JP5688037B2 - 無線受信方法、及び無線受信装置 - Google Patents
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Description
また、既に検出済みの無線方式の信号に対する受信処理を行っている場合であっても、それ以外の無線方式の受信信号が含まれているか否かを検出する必要がある。そのため、無線方式の検出をする処理は常に行うので、演算量は増加する傾向にあるという問題がある。
図9は、本発明の実施例に対する比較例における無線受信装置9の構成を示す概略ブロック図である。同図に示すように、無線受信装置9は、アンテナ901、RF(Radio Frequency:無線周波数)部902、AD(Analogue-Digital:アナログ−ディジタル)変換部903、特徴解析部904、無線方式検出部905、ソフトウエア記憶部906、無線方式割当部907、遅延部908、及び、復調部909を具備している。
AD変換部903は、入力されるIF信号に対し、アナログ−ディジタル変換を行う。AD変換部903は、ディジタル化したディジタル受信信号を特徴解析部904と遅延部908とに出力する。
特徴解析部904は、入力されるディジタル受信信号に対して特徴解析を行い、特徴解析の結果を無線方式検出部905に出力する。
無線方式検出部905は、入力される特徴解析の結果に基づいて、ディジタル受信信号に含まれる信号の無線方式を検出し、検出した無線方式を示す情報を無線方式割当部907に出力する。
無線方式割当部907は、検出された無線方式に対応するソフトウエアをソフトウエア記憶部906から読み出し、読み出したソフトウエアを復調部909に出力する。
遅延部908は、AD変換部903から入力されるディジタル受信信号に対して、特徴解析部904から無線方式割当部907までの処理に要する時間に相当する遅延を与えて、ディジタル信号を復調部909に出力する。
復調部909は、無線方式割当部907から入力されるソフトウエアを実行する。これにより、復調部909は、無線方式検出部905が検出した無線方式に対応する信号処理を、遅延部908から入力されるディジタル受信信号に対して行う。復調部909は、信号処理により得られた信号を出力信号として、上位の装置などに出力する。
図1は、本発明に係る第1の実施形態における無線受信装置1の構成を示す概略ブロック図である。無線受信装置1は、複数の異なる無線方式の信号が含まれる受信信号を受信し、受信信号から無線方式の信号を検出し、各無線方式の信号を復調する無線受信装置である。また、同図に示すように、無線受信装置1は、アンテナ101、RF部102、AD変換部103、フィルタ部104、レベル検出部105、特徴解析部106、無線方式記憶部107、無線方式検出部108、ソフトウエア記憶部109、無線方式割当部110、遅延部111、復調部112、受信パケット情報記憶部113、検出結果記憶部114、及び、フィルタ制御部115を具備している。
AD変換部103は、入力されるIF信号に対し、アナログ−ディジタル変換を行う。AD変換部103は、ディジタル化したディジタル受信信号をフィルタ部104と、遅延部111に出力する。
レベル検出部105は、入力されるディジタル受信信号の信号電力を測定し、測定した信号電力が予め定められた電力しきい値以上であるか否かを判定する。レベル検出部105は、測定した信号電力が電力しきい値以上である場合、入力されたディジタル受信信号を特徴解析部106に出力する。一方、レベル検出部105は、測定した信号電力が電力しきい値未満である場合、入力されたディジタル受信信号を特徴解析部106に出力しない。
更に、特徴解析部106は、入力されるディジタル受信信号に対して、予め定められているプリアンブルやユニークワードとのパターンマッチング(相関検出)を行い、ディジタル受信信号に含まれるプリアンブルやユニークワードを検出する。
無線方式検出部108は、特徴解析部106から入力される特徴解析の結果と、無線方式記憶部107に記憶されている無線方式情報とを対比して、特徴解析部106に入力されたディジタル受信信号に含まれている信号の無線方式を検出する。このとき、無線方式検出部108は、特徴解析の結果に含まれる周波数、周波数の幅、変調方式、又はプリアンブルなどのうち少なくとも1つを用いて無線方式を検出する。無線方式検出部108は検出結果を無線方式割当部110に出力する。また、無線方式検出部108は検出した無線方式に対応する周波数帯域、ch番号、及び帯域幅、並びに変調方式などを示す検出結果情報を検出結果記憶部114に記憶させる。
無線方式割当部110は、無線方式検出部108から入力される検出結果が示す無線方式に対応するソフトウエアをソフトウエア記憶部109から読み出し、読み出したソフトウエアを復調部112に出力する。
遅延部111は、AD変換部103から入力されるディジタル受信信号に対して、フィルタ部104から無線方式割当部110までの処理に要する時間に相当する遅延を与えて、ディジタル受信信号を復調部112に出力する。なお、遅延部111は記憶素子等を用いて実現することも可能であり、その場合にはFIFO(First-In First-Out)方式のバッファを用いるようにしてもよい。
なお、復調部112が複数のソフトウエアを並列に実行できる演算処理能力(例えば、複数のCPUや、排他制御されたメモリなど)を有している場合、無線方式割当部110は、無線方式の信号処理に要する並列実行数を判定し、判定した並列実行数に応じてソフトウエア記憶部109から読み出したソフトウエアを分割して、分割した複数のソフトウエアを復調部112に出力するようにしてもよい。この場合、必要となる並列実行数がソフトウエアに含まれるようにしてもよい。また、複数の無線方式を併用して信号処理を行う場合、無線方式割当部110は、各無線方式に対応するソフトウエアを並列に実行させるように演算処理能力の割り当てを行うようにしてもよい。
検出結果記憶部114は、無線方式検出部108から検出結果が入力され、入力された検出結果を記憶する。
また、フィルタ制御部115は、受信したパケットごとに無線方式を検出する処理を行わないようにしてもよい。具体的には、フィルタ制御部115は、無線方式において予め定められている規定時間内に受信パケットを継続して受信した場合に、検出済み状態を維持して、フィルタ部104が当該無線方式に対応する周波数帯域の成分を抑圧させる。また、フィルタ制御部115は、規定時間を経過しても受信パケットがない場合に、検出済み状態を解除して、フィルタ部104を制御する際に用いているパラメータと、検出結果記憶部114に記憶されている検出結果情報とを削除する。ここで、受信パケットの有無の判定は、例えば、MAC部などの上位装置からの受信パケット情報や復調部112の復調処理の情報によって行う。
無線受信装置1において、無線方式検出処理が開始されると、フィルタ制御部115は、検出結果記憶部114に記憶されている検出結果情報の有無に基づいて、既に検出済みの無線方式があるか否かを判定する(ステップS101)。
既に検出されている無線方式がある場合(ステップS101:Yes)、フィルタ制御部115は、検出結果情報に基づいて、検出されている無線方式に対応するタップ数及びタップ係数等のパラメータをフィルタ部104に設定し、検出されている無線方式において使用される周波数帯域の成分を抑圧させる(ステップS102)。一方、既に検出されている無線方式がない場合(ステップS101:No)、フィルタ制御部115は処理をステップS103に進める。すなわち、この場合に抑圧する周波数帯域を設定しない。
図3(A)はフィルタ部104に入力されるディジタル受信信号の周波数スペクトラムを示す図であり、図3(B)はフィルタ部104から出力されるディジタル受信信号の周波数スペクトラムを示す図である。同図において、横軸は周波数を示しており、縦軸は信号電力(受信レベル)を示している。
図3(B)に示すように、フィルタ部104から出力されるディジタル受信信号は、既に検出されている無線方式Aに使用される周波数帯域の成分が抑圧され、無線方式B及びCの信号が含まれるディジタル受信信号が出力される。これにより、レベル検出部105より後の処理において、無線方式Aに対する検出の処理を行わないようにすることができ、特徴解析部106及び無線方式検出部108における無線方式を検出する際に要する演算量を低減することができる。また、ディジタル受信信号に無線方式Aの信号のみが含まれる場合、レベル検出部105には、無線方式の検出対象になる信号を含まないディジタル受信信号が入力されることになる。この場合、レベル検出部105は、電力しきい値未満の信号電力のディジタル受信信号を特徴解析部106に出力しないので、特徴解析部106以降の処理は行われないことになる。
このように、フィルタ部104において信号を抑圧し、既に検出されている無線方式に対する検出処理を行わないようにすることにより、受信信号に含まれる各無線方式の信号を検出する処理に要する演算量を低減させることができる。
具体的には、本実施形態における無線受信装置1は、既に検出されている無線方式の信号がある場合、検出済みの受信信号に対応する周波数帯域の信号をフィルタ部104で除去したディジタル受信信号に対して、受信すべき信号が含まれているか否かを判定する。これにより、受信信号に含まれる各無線方式の信号を検出する処理に要する演算量を低減させることができる。
また、フィルタ部104から出力されるディジタル受信信号の信号電力を測定し、測定した信号電力が電力しきい値未満である場合、特徴解析を行わないようにしている。これにより、受信信号に含まれる各無線方式の信号を検出する処理に要する演算量を更に低減させることができる。
第1の実施形態では、既に検出されている無線方式に対応する周波数帯域の成分をフィルタ部104において抑圧する構成について説明した。以下に説明する無線受信装置では、既に検出されている無線方式に対応する周波数帯域の成分をFFT部において抑圧する構成について説明する。なお、第1の実施形態と同じ構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。
パラメータ制御部215は、検出結果記憶部114に記憶されている検出結果情報に基づいて、FFT部204においてFFTを行う際に用いるパラメータ(例えば、ポイント数、サンプリング周期、出力する周波数帯域)を算出する。パラメータ制御部215は、算出したパラメータを用いてFFT部204を制御する。ここで、パラメータ制御部215が算出するパラメータは、既に検出されている無線方式に対応する周波数帯域の信号を除去できるものである。例えば、ディジタル受信信号を周波数領域の信号に変換した際に、既に検出されている無線方式において使用されている周波数帯域の信号を出力しないように制御を示す情報がパラメータに含まれる。
無線受信装置2において、無線方式検出処理が開始されると、パラメータ制御部215は、検出結果記憶部114に記憶されている検出結果情報の有無に基づいて、既に検出済みの無線方式があるか否かを判定する(ステップS201)。
既に検出されている無線方式がある場合(ステップS201:Yes)、パラメータ制御部215は、検出結果情報に基づいて、既に検出されている無線方式に対応するパラメータを算出し、算出したパラメータをFFT部204に出力して設定する(ステップS202)。一方、既に検出されている無線方式がない場合(ステップS201:No)、パラメータ制御部215は、受信すべき各無線方式に対応するすべての周波数帯域の信号が出力される基本パラメータを選択してFFT部204に設定する(ステップS203)。
レベル検出部105は、FFT部204から入力された信号の信号電力が予め定められた電力しきい値以上であるか否かを判定し(ステップS205)、信号電力が電力しきい値未満である場合(ステップS205:No)、処理をステップS201に戻す。一方、信号電力がしきい値電力以上である場合(ステップS205:Yes)、レベル検出部105はFFT部204から入力された信号を特徴解析部106に出力する。特徴解析部106は入力された信号に対して特徴解析を行う(ステップS206)。
無線方式割当部110は、無線方式検出部108の検出結果に基づいて、新たに検出された無線方式に対応するソフトウエアを復調部112に出力して、復調部112において行われる信号処理の設定を行い(ステップS209)、処理をステップS201に戻す。
図6(A)はFFT部204に入力されるディジタル受信信号の周波数スペクトラムを示す図であり、図6(B)はFFT部204から出力される周波数スペクトラムを示す図である。同図において、横軸は周波数を示しており、縦軸は信号電力(受信レベル)を示している。
図6(B)に示すように、FFT部204から出力される周波数領域の信号は、既に検出されている無線方式Aに使用される周波数帯域の成分が抑圧され、無線方式B及びCの信号が含まれる信号が出力される。これにより、レベル検出部105より後の処理において、無線方式Aに対する検出の処理を行わないようにすることができ、特徴解析部106及び無線方式検出部108における無線方式を検出する際に要する演算量を低減することができる。また、ディジタル受信信号に無線方式Aの信号のみが含まれる場合、レベル検出部105には、無線方式の検出対象になる信号を含まない信号が入力されることになる。この場合、レベル検出部105は、電力しきい値未満の信号電力のディジタル受信信号を特徴解析部106に出力しないので、特徴解析部106以降の処理は行われないことになる。
このように、FFT部204において信号を除去し、既に検出されている無線方式に対する検出処理を行わないようにすることにより、受信信号に含まれる各無線方式の信号を検出する処理に要する演算量を低減させることができる。
図7は、第3の実施形態における無線受信装置3の構成を示す概略ブロック図である。無線受信装置3は、複数の異なる無線方式の信号が含まれる受信信号を受信し、受信信号から無線方式の信号を検出し、各無線方式の信号を復調する無線受信装置である。また、同図に示すように、無線受信装置3は、アンテナ101、RF部102、AD変換部103、第1FFT部304、第1無線方式検出部305、検出済無線方式判定部306、周波数情報記憶部307、帯域制限部308、第2FFT部309、第2無線方式検出部310、ソフトウエア記憶部109、無線方式割当部110、遅延部111、及び、復調部112を具備している。
また、第1無線方式検出部305は、既に検出されている無線方式以外の無線方式の信号が存在すること(又は存在する可能性が高いこと)を検出したが、入力される周波数領域の信号が粗いために当該無線方式を特定できない場合、当該無線方式が存在する周波数帯域を示す周波数情報を検出済無線方式判定部306に出力する。周波数情報には、無線方式が使用する周波数帯、及び帯域幅などが含まれる。
第2FFT部309は、帯域制限部308から入力される信号を、時間領域の信号から周波数領域の信号に変換し、変換により得られた周波数領域の信号を第2無線方式検出部310に出力する。ここで、第2FFT部309におけるFFTのポイント数は第1FFT部304におけるFFTのポイント数より多く、第2FFT部309は第1FFT部304より分解能の高い変換を行う。
第2無線方式検出部310は、第2FFT部309から入力された信号に基づいて、当該信号に含まれる信号の無線方式を検出する。すなわち、第2無線方式検出部310は、帯域制限部308により帯域制限された信号から無線方式を検出する。第2無線方式検出部310は、検出した無線方式を示す情報を無線方式割当部110に出力する。第2無線方式検出部310は、例えば、第1実施形態におけるレベル検出部105、特徴解析部106、及び無線方式検出部108が行う処理と同様の処理を行い、無線方式を検出する。
無線受信装置3において、無線方式検出処理が開始されると、第1FFT部304と第1無線方式検出部305とによる第1の特徴解析が実行される(ステップS301)。
第1無線方式検出部305は、第1FFT部304から入力される信号の信号電力が電力しきい値以上であるか否かを判定し(ステップS302)、信号電力が電力しきい値未満である場合(ステップS302:No)、処理をステップS301に戻す。一方、信号電力が電力しきい値以上である場合(ステップS302:Yes)、第1無線方式検出部305は、第1FFT部304から入力される信号に含まれる信号の無線方式の検出を行う。第1無線方式検出部305は、検出した無線方式を示す情報、又は周波数情報を検出済無線方式判定部306に出力する。検出済無線方式判定部306は、既に検出されている無線方式以外の無線方式が検出されたか否かを判定する(ステップS303)。
無線方式が特定されている場合(ステップS304:Yes)、検出済無線方式判定部306は、処理をステップS307に進める。一方、無線方式が特定されていない場合(ステップS304:No)、検出済無線方式判定部306は、周波数情報記憶部307を介して周波数情報を帯域制限部308に通知する。これにより、帯域制限部308、第2FFT部309、及び第2無線方式検出部310による第2の特徴解析が開始される(ステップS305)。
具体的には、無線受信装置3では、無線方式を検出する処理の負荷を抑えるために、FFTポイント数を少なく設定した第1FFT部304を用いて変換された周波数領域の信号に基づいて、第1無線方式検出部305が無線方式の検出を行う。このとき、既に検出されている無線方式以外の無線方式が検出された場合、検出された無線方式に応じたソフトウエアを復調部112に設定して復調を行う。また、第1FFT部304における変換が粗いために、無線方式の特定ができない場合、無線方式の特定ができなかった信号を含む周波数帯域を示す情報を帯域制限部308に通知する。帯域制限部308は無線方式の特定ができなかった信号の周波数帯域を抽出し、第2無線方式検出部310が当該周波数帯域の信号に基づいて無線方式を検出する。
このように、より詳細な特徴解析を必要とする場合において、特徴解析の対象となる周波数範囲を限定することにより、演算量を削減することができる。すなわち、無線方式を特定する際に詳細な特徴解析を常に行わず、粗い特徴解析では無線方式を特定できない場合に詳細な特徴解析を行うことにより、受信信号に含まれる各無線方式の信号を検出する処理に要する演算量を低減させることができる。
また、本実施形態の無線受信装置3において、検出済無線方式判定部306を用いて無線方式を重複して検出しない構成について説明したが、第1の実施形態や第2の実施形態と同様に、既に検出されている無線方式で使用される周波数帯域の成分を抑圧した後に、第1無線方式検出部305が無線方式を検出するようにしてもよい。
更に、第3の実施形態において説明したように、FFTを2段階にして処理負荷を抑えて無線方式を検出するようにし、第1の特徴解析で無線方式が特定できない場合に、詳細な第2の特徴解析を行うようした。これにより、無線方式の検出に要する負荷を抑えることができる。
また、上述の各実施形態の無線受信装置は、アンテナ101、RF部102及びAD変換部103を具備する構成について説明した。しかし、これに限ることなく、アンテナ101、RF部102及びAD変換部103を具備せずに、他の装置において得られたディジタル受信信号を入力する無線受信装置としてもよい。
101,901…アンテナ
102,902…RF部
103,903…AD変換部
104…フィルタ部
105…レベル検出部
106,904…特徴解析部
107…無線方式記憶部
108,905…無線方式検出部
109,906…ソフトウエア記憶部
110,907…無線方式割当部
111,908…遅延部
112,909…復調部
113…受信パケット情報記憶部
114…検出結果記憶部
115…フィルタ制御部
204…FFT部
215…パラメータ制御部
304…第1FFT部
305…第1無線方式検出部
306…検出済無線方式判定部
307…周波数情報記憶部
308…帯域制限部
309…第2FFT部
310…第2無線方式検出部
Claims (8)
- 複数の異なる無線方式の信号が含まれる受信信号を受信し、前記受信信号から無線方式を検出する無線受信装置が行う無線受信方法であって、
前記受信信号から受信対象としている無線方式で使用されている周波数帯域に亘って信号を検出する第1の無線方式検出ステップと、
既に検出されている無線方式で使用されている周波数帯域以外の周波数帯域における信号を検出する第2の無線方式検出ステップと、
前記第2の無線方式検出ステップにおいて検出された無線方式を用いて、前記受信信号に対して復調を行う復調ステップと
を有し、
前記第1の無線方式検出ステップ又は前記第2の無線方式検出ステップのうち少なくとも一方は、
前記受信信号から既に検出されている無線方式で使用されている周波数帯域の成分を前記受信信号において抑圧する抑圧ステップを備え、
前記第2の無線方式検出ステップは、
前記抑圧ステップにおいて周波数帯域の成分が抑圧された前記受信信号の信号電力が予め定められた電力しきい値以上であるか否かの判定を行うレベル検出ステップと、
前記レベル検出ステップにおいて、前記信号電力が前記電力しきい値以上であると判定された場合に、前記抑圧ステップにおいて周波数帯域の成分が抑圧された前記受信信号に対して特徴解析を行うことにより、該受信信号に含まれる信号の無線方式を検出する特徴解析ステップとを備える
ことを特徴とする無線受信方法。 - 請求項1に記載の無線受信方法であって、
前記復調ステップにおいて、更に、
復調をしている無線方式の信号の受信が完了したことを検出し、
前記抑圧ステップにおいて、更に、
受信が完了したことが検出されると、検出された無線方式で使用されている周波数帯域の成分を抑圧することを停止する
ことを特徴とする無線受信方法。 - 請求項1又は請求項2のいずれかに記載の無線受信方法であって、
前記特徴解析ステップにおいて、
前記抑圧ステップにおいて周波数帯域の成分が抑圧された前記受信信号から、前記電力しきい値以上の信号電力が存在する周波数と、当該周波数の幅と、当該周波数において用いられている変調方式とのうち少なくとも1つを用いて無線方式を検出する
ことを特徴とする無線受信方法。 - 複数の異なる無線方式の信号が含まれる受信信号を受信し、前記受信信号から無線方式を検出する無線受信装置が行う無線受信方法であって、
前記受信信号から受信対象としている無線方式で使用されている周波数帯域に亘って信号を検出する第1の無線方式検出ステップと、
既に検出されている無線方式で使用されている周波数帯域以外の周波数帯域における信号を検出する第2の無線方式検出ステップと、
前記第2の無線方式検出ステップにおいて検出された無線方式を用いて、前記受信信号に対して復調を行う復調ステップと
を有し、
前記第1の無線方式検出ステップにおいて、
FFTを用いて、前記受信信号を周波数領域の信号に変換し、受信対象としている無線方式で使用されている周波数帯域に亘って信号の検出を行い、
前記第2の無線方式検出ステップは、
既に検出されている無線方式で使用されている周波数帯域以外の周波数帯域における信号が前記第1の無線方式検出ステップにおいて検出された場合に、検出された信号の周波数帯域に対して、前記第1の無線方式検出ステップにおけるFFTより分解能の高いFFTを行うFFTステップと、
前記FFTステップにおいて周波数領域の信号に変換された信号に対して特徴解析を行うことにより無線方式を検出するステップとを備える
ことを特徴とする無線受信方法。 - 複数の異なる無線方式の信号が含まれる受信信号を受信し、前記受信信号から無線方式を検出する無線受信装置であって、
前記受信信号から受信対象としている無線方式で使用されているすべての周波数帯域に亘って信号を検出し、更に、既に検出された無線方式で使用されている周波数帯域以外の周波数帯域において受信対象としている無線方式の信号を検出する無線方式検出部と、
前記無線方式検出部により検出された無線方式を用いて、前記受信信号に対して復調を行う復調部と、
前記受信信号から既に検出されている無線方式で使用されている周波数帯域の成分を前記受信信号から抑圧する抑圧部と、
前記抑圧部により周波数帯域の成分が抑圧された前記受信信号の信号電力が予め定められた電力しきい値以上であるか否かの判定を行うレベル検出部と、
前記レベル検出部により前記信号電力が前記電力しきい値以上であると判定された場合に、前記抑圧部において周波数帯域の成分が抑圧された前記受信信号に対して特徴解析を行う特徴解析部と
を具備し、
前記無線方式検出部は、
前記特徴解析部による特徴解析の結果に基づいて、前記受信信号に含まれる信号の無線方式を検出する
ことを特徴とする無線受信装置。 - 請求項5に記載の無線受信装置であって、
前記復調部は、更に、
復調をしている無線方式の信号の受信が完了したことを検出し、
前記抑圧部は、更に、
受信が完了したことが検出されると、検出された無線方式で使用されている周波数帯域の成分を抑圧することを停止する
ことを特徴とする無線受信装置。 - 請求項5又は請求項6のいずれかに記載の無線受信装置であって、
前記無線方式検出部は、
前記抑圧部により周波数帯域の成分が抑圧された前記受信信号から、前記電力しきい値以上の信号電力が存在する周波数と、当該周波数の幅と、当該周波数において用いられている変調方式とのうち少なくとも1つを用いて無線方式を検出する
ことを特徴とする無線受信装置。 - 複数の異なる無線方式の信号が含まれる受信信号を受信し、前記受信信号から無線方式を検出する無線受信装置であって、
前記受信信号から受信対象としている無線方式で使用されているすべての周波数帯域に亘って信号を検出し、更に、既に検出された無線方式で使用されている周波数帯域以外の周波数帯域において受信対象としている無線方式の信号を検出する無線方式検出部と、
前記無線方式検出部により検出された無線方式を用いて、前記受信信号に対して復調を行う復調部と
を具備し、
前記無線方式検出部は、
FFTを用いて、前記受信信号を周波数領域の信号に変換し、受信対象としている無線方式で使用されている周波数帯域に亘って信号の検出を行う第1無線方式検出部と、
既に検出されている無線方式で使用されている周波数帯域以外の周波数帯域における信号を前記第1無線方式検出部が検出した場合に、前記第1無線方式検出部が検出した信号の周波数帯域に対して、前記第1無線方式検出部におけるFFTより分解能の高いFFTを用いて、受信対象としている無線方式の信号を検出する第2無線方式検出部と
を備えている
ことを特徴とする無線受信装置。
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