JP3346832B2 - デジタル処理型復調装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、デジタル演算素子を用
いてプログラム構成されたローパスフィルタを利用し
て、入力信号から元のデータ信号を復調するデジタル処
理型復調装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】デジタルデータを多値の振幅信号に変換
し、符合間干渉を避けて多値の振幅信号を狭帯域化して
得たアナログ信号を送出側から送出し、一方、受信側で
は、このアナログ信号から多値の振幅信号を再生してデ
ジタルデータに逆変換し、元のデータ内容を復元する各
種のデジタルデータ通信方式が実用化されている。

【０００３】デジタルデータ通信では、通常、送出側で
振幅信号の数１０個ごとの周期的な間隔に同期信号を挿
入しており、同期信号および各振幅信号の代表値（読み
取り点）は、送信側で、多値の振幅信号（振幅データ信
号）がローパスフィルタを通じて狭帯域化された時点
で、符合間干渉の無いピッチ間隔（同期信号のナイキス
トポイント）に配列されている。

【０００４】一方、受信側の復調装置では、受信したア
ナログ信号から同期信号を検知してサンプリングの同期
を確保し、振幅信号の代表値を読み取って、狭帯域化さ
れる以前の元の振幅信号を再生する。

【０００５】そして、受信側の復調装置におけるデジタ
ルデータの復調過程において、デジタル演算素子を用い
てプログラム構成されたローパスフィルタを利用する試
みが提案されている。ローパスフィルタは、デジタルデ
ータの復調過程の様々な段階で派生する比較的高い周波
数のノイズ成分を、各段階のアナログ信号から除去する
ために使用される。

【０００６】デジタル演算素子を用いてプログラム構成
されたローパスフィルタは、入力されたアナログ信号か
ら抽出した複数の標本値のそれぞれに所定の定数を積算
して加算し刻々の出力値を得る。例えば、ＦＩＲ（Fini
t Impulse Response）型のローパスフィルタでは、入力
されたアナログ信号を過去の一定時間を遡って蓄積した
一定数の標本値のそれぞれに所定の定数を積算して加算
することにより、刻々の出力値を求める。

【０００７】デジタル演算素子を用いてプログラム構成
されたローパスフィルタは、定数の変更やサンプリング
間隔の調整を通じて、入力−出力特性を容易に変更で
き、送信機と受信機を一体に形成したデジタルデータ通
信装置では、送信時に多値の振幅信号を狭帯域化するロ
ーパスフィルタを、そのまま受信時には、デジタルデー
タの復調過程でアナログ信号からノイズ成分を除去する
ローパスフィルタにも転用できる。

【０００８】ところで、陸上移動体のデジタル無線通信
の分野において、１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude M
oduration ）デジタルデータ通信の応用が検討されてい
る。１６ＱＡＭデジタルデータ通信では、４ビットのデ
ジタルデータを一対の直交関数の振幅の組み合わせで表
現して一括送信するため、シリアルデータを送出する場
合に比較して、高いデータ信号速度を確保した状態でも
データ変調速度（ボーレート）を低く設定できる。

【０００９】また、無線通信に割り当てられた１チャン
ネルの電波周波数帯域に４つの分割帯域を配置し、それ
ぞれの分割帯域で１６ＱＡＭデジタルデータ通信を並列
に実行する４マルチチャンネル１６ＱＡＭデジタルデー
タ通信では、データ変調速度を変えることなく、データ
信号速度を４倍にできる。しかし、ここでは、１チャン
ネルの帯域幅を４分割するため、それぞれの直交成分の
振幅信号はかなり狭帯域化される必要がある。

【００１０】４マルチチャンネル１６ＱＡＭデジタルデ
ータ通信の受信機では、受信されたアナログ信号から４
つの分割帯域の２つの直交成分（合計８個のアナログ信
号）をそれぞれ分離する必要があり、この分離過程で発
生する二倍の周波数成分をそれぞれのアナログ信号から
除去する用途に、デジタル演算型のローパスフィルタを
利用できる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】デジタルデータ通信の
受信機では、機器の小型化、軽量化、低コスト化等の観
点から、デジタル演算素子をローパスフィルタの演算処
理専用とせず、振幅信号の検波や復調に必要な演算処
理、その他の演算処理、スィッチコントロール、表示素
子の制御信号の発生等、種々の演算にも共用できること
が望ましい。１個のデジタル演算素子は、時分割的に利
用されることになり、種々の用途に応じた複数の演算処
理を順番に実行する。

【００１２】しかし、１個のデジタル演算素子を共有し
て複数の演算処理機能を兼用させる場合、ローパスフィ
ルタの演算だけでも大きな負荷となるため、演算速度の
低いデジタル演算素子では処理が追い付かず、高級なＤ
ＳＰ（Digital Signal Processer）等、演算速度の高い
高価なデジタル演算素子を採用する必要がある。

【００１３】特に、上述した４マルチチャンネル１６Ｑ
ＡＭデジタルデータ通信の受信機では、４つの分割帯域
の２つの直交成分のそれぞれ、すなわち、合計８個のア
ナログ信号に対してローパスフィルタの演算処理を実行
する必要があり、デジタル演算素子に対する負荷も８倍
となり、さらに高級なデジタル演算素子を採用する必要
がある。

【００１４】ところで、ローパスフィルタの演算処理の
タップ数を減少させれば、デジタル演算素子における演
算の負荷は軽減される。すなわち、(1) 標本点の間隔を
拡大する（サンプリング周波数を下げる）、(2) サンプ
リングされる区間を短くする（たたみ込み区間を圧縮す
る）、(3) 両者を同時に行う各手法を採用して、１つの
総和値に関与する標本数を削減すれば、１つの出力を計
算するための演算回数が削減され得る。

【００１５】しかし、(1) 〜(3) の手法を無差別に実施
すれば、当然、ローパスフィルタの動作の正確さが損な
われる。そして、出力されたアナログ信号から同期信号
を抽出できなくなったり、出力されたアナログ信号のデ
ータ部分の振幅を読み誤る等して、デジタル処理型復調
装置におけるデジタルデータを再生するための必要な精
度を確保できなくなる可能性がある。

【００１６】本発明は、デジタルデータを再生するため
に必要な精度を確保しつつ、１つの総和値に関与する標
本数を削減して、ローパスフィルタの演算負荷を軽減し
たデジタル処理型復調装置を提供することを目的として
いる。

【００１７】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の基本的な
構成の説明図である。図１において、請求項１のデジタ
ル処理型復調装置は、デジタル演算素子を用いてプログ
ラム構成されたローパスフィルタ１１と、ローパスフィ
ルタ１１が入力信号から形成した信号成分に含まれる同
期信号を識別する同期信号検出手段１２と、該同期信号
から得た位相関係に基づいて、前記信号成分から多値の
振幅信号を読取って、該多値の振幅信号から元のデータ
信号を復調するデータ復調手段１３と、を有するデジタ
ル処理型復調装置において、前記同期信号が検知された
後に、前記ローパスフィルタ１１における演算プログラ
ムを変化させて、演算のタップ数を減じる演算調整手段
１４、を設けたものである。

【００１８】請求項２のデジタル処理型復調装置は、請
求項１のデジタル処理型復調装置において、前記演算調
整手段は、前記同期信号が検知された後に、前記ローパ
スフィルタにおける演算プログラムを変化させて、前記
ローパスフィルタのサンプリング周波数を低下させる手
段であるものである。

【００１９】請求項３のデジタル処理型復調装置は、請
求項１のデジタル処理型復調装置において、前記演算調
整手段は、前記同期信号が検知された後に、前記ローパ
スフィルタにおける演算プログラムを変化させて、前記
ローパスフィルタのたたみ込み区間を狭める手段である
ものである。

【００２０】請求項４のデジタル処理型復調装置は、１
つの周波数帯域幅に複数の分割帯域を配置し、それぞれ
同期信号が同期挿入され、それぞれ直交振幅変調され、
それぞれ狭帯域化された複数の通信信号を、前記複数の
分割帯域にそれぞれ割り当てたマルチキャリアＱＡＭ方
式の入力信号から、元のデータ信号を復調するデジタル
処理型復調装置において、前記入力信号を一括して直交
復調し、全部の分割帯域を含む２つの直交成分を抽出す
る直交復調手段と、該２つの直交成分のそれぞれについ
て、９０度位相の異なる正弦波を積算した後に加算、減
算して、前記複数の通信信号の直交成分の１づつに相当
する複数の検波信号を形成する検波手段と、デジタル演
算素子を用いてプログラム構成され、それぞれの前記検
波信号から前記直交成分の１づつを再生する複数のロー
パスフィルタと、抽出された前記直交成分を検知して、
前記同期信号を識別する同期信号検出手段と、該同期信
号から得た位相関係に基づいて、元のデータ信号を復調
するデータ復調手段と、前記同期信号が検知された後
に、前記ローパスフィルタにおける演算プログラムを変
化させて、演算のタップ数を減じる演算調整手段と、を
有するものである。

【００２１】

【作用】本発明のデジタル処理型復調装置は、デジタル
データが多値の振幅信号（振幅データ信号）に変換さ
れ、ローパスフィルターを通じて狭帯域化された通信信
号そのもの、または、通信信号の変調信号を受信して、
元のデジタルデータを再生する。狭帯域化された通信信
号は、その周期的な位相位置に同期信号を配置してお
り、同期信号は、(1) 振幅データ部分で利用されない特
殊な振幅、(2) 振幅データ部分で稀な「連続した複数の
振幅の特別な組合せ」、(3) 複数の分割帯域における信
号ベクトル（振幅と位相）の組合せ、等で構成される。

【００２２】また、ローパスフィルターの出力信号にお
ける多値の振幅信号（振幅データ信号）の読取り点は、
同期信号に位相関係を固定されて、通信信号のナイキス
トポイント間隔で等間隔に連続して配置される。そし
て、少なくとも、ローパスフィルターから出力された時
点において、それぞれの多値の振幅信号の振幅の相対関
係は、送出側における多値の振幅信号の振幅の相対関係
に対応している。

【００２３】図１において、請求項１のデジタル処理型
復調装置では、同期信号検出手段１２は、ローパスフィ
ルタ１１から出力された信号成分の振幅を検知して同期
信号を識別する。例えば、同期信号が複数の分割帯域の
信号ベクトルの組合せで構成される場合、複数の信号ベ
クトルの振幅と位相を検出して、同期信号の固有な組合
せ関係を満たすかどうかを識別する。

【００２４】データ復調手段１３は、同期信号の位相関
係に基づいてローパスフィルタ１１から出力された信号
成分のサンプリングタイミングを調整し、各サンプリン
グ時刻で信号成分の振幅を読み取って、多値のいずれに
相当するかを解読し、元のデータ信号を復元する。例え
ば、多値のデータが信号ベクトルで表現されている場
合、信号ベクトルの振幅と位相を検出して、多値のデー
タのそれぞれが割り当てられた固有な組合せのいずれに
相当するかを識別する。

【００２５】ローパスフィルタ１１は、デジタル演算素
子を所定のプログラムで駆動して構成され、入力された
信号成分から高い周波数の成分を除去する。高い周波数
の成分は、同期信号検出手段１２における同期信号の検
出と、データ復調手段１３におけるデータ信号の復元の
両方にとって邪魔である。ローパスフィルタ１１の出力
におけるそれぞれのナイキストポイントの振幅は、送出
側でデータ信号を多値の振幅信号（振幅データ信号）に
変換した際の、多値の振幅信号の振幅を反映している。

【００２６】一方、演算調整手段１４は、同期信号が検
出された前後で、ローパスフィルタ１１における演算プ
ログラムを変化させ、同期信号が検出された以降の演算
のタップ数を減じる。すなわち、同期信号が検出された
後は、１つの出力値を演算する際に利用する標本値の個
数を削減しており、標本値と定数の掛算数、および積の
加算数が、少なくとも削減された標本値の個数分ずつ削
減される。

【００２７】ローパスフィルタ１１の出力信号は、ナイ
キストポイント、または、その近傍の振幅が正確に再現
されていれば、その振幅によって、元の同期信号と多値
の振幅信号（振幅データ信号）の両方を再生できる。従
って、ナイキストポイント以外のタイミングの出力信号
については、正確に再現されている必要がなく、そもそ
も演算する必要がない。

【００２８】しかし、出力信号のナイキストポイントを
識別するには、同期信号の位相位置を正確に検知する必
要があり、ローパスフィルタ１１の出力信号の中から同
期信号を検知するには、出力信号の振幅を細かい刻みで
精密にサンプリングする必要がある。

【００２９】そこで、ローパスフィルタ１１では、同期
信号が検知されるまでは、出力信号を細かい刻みで精密
にサンプリングするが、同期信号の位相位置が正確に検
知された以降は、検知された同期信号の位相位置を頼り
に、サンプリング数、演算数をともに削減する。

【００３０】演算調整手段１４は、(1) 入力信号のナイ
キストポイント以外の標本値についてローパスフィルタ
ーの演算を省略する、(2) サンプリング周波数を例えば
１／２に削減する、(3) たたみ込み区間を例えば１／２
に圧縮する等の手法を用いて、データ復調手段１３にお
けるデータ再生精度に悪影響を及ぼすことなく、ロパス
フィルターの演算負荷を軽減する。

【００３１】この(1) 〜(3) の手法のうちで、(1) は、
ローパスフィルターの演算回数（タップ数）の削減効果
が最も高く、(2) は、延長された１サンプリング期間内
で演算時期を１まとめにできるので、まとまった長い空
き時間を確保でき、演算素子に対する他の演算の割り振
りが容易である。(3) は、(2) と同程度の演算回数の削
減効果を得られるが、サンプリグ期間が短いままなの
で、演算素子の空き時間に対する他の演算の割り振りは
やや困難である。

【００３２】(2) 、(3) の手法では、入力信号のサンプ
リング位相位置をナイキストポイントの位相位置に関連
づけて実行してもよい。ナイキストポイントの間隔は、
通信規格によって一定に定められているため、原則的に
は、データ部分を挟んで検知される２つの同期信号の間
隔からナイキストポイントの間隔を演算する必要はな
い。しかし、２つの同期信号の間隔を検知してナイキス
トポイントの間隔を補正してサンプリングクロックの精
度を高めてもよい。

【００３３】いずれにせよ、多値の振幅信号（振幅デー
タ信号）の判別に支障をきたさない範囲で、出力信号を
演算するための演算回数を削減できる。ローパスフィル
タ１１の出力信号のナイキストポイントの振幅に対する
影響が小さくて済む標本数の削減方法を選択すれば、デ
ータ復調手段１３における元のデータ信号の復元に悪影
響を及ぼさずに済む。振幅データ信号のナイキストポイ
ントは、同期信号の位相位置さえ判明すれば、例えば、
精密なクロックパルスを用いて正確に識別できる。

【００３４】データ復調手段１３では、同期信号のナイ
キストポイントに位相関係が固定されたデータ信号のナ
イキストポイントにほぼ相当する位相位置でローパスフ
ィルタ１１の出力信号の振幅が読み取られ、ローパスフ
ィルタ１１の出力信号のその他の部分は、再生されるデ
ータ信号に関与することなく捨てられる。従って、ロー
パスフィルタ１１の出力信号は、ナイキストポイントの
位相位置の振幅さえ正確に演算されていれば、その他の
部分については、演算が省略されていても、逆に不要な
成分が追加されていても一向に構わない。

【００３５】ところで、請求項１のデジタル処理型復調
装置は、入力信号を単純に狭帯域化する形式のローパス
フィルタだけでなく、送出側の関数フィルタと受信側の
関数フィルタとが協働して、１段のナイキストフィルタ
の機能を構成する場合にも利用できる。ナイキストフィ
ルタは、符合間干渉の無いローパスフィルタの呼称であ
って、請求項１のローパスフィルタもまた、ナイキスト
フィルタである。

【００３６】すなわち、ナイキストフィルタの周波数特
性関数をＦ（Ｗ）とするとき、送信側の関数フィルタの
周波数特性関数を〔Ｆ（Ｗ）〕^1/2 、受信側の関数フィ
ルタの周波数特性関数を〔Ｆ（Ｗ）〕^1/2 にそれぞれ設
定した場合等にも、演算調整手段を設けて受信側の関数
フィルタの演算タップ数を削減できる。

【００３７】請求項２のデジタル処理型復調装置では、
ローパスフィルタのサンプリング周波数を低下させる手
法によって演算のタップ数を削減する。

【００３８】請求項３のデジタル処理型復調装置では、
ローパスフィルタのたたみ込み区間を狭める手法によっ
て演算のタップ数を削減する。

【００３９】請求項４のデジタル処理型復調装置では、
デジタル演算素子を用いてプログラム構成されたローパ
スフィルタが、データ復調手段の手前で不要な周波数成
分を除去する。ここで、除去される周波数成分の大部分
は、検波手段がマルチキャリアＱＡＭ信号を検波して、
複数の分割帯域の２づつの直交成分を分離する際に発生
する不要な周波数成分である。

【００４０】そして、マルチキャリアＱＡＭ信号から複
数の分割帯域の２づつの直交成分を分離する際に、ま
ず、直交復調手段が中間周波数の同期検波を通じて複数
の分割帯域を含む２つの直交成分に分離し、その後、検
波手段がそれぞれの直交成分について、ベースバンド周
波数での同期検波と相互加算（または減算）を通じて複
数の分割帯域の成分に分離する。

【００４１】ここでは、ローパスフィルタのみならず、
検波手段の全体をも、演算素子を用いたデジタル演算回
路で構成することが可能である。かなり高速の演算素子
の利用を前提とすれば、全部の分割帯域成分に対する同
期検波と相互加算とローパスフィルタの演算とを一体に
プログラム化し得る。

【００４２】ローパスフィルタは、検波手段の出力する
アナログ信号（またはアナログ信号に相当する標本値
群）から、検波手段で同期検波と相互加算を行った際に
発生した２倍の周波数成分を除去する。同期信号検出手
段は、抽出された個々の信号成分の直交成分のそれぞれ
から同期信号を検知する。

【００４３】同期信号は、(1) 信号成分の直交成分に挿
入された特別な振幅、(2) 直交復調された信号成分にお
ける特別な信号ベクトル、(3) 複数の分割帯域から再生
した信号ベクトルの組み合わせ、等で構成され、単独ま
たは経時的な組み合わせによってデータ信号を含む部分
から区別される。

【００４４】データ復調手段は、同期信号から得た位相
関係に基づいて、個々の信号成分の直交成分のそれぞれ
をサンプリングして標本化し、標本値の組み合わせで構
成される信号ベクトルをＱＡＭ逆変換して元のデータ信
号に復調する。

【００４５】演算調整手段は、同期信号が検知された後
にローパスフィルタにおける演算プログラムを変化させ
て、演算のタップ数を減じる。

【００４６】

【実施例】図２は実施例の４マルチキャリア１６ＱＡＭ
受信機の構成の説明図、図３は図２のデジタル信号処理
部のフローチャート、図４はローパスフィルタ設定式プ
ログラムの概念図、図５はナイキストポイントの検出の
説明図、図６は４マルチキャリア１６ＱＡＭデータ通信
の説明図、図７は４マルチキャリア１６ＱＡＭデータ通
信の説明図である。ここで、図４中、(a) はＬＰＦ（ロ
ーパスフィルタ）細密式、(b) はＬＰＦ簡略式、図５
中、(a) は細密なサンプリング、(b) は粗いサンプリン
グ、図６中、(a) はサブキャリアの配置、(b) はデータ
信号の構成、図７中、(a) は同期シンボル、(b) は１６
ＱＡＭデータである。

【００４７】ここでは、同期信号が４つの分割帯域の信
号ベクトルの特別な組合せ（同期シンボル）で構成され
ており、同期シンボルが検出されてナイキストポイント
が判明した後は、デジタル信号処理部におけるサンプリ
ング周波数を低下させて、ローパスフィルタの演算タッ
プ数を削減する。

【００４８】図２において、受信された電波は、ＲＦ回
路２１、中間周波数回路２２を経て中間周波数ｆ_I （角
速度ω_I ）の交流信号に変換されて、ＩＦ帯アナログ直
交復調部２３に入力される。ＩＦ帯アナログ直交復調部
２３は、２つに分けた中間周波数ｆ_I の交流信号にそれ
ぞれ角速度ω_I のｃｏｓ波、−ｓｉｎ波を乗じて、ベー
スバンド帯域の２つの直交成分Ｉ、Ｑを抽出する。

【００４９】２つの直交成分Ｉ、Ｑのアナログ信号は、
それぞれ４つの分割帯域に相当する四種類のアナログ信
号を含む。四種類のアナログ信号は、デジタル信号処理
部２４で分離された後に、デジタル信号処理部２４の最
終段で、それぞれの分割帯域の直交成分ｉ、ｑの組み合
わせを１６ＱＡＭ逆変換して、元のデジタルデータが再
生される。

【００５０】デジタル信号処理部２４に入力された２つ
の直交成分Ｉ、Ｑのアナログ信号は初段ＳＩ、ＳＱで周
期的に振幅を計測されて二進数の標本値に変換される。
すなわち、サンプリングされる。デジタル信号処理部２
４では、この標本値を用いた段階的な複数の演算プロセ
スを通じて、最終段におけるデータ再生までが時系列的
に遂行される。デジタル信号処理部２４は、実際には、
高速の演算素子とメモリを中心にして構成され、図２に
図示された回路は、処理プログラムにおける演算式を概
念的に書き直したものである。また、検波用のｃｏｓ
波、−ｓｉｎ波等も標本値としてメモリから選択され、
使用されている。

【００５１】デジタル信号処理部２４では、サンプリン
グした直交成分Ｉを２つに分けてそれぞれに角速度
ω_S 、３ω_S のｃｏｓ波、−ｓｉｎ波を乗じる。そし
て、４種類の出力のそれぞれに、直交成分Ｑを２つに分
けてそれぞれ角速度ω_S 、３ω_S のｃｏｓ波、−ｓｉｎ
波を乗じた４種類の出力のそれぞれを加算、減算して、
４つの分割帯域の２つの直交成分の１づつを含む８種類
の信号成分に分離される。

【００５２】８種類の信号成分は、それぞれローパスフ
ィルタＦ１〜Ｆ８を通じて、８種類の信号成分を分離す
る過程で発生した２倍周波数の成分を除去される。この
ようにして、４つの分割帯域の２づつの直交成分ｉ１〜
ｉ４、ｑ１〜ｑ４が抽出される。８種類の直交成分ｉ１
〜ｉ４、ｑ１〜ｑ４は、データ再生部２５および同期シ
ンボル検知部２６に入力される。

【００５３】データ再生部２５は、同期シンボル検知部
２６で検知された同期シンボルの位相状態に基づいてナ
イキストポイントを求め、ナイキストポイントごとに直
交成分ｉ１〜ｉ４、ｑ１〜ｑ４の振幅値を読み取り、図
７(b) に示される１６ＱＡＭ逆変換を行って元のデジタ
ルデータを再生する。

【００５４】なお、デジタル信号処理部２４では、二値
の標本値を用いた演算でプログラムが進行しており、説
明上、連続したアナログ信号やアナログ振幅の形式で取
り扱っても、実際には、８種類の信号成分の振幅値も、
直交成分ｉ１〜ｉ４、ｑ１〜ｑ４の振幅値も、サンプリ
ング間隔でとびとびに現れる二値の標本値の形式で処理
されている。

【００５５】同期シンボル検知部２６は、直交成分ｉ１
〜ｉ４、ｑ１〜ｑ４の振幅値の組み合わせが一定の関係
にあるか否かを検知する。すなわち、等価的には、直交
成分ｉ１、ｑ１の組み合わせから得られる信号ベクトル
と、直交成分ｉ２、ｑ２の組み合わせから得られる信号
ベクトルと、直交成分ｉ３、ｑ３の組み合わせから得ら
れる信号ベクトルと、直交成分ｉ４、ｑ４の組み合わせ
から得られる信号ベクトルと、が図７(a) に示される特
別な位相および振幅の関係にあるか否かを識別する。

【００５６】そして、デジタル信号処理部２４のローパ
スフィルタＦ１〜Ｆ８における演算式および初段ＳＩ、
ＳＱにおけるサンプリング条件は、同期シンボルが検出
されるまでは精密な条件で設定されるが、同期シンボル
が検出された後は、同期シンボルの位相関係を加味した
簡略な条件に変更される。

【００５７】図３において、デジタル信号処理部２４で
は、同期シンボルからナイキストポイントが識別される
までは、ステップ３２で、初段ＳＩ、ＳＱにおける高い
周波数の精密なサンプリングと、この精密なサンプリン
グに基づいて定めたローパスフィルタＦ１〜Ｆ８におけ
る細密な演算式とが設定される。しかし、同期シンボル
からナイキストポイントが識別されて、正常なデータ再
生が開始されると、ステップ３１で、初段ＳＩ、ＳＱに
おける低い周波数の粗いサンプリングと、この粗いサン
プリングに基づいて定めたローパスフィルタＦ１〜Ｆ８
における粗い演算式とが設定される。

【００５８】図４において、デジタル信号処理部２４の
ローパスフィルタＦ１〜Ｆ８における演算プログラムが
概念的に図示される。ここで、(a) の細密な演算式で
は、高いサンプリング周波数に相当する短い遅延４１
と、遅延４１ごとの多数の積算４２とが配置される。一
方、(b) の粗い演算式では、低いサンプリング周波数に
相当する長い遅延４３と、遅延４３ごとの小数の積算４
４とが配置される。

【００５９】図５において、同期シンボルからナイキス
トポイントを求める際に、最初は入力波形上のどこにナ
イキストポイントが位置するか不明であるから、(a) の
細密なサンプリングを実施して、ナイキストポイントの
位相位置を正確に認知する必要がある。

【００６０】しかし、一度、同期シンボルが識別されて
ナイキストポイントの位相位置が判明すれば、ナイキス
トポイント同士の間隔は予め判っているから、ナイキス
トポイントに位相関係を固定した正確なクロックを用い
て、今度は、(b) の粗いサンプリングによる標本値の補
間演算でナイキストポイントの位相位置を正確に求める
ことができる。例えば、(b) の、の標本値から１つ
目のナイキストポイントの振幅が求まり、、の標本
値から２つ目のナイキストポイントの振幅が求まる。そ
して、必要のないの標本値については演算する必要が
ない。

【００６１】図６(a) において、自動車無線に応用され
る４マルチキャリア１６ＱＡＭデータ通信に割り当てら
れた電波のチャンネル幅は２５ｋHzで、中心周波数ｆ_C
を中心とする１８ｋHzの帯域に４つのサブキャリア（分
割帯域）Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４が配置される。サブキ
ャリアＣ２、Ｃ３は、中心周波数ｆ_C からｆ_S 外れた中
心周波数、サブキャリアＣ１、Ｃ４は、中心周波数ｆ_C
から３ｆ_S 外れた中心周波数に設定される。

【００６２】図６(b) において、４つのサブキャリアＣ
１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４には、それぞれ１６ＱＡＭ変調さ
れた振幅信号を狭帯域化したアナログ信号が含まれ、ア
ナログ信号におけるデータ部Ｄ１〜Ｄ４の間隔に、同期
ベクトルＳ１〜Ｓ４がそれぞれ周期的に挿入される。デ
ータ部Ｄ１〜Ｄ４は、数１０個の１６ＱＡＭデータを含
む。同期ベクトルＳ１〜Ｓ４は、同期シンボルを構成す
る。

【００６３】図７(a) において、同期シンボルは、同期
ベクトルＳ１〜Ｓ４の組み合わせを検知して識別され
る。同期ベクトルＳ１〜Ｓ４は、ほぼ等しい振幅と特定
の位相関係を有する。図２のデジタル信号処理部２４の
同期シンボル検知部２６では、直交成分ｉ１〜ｉ４、ｑ
１〜ｑ４の組み合わせを識別して、等価的に、同期ベク
トルの振幅と位相関係を検知する。

【００６４】図７(b) において、図６(b) のデータ部Ｄ
１〜Ｄ４の数１０個の１６ＱＡＭデータは、直交成分ｉ
１〜ｉ４と、直交成分ｑ１〜ｑ４とを組み合わせた信号
ベクトルとして構成される。信号ベクトルの振幅と位相
の組み合わせは１６種類（４ビット）のデジタルデータ
の１つ１つに相当する。例えば、ベクトルｄ１には００
１０、ベクトルｄ２には１１００が割り当てられる。

【００６５】図２のデジタル信号処理部２４のデータ再
生部２５では、直交成分ｉ１、ｑ１の組み合わせからサ
ブキャリアＣ１の信号ベクトル、直交成分ｉ２、ｑ２の
組み合わせからサブキャリアＣ２の信号ベクトル、直交
成分ｉ３、ｑ３の組み合わせからサブキャリアＣ３の信
号ベクトル、直交成分ｉ４、ｑ４の組み合わせからサブ
キャリアＣ４の信号ベクトルが識別され、それぞれ４ビ
ット、合計１６ビットのデジタルデータにデコードされ
る。

【００６６】本実施例では、同期シンボルが検出された
以降（正確にはナイキストポイントの検知後）にサンプ
リング周波数を低下させたが、サンプリング周波数を一
定にしたままたたみ込み区間を短くしたり、ナイキスト
ポイント以外の演算を削除する等の手法を用いて、ロー
パスフィルタＦ１〜Ｆ４の演算タップ数を削減してもよ
い。

【００６７】たたみ込み区間を短くする場合、図３のス
テップ３１は、短縮したたたみ込み区間の演算式の設
定、ステップ３２は、元のたたみ込み区間の演算式の設
定にそれぞれ置き換えられる。たたみ込み区間を短くす
れば符合間干渉が多少発生するが、ナイキストポイント
が判明していれば、許容範囲内でたたみ込み区間を短く
することができる。

【００６８】本実施例では、４つの分割帯域の信号ベク
トルの振幅と位相の相対条件が同期シンボルの条件に一
致する場合を同期シンボルと判定しているため、あるタ
イミングで入力された４つの分割帯域の振幅データ信号
の組合せを同期シンボルと誤認識する可能性もある。し
かし、このような条件の一致は稀なため、実用上は問題
とならず、また、問題となるようであれば、同期シンボ
ルを数回連続して送出し、複数の同期シンボルの組合せ
で同期を確保してもよい。

【００６９】

【発明の効果】請求項１〜３のデジタル処理型復調装置
によれば、受信を開始した直後の通常はごく短い時間間
隔についてはローパスフィルタの演算負荷が大きいが、
受信期間の大部分を占める同期信号の検出後（あるいは
同期信号に基づいたナイキストポイントの検出後）のデ
ータ出力期間には、ローパスフィルタの演算負荷が軽減
される。従って、節約された分だけ、デジタル演算素子
の余力を他の演算用途により多く振り向けることができ
る。

【００７０】従って、デジタル演算素子として、比較的
に低速度で安価なデジタル演算素子を利用でき、この場
合でも、デジタル演算素子を、振幅信号の検波や復調、
スィッチコントロール、表示素子の制御等、ローパスフ
ィルタの演算以外の種々の演算用途にも共用できる。こ
れにより、受信機の小型化、軽量化、低コスト化が促進
される。

【００７１】また、ローパスフィルタにおける演算の簡
略化によって、同期信号の検知やデータ再生に悪影響を
及ぼす心配もない。すなわち、受信機の受信性能はその
まま維持される。

【００７２】請求項４のデジタル処理型復調装置によれ
ば、例えば、４マルチチャンネル１６ＱＡＭデジタルデ
ータ通信の受信機におけるデジタル演算素子の負荷が大
幅に軽減される。１６ＱＡＭのアナログ信号からデジタ
ルデータを再生するために必要な精度を確保しつつ、８
個のローパスフィルタの演算負荷がそれぞれ軽減される
から、デジタル演算素子に要求される演算速度は大幅に
緩和される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本的な構成の説明図である。

【図２】実施例の４マルチキャリア１６ＱＡＭ受信機の
構成の説明図である。

【図３】図２のデジタル信号処理部のフローチャートで
ある。

【図４】図２のローパスフィルタに設定される演算式プ
ログラムの概念図である。

【図５】ナイキストポイントの検出の説明図である。

【図６】実施例における４マルチキャリア１６ＱＡＭデ
ータ通信の説明図である。

【図７】実施例における４マルチキャリア１６ＱＡＭデ
ータ通信の説明図である。

【符号の説明】

１１ ローパスフィルタ １２ 同期信号検出手段 １３ データ復調手段 １４ 演算調整手段

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04L 27/00 - 27/38 H04J 11/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 デジタル演算素子を用いてプログラム構
   成されたローパスフィルタ（１１）と、 ローパスフィルタ（１１）が入力信号から形成した信号
   成分に含まれる同期信号を識別する同期信号検出手段
   （１２）と、 該同期信号から得た位相関係に基づいて、前記信号成分
   から多値の振幅信号を読取って、該多値の振幅信号から
   元のデータ信号を復調するデータ復調手段（１３）と、
   を有するデジタル処理型復調装置において、 前記同期信号が検知された後に、前記ローパスフィルタ
   （１１）における演算プログラムを変化させて、演算の
   タップ数を減じる演算調整手段（１４）、を設けたこと
   を特徴とするデジタル処理型復調装置。
2. 【請求項２】 請求項１のデジタル処理型復調装置にお
   いて、前記演算調整手段は、前記同期信号が検知された
   後に、前記ローパスフィルタにおける演算プログラムを
   変化させて、前記ローパスフィルタのサンプリング周波
   数を低下させる手段であることを特徴とするデジタル処
   理型復調装置。
3. 【請求項３】 請求項１のデジタル処理型復調装置にお
   いて、前記演算調整手段は、前記同期信号が検知された
   後に、前記ローパスフィルタにおける演算プログラムを
   変化させて、前記ローパスフィルタのたたみ込み区間を
   狭める手段であることを特徴とするデジタル処理型復調
   装置。
4. 【請求項４】 １つの周波数帯域幅に複数の分割帯域を
   配置し、それぞれ同期信号が同期挿入され、それぞれ直
   交振幅変調され、それぞれ狭帯域化された複数の通信信
   号を、前記複数の分割帯域にそれぞれ割り当てたマルチ
   キャリアＱＡＭ方式の入力信号から、元のデータ信号を
   復調するデジタル処理型復調装置において、 前記入力信号を一括して直交復調し、全部の分割帯域を
   含む２つの直交成分を抽出する直交復調手段と、 該２つの直交成分のそれぞれについて、９０度位相の異
   なる正弦波を積算した後に加算、減算して、前記複数の
   通信信号の直交成分の１づつに相当する複数の検波信号
   を形成する検波手段と、 デジタル演算素子を用いてプログラム構成され、それぞ
   れの前記検波信号から前記直交成分の１づつを再生する
   複数のローパスフィルタと、 抽出された前記直交成分を検知して、前記同期信号を識
   別する同期信号検出手段と、 該同期信号から得た位相関係に基づいて、元のデータ信
   号を復調するデータ復調手段と、 前記同期信号が検知された後に、前記ローパスフィルタ
   における演算プログラムを変化させて、演算のタップ数
   を減じる演算調整手段と、を有することを特徴とするデ
   ジタル処理型復調装置。