(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１段の入力すだれ状電極及び出力すだれ状電極と、第２段の入力すだれ状電極及び出力すだれ状電極とが、単一の弾性表面波基板上に２段に分けて並列に形成されて各段のマッチドフィルタ部を構成し、
前記第１段の入力すだれ状電極と第２段の出力すだれ状電極は符号化及び開口重み付けが施され、
前記第１段の出力すだれ状電極と第２段の入力すだれ状電極が中間端子で電気的に縦続接続されていることを特徴とするマッチドフィルタ。
【請求項２】
請求項１記載のマッチドフィルタにおいて、前記各段のマッチドフィルタ部のインパルス応答時間が拡散信号の情報信号周期より短いことを特徴とするマッチドフィルタ。
【請求項３】
請求項１記載のマッチドフィルタにおいて、当該マッチドフィルタがタップ係数可変型であることを特徴とするマッチドフィルタ。
【請求項４】
請求項１記載のマッチドフィルタにおいて、当該マッチドフィルタがデジタル処理型に構成されていることを特徴とするマッチドフィルタ。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載のマッチドフィルタを用いたことを特徴とする通信システム。
【請求項６】
ＣＤＭＡ方式を用いた通信装置に利用される変復調装置であって、
第１段の入力すだれ状電極及び出力すだれ状電極と、第２段の入力すだれ状電極及び出力すだれ状電極とが、単一の弾性表面波基板上に２段に分けて並列に形成されて、
前記第１段の入力すだれ状電極と第２段の出力すだれ状電極は符号化及び開口重み付けが施され、
前記第１段の出力すだれ状電極と第２段の入力すだれ状電極が中間端子で電気的に縦続接続されているマッチドフィルタを備えていることを特徴とする変復調装置。
【請求項７】
請求項６記載の変復調装置と、アンテナとを備えることを特徴とする通信装置。
【請求項８】
請求項７記載の通信装置と、その通信装置とＣＤＭＡ方式に従って通信を行なう基地局とを有することを特徴とする通信システム。
【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用マッチドフィルタ及び通信システムに係り、特にチップサイズの増大、複雑化を来さず、実効的なインパルス応答時間を確保する構造を有するマッチドフィルタ及びそれを用いる通信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１４は、従来の弾性表面波型マッチドフィルタの模式図である。弾性表面波基板２上には入力すだれ状電極１０と出力すだれ状電極１１が配置されている。入力信号は入力端子９から入力され、出力端子１２から出力整合信号が出力される。出力すだれ状電極１１は、拡散信号からの整合信号変換が可能となるように、符号化（位相変調）、開口重み付けが施されている。
【０００３】
従来の符号化重み付け電極は、信号のＰＮ符号長に比例した（実効表面波速度／情報速度）の長さが必要となり、情報速度が遅い場合は結局デバイスサイズの増大を来す。
【０００４】
図１５は、１５チップｍ系列に対する従来の１段の１５チップマッチドフィルタのサイドローブ、ピーク比を最小とする重み付け係数を示したものである。番号の若い方が出力端子側に相当する。ｍ系列を用いる場合、信号に位相情報を重畳する場合は少なく、主に同位相信号による同期信号抽出用として用いられる場合が多いため、考慮した信号は偶相関に対応したものだけとした。サイドローブ、ピーク比として−２７．３ｄＢの値が得られている。
【０００５】
図１６は、１３チップバーカー符号系列に対する従来の１段の１３チップマッチドフィルタのサイドローブ、ピーク比を最小とする重み付け係数を示したものである。番号の若い方が出力端子側に相当する。バーカー符号系列を用いる場合、信号に位相情報を重畳する場合が多いため、考慮した信号は偶相関、奇相関に対応したものとした。サイドローブ、ピーク比として−２４．６ｄＢの値が得られている。
【０００６】
図１７は、従来のデジタル処理型マッチドフィルタの機能ブロック図である。各々の信号は、１／ｆ（ｆはクロック周波数）の遅延部１６を通過後抽出され、各タップ係数（ａ１〜ａｎ）を掛けた後、加算される。機能的には、ＳＡＷのマッチドフィルタと同様である。この場合にも、１段で構成すると同時に、処理が必要なタップ数が増大し、デバイスが複雑化する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来のマッチドフィルタは例えば、日本学術振興会弾性波素子技術第１５０委員会第４５回研究会資料第２９頁から３４頁に記載されているように、通常、ＰＮ（疑似雑音）符号により変調された信号とマッチドフィルタの相互相関により、整合信号を検出するために使用する。
【０００８】
そして従来のマッチドフィルタでは、ＰＮ符号長に相当する（１／情報速度の長さ）が必要となり、例えば弾性表面波型のマッチドフィルタの場合、デバイス長辺方向に増大を来し、またデジタル処理型のマッチドフィルタの場合にも、同時に処理が必要なタップ段数が増大するため、実質的にチップサイズの増大、複雑化を来す。
【０００９】
本発明の目的は、上述の従来技術の問題を解決し、対応する拡散信号の情報速度が遅い場合でも、チップサイズの増大、複雑化することなく、実効的なインパルス応答時間を確保することのできるマッチドフィルタ及びそれを用いる変復調装置、通信装置ならび通信システムを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、第１の手段は、第１段の入力すだれ状電極及び出力すだれ状電極と、第２段の入力すだれ状電極及び出力すだれ状電極とが、単一の弾性表面波基板上に２段に分けて並列に形成されて各段のマッチドフィルタ部を構成し、前記第１段の入力すだれ状電極と第２段の出力すだれ状電極は符号化及び開口重み付けが施され、前記第１段の出力すだれ状電極と第２段の入力すだれ状電極が中間端子で電気的に縦続接続されていることを特徴とするものである。
【００１１】
また第２の手段は、第１の手段のマッチドフィルタにおいて、各段のマッチドフィルタ部のインパルス応答時間が拡散信号の情報信号周期より短いことを特徴とするものである。
【００１２】
また第３の手段は、第１の手段のマッチドフィルタにおいて、当該マッチドフィルタがタップ係数可変型であることを特徴とするものである。
また第４の手段は、第１の手段のマッチドフィルタにおいて、当該マッチドフィルタがデジタル処理型に構成されていることを特徴とするものである。
【００１３】
また第５の手段の通信システムは、第１ないし第４のいずれかの手段のマッチドフィルタを用いたことを特徴とするものである。
また第６の手段は、ＣＤＭＡ方式を用いた通信装置に利用される変復調装置であって、第１段の入力すだれ状電極及び出力すだれ状電極と、第２段の入力すだれ状電極及び出力すだれ状電極とが、単一の弾性表面波基板上に２段に分けて並列に形成されて、前記第１段の入力すだれ状電極と第２段の出力すだれ状電極は符号化及び開口重み付けが施され、前記第１段の出力すだれ状電極と第２段の入力すだれ状電極が中間端子で電気的に縦続接続されているマッチドフィルタを備えていることを特徴とするものである。
また第７の手段の通信装置は、第６の手段の変復調装置と、アンテナとを備えることを特徴とするものである。
また第８の手段の通信システムは、第７の手段の通信装置と、その通信装置とＣＤＭＡ方式に従って通信を行なう基地局とを有することを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、第１の実施形態に係る弾性表面波型マッチドフィルタを示したものである。弾性表面波基板２上に、第１段の入力すだれ状電極３及び出力すだれ状電極４と、第２段の出力すだれ状電極７及び入力すだれ状電極６とが配置されている。そして前述の第１段と第２段は、中間端子５で電気的に接続されている。
【００１５】
入力信号は入力端子１から入力され、中間端子５を経由し、出力端子８から出力整合信号として出力される。入力すだれ状電極３及び出力すだれ状電極７は、拡散信号からの整合信号変換が可能となるように、符号化（位相変調）、開口重み付けが施されている。
【００１６】
本実施形態では、マッチドフィルタのデバイスを２段に分けて、各々の符号化重み付け電極の長さを略半分とした。この場合、各段のインパルス応答時間が拡散信号の情報信号周期より短くても、縦続接続により全体の伝達関数の時間応答関数は略倍となるため、元の希望関数と略同等の性能が得られる。
【００１７】
詳細を説明する前に、スペクトラム拡散通信信号に関して図２を用いて説明する。図２の（１）は伝達される情報信号、（２）はＤＰＳＫ型の拡散信号（図では５ビットのＰＮ符号にて拡散されている）、（３）はキャリアが重畳されたＲＦ信号である。また、（４）はＤＰＳＫ信号の最も一般的な復調回路である遅延検波回路を示している。
【００１８】
回路は１ビット遅延線１３と混合器１４のみからなり、簡単な回路で復調信号が出力端子から出力される。マッチドフィルタには、（２）または（３）の拡散（ＲＦ）信号をその符号に対応した時間応答特性を持たせ、時間軸上（周波数軸上ではなく）の整合ピークとして信号の検出を行うもので、時間軸上のサイドローブとピークの比が一つの性能指数となる。
【００１９】
ＲＦ信号の解析は通常、フーリエ変換の手法を用いて行うが、高周波キャリア信号が重畳されているため、計算時間が多大となる。そこで、ここでは信号をベースバンドの２値信号として取り扱う。
【００２０】
図３は、ベースバンド信号とフィルタコードとの相関関数の求め方を示した図である。相関関数は、ベースバンド信号をＦ、フィルタのインパルス応答関数をＦ′とすれば、
【００２１】
【数１】
0004363707.tif 000002
【００２２】
と表され、これを、Ｅ＝Ｆ・Ｆ′・・・（１）と表すこととする。
図４は、符号長３１の最長符号（ｍ）系列のベースバンド相関関数計算結果（ａ）とフーリエ変換法による信号計算結果（ｂ）を示すものである。信号は偶相関（同位相信号が続く場合の相関）と奇相関（異符号の信号が続く場合の相関）信号が続く場合データ０，１の場合のＤＰＳＫ信号を示している。マッチドフィルタのインパルス応答長も３１であるため、この場合を考慮すれば、すべての場合を考慮したことと等価である。両者を比較することにより、タイムサイドローブとピークの比は、ベースバンドの相関関数計算により略十分に解析可能であることがわかる。
【００２３】
本発明のようにマッチドフィルタが縦続に接続されている場合は、それぞれのフィルタ時間応答をＦ1 ，Ｆ2 とすれば、入力信号Ｓｉｎと出力信号Ｓｏｕｔの関係は、Ｓｏｕｔ＝Ｓｉｎ・Ｆ1 ・Ｆ2 ・・・（２）と表される。
【００２４】
この（２）式を用いて、幾つかの符号系列に対する時間軸上のサイドローブ、ピーク比を最小とする、フィルタインパルス応答関数（重み付け係数）を非線形最適化アルゴリズムを用いて求めた。
【００２５】
図５は第２の実施形態に係り、マッチドフィルタを２段に分け、各フィルタのタップ長を８段（従って、全体のインパルス応答長は１５チップとなり、１段の場合と同様となる。）とした場合のサイドローブ、ピーク比を最小とする各重み付け係数を示したものである。
【００２６】
サイドローブ、ピーク比として−２５．８ｄＢの値が得られ（１段と略同様の値が得られ）、また各段のインパルス応答長を従来の半分とすることができた。この結果を例えばＳＡＷマッチドフィルタに適用すれば、デバイスサイズを従来の約２／３とすることが可能であり、デバイスの小形化に有効である。
【００２７】
図６は第３の実施形態に係り、マッチドフィルタを２段に分け、各フィルタのタップ長を７段（従って、全体のインパルス応答長は１３チップとなり、１段の場合と同様となる。）とした場合のサイドローブ、ピーク比を最小とする各重み付け係数を示したものである。
【００２８】
サイドローブ、ピーク比として−２２．５ｄＢの値が得られ（１段と略同様の値が得られ）、また各段のインパルス応答長は従来の半分とすることができた。この結果を例えばＳＡＷマッチドフィルタに適用すれば、デバイスサイズを従来の約２／３とすることが可能であり、デバイスの小形化に有効である。
【００２９】
図７は第４の実施形態に係り、２段縦続型デジタル処理型マッチドフィルタの機能ブロック図である。図中、前記図１７と同一個所は同一番号を付している。本発明を用いれば、タップ段数の少ない簡易な回路により本回路が構成可能なため、設計の自由度向上、簡略化、小形化が可能である。
【００３０】
図８は第５の実施形態に係り、タップ係数可変型のＳＡＷマッチドフィルタを示している。図中、第１の実施形態と同一個所は同一番号を付している。この第５の実施形態では、中間接続すだれ状電極１７は正規型とし、入出力すだれ状電極１８，１９の各タップ出力を可変増幅器としている。本実施形態を用いれば、ＳＡＷマッチドフィルタの小形化が可能となると同時に、対応する符号系列も自由に選択できる。
【００３１】
図９は第６の実施形態に係り、小形ＳＡＷマッチドフィルタを用いた無線ＬＡＮ用通信システムを示している。信号入力端子２０から入力されたデジタル信号はＤＰＳＫ信号変換回路２１によりＤＰＳＫ化され、拡散符号発生器２２と混合回路２３により拡散処理されて、ＲＦ信号発生器２４と混合器２５によりＲＦ変調され、送信増幅器２６により増幅後、アンテナ２７より出力される。
【００３２】
受信信号は、前置増幅器２８により増幅され、本発明に係るＳＡＷマッチドフィルタ２９により相関処理され、遅延線３０と混合器３１により遅延検波後、波形整形回路３２により処理されて出力端子３３に出力される。この実施形態では、本発明のＳＡＷマッチドフィルタを用いているため、通信装置の小形化が可能である。
【００３３】
図１０は第７の実施形態に係り、デジタル処理型マッチドフィルタを用いた無線ＬＡＮ用通信システムを示す図である。図中、図９と同様個所は同一記号で示している。前置増幅器２８により増幅された受信信号は、Ａ／Ｄコンバータ３４によりデジタル信号に変換後、本発明に係るデジタル処理型マッチドフィルタ３５により相関処理され、デジタル復調回路３６により処理され出力端子３３に出力される。本実施形態では本発明に係るデジタル処理型マッチドフィルタを用いているため、設計自由度が高く、低価格化に有利である。
【００３４】
図１１は第８の実施形態に係り、マッチドフィルタを搭載した送受信装置を用いた無線ＬＡＮシステムを示す図である。送受信装置３７，３９，４３，４５は各々端末３８，４０，４４，４６に接続され、また送受信装置４１，４２は有線系４７に接続されている。この実施形態では本発明に係る小形送受信装置を用いているため、スペースの有効活用が可能である。
【００３５】
図１２は第９の実施形態に係り、ＳＡＷマッチドフィルタを用いたＣＤＭＡ端末のブロック図である。送信側においては、ベースバンド処理部４８で音声ＣＯＤＥＣ、エラー訂正用の畳み込み符号化、インターリーバ、ＣＤＭＡ用のアダマール変調を行った後、ＰＮ符号を乗算（０，１の半加算）することにより拡散変調を行う。また、変復調部４９では、デジタルベースバンド信号をＱＰＳＫ変調する。さらに、ＣＤＭＡ−ＲＦ部５０では、ＲＦ帯にアップコンバートし、アンテナ５１より送信を行う。
【００３６】
受信側では、アンテナ５１より入力された受信信号をＣＤＭＡ−ＲＦ部５０で中間周波数信号にダウンコンバートし、変復調部４９でレーク処理、逆拡散、アダマール変換の処理を行う。この信号はその後、Ａ／Ｄコンバートされ、ベースバンド処理部４８にてディインタリーバ、ビタビ誤り訂正（検出）、音声ＣＯＤＥＣ処理が行われる。
【００３７】
本実施形態の変復調部４９には、本発明のＳＡＷマッチドフィルタ５２をＩＦ段に配置し、逆拡散、アダマール変換を行っている。従来、この種のＣＤＭＡ端末では、情報速度が遅いため、ＳＡＷマッチドフィルタの適用を試みると、デバイスサイズが実用的なものとならず、高速同期捕捉のメリットはあるものの、実質的に適用不可能であるが、本実施形態では前記ＳＡＷマッチドフィルタを用いているため、デバイスの小形化により、実用的な大きさで、高速同期捕捉が可能な移動通信端末が実現できる。
【００３８】
図１３は第１０の実施形態に係り、マッチドフィルタを搭載した移動通信端末を用いた移動体通信システムを示す図である。移動体端末５５，５６，５７は各々、各セル５９内の基地局５８と通信が可能である。この実施形態では本発明の送受信装置を用いているため、小形で同期捕捉性能に優れた移動通信が可能となり、回線品質の向上に効果がある。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、低情報速度の場合でもデバイスサイズを増加させることのないスペクトラム拡散通信用マッチドフィルタが可能となり、素子の小形化、設計自由度向上、通信端末の小形化、通信システムの通信品質向上が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る弾性表面波型マッチドフィルタの模式図である。
【図２】スペクトラム拡散通信信号及び検波回路の説明図である。
【図３】相関関数計算方法の説明図である。
【図４】相関関数計算結果（ａ）とＲＦ相関信号（ｂ）の比較図である。
【図５】本発明の１５チップｍコード対応２段重み付け係数と、サイドローブ／ピーク比を示す図表である。
【図６】本発明の１３チップバーカーコード対応２段重み付け係数と、サイドローブ／ピーク比を示す図表である。
【図７】本発明のデジタル処理型マッチドフィルタの機能ブロック図である。
【図８】符号可変型弾性表面波マッチドフィルタの機能ブロック図である。
【図９】本発明の弾性表面波装置型マッチドフィルタを用いたスペクトル拡散通信システムのブロック図である。
【図１０】本発明のデジタル処理型マッチドフィルタを用いたスペクトラム拡散通信装置のブロック図である。
【図１１】本発明を用いた無線ＬＡＮ通信システムの構成図である。
【図１２】本発明の弾性表面波装置型マッチドフィルタを用いたＣＤＭＡ通信端末のブロック図である。
【図１３】本発明を用いた移動通信システムの構成図である。
【図１４】従来の弾性表面波型マッチドフィルタの模式図である。
【図１５】従来の１５チップｍコード対応１段重み付け係数と、サイドローブ／ピーク比を示す図表である。
【図１６】従来の１３チップバーカーコード対応１段重み付け係数と、サイドローブ／ピーク比を示す図表である。
【図１７】従来のデジタル処理型マッチドフィルタの模式図である。
【符号の説明】
１  入力端子
２  弾性表面波基板
３，６  入力すだれ状電極
４，７  出力すだれ状電極
５  中間端子
８  出力端子
【図１】
0004363707.tif 000003
【図２】
0004363707.tif 000004
【図３】
0004363707.tif 000005
【図４】
0004363707.tif 000006
【図５】
0004363707.tif 000007
【図６】
0004363707.tif 000008
【図７】
0004363707.tif 000009
【図８】
0004363707.tif 000010
【図９】
0004363707.tif 000011
【図１０】
0004363707.tif 000012
【図１１】
0004363707.tif 000013
【図１２】
0004363707.tif 000014
【図１３】
0004363707.tif 000015
【図１４】
0004363707.tif 000016
【図１５】
0004363707.tif 000017
【図１６】
0004363707.tif 000018
【図１７】
0004363707.tif 000019