JP5126400B1 - 通信装置、受信信号検出装置および受信信号検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】環境の変化に依存することなく、受信信号の立ち上がりの瞬間を簡単な構成で安定して正確に検出すること。
【解決手段】通信装置１０００は、疑似雑音加算部４０と、ＦＭ検波処理部５０と、ＨＰＦ部６０と、立ち上がり検出部９０とを含んで構成されている。疑似雑音加算部４０は、受信信号の複素包絡信号に疑似雑音を加算して、疑似雑音付複素包絡信号を出力する。ＦＭ検波処理部５０は、疑似雑音加算部４０により出力される疑似雑音付複素包絡信号をＦＭ信号に変換して出力する。ＨＰＦ部６０は、ＦＭ検波処理部５０により出力されるＦＭ信号の高域周波数成分を濾波して高域周波数信号を出力する。受信信号検出処理部９０は、ＨＰＦ６０部により出力される高域周波数信号の大きさと、予め設定された所定の閾値とを比較し、この比較結果に基づいて、受信信号の立ち上がりを検出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、通信装置、受信信号検出装置および受信信号検出方法に関し、例えば、受信信号の立ち上がり等を検出する技術に関する。

近年、通信装置において、受信信号の立ち上がりを検出する技術として、ＦＭ検波処理後のＦＭ信号の低域周波数成分と高域周波数成分との差分値を用いるものが知られている（例えば、特許文献１）。すなわち、特許文献１に記載の技術では、まず、ＦＭ検波回路が受信信号のデジタル複素包絡信号をＦＭ検波処理によりＦＭ信号に変換する。次に、ハイパスフィルタ（High Pass Filter：ＨＰＦ）がＦＭ信号の高域周波数成分を濾波して高域周波数信号を取得する。また、ローパスフィルタ（Low Pass Filter：ＬＰＦ）がＦＭ信号の低域周波数成分を濾波して低域周波数信号を取得する。そして、立ち上がり検出処理回路が、ＦＭ信号の高域周波数成分と低域周波数成分との差分値と、所定の閾値とを比較して、受信信号の立ち上がりを検出する。

このとき、ＦＭ検波回路にて、無信号時には周波数特性が平坦で比較的高い信号レベルの白色雑音が検出され、信号到来時には立ち上がり波形や比較的低い信号レベルの音声波形が検出される。特に、信号到来時の立ち上がりの波形は、低域周波数側にエネルギーが集中する。特許文献１に記載の技術では、ＦＭ信号の低域周波数成分と高域周波数成分のエネルギー比が、無信号時と信号到来時とで異なることを利用して、受信信号の立ち上がりの瞬間を検出している。

また、特許文献２には、ＦＭ検波処理後のＦＭ信号の高域周波数成分のみを用いて、ノイズ検出する技術が開示されている。すなわち、特許文献２に記載の技術では、まず、ＨＰＦが、ＦＭ検波回路により出力されるＦＭ信号から高域周波数成分を濾波する。次に、パルス検出器が、所定の閾値と比較して、当該所定の閾値以上のＦＭ信号の高域周波数成分を検出して出力する技術が開示されている。

さらに、参考技術として、プレストーク型の無線受信機に関する技術が特許文献３に開示されている。

特開２００６−２１１２４１号公報 特開平１−１０９９３２号公報 特開平６−２９８８０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、ＦＭ検波処理後に、ＨＰＦにより高域周波数成分を濾波する処理と、ＬＰＦによりＦＭ信号の低域周波数成分を濾波する処理とが必要となり、ハードウェアの規模が大きくなってしまうという問題があった。

また、ハードウェアの規模を小さくするために、特許文献２に記載される技術を適用して、ＦＭ信号の高域周波数成分のみを用いて、立ち上がり検出を行うことも考えられる。しかしながら、この場合、無信号時の雑音のレベルが小さいと、ＦＭ信号の高域周波数成分の電力は、無信号時と信号到来時とでレベル差が小さくなってしまい、受信信号の立ち上がりの検出処理が不安定になってしまうという問題があった。

本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、環境の変化に依存することなく、受信信号の立ち上がりの瞬間を簡単な構成で安定して正確に検出することができる技術を提供することにある。

本発明の通信装置は、受信信号の複素包絡信号に疑似雑音を加算して、疑似雑音付複素包絡信号を出力する疑似雑音加算部と、疑似雑音加算部により出力される疑似雑音付複素包絡信号をＦＭ信号に変換して出力するＦＭ検波処理部と、ＦＭ検波処理部により出力されるＦＭ信号の高域周波数成分を濾波して高域周波数信号を出力するハイパスフィルタ部と、ハイパスフィルタ部により出力される高域周波数信号の大きさと、予め設定された所定の閾値とを比較し、この比較結果に基づいて、受信信号の立ち上がりを検出する受信信号検出処理部とを備える。

本発明によれば、環境の変化に依存することなく、受信信号の立ち上がりの瞬間を簡単な構成で安定して正確に検出することができる。

本発明の第１の実施の形態における通信装置の構成を示す図である。 ＦＭ検波処理部でＦＭ検波処理されるＦＭ信号の無信号時および信号到来時の信号特性を示す図である。 疑似雑音加算部による効果を説明するための図である。 疑似雑音加算部による効果を説明するための図である。 疑似雑音加算部による効果を説明するための図である。 疑似雑音加算部による効果を説明するための図である。 本発明の第１の実施の形態における通信装置の動作フローを示す図である。 本発明の第１の実施の形態における通信装置の効果を説明するための図である。 本発明の第２の実施の形態における通信装置の構成を示す図である。 本発明の第２の実施の形態における通信装置の動作フローを示す図である。

＜第１の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態における通信装置１０００について、図に基づいて説明する。

図１は、通信装置１０００の構成を示す。この通信装置１０００は、例えばプレストーク型通信機のように、断続した信号を送受信する装置であって、通信の相手側の通信装置から送信される信号の立ち上がりを検出することができるものである。

図１に示されるように、通信装置１０００は、アンテナ部１０と、受信部２０と、Ａ／Ｄ（Analog Digital：アナログ／デジタル）変換部３０と、疑似雑音加算部４０と、ＦＭ検波処理部５０と、ハイパスフィルタ（以下、ＨＰＦと称する。）部６０と、高域周波数信号レベル算出部７０と、スムージング部８０と、受信信号検出処理部９０とを含んで構成される。また、疑似雑音加算部４０と、ＦＭ検波処理部５０と、ＨＰＦ部６０と、高域周波数信号レベル算出部７０と、スムージング部８０と、受信信号検出処理部９０とが、本発明の受信信号検出装置１００を構成する。

アンテナ部１０は、受信部２０に接続されており、所定の無線信号（例えば、周波数などで特定される。）に対応している。

受信部２０は、アンテナ部１０を介して無線信号を受信し、この無線信号に所定の受信処理（周波数変換等）をして、受信信号（中間周波数信号とも呼ばれる。）を生成する。そして、受信部２０は、受信信号をＡ／Ｄ変換部３０へ出力する。

Ａ／Ｄ変換部３０は、受信信号をアナログデジタル変換して、受信信号のデジタル複素包絡信号を受信信号の複素包絡信号を生成して、これを受信信号検出装置１００へ出力する。なお、デジタル複素包絡信号は、本発明の複素包絡信号に対応する。

疑似雑音加算部４０は、疑似雑音発生器４１と、加算器４２とを含んで構成されている。疑似雑音加算部４０は、Ａ／Ｄ変換部３０から入力されるデジタル複素包絡信号に疑似雑音を加算して、疑似雑音付デジタル複素包絡信号を出力する。なお、疑似雑音付デジタル複素包絡信号は、本発明の疑似雑音付複素包絡信号に対応する。

疑似雑音発生器４１は、疑似雑音を生成し、これを加算器４２へ出力する。加算器４２は、Ａ／Ｄ変換部３０から入力されるデジタル複素包絡信号に疑似雑音を加算する。

疑似雑音を発生させる方法は、例えば、次の通りである。すなわち、コンピュータプログラムの乱数発生関数で一様に分布する乱数を発生させた後に、ボックスミューラー法を用いてガウス雑音を取得する。これにより、ガウス雑音を本発明の疑似雑音として発生させることができる。また、予め一定の時間の疑似雑音信号を生成して、これをメモリ（不図示）などに記憶しておき、メモリに記憶された疑似雑音信号を繰り返し用いてもよい。この方法は、雑音を発生させる処理の際に生じる負荷を無くすことができるので、実用的である。

ＦＭ検波処理部５０は、疑似雑音加算部４０により出力される疑似雑音付デジタル複素包絡信号をＦＭ信号に変換して出力する。

ＨＰＦ部６０は、ＦＭ検波処理部５０により出力されるＦＭ信号の高域周波数成分（例えば、３０〜４０ｋＨｚ）を濾波して高域周波数信号を出力する。なお、３０〜４０ｋＨｚは、ＦＭ信号の高域周波数成分の一例であって、これに限定されない。このとき、無信号時と信号到来時で電力差が生じるように、高域周波数成分を選択する必要がある。

高域周波数信号レベル算出部７０は、乗算器７１を含んで構成されている。この高域周波数信号レベル算出部７０は、ＨＰＦ部６０により出力される高域周波数信号の信号レベル（例えば電力信号のレベル）を高域周波数信号レベルとして算出し、この高域周波数信号レベルをスムージング部８０へ出力する。なお、高域周波数信号レベルは、高域周波数信号の大きさに関する値である。ここでは、高域周波数信号の電力の２乗した値を、高域周波数信号レベルとする。ただし、高域周波数信号レベルは、高域周波数信号の大きさに関する値であればよく、高域周波数信号の電力の２乗した値に限定されない。例えば、高域周波数信号の電力の２乗した後、当該２乗値に対して平方根処理を行った値を、高域周波数信号レベルとしてもよい。この場合、高域周波数信号レベル算出部７０の出力は、電力信号のレベルではなく、包絡線信号のレベルとなる。

スムージング部８０は、高域周波数信号レベル算出部７０により算出された高域周波数信号レベルを平滑化して、平滑後の高域周波数信号レベルを受信信号検出処理部９０へ出力する。

受信信号検出処理部９０は、スムージング部８０により出力される高域周波数信号レベルと、予め設定された所定の閾値とを比較する。また、受信信号検出処理部９０は、この比較結果に基づいて、受信信号の立ち上がりを検出する。

次に、ＦＭ検波処理部５０でＦＭ検波処理されるＦＭ信号の無信号時および信号到来時の信号特性について、図に基づいて説明する。図２は、ＦＭ検波処理部５０でＦＭ検波処理されるＦＭ信号の無信号時および信号到来時の信号特性を示す。

図２に示されるように、縦軸を高域周波数信号レベル（ｄＢ）、横軸を周波数（Ｈｚ）とする。図２では、サンプリング周波数８０Ｈｚのデジタル複素包絡信号に対して、ＦＭ検波処理部５０によりＦＭ検波処理を行い、ＦＭ信号の高域周波数領域（３０〜４０ｋＨｚ）のパワースペクトラムを測定した結果を例示している。なお、図２では、高域周波数信号の電力の２乗した値を、高域周波数信号レベルとして示している。

図２を参照すると、高域周波数信号レベルは、無信号時では高く、信号到来時では低いことがわかる。したがって、このような信号特性を利用して、高域周波数信号レベルが所定の閾値以下になった瞬間を信号の立ち上がりとして検出することができる。なお、図２で示した例では、高域周波数領域（３０〜４０ｋＨｚ）の測定結果を用いたが、これに限定されない。すなわち、無信号時と信号到来時で電力差が生じるように、高域周波数成分を選択すればよい。

ここで、Ａ／Ｄ変換部３０により生成されるデジタル複素包絡信号は、信号成分をＳ（ｎ）、雑音成分をＮ（ｎ）とすると、「Ｓ（ｎ）＋Ｎ（ｎ）」と表される。ｎは、各成分のサンプルポイントを示す。

また、疑似雑音発生器４１により生成される疑似雑音をＮ’（ｎ）とすると、疑似雑音付デジタル複素包絡信号Ｓ’（ｎ）は、次の（式１）のように表される。

このとき、疑似雑音Ｎ’（ｎ）は、Ａ／Ｄ変換部３０の最小入力レベルよりも高く設定する。このＡ／Ｄ変換部３０の最小入力レベルとは、Ａ／Ｄ変換部３０が受信信号（アナログ信号）をアナログデジタル変換することができる信号レベルの最小値をいう。このＡ／Ｄ変換部３０の最小入力レベルは、アナログデジタル変換を行う前のアナログ信号時における値である。このように、疑似雑音Ｎ’（ｎ）は、Ａ／Ｄ変換部３０の最小入力レベルよりも高く設定することにより、Ｓ’（ｎ）＝０になることはない。

次に、疑似雑音加算部４０による効果について図を用いて説明する。図３〜図６は、疑似雑音加算部４０による効果を説明するための図である。図３および図４は、疑似雑音加算部４０を設けなかった場合を示す。図５および図６は、疑似雑音加算部４０を設けた場合を示す。

まず、図３および図４に基づいて、疑似雑音加算部４０を設けなかった場合について説明する。

図３（ａ）では、Ａ／Ｄ変換部３０に入力する雑音の信号レベルＮが、Ａ／Ｄ変換部３０の最小入力レベルＬよりも大きい状態を示す。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示された関係を条件とした場合に、ＦＭ検波処理部５０およびＨＰＦ部６０を経て高域周波数信号レベル算出部７０から出力するＦＭ信号の高域周波数信号レベルを示す。

図３（ａ）および図３（ｂ）に示されるように、Ａ／Ｄ変換部３０に入力する雑音の信号レベルＮが、Ａ／Ｄ変換部３０の最小入力レベルＬよりも大きい場合、高域周波数信号レベルは、無信号時のレベルが信号到来時のレベルよりも高い。このため、無信号時と信号到来時の信号レベルの間に閾値を設定すれば、受信信号の立ち上がりを検出することができる。

図４（ａ）では、Ａ／Ｄ変換部３０に入力する雑音の信号レベルＮが、Ａ／Ｄ変換部３０の最小入力レベルＬよりも小さい状態を示す。図４（ｂ）は、図４（ａ）に示された関係を条件とした場合に、ＦＭ検波処理部５０およびＨＰＦ部６０を経て高域周波数信号レベル算出部７０から出力するＦＭ信号の高域周波数信号レベルを示す。

図４（ａ）および図４（ｂ）に示されるように、Ａ／Ｄ変換部３０に入力する雑音のレベルＮが、Ａ／Ｄ変換部３０の最小入力レベルＬよりも小さい場合、Ａ／Ｄ変換部３０は雑音を抽出することができない。このため、Ａ／Ｄ変換部３０から出力されるデジタル複素包絡信号の信号レベルは０となり、無信号時におけるＦＭの高域周波数信号レベルは不安定となる。なお、この場合、後述するように、無信号時における高域周波数信号レベルは、一般的に０となるが、０をｄBスケールに変換すると−∞（ｄB）であり、図中に表現できなくなるため、図４（ｂ）では信号レベルを０（ｄB）として示した。

ここで、Ａ／Ｄ変換部３０により出力されるデジタル複素包絡信号の信号レベルが０になると、無信号時における高域周波数信号レベルが不定となることについて、式を用いて具体的に説明する。

デジタル複素包絡信号Ｓ（ｎ）は、同相成分をＩ（ｎ）、複素成分Ｑ（ｎ）とすると、（式２）のように表される。

また、Ｓ（ｎ）の瞬時移相φ（ｎ）は、Ｑ（ｎ）をＩ（ｎ）で除算した値の逆正接であるので、（式３）のように表される。

また、瞬時移相φ（ｎ）の変化量ｅ_ＦＭ（ｎ）は、φ（ｎ）の一回微分値であり、（式４）のように表される。なお、ｅ_ＦＭ（ｎ）は、ＦＭ検波信号とも呼ばれる。

（式２）において、Ｓ（ｎ）＝０の場合、Ｉ（ｎ）＝Ｑ（ｎ）＝０となる。したがって、Ｓ（ｎ）＝０ときの瞬時移相φ（ｎ）は、０／０の逆正接となり、不定となる。この場合、ｅ_ＦＭ（ｎ）も不定となる。

このように、Ａ／Ｄ変換部３０により出力されるデジタル複素包絡信号の信号レベルがＳ（ｎ）＝０になると、無信号時における高域周波数信号レベルが不安定となる。なお、Ｓ（ｎ）＝０の場合、φ（ｎ）＝０となることが多く、ｅ_ＦＭ（ｎ）＝０となる。したがって、以降の記載では、Ｓ（ｎ）＝０の場合、ｅ_ＦＭ（ｎ）＝０を出力するものとして説明する。φ（ｎ）が不定の場合については、詳しくは説明しないが、本発明の受信信号検出装置１００が正常に動作しないことは明らかである。

以上のように、ＦＭ検波処理部５０により出力されるＦＭ信号が０となる場合、当該ＦＭ信号の高域周波数信号レベルも０であり、ｄBスケールに変換すると−∞（ｄB）であるが、ここでは、図４（ｂ）に示されるように、高域周波数信号レベルが０（ｄB）となるものとして扱う。図４（ｂ）では、高域周波数信号レベルは、図３（ｂ）と異なり、無信号時の方が信号到来時よりも低くなる。

したがって、疑似雑音加算部４０を設けなかった場合、ＦＭ検波処理部５０により出力されるＦＭ信号が０となった際には、前述の通り、当該ＦＭ信号の高域周波数信号レベルも０（ｄＢ）と扱うので、受信信号検出処理部９０が無信号時を信号到来時と誤って認識してしまい、受信信号の立ち上がりの瞬時を正しく検出できない。

次に、図５および図６に基づいて、疑似雑音加算部４０を設けた場合について説明する。

図５（ａ）では、Ａ／Ｄ変換部３０に入力する雑音のレベルＮが、Ａ／Ｄ変換部３０の最小入力レベルＬよりも大きい状態を示す。図５（ｂ）は、図５（ａ）に示された関係を条件とした場合に、ＦＭ検波処理部５０およびＨＰＦ部６０を経て高域周波数信号レベル算出部７０から出力するＦＭ信号の高域周波数信号レベルを示す。

図５（ａ）および図５（ｂ）に示されるように、Ａ／Ｄ変換部３０に入力する雑音の信号レベルＮが、Ａ／Ｄ変換部３０の最小入力レベルＬよりも大きい場合、高域周波数信号レベルは、無信号時のレベルが信号到来時のレベルよりも高い。すなわち、雑音信号と疑似雑音信号を加算した信号を用いた場合でも、雑音信号のみを用いた場合（図３（ａ）および図３（ｂ）を参照。）と同様の特性を示す。このため、無信号時と信号到来時の信号レベルの間に閾値を設定すれば、受信信号の立ち上がりを正しく検出することができる。

図６（ａ）では、Ａ／Ｄ変換部３０に入力する雑音のレベルＮが、Ａ／Ｄ変換部３０の最小入力レベルＬよりも小さい状態を示す。図６（ｂ）は、図６（ａ）に示された関係を条件とした場合に、ＦＭ検波処理部５０およびＨＰＦ部６０を経て高域周波数信号レベル算出部７０から出力するＦＭ信号の高域周波数信号レベルを示す。

図６（ａ）および図６（ｂ）に示されるように、Ａ／Ｄ変換部３０に入力する雑音の信号レベルＮが、Ａ／Ｄ変換部３０の最小入力レベルＬよりも小さい場合、Ａ／Ｄ変換部３０は、雑音を抽出できない。しかし、少なくともＡ／Ｄ変換部３０の最小入力レベルＬよりも大きい擬似雑音が加算されるので、ＦＭ検波処理部５０に入力する信号レベルは、図４（ａ）および図４（ｂ）を用いて説明した場合と異なり、０（ｄＢ）とはならない。したがって、この場合、ＦＭ検波処理部５０は、少なくとも疑似雑音信号Ｎ’に対して、ＦＭ検波処理を行うことができる。これにより、図６（ｂ）に示されるように、ＦＭ信号の高域周波数信号レベルは、無信号時が信号到来時よりも高くなる。これは、Ａ／Ｄ変換部３０に入力する雑音のレベルＮが、Ａ／Ｄ変換部３０の最小入力レベルＬよりも大きい状態（図５（ｂ）を参照。）と同様の特性となる。

このように、Ａ／Ｄ変換部３０に入力する雑音のレベルＮが、Ａ／Ｄ変換部３０の最小入力レベルＬよりも小さい場合であっても、疑似雑音加算部４０を設けて、Ａ／Ｄ変換部３０により生成されるデジタル複素包絡信号に疑似雑音を加算することにより、ＦＭ信号の高域周波数信号レベルは、無信号時のレベルが信号到来時のレベルよりも高くなる。したがって、無信号時と信号到来時の信号レベルの間に閾値を設定すれば、受信信号の立ち上がりを検出することができる。

なお、図４および図６の説明では、本発明の技術内容を理解しやすいように、受信部２０の雑音の信号レベルが常にＡ／Ｄ変換部３０の最小入力レベルよりも小さい場合を例示して、受信信号の立ち上がり検出処理を説明した。実際に、雑音の信号レベルが低下して、Ａ／Ｄ変換部３０の最小入力レベルに近づいていく程に、受信信号の立ち上がり検出処理に異常が発生しやすくなる。すなわち、雑音の信号レベルが低下する程、Ａ／Ｄ変換部３０の最小入力レベルを下回る時間の割合が増加する。そして、この増加に伴って、高域周波数信号算出部７０からＦＭ検波処理部５０を介して出力されるＦＭ信号の高域周波数信号レベルが０（ｄB）となる割合が増加することになる。このため、スムージング部８０により平滑化された信号レベル（すなわち、受信信号検出処理部９０の入力）は、小さい値となり、信号レベルが信号到来時に近づいてしまう。

次に、本発明の第１の実施の形態における通信装置１０００の動作について、図に基づいて説明する。図７は、通信装置１０００の動作フローを示す。

受信部２０がアンテナ部１０を介して受信する信号を、中間周波数信号に周波数変換する。そして、図７に示されるように、Ａ／Ｄ変換部２０は、受信部２０により入力される中間周波数信号をデジタル複素包絡信号（受信信号の複素包絡信号）に変換して、疑似雑音加算部４０へ出力する（Ｓ７０１）。

疑似雑音加算部４０では、加算器４２が、疑似雑音発生器４１により生成された疑似雑音と、Ａ／Ｄ変換部２０により入力されたデジタル複素包絡信号とを加算する（Ｓ７０２）。これにより、疑似雑音加算部４０は、疑似雑音付複素包絡信号を生成し、これをＦＭ検波処理部５０へ出力する。

ＦＭ検波処理部５０は、疑似雑音付複素包絡信号に対してＦＭ検波処理を行い、ＦＭ信号を生成する（Ｓ７０３）。そして、ＦＭ検波処理部５０は、ＦＭ信号をＨＰＦ部６０へ出力する。

ＨＰＦ部６０は、ＦＭ検波処理部５０により出力されるＦＭ信号のうち、高域周波数成分のみを濾波（ＦＭ検波処理）して、これを高域周波数信号として、高域周波数信号レベル算出部７０へ出力する（Ｓ７０４）。

高域周波数信号レベル算出部７０では、乗算器７１が高域周波数信号を２乗演算する（Ｓ７０５）。これにより、高域周波数信号レベル算出部７０は、高域周波数信号の大きさを示す高域周波数信号レベルを算出する。そして、高域周波数信号レベル算出部７０は、高域周波数信号レベルをスムージング部８０へ出力する。なお、高域周波数信号レベルは、高域周波数信号の大きさに関する値であればよく、高域周波数信号の２乗した値に限定されないことは、前述した通りである。

スムージング部８０は、高域周波数信号レベル算出部７０により入力される高域周波数信号レベルを平滑化（スムージング処理）する（Ｓ７０６）。そして、スムージング部８０は、平滑化後の高域周波数信号レベルを受信信号検出処理部９０へ出力する。

受信信号検出処理部９０は、次に説明するように、Ｓ７０７およびＳ７０８にて、受信信号の立ち上がりの検出を行う。

まず、受信信号検出処理部９０は、１つ前のサンプルについて、平滑化後の高域周波数信号レベルと、予め設定された所定の閾値とを比較する（Ｓ７０７）。１つ前のサンプルについて、平滑化後の高域周波数信号レベルが所定の閾値以上である場合（Ｓ７０７、Ｙｅｓ）、受信信号検出処理部９０は、現時点で受け取ったサンプルについて、平滑化後の高域周波数信号レベルと、所定の閾値とを比較する（Ｓ７０８）。一方、１つ前のサンプルについて、平滑化後の高域周波数信号レベルが所定の閾値以上でない場合（Ｓ７０７、Ｎｏ）、Ｓ７０１以降の処理を再び行う。

現時点で受け取ったサンプルについて、平滑化後の高域周波数信号レベルが所定の閾値以下である場合（Ｓ７０８、Ｙｅｓ）、受信信号検出処理部９０は、受信信号の立ち上がりの瞬時を検出したことを外部回路（不図示）に通知する（Ｓ７０９）。併せて、受信信号検出装置１００は、現時点で受け取ったサンプルについて、平滑化後の高域周波数信号レベルをメモリ（不図示）に記録する。なお、このときに使用するメモリは、受信信号検出装置１００の外部回路であってもよい。一方、現時点で受け取ったサンプルについて、平滑化後の高域周波数信号レベルが所定の閾値以下でない場合（Ｓ７０８、Ｎｏ）、Ｓ７０１以降の処理を再び行う。

このようにして、受信信号検出処理部９０は、１つ前のサンプルについて、平滑化後の高域周波数信号レベルが所定の閾値以上である場合（Ｓ７０７、Ｙｅｓ）とともに、現時点で受け取ったサンプルについて、平滑化後の高域周波数信号レベルが所定の閾値以下である場合（Ｓ７０８、Ｙｅｓ）に、その瞬間を受信信号の立ち上がりであると検出する。

そして、通信装置１０００は、以上のＳ７０１〜Ｓ７０９の処理を、デジタル複素包絡信号の１サンプルごとに繰り返し実行する。

以上の通り、本発明の第１の実施の形態における通信装置１０００は、疑似雑音加算部４０と、ＦＭ検波処理部５０と、ＨＰＦ部６０と、立ち上がり検出部９０とを含んで構成されている。疑似雑音加算部４０は、受信信号の複素包絡信号に疑似雑音を加算して、疑似雑音付複素包絡信号を出力する。ＦＭ検波処理部５０は、疑似雑音加算部４０により出力される疑似雑音付複素包絡信号をＦＭ信号に変換して出力する。ＨＰＦ部６０は、ＦＭ検波処理部５０により出力されるＦＭ信号の高域周波数成分を濾波して高域周波数信号を出力する。受信信号検出処理部９０は、ＨＰＦ６０部により出力される高域周波数信号の大きさと、予め設定された所定の閾値とを比較し、この比較結果に基づいて、受信信号の立ち上がりを検出する。

このように、本発明の第１の実施の形態における通信装置１０００では、疑似雑音加算部４０を設けることにより、受信信号の複素包絡信号に疑似雑音を加算して得られる疑似雑音付複素包絡信号を、ＦＭ検波処理部５０に入力している。ＦＭ検波処理部５０では、例えばフェージングなどの影響により入力信号の信号レベルが小さくなると、当該入力信号を検出できず、場合によって出力信号であるＦＭ信号の信号レベルが不定となったり、０となったりする。このような現象は、特に無信号時の時に顕著となる。一方、本発明のＦＭ検波処理部５０は、受信信号の複素包絡信号に疑似雑音を加算して得られる疑似雑音付複素包絡信号を受け取り、この疑似雑音付複素包絡信号に対してＦＭ検波処理を行っている。このため、ＦＭ検波処理部５０から出力されるＦＭ信号の信号レベルが不定になったり、０になったりすることはない。そして、ＨＰＦ部６０は、ＦＭ検波処理部５０により生成されるＦＭ信号の高域周波数成分を濾波して、これを高域周波数信号として出力する。このため、立ち上がり検出部９０に入力される高域周波数信号の大きさは、受信信号が無信号となった時でも、不定または０（ｄＢ）になることはない。したがって、立ち上がり検出部９０は、一定の大きさ以上の高域周波数信号を用いて、これと所定の閾値とを比較して、受信信号の立ち上がりを検出することができる。

この結果、第１の効果として、本発明の第１の実施の形態における通信装置１０００によれば、フェージングなど、環境の変化に依存することなく、受信信号の立ち上がりの瞬間を簡単な構成で安定して正確に検出することができる。本発明では、ＦＭ検波処理部５０にて包絡線情報を使用しないでＦＭ検波処理を行っているので、フェージングによる影響を受けにくい。また、ＦＭ検波処理による特徴的な性質として、ＳＮ（Signal Noise）比改善効果も作用する。

また、第２の効果として、本発明の第１の実施の形態における通信装置１０００によれば、特許文献１に記載の技術のように、ＨＰＦおよびＬＰＦの双方を設ける必要はなく、ハードウェア規模を簡単にすることができる。すなわち、特許文献１に記載の技術と比較して、より簡単な構成で、前記の第１の効果を得ることができる。特に、受信信号の低域周波数領域に対して濾波等の処理を行う部材を必要としないため、ハードウェア規模を低減することができる。また、例えば、濾波等の処理をコンピュータ上のソフトウェアにより行う場合であっても、受信信号の低域周波数領域に対して処理を行う必要はないので、演算量が低減する。これにより、特許文献１に記載の技術を利用した場合と比較して、より簡単な構成を有し安価なコンピュータを用いて、受信信号の立ち上がり検出処理を実現できる。なお、本発明では、特許文献１に記載の技術と比較して、擬似雑音加算部４０が追加されている。しかしながら、この擬似雑音加算部４０の処理負荷は、特許文献１に記載のＬＰＦの処理負荷と比較して、著しく低い。これは、擬似雑音を加算する処理は、１サンプルの入力信号につき、１回の加算処理を行うだけであるのに対して、ＬＰＦ等によるフィルタ処理は、１サンプルの入力信号につき、複数回の乗算および加算を行う必要があるためによる。

以上、第１の効果と第２の効果をまとめると、本発明の第１の実施の形態における通信装置１０００によれば、例えば、フェージングなど、環境の変化に依存することなく、受信信号の立ち上がりの瞬間を簡単な構成で安定して正確に検出することができる。

また、本発明の第１の実施の形態における通信装置１０００は、Ａ／Ｄ変換部３０をさらに備えてもよい。すなわち、このＡ／Ｄ変換部３０は、受信信号をアナログデジタル変換して、受信信号の複素包絡信号を出力する。この場合には、疑似雑音加算部４０は、Ａ／Ｄ変換部３０により出力された受信信号の複素包絡信号に疑似雑音を加算して、疑似雑音付複素包絡信号を出力する。このとき、疑似雑音は、Ａ／Ｄ変換部３０の最小入力レベルよりも大きい。なお、このＡ／Ｄ変換部３０の最小入力レベルは、前述の通り、Ａ／Ｄ変換部３０が受信信号（アナログ信号）をアナログデジタル変換することができる信号レベルの最小値をいう。また、Ａ／Ｄ変換部３０の最小入力レベルは、アナログデジタル変換を行う前のアナログ信号時における値である。

このように、さらにＡ／Ｄ変換部３０を設けた場合、疑似雑音加算部４０は、Ａ／Ｄ変換部３０により出力された受信信号の複素包絡信号に疑似雑音を加算して、疑似雑音付複素包絡信号を出力する。このとき、擬似雑音は少なくともＡ／Ｄ変換部３０の最小入力レベルよりも大きい値とする。このような擬似雑音を疑似雑音加算部４０により受信信号の複素包絡信号に加算すれば、ＦＭ検波処理部５０に入力する信号のレベルは、０とならず、ＦＭ信号が不定または０になることはない。不定または０（ｄＢ）とならない。したがって、ＦＭ検波処理部５０は、仮に雑音がＡ／Ｄ変換部３０の最小入力レベルよりも小さくても、少なくとも疑似雑音に対してＦＭ検波処理を行うことができる。これにより、ＦＭ信号の高域周波数領域の信号レベルは、無信号時が信号到来時よりも高くなる。

したがって、Ａ／Ｄ変換部３０に入力する雑音のレベルが、Ａ／Ｄ変換部３０の最小入力レベルＬよりも小さい場合であっても、疑似雑音加算部４０を設けて、Ａ／Ｄ変換部３０により生成されるデジタル複素包絡信号に疑似雑音を加算することにより、ＦＭ信号の高域周波数領域の信号レベルは、無信号時のレベルが信号到来時のレベルよりも高くなる。これにより、無信号時と信号到来時の信号レベルの間に閾値を設定すれば、受信信号の立ち上がりを検出することができる。この結果、環境の変化に依存することなく、受信信号の立ち上がりの瞬間を簡単な構成で、より安定してより正確に検出することができる。

また、さらなる効果として、本発明の第１の実施の形態における通信装置１０００によれば、受信部２０およびＡ／Ｄ変換部３０の間の受信信号の信号レベルを調整するためのコストを削減できる。これは、本発明では、擬似雑音加算部４０が、ＦＭ検波処理部５０に入力する信号に擬似雑音を加算するので、Ａ／Ｄ変換部３０の最小入力レベルを、受信部２０の受信信号中の雑音の信号レベルに合わせて調整する必要がなくなるためである。特に、受信部２０により出力される雑音の信号レベルは、経年変化や温度変化などの影響を受け易いため、Ａ／Ｄ変換部３０の最小入力レベルを、受信部２０の受信信号中の雑音の信号レベルに合わせて適切に調整することは、非常に難しい。本発明では、前述のように、擬似雑音加算部４０が、ＦＭ検波処理部５０に入力する信号に擬似雑音を加算するので、このような問題も解決できる。

また、本発明の第１の実施の形態における通信装置１０００によれば、有効なダイナミックレンジを拡大することができる。図８は、通信装置１０００の効果を説明するための図である。図８（ａ）は、擬似雑音加算部４０を設けなかった場合のダイナミックレンジを示す図である。一方、図８（ｂ）は、擬似雑音加算部４０を設けた場合のダイナミックレンジを示す図である。

図８（ａ）および図８（ｂ）に示されるように、Ａ／Ｄ変換部３０には、最小入力レベルＬと最大入力レベルＨが設定されている。なお、Ａ／Ｄ変換部３０の最小入力レベルＬは、前述の通り、Ａ／Ｄ変換部３０が受信信号（アナログ信号）をアナログデジタル変換することができる信号レベルの最小値をいう。また、Ａ／Ｄ変換部３０の最大入力レベルＨは、Ａ／Ｄ変換部３０が受信信号（アナログ信号）をアナログデジタル変換することができる信号レベルの最大値をいう。また、Ｎは、前述の通り、Ａ／Ｄ変換部３０により生成されるデジタル複素包絡信号の雑音成分を表す。

図８（ａ）に示されるように、擬似雑音加算部４０を設けなかった場合、ＦＭ検波処理部５０に０の信号が入力されないようにするために、雑音Ｎの信号レベルの最小値に合わせて、Ａ／Ｄ変換部３０の最小入力レベルＬを設定する必要がある。このため、図８（ａ）に示されるように、有効なダイナミックレンジＤＬ１が制限され、狭くなる。

これに対して、擬似雑音加算部４０を設けた場合、仮にＡ／Ｄ変換部３０から０の信号が出力されたとしても、擬似雑音加算部４０により擬似雑音が加算された信号がＦＭ検波処理部５０に入力される。このため、図８（ｂ）に示されるように、雑音Ｎの信号レベルの最小値によりも小さいレベルに、Ａ／Ｄ変換部３０の最小入力レベルＬを設定することができる。これにより、図８（ｂ）に示されるように、有効なダイナミックレンジＤＬ２が広くすることができる（ＤＬ２＞ＤＬ１）。

以上のように、本発明の第１の実施の形態における通信装置１０００によれば、擬似雑音加算部４０を設けたことにより、有効なダイナミックレンジを拡大することができる。

本発明の第１の実施の形態における通信装置１０００は、高域周波数信号レベル算出部７０をさらに備える。この高域周波数信号レベル算出部７０は、ＨＰＦ部６０により出力される高域周波数信号の大きさに関する値である高域周波数信号レベルを算出する。そして、立ち上がり検出部９０は、高域周波数信号レベル算出部７０により算出された高域周波数信号レベルと、予め設定された所定の閾値とを比較し、この比較結果に基づいて、受信信号の立ち上がり検出を行う。

これにより、高域周波数信号レベル算出部７０は、高域周波数信号の大きさに関する値として、自然数である高域周波数信号レベルを出力する。したがって、立ち上がり検出部９０は、自然数を用いて所定の閾値を簡単に設定することができる。また、予め設定する所定の閾値に合わせて、高域周波数信号レベル算出部７０の構成を設定することができるので、設計の自由度を増すことができる。

本発明の第１の実施の形態における通信装置１０００は、スムージング部８０をさらに備える。このスムージング部８０は、高域周波数信号レベル算出部７０により算出された高域周波数信号レベルを平滑化する。そして、立ち上がり検出部は、スムージング部８０により平滑化された高域周波数信号レベルと、予め設定された所定の閾値とを比較し、この比較結果に基づいて、受信信号の立ち上がり検出を行う。これにより、異質な信号レベルを無くした後に、受信信号の立ち上がり検出を行うことができる。

＜第２の実施の形態＞
本発明の第２の実施の形態における通信装置１０００Ａについて、図に基づいて説明する。

図９は、通信装置１０００Ａの構成を示す。図９に示されるように、通信装置１０００Ａは、疑似雑音加算部４０と、ＦＭ検波処理部５０と、ＨＰＦ部６０と、受信信号検出処理部９０とを含んで構成される。また、疑似雑音加算部４０と、ＦＭ検波処理部５０と、ＨＰＦ部６０と、受信信号検出処理部９０とが、本発明の受信信号検出装置１００Ａを構成する。なお、図９では、図１で示した各構成要素と同等の構成要素には、図１に示した符号と同等の符号を付している。

ここで、図１と図９を対比する。図１では、アンテナ部１０と、受信部２０と、Ａ／Ｄ変換部３０と、高域周波数信号レベル算出部７０と、スムージング部８０とを有しているのに対して、図９では、これらの構成を有さない点で相違する。

疑似雑音加算部４０には、デジタル複素包絡信号（受信信号の複素包絡信号）が入力される。疑似雑音加算部４０は、デジタル複素包絡信号に疑似雑音を加算して、疑似雑音付デジタル複素包絡信号を出力する。

ＦＭ検波処理部５０は、疑似雑音加算部４０により出力される疑似雑音付デジタル複素包絡信号をＦＭ信号に変換して出力する。

ＨＰＦ部６０は、ＦＭ検波処理部５０により出力されるＦＭ信号の高域周波数成分を濾波して高域周波数信号を出力する。

受信信号検出処理部９０は、ＨＰＦ６０部により出力される高域周波数信号の大きさと、予め設定された所定の閾値とを比較する。受信信号検出処理部９０は、この比較結果に基づいて、受信信号の立ち上がり検出を行う。

次に、本発明の第２の実施の形態における通信装置１０００Ａの動作について、図に基づいて説明する。図１０は、通信装置１０００Ａの動作フローを示す。なお、図１０において、Ｓ９０２〜Ｓ９０４、Ｓ９０７〜Ｓ９０９は、図７のＳ７０２〜Ｓ７０４、Ｓ７０７〜Ｓ７０９に対応する。

まず、疑似雑音加算部４０は、入力されるデジタル複素包絡信号に疑似雑音を加算して、疑似雑音付デジタル複素包絡信号を出力する（Ｓ９０２）。これにより、疑似雑音加算部４０は、疑似雑音付複素包絡信号を生成し、これをＦＭ検波処理部５０へ出力する。

ＦＭ検波処理部５０は、疑似雑音付複素包絡信号に対してＦＭ検波処理を行い、ＦＭ信号を生成する（Ｓ９０３）。そして、ＦＭ検波処理部５０は、ＦＭ信号をＨＰＦ部６０へ出力する。

ＨＰＦ部６０は、ＦＭ検波処理部５０により出力されるＦＭ信号のうち、高域周波数成分のみを濾波（ＦＭ検波処理）して、これを高域周波数信号として、受信信号検出処理部９０へ出力する（Ｓ９０９）。

受信信号検出処理部９０は、次に説明するように、Ｓ９０７およびＳ９０８にて、受信信号の立ち上がりを検出する。

まず、受信信号検出処理部９０は、１つ前のサンプルについて、高域周波数信号の大きさと、予め設定された所定の閾値とを比較する（Ｓ９０７）。１つ前のサンプルについて、高域周波数信号の大きさが所定の閾値以上である場合（Ｓ９０７、Ｙｅｓ）、受信信号検出処理部９０は、現時点で受け取ったサンプルについて、高域周波数信号の大きさと、所定の閾値とを比較する（Ｓ９０８）。一方、１つ前のサンプルについて、高域周波数信号の大きさが所定の閾値以上でない場合（Ｓ９０７、Ｎｏ）、通信装置１０００は、Ｓ９０２以降の処理を再び行う。

現時点で受け取ったサンプルについて、高域周波数信号の大きさが所定の閾値以下である場合（Ｓ９０８、Ｙｅｓ）、受信信号検出処理部９０は受信信号の立ち上がりの瞬時を検出したことを外部回路（不図示）に通知する（Ｓ９０９）。併せて、受信信号検出装置１００は、現時点で受け取ったサンプルについて、高域周波数信号の大きさをメモリ（不図示）に記録する。なお、このときに使用するメモリは、受信信号検出装置１００の外部回路であってもよい。一方、現時点で受け取ったサンプルについて、高域周波数信号の大きさが所定の閾値以下でない場合（Ｓ９０８、Ｎｏ）、通信装置１０００はＳ７０２以降の処理を再び行う。

このようにして、受信信号検出処理部９０は、１つ前のサンプルについて、高域周波数信号の大きさが所定の閾値以上である場合（Ｓ９０７、Ｙｅｓ）とともに、現時点で受け取ったサンプルについて、高域周波数信号の大きさが所定の閾値以下である場合（Ｓ９０８、Ｙｅｓ）に、その瞬間を受信信号の立ち上がりであると検出する。

そして、通信装置１０００Ａは、以上のＳ９０２〜Ｓ９０９の処理を、デジタル複素包絡信号の１サンプルごとに繰り返し実行する。

以上の通り、本発明の第２の実施の形態における通信装置１０００Ａは、疑似雑音加算部４０と、ＦＭ検波処理部５０と、ＨＰＦ部６０と、受信信号検出処理部９０とを含んで構成されている。疑似雑音加算部４０は、受信信号の複素包絡信号に疑似雑音を加算して、疑似雑音付複素包絡信号を出力する。ＦＭ検波処理部５０は、疑似雑音加算部４０により出力される疑似雑音付複素包絡信号をＦＭ信号に変換して出力する。ＨＰＦ部６０は、ＦＭ検波処理部５０により出力されるＦＭ信号の高域周波数成分を濾波して高域周波数信号を出力する。受信信号検出処理部９０は、ＨＰＦ６０部により出力される高域周波数信号の大きさと、予め設定された所定の閾値とを比較し、この比較結果に基づいて、受信信号の立ち上がりを検出する。

これにより、前述した本発明の第１の実施の形態における通信装置１０００と同様の効果を奏する。

以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。実施の形態は例示であり、本発明の主旨から逸脱しない限り、上述各実施の形態に対して、さまざまな変更、増減、組合せを加えてもよい。これらの変更、増減、組合せが加えられた変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

前述の実施の形態の説明（特に、図７および図１０の説明）では、デジタル複素包絡信号の１サンプルごとに、各処理を繰り返し実行すると説明した。しかしながら、デジタル複素包絡信号の複数のサンプルごとに、各処理を繰り返し実行してもよい。

また、前述の実施の形態の説明（特に、図７および図１０）では、受信信号検出処理部９０は、１つ前のサンプルについて、高域周波数信号の大きさ（高域周波数信号レベル）が所定の閾値以上である場合とともに、現時点で受け取ったサンプルについて、高域周波数信号の大きさ（高域周波数信号レベル）が所定の閾値以下である場合に、受信信号の立ち上がりを検出していた。しかしながら、これとは逆に、１つ前のサンプルについて、高域周波数信号の大きさ（高域周波数信号レベル）が所定の閾値以下である場合とともに、現時点で受け取ったサンプルについて、高域周波数信号の大きさ（高域周波数信号レベル）が所定の閾値以上である場合に、受信信号が消滅した瞬時であると検出する検出機能を、受信信号検出処理部９０に設けてもよい。

１０ アンテナ部
２０ 受信部
３０ Ａ／Ｄ変換部
４０ 疑似雑音加算部
４１ 疑似雑音発生器
４２ 加算器
５０ ＦＭ検波処理部
６０ ＨＰＦ部
７０ 高域周波数信号レベル算出部
７１ 乗算器
８０ スムージング部
９０ 受信信号検出処理部
１００、１００Ａ 受信信号検出装置
１０００、１０００Ａ 通信装置

Claims (7)

1. 受信信号の複素包絡信号に疑似雑音を加算して、疑似雑音付複素包絡信号を出力する疑似雑音加算部と、
   前記疑似雑音加算部により出力される前記疑似雑音付複素包絡信号をＦＭ信号に変換して出力するＦＭ検波処理部と、
   前記ＦＭ検波処理部により出力される前記ＦＭ信号の高域周波数成分を濾波して高域周波数信号を出力するハイパスフィルタ部と、
   前記ハイパスフィルタ部により出力される前記高域周波数信号の大きさと、予め設定された所定の閾値とを比較し、この比較結果に基づいて、前記受信信号の立ち上がりを検出する受信信号検出処理部とを備えた通信装置。
2. 前記受信信号をアナログデジタル変換して、前記受信信号の複素包絡信号を出力するＡ／Ｄ変換部を備え、
   前記疑似雑音加算部は、前記Ａ／Ｄ変換部により出力された前記受信信号の複素包絡信号に疑似雑音を加算して、疑似雑音付複素包絡信号を出力し、
   前記疑似雑音は、前記Ａ／Ｄ変換部の最小入力レベルよりも大きい請求項１に記載の通信装置。
3. 前記ハイパスフィルタ部により出力される前記高域周波数信号の大きさに関する値である高域周波数信号レベルを算出する高域周波数信号レベル算出部をさらに備え、
   前記受信信号検出処理部は、前記高域周波数信号レベル算出部により算出された高域周波数信号レベルと、予め設定された所定の閾値とを比較し、この比較結果に基づいて、前記受信信号の立ち上がりを検出する請求項１または２のいずれかに記載の通信装置。
4. 前記高域周波数信号レベル算出部により算出された高域周波数信号レベルを平滑化するスムージング部をさらに備え、
   前記受信信号検出処理部は、前記スムージング部により平滑化された高域周波数信号レベルと、予め設定された所定の閾値とを比較し、この比較結果に基づいて、前記受信信号の立ち上がりを検出する請求項３に記載の通信装置。
5. 前記受信信号検出処理部は、前記ハイパスフィルタ部により出力される前記高域周波数信号の大きさと、予め設定された所定の閾値とを比較し、この比較結果に基づいて、前記受信信号の消滅を検出する請求項１に記載の通信装置。
6. 受信信号の複素包絡信号に疑似雑音を加算して、疑似雑音付複素包絡信号を出力する疑似雑音加算部と、
   前記疑似雑音加算部により出力される前記疑似雑音付複素包絡信号をＦＭ信号に変換して出力するＦＭ検波処理部と、
   前記ＦＭ検波処理部により出力される前記ＦＭ信号の高域周波数成分を濾波して高域周波数信号を出力するハイパスフィルタ部と、
   前記ハイパスフィルタ部により出力される前記高域周波数信号の大きさと、予め設定された所定の閾値とを比較し、この比較結果に基づいて、前記受信信号の立ち上がりを検出する受信信号検出処理部とを備えた受信信号検出装置。
7. 受信信号の複素包絡信号に疑似雑音を加算して、疑似雑音付複素包絡信号を出力する疑似雑音加算ステップと、
   前記疑似雑音加算部により出力される前記疑似雑音付複素包絡信号をＦＭ信号に変換して出力するＦＭ信号変換ステップと、
   前記ＦＭ検波処理部により出力される前記ＦＭ信号の高域周波数成分を濾波して高域周波数信号を出力する信号濾波ステップと、
   前記ハイパスフィルタ部により出力される前記高域周波数信号の大きさと、予め設定された所定の閾値とを比較し、この比較結果に基づいて、前記受信信号の立ち上がりを検出する検出ステップとを有する受信信号検出方法。

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