JP2005006039A

JP2005006039A - Ａｒｑ方式通信装置

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Publication number: JP2005006039A
Application number: JP2003167246A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Yoshida; 清吉田; Eisuke Mikawa; 栄介三川; Hideyuki Domon; 英之土門
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2003-06-12
Filing date: 2003-06-12
Publication date: 2005-01-06
Anticipated expiration: 2023-06-12
Also published as: JP3930457B2

Abstract

【課題】ＡＲＱ方式の通信装置において、受信信号中の受信バーストの特定および受信バースト内のシンボルとの同期処理をより精度良く実行する。
【解決手段】通信装置１０は、誤り検出符号によって符号化された受信バーストを含む受信信号のサンプリングデータを所定期間分積算した積算値を各タイミングで順次取得する区間積分処理部２６と、積算値の時間変化に基づいて受信信号中の前記受信バーストを特定する受信バースト特定部２２と、を備える。閾値に対する振幅の大小によって受信バーストを特定する従来装置に比べ、ノイズが多く含まれるような比較的劣悪な通信環境においても、受信バーストの特定およびシンボル同期をより精度良く実行することができるようになる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、受信信号に誤りが検出されると当該誤りの検出されたデータの再送を送信側に要求する自動再要求方式（ＡＲＱ：ＡｕｔｏｍａｔｉｃＲｅｐｅａｔｒｅＱｕｅｓｔ）で通信を行う通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通信における誤り制御方式の一つとしてＡＲＱ方式がある。ＡＲＱ方式では、送信側の通信装置は、誤り検出符号を用いて符号化したデータを送信する。そして受信側の通信装置は、その符号化されたデータの誤り検出を実行し、その結果を送信側に通知する。このとき、受信側の通信装置は、データに誤りがなければ受信確認信号（ＰｏｓｉｔｉｖｅＡｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ：ＡＣＫ）を送信し、誤りがあれば再送要求信号（ＮｅｇａｔｉｖｅＡｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ：ＮＡＫ）を送信する。
【０００３】
ここで、図面を参照して、ＡＲＱ方式の受信信号についてより詳細に説明する。図４は、ＡＲＱ方式の受信信号の一例を模式的に示す図、また図５は、従来装置における受信バーストの特定方法の説明図である。なお、図４，５において、横軸は時間、縦軸は信号の振幅である。
【０００４】
図４の（ａ）に示すように、所定周期（この例では４５０ｍｓ）のデータフレームには、受信用タイムスロットＳｒと応答用タイムスロットＳｔとが交互に含まれている。受信用タイムスロットＳｒ内に含まれる受信バースト３０の時間長（送信期間）は、データフレームの周期の半分より若干短く（この例では２１０ｍｓ）設定される。
【０００５】
また図４の（ｂ）に示すように、各受信バースト３０には、公知の誤り検出符号を用いて符号化したデータを所定の変調方式で変調した信号（この例では２つのキャリア周波数Ｆ１，Ｆ２による２値のＦＳＫ信号）が含まれる。受信装置は、この信号を復調し、さらに誤り検出復号処理を実行することで、データに誤りが含まれるか否かを判別する。そして、応答用のタイムスロットＳｔを用いて、誤りが無い場合にはＡＣＫを、また誤りが含まれる場合にはＮＡＫを、送信側に送信する。
【０００６】
さて、受信装置では、上記復調および復号を行うにあたり、まずはその対象とする受信バーストを特定（抽出、検出）する必要がある。従来の受信装置では、受信バーストの特定を、所定の閾値に対する振幅の大小判定に基づいて行っている。これについて具体的に説明すると、例えば図５に示すように、従来の受信装置は、閾値レベルＡｔｈより振幅が大きい期間を受信バーストとしている。なお、受信バーストがＦＳＫ信号で構成されている場合、受信信号から抽出した周波数キャリアを含む成分について上記閾値Ａｔｈに対する振幅の比較を行っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術のように、設定された所定の閾値に対する振幅の大小判定によって受信バーストを特定すると、Ｃ／Ｎ（またはＳ／Ｎ）比が低い場合、すなわち、例えばノイズ成分が多数混入するような劣悪な通信環境下では、受信バーストでない部分も閾値を超える場合等が生じ、受信バーストの特定ひいては受信バースト内シンボルに対する同期を精度良く行うのが難しいという問題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかるデータ取得回路は、誤り検出結果に基づくＡＲＱを実行する通信装置に用いられるデータ取得回路であって、誤り検出符号によって符号化された受信バーストを含む受信信号のサンプリングデータを所定期間分積算した積算値を各タイミングで順次取得する区間積分処理部と、上記積算値の変化に基づいて受信信号中の上記受信バーストを特定する受信バースト特定部と、を備え、上記受信バースト内のデータを取得する。
【０００９】
また、本発明にかかる上記データ取得回路では、１シンボルの周期の略１／Ｎ（Ｎ：２以上の整数）の周期で上記受信バースト内からサンプリングして取得した連続するＮ個以上のデータからなるデータ列に基づいてシンボルとの同期をとるシンボル同期処理部をさらに備えるのが好適である。
【００１０】
また、本発明にかかるＡＲＱ方式通信装置は、上記本発明にかかるデータ取得回路と、上記データ取得回路によって取得されたデータの誤り検出を行う誤り検出部と、上記誤り検出部の検出結果を通信相手先に通知する応答信号を生成する応答信号生成部と、を備える。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について説明する。図１は、本実施形態にかかる通信装置１０の要部の概略構成を示すブロック図である。図１に示すように、通信装置１０は、受信処理部１２、演算処理部１３、および送信処理部１４を備える。このうち、受信処理部１２および演算処理部１３が、本発明のデータ取得回路に相当する部分である。
【００１２】
受信処理部１２は、アンテナ１６で受信した無線信号から復調データを取得するための所定の受信処理を行うものであり、具体的には、例えば、Ａ／Ｄ変換部１８、キャリア抽出部２０、受信バースト特定部２２、およびシンボル同期処理部２４を備える。
【００１３】
受信信号は、まずＡ／Ｄ変換部１８において所定周期（例えば８ＫＨｚ）でサンプリングされ、ディジタルデータに変換される。
【００１４】
キャリア抽出部２０は、ディジタル変換された受信信号からキャリアを抽出する。ＦＳＫ方式が採用されている場合、キャリア抽出部２０は、各キャリアに対応する周波数（帯域）の成分を抽出するディジタルフィルタ（例えばＦＩＲフィルタ）として構成される。キャリア抽出後の信号は、復調のために演算処理部１３に入力されるとともに、受信バーストの特定（およびシンボル同期）のため、受信バースト特定部２２にも入力される。
【００１５】
受信バースト特定部２２は、抽出されたキャリア成分から受信バーストを特定するものであり、具体的には、例えば、区間積分処理部２６、およびピーク検出部２８を備える。
【００１６】
ここで、図２を参照して、受信バースト特定部２２の処理の一例について説明する。図２は、受信バーストを特定する処理における各データの一例を模式的に示す図である。なお、図２（ａ）では、１つの受信バーストに対応する部分を単なる矩形枠で示している。また、ここでは、受信バーストは図４（ａ）に対応するものとする。すなわち、受信用タイムスロット（前半）および応答用タイムスロット（後半）を交互に含む所定周期（４５０ｍｓ）のデータフレームが設定され、受信バースト３０がその周期の半分より少し短い長さ（２１０ｍｓ）で設定されている場合について、ここでは例示する。なお、ここでは、受信バースト３０の特定を行う対象を、キャリア抽出を行う前の信号Ｃ（ｉ）（ここに、ｉ＝１，２，・・・：サンプルタイミング［無次元量］；図２（ａ））としている。しかし、受信バーストの特定は、キャリア抽出後の信号を処理対象として実行することも可能であるし、また変調方式によっては、抽出した全キャリアのうちの一つのキャリアを処理対象としたり、キャリア抽出後さらに符号化したものを処理対象とすることも可能である。
【００１７】
さて、区間積分処理部２６は、各タイミングで（例えば１サンプルタイミング毎に）、一定期間（例えば２１０ｍｓ）積算したキャリアの積算値を取得する。すなわち、積算期間をＩｔ（Ｉｔ：積算期間Ｔ（実時間）に相当するパラメータｉの数）とすると、積算値Ｓ（ｉ）は、
【数１】

となる。ここで、積算期間Ｔ（実時間）は、少なくとも受信バースト３０の時間長以上かつ１データフレームの時間長ｔｆ（図４）未満とし、特に受信バースト３０の時間長と等しくするのが好適である。
【００１８】
図２（ｂ）は、積算値Ｓ（ｉ）を模式的に示すものである。この図に示すように、上記式（１）で表される積算値Ｓ（ｉ）は、積算期間Ｉｔと受信バースト３０とのずれが大きいほど小さい値となり、積算期間Ｉｔが受信バースト３０と丁度一致するタイミングでピークとなる。すなわち、ピーク検出部２８が検出した積算値Ｓ（ｉ）のピークタイミングｉｐから、受信バースト３０の受信タイミングを特定することができる。式（１）の場合には、ピークタイミングｉｐが受信バースト３０の始端ｉｓ（図２（ａ））となり、ピークタイミングｉｐから期間Ｉｔ（実時間：Ｔ）経過後のタイミング（ｉｐ＋Ｉｔ）が受信バースト３０の終端ｉｅ（図２（ａ））となる。なお、これらタイミングｉｐ，ｉｓ，ｉｅの関係は、積算値Ｓ（ｉ）や積算期間Ｉｔの設定によって異なるものとなるのは、容易に理解できよう。また、受信バーストの特定（積算値の取得、および受信バーストの特定）は、ここで例示した手法には限られず、例えばある限られた期間（例えば１データフレーム分；図２の例では４５０ｍｓ分）の受信信号に対して行うようにしてもよいし、また、積算値Ｓ（ｉ）が最大値となるピークタイミングに替えて、積算値Ｓ（ｉ）の立ち上がり開始のタイミングから受信バースト３０を特定するようにしてもよい。
【００１９】
シンボル同期処理部２４は、特定された受信バースト３０内のデータを用いてシンボル同期を実行する。かかる処理を実行するため、シンボル同期処理部２４は、サンプリング処理部３２と同期タイミング取得部３４とを備える。
【００２０】
ここで、図３を参照して、シンボル同期処理部２４の処理について説明する。図３は、シンボル同期タイミングを取得する処理における各データの一例を模式的に示す図である。このうち図３（ａ）は、抽出された各キャリアＡ（ｉ），Ｂ（ｉ）を模式的に示す図である。
【００２１】
サンプリング処理部３２は、符号化されたキャリアＡ（ｉ），Ｂ（ｉ）を取得し、次いで、各Ａ（ｉ），Ｂ（ｉ）に対して１シンボルの周期の略１／Ｎ（Ｎ：２以上の整数；この例ではＮ＝３）の周期でサンプリングを実行することで、シンボル同期処理の対象としてのデータ列ｄａ，ｄｂを取得する。このとき、サンプリングしたデータは所定の閾値に対する振幅の大小によって二値化し、また、このとき取得するデータ列ｄａ，ｄｂのデータ数（ビット数；サンプリング数）は、少なくとも１シンボルの期間内に含まれるべきサンプリングタイミング数（すなわちＮ）以上の数（この例では３個）とする。すなわち、図３（ｂ）の例の場合、サンプリング処理部３２は、キャリアＡ（ｉ），Ｂ（ｉ）から、データ列ｄａ，ｄｂとして、３ビットのデータ列（１，１，０），（０，０，１）を取得する。なお、このときデータ列の各データ（ビット）を取得するタイミングｉ１，ｉ２，ｉ３は、受信バースト特定部２２によって取得したタイミングｉｐ，ｉｓ，ｉｅおよびサンプリング周期（シンボル転送レート）に基づいて決定するのが好適である。一例としては、受信バースト３０の始端となるタイミングｉｓからシンボル転送レートの（１／２）・Ｎの周期分経過した点を、データ列を取得する最初のタイミングとすればよい。
【００２２】
同期タイミング取得部３４は、上記データ列ｄａ，ｄｂから、シンボル同期タイミング（データ取得タイミング）を決定する。具体的には、例えば、図３（ｂ）に示すように、３ビットのデータ列ｄａが（１，１，０）であるとき、シンボル同期処理部２４は、同期タイミングｉｄを、１番目のビット「１」の取得されたタイミングｉ１とする。すなわち、シンボル境界点となるタイミングｉｂは、相互に値の異なる隣接２ビット（この場合２番目の「１」および３番目の「０」）の間（すなわちｉ２，ｉ３の間）にあるから、その境界点を挟まないビット（すなわち１番目の「１」）をいずれかのシンボルの中央に近い値とみなして当該シンボルの代表値としている。なお、ここでは、データ数Ｎが３の場合について例示したが、データ数Ｎが２以上であれば、同様の公知の手法によってシンボル境界点およびシンボル同期タイミング（データ取得タイミング）を決定できるのは、容易に理解できよう。
【００２３】
そして、演算処理部１３は、キャリア抽出後の信号に所定の検波処理を施し、その信号（各キャリア）の上記シンボル同期タイミングｋ［＝ｉｄ］での値に基づいて復調データＤ（ｋ）を取得する。例えば、２値ＦＳＫの場合の各キャリアの値（二値）をＡ（ｋ），Ｂ（ｋ）とするとき、各シンボルについて、Ａ（ｋ）＞Ｂ（ｋ）の場合は、そのシンボルの復調データＤ（ｋ）は「１」とされ、逆に、Ａ（ｋ）＜Ｂ（ｋ）の場合は、そのシンボルの復調データＤ（ｋ）は「０」とされる。以上のように、本実施形態にかかる通信装置１０は、まず、所定期間におけるサンプリングデータの積算値から受信バーストを特定し、その特定した受信バースト内のデータについてシンボル同期タイミングを特定する。これにより、従来生じていたようなノイズ等の影響が軽減され、ＡＲＱ方式の受信信号に対し、より迅速かつより確実に同期をとることができるという、優れた効果が得られる。
【００２４】
そして、演算処理部１３は、復調データＤ（ｋ）を用いて公知の手法によって誤り検出を実行する。送信処理部１４は、誤り検出結果に基づいて生成された当該結果を通知する応答信号を生成し、送信用のタイムスロットＴｔで、相手先の装置（図示せず）にこれを返信する。こうして、誤り検出結果に基づくＡＲＱが実行される。
【００２５】
以上、本発明の好適な実施形態の一例について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されるものではなく、等価な手法による種々の変形が可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる通信装置の要部の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態にかかる通信装置の受信バーストを特定する処理における各データの一例を模式的に示す図である。
【図３】本発明の実施形態にかかる通信装置のシンボル同期タイミングを取得する処理における各データの一例を模式的に示す図である。
【図４】ＡＲＱ方式の受信信号の一例を模式的に示す図である。
【図５】従来装置における受信バーストを特定する処理の説明図である。
【符号の説明】
１０通信装置、１２受信処理部、１３演算処理部、１４送信処理部、１６アンテナ、１８Ａ／Ｄ変換部、２０キャリア抽出部、２２受信バースト特定部、２４シンボル同期処理部、２６区間積分処理部、２８ピーク検出部、３０受信バースト、３２サンプリング処理部、３４同期タイミング取得部。

Claims

誤り検出結果に基づくＡＲＱを実行する通信装置に用いられるデータ取得回路であって、
誤り検出符号によって符号化された受信バーストを含む受信信号のサンプリングデータを所定期間分積算した積算値を各タイミングで順次取得する区間積分処理部と、
前記積算値の変化に基づいて受信信号中の前記受信バーストを特定する受信バースト特定部と、
を備え、
前記受信バースト内のデータを取得するデータ取得回路。
１シンボルの周期の略１／Ｎ（Ｎ：２以上の整数）の周期で前記受信バースト内からサンプリングして取得した連続するＮ個以上のデータからなるデータ列に基づいてシンボルとの同期をとるシンボル同期処理部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のデータ取得回路。
請求項１または２に記載のデータ取得回路と、
前記データ取得回路によって取得されたデータの誤り検出を行う誤り検出部と、
前記誤り検出部の検出結果を通信相手先に通知する応答信号を生成する応答信号生成部と、
を備えるＡＲＱ方式通信装置。