JP2007036975A - 無線通信機のデジタル信号処理装置、デジタル信号処理方法、プログラム及び記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来のＤＳＰ制御においては、ＣＯＤＥＣ等の入力信号を基準に制御していたので、通信プロトコルに即した制御がなされておらず、フレーム単位やシンボル単位での動作タイミングがコントロールできず、効率的な処理ができない場合があった。本発明は、夫々の通信制御プロトコルに基づいてＤＳＰ制御を行い、効率的な制御を可能にする。
【解決手段】 フレーム構成とシンボルタイミングとが所定の通信プロトコルを有するデジタル無線通信機において、音声コード化制御又は音声デコード化制御のいずれかの制御機能を備えたＤＳＰ部に、フレーム同期ワード検出後に取得するシンボル数をカウントするシンボルカウンタ備え、このシンボルカウンタの計数値に基づいて前記通信プロトコルに従った関係を保つように前記ＤＳＰ部を制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、デジタル無線通信機の信号処理、特に、ＤＳＰ制御処理に関する、無線通信機のデジタル信号処理装置、デジタル信号処理方法、プログラム及び記録媒体に関するものである。

デジタル無線通信では、伝達すべきデータをフレーム単位で送受信するが、送信機側で各フレームの所定位置に特定の信号配列パターンを有する同期信号（フレーム同期ワード：Frame Sync Word）を配置して送信し、受信機側では、検波出力信号中の上記フレーム同期ワードを検出することにより、同期を確立する。このようにデジタル無線通信では、フレーム構成とシンボルタイミングは、予め決められた通信プロトコルに基づいて構成されている。
なお、デジタル無線通信システムを大まかに分類すると、携帯電話システムやＰＨＳシステムのように、多数の無線基地局が配置され、各無線通信端末（加入者携帯電話機やＰＨＳ端末）が必ず無線基地局を介して通信するセルラー形式の無線システムと、消防無線や防災無線のように、無線通信端末同士が直接通信する無線システムとが存する。前者のシステムでは、基地局と移動端末間の通信は、基地局によって同期がとられるようになっているが、一方、後者の無線通信システムでは、一般に、一方が送信するときは他方が受信し、相互に送信と受信を繰返すプレストーク方式を採用することが多く、また、移動端末間で通信する際は基地局を経由しないため、同期が図られておらず、着信信号は不定期に到来するので、受信電波を効率よく処理する必要がある。
デジタル無線通信では、送信側の音声や画像信号等の伝送すべき信号を、デジタル信号として搬送波に重畳して送信し、受信側では、それを元の音声信号や画像信号に復元する処理を行うが、これらの処理には、信号処理の高速化を図るため、全体を制御するＣＰＵの他に、信号処理専用の信号演算部であるＤＳＰ（Digital Signal Processorあるいは Processing；デジタル信号処理装置）を備えている。
特開２００４−０４０２２２公報

しかしながら、従来のＤＳＰ制御においては、ＣＯＤＥＣ及びＡＤＣ（ＡＤコンバータ）からの入力信号を基準として制御していたので、デジタル無線システムとしての通信プロトコルに即した制御がなされていなかった。このため、フレーム単位やシンボル単位での動作タイミングがコントロールできず、効率的な処理ができない場合があった。
本発明はこのような従来のＤＳＰ制御に関する事情に鑑みてなされたものであって、夫々の通信制御プロトコルに基づいてＤＳＰ制御を行うことによって、効率的な制御を可能にした無線通信機のデジタル信号処理装置、および方法を提供することを目的としている。

本発明はかかる課題を解決するために、請求項１の無線通信機のデジタル信号処理装置は、フレーム構成とシンボルタイミングとが所定の通信プロトコルに基づいた無線システムに使用するデジタル無線通信機において、音声信号をデジタル信号にコード化する音声コード化制御又は受信復調した音声コード化信号をアナログ信号に復元する音声デコード化制御のいずれか又は両者の制御機能を備えたＤＳＰ部と、フレーム同期ワード検出後に取得するシンボル数をカウントするシンボルカウンタと、このシンボルカウンタの計数値に基づいて前記ＤＳＰ部を制御するＤＳＰ制御手段とを備えたことを特徴としている。
請求項２記載の無線通信機のデジタル信号処理装置では、請求項１において、前記シンボル取得タイミングと前記シンボルカウンタの計数値とのずれを検出するシンボルタイミングずれ検出手段と、このずれを補正するように前記カウンタ計数値を修正するシンボルカウンタ補正手段とを備えたことを特徴としている。
請求項３記載の無線通信機のデジタル信号処理方法は、フレーム構成とシンボルタイミングとが所定の通信プロトコルを有する無線システムに使用するデジタル無線通信機における、音声信号をデジタル信号にコード化する音声コード化制御又は受信復調した音声コード化信号をアナログ信号に復元する音声デコード化制御のいずれかの制御機能を備えたＤＳＰ部において、フレーム同期ワード検出後に取得するシンボル数をカウントするシンボルカウント処理と、このシンボルカウント処理結果に基づいて前記ＤＳＰ部を制御するＤＳＰ制御処理と、を含むことを特徴とする。
請求項４記載の無線通信機のデジタル信号処理方法は、請求項３において、前記シンボル取得タイミングと前記シンボルカウンタの計数値とのずれを検出するシンボルずれ検出処理と、このずれを補正するように前記カウント値を修正するシンボルカウント値補正処理とを含むことを特徴としている。
請求項５記載の発明は、請求項３または４記載の無線通信機のデジタル信号処理方法をコンピュータが制御可能にプログラミングしたことを特徴としている。
請求項６記載の記録媒体は、請求項５記載の無線通信機のデジタル信号処理プログラムをコンピュータが読取可能な形式で記録したことを特徴としている。

請求項１記載の発明は、フレーム構成とシンボルタイミングとが所定の通信プロトコルに基づいた無線システムに使用するデジタル無線通信機において、音声コード化制御又は音声デコード化制御のいずれかの制御機能、あるいはその両者の機能を備えたＤＳＰ部に、フレーム同期ワード検出後に取得するシンボル数をカウントするシンボルカウンタと、このシンボルカウンタの計数値に基づいて前記ＤＳＰ部を制御するＤＳＰ制御手段とを備えたので、このシンボルカウンタの計数値に基づいて、送信・受信間の制御タイミングを通信プロトコルに従って制御することが可能になる。
また、請求項２記載の無線通信機のデジタル信号処理装置では、請求項１において、前記シンボル取得タイミングと前記シンボルカウンタの計数値とのずれを検出するシンボルタイミングずれ検出手段と、このずれを補正するように前記カウンタ計数値を修正するシンボルカウンタ補正手段とを備えたので、フェ−ジングや温度変化等、種々の理由に起因して、前記シンボルカウンタの計数値と実際の受信シンボルのタイミングにずれが生じた場合、これらを速やかに補正することが可能となる。

請求項３記載の無線通信機のデジタル信号処理方法は、フレーム構成とシンボルタイミングとが所定の通信プロトコルに基づいた無線システムに使用するデジタル無線通信機における、音声コード化制御又は音声デコード化制御のいずれかの制御機能、あるいはその両者の機能を備えたＤＳＰ部の処理において、フレーム同期ワード検出後に取得するシンボル数をカウントするシンボルカウント処理と、このシンボルカウンタの計数値に基づいて前記ＤＳＰ部を制御するＤＳＰ制御処理とを含むように制御したので、このシンボルカウント処理結果に基づいて、送信・受信間の制御タイミングを通信プロトコルに即した制御することが可能になる。
また、請求項４記載の無線通信機のデジタル信号処理装置では、請求項３において、前記シンボル取得タイミングと前記シンボルカウンタの計数値とのずれを検出するシンボルタイミングずれ検出処理と、このずれを補正するように前記カウンタ計数値を修正するシンボルカウンタ補正処理とを含むので、フェ−ジングや温度変化等、種々の理由に起因して、前記シンボルカウンタの計数値と実際の受信シンボルのタイミングにずれが生じた場合、これらを速やかに補正することが可能となる。
請求項５では、本発明の無線通信機のデジタル信号処理方法を、コンピュータが制御可能なＯＳに従ってプログラミングすることによって、そのＯＳを備えたコンピュータであれば同じ処理方法により制御することができる。
請求項６では、本発明の無線通信機のデジタル信号処理プログラムをコンピュータが読取可能な形式で記録したことにより、この記録媒体を持ち運ぶことにより何処でも本発明に係るプログラムを稼動することができる。

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明の基本的な考え方を説明するための、デジタル無線機の主要部を示すブロック図である。この例に示すデジタル無線機の端末装置は、音声を電気信号に変換するマイクロホン１と、その信号を所要レベルに増幅する増幅器２と、マイクロホンからの音声信号を、予め定められた方式に基づいてコード化されたデジタル信号に変換する音声コード化制御、更に、後述する受信信号に含まれるコード化された音声データを元の音声信号に変換する音声デコード化制御を行うコーディック部（ＣＯＤＥＣ）３と、このコーディック部３と協働して、無線通信機の変調信号生成、復調信号の生成等処理を行うＤＳＰ（Digital Signal ProcessorあるいはProcessing；デジタル信号処理装置）４と、このＤＳＰ４に付加したシンボルカウンタ（ＣＯＵＮＴ）５と、前記コーディック部３に受信復調した音声データを供給するＡＤコンバータ６とを備えている。なお、シンボルカウンタ５は、説明を容易にするために個別のブロック構成を例示したが、実際にはＤＳＰの処理機能として実現できることは云うまでもない。更に、前記コーディック部３からは、２系統の信号が出力され、一方は、前記マイクロホン１からの音声信号をコード化した符号化デジタル信号であり、この信号は、プレストークスイッチ７と、増幅器８と、レベル調整器９と、周波数可変発振器（ＶＣＯ）１０とを含む回路に供給される。この回路のＶＣＯ１０においては、音声データに基づいてコード化されたデジタル音声データによって発振周波数が変調され、図示を省略した送信回路に供給される。また、コーディック部３のもう一方の出力は、前記ＡＤコンバータ６から供給される受信復調されたコード化音声データをコーディック部３においてデコードして、元の音声信号に変換した信号であり、この信号は、増幅器１１、レベル調整器１２を経てスピーカ１３に供給される。
なお、前記ＡＤコンバータ６には、図示を省略した受信回路から出力される受信信号が、第２ＩＦ（ダブルコンバージョン方式の場合）回路１４、ＩＦ増幅回路１５を介して供給され、ＡＤコンバータ６において、検波後のデジタル信号の形式に変換され、ＤＳＰ４に供給されている。なお、説明を省略したが、ＤＳＰ４とコーディック部３並びにＡＤコンバータ５との間の信号の授受は、ＤＳＰ４の処理可能な形式で行われるようになっている。
既に説明したように、第２ＩＦからＤＳＰ４に供給されるシンボルデータの構成とタイミングは、通信プロトコルと通常綿密な関係を有している。本発明では、これらの関係を考慮して、ＤＳＰ４の制御を行うものである。

図２は、本発明に基づいてＤＳＰ４を制御する場合のデジタル受信信号と、デジタル送信信号との関係を示したタイムチャートであり、図中Ｆはフレーム同期ワード、Ｌはリンク情報、Ｓは低速情報チャネル、Ｐはフレーム先頭に付加されるプリアンブルであり、夫々、アルファベットの頭文字をとって表示している。なお、この例では、フレーム同期ワード検出により同期が確立した後は、それ以降のチャネル情報が取得可能であるものとするが、一般に通信プロトコルが明らかであるから、この条件は満たされる場合が多い。この状態において、既によく知られている手段によって、受信信号の中から１シンボルずつデータを取得し、その都度ＤＳＰ４に割りこみ処理をおこない、１シンボル毎に前記シンボルカウンタ５において加算し、予め設定した計数値になるまでカウントアップする。例えばこの例に示したように、１フレームを１００シンボルに設定した場合は、１００シンボルを計数した時点でカウンタの係数値をゼロにリセットする。
本発明ではシンボルカウンタ５を備え、シンボルを検出する毎に、その数を計数し、先頭のプリアンブル若しくは、その後のフレーム同期ワードを検出すれば、フレーム構成は既知であるから、その時点に検出したシンボルが、１フレーム中のどの位置に当たるかの判別が可能である。従って、その時点、即ち、検出したシンボルがフレーム中のどの位置に当たるか判別できた時点で、シンボルカウタ５の計数値を正しい値に設定することができる。また、同様の計数を繰返し行えば、例えばフェ−ジング等の影響で受信タイミングがずれた場合等は、正しいタイミングに修正することが可能である。この機能は、シンボルタイミングずれ検出手段と、シンボルカウンタ補正手段とに相当するもので、この各手段は、ＤＳＰ処理にて実行できるが、そのための機能ブロックや回路を設けても良い。図２に示す例では、受信シンボル計数によって、シンボル発生タイミングが取得できるので、例えば、１フレームの半分のタイミング（この例ではシンボル数５０）等が、容易に把握できるので、そのタイミングで送信制御を行うことができる。即ち、この機能を利用すれば、無線中継装置等において、受信中の信号を再送信するタイミングを、受信中のシンボル取得タイミングに自由に合わせることが可能となる。

図３は、同期確立時のシンボルカウンタ補正のフローチャートである。この図に示すように、同期処理（Ｓ１）においては、同期が確立したとき（Ｓ２ ＹＥＳ）、予めフレームの構成が既知であるから、そのとき検出したシンボルが１フレーム中の何番目に該当するものかが明らかであるので、それに基づいて前記シンボルカウンタ５の値を適切な値に補正する（Ｓ３）。同様の補正や修正は、フェ−ジング等によりカウンタ値がずれた場合にも有用である。なお、Ｓ２の判定において同期が確立していない場合は（Ｓ２ ＮＯ）、フローを終了するか、スタートに戻って、同様の処理を繰り返す。
また、図４はシンボルイベント管理に関するフローチャートである。この例では、上述したようにシンボルカウンタの計数値を管理しながら、シンボルイベントがどの計数値のときに発生するかがわかっていれば、その計数値を予め設定しておき、その値になると（Ｓ１１ ＹＥＳ）、予定しているシンボルイベントを実行する（Ｓ１２）ことができる。なお、Ｓ１１の判定においてシンボルカウント値がシンボルイベント設定値ではないときは（Ｓ１１ ＮＯ）フローを終了するか、スタートに戻って、同様の処理を繰り返す。
このように、本発明によれば、シンボルカウンタの値に基づいて、可変的にシンボルイベント管理用のバッファへの新たなＩＤ書き込みの追加や削除が何時でも可能になる。即ち、上述した無線中継装置における利用の他にも、受信処理に関連して、シンボルイベント発生の時期が何シンボル先であるかが分かるので、将来のシンボルイベント管理も可能となる。

図５は、シンボルイベント管理用バッファの構成例を示す図である。この例では、ＩＤ１はＬ（リンク情報）送信処理、ＩＤ２はＳ（低速情報チャネル）エンコード処理、ＩＤ３はプリアンブル送信処理、ＩＤ６はＦ（フレーム同期ワード）送信処理、ＩＤ７はＳ（低速情報チャネル）送信処理、を夫々示しており、デジタル受信処理からデジタル送信処理に変わった時のシンボルイベント管理用バッファを内部メモリ１とする。上述したように、受信時に同期がとれており、シンボルカウンタの計数値を送信時にもそのまま利用して、短時間であれば受信中に確立した同期タイミングとその際に発生しているクロック信号をそのまま利用すれば、送信中に新たなシンボル検出が無くてもシンボル発生タイミングの同期が維持できる。そこで、この関係を利用して、例えば、図に示すようにシンボルカウンタ値が３０になったときＩＤ３のプリアンブル送信処理を行い、シンボルカウンタの計数値が５０になったときＩＤ６のフレーム同期ワード送信処理が行われ、シンボルカウンタ値が６０になると、シンボルイベントとして６０が設定されているので、管理用バッファは同図５の内部メモリ２の状態となる。以下同様にして、シンボルカウンタが３０になると、図５の内部メモリ１のＤＩ３が実行される。送信から受信に切り替わった際も、シンボルカウンタにより同期が確保されていれば、受信の同期確立も迅速になる。
本発明によれば、動作処理の基準が従来のＣＯＤＥＣやＡＤコンバータからの入力信号による方式から、シンボル単位を基準とする制御に変更できるので、種々の効果が期待できる。例えば、ＤＳＰのペリフェラルのタイマを使用することなく、タイマ的動作や処理タイミングを取得することが出来る。また、他の通信端末とのタイミング調整も容易となり、更に、同期はずれに対する補正も容易であり、送信から受信への切り替え時に、前回の受信時に取得したタイミングを保つことが可能であることから、種々の処理に関するリンク率の向上も期待できる。
なお、以上の説明において、ＤＳＰ処理が送信と受信の両方を行う場合について例示したが、本発明の実施にあたっては、この例に限らず、受信処理のみの場合や送信処理のみの場合においても適用可能である。更に、積極的に、送信と受信のシンボルタイミングに何等かの関係をもたせた新たな通信プロトコルを採用すれば、種々、一層便利な利用方法が考えられる。

以上、本発明の一例を説明したが、この例に限ることなく他のシステムへの適用や、種々変形が可能であることは云うまでもない。
また、本発明の同期信号検出方法をコンピュータが制御可能なＯＳに従ってプログラミングすることにより、そのＯＳを備えたコンピュータであれば同じ処理方法により制御することができる。
また、同期信号検出プログラムをコンピュータが読み取り可能な形式で記録媒体に記録することにより、この記録媒体を持ち運ぶことにより何処でもプログラムを稼動することができる。
本発明は、上述した実施形態のみに限定されたものではない。上述した実施形態の同期信号検出装置を構成する各機能をそれぞれプログラム化し、あらかじめＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に書き込んでおき、コンピュータに搭載したＣＤ−ＲＯＭドライブのような媒体駆動装置にこのＣＤ−ＲＯＭ等を装着して、これらのプログラムをコンピュータのメモリあるいは記憶装置に格納し、それを実行することによって、本発明の目的が達成されることは言うまでもない。
この場合、記録媒体から読み出されたプログラム自体が上述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体も本発明を構成することになる。
なお、プログラムを格納する記録媒体としては半導体媒体（例えば、ＲＯＭ、不揮発性メモリカード等）、光媒体（例えば、ＤＶＤ、ＭＯ、ＭＤ、ＣＤ等）、磁気媒体（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスク等）等のいずれであってもよい。
また、ロードしたプログラムを実行することにより上述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムの指示に基づき、オペレーティングシステムあるいは他のアプリケーションプログラム等と共同して処理することによって上述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。
市場に流通させる場合には、可搬型の記録媒体にプログラムを格納して流通させたり、インターネット等を介して接続されたサーバコンピュータの記憶装置にプログラムを格納しておき、インターネット等を通じて他のコンピュータに転送することもできる。この場合、このサーバコンピュータの記憶装置も本発明の記録媒体に含まれる。
なお、コンピュータでは、可搬型の記録媒体上のプログラム、または転送されてくるプログラムを、コンピュータに接続した記録媒体にインストールし、そのインストールされたプログラムを実行することによって上述した実施形態の機能が実現される。

本発明を適用したデジタル無線通信機の主要部構成図である。 本発明の一実施形態にかかるＤＳＰ制御例を示すタイムチャートである。 本発明の一実施形態にかかるＤＳＰ制御例を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態にかかるＤＳＰ制御例を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態にかかるシンボルイベント管理用バッファの例を示す図である。

符号の説明

１ マイクロホン、２、８、１１、１５ 増幅器、３ コーディック部、４ ＤＳＰ、５ シンボルカウンタ、６ ＡＤコンバータ、７ プレストークスイッチ、９、１２ レベル調整器、１０ 周波数可変発振器（ＶＣＯ）、１３ スピーカ、１４ ＩＦ増幅器。

Claims (6)

1. フレーム構成とシンボルタイミングとが所定の通信プロトコルに基づいた無線システムに使用するデジタル無線通信機において、音声信号をデジタル信号にコード化する音声コード化制御又は受信復調した音声コード化信号をアナログ信号に復元する音声デコード化制御のいずれかの制御機能を備えたＤＳＰ部と、フレーム同期ワード検出後に取得するシンボル数をカウントするシンボルカウンタと、このシンボルカウンタの計数値に基づいて前記ＤＳＰ部を制御するＤＳＰ制御手段と、を備えたことを特徴とする無線通信機のデジタル信号処理装置。
2. 請求項１に記載の無線通信機のデジタル信号処理装置において、前記シンボル取得タイミングと前記シンボルカウンタの計数値とのずれを検出するシンボルタイミングずれ検出手段と、このずれを補正するように前記カウンタ計数値を修正するシンボルカウンタ補正手段とを備えたことを特徴とする無線通信機のデジタル信号処理装置。
3. フレーム構成とシンボルタイミングとが所定の通信プロトコルに基づいた無線システムに使用するデジタル無線通信機における音声信号をデジタル信号にコード化する音声コード化制御又は受信復調した音声コード化信号をアナログ信号に復元する音声デコード化制御のいずれかの制御機能を備えたＤＳＰ部において、フレーム同期ワード検出後に取得するシンボル数をカウントするシンボルカウント処理と、このシンボルカウント処理結果に基づいて前記ＤＳＰ部を制御するＤＳＰ制御処理と、を備えたことを特徴とする無線通信機のデジタル信号処理方法。
4. 請求項３に記載の無線通信機のデジタル信号処理方法おいて、前記シンボル取得タイミングと前記シンボルカウンタの計数値とのずれを検出するシンボルずれ検出処理と、このずれを補正するように前記カウント値を修正するシンボルカウント値補正処理と、を備えたことを特徴とする無線通信機のデジタル信号処理方法。
5. 請求項３または４記載の無線通信機のデジタル信号処理方法をコンピュータが制御可能にプログラミングしたことを特徴とする無線通信機のデジタル信号処理プログラム。
6. 請求項５記載の無線通信機のデジタル信号処理プログラムをコンピュータが読取可能な形式で記録したことを特徴とする記録媒体。

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