JP2018098662A - レート判定装置、レート判定方法及び受信装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】レート判定装置1は、FSK変調方式で変調された伝送フレームを受信する受信部2と、受信した伝送フレームにおけるプリアンブル部の周期に基づいて、シンボルレートを検出するシンボルレート検出部3と、受信した伝送フレームの周波数偏移に基づいて、多値変調された多値シンボルを検出する多値シンボル検出部4と、検出したシンボルレート及び前記検出した多値シンボルに基づいて、ビットレートを判定するビットレート判定部5と、を備える、
【選択図】図2
Description
実施の形態の説明の前に、実施の形態の前提となる非特許文献1及び特許文献1について検討する。
図2は、以下の実施の形態に係るレート判定装置の概要構成を示している。図2に示すように、実施の形態に係るレート判定装置1は、受信部2、シンボルレート検出部3、多値シンボル検出部4、ビットレート判定部5を備えている。
以下、図面を参照して実施の形態1について説明する。
実施の形態1に係るシステムとして、ここではスマートメータシステムについて説明する。なお、スマートメータシステムは、802.15.4gのFSK規格で通信を行うシステムの一例であり、その他の無線通信システムでもよい。
図5は、図3及び図4に示した、本実施の形態に係るスマートメータ10の構成例を示している。図5に示すように、本実施の形態に係るスマートメータ10は、無線通信インタフェース11、計測部12、制御部13、メモリ14、表示部15を備えている。
図7は、本実施の形態に係る受信器100の構成例を示している。受信器100は、図5及び図6に示したように、スマートメータ10やゲートウェイに実装される。
本実施の形態では、一例として802.15.4g規格のFSK変調方式を採用する。図8は、802.15.4g規格のFSKフレーム(伝送フレーム)50の構成を示している。図8の例は、データを送信するパケット(データパケット)の例であり、FSKフレーム50は、SHR(Synchronization header)部51、PHR(PHY header)部52、PHY payload部53を備えている。
図13は、本実施の形態に係るレート検出器の構成例を示している。このレート検出器101は、上記のFSK変調方式の特徴を利用することで、ビットレートの判定を実現する。
図14A及び図14Bのフローチャートは、図13に示した本実施の形態に係る構成の動作を示している。図14A及び図14Bに示すように、まず、信号検出&AGC部120は、ADC110の出力信号(信号I)とADC111の出力信号(信号Q)に対し、信号検出及び利得制御を行う(S100)。
本実施の形態に係る硬判定計算器161と差分平均計算器162を用いた多値FSK(多値シンボル)判定原理について説明する。
以上のように、本実施の形態では、伝送フレームにビットレート情報をのせないFSK変調方式を使う通信システムにおいて、既知パターンを使うPreamble部のシンボル周期に基づいてビットレート(シンボルレート)判定を行う。Preamble部のシンボル周期の検出方法として、周期間のゼロクロス点を検出する方法、又は、相互相関値を求めて周期の間隔を検出する方法を採用し、検出されたシンボル周期からビットレートを判定する。これにより、Preamble部のみで、ビットレート(シンボルレート)を検出することができる。
以下、図面を参照して実施の形態2について説明する。
(実施の形態3)
FSK変調方式で変調されたRF信号を受信し、前記受信したRF信号を処理するRF信号処理部と、
前記処理後の受信信号をパケットに復号するベースバンド信号処理部と、
前記パケットに応じた処理を実行するMAC処理部と、
を備え、
前記ベースバンド信号処理部は、
前記受信信号の周波数偏移を生成する周波数偏移生成部と、
前記受信信号に含まれる伝送フレームにおけるプリアンブル部の周期に基づいて、シンボルレートを検出するシンボルレート検出部と、
前記伝送フレームの周波数偏移に基づいて、多値変調された多値シンボルを検出する多値シンボル検出部と、
前記検出したシンボルレート及び前記検出した多値シンボルに基づいて、ビットレートを判定するビットレート判定部と、
前記判定されたビットレートにしたがって前記伝送フレームを復号するデコード部と、
を備える、受信装置。
前記周波数偏移生成部は、固定された帯域でフィルタ処理を行うフィルタを含み、
前記フィルタのカットオフ周波数は、前記受信信号の最大のシンボルレートよりも大きい周波数である、
付記1に記載の受信装置。
前記周波数偏移生成部は、複数の固定された帯域でそれぞれフィルタ処理を行う複数のフィルタを含み、
前記複数のフィルタのカットオフ周波数は、それぞれ前記受信信号の複数のシンボルレートに対応した周波数である、
付記1に記載の受信装置。
前記RF信号処理部は、帯域が可変のアナログ可変フィルタを含み、
前記周波数偏移生成部は、帯域が可変のデジタル可変フィルタを含み、
前記アナログ可変フィルタ及び前記デジタル可変フィルタの帯域は、前記受信信号の最大のシンボルレートよりも大きい周波数に初期設定され、前記シンボルレートまたは前記ビットレートの検出結果に応じて低い周波数に切り替えられる、
付記1に記載の受信装置。
前記アナログ可変フィルタの帯域は、前記検出されたシンボルレートに合わせて切り替えられる、
付記4に記載の受信装置。
前記デジタル可変フィルタの帯域は、前記検出されたビットレートに合わせて切り替えられる、
付記4に記載の受信装置。
ネットワークを構成する複数の無線通信装置を備え、
前記複数の無線通信装置は、付記1に記載の受信装置を備える、
無線通信システム。
複数のネットワークを構成する複数の無線通信装置を備え、
前記複数のネットワークのうちの一つのネットワークを構成する複数の無線通信装置は、付記1に記載の受信装置を備える、
無線通信システム。
前記複数の無線通信装置は、送信するパケットごとにビットレートを指定し、指定したビットレートに対応したFSK変調方式で、前記伝送フレームを変調する、
付記7または8に記載の無線通信システム。
前記複数の無線通信装置は、IEEE 802.15.4gのFSK変調方式に準拠している、
付記7または8に記載の無線通信システム。
前記複数の無線通信装置は、スマートメータである、
付記7または8に記載の無線通信システム。
2 受信部
3 シンボルレート検出部
4 多値シンボル検出部
5 ビットレート判定部
10、10a スマートメータ
11 無線通信インタフェース
12 計測部
13 制御部
14 メモリ
15 表示部
20、20a ゲートウェイ
21 無線通信インタフェース
22 有線通信インタフェース
23 制御部
24 メモリ
30 サーバ
40 スマートメータシステム
41 無線ネットワーク
42、43 領域
50 FSKフレーム
51 SHR部
52 PHR部
53 PHY payload部
100 受信器
101 レート検出器
102 AFC部
103 デコーダ
104 トラッキング部
120 信号検出&AGC部
130、131、132 周波数偏移生成器
140、141、142 シンボルレート検出器
150 Sync検出器
160 多値FSK検出器
161 硬判定計算器
162 差分平均計算器
163 選択部
170、171 ビットレート判定器
181 LNA
182 ミキサ
183 可変フィルタ
184、185 アンプ
201 アンテナ
210 RF−AFE部
220 受信ベースバンド部
221 受信フロントエンド部
222 受信バックエンド部
230 MAC処理部
Claims (20)
- FSK変調方式で変調された伝送フレームを受信する受信部と、
前記受信した伝送フレームにおけるプリアンブル部の周期に基づいて、シンボルレートを検出するシンボルレート検出部と、
前記受信した伝送フレームの周波数偏移に基づいて、多値変調された多値シンボルを検出する多値シンボル検出部と、
前記検出したシンボルレート及び前記検出した多値シンボルに基づいて、ビットレートを判定するビットレート判定部と、
を備える、レート判定装置。 - 前記多値シンボル検出部は、前記検出する多値シンボルに対応した特定周波数偏移パターンと前記伝送フレームにおける受信周波数偏移との差分に基づいて、前記多値シンボルを検出する、
請求項1に記載のレート判定装置。 - 前記多値シンボル検出部は、シンボル間における、前記特定周波数偏移パターンと前記受信周波数偏移との差分の平均に基づいて、前記多値シンボルを検出する、
請求項2に記載のレート判定装置。 - 前記特定周波数偏移パターンは、シンボル間の周波数の組み合わせに対応した複数の周波数偏移経路を含み、
前記多値シンボル検出部は、前記複数の周波数偏移経路のうち、前記受信周波数偏移との差分の平均が最も小さい周波数偏移経路に基づいて、前記多値シンボルを検出する、
請求項3に記載のレート判定装置。 - 前記特定周波数偏移パターンに含まれる複数の周波数偏移経路は、複数の周波数偏移の絶対値の経路である、
請求項4に記載のレート判定装置。 - 前記特定周波数偏移パターンに含まれる複数の周波数偏移経路は、第1のシンボルと第2のシンボルとの間の複数の周波数偏移経路と、前記第2のシンボルと第3のシンボルとの間の複数の周波数偏移経路とを、前記第2のシンボルを基準に折り返した経路である、
請求項4に記載のレート判定装置。 - 前記多値シンボル検出部は、前記伝送フレームの周波数偏移の硬判定結果に基づいて、前記多値シンボルを検出する、
請求項1に記載のレート判定装置。 - 前記多値シンボル検出部は、前記伝送フレームの周波数偏移の絶対値の硬判定結果に基づいて、前記多値シンボルを検出する、
請求項7に記載のレート判定装置。 - 前記多値シンボル検出部は、前記検出する多値シンボルに対応した特定周波数偏移パターンと前記伝送フレームにおける受信周波数偏移との差分、または、前記伝送フレームの周波数偏移の硬判定結果のいずれかに基づいて、前記多値シンボルを検出する、
請求項1に記載のレート判定装置。 - 前記多値シンボル検出部は、前記伝送フレームの受信信号強度に応じて、前記差分または前記硬判定結果のいずれかに基づいて、前記多値シンボルを検出する、
請求項9に記載のレート判定装置。 - 前記多値シンボル検出部は、前記受信信号強度が閾値よりも小さい場合、前記差分に基づいて前記多値シンボルを検出し、前記受信信号強度が前記閾値よりも大きい場合、前記硬判定結果に基づいて前記多値シンボルを検出する、
請求項10に記載のレート判定装置。 - 前記伝送フレームは、2値で変調されたプリアンブル部と、2値以上で変調された多値変調部を含み、
前記多値シンボル検出部は、前記多値変調部の周波数偏移に基づいて、前記多値シンボルを検出する、
請求項1に記載のレート判定装置。 - 前記多値変調部は、物理ヘッダ部と物理ペイロード部を含み、
前記多値シンボル検出部は、前記物理ヘッダ部の周波数偏移に基づいて、前記多値シンボルを検出する、
請求項12記載のレート判定装置。 - 前記シンボルレート検出部は、前記プリアンブル部における周波数偏移のゼロクロス点に基づいて、前記シンボルレートを検出する、
請求項1に記載のレート判定装置。 - 前記シンボルレート検出部は、前記プリアンブル部における所定の周期パターンとの相互相関値に基づいて、前記シンボルレートを検出する、
請求項1に記載のレート判定装置。 - 前記シンボルレート検出部は、前記プリアンブル部における周波数偏移のゼロクロス点、または、前記プリアンブル部における所定の周期パターンとの相互相関値のいずれかに基づいて、前記シンボルレートを検出する、
請求項1に記載のレート判定装置。 - 前記シンボルレート検出部は、前記伝送フレームの受信信号強度に応じて、前記ゼロクロス点または前記相互相関値のいずれかに基づいて、前記シンボルレートを検出する、
請求項16に記載のレート判定装置。 - 前記シンボルレート検出部は、前記受信信号強度が閾値よりも小さい場合、前記相互相関値に基づいて前記シンボルレートを検出し、前記受信信号強度が前記閾値よりも大きい場合、前記ゼロクロス点に基づいて前記シンボルレートを検出する、
請求項17に記載のレート判定装置。 - FSK変調方式で変調された伝送フレームを受信し、
前記受信した伝送フレームにおけるプリアンブル部の周期に基づいて、シンボルレートを検出し、
前記受信した伝送フレームの周波数偏移に基づいて、多値変調された多値シンボルを検出し、
前記検出したシンボルレート及び前記検出した多値シンボルに基づいて、ビットレートを判定する、
レート判定方法。 - FSK変調方式で変調された伝送フレームを受信する受信部と、
前記受信した伝送フレームにおけるプリアンブル部の周期に基づいて、シンボルレートを検出するシンボルレート検出部と、
前記受信した伝送フレームの周波数偏移に基づいて、多値変調された多値シンボルを検出する多値シンボル検出部と、
前記検出したシンボルレート及び前記検出した多値シンボルに基づいて、ビットレートを判定するビットレート判定部と、
前記判定されたビットレートにしたがって前記伝送フレームを復号するデコード部と、
を備える、受信装置。
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