JP4024602B2 - Sample rate converter and receiver using the same - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力サンプル列をこれと異なるサンプル周期を持つ出力サンプル列に変換するサンプルレートコンバータ、及び、これを用いた受信機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
デジタル信号を取り扱う種々の用途において、サンプルレートコンバータが用いられている。例えば、デジタル受信機においてサンプルレートコンバータが用いられている。
【0003】
デジタル受信機では、一般的に、アナログIF(中間周波数)信号をあるサンプリング周期でA/D変換したデータに対して下方周波数変換を施して離散的ベースバンド信号を生成し、更に同データをベースバンド内に配置されている単数又は複数の搬送波周波数の整数倍(普通は2の指数乗倍)のレートに再同期させるべく、サンプルレートコンバータを用いてサンプル補間処理を行っている。
【0004】
その際、サンプルレートが互いに素の関係で表されるような場合には、従来の技術では、主に多項式補間フィルタと呼ばれる信号処理の方法を用いてレート変換を実現している。この点は、デジタル受信機のみならず他の装置において用いられるサンプルレートコンバータについても同様である。
【0005】
ここで、図4に、多項式補間フィルタによる入力サンプルと出力サンプルとの関係を示す。図5に、補間次数Nが2の場合の多項式補間フィルタの一例を示す。図4において、an−2,an−1,a,an+1は入力サンプル、Xn−2,Xn−1,X,Xn+1は入力サンプルan−2,an−1,a,an+1のサンプリングタイミング、bは出力サンプル、Xは出力サンプルbのサンプリングタイミング、Tは入力サンプル周期、μは出力サンプルbのサンプリングタイミングのその直前の入力サンプルからのオフセット時間である。図5において、1〜3は補間係数、4,5は加算器、6,7は乗算器、Δは、前記オフセット時間μを入力サンプル周期T1で正規化した値μ/T1である。
【0006】
多項式補間フィルタでは、ある任意でかつ固定(常に一定)の数の入力サンプルから、各補間点上の中間量を線形的に求めている。
【0007】
図6は、多項式補間フィルタについて、補間方程式の次数Nが3で、かつ、サンプルレートの変換レート(=入力サンプル周期/出力サンプル周期)が5/6の場合における、入力サンプルのサンプリングタイミングと、出力サンプルのサンプリングタイミングと、各出力サンプルの補間処理範囲期間との関係を示す図である。ここで、ある出力サンプルの補間処理範囲期間は、当該期間内に属する入力サンプルのデータを用いて補間処理を行うことにより当該出力サンプルのデータを得ることを示すものである。
【0008】
図7は、多項式補間フィルタについて、補間方程式の次数Nが2で、かつ、サンプルレートの変換レート(=入力サンプル周期/出力サンプル周期)が5/6の場合における、入力サンプルのサンプリングタイミングと、出力サンプルのサンプリングタイミングと、各出力サンプルの補間処理範囲期間との関係を示す図である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、多項式補間フィルタでは、入力サンプルと出力サンプルの時間的な位置関係が互いに最小公倍数の周期上にある付近では、補間方程式の次数が奇数であれば図6に示すように入力サンプル数が冗長でかつ出力サンプル位置から見た入力サンプルの時間的な範囲に偏りが現れる、反対に偶数であれば図7に示すようにその半周期のところを境にして対称的な補間シーケンスになるなど、位相的な折り返し雑音による人工的な歪みを合成してしまう。
【0010】
多項式補間フィルタの他には、ポリフェーズフィルタバンクによる補間などもよく知られているが、これらも多項式補間フィルタの場合と根本的に同質の問題を抱えている。
【0011】
また、デジタル受信機では、送受信機間の相対的原振誤差(送信機の基準発振器と受信機の基準発振器との間で生ずる周波数誤差)による同期ズレを逐次補正すべく適応的にレート変換比の微調整を行う場合がある。この場合、その時々の調整量としてその補正タイミングによっては前述の折り返しノイズを瞬間的に増大させるような場面も十分あり得る。
【0012】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、位相的な折り返しノイズの発生を抑制することができるサンプルレートコンバータ、及び、これを用いた受信機を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の第1の態様によるサンプルレートコンバータは、入力サンプル周期に応じた第1の設定値と、サンプルレートの変換レート又は出力サンプル周期に応じた第2の設定値と、1つの出力サンプルのデータを補間処理により求めるために有効に用いるべき複数の入力サンプルを決定する基準となる基準時間幅に応じた第3の設定値と、を記憶する設定値記憶手段と、各出力サンプルについて、当該出力サンプルのサンプリングタイミングに応じたタイミングを、前記第1の設定値及び前記第2の設定値に基づいて、演算するタイミング演算手段と、前記各出力サンプルについて、当該出力サンプルのサンプリングタイミングを略中心とした前記基準時間幅と略同一の時間幅を持つ補間処理範囲期間内に属する全ての入力サンプルのデータを用いて、補間処理を行うことで、当該出力サンプルのデータを得るデータ演算手段と、を備え、前記各出力サンプルについて、前記データ演算手段により得られた当該出力サンプルの前記データを、前記タイミング演算手段により得られたタイミングに応じた当該出力サンプルの前記サンプリングタイミングで出力するものである。
【0014】
この第1の態様では、出力サンプルのサンプリングタイミングを略中心とした前記基準時間幅と略同一の時間幅を持つ補間処理範囲期間内に属する全ての入力サンプルのデータを用いて、補間処理を行う。このため、いずれの出力サンプルについても、当該出力サンプル位置から見た、当該出力サンプルの補間に用いた入力サンプルの時間的な範囲に偏りが少なくなる。したがって、前記第1の態様によれば、位相的な折り返しノイズの発生を抑制することができる。
【0015】
本発明の第2の態様によるサンプルレートコンバータは、前記第1の態様において、前記第1乃至第3の設定値の少なくとも1つが、随時異なる値に変え得るように、構成されたものである。
【0016】
この第2の態様によれば、前記第1乃至第3の設定値の少なくとも1つが、随時異なる値に変え得るので、使用目的等に応じて適宜その設定値を変えることにより、汎用性を高めることができる。
【0017】
本発明の第3の態様によるサンプルレートコンバータは、前記第1又は第2の態様において、前記第2の設定値が外部からの指令に応じた値に設定されるように構成されて、前記変換レートの調整が可能であるものである。
【0018】
この第3の態様によれば、サンプルレートの変換レートの調整が可能であるので、例えば、デジタル受信機において、送受信機間の相対的原振誤差等による同期ズレを逐次補正すべく適応的にレート変換比の微調整を行うことができ、好ましい。
【0019】
本発明の第4の態様によるサンプルレートコンバータは、前記第1乃至第3のいずれかの態様において、前記補間処理範囲期間内に属する入力サンプルの数又はこれに応じて定まる前記補間処理の次数あるいはこれらのいずれかに応じた値と、前記出力サンプルのサンプリングタイミングのその直前の入力サンプルからのオフセット時間を前記入力サンプル周期で正規化した値又はその近似値あるいはこれらのいずれかに応じた値と、により定まるインデックス値に応じた前記補間処理の内容を示す補間係数の組を格納したルックアップテーブルを、記憶するルックアップテーブル記憶手段と、前記各出力サンプルについて、前記第1乃至第3の設定値に基づいて、当該出力サンプルに関する前記補間処理範囲期間内に属する入力サンプルの数又はこれに応じて定まる前記補間処理の次数あるいはこれらのいずれかに応じた値を、第1の値として求める手段と、を備え、前記タイミング演算手段は、前記各出力サンプルについて、当該出力サンプルのサンプリングタイミングのその直前の入力サンプルからのオフセット時間を前記入力サンプル周期で正規化した値又はその近似値あるいはこれらのいずれかに応じた値を、第2の値として求める手段を含み、前記データ演算手段は、前記各出力サンプルについて、当該出力サンプルに応じて求められた前記第1及び第2の値により定まるインデックス値に従って前記ルックアップテーブルを参照して補間係数の組を得、この補間係数の組と当該出力サンプルに関する前記補間処理範囲期間内に属する入力サンプルのデータとの間で積和演算を行うことで、当該出力サンプルのデータを得るものである。
【0020】
この第4の態様によれば、前記ルックアップテーブルを利用して補間処理を行うので、装置のコストを低減することができるとともに、補間処理に伴う処理負担を低減することができる。
【0021】
本発明の第5の態様によるサンプルレートコンバータは、前記第1乃至第4のいずれかの態様において、同時に読み書き可能なメモリを備え、前記各入力サンプルのデータが入力サンプルクロックに同期して前記メモリ内に一時的に保持され、前記各出力サンプルについて、当該出力サンプルに関する前記補間処理範囲期間内に属する入力サンプルのデータが、出力サンプルクロックに同期して前記メモリから読み出され、前記データ演算部は、読み出された入力サンプルのデータを前記補間処理に用いるものである。
【0022】
この第5の態様によれば、同時に読み書き可能なメモリが用いられているので、装置の構成が簡単となる。
【0023】
本発明の第6の態様による受信機は、所定の変調方式により変調された信号を受信信号として受信する受信機において、複素ローカルキャリア信号を発生する離散的局部発振器と、前記受信信号に基づいて得られ任意のサンプルレートでA/D変換された中間周波数信号と、前記離散的局部発振器で発生された複素ローカルキャリア信号と乗算することによって、ベースバンド信号を合成する乗算器と、前記乗算器から前記サンプルレートに同期して出力される前記ベースバンド信号をサンプルレート変換してベースバンド信号処理レートに再同期させるサンプルレートコンバータと、前記再同期されたベースバンド信号に復調処理を施してデータを復調させる復調手段と、送信側に対する受信側のサンプル周期誤差又はサンプルレート誤差を検出する検出手段と、制御部と、を備え、前記サンプルレートコンバータが、前記第1乃至第5のいずれかの態様によるサンプルレートコンバータであり、前記制御部は、前記検出手段により検出された誤差に基づいて、当該誤差が小さくなるような値を指令して、この値を前記サンプルレートコンバータの前記第2の設定値として前記設定値記憶手段に記憶させるものである。
【0024】
この第6の態様によれば、送信側に対する受信側のサンプル周期誤差又はサンプルレート誤差に基づくフィードバック制御が実現され、サンプル周期誤差等を抑えることができ、ひいては、ビット誤り率を低下させることができる。このとき、受信機のサンプルレートコンバータとして従来のサンプルレートコンバータを用いると、サンプルレートの変換レートのその時々の調整量によっては前述の折り返しノイズを瞬間的に増大させ、却って誤り率が高くなってしまうような場面も十分あり得る。これに対し、前記第6の態様では、前記第1乃至第5のいずれかの態様によるサンプルレートコンバータが用いられているので、その時々の調整量と無関係に常に位相的な折り返しノイズの発生を抑制することができ、安定してビット誤り率を低下させることができる。
【0025】
なお、前記第1乃至第5の態様によるサンプルレートコンバータの用途は、受信機に限定されるものではなく、種々の用途に適用することができる。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるサンプルレートコンバータ及びこれを用いた受信機について、図面を参照して説明する。
【0027】
[第1の実施の形態]
【0028】
図1は、本発明の第1の実施の形態によるサンプルレートコンバータを示す概略ブロック図である。図2は、図1に示すサンプルレートコンバータにより実現される、入力サンプルのサンプリングタイミングと、出力サンプルのサンプリングタイミングと、補間処理範囲期間との関係の一例を示す図である。
【0029】
まず、本実施の形態によるサンプルレートコンバータの構成を説明する前に、図2に示す例について説明する。
【0030】
図2に示す例では、サンプルレートの変換レート(=入力サンプル周期T1/出力サンプル周期T2)が5/6となっている。1つの出力サンプルのデータを補間処理により求めるために有効に用いるべき複数の入力サンプルを決定する基準となる基準時間幅ΔTが、図2に示す長さに設定されている。各出力サンプルの補間処理範囲期間は、基準時間幅ΔTと同一の時間幅を持ち、当該出力サンプルのサンプリングタイミングが補間処理範囲期間の中心となるように決められている。例えば、出力サンプルDの補間処理範囲期間は、基準時間幅ΔTと同一の時間幅を持ち、出力サンプルDの補間処理範囲期間の中心の時点が出力サンプルDのサンプリングタイミングとなっている。なお、実際には、本実施の形態では時間の解像度(分解能)は後述する出力クロック信号により定まるので、補間処理範囲期間の時間幅は、基準時間幅ΔTと精密に一致した関係にあるとは言えない。
【0031】
既に説明したように、ある出力サンプルの補間処理範囲期間は、当該期間内に属する入力サンプルのデータを用いて当該出力サンプルのデータを得ることを示すものである。例えば、図2に示す例では、出力サンプルDの補間処理範囲期間内に4つの入力サンプルa4,a5,a6,a7が属するので、出力サンプルDのデータは、これらの全ての入力サンプルa4,a5,a6,a7のデータを用いて補間処理を行うことで得る。したがって、出力サンプルDのデータを求める場合の補間の次数N(=入力サンプル数−1)は3となる。一方、出力サンプルA’の補間処理範囲期間内に3つの入力サンプルa7,a8,a9が属するので、出力サンプルDのデータは、これらの全ての入力サンプルa7,a8,a9のデータを用いて補間処理を行うことで得る。したがって、出力サンプルA’のデータを求める場合の補間の次数N(=入力サンプル数−1)は2となる。
【0032】
このように、本実施の形態では、各出力サンプルの補間処理範囲期間が、基準時間幅ΔTと同一の時間幅を持ち、当該出力サンプルのサンプリングタイミングが補間処理範囲期間の中心となるように決められているので、出力サンプルのデータを補間処理により求める場合の次数Nが、出力サンプルA’と出力サンプルDとで異なっている。この点、補間の次数Nがいずれの出力サンプルに対しても常に同一であった図6や図7の場合とは、全く異なる。図2に示す例では、変換レートが5/6であり、4×4/5+3×1/5=3.8の関係が成立しているので、4入力から3次の補間による出力が4回と、3入力から2次の補間による出力が1回の割合で実行され、正規化基準時間幅ΔT/T1は3.8となっている。
【0033】
そして、本実施の形態によれば、出力サンプルのサンプリングタイミングを中心とした基準時間幅ΔTと同一の時間幅を持つ補間処理範囲期間内に属する全ての入力サンプルのデータを用いて補間処理を行うので、いずれの出力サンプルについても、当該出力サンプルのサンプリングタイミングの、当該出力サンプルの補間に用いた入力サンプルのサンプリングタイミングに対する時間的な位置の偏りが少なくなり、位相歪みが集中しなくなる。このことは、図2と図6及び図7との比較からも明らかである。したがって、本実施の形態によれば、位相的な折り返しノイズの発生を抑制することができる。
【0034】
次に、本実施の形態によるサンプルレートコンバータの構成について、図1を参照して説明する。
【0035】
本実施の形態によるサンプルレートコンバータは、同時に書き込み可能なメモリとして、デュアルポートRAM11を有している。入力クロック信号に同期して作動する書き込み制御回路12によりRAM11が書き込み制御されることにより、入力サンプルデータは、RAM11の書き込みポートからRAM11内に一時的に逐次格納される。このように一旦格納された入力サンプルデータは、入力クロック信号と独立した出力クロック信号に同期して作動する読み出し制御回路13によりRAM11が読み出し制御され、各出力サンプル毎に出力クロック信号に同期して逐次それぞれの補間計算に必要な数だけ読み出される。なお、図1中の点線で囲まれた要素は、出力クロック信号に同期して作動する。
【0036】
設定値記憶部としてのレジスタ24には、入力サンプル周期T1、出力サンプル周期T2、及び、前記基準時間幅ΔTを入力サンプル周期T1で正規化した正規化基準時間幅ΔT/T1が、それぞれ設定値として格納されている。本実施の形態では、これらの設定値T1,T2,ΔT/T1は、プログラムにより作動するプロセッサ等(図示せず)により随時異なる値に変え得るように構成され、また、出力サンプル周期T2は外部からの指令に応じた値に設定されるように構成されて、変換レートT1/T2の調整が可能になっている。なお、例えば、出力サンプル周期T2の代わりに、変換レートT1/T2をレジスタ24に格納しておいてもよいことは、言うまでもない。
【0037】
正規化オフセット時間演算部14は、入力サンプル周期T1及び出力サンプル周期T2に基づいて、各出力サンプルについて、当該出力サンプルのサンプリングタイミングのその直前の入力サンプルからのオフセット時間μを入力サンプル周期T1で正規化した値(正規化オフセット時間)Δ=μ/T1を算出する。正規化オフセット時間演算部14は、図2に示す例では、例えば、出力サンプルCについては、Δ=μ/T1を算出する。各出力サンプルのオフセット時間μは、入出力サンプル周期T1,T2に依存して一意的に定まるので、正規化オフセット時間Δは、各出力サンプルについて、入力サンプル周期T1及び出力サンプル周期T2から算出できる。なお、出力サンプルのサンプリングタイミングの取り得る時間的な位置は、実際には、無段階の連続的な位置ではなく、出力クロック信号の解像度により定まる離散的な位置である。よって、正規化オフセット時間演算部14は、正規化オフセット時間Δとして、前記解像度により定まる最小単位(又はその整数倍)の整数倍に丸めた値(すなわち、近似値)を求める。
【0038】
読み出しタイミング決定部15は、各出力サンプルについての正規化オフセット時間Δを正規化オフセット時間演算部14から順次受け取り、更に入力サンプル周期T1を用い、また出力クロック信号をカウントすることで、各出力サンプルのサンプリングタイミングに応じたタイミングで、読み出し制御回路13に読み出しタイミング信号を与える。後述する説明からわかるように、本実施の形態では、読み出しタイミング信号の時点から所定クロック数分の時間の後の時点が、出力サンプルの実際のサンプリングタイミングとなるようになっている。読み出し制御信号13は、読み出しタイミング信号に同期した信号を正規化オフセット時間演算部14に与える。正規化オフセット時間演算部14は、この信号に応答して、次の出力サンプルのための正規化オフセット時間Δを算出する。
【0039】
以上の説明からわかるように、本実施の形態では、正規化オフセット時間演算部14及び読み出しタイミング決定部15が、各出力サンプルについて、当該出力サンプルのサンプリングタイミングに応じたタイミングを、入力サンプル周期T1及び出力サンプル周期T2に基づいて、演算するタイミング演算部16を構成している。
【0040】
補間次数演算部17は、各出力サンプルについての正規化オフセット時間Δを正規化オフセット時間演算部14から順次受け取り、この正規化オフセット時間Δと正規化基準時間幅ΔT/T1とに基づいて、当該出力サンプルのサンプリングタイミングを中心とした基準時間幅ΔTと同一の(実際には、近似の)時間幅を持つ補間処理範囲期間内に属する入力サンプルの数を求め、その入力サンプル数から1を差し引くことで、補間処理の次数Nを求める。
【0041】
インデックス生成部18は、正規化オフセット時間演算部14から順次受け取る正規化オフセット時間Δと補間次数演算部17から順次受け取る次数Nとにより定まるインデックス(ポインタ)を生成する。
【0042】
メモリ19内には、予めルックアップテーブル20が格納されている。ルックアップテーブル20には、各インデックスに対応して、当該インデックスが示す正規化オフセット時間Δに対応する出力サンプルのデータを入力サンプルのデータに基づく次数Nの補間処理により求める際の、当該補間処理の内容を示す補間係数の組(hΔ(0),hΔ(1),・・・,hΔ(N))が、格納されている。すなわち、ルックアップテーブル20には、インデックスを介して、正規化オフセット時間Δと補間次数Nとをパラメータとして、それらの組み合わせで定まる補間処理の内容を示す補間係数の組(hΔ(0),hΔ(1),・・・,hΔ(N))が、格納されている。例えば、図2に示す例では、補間次数は2次と3次のいずれかであり、今、時間的な解像度の点から正規化オフセット時間Δが128個の値を取り得るものとすると、2×128個の補間係数の組(hΔ(0),hΔ(1),・・・,hΔ(N))が、予め格納される。
【0043】
そして、ルックアップテーブル20内から、インデックス生成部18で生成されたインデックスにより指定された補間係数の組(hΔ(0),hΔ(1),・・・,hΔ(N))が読み出され、データ演算部21に供給される。すなわち、正規化オフセット時間演算部14から順次得られる正規化オフセット時間Δと補間次数演算部17から順次得られる次数Nに応じた、補間係数の組(hΔ(0),hΔ(1),・・・,hΔ(N))が、順次データ演算部21に供給される。ここでは、ルックアップテーブル20からデータ演算部21に供給されている補間係数の組を(C,C,・・・,C)と表す。
【0044】
一方、読み出し制御回路13は、各出力サンプルについての正規化オフセット時間Δを正規化オフセット時間演算部14から順次受け取り、この正規化オフセット時間Δと補間次数Nとに基づいて、当該出力サンプルのサンプリングタイミングを中心とした基準時間幅ΔTと同一の(実際には、近似の)時間幅を持つ補間処理範囲期間内に属する複数の入力サンプルのデータの、RAM11内のアドレスを求め、読み出しタイミング決定部15からの読み出しタイミング信号に応答して、当該アドレスから当該複数の入力サンプルのデータを読み出させる。今、RAM11から読み出されている複数の入力サンプルのデータを(V,V,・・・,V)と表す。図2に示す例では、例えば、出力サンプルDについては、入力サンプルa4,a5,a6,a7のデータが、RAMから読み出される。
【0045】
データ演算部21は、図1に示すように、RAM11から読み出された(V,V,・・・,V)とルックアップテーブル20からの補間係数の組(C,C,・・・,C)との積和演算を行うことで補間処理を行い、当該出力サンプルのデータを出力する。すなわち、データ演算部21は、各出力サンプルについて、当該出力サンプルのサンプリングタイミングを中心とした基準時間幅ΔTと同一の時間幅を持つ補間処理範囲期間内に属する全ての入力サンプルのデータを用いて、補間処理を行うことで、当該出力サンプルのデータを得る。本実施の形態では、データ演算部21は、この補間処理をルックアップテーブル20を参照することにより実現しているが、例えば、ルックアップテーブル20を用いることなく、補間式による演算をそのまま実行することも可能である。
【0046】
なお、本実施の形態では、読み出しタイミング決定部15が読み出しタイミング信号は発生してから、対応する出力サンプルのデータが出力されるまでの、時間間隔は、いずれの出力サンプルについても実質的に同一となるように構成されている。
【0047】
なお、正規化基準時間幅ΔT/T1は適宜の値に設定しておけばよいが、例えば、図2に示す例と同様な値を導く場合には、[ΔT/T1=(A×低次側入力サンプル数+B×高次側入力サンプル数)/入力サンプル周期T1]の式を用いればよい。ただし、この式において、A+B=入力サンプル周期T1であり、A,Bはともに正の整数である。
【0048】
以上の構成によって、本実施の形態によれば、例えば図2に示すような動作が実現され、前述したように、位相的な折り返しノイズの発生を抑制することができるという利点が得られる。
【0049】
また、本実施の形態によれば、ルックアップテーブル20を利用して補間処理を行うので、装置のコストを低減することができるとともに、補間処理に伴う処理負担を低減することができる。
【0050】
さらに、本実施の形態によれば、同時に読み書き可能なRAM11が用いられているので、装置の構成が簡単となる。
【0051】
[第2の実施の形態]
【0052】
図3は、本発明の第2の実施の形態による受信機を示す概略ブロック図である。本実施の形態による受信機は、OFDM方式により変調された信号を受信する受信機として構成されている。
【0053】
本実施の形態による受信機は、図1に示すように、アンテナ31と、アンテナ31で受信された信号を帯域変換してアナログの中間周波数信号を得るRFチューナ部32と、RFチューナ部32からの中間周波数信号を任意のサンプルレートでA/D変換するA/D変換器33と、複素ローカルキャリア信号を発生する離散的局部発振器34と、A/D変換器33によりA/D変換された中間周波数信号と離散的局部発振器34で発生された複素ローカルキャリア信号とを乗算することによってベースバンド信号を合成する乗算器35と、乗算器35から前記サンプルレートに同期して出力されるベースバンド信号をサンプルレート変換してベースバンド信号処理レートに再同期させるサンプルレートコンバータ36と、ベースバンド信号に基づいてシンボル有効期間の開始位置を検出するシンボル同期検出部37と、サンプルレート変換されたベースバンド信号に復調処理を施してデータを復調させる復調部38と、周波数オフセット検出部39と、サンプル周期誤差検出部40と、例えばマイクロコンピュータ等からなるホストプロセッサ41と、を備えている。
【0054】
離散的局部発振器34及び乗算器35は、受信信号を中間周波数からベースバンドに帯域変換(ダウンコンバージョン)する帯域変換手段を構成している。本実施の形態では、離散的局部発振器34は、発振周波数が逐次変更可能となるように構成されている。
【0055】
離散的局部発振器34及び乗算器55の処理は、A/D変換器23のサンプルレートに同期して行われる。サンプルレートコンバータ36は、A/D変換器33のサンプルレートとベースバンド信号処理レートとの相対差を吸収する。本実施の形態では、サンプルレートコンバータ36として、前述した第1の実施の形態による図1に示すサンプルレートコンバータが用いられている。本実施の形態では、ホストプロセッサ41によって、入力サンプル周期T1及び正規化基準時間幅ΔT/T1がプログラマブルに設定されるようになっている。また、ホストプロセッサ41は、サンプル周期誤差検出部40により検出された出力サンプル周期T2誤差に基づいて、その誤差がちいさくなるような出力サンプル周期T2の値を求め、この値をサンプルレートコンバータ36のレジスタ24(図1参照)に設定する。
【0056】
周波数オフセット検出部39は、サンプルレートコンバータ26から出力されるベースバンド信号に基づいて、送信側に対する受信側の周波数オフセットを検出する。周波数オフセット検出部39としては、例えば、特開2001−136143号公報に開示されているものを用いることができる。
【0057】
離散的局部発振器34は、周波数オフセット検出部39からの周波数オフセット検出信号を受けて、その周波数オフセットが小さくなるように発振周波数を調整する。
【0058】
復調部38は、シンボル同期検出部37からの同期検出信号を用いてベースバンド信号に含まれている複数のキャリアを個々に分離するべくベースバンド信号を高速フーリエ変換するFFT部42と、分離された各キャリア信号を復号してデータに戻す復号部43と、を有している。
【0059】
サンプル周期誤差検出部40は、FFT部42により分離されたキャリア信号に基づいて、送信側に対する受信側のサンプル周期誤差を検出する。
【0060】
本実施の形態によれば、送信側に対する受信側のサンプル周期誤差に基づくフィードバック制御が実現され、サンプル周期誤差を抑えることができ、ひいては、ビット誤り率を低下させることができる。このとき、受信機のサンプルレートコンバータ36として従来のサンプルレートコンバータを用いると、サンプルレートの変換レートのその時々の調整量によっては前述の折り返しノイズを瞬間的に増大させ、却って誤り率が高くなってしまうような場面も十分あり得る。これに対し、本実施の形態では、サンプルレートコンバータ36として図1に示すサンプルレートコンバータが用いられているので、その時々の調整量と無関係に常に位相的な折り返しノイズの発生を抑制することができ、安定してビット誤り率を低下させることができる。
【0061】
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。
【0062】
例えば、本発明によるサンプルレートコンバータは、受信機以外の種々の用途に用いることができる。
【0063】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、位相的な折り返しノイズの発生を抑制することができるサンプルレートコンバータ、及び、これを用いた受信機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態によるサンプルレートコンバータを示す概略ブロック図である。
【図2】図1に示すサンプルレートコンバータにより実現される、入力サンプルのサンプリングタイミングと、出力サンプルのサンプリングタイミングと、補間処理範囲期間との関係の一例を示す図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態による受信機を示す概略ブロック図である。
【図4】多項式補間フィルタによる入力サンプルと出力サンプルとの関係を示す図である。
【図5】多項式補間フィルタの一例を示す図である。
【図6】多項式補間フィルタについて、次数が3で変換レートが5/6の場合における、入力サンプルのサンプリングタイミングと、出力サンプルのサンプリングタイミングと、各出力サンプルの補間処理範囲期間との関係を示す図である。
【図7】多項式補間フィルタについて、次数が2で変換レートが5/6の場合における、入力サンプルのサンプリングタイミングと、出力サンプルのサンプリングタイミングと、各出力サンプルの補間処理範囲期間との関係を示す図である。
【符号の説明】
11 デュアルポートRAM
12 書き込み制御回路
13 読み出し制御回路
14 正規化オフセット時間演算部
15 読み出しタイミング決定部
16 サンプリングタイミング演算部
17 補間次数演算部
18 インデックス生成部
19 メモリ
20 ルックアップテーブル
21 データ演算部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a sample rate converter that converts an input sample sequence into an output sample sequence having a different sample period, and a receiver using the sample rate converter.
[0002]
[Prior art]
Sample rate converters are used in various applications for handling digital signals. For example, a sample rate converter is used in a digital receiver.
[0003]
In digital receivers, generally, analog IF (intermediate frequency) signals are A / D converted at a certain sampling period, down-converted to generate discrete baseband signals, and then the base data is used as a base. Sample interpolation is performed using a sample rate converter in order to resynchronize to a rate that is an integral multiple (usually an exponential multiple of 2) of one or more carrier frequencies arranged in the band.
[0004]
In this case, when the sample rates are expressed in a relatively prime relationship, the conventional technique realizes rate conversion mainly using a signal processing method called a polynomial interpolation filter. The same applies to sample rate converters used in other devices as well as digital receivers.
[0005]
Here, FIG. 4 shows the relationship between the input sample and the output sample by the polynomial interpolation filter. FIG. 5 shows an example of a polynomial interpolation filter when the interpolation order N is 2. In FIG. 4, a n-2 , A n-1 , A n , A n + 1 Is the input sample, X n-2 , X n-1 , X n , X n + 1 Is the input sample a n-2 , A n-1 , A n , A n + 1 , B is the output sample, X is the sampling timing of the output sample b, T is the input sample period, and μ is the offset time from the input sample immediately before the sampling timing of the output sample b. In FIG. 5, 1 to 3 are interpolation coefficients, 4 and 5 are adders, 6 and 7 are multipliers, and Δ is a value μ / T1 obtained by normalizing the offset time μ with an input sample period T1.
[0006]
The polynomial interpolation filter linearly obtains an intermediate amount at each interpolation point from an arbitrary and fixed (always constant) number of input samples.
[0007]
FIG. 6 shows the sampling timing of input samples when the order N of the interpolation equation is 3 and the conversion rate of the sample rate (= input sample period / output sample period) is 5/6 for the polynomial interpolation filter. It is a figure which shows the relationship between the sampling timing of an output sample, and the interpolation process range period of each output sample. Here, the interpolation processing range period of a certain output sample indicates that the data of the output sample is obtained by performing interpolation processing using the data of the input sample belonging to the period.
[0008]
FIG. 7 shows the sampling timing of input samples when the order N of the interpolation equation is 2 and the conversion rate of the sample rate (= input sample period / output sample period) is 5/6 for the polynomial interpolation filter; It is a figure which shows the relationship between the sampling timing of an output sample, and the interpolation process range period of each output sample.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the polynomial interpolation filter, when the temporal positional relationship between the input sample and the output sample is on the least common multiple period, if the order of the interpolation equation is odd, the number of input samples is redundant as shown in FIG. In addition, a bias appears in the time range of the input sample as viewed from the output sample position. On the other hand, if it is an even number, as shown in FIG. Artificial distortion due to phase-like aliasing noise is synthesized.
[0010]
In addition to the polynomial interpolation filter, interpolation by a polyphase filter bank is well known, but these also have fundamentally the same problems as the case of the polynomial interpolation filter.
[0011]
Also, in digital receivers, the rate conversion ratio is adaptively adjusted to successively correct the synchronization shift due to the relative source error between the transmitter and receiver (frequency error that occurs between the reference oscillator of the transmitter and the reference oscillator of the receiver). May be fine-tuned. In this case, depending on the correction timing as an adjustment amount at that time, there may be a scene where the above-described aliasing noise is instantaneously increased.
[0012]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a sample rate converter capable of suppressing the occurrence of phase-wise aliasing noise and a receiver using the sample rate converter.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, a sample rate converter according to a first aspect of the present invention includes a first set value corresponding to an input sample period and a second set value corresponding to a sample rate conversion rate or an output sample period. A set value storage means for storing a third set value corresponding to a reference time width serving as a reference for determining a plurality of input samples to be used effectively for obtaining data of one output sample by interpolation processing; For each output sample, the sampling timing of the output sample Timing according to Is calculated based on the first set value and the second set value. Timing calculation means For each output sample, interpolation processing is performed using data of all input samples belonging to an interpolation processing range period having substantially the same time width as the reference time width with the sampling timing of the output sample being substantially centered. Data calculation means for obtaining the data of the output sample by performing, and for each output sample, the data of the output sample obtained by the data calculation means, Timing calculation means Obtained by According to timing The sampling timing of the output sample In Output.
[0014]
In this first aspect, interpolation processing is performed using data of all input samples belonging to an interpolation processing range period having a time width substantially the same as the reference time width with the sampling timing of the output samples as the center. . For this reason, for any output sample, there is less bias in the time range of the input sample used for interpolation of the output sample as seen from the output sample position. Therefore, according to the first aspect, it is possible to suppress the occurrence of topological aliasing noise.
[0015]
A sample rate converter according to a second aspect of the present invention is configured such that in the first aspect, at least one of the first to third setting values can be changed to a different value as needed.
[0016]
According to the second aspect, since at least one of the first to third set values can be changed to a different value at any time, versatility is improved by appropriately changing the set value according to the purpose of use or the like. be able to.
[0017]
The sample rate converter according to a third aspect of the present invention is configured such that, in the first or second aspect, the second set value is set to a value according to a command from the outside, and the conversion is performed. The rate can be adjusted.
[0018]
According to the third aspect, since the conversion rate of the sample rate can be adjusted, for example, in a digital receiver, adaptively to sequentially correct a synchronization shift due to a relative original vibration error between the transmitter and the receiver. The rate conversion ratio can be finely adjusted, which is preferable.
[0019]
The sample rate converter according to a fourth aspect of the present invention is the sample rate converter according to any one of the first to third aspects, wherein the number of input samples belonging to the interpolation processing range period or the order of the interpolation processing determined according to the number of input samples. A value according to any of these, and a value obtained by normalizing the offset time from the input sample immediately before the sampling timing of the output sample by the input sample period, or an approximate value thereof, or a value according to any of these The lookup table storage means for storing a lookup table that stores a set of interpolation coefficients indicating the contents of the interpolation processing according to the index value determined by, and the first to third settings for each output sample Based on the value, the input samples belonging to the output sample within the interpolation processing range period Or order or a value corresponding to one of these the interpolation process determined according to, comprising means for determining a first value, the said Timing calculation means For each of the output samples, a value obtained by normalizing an offset time from the input sample immediately before the sampling timing of the output sample with the input sample period, an approximate value thereof, or a value corresponding to any one of these values, The data calculation means refers to the look-up table for each output sample according to an index value determined by the first and second values determined according to the output sample. To obtain the output sample data by performing a product-sum operation between the interpolation coefficient set and the input sample data within the interpolation processing range period for the output sample. It is.
[0020]
According to the fourth aspect, since the interpolation process is performed using the lookup table, the cost of the apparatus can be reduced, and the processing burden associated with the interpolation process can be reduced.
[0021]
A sample rate converter according to a fifth aspect of the present invention includes a memory capable of reading and writing simultaneously in any one of the first to fourth aspects, wherein the data of each input sample is synchronized with an input sample clock. For each of the output samples, data of input samples belonging to the interpolation processing range period related to the output samples is read from the memory in synchronization with an output sample clock, and the data calculation unit Uses the read input sample data for the interpolation processing.
[0022]
According to the fifth aspect, since the memory that can be read and written at the same time is used, the configuration of the apparatus is simplified.
[0023]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a receiver for receiving a signal modulated by a predetermined modulation method as a received signal, based on a discrete local oscillator that generates a complex local carrier signal, and the received signal. A multiplier for synthesizing a baseband signal by multiplying the obtained intermediate frequency signal A / D converted at an arbitrary sample rate and a complex local carrier signal generated by the discrete local oscillator, and the multiplier A sample rate converter for converting the baseband signal output in synchronization with the sample rate to a resynchronization with the baseband signal processing rate, and demodulating the resynchronized baseband signal for data Demodulating means for demodulating the signal, and sampling period error or sample rate error on the receiving side relative to the transmitting side A detecting means for detecting, and a control section, wherein the sample rate converter is the sample rate converter according to any one of the first to fifth aspects, and the control section is configured to detect an error detected by the detecting means. On the basis of the above, a value that decreases the error is commanded, and this value is stored in the set value storage means as the second set value of the sample rate converter.
[0024]
According to the sixth aspect, feedback control based on the sample period error or sample rate error on the reception side with respect to the transmission side is realized, so that the sample period error and the like can be suppressed, and consequently the bit error rate can be reduced. it can. At this time, when a conventional sample rate converter is used as the sample rate converter of the receiver, depending on the amount of adjustment of the conversion rate of the sample rate, the above-mentioned aliasing noise is instantaneously increased, and the error rate is increased. There may be enough scenes. On the other hand, in the sixth aspect, since the sample rate converter according to any one of the first to fifth aspects is used, phase-wise aliasing noise is always generated regardless of the adjustment amount at that time. The bit error rate can be stably reduced.
[0025]
The application of the sample rate converter according to the first to fifth aspects is not limited to the receiver, and can be applied to various applications.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a sample rate converter according to the present invention and a receiver using the same will be described with reference to the drawings.
[0027]
[First Embodiment]
[0028]
FIG. 1 is a schematic block diagram showing a sample rate converter according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the relationship between the sampling timing of the input sample, the sampling timing of the output sample, and the interpolation processing range period, which is realized by the sample rate converter illustrated in FIG.
[0029]
First, before explaining the configuration of the sample rate converter according to the present embodiment, the example shown in FIG. 2 will be explained.
[0030]
In the example shown in FIG. 2, the sample rate conversion rate (= input sample period T1 / output sample period T2) is 5/6. A reference time width ΔT serving as a reference for determining a plurality of input samples to be used effectively for obtaining data of one output sample by interpolation processing is set to the length shown in FIG. The interpolation processing range period of each output sample has the same time width as the reference time width ΔT, and the sampling timing of the output sample is determined to be the center of the interpolation processing range period. For example, the interpolation processing range period of the output sample D has the same time width as the reference time width ΔT, and the time point at the center of the interpolation processing range period of the output sample D is the sampling timing of the output sample D. In practice, in the present embodiment, the time resolution (resolution) is determined by an output clock signal, which will be described later, and therefore the time width of the interpolation processing range period is in a relationship closely matching the reference time width ΔT. I can not say.
[0031]
As already described, the interpolation processing range period of a certain output sample indicates that the data of the output sample is obtained using the data of the input sample belonging to the period. For example, in the example shown in FIG. 2, since four input samples a4, a5, a6, and a7 belong within the interpolation processing range period of the output sample D, the data of the output sample D is all of these input samples a4 and a5. , A6, a7 are used to perform interpolation processing. Therefore, the interpolation order N (= number of input samples−1) when obtaining the data of the output sample D is 3. On the other hand, since the three input samples a7, a8, a9 belong within the interpolation processing range period of the output sample A ′, the data of the output sample D is interpolated using the data of all these input samples a7, a8, a9. Obtained by processing. Accordingly, the interpolation order N (= number of input samples−1) when obtaining the data of the output sample A ′ is 2.
[0032]
As described above, in the present embodiment, the interpolation processing range period of each output sample has the same time width as the reference time width ΔT, and the sampling timing of the output sample is determined to be the center of the interpolation processing range period. Therefore, the order N when the output sample data is obtained by interpolation processing is different between the output sample A ′ and the output sample D. This is completely different from the cases of FIGS. 6 and 7 in which the interpolation order N is always the same for all output samples. In the example shown in FIG. 2, the conversion rate is 5/6, and the relationship of 4 × 4/5 + 3 × 1/5 = 3.8 is established. And, the output by the second order interpolation from the three inputs is executed at a rate of once, and the normalized reference time width ΔT / T1 is 3.8.
[0033]
According to the present embodiment, the interpolation processing is performed using the data of all the input samples belonging to the interpolation processing range period having the same time width as the reference time width ΔT centering on the sampling timing of the output samples. Therefore, for any output sample, the temporal positional deviation of the sampling timing of the output sample with respect to the sampling timing of the input sample used for interpolation of the output sample is reduced, and phase distortion does not concentrate. This is also clear from a comparison between FIG. 2 and FIGS. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to suppress the occurrence of topological aliasing noise.
[0034]
Next, the configuration of the sample rate converter according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
[0035]
The sample rate converter according to the present embodiment has a dual port RAM 11 as a simultaneously writable memory. When the RAM 11 is controlled to be written by the write control circuit 12 that operates in synchronization with the input clock signal, the input sample data is temporarily and sequentially stored in the RAM 11 from the write port of the RAM 11. The input sample data once stored in this manner is read out from the RAM 11 by the read control circuit 13 that operates in synchronization with the output clock signal independent of the input clock signal, and in synchronization with the output clock signal for each output sample. Sequential numbers are read out for each interpolation calculation. Note that elements surrounded by a dotted line in FIG. 1 operate in synchronization with the output clock signal.
[0036]
Register as set value storage 24 In the table, an input sample period T1, an output sample period T2, and a normalized reference time width ΔT / T1 obtained by normalizing the reference time width ΔT by the input sample period T1 are stored as setting values. In the present embodiment, these set values T1, T2, and ΔT / T1 can be changed to different values as needed by a processor or the like (not shown) operated by a program, and the output sample period T2 is external. Therefore, the conversion rate T1 / T2 can be adjusted. For example, instead of the output sample period T2, the conversion rate T1 / T2 is registered. 24 Needless to say, it may be stored in the.
[0037]
Based on the input sample period T1 and the output sample period T2, the normalized offset time calculation unit 14 calculates, for each output sample, the offset time μ from the input sample immediately before the sampling timing of the output sample in the input sample period T1. A normalized value (normalized offset time) Δ = μ / T1 is calculated. In the example illustrated in FIG. 2, the normalized offset time calculation unit 14, for example, for output sample C, Δ = μ C / T1 is calculated. Since the offset time μ of each output sample is uniquely determined depending on the input / output sample periods T1 and T2, the normalized offset time Δ can be calculated from the input sample period T1 and the output sample period T2 for each output sample. . Note that the possible temporal positions of the sampling timings of the output samples are actually discrete positions determined by the resolution of the output clock signal, not continuous infinite positions. Therefore, the normalized offset time calculation unit 14 obtains a value (that is, an approximate value) rounded to an integral multiple of the minimum unit (or an integral multiple thereof) determined by the resolution as the normalized offset time Δ.
[0038]
The read timing determination unit 15 sequentially receives the normalized offset time Δ for each output sample from the normalized offset time calculation unit 14, further uses the input sample period T1, and counts the output clock signal to thereby output each output sample. A read timing signal is given to the read control circuit 13 at a timing corresponding to the sampling timing. As can be seen from the description to be described later, in this embodiment, a time point after a predetermined number of clocks from the time point of the read timing signal is output. sample This is the actual sampling timing. The read control signal 13 gives a signal synchronized with the read timing signal to the normalized offset time calculator 14. In response to this signal, the normalized offset time calculator 14 calculates a normalized offset time Δ for the next output sample.
[0039]
As can be seen from the above description, in this embodiment, the normalized offset time calculation unit 14 and the read timing determination unit 15 perform the sampling timing of the output sample for each output sample. Timing according to Is calculated based on the input sample period T1 and the output sample period T2. Timing calculator 16 is constituted.
[0040]
The interpolation order calculation unit 17 sequentially receives the normalized offset time Δ for each output sample from the normalized offset time calculation unit 14, and based on the normalized offset time Δ and the normalized reference time width ΔT / T1, The number of input samples belonging to the interpolation processing range period having the same (actually approximate) time width as the reference time width ΔT centering on the sampling timing of the output samples is obtained, and 1 is subtracted from the number of input samples. Thus, the order N of the interpolation process is obtained.
[0041]
The index generating unit 18 generates an index (pointer) determined by the normalized offset time Δ sequentially received from the normalized offset time calculating unit 14 and the order N sequentially received from the interpolation order calculating unit 17.
[0042]
A lookup table 20 is stored in the memory 19 in advance. In the look-up table 20, for each index, the interpolation processing when the output sample data corresponding to the normalized offset time Δ indicated by the index is obtained by the order N interpolation processing based on the input sample data. A set of interpolation coefficients (h Δ (0), h Δ (1), ..., h Δ (N)) is stored. That is, the lookup table 20 includes a set of interpolation coefficients (h) indicating the contents of interpolation processing determined by a combination of the normalized offset time Δ and the interpolation order N as parameters through the index. Δ (0), h Δ (1), ..., h Δ (N)) is stored. For example, in the example shown in FIG. 2, if the interpolation order is either the second order or the third order, and the normalized offset time Δ can take 128 values from the viewpoint of temporal resolution, 2 A set of x128 interpolation coefficients (h Δ (0), h Δ (1), ..., h Δ (N)) is stored in advance.
[0043]
Then, a set of interpolation coefficients (h) designated by the index generated by the index generation unit 18 from the look-up table 20. Δ (0), h Δ (1), ..., h Δ (N)) is read out and supplied to the data calculation unit 21. That is, a set of interpolation coefficients (h) corresponding to the normalized offset time Δ sequentially obtained from the normalized offset time calculating unit 14 and the order N sequentially obtained from the interpolation order calculating unit 17. Δ (0), h Δ (1), ..., h Δ (N)) is sequentially supplied to the data calculation unit 21. Here, a set of interpolation coefficients supplied from the lookup table 20 to the data calculation unit 21 is represented by (C 0 , C 1 , ..., C N ).
[0044]
On the other hand, the readout control circuit 13 sequentially receives the normalized offset time Δ for each output sample from the normalized offset time calculation unit 14 and samples the output sample based on the normalized offset time Δ and the interpolation order N. An address in the RAM 11 for the data of a plurality of input samples belonging to the interpolation processing range period having the same (actually approximate) time width as the reference time width ΔT centering on the timing is obtained, and a read timing determining unit In response to the read timing signal from 15, the data of the plurality of input samples is read from the address. Now, the data of a plurality of input samples read from the RAM 11 is (V 0 , V 1 , ..., V N ). In the example shown in FIG. 2, for example, for the output sample D, the data of the input samples a4, a5, a6, and a7 are read from the RAM.
[0045]
As shown in FIG. 1, the data calculation unit 21 is read from the RAM 11 (V 0 , V 1 , ..., V N ) And a set of interpolation coefficients (C 0 , C 1 , ..., C N ) To perform interpolation processing, and output data of the output sample. That is, for each output sample, the data calculation unit 21 uses the data of all input samples belonging to the interpolation processing range period having the same time width as the reference time width ΔT centering on the sampling timing of the output sample. The data of the output sample is obtained by performing the interpolation process. In the present embodiment, the data calculation unit 21 realizes this interpolation processing by referring to the lookup table 20. For example, without using the lookup table 20, the calculation by the interpolation formula is executed as it is. It is also possible.
[0046]
In the present embodiment, the time interval from when the read timing determination unit 15 generates the read timing signal to when the corresponding output sample data is output is substantially the same for any output sample. It is comprised so that.
[0047]
Note that the normalized reference time width ΔT / T1 may be set to an appropriate value. For example, when a value similar to the example shown in FIG. 2 is derived, [ΔT / T1 = (A × low order) Side input sample number + B × higher order side input sample number) / input sample period T1]. However, in this equation, A + B = input sample period T1, and A and B are both positive integers.
[0048]
With the above configuration, according to the present embodiment, for example, the operation shown in FIG. 2 is realized, and as described above, it is possible to obtain the advantage that the occurrence of phase-wise aliasing noise can be suppressed.
[0049]
Moreover, according to this Embodiment, since the interpolation process is performed using the lookup table 20, the cost of an apparatus can be reduced and the processing burden accompanying an interpolation process can be reduced.
[0050]
Furthermore, according to the present embodiment, since the RAM 11 that can be read and written at the same time is used, the configuration of the apparatus is simplified.
[0051]
[Second Embodiment]
[0052]
FIG. 3 is a schematic block diagram showing a receiver according to the second embodiment of the present invention. The receiver according to the present embodiment is configured as a receiver that receives a signal modulated by the OFDM method.
[0053]
As shown in FIG. 1, the receiver according to the present embodiment includes an antenna 31, an RF tuner unit 32 that obtains an analog intermediate frequency signal by band-converting a signal received by the antenna 31, and an RF tuner unit 32. A / D converter 33 for A / D converting the intermediate frequency signal at an arbitrary sample rate, a discrete local oscillator 34 for generating a complex local carrier signal, and A / D converted by A / D converter 33 A multiplier 35 that synthesizes the baseband signal by multiplying the intermediate frequency signal and the complex local carrier signal generated by the discrete local oscillator 34, and a baseband output from the multiplier 35 in synchronization with the sample rate. A sample rate converter 36 that converts the signal to a sample rate and resynchronizes with the baseband signal processing rate; Accordingly, a symbol synchronization detection unit 37 for detecting the start position of the symbol effective period, a demodulation unit 38 for demodulating data by performing demodulation processing on the baseband signal subjected to the sample rate conversion, a frequency offset detection unit 39, and a sample period An error detection unit 40 and a host processor 41 made of, for example, a microcomputer are provided.
[0054]
The discrete local oscillator 34 and the multiplier 35 constitute band conversion means for performing band conversion (down conversion) of the received signal from the intermediate frequency to the baseband. In the present embodiment, the discrete local oscillator 34 is configured so that the oscillation frequency can be sequentially changed.
[0055]
The processing of the discrete local oscillator 34 and the multiplier 55 is performed in synchronization with the sample rate of the A / D converter 23. The sample rate converter 36 absorbs the relative difference between the sample rate of the A / D converter 33 and the baseband signal processing rate. In the present embodiment, the sample rate converter shown in FIG. 1 according to the first embodiment described above is used as the sample rate converter 36. In the present embodiment, the host processor 41 sets the input sample period T1 and the normalized reference time width ΔT / T1 in a programmable manner. Further, the host processor 41 obtains a value of the output sample period T2 that makes the error small based on the output sample period T2 error detected by the sample period error detection unit 40, and obtains this value of the sample rate converter 36. register 24 (See FIG. 1).
[0056]
The frequency offset detector 39 detects a frequency offset on the reception side with respect to the transmission side based on the baseband signal output from the sample rate converter 26. As the frequency offset detection part 39, what is disclosed by Unexamined-Japanese-Patent No. 2001-136143 can be used, for example.
[0057]
The discrete local oscillator 34 receives the frequency offset detection signal from the frequency offset detection unit 39 and adjusts the oscillation frequency so that the frequency offset becomes small.
[0058]
The demodulator 38 is separated from an FFT unit 42 that performs a fast Fourier transform on the baseband signal so as to individually separate a plurality of carriers included in the baseband signal using the synchronization detection signal from the symbol synchronization detection unit 37. And a decoding unit 43 that decodes each carrier signal and returns it to data.
[0059]
Based on the carrier signal separated by the FFT unit 42, the sample cycle error detection unit 40 detects a sample cycle error on the reception side with respect to the transmission side.
[0060]
According to the present embodiment, feedback control based on the sample period error on the reception side with respect to the transmission side is realized, the sample period error can be suppressed, and consequently the bit error rate can be reduced. At this time, when a conventional sample rate converter is used as the sample rate converter 36 of the receiver, depending on the amount of adjustment of the conversion rate of the sample rate, the above-mentioned aliasing noise is instantaneously increased, and the error rate is increased. There may be enough scenes to end up. On the other hand, in the present embodiment, since the sample rate converter shown in FIG. 1 is used as the sample rate converter 36, it is possible to always suppress the occurrence of phase-wise aliasing noise regardless of the adjustment amount at that time. The bit error rate can be reduced stably.
[0061]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments.
[0062]
For example, the sample rate converter according to the present invention can be used in various applications other than a receiver.
[0063]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a sample rate converter capable of suppressing the occurrence of phase-wise aliasing noise, and a receiver using the sample rate converter.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic block diagram showing a sample rate converter according to a first embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating an example of a relationship between sampling timing of input samples, sampling timing of output samples, and an interpolation processing range period realized by the sample rate converter illustrated in FIG. 1;
FIG. 3 is a schematic block diagram showing a receiver according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between an input sample and an output sample by a polynomial interpolation filter.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a polynomial interpolation filter.
FIG. 6 shows the relationship between the sampling timing of input samples, the sampling timing of output samples, and the interpolation processing range period of each output sample when the degree is 3 and the conversion rate is 5/6 for a polynomial interpolation filter; FIG.
FIG. 7 shows the relationship between the sampling timing of input samples, the sampling timing of output samples, and the interpolation processing range period of each output sample when the order is 2 and the conversion rate is 5/6 for the polynomial interpolation filter. FIG.
[Explanation of symbols]
11 Dual port RAM
12 Write control circuit
13 Read control circuit
14 Normalized offset time calculator
15 Read timing determination unit
16 Sampling timing calculator
17 Interpolation order calculator
18 Index generator
19 Memory
20 Look-up table
21 Data operation part

Claims (6)

入力サンプル周期に応じた第1の設定値と、サンプルレートの変換レート又は出力サンプル周期に応じた第2の設定値と、1つの出力サンプルのデータを補間処理により求めるために有効に用いるべき複数の入力サンプルを決定する基準となる基準時間幅に応じた第3の設定値と、を記憶する設定値記憶手段と、
各出力サンプルについて、当該出力サンプルのサンプリングタイミングに応じたタイミングを、前記第1の設定値及び前記第2の設定値に基づいて、演算するタイミング演算手段と、
前記各出力サンプルについて、当該出力サンプルのサンプリングタイミングを略中心とした前記基準時間幅と略同一の時間幅を持つ補間処理範囲期間内に属する全ての入力サンプルのデータを用いて、補間処理を行うことで、当該出力サンプルのデータを得るデータ演算手段と、
を備え、
前記各出力サンプルについて、前記データ演算手段により得られた当該出力サンプルの前記データを、前記タイミング演算手段により得られたタイミングに応じた当該出力サンプルの前記サンプリングタイミングで出力することを特徴とするサンプルレートコンバータ。
A first set value corresponding to the input sample period, a second set value corresponding to the conversion rate of the sample rate or the output sample period, and a plurality of values to be used effectively to obtain data of one output sample by interpolation processing A set value storage means for storing a third set value corresponding to a reference time width serving as a reference for determining the input sample of
For each output sample, timing calculation means for calculating a timing according to the sampling timing of the output sample based on the first set value and the second set value;
For each output sample, interpolation processing is performed using data of all input samples belonging to an interpolation processing range period having a time width substantially the same as the reference time width with the sampling timing of the output sample as a center. A data calculation means for obtaining data of the output sample;
With
Wherein for each output sample, the data of the output samples obtained by the data calculating means, and outputs at the sampling timings for the corresponding output samples corresponding to the obtained timing by the timing calculating means Sample rate converter.
前記第1乃至第3の設定値の少なくとも1つが、随時異なる値に変え得るように、構成されたことを特徴とする請求項1記載のサンプルレートコンバータ。  2. The sample rate converter according to claim 1, wherein at least one of the first to third set values can be changed to a different value at any time. 前記第2の設定値が外部からの指令に応じた値に設定されるように構成されて、前記変換レートの調整が可能であることを特徴とする請求項1又は2記載のサンプルレートコンバータ。  3. The sample rate converter according to claim 1, wherein the second set value is set to a value according to a command from the outside, and the conversion rate can be adjusted. 前記補間処理範囲期間内に属する入力サンプルの数又はこれに応じて定まる前記補間処理の次数あるいはこれらのいずれかに応じた値と、前記出力サンプルのサンプリングタイミングのその直前の入力サンプルからのオフセット時間を前記入力サンプル周期で正規化した値又はその近似値あるいはこれらのいずれかに応じた値と、により定まるインデックス値に応じた前記補間処理の内容を示す補間係数の組を格納したルックアップテーブルを、記憶するルックアップテーブル記憶手段と、
前記各出力サンプルについて、前記第1乃至第3の設定値に基づいて、当該出力サンプルに関する前記補間処理範囲期間内に属する入力サンプルの数又はこれに応じて定まる前記補間処理の次数あるいはこれらのいずれかに応じた値を、第1の値として求める手段と、
を備え、
前記タイミング演算手段は、前記各出力サンプルについて、当該出力サンプルのサンプリングタイミングのその直前の入力サンプルからのオフセット時間を前記入力サンプル周期で正規化した値又はその近似値あるいはこれらのいずれかに応じた値を、第2の値として求める手段を含み、
前記データ演算手段は、前記各出力サンプルについて、当該出力サンプルに応じて求められた前記第1及び第2の値により定まるインデックス値に従って前記ルックアップテーブルを参照して補間係数の組を得、この補間係数の組と当該出力サンプルに関する前記補間処理範囲期間内に属する入力サンプルのデータとの間で積和演算を行うことで、当該出力サンプルのデータを得ることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のサンプルレートコンバータ。
The number of input samples belonging to the interpolation processing range period, the order of the interpolation processing determined according to the number, or a value corresponding to any of these, and the offset time from the input sample immediately before the sampling timing of the output sample A lookup table storing a set of interpolation coefficients indicating the contents of the interpolation processing according to an index value determined by a value normalized by the input sample period or an approximate value thereof or a value according to any of these values A lookup table storage means for storing;
For each output sample, based on the first to third set values, the number of input samples belonging to the output sample within the interpolation processing range period or the order of the interpolation processing determined in accordance therewith, or any of these Means for obtaining a value according to the first value;
With
The timing calculation means , for each of the output samples, according to a value obtained by normalizing the offset time from the input sample immediately before the sampling timing of the output sample by the input sample period, an approximate value thereof, or any of these Means for determining the value as a second value;
The data calculation means obtains a set of interpolation coefficients for each output sample by referring to the lookup table according to an index value determined by the first and second values determined according to the output sample. 4. The data of the output sample is obtained by performing a product-sum operation between the set of interpolation coefficients and the data of the input sample belonging to the interpolation processing range period related to the output sample. A sample rate converter according to any of the above.
同時に読み書き可能なメモリを備え、
前記各入力サンプルのデータが入力サンプルクロックに同期して前記メモリ内に一時的に保持され、
前記各出力サンプルについて、当該出力サンプルに関する前記補間処理範囲期間内に属する入力サンプルのデータが、出力サンプルクロックに同期して前記メモリから読み出され、
前記データ演算部は、読み出された入力サンプルのデータを前記補間処理に用いることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のサンプルレートコンバータ。
It has memory that can be read and written at the same time,
The data of each input sample is temporarily held in the memory in synchronization with the input sample clock,
For each output sample, data of the input sample belonging to the interpolation processing range period related to the output sample is read from the memory in synchronization with an output sample clock,
5. The sample rate converter according to claim 1, wherein the data calculation unit uses the read input sample data for the interpolation processing. 6.
所定の変調方式により変調された信号を受信信号として受信する受信機において、
複素ローカルキャリア信号を発生する離散的局部発振器と、
前記受信信号に基づいて得られ任意のサンプルレートでA/D変換された中間周波数信号と、前記離散的局部発振器で発生された複素ローカルキャリア信号と乗算することによって、ベースバンド信号を合成する乗算器と、
前記乗算器から前記サンプルレートに同期して出力される前記ベースバンド信号をサンプルレート変換してベースバンド信号処理レートに再同期させるサンプルレートコンバータと、
前記再同期されたベースバンド信号に復調処理を施してデータを復調させる復調手段と、
送信側に対する受信側のサンプル周期誤差又はサンプルレート誤差を検出する検出手段と、
制御部と、
を備え、
前記サンプルレートコンバータが、請求項1乃至5のいずれかに記載のサンプルレートコンバータであり、
前記制御部は、前記検出手段により検出された誤差に基づいて、当該誤差が小さくなるような値を指令して、この値を前記サンプルレートコンバータの前記第2の設定値として前記設定値記憶手段に記憶させる、ことを特徴とする受信機。
In a receiver that receives a signal modulated by a predetermined modulation method as a received signal,
A discrete local oscillator that generates a complex local carrier signal;
Multiplication for synthesizing a baseband signal by multiplying an intermediate frequency signal obtained based on the received signal and A / D converted at an arbitrary sample rate by a complex local carrier signal generated by the discrete local oscillator And
A sample rate converter that converts the baseband signal output from the multiplier in synchronization with the sample rate and resynchronizes to the baseband signal processing rate;
Demodulation means for demodulating data by performing demodulation processing on the resynchronized baseband signal;
Detecting means for detecting a sample period error or sample rate error on the receiving side relative to the transmitting side;
A control unit;
With
The sample rate converter is the sample rate converter according to any one of claims 1 to 5,
Based on the error detected by the detection means, the control unit commands a value that reduces the error, and uses the value as the second set value of the sample rate converter as the set value storage means. A receiver characterized in that it is memorized.
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