JPWO2016194719A1 - 信号処理装置および方法、並びに、プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
1.第1の実施の形態(送信装置)
2.第2の実施の形態(受信装置)
3.第3の実施の形態(コンピュータ)
<信号送受信システム>
例えば、山岳地帯等、気象データを人力で観測することが困難な場所、例えば、人の立ち入りが困難な場所等に設置される気象観測装置において生成された気象観測データを、動場所に設置された送信装置により、電波(無線信号)として、例えば麓の市街地等(大学等の研究施設やデータセンタ等の施設内等)に設置された受信装置に送信する信号送受信システムがある。
高感度の送受信機として、DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum)方式がある。DSSS方式では、Gold符号の符号長(拡散率)を大きく設定することにより、より高感度化を実現することができる。
図1は、本技術を適用した信号処理装置の一実施の形態である送信装置の主な構成例を示す図である。
図1に示されるように、データフレーム生成部101は、CRC(Cyclic Redundancy Check)付加部111、同期信号(SYNC)発生部112、選択部113、フレームカウンタ114、レジスタ115、インタリーブ部116、Gold符号発生部117、および乗算部118を有する。
また、図1に示されるように、送信制御部103は、制御部121および選択部122を有する。
また、図1に示されるように、送信部104は、キャリア発振部131、乗算部132、バンドパスフィルタ(BPF)133、および増幅部134を有する。
また、図1に示されるように、キャリアセンス部106は、増幅部141、バンドパスフィルタ(BPF)142、および検波部143を有する。
図4は、以上のような構成の送信装置100により送信される送信信号のスーパーフレームの構造のより詳細な例を示している。図2を参照して説明したように、送信装置100は、送信信号をフレーム毎に送信することにより、1回の連続送信時間を0.192秒に抑えている。図4の例においても同様である。このようにすることにより、連続送信時間0.2秒を下回るので、920MHz帯を利用する場合、より多くの送信チャネルを割り当てることができる。この結果、比較的空いているチャネルの利用がより容易になるので、より混信に強いシステムを構築することができる。また、送信装置100は、このような短いフレーム長を使っても、高感度の送受信システムを構築することができる。
次に、以上のような送信装置100において実行される送信処理の流れの例を、図5のフローチャートを参照して説明する。送信するデータ(例えば気象観測データTM)が入力されると、送信装置100は、送信処理を開始する。
次に、図6のフローチャートを参照して、図5のステップS109において実行されるグループ送信処理の流れの例を説明する。制御部121は、5分間隔で送信モードになる。送信モードになると、このグループ送信処理を20回繰り返して、計100フレームを送信する。
次に、図7のフローチャートを参照して、図6のステップS123およびステップS130において実行されるキャリアセンス処理の流れの例を説明する。
次に、図8のフローチャートを参照して、図6のステップS126およびステップS135において実行されるフレーム送信処理の流れの例を説明する。なお、ステップS126においては、データフレームが送信され、ステップS135においては、同期フレームが送信されるが、処理の内容は互いに同一である。
なお、上述した時間や回数等の数値は、一例であり、上述した例に限定されない。例えば、スーパーフレームの送信時間は任意であり、5分間より長くてもよいし、短くてもよい。また、スーパーフレームにおけるフレームの送信回数は任意であり、100回より多くてもよいし、少なくてもよい。さらに、1グループに含まれるデータフレームの数も任意である。つまり、同期フレームの前に送信を成功させるデータフレームの数は任意であり、4フレームより多くても良いし、少なくてもよい。また、1フレームの送信時間は、0.192秒より短くてもよい。また、フレーム間のギャップの幅(時間)も任意である。5mSであってもよいし、2mSであってもよいし、それ以外の長さであってもよい。さらに、所定時間TGも任意であり、1.2秒より長くてもよいし、短くてもよい。
<受信装置>
図9は、本技術を適用した信号処理装置の一実施の形態である受信装置の主な構成例を示す図である。図9に示される受信装置200は、図1の送信装置100から送信される送信信号TXを受信し、復調し、例えば、気象観測データ(例えば、気温、日照、雨量、風向、風速等の観測データ)等を得る装置である。受信装置200は、例えば、麓の市街地等(大学等の研究施設やデータセンタ等の施設内等)に設置され、山岳地帯等に設置された送信装置100から送信される無線信号(すなわち、遠距離から送信された無線信号)を受信する。
図10および図11は、CPU202により実現される機能の主な構成例を示す機能ブロック図である。図10のAに示されるように、CPU202は、同期フレーム検出部231、読み出し部232、データフレーム検出部233、逆拡散部234、誤り判定部235、および出力制御部236を有する。
次に、以上のような受信装置200において実行される受信処理の流れの例を、図12のフローチャートを参照して説明する。
次に、図12のステップS209において実行される復号処理の流れの例を、図13のフローチャートを参照して説明する。
次に、図13のステップS221において実行される同期フレーム検出処理の流れの例を、図14のフローチャートを参照して説明する。
次に、図13のステップS224において実行されるデータフレーム検出処理の流れの例を、図16のフローチャートを参照して説明する。
次に、図16のステップS262において実行されるフレーム先頭位置検出処理の流れの例について、図17のフローチャートを参照して説明する。
次に、図18のフローチャートを参照して、図17のステップS286において実行されるピーク検出処理の流れの例を説明する。
次に、図16のステップS264において実行されるパラメータ算出処理の流れの例を、図19のフローチャートを参照して説明する。
なお、第1の実施の形態の場合と同様に、上述した時間や回数等の数値は、一例であり、上述した例に限定されない。
<コンピュータ>
上述した一連の処理は、ハードウエアにより実行させることもできるし、ソフトウエアにより実行させることもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行する場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、コンピュータにインストールされる。ここでコンピュータには、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータや、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータ等が含まれる。
(1) データをフレーム毎に無線信号として送信する送信部と、
前記送信部が前記データを送信する周波数帯域のキャリアセンスを繰り返すキャリアセンス部と、
前記キャリアセンス部による前記キャリアセンスの結果に基づいて、前記周波数帯域が空いている場合、前記送信部に、データフレームを前記無線信号として前記周波数帯域に送信させ、さらに、前記送信部が第1の時間内に前記データフレームを所定回数送信した場合、前記送信部に、前記データフレームとは異なる所定の情報により構成される同期フレームを前記無線信号として前記周波数帯域に送信させる送信制御部と
を備える信号処理装置。
(2) 前記キャリアセンス部は、前記第1の時間よりも短い第2の時間毎に、前記キャリアセンスを繰り返す
(1)に記載の信号処理装置。
(3) 前記同期フレームは、受信側にとって既知の情報により構成される
(1)または(2)に記載の信号処理装置。
(4) 前記同期フレームは、予め定められた所定の擬似乱数列により構成される
(1)乃至(3)のいずれかに記載の信号処理装置。
(5) 前記同期フレームを生成する同期フレーム生成部をさらに備える
(1)乃至(4)のいずれかに記載の信号処理装置。
(6) 前記データフレームを生成するデータフレーム生成部をさらに備える
(1)乃至(5)のいずれかに記載の信号処理装置。
(7) 前記データフレーム生成部は、同一のデータを用いて複数の前記データフレームを生成し、
前記送信部は、前記データフレーム生成部により生成された複数の前記データフレームを送信することにより、前記同一のデータを複数回送信する
(6)に記載の信号処理装置。
(8) 前記データフレーム生成部は、前記データフレームの受信側にとって既知の部分が、前記データフレーム内により均一に分散するように、前記データフレーム内でデータの並び替えを行う
(6)または(7)に記載の信号処理装置。
(9) 信号処理装置が、
データをフレーム毎に無線信号として送信し、
前記データを送信する周波数帯域のキャリアセンスを繰り返し、
前記キャリアセンスの結果に基づいて前記周波数帯域が空いている場合、データフレームを前記無線信号として前記周波数帯域に送信させ、さらに、第1の時間内に前記データフレームを所定回数送信した場合、前記データフレームとは異なる所定の情報により構成される同期フレームを前記無線信号として前記周波数帯域に送信させる
信号処理方法。
(10) コンピュータを、
データをフレーム毎に無線信号として送信する送信部と、
前記送信部が前記データを送信する周波数帯域のキャリアセンスを繰り返すキャリアセンス部と、
前記キャリアセンス部による前記キャリアセンスの結果に基づいて、前記周波数帯域が空いている場合、前記送信部に、データフレームを前記無線信号として前記周波数帯域に送信させ、さらに、前記送信部が第1の時間内に前記データフレームを所定回数送信した場合、前記送信部に、前記データフレームとは異なる所定の情報により構成される同期フレームを前記無線信号として前記周波数帯域に送信させる送信制御部と
して機能させるためのプログラム。
(11) フレーム毎のデータの無線信号を受信する受信部と、
前記受信部により受信された前記無線信号である受信信号を記憶する記憶部と、
前記記憶部により記憶されている所定の時間分以上の前記受信信号の中から同期フレームを検出する同期フレーム検出部と、
前記同期フレーム検出部により前記同期フレームが検出された場合、前記記憶部に記憶されている、前記同期フレームより前の前記所定の時間分の前記受信信号の中からデータフレームを検出するデータフレーム検出部と
を備える信号処理装置。
(12) 前記同期フレームは、前記信号処理装置にとって既知の情報により構成される
(11)に記載の信号処理装置。
(13) 前記同期フレームは、予め定められた所定の擬似乱数列により構成される
(11)または(12)に記載の信号処理装置。
(14) 前記同期フレーム検出部により前記同期フレームが検出された場合、前記記憶部に記憶されている、前記同期フレームより前の前記所定の時間分の前記受信信号を前記記憶部から読み出す読み出し部をさらに備え、
前記データフレーム検出部は、前記読み出し部により読み出された、前記同期フレームより前の前記所定の時間分の前記受信信号の中から、前記データフレームを検出する
(11)乃至(13)のいずれかに記載の信号処理装置。
(15) 前記データフレーム検出部は、前記同期フレームより前の前記所定の時間分の前記受信信号内の前記データフレームの先頭位置を検出し、1フレーム分のデータを切り出し、フレーム毎に前記データフレームを検出する
(14)に記載の信号処理装置。
(16) 前記読み出し部により読み出された、前記同期フレームより前の前記所定の時間分の前記受信信号を保持する保持部をさらに備え、
前記データフレーム検出部は、前記保持部により保持されている、前記同期フレームより前の前記所定の時間分の前記受信信号の中から、前記データフレームを検出する
(14)または(15)に記載の信号処理装置。
(17) 前記データフレーム検出部により検出された前記データフレームを、所定の擬似乱数列を乗算して積算することにより逆拡散する逆拡散部をさらに備える
(11)乃至(16)のいずれかに記載の信号処理装置。
(18) 前記データフレーム検出部は、前記同期フレーム検出部により前記同期フレームが検出されなかった場合、前記同期フレームより前の前記所定の時間分の前記受信信号に対する前記データフレームの検出を省略する
(11)乃至(17)のいずれかに記載の信号処理装置。
(19) 信号処理装置が、
フレーム毎のデータの無線信号を受信し、
受信された前記無線信号である受信信号を記憶し、
記憶されている所定の時間分以上の前記受信信号の中から同期フレームを検出し、
前記同期フレームが検出された場合、記憶されている、前記同期フレームより前の前記所定の時間分の前記受信信号の中からデータフレームを検出する
信号処理方法。
(20) コンピュータを、
フレーム毎のデータの無線信号を受信する受信部と、
前記受信部により受信された前記無線信号である受信信号を記憶する記憶部と、
前記記憶部により記憶されている所定の時間分以上の前記受信信号の中から同期フレームを検出する同期フレーム検出部と、
前記同期フレーム検出部により前記同期フレームが検出された場合、前記記憶部に記憶されている、前記同期フレームより前の前記所定の時間分の前記受信信号の中からデータフレームを検出するデータフレーム検出部と
して機能させるためのプログラム。
Claims (20)
- データをフレーム毎に無線信号として送信する送信部と、
前記送信部が前記データを送信する周波数帯域のキャリアセンスを繰り返すキャリアセンス部と、
前記キャリアセンス部による前記キャリアセンスの結果に基づいて、前記周波数帯域が空いている場合、前記送信部に、データフレームを前記無線信号として前記周波数帯域に送信させ、さらに、前記送信部が第1の時間内に前記データフレームを所定回数送信した場合、前記送信部に、前記データフレームとは異なる所定の情報により構成される同期フレームを前記無線信号として前記周波数帯域に送信させる送信制御部と
を備える信号処理装置。 - 前記キャリアセンス部は、前記第1の時間よりも短い第2の時間毎に、前記キャリアセンスを繰り返す
請求項1に記載の信号処理装置。 - 前記同期フレームは、受信側にとって既知の情報により構成される
請求項1に記載の信号処理装置。 - 前記同期フレームは、予め定められた所定の擬似乱数列により構成される
請求項1に記載の信号処理装置。 - 前記同期フレームを生成する同期フレーム生成部をさらに備える
請求項1に記載の信号処理装置。 - 前記データフレームを生成するデータフレーム生成部をさらに備える
請求項1に記載の信号処理装置。 - 前記データフレーム生成部は、同一のデータを用いて複数の前記データフレームを生成し、
前記送信部は、前記データフレーム生成部により生成された複数の前記データフレームを送信することにより、前記同一のデータを複数回送信する
請求項6に記載の信号処理装置。 - 前記データフレーム生成部は、前記データフレームの受信側にとって既知の部分が、前記データフレーム内により均一に分散するように、前記データフレーム内でデータの並び替えを行う
請求項6に記載の信号処理装置。 - 信号処理装置が、
データをフレーム毎に無線信号として送信し、
前記データを送信する周波数帯域のキャリアセンスを繰り返し、
前記キャリアセンスの結果に基づいて前記周波数帯域が空いている場合、データフレームを前記無線信号として前記周波数帯域に送信させ、さらに、第1の時間内に前記データフレームを所定回数送信した場合、前記データフレームとは異なる所定の情報により構成される同期フレームを前記無線信号として前記周波数帯域に送信させる
信号処理方法。 - コンピュータを、
データをフレーム毎に無線信号として送信する送信部と、
前記送信部が前記データを送信する周波数帯域のキャリアセンスを繰り返すキャリアセンス部と、
前記キャリアセンス部による前記キャリアセンスの結果に基づいて、前記周波数帯域が空いている場合、前記送信部に、データフレームを前記無線信号として前記周波数帯域に送信させ、さらに、前記送信部が第1の時間内に前記データフレームを所定回数送信した場合、前記送信部に、前記データフレームとは異なる所定の情報により構成される同期フレームを前記無線信号として前記周波数帯域に送信させる送信制御部と
して機能させるためのプログラム。 - フレーム毎のデータの無線信号を受信する受信部と、
前記受信部により受信された前記無線信号である受信信号を記憶する記憶部と、
前記記憶部により記憶されている所定の時間分以上の前記受信信号の中から同期フレームを検出する同期フレーム検出部と、
前記同期フレーム検出部により前記同期フレームが検出された場合、前記記憶部に記憶されている、前記同期フレームより前の前記所定の時間分の前記受信信号の中からデータフレームを検出するデータフレーム検出部と
を備える信号処理装置。 - 前記同期フレームは、前記信号処理装置にとって既知の情報により構成される
請求項11に記載の信号処理装置。 - 前記同期フレームは、予め定められた所定の擬似乱数列により構成される
請求項11に記載の信号処理装置。 - 前記同期フレーム検出部により前記同期フレームが検出された場合、前記記憶部に記憶されている、前記同期フレームより前の前記所定の時間分の前記受信信号を前記記憶部から読み出す読み出し部をさらに備え、
前記データフレーム検出部は、前記読み出し部により読み出された、前記同期フレームより前の前記所定の時間分の前記受信信号の中から、前記データフレームを検出する
請求項11に記載の信号処理装置。 - 前記データフレーム検出部は、前記同期フレームより前の前記所定の時間分の前記受信信号内の前記データフレームの先頭位置を検出し、1フレーム分のデータを切り出し、フレーム毎に前記データフレームを検出する
請求項14に記載の信号処理装置。 - 前記読み出し部により読み出された、前記同期フレームより前の前記所定の時間分の前記受信信号を保持する保持部をさらに備え、
前記データフレーム検出部は、前記保持部により保持されている、前記同期フレームより前の前記所定の時間分の前記受信信号の中から、前記データフレームを検出する
請求項14に記載の信号処理装置。 - 前記データフレーム検出部により検出された前記データフレームを、所定の擬似乱数列を乗算して積算することにより逆拡散する逆拡散部をさらに備える
請求項11に記載の信号処理装置。 - 前記データフレーム検出部は、前記同期フレーム検出部により前記同期フレームが検出されなかった場合、前記同期フレームより前の前記所定の時間分の前記受信信号に対する前記データフレームの検出を省略する
請求項11に記載の信号処理装置。 - 信号処理装置が、
フレーム毎のデータの無線信号を受信し、
受信された前記無線信号である受信信号を記憶し、
記憶されている所定の時間分以上の前記受信信号の中から同期フレームを検出し、
前記同期フレームが検出された場合、記憶されている、前記同期フレームより前の前記所定の時間分の前記受信信号の中からデータフレームを検出する
信号処理方法。 - コンピュータを、
フレーム毎のデータの無線信号を受信する受信部と、
前記受信部により受信された前記無線信号である受信信号を記憶する記憶部と、
前記記憶部により記憶されている所定の時間分以上の前記受信信号の中から同期フレームを検出する同期フレーム検出部と、
前記同期フレーム検出部により前記同期フレームが検出された場合、前記記憶部に記憶されている、前記同期フレームより前の前記所定の時間分の前記受信信号の中からデータフレームを検出するデータフレーム検出部と
して機能させるためのプログラム。
Applications Claiming Priority (3)
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