JPH0955725A - スペクトラム拡散通信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クロック同期捕捉時間の短縮が実現でき、か
つジッタ特性を改善できるスペクトラム拡散通信装置を
提供することを目的とする。 【解決手段】 受信波が検出された時点で、まず相関出
力と符号発生タイミングの位相差を検出してリセット動
作を行い、その後、符号周期の２倍の周波数でコンボリ
ューション出力と符号タイミング信号を位相比較し、ク
ロック同期捕捉を行うようにして、クロック同期引き込
みを高速化するとともに、クロックのジッタを減少させ
るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スペクトラム拡散
通信装置に関し、特にその同期方式および同期回路に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のスペクトラム拡散通信装置におい
て、同期捕捉を行う場合、受信拡散信号と同一の拡散符
号をスライディングさせて同期捕捉を行うスライディン
グ相関同期方式が一般的である。

【０００３】また、ＳＡＷコンボルバ等の相関器を用い
て符号およびクロック同期を行う場合においては、例え
ば特願昭６３−２８７０９９（特開平２−１３２９３
５）号に開示されるように、相関ピークと参照用拡散符
号発生タイミング信号をフェイズコンパレータによって
位相比較し、この位相差情報に従って電圧制御発振器
（以下、ＶＣＯという）から出力されるクロック位相を
シフトさせて同期捕捉・保持を行う構成となっている。

【０００４】さらに、同期捕捉時間を短縮するために、
例えば特願平６−３３２７１４号に開示されるように、
コンボリューション出力と参照用拡散符号発生タイミン
グを符号周期の１／２周期毎に発生させる手段を用いて
前記同様同期捕捉を行う手段や、例えば特願昭６３−２
８７１０１（特開平２−１３２９３７）号に開示される
ように、コンボリューション出力と参照用符号発生タイ
ミングの時間差を計測し、次の受信符号周期において符
号発生器をリセットする構成なども用いられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例において、スライディング相関を用いた方法につい
ては、拡散符号長が長い系列の場合、同期捕捉時間が長
くかかってしまうという課題がある。

【０００６】また、マッチドフィルタを用いた方法につ
いては、フェイズ・ロックド・ループ（以下、ＰＬＬと
いう）のロックアップタイムとジッタの関係より、引き
込み時間の大幅な短縮は困難であり、特に、バースト受
信による通信を行う場合、同期捕捉のためのプリアンブ
ル期間が大きくなり、スループットを下げてしまうとい
った課題があった。

【０００７】さらに、このような同期捕捉時間を短くす
るための従来型のリセット同期方式を用いた場合におい
ては、リセット動作からクロック同期引き込み動作まで
の間、全て１符号周期毎の比較となることから、この方
式においてもクロック位相引き込みには時間がかかると
いった課題がある。

【０００８】本発明は、クロック同期捕捉時間の短縮が
実現でき、かつジッタ特性を改善できるスペクトラム拡
散通信装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、拡散符号系列
を生成する符号発生手段と、上記拡散符号系列の符号周
期および符号周期の２倍の周波数で符号発生タイミング
を生成する符号発生タイミング生成手段と、上記符号発
生手段を駆動するクロックを発生するクロック発生手段
と、受信信号に対して相関をとる相関手段と、該相関手
段の出力と上記符号周期の２倍の周波数のタイミング信
号と位相比較し同期捕捉を行う同期捕捉手段と、該相関
手段の出力と上記符号周期のタイミング信号の時間差を
検出する時間差検出手段と、該時間差に従って符号リセ
ットタイミングを生成する符号リセットタイミング生成
手段とを有することを特徴とする。

【００１０】以上の構成により、最小１周期で符号同期
の確立が可能となり、さらに従来に比べて２倍の周波数
で位相比較することが可能となることから、クロック同
期捕捉時間の短縮が実現でき、かつジッタ特性も改善さ
れる。

【００１１】また、バーストでデータ通信を行う際にバ
ースト受信毎に同期捕捉を行うことにより、システム構
成の柔軟性を拡大できる。

【００１２】

【発明の実施の形態および実施例】図１は、本発明の一
実施例を示すブロック図であり、図２、図３は、本実施
例の動作を示すタイムチャートである。

【００１３】図１において、制御回路１０１は、コンボ
リューション出力のマスクタイミング、リセットタイミ
ング等の制御を行うための回路であり、マスク回路１０
２は、コンボリューションピークを必要に応じてマスク
するための回路である。

【００１４】符号発生回路１０３は、参照用拡散符号お
よび復調用拡散符号を発生させる回路であり、該拡散符
号において拡散符号の特定のタイミング（例えば、先
頭）を知らしめる符号スタート信号（以下、ＣＧ−ＳＴ
ＡＲＴ信号という）を発生し、また、符号の１／２周期
毎（例えば、先頭および２つの先頭の中間）にタイミン
グ信号（以下、ＣＧ−ＳＴＡＲＴ２信号という）を発生
する。

【００１５】位相比較回路１０４は、リセットタイミン
グを検出するための回路であり、リセット回路１０５
は、位相比較回路１０４の比較出力よりピーク信号と符
号発生タイミングの時間差を計測するとともに、この時
間差に従ってリセットタイミング信号を生成する回路で
ある。

【００１６】電圧制御発振器（以下、ＶＣＯという）１
０６は、クロック位相同期をとるための回路であり、発
振器１０７は、内部クロックを発生させるための回路で
ある。分周器１０８は、この発振器１０７のクロックを
符号周期に合わせるための回路である。

【００１７】この分周器１０８において、内部クロック
で生成された比較信号を符号発生器１０３のリセットタ
イミングおよび、符号発生タイミングにより生成される
リセットタイミングに合わせて位相を切り替える。

【００１８】スイッチ１０９は、分周器１０８の出力と
マスク回路１０２の出力を切り替えるためのものであ
り、フェイズコンパレータ１１０は、符号発生タイミン
グとピーク信号もしくは内部クロックとの位相比較を行
い位相差情報を出力するためのものである。フェイズコ
ンパレータ１１０からの出力は、ループフィルタＬＦを
介してＶＣＯ１０６に送られる。

【００１９】相関器１１１は、受信拡散信号と相関をと
るための回路であり、例えばＳＡＷコンボルバである。
符号発生回路１０３からの参照用拡散符号は、局部発振
器Ｌ．Ｏ．からの信号とミキサＭｉｘにより重畳され、
フィルタＦｉｌｔｅｒおよび増幅器Ａｍｐを経て相関器
１１１に送られ、受信拡散信号との相関がとられる。ま
た、相関器１１１からの相関信号は、フィルタＦｉｌｔ
ｅｒ、増幅器Ａｍｐ、検波器Ｄｅｔ、ピーク検出器ｐｅ
ａｋを経て、マスク回路１０２に送られる。

【００２０】また、図２において、２０１は、相関器の
相関出力であるコンボリューション出力、２０２は、マ
スクされたコンボリューション出力である。さにら、図
３において、３０１は、マスク回路１０２によりマスク
された信号であり、立ち上がりエッジがコンボリューシ
ョン出力のピーク位置を示す。

【００２１】３０２は、１／２周期毎に出力されるＣＧ
−ＳＴＡＲＴ２信号であり、３０３が、符号周期毎に出
力されるＣＧ−ＳＴＡＲＴ信号である。この２つの信号
は、各々立ち上がりエッジが符号の特定のタイミングを
示す。３０４は、符号発生回路１０３のリセットタイミ
ングを示すリセット信号である。以下、本実施例の実際
の動作について説明を行う。

【００２２】まず、受信機において受信信号がない場
合、制御回路１０１は、フェイズコンパレータ１１０に
対し、比較信号を内部クロックにするために、スイッチ
１０９を切り替える。これを受けたフェイズコンパレー
タ１１０は、ＣＧ−ＳＴＡＲＴ２信号３０２と分周器１
０８の出力の位相比較を行い、ＶＣＯ１０６を制御し、
分周器１０８出力の同期をとっている。

【００２３】次に、受信信号を検出すると、制御回路１
０１は、まず位相比較回路１０４から出力されるコンボ
リューション出力３０１とＣＧ−ＳＴＡＲＴ信号３０３
の比較結果信号を待つ。そして、比較結果が所望の位相
差（例えば、１符号チップ）以上の場合、リセット回路
１０５に対して動作指示信号を出力する。

【００２４】一方、位相比較回路１０４の位相比較結果
として所望の位相差以内に収まっている場合は、制御回
路１０１に対してクロック同期指示信号を出力する。こ
れを受けた制御回路１０１は、分周回路１０８およびリ
セット回路１０５に対しては前記動作指示信号を出さず
に、スイッチ１０９の入力を相関ピークが出力される方
に切り替える。

【００２５】動作指示信号を受けたリセット回路１０５
は、次のＣＧ−ＳＴＡＲＴ信号３０３が来るまで待機
し、ＣＧ−ＳＴＡＲＴ信号３０３が得られると、コンボ
リューション出力３０１が来るまでの時間計測を行う。

【００２６】そして、コンボリューション出力３０１を
受けると、先程計測した時間と同時間経過後、符号発生
回路１０３および分周器１０８に対し、リセット信号３
０４を出力する。

【００２７】このリセット信号３０４を受けた符号発生
回路１０３は、このタイミングに従って参照用拡散符号
および復調用拡散符号を先頭もしくは予め設定された符
号発生位置から符号の発生を始める。ここで、参照用拡
散符号は、符号の途中でリセットされるので、制御回路
１０１はリセットされた参照用拡散符号により正しく相
関がとられるまでの間（約１周期）、相関ピークをマス
クするようにマスク回路１０２に動作を指示する。

【００２８】また、リセット信号３０４を受けた分周器
１０８では、このタイミングに従って分周を再度開始し
始めるとともに、この分周開始位置によってエッジが現
れる場合、フェイズコンパレータ１１０の誤動作を防ぐ
ために、エッジ情報をマスクし、次のサイクルから比較
エッジを出力する。

【００２９】リセット信号３０４を出力したリセット回
路１０５では、リセットタイミングにより±１符号チッ
プクロック以内にコンボリューション出力３０１とＣＧ
−ＳＴＡＲＴ信号３０３が入っているかどうかを次のサ
イクルで検出し、仮に±１チップ以内に入っていない場
合には、再度一連のリセット動作を繰り返す。

【００３０】また、±１チップ以内に互いの信号が入っ
ている場合、制御回路１０１に対してリセット動作完了
信号を出力する。これを受けた制御回路１０１は、スイ
ッチ１０９の出力をコンボリューション出力に切り替え
る切り替え制御信号を出力する。これによって、フェイ
ズコンパレータ１１０には、コンボリューション出力２
０１のピーク情報とＣＧ−ＳＴＡＲＴ２信号３０２が入
力され、クロック同期捕捉動作に移行する。

【００３１】クロック同期捕捉動作としては、通常のＰ
ＬＬ同様、この２つの入力信号の位相差情報によりＶＣ
Ｏ１０６の制御電圧をコントロールし、クロック位相の
制御を行う。そして、位相が一致し同期捕捉が終了する
と復調回路（図示せず）に対し同期捕捉完了信号を出力
し、一連の同期捕捉動作を終了する。また、受信バース
ト信号が無くなった時点で、制御回路１０１は、符号発
生タイミングに合わせて分周器１０８をリセットし、近
似位相で内部クロックとの同期捕捉を行う。

【００３２】図４は、本発明のその他の実施例として、
データ受信期間に関してＶＣＯ１０６を制御する電圧を
サンプルホールドさせる構成を示すブロック図である。

【００３３】サンプルホールド回路１１２は、ＶＣＯ１
０６の制御電圧情報をサンプルホールドする手段であ
り、例えばサンプルホールドＩＣである（なお、この電
圧情報を保持する手段としては、そのほかにＡ／Ｄコン
バータ、Ｄ／Ａコンバータを用いる方法や、基準電圧源
を用いる方法でも構成できる）。以下、本実施例につい
て第１実施例と異なる点について説明を行う。

【００３４】バーストデータが多重化された信号の場
合、相互相関の影響により正しく相関ピークが取り出せ
ない場合がある。そこで、プリアンブル期間において前
記第１実施例と同様に、リセット動作を行った後、制御
回路１０１は、サンプルホールド手段１１２に対して電
圧ホールド指示信号を出力するとともに、スイッチ１０
９に対し、分周器１０８からの内部クロック出力への切
り替え信号を送出し、受信信号検出回路（図示せず）よ
り受信完了信号を待つ。

【００３５】そして、受信完了信号を受けると、制御回
路１０１は、分周器１０８に対して符号発生タイミング
により生成されたリセット信号を出力して符号発生タイ
ミングと内部クロックの位相を近似にした後、サンプル
ホールド回路１１２に対し、ホールド解除信号を出力
し、内部クロックと符号発生タイミング（ＣＧ−ＳＴＡ
ＲＴ２信号３０２）の位相比較をフェイズコンパレータ
１１０にて行わせ、次の受信信号を待機する。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
受信波が検出された時点で、まず相関出力と符号発生タ
イミングの位相差を検出してリセット動作を行い、その
後、符号周期の２倍の周波数でコンボリューション出力
と符号タイミング信号を位相比較し、クロック同期捕捉
を行うことを可能とすることにより、クロック同期引き
込みを高速化するとともに、クロックのジッタを減少さ
せるという効果が得られる。

【００３７】これにより、通信開始時における同期プリ
アンブル時間の短縮が実現でき、スループットの向上が
実現できるといった効果も得られ、なおかつ、そのシス
テムへの応用を行うに当たって、柔軟性のあるシステム
展開も考えられるといった効果も得られる。

【００３８】また、受信信号検出手段により受信信号が
ないと判断した場合において、前記内部クロックの位相
を符号発生タイミングに合わせることで、受信待機時に
おいて高速に内部クロックに同期することが可能とな
り、バースト受信期間が短いサイクルできた場合でも受
信相関ピークと符号発生タイミングの位相差を計測する
際に安定したクロックを発生することが可能となり、高
速にリセット動作を終了し、符号同期の確立が可能とな
り、プリアンブル期間の短縮が図れるという効果が得ら
れ、さらにバースト受信毎に同期捕捉を行うことによ
り、システム構築の柔軟性を拡大するという効果も得ら
れる。

【００３９】また、本発明の構成により、受信データが
多重化された信号を想定したデータ受信期間の再生同期
クロック位相情報をホールドする手段を設けた構成にも
容易に対応でき、さらに応用が広がるという効果も得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すブロック図である。

【図２】上記実施例の動作を示すタイムチャートであ
る。

【図３】上記実施例の動作を示すタイムチャートであ
る。

【図４】本発明の他の実施例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１０１…制御回路、 １０２…マスク回路、 １０３…符号発生回路、 １０４…位相比較回路、 １０５…リセット回路、 １０６…電圧制御発振器、 １０７…発振器、 １０８…分周器、 １０８…スイッチ、 １１０…フェイズコンパレータ、 １１１…相関器。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 拡散符号系列を生成する符号発生手段
   と；上記拡散符号系列の符号周期および符号周期の２倍
   の周波数で符号発生タイミングを生成する符号発生タイ
   ミング生成手段と；上記符号発生手段を駆動するクロッ
   クを発生するクロック発生手段と；受信信号に対して相
   関をとる相関手段と；該相関手段の出力と上記符号周期
   の２倍の周波数のタイミング信号と位相比較し同期捕捉
   を行う同期捕捉手段と；該相関手段の出力と上記符号周
   期のタイミング信号の時間差を検出する時間差検出手段
   と；該時間差に従って符号リセットタイミングを生成す
   る符号リセットタイミング生成手段と；を有することを
   特徴とするスペクトラム拡散通信装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 データ送信開始時に、データ無変調スペクトラム拡散信
   号をプリアンブル期間を設けて送出する送信手段と、参
   照用拡散符号をデータ無変調で送出する送出手段とを有
   し、拡散符号周期の２倍の周波数の相関出力を得ること
   を特徴とするスペクトラム拡散通信装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、 上記クロック発生手段が電圧制御発振手段であることを
   特徴とするスペクトラム拡散通信装置。
4. 【請求項４】 請求項１または２において、 上記相関手段としてＳＡＷコンボルバを用いることを特
   徴とするスペクトラム拡散通信装置。
5. 【請求項５】 請求項１または２において、 上記時間差検出手段および上記符号リセットタイミング
   生成手段が時間差を検出する期間から符号リセットタイ
   ミングを生成後の所望の期間までの間に、上記相関手段
   からの出力の一部をマスクする手段を備えたことを特徴
   とするスペクトラム拡散通信装置。