JPH10150385A - フレーム同期方法及び受信機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の受信機では、高速ホッピング（ＦＦ
Ｈ）に適用できないという問題点があったが、本発明で
は、ＦＦＨに適用できる同期方法及び受信機を提供す
る。 【解決手段】 ホッピングタイミング誤差検出部２２
が、送信周波数と受信周波数とが一致する場合に受信電
力が大きくなることを利用し、１フレーム時間毎にホッ
ピング周波数を切り替えて、その受信電力を受信電力分
布として検出し、これを各ホッピング周波数毎の受信電
力分布の大きくなる部分が重なり合うように配置して、
それぞれを加算し、当該加算結果が大きくなる立ち上が
りの点と受信基準タイミングとのずれをなくす信号を粗
調整信号として出力するフレーム同期方法及び受信機で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無線通信におい
て、周波数選択性フェージングの影響を緩和する伝送方
法である周波数ホッピングにおけるフレーム同期方法及
びそれのための受信機に係り、特に、ホッピング速度を
高速化しても同期を確立できる周波数ホッピングにおけ
るフレーム同期方法及び受信機に関する。

【０００２】

【従来の技術】陸上における移動体通信では、たまたま
搬送波周波数の近傍でのみ発生するフェージング（「周
波数選択性フェージング」と称される）によって、効率
的な伝送ができない場合がある。そこで、周波数選択性
フェージングの影響を緩和するために、周波数ホッピン
グ方式（Frequency Hopping ）と呼ばれる伝送方法が知
られている。

【０００３】周波数ホッピング方式では、送信すべき信
号を適当な狭帯域変調によって変調（一次変調）してか
ら、周波数変換して搬送波周波数を一定時間毎に異なる
周波数に拡散する変調（二次変調）を再度行うようにす
るものである。このようにすると、周波数選択性フェー
ジングによって劣化が生じている周波数に搬送波の周波
数が常にとどまっていないので、周波数選択性フェージ
ングの影響を受けにくくなる。

【０００４】そして、受信機では、送信される信号と同
じタイミングで同じ周波数に切り替える（信号同期す
る）必要があって、そのための手段が必要とされてい
る。

【０００５】また、周波数ホッピング方式には、ホッピ
ング速度によって、高速ホッピング（ＦＦＨ）と低速ホ
ッピング（ＳＦＨ）の２つの方法があり、厳密な区別は
ないものの、一般的には、前者は周波数ホッピングが１
シンボル未満で発生するようにしたものを、後者は周波
数ホッピングが１シンボル〜数フレーム毎に発生するよ
うにしたものを言っている。

【０００６】従来の周波数ホッピング方式の受信機にお
ける同期回路について図５を使って説明する。図５は、
従来の周波数ホッピング方式の受信機の構成ブロック図
である。従来の周波数ホッピング方式の受信機は、図５
に示すように、直交検波部１と、ＬＰＦ２と、Ａ／Ｄコ
ンバータ３と、検波部４と、判定部５と、フレーム同期
部１０と、データ属性信号生成部１１と、スイッチ１２
と、周波数切替タイミング生成部１３と、ホッピングパ
タン発生部１４と、シンセサイザ１５とから構成されて
いる。

【０００７】以下、各部を具体的に説明する。直交検波
部１は、外部から受信信号の入力と、シンセサイザ１５
からローカル信号の入力を受けて、該ローカル信号によ
って受信信号を直交検波し、複素ベースバンド信号をＩ
相とＱ相とに分けて出力するものである。

【０００８】ＬＰＦ２は、ベースバンド信号の帯域を制
限するものである。特にＬＰＦ２ａは、Ｉ相の複素ベー
スバンド信号の帯域を制限するものであり、ＬＰＦ２ｂ
は、Ｑ相の複素ベースバンド信号との帯域を制限するも
のである。

【０００９】Ａ／Ｄコンバータ３は、アナログ信号をデ
ィジタル信号に変換するもので、特にＡ／Ｄコンバータ
３ａは、ＬＰＦ２ａの出力する信号をディジタル信号に
変換して、フレーム同期部１０と、検波部４とにそれぞ
れ出力するものである。

【００１０】また、Ａ／Ｄコンバータ３ｂは、ＬＰＦ２
ｂの出力する信号をディジタル信号に変換してフレーム
同期部１０と、検波部４とにそれぞれ出力するものであ
る。

【００１１】検波部４は、Ａ／Ｄコンバータ３ａ，３ｂ
からディジタル信号に変換された複素ベースバンド信号
を検波して判定部５に出力するものであり、具体的には
同期検波回路又は遅延検波回路等広く知られた回路で実
現できるものである。

【００１２】判定部５は、検波部４から検波された信号
の入力を受けて、予め設定されたしきい値と比較してデ
ータを再現し、スイッチ１２に出力するものである。
尚、ここで再現されたデータには、復号データと冗長語
データとがあり、後に説明するスイッチ１２によって、
それぞれのデータを分岐して出力するようにしている。

【００１３】フレーム同期部１０は、フレーム同期回路
で、例えば複素相関演算回路（マッチドフィルタ）で具
現化されるものであり、Ａ／Ｄコンバータ３ａ，３ｂか
ら入力されるディジタル信号に予め設定されている同期
語（フレームの開始位置等を表す符号）を検出し、その
同期語が検出されると、フレームタイミング信号をデー
タ属性情報生成部１１と、周波数切替タイミング生成部
１３とに出力するものである。

【００１４】また、フレーム同期部１０は、フレーム同
期が確立されているか否かを表す同期フラグをホッピン
グパタン発生部１４に出力するものである。つまり、フ
レーム同期部１０は、例えば、同期語が検出されるまで
は、同期フラグを「Ｌ」の状態とし、同期語が検出され
ると、同期フラグを「Ｈ」の状態とするものである。

【００１５】データ属性信号生成部１１は、フレーム同
期部１０から一定の時間間隔でフレームタイミング信号
の入力を受けて、予め設定されたフレーム構成を参照し
つつ現在受信している信号が表すデータが復号データで
あるか、冗長語データであるかを区別する信号（以下、
「データ属性信号」と称する）をスイッチ１２に出力す
るものである。ここでデータ属性信号は、例えば１ビッ
トのフラグであり、復号データであるときに「Ｈ」とな
り、冗長語データのときに「Ｌ」となるものである。以
下、そのように仮定して説明をするが、その論理状態を
反転させても以下の説明は何らの変更を要求されない。

【００１６】スイッチ１２は、データ属性情報生成部１
１からデータ属性信号の入力を受けて、また、判定部５
からデータの入力を受けて、データ属性信号が「Ｈ」で
あるときには、判定部５から入力されるデータが復号デ
ータであるとして外部に出力し、データ属性信号が
「Ｌ」であるときには、判定部５から入力されるデータ
を周波数切替タイミング生成部１３に出力するものであ
る。

【００１７】周波数切替タイミング生成部１３は、スイ
ッチ１２を介して冗長語データの入力と、フレーム同期
部１０からフレームタイミング信号の入力を受けて、冗
長語データに含まれる周波数切替語が周波数の切替を行
うものであれば（以下で、例えば「１」であれば）、次
に、フレーム同期部１０からフレームタイミング信号が
入力されたときに、トリガ信号（ＴHCY トリガ信号）を
ホッピングパタン発生部１４に出力するものである。

【００１８】また、周波数切替タイミング生成部１３
は、冗長語データに含まれる周波数切替語が周波数の切
替を行わないものであれば（以下で、例えば「０」であ
れば）、トリガ信号を出力しないものである。

【００１９】ホッピングパタン発生部１４は、フレーム
同期部１０から同期フラグの入力を受け、また周波数切
替タイミング生成部１３からトリガ信号の入力を受け
て、同期フラグが「Ｈ」である（同期が確立している）
ときに、トリガ信号の入力を受けると、予め定められた
ホッピングパタンに従って、次の周波数を表す周波数情
報をシンセサイザ１５に出力するものである。

【００２０】また、ホッピングパタン発生部１４は、同
期フラグが「Ｌ」（同期が確立していない）である間
は、予め決めれられた周波数の周波数情報をシンセサイ
ザ１５に出力するものである。ここで、予め決められた
周波数とは、同期を確立するために特別に設けられた周
波数を指している。

【００２１】シンセサイザ１５は、ホッピングパタン発
生部１４から入力される周波数情報に示された周波数で
振動するローカル信号を直交検波部１に出力するもので
ある。

【００２２】次に従来の周波数ホッピング方式の受信機
の動作について説明する。まず、受信機の電源が投入さ
れた直後は、同期が確立されていないので、フレーム同
期部１０が出力する同期フラグが「Ｌ」となり、ホッピ
ングパタン発生部１４が同期を確立するための周波数
（以下、例えばｆ１とする）を表す周波数情報を出力す
る。

【００２３】そして、シンセサイザ１５が当該周波数の
ローカル信号を出力し、直交検波部１は、当該周波数で
伝送される受信信号を直交検波してＩ相とＱ相とに分け
てそれぞれ出力するようになり、フレーム同期部１０が
同期を確立するまで、ｆ１の周波数が受信されているよ
うになる。

【００２４】やがて、フレーム同期部１０が同期を確立
すると、同期フラグを「Ｈ」とする。そして、データ属
性部情報生成部１１と、スイッチ１２との働きによっ
て、冗長語データが周波数切替タイミング生成部１３に
出力されるようになる。

【００２５】そして、周波数切替タイミング生成部１３
が、入力された冗長語データから周波数切替語を抽出し
て、それが「１」であると、トリガ信号を出力する。す
ると、同期フラグが「Ｈ」であるので、当該トリガ信号
の入力を受けたホッピングパタン発生部１４が予め定め
られたホッピングパタンで周波数切替を行うようにな
る。

【００２６】尚、冗長語データが１フレーム当たり１つ
づつ付加されているとすれば、周波数切替を行うべきフ
レームでは周波数切替語を「１」とし、そうでないとき
には周波数切替語を「０」としておけば、ＳＦＨ（低速
ホッピング）を実現することができるようになってい
る。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の受信機では、冗長語から周波数切替語を抽出し、そ
れに対応して周波数切替を行う同期方法としているた
め、１フレーム当たり複数回の周波数切替を行う高速ホ
ッピング（ＦＦＨ）に適用できないという問題点があっ
た。

【００２８】本発明は上記実情に鑑みて為されたもの
で、ＦＦＨに適用できる同期方法及び受信機を提供する
ことを目的とする。

【００２９】

【課題を解決するための手段】上記従来例の問題点を解
決するための請求項１記載の発明は、送信周波数と受信
周波数とが一致する場合に受信電力が大きくなることを
利用し、各受信周波数のフレームにおける受信電力分布
の大きくなる部分が重なり合うように配置して、これら
受信電力分布の加算結果をもってホッピングタイミング
を形成することを特徴としており、高速ホッピングにお
いても容易にホッピングタイミングに同期させることが
できる。

【００３０】上記従来例の問題点を解決するための請求
項２記載の発明は、送信周波数と受信周波数とが一致す
る場合に受信電力が大きくなることを利用し、前記受信
周波数のフレームにブロック番号０〜ｎを付加し、前記
受信周波数における電力分布をブロック番号分の受信周
波数のフレーム数とブロック番号分の送信周波数のホッ
ピング数個分先進させるシフトを行ってブロック番号０
のフレームに各電力分布を配置し、前記ブロック番号０
のフレームからはみ出した電力分布の部分について１フ
レーム分遅延させるシフトを行い、前記ブロック番号０
のフレーム内に配置された各電力分布を加算し、前記ブ
ロック番号０のフレーム内で、当該加算の結果が大きく
なる時間をホッピングタイミングの始まりとすることを
特徴としており、高速ホッピングにおいても容易にホッ
ピングタイミングに同期させることができる。

【００３１】上記従来例の問題点を解決するための請求
項３記載の発明は、送信周波数と受信周波数とが一致す
る場合に受信電力が大きくなることを利用し、前記受信
周波数のフレームにブロック番号０〜ｎなるＢを付加
し、送信周波数のホッピングの切替時間をＴH と、受信
周波数の１フレームの時間をＴHCY として、各ブロック
を（Ｂ・ＴHCY ＋Ｂ・ＴH ）だけ先進させてシフトさ
せ、前記シフトにより−Ｂ・ＴHCY −Ｂ・ＴH ＜０とな
った部分については、ＴHCY だけ遅延させるシフトをさ
らに行ってブロック番号０のフレーム内に配置し、前記
ブロック番号０のフレーム内に配置された各ブロックの
電力分布を加算し、前記ブロック番号０のフレーム内
で、当該加算の結果が大きくなる時間をホッピングタイ
ミングの始まりとすることを特徴としており、高速ホッ
ピングにおいても容易にホッピングタイミングに同期さ
せることができる。

【００３２】上記従来例の問題点を解決するための請求
項４記載の発明は、直交検波手段と、検波部と、判定部
と、フレーム同期部と、信号タイミング誤差検出部と、
ホッピングタイミング誤差検出部と、しきい値判定部
と、切替部と、信号タイミングを示すＴH トリガ信号と
ホッピングタイミングを示すＴHCY トリガ信号とを出力
するタイミング生成部と、第１のスイッチと、第２のス
イッチと、ホッピングパタン発生部と、シンセサイザと
を備え、前記直交検波手段が、受信信号と前記シンセサ
イザからのローカル信号の入力を受けて、受信信号を直
交検波し、帯域制限し、ディジタル信号に変換して出力
する直交検波手段であり、前記検波部が、前記ディジタ
ル信号から複素ベースバンド信号の検波を行う検波部で
あり、前記判定部が、前記検波部が検波した複素ベース
バンド信号からデータを再現し、判定データとして出力
する判定部であり、前記フレーム同期部が、フレームが
同期していれば「Ｈ」の信号を、同期していなければ
「Ｌ」の信号を前記切替部に出力するフレーム同期部で
あり、前記信号タイミング誤差検出部が、前記ディジタ
ル信号の入力を受けて、信号タイミングと受信基準タイ
ミングとを一致させる微調整信号を前記第１のスイッチ
を介して前記タイミング生成部に出力する信号タイミン
グ誤差検出部であり、前記ホッピングタイミング誤差検
出部が、送信周波数と受信周波数とが一致する場合に受
信電力が大きくなることを利用し、１フレーム時間毎に
ホッピング周波数を切り替えて、その受信電力を受信電
力分布として検出し、これを特定のフレームに各ホッピ
ング周波数毎の受信電力分布の大きくなる部分が重なり
合うように配置して、それぞれを加算し、当該加算結果
が大きくなる立ち上がりの点と受信基準タイミングとの
ずれをなくす信号を粗調整信号として前記第１のスイッ
チを介して前記タイミング生成部と前記しきい値判定部
とに出力するホッピングタイミング誤差検出部であり、
前記しきい値判定部が、前記粗調整信号が予め設定され
たしきい値よりも小さいならば、「Ｈ」の信号を前記切
替部に、大きいならば「Ｌ」の信号を前記切替部に出力
するしきい値判定部であり、前記切替部が、前記フレー
ム同期部から入力される信号が「Ｈ」であるか、又は前
記しきい値判定部から入力される信号が「Ｈ」であれ
ば、前記第１のスイッチを微調整信号側に、前記第２の
スイッチをＴH トリガ信号側に切替えて、また、前記フ
レーム同期部から入力される信号と前記しきい値判定部
から入力される信号とが共に「Ｌ」であれば、前記第１
のスイッチを粗調整信号側に、前記第２のスイッチをＴ
HCY トリガ信号側に切替える切替部であり、前記タイミ
ング生成部が、前記第１のスイッチを介して粗調整信号
又は微調整信号の入力を受けて、ＴHCY トリガ信号又は
ＴH トリガ信号の信号タイミングとを調節して前記第２
のスイッチに出力するタイミング生成部であり、前記ホ
ッピングパタン発生部は、前記第２のスイッチを介して
ＴH トリガ信号又はＴHCY トリガ信号の入力を受けて、
前記シンセサイザの周波数を切り替える周波数情報を出
力するホッピングパタン発生部であり、前記シンセサイ
ザは、前記周波数情報に示される周波数のローカル信号
を前記直交検波手段に出力するシンセサイザであること
を特徴としており、高速ホッピングにおいても容易にホ
ッピングタイミングに同期させることができる。

【００３３】上記従来例の問題点を解決するための請求
項５記載の発明は、請求項４記載の受信機において、ホ
ッピングタイミング誤差検出部が、受信電力演算部と、
第１のメモリと、受信電力分布演算部と、第２のメモリ
と、タイミング誤差検出部とを備え、前記受信電力演算
部が、ディジタル信号の入力を受けて、その電力を演算
して、受信基準タイミングの１フレーム分を受信電力分
布として前記第１のメモリに格納する受信電力演算部で
あり、前記受信電力分布演算部が、前記第１のメモリに
格納されている受信電力分布をブロックに分割し、各ブ
ロックに０〜ｎなるブロック番号Ｂを付加し、送信周波
数のホッピングの切替時間をＴH と、受信周波数の１フ
レームの時間をＴHCY として、各ブロックを（Ｂ・ＴHC
Y ＋Ｂ・ＴH ）だけ先進させてシフトさせ、前記シフト
により−Ｂ・ＴHCY −Ｂ・ＴH ＜０となった部分につい
ては、ＴHCYだけ遅延させるシフトをさらに行ってブロ
ック番号０のフレーム内に配置し、前記ブロック番号０
のフレーム内に配置された各ブロックの電力分布を加算
して前記第２のメモリに格納する受信電力分布演算部で
あり、前記タイミング誤差検出部が、前記第２のメモリ
に格納された受信電力分布からタイミング誤差を検出し
てそれを粗調整信号として出力するタイミング誤差検出
部であることを特徴としており、高速ホッピングにおい
ても容易にホッピングタイミングに同期させることがで
きる。

【００３４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
しながら説明する。本発明に係るホッピング同期方法及
び受信機（本方法及び本機）は、送信周波数と受信周波
数とが一致する場合に受信電力が大きくなることを利用
し、各ホッピング周波数にて受信した信号の受信電力の
時間的分布（受信電力分布）を演算して、ホッピングタ
イミングのずれを検出するものである。

【００３５】本機を図１を使って説明する。図１は、本
機の構成ブロック図である。本機は、図１に示すよう
に、直交検波部１と、ＬＰＦ２と、Ａ／Ｄコンバータ３
と、検波部４と、判定部５と、フレーム同期部１０と、
ホッピングパタン発生部１４と、シンセサイザ１５と、
信号タイミング誤差検出部２１と、ホッピングタイミン
グ誤差検出部２２と、しきい値判定部２３と、切替部２
４と、タイミング生成部２５と、第１のスイッチ２６
と、第２のスイッチ２７とから構成されている。

【００３６】以下、各部を具体的に説明するが、直交検
波部１と、ＬＰＦ２と、Ａ／Ｄコンバータ３と、検波部
４と、判定部５と、フレーム同期部１０と、ホッピング
パタン発生部１４と、シンセサイザ１５とは従来と同様
のものであるため、ここでは説明を省略する。ただし、
以下で、生成されたホッピングフレームのタイミングを
「受信基準タイミング」と称することがある。

【００３７】また、以下で、周波数の切替時間をＴH
と、ホッピングの後、元の周波数に戻ってくるまでの時
間（１ホッピングフレーム分の時間）をＴHCY とする。
従って、ＴHCY ＝ｎ・ＴH となる。ここで、ｎは、ホッ
ピング周波数の数であり、例えば、ｆ１→ｆ２→ｆ３→
ｆ４→ｆ１→…と変化する、いわゆる４波ホッピングで
あればｎ＝４である。

【００３８】直交検波部１と、ＬＰＦ２と、Ａ／Ｄコン
バータ３とを除く各部は、ディジタル回路であって、図
示していないが、いずれも、基準クロック信号に同期し
て動作している。そして、信号タイミング誤差検出部２
１は、Ａ／Ｄコンバータ３ａ，３ｂからそれぞれディジ
タル信号に変換された複素受信ベースバンド信号の入力
を受けて、特定の信号タイミングを抽出し、受信基準タ
イミングと比較して、その誤差を検出し、該誤差が消失
するように受信基準タイミングの位相を調節するタイミ
ング位相制御値を出力するものである。

【００３９】ここで、信号タイミングとは、ＦＦＨの場
合はチップタイミングを、ＳＦＨの場合は、シンボルの
タイミングを意味しており、つまり、信号タイミング誤
差検出部２１が出力するタイミング位相制御値は、周波
数切替のタイミングの微調整に用いられるので、以下、
「微調整信号」と称する。尚、信号タイミング誤差検出
部２１は、ＰＬＬ、ＤＬＬ回路等広く知られた回路で構
成できるものである。

【００４０】ホッピングタイミング誤差検出部２２は、
ホッピング同期を確立するための手段であって、本発明
の特徴部分であり、Ａ／Ｄコンバータ３ａ，３ｂからそ
れぞれディジタル信号に変換された複素受信ベースバン
ド信号の入力を受けて、ディジタル信号からホッピング
タイミングを抽出し、受信基準タイミングと比較して、
その誤差を検出し、それをしきい値判定部２３と、第１
のスイッチ２６を介してタイミング生成部２５とに出力
するものである。

【００４１】ここで、ホッピングタイミングとは、ホッ
ピングフレームの同期のタイミングをいい、つまり、ホ
ッピングタイミング誤差検出部２２から出力される誤差
は、ホッピングフレームの大まかなタイミングの調整に
用いられるので、以下、この誤差を「粗調整信号」と称
する。尚、ホッピングタイミング誤差検出部２２につい
ては、後に詳細に説明する。

【００４２】しきい値判定部２３は、ホッピングタイミ
ング誤差検出部２２から粗調整信号の入力を受けて、予
め設定されたしきい値と比較し、粗調整信号に表される
誤差が、しきい値を超えている場合には、「Ｌ」の信号
を判定値として、また、しきい値を下回っている場合に
は、「Ｈ」の信号を判定値として切替部２４に出力する
ものである。

【００４３】切替部２４は、フレーム同期部１０から同
期フラグと、しきい値判定部２３から判定値との入力を
それぞれ受けて、それらの状態によって第１のスイッチ
２６と第２のスイッチ２７とをそれぞれ切り替えるもの
である。

【００４４】具体的には、例えば同期フラグが「Ｈ」で
あるか、或いは同期フラグが「Ｌ」であってもしきい値
判定部２３の判定値が「Ｈ」であると、ホッピングタイ
ミングへの同期が確立されていることを意味しているの
で、切替部２４が第１のスイッチ２６を微調整信号側に
切り替え、第２のスイッチ２７をＴH トリガ信号に切り
替えるようにする。ホッピングタイミングには同期して
いるので、タイミングを微調整して信号タイミングに同
期させるためである。

【００４５】また、同期フラグが「Ｌ」であり、且つし
きい値判定部２３の判定値が「Ｌ」であるとホッピング
タイミングへの同期が確立されていないので、切替部２
４が第１のスイッチ２６を粗調整信号側に切り替え、第
２のスイッチ２７をＴHCY トリガ信号に切り替えるよう
にする。ホッピングタイミングに同期するためである。

【００４６】タイミング生成部２５は、第１のスイッチ
２６を介して、微調整信号又は粗調整信号の入力を受
け、また外部から基準クロックの入力を受けて、受信基
準タイミングの位相を調節する回路であり、具体的に
は、平常は基準クロックを分周して、図３（ｃ）に示す
ようなＴHCY を１周期とするＴHCY トリガ信号と、図３
（ｄ）に示すようなＴH を１周期とするＴH トリガ信号
とを受信基準タイミングとして出力するものである。

【００４７】また、タイミング生成部２５は、微調整信
号に従ってＴH トリガ信号のパルスの位相を、粗調整信
号に従ってＴHCY トリガ信号のパルスの位相をそれぞれ
変化させて、受信基準タイミングを調節するようにして
おり、ＰＬＬ回路で構成できるものである。

【００４８】従って、同期が確立していない間はホッピ
ングパタン発生部１４は、ＴHCY トリガ信号の入力を受
けるごとに、周波数のホッピングを行っており、同期が
確立すると、ＴH トリガ信号の入力を受けるごとに周波
数のホッピングを行うようになる。尚、図３では、ＴHC
Y トリガ信号とＴH トリガ信号とは、負論理（「Ｌ」が
トリガとなるような信号）となっており、その立ち上が
り時にホッピングパタン発生部１４が周波数のホッピン
グを行うようになっている。

【００４９】ここで、ホッピングタイミング誤差検出部
２２について図２と図３とを用いてより詳しく説明す
る。図２は、ホッピングタイミング誤差検出部２２の構
成ブロック図であり、図３は、ホッピングタイミング誤
差検出部２２の動作を表すタイミングチャート図であ
る。尚、説明を簡略にするために、図３では、４波ホッ
ピングの例を示し、周波数は、ｆ１→ｆ２→ｆ３→ｆ４
→ｆ１→…のように変化するとしている。また、ここで
ホッピングタイミング誤差検出部２２は、同期が確立し
ていない時に動作しているので、受信周波数は、ＴHCY
ごとに周波数が変化するとしている。

【００５０】図２に示すように、ホッピングタイミング
誤差検出部２２は、受信電力演算部３１と、第１のメモ
リ３２と、受信電力分布演算部３３と、第２のメモリ３
４と、タイミング誤差検出部３５とから構成されてい
る。

【００５１】以下、各部を具体的に説明する。受信電力
演算部３１は、複素ベースバンド信号の入力を受けて、
受信電力を演算して出力するものである。ここで、受信
電力は、複素ベースバンド信号のＩ相の信号とＱ相の信
号との二乗和である。受信電力演算部３１は、予め各数
の２乗を演算して格納してあるテーブルを備えていれ
ば、容易に実現できるものである。

【００５２】そして、受信電力演算部３１が出力する受
信電力は、ＴHCY の時間のうち、ＴH の時間だけ周波数
が合致するため、図３（ｅ）に示すようにそのタイミン
グで、立ち上がるパルス状の出力となっている。

【００５３】第１のメモリ３２は、書換可能なメモリで
あり、例えばＲＡＭ、ＤＰＲＡＭなどである。第１のメ
モリ３２は、受信電力演算部３１が出力する受信電力の
値を格納するものである。尚、第１のメモリ３２は、ホ
ッピングする周波数の数をｎとすると、ｎ・ＴHCY 個だ
け受信電力の値を格納できるようになっている。つま
り、受信基準タイミングの１フレーム分だけ格納するの
である。以下、ＴHCY 個の受信電力の値の組を「ブロッ
ク」と称することがある。従って、第１のメモリ３２に
格納される１フレーム分の信号波形は、ｎブロックとい
うことになる。

【００５４】受信電力分布演算部３３は、図４（ａ）に
示すように、各ブロックをＢ＝０〜３の４ブロックに分
割して、（Ｂ・ＴHCY ＋Ｂ・ＴH ）だけ先進させてシフ
ト（図中で左にシフト）させて図４（ｂ）〜（ｄ）の波
形を形成し、このシフトにより、−Ｂ・ＴHCY −Ｂ・Ｔ
H ＜０となった部分（図中縦軸より右側となった点線で
表された部分）については、ＴHCYだけ遅延させるシフ
ト（図中で右にシフト）を行うと、図３（ｆa ）〜（ｆ
c ）のようになる。尚、図４は、図３（ｅ）から図３
（ｆa ）〜（ｆc ）を形成する過程を表すタイミングチ
ャート図である。従って、図３（ｅ）と図４（ａ）とは
同一のものである。

【００５５】つまり、周波数ｆ１は、受信信号のホッピ
ングタイミングと、受信基準タイミングとの誤差（以
下、「タイミング誤差」）がΔｔであり、周波数ｆ２で
は、Δｔ＋ＴH であるようになっているので、上記のシ
フトによって、各周波数でのタイミング誤差が図３（ｆ
a ）〜（ｆc ）に示すように、Δｔに揃うようになる。

【００５６】そして受信電力分布演算部３３は、図３
（ｆa ）〜（ｆc ）に示した各受信電力をそれぞれ加算
し、図３（ｇ）にあるような信号波形（以下、「受信電
力分布」と称する）を出力するものである。

【００５７】受信電力分布演算部３３は、複雑な演算を
要するので、ＣＰＵ又はＤＳＰによって実現されること
が適しているが、論理回路によっても実現可能である。
論理回路によって実現した場合には、動作を高速にでき
るという効果がある。

【００５８】第２のメモリ３４は、書換可能なメモリで
あり、例えばＲＡＭ、ＤＰＲＡＭなどである。第２のメ
モリ３４は、受信電力分布演算部３３から入力される受
信電力分布（図３（ｇ）の波形）を格納するものであ
る。タイミング誤差検出部３５は、受信電力分布を微分
するなどして、タイミング誤差を検出して、それを出力
するとともに、タイミング誤差が消失するように受信基
準タイミングの位相を調整する粗調整信号を出力するも
のである。

【００５９】次に、本方法及び本機の動作について説明
する。尚、受信信号は、図３（ａ）に示すように、ｆ１
→ｆ２→ｆ３→ｆ４→ｆ１→…とホッピングする４波ホ
ッピングであり、ホッピング時間はＴH であるとする。

【００６０】また、本機は、同期を確立していないの
で、図３（ｃ）のＴCHY トリガ信号に従って、図３
（ｂ）に示すように、ホッピング時間ＴHCY で、ｆ１→
ｆ２→ｆ３→ｆ４→ｆ１→…と周波数の切替をしている
とする。ここで、ＴHCY は、受信信号が４波ホッピング
であるので、ＴHCY ＝４・ＴH である。またタイミング
誤差（本機が最初にｆ１の周波数を出力し始めてから、
受信信号のホッピング周波数がｆ１となるまでの時間）
は、Δｔであるとする。

【００６１】直交検波部１が周波数ｆ１にて受信信号を
ＴHCY の時間受信して、複素ベースバンド信号を出力
し、ＬＰＦ２がその帯域を制限し、Ａ／Ｄコンバータ３
がそれをディジタル信号に変換して、検波部４と、信号
タイミング誤差検出部２１と、ホッピングタイミング誤
差検出部２２とに出力する。請求項にて直交検波部１と
ＬＰＦ２とＡ／Ｄコンバータ３とをまとめて、直交検波
手段と称する。

【００６２】そして、検波部４が複素ベースバンド信号
の検波を行って、判定部５がデータを再現しようとする
が、ホッピングタイミングと受信基準タイミングとが同
期していないので、正しいデータは再現できない。従っ
て、フレーム同期部１０が出力する同期フラグは「Ｌ」
となっている。

【００６３】そのため、切替部２４が第１のスイッチ２
６を粗調整信号側に、第２のスイッチ２７をＴHCY トリ
ガ側にそれぞれ接続して、タイミング生成部２５が粗調
整信号の入力を受けるようになる。

【００６４】粗調整信号は、ホッピングタイミング誤差
検出部２２によって出力されている。具体的には、ホッ
ピングタイミング誤差検出部２２の受信電力演算部３１
が、受信電力を算出して出力する。この受信電力は、図
３（ｅ）に示すように、受信信号の周波数（図３
（ａ））と、シンセサイザ５が出力する周波数（図３
（ｂ））とが一致したところで大きくなり、それ以外の
部分では小さくなっている。

【００６５】そして、第１のメモリ３２が、この図３
（ｅ）に示された信号波形を受信基準タイミングの１フ
レームに亘って格納する。そして、受信電力分布演算部
３３は、第１のメモリ３２に格納された信号波形をブロ
ック毎に分解し、第１のブロック（図３（ｂ）におい
て、周波数ｆ１で受信する部分）はそのままとし、第２
のブロック（同じくｆ２で受信する部分）は、ＴH 分だ
けシフトさせて、受信電力の波形が大きくなる部分を一
致するようにさせる。

【００６６】さらに、第３、第４のブロック（ｆ３、ｆ
４で受信する部分）についても同様とし、シフトさせた
結果ブロックのサイズからはみ出した部分をＴHCY だけ
遅延させて（時間分折り返しさせて）図３（ｆa ）〜
（ｆc ）に示すように、各受信電力の大きくなる部分を
一致させる。

【００６７】そして、受信電力分布演算部３３が上記一
致させた受信信号のブロック毎の信号波形を加算し、図
３（ｇ）に示すような波形を第２のメモリ３４に出力
し、第２のメモリ３４がこれを格納する。

【００６８】そして、タイミング誤差検出部３５が第２
のメモリ３４が格納する波形を解析して、その立ち上が
り時間を検出し、この時間をタイミング誤差として、し
きい値判定部２３に出力するとともに、この時間を粗調
整信号として第１のスイッチ２６を介して、タイミング
生成部２５に出力する。

【００６９】そして、タイミング生成部２５が粗調整信
号の入力を受けて、粗調整信号の時間だけＴHCY トリガ
信号のパルス幅を伸ばし（Δｔだけ遅延し）、受信基準
タイミングを調節する。そして、ホッピングパタン発生
部１４が第２のスイッチ２７を介して、ＴHCYトリガ信
号の入力を受けて、Δｔだけ遅延して周波数を切り替え
るようにするので、受信基準タイミングがホッピングタ
イミングに同期するようになる。

【００７０】すると、次のフレームでは、ホッピングタ
イミング誤差検出部２２が出力するタイミング誤差が小
さくなるので、しきい値判定部２３が「Ｈ」の信号を判
定値として出力するようになり、切替部２４が第１のス
イッチ２６が微調整信号側に切り替え、また第２のスイ
ッチ２７がＴH トリガ信号側に切り替えて、信号タイミ
ングを同期させるように微調整するようになる。

【００７１】本方法及び本機によれば、冗長語を用いず
に、送信周波数と受信周波数とが一致する場合に受信電
力が大きくなることを利用し、各ホッピング周波数で１
フレームを受信した際の信号強度の時間的変化である受
信電力分布のピークから受信信号のホッピングタイミン
グと受信基準タイミングとのずれを検出し、それらを同
期させるようにしているので、冗長語を挿入することが
困難なＦＦＨに適用できる効果がある。

【００７２】

【発明の効果】請求項１〜３記載の発明によれば、送信
周波数と受信周波数とが一致する場合に受信電力が大き
くなることを利用し、各受信周波数にて試験的に数フレ
ーム受信し、その受信電力が大きくなるところが一致す
るように配置して加算し、当該加算結果が大きくなると
ころをホッピングタイミングの始まりとするフレーム同
期方法としているので、同期語の検出を要せず、１フレ
ーム当たり複数回のホッピングが発生する高速ホッピン
グにおいても容易にホッピングタイミングに同期させる
ことができる効果がある。

【００７３】請求項４，５記載の発明によれば、直交検
波手段が受信信号の１ホッピングフレーム毎に周波数ホ
ッピングするローカル信号の入力を受けて、受信信号を
直交検波し、帯域制限してディジタル信号に変換して出
力し、ホッピングタイミング誤差検出部が送信周波数と
受信周波数とが一致する場合に受信電力が大きくなるこ
とを利用し、１ホッピングフレーム時間毎にホッピング
周波数を切り替えて、その受信電力を受信電力分布とし
て検出し、これを特定のフレームに各ホッピング周波数
毎の受信電力分布の大きくなる部分が重なり合うように
配置して、それぞれを加算し、当該加算結果が大きくな
る立ち上がりの点と受信基準タイミングとのずれをなく
す信号を粗調整信号として出力し、タイミング生成部が
粗調整信号に従って、ＴHCY トリガ信号を調整して出力
し、ホッピングパタン発生部と、シンセサイザとがホッ
ピングタイミングを調節したローカル信号を出力してホ
ッピングタイミングに同期する受信機としているので、
ホッピングタイミングに同期する際に同期語の検出を要
することがなく、１フレーム当たり複数回のホッピング
が発生する高速ホッピングにおいても容易にホッピング
タイミングに同期させることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本機の構成ブロック図である。

【図２】ホッピングタイミング誤差検出部２２の構成ブ
ロック図である。

【図３】ホッピングタイミング誤差検出部２２の動作を
表すタイミングチャート図である。

【図４】図３（ｅ）から図３（ｆa ）〜（ｆc ）を形成
する過程を表すタイミングチャート図である。

【図５】従来の周波数ホッピング方式の受信機の構成ブ
ロック図である。

【符号の説明】

１…直交検波部、 ２…ＬＰＦ、 ３…Ａ／Ｄコンバー
タ、 ４…検波部、５…判定部、 １０…フレーム同期
部、 １１…データ属性信号生成部、 １２…スイッ
チ、 １３…周波数切替タイミング生成部、 １４…ホ
ッピングパタン発生部、 １５…シンセサイザ、 ２１
…信号タイミング誤差検出部、 ２２…ホッピングタイ
ミング誤差検出部、 ２３…しきい値判定部、 ２４…
切替部、２５…タイミング生成部、 ３１…受信電力演
算部、 ３２…第１のメモリ、３３…受信電力分布演算
部、 ３４…第２のメモリ、 ３５…タイミング誤差検
出部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送信周波数と受信周波数とが一致する場
   合に受信電力が大きくなることを利用し、各受信周波数
   のフレームにおける受信電力分布の大きくなる部分が重
   なり合うように配置して、これら受信電力分布の加算結
   果をもってホッピングタイミングを形成することを特徴
   とするフレーム同期方法。
2. 【請求項２】 送信周波数と受信周波数とが一致する場
   合に受信電力が大きくなることを利用し、前記受信周波
   数のフレームにブロック番号０〜ｎを付加し、前記受信
   周波数における電力分布をブロック番号分の受信周波数
   のフレーム数とブロック番号分の送信周波数のホッピン
   グ数個分先進させるシフトを行ってブロック番号０のフ
   レームに各電力分布を配置し、前記ブロック番号０のフ
   レームからはみ出した電力分布の部分について１フレー
   ム分遅延させるシフトを行い、前記ブロック番号０のフ
   レーム内に配置された各電力分布を加算し、前記ブロッ
   ク番号０のフレーム内で、当該加算の結果が大きくなる
   時間をホッピングタイミングの始まりとすることを特徴
   とするフレーム同期方法。
3. 【請求項３】 送信周波数と受信周波数とが一致する場
   合に受信電力が大きくなることを利用し、前記受信周波
   数のフレームにブロック番号０〜ｎなるＢを付加し、送
   信周波数のホッピングの切替時間をＴH と、受信周波数
   の１フレームの時間をＴHCY として、各ブロックを（Ｂ
   ・ＴHCY ＋Ｂ・ＴH ）だけ先進させてシフトさせ、前記
   シフトにより−Ｂ・ＴHCY −Ｂ・ＴH ＜０となった部分
   については、ＴHCY だけ遅延させるシフトをさらに行っ
   てブロック番号０のフレーム内に配置し、前記ブロック
   番号０のフレーム内に配置された各ブロックの電力分布
   を加算し、前記ブロック番号０のフレーム内で、当該加
   算の結果が大きくなる時間をホッピングタイミングの始
   まりとすることを特徴とするフレーム同期方法。
4. 【請求項４】 直交検波手段と、検波部と、判定部と、
   フレーム同期部と、信号タイミング誤差検出部と、ホッ
   ピングタイミング誤差検出部と、しきい値判定部と、切
   替部と、信号タイミングを示すＴH トリガ信号とホッピ
   ングタイミングを示すＴHCY トリガ信号とを出力するタ
   イミング生成部と、第１のスイッチと、第２のスイッチ
   と、ホッピングパタン発生部と、シンセサイザとを備
   え、 前記直交検波手段が、受信信号と前記シンセサイザから
   のローカル信号の入力を受けて、受信信号を直交検波
   し、帯域制限し、ディジタル信号に変換して出力する直
   交検波手段であり、 前記検波部が、前記ディジタル信号から複素ベースバン
   ド信号の検波を行う検波部であり、 前記判定部が、前記検波部が検波した複素ベースバンド
   信号からデータを再現し、判定データとして出力する判
   定部であり、 前記フレーム同期部が、フレームが同期していれば
   「Ｈ」の信号を、同期していなければ「Ｌ」の信号を前
   記切替部に出力するフレーム同期部であり、 前記信号タイミング誤差検出部が、前記ディジタル信号
   の入力を受けて、信号タイミングと受信基準タイミング
   とを一致させる微調整信号を前記第１のスイッチを介し
   て前記タイミング生成部に出力する信号タイミング誤差
   検出部であり、 前記ホッピングタイミング誤差検出部が、送信周波数と
   受信周波数とが一致する場合に受信電力が大きくなるこ
   とを利用し、１フレーム時間毎にホッピング周波数を切
   り替えて、その受信電力を受信電力分布として検出し、
   これを特定のフレームに各ホッピング周波数毎の受信電
   力分布の大きくなる部分が重なり合うように配置して、
   それぞれを加算し、当該加算結果が大きくなる立ち上が
   りの点と受信基準タイミングとのずれをなくす信号を粗
   調整信号として前記第１のスイッチを介して前記タイミ
   ング生成部と前記しきい値判定部とに出力するホッピン
   グタイミング誤差検出部であり、 前記しきい値判定部が、前記粗調整信号が予め設定され
   たしきい値よりも小さいならば、「Ｈ」の信号を前記切
   替部に、大きいならば「Ｌ」の信号を前記切替部に出力
   するしきい値判定部であり、 前記切替部が、前記フレーム同期部から入力される信号
   が「Ｈ」であるか、又は前記しきい値判定部から入力さ
   れる信号が「Ｈ」であれば、前記第１のスイッチを微調
   整信号側に、前記第２のスイッチをＴH トリガ信号側に
   切替えて、また、前記フレーム同期部から入力される信
   号と前記しきい値判定部から入力される信号とが共に
   「Ｌ」であれば、前記第１のスイッチを粗調整信号側
   に、前記第２のスイッチをＴHCY トリガ信号側に切替え
   る切替部であり、 前記タイミング生成部が、前記第１のスイッチを介して
   粗調整信号又は微調整信号の入力を受けて、ＴHCY トリ
   ガ信号又はＴH トリガ信号の信号タイミングとを調節し
   て前記第２のスイッチに出力するタイミング生成部であ
   り、 前記ホッピングパタン発生部は、前記第２のスイッチを
   介してＴH トリガ信号又はＴHCY トリガ信号の入力を受
   けて、前記シンセサイザの周波数を切り替える周波数情
   報を出力するホッピングパタン発生部であり、 前記シンセサイザは、前記周波数情報に示される周波数
   のローカル信号を前記直交検波手段に出力するシンセサ
   イザであることを特徴とする受信機。
5. 【請求項５】 ホッピングタイミング誤差検出部が、受
   信電力演算部と、第１のメモリと、受信電力分布演算部
   と、第２のメモリと、タイミング誤差検出部とを備え、 前記受信電力演算部が、ディジタル信号の入力を受け
   て、その電力を演算して、受信基準タイミングの１フレ
   ーム分を受信電力分布として前記第１のメモリに格納す
   る受信電力演算部であり、 前記受信電力分布演算部が、前記第１のメモリに格納さ
   れている受信電力分布をブロックに分割し、各ブロック
   に０〜ｎなるブロック番号Ｂを付加し、送信周波数のホ
   ッピングの切替時間をＴH と、受信周波数の１フレーム
   の時間をＴHCYとして、各ブロックを（Ｂ・ＴHCY ＋Ｂ
   ・ＴH ）だけ先進させてシフトさせ、前記シフトにより
   −Ｂ・ＴHCY −Ｂ・ＴH ＜０となった部分については、
   ＴHCYだけ遅延させるシフトをさらに行ってブロック番
   号０のフレーム内に配置し、前記ブロック番号０のフレ
   ーム内に配置された各ブロックの電力分布を加算して前
   記第２のメモリに格納する受信電力分布演算部であり、 前記タイミング誤差検出部が、前記第２のメモリに格納
   された受信電力分布からタイミング誤差を検出してそれ
   を粗調整信号として出力するタイミング誤差検出部であ
   ることを特徴とする請求項４記載の受信機。