JP3757388B2 - Despread demodulator - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、拡散符号を用いた演算により所望の信号を周波数拡散して送信し、該拡散信号を用いた演算により逆拡散して前記所望の信号を取り出し受信する無線通信における、逆拡散復調器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図9に第1の従来技術である逆拡散復調器の構成を示す。本構成では受信された拡散信号は乗算器101において拡散符号発生回路102で発生した拡散符号と乗算され、ローパスフィルタ(LPF)103に通すことで高調波成分が除去され、受信信号が得られる。104は拡散符号と拡散信号の位相を合わせるための同期制御回路である。
【0003】
図10に第2の従来技術である逆拡散復調器の構成を、図11に図10の逆拡散復調器におけるピーク検出器204の入力側のA点と出力側のB点の信号の特徴的な波形を示す。本構成では受信された拡散信号は拡散符号に対応したマッチトフィルタ201により相関信号に変換され、遅延線202によりデータクロックの逆数分遅延され、その遅延信号と前記相関信号が乗算器203で乗算され、その後にピーク検出器204でピーク検出を行うことで受信信号が得られる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
図9に示した第1の従来技術である逆拡散復調器では、拡散符号と拡散信号の位相を高精度に合わせる必要がある。このため同期制御回路104が複雑になり、回路規模および消費電力が増大するという問題があった。
【0005】
また図10に示した第2の従来技術である逆拡散復調器では、マッチトフィルタ201として通常SAWフィルタを用いる。このため実装面積および実装コストが増大するという問題があった。また、特定の拡散符号に特化したマッチトフィルタ201を用いるため異なる拡散符号による拡散信号を復調できないという問題があった。また、マッチトフィルタ201をオンチップの回路で構成すると回路規模および消費電力が増大するという問題があった。
【0006】
本発明は以上のような点に鑑みてなされたものであり、その目的は、外付け部品を不要にし、かつ同期制御が不要で低電力な逆拡散復調器を提供することで、携帯無線機の低電力・低コスト化に寄与することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1にかかる発明は、拡散信号のサンプル保持を行うN(N≧2)個のスイッチと、第1のクロックを入力して前記N個のスイッチの開閉を制御するスイッチ制御回路と、第2のクロックを入力してN個の拡散符号を発生する拡散符号発生回路と、前記N個のスイッチの出力と前記拡散符号発生回路で発生したN個の拡散符号を個々に乗算するN個の乗算器と、該N個の乗算器の出力を加算する加算器と、該加算器の出力のピークを検出するピーク検出器とを有し、前記第1のクロックの周期が前記拡散信号の拡散に用いたクロックの周期と等しく、前記拡散符号発生回路で発生した拡散符号の前記各乗算器ヘの入力順と前記拡散信号の前記各乗算器ヘの入力順が同じであり、且つ前記第1のクロックと前記第2のクロックの周波数の差で拡散符号長を割った時間がデータクロック周期と同じであることを特徴とする逆拡散復調器とした。
【0008】
請求項2にかかる発明は、拡散信号のサンプル保持を行うN(N≧2)個のスイッチと、第1のクロックを入力して前記N個のスイッチの開閉を制御するスイッチ制御回路と、第2のクロックを入力してN個の拡散符号を発生する拡散符号発生回路と、前記N個のスイッチの出力と前記拡散符号発生回路で発生したN個の拡散符号を個々に乗算するN個の乗算器と、該N個の乗算器の出力を加算する加算器と、該加算器の出力のピークを検出するピーク検出器とを有し、前記第1のクロックの周期が前記拡散信号の拡散に用いたクロックの周期と等しく、前記拡散符号発生回路で発生した拡散符号の前記各乗算器ヘの入力順と前記拡散信号の前記各乗算器ヘの入力順が逆であり、且つ前記第1のクロックと前記第2のクロックの周波数の和で拡散符号長を割った時間がデータクロック周期と同じであることを特徴とする逆拡散復調器とした。
【0012】
【発明実施の形態】
[第1の実施形態]
図1は本発明の第1の実施形態の逆拡散復調器を示すブロック図である。1a〜1gは拡散信号をサンプル保持するスイッチ、2は拡散信号の拡散に用いたクロックと同じ周期で同期したクロックf1を入力してスイッチ1a〜1gを順次制御するスイッチ制御回路、3はクロックf2を入力して拡散符号(拡散信号の拡散に用いた拡散符号と同じ)を発生する拡散符号発生回路、4a〜4gはスイッチ1a〜1gから出力する拡散信号と拡散符号発生回路3から出力する拡散符号を乗算する乗算器、5は乗算器4a〜4gの出力信号を加算する加算器、6は加算器5の出力信号からピーク値を検出するピーク検出器である。
【0013】
拡散信号は、スイッチ1a〜1gによりサンプル保持されて乗算器4a〜4gに入力する。このとき、乗算器4a〜4gの入力には乗算器の数と同じクロック数毎に、スイッチ制御回路2によって、受信された新たな拡散信号が保持される。また、拡散符号発生回路3からは拡散符号がf2のクロックで発生し、拡散信号のサンプル保持と同じ順番で各乗算器4a〜4gに入力される。本実施形態では、乗算器数が7個の場合を示したが、乗算器数は複数であればよく7個に限らない。
【0014】
図2にスイッチ制御回路2の構成の一例を示す。21はスイッチ制御信号波形発生回路であり、クロックf1を入力して乗算器の数と同じ数のクロック毎(ここでは7クロック毎)に1クロック分だけスイッチをオンにする制御信号波形を発生する。22a〜22fはクロックf1でシフトするシフトレジスタとしてのフリップフロップであり、スイッチ制御信号波形発生回路21で発生したスイッチ制御信号波形をクロックf1の周期ずつ時間をずらして各スイッチ1a〜1gに供給する。
【0015】
図3に乗算器4(4a〜4g)の構成の一例を示す。MN1〜MN7はNMOSトランジスタであり、乗算器4は2段縦積み型の差動回路で構成されている。拡散符号発生回路3からの拡散符号やスイッチ1(1a〜1g)からの拡散信号は差動形式の信号であり、拡散符号は上側の2個の差動回路に逆相で入力し、スイッチ1からの拡散信号は下段の差動回路に入力することで、両者が乗算され、その乗算結果は電流モードで出力する。
【0016】
図4に加算器5の構成の一例を示す。51,52は負荷抵抗であり、各乗算器4a〜4gの差動出力がここで加算される。このように、電流モードで出力する各乗算器4a〜4gの差動出力は、加算器5において負荷抵抗51,52により電圧に変換されて加算され、電圧モードでベースバンド信号として出力する。
【0017】
図5に拡散符号発生回路3の構成の一例を示す。31は排他的論理和回路、32a〜32fはクロックf2でシフトするシフトレジスタとしてのフリップフロップである。本例では、2番目と5番目のフリップフロップ32b,32eの出力を排他論理和回路31に取り込み、その結果を1番目のフリップフロップ32aの入力に戻すことで拡散符号を形成している。排他論理和回路31への入力の組み合わせを変えるだけで各種の拡散信号に対応した拡散符号が形成できる。
【0018】
なお、スイッチ1や乗算器4の数を増やす場合には、スイッチ制御回路2や拡散符号発生回路3のフリップフロップの数をそれにあわせて増加させればよい。
【0019】
図6に、本実施形態の特徴的な信号波形を示す。このとき図1の加算器5の出力(A点)における信号ピークは、
拡散符号長/(|f1−f2|)
間隔で発生する。このピーク間隔が送信デジタルデータのデータクロック周期(データレート周期)の逆数と等しくなるような周波数のクロックを拡散符号発生回路3のクロックf2に用いることで、ピーク検出器6の出力(B点)にベースバンド出力を得ることができる。例えば、10kbpsのデジタルデータを10MHzの拡散符号で拡散し、300MHzの無線帯で送信した場合、データクロック周期は、0.1ms、拡散に用いたクロック(f1と同じ)の周期は0.1μs、無線キャリアの周期は3.33nsとなる。以上により、同期制御の必要ない拡散符号発生回路3を用いて逆拡散復調ができる。
【0020】
[第2の実施の形態]
図7は本発明の第2の実施形態の逆拡散復調器の特徴的な信号波形を示す。本実施形態では、拡散符号発生回路3において発生する拡散符号はf2のクロックで発生するが、拡散信号のサンプル保持順と逆の順番で各乗算器4a〜4gに入力される。すなわち、図5に示した拡散符号発生回路3のフリップフロップ32fの出力が乗算器4aに、フリップフロップ32eの出力が乗算器4bに、・・・・、フリップフロップ32aの出力が乗算器4fに、排他的論理和回路31の出力が乗算器4gに、各々入力するよう接続する。このように、逆拡散復調器の構成は図1に示した第1の実施形態と同じであるが、拡散符号の乗算器4a〜4gヘの入力の順番が第1の実施形態と逆になっている。
【0021】
このとき、A点における信号ピークは、
拡散符号長/(f1+f2)
間幅で発生する。このピーク間隔がデータクロック周期の逆数と等しくなるような周波数のクロックを拡散符号発生回路3のクロックf2に用いることで、B点にベースバンド出力を得ることができる。このため第1の実施形態と同様に同期制御の必要ない拡散符号発生回路3を用いて逆拡散復調ができる。
【0022】
図8に第2の実施形態によるアナログ信号復調を行った場合の特徴的な信号波形を示す。ここで復調後のアナログ信号の周期が、
拡散符号長/(f1+f2)
よりも充分長ければ、ピーク検出により復調が可能となる。
【0023】
【発明の効果】
以上から本発明によれば、外付け部品が不要で、かつ同期制御の必要ない拡散符号発生回路を用いて逆拡散復調するので、低電力の逆拡散復調器が実現でき、携帯無線機の低電力・低コスト化に効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施形態の逆拡散復調器のブロック図である。
【図2】 本発明の第1の実施形態の逆拡散復調器に用いるスイッチ制御回路のブロック図である。
【図3】 本発明の第1の実施形態の逆拡散復調器に用いる乗算器の回路図である。
【図4】 本発明の第1の実施形態の逆拡散復調器に用いる加算器の回路図である。
【図5】 本発明の第1の実施形態の逆拡散復調器に用いる拡散符号発生回路ブロック図である。
【図6】本発明の第1の実施形態の逆拡散復調器で得られる加算信号および復調信号の信号波形図である。
【図7】 本発明の第2の実施形態の逆拡散復調器で得られる加算信号および復調信号の信号波形図である。
【図8】 本発明の第2の実施形態の逆拡散復調器おいてアナログ信号を復調した場合の加算信号および復調信号の信号波形図である。
【図9】 第1の従来技術である逆拡散復調器のブロック図である。
【図10】 第2の従来技術である逆拡散復調器のブロック図である。
【図11】 第2の従来技術である逆拡散復調器で得られる加算信号および復調信号の信号波形図である。
【符号の説明】
1a〜1g:スイッチ、2:スイッチ制御回路、3:拡散符号発生回路、4a〜4g:乗算器、5:加算器、6:ピーク検出器。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a despreading demodulator in wireless communication in which a desired signal is frequency-spread by an operation using a spread code and transmitted, and the desired signal is extracted and received by an operation using the spread signal. It is about.
[0002]
[Prior art]
FIG. 9 shows the configuration of a despreading demodulator as the first prior art. In this configuration, the received spread signal is multiplied by the spread code generated by the spread
[0003]
FIG. 10 shows the configuration of the despread demodulator according to the second prior art, and FIG. 11 shows the characteristic of the signal at the point A on the input side and the point B on the output side of the
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the despreading demodulator which is the first prior art shown in FIG. 9, it is necessary to match the phase of the spreading code and the spread signal with high accuracy. For this reason, there is a problem that the
[0005]
In the despreading demodulator that is the second prior art shown in FIG. 10, a normal SAW filter is used as the matched
[0006]
The present invention has been made in view of the above points. An object of the present invention is to provide a low-power despreading demodulator that eliminates the need for external components and does not require synchronization control. This contributes to lower power consumption and lower costs.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, there are provided N (N ≧ 2) switches for holding samples of spread signals, a switch control circuit for controlling opening and closing of the N switches by inputting a first clock, A spread code generating circuit that receives N clocks and generates N spread codes; and N outputs that individually multiply the outputs of the N switches and the N spread codes generated by the spread code generator. A multiplier, an adder for adding the outputs of the N multipliers, and a peak detector for detecting a peak of the output of the adder, wherein the period of the first clock is a spread of the spread signal rather equal the period of the clock used for the is said multipliers f input order of said spreading code generated at the spreading code generating circuit and the multiplier f input order the spread signal are the same, and the Difference in frequency between the first clock and the second clock Time obtained by dividing the spreading code length is a despread demodulator, characterized in that it is the same as the data clock period.
[0008]
According to a second aspect of the present invention, there are provided N (N ≧ 2) switches for holding samples of spread signals, a switch control circuit for controlling opening / closing of the N switches by inputting a first clock, A spread code generating circuit that receives N clocks and generates N spread codes; and N outputs that individually multiply the outputs of the N switches and the N spread codes generated by the spread code generator. A multiplier, an adder for adding the outputs of the N multipliers, and a peak detector for detecting a peak of the output of the adder, wherein the period of the first clock is a spread of the spread signal And the input order of the spread code generated by the spread code generation circuit to each multiplier is opposite to the input order of the spread signal to each multiplier, and The sum of the clock frequency and the second clock frequency Time obtained by dividing the dispersion code length is the despread demodulator, characterized in that it is the same as the data clock period.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing a despreading demodulator according to a first embodiment of the present invention. 1a to 1g are switches that sample and hold a spread signal, 2 is a switch control circuit that sequentially controls the
[0013]
The spread signal is sampled and held by the
[0014]
FIG. 2 shows an example of the configuration of the
[0015]
FIG. 3 shows an example of the configuration of the multiplier 4 (4a to 4g). MN1 to MN7 are NMOS transistors, and the multiplier 4 is constituted by a two-stage vertically stacked differential circuit. The spread code from the spread code generation circuit 3 and the spread signal from the switch 1 (1a to 1g) are differential signals, and the spread code is input to the upper two differential circuits in reverse phase, and the
[0016]
FIG. 4 shows an example of the configuration of the
[0017]
FIG. 5 shows an example of the configuration of the spread code generating circuit 3.
[0018]
When the number of
[0019]
FIG. 6 shows characteristic signal waveforms of the present embodiment. At this time, the signal peak at the output (point A) of the
Spreading code length / (| f1-f2 |)
Occurs at intervals. By using a clock having a frequency such that the peak interval is equal to the reciprocal of the data clock cycle (data rate cycle) of the transmission digital data as the clock f2 of the spread code generating circuit 3, the output of the peak detector 6 (point B) Baseband output can be obtained. For example, when 10 kbps digital data is spread with a 10 MHz spreading code and transmitted in a 300 MHz radio band, the data clock cycle is 0.1 ms, and the cycle of the clock used for spreading (same as f1) is 0.1 μs, The period of the wireless carrier is 3.33 ns. As described above, despread demodulation can be performed using the spread code generation circuit 3 that does not require synchronization control.
[0020]
[Second Embodiment]
FIG. 7 shows a characteristic signal waveform of the despreading demodulator according to the second embodiment of the present invention. In the present embodiment, the spreading code generated in the spreading code generation circuit 3 is generated by the clock f2, but is input to the
[0021]
At this time, the signal peak at point A is
Spreading code length / (f1 + f2)
It occurs with a gap. By using a clock having a frequency such that the peak interval is equal to the reciprocal of the data clock cycle as the clock f2 of the spread code generating circuit 3, a baseband output can be obtained at point B. Therefore, as in the first embodiment, despread demodulation can be performed using the spread code generation circuit 3 that does not require synchronization control.
[0022]
FIG. 8 shows a characteristic signal waveform when analog signal demodulation is performed according to the second embodiment. Here, the period of the analog signal after demodulation is
Spreading code length / (f1 + f2)
If it is sufficiently longer than that, demodulation is possible by peak detection.
[0023]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since despread demodulation is performed using a spread code generation circuit that does not require external components and that does not require synchronization control, a low-power despread demodulator can be realized, and a portable radio device has low power. Effective for reducing power and cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a despreading demodulator according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of a switch control circuit used in the despreading demodulator of the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a circuit diagram of a multiplier used in the despreading demodulator of the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a circuit diagram of an adder used in the despreading demodulator of the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram of a spreading code generation circuit used in the despreading demodulator of the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a signal waveform diagram of an addition signal and a demodulated signal obtained by the despreading demodulator of the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a signal waveform diagram of an addition signal and a demodulated signal obtained by the despreading demodulator of the second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a signal waveform diagram of an addition signal and a demodulated signal when an analog signal is demodulated in the despreading demodulator of the second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a block diagram of a despreading demodulator that is a first prior art.
FIG. 10 is a block diagram of a despreading demodulator that is a second prior art.
FIG. 11 is a signal waveform diagram of an addition signal and a demodulated signal obtained by a despreading demodulator that is the second prior art.
[Explanation of symbols]
1a-1g: switch, 2: switch control circuit, 3: spreading code generation circuit, 4a-4g: multiplier, 5: adder, 6: peak detector.
Claims (2)
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