JPS5910048A - スペクトラム拡散通信装置の同期方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）発明の分野 この発明はスペクトラム拡散通信装置の同期方式に関す
る。

（（ロ）従来技術とその問題点 一般にスペクトラム拡散通信方式におけるスペクトラム
拡散信号Ｎ：ＰＮ（擬似雑音）符号で変調されているた
め、受信して復調するためには送信側と同一のＰ　Ｎ符
号を受信装置側で発生し、完全に同期をとる必要がある
。寸だ通信の開始時には。

送信側よりデータは送信せず、搬送波をＰＮ符号のみで
変調して送信し、送信側と受は側の同期確立が完了した
時点でデータ通信を開始するようにしている。この同期
の確立を行なう同期回路は従来し２ビツトスイープ回路
と呼ばれる初期同期回路とＤ　Ｌ　Ｌ　（Ｄｅｌａｙ　
Ｌｏｃｋ　Ｌｏｏｐ）と呼ばれる同期保持回路とで構成
されている。

初期同期回路は受信側で発生されるＰＮ符号を／２ビッ
トずつずらしながら受信信号との相関をとり相関値が最
大となる時点で送信側と受信側の同期が近いことを判定
する。また同期保持回路は残されたちビットの周期のず
れを零にするために設けられる回路であって通常数フレ
ーＬ、て同期が完全に成立する。

今、ＰＮｎＮ法号をＦ’ｌｌ　Ｃ：Ｈ２）　、Ｐ　ＮＴ
Ｆ’ｊの１フレームのチップ数をｂとすれば、１乙ピッ
１−ヌ、イーブ回絡により１７／、、ビットの誤差の範
囲内で同期検出できる壕での時間Ｔ１は雑音か少いとき
、最長 Ｔｉ＝：２ｂ２／　　　　　　　　　・旧・・・・・（
１）となる。ＤＬＬ回路で同期が完全にとられる椋での
時間Ｔ２は Ｔ２二ｂｃ／　　　　　　　　　山・・目・・（２）と
なる。ただしＣは同期確立までに要するフし・−ム数（
通活は３程度）である。

」二記（１）（２）式より同期確立に・Ｖ要な時間は最
長Ｔ＝ＴＩ−１，Ｔ２＝　　、、Ｃ２ｂ＋ｃ戸旧・、　
、、、　（３）となる。ここで−例としてａ＝４．９２
（ＭＨ２）、ｂ−＝２０４７Ｆ−ツブとすればＴ＝１．
７０４（ＳＥＣ）　　どｉる。この例でわかるように従
来のスペクトラム拡散通信では同期確立に非常な時間を
要する。

一方、−・般にデータ通信を行なう場合データをレコー
ドに分割して送信しレコードと１ノコードの間で同期の
だめの特定のデータを送信する。しかしながら上記した
ように７ペタトラム拡散通信では、同期確立までに犬な
る時間を要するのでだとえ通信速度が速くても雑音等で
同期がはずれると再同期確立に時間を費し実用的でない
という間頭がある。

（ハ）発明の目的 この発明の目的は上記した従来の同期方式の欠点を解消
し、同期不確立の状態となっても、早期に同期確立の可
能なりペクトラム拡散通信装置の同期方式を提供するに
ある。

に）発明の構成と効果 」二記目的を達成するだめに、この発明のスペクトラム
拡散信装置の同期方式は、ＰＮ？″８１：号発生回路を
含みスペクトラム拡散信号を受信してこの受信信号とＰ
　Ｎ符号発生回路よりのｐ　Ｎ符号との相関出力に基づ
き初期同期をとり、かつ同期確立時のＰＮ符号を記臣す
る同期検出回路と、同期検出後その同期状態を継続する
同期保持回路と、前記受信信号のＰト■符号の１周期に
同期した信号を周期的に発生する同期信号発生回路とを
備え、１１１記同比［１演出回路において同期不確立が
判定されたとき前記同期信号発生回路から出力される前
記同期信号にしだがい、前記同期検出回路のＰＮ′ｒ！
ｒ号発生回路に同期確立時の信号状態を設定して再同期
を開始するようにしている。

この発明によれば、同期確立の段階で受信信号のＰ　Ｎ
　ｐｉ：号の１周期に同期した信号を周期的に発生して
おき、同期不確立の判定で前記同期信号にしたがい、同
期検出回路のＰ　Ｎ符号発生回路に同期確立時の信号状
態を設定して再同期を開始さ亡るものであるから受信信
号とＰＮ発生許符号数チ・リブの位相差の範囲内から同
期サーチを開始することができるものであり、その阿同
期確立に要する時間を従来のものに比して大幅に短縮す
ることができ′る。

（１＝）実施例の説明 第１図はこの発明が実施される受信装置のブロック図で
ある。受信装置１は同期検出回路２．同期保持回路ろ及
び同期信号発生回路４から構成されている。

目明検出回路２は、相関回路５．カウンタ（Ｉ）６＋デ
コーダ７、タイミング発生回路’、’）８　＋　　”　
”’　？Ｔ号発生回路９．記憶ロ路１ｏ及びＰＬＬ回！
洛１３より溝Ｆ＆、きれ、これらの回路ｉてよって受信
信号Ｓ　（０とＰＮ′Ｆ！ｒ号発生回路９より出力され
るＰＮ符号Ｐｃ／ｊ）の初期同期；布立がなされる。

々おＰＬＬ回路１３は切換回路１４．電圧制卸発振器１
５５発振ロ路回路２位、粗差検出回路１７及びフイ７・
し・夕回路（■）１８かも構成されている。

同期検出回路乙はタイミング発十回：名１）３．ｐｊ′
Ｊ狩り発生回路９．相関差検出回路１１．フィルタ回路
（Ｉ）１２．切換回路１４及び電圧制御発振器１５かも
構成されている。

同期信号発生回路４はタイミング発生回路Ｃｌ０）１９
゜立下り微分回路２０及びカウンタ（Ｉ）から構成され
ている。

相関回路５は受信信号Ｓ　（ｔ）と、ＰＮ符号発生回路
９より発生されるＰＮＮ符号（ｔ）を受けてタイミジグ
発生回路（Ｉ）８よりの判定タイミング信号Ｃを受けて
、ＰＮ′ｒ＋号Ｐ　（ｔ）のフレームｉσに両（オサの
相関をとるように構成されている。そして両信号の（−
１１関がとれれば相関付信号ａを、相関がとれなけ　゛
れば相関無信号すを出力する。

カウンタ（Ｉ）６は相関検出回路５より相関付信号ａが
加えられるとカウントアツプし、アンドゲート２２を介
して相関無信号すが加えられるとカラン１−ダウンする
。このカウンタ（Ｉ）６はタイミング発生回路１９より
のＰＮＮ符号セラー信号Ａを受けるとリセットされるよ
うになっている。まだこの実施例では計数は４までなさ
れるようになっている。

デコーダ７はカウンタ（Ｉ）６の内容をデコード出力す
るだめの回路であって、カウンタ（Ｉ）６が４まで計数
すると同期確立信号ＳＥを出力する。この信号５Ｅ（Ｌ
信号）がアンドゲート２３に加えられ、以後のカウンタ
（１）６の計数動作は停止する。

ＰＬＬ回路１７Ｊは、デコーダ７の出力がＯの時。

切換回路１４により能動化されデコーダ７の出力が０以
夕１になると非選択となり不能動化される。

同期保持回路６は、逆にデコーダ７の出力が０の時、切
換回路１４により非選択不能動化され。

それ以外の場合に能動化される。

タイミング発生口Ｍ、（１）８は相関無信号し、デコー
ダ７のＯ出力、電圧制御発振器１５よりの各信号を受け
、シフトパルヌ信号Ｂ及び判定タイミング信号Ｃを出力
するだめの回路である。

ＰＮ符号発生回路９は帰還回路付きのシフ）　Ｌ／レジ
スタ構成されシフトパルスＢを受けてＰＮ符号系列Ｐｏ
（ｔ）を出力する。なおタイミング発生回路（ＩＩ）１
９よりＰＮ符号セット信信号が如えられると記旧回路１
０かもＰＮ符号の初期状匹がセットされる。

相関差検出回路１６は、ＰＮ符号発生回路９かも出力さ
れるＰｐ（ｔ）より１／２クロック早いＰＮ符号のＰ−
１／２１１／２クロック遅いＰＮ符号のＰ１／２　と受
信信号５（ｔ）を受け、　　５（ｔ）７とＰ、ｌ／２の
相関＋ｓ（ｔ、）とＰＶ２との相関の差を求めるだめの
回路である。

同期保持回路４はこの相関差より電圧制御発振器１５０
周波数を調整して最終的に受信信号Ｓ　（ｔ）とＰＮ町
号Ｐｏ（１，）との位相差を０にする。

タイミンク発生回路１９は、同期開始指令信号ＳＳを受
けるとＰＮ符号セット信信号を出力するだめの回路であ
る。また立下り微分回路２０はデコーダ７の１出力の立
下り微分を行ない、今生中１−カウンタ（ＩＩＬ７．）
子信号りを出ノＪする６さらにカウンタ（Ｉｆ）２１は
立下り微分回路２０よりの信号りを受けて、カウンタ（
ｎ）タイミンク信号Ｅを出力するようになっている。こ
のカウンタ（１）タイミング信号Ｅは、１フ【／−ム毎
のタイミンクよりもてたけ位相が進むように設定される
。この期間τは同期がずれたときの最大ずれ時間となる
ように選定される。

次に以」−のように構成される実施例装置の動作を第２
図、第６図に示すタイムチャートを参照して説明する。

第２図は受信信号Ｓ　（ｔ）とＰＮ符号Ｐｏ（ｔ）の相
関がとれるまでの名部の信号タイムチャートを示してい
る。同図において受信信号５（ｔ）の各フレームのＰ（
１）・Ｐ（２）・・・・Ｐ（Ｌ）はチップ数り個のＰＮ
符号を示している。ここに示す各フし／−ムにはデータ
は含まれていない。まだｉ’ｏ（１）・Ｐａ（乃・・・
・・ＰｏΦ）はＰＮ符号発生回路９より出力されるチッ
プ数り個のＰＮ符号である。

これら受信信号Ｓ　（ｔ）とＰＮ符号Ｐｏ（ｔ）７）同
期を確立するために、先ず同期開始指令信号ＳＳがタイ
ミング発生回路（１）１９に加えられる。この信号ＳＳ
を受けてタイミンク発生回路（１）１９はＰＮ符分セッ
ト信号Ａ（第２図Ａ参照）を出力し、この信号Ａでカウ
ンタ（Ｉ）６をリセットするとともにＰＮ符号発生回路
９を初期状態にセットする。そしてＰＮ符号発生回路９
はタイミング発生回路（Ｉ）８よりシフトバフ１／スＢ
（第２図Ｂ＃照）を受けて、ＰＮｎ号系列Ｐｏを出力す
る。カウンタ（１）６がリセットされているのでデコー
ダ７のＯ出力が切換回路１４に加えられ、ＰＬＬ回路１
ろが能動化される。

ＰＬＬ回路１３の発振回路１６の周波数は受信信号Ｓ（
ト）のＰＮ符号クロック速度と同じであり、その周波数
の信号が電圧制御発振器１５を経てタイミシー゛光生回
路（り８に加えられるだめ、シフトパルスＢは送信側の
ＰＮ（：ｆ号りロック速度と同じである。それゆえＰ　
Ｎ訂号Ｐｏ（りと受信信号Ｓ（［）は同陣のＰＮ７’：
ｆ号であり位相のみか異なる信号となる。

ＰＮ信号発生回路９より出力されだＰＮＮツリＰ。

（１，）と受信信号５（ｔ）は、相関検出回路５で１フ
レー７−毎の相関がとられる。ＰＮ許号の自己相関関数
は第４図に示すように位相が−・致したとき最大１直１
をとりその他の時点ては一１／Ｉ、となる（たたしＬ：
１）Ｌ／　−ｆ、中のチップ数）。したがって相関検出
回路５は両者の相関値が基準レベルα以」−あれば相関
有信号ａを出力し、以」二でなければ相関無信号すを出
力する。この相関有無の判定は、タイミンク発生回路８
より判定タイミンク信号Ｃ（第２図Ｃ＃照）が加えられ
るタイミンクｊＯに行なわれる。

第２図に示す例で、当初のフＬ／　−してはＰＮＦＪ号
Ｐｏ（ｔ）と受信信号５（ｔ）は位相がずれており相関
噴も基準レベル以下である。しだがって相関検出回路５
より相関無信号すが出力されタイミンク発生回路８に加
えられる。タイミンク発生回路８はこの信号を受けて１
７Ｌ／−ム終了時点てシフトパルスＢを１１０クロック
分だけずらす。そして次フレームのＰ　Ｎ符号Ｐｃ（ｔ
）を１乙りロック分だけずらして出力し、」二記と同様
にしＰＮ符号Ｐｏ（ｔ）と受信信号Ｓ　（ｔ）の相関を
相関検出回路５て求める。この相関を求めるタイミング
は上記したようにやはり判定タイミングＣの加えられる
タイミングである。

相関値が基準レー′ルより小さい場合、相関検出回路５
より相関無信号すが出力され、タイミンク発生回路８は
この信号を受けて、１フレーム終了時点てシフドパ）ｔ
′７．１３をさらに１７７つクロック分だけずらすこと
に奇る。これにより次フｌ／　−１，のＰＮ符号ＰＯ（
ｔ）を”ｙ”１　　クロック分だけずらして出力する。

以下、同様にしてＰＮ符号ＰＯ（ｔ）と受信信号Ｓ（０
のｊｒｌ関がとれるまで、ＰＮ符号Ｐａ（ｔ）を、１フ
し／−ム終了毎にｉ、ｙ、クロック分ずらして、出力し
、受信信号Ｓ　（ｊ）との相関をとる動作を繰り返す。

この場合う両者の相関がとれるまでカウンタ（Ｉ）６の
内容は０の！、まである（第２図ＣＩ参照）。

ＰＮ訂号Ｐｏ（１，）を順次１／２クロック分ずつ位相
をずらすことにより、受信信号Ｓ（＋、）とＰＮ符υＰ
ｏ（１，）が１／２クロック分の誤差の範囲内で一致す
ると。

４目間演出回路５より相関有信号ａが出力される。

この信号ａがカウンタ（Ｉ）乙に加えられ、カウンタ（
Ｉ）乙の内容は１“′となる。カウンタ（Ｉ）６の内容
が１となると、デコーダ７の１出力がＬレベルとなるた
め、立下り微分回路２０よりＰＮＮ符号ストア信号灯第
２図り参照）が出力され記憶回路１０に加えられ、記憶
回路１０は同期確立時点のＰＮ符号発生回路９の内容を
記憶する。寸だ立−Ｆり微分回路２０より信号りを受け
たカウンタ（ＩＩ）２１はカウンタ（Ｉｌ）タイミング
信号Ｅを出力スル。

以上によりＰＮ符号Ｐａ（ｔ）と受信信号５（ｔ）は１
７′２クロック分の誤差の範囲内で位相がほぼ一致した
ことになる。

相関検出回路５は相関有信号ａを出力すると。

タイミング発生回路（Ｉ）８はフレームの終了時点でシ
フトパルスＢを１／２クロック分ずらすことなく出勾す
るのでＰＮ符号発生回路９からは前フレームと同位相の
ＰＮ符号Ｐａ（Ｌ）が出力される。そのため特に同期の
乱れがない限り９次フレーム以降では相関検出回路５で
受信信号Ｓ　（ｔ）とＰＮ′Ｆｆ号Ｐ。

Ｃｔ）の相関がとれ９判定タイミンク信号Ｃが加えられ
るたびに相関・検出回路５は相関有信号ａを出力する。

この信号ａを受ける毎にカウンタ（Ｉ）６はカウントア
ツプする。カウントアツプは内容が４となるまで行なわ
れる。カウンタ（■）６の内容が４となるとデコーダ７
より７信号が出力され、この１信号（Ｌ信号）がアンド
ゲート２３の一端に加えられるのでカウント（Ｉ）６の
以後のカウントアツプは停止する。

まだカウンタ（Ｉ）乙の内容が１となると切換回路１４
により同期保持回路ろが能動化される。すなわちＰＮ符
号発生回路５から出力されるＰｏ（ｔ）のそしてこの相
関差により電圧制御発振器１５よりの周波数を調整し１
／２クロック分の誤差の範囲内にある受信信号Ｓ（いと
Ｐ　Ｎ符号Ｐｏ（ｔ）の位相を完全に一致させる。この
位相を完全に一致させるだめの調整動作（ｄ　３フレ一
ム分程度で行なわれる。しだがってカウンタ（Ｉ）乙の
内容が４となる時点では完全に同期が確立する。

次に同期が確立した後のデータ転送中に同期がずれた場
合の動作を第５図を参照して説明する。

データ転送中に同期がずれると第３図に示すようにＰＮ
符号Ｐｏ（ｔｌは不定となっている。しかしながらカウ
ンタ（Ｉｆ）２１より出力されるカウンタ（ｉｌｌタイ
ミング信号信号第５図Ｅ＃照）は受信１言号５（ｔ）の
各フレームの先頭よシτ時間前に発せられている。この
ような状態下で、再び同期を確立するために同期開始指
令（再）ＳＳをタイミンク発生回路（１）　１９に加え
ると、タイミング発生回路（Ｉｆ）　１９は信号Ｅに同
期してＰＮＮ符号セット信号音出力する。ＰＮ符号発生
回路９はこの信号Ａ′ｆ：受けて。

第２図で説明したと同様ＰＮ符号の初期値を設定し、Ｐ
Ｎ符号系列を送出開始し、装置は同期確立のサーチ動作
を開始する。期間τは数チップの位相差に相当する程度
に設定されるので、同期イ１電立のサーチ開始後短時間
で再同期確立を行なうことができる。

なお上記実施例においてカウンタ（Ｉ）６のカウント値
は４までとしているが、これは受１言信号５（ｔｌとＰ
Ｎ符号Ｐｏ（ｔ）の位相差をＯにするだめに必要なフレ
ーム数に合わ止て適宜選定すればよい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明が実施される受１言装置のブロック図
、第２図は第１図に示す実施例装置において、初期同期
確立の動作を説明するだめの各部の信号タイムチャート
、第６図は第１図に示す実施例装置において、再同期確
立の動作を説明するための各部の信号タイムチャート、
第４図はＰＮ符号の自己相関特性を示す図である。 ２：同期検出回路、　３＝同期保持回路。 ４：同明信号発生回路、　　５：相関検出回路。 ６・２１：カウンタ、　　７：デコーダ。 ８・１９：タイミング発生回路、９：ＰＮ符号発生回路
、　　１０：記憶回路、　　１１：相関差検出回路、　
　　１３：Ｐひ５回路、　２０：立下シ依分回路。 待ｄ′Ｖ出願人　　　　　立石竜機株式会社代理人　　
升埋士　　中　村　茂　信

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＋１）ＰＮ符号発生回路を含み、スペクトラム拡散信号
   を受雪して、この受信＠号と前記ＰＮ符号姥生回路より
   のＰＮ符号との相関出力に基づき仁１ノ期同期をとり、
   かつ同期確立時のＰＮ符号を記憶する同期検出回路と、
   同期検出後その同期状伸を継続する同期保持回路と、前
   記受信信号のＰＮ符号の１闇期に同期した信号を周期的
   に発生する同期信号発生回路とを備え、前記同期検出回
   路において同期不確立が判定されたとき前記同期信号発
   生回路から出力される前記同４４Ｊ１信号にしたがい、
   前記同期検出回路のＰＮ符号発生回路に同・切確立時の
   信号状態を設定して再同期を開始することを特徴とする
   スペクトラム拡散通信装置の同期方式。