(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数ホッピング方式を用いて無線伝送を行う無線データ送信装置において、
入力された送信データを複数のデータスロットに分割し、同一データスロットを送信タイミングの異なる複数のフレームに含めて送信する無線データ送信装置であって、
前記複数のフレームの送信間隔が前記周波数ホッピング方式における周波数の切り替えの間隔と異なるように設定し、
受信した前記複数のフレームから前記同一データスロットを抽出し、複数の前記同一データスロットの受信状態を比較し、該比較結果に基づいて所定のデータスロットを選択し、選択したデータスロットを受信データとして出力し、
受信した複数の前記同一データスロットに対する波形等化処理を行い、該波形等化処理の結果の誤差を算出し、データスロット毎の前記誤差の電力和を前記受信状態とし、複数の前記同一データスロットから前記電力和が最も小さいデータスロットを前記所定のデータスロットとして選択することを特徴とする無線データ受信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、周波数ホッピング方式を用いて無線伝送を行う無線データ送信装置及び無線データ受信装置に関し、特に周波数ホッピング方式における無線変調周波数の切り替えにより発生するバースト状データ誤りを防止する無線データ送信装置及び無線データ受信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、周波数ホッピング方式を用いて無線伝送を行う無線データ送信装置及び無線データ受信装置が普及している。周波数ホッピング方式とは、周波数シンセサイザにより無線変調周波数をシンボル周期よりも十分長い周期で切り替えて無線伝送を行うことである。
【０００３】
一方、無線データ送信装置及び無線データ受信装置において、デジタル変復調を行う場合、無線データ送信装置は入力される送信データを一定の長さに分割してデータ伝送を行うためにフレーム生成を行う。通常、無線データ送信装置で生成されたフレームの先頭には、無線データ送信装置及び無線データ受信装置で既知のＵＷ（ユニークワード）が付加され、無線データ受信装置はそのＵＷを用いて同期処理や波形等化処理などを行う。
【０００４】
ここで、周波数ホッピング方式を用いて無線伝送を行う従来の無線データ送信装置及び無線データ受信装置について図４を用いて説明する。まず、従来の無線データ送信装置について図４（ａ）を用いて説明する。図４（ａ）に示すように、この無線データ送信装置は、送信フレーム生成部１１と、ＵＷ付加部１２と、変調信号生成部１３と、直交変調部１４と、送信高周波部１５と、送信アンテナ１６から構成される。
【０００５】
まず、送信データは送信フレーム生成部１１へ入力される。送信フレーム生成部１１は、送信データを用いて一定のデータ長を有する送信フレームデータを生成し、ＵＷ付加部１２に格納されたＵＷを各送信フレームデータの先頭に付加して送信フレームを生成し、変調信号生成部１３へ出力する。図５は、従来の無線データ送信装置で生成される送信フレームの構成の一例を示す図である。図５に示すように、送信データは、一定のデータ長を有する送信フレームデータ（データ１、データ２、・・・）に分割され、各送信フレームデータの先頭にＵＷが付加されたものが送信フレーム（フレーム１、フレーム２、・・・）となる。
【０００６】
変調信号生成部１３は、送信フレームに対してＱＡＭ(Quadrature Amplitude Modulation)マッピング等の変調処理を行い、Ｉ相成分及びＱ相成分を有する送信ベースバンド信号として直交変調部１４へ出力する。直交変調部１４は、送信ベースバンド信号に対してローカル周波数を乗算し各信号成分を加算することで直交変調を行い、その結果を送信ＩＦ（Intermediate Frequency）信号として送信高周波部１５へ出力する。送信高周波部１５は、無線変調周波数を発生する周波数シンセサイザを用いて送信ＩＦ信号から送信ＲＦ（Radio Frequency）信号に周波数変換するとともに、シンボル周期よりも十分長い周期で無線変調周波数を切り替えることにより周波数ホッピングを行う。送信ＲＦ信号は、送信アンテナ１６を介して無線空間へ送信される。
【０００７】
次に、従来の無線データ受信装置について図４（ｂ）を用いて説明する。図４（ｂ）に示すように、この無線データ受信装置は、受信アンテナ２１と、受信高周波部２２と、直交検波部２３と、同期処理部２４と、等化処理部２５と、データ復調部２６から構成される。
【０００８】
まず、周波数ホッピングしている受信ＲＦ信号は、受信アンテナ２１で受信され、受信高周波部２２で受信ＩＦ信号に周波数変換され、直交検波部２３へ出力される。直交検波部２３は、受信ＩＦ信号に対してローカル周波数を乗算することで直交検波を行い、その結果をＩ相成分及びＱ相成分を有する受信ベースバンド信号として同期処理部２４へ出力する。同期処理部２４は、受信ベースバンド信号に含まれるＵＷと予め無線データ受信装置が持つＵＷとの複素相関演算を行い、受信ベースバンド信号の同期点を検出し、その結果得られた受信フレームを等化処理部２５へ出力する。等化処理部２５は受信フレームの波形等化処理により伝送路で受けた歪みを補償し、データ復調部２６へ出力する。データ復調部２６は、等化処理部２５の出力に対してＱＡＭデマッピング処理等のデータ復調処理を行い、その結果得られた受信データを外部へ出力する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した無線データ送信装置が周波数ホッピング方式を用いて無線伝送を行う場合、周波数シンセサイザによる無線変調周波数の切り替えに数ｍｓを要する。図６は、従来の無線データ受信装置における受信ＲＦ信号及び受信フレームの一例を示す図である。図６に示すように、無線変調周波数の切り替えにより受信ＲＦ信号に数ｍｓ間の無信号区間が生じ、無信号区間に重なる受信フレームに含まれる受信フレームデータ（データ２、データ４、データ６、データ７）が欠落する。結果として、受信データにバースト状データ誤りが生じることは避けられない。従来、無線変調周波数の切り替えに起因するバースト状データ誤りは、誤り訂正符号等を用いることで軽減していたが、誤り訂正符号の誤り訂正能力以上にバースト状データ誤りが発生するような環境では通信品質を確保することは非常に困難である。
【００１０】
本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、無線変調周波数の切り替えに起因するバースト状データ誤りを防止する無線データ送信装置及び無線データ受信装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、本発明は、周波数ホッピング方式を用いて無線伝送を行う無線データ送信装置において、入力された送信データを複数のデータスロットに分割し、同一データスロットを送信タイミングの異なる複数のフレームに含めて送信する無線データ送信装置であって、前記複数のフレームの送信間隔が前記周波数ホッピング方式における周波数の切り替えの間隔と一致しないようにしたことを特徴とするものである。
【００１２】
このような構成によれば、無線データ受信装置で受信された同一の受信データスロットのうちいずれかは、周波数の切り替えによる影響を受けることがないため、バースト状データ誤りを防止することができる。
【００１３】
また、本発明は、上述した無線データ送信装置が送信するフレームを受信する無線データ受信装置であって、受信した前記複数のフレームから前記同一データスロットを抽出し、複数の前記同一データスロットの受信状態を比較し、該比較結果に基づいて所定のデータスロットを選択し、選択したデータスロットを受信データとして出力することを特徴とするものである。
【００１４】
このような構成によれば、無線データ受信装置で受信された同一の受信データスロットから例えば受信状態の最も良い受信データスロットを受信データとして得ることができ、通信品質が向上する。
【００１５】
また、本発明は、請求項２に記載の無線データ受信装置において、受信した複数の前記同一データスロットに対する波形等化処理を行い、該波形等化処理の結果の誤差を算出し、データスロット毎の前記誤差の電力和を前記受信状態とし、複数の前記同一データスロットから前記電力和が最も小さいデータスロットを前記所定のデータスロットとして選択することを特徴とするものである。
【００１６】
このような構成によれば、無線データ受信装置で受信された同一の受信データスロットから受信状態の最も良い受信データスロットを受信データとして得ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
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。図１は、本発明に係る無線データ送信装置及び無線データ受信装置の構成の一例を示すブロック図である。本実施の形態における無線データ送信装置及び無線データ受信装置は周波数ホッピング方式を用いて無線伝送を行う。
【００１８】
まず、本発明に係る無線データ送信装置について図１（ａ）を用いて説明する。図１（ａ）に示すように、この無線データ送信装置は、図４（ａ）に示す従来の無線データ送信装置における送信フレーム生成部１１とＵＷ付加部１２の代わりに、送信データスロット生成部１０１と送信データスロット格納メモリ１０２とＵＷメモリ１０３と送信フレーム生成部１０４を備える。図１（ａ）において、図４（ａ）と同一符号は図４（ａ）に示された対象と同一又は相当物を示しており、ここでの説明を省略する。
【００１９】
以下、本発明に係る無線データ送信装置における送信データスロット生成部１０１と送信データスロット格納メモリ１０２とＵＷメモリ１０３と送信フレーム生成部１０４の動作について説明する。まず、送信データは送信データスロット生成部１０１へ入力される。送信データスロット生成部１０１は、送信データを１つの送信フレームデータ長より短いデータ長にスロット化して送信データスロットを生成し、それぞれの送信データスロット格納メモリ１０２へ格納する。複数の送信データスロット格納メモリ１０２は、それぞれ格納した送信データスロットの先頭に、ＵＷメモリ１０３に格納されたＵＷを付加し、送信フレーム生成部１０４へ出力する。送信フレーム生成部１０４は、ＵＷを付加した複数の送信データスロットをフレームに割り当てることで送信フレームを生成する。
【００２０】
ここで、送信フレーム生成部１０４が生成する送信フレームの構成について図２を用いて説明する。以下、１つの送信フレームが２つの送信データスロットを持つ場合について説明する。まず、送信データスロット生成部１０１で生成された送信データスロット（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、・・・）は、それぞれの送信データスロット格納メモリ１０２に格納される。送信フレーム生成部１０４は、最初の送信データスロットＳ１を、送信フレームタイミングＴで送信フレームＦ１の第２データスロットに割り当てる。送信フレーム生成部１０４は、２番目の送信データスロットＳ２以降も順番に、各送信フレームタイミング（Ｔ＋１、Ｔ＋２、・・・）でそれぞれの送信フレーム（Ｆ２、Ｆ３、・・・）の第２データスロットに割り当てる。
【００２１】
また、送信データスロットＳ１は、送信タイミングＴから一定の遅延時間を経過した送信タイミングにおける送信フレームの第１データスロットに再び割り当てられる。ここでは、遅延フレーム数を３フレームとし、送信データスロットＳ１が再び割り当てられるのは送信タイミングＴ＋３における送信フレームＦ４とする。同一の送信データスロットを再び割り当てる際の遅延フレーム数、すなわち送信タイミングは、無線変調周波数の切り替えの間隔と異なるように設定する必要がある。
【００２２】
送信フレーム生成部１０４で生成された送信フレーム（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、・・・）は、従来の無線データ送信装置と同様、変調信号生成部１３と直交変調部１４と送信高周波部１５と送信アンテナ１６を介して無線空間へ送信される。
【００２３】
次に、本発明に係る無線データ受信装置について図１（ｂ）を用いて説明する。図１（ｂ）に示すように、この無線データ送信装置は、図４（ｂ）に示す従来の無線データ受信装置における等化処理部２５の代わりに、受信データスロット生成部２０１と第１データスロット等化処理部２０２ａと第１データスロット格納メモリ２０３ａと第２データスロット等化処理部２０２ｂと第２データスロット格納メモリ２０３ｂとスロット等化誤差比較部２０４と受信データスロット選択部２０５を備える。図１（ｂ）において、図４（ｂ）と同一符号は図４（ｂ）に示された対象と同一又は相当物を示しており、ここでの説明を省略する。
【００２４】
以下、本発明に係る無線データ受信装置における受信データスロット生成部２０１と第１データスロット等化処理部２０２ａと第１データスロット格納メモリ２０３ａと第２データスロット等化処理部２０２ｂと第２データスロット格納メモリ２０３ｂとスロット等化誤差比較部２０４と受信データスロット選択部２０５の動作について説明する。まず、同期処理部２４から出力される受信フレームは受信データスロット生成部２０１へ入力される。受信データスロット生成部２０１は、受信フレームを構成する複数の受信データスロットを抽出する。上述したように、ここでは１つの受信フレームを構成する受信データスロットは第１データスロット及び第２データスロットの２つであるため、受信データスロット生成部２０１は各受信フレーム毎に２つの受信データスロットを抽出し、それぞれ第１データスロット等化処理部２０２ａと第２データスロット等化処理部２０２ｂへ出力する。
【００２５】
第１データスロット等化処理部２０２ａは、第１データスロットの波形等化処理を行うとともに等化誤差電力和を算出し、波形等化処理の結果及び等化誤差電力和を第１データスロット格納メモリ２０３ａへ格納する。ここで、等化誤差電力和とは、波形等化処理の結果をＩ相成分及びＱ相成分からなる受信シンボルをＱＡＭ等の信号空間上に配置し、本来あるべきシンボル位置との誤差の電力を求め、この電力を一定数の受信シンボルにわたって総和した値のことである。同様に、第２データスロット等化処理部２０２ｂは、第２データスロットの波形等化処理を行うとともに等化誤差電力和を算出し、波形等化処理の結果及び等化誤差電力和を第２データスロット格納メモリ２０３ｂへ格納する。ここで算出された各受信データスロットの等化誤差電力和を各受信データスロットの受信状態とし、受信データスロット選択部２０５は、受信データスロットを選択するための基準として等化誤差電力和を使用する。
【００２６】
第１データスロット格納メモリ２０３ａと第２データスロット格納メモリ２０３ｂは、無線データ送信装置で同一の送信データスロットを送信した際の遅延フレーム数分の受信データスロットを格納する必要がある。上述したように、ここでは同一の送信データスロットを送信する際の遅延フレーム数は３フレームであるため、第１データスロット格納メモリ２０３ａと第２データスロット格納メモリ２０３ｂでは、最新のフレームから過去３フレームに割り当てられた受信データスロットを格納する。
【００２７】
スロット等化誤差比較部２０４は、第１データスロット格納メモリ２０３ａと第２データスロット格納メモリ２０３ｂにそれぞれ格納された同一の受信データスロットの等化誤差電力和の大小を比較し、その比較結果を受信データスロット選択部２０５へ出力する。受信データスロット選択部２０５は、比較結果に従って等化誤差電力和のより小さい受信データスロットを第１データスロット格納メモリ２０３ａまたは第２データスロット格納メモリ２０３ｂから選択する。
【００２８】
図３は、本発明に係る無線データ受信装置における受信ＲＦ信号及び受信フレームと、選択された受信データスロットを示す図である。図３に示すように、無線変調周波数の切り替えにより受信ＲＦ信号に無信号区間が生じ、無信号区間に重なる第２受信フレームＦ２に含まれる受信データスロットＳ２、第４受信フレームＦ４に含まれる受信データスロットＳ１、第６受信フレームＦ６に含まれる受信データスロットＳ３が欠落する。一方、これらの受信データスロットと同一の内容で受信タイミングが異なるもう一つの受信データスロットは欠落していない。例えば第１受信フレームＦ１の受信データスロットＳ１は欠落していない。これは無線データ送信装置において、無線変調周波数の切り替えの間隔と異なる送信タイミングの間隔を与えた２つの送信フレームに、同一の送信データスロットを割り当てているためである。
【００２９】
受信データスロット選択部２０５は、同一受信データスロットである受信データの欠落のない第１受信フレームＦ１の受信データスロットＳ１と、受信データの欠落した第４受信フレームＦ４の受信データスロットＳ１のうち、スロット等化誤差比較部２０４から出力される比較結果に従って、等化誤差電力和のより小さい方の受信データスロット、すなわち信頼性の高い方の第１受信フレームＦ１の受信データスロットＳ１を選択する。同様に、受信データスロット選択部２０５は、同一受信データスロットである受信データの欠落のない第３受信フレームＦ３の受信データスロットＳ３と、受信データの欠落した第６受信フレームＦ６の受信データスロットＳ３のうち、スロット等化誤差比較部２０４から出力される比較結果に従って、等化誤差電力和のより小さい方の受信データスロット、すなわち信頼性の高い方の第受信３フレームＦ３の受信データスロットＳ３を選択する。
【００３０】
最後に、データ復調部２６は、選択された受信データスロットに対してＱＡＭデマッピング処理等のデータ復調処理を行い、受信データを外部へ出力する。
【００３１】
なお、本実施の形態では変調方式としてＱＡＭを用いているが、ＰＳＫ変調方式等の他の変調方式を用いても良い。また、本実施の形態では受信データスロットを選択するための基準として等化誤差電力和を用いているが、等化誤差電力和の代わりに、例えば誤り検出結果を用いても良い。具体的には、無線データ送信装置において送信データスロットに誤り検出符号を付加し、無線データ受信装置において算出された同一受信データスロットの誤り検出結果を、受信データスロットを選択するための基準とし、誤りの少ない受信データスロットを選択するようにしても良い。
【００３２】
【発明の効果】
以上に詳述したように本発明によれば、周波数ホッピング方式における無線変調周波数の切り替えに起因するバースト状データ誤りを低減し、通信品質の向上を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る無線データ送信装置及び無線データ受信装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る無線データ送信装置で生成される送信フレームの構成の一例を示す図である。
【図３】本発明に係る無線データ受信装置における受信ＲＦ信号及び受信フレームと、選択された受信データスロットを示す図である。
【図４】従来の無線データ送信装置及び無線データ受信装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図５】従来の無線データ送信装置で生成される送信フレームの構成の一例を示す図である。
【図６】従来の無線データ受信装置における受信ＲＦ信号及び受信フレームを示す図である。
【符号の説明】
１０１  送信データスロット生成部、１０２  送信データスロット格納メモリ、１０３  ＵＷメモリ、１０４  送信フレーム生成部、１３  変調信号生成部、１４  直交変調部、１５  送信高周波部、１６  送信アンテナ、２１  受信アンテナ、２２  受信高周波部、２３  直交検波部、２４  同期処理部、２０１  受信データスロット生成部、２０２ａ  第１データスロット等化処理部、２０２ｂ第２データスロット等化処理部、２０３ａ  第１データスロット格納メモリ、２０３ｂ  第２データスロット格納メモリ、２０４  スロット等化誤差比較部、２０５  受信データスロット選択部、２６  データ復調部。
【図１】
0003898523.tif 000002
【図２】
0003898523.tif 000003
【図３】
0003898523.tif 000004
【図４】
0003898523.tif 000005
【図５】
0003898523.tif 000006
【図６】
0003898523.tif 000007