JP2009044363A - 無線機 - Google Patents
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Abstract
【課題】π/4シフトQPSKの受信信号を処理する無線機で、シンボルタイミングの同期を効果的に確立する。
【解決手段】サンプリング手段11が受信信号をシンボル周波数より大きいサンプリング周波数でサンプリングし、レベル検出手段32がサンプリングされたサンプル毎に信号のレベルを検出し、最小タイミング検出手段33がシンボル周期の所定数倍の周期毎に前記検出されたサンプル毎の信号のレベルの中で最小であるとともに所定のしきい値以下(又は、未満)であるサンプルのタイミングを検出し、タイミング制御手段12が前記検出されたサンプルのタイミングが隣接する2つのシンボル間の中点のタイミングであるとみなしてシンボルタイミングの同期を取るための制御を行う。
【選択図】 図1
【解決手段】サンプリング手段11が受信信号をシンボル周波数より大きいサンプリング周波数でサンプリングし、レベル検出手段32がサンプリングされたサンプル毎に信号のレベルを検出し、最小タイミング検出手段33がシンボル周期の所定数倍の周期毎に前記検出されたサンプル毎の信号のレベルの中で最小であるとともに所定のしきい値以下(又は、未満)であるサンプルのタイミングを検出し、タイミング制御手段12が前記検出されたサンプルのタイミングが隣接する2つのシンボル間の中点のタイミングであるとみなしてシンボルタイミングの同期を取るための制御を行う。
【選択図】 図1
Description
本発明は、無線機に関し、特に、シンボルタイミングの同期を効果的に確立する無線機に関する。
例えば、デジタル変調方式の受信機では、受信信号を復調して情報を正確に取得するために、シンボルタイミングの同期を取る必要がある。
シンボルタイミングの同期を取るために、例えば、変調方式がπ/4シフトQPSK(Quadri Phase Shift Keying)方式である場合には、受信信号のベースバンド信号の遅延検波を行い、ベースバンド信号の直交成分(Q成分)と同相成分(I成分)のゼロクロスタイミングを検出することでシンボルタイミングを検出する方法や、これを応用してシンボルタイミングを検出する方法が利用されている(例えば、特許文献1参照。)。
シンボルタイミングの同期を取るために、例えば、変調方式がπ/4シフトQPSK(Quadri Phase Shift Keying)方式である場合には、受信信号のベースバンド信号の遅延検波を行い、ベースバンド信号の直交成分(Q成分)と同相成分(I成分)のゼロクロスタイミングを検出することでシンボルタイミングを検出する方法や、これを応用してシンボルタイミングを検出する方法が利用されている(例えば、特許文献1参照。)。
また、上記のような技術では、原理的に受信機の周波数偏差に対する耐性が弱く、著しく受信信号に周波数偏差が生じるとシンボルタイミングの位置の把握が困難になるため、受信信号の振幅又は電力が最小となるタイミングを検出することで周波数偏差が生じても安定してシンボルタイミングを検出する方法が利用されている。
図5には、このような技術に係る無線通信システムの無線機の構成例を示してある。
本例の無線機は、復調処理部101と、A/D変換器111と、タイミング制御部112を備えている。
復調処理部101には、直交検波部121と、LPF(Low−Pass Filter)122と、受信フィルタ123と、サンプラ124と、遅延検波部125と、符号判定部126と、同期捕捉部102を備えている。
同期捕捉部102には、S/P(Serial/Prallel)変換部131と、遅延検波部132と、電力算出部133と、最小値検索部134と、基準値減算部135と、RWF(Random Walk Filter)136を備えている。
本例の無線機は、復調処理部101と、A/D変換器111と、タイミング制御部112を備えている。
復調処理部101には、直交検波部121と、LPF(Low−Pass Filter)122と、受信フィルタ123と、サンプラ124と、遅延検波部125と、符号判定部126と、同期捕捉部102を備えている。
同期捕捉部102には、S/P(Serial/Prallel)変換部131と、遅延検波部132と、電力算出部133と、最小値検索部134と、基準値減算部135と、RWF(Random Walk Filter)136を備えている。
本例の無線機において行われる動作の一例を示す。
受信IF(Intermediate Frequency)信号が、A/D変換器111によりアナログ信号からデジタル信号へ変換される。サンプリング周波数は、シンボル周波数のN倍(Nは正の整数)であるとする。
デジタル信号に変換された受信信号は、復調処理部101内に設けられた直交検波部121により直交変換され、同相成分であるI成分と直交成分であるQ成分とに復調される。
受信IF(Intermediate Frequency)信号が、A/D変換器111によりアナログ信号からデジタル信号へ変換される。サンプリング周波数は、シンボル周波数のN倍(Nは正の整数)であるとする。
デジタル信号に変換された受信信号は、復調処理部101内に設けられた直交検波部121により直交変換され、同相成分であるI成分と直交成分であるQ成分とに復調される。
その後、復調結果についてLPF122により余分な周波数成分を除去し、その出力データを受信フィルタ123と同期捕捉部102のそれぞれへ入力する。
受信フィルタ123に入力されたデータは当該受信フィルタ123により波形整形されて、雑音成分が除去される。その後、受信フィルタ123からの出力についてサンプラ124によりシンボルタイミングの位置の信号値を抽出し、抽出された信号が遅延検波部125へ入力される。
サンプラ125からの出力について、遅延検波部125により、1シンボル遅延した信号の共役複素と現入力信号との乗算によって復号信号を取得する。その後、復号信号が符号判定部126を介して復号ビットとして出力される。
受信フィルタ123に入力されたデータは当該受信フィルタ123により波形整形されて、雑音成分が除去される。その後、受信フィルタ123からの出力についてサンプラ124によりシンボルタイミングの位置の信号値を抽出し、抽出された信号が遅延検波部125へ入力される。
サンプラ125からの出力について、遅延検波部125により、1シンボル遅延した信号の共役複素と現入力信号との乗算によって復号信号を取得する。その後、復号信号が符号判定部126を介して復号ビットとして出力される。
同期捕捉部102に入力されたシリアル信号はS/P変換部131によりN個のパラレル信号へ変換される。
パラレル信号に変換されたN個の信号のそれぞれは、遅延検波部132により、当該遅延検波部111内に設けられているメモリに記憶されている1シンボルの遅延データの共役複素と乗算され、その結果が電力算出部133へ入力される。
電力算出部133は、前段の遅延検波部132により検出された複素データの電力を求めて出力する。
パラレル信号に変換されたN個の信号のそれぞれは、遅延検波部132により、当該遅延検波部111内に設けられているメモリに記憶されている1シンボルの遅延データの共役複素と乗算され、その結果が電力算出部133へ入力される。
電力算出部133は、前段の遅延検波部132により検出された複素データの電力を求めて出力する。
電力算出部133から出力されたデータは最小値検索部134へ入力され、最小値検索部134は、N個のデータから最小値となる値を検索し、最小値を検出する。最小値検索部134にはバッファが設けられており、このバッファの先頭を0とした通し番号(インデックス値)から、最小値が格納されているバッファのインデックス値を検出する。
基準値減算部135は、隣り合う2つのシンボルタイミングの中点に相当するインデックス値(N/2)を基準値として設定し、検出されたインデックス値から基準値を減算する。基準値減算部135により基準値との差を算出すると、算出した値をRWF136へ入力する。
RWF136は、受信信号に含まれる雑音やフェージングの影響により生じる、基準値からの差に含まれる誤差を吸収する。この結果として得られた基準値からの差が、タイミング制御部112へ送られる。
RWF136は、受信信号に含まれる雑音やフェージングの影響により生じる、基準値からの差に含まれる誤差を吸収する。この結果として得られた基準値からの差が、タイミング制御部112へ送られる。
タイミング制御部112は、この基準値からの差が小さくなるようにタイミングの修正を行い、A/D変換器111へサンプリング信号を送出する。
また、タイミング制御部112は、RWF136からの入力に基づいて、サンプラ124により信号値を抽出するシンボルタイミングの位置を制御することも可能である。
また、タイミング制御部112は、RWF136からの入力に基づいて、サンプラ124により信号値を抽出するシンボルタイミングの位置を制御することも可能である。
図5に示されるような無線機をπ/4シフトQPSKに適用した場合について検討する。
図6には、原点の近傍を通過する受信シンボルパターンの一例(本明細書で、シンボルパターンAと言う)を示してあり、P1、P2、・・・、P7の向きでシンボルが遷移する。なお、横軸はI相を表しており、縦軸はQ相を表している。
一例として、本例の無線機において、図6に示されるように、QPSKのシンボル点が「01」(+135度)と「10」(−45度)を交互に繰り返すように構成されたプリアンブルパターンを受信するとする。
図6には、原点の近傍を通過する受信シンボルパターンの一例(本明細書で、シンボルパターンAと言う)を示してあり、P1、P2、・・・、P7の向きでシンボルが遷移する。なお、横軸はI相を表しており、縦軸はQ相を表している。
一例として、本例の無線機において、図6に示されるように、QPSKのシンボル点が「01」(+135度)と「10」(−45度)を交互に繰り返すように構成されたプリアンブルパターンを受信するとする。
この場合、本例の無線機では、図7に示されるように、隣り合う2つのシンボルタイミングの中点で遅延検波後の電力値が最小となり、この最小点のタイミングに基づいてシンボルタイミングの同期を取ることが可能となる。
ここで、図7には、図6に示されるシンボルパターンAを受信したときにおける遅延検波後の出力(本例では、電力)の一例を示してある。なお、横軸はサンプル(時間t)を表しており、縦軸は電力を表している。また、1シンボル時間として、N=20である例を示してある。
ここで、図7には、図6に示されるシンボルパターンAを受信したときにおける遅延検波後の出力(本例では、電力)の一例を示してある。なお、横軸はサンプル(時間t)を表しており、縦軸は電力を表している。また、1シンボル時間として、N=20である例を示してある。
しかしながら、図5に示されるような無線機では、例えば、図8に示されるように、サンプリング点が円周方向に移動するような、すなわちQPSKのシンボル点が連続して45度ずつ遷移するようなシンボルパターン(本明細書で、シンボルパターンBと言う)を受信すると、送信機で帯域制限された影響で隣り合う2つのシンボルタイミングの間で振幅が膨らみ、図9に示されるように、シンボルタイミングの近傍で遅延検波後の電力値が最小となって、シンボルタイミングを正しく検出することが難しくなるという問題があった。
ここで、図8には、円周方向に連続して遷移する受信シンボルパターンの一例(シンボルパターンB)を示してあり、P11、P12、・・・、P17の向きでシンボルが遷移する。なお、横軸はI相を表しており、縦軸はQ相を表している。
また、図9には、図8に示されるシンボルパターンBを受信したときにおける遅延検波後の出力(本例では、電力)の一例を示してある。なお、横軸はサンプル(時間t)を表しており、縦軸は電力を表している。また、1シンボル時間として、N=20である例を示してある。図9に示されるように、誤制御が生じてしまう。
また、図9には、図8に示されるシンボルパターンBを受信したときにおける遅延検波後の出力(本例では、電力)の一例を示してある。なお、横軸はサンプル(時間t)を表しており、縦軸は電力を表している。また、1シンボル時間として、N=20である例を示してある。図9に示されるように、誤制御が生じてしまう。
本発明は、このような従来の事情に鑑み為されたもので、シンボルタイミングの同期を効果的に確立することができる無線機を提供することを目的とする。
具体的には、本発明は、例えば、原点の近傍を通過する頻度の少ない受信信号であっても、安定してシンボルタイミングを検出し、タイミング同期を取ることを可能とする。
具体的には、本発明は、例えば、原点の近傍を通過する頻度の少ない受信信号であっても、安定してシンボルタイミングを検出し、タイミング同期を取ることを可能とする。
上記目的を達成するため、本発明では、π/4シフトQPSKの受信信号を処理する無線機において、次のような構成とした。
すなわち、サンプリング手段が、前記受信信号をシンボル周波数より大きいサンプリング周波数でサンプリングする。レベル検出手段が、前記サンプリング手段によりサンプリングされたサンプル毎に、信号のレベルを検出する。最小タイミング検出手段が、シンボル周期の所定数倍の周期毎に、前記レベル検出手段により検出されたサンプル毎の信号のレベルの中で最小であるとともに所定のしきい値以下(又は、所定のしきい値未満)であるサンプルのタイミングを検出する。タイミング制御手段が、前記最小タイミング検出手段により検出されたサンプルのタイミングが隣接する2つのシンボル間の中点のタイミングであるとみなして、シンボルタイミングの同期を取るための制御を行う。
すなわち、サンプリング手段が、前記受信信号をシンボル周波数より大きいサンプリング周波数でサンプリングする。レベル検出手段が、前記サンプリング手段によりサンプリングされたサンプル毎に、信号のレベルを検出する。最小タイミング検出手段が、シンボル周期の所定数倍の周期毎に、前記レベル検出手段により検出されたサンプル毎の信号のレベルの中で最小であるとともに所定のしきい値以下(又は、所定のしきい値未満)であるサンプルのタイミングを検出する。タイミング制御手段が、前記最小タイミング検出手段により検出されたサンプルのタイミングが隣接する2つのシンボル間の中点のタイミングであるとみなして、シンボルタイミングの同期を取るための制御を行う。
従って、所定期間に含まれる複数のサンプルの中で信号のレベルが最小となるサンプルのタイミングが隣接する2つのシンボル間の中点のタイミングであるとみなしてシンボルタイミングの同期を取るに際して、あるサンプルの信号のレベルが最小となっても所定のしきい値を超える(又は、所定のしきい値以上である)場合には、そのサンプルについては信頼性が低いとみなしてシンボルタイミングの同期を取るためには使用せずに、例えばそのような信頼性が低いサンプルが得られる時間帯(例えば、制御周期の時間帯)にはシンボルタイミングの同期を取るための制御を停止させることにより、誤制御を防止して、シンボルタイミングの同期を効果的に確立することができる。具体的には、例えば、原点の近傍を通過する頻度の少ない受信信号であっても、安定してシンボルタイミングを検出し、タイミング同期を取ることを可能とすることができる。
ここで、サンプリング周波数としては、種々な周波数が用いられてもよく、例えば、シンボル周波数の2倍や3倍や10倍や20倍などのように複数倍の周波数を用いることができる。
また、サンプリング手段としては、例えば、A/D変換器を用いて構成することができる。
また、信号のレベルとしては、例えば、電力のレベルや、振幅のレベルなどを用いることができる。
また、シンボル周期の所定数倍の周期としては、例えば、1倍の周期(つまり、シンボル周期と同じ周期)が用いられてもよく、或いは、2倍や3倍などのように複数倍の周期が用いられてもよい。
また、シンボルタイミングの同期を取るための制御としては、種々な制御が用いられてもよい。
また、サンプリング手段としては、例えば、A/D変換器を用いて構成することができる。
また、信号のレベルとしては、例えば、電力のレベルや、振幅のレベルなどを用いることができる。
また、シンボル周期の所定数倍の周期としては、例えば、1倍の周期(つまり、シンボル周期と同じ周期)が用いられてもよく、或いは、2倍や3倍などのように複数倍の周期が用いられてもよい。
また、シンボルタイミングの同期を取るための制御としては、種々な制御が用いられてもよい。
本発明に係る無線機では、一構成例として、次のような構成とした。
すなわち、信号抽出手段が、前記サンプリング手段によりサンプリングされた信号の中から、所定のタイミングの信号を復号対象として抽出する。また、前記タイミング制御手段は、前記信号抽出手段によりシンボルタイミングに対応するタイミングの信号が抽出されるように、前記サンプリング手段によるサンプリングのタイミングを制御する。
従って、サンプリングのタイミングを制御することにより、シンボルタイミングの同期をとるための制御を行うことができる。
すなわち、信号抽出手段が、前記サンプリング手段によりサンプリングされた信号の中から、所定のタイミングの信号を復号対象として抽出する。また、前記タイミング制御手段は、前記信号抽出手段によりシンボルタイミングに対応するタイミングの信号が抽出されるように、前記サンプリング手段によるサンプリングのタイミングを制御する。
従って、サンプリングのタイミングを制御することにより、シンボルタイミングの同期をとるための制御を行うことができる。
ここで、信号抽出手段により信号を抽出する所定のタイミングとしては、例えば、一定の周期のタイミングが用いられ、具体例として、1シンボル周期に相当する時間の中で常に一定の順番(一定の番号)のサンプルの信号を抽出するような態様が用いられる。
また、シンボルタイミングに対応するタイミングとしては、必ずしもシンボルタイミングに厳密に一致するタイミングが用いられなくともよく、実用上で有効であれば、ずれ(誤差)があってもよい。
また、シンボルタイミングに対応するタイミングとしては、必ずしもシンボルタイミングに厳密に一致するタイミングが用いられなくともよく、実用上で有効であれば、ずれ(誤差)があってもよい。
本発明に係る無線機では、他の一構成例として、次のような構成とした。
すなわち、信号抽出手段が、前記サンプリング手段によりサンプリングされた信号の中から、所定のタイミングの信号を復号対象として抽出する。また、前記タイミング制御手段は、前記信号抽出手段によりシンボルタイミングに対応するタイミングの信号が抽出されるように、前記信号抽出手段により信号を抽出するタイミングを制御する。
従って、復号対象として信号を抽出するタイミングを制御することにより、シンボルタイミングの同期をとるための制御を行うことができる。
すなわち、信号抽出手段が、前記サンプリング手段によりサンプリングされた信号の中から、所定のタイミングの信号を復号対象として抽出する。また、前記タイミング制御手段は、前記信号抽出手段によりシンボルタイミングに対応するタイミングの信号が抽出されるように、前記信号抽出手段により信号を抽出するタイミングを制御する。
従って、復号対象として信号を抽出するタイミングを制御することにより、シンボルタイミングの同期をとるための制御を行うことができる。
ここで、一構成例として、タイミング制御手段がサンプリング手段によるサンプリングのタイミングを制御することが可能な構成が用いられてもよく、この場合、サンプリング手段によるサンプリングのタイミングを微調整することなどができる。
また、シンボルタイミングに対応するタイミングとしては、必ずしもシンボルタイミングに厳密に一致するタイミングが用いられなくともよく、実用上で有効であれば、ずれ(誤差)があってもよい。
また、シンボルタイミングに対応するタイミングとしては、必ずしもシンボルタイミングに厳密に一致するタイミングが用いられなくともよく、実用上で有効であれば、ずれ(誤差)があってもよい。
以上説明したように、本発明に係る無線機によると、所定期間に含まれる複数のサンプルの中で信号のレベルが最小となるサンプルのタイミングが隣接する2つのシンボル間の中点のタイミングであるとみなしてシンボルタイミングの同期を取るに際して、あるサンプルの信号のレベルが最小となり且つ所定のしきい値以下(又は、所定のしきい値未満)である場合のみ、信頼性が高いとみなして、シンボルタイミングの同期を取るために使用するようにしたため、誤制御を防止して、シンボルタイミングの同期を効果的に確立することができる。
本発明に係る実施例を図面を参照して説明する。
本発明の第1実施例を説明する。
本例では、デジタル変調方式の一例としてπ/4シフトQPSKの方式を使用する場合を示す。本例のπ/4シフトQPSKによる変調処理では、QPSKのシンボルの位相点の角度(45度、135度、−45度、−135度)を前のシンボルの位相点に加えることで次のシンボルの位相点が決定される。この復調処理では、今回のシンボルの位相点と前のシンボルの位相点との角度差を検出し、検出した角度差に対応したQPSKのシンボル点の情報(データ)を特定する。
本例では、デジタル変調方式の一例としてπ/4シフトQPSKの方式を使用する場合を示す。本例のπ/4シフトQPSKによる変調処理では、QPSKのシンボルの位相点の角度(45度、135度、−45度、−135度)を前のシンボルの位相点に加えることで次のシンボルの位相点が決定される。この復調処理では、今回のシンボルの位相点と前のシンボルの位相点との角度差を検出し、検出した角度差に対応したQPSKのシンボル点の情報(データ)を特定する。
また、本例では、通信されるフレームとして、3フレーム連続して同期バーストが設けられ、それ以降に所定の数だけ連続してデータフレームが設けられる構成が用いられる。同期バーストとしては例えば図6に示されるようなシンボルパターンAが用いられ、また、データとしては任意のシンボルパターンが用いられ、例えば図8に示されるようなシンボルパターンBである場合もある。
本例の無線機では、同期バーストに基づいてシンボルタイミングの同期を取ることを試み、これができないときには、データ部分に基づいてシンボルタイミングの同期を取ることを試みる。
本例の無線機では、同期バーストに基づいてシンボルタイミングの同期を取ることを試み、これができないときには、データ部分に基づいてシンボルタイミングの同期を取ることを試みる。
図1には、本発明の一実施例に係る無線通信システムの無線機の構成例を示してある。
本例の無線機は、復調処理部1と、A/D変換器11と、タイミング制御部12を備えている。
復調処理部1には、直交検波部21と、LPF22と、受信フィルタ23と、サンプラ24と、遅延検波部25と、符号判定部26と、同期捕捉部2を備えている。
同期捕捉部2には、S/P変換部31と、電力算出部32と、最小値検索部33と、基準値減算部34と、RWF35を備えている。
本例の無線機は、復調処理部1と、A/D変換器11と、タイミング制御部12を備えている。
復調処理部1には、直交検波部21と、LPF22と、受信フィルタ23と、サンプラ24と、遅延検波部25と、符号判定部26と、同期捕捉部2を備えている。
同期捕捉部2には、S/P変換部31と、電力算出部32と、最小値検索部33と、基準値減算部34と、RWF35を備えている。
本例の無線機において行われる動作の一例を示す。
本例の無線機では、送信側の無線機からπ/4シフトQPSK方式により変調されて無線により送信された信号を受信し、受信した信号の中間周波数(IF)信号を用いてシンボルタイミングの検出や復調などを行う。
受信IF信号が、A/D変換器11に入力される。
A/D変換器11は、入力された受信IF信号をアナログ信号からデジタル信号へ変換して、復調処理部1内の直交検波部21へ出力する。ここで、A/D変換器11におけるサンプリング周波数として、本例では、シンボル周波数のN倍(Nは正の整数)の周波数を用いている。
なお、本例では、シンボル周波数(シンボルの間隔)は、予め、送信側の無線機と受信側の無線機とで共通の値が設定されてメモリに記憶されている。
本例の無線機では、送信側の無線機からπ/4シフトQPSK方式により変調されて無線により送信された信号を受信し、受信した信号の中間周波数(IF)信号を用いてシンボルタイミングの検出や復調などを行う。
受信IF信号が、A/D変換器11に入力される。
A/D変換器11は、入力された受信IF信号をアナログ信号からデジタル信号へ変換して、復調処理部1内の直交検波部21へ出力する。ここで、A/D変換器11におけるサンプリング周波数として、本例では、シンボル周波数のN倍(Nは正の整数)の周波数を用いている。
なお、本例では、シンボル周波数(シンボルの間隔)は、予め、送信側の無線機と受信側の無線機とで共通の値が設定されてメモリに記憶されている。
直交検波部21は、A/D変換器11から入力されたデジタル信号の受信信号を直交変換して、同相成分であるI成分と直交成分であるQ成分に復調して、LPF22へ出力する。
LPF22は、直交検波部21から入力された復調結果のデータについて、余分な周波数成分(直交検波で生じる不要波)を除去し、その結果のデータを受信フィルタ23と同期捕捉部2内のS/P変換部31のそれぞれへ出力する。
LPF22は、直交検波部21から入力された復調結果のデータについて、余分な周波数成分(直交検波で生じる不要波)を除去し、その結果のデータを受信フィルタ23と同期捕捉部2内のS/P変換部31のそれぞれへ出力する。
受信フィルタ23は、LPF22から入力されたデータを波形整形して、雑音成分を除去して、サンプラ24へ出力する。なお、受信フィルタ23としては、例えば、ルートナイキストフィルタを用いて構成される。
サンプラ24は、受信フィルタ23から入力されたデータ(信号値)から、シンボルタイミングの位置(シンボルタイミングの位置であるとみなされる位置)の信号値を抽出して、遅延検波部25へ出力する。本例では、サンプラ24は、N個の信号値毎に1点の信号値を抽出する。
サンプラ24は、受信フィルタ23から入力されたデータ(信号値)から、シンボルタイミングの位置(シンボルタイミングの位置であるとみなされる位置)の信号値を抽出して、遅延検波部25へ出力する。本例では、サンプラ24は、N個の信号値毎に1点の信号値を抽出する。
遅延検波部25は、サンプラ24から入力された信号値について、1シンボル遅延した信号の共役複素と現在における入力信号とを乗算することにより復号信号を取得して、符号判定部26へ出力する。
符号判定部26は、遅延検波部25から入力された復号信号に基づいて復号ビットを検出して出力する。
符号判定部26は、遅延検波部25から入力された復号信号に基づいて復号ビットを検出して出力する。
S/P変換部31は、LPF22から入力されたデータ(シリアルの信号値)を2N個のパラレルな信号値へ変換して、電力算出部32へ出力する。本例では、2N個のパラレルな信号値は、2シンボル分の信号値に相当する。
電力算出部32は、S/P変換部31から入力された2N個の信号値(複素信号)のそれぞれについて電力の値を検出して、最小値検索部33へ出力する。なお、I成分の値をIとし、Q成分の値をQとすると、電力の値は(I2+Q2)で表される。
電力算出部32は、S/P変換部31から入力された2N個の信号値(複素信号)のそれぞれについて電力の値を検出して、最小値検索部33へ出力する。なお、I成分の値をIとし、Q成分の値をQとすると、電力の値は(I2+Q2)で表される。
最小値検索部33は、所定のしきい値を用いて、電力算出部32から入力された2N個の電力値のデータの中から最小値となる値を検索して、最小値を検出する。また、最小値検索部33は、バッファを有しており、このバッファの先頭を0とした通し番号(インデックス値)の中から、最小値が格納されているバッファのインデックス値(本例では、0〜(2N−1)の中のいずれか)を検出し、検出したインデックス値についてモジュロ演算を行ってモジュロN(Nで割ったときの余りの値)を検出して、基準値減算部34へ出力する。モジュロNとしては、0〜(N−1)のいずれかの値が出力される。
この場合に、最小値検索部33は、検出される電力値の最小値が所定のしきい値より大きいときには、この最小値の受信タイミングについてはタイミング同期に使用できないとみなして、例えばしきい値以下の最小値が検出されるまでは後段のタイミング制御部12によるタイミング制御が行なわれないように、(N/2)の値を基準値減算部34へ出力する。
この場合に、最小値検索部33は、検出される電力値の最小値が所定のしきい値より大きいときには、この最小値の受信タイミングについてはタイミング同期に使用できないとみなして、例えばしきい値以下の最小値が検出されるまでは後段のタイミング制御部12によるタイミング制御が行なわれないように、(N/2)の値を基準値減算部34へ出力する。
基準値減算部34は、隣り合う2つのシンボルタイミングの中点に相当するインデックス値である(N/2)を基準値として設定し、最小値検索部33から入力された最小値が格納されたインデックス値のモジュロNの値から基準値を減算し、これにより算出された減算結果(基準値との差の値)をRWF35へ出力する。
RWF35は、基準値減算部34から入力された値(基準値との差の値)に対してランダムウォークのフィルタリングを行って、受信信号に含まれる雑音やフェージングの影響により生じる当該値(基準値との差の値)に含まれる誤差を吸収し、その結果のデータをタイミング制御部12へ出力する。
なお、本例では、基準値減算部34は、RWF35を使用するために設けられており、基準値(N/2)に合わせるために設けられている。
RWF35は、基準値減算部34から入力された値(基準値との差の値)に対してランダムウォークのフィルタリングを行って、受信信号に含まれる雑音やフェージングの影響により生じる当該値(基準値との差の値)に含まれる誤差を吸収し、その結果のデータをタイミング制御部12へ出力する。
なお、本例では、基準値減算部34は、RWF35を使用するために設けられており、基準値(N/2)に合わせるために設けられている。
タイミング制御部12は、RWF35から入力されたデータ(基準値との差の値)に基づいて、例えば、この基準値からの差の値を小さくする方向でタイミングの修正を行うように、A/D変換器11へサンプリングタイミングを制御するためのサンプリング信号を送出(出力)する。
A/D変換器11では、タイミング制御部12から入力されたサンプリング信号に基づいて、サンプリングのタイミングが制御される。
なお、本例では、サンプラ24によるサンプリングのタイミング(例えば、N個の中でサンプリングする番号)は一定に固定的に設定されており、タイミング制御部12がA/D変換器11によるサンプリングのタイミングを調整することにより、サンプラ24によりシンボルタイミングの位置の信号値が抽出されるようにする。
A/D変換器11では、タイミング制御部12から入力されたサンプリング信号に基づいて、サンプリングのタイミングが制御される。
なお、本例では、サンプラ24によるサンプリングのタイミング(例えば、N個の中でサンプリングする番号)は一定に固定的に設定されており、タイミング制御部12がA/D変換器11によるサンプリングのタイミングを調整することにより、サンプラ24によりシンボルタイミングの位置の信号値が抽出されるようにする。
次に、本例の無線機においてシンボルタイミングの同期を取る処理について具体的に説明する。
一例として、π/4シフトQPSK方式において、図6に示されるように、QPSKのシンボル点が「01」(+135度)と「10」(−45度)を交互に繰り返すように構成されたプリアンブルパターン(シンボルパターンA)を受信する場合を考える。
この場合、最小値検索部33では、図2に示されるように、2シンボル周期で、隣り合う2つのシンボルタイミングの中点で電力値が最小となり、この最小点のタイミングに基づいてシンボルタイミングの同期を取ることが可能となる。
一例として、π/4シフトQPSK方式において、図6に示されるように、QPSKのシンボル点が「01」(+135度)と「10」(−45度)を交互に繰り返すように構成されたプリアンブルパターン(シンボルパターンA)を受信する場合を考える。
この場合、最小値検索部33では、図2に示されるように、2シンボル周期で、隣り合う2つのシンボルタイミングの中点で電力値が最小となり、この最小点のタイミングに基づいてシンボルタイミングの同期を取ることが可能となる。
ここで、図2には、図6に示されるシンボルパターンAを受信したときにおける電力の一例や、しきい値の一例を示してある。なお、横軸はサンプル(時間t)を表しており、縦軸は電力を表している。また、1シンボル時間として、N=20である例を示してある。本例では、図2に示されるように、制御周期は2Nとなる。
また、他の一例として、π/4シフトQPSK方式において、図8に示されるように、サンプリング点が円周方向に移動するような、すなわちQPSKのシンボル点が連続して45度ずつ遷移するようなシンボルパターンBを受信する場合を考える。
この場合、例えば送信側の無線機(送信機)で帯域制限された影響によって隣り合う2つのシンボルタイミングの間で振幅が膨らみ、図3(図3中の“Z”で示される部分)に示されるように、シンボルタイミングの近傍で電力値が最小になってしまうことが発生し得る。これに対して、本例では、しきい値との大小判定により、その最小値がしきい値より大きいことから、その最小値の受信タイミングをシンボルタイミングの同期処理に使用しない(本例では、タイミング制御部12による制御を停止する)ことにより、誤制御を回避することが可能となる。なお、しきい値以下の最小値については、シンボルタイミングの同期処理に使用する。
この場合、例えば送信側の無線機(送信機)で帯域制限された影響によって隣り合う2つのシンボルタイミングの間で振幅が膨らみ、図3(図3中の“Z”で示される部分)に示されるように、シンボルタイミングの近傍で電力値が最小になってしまうことが発生し得る。これに対して、本例では、しきい値との大小判定により、その最小値がしきい値より大きいことから、その最小値の受信タイミングをシンボルタイミングの同期処理に使用しない(本例では、タイミング制御部12による制御を停止する)ことにより、誤制御を回避することが可能となる。なお、しきい値以下の最小値については、シンボルタイミングの同期処理に使用する。
ここで、図3には、図8に示されるシンボルパターンBを受信したときにおける電力の一例や、しきい値の一例を示してある。なお、横軸はサンプル(時間t)を表しており、縦軸は電力を表している。また、1シンボル時間として、N=20である例を示してある。本例では、図3に示されるように、制御周期は2Nとなり、制御周期の時間分だけ制御停止が行われている。
また、データ部分のシンボルパターンは、図8に示されるシンボルパターンB以外にも種々あるが、これら種々なデータ部分のシンボルパターンについても、本例の無線機における処理により、シンボルタイミングの同期を取ることが可能である。
具体的には、π/4シフトQPSKでは、異なるシンボル点へ移動すると2点のシンボル間で電力が最小になるため、しきい値以下の最小電力の位置を検出すると、その位置は2点のシンボル間の中点の位置となり、最小電力の位置の間の幅はシンボル周期の定数倍になると考えられる。本例では、シンボル周期(シンボル間隔)が予め設定されているため、少なくとも1つの最小電力の位置を検出することで、シンボルタイミングを推定することができる。また、複数の最小電力の位置を検出して、平均化などの処理が行われてもよい。
具体的には、π/4シフトQPSKでは、異なるシンボル点へ移動すると2点のシンボル間で電力が最小になるため、しきい値以下の最小電力の位置を検出すると、その位置は2点のシンボル間の中点の位置となり、最小電力の位置の間の幅はシンボル周期の定数倍になると考えられる。本例では、シンボル周期(シンボル間隔)が予め設定されているため、少なくとも1つの最小電力の位置を検出することで、シンボルタイミングを推定することができる。また、複数の最小電力の位置を検出して、平均化などの処理が行われてもよい。
また、しきい値としては、種々な値が用いられてもよい。
一例として、LPF22などによる信号のなまりを無視すると、π/4シフトQPSKにおける8点の電力は理論的には全て同じであり、その同じ電力値に対して5割〜7割くらいの値をしきい値とすることができる。なお、しきい値としては、その理論的な位相点の電力値よりは小さい値となる。
一例として、LPF22などによる信号のなまりを無視すると、π/4シフトQPSKにおける8点の電力は理論的には全て同じであり、その同じ電力値に対して5割〜7割くらいの値をしきい値とすることができる。なお、しきい値としては、その理論的な位相点の電力値よりは小さい値となる。
以上のように、本例では、π/4シフトQPSK方式によりデジタル無線通信を行う無線機において、信号を復調する復調機能と、信号の同期を取る同期捕捉機能と、信号のタイミングを調整するタイミング制御機能を有しており、前記した同期捕捉機能は、しきい値を用いることにより、受信信号(複素信号)が原点の近傍を通過しないような場合にはタイミングの制御を行わない(つまり、タイミング制御をその時間の間停止させる)ようにし、これにより、誤検出を防ぐようにした。
従って、本例の無線機では、デジタル変調信号を復調するに際して、効果的にシンボル同期を確立することができ、具体的には、例えば、誤検出をなくして精度よくシンボル同期を確立することができ、また、同期バースト(プリアンブルパターン)でシンボル同期が取れないような場合においても、データ部分を用いて精度よくシンボル同期を取ることで、シンボル同期を早めに確実に確立することができる。
従って、本例の無線機では、デジタル変調信号を復調するに際して、効果的にシンボル同期を確立することができ、具体的には、例えば、誤検出をなくして精度よくシンボル同期を確立することができ、また、同期バースト(プリアンブルパターン)でシンボル同期が取れないような場合においても、データ部分を用いて精度よくシンボル同期を取ることで、シンボル同期を早めに確実に確立することができる。
ここで、本例の無線機では、図6に示されるシンボルパターンA(同期バースト)が2シンボル進む毎に原点を1回通過するように構成されていて、2シンボルに1回最小値が発生することに合わせて、S/P変換部31において2N個のパラレルな値(つまり、2シンボル分のパラレルな値)を生成するようにしたが、他の構成例として、2Nの代わりに、Nや3N、4N、・・・などのように、任意のNの倍数値が用いられてもよい。
また、本例では、基準値減算部34及びRWF35を設けたが、これらが設けられないような構成が用いられてもよい。
また、本例では、基準値減算部34及びRWF35を設けたが、これらが設けられないような構成が用いられてもよい。
なお、本例の無線機では、A/D変換器11の機能によりサンプリング手段が構成されており、電力算出部32の機能によりレベル検出手段が構成されており、最小値検索部33の機能により最小タイミング検出手段が構成されており、タイミング制御部12の機能によりタイミング制御手段が構成されており、サンプラ24の機能により信号抽出手段が構成されている。また、本例では、タイミング制御手段は、サンプリング手段によるサンプリングのタイミングを制御する。
本発明の第2実施例を説明する。
図4には、本発明の一実施例に係る無線通信システムの無線機の構成例を示してある。
ここで、本例の無線機の概略的な構成は、例えば、図1に示される無線機と同様であり、主に、タイミング制御部41の機能や、復調処理部1a内のサンプラ42の機能が異なっている。このため、他の処理部11、21〜23、25〜26、2、31〜35については、図1に示されるのと同じ符号を付して、詳しい説明を省略する。
図4には、本発明の一実施例に係る無線通信システムの無線機の構成例を示してある。
ここで、本例の無線機の概略的な構成は、例えば、図1に示される無線機と同様であり、主に、タイミング制御部41の機能や、復調処理部1a内のサンプラ42の機能が異なっている。このため、他の処理部11、21〜23、25〜26、2、31〜35については、図1に示されるのと同じ符号を付して、詳しい説明を省略する。
本例では、タイミング制御部41は、RWF35から入力されたデータ(基準値との差の値)に基づいて、サンプラ42によりシンボルタイミングの位置の信号値が抽出されるように、サンプラ42により信号値を抽出するタイミングを制御するための制御信号をサンプラ42へ出力する。
サンプラ42は、可変なタイミングで信号値を抽出することが可能な機能を有しており、タイミング制御部41から入力された制御信号により制御されるタイミング(例えば、N個の中で指定された番号)で、受信フィルタ23からの信号値を抽出して、遅延検波部25へ出力する。
サンプラ42は、可変なタイミングで信号値を抽出することが可能な機能を有しており、タイミング制御部41から入力された制御信号により制御されるタイミング(例えば、N個の中で指定された番号)で、受信フィルタ23からの信号値を抽出して、遅延検波部25へ出力する。
また、本例では、タイミング制御部41は、A/D変換器11へサンプリングタイミングを制御するためのサンプリング信号を出力することも可能である。この制御としては、例えば、A/D変換器11におけるサンプリングタイミングを、隣接する2つのサンプリングタイミングの時間間隔以内の時間で微調整するようなことが可能である。つまり、サンプラ42により抽出する信号値のタイミングを制御して、更に、A/D変換器11によるサンプリングのタイミングを微調整することにより、シンボルタイミング同期の精度を向上させることができる。
以上のように、本例の無線機においても、図1に示されるような無線機と同様に、効果的にシンボル同期を確立することができる。
以上のように、本例の無線機においても、図1に示されるような無線機と同様に、効果的にシンボル同期を確立することができる。
なお、本例の無線機では、A/D変換器11の機能によりサンプリング手段が構成されており、電力算出部32の機能によりレベル検出手段が構成されており、最小値検索部33の機能により最小タイミング検出手段が構成されており、タイミング制御部41の機能によりタイミング制御手段が構成されており、サンプラ42の機能により信号抽出手段が構成されている。また、本例では、タイミング制御手段は、信号抽出手段により信号を抽出するタイミングを制御し、また、サンプリング手段によるサンプリングのタイミングを制御することも可能である。
ここで、本発明に係るシステムや装置などの構成としては、必ずしも以上に示したものに限られず、種々な構成が用いられてもよい。また、本発明は、例えば、本発明に係る処理を実行する方法或いは方式や、このような方法や方式を実現するためのプログラムや当該プログラムを記録する記録媒体などとして提供することも可能であり、また、種々なシステムや装置として提供することも可能である。
また、本発明の適用分野としては、必ずしも以上に示したものに限られず、本発明は、種々な分野に適用することが可能なものである。
また、本発明に係るシステムや装置などにおいて行われる各種の処理としては、例えばプロセッサやメモリ等を備えたハードウエア資源においてプロセッサがROM(Read Only Memory)に格納された制御プログラムを実行することにより制御される構成が用いられてもよく、また、例えば当該処理を実行するための各機能手段が独立したハードウエア回路として構成されてもよい。
また、本発明は上記の制御プログラムを格納したフロッピー(登録商標)ディスクやCD(Compact Disc)−ROM等のコンピュータにより読み取り可能な記録媒体や当該プログラム(自体)として把握することもでき、当該制御プログラムを当該記録媒体からコンピュータに入力してプロセッサに実行させることにより、本発明に係る処理を遂行させることができる。
また、本発明の適用分野としては、必ずしも以上に示したものに限られず、本発明は、種々な分野に適用することが可能なものである。
また、本発明に係るシステムや装置などにおいて行われる各種の処理としては、例えばプロセッサやメモリ等を備えたハードウエア資源においてプロセッサがROM(Read Only Memory)に格納された制御プログラムを実行することにより制御される構成が用いられてもよく、また、例えば当該処理を実行するための各機能手段が独立したハードウエア回路として構成されてもよい。
また、本発明は上記の制御プログラムを格納したフロッピー(登録商標)ディスクやCD(Compact Disc)−ROM等のコンピュータにより読み取り可能な記録媒体や当該プログラム(自体)として把握することもでき、当該制御プログラムを当該記録媒体からコンピュータに入力してプロセッサに実行させることにより、本発明に係る処理を遂行させることができる。
1、1a、101・・復調処理部、 2、102・・同期捕捉部、 11、111・・A/D変換器、 12、41、112・・タイミング制御部、 21、121・・直交検波部、 22、122・・LPF、 23、123・・受信フィルタ、 24、42、124・・サンプラ、 25、125、132・・遅延検波部、 26、126・・符号判定部、 31、131・・S/P変換部、 32、133・・電力算出部、 33、134・・最小値検索部、 34、135・・基準値減算部、 35、136・・RWF、
Claims (3)
- π/4シフトQPSKの受信信号を処理する無線機において、
前記受信信号をシンボル周波数より大きいサンプリング周波数でサンプリングするサンプリング手段と、
前記サンプリング手段によりサンプリングされたサンプル毎に信号のレベルを検出するレベル検出手段と、
シンボル周期の所定数倍の周期毎に、前記レベル検出手段により検出されたサンプル毎の信号のレベルの中で最小であるとともに所定のしきい値以下又は未満であるサンプルのタイミングを検出する最小タイミング検出手段と、
前記最小タイミング検出手段により検出されたサンプルのタイミングが隣接する2つのシンボル間の中点のタイミングであるとみなして、シンボルタイミングの同期を取るための制御を行うタイミング制御手段と、
を備えたことを特徴とする無線機。 - 請求項1に記載の無線機において、
前記サンプリング手段によりサンプリングされた信号の中から所定のタイミングの信号を復号対象として抽出する信号抽出手段を備え、
前記タイミング制御手段は、前記信号抽出手段によりシンボルタイミングに対応するタイミングの信号が抽出されるように、前記サンプリング手段によるサンプリングのタイミングを制御する、
ことを特徴とする無線機。 - 請求項1に記載の無線機において、
前記サンプリング手段によりサンプリングされた信号の中から所定のタイミングの信号を復号対象として抽出する信号抽出手段を備え、
前記タイミング制御手段は、前記信号抽出手段によりシンボルタイミングに対応するタイミングの信号が抽出されるように、前記信号抽出手段により信号を抽出するタイミングを制御する、
ことを特徴とする無線機。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007206136A JP2009044363A (ja) | 2007-08-08 | 2007-08-08 | 無線機 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007206136A JP2009044363A (ja) | 2007-08-08 | 2007-08-08 | 無線機 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009044363A true JP2009044363A (ja) | 2009-02-26 |
Family
ID=40444639
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2007206136A Pending JP2009044363A (ja) | 2007-08-08 | 2007-08-08 | 無線機 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2009044363A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013128225A (ja) * | 2011-12-19 | 2013-06-27 | Panasonic Corp | 同期システム及びそれを備えた受信装置 |
-
2007
- 2007-08-08 JP JP2007206136A patent/JP2009044363A/ja active Pending
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