JP2001057526A

JP2001057526A - 受信装置、及び受信装置の受信チャンネル推定方法

Info

Publication number: JP2001057526A
Application number: JP2000121411A
Authority: JP
Inventors: Ryuji Kono; 隆二河野; Satoshi Ishii; 聡石井; Atsushi Hoshikugi; 淳星久木
Original assignee: Futaba Corp
Current assignee: Futaba Corp
Priority date: 1999-06-09
Filing date: 2000-04-21
Publication date: 2001-02-27
Also published as: US6987794B1

Abstract

(57)【要約】【課題】初期同期確立に要する時間の短縮化を図る。【解決手段】ＰＬＬ回路１２から出力される出力信号
の周波数を、送信信号の送信チャンネルに対応した受信
チャンネルに設定する際に、時定数切替回路１７により
ループフィルタ１４の時定数を低速に切り替えると共
に、ＰＬＬ回路１２から出力される出力信号の周波数
を、周波数チャンネルの最も高い周波数から最も低い周
波数との間を掃引させることで、その掃引期間において
受信される受信信号から送信チャンネルに対応した受信
チャンネルを推定し、この推定結果に基づいて初期同期
を確立するようにした。複数の受信アンテナを用い、時
分割で切り替えて、各アンテナからの受信信号のエンベ
ロープを合成すれば、マルチパスフェージングの影響が
低減された確実な受信チャンネルの推定が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は受信装置、及び受信
装置の受信チャンネル推定方法に関わり、特にスペクト
ル拡散通信方式の一つとされる周波数ホッピング方式に
より送信されてくる送信信号を受信する受信装置に適用
して好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から通信方式の一つとしてスペクト
ル拡散（Spread Spectrum：ＳＳ）通信方式が知られて
いる。スペクトル拡散通信方式は大きく分けて、直接拡
散方式（Direct Sequence：以下、「ＤＳ方式」と記
す）と、周波数ホッピング方式（Frequency Hopping ：
以下、「ＦＨ方式」と記す）がある。ＤＳ方式は拡散符
号と呼ばれる符号列で原データをＤＳ変調して通信を行
う方式であり、ＤＳ変調により信号のスペクトルを拡散
させて耐ノイズ特性の向上を図っている。この信号のス
ペクトルを拡散させる符号列としては、疑似雑音（Pseu
do Noise：ＰＮ）系列符号が一般的に用いられている。

【０００３】一方、ＦＨ方式は擬似的なランダム順序で
周波数チャンネルを一定の周期で予め決められた順序で
切り替えて通信を行う方式とされる。このため、ＦＨ方
式を利用して通信を行う場合は、送信装置及び受信装置
に予め同一のホッピングパタンが設定されている。

【０００４】図１１はＦＨ方式の原理を説明するための
図である。この図１１に示すＦＨ方式では、周波数チャ
ンネルとしてｆ₀ 〜ｆ₉ までの１０チャンネルが用意さ
れている。また、この場合のホッピングパタンは、一例
として図示するように周波数チャンネルを、ｆ₀ →ｆ₁
→ｆ₂ →・・・ｆ₉ →ｆ₀→ｆ₁ ・・の順序でホッピン
グさせる。

【０００５】なお、本明細書では、説明をわかりやすく
するため、ホッピングパタンを周波数チャンネルｆ₀ →
ｆ₁ →ｆ₂ →・・・ｆ₉ →ｆ₀ →ｆ₁ ・・・といった単
純な順序でホッピングさせるパタンとするが、実際のホ
ッピングパタンは各受信機／送信機毎に、周波数チャン
ネルをランダム順序にホッピングさせるパタンに設定さ
れるものである。また、周波数チャンネル数も１０チャ
ンネルとして説明するが、実際には２０チャンネル〜４
０チャンネル程度用意されている。

【０００６】上記のようなＦＨ方式を利用して送信装置
と受信装置との間で通信を行う場合、受信装置は送信装
置から送信される送信信号の送信周波数（送信チャンネ
ル）に同期させて、受信周波数（受信チャンネル）をホ
ッピングさせる必要がある。そのため、受信装置は、送
信装置の送信周波数に、受信周波数を同期させるいわゆ
る初期同期を確立する必要がある。

【０００７】図１２は、従来のＦＨ方式の受信装置にお
いて行われている初期同期を確立させる動作の説明図で
ある。受信装置では、送信装置から自己の端末に送信さ
れてくる送信信号のホッピングパタンが予めわかってい
ることから、送信信号を１度受信すれば、送信装置との
同期を確立させることができる。従って、図１２に示す
ように、例えば送信装置からの送信信号の送信周波数が
ｆ₀ →ｆ₁ →ｆ₂ →・・・→ｆ₉ →ｆ₀ ・・といった順
序でホッピングしていれば、受信装置は受信周波数を全
周波数チャンネルｆ₀ 〜ｆ₉ の内、任意の周波数チャン
ネル、例えば周波数チャンネルｆ₀ に固定して送信装置
からの信号の受信待機状態となるようにする。そして、
例えば周波数チャンネルｆ₀ で自己の識別符号を検出し
た時に、送信装置との同期を確立するようにしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な従来の同期確立方法では、受信装置の受信周波数が送
信装置の送信周波数と一致するまでの期間が初期同期確
立時間となるが、このような初期同期確立時間は可能な
限り短縮することが望ましい。

【０００９】上記したような初期同期の確立方法によっ
て、初期同期に最も時間を要する場合を考えてみると、
例えば図１２に示すように送信装置が周波数チャンネル
ｆ₀で送信信号を送出し終わったタイミングｔ₁₁で、受
信装置が周波数チャンネルｆ ₀ で受信状態となった時が
考えられる。この場合、初期同期が確立されるのは送信
装置が１スキャン終了して、次に周波数チャンネルｆ₀
で送信信号を送出し終わるタイミングｔ₁₂となる。

【００１０】よって、送信装置から送出される送信信号
が１周波数チャンネルにとどまる滞留時間をｔｌとし、
また周波数チャンネルが切り替わる切替時間を無視した
としても、初期同期に要する時間は、周波数チャンネル
数×滞留時間ｔｌだけ要することになる。一般的に、Ｆ
Ｈ方式における周波数チャンネルの数は２０〜４０程度
が用意されていることからチャンネル数を４０とし、１
周波数チャンネルあたりの滞留時間ｔｌを１０ｍｓとし
て考えると、初期同期を確立するのに最も時間を要する
最悪のタイミングでは４０×１０＝４００ｍｓになる。
つまり、この場合は、送信装置と受信装置との間で通信
を開始するために、受信装置において受信電波の検出を
開始してから、４００ｍｓたって初めて通信が可能にな
るといった非現実的なシステムとなってしまう。

【００１１】また、実際に各チャンネルの滞留時間ｔｌ
が、例えば数１００ｍｓと長いシステムも存在するた
め、そのようなシステムの場合は、初期同期を確立する
のに数秒の時間が必要になる。

【００１２】このように従来のＦＨ方式における初期同
期確立時間は、チャンネル数及び各チャンネルの滞留時
間ｔｌによって決定され、チャンネル数及び滞留時間ｔ
ｌに比例して初期同期確立時間が長くなるという欠点が
あった。

【００１３】また、送信装置と受信装置との間の通信路
の環境により、例えば送信電波が構造物等で反射・合成
されることによって発生するマルチパスフェージング
や、例えば地形や建物、樹木、車両等により送信電波が
遮蔽されることによって発生するシャドウイング、混信
などにより、初期同期確立動作時に送信装置からの送信
信号を受信装置で受信できないことがある。この場合、
受信装置では、再度、初期同期確立のための動作とし
て、例えば受信周波数の周波数チャンネルを替えるなど
して、初期同期の確立のための動作を行うことになるの
で、初期同期確立時間がさらに長くなるといった欠点が
あった。

【００１４】そこで、例えば初期同期の確立動作時に、
ＦＨ方式の全ての周波数チャンネルの帯域に亘り、広帯
域で受信してデジタル信号処理回路等によりデジタル処
理を施し、周波数チャンネルを推定する方式も考えられ
るが、この場合は高速のデジタル信号処理を行うことが
できるデジタル信号処理回路ＬＳＩや高速のＡ／Ｄ変換
器等が必要になるため、非常にコストがかかるという欠
点があった。

【００１５】また受信帯域が広がることで、熱雑音を受
信する周波数帯域も広がることになるので、熱雑音エネ
ルギーＷ_N （Ｗ_N ＝ｋ×Ｔ×Ｂ但し、ｋはボルツマン
定数，Ｔは絶対温度，Ｂは帯域幅）が増加する。この結
果、Ｅｂ／Ｎｏ（Ｅｂはビット当たりエネルギー、Ｎｏ
はノイズ）が低下するため、受信感度が低下するという
欠点もあった。

【００１６】また、マルチパスフェージングがあると、
受信信号の信号強度が場所的にも、時間的にも大幅に変
動する。このとき、周波数によっても受信信号の信号強
度が異なるため、初期同期の確立動作時に、単純に各周
波数チャンネルの信号強度を検出するだけでは、どの周
波数チャンネルを使用して送信されているかを受信側で
正確には推定できないという問題がある。しかし、マル
チパスフェージングでは、２つの受信点がλ／２程度
（λ：波長）離隔すれば、信号強度が独立に変動するも
のとなることが知られている。この点に着目して、従来
より、受信アンテナダイバーシティ技術が知られてい
る。したがって、所定間隔離隔した複数の受信点にそれ
ぞれ受信アンテナを配置して、複数の受信アンテナが受
信した受信信号を用いれば、初期同期の確立動作時にお
いてもフェージングの影響を低減させることが考えられ
る。

【００１７】受信アンテナダイバーシティの第１の技術
（ブランチ構成法）として、複数のアンテナの１つを切
り替えスイッチで選択し、受信信号電力またはビットエ
ラーレートを測定することにより、受信信号の品質が所
定値以下になったときには、他方の受信アンテナに切り
替えることにより、受信信号品質に関してフィードバッ
ク制御を行うものがある。しかし、この方法では、処理
時間遅れが大きい。また、受信信号がどのような信号で
あるかを判断できない場合には、受信信号品質の評価自
体ができなくなる。

【００１８】受信アンテナダイバーシティの第２の技術
（合成受信法）として、複数のアンテナで受信した信号
を、個別に高周波増幅し周波数変換した受信信号を、最
大比合成するものがある。しかし、この方法では、高周
波増幅回路等が受信アンテナの数に応じた個数分、必要
となるだけでなく、複雑な制御が必要となる。また、
「ソフトウエアアンテナ」と呼ばれる技術もあるが、同
様に複雑な制御が必要である。

【００１９】そこで、本発明はこのような問題点を解決
するためになされたもので、初期同期確立に要する時間
の短縮化を、低コスト並びに簡易的な構成で実現するこ
とができる受信装置、及びその受信チャンネルの推定方
法を提供することを目的とする。さらに、マルチパスフ
ェージングの影響を受けにくくして、確実な受信チャン
ネルの推定を、低コスト並びに簡易的な構成で実現する
ことができる受信装置を提供することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、複数の周波数チャンネルを利用した通信
方式により送信されてくる送信信号を受信する受信装置
において、入力信号を所定の分周比で分周して分周信号
を得ると共に、この分周信号とクロックとの差分情報を
出力する差分情報出力手段と、差分情報に応じた差信号
電圧を出力するフィルタ手段と、差信号電圧により出力
信号の周波数を制御する電圧制御発振器とからなるＰＬ
Ｌ回路と、ＰＬＬ回路から出力される出力信号の周波数
を局部発振周波数として送信信号を受信する受信手段
と、送信信号の送信チャンネルに対応した受信チャンネ
ルを推定する推定手段と、ＰＬＬ回路から出力される出
力信号の周波数を送信信号の送信チャンネルに対応した
受信チャンネルの周波数に設定する際に、出力信号の周
波数を、一方端の受信チャンネルから他方端の受信チャ
ンネルに切り替える制御を実行する制御手段とを備え、
推定手段は、ＰＬＬ回路が一方端の受信チャンネルから
他方端の受信チャンネルに切り替わる切替期間におい
て、受信手段で受信される受信信号から送信信号の送信
チャンネルに対応した受信チャンネルを推定するように
した。

【００２１】また本発明は、複数の周波数チャンネルを
利用した通信方式により送信されてくる送信信号を受信
する受信装置において、入力信号を所定の分周比で分周
して分周信号を得ると共に、この分周信号とクロックと
の差分情報を出力する差分情報出力手段と、第１の時定
数が設定された第１のフィルタ回路と、この第１のフィ
ルタ回路より遅い第２の時定数が設定された第２のフィ
ルタ回路とを備え、差分情報に応じた差信号電圧を出力
するフィルタ手段と、差信号電圧により出力信号の周波
数を制御する電圧制御発振器とからなるＰＬＬ回路と、
フィルタ手段の時定数の切り替えを行う時定数切替手段
と、ＰＬＬ回路から出力される出力信号の周波数を局部
発振周波数として送信信号を受信する受信手段と、送信
信号の送信チャンネルに対応した受信チャンネルを推定
する推定手段と、ＰＬＬ回路から出力される出力信号の
周波数を送信信号の送信チャンネルに対応した受信チャ
ンネルの周波数に設定する際に、時定数切替手段により
上記フィルタ手段を第１のフィルタ回路から第２のフィ
ルタ回路に切り替える切替制御を実行すると共に、ＰＬ
Ｌ回路から出力される出力信号の周波数を、一方端の受
信チャンネルから他方端の受信チャンネルに切り替える
制御を実行する制御手段とを備え、推定手段は、ＰＬＬ
回路から出力される出力信号を一方端の受信チャンネル
から他方端の受信チャンネルに、第２のフィルタ回路に
より低速で切り替える切替期間において、受信手段で受
信される受信信号から送信信号の送信チャンネルに対応
した受信チャンネルを推定するようにした。

【００２２】また本発明は、複数の周波数チャンネルを
利用した通信方式により送信されてくる送信信号の送信
チャンネルに対応した受信チャンネルを推定する受信装
置の受信チャンネル推定方法として、ＰＬＬ回路から出
力される出力信号の周波数を、送信信号の送信チャンネ
ルに対応した受信チャンネルに設定する際に、出力信号
の周波数を一方端の受信チャンネルから他方端の受信チ
ャンネルに切り替え、この切替期間において受信される
受信信号から送信チャンネルに対応した受信チャンネル
を推定するようにした。

【００２３】また本発明は、複数の周波数チャンネルを
利用した通信方式により送信されてくる送信信号の送信
チャンネルに対応した受信チャンネルを推定する受信装
置の受信チャンネル推定方法として、ＰＬＬ回路から出
力される出力信号の周波数を、送信信号の送信チャンネ
ルに対応した受信チャンネルに設定する際に、ＰＬＬ回
路に備えられているフィルタ回路の時定数を第１の時定
数から第２の時定数に切り換えることにより、ＰＬＬ回
路から出力される出力信号の周波数を一方端の受信チャ
ンネルから他方端の受信チャンネルに低速で切り替え、
その切替期間において受信される受信信号から上記送信
チャンネルに対応した受信チャンネルを推定するように
した。

【００２４】即ち、本発明はＰＬＬ回路から出力される
出力信号の周波数を、送信信号の送信チャンネルに対応
した受信チャンネルに設定する際に、ＰＬＬ回路から出
力される出力信号の周波数を一方端の受信チャンネルか
ら他方端の受信チャンネルに切り替え、その切替期間に
おいて受信される受信信号から送信チャンネルに対応し
た受信チャンネルを短時間で推定するようにしている。
そして、この受信チャンネルの推定結果を用いて、受信
装置の初期同期確立することで、初期同期に要する時間
の短縮化を図ることが可能になる。

【００２５】また、本発明は、複数の周波数チャンネル
を利用した通信方式により送信されてくる送信信号を受
信する受信装置において、上記送信信号を受信する複数
のアンテナと、該複数のアンテナの出力を時分割で切り
替え選択して受信信号を出力するスイッチ回路と、周波
数が制御された出力信号を出力するＰＬＬ回路と、上記
スイッチ回路から出力される上記受信信号を、上記ＰＬ
Ｌ回路から出力される上記出力信号を局部発振信号とし
て用いて受信する受信手段と、上記送信信号の送信チャ
ンネルに対応した受信チャンネルを推定する推定手段
と、上記ＰＬＬ回路から出力される上記出力信号の周波
数を上記送信信号の送信チャンネルに対応した受信チャ
ンネルに応じた局部発振周波数に設定する際に、上記Ｐ
ＬＬ回路から出力される上記出力信号の周波数を、一方
端の受信チャンネルから他方端の受信チャンネルに切り
替える制御を実行する制御手段とを備え、上記推定手段
は、上記受信信号の信号強度を上記受信アンテナの出力
の単位選択期間ごとに測定し、該信号強度を複数の前記
単位選択期間にわたって合成出力する信号強度測定回路
を備え、上記ＰＬＬ回路から出力される上記出力信号の
周波数を、一方端の受信チャンネルから他方端の受信チ
ャンネルに応じた局部発信周波数に切り替える切替期間
において、合成出力された上記信号強度から、上記送信
信号の送信チャンネルに対応した受信チャンネルを推定
するようにした。

【００２６】また、本発明は、複数の周波数チャンネル
を利用した通信方式により送信されてくる送信信号を受
信する受信装置において、上記送信信号を受信する複数
のアンテナと、該複数のアンテナの出力を時分割で切り
替え選択して受信信号を出力するスイッチ回路と、ルー
プフィルタ回路を備え周波数が制御された出力信号を出
力するＰＬＬ回路と、上記スイッチ回路から出力される
上記受信信号を、上記ＰＬＬ回路から出力される上記出
力信号を局部発振信号として用いて受信する受信手段
と、上記送信信号の送信チャンネルに対応した受信チャ
ンネルを推定する推定手段と、上記ＰＬＬ回路から出力
される上記出力信号の周波数を上記送信信号の送信チャ
ンネルに対応した受信チャンネルに応じた局部発振周波
数に設定する際に、上記ループフィルタ回路の時定数を
切り替えると共に、上記ＰＬＬ回路から出力される上記
出力信号の周波数を、一方端の受信チャンネルから他方
端の受信チャンネルに応じた局部発振周波数に切り替え
る制御を実行する制御手段とを備え、上記推定手段は、
上記受信信号の信号強度を上記受信アンテナの出力の単
位選択期間ごとに測定し、該信号強度を複数の前記単位
選択期間にわたって合成出力する信号強度測定回路を備
え、上記ＰＬＬ回路から出力される上記出力信号の周波
数を、一方端の受信チャンネルから他方端の受信チャン
ネルに応じた局部発振周波数に、上記フィルタ回路によ
り低速で切り替える期間において、合成出力された信号
強度から、上記送信信号の送信チャンネルに対応した受
信チャンネルを推定するようにした。

【００２７】即ち、本発明は、上記送信信号を受信する
複数のアンテナの出力を時分割で切り替え選択して受信
信号を出力し、受信信号の信号強度を受信アンテナの出
力の単位選択期間ごとに測定し、この信号強度を複数の
単位選択期間にわたって合成出力して受信チャンネルの
推定を行っている。そのため、マルチパスフェージング
の影響を少なくできる。そして、この受信チャンネルの
推定結果を用いて、受信装置の初期同期を確立すること
で、初期同期に要する時間の短縮化を図ることが可能に
なる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。なお、本実施の形態では通信方式としてス
ペクトル拡散通信の周波数ホッピング方式を例に挙げて
説明する。

【００２９】図１は本発明の実施の形態とされる受信装
置のブロック図の一例を示した図である。この図１に示
す受信装置１において、アンテナ２から入力された周波
数ホッピング信号（以下「ＦＨ信号」という）は、高周
波増幅器３に供給され、高周波増幅器３において増幅さ
れてミキサ４に供給される。ミキサ４は上記高周波増幅
器３にて増幅されたＦＨ信号と、後述するＰＬＬ回路１
２から出力される出力信号（局部発振信号）とをミキシ
ングすることにより、ＦＨ信号に逆拡散を施し、一定の
中間周波数に変換して、図示しないバンドパスフィルタ
（ＢＰＦ）を介して一次復調器５に供給する。一次復調
器５は、後述する送信装置の一次変調器において施され
た周波数変調（ＦＳＫ）や位相変調（ＰＳＫ）に対応し
た復調を行い、復調した信号をベースバンド信号処理部
６に供給する。ベースバンド信号処理部６は、一次復調
器５から供給される信号に対して、エラー訂正処理等を
施して、送信側からのベースバンド信号（送信データ）
に対応した受信データを得るようにしている。

【００３０】破線で囲った推定手段７は、信号強度測定
回路８、変調方式判別回路９及び推定回路１０によって
構成されており、後述する初期同期を確立させる際に動
作するようにされる。信号強度測定回路８は、初期同期
確立動作時、ミキサ４にて中間周波数に変換された受信
信号の強度を測定するようにされる。変調方式判別回路
９は、例えば上記一次復調器５と同様、送信装置の一次
変調器において施された周波数変調（ＦＳＫ）や位相変
調（ＰＳＫ）を判定することができる復調器を備えてお
り、初期同期確立時、ミキサ４にて中間周波数に変換さ
れた受信信号の変調方式が同一の変調方式かどうか判別
するようにされる。推定回路１０は、例えば本実施の形
態の受信装置１に予め設定されているホッピングパタン
を保持しており、このホッピングパタンと、信号強度測
定回路８にて測定された受信信号の信号強度（レベ
ル）、及び変調方式判別回路９の判別結果に基づいて、
受信信号が当該受信装置１に対して送信されているＦＨ
信号（以下、「希望波信号」という）かどうかを推定す
るようにされる。

【００３１】破線で囲ったＰＬＬ（Phase Locked Loop
）回路１２は、プログラム分周器１３、ループフィル
タ１４及び電圧制御発振器（Voltage Controlled Oscil
lator；以下、「ＶＣＯ」という）１５によって構成さ
れ、ＶＣＯ１５の出力をプログラム分周器１３にフィー
ドバックすることで、プログラム分周器１３、ループフ
ィルタ１４及びＶＣＯ１５からなる閉ループを形成して
いる。

【００３２】プログラム分周器１３は、例えばＶＣＯ１
５から所定のホッピングパタンに対応した局部発振信号
を出力させるための分周比が予め各受信装置毎にプログ
ラムされており、ＶＣＯ１５から入力される入力信号を
所定の分周比で分周し、この分周した分周信号と水晶発
振器等によって構成されるクロック発生器１６から供給
されるクロック信号とを比較して、その比較結果を誤差
情報として出力する。

【００３３】ループフィルタ（ローパスフィルタ）１４
は、図示していないが、例えばコンデンサと抵抗からな
るＣＲフィルタ回路によって、少なくとも時定数の異な
る２つのフィルタ回路（第１のフィルタ回路及び第２の
フィルタ回路）が設けられている。そして、上記プログ
ラム分周器１３からの誤差情報の差電圧信号をＤＣ電圧
に変換してＶＣＯ１５に出力する。

【００３４】ループフィルタ１４の第１のフィルタ回路
は、本実施の形態の受信装置１と送信装置との間でＦＨ
方式により通常のデータ通信を行う際に用いられ、その
時定数はホッピングする周波数に対して十分追従できる
ように比較的高速に設定されている。これに対して、第
２のフィルタ回路は、後述する初期同期の確立動作時に
用いられ、その時定数は上記第１のフィルタ回路より低
速に設定されている。

【００３５】ＶＣＯ１５は、ループフィルタ１４を通し
て供給される差電圧信号によって、その発振周波数がコ
ントロールされ、その出力を上記プログラム分周器１３
にフィードバックすると共に、ミキサ４に局部発振信号
として出力する。

【００３６】時定数切替回路１７は、システムマイコン
１１の制御に基づいて、ループフィルタ１４に設けられ
ている第１及び第２のフィルタ回路の切り換え制御を行
う。システムマイコン１１は、初期同期確立動作時、推
定手段７及びＰＬＬ回路１２に対して所要の制御を実行
する。なお、初期同期を確立するための動作については
後述する。

【００３７】図２は、上記図１に示したＦＨ方式の受信
装置に対応する送信装置のブロック図である。この図２
に示す送信装置３０において、送信データはベースバン
ド信号処理部３１において所定の信号処理が施された
後、一次変調器３２に供給される。一次変調器３２で
は、周波数変調（ＦＳＫ）等のデジタル狭帯域変調が施
された後、ミキサ３３に供給され、ミキサ３３において
ＰＬＬ回路３６からの出力信号により周波数変換され
る。

【００３８】ＰＬＬ回路３６は、クロック発生器３７か
らのクロックに基づいて局部発振信号を生成して出力す
る。この場合、ＰＬＬ回路３６はシステムマイコン３８
の制御により、所定のホッピングパタンに対応させて局
部発振信号の周波数を時間的に変化させるようになされ
ており、そのような出力信号が送信周波数としてミキサ
３３に出力される。

【００３９】従って、一次変調器３２で狭帯域変調が施
された信号は、ホッピングパタンに対応した送信周波数
に周波数変換され、高周波増幅器３４で増幅されて送信
アンテナ３５から送信される。即ち、このようなＦＨ方
式の送信装置３０は、送信信号を拡散した広い周波数帯
域を有するスペクトル拡散信号として送信する。

【００４０】次に、上記図１に示した本実施の形態の受
信装置１の初期同期確立のための動作を図３〜図５を参
照しながら説明する。なお、本実施の形態のＦＨ方式で
は、説明をわかりやすくするため、先に図１１及び図１
２において説明したようにチャンネル数を１０チャンネ
ルとし、また送受信を行うＦＨ方式のホッピングパタン
は周波数チャンネルをｆ₀ →ｆ₁ →ｆ ₂ →・・ｆ₉ →ｆ
₀ といった順序でホッピングさせるパタンとする。

【００４１】本実施の形態の受信装置１と送信装置３０
との間でＦＨ方式により通信を行う場合は、受信装置１
は、先ず送信装置３０との間でホッピングパタンの同期
を取るために初期同期を確立のための動作を行う。その
場合、受信装置１ではシステムマイコン１１により時定
数切替回路１７が制御され、時定数切替回路１７により
ループフィルタ１４のフィルタ回路を時定数が低速とさ
れる第２のフィルタ回路に切り替え、その切り替えた状
態のもとで、システムマイコン１１は、以下に説明する
ようなＰＬＬ回路１２及び推定手段７に対する制御を行
うようにされる。

【００４２】ここで、システムマイコン１１により初期
同期確立動作時に実行されるＰＬＬ回路１２の制御例に
ついて説明する。この場合、システムマイコン１１は、
ＰＬＬ回路１２から出力される局部発振信号の周波数
を、本実施の形態のＦＨ方式で使用する全ての周波数チ
ャンネルの帯域をサンプリング（掃引）させるように制
御する。

【００４３】例えばシステムマイコン１１は、先ず、プ
ログラム分周器１３の分周比をＶＣＯ１５から出力され
る局部発振信号の周波数が最も低い周波数チャンネルｆ
₀ となるようにセットする。そしてＶＣＯ１５から出力
される局部発振信号の周波数が、図３に示すように周波
数チャンネルｆ₀ に達した時点ｔ₁ で、プログラム分周
器１３の分周比をＶＣＯ１５から出力される局部発振信
号の周波数が最も高い周波数チャンネルｆ₉ となるよう
にセットする。すると、ＰＬＬ回路１２は低速の時定数
に切り替えられているので、ＶＣＯ１５は比較的遅い速
度で周波数チャンネルｆ₉ に変化する。そしてＶＣＯ１
５から出力される局部発振信号の周波数が、周波数チャ
ンネルｆ₉ に達した時点ｔ₂ で、プログラム分周器１３
の分周比を、再び、ＶＣＯ１５の局部発振信号の周波数
が最も低い周波数チャンネルｆ₀ となるようにセットす
る。このような制御を連続して行うことで、ＰＬＬ回路
１２から出力される局部発振信号の周波数は、図３に示
すように最も高い周波数チャンネルｆ₉ と最も低い周波
数チャンネルｆ₀ の間を掃引することになる。

【００４４】またこの時、例えばＶＣＯ１５の周波数が
周波数チャンネルｆ₀ 〜ｆ₉ まで全てのチャンネル周波
数を１回掃引する１掃引期間（サンプリング期間）Ｔ１
は、ループフィルタ１４を低速の第２のフィルタ回路に
切り替えて、例えばホッピングパタンの１周波数チャン
ネルの滞留時間ｔｌ内となるようにする。なお、このよ
うな掃引期間Ｔ１はループフィルタ１４の第２のフィル
タ回路の時定数によって設定されるものである。

【００４５】さらに、システムマイコン１１は、上記の
ようなＰＬＬ回路１２から出力される局部発振信号の掃
引制御と並行して、推定手段７を動作させるように制御
する。この場合、ＰＬＬ回路１２から出力される局部発
振信号の周波数タイミングで、ミキサ４により受信され
た受信信号が推定手段７の信号強度測定回路８及び変調
方式判別回路９に供給される。

【００４６】図４は、上記１回のサンプリングによって
信号強度測定回路８で測定される受信信号の受信強度の
一例を示した図である。信号強度測定回路８は、上述し
たようにミキサ４で中間周波数に変換された受信信号の
信号強度を測定していることから、例えば図４に示すよ
うに、周波数チャンネルｆ₀ ，ｆ₄ ，ｆ₆ ，ｆ₉ といっ
た周波数スペクトルに応じて信号強度（レベル）の異な
る受信信号が得られる。

【００４７】また、図５は同じく１回のサンプリングに
よって変調方式判別回路９で判別される受信信号の変調
方式の一例を示した図である。変調方式判別回路９で
は、上記信号強度測定回路８と同一の周波数スペクトル
の受信信号で、本実施の形態のＦＨ方式と同一システム
の変調方式（以下、単に「同一変調方式」という）かど
うか判別するようになされている。

【００４８】この図５には、ハッチで示されている周波
数チャンネルｆ₀ ，ｆ₄ ，ｆ₆ の受信信号が同一変調方
式の信号であることが判別され、周波数チャンネルｆ₉
で受信された受信信号が異なる変調方式の信号であると
判別されている様子が示されている。

【００４９】そして、推定回路１０は、信号強度測定回
路８から供給される信号強度、及び変調方式判別回路９
から供給される変調方式の判別結果に基づいて、受信信
号が当該受信装置１に対して送信されている希望波信号
であるかどうか推定するようにしている。

【００５０】例えば、推定回路１０に信号強度測定回路
８及び変調方式判別回路９から図４及び図５に示すよう
な検出結果が供給されたとすると、推定回路１０はこれ
らの信号強度、及び変調方式から周波数チャンネルｆ
₀ ，ｆ₄ ，ｆ₆ の何れかが希望波信号であると推定す
る。

【００５１】この場合、システムマイコン１１は、これ
らの受信信号ｆ₀ ，ｆ₄ ，ｆ₆ の内、何れか１つを希望
波信号と仮定し、時定数切替回路１７を制御してループ
フィルタ１４のフィルタ回路を、第２のフィルタ回路か
ら通常動作時に用いる第１のフィルタ回路に切り替え
て、希望波信号の受信を行うようにする。そして、希望
波信号の１フレーム内に含まれる情報データから最終的
に希望波信号かどうかの判定を行い、希望波信号であれ
ば、初期同期が確立したものとして送信装置と通信を行
うようにする。また、仮定した希望波信号の１フレーム
に含まれる識別データ等から最終的に希望波信号でない
と判定したときは、先に、推定回路１０で希望波信号と
推定された残りの希望波信号から１つ、再度、希望波信
号と仮定して上述した希望波信号かどうかの判定処理を
行い、最終的に推定回路１０で希望波信号と推定された
受信信号から正しい希望波信号を判別するようにしてい
る。

【００５２】ところで、上記したように信号強度測定回
路８及び変調方式判別回路９で検出される受信信号は、
同一のシステムでも異なるホッピングパタンを利用して
通信が行われている他の送信電波があるため、図４及び
図５に示すように、同一の変調方式の信号が１回の掃引
（サンプリング）によって複数推定されることがある。
この場合は、希望波信号の推定は１回のサンプリングで
推定できるため、極めて短時間で済むものの、推定され
た複数の希望波信号から目的の希望波信号を判別して初
期同期を確立するには、推定した各希望波信号に含まれ
る識別データの判定が必要になり、それだけ初期同期の
確立に時間を要することになる。換言すれば、推定手段
７における希望波信号の推定精度の向上を図れば、初期
同期の確立に要する時間を短縮することができる。

【００５３】そこで、次に上記推定手段７により確実に
目的の希望波信号を推定することができる推定方法につ
いて説明する。推定手段７により、希望波信号を確実に
推定できるようにする場合は、上記ＰＬＬ回路１２から
出力される局部発振信号のサンプリング周期Ｔ１をホッ
ピングパタンの１周波数の滞留時間ｔｌの数分の１とな
るように、上記ループフィルタ１４の第２のフィルタ回
路の時定数を予め設定しておく。そして、初期同期確立
動作時は、少なくともホッピングパタンの滞留時間ｔｌ
の数倍の時間、連続して複数回、サンプリングさせるよ
うにプログラム分周器１３の制御を行うようにする。

【００５４】そして、推定手段７の推定回路１０におい
て、信号強度測定回路８及び変調方式判別回路９にて検
出される複数回のサンプリング結果に基づいて、当該受
信装置１の希望波信号かどうか推定するようにしてい
る。

【００５５】図６は、推定回路１０において、ホッピン
グパタンの１周波数の滞留時間ｔｌの１／４倍で８回連
続してサンプリングした時に、各サンプリングごとに得
られる信号波形（スペクトラム）の一例を示した図であ
る。なお、この図６（ａ）〜（ｈ）に示す信号波形は、
掃引方向がｆ₀ からｆ₉ に変化する上り方向を順方向と
して示している。従って、サンプリング方向がｆ₉ →ｆ
₀ に変化する下り方向の時に受信されたスペクトラム
は、図示していないメモリ等に一旦、記憶され、上り方
向に変換して表示したものである。

【００５６】この図６において、ハッチを施したバー
は、変調方式判別回路９において同一変調方式と判別さ
れた信号を示している。また、これらのバーの長さは、
信号強度測定回路８で測定された信号強度を示してい
る。また、この図６（ａ）〜（ｈ）に示した各バーに示
されている〜は、同一信号であることを示してい
る。なお、このような各サンプリングにおいて検出され
る信号〜が同一信号かどうかの判別は、推定回路１
０において各サンプリングで受信された信号の変調方式
及び信号強度（レベル）から周波数チャンネルが異なっ
ている場合でも、信号〜の何れの信号であるかどう
か判別することが可能である。

【００５７】この場合、推定回路１０では、先ず、信号
は変調方式が異なっているため明らかに希望波信号で
ないと推定し、残る信号〜から希望波信号を推定す
る。次に、推定回路１０は、信号〜のホッピング周
期に着目する。本実施の形態のサンプリング周期は、Ｆ
Ｈ方式のホッピングパタンの１周波数の滞留時間ｔｌの
１／４倍とされることから、同一のシステムの送信装置
からの信号であれば、４サンプリング期間にわたって同
じ周波数チャンネルを取るはずである。

【００５８】そこで、信号〜の周波数変化を見てみ
ると、信号及び信号は、４サンプリング周期で周波
数チャンネルが変化しているものの、信号は２サンプ
リング周期で周波数チャンネルが変化（ホッピング）し
ていることがわかる。このことから信号は滞留時間ｔ
ｌの異なる他のシステムの信号であり、信号及びが
本実施の形態の受信装置１と同一システムの信号である
と推定する。

【００５９】次いで、推定回路１０は、受信信号の周波
数のホッピングパタンに着目する。本実施の形態の受信
装置１に予め設定されているホッピングパタンは、先に
も説明したように、周波数チャンネルｆ₀ →ｆ₁ →ｆ₂
→・・・ｆ₉ →ｆ₀ →ｆ₁→ｆ₂ ・・といった順序でホ
ッピングさせるパタンであることから、信号又は信号
の何れかが希望波信号であるならば、同一のホッピン
グパタンで周波数チャンネルが変化することになる。

【００６０】この点に着目して、信号及び信号を見
てみると、信号は周波数チャンネルがｆ₁ →ｆ₂ と変
化しているのに対して、信号はｆ₄ →ｆ₁ と変化して
いる。このことから、自己のホッピングパタンと同一の
ホッピングパタンで周波数チャンネルが変化している信
号が希望波信号であると推定する。このように、自己
のホッピングパタンやホッピングタイミングを利用して
目的の希望波信号を推定すれば、複数の受信信号が得ら
れた場合でも確実に希望波信号を推定することができ
る。

【００６１】上記のようにして推定回路１０により希望
波信号を推定した時点、例えば図６の（ｅ）〜（ｈ）に
示す周波数チャンネルｆ₂ の何れかのサンプリングタイ
ミングで、システムマイコン１１は、時定数切替回路１
７を制御してループフィルタ１４のフィルタ回路を、第
２のフィルタ回路から通常動作時に用いる第１のフィル
タ回路に切り替えると共に、プログラム分周器１３を送
信側のホッピングタイミングと同期させて、所定のホッ
ピングパタンで動作させるように制御を行う。そして、
希望波信号の受信を行い、希望波信号の１フレーム内に
含まれる情報データから最終的に希望波信号かどうかの
判定を行うようにする。そして、再度、希望波信号であ
れば、初期同期が確立したものとして送信装置と通信を
行うようにする。また、仮に、１フレームに含まれる情
報データから最終的に希望波信号でないと判定した時
は、再度、時定数切替回路１７によりループフィルタ１
４を第１のフィルタ回路から初期同期確立時に用いられ
る第２のフィルタ回路に切り替えて、これまで説明した
希望波信号を推定するための動作を行うようにすればよ
い。

【００６２】このように本実施の形態の受信装置１は、
ＰＬＬ回路１２のループフィルタ１４として、通常のデ
ータ通信時に使用する、時定数が高速とされる第１のフ
ィルタ回路と、この第１のフィルタ回路より低速で、少
なくともホッピングパタンの１周波数当たりの滞留時間
ｔｌ内において全周波数チャンネルを掃引することがで
きるように、その時定数が設定されている第２のフィル
タ回路を設けるようにしている。そして、初期同期の確
立動作時は、ループフィルタ１４を第２のフィルタ回路
に切り替えて、全周波数チャンネルを１回、又は複数回
連続してサンプリングを行い、そのサンプリング期間に
おいて、推定手段７において受信される受信信号の信号
強度、変調方式、及びホッピングパタンから希望波信号
を推定するようにしている。こうすることで、従来はＦ
Ｈ方式のホッピングパタンの滞留時間ｔ１の１０倍から
数十倍（チャンネル数によって異なる）が必要であった
初期同期確立時間を、１周波数の滞留時間ｔｌのわずか
数倍の時間という極めて短時間とすることができる。

【００６３】なお、これまで説明した本実施の形態で
は、推定手段７に、信号強度測定回路８、変調方式判別
回路９を設け、推定回路１０において、上記信号強度測
定回路８から出力される信号レベルと変調方式判別回路
９にて検出された変調方式の変検出結果出力から希望波
信号を推定するようにしているが、必ずしも、信号強度
測定回路８及び変調方式判別回路９を設ける必要はな
い。例えば、信号強度測定回路８だけを設け、推定回路
１０で、信号強度測定回路８からの信号強度出力による
信号の存在と、ホッピングパタンの比較を行い、希望波
信号を推定することも可能である。また逆に、変調方式
を判別する変調方式判別回路９だけを設け、推定回路１
０で、同一変調方式の信号の存在とホッピングパタンの
比較を行い、希望波信号を推定することもできる。

【００６４】また、これまで説明してきた本実施の形態
ではＰＬＬ回路１２のループフィルタ１４に初期同期確
立動作時に用いる第２のフィルタ回路を設けるようにし
ているが、ＰＬＬ回路１２の局部発振信号が掃引状態と
なるように制御できれば、必ずしも第２のフィルタ回路
を設ける必要はない。

【００６５】図７は、そのような本発明の受信装置の他
の実施の形態を示したブロック図である。なお、図１と
同一部位に同一番号を付し、その説明は省略する。この
図において、破線で囲ったＰＬＬ回路２１は、プログラ
ム分周器１３、ループフィルタ２２及びＶＣＯ１５によ
って閉ループが形成されている。ループフィルタ（ロー
パスフィルタ）２２には、例えばコンデンサと抵抗から
なる時定数回路が１つだけ設けられているものとされ
る。つまり、この図７に示す受信装置２０は、先に図１
において説明した受信装置１のように、初期同期確立時
において、ＰＬＬ回路のループフィルタの時定数を低速
に切り替えることなく、推定手段７において希望波信号
を推定するようにしたものである。

【００６６】この場合でも、ループフィルタ２２の時定
数は有限であるため、ＰＬＬ回路２１のＶＣＯ１５から
出力される局部発振信号の周波数を切り替えた場合、新
たな周波数チャンネルに切り替わるまでの間に必ず切替
時間が発生する。従って、初期同期確立動作時は、シス
テムマイコン１１がＰＬＬ回路１２のＶＣＯ１５から出
力される局部発振信号の周波数を全周波数チャンネルの
帯域を掃引させるように制御することで、この切替期間
において得られる受信信号から上述したように推定手段
７により希望波信号を推定することが可能である。

【００６７】なお、この実施の形態においても、推定手
段７により、希望波信号を確実に推定できるようにする
場合は、初期動作確立動作時に、上記ＰＬＬ回路２１か
ら出力される局部発振信号の掃引周期（サンプリング周
期）Ｔ１を、ホッピングパタンの１周波数の滞留時間ｔ
ｌの数分の１となるように、プログラム分周器１３の制
御を行う。さらに、ホッピングパタンの複数の滞留時間
ｔｌにわたって、掃引（サンプリング）を繰り返す。こ
のようにすると、図６を参照して説明したように、自己
の受信装置における１周波数チャンネルの滞留時間ｔ
ｌ、ホッピングパタンと比較することによって、自己の
受信装置の希望波を推定することができる。

【００６８】これまでの説明では受信信号があるとき
には、どの周波数チャンネルについてもほぼ同じ信号強
度で受信されることを前提に、図４，図６に示したよう
に、信号強度を比較していた。しかし、マルチパスフェ
ージングが発生している環境において受信する場合に
は、受信信号の信号強度が時間的，場所的に変動する。
このとき、周波数によって受信信号の変動の態様が異な
る。そのため、各周波数の信号強度をそのまま評価して
しまうと、フェージングによって一時的に減衰した受信
信号の周波数チャンネルを検出できないという問題があ
る。また、局部発信周波数を連続的に変化させて各周波
数の信号強度を検出すると、受信装置が静止していると
きでも、移動しているときと同様なフェージングが発生
するという問題もある。以下に説明する本発明の他の実
施の形態は、上述した問題を解決するためになされたも
のであり、受信チャンネルの推定をより確実に行うこと
ができるものである。

【００６９】図８は、本発明のさらに他の実施の形態と
される周波数ホッピング方式により通信を行う受信装置
のブロック図である。図１を参照して説明した実施の形
態を前提としたもので説明するので、図中、図１と同一
部位に同一番号を付し、その説明は省略する。４０は受
信装置、４１はアンテナアレーである。図示の例では、
複数（ｎ＝４）本の受信アンテナＡ₁〜Ａ₄が、所定間
隔、例えば、λ／２離隔して平面上にマトリクス状に配
置されたものである。４２は、初期同期を確立させると
きに、切り替えタイミング信号ＣＫ_ASによって受信アン
テナＡ₁〜Ａ₄の受信信号を時分割で切り替えることによ
り、受信アンテナＡ₁〜Ａ₄の出力を切り替え選択して受
信信号を出力するアンテナスイッチである。

【００７０】４３は受信チャンネルの推定手段である。
４４は、信号強度測定回路の一例としてのエンベロープ
検出回路であって、ミキサ４が出力する受信信号のエン
ベロープレベルを検出して、デジタル値を出力する。４
５は、システムマイコン１１により制御され、切替タイ
ミング信号ＣＫ_ASをアンテナスイッチ４２に供給し、後
述するシフトレジスタ４６に入力タイミング信号ＣＫ₂
を供給するタイミング信号発生回路である。

【００７１】図９は、図８に示した受信アンテナＡ₁〜
Ａ₄の切替タイミング信号ＣＫ_ASおよび入力タイミング
信号ＣＫ₂の相互関係を示す波形図である。周期ｔ₀の入
力タイミング信号ＣＫ₁を分周し、選択期間ｔ₀の１周期
ずつタイミングをずらせた４種のタイミング信号ＣＫ_AS
（ＣＫ_A1〜ＣＫ_A4）を発生する。アンテナＡ₁〜Ａ₄の受
信信号は、アンテナスイッチ４２において、それぞれ、
タイミング信号ＣＫ_A1〜ＣＫ_A4により、周期４ｔ₀に１
回の割合で、順次切り替え選択され、その出力信号が受
信信号として高周波増幅器３に出力される。

【００７２】４６は、検出されたエンベロープレベルの
デジタル値を、入力タイミング信号ＣＫ₂毎に取り込ん
でシフトさせるシフトレジスタである。図示の例では、
受信アンテナＡ₁〜Ａ₄の総数に対応して、同数のレジス
タ段数を備えている。受信アンテナＡ₁〜Ａ₄で受信され
た受信信号のエンベロープレベルは、それぞれ、各段ｒ
₁〜ｒ₄をシフトして行くが、常に、いずれかの段に一時
記憶されている。なお、メモリを用いてシフトレジスタ
４６の機能を実現することもできる。４７はシフトレジ
スタ４６の各段の出力を加算する加算器である。加算器
４７は、異なる位置に配置されている受信アンテナＡ₁
〜Ａ₄で受信された信号のそれぞれのエンベロープレベ
ルを合成出力している。

【００７３】推定回路１０は、基本的には、図１に示さ
れた推定回路と同様なものである。受信装置４０に予め
設定されている、滞留時間ｔｌおよび周波数ホッピング
パタンを保持しており、初期同期を確立させるときに、
エンベロープ検出回路４４にて測定された、サンプリン
グ（掃引）中における受信信号の信号強度に基づいて、
受信信号が当該受信装置４０に対して送信されている希
望波信号かどうかを推定する。図１に示した変調方式判
別回路９を設けて、ミキサ４の出力を入力してもよい。
しかし、この図８では、１次変調方式を判別する場合に
も、後述するように推定回路１０が信号強度測定回路８
の出力に基づいて１次変調方式の推定を行うようにして
いる。

【００７４】初期同期を確立させるときに、システムマ
イコン１１の制御下で、タイミング信号発生回路４５が
アンテナスイッチ４２を切り替え選択する。このとき、
時定数切替回路１７は、ループフィルタの時定数を低
速、言い換えれば時定数を長くするので、ＰＬＬ回路１
２の局部発信周波数は比較的低速で掃引され、周波数チ
ャンネルｆ₀〜ｆ₉間において受信信号の周波数スペクト
ルに応じたエンベロープレベルがサンプリングされる。
なお、通常受信時には、アンテナスイッチ４２の切り替
えを行わず、いずれか１つの受信アンテナの受信信号が
高周波増幅器３に出力され、図１と同様にミキサ４を経
由して１次復調器５に入力される。

【００７５】アンテナスイッチ４２により、受信点が時
分割で順次、切り替えられることとなるので、以後、こ
の切替を「スペースホッピング」と名付ける。スペース
ホッピングのレート（ある１本の受信アンテナから受信
信号を選択している選択期間ｔ₀の逆数）は、シンボル
レート（１シンボル周期の逆数）に比べて低速であり、
シンボルレートの数分の１〜数十分の１でよい。このよ
うなスペースホッピングを低速スペースホッピングと定
義する。なお、スペースホッピングのレートを、シンボ
ルレートよりも十分大きくしたときには、図８に示した
信号強度測定回路８の構成に代えて、ミキサ４から出力
される中間周波帯の受信信号を、アンテナ別にエンベロ
ープレベルを検出し、検出されたアンテナ毎のエンベロ
ープレベルを加算合成すればよい。

【００７６】サンプリング（掃引）の方法は、図４に示
すサンプリングの場合には、ホッピングパタンの１周波
数チャンネルの滞留時間ｔｌ内で、全周波数チャンネル
を１回サンプリング（掃引期間：図３のＴ１）し、図６
に示すサンプリングの場合には、滞留時間ｔｌ内で、全
周波数チャンネルを複数回、サンプリングする。いずれ
も、滞留時間ｔｌの数倍の期間にわたって複数回繰り返
してサンプリング（掃引）をすることにより、ホッピン
グパタン内の１つの滞留時間ｔｌにおける周波数チャン
ネルの検出だけでなく、複数の滞留時間ｔｌにまたがる
ホッピングパタンの検出が可能となる。いずれの場合で
も、１回の掃引期間Ｔ１中において、それぞれのタイミ
ングで、少なくとも２以上の受信アンテナが、望ましく
は、全受信アンテナＡ₁〜Ａ₄が各周波数チャンネルｆ₀
〜ｆ₉の受信信号のエンベロープレベルを検出できるよ
うに、スペースホッピングレートを設定しておく。

【００７７】図１０は、スペースホッピング時に、ミキ
サ４から出力される受信信号と、そのエンベロープ合成
期間とを模式的に示す波形図である。各受信アンテナＡ
₁〜Ａ₄からの受信信号は、選択期間ｔ₀で切り替えられ
て順次出力されている。この受信信号は、ミキサ４によ
り中間周波帯に変換されたもので、１次変調されてい
る。エンベロープ検出回路４４は、信号強度測定回路の
１例である。受信信号を整流ダイオードと平滑回路によ
り半波または全波整流することにより包絡線検波する。
あるいは、これと等価な演算を行うことによりエンベロ
ープを検出する。

【００７８】なお、基準周波数信号発生器を用いて同期
検波できるときには、受信信号を同期検波し、基準周波
数信号と同相のＩ成分と、直交するＱ成分とを算出し
て、受信信号の振幅（複素包絡線）を算出してエンベロ
ープレベルとしてもよい。検出されたエンベロープレベ
ルは、隣接受信アンテナの受信信号成分と干渉を起こさ
ないように、低域通過フィルタを通す。この低域通過フ
ィルタの特性としては、例えば、スペースホッピングレ
ートの半分の周波数帯域（ナイキストの帯域）を通過さ
せるものとすればよい。なお、信号強度測定回路として
エンベロープレベル検出回路４４を用いているが、受信
信号を２乗して低域通過フィルタに通し、各受信アンテ
ナの選択期間ｔ ₀毎に平均電力を計算し、そのまま、あ
るいは、これの平方根を取って信号強度として出力して
もよい。この場合も、以下の回路は同様構成でよい。

【００７９】エンベロープ検出回路４４出力を、各選択
期間ｔ₀中に１回、入力タイミング信号ＣＫ₂の立上がり
でサンプリングし、シフトレジスタ４６に入力する。な
お、エンベロープ検出回路４４内の低域通過フィルタの
遅延特性等に応じ、適当な入力タイミングとなるよう
に、タイミング信号ＣＫ₁に対し、入力タイミング信号
のＣＫ₂の立上がり位相を設定しておく。シフトレジス
タ４６の各段には、受信アンテナＡ₁〜Ａ₄の各選択期間
における受信信号のエンベロープレベルがそれぞれ蓄積
されるとともに、順次シフトされながら更新される。各
段が出力するエンベロープレベルは、加算器４７におい
て加算されることにより、複数の受信アンテナＡ₁〜Ａ₄
で受信した受信信号のエンベロープレベルが合成され
る。

【００８０】シミュレーションの１例によれば、１本の
受信アンテナのみで受信信号のエンベロープのレベルを
検出したときに、エンベロープレベルの分散値が数１０
ｄＢであったが、受信点がλ／２間隔でマトリックス配
置された９本の受信アンテナからの受信信号のエンベロ
ープレベルを加算合成することによって、エンベロープ
レベルの分散値が数ｄＢまで圧縮された。

【００８１】１次変調方式としてＦＳＫ等の振幅一定の
変調方式を用いていれば、検出されるエンベロープレベ
ルは一定である。ここで、スペースホッピングを用いれ
ば、受信信号の周波数が異なっても、合成されたエンベ
ロープレベルの変動は少なくなる。したがって、安定に
信号強度を検出でき、推定回路１０において、信号強度
に基づいて、各周波数チャンネルにおける受信信号の存
在および、ホッピングパタンの推定に有効である。しか
し、受信信号の位相は、スペースホッピングによって、
かえって任意の位相に変化してしまうので、このままで
は、１次復調は困難である。

【００８２】一方、１次変調方式として、ＢＰＳＫ（２
相位相変調）やＤＰＳＫ（差動位相変調）を使用し、帯
域制限によって振幅一定ではなくなった変調方式を使用
した場合、受信信号のエンベロープレベルが一定となら
ない。しかし、ミキサ４で中間周波数帯に変換された受
信信号を積分した上でエンベロープレベルを検出すれ
ば、エンベロープレベルの変動が少なくなるので、その
後、同様に、各アンテナからの受信信号のエンベロープ
レベルを合成出力すれば、受信信号が存在する周波数チ
ャンネルの推定が可能である。積分操作を行わない場合
でも、合成されたエンベロープレベルを、その平均値と
分散値とにより評価すれば、周波数チャンネルの推定が
可能である。

【００８３】推定回路１０は、この受信装置４０に設定
された周波数ホッピングパタン、および、その１周波数
チャンネルにとどまる滞留時間ｔｌの値を保持してい
る。したがって、図６に示した場合はもちろん、図４に
示したサンプリング（掃引）においても、滞留時間ｔｌ
について１回以上の掃引（サンプリング）を行い、この
ような掃引を滞留時間ｔｌの複数倍の期間において行
い、信号強度を測定することにより、受信信号の周波数
チャンネルの時間的変化パターン、およびまたは、同じ
周波数チャンネルが連続して検出される回数から、希望
波であるかどうかを推定することができる。希望波であ
ると推定されたときには、ＰＬＬ回路１２内のループフ
ィルタの時定数を切り替えて、希望波信号の受信を行
う。そして、最終的に、希望波信号の１フレーム内に含
まれる情報データから希望波信号かどうかの判定を行
い、希望波信号であれば、初期同期が確立したものとし
て送信装置と通信を行うようにする。

【００８４】なお、通常受信モードであっても、常時、
スペースホッピングを併用して、推定手段１０がスペー
スホッピングで周波数チャンネルのモニタを行えば、周
波数ホッピングパタンのパタン同期誤りなどを監視でき
る。上述した説明では、アンテナアレー４１として等間
隔λ／２でマトリクス状に配置したが、離隔間隔は、必
ずしもλ／２である必要はなく、１／４λないしλ程度
がよい。また、必ずしも、等間隔に配置する必要はな
い。マトリクス配置に代えて直線上に配置してもよい。

【００８５】なお、図示の例では、図１，図７に示した
ような変調方式判別回路９を設けていない。しかし、上
述したように、合成されたエンベロープレベルから、推
定回路１０は、振幅一定の変調方式であるかどうかが識
別できる。その結果、振幅一定の変調方式であれば、Ｆ
ＳＫであることが推定され、振幅一定でなければ、ＢＰ
ＳＫやＤＰＳＫであることが推定される。２．４ＧＨｚ
のスペクトラム拡散（ＳＳ）バンドでは、直接拡散（Ｄ
Ｓ）方式、周波数ホッピング（ＦＨ）方式と各種ある。
このうち、直接拡散（ＤＳ）方式のスペクトラム拡散信
号が受信されているときときには、スペクトラムが広帯
域にわたって拡散されているため、局部発信周波数を掃
引しても、特定の周波数チャンネルにおいて大きなエン
ベロープレベルが検出されることはない。したがって、
直接拡散（ＤＳ）方式の受信信号であるか、周波数ホッ
ピング（ＦＨ）方式の受信信号であるかの推定は可能で
ある。

【００８６】ベースバンド信号処理部６において受信デ
ータを出力するには、符号化方式、いわゆるベースバン
ド変調方式や、エラー検出訂正方式についても予め知っ
ておく必要がある。しかし、２．４ＧＨｚのスペクトラ
ム拡散（ＳＳ）バンドの例では、使用されているＳＳ方
式の種類やメーカ仕様は数が限られている。したがっ
て、１次変調方式、周波数チャンネル、周波数ホッピン
グレート（滞留時間ｔｌの逆数）、周波数ホッピングパ
ターン等の方式と、ベースバンド変調方式やエラー検出
訂正方式との間には、相関関係がある。そのため、１次
変調方式、周波数チャンネル、周波数ホッピングレー
ト、周波数ホッピングパターン等の１つ以上が推定でき
れば、これらの方式から、ベースバンド変調方式やエラ
ー検出訂正方式が推定できる。すなわち、ＤＳ、ＦＨの
いずれのエンベロープであるか、一次変調方式はＦＳＫ
かＰＳＫか、ＦＨであれば、そのホッピングパタンとホ
ッピングレートとがどうなっているかを推定するだけで
十分である。したがって、信号強度を測定するだけでも
受信データを出力可能である。

【００８７】上述した説明では、図１を参照して説明し
た実施の形態を前提として説明した。これに代えて、図
７を参照して説明した実施の形態を前提としてもよい。
なお、図１，図７を参照して説明した実施の形態におい
て、信号強度測定回路８として、図８を参照して説明し
たエンベロープレベル検出回路４４等を用いることがで
きる。

【００８８】本発明の実施の形態では、スペクトル拡散
通信を例にとって説明したが、これに限定されるもので
なく、各種無線通信システムに適用することが可能であ
る。例えばＦＨ方式でなく、複数の周波数チャンネルの
内、送信装置が何れかの空きチャンネルを利用して通信
を行っているような方式の場合においても、初期同期確
立動作時において、ＰＬＬ回路１２において全周波数チ
ャンネルの帯域のサンプリング（掃引）を行い、この掃
引期間内において、受信された受信信号の信号強度と変
調方式が同一かどうかの検出を推定手段７により行って
希望波信号を推定することも可能である。この場合、例
えば推定手段７において複数の信号が希望波信号と推定
された時は、これら複数の希望波信号の１フレーム内に
含まれる情報データから最終的に希望波信号かどうかの
判定を行うようにすれば良い。

【００８９】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、ＰＬＬ回
路から出力される出力信号の周波数を、送信信号の送信
チャンネルに対応した受信チャンネルに設定する際に、
ＰＬＬ回路から出力される出力信号の周波数を一方端の
受信チャンネルから他方端の受信チャンネルに切り替
え、その切替期間において受信される受信信号から送信
チャンネルに対応した受信チャンネルを推定するように
している。従って、推定手段により送信チャンネルに対
応した受信チャンネルを推定し、この推定結果に基づい
て、初期同期を確立することで、初期同期に要する時間
の短縮化を図ることができる。

【００９０】また、ＰＬＬ回路から出力される出力信号
の周波数を、送信信号の送信チャンネルに対応した受信
チャンネルに設定する際に、ＰＬＬ回路に備えられてい
るフィルタ回路の時定数を第１の時定数から第２の時定
数に切り換えると共に、ＰＬＬ回路から出力される出力
信号の周波数を一方端の受信チャンネルから他方端の受
信チャンネルに切り替える切替期間において受信される
受信信号から送信チャンネルに対応した受信チャンネル
を推定するようにしている。従って、この場合も推定手
段により送信チャンネルに対応した受信チャンネルを推
定し、この推定結果に基づいて、初期同期を確立するこ
とで、初期同期に要する時間の短縮化を図ることができ
る。

【００９１】特に、通信方式がスペクトル通信の周波数
ホッピング方式の場合は、推定手段により、ホッピング
パタンを参照しながら、例えば複数回のサンプリングに
より得られた受信信号から受信チャンネルの推定を行う
ことで、極めて短時間で、且つ、確実に送信チャンネル
に対応した受信チャンネルを推定することができるた
め、初期同期に要する時間の更なる短縮化を図ることが
可能になる。

【００９２】また、本発明は、制御手段の制御により実
現することができるので、新たな回路等を追加すること
なく、また追加するとしても時定数の異なるフィルタ回
路を追加するといった簡単かつ低コストで実現すること
ができるといった利点もある。スペースホッピングを用
いて信号強度の合成を行えば、マルチパスフェージング
によって生じる各周波数チャンネル毎の信号強度の変動
を低減することができるから、受信チャンネルを推定す
ることが安定して簡単かつ低コストで実現することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態とされる周波数ホッピング
方式により通信を行う受信装置のブロック図である。

【図２】本実施の形態とされる受信装置に対応する送信
装置のブロック図である。

【図３】本実施の形態の受信装置の初期同期確立時、Ｐ
ＬＬ回路から出力される出力信号の波形図である。

【図４】本実施の形態の受信装置の初期同期確立時、信
号強度測定回路で検出される信号波形を示した図であ
る。

【図５】本実施の形態の受信装置の初期同期確立時、変
調方式判別回路の検出結果を示した図である。

【図６】本実施の形態の受信装置の初期同期確立時、推
定回路で得られる信号波形を示した図である。

【図７】本発明の実施の形態とされる周波数ホッピング
方式により通信を行う受信装置のブロック図である。

【図８】本発明のさらに他の実施の形態とされる周波数
ホッピング方式により通信を行う受信装置のブロック図
である。

【図９】図８に示した受信アンテナＡ₁〜Ａ₄の切替タイ
ミング信号ＣＫ_ASおよび入力タイミング信号ＣＫ₂の相
互関係を示す波形図である。

【図１０】スペースホッピング時に、ミキサ４から出力
される受信信号と、そのエンベロープ合成期間とを模式
的に示す波形図である。

【図１１】周波数ホッピング方式の原理説明図である。

【図１２】従来の初期同期確立動作を説明するための図
である。

【符号の説明】

１受信装置、２受信アンテナ、３高周波増幅器、
４ミキサ、５一次復調器、６ベースバンド処理
部、７推定手段、８信号強度測定回路、９変調方式
判別回路、１０推定回路、１１システムマイコン、
１２，２１ＰＬＬ回路、１３プログラム分周器、１
４，２２ループフィルタ、１５ＶＣＯ、１６クロ
ック発生器、１７時定数切替回路、４０受信装置、
４１アレーアンテナ、４２アンテナスイッチ、４３
推定手段、４４エンベロープ検出回路、４５タイ
ミング信号発生回路、４６シフトレジスタ、４７加
算器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5K022 EE04 EE14 EE33 5K047 AA02 BB01 CC01 GG45 HH04 HH52 JJ06 LL06 LL09 MM33 MM46

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の周波数チャンネルを利用した通信
方式により送信されてくる送信信号を受信する受信装置
において、入力信号を所定の分周比で分周して分周信号を得ると共
に、この分周信号とクロックとの差分情報を出力する差
分情報出力手段と、上記差分情報に応じた差信号電圧を
出力するフィルタ手段と、上記差信号電圧により出力信
号の周波数を制御する電圧制御発振器とからなるＰＬＬ
回路と、上記ＰＬＬ回路から出力される出力信号の周波数を局部
発振周波数として上記送信信号を受信する受信手段と、上記送信信号の送信チャンネルに対応した受信チャンネ
ルを推定する推定手段と、上記ＰＬＬ回路から出力される出力信号の周波数を上記
送信信号の送信チャンネルに対応した受信チャンネルの
周波数に設定する際に、上記出力信号の周波数を、一方
端の受信チャンネルから他方端の受信チャンネルに切り
替える制御を実行する制御手段とを備え、上記推定手段は、上記ＰＬＬ回路が一方端の受信チャン
ネルから他方端の受信チャンネルに切り替わる切替期間
において、上記受信手段で受信される受信信号から上記
送信信号の送信チャンネルに対応した受信チャンネルを
推定することを特徴とする受信装置。
【請求項２】上記通信方式は、スペクトル拡散通信の
周波数ホッピング方式とされることを特徴とする請求項
１に記載の受信装置。
【請求項３】上記制御手段は、上記ＰＬＬ回路から出
力される出力信号の周波数を、一方端の受信チャンネル
から他方端の受信チャンネルに切り替える制御を複数回
実行させることを特徴とする請求項１に記載の受信装
置。
【請求項４】上記推定手段は、上記受信信号の信号強度を測定する信号強度測定回路
と、該信号強度測定回路にて測定された信号強度と、上記周
波数ホッピング方式のホッピングパタンから上記送信信
号の送信チャンネルに対応した受信チャンネルを推定す
る推定回路と、を備えていることを特徴とする請求項１に記載の受信装
置。
【請求項５】上記推定手段は、上記受信信号の変調方式を判別する変調方式判別回路
と、該変調方式判別回路の判別結果と、上記周波数ホッピン
グ方式のホッピングパタンから上記送信信号の送信チャ
ンネルに対応した受信チャンネルを推定する推定回路
と、を備えていることを特徴とする請求項１に記載の受信装
置。
【請求項６】上記推定手段は、上記受信信号の信号強度を測定する信号強度測定回路
と、上記受信信号の変調方式を判別する変調方式判別回路
と、上記信号強度測定回路にて測定された信号強度と、上記
変調方式判別回路の判別結果、及び上記周波数ホッピン
グ方式のホッピングパタンから上記送信信号の送信チャ
ンネルに対応した受信チャンネルを推定する推定回路
と、を備えていることを特徴とする請求項１に記載の受信装
置。
【請求項７】複数の周波数チャンネルを利用した通信
方式により送信されてくる送信信号を受信する受信装置
において、入力信号を所定の分周比で分周して分周信号を得ると共
に、この分周信号とクロックとの差分情報を出力する差
分情報出力手段と、第１の時定数が設定された第１のフ
ィルタ回路と、該第１のフィルタ回路より遅い第２の時
定数が設定された第２のフィルタ回路とを備え、上記差
分情報に応じた差信号電圧を出力するフィルタ手段と、
上記差信号電圧により出力信号の周波数を制御する電圧
制御発振器とからなるＰＬＬ回路と、上記フィルタ手段の時定数の切り替えを行う時定数切替
手段と、上記ＰＬＬ回路から出力される出力信号の周波数を局部
発振周波数として送信信号を受信する受信手段と、上記送信信号の送信チャンネルに対応した受信チャンネ
ルを推定する推定手段と、上記ＰＬＬ回路から出力される出力信号の周波数を上記
送信信号の送信チャンネルに対応した受信チャンネルの
周波数に設定する際に、上記時定数切替手段により上記
フィルタ手段を上記第１のフィルタ回路から第２のフィ
ルタ回路に切り替える切替制御を実行すると共に、上記
ＰＬＬ回路から出力される出力信号の周波数を、一方端
の受信チャンネルから他方端の受信チャンネルに切り替
える制御を実行する制御手段とを備え、上記推定手段は、上記ＰＬＬ回路から出力される出力信
号を一方端の受信チャンネルから他方端の受信チャンネ
ルに、上記第２のフィルタ回路により低速で切り替える
切替期間において、上記受信手段で受信される受信信号
から上記送信信号の送信チャンネルに対応した受信チャ
ンネルを推定することを特徴とする受信装置。
【請求項８】上記通信方式は、スペクトル拡散通信の
周波数ホッピング方式とされることを特徴とする請求項
７に記載の受信装置。
【請求項９】上記制御手段は、上記ＰＬＬ回路から出
力される出力信号の周波数を、一方端の受信チャンネル
から他方端の受信チャンネルに切り替える制御を複数回
実行させることを特徴とする請求項７に記載の受信装
置。
【請求項１０】上記推定手段は、上記受信信号の信号強度を測定する信号強度測定回路
と、該信号強度測定回路にて測定された信号強度と、上記周
波数ホッピング方式のホッピングパタンから上記送信信
号の送信チャンネルに対応した受信チャンネルを推定す
る推定回路と、を備えていることを特徴とする請求項７に記載の受信装
置。
【請求項１１】上記推定手段は、上記受信信号の変調方式を判別する変調方式判別回路
と、該変調方式判別回路の判別結果と、上記周波数ホッピン
グ方式のホッピングパタンから上記送信信号の送信チャ
ンネルに対応した受信チャンネルを推定する推定回路
と、を備えていることを特徴とする請求項７に記載の受信装
置。
【請求項１２】上記推定手段は、上記受信信号の信号強度を測定する信号強度測定回路
と、上記受信信号の変調方式を判別する変調方式判別回路
と、上記信号強度測定回路にて測定された信号強度と、上記
変調方式判別回路の判別結果、及び上記周波数ホッピン
グ方式のホッピングパタンから上記送信信号の送信チャ
ンネルに対応した受信チャンネルを推定する推定回路
と、を備えていることを特徴とする請求項７に記載の受信装
置。
【請求項１３】複数の周波数チャンネルを利用した通
信方式により送信されてくる送信信号の送信チャンネル
に対応した受信チャンネルを推定する受信装置の受信チ
ャンネル推定方法として、ＰＬＬ回路から出力される出力信号の周波数を、上記送
信信号の送信チャンネルに対応した受信チャンネルに設
定する際に、上記出力信号の周波数を一方端の受信チャ
ンネルから他方端の受信チャンネルに切り替え、この切
替期間において受信される受信信号から上記送信チャン
ネルに対応した受信チャンネルを推定するようにしたこ
とを特徴とする受信装置の受信チャンネル推定方法。
【請求項１４】複数の周波数チャンネルを利用した通
信方式により送信されてくる送信信号の送信チャンネル
に対応した受信チャンネルを推定する受信装置の受信チ
ャンネル推定方法として、ＰＬＬ回路から出力される出力信号の周波数を、上記送
信信号の送信チャンネルに対応した受信チャンネルに設
定する際に、上記ＰＬＬ回路に備えられているフィルタ
回路の時定数を第１の時定数から第２の時定数に切り換
えることにより、上記ＰＬＬ回路から出力される出力信
号の周波数を一方端の受信チャンネルから他方端の受信
チャンネルに低速で切り替え、その切替期間において受
信される受信信号から上記送信チャンネルに対応した受
信チャンネルを推定するようにしたことを特徴とする受
信装置の受信チャンネル推定方法。
【請求項１５】複数の周波数チャンネルを利用した通
信方式により送信されてくる送信信号を受信する受信装
置において、上記送信信号を受信する複数のアンテナと、該複数のアンテナの出力を時分割で切り替え選択して受
信信号を出力するスイッチ回路と、周波数が制御された出力信号を出力するＰＬＬ回路と、上記スイッチ回路から出力される上記受信信号を、上記
ＰＬＬ回路から出力される上記出力信号を局部発振信号
として用いて受信する受信手段と、上記送信信号の送信チャンネルに対応した受信チャンネ
ルを推定する推定手段と、上記ＰＬＬ回路から出力される上記出力信号の周波数を
上記送信信号の送信チャンネルに対応した受信チャンネ
ルに応じた局部発振周波数に設定する際に、上記ＰＬＬ
回路から出力される上記出力信号の周波数を、一方端の
受信チャンネルから他方端の受信チャンネルに切り替え
る制御を実行する制御手段とを備え、上記推定手段は、上記受信信号の信号強度を上記受信ア
ンテナの出力の単位選択期間ごとに測定し、該信号強度
を複数の前記単位選択期間にわたって合成出力する信号
強度測定回路を備え、上記ＰＬＬ回路から出力される上
記出力信号の周波数を、一方端の受信チャンネルから他
方端の受信チャンネルに応じた局部発信周波数に切り替
える切替期間において、合成出力された上記信号強度か
ら、上記送信信号の送信チャンネルに対応した受信チャ
ンネルを推定することを特徴とする受信装置。
【請求項１６】複数の周波数チャンネルを利用した通
信方式により送信されてくる送信信号を受信する受信装
置において、上記送信信号を受信する複数のアンテナと、該複数のアンテナの出力を時分割で切り替え選択して受
信信号を出力するスイッチ回路と、ループフィルタ回路を備え周波数が制御された出力信号
を出力するＰＬＬ回路と、上記スイッチ回路から出力される上記受信信号を、上記
ＰＬＬ回路から出力される上記出力信号を局部発振信号
として用いて受信する受信手段と、上記送信信号の送信チャンネルに対応した受信チャンネ
ルを推定する推定手段と、上記ＰＬＬ回路から出力される上記出力信号の周波数を
上記送信信号の送信チャンネルに対応した受信チャンネ
ルに応じた局部発振周波数に設定する際に、上記ループ
フィルタ回路の時定数を切り替えると共に、上記ＰＬＬ
回路から出力される上記出力信号の周波数を、一方端の
受信チャンネルから他方端の受信チャンネルに応じた局
部発振周波数に切り替える制御を実行する制御手段とを
備え、上記推定手段は、上記受信信号の信号強度を上記受信ア
ンテナの出力の単位選択期間ごとに測定し、該信号強度
を複数の前記単位選択期間にわたって合成出力する信号
強度測定回路を備え、上記ＰＬＬ回路から出力される上
記出力信号の周波数を、一方端の受信チャンネルから他
方端の受信チャンネルに応じた局部発振周波数に、上記
フィルタ回路により低速で切り替える期間において、合
成出力された信号強度から、上記送信信号の送信チャン
ネルに対応した受信チャンネルを推定することを特徴と
する受信装置。
【請求項１７】上記通信方式は、スペクトル拡散通信
の周波数ホッピング方式とされることを特徴とする請求
項１５または１６に記載の受信装置。
【請求項１８】上記推定手段は、上記合成出力された
信号強度と、上記周波数ホッピング方式のホッピングパ
タンから、上記送信信号の送信チャンネルに対応した受
信チャンネルを推定することを特徴とする請求項１７に
記載の受信装置。