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発明の名称 受信装置、同期捕捉回路、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2003−32149(P2003−32149A)
公開日 平成15年1月31日(2003.1.31)
出願番号 特願2001−212771(P2001−212771)
出願日 平成13年7月12日(2001.7.12)
代理人 【識別番号】100102864
【弁理士】
【氏名又は名称】工藤 実 (外1名)
【テーマコード(参考)】
5K022
5K047
【Fターム(参考)】
5K022 EE04 EE36 
5K047 AA01 CC01 GG16 HH42 LL06 MM13
発明者 岩崎 聡 / 宮元 慎一 / 高木 茂 / 吉住 和洋 / 渡邉 知博
要約 課題
回路構成がより簡単である同期捕捉器を搭載した、周波数ホッピング方式によるスペクトル拡散通信の受信装置を提供する。

解決手段
本発明による受信装置(2)は、所定の送信側ホッピングパターン(11)で周波数ホッピングされることによりスペクトル拡散された受信信号(13)に、前記送信側ホッピングパターン(11)と同一である受信側ホッピングパターン(22)で周波数ホッピングされた搬送波(24)を乗算して受信信号(13)を復調する復調部(15、16、17、19、20、22)と、受信信号(13)と搬送波(24)とが同期するように、搬送波(24)が遅延される遅延時間を定める同期捕捉器(18)とを備えている。同期捕捉器(18)は、受信信号(13)の所定の周波数帯(41、42)を監視し、受信信号(13)の周波数帯(41、42)の成分に基づいて、搬送波(24)が遅延される遅延時間を定める。
特許請求の範囲
【請求項1】 所定の送信側ホッピングパターンで周波数ホッピングされることによりスペクトル拡散された受信信号に、前記送信側ホッピングパターンと同一である受信側ホッピングパターンで周波数ホッピングされた搬送波を乗算して前記受信信号を復調する復調部と、前記受信信号と前記搬送波とが同期するように、前記搬送波が遅延される遅延時間を定める同期捕捉器とを備え、前記同期捕捉器は、前記受信信号の所定の周波数帯を監視し、前記受信信号の前記周波数帯の成分に基づいて、前記遅延時間を定める受信装置。
【請求項2】 請求項1に記載の受信装置において、前記同期捕捉器は、前記受信信号の前記周波数帯における信号の有無のパターンである信号有無パターンを検出するパターン検出部と、前記送信側ホッピングパターンのうちの前記周波数帯内にある部分と同一な同期用パターンを出力する同期用パターン生成部と、前記信号有無パターンと前記同期用パターンとに基づいて前記遅延時間を定める遅延時間決定部とを含む受信装置。
【請求項3】 請求項1に記載の受信装置において、前記周波数帯は、複数である受信装置。
【請求項4】 所定の送信側ホッピングパターンで周波数ホッピングされることによりスペクトル拡散された受信信号の、所定の周波数帯における信号の有無のパターンである信号有無パターンを検出するパターン検出部と、前記送信側ホッピングパターンのうちの前記周波数帯内にある部分である同期用パターンを出力する同期用パターン生成部と、前記信号有無パターンと前記同期用パターンとに基づいて、前記受信信号を復調するために前記受信信号に乗算される搬送波の遅延時間を定める遅延時間決定部とを備えた同期捕捉器。
【請求項5】 (a)所定の送信側ホッピングパターンでスペクトル拡散された受信信号を入力するステップと、(b)前記受信信号に、前記送信側ホッピングパターンと同一である受信側ホッピングパターンで周波数ホッピングされた搬送波を乗算して前記受信信号を復調するステップと、(c)前記受信信号と前記搬送波とが同期するように、前記搬送波が遅延される遅延時間を定めるステップとを備え、前記(c)ステップは、(d)前記受信信号の所定の周波数帯を監視し、前記受信信号の前記周波数帯の成分に基づいて、前記遅延時間を定めるステップを含む受信方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、受信装置及び受信方法に関する。本発明は、特に、周波数ホッピング方式によるスペクトル拡散通信の受信装置及び受信方法に関する。
【0002】
【従来の技術】スペクトル拡散通信では、周波数ホッピング方式が採用されることがある。周波数ホッピング方式では、伝送される信号の搬送波の周波数が、時間の経過と共にホッピングパターンに従って切り替えられる。周波数ホッピング方式により変調されて生成された受信信号を復調する場合、まず、変調に使用されたホッピングパターンと同一のホッピングパターンにより周波数ホッピングされた搬送波が生成される。その搬送波が受信信号に同期される。更に、その搬送波が受信信号に掛け合わされて、受信信号が復調される。
【0003】復調の際に使用される搬送波と受信信号との同期をとるためには、同期捕捉器が使用される。同期捕捉器の動作方法として、シリアルサーチが知られている。シリアルサーチを行う同期捕捉器は、復調の際に使用される搬送波の遅延時間を順次にシフトする。搬送波と受信信号との同期がとれたことを検出すると、同期捕捉回路は、同期がとれたときの遅延時間を、受信の際の搬送波の遅延時間として定める。
【0004】しかし、シリアルサーチで搬送波と受信信号との同期をとる同期捕捉器は、その回路構成が複雑になる傾向にある。
【0005】更に、シリアルサーチで搬送波と受信信号との同期をとる同期捕捉器は、データの処理量が多い傾向がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、回路構成がより簡単である同期捕捉器を搭載した、周波数ホッピング方式によるスペクトル拡散通信の受信装置を提供することにある。
【0007】本発明の他の目的は、データの処理量がより少ない同期捕捉器を搭載した、周波数ホッピング方式によるスペクトル拡散通信の受信装置を提供することにある。
【0008】本発明の更に他の目的は、同期エラーがより減少された、周波数ホッピング方式によるスペクトル拡散通信の受信装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】以下に、[発明の実施の形態]で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段が説明される。これらの番号・符号は、[特許請求の範囲]の記載と[発明の実施の形態]の記載との対応関係を明らかにするために付加されている。但し、付加された番号・符号は、[特許請求の範囲]に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【0010】本発明による受信装置(2)は、所定の送信側ホッピングパターン(11)で周波数ホッピングされることによりスペクトル拡散された受信信号(13)に、前記送信側ホッピングパターン(11)と同一である受信側ホッピングパターン(22)で周波数ホッピングされた搬送波(24)を乗算して受信信号(13)を復調する復調部(15、16、17、19、20、21)と、受信信号(13)と搬送波(24)とが同期するように、搬送波(24)が遅延される遅延時間を定める同期捕捉器(18)とを備えている。同期捕捉器(18)は、受信信号(13)の所定の周波数帯(41、42)を監視し、受信信号(13)の周波数帯(41、42)の成分に基づいて、搬送波(24)が遅延される遅延時間を定める。当該受信装置(2)の同期捕捉器(18)は、受信信号(13)に含まれる周波数成分のうち、監視対象である周波数帯(41、42)の成分のみに基づいて、搬送波(24)が遅延される遅延時間を定める。受信信号(13)が含む周波数成分の全体は監視されない。これにより、同期捕捉器(18)の簡素化と、同期捕捉器(18)で行われる処理量の低減が可能である。
【0011】このとき、同期捕捉器(18)は、受信信号(13)の周波数帯(41、42)における信号の有無のパターンである信号有無パターン(30、30’)を検出するパターン検出部(26、26’、27、27’)と、送信側ホッピングパターン(11)のうちの周波数帯(41、42)内にある部分と同一な同期用パターン(31)を出力する同期用パターン生成部(29)と、信号有無パターン(30、30’)と同期用パターン(31)とに基づいて、搬送波(24)が遅延される遅延時間を定める遅延時間決定部(28)とを含むことが好ましい。
【0012】また、周波数帯(41、42)は、複数であることが好ましい。これにより、同期エラーが減り、確実な同期が実現される。
【0013】本発明による同期捕捉器(18)は、所定の送信側ホッピングパターン(11)で周波数ホッピングされることによりスペクトル拡散された受信信号(13)の、所定の周波数帯(41、42)における信号の有無のパターンである信号有無パターン(30、30’)を検出するパターン検出部(26、26’、27、27’)と、送信側ホッピングパターン(11)のうち、その周波数帯(41、42)内にある部分である同期用パターン(31)を出力する同期用パターン生成部(29)と、信号有無パターン(30、30’)と同期用パターン(31)とに基づいて、受信信号(13)を復調するために受信信号(13)に乗算される搬送波(24)の遅延時間を定める遅延時間決定部(28)とを備えている。
【0014】本発明による受信方法は、(a)所定の送信側ホッピングパターン(11)でスペクトル拡散された受信信号(13)を入力するステップと、(b)受信信号(13)に、送信側ホッピングパターン(11)と同一である受信側ホッピングパターン(22)で周波数ホッピングされた搬送波(24)を乗算して受信信号(13)を復調するステップと、(c)受信信号(13)と搬送波(24)とが同期するように、搬送波(24)が遅延される遅延時間を定めるステップとを備えている。このとき、前記(c)ステップは、(d)受信信号(13)の所定の周波数帯(41、42)を監視し、受信信号(13)の周波数帯(41、42)の成分に基づいて、搬送波(24)が遅延される遅延時間を定めるステップを含む。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、本発明による受信装置の実施の一形態を説明する。
【0016】本発明による受信装置の実施の一形態では、図1に示されている通信システムに受信装置が使用される。当該通信システムは、送信装置1と共に受信装置2が設けられている。送信装置1は、無線伝送路3を介して受信装置2に接続される。
【0017】送信装置1は、ベースバンド信号4に対して周波数ホッピングによるスペクトル拡散を行い、送信信号5を出力する。送信装置1は、1次変調器6、乗算器7、ホッピングパターン発生器8、周波数シンセサイザ9とを含む。
【0018】1次変調器6は、ベースバンド信号4に対して1次変調を行い、1次変調信号10を出力する。1次変調信号10は、乗算器7に入力される。ホッピングパターン発生器8は、ホッピングパターン11を定め、周波数シンセサイザ9に通知する。ホッピングパターン11は、PN系列(Pseudo Noise)になるように定められる。周波数シンセサイザ9は、ホッピングパターン11に従って周波数ホッピングされた搬送波12を生成する。生成された搬送波12は、乗算器7に出力される。乗算器7は、既述の1次変調信号10と搬送波12とを乗算する。これにより、1次変調信号10は、周波数ホッピング方式により更に変調される。乗算器7は、1次変調信号10と搬送波12との積を、送信信号5として出力する。
【0019】図2は、周波数ホッピング方式により生成された送信信号5の周波数の時間的遷移を示す。図2に示されているように、送信信号5の周波数は、時間経過と共に時間的に切り替えられる。
【0020】送信信号5は、無線伝送路3により受信装置2に伝送される。無線伝送路3を通過した送信信号5は、以後、受信信号13と記載される。
【0021】受信装置2は、受信信号13を復調し、ベースバンド信号4と実質的に同一である情報信号14を生成する。
【0022】受信装置2は、ホッピングパターン発生器15、遅延器16、周波数シンセサイザ17、同期捕捉器18、乗算器19、帯域通過フィルタ(BPF)20、及び復調器21を含む。
【0023】ホッピングパターン発生器15は、送信側のホッピングパターン発生器8が発生するホッピングパターン11と同一のホッピングパターン22を出力する。遅延器16は、ホッピングパターン22を遅延して、遅延されたホッピングパターン23を出力する。ホッピングパターン22が遅延される遅延時間は、同期捕捉器18により定められる。
【0024】同期捕捉器18は、受信信号13に基づいて、ホッピングパターン22が遅延される遅延時間を定める。同期捕捉器18は、受信信号13の所定の周波数帯を監視する。同期捕捉器18は、受信信号13に含まれる周波数成分のうち、監視対象である周波数帯の成分のみに基づいて、ホッピングパターン22が遅延される遅延時間を定める。受信信号13が含む周波数成分の全体は監視されない。これにより、同期捕捉器18の簡素化と、同期捕捉器18で行われる処理量の低減が図られている。同期捕捉器18により定められた遅延時間は、遅延時間指示信号25により遅延器16に通知される。遅延器16は、遅延時間指示信号25により通知された遅延時間だけ、ホッピングパターン22を遅延し、ホッピングパターン23を出力する。
【0025】周波数シンセサイザ17は、ホッピングパターン23に従って、周波数ホッピングされた搬送波24を生成する。このとき、同期捕捉器18は、搬送波24が受信信号13と同期するように、ホッピングパターン22が遅延される遅延時間を定める。ホッピングパターン22が遅延されると、搬送波24も同時に遅延される。ホッピングパターン22の遅延時間が定められることは、搬送波24の遅延時間が定められることと同義である。搬送波24が遅延されることにより、搬送波24と受信信号13との同期が実現される。
【0026】受信信号13と搬送波24とは、乗算器19に入力される。乗算器19は、受信信号13と搬送波24とを乗算する。乗算器19の出力は、BPF20に入力される。BPF20が出力する信号が、復調器21に入力される。復調器21は、送信側の1次変調器6の変調方式に対応した復調方式で復調を行い、情報信号14を出力する。これにより、ベースバンド信号4と実質的に同一である情報信号14が再生される。
【0027】図3は、同期捕捉器18の構成を示す。同期捕捉器18は、帯域通過フィルタ(BPF)26、判定器27、パターン比較器28、及び同期用パターン生成器29とを含む。
【0028】BPF26には、受信信号13が入力される。BPF26は、受信信号13の周波数成分のうち、同期捕捉器18が監視対象とする周波数帯の成分を通過して出力する。図2には、同期捕捉器18が監視対象とする周波数帯41が示されている。BPF26は、受信信号13の周波数成分のうち、周波数帯41の成分を通過する。判定器27は、周波数帯41に信号があるか否かの判定を行う。判定器27は、周波数帯41に信号がある時間に、”1”を出力し、周波数帯41に信号がない時間には、”0”を出力する。判定器27から出力された”1”及び”0”は、あるパターンを形成する。出力された”1”及び”0”により形成されるパターンは、以後、信号有無パターン30と記載される。信号有無パターン30は、パターン比較器28に出力される。
【0029】パターン比較器28には、同期用パターン生成器29から同期用パターン31が入力される。同期用パターン生成器29は、送信側のホッピングパターン11のうち、同期捕捉器18が監視対象とする周波数帯にある部分と同一であるパターンを、同期用パターン31として出力する。同期用パターン31は、送信側のホッピングパターン11のうち、監視対象とする周波数帯に信号がある時間では”1”をとり、信号がない時間では”0”をとるパターンである。同期用パターン31の出力タイミングは、受信側のホッピングパターン22の出力タイミングと同期している。
【0030】パターン比較器28は、判定器27からの信号有無パターン30と同期用パターン31とが、一致するか否かを比較する。この比較では、信号有無パターン30と同期用パターン31とに位相差がある場合にも、パターンの形態が一致していれば、信号有無パターン30と同期用パターン31とが一致すると判定される。信号有無パターン30と同期用パターン31とが一致する場合、パターン比較器28は、信号有無パターン30と同期用パターン31との間の位相差に基づいて、ホッピングパターン22が遅延されるべき遅延時間を定め、その遅延時間を通知する遅延時間指示信号25を出力する。遅延器16は、遅延時間指示信号25が指示する遅延時間だけホッピングパターン22を遅延し、これにより、受信信号13と搬送波24との同期が達成される。
【0031】続いて、送信装置1から受信装置2にデータが伝送される過程を説明する。まず、送信装置1は、まず、同期用データを送信する。送信装置1は、同期用データを示すベースバンド信号4を周波数ホッピングによりスペクトル拡散し、送信信号5を送信する。送信信号5は、無線伝送路3により伝送され、受信信号13として、受信装置2に入力される。
【0032】受信装置2の同期捕捉器18は、受信信号13の周波数成分のうち、監視対象である周波数帯41を監視する。同期捕捉器18の判定器27は、受信信号13の周波数帯41における信号の有無を判断して、信号有無パターン30を出力する。判定器27が出力する信号有無パターン30が、同期用パターン31と一致するまで、周波数帯41の監視は継続される。信号有無パターン30が同期用パターン31と一致すると、パターン比較器28により信号有無パターン30と同期用パターン31との位相差に基づいて受信側のホッピングパターン22の遅延時間が定められ、受信信号13と搬送波24との同期が達成される。
【0033】受信信号13と搬送波24とが同期した後、送信装置1は、送信したいデータを送信する。
【0034】本実施の形態の同期捕捉器18は、受信信号13に含まれる周波数成分のうち、監視対象である周波数帯の成分のみに基づいて、ホッピングパターン22が遅延される遅延時間を定める。受信信号13が含む周波数成分の全体は監視されない。これにより、同期捕捉器18の簡素化と、同期捕捉器18で行われる処理量の低減が図られている。
【0035】なお、同期捕捉器18が監視する周波数帯は、複数であることが可能である。例えば、図2に示されているように、周波数帯41に加えて、周波数帯42が監視されることが可能である。複数の周波数帯が監視される場合、同期捕捉器18には、周波数帯と同じ数だけ、BPFと判定器とが設けられる。
【0036】図4は、周波数帯41と周波数帯42とが監視される場合の、同期捕捉器18の構成を示す。この場合、同期捕捉器18には、BPF26’と判定器27’とが追加される。BPF26’には、受信信号13が入力され、受信信号13の周波数帯42にある成分を通過する。判定器27’は、周波数帯42に信号があるか否かの判定を行う。判定器27は、周波数帯42に信号がある時間に、”1”を出力し、周波数帯42に信号がない時間には”0”を出力して、信号有無パターン30’を生成する。信号有無パターン30’は、パターン比較器28に入力される。パターン比較器28には、送信側のホッピングパターン11のうち、監視対象である周波数帯41及び周波数帯42にある部分と同一であるパターンが、同期用パターン31として入力される。パターン比較器28は、信号有無パターン30と信号有無パターン30’と同期用パターン31とに基づいて、送信側のホッピングパターン22の遅延時間を定める。
【0037】同期捕捉器18が監視する周波数帯が、複数であることにより、同期エラーの確率が減り、確実な同期が達成される。
【0038】
【発明の効果】本発明により、回路構成がより簡単である同期捕捉器を搭載した、周波数ホッピング方式によるスペクトル拡散通信の受信装置が提供される。
【0039】また、本発明により、データの処理量がより少ない同期捕捉器を搭載した、周波数ホッピング方式によるスペクトル拡散通信の受信装置が提供される。
【0040】また、本発明により、同期エラーがより減少された、周波数ホッピング方式によるスペクトル拡散通信の受信装置が提供される。




 

 


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