JP2015226205A - 受信機、受信システム、受信方法、および受信プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】各送信アンテナから規定の周波数で送信されて受信機に到達した電波を適切に受信してデータを抽出することができる受信機、受信システム、受信方法、および受信プログラムを提供する。【解決手段】フーリエ変換処理手段４２が、互いに離隔した場所に設置された複数の送信アンテナからそれぞれ送信され、受信アンテナによってそれぞれ受信されたアナログ信号に基づくデジタル信号にフーリエ変換処理を施す。検波信号生成手段４８が、フーリエ変換処理手段４２の処理結果に基づいて、デジタル信号を同期検波するための検波信号を生成する。検波手段４５が、検波信号生成手段４８が生成した検波信号を用いて、デジタル信号を同期検波する。データ抽出手段４９が、検波手段４５による検波結果に基づいて、デジタル信号からデータを抽出する。【選択図】 図４

Description

本発明は、各送信アンテナから規定の周波数で送信されて到達した電波を適切に受信してデータを抽出する受信機、受信システム、受信方法、および受信プログラムに関する。

各地に点在する通報局の送信アンテナからそれぞれ送信された電波を静止通信衛星を介して同時に受信する受信機がある。各地に点在する通報局の送信アンテナから送信された電波は、伝搬中に各地の気候等の影響をそれぞれ受ける。さらに、当該電波の周波数は、静止通信衛星によって中継されることによりドップラーシフトして偏移する。したがって、各通報局の各送信アンテナから送信された電波の周波数は、静止通信衛星を介して受信機に到達したときには不安定になっている。

そのような受信機は、各送信アンテナから送信された電波を、互いに周波数が異なるチャンネルの信号成分を複数含む電波として受信する。そして、当該受信機には、当該信号成分にそれぞれ含まれるデータをそれぞれ抽出するために、チャンネル数に応じた数の復調モジュールが設けられている。

なお、特許文献１には、受信信号にＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理を施して復調するためのＦＦＴ演算部を含む地上デジタルテレビ放送用受信装置が記載されている。特許文献１に記載されている地上デジタルテレビ放送用受信装置では、ＦＦＴ演算部が、受信した信号を既定の周波数に応じた複数チャンネルに分けて、デインターリーブ処理および復号処理を行う。

特開２０１２−９００８０号公報

各通報局の各送信アンテナから規定の周波数で送信されて静止通信衛星を介して受信機に到達した電波は、各地の気候の影響やドップラーシフトにより、規定の周波数の範囲外に偏移している場合がある。そのような場合に、規定の周波数範囲で当該電波を検波することができないので、受信機は当該電波からデータを抽出することができない。

したがって、特許文献１に記載されている受信装置は、各通報局の各送信アンテナから規定の周波数で送信されて静止通信衛星を介して受信機に到達した電波からデータを抽出することができない場合がある。

また、受信機に、受信すべき全てのチャンネルに応じて専用の復調モジュールをそれぞれ用意する必要があるので、コストが高くなるという問題や、容積（例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等で復調モジュールを構成する場合に必要とされる容量）が大きくなるという問題がある。

そこで、本発明は、各送信アンテナから規定の周波数で送信されて受信機に到達した電波を適切に受信してデータを抽出することができる受信機、受信システム、受信方法、および受信プログラムを提供することを目的とする。

本発明による受信機は、互いに離隔した場所に設置された複数の送信アンテナからそれぞれ送信され、受信アンテナによってそれぞれ受信されたアナログ信号に基づくデジタル信号にフーリエ変換処理を施すフーリエ変換処理手段と、フーリエ変換処理手段の処理結果に基づいて、デジタル信号を同期検波するための検波信号を生成する検波信号生成手段と、検波信号生成手段が生成した検波信号を用いて、デジタル信号を同期検波する検波手段と、検波手段による検波結果に基づいて、デジタル信号からデータを抽出するデータ抽出手段とを備えたことを特徴とする。

本発明による受信システムは、互いに離隔した場所に設置された複数の送信アンテナからそれぞれ送信され、受信アンテナによってそれぞれ受信されたアナログ信号を増幅する増幅手段と、増幅手段によって増幅されたアナログ信号の周波数を変換する周波数変換手段と、周波数変換手段によって周波数が変換された信号が入力され、いずれかの態様の受信機とを備えたことを特徴とする。

本発明による受信方法は、互いに離隔した場所に設置された複数の送信アンテナからそれぞれ送信され、受信アンテナによってそれぞれ受信されたアナログ信号に基づくデジタル信号にフーリエ変換処理を施すフーリエ変換処理工程と、フーリエ変換処理工程の処理結果に基づいて、デジタル信号を同期検波するための検波信号を生成する検波信号生成工程と、検波信号生成工程で生成した検波信号を用いて、デジタル信号を同期検波する検波工程と、検波工程による検波結果に基づいて、デジタル信号からデータを抽出するデータ抽出工程とを含むことを特徴とする。

本発明による受信プログラムは、コンピュータに、互いに離隔した場所に設置された複数の送信アンテナからそれぞれ送信され、受信アンテナによってそれぞれ受信されたアナログ信号に基づくデジタル信号にフーリエ変換処理を施すフーリエ変換処理ステップと、フーリエ変換処理ステップの処理結果に基づいて、デジタル信号を同期検波するための検波信号を生成する検波信号生成ステップと、検波信号生成ステップで生成した検波信号を用いて、デジタル信号を同期検波する検波ステップと、検波ステップによる検波結果に基づいて、デジタル信号からデータを抽出するデータ抽出ステップとを実行させることを特徴とする。

本発明によれば、各送信アンテナから規定の周波数で送信されて到達した電波を適切に受信してデータを抽出することができる。

本発明の第１の実施形態の受信システムの構成例を示す説明図である。 本発明の第１の実施形態における受信機の構成例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態における受信機の動作を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態の受信機の構成例を示す説明図である。

実施形態１．
本発明の第１の実施形態の受信システム４００について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態の受信システム４００の構成例を示す説明図である。図１に示すように、本発明の第１の実施形態の受信システム４００は、低雑音増幅器４１０、ダウンコンバータ４２０、および受信機４３０を含む。

低雑音増幅器４１０は、送信アンテナ１００ａ〜１００ｃによって送信されて人工衛星２００を介して受信アンテナ３００が受信した信号を増幅して、ダウンコンバータ４２０に入力する。ダウンコンバータ４２０は、低雑音増幅器４２０が増幅した信号の周波数を中間周波数に変換して、受信機４３０に入力する。なお、ダウンコンバータ４２０による変換後の中間周波数は、例えば、７０ＭＨｚ帯の周波数である。また、当該周波数の搬送波は、例えば、ＰＣＭ−ＰＳＫ（Ｐｕｌｓｅ Ｃｏｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ−Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）方式やＦＭ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式で変調されている。

受信機４３０は、入力された信号に所定の処理を行って、処理結果を表示端末５００に出力して表示させる。

図２は、本発明の第１の実施形態における受信機４３０の構成例を示すブロック図である。図２に示すように、受信機４３０は、Ａ−Ｄ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ）変換部４３１、ＦＦＴ処理部４３２、および復調ユニット４３３を含む。

また、図２に示すように、復調ユニット４３３は、復調部４３４ａ〜４３４ｚを含む。さらに、復調部４３４ａ〜４３４ｚは、乗算部、低域通過フィルタ部、キャリアロック部、数値制御型発振部、およびデータ抽出部をそれぞれ含み、互いに同様に構成されている。なお、図２には、復調部を代表して復調部４３４ａが、乗算部４３５ａ、低域通過フィルタ部４３６ａ、キャリアロック部４３７ａ、数値制御型発振部４３８ａ、およびデータ抽出部４３９ａを含むことが示されている。以下、主に復調部４３４ａが用いられる場合を例に説明する。

Ａ−Ｄ変換部４３１は、ダウンコンバータ４２０が入力したアナログ信号を量子化してデジタル信号に変換する。そして、Ａ−Ｄ変換部４３１は、各復調部４３４ａ〜４３４ｚの各乗算部と、ＦＦＴ処理部４３２とに、変換後のデジタル信号を入力する。

ＦＦＴ処理部４３２は、入力されたデジタル信号にＦＦＴ処理を施した結果に基づいて、受信機４３０に入力された信号において所定の閾値以上の強度の信号成分の周波数を示す周波数情報を生成して数値制御型発振部４３８ａに入力する。なお、ＦＦＴ処理部４３２は、例えば、所定の閾値以上の強度の信号成分がｎ個である場合に、１番目の復調部４３４ａからｎ番目の復調部までの数値制御型発振部のそれぞれに各信号成分の周波数をそれぞれ示す周波数情報をそれぞれ入力する。そのような構成により、受信された信号に含まれる複数チャンネルの信号成分のそれぞれを検波して復調することが可能になる。

数値制御型発振部４３８ａは、ＦＦＴ処理部４３２が入力した周波数情報に基づいて、当該周波数情報によって示される周波数の信号を乗算部４３５ａに入力する。なお、数値制御型発振部４３８ａが乗算部４３５ａに入力する、周波数情報によって示される周波数の信号は、例えば、周波数情報によって示される周波数の正弦波である。

乗算部４３５ａは、数値制御型発振部４３８ａが入力した信号と、Ａ−Ｄ変換部４３１が入力したデジタル信号とを乗算処理し、処理結果の信号を低域通過フィルタ部４３６ａに入力する。したがって、乗算部４３５ａでは、Ａ−Ｄ変換部４３１が入力したデジタル信号が同期検波されて、低域通過フィルタ部４３６ａに入力される。

低域通過フィルタ部４３６ａに入力された信号は、高周波成分が除去されて、キャリアロック部４３７ａに入力される。なお、低域通過フィルタ部４３６ａは、受信システム４００が受信して復調部４３４ａが復調すべき信号の変調波の周波数帯域以下の周波数帯域の信号が通過するように構成されている。キャリアロック部４３７ａは、入力された信号をデータ抽出部４３９ａに入力するとともに、当該信号に基づいて、Ａ−Ｄ変換部４３１が乗算部４３５ａに入力したデジタル信号と、数値制御型発振部４３８ａが乗算部４３５ａに入力した信号との位相差を検出する。そして、キャリアロック部４３７ａは、検出結果に基づいて、数値制御型発振部４３８ａに、乗算部４３５ａに入力する信号をＡ−Ｄ変換部４３１が乗算部４３５ａに入力するデジタル信号に同期させるように指示する。数値制御型発振部４３８ａは、キャリアロック部４３７ａの指示に応じて乗算部４３５ａに入力する信号をＡ−Ｄ変換部４３１が乗算部４３５ａに入力するデジタル信号に同期させる。

データ抽出部４３９ａは、キャリアロック部４３７ａが入力した信号に、例えば、シンボルロックやフレームロック等の処理を施し、所定のビット単位等で当該信号からデータを抽出する。そして、データ抽出部４３９ａは、抽出したデータを表示端末５００に送信する。

表示端末５００は、データ抽出部４３９ａが抽出したデータに基づく情報を表示する。

次に、受信機４３０の動作について説明する。図３は、本発明の第１の実施形態における受信機４３０の動作を示すフローチャートである。受信機４３０において、アナログ信号が入力されると、Ａ−Ｄ変換部４３１が入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する（ステップＳ１０１）。Ａ−Ｄ変換部４３１は、変換後のデジタル信号を、乗算部４３５ａとＦＦＴ処理部４３２とに入力する。

ＦＦＴ処理部４３２は、入力されたデジタル信号にＦＦＴ処理を施す（ステップＳ１０２）。そして、ＦＦＴ処理部４３２は、ＦＦＴ処理の結果に基づく周波数情報を生成して（ステップＳ１０３）、数値制御型発振部４３８ａに入力する。

数値制御型発振部４３８ａは、ステップＳ１０３の処理で生成された周波数情報が示す周波数の正弦波を乗算部４３５ａに入力する（ステップＳ１０４）。

乗算部４３５ａは、ステップＳ１０４の処理で入力された正弦波とＡ−Ｄ変換部４３１が入力したデジタル信号とを乗算処理する同期検波を行い（ステップＳ１０５）、処理結果の信号を低域通過フィルタ部４３６ａに入力する。

低域通過フィルタ部４３６ａで高周波成分が除去された信号に基づいて、キャリアロック部４３７ａは、Ａ−Ｄ変換部４３１が乗算部４３５ａに入力したデジタル信号と、数値制御型発振部４３８ａが乗算部４３５ａに入力した信号との位相差を検出する（ステップＳ１０６，Ｓ１０７）。
そして、数値制御型発振部４３８ａは、キャリアロック部４３７ａによる位相差の検出結果に基づいて、乗算部４３５ａに入力する信号をＡ−Ｄ変換部４３１が乗算部４３５ａに入力するデジタル信号に同期させる（ステップＳ１０８）。

また、キャリアロック部４３７ａは、低域通過フィルタ部４３６ａを通過した信号をデータ抽出部４３９ａに入力する。データ抽出部４３９ａは、キャリアロック部４３７ａが入力した信号からデータを抽出する（ステップＳ１０９）。データ抽出部４３９ａが抽出したデータは、表示端末５００によって表示される。

本実施形態によれば、受信アンテナ３００によって受信されたアナログ信号に基づいてＦＦＴ処理部４３２が周波数情報を生成する。また、当該アナログ信号はデジタル信号に変換されて、当該周波数情報に応じて数値制御型発振部４３８ａが生成した信号で検波されて復調される。したがって、受信アンテナ３００によって受信されたアナログ信号の周波数が偏移していた場合であっても、偏移に対応して当該アナログ信号に含まれるデータを抽出することが可能になる。

また、本実施形態によれば、周波数が互いに異なる複数チャンネル（例えば、Ｍ個の送信アンテナからそれぞれ送信された電波に基づくＭ個のチャンネル）の信号成分にそれぞれ対応するために各チャンネルに応じた専用の復調モジュールを用意することなく、各チャンネルの信号成分に含まれるデータを抽出することができる。そして、信号に含まれる複数のチャンネル（例えば、Ｎ個のチャンネル。なお、Ｍ≧Ｎ。）の信号成分の同時受信に対応するためには、同時に受信するチャンネル数に応じた数の復調部（例えば、Ｎ個の復調部）を用意すればよい。したがって、受信機４３０に用意する復調部の数を減少させることができる。よって、受信機４３０のコストを低減することができる。また、受信機４３０の容積を小さくすることができる。

実施形態２．
本発明の第２の実施形態の受信機４０について、図面を参照して説明する。図４は、本発明の第２の実施形態の受信機４０の構成例を示す説明図である。図４に示すように、本発明の第２の実施形態の受信機４０は、フーリエ変換処理手段４２（図１に示すＦＦＴ処理部４３２ａに相当）、検波信号生成手段４８（図１に示す数値制御型発振部４３８ａに相当）、検波手段４５（図１に示す乗算器４３５ａに相当）、およびデータ抽出手段４９（図１に示すデータ抽出部４３９ａに相当）を含む。

フーリエ変換処理手段４２は、互いに離隔した場所に設置された複数の送信アンテナからそれぞれ送信され、受信アンテナによってそれぞれ受信されたアナログ信号に基づくデジタル信号にフーリエ変換処理を施す。検波信号生成手段４８は、フーリエ変換処理手段４２の処理結果に基づいて、デジタル信号を同期検波するための検波信号を生成する。

検波手段４５は、検波信号生成手段４８が生成した検波信号を用いて、デジタル信号を同期検波する。データ抽出手段４９は、検波手段４５による検波結果に基づいて、デジタル信号からデータを抽出する。

本実施形態によれば、各送信アンテナから規定の周波数で送信されて到達した電波を適切に受信してデータを抽出することができる。

４０ 受信機
４２ フーリエ変換処理手段
４５ 検波手段
４８ 検波信号生成手段
４９ データ抽出手段
１００ａ、１００ｂ、１００ｃ 送信アンテナ
２００ 人工衛星
３００ 受信アンテナ
４００ 受信システム
４１０ 低雑音増幅器
４２０ ダウンコンバータ
４３０ 受信機
４３１ Ａ−Ｄ変換部
４３２ ＦＦＴ処理部
４３３ 復調ユニット
４３４ａ、４３４ｂ、４３４ｚ 復調部
４３５ａ 乗算器
４３６ａ 低域通過フィルタ部
４３７ａ キャリアロック部
４３８ａ 数値制御型発振部
４３９ａ データ抽出部
５００ 表示端末

Claims (8)

1. 互いに離隔した場所に設置された複数の送信アンテナからそれぞれ送信され、受信アンテナによってそれぞれ受信されたアナログ信号に基づくデジタル信号にフーリエ変換処理を施すフーリエ変換処理手段と、
   前記フーリエ変換処理手段の処理結果に基づいて、前記デジタル信号を同期検波するための検波信号を生成する検波信号生成手段と、
   前記検波信号生成手段が生成した前記検波信号を用いて、前記デジタル信号を同期検波する検波手段と、
   前記検波手段による検波結果に基づいて、前記デジタル信号からデータを抽出するデータ抽出手段とを備えた
   ことを特徴とする受信機。
2. 前記検波信号生成手段と、前記検波手段と、前記データ抽出手段とをそれぞれ複数含む
   請求項１に記載の受信機。
3. 前記フーリエ変換処理手段は、前記デジタル信号に前記フーリエ変換処理を施した結果、所定の強度以上の信号成分を複数検出した場合に、各信号成分の周波数を示す周波数情報をそれぞれ生成して前記検波信号生成手段にそれぞれ入力し、
   複数の前記検波信号生成手段のそれぞれは、前記フーリエ変換処理手段が入力した前記周波数情報に基づいて、前記検波信号を生成し、
   複数の前記検波手段のそれぞれは、対応する前記検波信号生成手段が生成した前記検波信号を用いて、前記デジタル信号を同期検波し、
   複数の前記データ抽出手段のそれぞれは、対応する前記検波手段による検波結果に基づいて、前記デジタル信号からデータを抽出する
   請求項２に記載の受信機。
4. 前記検波信号生成手段は、前記フーリエ変換処理手段による前記デジタル信号のフーリエ変換処理結果に基づいて、前記アナログ信号に含まれる信号成分のうち、所定の強度以上の信号成分の周波数の信号を検波信号として生成する
   請求項１から請求項３のうちいずれかに記載の受信機。
5. 前記検波手段による検波結果に基づいて、前記検波手段における前記検波信号と前記デジタル信号との位相差を検出し、検出結果に応じて、前記検波信号を前記デジタル信号に同期させるように前記検波信号生成手段に指示する位相差検出手段を含む
   請求項１から請求項４のうちいずれかに記載の受信機。
6. 互いに離隔した場所に設置された複数の送信アンテナからそれぞれ送信され、受信アンテナによってそれぞれ受信されたアナログ信号を増幅する増幅手段と、
   前記増幅手段によって増幅されたアナログ信号の周波数を変換する周波数変換手段と、
   前記周波数変換手段によって周波数が変換された信号が入力され、請求項１から請求項５のうちいずれかに記載の受信機とを備えた
   ことを特徴とする受信システム。
7. 互いに離隔した場所に設置された複数の送信アンテナからそれぞれ送信され、受信アンテナによってそれぞれ受信されたアナログ信号に基づくデジタル信号にフーリエ変換処理を施すフーリエ変換処理工程と、
   前記フーリエ変換処理工程の処理結果に基づいて、前記デジタル信号を同期検波するための検波信号を生成する検波信号生成工程と、
   前記検波信号生成工程で生成した前記検波信号を用いて、前記デジタル信号を同期検波する検波工程と、
   前記検波工程による検波結果に基づいて、前記デジタル信号からデータを抽出するデータ抽出工程とを含む
   ことを特徴とする受信方法。
8. コンピュータに、
   互いに離隔した場所に設置された複数の送信アンテナからそれぞれ送信され、受信アンテナによってそれぞれ受信されたアナログ信号に基づくデジタル信号にフーリエ変換処理を施すフーリエ変換処理ステップと、
   前記フーリエ変換処理ステップの処理結果に基づいて、前記デジタル信号を同期検波するための検波信号を生成する検波信号生成ステップと、
   前記検波信号生成ステップで生成した前記検波信号を用いて、前記デジタル信号を同期検波する検波ステップと、
   前記検波ステップによる検波結果に基づいて、前記デジタル信号からデータを抽出するデータ抽出ステップとを実行させる
   ための受信プログラム。

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