JPH10173572A - スペクトル拡散送信機、スペクトル拡散受信機及びスペクトル拡散通信方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 キャリア周波数誤差があっても直交成分と同
相成分との相互の干渉の影響を排除し、正確にデータ復
号できるスペクトラム拡散送信機及び受信機を提供す
る。 【解決手段】 ＱＰＳＫ変調方式を用いるスペクトラム
拡散通信方法において、ＩＱ成分間に所定の時間差Ｔｄ
を与えて送信された信号を受信・復調する復調回路と、
ＩＱ成分と拡散符号との相互相関を求める相関器２６
と、この出力信号をサンプリングするサンプリング回路
２７と、この出力信号のＩＱ成分の比から位相を算出す
る位相計算機２８と、この出力信号を差動復号する差動
復号回路２９と、この出力信号の周波数誤差を補正する
自動周波数制御回路３０と、この出力信号からデータを
復号する復号回路３１と、クロックを再生するクロック
再生回路３１を備える。受信側で時刻ｔの受信信号のベ
クトルと時刻（ｔ＋Ｔｄ）の受信信号のベクトルに基づ
きクロック再生とキャリア周波数誤差の補正を行いデー
タを復調する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スペクトラム拡散
通信方式に係り、特に、４相位相変調（ＱＰＳＫ）方式
において、キャリア周波数誤差によるＱ（直交）成分と
Ｉ（同相）成分との相互の干渉を低減するスペクトル拡
散送信機、スペクトル拡散受信機及びスペクトル拡散通
信方法を提供することを目的とする。

【０００２】

【従来の技術】スペクトラム拡散（Spread Spectrum）
における拡散信号の発生方式のうち、直接拡散（Direct
Sequence:DS）といわれる拡散方式は、拡散符号（ＰＮ
系列）という擬似ランダム符号により、送信信号のスペ
クトルを拡散するものである。一般的にＱＰＳＫ方式に
おけるスペクトラム拡散変調は、一次変調と二次変調の
二段階に分けられる。一次変調は、変調前の原デジタル
データを２ビットごとに±１の値をとるベースバンド信
号に分割し、分割したそれぞれのデータを位相が９０°
ずれている搬送波にて変調する直交位相変調である。こ
こで、各ベースバンド信号をそれぞれＩ信号、Ｑ信号と
いう。二次変調は、直交位相変調された一次変調信号
（Ｉ信号、Ｑ信号）を、ＰＮ系列発生器から供給された
ＰＮ系列符号でそれぞれ乗算しスペクトラム拡散をする
ものである。ここで、ＰＮ系列とは、原データのビット
状態の変化速度より速い速度で変化するランダムな矩形
波をいう。このＰＮ系列の擬似ランダム信号における１
ビット区間を１チップといい、その期間の長さをチッ
プ区間（chip duration：以下Ｔｃと記す）という。二
次変調された送信信号は、重畳され送信される。

【０００３】一般に、ＱＰＳＫ方式により送信されたス
ペクトラム拡散された送信信号は、次の手順で復調され
る。すなわち、受信信号は、フロントエンド増幅器にて
増幅され、直交検波回路にて互いに位相の９０°異なる
搬送波にて直交検波され、Ｉｒ信号、Ｑｒ信号に変換さ
れる。この二つのベースバンド信号には、送信時と同じ
ＰＮ系列発生器から供給された拡散符号が乗算され、逆
拡散が行われる。逆拡散を行うにあたり、送信信号に含
まれるベースバンド信号の直交軸と直交検波されたベー
スバンド信号の直交軸との位相差（位相誤差という）を
少なくする必要がある。また、クロック再生においては
通信初期に同期捕捉を行う。一旦同期が捕捉されれば、
遅延ロックループ回路（ＤＬＬ）等を用いて捕捉時の位
相のままＰＮ系列の逆拡散を持続する。

【０００４】従来のこの種の技術を開示した文献として
次のものがある。

【０００５】特開平５−３４４０９３号には、同相成分
と直交成分のスライディング相関器の出力信号の２乗和
のピークを検出することにより、クロックを再生する技
術が開示されている。

【０００６】特開平６−２３２８３８号には、スペクト
ラム拡散送信波形の振幅が０とならないような変調方式
を得るためのスペクトラム拡散受信機が開示されてい
る。

【０００７】特開平６−２４４８２０号には、複数の逆
拡散用相関器を用いることにより、同期捕捉と周波数誤
差補正を行う技術が開示されている特開平７−１０７０
０７号には、スペクトラム拡散通信における拡散符号生
成方式が開示されている。

【０００８】特開平７−１３１３７９号には、ＢＰＳＫ
信号を復調するスペクトラム拡散通信用受信機の復調装
置が開示されている。

【０００９】特開平７−１４０２２４号には、受信ベー
スバンド信号と拡散符号の相関値が所定の値になるまで
拡散符号の位相をスライドさせることにより、同期捕捉
する技術が開示されている。

【００１０】特開平７−２８３７６２号には、復調器に
ＳＡＷマッチドフィルタを用いる技術が開示されてい
る。

【００１１】特開平７−２８８５１１号には、相関器の
出力に減衰を与えることにより、電圧制御発振器の周波
数を制御する技術が開示されている。

【００１２】特開平８−１４９０４８号には、オフセッ
トＱＰＳＫ変調方式を用いた変調装置及び復調器にＳＡ
Ｗマッチドフィルタを用いる技術が開示されている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、特開平５−
３４４０９３号には、同相成分と直交成分のスライディ
ング相関器の出力信号の２乗和のピークを検出すること
により、クロックを再生する技術が開示されているが、
この技術によれば、キャリア周波数誤差及びキャリア位
相誤差がある場合には、クロック再生ができない。

【００１４】また、特開平６−２４４８２０号には、複
数の逆拡散用相関器を用いることにより、同期捕捉と周
波数誤差を行う技術が開示されているが、複数種類の拡
散符号を用いるため相関器の数が倍になり構成が複雑に
なる。

【００１５】この発明は、かかる問題点に鑑みてなされ
たものであり、簡単な構成であるにもかかわらず、キャ
リア周波数誤差あるいはキャリア位相誤差があってもク
ロック再生が可能なスペクトル拡散送信機、スペクトル
拡散受信機及びスペクトル拡散通信方法を提供すること
を目的とする。

【００１６】また、この発明は、キャリア周波数誤差の
補正をベースバンド内で行うことのできるスペクトル拡
散送信機、スペクトル拡散受信機及びスペクトル拡散通
信方法を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】この発明は、ＱＰＳＫ変
調方式を用いるスペクトラム拡散通信方法において、Ｉ
Ｑ(In phase, Quadrature phase)成分の１つの成分に他
の成分との時間差Ｔｄ（Ｔｃ＜Ｔｄ＜Ｔ／２、ただしＴ
ｃは拡散符号チップ周期、Ｔはシンボル周期）を与える
遅延ステップと、Ｉ成分をキャリア信号で変調するとと
もに、Ｑ成分を所定の位相差を与えられたキャリア信号
で変調する変調ステップと、変調されたＩＱ成分を合成
して送信する送信ステップと、送信された信号を受信す
る受信ステップと、受信された信号をキャリア信号及び
所定の位相差を与えられたキャリア信号でＩＱ成分をそ
れぞれ復調する復調ステップと、時刻ｔの受信信号のベ
クトルと時刻（ｔ＋Ｔｄ）の受信信号のベクトルに基づ
きデータを復号する復号ステップとを備えるものであ
る。

【００１８】前記時間差Ｔｄは、直近のシンボル周期Ｔ
から測った時間であり、実際の遅延時間は任意の長さに
設定することができる。例えば、Ｔｄをシンボル周期Ｔ
のｎ倍、すなわち（Ｔｃ＜（Ｔｄ−ｎＴ）＜Ｔ）（ｎ＝
１、２、３、４、・・・）に設定することもできる。Ｔ
ｃ＜Ｔｄの条件は、相関値のピークの広がりにより、ピ
ークと裾野が重なって分離できなくなること（すなわち
干渉）を防止するための条件である。Ｔｄ＜Ｔ／２は、
相関値のピークが同じ時刻に重なってしまうのを防止す
るための条件である。

【００１９】この発明は、さらに、時刻ｔの受信信号の
ベクトルと時刻（ｔ＋Ｔｄ）の受信信号のベクトルに基
づきクロックを再生するクロック再生ステップを備える
ものである。

【００２０】このステップは、既知の遅延時間Ｔｄに基
づきＩＱ成分間の時間差を取り除くことによりクロック
を再生する。例えば、スライディング相関器により、拡
散符号とのＩＱ成分の相関をそれぞれ求め、これらの出
力の一方を既知の遅延時間Ｔｄに基づき遅延させること
によりクロックを再生する。この処理により、送受間に
キャリア周波数誤差がある場合でも、クロックを正しく
再生することができる。

【００２１】この発明は、さらに、時刻ｔの受信信号の
ベクトルと時刻（ｔ＋Ｔｄ）の受信信号のベクトルに基
づきキャリア周波数誤差を求めるとともに、ベースバン
ド内でその補正を行う周波数補正ステップを備えるもの
である。

【００２２】この発明は、ＱＰＳＫ変調方式を用いるス
ペクトラム拡散送信機において、ＩＱ成分の１つの成分
に他の成分との時間差Ｔｄ（Ｔｃ＜Ｔｄ＜Ｔ／２、ただ
しＴｃは拡散符号チップ周期、Ｔはシンボル周期）を与
える遅延回路と、Ｉ成分をキャリア信号で変調するとと
もに、Ｑ成分を所定の位相差を与えられたキャリア信号
で変調する変調回路と、変調されたＩＱ成分を合成する
合成手段とを備えるものである。

【００２３】この発明は、ＱＰＳＫ変調方式を用いるス
ペクトラム拡散通信用受信機において、ＩＱ成分間に所
定の時間差Ｔｄを与えて送信された信号を受信する受信
手段と、受信された信号をキャリア信号及び所定の位相
差を与えられたキャリア信号で変調することによりＩＱ
成分を復調する復調回路と、時刻ｔの受信信号のベクト
ルと時刻（ｔ＋Ｔｄ）の受信信号のベクトルに基づきデ
ータを復号する復号部とを備えるものである。

【００２４】この発明は、前記復調回路は、ＩＱ成分の
ベースバンド信号と拡散符号の相関をそれぞれ計算する
複数のスライディング相関器と、前記複数のスライディ
ング相関器の出力信号をサンプリングするサンプリング
回路と、該サンプリング回路の出力信号のＩ成分とＱ成
分の比から位相を算出する位相計算機と、該位相計算機
の出力信号を差動復号する差動復号回路と、該差動復号
回路の出力信号の周波数誤差を補正する自動周波数制御
回路と、該自動周波数制御回路の出力信号からデータを
復号する復号回路とを備えるものである。

【００２５】この発明は、前記複数のスライディング相
関器の出力信号の振幅の絶対値をそれぞれ計算する複数
の絶対値回路と、該複数の絶対値回路の出力を加算する
加算器と、該加算器の出力する信号を積分する積分回路
と、該積分回路の出力する信号を前記時間差Ｔｄだけ遅
延する遅延回路と、前記積分器の出力信号と該遅延回路
の出力信号を加算する加算器と、該加算器の出力信号の
最大値を検出する最大値検出回路と、該最大値の位置を
保持する同期回路と、該同期回路の出力信号からＴｄと
（Ｔ−Ｔｄ）の周期を繰り返す第１のパルス信号とＴ／
２の周期の第２のパルス信号を生成するサンプリングタ
イミング発生器とを含むクロック再生回路を備えるもの
である。

【００２６】この発明は、前記差動復号回路の出力信号
と平均化された周波数誤差とを受けてベースバンド内で
キャリア周波数の補正を行う加算器と、該加算器の出力
信号に基づき周波数誤差を計算する周波数誤差計算機
と、該周波数誤差計算機の出力信号を平均化して前記加
算器に供給する平均回路とを備えるものである。

【００２７】

【発明の実施の形態】

発明の実施の形態１．この発明の実施の形態１は、スペ
クトラム拡散デジタル無線通信方式において、送信側で
同相成分と遅延回路により時間差Ｔｄを与えた直交成分
のＱＰＳＫ変調を行い、受信側のクロック再生回路でＴ
ｄ遅延した信号と時間遅延のない信号との和を求め、そ
のピーク位置により同期捕捉及び同期追従を行う。ま
た、同相成分及び直交成分に関してそれぞれ拡散符号と
の相互相関を求める複数のスライディング相関器の出力
信号に基づきキャリア周波数誤差の補正をベースバンド
内で行う。

【００２８】この発明の実施の形態１について、図を用
いて説明する。

【００２９】＜全体説明＞図１に、ＱＰＳＫ方式による
スペクトラム拡散を行う送信機の概略ブロック図を示
す。

【００３０】送信機は、スペクトラム拡散された２つの
ベースバンド信号Ｉ，Ｑのうち、Ｑ信号を一定の時間Ｔ
ｄ（Ｔｃ＜Ｔｄ＜Ｔ／２、Ｔｃ：拡散符号チップ周期、
Ｔ：シンボル周期）だけ遅延する遅延回路１２、互いに
直交する搬送波でベースバンド信号Ｉ，Ｑをそれぞれ変
調する乗算器１３ａ，１３ｂ、変調されたＩ信号および
Ｑ信号を加算し、送信信号ＴＸ ＤＡＴＡを出力する加
算器１４を備える。送信信号ＴＸ ＤＡＴＡは図示しな
い高周波電力増幅器を介して、図示しない送信アンテナ
に供給され、送信信号はそこから空間に放射される。搬
送波を発振する局部発振器１５、搬送波の位相をπ／２
（９０度）ずらしてＱチャネルの乗算器１３ｂに供給す
る移相器１６を備える。

【００３１】なお、図１の送信機は、Ｑ信号をＴｄ遅延
させているが、これとは反対にＩ信号を遅延させるもの
でもよい。また、スペクトル拡散符号は任意の拡散符号
を用いることができる。例えば、Ｍ系列、ゴールド系
列、バーカー系列（Baker Sequence）などがある。

【００３２】なお、図１と一見類似する構成のハーフチ
ップオフセットＱＰＳＫ通信方式が公知である。この方
式では遅延回路を用いて一方の成分をハーフチップ（Ｔ
ｃ／２）遅延させている。しかし、ハーフチップオフセ
ットＱＰＳＫは、一般のオフセットＱＰＳＫと同様に帯
域を狭くするためにハーフチップだけずらすのであり、
この発明の実施の形態１の場合と目的が異なるし、その
遅延の範囲も異なる。

【００３３】図２に、図１の送信機に対応する受信機の
概略ブロック図を示す。

【００３４】図１の送信機からの送信信号は、受信機の
図示しない受信アンテナにより受信され、図示しないフ
ロントエンドにおいて中間周波数信号ＩＦ ＤＡＴＡに
変換される。ＩＦ ＤＡＴＡは２つに分岐され、それぞ
れ乗算器２１ａ，２１ｂに入力される。また、乗算器２
１ａには局部発振器２２からの搬送波が、乗算器２１ｂ
には移相器２３によりπ／２だけ位相がずらされた搬送
波が供給される。乗算器２１ａ，２１ｂにおいて直交検
波がなされ、Ｉチャネルの信号、Ｑチャネルの信号がそ
れぞれ出力される。アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換
器２４ａ，２４ｂはそれぞれＩチャネルの信号、Ｑチャ
ネルの信号をデジタル信号に変換する。変換されたＩＱ
チャネルのデジタル信号はそれぞれサンプラ２５ａ，２
５ｂに入力され、例えば、チップレートの４倍のクロッ
クでオーバーサンプリングされる。

【００３５】スライディング相関器(sliding correlato
r)２６ａ，２６ｂは、それぞれ内部に拡散符号を記憶す
る記憶手段（図示せず）と、入力されたデータを受けて
順次シフトするシフトレジスタ（図示せず）と、記憶手
段とシフトレジスタとの間で相互相関を求める演算器を
備え、拡散符号と入力データとの相関を求めて出力す
る。

【００３６】サンプリング回路(sampling)２７は、クロ
ック再生回路３２からのクロック（ｃｌｏｃｋ１）に基
づきスライディング相関器２６ａ，２６ｂの出力ｉ ｃ
ｏｒｒ、ｑ ｃｏｒｒをそれぞれサンプリングする。こ
の発明の実施の形態１によれば、クロック再生回路３２
において正確なサンプリングクロックが生成されるの
で、ＩＱ相関値が正しくサンプリングされ、これ以降、
正確な動作が可能になる。

【００３７】位相計算機(phase calculator)２８は、ク
ロック１に基づき、サンプリングされた相関値Ｉｓ及び
Ｑｓに基づき位相φを計算する。差動復号回路(differe
ntial decoder)２９は、クロック１に基づき、シンボル
周期間の位相の変化分φｄを求める。

【００３８】自動周波数制御回路（ＡＦＣ）３０は、ク
ロック１に基づき、上記位相の変化量φｄからキャリア
周波数誤差を計算し補正するとともに、補正された位相
の変化分θを出力する。

【００３９】復号回路(decision)３１は、クロック再生
回路３２がクロック１とともに発生するクロック２に基
づき、データの復号を行う。

【００４０】クロック再生回路(clock recovery circui
t)３２は、相関値の直交成分ｑ ｃｏｒｒと同相成分ｉ
ｃｏｒｒに基づき同期捕捉及び同期追従を行い、クロ
ック１及び２を出力する。

【００４１】＜クロック再生回路の説明＞次に、クロッ
ク再生回路３２の詳細について説明する。図３に、図２
のクロック再生回路３２の詳細ブロック図を示す。

【００４２】絶対値回路３２１ａ，３２１ｂは、それぞ
れ、スライディング相関器２６ａ，２６ｂが出力する相
関値の直交成分ｑ ｃｏｒｒと同相成分ｉ ｃｏｒｒの
絶対値を求める。加算器３２２は、絶対値回路３２１
ａ，３２１ｂの出力を加算する。低域通過フィルタ（Ｌ
ＰＦ）３２３は、加算器３２２の出力の高周波成分を除
去する。加算器３２５は、遅延回路３２４により送信機
の遅延回路１２の遅延時間Ｔｄに対応して遅延されたＬ
ＰＦ３２３の出力信号と、遅延されないＬＰＦ３２３の
出力とを加算する。最大値検出回路(peak detector)３
２６は、加算器３２５の出力に含まれる最大値（ピーク
値）を検出する。同期回路(synchronizer)３２７は、最
大値検出回路３２６で検出した位置と既に保持している
最大値位置を比較し、最大値位置の制御を行う。サンプ
リングタイミング生成回路(sampling timing generato
r)３２８は、同期回路３２７で保持されている最大値位
置をもとにＴｄと（Ｔ−Ｔｄ）の周期を繰り返すパルス
信号（クロック１）と、Ｔ／２の周期のパルス信号（ク
ロック２）を生成する。

【００４３】次に動作について、図６及び図７のタイミ
ングチャートに基づき説明する。

【００４４】スライディング相関器２６ａ，２６ｂは例
えば図６の１０１ａ，１０１ｂのような信号を出力す
る。図６において、縦軸は相関値を、横軸は時間を示
す。Ｉ信号について見れば、シンボル周期Ｔで相関値の
ピーク１５０ａ（時刻ｔ１）がある。同様に、Ｑ信号に
ついて見れば、同じくシンボル周期Ｔで相関値のピーク
１５０ｂ（時刻ｔ２）がある。ピーク１５０ｂは、ピー
ク１５０ａに比べて時間Ｔｄ（ｔ２−ｔ１＝Ｔｄ）だけ
遅れている。この時間Ｔｄは送信側の遅延回路１２の遅
延時間に相当する。

【００４５】ところで、受信機で受信される信号には、
送受間の周波数誤差が含まれることがある。この場合、
Ｉ信号とＱ信号との間で漏れ込みが発生する。すると、
Ｉ信号に関して時刻ｔ１の正しい位置のピーク１５０ａ
の他に、時刻ｔ２にＱ信号の漏れ込みであるピーク１５
１ａが生じる。同様にＱ信号に関して時刻ｔ１にＩ信号
の漏れ込みであるピーク１５１ｂが生じる。このような
場合、１シンボル周期内に複数のピークが存在すること
になるので正しいクロックを再生することができない。

【００４６】そこでこの実施の形態１では、以下の処理
によりこのような場合でもクロックを正しく再生するこ
とができる。絶対値回路３２１ａ，３２１ｂ、加算器３
２２、ＬＰＦ３２３を経た信号は、図６の１０３のよう
になる。ところで、図３の遅延回路３２４は時間Ｔｄだ
け信号１０３を遅延させ、かつ、加算器３２５は遅延前
後の信号を信号１０３に加算する。したがって、加算器
３２５の出力は信号１０４のようになる。すなわち、ピ
ーク１５２とピーク１５３が加算されて、他のピーク１
５４、１５６よりも大きなピーク１５５（ピーク１５４
とピーク１５６の和）が得られる。このピーク１５５は
シンボル周期Ｔごとに発生するので、これに基づけば正
しいクロックを再生することができる。

【００４７】最大値検出回路３２６はこのピーク１５５
を検出し、その位置ｔ２を求める。具体的には次の処理
が行われる。最大値検出回路３２６は過去の結果に基づ
く最大値位置を保持している。この保持された最大値位
置と検出された最大値位置とが比較され、両者が一致す
ればその位置が最大値位置とされる。両者が不一致であ
ればこれらの中間の値が最大値位置とされる。例えば、
シンボル周期Ｔが０から３９のチップ番号で定義される
とき、保持された位置のチップ番号が１０で、検出され
た位置のチップ番号が５のとき、最大値検出回路３２６
の出力はチップ番号は９とされる。このように処理する
のは、何等かの原因で突発的に最大値位置が変化したと
きに、過敏に追従することにより動作が不安定になるこ
とを防止するためである。ノイズ等の影響で他の時刻に
ピークが生じたとしても、上述の同様の処理により不要
なピークは相対的に小さくなる。

【００４８】サンプリングタイミング発生器３２８は、
最大値検出回路３２６の検出結果に基づき、図７に示す
タイミング信号を発生する。クロック１は、符号１０６
で示すように、周期はＴであり、Ｉ信号のピーク位置及
びＱ信号のピーク位置でそれぞれ立ち上がる２つのパル
スを有する。クロック１はＩＱ信号を正確にサンプリン
グするため使用される。クロック２は、シンボル周期に
同期し、シンボル周期Ｔの半分の周期Ｔ／２で繰り返す
パルス信号１０７である。クロック２は復号回路３１で
使用される。

【００４９】＜受信処理の説明＞次に受信処理について
説明する。

【００５０】位相計算機２８は、上述のように正確に再
生されたクロック１に基づきサンプリングされたＩ及び
Ｑ相関値に基づき位相θを計算する。クロック１の前の
タイミングｔ４における信号をＩｓ（ｔ4）、Ｑｓ（ｔ
4）、後のタイミングｔ５における信号をＩｓ（ｔ5），
Ｑｓ（ｔ5）とすると、タイミングｔ４、ｔ５における
検出位相φはそれぞれ次の式で与えられる。

【００５１】 φ（ｔ4）＝arctan（Ｑｓ（ｔ4）／Ｉｓ（ｔ4）） ＝θｄ（ｔ4）＋Δθ（ｔ4） （１） φ（ｔ5）＝−arctan（Ｉｓ（ｔ5）／Ｑｓ（ｔ5）） ＝θｄ（ｔ5）＋Δθ（ｔ5） （２） 位相計算機２８は計算されたφを出力する。

【００５２】差動復号回路２９の内部構成は図４に示す
ようになっており、遅延手段２９１と減算器２９２によ
り、位相計算機２８の出力φを受けてシンボル周期間の
位相差φｄを求めることができる。すなわち、１シンボ
ル前の信号と差分をとる。

【００５３】 φｄ（ｔ）＝φ（ｔ）−φ（ｔ−Ｔ） ＝｛θｄ（ｔ）−θｄ（ｔ−Ｔ）｝＋｛Δθ（ｔ）−Δθ（ｔ− Ｔ）｝ ＝θ＋ｄθ／ｄｔ （３） 自動周波数制御回路３０の内部構成は、図５に示すよう
に、減算器３０１、周波数誤差計算機３０２、平均処理
器３０３を備える。周波数誤差計算機３０２は差動復号
回路２９からφｄを受けて、周波数誤差ｄθ／ｄｔを求
める。平均処理器３０３は周波数誤差の平均を求める。

【００５４】この動作についてさらに詳細に説明する。
周波数誤差計算機３０２は、次のような処理を行う。周
波数誤差がない場合は、φｄは０又はπである。周波数
誤差がある場合φｄは、 φｄ＝θ＋ｄθ／ｄｔ （４） 但し、θ＝０ 又は π となる。よって、次式に基づき周波数誤差ｄθ／ｄｔを
求める。

【００５５】 ０≦φｄ＜π／２ の場合、ｄθ／ｄｔ＝φｄ （５） π／２≦φｄ＜３π／２ の場合、ｄθ／ｄｔ＝φｄ−π （６） ３π／２≦φｄ＜２π の場合、ｄθ／ｄｔ＝φｄ−２π （７） 位相誤差の検出レンジを図８に示す。

【００５６】平均処理器３０３は例えばＬＰＦであり、
雑音成分を取り除くことにより入力信号ｄθ／ｄｔを平
均化し、周波数誤差ｄθ／ｄｔの平均値を出力する。減
算器３０１は位相差Δθから周波数誤差ｄθ／ｄｔの平
均値を減算する。

【００５７】復号回路３１は、自動周波数制御回路３０
からの入力信号θ（０≦θ＜２π）に対して次の値を出
力する。

【００５８】 ０≦θ＜π／２、３π／２≦θ＜２π の場合は、「１」 （８） π／２≦θ＜３π／２ の場合は、「０」 （９） 復号回路３１は、このデータを受信信号ＲＸ ＤＡＴＡ
として出力する。

【００５９】ところで、送信機における遅延時間Ｔｄは
次の範囲で設定する。すなわち、Ｔｃを拡散符号チップ
周期、Ｔをシンボル周期としたとき、 Ｔｃ＜Ｔｄ＜Ｔ／２ （１０） である。この式は、この実施の形態で説明したようにＱ
信号が遅延されるときでも、反対にＩ信号が遅延される
ときでも、位相が進んでいる方を基準とすることによ
り、両方の場合に適用可能である。この式の意味はつぎ
のとおりである。もし、Ｔｄ＜Ｔｃであれば、オーバー
サンプリングしている関係上、相関値のピークの広がり
がある程度あるために、ピークと裾野が重なって分離で
きず（すなわち干渉し）、正しい周期を検出できない
し、ＡＦＣ機能もうまく働かない。また、Ｔｄ＝Ｔ／２
であれば、ピークが同じ時刻に重なってしまうので図６
の方法は実行できない。なお、Ｔｃ＜Ｔｄを満足する限
りにおいて、Ｔｄ≠Ｔ／２であればよいので、基準点の
採り方によって、Ｔｄ＞Ｔ／２の場合も含まれることが
ある。

【００６０】＜動作原理の説明＞以上の説明において、
装置の具体的な構成例を用いて動作を説明したが、その
原理的な点について図９に基づき説明する。

【００６１】良く知られているように４相位相変調（Ｑ
ＰＳＫ）のＩＱ信号を直交座標に表現すると図９（ａ）
のようになる。ＩＱ信号は、送信受信間でキャリア周波
数誤差がない場合には、ベクトル１６１は、円周上の４
点（４５°、１３５°、２２５°、３１５°）間を遷移
する。しかし、送信受信間にキャリア周波数誤差（Δ
ω）がある場合には、ベクトル１６１は本来の位置から
∫Δωｄｔだけ回転する。例えば、ベクトル１６１がＩ
軸に一致するまで回転した場合は、Ｑ成分が検出できな
い。Ｉ成分とＱ成分との相関値を利用して受信動作を行
う場合には、Ｑの相関が使えず、誤り率の特性が劣化す
る。

【００６２】この発明においては、ベクトル１６１のＩ
Ｑ成分の間に一定の時間差を持たせることにより、これ
らを分離して送信する。この様子を図９（ｂ）に示す。
例えば、Ｑ成分を時間Ｔｄ（０＜Ｔｄ＜Ｔ）だけ遅延さ
せているとき、時刻ｔにＩ成分ベクトル１６２を送信
し、時刻（ｔ＋Ｔｄ）にＱ成分ベクトル１６３を送信す
る。時間差を与えない場合と同様にベクトル１６２、１
６３に回転が生じるが、この影響は、次の理由により時
間差を与えない場合よりも低減される。キャリア周波数
誤差は、ほぼ一定なので、時刻ｔの位相回転量と時刻
（ｔ＋Ｔｄ）の位相回転量はほぼ等しい。一方、雑音は
ランダムなので、雑音による影響をＩ成分とＱ成分の位
相回転量を平均化することにより取り除き、キャリア周
波数誤差を求めて補正することが可能となる。

【００６３】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、ＱＰ
ＳＫ変調方式を用いるスペクトラム拡散通信方法におい
て、Ｉ成分とＱ成分を所定の時間差Ｔｄを与えて送信
し、受信側で時刻ｔの受信信号のベクトルと時刻（ｔ＋
Ｔｄ）の受信信号のベクトルに基づきデータを復号する
ので、キャリア周波数誤差があっても直交成分と同相成
分が相互に干渉することなく、拡散符号との相関値が計
算できる。

【００６４】また、この発明によれば、時刻ｔの受信信
号のベクトルと時刻（ｔ＋Ｔｄ）の受信信号のベクトル
に基づきクロックを再生するので、キャリア周波数誤差
があっても同期捕捉及び同期追従を行うことができる。

【００６５】また、この発明によれば、時刻ｔの受信信
号のベクトルと時刻（ｔ＋Ｔｄ）の受信信号のベクトル
に基づきキャリア周波数誤差を求めるとともに、ベース
バンド内でその補正を行うので、正確なデータ復号が可
能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１の送信機の主要部の機
能ブロック図である。

【図２】この発明の実施の形態１の受信機の主要部の機
能ブロック図である。

【図３】この発明の実施の形態１のクロック再生回路の
機能ブロック図である。

【図４】この発明の実施の形態１の差動復号回路の機能
ブロック図である。

【図５】この発明の実施の形態１の自動周波数制御回路
の機能ブロック図である。

【図６】この発明の実施の形態１のクロック再生回路の
動作を説明するためのタイミングチャートである。

【図７】この発明の実施の形態１のクロック再生回路の
動作を説明するためのタイミングチャートである。

【図８】この発明の実施の形態１の位相誤差の検出範囲
を示す図である。

【図９】この発明の動作原理を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

１２ 遅延回路 １３ 乗算器 １４ 加算器 １５ 局部発振器 １６ 移相器 ２１ 乗算器 ２２ 局部発振器 ２３ 移相器 ２４ アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器 ２５ サンプラ ２６ スライディング相関器 ２７ サンプリング回路 ２８ 位相計算機 ２９ 差動復号回路 ３０ 自動周波数制御回路（ＡＦＣ） ３１ 復号回路 ３２ クロック再生回路 ３２１ 絶対値回路 ３２２ 加算器 ３２３ 低域通過フィルタ（ＬＰＦ） ３２４ 遅延回路 ３２５ 加算器 ３２６ 最大値検出回路 ３２７ 同期回路 ３２８ サンプリングタイミング生成回路

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＱＰＳＫ変調方式を用いるスペクトラム
   拡散通信方法において、 ＩＱ(In phase, Quadrature phase)成分の１つの成分に
   他の成分との時間差Ｔｄ（Ｔｃ＜Ｔｄ＜Ｔ／２、ただし
   Ｔｃは拡散符号チップ周期、Ｔはシンボル周期）を与え
   る遅延ステップと、 Ｉ成分をキャリア信号で変調するとともに、Ｑ成分を所
   定の位相差を与えられたキャリア信号で変調する変調ス
   テップと、 変調されたＩＱ成分を合成して送信する送信ステップ
   と、 送信された信号を受信する受信ステップと、 受信された信号をキャリア信号及び所定の位相差を与え
   られたキャリア信号でＩＱ成分をそれぞれ復調する復調
   ステップと、 時刻ｔの受信信号のベクトルと時刻（ｔ＋Ｔｄ）の受信
   信号のベクトルに基づきデータを復号する復号ステップ
   とを備えるスペクトラム拡散通信方式。
2. 【請求項２】 時刻ｔの受信信号のベクトルと時刻（ｔ
   ＋Ｔｄ）の受信信号のベクトルに基づきクロックを再生
   するクロック再生ステップを備えることを特徴とする請
   求項１記載のスペクトラム拡散通信方式。
3. 【請求項３】 時刻ｔの受信信号のベクトルと時刻（ｔ
   ＋Ｔｄ）の受信信号のベクトルに基づきキャリア周波数
   誤差を求めるとともに、ベースバンド内でその補正を行
   う周波数補正ステップを備えることを特徴とする請求項
   １記載のスペクトラム拡散通信方式。
4. 【請求項４】 ＱＰＳＫ変調方式を用いるスペクトラム
   拡散送信機において、 ＩＱ成分の１つの成分に他の成分との時間差Ｔｄ（Ｔｃ
   ＜Ｔｄ＜Ｔ／２、ただしＴｃは拡散符号チップ周期、Ｔ
   はシンボル周期）を与える遅延回路と、 Ｉ成分をキャリア信号で変調するとともに、Ｑ成分を所
   定の位相差を与えられたキャリア信号で変調する変調回
   路と、 変調されたＩＱ成分を合成する合成手段とを備えるスペ
   クトラム拡散送信機。
5. 【請求項５】 ＱＰＳＫ変調方式を用いるスペクトラム
   拡散通信用受信機において、 ＩＱ成分間に所定の時間差Ｔｄを与えて送信された信号
   を受信する受信手段と、 受信された信号をキャリア信号及び所定の位相差を与え
   られたキャリア信号で変調することによりＩＱ成分を復
   調する復調回路と、 時刻ｔの受信信号のベクトルと時刻（ｔ＋Ｔｄ）の受信
   信号のベクトルに基づきデータを復号する復号部とを備
   えるスペクトラム拡散受信機。
6. 【請求項６】 前記復調回路は、ＩＱ成分のベースバン
   ド信号と拡散符号の相関をそれぞれ計算する複数のスラ
   イディング相関器と、 前記複数のスライディング相関器の出力信号をサンプリ
   ングするサンプリング回路と、 該サンプリング回路の出力信号のＩ成分とＱ成分の比か
   ら位相を算出する位相計算機と、 該位相計算機の出力信号を差動復号する差動復号回路
   と、 該差動復号回路の出力信号の周波数誤差を補正する自動
   周波数制御回路と、 該自動周波数制御回路の出力信号からデータを復号する
   復号回路とを備えることを特徴とする請求項５記載のス
   ペクトラム拡散受信機。
7. 【請求項７】 前記複数のスライディング相関器の出力
   信号の振幅の絶対値をそれぞれ計算する複数の絶対値回
   路と、 該複数の絶対値回路の出力を加算する加算器と、 該加算器の出力する信号を積分する積分回路と、 該積分回路の出力するベースバンド信号を前記時間差Ｔ
   ｄだけ遅延する遅延回路と、 前記積分器の出力信号と該遅延回路の出力信号を加算す
   る加算器と、 該加算器の出力信号の最大値を検出する最大値検出回路
   と、 該最大値の位置を保持する同期回路と、 該同期回路の出力信号からＴｄと（Ｔ−Ｔｄ）の周期を
   繰り返す第１のパルス信号とＴ／２の周期の第２のパル
   ス信号を生成するサンプリングタイミング発生器とを含
   むクロック再生回路を備えることを特徴とする請求項６
   記載のスペクトラム拡散受信機。
8. 【請求項８】 前記自動周波数制御回路は、 前記差動復号回路の出力信号と平均化された周波数誤差
   とを受けてベースバンド内でキャリア周波数の補正を行
   う減算器と、 該減算器の出力信号に基づき周波数誤差を計算する周波
   数誤差計算機と、 該周波数誤差計算機の出力信号を平均化して前記減算器
   に供給する平均回路とを備える請求項６記載のスペクト
   ラム拡散受信機。