JP2016046618A - 信号処理装置および方法、並びに、プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
1.第1の実施の形態(送信装置)
2.第2の実施の形態(受信装置)
3.第3の実施の形態(コンピュータ)
<システム>
無線信号を送信する送信装置の例を図1に示す。図1において送信装置10は、気象観測装置31から供給される気象観測データTMを電波(無線信号)としてアンテナ20から送信する装置である。
高感度の送受信機として、従来よりDSSS(Direct Sequence Spread Spectrum)方式が用いられてきた。そこでDSSS方式の一例を説明する。
そこで、送信データの受信側にとって既知の部分が、送信データ内により均一に分散するように、送信データを並び替え、並び替えられた送信データを用いて、キャリア信号を位相変調し、位相変調されたキャリア信号である送信信号を送信するようにする。
このような本技術を適用した信号処理装置の一実施の形態である送信装置の主な構成例を図5に示す。図5に示される送信装置100は、図1の送信装置10と同様、気象観測装置31から供給される気象観測データ(例えば、気温、日照、雨量、風向、風速等の観測データ)を、無線信号として送信する装置である。送信装置100は、例えば、気象観測装置31の近傍に設置され、山岳地帯等から麓の市街地等(大学等の研究施設やデータセンタ等の施設内等)に設置される受信装置(すなわち、遠距離の送信先)まで、無線信号を送信する。
次に、以上のような送信装置100において実行される送信処理の流れの例を、図8のフローチャートを参照して説明する。送信するデータ(例えば気象観測データ)が入力されると、送信装置100は、送信処理を開始する。
<送信信号TXの受信>
以上のように、受信装置が既知である同期パタン(SYNC)をほぼ均等に分散させて、0.2秒以下のフレームとして送信された送信信号TXを受信するために、送信データの既知の部分が、送信データ内により均一に分散するように並び替えられた送信データを送信する送信信号を受信し、その受信された送信信号である受信信号のフレームの先頭位置を検出し、先頭位置が検出された受信信号の各フレームについて、所定のパラメータを算出し、算出されたパラメータを用いて、受信信号の各フレームを補正し、補正された受信信号の各フレームを積算し、積算された受信信号から送信データを復号する。
図9は、本技術を適用した信号処理装置の一実施の形態である受信装置の主な構成例を示す図である。図9に示される受信装置200は、図5の送信装置100から送信される送信信号TXを受信し、復調し、例えば、気象観測データ(例えば、気温、日照、雨量、風向、風速等の観測データ)等を得る装置である。受信装置200は、例えば、麓の市街地等大学等の研究施設やデータセンタ等の施設内等)に設置され、山岳地帯等に設置された送信装置100から送信される無線信号(すなわち、遠距離から送信された無線信号)を受信する。
次に、以上のような受信装置200において実行される受信処理の流れの例を、図10のフローチャートを参照して説明する。
次に、図10のステップS209において実行される復号演算処理の流れの例を、図11のフローチャートを参照して説明する。
次に、図11のステップS222において実行されるフレーム位置検出処理の流れの例を、図12のフローチャートを参照して説明する。
次に、図15のフローチャートを参照して、図12のステップS257において実行されるピーク検出処理の流れの例を説明する。
次に、図22のフローチャートを参照して、図11のステップS224において実行されるパラメータ算出処理の流れの例を説明する。
<コンピュータ>
上述した一連の処理は、ハードウエアにより実行させることもできるし、ソフトウエアにより実行させることもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行する場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、コンピュータにインストールされる。ここでコンピュータには、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータや、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータ等が含まれる。
(1) 送信データの前記受信側にとって既知の部分が、前記送信データ内により均一に分散するように、前記送信データを並び替える並び替え部と、
前記並び替え部により並び替えられた前記送信データを用いて、キャリア信号を位相変調する変調部と、
前記変調部により位相変調された前記キャリア信号である送信信号を送信する送信部と
を備える信号処理装置。
(2) 前記並び替え部は、前記送信データの前記受信側にとって既知の部分と、前記送信データの前記受信側にとって未知の部分とを、それぞれ複数に分割し、分割された前記既知の部分の各部分データと、分割された前記未知の部分の各部分データとが交互に並ぶにように並び替える
(1)に記載の信号処理装置。
(3) 前記送信データは、13オクテットの前記受信側にとって既知の部分と、6オクテットの前記受信側にとって未知の部分とにより構成され、
前記並び替え部は、前記受信側にとって既知の部分を2オクテットずつに分割し、前記受信側にとって未知の部分を1オクテットずつに分割し、2オクテットの前記既知の部分の部分データと、1オクテットの前記未知の部分の部分データとが交互に並ぶように並び替える
(2)に記載の信号処理装置。
(4) 前記送信データの前記受信側にとって未知の部分は送信対象の情報を含み、前記送信データの前記受信側にとって既知の部分は、前記送信対象の情報に付加される所定の同期パタンを含む
(1)乃至(3)のいずれかに記載の信号処理装置。
(5) 前記送信データの前記受信側にとって未知の部分は、前記送信対象の情報の巡回冗長検査符号をさらに含む
(4)に記載の信号処理装置。
(6) 前記変調部は、前記並び替え部により並び替えられた前記送信データを用いて、前記キャリア信号の位相を2位相偏移変調する
(1)乃至(5)のいずれかに記載の信号処理装置。
(7) 前記変調部は、前記並び替え部により並び替えられた前記送信データを用いて、前記キャリア信号の位相を4位相偏移変調する
(1)乃至(6)のいずれかに記載の信号処理装置。
(8) 前記並び替え部は、同一の前記送信データを複数回並び替え、
前記変調部は、前記並び替え部により前記送信データが並び替えられる度に、前記キャリア信号を位相変調し、
前記送信部は、前記変調部により前記キャリア信号が位相変調される度に、前記送信信号を送信する
(1)乃至(7)のいずれかに記載の信号処理装置。
(9) 送信データの前記受信側にとって既知の部分が、前記送信データ内により均一に分散するように、前記送信データを並び替え、
並び替えられた前記送信データを用いて、キャリア信号を位相変調し、
位相変調された前記キャリア信号である送信信号を送信する
信号処理方法。
(10) コンピュータを、
送信データの前記受信側にとって既知の部分が、前記送信データ内により均一に分散するように、前記送信データを並び替える並び替え部と、
前記並び替え部により並び替えられた前記送信データを用いて、キャリア信号を位相変調する変調部と、
前記変調部により変調された前記キャリア信号である送信信号を送信する送信部と
して機能させるプログラム。
(11) 送信データの既知の部分が、前記送信データ内により均一に分散するように並び替えられた前記送信データを送信する送信信号を受信する受信部と、
前記受信部により受信された前記送信信号である受信信号のフレームの先頭位置を検出する検出部と、
前記検出部により先頭位置が検出された前記受信信号の各フレームについて、所定のパラメータを算出するパラメータ算出部と、
前記パラメータ算出部により算出された前記パラメータを用いて、前記受信信号の各フレームを補正する補正部と、
前記補正部により補正された前記受信信号の各フレームを積算する積算部と、
前記積算部により積算された前記受信信号から前記送信データを復号する復号部と
を備える信号処理装置。
(12) 前記検出部は、
前記受信信号より既知の同期パタンを抜き出し、
既知拡散符号を生成し、
高速フーリエ変換を行って複素スペクトルを求め、
前記受信信号の高速フーリエ変換を行って複素受信信号スペクトルを求め、
前記複素スペクトルおよび前記複素受信信号スペクトルの高速フーリエ逆変換を行って相互相関値を求め、
所定の時間における相互相関値を求め、
相互相関値のピークを前記フレームの先頭位置として検出する
(11)に記載の信号処理装置。
(13) 前記検出部は、大きさ順に最大値から所定のフレーム数までの値を、前記相互相関値のピークとして検出する
(12)に記載の信号処理装置。
(14) 前記パラメータ算出部は、前記パラメータとして、所定の時間ブロック毎に、前記受信信号の周波数補正値と、前記受信信号の初期位相とを求め、
前記補正部は、前記時間ブロック毎に、前記パラメータ算出部により算出された前記周波数補正値を用いて前記受信信号の周波数を補正し、前記パラメータ算出部により算出された前記初期位相を用いて前記受信信号の初期位相を補正する
(11)乃至(13)のいずれかに記載の信号処理装置。
(15) 前記パラメータ算出部は、前記パラメータとして、所定の時間ブロック毎に、前記受信信号と既知の同期パタンとの相関性を示す相互相関値を求め、
前記積算部は、前記パラメータ算出部により算出された前記相互相関値を前記時間ブロックの重み係数として、前記補正部により補正された前記受信信号の各フレームを積算する
(11)乃至(14)のいずれかに記載の信号処理装置。
(16) 前記送信信号は、キャリア信号の位相が2位相偏移変調されている
(11)乃至(15)のいずれかに記載の信号処理装置。
(17) 前記送信信号は、キャリア信号の位相が4位相偏移変調されている
(11)乃至(16)のいずれかに記載の信号処理装置。
(18) 送信データの未知の部分には、送信対象の情報と前記情報の巡回冗長検査符号とを含み、
前記復号部は、前記巡回冗長検査符号を用いて、前記送信データに含まれる前記送信対象の情報の誤り判定を行う
(11)乃至(17)のいずれかに記載の信号処理装置。
(19) 送信データの既知の部分が、前記送信データ内により均一に分散するように並び替えられた前記送信データを送信する送信信号を受信し、
受信された前記送信信号である受信信号のフレームの先頭位置を検出し、
先頭位置が検出された前記受信信号の各フレームについて、所定のパラメータを算出し、
算出された前記パラメータを用いて、前記受信信号の各フレームを補正し、
補正された前記受信信号の各フレームを積算し、
積算された前記受信信号から前記送信データを復号する
信号処理方法。
(20) コンピュータを、
送信データの既知の部分が、前記送信データ内により均一に分散するように並び替えられた前記送信データを送信する送信信号を受信する受信部と、
前記受信部により受信された前記送信信号である受信信号のフレームの先頭位置を検出する検出部と、
前記検出部により先頭位置が検出された前記受信信号の各フレームについて、所定のパラメータを算出するパラメータ算出部と、
前記パラメータ算出部により算出された前記パラメータを用いて、前記受信信号の各フレームを補正する補正部と、
前記補正部により補正された前記受信信号の各フレームを積算する積算部と、
前記積算部により積算された前記受信信号から前記送信データを復号する復号部と
して機能させるプログラム。
Claims (20)
- 送信データの前記受信側にとって既知の部分が、前記送信データ内により均一に分散するように、前記送信データを並び替える並び替え部と、
前記並び替え部により並び替えられた前記送信データを用いて、キャリア信号を位相変調する変調部と、
前記変調部により位相変調された前記キャリア信号である送信信号を送信する送信部と
を備える信号処理装置。 - 前記並び替え部は、前記送信データの前記受信側にとって既知の部分と、前記送信データの前記受信側にとって未知の部分とを、それぞれ複数に分割し、分割された前記既知の部分の各部分データと、分割された前記未知の部分の各部分データとが交互に並ぶにように並び替える
請求項1に記載の信号処理装置。 - 前記送信データは、13オクテットの前記受信側にとって既知の部分と、6オクテットの前記受信側にとって未知の部分とにより構成され、
前記並び替え部は、前記受信側にとって既知の部分を2オクテットずつに分割し、前記受信側にとって未知の部分を1オクテットずつに分割し、2オクテットの前記既知の部分の部分データと、1オクテットの前記未知の部分の部分データとが交互に並ぶように並び替える
請求項2に記載の信号処理装置。 - 前記送信データの前記受信側にとって未知の部分は送信対象の情報を含み、前記送信データの前記受信側にとって既知の部分は、前記送信対象の情報に付加される所定の同期パタンを含む
請求項1に記載の信号処理装置。 - 前記送信データの前記受信側にとって未知の部分は、前記送信対象の情報の巡回冗長検査符号をさらに含む
請求項4に記載の信号処理装置。 - 前記変調部は、前記並び替え部により並び替えられた前記送信データを用いて、前記キャリア信号の位相を2位相偏移変調する
請求項1に記載の信号処理装置。 - 前記変調部は、前記並び替え部により並び替えられた前記送信データを用いて、前記キャリア信号の位相を4位相偏移変調する
請求項1に記載の信号処理装置。 - 前記並び替え部は、同一の前記送信データを複数回並び替え、
前記変調部は、前記並び替え部により前記送信データが並び替えられる度に、前記キャリア信号を位相変調し、
前記送信部は、前記変調部により前記キャリア信号が位相変調される度に、前記送信信号を送信する
請求項1に記載の信号処理装置。 - 送信データの前記受信側にとって既知の部分が、前記送信データ内により均一に分散するように、前記送信データを並び替え、
並び替えられた前記送信データを用いて、キャリア信号を位相変調し、
位相変調された前記キャリア信号である送信信号を送信する
信号処理方法。 - コンピュータを、
送信データの前記受信側にとって既知の部分が、前記送信データ内により均一に分散するように、前記送信データを並び替える並び替え部と、
前記並び替え部により並び替えられた前記送信データを用いて、キャリア信号を位相変調する変調部と、
前記変調部により変調された前記キャリア信号である送信信号を送信する送信部と
して機能させるプログラム。 - 送信データの既知の部分が、前記送信データ内により均一に分散するように並び替えられた前記送信データを送信する送信信号を受信する受信部と、
前記受信部により受信された前記送信信号である受信信号のフレームの先頭位置を検出する検出部と、
前記検出部により先頭位置が検出された前記受信信号の各フレームについて、所定のパラメータを算出するパラメータ算出部と、
前記パラメータ算出部により算出された前記パラメータを用いて、前記受信信号の各フレームを補正する補正部と、
前記補正部により補正された前記受信信号の各フレームを積算する積算部と、
前記積算部により積算された前記受信信号から前記送信データを復号する復号部と
を備える信号処理装置。 - 前記検出部は、
前記受信信号より既知の同期パタンを抜き出し、
既知拡散符号を生成し、
高速フーリエ変換を行って複素スペクトルを求め、
前記受信信号の高速フーリエ変換を行って複素受信信号スペクトルを求め、
前記複素スペクトルおよび前記複素受信信号スペクトルの高速フーリエ逆変換を行って相互相関値を求め、
所定の時間における相互相関値を求め、
相互相関値のピークを前記フレームの先頭位置として検出する
請求項11に記載の信号処理装置。 - 前記検出部は、大きさ順に最大値から所定のフレーム数までの値を、前記相互相関値のピークとして検出する
請求項12に記載の信号処理装置。 - 前記パラメータ算出部は、前記パラメータとして、所定の時間ブロック毎に、前記受信信号の周波数補正値と、前記受信信号の初期位相とを求め、
前記補正部は、前記時間ブロック毎に、前記パラメータ算出部により算出された前記周波数補正値を用いて前記受信信号の周波数を補正し、前記パラメータ算出部により算出された前記初期位相を用いて前記受信信号の初期位相を補正する
請求項11に記載の信号処理装置。 - 前記パラメータ算出部は、前記パラメータとして、所定の時間ブロック毎に、前記受信信号と既知の同期パタンとの相関性を示す相互相関値を求め、
前記積算部は、前記パラメータ算出部により算出された前記相互相関値を前記時間ブロックの重み係数として、前記補正部により補正された前記受信信号の各フレームを積算する
請求項11に記載の信号処理装置。 - 前記送信信号は、キャリア信号の位相が2位相偏移変調されている
請求項11に記載の信号処理装置。 - 前記送信信号は、キャリア信号の位相が4位相偏移変調されている
請求項11に記載の信号処理装置。 - 送信データの未知の部分には、送信対象の情報と前記情報の巡回冗長検査符号とを含み、
前記復号部は、前記巡回冗長検査符号を用いて、前記送信データに含まれる前記送信対象の情報の誤り判定を行う
請求項11に記載の信号処理装置。 - 送信データの既知の部分が、前記送信データ内により均一に分散するように並び替えられた前記送信データを送信する送信信号を受信し、
受信された前記送信信号である受信信号のフレームの先頭位置を検出し、
先頭位置が検出された前記受信信号の各フレームについて、所定のパラメータを算出し、
算出された前記パラメータを用いて、前記受信信号の各フレームを補正し、
補正された前記受信信号の各フレームを積算し、
積算された前記受信信号から前記送信データを復号する
信号処理方法。 - コンピュータを、
送信データの既知の部分が、前記送信データ内により均一に分散するように並び替えられた前記送信データを送信する送信信号を受信する受信部と、
前記受信部により受信された前記送信信号である受信信号のフレームの先頭位置を検出する検出部と、
前記検出部により先頭位置が検出された前記受信信号の各フレームについて、所定のパラメータを算出するパラメータ算出部と、
前記パラメータ算出部により算出された前記パラメータを用いて、前記受信信号の各フレームを補正する補正部と、
前記補正部により補正された前記受信信号の各フレームを積算する積算部と、
前記積算部により積算された前記受信信号から前記送信データを復号する復号部と
して機能させるプログラム。
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