JPH08251075A - スペクトラム拡散受信機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、簡略な構成に従ってデータ信号を再
生できるようにするスペクトラム拡散受信機の提供を目
的とする。 【構成】制御電圧により周波数の変化する発振信号を発
生する発振手段３０と、発振手段３０の発振信号を分周
する分周手段３１と、分周手段３１の出力信号に同期さ
せてＰＮパターンを発生する発生手段３２と、発振手段
３０の発振信号と発生手段３２の発生するＰＮパターン
との乗算値を算出する第１の乗算手段３３と、第１の乗
算手段３３の出力信号と受信信号との乗算値を算出する
第２の乗算手段３４と、第２の乗算手段３４の出力信号
の持つ低周波数成分を抽出して、その低周波数成分から
発振手段３０に与える制御電圧を生成する制御手段３５
とを備えるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＰＮパターンによりス
ペクトラム拡散された信号を受信し、この受信信号から
搬送波を位相変調したデータ信号を再生するスペクトラ
ム拡散受信機に関し、特に、簡略な構成に従ってデータ
信号を再生できるようにするスペクトラム拡散受信機に
関する。

【０００２】次世代高性能通信として、スペクトラム拡
散通信が脚光を浴びている。このスペクトラム拡散通信
を実用的なものとするためには、簡略な構成のスペクト
ラム拡散受信機を構築していく必要がある。

【０００３】

【従来の技術】スペクトラム拡散通信では、送信データ
で搬送波の位相等を一次変調すると、それをそのまま送
信するのではなくて、図４に示すように、その一次変調
データに対してＰＮパターンを乗算することで二次変調
データを生成して、それを送信する構成を採っている。
このとき使用するＰＮパターンは、図５に示すように、
±１のレベル値をランダムにとる矩形波の時系列データ
であり、送信データの１ビット区間を１周期とする周期
性を持っている。

【０００４】このように、スペクトラム拡散通信では、
送信データを広い周波数帯域に広げて伝送する構成を採
っていることから、一部の周波数帯域に妨害波が入って
も、他の帯域の信号を基に送信データを再生できるとい
う利点がある。すなわち、妨害波に強いという利点があ
る。また、電力を拡散することでピーク電圧を低く抑え
られることから、他の通信システムへの妨害になりにく
いという利点もある。しかも、受信側は、これから説明
するように、送信側の使ったＰＮパターンを使わなけれ
ば復調できないことから、特別な処理を施さなくても秘
話性が備わるという利点がある。

【０００５】図６に、従来のスペクトラム拡散受信機の
装置構成を図示する。この図に示すように、従来のスペ
クトラム拡散受信機は、ＰＬＬ方式に従って、送信側の
使ったＰＮパターンと同期をとって一次変調データを抽
出する前段機構１と、ＰＬＬ方式に従って、その抽出さ
れた一次変調データを搬送波と同期をとることで検波し
て送信データを抽出する後段機構２という２段構成を採
っている。

【０００６】すなわち、電圧制御発振器１０と、ＰＮパ
ターン発生器１１と、乗算器１２と、ＤＬＬ回路１３と
から構成される前段機構１では、電圧制御発振器１０
が、ＤＬＬ回路１３からの制御電圧を受けて、ＰＮパタ
ーンのクロック周波数と同一の周波数を持つ信号を発生
し、これを受けて、ＰＮパターン発生器１１が、この発
生信号を用いて、送信側のＰＮパターンと同一のＰＮパ
ターンを発生し、これを受けて、乗算器１２が、この発
生されたＰＮパターンと受信信号とを乗算することで、
この発生されたＰＮパターンと受信信号の持つＰＮパタ
ーンとの位相差を生成し、これを受けて、ＤＬＬ回路１
３が、この位相差を検出して制御電圧を生成し、これを
受けて、電圧制御発振器１０が、ＰＮパターン発生器１
１に対して、ＰＮパターン発生器１１の発生するＰＮパ
ターンと受信信号の持つＰＮパターンとが一致するよう
になる信号を発生していく。これにより、前段機構１
は、送信側の一次変調データを抽出する。

【０００７】一方、電圧制御発振器２０と、乗算器２１
と、ローパスフィルタ２２とから構成される後段機構２
では、電圧制御発振器２０が、ローパスフィルタ２２か
らの制御電圧を受けて、搬送波の周波数と同一の周波数
を持つ信号を発生し、これを受けて、乗算器２１が、こ
の発生信号と前段機構１により抽出された一次変調デー
タとを乗算することで、この発生信号と一次変調データ
の持つ搬送波との位相差を生成し、これを受けて、ロー
パスフィルタ２２が、この位相差を検出して制御電圧を
生成し、これを受けて、電圧制御発振器２０が、乗算器
２１に対して、一次変調データの持つ搬送波と一致する
ようになる信号を発生していく。これにより、後段機構
２は、送信側の送信データを抽出する。

【０００８】このようにして、従来のスペクトラム拡散
受信機では、ＤＬＬ及びＰＬＬ構成に従い、送信側の使
ったＰＮパターンと同期をとって一次変調データを抽出
する前段機構１と、ＰＬＬ構成に従い、前段機構１によ
り抽出された一次変調データを搬送波と同期をとること
で検波して送信データを抽出する後段機構２という２段
構成でもって、受信するスペクトラム拡散信号から送信
データを抽出するという方法を採っていたのである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来技術に従っていると、前段機構１の電圧制御発
振器１０と、後段機構２の電圧制御発振器２０という２
つの電圧制御発振器を使用しなければならないという問
題点があった。すなわち、前段機構１で、送信側の使っ
たＰＮパターンとの同期をとり、後段機構２で、搬送波
との同期をとらなくてはならないという問題点があった
のである。

【００１０】これから、従来のスペクトラム拡散受信機
では、装置構成が複雑になるという問題点があった。本
発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、簡略
な構成に従ってデータ信号を再生できるようにする新た
なスペクトラム拡散受信機の提供を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】図１に本発明の原理構成
を図示する。図中、３は本発明により構成されるスペク
トラム拡散受信機であって、ＰＮパターンによりスペク
トラム拡散された信号を受信し、この受信信号から搬送
波を位相変調したデータ信号を再生するものである。

【００１２】このスペクトラム拡散受信器３は、発振手
段３０と、分周手段３１と、発生手段３２と、第１の乗
算手段３３と、第２の乗算手段３４と、制御手段３５
と、ローパスフィルタ手段３６とを備える。

【００１３】この発振手段３０は、制御電圧により周波
数の変化する発振信号を発生する。分周手段３１は、発
振手段３０の発振信号を分周する。発生手段３２は、分
周手段３１の出力信号に同期させてＰＮパターンを発生
する。第１の乗算手段３３は、発振手段３０の発振信号
と発生手段３２の発生するＰＮパターンとの乗算値を算
出する。

【００１４】第２の乗算手段３４は、第１の乗算手段３
３の出力信号と受信信号との乗算値を算出する。制御手
段３５は、第２の乗算手段３４の出力信号の持つ低周波
数成分を抽出して、その低周波数成分から発振手段３０
に与える制御電圧を生成する。ローパスフィルタ手段３
６は、第２の乗算手段３４の出力信号の持つ低周波数成
分を抽出することでデータ信号を抽出して外部に出力す
る。

【００１５】この制御手段３５は、第２の乗算手段３４
の出力信号の持つ低周波数成分を抽出するローパスフィ
ルタ手段と、そのローパスフィルタ手段の出力信号を全
波整流する全波整流手段と、その全波整流手段の出力信
号のピーク値から発振手段３０に与える制御電圧を生成
する発振制御手段とから構成されることがある。

【００１６】また、この制御手段３５は、第２の乗算手
段３４の出力信号の持つ低周波数成分を抽出するローパ
スフィルタ手段と、そのローパスフィルタ手段の出力信
号の正又は負値のピーク値から発振手段３０に与える制
御電圧を生成する発振制御手段とから構成されることが
ある。

【００１７】

【作用】本発明のスペクトラム拡散受信機３では、発振
手段３０が、制御手段３５からの制御電圧を受けて、搬
送波の周波数と同一の周波数を持つ発振信号を発生し、
これを受けて、分周手段３１が、この発振信号を分周す
ることで、ＰＮパターンのクロック周波数と同一の周波
数を持つ信号を発生する。

【００１８】この分周手段３１の分周信号を受けて、発
生手段３２が、この分周信号を用いて、送信側のＰＮパ
ターンと同一のＰＮパターンを発生し、これを受けて、
第１の乗算手段３３が、発振手段３０の発振信号と発生
手段３２の発生するＰＮパターンとの乗算値を算出す
る。

【００１９】この第１の乗算手段３３の出力信号を受け
て、第２の乗算手段３４が、第１の乗算手段３３の出力
信号と受信信号とを乗算することで、発生手段３２の発
生するＰＮパターンと受信信号の持つＰＮパターンとの
位相差であるとともに、発振手段３０の発生する発振信
号と受信信号の持つ搬送波との位相差である位相差を生
成する。

【００２０】そして、この位相差生成を受けて、制御手
段３５が、第２の乗算手段３４の出力信号の持つ低周波
数成分を抽出することで、第２の乗算手段３４の生成す
る位相差を検出して制御電圧を生成し、これを受けて、
発振手段３０が、第１の乗算手段３３に対して、受信信
号の持つ搬送波と一致するようになる発振信号を発生し
ていくとともに、分周手段３１を介して、発生手段３２
に対して、発生手段３２の発生するＰＮパターンと受信
信号の持つＰＮパターンとが一致するようになる信号を
発生していく。

【００２１】このようにして、本発明のスペクトラム拡
散受信機３では、１つの発振手段３０を用いるだけで、
受信するスペクトラム拡散信号からデータ信号を抽出で
きるようになり、簡略な構成に従ってデータ信号を抽出
できるようになる。

【００２２】

【実施例】以下、実施例に従って本発明を詳細に説明す
る。図２に、本発明により構成されるスペクトラム拡散
受信機３の一実施例を図示する。ここで、この実施例で
は、送信側が、前後のシンボル間の位相差に情報を載せ
る位相変調方式であるＰＳＫで一次変調を行うことを想
定している。

【００２３】図中、４０はＡＧＣアンプであって、送信
側から送られてくるスペクトラム拡散信号を受信するも
の、４１は電圧制御発振器であって、制御電圧により周
波数の変化する発振信号を発生するもの、４２は分周器
であって、電圧制御発振器４１の発振信号を分周するも
の、４３はＰＮパターン発生器であって、分周器４２の
出力信号に同期させてＰＮパターンを発生するものであ
る。

【００２４】４４は第１の乗算器であって、電圧制御発
振器４１の発振信号とＰＮパターン発生器４３の発生す
るＰＮパターンとの乗算値を算出するもの、４５は第２
の乗算器であって、第１の乗算器４４の出力信号とＡＧ
Ｃアンプ４０の受信信号との乗算値を算出するもの、４
６はローパスフィルタであって、第２の乗算器４５の出
力信号の持つ低周波数成分を抽出するものである。

【００２５】４７は全波整流回路であって、ローパスフ
ィルタ４６の出力信号を全波整流するもの、４８はＶＣ
Ｏ制御回路であって、全波整流回路４７の出力信号を入
力として、電圧制御発振器４１に与える制御電圧を生成
するもの、４９はローパスフィルタであって、第２の乗
算器４５の出力信号の持つ低周波数成分を抽出するも
の、５０は論理判定回路であって、ローパスフィルタ４
９の出力信号を入力として、論理判定処理を実行するこ
とで送信側の送出したデータ信号を再生するものであ
る。

【００２６】次に、このように構成される実施例の動作
処理について詳細に説明する。送信側の一次変調で用い
た搬送波を“cos(ωt)”、送信側の送出するデータ信号
を“ｄ(t) ”、送信側の用いたＰＮパターンを“ｐ(t)
”で表すならば、ＡＧＣアンプ４０は、“ｐ(t)d(t)co
sωt"で表されるスペクトラム拡散信号を受信する。こ
こで、ＰＳＫのような位相変調方式では、“ｄ(t) ”は
“１”か“−１”の値を採る。

【００２７】ＡＧＣアンプ４０がこのスペクトラム拡散
信号を受信するときに、電圧制御発振器４１は、搬送波
の角周波数ωを持つ“cos(ωｔ＋θ)"という発振信号を
発生し、これを受けて、分周器４２は、この発振信号を
分周することで、ＰＮパターンのクロック周波数と同一
周波数を持つ信号を発生する。

【００２８】すなわち、送信側の一次変調で用いた搬送
波の周波数が２５６ＭＨｚで、送信側の用いたＰＮパタ
ーンのクロック周波数が１６ＭＨｚであるときには、電
圧制御発振器４１は、２５６ＭＨｚの周波数を持つ“co
s(ωｔ＋θ)"という発振信号を発生し、これを受けて、
分周器４２は、この発振信号を“１／１６”に分周する
ことで、ＰＮパターンのクロック周波数と同一周波数と
なる１６ＭＨｚの周波数を持つ信号を発生するのであ
る。

【００２９】この分周器４２の分周信号を受けて、ＰＮ
パターン発生器４３は、この分周信号を用いて、送信側
のＰＮパターンと同一のＰＮパターン“ｐ'(t)”を発生
する。ここで、ＰＮパターン発生器４３の発生するＰＮ
パターン“ｐ'(t)”は、送信側のＰＮパターンとパター
ン形態は同一であるものの、位相が異なっていることか
ら、送信側の用いたＰＮパターン“ｐ(t) ”とは異なる
ことを表示すべく“ｐ'(t)”と記号化してある。

【００３０】このようにして、電圧制御発振器４１が
“cos(ωｔ＋θ)"という発振信号を発生し、ＰＮパター
ン発生器４３がＰＮパターン“ｐ'(t)”を発生すると、
第１の乗算器４４は、この２つを乗算することで“ｐ'
(t)cos(ωｔ＋θ)"という信号を生成し、これを受け
て、第２の乗算器４５は、この“ｐ'(t)cos(ωｔ＋θ)"
という信号と、ＡＧＣアンプ４０の受信した“ｐ(t)d
(t)cosωt"というスペクトラム拡散信号とを乗算するこ
とで、“ｐ(t)p'(t)ｄ(t)cosωｔcos(ωｔ＋θ)"という
信号を生成する。

【００３１】すなわち、第２の乗算器４５は、 ｐ(t)p'(t)ｄ(t)cosωｔcos(ωｔ＋θ) ≡ｐ(t)p'(t)ｄ(t)*[cos( ２ωｔ＋θ) ＋cos(−θ)] という信号を生成するのである。

【００３２】この第２の乗算器４５の出力信号を受け
て、ローパスフィルタ４６は、その出力信号の低周波数
成分である“ｐ(t)p'(t)ｄ(t)cos（−θ)"を抽出し、全
波整流回路４７は、このローパスフィルタ４６の出力信
号を全波整流することで絶対値レベルに変換し、この全
波整流回路４７の出力信号を受けて、ＶＣＯ制御回路４
８は、全波整流回路４７の出力信号のピーク値を検出し
て電圧制御発振器４１に与える。

【００３３】すなわち、ＶＣＯ制御回路４８は、ＰＮパ
ターン発生器４３のＰＮパターン“ｐ'(t)”が、送信側
の用いたＰＮパターン“ｐ(t) ”と一致（ｐ'(t)ｐ(t）
＝１）することになる制御電圧を生成して電圧制御発振
器４１に与えるのである。これから、このループは、全
波整流回路４７の出力信号が最大値に到達することで同
期状態に入ることになる。

【００３４】この同期状態では、電圧制御発振器４１
が、θが“０°,180°”という値を持つ“cos(ωｔ＋
θ)"という発振信号を発生することになり、ＰＮパター
ン発生器４３が、送信側の用いたＰＮパターンと一致す
る“ｐ(t) ”というＰＮパターンを発生することになる
ので、第２の乗算器４５は、“ｄ(t)*[cos(2ωｔ＋θ)
＋cos(θ)]" という信号を発生する。

【００３５】この第２の乗算器４５の出力信号を受け
て、ローパスフィルタ４９は、その出力信号の低周波数
成分である“ｄ(t)cosθ＝±ｄ(t)"を抽出し、論理判定
回路５０は、ローパスフィルタ４９の出力する時系列デ
ータに従い、送信側で符号化された方式に準じて論理判
定を行う。

【００３６】このようにして、本発明のスペクトラム拡
散受信機３では、１つの電圧制御発振器４１を用いるだ
けで、受信するスペクトラム拡散信号“ｐ(t)d(t)cosω
t"からデータ信号“ｄ(t) ”を抽出できるようになるの
である。

【００３７】図２の実施例では、全波整流回路４７を用
いたが、これを省略することもできる。すなわち、図３
に示すように、ローパスフィルタ４６の出力信号を直接
ＶＣＯ制御回路４８に入力する構成を採ることも可能で
ある。

【００３８】この構成を採るときには、ＶＣＯ制御回路
４８には、データ信号“ｄ(t) ”の値に従って、正と負
の双方の極性を持った信号が入力されることになるの
で、ＶＣＯ制御回路４８は、ローパスフィルタ４６の出
力する正値の出力信号のピーク値を検出することで制御
電圧を生成して電圧制御発振器４１に与えたり、ローパ
スフィルタ４６の出力する負値の出力信号のピーク値を
検出することで制御電圧を生成して電圧制御発振器４１
に与えていくことで、同期状態を実現していくことにな
る。

【００３９】図示実施例に従って本発明を開示したが、
本発明はこれに限定されるものではない。例えば、この
実施例では、送信側がＰＳＫで一次変調を行うことを想
定したが、本発明はこれに限られるものではなく、ＱＳ
Ｋ等に対してもそのまま適用できる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のスペクト
ラム拡散受信機によれば、１つの電圧制御発振器（ＶＣ
Ｏ）を用いるだけで、受信するスペクトラム拡散信号か
らデータ信号を抽出できるようになり、簡略な構成に従
ってデータ信号を抽出できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理構成図である。

【図２】本発明の一実施例である。

【図３】本発明の他の実施例である。

【図４】スペクトラム拡散通信の説明図である。

【図５】スペクトラム拡散通信の説明図である。

【図６】従来技術の説明図である。

【符号の説明】

３ スペクトラム拡散受信機 ３０ 発振手段 ３１ 分周手段 ３２ 発生手段 ３３ 第１の乗算手段 ３４ 第２の乗算手段 ３５ 制御手段 ３６ ローパスフィルタ手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＰＮパターンによりスペクトラム拡散さ
   れた信号を受信し、この受信信号から搬送波を位相変調
   したデータ信号を再生するスペクトラム拡散受信機にお
   いて、 制御電圧により周波数の変化する発振信号を発生する発
   振手段と、 上記発振手段の発振信号を分周する分周手段と、 上記分周手段の出力信号に同期させてＰＮパターンを発
   生する発生手段と、 上記発振手段の発振信号と上記発生手段の発生するＰＮ
   パターンとの乗算値を算出する第１の乗算手段と、 上記第１の乗算手段の出力信号と受信信号との乗算値を
   算出する第２の乗算手段と、 上記第２の乗算手段の出力信号の持つ低周波数成分を抽
   出して、その低周波数成分から上記発振手段に与える制
   御電圧を生成する制御手段とを備えることを、 特徴とするスペクトラム拡散受信機。
2. 【請求項２】 請求項１記載のスペクトラム拡散受信機
   において、 制御手段は、第２の乗算手段の出力信号の持つ低周波数
   成分を抽出するローパスフィルタ手段と、該ローパスフ
   ィルタ手段の出力信号を全波整流する全波整流手段と、
   該全波整流手段の出力信号のピーク値から発振手段に与
   える制御電圧を生成する発振制御手段とから構成される
   ことを、 特徴とするスペクトラム拡散受信機。
3. 【請求項３】 請求項１記載のスペクトラム拡散受信機
   において、 制御回路は、第２の乗算手段の出力信号の持つ低周波数
   成分を抽出するローパスフィルタ手段と、該ローパスフ
   ィルタ手段の出力信号の正又は負値のピーク値から発振
   手段に与える制御電圧を生成する発振制御手段とから構
   成されることを、 特徴とするスペクトル拡散受信機。