(57)【要約】【課題】通信効率を損なうことなく高速に同期処理を実現可能なスペクトル拡散受信機を得ること。【解決手段】スペクトル拡散送信機から、送信情報に依らず同一の周期であって送信情報毎に繰り返しパターンが異なる変調信号に対して、拡散符号を乗算した信号を受信する場合に、受信信号に拡散符号の複素共役を乗算する拡散符号乗算部４０と、拡散符号の複素共役を乗算後の信号を用いて、１シンボル内のチップ間の位相差を算出する位相差計算部４２と、チップ間の位相差を加算する加算処理部４３と、加算後のチップ間の位相差から電力値を算出する電力計算部４５と、電力計算部４５から入力した電力値および電力値に対応するチップ番号の情報に基づいて、拡散符号同期を判定する判定部４６と、判定結果とチップ間の位相差とに基づいて、周波数オフセットを算出する周波数計算部４７と、を備える。【選択図】図４
2015162722.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スペクトル拡散送信機から、送信情報に依らず同一の周期であって送信情報毎に繰り返しパターンが異なる変調信号に対して、拡散符号を乗算した信号を受信する場合に、
前記スペクトル拡散送信機からの受信信号に前記拡散符号の複素共役を乗算する拡散符号乗算手段と、
前記拡散符号の複素共役を乗算後の信号を用いて、１シンボル内のチップ間の位相差を算出する位相差計算手段と、
前記チップ間の位相差を加算する加算処理手段と、
加算後のチップ間の位相差から電力値を算出する電力計算手段と、
前記電力計算手段から入力した電力値および前記電力値に対応するチップ番号の情報に基づいて、拡散符号同期を判定する判定手段と、
前記判定手段による判定結果と前記チップ間の位相差とに基づいて、周波数オフセットを算出する周波数計算手段と、
を備えることを特徴とするスペクトル拡散受信機。
【請求項２】
スペクトル拡散送信機から、送信情報に依らず同一の周期であって送信情報毎に繰り返しパターンが異なり、かつ、複数の異なる周期に対応した前記繰り返しパターンを有する変調信号に対して、拡散符号を乗算した信号を受信する場合に、
前記位相差計算手段、前記加算処理手段、および前記電力計算手段を複数備え、前記位相差計算手段、前記加算処理手段、および前記電力計算手段による系統を複数構成し、
複数の前記位相差計算手段は、それぞれが異なる前記周期に対応したチップ間の位相差を算出し、
前記判定手段は、各系統の複数の前記電力計算手段から入力した電力値および前記電力値に対応するチップ番号の情報に基づいて、拡散符号同期を判定し、
前記周波数計算手段は、前記判定手段による判定結果と前記異なる周期に対応したチップ間の位相差とに基づいて、周波数オフセットを算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載のスペクトル拡散受信機。
【請求項３】
前記変調信号を、ＦＳＫ（Frequency  Shift  Keying）により変調した信号とする、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のスペクトル拡散受信機。
【請求項４】
送信情報に依らず同一の周期であって送信情報毎に繰り返しパターンが異なる変調信号を生成する変調手段、
を備えることを特徴とするスペクトル拡散送信機。
【請求項５】
前記変調手段は、送信情報に依らず同一の周期であって送信情報毎に繰り返しパターンが異なり、かつ、複数の異なる周期に対応した前記繰り返しパターンを有する変調信号を生成する、
ことを特徴とする請求項４に記載のスペクトル拡散送信機。
【請求項６】
前記変調信号を、ＦＳＫ（Frequency  Shift  Keying）により変調した信号とする、
ことを特徴とする請求項４または５に記載のスペクトル拡散送信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スペクトル拡散受信機およびスペクトル拡散送信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
スペクトル拡散通信は、ある帯域幅を持った送信信号を、より広い帯域幅に拡散させて伝送を行う方式である。スペクトル拡散通信は、他のシステムに与える干渉量を低減できる、強い耐干渉性を有する、無線伝搬路のフェージングに強い、といった利点から広く検討が行われている。
【０００３】
スペクトル拡散通信の一種である直接拡散方式は、送信信号に対して広帯域な拡散符号を乗じることでスペクトル拡散信号を得る。直接拡散方式の受信機では、受信信号に対して、送信機で乗算された拡散符号の複素共役を乗じる逆拡散処理を行い、広帯域に拡散された信号を元の狭帯域信号に戻してから所定の復調処理を行う。逆拡散処理は、受信機で保持している拡散符号を、受信信号に含まれる拡散符号に同期させて乗じる必要がある。そのため、受信機では、受信信号から拡散符号の先頭タイミングを検出する初期捕捉を行う必要がある。一般には、拡散符号としてＰＮ（Pseudorandom  Noise）系列等の自己相関特性が良い系列が使われる。このことを利用して、受信信号と、受信機で保持している拡散符号との相関演算を行い、ピークを検出することで初期捕捉を実現可能である。
【０００４】
スペクトル拡散通信における一次変調として、例えば、ＦＳＫ（Frequency  Shift  Keying）を用いた場合、一般に一次変調信号波形は１シンボル内で変動することとなる。そのため、送信機は、受信機に対して一次変調信号があらかじめ既知の拡散信号を送信し、受信機は、保持している当該既知の拡散信号のレプリカと受信信号との相関演算を行い、ピークを検出することで初期捕捉を行う。このような既知信号を用いた初期捕捉方式の技術が、例えば、下記特許文献１において開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２６８９８９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の技術によれば、既知信号を送信する必要があり、既知信号部分ではユーザ情報を伝送することができない。そのため、通信の効率が著しく損なわれる、という問題があった。
【０００７】
また、一般的に受信機では、同期処理として、初期捕捉処理の他に、送信機と受信機との間に存在する周波数オフセットの推定および補正を行う必要がある。上記従来の技術では、周波数オフセットが存在する環境下での初期捕捉性能の向上については言及されているものの、周波数オフセットの推定および補正については何ら開示されていない。すなわち、受信機では、初期捕捉確立後、別な手段を用いて周波数オフセットの引き込みを行う必要があり、装置規模、処理遅延が増加する、という問題があった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、通信効率を損なうことなく高速に同期処理を実現可能なスペクトル拡散受信機およびスペクトル拡散送信機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、スペクトル拡散送信機から、送信情報に依らず同一の周期であって送信情報毎に繰り返しパターンが異なる変調信号に対して、拡散符号を乗算した信号を受信する場合に、前記スペクトル拡散送信機からの受信信号に前記拡散符号の複素共役を乗算する拡散符号乗算手段と、前記拡散符号の複素共役を乗算後の信号を用いて、１シンボル内のチップ間の位相差を算出する位相差計算手段と、前記チップ間の位相差を加算する加算処理手段と、加算後のチップ間の位相差から電力値を算出する電力計算手段と、前記電力計算手段から入力した電力値および前記電力値に対応するチップ番号の情報に基づいて、拡散符号同期を判定する判定手段と、前記判定手段による判定結果と前記チップ間の位相差とに基づいて、周波数オフセットを算出する周波数計算手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、通信効率を損なうことなく高速に同期処理を実現できる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施の形態１のスペクトル拡散送信機の構成例を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１の変調部から出力する信号スペクトルイメージを示す図である。
【図３】図３は、実施の形態１のスペクトル拡散受信機の構成例を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態１の初期捕捉部の構成例を示す図である。
【図５】図５は、実施の形態１の拡散符号乗算部の構成例を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態１のＦＳＫサブキャリア配置を用いた場合の１シンボル時間の信号波形を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態２の変調部から出力する信号スペクトルイメージを示す図である。
【図８】図８は、実施の形態２の初期捕捉部の構成例を示す図である。
【図９】図９は、実施の形態２のＦＳＫサブキャリア配置を用いた場合の１シンボル時間の信号波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明にかかるスペクトル拡散受信機およびスペクトル拡散送信機の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１３】
実施の形態１．
まず、スペクトル拡散送信機の構成および動作について説明する。図１は、本実施の形態のスペクトル拡散送信機の構成例を示す図である。スペクトル拡散送信機は、変調部１０と、拡散部１１と、拡散符号生成部１２と、Ｄ／Ａ（Digital  to  Analog）変換部１３と、高周波処理部１４と、送信アンテナ１５と、を備える。各構成の説明とともに、スペクトル拡散送信機の全体動作について説明する。なお、本実施の形態おいて、スペクトル拡散送信機は、一次変調として、信号の周波数を変化させることで情報を伝達するＦＳＫ（Frequency  Shift  Keying）を用いるものとする。
【００１４】
変調部１０は、情報ビットに応じて信号周波数を選択し、対応する複素正弦波信号を拡散部１１へ出力する。図２は、本実施の形態の変調部１０から出力する信号スペクトルイメージを示す図である。図２の例では、周波数軸上で８本のサブキャリアが定義されている様子を示している。サブキャリア２０〜２３は、変調部１０において選択可能な４本のサブキャリア（以降、ＦＳＫサブキャリア２０〜２３と呼ぶ）を示し、サブキャリア２４〜２７は、変調部１０において選択不可能な残りの４本のサブキャリアを示す。
【００１５】
ここで、４本のＦＳＫサブキャリア２０〜２３は、８本のサブキャリアの中を等間隔に定義することとする。すなわち、１サブキャリアおきにＦＳＫサブキャリアを定義する。４本のＦＳＫサブキャリア２０〜２３から１本を選択するので、２ビットを同時に送信することが可能となる。変調部１０では、例えば、情報ビット「０，０」を送信する場合はＦＳＫサブキャリア２０を、情報ビット「０，１」を送信する場合はＦＳＫサブキャリア２１を、情報ビット「１，０」を送信する場合はＦＳＫサブキャリア２２を、情報ビット「１，１」を送信する場合はＦＳＫサブキャリア２３を、それぞれ選択し、選択したＦＳＫサブキャリアに対応する複素正弦波を拡散部１１へ出力する。
【００１６】
拡散部１１は、変調部１０から入力された複素正弦波と、拡散符号生成部１２から入力された拡散符号とを乗算し、その結果をＤ／Ａ変換部１３へ出力する。
【００１７】
Ｄ／Ａ変換部１３は、入力信号をアナログ信号に変換したのち、高周波処理部１４へ出力する。
【００１８】
高周波処理部１４は、入力信号を高周波にアップコンバートした後、送信アンテナ１５から送信する。
【００１９】
つぎに、スペクトル拡散受信機の構成および動作について説明する。図３は、本実施の形態のスペクトル拡散受信機の構成例を示す図である。スペクトル拡散受信機は、受信アンテナ３０と、高周波処理部３１と、Ａ／Ｄ変換処理部３２と、受信フィルタ３３と、初期捕捉部３４と、逆拡散処理部３５と、復調部３６と、制御部３７と、を備える。各構成の説明とともに、スペクトル拡散受信機の全体動作について説明する。
【００２０】
スペクトル拡散送信機から送信された信号を受信アンテナ３０で受信すると、高周波処理部３１は、受信信号をダウンコンバートし、Ａ／Ｄ変換処理部３２は、ダウンコンバート後の受信信号を受信ディジタル信号に変換する。
【００２１】
受信フィルタ３３は、受信ディジタル信号に対してフィルタ処理を行い、フィルタ処理後の受信ディジタル信号を、初期捕捉部３４および逆拡散処理部３５へ受け渡す。
【００２２】
初期捕捉部３４は、スペクトル拡散受信機が非同期状態にある場合、後述する同期処理を用いて拡散符号タイミングの推定および周波数オフセットの推定を行い、制御部３７へ推定結果を通知する。
【００２３】
制御部３７は、逆拡散処理部３５に対して、初期捕捉部３４から受け取った拡散符号タイミングを用いて、フィルタ処理後の受信ディジタル信号に対して拡散符号の複素共役を乗算するように指示する。また、制御部３７は、初期捕捉部３４から受け取った周波数オフセットの推定値に基づいて、スペクトル拡散受信機の周波数オフセットを補正する。
【００２４】
逆拡散処理部３５は、制御部３７から通知された拡散符号タイミングを用いて、受信フィルタ３３から受け取ったフィルタ処理後の受信ディジタル信号に対して、スペクトル拡散送信機（図１参照）の拡散符号生成部１２で生成された拡散符号と複素共役の関係となる符号を乗算する。
【００２５】
復調部３６は、逆拡散処理部３５から受け取った逆拡散後の信号に対して、送信信号を判定する処理を行い、情報データを復元する。
【００２６】
つづいて、本実施の形態において特徴的な動作を行う初期捕捉部３４の構成および動作について詳細に説明する。図４は、本実施の形態の初期捕捉部３４の構成例を示す図である。初期捕捉部３４は、拡散符号乗算部４０と、拡散符号生成部４１と、位相差計算部４２と、加算処理部４３と、平均化処理部４４と、電力計算部４５と、判定部４６と、周波数計算部４７と、を備える。
【００２７】
拡散符号乗算部４０は、初期捕捉部３４の前段の受信フィルタ３３から受け渡されるフィルタ処理後の受信ディジタル信号と、拡散符号生成部４１から受け渡される拡散符号とを入力とする。拡散符号乗算部４０は、フィルタ処理後の受信ディジタル信号に拡散符号の複素共役を乗算し、乗算結果を位相差計算部４２へ受け渡す。拡散符号乗算部４０は、例えば、図５に示すシフトレジスタと乗算器を用いて構成することができる。図５は、本実施の形態の拡散符号乗算部４０の構成例を示す図である。図５では、１シンボルを拡散符号長８の拡散符号を用いて拡散する場合を例示している。図５において、遅延素子５０〜５７は、１チップ長の遅延素子であり、拡散符号ｃ０〜ｃ７は、拡散符号生成部４１から入力される拡散符号を示す。
【００２８】
拡散符号乗算部４０において、受信フィルタ３３から入力されたフィルタ処理後の受信ディジタル信号は、遅延素子５０に入力されており、各乗算器の出力が後段の位相差計算部４２に受け渡される。拡散符号乗算部４０は、受信フィルタ３３からの入力毎に、拡散符号ｃ０*〜ｃ７*の複素共役をフィルタ処理後の受信ディジタル信号に乗算し、乗算結果ａ０〜ａ７を位相差計算部４２へ受け渡す。
【００２９】
拡散符号生成部４１は、拡散符号生成部１２で生成された８チップを１周期とした拡散符号と複素共役の関係にある符号を生成し、拡散符号乗算部４０へ出力する。
【００３０】
位相差計算部４２は、拡散符号乗算部４０から受け渡された拡散符号乗算後の信号に対して、シンボル内の所定のチップ間の位相差を計算し、加算処理部４３へ出力する。
【００３１】
図６は、本実施の形態のＦＳＫサブキャリア配置を用いた場合の１シンボル時間の信号波形を示す図である。図２に示すＦＳＫサブキャリア配置に対応する。図６において、信号波形６０〜６３は、それぞれ情報ビット「０，０」，「０，１」，「１，０」，「１，１」を送信する場合の１シンボル時間の信号波形である。なお、変調部１０から出力された信号波形は複素正弦波であり、同相成分と直交成分の両方を持つが、図６では、代表例として同相成分のみを示している。図６から分かる通り、変調部１０で生成された複素正弦波は、情報ビットに依らずシンボル前半部とシンボル後半部とが同じ波形、すなわち、０．５シンボル間隔で同じ波形であることを示している。
【００３２】
このことを利用して、位相差計算部４２は、入力された拡散符号乗算後の信号に対して、０．５シンボル間隔でチップ間の位相差を計算し、後段の加算処理部４３へ出力する。具体的に、位相差計算部４２は、位相差の計算として、拡散符号乗算部４０から受け渡された乗算結果ａ０〜ａ７に対して「ｂ０＝ａ４×ａ０*」、「ｂ１＝ａ５×ａ１*」、「ｂ２＝ａ６×ａ２*」、「ｂ３＝ａ７×ａ３*」と計算する。なお、「＊」は複素共役を示す。
【００３３】
加算処理部４３は、位相差計算部４２から入力された位相差ｂ０〜ｂ３を「ｄ＝ｂ０＋ｂ１＋ｂ２＋ｂ３」のように全て足し合わせた後、加算結果ｄを平均化処理部４４へ出力する。
【００３４】
平均化処理部４４は、加算処理部４３から入力された加算結果ｄを複数シンボル間で平均化する処理を行う。この処理は、例えば、平均化処理部４４に８チップ分のデータを保持できるメモリを用意しておき、メモリの記憶内容を、入力された加算結果ｄとメモリで保持している信号との間で平均化した結果で更新していくことで実現できる。メモリのアドレスは入力信号が切り替わる毎にインクリメントしていき、最終の８チップ目のアドレスの次は先頭アドレスに戻るように巡回させればよい。
【００３５】
電力計算部４５は、平均化処理部４４のメモリに保持されている平均化結果を１シンボル周期、すなわち、平均化処理部４４が備える８チップ分のメモリで保持されているデータが等しく更新される毎に全て読み出し、各々の電力値を算出して大小を比較する。電力計算部４５は、最大電力値を検出し、その値（最大電力値）とチップ番号を判定部４６へ受け渡す。
【００３６】
判定部４６は、電力計算部４５から入力された最大電力値および最大電力値を取るチップ番号と、拡散符号同期に対する初期捕捉完了を判定するためのしきい値とを比較して、しきい値を満たしているか否かを判定する。しきい値判定方法としては、例えば、最大電力値に対するしきい値αと、連続検出回数に対するしきい値βを用意し、最大電力値がしきい値αを満たし、且つ、αを満たすチップ番号がβ回連続して同一であった場合に初期捕捉完了と判定する、という方法を用いることができる。判定部４６は、しきい値判定結果と、最大電力値を取るチップ番号とを出力する。
【００３７】
周波数計算部４７は、電力計算部４５と同様に、平均化処理部４４のメモリに保持されている平均化結果を１シンボル周期で全て読み出す。周波数計算部４７は、判定部４６から入力されたしきい値判定結果を参照し、しきい値を満たしているという信号を受け取った場合、判定部４６からしきい値判定結果とともに入力されているチップ番号と等しいアドレスに格納されている平均化結果を取りだす。
【００３８】
つぎに、周波数計算部４７は、取りだした平均化結果を用いて周波数オフセットを計算する。なお、平均化結果は位相差計算部４２で計算された０．５シンボル間隔の位相差を平均化したものに相当する。これらの情報を用いて平均化結果（位相差）から周波数を導出することは、当業者であれば容易に実現できる。周波数計算部４７は、最終的に、計算した周波数オフセットを出力する。なお、判定部４６から入力されたしきい値判定結果が、しきい値を満たしていないことを示していた場合、周波数計算部４７は、特に処理は行わず、例えば、周波数としてゼロを出力するといった、あらかじめ定めておいた初期状態を保持する。
【００３９】
制御部３７は、初期捕捉部３４からしきい値を満たしたという通知を受けると、同時に通知されたチップ番号の情報から、逆拡散処理部３５で用いるための拡散符号のタイミングを生成し、逆拡散処理部３５へ通知する。また、制御部３７は、周波数オフセットの計算結果に基づいて、周波数オフセットを引き込む処理を行う。
【００４０】
以上説明したように、本実施の形態では、スペクトル拡散送信機において、変調部１０は、情報ビットの値に依らず１シンボルの前半と後半とが同一の波形を示すようにＦＳＫサブキャリアを定義することで、０．５シンボル間隔の周期で周期性を持ち、情報ビット毎に繰り返しパターンが異なる変調信号を生成して出力する。また、スペクトル拡散受信機の初期捕捉部３４において、前述した送信波形の特徴を利用して、１シンボル内の前半と後半で位相差を算出し、合成した後に平均化する構成とした。これにより、スペクトル拡散受信機では、拡散符号乗算部４０で拡散符号を乗じるタイミングが受信信号中の拡散符号タイミングと一致した場合に、平均化処理部４４における当該タイミングの平均化処理結果の信号レベルが他のタイミングと比較して大きくなる。このことを利用して既知信号を用いることなく初期捕捉を完了することができる。また、スペクトル拡散受信機では、初期捕捉が完了したタイミングに対応する平均化処理結果から周波数オフセットを計算することが可能となる。その結果、スペクトル拡散送信機およびスペクトル拡散受信機の間では、通信効率を損なうことなく、高速に同期処理（初期捕捉・周波数オフセット推定）を完了するスペクトル拡散通信を行うことができる。
【００４１】
なお、本実施の形態では、位相差計算部４２において、０．５シンボル間隔でチップ間の位相差を計算する構成としたが、これに限定するものではなく、異なるシンボル間隔で位相差を計算するように構成してもよい。例えば、１６本のサブキャリアに対して等間隔に４本のＦＳＫサブキャリアを定義するように変調部１０を構成すると、送信する情報ビットに依らず１シンボル中の０．２５シンボル間隔で周期的に同一波形をとる信号が生成される。この場合、位相差計算部４２を０．２５シンボル間隔で位相差を計算するように構成することができる。このように、位相差計算部４２は、情報ビットに依らず１シンボル中に出現する信号の周期性と一致した間隔で、チップ間の位相差を計算するように構成することが可能である。一般に、位相差を計算するチップ間隔が狭くなると、より広い範囲の周波数オフセットを推定できるようになる。この結果、良好な同期性能を実現することができる。
【００４２】
実施の形態２．
本実施の形態では、全サブキャリアの中で４サブキャリアおきにＦＳＫサブキャリアを定義する。また、初期捕捉部３４において、位相差計算部、加算処理部、平均化処理部、電力計算部をそれぞれ２系統持つ構成とする。
【００４３】
本実施の形態におけるスペクトル拡散送信機の構成は実施の形態１（図１参照）と同じである。ただし、変調部１０から送信する信号は、図７に例示するような１６本のサブキャリアに対して定義される４本のＦＳＫサブキャリアに基づいて生成される。図７は、本実施の形態の変調部１０から出力する信号スペクトルイメージを示す図である。図７の例では、周波数軸上で１６本のサブキャリアが定義され、本実施の形態におけるＦＳＫサブキャリアの定義方法を示すものである。ＦＳＫサブキャリア７０〜７３は、それぞれＦＳＫサブキャリアを示す。変調部１０は、例えば、送信する情報ビットについて、情報ビット「０，０」の場合はＦＳＫサブキャリア７０を選択し、情報ビット「０，１」の場合はＦＳＫサブキャリア７１を選択し、情報ビット「１，０」の場合はＦＳＫサブキャリア７２を選択し、情報ビット「１，１」の場合はＦＳＫサブキャリア７３を選択する。これに伴い、拡散符号生成部１２は、１シンボル当たり１６チップの長さの拡散符号を生成し、拡散部１１は、変調部１０からの出力と、１シンボル当たり１６チップの長さの拡散符号とを掛け合わせる。
【００４４】
つぎに、スペクトル拡散受信機の構成および動作について説明する。本実施の形態のスペクトル拡散受信機の構成は実施の形態１（図３参照）と同様であるが、初期捕捉部３４の構成が異なる。図８は、本実施の形態の初期捕捉部３４の構成例を示す図である。初期捕捉部３４は、拡散符号乗算部８０と、拡散符号生成部８１と、位相差計算部４２，８２と、加算処理部４３，８３と、平均化処理部４４，８４と、電力計算部４５，８５と、判定部８６と、周波数計算部８７と、を備える。なお、実施の形態１（図４参照）と同一の機能を有する箇所は同一の符号を付してその詳細説明を省略する。
【００４５】
本実施の形態の初期捕捉部３４は、図７に例示する１６サブキャリアに対してＦＳＫサブキャリアが定義された送信信号に対応するように、１シンボル当たり１６チップを前提として構成される。
【００４６】
拡散符号乗算部８０は、図５と同様にシフトレジスタと乗算器で構成できるが、シフトレジスタと乗算器は各々１６個ずつ備える。この場合、拡散符号乗算部８０は、受信フィルタ３３からの入力毎に、拡散符号ｃ０´*〜ｃ１５´*の複素共役をフィルタ処理後の受信ディジタル信号に乗算し、乗算結果ａ０´〜ａ１５´を位相差計算部４２および位相差計算部８２へ受け渡す。
【００４７】
拡散符号生成部８１は、拡散符号生成部１２で生成された１６チップを１周期とした拡散符号と複素共役の関係にある符号を生成し、拡散符号乗算部８０へ出力する。
【００４８】
位相差計算部４２は、実施の形態１と同様に、０．５シンボル間隔でチップ間の位相差を計算する。以降、加算処理部４３から電力計算部４５は、実施の形態１と同様の処理を行う。結果として、電力計算部４５から判定部８６に対して、最大電力値と、対応するチップ番号が受け渡されることとなる。なお、拡散符号乗算部８０から受け渡される乗算結果ａ０´〜ａ１５´は、実施の形態１の乗算結果ａ０〜ａ７に対して、ａ０´はａ０に相当し、ａ２´はａ１に相当し、ａ４´はａ２に相当し、ａ６´はａ３に相当し、ａ８´はａ４に相当し、ａ１０´はａ５に相当し、ａ１２´はａ６に相当し、ａ１４´はａ７に相当する。
【００４９】
位相差計算部８２は、入力信号に対して所定の間隔で１シンボル内のチップ間の位相差を計算する点は位相差計算部４２と同様であるが、位相差を計算する間隔が位相差計算部４２と異なるように構成される。本実施の形態では、位相差計算部８２は、０．２５シンボル間隔でチップ間の位相差を計算することとする。なお、位相差計算部４２と位相差計算部８２で用いられるシンボル間隔は、１シンボル内で複素正弦波が示す周期性に従い、拡散符号を乗じるタイミングが受信信号中の拡散符号周期と同期したタイミングであった場合に同一波形同士で位相差計算ができる間隔となるように選択する。
【００５０】
図９は、本実施の形態のＦＳＫサブキャリア配置を用いた場合の１シンボル時間の信号波形を示す図である。ＦＳＫサブキャリア配置を用いた場合の１シンボル時間の信号波形を例示する。図７に示すＦＳＫサブキャリア配置に対応する。図９において、信号波形９０〜９３は、それぞれ情報ビット「０，０」，「０，１」，「１，０」，「１，１」を送信する場合の１シンボル時間の信号波形である。なお、変調部１０から出力された信号波形は複素正弦波であり、同相成分と直交成分の両方を持つが、図９では、代表例として同相成分のみを示している。図９から分かる通り、変調部１０で生成された複素正弦波は、情報ビットに依らず、シンボル前半部とシンボル後半部とが同じ波形、すなわち、０．５シンボル間隔で同じ波形であり、かつ、シンボルの１／４毎に同じ波形、すなわち、０．２５シンボル間隔で同じ波形であることを示している。
【００５１】
このことを利用して、位相差計算部８２は、入力された拡散符号乗算後の信号に対して、０．２５シンボル間隔でチップ間の位相差を計算し、後段の加算処理部８３へ出力する。以降、加算処理部８３から電力計算部８５は、位相差計算部８２の処理結果に対して加算処理部４３から電力計算部４５と同一の処理を別系統で実施する。
【００５２】
なお、位相差計算部４２の出力に対する処理と位相差計算部８２の出力に対する処理とを別系統で実施するための構成は任意の構成とすることができる。それぞれ別回路を独立に設けてもよいし、演算機能は時分割で共用し、計算結果を保持するメモリだけ独立に持たせることで結果的に別系統を用いて実施したことと等価な構成にしてもよい。電力計算部８５は、判定部８６に対して、最大電力値と、対応するチップ番号を出力する。
【００５３】
判定部８６は、電力計算部４５および電力計算部８５からそれぞれ入力された最大電力値と対応するチップ番号とを用いてしきい値判定を行う。判定部８６は、２つの電力計算部４５，８５から入力される最大電力値を足し合わせた値と、しきい値αとを比較する。また、２つの電力計算部４５，８５から入力されるチップ番号が同一かどうかを調べ、同一であった場合は、当該チップ番号が最大電力値を示した連続回数としきい値βとを比較する。判定部８６は、最大電力値を足し合わせた値がαより大きく、且つ、当該チップ番号が最大電力値を示した連続回数がβ回となった場合にしきい値を満たしたと判定する。それ以外の場合はしきい値を満たしていないと判定する。判定部８６は、しきい値判定結果と、最大電力値を取るチップ番号とを出力する。
【００５４】
周波数計算部８７は、実施の形態１における周波数計算部４７と同様に、判定部８６からしきい値を満たしたという通知を受け取ると、最大電力値を取るチップ番号の平均化結果を読み出し、周波数オフセットを計算する。ここで、本実施の形態では、平均化処理部４４のメモリに保持されている信号（０．５シンボル間隔で計算された位相差）と、平均化処理部８４のメモリに保持されている信号（０．２５シンボル間隔で計算された位相差）とを読み出して、これら２つの信号からそれぞれ周波数オフセットを計算する。その後、２つの周波数オフセット計算結果を合成し、出力する。ここで、周波数オフセット計算結果の合成には、例えば、下記に示す文献で開示されるような公知の技術を用いることで、当業者であれば容易に実現可能である。
【００５５】
Ｈｉｒｏｓｈｉ  ＫＵＢＯ，Ｋｅｉｓｈｉ  ＭＵＲＡＫＡＭＩ，Ｍａｋｏｔｏ  ＭＩＹＡＫＥ，Ｔａｄａｓｈｉ  ＦＵＪＩＮＯ著，“Ａ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｐｅｎ−Ｌｏｏｐ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ  Ｂａｓｅｄ  ｏｎ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ＭＰＳＫ”  ＩＥＩＣＥ  Ｔｒａｎｓ．Ｃｏｍｍｕｎ，ＶＯＬ−Ｅ８２−Ｂ，Ｎｏ．１，Ｊａｎｕａｒｙ  １９９９．
【００５６】
以上説明したように、本実施の形態では、スペクトル拡散送信機において、変調部１０は、図７に示すように１６本のサブキャリアに対して、４サブキャリア間隔でＦＳＫサブキャリアを定義することで、情報ビットに依らず１シンボル内に０．５シンボル間隔と０．２５シンボル間隔の異なる周期で周期性を持ち、情報ビット毎に繰り返しパターンが異なる変調信号を生成する。また、スペクトル拡散受信機において、初期捕捉部３４は、前述したシンボル内の周期性と一致した間隔でチップ間の位相差を計算する２系統の位相差計算部、加算処理部、平均化処理部、および、電力計算部を持つ構成とした。さらに、２系統の処理結果を用いてしきい値判定並びに周波数オフセットの計算を行うこととした。これにより、２つの異なるシンボル間隔から計算された位相差に基づいて初期捕捉および周波数オフセット推定を行うことが可能となり、高速且つ高精度に同期処理を完了できるという効果を奏する。
【００５７】
なお、本実施の形態では、図７に例示したＦＳＫサブキャリアの定義方法としたが、これに限定されず、情報ビットによらず１シンボル内で周期性を示す配置であれば任意のＦＳＫサブキャリア定義を用いることができる。このとき、１シンボル内で周期性を示す組合せが０．５シンボル、および、０．２５シンボルの２パターンより多い場合、初期捕捉部には、位相差計算部〜電力計算部までの処理系統を周期性のパターン数だけ用意するように構成することができる。初期捕捉部で使用する周期性のパターン数が増加するほど初期同期性能の向上が期待できる。
【００５８】
また、本実施の形態では、判定部８６において、電力計算部４５と電力計算部８５とから入力される最大電力値の和を用いてしきい値判定する構成としたが、例えば、どちらか一方の電力値のみ使用してもよい。これにより、処理量の削減が可能となる。また、電力計算部４５と電力計算部８５とから入力される、最大電力値を示すチップ番号が同一であることをしきい値判定の条件としたが、例えば、どちらか一方だけに着目して、当該チップ番号が連続的にβ回出現することをしきい値判定の条件としてもよい。あるいは、電力計算部４５と電力計算部８５とから入力される、最大電力値を示すチップ番号には依らず、電力和が最大となるチップ番号が連続的にβ回出現することをしきい値判定の条件とすることもできる。判定部８６におけるしきい値設定およびしきい値判定方法は、通信環境と初期同期性能に対する要求条件等から必要とされる性能を満足する任意の方法とすることができる。
【００５９】
また、周波数計算部８７において、平均化処理部４４と平均化処理部８４との平均化結果それぞれに対して周波数オフセットを計算した後、合成するように構成したが、どちらか一方のみを用いて周波数オフセットを計算するようにしてもよい。このように構成することで、処理量の削減が期待できる。また、周波数オフセットを計算するために使用する、平均化処理部４４と平均化処理部８４とから読み出す位相差は、異なるチップ番号を参照しても良い。例えば、平均化処理部４４と平均化処理部８４から読み出す位相差は、それぞれ、電力計算部４５と電力計算部８５とから入力される、最大電力値を示すチップ番号とすることができる。この場合、最大電力値を示すチップ番号が異なる状態で同期判定がなされるような場合に、より確からしい位相差に基づいて周波数オフセットを計算できる。
【００６０】
以上、本発明の詳細を例示したが、本発明の範囲は上記で説明した実施の形態に限定されず、考えうるあらゆる構成がその範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
以上のように、本発明にかかるスペクトル拡散受信機およびスペクトル拡散送信機は、スペクトル拡散通信に有用であり、特に、直接拡散方式に適している。
【符号の説明】
【００６２】
１０  変調部、１１  拡散部、１２  拡散符号生成部、１３  Ｄ／Ａ変換部、１４  高周波処理部、１５  送信アンテナ、３０  受信アンテナ、３１  高周波処理部、３２  Ａ／Ｄ変換処理部、３３  受信フィルタ、３４  初期捕捉部、３５  逆拡散処理部、３６  復調部、３７  制御部、４０，８０  拡散符号乗算部、４１，８１  拡散符号生成部、４２，８２  位相差計算部、４３，８３  加算処理部、４４，８４  平均化処理部、４５，８５  電力計算部、４６，８６  判定部、４７，８７  周波数計算部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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