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発明の名称 バーストモード通信システムにおける無線通信装置及び受信方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平9−18532
公開日 平成9年(1997)1月17日
出願番号 特願平7−188227
出願日 平成7年(1995)6月30日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】桂木 雄二
発明者 縄田 日出
要約 目的
簡単な構成により受信バースト信号の周波数変動に対応できる受信方法及び無線通信装置を提供する。

構成
ダミーバースト信号を通信衛星5を介して受信することにより、通信衛星5で生じる周波数誤差及び自局受信系のダウンコンバータ7などで生じる周波数誤差を予め検出し、その局部発振制御値をメモリ209に格納する。定常時のバースト信号を受信する際に、メモリ209に格納された局部発振制御値とAFC回路208の局部発振制御信号とを用いて局部発振器202の発振周波数を制御し、ミキサ201により受信バースト信号の周波数変換を行う。復調器203は、共通周波数誤差及び局間周波数誤差が補償された受信バースト信号から受信データを復調する。
特許請求の範囲
【請求項1】 少なくとも1つの中継器を介して無線通信を行う無線局において、予め定められた符号パターンからなるダミーバースト信号を前記中継器へ送信する送信ステップと、前記中継器から受け取った捕捉ダミーバースト信号の前記符号パターンに基づいて、前記捕捉ダミーバースト信号の周波数誤差を補償する第1補償ステップと、前記周波数誤差が補償された時の周波数補償データを記憶する記憶ステップと、記憶された前記周波数補償データに基づいて、定常時のバースト信号の周波数誤差を補償する第2補償ステップと、前記周波数誤差が補償された前記定常時のバースト信号から受信データを復調する復調ステップと、からなることを特徴とするバーストモード受信方法。
【請求項2】 前記ダミーバースト信号はプリアンブル符号部と同期符号部とからなり、前記ダミーバースト信号は前記定常時のバースト信号より長いプリアンブル符号部を有することを特徴とする請求項1記載のバーストモード受信方法。
【請求項3】 少なくとも1つの中継器を介して無線通信を行う無線局において、定常時のバースト信号よりも長いプリアンブル符号部と同期符号部とからなるダミーバースト信号を前記中継器へ送信する送信ステップと、前記中継器から受け取った捕捉ダミーバースト信号の前記プリアンブル符号部に基づいて、前記捕捉ダミーバースト信号の周波数誤差を補償する第1補償ステップと、前記捕捉ダミーバースト信号の前記同期符号部が検出された時の周波数誤差補償データを記憶する記憶ステップと、記憶された前記周波数誤差補償データに基づいて、前記定常時のバースト信号の周波数誤差を補償する第2補償ステップと、前記周波数誤差が補償された前記定常時のバースト信号から受信データを復調する復調ステップと、前記定常時のバースト信号を予め定められた期間受信しなかった場合、前記送信ステップ、前記第1補償ステップ、及び前記記憶ステップを実行する再チェックステップと、からなることを特徴とするバーストモード受信方法。
【請求項4】 前記第1補償ステップは、前記捕捉ダミーバースト信号の前記符号パターンからキャリアを再生する際に検出される位相誤差に従って、前記捕捉ダミーバースト信号の周波数変換量を制御する、ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のバーストモード受信方法。
【請求項5】 前記周波数補償データは前記周波数変換量に対応したデータであることを特徴とする請求項4記載のバーストモード受信方法。
【請求項6】 少なくとも1つの中継器を介して無線通信を行う無線装置において、予め定められた符号パターンからなるダミーバースト信号を前記中継器へ送信する送信手段と、前記中継器から受け取った捕捉ダミーバースト信号の前記符号パターンに基づいてキャリア周波数誤差を検出する周波数誤差検出手段と、前記キャリア周波数誤差を補償するように前記捕捉ダミーバースト信号の周波数変換量を調整する周波数変換手段と、前記キャリア周波数誤差が補償された時の前記周波数変換量を記憶する記憶手段と、記憶された前記周波数変換量に基づいて捕捉された定常時のバースト信号から受信データを復調する復調手段と、からなることを特徴とするバーストモード通信システムにおける無線通信装置。
【請求項7】 前記ダミーバースト信号はプリアンブル符号部と同期符号部とからなり、前記ダミーバースト信号は前記定常時のバースト信号より長いプリアンブル符号部を有することを特徴とする請求項6記載の無線通信装置。
【請求項8】 少なくとも1つの中継器を介して無線通信を行う無線装置において、プリアンブル符号部と同期符号部とからなるダミーバースト信号を前記中継器へ送信する送信手段と、前記中継器から受け取った捕捉ダミーバースト信号の前記符号パターンに基づいてキャリア周波数誤差を検出する周波数誤差検出手段と、前記キャリア周波数誤差を減少させるように前記捕捉ダミーバースト信号の周波数変換量を調整する周波数変換手段と、前記ダミーバースト信号の前記同期符号部が検出された時の前記周波数変換量を記憶する記憶手段と、記憶された前記周波数変換量に基づいて捕捉された定常時のバースト信号から受信データを復調する復調手段と、からなることを特徴とするバーストモード通信システムにおける無線通信装置。
【請求項9】 前記ダミーバースト信号は前記定常時のバースト信号より長いプリアンブル符号部を有することを特徴とする請求項8記載の無線通信装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、バースト信号を用いた通信システムに係り、特に通信システムにおいて発生する周波数変動を補償する無線通信装置及び受信方法に関する。
【0002】
【従来の技術】通信衛星を利用した多元接続方式としては、時分割多元接続(TDMA)通信方式、純アロハ通信方式、スロット付きアロハ通信方式などが知られている。これら多元接続方式では、地理的に広範囲に分散している各地球局から送信されたバースト信号を忠実に再生することが必要である。
【0003】しかしながら、衛星通信のバースト信号には、一般に、各地球局の送信系及び受信系の周波数変換に起因する周波数誤差と、衛星の周波数変換器のドリフトに起因する周波数誤差とが含まれる。地球局の送信系で生じる周波数誤差は、ある地球局で受信されたバースト信号において送信側の地球局毎に異なった局間偏差として現れる。また、通信衛星で生じる周波数誤差と地球局の受信系で生じる周波数誤差とは、ある地球局で受信されたすべてのバースト信号に共通に現れる。
【0004】局間周波数誤差は受信側地球局の復調器内部の搬送波再生回路によって補償される。しかし、受信バースト信号に共通に現れる周波数誤差は局間周波数誤差に比べて格段に大きいために、搬送波再生回路だけで捕捉することが困難である。搬送波再生回路だけで捕捉しようとすれば、バースト信号の先頭部に長いトレーニングビット部を設定する必要があり、これでは伝送効率の低下を招くために現実的な解決法ではない。そこで、パイロット信号を常に受信して内部基準発振信号と比較することにより共通周波数誤差を補償しようとする自動周波数補償(AFC)装置が設けられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、パイロット信号を利用する従来の通信システムでは、パイロット発振器、パイロット信号を受信するためのダウン・コンバータ及び復調器を必要とする。更に、システム基地局の場合には、非常時に備えて予備装置が設置されるから、装置の小型化が困難となり、またシステム全体が更に複雑化し、高コスト化する。
【0006】本発明の目的は、簡単な構成により受信バースト信号の周波数変動に対応できる受信方法を提供することにある。
【0007】本発明の他の目的は、受信バースト信号の周波数変動に対応できる簡単な構成で小型化可能なバースト信号通信装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明による受信方法は、予め定められた符号パターンからなるダミーバースト信号を中継器へ送信する送信ステップと、中継器から受け取った捕捉ダミーバースト信号の符号パターンに基づいて捕捉ダミーバースト信号の周波数誤差を補償する第1補償ステップと、周波数誤差が補償された時の周波数補償データを記憶する記憶ステップと、その周波数補償データに基づいて定常時のバースト信号の周波数誤差を補償する第2補償ステップと、周波数誤差が補償された定常時のバースト信号から受信データを復調する復調ステップと、からなることを特徴とする。
【0009】ダミーバースト信号はプリアンブル符号部と同期符号部とからなり、定常時のバースト信号より長いプリアンブル符号部を有することが望ましい。このプリアンブル符号部に従って捕捉ダミーバースト信号からキャリアが再生される。キャリア再生時に検出される位相誤差を補償するように捕捉ダミーバースト信号の周波数変換量が制御される。周波数誤差が補償されたときの周波数変換量が周波数補償データとして記憶される。
【0010】更に、定常時のバースト信号を予め定められた期間受信しなかった場合、送信ステップ、第1補償ステップ、及び記憶ステップを再実行することが望ましい。
【0011】
【作用】ダミーバースト信号を送信し、それを中継器を介して受信する。その際、捕捉されたダミーバースト信号のプリアンブル符号パターンに基づいて、捕捉ダミーバースト信号に含まれる周波数誤差を補償し、周波数誤差が補償された時の周波数補償データを記憶しておく。その周波数補償データに基づいて定常時のバースト信号の周波数誤差を補償し、周波数誤差が補償された定常時のバースト信号から受信データを復調する。言い換えれば、捕捉ダミーバースト信号を用いて中継器で生じる周波数誤差及び自局受信系で生じる周波数誤差を予め検出しておき、その時の周波数補償データを保持する。定常時のバースト信号を受信する際に、保持された周波数補償データを用いて周波数誤差を補償することで、局間周波数誤差だけでなく、共通周波数誤差のような大きな周波数変動も補償することができる。
【0012】
【実施例】図1は、本発明による通信システムの一実施例を概略的に示すブロック構成図である。変調回路1によって生成された送信バースト信号は、アップコンバータ2によって周波数変換され、更に大電力増幅器3によって電力増幅される。大電力増幅器3から出力した送信バースト信号はアンテナ4を通して通信衛星5へ送信される。通信衛星5からアンテナ4を通して受信した受信バースト信号は、低雑音増幅器6によって増幅された後、ダウンコンバータ7によって周波数変換される。復調回路8は、ダウンコンバータ7から中間周波数の受信バースト信号を入力して受信データを復調する。システム全体の送受信動作は制御回路9によって制御される。なお、制御回路9にはタイマ10が設けられている。
【0013】(変調回路)変調回路1に送信データが入力すると、ユニークワード(UW)合成器101は、送信データにバースト同期用のユニークワードを付加してプリアンブル(PR)合成器102へ出力する。プリアンブル合成器102は、キャリア再生符号部及びビットタイミング再生符号部からなるプリアンブル部(図2参照)を更に付加して変調信号Dnを生成しセレクタ103へ出力する。一方、ダミーバースト生成部104は、送信制御回路107の制御に従って、ダミーバースト用の変調信号Ddmをセレクタ103へ出力する。ダミーバースト生成部104はユニークワード合成器及びプリアンブル合成器からなる。
【0014】セレクタ103は、送信制御回路107の制御に従って変調信号Dn及びDdmのいずれか一方を選択し、選択された信号を変調器105へ出力する。後述するように、通常動作モード時には送信データの変調信号Dnが選択され、初期捕捉モード時あるいはセルフチェックモード時にはダミーバーストの変調信号Ddmが選択される。変調器105は、局部発振器106により生成されたキャリアを変調信号によって変調し、送信バースト信号をアップコンバータ2へ出力する。
【0015】(復調回路)復調回路8において、ミキサ201は、ダウンコンバータ7から入力した中間周波数受信バースト信号と、可変周波数型の局部発振器202から入力した局部発振信号とを混合する。局部発振器202は、後述するように制御信号SLOによって発振周波数が変化するから、制御信号SLOによって受信バースト信号の周波数誤差を補償することができる。ミキサ201から中間周波数の受信バースト信号を入力して、復調器203は受信データを復調する。復調器203の復調動作は、クロック再生回路204によって再生されたクロックと、キャリア再生回路205によって再生されたキャリアとを用いて行われる。このクロック及びキャリアを再生できた状態が復調器203の立ち上がり、即ち初期捕捉状態である。
【0016】キャリア再生回路205は周知のPLL回路からなり、その電圧制御発振器(VCO)の制御電圧の変化をモニタすることによってキャリアが再生できたか否かを知ることができる。
【0017】復調器203から出力される受信データを用いて、ユニークワード検出器206は受信データのユニークワード(UW)を検出する。ユニークワードを検出すると、ユニークワード検出器206はUW検出信号を受信制御回路207、制御回路9、及びAFC回路208へそれぞれ出力する。
【0018】受信制御回路207はキャリア再生回路205から復調器203の初期捕捉時を検知し、ユニークワード検出器206からユニークワードが検出されたことを検知する。受信制御回路207は、ユニークワードの検出タイミングに基づいてADC回路208を動作させ、ダミーバースト信号のユニークワードの検出タイミングでLO制御値メモリ209にLO初期制御値を記憶させる。
【0019】AFC回路208は、受信制御回路207の制御の下で、キャリア再生回路205からの周波数誤差信号(VCOの制御電圧)に応じてAFC動作を行い、周波数変動に追従する。より詳しくは、キャリア再生回路205において周波数誤差がなくなるように、AFC回路208は局部発振器202のLO制御信号SLOを変化させ、ミキサ201へ供給する局部発振信号の周波数を調整する。これによって、局間周波数誤差などの比較的小さい周波数誤差を補償することができる。
【0020】LO制御値メモリ209は、図示されていないが、LO初期制御値を格納するメモリと、そのデータをアナログ変換するD/A変換器とからなる。LO初期制御値は、共通周波数誤差などの比較的大きい周波数誤差を補償するためのLO制御データである。上述したように共通周波数誤差は通信衛星5を介して受信したダミーバースト信号に含まれているから、このダミーバースト信号を受信することにより、その時の局部発振器202のLO制御信号に基づいてLO初期制御値を決定することができる。
【0021】加算器210は、LO制御値メモリ209に格納されたLO初期制御値とAFC回路208から出力される制御信号とを加算し、LO制御信号SLOとして局部発振器202へ出力する。
【0022】制御回路9は、復調器203の初期捕捉時に、送信制御回路107を制御してダミーバースト信号を送信させる。即ち、送信制御回路107は、セレクタ103をダミーバースト側に切り替え、ダミーバースト生成部104を動作させる。これによって、ダミーバースト変調信号Ddmはセレクタ103を通して変調器105へ入力し、ダミーバースト信号がアンテナ4から通信衛星5へ向けて発射される。また、制御回路9は、タイマ10を用いてユニークワード検出の時間間隔をモニタしている。所定時間内にユニークワードが検出されない場合には、後述するようにセルフチェックモードへ移行し、ダミーバースト信号の送信を行う。
【0023】図2(A)は、本実施例で使用されるダミーバースト信号のファーマット、同図(B)は通常バースト信号のフォーマット、同図(C)はバースト信号の他のフォーマットを示す。
【0024】同図(A)及び(B)を比較して分かるように、ダミーバースト生成部104によって生成されるダミーバースト信号は、通常のバースト信号に比べて、かなり長いキャリア再生符号部CR(例えば、ビット数で言えば1000ビット程度)を有している。このように長いキャリア再生符号部CRを設けることで、復調回路8のキャリア再生回路205はキャリアの周波数誤差及び位相誤差が大きい場合でも正確なキャリア再生を行うことができる。なお、ダミーバースト信号のユニークワードUWは、通常のバースト信号と同じ符号を用いる。
【0025】また、同図(C)に示すように、キャリア再生符号部CRとビットタイミング再生符号部BRとを同一符号(例えば、‘101010・・・・10’)に設定し、キャリア再生及びクロック再生を同時に行ってもよい。このようなプリアンブルフォーマットを用いてダミーバースト信号及び通常バースト信号を生成することも、本発明の望ましい実施例である。この場合も、ダミーバースト信号のキャリア再生符号部及びビットタイミング再生符号部(CR+BR)は、通常バースト信号よりも長く設定される。
【0026】次に、図1に示す本実施例の動作をフローチャートを参照しながら詳細に説明する。
【0027】(初期捕捉モードのダミーバースト送受信)図3は、復調回路が初期捕捉状態にある場合の本実施例のシステム動作を示すフローチャートである。先ず、制御回路9は、復調器203が初期捕捉モードであるか否かを受信制御回路207を通じて常にチェックしている(S301)。初期捕捉モードである時、即ち受信バースト信号に従ったキャリア及びクロックが再生された時、制御回路9は送信制御回路107へダミーバースト送信を指示し、受信制御回路207へダミーバースト受信を指示する。
【0028】ダミーバースト送信の指示を受けた送信制御回路107は、セレクタ103を切り替え、ダミーバースト信号の送信制御を行う。即ち、セレクタ103はダミーバースト生成器104を選択し、ダミーバースト生成器104はダミーバースト変調信号Ddmを生成する。変調器105は、ダミーバースト変調信号Ddmに従って、局部発振器106の搬送波を変調し、被変調波であるダミーバースト信号をアップコンバータ2へ出力する。こうしてダミーバースト信号が通信衛星5へ送信される(S302)。
【0029】ダミーバースト受信の指示を受けた受信制御回路207は、キャリア再生、クロック再生、及びユニークワード検出を常時監視することでダミーバースト信号が通信衛星5から受信されたか否かをチェックする(S303)。より詳しくは、ダウンコンバータ7から入力したダミーバースト信号のキャリア再生符号部CRの符号パターンによってキャリア再生回路205はキャリア再生を行う。その際、AFC回路208は、キャリア再生回路205から周波数誤差及び位相誤差を示す誤差信号(VCOの制御電圧)を入力し、局部発振器202へLO制御信号SLOを出力して局部発振周波数を調整する。このような動作によってキャリア再生回路205の誤差信号がなくなると、その時点でのLO制御信号SLOがダミーバースト信号の受信に必要な局部発振周波数を表す制御データである。キャリア再生が完了すると、続いてダミーバースト信号のビットタイミング再生符号部BRによってクロック再生が行われる。勿論、図2(C)に示すフォーマットの場合には、キャリア再生及びクロック再生が同時に行われる。こうしてキャリア再生及びクロック再生が完了すると、復調器203は受信ダミーバースト信号からユニークワードUWを復調し、そのユニークワードUWがユニークワード検出器206によって検出される。受信制御回路207は、ユニークワードUWが検出された時点で周波数誤差が推定されたものと認識する。
【0030】ユニークワードUWが検出されダミーバースト信号の受信が確立すると(S303のYes)、受信制御回路207は、その時点の局部発振器202のLO制御信号をLO初期制御値としてLO制御値メモリ209へ格納する(S304)。また、制御回路9は、ユニークワードUWが検出された時点で、送信制御回路107へダミーバースト送信を停止する指令を出力する(S305)。これによって、ダミーバースト生成部104はダミーバースト変調信号Ddmの出力を停止し、セレクタ103は通常バースト変調信号Dnを選択する。更に、制御回路9は復調回路8を通常動作モードへ切り替える(S306)。これによって、復調回路8は、次に説明する通常バースト信号受信動作を行う。
【0031】(通常動作モード)通常動作モードにおいて、受信バースト信号の共通周波数誤差(即ち、通信衛星5での周波数ドリフト及び受信系のダウンコンバートに起因する周波数誤差)はLO制御値メモリ209に格納されたLO初期制御値によって補償される。また、局間周波数誤差のような小レベル誤差は、受信バースト信号のキャリア再生符号部CR及びビットタイミング再生符号部BRを用いてAFC回路208により補償される。従って、AFC回路208の出力とLO制御値メモリ209の出力との加算値であるLO制御信号SLOによって、受信バースト信号の周波数誤差は有効に除去される。
【0032】図4は、通常動作モード及びセルフチェックモード時の本実施例の動作を示すフローチャートである。先ず、制御回路9はタイマ10をリセットし(S401)、続いてユニークワード検出器206によってユニークワードUWが検出されたか否かをチェックする(S402)。ユニークワードUWが検出されれば(S402のYes)、受信制御回路207はAFC回路208を動作させ、上述したように局間周波数誤差などの小レベル誤差の補償が行われる(S403)。なお、バースト信号の長さは予め定められているために、ユニークワードUWに続くデータ部分の長さを計算することができる。従って、受信制御回路207は、ユニークワードUWの検出タイミングに従って、データ部分のみAFC回路208を動作させる。
【0033】ユニークワードが検出されない場合は(S402のNo)、タイマ10に予め設定された時間間隔が経過したか否かがチェックされ(S404)、その所定時間が経過するまでユニークワード検出ステップS402を繰り返す。
【0034】所定時間が経過するまでにユニークワードが検出されない場合には(S402のNo及びS404のYes)、バースト信号を受信できなくなっている可能性があるために、制御回路9は変調回路1及び復調回路8をセルフチェックモードへ移行させる。これによって、ダミーバースト生成部104はダミーバースト変調信号Ddmをセレクタ103を通して変調器105へ出力し、ダミーバースト信号が通信衛星5へ向けて発射される(S405)。
【0035】復調回路8の受信制御回路207は、そのダミーバースト信号を通信衛星5から受信した時、即ちユニークワード検出器206によってユニークワードUWが検出された時(S406のYes)、バースト信号を正常に受信できると判断し、タイマ10をリセットして(S401)、上記ステップS402〜S404へ戻る。
【0036】ユニークワードUWが検出できなかった場合には(S406のNo)、ダミーバースト信号が受信できなかったものと判断され、制御回路9は初期捕捉モードへ戻って局部発振器202の局部発振周波数の調整を再度実行する(S301〜S306)。
【0037】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明による受信方法及び無線通信装置は、ダミーバースト信号を中継器を介して受信することにより、中継器で生じる周波数誤差及び自局受信系で生じる周波数誤差を予め検出しておき、その時の周波数補償データを保持する。定常時のバースト信号を受信する際に、保持された周波数補償データを用いて周波数誤差を補償することで、復調器は共通周波数誤差及び局間周波数誤差のない受信バースト信号から受信データを復調できる。従来のようなパイロット信号受信のためのAFC装置を用いる必要がないために、無線装置の大幅な小型化及び低コスト化を達成できる。




 

 


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