(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信信号をＦＭ検波し、前記受信信号の周波数に対応する振幅を有する復調信号を生成する、検波手段と、
前記復調信号から周波数が所定の値以上の周波数成分を抽出することで、ＤＣ成分を取り除き、ＤＣ成分の近傍の周波数成分を含む第１信号を生成する、第１抽出手段と、
前記第１抽出手段で生成された前記第１信号の絶対値を算出する、絶対値処理手段と、
カットオフ周波数がプリアンブルの時間長の逆数以上の所定の周波数である低域フィルタを用いて、前記第１信号の絶対値から前記カットオフ周波数以下の周波数成分を抽出し、第２信号を生成する、第２抽出手段と、
前記第２抽出手段で生成された前記第２信号の信号レベルが所定の範囲内の値であれば、前記受信信号にＦＳＫ信号が含まれていると判定する、判定手段と、
を備えることを特徴とするＦＳＫ信号検出装置。
【請求項２】
前記第１抽出手段は、前記復調信号を前記復調信号のサンプリング間隔分だけ遅延させた遅延信号を生成し、前記復調信号と前記遅延信号の差分を検出することで、第１信号を生成することを特徴とする請求項１に記載のＦＳＫ信号検出装置。
【請求項３】
前記判定手段の判定結果に基づき、前記低域フィルタのカットオフ周波数を変更する、制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載のＦＳＫ信号検出装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のＦＳＫ信号検出装置と、
前記判定手段で前記受信信号にＦＳＫ信号が含まれていると判定された場合にのみ、ＦＳＫ復調および可聴周波数信号の生成を行う、復調手段と、
を備えることを特徴とする受信機。
【請求項５】
ＦＳＫ信号検出装置が行う、ＦＳＫ信号検出方法であって、
受信信号をＦＭ検波し、前記受信信号の周波数に対応する振幅を有する復調信号を生成する、検波ステップと、
前記復調信号から周波数が所定の値以上の周波数成分を抽出することで、ＤＣ成分を取り除き、ＤＣ成分の近傍の周波数成分を含む第１信号を生成する、第１抽出ステップと、
前記第１抽出ステップで生成された前記第１信号の絶対値を算出する、絶対値処理ステップと、
カットオフ周波数がプリアンブルの時間長の逆数以上の所定の周波数である低域フィルタを用いて、前記第１信号の絶対値から前記カットオフ周波数以下の周波数成分を抽出し、第２信号を生成する、第２抽出ステップと、
前記第２抽出ステップで生成された前記第２信号の信号レベルが所定の範囲内の値であれば、前記受信信号にＦＳＫ信号が含まれていると判定する、判定ステップと、
を備えることを特徴とするＦＳＫ信号検出方法。
【請求項６】
前記第１抽出ステップにおいて、前記復調信号を前記復調信号のサンプリング間隔分だけ遅延させた遅延信号を生成し、前記復調信号と前記遅延信号の差分を検出することで、第１信号を生成することを特徴とする請求項５に記載のＦＳＫ信号検出方法。
【請求項７】
前記判定ステップの判定結果に基づき、前記低域フィルタのカットオフ周波数を変更する、制御ステップをさらに備えることを特徴とする請求項５または６に記載のＦＳＫ信号検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＦＳＫ信号検出装置、受信機、およびＦＳＫ信号検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＳＫ（Frequency Shift Keying：周波数偏移変調）デジタル受信機における消費電力を抑えるためには、ＦＳＫ信号が無い場合には、受信機を待機状態にする必要がある。しかし、プリアンブルが短い場合、ＦＳＫ信号を迅速に検出して待機状態から運用状態に復帰しなければ、データを受信することができない。
【０００３】
信号検出方法として、電界強度による信号検出やスケルチ回路を用いた信号検出がある。また、特許文献１に開示されるＦＳＫ信号検出装置は、ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator：受信信号強度）やノイズスケルチなどを使用せずに、受信信号から抽出されるベースバンド信号のパワースペクトラム及びシンボルレートに基づき、ベースバンド信号中のＦＳＫ信号の有無を判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１６６２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電界強度により信号検出を行う場合には、例えば、電化製品の近くなど、ＲＦ（Radio Frequency）信号のノイズフロアが大きい場所において受信機が誤って運用状態に復帰してしまうという問題がある。スケルチ回路を用いる信号検出方法では、音声歪みに対応するため、ＨＰＦ（High-Pass Filter：高域フィルタ）を介して高い周波数成分の信号を検出する。検出した信号の絶対値を算出し、ＬＰＦ（Low-Pass Filter：低域フィルタ）で平均化してスケルチレベルを算出するが、ＨＰＦで検出した信号は変動が大きい。より安定したスケルチレベルを得るためには、ＬＰＦのカットオフ周波数をより低くする必要がある。しかし、ＬＰＦのカットオフ周波数を低くすると、ＬＰＦのフィルタ通過時間が長くなる。そのため、信号検出が遅くなり、データを受信できない恐れがある。
【０００６】
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、ＦＳＫ信号の検出を迅速化し、プリアンブルが短い場合でも、間欠受信を行っている受信機がデータを受信できる、ＦＳＫ信号検出装置、受信機、およびＦＳＫ信号検出方法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】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係るＦＳＫ信号検出装置は、
受信信号をＦＭ検波し、前記受信信号の周波数に対応する振幅を有する復調信号を生成する、検波手段と、
前記復調信号から周波数が所定の値以上の周波数成分を抽出することで、ＤＣ成分を取り除き、ＤＣ成分の近傍の周波数成分を含む第１信号を生成する、第１抽出手段と、
前記第１抽出手段で生成された前記第１信号の絶対値を算出する、絶対値処理手段と、
カットオフ周波数がプリアンブルの時間長の逆数以上の所定の周波数である低域フィルタを用いて、前記第１信号の絶対値から前記カットオフ周波数以下の周波数成分を抽出し、第２信号を生成する、第２抽出手段と、
前記第２抽出手段で生成された前記第２信号の信号レベルが所定の範囲内の値であれば、前記受信信号にＦＳＫ信号が含まれていると判定する、判定手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
好ましくは、前記第１抽出手段は、前記復調信号を前記復調信号のサンプリング間隔分だけ遅延させた遅延信号を生成し、前記復調信号と前記遅延信号の差分を検出することで、第１信号を生成する。
【０００９】
好ましくは、前記ＦＳＫ信号検出装置は、前記判定手段の判定結果に基づき、前記低域フィルタのカットオフ周波数を変更する、制御手段をさらに備える。
【００１０】
本発明の第２の観点に係る受信機は、
前記ＦＳＫ信号検出装置と、
前記判定手段で前記受信信号にＦＳＫ信号が含まれていると判定された場合にのみ、ＦＳＫ復調および可聴周波数信号の生成を行う、復調手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明の第３の観点に係るＦＳＫ信号検出方法は、
ＦＳＫ信号検出装置が行う、ＦＳＫ信号検出方法であって、
受信信号をＦＭ検波し、前記受信信号の周波数に対応する振幅を有する復調信号を生成する、検波ステップと、
前記復調信号から周波数が所定の値以上の周波数成分を抽出することで、ＤＣ成分を取り除き、ＤＣ成分の近傍の周波数成分を含む第１信号を生成する、第１抽出ステップと、
前記第１抽出ステップで生成された前記第１信号の絶対値を算出する、絶対値処理ステップと、
カットオフ周波数がプリアンブルの時間長の逆数以上の所定の周波数である低域フィルタを用いて、前記第１信号の絶対値から前記カットオフ周波数以下の周波数成分を抽出し、第２信号を生成する、第２抽出ステップと、
前記第２抽出ステップで生成された前記第２信号の信号レベルが所定の範囲内の値であれば、前記受信信号にＦＳＫ信号が含まれていると判定する、判定ステップと、
を備えることを特徴とする。
【００１２】
好ましくは、前記第１抽出ステップにおいて、前記復調信号を前記復調信号のサンプリング間隔分だけ遅延させた遅延信号を生成し、前記復調信号と前記遅延信号の差分を検出することで、第１信号を生成する。
【００１３】
好ましくは、前記ＦＳＫ信号検出方法は、前記判定ステップの判定結果に基づき、前記低域フィルタのカットオフ周波数を変更する、制御ステップをさらに備える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ＦＳＫ信号の検出を迅速化し、プリアンブルが短い場合でも、間欠受信を行っている受信機がデータを受信できる、ＦＳＫ信号検出装置、受信機、およびＦＳＫ信号検出方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１に係るＦＳＫ信号検出装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１における差分検出部の周波数特性の例を示す図である。
【図３】実施の形態１におけるＳＮ比が小さいデジタル信号の復調信号の周波数特性の例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係るＦＳＫ信号検出装置の構成例を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係る受信機の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお図中、同一または同等の部分には同一の符号を付す。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るＦＳＫ信号検出装置の構成例を示すブロック図である。ＦＳＫ信号検出装置１（以下、検出装置１と記す）は、アンテナ１１、受信部１２、検波部１３、遅延部１４、差分検出部１５、絶対値処理部１６、ＬＰＦ１７、および判定部１８を備える。受信部１２は、アンテナ１１で受信した受信信号の高周波数から中間周波数への周波数変換、増幅などを行い、検波部１３に受信信号を送る。検波部１３は、受信信号をＦＭ検波し、受信信号の周波数に対応する振幅を有する復調信号を生成する。そして、生成した復調信号を遅延部１４および差分検出部１５に送る。
【００１８】
検出装置１は、遅延部１４および差分検出部１５を用いて、周波数が所定の値以上の周波数成分を抽出し、第１信号を生成する。遅延部１４は、送られた復調信号を復調信号のサンプリング間隔分だけ遅延させた遅延信号を生成し、生成した遅延信号を差分検出部１５に送る。サンプリング間隔は、ＦＳＫ信号のシンボル期間に比べて十分小さい値であり、例えば、シンボル期間の１０分の１の値を用いる。差分検出部１５は、復調信号と遅延信号の差分を検出し、第１信号を生成する。そして、生成した第１信号を絶対値処理部１６に送る。
【００１９】
図２は、実施の形態１における差分検出部の周波数特性の例を示す図である。図２の例に示すように、差分検出部１５は、減衰傾度の緩やかなＨＰＦとして動作する。減衰傾度が緩やかなため、復調信号からＤＣ成分は取り除かれるが、比較的周波数が低いＤＣ成分の近傍の周波数成分は第１信号に含まれる。
【００２０】
図３は、実施の形態１におけるＳＮ比が小さいデジタル信号の復調信号の周波数特性の例を示す図である。ＳＮ比が小さいデジタル信号をＦＭ検波すると、パルス性ノイズが発生するため、復調信号は図３の例に示すような周波数特性を有する。
【００２１】
ＦＳＫ信号は、アナログＦＭとは異なり歪みの影響を受けにくい。ＦＳＫ変調で用いられる周波数偏差は一定であり、ＦＳＫ信号には常にＦＳＫ変調が加えられている。また、ベースバンド周波数が低い。そのため、例えば、スケルチ回路の様にノイズ検出用にカットオフ周波数が２０ｋＨｚ以上である、カットオフ周波数の高いＨＰＦを用いずに、復調信号と遅延信号の差分を検出することでＤＣ成分を取り除き、ＦＳＫ信号が含まれる比較的周波数が低いＤＣ成分の近傍の周波数成分を含む第１信号を生成することができる。
【００２２】
絶対値処理部１６は、送られた第１信号の絶対値を算出し、第１信号の絶対値をＬＰＦ１７に送る。ＬＰＦ１７は、送られた第１信号の絶対値からカットオフ周波数以下の周波数成分を抽出し、第２信号を生成する。そして、生成した第２信号を判定部１８に送る。ＬＰＦ１７により、第２信号に含まれるノイズ成分が平均化される。カットオフ周波数は、プリアンブルの時間長の逆数以上の任意の値である。
【００２３】
ＦＳＫ信号が含まれるＤＣ成分の近傍の周波数成分は、第２信号にも含まれているので、ＬＰＦ１７のカットオフ周波数を高くすることが可能となる。カットオフ周波数を高くすると、ＬＰＦ１７のフィルタ通過時間が短くなり、ＦＳＫ信号の検出も速くなる。そのため、プリアンブルが短い場合でも、検出装置１はＦＳＫ信号の有無を検出することができる。
【００２４】
判定部１８は、第２信号の所定の周波数における信号レベルが所定の範囲内の値であれば、受信信号にＦＳＫ信号が含まれていると判定する。判定部１８は、判定結果を検出装置１の外部に通知する。その通知に基づき、例えば検出装置１を備える受信機は運用状態と待機状態の切り替えを行う。所定の周波数とは、ＦＳＫ信号が含まれるＤＣ成分の近傍の任意の周波数である。
【００２５】
ＦＳＫ信号の信号レベルが下がっても、第２信号に含まれるＤＣ成分の近傍の周波数における信号レベルが所定の範囲内の値であれば、ＦＳＫ信号を検出することができる。またスケルチ回路では、受信信号の有無を判定することはできるが、ＦＳＫ信号、アナログＦＭ信号、差動四相位相偏移変調信号などの受信信号の種類を区別することができない。一方、実施の形態１に係る検出装置１は、ＦＳＫ信号の有無を判定することができる。
【００２６】
以上説明したとおり、本発明の実施の形態１に係る検出装置１によれば、ＦＳＫ信号の検出を迅速化し、プリアンブルが短い場合でも、間欠受信を行っている受信機がデータを受信することが可能となる。
【００２７】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２に係るＦＳＫ信号検出装置の構成例を示すブロック図である。検出装置１は、実施の形態１の検出装置１の構成に加え、ＬＰＦ制御部１９を備える。ＬＰＦ制御部１９は、判定部１８の判定結果に基づき、ＬＰＦ１７のカットオフ周波数の値を変更する。カットオフ周波数の値を高くすると、ＬＰＦ１７のフィルタ通過時間が短くなり、ＦＳＫ信号の検出速度も速くなる。また、判定部１８でＦＳＫ信号が有ると判定された場合には、カットオフ周波数の値を低くし、第２信号に対する一時的なノイズの影響を少なくすることができる。
【００２８】
ＬＰＦ制御部１９を備えることで、検出装置１を備える受信機が待機状態から運用状態に切り替わる際のＦＳＫ信号の信号レベルと運用状態から待機状態に切り替わる際のＦＳＫ信号の信号レベルとの間にヒステリシス特性を持たせることが可能となる。
【００２９】
以上説明したとおり、本発明の実施の形態２に係る検出装置１によれば、ＬＰＦ１７のカットオフ周波数を動的に変化させ、カットオフ周波数を高くすることで、ＦＳＫ信号の検出を速くすることが可能となる。また、運用状態と待機状態の切り替えにヒステリシス特性を持たせることが可能となる。
【００３０】
（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３に係る受信機の構成例を示すブロック図である。受信機２は、実施の形態２の検出装置１および復調部２１を備える。検波部１３は、受信信号を復調部２１に送る。検出装置１内の判定部１８は、ＦＳＫ信号の有無の判定結果を復調部２１に送る。復調部２１は、受信信号にＦＳＫ信号が含まれていると判定された場合にのみ、ＦＳＫ復調およびＡＦ（Audio Frequency：可聴周波数）信号の生成を行う。
【００３１】
以上説明したとおり、本発明の実施の形態３に係る受信機２によれば、受信信号にＦＳＫ信号が含まれていると判定された場合にのみＦＳＫ復調およびＡＦ信号の生成を行い、受信機２の消費電力を抑えることが可能となる。
【００３２】
本発明の実施の形態は上述の実施の形態に限られない。実施の形態３の受信機２は、実施の形態１の検出装置１を備えるよう構成してもよい。
【００３３】
検出装置１は、布線論理回路、ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）、布線論理回路とＤＳＰの組み合わせなどで構成することができる。また判定部１８およびＬＰＦ制御部１９は、マイクロプロセッサを用いて構成することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１  ＦＳＫ信号検出装置
２  受信機
１１  アンテナ
１２  受信部
１３  検波部
１４  遅延部
１５  差分検出部
１６  絶対値処理部
１７  ＬＰＦ
１８  判定部
１９  ＬＰＦ制御部
２１  復調部
【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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