JP4128685B2 - 受信機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、受信機における同期確立方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フレーム単位で信号を伝送する場合、通常は図２に示されるようなフレームフォーマットが使用される。図中、ＤＡＴＡは伝送すべきデータがセットされる領域であり、所定個数或いは必要個数設けられている。各ＤＡＴＡの直前には、所定の符号列であるユニークワードＵＷが付加されている。更に、先頭には連続波ＣＷ及びビット交番パターンＢＴが、末尾にはエンドオブデータＥＯＤがそれぞれ付加されている。ＣＷは無変調の搬送波であり、ＢＴは“１”“０”が交互に現れる所定長の信号であり、ＥＯＤはデータの終わりを表す所定値の符号（列）である。
【０００３】
このフォーマットに従い伝送された信号から受信機が情報を復調する際には、まず、受信信号の搬送周波数、位相及びフレームへの同期を確立する。その際には、通常、ＣＷを利用して搬送周波数への同期を確立し（即ち受信機の内部信号の周波数を調整し）、次にＢＴを利用して搬送位相への同期を確立し（同じく位相を調整し）、そして最初のＵＷを利用してフレームへの同期を確立する（即ちフレーム到来タイミングに同期させる）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ここに、図３に示されるように、ＣＷとＢＴが省略された受信バースト波から情報を復調する場合、通常、最初のＤＡＴＡについては復調を断念し、先頭のＵＷ及び最初のＤＡＴＡにて搬送周波数及び位相並びにフレームの同期を確立する手順を採る。最初のＤＡＴＡについて復調を行う必要がないシステムであれば、そのようにしても問題がない。
【０００５】
しかし、最初のＤＡＴＡについても復調する必要があるシステム又は復調した方がよいシステムでは、先頭のＵＷのみで搬送周波数、位相及びフレームの同期をいずれも確立するようにしなければならない。その場合、特に、信号伝搬路等の条件によって受信機への入力レベルが変化することを考慮に入れねばならない。
【０００６】
受信機への入力レベルの変化に対処する方法の一つとして考えられるのは、ＵＷを検出する回路、搬送周波数のずれを検出する回路及び位相のずれを検出する回路を並列的に設けると共に、その前段にメモリ及び可変増幅回路を設けておき、メモリにて信号を遅延させている間にそのレベルを測定して可変増幅回路の利得を変化させる、という方法である。この方法を採用する場合、メモリにおける遅延分だけＵＷ検出が遅れる等の問題が生じる。
【０００７】
他の方法として考えられるのは、その入力レベルのダイナミックレンジが十分広く信号伝搬路の状態による入力レベル変動に対処できる回路をＵＷの検出に用い、ＵＷ検出に応じて搬送周波数及び位相のずれの検出を行う、という方法がある。この方法によれば、ＵＷ検出に先立つメモリによる遅延が発生しない。しかしながら、ＵＷ検出回路のダイナミックレンジを広く採る必要があるため、ＵＷ検出回路を構成するハードウエアの増大又はＵＷ検出回路を機能的に実現するソフトウエアによる情報処理量の膨大化といった問題が発生する。
【０００８】
本発明は、このような問題点を解決することを課題としてなされたものであり、その目的は、ＵＷ検出前段での遅延が少なくかつ肥大したハードウエア乃至膨大な情報処理を必要としない同期確立方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る受信機は、受信信号を直交復調する直交復調器と、直交復調された受信信号からユニークワードを検出するユニークワード検出回路と、直交復調された受信信号からその搬送周波数のずれを検出する初期周波数検出回路と、直交復調された受信信号からその位相のずれを検出する初期位相検出回路と、を備える受信機であって、受信信号のレベルを検出するレベル検出回路と、受信信号を遅延検波してその周波数ずれを除去する遅延検波回路と、この遅延検波された受信信号をユニークワード検出回路のダイナミックレンジに応じてレベル制限するリミッタ回路と、ユニークワード検出回路にてユニークワードが検出されるまで入力信号を保持し検出されたときにはこれに応じて入力信号を可変増幅回路に供給するメモリと、レベル検出回路における検出の結果に応じかつ初期周波数検出回路及び初期位相検出回路にて必要とされるレベルまで、メモリからの受信信号を増幅する上記可変増幅回路と、を備え、直交復調された受信信号を一方ではレベル検出回路、遅延検波回路及びリミッタ回路を経てユニークワード検出回路に、他方ではメモリ及び可変増幅回路を経て初期周波数検出回路及び初期位相検出回路に供給することを特徴とする。また、本発明に係る受信機においては、ユニークワードの直後にデータが設定され、当該データの直後に次のユニークワードが設定されるバースト信号を受信し、前記初期周波数検出回路によって検出された搬送波周波数のずれと、前記初期位相検出回路によって検出された位相のずれと、に基づいて、前記データの復調の際の同期確立を行うことが好適である。
【００１０】
このように、本発明においては、ＵＷ検出に応じて搬送周波数及び位相のずれの検出を行うという発想に立ちながらも、レベル制限された乃至リミッタ回路を経た信号に基づきＵＷ検出を行うようにすることで、ＵＷ検出回路の入力ダイナミックレンジが狭くても済むようにしている。従って、本発明によれば、図３に示されているようなフォーマットの信号を受信したとき、その最初のＤＡＴＡから復調を開始することが可能になると共に、そのために必要なハードウエアを比較的小規模に抑え又はソフトウエアによる情報処理量を比較的少量に抑えることが可能になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態に関し図面に基づき説明する。なお、以下の説明では、図３に示したフレームフォーマット即ちバースト波を前提とする。
【００１２】
図１に、本発明の一実施形態に係る受信機、特にそのベースバンド回路のうちＵＷ、周波数ずれ及び位相ずれを検出する段階までの回路構成を示す。この図に示す回路より前段の回路において、受信信号はＲＦ（無線周波数）からＩＦ（中間周波数）へとダウンコンバートされ、しかる後直交復調器１０に入力される。直交復調器１０は、受信信号をＩＦからベースバンドへとダウンコンバートするとともに、これを直交復調して同相成分Ｉｃｈと直交成分Ｑｃｈとを取り出す。増幅器１２は直交復調器１０の出力を増幅し、ローパスフィルタ１４は高域雑音の除去等を行う。サンプリング回路１６は、増幅器１２及びローパスフィルタ１４を介して供給される直交復調後の受信信号をサンプリングし、このサンプリングによって得られたディジタルデータをＤＣオフセットレベル補正回路１８に供給する。ＤＣオフセットレベル補正回路１８は、サンプリング回路１６から与えられるデータに含まれているＤＣオフセット分を補償する。即ち、サンプリング回路１６からの入力データがランダムであるならば所定数のサンプル例えば１２８個のサンプルについての当該入力データの平均値は０になるはずであるから、この平均値が正である場合には負の方向に、負である場合には正の方向に補正をかけるといった手法で、入力データに含まれているＤＣオフセット即ちＩＱ平面上での原点のずれを補正する。
【００１３】
ＤＣオフセットレベル補正回路１８による補正を受けたデータは、一方ではレベル検出回路２０に、他方ではメモリ２８に供給される。レベル検出回路２０は、ＤＣオフセットレベル補正回路１８から供給されるデータがどの程度の入力レベルを表しているかを検出する。可変増幅回路３０の利得は、この検出の結果に応じ、初期周波数検出回路３２及び初期位相検出回路３４への入力に適したレベルとなるよう変化する。
【００１４】
レベル検出回路２０の後段に設けられている遅延検波回路２２は、レベル検出回路２０を経たデータを遅延検波することによって、データに現れている周波数ずれ即ちＩＱ平面の回転を除去する。遅延検波回路２２の出力は、リミッタ回路２４を経てＵＷ検出回路２６に供給される。ＵＷ検出回路２６は、供給されたデータが所定のＵＷを表している場合、メモリ２８に対して指令を与え、メモリ２８によって保持され遅延されているデータを可変増幅回路３０を介し初期周波数検出回路３２及び初期位相検出回路３４に供給させる。これによって、初期周波数検出回路３２及び初期位相検出回路３４は、ＤＣオフセットレベル補正回路１８とＵＷ検出回路２６の間に存在する回路による処理遅延が補償され、かつ周波数ずれや位相ずれの検出に適当なレベルまで増幅された信号を受け取ることになる。
【００１５】
初期周波数検出回路３２は、予め用意してあるＵＷとメモリ２８から可変増幅回路３０を介し受け取ったＵＷとの複素乗算を行うことによりデータを無変調化し、無変調化したデータを高速フーリエ変換することによって、受信信号に含まれている搬送周波数のずれを求める。初期位相検出回路３４は、初期周波数検出回路３２と同様の手順によりデータを無変調化しあるいは初期周波数検出回路３２から無変調化されたデータを受け取り、そのデータについて、初期周波数検出回路３２によって検出された周波数ずれについての補正を施し、この補正を施した後のデータがＩＱ平面上でどの点に収束しているのか、またその点の位相はどのような値かを検出する。その結果、位相ずれに関する情報が得られる。
【００１６】
ＵＷ検出回路２６により検出されるＵＷの到来タイミング、初期周波数検出回路３２により検出される搬送周波数ずれ、及び初期位相検出回路３４により検出されるずれは、図示しない回路において、ＤＡＴＡの復調に際して同期確立に使用される。
【００１７】
ここに、本実施形態にて特徴としているところは、ＵＷ検出回路２６の前段にリミッタ回路２４を設け、ＵＷ検出回路２６の入力レベルを上限制限していることにある。即ち、リミッタ回路２４は、遅延検波回路２２の出力に関し、その入力レベルが低ければレベル制限がかからず入力レベルが大きくなるにつれてレベル制限がかかるよう動作する。ＵＷ検出回路２６では、入力レベルが低い場合には軟判定的な、入力レベルが高ければ硬判定的なＵＷ検出を行う。このように、リミッタ回路２４を設けることによって、ＵＷ検出回路２６のダイナミックレンジを狭くすることができる。従って、ＵＷ検出回路２６は、ハードウェア的に実施する場合にはその回路規模を小規模に抑えることができ、ソフトウェア的に実施する場合にはその情報処理量を少量に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係る受信機、特にそのベースバンド回路の一部を示すブロック図である。
【図２】 一般的なフレームフォーマットを示す図である。
【図３】 バースト波のフレームフォーマットを示す図である。
【符号の説明】
１０ 直交復調器、２０ レベル検出回路、２２ 遅延検波回路、２４ リミッタ回路、２６ ＵＷ（ユニークワード）検出回路、２８ メモリ、３０ 可変増幅器、３２ 初期周波数検出回路、３４ 初期位相検出回路。
【発明の属する技術分野】
本発明は、受信機における同期確立方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フレーム単位で信号を伝送する場合、通常は図２に示されるようなフレームフォーマットが使用される。図中、ＤＡＴＡは伝送すべきデータがセットされる領域であり、所定個数或いは必要個数設けられている。各ＤＡＴＡの直前には、所定の符号列であるユニークワードＵＷが付加されている。更に、先頭には連続波ＣＷ及びビット交番パターンＢＴが、末尾にはエンドオブデータＥＯＤがそれぞれ付加されている。ＣＷは無変調の搬送波であり、ＢＴは“１”“０”が交互に現れる所定長の信号であり、ＥＯＤはデータの終わりを表す所定値の符号（列）である。
【０００３】
このフォーマットに従い伝送された信号から受信機が情報を復調する際には、まず、受信信号の搬送周波数、位相及びフレームへの同期を確立する。その際には、通常、ＣＷを利用して搬送周波数への同期を確立し（即ち受信機の内部信号の周波数を調整し）、次にＢＴを利用して搬送位相への同期を確立し（同じく位相を調整し）、そして最初のＵＷを利用してフレームへの同期を確立する（即ちフレーム到来タイミングに同期させる）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ここに、図３に示されるように、ＣＷとＢＴが省略された受信バースト波から情報を復調する場合、通常、最初のＤＡＴＡについては復調を断念し、先頭のＵＷ及び最初のＤＡＴＡにて搬送周波数及び位相並びにフレームの同期を確立する手順を採る。最初のＤＡＴＡについて復調を行う必要がないシステムであれば、そのようにしても問題がない。
【０００５】
しかし、最初のＤＡＴＡについても復調する必要があるシステム又は復調した方がよいシステムでは、先頭のＵＷのみで搬送周波数、位相及びフレームの同期をいずれも確立するようにしなければならない。その場合、特に、信号伝搬路等の条件によって受信機への入力レベルが変化することを考慮に入れねばならない。
【０００６】
受信機への入力レベルの変化に対処する方法の一つとして考えられるのは、ＵＷを検出する回路、搬送周波数のずれを検出する回路及び位相のずれを検出する回路を並列的に設けると共に、その前段にメモリ及び可変増幅回路を設けておき、メモリにて信号を遅延させている間にそのレベルを測定して可変増幅回路の利得を変化させる、という方法である。この方法を採用する場合、メモリにおける遅延分だけＵＷ検出が遅れる等の問題が生じる。
【０００７】
他の方法として考えられるのは、その入力レベルのダイナミックレンジが十分広く信号伝搬路の状態による入力レベル変動に対処できる回路をＵＷの検出に用い、ＵＷ検出に応じて搬送周波数及び位相のずれの検出を行う、という方法がある。この方法によれば、ＵＷ検出に先立つメモリによる遅延が発生しない。しかしながら、ＵＷ検出回路のダイナミックレンジを広く採る必要があるため、ＵＷ検出回路を構成するハードウエアの増大又はＵＷ検出回路を機能的に実現するソフトウエアによる情報処理量の膨大化といった問題が発生する。
【０００８】
本発明は、このような問題点を解決することを課題としてなされたものであり、その目的は、ＵＷ検出前段での遅延が少なくかつ肥大したハードウエア乃至膨大な情報処理を必要としない同期確立方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る受信機は、受信信号を直交復調する直交復調器と、直交復調された受信信号からユニークワードを検出するユニークワード検出回路と、直交復調された受信信号からその搬送周波数のずれを検出する初期周波数検出回路と、直交復調された受信信号からその位相のずれを検出する初期位相検出回路と、を備える受信機であって、受信信号のレベルを検出するレベル検出回路と、受信信号を遅延検波してその周波数ずれを除去する遅延検波回路と、この遅延検波された受信信号をユニークワード検出回路のダイナミックレンジに応じてレベル制限するリミッタ回路と、ユニークワード検出回路にてユニークワードが検出されるまで入力信号を保持し検出されたときにはこれに応じて入力信号を可変増幅回路に供給するメモリと、レベル検出回路における検出の結果に応じかつ初期周波数検出回路及び初期位相検出回路にて必要とされるレベルまで、メモリからの受信信号を増幅する上記可変増幅回路と、を備え、直交復調された受信信号を一方ではレベル検出回路、遅延検波回路及びリミッタ回路を経てユニークワード検出回路に、他方ではメモリ及び可変増幅回路を経て初期周波数検出回路及び初期位相検出回路に供給することを特徴とする。また、本発明に係る受信機においては、ユニークワードの直後にデータが設定され、当該データの直後に次のユニークワードが設定されるバースト信号を受信し、前記初期周波数検出回路によって検出された搬送波周波数のずれと、前記初期位相検出回路によって検出された位相のずれと、に基づいて、前記データの復調の際の同期確立を行うことが好適である。
【００１０】
このように、本発明においては、ＵＷ検出に応じて搬送周波数及び位相のずれの検出を行うという発想に立ちながらも、レベル制限された乃至リミッタ回路を経た信号に基づきＵＷ検出を行うようにすることで、ＵＷ検出回路の入力ダイナミックレンジが狭くても済むようにしている。従って、本発明によれば、図３に示されているようなフォーマットの信号を受信したとき、その最初のＤＡＴＡから復調を開始することが可能になると共に、そのために必要なハードウエアを比較的小規模に抑え又はソフトウエアによる情報処理量を比較的少量に抑えることが可能になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態に関し図面に基づき説明する。なお、以下の説明では、図３に示したフレームフォーマット即ちバースト波を前提とする。
【００１２】
図１に、本発明の一実施形態に係る受信機、特にそのベースバンド回路のうちＵＷ、周波数ずれ及び位相ずれを検出する段階までの回路構成を示す。この図に示す回路より前段の回路において、受信信号はＲＦ（無線周波数）からＩＦ（中間周波数）へとダウンコンバートされ、しかる後直交復調器１０に入力される。直交復調器１０は、受信信号をＩＦからベースバンドへとダウンコンバートするとともに、これを直交復調して同相成分Ｉｃｈと直交成分Ｑｃｈとを取り出す。増幅器１２は直交復調器１０の出力を増幅し、ローパスフィルタ１４は高域雑音の除去等を行う。サンプリング回路１６は、増幅器１２及びローパスフィルタ１４を介して供給される直交復調後の受信信号をサンプリングし、このサンプリングによって得られたディジタルデータをＤＣオフセットレベル補正回路１８に供給する。ＤＣオフセットレベル補正回路１８は、サンプリング回路１６から与えられるデータに含まれているＤＣオフセット分を補償する。即ち、サンプリング回路１６からの入力データがランダムであるならば所定数のサンプル例えば１２８個のサンプルについての当該入力データの平均値は０になるはずであるから、この平均値が正である場合には負の方向に、負である場合には正の方向に補正をかけるといった手法で、入力データに含まれているＤＣオフセット即ちＩＱ平面上での原点のずれを補正する。
【００１３】
ＤＣオフセットレベル補正回路１８による補正を受けたデータは、一方ではレベル検出回路２０に、他方ではメモリ２８に供給される。レベル検出回路２０は、ＤＣオフセットレベル補正回路１８から供給されるデータがどの程度の入力レベルを表しているかを検出する。可変増幅回路３０の利得は、この検出の結果に応じ、初期周波数検出回路３２及び初期位相検出回路３４への入力に適したレベルとなるよう変化する。
【００１４】
レベル検出回路２０の後段に設けられている遅延検波回路２２は、レベル検出回路２０を経たデータを遅延検波することによって、データに現れている周波数ずれ即ちＩＱ平面の回転を除去する。遅延検波回路２２の出力は、リミッタ回路２４を経てＵＷ検出回路２６に供給される。ＵＷ検出回路２６は、供給されたデータが所定のＵＷを表している場合、メモリ２８に対して指令を与え、メモリ２８によって保持され遅延されているデータを可変増幅回路３０を介し初期周波数検出回路３２及び初期位相検出回路３４に供給させる。これによって、初期周波数検出回路３２及び初期位相検出回路３４は、ＤＣオフセットレベル補正回路１８とＵＷ検出回路２６の間に存在する回路による処理遅延が補償され、かつ周波数ずれや位相ずれの検出に適当なレベルまで増幅された信号を受け取ることになる。
【００１５】
初期周波数検出回路３２は、予め用意してあるＵＷとメモリ２８から可変増幅回路３０を介し受け取ったＵＷとの複素乗算を行うことによりデータを無変調化し、無変調化したデータを高速フーリエ変換することによって、受信信号に含まれている搬送周波数のずれを求める。初期位相検出回路３４は、初期周波数検出回路３２と同様の手順によりデータを無変調化しあるいは初期周波数検出回路３２から無変調化されたデータを受け取り、そのデータについて、初期周波数検出回路３２によって検出された周波数ずれについての補正を施し、この補正を施した後のデータがＩＱ平面上でどの点に収束しているのか、またその点の位相はどのような値かを検出する。その結果、位相ずれに関する情報が得られる。
【００１６】
ＵＷ検出回路２６により検出されるＵＷの到来タイミング、初期周波数検出回路３２により検出される搬送周波数ずれ、及び初期位相検出回路３４により検出されるずれは、図示しない回路において、ＤＡＴＡの復調に際して同期確立に使用される。
【００１７】
ここに、本実施形態にて特徴としているところは、ＵＷ検出回路２６の前段にリミッタ回路２４を設け、ＵＷ検出回路２６の入力レベルを上限制限していることにある。即ち、リミッタ回路２４は、遅延検波回路２２の出力に関し、その入力レベルが低ければレベル制限がかからず入力レベルが大きくなるにつれてレベル制限がかかるよう動作する。ＵＷ検出回路２６では、入力レベルが低い場合には軟判定的な、入力レベルが高ければ硬判定的なＵＷ検出を行う。このように、リミッタ回路２４を設けることによって、ＵＷ検出回路２６のダイナミックレンジを狭くすることができる。従って、ＵＷ検出回路２６は、ハードウェア的に実施する場合にはその回路規模を小規模に抑えることができ、ソフトウェア的に実施する場合にはその情報処理量を少量に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係る受信機、特にそのベースバンド回路の一部を示すブロック図である。
【図２】 一般的なフレームフォーマットを示す図である。
【図３】 バースト波のフレームフォーマットを示す図である。
【符号の説明】
１０ 直交復調器、２０ レベル検出回路、２２ 遅延検波回路、２４ リミッタ回路、２６ ＵＷ（ユニークワード）検出回路、２８ メモリ、３０ 可変増幅器、３２ 初期周波数検出回路、３４ 初期位相検出回路。
Claims (2)
- 受信信号を直交復調する直交復調器と、直交復調された受信信号からユニークワードを検出するユニークワード検出回路と、直交復調された受信信号からその搬送周波数のずれを検出する初期周波数検出回路と、直交復調された受信信号からその位相のずれを検出する初期位相検出回路と、を備える受信機において、
受信信号のレベルを検出するレベル検出回路と、
受信信号を遅延検波してその周波数ずれを除去する遅延検波回路と、
この遅延検波された受信信号をユニークワード検出回路のダイナミックレンジに応じてレベル制限するリミッタ回路と、
ユニークワード検出回路にてユニークワードが検出されるまで入力信号を保持し検出されたときにはこれに応じて入力信号を可変増幅回路に供給するメモリと、
レベル検出回路における検出の結果に応じかつ初期周波数検出回路及び初期位相検出回路にて必要とされるレベルまで、メモリからの受信信号を増幅する上記可変増幅回路と、
を備え、直交復調された受信信号を一方ではレベル検出回路、遅延検波回路及びリミッタ回路を経てユニークワード検出回路に、他方ではメモリ及び可変増幅回路を経て初期周波数検出回路及び初期位相検出回路に供給することを特徴とする受信機。 - 請求項１に記載の受信機であって、
ユニークワードの直後にデータが設定され、当該データの直後に次のユニークワードが設定されるバースト信号を受信し、
前記初期周波数検出回路によって検出された搬送波周波数のずれと、前記初期位相検出回路によって検出された位相のずれと、に基づいて、前記データの復調の際の同期確立を行うこと特徴とする受信機。
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| JP02992499A JP4128685B2 (ja) | 1999-02-08 | 1999-02-08 | 受信機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02992499A JP4128685B2 (ja) | 1999-02-08 | 1999-02-08 | 受信機 |
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|---|---|
| JP2000232489A JP2000232489A (ja) | 2000-08-22 |
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ID=12289554
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02992499A Expired - Fee Related JP4128685B2 (ja) | 1999-02-08 | 1999-02-08 | 受信機 |
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1999
- 1999-02-08 JP JP02992499A patent/JP4128685B2/ja not_active Expired - Fee Related
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