JP2003032149A - 受信装置、同期捕捉回路、及び受信方法 - Google Patents

Abstract

(57)【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（１
３）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（１
３）を復調する復調部（１５、１６、１７、１９、２
０、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（４
１、４２）を監視し、受信信号（１３）の周波数帯（４
１、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。

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
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、２
１）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（１
８）は、受信信号（１３）の所定の周波数帯（４１、４
２）を監視し、受信信号（１３）の周波数帯（４１、４
２）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（１
８）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、２
７’）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（２
９）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（１
３）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、３
０’）を検出するパターン検出部（２６、２６’、２
７、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（１
３）と搬送波（２４）とが同期するように、搬送波（２
４）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）２
０、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２
４を生成する。このとき、同期捕捉器１８は、搬送波２
４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１
９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１
４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３
１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２
７’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３
０’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。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明による受信装置の実施の一形態
を示す。

【図２】図２は、送信信号５及び受信信号１３の周波数
変化を示す。

【図３】図３は、同期捕捉器１８を示す。

【図４】図４は、同期捕捉器１８の他の構成を示す。

【符号の説明】

１：送信装置 ２：受信装置 ３：無線伝送路 ６：１次変調器 ７：乗算器 ８：ホッピングパターン発生器 ９：周波数シンセサイザ １５：ホッピングパターン発生器 １６：遅延器 １７：周波数シンセサイザ １８：同期捕捉器 １９：乗算器 ２０：帯域通過フィルタ（ＢＰＦ） ２１：復調器 ２６：帯域通過フィルタ（ＢＰＦ） ２７：判定器 ２８：パターン比較器 ２９：同期用パターン生成器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高木 茂 長崎県長崎市深堀町五丁目717番１号 三 菱重工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 吉住 和洋 長崎県長崎市深堀町五丁目717番１号 三 菱重工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 渡邉 知博 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内 Ｆターム(参考） 5K022 EE04 EE36 5K047 AA01 CC01 GG16 HH42 LL06 MM13

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。
3. 【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。
4. 【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。
5. 【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。