JP2000324015A - スペクトラム拡散変復調方法、その装置及び拡散符号発生器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＰＮ符号に発生するリンギングの影響を防い
で、自己相関のピークを正確に検出する。 【解決手段】 チップレートと送受信間伝搬距離に応じ
て設定される遅延回路１７の所定遅延量までの間で、検
出される自己相関のピークが２つ以上存在しないＰＮ符
号をＰＮ符号発生器１０から発生させ、この拡散符号に
よる二重平衡変調器１３でのスペクトラム拡散変調及び
相関器１８での逆拡散を行うことで、リンギングによる
第２、第３の自己相関のピークが検出部１９にて現れる
のを防ぐ。

Description

【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
号による位相変調を施して送信し、該信号に基づく受信
信号を得るスペクトラム拡散変復調方法、その装置及び
拡散符号発生器に関する。

【０００２】

【関連する背景技術】従来、この種のスペクトラム拡散
変復調装置では、例えば図７に示すように、送信側に
て、疑似雑音信号（以下、「ＰＮ符号」）をＰＮ符号発
生器１０から出力し、そのＰＮ符号によって発振器１２
からの送信信号を二重平衡変調器１３で変調し、かつ高
周波回路１４でアップコンバートした後に送信空中線１
５から送信する。

【０００３】そして、受信側にて、上記送信信号は、タ
ーゲットによって反射されて受信空中線１６で受信信号
として受信されており、高周波回路１４でダウンコンバ
ートされた後に、遅延回路１７から遅延されたＰＮ符号
に基づき、相関器１８によって自己相関を検出してい
た。このように検出された自己相関は、図８の理想的な
自己相関特性に示すように、ピークａとフラットなサイ
ドローブｂを持っており、一般に上記スペクトラム拡散
変復調装置を用いてレーダ装置を実現すると、検出部１
９でこの自己相関のピークａを計測してターゲットを検
出していた。

【０００４】このような自己相関を持つ符号には、例え
ばＭ系列の符号がある。Ｍ系列の自己相関は、遅延が
「０」の時にただ１つのピークを持ち、ピークとピーク
の間隔は、１符号長となる。このＭ系列のＰＮ符号を用
いてレーダ装置を実現する場合、図に示すように、サイ
ドローブレベルよりやや高い（例えば３ｄＢ程度高い）
閾値Ｔｈを設定して、相関のピークを検出していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記装置で
は、実際にＰＮ符号発生器から生成されるＭ系列のＰＮ
符号は、通常のロジックＩＣの出力信号（例えば０Ｖ，
＋５Ｖレベルの信号）を、上記発生器内の図示しないレ
ベル変換回路を用いて所定電圧（例えば＋ａＶ，−ｂ
Ｖ）の信号に変換し、二重平衡変調器に出力しており、
この出力されたＰＮ符号は、レベル変換回路の特性によ
って、図９のように、リンギングｃを持つことが多い。
このリンギングを持ったＰＮ符号を使って、二重平衡変
調器でスペクトラム拡散変調を行い、図８と同じ条件で
１つのターゲットに対して、相関器によって自己相関を
検出すると、自己相関は、図１０に示すように主ピーク
ａと、いくつかの複次ピークｄを持ってしまう。この複
次ピークｄが上記閾値Ｔｈを超えてしまうと、検出部に
おいて、１つのターゲットに対して複数のピークが検出
されることになり、この閾値を超える信号を相関のピー
クとみなしてターゲットの識別を行うと、誤警報の原因
になるという問題点があった。

【０００６】また、これを避けるために上記閾値を引き
上げることも可能であるが、この場合にはＰＮ符号の持
つ拡散利得を減少させてしまい、本来検出されるべきタ
ーゲットまでも検出できなくなる恐れが生じ、ターゲッ
トの識別能力が劣化したり、レーダダイナミックレンジ
が狭くなったりして、Ｍ系列本来の特徴をいかすことが
できないという問題点があった。

【０００７】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、ＰＮ符号に発生するリンギングの影響を防いで、自
己相関のピークを正確に検出できるスペクトラム拡散変
復調方法、その装置及び拡散符号発生器を提供すること
を目的とする。

【０００８】

【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
ム拡散変調を施して送信するとともに、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、検出さ
れる自己相関の主ピークから所定遅延量までの間で、自
己相関の複次ピークが存在しない前記拡散符号を設定
し、当該拡散符号による信号のスペクトラム拡散変調及
び逆拡散を行うスペクトラム拡散変復調方法が提供され
る。

【０００９】また、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施して送信するとともに、
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装置に
おいて、検出される自己相関の主ピークから所定遅延量
までの間で、自己相関の複次ピークが存在しない前記拡
散符号を発生させる拡散符号発生器を備えたスペクトラ
ム拡散変復調装置が提供される。

【００１０】また、本発明では、スペクトラム拡散変調
を施すため、又は取り込んだ信号の自己相関を検出する
ための拡散符号を発生する拡散符号発生器において、検
出される自己相関の主ピークから所定遅延量までの間
で、前記自己相関の複次ピークが存在しない前記拡散符
号を発生する発生手段を備え、前記発生手段は、前記拡
散符号を生成するためのタップを設定するタップ設定部
を有し、前記設定されたタップに基づく論理結合の組み
合わせによって前記拡散符号を発生する拡散符号発生器
が提供される。

【００１１】すなわち、チップレートと必要な送受信間
伝搬距離に応じて設定される前記所定遅延量までの間
で、自己相関の複次ピークが存在しない拡散符号（ＰＮ
符号）を拡散符号発生器から発生させ、この拡散符号に
よるスペクトラム拡散変調及び逆拡散を行うことで、リ
ンギングによる第２、第３の自己相関の複次ピークが現
れることを防ぐ。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明に係るスペクトラム拡散変
復調方法を用いたスペクトラム拡散変復調装置及びＰＮ
符号発生器の一実施形態を図１乃至図６の図面に基づい
て説明する。なお、以下の図において、図７と同様の構
成部分については説明の都合上、同一符号を付記する。

【００１３】図１は、本発明に係るスペクトラム拡散変
復調装置及びＰＮ符号発生器の第１実施例の構成を示す
ブロック図である。図１における第１実施例では、リン
ギングが発生しない所定符号列からなる本発明の拡散符
号を構成するＰＮ符号を、本発明の拡散符号発生器を構
成するＰＮ符号発生器２０で生成するものであり、本発
明の取込手段を構成するＰＮ符号発生器の記憶装置２１
に、例えばＭ系列のＰＮ符号の時間軸データを記憶して
おき、そのデータ列を本発明の変換手段を構成する高速
のデジタル／アナログコンバータ（以下、「Ｄ／Ａコン
バータ」という）２２に読み出して、リンギングのない
上記ＰＮ符号データをアナログ波形として再現し、二重
平衡変調器１３で変調するとともに、上記ＰＮ符号デー
タを遅延回路１７で遅延させて、相関器１８によって受
信信号の自己相関を検出している。

【００１４】このように本実施例では、デジタルデータ
として保持されるＰＮ符号を、リンギングが発生しない
アナログデータに変換して自己相関検出を行うので、検
出された自己相関は図８に示すように、１つのターゲッ
トに対して１つのピークが検出されることになり、自己
相関のピークを正確に検出することができ、ターゲット
に対する識別精度を向上できる。

【００１５】ところで、車両に搭載されるレーダ装置で
は、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、そのためには、例えば各々のターゲットの距
離分解能を高くしたい場合がある。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
チップレートという高速のＰＮ符号が必要となる。この
ＰＮ符号の高速化に伴って、第１実施例のＰＮ符号発生
器では、Ｄ／Ａコンバータも高速（例えばチップレート
の１０倍程度）で変換処理するものが必要となる。とこ
ろが、このような高速のＤ／Ａコンバータは、コストが
高価であり、製作コストの削減が図られる車両に搭載さ
れるレーダ装置に用いるには不向きであった。

【００１６】また一般に、同じ段数のシフトレジスタを
持つＭ系列発生器（ＰＮ符号発生器）から生成されるＭ
系列では、符号長は同一になるが複数段の論理結合の組
み合わせによって、異なる種類のＭ系列が生成できるこ
とが知られている。例えば、８段のシフトレジスタを用
いてＭ系列発生器を構成した場合を考えると、符号長２
５５チップのＭ系列が生成される。この場合、複数段の
シフトレジスタによる論理結合の組み合わせを、例えば
タップ［８，４，３，２］を用いて生成した符号と、タ
ップ［８，６，５，１］を用いて生成した符号とでは、
その種類が異なる。すなわち、生成された符号は、設定
されたタップによって、符号系列を構成する“１”と
“０”のパターンの異なる符号となる。

【００１７】そこで、本発明者は、このようにして得た
複数の符号の自己相関を求めることにした。その結果、
同じようにリンギングを持った符号においても、図２、
図３に示すように、上記リンギングによる複次ピーク
ｄ，ｅ，ｆが現れる遅延量が異なることが判明した。な
お、図２は、タップ［８，４，３，２］を用いて生成し
た符号の場合で、図３は、タップ［８，６，５，１］を
用いて生成した符号の場合である。

【００１８】また、上述した７６ＧＨｚ帯のスペクトラ
ム拡散方式のレーダ装置では、例えば前方１００ｍの測
距を行うために、３１チップ分の遅延量における自己相
関を検出すれば十分であり、相関器に入力する受信側Ｐ
Ｎ符号は、送信側ＰＮ符号との遅延量ゼロから３１チッ
プ分の遅延量まで、遅延回路で順次上記遅延量を変化さ
せることで測距を行うことができる。

【００１９】そこで、本発明では、適切なＭ系列を設定
することで、リンギングによる複数のピークの影響を避
けることができるＰＮ符号を発生させ、理想的なＭ系列
としての特徴を引き出すものとする。すなわち、図４の
ＰＮ符号発生器の第２実施例における構成に示すよう
に、Ｍ系列は、本発明に係る発生手段を構成する複数段
ｎのシフトレジスタＤ１〜Ｄｎと、その複数段の状態の
論理結合をシフトレジスタの入力に帰還する上記発生手
段を構成する論理回路Ｅ１〜Ｅｍと、シフトレジスタに
よる論理結合の組み合わせを決めるためのタップを設定
する本発明に係るタップ設定部２３とによって生成され
る。車両に搭載されるレーダ装置では、上述したごと
く、３１チップ分の遅延量まで順次変化させるので、タ
ップ設定部２３には、例えば上記タップ［８，６，５，
１］を設定し、シフトレジスタから適切なＰＮ符号を生
成して出力する。

【００２０】本発明におけるレーダ装置の全体構成は、
図７と同様であり、図中のＰＮ符号発生器１０に本実施
例の構成のＰＮ符号発生器を用いることで、受信側で
は、送信側からの送信信号に基づく受信信号を、高周波
回路１４でダウンコンバートした後に、遅延回路１７か
らの遅延量０〜３１チップ分の遅延量まで順次遅延され
たＰＮ符号に基づいて、相関器１８により自己相関を検
出する。このように検出された自己相関は、図８に示す
ように、１つのターゲットに対して１つの主ピークａと
フラットなサイドローブｂを持つこととなるため、検出
部１９でこの自己相関のピークａを計測してターゲット
を検出することができる。

【００２１】このように、本実施例では、相関検出時に
リンギングによる複数のピーク発生が除かれる適切なＭ
系列のＰＮ符号を発生させるので、ＰＮ符号に発生する
リンギングの影響を防いで、１つのターゲットに対して
１つの自己相関のピークを検出でき、これによりターゲ
ットを正確に識別でき、ターゲットの識別精度を向上で
きる。

【００２２】なお、本実施例では、車両に搭載したレー
ダ装置の例を説明したが、本発明はこれに限らず、例え
ば船舶等の移動体を識別するレーダ装置にも用いること
が可能である。この場合には、車両に用いたような高速
のＰＮ符号を用いる必要性がないので、例えばＰＮ符号
のチップレートを２０ＭＨｚ程度にすることが可能であ
り、これと測定距離との関係で遅延量を、例えば１６チ
ップ程度に設定することができるので、タップ設定部で
設定されるタップを、例えば図２に示したタップ［８，
４，３，２］に設定することも可能となる。

【００２３】また、本発明のスペクトラム拡散変復調方
法は、例えばスペクトラム拡散通信装置にも用いること
ができる。この場合には、例えば図５に示すように、送
信ＰＮ符号発生器３１及び受信ＰＮ符号発生器３２が、
本発明に係る拡散符号発生器で構成されている。このス
ペクトラム拡散通信装置１は、周波数分割方式を用いた
データ変復調回路３０と、高周波回路４０とからなり、
データ変復調回路３０では、予め通信相手との間で送信
及び受信のタップが設定されており、送信ＰＮ符号発生
器３１及び受信ＰＮ符号発生器３２は、上記設定された
タップを用いてリンギングの影響のないＰＮ符号を生成
している。また、このスペクトラム拡散通信装置では、
通信相手との同期保持が重要であり、同期保持部３４で
は、検出部３５で検出される自己相関のピークに基づい
てＰＮ符号の遅延量を制御することで、上記同期保持を
行っている。

【００２４】すなわち、送信信号である中間周波信号
は、データ変復調回路３０の二重平衡変調器３３におい
て、送信ＰＮ符号発生器３１からの適切なＰＮ符号によ
って変調され、さらに高周波回路４０のミキサ４１で発
振器４２からの周波数信号によってアップコンバートさ
れた後、バンドパスフィルタ４３を介して送信空中線４
４から図６の双方向１対向の通信システムに示す通信相
手のスペクトラム拡散通信装置２に送信している。

【００２５】通信相手のスペクトラム拡散通信装置２
も、スペクトラム拡散通信装置１と同様の構成になって
おり、上記通信装置１からの信号は、受信空中線４５で
受信され、高周波回路４０のミキサ４６で発振器４２か
らの周波数信号によってダウンコンバートされた後に、
データ変復調回路３０の相関器３６によって自己相関を
検出され、さらに検出部３５で検出される自己相関のピ
ークに基づいて同期保持部３４が受信ＰＮ符号発生器か
ら相関器３６に出力されるＰＮ符号の遅延量を制御する
ことで同期を保持し、その保持に伴い自己相関のピーク
が検出された時の受信信号（上述した中間周波信号）を
復調部３７で復調して出力している。

【００２６】なお、本実施例では、通信装置１の送信Ｐ
Ｎ符号発生器と通信装置２の受信ＰＮ符号発生器同士、
又は通信装置１の受信ＰＮ符号発生器と通信装置２の送
信ＰＮ符号発生器同士は、同一の符号列を用いて相関検
出を可能としているが、同じ通信装置内の送信ＰＮ符号
発生器と受信ＰＮ符号発生器に関しては、同一の符号列
でも異なる符号列を用いてもよい。

【００２７】このように、本実施例では、送信ＰＮ符号
及び受信ＰＮ符号としてリンギングによる複数のピーク
発生が除かれる適切なＭ系列のＰＮ符号を発生させ、相
関検出時に上記ＰＮ符号によって相関を検出するので、
ＰＮ符号に発生するリンギングの影響を防いで、１人の
ユーザに対して１つの自己相関のピークを検出でき、こ
れにより的確な通信を行うことができ、スペクトラム拡
散通信の信頼性を向上できる。

【００２８】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、８段のシフトレジスタを用
いてＰＮ符号発生器を構成した場合、現在発見されてい
る論理結合の組合せとしては、タップ［８，４，３，
２］、［８，６，５，３］、［８，６，５，２］、
［８，５，３，１］、［８，６，５，１］、［８，７，
６，１］、［８，７，６，５，２，１］、［８，６，
４，３，２，１］を用いて生成した符号があり、本発明
のスペクトラム拡散変調では、使用する条件、用途等に
応じて、これらタップの中から適切なタップを設定する
ことが可能となる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、スペ
クトラム拡散変復調方法にて、検出される自己相関の主
ピークから所定遅延量までの間で、自己相関の複次ピー
クが存在しない前記拡散符号を設定し、当該拡散符号に
よる信号のスペクトラム拡散変調及び逆拡散を行うの
で、ＰＮ符号に発生するリンギングの影響を防いで、自
己相関の主ピークを正確に検出できる。

【００３０】また、本発明では、スペクトラム拡散変復
調装置にて、検出される自己相関の主ピークから所定遅
延量までの間で、前記自己相関の複次ピークが存在しな
い前記拡散符号を発生させる拡散符号発生器を備えたの
で、ＰＮ符号に発生するリンギングの影響を防いで、自
己相関の主ピークを正確に検出でき、上記装置をレーダ
装置に用いた場合には、ターゲットの識別精度を、また
上記装置を通信装置に用いた場合には、スペクトラム拡
散通信の信頼性をそれぞれ向上できる。

【００３１】また、本発明では、拡散符号発生器におい
て、検出される自己相関の主ピークから所定遅延量まで
の間で、前記自己相関の複次ピークが存在しない前記拡
散符号を発生する発生手段を備えたので、スペクトラム
拡散変復調装置に用いることによってＰＮ符号に発生す
るリンギングの影響を防いで、自己相関のピークを正確
に検出できる。

【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方法を用
いたスペクトラム拡散変復調装置及びＰＮ符号発生器の
第１実施例の構成を示すブロック図である。

【図２】自己相関特性の一例を示す特性図である。

【図３】同じく、自己相関特性の他例を示す特性図であ
る。

【図４】本発明に係るＰＮ符号発生器の第２実施例の構
成を示すブロック図である。

【図５】本発明に係るスペクトラム拡散変復調方法を用
いたスペクトラム拡散通信装置の一例の構成を示すブロ
ック図である。

【図６】図５に示したスペクトラム拡散通信装置を用い
た通信システムを示す図である。

【図７】スペクトラム拡散変復調装置の一例の構成を示
すブロック図である。

【図８】理想的な自己相関特性を示す特性図である。

【図９】ＰＮ符号の波形の一例を示す波形図である。

【図１０】図９に示したＰＮ符号を用いた場合の自己相
関特性を示す特性図である。

【符号の説明】

１，２ スペクトラム拡散通信装置 １０，２０，３１，３２ ＰＮ符号発生器 １３，３３ 二重平衡変調器 １４，４０ 高周波回路 １７ 遅延回路 １８，３６ 相関器 １９，３５ 検出部 ２１ 記憶装置 ２２ Ｄ／Ａコンバータ ２３ タップ設定部 ３０ データ変復調回路 ３４ 同期保持部 ３７ 復調部 ４１，４６ ミキサ ４２ 発振器 ４３ バンドパスフィルタ ４４，４５ 空中線

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送信信号に拡散符号によるスペクトラム
   拡散変調を施して送信するとともに、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、 検出される自己相関の主ピークから所定遅延量までの間
   で、自己相関の複次ピークが存在しない前記拡散符号を
   設定し、当該拡散符号による信号のスペクトラム拡散変
   調又は逆拡散を少なくとも行うことを特徴とするスペク
   トラム拡散変復調方法。
2. 【請求項２】 前記拡散符号の所定遅延量は、チップレ
   ートと必要な送受信間伝搬距離に応じて設定されること
   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。
3. 【請求項３】 前記スペクトラム拡散変復調方法は、目
   標を検出するレーダ装置又は通信相手と通信する通信装
   置のいずれかに用いられ、前記レーダ装置に用いる場
   合、前記スペクトラム拡散変調を施す拡散符号と前記逆
   拡散を行う拡散符号とは、同一符号に設定され、また前
   記通信装置に用いる場合、前記スペクトラム拡散変調を
   施す拡散符号と前記逆拡散を行う拡散符号とは、同一又
   は異なる符号に設定されることを特徴とする請求項１又
   は２に記載のスペクトラム拡散変復調方法。
4. 【請求項４】 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とともに、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装置において、 所定符号列からなる前記拡散符号のデジタルデータを、
   リンギング発生のないアナログデータに変換して出力す
   る拡散符号発生器を備えたことを特徴とするスペクトラ
   ム拡散変復調装置。
5. 【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とともに、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装置において、 検出される自己相関の主ピークから所定遅延量までの間
   で、自己相関の複次ピークが存在しない前記拡散符号を
   発生させる拡散符号発生器を備えたことを特徴とするス
   ペクトラム拡散変復調装置。
6. 【請求項６】 所定の拡散符号列のデジタルデータを取
   り込む取込手段と、 前記取り込まれた拡散符号列を、リンギング発生のない
   アナログデータに変換して出力する変換手段とを備えた
   ことを特徴とする拡散符号発生器。
7. 【請求項７】 スペクトラム拡散変調を施すため、又は
   取り込んだ信号の自己相関を検出するための拡散符号を
   発生する拡散符号発生器において、 検出される自己相関の主ピークから所定遅延量までの間
   で、前記自己相関の複次ピークが存在しない前記拡散符
   号を発生する発生手段を備えたことを特徴とする拡散符
   号発生器。
8. 【請求項８】 前記発生手段は、前記自己相関の複次ピ
   ークが存在しない前記拡散符号を生成するためのタップ
   を設定するタップ設定部を有し、前記設定されたタップ
   に基づく論理結合の組み合わせによって前記拡散符号を
   発生することを特徴とする請求項７に記載の拡散符号発
   生器。