JP4593344B2

JP4593344B2 - 周波数ホッピング通信における受信方法及び受信装置

Info

Publication number: JP4593344B2
Application number: JP2005110174A
Authority: JP
Inventors: 浩一郎長尾
Original assignee: NEC Network and System Integration Corp
Current assignee: NEC Network and System Integration Corp
Priority date: 2005-04-06
Filing date: 2005-04-06
Publication date: 2010-12-08
Anticipated expiration: 2025-04-06
Also published as: JP2006295332A

Description

本発明は、周波数ホッピング通信における受信装置に関し、特に周波数のホッピングにともなって発生するレベル変動を補正して歪の無い復調信号を得ることができる受信装置に関する。

周波数ホッピング通信における受信装置は、周波数ホッピング毎に、無線伝送路の状態に影響されて変動する受信レベルを調整するための制御が行われている。

この受信レベル変動を調整する技術の一例として、高速の利得制御と比較的長時間の利得制御とを備える技術が示されている（例えば、特許文献１参照）。

前者の利得制御は、受信信号を検波した検波出力によりＩＦ（中間周波数）アンプの利得を制御する。また、後者の利得制御は、該検波出力と基準レベルとの比較結果に応じて、ＲＦ（無線周波数）アンプおよびＩＦアンプの利得を制御する。

この構成による従来技術は、前者の利得制御により、比較的短時間で生じる微少なレベル変動を速やかに調整するとともに、後者の利得制御により、比較的長時間で変化する大きなレベル変動を制御することにより、適正なレベルに維持することができるとしている。

また、この従来技術は、周波数ホッピング通信に用いた場合であっても、周波数ホッピングにより発生する第１のレベル変動と、変調により信号自身の持つ第２のレベル変動とを区別なく、上記のように利得制御するものとされる。

特開２００２−２９０１７８号公報

上述した従来の周波数ホッピング通信における受信装置では、前者の利得制御が周波数ホッピングによるレベル変動と変調によるレベル変動とを含めて利得制御を行うため、出力レベルが不安定になるという問題がある。また、制御ループが２系統あるため、回路構成が複雑になるという問題がある。

本発明の目的は、受信信号を可変サンプルレートでサンプリングすることにより、周波数ホッピングによる第１のレベル変動と変調により信号自身の持つ第２のレベル変動とを個別に、且つ共通の回路でレベル調整することができる受信装置を提供することにある。

本発明の周波数ホッピング通信における受信方法は、受信信号の電力値を制御し、電力制御された信号を分岐し、分岐された信号を可変サンプルレートでサンプリングし、サンプリングされた信号から求めた制御信号により前記電力値を制御することを特徴としている。

また、前記サンプリングは、受信制御信号から検出されたホッピング速度を含む情報に基づいて、サンプリング周波数が設定されることを特徴としている。

また、前記サンプリングは、受信信号の伝送速度に応じて、サンプリング周波数が設定されることを特徴としている。

また、前記制御信号は、前記サンプリングされた信号を所定の区間毎に平均化された信号であることを特徴としている。

また、本発明の周波数ホッピング通信における受信装置は、周波数ホッピング通信における受信装置であって、受信信号の電力利得が制御される可変利得器と、利得制御された信号を分岐する分配器と、分岐された信号を可変サンプルレートでサンプリングし、サンプリングされた信号から求めた制御信号を前記可変利得器に出力する制御回路と、を備えることを特徴としている。

また、前記制御回路は、受信制御信号から検出されたホッピング速度を含む情報に基づいて、サンプリング周波数が設定されることを特徴としている。

また、前記制御回路は、受信信号の伝送速度に応じて、サンプリング周波数が設定されることを特徴としている。

また、前記制御回路は、前記サンプリングされた信号を所定の区間毎に平均化した前記制御信号を出力することを特徴としている。

本発明の周波数ホッピング通信における受信方法及び受信装置によれば、受信信号を可変サンプルレートでサンプリングし、サンプリングされた信号から求めた制御信号により、周波数ホッピングによる第１のレベル変動と変調により信号自身の持つ第２のレベル変動とを個別に、且つ共通の回路でレベル調整し、安定した出力を得ることができる。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の周波数ホッピング通信における受信装置の一つの実施の形態を示すブロック図である。

図１に示す本実施の形態は、アンテナ１、低雑音可変利得増幅器２、変換器３、可変利得増幅器４、局部発振器５、分配器６、復調器７、デコーダ８、スピーカ９、制御回路１０、タイミング制御回路１１より構成されている。

次に、本発明を実施するための最良の形態の動作について図面を参照して説明する。図２は、図１に示す制御回路の実施例を示すブロック図である。

低雑音可変利得増幅器２は、アンテナ１で受信された微弱なＲＦ（無線周波数）信号を所定のレベルまで増幅し、変換器３に出力する。

変換器３は、増幅されたＲＦ信号を局部発振器５で生成された局部発振信号により、ＩＦ（中間周波数）信号に変換し、可変利得増幅器４に出力する。

局部発振器５は、送信側から送られるホッピング周波数情報に基づいて、ホッピング周波数に対応する局部発振信号を出力する。これにより、変換器３の出力周波数が一定に保たれる。

可変利得増幅器４は、変換器３出力のＩＦ信号を制御回路１０の動作に必要なレベルまで増幅し、分配器６に出力する。

分配器６は、可変利得増幅器４出力を電力分配し、復調器７および制御回路１０に出力する。

復調器７は、分配器６出力を入力し、ベースバンド信号に復調し、デコーダ８に出力する。

デコーダ８は、復調器７より出力されたベースバンド信号を、音声信号に復調してスピーカ９に出力する。

一方、制御回路１０は、図２に示すように、Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ）２１、ＦＰＧＡ（ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）２２およびＤ／Ａ変換器（Ｄ／Ａ）２３より構成される。

制御回路１０のＡ／Ｄ２１は、分配器６で分配されたＩＦ信号を入力し、可変サンプルレートでサンプリングして、受信信号をデジタル値（ＡＤＤ信号）に変換する。サンプルレートは、周波数ホッピングによるレベル変動の制御時と、変調によるレベル変動の制御時とで切り替えられる。周波数ホッピング時は、例えば、サンプルレートが多値デジタル変調信号のシンボルレートの８倍クロック（ｅｎｃｏｄｅ信号）に設定される。

ＦＰＧＡ２２は、サンプリングされた８ポイントのデジタル値に変換された振幅値（ＡＤＤ信号）を加算する。そして、最後に８（８倍クロックに対応する）で除算することにより、シンボル単位毎に平均化処理した信号（ＤＡＤ信号）を生成する。このサンプルレートを、少なくもシンボルレートの８倍クロックに設定することにより、周波数ホッピングにより発生する第１のレベル変動成分を抽出する。そのＤＡＤ信号は、タイミング制御回路１１から出力されるラッチ信号のタイミングでＤ／Ａ２３に出力される。なお、ＦＰＧＡ２２は、プログラミングすることができるＬＳＩであるが、一般に知られた技術であり、同様のプログラミング機能を有する回路に置き換えることができる。

図２は、各シンボル区間Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３のそれぞれの区間でサンプリングされた８個のサンプル値の平均ｐ１、ｐ２、ｐ３をＬａｔｃｈ信号で出力する様子を示している。

Ｄ／Ａ２３は、ＦＰＧＡ２２から出力されたＤＡＤ信号をアナログ信号に変換し、さらに低雑音可変利得増幅器２および可変利得増幅器４を制御するための増幅値に変換した制御信号を出力する。

タイミング制御回路１１は、送信信号の中に含まれる同期信号に基づいて、周波数ホッピングの動作を開始し、ホッピング周波数およびそのタイミング情報により、サンプリング信号（ｅｎｃｏｄｅ信号）、Ｌａｔｃｈ信号など生成して制御回路１０に出力する。

次に、本実施の形態の受信装置のレベル調整動作について具体的に説明する。

アンテナ１で受信されたＲＦ信号は、低雑音可変利得増幅器２で増幅された後、変換器３において局部発振器５より出力される局部発振信号を用いることにより、ＩＦ信号に周波数変換される。

周波数変換されたＩＦ信号は、可変利得増幅器４で増幅された後、分配器６により電力分配されて復調器７と制御回路１０とに送られる。

復調器７に入力されたＩＦ信号は、ベースバンド信号に復調され、さらにデコーダ８で音声信号に復調され、スピーカ９に送られる。

一方、制御回路１０に入力されたＩＦ信号は、タイミング制御回路１１から入力されるｅｎｃｏｄｅ信号により、瞬時振幅値（ＡＤＤ）がＡ／Ｄ２１で抽出される。このＡＤＤ信号には、周波数ホッピングにより発生する第１のレベル変動成分と、変調により信号自身の持つ伝送速度程度で変動する第２のレベル変動成分とが含まれる。この第１のレベル変動成分は、一般に、電波伝搬損失量が周波数に依存して変動するものとして理解されている。

ここで、受信側のホッピング動作は、送信信号の中に含まれている同期信号に、ホッピング周波数、タイミング情報などが検出された時に開始される。これらの情報は、図示しない制御回路から、局部発振器５およびタイミング制御回路１１に通知される。また、ホッピング周波数の切り替え等は、ガードタイム（無信号時）の間に行われることが望ましいが、本実施の形態では、直接関係しないのでその説明を省略する。

次に、ＦＰＧＡ２２に入力された瞬時振幅値（ＡＤＤ）は、シンボル区間毎に検出された８ポイント毎で平均化された信号（ＤＡＤ信号）に変換されてＤ／Ａ２３に出力される。

Ｄ／Ａ２３に入力されたＤＡＤ信号は、アナログ信号に変換され、さらに低雑音可変利得増幅器２および可変利得増幅器４を制御するための増幅値に変換されて、それぞれに出力される。

以上のレベル調整動作は、タイミング制御回路１１が、送信信号の中に含まれる同期信号に基づいて、周波数ホッピングの動作を開始する場合を示している。すなわち、周波数ホッピングにより発生する第１のレベル変動成分を抑圧する場合である。

この周波数ホッピングは、搬送波の周波数をある一定の周期、あるいは所定のホッピングパターンで切り替えられるものである。

ここで、ホッピングのタイミングを、例えば、１，０００ホップとした場合、１ホップ当たりの時間は１ｍｓである。また、この１ｍｓの時間内で、ホッピング毎の利得制御に割り当てられる時間は、３００μｓ程度である。さらに、ホッピング間隔が短くなる高速ホッピング方式に対しても、本実施のサンプリング制御は、十分対応することができる。

また、以上の説明では、サンプルレートを変調信号のシンボルレートの８倍クロックとしたが、８倍に限らず、検出精度を上げるため、高くすることができる。逆に、通信方式、環境およびホッピングの周波数ステップなどの諸条件において、変動が少ない場合には、低くすることもできる。

一方、周波数ホッピング以外の動作（定常時）についても、サンプルレートが可変設定されることにより、周波数ホッピング時と同様に適用されることができる。すなわち、変調により信号自身の持つ伝送速度程度で変動する第２のレベル変動成分を抑圧する場合には、周波数ホッピングの動作より低いサンプルレートに設定される。すなわち、データ信号に先行するプリアンブル長に応じて、サンプリングレートおよびサンプル数を設定することができる。

従来のプリアンブル長は、１００シンボル以上が必要とされていたが、１００シンボル以下の通信システムについても、本実施のサンプリング制御は、十分対応することができる。

以上の説明によれば、本実施の形態は、周波数のホッピングにともなって発生するレベル変動の補正と、変調信号によるサンプル回数の可変におけるＡＧＣ応答とを独立して、または連続して、あるいはそれぞれの繰り返しにより、歪の無い復調信号を得ることができる。

また、サンプリングされた信号を所定の期間で平均化し、平均化した信号でレベル調整することにより、安定した復調動作を行うことができる。

また、検出および制御回路を１系統（１組）で構成することができるため、構成の簡素化、さらに装置の小型化を実現することが出来る。

以上の実施例では、サンプル値を平均化する例を示したが、必ずしも平均化する必要はない。また、一般に知られているアルゴリズムにより制御信号を求めるものであっても良い。

したがって、周波数ホッピングの条件に応じて、サンプルレートを可変設定することにより、ホッピング間隔（ホッピング速度）が異なる通信システムに広く適用されることができる。

本発明の周波数ホッピング通信における受信装置の一つの実施の形態を示すブロック図である。図１に示す制御回路の実施例を示すブロック図である。

符号の説明

１アンテナ
２低雑音可変利得増幅器
３変換器
４可変利得増幅器
５局部発振器
６分配器
７復調器
８デコーダ
９スピーカ
１０制御回路
１１タイミング制御回路

Claims

周波数ホッピング通信における受信方法であって、受信信号の電力値を制御し、電力制御された信号を分岐し、分岐された信号を可変サンプルレートでサンプリングし、サンプリングされた信号から求めた制御信号により前記電力値を制御し、前記サンプリングは、受信信号の伝送速度に応じて、サンプリング周波数が設定されることを特徴とする周波数ホッピング通信における受信方法。
周波数ホッピング通信における受信方法であって、受信信号の電力値を制御し、電力制御された信号を分岐し、分岐された信号を可変サンプルレートでサンプリングし、サンプリングされた信号から求めた制御信号により前記電力値を制御し、前記制御信号は、前記サンプリングされた信号を所定の区間毎に平均化された信号であることを特徴とする周波数ホッピング通信における受信方法。
周波数ホッピング通信における受信装置であって、受信信号の電力利得が制御される可変
利得器と、利得制御された信号を分岐する分配器と、分岐された信号を可変サンプルレー
トでサンプリングし、サンプリングされた信号から求めた制御信号を前記可変利得器に出
力する制御回路と、を備え
前記制御回路は、受信信号の伝送速度に応じて、サンプリング周波数が設定されることを
特徴とする周波数ホッピング通信における受信装置。
周波数ホッピング通信における受信装置であって、受信信号の電力利得が制御される可変
利得器と、利得制御された信号を分岐する分配器と、分岐された信号を可変サンプルレー
トでサンプリングし、サンプリングされた信号から求めた制御信号を前記可変利得器に出
力する制御回路と、を備え
前記制御回路は、前記サンプリングされた信号を所定の区間毎に平均化した前記制御信号
を出力することを特徴とする周波数ホッピング通信における受信装置。