JP2899160B2 - 復調・ロールオフフィルタ処理方法 - Google Patents

復調・ロールオフフィルタ処理方法

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JP2899160B2
JP2899160B2 JP4051431A JP5143192A JP2899160B2 JP 2899160 B2 JP2899160 B2 JP 2899160B2 JP 4051431 A JP4051431 A JP 4051431A JP 5143192 A JP5143192 A JP 5143192A JP 2899160 B2 JP2899160 B2 JP 2899160B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 (目次) 産業上の利用分野 従来の技術(図7乃至図8) 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段(図1) 作用 実施例 (a) 一実施例の説明(図2乃至図6) (b) 他の実施例の説明 発明の効果
【0002】
【産業上の利用分野】本発明は、変復調装置等におい
て、受信信号をディジタル処理により、復調及びロール
オフフィルタ処理する復調・ロールオフフィルタ処理方
法に関する。
【0003】公衆回線、専用回線等のアナログ音声帯域
回線において、データを伝送するために、モデム(変復
調装置)が用いられている。近年、モデムは、小型化、
低価格化の要請により、LSI化されており、ディジタ
ル処理により、データの再生を行っている。
【0004】このディジタル処理では、DSP(ディジ
タル・シグナル・プロセッサ)やMPU(マイクロプロ
セッサ)が、受信信号をデータとして、演算により、デ
ータを再生しており、記憶容量と演算量の削減が、装置
の小型化、低価格のために必要であり、モデム受信部の
ロールオフフィルタ処理での記憶容量と演算量の削減が
要求されている。
【0005】
【従来の技術】図7、図8は従来技術の説明図(その
1)、(その2)である。図7(A)に示すように、モ
デムの受信部では、回線からの受信信号をA/D(アナ
ログ/ディジタル)コンバータ1で、サンプリングし
て、ディジタル値に変換して、DSP2に入力する。
【0006】DSP2では、復調・ロールオフフィルタ
部3で、ディジタル受信信号を復調キャリアで復調し
て、帯域制限し、AGC部4で、自動利得制御して、レ
ベルを一定にした後、自動等化部5で、信号等化して、
データを再生する。
【0007】この復調・ロールオフフィルタ部3は、図
8に示すように、復調部とトランスバーサルフィルタで
構成され、復調部で、受信信号R1〜R6に、復調キャ
リアのcos成分を乗算器30で乗算し、リアル成分R
を得て、復調キャリアの−sin成分を乗算器32で乗
算し、イマジナリ成分Iを得て、復調する。
【0008】次に、ロールオフフィルタ部を8タップで
説明すると、リアル成分をタップに入力し、乗算器で各
タップ出力A1〜A8に、タップ係数C1〜C8を乗算
し、各乗算出力を加算部31で加算して、リアル出力X
1〜3を得て、イマジナリ成分Iをタップに入力し、乗
算器で各タップ出力B1〜B8に、タップ係数C1〜C
8を乗算し、各乗算出力を加算部33で加算して、イマ
ジナリ出力Y1〜3を得て、帯域制限する。
【0009】ここで、DSP2では、各タップは、RA
M(ランダム・アクセス・メモリ)であり、タップ係
数、復調キャリアは、ROM(リード・オンリー・メモ
リ)に格納され、各乗算は、DSP2の演算であり、受
信信号の復調(cos、−sin)の乗算計算により、
A1〜A6、B1〜B6を得て、フィルタの出力計算
(リアル、イマジナリ)により、X1〜X3、Y1〜Y
3を得ていた。
【0010】例えば、サンプリング周波数を復調キャリ
アの周波数の4倍とすると、受信信号のデータ系列R8
〜R1、cosキャリア、−sinキャリア、タップ係
数の関係は、図7(B)の如くなる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術では、次の問題があった。第1に、限られた帯域幅
で、データ伝送速度を上げるためには、変調速度を上げ
て、ロールオフフィルタのロールオフ率を小さくする方
法をとる。
【0012】ロールオフ率を小さくすると、そのインパ
ルス応答は、収束に時間がかかるため、ロールオフフィ
ルタ(トランスバーサルフィルタ)のタップ数や係数の
数が増大する。
【0013】第2に、FDM(周波数分割変調)方式の
場合には、S/N比の確保等のため、不要帯域の減衰量
を大きくしなければならないが、これは上記タップ数や
係数の数を多くすることにより実現する。
【0014】このように、ロールオフフィルタの不要帯
域の減衰量を大きくした場合や、ロールオフ率を小さく
した場合は、タップとしてのRAM、係数のROMが、
非常に多く必要とし、約400タップ(ワード)にもな
り、演算量も増大し、プロセッサや外部RAM等が増加
し、回路規模が増大し、小型化、低価格化が困難とな
る。
【0015】従って、本発明は、ロールオフフィルタの
不要帯域の減衰量を大きくしても、ロールオフ率を小さ
くしても、回路規模の増加を防止することができる復調
・ロールオフフィルタ処理方法を提供することを目的と
する。
【0016】
【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理図で
ある。本願発明は、前記目的を達成するため、次のよう
に構成した。 (1) : A/Dコンバータ1で受信信号をサンプリングし
て、ディジタル値に変換した後、プロセッサ2により、
復調とロールオフフィルタ処理する復調・ロールオフフ
ィルタ処理方法において、該ディジタル受信信号を復調
処理し、デシメーション・フィルタ処理でサンプリング
周波数を復調キャリア周波数の4倍に落とし、該デシメ
ーション・フィルタ処理の出力を変調処理し、該変調出
力の各奇数タップ出力または偶数タップ出力の一方を復
調キャリアのcos成分とタップ係数で乗算し、各乗算
出力を加算してリアル成分を出力し、各偶数タップ出力
または各奇数タップ出力の他方を復調キャリアのsin
成分とタップ係数を乗じた係数で乗算し、各乗算出力を
加算して、イマジナリ成分を出力するように構成した。
【0017】(2) :前記(1) の復調・ロールオフフィル
タ処理方法において、前記変調を、該デシメーション・
フィルタの出力サンプリング周波数の1/4の周波数の
変調キャリアで行うように構成した。 (3) :A/Dコンバータ1で受信信号をサンプリングし
て、ディジタル値に変換した後、プロセッサ2によりロ
ールオフフィルタ処理するロールオフフィルタ処理方法
において、該ディジタル受信信号をロールオフフィルタ
に入力し、該ロールオフフィルタの各奇数タップ出力ま
たは各偶数タップ出力の一方を復調キャリアのcos成
分とタップ係数を乗じた係数で乗算し、各乗算出力を加
算してリアル成分を出力し、各偶数タップ出力または各
奇数タップ出力の他方を復調キャリアのsin成分とタ
ップ係数を乗じた計数で乗算し、各乗算出力を加算して
イマジナリ成分を出力するように構成した。
【0018】
【作用】従来は、復調計算、フィルタ計算の順をとって
いたが、本発明では、復調・ロールオフフィルタ処理に
おいて、図7(B)のように、キャリア周波数をサンプ
リング周波数の1/4とした場合に、復調キャリアとタ
ップ係数を乗算すると、図1(B)の如くなり、図1
(A)の復調及びロールオフフィルタ部9のように、リ
アル、イマジナリは、1個置きのタップの計算により、
復調とロールオフフィルタ処理ができ、タップと演算量
が半減でき、例えば、約200タップで済む。
【0019】ところが、A/Dコンバータ1のサンプリ
ング周波数をキャリアの4倍の如く、低くすると、帯域
外のノイズがサンプリングによって、折り返ってきやす
くなり、ノイズ成分が多くなるため、A/Dコンバータ
1のサンプリング周波数を低くできない。
【0020】そこで、信号周波数を低減するため、デシ
メーション・フィルタ7を用い、A/Dコンバータ1の
サンプリング周波数を高く維持しつつ、復調・ロールオ
フフィルタ部9の入力周波数をキャリアの4倍とし、デ
シメーション・フィルタ7を動作させるため、復調処理
6して、パスバンドの受信信号をベースバンドの受信信
号に変換し、更に復調及びロールオフフィルタ部9で
は、復調動作するため、デシメーション・フィルタ7の
出力を変調処理8して、変調信号を入力して、動作でき
るようにした。
【0021】
【実施例】(a) 一実施例の説明 図2は本発明の一実施例構成図、図3は本発明の一実施
例デシメーション・フィルタの説明図、図4は本発明の
一実施例復調・ロールオフフィルタの説明図、図5は本
発明の一実施例復調・ロールオフフィルタの動作説明図
である。
【0022】図2において、図1、図7及び図8で示し
たものと同一のものは、同一の記号で示してあり、6は
復調部(処理)であり、A/Dコンバータ1のパスバン
ド出力を復調キャリア発生部6aの復調キャリアf1
復調して、ベースバンド信号に変換するもの、7はデシ
メーション・フィルタ部(処理)であり、図3において
後述するように、復調されたベースバンド信号のサンプ
リング周波数を、復調キャリアの4倍に低減し、不要高
調波成分をカットするものである。
【0023】8は変調部(処理)であり、デシメーショ
ン・フィルタ部7のベースバンド出力を変調キャリア発
生部8aの変調キャリアf2 で変調して、パスバンド信
号に変換するもの、9は復調及びロールオフフィルタ部
(処理)であり、図4、図5において後述するように、
変調部8のパスバンド信号を復調兼帯域制限するもので
ある。
【0024】デシメーション・フィルタ部7は、図3
(A)に示すように、トランスバーサルフィルタの形式
をとり、n個のタップ70−1〜70−nと、各タップ
70−1〜70−nの出力にタップ係数を乗算する乗算
部71−1〜71−nと、各乗算部71−1〜71−n
の出力を加算する加算部72とを有し、図3(B)に示
すように、T/2サンプリング入力を、Tサンプリング
出力に周波数を低減して、出力するものである。
【0025】復調及びロールオフフィルタ部9は、図4
に示すように、トランスバーサル・フィルタの形式をと
り、m個の直列タップ90−1〜90−mと、タップ群
の奇数タップ90−1、90−3、・・・の各出力に、
タップ係数を乗算するm/2個の乗算部91−1〜91
−m/2と、各乗算部91−1〜91−m/2の出力を
加算して、リアル成分を出力する加算部92とを有す
る。
【0026】又、タップ群の偶数タップ90−2、90
−4、・・・の各出力に、タップ係数を乗算するm/2
個の乗算部93−1〜93−m/2と、各乗算部93−
1〜93−m/2の出力を加算して、イマジナリ成分を
出力する加算部92とを有する。
【0027】更に、リアル成分、イマジナリ成分の各々
に、極性を乗算する乗算部95、96と、T/3毎に、
交互に+1、−1の極性を発生して、各乗算部95、9
6に出力する極性発生部97a、97bとを有する。
【0028】この構成では、図1(B)に示したよう
に、入力信号のサンプリング周波数を復調キャリア周波
数の4倍とすると、復調キャリアとしては、0、−1、
0、+1を出力すれば良く、この時、タップ係数を先
に、復調キャリアと乗じると、復調キャリアの「0」の
部分は演算しなくてよいので、タップ90−1〜90−
mの1つ置きに、復調キャリアとタップ係数とを乗じた
係数で乗算すれば良い。
【0029】即ち、図5に示すように、キャリア信号系
列とタップ係数を先に乗算した系列は、各サンプル毎
に、タップの1つ置きとなり、図4の例は、第2サンプ
ル目を示している。
【0030】従って、1/2にデシメーションを実施し
てフィルタリングすると、ロールオフフィルタの係数は
同一の係数が使用でき、出力の極性を、乗算部95、9
6で1/2デシメ間隔で反転すればよい。
【0031】このようにすると、キャリア周波数をサン
プリング周波数の1/4に設定すれば、キャリアのとり
える値は、0、±1の3通りとなり、乗算不要のデータ
点を発生でき、RAM(タップ)、演算量を半減でき
る。
【0032】図6は本発明の一実施例動作説明図であ
る。この例では、ボーレートを1920Hzとし、A/D
コンバータ1のサンプリング周波数をその8倍の153
60Hzとしてある。
【0033】回線からの受信信号(0.3k Hz〜3.4k H
z)を、A/Dコンバータ1で、15.36k Hz のサンプリ
ングクロックでディジタル値に変換すると、出力周波数
スペクトラムは、図6(A)に示すように、0.3k Hz〜
3.4k Hzの受信信号に対し、15.36k Hz (fs1)を中心
とした2つのエコーが現れる。
【0034】このディジタル受信信号を、復調部6で復
調キャリア発生部6aの復調キャリアf1 (例えば1.9
2k Hz)で復調して、パスバンド信号をベースバンド信
号に変換すると、出力周波数スペクトラムは、図6
(B)に示すように、0.3k Hz〜3.4k Hzの受信信号
は、ベースバンド信号となり、その高調波成分が現れ、
15.36k Hz (fs1)を中心とした2つのエコーは、15.3
6k Hz (fs1)を中心とした1つの信号となる。
【0035】このように、復調すると、デシメーション
・フィルタ7の周波数低減動作が可能となり、デシメー
ション・フィルタ7で、1/2デシメする(周波数を1
/2落とす)と、出力周波数スペクトラムは、図6
(C)に示すように、15.36k Hz(fs1)を中心とした
エコー成分は、半分の7.68k Hz(fs2)に落ち、高調
波成分はデシメーション・フィルタ7のフィルタ特性
(図6(B)も参照)により、カットされる。
【0036】このデシメーション・フィルタ7の不要帯
域の減衰動作による高調波成分のカットにより、ロール
オフフィルタの不要帯域減衰量を軽減でき、出力周波数
は、ボーレート(復調キャリア)の4倍の周波数となっ
ている。
【0037】復調・ロールオフフィルタ部9が、復調す
るため、パスバンド信号を入力する必要があるため、こ
のデシメーション・フィルタ7の出力は、変調部8で変
調キャリア発生部8aの変調キャリアf2 (1.92k Hz)
で変調すると、出力周波数スペクトラムは、図6(D)
の如くなり、復調・ロールオフフィルタ部9で、図4、
図5のように、復調・ロールオフフィルタ処理すると、
出力周波数スペクトラムは、図6(E)に示すようにな
る。
【0038】このようにして、各奇数タップの出力を、
復調キャリアのcos成分とタップ係数とを乗じたタッ
プ係数で乗算した後、加算して、リアル成分を得て、各
偶数タップの出力を、復調キャリアのsin成分とタッ
プ係数とを乗じたタップ係数で乗算した後、加算して、
イマジナリ成分を得る復調・ロールオフフィルタ処理を
用いるので、ロールオフフィルタ処理に要するタップ数
(RAM容量)と演算量を大幅に低減できる。
【0039】又、サンプリングノイズを除去するため、
サンプリング周波数を高くしても、デシメーション・フ
ィルタ7により、サンプリング周波数を復調キャリアの
4倍に落とすので、かかる復調・ロールオフフィルタ処
理9を用いることができ、ロールオフ率を小さくして
も、不要帯域の減衰量を大きくしても、タップ数、演算
量を削減できる。
【0040】更に、デシメーション・フィルタ7で周波
数を落とすために、受信信号を復調し、復調・ロールオ
フフィルタ部9で復調するから、デシメーション・フィ
ルタ7の出力を変調キャリアで変調しており、デシメー
ション・フィルタ7の不要帯域減衰機能により、復調・
ロールオフフィルタ部9の不要帯域減衰量を軽減し、一
層ロールオフフィルタ処理のタップ数、演算量を削減で
きる。
【0041】例えば、ボーレートが、1920Hzという
高速伝送では、従来例では、ロールオフフィルタのタッ
プ数(即ちRAM容量)が、492タップ(ワード)、
タップ係数も492(ワード)、演算量は492サイク
ル必要としたのに対し、この実施例では、復調・ロール
オフフィルタ処理で半減できるので、タップ数(RAM
容量)は、246タップ(ワード)、タップ係数も24
6ワード、演算量は246サイクルとなり、デシメーシ
ョン・フィルタ7のタップ数17、演算量17を加えて
も、大幅なRAM容量の低減、演算量の低減が可能とな
り、必要とするRAM容量と、プロセッサの数を削減で
き、小型化、低価格化が実現できる。
【0042】(b) 他の実施例の説明 上述の実施例の他に、本発明は、次のような変形が可能
である。 復調部6の復調キャリアの周波数を、ボーレートとし
たが、要するにベースバンド変換すればよく、他の周波
数であっても良い。
【0043】A/Dコンバータ1のサンプリング周波
数を、15.36k Hz としたが、他の周波数であっても良
い。 以上、本発明を実施例により説明したが、本発明の主旨
の範囲内で種々の変形が可能であり、これらを本発明の
範囲から排除するものではない。
【0044】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
次の効果を奏する。 各奇数タップの出力を、復調キャリアのcos成分と
タップ係数とを乗じたタップ係数で乗算した後、加算し
て、リアル成分を得て、各偶数タップの出力を、復調キ
ャリアのsin成分とタップ係数とを乗じたタップ係数
で乗算した後、加算して、イマジナリ成分を得る復調・
ロールオフフィルタ処理を用いて、ロールオフフィルタ
処理に要するタップ数(RAM容量)と演算量を大幅に
低減するとともに、サンプリングノイズを除去するた
め、サンプリング周波数を高くしても、デシメーション
・フィルタ7により、サンプリング周波数を復調キャリ
アの4倍に落とすので、かかる復調・ロールオフフィル
タ処理9を用いることができる。
【0045】又、デシメーション・フィルタ7の不要
帯域減衰機能により、復調・ロールオフフィルタ部9の
不要帯域減衰量を軽減し、一層ロールオフフィルタ処理
のタップ数、演算量を削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理図である。
【図2】本発明の一実施例構成図である。
【図3】本発明の一実施例デシメーションフィルタの説
明図である。
【図4】本発明の一実施例復調・ロールオフフィルタの
説明図である。
【図5】本発明の一実施例復調・ロールオフフィルタの
動作説明図である。
【図6】本発明の一実施例動作説明図である。
【図7】従来技術の説明図(その1)である。
【図8】従来技術の説明図(その2)である。
【符号の説明】
1 A/Dコンバータ 2 DSP(プロセッサ) 4 AGC部 5 自動等化部 6 復調部 7 デシメーション・フィルタ部 8 変調部 9 復調・ロールオフフィルタ部 90−1〜90−m タップ 91−1〜91−m/2 タップ乗算部 92、94 加算部 93−1〜93−m/2 タップ乗算部

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】A/Dコンバータで受信信号をサンプリン
    グして、ディジタル値に変換した後、プロセッサによ
    り、復調とロールオフフィルタ処理する復調・ロールオ
    フフィルタ処理方法において、 該ディジタル受信信号を復調処理し、デシメーション・
    フィルタ処理でサンプリング周波数を復調キャリア周波
    数の4倍に落とし、該デシメーション・フィルタ処理の
    出力を変調処理し、該変調出力の各奇数タップ出力また
    は偶数タップ出力の一方を復調キャリアのcos成分と
    タップ係数で乗算し、各乗算出力を加算してリアル成分
    を出力し、各偶数タップ出力または各奇数タップ出力の
    他方を復調キャリアのsin成分とタップ係数を乗じた
    係数で乗算し、各乗算出力を加算して、イマジナリ成分
    を出力することを特徴とする復調・ロールオフフィルタ
    処理方法。
  2. 【請求項2】前記変調処理を、該デシメーション・フィ
    ルタ処理の出力サンプリング周波数の1/4の周波数の
    変調キャリアで行うことを特徴とする請求項1の復調・
    ロールオフフィルタ処理方法。
  3. 【請求項3】A/Dコンバータで受信信号をサンプリン
    グして、デイジタル値に変換した後、プロセッサにより
    ロールオフフィルタ処理するロールオフフィルタ処理方
    法において、 該ディジタル受信信号をロールオフフィルタに入力し、
    該ロールオフフィルタの各奇数タップ出力または各偶数
    タップ出力の一方を復調キャリアのcos成分とタップ
    係数を乗じた係数で乗算し、各乗算出力を加算してリア
    ル成分を出力し、各偶数タップ出力または各奇数タップ
    出力の他方を復調キャリアのsin成分とタップ係数を
    乗じた計数で乗算し、各乗算出力を加算してイマジナリ
    成分を出力することを特徴とするロールオフフィルタ処
    理方法。
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