JPH0559621B2 - - Google Patents

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イルタ（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（PSK）による直接拡散方式では、搬送波
を情報データによつて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つた
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ビツトの長さと擬似ランダム符号ｂ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
の構成例図である。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イルタ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。マツチドフイルタ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
ピークを持つた出力が得られる。受信装置では、
このピークの位置に同期をとつてデータの復調を
行う。即ち、マツチドフイルタ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をサンプグリング判定回路３で前
記のピークの位置でサンプグ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グリングすると、
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
らクロツク発生回路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。マツチドフイルタ
１の出力ｅは包絡線検波器５で検派され、その検
波出力とクロツク発生回路９の出力クロツクとの
位相差を位相検出回路６で求め、LPF７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
（VCO）８の発振周波数及び位相を制御して、こ
のVCO８の出力から得られるクロツク発生回路
９の出力クロツ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２
７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
（GATE）、１２は減算回路（SUB）、１３，１４
は２つのアナログゲート１０，１１の開閉を制御
するゲートパルスの入力端子で、クロツク発生回
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、ｉ，ｊは１３，１４か
ら入力するゲートパルス、ｋ，ｌはアナログゲー
ト１０，１１の出力、ｍは演算回路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
切換わり時点に包絡線検波器５からの出力ｈのピ
ークがある場合には、両ゲート１０，１１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0Vになる。しかし、２つのゲー
トパルスｉ，ｊ間の切換わり時点と出力ｈ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LPF７を経てVCO８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ツクの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ｈ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
作が困難であつたため拡散の度合に制限があつ
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を詳細に説明する。

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、１５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ｈ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ツシヨルド電
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
はクロツク発生回路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
ロツクで入力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、クロツク発生回
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１
９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図によつて説明する。包絡線
検波器５からの入力ｈは、それぞれ等しい遅延時
間ｔを有する遅延線路１５，１６によつて2tだけ
遅延した出力ｐが比較器１７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
関ピーク幅Ａの約1/2より小さく、０より大きい
値で、包絡線検波器からの入力ｈ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ｈ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ｈの相関ピークの位置からｔだ
け遅れた位置で“０”から“１”に変化すること
になる。

一方比較器１８では、一段目の遅延線路１５で
入力ｈをｔだけ遅延させた出力ｎが、あらかじめ
設定されたスレツシヨルド電圧ｖより大きいとき
“１”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“０”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
レツシヨルド電圧ｖと比較されるため出力には現
われない。

比較器１８のスレツシヨルド電圧ｖは、マツチ
ドフイルタ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
よつて比較器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２０は、クロツク発生回路９からのカウント用
クロツク２５によつ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ツク２４によつてリセツ
トされる。カウント用クロツク２５はクロツク２
４の整数倍の値であるから、カウンタ２０の出力
は、クロツク２５の階段状の上昇がクロツク２４
でリセツ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ROM２１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によつてサンプリング
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ｈと
クロツクのタイミングが一致しているときはほぼ
0Vとなるが、入力ｈとクロツクとのタイミング
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によつて
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、受信入力ｈとクロツクと
がどのような状態であつ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。またアナログスイツチの
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によつ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ｈとクロツクの位相差
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ｈとクロツクの位相差
が０に近い範囲でのみ検出出力が得られ、位相差
が０より十分大きい範囲では出力が０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
によつて誤つ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VCO８
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u′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
つてから第８図の波形u″の検出特性に切替えると
いつ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
路例を示すブロツク図、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ツク図、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
を示すブロツク図、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例図である。 １……マツチドフイルタ、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……VCO、９……クロツク
発生回路、１０，１１……GATE、１２……
SUB、１３，１４……ゲート入力端子、１５，
１６……遅延線路、１７，１８……比較器、１９
……AND、２０……カウンタ、２１……ROM、
２２……レジスタ、２３……Ｄ／Ａ変換器、２
４，２５……クロツク入力、２６……出力、２７
……タイミング同期回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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
   タイミングクロツ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ツクパルス
   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約
   １／２より小さい遅延時間だけ順次遅らせるために
   継続接続された第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ツ
   シヨ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
   ツクパルスに同期してカウントをリセツトするカ
   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。