JPH0969801A - スペクトラム拡散通信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 同期性能を損なうことなく、簡易な構成で、
効率の良い同期捕捉を行うことが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
作を行う際に、符号発生器を駆動するクロックの逆相の
クロックを用いて時間計測をすることにより、別に高速
なクロックを用意することなく、１回のリセット操作で
入力信号と受信機内部で発生する参照用拡散符号および
復調用拡散符号を１クロック以内の位相ずれに抑えるこ
とができるようにした。

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】従来より、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号（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と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
前記と同様に同期捕捉を行う方法や、特願昭６３−２８
７１０１号（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方法等も知られている。

【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る方法につい
ては、拡張符号長が長い系列の場合に、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る方法の場
合においても、フェイズ・ロックド・ループ（以下、Ｐ
ＬＬ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
まうという課題があった。

【０００７】さらに、この同期捕捉時間を短くするため
の従来型リセット同期方式を用いた場合においては、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
間差を計測する方法、および手段が明確にされていな
い。なお、時間差の計測は高速なクロックを用いること
により、精度を高めることができるが、その場合、符号
発生用クロックとは別に高速なクロックが必要であり、
部品点数が増すといった課題がある。

【０００８】本発明は、同期性能を損なうことなく、簡
易な構成で、効率の良い同期捕捉を行うことができるス
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、通信に用いる
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を位相比較し
同期捕捉を行う同期手段と、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スペ
クトラム拡散通信装置であって、上記時間差検出手段
は、上記クロック発生手段から発生されるクロックの逆
相のクロックを用いて時間差を検出することを特徴とす
る。

【００１０】本発明では、符号発生手段と、符号発生タ
イミング生成手段と、相関手段（例えばＳＡＷコンボル
バ）と、同期手段と、時間差検出手段、符号リセットタ
イミング生成手段とを有し、上記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、符号発生手段を
駆動するクロックの逆相のクロックを用いて計測するよ
うに構成することにより、別に高速なクロックを用意す
ることなく、１回のリセット操作により、入力信号と受
信機内部で発生する参照用拡散符号および復調用拡散符
号を１クロック以内の位相ずれに抑えることができるの
で、同期性能を損なうことなく、部品点数を減らすこと
ができる。

【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
築の柔軟性を拡大するという効果も得られる。

【００１２】

【発明の実施の形態および実施例】図１は、本発明の第
１実施例を示すブロック図である。

【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ものであり、マスク回路１０２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も
のである。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、上記拡散符
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。

【００１４】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。

【００１５】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発振器である。
また、発振器１０７は、内部クロックを発生させるため
の発振器であり、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ものである。

【００１６】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。

【００１７】スイッチ１０９は、分周器１０８の出力と
マスク回路１０２の出力とを切り替えるものであり、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ものである。相関器１１１は、受信
拡散信号と相関をとるためのものであり、例えばＳＡＷ
コンボルバである。

【００１８】図２〜図４は、本実施例の動作を示すタイ
ムチャートである。

【００１９】図２において、２０１は、相関器１１１の
相関出力であるコンボリューション出力であり、２０２
は、マスクされたコンボリューション出力である。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している。

【００２０】また、３０２は、１／２周期毎に出力され
るＣＧ−ＳＴＡＲＴ２信号であり、３０３は、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、符号発生器のリセットタイミング
を示すリセット信号である。以下、本実施例における実
際の動作について説明を行う。

【００２１】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。

【００２２】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３０
３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、動作指示信号を出力する。

【００２３】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、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。

【００２４】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、ＶＣＯ
１０６のクロックのインバートクロックを用いてカウン
トアップを開始し、コンボリューション出力３０１がく
るまでの時間計測を行う。

【００２５】そして、コンボリューション出力３０１を
受けると、リセット回路１０５内カウンタをダウンカウ
ントし、同時間経過後、符号発生器１０３および分周器
１０８に対しリセット信号３０４を出力する。このリセ
ット信号３０４を受けた符号発生器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。

【００２６】また、リセット信号３０４を受けた分周器
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。

【００２７】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Ｃ
Ｇ−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。

【００２８】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
る切替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２０１
のピーク情報とＣＧ−ＳＴＡＲＴ２信号が入力され、ク
ロック同期捕捉動作に移行する。なお、クロック同期捕
捉動作としては、通常のＰＬＬと同様に、この２つの入
力信号の位相差情報によりＶＣＯ１０６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。

【００２９】そして、位相が一致して同期捕捉が終了す
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。

【００３０】ここで、図４を用いて符号リセットの動作
について、さらに詳しく説明する。なお、ここでは、説
明を簡単にするために、各回路における遅延は無視する
こととする。また、コンボルバ１１１の積分長は符号１
周期分とする。図において、受信信号および参照信号
は、コンボルバ１１１に入力される２つの信号であり、
それぞれ長円にて符号の１周期を表わしている。

【００３１】参照信号は、ＶＣＯ１０６からのクロック
により駆動された符号発生器１０３から発せられ、適当
な周波数に変換された信号である。受信信号と参照信号
とが、ちょうど同じ符号位相でコンボルバ１１１に入力
された（符号同期がとれている）場合には、相関ピーク
が受信信号および参照信号がコンボルバ１１１に入力さ
れる時点と入力時点の中間点にて現われる。

【００３２】これに対して、受信信号と参照信号とが、
異なる符号位相でコンボルバ１１１に入力された（符号
同期がとれていない）場合には、受信信号と参照信号と
の符号先頭の中間点に相関ピークが現われる。したがっ
て、参照符号の先頭ＣＧ−ＳＴＡＲＴ信号から相関ピー
クＣＯＮＶまでの時間を計測し、その後、計測した時間
と同じ時間だけ経過した時点が、受信信号の先頭位置と
なる。

【００３３】この時、ＶＣＯ１０６のクロックのインバ
ートクロックを用いて参照符号の先頭ＣＧ−ＳＴＡＲＴ
信号３０３から相関ピークＣＯＮＶ３０１までの時間を
計測すると、参照符号の先頭ＣＧ−ＳＴＡＲＴ信号３０
３はＶＣＯ１０６クロックにより駆動されているので、
時間計測誤差は１／２クロック以内となる。

【００３４】そこで、その後、ダウンカウントにてリセ
ットタイミングを求めると、誤差は１クロック以内とな
る。

【００３５】図５は、本発明の第２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。

【００３６】図５において、サンプルホールド手段（Ｓ
／Ｈ）１１２は、ＶＣＯ１０６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、その他に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。

【００３７】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実施例と同様の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、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に対して分周器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。

【００３８】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
ホールド手段１１２に対して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。

【００３９】

【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う際に、
符号発生器を駆動するクロックの逆相のクロックを用い
て時間計測をすることにより、別に高速なクロックを用
意することなく、１回のリセット操作で入力信号と受信
機内部で発生する参照用拡散符号および復調用拡散符号
を１クロック以内の位相ずれに抑えることができるの
で、同期性能を損なうことなく部品点数を減らすことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すブロック図である。

【図２】上記第１実施例の動作を示すタイムチャートで
ある。

【図３】上記第１実施例の動作を示すタイムチャートで
ある。

【図４】上記第１実施例の動作を示すタイムチャートで
ある。

【図５】本発明の第２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、 １０９…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】 通信に用いる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
   タイミング信号とを位相比較し同期捕捉を行う同期手段
   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スペクトラム拡散通信装置で
   あって、 上記時間差検出手段は、上記クロック発生手段から発生
   されるクロックの逆相のクロックを用いて時間差を検出
   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、プリアンブル期間を設けて、デー
   タ無変調スペクトラム拡散信号を送出する無変調信号送
   信手段を有し、参照用拡散符号をデータ無変調で送出す
   ることにより、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は、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
   生成手段は、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、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。