JP7093166B2

JP7093166B2 - 受信機

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Publication number: JP7093166B2
Application number: JP2017165277A
Authority: JP
Inventors: 義人中島; 大樹森木; 裕史島
Original assignee: Hochiki Corp
Current assignee: Hochiki Corp
Priority date: 2017-08-30
Filing date: 2017-08-30
Publication date: 2022-06-29
Anticipated expiration: 2037-08-30
Also published as: JP2019047182A

Description

本発明は、ＭＳＫ変調された無線信号を受信して復調する受信機に関する。

従来、実伝送速度１２００ｂｐｓのデジタル信号のビット１に１２００Ｈｚの周波数信号を割り当てると共にビット０に１８００Ｈｚの周波数信号を割り当ててＭＳＫ変調（位相連続周波数偏移変調）し、更にＦＳＫ変調（周波数偏移変調）して送信された無線信号を受信機で受信する場合、受信伝送速度を７２００ｂｐｓに設定することで復調できることが知られている（特許文献１）。

１２００Ｈｚと１８００ＨｚでＭＳＫ変調を行うデジタル信号の実伝送速度は１２００ｂｐｓであるが、ＦＳＫ変調信号を復調する受信機の場合の受信伝送速度は７２００ｂｐｓの設定であり、受信伝送速度は実伝送速度の実に６倍の設定値となっている。

ここで、ＦＭ変調（周波数変調）は、振幅に応じて周波数が変化するので、受信機では、どの程度の振幅で、どれだけの周波数偏移で同送されてくるかを決める必要がある。最大振幅で、どれだけの周波数偏移を得るかを、最大周波数偏移Ｆｍとすると、変調指数ｍＦＭは、最大周波数偏移Ｆｍを変調周波数ｆｓで割った次式で定義される。
ｍＦＭ＝Ｆｍ／ｆｓ（式１）

変調信号の周波数ｆｓはデータ伝送速度となるので、７２００ｂｐｓでデータを伝送するときの最小変調周波数は７．２ｋＨｚとなる。一般的に変調指数ｍＦＭは０．８程度で使用することが望ましいとされているので、変調指数を０．８としたときの変調周波数は９ｋＨｚとなる。このため受信帯域幅は９ｋＨｚ必要であることになる。

ここで、受信帯域と受信感度の関係は（式２）で表すことができる。
Ｓｉ＝ＭｋＴｏＢＦ（式２）
Ｓｉは受信感度（最小信号強度）
ｋはボルツマン定数
Ｔｏは信号源温度
Ｂは雑音帯域幅［Ｈｚ］
Ｆはノイズファクタ［ｄＢ］
Ｍは雑音指数

このとき、Ｍ＝１とし、Ｔｏ＝２９０Ｋとし、（式１）をｄＢｍ単位で表すと次の（式３）となる。
Ｓｉ＝－１７４ｄＢｍ＋Ｆ（ｄＢ）＋１０・ｌｏｇＢ＋１０・ｌｏｇＭ（式３）
（式３）より、伝送速度が高いと周波数偏移幅が大きくなるので、受信感度が低下する関係があり、受信時のデータ伝送速度の設定を下げて受信することで、受信感度を向上させることができる。

仮に、受信伝送速度を７２００ｂｐｓの半分の３６００ｂｐｓに設定して受信すると、変調指数が０．８のときに必要な受信帯域幅は４．５ｋＨｚとなり、受信感度は（式３）から３ｄＢｍ高くなる。

特開２０１７－０２８４０１

しかしながら、受信伝送速度を３６００ｂｐｓに設定して受信を行うと、１２００Ｈｚと１８００ＨｚでのＭＳＫ変調による信号を３６００ｂｐｓの設定により復調したビット列から、送信元のデジタル信号のビットを判定する場合、７２００ｂｐｓの設定で復調した場合のビット列００及びビット列１１のタイミングについては、３６００ｂｐｓの設定ではビット１及びビット０と正しく判定できるが、７２００ｂｐｓの設定で復調した場合のビット列１０及びビット列０１のタイミングについては、３６００ｂｐｓの設定ではビット１と判定されるかビット０と判定されるか分からずに不定ビットとなる問題があり、ＭＳＫ変調された信号を３６００ｂｐｓの受信伝送速度の設定により受信することはできなかった。

また、実伝送速度２４００ｂｐｓのデジタル信号のビット１に２４００Ｈｚの周波数信号を割り当てると共にビット０に３６００Ｈｚの周波数信号を割り当てたＭＳＫ変調信号を受信した場合、受信伝送速度を１４４００ｂｐｓに設定することで復調できるが、受信伝送速度を半分の７２００ｂｐｓに設定した場合、同様に、不定ビットの問題により受信することができない。

本発明は、所定の第１周波数と第１周波数の１．５倍の第２周波数でＭＳＫ変調された信号を第１周波数と第２周波数の最小公倍数に対応した受信伝送速度の設定により復調可能とする受信機を提供することを目的とする。

（受信機の第１発明：先頭グループからのビット判定）
本発明は、元データとなるデジタル信号のビット１に所定の第１周波数を割り当てると共にデジタル信号のビット０に第１周波数の１．５倍の第２周波数を割り当ててＭＳＫ変調し、更にＦＭ変調して送信された無線信号を受信してデジタル信号を復調する受信機であって、
受信した無線信号からＦＭ復調した復調信号を、第１周波数と第２周波数の最小公倍数に対応した受信伝送速度のサンプリングレートによりビット列に任意のタイミングで変換する復調部と、
変換されたビット列３ビット単位の複数のグループに分割し、先頭から順番にグループを選択し、最終グループ以外は、当該選択グループの１ビット目、３ビット目及び選択グループの次のグループの１ビット目の３ビットを抽出し、最終グループは、選択グループの一つ前のグループの３ビット目、選択グループの１ビット目及び３ビット目の３ビットを抽出し、抽出された３ビットが１０１又は０１０の場合は選択グループをビット１と判定し、それ以外（抽出された３ビットが００１又は１１０）の場合は選択グループをビット０と判定してデジタル信号を復調するビット判定部と、
を備えたことを特徴とする。

（受信機の第２発明：元データの末尾にダミーデータを付加した場合のビット判定）
本発明は、ビット０又はビット１の少なくとも１ビットのダミーデータが元データの末尾に付加されたデジタル信号のビット１に所定の第１周波数を割り当てると共にデジタル信号のビット０に第１周波数の１．５倍の第２周波数を割り当ててＭＳＫ変調し、更にＦＭ変調して送信された無線信号を受信してデジタル信号を復調する受信機であって、
受信した無線信号からＦＭ復調した復調信号を、第１周波数と第２周波数の最小公倍数に対応した受信伝送速度のサンプリングレートにて任意のタイミングでビット列に変換する復調部と、
変換されたビット列を３ビット単位の複数のグループに分割し、先頭から順番にグループを選択し、当該選択グループの１ビット目、３ビット目及び選択グループの次のグループの１ビット目の３ビットを抽出し、抽出された３ビットが１０１又は０１０の場合は選択グループをビット１と判定し、それ以外（抽出された３ビットが００１又は１１０）の場合は選択グループをビット０と判定してデジタル信号を復調するビット判定部と、
を備えたことを特徴とする。

（受信機の第３発明：最終グループからのビット判定）
本発明は、元データとなるデジタル信号のビット１に所定の第１周波数を割り当てると共にデジタル信号のビット０に第１周波数の１．５倍の第２周波数を割り当ててＭＳＫ変調し、更にＦＭ変調して送信された無線信号を受信して前記デジタル信号を復調する受信機であって、
受信した無線信号からＦＭ復調した復調信号を、第１周波数と第２周波数の最小公倍数に対応した受信伝送速度のサンプリングレートにより任意のタイミングでビット列に変換する復調部と、
変換されたビット列を記憶する記憶部と、
記憶部に記憶されたビット列を３ビット単位の複数のグループに分割し、末尾から順番にグループを選択し、先頭グループ以外は、当該選択グループの一つ前のグループの３ビット目、選択グループの１ビット目及び３ビット目の３ビットを抽出し、先頭グループは、選択グループの１ビット目、３ビット目及び選択グループの一つ後のグループの１ビット目の３ビットを抽出し、抽出された３ビットが１０１又は０１０の場合は選択グループをビット１と判定し、それ以外（３ビットが１００又は０１１）の場合は選択グループをビット０と判定してデジタル信号を復調するビット判定部と、
を備えたことを特徴とする。

（第１乃至第３発明の周波数と受信伝送速度）
例えば、第１周波数を１２００Ｈｚ、第２周波数を１８００Ｈｚ、受信伝送速度を３６００ｂｐｓとする。

また、第１周波数を２４００Ｈｚ、前記第２周波数を３６００Ｈｚ、前記受信伝送速度を７２００ｂｐｓとしても良い。

（受信機の第１発明による効果）
本発明は、元データとなるデジタル信号のビット１に所定の第１周波数を割り当てると共にデジタル信号のビット０に第１周波数の１．５倍の第２周波数を割り当ててＭＳＫ変調し、更にＦＭ変調して送信された無線信号を受信してデジタル信号を復調する受信機であって、受信した無線信号からＦＭ復調した復調信号を、第１周波数と第２周波数の最小公倍数に対応した受信伝送速度のサンプリングレートにより任意のタイミングでビット列に変換する復調部と、変換されたビット列を３ビット単位の複数のグループに分割し、先頭から順番にグループを選択し、最終グループ以外は、当該選択グループの１ビット目、３ビット目及び選択グループの次のグループの１ビット目の３ビットを抽出し３ビットが１０１又は０１０の場合は選択グループをビット１と判定し、それ以外（抽出された３ビットが００１又は１１０）の場合は選択グループをビット０と判定してデジタル信号を復調するビット判定部とを備えたため、例えばデジタル信号のビット１に第１周波数として１２００Ｈｚを割り当て、デジタル信号のビット０に第２周波数に第１周波数の１．５倍の１８００Ｈｚを割り当てたＭＳＫ信号を、第１周波数と第２周波数の最小公倍数となる３６００ｂｐｓの受信伝送速度を設定した場合、１２００Ｈｚの復調信号波形から生成されるビット列は０ｘ１又は１ｘ０と２ビット目がビット１かビット０か分からない不定ビットｘとなるが、判定対象としているグループの不定ビットｘ（２ビット目）を除く１ビット目と３ビット目、更に次のグループのビット目の３ビットを抽出することで、判定対象としているグループがビット１かビット０かが判定でき、不定ビットｘが存在しても正しいビット判定が可能となり、従来の受信伝送速度７２００ｂｐｓの設定を必要とした場合に比べ受信周波数帯域を狭くして受信感度を高めることができる。

（最終グループのビット判定による効果）
また、ビット判定部は、最終グループについて、選択グループの一つ前のグループの３ビット目、選択グループの１ビット目及び３ビット目の３ビットを抽出し、抽出された３ビットが１０１又は０１０の場合に最終グループをビット１と判定し、それ以外（抽出された３ビットが００１又は１１０）の場合に最終グループをビット０と判定するようにしたため、最終グループについては後続するグループが存在しないことから、一つ前のグループの３ビット目と自己の不定ビットｘ（２ビット目）を除く１ビット目と３ビット目の３ビットを抽出することで、不定ビットｘが存在しても正しいビットを判定することができる。

（受信機の第２発明による効果）
本発明は、ビット０又はビット１の少なくとも１ビットのダミーデータが元データの末尾に付加されたデジタル信号のビット１に所定の第１周波数を割り当てると共にデジタル信号のビット０に第１周波数の１．５倍の第２周波数を割り当ててＭＳＫ変調し、更にＦＭ変調して送信された無線信号を受信してデジタル信号を復調する受信機であって、受信した無線信号からＦＭ復調した復調信号を、第１周波数と第２周波数の最小公倍数に対応した受信伝送速度のサンプリングレートにより任意のタイミングでビット列に変換する復調部と、変換されたビット列を３ビット単位の複数のグループに分割し、先頭から順番にグループを選択し、当該選択グループの１ビット目、３ビット目及び選択グループの次のグループの１ビット目の３ビットを抽出し、抽出された３ビットが１０１又は０１０の場合は選択グループをビット１と判定し、それ以外（抽出された３ビットが００１又は１１０）の場合は当該グループをビット０と判定してデジタル信号を復調するビット判定部とを備えたため、先頭のグループから最終グループまで、それぞれの２ビット目が不定ビットｘであっても、ビット１又はビット０かの正しいビット判定ができ、特に、復調された信号の最後にダミーデータが付加されていることから、本来のデジタル信号に対応した復調ビット列の最終グループの後にダミーデータのグループが存在し、最終グルーブのビット判定については、自己の１ビット目と３ビット目とダミーデータによる次のグループの１ビット目の３ビットを抽出して正しいビット判定ができ、前述した第１発明のように、最終グループにつき別の手順で処理する必要がなく、全グループにつき同じ判定手順によるビット判定ができ、ビット判定処理が簡単になる。

（受信機の第３発明による効果）
本発明は、元データとなるデジタル信号のビット１に所定の第１周波数を割り当てると共にデジタル信号のビット０に第１周波数の１．５倍の第２周波数を割り当ててＭＳＫ変調し、更にＦＭ変調して送信された無線信号を受信して前記デジタル信号を復調する受信機であって、受信した前記無線信号からＦＭ復調した復調信号を、第１周波数と第２周波数の最小公倍数に対応した受信伝送速度のサンプリングレートによ任意のタイミングでりビット列に変換する復調部と、変換されたビット列を記憶する記憶部と、記憶部に記憶されたビット列を３ビット単位の複数のグループに分割し、末尾から順番にグループを選択し、先頭グループ以外は、当該選択グループの一つ前のグループの３ビット目、選択グループの１ビット目及び３ビット目の３ビットを抽出し、先頭グループは、選択グループの１ビット目、３ビット目及び選択グループの一つ後のグループの１ビット目の３ビットを抽出し、抽出された３ビットが１０１又は０１０の場合は選択グループをビット１と判定し、それ以外（抽出された３ビットが１００又は０１１）の場合は選択グループをビット０と判定してデジタル信号を復調するビット判定部とを備えたため、例えばデジタル信号のビット１に第１周波数として１２００Ｈｚを割り当て、デジタル信号のビット０に第２周波数に第１周波数の１．５倍の１８００Ｈｚを割り当てたＭＳＫ信号を、第１周波数と第２周波数の最小公倍数となる３６００ｂｐｓの受信伝送速度を設定した場合、１２００Ｈｚの復調信号波形から生成されるビット列は０ｘ１又は１ｘ０と２ビット目がビット１かビット０か分からない不定ビットｘとなるが、復調したビット列を全て記憶部に記憶した後に、ビット列の末尾から先頭に向けて３ビット単位のグループ毎に、判定対象としているグループの一つ前のグループノ３ビット目、判定対象としているグループの不定ビットｘ（２ビット目）を除く１ビット目と３ビット目の３ビットを抽出することで、判定対象としているグループがビット１かビット０かを判定でき、不定ビットｘが存在しても正しいビット判定が可能となり、従来の受信伝送速度７２００ｂｐｓの設定を必要とした場合に比べ受信周波数帯域を狭くして受信感度を高めることができる。

また、受信される無線信号は、先頭にプリアンブルコードが配置され、その後に本来のデータが続いていることから、プリンアンプルコードの復調ビットを含めて３ビット単位にグループ化することで、末尾から先頭に向かってグループ単位のビット判定を行ってた場合、最後に行う先頭グループのビット判定には、プリアンブルコードに対応したグループが存在することから、それまでのグループと同じ手順でビット判定を行うことができ、復調したビット列を記憶部に記憶して処理する手間は増えるが、ビット判定処理は簡単になる。

本発明の受信機の機能が用いられる通信システムを示した説明図７２００ｂｐｓの受信伝送速度を設定した場合のＭＳＫ信号の復調を示した説明図本発明による３６００ｂｐｓの受信伝送速度を設定した場合のＭＳＫ信号の復調を示した説明図２０ビットの元データを例にとって７２００ｂｐｓの復調ビット列、３６００ｂｐｓの復調ビット列、及び不定ビットを含む３ビットのグループ単位のビット判定を一覧で示した説明図ビット判定を含む復調制御の第１実施形態を示したフローチャート信号電波のデータ形式を示した説明図ビット判定を含む復調制御の第２実施形態を示したフローチャートビット判定を含む復調制御の第３実施形態を示したフローチャート

［通信システムの概要］
図１は本発明の受信機機能が用いられる通信システムを示した説明図である。図１は火災、盗難等の異常を監視する設備に適用された通信システムを示しており、通信システムは、例えば無線端末１０と受信機１２で構成される。

（無線端末の構成）
無線端末１０は、端末信号処理部１４、端末制御部１６及びアンテナ２０が接続された無線送信部１８で構成され、端末制御部１６はＣＰＵ、メモリ、ＡＤ変換ポート、入出力ポート等を備えたコンピュータ回路であり、ＣＰＵによるプログラムの実行により実現される機能としてＭＳＫ変調部２２とＦＭ変調部２４が設けられている。

端末信号処理部１４は例えば火災による煙を検出するセンサが設けられており、火災を検出すると火災検出内容を示す所定のデータ形式のデジタル信号を例えば実伝送速度１２００ｂｐｓで端末制御部１６に出力する。

端末制御部１６のＭＳＫ変調部２２は、端末信号処理部１４から出力されたデジタル信号のビット１，０を、中心変調周波数１５００Ｈｚに対し周波数偏移±３００ＨｚとしたＭＳＫ変調を行う。ＭＳＫ変調部２２のＭＳＫ変調により、デジタル信号のビット１に第１周波数ｆ１として１２００Ｈｚが割り当てられ、ビット０には第２周波数ｆ２として１８００Ｈｚが割り当てられ、ビット切替えのタイミングで信号波形が連続する１２００Ｈｚと１８００Ｈｚの組み合わせとなるＭＳＫ信号が出力される。

ＦＭ変調部２４は、例えば４２６ＭＨｚ帯の割当チャンネル周波数を変調周波数とし、ＭＳＫ変調部２２から出力されたＭＳＫ変調信号におけるビット１，０に対応した１２００Ｈｚの第１周波数信号と１８００Ｈｚの第２周波数信号の振幅に対応して周波数偏移させるＦＭ変調を行い、無線送信部１８にＦＭ変調信号を出力して所定の送信電力としてアンテナ２０から信号電波を送信する。

ここで、４２６ＭＨｚ帯は、特定小電力無線局の標準規格として知られたＳＴＤ－３０（特定小電力セキュリティシステム無線局の無線設備標準規格）に準拠しており、４２６．２５００ＭＨｚ～４２６．８３７５ＭＨｚの間に１２．５ｋＨｚの周波数帯域幅を持つ４８チャンネルが割り当てられており、何れかのチャンネル周波数を使用してＦＭ変調された信号を無線送信する。

（受信機の構成）
受信機１２は、アンテナ２８が接続された無線受信部２６、受信制御部３０及び受信処理部３２で構成される。受信制御部３０は、ＣＰＵ、メモリ、ＡＤ変換ポート、入出力ポートを備えたコンピュータ回路であり、ＣＰＵによるプログラムの実行により実現される機能として、ＦＭ復調部３４、ＦＳＫ復調部３６及びビット判定部３８が設けられている。

無線受信部２６は無線端末１０から送信された４２６ＭＨｚ帯の信号電波をアンテナ２８で受信した後に増幅して受信制御部３０に出力する。受信制御部３０のＦＭ復調部３４は無線受信部２６から出力されたＦＭ変調信号を復調してベースバンドとなるＭＳＫ信号を復調してＦＳＫ復調部３６に出力する。

ＦＳＫ復調部３６には、ＭＫＳ信号の第１周波数１２００Ｈｚと第２周波数１８００Ｈｚの最小公倍数となる周波数３６００Ｈｚに対応した受信伝送速度３６００ｂｐｓが設定されており、受信伝送速度３６００ｂｐｓのサンプリングレートによりＭＳＫ信号をサンプリングしてビット列を生成する。

ビット判定部３８は、ＦＳＫ復調部３６により生成されたビット列を、元のデジタル信号の実伝送速度１２００ｂｐｓで決まる基準時間（１／１２００秒）のビット数のグループに分割し、各グループのビット列からビット１又はビット０を判定して元のデジタル信号を復元する。ここで、受信変調速度を３６００ｂｐｓに設定した場合、基準時間（１／１２００秒）には３ビットが入ることから、ビット判定部３８はＦＳＫ復調部３６により生成されたビット列を３ビットのグループに分割してビット判定を行う。

受信処理部３２は、受信制御部３０で復調されて出力された信号に基づき、火災警報を出力させる。

［ＭＳＫ信号のビット判定制御］
本発明で受信機の受信伝送速度を３６００ｂｐｓに設定した場合のＭＳＫ信号のビット判定の説明に先立ち、従来の受信機の受信伝送速度を７２００ｂｐｓに設定した場合のＭＳＫ信号のビット判定を説明する。

（受信伝送速度７２００ｂｐｓのビット判定）
図２は７２００ｂｐｓの受信伝送速度を設定した場合のＭＳＫ信号の復調を示した説明図であり、図２（Ａ）は復調されたＭＳＫ信号を示し、図２（Ｂ）は７２００ｂｐｓのサンプリングレートでＡＤ変換したビット列を示し、図２（Ｃ）は判定結果を示す。

図２（Ａ）の復調されたＭＳＫ信号は、元データの実伝送速度１２００ｂｐｓで決まる基準時間Ｔ（１／１２００Ｈｚ）の区間に元データのビット０に対応した１８００Ｈｚ信号６０と、元データのビット１に対応した１２００Ｈｚ信号６２が連続した位相でつながっている。

ここで、受信伝送速度を７２００ｂｐｓに設定していることから、サンプリング周期は時刻ｔ１～ｔ１２に示すように、（１／７２００）秒の周期となり、各サンプリング周期で２値化信号のビット列を抽出すると、図２（Ｂ）に示すように、１８００Ｈｚ信号６０はビット列１１００１１となり、１２００Ｈｚ信号６２はビット列０００１１１となり、不定ビットが発生することはない。従って、ビット列１１００１１の場合はビット０と判定し、また、ビット列０００１１１の場合はビット１と判定する。

なお、元データが１０と変化した場合、ＭＳＫ信号は先に１２００Ｈｚ信号がきて次に１８００Ｈｚ信号がくることとなり、この場合、先に来た１２００Ｈｚのビット列は１１１０００又は０００１１１となり、次の１８００Ｈｚ信号のビット列は１１００１１又は００１１００となることから、ビット列００１１００の場合にもビット０と判定し、また、ビット列１１１０００の場合にもビット１と判定する。

（受信伝送速度３６００ｂｐｓのビット判定）
図３は本発明による３６００ｂｐｓの受信伝送速度を設定した場合のＭＳＫ信号の復調を示した説明図であり、図３（Ａ）は復調されたＭＳＫ信号を示し、図３（Ｂ）はは３６００ｂｐｓのサンプリングレートでＡＤ変換したビット列を示し、図３（Ｃ）は判定結果を示す。

本実施形態では、受信伝送速度を３６００ｂｐｓに設定していることから、サンプリング周期は図２に示した受信伝送速度７２００ｂｐｓの場合の倍となる時刻ｔ１，ｔ３，ｔ５，ｔ７，ｔ９，ｔ１１に示す（１／３６００）秒の周期となり、各サンプリング周期で２値化信号のビット列を抽出すると、図３（Ｃ）に示すように、１８００Ｈｚ信号６０はビット列１０１となるが、１２００Ｈｚ信号６２は０ｘ１と２ビット目が不定ビットｘとなり、ビット１として判定されるか、ビット０として判定されるか分からない。

このように不定ビットｘとなる理由は、１２００Ｈｚ信号６２の時刻ｔ９～ｔ１１のサンプリング区間で、１２００Ｈｚ信号が反転しており、一つのサンプリング区間にマイナス波形成分６４ａとプラス波形成分６４ｂが存在し、ＡＤ変換は両者のエネルギ－差分としてビット変換することから、ＭＳＫ信号のジッタ等によりマイナス波形成分６４ａとプラス波形成分６４ｂのバランスが変化し、ビット１に変換されたり、ビット０に変換されたりし、不定ビットｘを生ずる。

また、元データが１０と変化した場合、ＭＳＫ信号は先に１２００Ｈｚ信号がきて次に１８００Ｈｚ信号がくることとなり、この場合、先に来た１２００Ｈｚのビット列は１ｘ０となり、次の１８００Ｈｚ信号のビット列は１０１となるが、１２００Ｈｚ信号は１ｘ０と２ビット目が不定ビットｘとなり、ビット１として判定されるか、ビット０として判定されるか分からない。

このように受信伝送速度として３６００ｂｐｓを設定した場合、不定ビットｘの問題が発生し、このままでは正しく元データのビットを復元することができない。

［不定ビットを含むビット列からのビット判定］
（ビット判定の第１実施形態）
図１の受信制御部３０に設けたビット判定部３８によるビット判定の第１実施形態は、ＦＳＫ復調部３６により復調された不定ビットｘを含むビット列を３ビット単位のグループに分割し、先頭から順番にグループを選択し、選択したグループの１ビット目、３ビット目及び次のグループの１ビット目の３ビット、即ち、選択したグループの先頭ビットをｎビットとすると、ｎビット（１ビット目）、ｎ＋２ビット（３ビット目）及びｎ＋３ビット（次のグループの１ビット目）の３ビットを抽出し、３ビットが１０１又は０１０の場合は選択されたグループをビット１と判定し、３ビットが００１又は１１０の場合は選択されたグループをビット０と判定して元のデジタル信号のビットを復調する。

図４は２０ビットの元データを例にとって７２００ｂｐｓの復調ビット列、３６００ｂｐｓの復調ビット列、及び不定ビットを含む３ビットのグループ単位のビット判定を一覧で示した説明図である。

図４に示す４行目の３６００ｂｐｓビット列７０には不定ビットが含まれており、第１実施形態にあっては、３６００ｂｐｓのビット列を３ビット単位にグループ化し、続いて、先頭のグループから順にｎビット（１ビット目）、ｎ＋２ビット（３ビット目）及びｎ＋３ビット（次のグループの１ビット目）の３ビットを抽出すると、図４の５行目のビット列７２が生成される。

例えば、不定ビットを含む先頭グループに対応した抽出ビット列は１０１となり、２番目のグループに対応した抽出ビット列は１１０となる。このように抽出された３ビット単位のビット列７２に対し、ビット列１０１または０１０の場合はビット１と判定し、ビット列１１０または００１の場合はビット０と判定することで、図４の６行目に示す判定結果７４が得られる。

（最終ブロックのビット判定）
このようなビット判定を先頭から１９番目のグループまで繰り返すことでビット判定することができるが、２０番目となる最後のグループについては、ビット判定に必要な次のグループの１ビット目が得られず、ビット判定ができない。

そこで、最後のグループのビット判定は、一つ前のグループの３ビット目、最終グループの１ビット目及び３ビット目の３ビット、即ち、最後のグループの１ビット目をｎビットとすると、ｎ－１ビット（一つ前のグループの３ビット目）、ｎビット（ビット目）及びｎ＋２ビット（３ビット目）を抽出し、３ビットが１０１又は０１０の場合に最終グループをビット１と判定し、３ビットが００１又は１１０の場合に最終グループをビット０と判定する。

このように最終グループについては、後方から前方に折り返して３ビットを抽出することで、不定ビットが存在しても正しいビット判定ができる。

図５はビット判定を含む復調制御の第１実施形態を示したフローチャートであり、図１の受信機に設けられたＦＳＫ復調部３６及びビット判定部３８による制御動作となる。

図５に示すように、ＦＳＫ復調部３６はステップＳ１で復調されたＭＳＫ信号を３６００ｂｐｓのサンプリングレートによるビット列に変換し、ステップＳ２で３ビット単位にグループ化してメモリに記憶する。

続いてステップＳ３に進み、ビット判定部３８がメモリに記憶されたビット列の先頭グループから順番に、ｎビット、ｎ＋２ビット及びｎ＋３ビットの３ビットを抽出し、ステップＳ４で１０１又は０１０を判定した場合はステップＳ５に進み、選択しているグループをビット１と判定し、それ以外の００１又は１１０を判定した場合はステップＳ６に進み、ビット０を判定する。以下同様に、ステップＳ７で最終グループが判別するまで、ステップＳ３～Ｓ８の処理を繰り返してビットを判定する。

ステップＳ７で最終グループが判別されるとステップＳ８に進み、前方のグループに折り返し、ｎ－１ビット、ｎビット、ｎ＋２ビットを抽出し、ステップＳ８で１０１又は０１０を判定した場合はステップＳ１０に進み、選択している最終グループをビット１と判定し、それ以外の００１又は１１０を判定した場合はステップＳ１１に進み、ビット０を判定し、一連の処理を終了する。

（ビット判定の第２実施形態）
図１の受信制御部３０に設けたビット判定部３８によるビット判定の第２実施形態は、無線端末１０から元データのデジタル信号の最後にダミーデータを付加し、このダミーデータを付加したデジタル信号をＭＳＫ変調した後にＦＭ変調して送信する。

このようにダミーデータが付加された無線信号を受信機１２で受信し、受信伝送速度３６００ｂｐｓを設定して復調する場合、前述した第１実施形態では、３６００ｂｐｓビット列を３ビット単位にグループ分けした場合のビット判定において、最終グループにつき、前方に折り返した特殊な制御を必要とするが、第２実施形態は、最終グループについても、そのあとにダミーデータのグループ存在するため、全てのグループにつき、同じ判定制御を適用して正しくビット判定することができる。

図６は受信機で受信される信号電波のデータ形式を示した説明図であり、図６（Ａ）は通常のデータ形式を示し、図６（Ｂ）はダミーデータを付加した信号形式を示す。

図６（Ａ）に示すように、通常の信号電波４０は、先頭に所定ビット長のプリアンブルコード４２が配置され、続いて、無線端末１０に固有な識別コードとしてシンクワード４４が配置される。シンクワード４４に続いては、これに続くデータ部分の長さを示す信号長４６が配置され、その後がデータ４８となり、最後に誤り検出用のＣＲＣコード５０が配置されている。

これに対し図６（Ｂ）に示す信号電波４０は最後にダミーデータ５２が付加されており、受信機１２で復調された最後のグループにつき、その後にダミーデータのグループが存在することで、ｎビット（１ビット目）、ｎ＋２ビット（３ビット目）及びｎ＋３ビット（次のグループの１ビット目）の３ビットを抽出して正しいビットを判定できる。

図７はビット判定を含む復調制御の第２実施形態を示したフローチャートであり、図１の受信機に設けられたＦＳＫ復調部３６及びビット判定部３８による制御動作とる。

図７に示すように、ＦＳＫ復調部３６はステップＳ２１で復調されたＭＳＫ信号を３６００ｂｐｓのサンプリングレートによるビット列に変換し、ステップＳ２２で３ビット単位にグループ化してメモリに記憶する。続いてステップＳ２３に進み、ビット判定部３８がメモリに記憶されたビット列の先頭グループから順番に、ｎビット、ｎ＋２ビット及びｎ＋３ビットの３ビットを抽出し、ステップＳ２４で１０１又は０１０を判定した場合はステップＳ２５に進み、選択しているグループをビット１と判定し、それ以外の００１又は１１０を判定した場合はステップＳ２６に進み、ビット０を判定する。以下同様に、ステップＳ２７で最終グループが判別するまで、ステップＳ２３～Ｓ２８の処理を繰り返してビットを判定する。

このようなステップＳ２１～Ｓ２７に示す制御は、図５に示したビット判定制御の第１実施形態におけるステップＳ３～Ｓ７と同じ処理となる。

（ビット判定の第３実施形態）
図１の受信制御部３０に設けたビット判定部３８によるビット判定の第３実施形態は、ＦＳＫ復調部３６により復調された不定ビットｘを含むビット列を３ビット単位のグループに分割した後にメモリに記憶し、メモリに記憶したビット列を対象に末尾から順番に先頭に向かってグループを選択し、選択したグループの一つ前のグループの３ビット目、選択したグループの１ビット目及び３ビット目の３ビット、即ち、選択したグループの先頭ビットをｎビットとすると、ｎ－１ビット（一つ前のグループの３ビット目）、ｎビット（１ビット目）及びｎ＋２ビット（３ビット目）の３ビットを抽出し、３ビットが１０１又は０１０の場合は選択されたグループをビット１と判定し、３ビットが００１又は１１０の場合は選択されたグループをビット０と判定して元のデジタル信号のビットを復調する。

図４の４行目に示す３６００ｂｐｓのビット列７０を３ビット単位にグループ化したビット列７０を対象に、終端のグループから前方に向けて順番にｎ－１ビット、ｎビット及びｎ＋２ビットの３ビットを抽出した第３実施形態のビット判定に用いるビット列７６を７行目に示している。

このビット列７６において、例えば、不定ビットを含む終端グループに対応した抽出ビット列は１０１となり、不定ビットを含む終端から２番目のグループに対応した抽出ビット列も１０１となる。このように抽出された３ビット単位のビット列７６に対し、ビット列１０１または０１０の場合はビット１と判定し、ビット列０１１または１００の場合はビット０と判定することで、図４の８行目に示す判定結果７８が得られる。

ここで、図４に示す３６００ｂｐｓのビット列７０の先頭グループの場合、それより前に信号が存在しないことからｎ－１ビットが得られず、ビット判定ができないが、図６（Ａ）に示したように、信号電波４０のデータ部分の先頭にはプリアンブルコード４２が配置されており、データの先頭グループに隣接したプリアンブルコードに対応したグループの３ビット目を、ｎ－１ビットとすることで、特別な信号の付加を必要とすることなく、先頭グループについても正しいビット判定ができる。

図８はビット判定を含む復調制御の第３実施形態を示したフローチャートであり、図１の受信機に設けられたＦＳＫ復調部３６及びビット判定部３８による制御動作とる。

図８に示すように、ＦＳＫ復調部３６はステップＳ３１で復調されたＭＳＫ信号を３６００ｂｐｓのサンプリングレートによるビット列に変換し、ステップＳ３２で３ビット単位にグループ化してビット列の全てをメモリに記憶する。

続いてステップＳ３３に進み、ビット判定部３８がメモリに記憶されたビット列の終端グループから順番に、ｎ－１ビット、ｎビット及びｎ＋２ビットの３ビットを抽出し、ステップＳ３４で１０１又は０１０を判定した場合はステップＳ３５に進み、選択しているグループをビット１と判定し、それ以外の００１又は１１０を判定した場合はステップＳ３６に進み、ビット０を判定する。以下同様に、ステップＳ３７で全グループを判別するまで、ステップＳ３３～Ｓ３７の処理を繰り返してビットを判定する。

このように第３実施形態のビット判定制御にあっては、３６００ｂｐｓのサンプリングレートで変換したビット列の全てをメモリに記憶する手間は必要になるが、その後に、終端グループから先頭グループに向けて順番に同じ処理を繰り返すことで処理が簡単となり、不定ビットが存在しても正しいビット判定ができる。

［一般化した受信伝送速度の設定による受信］
前述した第１乃至第３実施形態によるビット判定は、一般的には、元データとなるデジタル信号のビット１に所定の第１周波数ｆ１を割り当てると共にデジタル信号のビット０に第１周波数ｆ１の１．５倍の第２周波数ｆ２（＝１．５ｆ１）を割り当ててＭＳＫ変調し、更にＦＭ変調して送信された無線信号を受信して復調する受信機について、受信した無線信号からＦＭ復調したＭＳＫ信号を、第１周波数ｆ１と第２周波数ｆ２の最小公倍数に対応した受信伝送速度のサンプリングレートによりビット列に変換する全てのケースに適用できる。

ここで、上記の実施形態は、
元データの実伝送速度＝１２００ｂｐｓ
ＭＳＫ周波数偏移＝１５００ＨＺ±３００Ｈｚ
第１周波数ｆ１＝１２００Ｈｚ
第２周波数ｆ２＝１８００Ｈｚ
受信伝送速度＝３６００ｂｐｓ
とした場合である。

このため別の実施形態として、
元データの実伝送速度＝２４００ｂｐｓ
ＭＳＫ周波数偏移＝３０００Ｈｚ±６００Ｈｚ
第１周波数ｆ１＝２４００Ｈｚ
第２周波数ｆ２＝３６００Ｈｚ
受信伝送速度＝７２００ｂｐｓ
とした場合にも、前述した第１乃至第３実施形態によるビット判定を適用して不定ビットが存在しても正しいビットが判定でき、本来、受信伝送速度１４４００ｂｐｓの設定を必要とするが、その半分の７２００ｂｐｓの受信伝送速度の設定による受信を可能とし、受信感度を高めることができる。

この点は、更に、元データの実伝送速度を高くした場合にも、同様に適用できる。

〔本発明の変形例〕
（サンプリングレート）
上記の実施形態は、第１周波数と第２周波数の最小公倍数を受信伝送速度のサンプリングレートとしているが、サンプリングレートを最小公倍数の倍数としても良い。受信感度を確保するためには上述のとおり、サンプリングレートを最小公倍数とすることが好適であるが、サンプリングレートを最小公倍数のｎ倍とすることで、連続するｎビットの値を元に、例えば多数決や複数一致の条件を付けることで誤り訂正をしながら最小公倍数サンプリングレートにおける１ビットの値を検出することが出来る。上記の場合においても、グループ内のビットセットを比較して復調すれば適用の範囲内である。

例えば受信サンプリングレートを２倍の７２００ｂｐｓにするときは図２のように、判定ビットが０の場合に（１，１）、（０、０）、（１，１）というように連続する２ビットが３セット得られる。このとき、セットごとに多数決をとるとグループは（１，０，１）となる。また次の判定ビット１は（０，０）、（０，１）、（１，１）となるため、グループは（０、不定、１）となる。その後は上述の通り１グループ目の１セット、３セット、次グループ目の１セットを確認し、（１、１、０）となることから、１つ目の送信ビットが０であることが受信可能である。このような方式についても適用範囲内である。

（通信システム）
上記の実施形態は、無線端末から受信機ら信号電波を送信する片方向通信を例にとっているが、例えば無線連動型の住警器のように、無線端末に送信機能と受信機能を設け、他の住警器との間で信号電波を相互に送受信する双方向通信としても良いことは勿論である。

（警報器）
上記の実施形態は、火災を検知して警報する通信システムを例にとるものであったが、火災以外のガス漏れ警報器、ＣＯ警報器、各種の防犯用警報器を配置した警報システムやそれら警報器を複合的に含むシステムについても同様に適用できる。

（その他）
また、本発明は上記の実施形態に限定されず、その目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。

１０：無線端末
１２：受信機
１４：端末信号処理部
１６：端末制御部
１８：無線送信部
２２：ＭＳＫ変調部
２４：ＦＭ変調部
２６：無線受信部
３０：受信制御部
３２：受信信号処理部
３４：ＦＭ復調部
３６：ＦＳＫ復調部
３８：ビット判定部
４０：信号電波
４２：プリアンブルコード
５２：ダミーデータ
６０：１８００Ｈｚ信号
６２：１２００Ｈｚ信号

Claims

元データとなるデジタル信号のビット１に所定の第１周波数を割り当てると共に前記デジタル信号のビット０に前記第１周波数の１．５倍の第２周波数を割り当ててＭＳＫ変調し、更にＦＭ変調して送信された無線信号を受信して前記デジタル信号を復調する受信機であって、
受信した前記無線信号からＦＭ復調した復調信号を、前記第１周波数と前記第２周波数の最小公倍数に対応した受信伝送速度のサンプリングレートにより任意のタイミングでビット列に変換する復調部と、
前記変換されたビット列３ビット単位の複数のグループに分割し、先頭から順番に前記グループを選択し、最終グループ以外は、当該選択グループの１ビット目、３ビット目及び前記選択グループの次のグループの１ビット目の３ビットを抽出し、最終グループは、前記選択グループの一つ前のグループの３ビット目、前記選択グループの１ビット目及び３ビット目の３ビットを抽出し、前記抽出された３ビットが１０１又は０１０の場合は前記選択グループをビット１と判定し、それ以外の場合は前記選択グループをビット０と判定して前記デジタル信号を復調するビット判定部と、
を備えたことを特徴とする受信機。
ビット０又はビット１の少なくとも１ビットのダミーデータが元データの末尾に付加されたデジタル信号のビット１に所定の第１周波数を割り当てると共に前記デジタル信号のビット０に前記第１周波数の１．５倍の第２周波数を割り当ててＭＳＫ変調し、更にＦＭ変調して送信された無線信号を受信して前記デジタル信号を復調する受信機であって、
受信した前記無線信号からＦＭ復調した復調信号を、前記第１周波数と前記第２周波数の最小公倍数に対応した受信伝送速度のサンプリングレートにより任意のタイミングでビット列に変換する復調部と、
前記変換されたビット列３ビット単位の複数のグループに分割し、先頭から順番に前記グループを選択し、当該選択グループの１ビット目、３ビット目及び前記選択グループの次のグループの１ビット目の３ビットを抽出し、前記抽出された３ビットが１０１又は０１０の場合は前記選択グループをビット１と判定し、それ以外の場合は前記選択グループをビット０と判定して前記デジタル信号を復調するビット判定部と、
を備えたことを特徴とする受信機。
元データとなるデジタル信号のビット１に所定の第１周波数を割り当てると共に前記デジタル信号のビット０に前記第１周波数の１．５倍の第２周波数を割り当ててＭＳＫ変調し、更にＦＭ変調して送信された無線信号を受信して前記デジタル信号を復調する受信機であって、
受信した前記無線信号からＦＭ復調した復調信号を、前記第１周波数と前記第２周波数の最小公倍数に対応した受信伝送速度のサンプリングレートにより任意のタイミングでビット列に変換する復調部と、
前記変換されたビット列を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記ビット列３ビット単位の複数のグループに分割し、末尾から順番に前記グループを選択し、先頭グループ以外は、当該選択グループの一つ前のグループの３ビット目、前記選択グループの１ビット目及び３ビット目の３ビットを抽出し、先頭グループは、前記選択グループの１ビット目、３ビット目及び前記選択グループの一つ後のグループの１ビット目の３ビットを抽出し、前記抽出された３ビットが１０１又は０１０の場合は前記選択グループをビット１と判定し、それ以外の場合は前記選択グループをビット０と判定して前記デジタル信号を復調するビット判定部と、
を備えたことを特徴とする受信機。
請求項１乃至３の何れかに記載の受信機に於いて、前記第１周波数を１２００Ｈｚ、前記第２周波数を１８００Ｈｚ、前記受信伝送速度を３６００ｂｐｓとしたことを特徴とする受信機。
請求項１乃至３の何れかに記載の受信機に於いて、前記第１周波数を２４００Ｈｚ、前記第２周波数を３６００Ｈｚ、前記受信伝送速度を７２００ｂｐｓとしたことを特徴とする受信機。