JP2001358645A - 信号検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 近接する周波数を使用する無線装置間で送信
タイミングが重複する場合にも送信信号の検出可能な信
号検出装置を容易かつ安価に提供する。 【解決手段】 高周波数帯で第１の通信装置が他の通信
装置と通信を行っているときに近接する周波数を用いて
通信を行う第２の通信装置からの受信信号を検出する信
号検出装置において、受信信号のサイドローブレベルの
上にしきい値を設け、しきい値からサイドローブレベル
の下までを受信信号検出レベル範囲として第２の通信装
置からの受信信号のレベルを検出する検出手段を有する
ようにした。また、検出手段は第２の通信装置からの受
信信号のレベルがしきい値を超えた場合に第１の通信装
置の送信信号を停止又は出力を低下させるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無線通信システム
の信号検出装置に関し、特に複数の無線システムが高周
波数帯において隣接する周波数を使用して通信を行う場
合の信号検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】通信のパーソナル化により携帯電話等の
急速な発展が進み無線の需要が急速に増えてきている。
また、これに並行してインターネットの急速な発展によ
り、従来の音声通信だけでなくデータ通信のトラフィッ
クも急速に増加し、無線の周波数の不足が大きな問題と
なってきている。そのような背景の中で、従来から使わ
れてきた無線周波数帯域に最新の技術を活用することに
より既存のシステムへ影響を与えることなく新たなシス
テムを混在させることが周波数不足の解決手段の一つと
して検討されている。これは、今後の周波数有効利用の
観点からも必須の課題である。

【０００３】無線装置の送信波は自システムでは通信を
行う上での重要な機能であるが隣接する他システムにと
っては自分の通信システムへ影響を与える干渉波とな
る。特に上記のように既存のシステムが動作している中
で新しいシステムを混在させるためには既存のシステム
へ影響を与えないことが必須条件となる。

【０００４】新しく導入しようとするシステムの無線装
置（無線装置Ａ）の送信波がレーダ受信機に影響を与え
ないようにすることにて共存を行う場合、従来の方法
は、無線装置Ａを使用するシステム側でシステム設計の
中でお互いの空間の距離等を考慮して回線設計を行った
り、無線装置Ａの置局時にレーダ波のレベルを測定した
りして無線装置Ａがレーダへ影響を与えないことを確認
していた。しかし、この方法では無線装置の設置時毎に
測定が必要になるために時間と費用がかかり、また、レ
ーダ性能が変わったり周囲の電波環境が変わった時に再
度測定、再設計を行う必要がある。さらに、無線装置Ａ
が数多く設置されると場合には管理も煩雑になる。

【０００５】このことから無線装置Ａの運用時に自動的
にレーダ波を測定可能とすることが望まれている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】無線装置Ａの送信波の
レーダ受信機への干渉を考える場合、レーダから無線装
置Ａへの伝播特性を測定することにより無線装置Ａから
レーダへの干渉影響を推定する方法がある。これは電波
の可逆性からレーダの送信波のレベルを無線装置Ａで受
信できればレーダから無線装置Ａへの伝播特性が分かる
ことより無線装置Ａからレーダへの伝播特性を推定する
ものである。この伝播特性の推定によって、無線装置Ａ
の送信波がレーダへ影響を与えるか否かが分かり、ま
た、無線装置Ａの送信電力としてどの程度が許容される
かも分かる。さらに、最悪の場合には、無線装置Ａの送
信を停止することにより干渉を回避することも可能であ
る。

【０００７】しかし、無線装置Ａがレーダ波のレベルを
検出する場合には以下の問題がある。レーダはその目的
から、短いパルス性の送信信号の直後に自らの送信波が
物体に反射して返って来る反射波を検出するための受信
の時間帯がある。また、一般的にレーダーは回転して周
囲の反射物を検出している。従って、無線装置Ａがレー
ダの送信波を検出するには、短いパルス性の送信波を検
出するしかなく、レーダが受信する時間には当然レーダ
波を検出することは出来ない。しかし、この受信する時
間にもレーダは回転しているため、無線装置Ａは途切れ
途切れにしかレーダ波を検出できず、例えば無線装置Ａ
が、レーダ波検出レベルがある範囲のレベルになったと
きに、送信電力の制御を行うことにより干渉を回避しよ
うとした場合、レーダ波の送信間隔とレーダの回転速度
の関係で的確にレーダレベルを検出できない場合も有り
得る。特にレーダのアンテナが高利得で、指向特性が急
峻な場合には検出が難しくなる。

【０００８】また、レーダ波レベルを検出する無線装置
Ａが送信機能を持っている場合には別の問題が発生す
る。無線装置Ａでのレーダ波検出レベルが低くなる場
合、無線装置Ａが送信しているタイミングでは自局の送
信波の影響を受けてレーダ波レベルを検出できないこと
が容易に想定される。

【０００９】無線装置Ａがレーダと同じように送信と受
信を繰り返す、いわゆるＴＤＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓ
ｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）方式を用いて通信する場合、無
線装置Ａは送信と受信を繰り返しているが、これとは独
立にレーダ波を検出する必要がある。しかし、無線装置
Ａとレーダの無線周波数が近いため、無線装置Ａは自分
が送信している時間にはレーダ波を検出することは難し
い。このような場合、無線装置Ａは自分の受信時間の間
にレーダが送信した場合にのみレーダ波を検出すること
ができる。

【００１０】図６、７は、レーダの送信および受信のタ
イミングを記すとともに、ＴＤＤ方式の無線装置Ａの送
受信タイミングを示す。両者が、図６に示すように完全
に時間同期していれば無線装置Ａは全てのレーダ送信波
を検出することが可能であるが、これは非常にまれな例
であり、無線装置Ａが積極的にレーダに同期しない限り
このようなことはありえない。従って、一般的には図７
に示すように検出可能な時間帯と不可能な時間帯が生じ
る。

【００１１】図８、９はレーダが回転したときの無線装
置Ａでの着信レベルの変化を示したものである。レーダ
が無線装置Ａへ正対したときに着信レベルが最大にな
り、その前後で着信レベルは急激に変化する。これはレ
ーダで使用している急峻なアンテナ特性に依存してい
る。図８に示したようにその急峻な変化の途中に無線装
置Ａが認識する必要があるしきい値あるいは検出範囲が
ある場合に確実に検出することが難しい。また、図９に
示したように検出範囲にタイミングが合致したとしても
そこが無線装置Ａの送信タイミングであった場合には自
局の送信波の影響を受けてレーダ波のキャリアセンスは
難しい。

【００１２】また、レベル検出範囲を広げてレーダ波を
検出することも考えられるが、レベル検出範囲を広げる
と無線装置Ａが停波や電力制御を行うタイミングが早く
なりすぎシステムとしての性能が劣化する。例えば、直
径４ｍのパラボラアンテナの指向性パターンを用いて、
レーダ波のパルス周期を４ｍｓとし場合、１パルス周期
当たりのアンテナ利得最大増加量はおよそ１０ｄＢであ
る。これは、レーダアンテナのビーム幅は狭いので回転
速度を考慮すると、レーダ波のパルス周期の間に無線装
置Ａでの検出レベルは１０ｄＢ程度も変化することを示
す。従って、１回検出タイミングを失すると次の検出タ
イミングまでに２０ｄＢも信号レベルが変化してしま
う。このため、無線装置Ａはレーダ波を毎回検出する必
要があり、自局の送信タイミングでもレーダ波を検出す
るか、レーダ波の受信の可能性のある時間帯は送信を停
止して検出できるようにする必要がある。

【００１３】レーダ波の受信の可能性のある時間帯は送
信を停止して検出する場合、上記より、例えば１回でも
レーダ波検出が行えないような装置構成とすると、無線
装置Ａ側は２０ｄＢだけ余分にマージンを持って停波す
る必要がある。従って、その分だけしきい値を下げなけ
ればならない。

【００１４】以上のことから、無線装置は自分の通信を
行いながら独立にレーダが送信する全ての送信波を検出
することが難しく、その間にレーダが回転することによ
り無線装置Ａがレーダへ影響を与えることが問題とな
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解決するために、高周波数帯で第１の通信装置が他の
通信装置と通信を行っているときに近接する周波数を用
いて通信を行う第２の通信装置からの受信信号を検出す
る信号検出装置において、受信信号のサイドローブレベ
ルの上にしきい値を設け、しきい値からサイドローブレ
ベルの下までを受信信号検出レベル範囲として第２の通
信装置からの受信信号のレベルを検出する検出手段を有
するようにした。

【００１６】また、検出手段は第２の通信装置からの受
信信号のレベルがしきい値を超えた場合に第１の通信装
置の送信信号を停止又は出力を低下させるようにした。

【００１７】

【発明の実施の形態】（１）実施形態 以下、本発明による信号検出装置の実施形態を図面を参
照しながら詳述する。図５は一般的なレーダアンテナ性
能を示す。レーダに限らず無線のアンテナには主方向の
両側に２つの山が存在する。これは一般的にはサイドロ
ーブといわれる。このサイドローブの存在を考慮する
と、図８、９に示した特性は詳細には図５のようにな
る。サイドローブと主方向との利得の差は一般的には２
０ｄＢから３０ｄＢである。

【００１８】本実施形態では無線装置はレーダアンテナ
がサイドローブを持っていることを積極的に生かしてレ
ーダ送信波を検出する。

【００１９】（１−１）実施形態の構成 図１は本願発明の実施形態の構成図である。無線装置５
は、送信機５１、受信機５３および局部発信器１３で構
成され、空中線を介して通信を行う。

【００２０】この本来の無線装置５の機能への付加回路
として、結合器１はアンテナ４、ミキサ２、送信機５１
および受信機５２にそれぞれに接続される。結合器と
は、メインの信号の一部を分岐するもので、例えば、２
０ｄＢの結合器を例に取ると、アンテナ４からの信号は
そのまま送信機５１および受信機５３に送られるが、そ
の一部（２０ｄＢで１／１００の信号）はミキサ２に分
岐される。

【００２１】本実施形態の結合器１は、例えばストリッ
プラインにより構成される方向性結合器である。結合器
１にアンテナ４からの信号の結合度と送信機５１からの
出力信号の結合度とは差を持たせ、前者の結合度を密に
し、後者の結合度を疎にすることにより、アンテナ４か
ら入力される近接周波数を使用するレーダ（図示せず）
からの送信波を検出しやすくすることも可能である。

【００２２】ミキサ２は結合器１、局部発振器５２およ
び検出器３にそれぞれ接続される。ミキサ２は掛算器で
あり、高周波を扱うことから、例えばＦＥＴ（Ｆｉｅｌ
ｄＥｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の非直線性を
利用する。

【００２３】検出器３はミキサ２に接続され、レーダア
ンテナのサイドローブ特性により最大着信レベルよりア
ンテナ特性で決まる値（２０ｄＢから３０ｄＢ）だけ低
いレベルで一定時間安定する時間帯を利用し、この一定
時間安定するレベルを想定したしきい値を用いてレーダ
の送信波を検出する。

【００２４】（１−２）実施形態の動作 次に、図２、図３および図４を用いて実施形態の動作を
説明する。アンテナ４より入力されたレーダ波は結合器
１を介してミキサ２に入力される。図２および図３はミ
キサ２で低周波数成分に変換された後のレーダ波Ｆ１２
と無線装置５の送信信号Ｆ１１の周波数の関係を示す。
図２は無線装置５が送信しているタイミングにレーダ波
が入力された場合を示し、図３は無線装置５が送信タイ
ミング時にレーダ波が入力された場合を示す。レーダ波
の入力レベルが高い場合は無線装置５が送信しているタ
イミングにレーダ波が入力されてもレーダ波の検出が可
能であるが、レーダ波の入力レベルが低い場合はレーダ
波の検出が困難である。本実施形態では無線装置５の受
信タイミングに検出器３でレーダ波を検出することによ
ってレーダ波の入力レベルが低い場合でもレーダ波の検
出を可能とする。

【００２５】以下、図４を用いて検出器３でのサイドロ
ーブ特性を利用したレーダ波の検出を説明する。レーダ
が他の方向を向いている時間帯には無線装置５でのレー
ダ波検出レベルは十分低いが、レーダが無線装置５へ向
いてくると着信レベルが上がってくる。その過程でレー
ダアンテナのサイドローブ特性により最大着信レベルか
らアンテナ特性で決まる値（２０ｄＢから３０ｄＢ）だ
け低いレベルで一定時間安定する時間帯が発生する。検
出器３はしきい値をこのレベルより多少高いレベルに設
定する。しきい値としては、例えば、図４のＡ点より３
ｄＢから５ｄＢ程度高めに設定し、しきい値とＡ点より
１０ｄＢ程度低いレベルとの間をレベル判定の範囲とす
る。

【００２６】以上のように、検出器３はこの一定の安定
した時間にレーダ波レベルを検出すればよいことにな
る。この一定時間が無線装置５のＴＤＤフレーム時間お
よびレーダの送信周期に比較して十分長ければ、無線装
置５のフレーム周期とレーダの送信周期の関係により、
この一定時間内に無線装置５の受信タイミングとレーダ
の送信タイミングを合致させることが可能となり、検出
器３がレーダ送信波を検出し、しきい値前に確実にレー
ダ波を検出することが可能となる。例えば、レーダの送
信周期を１ｍｓ、無線装置ＡのＴＤＤフレームを５ｍｓ
とすると、ＴＤＤのフレーム中、３０％以上を受信タイ
ミングにすると、５回のレーダ送信のうち１回は検出可
能となる。

【００２７】上記実施形態では、無線装置５の受信タイ
ミングにサイドローブ特性を利用してレーダ波を検出し
たが、無線装置５の送信タイミングにおいても、例え
ば、レーダ波をベースバンド信号に変換して分離するこ
とにより送信信号の干渉を除去することでレーダ波の検
出が可能となる。

【００２８】（１−３）実施形態の効果 以上説明した実施形態によれば、レーダアンテナのサイ
ドローブ特性よりレーダ波の着信レベルが最大レベルよ
りある程度低いレベルでしかも比較的長い時間持続して
いることを利用し、検出器３が送信停止や送信出力低下
の動作を起すしきい値を上記のレベルより多少高めに設
定し、しかも判定の範囲を上記しきい値とサイドローブ
によるレベルの下の間に設定することにより、レーダか
らの送信波レベルは検出器３の判定レベルの範囲の間に
比較的長い時間留まることとなる。また、レーダの送信
周期と無線装置５の送受信のフレーム周期の違いによ
り、この時間の間にレーダの送信タイミングと無線装置
５の受信タイミングを合致させることが可能となる。そ
の結果、検出器３は自分が送信を行っていないタイミン
グでレーダ波を検出することが可能となるため、安価な
回路で安定に、しかも低いレベルまでレーダ波の検出が
可能となる。また、無線装置Ａが送信している時間帯で
レーダの送信波を検出する場合でも、同様に判定レベル
の範囲に比較的長い時間留まることにより安定に検出す
ることが可能となる。

【００２９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、高周波
数帯で第１の通信装置が他の通信装置と通信を行ってい
るときに近接する周波数を用いて通信を行う第２の通信
装置からの受信信号を検出する信号検出装置において、
前記受信信号のサイドローブレベルの上にしきい値を設
け、前記しきい値から前記サイドローブレベルの下まで
を受信信号検出レベル範囲として前記第２の通信装置か
らの受信信号のレベルを検出する検出手段を有するよう
にしたので、無線装置は自分が送信を行っていないタイ
ミングでレーダ波を検出することが可能となり、安価な
回路で安定して低いレベルまでレーダ波の検出が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態の検出回路を適用した無線装置の構成
例を示す図である。

【図２】実施形態の無線装置５が送信しているタイミン
グにレーダ波が入力された場合の周波数の関係を示す図
である。

【図３】実施形態の無線装置５が受信しているタイミン
グにレーダ波が入力された場合の周波数の関係を示す図
である。

【図４】実施形態の検出器３でのサイドローブ特性を利
用したレーダ波の検出を説明する図である。

【図５】一般的なレーダアンテナ性能を示す図である。

【図６】レーダの送信パルスと無線装置Ａの受信タイミ
ングが一致した場合のレーダの送受信のタイミングとＴ
ＤＤ方式の無線装置Ａの送受信タイミングを示す図であ
る。

【図７】レーダの送信パルスと無線装置Ａの受信タイミ
ングが一致しない場合のレーダの送受信のタイミングと
ＴＤＤ方式の無線装置Ａの送受信タイミングを示す図で
ある。

【図８】レーダが回転したときのレベル検出範囲にレー
ダ波の送信タイミングが合致しない場合の無線装置Ａで
の着信レベルの変化を示す図である。

【図９】レーダが回転したときのレベル検出範囲にレー
ダ波の送信タイミングが合致する場合の無線装置Ａでの
着信レベルの変化を示す図である。

【符号の説明】

１…結合器、２…ミキサ、３…検出器、４…アンテナ、
５…無線装置、５１…送信機、５２…局部発振器、５３
…受信機。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高周波数帯で第１の通信装置が他の通信
   装置と通信を行っているときに近接する周波数を用いて
   通信を行う第２の通信装置からの受信信号を検出する信
   号検出装置において、前記受信信号のサイドローブレベ
   ルの上にしきい値を設け、前記しきい値から前記サイド
   ローブレベルの下までを受信信号検出レベル範囲として
   前記第２の通信装置からの受信信号のレベルを検出する
   検出手段を有することを特徴とする信号検出装置。
2. 【請求項２】 前記検出手段は前記第２の通信装置から
   の受信信号のレベルが前記しきい値を超えた場合に前記
   第１の通信装置の送信信号を停止又は出力を低下させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の信号検出装置。