JP2002051090A - 可変伝送レート信号復調処理回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 データレートが可変のデータ信号の通信にお
いて、ＲＦ信号をある固定の周波数帯域幅で受信レベル
がほぼ一定となるように利得制御されたＩＦ信号に対し
て復調処理を行う場合、レベル変動による量子化劣化を
避け、データレートに関係なく劣化量を一律に最小限に
抑えることが可能な復調処理回路を得る。 【解決手段】 ＩＦ信号１をベースバンド信号に変換し
てＡ／Ｄ変換して復調処理する場合、受信信号のレート
に応じたフィルタ処理をスイッチ５とＬＰＦ６により行
う。このフィルタ出力のキャリアＣとノイズＮとの受信
レベルの和がレートに関わらずほぼ一定となるよう可変
減衰器７と増幅器８によりレベル補正する。これによ
り、Ａ／Ｄ変換器９に入力されるＣとＮとの受信電力の
和がレートによって差が生じなくなり、Ａ／Ｄ変換器が
飽和動作し、またディジタル復調処理する際にキャリア
成分に対する量子化ビット数が十分確保できなくなった
りすることが防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は可変伝送レート信号
復調処理回路に関し、特にデータレート可変のデータ通
信システムにおいて、これ等種々のデータレートを有す
る受信信号に対して同一の復調処理回路を使用してディ
ジタル復調処理をなす可変伝送レート信号復調処理方式
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、通信方式の多様化が進み、音声の
ような低レート（低速）通信から、データやファクシミ
リのような伝送、更には動画を含む画像伝送といった極
めて高速の通信を要求されるものまで存在し、柔軟なマ
ルチメディア回線を実現するために、これ等をハード的
に一つの受信回路を使用して、複数のデータレートのデ
ータ受信（復調）処理に対応することが要求されてい
る。

【０００３】このような複数のデータレートＤf に対応
したディジタル復調器は、基本的には、データレートＤ
f ／ｎ（ｎは正の整数）のデータに対する復調処理が可
能である。しかしながら、この場合、復調処理部では、
最も高速のデータに対応するための広帯域のフィルタを
具備していることから、低レートの復調処理において
も、データレートに対して広帯域のフィルタで演算処理
をなすことになる。その結果、１Ｈz 当りのノイズパワ
ー（Ｎ0 とする）が一定であっても、通過帯域が広くな
ると、トータルノイズパワーＮも増大し、よって、キャ
リア（Ｃ）＋ノイズ（Ｎ）のトータルレベルをあるレベ
ル範囲になるように制御した場合、目的とするキャリア
信号の電力に対する量子化ビット数が、信号帯域に合っ
た帯域制限をした場合に比べて、小さくなってしまため
に、復調処理劣化が発生する。

【０００４】柔軟なマルチメディア回線を実現するため
に、あるいは天候、課金による制約、送信電力による制
約等により、複数のデータレートにて送受信されるシス
テムの場合には、データレートの数だけ、それぞれのレ
ートに対応した復調器を用意することが必要であり、装
置が大型化し、また柔軟なシステムを構築することも困
難となる。

【０００５】これに対して、データレートを自動的に認
識したり、認識した情報によりディジタル復調処理を、
そのレートに応じた形の処理に切り替える方式も提案さ
れている。また、例えば、特開平１１−１７７４４７号
公報には、固定のキャリア周波数毎に割り当てられた複
数のデータレートの復調処理を、２段のフィルタを設け
ておき目的の信号に合わせてシンセサイザの周波数をず
らし、また２段目のフィルタをデータレートに合わせた
もので切り替えて、その後の復調処理回路に、目的波の
みを切り出す回路が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】データレートＤf に対
応したディジタル復調器は、基本的には、データレート
Ｄf ／ｎ（ｎは正の整数）のデータに対する復調処理が
可能であるが、この場合、低レートの復調処理におい
て、著しい劣化が生じることは、上述した如くである。

【０００７】また、データレートを自動的に認識した
り、認識した情報によりディジタル復調処理を、そのレ
ートに応じた形の処理に切り替える方式では、レートの
認識として、極めて悪いＥb ／Ｎ0 （Ｅb はビット単位
のエネルギ）の回線状態、または量子化ビット数が４ビ
ット程度しか確保できないような場合にも、正確にデー
タ伝送レートを判定できることが確認されている。

【０００８】しかしながら、Ａ／Ｄ（アナログ／ディジ
タル）変換器の出力に対して、伝送レートに対応した形
で、ディジタル復調処理部分で劣化量に差が生じないよ
うに工夫したとしても、ディジタル処理前段部のアナロ
グ信号処理部において、データレートに関係なく、共通
に処理を行っている場合、Ａ／Ｄ変換器に入力されるキ
ャリア（Ｃ）＋ノイズ（Ｎ）の電力が、データレートに
より差が生じ、Ａ／Ｄ変換器が飽和動作したり、ディジ
タル復調処理する際にキャリア成分に対する量子化ビッ
ト数が十分確保できなかったりすることになり、データ
レートに関係なく復調劣化量を一定に保つことは困難で
あるという問題がある。

【０００９】上述した、データレートを自動的に認識し
たり、認識した情報によりディジタル復調処理を、その
レートに応じた形の処理に切り替える方式に対して、上
記特開平１１−１７７４４７号公報の技術を多少変更し
て付加する構成を採用したとしても、データレートが可
変のデータ信号の通信において、受信されたＲＦ（高周
波）信号を、ある固定の周波数帯域幅で受信レベルがほ
ぼ一定となるように利得制御されて中間周波数に変換さ
れたＩＦ（中間周波）信号に対して、復調処理を行う場
合には、Ａ／Ｄコンバータに入力されるノイズ成分
（Ｎ）の電力が軽減されるだけで、キャリア成分（Ｃ）
の電力は変化しないので、低レート時、キャリア成分に
対する量子化ビット数が十分確保できず、復調劣化量を
抑えることは困難となるという欠点がある。

【００１０】本発明の目的は、データレートが可変のデ
ータ信号の通信において、受信されたＲＦ（高周波）信
号を、ある固定の周波数帯域幅で受信レベルがほぼ一定
となるように利得制御されて中間周波数に変換されたＩ
Ｆ（中間周波）信号に対して復調処理を行う場合、レベ
ル変動による量子化劣化を避け、かつデータレートに関
係なく劣化量を一律に最小限に抑えることが可能な可変
伝送レート信号復調処理回路を提供することである。

【００１１】本発明の他の目的は、トラフィック量、天
候の影響（降雨減衰）、課金体系に対応してより柔軟な
システム構築を、小型軽量化、低消費電力化を図りつつ
可能とした可変伝送レート信号復調処理回路を提供する
ことである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、データ
レート可変のデータ通信システムにおける受信信号を、
ある固定の周波数帯域幅で、キャリアとノイズとの受信
レベルの和がデータレートに関わらずほぼ一定の状態と
なるよう利得制御して、この利得制御後の受信信号を中
間周波数信号に変換した後、ベースバンド信号に変換
し、しかる後にアナログ／ディジタル変換して復調処理
するようにした可変伝送レート信号復調処理回路であっ
て、前記ベースバンド信号を入力とし前記データレート
の各々に対応して設けられた複数の帯域制限フィルタ手
段と、これ等複数の帯域制限フィルタ手段の一つを、前
記受信信号のデータレートに応じて選択して前記ベース
バンド信号を通過せしめる選択手段と、前記帯域制限フ
ィルタ手段の出力レベルを、前記受信信号のデータレー
トに応じて補正制御するレベル補正手段とを含み、この
レベル補正後の出力をアナログ／ディジタル変換して復
調処理するようにしたことを特徴とする可変伝送レート
信号復調処理回路が得られる。

【００１３】また、本発明によれば、データレート可変
のデータ通信システムにおける受信信号を、ある固定の
周波数帯域幅で、キャリアとノイズとの受信レベルの和
がデータレートに関わらずほぼ一定の状態となるよう利
得制御して、この利得制御後の受信信号を中間周波数信
号に変換した後、ベースバンド信号に変換し、しかる後
にアナログ／ディジタル変換して復調処理するようにし
た可変伝送レート信号復調処理回路であって、前記中間
周波数信号を入力とし前記データレートの各々に対応し
て設けられた複数の帯域制限フィルタ手段と、これ等複
数の帯域制限フィルタ手段の一つを、前記受信信号のデ
ータレートに応じて選択して前記中間周波数信号を通過
せしめる選択手段と、前記帯域制限フィルタ手段の出力
レベルを、前記受信信号のデータレートに応じて補正制
御するレベル補正手段とを含み、このレベル補正後の出
力を前記ベースバンド信号に変換するようにしたことを
特徴とする可変伝送レート信号復調処理回路が得られ
る。

【００１４】そして、前記レベル補正手段は、前記帯域
制限フィルタ手段を通過後の受信信号のキャリアとノイ
ズとの受信レベルの和が、データレートに関わらずほぼ
一定の状態となるよう制御することを特徴としている。

【００１５】本発明の作用を述べる。データレート可変
のデータ通信システムにおける受信信号を、ある固定の
周波数帯域幅で、キャリアとノイズとの受信レベルの和
がデータレートに関わらずほぼ一定の状態となるよう利
得制御して、この利得制御後の受信信号を中間周波数信
号に変換した後、ベースバンド信号に変換し、しかる後
にアナログ／ディジタル変換して復調処理するに際し
て、既知のデターレート情報または後段回路により自動
認識されたデータレート情報により、受信信号のレート
に応じたフィルタ処理（帯域制限処理）を行う共に、こ
のフィルタ出力のキャリアとノイズとの受信レベルの和
が、データレートに関わらずほぼ一定の状態となるよう
にレベル制御する。

【００１６】かかる処理により、Ａ／Ｄコンバータに入
力されるキャリアとノイズとの受信電力の和が、データ
レートによって差が生じることがなくなり、Ａ／Ｄコン
バータが飽和動作したり、ディジタル復調処理する際に
キャリア成分に対する量子化ビット数が十分確保できな
くなったりすることが防止され、データレートに関係な
く、復調劣化量を一定にかつ小に維持可能となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照しつつ本発明
の実施例を説明する。図１は本発明の実施例の回路ブロ
ック図である。図１において、ＩＦ信号は最大のデータ
レートに対応した（以上の）帯域幅を有するＣ（キャリ
ア）＋Ｎ（ノイズ）信号成分であり、受信ＲＦ信号が、
ある固定の周波数帯域幅で、受信レベルがほぼ一定にな
るよう利得制御処理され、かつＩＦ周波数に変換された
ＩＦ信号であるものとする。

【００１８】増幅器２は入力されたこのＩＦ信号をレベ
ル補正するものであり、直交検波器３はローカル信号発
生器４からのローカル信号を使用することによりＩＦ信
号をベースバンド信号に変換（準同期検波処理）するも
のである。こうして得られたベースバンド信号は、Ｉお
よびＱの各信号個別の処理が各Ｉ側処理回路２０および
Ｑ側処理回路３０によりそれぞれ行われる。これ等Ｉお
よびＱ側処理回路２０，３０は同一構成であるので、図
１においては、Ｉ側処理回路２０のみが示されている。

【００１９】ベースバンド信号は、複数の帯域制限用Ｌ
ＰＦ（ローパスフィルタ）６、これ等ＬＰＦの入出力に
それぞれ対応して設けられたスイッチ回路５からなるフ
ィルタ選択回路を介して、可変減衰器７へ入力される。
これ等ＬＰＦ６はデータレートに対応して設けられ、対
応データレートの信号の帯域制限をなすフィルタであ
り、スイッチ５の切り替え制御により複数のＬＰＦのう
ち、データレートに合致したＬＰＦが選択されて帯域制
限が行われる。

【００２０】こうしてデータレートに合致した帯域制限
された信号は、可変減衰器７および増幅器８により、信
号帯域に合った形でのＣ（キャリア）＋Ｎ（ノイズ）の
総電力を、すべてのデータレートに対してほぼ一定とな
るようにレベレ制御されるようになっている。この場合
の可変減衰器７の切り替え制御およびスイッチ５の選択
制御は、既知のデータレート情報、あるいは後段の復調
回路において自動的に認識されたデターレート情報に基
づいて、行われるものとする。

【００２１】そして、Ａ／Ｄコンバータ９によりディジ
タル信号に変換され、出力信号１０として、後段のディ
ジタル信号処理部へ供給される。

【００２２】なお、可変減衰器７および増幅器８による
データレートに対応したレベル制御方式の例として、従
来のように、ＡＧＣ（自動利得制御）方式を採用してフ
ィードバック制御をすることも考えられるが、バースト
信号の復調の場合には、そのＡＧＣ処理が間に合わず、
十分な目的を果たすことは困難である。すなわち、ＡＧ
Ｃ回路の時定数を大とすると、バースト信号の応答に追
従できず、逆に小とすると、ノイズに反応してしまい、
性能確保が難しい。連続信号の復調処理の場合には、こ
のＡＧＣ制御を使用することは可能である。

【００２３】以下に、図１の回路の動作を説明する。入
力された受信ＩＦ信号１は、最大のデータレートに対応
した（以上の）帯域幅を持つＣ（キャリア成分）＋Ｎ
（ノイズ成分）信号成分であり、受信されたＲＦ信号
が、ある固定の周波数帯域幅で、受信レベルがほぼ一定
になるようなゲイン制御処理され、かつ中間周波数に変
換されたＩＦ信号である。

【００２４】本入力信号は増幅器２でレベル補正された
のち、直交検波器３で、ローカル信号発生器４によるロ
ーカル信号によりベースバンド信号への変換（準同期検
波処理）がなされる。その後、Ｉ側、Ｑ側個別の処理と
なるが、それぞれにおいて、スイッチ５による切り替え
により、複数のＬＰＦ６のうち、選択されたフィルタを
通過し、データレートに合った帯域制限処理が行われ
る。その後、可変減衰器７と増幅器８とにより、利得調
整がなされて信号帯域に合った形でのＣ（キャリア）＋
Ｎ（ノイズ）の総電力がほぼ一定化され、Ａ／Ｄコンバ
ータ９によりアナログ−デジタル変換される。そして、
Ａ／Ｄコンバータ出力１０信号として、デジタル信号処
理部への受け渡しがなされるのである。

【００２５】以下、より具体的な例を示して説明を行
う。例えば、５０Ｍｂｐｓ、２５Ｍｂｐｓ、１２．５Ｍ
ｂｐｓのデータレートの何れかのデータ伝送レートで、
通信を行う場合を考える。この場合、連続通信でも、バ
ースト通信でも、本発明上の適用の違いはない。

【００２６】上記３種のデータ伝送レートの可能性があ
る場合、ＩＦ信号１は、５０Ｍｂｐｓのデータレートに
対応した（以上の）帯域幅を持つＣ（キャリア成分）＋
Ｎ（ノイズ成分）信号成分であり、受信されたＲＦ信号
がある固定の周波数帯域幅で、受信レベルがほぼ一定に
なるよう利得制御処理され、かつ中間周波数に変換され
たＩＦ信号である。図２から分かるように、Ｅｂ／Ｎｏ
をほぼ同等の条件で比較すると、データレートが低いほ
どＣ／Ｎが悪くなり、復調処理部におけるＣ＋Ｎを一定
に保つと、データレートが低いほどＮの比率が高くな
り、そのためにキャリア成分の電力は小さいことが分か
る。本入力信号は、増幅器２でレベル補正されたのち、
直交検波器３で、ローカル信号４によりベースバンド信
号への変換（準同期検波処理）される。

【００２７】その後は、Ｉ側、Ｑ側個別の処理となる
が、それぞれにおいて、データレートに関係なく、カッ
トオフ周波数を５０Ｍｂｐｓに合わせたＬＰＦ６により
帯域制限され、その出力がＡ／Ｄコンバータ９でアナロ
グ−デジタル復調処理される場合を考える。デジタル復
調処理において、データレートに応じて（ルート）ナイ
キストフィルタ演算を行うと、２５Ｍｂｐｓ以下のデー
タレートのデータの場合、ノイズ成分の大幅なカットが
この時点で行われ、低いキャリア成分（＋同帯域のノイ
ズ成分）が抽出される。この時点で、データレートに応
じた増幅処理は可能であるが、一度量子化ビット数が押
さえられてからの増幅処理では、信号レベルは大きくで
きても、量子化精度は変わらず復調劣化は避けられな
い。

【００２８】一方、例えば、１２．５Ｍｂｐｓのデータ
レートのデータのデジタル復調処理において、データレ
ートに応じて（ルート）ナイキストフィルタ演算を行っ
た結果のキャリア成分（＋同帯域のノイズ成分）がある
レベルになるようアナログ処理部のレベルダイヤを設定
すると、今度は、Ａ／Ｄコンバータ９で飽和し、この場
合も復調劣化は避けられない。

【００２９】ここで、スイッチ５による切り替えによ
り、複数のＬＰＦ６のうち、選択されたフィルタを通過
させてデータレートに合った帯域制限処理を行うと、図
２に示したＣ＋Ｎは、図３のようになる。ただし、この
ままでは、データ帯域外のノイズ成分をカットしただけ
であり、キャリアレベルは、増幅器２より前段に設けら
れた図示されない利得制御により定まるレベルのままな
ので、前述の如く、小さいままである（Ｔｏｔａｌ電力
は異なる）。このため、可変減衰器７と増幅器８とによ
って利得調整を行い、信号帯域に合った形でのＣ（キャ
リア）＋Ｎ（ノイズ）のＴｏｔａｌ電力をほぼ一定化
し、Ａ／Ｄコンバータ９でアナログ−デジタル変換した
のち、Ａ／Ｄコンバータ出力信号１０として、デジタル
信号処理部に信号の受け渡しを行う。

【００３０】このときデジタル信号処理部に入力される
信号は、図４のようになり、Ｃ（キャリア）＋Ｎ（ノイ
ズ）の電力成分を、データレートに関係なくほぼ一定に
保つことができる。その結果、一律のデジタル復調処理
を行う限り、データレートによる劣化量の差は生じない
ことになる。

【００３１】本発明においては、フィルタ処理および
（可変増幅器＋増幅器）によるレベル調整をベースバン
ドで行う方式を提案しているが、本機能はＡ／Ｄ変換の
前段であることが必要条件であるため、ベースバンドで
はなく、ＩＦ帯で同様の処理を行うことができる。その
実施例の構成を図５に示し、図１と同等部分は、同一符
号にて示している。

【００３２】この場合、ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）
１２が、ＳＡＷ（Surface AcousticWave ）フィルタの
ように、狭帯域急峻なカットオフのフィルタで対応可能
であれば、ＢＰＦ１２において、レートに応じたバンド
パスフィルタ及びＩＦスイッチ１１を用意し、また図１
の増幅器２を可変減衰器と組み合わせた形の増幅器（利
得可変アンプ）１３に変更し、その結果、図１のスイッ
チ５およびＬＰＦ６を省略することができる。この例で
は、各レート対応したフィルタ、可変減衰器がベースバ
ンド帯での処理のようにＩ、Ｑ分それぞれに必要になる
ことはないので、より小型軽量化を図ることができるこ
とになる。なお、図５において、１４はＬＰＦ、１５は
減衰器をそれぞれ示している。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、次のような効果を奏する。データレートが可変のデ
ータ信号の通信において、受信されたＲＦ信号がある固
定の周波数帯域幅で、受信レベルがほぼ一定になるよう
利得制御処理され、かつ中間周波数に変換されたＩＦ信
号に対して、復調処理を行う場合に、装置の小型軽量
化、低消費電力化をはかることを目的とし、またトラフ
ィック量、天候の影響（降雨減衰退）、課金体系に対応
し、より柔軟なシステム構築を可能とすることを目的と
して考案されている従来の可変レート対応デジタル復調
回路と組み合わせることにより、復調装置の小型、軽量
化を実現することができる。また、このシステムにおい
て、レベル変動による量子化劣化を避け、レートに関係
なく劣化量を一律にする（最小限に押さえる）ことが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のブロック図である。

【図２】図１のブロックに入力される、一定周波数帯域
でかつ一定信号レベル（Ｃ＋Ｎ）のＩＦ信号のスペクト
ラムを示す図である。

【図３】図１のブロックにおいて、データレートに合っ
たＬＰＦ処理された信号のスペクトラムを示す図であ
る。

【図４】図１のブロックにおいて、データレートに合っ
たレベル補正された信号のスペクトラムを示す図であ
る。

【図５】本発明の他の実施例のブロック図である。

【符号の説明】

１ ＩＦ信号 ２ アンプ ３ 直交検波器 ４ ローカル信号発生器 ５ スイッチ ６，１４ ＬＰＦ ７ 可変減衰器 ８ 増幅器 ９ Ａ／Ｄコンバータ １０ Ａ／Ｄコンバータ出力 １１ ＩＦスイッチ １２ ＢＰＦ １３ 利得可変アンプ １５ 減衰器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 データレート可変のデータ通信システム
   における受信信号を、ある固定の周波数帯域幅で、キャ
   リアとノイズとの受信レベルの和がデータレートに関わ
   らずほぼ一定の状態となるよう利得制御して、この利得
   制御後の受信信号を中間周波数信号に変換した後、ベー
   スバンド信号に変換し、しかる後にアナログ／ディジタ
   ル変換して復調処理するようにした可変伝送レート信号
   復調処理回路であって、 前記ベースバンド信号を入力とし前記データレートの各
   々に対応して設けられた複数の帯域制限フィルタ手段
   と、 これ等複数の帯域制限フィルタ手段の一つを、前記受信
   信号のデータレートに応じて選択して前記ベースバンド
   信号を通過せしめる選択手段と、 前記帯域制限フィルタ手段の出力レベルを、前記受信信
   号のデータレートに応じて補正制御するレベル補正手段
   と、を含み、このレベル補正後の出力をアナログ／ディ
   ジタル変換して復調処理するようにしたことを特徴とす
   る可変伝送レート信号復調処理回路。
2. 【請求項２】 データレート可変のデータ通信システム
   における受信信号を、ある固定の周波数帯域幅で、キャ
   リアとノイズとの受信レベルの和がデータレートに関わ
   らずほぼ一定の状態となるよう利得制御して、この利得
   制御後の受信信号を中間周波数信号に変換した後、ベー
   スバンド信号に変換し、しかる後にアナログ／ディジタ
   ル変換して復調処理するようにした可変伝送レート信号
   復調処理回路であって、 前記中間周波数信号を入力とし前記データレートの各々
   に対応して設けられた複数の帯域制限フィルタ手段と、 これ等複数の帯域制限フィルタ手段の一つを、前記受信
   信号のデータレートに応じて選択して前記中間周波数信
   号を通過せしめる選択手段と、 前記帯域制限フィルタ手段の出力レベルを、前記受信信
   号のデータレートに応じて補正制御するレベル補正手段
   と、を含み、このレベル補正後の出力を前記ベースバン
   ド信号に変換するようにしたことを特徴とする可変伝送
   レート信号復調処理回路。
3. 【請求項３】 前記レベル補正手段は、前記帯域制限フ
   ィルタ手段を通過後の受信信号のキャリアとノイズとの
   受信レベルの和が、データレートに関わらずほぼ一定の
   状態となるよう制御することを特徴とする請求項１また
   は２記載の可変伝送レート信号復調処理回路。