(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信信号に拡散符号によるスペクトラム拡散変調を送信回路で施して送信するとともに、受信回路で取り込んだ電波に前記拡散符号による逆拡散を行い、相関を検出して受信信号を得るスペクトラム拡散変復調方法において、
前記逆拡散後に広帯域増幅を行って前記相関を検出し、
前記拡散符号の符号長をＮとするとき、前記受信信号のダイナミックレンジを１／Ｎ２の利得分以内に圧縮する
ことを特徴とするスペクトラム拡散変復調方法。
【請求項２】
前記受信信号のダイナミックレンジを、１／Ｎの利得分より大きくなるように圧縮する  ことを特徴とする請求項１に記載のスペクトラム拡散変復調方法。
【請求項３】
前記相関を検出するための閾値Ｔｈと前記受信信号のダイナミックレンジの上限値とのレベル差を、１／Ｎの利得分より大きく１／Ｎ２の利得分より小さくし、かつ前記ダイナミックレンジよりも大きくなるように決定する
ことを特徴とする請求項１または２に記載のスペクトラム拡散変復調方法。
【請求項４】
前記拡散符号による逆拡散を行った信号から拡散スペクトラムのメインローブの信号成分を抽出する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスペクトラム拡散変復調方法。
【請求項５】
送信信号に拡散符号によるスペクトラム拡散変調を施して送信する送信回路と、取り込んだ電波に前記拡散符号による逆拡散を行い、相関を検出して受信信号を得る受信回路とを有するスペクトラム拡散変復調装置において、
前記受信回路は、相関器と検出回路との間に広帯域の増幅部を有し、かつ、前記受信信号のダイナミックレンジを１／Ｎ２の利得分以内に圧縮している
ことを特徴とするスペクトラム拡散変復調装置。
【請求項６】
前記受信回路は、前記受信信号のダイナミックレンジを、１／Ｎの利得分より大きくなるように圧縮している
ことを特徴とする請求項５に記載のスペクトラム拡散変復調装置。
【請求項７】
前記受信回路の検出回路で前記相関を検出するための閾値Ｔｈと前記受信信号のダイナミックレンジの上限値とのレベル差が、１／Ｎの利得分より大きく１／Ｎ２の利得分より小さく、かつ前記ダイナミックレンジよりも大きい
ことを特徴とする請求項５または６に記載のスペクトラム拡散変復調装置。
【請求項８】
前記受信回路は、前記拡散符号による逆拡散を行った信号のうち拡散スペクトラムのメインローブの信号成分を通過させる広帯域フィルタを備えている
ことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載のスペクトラム拡散変復調装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、送信信号に拡散符号によるスペクトラム拡散変調を施し、同時に取り込んだ電波に拡散符号による逆拡散を行って受信信号を得るスペクトラム拡散変復調方法及びその装置に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】
従来、この種の装置は、スペクトラム拡散変復調方式を利用したレーダ装置や通信装置等に用いられており、例えば図７に示す構成のものがあった。
すなわち図７において、送信信号である中間周波数帯の信号ＩＦは、送信回路１０の拡散器１１によって送信ＰＮ出力部１２からの拡散符号（以下、「送信ＰＮ符号」という）によるスペクトラム変調が施され、アンプ１３及びバンドパスフィルタ１４を介して所望レベルの信号とされた後に、高周波回路１５によってアップコンバートされ、電波としてアンテナ１６から送信されていた。
【０００３】
また、伝搬される電波は、受信回路２０のアンテナ２１で受信信号として受信されており、高周波回路１５によってダウンコンバートされた後に、広帯域で自動利得制御（以下、「ＡＧＣ」という）を行う広帯域ＡＧＣ部２２を介して、所望の時間に遅延された受信ＰＮ出力部２３からの拡散符号（以下、「受信ＰＮ符号」という）に基づき、相関器２４によって逆拡散を行って自己相関をとっている。さらに、上記受信信号は、狭帯域でＡＧＣを行う狭帯域ＡＧＣ部２５を介して、検出回路２６でその信号レベルが検出されていた。受信回路２０では、ダイナミックレンジを確保し、逆拡散を効率的に行うためにＡＧＣ回路２２，２５を用いている。
【０００４】
検出回路２６は、図示しない信号レベル検出部、ゲイン決定部、ＡＧＣ制御部及び相関検出部から構成されており、信号レベル検出部で受信信号の信号レベルを検出し、その検出した信号レベルに基づいてゲイン決定部が両ＡＧＣ回路の適正ゲインを決定し、さらにＡＧＣ制御部により上記決定された適正ゲインに応じてゲイン制御を行った後、相関検出部で自己相関の検出を行っていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、スペクトラム拡散変復調方式における受信回路のＡＧＣ回路には、以下のような要件がある。
１．相関がとれている時に受信される電波（以下、「希望波」という）及び相関がとれていない時に受信される電波（以下、「非希望波」という）の電力の全域にわたって線形であること（つまり、受信される電波の全てに対してリニアに対応すること）
２．効率的な広帯域ＡＧＣであること（つまり、相関器の動作が安定となる位置に信号レベルを持っていく広帯域ＡＧＣであること）
３．広帯域ＡＧＣから狭帯域ＡＧＣへのスムーズな移行（つまり、２つのＡＧＣの時定数がそれぞれリンクしてスムーズに移行すること）
４．ＡＧＣループの応答に臨界に近い制動をかけること（つまり、応答するゲインの設定に臨界制動をかけ、後は変動しないようにすること）
以上のような要件を満たし、かつ中間周波数帯で安定に動作させるには、高性能のアナログ部品と複雑な信号処理が必要となるという問題点があった。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、複雑な利得制御を必要とすることなく、定常的な構成で安定に動作して適正レベルの受信信号を得ることができるスペクトラム拡散変復調方法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、送信信号に拡散符号によるスペクトラム拡散変調を送信回路で施して送信し、受信回路で取り込んだ電波に拡散符号による逆拡散を行い、相関を検出して受信信号を得るスペクトラム拡散変復調方法において、前記受信信号のダイナミックレンジが前記拡散符号の拡散利得分以内に圧縮されるように増幅部の飽和特性を設定して、前記受信信号の信号成分を増幅するスペクトラム拡散変復調方法及びその装置が提供される。
【０００８】
すなわち、伝搬する電波の受信後に、受信信号を増幅する増幅部の飽和特性を利用して受信信号のダイナミックレンジを拡散利得分以内に圧縮して、レベルの大きい非希望波を希望波として誤検出することを防ぐ。
前記受信回路は、前記受信した電波に対して所定周波数帯域の信号成分、すなわち拡散スペクトラムのメインローブの周波数帯域の信号成分を通過させる広帯域フィルタを備える。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明に係るスペクトラム拡散変復調方法及びその装置の一実施形態を図１乃至図６の図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るスペクトラム拡散変復調装置の一実施例の構成を示す構成図である。なお、図７の構成部分と同様の構成部分に関しては、説明の都合上、同一符号を付記する。
【００１０】
図において、本実施例の装置が従来例と異なる構成は、相関器２４の前段に増幅部２７を接続させるとともに、その後段に広帯域フィルタ２８と増幅部２９を接続させた点である。
上記構成において、高周波回路１５によってダウンコンバートされた受信信号は、広帯域で信号レベルの増幅を行う増幅部２７を介して、相関器２４で逆拡散を行って相関がとられる。その後に受信信号は、拡散スペクトラムのメインローブの周波数帯域、すなわち本実施例の装置をレーダ装置として用いた場合には、送信回路１０から送信される電波の周波数帯域、また通信装置として用いた場合には、通信相手の送信回路から送信される電波の周波数帯域の信号成分が広帯域フィルタ２８を通過する。そして、この信号は、増幅部２９でその信号レベルが増幅されて検出回路３０に入力する。
【００１１】
検出回路３０は、図２に示すように、レーダ装置として用いる場合には、例えば高速フーリェ変換等の周波数解析を行った後に、自己相関を検出する相関検出部３１からなり、また通信装置として用いる場合には、上記相関検出部３１の他に、受信したデータ（受信信号）を復調するデータ復調部３２と、相関検出部３１で自己相関が検出された時に受信ＰＮ出力部２３の遅延時間をロックしてＰＮ符号の出力を保持させる同期保持部３３とからなる。
【００１２】
次に、ダイナミックレンジの圧縮方法について説明する。
相関検出部３１におけるスペクトラム拡散変復調方式の相関検出では、図３に示すように、所定の閾値Ｔｈを設定して、広帯域フィルタ２８及び増幅部２９を介して相関器２４から入力する受信信号の自己相関のレベルが上記閾値Ｔｈを超えるかどうかで相関検出を行っている。
【００１３】
逆拡散に用いる符号の位相と受信信号のもつ符号の位相との差がゼロ又は符号長の整数倍となるとき、自己相関はピークａ，ｂをもつ。この場合を相関がある、あるいは相関時という。また、これ以外の位相差の場合を相関がない、あるいは非相関時という。このような逆拡散の動作を図３に示す。なお、ａは相関時における最大受信信号の自己相関ピークを、ｂは同じく最小受信信号の自己相関ピークを、ｃは非相関時における最大受信信号の周波数成分を、ｄは同じく最小受信信号の周波数成分をそれぞれ示す。ここで、本実施例では、相関時における最小受信信号の自己相関ピークｂは、閾値Ｔｈを超えるが、非相関時における最大受信信号の周波数成分ｃは、上記閾値Ｔｈを超えないように上記閾値を設定する。
【００１４】
ところで、スペクトラム拡散変調に用いられるＰＮ符号は、一般的にはＭ系列の符号列からなっており、本発明のＰＮ符号も上記Ｍ系列を用いている。上記受信信号における拡散利得は、見かけ上、相関時における自己相関ピークと非相関時における周波数成分の最大レベルとの差で表され、上記ＰＮ符号の符号長をＮとすると、１／Ｎとなる。これを符号成分を考慮した拡散利得という。
【００１５】
また、上記ＰＮ符号を用いた場合の非相関時における受信信号の周波数成分のスペクトラムは、図４に示すような構成になっている。上記受信信号では、図に示したごとくキャリア周波数ｆにおいて、その周波数成分のレベルが非常に小さくなる特徴がある。このような特徴を有する受信信号では、キャリア周波数ｆでの拡散利得が、この周波数ｆでの相関時における自己相関ピークと周波数ｆでの非相関時における周波数成分のレベル（最小レベル）との差で表され、１／Ｎ2におちることとなる。従って、受信回路２０では、受信信号のダイナミックレンジを、上記ＰＮ符号の持つ拡散利得分以内、特に１／Ｎ〜１／Ｎ2以内に圧縮すればよいことが分かる。
【００１６】
そこで、本実施例では、このダイナミックレンジを上記拡散利得分以内に圧縮するために、増幅部２７，２９の飽和特性を設定することによって上記圧縮を可能にする。本実施例では、図５に示すように、入出力特性に対して所定の飽和点を設定して増幅部２７，２９での圧縮を行う。すなわち、増幅部では、小さなレベルの入力信号に対してはリニアに動作するが、ある入力レベルを超えると出力が飽和して、信号を増幅できない領域（非線形領域）に入るという飽和特性を有する。本発明は、この特性を利用して受信信号のダイナミックレンジを圧縮するものである。
【００１７】
ここで、本発明の装置を車両に搭載されるレーダ装置に用いる場合、ある一定領域で複数のターゲットを識別できなければならず、例えば７６ＧＨｚ帯の狭帯域で±２００ｋｍ／ｈの範囲で上記ターゲットを検出したいことがある。この場合、スペクトラム拡散変調に用いるＰＮ符号は、例えば４０ＭＨｚのチップレートで、符号長が２５５チップのものである。
【００１８】
高周波回路１５によって、例えば１ＧＨｚの中間周波数帯域にダウンコンバートされた受信信号は、図６に示すように、受信回路２０の入力部（増幅部２７の入力側）では、例えば１００ｄＢという広いダイナミックレンジ（図３に示す最大受信信号と最小受信信号の自己相関ピークの差）を確保するが、増幅部２７，２９で圧縮を行うことによって増幅部２９の出力側では、受信信号のダイナミックレンジが約３０ｄＢに圧縮されている。この場合を考えると、増幅部２７の飽和点は、−１０ｄＢｍ程度に設定し、増幅部２９の飽和点は、−２０ｄＢｍ程度に設定し、かつ最小受信信号である−１２０ｄＢｍの入力レベルに対して出力レベルを−５０ｄＢｍ程度に設定する。
【００１９】
また、本実施例において、広帯域フィルタ２８の通過帯域幅は、拡散帯域のメインローブの部分のみでよいので、上述したごとくＰＮ符号のチップレートを４０ＭＨｚとした場合には、広帯域フィルタ２８の通過帯域幅を８０ＭＨｚに設定すればよい。さらに、本実施例におけるキャリア周波数での拡散利得は、約４８ｄＢとなるので、上記受信信号のダイナミックレンジ３０ｄＢやＳＮ比を考慮すると、閾値Ｔｈを−５８ｄＢｍ程度に設定することが可能となり、これによって相関時における最小受信信号の自己相関ピークｂは、閾値Ｔｈを超えるが、非相関時における最大受信信号の周波数成分ｃは、上記閾値Ｔｈを超えないようにできる（図３、図４参照）。
【００２０】
従って、検出回路３０では、設定した上記閾値Ｔｈに基づき、相関検出部３１で増幅部２９から入力する受信信号の自己相関を検出することができる。
このように、本実施例では、伝搬する電波の受信後に、拡散スペクトラムのメインローブを通過する周波数帯域の信号を増幅する増幅部の飽和特性を利用して、受信信号のダイナミックレンジを、上記拡散符号の拡散利得分以内に圧縮するので、複雑な利得制御を必要とすることなく、定常的な構成で安定に動作して適正レベルの受信信号を得ることができ、これにより相関検出のための閾値を適切なレベルに設定でき、レベルの大きい非希望波を希望波として誤検出することを防ぐ。
【００２１】
このため、本実施例の装置を車両に搭載されるレーダ装置として用いた場合には、近距離のターゲットから最大受信信号に相当する反射波を、他の検出距離の時に検出しても、反射波に対して自己相関ピークが検出されなくなるので、上記ターゲットを検出対象のターゲットとして誤検出することがなくなる。また、本実施例の装置を通信装置として用いた場合には、近距離の端末からの最大受信信号を、他の検出距離の時に検出しても、信号に対して自己相関ピークが検出されなくなるので、上記端末をユーザとして誤認識することがなくなる。
【００２２】
また、本実施例では、検出回路は自己相関の検出を行うだけでよいので、従来例のように受信信号の信号レベルを検出し、その検出した信号レベルに基づいて両ＡＧＣ回路の適正ゲインを決定し、上記適正ゲインに応じてゲイン制御を行う必要性がなくなり、部品点数及び製作コストの削減を図ることができる。
また、本実施例では、受信信号を１ＧＨｚ帯にダウンコンバートした後に、ダイナミックレンジ圧縮を行うことができるので、簡単な回路構成で上記圧縮を行うことができる。
【００２３】
本発明は、これら実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能である。例えば増幅器、フィルタ、相関器等受信回路の構成要素の順序を入れ換えることも可能である。また、本発明は、ダブルスーパーヘテロダイン回路にも応用が可能である。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、送信信号に拡散符号によるスペクトラム拡散変調を送信回路で施して送信するとともに、受信回路で取り込んだ電波に拡散符号による逆拡散を行い、相関を検出して受信信号を得るスペクトラム拡散変復調方法において、前記受信信号のダイナミックレンジを前記拡散符号の拡散利得分以内に圧縮するので、複雑な利得制御を必要とすることなく、定常的な構成で安定に動作して適正レベルの受信信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るスペクトラム拡散変復調装置の一実施例の構成を示す構成図である。
【図２】図１に示した検出回路の構成を示す構成図である。
【図３】相関検出における受信信号の相関時の相関ピークと非相関時の周波数成分の波形を示す波形図である。
【図４】同じく相関時の相関ピークの波形と非相関時の周波数成分のスペクトラムを示す波形図である。
【図５】図１に示した増幅部の入出力特性と飽和特性を示す図である。
【図６】図１に示した受信回路のダイナミックレンジの圧縮を説明するためのレベルダイヤを示す図である。
【図７】従来のスペクトラム拡散変復調装置の構成を示す構成図である。
【符号の説明】
１０  送信回路
１１  拡散器
１２  送信ＰＮ出力部
１３  アンプ
１４  バンドパスフィルタ
１５  高周波回路
１６，２１  アンテナ
２０  受信回路
２２，２５  ＡＧＣ部
２３  受信ＰＮ出力部
２４  相関器
２６，３０  検出回路
２７，２９  増幅部
２８  広帯域フィルタ
３１  相関検出部
３２  データ復調部
３３  同期保持部
【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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