JP3911337B2 - 広帯域受信装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、広帯域デジタル受信装置において、短時間にチャンネルのトラフィック状態を監視して信号処理チャネルを調整する受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、デジタル信号処理技術の発展により、ディジタル信号処理手段を備えた無線通信装置が実現されている。上記ディジタル信号処理手段には、例えばＤＳＰ（Digital Signal Processor）や、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等があげられ、プログラムを書き換えることにより任意な信号処理が可能でかつ経年変化が少ないことから、非常に有効な手段として用いられている。
このデジタル信号処理手段を備えた無線装置の受信部で異なった通信システムの電波を受信する場合には、それぞれの通信システムに対応する信号処理手段として、共通のデジタル信号処理部をプログラムを書き換えるか複数持つことによって対応することができる。
図２に、複数の通信システムＡ、Ｂ・・の電波を同時に受信する無線装置の受信部の構成例を示す。
同図において、１ａ、１ｂ・・は、通信システムＡ、通信システムＢ・・に対
応したアンテナである。同様に、各通信システムに対応して、２ａ、２ｂ・・はフィルタ、３ａ、３ｂ・・は増幅器、４ａ、４ｂ・・は周波数変換部、５ａ、５ｂ・・はA／D変換器である。更に、６はデジタル信号処理部であり、該デジタル信号処理部６は複数の復調部６１、６２・・、周波数分析部７及び最適化部９で構成される。
【０００３】
上記構成で、通信システムＡの受信動作は次の通りである。アンテナ１ａで受信した受信信号の中から、フィルタ２ａによって所望の信号を含む高周波広帯域アナログ信号が取り出される。この信号は増幅器３ａにて増幅された後、周波数変換部４ａにおいて、次段のＡ／Ｄ（Analog／Digital）変換器５ａが処理可能な周波数帯域まで周波数変換される。該A／D変換器５ａにおいて、上記の広帯域アナログ信号はデジタル信号に変換され、デジタル信号処理部６に出力される。同様にして、通信システムＢ・・に対応したA／D変換器５ｂ・・において、各システムの受信信号はアナログからデジタル信号に変換され、デジタル信号処理部６に出力される。デジタル信号処理部６に入力された信号は、通信システムＡ、Ｂ・・のそれぞれの信号を含む広帯域の信号であって、復調部６１、６２・・及び周波数分析部７に入力される。
【０００４】
前記復調部６１、６２・・は、事前に各通信システムに割り当てられ、それぞれの通信システムに対応した方式でチャンネル分離や復調処理を行う。また、周波数分析部７においては、入力された広帯域のディジタル受信信号に対し、常時、高速フーリエ変換（以下ＦＦＴ：Fast Fourier Transformという）により全周波数帯域の周波数スペクトル分析を行い、その結果を最適化部９に出力する。
このＦＦＴによる周波数分析の方法は、分析しようとする時間軸上の信号を、一定の時間間隔Δｔ（秒）ごとに、Ｎ（個）サンプリングしてフーリエ変換することにより、周波数軸上にΔｆ（Hz）の等間隔に並ぶ周波数スペクトルを得るもので、この周波数スペクトルの大きさでトラフィックの混雑度を測るものである。
【０００５】
上記の監視の結果に基づいて、最適化部９では、通信システムA、B・・のうちどの通信システムのトラフィックが多いか、どの通信システムのトラフィックが少ないかを判断し、あらかじめ割り当てられている各通信システムに対する信号処理チャネル数、即ち、復調部の数を再設定する。
例えば、分析の結果、通信システムAのトラフィックが混雑しているので、もう一つチャンネルを割り当てたい場合に、通信システムBにチャンネルに余裕があり、かつ、ディジタル信号処理部６の処理能力を超えないならば、通信システムBに割り当てられた復調部の数を減らして、通信システムＡの復調部を増やすように最適化部９から指示を出して、通信システムA及び通信システムBに対する信号処理チャネル数の再設定を行う。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ＦＦＴ技術によって周波数スペクトル分析を行う場合、周波数分析の解像度、即ち周波数軸上に得られる線スペクトルの間隔Δｆの細かさは、サンプリングの時間間隔Δｔが一定ならば、次式のようにサンプリング数Ｎの大きさで決まる。
Δｆ（Hz）＝１／（Δｔ（秒）×Ｎ（個））
従来、分析の解像度を上げるためにサンプリング数Ｎを多くすると、周波数スペクトルの分析に多大の時間を要し、装置の運用上問題があった。一方、分析時間を短縮するためにサンプリング数Ｎを少なくすると、周波数軸上に得られるスペクトルの周波数間隔Δｆが粗く、且つ、サンプリングの時間（Δｔ×Ｎ ）が短いため、得られるスペクトル値の信号列は非常に変化の激しいものになり、周波数の使用状況を正確に把握できないという欠点があった。
本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであって、短い時間に正確にトラフィックの状態を把握して、各通信システムに割り当てられた復調処理チャネルを容易に調整できる受信装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る広帯域受信装置においては、広帯域信号を受信する受信手段と、該受信手段の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記デジタル信号のチャンネル分離及び復調動作を行う復調処理手段と、前記デジタル信号の周波数分析を行う周波数分析手段と、前記周波数分析手段による周波数分析結果に基づいて各通信システムに割り当てる復調処理チャンネル数を調整する最適化手段とを有する広帯域受信装置において、前記周波数分析結果の出力を移動平均して前記最適化手段へ出力する移動平均手段を備えたことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示した実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係わる無線機のデジタル信号処理部の実施の一形態例を示す構成概要図である。
同図において、１ａ、１ｂ・・は、通信システムＡ、通信システムＢ・・に対応したアンテナである。同様に、各通信システムに対応して、２ａ、２ｂ・・はフィルター、３ａ、３ｂ・・は増幅器、４ａ、４ｂ・・は周波数変換部、５ａ、５ｂ・・はA／D変換器である。
更に、６はディジタル信号処理部であり、該ディジタル信号処理部６は復調部６１、６２・・、周波数分析部７、移動平均回路８及び最適化部９で構成される。
上記の構成の、各通信システムごとのアンテナ、フィルタ、増幅器、周波数変換部、 A／D変換器及びデジタル信号処理部６の復調部６１、６２・・の機能は、図２の各部と同一であるので説明を省略する。
【０００９】
図１において、通信システムＡ、Ｂ・・のアンテナで受信された信号は、従来技術において説明したようにアナログからデジタル信号に変換されて、デジタル信号処理部６の復調部６１、６２・・及び周波数分析部７に入力される。
上記復調部６１、６２・・は、事前に各通信システムに割り当てられ、それぞれの通信システムに対応した方式でチャンネル分離や復調処理を行う。
また、周波数分析部７においては、入力された広帯域のディジタル受信信号に対し、一定の時間間隔でサンプリングした信号をＦＦＴによりスペクトル分析を行い、この分析結果を移動平均回路８に出力する。
【００１０】
前記周波数分析部７から出力されるスペクトル値の信号列は、非常に変化の激しい信号列である。移動平均回路８においては、入力された信号列に対して移動平均を行う。この移動平均は、入力するスペクトル値の信号列の順番をずらせながら、一定の個数ずつ平均していくものであり、ＤＳＰあるいはＦＰＧＡ等のディジタル信号処理手段におけるソフトウエァによって処理される。
移動平均を行うことによって、変化の激しいスペクトルの値は平均化され、スペクトル分布の大勢を把握できる分析結果に変換される。この変換された分析結果を最適化部９に出力する。
前記最適化部９では、平均化された分析結果による受信周波数帯域全体のスペクトル分布に基づいて、通信システムＡ、Ｂ・・のどの通信システムのトラフィックが混雑しているか、どの通信システムのトラフィックが空いているかを判断し、あらかじめ設定されて割り当てられている各通信システムに対する信号処理チャネル数、即ち復調部の数を調整する。
【００１１】
上記の説明において、周波数分析部７から出力されるスペクトル値の信号列は、移動平均回路８においてＤＳＰあるいはＦＰＧＡ等のディジタル信号処理手段におけるソフトウエァによって移動平均されて、最適化部９に出力されるが、この移動平均処理の替わりに、ディジタルローパスフィルタで構成することも可能である。これは、スペクトルの値の激しい変化は一種の高調波が付加されているもので、前記ディジタルローパスフィルタでこの高調波を除去することによって平均化された分析結果をえることができるからである。
【００１２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係わる受信装置は、広帯域なデジタル信号をＦＦＴ等による周波数分析のデータに移動平均を行うように構成したので、 サンプル数の少ない短時間の周波数分析結果によって、確実に電波のトラフィック状況を把握できるようになる。このため、広帯域の受信装置において、予め複数の通信システムに対して割り当てられた復調チャネル数を、トラフィック状況に応じて容易に調整できるという著しい効果がある。更に、このことは広帯域の通信装置の小型化や低価格化に大きな効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる無線機の受信部の実施の一形態例を示す構成概要図
【図２】従来の無線機の受信部の一例を示す構成概要図
【符号の説明】
１ａ、１ｂ〜・・通信システムＡ、Ｂ〜に対応するアンテナ、
２ａ、２ｂ〜・・通信システムＡ、Ｂ〜に対応するフィルタ、
３ａ、３ｂ〜・・通信システムＡ、Ｂ〜に対応する増幅器、
４ａ、４ｂ〜・・通信システムＡ、Ｂ〜に対応する周波数変換部、
５ａ、５ｂ〜・・通信システムＡ、Ｂ〜に対応するＡ／Ｄ変換器、
６・・デジタル信号処理部、 ７・・周波数分析部、
８・・本発明に係わる移動平均回路 ９・・最適化部
６１、６２〜・・復調部

Claims (1)

1. 広帯域信号を受信する受信手段と、該受信手段の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記デジタル信号のチャンネル分離及び復調動作を行う復調処理手段と、前記デジタル信号の周波数分析を行う周波数分析手段と、前記周波数分析手段による周波数分析結果に基づいて各通信システムに割り当てる復調処理チャンネル数を調整する最適化手段とを有する広帯域受信装置において、
   前記周波数分析結果の出力を移動平均して前記最適化手段へ出力する移動平均手段を備えたことを特徴とする広帯域受信装置。

Images