JPH09270738A - スペクトル拡散受信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】特別な同期捕捉回路を用いずに、同期捕捉及び
同期保持と周波数変換とを１つの発振回路で行う。 【解決方法】ＶＣＯ１３のフリーラン周波数は、スペク
トル拡散信号の搬送波信号より所定量ずらされて設定さ
れている。受信信号中の拡散符号と受信装置で作成され
た拡散符号との自己相関の±１チップの相関レベルにお
けるキャプチャレンジ、前記自己相関の極大点の相関レ
ベルにおけるキャプチャレンジ及び第１分周回路１４の
分周数Ｎ１及び逓倍回路１６の逓倍数Ｎ３によって、前
記所定量が設定される。そのずれた周波数により確実な
同期捕捉が可能である。ＰＬＬ動作により第１乗算器２
の出力信号の位相に同期した出力信号がＶＣＯ１３から
発生する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、直接拡散方式のス
ペクトル拡散受信装置に関し、拡散符号の同期補足及び
同期保持と、拡散信号の周波数変換とを両立出来る様に
したスペクトル拡散受信装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】無線通信方式の一つとして、従来から、
スペクトル拡散通信方式が広く知られている。このスペ
クトル拡散方式では、送信側において、音声やデータな
どの情報信号で搬送波を変調し、この情報変調信号にＭ
系列等の拡散符号を乗算することによりスペクトル拡散
を行う。そして、スペクトル拡散された信号をアンテナ
より送信する。一方、受信側では、受信したスペクトル
拡散信号に送信側と同一の拡散符号を乗算して逆拡散を
行い、さらに情報復調して情報信号を得るようにしてい
る。

【０００３】このような、スペクトル拡散通信方式で
は、受信側で逆拡散する際、受信側で作成した拡散符号
と受信信号中の拡散符号との同期をとって乗算しなけれ
ばならない。そこで、従来は、図２の如き、受信側で作
成する拡散符号と受信信号中の拡散符号の同期関係を保
つスペクトル拡散受信装置が提案されている。図２にお
いて、受信スペクトル拡散信号は周波数変換回路（１）
で後段の回路で処理され易いように低い周波数に周波数
変換された後、乗算器（２）で拡散符号発生回路（３）
から発生する拡散符号と乗算される。乗算器（２）の出
力信号は位相比較回路（４）においてＶＣＯ（電圧制御
発振回路）（５）の出力信号と位相比較される。位相比
較の結果に応じた位相比較回路（４）の出力信号は、Ｌ
ＰＦ（６）で平滑された後ＶＣＯ（５）に制御信号とし
て印加され、前記制御信号に応じてＶＣＯ（５）の発振
周波数が可変される。ＶＣＯ（５）の出力信号は、位相
比較回路（４）に印加されるとともに、分周回路（７）
で分周された後に拡散符号発生回路（３）に印加され
る。ここで、位相比較回路（４）、ＶＣＯ（５）、ＬＰ
Ｆ（６）は、いわゆるＰＬＬ（フェイズ ロックド ルー
プ）を構成し、位相比較回路（４）の２つの入力信号の
位相差が０となるように前記ＰＬＬが動作する。その
為、ＶＣＯ（５）の発振周波数の変化に応じて、拡散符
号発生回路（３）からの拡散符号の発生タイミングが変
化し、前記ＰＬＬは位相比較回路（４）の２つの入力信
号の位相が同期するように動作するので、乗算器（２）
の出力信号とＶＣＯ（５）の出力信号との位相が同期す
る。

【０００４】前記ＰＬＬのロック後、前記スペクトル拡
散信号に同期した拡散符号が発生し、スペクトル拡散信
号と前記拡散符号とが乗算器（２）で乗算されることに
より、逆拡散が行われる。そして、逆拡散により発生す
る乗算器（２）の出力信号は、ＢＰＦ（８）を介して、
復調回路（９）に印加され、復調により情報信号を得る
ことができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図２の回路
では、スペクトル拡散信号中の拡散符号と受信装置で作
成される拡散符号との同期を捕捉するために同期捕捉回
路（１０）を設けていた。即ち、スイッチ（１２）が基
準電圧（１１）を選択した状態において、同期捕捉回路
（１０）は乗算器（２）の出力信号をレベル検波するこ
とにより相関を検出し、相関レベルが所定レベル以上で
あれば、スイッチ（１２）をＬＰＦ（６）の出力信号を
選択するように制御する。しかし、このような回路を設
けると回路構成が複雑になり、ＩＣ化に不適であるとい
う問題があった。

【０００６】また、図２の回路では、周波数変換用の局
部発振信号を発生するための発振回路とＶＣＯ（５）と
が必要となり、発振回路を２つ持たなければならないと
いう問題があった。そこで、本発明の目的は、拡散信号
の同期捕捉及び同期保持と、周波数変換とを、１つの発
振回路で達成することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、スペク
トル拡散信号を受信するスペクトル拡散受信装置であっ
て、前記スペクトル拡散信号を周波数変換する周波数変
換部及びスペクトル拡散信号を拡散符号により逆拡散す
る逆拡散部とを備える逆拡散回路と、フリーラン周波数
がスペクトル逆拡散信号の搬送波周波数ｆ０に対して所
定周波数δｆだけ離して設定されたＶＣＯと、該ＶＣＯ
の出力信号を分周数Ｎ１で分周する第１分周回路と、前
記逆拡散回路の出力信号と、該第１分周回路の出力信号
との位相を比較する位相比較回路と、該位相比較回路の
出力信号に応じてＶＣＯの制御信号を発生する制御信号
発生回路と、前記ＶＣＯの出力信号に応じて前記拡散符
号を発生する拡散符号発生回路と、前記ＶＣＯの出力信
号を逓倍数Ｎ３で逓倍し、前記周波数変換回路に印加す
る逓倍回路と、から成り、前記ＶＣＯのフリーラン周波
数は、ｆｃ１＜ｆ０＋δｆ＜（Ｎ１×ｆｃ２）／（Ｎ１
＋Ｎ３）あるいは（Ｎ１×ｆｃ２）／（Ｎ１＋Ｎ３）＜
ｆ０−δｆ＜ｆｃ１の範囲とかつδｆｓ＜δｆの範囲と
に応じて設定されることを特徴とする。但し、ｆｃ１：
自己相関の２次極大点におけるキャプチャレンジを定め
る周波数、ｆｃ２：自己相関の１次極大点におけるキャ
プチャレンジを定める周波数、δｆｓ：スライディング
相関を行える周波数差である。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態を示す
図であり、（１３）はフリーラン周波数が搬送波周波数
に対してδｆだけ離れて設定され、発振周波数が可変可
能なＶＣＯ、（１４）はＶＣＯ（１３）の出力信号を分
周数Ｎ１で分周し、出力信号を位相比較回路に印加する
第１分周回路、（１５）はＶＣＯ（１３）の出力信号を
分周数Ｎ２で分周し、出力信号を乗算器（２）に印加す
る第２分周回路、（１６）はＶＣＯ（１３）の出力信号
を逓倍数Ｎ３で逓倍し、周波数変換回路（１）に印加さ
れる。尚、図１において、図２の従来例と同一の回路に
ついては、従来例と同一の符号を付し、説明を省略す
る。

【０００９】図２において、受信拡散号中の拡散符号と
受信装置で作成される拡散符号との同期保持動作につい
ては図２と同一であるので、動作説明を省略する。但
し、ＶＣＯ（１３）の出力信号は、第１分周回路（１
４）で分周された後位相比較回路（４）に、また、第２
分周回路（１５）で分周された後乗算器（２）に印加さ
れる。

【００１０】また、ＶＣＯ（１３）の出力信号は、逓倍
回路（１６）において逓倍数Ｎ３で逓倍された後、周波
数変換回路（１）に印加される。周波数変換回路（１）
において、アンテナに受信されたスペクトル拡散信号は
逓倍回路（１６）の出力信号により低い周波数に周波数
変換される。ところで、ＶＣＯ（１３）のフリーラン周
波数を拡散符号の搬送波周波数からδｆだけ離して設定
される。周波数変換回路（１）の入力及び出力側のスペ
クトル拡散信号の搬送波周波数をそれぞれｆｃ及びｆIF
とし、ＶＣＯ（１３）の出力信号ｆｖｃｏを、

【００１１】

【数１】

【００１２】とすると、第１分周回路（１４）の出力信
号ｆｐは、

【００１３】

【数２】

【００１４】となり、逓倍回路（１６）の出力信号ｆｅ
は、

【００１５】

【数３】

【００１６】となる。尚、周波数変換回路（１）の出力
信号と乗算器（２）の出力信号との周波数は同一であ
る。よって、周波数変換回路（１）の出力信号ｆIFは、

【００１７】

【数４】

【００１８】となる。また、位相比較回路（４）の出力
信号ｆｐｄは、

【００１９】

【数５】

【００２０】となる。ところで、式（５）より、位相比
較回路（４）、ＬＰＦ（６）及びＶＣＯ（１３）から成
るＰＬＬがロックするとき、式（５）の第１及び第２項
が、

【００２１】

【数６】

【００２２】となる。そのため、式（６）の条件よりそ
れぞれの分周数を設定することにより、ＶＣＯ（１３）
の出力信号によって周波数変換することが出来る。ま
た、式（５）の第３項がＰＬＬのキャプチャレンジの上
限周波数をｆｃｐとすると、

【００２３】

【数７】

【００２４】となる。よって、ＶＣＯ（１３）のフリー
ラン周波数を定めるためのδｆの上限を式（７）で設定
することが出来る。ここで、分周数や逓倍数は「１」を
含む。また、位相比較回路（４）、ＬＰＦ（６）及びＶ
ＣＯ（１３）から成るＰＬＬにおいて、ロックアップ時
間をｔとすると、図３の自己相関の２チップをスライデ
ィングするために要する時間がｔ≦（２／ｆ）と表せら
れるので

【００２５】

【数８】

【００２６】となる。但し、ｆは周波数である。拡散符
号がＭ系列の符号である場合、図３（イ）の如き自己相
関が得られる。ところで、相関のレベルとＰＬＬのキャ
プチャレンジとの関係は図４の如く示され、キャプチャ
レンジは図４の曲線の内側で示される。図４（イ）よ
り、図３（イ）で示される極大点から±１チップから離
れた相関レベルにおけるキャプチャレンジはｆｃｍ１と
ｆｃｍ１’との範囲内であり、相関の極大点に相当する
相関レベルのＰＬＬのキャプチャレンジはｆｃｍ２とｆ
ｃｍ２’との範囲内である。そして、図３（イ）より、
相関レベルが極大点と前記±１チップのレベルとの間に
あるとＰＬＬは第１乗算器（２）の出力信号に同期す
る。よって、拡散符号の搬送波周波数をｆ０とすると、
式（７）よりキャプチャレンジの上限は、

【００２７】

【数９】

【００２８】の範囲となり、キャプチャレンジの下限
は、

【００２９】

【数１０】

【００３０】となり、δｆが設定される。尚、これらの
条件とともに、式（８）で設定される条件が加えられ
る。また、拡散符号がＧｏｌｄ符号等の非Ｍ系列の符号
であると、図３（ロ）の如き自己相関が得られる。図４
（ロ）より、２次極大点に相当する相関レベルのキャプ
チャレンジはｆｃｎ１とｆｃｎ１’との範囲内であり、
１次極大点に相当する相関レベルのＰＬＬのキャプチャ
レンジはｆｃｎ２とｆｃｎ２’との範囲内である。そし
て、図３（ロ）より、相関レベルが１次極大点と２次極
大点との間にある時ＰＬＬがロックするようなδｆを設
定すると、２次極大点に誤って同期することがない。よ
って、拡散符号の搬送波周波数をｆ０とすると、式
（７）よりキャプチャレンジの上限は、

【００３１】

【数１１】

【００３２】の範囲となり、キャプチャレンジの下限
は、

【００３３】

【数１２】

【００３４】となり、δｆが設定される。尚、これらの
条件とともに、式（８）で設定される条件が加えられ
る。さらに、拡散符号が異なる他の送信機のスペクトル
拡散信号を受信すると、図３（ハ）の実線の如き相互相
関が得られる。尚、自己相関は図３（ハ）の点線の如く
なる。図４（ハ）より、相互相関の最大極大点に相当す
る相関レベルのキャプチャレンジはｆｃｃ１とｆｃｃ
１’との範囲内であり、自己極大点に相当する相関レベ
ルのキャプチャレンジはｆｃｃ２とｆｃｃ２’との範囲
内である。そして、図３（ハ）より、相関レベルが自己
相関の極大点と相互相関の最大極大点との間にある時Ｐ
ＬＬがロックするようなδｆを設定すると、前記最大極
大点に誤って同期することがない。よって、拡散符号の
搬送波周波数をｆ０とすると、式（７）よりキャプチャ
レンジの上限は、

【００３５】

【数１３】

【００３６】の範囲となり、（ｆ０＋δｆ）が、キャプ
チャレンジの下限で、

【００３７】

【数１４】

【００３８】となるように、δｆが設定される。尚、こ
れらの条件とともに、式（８）で設定される条件が加え
られる。よって、拡散符号がＭ系列または非Ｍ系列であ
るシステムや、拡散符号が複数あるために相互相関が起
きるシステムに応じてδｆを設定すれば、疑似ロックす
ることなく、乗算器（２）の出力信号とＶＣＯ（１３）
の出力信号との正確な同期の捕捉を確実に行うことがで
きる。

【００３９】ところで、スペクトル拡散信号中の拡散符
号と受信装置側の拡散符号とが完全に一致したとき、乗
算器（２）の出力信号は完全な連続信号となる。しか
し、少しでも一致していない場合、乗算器（２）から完
全な連続信号は得られず、ＰＬＬ回路の手法で用いられ
る一般的な条件からではＶＣＯ（１３）の出力周波数を
搬送波周波数にロックすることができない。そこで、相
関レベルに応じたＰＬＬ回路のキャプチャレンジを考慮
することによって、ＶＣＯ（１３）の出力信号のロック
が達成される。

【００４０】ここで、ＶＣＯ（１３）の発振子として、
固体発振子を用いることによって、フリーラン周波数を
精度良く設定することができ、安定したフリーラン周波
数を得ることができる。その為、受信機の製造時や経年
変化等におけるＶＣＯ（１３）の調整を無くすことがで
きる。さらに、ＳＡＷ発振子を用いることにより、ＶＣ
Ｏ（１３）の周波数の可変範囲を比較的広くすることが
できるので、ＶＣＯ（１３）のフリーラン周波数を所定
範囲以内で精度良く、任意に設定することができる。

【００４１】また、図１においては、ＶＣＯ（１３）の
出力信号を逓倍した後周波数変換回路（１）に印加して
いるが、ＶＣＯ（１３）の出力信号を分周した後に周波
数変換回路（１）に印加しても良い。分周回路の分周数
をＮ３’とすると、逓倍数Ｎ３の代わりに分周比１／Ｎ
３’を入れることによって、δｆの条件を設定すること
が出来る。

【００４２】さらに、図１において、受信スペクトル拡
散信号を逆拡散した後に周波数変換しても上述した条件
で同期捕捉及び同期保持と周波数変換とを行うことがで
きる。

【００４３】

【発明の効果】以上に述べた如く、本発明によれば、Ｖ
ＣＯのフリーラン周波数を所定量ずらすことによって、
確実にＶＣＯの出力周波数をスペクトル拡散信号の搬送
波信号に引き込むことができ、スペクトル拡散信号中の
拡散符号と受信装置で作成される拡散符号との同期捕捉
を確実に行うことができる。

【００４４】また、ＶＣＯのフリーラン周波数を本発明
を構成する分周回路の分周数とにより定められる所定の
条件範囲内で設定するので、拡散符号の同期捕捉だけで
なく同期保持さらには周波数変換を１個の発振回路で行
うことができる。その為、特別な同期捕捉回路を削除
し、発振回路を削減でき、ＩＣ化に好適なスペクトル拡
散受信装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示すブロック図である。

【図２】従来例を示すブロック図である。

【図３】本発明を説明するための相関図である。

【図４】相関とキャプチャレンジとの関係を示す特性図
である。

【符号の説明】

１３ ＶＣＯ １４ 第１分周回路 １５ 第２分周回路 １６ 逓倍回路

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スペクトル拡散信号を受信するスペクトル
   拡散受信装置であって、 前記スペクトル拡散信号を周波数変換する周波数変換部
   及びスペクトル拡散信号を拡散符号により逆拡散する逆
   拡散部とを備える逆拡散回路と、 フリーラン周波数がスペクトル逆拡散信号の搬送波周波
   数ｆ０に対して所定周波数δｆだけ離して設定されたＶ
   ＣＯと、 該ＶＣＯの出力信号を分周数Ｎ１で分周する第１分周回
   路と、 前記逆拡散回路の出力信号と、該第１分周回路の出力信
   号との位相を比較する位相比較回路と、 該位相比較回路の出力信号に応じてＶＣＯの制御信号を
   発生する制御信号発生回路と、 前記ＶＣＯの出力信号に応じて前記拡散符号を発生する
   拡散符号発生回路と、 前記ＶＣＯの出力信号を逓倍数Ｎ３で逓倍し、前記周波
   数変換回路に印加する逓倍回路と、 から成り、 前記ＶＣＯのフリーラン周波数は、ｆｃ１＜ｆ０＋δｆ
   ＜（Ｎ１×ｆｃ２）／（Ｎ１＋Ｎ３）あるいは（Ｎ１×
   ｆｃ２）／（Ｎ１＋Ｎ３）＜ｆ０−δｆ＜ｆｃ１の範囲
   とかつδｆｓ＜δｆの範囲とに応じて設定されることを
   特徴とするスペクトル拡散受信装置。 但し、ｆｃ１：自己相関の２次極大点におけるキャプチ
   ャレンジを定める周波数。 ｆｃ２：自己相関の１次極大点におけるキャプチャレン
   ジを定める周波数。 δｆｓ：スライディング相関を行える周波数差。
2. 【請求項２】前記ＶＣＯのフリーラン周波数を、ｆｃ３
   ＜ｆ０＋δｆ＜（Ｎ１×ｆｃ２）／（Ｎ１＋Ｎ３）ある
   いは（Ｎ１×ｆｃ２）／（Ｎ１＋Ｎ３）＜ｆ０−δｆ＜
   ｆｃ３の範囲とかつδｆｓ＜δｆの範囲とに応じて設定
   することを特徴とする請求項１記載のスペクトル拡散受
   信装置。 但し、ｆｃ２：自己相関の１次極大点におけるキャプチ
   ャレンジを定める周波数。 ｆｃ３：相互相関の極大点におけるキャプチャレンジを
   定める周波数。 δｆｓ：スライディング相関を行える周波数差。
3. 【請求項３】 前記ＶＣＯのフリーラン周波数を、ｆｃ
   ４＜ｆ０＋δｆ＜（Ｎ１×ｆｃ５）／（Ｎ１＋Ｎ３）あ
   るいは（Ｎ１×ｆｃ５）／（Ｎ１＋Ｎ３）＜ｆ０−δｆ
   ＜ｆｃ４の範囲とかつδｆｓ＜δｆの範囲とに応じて設
   定することを特徴とするスペクトル拡散受信装置。 但し、ｆｃ４：自己相関の±１チップ以内の最小キャプ
   チャレンジを定める周波数。 ｆｃ５：自己相関の±１チップ以内の最大キャプチャレ
   ンジを定める周波数。 δｆｓ：スライディング相関を行える周波数差。
4. 【請求項４】スペクトル拡散信号を受信するスペクトル
   拡散受信装置であって、 前記スペクトル拡散信号を周波数変換する周波数変換部
   及びスペクトル拡散信号を拡散符号により逆拡散する逆
   拡散部とを備える逆拡散回路と、 フリーラン周波数がスペクトル逆拡散信号の搬送波周波
   数ｆ０に対して所定周波数δｆだけ離して設定されたＶ
   ＣＯと、 該ＶＣＯの出力信号を分周数Ｎ１で分周する第１分周回
   路と、 前記逆拡散回路の出力信号と、該第１分周回路の出力信
   号との位相を比較する位相比較回路と、 該位相比較回路の出力信号に応じてＶＣＯの制御信号を
   発生する制御信号発生回路と、 前記ＶＣＯの出力信号に応じて前記拡散符号を発生する
   拡散符号発生回路と、 前記ＶＣＯの出力信号を分周数Ｎ３’で分周し、前記周
   波数変換回路に印加する第２分周回路と、 から成り、 前記ＶＣＯのフリーラン周波数は、ｆｃ６＜ｆ０＋δｆ
   ＜（Ｎ１×ｆｃ７）／（Ｎ１＋（１／Ｎ３’））あるい
   は（Ｎ１×ｆｃ７）／（Ｎ１＋（１／Ｎ３’）＜ｆ０−
   δｆ＜ｆｃ６の範囲とかつδｆｓ＜δｆの範囲とに応じ
   て設定されることを特徴とするスペクトル拡散受信装
   置。 但し、ｆｃ６：自己相関の２次極大点におけるキャプチ
   ャレンジを定める周波数。 ｆｃ７：自己相関の１次極大点におけるキャプチャレン
   ジを定める周波数。 δｆｓ：スライディング相関を行える周波数差。
5. 【請求項５】前記ＶＣＯのフリーラン周波数を、ｆｃ８
   ＜ｆ０＋δｆ＜（Ｎ１×ｆｃ７）／（Ｎ１＋（１／Ｎ
   ３’））あるいは（Ｎ１×ｆｃ７）／（Ｎ１＋（１／Ｎ
   ３’））＜ｆ０−δｆ＜ｆｃ８の範囲とかつδｆｓ＜δ
   ｆの範囲とに応じて設定することを特徴とする請求項４
   記載のスペクトル拡散受信装置。 但し、ｆｃ７：自己相関の１次極大点におけるキャプチ
   ャレンジを定める周波数。 ｆｃ８：相互相関の極大点におけるキャプチャレンジを
   定める周波数。 δｆｓ：スライディング相関を行える周波数差。
6. 【請求項６】 前記ＶＣＯのフリーラン周波数は、ｆｃ
   ９＜ｆ０＋δｆ＜（Ｎ１×ｆｃ１０）／（Ｎ１＋（１／
   Ｎ３’））あるいは（Ｎ１×ｆｃ１０）／（Ｎ１＋（１
   ／Ｎ３’））＜ｆ０−δｆ＜ｆｃ９の範囲とかつδｆｓ
   ＜δｆの範囲とに応じて設定されることを特徴とする請
   求項４記載のスペクトル拡散受信装置。 但し、ｆｃ９：自己相関の±１チップ以内の最小キャプ
   チャレンジを定める周波数。 ｆｃ１０：自己相関の±１チップ以内の最大キャプチャ
   レンジを定める周波数。 δｆｓ：スライディング相関を行える周波数差。
7. 【請求項７】前記ＶＣＯを構成する発振子に固体発振子
   またはＳＡＷ発振子を用いたことを特徴とする請求項１
   乃至６記載のスペクトル拡散受信装置。