(57)【要約】【課題】  受信帯域内に他ユーザによる干渉波があった場合でも、比較器のしきい値を最適に設定することができ、ビット誤り率の低減が可能な受信装置を提供すること。【解決手段】  無線伝送データを復調する受信系以外に雑音レベルを検出する受信系としてバンドパスフィルタ１７と検波器１８と積分器１９とＡＤコンバータ２０を有し、無線伝送データ受信帯域に他ユーザの干渉波が存在した場合でも雑音と干渉波の選別が可能で正確なＳＮ比を検出して符号を判定する比較器のしきい値を最適な状態に設定し、これにより、ビット誤り率の低減を図る。【選択図】  図１
2006157216.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信した信号としきい値とを比較する比較器を有する、変調データを受信する第一の受信系と、
変調データ受信帯域以外の雑音電力を検出するバンドパスフィルタと検波器と積分器とＡＤコンバータとを有する第二の受信系と、前記変調データの受信電力と、
検出した帯域外の雑音電力との比率に応じて前記第一の受信系に設けられた前記比較器のしきい値を制御する受信信号処理手段と、
を備える受信装置。
【請求項２】
請求項１記載の受信装置であって、
前記受信信号処理手段は、受信信号電力と雑音電力とを比較して信号対雑音電力比を算出し、この結果とビット誤り率があらかじめ設定された範囲内であれば干渉波のない状態で最適化された比較器のしきい値テーブルに従って前記しきい値を設定し、またビット誤り率があらかじめ設定された範囲より悪い場合は干渉波がある状態で最適化された比較器のしきい値テーブル又は基準しきい値テーブルに対するオフセット加算に従って前記しきい値を設定する受信装置。
【請求項３】
請求項１記載の受信装置であって、
前記第二の受信系の受信帯域は、他の通信に使用されることのない電波天文に割り当てられた周波数帯が使用される受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Amplitude Shift Keying（以下ＡＳＫ）、ON-OFF Keying（以下ＯＯＫ）、Pulse Position Modulation（以下 ＰＰＭ）等の変調方式により変調された信号を受信する受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＡＳＫ受信装置において、ビット誤り率が最良となる比較器のしきい値は、信号対雑音電力比（以下ＳＮ比）によって異なり、ＳＮ比が悪い時（小さい時）はＳＮ比が良い時（大きい時）よりも比較器のしきい値を大きくした方がビット誤り率を良くすることができることが知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
また、ＡＳＫ受信装置に使用する検波回路において、ＡＳＫの受信信号積分器で平均化し、この電圧を分圧したものをしきい値として検波器の出力と比較することによって符号の判定を行うように構成したものが知られている。この構成例によれば、受信電力によって比較器のしきい値を変更することが可能である（例えば、特許文献１参照）。
【非特許文献１】喜安喜市／関清三 著、「デジタル変復調の基礎」、オーム社、昭和５９年８月１０日発行、第３０−３５頁
【特許文献１】特開２００４−８０１１２公報（第７頁、第３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１記載の比較器のしきい値可変手段は、受信信号の受信電力に応じて可変するものであり、受信帯域内に他の通信の干渉波などが存在した場合は最適なしきい値の設定はできない。例えば非特許文献１によればＳＮ比が悪く（小さく）なった場合のしきい値の最良点はＳＮ比が良い（大きい）時よりもしきい値を大きくする必要がある。
【０００５】
しかし、受信帯域内に他ユーザの干渉波が存在した場合、特許文献１記載の比較器のしきい値可変手段では、積分器出力電圧が大きいほどＳＮ比が良いことを前提にしきい値が設定され、干渉波が存在した場合、希望信号の受信電力と干渉波の電力の合計電力によってしきい値が設定されるため、干渉波によってＳＮ比が悪化したにもかかわらず、ＳＮ比が良い場合のしきい値設定がなされ、ビット誤り率を悪化させることとなる。
【０００６】
本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであって、受信帯域内に他ユーザによる干渉波があった場合でも、比較器のしきい値を最適に設定することができ、ビット誤り率の低減が可能な受信装置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】
本発明の受信装置は、受信した信号としきい値とを比較する比較器を有する、変調データを受信する第一の受信系と、変調データ受信帯域以外の雑音電力を検出するバンドパスフィルタと検波器と積分器とＡＤコンバータとを有する第二の受信系と、前記変調データの受信電力と、検出した帯域外の雑音電力との比率に応じて前記第一の受信系に設けられた前記比較器のしきい値を制御する受信信号処理手段と、を備える。
【０００８】
この構成により、受信ＳＮ比に応じて比較器のしきい値の変更を行うことができる。
【０００９】
また、本発明の受信装置において、前記受信信号処理手段は、受信信号電力と雑音電力とを比較して信号対雑音電力比を算出し、この結果とビット誤り率があらかじめ設定された範囲内であれば干渉波のない状態で最適化された比較器のしきい値テーブルに従って前記しきい値を設定し、またビット誤り率があらかじめ設定された範囲より悪い場合は干渉波がある状態で最適化された比較器のしきい値テーブル又は基準しきい値テーブルに対するオフセット加算に従って前記しきい値を設定する。
【００１０】
この構成により、受信帯域内の干渉波によってＳＮ比が劣化した場合でも比較器のしきい値を最良の状態に設定することができる。
【００１１】
また、本発明の受信装置において、前記第二の受信系の受信帯域は、他の通信に使用されることのない電波天文に割り当てられた周波数帯が使用される。
【００１２】
この構成により、精度の良い雑音電力を検出することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、受信帯域内に他ユーザによる干渉波があった場合でも、比較器のしきい値を最適に設定することができ、ビット誤り率の低減が可能な受信装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明の実施形態に係る受信装置の概略構成を示すブロック図である。本発明の受信装置は、例えば、Amplitude Shift Keying（以下ＡＳＫ）、ON-OFF Keying（以下ＯＯＫ）、Pulse Position Modulation（以下 ＰＰＭ）等の変調方式により変調された信号を受信するものである。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態の受信装置は、アンテナ１と、受信帯域を制限するバンドパスフィルタ２と、高周波信号を増幅するＬＮＡ３と、周波数を変換するミキサ４と、ローカル発信器５と、自動利得制御（ＡＧＣ）に使用する可変利得増幅器６とを備える。
【００１６】
また、変調データを受信するための受信系として、周波数変換した変調信号を通過させるバンドパスフィルタ７と、変調信号を検波する検波器８と、検波された信号を平滑する積分器９と、受信レベルを最適に制御するＡＧＣ制御回路１０と、検波した信号をしきい値となる比較電圧と比較し、符号の判定を行う比較器１２と、比較器１２の出力をラッチするラッチ回路１３と、比較器の比較電圧を発生させるＤＡコンバータ１５とを備える。
【００１７】
さらに、雑音電力を検出するための受信系として、雑音検出帯域を通過させるバンドパスフィルタ１７と、雑音を検波する検波器１８と、検波された雑音を整流する積分器１９と、雑音レベルをサンプリングし、デジタルデータに変換するＡＤコンバータ２０とを備える。
【００１８】
そして、受信信号の処理、及び比較器１２へ出力するしきい値を制御する受信信号処理部２２を備えている。
【００１９】
次に、図１と図２を用いて受信装置の構成例について説明する。
【００２０】
図２（Ａ）は本発明の受信装置が受信する周波数帯域の一例を示したものである。データ通信帯域は２４．０〜２９．０ＧＨｚの帯域を使用し、雑音検出には電波天文に割り当てられている２３．６〜２４．０ＧＨｚの帯域を使用する。
【００２１】
図１においてアンテナ１、バンドパスフィルタ２ａ、ＬＮＡ３はデータ通信帯域及び雑音検出帯域である２３．６〜２９．０ＧＨｚの動作帯域を有しており、ミキサ４によって周波数変換される。ミキサ４に接続されるローカル発振器５の発振周波数を２３．０ＧＨｚとした場合のミキサ４の出力は、
ｆRF±ｆLo
が得られるが、ここでの周波数変換の目的は周波数を処理が容易な周波数まで下げることであるためｆRF−ｆLo の周波数を使用する。
【００２２】
この場合のミキサ４の出力周波数を図２（Ｂ）に示すように雑音検出帯域（電波天文帯域）は０．６〜１．０ＧＨｚ、データ通信帯域は１．０〜６．０ＧＨｚに変換される。
【００２３】
図１においてバンドパスフィルタ６はデータ通信帯域を選択するものであり、図２（Ｃ）に示すように１．０〜６．０ＧＨｚ帯域を通過帯域とする。また、図１においてバンドパスフィルタ１７は雑音帯域を選択するものであり、図２（Ｃ）に示すように０．６〜１．０ＧＨｚを通過帯域とするものである。
【００２４】
次に図１と図３を用いてＯＯＫの受信装置の動作について説明する。
【００２５】
図３（Ａ）は送信クロック、（Ｂ）は送信データ、（Ｃ）はＯＯＫ変調波の一例を示す。図３（Ｄ）は空間伝送路を経て他ユーザの干渉の影響を受けた場合の図１に示される検波器８の入力波形の一例を示す。図３（Ｅ）は図１に示される検波器８の出力を示す。
【００２６】
図３（Ｆ）は図１に示される比較器１２の入力を示す。比較器１２へは他ユーザの干渉信号も入力されることになるが、このとき干渉波のレベルに応じて図１に示される比較電圧１６を適切に変更することにより、干渉波による通信品質の劣化を最小限に抑えることができる。
【００２７】
図３（Ｇ）は図１に示される比較器１２の出力を示す。図１において比較器１２の出力を受信クロック２４でラッチ回路１３でラッチすることによりデータの復号を行う。図３（Ｈ）は受信クロック、（Ｉ）はラッチ回路出力を示す。
【００２８】
一方、図３（Ｊ）は図１に示される検波器１８の入力を示し、（Ｋ）は検波器１８の出力を示す。検波器８の入力と比較すると他ユーザの干渉はバンドパスフィルタ１７で除去されるため検波器１８には熱雑音のみが入力される。検波器１８の出力を積分器１９で積分し、これをＡＤコンバータ２０でサンプリングすることによって本受信装置におけるバンドパスフィルタ１７の帯域の雑音レベルを測定できる。なお、図３（Ｌ）は、積分器２０の出力を示したものである。ここで、測定した雑音レベルとＡＧＣ制御回路による受信レベル報告信号２３を比較することでＳＮ比を測定することができる。
【００２９】
バンドパスフィルタ１７の帯域幅は図２（Ｃ）に示す電波天文帯域以内であり、あらかじめ既知であればよく、図１においてデータ通信帯域を選択するバンドパスフィルタ７との帯域比換算を行えばＳＮ比の算出が可能である。
【００３０】
次にＳＮ比とビット誤り率が最小となるしきい値の設定について図４、図５を用いて説明する。図４は先に示した非特許文献１に従ってＡＳＫにおけるＳＮ比としきい値とビット誤り率の関係を計算したものである。なお、図４のビット誤り率において、Ｅ及びその後の数字は、１０の数字分の累乗を示す。
【００３１】
しきい値をρ0、ＳＮ比をR としたときのビット誤り率Ｐｅは数１で表される。
【数１】
2006157216.tif 000003
【００３２】
ここで、Ｐｅ，Ｍ→Ｓは、Ｍ→Ｓと誤る確率を示し、数２で表される。
【００３３】
【数２】
2006157216.tif 000004
【００３４】
ただしΦ（ｙ）は誤差関数を表し、数３で示される。
【００３５】
【数３】
2006157216.tif 000005
【００３６】
図５は図４の結果に従ってビット誤り率が最小となるしきい値を示したものである。なお、ここで示したしきい値は最大１で正規化したものである。
【００３７】
次に、他ユーザの干渉の影響を受けた場合のしきい値の設定について図６を用いて説明する。図６はＳＮ比とビット誤り率の基準値と受信状態との関係を示す概念図である。
【００３８】
図６において前述に従って測定したＳＮ比とビット誤り率との関係が基準値上にある点３１の場合、他ユーザの干渉電力はないと判断し、干渉波なしのしきい値テーブルに従って図１における比較器１２の比較電圧１６を設定する。ここで用いるテーブルの一例として図５に示される特性が使用可能である。
【００３９】
一方、測定したＳＮ比とビット誤り率との関係が基準値から外れた図６における点３２の場合、他ユーザの干渉の影響を受けているものとし、ビット誤り率の基準値とＳＮ比との差３３を算出する。ここで算出したＳＮ比の差３３だけずらしたしきい値テーブルを使用するか、基準となるしきい値テーブルにＳＮ比の差３３のオフセットを加えることにより、しきい値を最適化することができる。
【００４０】
図７は上記の処理の流れの概略を示したものである。図１に示される受信信号処理部２２は、受信データ復号機能および、ビット誤り率測定を含む図７の機能を有するものである。
【００４１】
受信信号処理部２２は、ＡＧＣ制御回路１０からの受信信号レベル報告信号２３により、ＡＧＣ制御電圧を検出する（ステップＳ７０１）。また、ＡＤコンバータ２０から出力された雑音レベル報告信号２１により、雑音レベルを検出する（ステップＳ７０２）。  そして、検出されたＡＧＣ制御電圧及び雑音レベルに基づいて、受信信号のＳＮ比を算出する（ステップＳ７０３）。また、受信した信号を処理した結果から、ビット誤り率を検出する（ステップＳ７０４）。
【００４２】
そして、受信信号処理部２２は、ステップＳ７０３において算出されたＳＮ比と、ステップＳ７０４において検出されたビット誤り率とを比較し、その関係が適正であるかを判定する（ステップＳ７０５）。この判定は、図６に示されるように、ビット誤り率基準値が用いられる。
【００４３】
そして、ＳＮ比とビット誤り率との関係が適正であれば、干渉波なしとしてしきい値を設定する（ステップＳ７０６）。一方、ＳＮ比とビット誤り率との関係が適正でなければ、ＳＮ比の基準値との差分を算出し（ステップＳ７０７）、干渉波ありとしてしきい値を設定する（ステップＳ７０８）。
【００４４】
このような本発明の実施形態の受信装置によれば、受信帯域内に他ユーザによる干渉波があった場合でも、比較器のしきい値を最適に設定することができ、ビット誤り率を低減させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明の受信装置は、受信帯域内に他ユーザによる干渉波があった場合でも、比較器のしきい値を最適に設定することができ、ビット誤り率の低減が可能な効果を有し、ＡＳＫ方式を用いた受信装置、ＯＯＫやＰＰＭ方式によるＵＷＢ受信装置等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施形態における受信装置のブロック図
【図２】本発明の実施形態における受信周波数とバンドパスフィルタの帯域を説明する図
【図３】本発明の実施形態における復調動作の概念図
【図４】本発明の実施形態におけるＡＳＫのＳＮ比と比較器のしきい値とビット誤り率の関係を示す図
【図５】本発明の実施形態におけるＡＳＫのＳＮ比とビット誤り率が最良となる比較器のしきい値の関係を示す図
【図６】本発明の実施形態におけるＳＮ比とビット誤り率の基準値と受信状態の関係を示す概念図
【図７】本発明の実施形態における比較器しきい値設定の動作を説明する図
【符号の説明】
【００４７】
１  アンテナ
２  バンドパスフィルタ
３  ＬＮＡ
４  ミキサ
５  ローカル発振器
６  可変利得増幅器
７  バンドパスフィルタ
８  検波器
９  積分器
１０  ＡＧＣ制御回路
１１  ＡＧＣ制御電圧
１２  比較器
１３  ラッチ回路
１４  比較電圧制御データ
１５  ＤＡコンバータ
１６  比較電圧
１７  バンドパスフィルタ
１８  検波器
１９  積分器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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