JP4184160B2 - マンチェスタ符号化された振幅変調信号に対するシンボル同期方法、プログラムおよび記録媒体 - Google Patents
マンチェスタ符号化された振幅変調信号に対するシンボル同期方法、プログラムおよび記録媒体 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、振幅変調（Amplitude Shift Keying : ＡＳＫ。以下「ＡＳＫ変調」という）信号に対するシンボル同期方法等に関し、特にマンチェスタ符号化されたＡＳＫ変調信号に対するシンボル同期方法等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開２０００−７８２１１号公報
【０００３】
従来、ＡＳＫ変調されたＮＲＺ（Non Return to Zero）符号系列を復調する方法等の開発が行なわれてきた。例えば特許文献１には、ＡＳＫ変調されたＮＲＺ符号系列を入力し、当該符号系列に対し複数の極小値および極大値を検出して移動平均を求め、さらに移動平均した結果を平均し、その平均値をスレッショルドレベルとして入力した信号を２値化することによりＮＲＺ符号系列を出力する方法が記載されている。さらに特許文献１には、スタートビット等を用いる非同期通信に適用して同期を得る例についても記載されている。
【０００４】
一方、近年、有料道路等の料金所において車両を一旦停止することなく自動的に料金の収受を行う自動料金収受（Electronic Toll Collection : ＥＴＣ）システムの運用が開始されている。ＥＴＣシステムにおける料金所の通信装置（路側）と車両側との間の路車間無線通信は専用狭域通信（Dedicated Short Range Communication : ＤＳＲＣ）と呼ばれている。
【０００５】
上述のＥＴＣシステムまたはＤＳＲＣでは、マンチェスタ符号化されたＡＳＫ変調方式が採用されている。この変調方式において変調信号はスプリットフェーズ符号化されており、シンボル「１」または「０」を表現するために０ボルト（低レベル）と正の電圧（高レベル）との連続した２つのレベルの組み合わせを用いている。シンボル「１」は最初に高レベルとなりその半周期（Ｔ／２：Ｔは周期）後に低レベルとなることにより示され、シンボル「０」は最初に低レベルとなりその半周期後に高レベルとなることにより示される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述のようにマンチェスタ符号化されたＡＳＫ変調方式は電位０に戻すＲＺ（Return to Zero）符号系列である。しかし、電位０に戻さないＮＲＺ符号系列に対しては上述のようにＡＳＫ変調信号の同期方法の開発が行なわれてきたが、ＲＺ符号系列のマンチェスタ符号化されたＡＳＫ変調信号に対してはシンボル同期方法の開発は行われていないという問題があった。そこで、本発明の目的は、上記問題を解決するためになされたものであり、ＲＺ符号系列またはＮＲＺ符号系列のいずれかの符号系列のマンチェスタ符号化されたＡＳＫ変調信号に対するシンボル同期方法等を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明のマンチェスタ符号化された振幅変調信号に対するシンボル同期方法は、入力した前記振幅変調信号のデータ系列に対し、２×ｎ＋２個（ｎは所定のオーバサンプリング数）のタイミング位置でサンプリングしてデータ記録部に記録するサンプリングステップと、前記サンプリングステップでデータ記録部に記録された前記振幅変調信号のデータ系列中、タイミング位置が１番目からｎ個のデータ系列に対して相関値を求める第１相関ステップと、前記サンプリングステップでデータ記録部に記録された前記振幅変調信号のデータ系列中、タイミング位置が２番目からｎ個のデータ系列に対して相関値を求める第２相関ステップと、前記サンプリングステップでデータ記録部に記録された前記振幅変調信号のデータ系列中、タイミング位置が３番目からｎ個のデータ系列に対して相関値を求める第３相関ステップと、前記第１相関ステップ、前記第２相関ステップおよび前記第３相関ステップで求められた相関値の中で最大の相関値を有するｎ個のデータ系列を求めるデータ系列決定ステップと、前記データ系列決定ステップで求められた最大の相関値を有するｎ個のデータ系列の直後のタイミング位置をシンボル開始のタイミング位置とするタイミング位置決定ステップとを備えたことを特徴とする。
【０００８】
ここで、この発明のマンチェスタ符号化された振幅変調信号に対するシンボル同期方法において、前記サンプリングステップでデータ記録部に記録された前記振幅変調信号の２×ｎ＋２個のデータ系列をａ（ｉ）（ｉ＝０〜２×ｎ＋１）とし、｜ｘ｜をｘの絶対値とすると、
前記第１相関ステップは、式１、
【数７】
により相関値を求め、前記第２相関ステップは、式２、
【数８】
により相関値を求め、前記第３相関ステップは、式３、
【数９】
により相関値を求めることができる。
【０００９】
ここで、この発明のマンチェスタ符号化された振幅変調信号に対するシンボル同期方法において、マンチェスタ符号化された前記振幅変調信号は、自動料金収受（Electronic Toll Collection : ＥＴＣ）システムにおける路車間通信に用いられる信号とすることができる。
【００１０】
この発明のプログラムは、マンチェスタ符号化された振幅変調信号に対するシンボル同期を実行するプログラムであって、コンピュータに、入力した前記振幅変調信号のデータ系列に対し、２×ｎ＋２個（ｎは所定のオーバサンプリング数）のタイミング位置でサンプリングしてデータ記録部に記録するサンプリングステップ、前記サンプリングステップでデータ記録部に記録された前記振幅変調信号のデータ系列中、タイミング位置が１番目からｎ個のデータ系列に対して相関値を求める第１相関ステップ、前記サンプリングステップでデータ記録部に記録された前記振幅変調信号のデータ系列中、タイミング位置が２番目からｎ個のデータ系列に対して相関値を求める第２相関ステップ、前記サンプリングステップでデータ記録部に記録された前記振幅変調信号のデータ系列中、タイミング位置が３番目からｎ個のデータ系列に対して相関値を求める第３相関ステップ、前記第１相関ステップ、前記第２相関ステップおよび前記第３相関ステップで求められた相関値の中で最大の相関値を有するｎ個のデータ系列を求めるデータ系列決定ステップ、前記データ系列決定ステップで求められた最大の相関値を有するｎ個のデータ系列の直後のタイミング位置をシンボル開始のタイミング位置とするタイミング位置決定ステップを実行させるためのプログラムである。
【００１１】
ここで、この発明のプログラムにおいて、前記サンプリングステップでデータ記録部に記録された前記振幅変調信号の２×ｎ＋２個のデータ系列をａ（ｉ）（ｉ＝０〜２×ｎ＋１）とし、｜ｘ｜をｘの絶対値とすると、
前記第１相関ステップは、式１、
【数１０】
により相関値を求め、前記第２相関ステップは、式２、
【数１１】
により相関値を求め、前記第３相関ステップは、式３、
【数１２】
により相関値を求めることができる。
【００１２】
ここで、この発明のプログラムにおいて、マンチェスタ符号化された前記振幅変調信号は、自動料金収受システムにおける路車間通信に用いられる信号とすることができる。
【００１３】
この発明の記録媒体は本発明のいずれかのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
実施の形態１．
図１は、シンボル「１」を表現するＲＺ符号系列のマンチェスタ符号を例にしたサンプリングの概要を説明するための図である。図１において、横軸は時間を示し、縦軸は電位であり＋Ｅ（Ｖ）は高レベル、０（Ｖ）は低レベル、ｂ（Ｖ）は高レベルと低レベルとの間の平均値を示す。符号ｔ０、ｔ１、ないしｔ７はサンプリングを行なうタイミング位置またはサンプル位置（以下「タイミング位置」と統一する）を示し、符号ａ（０）、ａ（０）、ないしａ（７）はタイミング位置ｔ０等でサンプリングされたサンプリングデータを示す。図１に示されるように、ＲＺ符号系列のマンチェスタ符号ではシンボル「１」を表現するために一度＋Ｅ（Ｖ）（高レベル）となり、その半周期（Ｔ／２：Ｔは周期）後に０（Ｖ）（低レベル）へ遷移する。＋Ｅ（Ｖ）は例えば＋１（Ｖ）とすることができる。ここで、サンプリング定理に基づくオーバサンプリング(over sampling）数をｎ（所定のオーバサンプリング数）とすると、タイミング位置は２×ｎ個ある。図１はオーバサンプリング数ｎ＝４の場合を例示しており、タイミング位置はｔ０ないしｔ７の８（＝２×４）個ある。従って、シンボル「１」を表現するＲＺ符号系列のマンチェスタ符号化されたＡＳＫ変調信号に対し、ａ（０）ないしａ（７）の８個のサンプリングデータを得ることができる。図１に示されるように、ａ（０）ないしａ（３）は＋Ｅ（Ｖ）であり、ａ（４）ないしａ（７）は０（Ｖ）である。
【００１６】
図２は、シンボル「−１」を表現するＲＺ符号系列のマンチェスタ符号を例にしたサンプリングの概要を説明するための図である。図２で図１と同じ符号を付した箇所は同じ要素を示すため説明は省略する。図２に示されるように、ＲＺ符号系列のマンチェスタ符号ではシンボル「−１」を表現するために一度０（Ｖ）（低レベル）となり、その半周期（Ｔ／２）後に＋Ｅ（Ｖ）（高レベル）へ遷移する。図２も図１と同様にオーバサンプリング数ｎ＝４の場合を例示しており、タイミング位置はｔ０ないしｔ７の８（＝２×４）個ある。従って、シンボル「−１」を表現するＲＺ符号系列のマンチェスタ符号化されたＡＳＫ変調信号に対し、ａ（０）ないしａ（７）の８個のサンプリングデータを得ることができる。図２に示されるように、ａ（０）ないしａ（３）は０（Ｖ）であり、ａ（４）ないしａ（７）は＋Ｅ（Ｖ）である。以上のように、ＲＺ符号系列のマンチェスタ符号化されたＡＳＫ変調信号では平均値ｂ（Ｖ）が符号変化の中心値となる。
【００１７】
図３は、本発明のシンボル同期方法等を説明するための図である。図３で図１と同じ符号を付した箇所は同じ要素を示すため説明は省略する。図３も図１および図２と同様にオーバサンプリング数ｎ＝４の場合を例示しており、２×ｎ＋２＝２×４＋２＝１０個のタイミング位置ｔ０ないしｔ９でサンプリングデータａ（０）ないしａ（９）を得る。得られたサンプリングデータはデータ記録部５０（後述）に記録される。
【００１８】
図３において、符号Ｓ１、Ｓ２およびＳ３はデータ記録部５０に記録されたサンプリングデータを用いて求められる相関値を示す。相関値Ｓ１は、データ記録部５０に記録されたサンプリングデータの系列中、タイミング位置が１番目（ｔ０）から２×ｎ（＝２×４＝８）個のデータ系列に対して、すなわちタイミング位置ｔ７までに対して求められる相関値である。図３に示されるように、相関値Ｓ１は、サンプリングデータａ（０）ないしａ（３）について各々平均値ｂ（Ｖ）を引いた値を加算（＋）した値から、サンプリングデータａ（４）ないしａ（７）について各々平均値ｂ（Ｖ）を引いた値を減算（−）することにより求めることができ、式１のように表すことができる。以下で、｜ｘ｜はｘの絶対値である。
【００１９】
【数１３】
【００２０】
ここで、オーバサンプリング数ｎ＝４であるため、図１に示されるようなシンボル「１」がタイミング位置ｔ１から開始する場合、すなわちシンボル同期が取れていない場合、相関値Ｓ１は式１−１のように計算される。但し、ａ（０）＝０と想定する。
【００２１】
【数１４】
【００２２】
次に、相関値Ｓ２はデータ記録部５０に記録されたサンプリングデータの系列中、タイミング位置が２番目（ｔ１）から２×ｎ（＝８）個のデータ系列に対して、すなわちタイミング位置ｔ８までに対して求められる相関値である。図３に示されるように、相関値Ｓ２は、サンプリングデータａ（１）ないしａ（４）について各々平均値ｂ（Ｖ）を引いた値を加算（＋）した値から、サンプリングデータａ（５）ないしａ（８）について各々平均値ｂ（Ｖ）を引いた値を減算（−）することにより求めることができ、式２のように表すことができる。
【００２３】
【数１５】
【００２４】
ここで、オーバサンプリング数ｎ＝４であるため、上述のようにシンボル「１」がタイミング位置ｔ１から開始する場合、すなわちシンボル同期が取れている場合、相関値Ｓ２は式２−１のように計算される。但し、ａ（８）＝０と想定する。
【００２５】
【数１６】
【００２６】
次に、相関値Ｓ３はデータ記録部５０に記録されたサンプリングデータの系列中、タイミング位置が３番目（ｔ２）から２×ｎ（＝８）個のデータ系列に対して、すなわちタイミング位置ｔ９までに対して求められる相関値である。図３に示されるように、相関値Ｓ３は、サンプリングデータａ（２）ないしａ（５）について各々平均値ｂ（Ｖ）を引いた値を加算（＋）した値から、サンプリングデータａ（６）ないしａ（９）について各々平均値ｂ（Ｖ）を引いた値を減算（−）することにより求めることができ、式３のように表すことができる。
【００２７】
【数１７】
【００２８】
ここで、オーバサンプリング数ｎ＝４であるため、上述のようにシンボル「１」がタイミング位置ｔ１から開始する場合、すなわちシンボル同期が取れていない場合、相関値Ｓ３は式３−１のように計算される。但し、ａ（８）＝ａ（９）＝０と想定する。
【００２９】
【数１８】
【００３０】
以上のように求められた相関値Ｓ１、Ｓ２およびＳ３中で最大の相関値を有する２×ｎ（＝８）個のデータ系列を求める。上述の例では相関値Ｓ１＝２Ｅ、Ｓ２＝４Ｅ、Ｓ３＝３Ｅであるため、最大の相関値Ｓ２を有する８個のデータ系列はａ（１）からａ（８）のデータ系列となる。このデータ系列の直後のタイミング位置ｔ９をシンボル開始のタイミング位置として得ることができる。すなわちタイミング位置ｔ１からｔ８が最適タイミングとなり、次のサンプリングにおける基本タイミングとなる。この場合、図３の符号２０で示される位置のサンプリングデータが次のａ（０）となり、符号２１で示される位置のサンプリングデータが次のａ（１）となる。以下、同様であるためａ（２）以降は省略する。
【００３１】
一方、相関値Ｓ１が最大となった場合、つまりタイミング位置ｔ０からｔ７が最適タイミングとなった場合、図３の符号１０で示される位置のサンプリングデータが次のａ（０）となり、符号１１で示される位置のサンプリングデータが次のａ（１）となり、符号１２で示される位置のサンプリングデータが次のａ（２）となる。以下、同様であるためａ（３）以降は省略する。相関値Ｓ３が最大となった場合、つまりタイミング位置ｔ２からｔ９が最適タイミングとなった場合、図３の符号３０で示される位置のサンプリングデータが次のａ（０）となる。以下、同様であるためａ（１）以降は省略する。
【００３２】
以上のようにして、基本タイミングおよびその前後のタイミングにおける相関値を得ることにより次のシンボルの同期を取ることができる。上述の説明では前後の１タイミングの計３タイミングを対象としたが、前後の２タイミングの計５タイミングを対象としてもよい。一般的には前後のｋタイミングの計２×ｋ＋１タイミングを対象とすることができる。本発明のシンボル同期方法は上述のようにその処理をシンボル毎に逐次的に行うことができる。このためデータ記録部５０のバッファ量を抑制することが可能であり、回路および処理を簡略化することができる。ノイズによりシンボル同期が乱れた場合であっても、高々１サンプリング分しか前後のタイミングに移動しないためロバスト性を有している。ノイズエラーがない状態の場合、ＲＺ符号系列のマンチェスタ符号の反転タイミングは常に最適なタイミングとなる方向へ向かうため、本発明のシンボル同期方法を用いることにより常にシンボル同期が取れた状態となる。したがって、クロックスリップの発生を抑制することができる。
【００３３】
以上説明したように、本発明の実施の形態１によれば、まず入力したＲＺ符号系列のマンチェスタ符号化されたＡＳＫ変調信号のデータ系列に対し、２×ｎ＋２個（ｎは所定のオーバサンプリング数）のタイミング位置でサンプリングしてデータ記録部５０に記録しておく。次にデータ記録部５０に記録されたＡＳＫ変調信号のデータ系列中、タイミング位置が１番目から２×ｎ個のデータ系列に対して相関値Ｓ１を求める。同様にして、データ記録部５０に記録されたＡＳＫ変調信号のデータ系列中、タイミング位置が２番目から２×ｎ個のデータ系列に対して相関値Ｓ２を求め、さらにタイミング位置が３番目から２×ｎ個のデータ系列に対して相関値Ｓ３を求める。求められた相関値Ｓ１、Ｓ２およびＳ３の中で最大の相関値Ｓｍを有する２×ｎ個のデータ系列を求める。この最大の相関値Ｓｍを有する２×ｎ個のデータ系列の直後のタイミング位置をシンボル開始のタイミング位置とすることができる。すなわち、基本タイミングおよびその前後のタイミングにおける相関値を得ることにより次のシンボルの同期を取ることができるため、ＲＺ符号系列のマンチェスタ符号化されたＡＳＫ変調信号に対するシンボル同期方法等を提供することができる。
【００３４】
実施の形態２．
実施の形態１ではＲＺ符号系列のマンチェスタ符号化されたＡＳＫ変調信号に対する本発明のシンボル同期方法等について説明した。実施の形態２ではＮＲＺ符号系列のマンチェスタ符号化されたＡＳＫ変調信号に対する本発明のシンボル同期方法等について説明する。
【００３５】
図４は、シンボル「１」を表現するＮＲＺ符号系列のマンチェスタ符号を例にしたサンプリングの概要を説明するための図である。図４において、横軸は時間を示し、縦軸は電位であり＋Ｅ（Ｖ）は高レベル、−Ｅ（Ｖ）は低レベルを示す。＋Ｅ（Ｖ）は例えば＋１（Ｖ）とすることができ、−Ｅ（Ｖ）は例えば−１（Ｖ）とすることができる。符号ｔ０、ｔ１、ないしｔ７はサンプリングを行なうタイミング位置を示し、符号ａ（０）、ａ（０）、ないしａ（７）はタイミング位置ｔ０等でサンプリングされたサンプリングデータを示す。図４に示されるように、ＮＲＺ符号系列のマンチェスタ符号ではシンボル「１」を表現するために一度＋Ｅ（Ｖ）（高レベル）となり、その半周期（Ｔ／２：Ｔは周期）後に−Ｅ（Ｖ）（低レベル）へ遷移する。ここで、サンプリング定理に基づくオーバサンプリング(over sampling）数をｎ（所定のオーバサンプリング数）とすると、タイミング位置は２×ｎ個ある。図４はオーバサンプリング数ｎ＝４の場合を例示しており、タイミング位置はｔ０ないしｔ７の８（＝２×４）個ある。従って、シンボル「１」を表現するＮＲＺ符号系列のマンチェスタ符号化されたＡＳＫ変調信号に対し、ａ（０）ないしａ（７）の８個のサンプリングデータを得ることができる。図１に示されるように、ａ（０）ないしａ（３）は＋Ｅ（Ｖ）であり、ａ（４）ないしａ（７）は−Ｅ（Ｖ）である。
【００３６】
図５は、シンボル「−１」を表現するＮＲＺ符号系列のマンチェスタ符号を例にしたサンプリングの概要を説明するための図である。図５で図４と同じ符号を付した箇所は同じ要素を示すため説明は省略する。図５に示されるように、ＮＲＺ符号系列のマンチェスタ符号ではシンボル「−１」を表現するために一度−Ｅ（Ｖ）（低レベル）となり、その半周期（Ｔ／２）後に＋Ｅ（Ｖ）（高レベル）へ遷移する。図５も図４と同様にオーバサンプリング数ｎ＝４の場合を例示しており、タイミング位置はｔ０ないしｔ７の８（＝２×４）個ある。従って、シンボル「−１」を表現するＮＲＺ符号系列のマンチェスタ符号化されたＡＳＫ変調信号に対し、ａ（０）ないしａ（７）の８個のサンプリングデータを得ることができる。図２に示されるように、ａ（０）ないしａ（３）は−Ｅ（Ｖ）であり、ａ（４）ないしａ（７）は＋Ｅ（Ｖ）である。以上のように、ＮＲＺ符号系列のマンチェスタ符号化されたＡＳＫ変調信号では０（Ｖ）が符号変化の中心値となる。
【００３７】
実施の形態２においても、実施の形態１で本発明のシンボル同期方法等を説明するために用いられた図３を用いることができる。但し、上述のように実施の形態２では平均値ｂ（Ｖ）ではなく０（Ｖ）が符号変化の中心値となるため、サンプリングデータａ（０）等からｂ（Ｖ）を減じる必要はない。図３に示されるように、相関値Ｓ１は、サンプリングデータａ（０）ないしａ（３）について加算（＋）した値から、サンプリングデータａ（４）ないしａ（７）を減算（−）することにより求めることができ、式１のように表すことができる。以下で、｜ｘ｜はｘの絶対値である。
【００３８】
【数１９】
【００３９】
ここで、オーバサンプリング数ｎ＝４であるため、図４に示されるようなシンボル「１」がタイミング位置ｔ１から開始する場合、すなわちシンボル同期が取れていない場合、相関値Ｓ１は式１−２のように計算される。但し、ａ（０）＝−Ｅ（Ｖ）と想定する。
【００４０】
【数２０】
【００４１】
次に、相関値Ｓ２はデータ記録部５０に記録されたサンプリングデータの系列中、タイミング位置が２番目（ｔ１）から２×ｎ（＝８）個のデータ系列に対して、すなわちタイミング位置ｔ８までに対して求められる相関値である。図３に示されるように、相関値Ｓ２は、サンプリングデータａ（１）ないしａ（４）について加算（＋）した値から、サンプリングデータａ（５）ないしａ（８）を減算（−）することにより求めることができ、式２のように表すことができる。
【００４２】
【数２１】
【００４３】
ここで、オーバサンプリング数ｎ＝４であるため、上述のようにシンボル「１」がタイミング位置ｔ１から開始する場合、すなわちシンボル同期が取れている場合、相関値Ｓ２は式２−２のように計算される。但し、ａ（８）＝−Ｅ（Ｖ）と想定する。
【００４４】
【数２２】
【００４５】
次に、相関値Ｓ３はデータ記録部５０に記録されたサンプリングデータの系列中、タイミング位置が３番目（ｔ２）から２×ｎ（＝８）個のデータ系列に対して、すなわちタイミング位置ｔ９までに対して求められる相関値である。図３に示されるように、相関値Ｓ３は、サンプリングデータａ（２）ないしａ（５）について加算（＋）した値から、サンプリングデータａ（６）ないしａ（９）を減算（−）することにより求めることができ、式３のように表すことができる。
【００４６】
【数２３】
【００４７】
ここで、オーバサンプリング数ｎ＝４であるため、上述のようにシンボル「１」がタイミング位置ｔ１から開始する場合、すなわちシンボル同期が取れていない場合、相関値Ｓ３は式３−２のように計算される。但し、ａ（８）＝ａ（９）＝−Ｅ（Ｖ）と想定する。
【００４８】
【数２４】
【００４９】
以上のように求められた相関値Ｓ１、Ｓ２およびＳ３中で最大の相関値を有する２×ｎ（＝８）個のデータ系列を求める。上述の例では相関値Ｓ１＝４Ｅ、Ｓ２＝８Ｅ、Ｓ３＝６Ｅであるため、最大の相関値Ｓ２を有する８個のデータ系列はａ（１）からａ（８）のデータ系列となる。このデータ系列の直後のタイミング位置ｔ９をシンボル開始のタイミング位置として得ることができる。すなわちタイミング位置ｔ１からｔ８が最適タイミングとなり、次のサンプリングにおける基本タイミングとなる。この場合、図３の符号２０で示される位置のサンプリングデータが次のａ（０）となり、符号２１で示される位置のサンプリングデータが次のａ（１）となる。以下、同様であるためａ（２）以降は省略する。
【００５０】
一方、相関値Ｓ１が最大となった場合、つまりタイミング位置ｔ０からｔ７が最適タイミングとなった場合、図３の符号１０で示される位置のサンプリングデータが次のａ（０）となり、符号１１で示される位置のサンプリングデータが次のａ（１）となり、符号１２で示される位置のサンプリングデータが次のａ（２）となる。以下、同様であるためａ（３）以降は省略する。相関値Ｓ３が最大となった場合、つまりタイミング位置ｔ２からｔ９が最適タイミングとなった場合、図３の符号３０で示される位置のサンプリングデータが次のａ（０）となる。以下、同様であるためａ（１）以降は省略する。
【００５１】
以上のようにして、基本タイミングおよびその前後のタイミングにおける相関値を得ることにより次のシンボルの同期を取ることができる。上述の説明では前後の１タイミングの計３タイミングを対象としたが、ＮＲＺ符号系列の場合もＲＺ符号系列の場合と同様に、前後の２タイミングの計５タイミングを対象としてもよい。一般的には前後のｋタイミングの計２×ｋ＋１タイミングを対象とすることができる。本発明のシンボル同期方法は上述のようにその処理をシンボル毎に逐次的に行うことができる。このためデータ記録部５０のバッファ量を抑制することが可能であり、回路および処理を簡略化することができる。ノイズによりシンボル同期が乱れた場合であっても、高々１サンプリング分しか前後のタイミングに移動しないためロバスト性を有している。ノイズエラーがない状態の場合、ＮＲＺ符号系列のマンチェスタ符号の反転タイミングは常に最適なタイミングとなる方向へ向かうため、本発明のシンボル同期方法を用いることにより常にシンボル同期が取れた状態となる。したがって、クロックスリップの発生を抑制することができる。
【００５２】
以上説明したように、本発明の実施の形態２によれば、まず入力したＮＲＺ符号系列のマンチェスタ符号化されたＡＳＫ変調信号のデータ系列に対し、２×ｎ＋２個（ｎは所定のオーバサンプリング数）のタイミング位置でサンプリングしてデータ記録部５０に記録しておく。次にデータ記録部５０に記録されたＡＳＫ変調信号のデータ系列中、タイミング位置が１番目から２×ｎ個のデータ系列に対して相関値Ｓ１を求める。同様にして、データ記録部５０に記録されたＡＳＫ変調信号のデータ系列中、タイミング位置が２番目から２×ｎ個のデータ系列に対して相関値Ｓ２を求め、さらにタイミング位置が３番目から２×ｎ個のデータ系列に対して相関値Ｓ３を求める。求められた相関値Ｓ１、Ｓ２およびＳ３の中で最大の相関値Ｓｍを有する２×ｎ個のデータ系列を求める。この最大の相関値Ｓｍを有する２×ｎ個のデータ系列の直後のタイミング位置をシンボル開始のタイミング位置とすることができる。すなわち、基本タイミングおよびその前後のタイミングにおける相関値を得ることにより次のシンボルの同期を取ることができるため、ＮＲＺ符号系列のマンチェスタ符号化されたＡＳＫ変調信号に対するシンボル同期方法等を提供することができる。
【００５３】
実施の形態３．
図６は、本発明のマンチェスタ符号化された振幅変調信号に対するシンボル同期をコンピュータに実行させるプログラムの動作をフローチャートで示す。図６に示されるように、まず、入力したＲＺ符号系列またはＮＲＺ符号系列のマンチェスタ符号化されたＡＳＫ振幅変調信号のデータ系列に対し、２×ｎ＋２個（ｎは所定のオーバサンプリング数）のタイミング位置でサンプリングしてデータ記録部５０に記録させる（ステップＳ１０。サンプリングステップ）。
【００５４】
次に、サンプリングステップ（ステップＳ１０）でデータ記録部５０に記録されたＡＳＫ変調信号のデータ系列中、タイミング位置が１番目からｎ個のデータ系列に対して相関値Ｓ１を求めさせる（ステップＳ１２。第１相関ステップ）。相関値Ｓ１は上述のように式１を用いて求めることができる。
【００５５】
続いて、サンプリングステップ（ステップＳ１０）でデータ記録部５０に記録されたＡＳＫ変調信号のデータ系列中、タイミング位置が２番目からｎ個のデータ系列に対して相関値Ｓ２を求めさせる（ステップＳ１４。第２相関ステップ）。相関値Ｓ２は上述のように式２を用いて求めることができる。
【００５６】
サンプリングステップ（ステップＳ１０）でデータ記録部５０に記録されたＡＳＫ変調信号のデータ系列中、タイミング位置が３番目からｎ個のデータ系列に対して相関値Ｓ３を求めさせる（ステップＳ１６。第３相関ステップ）。相関値Ｓ３は上述のように式３を用いて求めることができる。
【００５７】
第１相関ステップ（ステップＳ１２）、第２相関ステップ（ステップＳ１４）および第３相関ステップ（ステップＳ１６）で求められた相関値Ｓ１、Ｓ２およびＳ３の中で最大の相関値Ｓｍを有するｎ個のデータ系列を求める（ステップＳ１８。データ系列決定ステップ）。
【００５８】
データ系列決定ステップ（ステップＳ１８）で求められた最大の相関値Ｓｍを有するｎ個のデータ系列の直後のタイミング位置をシンボル開始のタイミング位置とする（ステップＳ２０。タイミング位置決定ステップ）。以上のようにして、基本タイミングおよびその前後のタイミングにおける相関値を得ることにより次のシンボルの同期を取ることができる。
【００５９】
実施の形態３．
図７は、上述した実施の形態を実現するための本発明のマンチェスタ符号化された振幅変調信号に対するシンボル同期を実行するコンピュータ・プログラムを実行するコンピュータの内部回路４０を示すブロック図である。図７において、上述の本発明のコンピュータ・プログラムは、ＲＯＭ４２、ディスク４５ａまたはＣＤ−ＲＯＭ４５ｎ等の記録媒体に記録されている。このコンピュータ・プログラムは、ＲＯＭ４２、ディスク４５ａまたはＣＤ−ＲＯＭ４５ｎ等の記録媒体からコントローラ４４を介しバス４６を通ってＲＡＭ４３へロードされる。入力操作部４８はコンピュータに入力を行うためのマウスまたはテンキー等の入力装置であり、入力制御部４７は入力操作部４８と接続され入力制御等を行う。外部インタフェース（Ｉ／Ｆ）部４９は、コンピュータがマンチェスタ符号化されたＡＳＫ変調信号を外部から入力する際のインタフェース機能を有する。本発明のコンピュータ・プログラムは、外部Ｉ／Ｆ部４９を介して入力したＡＳＫ変調信号のデータ系列に対して、２×ｎ＋２個（ｎは所定のオーバサンプリング数）のタイミング位置でサンプリングを行なう。これらのサンプリングされたデータはディスク４５ａ内のデータ記録部５０に記録される。
【００６０】
ＣＰＵ４１がＲＡＭ４３内の上述の本発明のコンピュータ・プログラムを実行することにより、本発明の目的を達成することができる。当該コンピュータ・プログラムは上述のようにＣＤ−ＲＯＭ４５ｎ等の脱着可能な記録媒体の形態でコンピュータＣＰＵ４１に供給することができ、当該コンピュータ・プログラムを記録したＣＤ−ＲＯＭ４５ｎ等の記録媒体も同様に本発明を構成することになる。当該コンピュータ・プログラムを記録した記録媒体としては上述された記録媒体の他に、例えばＤＶＤ、光ディスク、メモリ・カード、メモリスティック、ＭＯ、ＦＤ等を用いることができる。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のマンチェスタ符号化された振幅変調信号に対するシンボル同期方法等によれば、基本タイミングおよびその前後のタイミングにおける相関値を得ることにより、次のシンボルの同期を取ることができる。このため、ＮＲＺ符号系列またはＲＺ符号系列のマンチェスタ符号化されたＡＳＫ変調信号に対するシンボル同期方法等を提供することができる。本発明のシンボル同期方法はその処理をシンボル毎に逐次的に行うことができるため、データ記録部５０のバッファ量を抑制することが可能であり、回路および処理を簡略化することができる。ノイズによりシンボル同期が乱れた場合であっても、高々１サンプリング分しか前後のタイミングに移動しないためロバスト性を有している。マンチェスタ符号の反転タイミングは常に最適なタイミングとなる方向へ向かうため、本発明のシンボル同期方法を用いることにより常にシンボル同期が取れた状態となる。このため、クロックスリップの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 シンボル「１」を表現するＲＺ符号系列のマンチェスタ符号を例にしたサンプリングの概要を説明するための図である。
【図２】 シンボル「−１」を表現するＲＺ符号系列のマンチェスタ符号を例にしたサンプリングの概要を説明するための図である。
【図３】 本発明のシンボル同期方法等を説明するための図である。
【図４】 シンボル「１」を表現するＮＲＺ符号系列のマンチェスタ符号を例にしたサンプリングの概要を説明するための図である。
【図５】 シンボル「−１」を表現するＮＲＺ符号系列のマンチェスタ符号を例にしたサンプリングの概要を説明するための図である。
【図６】 本発明のマンチェスタ符号化された振幅変調信号に対するシンボル同期をコンピュータに実行させるプログラムの動作を示すフローチャートである。
【図７】 本発明のマンチェスタ符号化された振幅変調信号に対するシンボル同期を実行するコンピュータ・プログラムを実行するコンピュータの内部回路４０を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０，１１，１２，２０，２１，３０ サンプリングデータ、 ４０ 内部回路、 ４１ ＣＰＵ、 ４２ ＲＯＭ、 ４３ ＲＡＭ、 ４４ コントローラ、 ４５ａ ディスク、 ４５ｎ ＣＤ−ＲＯＭ、 ４６ バス、 ４７ 入力操作部、 ４８ 入力制御部、 ４９ 外部Ｉ／Ｆ部、 ５０ データ記録部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、振幅変調（Amplitude Shift Keying : ＡＳＫ。以下「ＡＳＫ変調」という）信号に対するシンボル同期方法等に関し、特にマンチェスタ符号化されたＡＳＫ変調信号に対するシンボル同期方法等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開２０００−７８２１１号公報
【０００３】
従来、ＡＳＫ変調されたＮＲＺ（Non Return to Zero）符号系列を復調する方法等の開発が行なわれてきた。例えば特許文献１には、ＡＳＫ変調されたＮＲＺ符号系列を入力し、当該符号系列に対し複数の極小値および極大値を検出して移動平均を求め、さらに移動平均した結果を平均し、その平均値をスレッショルドレベルとして入力した信号を２値化することによりＮＲＺ符号系列を出力する方法が記載されている。さらに特許文献１には、スタートビット等を用いる非同期通信に適用して同期を得る例についても記載されている。
【０００４】
一方、近年、有料道路等の料金所において車両を一旦停止することなく自動的に料金の収受を行う自動料金収受（Electronic Toll Collection : ＥＴＣ）システムの運用が開始されている。ＥＴＣシステムにおける料金所の通信装置（路側）と車両側との間の路車間無線通信は専用狭域通信（Dedicated Short Range Communication : ＤＳＲＣ）と呼ばれている。
【０００５】
上述のＥＴＣシステムまたはＤＳＲＣでは、マンチェスタ符号化されたＡＳＫ変調方式が採用されている。この変調方式において変調信号はスプリットフェーズ符号化されており、シンボル「１」または「０」を表現するために０ボルト（低レベル）と正の電圧（高レベル）との連続した２つのレベルの組み合わせを用いている。シンボル「１」は最初に高レベルとなりその半周期（Ｔ／２：Ｔは周期）後に低レベルとなることにより示され、シンボル「０」は最初に低レベルとなりその半周期後に高レベルとなることにより示される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述のようにマンチェスタ符号化されたＡＳＫ変調方式は電位０に戻すＲＺ（Return to Zero）符号系列である。しかし、電位０に戻さないＮＲＺ符号系列に対しては上述のようにＡＳＫ変調信号の同期方法の開発が行なわれてきたが、ＲＺ符号系列のマンチェスタ符号化されたＡＳＫ変調信号に対してはシンボル同期方法の開発は行われていないという問題があった。そこで、本発明の目的は、上記問題を解決するためになされたものであり、ＲＺ符号系列またはＮＲＺ符号系列のいずれかの符号系列のマンチェスタ符号化されたＡＳＫ変調信号に対するシンボル同期方法等を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明のマンチェスタ符号化された振幅変調信号に対するシンボル同期方法は、入力した前記振幅変調信号のデータ系列に対し、２×ｎ＋２個（ｎは所定のオーバサンプリング数）のタイミング位置でサンプリングしてデータ記録部に記録するサンプリングステップと、前記サンプリングステップでデータ記録部に記録された前記振幅変調信号のデータ系列中、タイミング位置が１番目からｎ個のデータ系列に対して相関値を求める第１相関ステップと、前記サンプリングステップでデータ記録部に記録された前記振幅変調信号のデータ系列中、タイミング位置が２番目からｎ個のデータ系列に対して相関値を求める第２相関ステップと、前記サンプリングステップでデータ記録部に記録された前記振幅変調信号のデータ系列中、タイミング位置が３番目からｎ個のデータ系列に対して相関値を求める第３相関ステップと、前記第１相関ステップ、前記第２相関ステップおよび前記第３相関ステップで求められた相関値の中で最大の相関値を有するｎ個のデータ系列を求めるデータ系列決定ステップと、前記データ系列決定ステップで求められた最大の相関値を有するｎ個のデータ系列の直後のタイミング位置をシンボル開始のタイミング位置とするタイミング位置決定ステップとを備えたことを特徴とする。
【０００８】
ここで、この発明のマンチェスタ符号化された振幅変調信号に対するシンボル同期方法において、前記サンプリングステップでデータ記録部に記録された前記振幅変調信号の２×ｎ＋２個のデータ系列をａ（ｉ）（ｉ＝０〜２×ｎ＋１）とし、｜ｘ｜をｘの絶対値とすると、
前記第１相関ステップは、式１、
【数７】
【数８】
【数９】
【０００９】
ここで、この発明のマンチェスタ符号化された振幅変調信号に対するシンボル同期方法において、マンチェスタ符号化された前記振幅変調信号は、自動料金収受（Electronic Toll Collection : ＥＴＣ）システムにおける路車間通信に用いられる信号とすることができる。
【００１０】
この発明のプログラムは、マンチェスタ符号化された振幅変調信号に対するシンボル同期を実行するプログラムであって、コンピュータに、入力した前記振幅変調信号のデータ系列に対し、２×ｎ＋２個（ｎは所定のオーバサンプリング数）のタイミング位置でサンプリングしてデータ記録部に記録するサンプリングステップ、前記サンプリングステップでデータ記録部に記録された前記振幅変調信号のデータ系列中、タイミング位置が１番目からｎ個のデータ系列に対して相関値を求める第１相関ステップ、前記サンプリングステップでデータ記録部に記録された前記振幅変調信号のデータ系列中、タイミング位置が２番目からｎ個のデータ系列に対して相関値を求める第２相関ステップ、前記サンプリングステップでデータ記録部に記録された前記振幅変調信号のデータ系列中、タイミング位置が３番目からｎ個のデータ系列に対して相関値を求める第３相関ステップ、前記第１相関ステップ、前記第２相関ステップおよび前記第３相関ステップで求められた相関値の中で最大の相関値を有するｎ個のデータ系列を求めるデータ系列決定ステップ、前記データ系列決定ステップで求められた最大の相関値を有するｎ個のデータ系列の直後のタイミング位置をシンボル開始のタイミング位置とするタイミング位置決定ステップを実行させるためのプログラムである。
【００１１】
ここで、この発明のプログラムにおいて、前記サンプリングステップでデータ記録部に記録された前記振幅変調信号の２×ｎ＋２個のデータ系列をａ（ｉ）（ｉ＝０〜２×ｎ＋１）とし、｜ｘ｜をｘの絶対値とすると、
前記第１相関ステップは、式１、
【数１０】
【数１１】
【数１２】
【００１２】
ここで、この発明のプログラムにおいて、マンチェスタ符号化された前記振幅変調信号は、自動料金収受システムにおける路車間通信に用いられる信号とすることができる。
【００１３】
この発明の記録媒体は本発明のいずれかのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
実施の形態１．
図１は、シンボル「１」を表現するＲＺ符号系列のマンチェスタ符号を例にしたサンプリングの概要を説明するための図である。図１において、横軸は時間を示し、縦軸は電位であり＋Ｅ（Ｖ）は高レベル、０（Ｖ）は低レベル、ｂ（Ｖ）は高レベルと低レベルとの間の平均値を示す。符号ｔ０、ｔ１、ないしｔ７はサンプリングを行なうタイミング位置またはサンプル位置（以下「タイミング位置」と統一する）を示し、符号ａ（０）、ａ（０）、ないしａ（７）はタイミング位置ｔ０等でサンプリングされたサンプリングデータを示す。図１に示されるように、ＲＺ符号系列のマンチェスタ符号ではシンボル「１」を表現するために一度＋Ｅ（Ｖ）（高レベル）となり、その半周期（Ｔ／２：Ｔは周期）後に０（Ｖ）（低レベル）へ遷移する。＋Ｅ（Ｖ）は例えば＋１（Ｖ）とすることができる。ここで、サンプリング定理に基づくオーバサンプリング(over sampling）数をｎ（所定のオーバサンプリング数）とすると、タイミング位置は２×ｎ個ある。図１はオーバサンプリング数ｎ＝４の場合を例示しており、タイミング位置はｔ０ないしｔ７の８（＝２×４）個ある。従って、シンボル「１」を表現するＲＺ符号系列のマンチェスタ符号化されたＡＳＫ変調信号に対し、ａ（０）ないしａ（７）の８個のサンプリングデータを得ることができる。図１に示されるように、ａ（０）ないしａ（３）は＋Ｅ（Ｖ）であり、ａ（４）ないしａ（７）は０（Ｖ）である。
【００１６】
図２は、シンボル「−１」を表現するＲＺ符号系列のマンチェスタ符号を例にしたサンプリングの概要を説明するための図である。図２で図１と同じ符号を付した箇所は同じ要素を示すため説明は省略する。図２に示されるように、ＲＺ符号系列のマンチェスタ符号ではシンボル「−１」を表現するために一度０（Ｖ）（低レベル）となり、その半周期（Ｔ／２）後に＋Ｅ（Ｖ）（高レベル）へ遷移する。図２も図１と同様にオーバサンプリング数ｎ＝４の場合を例示しており、タイミング位置はｔ０ないしｔ７の８（＝２×４）個ある。従って、シンボル「−１」を表現するＲＺ符号系列のマンチェスタ符号化されたＡＳＫ変調信号に対し、ａ（０）ないしａ（７）の８個のサンプリングデータを得ることができる。図２に示されるように、ａ（０）ないしａ（３）は０（Ｖ）であり、ａ（４）ないしａ（７）は＋Ｅ（Ｖ）である。以上のように、ＲＺ符号系列のマンチェスタ符号化されたＡＳＫ変調信号では平均値ｂ（Ｖ）が符号変化の中心値となる。
【００１７】
図３は、本発明のシンボル同期方法等を説明するための図である。図３で図１と同じ符号を付した箇所は同じ要素を示すため説明は省略する。図３も図１および図２と同様にオーバサンプリング数ｎ＝４の場合を例示しており、２×ｎ＋２＝２×４＋２＝１０個のタイミング位置ｔ０ないしｔ９でサンプリングデータａ（０）ないしａ（９）を得る。得られたサンプリングデータはデータ記録部５０（後述）に記録される。
【００１８】
図３において、符号Ｓ１、Ｓ２およびＳ３はデータ記録部５０に記録されたサンプリングデータを用いて求められる相関値を示す。相関値Ｓ１は、データ記録部５０に記録されたサンプリングデータの系列中、タイミング位置が１番目（ｔ０）から２×ｎ（＝２×４＝８）個のデータ系列に対して、すなわちタイミング位置ｔ７までに対して求められる相関値である。図３に示されるように、相関値Ｓ１は、サンプリングデータａ（０）ないしａ（３）について各々平均値ｂ（Ｖ）を引いた値を加算（＋）した値から、サンプリングデータａ（４）ないしａ（７）について各々平均値ｂ（Ｖ）を引いた値を減算（−）することにより求めることができ、式１のように表すことができる。以下で、｜ｘ｜はｘの絶対値である。
【００１９】
【数１３】
ここで、オーバサンプリング数ｎ＝４であるため、図１に示されるようなシンボル「１」がタイミング位置ｔ１から開始する場合、すなわちシンボル同期が取れていない場合、相関値Ｓ１は式１−１のように計算される。但し、ａ（０）＝０と想定する。
【００２１】
【数１４】
次に、相関値Ｓ２はデータ記録部５０に記録されたサンプリングデータの系列中、タイミング位置が２番目（ｔ１）から２×ｎ（＝８）個のデータ系列に対して、すなわちタイミング位置ｔ８までに対して求められる相関値である。図３に示されるように、相関値Ｓ２は、サンプリングデータａ（１）ないしａ（４）について各々平均値ｂ（Ｖ）を引いた値を加算（＋）した値から、サンプリングデータａ（５）ないしａ（８）について各々平均値ｂ（Ｖ）を引いた値を減算（−）することにより求めることができ、式２のように表すことができる。
【００２３】
【数１５】
ここで、オーバサンプリング数ｎ＝４であるため、上述のようにシンボル「１」がタイミング位置ｔ１から開始する場合、すなわちシンボル同期が取れている場合、相関値Ｓ２は式２−１のように計算される。但し、ａ（８）＝０と想定する。
【００２５】
【数１６】
次に、相関値Ｓ３はデータ記録部５０に記録されたサンプリングデータの系列中、タイミング位置が３番目（ｔ２）から２×ｎ（＝８）個のデータ系列に対して、すなわちタイミング位置ｔ９までに対して求められる相関値である。図３に示されるように、相関値Ｓ３は、サンプリングデータａ（２）ないしａ（５）について各々平均値ｂ（Ｖ）を引いた値を加算（＋）した値から、サンプリングデータａ（６）ないしａ（９）について各々平均値ｂ（Ｖ）を引いた値を減算（−）することにより求めることができ、式３のように表すことができる。
【００２７】
【数１７】
ここで、オーバサンプリング数ｎ＝４であるため、上述のようにシンボル「１」がタイミング位置ｔ１から開始する場合、すなわちシンボル同期が取れていない場合、相関値Ｓ３は式３−１のように計算される。但し、ａ（８）＝ａ（９）＝０と想定する。
【００２９】
【数１８】
以上のように求められた相関値Ｓ１、Ｓ２およびＳ３中で最大の相関値を有する２×ｎ（＝８）個のデータ系列を求める。上述の例では相関値Ｓ１＝２Ｅ、Ｓ２＝４Ｅ、Ｓ３＝３Ｅであるため、最大の相関値Ｓ２を有する８個のデータ系列はａ（１）からａ（８）のデータ系列となる。このデータ系列の直後のタイミング位置ｔ９をシンボル開始のタイミング位置として得ることができる。すなわちタイミング位置ｔ１からｔ８が最適タイミングとなり、次のサンプリングにおける基本タイミングとなる。この場合、図３の符号２０で示される位置のサンプリングデータが次のａ（０）となり、符号２１で示される位置のサンプリングデータが次のａ（１）となる。以下、同様であるためａ（２）以降は省略する。
【００３１】
一方、相関値Ｓ１が最大となった場合、つまりタイミング位置ｔ０からｔ７が最適タイミングとなった場合、図３の符号１０で示される位置のサンプリングデータが次のａ（０）となり、符号１１で示される位置のサンプリングデータが次のａ（１）となり、符号１２で示される位置のサンプリングデータが次のａ（２）となる。以下、同様であるためａ（３）以降は省略する。相関値Ｓ３が最大となった場合、つまりタイミング位置ｔ２からｔ９が最適タイミングとなった場合、図３の符号３０で示される位置のサンプリングデータが次のａ（０）となる。以下、同様であるためａ（１）以降は省略する。
【００３２】
以上のようにして、基本タイミングおよびその前後のタイミングにおける相関値を得ることにより次のシンボルの同期を取ることができる。上述の説明では前後の１タイミングの計３タイミングを対象としたが、前後の２タイミングの計５タイミングを対象としてもよい。一般的には前後のｋタイミングの計２×ｋ＋１タイミングを対象とすることができる。本発明のシンボル同期方法は上述のようにその処理をシンボル毎に逐次的に行うことができる。このためデータ記録部５０のバッファ量を抑制することが可能であり、回路および処理を簡略化することができる。ノイズによりシンボル同期が乱れた場合であっても、高々１サンプリング分しか前後のタイミングに移動しないためロバスト性を有している。ノイズエラーがない状態の場合、ＲＺ符号系列のマンチェスタ符号の反転タイミングは常に最適なタイミングとなる方向へ向かうため、本発明のシンボル同期方法を用いることにより常にシンボル同期が取れた状態となる。したがって、クロックスリップの発生を抑制することができる。
【００３３】
以上説明したように、本発明の実施の形態１によれば、まず入力したＲＺ符号系列のマンチェスタ符号化されたＡＳＫ変調信号のデータ系列に対し、２×ｎ＋２個（ｎは所定のオーバサンプリング数）のタイミング位置でサンプリングしてデータ記録部５０に記録しておく。次にデータ記録部５０に記録されたＡＳＫ変調信号のデータ系列中、タイミング位置が１番目から２×ｎ個のデータ系列に対して相関値Ｓ１を求める。同様にして、データ記録部５０に記録されたＡＳＫ変調信号のデータ系列中、タイミング位置が２番目から２×ｎ個のデータ系列に対して相関値Ｓ２を求め、さらにタイミング位置が３番目から２×ｎ個のデータ系列に対して相関値Ｓ３を求める。求められた相関値Ｓ１、Ｓ２およびＳ３の中で最大の相関値Ｓｍを有する２×ｎ個のデータ系列を求める。この最大の相関値Ｓｍを有する２×ｎ個のデータ系列の直後のタイミング位置をシンボル開始のタイミング位置とすることができる。すなわち、基本タイミングおよびその前後のタイミングにおける相関値を得ることにより次のシンボルの同期を取ることができるため、ＲＺ符号系列のマンチェスタ符号化されたＡＳＫ変調信号に対するシンボル同期方法等を提供することができる。
【００３４】
実施の形態２．
実施の形態１ではＲＺ符号系列のマンチェスタ符号化されたＡＳＫ変調信号に対する本発明のシンボル同期方法等について説明した。実施の形態２ではＮＲＺ符号系列のマンチェスタ符号化されたＡＳＫ変調信号に対する本発明のシンボル同期方法等について説明する。
【００３５】
図４は、シンボル「１」を表現するＮＲＺ符号系列のマンチェスタ符号を例にしたサンプリングの概要を説明するための図である。図４において、横軸は時間を示し、縦軸は電位であり＋Ｅ（Ｖ）は高レベル、−Ｅ（Ｖ）は低レベルを示す。＋Ｅ（Ｖ）は例えば＋１（Ｖ）とすることができ、−Ｅ（Ｖ）は例えば−１（Ｖ）とすることができる。符号ｔ０、ｔ１、ないしｔ７はサンプリングを行なうタイミング位置を示し、符号ａ（０）、ａ（０）、ないしａ（７）はタイミング位置ｔ０等でサンプリングされたサンプリングデータを示す。図４に示されるように、ＮＲＺ符号系列のマンチェスタ符号ではシンボル「１」を表現するために一度＋Ｅ（Ｖ）（高レベル）となり、その半周期（Ｔ／２：Ｔは周期）後に−Ｅ（Ｖ）（低レベル）へ遷移する。ここで、サンプリング定理に基づくオーバサンプリング(over sampling）数をｎ（所定のオーバサンプリング数）とすると、タイミング位置は２×ｎ個ある。図４はオーバサンプリング数ｎ＝４の場合を例示しており、タイミング位置はｔ０ないしｔ７の８（＝２×４）個ある。従って、シンボル「１」を表現するＮＲＺ符号系列のマンチェスタ符号化されたＡＳＫ変調信号に対し、ａ（０）ないしａ（７）の８個のサンプリングデータを得ることができる。図１に示されるように、ａ（０）ないしａ（３）は＋Ｅ（Ｖ）であり、ａ（４）ないしａ（７）は−Ｅ（Ｖ）である。
【００３６】
図５は、シンボル「−１」を表現するＮＲＺ符号系列のマンチェスタ符号を例にしたサンプリングの概要を説明するための図である。図５で図４と同じ符号を付した箇所は同じ要素を示すため説明は省略する。図５に示されるように、ＮＲＺ符号系列のマンチェスタ符号ではシンボル「−１」を表現するために一度−Ｅ（Ｖ）（低レベル）となり、その半周期（Ｔ／２）後に＋Ｅ（Ｖ）（高レベル）へ遷移する。図５も図４と同様にオーバサンプリング数ｎ＝４の場合を例示しており、タイミング位置はｔ０ないしｔ７の８（＝２×４）個ある。従って、シンボル「−１」を表現するＮＲＺ符号系列のマンチェスタ符号化されたＡＳＫ変調信号に対し、ａ（０）ないしａ（７）の８個のサンプリングデータを得ることができる。図２に示されるように、ａ（０）ないしａ（３）は−Ｅ（Ｖ）であり、ａ（４）ないしａ（７）は＋Ｅ（Ｖ）である。以上のように、ＮＲＺ符号系列のマンチェスタ符号化されたＡＳＫ変調信号では０（Ｖ）が符号変化の中心値となる。
【００３７】
実施の形態２においても、実施の形態１で本発明のシンボル同期方法等を説明するために用いられた図３を用いることができる。但し、上述のように実施の形態２では平均値ｂ（Ｖ）ではなく０（Ｖ）が符号変化の中心値となるため、サンプリングデータａ（０）等からｂ（Ｖ）を減じる必要はない。図３に示されるように、相関値Ｓ１は、サンプリングデータａ（０）ないしａ（３）について加算（＋）した値から、サンプリングデータａ（４）ないしａ（７）を減算（−）することにより求めることができ、式１のように表すことができる。以下で、｜ｘ｜はｘの絶対値である。
【００３８】
【数１９】
ここで、オーバサンプリング数ｎ＝４であるため、図４に示されるようなシンボル「１」がタイミング位置ｔ１から開始する場合、すなわちシンボル同期が取れていない場合、相関値Ｓ１は式１−２のように計算される。但し、ａ（０）＝−Ｅ（Ｖ）と想定する。
【００４０】
【数２０】
次に、相関値Ｓ２はデータ記録部５０に記録されたサンプリングデータの系列中、タイミング位置が２番目（ｔ１）から２×ｎ（＝８）個のデータ系列に対して、すなわちタイミング位置ｔ８までに対して求められる相関値である。図３に示されるように、相関値Ｓ２は、サンプリングデータａ（１）ないしａ（４）について加算（＋）した値から、サンプリングデータａ（５）ないしａ（８）を減算（−）することにより求めることができ、式２のように表すことができる。
【００４２】
【数２１】
ここで、オーバサンプリング数ｎ＝４であるため、上述のようにシンボル「１」がタイミング位置ｔ１から開始する場合、すなわちシンボル同期が取れている場合、相関値Ｓ２は式２−２のように計算される。但し、ａ（８）＝−Ｅ（Ｖ）と想定する。
【００４４】
【数２２】
次に、相関値Ｓ３はデータ記録部５０に記録されたサンプリングデータの系列中、タイミング位置が３番目（ｔ２）から２×ｎ（＝８）個のデータ系列に対して、すなわちタイミング位置ｔ９までに対して求められる相関値である。図３に示されるように、相関値Ｓ３は、サンプリングデータａ（２）ないしａ（５）について加算（＋）した値から、サンプリングデータａ（６）ないしａ（９）を減算（−）することにより求めることができ、式３のように表すことができる。
【００４６】
【数２３】
ここで、オーバサンプリング数ｎ＝４であるため、上述のようにシンボル「１」がタイミング位置ｔ１から開始する場合、すなわちシンボル同期が取れていない場合、相関値Ｓ３は式３−２のように計算される。但し、ａ（８）＝ａ（９）＝−Ｅ（Ｖ）と想定する。
【００４８】
【数２４】
以上のように求められた相関値Ｓ１、Ｓ２およびＳ３中で最大の相関値を有する２×ｎ（＝８）個のデータ系列を求める。上述の例では相関値Ｓ１＝４Ｅ、Ｓ２＝８Ｅ、Ｓ３＝６Ｅであるため、最大の相関値Ｓ２を有する８個のデータ系列はａ（１）からａ（８）のデータ系列となる。このデータ系列の直後のタイミング位置ｔ９をシンボル開始のタイミング位置として得ることができる。すなわちタイミング位置ｔ１からｔ８が最適タイミングとなり、次のサンプリングにおける基本タイミングとなる。この場合、図３の符号２０で示される位置のサンプリングデータが次のａ（０）となり、符号２１で示される位置のサンプリングデータが次のａ（１）となる。以下、同様であるためａ（２）以降は省略する。
【００５０】
一方、相関値Ｓ１が最大となった場合、つまりタイミング位置ｔ０からｔ７が最適タイミングとなった場合、図３の符号１０で示される位置のサンプリングデータが次のａ（０）となり、符号１１で示される位置のサンプリングデータが次のａ（１）となり、符号１２で示される位置のサンプリングデータが次のａ（２）となる。以下、同様であるためａ（３）以降は省略する。相関値Ｓ３が最大となった場合、つまりタイミング位置ｔ２からｔ９が最適タイミングとなった場合、図３の符号３０で示される位置のサンプリングデータが次のａ（０）となる。以下、同様であるためａ（１）以降は省略する。
【００５１】
以上のようにして、基本タイミングおよびその前後のタイミングにおける相関値を得ることにより次のシンボルの同期を取ることができる。上述の説明では前後の１タイミングの計３タイミングを対象としたが、ＮＲＺ符号系列の場合もＲＺ符号系列の場合と同様に、前後の２タイミングの計５タイミングを対象としてもよい。一般的には前後のｋタイミングの計２×ｋ＋１タイミングを対象とすることができる。本発明のシンボル同期方法は上述のようにその処理をシンボル毎に逐次的に行うことができる。このためデータ記録部５０のバッファ量を抑制することが可能であり、回路および処理を簡略化することができる。ノイズによりシンボル同期が乱れた場合であっても、高々１サンプリング分しか前後のタイミングに移動しないためロバスト性を有している。ノイズエラーがない状態の場合、ＮＲＺ符号系列のマンチェスタ符号の反転タイミングは常に最適なタイミングとなる方向へ向かうため、本発明のシンボル同期方法を用いることにより常にシンボル同期が取れた状態となる。したがって、クロックスリップの発生を抑制することができる。
【００５２】
以上説明したように、本発明の実施の形態２によれば、まず入力したＮＲＺ符号系列のマンチェスタ符号化されたＡＳＫ変調信号のデータ系列に対し、２×ｎ＋２個（ｎは所定のオーバサンプリング数）のタイミング位置でサンプリングしてデータ記録部５０に記録しておく。次にデータ記録部５０に記録されたＡＳＫ変調信号のデータ系列中、タイミング位置が１番目から２×ｎ個のデータ系列に対して相関値Ｓ１を求める。同様にして、データ記録部５０に記録されたＡＳＫ変調信号のデータ系列中、タイミング位置が２番目から２×ｎ個のデータ系列に対して相関値Ｓ２を求め、さらにタイミング位置が３番目から２×ｎ個のデータ系列に対して相関値Ｓ３を求める。求められた相関値Ｓ１、Ｓ２およびＳ３の中で最大の相関値Ｓｍを有する２×ｎ個のデータ系列を求める。この最大の相関値Ｓｍを有する２×ｎ個のデータ系列の直後のタイミング位置をシンボル開始のタイミング位置とすることができる。すなわち、基本タイミングおよびその前後のタイミングにおける相関値を得ることにより次のシンボルの同期を取ることができるため、ＮＲＺ符号系列のマンチェスタ符号化されたＡＳＫ変調信号に対するシンボル同期方法等を提供することができる。
【００５３】
実施の形態３．
図６は、本発明のマンチェスタ符号化された振幅変調信号に対するシンボル同期をコンピュータに実行させるプログラムの動作をフローチャートで示す。図６に示されるように、まず、入力したＲＺ符号系列またはＮＲＺ符号系列のマンチェスタ符号化されたＡＳＫ振幅変調信号のデータ系列に対し、２×ｎ＋２個（ｎは所定のオーバサンプリング数）のタイミング位置でサンプリングしてデータ記録部５０に記録させる（ステップＳ１０。サンプリングステップ）。
【００５４】
次に、サンプリングステップ（ステップＳ１０）でデータ記録部５０に記録されたＡＳＫ変調信号のデータ系列中、タイミング位置が１番目からｎ個のデータ系列に対して相関値Ｓ１を求めさせる（ステップＳ１２。第１相関ステップ）。相関値Ｓ１は上述のように式１を用いて求めることができる。
【００５５】
続いて、サンプリングステップ（ステップＳ１０）でデータ記録部５０に記録されたＡＳＫ変調信号のデータ系列中、タイミング位置が２番目からｎ個のデータ系列に対して相関値Ｓ２を求めさせる（ステップＳ１４。第２相関ステップ）。相関値Ｓ２は上述のように式２を用いて求めることができる。
【００５６】
サンプリングステップ（ステップＳ１０）でデータ記録部５０に記録されたＡＳＫ変調信号のデータ系列中、タイミング位置が３番目からｎ個のデータ系列に対して相関値Ｓ３を求めさせる（ステップＳ１６。第３相関ステップ）。相関値Ｓ３は上述のように式３を用いて求めることができる。
【００５７】
第１相関ステップ（ステップＳ１２）、第２相関ステップ（ステップＳ１４）および第３相関ステップ（ステップＳ１６）で求められた相関値Ｓ１、Ｓ２およびＳ３の中で最大の相関値Ｓｍを有するｎ個のデータ系列を求める（ステップＳ１８。データ系列決定ステップ）。
【００５８】
データ系列決定ステップ（ステップＳ１８）で求められた最大の相関値Ｓｍを有するｎ個のデータ系列の直後のタイミング位置をシンボル開始のタイミング位置とする（ステップＳ２０。タイミング位置決定ステップ）。以上のようにして、基本タイミングおよびその前後のタイミングにおける相関値を得ることにより次のシンボルの同期を取ることができる。
【００５９】
実施の形態３．
図７は、上述した実施の形態を実現するための本発明のマンチェスタ符号化された振幅変調信号に対するシンボル同期を実行するコンピュータ・プログラムを実行するコンピュータの内部回路４０を示すブロック図である。図７において、上述の本発明のコンピュータ・プログラムは、ＲＯＭ４２、ディスク４５ａまたはＣＤ−ＲＯＭ４５ｎ等の記録媒体に記録されている。このコンピュータ・プログラムは、ＲＯＭ４２、ディスク４５ａまたはＣＤ−ＲＯＭ４５ｎ等の記録媒体からコントローラ４４を介しバス４６を通ってＲＡＭ４３へロードされる。入力操作部４８はコンピュータに入力を行うためのマウスまたはテンキー等の入力装置であり、入力制御部４７は入力操作部４８と接続され入力制御等を行う。外部インタフェース（Ｉ／Ｆ）部４９は、コンピュータがマンチェスタ符号化されたＡＳＫ変調信号を外部から入力する際のインタフェース機能を有する。本発明のコンピュータ・プログラムは、外部Ｉ／Ｆ部４９を介して入力したＡＳＫ変調信号のデータ系列に対して、２×ｎ＋２個（ｎは所定のオーバサンプリング数）のタイミング位置でサンプリングを行なう。これらのサンプリングされたデータはディスク４５ａ内のデータ記録部５０に記録される。
【００６０】
ＣＰＵ４１がＲＡＭ４３内の上述の本発明のコンピュータ・プログラムを実行することにより、本発明の目的を達成することができる。当該コンピュータ・プログラムは上述のようにＣＤ−ＲＯＭ４５ｎ等の脱着可能な記録媒体の形態でコンピュータＣＰＵ４１に供給することができ、当該コンピュータ・プログラムを記録したＣＤ−ＲＯＭ４５ｎ等の記録媒体も同様に本発明を構成することになる。当該コンピュータ・プログラムを記録した記録媒体としては上述された記録媒体の他に、例えばＤＶＤ、光ディスク、メモリ・カード、メモリスティック、ＭＯ、ＦＤ等を用いることができる。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のマンチェスタ符号化された振幅変調信号に対するシンボル同期方法等によれば、基本タイミングおよびその前後のタイミングにおける相関値を得ることにより、次のシンボルの同期を取ることができる。このため、ＮＲＺ符号系列またはＲＺ符号系列のマンチェスタ符号化されたＡＳＫ変調信号に対するシンボル同期方法等を提供することができる。本発明のシンボル同期方法はその処理をシンボル毎に逐次的に行うことができるため、データ記録部５０のバッファ量を抑制することが可能であり、回路および処理を簡略化することができる。ノイズによりシンボル同期が乱れた場合であっても、高々１サンプリング分しか前後のタイミングに移動しないためロバスト性を有している。マンチェスタ符号の反転タイミングは常に最適なタイミングとなる方向へ向かうため、本発明のシンボル同期方法を用いることにより常にシンボル同期が取れた状態となる。このため、クロックスリップの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 シンボル「１」を表現するＲＺ符号系列のマンチェスタ符号を例にしたサンプリングの概要を説明するための図である。
【図２】 シンボル「−１」を表現するＲＺ符号系列のマンチェスタ符号を例にしたサンプリングの概要を説明するための図である。
【図３】 本発明のシンボル同期方法等を説明するための図である。
【図４】 シンボル「１」を表現するＮＲＺ符号系列のマンチェスタ符号を例にしたサンプリングの概要を説明するための図である。
【図５】 シンボル「−１」を表現するＮＲＺ符号系列のマンチェスタ符号を例にしたサンプリングの概要を説明するための図である。
【図６】 本発明のマンチェスタ符号化された振幅変調信号に対するシンボル同期をコンピュータに実行させるプログラムの動作を示すフローチャートである。
【図７】 本発明のマンチェスタ符号化された振幅変調信号に対するシンボル同期を実行するコンピュータ・プログラムを実行するコンピュータの内部回路４０を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０，１１，１２，２０，２１，３０ サンプリングデータ、 ４０ 内部回路、 ４１ ＣＰＵ、 ４２ ＲＯＭ、 ４３ ＲＡＭ、 ４４ コントローラ、 ４５ａ ディスク、 ４５ｎ ＣＤ−ＲＯＭ、 ４６ バス、 ４７ 入力操作部、 ４８ 入力制御部、 ４９ 外部Ｉ／Ｆ部、 ５０ データ記録部。
Claims (7)
- マンチェスタ符号化された振幅変調信号に対するシンボル同期方法であって、
入力した前記振幅変調信号のデータ系列に対し、２×ｎ＋２個（ｎは所定のオーバサンプリング数）のタイミング位置でサンプリングしてデータ記録部に記録するサンプリングステップと、
前記サンプリングステップでデータ記録部に記録された前記振幅変調信号のデータ系列中、タイミング位置が１番目から２×ｎ個のデータ系列に対して相関値を求める第１相関ステップと、
前記サンプリングステップでデータ記録部に記録された前記振幅変調信号のデータ系列中、タイミング位置が２番目から２×ｎ個のデータ系列に対して相関値を求める第２相関ステップと、
前記サンプリングステップでデータ記録部に記録された前記振幅変調信号のデータ系列中、タイミング位置が３番目から２×ｎ個のデータ系列に対して相関値を求める第３相関ステップと、
前記第１相関ステップ、前記第２相関ステップおよび前記第３相関ステップで求められた相関値の中で最大の相関値を有する２×ｎ個のデータ系列を求めるデータ系列決定ステップと、
前記データ系列決定ステップで求められた最大の相関値を有する２×ｎ個のデータ系列の直後のタイミング位置をシンボル開始のタイミング位置とするタイミング位置決定ステップと
を備えたことを特徴とするマンチェスタ符号化された振幅変調信号に対するシンボル同期方法。 - 請求項１記載のマンチェスタ符号化された振幅変調信号に対するシンボル同期方法において、前記サンプリングステップでデータ記録部に記録された前記振幅変調信号の２×ｎ＋２個のデータ系列をａ（ｉ）（ｉ＝０〜２×ｎ＋１）とし、｜ｘ｜をｘの絶対値とすると、
前記第１相関ステップは、式１、
前記第２相関ステップは、式２、
前記第３相関ステップは、式３、
- 請求項１または２記載のマンチェスタ符号化された振幅変調信号に対するシンボル同期方法において、マンチェスタ符号化された前記振幅変調信号は、自動料金収受（ＥＴＣ）システムにおける路車間通信に用いられる信号であることを特徴とするマンチェスタ符号化された振幅変調信号に対するシンボル同期方法。
- マンチェスタ符号化された振幅変調信号に対するシンボル同期を実行するプログラムであって、コンピュータに、
入力した前記振幅変調信号のデータ系列に対し、２×ｎ＋２個（ｎは所定のオーバサンプリング数）のタイミング位置でサンプリングしてデータ記録部に記録するサンプリングステップ、
前記サンプリングステップでデータ記録部に記録された前記振幅変調信号のデータ系列中、タイミング位置が１番目からｎ個のデータ系列に対して相関値を求める第１相関ステップ、
前記サンプリングステップでデータ記録部に記録された前記振幅変調信号のデータ系列中、タイミング位置が２番目からｎ個のデータ系列に対して相関値を求める第２相関ステップ、
前記サンプリングステップでデータ記録部に記録された前記振幅変調信号のデータ系列中、タイミング位置が３番目からｎ個のデータ系列に対して相関値を求める第３相関ステップ、
前記第１相関ステップ、前記第２相関ステップおよび前記第３相関ステップで求められた相関値の中で最大の相関値を有するｎ個のデータ系列を求めるデータ系列決定ステップ、
前記データ系列決定ステップで求められた最大の相関値を有するｎ個のデータ系列の直後のタイミング位置をシンボル開始のタイミング位置とするタイミング位置決定ステップ
を実行させるためのプログラム。 - 請求項４記載のプログラムにおいて、前記サンプリングステップでデータ記録部に記録された前記振幅変調信号の２×ｎ＋２個のデータ系列をａ（ｉ）（ｉ＝０〜２×ｎ＋１）とし、｜ｘ｜をｘの絶対値とすると、
前記第１相関ステップは、式１、
前記第２相関ステップは、式２、
前記第３相関ステップは、式３、
- 請求項４または５記載のプログラムにおいて、マンチェスタ符号化された前記振幅変調信号は、自動料金収受システムにおける路車間通信に用いられる信号であることを特徴とするプログラム。
- 請求項４ないし６のいずれかに記載のプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。
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