JP4660673B2 - 2−fsk信号の存在を検出する方法及び無線端末 - Google Patents
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Description
技術分野
本発明は、2−FSK信号の存在を検出する方法及び無線端末に関連する。無線端末は、典型的には、自動水位測定のような遠隔監視アプリケーションで使用する、遠隔測定モジュール又はその一部である。
【0002】
背景技術
遠隔測定モジュールは、保守されずに何年も連続して使用されうる装置内に装備されている。電池駆動の遠隔測定モジュールの場合には、電池交換の間の10年まで動作するのが好ましい。そのような長い保守寿命を達成できるために、遠隔測定モジュールは、適切な応答時間を与えながら電流を容易に節約するプロトコルに従って動作する。これらの目的を達成するプロトコルは、POCSAGと呼ばれる、CCIR無線ページングコードNo.1が約20年間使用されているディジタルページングのような、種々の技術分野で既知である。一般的なアプローチは、無線ユニットが、長い時間の期間の間”スリープ”するが、そのチャネルに何かデータ信号が伝送されていないかをチェックするために周期的に起動することである。起動する周期は、信号が存在するか否かとは独立に予め設定される。この種の電池の経済的なプロトコルの改良では、無線ユニットが起動されたときに、受信器全体にエネルギーを供給する前にデータの存在に関するチェックを行い、そして、予め設定された期間よりも短い時間の期間内に検出されない場合には、素早く電源を遮断する。従って、電池の寿命は伸ばされ又は、より小さいサイズの電池が同じ電子装置に使用される。
【0003】
無線ユニットがデータを検出する信頼性がない場合には、最初に、ノイズのみが存在するときでさえも、データ存在検出器により信号が”検出される”確率として定義される誤った警報(P(false alarm)又は、短縮してP(fa))の確率があり、そして、第2に、データ存在検出器が良好な信号を拒絶し且つそれをノイズであるとする確率として定義される誤った棄却(P(false dismissal)又は、短縮してP(fd))の確率がある。各々の単一の誤った棄却はパケットの完全な損失を発生するので、P(fd)はより重要なパラメータである。典型的なシステム要求は、
【0004】
【数1】
及び、
【0005】
【数2】
である。
【0006】
典型的なデータ存在インジケータのブロックの概略図が、添付の図面の図1に示されている。図1では、アンテナ10により受信された信号は、r.f.フロントエンド段階12で周波数下方変換される。段階12は、ゼロIF又は低IFで、実数出力I(t)と、虚数出力Q(t)を供給する、直交周波数下方変換段階を含む。これらの出力は、それぞれ出力I(t)2及びQ(t)2を発生する、それぞれの2乗回路14,16に与えられる。これらの信号は、段階18で合計されそして、平方根段階20で和の平方根が得られる。出力P(t)
【0007】
【数3】
は、移動和段階22に与えられる。段階22からの移動和は、比較器26内の段階24により発生された固定のしきい値と比較され、その出力28はデータ存在指示を含む。
【0008】
図示されたインジケータ回路の主な目的は、ノイズから信号を区別することである。この既知の回路の欠点は、ノイズに対する信号の特殊性を減少させる存在するどのようなファクタも、検出機構を低速化し、電力消費の観点から不経済とする。
【0009】
本発明の開示
本発明の目的は、エネルギー要求を最小化しながら必要とされる最小の信頼性を保証する、最も短い時間に対して、データの存在の検出を最適化することである。
【0010】
本発明の1つの特徴に従って、2−FSK信号の存在を検出する方法を提供され、この方法は、2−FSK信号を受信し、直交関係の出力を発生するために、受信した信号を直交周波数下方変換し、ディジタルサンプルを発生するために直交関係の出力をオーバーサンプリングし、実数成分と虚数成分を発生するためにディジタルサンプルを差動的に復号し、虚数成分を積分し、且つ積分された値を固定のしきい値と比較し、且つしきい値を超えた場合に、存在すべき信号を決定する。
【0011】
本発明の他の特徴に従って、2−FSK信号を受信する手段と、信号受信手段に接続された入力と直交関係の信号の出力を有する直交周波数下方変換手段と、実数及び虚数成分を発生するために直交関係の信号を復号する復号手段と、虚数成分を積分する手段と、積分手段からの出力を受信するために接続された第1の入力と、しきい値発生回路に接続された第2の入力と、積分手段からの出力がしきい値発生回路により発生された値を超えたときに信号存在指示を供給する出力とを有する比較手段とを有する無線端末が提供される。
【0012】
本発明は、データ存在インジケータへの純粋なノイズの付加を減少することによりノイズに対して信号を向上させることに基づいており、それにより、信頼性のレベルを減少させずに、信号の存在を決定する速度を増加させる。速度増加は、9倍まで高速化が可能である。従って、信号が存在しない場合には、端末はすぐに不活性化され、これにより、電池寿命を向上する。
【0013】
2−FSK変調伝送の場合には、復号信号の配列は、全体的に虚数ブランチ上にある。実数ブランチ上に登録された積分する純粋ノイズに似たデータは、有益でない。
【0014】
本発明を、添付の図面を参照して例により説明する。
【0015】
図において、同一の参照番号は、対応する特徴を示すのに使用される。
【0016】
本発明を実行するモード
図2に示された受信器は、独立した受信器又は、遠隔測定モジュール内で実現されたトランシーバの受信器部分である。利便性のために、両配置は受信器として説明する。
【0017】
受信には電池節約プロトコルに従って動作し、それにより、スリープ状態で受信器機能を維持するのに必須な受信器の部分にのみ電源が与えられている、スリープモードから、周期的に起動される。
【0018】
アンテナ10は、入力信号を、ミキサ34、35の第1の入力32、33に供給する信号分割器30に接続されている。局部発振器36は、ミキサ34の第2の入力38に接続され、そして、直交位相シフト器37により、ミキサ35の第2の入力39に接続されている。局部発振器36の周波数は、アンテナ10で受信された信号をゼロIF又は低IFのいずれかに下方変換するために選択される。ミキサ34からの出力は、同相位相信号I(t)と呼ばれ、そして、ミキサ35からの出力は、直交位相信号Q(t)と呼ばれる。
【0019】
同相及び直交位相信号I(t)とQ(t)は、それぞれ、低域通過フィルタ40、41でフィルタされそして、アナログ/ディジタル変換器(ADC)42,43でディジタル化される。ADC42、43は、信号I(t)とQ(t)をオーバーサンプリングし、そして、サンプルは差動復号器44に与えられる。例えば、データレートが150ビット/秒であり且つサンプリングン周波数が76.8kHzである場合には、オーバーサンプリングレートは、512サンプル毎ビットである。差動復号器44は、既知の設計であり、そして、遅延段階48と複素共役段階50により乗算器52の第1の入力に結合された第1の出力と、乗算器52の第2の入力に直接的に接続された第2の出力を有する複素信号結合器46を有する。乗算器52の出力は、実数出力Reと虚数出力Imを両方ともオーバーサンプリングされたレートで供給する、複素実数及び虚数段階54へ与えられる。
【0020】
図3を参照し、説明するデータ存在インジケータ回路(DPI)の主目的は、ノイズから信号を区別することである。2−FSK変調された伝送の場合に更に効率的にDPI回路を作るために、復調されたディジタル信号に関して期待される配列上で利用できる情報が使用される。図3に示すように、復号された信号の配列は、全体が虚数ブランチIm上にある。従って、純粋なノイズと同様の、実数ブランチRe上に登録されているデータを積分することは、2−FSKに関する限り、有益でない。実数ブランチからの貢献を無視することにより、検出処理の速度は、図1を参照して説明した既知の方法と比較して、2から8.5倍の間だけ増加される。
【0021】
図2に戻ると、オーバーサンプルされた虚数出力Imは、DPI回路に、特に、絶対値段階56に供給される。段階56からの出力は、移動和段階58で積分される。段階58からの出力は、比較器26の第1の入力に与えられ、そこで、しきい値段階24で発生された固定のしきい値電圧と比較される。移動和がしきい値電圧を超える場合には、データ存在指示は、出力28に供給されるが、しかし、しきい値電圧を超えない場合には、比較器26はタイムアウトする。
【0022】
図2に示された回路は、既知の回路より高速ななだけでなく、2.5年の追加の電池寿命がデータ存在インジケータ回路から排他的に得られることが計算される。
【0023】
随意に、回路は、周波数オフセットの感度を減少でき且つ、信号の配列を、回転から防止し、実数経路上のデータの部分を伝送することを防止することが可能である、周波数補正アルゴリズムを含む。
【0024】
本明細書及び請求項では、構成要素の前の、単語“a“又は、”an”は、複数のそのような要素の存在を除外しない。さらに、単語”含む”、”有する”は、記載された以外の構成要素又は、ステップの存在を除外しない。
【0025】
本発明の開示を読めば、他の修正は、当業者には明らかである。そのような修正は、既に、データ存在インジケータ段階及びそのための構成部品を有する受信器の設計、製造及び、使用で既知である他の特徴を含みそして、ここで既に説明した特徴の代わりに又は特徴に加えて使用され得る。
【0026】
産業上利用可能性
通信装置及び同様なものに関するデータ信号検出。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本明細書の前文で記載した既知のデータ存在インジケータ回路のブロックの概略を示す図である。
【図2】 本発明に従って構成されたデータ存在インジケータ回路のブロックの概略を示す図である。
【図3】 2−FSK復調データの配列を示す図である。
Claims (5)
- 2−FSK信号の存在を検出する方法であって、2−FSK信号を受信し、直交関係の出力を発生するために、受信した信号を直交周波数下方変換し、ディジタルサンプルを発生するために直交関係の出力をオーバーサンプリングし、実数成分と虚数成分を発生するためにディジタルサンプルを差動的に復号し、虚数成分を積分し、且つ積分された値を固定のしきい値と比較し、且つしきい値を超えた場合に、存在すべき信号を決定する方法。
- 虚数成分は、虚数成分の絶対値を得ることにより、且つ、絶対値の移動和を形成することにより積分され、移動和は固定のしきい値と比較されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 2−FSK信号を受信する手段と、信号受信手段に接続された入力と直交関係の信号の出力を有する直交周波数下方変換手段と、実数及び虚数成分を発生するために直交関係の信号を復号する復号手段と、虚数成分を積分する手段と、積分手段からの出力を受信するために接続された第1の入力と、しきい値発生回路に接続された第2の入力と、積分手段からの出力がしきい値発生回路により発生された値を超えたときに信号存在指示を供給する出力とを有する比較手段とを有する無線端末。
- 絶対値決定段階が、積分手段に接続され且つ、積分手段は絶対値決定段階の出力の移動和を発生する手段を含むことを特徴とする請求項3に記載の無線端末。
- 請求項3或は4に記載の受信器を有する遠隔測定モジュール。
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