JP3679356B2

JP3679356B2 - 検波回路

Info

Publication number: JP3679356B2
Application number: JP2001296114A
Authority: JP
Inventors: 英之土門
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2001-09-27
Filing date: 2001-09-27
Publication date: 2005-08-03
Anticipated expiration: 2021-09-27
Also published as: JP2003110637A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多値ＦＳＫ信号を並列受信して得られた複数の信号の振幅レベルの大小により多値を示す通信方式の、受信装置で用いられる検波回路、およびその検波回路の備える回路に関し、信号の復調精度の向上を可能とする技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＦＳＫ方式の受信装置では、並列送信された搬送周波数の異なる複数の信号の所定タイミング（復調タイミング）における振幅レベルの大小判別結果によって多値信号（例えば２値信号）が取得される。ここで従来の２値ＦＳＫ方式の受信装置に設けられる検波回路３０について図面を参照して説明する。図３は、検波回路３０のブロック図、また図４は、検波回路３０におけるベースバンド信号の信号波形を示す図である。
【０００３】
図３に示すように、２値ＦＳＫ信号は、ベースバンド信号抽出部３２において二つのベースバンド信号に分離される。ベースバンド信号抽出部３２は、二つの並列な回路（バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）３４、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３６等を含む）を備え、それぞれ周波数チャネル（搬送周波数帯域）の割り当てられたベースバンド信号が抽出される。抽出されたベースバンド信号は判定回路３８に入力され、ここで振幅レベルの大小比較に基づいて２値の復調データが取得される。
【０００４】
図４に示すように、この判定回路３８では、復調タイミングＴｎ（ｎ＝１，２，・・・）での各信号の振幅レベルに基づいて復調データが取得される。例えば、ベースバンド信号ａの振幅レベルがベースバンド信号ｂより高い復調タイミングＴ１では復調データ（２値化信号）として「０」が取得され、逆にベースバンド信号ａの振幅レベルがベースバンド信号ｂより低い復調タイミングＴ２では復調データとして「１」が取得される。
【０００５】
復調タイミングは、ベースバンド信号のうちいずれか一方から取得される。例えば図３の検波回路３０では、ベースバンド信号ｂが２値化回路４０において２値化され、タイミング再生回路４２において、その２値化された信号のエッジ（立ち上がりおよび立ち下がり）の中間となるタイミングとして復調タイミングが取得される。
【０００６】
ところで、多値ＦＳＫ方式（例えば４値ＦＳＫ方式あるいは８値ＦＳＫ方式等）の場合には、複数のベースバンド信号のうち復調タイミングにおいて最大の振幅を持つ信号が抽出され、その信号から復調データが取得される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の検波回路では、復調タイミングにおいてベースバンド信号にノイズが混入していると、判定回路において誤判定が生じ、正確に復調することができなくなってしまうおそれがある。
【０００８】
また、多値ＦＳＫ方式の場合に復調タイミングにおいてベースバンド信号にノイズが混入していると、その復調タイミングの振幅レベルに基づいて判定対象とする信号の抽出が行われる分、さらに復調精度が悪化してしまうおそれがある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる振幅レベル判別回路は、多値ＦＳＫ信号を並列受信して得られた複数の信号の振幅レベルの大小により多値を示す通信方式において、復調タイミングにおける該複数の信号のうち二つの信号の振幅レベルの大小を判別する振幅レベル判別回路であって、復調タイミングに対して複数設定されたシンボル周期内の信号取得タイミングのそれぞれで二つの信号の振幅レベルを比較し、二つの信号のうち、所定の復調タイミングに対し振幅レベルの大きい信号取得タイミング数が多い方の信号を、その復調タイミングにおける振幅レベル大の信号と判定する。
【００１０】
こうすれば、複数の信号取得タイミングにおいて振幅レベルの判定が行われるため、復調タイミングのみで振幅レベルの判定が行われる場合に比して、ノイズ混入による影響を受けにくくなり、復調精度が向上する。
【００１１】
また、本発明にかかる振幅レベル判別回路は、信号対抽出回路を有し、信号対抽出回路は、多値ＦＳＫ信号を並列受信して得られた複数の信号の振幅レベルの大小により多値を示す通信方式において、並列送信された複数の信号から振幅レベルの大小判別を行う二つの信号を抽出する信号対抽出回路であって、前記複数の信号のうち、所定の復調タイミングに対して設定されたシンボル周期内の複数の信号取得タイミングにおける振幅レベルの信号毎の合計値が高い側から二つの信号を、振幅レベルの大小判別を行う二つの信号として抽出する。
【００１２】
こうすれば、複数の信号取得タイミングでの各信号の振幅レベルに基づいて振幅レベルの判別対象とする信号の抽出が行われるため、従来のように復調タイミングのみの振幅レベルに基づいて振幅レベルの判別対象とする信号の抽出が行われる場合に比して、ノイズ混入による影響を受けにくくなり、復調精度が向上する。
【００１３】
また、本発明にかかる復調タイミング取得回路は、多値ＦＳＫ信号を並列受信して得られた複数の信号の振幅レベルの大小により多値を示す通信方式において、復調タイミングを算出する復調タイミング取得回路であって、上記振幅レベル判別回路または上記信号対抽出回路において設定された前記複数の信号取得タイミングでの振幅レベルに基づいて、復調タイミングを算出する。
【００１４】
こうすれば、上記振幅レベル判別回路あるいは信号対抽出回路で用いるデータ（すなわち、信号取得タイミングで取得された各信号の振幅レベル）に基づいて復調タイミングを算出する分、それが別のサンプリングタイミングで取得された振幅レベルに基づいて算出される場合に比して、回路構成をより簡素化することができるとともに、復調処理をより迅速に行うことができるようになる。
【００１５】
また、本発明にかかる検波回路は、多値ＦＳＫ信号を並列受信して得られた複数の信号の振幅レベルの大小により多値を示す通信方式において、信号検波を行う検波回路であって、上記復調タイミング取得回路と、前記信号対抽出回路で抽出された二つの信号について、復調タイミング取得回路で設定された信号取得タイミングでの振幅レベルに基づいて、復調タイミングにおける振幅レベルの大小を判別する、上記信号対抽出回路を有する上記振幅レベル判別回路と、を備える。
【００１６】
こうすれば、信号対抽出回路と振幅レベル判別回路とで、信号対の抽出および振幅レベル判別の元となるデータ（例えば、信号取得タイミング、あるいは信号取得タイミングで取得された各信号の振幅レベル等）を共用することができるから、その分、回路構成をより簡素化することができるとともに、復調処理をより迅速に行うことができるようになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態にかかる検波回路１０のブロック図、また図２は、検波回路１０におけるベースバンド信号の波形を示す図である。
【００１８】
図１に示す検波回路１０は、４つの周波数チャネルの信号としての４値ＦＳＫ信号から復調データを取得する回路の一例である。この検波回路１０では、まずベースバンド信号抽出回路１２によって各チャネルのベースバンド信号（ａ〜ｄ）が抽出され、次いで信号対抽出回路１４によってそれら４つの信号から振幅レベル判別を行うための二つの信号が選択され、次いで振幅レベル判別回路１６によって選択された二つの信号の振幅レベルの大小が判定され、最後にビット変換部１８によって復調データが取得される。またタイミング算出回路２０は、ベースバンド信号の振幅レベルの変動に基づいて復調タイミングを算出する。信号対抽出回路１４および振幅レベル判別回路１６には、タイミング算出回路２０で取得されたタイミング（復調タイミングあるいは信号取得タイミング）を示す情報が入力される。
【００１９】
４値ＦＳＫ信号は、Ａ／Ｄ変換器２２でディジタル信号に変換された後、ベースバンド信号抽出回路１２に入力される。Ａ／Ｄ変換器２２を備えることで、これ以降の処理を制御回路（例えばＤＳＰ等）において所定のプログラムに従ったディジタル処理として行うことができるようになる。ベースバンド信号抽出回路１２は、並列に四つの回路（バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２４、およびローパスフィルタ（ＬＰＦ）２６等含む）を備え、各周波数チャネル（搬送周波数帯域）の四つのベースバンド信号（ａ〜ｄ）を抽出する。
【００２０】
なお、本実施形態では、信号取得タイミング（ｔ０，ｔ１，ｔ２）は復調タイミングに対応して複数設定され、かつシンボル周期（シンボル時間）Ｓ以内に設定される。例えば、図２に示す例では、タイミングｔ０は復調タイミングＴ_nと同じとなっており、また、Ｔ_nより前のタイミングｔ１および後のタイミングｔ２はそれぞれ、t1 = t0 + (1/3)・S、t2 = t0 - (1/3)・Sとなっている。この例の場合、ｔ０とｔ２との間隔は(2/3)・Sとなっている。
【００２１】
信号対抽出回路１４は、複数の信号取得タイミングにおける振幅レベルの信号毎の合計値が高い側から二つの信号を、振幅レベルの大小判別の対象とする二つの信号として抽出する。より具体的には、図２の例の場合、ベースバンド信号（ａ〜ｄ）毎に、上記信号取得タイミング（ｔ０，ｔ１，ｔ２）における振幅レベルの合計値（Ｌａ〜Ｌｄ）が取得される。そして、それら合計値（Ｌａ〜Ｌｄ）のうち二つの和が最大となる組み合わせに対応するベースバンド信号の組が、上記二つの信号として抽出される。ベースバンド信号（ａ〜ｄ）が四つの場合、合計値（Ｌａ〜Ｌｄ）のうち二つの和の組み合わせは、L1 = La + Lb、L2 = La + Lc、L3 = La + Ld、L4 = Lb + Lc、L5 = Lb + Ld、およびL6 = Lc + Ldの、合計６通りとなる。図２の例の場合には、ベースバンド信号ａの振幅レベル（Ｌａ０，Ｌａ１，Ｌａ２）の合計値Ｌａとベースバンド信号ｃの振幅レベル（Ｌｃ０，Ｌｃ１，Ｌｃ２）の合計値Ｌｃとの組み合わせにおける合計値の和Ｌｃ（= La + Lc）がこれら六つの中で最大となるため、上記二つの信号としてベースバンド信号ａとベースバンド信号ｃとが抽出される。上述したように、上記二つの信号を、複数の信号取得タイミングでの振幅レベルを用いて抽出することで、復調タイミングでの振幅レベルのみから抽出処理を行っていた場合に比して、その処理の元とするデータに対するノイズの影響が低減され、判別精度が向上する。なお、この信号対の抽出は、復調タイミング毎に行われる。
【００２２】
振幅レベル判別回路１６は、信号取得タイミングのそれぞれで、信号対抽出回路１４によって抽出された二つの信号の振幅レベルを比較し、二つの信号のうち、所定の復調タイミングに対し振幅レベルの大きい信号取得タイミング数が多い方の信号を、その復調タイミングにおける振幅レベル大の信号と判定する。図２の例の場合、抽出されたベースバンド信号ａおよびベースバンド信号ｃについて、各信号取得タイミング（ｔ０，ｔ１，ｔ２）でそれらの振幅レベル（Ｌａ０，Ｌａ１，Ｌａ２、およびＬｃ０，Ｌｃ１，Ｌｃ２）を比較すると、タイミングｔ１およびｔ０ではベースバンド信号ａの振幅レベルの方が大きく、タイミングｔ２ではベースバンド信号ｃの振幅レベルの方が大きい。すなわちこの場合には、複数の信号取得タイミング（ｔ０，ｔ１，ｔ２）のうち、振幅レベル大となるタイミングの数は、ベースバンド信号ａ（２回）の方が、ベースバンド信号ｃ（１回）より多い。したがってこの場合には、振幅レベル判別回路１６は、信号取得タイミング（ｔ０，ｔ１，ｔ２）の対応する復調タイミングＴ_nについては、ベースバンド信号ａの方が、ベースバンド信号ｃより、振幅レベルが大きいと判別する。このように、二つの信号の振幅レベルを、複数の信号取得タイミングでの振幅レベルを用いて判別することで、復調タイミングでの振幅レベルのみから大小判別を行っていた場合に比して、その処理の元とするデータに対するノイズの影響が低減され、判別精度が向上する。なお、ここでの大小判別のため、信号取得タイミングは奇数設定するのが望ましい。
【００２３】
この判別の際、振幅レベル判別回路１６は、各信号取得タイミングにおける比較結果を数値化（コード化）する。より具体的には、図２に示すような三つの信号取得タイミング（ｔ０，ｔ１，ｔ２）が設定された場合、各タイミングでの比較結果（０または１）を時間の順序に並べた３ビットのデータが生成される。例えば、信号取得タイミングｔ１，ｔ０，ｔ２（時間順）に対する比較結果が、それぞれ「１」，「０」，「１」であった場合、判別結果を示す判別結果コードとして「１０１」が取得される。この判別結果コードはさらに１０進数化してもよい（例えば「１０１」に対しては「５」）。そして振幅レベル判別回路１６は、この判別結果コードを用いて復調タイミングにおける大小判別を行うことができる。この場合には振幅レベル判別回路１６は、判別結果コード毎の大小判別結果を予め取得して（さらに例えば記憶部（図示せず）に格納して）おき、比較結果から取得した判別結果コードから（例えばその記憶部を参照して）それに対応する大小判別結果を取得する。例えば、図２の例の場合については、判別結果コードが、「１１１」，「１１０」，「１０１」，「０１１」の場合は、復調タイミングにおいてはベースバンド信号ｃの振幅レベルがベースバンド信号ａより大きいと判別され、また判別結果コードが、「０００」，「００１」，「０１０」，「１００」の場合は、復調タイミングにおいてはベースバンド信号ａの振幅レベルがベースバンド信号ｃより大きいと判別される。
【００２４】
振幅レベル判別回路１６により取得された各復調タイミングでの判別結果はビット変換部１８に入力され、ここから復調データが出力される。より具体的には、例えば、ベースバンド信号ａがベースバンド信号ｃより大きいときは「０」、ベースバンド信号ａがベースバンド信号ｃより小さいときは「１」と規定されていた場合には、ビット変換部１８は、判別結果からその規定に応じた２値の復調データ（２値信号）を取得して、これを出力する。
【００２５】
タイミング算出回路２０は、振幅レベル判別回路１６において設定された複数の信号取得タイミングでの振幅レベルに基づいて、復調タイミングを算出する。すなわち本実施形態にかかる検波回路１０は、複数の信号取得タイミングにおける振幅レベルの経時変化によって、シンボルの変化点（時刻；タイミング）を検出し、そのシンボル変化点に応じた復調タイミングを算出するのである。より具体的には、例えば、振幅レベル判別回路１６は、取得した上記判別結果コードに基づいて、復調タイミングを制御するためのタイミング制御情報を取得する。上記３ビットの例の場合、振幅レベル判別回路１６は、
Ａ）判別結果コードが「０００」または「１１１」である場合には、複数の信号取得タイミング間にはシンボル変化点は存在しておらず、この場合にはタイミングの補正（位相補正）が必要無い（誤差無し）と判別し、
Ｂ）また判別結果コードが「１００」または「０１１」の場合には、一番目と二番目の信号取得タイミングの間にシンボル変化点が存在するから、この場合には遅れ補正が必要（進み誤差有り）と判別し、
Ｃ）また判別結果コードが「００１」または「１１０」の場合には、二番目と三番目の信号取得タイミングの間にシンボル変化点が存在するから、この場合には進み補正が必要（遅れ誤差有り）と判別する。なお、判別結果コードが「１０１」または「０１０」の場合には、タイミングの誤差判別不能として、この場合にはタイミング制御は行わないようにする。そして振幅レベル判別回路１６は、タイミング制御内容あるいはタイミング誤差判別結果を示すタイミング制御情報をタイミング算出回路２０に送信する。
【００２６】
そしてタイミング算出回路２０は、受け取った上記タイミング制御情報が、
Ａ）補正不要（あるいは誤差無し）を示す場合には、次の復調タイミングＴ_n+1を、T_n+1= T_n+ S（Ｓ：シンボル周期）とし、
Ｂ）遅れ補正（あるいは進み誤差有り）を示す場合には、T_n+1= T_n+ S + ΔT（ΔＴ：調整時間；例えば(1/10)・S）とし、
Ｃ）進み補正（あるいは遅れ誤差有り）を示す場合には、T_n+1= T_n+ S - ΔTとする。
このように、振幅レベル判別回路１６において設定された複数の信号取得タイミングでの振幅レベルに基づいて、復調タイミングを算出することで、信号およびそれを取得する回路を共用することができる分、回路構成をより簡素化しかつ処理をより迅速に行うことができるようになる。なお、ここでは、振幅レベル判別回路１６において復調タイミングの検出（または誤差判別）を行ったが、これに替えて、タイミング算出回路２０において復調タイミングの検出（または誤差判別）を行うようにしてもよい。この場合には、例えば、振幅レベル判別回路１６からタイミング算出回路２０に向けて上記判別結果コードが送信される。
【００２７】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されない。例えば、信号対抽出回路において取得した振幅レベルデータによって、振幅レベルの大小判別、復調タイミングの検出（または誤差判別）、および復調タイミングの算出を行ってもよい。この場合、信号対抽出回路は、取得した振幅レベルデータを、これらの処理を行う各回路からアクセス可能な記憶部に格納するようにしてもよい。また、信号取得タイミングの設定（その数およびタイミング等）についても上記例には限られない。さらに本発明は、４値以外の多値変調方式、ＦＳＫ方式以外にも適用可能であることは言うまでもない。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複数の信号取得タイミングにおいて振幅レベルの判定が行われるため、ノイズ混入による影響を受けにくくなり、復調精度が向上する。また、複数の信号から振幅レベル判別の対象とする二つの信号を抽出する場合にも、複数の信号取得タイミングでの各信号の振幅レベルに基づいて信号対の抽出が行われるため、ノイズ混入による影響を受けにくくなり、復調精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる検波回路の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態にかかる検波回路におけるベースバンド信号の波形を示す図である。
【図３】従来の検波回路の構成を示すブロック図である。
【図４】従来の検波回路におけるベースバンド信号の波形を示す図である。
【符号の説明】
１０検波回路、１２ベースバンド信号抽出回路、１４信号対抽出回路、
１６振幅レベル判別回路、１８ビット変換部、２０タイミング算出回路、
Ｔ_n，Ｔ_n+1 復調タイミング、ｔ０，ｔ１，ｔ２信号取得タイミング。

Claims

多値ＦＳＫ信号を並列受信して得られた複数の信号の振幅レベルの大小により多値を示す通信方式において、復調タイミングにおける該複数の信号のうち二つの信号の振幅レベルの大小を判別する振幅レベル判別回路であって、
前記複数の信号のうち、所定の復調タイミングに応じて設定されたシンボル周期内の複数の信号取得タイミングにおける振幅レベルの信号毎の合計値が高い側から二つの信号を、振幅レベルの大小判別を行う二つの信号として抽出する信号対抽出回路を有し、
前記信号対抽出回路からの二つの信号の振幅レベルを比較し、二つの信号のうち、所定の復調タイミングに対し振幅レベルの大きい信号取得タイミング数が多い方の信号を、その復調タイミングにおける振幅レベル大の信号と判定することを特徴とする振幅レベル判別回路。
多値ＦＳＫ信号を並列受信して得られた複数の信号の振幅レベルの大小により多値を示す通信方式において、復調タイミングを算出する復調タイミング取得回路であって、
請求項１の振幅レベル判別回路の信号対抽出回路において設定された前記複数の信号取得タイミングでの振幅レベルに基づいて、復調タイミングを算出することを特徴とする復調タイミング取得回路。
多値ＦＳＫ信号を並列受信して得られた複数の信号の振幅レベルの大小により多値を示す通信方式において、信号検波を行う検波回路であって、
請求項１に記載の信号対抽出回路と、
請求項２に記載の復調タイミング取得回路と、
前記信号対抽出回路で抽出された二つの信号について、復調タイミング取得回路で設定された信号取得タイミングでの振幅レベルに基づいて、復調タイミングにおける振幅レベルの大小を判別する、請求項１に記載の振幅レベル判別回路と、
を備えることを特徴とする検波回路。