JP2007134975A - Digital modem - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はデジタル変復調装置に関し、特に、良好でない伝送路にも適し、周波数利用効率が高く、構成の簡易なデジタル変復調装置に関する。 The present invention relates to a digital modulation / demodulation device, and more particularly to a digital modulation / demodulation device that is suitable for poor transmission paths, has high frequency utilization efficiency, and has a simple configuration.
従来の狭帯域デジタル変調方式では、伝送信号の周波数の雑音が避けられない場合、送信電力を増大し、C/N比(Carrier to Noise ratio; 搬送波対雑音比)を大きくすればよい。しかし、技術上または法令上の理由により、送信電力には上限がある。このため、伝送帯域内の雑音によって通信障害を受けやすい問題点があった。 In the conventional narrow band digital modulation system, when noise of the frequency of the transmission signal is unavoidable, the transmission power may be increased and the C / N ratio (Carrier to Noise ratio) may be increased. However, there is an upper limit on transmission power for technical or legal reasons. For this reason, there is a problem that communication failure is easily caused by noise in the transmission band.
ところで、シャノンの通信容量定理によれば、通信容量C[bit/s]の上限は、帯域幅B[Hz]、信号電力S[W]、雑音電力N[W]により、次式で与えられる。なお、log2は、2を底とする対数の演算を示す。
C=B log2(1+S/N) …(1)
By the way, according to Shannon's communication capacity theorem, the upper limit of the communication capacity C [bit / s] is given by the following equation by the bandwidth B [Hz], the signal power S [W], and the noise power N [W]. . Note that log 2 indicates a logarithmic operation with 2 as the base.
C = B log 2 (1 + S / N) (1)
式(1)から分かるように、信号電力Sが所定値であるとき、所望の通信容量Cを確保するには、雑音レベルNに応じて、帯域幅Bを広くとればよい。これを具現化した通信方式に、スペクトル拡散(spectrum spread; SS)方式があり、その主なものに、周波数ホッピング(Frequency Hopping; FH)方式と、直接拡散(Direct Spread / Direct Sequence; DS)方式とがある。 As can be seen from the equation (1), when the signal power S is a predetermined value, the bandwidth B can be widened according to the noise level N in order to secure a desired communication capacity C. The communication system that embodies this is the spectrum spread (SS) system, and the main ones are the frequency hopping (FH) system and the direct spread (Direct Spread / Direct Sequence; DS) system. There is.
周波数ホッピング方式では、原信号のスペクトルを、短周期で切り替えて(ホッピングして)広帯域に拡散させている。このため、送信端および受信端の両方に、高速に動作する高精度な周波数シンセサイザ(ミキサ)が必要であり、ホッピングした個々の信号に障害を受けるとビット誤りを生じるため、冗長符号による伝送と、誤り訂正回路とが必要である。このため、一般に、変復調装置が複雑となり費用がかかる問題点がある。 In the frequency hopping method, the spectrum of the original signal is switched (hopped) in a short period and spread over a wide band. For this reason, a high-accuracy frequency synthesizer (mixer) that operates at high speed is required at both the transmitting end and the receiving end, and if a fault occurs in each hopped signal, a bit error occurs. An error correction circuit is required. For this reason, in general, the modem is complicated and expensive.
直接拡散方式では、原信号のスペクトルを、拡散符号を用いて直接的に広帯域に拡散させている。このため、周波数ホッピング方式と比較すると、一般に、変復調装置の構成が簡易であり費用が安価である利点がある。 In the direct spreading method, the spectrum of the original signal is directly spread over a wide band using a spreading code. For this reason, compared with the frequency hopping method, there is generally an advantage that the configuration of the modem is simple and the cost is low.
しかし、伝送路中の信号は、群遅延の影響を受けて劣化する。この影響は、自由空間の電波伝搬による無線伝送路でよりも、各種線路や接続点を複雑に経由する有線伝送路でのほうが大きくなる。これにより、受信端で、受信信号と拡散符号との相関ピークが複数検出され、復調が困難になる問題点があった。 However, the signal in the transmission line deteriorates due to the influence of the group delay. This influence is greater in a wired transmission path that passes through various lines and connection points in a complicated manner than in a wireless transmission path by radio wave propagation in free space. As a result, a plurality of correlation peaks between the received signal and the spread code are detected at the receiving end, which makes it difficult to demodulate.
そこで、従来、アンテナで受信した信号をアンプで増幅した後、静磁波フィルタにより周波数軸上でその飽和レベルよりもレベルの高い信号を制限する狭帯域妨害波除去回路と、遅延合成を行うレイク合成器またはPDI(Postdetection Integration)受信機とを備えた「スペクトル拡散通信装置」が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, conventionally, a signal received by an antenna is amplified by an amplifier, and then a narrowband interference wave removal circuit that limits a signal whose level is higher than its saturation level on the frequency axis by a magnetostatic filter, and rake synthesis that performs delay synthesis There has been proposed a “spread spectrum communication apparatus” including a receiver or a PDI (Postdetection Integration) receiver (see, for example, Patent Document 1).
また、従来、1/−1の2値の入力信号に対し、振幅周波数特性が一定で、かつ位相が周波数の二乗に比例して変化するスイープ信号を1に対応させ、このスイープ信号の時間軸を反転させた信号を−1に対応させた「デジタル変復調装置」が提案されている(例えば、特許文献2参照)。 Conventionally, for a binary input signal of 1/1, a sweep signal whose amplitude frequency characteristic is constant and whose phase changes in proportion to the square of the frequency is made to correspond to 1, and the time axis of this sweep signal There has been proposed a “digital modulation / demodulation device” in which a signal obtained by inverting the signal corresponds to −1 (see, for example, Patent Document 2).
また、従来、複数のアンテナ素子と、対応する無線受信部とを備え、これらの無線受信部における受信信号の遅延特性および振幅特性を補正するためのキャリブレーション信号を無線受信部へ入力する「アレーアンテナ無線受信装置のキャリブレーション装置」が提案されている(例えば、特許文献3参照)。 In addition, conventionally, a plurality of antenna elements and corresponding radio receiving units are provided, and a calibration signal for correcting delay characteristics and amplitude characteristics of received signals in these radio receiving units is input to the radio receiving unit. An antenna wireless receiver calibration apparatus ”has been proposed (see, for example, Patent Document 3).
また、従来、データとパイロットとをQPSK変調して狭帯域の複素ベースバンド信号を生成し、この信号を分岐した各々を拡散変調してなるサブキャリアを多重して、パイロット信号を付加した送信信号を出力するマルチキャリヤ CDMA送信装置とともに用いるマルチキャリヤ CDMA受信装置が提案されている(例えば、特許文献4参照)。 Conventionally, a transmission signal in which data and pilot are QPSK modulated to generate a narrow-band complex baseband signal, and subcarriers obtained by spreading each of the branched signals are multiplexed to add a pilot signal. Has been proposed (see, for example, Patent Literature 4).
しかし、従来の「スペクトル拡散通信装置」(特許文献1記載)では、静磁波フィルタは、狭帯域の妨害波を除去する目的で設けられているが、拡散信号のレベルは周波数および時間によって特定できず、狭帯域妨害波の周波数は不定であるのが常であるから、受信信号から狭帯域妨害波を充分に除去することは難しい。そもそも、直接拡散方式においては、狭帯域妨害波成分は、復調時の逆拡散により広帯域で低レベルの成分となるので、通常無視できるものである。また、レイク合成器またはPDI受信機は、静磁波フィルタによって群遅延を生じた信号を合成するためのものであり、静磁波フィルタを備えなければ、これらもまた不要である。したがって、この「スペクトル拡散通信装置」は、構成が複雑であり、また、群遅延が生じやすい伝送路に適用するには適当でない問題点があった。 However, in the conventional “spread spectrum communication device” (described in Patent Document 1), the magnetostatic wave filter is provided for the purpose of removing the narrowband interference wave, but the level of the spread signal can be specified by the frequency and time. In addition, since the frequency of the narrowband jamming wave is usually indefinite, it is difficult to sufficiently remove the narrowband jamming wave from the received signal. In the first place, in the direct spreading method, the narrow-band interference wave component becomes a low-level component in a wide band due to despreading at the time of demodulation, and thus can normally be ignored. The rake combiner or the PDI receiver is for synthesizing a signal in which a group delay is caused by a magnetostatic wave filter, and if a magnetostatic wave filter is not provided, these are also unnecessary. Therefore, the “spread spectrum communication apparatus” has a complicated configuration and has problems that are not suitable for application to a transmission line in which group delay is likely to occur.
また、従来の「デジタル変復調装置」(特許文献2記載)では、“1”に対応するスイープ信号は、時間軸上の先頭付近で周波数が高く、後尾に行くに従って周波数が低くなっていて、“0”に対応するスイープ信号は、時間軸上の先頭付近で周波数が低く、後尾に行くに従って周波数が高くなっている。したがって、1つのスイープ信号を送信する間、占有周波数帯幅は狭く、かつ、連続的に一方向(周波数が高い方向または低い方向)へ変化する。したがって、比較的短い時間窓で送信信号を観察すると、一部の周波数しか用いられず、また、スイープ信号の前端または後端は無信号に近い状態になるため、周波数利用効率が悪い問題点があった。 Further, in the conventional “digital modulation / demodulation device” (described in Patent Document 2), the sweep signal corresponding to “1” has a high frequency in the vicinity of the head on the time axis, and the frequency decreases toward the tail. The sweep signal corresponding to 0 ″ has a low frequency near the beginning on the time axis, and the frequency increases toward the tail. Therefore, during transmission of one sweep signal, the occupied frequency bandwidth is narrow and continuously changes in one direction (the direction in which the frequency is high or low). Therefore, when the transmission signal is observed in a relatively short time window, only a part of the frequency is used, and the front end or the rear end of the sweep signal is almost in the state of no signal. there were.
また、従来の「アレーアンテナ無線受信装置のキャリブレーション装置」(特許文献3記載)では、複数のアンテナを備えているためにアンテナ間で異なる遅延特性および振幅特性が揃うように補正するものである。つまり、伝送路たる自由空間における遅延特性を揃えるものではなく、例えば、有線伝送路で生じがちな伝送路における群遅延には対処できない問題点があった。 Further, the conventional “calibration apparatus for array antenna wireless reception device” (described in Patent Document 3) is provided with a plurality of antennas, and therefore corrects delay characteristics and amplitude characteristics that are different among the antennas. . That is, the delay characteristics in the free space as the transmission path are not uniform, and there is a problem that, for example, the group delay in the transmission path that tends to occur in the wired transmission path cannot be dealt with.
また、前記マルチキャリヤ CDMA送信装置(特許文献4記載)では、各チャネル(サブキャリア)の周波数スペクトルは、周波数拡散変調によって帯域が広がるが、そのプロファイル自体は、元の狭帯域変調信号のスペクトルのプロファイルを周波数方向に引き延ばした形状のままである。したがって、適切にフィルタリングを行ったとしても、各チャネルの平均電力の周波数スペクトルのプロファイルは山型になり、帯域の周縁部では電力密度が低くなるため、周波数利用効率が低い問題点があった。ここで、周波数利用効率を上げるため、チャネル数(分岐数)を増やすと、乗算器の数が増え、逆離散フーリエ変換の演算量が膨大になるため、回路規模が増大して、装置が複雑になる問題点があった。 In the multi-carrier CDMA transmitter (described in Patent Document 4), the frequency spectrum of each channel (subcarrier) is widened by frequency spread modulation, but the profile itself is the spectrum of the original narrowband modulated signal. The profile is still stretched in the frequency direction. Therefore, even if filtering is performed appropriately, the profile of the frequency spectrum of the average power of each channel has a mountain shape, and the power density is low at the peripheral portion of the band. Here, increasing the number of channels (number of branches) to increase frequency utilization efficiency increases the number of multipliers and the amount of computation of inverse discrete Fourier transform, which increases the circuit scale and makes the device complex. There was a problem to become.
さらに、直接拡散方式では、ビットレートが同一である場合、送信端でより速いチップレートで周波数拡散を行い、より広い周波数帯域の信号が生成して伝送すれば、伝送路のS/N比がより低くても、受信端で伝送データを復調できる。しかし、チップレートが速くなると、より広い帯域に信号が拡散されて群遅延の影響を受けやすくなり、そして、伝送路で伝送信号に加わる群遅延が、チップレートの半分以上になると、拡散符号間で符号干渉が発生するため、受信側で逆拡散が行えず、伝送データを復調できなくなる問題点があった。 Furthermore, in the direct spreading method, when the bit rate is the same, if the signal is spread at a higher chip rate at the transmitting end, and a signal in a wider frequency band is generated and transmitted, the S / N ratio of the transmission path is increased. Even if it is lower, transmission data can be demodulated at the receiving end. However, if the chip rate is increased, the signal is spread over a wider band and is easily affected by the group delay, and if the group delay applied to the transmission signal in the transmission path is more than half of the chip rate, it is between the spreading codes. Since code interference occurs at the receiving end, despreading cannot be performed on the receiving side, and transmission data cannot be demodulated.
なお、無線通信では、自由空間を伝送路とするので、群遅延は比較的小さく、また、マルチパス経路遅延が1チップ長より長ければ、レイク受信を行って、処理利得を積算できる。しかし、有線伝送では、伝送路中の中継点や接続点などで群遅延が生じやすいため、チップレートを上げると、ビット誤り率が上昇する。したがって、有線通信では、伝送路の状態が不良である場合(例えば、S/N比が低い場合や、雑音レベルNが不安定である場合)、式(1)に従って、拡散率を上げ帯域幅Bを拡げて対処しようとしても、群遅延の影響を受け拡散されたシンボル同士が符号干渉することにより、受信端で拡散復調を行っても伝送データが正常に復調されないことがある問題点があった。 In wireless communication, since free space is used as a transmission path, the group delay is relatively small, and if the multipath path delay is longer than one chip, rake reception can be performed to integrate the processing gain. However, in wire transmission, a group delay is likely to occur at a relay point or a connection point in the transmission path, so that the bit error rate increases when the chip rate is increased. Therefore, in wired communication, when the state of the transmission path is poor (for example, when the S / N ratio is low or the noise level N is unstable), the bandwidth is increased according to equation (1). Even if it is attempted to cope with the problem by expanding B, there is a problem in that transmission data may not be demodulated normally even if spreading demodulation is performed at the receiving end due to code interference between the spread symbols due to the influence of group delay. It was.
そこで、本発明は、良好でない伝送路にも適し、周波数利用効率が高く、構成の簡易なデジタル変復調装置を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a digital modulation / demodulation device that is suitable for an unsatisfactory transmission line, has high frequency utilization efficiency, and has a simple configuration.
前記課題を解決するため、本発明のデジタル変復調装置は、スペクトル拡散され情報データを表す情報信号を用いて当該情報データを伝送するためのデジタル変復調装置であって、所定の周波数帯域幅内において電力密度が概略一定であり鋭い自己相関特性を有する拡散信号を表し所定サンプル数からなる拡散信号データを、当該拡散信号の時間順に対応した当該サンプルごとの格納位置に格納した拡散信号メモリ、前記情報データに応じて前記格納位置内の読出開始位置を決定する読出開始位置決定手段、前記拡散信号メモリから、前記所定サンプル数分の前記拡散信号データを、前記読出開始位置から前記時間順に順次出力させ、最後の前記格納位置から読み出し終わったときは最初の前記格納位置に戻って引き続き出力させ変調データを形成する開始位置変調手段と、および、前記開始位置変調手段に続けて前記拡散信号データを所定ガードインターバル長分読み出しガードインターバルデータを形成するガードインターバル付加手段、を含み、前記変調データに前記ガードインターバルデータが付加された情報信号データを出力する変調回路と、前記変調回路から出力された前記情報信号データをデジタル−アナログ変換して前記情報信号を生成するD−A変換器と、を具備したことを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, a digital modulation / demodulation device according to the present invention is a digital modulation / demodulation device for transmitting information data using an information signal that is spread spectrum and represents information data, and has power within a predetermined frequency bandwidth. A spread signal memory in which spread signal data representing a spread signal having a substantially constant density and having sharp autocorrelation characteristics and having a predetermined number of samples is stored in a storage position for each sample corresponding to the time order of the spread signal; and the information data A read start position determining means for determining a read start position in the storage position according to the spread signal memory, the spread signal data for the predetermined number of samples from the read start position sequentially output in the order of time, When reading from the last storage position is completed, the modulation data is returned to the first storage position and output continuously. Start position modulation means for forming, and guard interval addition means for reading the spread signal data by a predetermined guard interval length and forming guard interval data following the start position modulation means, and the guard interval is included in the modulation data. A modulation circuit for outputting information signal data to which data is added; and a DA converter for generating the information signal by performing digital-analog conversion on the information signal data output from the modulation circuit. It is characterized by.
本発明によれば、通信条件の良好でない場合であってもデータ伝送を行えるデジタル変復調装置を、簡易な構成により実現できる。 According to the present invention, a digital modulation / demodulation apparatus that can perform data transmission even when communication conditions are not favorable can be realized with a simple configuration.
次に、添付した図面を参照し、本発明による実施形態について詳細に説明する。まず、図1から図6までを参照し、本発明による第1実施形態について説明する。 Next, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, a first embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS.
(第1実施形態)
図1に示すように、本発明による第1実施形態のデジタル変復調装置101は、一端が情報装置(図示せず)に接続され、他端が伝送路(図示せず)に接続されて、この情報装置によるこの伝送路を通じた離散的情報(情報データ)の送受信を媒介するための装置である。つまり、デジタル変復調装置101は、情報装置から情報データ(送信データ)を入力されると、これを基に伝送信号(送信信号)を生成して伝送路へ送出し、伝送路から伝送信号(受信信号)を受信すると、これを基に情報データ(受信データ)を取り出して情報装置へ出力する機能を有する。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the digital modulation / demodulation device 101 according to the first embodiment of the present invention has one end connected to an information device (not shown) and the other end connected to a transmission line (not shown). It is a device for mediating transmission / reception of discrete information (information data) through this transmission path by an information device. That is, when the digital modulation / demodulation apparatus 101 receives information data (transmission data) from the information apparatus, the digital modulation / demodulation apparatus 101 generates a transmission signal (transmission signal) based on the data and transmits the transmission signal to the transmission path, and transmits the transmission signal (reception) from the transmission path. When the signal is received, information data (received data) is extracted based on the received signal and output to the information device.
なお、情報データ(送信データおよび受信データ)は、例えば、単極性NRZ(Non Return to Zero)信号などの2値のベースバンド信号によってシリアル伝送されものとして説明するが、離散的な値を直接的に取り扱える信号であれば、他の信号方式や伝送方式を用いることも可能である。また、伝送信号(送信信号および受信信号)は、スペクトル拡散信号であって、前記したベースバンド信号のナイキスト周波数に対し、例えば数十倍から数千倍程度の占有周波数帯域を有する広帯域信号である。 The information data (transmission data and reception data) will be described as being serially transmitted by a binary baseband signal such as a unipolar NRZ (Non Return to Zero) signal. It is possible to use other signal systems and transmission systems as long as the signals can be handled. The transmission signal (transmission signal and reception signal) is a spread spectrum signal, and is a wideband signal having an occupied frequency band of, for example, several tens to several thousand times the Nyquist frequency of the baseband signal. .
情報装置は、デジタル変復調装置101へ送信データを送り、デジタル変復調装置101から受信データを受ける機能を有し、典型的には、通信ポートを有するパーソナルコンピュータやPDA(Personal Digital Assistance; 携帯情報端末)などである。 The information device has a function of sending transmission data to the digital modulation / demodulation device 101 and receiving reception data from the digital modulation / demodulation device 101. Typically, the information device is a personal computer having a communication port or a PDA (Personal Digital Assistance; personal digital assistant). Etc.
伝送路は、有線伝送路または無線伝送路のいずれでもよい。例えば、家庭などにおける電灯線を利用して電力線搬送通信を行ったり、加入電話の加入者線をデジタル加入者線(Digital Subscriber Line; DSL)として利用したりできる。無線伝送路を利用する場合、デジタル変復調装置101は、周波数変換器や電力増幅器などを介して、空中線および給電線を含む空中線系(いずれも図示せず)に接続される。 The transmission path may be either a wired transmission path or a wireless transmission path. For example, power line carrier communication can be performed using a power line in a home or the like, or a subscriber line of a subscriber telephone can be used as a digital subscriber line (DSL). When a wireless transmission path is used, the digital modulation / demodulation apparatus 101 is connected to an aerial system (both not shown) including an aerial line and a feed line via a frequency converter, a power amplifier, and the like.
デジタル変復調装置101は、送信データを送信信号に変換出力する送信部10と、受信信号を受信データに変換出力する受信部40と、デジタル変復調装置101内の各部へクロック信号を供給するクロック発生器30とを具備している。
The digital modulation / demodulation apparatus 101 includes a
クロック発生器30は、送信信号および受信信号を、時間軸上で離散して取り扱うための単位であるサンプル周期と同じクロック周期を有し、そのクロック周期ごとのタイミングを示すクロック信号を発生する回路である。
The
次に、図1から図4を参照し、送信部10について、詳細に説明する。
Next, the
図1に示すように、送信部10は、送信制御回路11と、アドレス生成回路12と、拡散信号メモリ13と、同期信号メモリ14と、符号反転器15と、切替回路16と、D−A変換器17(デジタル−アナログ変換器)と、を具備している。
As illustrated in FIG. 1, the
送信制御回路11は、送信データを送信信号へ変調するため、送信部10内の各部を制御する機能を有する。デジタル変復調装置101へ入力された送信データは、送信部10内の送信制御回路11へ入力される。送信制御回路11は、まず、この送信データを2ビット単位にまとめる。そして、この2ビットの送信データのうち、上位ビットに応じた極性を表す極性信号を生成して符号反転器15へ出力し、下位ビットのデータは、アドレス生成回路12へ出力する。この極性が、上位ビットが“0”のとき“正”となり、“1”のとき“負”となる場合について説明するが、各々逆の値となるように構成することもできる。さらに、送信制御回路11は、後記する同期信号メモリ14からの同期信号データの出力終了のタイミングを検出し、切替回路16を制御する切替信号を生成する機能を有する。
The
同期信号メモリ14および拡散信号メモリ13は、各々後記するデータを格納する記憶機能を有し、アドレス“0”から“M−1”までのM個の連続したアドレスよって、格納位置が位置づけられている。これらの詳細については、後記する。
The
アドレス生成回路12は、入力されたデータの値(前記した2ビットのうちの下位ビットの値)に応じてアドレスを生成し、クロック信号に応じて出力する機能を有する。アドレス生成回路12は、入力データ(前記の下位ビット)の“0”および“1”の2値に、“0”から“M−1”までから選ばれる2値を対応させることにより、開始位置(同期信号メモリ14および拡散信号メモリ13のアドレスのいずれか)を決定する。一例として、入力値“0”に開始位置“0”を対応させ、入力値“1”に開始位置“M/2”を対応させる場合について説明するが、他の開始位置の組み合わせをとるように構成してもよい。この場合、これら2種類の開始位置(アドレス)の差は、“M/2”であることが好ましい。
The
したがって、図2に示すとおり、送信制御回路11によって2ビットごとにまとめた送信データに対し、極性信号が示す極性と、アドレス生成回路12が生成する開始位置との組み合わせが得られる。
Therefore, as shown in FIG. 2, for the transmission data collected every two bits by the
これにより、図2に示す表のとおり、送信制御回路11によってまとめられた2ビットの送信データに従い、符号反転器15により拡散符号の極性が反転または非反転となるとともに、拡散信号メモリ13が出力を行う最初のアドレスが決定される。こうして、送信信号中の1つの情報信号において、信号の極性と、信号の波形の時間軸上のずれとの組み合わせによって、2ビットの送信データの値が表現されることとなる。
As a result, as shown in the table of FIG. 2, the polarity of the spread code is inverted or non-inverted by the
同期信号メモリ14は、同期信号のサンプリングデータであるMサンプル分の同期信号データを、サンプル番号順に、アドレスの昇順に対応させて記憶している。この同期信号は、後記する受信部40のA−D変換器47によって同期信号データに変換でき、この同期信号データによって、同期信号データに続く情報信号データ(後記)の始点が検出可能なものであればよい。
The
拡散信号メモリ13は、拡散信号のサンプリングデータであるMサンプル分の拡散信号データを、サンプル番号順に、アドレスの昇順に対応させて記憶している。
The
図3(a)に示すように、拡散信号は、拡散信号データをD−A変換器17によって変換することにより得られ、信号レベルが雑音状に変化する疑似雑音(Pseudo Noise; PN)信号である。
また、図3(b)に示すように、この拡散信号は、非常に急峻な自己相関特性を有している。
さらに、この拡散信号は、所望の帯域内において、ほぼ一定の電力密度を有するものとする。つまり、この拡散信号の電力密度の周波数スペクトルは、所定帯域内で平坦な、矩形に近いプロファイルを呈するものが好ましい。
As shown in FIG. 3A, the spread signal is a pseudo noise (PN) signal obtained by converting the spread signal data by the
As shown in FIG. 3B, this spread signal has a very steep autocorrelation characteristic.
Further, the spread signal is assumed to have a substantially constant power density in a desired band. That is, it is preferable that the frequency spectrum of the power density of the spread signal exhibits a flat profile close to a rectangle within a predetermined band.
周波数スペクトルが平坦で自己相関性の高い拡散信号を生成するには、例えば、次のようにして行う。すなわち、まず、所望の帯域内において離散周波数のスペクトルデータをランダムに生成し、このデータをIFFT(高速逆フーリエ変換)処理して、この信号の時間軸サンプリングデータを作成する。そして、同様なデータを、複数作成する。次に、これらのデータの自己相関性を各々求め、その中から自己相関性の良好な(相関値ピークが鋭く、スプリアスが少ない)ものを選択し、拡散信号データとする。 In order to generate a spread signal having a flat frequency spectrum and high autocorrelation, for example, the following process is performed. That is, first, discrete frequency spectrum data is randomly generated within a desired band, and this data is subjected to IFFT (Fast Inverse Fourier Transform) processing to create time-axis sampling data of this signal. A plurality of similar data is created. Next, the autocorrelation of each of these data is obtained, and one having good autocorrelation (sharp correlation value peak and few spurious) is selected from the data, and is set as spread signal data.
この拡散信号データは、他の計算機(図示せず)などであらかじめ計算して、拡散信号メモリ13,43に格納しておけばよい。このため、通信するごとに疑似拡散符号を生成するための回路が不要となり、回路規模を縮小化できる。
The spread signal data may be calculated in advance by another computer (not shown) or the like and stored in the
図1に戻り、アドレス生成回路12は、決定した開始位置から始まるM+G個のアドレスを、クロック発生器30からのクロック信号に同期して、同期信号メモリ14および拡散信号メモリ13へ出力する。出力したアドレスが最終の“M−1”に達したときは、アドレス“0”に戻り、同様に出力を行う。
Returning to FIG. 1, the
ここで、G個分のアドレスは、後記するガードインターバルを生成するために付加されている。ガードインターバル長が64サンプル分である場合について説明するが、伝送路の群遅延が大きいときは、ガードインターバル長を長くし、小さいときは短くする。群遅延の影響が実質的に現れない場合は、ガードインターバルを設けなくてもよい。 Here, G addresses are added to generate a guard interval to be described later. Although the case where the guard interval length is 64 samples will be described, the guard interval length is increased when the group delay of the transmission path is large, and is shortened when the transmission delay is small. If the effect of group delay does not substantially appear, it is not necessary to provide a guard interval.
つまり、アドレス生成回路12は、入力データが“0”のとき、アドレス“0”から“M−1”までと、これに引き続いて、アドレス“0”から“G−1”までとを出力する。同様に、入力データが“1”のとき、アドレス“M/2”から“M−1”までと、これに引き続いて、アドレス“0”から“M/2−1+G”までを出力する。具体的には、入力データが“0”のとき、アドレス“0”から“255”までと、“0”から“63”までとが出力され、また、入力データが“1”のとき、アドレス“128”から“255”までと、“0”から“191”までとが出力される。
That is, when the input data is “0”, the
符号反転器15は、クロック発生器30からのクロック信号に同期して、拡散信号メモリ13から1サンプル分のデータが入力されるごとに、送信制御回路11から入力された極性信号に従って、このデータが示す信号の極性が、非反転のまま、あるいは、反転されるように演算処理を行って、切替回路16へ出力する機能を有する。具体的には、極性信号が“正”のときは、このデータは非反転のまま出力され、極性信号が“負”のときは、このデータは反転されて出力される。これにより、送信制御回路11によってまとめられた2ビットの送信データの上位ビットが表現されることとなる。
The
切替回路16は、送信制御回路11からの切替信号に従い、同期信号メモリ14の出力と、符号反転器15からの出力とを切り替えて、D−A変換器17へ出力する機能を有する。
The switching
D−A変換器17は、切替回路16から入力されたデータを基にデジタル−アナログ変換を行って送信信号を生成し、伝送路へ送出する。
The
図4(a)に示すように、送信信号は、先頭の同期フレームD0において送信される同期信号と、これに続く情報フレームD1,D2,…,Dkにおいて各々送信される情報信号からなる。同期信号は、フレーム同期を与えるための信号であるから、入力データの値は表現しない。情報信号は、各々、入力データの2ビットずつを表現している。したがって、この送信信号によれば、2×kビットの送信データが伝送できる。 As shown in FIG. 4A, the transmission signal is composed of a synchronization signal transmitted in the leading synchronization frame D0 and information signals transmitted in information frames D1, D2,. Since the synchronization signal is a signal for providing frame synchronization, the value of the input data is not expressed. Each information signal represents two bits of input data. Therefore, according to this transmission signal, 2 × k-bit transmission data can be transmitted.
図4(b)に示すように、情報信号は、前記した2ビット分の入力データの下位ビットに従って拡散信号の時間軸を変えて変調した後、この信号の先頭部分を複写して後端に付加してガードインターバルを生成し、さらに、この入力データの上位ビットに従って、極性(正負)を反転/非反転処理したものと等価である。 As shown in FIG. 4B, the information signal is modulated by changing the time axis of the spread signal in accordance with the lower bits of the input data for 2 bits, and then the head part of this signal is copied to the rear end. In addition, a guard interval is generated, and the polarity (positive / negative) is inverted / non-inverted according to the upper bits of the input data.
この情報信号は、前部の第1サンプルから第256サンプルまでの信号が変調信号の本体であり、後部の第257サンプルから第320サンプルまでの信号が、第1サンプルから第64サンプルまでの信号をコピーしたガードインターバル信号である。 In this information signal, the signal from the first sample to the 256th sample in the front is the main body of the modulation signal, and the signal from the 257th sample to the 320th sample in the rear is the signal from the first sample to the 64th sample. Is a guard interval signal obtained by copying.
このデジタル変復調装置101では、伝送路における群遅延を回避するため、1符号周期に相当する信号に、所定長のガードインターバルを付加して、送信信号を生成している。そのため、拡散信号メモリ13から1符号周期分のデータを読み出した後に、先頭のアドレスに戻り、ガードインターバル長に相当するデータを読み出し、先に読み出したデータに、ガードインターバルとして後に読み出したデータを付加し、送信波形データを生成している。
In this digital modulation / demodulation apparatus 101, a transmission signal is generated by adding a guard interval of a predetermined length to a signal corresponding to one code period in order to avoid group delay in the transmission path. Therefore, after reading the data for one code period from the
この情報信号は、アドレス“0”からアドレス“255”までの拡散信号データに続けて、アドレス“0”からアドレス“63”までの拡散信号データを出力させ、こうして得られたサンプリングデータ列を基に、ガードインターバルが付加された送信信号を生成している。この場合、ガードインターバル長は64サンプル分であり、送信データの2ビットに対応する送信信号の長さは320サンプル分である。 This information signal outputs the spread signal data from the address “0” to the address “63” following the spread signal data from the address “0” to the address “255”, and based on the sampling data string thus obtained. In addition, a transmission signal to which a guard interval is added is generated. In this case, the guard interval length is 64 samples, and the length of the transmission signal corresponding to 2 bits of transmission data is 320 samples.
次に、再び図1から図4を参照し、受信部40について詳細に説明する。
Next, the receiving
図1に戻り、受信部40は、A−D変換器47と、GI除去回路44と、同期検出器45と、受信制御回路41と、アドレス生成回路42と、拡散信号メモリ43と、相関器50aと、相関器50bと、最大値検出回路46とを具備している。受信部40に入力された受信信号は、A−D変換器47へ入力される。この受信信号は、伝送中に、群遅延、信号電力の低下、あるいは雑音成分の重畳などの影響を受けていることもあるが、復調処理に当たっては送信信号と同様に取り扱えるものである。
Returning to FIG. 1, the receiving
A−D変換器47は、受信信号を入力されると、アナログ−デジタル変換を行い、受信信号を表すデータ列である受信信号データを生成する機能を有する。A−D変換器47は、伝送路の種類や状態に応じて、前置増幅器や帯域透過フィルタ(いずれも図示せず)などを含んでいるものとする。前記したように、送信信号と受信信号とは実質的に等価であるため、D−A変換器17へ入力される送信信号データと、A−D変換器47から出力される受信信号データとは、実質的に等価である。
When the reception signal is input, the
同期検出器45は、A−D変換器47からの受信信号データを監視し、受信信号データ中から同期信号データを検出すると、情報フレームのフレーム同期を与えるトリガ信号を生成する。同期検出器45はさらに、この受信信号データを監視し、情報フレームの開始ごとにトリガ信号を生成する。これらのトリガ信号は、受信部40内の各部へ供給される。
The
GI除去回路44は、情報フレームごとに、受信信号データからGI(ガードインターバル)分を除去して、そのデータ(変調データ)を、クロック発生器30からのクロック信号に同期させて出力する機能を有する。GI除去回路44は、具体的には、1情報フレーム分、320サンプルからなる情報信号から、64サンプルからなるガードインターバルを取り除くため、前方の第1サンプルから第256サンプルまでを取り出して出力し、後方の第257サンプルから第320サンプルは取り除き(つまり、後段の相関処理で使用しない)、1サンプルごとに順次出力する。あるいは、前端からの64サンプル分と、後端からの64サンプル分とは、原理的に同一であるため、前方の第1サンプルから第64サンプルを取り除き、後方の第65サンプルから第320サンプルを出力するようにしてもよい。
The
受信制御回路41は、同期検出器45からのトリガ信号およびクロック発生器30からのクロック信号に従って、アドレス生成回路42および最大値検出回路46など、受信部40内の各部を制御するための回路である。
The
アドレス生成回路42は、受信制御回路41の制御により、次のようにアドレスを生成し、情報フレームの始点に応じて、前記したクロック信号に同期させて出力する機能を有する。端的に表現すれば、アドレス生成回路42は、入力データの値が異なるアドレス生成回路12の2つ分と同等の機能を有する。すなわち、アドレス生成回路42は、(1)アドレス“0”から“255”までの第1のアドレス列と、(2)アドレス“128”から“255”までと“0”から“127”とからなる第2のアドレス列とを生成し、それぞれ1アドレスごとに(つまり、同時的に2アドレスずつ)出力する。
The
拡散信号メモリ43は、前記した拡散信号メモリ13と同一の拡散信号データを同様なアドレスに格納している。拡散信号メモリ43はさらに、アドレス生成回路12から入力された第1のアドレス列に従って、相関器50aへ拡散信号データを出力し、また、第2のアドレス列に従って、相関器50bへ拡散信号データを出力する同時出力機能を有している。
The
したがって、情報フレームごとに、相関器50aへは、第1サンプルから第256サンプルまでの拡散信号データが順次入力され、相関器50bへは、第129サンプルから第256サンプルまでと第1サンプルから第128サンプルまでとからなる拡散信号データが順次入力される。
Therefore, for each information frame, spread signal data from the first sample to the 256th sample is sequentially input to the
相関器50aおよび相関器50bは、積和演算器であり、各々同一の構成でよい。相関器50aは、乗算器51aおよび積算器52aを具備し、相関器50bは、乗算器51bおよび積算器52bを具備している。相関器50aにおいて、乗算器51aは、GI除去回路44からの変調データと、拡散信号メモリ43からの拡散信号データとを、クロック発生器30からのクロック信号に同期して、1サンプルごとに乗算し、その乗算値を、積算器52aへ出力する。積算器52aは、この乗算値を積算した積算値、すなわち相関値Caを、最大値検出回路46へ出力する。同様に、相関器50bにおいても、乗算器51bおよび積算器52bによって処理を行い、相関値Cbを、最大値検出回路46へ出力する。
The
なお、受信制御回路41は、同期検出器45からのトリガ信号に応じて、積算器52aおよび積算器52bへリセット信号を出力する。これにより、積算器52aおよび積算器52bは、情報フレームの開始ごとに、積算値がリセットされる。
The
最大値検出回路46は、相関値Caおよび相関値Cbの組み合わせに基づいて、2ビットずつ受信データを生成し、受信部40外(の情報装置(図示せず))へ出力する機能を有する。
The maximum
具体的には、相関値Ca,Cbが正の大きさを有する閾値より大きければ、正の相関があったと判断し、相関値Ca,Cbが負の大きさを有する閾値より小さければ、負の相関があったと判断する。そして、相関値Caまたは相関値Caのいずれかが正の相関を示しているとき、上位ビットを“0”に決定し、負の相関を示しているとき、上位ビットを“1”に決定する。続いて、相関値Caが相関を示しているとき、下位ビットを“0”に決定し、相関値Cbが相関を示しているとき、下位ビットを“1”に決定する。こうして、2ビット分の受信データが生成され、受信部40外へ出力される。なお、これらの条件が満たされない場合は、受信データは不定であり、出力は行われない。
Specifically, if the correlation values Ca and Cb are larger than a threshold value having a positive magnitude, it is determined that there is a positive correlation. If the correlation values Ca and Cb are smaller than a threshold value having a negative magnitude, a negative value is determined. Judge that there was a correlation. When either the correlation value Ca or the correlation value Ca indicates a positive correlation, the upper bit is determined as “0”, and when the correlation value Ca indicates a negative correlation, the upper bit is determined as “1”. . Subsequently, when the correlation value Ca indicates correlation, the lower bit is determined as “0”, and when the correlation value Cb indicates correlation, the lower bit is determined as “1”. In this way, reception data for 2 bits is generated and output to the outside of the receiving
これをまとめると、次の通りとなる。これは、図2に示す表と対応する。
―――――――――――――――――
相関値 相関値 出力される
Ca Cb 受信データ
―――――――――――――――――
正 0 00
0 正 01
負 0 10
0 負 11
―――――――――――――――――
This is summarized as follows. This corresponds to the table shown in FIG.
―――――――――――――――――
Correlation value Correlation value Output Ca Cb received data ―――――――――――――――――
0 positive 01
Negative 0 10
0
―――――――――――――――――
次に、図5および図6を参照し、相関処理からデータ生成処理までの具体例について説明する。 Next, a specific example from the correlation process to the data generation process will be described with reference to FIGS.
図5(a)に示すように、極性が正で開始位置が“0”の信号が入力されると、図5(b)に示すように、相関器50a(グラフのCa)および相関器50b(グラフのCb)は、各々、積算した相関値Caおよび相関値Cbを出力する。1拡散信号周期である256サンプル後の積算値(相関値Caおよび相関値Cb)をみると、相関器50aの出力(Ca)が“1”に近い高い値を示し、相関器50bの出力がほぼ“0”を示している。このため、最大値検出回路46は、相関器50aからの相関値Caが“正”で、相関器50bからの相関値Cbが“0”と判断し、受信データ“00”を出力する。
As shown in FIG. 5A, when a signal having a positive polarity and a starting position of “0” is input, as shown in FIG. 5B, a
図6(a)に示すように、極性が“負”で開始位置が“M/2”の信号が入力されると、図6(b)に示すように、相関器50a(グラフのCa)および相関器50b(グラフのCb)は、各々、積算した相関値Caおよび相関値Cbを出力する。1拡散信号周期である256サンプル後の積算値(相関値Caおよび相関値Cb)をみると、相関器50aの出力(グラフのCa)がほぼ“0”を示し、相関器50bの出力(グラフのCb)が“−1”に近い低い値を示している。このため、最大値検出回路46は、相関器50aからの相関値Caが“0”で、相関器50bからの相関値Cbが“負”と判断し、受信データ“11”を出力する。
As shown in FIG. 6A, when a signal having a polarity of “negative” and a start position of “M / 2” is input, as shown in FIG. 6B, a
図5に示した例は、信号対雑音比(S/N比)が60dBと非常に大きく、伝送路で付加される雑音の影響を現実的に無視できるような通信状態を示している。これに対して、図6に示した例は、信号対雑音比(S/N比)が0dBと非常に小さく、伝送路で付加される雑音電力が、受信信号の信号電力とほぼ同じ程度に大きい通信状態を示している。図5および図6を参照すると、良好な通信状態では無論のこと、雑音が大きい劣悪な通信状態であっても、正常にデータを復調できることが分かる。 The example shown in FIG. 5 shows a communication state in which the signal-to-noise ratio (S / N ratio) is as large as 60 dB and the influence of noise added in the transmission path can be practically ignored. On the other hand, in the example shown in FIG. 6, the signal-to-noise ratio (S / N ratio) is as very small as 0 dB, and the noise power added in the transmission path is almost the same as the signal power of the received signal. Indicates a large communication state. Referring to FIG. 5 and FIG. 6, it can be understood that data can be normally demodulated even in a poor communication state with large noise, as a matter of course in a good communication state.
このように、1サンプルクロックごとの演算は積和演算のみでよいため処理負荷および回路規模が小さくて済み、積算することで逆拡散処理を実現しているため、S/N比が低い伝送路においても復調された受信データのデータ誤りが少なくなる。 In this way, since the calculation for each sample clock only needs to be the product-sum operation, the processing load and the circuit scale are small, and the despreading processing is realized by integration, so the transmission line with a low S / N ratio. Also, the data error of the demodulated received data is reduced.
(第1実施形態の拡張例)
なお、情報信号において1ビット分の情報を表現するのに、2種類の開始位置、すなわち、拡散信号メモリ13における2種類のアドレス(“0”と“M/2”)を利用した場合を説明したが、より多い種類の開始位置を利用する構成としてもよい。これにより、1情報フレーム分の情報信号で伝送できる情報量を増やし、データ伝送速度の高速化を図ることができる。例えば、開始位置を4種類(“0”、“M/4”、“2M/4”、“3M/4”)として変復調すると、1情報フレーム分の情報信号で3ビットを伝送でき、前記した例の1.5倍のデータ伝送速度が得られる。
(Extended example of the first embodiment)
Note that a case where two types of start positions, that is, two types of addresses (“0” and “M / 2”) in the
このデジタル変復調装置101によれば、例えば次のような効果が得られる。
(1)あらかじめ拡散信号メモリ13および拡散信号メモリ43に拡散信号データを格納しておくため、変復調のたびに拡散符号を生成しなくてよく、処理負荷および回路規模を小さくでき、構成が簡単になる。
(2)デジタル変復調装置101で用いる拡散信号は、占有周波数帯域に渡って平坦な電力密度を有するようにスペクトルに拡散された信号であるため、周波数利用効率が向上する。また、周波数利用効率を向上させるために、複数搬送波による多重化を行っていないので、簡単な構成で済む。
(3)送信信号にガードインターバル部分が付加されているので、群遅延の影響を抑制でき、条件の良好でない伝送路を用いて、データ伝送を行える。
(4)1回の積和演算で相関処理を行って受信データを復調しているので、処理負荷および回路規模が小さくて済む。
(5)相関処理における積和演算で逆拡散を行っているため、狭帯域妨害波の影響を受けにくく、S/N比が低い伝送路を用いてデータ伝送を行える。
According to the digital modulation / demodulation apparatus 101, for example, the following effects can be obtained.
(1) Since the spread signal data is stored in advance in the
(2) Since the spread signal used in the digital modulation / demodulation apparatus 101 is a signal spread in the spectrum so as to have a flat power density over the occupied frequency band, the frequency utilization efficiency is improved. In addition, since the multiplexing with a plurality of carriers is not performed in order to improve the frequency utilization efficiency, a simple configuration is sufficient.
(3) Since the guard interval portion is added to the transmission signal, the influence of the group delay can be suppressed, and data transmission can be performed using a transmission path with poor conditions.
(4) Since correlation processing is performed by a single product-sum operation and the received data is demodulated, the processing load and the circuit scale can be reduced.
(5) Since despreading is performed by the product-sum operation in the correlation processing, data transmission can be performed using a transmission line that is not easily affected by the narrowband interference wave and has a low S / N ratio.
次に、図7から図14までの各図を参照し、本発明による第2実施形態から第7実施形態について説明するが、これらの実施形態は、以降に記述するほかは、原則として、前記した第1実施形態と同様であるとする。 Next, the second to seventh embodiments according to the present invention will be described with reference to FIGS. 7 to 14. In principle, these embodiments will be described above except for the following description. It is assumed that this is the same as the first embodiment.
(第2実施形態)
第2実施形態のデジタル変復調装置(図示せず)は、第1実施形態のデジタル変復調装置101(図1参照)の受信部40の代わりに、受信部40bを具備した構成である。
図7に示すように、受信部40bは、前記した受信部40のA−D変換器47の代わりに、コンパレータ48を具備した構成である。
(Second Embodiment)
The digital modulation / demodulation device (not shown) of the second embodiment has a configuration including a
As shown in FIG. 7, the receiving
コンパレータ48は、1ビットのA−D変換機能を有し、クロック発生器30からのクロック信号に基づいて、1情報フレーム分の受信信号の極性を検出し、2ビットを表す受信信号の上位ビットを判定する回路である。コンパレータ48から出力された信号のレベルは、1情報フレーム分が表す上位の1ビットを表し、この信号のタイミングは、下位の1ビットを表す。コンパレータ48からの出力信号は、GI除去回路44および同期検出器45へ入力される。
The
GI除去回路44は、入力された信号からガードインターバル分を除去し、相関器50aおよび相関器50bへ出力する。
The
相関器50aおよび相関器50bは、入力された信号の値と、拡散信号メモリ43からのデータの値とを、クロック信号に同期して積和演算し、相関値Caおよび相関値Cbを最大値検出回路46へ出力する。
The
最大値検出回路46は、相関値Caおよび相関値Cbにより、1情報フレームごとに2ビットの受信データを生成して出力する。
The maximum
このデジタル変復調装置によれば、コンパレータ48によって、1情報フレームごとに1ビットを判定して復調を行っているので、情報ビットの1ビット分を相関演算すればよく、復調時の相関処理負荷が小さくなり、受信部40bの回路規模を縮小でき、構成の簡易化を図ることができる。
According to this digital modulation / demodulation device, since one bit is determined for each information frame by the
(第3実施形態)
図8に示すように、第3実施形態のデジタル変復調装置103は、第1実施形態の送信部10の代わりに送信部10cを具備し、受信部40の代わりに受信部40cを具備した構成を有する。
(Third embodiment)
As illustrated in FIG. 8, the digital modulation / demodulation device 103 according to the third embodiment includes a
まず、送信部10cについて説明すると、この送信部10cは、第1実施形態の送信部10(図1参照)に、差動変調器20を加えた構成を有する。送信部10cへ出力された送信データは、差動変調器20に入力される。差動変調器20は、この送信データを、後記するように差動変調して、その差動データを、送信制御回路11へ出力する。
First, the
図9に示すように、差動変調器20は、XORゲート21(排他的論理和ゲート)と、遅延器22とを具備している。差動変調器20への入力は、XORゲート21へ入力されている。そして、XORゲート21の出力は、差動変調器20の出力となるとともに、遅延器22へも入力されている。遅延器22の出力は、XORゲート21へ入力されている。
As shown in FIG. 9, the
遅延器22は、現にXORゲート21から出力中のデータを格納しつつ、そのひとつ前のデータ(遅延データ)の値を、XORゲート21へ出力する。
XORゲート21は、2つの入力端子と1つの出力端子とを有し、2つの入力データの排他的論理和を演算したデータ(差動データ)を出力する機能を有する。この差動データは、差動変調器20外へ出力される。
The
The
したがって、差動変調器20は、新たに入力された送信データの値と、これに先行して出力された差動データの値とが等しいとき、出力する差動データの値を“0”とする。また、新たに入力された送信データの値と、これに先行して出力された差動データの値とが異なるとき、出力する差動データの値を“1”とする。
Therefore, the
これらをまとめると、次のようになる。
――――――――――――――――――――――――――
新たな入力値 先行する出力値 新たな出力値
――――――――――――――――――――――――――
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
――――――――――――――――――――――――――
These are summarized as follows.
――――――――――――――――――――――――――
New input value Preceding output value New output value ――――――――――――――――――――――――――
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
――――――――――――――――――――――――――
差動変調器20の出力値(差動データの値)は、送信データの入力が途切れた後に入力が再開され、同期信号の出力がなされる場合、初期値にリセットされる。初期値は、例えば、“0”とする。このとき、送信データ“0”が入力されれば、差動データ“0”が出力され、送信データ“1”が入力されれば、差動データ“1”が出力されることとなる。
The output value (differential data value) of the
送信部10cでは、送信制御回路11へ送信データが入力される代わりに、差動変調器20から差動データが入力されるが、これ以外の動作は、送信データを差動データに読み替えて、第1実施形態の送信部10と同様に行われる。ただし、このデジタル変復調装置103では、1情報フレームあたり2ビットが送受される構成であるので、送信制御回路11は、同期信号に続く情報信号が表す最初の2ビットの値が、“00”になるように、制御を行う。
In the
次に、受信部40cについて説明すると、受信部40cは、第1実施形態の受信部40(図1参照)に差動復調器60を加え、拡散信号メモリ43の代わりに拡散信号メモリ43cを具備した構成を有する。
Next, the
拡散信号メモリ43cは、それぞれ、入力されたデータをアドレス昇順に記憶する機能と、記憶したデータを一括消去する機能とを有する2つの受信信号メモリを含んでいる。これらの受信信号メモリは、GI除去回路44から入力されたデータを、少なくとも1拡散信号周期分記憶できる記憶容量を有している。
The spread signal memory 43c includes two reception signal memories each having a function of storing input data in ascending order of addresses and a function of collectively erasing stored data. These received signal memories have a storage capacity capable of storing data input from the
(1)ある情報フレームの間、一方の受信信号メモリは、GI除去回路44から入力されるデータを記憶し、他方の受信信号メモリは、アドレス生成回路42の制御に基づき、乗算器51aおよび乗算器51bへ出力を行う。
(2)次の情報フレームになると、まず、乗算器51aおよび乗算器51bへ出力を行っていた受信信号メモリは、受信制御回路41からのリセット信号により、記憶内容が一括消去される。そして、2つの受信信号メモリの機能を入れ替えて、(1)と同様に動作を行う。
(3)そして、(1)および(2)の動作を、情報フレームごとに交互に繰り返す。
つまり、乗算器51aおよび乗算器51bへ出力中の受信信号メモリは、第1実施形態の拡散信号メモリ43と同様に動作する。
(1) During a certain information frame, one reception signal memory stores data input from the
(2) When the next information frame is reached, first, the received signal memory that has been output to the
(3) The operations of (1) and (2) are repeated alternately for each information frame.
That is, the reception signal memory being output to the
差動復調器60は、差動変調器20と同様の構成を有する。差動復調器60では、最大値検出回路46から新たなデータ(差動変調された受信データ)を入力されると、XORゲート21は、遅延器22が保持している1つ前のデータ(差動復調後の受信データ)と排他的論理和を演算することにより、この新たなデータを差動復調して、受信データを出力する。
The
本実施形態では、前記したように、同期信号に続く最初の情報信号が表す受信データの値(初期値)は、例えば、“00”に決まっている。したがって、最初の情報フレームD1の受信信号データは、ガードインターバルが除去された後、拡散信号メモリ43cに格納されるが、そのとき、受信データは生成されない。 In the present embodiment, as described above, the value (initial value) of the reception data represented by the first information signal following the synchronization signal is determined to be “00”, for example. Therefore, the received signal data of the first information frame D1 is stored in the spread signal memory 43c after the guard interval is removed, but no received data is generated at that time.
その次の情報フレームD2の受信信号が入力されると、相関器50aおよび相関器50bでは、クロック発生器30からのクロック信号に同期して、乗算器51aおよび乗算器51bが、拡散信号メモリ43cからの出力値とGI除去回路44からの出力値とを乗算し、積算器52aおよび積算器52bが各々これらの乗算値を積算してその値を最大値検出回路46へ出力する。
When the reception signal of the next information frame D2 is input, in the
拡散信号メモリ43cは、FIFO(First-In First-Out; 先入れ先出し)方式のメモリとし、相関器50aおよび相関器50bへ出力を行いながら、GI除去回路44から入力されたデータを格納する構成としてもよい。この場合、アドレス生成回路42は、拡散信号メモリ43cから前記と同様の出力が行われるように、拡散信号メモリ43へアドレスデータを出力する。
このように、前後する受信信号で相関処理が行われ、伝送データが復調される。
The spread signal memory 43c is a first-in first-out (FIFO) type memory, and stores the data input from the
In this way, correlation processing is performed on the preceding and following received signals, and the transmission data is demodulated.
このデジタル変復調装置103によれば、伝送中に信号歪の影響を受けた受信信号であっても、受信信号の相関処理に用いる拡散信号も、同様に信号歪みを受けた直前の受信信号から生成されたものであるため、信号歪みの影響が相殺される。このため、信号歪みが大きい伝送路を用いても、データの伝送誤りを抑制できる。 According to this digital modulation / demodulation device 103, even if a received signal is affected by signal distortion during transmission, a spread signal used for correlation processing of the received signal is also generated from the received signal immediately before receiving the signal distortion. Therefore, the influence of signal distortion is canceled out. For this reason, even if a transmission line with large signal distortion is used, data transmission errors can be suppressed.
(第4実施形態)
第4実施形態のデジタル変復調装置は、受信部(図示せず)と、クロック発生器30(図1参照)と、送信部10dを具備している。
図10に示すように、送信部10dは、送信制御回路11dと、変調回路25dとを具備し、変調回路25dは、アドレス生成回路12と、拡散信号メモリ13と、乗算器23とを具備している。
(Fourth embodiment)
The digital modulation / demodulation device according to the fourth embodiment includes a reception unit (not shown), a clock generator 30 (see FIG. 1), and a transmission unit 10d.
As shown in FIG. 10, the transmission unit 10d includes a
送信制御回路11dは、送信データを入力されると、この送信データを3ビットごとにまとめ、その上位の2ビットのデータから振幅指令信号を生成し、その最下位の1ビットのデータをアドレス生成回路12へ出力する。振幅指令信号は、上位の2ビットが、各々“00”、“01”、“10”、“11”の値をとるとき、各々“1”、“0.5”、“−0.5”、“−1”の4値をとる。
When the transmission data is input, the
アドレス生成回路12は、前記した3ビットのうち最下位ビット値に対応したアドレスを出力する。具体的には、拡散信号メモリ13のアドレス数をMとすると、このビット値が“0”のとき“0”を出力し、“1”のとき“M/2”を出力する。
The
送信データと、これに対応する振幅指令信号の値(振幅)およびアドレス生成回路12から出力されるアドレス値(開始位置)をまとめると、次の通りである。
―――――――――――――――――――――――
送信データ 振幅指令信号の値 開始位置
―――――――――――――――――――――――
000 1 0
001 1 M/2
010 0.5 0
011 0.5 M/2
100 −0.5 0
101 −0.5 M/2
110 −1 0
111 −1 M/2
―――――――――――――――――――――――
The transmission data, the value (amplitude) of the amplitude command signal corresponding to this, and the address value (start position) output from the
―――――――――――――――――――――――
Transmission data Amplitude command signal value Start position ―――――――――――――――――――――――
000 1 0
001 1 M / 2
010 0.5 0
011 0.5 M / 2
100 -0.5 0
101 -0.5 M / 2
110 -1 0
111 -1 M / 2
―――――――――――――――――――――――
拡散信号メモリ13は、アドレス生成回路12からアドレス値(開始位置)を入力されると、これに対応するアドレスを始点として、1信号周期分の拡散信号データを回帰的に読み出す。そして、この拡散信号データから所定長のガードインターバルデータを生成してこれに付加し、乗算器23へ出力する。
When an address value (start position) is input from the
乗算器23は、クロック発生器30からのクロック信号に同期させて、拡散信号メモリ13から入力された1サンプルの拡散信号データの振幅値と、振幅指令信号が表す値とを乗算し、切替回路16(図1参照)へ出力する。すなわち、乗算器23は、送信信号の振幅が、振幅指令信号の値に従って振幅変調されたのと同様の演算を行う。
The
振幅指令信号の絶対値が1のときは、送信信号の振幅を変えず、0.5のときは、1/2にすることを意味する。また、振幅指令信号の値が正の値であるときは、送信信号を反転させず、負の値であるときは、反転させることを意味する。 When the absolute value of the amplitude command signal is 1, it means that the amplitude of the transmission signal is not changed, and when it is 0.5, it is halved. Further, when the value of the amplitude command signal is a positive value, it means that the transmission signal is not inverted, and when it is a negative value, it is inverted.
切替回路16(図1参照)は、送信の開始時に、同期信号メモリ14(図1参照)側へ入力を切り替えて、同期信号データをD−A変換器17(図1参照)へ出力し、続いて、変調回路25d側へ入力を切り替えて、順次、前記した送信信号データを出力する。D−A変換器17は、入力されたデータに基づいて、送信信号を生成し、伝送路へ送出する。
The switching circuit 16 (see FIG. 1) switches the input to the synchronization signal memory 14 (see FIG. 1) side at the start of transmission, and outputs the synchronization signal data to the DA converter 17 (see FIG. 1). Subsequently, the input is switched to the
また、本実施形態における受信部(図示せず)は、最大値検出回路46の代わりに、変形例の最大値検出回路(図示せず)を具備するほか、第1実施形態の受信部40と同様の構成である。
この最大値検出回路は、相関が得られたときの相関値Ca,Cbから、送信部10dの振幅指令信号の振幅値のステップ数に応じた検出ステップで、受信信号の振幅を検出する機能を有する。受信部で得られる相関値Ca,Cbは、受信信号の振幅によって変化するため、この振幅変化を検出することにより、振幅指令信号の値に対応するデータを検出できる。
The receiving unit (not shown) in this embodiment includes a modified maximum value detecting circuit (not shown) instead of the maximum
This maximum value detection circuit has a function of detecting the amplitude of the received signal from the correlation values Ca and Cb when the correlation is obtained in a detection step corresponding to the number of steps of the amplitude value of the amplitude command signal of the transmission unit 10d. Have. Since the correlation values Ca and Cb obtained by the receiving unit change depending on the amplitude of the received signal, data corresponding to the value of the amplitude command signal can be detected by detecting this amplitude change.
このように、第4実施形態のデジタル変復調装置によれば、送信信号の振幅を送信データと対応させて4値に変化させるので、1情報フレームの送信信号で伝送できるデータ量が2ビット増え、伝送速度を高速化できる。また、振幅値のステップ数を増やすことにより、さらに伝送速度を高速化できる。 Thus, according to the digital modulation / demodulation device of the fourth embodiment, the amplitude of the transmission signal is changed to four values in correspondence with the transmission data, so that the amount of data that can be transmitted with the transmission signal of one information frame is increased by 2 bits, The transmission speed can be increased. Further, the transmission speed can be further increased by increasing the number of steps of the amplitude value.
(第5実施形態)
第5実施形態のデジタル変復調装置(図示せず)は、送信部10eと、送信部10eからの受信信号を復調可能な受信部(図示せず)と、送信部10eおよび受信部へクロック信号を供給するクロック発生器30(図1参照)とを具備している。
(Fifth embodiment)
The digital modulation / demodulation device (not shown) according to the fifth embodiment includes a transmission unit 10e, a reception unit (not shown) that can demodulate a reception signal from the transmission unit 10e, and a clock signal to the transmission unit 10e and the reception unit. A clock generator 30 (see FIG. 1) is provided.
図11に示すように、この送信部10eは、送信データにより発生させる時間信号をI軸およびQ軸の双方で発生させ、IQ変調器28によって合成し切替回路16(図示せず)へ出力する。
As shown in FIG. 11, the transmission unit 10e generates time signals generated by transmission data on both the I axis and the Q axis, combines them by the
送信制御回路11eは、入力された送信データを4ビットごとにまとめ、この4ビットを、2ビットずつに分ける。送信制御回路11eは、一方の2ビット分の送信データによって、変調回路25iへ出力を行い、他方の2ビット分の送信データによって、変調回路25qへ出力を行う。この2ビットごとの処理は、第1実施形態の送信制御回路11と同様である。したがって、送信データは、1情報フレームあたり、変調回路25iでの2ビットと変調回路25qでの2ビットとを合計した4ビット分が送信されることとなる。
The
変調回路25iから出力されたI相変調データと、変調回路25qから出力されたQ相変調データとは、IQ変調器28へ入力される。
The I-phase modulation data output from the
IQ変調器28は、搬送波周波数となる周波数の余弦波信号cos(ωot)を出力する局部発振器24と、局部発振器24からの余弦波信号を移相して同一周波数の正弦波信号sin(ωot)を出力する移相器27と、I相変調データと余弦波信号cos(ωot)とを乗算する乗算器23iと、Q相変調データと正弦波信号sin(ωot)とを乗算する乗算器23qと、乗算器23iの出力と乗算器23qの出力とを加算して切替回路16(図示せず)へ出力する加算器26eとを具備している。ここで、ωは角周波数、tは時間、oは定数である。
The
また、送信制御回路11eの制御により、切替回路を同期信号を生成する同期信号発生器(図示せず)側へ切り替え、送信信号の送信に先立って、同期信号を付加する機能を有する。切替回路からの出力は、伝送路へ送出される。なお、IQ変調器28から伝送路への出力端までのいずれかの箇所に、D−A変換器(図示せず)が挿入されているが、IQ変調器28がD−A変換器(図示せず)を具備し、アナログ変調処理を行うようにしてもよい。
In addition, the
IQ変調器28は、変調回路25iの出力と余弦波信号cos(ωot)との乗算出力と、変調回路25qの出力と正弦波信号sin(ωot)との乗算出力とを、加算出力しているので、切替回路16への出力信号は、角周波数ωoに中心に分布するスペクトルを有している。
The
余弦波信号cos(ωot)と正弦波信号sin(ωot)とは直交関係にあるため、同一周波数であるにも拘わらず、I相変調データと、Q相変調データとは、シンボル干渉を生じない。 Since the cosine wave signal cos (ωot) and the sine wave signal sin (ωot) are in an orthogonal relationship, the I-phase modulation data and the Q-phase modulation data do not cause symbol interference even though they have the same frequency. .
受信部(図示せず)は、受信信号に余弦波信号sin(ωot)を乗算してI相受信信号を生成し、受信信号に正弦波信号sin(ωot)を乗算してQ相受信信号を生成する。そして、I軸と、Q軸とに分けて、第1実施形態と同様に相関処理を行い、受信データを復調する。 A receiving unit (not shown) multiplies the received signal by a cosine wave signal sin (ωot) to generate an I-phase received signal, and multiplies the received signal by a sine wave signal sin (ωot) to generate a Q-phase received signal. Generate. Then, it is divided into an I axis and a Q axis, and correlation processing is performed in the same manner as in the first embodiment to demodulate received data.
このデジタル変復調装置によれば、I相成分とQ相成分とに分けて、同一の周波数を有する余弦波信号cos(ωot)および正弦波信号sin(ωot)を用いて変復調した信号によりデータ伝送を行うので、占有周波数帯幅をほとんど拡げずに、1情報フレームが表すビット数を増やし、データ伝送速度の向上を図ることができる。 According to this digital modulation / demodulation device, data transmission is performed using a signal modulated and demodulated using a cosine wave signal cos (ωot) and a sine wave signal sin (ωot) having the same frequency divided into an I-phase component and a Q-phase component. Therefore, the number of bits represented by one information frame can be increased and the data transmission rate can be improved without substantially increasing the occupied frequency bandwidth.
(第6実施形態)
本発明の第6実施形態によるデジタル変復調装置(図示せず)は、送信部10fと、送信部10fからの送信信号を復調可能な受信部(図示せず)と、クロック発生器30(図1参照)とを具備している。
(Sixth embodiment)
The digital modulation / demodulation device (not shown) according to the sixth embodiment of the present invention includes a transmission unit 10f, a reception unit (not shown) capable of demodulating a transmission signal from the transmission unit 10f, and a clock generator 30 (FIG. 1). Reference).
図12に示すように、この送信部10fは、送信制御回路11fと、m個(mは、2以上の自然数)の変調回路25f1〜25fmと、このm個の変調回路25f1〜25fmの各々に対応するIQ変調器28f1〜28fmと、マルチプレクサ26fと、切替回路16(図1参照)と、同期信号発生器(図示せず)とを具備している。
As shown in FIG. 12, the transmission unit 10f includes a
同期信号発生器は、フレーム同期を与えるための同期信号を生成する機能を有する。同期信号は、送信制御回路11fの制御により切替回路16が切り替えられることによって、マルチプレクサ26fからの出力に先だって、伝送路へ送出される。
The synchronization signal generator has a function of generating a synchronization signal for providing frame synchronization. The synchronization signal is sent to the transmission line prior to the output from the
送信制御回路11fは、第1実施形態の送信制御回路11の機能のほか、IQ変調器28f1〜28fmの各々へ、送信データを分岐出力する、シリアル−パラレル変換機能を有している。
In addition to the function of the
変調回路25f1〜25fmは、それぞれ、第5実施形態の変調回路25iおよび変調回路25q(図11参照)を含んで構成されている。
Each of the modulation circuits 25f1 to 25fm includes the
IQ変調器28f1〜28fmは、それぞれ、第5実施形態のIQ変調器28(図11参照)と同様の構成を有するが、局部発振器24(図11参照)の発振周波数が各々異なっている。つまり、IQ変調器28f1〜28fmは、各々異なる搬送波周波数f1,f2,…,fmによって、変調を行う。 The IQ modulators 28f1 to 28fm each have the same configuration as the IQ modulator 28 (see FIG. 11) of the fifth embodiment, but the oscillation frequencies of the local oscillator 24 (see FIG. 11) are different. That is, the IQ modulators 28f1 to 28fm perform modulation using different carrier frequencies f1, f2,.
マルチプレクサ26fは、IQ変調器28f1〜28fmからの出力を合成し、切替回路16(図1参照)へ出力する。
The
図13に示すように、IQ変調器28f1,28f2,…,28fmの搬送波周波数f1,f2,…,fmは、周波数軸上に離隔して配置されている。すなわち、このデジタル変復調装置は、周波数分割多元接続(FDMA; Frequency Division Multiple Access)機能を提供する。したがって、変調回路25f1〜25fmのいずれかと、対応するIQ変調器28f1〜28fmのいずれかからなる1組が、1情報フレームごとに2ビットのデータを出力するとすれば、2×mビットのデータを1送信信号期間に送信できる。
As shown in FIG. 13, the carrier wave frequencies f1, f2,..., Fm of the IQ modulators 28f1, 28f2,..., 28fm are spaced apart on the frequency axis. That is, this digital modulation / demodulation device provides a frequency division multiple access (FDMA) function. Therefore, if one set of any of the modulation circuits 25f1 to 25fm and any of the corresponding IQ modulators 28f1 to
このデジタル変復調装置によれば、m個(mは、2以上の自然数)の変調回路25f1〜25fmと、このm個の変調回路25f1〜25fmの各々に対応するIQ変調器28f1〜28fmからなる組を増やすほど、多重化数を増やすことができ、データ伝送を高速化できる。 According to this digital modulation / demodulation apparatus, a set of m modulation circuits 25f1 to 25fm (m is a natural number of 2 or more) and IQ modulators 28f1 to 28fm corresponding to the m modulation circuits 25f1 to 25fm, respectively. As the number increases, the number of multiplexing can be increased and the data transmission can be speeded up.
(第7実施形態)
第7実施形態のデジタル変復調装置は、送信部10gと、この送信部10gからの受信信号を復調可能な受信部(図示せず)と、送信部10gおよび受信部へクロック信号を供給するクロック発生器30(図1参照)とを具備している。
(Seventh embodiment)
The digital modulation / demodulation device according to the seventh embodiment includes a transmission unit 10g, a reception unit (not shown) that can demodulate a reception signal from the transmission unit 10g, and a clock generator that supplies a clock signal to the transmission unit 10g and the reception unit. And a container 30 (see FIG. 1).
図14に示すように、この送信部10gは、送信制御回路11gと、m個の変調回路25g1,変調回路25g2,…,変調回路25gmと、合成器26gと、切替回路16(図1参照)と、フレーム同期を与えるための同期信号データを生成する同期信号データ出力回路(図示せず)と、切替回路16からのデータをD−A変換して伝送路へ送出するD−A変換器17(図1参照)とを具備している。
As shown in FIG. 14, the transmission unit 10g includes a
送信制御回路11gは、合成器26gからの出力に先立って、切替回路16を切り替えることにより、同期信号データ出力回路からの同期信号データを、D−A変換器17へ出力する機能を有する。また、送信データを2×mに分岐するシリアル−パラレル変換機能と、第1実施形態の送信制御回路11と同様に、分岐された送信データを2ビットずつ処理して、1ビット分を出力するとともに、他の1ビットから極性信号を生成する機能を有する。
The
変調回路25g1は、アドレス生成回路12と、拡散信号メモリ13g1と、乗算器23とを具備している。変調回路25g2,…,25gmは、各々、拡散信号メモリ13g1の代わりに、拡散信号メモリ13g2,…,13gmを具備しているほかは、変調回路25g1と同じ構成である。つまり、変調回路25g1,…,25gmは、第5実施形態の変調回路25d(図10参照)と同様の構成および機能を有するが、ただし、拡散信号メモリ13g1,…,13gmに格納されている拡散信号データが異なる。
The modulation circuit 25g1 includes an
すなわち、このデジタル変復調装置は、m個(mは2以上の自然数)の変調回路25g1〜25gmを具備し、これらの複数の変調回路25g1〜25gmが各々異なる拡散信号データを用いることにより、符号分割多重接続(CDMA; Code Division Multiple Access)機能を提供している。 That is, this digital modulation / demodulation device includes m (m is a natural number of 2 or more) modulation circuits 25g1 to 25gm, and the plurality of modulation circuits 25g1 to 25gm use different spread signal data, thereby code division. Provides multiple access (CDMA; Code Division Multiple Access) functionality.
拡散信号メモリ13g1,拡散信号メモリ13g2,…,拡散信号メモリ13gmは、各々異なる拡散信号データを格納しているほかは、同一の機能を有する。これらの拡散信号データから生成される拡散信号は、鋭い自己相関特性を有しているほか、変調回路25g1,25g2,…,25gmからの出力データ間の符号干渉を避ける観点から、相互相関ができるだけ小さいものを用いる。 The spread signal memory 13g1, spread signal memory 13g2,..., Spread signal memory 13gm have the same functions except that they store different spread signal data. The spread signal generated from these spread signal data has a sharp autocorrelation characteristic and can be cross-correlated as much as possible from the viewpoint of avoiding code interference between output data from the modulation circuits 25g1, 25g2,. Use a small one.
合成器26gは、変調回路25g1,…,25gmからの出力データを合成したデータを出力するデジタル合成機能を有する。
The
合成器26gは、変調回路25g2,…,25gmの出力を加算し合成したものを切替回路16(図1参照)へ送出する。切替回路16は、同期信号データの出力に続けて、合成器26g側に入力を切り替えて、出力されたデータをD−A変換器17へ出力する。
The
受信部は、拡散信号メモリ13g1,拡散信号メモリ13g2,…,拡散信号メモリ13gmに格納した拡散信号データを格納する複数の拡散信号メモリ(図示せず)と、相関器とを具備し、この拡散信号メモリに格納した拡散信号データにより相関演算を行って、受信信号の復調を行う。 The receiving unit includes a spread signal memory 13g1, a spread signal memory 13g2,..., A plurality of spread signal memories (not shown) for storing spread signal data stored in the spread signal memory 13gm, and a correlator. Correlation is performed on the spread signal data stored in the signal memory, and the received signal is demodulated.
例えば、変調回路25g2,…,25gmが、それぞれ1拡散信号周期に2ビットを送信するよう構成すれば、この送信部10gは、2×mビットを、1情報フレームに送信できる。 For example, if the modulation circuits 25g2,..., 25gm are configured to transmit 2 bits in one spread signal period, the transmission unit 10g can transmit 2 × m bits in one information frame.
このデジタル変復調装置によれば、異なる拡散信号データを格納した変調回路25g1〜25gmの個数を増やすことにより、符号分割多重化数が増え、伝送速度の向上を図ることができる。 According to this digital modulation / demodulation device, by increasing the number of modulation circuits 25g1 to 25gm storing different spread signal data, the number of code division multiplexing increases, and the transmission rate can be improved.
本発明の各実施形態によるデジタル変復調装置(101ほか)によれば、次のいずれかの効果が得られる。
(1)拡散符号系列の開始位置を変えることにより、同一の拡散符号系列を用いて、簡単な構成でチャネル分割し、伝送速度の向上を図れる。
(2)同一の拡散符号系列を用いる場合、拡散符号の相互相関特性を考慮しなくてよいので、符号分割多重接続方式では実質的に使用できないような符号系列を含む、多様な符号系列の中から、使用する符号系列を選ぶことができる。
(3)多様な符号系列が使用可能なので、平均電力の周波数スペクトルに、良好な平坦性を与える符号系列を使用できる。
(4)送受信信号にガードインターバルを設けたので、群遅延により信号が劣化するような、良好でない通信条件でも、データ伝送を行える。
According to the digital modulation / demodulation device (101, etc.) according to each embodiment of the present invention, one of the following effects can be obtained.
(1) By changing the start position of the spreading code sequence, the same spreading code sequence can be used to divide the channel with a simple configuration and improve the transmission rate.
(2) When the same spreading code sequence is used, it is not necessary to consider the cross-correlation characteristics of the spreading code. Therefore, among various code sequences including code sequences that cannot be practically used in the code division multiple access method. Thus, the code sequence to be used can be selected.
(3) Since various code sequences can be used, a code sequence that gives good flatness to the frequency spectrum of the average power can be used.
(4) Since a guard interval is provided in the transmission / reception signal, data transmission can be performed even under poor communication conditions in which the signal deteriorates due to group delay.
10,10c〜10g 送信部
11,11d,11e,11g 送信制御回路(読出開始位置決定手段)
12 アドレス生成回路(開始位置変調手段)
13,13g1〜13gm 拡散信号メモリ
14 同期信号メモリ
15 符号反転器
16 切替回路
17 D−A変換器(D−A変換器)
20 差動変調器(差動変調器)
21 XORゲート
22 遅延器
23,23i,23q 乗算器
25d,25g1〜25gm,25i,25q,25f1〜25fm 変調回路
26e 加算器(加算手段)
26f マルチプレクサ(加算手段)
26g 合成器
27 移相器
28,28f1〜28fm IQ変調器(アナログ変調手段)
30 クロック発生器
40,40b,40c 受信部
41 受信制御回路
42 アドレス生成回路(拡散信号データ出力制御手段)
43,43c 拡散信号メモリ
44 GI除去回路
45 同期検出器
46 最大値検出回路(検出回路)
47 A−D変換器(A−D変換器)
48 コンパレータ(符号検出手段)
50a,50b 相関器(相関器)
51a,51b 乗算器
52a,52b 積算器
60 差動復調器
101,103 デジタル変復調装置
10, 10c-
12 Address generation circuit (start position modulation means)
13, 13g1 to 13gm
20 Differential modulator (differential modulator)
21
26f multiplexer (adding means)
30
43, 43c
47 A-D converter (A-D converter)
48 Comparator (Sign detection means)
50a, 50b Correlator (correlator)
51a,
Claims (10)
所定の周波数帯域幅内において電力密度が概略一定であり鋭い自己相関特性を有する拡散信号を表し所定サンプル数からなる拡散信号データを、当該拡散信号の時間順に対応した当該サンプルごとの格納位置に格納した拡散信号メモリ、
前記情報データに応じて前記格納位置内の読出開始位置を決定する読出開始位置決定手段、
前記拡散信号メモリから、前記所定サンプル数分の前記拡散信号データを、前記読出開始位置から前記時間順に順次出力させ、最後の前記格納位置から読み出し終わったときは最初の前記格納位置に戻って引き続き出力させ変調データを形成する開始位置変調手段と、および、
前記開始位置変調手段に続けて前記拡散信号データを所定ガードインターバル長分読み出しガードインターバルデータを形成するガードインターバル付加手段、
を含み、前記変調データに前記ガードインターバルデータが付加された情報信号データを出力する変調回路と、
前記変調回路から出力された前記情報信号データをデジタル−アナログ変換して前記情報信号を生成するD−A変換器と、
を具備したことを特徴とするデジタル変復調装置。 A digital modulation / demodulation device for transmitting information data using an information signal that is spread spectrum and represents information data,
Spread signal data representing a spread signal having a substantially constant power density and sharp autocorrelation characteristics within a given frequency bandwidth and having a predetermined number of samples is stored in a storage position for each sample corresponding to the time order of the spread signal. Spread signal memory,
A read start position determining means for determining a read start position in the storage position according to the information data;
The spread signal data for the predetermined number of samples are sequentially output from the spread signal memory in the order of time from the read start position, and when read from the last storage position is completed, the process returns to the first storage position and continues. Starting position modulation means for outputting and forming modulation data; and
Guard interval addition means for reading the spread signal data for a predetermined guard interval length following the start position modulation means to form guard interval data;
A modulation circuit that outputs information signal data in which the guard interval data is added to the modulation data; and
A D-A converter for generating the information signal by digital-analog conversion of the information signal data output from the modulation circuit;
A digital modulation / demodulation device comprising:
前記情報信号の送信に先立ち前記同期信号生成手段に切り替えて前記同期信号を送信させる切替手段と、
を具備したことを特徴とする請求項1に記載のデジタル変復調装置。 Synchronization signal generating means for generating a synchronization signal for identifying the transmission timing of the information signal;
Switching means for transmitting the synchronization signal by switching to the synchronization signal generating means prior to transmission of the information signal;
The digital modulation / demodulation apparatus according to claim 1, further comprising:
前記情報信号の極性が前記情報データに応じて非反転または反転されるように、前記変調回路の出力を当該情報データに応じて反転演算処理する符号反転手段
を具備したことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のデジタル変復調装置。 The modulation circuit includes:
The sign inversion means for performing inversion processing on the output of the modulation circuit according to the information data so that the polarity of the information signal is non-inverted or inverted according to the information data. The digital modem according to claim 1 or 2.
前記情報信号の振幅が前記情報データに応じて変化するように振幅変調処理を行う振幅変調手段
を具備したことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載のデジタル変復調装置。 The modulation circuit includes:
The digital modulation / demodulation device according to any one of claims 1 to 3, further comprising amplitude modulation means for performing amplitude modulation processing so that an amplitude of the information signal changes according to the information data.
前記D−A変換器は、
同一周波数を有し各々直交関係にある2つの搬送波を生成する搬送波生成手段と、
2つの前記変調回路から出力された各々の変調データにより、各々の前記搬送波を変調するアナログ変調手段と、
2つの前記アナログ変調手段の出力を加算出力する加算手段と、
を具備したことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載のデジタル変復調装置。 Two modulation circuits,
The DA converter is
Carrier generation means for generating two carrier waves having the same frequency and orthogonal to each other;
Analog modulation means for modulating each of the carrier waves by each modulation data output from the two modulation circuits;
Adding means for adding and outputting the outputs of the two analog modulating means;
5. The digital modulation / demodulation device according to claim 1, further comprising:
前記アナログ変調手段に各々2つずつ対応する複数の前記変調回路と、
を具備し、
前記加算手段は、複数の前記アナログ変調手段の出力を加算出力する
ことを特徴とする請求項5に記載のデジタル変復調装置。 A plurality of the analog modulation means each having a different frequency of the carrier;
A plurality of the modulation circuits each corresponding to the analog modulation means;
Comprising
The digital modulation / demodulation apparatus according to claim 5, wherein the adding means adds and outputs the outputs of the plurality of analog modulating means.
前記複数の変調回路ごとに、前記拡散信号メモリに格納された前記拡散信号データが各々異なる
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載のデジタル変復調装置。 Comprising a plurality of the modulation circuits;
The digital modulation / demodulation device according to any one of claims 1 to 4, wherein the spread signal data stored in the spread signal memory is different for each of the plurality of modulation circuits.
前記変調回路へは、前記差動変調データが前記情報データとして入力されることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載のデジタル変復調装置。 A differential modulator that generates differential modulation data that is differentially modulated by calculating an exclusive OR of a first bit value of the information data and a second bit value preceding the first value; Equipped,
8. The digital modulation / demodulation device according to claim 1, wherein the differential modulation data is input to the modulation circuit as the information data.
前記情報信号をアナログ−デジタル変換して情報信号データを生成するA−D変換器と、
復調回路とを具備し、当該復調回路は、
前記情報信号データから、付加されたガードインターバルを除去し変調データを出力するガードインターバル付加手段、
前記情報信号の生成に用いられたものと同一の拡散信号データを、当該拡散信号データの示す拡散信号の時間順に対応させサンプルごとの格納位置に格納した拡散信号メモリ、
前記情報信号データにおいて取り得る前記拡散信号メモリ内の前記格納位置内の複数の読出開始位置を記憶した読出開始位置記憶手段、
前記拡散信号メモリから、前記所定サンプル数分の前記拡散信号データを、複数の前記読出開始位置から前記時間順に順次出力させ、最後の前記格納位置から読み出し終わったときは最初の前記格納位置に戻って引き続き出力させ、複数の当該読出開始位置に対応した複数の出力を行わせる拡散信号データ出力制御手段、
前記拡散信号データからの複数の出力と前記変調データとの相関を求める複数の相関器、および、
各々の前記相関器からの出力を元に前記情報データを復調する検出回路を含む、
ことを特徴とするデジタル変復調装置。 In a digital modulation / demodulation apparatus for transmitting information data using an information signal that is spread spectrum and represents information data,
An A / D converter for analog-to-digital conversion of the information signal to generate information signal data;
A demodulation circuit, and the demodulation circuit includes:
Guard interval adding means for removing the added guard interval and outputting modulation data from the information signal data;
A spread signal memory in which the same spread signal data as that used to generate the information signal is stored in a storage position for each sample in correspondence with the time order of the spread signal indicated by the spread signal data;
Read start position storage means for storing a plurality of read start positions in the storage position in the spread signal memory that can be taken in the information signal data;
The spread signal data for the predetermined number of samples is sequentially output from the spread signal memory in the order of time from a plurality of read start positions, and when read from the last storage position is completed, the spread data is returned to the first storage position. Spread signal data output control means for continuously outputting and performing a plurality of outputs corresponding to a plurality of read start positions,
A plurality of correlators for obtaining a correlation between a plurality of outputs from the spread signal data and the modulation data; and
A detection circuit for demodulating the information data based on an output from each of the correlators;
A digital modulation / demodulation device.
前記相関器は前記符号検出手段に基づき相関を求める
ことを特徴とする請求項9に記載のデジタル変復調装置。 A sign detection unit for detecting inversion or non-inversion of the information signal with respect to the spread signal instead of the AD converter;
The digital modulator / demodulator according to claim 9, wherein the correlator obtains a correlation based on the code detection means.
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JP2011130103A (en) * | 2009-12-16 | 2011-06-30 | Yamaha Corp | Information transmission device using sound |
CN111953437A (en) * | 2019-05-15 | 2020-11-17 | 中兴通讯股份有限公司 | Signal transmission control method, signal transmission control device, communication equipment and storage medium |
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