JP2011130171A

JP2011130171A - 無線通信装置及び無線通信方法

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Publication number: JP2011130171A
Application number: JP2009286509A
Authority: JP
Inventors: Tomosuke Yamaguchi; 智祐山口
Original assignee: Kenwood KK
Current assignee: Kenwood KK
Priority date: 2009-12-17
Filing date: 2009-12-17
Publication date: 2011-06-30
Anticipated expiration: 2029-12-17
Also published as: US8411789B2; JP5515718B2; US20110150158A1

Abstract

【課題】受信シンボル用のシンボルタイミングに基づいて送信シンボルを生成し、かつ送信シンボルレートを一定に保つことができる無線通信装置を提供する。
【解決手段】受信シンボルの検出に用いるシンボルタイミング毎に、送信シンボルを生成して変調用のデジタルデータに変換し、ＦＩＦＯ方式の第１のバッファに書き込む変調データ生成手段と、第１バッファから所定速度で前記デジタルデータを読み出してアナログ信号に変換し、搬送波の変調に供するＤ／Ａコンバータとを備えた無線通信装置において、第１バッファが保持するデータ数を適切に維持すべく、前記シンボルタイミング毎に生成する送信シンボルの数を制御する制御手段（ステップ５２〜６１）を設ける。
【選択図】図５

Description

本発明は、受信シンボル検出用のシンボルタイミング毎に送信シンボルを生成する無線通信装置及び無線通信方法に関する。

従来、デジタル変調方式を採用している無線通信装置として、受信シンボルを検出するＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）の外部にタイマロジックを設け、このタイマロジックにより、受信シンボルレートと同じスピードのシンボルクロックを、外部割込み信号として、ＤＳＰに供給するように構成したものが知られている。ＤＳＰは、受信信号を検波及びＡＤ変換して得られる検波データからシンボル値を取得するに際し、この外部割込み信号に基づいてシンボルタイミングを設定する。このとき、ＤＳＰは、シンボルタイミングがナイキスト点に対してずれている場合には、そのずれに関する情報を検波データに基づいて検出し、外部タイマロジックへ伝達することにより、ずれを減らす方向へシンボルタイミングを移行させ、是正することができる。したがって、受信シンボルレートが変化した場合でも、是正されたシンボルタイミングでシンボル値を取得することにより、常に正しいシンボル値を取得することができる（たとえば、特許文献１参照）。

ＤＳＰは送受信動作などを行う通常の動作モードのほかに、消費電力を抑えるために、動作クロックの周波数を低下させたり、各種ペリフェラルの動作を停止させたりするパワーダウンモードを備えており、必要に応じてこれらの動作モードを切り替えることができる。ＤＳＰが通常動作モードで受信動作をしているときにパワーダウンモードに移行した場合、外部のタイマロジックは、パワーダウンモードへの移行直前のタイミングでシンボルクロックをＤＳＰに供給し続ける。このため、ＤＳＰがパワーダウンモードから通常動作モードに復帰して受信動作を継続する場合、パワーダウンモード中に受信シンボルレートのずれが生じなければ、ナイキスト点に対してシンボルタイミングのずれが生じないので、シンボルタイミングに基づいてシンボル値を取得することにより、正しいシンボル値を得ることができる。

特開２００８−１６０１８１号公報

従来の無線通信装置によれば、ＤＳＰにおいて、上述のようにシンボルレートと同じスピードで外部割込みが発生するため、送信動作を行う際にも、この外部割込みによるシンボルタイミングに基づいて送信シンボルを生成することにより、適切なシンボルレートで送信を行うことができる。しかしながら、従来の無線通信装置により無線通信基地局を構成する場合、中継動作などを行う際に、受信動作と送信動作とを同時に行う必要があり、このときに問題が生じる。

すなわち、従来の無線通信装置においては、受信シンボルレートにずれが生じた場合、それに合わせてシンボルタイミングが変化する。このとき、このシンボルタイミングに従って同時に送信を行うと、送信シンボルレートも変化してしまうことになる。通常、無線通信基地局からの送信信号におけるシンボルレートは、その送信信号を受信する１台又は複数台の無線通信端末における動作の基準となり、高い品質が求められているので、変動するのは好ましくない。しかしながら、送信シンボルレートを一定にするためにシンボルタイミングも一定にすると、シンボルタイミングが受信シンボルレートの変化に追従することができず、シンボル値の検出エラーが発生し、受信性能を低下させることになる。この問題を解決するために、受信用と送信用とで別々の外部タイマロジックを用意することも考えられるが、そうすると、外部タイマロジックが１つの場合に比べ、コストや消費電流が増加するとともに、ＤＳＰの割込み用ポートも２つ消費することになる。

本発明の目的は、このような従来技術の問題点に鑑み、受信シンボル用のシンボルタイミングに基づいて送信シンボルを生成し、かつ送信シンボルレートを一定に保つことができる無線通信装置を提供することにある。

この目的を達成するため、第１の発明に係る無線通信装置は、検波データのナイキスト点からシンボルタイミングを検出するクロック再生部と、前記シンボルタイミング毎に送信シンボルを生成して変調データに変換し、ＦＩＦＯ方式の第１のバッファに出力するシンボル生成部と、前記第１のバッファから所定速度で読み出された前記変調データをアナログ変調信号に変換し、搬送波の変調に供する第１のＤ／Ａコンバータと、前記第１のバッファが保持する前記変調データ数を所定の範囲に維持すべく、前記シンボルタイミング毎に生成する送信シンボルの数を制御する制御部と、を具備することを特徴とする。

第２の発明に係る無線通信装置は、第１発明において、送信するアナログ入力信号を所定のサンプリングレートでサンプリングし、入力データに変換してＦＩＦＯ方式の第２のバッファに出力する第１のＡ／Ｄコンバータと、前記シンボルタイミング毎に生成する送信シンボルに対応する数のデータを前記第２のバッファから読み出して符号化する符号化部を備え、前記シンボル生成部は、前記符号化部により符号化されたデータに基づいて前記送信シンボルの生成を行うものであり、前記制御部による送信シンボル数の制御により、前記第２バッファが保持するデータ数も所定の範囲に維持されることを特徴とする。

第３の発明に係る無線通信装置は、第１又は第２発明において、検波された受信信号を所定のサンプリングレートでサンプリングし、検波データに変換してＦＩＦＯ方式の第３のバッファに出力する第２のＡ／Ｄコンバータと、前記第３のバッファからデータを読み出して、前記検波データから受信シンボルを検出するシンボル検出部と、前記受信シンボルを復号化し、前記復合化した復号データをＦＩＦＯ方式の第４のバッファに出力する復号化部と、前記第４のバッファから所定の速度で出力された前記復号データをアナログ信号に変換する第２のＤ／Ａコンバータと、を備え、前記制御部は、前記第４のバッファが保持するデータ数を所定の範囲に維持すべく、前記１シンボル分の復号化により生成されるデータの数又は第４のバッファに書き込まれるデータの数を制御するものであることを特徴とする。

第４の発明に係る無線通信装置は、第３発明において、前記制御手段は、シンボルタイミングが所定のタイミングより遅く、前記第２のバッファ内の入力データの数が所定の範囲の上限以上となった場合もしくは前記第１のバッファ内の変調データの数が所定の範囲の下限以下となった場合、１シンボルのタイミングで複数シンボル分のデータの符号化処理を行うことで前記第２のバッファ内の入力データ数を所定の範囲に維持し、１シンボルのタイミングで変調データ生成を複数シンボル行うことで前記第１のバッファ内の変調データ数を所定の範囲に維持することを特徴とする請求項３に記載の無線通信装置。

第５の発明に係る無線通信装置は、第３又は第４発明において、前記制御手段は、シンボルタイミングが所定のタイミングより早く、前記第２のバッファ内の入力データの数が所定の範囲の下限以下となった場合もしくは前記第１のバッファ内の変調データの数が所定の範囲上限以上となった場合、前記第２のバッファ内の入力データ数が所定の範囲となるまで符号化処理を中止し、前記第１のバッファ内の変調データ数を所定の範囲となるまで変調データ生成を中止することを特徴とする。

第６の発明に係る無線通信方法は、検波データのナイキスト点からシンボルタイミングを検出する工程と、前記シンボルタイミング毎に送信シンボルを生成して変調データに変換し、ＦＩＦＯ方式の第１のバッファに出力するシンボル生成工程と、前記第１のバッファから所定速度で読み出された前記変調データをアナログ変調信号に変換し、搬送波の変調に供する第１のＤ／Ａ変換工程と、前記第１のバッファが保持する前記変調データ数を所定の範囲に維持すべく、前記シンボルタイミング毎に生成する送信シンボルの数を制御する制御工程と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、受信シンボル用のシンボルタイミングに基づいて送信シンボルを生成する場合でも、送信シンボルレートを一定に保つことができる。

本発明の一実施形態に係る無線通信装置の構成を示すブロック図である。図１の装置における各データバッファの状態遷移の一例を示す図である。図１の装置における各データバッファの状態遷移の他の例を示す図である。図１の装置における各データバッファの状態遷移のさらに他の例を示す図である。図１の装置におけるポインタの衝突を回避するようにした送受信処理を示すフローチャートである。図５中の受信処理を示すフローチャートである。図５中の送信処理を示すフローチャートである。

図１は、本発明の一実施形態に係る無線通信装置の構成を示すブロック図である。同図に示すように、この無線通信装置は、受信信号を検波する検波回路１１、検波回路１１からの検波信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ１２、発話を音声信号に変換するマイク１３、マイク１３の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ１４、Ａ／Ｄコンバータ１２の出力に基づいてシンボル値を再生し、デジタル音声信号に変換するとともに、Ａ／Ｄコンバータ１４の出力に基づいてシンボル値を生成し、変調用のデジタル信号に変換するデジタルシグナルプロセッサ（以下、「ＤＳＰ」という。）２０、ＤＳＰ２０からのデジタル音声信号をアナログ音声信号に変換するＤ／Ａコンバータ１５、Ｄ／Ａコンバータ１５の出力を音声に変換するスピーカ１６、ＤＳＰ２０からの変調用のデジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータ１７、Ｄ／Ａコンバータ１７の出力に基づいて搬送波を変調する変調回路１８、及びＤＳＰ２０に対し、シンボルクロックを供給するタイマロジック１９を備える。

ＤＳＰ２０はＡ／Ｄコンバータ１２からの検波データを一時保存するデータバッファ（以下、「ＤＥＭデータバッファ」という。）２１、ＤＥＭデータバッファ２１からの検波データに基づいてシンボル値を検出するシンボル検出部２２、シンボル検出部２２からのシンボル値をデジタル音声信号に復号するボコーダデコーダ２３、ボコーダデコーダ２３の出力を一時保存してからＤ／Ａコンバータ１５に出力するするデータバッファ（以下、「ＳＰデータバッファ」という。）２４、ＤＥＭデータバッファ２１からの検波データに基づいてシンボルタイミングを補正するための補正値をタイマロジック１９に供給するとともにタイマロジック１９からのシンボルクロックに基づいてシンボルタイミングを再生するクロック再生部２５、Ａ／Ｄコンバータ１４の出力を一時的に保存するデータバッファ（以下、「ＭＩＣデータバッファ」という。）２６、ＭＩＣデータバッファ２６からのデジタル音声信号を符号化するボコーダエンコーダ２７、ボコーダエンコーダ２７の出力に基づいて送信シンボルを生成し、変調用のデジタル信号に変換するシンボル生成部２８、及びシンボル生成部２８の出力を一時的に保存してからＤ／Ａコンバータ１７に出力するデータバッファ（以下、「ＭＯＤデータバッファ」という。）２９を備える。なお、ＤＳＰ２０におけるこれらの構成要素は、ＤＳＰ２０のプログラムにより実現される。

この無線通信装置はデジタル変調方式で無線通信を行う。すなわち、受信時には、受信信号が検波回路１１により検波され、さらにＡ／Ｄコンバータ１２によりシンボルレートのＡ倍のレートでサンプリングされ、ＤＥＭデータバッファ２１に保存される。ＤＳＰ２０は、ＤＥＭデータバッファ２１に保存されたデータから受信シンボルを得る。その際、規定のシンボルレートと同じ速度のシンボルクロックとして外部タイマロジック１９から供給される割込み信号に応じたシンボルタイミングで、シンボル検出部２２がＤＥＭデータバッファ２１からＡ個の検波データを読み出して１シンボル分のデータを抽出し、シンボル値を判定する。

このとき、通常、Ａ個の検波データの中央にナイキスト点が存在し、ナイキスト点とシンボルタイミングとが一致する。しかし、受信シンボルレートが変動し、ナイキスト点に対してシンボルタイミングがずれ、Ａ個の検波データの中央以外の位置にナイキスト点が存在する場合には、クロック再生部２５がそのずれに関する補正値を、検波データに基づいて検出し、その補正値を外部タイマロジック１９へ送る。外部タイマロジック１９は、該補正値に基づき、ナイキスト点に対するシンボルタイミングのずれを減らす方向へ、シンボルクロックによる割込みの間隔を変更する。

なお、ナイキスト点に対するシンボルタイミングのずれは、たとえば、特開２００６−７４０８９号公報において開示されているように検波信号のサンプリング値に基づいてナイキスト点を求め、シンボルタイミングと比較することにより行うことができる。また、ナイキスト点に対するシンボルタイミングのずれに関する補正値としては、たとえば、特開２００８−１６０１８１号公報において開示されているように、外部タイマロジック１９がカウント値Ｎをカウントする毎にシンボルクロックを送出する場合において、カウント値Ｎについての補正値が該当する。

シンボル検出部２２により判定されたシンボル値は、ボコーダデコーダ２３によりデジタル音声信号に復号化される。すなわち、シンボルタイミング毎に、１つのシンボル値がＢ個のデジタル音声信号に変換され、ＳＰデータバッファ２４に保存される。保存されたデータは、その後、Ｄ／Ａコンバータ１５により一定の速度で読み出されてアナログ音声信号に変換され、スピーカ１６により出力される。

一方、送信時には、ユーザの発話がマイク１３により音声信号に変換され、Ａ／Ｄコンバータ１４でデジタル信号に変換され、シンボルタイミング毎にＣ個のデジタル音声信号がＭＩＣデータバッファ２６に保存される。ＭＩＣデータバッファ２６に保存されたデータは、ボコーダエンコーダ２７によって符号化される。符号化されたデータはクロック生成部２５からのシンボルタイミングに従い、シンボル生成部２８によりシンボルデータに変換され、さらに変調用のＤ個のデジタル信号に変換され、ＭＯＤデータバッファ２９に保存される。すなわち、シンボルタイミング毎にＤ個のデータがＭＯＤデータバッファ２９に保存される。ＭＯＤデータバッファ２９に保存されたデータは、Ｄ／Ａコンバータ１７でアナログ信号に変換され、変調回路１８において変調に供され、電波として送出される。

このように、受信動作においては、シンボルタイミング毎にＤＥＭデータバッファ２１に対してＡ個、ＳＰデータバッファ２４に対してＢ個のデータの入出力が行われ、送信動作においては、シンボルタイミング毎にＭＩＣデータバッファ２６に対してＣ個、ＭＯＤデータバッファ２９に対してＤ個のデータの入出力が行われる。シンボルレートに対し、Ａ、Ｂ、Ｃ、又はＤを乗じて得た値が、それぞれＡ／Ｄコンバータ１２、Ｄ／Ａコンバータ１５、Ａ／Ｄコンバータ１４、又はＤ／Ａコンバータ１７におけるサンプリング周波数となる。シンボルレートやＡ〜Ｄの値は、その無線通信装置の要求仕様を満たす値に設定する必要があるが、以下の説明においては、規定のシンボルレートを２４００［ｓｐｓ］とし、そのときのＡ〜Ｄの値を５とする。つまり、各コンバータ１２、１５、１４、及び１７におけるサンプリング周波数はいずれも１２［ｋＨｚ］である。

図２は各データバッファ２１、２４、２６、及び２９の状態遷移の一例を示す。同図においては、受信シンボルレートが規定の２４００［ｓｐｓ］である通常の状態において、シンボルタイミング毎に、バッファ内のデータが遷移してゆく様子を示している。同図（ａ）はシンボルクロックの波形であり、同図（ｂ）〜（ｅ）はそれぞれシンボルクロックの各時点ｔ１〜ｔ５におけるＤＥＭデータバッファ２１、ＭＩＣデータバッファ２６、ＳＰデータバッファ２４、及びＭＯＤデータバッファ２９の状態を示す。時点ｔ１の状態が一番古く、ｔ２、ｔ３、ｔ４、・・・の順番に状態が遷移してゆく。ここでは、シンボルクロックがローからハイに遷移したときにシンボルタイミングが発生し、各データバッファについてのデータの入出力処理が行われるものとする。時点ｔ１〜ｔ５は各入出力処理の直後の時点である。

図中の３１は各データバッファに対する入力開始位置を示す入力ポインタ、３２は各データバッファからの出力開始位置を示す出力ポインタである。各データバッファ２１、２４、２６、及び２９はそれぞれ、４シンボル分のデータを保存することができる領域を有する。各データバッファ２１、２４、２６、及び２９に対するデータの入出力は、図で見て最も上に位置する番地から下の番地へ向かって順番に行われ、一番下の番地まで入力又は出力が行われた場合には、再度一番上の番地から入力又は出力が行われる。受信シンボルレートが規定の２４００［ｓｐｓ］である通常の状態においては、入出力ポインタ３１及び３２は常に相互に２シンボル分離れた番地を指示する。図中のハッチングを施した部分は、各時点ｔ１〜ｔ５の状態において各データバッファが保持しているデータ、すなわち入力されてからまだ出力されていないデータを示す。また、各時点ｔ１〜ｔ５における各データバッファの状態を表す図形３０の上部の左右に記載された２つの数字「５」は、その時点におけるそのデータバッファについて入力及び出力されたデータ数を示す。

同図に示すように、受信シンボルレートが規定の２４００［ｓｐｓ］である通常の状態においては、ＤＥＭデータバッファ２１、ＭＩＣデータバッファ２６、ＳＰデータバッファ２４、及びＭＯＤデータバッファ２９のいずれにおいても、シンボルクロック毎に、１つのシンボルに対応する５つのデータが入力され、その２つ前のシンボルに対応する５つのデータが出力される。したがって、入出力ポインタ３１及び３２は、常に２シンボル分離れた番地を指示しながら、シンボルクロック毎に、指示する番地が５つずつ進み、循環する。

図３は各データバッファ２１、２４、２６、及び２９の状態遷移の他の例を示す。同図においては、受信シンボルレートが規定の２４００［ｓｐｓ］よりも低下した場合について示している。上述のようにクロック再生部２５は、受信シンボルレートが変化し、シンボルタイミングがナイキスト点からずれると、そのずれを減らす方向へシンボルタイミングを移行させる。このため、受信シンボルレートが低下すると、シンボルタイミングもそれに合わせて間隔が長くなり、１シンボルタイミング当りのＤＥＭデータバッファ２１への入力データ数が増加する。すなわち、Ａ／Ｄコンバータ１２及びＤ／Ａコンバータ１５の単位時間当りの処理データ数は一定であるため、図２の場合には５個であった入力データ数が、図３の場合では６個に増えている。前述のとおり、シンボル検出部２２はシンボルタイミング毎にＤＥＭデータバッファ２１から１シンボル分のデータを読み出すので、図３の場合には、６個のデータを読み出し、これらのデータに基づいてシンボル値を判定する。同様に１シンボルタイミング当りのＭＩＣデータバッファ２６への入力データ数、並びにＳＰデータバッファ２４及びＭＯＤデータバッファ２９からの出力データ数も６個に増加する。

しかしながら、ボコーダデコーダ２３、ボコーダエンコーダ２７、及びシンボル生成部２８における処理においては、１個のシンボルに対し、５個のデータを対応付けて処理するようにしているので、ＭＩＣデータバッファ２６からの１シンボルタイミング当りの出力データ数、並びにＳＰデータバッファ２４及びＭＯＤデータバッファ２９への１シンボルタイミング当りの入力データ数は一定であり、５個のままである。このため、入力ポインタ３１及び出力ポインタ３２間の位置関係が時間の経過とともに変化する。すなわち、同図（ｃ）のように、ＭＩＣデータバッファ２６においては、シンボルタイミング毎の入力データ数（＝６）が出力データ数（＝５）よりも多いため、バッファ内のデータ数が増加してゆき、入力ポインタ３１及び出力ポインタ３２は、データが存在しない部分を挟んで近づいてゆく。また、同図（ｄ）及び（ｅ）のように、ＳＰデータバッファ２４及びＭＯＤデータバッファ２９においては、シンボルタイミング毎の入力データ数（＝５）が出力データ数（＝６）よりも少ないため、データ数が減少してゆき、入力ポインタ３１及び出力ポインタ３２はデータが存在する部分を挟んで近づいてゆく。この状態が継続すると、入力ポインタ３１及び出力ポインタ３２が衝突し、データの連続性が失われる恐れがある。そこで、これを回避するため、本実施形態においては次のような方法を採用している。

まず、ＳＰデータバッファ２４における入出力ポインタ３１及び３２の衝突を回避するために、通常、シンボルタイミング毎に５個生成しているデジタル音声信号を、たとえば図３の時点ｔ６においてのみ、１０個に増やすようにしている。ボコーダデコーダ２３として、デコード数を増減させる機能を有するものを用い、時点ｔ６においてのみ一時的にその機能を用いてデコード数を増やすことにより、生成するデジタル音声信号を１０個に増やすことができる。ボコーダデコーダ２３がこの機能を有していない場合にはマルチレートフィルタなどを用いて、データ数を増やすことができる。これにより、同図（ｄ）に示すように、時点ｔ５においてはデータ６個分の距離にまで近づいた入力ポインタ３１及び出力ポインタ３２間の距離を、時点ｔ６においては、データ１０個分の距離に戻すことができる。

また、ＭＩＣデータバッファ２６及びＭＯＤデータバッファ２９における入出力ポインタ３１及び３２の衝突を回避するために、通常、シンボルタイミング毎に５個のデジタル音声信号をＭＩＣデータバッファ２６から読み出し、ボコーダエンコーダ２７及びシンボル生成部２８での処理を経て、５個の変調用のデータをＭＯＤデータバッファ２９に書き込む一連の処理を、たとえば図３の時点ｔ６においてのみ、２回行うようにしている。これにより、時点ｔ６のシンボルタイミングにおいて、ＭＩＣデータバッファ２６からは１０個のデータが出力され、ＭＯＤデータバッファ２９には１０個のデータが入力されることになる。時点ｔ６のシンボルタイミングでは１度に２シンボル分の変調用データがＭＯＤデータバッファ２９に入力されることになるが、ＭＯＤデータバッファ２９からの単位時間当りの出力データ数は変わらないため、送信シンボルレートは変化しない。

図４は各データバッファ２１、２４、２６、及び２９の状態遷移のさらに他の例を示す。同図においては受信シンボルレートが規定の２４００［ｓｐｓ］よりも増加した場合について示している。上述のようにクロック再生部２５は、受信シンボルレートが変化し、シンボルタイミングがナイキスト点からずれると、そのずれを減らす方向へシンボルタイミングを移行させる。このため、受信シンボルレートが増加すると、シンボルタイミングもそれに合わせて間隔が短くなり、１シンボルタイミング当りのＤＥＭデータバッファ２１への入力データ数が減少する。すなわち、Ａ／Ｄコンバータ１２及びＤ／Ａコンバータ１５の単位時間当りの処理データ数は一定であるため、図２の場合には５個であった入力データ数が、図４の場合には４個に減少している。前述のとおり、シンボル検出部２２はシンボルタイミング毎にＤＥＭデータバッファ２１から１シンボル分のデータを読み出すので、図４の場合には４個のデータを読み出し、これらのデータに基づいてシンボル値を判定する。同様に１シンボルタイミング当りのＭＩＣデータバッファ２６への入力データ数、並びにＳＰデータバッファ２４及びＭＯＤデータバッファ２９からの出力データ数も４個に減少する。

しかしながら、上述のように、ＭＩＣデータバッファ２６からの１シンボルタイミング当りの出力データ数、並びにＳＰデータバッファ２４及びＭＯＤデータバッファ２９への１シンボルタイミング当りの入力データ数は一定であり、５個のままである。このため、入力ポインタ３１及び出力ポインタ３２間の位置関係が時間の経過とともに変化する。すなわち、同図（ｃ）のように、ＭＩＣデータバッファ２６においては、シンボルタイミング毎の入力データ数（＝４）が出力データ数（＝５）よりも少ないため、バッファ内のデータ数が減少してゆき、入力ポインタ３１及び出力ポインタ３２はデータが存在する部分を挟んで近づいてゆく。また、同図（ｄ）及び（ｅ）のように、ＳＰデータバッファ２４及びＭＯＤデータバッファ２９においては、シンボルタイミング毎の入力データ数（＝５）が出力データ数（＝４）よりも多いため、データ数が増加してゆき、入力ポインタ３１及び出力ポインタ３２はデータが存在しない部分を挟んで近づいてゆく。この状態が継続すると、入力ポインタ３１及び出力ポインタ３２が衝突し、データの連続性が失われる恐れがある。そこで、これを回避するため、本実施形態においては次のような方法を採用している。

まず、ＳＰデータバッファ２４における入出力ポインタ３１及び３２の衝突を回避するために、通常、シンボルタイミング毎に５個生成しているデジタル音声信号を、たとえば図４の時点ｔ７のタイミングにおいてのみ、０個に減らすようにしている。ボコーダデコーダ２３が、デコード数を増減させる機能を有するものである場合には、時点ｔ７においてのみ一時的にその機能を用いてデコード数を０とすることにより、デジタル音声信号の生成個数を０個とすることができる。ボコーダデコーダ２３がこの機能を有していない場合にはマルチレートフィルタなどを用いて、デジタル音声信号のデータ数を０個とする。

また、ＭＩＣデータバッファ２６及びＭＯＤデータバッファ２９における入出力ポインタ３１及び３２の衝突を回避するために、通常、シンボルタイミング毎に５個デジタル音声信号をＭＩＣデータバッファ２６から読み出し、ボコーダエンコーダ２７及びシンボル生成部２８での処理を経て、５個の変調用のデータをＭＯＤデータバッファ２９に書き込む一連の処理を、たとえば図４の時点ｔ７においてのみ行わないようにしている。これにより、時点ｔ７のシンボルタイミングにおいて、ＭＩＣデータバッファ２６からはデータが出力されず、ＭＯＤデータバッファ２９にもデータが入力されないことになる。時点ｔ７のシンボルタイミングでは変調用データがＭＯＤデータバッファ２９に入力されないことになるが、ＭＯＤデータバッファ２９からの単位時間当りの出力データ数は変わらないため、送信シンボルレートは変化しない。

図５は上述のポインタの衝突を回避するようにした送受信処理を示すフローチャートである。この処理は、ＤＳＰ２０により、所定のプログラムに従い、タイマロジック１９からのシンボルクロックによる割込みが発生する毎に行われる。処理を開始すると、ＤＳＰ２０はまず、ステップ５１においてクロック再生処理を行う。すなわち、クロック再生部２５によりシンボルタイミングを生成する。次に、ステップ５２において、ＤＥＭデータバッファ２１から、前回のシンボルタイミングから今回のシンボルタイミングまでの間にＤＥＭデータバッファ２１に対し入力又は出力された数と同数のデータを１シンボル分のデータとして取得する。次に、ステップ５３において、取得したデータの数が通常のデータ数５に対してどれだけずれているかをカウントし、ずれをカウンタＣに加算する。たとえば、図３（ｂ）に示される、各時点ｔ２〜ｔ６におけるＤＥＭデータバッファ２１の場合のように、１シンボル分として６個のデータが取得される場合には＋１が加算され、図４（ｂ）に示される、各時点ｔ２〜ｔ６におけるＤＥＭデータバッファ２１の場合のように、４個のデータが取得される場合には−１が加算されることになる。

次に、ステップ５４において、今回のステップ５３の処理までに累計されたカウンタＣの値が＋５以上であるかどうかを判定する。＋５以上であると判定した場合には、ステップ５５及び５６において、ＭＩＣデータバッファ２６からの１シンボル分の５個のデータを読み出して処理し、ＭＯＤデータバッファ２９に５個のデータを出力する送信処理を、２回実行する。この２回の送信処理は、図３の場合に、時点ｔ６における図５の処理において実行される。各時点ｔ２〜ｔ６におけるステップ５３の処理によって順次＋１が加算され、時点ｔ６におけるステップ５３の処理においてはカウンタＣの内容は＋５となるからである。この２回の送信処理により、図３（ｃ）及び（ｅ）によって示されるように、時点ｔ５においてはデータ６個分まで近接したＭＩＣデータバッファ２６及びＭＯＤデータバッファ２９におけるポインタ３１及び３２間の距離は、時点ｔ６において、データ１０個分の距離に是正されることになる。

次に、ステップ５７において、ＤＥＭデータバッファ２１からの１シンボル分の６個のデータを読み出して処理し、１０個のデジタル音声信号をＳＰデータバッファ２４に出力する受信処理を１回実行する。この受信処理も同様に、図３の場合に、時点ｔ６の図５の処理において実行される。この受信処理により、図３（ｄ）で示されるように、時点ｔ５においてはデータ６個分まで近接したＳＰデータバッファ２４におけるポインタ３１及び３２間の距離は、時点ｔ６において、データ１０個分の距離に是正されることになる。

次に、ステップ５８において、ポインタ３１及び３２間の距離が補正されたことを反映させるためにカウンタＣに−５を加算し、図５の処理を終了する。

ステップ５４において＋５以上ではないと判定した場合には、ステップ５９においてカウント値が−５以下であるかどうかを判定し、−５以下であると判定した場合には、送信処理は行わず、ステップ６０において、ＤＥＭデータバッファ２１から１シンボル分の４個のデータを読み出して処理し、０個のデジタル音声信号をＳＰデータバッファ２４に出力する受信処理を１回実行する。この送信処理の不作為及び受信処理の実行は、図４の場合に、時点ｔ６における図５の処理において発生する。各時点ｔ２〜ｔ６におけるステップ５３の処理によって順次−１が加算され、時点ｔ６におけるステップ５３の処理においてはカウンタＣの内容は−５となるからである。送信処理の不作為により、時点ｔ５においてはデータ６個分まで近接したＭＩＣデータバッファ２６及びＭＯＤデータバッファ２９におけるポインタ３１及び３２間の距離は、時点ｔ６において、データ１０個分の距離に是正されることになる。また、上記の受信処理により、時点ｔ５においてはデータ６個分まで近接したＳＰデータバッファ２４におけるポインタ３１及び３２間の距離は、時点ｔ６において、データ１０個分の距離に是正されることになる。ただし、図４においては時点ｔ７においてこのような是正処理が行われる場合について示している。

次に、ステップ６１において、ポインタ３１及び３２間の距離が補正されたことを反映させるためにカウンタＣに＋５を加算し、図５の処理を終了する。

ステップ５９において−５以下ではないと判定した場合には、受信シンボルレートのずれよるポインタ３１及び３２間の距離の近接の程度は、補正が必要なレベルに達していないので、ステップ６２において上述の送信処理を１回行うとともに、ステップ６３において、ＤＥＭデータバッファ２１から１シンボル分の５個のデータを読み出して処理し、５個のデジタル音声信号をＳＰデータバッファ２４に出力する受信処理を１回実行し、図５の処理を修了する。

図６は図５のステップ５７、６０、及び６３における受信処理を示すフローチャートである。処理を開始すると、まず、ステップ７１において、前述のカウンタＣの値が＋５以上であるかどうかを判定する。＋５以上であると判定した場合には、ステップ７２において、シンボル検出部２２によりシンボル検出を行う。すなわち、ＤＥＭデータバッファ２１からの１シンボル分のデータに基づき、上述のステップ５１において生成されるシンボルタイミングに従い、シンボル値を求める。次に、ステップ７３において、該シンボル値に基づき、ボコーダデコーダ２３により２シンボル分の１０個のデジタル音声信号を生成する。そして、ステップ７４において、その１０個のデータをＳＰデータバッファ２４に出力し、図６の処理を終了する。

ステップ７１において＋５以上ではないと判定した場合には、ステップ７５において、カウンタＣの値が−５以下であるかどうかを判定する。−５以下であると判定した場合には、ステップ７６においてシンボル検出を行う。次に、ステップ７７において、ボコーダデコーダ２３により、デジタル音声信号の生成を行わず、ＳＰデータバッファ２４へのデータ出力も行うことなく図６の処理を終了する。

ステップ７５において−５以下ではないと判定した場合には、ステップ７８においてシンボル検出処理を行う。次に、ステップ７９において、ボコーダデコーダ２３により１シンボル分の５個のデジタル音声信号を生成し、ステップ８０において、その１シンボル分の５個のデータをＳＰデータバッファ２４へ出力し、図６の処理を終了する。

図７は図５のステップ５５、５６及び６２における送信処理を示すフローチャートである。処理を開始すると、まず、ステップ８１において、ＭＩＣデータバッファ２６から１シンボル分の５個のデータを取得する。次に、ステップ８２において、ボコーダエンコーダ２７により符号化を行う。次に、符号化されたデータに基づき、シンボル生成部２８により、ステップ８３においてシシンボルデータを生成し、ステップ８４において変調用のデジタルデータを生成する。そして、ステップ８５において、生成した１シンボル分の５個のデジタルデータをＭＯＤデータバッファ２９へ出力し、図７の処理を終了する。

本実施形態によれば、送受信を同時に行う場合に、受信シンボルレートの変化に応じてシンボルタイミングを追従させるとともに、送信シンボルレートを規定の一定値に維持するようにしたため、高品質な受信性能を確保しながら、無線通信基地局に適用した場合に必要とされる送信シンボルレートが一定の高品質な送信信号を確保することができる。これにより、その送信電波を受信する無線通信装置は、シンボルレートのずれが少ないデータを受信することができるので、デコード時のエラーの少ない、高品質な信号を受信することができる。

また、受信シンボルレートの変化に応じてシンボルタイミングを追従させるとともに、そのシンボルタイミングにより送信シンボルを生成しながら、送信シンボルレートを規定の一定値に維持するようにしたため、受信側及び送信側においてシンボルタイミングを支障なく共用することができるので、１つの外部タイマロジックにより無線通信装置を構成することができる。したがって、外部タイマロジックを２つ用いて構成する場合よりも、コストや消費電流の面において優れている。また、ＤＳＰの割込み用ポートも１つで済むため、もう１つのポートを別の用途に用いることができる。

また、受信シンボルレートの変動によりＳＰデータバッファ２４における入力ポインタ３１及び出力ポインタ３２間の距離が近接した場合、適当なシンボルタイミングにおけるＳＰデータバッファ２４に対する出力データ数をゼロとし又は倍増させることにより入力ポインタ３１及び出力ポインタ３２間の距離を是正するようにしたため、受信データの連続性が失われるのを防止することができる。

また、受信シンボルレートの変動によりＭＩＣデータバッファ２６及びＭＯＤデータバッファ２９における入力ポインタ３１及び出力ポインタ３２間の距離が近接した場合、適当なシンボルタイミングにおける変調用デジタルデータの生成数をゼロとし、又は倍増させ、これによってＭＩＣデータバッファ２６からの出力データ数及びＭＯＤデータバッファ２９への入力データ数をゼロとし又は倍増させることにより、入力ポインタ３１及び出力ポインタ３２間の距離を是正するようにしたため、送信データの連続性が失われるのを防止することができる。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されることなく、適宜変形して実施することができる。たとえば、上述の図３及び図４の例では、ＤＥＭデータバッファ２１の入出力データ数に基づいて、その他のデータバッファ２４、２６、及び２９における入出力ポインタ３１及び３２間の距離が変化したかどうかを判断するようにしているが、この代わりに、各データバッファ２４、２６、及び２９はＤＳＰ２０に内蔵されているので、実際に各ポインタ３１及び３２が指示しているアドレスを調べ、これに基づいて各ポインタ３１及び３２間の距離を算出するようにしてもよい。

また、上述においては、各データバッファ２４、２６、及び２９における入出力ポインタ３１及び３２の衝突を回避するために、ボコーダデコーダ２３によるデコード数を０個又は１０個に変更し、又は送信処理回数を０回又は２回に変更するようにしているが、これは一例であり、ポインタ３１及び３２の衝突を回避することができる範囲であれば、変更するデコード数や送信処理回数として他の任意の値を採用することができる。もちろん各データバッファ２４、２６、及び２９のサイズや入出力ポインタ３１及び３２間の距離についても上述した値は一例にすぎず、特にこれらの値に限定されることはないが、データバッファのサイズが小さく、入出力ポインタ３１及び３２間の距離が短い場合には、ポインタの衝突に至るまでの余裕が少ないので、より微妙な調整が必要となる。逆に、データバッファのサイズを大きくして、入出力ポインタ３１及び３２間の距離を長くする場合には、データの遅延も大きくなるので、要求されるスペックを満たすことができるかどうかに注意する必要がある。

１１：検波回路、１２：Ａ／Ｄコンバータ、１３：マイク、１４：Ａ／Ｄコンバータ、１５：Ｄ／Ａコンバータ、１６：スピーカ、１７：Ｄ／Ａコンバータ、１８：変調回路、１９：タイマロジック、２０：ＤＳＰ、２１：ＤＥＭデータバッファ、２２：シンボル検出部、２３：ボコーダデコーダ、２４：ＳＰデータバッファ、２６：ＭＩＣデータバッファ、２７：ボコーダエンコーダ、２８：シンボル生成部、２９：ＭＯＤデータバッファ、３０：各データバッファの状態を表す図形、３１：入力ポインタ、３２：出力ポインタ。

Claims

検波データのナイキスト点からシンボルタイミングを検出するクロック再生部と、
前記シンボルタイミング毎に送信シンボルを生成して変調データに変換し、ＦＩＦＯ方式の第１のバッファに出力するシンボル生成部と、
前記第１のバッファから所定速度で読み出された前記変調データをアナログ変調信号に変換し、搬送波の変調に供する第１のＤ／Ａコンバータと、
前記第１のバッファが保持する前記変調データ数を所定の範囲に維持すべく、前記シンボルタイミング毎に生成する送信シンボルの数を制御する制御部と、を具備することを特徴とする無線通信装置。
送信するアナログ入力信号を所定のサンプリングレートでサンプリングし、入力データに変換してＦＩＦＯ方式の第２のバッファに出力する第１のＡ／Ｄコンバータと、
前記シンボルタイミング毎に生成する送信シンボルに対応する数のデータを前記第２のバッファから読み出して符号化する符号化部を備え、
前記シンボル生成部は、前記符号化部により符号化されたデータに基づいて前記送信シンボルの生成を行うものであり、前記制御部による送信シンボル数の制御により、前記第２バッファが保持するデータ数も所定の範囲に維持されることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
検波された受信信号を所定のサンプリングレートでサンプリングし、検波データに変換してＦＩＦＯ方式の第３のバッファに出力する第２のＡ／Ｄコンバータと、
前記第３のバッファからデータを読み出して、前記検波データから受信シンボルを検出するシンボル検出部と、
前記受信シンボルを復号化し、前記復合化した復号データをＦＩＦＯ方式の第４のバッファに出力する復号化部と、
前記第４のバッファから所定の速度で出力された前記復号データをアナログ信号に変換する第２のＤ／Ａコンバータと、を備え、
前記制御部は、前記第４のバッファが保持するデータ数を所定の範囲に維持すべく、前記１シンボル分の復号化により生成されるデータの数又は第４のバッファに書き込まれるデータの数を制御するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信装置。
前記制御手段は、
シンボルタイミングが所定のタイミングより遅く、前記第２のバッファ内の入力データの数が所定の範囲の上限以上となった場合もしくは前記第１のバッファ内の変調データの数が所定の範囲の下限以下となった場合、１シンボルのタイミングで複数シンボル分のデータの符号化処理を行うことで前記第２のバッファ内の入力データ数を所定の範囲に維持し、１シンボルのタイミングで変調データ生成を複数シンボル行うことで前記第１のバッファ内の変調データ数を所定の範囲に維持することを特徴とする請求項３に記載の無線通信装置。
前記制御手段は、
シンボルタイミングが所定のタイミングより早く、前記第２のバッファ内の入力データの数が所定の範囲の下限以下となった場合もしくは前記第１のバッファ内の変調データの数が所定の範囲上限以上となった場合、前記第２のバッファ内の入力データ数が所定の範囲となるまで符号化処理を中止し、前記第１のバッファ内の変調データ数を所定の範囲となるまで変調データ生成を中止することを特徴とする請求項３又は４に記載の無線通信装置。
検波データのナイキスト点からシンボルタイミングを検出する工程と、
前記シンボルタイミング毎に送信シンボルを生成して変調データに変換し、ＦＩＦＯ方式の第１のバッファに出力するシンボル生成工程と、
前記第１のバッファから所定速度で読み出された前記変調データをアナログ変調信号に変換し、搬送波の変調に供する第１のＤ／Ａ変換工程と、
前記第１のバッファが保持する前記変調データ数を所定の範囲に維持すべく、前記シンボルタイミング毎に生成する送信シンボルの数を制御する制御工程と、を備えることを特徴とする無線通信方法。