JP3243776B2 - Frequency hopping transmission method - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、移動通信において情報
信号を小さな単位に分割し、広帯域にわたり周波数ホッ
ピングすることによりマルチプルアクセスを行う高速周
波数ホッピング伝送方法に関するものである。また、高
速周波数ホッピング伝送方法における受信部の復調に特
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-speed frequency hopping transmission method for performing multiple access by dividing an information signal into small units in a mobile communication and frequency hopping over a wide band. In addition, the present invention particularly relates to demodulation of a receiving unit in a high-speed frequency hopping transmission method.
【0002】[0002]
【従来の技術】CDMA伝送には、従来の変調信号を高
速レートの拡散符号で拡散する直接拡散(DS)方式と
周波数ホッピング(FH)方式に分類できる。FH方式
は、1シンボルをチップと呼ばれる単位に分割してチッ
プ毎に異なる中心周波数の信号に高速で切り替える必要
があり、装置の実現性が困難であるため、通常は直接拡
散(DS)方式が用いられる。直接拡散方式は、各ユー
ザが異なる拡散符号を用いて同一周波数帯で通信を行
い、各ユーザの分離は拡散符号の相関検出によって行
う。この場合、符号分割に用いる拡散符号は完全な直交
符号系列でなく系列間に相関があり、同時通信を行う各
局間に他局間干渉を生じ、通信品質の劣化が生じる。2. Description of the Related Art CDMA transmission can be classified into a direct spreading (DS) system and a frequency hopping (FH) system in which a conventional modulated signal is spread by a high-rate spreading code. In the FH system, it is necessary to divide one symbol into units called chips and switch to a signal having a different center frequency for each chip at a high speed, and it is difficult to realize a device. Used. In the direct spreading method, each user performs communication in the same frequency band using different spreading codes, and each user is separated by detecting correlation of the spreading codes. In this case, the spreading code used for code division is not a perfect orthogonal code sequence but has a correlation between the sequences, causing interference between other stations performing simultaneous communication, and deteriorating communication quality.
【0003】一方周波数ホッピングは、各ユーザのデー
タを拡散率に相当するチップに分け、各チップ毎に異な
る搬送波周波数で伝送する。従って同一セル内の下りチ
ャネルにおいては各ユーザの信号は周波数軸上で完全に
分離されており、チャネル間の直交性は完全に実現され
ている。図7に情報伝送レートの4倍のホッピング周波
数で高速周波数ホッピングを行う場合の動作原理を示
す。この例では1情報シンボルはチップと呼ばれる4つ
の単位に分割され、f1〜f4の異なる搬送波周波数で
無線伝搬する。この図では1ユーザについての送信パタ
ーンを示しているが、3つの搬送波周波数帯においてあ
る時間に1ユーザは占有している周波数は1つであるの
で、送信パターンを時間シフトすることにより4ユーザ
が互いに周波数軸上でスペクトルが重なり合うことなく
通信を行うことができる。さらに1情報シンボルをPG
個のチップに分割して周波数ホッピングを行う場合に
は、PG人のユーザが互いに直交して独立に通信を行う
ことができる。上りチャネルにおいては、伝搬遅延を考
慮すると、各チャネルのチップレベルでの同期は保たれ
ないため、チャネルの直交性は不完全になる。[0003] On the other hand, in frequency hopping, data of each user is divided into chips corresponding to a spreading factor, and each chip is transmitted at a different carrier frequency. Therefore, in the downlink channel in the same cell, the signal of each user is completely separated on the frequency axis, and the orthogonality between channels is completely realized. FIG. 7 shows an operation principle in the case where high-speed frequency hopping is performed at a hopping frequency four times the information transmission rate. In this example, one information symbol is divided into four units called chips, and wirelessly propagates at different carrier frequencies f1 to f4. In this figure, the transmission pattern for one user is shown. However, since one user occupies one frequency at any one time in the three carrier frequency bands, four users can be shifted by time-shifting the transmission pattern. Communication can be performed without overlapping spectra on the frequency axis. One more information symbol is PG
When frequency hopping is performed by dividing into chips, PG users can communicate independently orthogonally to each other. In the uplink channel, when the propagation delay is considered, the synchronization at the chip level of each channel is not maintained, and the orthogonality of the channels becomes incomplete.
【0004】周波数ホッピングにおいては前述のように
高速周波数切り替えの可能な周波数シンセサイザが必要
であり、この実現が困難であるために実用に供すること
は少なかった。しかし最近ではDDS(Direct Digital
Synthesizer)のLSIが製造されるようになり、従来
のVCO(Voltage Control Oscilator )型の周波数シ
ンセサイザに比較して大幅に高速切り替えが可能になっ
てきた。また文献電子情報通信学会論文誌B-ll Vol.J77
B-ll No.5 pp.233-239 1993 年5 月「ディジタル信号処
理を用いた高速周波数ホッピング送受信機の構成とその
特性」にはROM(Read Only Memory)を用いた高速周
波数切り替えが可能な周波数ホッピング変調器とディジ
タルサンプリングによる折り返し信号を利用する高速周
波数切り替えが可能な周波数ホッピング受信機が提案さ
れている。いずれにしろ前述のようなディジタル処理に
よる周波数切り替え技術を用いることにより、周波数ホ
ッピングCDMAアクセス方式が可能になってきた。[0004] In frequency hopping, a frequency synthesizer capable of high-speed frequency switching is required as described above, and it is difficult to realize this. However, recently, DDS (Direct Digital
Synthesizer (LSI) LSIs have been manufactured, and switching at a much higher speed has become possible as compared with a conventional VCO (Voltage Control Oscilator) type frequency synthesizer. The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers B-ll Vol.J77
B-ll No.5 pp.233-239 May 1993 "Configuration and Characteristics of High-Speed Frequency Hopping Transceiver Using Digital Signal Processing" enables high-speed frequency switching using ROM (Read Only Memory). A frequency hopping receiver capable of high-speed frequency switching using a frequency hopping modulator and a loopback signal by digital sampling has been proposed. In any case, the frequency hopping CDMA access system has been made possible by using the above-described frequency switching technology based on digital processing.
【0005】図6に高速周波数ホッピングを行う従来の
受信機のブロック構成を示す。図6において、周波数ホ
ッピングされた受信信号は、バンドパス・フィルタ60
1を介して、周波数ホッピング・シンセサイザ602で
発生するホッピングする周波数を用いて、ミクサ602
で周波数変換して通常の信号に戻す。この周波数ホッピ
ング・シンセサイザ602が上記で説明した周波数シン
セサイザである。この後、直交検波回路606で直交検
波された受信信号は、A/D変換器607でデジタル信
号に変換され、遅延検波回路608、識別・判定部60
9で情報データ出力信号となる。FIG. 6 shows a block diagram of a conventional receiver for performing high-speed frequency hopping. In FIG. 6, the frequency-hopped received signal is transmitted to a band-pass filter 60.
1 using the hopping frequency generated by the frequency hopping synthesizer 602.
To convert the signal back to a normal signal. This frequency hopping synthesizer 602 is the frequency synthesizer described above. Thereafter, the received signal subjected to the quadrature detection by the quadrature detection circuit 606 is converted into a digital signal by the A / D converter 607, and the delay detection circuit 608 and the identification / determination unit 60
9 is an information data output signal.
【0006】この周波数ホッピング信号が移動通信伝搬
路を通る場合には、レイリー・フェージングにより受信
信号レベル、受信位相が変動する。従って従来の周波数
ホッピング方式においては、各搬送波周波数に応じてフ
ェージングに起因する振幅変動、位相変動が異なってい
る。このため、情報を搬送波位相で伝搬する位相変調方
式では、差動符号化して前後のシンボルの相対位相に情
報を載せて、上記の様に、受信側では遅延検波を行うこ
とにより情報データを識別、判定する方法が一般的であ
る。しかし、遅延検波を使用するこの従来の受信方式で
は、前述のように送信データを差動符号化するため、無
線区間での1ビット誤りが情報データの2ビット誤りに
なる。したがって、同期検波に比較すると、例えば2相
位相変調方式(BPSK変調)では、同じ信号電力対雑
音電力比(SNR)に対して、受信誤り率は約3dB劣
化する。When the frequency hopping signal passes through the mobile communication channel, the received signal level and the received phase fluctuate due to Rayleigh fading. Therefore, in the conventional frequency hopping method, amplitude fluctuation and phase fluctuation caused by fading differ according to each carrier frequency. For this reason, in the phase modulation method in which information is propagated at the carrier wave phase, the information is identified by differentially encoding and placing the information on the relative phase of the preceding and succeeding symbols and performing delay detection on the receiving side as described above. Is generally determined. However, in this conventional receiving method using differential detection, since transmission data is differentially encoded as described above, a 1-bit error in a wireless section becomes a 2-bit error in information data. Therefore, as compared with the synchronous detection, for example, in the two-phase modulation scheme (BPSK modulation), the reception error rate deteriorates by about 3 dB for the same signal power to noise power ratio (SNR).
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】本発明では、情報を広
い帯域にわたって搬送波周波数を切り替える高速周波数
ホッピング伝送方法において、送信パターン既知のパイ
ロットシンボルを情報シンボル区間に一定周期で挿入し
て、各搬送波周波数毎に伝送路の位相変動を推定、補償
することにより絶対同期検波が可能な復調を提供するも
のである。SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, in a high-speed frequency hopping transmission method for switching a carrier frequency over a wide band of information, a pilot symbol having a known transmission pattern is inserted into an information symbol section at a fixed period, and each carrier frequency is transmitted. The present invention provides a demodulation capable of performing absolute synchronous detection by estimating and compensating for a phase variation of a transmission line every time.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
情報データをN分割しこのN分割したそれぞれのデータ
(チップ)を異なる搬送波周波数で伝送して多元接続伝
送を行う周波数ホッピング伝送方法において、送信側
は、パターン既知のパイロット信号を情報データ信号の
間に数シンボル毎に周期的に挿入したパイロット・シン
ボル区間を有するフレーム構成を生成して送信し、受信
側は、ホッピングパターンに応じて入力信号を中心周波
数ゼロの信号に周波数変換し、前記パイロット・シンボ
ル区間においては、各チップの位相を求め、前記パイロ
ット・シンボル区間で平均化して誤差を求め、情報シン
ボル区間では、各シンボル内の同一搬送波周波数でのチ
ップにおける振幅と位相を情報シンボル区間位置に応じ
て、求めた誤差により内挿補間して補償し、前記位相補
償された1シンボル内の各チップの信号を同相で合成
し、前記合成した信号を識別、判定することを特徴とす
る周波数ホッピング伝送方法である。According to the first aspect of the present invention,
In a frequency hopping transmission method in which information data is divided into N and each of the N divided data (chips) is transmitted at a different carrier frequency to perform multiple access transmission, a transmitting side transmits a pilot signal having a known pattern between information data signals. Pilot symbol periodically inserted every few symbols
Generate and transmit a frame configuration having a vol section , the receiving side frequency-converts the input signal into a signal having a center frequency of zero according to the hopping pattern, and in the pilot symbol section, obtains the phase of each chip, the calculated error by averaging with pyro <br/> Tsu preparative symbol interval, in the information symbol section, in accordance with the information symbol section position the amplitude and phase of the chip at the same carrier frequency in each symbol, obtained error And compensating by interpolating, and synthesizing the signals of the chips in one symbol that have been phase-compensated in phase, and identifying and determining the synthesized signal.
【0009】請求項2記載の発明は、情報データをN分
割しこのN分割したそれぞれのデータ(チップ)を異な
る搬送波周波数で伝送して多元接続伝送を行う周波数ホ
ッピング伝送システムにおいて、送信側は、パターン既
知のパイロット信号を情報データ信号の間に数シンボル
毎に周期的に挿入したパイロット・シンボル区間を有す
るフレーム構成を生成して送信し、受信側は、ホッピン
グ・パターンに応じて入力信号を中心周波数ゼロの信号
に周波数変換する周波数変換部と、前記パイロット・シ
ンボル区間においては、各チップの位相を求め、前記パ
イロット・シンボル区間で平均化して誤差を求めるパイ
ロット・シンボル位相誤差抽出部と、情報シンボル区間
では、各シンボル内の同一搬送波周波数でのチップにお
ける振幅と位相を情報シンボル区間位置に応じて、求め
た誤差により内挿補間して補償するデータ・シンボル位
相補償部と、前記位相補償された1シンボル内の各チッ
プの信号を同相で合成するチップ同相合成部と、前記合
成した信号を識別、判定する識別・判定部を有すること
を特徴とする周波数ホッピング伝送システムである。According to a second aspect of the present invention, in a frequency hopping transmission system for performing multiple access transmission by dividing information data into N and transmitting the N-divided data (chips) at different carrier frequencies, the transmitting side includes: It has a pilot symbol section in which a pilot signal with a known pattern is periodically inserted every few symbols between information data signals.
Generate and transmit a frame configuration that the reception side, a frequency conversion section for frequency-converting the center frequency of zero signal input signal in accordance with the hopping pattern, in the pilot symbol interval, the phase of each chip determined, a pilot symbol phase error extracting unit for obtaining an error by averaging in the Pas <br/> pilots symbols interval, the information symbol period, amplitude and phase information symbols in the chip at the same carrier frequency in each symbol A data / symbol phase compensator for interpolating and compensating for the obtained error according to the section position, a chip in-phase synthesizer for synthesizing in-phase the signals of the respective chips in one symbol whose phase is compensated, A frequency hopping transmission system including an identification / determination unit that identifies and determines a synthesized signal.
【0010】請求項3記載の発明は、情報データをN分
割しこのN分割したそれぞれのデータ(チップ)を異な
る搬送波周波数で伝送して多元接続伝送を行う周波数ホ
ッピング伝送システムにおける受信装置において、ホッ
ピングパターンに応じて入力信号を中心周波数ゼロの信
号に周波数変換する周波数変換部と、パターン既知のパ
イロット信号を情報データ信号の間に数シンボル毎に周
期的に挿入したパイロット・シンボル区間においては、
各チップの位相を求め、前記パイロット・シンボル区間
で平均化して誤差を求めるパイロット・シンボル位相誤
差抽出部と、情報シンボル区間では、各シンボル内の同
一搬送波周波数でのチップにおける振幅と位相を情報シ
ンボル区間位置に応じて、求めた誤差により内挿補間し
て補償するデータ・シンボル位相補償部と、前記位相補
償された1シンボル内の各チップの信号を同相で合成す
るチップ同相合成部と、前記合成した信号を識別、判定
する識別・判定部とを有することを特徴とする周波数ホ
ッピング伝送システムにおける受信装置である。According to a third aspect of the present invention, there is provided a receiving apparatus in a frequency hopping transmission system for performing multiple access transmission by dividing information data into N and transmitting the N-divided data (chips) at different carrier frequencies. A frequency conversion unit for converting the frequency of an input signal into a signal having a center frequency of zero according to a pattern;
The pilot signal is cycled every few symbols between information data signals.
In the pilot symbol section inserted periodically ,
Obtains a phase of each chip, a pilot symbol phase error extracting unit for obtaining an error by averaging in the pilot symbol interval, in the information symbol section, the amplitude and phase of the information symbol in the chip at the same carrier frequency in each symbol A data / symbol phase compensator for interpolating and compensating for the obtained error according to the section position, a chip in-phase synthesizer for synthesizing in-phase the signals of the respective chips in one symbol whose phase has been compensated, A receiving apparatus in a frequency hopping transmission system, comprising: an identification / determination unit that identifies and determines a synthesized signal.
【0011】請求項4記載の発明は、前記周波数変換部
は、アナログの受信信号に対して周波数変換を行い、そ
の後に、A/D変換部でデジタル信号に変換することを
特徴とする請求項3記載の周波数ホッピング伝送システ
ムにおける受信装置である。According to a fourth aspect of the present invention, the frequency conversion section performs frequency conversion on an analog reception signal, and then converts the signal into a digital signal by an A / D conversion section. 3. A receiving device in the frequency hopping transmission system according to 3.
【0012】請求項5記載の発明は、前記周波数変換部
は、A/D変換部でデジタル信号に変換されたデジタル
の受信信号に対して周波数変換を行うことを特徴とする
請求項3記載の周波数ホッピング伝送システムにおける
受信装置である。According to a fifth aspect of the present invention, the frequency conversion section performs frequency conversion on a digital reception signal converted into a digital signal by an A / D conversion section. It is a receiving device in a frequency hopping transmission system.
【0013】[0013]
【作用】本発明によれば、情報を広い帯域にわたって搬
送波周波数を切り替える高速周波数ホッピング伝送方法
において、送信パターン既知のパイロット・シンボルを
情報シンボル区間に一定周期で挿入している。このパイ
ロット・シンボルを用いて、各搬送波周波数毎に伝送路
の位相変動を推定、補償することにより絶対同期検波が
実現できる。従来の遅延検波を用いる方法に比較して、
同じ受信誤り率特性を得るための受信信号電力をほぼ3
dB程度低減することができる。これは、言い換えれ
ば、送信電力をほぼ3dB程度低減することができるこ
とを意味する。According to the present invention, in a high-speed frequency hopping transmission method for switching a carrier frequency over a wide band of information, a pilot symbol having a known transmission pattern is inserted into an information symbol section at a constant period. Absolute synchronous detection can be realized by estimating and compensating for phase fluctuations of the transmission line for each carrier frequency using the pilot symbols. Compared to the conventional method using differential detection,
The received signal power for obtaining the same reception error rate characteristic is almost 3
It can be reduced by about dB. This means that the transmission power can be reduced by about 3 dB.
【0014】[0014]
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【0015】図1は、本発明の高速周波数ホッピング信
号受信装置に関する基本構成のブロック図である。受信
した1情報シンボル内の各チップ信号に対して、ホッピ
ング・パターン発生器105で発生するそれぞれの搬送
波周波数に応じた搬送波周波数(あるいはオフセット周
波数)の局発周波数を、局部周波数生成部104におい
てディジタル信号として生成する。この周波数と受信し
た信号をA/D変換した受信デジタル信号とを周波数変
換部103により複素乗算することにより中心周波数ゼ
ロのベースバンド信号を生成する。このそれぞれの搬送
波周波数において独立な伝送路変動を受けるため、この
時点での受信複素ベースバンド信号は位相回転を受け
る。位相変調信号に対して絶対同期検波を行うために
は、この受信位相の絶対位相を求める必要がある。本発
明における周波数ホッピング伝送方法では、情報信号の
中に周期的に数シンボルの送信パターン既知のパイロッ
ト信号を挿入する方法を用いる。FIG. 1 is a block diagram of a basic configuration of a high-speed frequency hopping signal receiving apparatus according to the present invention. For each chip signal in one received information symbol, a local frequency of a carrier frequency (or an offset frequency) corresponding to each carrier frequency generated by the hopping pattern generator 105 is digitally output by the local frequency generator 104. Generate as a signal. This frequency and a received digital signal obtained by A / D conversion of the received signal are subjected to complex multiplication by the frequency converter 103 to generate a baseband signal having a center frequency of zero. At this point, the received complex baseband signal undergoes phase rotation because it undergoes independent transmission path fluctuations at each carrier frequency. In order to perform absolute synchronous detection on the phase modulation signal, it is necessary to determine the absolute phase of the reception phase. In the frequency hopping transmission method according to the present invention, a method of periodically inserting a pilot signal having a known transmission pattern of several symbols into an information signal is used.
【0016】図2に本発明におけるフレーム構成を示
す。図2は、パイロット・シンボルとデータ・シンボル
とで構成される1ブロックを示し、各々のシンボルを4
つのチップに分割して高速周波数ホッピングする場合の
例を示す。フレームに含まれている既知のパイロットシ
ンボルを用いてその受信位相によりその同一の伝送路に
おける受信側での絶対位相を求めることができる。移動
通信環境では、レイリー変動による伝送路変動を無視で
きる間隔にパイロット・シンボルを挿入する必要があ
る。このようなパイロット・シンボルを含む送信信号を
受信するとして、以下説明する。FIG. 2 shows a frame configuration according to the present invention. FIG. 2 shows a pilot symbol and a data symbol.
And each symbol is represented by 4 blocks.
An example in the case of dividing into one chip and performing fast frequency hopping will be described. Using the known pilot symbols included in the frame, the absolute phase at the receiving side in the same transmission path can be obtained from the received phase. In a mobile communication environment, it is necessary to insert pilot symbols at intervals where transmission path fluctuations due to Rayleigh fluctuations can be ignored. A description will be given below assuming that a transmission signal including such a pilot symbol is received.
【0017】さて、図1において、パイロット・シンボ
ル位相誤差検出部108では、パイロット・シンボルを
用いて各搬送波周波数における受信側での絶対位相を求
める。この処理は送信位相に対する位相誤差を求めるこ
とに等しい。1ブロック内の連続した数シンボルのパイ
ロット・シンボル(以下、パイロット・シンボル区間と
いう)での受信位相誤差を平均化することにより熱雑音
の影響を取り除く。情報データの受信位相の推定は、当
該ブロックのパイロット・シンボル区間と次のブロック
のパイロット・シンボル区間の受信位相誤差を内挿補間
して求め、それぞれの情報シンボル位置における受信位
相誤差とし、データ・シンボル位相補償部106におい
てこの位相誤差を補正することにより各情報データの絶
対受信位相とする。In FIG. 1, pilot symbol phase error detecting section 108 obtains the absolute phase on the receiving side at each carrier frequency using the pilot symbols. This processing is equivalent to obtaining a phase error with respect to the transmission phase. Pilot symbols contiguous several symbols in one block (hereinafter, the pilot symbol section
) To eliminate the effect of thermal noise. Estimation of the received phase of the information data, those
Obtained by interpolating the received phase errors of the pilot symbol interval and the next block <br/> pilot symbol section of the block, and a reception phase error at each of the information symbol positions, the data symbol phase compensator 106 By correcting this phase error, the absolute reception phase of each information data is obtained.
【0018】図5に、データ・シンボル位相補償部10
6において、パイロット・シンボルを用いて各情報シン
ボルの各チップにおける受信位相を求める方法の原理を
示す。図5は、直線補正する場合を示している。受信し
た既知のパイロット・シンボルを用いて、1ブロック内
のパイロット・シンボル区間を直線補間することで、位
相誤差を補正する。FIG. 5 shows a data symbol phase compensator 10.
6 shows the principle of a method for obtaining the reception phase of each information symbol in each chip using pilot symbols. FIG. 5 shows a case where straight line correction is performed. Within one block using the received known pilot symbols
The phase error is corrected by linearly interpolating the pilot symbol section of
【0019】また、図1において、1シンボル内の各チ
ップにおいては情報データは同一であるから、チップ同
相合成回路109において位相補償した各チップの信号
を複素平面上で同相合成する。この1シンボル内の全チ
ップの信号を合成した信号を、識別・判定回路110で
1又は0のデータに識別・判定する。In FIG. 1, since the information data is the same in each chip within one symbol, the chip in-phase synthesizing circuit 109 in-phase synthesizes the signals of the respective chips on the complex plane. A signal obtained by combining the signals of all chips in one symbol is identified / determined by the identification / determination circuit 110 into data of 1 or 0.
【0020】この構成で、パイロット・シンボル区間に
おいては、各チップの位相を求め、このパイロット・シ
ンボル区間で平均化して誤差を求める。この誤差をもち
いて、情報シンボル区間では、各シンボル内の同一搬送
波周波数でのチップにおける振幅と位相を情報シンボル
区間位置に応じて内挿補間して補償している。このよう
にして、フェージング歪みを補償しているので、絶対同
期検波ができる。[0020] In this configuration, the pilot symbol interval, obtains the phase of each chip, the pilot Shi
The error is obtained by averaging over the symbol interval. Using this error, in the information symbol section, the amplitude and phase of the chip at the same carrier frequency in each symbol are compensated by interpolation according to the information symbol section position. Since the fading distortion is compensated in this way, absolute synchronous detection can be performed.
【0021】図3に本発明の高速周波数ホッピング装置
の詳細な実施例構成のブロック図を示す。受信機入力R
F周波数は、バンドパス・フィルタ(BPF)303の
後、周波数変換部304で局発振器305からの信号と
混合されて、IF(中間周波)に周波数変換される。こ
の時点では各チップの中心周波数は異なったままAGC
増幅器307で所要の信号レベルまで増幅される。その
後、直交検波回路308でベースバンド同相成分、直交
成分を出力し、A/D変換器309でそれぞれディジタ
ル信号に変換される。デジタル信号は、ベースバンド・
ディジタル処理周波数変換部310により、ホッピング
・パターン部312からのホッピング・パターンに応じ
て局部周波数生成部311で発生する周波数を用いて、
中心周波数ゼロの信号に周波数変換される。これで、通
常の周波数ホッピングされていない信号となる。この周
波数変換された各チップは、パイロット・シンボル位相
誤差抽出部313,位相誤差平均化・推定部314にお
いて、それぞれのチップ毎にパイロット・シンボルを用
いて伝送路推定されて、位相補償される。具体的には、
パイロット・シンボル位相誤差抽出部313,位相誤差
平均化・推定部314において、パイロット・シンボル
区間で、各チップの位相を求め、このパイロット・シン
ボル区間で平均化して位相誤差を求めている。そして、
求めた位相誤差を用いて、遅延された情報シンボルに対
して、各シンボル内の同一搬送波周波数でのチップにお
ける振幅と位相を情報シンボル位置に応じて内挿補間し
て求め、データ・シンボル位相補償部316で、位相補
正する。補償された信号は、チップ同相合成回路320
で1シンボル内のチップ・データを同相合成される。そ
の後、その合成されたデータ・シンボルは、識別・判定
回路321で情報データに戻されて出力される。FIG. 3 is a block diagram showing a detailed embodiment of the high-speed frequency hopping apparatus according to the present invention. Receiver input R
After the band-pass filter (BPF) 303, the F frequency is mixed with a signal from the local oscillator 305 by the frequency conversion unit 304, and frequency-converted to IF (intermediate frequency). At this point, the AGC is performed while the center frequency of each chip is different.
The signal is amplified by the amplifier 307 to a required signal level. Thereafter, the quadrature detection circuit 308 outputs the baseband in-phase component and the quadrature component, and the A / D converter 309 converts the components into digital signals. The digital signal is
The digital processing frequency conversion unit 310 uses the frequency generated by the local frequency generation unit 311 in accordance with the hopping pattern from the hopping pattern unit 312,
The frequency is converted to a signal having a center frequency of zero. This is a signal that has not been subjected to normal frequency hopping. The frequency-converted chips are subjected to transmission path estimation using a pilot symbol for each chip in a pilot symbol phase error extracting section 313 and a phase error averaging / estimating section 314, and are phase compensated. In particular,
Pilot symbol phase error extracting unit 313, the phase error averaging-estimator 314, a pilot symbol interval, obtains the phase of each chip, the pilot Singh
The phase error is obtained by averaging in the vol interval. And
Using the obtained phase error, for the delayed information symbol, the amplitude and phase of the chip at the same carrier frequency in each symbol are obtained by interpolation according to the information symbol position, and the data symbol phase compensation is performed. In the section 316, the phase is corrected. The compensated signal is output to the chip in-phase synthesis circuit 320.
, The chip data in one symbol are combined in phase. Thereafter, the combined data symbol is returned to information data by the identification / determination circuit 321 and output.
【0022】上記のベースバンドで周波数変換する構成
である周波数変換部310、局部周波数生成部311、
ホッピング・パターン発生器の具体的な例としては、 (1)ROM、DDS(Direct Digital Synthesizer)
等で生成したディジタル周波数波形を複素乗算処理、あ
るいはこれと等価な処理をする方法。The frequency conversion unit 310, the local frequency generation unit 311, and the frequency conversion unit configured to perform the frequency conversion in the baseband.
Specific examples of the hopping pattern generator include: (1) ROM, DDS (Direct Digital Synthesizer)
A method of performing complex multiplication processing or equivalent processing on the digital frequency waveform generated by the above method.
【0023】(2)高速フーリエ変換(FFT)を用い
て周波数−時間変換を行う方法。(2) A method of performing frequency-time conversion using fast Fourier transform (FFT).
【0024】(3)従来技術の項の文献に示されている
サンプリングによる折り返し信号を用いた周波数変換フ
ィルタを用いる方法等がある。(3) There is a method using a frequency conversion filter using a loopback signal by sampling, which is described in the literature of the related art.
【0025】図4にRF帯、あるいはIF帯でアナログ
的に高速周波数変換を行う場合の高速周波数ホッピング
信号受信装置の実施例を示す。この場合には高速周波数
切り替えが可能な周波数シンセサイザ405が必要にな
る。A/D変換部410以降の処理は、図3の実施例と
同様である。このため、説明を省略する。FIG. 4 shows an embodiment of a high-speed frequency hopping signal receiving apparatus for performing high-speed frequency conversion in an analog manner in the RF band or the IF band. In this case, a frequency synthesizer 405 capable of high-speed frequency switching is required. The processing after the A / D converter 410 is the same as in the embodiment of FIG. Therefore, the description is omitted.
【0026】また、本発明で使用しているフレームにお
けるパイロット・シンボル信号を用いて、複数のパイロ
ット・シンボル区間における1シンボル内の周波数ホッ
ピング・パターンを検出することにより、初期同期、ト
ラッキングを行うこともできる。Further, by using a pilot symbol signal in a frame used in the present invention to detect a frequency hopping pattern in one symbol in a plurality of pilot symbol sections, to perform initial synchronization and tracking. Can also.
【0027】[0027]
【発明の効果】以上、本発明によれば、情報を広い帯域
にわたって搬送波周波数を切り替える高速周波数ホッピ
ング伝送方法において、送信パターン既知のパイロット
・シンボルを情報シンボル区間に一定周期で挿入してい
る。このパイロット・シンボルを用いて、各搬送波周波
数毎に伝送路の位相変動を推定、補償することにより絶
対同期検波が実現できる。従来の遅延検波を用いる方法
に比較して、同じ受信誤り率特性を得るための受信信号
電力をほぼ3dB程度低減することができる。これは、
言い換えれば、送信電力をほぼ3dB程度低減すること
ができることを意味する。As described above, according to the present invention, in a high-speed frequency hopping transmission method for switching information over a wide frequency band, a pilot symbol having a known transmission pattern is inserted into an information symbol section at a constant period. Absolute synchronous detection can be realized by estimating and compensating for phase fluctuations of the transmission line for each carrier frequency using the pilot symbols. Compared with the conventional method using differential detection, the received signal power for obtaining the same reception error rate characteristic can be reduced by about 3 dB. this is,
In other words, it means that the transmission power can be reduced by about 3 dB.
【図1】本発明の高速周波数ホッピング伝送システムの
受信装置の基本構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating a basic configuration of a receiving device of a high-speed frequency hopping transmission system according to the present invention.
【図2】本発明の高速周波数ホッピング信号のフレーム
構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a frame configuration of a high-speed frequency hopping signal according to the present invention.
【図3】本発明の高速周波数ホッピング伝送システムの
受信装置の詳細な実施例構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating a detailed configuration of a receiving apparatus of the high-speed frequency hopping transmission system according to the present invention.
【図4】本発明の高速周波数ホッピング伝送システムの
他の実施例構成を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of another embodiment of the high-speed frequency hopping transmission system of the present invention.
【図5】本発明の高速周波数ホッピング伝送システムに
おいて各チップの受信位相を求める原理を示す図であ
る。FIG. 5 is a diagram illustrating a principle of obtaining a reception phase of each chip in the high-speed frequency hopping transmission system of the present invention.
【図6】従来の周波数ホッピング伝送システムの受信機
のブロック構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a block configuration of a receiver of a conventional frequency hopping transmission system.
【図7】高速周波数ホッピングの原理を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating the principle of fast frequency hopping.
101 拡散信号入力端子 102 識別判定データ出力端子 103 周波数変換部 103 局部周波数生成部 105 ホッピング・パターン発生器 106 パイロット・シンボル位相誤差抽出・平均化部 107 データ・シンボル遅延部 108 データ・シンボル位相補償部 109 チップ同相合成回路 110 識別・判定部 301 RF変調信号入力端子 302 識別判定データ出力端子 303 BPF(バンドパス・フィルタ) 303 ミクサ 305 発振器 306 BPF(バンドパス・フィルタ) 307 AGC増幅器 308 直交検波器 309 A/D変換器 310 周波数変換部 311 局部周波数生成部 312 ホッピング・パターン発生部 313 パイロット・シンボル位相誤差抽出部 314 パイロット・シンボル位相誤差平均化部 315 データ・シンボル遅延部 316 データ・シンボル位相補償部 317 シンボル・タイミング抽出部 318 フレーム・タイミング抽出部 319 メモリ回路 320 チップ同相合成回路 321 識別・判定部 401 RF変調信号入力端子 402 識別判定データ出力端子 403 BPF(バンドパス・フィルタ) 403 ミクサ 405 ホッピング・シンセサイザ 406 ホッピング・パターン発生器 407 BPF(バンドパス・フィルタ) 408 AGC増幅器 409 直交検波器 410 A/D変換器 410 周波数変換部 411 パイロット・シンボル位相誤差抽出部 412 パイロット・シンボル位相誤差平均化部 413 データ・シンボル遅延部 414 データ・シンボル位相補償部 415 シンボル・タイミング抽出部 416 フレーム・タイミング抽出部 417 メモリ回路 418 チップ同相合成回路 419 識別・判定部 Reference Signs List 101 Spread signal input terminal 102 Identification judgment data output terminal 103 Frequency conversion unit 103 Local frequency generation unit 105 Hopping pattern generator 106 Pilot symbol phase error extraction and averaging unit 107 Data symbol delay unit 108 Data symbol phase compensation unit 109 Chip in-phase synthesis circuit 110 Identification / judgment unit 301 RF modulation signal input terminal 302 Identification judgment data output terminal 303 BPF (bandpass filter) 303 Mixer 305 Oscillator 306 BPF (Bandpass filter) 307 AGC amplifier 308 Quadrature detector 309 A / D converter 310 Frequency conversion unit 311 Local frequency generation unit 312 Hopping pattern generation unit 313 Pilot symbol phase error extraction unit 314 Pilot symbol phase error averaging unit 315 Data / symbol delay section 316 Data / symbol phase compensating section 317 Symbol / timing extracting section 318 Frame / timing extracting section 319 Memory circuit 320 Chip in-phase combining circuit 321 Identification / determination section 401 RF modulation signal input terminal 402 Identification determination data output terminal 403 BPF (Band Pass Filter) 403 Mixer 405 Hopping Synthesizer 406 Hopping Pattern Generator 407 BPF (Band Pass Filter) 408 AGC Amplifier 409 Quadrature Detector 410 A / D Converter 410 Frequency Converter 411 Pilot Symbol Phase Error Extraction unit 412 Pilot symbol phase error averaging unit 413 Data symbol delay unit 414 Data symbol phase compensation unit 415 Symbol timing extraction unit 416 Frame Timing extraction unit 417 Memory circuit 418 Chip in-phase synthesis circuit 419 Identification / judgment unit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04B 1/69 - 1/713 H04J 13/00 - 13/06 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H04B 1/69-1/713 H04J 13/00-13/06
Claims (5)
れぞれのデータ(チップ)を異なる搬送波周波数で伝送
して多元接続伝送を行う周波数ホッピング伝送方法にお
いて、 送信側は、パターン既知のパイロット信号を情報データ
信号の間に数シンボル毎に周期的に挿入したパイロット
・シンボル区間を有するフレーム構成を生成して送信
し、 受信側は、ホッピングパターンに応じて入力信号を中心
周波数ゼロの信号に周波数変換し、前記 パイロット・シンボル区間においては、各チップの
位相を求め、前記パイロット・シンボル区間で平均化し
て誤差を求め、 情報シンボル区間では、各シンボル内の同一搬送波周波
数でのチップにおける振幅と位相を情報シンボル区間位
置に応じて、求めた誤差により内挿補間して補償し、 前記位相補償された1シンボル内の各チップの信号を同
相で合成し、 前記合成した信号を識別、判定することを特徴とする周
波数ホッピング伝送方法。1. A frequency hopping transmission method in which information data is divided into N, and each of the N divided data (chips) is transmitted at a different carrier frequency to perform multiple access transmission. Pilot periodically inserted every few symbols between information data signals
Generating and transmitting a frame configuration having a symbol section , the receiving side converts the frequency of the input signal into a signal having a center frequency of zero according to the hopping pattern, and obtains the phase of each chip in the pilot symbol section. obtains an error by averaging in the pilot symbol interval, in the information symbol section, the amplitude and phase of the chip at the same carrier frequency in each symbol in accordance with the information symbol interval position, said interpolation by error obtained A frequency hopping transmission method comprising: synthesizing the signals of each chip in one symbol, the phases of which are compensated in phase, and identifying and determining the synthesized signals.
れぞれのデータ(チップ)を異なる搬送波周波数で伝送
して多元接続伝送を行う周波数ホッピング伝送システム
において、 送信側は、パターン既知のパイロット信号を情報データ
信号の間に数シンボル毎に周期的に挿入したパイロット
・シンボル区間を有するフレーム構成を生成して送信
し、 受信側は、ホッピングパターンに応じて入力信号を中心
周波数ゼロの信号に周波数変換する周波数変換部と、前記 パイロット・シンボル区間においては、各チップの
位相を求め、前記パイロット・シンボル区間で平均化し
て誤差を求めるパイロット・シンボル位相誤差抽出部
と、 情報シンボル区間では、各シンボル内の同一搬送波周波
数でのチップにおける振幅と位相を情報シンボル区間位
置に応じて、求めた誤差により内挿補間して補償するデ
ータ・シンボル位相補償部と、 前記位相補償された1シンボル内の各チップの信号を同
相で合成するチップ同相合成部と、 前記合成した信号を識別、判定する識別・判定部を有す
ることを特徴とする周波数ホッピング伝送システム。2. In a frequency hopping transmission system in which information data is divided into N and each of the N divided data (chips) is transmitted at a different carrier frequency to perform multiple access transmission, a transmitting side transmits a pilot signal having a known pattern. Pilot periodically inserted every few symbols between information data signals
- generate and transmit a frame structure having a symbol interval, the receiver, a frequency converter for frequency-converting the center frequency of zero signal input signal in accordance with the hopping pattern, in the pilot symbol interval, each chip seeking phase, the pilot symbol phase error extracting unit for obtaining an error by averaging in the pilot symbol interval, the information symbol period, the information symbol section position the amplitude and phase of the chip at the same carrier frequency in each symbol A data / symbol phase compensator for interpolating and compensating for the obtained error, a chip in-phase synthesizer for synthesizing the phase-compensated signal of each chip in one symbol in phase, A frequency hopping transmission system comprising an identification / determination unit for identifying and determining a signal.
れぞれのデータ(チップ)を異なる搬送波周波数で伝送
して多元接続伝送を行う周波数ホッピング伝送システム
における受信装置において、 ホッピングパターンに応じて入力信号を中心周波数ゼロ
の信号に周波数変換する周波数変換部と、パターン既知のパイロット信号を情報データ信号の間に
数シンボル毎に周期的に挿入した パイロット・シンボル
区間においては、各チップの位相を求め、前記パイロッ
ト・シンボル区間で平均化して誤差を求めるパイロット
・シンボル位相誤差抽出部と、 情報シンボル区間では、各シンボル内の同一搬送波周波
数でのチップにおける振幅と位相を情報シンボル区間位
置に応じて、求めた誤差により内挿補間して補償するデ
ータ・シンボル位相補償部と、 前記位相補償された1シンボル内の各チップの信号を同
相で合成するチップ同相合成部と、 前記合成した信号を識別、判定する識別・判定部とを有
することを特徴とする周波数ホッピング伝送システムに
おける受信装置。3. A receiving apparatus in a frequency hopping transmission system for dividing information data into N and transmitting each of the N-divided data (chips) at a different carrier frequency to perform multiple access transmission. And a frequency conversion unit that converts the frequency to a signal with a center frequency of zero, and a pilot signal with a known pattern between the information data signal.
In periodically inserted pilot symbol interval is every few symbols, and each chip obtains a phase of the pilot <br/> averages with preparative symbol period pilot symbol phase error extracting unit for obtaining the error information In the symbol section, a data / symbol phase compensator for interpolating and compensating for the amplitude and phase of the chip at the same carrier frequency in each symbol according to the information symbol section position according to the position of the information symbol section. A receiving apparatus in a frequency hopping transmission system, comprising: a chip in-phase combining unit that combines signals of respective chips in one symbol in phase with each other; and an identification / determination unit that identifies and determines the combined signal.
号に対して周波数変換を行い、その後に、A/D変換部
でデジタル信号に変換することを特徴とする請求項3記
載の周波数ホッピング伝送システムにおける受信装置。4. The frequency hopping transmission according to claim 3, wherein the frequency conversion unit performs frequency conversion on an analog reception signal, and thereafter converts the received signal into a digital signal by an A / D conversion unit. Receiving device in the system.
ジタル信号に変換されたデジタルの受信信号に対して周
波数変換を行うことを特徴とする請求項3記載の周波数
ホッピング伝送システムにおける受信装置。5. The reception in the frequency hopping transmission system according to claim 3, wherein the frequency conversion section performs frequency conversion on a digital reception signal converted into a digital signal by an A / D conversion section. apparatus.
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