JP2000196490A - 単方向無線通信のための送信機、受信機および送信方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】安定した単方向無線通信を行う。 【解決手段】複数のチャネルを順次走査して空きチャネ
ルを識別する受信部と、前記識別された空きチャネルに
送信部のチャネルを設定するチャネル制御部と、前記設
定されたチャネルを使用してデータを送信する送信部と
を備え、データ送信中にデータ送信を一時中断して該デ
ータ送信に使用しているチャネルの空き状態を監視し、
該チャネルが空きでなければ、前記受信部の複数のチャ
ネルを順次走査して他の空きチャネルを識別し、該他の
空きチャネルに送信部のチャネルを設定し、該他の空き
チャネルを使用してデータを送信する自動的に空きチャ
ネルを識別してデータを送信する単方向無線通信のため
の送信機を構成し、通信中に混信等が発生したときにも
自動的に通信を継続することができるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数のチャネルを
用いて安定した単方向無線通信を行うための送信機、受
信機および送信方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】単方向通信は、送信機から受信機に向け
て単方向に通信を行う形態であって、これは、送信機能
を搭載すると電力をより多く消費するために、例えば携
帯可能な受信機に受信機能のみを持たせるものである。
このような通信形態は、例えば自動車レーシングにおい
て、ピットのデータをフィールドの各地に散らばってい
る受信機に一方的に送るような場合に使用される。

【０００３】このような単方向通信では、従来、予め定
められた周波数チャネルに送受信チャネルを固定して通
信を行っているため、混信等の理由によりこの固定され
たチャネルを使用した通信が不能となった場合、これを
自動的に回避して通信を継続させることができなかっ
た。

【０００４】そこで、混信等によりある周波数チャネル
を使用することができなくなった場合に、他の周波数チ
ャネルを選択する方法が、特開平４−２２２９２に開示
されている。これは、単方向通信において、伝達すべき
情報信号に受信側固有の識別情報を付加して送信を行
い、受信側では複数のチャネル周波数を順次切り換え、
受信側固有の識別信号が受信された場合にチャネルを固
定する方式である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平４−２
２２９２のような方式においても、通信中に混信等によ
る通信不能が発生した場合には、自動的にこれを回避し
て通信を継続することができない。さらに、情報信号に
余分な識別情報を付加するため、伝送効率の低下を招
く。

【０００６】したがって、本発明は、通信中に混信等に
よる通信不能が発生した場合においても、通信が途絶え
ないようにし、安定した単方向通信を行うことを目的と
する。また本発明のもう１つの目的は、伝送効率の低下
を招くことなく、信頼性の高い単方向通信を行うことで
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項１の発明は、自動的に空きチャネルを識別し
てデータを送信する単方向無線通信のための送信機であ
って、複数のチャネルを順次走査して空きチャネルを識
別する受信部と、前記識別された空きチャネルに送信部
のチャネルを設定する制御部と、前記設定されたチャネ
ルを使用してデータを送信する送信部とを備える構成を
とり、データの送信中にデータ送信を一時中断して該デ
ータ送信に使用しているチャネルの空き状態を監視し、
該チャネルが空きでなければ、前記受信部の複数のチャ
ネルを順次走査して他の空きチャネルを識別し、該他の
空きチャネルに送信部のチャネルを設定し、該他の空き
チャネルを使用してデータを送信する。

【０００８】このような構成をとることにより、通信中
においても常時使用チャネルの状態を監視することがで
きるため、混信等が発生した場合に、速やかに他の空き
チャネルを使用して通信を継続することができる。

【０００９】請求項２の発明は、自動的にデータを受信
する単方向無線通信のための受信機であって、受信可能
な複数のチャネルを順次走査する手段と、受信中のチャ
ネルから同期クロックを検出し同期引き込みをするため
のデジタル位相ロックループと、前記デジタル位相ロッ
クループにより同期引き込みが確立されたチャネルに前
記受信機のチャネルを固定する手段とを備える構成をと
り、データの受信中に前記デジタル位相ロックループの
同期がはずれたとき、所定時間内に同期引き込みができ
なければ、前記複数のチャネルを順次走査し、前記デジ
タル位相ロックループにより同期引き込みが確立される
チャネルに前記受信機のチャネルを固定する。

【００１０】このような構成をとることにより、データ
を受信する時に、予め決められた周波数成分を持つデー
タであるかどうかをデジタル位相ロックループの同期引
き込みにより確認することができ、余分な識別情報等を
付加することなく、よって伝送効率を低下させずに通信
を行うことができる。また、受信機においてデジタル位
相ロックループの同期がはずれたときは、他のチャネル
に受信チャネルを固定しなおすので、自動的にデータの
受信を継続することができる。

【００１１】請求項３の発明は、単方向無線通信におい
て自動的に空きチャネルを識別してデータを送信する方
法であって、送信機の受信部の複数のチャネルを順次走
査して空きチャネルを識別するステップと、前記識別さ
れた空きチャネルに送信部のチャネルを設定するステッ
プと、前記設定されたチャネルを使用してデータを送信
するステップと、データの送信中にデータ送信を一時中
断して該データ送信に使用しているチャネルの空き状態
を監視するステップと、該チャネルが空きでなければ、
前記受信部の複数のチャネルを順次走査して他の空きチ
ャネルを識別するステップと、該他の空きチャネルに送
信部のチャネルを設定するステップと、前記他の空きチ
ャネルを使用してデータを送信するステップとを含む。

【００１２】このような方法により、通信中において使
用チャネルが混信等により使用できなくなった場合にお
いても、自動的に空きチャネルを識別して送信部のチャ
ネルを固定しなおすので、自動的に通信の継続を図るこ
とができ、安定した単方向通信を行うことができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の好ましい実施形
態による送信機１０のブロック図を示す。送信機１０
は、送信部１３、受信部１１および制御部１２を備え
る。送信部１３は、受信機にデータを送信する部分であ
り、変調器２６、周波数シンセサイザ２７、周波数変換
器（送信ミキサ）２８および電力増幅器２９を備える。

【００１４】受信部１１は、受信可能な複数のチャネル
を持ち、信号を受信して空きチャネルを識別する部分で
あり、高周波（ＲＦ）増幅器１５、周波数シンセサイザ
１６、周波数変換器（受信ミキサ）１７、ＩＦ増幅器１
８およびレベル検出器１９を備え、スーパーへテロダイ
ン方式を用いている。制御部１２は、送受信の切り換え
およびチャネル切り換え制御を行う部分であり、送受制
御器２１、送受切換器２２およびチャネル制御器２３を
備える。

【００１５】さらに、送信機１０の外部にはデータ生成
器２５があり、これは、送信機１０が送信するためのデ
ジタルデータを生成する。データ生成器２５は、例えば
パーソナル・コンピュータその他のコンピュータ・シス
テムであってよい。

【００１６】最初に、送信部１３の構成について説明す
る。変調器２６は、データ生成器２５から入力されたデ
ジタルデータを、振幅変調（ＡＳＫ）、周波数変調（Ｆ
ＳＫ）および位相変調（ＰＳＫ）などの任意のデジタル
データ変調方式を使用して変調する。変調された信号
は、周波数変換器（送信ミキサ）２８に送られ、ここで
周波数シンセサイザ２７から供給される信号と混合（ミ
キシング）されて、送信周波数の信号に変換される。送
信周波数は、たとえば４００ＭＨｚ近辺のＵＨＦ帯であ
るが、これに限られるものではない。

【００１７】図１では、周波数変換器２８と周波数シン
セサイザ２７を別の構成要素として示したが、送信機に
専用の無線周波数の周波数シンセサイザを配置して、直
接周波数シンセサイザの発振を変調することにより、周
波数変換器２８を省略することもできる。電力増幅器２
９は、周波数変換器２８から受け取った高周波信号の電
力増幅を行う。増幅された信号は、送受切換器２２を介
してアンテナに送られる。伝送レートは、例えば３２Ｋ
ビット／秒で送ることができる。

【００１８】次に、受信部１１の構成について説明す
る。高周波増幅器１５は、アンテナから受信された高周
波信号を増幅する。一般に高周波増幅器１５は、雑音指
数が低く、相互変調による混信を減少させるためひずみ
特性が良好であることが必要である。高周波増幅器１５
で増幅された信号は、周波数変換器（受信ミキサ）１７
に送られ、ここで、周波数シンセサイザ１６から供給さ
れる局部発信信号と混合され、中間周波数（ＩＦ）の信
号に変換される。

【００１９】ＩＦ増幅器１８はフィルタを備え、中間周
波数に変換された信号からすべての干渉を除去し、信号
を増幅する。レベル検出器１９は、ＩＦ増幅器１８から
信号を受け取り、この信号が、所定レベル以上である
か、または所定レベルに達しないかを示す信号を、チャ
ネル制御器２３に送る。

【００２０】次に、制御部１２の構成について説明す
る。送受制御器２１は、送信機１０を送信モードと受信
モードとの間で切り換える。送信すべきとき、送受制御
器２１は、データ生成器２５、電力増幅器２９および送
受切換器２２に制御信号を送って、送信機１０を送信モ
ードに設定する。すなわち、データ生成器２５は、送受
制御器２１からの制御信号に応答して、送信すべきデー
タを変調器２６に供給し始める。また、電力増幅器２９
は、送受制御器２１からの制御信号に応答して搬送波の
増幅を開始する。さらに、送受切換器２２は、送受制御
器２１からの制御信号に応答してアンテナに搬送波を供
給するようアンテナの接続を切り換える。

【００２１】受信すべきときは、送受制御器２１は、デ
ータ生成器２５、電力増幅器２９および送受切換器２２
に制御信号を送って送信機１０を受信モードに設定す
る。送受切換器２１からの制御信号に応答して、データ
生成器２５は、変調器２６へのデータの供給を停止し、
電力増幅器２９は、搬送波の増幅作用を停止する。さら
に、送受切換器２２は、アンテナから信号を受信するよ
うアンテナの接続を切り換える。

【００２２】チャネル制御器２３は、レベル検出器１９
の検出結果に基づいて、チャネルが空きであるかどうか
判断する。レベル検出器１９から受け取った検出結果
が、所定レベルに達する信号が存在しないことを示すと
き、チャネル制御器２３は、そのチャネルを「空き」と
判断し、受信部１１のチャネルをその空きチャネルに固
定し、送信部１３のチャネルをその空きチャネルに設定
する。

【００２３】レベル検出器１９から受け取った検出結果
が、所定レベル以上の信号が存在することを示すとき、
チャネル制御器２３は、そのチャネルは他者によって使
用されていると判断し、周波数シンセサイザ１６に制御
信号を送って次のチャネルを受信するための周波数を生
成させる。こうして、受信部１１は、次のチャネルにつ
いて上述したと同じ操作を行う。この操作は、レベル検
出器１９で空きチャネルが見つけられるまで繰り返され
る。

【００２４】送信機１０は、例えば１６個または２４個
など複数のチャネルを備えることができ、チャネル制御
器２３は、これらの複数のチャネルを順次切り換えるこ
とができる。このチャネルの切換は、チャネル制御器２
３が、周波数シンセサイザ１６および２７に制御信号を
送り、それらの発振周波数を固定することにより行われ
る。

【００２５】図２は、本発明の好ましい実施形態による
受信機４０のブロック図である。受信機４０は、受信機
能のみを持ち、送信機能を持たない。受信機４０は、送
信機と同様に複数のチャネルを持ち、高周波増幅器４
１、周波数シンセサイザ４２、周波数変換器４３、ＩＦ
増幅器４４、検波器４５、デジタル位相ロックループ４
６および受信チャネル制御器４７を備え、スーパーへテ
ロダイン方式を用いている。

【００２６】高周波（ＲＦ）増幅器４１、周波数シンセ
サイザ４２、周波数変換器４３およびＩＦ増幅器４４お
よびについては、図１の受信部１１におけるものと同様
である。高周波増幅器４１は、受信機４０のアンテナで
受信されたデータすなわち無線周波数信号を増幅する。
増幅された信号は周波数変換器４３に送られ、ここで、
周波数シンセサイザ４２から供給される局部発振信号と
混合され、中間周波数（ＩＦ）に変換される。ＩＦ増幅
器４４は、この中間周波数の信号から、フィルタを使用
して不要な周波数を除去し、信号を増幅する。検波器４
５は、ＩＦ増幅器４４で増幅された信号を検波し、デジ
タル信号波形を抽出する。

【００２７】デジタル位相ロックループ（ＤＰＬＬ）４
６は、検波器４５から得られるデジタル信号波形から抽
出される同期クロックに関し、受信機４０を同期引き込
みする（ロックする）位相ロックループであり、位相比
較器、低域フィルタおよび電圧制御発振器（ＶＣＯ）を
備える。

【００２８】デジタル位相ロックループ４６は、検波さ
れた信号からデータの変化点を抽出し、変化点とＶＣＯ
の発振周波数との間の位相比較誤差を検出し、位相比較
誤差に応じた電圧をＶＣＯに印加して、位相比較誤差が
なくなるようＶＣＯの発振周波数を制御する。ＶＣＯの
発振周波数が、同期クロックに引き込まれて安定した状
態を、同期引き込みに成功した状態（ロックした状態）
という。デジタル位相ロックループを使用することで、
同期クロックおよびデジタルデータを、簡単にかつ正確
に抽出することができる。

【００２９】デジタル位相ロックループ４６が同期引き
込みに成功すれば、データの受信が確立されたというこ
となので、受信チャネル制御器４７は、デジタル位相ロ
ックループ４６のロック信号に基づいて、同期引き込み
が確立されたチャネルを受信機４０のチャネルとして固
定する。

【００３０】同期引き込みができなければ、このシステ
ムで使用する同期クロックのデータがきていないという
ことなので、受信チャネル制御器４７は、周波数シンセ
サイザ４２に信号を送り、受信周波数チャネルを次のチ
ャネルに切り換える。

【００３１】図３は、この発明の一実施例の処理の流れ
を示す流れ図で、図３の左側は、図１における送信機１
０のレベル検出器１９およびチャネル制御器２３により
実現され、自動的に空きチャネルを識別してデータを送
信する動作を示し、図３の右側は、図２における受信機
４０のデジタル位相ロックループ４６および受信チャネ
ル制御器４７により実現され、データを受信する動作を
示す。また図４は、送信機１０による送受のタイミング
を示す図である。

【００３２】最初に、送信機１０の電源を入れる（ステ
ップ６１）。電源が入ると、送信機１０は、データの長
さや重要度および使用環境の電波状態を考慮して、チャ
ネルの空き確認時間を初期化する（ステップ６２）。す
なわち、通信前に空きチャネルを見つけるための各チャ
ネルでの空き確認時間ｎ秒、および通信中に空きチャネ
ルを見つけるための各チャネルでの空き確認時間ｍ秒を
設定する。たとえばｎを６０秒、ｍを１０秒程度に設定
するというように、通信する前は慎重に空きチャネルを
識別するため長めに確認時間を設定し、通信中はより早
く空きチャネルを見つける必要があるので、短めに設定
するのが好ましい。

【００３３】次に、受信部１１のチャネルを走査し、チ
ャネルが空きかどうか判断する（ステップ６３および６
４）。これは、レベル検出部１９の検出結果に基づい
て、チャネル制御器２３により実行される。走査するチ
ャネルの順番は任意である。そのチャネルが使用されて
いると判断すると、処理はステップ６３に戻り、他の空
きチャネルが見つかるまで、チャネルを順次走査する。
チャネルが空きと判断すると、ｎ秒間待機し（ステップ
６５）、ｎ秒の間になんらかの信号が検出されるかどう
か監視する（ステップ６６）。

【００３４】ｎ秒の間に１つでも信号が検出されると、
チャネルが使用されていると判断し、ステップ６３に戻
り、空きチャネル見つけるため、チャネルを順次走査す
る。ｎ秒の間に１つも信号が検出されなければ、空きが
確認されたことになり、次のステップ６７に進む。ステ
ップ６７では、そのまま受信チャネルをこの空きチャネ
ルに固定するとともに（ステップ６７）、送信チャネル
をこの空きチャネルに設定する（ステップ６８）。

【００３５】その後、このチャネルを使用してデータの
送信を開始する（ステップ６９）。このように、送信機
の空きチャネルを自動的に選択して通信を開始すること
ができる。送信されたデータは、受信機へと送られる
（ステップ６９と７０の間から出ている点線）。

【００３６】送信機１０による送受信は、図４に示すよ
うに、所定の間隔で行われる。すなわち、ある所定時間
（ここではｔ時間）送信を行った後、他の所定時間（こ
こではｒ時間）送信を一時中断して受信部１１を動作さ
せるというように、インターバル送受信を行う（ステッ
プ７０）。これは、ｒ時間の間に、送信に使用している
チャネルの空きを確認するためである。この送信モード
と受信モードの切換は、送受制御器２１により行われ
る。

【００３７】ｒ時間の間にわたって、使用チャネルが空
きと判断されれば、そのままのチャネルを使用してイン
ターバル送受信を継続する（ステップ７２）。ｒ時間の
間に何らかの信号が検出され、使用チャネルが他者によ
って使用されていると判断されると、ｎにｍを設定し
（ステップ７３）、受信部１１で固定されていたチャネ
ルを解除してステップ６３に戻り、空きチャネルを探す
ために他のチャネルを走査する。ｎにｍを設定するの
は、通信がすでに開始されているので、ｎ秒（たとえば
６０秒）もの長い時間待機すると、通信に遅延を来すか
らである。

【００３８】このように、データの送信中においても使
用チャネルの空きの状態を随時監視することにより、た
とえデータ送信中に混信状態が発生してチャネルを使用
できなくなったとしても、自動的に他の空きチャネルを
識別してデータの送信を継続することができるので、信
頼性の高い安定した通信を行うことができる。

【００３９】次に、受信機４０における受信について説
明する。送信機１０に電源を入れると同時に、受信機４
０に電源を入れることができる。受信機４０に電源を入
れると（ステップ８０）、受信機４０のチャネルが順次
走査される（ステップ８１）。各チャネルにつきｐ秒間
待機し（ステップ８２）、デジタル位相ロックループ
（ＤＰＬＬ）４６は同期引き込みを行おうとする（ステ
ップ８３）。ｐは、デジタル位相ロックループ４６が同
期引き込み（すなわちロック状態になる）までに要する
時間であり（例えば、２ミリ秒程度）、デジタル位相ロ
ックループのループフィルタの設定により変化する値で
ある。

【００４０】デジタル位相ロックループ４６が同期引き
込みに成功すると、このシステムで使用する同期クロッ
クのデータが送られてきたということなので、受信機４
０のチャネルを、同期引き込みが確立されたチャネルに
固定し、そのチャネルを使用してデータを受信する（ス
テップ８４）。同期引き込みができなければ、このシス
テムで使用する同期クロックのデータが送られてきてい
ないということなので、処理はステップ８１に戻り、次
のチャネルを走査する。デジタル位相ロックループの同
期引き込みを利用することにより、受信すべきデータを
確実に取り込むことができる。また、いかなる付加情報
も用いずに、データを受信することができるので、伝送
効率が良い。

【００４１】データの受信中に、デジタル位相ロックル
ープ４６の同期はずれが発生したときには、（ｒ＋ｐ）
秒以内（ｒは、前述したように、一時送信を中断する時
間）に同期引き込みがされれば（ステップ８５および８
６）、そのままのチャネルでデータを受信しつづける
（ステップ８４）。（ｒ＋ｐ）秒以内に同期引き込みが
されなければ、送信側でチャネルが変わったと判断し
て、他のチャネルの走査を行うためステップ８１に戻る
（ステップ８６）。

【００４２】（ｒ＋ｐ）秒を同期はずれの判断時間とし
たのは、ｒ時間は送信データが送られない時間帯である
ので、この時間帯に同期はずれが発生するのは当然だか
らである。したがって、ｒ時間に同期引き込みのｐ秒を
加えた時間だけ待って、なおも同期はずれである場合
に、チャネルの切換を行う。このように、同期はずれが
発生したときでも、他のチャネルを走査して受信機のチ
ャネルを固定しなおすことにより、データの受信を自動
的に継続することができる。

【００４３】

【発明の効果】請求項１の発明によると、通信中におい
ても常時使用チャネルの状態を監視することができるた
め、混信等が発生した場合に、速やかに他の空きチャネ
ルを使用して自動的に通信を継続することができる。

【００４４】請求項２の発明によると、データを受信す
る時に、予め決められた周波数成分を持つデータである
かどうかをデジタル位相ロックループの同期引き込みに
より確認することができ、余分な識別情報等を付加して
伝送効率を低下させずに通信を行うことができる。さら
に、受信機においてデジタル位相ロックループの同期が
はずれたときには、他のチャネルに受信チャネルを固定
しなおすので、自動的にデータの受信を継続することが
できる。

【００４５】請求項３の発明によると、通信中において
使用チャネルを混信等により使用できなくなった場合に
おいても、自動的に空きチャネルを識別してチャネルを
固定しなおすので、自動的に通信の継続を図ることがで
き、安定した単方向通信を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態による送信機のブロック図。

【図２】本発明の実施形態による受信機のブロック図。

【図３】本発明の実施形態による自動的に空きチャネル
を識別してデータを送信する送信機の動作を示す流れ図
およびデータを受信する受信機の動作を示す流れ図。

【図４】本発明の実施形態による送信機の送受のタイミ
ングを示す図。

【符号の説明】

１０ 送信機 １１ 受信部 １２ 制御部 １３ 送信部 １９ レベル検出器 ２３ チャネル制御器 ４０ 受信機 ４６ デジタル位相ロックループ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】自動的に空きチャネルを識別してデータを
   送信する単方向無線通信のための送信機であって、 複数のチャネルを順次走査して空きチャネルを識別する
   受信部と、 前記識別された空きチャネルに送信部のチャネルを設定
   する制御部と、 前記設定されたチャネルを使用してデータを送信する送
   信部とを備え、 データの送信中にデータ送信を一時中断して該データ送
   信に使用しているチャネルの空き状態を監視し、該チャ
   ネルが空きでなければ、前記受信部の複数のチャネルを
   順次走査して他の空きチャネルを識別し、該他の空きチ
   ャネルに送信部のチャネルを設定し、該他の空きチャネ
   ルを使用してデータを送信するようにした単方向無線通
   信のための送信機。
2. 【請求項２】自動的にデータを受信する単方向無線通信
   のための受信機であって、 受信可能な複数のチャネルを順次走査する手段と、 受信中のチャネルから同期クロックを検出し同期引き込
   みをするためのデジタル位相ロックループと、 前記デジタル位相ロックループにより同期引き込みが確
   立されたチャネルに前記受信機のチャネルを固定する手
   段とを備え、 データの受信中に前記デジタル位相ロックループの同期
   がはずれたとき、所定時間内に同期引き込みができなけ
   れば、前記複数のチャネルを順次走査し、前記デジタル
   位相ロックループにより同期引き込みが確立されるチャ
   ネルに前記受信機のチャネルを固定するようにした単方
   向無線通信のための受信機。
3. 【請求項３】送信機の受信部の複数のチャネルを順次走
   査して空きチャネルを識別するステップと、 前記識別された空きチャネルに送信部のチャネルを設定
   するステップと、 前記設定されたチャネルを使用してデータを送信するス
   テップと、 データの送信中にデータ送信を一時中断して該データ送
   信に使用しているチャネルの空き状態を監視するステッ
   プと、 該チャネルが空きでなければ、前記受信部の複数のチャ
   ネルを順次走査して他の空きチャネルを識別するステッ
   プと、 該他の空きチャネルに送信部のチャネルを設定するステ
   ップと、 前記他の空きチャネルを使用してデータを送信するステ
   ップとを含む単方向無線通信において自動的に空きチャ
   ネルを識別してデータを送信する方法。