JP2008211634A - Receiver - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、振幅変調信号の受信装置に関する。 The present invention relates to an amplitude modulation signal receiving apparatus.
図17は、従来の受信装置を示すブロック図である。図17に示される受信装置は特許文献1に開示されている。当該受信装置は、受信信号の信号強度を算出し、算出した信号強度を平滑化した値を閾値として用い、前記信号強度と比較することによって、振幅変調トーン信号の有無を判定する。
FIG. 17 is a block diagram showing a conventional receiving apparatus. The receiving apparatus shown in FIG. 17 is disclosed in
図17に示す受信装置は、周波数選択手段1601と、信号強度算出手段1602と、平滑化手段1603と、比較手段1604と、判定手段1605とを備える。周波数選択手段1601は、入力信号のうち所定の周波数成分のみを選択し通過させる。信号強度算出手段1602は、周波数選択手段131の出力信号の信号強度を算出する。平滑化手段1603は、信号強度算出手段1602が出力する信号強度を平滑化する。比較手段1604は、平滑化手段1603の出力を閾値として用い、信号強度算出手段1602が出力する信号強度と比較する。判定手段1605は、比較手段1604の出力に基づいて振幅変調トーン信号の有無を判定する。
The receiving apparatus shown in FIG. 17 includes frequency selection means 1601, signal strength calculation means 1602, smoothing means 1603, comparison means 1604, and determination means 1605. The frequency selection means 1601 selects and passes only a predetermined frequency component from the input signal. The signal
信号強度算出手段1602の内部構成を図18に示す。図18に示すように、信号強度算出手段1602は、乗算器16021及び積分器16022を有する。通常、積分器16022は、抵抗とコンデンサによって構成される。
FIG. 18 shows an internal configuration of the signal
図19は、従来の受信装置を示すブロック図である。図19に示される受信装置は特許文献2に開示されている。当該受信装置は、レベル検出のための“0101・・・”信号(レベル検出パターン信号)を受信したときの“0”レベル及び“1”レベルの各平均値を算出し、これら2つの平均値の中間値を符号判定閾値として用いる。
FIG. 19 is a block diagram showing a conventional receiving apparatus. The receiving apparatus shown in FIG. 19 is disclosed in
図19に示す受信装置1800は、データ列の受信前にレベル検出パターン信号を受信する。受信装置1800は、受信部1801と、包絡線検波部1802と、サンプルホールド回路1803と、A/D変換器1804と、二値化手段1805とを備える。二値化手段1805は、比較手段1851と、閾値算出手段1852と、平均値算出手段1853とを備える。受信部1801は、送信装置1700から送信された信号を受信する。包絡線検波部1802は、受信信号を包絡線検波する。A/D変換器1804は、サンプルホールド回路1803を介して与えられた包絡線検波出力をA/D変換する。平均値算出手段1853は、レベル検出パターン信号を受信した際に、“0”レベル及び“1”レベルの各平均値を算出する。閾値算出手段1852は、平均値算出手段1853によって算出された“0”レベルの平均値と“1”レベルとの平均値の中間値を符号判定閾値として設定する。比較手段1851は、符号判定閾値とデータ列を比較することによって、振幅変調信号を復調する。
A receiving
上述したように、図17に示した受信装置が備える信号強度算出手段1602は積分器16022を有し、積分器16022は抵抗とコンデンサによって構成される。コンデンサの充電には数マイクロ秒の時間を要するため、当該受信装置は数Gbpsという高速伝送に適用するのは困難である。
一方、図19に示した受信装置は積分器を備えないが、A/D変換器1804の変換レンジを超えるレベルの信号がA/D変換器1804に入力された場合には、適当な符号判定閾値を設定することは困難である。A/D変換器1804に変換レンジを超えるレベルの信号が入力された場合、A/D変換器1804の出力における“0”レベルの雑音の分散と“1”レベルの雑音の分散とが異なる。このため、“0”レベルの平均値と“1”レベルの平均値との中間値を符号判定閾値として設定する受信装置は、適当な符号判定閾値を設定することは困難である。
As described above, the signal strength calculation means 1602 provided in the receiving apparatus shown in FIG. 17 includes the
On the other hand, although the receiving apparatus shown in FIG. 19 does not include an integrator, when a signal having a level exceeding the conversion range of the A /
なお、AGC(Automatic Gain Control:自動利得制御)回路を備えた受信装置を高速伝送システムに用いても、AGCによる信号電力の検出に時間を要する。このため、AGC回路を備えた受信装置も高速伝送に適用することは困難である。 Even if a receiving device including an AGC (Automatic Gain Control) circuit is used in a high-speed transmission system, it takes time to detect signal power by AGC. For this reason, it is difficult to apply a receiving device including an AGC circuit to high-speed transmission.
本発明の目的は、A/D変換部の変換レベルを超えるレベルの信号が入力された場合にも、適当な符号判定閾値を設定できる受信装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a receiving apparatus capable of setting an appropriate code determination threshold even when a signal having a level exceeding the conversion level of an A / D converter is input.
本発明は、振幅変調された受信信号を包絡線検波し、検波信号を出力する検波部と、クロック信号を生成するクロック生成部と、前記クロック信号を、A/D変換部へ出力するタイミングを遅延制御する可変遅延部と、入力される遅延制御されたクロック信号のタイミングに応じて前記検波信号をサンプリングして得たサンプル値を所定の変換レンジでA/D変換し、デジタルデータを出力するA/D変換部と、前記デジタルデータを符号判定閾値と比較して二値化する二値化部と、前記A/D変換部が前記検波信号の各シンボルを、タイミングの異なる2つ以上の遅延制御されたクロック信号により、それぞれサンプリングして得た2つ以上のサンプル値の大きさを比較して、前記検波信号のピークタイミングに対する前記遅延制御されたクロック信号のタイミングのずれを検出し、前記検波信号のピークタイミングと前記遅延制御されたクロック信号のタイミングとが同期するよう前記クロック信号のタイミングを制御する遅延制御信号、及び前記ずれの検出を行えたか否かを示す判定結果信号を前記検波信号のシンボル毎に出力する同期部と、前記二値化部で用いられる前記符号判定閾値を前記判定結果信号に応じて制御する閾値制御部と、を備え、前記同期部は、前記2つ以上のサンプル値が前記変換レンジの最大値に等しい場合、前記ずれの検出を行えなかったことを示す判定結果信号を前記閾値制御部へ出力する受信装置を提供する。 The present invention provides envelope detection of an amplitude-modulated received signal and outputs a detection signal; a clock generation unit that generates a clock signal; and a timing for outputting the clock signal to an A / D conversion unit. A variable delay unit for delay control and A / D conversion of a sample value obtained by sampling the detection signal according to the timing of the input delay-controlled clock signal in a predetermined conversion range, and outputs digital data An A / D conversion unit, a binarization unit that binarizes the digital data by comparing it with a code determination threshold, and the A / D conversion unit converts each symbol of the detection signal into two or more different timings. By comparing the magnitudes of two or more sample values obtained by sampling with the delay-controlled clock signal, the delay-controlled with respect to the peak timing of the detection signal A delay control signal that controls the timing of the clock signal so that the peak timing of the detection signal and the timing of the delay-controlled clock signal are synchronized can be detected by detecting a shift in the timing of the lock signal, and the detection of the shift A synchronization unit that outputs a determination result signal indicating whether or not each detection signal symbol, and a threshold control unit that controls the code determination threshold used in the binarization unit according to the determination result signal. The synchronization unit outputs a determination result signal indicating that the shift cannot be detected to the threshold control unit when the two or more sample values are equal to the maximum value of the conversion range. provide.
上記受信装置では、前記閾値制御部は、前記ずれの検出を行えなかったことを示す判定結果信号が連続して入力された回数をカウントする第1のカウンタを有し、前記第1のカウンタのカウンタ値が第1の所定数以上となった場合、前記符号判定閾値を第1の値に上げる。 In the receiving apparatus, the threshold control unit includes a first counter that counts the number of times the determination result signal indicating that the detection of the deviation has not been performed is continuously input, and the first counter When the counter value is equal to or greater than the first predetermined number, the sign determination threshold is increased to the first value.
上記受信装置では、前記閾値制御部は、過去所定シンボル数中の前記ずれの検出を行えなかったことを示す判定結果信号が入力された回数をカウントする第2のカウンタを有し、前記第2のカウンタのカウンタ値が第2の所定数未満となった場合、前記符号判定閾値を前記第1の値から第2の値に下げる。 In the receiving apparatus, the threshold value control unit includes a second counter that counts the number of times a determination result signal indicating that the shift in the past predetermined number of symbols has not been detected can be input, and the second counter When the counter value of the counter becomes less than the second predetermined number, the sign determination threshold is lowered from the first value to the second value.
上記受信装置では、前記閾値制御部は、前記ずれの検出を行えなかったことを示す判定結果信号が入力された場合、にカウンタ値を加算し、前記ずれの検出が行われたことを示す判定結果信号が入力された場合に、前記カウンタ値から所定の値を引く第3のカウンタと、前記検波信号の複数シンボルにわたる前記第3のカウンタのカウンタ値の平均値を算出するカウンタ平均値算出部と、を有し、前記カウンタ平均値算出部が算出したカウンタ平均値に応じて前記符号判定閾値を決定する。 In the receiving apparatus, when the determination result signal indicating that the deviation cannot be detected is input, the threshold control unit adds a counter value to the determination to indicate that the deviation is detected. When a result signal is input, a third counter that subtracts a predetermined value from the counter value, and a counter average value calculation unit that calculates an average value of the counter values of the third counter over a plurality of symbols of the detection signal The code determination threshold is determined according to the counter average value calculated by the counter average value calculation unit.
上記受信装置では、前記閾値制御部は、カウンタ平均値と符号判定閾値との関係を示す閾値設定情報を記憶するメモリを有し、前記カウンタ平均値算出部が算出したカウンタ平均値と、前記メモリに格納された前記閾値設定情報とに基づいて前記符号判定閾値を決定する。 In the receiving apparatus, the threshold control unit includes a memory that stores threshold setting information indicating a relationship between a counter average value and a code determination threshold, the counter average value calculated by the counter average value calculation unit, and the memory The code determination threshold value is determined based on the threshold value setting information stored in.
上記受信装置では、前記閾値制御部は、前記カウンタ平均値算出部が算出したカウンタ平均値が第1の値以上第2の値未満の場合、当該カウンタ平均値と前記閾値設定情報とに基づいて符号判定閾値を決定し、前記カウンタ平均値算出部が算出したカウンタ平均値が前記第2の値以上の場合、前記閾値設定情報の最大値を前記符号判定閾値に設定する。 In the receiving device, the threshold control unit, based on the counter average value and the threshold setting information, when the counter average value calculated by the counter average value calculation unit is greater than or equal to a first value and less than a second value. A code determination threshold value is determined, and when the counter average value calculated by the counter average value calculation unit is equal to or greater than the second value, the maximum value of the threshold setting information is set as the code determination threshold value.
本発明に係る受信装置によれば、同期部から出力された判定結果信号に基づいて検波信号のレベルがA/D変換部の変換レンジを超えたか否かを判定し、その判定結果に基づいて二値化部の符号判定閾値を制御するため、A/D変換部の変換レベルを超えるレベルの検波信号が入力された場合にも適当な符号判定閾値を設定できる。この結果、符号“0”のビット誤りを減らし、ビット誤り率を改善することができる。 According to the receiving apparatus of the present invention, it is determined whether or not the level of the detection signal exceeds the conversion range of the A / D converter based on the determination result signal output from the synchronization unit, and based on the determination result. Since the code determination threshold value of the binarization unit is controlled, an appropriate code determination threshold value can be set even when a detection signal having a level exceeding the conversion level of the A / D conversion unit is input. As a result, the bit error of the code “0” can be reduced and the bit error rate can be improved.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態の受信装置を示すブロック図である。図1に示すように、第1の実施形態の受信装置100は、アンテナ101と、検波部102と、クロック生成部103と、可変遅延部104と、A/D変換部105と、同期部106と、二値化部107と、閾値制御部108とを備える。閾値制御部108は、カウンタ1080と、M段シフトレジスタ1081と、加算器1082と、判断部1083とを有する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram illustrating a receiving apparatus according to the first embodiment. As illustrated in FIG. 1, the receiving apparatus 100 according to the first embodiment includes an
検波部102は、ダイオードと低域フィルタを有する。検波部102では、アンテナ101を介して入力された受信信号の正の部分のみがダイオードによって取り出された後、低域フィルタで搬送波成分が取り除かれる。このようにして検波部102は受信信号の包絡線を検出し、検波信号151をA/D変換部105へ出力する。
The
クロック生成部103は、受信信号のシンボル周期と同じ周期のクロック信号153を生成し、可変遅延部104へ出力する。可変遅延部104は、同期部106から入力された遅延制御信号155に従ってクロック信号153を遅延させてA/D変換部105へ出力する。A/D変換部105は、可変遅延部104を介して入力されるクロック信号153の立上りエッジ(又は立下りエッジ)のタイミングで検波信号151をサンプリングし、得られたサンプル値を所定の変換レンジでA/D変換したデジタルデータ157を同期部106と二値化部107に出力する。
The
図2は、A/D変換部105を示すブロック図である。図2に示すように、A/D変換部105はフラッシュ型である。フラッシュ型A/D変換部は、複数のコンパレータでアナログ入力信号と基準電圧を一斉に比較する。量子化ビット数を増やすに従ってコンパレータ数が多くなるが、一回の比較でアナログ値をデジタル値に変換できるため、A/D変換を高速に行える。図2に示すMaxからMinまでの範囲が、デジタル値へ変換可能な範囲(以後「変換レンジ」という。)である。
FIG. 2 is a block diagram showing the A /
図3は、A/D変換部105に入力されたアナログの検波信号151がデジタルデータ157に変換される様子を示す図である。図3(a)に示すように、検波信号151のレベルが変換レンジ(Max〜Min)内に収まっている場合には、量子化誤差が含まれるものの、デジタルデータ157が示す波形は検波信号151の波形に近い。一方、図3(b)に示すように、検波信号151のレベルが変換レンジのMax値を超える場合、Max値を超える部分のデジタルデータ157は全てMax値である。同様に、Min値を下回る部分のデジタルデータ157は全てMin値である。
FIG. 3 is a diagram illustrating how the
A/D変換部105の変換レンジ内のレベルの検波信号151は、量子化ビット数に応じて量子化されて出力される。したがって、図3(b)に示すように、検波信号151のレベルが変換レンジのMax値を超える場合、デジタルデータ157が示す波形は、上の部分が平らに切り取られたような波形となり、検出信号151が示す元の波形とは全く異なる。
本実施形態では、A/D変換部105は、各シンボルに対して1点だけサンプリングし(例えば、図3のT1、T2、T3、T4のタイミングでサンプリングする。)、サンプル値をデジタル値に変換してデジタルデータ157を出力する。
The
In the present embodiment, the A /
同期部106は、A/D変換部105から出力されたデジタルデータ157に基づいて、検波信号151の振幅がピークになるタイミング(ピークタイミング)に対するクロック信号153の立上りエッジ(又は立下りエッジ)のタイミングのずれ(進んでいるか遅れているか)を検出する。同期部106は、この検出結果に従ってクロック信号153を遅延させ、両者のタイミングを揃えるための遅延制御信号155を可変遅延部104へ出力する。
Based on the
同期部106が行うタイミングのずれの検出には、図4に示すEarly/Late方式の判定が用いられる。Early/Late方式では、A/D変換部105が、検波信号151の各シンボルをタイミングの異なる2つのクロック信号でそれぞれサンプリングして得られた2つのサンプル値(図4に示す“A”及び“B”)の大きさが比較される。
なお、図1にはA/D変換部105が1つのみ設けられているが、Early/Late方式の判定を行う際には2つのクロック信号でそれぞれ検波信号151のサンプリングが行われるため、A/D変換部105は2つ設けられる。タイミングの異なる2つのクロック信号の一方は一方のA/D変換部105へ供給され、もう一方のクロック信号はもう一方のA/D変換部105へ供給される。
The early / late determination shown in FIG. 4 is used to detect the timing shift performed by the
Although only one A /
Early/Late方式の判定を行う同期部106は、図4(a)に示すように、“A<B”のときはクロック信号が検波信号151に対して進んでいるため“Early”と判定する。逆に、“A>B”のときは“Late”と判定する。また、図4(b)に示すように、“A=B”のときは、同期部106は、クロック信号と検波信号151との同期がとれたと判定する。これらの判定結果に基づいて、同期部106は、2つのサンプル値が等しく(“A=B”)なるように遅延制御信号155を可変遅延部104へ出力する。
As shown in FIG. 4A, the
また、同期部106は、Early/Late判定が行われたか否かを示す判定結果信号159を閾値制御部108へ出力する。図5は、検波信号151のレベルがA/D変換部105の変換レンジを超えてしまったため、実際には検波信号151とクロック信号153のタイミングがずれているにもかかわらず、Early/Late判定ができなくなっている例を示す図である。破線で示すA/D変換前の検波信号151では、サンプル値Aとサンプル値Bにレベル差があるためEarly/Late判定可能である。
Further, the
しかし、実線で示すA/D変換後のデジタルデータ157では、変換レベルのMax値よりも大きいレベルの部分は、全てMax値へと変換されてしまうため“A=B”となり、Early/Late判定が行われていない。但し、実際に同期しているときにも“A=B”となるため、両者を区別しなければならない。そこで、同期部106は、例えば、“A=B=Max値”のときにはEarly/Late判定ができなかったと判断する。このようにして、実際に同期している場合と、検波信号151のレベルがA/D変換部105の変換レンジを超えた場合とを区別することができる。同期部106は、判定結果信号159として、Early/Late判定が行われた場合には“0”を示す信号を、また、Early/Late判定ができなかった場合には“1”を示す信号を、検波信号151のシンボル毎に出力する。
However, in the
閾値制御部108が有するカウンタ1080は、判定結果信号159として“1”が連続して入力された数をカウントする。カウンタ1080のカウンタ値を“Cnt”とすると、カウンタ1080は、判定結果信号159=“1”のとき“Cnt=Cnt+1”とし、判定結果信号159=“0”のとき“Cnt=0”としてCntの値をリセットする。カウンタ値Cntは、閾値制御部108が有する判断部1083に出力される。判断部1083は、カウンタ値CntがN(Nは所定の正の整数)以上(Cnt≧N)となったとき、符号“1”を示す検波信号151のレベルが、A/D変換部105の変換レンジのMax値を超えていると判断する。このとき、判断部1083は、二値化部107で用いられる符号判定閾値を上げるよう指示する閾値制御信号161を二値化部107へ出力する。
The
以下では、二値化部107で用いられる符号判定閾値を上げる理由について説明する。ここでは、符号間干渉はないものとする。A/D変換部105への入力信号である検波信号151は雑音の影響を受けている。図6は、A/D変換部105に入力される検波信号151の雑音の分散と変換レンジとの関係を示す図である。雑音の分散をσ2とすると、検波信号151の“0”レベルと“1”レベルは、図6に矢印で示すように平均的には±σの範囲で変動している。したがって、図6(a)に示すように、検波信号151のレベルが変換レンジ内のときは、“0”レベルの雑音の分散と“1”レベルの雑音の分散とは共にσ2である。
Hereinafter, the reason why the code determination threshold used in the
しかし、図6(b)に示すように、検波信号151のレベルが変換レンジを超える場合、“0”レベルの雑音の分散はσ2のままであるが、“1”レベルの雑音の分散はσ2よりも小さくなる。これは、図6(b)の点線で示す検波信号151がA/D変換部105に入力されると、変換レンジのMax値を超える部分は全てカットされてしまう。このため、“1”レベルがMax値よりも小さい方に変動することはあっても(図6に示す下矢印の部分)、Max値よりも大きな方には変動しない。
However, as shown in FIG. 6B, when the level of the
また、検波信号151の“1”レベルが変換レンジのMax値よりも十分に大きいとき、“1”レベルを示す検波信号はMax値を示すデジタルデータに一律に変換されるため、雑音の分散はほぼ0になる。この場合、符号判定閾値をMax値に限りなく近づけても二値化部107が符号“1”を判定誤りすることはほとんどない。また、“0”レベルと符号判定閾値との距離が広がるため、符号“0”の判定誤りを減らすこともできる。このように、検波信号151のレベルが変換レンジを超える場合には、二値化部107で用いられる符号判定閾値を上げることが可能である。
Further, when the “1” level of the
一方、閾値を元に戻す制御も必要であるため、例えば、同期部106が過去MシンボルのうちLシンボル以上で正確にEarly/Late判定できた場合(判定結果信号159=“0”)には符号判定閾値を下げる。このため、閾値制御部108は、図7に示すように、M段シフトレジスタ1081、加算器1082及び判断部1083を有する。
On the other hand, since control to restore the threshold value is also necessary, for example, when the
閾値制御部108は、判定ができなかった回数の加算値をNとした場合に、M−Nが、判定できた回数を示すので、過去MシンボルのうちLシンボル以上で正確にEarly/Late判定できた状態を示す条件式は、M−N≧Lとなり、これを加算値Nについて解いた、加算値N<M−Lの場合に、符号判定閾値を下げる閾値制御信号161を二値化部107に出力する。
The
ここで、M段シフトレジスタ1081には、判定結果信号が入力され、“0”か“1”が順次シフトする構成である。また、加算器1082は、逐次、M段シフトレジスタ1081の和を計算し、Nとして出力する。判断部1083は、入力された加算値Nと、シフトレジスタの段数と、予め定めた判定できた回数の目標値Lとを用いて、府符号判定閾値を下げるか否かを判断する。加算値NがM−L個未満である場合には、検波信号151は、図3(a)の状態であると判断できるため、符号判定閾値を下げるよう指示する閾値制御信号161を二値化部107に出力する。これに対して、加算値NがM−L以上の場合は、検波信号151が図3(b)の状態であると判断できるため、符号判定閾値は不変を指示する閾値制御信号161を二値化部107に出力する。
Here, the determination result signal is input to the M-
図8は、二値化部107の内部構成を示すブロック図である。図8に示すように、二値化部107では、閾値制御部108から供給される閾値制御信号161に従って、スイッチ1071が切り替わることで、コンパレータ1072に供給される基準電圧が変化する。なお、図8に示される抵抗R1の抵抗値と抵抗R2の抵抗値は等しくない(R1≠R2)。この抵抗値の違いによって異なる符号判定閾値をコンパレータ107に供給することができる。
FIG. 8 is a block diagram showing an internal configuration of the
このように、二値化部107は、閾値制御信号161に応じてスイッチ1071を切り替えることで符号判定閾値を変化させ、デジタルデータ157を符号判定閾値と比較して二値化する。二値化部107は、デジタルデータ157と符号判定閾値を比較した結果、デジタルデータ157が符号判定閾値よりも大きい場合には“1”を出力し、小さい場合には“0”を出力する。二値化部107から出力される“1”及び“0”のデータが復調データ163である。
As described above, the
図9は、受信装置100が符号判定閾値を上げる手順を示すフローチャートである。ステップS401では、検波部102が受信信号を包絡線検波する。ステップS402では、A/D変換部105が検波信号151をサンプリングし、検波信号151をA/D変換する。ステップS403では、同期部106がデジタルデータ157に基づいてEarly/Late判定を行う。ステップS404では、同期部106がEarly/Late判定を行えたか否かを判定し、判定結果信号(“0”又は“1”)159を閾値制御部108へ出力する。Early/Late判定を行えた場合(ステップS404で“Yes”の場合)にはステップS405に進み、Early/Late判定を行えなかった場合(ステップS404で“No”の場合)にはステップS406に進む。
FIG. 9 is a flowchart illustrating a procedure in which the receiving apparatus 100 increases the code determination threshold. In step S401, the
ステップS405では、閾値制御部108がカウンタ1080をリセット(Cnt=0)した後、ステップS403へ戻り、同期部106が次のシンボルのデジタルデータ157を用いてEarly/Late判定を行う。ステップS406では、閾値制御部108がカウンタ1080をインクリメント(Cnt=Cnt+1)、つまり、カウンタ値を増加する。
In step S405, after the threshold
ステップS407では、閾値制御部108が、カウンタ値CntがN以上(Cnt≧N)になったか否かを判定する。Cnt≧Nの場合(ステップS407で“Yes”の場合)はステップS408に進み、Cnt<Nの場合(ステップS407で“No”の場合)はステップS403に戻り、同期部106が次のシンボルのデジタルデータ157を用いてEarly/Late判定を行う。
In step S407, the
ステップS408では、閾値制御部108が符号判定閾値を上げるよう指示する閾値制御信号161を二値化部107に出力する。二値化部107は、閾値制御信号161に応じて符号判定閾値を抵抗R1又はR2のいずれかによって決められた基準電圧に基づく値に切り替える。
In step S408, the
図10は、受信装置100が符号判定閾値を下げる手順を示したフローチャートである。ステップS501では、検波部102が受信信号を包絡線検波する。ステップS502では、A/D変換部105が検波信号151をサンプリングし、検波信号151をA/D変換する。ステップS503では、同期部106がデジタルデータ157に基づいてEarly/Late判定を行う。ステップS504では、同期部106がEarly/Late判定を行えたか否かを判定し、判定結果信号(“0”又は“1”)159を閾値制御部108へ出力する。Early/Late判定を行えた場合(ステップS504で“Yes”の場合)にはステップS505に進み、Early/Late判定を行えなかった場合(ステップS504で“No”の場合)にはステップS506に進む。
FIG. 10 is a flowchart illustrating a procedure in which the receiving apparatus 100 decreases the code determination threshold. In step S501, the
ステップS505では、同期部106は“判定結果信号159=1”を出力する。一方、ステップS506では、同期部106は“判定結果信号159=0”を出力する。ステップS507では、判断部1083は、図7に示す加算器1082の加算値N(判定できなかった回数)がM−Lよりも小さくなったか否かを判定する。“加算値N<M−L”の場合(ステップS507で“Yes”の場合)はステップS508に進み、“加算値N≧M−L”の場合(ステップS507で“No”の場合)はステップS503に戻り、同期部106が次のシンボルのデジタルデータ157を用いてEarly/Late判定を行う。
In step S505, the
ステップS508では、閾値制御部108が符号判定閾値を下げるよう指示する閾値制御信号161を二値化部107に出力する。二値化部107は、閾値制御信号161に応じて、符号判定閾値を抵抗R2又はR1のいずれかによって決められた基準電圧に基づく値に切り替える。
In step S508, the
以上説明したように、本実施形態では、検波信号151のレベルがA/D変換部105の変換レンジを超えている場合、閾値制御部108が、同期部106から出力される判定結果信号159に基づいて、二値化部107で用いられる符号判定閾値を“0”レベルの平均値と“1”レベル平均値の中間値よりも上げるよう制御する。このため、符号“0”の判定誤りを減らすことができ、その結果、全体のビット誤り率を改善することができる。また、検波信号151のレベルが変換レンジ内に戻った際には符号判定閾値を下げることもできる。
As described above, in the present embodiment, when the level of the
(第2の実施形態)
第1の実施形態では、検波信号151のレベルがA/D変換部105の変換レンジを超えた場合に符号判定閾値を上げ、変換レンジ内に戻った際には符号判定閾値を下げるが、第2の実施形態では、検波信号151のレベルに応じて符号判定閾値をより柔軟に多様な値に制御する。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the sign determination threshold is increased when the level of the
図11は、第2の実施形態の受信装置を示すブロック図である。第2の実施形態の受信装置200が第1の実施形態の受信装置100と異なる点は、閾値制御部の内部構成及びその動作である。この点以外は第1の実施形態と同様であり、図11において、図1と共通する構成要素には同じ参照符号が付されている。 FIG. 11 is a block diagram illustrating a receiving apparatus according to the second embodiment. The difference between the receiving apparatus 200 of the second embodiment and the receiving apparatus 100 of the first embodiment is the internal configuration and operation of the threshold control unit. Except for this point, the second embodiment is the same as the first embodiment, and in FIG. 11, the same reference numerals are given to the components common to FIG. 1.
本実施形態の閾値制御部208は、検波信号151のレベルによって変化するサンプリングタイミングの同期位置を検出する。図11に示すように、本実施形態の閾値制御部208は、カウンタ2080と、カウンタ平均値算出部2081と、メモリ2082とを有する。カウンタ2080は、同期部106から入力された判定結果信号159に応じてカウンタ値Cntを増減する。詳細には、カウンタ2080は、判定結果信号159として“1”が入力されたときはカウンタ値Cntをインクリメント(カウント値を増加)し、判定結果信号159として“0”が入力されたときはカウンタ値Cntから所定の値を引く。カウンタ平均値算出部2081は、検波信号151の複数シンボルにわたるカウンタ値Cntの平均値(以下「カウンタ平均値」という。)を算出する。メモリ2082は、後述するカウンタ平均値と符号判定閾値との関係を記憶する。
The
以下、本実施形態の受信装置の動作について説明する。実際の通信では、送信装置のクロック周波数と受信装置のクロック周波数との間に差がある。したがって、同期部106がEarly/Late判定を行えない状態がしばらく続くと、A/D変換部105に供給されるクロック信号153のサンプリングタイミングが徐々にずれていく。例えば受信信号の周波数をFrx、受信装置のクロック信号153の周波数をFclkとする。ここで“Frx>Fclk”と仮定すると、A/D変換部105のサンプリングタイミングは、検波信号151に対して徐々に遅れていく。検波信号151の立下りエッジ付近までくると、レベル差が生じるためEarly/Late判定が可能になる。したがって、サンプリングタイミングは、最終的に検波信号151の立下りエッジ付近で同期することになる。
Hereinafter, the operation of the receiving apparatus of this embodiment will be described. In actual communication, there is a difference between the clock frequency of the transmission device and the clock frequency of the reception device. Therefore, if the state in which the
また、検波信号151のレベルが変換レンジを超えた場合、図12に示すように、検波信号151のレベルに応じてデジタルデータ157が変換レンジのMax値を示す“1”レベルの幅が変化するため、デジタルデータ157が示す波形の立下りエッジの位置も変化する。例えば、検波信号151が図12に示す破線から実線のように変化すると、デジタルデータ157が示す波形の立下りエッジの位置がP1からP2に変化するため、サンプリングタイミングがP1からP2に変化する。
When the level of the
図13は、図12に示すサンプリングタイミングの変化を詳細に示す図である。同期部106が同期追従し、サンプリングタイミングを調整しているため、サンプリングタイミングは、最初はP1を中心に変動し、その後P2へと移り、P2を中心に変動する。符号間干渉がないと仮定した場合、受信信号の波形は予め分かっているため、サンプリングタイミングが同期した位置を知ることができれば検波信号151のレベルが分かる。このため、閾値制御部208は、検波信号151のレベルに応じて符号判定閾値の変動量を決定する。
FIG. 13 is a diagram showing in detail the change in the sampling timing shown in FIG. Since the
以下、本実施形態における、検波信号151のレベルに応じた符号判定閾値の制御について説明する。まず、前提として本実施形態では、初期状態として検波信号151のレベルはA/D変換部105の変換レンジ内に収まっており、A/D変換部105に供給されるクロック信号153のサンプリングタイミングは、プリアンブル信号等の同期用の信号列を利用してシンボルの中心に同期しているものとする。また、A/D変換前の検波信号151の“1”レベルの幅を“W”とする。また、受信信号の周波数Frxとクロック信号153の周波数Fclkとの間には差(周波数ずれ)があり、それらはFrx>Fclkの関係にあるものとする。このような初期状態から符号判定閾値の制御が開始される。
Hereinafter, the control of the code determination threshold according to the level of the
図14は、検波信号151の異なるレベルに対するサンプリングタイミングの例を示す図である。図14(a)は、検波信号151のレベルが変換レンジ内にあるときのサンプリングタイミングを示す図である。初期状態のサンプリングタイミングP0はシンボルの中心に位置する。“1”レベルの幅Wの間はEarly/Late判定できないため、周波数ずれの影響でサンプリングタイミングは徐々にずれていき、サンプリングタイミングP1で同期する。サンプリングタイミングP0からサンプリングタイミングP1までの幅はW/2である。
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of sampling timing for different levels of the
図14(b)は、検波信号151の“1”レベルが変換レンジのMax値と等しくなったときのサンプリングタイミングを示す図である。この状態での“1”レベルの幅はWのままであるため、最終的なサンプリングタイミングの同期位置P3は、図14(a)に示したサンプリングタイミングP1に等しい。図14(c)は、検波信号151の“1”レベルが、変換レンジのMax値よりも2σ大きいときのサンプリングタイミングを示す図である。“σ”は雑音の標準偏差である。図14(c)に示すように、“1”レベルの幅がW’(>W)に広がっており、最終的なサンプリングタイミングの同期位置は、図14(a)に示したサンプリングタイミングP1や図14(b)に示したサンプリングタイミングP3よりも中心から離れた位置P4(≠P1=P3)となる。また、図14(c)の状態では、“1”レベルがMax値を下回ることはほとんどないため、符号判定閾値を限りなくMax値まで近づけることができる。
FIG. 14B is a diagram illustrating the sampling timing when the “1” level of the
以下、検波信号151のレベルが図12のように変化する場合について、図13〜図15を参照して説明する。サンプリングタイミングは、初期位置であるシンボルの中心P0から検波信号151の立下りエッジの位置P1付近までずれる。その後、検波信号151の“1”レベルが変換レンジを超えることによって、サンプリングタイミングがシンボルの中心P0からさらに離れた位置P2付近までずれる。なお、サンプリングタイミングP2の位置は、デジタルデータ157の波形が示す立下りエッジである。
Hereinafter, the case where the level of the
図15は、サンプリングタイミングがP0からP1へとずれ、さらにP2へとずれるときのカウンタ値Cntを示す図である。カウンタ値Cntが初期値“0”から始まり、同期部106がEarly/Late判定できない間はカウンタ値Cntが増加していく。サンプリングタイミングがP1を超えるとEarly/Late判定が可能となるため、図15に示すようにカウンタ値Cntから所定の値が引かれる。暫くはサンプリングタイミングP1の位置に同期しようとするため、カウンタ値Cntは図15に示すカウンタ値C1を中心に変動する。なお、図15に示すカウンタ値C1は、サンプリングタイミングP1の位置で同期しようとする間の複数シンボルにわたるカウンタ平均値である。
FIG. 15 is a diagram illustrating the counter value Cnt when the sampling timing shifts from P0 to P1 and further to P2. The counter value Cnt starts from the initial value “0”, and the counter value Cnt increases while the
その後、検波信号151のレベルが上がると、同期部106は再びEarly/Late判定できなくなるため、サンプリングタイミングがP2までずれる。サンプリングタイミングがP1からP2までずれる間、図15に示すようにカウンタ値Cntは増加する。サンプリングタイミングがP2を超えると再びEarly/Late判定が可能となるため、図15に示すようにカウンタ値Cntから所定の値が引かれる。このときも暫くはサンプリングタイミングP2の位置に同期しようとするため、カウンタ値Cntは図15に示すカウンタ値C2を中心に変動する。なお、図15に示すカウンタ値C2は、サンプリングタイミングP2の位置で同期しようとする間の複数シンボルにわたるカウンタ平均値である。カウンタ平均値C1,C2は、図13に示したサンプリングタイミングP1,P2に対応する。
Thereafter, when the level of the
カウンタ平均値C1は、図14に示すW/2の幅に対応している。このため、例えば、C1:Cn=W/2:X/2(Cnはそのときのカウンタ平均値)という式をXについて解けば、“1”レベルの幅Xが導かれる。受信信号の波形もA/D変換部105の変換レンジも分かっているため、“1”レベルの幅Xが分かれば、そのときの検波信号151のレベルを導くことができる。このように、カウンタ値Cntと、“1”レベルの幅Xと、検波信号151のレベルはそれぞれ比例関係にある。
The counter average value C1 corresponds to the width of W / 2 shown in FIG. For this reason, for example, if the equation C1: Cn = W / 2: X / 2 (Cn is the counter average value at that time) is solved for X, a width X of “1” level is derived. Since the waveform of the received signal and the conversion range of the A /
図16は、カウンタ平均値と適当な符号判定閾値の関係を示す図である。カウンタ平均値がC1未満の範囲では検波信号151のレベルが変換レンジ内に収まっているため、閾値制御部208は、検波信号151の“0”レベルの平均値と“1”レベルの平均値の中間値を符号判定閾値として設定する。
FIG. 16 is a diagram illustrating the relationship between the counter average value and an appropriate code determination threshold value. Since the level of the
このとき、受信装置が図19に示された平均値算出手段1853と閾値算出手段1852を備えるようにし、前記中間値を閾値制御部208が取得するようにする。また、図8では、二値化部107は、抵抗を二つしか備えていないが、抵抗を2つ以上備えるようにする。二値化部107に供給される基準電圧と各抵抗値は既知であるため、閾値制御部208は、どの抵抗を選択すれば中間値に近い符号判定閾値をコンパレータ1072に供給できるか計算することができる。以上のようにして抵抗を選択するように制御信号を二値化部107へ出力する。
At this time, the receiving apparatus includes the average
一方、カウンタ平均値がC1以上C4未満(C4は、図14(c)のサンプリングタイミングP4に対応するカウンタ値)の範囲では、雑音の分散及び“1”レベルの幅から予め算出した符号判定閾値とカウンタ平均値との関係を示す閾値設定情報が閾値制御部208のメモリ2082に記憶されているため、閾値制御部208がメモリ2082に格納された閾値設定情報を参照して、カウンタ平均値に応じて適当な符号判定閾値を選択する。なお、カウンタ平均値がC4以上の範囲では、閾値制御部208は、閾値設定情報が示す最大値を符号判定閾値として設定する。
On the other hand, in the range where the counter average value is C1 or more and less than C4 (C4 is the counter value corresponding to the sampling timing P4 in FIG. 14C), the code determination threshold value calculated in advance from the noise variance and the width of “1” level. Is stored in the
なお、カウンタ平均値がC1以上C4未満の範囲ではメモリ2082に格納された閾値設定情報を参照して符号判定閾値を選択しているが、符号判定閾値をカウンタ平均値と計算式に基づいて算出しても良い。
In the range where the counter average value is C1 or more and less than C4, the code determination threshold is selected with reference to the threshold setting information stored in the
以上説明したように、本実施形態では、閾値制御部208が、二値化部107で用いられる符号判定閾値をカウンタ平均値に応じて所望の値となるよう制御することができる。
As described above, in the present embodiment, the
本発明に係る受信装置は、高速通信を行う通信機等として有用である。 The receiving apparatus according to the present invention is useful as a communication device that performs high-speed communication.
100 受信装置
101 アンテナ
102 検波部
103 クロック生成部
104 可変遅延部
105 A/D変換部
106 同期部
107 二値化部
108,208 閾値制御部
1080 カウンタ
1081 M段シフトレジスタ
1082 加算器
2080 カウンタ
2081 カウンタ平均値算出部
2082 メモリ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100
Claims (6)
クロック信号を生成するクロック生成部と、
前記クロック信号を、A/D変換部へ出力するタイミングを遅延制御する可変遅延部と、
入力される遅延制御されたクロック信号のタイミングに応じて前記検波信号をサンプリングして得たサンプル値を所定の変換レンジでA/D変換し、デジタルデータを出力するA/D変換部と、
前記デジタルデータを符号判定閾値と比較して二値化する二値化部と、
前記A/D変換部が前記検波信号の各シンボルを、タイミングの異なる2つ以上の遅延制御されたクロック信号により、それぞれサンプリングして得た2つ以上のサンプル値の大きさを比較して、前記検波信号のピークタイミングに対する前記遅延制御されたクロック信号のタイミングのずれを検出し、前記検波信号のピークタイミングと前記遅延制御されたクロック信号のタイミングとが同期するよう前記クロック信号のタイミングを制御する遅延制御信号、及び前記ずれの検出を行えたか否かを示す判定結果信号を前記検波信号のシンボル毎に出力する同期部と、
前記二値化部で用いられる前記符号判定閾値を前記判定結果信号に応じて制御する閾値制御部と、を備え、
前記同期部は、前記2つ以上のサンプル値が前記変換レンジの最大値に等しい場合、前記ずれの検出を行えなかったことを示す判定結果信号を前記閾値制御部へ出力する受信装置。 A detection unit that detects an envelope of the amplitude-modulated received signal and outputs a detection signal;
A clock generator for generating a clock signal;
A variable delay unit that delay-controls the timing of outputting the clock signal to the A / D converter;
An A / D converter that performs A / D conversion on a sample value obtained by sampling the detection signal in accordance with a timing of an input delay-controlled clock signal and outputs digital data; and
A binarization unit that binarizes the digital data by comparing with a code determination threshold;
The A / D converter compares the magnitudes of two or more sample values obtained by sampling each symbol of the detection signal with two or more delay-controlled clock signals having different timings, A shift in the timing of the delay-controlled clock signal with respect to the peak timing of the detection signal is detected, and the timing of the clock signal is controlled so that the peak timing of the detection signal and the timing of the delay-controlled clock signal are synchronized. A synchronization unit that outputs a delay control signal and a determination result signal indicating whether or not the shift has been detected, for each symbol of the detection signal;
A threshold control unit that controls the code determination threshold used in the binarization unit according to the determination result signal,
The receiver is configured to output a determination result signal indicating that the shift cannot be detected to the threshold controller when the two or more sample values are equal to the maximum value of the conversion range.
前記閾値制御部は、
前記ずれの検出を行えなかったことを示す判定結果信号が連続して入力された回数をカウントする第1のカウンタを有し、
前記第1のカウンタのカウンタ値が第1の所定数以上となった場合、前記符号判定閾値を第1の値に上げる受信装置。 The receiving device according to claim 1,
The threshold control unit includes:
A first counter that counts the number of times that a determination result signal indicating that the deviation could not be detected is continuously input;
A receiving apparatus that raises the code determination threshold to a first value when a counter value of the first counter is equal to or greater than a first predetermined number.
前記閾値制御部は、
過去所定シンボル数中の前記ずれの検出を行えなかったことを示す判定結果信号が入力された回数をカウントする第2のカウンタを有し、
前記第2のカウンタのカウンタ値が第2の所定数未満となった場合、前記符号判定閾値を前記第1の値から第2の値に下げる受信装置。 The receiving device according to claim 1,
The threshold control unit includes:
A second counter that counts the number of times a determination result signal indicating that the detection of the deviation in the past predetermined number of symbols could not be detected;
A receiving device that lowers the sign determination threshold value from the first value to a second value when a counter value of the second counter becomes less than a second predetermined number.
前記閾値制御部は、
前記ずれの検出を行えなかったことを示す判定結果信号が入力された場合に、カウンタ値を加算し、
前記ずれの検出が行われたことを示す判定結果信号が入力された場合に、前記カウンタ値から所定の値を引く第3のカウンタと、
前記検波信号の複数シンボルにわたる前記第3のカウンタのカウンタ値の平均値を算出するカウンタ平均値算出部と、を有し、
前記カウンタ平均値算出部が算出したカウンタ平均値に応じて前記符号判定閾値を決定する受信装置。 The receiving device according to claim 1,
The threshold control unit includes:
When a determination result signal indicating that the deviation could not be detected is input, the counter value is added,
A third counter that subtracts a predetermined value from the counter value when a determination result signal indicating that the deviation has been detected is input;
A counter average value calculation unit that calculates an average value of the counter values of the third counter over a plurality of symbols of the detection signal;
A receiving device that determines the code determination threshold according to a counter average value calculated by the counter average value calculation unit.
前記閾値制御部は、
カウンタ平均値と符号判定閾値との関係を示す閾値設定情報を記憶するメモリを有し、
前記カウンタ平均値算出部が算出したカウンタ平均値と、前記メモリに格納された前記閾値設定情報とに基づいて前記符号判定閾値を決定する受信装置。 The receiving device according to claim 4,
The threshold control unit includes:
A memory for storing threshold setting information indicating a relationship between the counter average value and the code determination threshold;
A receiving device that determines the code determination threshold based on a counter average value calculated by the counter average value calculation unit and the threshold setting information stored in the memory.
前記閾値制御部は、
前記カウンタ平均値算出部が算出したカウンタ平均値が第1の値以上第2の値未満の場合、当該カウンタ平均値と前記閾値設定情報とに基づいて符号判定閾値を決定し、
前記カウンタ平均値算出部が算出したカウンタ平均値が前記第2の値以上の場合、前記閾値設定情報の最大値を前記符号判定閾値に設定する受信装置。 The receiving device according to claim 5,
The threshold control unit includes:
When the counter average value calculated by the counter average value calculation unit is greater than or equal to the first value and less than the second value, the code determination threshold is determined based on the counter average value and the threshold setting information,
A receiving device that sets the maximum value of the threshold setting information as the code determination threshold when the counter average calculated by the counter average value calculator is equal to or greater than the second value.
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