JP4157962B2 - Ｄｓｐモデム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＤＳＰ（ディジタルシグナルプロセッサ）モデムに関し、特に送信波制御を用いてモデムの受信特性を改善したＤＳＰモデムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
モデムは、ディジタル信号を電話回線のような音声帯域回線等の伝送に適したように変復調するもので、ディジタル信号を音声帯域信号の搬送波に変換して伝送し、電話回線を使用してデータ伝送を行う場合に使用される装置である。モデムの変復調方法として、２００Ｂｉｔ／Ｓ以下の低速モデムではその使用帯域が狭いため、送信／受信で各々異なった搬送波を使用し、２線式回線において全二重通信を構成する場合がある。
図５は、従来のモデムを２線式回線を使用して全二重通信を行う場合の構成例であり、１はモデム、２はディジタル信号を受信して搬送波を変調する変調部、３はコイル及びコンデンサからなるＬＣフィルタ、４は送信信号及び受信信号を２線式回線から入出力するライントランス、５はコイル及びコンデンサからなるＬＣフィルタ、６は受信レベルを自動調整する自動利得調整部（以降、ＡＧＣと称す）、７は受信信号を復調してディジタル信号を再生する復調部である。
図５の動作を説明すると、先ず端末装置８は、モデム１に対して送信要求信号（以降、ＲＳ信号と称す）をＯＮとしモデム１の搬送波を立ち上げ、続いて送信データ信号（以降、ＳＤ信号と称す）を入力する。モデム１においては、変調部２において端末装置８からの制御により搬送波を変調しＬＣフィルタ３に入力する。ＬＣフィルタ３においては、変調した搬送波から不要波を除去した後ライントランス４に入力する。ライントランス４は４線式回線を２線式回線に変換するハイブリッドトランスを使用し、ＬＣフィルタ３の出力をライントランス４の２線式回線側に送出する。一方、２線式回線側から入力する受信信号は、４線式回線側の受信側に出力し、ＬＣフィルタ５に入力する。ＬＣフィルタ５においては、受信信号からノイズ成分を除去した後ＡＧＣ６に入力し、受信信号のレベルを復調に必要な所定のレベルに自動調整し、復調部７に入力する。復調部７においては、変調された搬送波を復調し、端末装置８に受信データ信号（以降、ＲＤ信号と称す）として出力する。
【０００３】
上記のように従来のモデムは、送信及び受信する搬送波信号から不要波成分を除去するフィルタとしてコイル、コンデンサ等の受動部品を使用しているが、小型化及び低価格化が困難であるため、近年ではコイルコンデンサ等を使用しないＤＳＰを用いたモデムが開発されている。
図６は、従来のＤＳＰを用いたモデムを２線式回線を使用して全二重通信を行う場合の構成例である。９はモデムであって、ＤＳＰモデム１５と、ライントランス４とにより構成する。ＤＳＰモデム１５は変調処理部１０と、送信用のフィルタ処理部１１と、受信用のフィルタ処理部１２と、ＡＧＣ処理部１３と、復調処理部１４とを備える。
図６の動作を説明すると、ＤＳＰモデム１５は、変調処理部１０において端末装置８からの制御により搬送波を変調してフィルタ処理部１１に出力し、フィルタ処理部１１は、変調した搬送波から不要波を除去し、回線側に出力する。また、フィルタ処理部１２においては、回線側から入力する受信信号からノイズ成分を除去しＡＧＣ処理部１３に出力し、ＡＧＣ処理部１３において、受信信号のレベルを復調に必要な所定のレベルに自動調整し復調処理部部１４に出力する。復調処理部部１４においては、変調された搬送波を復調し、端末装置８にＲＤ信号として出力する。更に、ＤＳＰモデム１５には、ライントランス４を接続し、２線式回線に対して搬送波を送受信する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したような従来のＤＳＰを用いたモデムは、端末装置からのＲＳ信号による制御を受けて搬送波を送出／停止する時に次のような不具合を生じていた。すなわち、モデムをＤＳＰの処理により実現すると、搬送波を送出／停止した時に出力波形は瞬時に１００％のレベルに立ち上がり、又、瞬時に０％のレベルに立ち下がる特性を持っている。一方、送信側の搬送波は、ライントランスにおいて、ライントランスが持つインピーダンスと各終端インピーダンスとに少なからず不整合があるため、受信側にある程度のレベルが回り込んでいる。受信側に回り込んだ送信信号は、受信側のフィルタ処理部１２によりかなりの部分除去されるが、低速モデムのように送信側の搬送波と受信側の搬送波との周波数を接近させて使用していると、フィルタ処理部１２からＡＧＣ処理部１３に受信信号と回り込んだ送信信号とが入力する。この時、送信側から回り込んでくる漏れ分が前述したように瞬時に変化すると、ＤＳＰのＡＧＣ処理部１３が追従出来ず、受信特性の劣化を招いていた。尚、従来のＬＣフィルタを用いた方法では、フィルタの伝送特性により搬送波は急峻な変化をしないこと及びＡＧＣがオペアンプ等により構成していることから受信特性の劣化はない。
本発明は、前述したような従来のＤＳＰを用いたモデムの問題を解決するためになされたものであって、受信特性の劣化を防ぐＤＳＰを用いたモデムを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明に係るＤＳＰモデムの請求項１記載の発明は、端末装置からの送信要求信号に基づき搬送波を送出／停止すると共に、送信データ信号に基づきディジタル信号を変調する変調処理部と、該変調処理部からの信号を入力し、搬送波の送出時及び停止時に搬送波の立ち上がり並びに立ち下がり特性を穏やかに変換するための搬送波レベル調整処理部と、該搬送波レベル調整処理部からの信号を入力する送信フィルタ処理部と、受信信号を入力する受信フィルタ処理部と、該受信フィルタ処理部からの信号を入力し、受信信号レベルを調整するＡＧＣ処理部と、該ＡＧＣ処理部出力を復調してデジタル信号を再生する復調処理部とを備えた。
上記のように搬送波送出時及び停止時に搬送波の立ち上がり並びに立ち下がりを穏やかに変換するための搬送波レベル調整処理部を備えたので、搬送波送出時及び停止時に送信信号が受信側ＡＧＣ処理部に与える影響を少なくし、受信特性を向上することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図示した実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。
図１は本発明に係るモデムの送信波制御による受信特性改善方法の一実施例を示す構成図である。
モデム１６はＤＳＰモデム１８及びライントランス４からなり、該ＤＳＰモデム１８は、端末装置８よりディジタル信号を受信して搬送波を変調する変調処理部１０と、変調処理部１０が出力する搬送波レベルの立ち上がり／立ち下がり特性を緩やかにする搬送波レベル調整処理部１７と、送信側のフィルタ処理部１１と、受信側のフィルタ処理部１２と、受信レベルを自動調整するＡＧＣ処理部１３と、受信信号を復調してディジタル信号を再生する復調処理部１４とを備える。
【０００７】
以上のように構成したモデムは、次のように動作する。
図１による実施例として、変調方式をＦＳ変調方式、伝送速度を２００ｂｉｔ／ｓｅｃ以下、搬送波周波数として中心周波数を低域側１２００Ｈｚ、高域側１６００Ｈｚとし、送信側に１２００Ｈｚ、受信側に１６００Ｈｚを割り当て、更に搬送波の偏移幅はスペース信号“０”を＋１００Ｈｚに、マーク信号“１”を−１００Ｈｚとする。
モデムを起動してデータ伝送を行う動作を説明する。先ず、端末装置８は送信要求としてＲＳ信号を“１”とすると、モデム１６は変調処理部１０が応答しスペース信号となる１３００Ｈｚの搬送波レベルを瞬時に１００％まで出力し、その後、ＳＤ信号に従って搬送波を１２００Ｈｚ±１００Ｈｚに変調する。この時、搬送波のレベルが瞬時に立ち上がることにより前述した不具合が発生するため、搬送波を搬送波レベル調整処理部１７に入力し、搬送波の立ち上がりを緩やかにする。図２に搬送波レベル調整処理部１７の出力波形を示し、（ａ）は搬送波の送出を行う時の立ち上がり波形を、（ｂ）は搬送波の停止を行う時の立ち下がり波形を夫々示す。実施例においては、ＤＳＰの処理時間として搬送波レベルの０％から１００％及び１００％から０％への変化を２０ｍｓとしている。尚、図２おいて示している搬送波波形の周波数は搬送波レベル調整処理部１７の機能を示すために用いたものであって現実の周波数とは異なる。
次にレベル調整された中心周波数１２００Ｈｚの搬送波は、フィルタ処理部１１に入力し、送信側の使用帯域である１２００Ｈｚ±１００Ｈｚのみを通過させ、２線式回線に不要波を出力しないようにフィルタリングする。フィルタリングした搬送波は、２線式／４線式変換するライントランス４に入力し、２線式回線に出力する。
【０００８】
一方、２線式回線より受信する対向局からの搬送波は、ライントランス４により２線式／４線式変換し受信回路に取り込まれる。受信した中心周波数１６００Ｈｚ±１００Ｈｚに変調された搬送波は、フィルタ処理部１２により受信側の使用帯域である１６００Ｈｚ±１００Ｈｚのみを通過させ、ノイズ成分を除去する。続いて、フィルタリングされた搬送波は、ＡＧＣ処理部１３により受信レベルを復調に必要な所定のレベルまで自動調整する。この時、送信側の中心周波数１２００Ｈｚの搬送波を送出／停止した場合には、送信側からの搬送波の回り込みレベルが変化するが、前述したようにレベル変化を緩やかな変化としてあることにより、ＡＧＣ処理部１３を処理するＤＳＰの動作時間は十分追従出来、受信レベルを自動調整する。所定のレベルに自動調整した搬送波は、復調処理部１４に入力し、搬送波の１７００Ｈｚはスペース信号“０”に、１５００Ｈｚはマーク信号“１”に復調し、ＲＤ信号として端末装置８に出力する。
【０００９】
次に、搬送波レベルの調整処理について説明する。
図３は、本発明に係るモデムの搬送波立ち上がり時におけるレベル調整の動作を示すフローチャートである。
なお、上記実施例に示したように、搬送波レベルの立ち上がり時及び立ち下がり時の定常状態までの時間を２０ｍｓ、サンプリング周波数を８ｋＨｚ、レベル調整処理を１６０段階とする。また定数Ａは搬送波レベルの調整が１６０段階を２０ｍｓかかって実行するように、０．００６２５（プログラムが１６０周してＡ×Ｍ＝１となるようにＡの値を設定）としている。
まず、ステップＳ１において端末装置からの送信要求信号ＲＳの有無を検出し、ＲＳ信号を検出しない場合には（Ｓ１にて「Ｎｏ」）待ち受け状態を維持する。一方、ＲＳ信号を検出した場合には（Ｓ１にて「Ｙｅｓ」）ステップＳ２に進み、前回のルーチンにおいて送信要求信号があったか否かを判断する。ステップＳ１においてＲＳ信号を検知した直後は前回ルーチンにおける送信要求信号は存在しないので、一周前ＲＳ信号（ＢＲＳ）は０であり（Ｓ２で「Ｎｏ」）、ステップＳ３に進む。すなわち、ＲＳ信号の立ち上がりを検知し、立ち上がり時のレベル調整処理が開始される。
レベル調整処理は正数Ｍを０にセットし（ステップＳ４）、出力が開始される（ステップＳ５）。その後、正数Ｍを“＋１”し（ステップＳ６）、さらに一周前ＲＳ信号（ＢＲＳ）を１にセットし（ステップＳ７）、ステップＳ１に戻る。２回目のルーチンにおいて、送信要求信号ＲＳがあると（Ｓ１にて「Ｙｅｓ」）、ステップＳ２に進み、その際、ＢＲＳは前回ルーチンのステップＳ７にて１にセットされているので、ステップＳ８に進み（Ｓ２にて「Ｙｅｓ」）、正数Ｍの値が判断される。
正数Ｍが“０”でない場合（Ｓ８で「Ｎｏ」）、ステップＳ９に進み、再び正数Ｍの値が１６０であるか否かを判断する。Ｍ＝１６０に達していない場合（Ｓ９で「Ｎｏ」）、ステップＳ５において出力が行われる。すなわち、搬送波レベルの調整をしない時の出力＊ＯＵＴに対し、Ｍ＝１、Ａ＝０．００６２５が乗算され、レベル調整が図られ、さらに正数Ｍをカウントアップし（ステップＳ６）、Ｓ１→Ｓ２→Ｓ８→Ｓ９→Ｓ５→Ｓ６→Ｓ７→Ｓ１の処理が行われる。
【００１０】
一方、１６０回目のルーチンではＭ＝１６０であるので、ステップＳ９における判断が「Ｙｅｓ」となり、ステップＳ１０に進み、Ｍ＝０に設定し、出力は無調整の搬送波レベルとなり（ステップＳ１１）、送信要求信号ＲＳが入力し続ける限り、ステップＳ７→Ｓ１→Ｓ２→Ｓ８→Ｓ１１→Ｓ７の処理が行われる。
図４は搬送波立ち下がり時におけるレベル調整の動作を示すフローチャートであって、上記実施例と同様に搬送波レベルの変化時間を２０ｍｓ、サンプリング周波数８ｋＨｚ、調整段階１６０、定数Ａを０．００６２５とする。
まず、送信要求信号の有無を確認し（ステップＳ２１）、搬送波要求信号ＲＳが存在する場合には、データ送信中のため待機する（ステップＳ２１→ステップＳ２１）。送信要求信号ＲＳを検出しなくなると（ステップＳ２１で「Ｙｅｓ」）、前回のルーチンにおいて送信要求信号が無しか否かを確認し（ステップＳ２２）、“ＢＲＳ＝０”でない時（Ｓ２２で「Ｎｏ」）、送信要求信号立ち下がりを検知し、処理を開始する（ステップＳ２３）。
次に、正数Ｍを１６０に設定し（ステップＳ２４）、搬送波レベルの調整をしない時の出力＊ＯＵＴに対して定数Ａと正数Ｍとを乗算したレベルの搬送波を出力する（ステップＳ２５）。その後、正数Ｍを“−１”し（ステップＳ２６）、一周前搬送波要求信号（ＢＲＳ）を０にセットし（ステップＳ２７）、再びステップＳ２１から処理が行われる。
送信要求信号立ち下がり検知以降の処理ではステップＳ２２にて“ＢＲＳ＝０”となるので、ステップＳ２８に進み、正数Ｍの値を判断する。正数Ｍが“０”に等しくない場合、Ｓ２５→Ｓ２６→Ｓ２７→Ｓ２１→Ｓ２２→Ｓ２８→Ｓ２５の処理が行われ、正数Ｍが１ずつ減少するので出力は搬送波レベルの調整をしない時の出力＊ＯＵＴから徐々にそのレベルが小さくなる。
一方、正数Ｍが“０”に等しくなると（Ｓ２８で「Ｙｅｓ」）、ステップＳ２９に進み、出力を０とし、終了する。
以上のように搬送波レベルの調整処理を実行することにより、ＤＳＰを用いてモデムを構成した場合であっても搬送波レベルを徐々に変化させることができ、それによりライントランスから受信側フィルタ及びＡＧＣ処理部に回り込む不要な信号を低減させることができる。
【００１１】
【発明の効果】
上述したように本発明に係るＤＳＰモデムは、モデムが端末装置からのＲＳ信号による制御を受けて送信側の搬送波を送出／停止する時に、搬送波送出レベルを調整することができるので、ライントランスから受信側フィルタ及びＡＧＣ処理部に回り込む搬送波レベルの変化を緩やかにし、これによりＡＧＣ処理部における処理速度の追従不能状況を回避でき、ＤＳＰモデムの受信特性の改善に大きな効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るモデムの送信波制御による受信特性改善方法の一実施例を示す構成図である
【図２】本発明に係るモデムの搬送波レベル調整処理部の出力波形を示す。
【図３】本発明に係るモデムの搬送波レベル調整処理部の搬送波立ち上がり時の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明に係るモデムの搬送波レベル調整処理部の搬送波立ち下がり時の動作を示すフローチャートである。
【図５】従来のモデムを２線式回線を使用して全二重通信を行う場合の構成例である。
【図６】従来のＤＳＰを用いたモデムを２線式回線を使用して全二重通信を行う場合の構成例である。
【符号の説明】
１・・モデム、
２・・変調部、
３・・ＬＣフィルタ、
４・・ライントランス、
５・・ＬＣフィルタ、
６・・ＡＧＣ、
７・・復調部、
８・・端末装置、
９・・モデム、
１０・・変調処理部、
１１・・フィルタ処理部、
１２・・フィルタ処理部、
１３・・ＡＧＣ処理部、
１４・・復調処理部、
１５・・ＤＳＰモデム、
１６・・モデム、
１７・・搬送波レベル調成部、
１８・・ＤＳＰモデム

Claims (1)

1. 端末装置からの送信要求信号に基づき搬送波を送出／停止すると共に、送信データ信号に基づきディジタル信号を変調する変調処理部と、
   該変調処理部からの信号を入力し、搬送波の送出時及び停止時に搬送波の立ち上がり並びに立ち下がり特性を穏やかに変換するための搬送波レベル調整処理部と、
   該搬送波レベル調整処理部からの信号を入力する送信フィルタ処理部と、
   受信信号を入力する受信フィルタ処理部と、
   該受信フィルタ処理部からの信号を入力し、受信信号レベルを調整するＡＧＣ処理部と、
   該ＡＧＣ処理部出力を復調してデジタル信号を再生する復調処理部とを備えたＤＳＰモデム。

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