に受信部においては、送信部で用
いた周波数拡散のための符号とビットレート及び位相が
一致した符号を再生し、それを用いて逆拡散操作を行っ
ている。通常、遅延ロックループあるいはタウ・ディザ
・クロックループ等の回路を用いてこの拡散符号を再生
しているが、これらは同期ループ系のため高度な回路技
術を必要とし、設計・製作が簡単でない欠点を有してい
る。他方、この複雑な符号再生のための同期系を用いな
い方法として、拡散符号に対する一種の遅延検波動作を
利用して逆拡散処理を行う方法も考案されている。この
方式において逆拡散とは別に一次信号の復調操作が必要
なことは言うまでもない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の事情に
鑑みてなされたもので、ＤＳ−ＳＳを行ったＦＭ信号の
復調再生を、複雑な同期系を用いないで逆拡散とＦＭ復
調を一回の処理で行う直接拡散スプレッドスペクトルＦ
Ｍ信号の復調器を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は上記課
題を解決するために、情報信号によってＦＭ変調された
信号を一次変調信号とする直接拡散スプレッドスペクト
ル信号を受信復調する復調器において、受信した信号が
入力される遅延時間Ｔが、拡散信号周期の整数倍の大き
さで、キャリア周波数ｆ_c とＴの関係が２πｆ_c Ｔ＝略
２πの整数倍−π／２になり、変調位相の任意の時間に
おける値ψ（ｔ）とＴだけ遅延させた時間における値ψ
（ｔ−Ｔ）の差が１より非常に小さくなる、条件を満た
す遅延回路と、この遅延回路の出力が一方に入力され前
記受信した信号が直接他方に入力される乗算回路と、こ
の乗算回路の出力が供給され再生された情報信号が抽出
される低域通過フィルタとを具備することにより、ＤＳ
−ＳＳを行ったＦＭ信号の復調再生を、複雑な同期系を
用いないで逆拡散とＦＭ復調を一回の処理で行うもので
ある。

【０００５】

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。

【０００６】スペクトラム拡散されたＦＭ受信信号の逆
拡散とＦＭ復調を同時に行うため、図１に示すようにア
ンテナからの受信信号あるいはＩＦ（中間周波）に変換
された信号１を２つに分岐し、一方の信号１は乗算回路
３の他方に加えると共に、他方の信号１は以下に示す遅
延時間Ｔを持つ遅延回路２を経て乗算回路３の一方に加
え、この乗算回路３の乗算出力を低域通過フィルタ４を
通すことによって目的の情報信号５を再生する。ここで
遅延時間Ｔは以下の条件を満足する。拡散信号周期の整
数倍の大きさで、キャリア周波数ｆ_c とＴの関係が２π
ｆ_c Ｔ＝略２πの整数倍−π／２になり、変調位相の任
意の時間における値ψ（ｔ）とＴだけ遅延させた時間に
おける値ψ（ｔ−Ｔ）の差が１より非常に小さくなる。
伝送しようとするベースバンド信号をm(t)とするとＦＭ
変調信号は周知のように以下のように表される。

【０００７】

【数１】 ここで

【０００８】

【数２】 とおくと変調信号m(t)は

【０００９】

【数３】

【００１０】となる。ここで、θ＝０とおいても一般性
は失われない。したがって、拡散信号をｄ(t) とすると
ＢＰＳＫ変調によるＤＳ−ＳＳ信号は次式で表わすこと
ができる。 S(t)＝Acos｛ω_c ｔ＋ψ(t) ＋d(t)・π｝ （２） これに対する受信信号は以下のように表すことができ
る。 r(t)＝Bcos｛ω_c ｔ＋ψ(t) ＋d(t)・π＋φ｝ （３） 時間Ｔだけ遅延させた信号は r(t-T)＝Bcos｛ω_c (t-T) ＋ψ(t-T) ＋d(t-T)・π＋φ｝ （４） （３）と（４）の乗算後の低周波成分Ｌ［］で表すと Ｌ[r(t) ×r(t-T)] ＝Ｂ² ／２・cos[｛ψ(t)-ψ(t-T)}+{d(t)-d(t-T)}π ＋ω_c T] （５）

【００１１】ここで、復調器の遅延量Ｔを、拡散信号の
フレーム周期の整数倍とする。例えば、拡散信号として
Ｍ系列符号を用い、発生器のシフトレジスタ段数をｎ、
チップクロックをｆ_d （チップ時間Ｔ_d ＝１／ｆ_d ）と
すれば Ｔ＝ｌ・（２ⁿ −１）・Ｔ_d ＝ｌ・（２ⁿ −１）／ｆ_d （６） ｌ：正整数 ∴d(t)＝d(t-T) よって（５）の遅延検波出力は以下のようになる。 Ｌ[r(t) ×r(t-T)] ＝Ｂ² ／２・cos[｛ψ(t)-ψ(t-T）｝＋ω_ｃ Ｔ］ ここで ２πｆ_ｃ Ｔ＝2mπ−π／２ ｍ；正整数 （７） となるように回路を調整すると Ｌ[r(t) ×r(t-T)] ＝Ｂ² ／２・sin{ψ(t)-ψ(t-T)} ここで ψ(t)-ψ(t-T) 《１ （８） とすると Ｌ[r(t) ×r(t-T)] ＝略Ｂ² ／２・｛ψ(t)-ψ(t-T)} （９） 微分の定義より

【００１２】

【数４】 十分小さいＴに対しては次の近似が成立するから、これ
に式（１）の関係を入れると

【００１３】

【数５】

【００１４】

【数６】 この関係を式（９）に入れ整理すると Ｌ[r(t) ×r(t-T)] ＝略Ｂ² ／２・Tk・m(t) となり、Ｂ² TK/2は定数であるから元の情報信号m(t)を
復調出来る。ここで、回路設定条件をまとめると以下の
ようになる。 （イ） 式（６）：スペクトル拡散信号の逆拡散の条件 Ｔ＝ｌ・（２ⁿ -1）・Ｔ_d ＝ｌ・（２ⁿ −１)/ｆ_d
ｌ；正整数 （ロ） 式（７）：検波出力が正弦波関数になる条件 ２πｆ_c Ｔ＝略2mπ−π／２
ｍ；正整数 （ハ） 式（８）：ＦＭ検波特性の直線性（無歪）の条
件 ψ(t) −ψ（ｔ−Ｔ）《１

【００１５】上記（イ）は、遅延デバイスを通した信号
波の拡散パタンが非遅延信号の拡散パタンと一致して逆
拡散処理が成立するための条件であるため拡散符号のフ
レームの整数倍の遅延が必要である。（ロ）と（ハ）は
ＦＭ信号に対するクオドラチャ検波が成立する条件であ
る。このうち（ロ）は乗算出力が信号間位相差の正弘波
関数になる条件であり、（ハ）は正弦波関数が級数展開
の第一項で近似できるための条件である。（イ）と
（ロ）とは離散的な値を取る条件であるが、（ロ）は完
全に離散的である必要はなく、正弦波関数近似が成り立
つ範囲内であれば良い。一方、（ハ）は遅延信号の遅延
量を小さくしなければならないことを表している。これ
と（イ）とを同時に成立させるためには拡散信号のフレ
ーム時間長が短い必要があり、このためにはフレームの
繰り返し周期が短いこと、さらに拡散信号速度が高速で
あることが必要である。

【００１６】次に、本発明の実現性を具体的なシステム
パラメータによって定量的に検討してみる。ここでは次
のような考え方で回路条件を設定する。搬送周波数と拡
散信号のフレーム長、遅延フレーム数は最初からシステ
ム条件として与えられているものとして、拡散信号のビ
ットレートは前もって概略の値は指定できるが、確定的
な値は（イ）〜（ハ）までの条件を満たすように決めら
れたものとする。システムパラメータを以下のようにす
る。 ｆ_c ＝300MHz…搬送周波数 ｆ_d ＝略 30MHz…拡散信号速度 ｎ＝3,5 …拡散信号Ｍ系列シフトレジスタ段数（繰
り返し周期；7,31ビット） ｌ＝１ …遅延させる拡散信号のフレーム数 一次変調は通常の25kHz チャネル間隔のＦＭを想定す
る。（最大周波数偏移：５kHz ） （イ）と（ロ）が同時に成立する条件 ２πｆ_c ・ｌ・（２ⁿ −１）／ｆ_d ＝２ｍπ−π／２ ∴ｍ＝ｆ_c ／ｆ_d ・ｌ（２ⁿ −１）＋１／４ ＝ 70.25；ｎ＝３ あるいは310.25；ｎ＝５ ここでｍは整数を取らなければならないから、ｎ＝３の
場合には７０あるいは７１、ｎ＝５の場合には310 ある
いは311 として他の量を求める。Ｔは（ロ）より図３に
示すようになる。さらに、拡散信号の正確な速度は
（イ）に上記のＴとｎの値を入れ直して求めると図４に
示すようになる。これらが（ロ）のＦＭ検波出力を正弦
波関数にする条件に近いかどうか再吟味する。（ロ）を
変形すると、 ｍ−ｆ_c Ｔ＝１／４ となるから、左辺が今まで求めたｍとＴで1/4 の値に近
ければ良い。計算結果を図５に示す。いずれの値も正弘
波関数の条件を満足する。次に、ＦＭ検波特性が無歪に
なる条件（ハ）について考察する。式（１）より

【００１７】

【数７】 ここでｋは最大周波数偏移であるから、 ψ（ｔ）−ψ（ｔ−Ｔ）≦２πkT

【００１８】Ｔはｎ＝５の場合で約１μｓ、ｋを５kHz
とすると、右辺はπ×10^-2となりほぼ条件を満たす。こ
こで最大周波数偏移が更に大きく（ハ）の条件から遠く
なる場合にはＭ系列の段数を少なくすれば良い。以上示
したように、本発明の回路構成によって逆拡散とＦＭ検
波が一つの回路によって可能である。

【００１９】図２に本発明を適用した受信機の構成例を
示す。図２において、２は遅延回路、３は乗算回路、４
は低域通過フィルタ、５は再生された情報信号、６は受
信機アンテナ、７はＲＦ帯フィルタ、８はＲＦアンプ、
９はミキサ、１０はローカル発振器、１１はＩＦ帯フィ
ルタ、１２はＩＦアンプである。

【００２０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明のように構成
することによって、高度な回路技術を要する拡散符号の
再生同期系を用いることなく、しかも逆拡散処理とＦＭ
信号の復調を同時に行い回路構成を簡単に出来る利点を
有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る直接拡散スプレッドス
ペクトルＦＭ信号の復調器を示す構成説明図である。

【図２】図１の復調器を適用した受信機の一例を示す構
成説明図である。

【図３】本発明に係る復調器の遅延量Ｔの一例を示す説
明図である。

【図４】本発明に係る拡散信号速度の一例を示す説明図
である。

【図５】本発明に係るＦＭ検波出力を正弦波関数にする
条件の一例を示す説明図である。

【符号の説明】

１…アンテナからの受信信号あるいはＩＦに変換された
信号、２…遅延回路、３…乗算回路、４…低域通過フィ
ルタ、５…再生された情報信号、６…受信機アンテナ、
７…ＲＦ帯フィルタ、８…ＲＦアンプ、９…ミキサ、１
０…ローカル発振器、１１…ＩＦ帯フィルタ、１２…Ｉ
Ｆアンプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 情報信号によってＦＭ変調された信号を
   一次変調信号とする直接拡散スプレッドスペクトル信号
   を受信復調する復調器において、 受信した信号を２分岐する回路と、 ２分された一方の信号が入力される遅延時間Ｔが、拡散
   信号周期の整数倍の大きさで、キャリア周波数ｆ_c とＴ
   の関係が２πｆ_c Ｔ＝略２πの整数倍−π／２になり、
   変調位相の任意の時間における値ψ（ｔ）とＴだけ遅延
   させた時間における値ψ（ｔ−Ｔ）の差が１より非常に
   小さくなる、条件を満たす遅延回路と、 この遅延回路の出力が一方に入力され前記２分されたも
   う一方の信号が直接他方に入力される乗算回路と、 この乗算回路の出力が供給され再生された情報信号が抽
   出される低域通過フィルタとを具備することを特徴とす
   る直接拡散スプレッドスペクトルＦＭ信号の復調器。