JP2002368829A - 変調方式識別装置および受信機 - Google Patents

変調方式識別装置および受信機

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で変調方式を高速で識別可能であ
って、特に、DSRCにおける変調方式識別に適用可能
な変調方式識別装置および受信機を提供する。 【解決手段】 受信機100の変調方式識別装置2は、
受信波の電力値(信号レベル)を測定する受信電力測定
部21と、測定結果から閾値未満の電力値が所定期間以
上続く状態が周期的に存在するか否かにより、変調方式
の判定を行う変調方式判定部22を備え、スイッチ42
を切り替えることで、ASK復調部42とQPSK復調
部43のいずれを使用するかを切り替える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は入力された信号の変
調方式を識別する変調方式識別装置およびそれを利用し
た受信機に関する。
【0002】
【従来の技術】異なる変調方式を有する信号を受信する
受信機において信号の変調方式を自動的に識別する装
置、方法が知られている。
【0003】例えば、特許第3019423号公報に開
示されている技術は、受信信号を微分、積分処理して時
間的な振幅変動の有無を検出し、その検出結果に基づい
てAM変調とFM変調とを識別するものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、路車間通信
手段である汎用DSRC(Dedicated Short Range Comm
unication)においては、通信方式としてASK(Ampli
tude Shift Keying)変調、QPSK(Quadrature Phas
e Shift Keying)変調方式が混在して用いられ、かつ、
高速走行時でも狭域エリア内で相互通信を完了する必要
があることから、通信方式の識別も高速で行う必要があ
る。
【0005】ASK変調方式とQPSK変調方式の識別
に上記特許技術を適用しようとしても、QPSK変調方
式での位相変化点付近の時間的振幅変動をASK変調方
式の被変調波の振幅変化と誤判定するおそれがあり、正
確な識別を行うことはできない。
【0006】そこで、本発明は簡単な構成で変調方式を
高速で識別可能であって、特に、DSRCにおける変調
方式識別に適用可能な変調方式識別装置および受信機を
提供することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る変調方式識別装置は、入力された信号
の変調方式を複数の変調方式の中から識別する装置であ
って、所定期間内における受信信号の信号レベルの変動
状態に基づいて変調方式の識別を行うことを特徴とす
る。
【0008】受信信号の信号レベルの変動状態そのもの
に基づいて変調方式の識別を行うことで微分回路や積分
回路を必要とせず、簡易な構成で変調方式の識別が可能
となり、特に、信号の周波数が高いDSRC等の変調方
式識別に好適である。
【0009】この変調方式の識別は、例えば、受信信号
の信号レベルと所定の閾値とを比較することにより行
う。このようにすることで、信号の有無を検出回路と変
調方式の識別回路とを統合することができ、より簡易な
構成の受信機を構成することができる。
【0010】ここで、複数の変調方式の一つはASK変
調方式であって、受信信号の信号レベルが周期的に閾値
未満に低下する場合に変調方式はASK変調方式である
と判定する。また、複数の変調方式の一つはPSKある
いはFSK変調方式であって、受信信号の信号レベルが
閾値以上に維持される場合に変調方式はPSKあるいは
FSK変調方式であると判定する。
【0011】ASK変調方式では、ベースバンド波に応
じて変調後の信号レベルが変動するので、受信信号レベ
ルの変化幅は大きい。一方、FSK(Frequency Shift
Keying)変調方式、PSK変調方式においては変調後の
信号レベルの変動は0であるから、受信信号の信号レベ
ルの変化はASK変調方式の場合に比べて格段に小さく
なる。そこで、その違いを利用していずれかであるかを
識別することが可能となる。
【0012】受信信号の信号レベルが所定の閾値未満あ
るいは以上に切り替わる状態が受信信号のベースバンド
信号周期より短い場合には、その状態を変調方式の判定
にあたって参照しない。
【0013】このようにベースバンド信号周期より短い
信号レベルの変動は、本来の信号そのもののレベル変動
ではなくフェージング等に起因する落ち込みであると考
えられることから、その状態は判定に参照しないことで
誤判定を防止する。
【0014】上記変動状態を判定する際の所定期間は、
受信信号のデータ転送速度に応じて定めることが好まし
い。この所定期間は受信信号のベースバンド信号周期よ
り長く設定されていることが好ましい。
【0015】このようにすることで、所定期間を例え
ば、ASK変調方式においてベースバンド波が切り替わ
るタイミングを含むように設定することができる。
【0016】一方、本発明に係る受信装置は、この変調
方式識別装置と、送信波を受信して変調方式識別装置に
送る受信部と、受信信号を変調方式識別装置による識別
結果に基づいて復調する復調部と、を備えている。
【0017】本発明に係る受信機では、復調部のみを変
調方式に応じて搭載すれば足りるため、個別に受信回路
を形成する場合に比べて回路構成が単純になり、コスト
ダウンを図ることができる。また、識別処理自体が簡単
なロジックで済むため、回路への負荷も小さくて済む利
点がある。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理
解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に
対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説
明は省略する。
【0019】図1は本発明に係る受信機(本発明に係る
変調方式識別装置を備えている)の実施形態を示すブロ
ック構成図であり、図2はこの受信機が用いられるDS
RCシステムのイメージ図である。
【0020】本発明に係る受信機100は、本発明に係
る変調方式識別装置2を有しており、アンテナ1とダウ
ンコンバーター3と復調部4とデータ処理部5とから構
成される。
【0021】変調方式識別装置2は、アンテナ1で受信
した信号の信号レベルである受信電力を測定する受信電
力測定部21と測定された受信電力を基にして変調方式
を識別する変調方式判定部22からなる。ダウンコンバ
ーター3は、高周波対応のフィルタ31、33の間に接
続されたミキサー32と、このミキサー32に出力信号
が入力される発振器34とを組み合わせて構成されてい
る。
【0022】復調部4は、ASK復調部42とQPSK
復調部43の2種類の復調部を有しており、両者の切替
は変調方式判定部22の判定結果に応じてスイッチ41
を切り替えることにより行われる。
【0023】DSRCシステムは図2に示されるよう
に、路上に設置されている送受信機7から電波8を送信
するものであり、送受信エリア内を通過する車両6に設
置された送受信機(本発明に係る受信機100を有する)
との間で通信を行うものである。DSRCシステムの無
線周波数は5.8MHz帯が用いられ、変調方式として
はASK変調方式(信号速度1Mbps)とQPSK変
調方式(信号速度4Mbps)が併用される。
【0024】本実施形態の動作を説明する前に、本実施
形態の受信機が受信するデジタル変調波について簡単に
説明する。
【0025】図3は、ASK変調、PSK変調、FSK
変調それぞれの変調波を元になるデジタル信号とともに
示した図である。図3(a)に示されるように元となる
デジタル信号のベースバンド波形は、単純な二値波形と
する。ASK変調では、ベースバンド波形に応じて被変
調波を断続するため、図3(b)に示されるように、振
幅が0の領域と一定振幅の領域が存在する。また、図3
(c)に示されるように、PSK変調の場合には、被変
調波はベースバンド波形が切り替わる時点でその位相の
みを切り替えているので、振幅は常に一定である。図3
(d)に示されるように、FSK変調の場合も、被変調
波はベースバンド波形に応じてその周波数が切り替えら
れるので、その振幅は常に一定となる。
【0026】図4はQPSK変調の場合の被変調波をベ
ースバンド波形とともに示す図である。QPSK変調は
図3(c)に示されるPSK変調を発展させたものであ
り、ベースバンドの2ビットずつを組み合わせ、組み合
わせたビット値に応じて被変調波の位相をπ/4ずつ異
ならせることで、4値を一度に伝送できるようにして周
波数利用効率を高めた伝送方式である。
【0027】次に本実施形態の動作、特に、本発明に係
る変調方式識別装置の動作について具体的に説明する。
図5は図1の装置における変調方式識別処理を説明する
フローチャートであり、図6は、ASK変調、QPSK
変調、それぞれにより変調された受信信号を示す図であ
る。
【0028】本処理は変調方式判定部22によって行わ
れるものであり、DSRCの提供地域(受信エリア内)
に到達した時点で処理が開始される。受信エリア内に到
達したか否かの判定は予めDSRCの提供地域を地理情
報として記憶しておき、ナビゲーションシステムにより
その地域への到達を判定する方法や、次の提供地域を前
回のDSRCシステム交信時に受信しておき、ナビゲー
ションシステムによりその到達を判定する方法のほか、
受信電力が閾値を越える状態が所定時間以上続いた場合
に受信エリア内に到達したと判定する方法などを使用可
能である。
【0029】ここで、元となるベースバンド波形には所
定の時間間隔中に必ずデジタル値の0または1に該当す
る信号が1個以上含まれるものとし、元となるデータに
一方しか含まれない場合でも、チェックビットや付加デ
ータとして他方が追加されるものとする。
【0030】まずステップS1においては、後続の処理
で用いられる閾値Vth、mth、nth、ithのそれぞれを
設定する。ここで、図6に示されるようにVthは、Q
PSK変調の被変調波の電力値が常時それ以上に維持さ
れるともとに、ASK変調の被変調波の電力値がデジタ
ル値1に該当するときはそれ以上となり、デジタル値0
となるときはそれ以下に維持される電力値である。ま
た、mth、nthはそれぞれベースバンド波形の1周期に
ほぼ相当する時間を後述する受信電力測定の時間間隔で
割った値であることが好ましい。さらに、ithは、AS
K変調波において、デジタル値0および1に該当するデ
ータが両方含まれるフレーム長に相当する間隔である。
次に、ステップS2では、変数m、n、i、mold、n
oldのそれぞれを0に設定して初期化する。
【0031】ステップS3では、アンテナ1で受信され
た受信信号を受信電力測定部21へと送り、測定した受
信電力値Vrを読み込む。ここで受信電力測定部21は
所定の時間間隔で受信電力値の測定を行い、その結果を
出力するものである。ステップS4では、変数iの値に
1加えて更新する。続く、ステップS5では、受信電力
値Vrと閾値Vthとを比較する。
【0032】まず、Vrが閾値Vthより小さかった場合
には、ステップS6へと移行し、変数mを0にリセット
するとともに、変数nに1を加算して更新する。続く、
ステップS7では、変数nとnoldとの比較を行い、変
数nが大きい場合のみ変数no ldの値を変数nの値で置
き換える(ステップS8)。
【0033】一方、Vrが閾値Vth以上であった場合に
は、ステップS16へと移行し、変数nを0にリセット
するとともに、変数mに1を加算して更新する。続く、
ステップS17では、変数mとmoldとの比較を行い、
変数mが大きい場合のみ変数moldの値を変数mの値で
置き換える(ステップS18)。
【0034】いずれの場合もステップS9へと移行して
変数iが閾値ith以上か否かを判定して、閾値ith未満
の場合には、ステップS3へと戻り、以上の処理を繰り
返す。これにより、最終的に変数moldにはith回の処
理サイクル(ステップS3〜S9)中において、Vrが
閾値Vth以上に維持された最長タイムステップ数に相当
する値が保持され、変数noldには、同処理サイクル中
においてVrが閾値Vth未満で維持されたタイムステッ
プ数に相当する値が保持されることになる。
【0035】ステップS9で変数iが閾値ith以上で
あった場合には、ステップS10へと移行し、変数m
oldが閾値mth以上であるか否かを判定する。変数mold
が閾値mth未満の場合、ベースバンドの1周期以上の
間、受信電力が閾値を継続して越えることがないことか
ら、被変調波の出力自体が不足している可能性があるた
め、ステップS2へと戻り、再度識別処理をやり直す。
【0036】一方、変数moldが閾値mth以上の場合に
は、ステップS11へと移行し、変数noldが閾値nth
以上であるか否かを判定する。変数noldが閾値nth以
上の場合には、周期的に受信電力が閾値Vr未満となる
ことがあることを意味するから、図7(a)に示される
ようなASK変調波を受信していると判定し、その旨の
識別信号を出力して処理を終了する。一方、変数nold
が閾値nth未満の場合には、受信電力はほぼ閾値Vr以
上で維持されていることを意味するから、図7(b)に
示されるようなQPSK変調波を受信していると判定
し、その旨の識別信号を出力して処理を終了する。
【0037】アンテナ1で受信された受信波はダウンコ
ンバーター3へと送られ、無線用の高周波域の搬送波か
らダウンコンバートされて図3(b)や図4(b)に示
される所定の被変調波に整形される。このとき、合わせ
てフィルタ31、33によるノイズ除去が行われる。
【0038】復調部4は、変調方式判定部22による識
別処理結果に基づいてスイッチ41を切り替えること
で、変調方式に応じてASK復調部42とQPSK復調
部43とを切り替え、ベースバンド波形に相当するデジ
タル信号を生成してデータ処理部5へと送り、データ処
理部5はデータ信号に応じて必要な処理を行う。このよ
うに復調部のみを二重に構成すればよいため、共用受信
機を安価に製作することが可能であり、コストダウンを
図れる。
【0039】ここで、受信電力の閾値Vr以下への落ち
込み(およびその逆)がベースバンドの1周期以上継続
している場合にのみ判定を行っているので、図7に示さ
れるようにQPSK変調波がフェージング等によって一
時的に落ち込んだ場合にASK変調波であると誤判定す
ることがなく、正確な識別が行える。
【0040】また、簡単な構成で変調波の識別が可能で
あり、また、複雑な処理を必要としないので高速での識
別処理が可能である。DSRCでは車両が高速走行中で
も数m〜数十mのレンジ内で送受信を完了する必要があ
るが、本受信機によれば、高速での変調識別が可能であ
るため、送受信の時間を充分に確保することができる。
【0041】以上の説明では、ASK変調とQPSK変
調とを識別する場合を例に説明してきたが、被変調波の
一方は、QPSK変調でなく、FSK変調やその他のP
SK変調波であってもよい。
【0042】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、D
SRC等で用いられるASK変調波をQPSK変調波等
からその受信電力値の変動を監視するという簡単な構成
で高速かつ精度良く識別可能であり、受信機のコストダ
ウンを図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る受信機のブロック構成図である。
【図2】DSRCシステムの概念を説明するイメージ図
である。
【図3】ASK変調、FSK変調、PSK変調による被
変調波と入力波の波形をともに示す図である。
【図4】入力波とQPSK変調による被変調波の波形を
ともに示す図である。
【図5】図1の装置における変調方式識別処理を示すフ
ローチャートである。
【図6】ASK変調、QPSK変調方式、それぞれで変
調された受信波を示す図である。
【図7】QPSK変調波のフェージングによる落ち込み
を表わす図である。
【符号の説明】
1…アンテナ、2…変調方式識別装置、3…ダウンコン
バーター、4…復調部、5…データ処理部、21…受信
電力測定部、22…変調方式判定部、31、33…フィ
ルタ、32…ミキサー、34…発振器、41…スイッ
チ、42…ASK復調部、43…QPSK復調部、10
0…受信機。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力された信号の変調方式を複数の変調
    方式の中から識別する変調方式識別装置であって、 所定期間内における受信信号の信号レベルの変動状態に
    基づいて変調方式の識別を行うことを特徴とする変調方
    式識別装置。
  2. 【請求項2】 受信信号の信号レベルと所定の閾値とを
    比較することにより変調方式の識別を行うことを特徴と
    する請求項1記載の変調方式識別装置。
  3. 【請求項3】 前記複数の変調方式の一つはASK変調
    方式であって、受信信号の信号レベルが周期的に閾値未
    満に低下する場合に変調方式はASK変調方式であると
    判定することを特徴とする請求項2記載の変調方式識別
    装置。
  4. 【請求項4】 前記複数の変調方式の一つはPSKある
    いはFSK変調方式であって、受信信号の信号レベルが
    閾値以上に維持される場合に変調方式はPSKあるいは
    FSK変調方式であると判定することを特徴とする請求
    項2記載の変調方式識別装置。
  5. 【請求項5】 受信信号の信号レベルが所定の閾値未満
    あるいは以上に切り替わる状態が受信信号のベースバン
    ド信号周期より短い場合には、その状態を変調方式の判
    定にあたって参照しないことを特徴とする請求項2〜4
    のいずれかに記載の変調方式識別装置。
  6. 【請求項6】 前記所定期間を受信信号のデータ転送速
    度に応じて定めることを特徴とする請求項1〜5のいず
    れかに記載の変調方式識別装置。
  7. 【請求項7】 前記所定期間は受信信号のベースバンド
    信号周期より長く設定されていることを特徴とする請求
    項6記載の変調方式識別装置。
  8. 【請求項8】 請求項1〜7記載の変調方式識別装置
    と、送信波を受信して前記変調方式識別装置に送る受信
    部と、受信信号を前記変調方式識別装置による識別結果
    に基づいて復調する復調部と、を備えている受信装置。
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