JP2012004900A - Receiving apparatus and received signal analyzing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、空間を伝搬する到来信号を受信し、到来信号に含まれる周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を復調する受信装置及びこの受信装置に用いられる受信信号解析装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a receiving apparatus that receives an incoming signal propagating in space and demodulates a frequency hopping spread spectrum signal included in the incoming signal, and a received signal analyzing apparatus used in the receiving apparatus.
周波数ホッピング方式は、所望信号を送信するキャリア信号の周波数を時間とともに高速に変化させることにより、スペクトラムを拡散する通信方式である。周波数ホッピングスペクトラム拡散システムでは、実行通信路帯域が非常に多くの連続した周波数スロットに細分化されている。各周波数スロットは、擬似ランダム系列により選択される。つまり、周波数ホッピングスペクトラム拡散信号とは、所望のベースバンド信号が擬似ランダム系列に対応する周波数によりＩＦ／ＲＦ信号に変換された信号である。なお、前記の処理においてＩＦ信号に変換された信号は、さらに所望のＲＦ周波数に周波数変換が行われる。周波数ホッピング方式を用いた受信装置は、周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を送信する際の処理情報、例えば、周波数変換に関する情報及び変調方式に関する情報等の通信諸元等、を送受信装置とで予め共有している。受信装置は、到来信号を受信し、到来信号に含まれる周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を、送信装置と共有する処理情報を参照して復調する。 The frequency hopping method is a communication method for spreading a spectrum by changing the frequency of a carrier signal for transmitting a desired signal at high speed with time. In a frequency hopping spread spectrum system, the effective communication channel bandwidth is subdivided into a large number of continuous frequency slots. Each frequency slot is selected by a pseudo-random sequence. That is, the frequency hopping spread spectrum signal is a signal obtained by converting a desired baseband signal into an IF / RF signal with a frequency corresponding to a pseudo-random sequence. Note that the signal converted into the IF signal in the above processing is further subjected to frequency conversion to a desired RF frequency. A receiving apparatus using a frequency hopping method shares processing information when transmitting a frequency hopping spread spectrum signal, for example, communication specifications such as information on frequency conversion and information on a modulation method, in advance with a transmitting and receiving apparatus. Yes. The receiving device receives the incoming signal and demodulates the frequency hopping spread spectrum signal included in the incoming signal with reference to processing information shared with the transmitting device.
周波数ホッピング方式では、キャリア信号の周波数を切り替える通信のため、周波数ダイバーシチ効果又は誤り耐性等の効果が見込める。このため、到来信号中の特定周波数にノイズが印加された場合であっても、そのノイズに対する耐性が高まる。さらに、周波数ホッピングスペクトラム拡散信号では、通信の秘匿性も優れており、多対多の多元接続通信に適している。 In the frequency hopping method, an effect such as frequency diversity effect or error resilience can be expected for communication for switching the frequency of the carrier signal. For this reason, even if it is a case where noise is applied to the specific frequency in an incoming signal, tolerance to the noise increases. Further, the frequency hopping spread spectrum signal has excellent communication secrecy and is suitable for many-to-many multiple access communication.
しかしながら、周波数ホッピング方式を用いる従来の受信装置では、周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を送信する際の処理情報を送受信装置とで予め共有していない場合、受信した到来信号に含まれる周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を正確に復調することができない。 However, in the conventional receiving apparatus using the frequency hopping method, when the processing information for transmitting the frequency hopping spread spectrum signal is not shared with the transmitting / receiving apparatus in advance, the frequency hopping spread spectrum signal included in the received incoming signal is not received. It cannot be accurately demodulated.
そこで目的は、周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を送信する際の処理情報が未知である場合であっても、周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を正確に復調することが可能な受信装置及びこれに用いられる受信信号解析装置を提供することにある。 Accordingly, the purpose is to provide a receiver capable of accurately demodulating the frequency hopping spread spectrum signal even when processing information for transmitting the frequency hopping spread spectrum signal is unknown, and to analyze the received signal used in the receiving device. To provide an apparatus.
実施形態によれば、任意の変調方式により変調しゃれた所望信号がキャリア信号により変調され、前記キャリア信号の周波数が切り替えられて送信される周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を含む到来信号を受信する受信装置は、受信アンテナと、周波数変換部と、アナログ−デジタル変換部と、帯域分割部と、複数の合成前処理部と、合成部と、解析部と、復調部とを具備する。受信アンテナは、前記到来信号を受信する。周波数変換部は、前記到来信号を中間周波数帯のＩＦ信号に変換する。アナログ−デジタル変換部は、前記ＩＦ信号をデジタル信号に変換する。帯域分割部は、前記デジタル信号を、前記周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を一つ含む程度の帯域幅の複数の分割信号に分割する。複数の合成前処理部は、前記分割信号に含まれる前記周波数ホッピングスペクトラム拡散信号の前記キャリア信号の周波数成分を、前記変調方式に応じた合成前処理により抑圧する。合成部は、前記複数の合成前処理部で合成前処理された複数の分割信号を受け取り、前記複数の分割信号にそれぞれ含まれる周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を合成して合成信号を生成する。解析部は、前記合成信号を解析し、前記周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を復調するための信号情報を生成する。復調部は、前記アナログ−デジタル変換部からのデジタル信号に含まれる前記周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を前記解析部からの信号情報を参照して復調する。 According to the embodiment, a receiving apparatus that receives an incoming signal including a frequency hopping spread spectrum signal in which a desired signal modulated by an arbitrary modulation scheme is modulated by a carrier signal and the frequency of the carrier signal is switched is transmitted. A receiving antenna, a frequency converting unit, an analog-digital converting unit, a band dividing unit, a plurality of pre-combination processing units, a combining unit, an analyzing unit, and a demodulating unit. The receiving antenna receives the incoming signal. The frequency conversion unit converts the incoming signal into an IF signal in an intermediate frequency band. The analog-to-digital converter converts the IF signal into a digital signal. The band dividing unit divides the digital signal into a plurality of divided signals having a bandwidth that includes one frequency hopping spread spectrum signal. A plurality of pre-synthesis units suppress the frequency component of the carrier signal of the frequency hopping spread spectrum signal included in the divided signal by pre-synthesis processing according to the modulation scheme. The synthesizing unit receives the plurality of divided signals pre-combined by the plurality of pre-synthesis units, and synthesizes the frequency hopping spread spectrum signals respectively included in the plurality of divided signals to generate a synthesized signal. The analysis unit analyzes the synthesized signal and generates signal information for demodulating the frequency hopping spread spectrum signal. The demodulation unit demodulates the frequency hopping spread spectrum signal included in the digital signal from the analog-digital conversion unit with reference to signal information from the analysis unit.
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る受信装置の機能構成を示すブロック図である。図１における受信装置は、受信アンテナ１１、ＲＦ／ＩＦ変換部１２、アナログ−デジタル変換部１３、受信信号解析装置１４及び復調部１５を具備する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram illustrating a functional configuration of the receiving apparatus according to the first embodiment. The receiving apparatus in FIG. 1 includes a
受信アンテナ１１は、到来信号を受信する。到来信号は周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を含む。ここで、周波数ホッピングスペクトラム拡散信号は、任意のシンボル系列を任意の変調方式により一次変調したものを、キャリア信号で二次変調した信号である。ここで、キャリア信号の周波数は、擬似ランダム系列に対応する周波数に基づいて、比較的短時間で切り替えられる。
The
ＲＦ／ＩＦ変換部１２は、受信アンテナ１１で受信された到来信号を中間周波数帯のＩＦ信号に変換する。ＲＦ／ＩＦ変換部１２は、ＩＦ信号をアナログ−デジタル変換部１３へ出力する。アナログ−デジタル変換部１３は、ＲＦ／ＩＦ変換部１２からのＩＦ信号をデジタル信号に変換する。アナログ−デジタル変換部１３は、デジタル信号を受信信号解析装置１４及び復調部１５へ出力する。
The RF /
復調部１５は、アナログ−デジタル変換部１３からのデジタル信号に含まれる周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を、後述する受信信号解析装置１４からの信号情報に基づいて復調し、後段へ出力する。
The
受信信号解析装置１４は、帯域分割部１４１、合成前処理部１４２−１〜１４２−ｎ、合成部１４３及び解析部１４４を備える。
The received
帯域分割部１４１は、複数の直交検波器と複数のＬＰＦ（Low Pass Filter）とによる構成、又は、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）フィルタバンクによる構成等により実現される。帯域分割部１４１は、アナログ−デジタル変換部１３からのデジタル信号を所定の帯域のｎ個の分割信号に分割する。ここで、所定の帯域とは、周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を一つ含む程度の帯域であり、一例として、周波数ホッピングスペクトラム拡散信号の一次変調信号の帯域幅の数倍程度の帯域をいう。帯域分割部１４１は、ｎ個の分割信号を合成前処理部１４２−１〜１４２−ｎへそれぞれ出力する。
The
合成前処理部１４２−１〜１４２−ｎは、それぞれが帯域分割部１４１からの分割信号を受け取る。合成前処理部１４２−１〜１４２−ｎでは、受け取った分割信号に対する複数の合成前処理が予め設定されている。ここで、複数の合成前処理とは、周波数ホッピングスペクトラム拡散信号の変調方式として想定し得る複数の変調方式毎に設定された処理である。
Each of the pre-synthesis units 142-1 to 142-n receives the divided signal from the
合成前処理部１４２−１〜１４２−ｎは、帯域分割部１４１からの分割信号に対し、複数の合成前処理を行う。合成前処理部１４２−１〜１４２−ｎは、複数の合成前処理をそれぞれ施した信号を合成部１４３へ出力する。
The pre-synthesis units 142-1 to 142-n perform a plurality of pre-synthesis processes on the divided signal from the
合成部１４３は、合成前処理部１４２−１〜１４２−ｎから信号を受け取り、施された合成前処理毎に、合成前処理部１４２−１〜１４２−ｎからの信号を時間軸上で足し合わせる。合成部１４３は、合成前処理毎に合成前処理部１４２−１〜１４２−ｎからの信号を時間軸上で足し合わせることで、複数の合成信号を生成し、生成した複数の合成信号を解析部１４４へ出力する。
The synthesizing
解析部１４４は、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部１４４１及び推定処理部１４４２を備える。ＦＦＴ部１４４１は、合成部１４３からの複数の合成信号に対してフーリエ変換を施す。ＦＦＴ部１４４１は、フーリエ変換後の複数の電力スペクトラムを推定処理部１４４２へ出力する。
The
推定処理部１４４２は、ＦＦＴ部１４４１からの複数の電力スペクトラムに基づき、周波数ホッピングスペクトラム拡散信号の信号情報を推定する。ここで信号情報には、周波数ホッピングスペクトラム拡散信号の変調方式、通信速度及びホッピング周期に関する情報が含まれる。ここで、ホッピング周期とは、キャリア信号の周波数が切り替えられる周期を示す。すなわち、推定処理部１４４２は、変調方式を推定する変調方式推定部１４４２１、通信速度を推定する通信速度推定部１４４２２及びホッピング周期を推定するホッピング周期推定部１４４２３を備える。
The
変調方式推定部１４４２１は、ＦＦＴ部１４４１からの複数の電力スペクトラム同士を比較し、複数の電力スペクトラムにおけるラインスペクトラムの有無、帯域幅及びスペクトラム形状等を解析する。変調方式推定部１４４２１は、複数の電力スペクトラムについての解析結果に基づいて周波数ホッピングスペクトラム拡散信号の変調方式を推定する。なお、変調方式推定部１４４２１は、この方法以外の方法によって周波数ホッピングスペクトラム拡散信号の変調方式を推定しても構わない。
The modulation scheme estimation unit 14421 compares a plurality of power spectra from the
通信速度推定部１４４２２は、ＦＦＴ部１４４１からの複数の電力スペクトラム同士を比較し、複数の電力スペクトラムにおけるラインスペクトラムのピークの周波数成分から周波数ホッピングスペクトラム拡散信号の通信速度を推定する。なお、通信速度推定部１４４２２は、この方法以外の方法によって周波数ホッピングスペクトラム拡散信号の通信速度を推定しても構わない。
The communication speed estimation unit 14422 compares a plurality of power spectra from the
ホッピング周期推定部１４４２３は、ＦＦＴ部１４４１からの複数の電力スペクトラム同士を比較し、複数の電力スペクトラムにおける最も低い周波数のラインスペクトラムを検出する。ホッピング周期は、周波数ホッピングスペクトラム拡散信号のシンボル周期よりも一般に長いため、ホッピング周期の周波数成分はシンボル周期の周波数成分よりも小さくなると仮定できるからである。ホッピング周期推定部１４４２３は、検出したラインスペクトラムの周波数成分からホッピング周期を推定する。なお、ホッピング周期推定部１４４２３は、各種クラスタリング又はパーティクルフィルタ等の技術を適用することで、ホッピング周期を推定するようにしても構わない。
The hopping
解析部１４４は、変調方式推定部１４４２１で推定された変調方式、通信速度推定部１４４２２で推定された通信速度及びホッピング周期推定部１４４２３で推定されたホッピング周期を信号情報として、復調部１５へ出力する。
The
次に、以上のように構成された受信装置における受信信号解析装置１４の動作を詳細に説明する。以下の例では、周波数ホッピングスペクトラム拡散信号におけるキャリア信号がＰＳＫ（Phase Shift Keying）変調方式又はＦＳＫ（Frequency Shift Keying）変調方式により変調されている。また、合成前処理部１４２−１〜１４２−ｎでは、ＰＳＫ変調方式及びＦＳＫ変調方式に応じた合成前処理が行われる。
Next, the operation of the reception
受信アンテナ１１は、図２に示す周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を含む到来信号を受信する。
The receiving
帯域分割部１４１は、アナログ−デジタル変換部１３からのデジタル信号を、図３に示すように、所定の帯域で分割し、分割信号ｇｉ（ｔ）を生成する。ｉは、分割信号の番号であり、０〜ｎ−１で示される。また、ｔは時間を示す。
As shown in FIG. 3, the
合成前処理部１４２−１〜１４２−ｎは、帯域分割部１４１からの分割信号ｇｉ（ｔ）に対し、ＰＳＫ変調方式及びＦＳＫ変調方式に対応した合成前処理を行う。
The synthesis preprocessing units 142-1 to 142-n perform synthesis preprocessing corresponding to the PSK modulation method and the FSK modulation method on the divided signal gi (t) from the
合成前処理部１４２−１〜１４２−ｎは、ＰＳＫ変調方式に対応した合成前処理では、分割信号ｇｉ（ｔ）の絶対値｜ｇｉ（ｔ）｜を算出し、絶対値｜ｇｉ（ｔ）｜を合成部１４３へ出力する。
In the pre-synthesis processing corresponding to the PSK modulation method, the synthesis pre-processing units 142-1 to 142-n calculate the absolute value | gi (t) | of the divided signal gi (t), and the absolute value | gi (t) | Is output to the combining
例えば、周波数ホッピングスペクトラム拡散信号がＰＳＫ変調方式により変調されている場合には、合成前処理部１４２−１〜１４２−ｎは、
と定義される分割信号ｇｉ（ｔ）を帯域分割部１４１から受け取る。ここで、ｆｃはキャリア周波数であり、擬似ランダム系列に対応して定まる。また、φは偏角である。また、ｓｉ（ｔ）は、ｇｉ（ｔ）に含まれる所望信号を示し、以下のように定義される。
ここで、ｈはナイキストフィルタであり、ｋはシンボル番号である。合成前処理部１４２−１〜１４２−ｎは、分割信号ｇｉ（ｔ）に対して式（３）に示す合成前処理を行い、受け取った受信信号ｇｉ（ｔ）の絶対値を算出する。
この計算結果を合成部１４３へ出力する。
The calculation result is output to the
また、合成前処理部１４２−１〜１４２−ｎは、ＦＳＫ変調方式に対応した合成前処理では、帯域分割部１４１からの分割信号ｇｉ（ｔ）に基づいて式（４）に示すベースバンド信号ｄｉ（ｔ）を算出する。
合成前処理部１４２−１〜１４２−ｎは、ベースバンド信号ｄｉ（ｔ）に基づいて式（５）に示すｄ’ｉ（ｔ）を算出する。
合成前処理部１４２−１〜１４２−ｎは、算出したｄ’ｉ（ｔ）を合成部１４３へ出力する。
The pre-synthesis processing units 142-1 to 142-n output the calculated d'i (t) to the
合成部１４３は、合成前処理部１４２−１〜１４２−ｎから絶対値｜ｇｉ（ｔ）｜及び式（５）に示すｄ’ｉ（ｔ）を受け取る。合成部１４３は、絶対値｜ｇｉ（ｔ）｜を合成し、式（６）に示す合成信号ｃ１（ｔ）を解析部１４４へ出力する。
また、合成部１４３は、式（５）に示すｄ’ｉ（ｔ）を合成し、式（７）に示す合成信号ｃ２（ｔ）を解析部１４４へ出力する。
ＦＦＴ部１４４１は、合成部１４３からの合成信号ｃ１（ｔ），ｃ２（ｔ）に対してフーリエ変換を施し、合成信号ｃ１（ｔ），ｃ２（ｔ）の電力スペクトラムを推定処理部１４４２へ出力する。
The
変調方式推定部１４４２１は、合成信号ｃ１（ｔ）の電力スペクトラムと、合成信号ｃ２（ｔ）の電力スペクトラムとを比較する。変調方式推定部１４４２１は、それぞれの電力スペクトラムから、ラインスペクトラムの有無、帯域幅及びスペクトラム形状等の情報を検出し、これらの情報に基づいて周波数ホッピングスペクトラム拡散信号がＰＳＫ変調方式により変調されているのか、又は、ＦＳＫ変調方式により変調されているのかを推定する。 The modulation scheme estimation unit 14421 compares the power spectrum of the combined signal c1 (t) with the power spectrum of the combined signal c2 (t). The modulation scheme estimation unit 14421 detects information such as presence / absence of line spectrum, bandwidth, and spectrum shape from each power spectrum, and the frequency hopping spread spectrum signal is modulated by the PSK modulation scheme based on the information. Or whether the signal is modulated by the FSK modulation method.
通信速度推定部１４４２２は、合成信号ｃ１（ｔ）の電力スペクトラムと、合成信号ｃ２（ｔ）の電力スペクトラムとを比較する。通信速度推定部１４４２２は、合成信号ｃ１（ｔ），ｃ２（ｔ）の電力スペクトラムのラインスペクトラムのピークの周波数成分を検出する。通信速度推定部１４４２２は、検出したラインスペクトラムの周波数成分に基づいて周波数ホッピングスペクトラム拡散信号の通信速度を推定する。 The communication speed estimation unit 14422 compares the power spectrum of the combined signal c1 (t) with the power spectrum of the combined signal c2 (t). The communication speed estimation unit 14422 detects the peak frequency component of the line spectrum of the power spectrum of the combined signals c1 (t) and c2 (t). The communication speed estimation unit 14422 estimates the communication speed of the frequency hopping spread spectrum signal based on the detected frequency component of the line spectrum.
ホッピング周期推定部１４４２３は、合成信号ｃ１（ｔ）の電力スペクトラムと、合成信号ｃ２（ｔ）の電力スペクトラムとを比較する。ホッピング周期推定部１４４２３は、合成信号ｃ１（ｔ），ｃ２（ｔ）の電力スペクトラムにおいて、周波数成分が最も小さなラインスペクトラムのピークの周波数成分を検出する。ホッピング周期推定部１４４２３は、検出したラインスペクトラムの周波数成分に基づいてホッピング周期を推定する。
The hopping
復調部１５は、アナログ−デジタル変換部１３からのデジタル信号と、解析部１４４からの信号情報を受信する。復調部１５は、信号情報に含まれる周波数ホッピングスペクトラム拡散信号の変調方式、通信速度及びホッピング周期に関する情報を参照し、アナログ−デジタル変換部１３からのデジタル信号に含まれる周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を復調する。ここで、周波数ホッピングスペクトラム拡散信号は、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）で同期が取られて送信され、プリアンブル部には信号の後調に必要な情報又は同期に必要な時間等が付されている。そのため、復調部１５は、一種類の周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を受信するシングルアクセスの場合、受信時に周波数ホッピングスペクトラム拡散信号の厳密な周波数が不明であっても、周波数ホッピングスペクトラム拡散信号の周波数帯がある程度わかっていれば、周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を捕捉することが可能である。つまり、復調部１５は、周波数ホッピングスペクトラム拡散信号の周波数の厳密な値を取得せずとも、周波数ホッピングスペクトラム拡散信号の変調方式、通信速度及びホッピング周期に基づいて、周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を復調することが可能である。
The
以上のように、上記第１の実施形態における受信信号解析装置１４は、帯域分割部１４１でデジタル信号を所定の帯域のｎ個の分割信号に分割するようにしている。これにより、分割信号には、同一時刻に一つの周波数ホッピングスペクトラム拡散信号が含まれることとなる。
As described above, the received
また、受信信号解析装置１４は、合成前処理部１４２−１〜１４２−ｎで、帯域分割部１４１からの分割信号に対し、予め設定された複数の合成前処理をそれぞれ施すようにしている。これにより、周波数ホッピングスペクトラム拡散信号の変調方式と同一の変調方式に応じた合成前処理が分割信号に対して行われた場合、この合成前処理により、周波数ホッピングスペクトラム拡散信号のキャリア信号の周波数成分が抑圧されることとなる。
In addition, the received
また、受信信号解析装置１４は、合成部１４３で合成前処理部１４２−１〜１４２−ｎからの分割信号を合成するようにしている。これにより、合成前処理によりキャリア信号の周波数成分が抑圧されていれば、分割信号に含まれる周波数ホッピングスペクトラム拡散信号が一つの連続した信号として合成されることとなる。
In addition, the received
また、受信信号解析装置１４は、解析部１４４により、合成部１４３からの複数の合成信号の電力スペクトルを解析し、周波数ホッピングスペクトラム拡散信号の信号情報を取得する。これにより、本実施形態に係る受信信号解析装置１４では、周波数ホッピングスペクトラム拡散信号に対して直接的に周波数変換せず、等価的に周波数変換を施すことで、周波数ホッピングスペクトラム拡散信号の信号情報を取得することが可能となる。そして、復調部１５は、解析部１４４からの信号情報を参照して、アナログ−デジタル変換部１３からのデジタル信号に含まれる周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を復調する。
In addition, the received
ところで、従来の受信装置には、周波数ホッピングスペクトラム拡散信号について予想されるホッピングパターンを予めデータベースに複数記録するものがある。この種の受信装置は、受信した周波数ホッピングスペクトラム拡散信号のホッピングパターンが未知である場合、周波数ホッピングスペクトラム拡散信号の受信パターンと、データベースに記録されているホッピングパターンとを照合し、それらの類似度を評価する。そして、受信装置は、類似度の高いホッピングパターンを利用して、受信した周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を復調する。 By the way, some conventional receiving apparatuses record a plurality of expected hopping patterns for a frequency hopping spread spectrum signal in a database in advance. When this type of receiving apparatus does not know the hopping pattern of the received frequency hopping spread spectrum signal, the receiving apparatus of the frequency hopping spread spectrum signal is compared with the hopping pattern recorded in the database, and their similarity To evaluate. Then, the receiving apparatus demodulates the received frequency hopping spread spectrum signal using a hopping pattern having a high degree of similarity.
しかしながら、ホッピングパターンはランダム性を有しているため、全てのホッピングパターンをデータベースに予め記録しておくことは困難である。そのため、受信パターンと対応するホッピングパターンが記録されていない場合には、類似度の高いホッピングパターンを利用することができなくなり、周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を正確に復調することができない。また、データベースに多数のホッピングパターンが記録されている場合には、類似度の高いホッピングパターンを選択するのに必要な数の周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を受信するのを待たねばならず、比較的長い時間がかかる。 However, since the hopping pattern has randomness, it is difficult to record all hopping patterns in the database in advance. For this reason, when the hopping pattern corresponding to the received pattern is not recorded, the hopping pattern with high similarity cannot be used, and the frequency hopping spread spectrum signal cannot be accurately demodulated. Further, when a large number of hopping patterns are recorded in the database, it is necessary to wait for reception of the number of frequency hopping spread spectrum signals necessary for selecting a hopping pattern having a high degree of similarity, which is relatively long. take time.
これに対し、本実施形態に係る受信信号解析装置１４は、帯域分割部１４１、合成前処理部１４２−１〜１４２−ｎ、合成部１４３及び解析部１４４により、周波数ホッピングスペクトラム拡散信号の信号情報を取得し、復調部１５でこの信号情報を参照して周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を復調するようにしている。これにより、本実施形態に係る受信装置は、ホッピングパターンを予め記録しておく必要がなくなり、到来パターンと対応するホッピングパターンが記録されていない場合に正確に復調できないという問題が解決される。また、到来パターンと予め記録したホッピングパターンとを照合させて類似度の高いホッピングパターンを決定する必要がなくなるため、必要な数の周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を受信するのを待つ必要がなくなる。
On the other hand, the received
したがって、本実施形態に係る受信装置は、周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を送信する際の処理情報が未知である場合であっても、周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を正確に復調することができる。 Therefore, the receiving apparatus according to the present embodiment can accurately demodulate the frequency hopping spread spectrum signal even when the processing information for transmitting the frequency hopping spread spectrum signal is unknown.
なお、上記第１の実施形態では、帯域分割部１４１により、周波数ホッピングスペクトラム拡散信号の一次変調信号の帯域幅の数倍程度の帯域でデジタル信号を帯域分割する例について説明したが、本実施形態はこれに限定される訳ではない。例えば、帯域分割部１４１で分割される分割信号の帯域幅をより狭めるようにしても構わない。周波数ホッピングスペクトラム拡散信号の一次変調信号の帯域幅の数倍程度の帯域に、複数の周波数ホッピングスペクトラム拡散信号が存在することで、ＳＩＮＲ（Signal-to-Interference and Noise power Ratio）が低くなる場合がある。このような場合、帯域分割部１４１は、図４に示すように、分割信号の帯域幅を、周波数ホッピングスペクトラム拡散信号の帯域幅よりも狭く、ベースバンド信号の一部が含まれる程度の帯域幅としても良い。
In the first embodiment, the example in which the digital signal is band-divided by the
また、帯域分割部１４１が分割信号の帯域幅をより狭める場合、受信信号解析装置１４がＧ個（Ｇ＞Ｎ）の合成前処理部を有するようにしても良い。帯域分割部１４１は、ＳＩＮＲが低下した場合、帯域幅を狭く切り替え、Ｇ個の合成前処理部へ分割信号を出力する。これにより、推定処理部１４４２において信号情報を生成する上で十分なＳＩＮＲが確保されることとなる。
In addition, when the
また、上記第１の実施形態における数（１），（２）ではフェージングを考慮していないが、フェージングを考慮した場合であっても、同様に実施可能である。 In addition, although fading is not considered in the numbers (1) and (2) in the first embodiment, it can be similarly implemented even when fading is considered.
また、上記第１の実施形態では、合成部１４３により合成前処理部１４２−１〜１４２−ｎからの分割信号を、施された合成前処理毎に足し合わせる場合を例に説明したが、合成方法はこれに限定される訳ではない。例えば、合成部１４３が分割信号ｇｉ（ｔ）に対してＰＳＫ変調方式に対応した合成前処理を施す場合には、
として合成信号ｃ１（ｔ）を生成してもよい。また、合成部１４３が分割信号ｇｉ（ｔ）に対してＦＳＫ変調方式に対応した合成前処理を施す場合には、
として合成信号ｃ２（ｔ）を生成してもよい。これにより、分割信号ｇｉ（ｔ）に含まれるノイズ成分を除去することが可能となる。 As a result, the synthesized signal c2 (t) may be generated. Thereby, it is possible to remove a noise component included in the divided signal gi (t).
また、上記第１の実施形態では、推定処理部１４４２で生成する信号情報には、周波数ホッピングスペクトラム拡散信号の変調方式、通信速度及びホッピング周期が含まれる場合を例に説明したが、本実施形態はこれに限定される訳ではない。つまり、推定処理部１４４２は、変調方式推定部１４４２１、通信速度推定部１４４２２及びホッピング周期推定部１４４２３の他に、ＦＦＴ部１４４１からの電力スペクトラムを解析して上述以外の情報を推定する推定部を備えていても良い。
In the first embodiment, the case where the signal information generated by the
（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態に係る受信装置の機能構成を示すブロック図である。図５における受信装置は、受信アンテナ１１−１〜１１−ｍ、ＲＦ／ＩＦ変換部１２−１〜１２−ｍ、アナログ−デジタル変換部１３−１〜１３−ｍ、復調部１５及び受信信号解析装置１６を具備する。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a block diagram illustrating a functional configuration of the receiving apparatus according to the second embodiment. 5 includes receiving antennas 11-1 to 11-m, RF / IF converters 12-1 to 12-m, analog-digital converters 13-1 to 13-m, a
受信アンテナ１１−１〜１１−ｍは、到来信号をそれぞれ受信する。到来信号には、複数の送信装置からそれぞれ送信された複数の周波数ホッピングスペクトラム拡散信号が含まれる。すなわち、到来信号には、相互に異なる方位角及び仰角から到来する複数の周波数ホッピングスペクトラム拡散信号が含まれる。 The receiving antennas 11-1 to 11-m receive incoming signals, respectively. The incoming signal includes a plurality of frequency hopping spread spectrum signals respectively transmitted from a plurality of transmitting apparatuses. That is, the incoming signal includes a plurality of frequency hopping spread spectrum signals coming from different azimuth angles and elevation angles.
ＲＦ／ＩＦ変換部１２−１〜１２−ｍは、受信アンテナ１１−１〜１１−ｍで受信された到来信号を中間周波数帯のＩＦ信号に変換する。ＲＦ／ＩＦ変換部１２−１〜１２−ｍは、ＩＦ信号をアナログ−デジタル変換部１３−１〜１３−ｍへ出力する。アナログ−デジタル変換部１３−１〜１３−ｍは、ＲＦ／ＩＦ変換部１２−１〜１２−ｍからのＩＦ信号をデジタル信号に変換する。アナログ−デジタル変換部１３−１〜１３−ｍは、デジタル信号を受信信号解析装置１６及び復調部１５へ出力する。
The RF / IF converters 12-1 to 12-m convert incoming signals received by the receiving antennas 11-1 to 11-m into IF signals in the intermediate frequency band. The RF / IF converters 12-1 to 12-m output IF signals to the analog-digital converters 13-1 to 13-m. The analog-digital conversion units 13-1 to 13-m convert the IF signals from the RF / IF conversion units 12-1 to 12-m into digital signals. The analog-digital conversion units 13-1 to 13 -m output digital signals to the received
復調部１５は、アナログ−デジタル変換部１３−１〜１３−ｍからのデジタル信号を、受信信号解析装置１６からの信号総合情報に基づいて復調し、後段へ出力する。
The
受信信号解析装置１６は、帯域通過部１６１−１〜１６１−ｍ、信号処理部１６２及び信号情報推定装置Ａ１〜Ａｍを備える。
The received
帯域通過部１６１−１〜１６１−ｍは、複数の直交検波器と複数のＬＰＦ（Low Pass Filter）とによる構成、又は、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）フィルタバンクによる構成等により実現される。帯域通過部１６１−１〜１６１−ｍでは、アナログ−デジタル変換部１３−１〜１３−ｍからのデジタル信号の一部を通過させる通過帯域が予め設定されている。帯域通過部１６１−１〜１６１−ｍは、アナログ−デジタル変換部１３−１〜１３−ｍからのデジタル信号のうち、通過帯域内の信号を通過させ、通過帯域外の信号の通過を制限する。このとき、通過帯域の帯域幅は、例えば、最大でｍ−１個の周波数ホッピングスペクトラム拡散信号が含まれる程度の帯域幅である。帯域通過部１６１−１〜１６１−ｍは、通過帯域を通過したデジタル信号を信号処理部１６２へそれぞれ出力する。
The band-pass sections 161-1 to 161-m are realized by a configuration using a plurality of quadrature detectors and a plurality of LPFs (Low Pass Filters) or a configuration using an FFT (Fast Fourier Transform) filter bank. In the band pass units 161-1 to 161-m, a pass band through which a part of the digital signal from the analog-digital conversion units 13-1 to 13-m passes is set in advance. The band pass units 161-1 to 161-m pass signals within the pass band among the digital signals from the analog-digital converters 13-1 to 13-m, and limit the passage of signals outside the pass band. . At this time, the bandwidth of the pass band is, for example, a bandwidth that includes at most m−1 frequency hopping spread spectrum signals. The band passing units 161-1 to 161-m output the digital signals that have passed through the pass band to the
信号処理部１６２は、アンテナ処理部１６２１及び信号検出部１６２２を備える。信号処理部１６２は、アンテナ処理部１６２１及び信号検出部１６２２により、帯域通過部１６１−１〜１６１−ｍから供給される信号を経路毎に処理し、処理後の信号を各経路に応じて設置される信号情報推定装置Ａ１〜Ａｍへ出力する。
The
アンテナ処理部１６２１は、受信アンテナ１１−１〜１１−ｍに対する到来信号の到来方向に基づいて、帯域通過部１６１−１〜１６１−ｍからのデジタル信号の一部をそれぞれ空間的に分離する。このとき、アンテナ処理部１６２１は、例えば、アダプティブ・アレイアンテナ信号処理による時空間処理（Time Space Signal Processing）を用いて、分離処理を行う。信号処理部１６２は、分離したそれぞれの信号を信号検出部１６２２へ出力する。
The
信号処理部１６２の処理を具体的に説明する。受信アンテナ１１−１〜１１−ｍで受信される到来信号には、異なる方位角及び仰角から到来する複数の周波数ホッピングスペクトラム拡散信号が含まれる。この場合、受信アンテナ１１−１〜１１−ｍが受信する到来信号には、同一時刻帯に複数の周波数ホッピングスペクトラム拡散信号が含まれる場合がある。アンテナ処理部１６２１は、受信アンテナ１１−１〜１１−ｍ毎に、到来信号を有効に受信する方位角及び仰角を予め特定した空間分離技術を適用する。アンテナ処理部１６２１は、例えば帯域通過部１６１−１からの信号を受け取ると、受け取った信号のうち、多元接続の信号をユーザ毎に分離抽出する。そして、アンテナ処理部１６２１は、分離した信号を信号検出部１６２２へ出力する。なお、周波数ホッピングスペクトラム拡散信号の分離度は、後段の各種処理をする上で、十分なＳＩＮＲ（Signal-to-Interference and Noise power Ratio）が確保可能なものであれば良い。なお、アンテナ処理部１６２１は、統計等の情報に基づく字空間信号分離技術等により多元接続の信号をユーザ毎に分離しても構わない。
The processing of the
信号検出部１６２２は、アンテナ処理部１６２１からの信号を受け取る。ここで、信号処理部１６２１からの信号には、周波数ホッピングスペクトラム拡散信号の他、各種デジタル変調信号等の信号が含まれている。信号検出部１６２２は、アンテナ処理部１６２１からの信号から、周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を検出する。
The
周波数ホッピングスペクトラム拡散信号の検出例を説明する。まず、信号検出部１６２２は、アンテナ処理部１６２１からの信号に対してエネルギー検出を行う。ここで、エネルギー検出とは、帯域幅が所定の幅以下であり、かつ、信号レベル変化が所定のレベル以上ある信号を検出する方法である。信号検出部１６２２は、エネルギー検出した信号の周波数分布及び時間分布と、エネルギー検出でのイベント情報の分布とに基づいて、統計的な観点で、周波数ホッピングスペクトラム拡散信号が運用されている周波数帯域幅を推定する。信号検出部１６２２は、この周波数帯域幅が予め設定する所定の帯域幅と同程度である場合、周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を検出したとみなし、検出した周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を信号情報推定装置Ａ１〜Ａｍへ出力する。
An example of detecting a frequency hopping spread spectrum signal will be described. First, the
信号情報推定装置Ａ１は、帯域分割部１６３−１、合成前処理部１６４−１１〜１６４−１ｎ、合成部１６５−１及び解析部１６６−１を備える。なお、信号情報推定装置Ａ２〜Ａｍも、信号情報推定装置Ａ１と同様の構造をしている。信号情報推定装置Ａ１〜Ａｍの動作はそれぞれ同様であるため、ここでは、信号情報推定装置Ａ１についての動作を説明する。 The signal information estimation device A1 includes a band dividing unit 163-1, pre-synthesis processing units 164-1 to 164-1n, a synthesis unit 165-1, and an analysis unit 166-1. The signal information estimation devices A2 to Am also have the same structure as the signal information estimation device A1. Since the operations of the signal information estimation devices A1 to Am are the same, the operation of the signal information estimation device A1 will be described here.
帯域分割部１６３−１は、複数の直交検波器と複数のＬＰＦとによる構成、又は、ＦＦＴフィルタバンクによる構成等により実現される。帯域分割部１６３−１は、信号処理部１６２からのデジタル信号を所定の帯域のｎ個の分割信号に分割する。ここで、所定の帯域とは、一例として、周波数ホッピングスペクトラム拡散信号の一次変調信号の帯域幅の数倍程度の帯域である。帯域分割部１６３−１は、ｎ個の分割信号を合成前処理部１６４−１１〜１６４−１ｎへそれぞれ出力する。
The band dividing unit 163-1 is realized by a configuration using a plurality of quadrature detectors and a plurality of LPFs, or a configuration using an FFT filter bank. The band dividing unit 163-1 divides the digital signal from the
合成前処理部１６４−１１〜１６４−１ｎは、それぞれが帯域分割部１６３−１からの分割信号を受け取る。合成前処理部１６４−１１〜１６４−１ｎでは、受け取った分割信号に対する複数の合成前処理が予め設定されている。ここで、複数の合成前処理とは、周波数ホッピングスペクトラム拡散信号の変調方式として想定し得る複数の変調方式毎に設定された処理である。 Each of the pre-synthesis units 164-11 to 164-1n receives the divided signal from the band dividing unit 163-1. In the pre-synthesis units 164-11 to 164-1n, a plurality of pre-synthesis processes for the received divided signals are set in advance. Here, the plurality of pre-synthesis processes are processes set for each of a plurality of modulation schemes that can be assumed as modulation schemes for frequency hopping spread spectrum signals.
合成前処理部１６４−１１〜１６４−１ｎは、帯域分割部１６３−１からの分割信号に対し、複数の合成前処理を行う。合成前処理部１６４−１１〜１６４−１ｎは、複数の合成前処理をそれぞれ施した信号を合成部１６５−１へ出力する。 The pre-synthesis units 164-11 to 164-1n perform a plurality of pre-synthesis processes on the divided signal from the band dividing unit 163-1. The pre-synthesis units 164-11 to 164-1n output the signals subjected to the plurality of pre-synthesis processes to the synthesizer 165-1.
合成部１６５−１は、合成前処理部１６４−１１〜１６４−１ｎから信号を受け取り、施された合成前処理毎に、合成前処理１６４−１１〜１６４−１ｎからの信号を足し合わせる。合成部１６５−１は、合成前処理毎に合成前処理部１６４−１１〜１６４−１ｎからの信号を足し合わせることで、複数の合成信号を生成し、生成した複数の合成信号を解析部１６６−１へ出力する。
The synthesizing unit 165-1 receives signals from the pre-synthesis units 164-11 to 164-1n, and adds up the signals from the pre-synthesis processings 164-11 to 164-1n for each pre-synthesis process performed. The synthesizing unit 165-1 generates a plurality of synthesized signals by adding the signals from the synthesis preprocessing units 164-11 to 164-1n for each synthesis preprocessing, and the generated synthesized signals are analyzed by the analyzing
解析部１６６−１は、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部１６６１−１及び推定処理部１６６２−１を備える。ＦＦＴ部１６６１−１は、合成部１６５−１からの複数の合成信号に対してフーリエ変換を施す。ＦＦＴ部１６６１−１は、フーリエ変換後の複数の電力スペクトラムを推定処理部１６６２−１へ出力する。 The analysis unit 166-1 includes an FFT (Fast Fourier Transform) unit 1661-1 and an estimation processing unit 1662-1. The FFT unit 1661-1 performs Fourier transform on the plurality of combined signals from the combining unit 165-1. The FFT unit 1661-1 outputs a plurality of power spectra after Fourier transform to the estimation processing unit 1662-1.
推定処理部１６６２−１は、ＦＦＴ部１６６１−１からの複数の電力スペクトラムに基づき、周波数ホッピングスペクトラム拡散信号の信号情報１を生成する。ここで信号情報１には、周波数ホッピングスペクトラム拡散信号の変調方式、通信速度及びホッピング周期に関する情報が含まれる。ここで、ホッピング周期とは、キャリア信号の周波数が切り替えられる周期を示す。すなわち、推定処理部１６６２−１は、変調方式を推定する変調方式推定部１６６２１−１、通信速度を推定する通信速度推定部１６６２２−１及びホッピング周期を推定するホッピング周期推定部１６６２３−１を備える。 The estimation processing unit 1662-1 generates the signal information 1 of the frequency hopping spread spectrum signal based on the plurality of power spectra from the FFT unit 1661-1. Here, the signal information 1 includes information on the modulation scheme, communication speed, and hopping period of the frequency hopping spread spectrum signal. Here, the hopping cycle indicates a cycle in which the frequency of the carrier signal is switched. That is, the estimation processing unit 1662-1 includes a modulation scheme estimation unit 16621-1 that estimates a modulation scheme, a communication rate estimation unit 16622-1 that estimates a communication rate, and a hopping cycle estimation unit 16623-1 that estimates a hopping cycle. .
変調方式推定部１６６２１−１は、ＦＦＴ部１６６１−１からの複数の電力スペクトラム同士を比較し、複数の電力スペクトラムにおけるラインスペクトラムの有無、帯域幅及びスペクトラム形状等を解析する。変調方式推定部１６６２１−１は、複数の電力スペクトラムについての解析結果に基づいて周波数ホッピングスペクトラム拡散信号の変調方式を推定する。なお、変調方式推定部１６６２１−１は、この方法以外の方法によって周波数ホッピングスペクトラム拡散信号の変調方式を推定しても構わない。 The modulation scheme estimation unit 16621-1 compares the plurality of power spectra from the FFT unit 1661-1 and analyzes the presence / absence of a line spectrum, the bandwidth, the spectrum shape, and the like in the plurality of power spectra. Modulation scheme estimation section 16621-1 estimates the modulation scheme of the frequency hopping spread spectrum signal based on the analysis results for a plurality of power spectra. Note that the modulation scheme estimation unit 16621-1 may estimate the modulation scheme of the frequency hopping spread spectrum signal by a method other than this method.
通信速度推定部１６６２２−１は、ＦＦＴ部１６６１−１からの複数の電力スペクトラム同士を比較し、複数の電力スペクトラムにおけるラインスペクトラムのピークの周波数成分から周波数ホッピングスペクトラム拡散信号の通信速度を推定する。なお、通信速度推定部１６６２２−１は、この方法以外の方法によって周波数ホッピングスペクトラム拡散信号の通信速度を推定しても構わない。 The communication speed estimation unit 16622-1 compares the plurality of power spectra from the FFT unit 1661-1 and estimates the communication speed of the frequency hopping spread spectrum signal from the frequency components of the line spectrum peaks in the plurality of power spectra. Note that the communication speed estimation unit 16622-1 may estimate the communication speed of the frequency hopping spread spectrum signal by a method other than this method.
ホッピング周期推定部１６６２３−１は、ＦＦＴ部１６６１−１からの複数の電力スペクトラム同士を比較し、複数の電力スペクトラムにおける最も低い周波数のラインスペクトラムを検出する。ホッピング周期推定部１６６２３−１は、検出したラインスペクトラムの周波数成分からホッピング周期を推定する。なお、ホッピング周期推定部１６６２３−１は、各種クラスタリング技術を適用することで、ホッピング周期を推定するようにしても構わない。 Hopping period estimation unit 16623-1 compares the plurality of power spectra from FFT unit 1661-1 and detects the line spectrum of the lowest frequency in the plurality of power spectra. The hopping period estimation unit 16623-1 estimates the hopping period from the detected frequency component of the line spectrum. The hopping period estimation unit 16623-1 may estimate the hopping period by applying various clustering techniques.
推定処理部１６６２−１は、変調方式推定部１６６２１−１で推定された変調方式、通信速度推定部１６６２２−１で推定された通信速度及びホッピング周期推定部１６６２３−１で推定されたホッピング周期を信号情報１として、総合判定部１６７へ出力する。
The estimation processing unit 1662-1 determines the modulation scheme estimated by the modulation scheme estimation unit 16621-1, the communication rate estimated by the communication rate estimation unit 16622-1, and the hopping cycle estimated by the hopping cycle estimation unit 16623-1. The signal information 1 is output to the
総合判定部１６７は、信号情報推定装置Ａ１〜Ａｍからの信号情報１〜ｍを受信する。総合判定部１６７は、信号情報１〜ｍに基づき、到来信号に含まれる複数の周波数ホッピングスペクトラム拡散信号についての信号総合情報を生成し、復調部１５へ出力する。なお、総合判定を実現するための具体的な手法についての制限はなく、本実施形態では、例えば、ｋ−ｍｅａｎ法を用いる。
The
まず、通信速度に関して、ｋ−ｍｅａｎ法を適用した分類を行う。この分類した結果として、いくつかの通信速度のグループが得られる。この通信速度のグループ番号と、信号情報推定装置Ａ１〜Ａｍの対応リストを作成する。次に、ホッピング周期についても同様のリストを作成する。最後に変調方式に関しては、変調方式を正の整数に置換する等して、同様にｋ−ｍｅａｎ法を適用し、同様のリストを作成する。ここで、予め設定されている所望の通信諸元と一致するか否かについて判断を行う。この判断の手法についても実際は多くの手法がある。一例を挙げると、通信速度のグループ化されたときの通信速度が、所望の通信諸元と一致する数（信号情報推定装置Ａ１〜Ａｍの中で何個一致するか）を計算する。つまり、ｍ個中ｎ個一致した場合に一致率γ１＝ｎ／ｍとする。同様に、ホッピング周期の一致率γ２及び変調方式の一致率γ３を計算する。これらの一致率の平均値が、予め想定している一致率を上回る場合、総合判定を通過する所望の信号として理解する。また、下回る場合には、却下信号として理解する。 First, the communication speed is classified by applying the k-mean method. As a result of this classification, several groups of communication speeds are obtained. A correspondence list of the communication speed group numbers and the signal information estimation devices A1 to Am is created. Next, a similar list is created for the hopping cycle. Finally, regarding the modulation scheme, the k-mean method is similarly applied by replacing the modulation scheme with a positive integer, and a similar list is created. Here, a determination is made as to whether or not it matches the preset desired communication specifications. There are actually many techniques for this judgment. As an example, the number of communication speeds when the communication speeds are grouped with the desired communication specifications (how many match among the signal information estimation devices A1 to Am) is calculated. That is, when n out of m matches, the matching rate γ1 = n / m. Similarly, the coincidence rate γ2 of the hopping period and the coincidence rate γ3 of the modulation scheme are calculated. When the average value of these matching rates exceeds the matching rate assumed beforehand, it is understood as a desired signal that passes the comprehensive determination. If it falls below, it is understood as a rejection signal.
復調部１５は、アナログ−デジタル変換部１３からのデジタル信号を接続経路毎に受け取る。また、復調部は、総合判定部１６７からの信号総合情報を受け取る。復調部１５は、デジタル信号に含まれる異なる方位角及び仰角からの周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を、信号総合情報に含まれる周波数ホッピングスペクトラム拡散信号の変調方式、通信速度及びホッピング周期に関する情報を参照して復調する。
The
以上のように、上記第２の実施形態に係る受信信号解析装置１６は、アンテナ処理部１６２１により、帯域通過部１６１−１〜１６１−ｍからのデジタル信号の一部を、到来信号の到来方向に応じてそれぞれ空間的に分離する。これにより、到来信号に含まれる、異なる方位角及び仰角からの複数の周波数ホッピングスペクトラム拡散信号をそれぞれ分離することが可能となる。つまり、周波数ホッピングスペクトラム拡散信号をユーザ分離することが可能となる。
As described above, the received
また、上記第２の実施形態に関わる信号情報推定装置Ａ１〜Ａｍは、信号処理部１６２で分離された信号のいずれかを解析し、取得した信号に含まれる周波数ホッピングスペクトラム拡散信号の信号情報を取得するようにしている。これにより、信号情報推定装置Ａ１〜Ａｍは、周波数ホッピングスペクトラム拡散信号に対して直接的に周波数変換せず、等価的に周波数変換を施すことで、到来信号に含まれる複数の周波数ホッピングスペクトラム拡散信号毎の信号情報を取得することが可能となる。
Further, the signal information estimation devices A1 to Am related to the second embodiment analyze any of the signals separated by the
また、総合判定部１６７は、信号情報推定装置Ａ１〜Ａｍにより取得された信号情報１〜ｍに基づいて信号総合情報を取得する。そして、復調部１５は、総合判定部１６７からの信号総合情報を参照し、アナログ−デジタル変換部１３−１〜１３−ｍからのデジタル信号に含まれる複数の周波数ホッピングスペクトラム拡散信号をそれぞれ復調するようにしている。ところで、周波数ホッピングスペクトラム拡散信号は、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）で同期が取られて送信され、プリアンブル部には信号の後調に必要な情報又は同期に必要な時間等が付されている。そのため、復調部１５は、一種類の周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を受信するシングルアクセスの場合、受信時に周波数ホッピングスペクトラム拡散信号の厳密な周波数が不明であっても、周波数ホッピングスペクトラム拡散信号の周波数帯がある程度わかっていれば、周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を捕捉することが可能である。本実施形態に係る受信装置では、信号処理部１６２により、到来信号に含まれる複数の周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を分離しているため、復調部１５は、各周波数ホッピングスペクトラム拡散信号をシングルアクセスと同様の処理により捕捉することが可能となる。つまり、復調部１５は、各周波数ホッピングスペクトラム拡散信号の周波数の厳密な値を取得せずとも、信号総合情報に基づいて、各周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を復調することが可能となる。
Moreover, the
したがって、本実施形態に係る受信装置は、異なる方位角及び仰角から複数の周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を受信し、これらの周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を送信する際の処理情報が未知である場合であっても、受信した複数の周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を正確に復調することができる。 Therefore, the receiving apparatus according to the present embodiment receives a plurality of frequency hopping spread spectrum signals from different azimuth angles and elevation angles, and processing information when transmitting these frequency hopping spread spectrum signals is unknown. In addition, it is possible to accurately demodulate a plurality of received frequency hopping spread spectrum signals.
なお、上記第２の実施形態では、信号検出部１６２２−１〜１６２２−ｍは、エネルギー検出をした信号に基づいて周波数ホッピングスペクトラム拡散信号の周波数帯域幅を推定し、この周波数帯域幅が所定の帯域幅と同程度となる場合、周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を検出したとみなす例について説明した。しかしながら、本実施形態は、これに限定される訳ではない。例えば、信号検出部１６２２−１〜１６２２−ｍは、所定の帯域幅及び時間幅と、到来信号の方位角及び仰角とを予め設定しておき、受信アンテナ１１−１〜１１−ｍで受信された到来信号の帯域幅及び時間幅が予め設定した帯域幅及び時間幅と同程度であり、到来信号の到来方向が予め設定した方位角及び仰角と同程度である場合、周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を検出したとみなすようにしても構わない。 In the second embodiment, the signal detectors 1622-1 to 1622-m estimate the frequency bandwidth of the frequency hopping spread spectrum signal based on the energy-detected signal, and the frequency bandwidth is predetermined. An example has been described in which it is assumed that a frequency hopping spread spectrum signal has been detected when the bandwidth is comparable. However, the present embodiment is not limited to this. For example, the signal detection units 1622-1 to 1622-m set in advance a predetermined bandwidth and time width, and an azimuth angle and an elevation angle of the incoming signal, and are received by the receiving antennas 11-1 to 11-m. If the bandwidth and time width of the incoming signal are about the same as the preset bandwidth and time width, and the arrival direction of the incoming signal is about the same as the preset azimuth and elevation angles, the frequency hopping spread spectrum signal is You may make it consider that it detected.
また、上記第２の実施形態では、帯域分割部１６３−１〜１６３−ｍにより、周波数ホッピングスペクトラム拡散信号の一次変調信号の帯域幅の数倍程度の帯域でデジタル信号を帯域分割する例について説明したが、本実施形態はこれに限定される訳ではない。例えば、帯域分割部１６３−１〜１６３−ｍは、分割信号の帯域幅を、その帯域幅が周波数ホッピングスペクトラム拡散信号の帯域幅よりも狭く、ベースバンド信号の一部が含まれる程度になるように、狭めても構わない。 In the second embodiment, an example in which the digital signal is band-divided by the band dividing units 163-1 to 163-m in a band that is several times the bandwidth of the primary modulation signal of the frequency hopping spread spectrum signal is described. However, the present embodiment is not limited to this. For example, the band dividing units 163-1 to 163-m have a bandwidth of the divided signal that is narrower than that of the frequency hopping spread spectrum signal and includes a part of the baseband signal. In addition, it may be narrowed.
また、上記第２の実施形態では、復調部１５は、アナログ−デジタル変換部１３−１〜１３−ｍからのデジタル信号を、信号総合情報を参照して復調する例について説明した。しかしながら、本実施形態は、これに限定される訳ではない。例えば、復調部１５は、信号処理部１６２からの信号を受け取り、この信号を信号総合情報を参照して復調する場合であっても構わない。
In the second embodiment, the
また、上記第２の実施形態では、推定処理部１６６２−１〜１６６２−ｍで生成する信号情報１〜ｍには、周波数ホッピングスペクトラム拡散信号の変調方式、通信速度及びホッピング周期が含まれる場合を例に説明したが、本実施形態はこれに限定される訳ではない。つまり、推定処理部１６６２−１〜１６６２−ｍは、変調方式推定部１６６２１−１〜１６６２１−ｍ、通信速度推定部１６６２２−１〜１６６２２−ｍ及びホッピング周期推定部１６６２３−１〜１６６２３−ｍの他に、ＦＦＴ部１６６１−１〜１６６１−ｍからの電力スペクトラムを解析して上述以外の情報を推定する推定部を備えていても良い。 In the second embodiment, the signal information 1 to m generated by the estimation processing units 1662-1 to 1662-m includes a case where the modulation method, communication speed, and hopping period of the frequency hopping spread spectrum signal are included. Although described as an example, the present embodiment is not limited to this. That is, the estimation processing units 1662-1 to 1662-m are the modulation scheme estimation units 166211-1 to 16621-m, the communication speed estimation units 16622-1 to 16622-m, and the hopping cycle estimation units 166233-1 to 16623-m. In addition, an estimation unit that analyzes the power spectrum from the FFT units 1661-1 to 1661 -m and estimates information other than the above may be provided.
なお、図６に周波数ホッピングスペクトラム拡散信号の送信装置の機能構成の一例を示すブロック図を記載する。シンボル生成部２１は、任意のシンボル系列を生成し、一次変調部２２へ出力する。一次変調部２２は、シンボル生成部２１からのシンボル系列を、ＰＳＫ又はＦＳＫ等の変調方式により変調し、二次変調部２３は、一次変調部２２からの変調信号をキャリア信号により変調し、ＲＦ／ＩＦ信号として、周波数変換部２４へ出力する。周波数変換部２４は、二次変調部２３からの信号をＲＦ周波数帯の信号に変換し、アンテナから送信する。
FIG. 6 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the frequency hopping spread spectrum signal transmission apparatus. The
さらに、この発明は、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Furthermore, the present invention can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the spirit of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
１１，１１−１〜１１−ｍ…受信アンテナ
１２，１２−１〜１２−ｍ…ＲＦ／ＩＦ変換部
１１，１１−１〜１１−ｍ…Ａ／Ｄ変換部
１４…受信信号解析装置
１４１…帯域分割部
１４２−１〜１４２−ｎ…合成前処理部
１４３…合成部
１４４…解析部
１４４１…ＦＦＴ部
１４４２…推定処理部
１４４２１…変調方式推定部
１４４２２…通過速度推定部
１４４２３…ホッピング周期推定部
１５…復調部
１６…受信信号解析装置
１６１−１〜１６１−ｍ…帯域通過部
１６２…信号処理部
１６２１…アンテナ処理部
１６２２…信号検出部
１６３−１〜１６３−ｍ…帯域分割部
１６４−１１〜１６４−１ｎ，…，１６４−ｍ１〜１６４−ｍｎ…合成前処理部
１６５−１〜１６５−ｍ…合成部
１６６−１〜１６６−ｍ…解析部
１６６１−１〜１６６１−ｍ…ＦＦＴ部
１６６２−１〜１６６２−ｍ…推定処理部
１６６２１−１〜１６６２１−ｍ…変調方式推定部
１６６２２−１〜１６６２２−ｍ…通信速度推定部
１６６２３−１〜１６６２３−ｍ…ホッピング周期推定部
１６７−１〜１６７−ｍ…総合判定部
Ａ１〜Ａｍ…信号情報推定装置
11, 11-1 to 11-m ... receiving
Claims (14)
前記到来信号を受信する受信アンテナと、
前記到来信号を中間周波数帯のＩＦ信号に変換する周波数変換部と、
前記ＩＦ信号をデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換部と、
前記デジタル信号を、前記周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を一つ含む程度の帯域幅の複数の分割信号に分割する帯域分割部と、
前記分割信号に含まれる前記周波数ホッピングスペクトラム拡散信号の前記キャリア信号の周波数成分を、前記変調方式に応じた合成前処理により抑圧する複数の合成前処理部と、
前記複数の合成前処理部で合成前処理された複数の分割信号を受け取り、前記複数の分割信号にそれぞれ含まれる周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を合成して合成信号を生成する合成部と、
前記合成信号を解析し、前記周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を復調するための信号情報を生成する解析部と、
前記アナログ−デジタル変換部からのデジタル信号に含まれる前記周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を前記解析部からの信号情報を参照して復調する復調部と
を具備することを特徴とする受信装置。 In a receiving apparatus that receives an incoming signal including a frequency hopping spread spectrum signal in which a desired signal modulated by an arbitrary modulation scheme is modulated by a carrier signal and the frequency of the carrier signal is switched,
A receiving antenna for receiving the incoming signal;
A frequency converter that converts the incoming signal to an IF signal in an intermediate frequency band;
An analog-to-digital converter that converts the IF signal into a digital signal;
A band dividing unit that divides the digital signal into a plurality of divided signals having a bandwidth that includes one frequency hopping spread spectrum signal;
A plurality of pre-synthesis units that suppress the frequency component of the carrier signal of the frequency hopping spread spectrum signal included in the divided signal by synthesis pre-processing according to the modulation method;
A synthesis unit that receives a plurality of division signals pre-combined by the plurality of synthesis pre-processing units, synthesizes frequency hopping spread spectrum signals respectively included in the plurality of division signals, and generates a synthesis signal;
Analyzing the combined signal and generating signal information for demodulating the frequency hopping spread spectrum signal; and
And a demodulator that demodulates the frequency hopping spread spectrum signal included in the digital signal from the analog-to-digital converter with reference to signal information from the analyzer.
前記アナログ−デジタル変換部からのデジタル信号から、予め指定された指定到来方向からの信号成分のみを分離して抽出する信号処理部をさらに具備し、
前記帯域分割部は、前記信号処理部で分離抽出された信号成分を、前記周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を一つ含む程度の帯域幅の複数の分割信号に分割し、
前記解析部は、前記合成部からの合成信号を解析し、前記指定到来方向からの周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を復調するための信号情報を生成し、
前記復調部は、前記アナログ−デジタル変換部からのデジタル信号に含まれる前記指定到来方向からの周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を、前記解析部からの信号情報を参照して復調することを特徴とする請求項１記載の受信装置。 The incoming signal includes a plurality of frequency hopping spread spectrum signals coming from different directions of arrival;
A signal processing unit that separates and extracts only a signal component from a designated arrival direction designated in advance from the digital signal from the analog-digital conversion unit;
The band dividing unit divides the signal component separated and extracted by the signal processing unit into a plurality of divided signals having a bandwidth that includes one frequency hopping spread spectrum signal,
The analysis unit analyzes the combined signal from the combining unit, generates signal information for demodulating the frequency hopping spread spectrum signal from the designated arrival direction,
The demodulator demodulates a frequency hopping spread spectrum signal from the designated arrival direction included in a digital signal from the analog-digital converter with reference to signal information from the analyzer. Item 4. The receiving device according to Item 1.
前記帯域分割部、前記複数の合成前処理部、前記合成部及び前記解析部を備える信号情報推定装置と
をそれぞれ複数具備し、
前記指定到来方向は、前記受信アンテナ毎に設定され、
前記複数の受信アンテナは、前記到来信号をそれぞれ受信し、
前記複数の周波数変換部は、前記到来信号を中間周波数帯のＩＦ信号に変換し、
前記複数のアナログ−デジタル変換部は、前記ＩＦ信号をデジタル信号に変換し、
前記信号処理部は、前記複数のアナログ−デジタル変換部からの複数のデジタル信号から、前記受信アンテナ毎に設定された指定到来方向からの信号成分をそれぞれ分離して抽出し、前記抽出したデジタル信号を前記複数の信号情報推定装置へそれぞれ出力し、
前記複数の信号情報推定装置は、前記抽出した信号成分に基づいて、前記受信アンテナ毎に設定された指定到来方向からの周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を復調するための信号情報をそれぞれ生成し、
前記復調部は、前記アナログ−デジタル変換部からのデジタル信号に含まれる前記複数の周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を、前記複数の信号情報推定装置からの複数の信号情報を参照して復調することを特徴とする請求項２記載の受信装置。 The receiving antenna, the frequency converter and the analog-digital converter;
A plurality of signal information estimation devices each including the band dividing unit, the plurality of synthesis preprocessing units, the synthesis unit, and the analysis unit,
The designated direction of arrival is set for each receiving antenna,
The plurality of receiving antennas each receive the incoming signal;
The plurality of frequency converters convert the incoming signal into an IF signal in an intermediate frequency band,
The plurality of analog-digital conversion units convert the IF signal into a digital signal,
The signal processing unit separates and extracts signal components from designated arrival directions set for each of the reception antennas from a plurality of digital signals from the plurality of analog-digital conversion units, and extracts the extracted digital signals. Are respectively output to the plurality of signal information estimation devices,
The plurality of signal information estimation devices respectively generate signal information for demodulating a frequency hopping spread spectrum signal from a designated arrival direction set for each receiving antenna based on the extracted signal components,
The demodulator demodulates the plurality of frequency hopping spread spectrum signals included in the digital signal from the analog-digital converter with reference to a plurality of signal information from the plurality of signal information estimation devices. The receiving device according to claim 2.
前記合成信号に対してフーリエ変換を行い、前記合成信号の電力スペクトラムを生成するフーリエ変換部と、
前記フーリエ変換部からの電力スペクトラムに基づいて、前記周波数ホッピングスペクトラム拡散信号の変調方式、通信速度及びホッピング周期のうち少なくとも１つの情報を推定し、前記推定した情報に基づいて前記信号情報を生成する推定処理部と
を具備することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の受信装置。 The analysis unit
A Fourier transform unit that performs a Fourier transform on the combined signal and generates a power spectrum of the combined signal;
Based on the power spectrum from the Fourier transform unit, estimate at least one of the modulation method, communication speed, and hopping period of the frequency hopping spread spectrum signal, and generate the signal information based on the estimated information. The receiving apparatus according to claim 1, further comprising an estimation processing unit.
前記到来信号を受信処理して得られたデジタル信号を、前記周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を一つ含む程度の帯域幅の複数の分割信号に分割する帯域分割部と、
前記分割信号に含まれる前記周波数ホッピングスペクトラム拡散信号の前記キャリア信号の周波数成分を、前記変調方式に応じた合成前処理により抑圧する複数の合成前処理部と、
前記複数の合成前処理部で合成前処理された複数の分割信号を受け取り、前記複数の分割信号にそれぞれ含まれる周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を合成して合成信号を生成する合成部と、
前記合成信号を解析し、前記周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を復調するための信号情報を生成する解析部と
を具備することを特徴とする受信信号解析装置。 Received signal analyzing apparatus used in a receiving apparatus that receives an incoming signal including a frequency hopping spread spectrum signal in which a desired signal modulated by an arbitrary modulation scheme is modulated by a carrier signal and the frequency of the carrier signal is switched. In
A band dividing unit that divides a digital signal obtained by receiving the incoming signal into a plurality of divided signals having a bandwidth that includes one frequency hopping spread spectrum signal;
A plurality of pre-synthesis units that suppress the frequency component of the carrier signal of the frequency hopping spread spectrum signal included in the divided signal by synthesis pre-processing according to the modulation method;
A synthesis unit that receives a plurality of division signals pre-combined by the plurality of synthesis pre-processing units, synthesizes frequency hopping spread spectrum signals respectively included in the plurality of division signals, and generates a synthesis signal;
A received signal analyzing apparatus comprising: an analyzing unit that analyzes the combined signal and generates signal information for demodulating the frequency hopping spread spectrum signal.
前記到来信号を受信処理して得られたデジタル信号から、予め指定された指定到来方向からの信号成分のみを分離して抽出する信号処理部をさらに具備し、
前記帯域分割部は、前記信号処理部で分離抽出された信号成分を、前記周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を一つ含む程度の帯域幅の複数の分割信号に分割し、
前記解析部は、前記合成部からの合成信号を解析し、前記指定到来方向からの周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を復調するための信号情報を生成することを特徴とする請求項８記載の受信信号解析装置。 The incoming signal includes a plurality of frequency hopping spread spectrum signals coming from different directions of arrival;
A signal processing unit that separates and extracts only a signal component from a designated arrival direction designated in advance from a digital signal obtained by receiving the incoming signal;
The band dividing unit divides the signal component separated and extracted by the signal processing unit into a plurality of divided signals having a bandwidth that includes one frequency hopping spread spectrum signal,
9. The received signal analysis according to claim 8, wherein the analysis unit analyzes the synthesized signal from the synthesis unit and generates signal information for demodulating the frequency hopping spread spectrum signal from the designated arrival direction. apparatus.
前記指定到来方向は、複数指定され、
前記信号処理部は、前記デジタル信号を複数受け取り、前記複数のデジタル信号から、前記複数指定された指定到来方向からの信号成分をそれぞれ分離して抽出し、前記抽出した信号成分を前記複数の信号情報推定装置へそれぞれ出力し、
前記複数の信号情報推定装置は、前記抽出した信号成分に基づいて、前記複数指定された指定到来方向からの周波数ホッピングスペクトラム拡散信号を復調するための信号情報をそれぞれ生成することを特徴とする請求項９記載の受信信号解析装置。 A plurality of signal information estimation devices comprising the band dividing unit, the plurality of pre-synthesis units, the synthesis unit and the analysis unit;
A plurality of the designated arrival directions are designated,
The signal processing unit receives a plurality of the digital signals, separates and extracts signal components from the plurality of designated arrival directions designated from the plurality of digital signals, and extracts the extracted signal components from the plurality of signals. Output to each information estimation device,
The plurality of signal information estimation devices respectively generate signal information for demodulating a frequency hopping spread spectrum signal from the specified designated arrival directions based on the extracted signal components. Item 10. A received signal analyzing apparatus according to Item 9.
前記合成信号に対してフーリエ変換を行い、前記合成信号の電力スペクトラムを生成するフーリエ変換部と、
前記フーリエ変換部からの電力スペクトラムに基づいて、前記周波数ホッピングスペクトラム拡散信号の変調方式、通信速度及びホッピング周期のうち少なくとも１つの情報を推定し、前記推定した情報に基づいて前記信号情報を生成する推定処理部と
を具備することを特徴とする請求項８乃至１０のいずれかに記載の受信信号解析装置。 The analysis unit
A Fourier transform unit that performs a Fourier transform on the combined signal and generates a power spectrum of the combined signal;
Based on the power spectrum from the Fourier transform unit, estimate at least one of the modulation method, communication speed, and hopping period of the frequency hopping spread spectrum signal, and generate the signal information based on the estimated information. The received signal analyzing apparatus according to claim 8, further comprising an estimation processing unit.
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|---|---|---|---|
| JP2010138585A JP2012004900A (en) | 2010-06-17 | 2010-06-17 | Receiving apparatus and received signal analyzing device |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019531676A (en) * | 2016-02-28 | 2019-10-31 | ワクスマン、シャイ | FHSS hot spot apparatus and method |
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2010
- 2010-06-17 JP JP2010138585A patent/JP2012004900A/en not_active Withdrawn
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