JPH05227121A

JPH05227121A - 同期型スペクトル拡散変調復調装置

Info

Publication number: JPH05227121A
Application number: JP5692392A
Authority: JP
Inventors: Yukinobu Ishigaki; 行信石垣; Takahisa Matsumoto; 卓久松本
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1992-02-07
Filing date: 1992-02-07
Publication date: 1993-09-03
Anticipated expiration: 2012-09-03
Also published as: JP2650556B2

Abstract

(57)【要約】【目的】ＤＬＬ等の同期保持機能やＡＧＣ回路等の不
要な同期型ＳＳ変調復調装置を提供すること。【構成】変調装置側には情報を角度変調する手段(52)
と、角度変調波を1/Ｎ₁に分周してクロック信号を得る
手段(25)と、クロック信号を基に拡散符号を生成する手
段(48)と、角度変調波を拡散符号で拡散変調してＳＳ変
調波を出力する手段(10)とを備え、復調装置側にはＳＳ
変調波を復調用拡散符号により逆拡散する手段(3）と、
逆拡散出力を位相同期ループにより角度復調する手段
(4,24,22）と、位相同期ループ内の位相比較出力よりＢ
ＰＦ(16)を介してノイズの有無を検出してＳＳ同期検出
を行う手段(34)と、位相同期ループ内のＶＣＯ(22)出力
を1/Ｎ₁に分周した出力と1/Ｎ₂に分周した出力を得て
ＳＳ同期検出信号により両分周出力のいずれかを選択し
て復調用拡散符号発生器用のクロック信号とする手段(2
6,27,35,Sw）とを備えて構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は同期型スペクトル拡散変
調復調装置に係り、特に、遅延ロックループ（ＤＬＬ）
等の同期保持機能やＡＧＣ回路等を不要とした、同期型
のスペクトル拡散（以下“ＳＳ”と略記することもあ
る）変調，復調装置に関する。

【０００２】

【技術的背景】最近ＳＳ通信において、ＳＳ技術による
多元接続法を用いた移動体通信が実用域に達して来てい
る。周知の如く、電波資源は有限なので周波数を有効に
利用する必要がある。その点、ＳＳ信号は原理的に周波
数利用効率の向上に寄与できるものである。その故は、
ＳＳ信号は広い周波数帯域に拡散されて、変調波のパワ
ースペクトル密度が非常に小さいので、他の従来の通信
電波等に与える影響は少なく、既存の通信周波数帯での
混用が可能になるため、その面での効用も大きい。以上
の理由により、ＳＳによる無線通信も身近になりつつあ
り、今後、車両等に搭載しての移動体間通信応用など、
その将来性や発展性を嘱望されている。

【０００３】

【従来の技術】ＳＳ通信において、受信における同期捕
捉と同期保持は基本的に必要なものであり、今までに種
々の同期捕捉，保持方法が提案され、また、実用化され
ている。その中で、変調時に１次変調であるＰＳＫ(Pha
se Shift Keying)変調用キャリヤと、２次変調であるＳ
Ｓ変調に用いられる拡散符号用クロック信号とに同期関
係を持たせてＳＳ変調を行う、同期型ＳＳ変調，復調方
式も、受信復調において回路構成を多少簡素化できる方
式として知られている。

【０００４】かかるＳＳ変調，復調方式の従来技術につ
いて、図１乃至図５を併せ参照して説明する。図１は同
期型ＳＳ変調方式を実施し得る従来のＳＳ変調装置（送
信部）のブロック構成図、図２は従来の同期型ＳＳ復調
装置（受信部）のブロック構成図、図３はＤＬＬ（遅延
ロックループ）型同期保持回路の主要部となる信号処理
回路の具体的ブロック構成図、図４はＤＬＬ型同期保持
回路における同期保持特性図、図５はスライディング相
関型同期捕捉動作を示す相関特性図である。

【０００５】先ず、図１に示したＳＳ変調装置について
説明を行う。入力端子In1 からデータ等の情報信号ｄ
(t) が、発振器１９からはＰＳＫ変調用のキャリヤ cos
ωｔが、夫々ＰＳＫ変調用の乗算器９に供給され、ここ
で情報ｄ(t) のＰＳＫ変調が行なわれて、ＰＳＫ変調波
ｄ(t)cosωｔが得られる。更に、発振器出力を分周器２
５に供給して１／Ｎ₁に分周することによりクロック信
号を作り、これを基に拡散符号発生器（ＰＮＧ）４８に
て拡散符号Ｐ(t) を生成している。従って、出力される
拡散符号Ｐ(t) は、上記キャリヤ cosωｔと同期関係が
保たれる。かかる拡散符号Ｐ(t) は拡散変調用の乗算器
１０に供給され、ここでＳＳ（スペクトル拡散）変調が
行なわれてＳＳ変調波Ｐ(t)*ｄ(t)cosωｔが生成され、
ＢＰＦ（帯域濾波器）１１を介して出力端子Out1より出
力される。

【０００６】次にＳＳ復調装置の動作について、図２を
参照し乍ら説明する。アンテナ（図示せず）で受信され
たＳＳ変調波は、入力端子In2 を介してＢＰＦ１２に供
給され、ここで拡散変調信号のメインローブ以外の周波
数成分が除去されて、ＡＧＣ（自動利得制御）回路２に
出力される。受信されたＳＳ変調波のレベルが低すぎる
場合には、後述する同期捕捉動作に支障をきたしてしま
うので、このＡＧＣ回路２にて自動的に適宜増幅してか
ら、後段のスライディング相関及び逆拡散復調兼用の乗
算器３と、ＤＬＬ型同期保持用信号処理回路（以下単に
「ＤＬＬ用信号処理回路」等と記載する）３６に供給す
るわけである。

【０００７】乗算器３に供給されたＳＳ変調波は、ここ
でＰＮＧ（拡散符号発生器）４７にて生成された拡散符
号と乗算されることにより逆拡散されるが、この逆拡散
符号生成用のクロック信号は、同期捕捉されるまでは、
同期保持時に比較してやゝ高めにＶＣＯ（電圧制御発振
器）２１により設定されている。従って、スライディン
グ相関と逆拡散復調は時系列的に行なわれる。

【０００８】ここで、同期捕捉（確立）に至る動作を説
明する。ＢＰＦ１２にて不要な周波数帯域成分を減衰乃
至除去された入力ＳＳ変調波Ｐ(t)*ｄ(t)cosωｔは、乗
算器３において拡散符号発生器４７からの拡散符号Ｐ
(t) との乗算による相関が行われる。この拡散符号Ｐ
(t) はＳＳ変調装置（送信側）のＰＮＧ４８で生成され
る拡散符号Ｐ(t) に比べ、実際には時間τの遅延を有す
るＰ(t−τ）であり、これをＰ(t) の文字Ｐの上にΛ
（ハット）を付けて表記するが、ここでは電子出願にお
ける使用可能文字の制約上から、“ρ(t) ”で表わすこ
とにする。従って、乗算器３からの乗算出力はＰ(t)*ρ
(t)*ｄ(t)cosωｔとなる。

【０００９】かかる乗算出力は乗算器４，５に供給さ
れ、乗算器４ではＶＣＯ２２からの再生キャリヤcos(ω
t-φ）との乗算による同期検波が行われる。従って、乗
算器４からは（1/2)Ｐ(t)*ρ(t)*ｄ(t)*{cosφ+cos(2ω
t-φ)}なる信号が出力され、次段のＬＰＦ（低域濾波
器）１７でＰ(t)*ρ(t)*ｄ(t)cos(2ωt-φ）／２成分が
除去されて、Ｐ(t)*ρ(t)*ｄ(t)cosφとなる。φの値が
０に近い値であれば、ＬＰＦ１７出力Ｐ(t)*ρ(t)*ｄ
(t)cosφはほぼ 1/2のレベルとなる。一方、乗算器５に
は、ＶＣＯ２２よりの再生キャリヤ cos（ωt-φ）が、
π/2位相シフト回路２３にて位相をπ/2シフトされたsi
n(ωt-φ）なるキャリヤが供給されている。

【００１０】従って、乗算器５の出力は（−1/2)Ｐ(t)*
ρ(t)*ｄ(t)*{sinφ+sin(2ωt-φ)}となり、ＬＰＦ１６
からは−Ｐ(t)*ρ(t)sinφが出力されるが、実際のレベ
ルは０に近くなっている。ＬＰＦ１７とＬＰＦ１６の出
力は共に乗算器６に供給され、ここで両出力は乗算が行
なわれて、その出力はＰ²(t）ρ²(t)*ｄ²(t)*(-1/2)
sin2φなる誤差信号として得られる。かかる誤差信号
は、更にループの応答時定数を決めるループフィルタ２
４にて−Ｋsin2φなる誤差信号に変換された後、ＶＣＯ
２２に制御用信号として供給される。このような一巡の
位相同期ループからなるキャリヤ再生回路５０は、入力
キャリヤに同期してＰＳＫ復調を同時に行なうことがで
きるものである。

【００１１】ＳＳ復調装置（受信部）の電源オン後、最
初に働きだすのはこのキャリヤ再生回路５０であり、従
って、キャリヤ再生の後、ＬＰＦ１７より得られる相関
出力Ｐ(t)*ρ(t) 、即ち、図５のｔ₀点を中心とする３
角出力特性に基づく出力は、スライディング相関の同期
捕捉用のスレシュホールドレベル検出回路（同期判定回
路）３４に供給され、ここで同期捕捉点SHL を検出され
た後、更に出力（波形）整形回路３５に供給され、同期
捕捉時より一定の直流出力を得ている。この直流出力は
加算回路４２に供給され、ここでＤＬＬ用信号処理回路
３６からの相関出力と加算された後、ＶＣＯ２１に供給
される。得られた加算出力によってＶＣＯ２１は制御さ
れ、制御された電圧制御発振出力は、正規の同期保持時
の拡散符号を発生させるためのクロック信号となる。

【００１２】次に、同期保持動作について説明する。入
力ＳＳ変調波はＢＰＦ１２を介してＤＬＬ用信号処理回
路３６に供給されるが、ここで、ＤＬＬ用信号処理回路
３６の具体的回路例を図３に示して、機能，動作を説明
する。上記ＳＳ変調波は入力端子In3 より乗算器７，８
に供給される。一方、入力端子In4 には、前記乗算器３
に供給される正規の拡散符号Ｐ(t) よりも位相がΔｔ早
いＰ(t−Δt)なる拡散符号（イ）が、入力端子In5 には
Δｔ遅いＰ(t＋Δt)なる拡散符号（ロ）が、ＰＮＧ４７
より夫々供給されている。

【００１３】なお、ΔｔはＳＳ方式では拡散符号の１ビ
ット分の時間，即ち１チップ時間なので、乗算器７の出
力は正規動作時の逆拡散出力であるＰＳＫ変調波であ
り、これを伝送できる狭帯域特性のＢＰＦ１３を介して
絶対値回路（又はエンベロープ検出回路）３８に供給さ
れる。同様に、乗算器８の出力もＢＰＦ１４を介して絶
対値回路３９に供給されている。従って、絶対値回路３
８の出力は、近似的にキャリヤ周波数の２倍の成分にＰ
(t)*Ｐ(t−Δt)が乗じられた信号となり、絶対値回路３
９出力も同様にキャリヤ周波数の２倍の成分にＰ(t)*Ｐ
(t＋Δt)が乗じられた信号として得られる。

【００１４】両出力信号は引算回路４０に供給されて引
算出力されるが、その特性は図４に模式的に示すような
逆Ｓ字型の相関特性となる。なお、図４中の (C)点は同
期保持点である。このようにして得られた相関出力は、
これを制御信号に加工するためのループフィルタ２８を
介して出力端子Out3より図２の加算回路４２に出力さ
れ、ここで前記波形整形回路３５の出力と加算された後
ＶＣＯ２１に供給され、同期の保持が行われるわけであ
る。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】かかる従来のＳＳ通信
における受信，復調装置は、同期保持，ＡＧＣ回路等が
必要であり、回路が複雑でコストも上昇し、また、各々
の回路が必ずしも理論通りには機能しないために、エラ
ーが増えてしまう等の問題が生じていた。特に、ＳＳ同
期回路の簡略化やＡＧＣ回路２を不要とする受信，復調
装置の実現が望まれていた。また、キャリヤ再生用のＶ
ＣＯ２２とクロック発生用ＶＣＯ２１の双方に発振器を
必要とし、又、同期保持回路も併用しなければならない
等、装置の複雑化や回路規模の増大化などにより、装置
を安定に動作させるのが困難になるという課題が生じて
いた。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の同期型スペクト
ル拡散変調復調装置は、変調装置側には、情報を角度変
調する角度変調手段と、得られた角度変調波を第１の分
周数で分周してクロック信号を得る第１の分周手段と、
クロック信号を基に拡散符号を生成する拡散符号発生手
段と、角度変調波を拡散符号で拡散変調してＳＳ変調波
を出力する拡散変調手段とを備え、復調装置側には、Ｓ
Ｓ変調波を復調用拡散符号により逆拡散する逆拡散手段
と、逆拡散出力を位相同期ループ回路により角度復調を
行なって復調出力を得る角度復調手段と、位相同期ルー
プ内の位相比較出力より帯域濾波器を介してノイズの有
無を検出してＳＳ同期検出を行う同期検出手段と、位相
同期ループ内の電圧制御発振器の出力を上記第１の分周
数で分周した出力と第２の分周数で分周した出力を得て
ＳＳ同期検出信号により両分周出力のいずれかを選択し
て復調用拡散符号発生器用のクロック信号とするクロッ
ク信号生成手段とを備えて構成することにより、上記課
題を解決したものである。

【００１７】

【実施例】本発明の同期型スペクトル拡散変調復調装置
の一実施例について、図６を参照し乍ら説明する。図６
は本発明の同期型ＳＳ変調復調装置のブロック系統図で
あり、同図(A) が送信側（同期型ＳＳ復調装置）、同図
(B) が受信側（同期型ＳＳ変調装置）を夫々示し、この
図６において、図１及び図２に夫々示した従来のＳＳ変
調，復調装置と同一構成部分には同一符号を付して、そ
の詳細な説明を省略する。なお、図６に於いて、５２は
角度変調器、４３は振幅制限増幅器、２６，２７は入力
信号周波数を夫々１／Ｎ₁及び１／Ｎ₂に分周する分周
器である。

【００１８】本発明装置の動作について、図６(A),(B)
と共に説明する。まず、送信側では入力端子In1 より情
報S(t)が角度変調器５２に供給され、角度変調（周波数
変調及び位相変調）が行なわれる。得られた角度変調波
ｆm(t)は拡散変調用の乗算器１０に供給されると共に、
分岐して分周器２５に供給され、ここでＮ₁分の１に分
周された拡散符号発生器用クロック信号Ｃ₀(t) を得、
これを拡散符号発生器４８に供給して拡散符号Ｐ(t) を
得ている。得られた拡散符号Ｐ(t) は乗算器１０に供給
されて、上記角度変調波ｆm(t)との乗算によりスペクト
ル変調波Ｐ(t)*ｆm(t)を得、ＢＰＦ１１を介してアンテ
ナＡ₁より出力される。

【００１９】次に、同期型ＳＳ復調装置（受信側）の動
作について図６(B) と共に説明する。送信されたスペク
トル変調波は受信アンテナＡ₂にて受信され、ＢＰＦ１
２によりメインローブ帯域外の不要な周波数成分を除去
してから逆拡散用の乗算器３に供給される。受信ＳＳ変
調波はノイズｎ(t) が混入したＰ(t)*ｆm(t)＋ｎ(t)と
なっている。乗算器３では、拡散符号発生器４７より出
力される拡散符号ρ(t) との乗算が行われ、乗算出力Ｐ
(t)*ρ(t)*ｆm(t)＋ｎ(t)*ρ(t) が得られる。

【００２０】この乗算出力は角度変調波周波数帯域幅の
通過特性を有するＢＰＦ１５を介して、角度変調波成分
と他の拡散成分の一部が伝送され、振幅制限増幅器（Ｌ
ＩＭ）４３にて振幅を制限された後、位相同期ループ
（ＰＬＬ）用の位相比較器（乗算器）４に供給される。
位相比較器４では、電圧制御発振器（ＶＣＯ）２２より
のＶＣＯ出力ｆm'(t) との位相比較が行われ、位相比較
信号E(t)が出力される。位相比較信号E(t)は、ループフ
ィルタ２４を介してＶＣＯ２２に供給されることにより
ＰＬＬとしての制御が行われ、角度変調波にＶＣＯ出力
が同期追従される。一方、ＶＣＯ出力は分周器２７及
びスイッチ回路Swを介してクロック信号Ｃ₁(t) として
拡散符号発生器４７にも供給され、拡散符号ρ(t) を発
生させている。位相比較器４よりの位相比較信号中、情
報周波数より少し高目のノイズ周波数成分はＢＰＦ１６
を介して同期検出回路３４に供給される。

【００２１】ところで同期検出回路３４では、ノイズの
有無の識別をも行なっている。即ち、スライディング相
関による同期ポイントでは角度変調波（キャリヤ）は最
大で且つノイズは極小となるので、同期ポイントは検出
可能となる。同期検出信号出力において、ノイズが大の
時は同期が確立していない場合である。即ち、角度変調
波は拡散状態であり、他のノイズも拡散ノイズとなり、
Ｃ／Ｎとしては最小となっている。従って、角度復調に
おける復調ノイズは最大となり、その場合は整形回路３
５の出力には２値信号としてのハイレベル信号が得られ
る。

【００２２】同様に、ノイズが小の時は同期が確立して
いる場合であり、その場合の整形回路３５の２値信号は
ローレベル信号として得られる。従って、整形回路３５
の出力がローレベル信号になると、スイッチ回路Swは分
周器２６の方に切り換えられる。分周器２６の分周数は
Ｎ₁であるから、変調時のクロック周波数と等しく、時
間（位相）的に一致したクロック信号Ｃ₀(t) を得、拡
散符号発生器４７に供給されて拡散符号Ｐ(t) を得て乗
算器３で逆拡散が行われる。

【００２３】従って、逆拡散出力はＰ²(t)*ｆm(t)＋Ｐ
(t)*ｎ(t) となり、Ｐ²(t) は１（直流）であるから、
逆拡散出力はｆm(t)＋Ｐ(t)*ｎ(t) となり、ＢＰＦ１５
を介してｆm(t)＋ｎ'(t)が振幅制限増幅器４３に供給さ
れる。このようにＳＳ同期が確立されて正規のＳＳ復調
動作へと移り、位相比較器４，ループフィルタ２４，及
びＶＣＯ２２より成るＰＬＬ回路でのＰＬＬ角度復調が
行えることになり、復調帯域内の微少な拡散ノイズしか
含まれない復調情報出力Ｓ'(t)が、ＬＰＦ１９を介して
出力端子Out2より出力される。

【００２４】

【発明の効果】叙上の如く、本発明装置は、角度変調回
路の変調波を分周して拡散符号用クロック信号とするこ
とにより、キャリヤ周波数と拡散符号を同期関係にする
ことができ、これにより、ＰＬＬ復調を用いることによ
りＰＬＬ復調におけるＶＣＯ出力を分周して、復調のた
めの拡散符号用クロック信号とすることができるため、
従来より用いられていた遅延ロックループ型同期保持回
路は不要となり、復調回路が簡単になる。また、ＳＳ通
信における受信部にＡＧＣ（自動利得制御）回路は必要
となるが、本発明では、角度復調の入力部に振幅制限増
幅器を使用することができるため、ＡＧＣ回路は不要に
することができる。

【００２５】従って、角度復調に際して何等の問題も生
じなく、また、ＡＧＣ回路はスライディング相関型同期
捕捉回路に必要となるが、本発明では、ＳＳ同期が非同
期状態か同期状態かを検知するのに、角度復調ノイズレ
ベルの大小を識別して同期捕捉を行なっているため、従
来より用いられているＡＧＣ回路は不要となり、ＡＧＣ
特性が理想特性でなければ基本的に生じる同期捕捉時の
同期検出エラー問題も起こらない。また、分周数Ｎ₂を
若干少な目に設定することにより、同期捕捉時間の短縮
化にもある程度の効果が得られる等の、優れた特長を有
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の同期型ＳＳ変調装置のブロック構成図。

【図２】従来の同期型ＳＳ復調装置のブロック構成図。

【図３】従来装置の主要部であるＤＬＬ型同期保持用信
号処理回路の具体的構成図。

【図４】ＤＬＬ型同期保持用信号処理回路における同期
保持特性を示す特性図。

【図５】スライディング相関型同期捕捉動作の説明用相
関特性図。

【図６】本発明の同期型スペクトル拡散変調復調装置の
一実施例を示すブロック図。

【符号の説明】

１…同期型スペクトル拡散変調復調装置、３〜１０…乗
算器、１１〜１６…ＢＰＦ（帯域濾波器）、１７〜１９
…ＬＰＦ（低域濾波器）、２１，２２…ＶＣＯ（電圧制
御発振器）、２４…ループフィルタ、２５〜２７…分周
器、３４…同期判定回路（スレシュホールドレベル検出
回路）、３５…整形回路、４３…振幅制限増幅器、４
７，４８…ＰＮＧ（拡散符号発生器）、５０…キャリヤ
再生回路、５２…角度変調器、Sw…スイッチ回路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】変調装置側には、情報を角度変調する角度
変調手段と、得られた角度変調波を第１の分周数で分周
してクロック信号を得る第１の分周手段と、該クロック
信号を基に拡散符号を生成する拡散符号発生手段と、上
記角度変調波を該拡散符号で拡散変調してスペクトル拡
散（ＳＳ）変調波を出力する拡散変調手段とを備え、復調装置側には、上記ＳＳ変調波を復調用拡散符号によ
り逆拡散する逆拡散手段と、逆拡散出力を位相同期ルー
プ回路により角度復調を行なって復調出力を得る角度復
調手段と、上記位相同期ループ内の位相比較出力より帯
域濾波器を介してノイズの有無を検出してＳＳ同期検出
を行う同期検出手段と、上記位相同期ループ内の電圧制
御発振器の出力を上記第１の分周数で分周した出力と第
２の分周数で分周した出力を得て上記ＳＳ同期検出信号
により両分周出力のいずれかを選択して復調用拡散符号
発生器用のクロック信号とするクロック信号生成手段と
を備えて構成して成る、同期型スペクトル拡散変調復調
装置。