(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信手段と、周波数弁別手段と、前記周波数弁別手段の出力を波形整形するコンパレータを有するＦＳＫ方式による受信装置であって、
前記周波数弁別手段の出力を抽出する信号抽出手段と、
前記信号抽出手段で抽出した信号から、入力信号が安定しているかどうかを検出する入力信号安定検出手段と、
前記入力信号安定検出手段で入力信号が安定していないと検出された時にデータ出力を固定する出力データ決定手段とで構成され、
前記入力信号安定検出手段は、前記信号抽出手段で検出される所定の時間区間の信号の最小値と最大値を入力し、前回と今回の最小値変化量と最大値変化量を算出し、どちらか一方が所定の閾値以下であれば安定した信号を入力していると判定し、どちらとも所定の閾値を超えていれば不安定な信号を入力していると判定することを特徴とする受信装置。
【請求項２】
請求項１記載の受信装置の少なくとも一部をコンピュータに実現させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周波数シフトキーイング方式による受信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＦＳＫ受信装置では、入力されたＦＳＫ信号に対して、周波数弁別手段の出力をコンパレータを用いて基準電圧と比較してデジタル値を決定し、このデジタル値に基づいて送信されたデータを復元するように処理するのが一般的である。データ復元の誤り発生を低減する方法の例として、特許文献１のＦＳＫ受信装置がある。
【０００３】
この例では、周波数弁別手段の出力が基準電圧と比較して負から正、若しくは、正から負になる点（以下、ゼロクロス点と呼ぶ）を検出し、正から負へ変化する立下りゼロクロス点検出から次の負から正に変化する立上りゼロクロス点検出までの時間を計測する手段を備え、立下りゼロクロス点検出から前記計測した時間の１／２の時間経過したタイミングで周波数弁別手段やコンパレータが出力する信号をサンプリングし、前記タイミングでサンプリングした信号をデジタル値に変換して復元データとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１３４０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら上記特許文献１や一般的なＦＳＫ受信装置では、必ず周波数弁別手段やコンパレータが出力している信号をサンプリングしたデータを復調データとして出力している。この場合、雑音のみが入力されている状態でも同じ動作を行うため、ＦＳＫ信号と雑音の区別ができなくなり、例えば、ビット同期のために使われるプリアンプルデータ（０１０１の繰り返しデータ）を復元してビット同期検出と判断するなど、雑音入力時にデータ誤り検出が発生してしまうおそれがあるという課題があった。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、簡単な構成、方法により雑音と正規データの区別ができるＦＳＫ方式による受信装置、及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
受信手段と、周波数弁別手段と、前記周波数弁別手段の出力を波形整形するコンパレータを有するＦＳＫ方式による受信装置であって、前記周波数弁別手段の出力を抽出する信号抽出手段と、前記信号抽出手段で抽出した信号から、入力信号が安定しているかどうかを検出する入力信号安定検出手段と、前記入力信号安定検出手段で入力信号が安定していないと検出された時にデータ出力を固定する出力データ決定手段とで構成された受信装置である。
【０００８】
そして、入力信号が安定しているときのみ周波数弁別手段からの信号を復調データとしてデータ出力し、入力信号が不安定なときは“００００”などの固定値をデータ出力するので、雑音入力時とＦＳＫ信号入力時とが区別できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の受信装置、及びプログラムを用いることにより、受信装置の出力データから雑
音入力時とＦＳＫ信号入力時の区別ができ、受信データ誤りを低減することができ、構成も簡単に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第一の実施の形態における受信装置の構成図
【図２】本発明の第一の実施の形態における受信装置の動作を説明する図
【図３】本発明の第一の実施の形態における受信装置の信号抽出手段６の動作を説明する図
【図４】本発明の第一の実施の形態におけるＦＳＫ受信装置の動作を示すフロー図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
第１の発明は、受信手段と、周波数弁別手段と、前記周波数弁別手段の出力を波形整形するコンパレータを有するＦＳＫ方式による受信装置であって、前記周波数弁別手段の出力を抽出する信号抽出手段と、前記信号抽出手段で抽出した信号から、入力信号が安定しているかどうかを検出する入力信号安定検出手段と、前記入力信号安定検出手段で入力信号が安定していないと検出された時にデータ出力を固定する出力データ決定手段とで構成された受信装置である。
【００１２】
そして、入力信号が安定しているときのみ周波数弁別手段からの信号を復調データとしてデータ出力し、入力信号が不安定なときは“００００”などの固定値をデータ出力するので、雑音入力時とＦＳＫ信号入力時とが区別できる。
【００１３】
第二の発明の信号抽出手段は、所定の時間区間の信号の最大値を検出する最大値検出手段と前記時間区間の信号の最小値を検出する最小値検出手段を備えることを特徴としている。
【００１４】
そして、所定の時間区間の信号の最大値と最小値のみを抽出しているため、抽出信号２つのみで判断する簡単な構成にでき、最大値と最小値の差が大きい場合は入力信号が不安定であると判断できる。
【００１５】
第三の発明の入力信号安定検出手段は、信号抽出手段からの抽出信号の最小値と最大値を入力し、前回と今回の最小信号変化量と最大信号変化量を算出し、どちらか一方が所定の閾値以下であれば安定した信号を入力していると判定し、どちらとも所定の閾値を超えていれば不安定な信号入力していると判定することを特徴としている。
【００１６】
そして、入力しているＦＳＫ信号の変化が無い状態が続いても、最大値か最小値のどちらか一方で入力信号が安定していることを検出できる。
【００１７】
第四の発明は、請求項１〜３のいずれか１項記載の受信装置の少なくとも一部をコンピュータに実現させるためのプログラムであるので、電気・情報機器、コンピュータ、等のハードリソースを協働させて本発明の少なくとも一部を簡単なハードウェアで実現できる。また記録媒体に記録したり通信回線を用いてプログラムを配信したりすることでプログラムの配布・更新やそのインストール作業が簡単にできる。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態における無線装置の構成図である。同図において、１はアンテナ、２は受信手段、３は周波数弁別手段、４はコンパレータ、５はコンパレータ
４の閾値、６は信号抽出手段、７はデータ安定検出手段である。また２１はエッジ検出手段、２２はエッジ検出カウンタ加算手段、２３はエッジ検出カウンタ数検出手段、２４はエッジ検出カウンタ数減算手段、２５はサンプリング位置決定手段、２６は１／０判定手段である。
【００２０】
アンテナ１で受信したＦＳＫ信号は、受信手段２で中間周波数に変換増幅されて周波数弁別手段３に入力する。周波数弁別手段３以降の動作について図２を参照しながら説明する。
【００２１】
図２（Ａ）と図２（Ｆ）は周波数弁別手段３の出力、図２（Ｂ）はコンパレータ４の出力、図２（Ｃ）はサンプリング位置決定手段２５が発生するサンプリングパルス、図２（Ｄ）はエッジ検出カウンタ加算手段２２の出力、図２（Ｅ）は信号抽出手段６のサンプリングパルスである。まず図２（Ａ）〜図２（Ｆ）を参照しながら図１の各手段の動作について説明する。
【００２２】
周波数弁別手段３の出力は閾値５で設定された値を閾値にして波形整形される。閾値５の閾値は周波数弁別手段３の基準周波数の出力電圧値Ｖ０に設定されている。図２（Ａ）におけるＶ０が閾値５で設定された閾値であり、図２（Ｂ）がＶ０を閾値として波形整形された出力波形である。前記出力波形はエッジ検出手段２１に入力し、立ち上りエッジが検出される。エッジ検出カウンタ加算手段２２は１ビットの時間長Ｔ（すなわちＴ＝伝送速度ｂｐｓの逆数）を８個のスロットに分解し、前記エッジ検出手段２１で検出された立ち上りエッジのタイミングで該当する時間のスロットにエッジ検出カウンタを１個加算する。その様子を図２（Ｄ）に示す。立ち上りエッジはスロット６のタイミングで発生しているので立ち上りエッジが発生した時にスロット６にエッジ検出カウンタが１個加算されている。
【００２３】
図２（Ｃ）で示すサンプリングパルスは、エッジ検出カウンタ数検出手段２３によりエッジ検出カウンタの一番多いスロットが検出され、サンプリング位置決定手段２５によりエッジ検出カウンタの一番多いスロット位置から４番目の位置に発生するように構成されている。そして、１／０判定手段２６で前記サンプリングパルスの時間位置でコンパレータ出力が１か０かを識別し、前記識別した値をデータとして出力する。また、エッジ検出カウンタは無限にカウントできない。そこでエッジ検出カウンタ数減算手段２４において、最大のエッジ検出カウンタ数が所定の値、例えば８個を超えた場合は、各スロットのエッジ検出カウンタ数を減らすという動作を行う。エッジ検出カウンタ数減算手段２４の動作として、各スロットのエッジ検出カウンタ数を１／２にしても良いし、各スロットのエッジ検出カウンタ数を半分にしても良いし、各スロットのエッジ検出カウンタ数から所定の数だけ減算しても良い。
【００２４】
一方信号抽出手段６では図２（Ｅ）で示すサンプリングパルスで周波数弁別手段３の出力がサンプリングされ、所定区間２Ｔの間にサンプリングした値の中から図２（Ａ）に示すように最小値Ｖ１と最大値Ｖ２を抽出する。
【００２５】
そして入力信号安定検出手段７では、前記信号抽出手段６からの抽出信号Ｖ１とＶ２を入力し、前回と今回の最小信号変化量｜今回Ｖ１−前回Ｖ１（＝Ｖ１’）｜と前回と今回の最大信号変化量｜今回Ｖ２−前回Ｖ２（＝Ｖ２’）｜を算出し、どちらか一方が所定値Ｖａ以下であれば安定した信号を入力していると判定し、どちらとも所定値Ｖａを超えていれば不安定な信号入力していると判定する。例えば、図２（Ｆ）のような雑音によって生じた周波数弁別手段３の出力を前記信号抽出手段６により抽出した場合、不安定な信号を入力していると判断する。なお、前回の抽出信号Ｖ１’とは、今回抽出された信号Ｖ１の１周期前（２Ｔ）に抽出された信号のことである。
【００２６】
出力データ決定手段８では、入力信号安定検出手段７で安定した信号を入力しているとした場合は、１／０判定手段２６が出力したデータを出力し、判定不安定な信号を入力していると判定した場合は、固定値（例えば、“００００”などの予め定められたビット列）出力を行う。
【００２７】
上記説明において、コンパレータ４の出力の立ち上りエッジ毎にエッジ検出カウンタを加算していく動作について説明したが、立下りエッジ毎にエッジ検出カウンタを加算していく動作であっても、立ち上がりと立下りの両エッジ毎にエッジ検出カウンタを加算していく動作であってもかまわない。
【００２８】
また時間Ｔの区間を８スロットに分割した例で説明したが、８スロットにこだわるものではない。１０スロットでも１６スロットでもスロット数に特に規定はない。
【００２９】
次に信号抽出手段６の他の実施例について図３を参照しながらその動作を説明する。図３（Ａ）はアナログ的な最大値検出用のピークホールド回路及び最小値検出用のピークホールド回路を有し、所定区間２Ｔの間に最小値Ｖ１と最大値Ｖ２をピークホールド回路で保持している。
【００３０】
図２の例では、区間２Ｔの間に１６回サンプリングしているが、図３（Ｂ）の例では、間引きして区間２Ｔの間に４回サンプリングしている。そしてサンプリングした４つの値から最小値Ｖ１と最大値Ｖ２を抽出している。区間２Ｔの間に何回サンプリングするかは特にこだわらないが、サンプリング回数が多いほど正確に最大値と最小値を抽出でき、信号抽出性能が向上するが、回路動作の負担が大きくなる。よって回路動作の負担と求められる信号抽出性能との兼ね合いでサンプリング回数を決めればよい。
【００３１】
以上、説明した動作を図４のフローチャートを用いて再度説明する。まず、周波数弁別手段３の出力を図２（Ｅ）に示す方法でサンプリングする（ステップ１００）。そして、所定時間２Ｔ経過したかどうかを監視し（ステップ１０１）、２Ｔ時間経過するまでステップ１００を繰り返す。２Ｔ時間経過後はステップ１０２へ移行する。
【００３２】
ステップ１０２では、ステップ１００で取得したサンプリング値から最小値Ｖ１と最大値Ｖ２を抽出する。なお、ステップ１００から１０２までが信号抽出ステップの動作である。
【００３３】
ステップ１０２において最小値Ｖ１と最大値Ｖ２が抽出できれば、前回取得した最小値Ｖ１と最大値Ｖ２があるかを確認する（ステップ１０３）。ステップ１０３において、初期状態から今回初めて取得した場合は前回取得値がないので、ステップ１００に戻る。また、ステップ１０３において、初期状態から取得した回数が２回以上であれば、入力信号安定検出のために、｜今回Ｖ１−前回Ｖ１｜と｜今回Ｖ２−前回Ｖ２｜を計算する（ステップ１０４）。そして、ステップ１０４で計算された値を用い、Ｖａ＜｜今回Ｖ１−前回Ｖ１｜の判定を行う（ステップ１０５）。
【００３４】
ステップ１０５において、Ｖａ＜｜今回Ｖ１−前回Ｖ１｜が成立しない（Ｎｏ）であれば安定していると判断し、ステップ１０８へ移行する。一方、Ｖａ＜｜今回Ｖ１−前回Ｖ１｜が成立（Ｙｅｓ）であれば、ステップ１０６に進む。
【００３５】
ステップ１０６では、Ｖａ＜｜今回Ｖ２−前回Ｖ２｜の判定を行う。そして、Ｖａ＜｜今回Ｖ２−前回Ｖ２｜が成立しない（Ｎｏ）であれば安定していると判断し、ステップ１０８へ移行する。一方で、Ｖａ＜｜今回Ｖ２−前回Ｖ２｜が成立（Ｙｅｓ）であれば、不
安定であると判断し、ステップ１０７に進む。なお、ステップ１０３から１０６までが入力信号安定検出ステップの動作である。
【００３６】
なお、ステップ１０５とステップ１０６は同じＶａで判定しているが異なる値でもかまわない。
【００３７】
次に、“０”出力に決定し、“０”出力を行い（ステップ１０７）、ステップ１００に戻る。また、ステップ１０５及びステップ１０６においてＮｏであれば、周波数弁別手段３の出力を図２（Ｃ）に示す方法でサンプリングしたデータ出力に決定し、サンプリングしたデータを出力し（ステップ１０８）、ステップ１００に戻る。なお、ステップ１０７から１０８までがデータ出力ステップの動作である。
【００３８】
以上のステップの動作を繰り返して出力データを決定し、決定したデータ出力を行う。
【００３９】
またアンテナ１で受信するＦＳＫ信号は、予め無線通信システムによって定められたＦＳＫ信号の電文構成によってデータ０あるいは１が連続する最大ビット数が決まっている場合がある。例えば同じデータが連続する最大ビット数は５だとすると、雑音による信号でなければ６ビット長の時間区間に必ず信号抽出手段６により最小値Ｖ１と最大値Ｖ２が異なる値で、且つ、正確に最小値と最大値が抽出できるはずであるので、入力信号安定検出手段７による安定検出精度がよい。したがって、この場合はステップ１０１の所定時間を６Ｔにすることで６ビットの時間長以上サンプリングした信号から最小値Ｖ１と最大値Ｖ２を抽出してもよい。
【００４０】
また、ステップ１０１の所定時間は２Ｔのままとし、ステップ１０５とステップ１０６の判定を３回行った多数決や連続３回でデータ出力を更新するという方法でもかまわない。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上のように本発明にかかるＦＳＫ受信装置、及びプログラムは、入力信号が安定しているときのみ周波数弁別手段からの信号を復調データとしてデータ出力し、入力信号が不安定なときは“００００”などの固定値をデータ出力する構成であるので、ＦＳＫ受信装置の出力データから雑音入力時とＦＳＫ信号入力時の区別ができ、受信データ誤りを低減することができ、良好な通信特性を有する無線システムを構築できる。
【符号の説明】
【００４２】
１  アンテナ
２  受信手段
３  周波数弁別手段
４  コンパレータ
５  閾値
６  信号抽出手段
７  入力信号安定検出手段
８  出力データ決定手段
２１  エッジ検出手段
２２  エッジ検出カウンタ加算手段
２３  エッジ検出カウンタ数検出手段
２４  エッジ検出カウンタ数減算手段
２５  サンプリング位置決定手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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