JP4032928B2 - 同期位置検出方法および装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、親局と子局の間で通信を行う防災システム等のデジタル通信システム等における受信データの同期位置を特定する方法および装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
受信信号の復調をDSPで行うデジタル受信装置では、受信信号のデジタルデータをDSPのレジスタ経由あるいはDSPのシリアルバス等を用いてDSPコア部に通知し、DSPコア部ではそのデータが一定サンプル数格納される毎に割り込みによる通知(レジスタ経由のときはDSPの外部割り込み、シリアルバスの場合はDSPの内部割り込み)を受けてそのデータを読み込み、受信処理を開始する。この受信処理では、まず同期ワードの終端から同期位置を特定してシンボル同期をとってから、各シンボルデータの復調を行っている。
【0003】
同期位置の特定は、受信すべき例えば10個の同期ワードと同じ同期ワードをメモリに予め格納しておいて、これを受信した同期ワードと比較して10個全部の同期ワードが合致したとき、受信データの同期ワードの終端が検出されたものとして同期位置を特定する。
【0004】
実際のシステムにおいては、親局と子局の対向を考えると、子局は親局から来るフレーム信号あるいはスロット信号等のタイミング信号を基準にしてデータの送受信を行うため、子局から送信し親局で受信した同期信号は一定の時間的位置に来ることになる。ただし、子局から送信されるデータは、伝搬遅延が存在するので微妙にズレが生じる。そこで、親局での受信では子局での受信と同様に受信した同期ワードの終端から同期位置を特定してシンボル同期を行ってから、データの復調を行っている。
【0005】
しかしながら、子局から親局への送信データの中にはごく希に同期ワードと一致するパターンが含まれることがあり、これを同期ワードとして検出して同期位置を特定すると正常な受信が行われなくなる。
【0006】
そこで、従来では、受信しIF信号に変換してからサンプリングしA/D変換したデータの内の同期ワードの終端が含まれていると思われる範囲に、同期ワードの終端を検出するための検出窓範囲設定を行い、その範囲以外のデータからは同期ワード終端の検出を行わないようにして、誤った同期位置検出が行われることを防止している。
【0007】
図5は親局側で子局からの受信を行う場合の検出窓範囲設定の説明のためのタイムチャートである。Sslは親局側で発生するスロット信号、Ssyは親局が子局から同期ワードの終端を受信して確定した同期位置を示す同期信号、D1は親局が子局から受信しIF信号に変換しさらにA/D変換したシリアルデータ、Sit1はDSPのDSPコア部にデータを取り込むための割り込み通知信号、D0はDSPコア部で処理されるデータである。DSPではデータD1を所定数(例えば128サンプリング分)取り込む毎に割り込み通知信号Sit1が発生してDSPコア部に送り、ここで復調処理が行われる。
【0008】
同期信号Ssyがスロット信号Sslに対して時間T1だけ遅延している関係にあるものとすると、その同期信号Ssyはスロット信号Sslの直前の割り込み通知信号Sit(1)から時間T1だけ遅延した時点のデータとスロット信号Sslの直後の割り込み通知信号Sit(2)から同じ時間T1だけ遅延した時点のデータとの間の範囲Aに含まれるので、この範囲Aを検出窓範囲としてその範囲A内でDSPコア部において同期位置を検出することになる。なお、検出窓を時間窓として設定することは特許文献1の段落「0019」に記載されている。
【0009】
【特許文献1】
特開2002−204214号
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この検出窓範囲Aは割り込み通知信号Sit1の時間間隔であり、非常に広く、例えば10シンボル程度の多くのデータが含まれる間隔であり、通常のデータを誤って同期ワードの終端として検出して同期位置を特定する可能性がある。
【0011】
本発明の目的は、検出窓範囲を狭くできるようにして、通常のデータにより誤って同期位置特定が行われないようにした同期位置検出方法および装置を提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る発明は、受信しA/D変換したデータのうち、スロット信号の発生時点から第1のサンプル数目のデータが同期ワードの終端として検出されることにより同期位置を特定する同期位置検出方法において、前記データを第2のサンプル数分だけバッファに取り込む毎にDSPコア部に送って復調処理を行い、前記スロット信号の発生時点から、前記バッファに取り込むデータのサンプル数が前記第2のサンプル数になる時点までのサンプル数をサンプルカウンタにより第3のサンプル数として検出し、該第3のサンプル数目を起点として前記第1のサンプル数の残りのサンプル数の最終サンプル目まで前記DSPコア部でカウントし、該最終サンプル目又はその近傍のデータが同期ワードの終端として検出されることにより同期位置を特定することを特徴とする同期位置検出方法とした。
【0013】
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の同期位置検出方法において、前記最終サンプル目の前後所定サンプル数の範囲のデータを検出窓範囲とし、該検出窓範囲のデータから同期ワードの終端が検出されることにより同期位置を特定することを特徴とする同期位置検出方法とした。
【0014】
請求項3に係る発明は、請求項1又は2に記載の同期位置検出方法において、同期して送受信を行う親局と子局からなる通信システムの該親局に適用し、前記受信する信号が前記子局から送信され、前記スロット信号が前記親局で発生することを特徴とする同期位置検出方法とした。
【0015】
請求項4に係る発明は、請求項1、2又は3に記載の同期位置検出方法において、前記スロット信号に代えてフレーム信号を使用することを特徴とする同期位置検出方法とした。
【0016】
請求項5に係る発明は、受信しA/D変換したデータのうち、スロット信号の発生時点から第1のサンプル数目のデータが同期ワードの終端として検出されることにより同期位置を特定する同期位置検出装置において、前記データを取り込むバッファ及び該バッファに前記データが第2のサンプル数だけ取り込まれる毎に復調処理を行うDSPコア部を有するDSPと、前記スロット信号が発生すると前記データのサンプル数のカウントを開始し前記バッファに前記データが前記第2のサンプル数だけ取り込まれたときのカウント値を第3のサンプル数として前記DSPコア部に送るサンプルカウンタとを具備し、前記DSPコア部は、前記第3のサンプル数目を起点として前記第1のサンプル数の残りのサンプル数をカウントし最終サンプル目又はその近傍のサンプル目のデータが同期ワードの終端として検出されることにより同期位置を特定することを特徴とする同期位置検出装置とした。
【0017】
請求項6に係る発明は、請求項5に記載の同期位置検出装置において、前記DSPコア部は、前記最終サンプル目の前後所定サンプル数の範囲のデータを検出窓範囲とし、該検出窓範囲のデータから同期ワードの終端が検出されることにより同期位置を特定することを特徴とする同期検出装置とした。
【0018】
請求項7に係る発明は、請求項5又は6に記載の同期位置検出装置において、同期して送受信を行う親局と子局からなる通信システムの該親局に適用し、前記受信する信号が前記子局から送信され、前記スロット信号が前記親局で発生することを特徴とする同期位置検出装置とした。
【0019】
請求項8に係る発明は、請求項5、6又は7に記載の同期位置検出装置において、前記サンプルカウンタは、前記スロット信号に代えてフレーム信号が発生すると前記データのサンプル数を開始することを特徴とする同期位置検出装置とした。
【0020】
【発明の実施の形態】
本発明では、子局から送信されてきた信号の受信位置が親局の自分のタイミングで決まることに着目し、親局で発生する1スロット又は1フレーム毎のタイミング信号からDSPがデータを一時格納するタイミングまでのシリアルデータの数(サンプル数)をカウントし、それをDSPコア部に通知する。そのタイミング信号から同期ワードの終端までのサンプル数はほぼ一定(サンプリングクロックと子局側の送付クロックのズレによりその位置は若干前後する場合がある)であるため、DSPコア部では前記カウント値から残りのサンプル数をカウントし最終カウント目のデータ又はその近傍のデータから同期ワードの終端位置を特定する。
【0021】
図1は本発明の1つの実施の形態の同期位置検出装置(親局)の概略構成を示すブロック図である。10はRF部であり、アンテナで受信した子局からの信号をIF信号に変換する周波数変換部11と、そのIF信号をデジタルのシリアルデータD1に変換するA/D変換器12とを具備する。
【0022】
20はDSPであり、RF部10から送信されたデータD1をシリアルポートから取り込んで一時格納するバッファ21と、そのバッファ21に128サンプル(第2のサンプル数)分のデータD1が蓄積される毎にそれを取り込んで復調処理を行うDSPコア部22を具備する。DSPコア22には検出窓範囲を決める窓用カウンタが含まれている。
【0023】
30はFPGAからなる制御部であり、A/D変換器11とバッファ21に対してサンプリングクロックSsc及び1サンプル分をシリアル数ビットで表すときのデータクロックSdcを送るタイミング発生器31と、1スロット毎にスロット信号Sslを生成するスロットカウンタ32と、スロットカウンタ32からスロット信号Sslが入力するとサンプリングクロックSscのカウウントを開始するサンプルカウンタ33とを具備する。
【0024】
以上において、DSP20のシリアルポートから入力したデータD1はバッファ21に送り込まれ、そのバッファ21は128サンプル分のデータD1が蓄積される毎にDSPコア部22に割り込み通知信号Sit1を出してそのデータを送る。DSPコア部22はバッファ21からの割り込み通知信号Sit1があると、その128サンプル分のデータを取り込んで同期処理や復調処理を行うと共に、その割り込みがあったこと示す割り込み通知信号Sit2をサンプルカウンタ33に出力する。
【0025】
このサンプルカウンタ33はスロットカウンタ32からのスロット信号Sslが到来するとサンプルクロックSscのカウントを開始するが、DSPコア部22から割り込み通知信号Sit2が到来するとそのカウントを停止し、そのときのカウント値D2をDSPコア部22に送ると共にそのカウント値をクリアする。
【0026】
以上により、スロット信号Sslが出力した時点から割り込み通知信号Sit2が発生した時点までのサンプル数(第3のサンプル数)が、サンプルカウンタ33のカウント値D2として検出される。図2にそのタイミングチャートを示した。ここでは、スロット信号Sslが出力した時点から割り込み通知信号Sit2が発生した時点までのサンプルカウンタ33のカウント値D2は「12」である。なお、割り込み通知信号Sit2はサンプルクロックSscよりも遅れて発生するので、サンプルカウンタ33は12個目のサンプルクロックSscをカウントした時の値「12」をカウント値D2としてDSPコア部22に送った後に割り込み通知信号Sit2が発生するとクリアされる(図2の右下拡大図参照)。
【0027】
ここで、IF信号の周波数を455KHz、サンプリングクロックSscの周波数を140KHz、通信フォーマットは1シンボルの周波数レートが11.25KHz(88.88μsec)で150シンボルを1スロット(13.3msec)とし、6スロットで1フレーム(80msec)が構成されるようにする。この場合、割り込み通知信号Sit1の間隔の128サンプル内には、10.28個のシンボルが含まれることになる。つまり、1シンボル当り12.5サンプルとなる。なお、スロット信号Sslは、図3に示すように、実際のスロット境界(シンボルNo.149と0との境)よりも1シンボル手前(シンボルNo.149)で発生するものとし、同期ワードの終端はスロット境界から78シンボル目(スロット境界から983サンプル目(第1のサンプル数目))のデータに含まれているものとする。
【0028】
スロット信号Sslが出力してから最初に発生する割り込み通知信号Sit2までのサンプル数が図2に示したように「12」であったとすると、D2=12がサンプルカウンタ33で検出されDSPコア部22に送られる。DSPコア部22ではこのカウント値「12」を窓用カウンタ(図示せず)にプリセットする。このようにしてDSPコア部22はスロット信号Sslと割り込み通知信号Sit1,Sit2の同期関係(つまり、スロット信号Sslと取り込みデータとの同期関係)を確認できるので、続けてその窓用カウンタで「12」を起点にしてサンプリングクロックSscをカウントして、前記した983サンプル目のデータを検出する。この983サンプル目には同期ワードの終端(理想点)が来るはずであるので、その983サンプル目のデータ又はその近傍のデータが同期ワードの終端として検出されれば、同期位置確定ができる。
【0029】
ここでは、時間遅延その他によるズレを考慮して、理想点の前後1〜2シンボルの幅の検出窓範囲を設定する。例えば、前後2シンボルの余裕をみるときは、DSPコア部22内の前記した窓用カウンタが958(=983−2×12.5)をカウントしたとき検出窓をオンし、1008(983+2×12.5)をカウントしたときオフするように検出窓範囲を設定する。以上のタイムチャートを図3に、処理のタイムチャートを図4に示した。
【0030】
以上のようにして設定された958サンプル〜1008のサンプルの範囲内に同期ワードの終端があれば、そこが同期位置として特定される。以上の処理はスロット毎に、つまりスロット信号Sslが発生する毎に行われる。
【0031】
なお、以上ではスロット信号Sslを使用したが、フレーム信号を使用してそのフレーム信号から所定時間の位置に同期ワードの終端があることが予め分かっているような受信信号に対しても、同様に処理できる。この場合は、スロットカウンタ32に代えてフレームカウンタを使用する。
【0032】
【発明の効果】
以上から本発明によれば、同期位置を検出する検出窓の範囲を必要最小限に狭くすることができるので、誤った同期ワードの検出を防止し、正確な同期位置決定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態の同期位置検出装置のブロック図である。
【図2】 図1の装置のサンプルカウンタのカウント動作のタイミングチャートである。
【図3】 図1の装置のDSPコア部による検出窓範囲設定のタイミングチャートである。
【図4】 図1の装置の処理のタイミングチャートである。
【図5】 従来の同期位置検出装置の検出窓範囲設定のタイミングチャートである。
【符号の説明】
10:RF部、11:周波数変換部、12:A/D変換器
20:DSP、21:バッファ、22:DSPコア
30:制御部、31:タイミング発生器、32:スロットカウンタ、33:サンプルカウンタ
Claims (8)
- 受信しA/D変換したデータのうち、スロット信号の発生時点から第1のサンプル数目のデータが同期ワードの終端として検出されることにより同期位置を特定する同期位置検出方法において、
前記データを第2のサンプル数分だけバッファに取り込む毎にDSPコア部に送って復調処理を行い、前記スロット信号の発生時点から、前記バッファに取り込むデータのサンプル数が前記第2のサンプル数になる時点までのサンプル数をサンプルカウンタにより第3のサンプル数として検出し、該第3のサンプル数目を起点として前記第1のサンプル数の残りのサンプル数の最終サンプル目まで前記DSPコア部でカウントし、該最終サンプル目又はその近傍のデータが同期ワードの終端として検出されることにより同期位置を特定することを特徴とする同期位置検出方法。 - 請求項1に記載の同期位置検出方法において、
前記最終サンプル目の前後所定サンプル数の範囲のデータを検出窓範囲とし、該検出窓範囲のデータから同期ワードの終端が検出されることにより同期位置を特定することを特徴とする同期位置検出方法。 - 請求項1又は2に記載の同期位置検出方法において、
同期して送受信を行う親局と子局からなる通信システムの該親局に適用し、前記受信する信号が前記子局から送信され、前記スロット信号が前記親局で発生することを特徴とする同期位置検出方法。 - 請求項1、2又は3に記載の同期位置検出方法において、
前記スロット信号に代えてフレーム信号を使用することを特徴とする同期位置検出方法。 - 受信しA/D変換したデータのうち、スロット信号の発生時点から第1のサンプル数目のデータが同期ワードの終端として検出されることにより同期位置を特定する同期位置検出装置において、
前記データを取り込むバッファ及び該バッファに前記データが第2のサンプル数だけ取り込まれる毎に復調処理を行うDSPコア部を有するDSPと、前記スロット信号が発生すると前記データのサンプル数のカウントを開始し前記バッファに前記データが前記第2のサンプル数だけ取り込まれたときのカウント値を第3のサンプル数として前記DSPコア部に送るサンプルカウンタとを具備し、
前記DSPコア部は、前記第3のサンプル数目を起点として前記第1のサンプル数の残りのサンプル数をカウントし最終サンプル目又はその近傍のサンプル目のデータが同期ワードの終端として検出されることにより同期位置を特定することを特徴とする同期位置検出装置。 - 請求項5に記載の同期位置検出装置において、
前記DSPコア部は、前記最終サンプル目の前後所定サンプル数の範囲のデータを検出窓範囲とし、該検出窓範囲のデータから同期ワードの終端が検出されることにより同期位置を特定することを特徴とする同期検出装置。 - 請求項5又は6に記載の同期位置検出装置において、
同期して送受信を行う親局と子局からなる通信システムの該親局に適用し、前記受信する信号が前記子局から送信され、前記スロット信号が前記親局で発生することを特徴とする同期位置検出装置。 - 請求項5、6又は7に記載の同期位置検出装置において、
前記サンプルカウンタは、前記スロット信号に代えてフレーム信号が発生すると前記データのサンプル数を開始することを特徴とする同期位置検出装置。
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