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JP2006054540A - Synchronization method of communication - Google Patents

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JP2006054540A
JP2006054540A JP2004233072A JP2004233072A JP2006054540A JP 2006054540 A JP2006054540 A JP 2006054540A JP 2004233072 A JP2004233072 A JP 2004233072A JP 2004233072 A JP2004233072 A JP 2004233072A JP 2006054540 A JP2006054540 A JP 2006054540A
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JP
Japan
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signal
unit
synchronization signal
synchronization
correlation
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Pending
Application number
JP2004233072A
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Japanese (ja)
Inventor
Akihiko Oshinomi
章彦 押之見
Kenichi Osaki
健一 大崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nakayo Telecommunications Inc
Original Assignee
Nakayo Telecommunications Inc
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Publication date
Application filed by Nakayo Telecommunications Inc filed Critical Nakayo Telecommunications Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a communication synchronization technology employing the FH-MMFSK or the FH-M<SP>3</SP>FSK without the need for carrying out correlation arithmetic operations as to each of a plurality of hopping patterns to which information is assigned. <P>SOLUTION: A transmission section 10 attaches a synchronizing signal having a signal waveform with left-right symmetry in a time axis direction to a communication frame and transmits the resulting communication frame. A reception section 20 applies cross-correlation arithmetic operations for calculating the correlation between waveform data of the synchronizing signal stored in advance and the received signal from a communication opposite party and auto-correlation for calculating the left-right symmetry in the time axis direction to the received signal to detect the synchronizing signal from the received signal and recognizes the communication frame on the basis of the detected synchronizing signal. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、FH-MMFSK(Frequency Hopping - M-ary Multilevel FSK)あるいはFH-MFSK(Frequency Hopping - M-ary Multilevel Multitone FSK)を用いた通信の同期技術に関する。 The present invention, FH-MMFSK about - - (M-ary Multilevel Multitone FSK Frequency Hopping) synchronization technique of communication using (Frequency Hopping M-ary Multilevel FSK ) or FH-M 3 FSK.

周波数ホッピング(FH:Frequency Hopping)によるスペクトル拡散通信における同期技術としては、受信側装置に設けられた周波数ホッピングシンセサイザあるいはマッチドフィルタにより、受信信号に対して、送信側装置が周波数ホッピングに用いたホッピングパターンとの相関演算を行う技術が一般的である(例えば、特許文献1参照)。また、近年、周波数ホッピングを用いた無線通信技術として、FH-MMFSKおよびFH-MFSKが提案されている(例えば、非特許文献1参照)。 As a synchronization technique in spread spectrum communication by frequency hopping (FH: Frequency Hopping), a hopping pattern used by the transmission side device for frequency hopping with respect to the received signal by a frequency hopping synthesizer or matched filter provided in the reception side device. Is generally performed (see, for example, Patent Document 1). In recent years, FH-MMFSK and FH-M 3 FSK have been proposed as radio communication technologies using frequency hopping (see, for example, Non-Patent Document 1).

特開2003-32244号公報JP 2003-32244 A Akihiko OSHINOMI, Gen MARUBAYASHI, Shinich TACHIKAWA, and Masanori HAMAMURA, "Trial Model of The M-ray Multilavel FSK Power-line Transmission Modem", ISPL2003, Proceedings of the 7th International Symposium on Power-Line Communications and Its Applications, March 26-28, 2003, Kyoto, JapanAkihiko OSHINOMI, Gen MARUBAYASHI, Shinich TACHIKAWA, and Masanori HAMAMURA, "Trial Model of The M-ray Multilavel FSK Power-line Transmission Modem", ISPL2003, Proceedings of the 7th International Symposium on Power-Line Communications and Its Applications, March 26- 28, 2003, Kyoto, Japan

ところで、周波数ホッピングによるスペクトル拡散通信では、ユーザ(受信側装置)毎にホッピングパターンが割当てられる。したがって、受信側装置は、受信信号に対して、自身に割当てられたホッピングパターンとの相関演算を行うことで同期を図ることができる。しかし、FH-MMFSKおよびFH-MFSKによる通信では、ホッピングパターン自体に情報を持たせている。つまり、同じユーザに対しても、持たせる情報によってホッピングパターンが異なる。したがって、FH-MMFSKおよびFH-MFSKによる通信における同期に、上記のホッピングパターンとの相関演算を行って同期を図る技術を適用した場合、受信側装置において、受信信号に対して、情報が割当てられた複数のホッピングパターンのそれぞれについて相関演算を行う必要が生じる。このため、受信側装置の回路規模が大きくなる。 By the way, in spread spectrum communication by frequency hopping, a hopping pattern is assigned to each user (receiving side device). Therefore, the reception-side apparatus can achieve synchronization by performing a correlation operation with the hopping pattern assigned to itself on the received signal. However, in communication using FH-MMFSK and FH-M 3 FSK, information is given to the hopping pattern itself. That is, even for the same user, the hopping pattern varies depending on information to be held. Therefore, when a technique for performing synchronization by performing a correlation operation with the hopping pattern described above is applied to synchronization in communication by FH-MMFSK and FH-M 3 FSK, information is received with respect to the received signal in the reception side device. It is necessary to perform a correlation operation for each of a plurality of assigned hopping patterns. For this reason, the circuit scale of the receiving device increases.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、情報が割当てられた複数のホッピングパターンのそれぞれについて相関演算を行う必要のない、FH-MMFSKあるいはFH-MFSKを用いた通信の同期技術を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to perform FH-MMFSK or FH-M 3 FSK that does not require correlation calculation for each of a plurality of hopping patterns to which information is assigned. It is to provide a communication synchronization technique used.

上記課題を解決するために、本発明では、送信側装置が通信フレームに同期信号を付加して送信し、受信側装置が、受信信号に対して、同期信号の波形との相互相関演算および時間軸方向の波形の自己相関演算の組合せ、あるいは、時間軸方向の波形の自己相関演算のみを用いて、受信信号から同期信号を検出し、この検出した同期信号を用いて通信フレームを認識する。   In order to solve the above-described problem, in the present invention, a transmission-side apparatus adds a synchronization signal to a communication frame for transmission, and a reception-side apparatus performs a cross-correlation calculation with the waveform of the synchronization signal and a time for the reception signal. The synchronization signal is detected from the received signal using only the combination of the autocorrelation operations of the waveform in the axial direction or the autocorrelation operation of the waveform in the time axis direction, and the communication frame is recognized using the detected synchronization signal.

例えば、本発明の第一の態様は、FH-MMFSKあるいはFH-MFSKを用いた通信の同期方法であって、送信側装置が、通信フレームに、時間軸方向に左右対称の信号波形を有する同期信号を付加して送信する送信ステップを行い、受信側装置が、前記送信側装置からの受信信号に対して、予め記憶された同期信号の波形データとの相関を計算する相互相関演算、および、時間軸方向の左右対称性を計算する自己相関演算を行って、前記受信信号から同期信号を検出し、検出した同期信号に基づいて通信フレームを認識する受信ステップを行なう。 For example, the first aspect of the present invention is a communication synchronization method using FH-MMFSK or FH-M 3 FSK, in which a transmission side device generates a signal waveform symmetrical in the time axis direction in a communication frame. A cross-correlation operation for performing a transmission step of adding and transmitting a synchronization signal having, and calculating a correlation between the reception-side device and the waveform data of the synchronization signal stored in advance for the reception signal from the transmission-side device; And the autocorrelation calculation which calculates the left-right symmetry of a time-axis direction is performed, a synchronizing signal is detected from the said received signal, and the receiving step which recognizes a communication frame based on the detected synchronizing signal is performed.

また、本発明の第二の態様は、FH-MMFSKあるいはFH-MFSKを用いた通信の同期方法であって、送信側装置が、通信フレームに、変調信号に使用されない周波数又は変調信号に使用されている周波数であっても組合せが異なる同期信号波形であって、時間軸方向に4以上の偶数の区分に分割した場合に、相似の波形を有する区分の組合せを複数有する同期信号を付加して送信する送信ステップを行い、受信側装置が、前記送信側装置からの受信信号に対して、時間軸方向の波形の相関を計算する自己相関演算を行って、前記受信信号から同期信号を検出し、検出した同期信号に基づいて通信フレームを認識する受信ステップを行なう。 Further, the second aspect of the present invention is a communication synchronization method using FH-MMFSK or FH-M 3 FSK, in which a transmission side device uses a frequency or modulation signal that is not used for a modulation signal in a communication frame. Even if the frequency is being used, the sync signal waveforms have different combinations, and when divided into four or more even segments in the time axis direction, a sync signal having multiple combinations of segments having similar waveforms is added. The transmitting device performs a transmission step, and the receiving device performs autocorrelation calculation for calculating the correlation of the waveform in the time axis direction with respect to the received signal from the transmitting device, and obtains a synchronization signal from the received signal. A reception step of detecting and recognizing a communication frame based on the detected synchronization signal is performed.

本発明によれば、通信フレームに付加された同期信号を用いて通信フレームを認識するので、情報が割当てられた複数のホッピングパターンのそれぞれについて相関演算を行う必要がない。このため、受信側装置の回路規模が小さくすることができる。   According to the present invention, since the communication frame is recognized using the synchronization signal added to the communication frame, it is not necessary to perform a correlation operation for each of a plurality of hopping patterns to which information is assigned. For this reason, the circuit scale of the receiving apparatus can be reduced.

以下、本発明の実施の形態について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below.

<<第1実施形態>>
図1は本発明の第1実施形態が適用されたFH-MFSK用モデム装置の概略図である。図示するように、本実施形態のFH-MFSK用モデム装置は、送信データをFH-MFSK信号に変換して送信する送信部10と、FH-MFSK信号を受信して受信データに変換する受信部20と、を有する。
<< first embodiment >>
FIG. 1 is a schematic diagram of an FH-M 3 FSK modem device to which the first embodiment of the present invention is applied. As shown in the figure, the FH-M 3 FSK modem apparatus according to the present embodiment receives and receives a FH-M 3 FSK signal by transmitting a transmission unit 10 that converts transmission data into an FH-M 3 FSK signal and transmits the FH-M 3 FSK signal. And a receiving unit 20 for converting the data.

送信部10は、S/P(Serial/Parallel)変換部101と、レベル変換部102と、パターン選択部103と、ホッピングパターン記憶部104と、加算部105と、剰余演算部106と、レベル-周波数演算部107と、IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)部108と、同期信号付加部109と、DA(Digital Analog)変換部110と、AFE(Analog Front End)部111と、を有する。   The transmission unit 10 includes an S / P (Serial / Parallel) conversion unit 101, a level conversion unit 102, a pattern selection unit 103, a hopping pattern storage unit 104, an addition unit 105, a remainder calculation unit 106, a level- A frequency calculation unit 107, an IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) unit 108, a synchronization signal adding unit 109, a DA (Digital Analog) conversion unit 110, and an AFE (Analog Front End) unit 111 are included.

送信部10に入力されたKビットのシリアルデータ(送信データ)は、S/P変換部101でパラレルデータに変換され、その上位(または下位)Kビットがレベル変換部102に入力され、残りのKビットがパターン選択部103に入力される。 Serial data K bits inputted to the transmitting unit 10 (transmitting data) is converted into parallel data by the S / P conversion unit 101, the upper (or lower) K 1 bit is input to the level conversion unit 102, the remaining K 2 bits are input to the pattern selection unit 103.

レベル変換部102は、S/P変換部101から入力されたKビットのパラレルデータを、当該パラレルデータが示す値に応じたレベルに変換する。そして、変換されたレベルが1ホッピングを構成するチップ(シンボル)数分(1チップの時間幅をτとする)連続して構成されたレベルパターンを加算部105に出力する。図2(a)は、レベル変換部102が出力するレベルパターン1021を模試的に表した図である。この例では、1ホッピングのチップ数=5、Kビットのビット数=3、そして、Kビットのパラレルデータが「011」の場合を示している。ビット数=3の場合、ビットデータがとり得る値は8通りとなる。このため、レベル数=8となる。 The level conversion unit 102 converts the K 1- bit parallel data input from the S / P conversion unit 101 into a level corresponding to the value indicated by the parallel data. Then, a level pattern in which the converted level is continuously formed for the number of chips (symbols) constituting one hopping (the time width of one chip is τ) is output to the adding unit 105. FIG. 2A is a diagram schematically showing the level pattern 1021 output from the level conversion unit 102. In this example, the number of chips for one hopping = 5, the number of bits of K 1 bit = 3, and the parallel data of K 1 bit is “011”. When the number of bits = 3, there are 8 possible values for the bit data. Therefore, the number of levels = 8.

パターン選択部103は、S/P変換部101から入力されたKビットのパラレルデータが示す値に対応付けられたホッピングパターンをホッピングパターン記憶部104から読み出して加算部105に出力する。ここで、ホッピングパターン記憶部104には、Kビットのパラデータがとり得る値毎にホッピングパターンが記憶されている。なお、ホッピングパターンのチップ数、レベル数は、レベル変換部102が出力するレベルパターンのチップ数、レベル数と同じである。図2(b)は、ホッピングパターン記憶部104に記憶されているホッピングパターン1041を模試的に表した図である。Kビットのパラデータがとり得る値各々に対応付けるホッピングパターンは、チップ数×レベル数のマトリックスがとり得るパターンのうち、ホッピングパターンとして使える組合せ(他のホッピングパターンと識別可能な程度にバラツキがある組合せ)の中から選択される。 The pattern selection unit 103 reads out the hopping pattern associated with the value indicated by the K 2- bit parallel data input from the S / P conversion unit 101 from the hopping pattern storage unit 104 and outputs the hopping pattern to the addition unit 105. Here, the hopping pattern storing unit 104, the hopping pattern is stored for each possible value is K 2 bits of para data. Note that the number of chips and the number of levels of the hopping pattern are the same as the number of chips and the level of the level pattern output from the level converter 102. FIG. 2B is a diagram schematically showing the hopping pattern 1041 stored in the hopping pattern storage unit 104. The hopping pattern associated with each value that can be taken by the K 2- bit parameter is a combination that can be used as a hopping pattern among the patterns that can be taken as a matrix of the number of chips × the number of levels (there is a variation that can be distinguished from other hopping patterns) A combination).

加算部105は、レベル変換部102から入力されたレベルパターンのレベルとパターン選択部103から出力されたホッピングパターンのレベルとをチップ毎に加算する。そして、加算結果を剰余演算部106に出力する。剰余演算部106は、加算部105から入力される各チップの加算結果に対して、レベルパターンおよびホッピングパターンのレベル数の剰余を演算する。つまり、加算結果をx、レベルパターンおよびホッピングパターンのレベル数をnとした場合、x(mod n)を計算する。そして、その計算結果をレベル-周波数変換部107に出力する。但し、計算結果が0の場合、レベル数nを計算結果として出力する。   Adder 105 adds the level of the level pattern input from level converter 102 and the level of the hopping pattern output from pattern selector 103 for each chip. Then, the addition result is output to the remainder calculation unit 106. The remainder calculation unit 106 calculates a remainder of the level number of the level pattern and the hopping pattern with respect to the addition result of each chip input from the addition unit 105. That is, when the addition result is x and the number of levels of the level pattern and the hopping pattern is n, x (mod n) is calculated. Then, the calculation result is output to the level-frequency conversion unit 107. However, when the calculation result is 0, the level number n is output as the calculation result.

レベル-周波数変換部107は、予め登録されたレベル-周波数変換テーブルを用いて、剰余演算部106から入力される各チップの計算結果を、周波数の組合せ(周波数スペクトル)に変換し、IFFT部108に出力する。図2(c)は、レベル-周波数変換部107に登録されているレベル-周波数変換テーブル1071を模式的に表した図である。図示するように、剰余演算部106の計算結果がとり得る値毎、つまり、レベルパターンおよびホッピングパターンのレベル毎に、予め定められたn個の周波数のうちのm個の周波数の組合せが対応付けられている。この例では、レベルパターンおよびホッピングパターンのチップ数と同じ5個の周波数のうち、2個の周波数の組合せが対応付けられている。なお、利用される周波数は、チップの周波数(1/τ)の整数倍である。図2(d)は、レベル-周波数変換部107から出力される1ホッピング分(レベルパターンおよびホッピングパターンのチップ数分)の送信スペクトル1072を模式的に表した図である。この例では、加算部105に入力されたレベルパターン、ホッピングパターンが図2(a)、図2(b)に示すパターンであり、レベル-周波数変換部107に登録されたレベル-周波数変換テーブルが図2(c)に示すテーブルである場合に、レベル-周波数変換部107から出力される送信スペクトルを示している。   The level-frequency conversion unit 107 converts the calculation result of each chip input from the remainder calculation unit 106 into a combination of frequencies (frequency spectrum) using a pre-registered level-frequency conversion table, and the IFFT unit 108 Output to. FIG. 2C is a diagram schematically showing a level-frequency conversion table 1071 registered in the level-frequency conversion unit 107. As shown in the figure, a combination of m frequencies among n predetermined frequencies is associated with each possible value of the calculation result of the remainder calculation unit 106, that is, for each level of the level pattern and the hopping pattern. It has been. In this example, combinations of two frequencies among the five frequencies that are the same as the number of chips of the level pattern and the hopping pattern are associated. The frequency used is an integer multiple of the chip frequency (1 / τ). FIG. 2D is a diagram schematically showing a transmission spectrum 1072 for one hopping (for the number of chips in the level pattern and the hopping pattern) output from the level-frequency conversion unit 107. In this example, the level pattern and hopping pattern input to the adder 105 are the patterns shown in FIGS. 2A and 2B, and the level-frequency conversion table registered in the level-frequency converter 107 is In the case of the table shown in FIG. 2C, the transmission spectrum output from the level-frequency conversion unit 107 is shown.

次に、IFFT部108は、レベル-周波数変換部107から入力される1ホッピング分の各チップの周波数スペクトルにIFFT処理を施して波形データに変換し、同期信号付加部109に出力する。   Next, IFFT section 108 performs IFFT processing on the frequency spectrum of each chip for one hopping input from level-frequency conversion section 107, converts it into waveform data, and outputs the waveform data to synchronization signal adding section 109.

さて、同期信号付加部109は、IFFT部108から入力される各チップの波形データにサイクリックプリフィックス(cyclicprefix)を付加する。サイクリックプリフィックスは、FH-MFSK信号の同期ずれによるシンボル(チップ)間干渉を回避するためのものである。チップ毎に、波形データの後部データをコピーして、これをサイクリックプリフィックスとして、当該波形データの前方へ付加する。また、同期信号付加部109は、少なくとも1ホッピング分の波形データで構成される通信フレームの先頭に、AGC(Auto Gain Control)用のプリアンブルと同期信号とを付加する。図3は同期信号付加部109から出力されるFH-MFSK信号の通信フレームを模式的に表した図である。図示するように、本実施形態で用いるFH-MFSK信号の通信フレームは、AGC用プリアンブル1091と、同期信号1092と、少なくとも1ホッピング分(ここでは2ホッピング分)のチップの波形データ1093と、各波形データ1093の前方に付加されたサイクリックプリフィックス1094と、を備えて構成される。なお、本実施形態では、同期信号1092として、図示するように、時間軸方向に左右対称の波形1095を有する信号(但し、変調信号(周波数ホッピング)に使用されていない周波数とする)を用いている。以上のようにして、同期信号付加部109は、AGC用プリアンブル、同期信号およびサイクリックプリフィックスが付加されたFH-MFSK信号の通信フレームをDA変換部110に出力する。 The synchronization signal adding unit 109 adds a cyclic prefix to the waveform data of each chip input from the IFFT unit 108. The cyclic prefix is for avoiding inter-symbol (chip) interference due to the synchronization shift of the FH-M 3 FSK signal. For each chip, the rear data of the waveform data is copied and added as a cyclic prefix to the front of the waveform data. Further, the synchronization signal adding unit 109 adds an AGC (Auto Gain Control) preamble and a synchronization signal to the head of a communication frame composed of at least one hopping waveform data. FIG. 3 is a diagram schematically showing a communication frame of the FH-M 3 FSK signal output from the synchronization signal adding unit 109. As shown in the figure, the communication frame of the FH-M 3 FSK signal used in this embodiment includes an AGC preamble 1091, a synchronization signal 1092, and waveform data 1093 of the chip for at least one hopping (here, two hoppings) , And a cyclic prefix 1094 added in front of each waveform data 1093. In this embodiment, as shown in the figure, a signal having a symmetrical waveform 1095 in the time axis direction (provided that the frequency is not used for the modulation signal (frequency hopping)) is used as the synchronization signal 1092. Yes. As described above, the synchronization signal adding unit 109 outputs the communication frame of the FH-M 3 FSK signal to which the AGC preamble, the synchronization signal, and the cyclic prefix are added to the DA conversion unit 110.

次に、DA変換部110は、同期信号付加部109より出力されたFH-MFSK信号の通信フレームをアナログ信号に変換する。このアナログ信号は、AFE部111を介してアンテナから送信される。 Next, the DA conversion unit 110 converts the communication frame of the FH-M 3 FSK signal output from the synchronization signal addition unit 109 into an analog signal. This analog signal is transmitted from the antenna via the AFE unit 111.

一方、受信部20は、AFE部201と、AD(Analog Digital)変換部202と、同期部203と、FFT(Fast Fourier Transform)部204と、周波数-レベル変換部205と、ホッピングパターン記憶部206と、複数の減算部207〜207と、複数の剰余演算部208〜208と、多数決判定部209と、P/S(Parallel/Serial)変換部210と、を有する。 On the other hand, the receiving unit 20 includes an AFE unit 201, an AD (Analog Digital) conversion unit 202, a synchronization unit 203, an FFT (Fast Fourier Transform) unit 204, a frequency-level conversion unit 205, and a hopping pattern storage unit 206. A plurality of subtraction units 207 1 to 207 n , a plurality of remainder calculation units 208 1 to 208 n , a majority decision determination unit 209, and a P / S (Parallel / Serial) conversion unit 210.

AFE部201を介してアンテナから受信されたFH-MFSK信号は、AD変換部202でデジタル信号に変換されて、同期信号検出部203に入力される。同期部203は、入力されたたFH-MFSK信号から同期信号を検出し、検出した同期信号に基づいてFH-MFSK信号の通信フレームを認識する。そして、認識した通信フレームに格納されているホッピング毎に、各チップの波形データをFFT部204に出力する。なお、同期部203の詳細については後述する。 The FH-M 3 FSK signal received from the antenna via the AFE unit 201 is converted into a digital signal by the AD conversion unit 202 and input to the synchronization signal detection unit 203. Synchronization unit 203 detects a synchronization signal from the inputted FH-M 3 FSK signal, based on the detected synchronization signal to recognize the communication frame FH-M 3 FSK signal. The waveform data of each chip is output to the FFT unit 204 for each hopping stored in the recognized communication frame. Details of the synchronization unit 203 will be described later.

次に、FFT部204は、同期部203から入力される1ホッピング分の各チップの波形データにFFT処理を施して周波数スペクトルに変換し、周波数-レベル変換部205に出力する。   Next, the FFT unit 204 performs FFT processing on the waveform data of each chip for one hopping input from the synchronization unit 203 to convert it into a frequency spectrum, and outputs the frequency spectrum to the frequency-level conversion unit 205.

周波数-レベル変換部205には、通信相手のレベル-周波数変換部107に登録されているレベル-周波数変換テーブルと同じテーブルが登録されている。そして、このテーブルを用いて、FFT部204から入力される各チップの周波数スペクトル(周波数の組合せ)をレベルに変換し、減算部207〜207に出力する。 In the frequency-level conversion unit 205, the same table as the level-frequency conversion table registered in the level-frequency conversion unit 107 of the communication partner is registered. Then, using this table, the frequency spectrum (combination of frequencies) of each chip input from the FFT unit 204 is converted into a level and output to the subtraction units 207 1 to 207 n .

ホッピングパターン記憶部206には、Kビットのパラレルデータがとり得る値毎に、当該値に対応付けられて通信相手のホッピングパターン記憶部206に記憶されているホッピングパターンと同じパターンが記憶されている。減算部207〜207および剰余演算部208〜208は、ホッピングパターン記憶部206に記憶されているホッピングパターン毎に設けられている。減算部207〜207は、対応するホッピングパターンのレベルと周波数-レベル変換部205から出力される1ホッピング分のチップのレベルとをチップ毎に減算し、その減算結果を対応する剰余演算部208〜208に出力する。剰余演算部208〜208は、対応する減算部207〜207から入力された減算結果に対して、通信相手が使用するレベルパターンおよびホッピングパターンのレベル数の剰余を演算する。つまり、減算結果をy、通信相手が使用するレベルパターンおよびホッピングパターンのレベル数をnとした場合、y(mod n)を計算する。そして、その計算結果を多数決判定部209に出力する。 The hopping pattern storage unit 206 stores the same pattern as the hopping pattern stored in the hopping pattern storage unit 206 of the communication partner in association with the value for each value that can be taken by K 2- bit parallel data. Yes. The subtraction units 207 1 to 207 n and the remainder calculation units 208 1 to 208 n are provided for each hopping pattern stored in the hopping pattern storage unit 206. The subtraction units 207 1 to 207 n subtract the level of the corresponding hopping pattern and the level of one hopping chip output from the frequency-level conversion unit 205 for each chip, and the subtraction result corresponds to the remainder calculation unit Output to 208 1 to 208 n . The remainder calculation units 208 1 to 208 n calculate the remainder of the level number of the level pattern and the hopping pattern used by the communication partner with respect to the subtraction results input from the corresponding subtraction units 207 1 to 207 n . That is, y (mod n) is calculated, where y is the subtraction result and n is the number of levels of the level pattern and hopping pattern used by the communication partner. Then, the calculation result is output to the majority decision determination unit 209.

多数決判定部209には、剰余演算部208〜208各々に対応付けられて、当該剰余演算部208〜208が対応付けられているホッピングパターンに対応するKビットのパラレルデータのデータ値が登録されている。さて、多数決判定部209は、剰余演算部208〜208各々から入力された1ホッピング分のチップの計算結果に対して多数決判定を行い、同じ計算結果を持つチップを最も多く含む1ホッピング分のチップの計算結果を出力した剰余演算部208〜208を特定する。そして、特定した剰余演算部208〜208が最も多く出力したチップの計算結果(レベル)に応じた値のKビットのパラレルデータを出力すると共に、特定した剰余演算部208〜208に対応付けられて登録されているKビットのパラレルデータを出力する。 The majority determination section 209, in association with the residue calculating unit 208 1 ~208 n each, parallel data of K 2 bits corresponding to the hopping pattern to which the remainder calculation unit 208 1 ~208 n is associated with data A value is registered. The majority decision determination unit 209 performs majority decision on the calculation result of one hopping chip input from each of the remainder calculation units 208 1 to 208 n , and one hopping portion including the most chips having the same calculation result. The remainder calculation units 208 1 to 208 n that output the calculation results of the chips are specified. Then, it outputs the parallel data of K 1-bit value corresponding to the specified residue calculating unit 208 1 ~208 n is most output chips of the calculation result (level), identified residue calculating unit 208 1 ~208 n The parallel data of K 2 bits registered in association with is output.

P/S変換部210は、多数決判定部209から出力されたKビット、Kビットのパラレルデータを、Kビットを上位(あるいは下位)ビットデータとし、Kビットを残りのビットデータとするKビットのシリアルデータ(受信データ)に変換し出力する。 P / S conversion unit 210, K 1 bits output from the majority determining unit 209, a parallel data K 2 bits, the K 1 bits as the upper (or lower) bit data, and the remaining bit data of K 2 bits Converted into K-bit serial data (received data) to be output.

なお、上述したFH-MFSK用モデム装置の各構成は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)などの集積ロジックICによりハード的に実行されるものでもよいし、あるいは、DSP(Digital Signal Processor)など計算機によりソフトウエア的に実行されるものでもよい。 Each configuration of the above-described FH-M 3 FSK modem device may be executed in hardware by an integrated logic IC such as an application specific integrated circuit (ASIC) or a field programmable gate array (FPGA). , A DSP (Digital Signal Processor) or the like executed by a computer by a computer.

次に、同期部203の詳細について説明する。   Next, details of the synchronization unit 203 will be described.

図4は同期部203の概略構成図である。図示するように、同期部203は、相互相関演算部2031と、自己相関演算部2033と、同期信号検出部2035と、バッファ部2037と、同期制御部2039と、を有する。   FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the synchronization unit 203. As illustrated, the synchronization unit 203 includes a cross correlation calculation unit 2031, an autocorrelation calculation unit 2033, a synchronization signal detection unit 2035, a buffer unit 2037, and a synchronization control unit 2039.

相互相関演算部2031は、AD変換部202から入力されたFH-MFSK信号のデジタル信号に対して、予め記憶された同期信号の波形データとの相関を検出する相互相関演算を行う。具体的には、同期信号の波形データのA/D変換によるサンプルデータをY〜Yとし(サンプル数m)、AD変換部202から逐次出力されるFH-MFSK信号のサンプルデータをXとした場合、((ΣX・Y)/m)/(√(ΣX ・ΣY )/m)、あるいは、簡易的に、(ΣX・Y)/(ΣX ・ΣY )を計算する。但し、Σはi=1〜mの総和である。 The cross-correlation calculation unit 2031 performs a cross-correlation calculation for detecting a correlation with the waveform data of the synchronization signal stored in advance for the digital signal of the FH-M 3 FSK signal input from the AD conversion unit 202. Specifically, sample data obtained by A / D conversion of the waveform data of the synchronization signal is set to Y 1 to Y m (number of samples m), and sample data of the FH-M 3 FSK signal sequentially output from the AD conversion unit 202 is obtained. In the case of X i , ((ΣX i · Y i ) / m) / (√ (ΣX i 2 · ΣY i 2 ) / m 2 ), or simply, (ΣX i · Y i ) / (ΣX i 2 · ΣY i 2 ) is calculated. However, (SIGMA) is the sum total of i = 1-m.

図5は相互相関演算部2031の概略構成例を示す図である。図示するように、相互相関演算部2031は、遅延部20311と、同期信号波形データ記憶部20312と、複数の乗算部20313〜20313と、加算部20314と、1サンプル遅延部20315と、乗算部20316と、mサンプル遅延部20317と、減算部20318と、加算部20319と、1サンプル遅延部20320と、乗算部20321と、割算部20322と、を有する。各遅延部には、例えばシフトレジスタが用いられる。 FIG. 5 is a diagram illustrating a schematic configuration example of the cross-correlation calculation unit 2031. As shown in the figure, the cross-correlation calculation unit 2031 includes a delay unit 20311, a synchronization signal waveform data storage unit 20312, a plurality of multiplication units 20313 1 to 20313 m , an addition unit 20314, a one-sample delay unit 20315, and a multiplication. A unit 20316, an m sample delay unit 20317, a subtraction unit 20318, an addition unit 20319, a one sample delay unit 20320, a multiplication unit 20321, and a division unit 20322. For example, a shift register is used for each delay unit.

遅延部20311は、1サンプル遅延処理回路〜mサンプル遅延処理回路を有する。そして、サンプルクロックに従ってAD変換部202から逐次出力されるFH-MFSK信号のサンプルデータに対し、1サンプル遅延処理〜mサンプル遅延処理を行い、各遅延処理回路から遅延サンプルデータを出力する。このうちm遅延処理回路から出力された遅延サンプルデータは、自己相関演算部2033およびバッファ部2037に出力される。 The delay unit 20311 includes a 1-sample delay processing circuit to an m-sample delay processing circuit. Then, 1-sample delay processing to m-sample delay processing is performed on the sample data of the FH-M 3 FSK signal sequentially output from the AD conversion unit 202 according to the sample clock, and the delayed sample data is output from each delay processing circuit. Among them, the delayed sample data output from the m delay processing circuit is output to the autocorrelation calculation unit 2033 and the buffer unit 2037.

同期信号波形データ記憶部20312は、同期信号の波形データを構成するm個のサンプルデータY〜Yと、これらのサンプルデータ各々の自乗の総和ΣY と、が記憶されている(但し、Σはi=1〜mの総和)。 Synchronizing signal waveform data storage unit 20312 includes a m number of sample data Y 1 to Y m constituting the waveform data of the sync signal, the sum ΣY i 2 of these sample data each of the square, is stored (provided that , Σ is the sum of i = 1 to m).

乗算部20313〜20313は、同期信号波形データ記憶部20312に記憶されている同期信号の波形データを構成するm個のサンプルデータY〜Yのそれぞれに対応付けられて設けられている。乗算部20313(但しi=1〜m)は、同期信号波形データ記憶部20312に記憶されている同期信号の波形データを構成するi番目のサンプルデータYと遅延部20311のiサンプル遅延処理回路から出力されたサンプルデータXとの乗算を行い、その乗算結果X・Yを加算部20314に出力する。加算部20314は、乗算部20313〜20313から入力された乗算結果X・Y〜X・Yの総和ΣX・Yを計算し、計算結果を割算部20322に出力する。 Multiplying unit 20313 1 ~20313 m are provided in correspondence to each of the m sample data Y 1 to Y m constituting the waveform data of the synchronization signals stored in the synchronization signal waveform data storage unit 20312 . The multiplier 20313 i (where i = 1 to m) is the i-th sample data Y i constituting the waveform data of the synchronization signal stored in the synchronization signal waveform data storage unit 20312 and the i-sample delay process of the delay unit 20311. Multiplication is performed with the sample data X i output from the circuit, and the multiplication result X i · Y i is output to the adder 20314. The adder 20314 calculates the sum ΣX i · Y i of the multiplication results X 1 · Y 1 to X m · Y m input from the multipliers 20313 1 to 20313 m and outputs the calculation result to the divider 20322. .

1サンプル遅延部20315は、サンプルクロックに従ってAD変換部202から逐次出力されるFH-MFSK信号のサンプルデータに対し1サンプル遅延処理を行う。乗算部20316は、1サンプル遅延部20315から出力された1サンプル遅延処理されたサンプルデータXの自乗を行う。mサンプル遅延部20317は、乗算部20317から出力された計算結果X に対しmサンプル遅延処理を行う。減算部20318は、乗算部20317から出力された計算結果X と、mサンプル遅延部20317によりmサンプル遅延処理された加算部20317の計算結果Xm+1 との減算を行う。加算部20319は、減算部20318から出力された計算結果X -Xm+1 と、1サンプル遅延部20320により1サンプル遅延処理された加算部20319の計算結果ΣXi+1 との加算を行う(但し、Σはi=1〜mの総和)。この結果、加算部20319からの出力は、ΣX となる(但し、Σはi=1〜mの総和)。 The 1-sample delay unit 20315 performs 1-sample delay processing on the sample data of the FH-M 3 FSK signal sequentially output from the AD conversion unit 202 according to the sample clock. The multiplier 20316 squares the sample data X 1 that has been subjected to the 1-sample delay process and is output from the 1-sample delay unit 20315. m sample delay unit 20317 performs m-sample delay processing to the calculation result X 1 2 output from multiplying unit 20317. The subtraction unit 20318 performs subtraction between the calculation result X 1 2 output from the multiplication unit 20317 and the calculation result X m + 1 2 of the addition unit 20317 subjected to m sample delay processing by the m sample delay unit 20317. The adder 20319 compares the calculation result X 1 2 −X m + 1 2 output from the subtractor 20318 and the calculation result ΣX i + 1 2 of the adder 20319 processed by one sample delay by the one sample delay unit 20320. Addition is performed (where Σ is the sum of i = 1 to m). As a result, the output from the adder 20319 is ΣX i 2 (where Σ is the sum of i = 1 to m).

次に、乗算部20321は、加算部20319の計算結果ΣX と、同期信号波形データ記憶部20312に記憶されている同期信号の波形データを構成するm個のサンプルデータの自乗の総和ΣY とを乗算する(但し、Σはi=1〜mの総和)。そして、割算部20322は、加算部20314の計算結果ΣX・Yと、乗算部20321の計算結果ΣX ・ΣY との割算を行い、その結果(ΣX・Y)/(ΣX ・ΣY )を、相互相関値として同期検出部2035に出力する(但し、Σはi=1〜mの総和)。 Then, multiplying unit 20321 includes a calculation result .SIGMA.X i 2 of the adder 20319, the sum of the squares of m samples data constituting the waveform data of the synchronization signals stored in the synchronization signal waveform data storage unit 20312 ΣY i 2 (where Σ is the sum of i = 1 to m). Then, division unit 20322 the calculated results and ΣX i · Y i of the adder 20314, performs division of the calculation result ΣX i 2 · ΣY i 2 multiplier 20321, the result (ΣX i · Y i) / (ΣX i 2 · ΣY i 2 ) is output as a cross-correlation value to the synchronization detection unit 2035 (where Σ is the sum of i = 1 to m).

自己相関演算部2033は、AD変換部202から逐次出力されるFH-MFSK信号のサンプルデータのmサンプル分(ここで、mは同期信号の波形データのサンプル数である)に対して、前方m/2サンプル分のサンプルデータと後方m/2サンプル分のサンプルデータとの相関、つまり、時間軸方向の左右対称性を検出する自己相関演算を行う。具体的には、((ΣXL-i・XL-i-m/2)/m)/(√(ΣXL-i ・ΣXL-i-m/2 )/m)、あるいは、簡易的に、(ΣXL-i・XL-i-m/2)/(ΣXL-i ・ΣXL-i-m/2 )を計算する。但し、Σはi=1〜m/2の総和である。 The autocorrelation calculation unit 2033 corresponds to m samples of sample data of the FH-M 3 FSK signal sequentially output from the AD conversion unit 202 (where m is the number of samples of waveform data of the synchronization signal). An autocorrelation calculation is performed to detect the correlation between the sample data for the front m / 2 samples and the sample data for the rear m / 2 samples, that is, left-right symmetry in the time axis direction. Specifically, ((ΣX L-i · X L-i-m / 2 ) / m) / (√ (ΣX L-i 2 · ΣX L-i-m / 2 2 ) / m 2 ), or In brief, (ΣX L-i · X L-i-m / 2 ) / (ΣX L-i 2 · ΣX L-i-m / 2 2 ) is calculated. Where Σ is the sum of i = 1 to m / 2.

図6は自己相関演算部2033の概略構成例を示す図である。図示するように、自己相関演算部2033は、m/2サンプル遅延部20331と、乗算部20332と、m/2サンプル遅延部20333と、減算部20334と、加算部20335と、1サンプル遅延部20336と、乗算部20337と、m/2サンプル遅延部20338と、減算部20339と、加算部20340と、1サンプル遅延部20341と、乗算部20342と、m/2サンプル遅延部20343と、減算部20344と、加算部20345と、1サンプル遅延部20346と、乗算部20347と、割算部20348と、を有する。各遅延部には、例えばシフトレジスタが用いられる。   FIG. 6 is a diagram illustrating a schematic configuration example of the autocorrelation calculation unit 2033. As illustrated, the autocorrelation calculation unit 2033 includes an m / 2 sample delay unit 20331, a multiplication unit 20332, an m / 2 sample delay unit 20333, a subtraction unit 20334, an addition unit 20335, and a one sample delay unit 20336. A multiplication unit 20337, an m / 2 sample delay unit 20338, a subtraction unit 20339, an addition unit 20340, a 1 sample delay unit 20341, a multiplication unit 20342, an m / 2 sample delay unit 20343, and a subtraction unit 20344. An adder 20345, a 1-sample delay unit 20346, a multiplier 20347, and a divider 20348. For example, a shift register is used for each delay unit.

m/2サンプル遅延部20331は、相互相関演算部2031から出力されるFH-MFSK信号のサンプルデータXに対しm/2サンプル遅延処理を行う。乗算部20332は、相互相関演算部2031から出力されたFH-MFSK信号のサンプルデータXと、m/2サンプル遅延部20331から出力されたm/2サンプル遅延処理されたサンプルデータXL-m/2との乗算を行う。m/2サンプル遅延部20333は、乗算部20332から出力された計算結果X・XL-m/2に対しm/2サンプル遅延処理を行う。減算部20334は、乗算部20332から出力された計算結果X・XL-m/2と、m/2サンプル遅延部20333によりm/2サンプル遅延処理された乗算部20332の計算結果XL-m/2・XL-mとの減算を行う。加算部20335は、減算部20334から出力された計算結果X・XL-m/2-XL-m/2・XL-mと、1サンプル遅延部20336により1サンプル遅延処理された加算部20335の計算結果ΣXL-i-1・XL-i-m/2-1との加算を行う(但し、Σはi=1〜m/2の総和)。この結果、加算部20335からの出力は、ΣXL-i・XL-i-m/2となる(但し、Σはi=1〜m/2の総和)。 m / 2 sample delay unit 20331 performs the m / 2 sample delay process to the sample data X L of FH-M 3 FSK signal output from the cross-correlation calculation unit 2031. Multiplying unit 20332, the sample data output from the cross-correlation calculation unit 2031 FH-M 3 FSK signal X L and, m / 2 sample output from the delay unit 20331 the m / 2 sample delay processed sample data X L Multiply with -m / 2 . The m / 2 sample delay unit 20333 performs m / 2 sample delay processing on the calculation result X L · X L-m / 2 output from the multiplication unit 20332. The subtraction unit 20334 outputs the calculation result X L · X L-m / 2 output from the multiplication unit 20332 and the calculation result X L− of the multiplication unit 20332 subjected to m / 2 sample delay processing by the m / 2 sample delay unit 20333. Subtraction with m / 2 · X L−m is performed. The adder 20335 adds the calculation result X L · X L−m / 2 −X L−m / 2 · X L−m output from the subtractor 20334 and the one sample delay unit 20336 delayed by one sample. Addition of the calculation result of the unit 20335 to ΣX L-1 · X L- im / 2-1 (where Σ is the sum of i = 1 to m / 2). As a result, the output from the adder 20335 is ΣX L−i · X L−i−m / 2 (where Σ is the sum of i = 1 to m / 2 ).

また、乗算部20337は、m/2サンプル遅延部20331から出力されたサンプルデータXL-m/2の自乗を行う。m/2サンプル遅延部20338は、乗算部20337から出力された計算結果XL-m/2 に対しm/2サンプル遅延処理を行う。減算部20339は、乗算部20337から出力された計算結果XL-m/2 と、m/2サンプル遅延部20338によりm/2サンプル遅延処理された乗算部20338の計算結果XL-m との減算を行う。加算部20340は、減算部20339から出力された計算結果XL-m/2 -XL-m と、1サンプル遅延部20341により1サンプル遅延処理された加算部20340の計算結果ΣXL-i-m/2-1 との加算を行う(但し、Σはi=1〜m/2の総和)。この結果、加算部20340からの出力は、ΣXL-i-m/2 となる(但し、Σはi=1〜m/2の総和)。 Further, the multiplication unit 20337 squares the sample data XL -m / 2 output from the m / 2 sample delay unit 20331. The m / 2 sample delay unit 20338 performs m / 2 sample delay processing on the calculation result X L-m / 2 2 output from the multiplication unit 20337. The subtraction unit 20339 outputs the calculation result X L-m / 2 2 output from the multiplication unit 20337 and the calculation result X L-m 2 of the multiplication unit 20338 subjected to m / 2 sample delay processing by the m / 2 sample delay unit 20338. And subtract. The adder 20340 calculates the calculation result X L−m / 2 2 −X L−m 2 output from the subtractor 20339 and the calculation result ΣX L− of the adder 20340 processed by one sample delay by the one sample delay unit 20341. Addition with im-2 / 12 is performed (where Σ is the sum of i = 1 to m / 2 ). As a result, the output from the adder 20340 is ΣX L- im / 2/2 (where Σ is the sum of i = 1 to m / 2 ).

また、乗算部20342は、相互相関演算部2031から逐次出力されるFH-MFSK信号のサンプルデータXの自乗を行う。m/2サンプル遅延部20343は、乗算部20342から出力された計算結果X に対しm/2サンプル遅延処理を行う。減算部20344は、乗算部20342から出力された計算結果X と、m/2サンプル遅延部20343によりm/2サンプル遅延処理された乗算部20342の計算結果XL-m/2 との減算を行う。加算部20345は、減算部20344から出力された計算結果X -XL-m/2 と、1サンプル遅延部20346により1サンプル遅延処理された加算部20345の計算結果ΣXL-i-1 との加算を行う(但し、Σはi=1〜m/2の総和)。この結果、加算部20345からの出力は、ΣXL-i となる(但し、Σはi=1〜m/2の総和)。 Further, multiplying unit 20342 performs the square of the sample data X L of FH-M 3 FSK signals sequentially outputted from the cross-correlation calculation unit 2031. The m / 2 sample delay unit 20343 performs m / 2 sample delay processing on the calculation result X L 2 output from the multiplication unit 20342. The subtraction unit 20344 calculates the calculation result X L 2 output from the multiplication unit 20342 and the calculation result X L-m / 2 2 of the multiplication unit 20342 subjected to m / 2 sample delay processing by the m / 2 sample delay unit 20343. Perform subtraction. The addition unit 20345 calculates the calculation result X L 2 -X L-m / 2 2 output from the subtraction unit 20344 and the calculation result ΣX L-i− of the addition unit 20345 processed by one sample delay by the one sample delay unit 20346. performs addition of 1 2 (where, sigma is the sum of i = 1~m / 2). As a result, the output from the adder 20345 is ΣX L−i 2 (where Σ is the sum of i = 1 to m / 2).

乗算部20347は、加算部20340の計算結果ΣXL-i-m/2 と、加算部20345の計算結果ΣXL-i とを乗算する(但し、Σはi=1〜m/2の総和)。割算部20348は、加算部20335の計算結果ΣXL-i・XL-i-m/2と、乗算部20347の計算結果ΣXL-i ・ΣXL-i-m/2 との割算を行い、その結果(ΣXL-i・XL-i-m/2)/(ΣXL-i ・ΣXL-i-m/2 )を、自己相関値として同期検出部2035に出力する(但し、Σはi=1〜m/2の総和)。 Multiplying unit 20347 includes a calculation result ΣX L-i-m / 2 2 of the adder 20340, the calculation result of the adder 20345 multiplies the ΣX L-i 2 (where, sigma of i = 1 to m / 2 Sum). The division unit 20348 includes the calculation result ΣX L−i · X L−i−m / 2 of the addition unit 20335 and the calculation result ΣX L−i 2 · ΣX L−i−m / 2 2 of the multiplication unit 20347. Division is performed, and the result (ΣX L−i · L L−i−m / 2 ) / (ΣX L−i 2 · ΣX L− im 2 / 2 ) is used as an autocorrelation value as a synchronization detection unit 2035. (Where Σ is the sum of i = 1 to m / 2).

バッファ部2037は、AD変換部202から逐次出力されるFH-MFSK信号のサンプルデータを、相互相関演算部2031を介して受信しバッファリングする。同期信号検出部2035は、相互相関演算部2031から出力される相互相関値および自己相関演算部2033から出力される自己相関値に基づいて、AD変換部202から逐次出力されるFH-MFSK信号から同期信号を検出する。そして、同期制御部2039は、同期信号検出部2035により検出された同期信号に基づいてFH-MFSK信号の通信フレームを認識し、バッファ部2037に格納されたサンプルデータの読み出しを制御することで、FH-MFSK信号の同期を図る。 The buffer unit 2037 receives and buffers the sample data of the FH-M 3 FSK signal sequentially output from the AD conversion unit 202 via the cross-correlation calculation unit 2031. The synchronization signal detection unit 2035 is a FH-M 3 FSK that is sequentially output from the AD conversion unit 202 based on the cross-correlation value output from the cross-correlation calculation unit 2031 and the auto-correlation value output from the auto-correlation calculation unit 2033. A synchronization signal is detected from the signal. The synchronization control unit 2039 recognizes the communication frame of the FH-M 3 FSK signal based on the synchronization signal detected by the synchronization signal detection unit 2035, and controls reading of the sample data stored in the buffer unit 2037. Thus, the FH-M 3 FSK signal is synchronized.

図7は同期信号検出部2035の動作フローを説明するための図である。このフローは、相互相関演算部2031および自己相関演算部2033が、それぞれ図5、図6に示す構成を有することを前提にしている。   FIG. 7 is a diagram for explaining the operation flow of the synchronization signal detection unit 2035. This flow is based on the premise that the cross-correlation calculation unit 2031 and the autocorrelation calculation unit 2033 have the configurations shown in FIGS. 5 and 6, respectively.

同期信号検出部2035は、相互相関演算部2031から逐次送られてくる相互相関値を予め定められたしきい値と比較する(S101)。そして、相互相関値がしきい値以上となったならば、自己相関演算部2033から逐次送られてくる自己相関値の監視を開始し、自己相関値のピーク値を検出する(S102)。上述したように、本実施形態では同期信号として時間軸方向に左右対称の波形データを用いている。相互相関値がしきい値以上となった時点から決められた時間内の自己相関値のピーク値を検出する。例えば、相互相関値がしきい値以上となってから少なくとも1シンボル(チップ)以内に同期ポイントがあることから、1シンボル以内で自己相関値のピーク値をサーチする。   The synchronization signal detection unit 2035 compares the cross-correlation value sequentially sent from the cross-correlation calculation unit 2031 with a predetermined threshold value (S101). If the cross-correlation value is equal to or greater than the threshold value, monitoring of the autocorrelation value sequentially sent from the autocorrelation calculation unit 2033 is started, and the peak value of the autocorrelation value is detected (S102). As described above, in this embodiment, waveform data symmetrical in the time axis direction is used as the synchronization signal. The peak value of the autocorrelation value within the time determined from the time when the cross correlation value becomes equal to or greater than the threshold value is detected. For example, since there is a synchronization point within at least one symbol (chip) after the cross-correlation value becomes equal to or greater than the threshold value, the peak value of the autocorrelation value is searched within one symbol.

さて、同期信号検出部2035は、自己相関値のピーク値を検出したならば、その検出タイミングに基づいて、バッファ部2037に記憶されているサンプルデータの中から、同期信号を構成するmサンプル分のサンプルデータを特定する(S103)。具体的には、自己相関演算部2033から前回送られてきた値をピーク値として検出した場合、バッファ部2037に登録されている最新のサンプルデータの1つ前のサンプルデータからm+1つ前のサンプルデータまでのm個のサンプルデータを、同期信号に特定する。そして、同期信号検出部2035は、同期制御部2039を制御し、特定した同期信号に基づいてFH-MFSK信号の通信フレームの同期を図り、バッファ部2037からデータを読み出す(S104)。 When the synchronization signal detection unit 2035 detects the peak value of the autocorrelation value, the synchronization signal detection unit 2035 includes m sample components constituting the synchronization signal from the sample data stored in the buffer unit 2037 based on the detection timing. The sample data is specified (S103). Specifically, when the previous value sent from the autocorrelation calculation unit 2033 is detected as a peak value, m + 1 one before the latest sample data registered in the buffer unit 2037. M pieces of sample data up to the sample data are specified as synchronization signals. Then, the synchronization signal detection unit 2035 controls the synchronization control unit 2039 to synchronize the communication frame of the FH-M 3 FSK signal based on the identified synchronization signal, and reads data from the buffer unit 2037 (S104).

図8は同期信号検出部205の同期信号検出タイミングを説明するための図である。このタイミングは、相互相関演算部2031および自己相関演算部2033が、それぞれ図5、図6に示す構成を有することを前提にしている。   FIG. 8 is a diagram for explaining the synchronization signal detection timing of the synchronization signal detection unit 205. This timing is based on the premise that the cross-correlation calculating unit 2031 and the autocorrelation calculating unit 2033 have the configurations shown in FIGS. 5 and 6, respectively.

図8において、符号20361は相互相関演算部2031に入力されるFH-MFSK信号を、そして、符号20361は自己相関演算部2033に入力されるFH-MFSK信号を示している。自己相関演算部2033には、相互相関演算部2031の遅延部20311のmサンプル遅延処理回路を介してFH-MFSK信号が入力されるため、図示するように、自己相関演算部2033に入力されるFH-MFSK信号は、相互相関演算部2031に入力されるFH-MFSK信号に対してmサンプル分の遅延がある。さて、相互相関演算部2031から出力される相互相関値20363は、同期信号波形データ記憶部20312に記憶されている同期信号の波形データ20365に近似してくるほど高くなる。そして、相互相関値20363が所定のしきい値20366以上になると、同期信号検出部205は、自己相関演算部2033から出力される自己相関値20364のピーク値検出を開始する。自己相関演算部2033から出力される自己相関値20364は、連続するmサンプル分のサンプルデータ20367の左右対称性が高くなる程高くなる。同期信号検出部205は、自己相関値20364のピーク値を検出すると、そのピーク値検出の対象なった連続するmサンプル分のサンプルデータ20367を同期信号に特定する。 In FIG. 8, reference numeral 20361 indicates an FH-M 3 FSK signal input to the cross-correlation calculation unit 2031, and reference numeral 20361 indicates an FH-M 3 FSK signal input to the autocorrelation calculation unit 2033. Since the FH-M 3 FSK signal is input to the autocorrelation calculation unit 2033 via the m-sample delay processing circuit of the delay unit 20311 of the cross-correlation calculation unit 2031, it is input to the autocorrelation calculation unit 2033 as illustrated. The FH-M 3 FSK signal to be processed has a delay of m samples with respect to the FH-M 3 FSK signal input to the cross-correlation calculating unit 2031. Now, the cross-correlation value 20363 output from the cross-correlation calculating unit 2031 becomes higher as it approximates the waveform data 20365 of the synchronization signal stored in the synchronization signal waveform data storage unit 20312. When the cross-correlation value 20363 becomes equal to or greater than the predetermined threshold value 20366, the synchronization signal detection unit 205 starts detecting the peak value of the autocorrelation value 20364 output from the autocorrelation calculation unit 2033. The autocorrelation value 20364 output from the autocorrelation calculation unit 2033 increases as the left-right symmetry of the sample data 20367 for consecutive m samples increases. When the synchronization signal detection unit 205 detects the peak value of the autocorrelation value 20364, the synchronization signal detection unit 205 identifies the sample data 20367 for m consecutive samples, which is the target of the peak value detection, as the synchronization signal.

以上、本発明の第1実施形態について説明した。本実施形態によれば、FH-MFSK信号の通信フレームに付加された同期信号を用いて通信フレームを認識するので、情報が割当てられた複数のホッピングパターンのそれぞれについて相関演算を行う必要がない。このため、受信部20の回路規模を小さくすることができる。 The first embodiment of the present invention has been described above. According to the present embodiment, since the communication frame is recognized using the synchronization signal added to the communication frame of the FH-M 3 FSK signal, it is necessary to perform a correlation operation for each of a plurality of hopping patterns to which information is assigned. Absent. For this reason, the circuit scale of the receiver 20 can be reduced.

また、本実施形態では、同期信号の検出に相互相関演算および自己相関演算の両方を用いている。受信側に同期信号と同じ波形データを保持させて、受信信号との相互相関演算を行う場合、伝送路上での波形歪みやノイズなどにより検出精度が損なわれる場合がある。そこで、本実施形態では、時間軸方向に左右対称の波形を有する同期信号を用い、受信側で受信信号の時間軸方向の左右対称性を検出する自己相関演算を、上記の相互相関演算と併用している。これにより、検出精度を向上させることができる。   In this embodiment, both the cross-correlation calculation and the autocorrelation calculation are used for detecting the synchronization signal. When the reception side holds the same waveform data as that of the synchronization signal and performs cross-correlation calculation with the reception signal, detection accuracy may be impaired due to waveform distortion or noise on the transmission path. Therefore, in the present embodiment, the autocorrelation calculation for detecting the left-right symmetry in the time axis direction of the received signal is used in combination with the above-described cross correlation calculation, using a synchronization signal having a waveform symmetrical in the time axis direction. is doing. Thereby, detection accuracy can be improved.

<<第2実施形態>>
次に、本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態のFH-MFSK用モデム装置が図1に示す第1実施形態のものと異なる点は、送信部10の同期信号付加部109に代えて同期信号付加部109aを設けたこと、および、受信部20の同期部203に代えて同期部203aを設けたことにある。その他の構成は第1実施形態のものと同じである。
<< Second Embodiment >>
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The FH-M 3 FSK modem device of this embodiment is different from that of the first embodiment shown in FIG. 1 in that a synchronization signal adding unit 109a is provided instead of the synchronization signal adding unit 109 of the transmission unit 10. In addition, a synchronization unit 203 a is provided instead of the synchronization unit 203 of the reception unit 20. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

第1実施形態の同期信号付加部109は、付加する同期信号として時間軸方向に左右対称の波形を有する信号を用いている。これに対して、本実施形態の同期信号付加部109aは、付加する同期信号として、変調信号に使用されていない周波数又は変調信号に使用される周波数であっても組合せが異なる同期信号波形であって、時間軸方向に4以上の偶数に区分に分割した場合に、相似の波形を有する組合せを有する信号を用いている。   The synchronization signal adding unit 109 of the first embodiment uses a signal having a symmetrical waveform in the time axis direction as the added synchronization signal. On the other hand, the synchronization signal adding unit 109a of the present embodiment has a synchronization signal waveform having a different combination even if it is a frequency that is not used for a modulation signal or a frequency that is used for a modulation signal as a synchronization signal to be added. Thus, a signal having a combination having a similar waveform is used when divided into four or more even numbers in the time axis direction.

図9は本発明の第2実施形態で用いる同期信号の一例を模式的に表した図である。この例では、同期信号として、チップの周波数(1/τ)の4倍、8倍および16倍の周波数の組合せを用いることで、同期信号を4つの区分10921〜10924に分割した場合に、区分A10921と区分B10922との相関、区分C10923と区分D10924との相関、および、区分A、Bからなる区分10925と区分C、Dからなる区分10926との相関が、それぞれ高くなる(相似形となる)ようにしている。チップの周波数(1/τ)の4倍、8倍および16倍の周波数で構成された同期信号は、このような3つの相関がある。しかし、チップの周波数(1/τ)の4倍、8倍および16倍の周波数は、変調信号に用いられていないため、FH-MFSK信号の各チップの波形データとの相関は低くなる。 FIG. 9 is a diagram schematically showing an example of the synchronization signal used in the second embodiment of the present invention. In this example, when the synchronization signal is divided into four sections 10921 to 10924 by using a combination of frequencies that are 4 times, 8 times, and 16 times the frequency (1 / τ) of the chip as the synchronization signal, The correlation between A10921 and section B10922, the correlation between section C10923 and section D10924, and the correlation between section 10925 consisting of sections A and B and section 10926 consisting of sections C and D are increased (similar). I am doing so. A sync signal composed of frequencies of 4 times, 8 times and 16 times the chip frequency (1 / τ) has three such correlations. However, since the frequencies of 4 times, 8 times and 16 times the chip frequency (1 / τ) are not used for the modulation signal, the correlation between the FH-M 3 FSK signal and the waveform data of each chip is low. .

図10は同期部203aの概略構成図である。図示するように、同期部203aは、自己相関演算部2033aと、同期信号検出部2035aと、バッファ部2037と、同期制御部2039と、を有する。   FIG. 10 is a schematic configuration diagram of the synchronization unit 203a. As illustrated, the synchronization unit 203a includes an autocorrelation calculation unit 2033a, a synchronization signal detection unit 2035a, a buffer unit 2037, and a synchronization control unit 2039.

自己相関演算部2033aは、AD変換部202から逐次出力されるFH-MFSK信号のサンプルデータのmサンプル分(ここで、mは同期信号の波形データのサンプル数である)を、時間軸方向に4以上の偶数の区分に分割し、複数の所定の区分の組合せ各々について自己相関演算を行う。 The autocorrelation calculation unit 2033a uses m samples of sample data of the FH-M 3 FSK signal sequentially output from the AD conversion unit 202 (where m is the number of samples of waveform data of the synchronization signal) as a time axis. The direction is divided into four or more even segments, and autocorrelation is performed for each of a plurality of predetermined segment combinations.

図11は自己相関演算部2033aの概略構成例を示す図である。この例では、同期信号が図9に示す3つの相関を有することを前提としている。図示するように、自己相関演算部2033aは、3つの相関演算部2033b〜2033dと、各相関演算部2033b〜2033dの計算結果を乗算して、その乗算結果を同期信号検出部2035aに出力する乗算部20349と、を有する。   FIG. 11 is a diagram illustrating a schematic configuration example of the autocorrelation calculation unit 2033a. In this example, it is assumed that the synchronization signal has the three correlations shown in FIG. As shown in the figure, the autocorrelation calculation unit 2033a multiplies the calculation results of the three correlation calculation units 2033b to 2033d and the correlation calculation units 2033b to 2033d, and outputs the multiplication result to the synchronization signal detection unit 2035a. Part 20349.

3つの相関演算部2033b〜2033d各々の構成は、基本的に図6に示す第1実施形態の自己相関演算部2033と同様である。但し、相関演算部2033bは、図9に示す区分A10921と区分B10922との自己相関値(ΣXL-i・XL-i-m/4)/(ΣXL-i ・ΣXl-i-m/4 )を演算する(但し、Σはi=1〜m/4の総和)。このために、遅延部20331、20333、20338、20343のそれぞれは、m/2サンプル遅延処理に代えてm/4サンプル遅延処理を行う。また、相関演算部2033cは、図9に示す区分C10923と区分D10924との自己相関値(ΣXL-i-m/2・XL-i-3m/4)/(ΣXL-i-m/2 ・ΣXL-i-3m/4 )を演算する(但し、Σはi=1〜m/4の総和)。このために、遅延部20333、20338、20343のそれぞれは、m/2サンプル遅延処理に代えてm/4サンプル遅延処理を行う。なお、相関演算部2033dは、図9に示す区分A、Bからなる区分10925と区分C、Dからなる区分10926との自己相関値(ΣXL-i・XL-i-m/2)/(ΣXL-i ・ΣXL-i-m/2 )を演算する(但し、Σはi=1〜m/2の総和)。したがって、図6に示す第1実施形態の自己相関演算部2033と全く同様である。 The configuration of each of the three correlation calculation units 2033b to 2033d is basically the same as that of the autocorrelation calculation unit 2033 of the first embodiment shown in FIG. However, the correlation calculation unit 2033b has an autocorrelation value (ΣX L−i · L L−i−m / 4 ) / (ΣX L−i 2 · ΣX l−i− ) between the division A 10921 and the division B 10922 shown in FIG. m / 4 2 ) (where Σ is the sum of i = 1 to m / 4 ). For this reason, each of the delay units 20331, 20333, 20338, and 20343 performs m / 4 sample delay processing instead of m / 2 sample delay processing. Further, the correlation calculation unit 2033c calculates the autocorrelation value (ΣX L- im / 2 · X L-i-3m / 4 ) / (ΣX L-i-m / between the section C10923 and the section D10924 shown in FIG. 2 2 · ΣX L−i−3 m / 4 2 ) (where Σ is the sum of i = 1 to m / 4 ). For this reason, each of the delay units 20333, 20338, and 20343 performs m / 4 sample delay processing instead of m / 2 sample delay processing. The correlation calculation unit 2033d calculates the autocorrelation value (ΣX L−i · X L−i−m / 2 ) / of the section 10925 including the sections A and B and the section 10926 including the sections C and D shown in FIG. (ΣX L-i 2 · ΣX L-i-m / 2 2 ) is calculated (where Σ is the sum of i = 1 to m / 2 ). Therefore, it is exactly the same as the autocorrelation calculating unit 2033 of the first embodiment shown in FIG.

バッファ部2037は、AD変換部202から逐次出力されるFH-MFSK信号のサンプルデータを受信しバッファリングする。同期信号検出部2035aは、自己相関演算部2033aから出力される自己相関値に基づいて、AD変換部202から逐次出力されるFH-MFSK信号から同期信号を検出する。同期信号検出部2035aの動作フローは、図7に示す第1実施形態の動作フローからステップS101を省略したものとなる。そして、同期制御部2039は、同期信号検出部2035により検出された同期信号に基づいてFH-MFSK信号の通信フレームを認識し、バッファ部2037に格納されたサンプルデータの読み出しを制御することで、FH-MFSK信号の同期を図る。 The buffer unit 2037 receives and buffers the sample data of the FH-M 3 FSK signal that is sequentially output from the AD conversion unit 202. The synchronization signal detection unit 2035a detects a synchronization signal from the FH-M 3 FSK signal sequentially output from the AD conversion unit 202 based on the autocorrelation value output from the autocorrelation calculation unit 2033a. The operation flow of the synchronization signal detection unit 2035a is obtained by omitting step S101 from the operation flow of the first embodiment shown in FIG. The synchronization control unit 2039 recognizes the communication frame of the FH-M 3 FSK signal based on the synchronization signal detected by the synchronization signal detection unit 2035, and controls reading of the sample data stored in the buffer unit 2037. Thus, the FH-M 3 FSK signal is synchronized.

以上、本発明の第2実施形態について説明した。本実施形態では、同期信号として、変調信号(周波数ホッピング)に使用されていない周波数の組合せからなる信号であって、時間軸方向に4以上の偶数の区分に分割した場合に、相似の波形を有する組合せを複数有する信号を用い、受信側において、FH-MFSK信号のサンプルデータのmサンプル分(ここでmは同期信号の波形データのサンプル数である)を、時間軸方向に4以上の偶数の区分に分割し、複数の所定の区分の組合せ各々について自己相関演算を行うことで、受信したFH-MFSK信号から同期信号を検出することにより、相互相関演算処理を行うことなく同期信号を検出している。このため、第1実施形態に比べ、受信部20の回路規模をさらに小さくすることができる。 The second embodiment of the present invention has been described above. In this embodiment, as a synchronization signal, a signal composed of a combination of frequencies that are not used for a modulation signal (frequency hopping), and a similar waveform is obtained when divided into four or more even segments in the time axis direction. Using a signal having a plurality of combinations, at the receiving side, m samples of sample data of the FH-M 3 FSK signal (where m is the number of samples of waveform data of the synchronization signal) are 4 or more in the time axis direction. Without performing cross-correlation calculation processing by detecting the synchronization signal from the received FH-M 3 FSK signal. A sync signal is detected. Therefore, the circuit scale of the receiving unit 20 can be further reduced as compared with the first embodiment.

なお、本実施形態では、単一周波数の連続妨害波がチップの周波数(1/τ)の4倍、8倍、16倍であった場合に、同期信号を誤検出する可能性がある。そこで、自己相関値がピーク値となるFH-MFSK信号のサンプルデータのmサンプル分に対して相互相関演算処理を行い、相互相関値が所定のしきい値以上である場合にのみ、このmサンプル分のサンプルデータを同期信号として検出するようにしてもよい。 In the present embodiment, there is a possibility that the synchronization signal is erroneously detected when the continuous interference wave having a single frequency is 4, 8, or 16 times the chip frequency (1 / τ). Therefore, the cross-correlation calculation process is performed on m samples of the sample data of the FH-M 3 FSK signal in which the autocorrelation value becomes the peak value, and only when the cross-correlation value is equal to or greater than a predetermined threshold value. Sample data for m samples may be detected as a synchronization signal.

図12は本発明の第2実施形態で用いる同期部203aの変形例であり、相互相関演算部2031aが追加されている。相互相関演算部2031aは、AD変換部202から逐次出力されるFH-MFSK信号のサンプルデータをm個分保持し、このm個のサンプルデータと予め記憶されている同期信号の波形データ(m個のサンプルデータ)との相関を計算する。 FIG. 12 shows a modification of the synchronization unit 203a used in the second embodiment of the present invention, and a cross-correlation calculation unit 2031a is added. The cross-correlation calculation unit 2031a holds m pieces of sample data of the FH-M 3 FSK signal sequentially output from the AD conversion unit 202, and the m pieces of sample data and the waveform data of the synchronization signal stored in advance ( correlation with m sample data).

図13は相互相関演算部2031aの概略構成図である。図示するように、相互相関演算部2031aは、シフトレジスタ20351と、シフトレジスタ20352と、同期信号波形データ記憶部20353と、シフトレジスタ20354と、乗算部20355と、加算部20356と、1サンプル遅延部20357と、乗算部20358と、加算部20359と、1サンプル遅延部20360と、割算部20361と、を有する。   FIG. 13 is a schematic configuration diagram of the cross-correlation calculation unit 2031a. As illustrated, the cross-correlation calculation unit 2031a includes a shift register 20351, a shift register 20352, a synchronization signal waveform data storage unit 20353, a shift register 20354, a multiplication unit 20355, an addition unit 20356, and a one-sample delay unit. 20357, a multiplier 20358, an adder 20359, a 1-sample delay unit 20360, and a divider 20361.

シフトレジスタ20351は、AD変換部202から逐次出力されるFH-MFSK信号のサンプルデータを最新のものからmサンプル分(X〜X)保持する。また、同期信号波形データ記憶部20353には、同期信号の波形データを構成するm個のサンプルデータY〜Yが記憶されている。 The shift register 20351 holds the sample data of the FH-M 3 FSK signal sequentially output from the AD conversion unit 202 for m samples (X 1 to X m ) from the latest one. Further, the synchronization signal waveform data storage unit 20353, the sample data Y 1 to Y m of the m constituting the waveform data of the synchronization signals are stored.

同期信号検出部2035aは、自己相関演算部2033aから出力された自己相関値のピーク値を検出すると、AD変換部202から逐次出力されるFH-MFSK信号のサンプルデータのシフトレジスタ20351への入力を停止する。また、同期信号検出部2035aは、シフトレジスタ20352に、シフトレジスタ20351に保持されているmサンプル分のサンプルデータX〜Xをラッチさせ、順番に出力させると共に、シフトレジスタ20354に、同期信号波形データ記憶部20353に記憶されている同期信号の波形データを構成するmサンプル分のサンプルデータY〜Yをラッチさせ、順番に出力させる。 When the synchronization signal detection unit 2035a detects the peak value of the autocorrelation value output from the autocorrelation calculation unit 2033a, the synchronization signal detection unit 2035a outputs the sample data of the FH-M 3 FSK signal sequentially output from the AD conversion unit 202 to the shift register 20351. Stop input. Further, the synchronization signal detection unit 2035a corresponds to the shift register 20352, a m samples sample data X 1 to X m of which is held in the shift register 20351 is latched, causes sequentially output to the shift register 20354, the synchronization signal the sample data Y 1 to Y m of m samples constituting the waveform data of the synchronization signals stored in the waveform data storage unit 20353 is latched to output sequentially.

乗算部20355は、シフトレジスタ20352から順番に出力されるサンプルデータX(但しi=1〜m)と、シフトレジスタ20353から順番に出力されるサンプルデータY(但しi=1〜m)とを乗算する。加算部20356は、乗算部20355の計算結果X・Yと、1サンプル遅延部20357により1サンプル遅延処理された加算部20356の加算結果とを加算する。したがって、加算部20356の最終的な出力値はΣX・Yとなる(但しΣはi=1〜mの総和)。 The multiplication unit 20355 includes sample data X i (where i = 1 to m) sequentially output from the shift register 20352 and sample data Y i (where i = 1 to m) sequentially output from the shift register 20353. Multiply The adding unit 20356 adds the calculation result X i · Y i of the multiplying unit 20355 and the addition result of the adding unit 20356 subjected to the one-sample delay processing by the one-sample delay unit 20357. Therefore, the final output value of the adder 20356 is ΣX i · Y i (where Σ is the sum of i = 1 to m).

一方、乗算部20358は、シフトレジスタ20352から順番に出力されるサンプルデータX(但しi=1〜m)を自乗する。加算部20359は、乗算部20358の計算結果X と、1サンプル遅延部20360により1サンプル遅延処理された加算部20359の加算結果とを加算する。したがって、加算部20360の最終的な出力値はΣX となる(但しΣはi=1〜mの総和)。 On the other hand, the multiplication unit 20358 squares the sample data X i (where i = 1 to m) sequentially output from the shift register 20352. Adder 20359 adds calculation result X i 2 of multiplier 20358 and the addition result of adder 20359 subjected to the one-sample delay processing by one-sample delay unit 20360. Therefore, the final output value of the adder 20360 is ΣX i 2 (where Σ is the sum of i = 1 to m).

割算部20361は、加算部20356の出力値と加算部20360の出力値とを割算し、その結果を相互相関値として同期信号検出部2035aに出力する。したがって、割算部20361から出力される最終的な相互相関値は、(ΣX・Y)/ΣX となる(但しΣはi=1〜mの総和)。 The division unit 20361 divides the output value of the addition unit 20356 and the output value of the addition unit 20360, and outputs the result as a cross-correlation value to the synchronization signal detection unit 2035a. Therefore, the final cross-correlation value output from the division unit 20361 is (ΣX i · Y i ) / ΣX i 2 (where Σ is the sum of i = 1 to m).

さて、同期信号検出部2035aは、相互相関演算部2031aから出力された最終的な相互相関値が予め定められたしきい値以上となったか否かを判断し、しきい値以上となった場合にのみ、シフトレジスタ20351に保持されているmサンプル分のサンプルデータ(自己相関値がピーク値となったmサンプル分のサンプルデータ)を同期信号として検出する。   When the synchronization signal detection unit 2035a determines whether or not the final cross-correlation value output from the cross-correlation calculation unit 2031a is equal to or greater than a predetermined threshold, Only, sample data for m samples (sample data for m samples for which the autocorrelation value has reached its peak value) held in the shift register 20351 is detected as a synchronization signal.

この変形例によれば、相互相関演算処理は、自己相関値がピーク値となったmサンプル分のサンプルデータに対してのみ行えばよい。このため、図13に示すように、相互相関演算部2031aの回路規模を、第1実施形態の相互相関演算部2031に比べて小さくすることができる。   According to this modification, the cross-correlation calculation process may be performed only on the sample data for m samples for which the autocorrelation value has reached the peak value. For this reason, as shown in FIG. 13, the circuit scale of the cross-correlation calculation unit 2031a can be made smaller than that of the cross-correlation calculation unit 2031 of the first embodiment.

なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。例えば、上記の各実施形態ではFH-MFSK用モデム装置に適用した場合を例にとり説明したが、本発明の同期技術はFH-MMFSK信号の同期を図る場合にも適用することができる。 In addition, this invention is not limited to said embodiment, Many deformation | transformation are possible within the range of the summary. For example, in each of the above embodiments, the case where the present invention is applied to the FH-M 3 FSK modem apparatus has been described as an example. However, the synchronization technique of the present invention can also be applied to the case where the synchronization of the FH-MMFSK signal is achieved.

図1は本発明の第1実施形態が適用されたFH-MFSK用モデム装置の概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of an FH-M 3 FSK modem device to which the first embodiment of the present invention is applied. 図2(a)はレベル変換部102が出力するレベルパターン1021を模試的に表した図、図2(b)はホッピングパターン記憶部104に記憶されているホッピングパターン1041を模試的に表した図、図2(c)はレベル-周波数変換部107に登録されているレベル-周波数変換テーブル1071を模式的に表した図、そして、図2(d)はレベル-周波数変換部107から出力される1ホッピング分の送信スペクトル1072を模式的に表した図である。FIG. 2A schematically shows a level pattern 1021 output from the level conversion unit 102, and FIG. 2B schematically shows a hopping pattern 1041 stored in the hopping pattern storage unit 104. FIG. 2C schematically shows a level-frequency conversion table 1071 registered in the level-frequency conversion unit 107, and FIG. 2D is output from the level-frequency conversion unit 107. It is the figure which represented typically the transmission spectrum 1072 for 1 hopping. 図3は同期信号付加部109から出力されるFH-MFSK信号の通信フレームを模式的に表した図である。FIG. 3 is a diagram schematically showing a communication frame of the FH-M 3 FSK signal output from the synchronization signal adding unit 109. 図4は同期部203の概略構成図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the synchronization unit 203. 図5は相互相関演算部2031の概略構成例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a schematic configuration example of the cross-correlation calculation unit 2031. 図6は自己相関演算部2033の概略構成例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a schematic configuration example of the autocorrelation calculation unit 2033. 図7は同期信号検出部2035の動作フローを説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining the operation flow of the synchronization signal detection unit 2035. 図8は同期信号検出部205の同期信号検出タイミングを説明するための図である。FIG. 8 is a diagram for explaining the synchronization signal detection timing of the synchronization signal detection unit 205. 図9は本発明の第2実施形態で用いる同期信号の一例を模式的に表した図である。FIG. 9 is a diagram schematically showing an example of the synchronization signal used in the second embodiment of the present invention. 図10は同期部203aの概略構成図である。FIG. 10 is a schematic configuration diagram of the synchronization unit 203a. 図11は自己相関演算部2033の概略構成例を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a schematic configuration example of the autocorrelation calculation unit 2033. 図12は本発明の第2実施形態で用いる同期部203aの変形例を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a modification of the synchronization unit 203a used in the second embodiment of the present invention. 図13は相互相関演算部2031aの概略構成図である。FIG. 13 is a schematic configuration diagram of the cross-correlation calculation unit 2031a.

符号の説明Explanation of symbols

10…送信部、20…受信部、101…S/P変換部、102…レベル変換部、103…パターン選択部、104…ホッピングパターン記憶部、105…加算部、106…剰余演算部、107…レベル-周波数変換部、108…IFFT部、109…同期信号付加部、110…DA変換部、111…AFE部、201…AFE部、202…AD変換部、203…同期部、203a…同期部、204…FFT部、205…周波数-レベル変換部、206…ホッピングパターン記憶部、207…減算部、208…剰余演算部、209…多数決判定部、210…P/S変換部、2031…相互相関演算部、2031a…相互相関演算部、2033…自己相関演算部、2033a…自己相関演算部、2035…同期信号検出部、2035a…同期信号検出部、2037…バッファ部、2039…同期制御部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Transmission part, 20 ... Reception part, 101 ... S / P conversion part, 102 ... Level conversion part, 103 ... Pattern selection part, 104 ... Hopping pattern storage part, 105 ... Addition part, 106 ... Remainder calculation part, 107 ... Level-frequency conversion unit, 108 ... IFFT unit, 109 ... synchronization signal addition unit, 110 ... DA conversion unit, 111 ... AFE unit, 201 ... AFE unit, 202 ... AD conversion unit, 203 ... synchronization unit, 203a ... synchronization unit, 204: FFT unit, 205: Frequency-level conversion unit, 206: Hopping pattern storage unit, 207 ... Subtraction unit, 208 ... Remainder calculation unit, 209 ... Majority determination unit, 210 ... P / S conversion unit, 2031 ... Cross correlation calculation , 2031a ... cross-correlation calculator, 2033 ... autocorrelation calculator, 2033a ... autocorrelation calculator, 2035 ... synchronization signal detector, 2035a ... synchronization signal detector , 2037 ... buffer unit, 2039 ... synchronization control unit

Claims (6)

FH-MMFSK(Frequency Hopping - M-ary Multilevel FSK)あるいはFH-MFSK(Frequency Hopping - M-ary Multilevel Multitone FSK)を用いた通信の同期方法であって、
送信側装置が、通信フレームに、時間軸方向に左右対称の信号波形を有する同期信号を付加して送信する送信ステップを行い、
受信側装置が、前記送信側装置からの受信信号に対して、予め記憶された同期信号の波形データとの相関を計算する相互相関演算、および、時間軸方向の左右対称性を計算する自己相関演算を行って、前記受信信号から同期信号を検出し、検出した同期信号に基づいて通信フレームを認識する受信ステップを行なうこと
を特徴とする通信の同期方法。
FH-MMFSK a - - (M-ary Multilevel Multitone FSK Frequency Hopping) method of synchronizing communication using, (Frequency Hopping M-ary Multilevel FSK) or FH-M 3 FSK
The transmission side device performs a transmission step of transmitting a communication frame by adding a synchronization signal having a symmetrical signal waveform in the time axis direction,
The cross-correlation calculation for the reception side apparatus to calculate the correlation with the waveform data of the synchronization signal stored in advance for the received signal from the transmission side apparatus, and the autocorrelation for calculating the left-right symmetry in the time axis direction A communication synchronization method comprising: performing a reception step of performing an operation to detect a synchronization signal from the reception signal and recognizing a communication frame based on the detected synchronization signal.
請求項1に記載の通信の同期方法であって、
前記受信ステップは、前記送信装置からの受信信号に対して前記相互相関演算を行い、前記受信信号から前記予め記憶された同期信号の波形データと所定のしきい値以上の相関を有する信号部分を抽出し、抽出した信号部分の中から前記自己相関演算の結果がピーク値となる信号部分を特定し、特定した信号部分を同期信号として、前記受信信号から通信フレームを認識すること
を特徴とする通信の同期方法。
The communication synchronization method according to claim 1, comprising:
The reception step performs the cross-correlation operation on the reception signal from the transmission device, and a signal portion having a correlation equal to or greater than a predetermined threshold with the waveform data of the synchronization signal stored in advance from the reception signal. Extracting and identifying a signal part having a peak value as a result of the autocorrelation calculation from the extracted signal part, and identifying a communication frame from the received signal using the identified signal part as a synchronization signal. Communication synchronization method.
FH-MMFSK(Frequency Hopping - M-ary Multilevel FSK)あるいはFH-MFSK(Frequency Hopping - M-ary Multilevel Multitone FSK)を用いた通信の同期方法であって、
送信側装置が、通信フレームに、変調信号に使用されない周波数又は変調信号に使用されている周波数であっても組合せが異なる同期信号波形であって、時間軸方向に4以上の偶数の区分に分割した場合に、相似の波形を有する区分の組合せを複数有する同期信号を付加して送信する送信ステップを行い、
受信側装置が、前記送信側装置からの受信信号に対して、時間軸方向の波形の相関を計算する自己相関演算を行って、前記受信信号から同期信号を検出し、検出した同期信号に基づいて通信フレームを認識する受信ステップを行なうこと
を特徴とする通信の同期方法。
FH-MMFSK a - - (M-ary Multilevel Multitone FSK Frequency Hopping) method of synchronizing communication using, (Frequency Hopping M-ary Multilevel FSK) or FH-M 3 FSK
The transmission side device divides the communication frame into synchronization signal waveforms with different combinations even if the frequency is not used for the modulation signal or the frequency used for the modulation signal, and is divided into even segments of 4 or more in the time axis direction. In this case, a transmission step is performed in which a synchronization signal having a plurality of combinations of sections having similar waveforms is added and transmitted,
The reception side device performs autocorrelation calculation for calculating the correlation of the waveform in the time axis direction with respect to the reception signal from the transmission side device, detects the synchronization signal from the reception signal, and based on the detected synchronization signal And performing a reception step of recognizing a communication frame.
請求項3に記載の通信の同期方法であって、
前記受信ステップは、前記送信装置からの受信信号に対して前記自己相関演算を行って、結果がピーク値となる信号部分を抽出し、抽出した信号部分と予め記憶された同期信号の波形データとの相互相関演算を行い、当該信号部分に対する前記相互相関演算の結果が所定のしきい値以上の相関を有することを示している場合に、当該信号部分を同期信号として、前記受信信号から通信フレームを認識すること
を特徴とする通信の同期方法。
The communication synchronization method according to claim 3, comprising:
The reception step performs the autocorrelation calculation on the reception signal from the transmission device, extracts a signal portion whose result is a peak value, and extracts the extracted signal portion and waveform data of a synchronization signal stored in advance. When the cross-correlation calculation of the signal portion indicates that the cross-correlation calculation result has a correlation equal to or higher than a predetermined threshold value, the received signal is used as a synchronization signal from the received signal. A communication synchronization method characterized by recognizing.
FH-MMFSK(Frequency Hopping - M-ary Multilevel FSK)あるいはFH-MFSK(Frequency Hopping - M-ary Multilevel Multitone FSK)用モデム装置であって、
通信フレームに、時間軸方向に左右対称の信号波形を有する同期信号を付加して送信する送信部と、
通信相手からの受信信号に対して、予め記憶された同期信号の波形データとの相関を計算する相互相関演算、および、時間軸方向の左右対称性を計算する自己相関演算を行って、前記受信信号から同期信号を検出し、検出した同期信号に基づいて通信フレームを認識する受信部と、を有すること
を特徴とするモデム装置。
A - (M-ary Multilevel Multitone FSK Frequency Hopping) modem device, - FH-MMFSK (Frequency Hopping M-ary Multilevel FSK) or FH-M 3 FSK
A transmission unit that adds a synchronization signal having a symmetrical signal waveform in the time axis direction to the communication frame and transmits the frame,
The received signal from the communication partner is subjected to a cross-correlation operation for calculating a correlation with a waveform signal of a synchronization signal stored in advance and an autocorrelation operation for calculating a left-right symmetry in the time axis direction. And a receiving unit that detects a synchronization signal from the signal and recognizes a communication frame based on the detected synchronization signal.
FH-MMFSK(Frequency Hopping - M-ary Multilevel FSK)あるいはFH-MFSK(Frequency Hopping - M-ary Multilevel Multitone FSK)用モデム装置であって、
通信フレームに、変調信号に使用されない周波数又は変調信号に使用されている周波数であっても組合せが異なる同期信号波形であって、時間軸方向に4以上の偶数の区分に分割した場合に、相似の波形を有する区分の組合せを複数有する同期信号を付加して送信する送信部と、
通信相手からの受信信号に対して、時間軸方向の波形の相関を計算する自己相関演算を行って、前記受信信号から同期信号を検出し、検出した同期信号に基づいて通信フレームを認識する受信部と、を有すること
を特徴とするモデム装置。
A - (M-ary Multilevel Multitone FSK Frequency Hopping) modem device, - FH-MMFSK (Frequency Hopping M-ary Multilevel FSK) or FH-M 3 FSK
Similar in the case where the communication frame is a synchronization signal waveform having a different combination even if it is a frequency that is not used for the modulation signal or a frequency that is used for the modulation signal, and is divided into four or more even sections in the time axis direction. A transmission unit for adding and transmitting a synchronization signal having a plurality of combinations of sections having the waveform of:
Receives a received signal from a communication partner by performing an autocorrelation operation that calculates the correlation of the waveform in the time axis direction, detects a synchronization signal from the received signal, and recognizes a communication frame based on the detected synchronization signal A modem device.
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