JP2013090156A - 復調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、交互に配置された同期語と伝送情報とを示すシンボル列またはそのシンボル列を示す信号から、その伝送情報を示す特定のシンボル列を抽出する復調装置に関し、入力されたシンボル列から簡便に高い精度で安定に特定のシンボルを抽出することができることを目的とする。
【解決手段】既知の語と伝送情報とを交互に示す入力シンボル列と前記既知の語を示す既知のシンボル列との相関に基づいて、前記入力シンボル列との同期をとる同期手段と、前記同期が確立した時点を基準とする計時の下で得られるクロックに同期して、前記伝送情報を示す特定のシンボル列を前記入力シンボル列から抽出する抽出手段とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、交互に配置された同期語と伝送情報とを示すシンボル列またはそのシンボル列を示す信号から、その伝送情報を示す特定のシンボル列を抽出する復調装置に関する。

伝送系や通信系の受信端では、伝送路や通信路の特性およびその特性の変動に起因して受信波に重畳された歪みを補償するために、波形等化器が備えられる。

このような受信端では、例えば、受信波は、占有帯域を所定の中間周波帯またはベースバンドに移す周波数変換、Ａ／Ｄ変換、直交復調およびシンボル単位の同期が図られた後に波形等化器に与えられる。その波形等化器は、上記受信波に既知のシンボル列として多重化されたトレーニング信号の信号空間上における偏差が圧縮される形態で上記歪みの補償を行う。

なお、本発明に関連性がある先行技術としては、以下に列記する特許文献１〜特許文献４があった。

(1) 「伝送路を通って受信される文字流は規則的な時間間隔で特有ワードを含み、受信文字流からサンプリングクロックの反復速度でサンプリングされた信号により文字流を再生する再生装置と、受信文字流からサンプリングクロックの反復速度でサンプリングされた信号と受信端に蓄積されている特有ワードとの相互相関関数を形成するデジタル相関装置と、１フレーム期間の間隔で反復して生じる相互相関関数の最大値の位置を定めることによってフレームクロックを決定するフレーム検出回路と、検出された反復して生じる相互相関関数の最大値の付近における相互相関関数の値からサンプリングクロックの位相を調節するための制御情報を導出し、それを使用して位相を調節する位相同期回路とを具備している受信端におけるフレーム同期およびサンプリングクロックの位相同期用の同期装置において、
前記再生装置によって再生された文字および伝送路の伝送係数から前記位相を調節するための制御情報を修正する補正値を決定して出力する評価装置を具備し、この評価装置は前記伝送路の伝送係数に応じた特有ワード中の各文字に基づいた特有ワードに先行および後続して生成される前振動および後振動における変化値を使用して前振動および後振動を伴っている特有ワードを検出して前記補正値を計算する」ことにより、「サンプリングクロックの位相のより速い調節を行なう」点に特徴がある同期装置…特許文献１

(2) 「受信したデータに対してフレーム同期をとるための装置であって、外部で生成された第１クロックおよびデータと、内部で生成された第２クロックとを入力し、当該第１クロックに同期したデータを、当該第２クロックに同期したものに変換する入力／変換手段と、
前記第２クロックに同期したデータに対して相関演算を実行し、当該データの所定位置を示すフレーム同期信号を出力する同期信号出力手段と前記第１クロックと前記第２クロックとの位相の関係に基づいて、同期補正信号を出力する補正信号出力手段とを備え、前記同期補正信号によって、前記同期信号出力手段は、前記フレーム同期信号の出力タイミングを制御する」ことにより、「相関演算を正確に実行できない場合においても、受信データとフレーム同期信号との同期を正確に維持する」点に特徴があるフレーム同期装置…特許文献２

(3) 「受信信号の復調のためのフレーム同期点を求めるフレーム同期検出手段を備えたディジタル無線機の受信部で使用するフレーム同期検出方法であって、受信信号のフレーム構成の中の受信シンボルとフレーム同期検出手段で発生した所定の同期シンボルとの相関演算によりフレーム同期信号を算出し、フレーム同期信号を基準として発生したシンボル同期信号によりシンボル同期を行ない受信信号のフレーム同期を行なうようにしたフレーム同期検出方法において、フレーム構成の中の受信シンボルとフレーム同期検出手段で発生した既知の離散したシンボルとの相関演算により第２のフレーム同期信号を算出し、第２のフレーム同期信号を基準として発生したシンボル同期信号によりシンボル同期を行ない受信信号のフレーム同期を行なう」ことにより、「フレームを構成する各種データの中に配置されている同期ワード以外の既知の離散して挿入されているシンボルも使用して、フレーム同期検出のための相関演算を行なう」点に特徴があるフレーム同期検出方法…特許文献３

(4) 「受信信号を定期的なサンプリング周期のクロックでディジタル信号に変換し、フレーム同期のための同期ワードとの複素相関値を出力する複素相関値算出手段と、前記複素相関値算出手段から出力される複素相関値と予め定めたしきい値とを比較し、複素相関値がしきい値を超えた時に相関パルスを出力するしきい値比較手段と、前記相関パルスを観測し、初期動作時又は定期的な再同期捕捉のタイミング或いは外部からのリセット要求に応じ、直後に検出した前記相関パルスをトリガとして、前記クロックをカウントすることにより、前記同期ワードとの相関がなされると予測されるタイミングで所定の期間のみ繰り返し書き込みアドレスを出力する書き込みタイミング発生手段と、前記書き込みタイミング発生手段から書き込みアドレスが出力されている期間のみ、前記書き込みアドレスに従って前記複素相関値を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された複素相関値の中で最大値をとるデータのアドレスを検出し、最大値アドレスとして出力すると共に、検出した最大値と前記しきい値との比較によって同期誤りが認識されると、前記書き込みタイミング発生手段にリセット要求を出力するフレーム同期位置検出手段と、前記最大値アドレスと前記書き込みタイミング発生手段の出力する書き込みアドレスを比較し、両者のアドレス値が一致した時点をフレーム同期位置とみなし、フレーム同期再生信号を出力するアドレス比較手段とを有する」ことにより、「フレーム長に拘わらず、高精度のフレーム同期を効率的に確立することができ、また、装置規模の小型化及び省電力化を実現できる」点に特徴があるフレーム同期回路…特許文献４

特公平６−９１５２１号公報 特開平９−２７０７８３号公報 特開２０００−２１６８３８号公報 特許第４４８９９８０号公報

ところで、上述した従来例では、既述の周波数変換、Ａ／Ｄ変換、直交復調にそれぞれ供される局発信号、クロック信号、サブキャリア信号の周波数の精度や安定度が低い場合には、波形等化器によって行われる等化処理は、必ずしも十分に高い精度では行われなかった。

本発明は、入力されたシンボルから簡便に高い精度で安定に特定のシンボルを抽出することができる復調装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明では、同期手段は、既知の語と伝送情報とを交互に示す入力シンボル列と前記既知の語を示す既知のシンボル列との相関に基づいて、前記入力シンボル列との同期をとる。抽出手段は、前記同期が確立した時点を基準とする計時の下で得られるクロックに同期して、前記伝送情報を示す特定のシンボル列を前記入力シンボル列から抽出する。

すなわち、伝送情報を示す特定のシンボル列は、入力シンボル列に含まれるべき既知の語が上記相関に基づいて識別された時点に同期したクロックに同期することにより、周波数の精度や安定度が高いクロックの生成や供給に制約がある場合であっても、確度高く安定に抽出される。

請求項２に記載の発明では、同期手段は、既知の語と伝送情報とを交互に示す入力シンボル列と、前記入力シンボル列に時系列の順に含まれるべき複数の既知の語を示す既知のシンボル列との相関に基づいて、前記入力シンボル列との同期をとる。抽出手段は、前記同期が確立した時点を基準とする計時の下で得られるクロックに同期して、前記入力シンボル列に前記複数の既知の語に連なってもしくは挟まれて含まれ、かつ前記伝送情報を示す特定のシンボル列を前記入力シンボル列から抽出する。

すなわち、伝送情報（特定のシンボル列）の抽出に供されるクロックは、入力シンボル列に含まれるべき１つではなく複数の既知の語が相関によって検出された時点に同期する。

請求項３に記載の発明では、同期手段は、既知の語と伝送情報とを交互に示す入力シンボル列と前記既知の語を示す既知のシンボル列との相関に基づいて、前記入力シンボル列との同期をとる。等化手段は、前記同期が確立した時点を基準とする計時の下で得られるクロックに同期して、前記入力シンボル列を示す信号に等化処理を施す。抽出手段は、前記等化処理の下で前記信号から得られた入力シンボル列から前記クロックに同期して前記伝送情報を示す特定のシンボル列を抽出する。

すなわち、伝送情報（特定のシンボル列）は、入力シンボル列に等化処理が施された後に抽出される。

請求項４に記載の発明では、同期手段は、既知の語と伝送情報とを交互に示す入力シンボル列と、前記入力シンボル列に時系列の順に含まれるべき複数の既知の語を示す既知のシンボル列との相関に基づいて、前記入力シンボル列との同期をとる。等化手段は、前記同期が確立した時点を基準とする計時の下で得られるクロックに同期して、前記入力シンボル列に前記複数の既知の語に連なってもしくは挟まれて含まれ、かつ前記伝送情報を示すシンボル列を示す信号に等化処理を施す。抽出手段は、前記等化処理の下で前記信号から得られた入力シンボル列から前記クロックに同期して前記伝送情報を示す特定のシンボル列を抽出する。

すなわち、伝送情報（特定のシンボル列）は、入力シンボル列に等化処理が施された後に抽出される。

本発明が適用された通信系や伝送系では、伝送情報は、所望の構成の伝送単位の列として、高い伝送品質で安価に伝送される。
また、本発明によれば、入力シンボル例に重畳する歪みや雑音が大きい場合であっても、高い伝送品質が安定に達成される。
したがって、本発明が適用された通信系や伝送系は、構成の複雑化を伴うことなく、しかも、実装性や価格にかかわる制約に阻まれることなく、性能および信頼性が高められる。

本発明の第一の実施形態を示す図である。 本実施形態の動作を説明する図である。 本実施形態の動作フローチャートである。 本発明の第二の実施形態を示す図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態について詳細に説明する。
〔第一の実施形態〕
図１は、本発明の一実施形態を示す図である。

図において、相関検出部１１およびデータ抽出部１２には、受信波が直交復調されることによって生成され、かつ互いに直交するｉ信号とｑ信号とが入力される。相関検出部１１の出力は同期発振部１３の制御端子に接続され、その同期発振部１３の出力はデータ抽出部１２のクロック端子に接続される。データ抽出部１２の上記ｉ信号およびｑ信号に対応した２つの出力は信号判定部１４の対応する入力にそれぞれ接続され、その信号判定部１４の出力には、後述する伝送情報が得られる。

なお、上記受信波は、図２(a) の最上部に示すように、以下の部分伝送情報とトレーニングパターンとの対として構成されるフレームの列で変調された被変調波として与えられる。

(1) 伝送情報が予め区分されることによってなる部分伝送情報Ｄ1，Ｄ2，…
(2) これらの部分伝送情報Ｄ1，Ｄ2，…にそれぞれ先行して配置され、かつ既知の語からなるトレーニングパターンＴ1，Ｔ2，…

図３は、本実施形態の動作フローチャートである。
以下、図１〜図３を参照して本実施形態の動作を説明する。

まず、以下では、上記フレームの列に含まれる個々のフレームＦ1，Ｆ2，…については、図２(a) に示すように、個別に含まれる部分伝送情報およびトレーニングパターンと、該当するフレームＦとの全てに、時系列の順に共通の連番「１」、「２」、…を付与し、これらのフレームの何れにも当てはまる事項については、その連番に代えて、該当する連番の何れにも該当することを意味する添え文字「ｃ」を用いて記載する。

また、以下では、部分伝送情報ＤｃとトレーニングパターンＴｃとをそれぞれ示すシンボルの列については、シンボル列ＤＳｃ、ＴＳｃと表記する。
本発明の特徴は、本実施形態では、相関検出部１１およびデータ抽出部１２が同期発振部１３を介して以下の通りに連係する点にある。

相関検出部１１は、信号空間上において、ｉ信号およびｑ信号の対で示されるシンボル列ＴＳｃと、既述の既知の語を示す信号点の列ＣＴＳｃとの相関をとり（図２(a)(1)，図３ステップＳ１）、その相関の結果（相関度）が既定の閾値ｔｈを超えるか否かを示す２値信号を生成する（図２(a)(2)，図３ステップＳ２）。

同期発振部１３は、その２値信号の論理値に応じて以下の要件の全てを見たすクロック信号ＣＫ１を生成する（図２(a)(3))。

(1) 該当する２値信号の論理値が「０」から「１」（上記相関度が閾値を超えた状態を示す。）に変化した時点に開始（再開）される計時の下で、フレームＦｃのフィールドの内、トレーニングパターンＴｃに隣接する部分伝送情報Ｄｃのフィールドの期間に生成される。
(2) シンボルＤＳｃに同期する。

(3) 周波数がそのシンボルＤＳｃのシンボルレートに等しい。
データ抽出部１２は、このようなクロック信号ＣＫ１に同期して上記ｉ信号およびｑ信号を取り込み、これらのｉ信号およびｑ信号で示されるシンボル列ＤＳｃを抽出する（図２(a)(4), 図３ステップＳ３）。

信号判定部１４は、このようにして抽出されたシンボル列ＤＳｃに含まれる個々のシンボルを信号空間上における最寄りの信号点で示されるシンボルと識別し、これらの識別されたシンボルの列として部分伝送情報Ｄｃを復元する（図２(a)(5))。

したがって、信号判定部１４の出力には、このようにして復元された部分伝送情報Ｄｃ（ｃ＝１，２，…）の列として伝送情報が得られる。

すなわち、本実施形態では、フレームＦｃに含まれるシンボル列ＤＳｃ（部分伝送情報Ｄｃ）は、そのフレームＦｃ内にこのシンボル列ＤＳｃに先行して含まれるシンボルＴＳｃと、上記トレーニングパターンＴｃを示す既知の信号点の列ＣＴＳｃとの間における相関度が閾値ｔｈを超えた時点に同期したクロック信号ＣＫ１に同期して順次抽出され、かつ伝送情報Ｄとして復元される。

したがって、本実施形態によれば、以下の信号の周波数の精度や安定度が必ずしも十分に高くはない場合であっても、伝送情報を示すシンボル列ＤＳｃの復調および信号判定が精度よく安定行われる。

(1) 受信波のヘテロダイン検波（ホモダイン検波）に供される局発信号
(2) そのヘテロダイン検波（ホモダイン検波）の下で生成される中間周波信号（ベースバンド信号）のＡ／Ｄ変換に供されるクロック信号
(3) このような中間周波信号（ベースバンド信号）の直交復調に供されるサブキャリア信号
なお、本実施形態では、データ抽出部１２と信号判定部１４との段間に、波形等化器が付加されることによって、受信波に重畳された伝送路歪み等の補償が別途図られてもよい。

〔第二の実施形態〕
図４は、本発明の第二の実施形態を示す図である。
図において、図１に示すものと機能および構成が同じ構成要素については、同じ符号を付与し、ここではその説明を省略する。

本実施形態と図１に示す第一の実施形態との構成の相違点は、以下の点にある。
(1) データ抽出部１２の前段に等化部２１が備えられる。
(2) 同期発振部１３に代えて同期発振部２２が備えられ、その同期発振部２２が有する第一および第二ののクロック端子は、データ抽出部１２および上記等化部２１のクロック端子にそれぞれ接続される。

以下、本実施形態の動作を説明する。
本発明の特徴は、本実施形態では、等化部２１が後述するように同期発振部２２と連係して波形等化処理を行い、かつデータ抽出部１２には、既述のｉ信号およびｑ信号がこのような波形等化処理が施されて与えられる点にある。

本実施形態では、同期発振部２２は、相関検出部１１が生成する既述の２値信号の論理値に応じて、以下の点を除いてクロック信号ＣＫ１と同じであるクロック信号ＣＫ１′を生成する。

(1) 生成される期間が、フレームＦｃに含まれるトレーニングパターンＴｃと部分伝送情報Ｄｃとの双方の期間である。
(2) シンボルＴＳｃにも同期する。
(3) トレーニングパターンＴｃのフィールドの期間における周波数が、シンボルＴＳｃのシンボルレートに等しい。

等化部２１は、このようなクロック信号ＣＫ１′に同期して、ｉ信号およびｑ信号に波形等化処理を施すことにより、これらのｉ信号およびｑ信号に伝搬路で重畳された歪みの補償を施す。

また、同期発振部２２は、上記波形等化処理の演算所要時間に亘って既述のクロック信号ＣＫ１′より遅延したクロック信号ＣＫ２を生成する。

なお、相関検出部１１、データ抽出部１２および信号判定部１３の連係の下で行われる処理については、既述のクロック信号ＣＫ１に代わるクロック信号ＣＫ２に同期して行われる点を除いて、第一の実施形態と同様であるので、ここでは、その説明を省略する。

すなわち、データ抽出部１２および信号判定部１４は、等化部２１によって行われる波形等化の下で伝送路歪みが緩和（補償）されたｉ信号およびｑ信号を参照することにより、シンボル列ＤＳｃの抽出と、そのシンボル列ＤＳｃの信号判定とを行うことができる。

したがって、本実施形態によれば、既述の第一の実施形態に比べて良好な伝送品質で安定に部分伝送情報Ｄｃの復元が行われる。

なお、上述した各実施形態では、同期発振部１３、２２は、フレームＦｃ毎に含まれる１つのシンボルＴＳｃと既知の信号点の列ＣＴＳｃとの間における相関度が閾値ｔｈを超えた時点に同期して、クロック信号ＣＫ１（ＣＫ１′）、ＣＫ２をそれぞれ生成している。

しかし、これらのクロック信号ＣＫ１（ＣＫ１′）、ＣＫ２は、例えば、以下の要件の全てを満たすクロック信号として生成されてもよい。

(1) 図２(b) に太線で示すように、時系列の順に隣接する複数ｐのフレームＦｃ〜Ｆｃ+p-1に含まれるシンボルＴＳｃ〜ＴＳｃ+p-1のそれぞれと既知の信号点の列との間における相関度が閾値ｔｈを超えた時点に同期する。
(2) これらのフレームＦｃ〜Ｆｃ+p-1の何れかに含まれるトレーニングパターンや部分伝送情報のフィールドの期間に生成される。

また、本発明は、順同期検波方式だけではなく、同期検波方式の受信系にも同様に適用可能である。。

さらに、本発明は、既述の処理（相関度の算出、波形等化処理を含む。）が可能であるならば、受信波が直交復調されない場合であっても、同様に適用可能である。

また、本発明では、上記処理（相関度の算出、波形等化処理を含む。）が可能であるならば、受信波は、如何なる変調方式および多元接続方式に基づいて生成されたものであってもよい。

さらに、受信波は、図２(a)、(b)に示すようなフレームの列ではなく、所望の数のフレームに相当する単発のバースト波やパケットであってもよい。

また、上述した各実施形態では、部分伝送情報Ｄｃの語長は、クロック信号ＣＫ１（ＣＫ１′）、ＣＫ２の生成の過程における同期の基準となる所望の数ｎのシンボルＴＳｃ〜ＴＳｃ+n-1の列等に基づいて定まり、かつ識別可能であるならば、一定でなくてもよい。

さらに、上述した各実施形態では、トレーニングパターンＴｃおよびその語長は、以下の要件の全てが成立するならば、一定でなくてもよい。
(1) 何れのトレーニングパターンも瞬時復号可能であって自己相関特性が急峻である。
(2) 如何なる部分伝送情報Ｄとの相互相関も少なく、かつなだらかである。

また、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の範囲において多様な実施形態の構成が可能であり、構成要素の全てまたは一部に如何なる改良が施されてもよい。

１１ 相関検出部
１２ データ抽出部
１３，２２ 同期発振部
１４ 信号判定部
２１ 等化部

Claims (4)

1. 既知の語と伝送情報とを交互に示す入力シンボル列と前記既知の語を示す既知のシンボル列との相関に基づいて、前記入力シンボル列との同期をとる同期手段と、
   前記同期が確立した時点を基準とする計時の下で得られるクロックに同期して、前記伝送情報を示す特定のシンボル列を前記入力シンボル列から抽出する抽出手段と
   を備えたことを特徴とする復調装置。
2. 既知の語と伝送情報とを交互に示す入力シンボル列と、前記入力シンボル列に時系列の順に含まれるべき複数の既知の語を示す既知のシンボル列との相関に基づいて、前記入力シンボル列との同期をとる同期手段と、
   前記同期が確立した時点を基準とする計時の下で得られるクロックに同期して、前記入力シンボル列に前記複数の既知の語に連なってもしくは挟まれて含まれ、かつ前記伝送情報を示す特定のシンボル列を前記入力シンボル列から抽出する抽出手段と
   を備えたことを特徴とする復調装置。
3. 既知の語と伝送情報とを交互に示す入力シンボル列と前記既知の語を示す既知のシンボル列との相関に基づいて、前記入力シンボル列との同期をとる同期手段と、
   前記同期が確立した時点を基準とする計時の下で得られるクロックに同期して、前記入力シンボル列を示す信号に等化処理を施す等化手段と、
   前記等化処理の下で前記信号から得られた入力シンボル列から前記クロックに同期して前記伝送情報を示す特定のシンボル列を抽出する抽出手段と
   を備えたことを特徴とする復調装置。
4. 既知の語と伝送情報とを交互に示す入力シンボル列と、前記入力シンボル列に時系列の順に含まれるべき複数の既知の語を示す既知のシンボル列との相関に基づいて、前記入力シンボル列との同期をとる同期手段と、
   前記同期が確立した時点を基準とする計時の下で得られるクロックに同期して、前記入力シンボル列に前記複数の既知の語に連なってもしくは挟まれて含まれ、かつ前記伝送情報を示すシンボル列を示す信号に等化処理を施す等化手段と、
   前記等化処理の下で前記信号から得られた入力シンボル列から前記クロックに同期して前記伝送情報を示す特定のシンボル列を抽出する抽出手段と
   を備えたことを特徴とする復調装置。