JPS6253050A - デジタル無線信号受信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［Ｒ明の目的］ ［産業上の利用分野］ 本発明は、デジタル無線通信に利用される無線信号受信
装置に関し、特に電波受信有無の自動判別に関する。

［従来の技術］ データ伝送システムにおいて、送信側が送るデータを受
信側で完全に受けるためには、受信側は、常時データが
送られてきているかどうかを監視し、データの始まりを
検出したら直ちにデータ受信を開始する必要がある。し
かし、電波を介してデータを伝送する場合、データを送
らない時に生ずる雑音を、有効なデータと誤認する可能
性がある。

例えば、変調型式として周波数変ｉ！ｌ　（ＦＭ）を用
いる場合には、電波を受信しない時に、受信出力に通常
の信号と同程度の振幅のホワイトノイズが呪われるので
、そのノイズを二値化すると、データに似た信号が現わ
れる。

一般の無線通信においては、耳ざわりなホワイトノイズ
が音響として出力されるのを防止するため、復調回路の
出力信号を処理して電波の受信の有無を判定し、電波を
受信しない時には、信号の出力を禁止するスイッチング
回路が備わっている。この種の回路は、一般にスケルチ
回路と呼ばれている。

このスケルチ回路を、データ伝送システムの受信装置に
設けることは可能である。スケルチ回路を備えれば、デ
ータ受信装置が電波を受信しない時にデータ処理回路に
雑音が出力されるのを阻止できるのでデータ伝送の誤り
がなくなる。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、この種のスケルチ回路には応答の遅れが
ある。即ち、電波受信なしの状態から電波受信有に変化
する場合、実際に電波を受信し始めてから、ある遅れ時
間の後でスケルチ回路が電波受信有の状態に変化する。

スケルチ回路では、復調出力に信号が呪われているかど
うかを判定するので、フィルタが必要であるが、このフ
ィルタの時定数の影響により遅れ時間の発生は避けられ
ない。

この種の遅れ時間は、一般の通信機においては６０ｍ５
ｅｃ程度の値である。この時間は、音声信号を伝送する
一般の通信においては特に問題にならない、つまり、一
般には電波の送信スイッチをオンにして直ちに音声を送
信することはないし、送信側で仮に送信スイッチをオン
にすると同時に話を始め、受信側で受信音声に６０　ｍ
５ｅｃの頭切れが生じても、人間の識別能力が高いため
、受信内容に欠落を生ずることは少ない。

しかしながら、デジタルデータ送信装置とデジタルデー
タ受信装置との間でデータの無線伝送を行なう場合には
、１ビツトでもデータの欠落が生じれば受信内容に確実
に誤りが生じるので、スケルチ回路によるデータの頭切
れは許されない。

例えば、走行中の車輌と道路上の固定装置との間で、指
向性が鋭い電波を用いてデータ伝送を行なう場合、仮に
送信側が常時電波を発射していても、電波の強度が小さ
ければ、車輌上で電波を受信できるのは極めて短時間で
あるから、車載装置は電波を検出したらすばやくデータ
受信を開始しなければならない。

本発明は、電波受信の有無を遅れを生ずることなく素早
く判別し、電波を受信したら直ちにデータ受信を開始で
きるデジタル無線信号受信装置を提供することを目的と
する。

［発明の構成］ ［問題点を解決するための手段１ 上記目的を達成するために、本発明においては。

例えば中間周波増幅器の出力など、復調器の前において
信号を取り出し、その信号を処理して電波受信の有無を
判定する。

［作用］ 一般に無線受信機においては、同調回路即ち周波数選択
回路が多数備わっているため、目標とする周波数帯の電
波が受信されなければ、復調器の入力端子の交流信号レ
ベルは零に近い、つまり、復調前ではホワイトノイズの
ようにレベルの大きな信号は発生しない、目標とする周
波数帯の電波が受信されると、復調器の入力端子には、
受信した電波に応じた周波数及びレベルの交流信号が現
われる。なお、一般的にはこの信号のレベルは、ＡＧＣ
回路によって自動的に調整される。従って、復調前の信
号、例えば中間周波増幅器の出力する信号のレベルを判
定するだけで、電波受信の有無が判別できる。単なるレ
ベルの判定で済むから、フィルタを備える必要はなく、
従って判定回路の時定数が小さく、電波受信の有無が短
時間で判定できる。

ところで、フィルタを全く設けずに単なるアナログ比較
回路で中間周波増幅量が出力する信号のレベルを判定す
ると、アナログ比較回路の出力には、電波を受信した時
に、１秒間にｆ個（ｆ：中間周波数）のパルスが現われ
る。電波を受信していない時には、いつ受信すべき電波
が到来するか分からないので、常時、電波受信の有無を
チェックする必要がある。しかし、電波を受信して、デ
ータ受信処理を開始した後にも電波受信有無のチェック
を続けると５例えば前記アナログ比較器が出力するパル
スに同期した割込処理等によって電波受信有無のチェッ
クを行なう場合には、電波受信有無チェックの処理にか
かる負担が大きくなり、データ受信処理のタイミングが
ずれ、データ受信に誤りを生ずる恐れがある。

そこで１本発明の好ましい実施例においては、電波受信
有を検出したら、それから所定時間の間は、その検出処
理を停止する。これによれば、電波を受信しない時には
非常に短い時間間隔で電波受信の有無をチェックできる
ので、電波の受信を開始してから実際にデータ受信が可
能になるまでの所要時間が短く、シかも電波受信後は装
置の処理の大部分を受信データの処理のために利用でき
るので、タイミングのずれによるデータ受信の誤りがな
くなる。

［実施例］ 以下１図面を参照して本発明の詳細な説明する。

この実施例では、高速道路の各所番二分散配置した多数
の固定した情報送信装置と、その道路を走行する自動車
に搭載した移動情報受信装置との間で、微弱な波長の短
い電波を利用してデータ伝送を行なうシステムを想定し
ている。電波の変調型式はＦＭである。実施例では、自
動車上の情報受信装置を主体にして説明する。

第３ａ図に情報受信装置を搭載した自動車の外観を示し
、第３ｂ図にその自動車のダツシュボード近傍を示す、
各図を参照すると、自動車のルーフパネルに、受波面を
上方に向けた受信用の平面アンテナＲＡＮが備わってい
る。ダツシュボードの中央部には、情報を表示するため
のブラウン管表示装＠ＣＲＴが備わっている。

第１図に、第３ａ図の自動車の搭載した情報受信装置の
構成を示す、第１図を参照すると、この装置には、受信
アンテナＲＡＮ、高周波増幅回路１０、中間周波増帳回
路２０．混合回路３０１局部発振回ｊ１４０．信号処理
回路５０．受信判別回路６０．マイクロコンピュータ（
以下、ＣＰｔＪと略す）７０２表示制御回路８０．音声
合成回路９０、ブラウン管表示装５ＩＣＲＴ、スピーカ
ＳＰ等々が備わっている。信号処理回路５０の出力端子
は、インバータＩＮＩ及びＩＮ２を介して、ＣＰＵ７０
の入力ポートＰｉに接続されている。

受信判別回路６０の出力端子は、インバータＩＮ３を介
して、ＣＰＵ７０の端子ＩＮＴ（ロウ・アクティブ）に
接続されている。この端子ＩＮＴは、ＣＰｔＪ７０の外
部割込み要求端子である。インバータＩＮ３の入力端子
は、ダイオードＤ１を介して、ＣＰＵ７０の出力ポート
Ｐ２に接続されている。なお、受信判別回路６０はオー
プンコレクタ出力になっている。従って、ＣＰＵ７０の
出力ポートＰ２が低レベルＬになると、受信判別回路６
０の出力信号の状態が変化しても、ＣＰＵ７０の端子Ｉ
ＮＴの状態は変化しない。

表示制御回路８０は、いわゆるビデオＲＡＭと呼ばれる
ものであり、この例では、各々の表示位置に割り当てた
メモリに所定のキャラクタコードを書込むことにより、
その文字パターンに応じた二値データを含む信号が出力
される。この信号は、表示装ｆｉｃＲＴの画面走査に同
期して常時繰り返し出力される０表示制御回路８０は、
ＣＰＵ７０の複数のポートＰ３と接続されている。

音声合成回路９０は、入力コードに応じた音声データを
合成して、アナログ音声信号を生成する。

この回路９０は、ＣＰｔＪ７０の複数のポー１−Ｐ４と
接続されている。

第２図に、第１図の装置の回路の一部の構成を詳細に示
す、第２図の回路には、中間周波増幅回路２Ｏ２信号処
理回路５０．受信判別回路６０等々が示されている。中
間周波増幅回路２０の入力端子ＩＦｉ口には、混合回路
３０の出力ラインが接続されている。中間周波増幅回路
２０は、増幅Ｉａ２２（東芝１１ＴＡ７０６１ＡＰ）　
、セラミックフィルタ２１等々でなっており、目的とす
る狭い周波数帯域（この例では中心周波数が約１０．７
ＭＨｚ）の信号のみを増幅して出力する。

従って、アンテナＲＡＮに目的とする周波数の電波が到
来すると、中間周波増幅回路２０の出力端子には、約１
０．７ＭＨｚの変調波が呪われる。電波を受信しない時
には、中間周波増幅回路２０の出力端子の電圧は零にな
る。

受信判別回路６０は、中間周波増幅回路２０の出力信号
を、トランジスタＱ２で増幅し、ダイオードＤ６及びＤ
７で全波整流した後、そのレベルを、アナログ比較１０
Ｐ２で、予め定めた直流レベルと比較する。従って、受
信判別回路６０の出力信号Ｓｒは、電波を受信しない時
には低レベルＬの直流信号になり、電波を受信した時に
は周波数が約２１．４ＭＨｚの方形波信号になる。

受信判別回路６０には、大きな時定数回路が存在しない
ので、この回路から出力される信号Ｓｒには、実質上、
時間遅れはない。つまり、ｆ！１波を受信しない状態か
ら電波を受信する状態に変化すれば、直ちに信号Ｓｒに
２１．４ＭＨｚの方形波信号が現われる。信号Ｓｒに２
１．４Ｍ）ｌｚの方形波信号が含まれているかどうかを
判別するには、数μｓｅｃの時間があれば充分である。

信号処理回路５０は、中間周波増幅回路２０から出力さ
れる変調波を、周波数弁別回路５１によって復調し、ト
ランジスタＱｌで増幅し、ダイオードＤ２及びＤ３が整
流した後、アナログ比較器○Ｐ１で、予め定めた直流レ
ベルと比較する。この例では、伝送する信号は二値デー
タであり１周波数弁別回路５１の出力には、レベルの小
さな二値信号が得られる。従って、信号処理回路５０か
ら出力される二値信号Ｄ　ｏｕｔは、電波に乗せて送信
されたこ値データと一致する。

但し、周波数弁別回路５１は信号が入力されない時に比
較的レベルの大きなホワイトノイズを出力するため、電
波を受信しない時には、信号Ｄｏｕｔにノイズによる無
意味な二値データが出力される可能性がある。しかし、
このノイズが信号Ｄｏｕｔに呪われる時には、前記のよ
うに信号Ｓｒが低レベル乙になるから、この信号Ｓｒを
参照すれば。

ノイズをデータとまちがえることはない。

第４図に、実施例で想定しているデータ伝送システムに
おけるデータの構成を示す、第４図を参照すると、この
データは、ヘッダ、スタートビット、道路コード、現地
点コード、情報コード、補足コード、距離情報及びスト
ップビットでなっている。ヘッダは、連続するｒ　Ｉ　
Ｊ、ｒ　Ｉ　Ｊ及び「１」の３ビツト（「ｌ」は高レベ
ルＨに対応）でなっており、スタートビットは、ヘッダ
に続く　「ｏ」の１ビツト（「０」は低レベルＬに対応
）でなっている、ストップビットは、距離情報に続く「
ｏ」の１ビツトでなっている。

道路コードは、東名高速道路、中央高速道路９国道４号
線等々の主要道路の各々に予め割り当てた８ビツトの数
値コードでなっている。現地点コードは、各道路上の主
要位置毎、即ち情報送信装置が設置された地点に予め割
り当てた８ビツトの数値コードである。情報コードは、
事故２強風、降雨、積雪、製置等々、道路の状況に関す
る各種情報毎に予め割り当てた４ビツトの数値コードで
ある。

補足コードは、情報コードで示される道路状況の詳しい
内容を示すものであり、例えば情報コードが事故に対応
するものであれば、補足コードは通行止めの有無及び渋
滞の程度（距離）を示す４ビツトの数値コードである。

距離情報は、情報コードで示す状況の地点までの距離を
示す４ビツトの数値コードである。

これらの各種情報は、各位置の情報送信装置毎に内容が
異なっており、その内容は常時最新のものに更新される
。各位置の情報送信装置が発射する電波の周波数は全て
同一である。但し、この電波は非常に微弱であり数ｍ程
度の距離範囲しか届かないため、互いの電波が混信する
ことはない、しかしそのため、道路を走行する自動車が
各情報送信装置からの電波を受信できるのは極めて短時
間になる。例えば、電波を受信できるのが、自動車の走
行距離に換算して２ｍの範囲と仮定すれば、自動車が時
速ｆ３０Ｋｍで走行する場合には、１つの情報送信装置
からの電波を受信できる期間が約１２０ｍ５ｅｃの時間
になる６時速１２０Ｋｍなら。

約（ｉｏｍｓｅｃになる。

また、各情報送信装置は第４図に示す一連のデータを５
ｍ５ｅｃの期間内に送信し、その動作を５０ｍ　ｓｅｃ
の周期で繰り返す、電波を発射するタイミングは、デー
タを送信するタイミングと略同−である。つまり、電波
は間欠的に発射され、電波の発射を開始した直後に、所
定のデータに従って電波を周波数変調する。５ｍ５ｅｃ
を経過すると、データの送信を完了し、電波を停止する
。

第６ａ図、、ｚｓｂ図及び第６ｃ図に、第１図のＣＰＵ
７０の概略動作を示し、第７図に第２図に示す電気回路
の信号及びＣＰＵ７０の動作タイミングを示す。各回を
参照してＣＰＵ７０の動作を主体にした情報送信装置の
動作を説明する。

ＣＰＵ７０の動作は、３つに分けられる。１つは第６ａ
回に示す通常の処理であり、もう１つは第６ｂ図に示す
タイマ割込み処理であり、残りの１つは第６Ｃ図に示す
外部割込み処理である。ＣＰＵ７０の内部に備わったタ
イマの計数値が所定値に達した時にタイマ割込要求が発
生し５その時に割込みが許可されていれば、他の処理を
中断して第６ｂ図に示すタイマ割込み処理を実行する。

またＣＰＵ７０の入力端子ＩＮＴが低レベルＬになると
、外部割込要求が発生し、その時に割込みが許可されて
いれば第６ｃ図に示す外部割込み処理を実行する。上記
割込み許可の設定は、ＣＰｔＴ７０内部のレジスタの内
容を変化させることで行なう。従って、割込みを禁止す
ると、外部割込みとタイマ割込みが共に禁止される。但
しこの実施例では、ＣＰＵ７０の出力ポートＰ２を低レ
ベルＬに設定すれば、端子ｒＮＴが低レベルＬになるこ
とがなく、実質上、外部割込みが禁止される。この場合
、外部割込みだけの許可及び禁止を制御できる。

電源がオンすると、ＣＰＵ７０はまず初期設定を行なう
、具体的には、出力ポートを初期レベルに設定し、メモ
リの内容をクリアし、割込みは許可する。出力ポートＰ
２は高レベルＨに設定される。

また、表示装置ＣＲＴの表示内容をクリアし、音声出力
を停止する。

電波を受信すると、第７図に示すように中間周波増幅回
路の入力端子ＩＰｉｎに交流信号が呪われるので、それ
によって信号Ｓｒが高レベルＨになる。

信号Ｓｒが高レベルＨになると、インバータＩＮ３の出
力、即ちＣＰＵ７０の端子ＩＮＴに低レベルＬが印加さ
れ、それによってＣＰＵ７０が外部割込処理を実行する
。

外部割込処理にエントリーすると、まず出力ポートＰ２
を低レベルＬに設定する。これによって、ＣＰＵ７０の
端子ＩＮＴが高レベルに維持され、これｐＡ後の外部割
込は禁止される。

次に予め定めた短時間（数十μ５ｅｃ）の時間待ちを行
なう。即ち、目標とする電波に近い周波数のノイズを受
信すると、受信直後には信号Ｄ　ｏｕｔが３ビツト分の
時間中、連続的に「１」になる可能性が高く、そのノイ
ズをヘッダとまちがって認識する可能性がある。ノイズ
は比較的短時間で消失するので、この実施例では、実際
にデータを送受信するのは、電波を発射した後数十μｓ
ｅｃを経過した後で始めるようにしている。この処理に
よって、ノイズとヘッダとの誤認識がなくなる。

次に、ヘッダの検出を行なう、これは、ＣＰＵ７０の入
力ポートＰ１の状態を監視してデータを取り込み、連続
する３ビツト分のデータが「１」。

「ｌ」及び「１」になったら、「ヘッダ検出ノと見なす
、所定時間内にヘッダを検出しなければ、エラーと見な
す。

ヘッダ検出が正常であれば、次にスタートビットの検出
を行なう。つまり、ＣＰＵ７０の入力ポートＰ１の状態
を監視して１次の１ビツトデータの状態を読む、その１
ビツトが「０」なら「スタートビット検出」と見なし、
そうでなければエラーと見なす。

スター１ヘビツトを検出したら、ＣＰＵ７０の入力ポー
トＰＩの状態を監視して、スタートビットに続く２８ビ
ツトのデータ、即ち８ビツトの道路コード、８ビツトの
現地点コード、４ビツトの情報コード、４ビツトの補足
コード及び４ビツトの距離情報を入力する。このデータ
は所定のメモリに格納しておく。

次に、ストップビットの検出を行なう、つまり、ＣＰＵ
７０の入力ポートＰ１の状態を監視して、次の１ビツト
データの状態を読む、その１ビツトが「０」なら「スト
ップビット検出」と見なし、そうでなければエラーと見
なす。

ストップビットを検出したら、内部タイマに４３ｍ　ｓ
ｅｃの値をセットし、タイマをスタートする。

また、情報更新フラグにｒｌＪをセットする。ヘッダ検
出、スタートビット検出又はストップビット検出におい
てエラーが発生した場合には、内部タイマに５ｍ５ｅｃ
の値をセットし、タイマをスタートする。その場合、情
報更新フラグの状態は変えない。

外部割込み処理からメインルーチン（第６ａ図）に戻る
と、情報更新フラグの状態をチェックする。データを正
常に受信した場合には、そのフラグが「１」なので、メ
モリのデータを読み、それに含まれる道路コード、呪地
点コード、情報コード。

補足コード及び距離コードの各々を予めＣＰＵ７０の読
み出し専用メモリ上に記憶した変換テーブルを参照して
解読する。そして、解読した結果を表示制御回路８０及
び音声合成回路９０に出力する。フラグはｒＯＪにクリ
アする。

これによって、ブラウン管表示装ｇＣＲＴ上には、例え
ば第５図に示すように各種情報が文字で表示される。

外部割込み処理を終了した後、４３ｍ５ｅｃ又は５ｍ５
ｅｃを経過すると、タイマ割込み要求が発生し、それに
よって第６ｂ図のタイマ割込処理を実行する。この処理
では、タイマ割込みを禁止し、ＣＰＵ７０の出力ボート
Ｐ２を高レベルＨにセットする。

従って通常は、外部割込みが発生した後、４８ｍ５ｅｃ
の期間、ボートＰ２の制御によって外部割込みが禁止さ
れる。つまり、伝送するデータは５０ｍ　ｓｅｃの周期
で送られるので、正常なデータの先頭を一度検出したら
、その後約５０ｍ５ｅｃの間は再びデータの先頭が現わ
れることがないので、それに近い時間だけ、外部割込み
を禁止する。エラーを検出した場合には、その異常デー
タに続いて短い時間内に正常なデータが到来する可能性
があるので、外部割込み禁止時間を短く（５〜１０ｍ５
ｅｃ）して次のデータの受信に備える。

［効果］ 以上のとおり本発明によれば、復調処理前の信号を処理
して電波受信の有無を判定するので、一般のスケルチ回
路のような応答遅れがなく、電波を受信してから実際に
データが受信可能になるまでの時間が短い、しかも、デ
ータとノイズとの判別処理が簡単である。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の情報受信装置の構成を示すブロック図
、第２図は第１図の電気回路の一部を詳細に示す電気回
路図である。 第３ａ図は第１図の装置を搭載した自動車を示す斜視図
、第３ｂ図は第３ａ図の自動車のダツシュボード近傍を
示す正面図である。 第４図は伝送するデータの構成を示す平面図、第５図は
表示装５ｉＣＲＴの画面の一例を示す正面図である。 第６ａ図、第６ｂ図及び第６Ｃ図は、第１図のＣＰＵ７
０の動作を示すフローチャート、第７図はＣＰＵ７０の
動作と信号波形を示すタイムチャートである。 ２０：中間周波増幅回路　５０：信号処理回路５１；周
波数弁別回路（周波数弁別手段）６０：受信判別回路（
第２の二値化手段）７０：マイクロコンピュータ（電子
制御手段）ＯＰＩ：アナログ比較器（第１の二値化手段
）ＲＡＮ　：受信アンテナ　ＳＰ：スピーカＣＲＴ　ニ
ブラウン管表示装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定の電波を受信すると所定周波数の電気信号を
   出力する受信手段； 前記受信手段が出力する信号を復調処理する周波数弁別
   手段； 前記周波数弁別手段が出力する電気信号のレベルを判別
   して二値信号を生成する、第１の二値化手段； 前記受信手段が出力する信号のレベルを判別して二値信
   号を生成する、第２の二値化手段；および 第２の二値化手段が出力する二値信号を監視し、その信
   号が電波受信有を示すレベルになると、第１の二値化手
   段が出力する二値信号をデータとして受信処理する、電
   子制御手段； を備えるデジタル無線信号受信装置。
2. （２）電子制御手段は、第２の二値化手段が出力する二
   値信号を監視し、その信号が電波受信有を示すレベルに
   なると、それから所定時間の間は、該二値信号の監視を
   停止する、前記特許請求の範囲第（１）項記載のデジタ
   ル無線信号受信装置。
3. （３）電子制御手段は、第２の二値化手段が出力する二
   値信号を監視し、その信号が電波受信有を示すレベルに
   なると、該二値信号の監視を停止し、第１の二値化手段
   が出力する二値信号をデータとして受信処理し、その受
   信処理での異常検出の有無に応じて定まる所定時間の後
   で、第２の二値化手段が出力する二値信号の監視を再開
   する、前記特許請求の範囲第（２）項記載のデジタル無
   線信号受信装置。