JP4197137B2 - 復調装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、復調装置に関し、詳しくは、TDMA(Time Division Multiple Access)通信等のように受信信号中に含まれるタイムスロットのユニークワードを検出することにより、タイムスロットを確立して受信信号の復調を行う復調装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
携帯電話による通話を行う携帯電話サービスが増大されるにつれて周波数のより有効な利用が課題となっており、このための技術としてTDMA通信システムがある。
【0003】
このTDMA通信システムは、1フレームが複数のタイムスロットに分割されており、加入者は、基地局から割り当てられたタイムスロットを用いて無線信号を受信し、無線信号を送信することで、1つのチャネルを複数の加入者で共有するようになっている。
【0004】
また、タイムスロットの先頭には、図4(a)に示すように、スロット識別用のユニークワード(以下、単にUWという)と呼ばれるフレーム同期信号が割り振られており、このUWは、自己相関特性および相互相関特性を有するように予め任意のパターンが設定されている。
【0005】
すなわち、同一または類似するパターンでは大きな相関値が得られ、異なるパターンでは相関値が小さいように設定されている。したがって、それぞれの携帯電話は、基地局から割り当てられたタイムスロットのUWパターンと受信信号の相関性を取ることにより、図4(b)に示すように、相関値のピーク位置Pが高い、すなわち、相関値が大きい箇所をUWと認識しこのUWに基づいてフレーム同期を行い、受信信号の復調を行うことができる。
【0006】
従来のこの種の復調装置としては、例えば、図7に示すようなものがある。図7において、復調装置1は、基地局から送信される送信波がアンテナで受信された後、A/D変換された受信信号が入力される同期手段2を備えている。この同期手段2は、予め設定されたUWパターンと受信信号の相関値を算出する相関値算出手段3と、相関値算出手段3によって算出された相関値をスロット単位で蓄積する相関値蓄積手段4と、スロット単位で相関値を蓄積した段階で相関値のピーク位置を検出する相関値ピーク検出手段5と、予め設定された閾値Aとピーク位置の相関値を比較し、ピーク位置が閾値A以上であれば、UWと判定する閾値Aとの比較手段6とを備えている。
【0007】
また、復調装置1は、閾値Aとの比較手段6によってピーク位置が閾値A未満と判定されたときに、受信信号のUWの再検出を行うために相関値蓄積手段4を初期化する処理を行う再同期手段7と、閾値Aとの比較手段6によってピーク位置が閾値A以上と判定されたときに、UWの検出タイミングで波形生成手段や検波手段8に通知するタイミング処理手段9と、タイミング処理手段9で通知されたタイミングで遅延検波器や遅延検波器等により受信信号の検波を行う検波手段8とを備えており、検波手段8によって復調された受信信号が図示しない復号化手段によって復号化されるようになっている(以下、この技術を一般技術という)。
【0008】
また、その他に、UWの位置を検知してフレーム同期を行うようにしたものとしては、特許文献1に示すフレーム同期装置がある。この特許文献1に示すものは、複数の通信レートを有するTDMA通信システムに用いられる受信機のフレーム同期装置において、第1のモードと第2のモードとを有し、第1のモードにおいては、所定の期間、受信機に割り当てられたタイムスロットのUWと受信信号中に含まれるUWとの間で第1の相関を取った後、第1の相関が第1の閾値を超えた位置を記録し、次いで、第1の閾値を超えた位置に関して、所定時間後に探索窓を設定する。
【0009】
一方、第2のモードにおいては、前記探索窓の区間内で、新規に割り当てられたタイムスロットのUWと受信信号中に含まれるUWとの間で第2の相関を取った後、第2の相関が第2の閾値を超えたか否かを判定し、次いで、第2の相関が第2の閾値を超えている場合にフレーム同期が確立したものと判定するようになっている。このようにして、フレーム同期の誤検出が発生するのを防止することができる。
【0010】
【特許文献1】
特開平8−298493号公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一般技術の復調装置にあっては、フェージング変動等によりレベルが不安定な波を受信したり、直流成分を含んだ妨害波を受信した場合に、相関値を正確に算出することができないことがある。
【0012】
例えば、直流成分を含んだ妨害波を受信した場合には、図5(c)に示すように、閾値A以上の相関値が連続して検知されるため、誤ってUWを検知したものと判断してしまう。このようにUWを誤って判断すると、例えば、携帯電話の消費電力が増大してしまうという不具合が発生してしまう。
【0013】
具体的には、例えば、携帯電話は、図7に示す復調装置1を常にONの状態にして信号を受信し、受信信号からUWの検知したときに、スピーカ、アンプ、液晶表示画面、CPU等のシステム全体を駆動し、UWの検出タイミングで受信信号を復号化して通話やメール受信等を行うようになっている。
【0014】
このため、図5(c)のように閾値A以上の相関値が連続して検知され、誤ってUWを検知したものと判断してしまうと、その都度、携帯電話のシステム全体を駆動可能にする待機状態(通電状態)になってしまい、これが繰り返されると携帯電話の電力消費が多くなってしまう。
【0015】
一方、特許文献1に示すものは、第1の閾値を超えた位置に関して所定時間後に探索窓を設定し、この探索窓の区間内でタイムスロットのUWと受信信号中に含まれるUWとの間で第2の相関を取って第2の相関が第2の閾値を超えたか否かを判定することで、UWをより確実に検知するようにしているが、このようにした場合でも、フェージング変動等によりレベルが不安定な波を受信したり、直流成分を含んだ妨害波を受信した場合に、閾値A以上の波が連続して検知されてしまうため、UWを誤って検知してしまった。したがって、UWのピーク位置を閾値A(特許文献1では第1の閾値と第2の閾値)と比較した場合には、UWを誤検知してしまう。
【0016】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、タイムスロットのユニークワードパターンと受信信号の相関値に基づいてUWの位置を正確に検知することができる復調装置を提供するものである。
【0017】
【課題を解決するための手段】
本発明の復調装置は、受信信号中に含まれるタイムスロットのユニークワードを検出することにより、タイムスロット同期を確立して受信信号の復調を行う復調装置であって、前記タイムスロットのユニークワードパターンと受信信号の相関値を算出する相関値算出手段と、前記相関値算出手段で算出した相関値をスロット単位で蓄積する相関値蓄積手段と、前記スロット単位の相関値の蓄積が終了したときに、前記相関値のピーク位置を検出するピーク位置検出手段と、前記ピーク位置の値を予め設定された第1の閾値と比較し、前記ピーク位置の値が前記第1の閾値よりも大きい場合には、前記ピーク位置をユニークワードとして判定するユニークワード判定手段と、前記第1の閾値よりも小さい第2の閾値が設定され、前記第2の閾値よりも大きい相関値の数を算出する相関値数算出手段と、前記相関値数算出手段で算出した前記第2の閾値よりも大きい相関値の数を予め設定された第3の閾値と比較し、前記第2の閾値よりも大きい相関値の数が前記第3の閾値よりも少ない場合には、前記ユニークワード判定手段により判定されたピーク位置をユニークワードとしてタイムスロット同期を確立する一方、前記第2の閾値よりも大きい相関値の数が前記第3の閾値よりも多い場合には、前記ユニークワード判定手段により判定されたピーク位置をユニークワードと判定せずに、前記算出手段によって再度前記ユニークワードパターンと受信信号の相関値を算出する判定手段と、前記タイムスロット同期が確立された受信信号の検波を行う検波手段とを備えたものから構成される。
【0018】
このような構成により、ユニークワードパターンと受信信号の相関値を算出したときに、正常でない相関値の数が第3の閾値以上あるときに、ユニークワード判定手段により判定されたピーク位置をユニークワードと判定せず、正常でない相関値の数が第3の閾値未満であるときに、ユニークワード判定手段により判定されたピーク位置をユニークワードと判定するので、UWの位置を正確に検知することができる。
【0019】
また、本発明の移動携帯端末は、上述した復調装置を備えたものから構成される。
このような構成により、UWの位置を正確に検知することができるので、UWを含んだ音声データや画像データを受信したときに、移動携帯端末のシステム全体を音声データや画像データを受信可能な待機状態(通電状態)にすることができ、移動携帯端末の消費電力が増大するのを防止することができる。
【0020】
また、本発明の通信基地局は、上述した復調装置を備えたものから構成される。
このような構成により、UWの位置を正確に検知することができるので、タイムスロットの誤同期が発生してしまうのを防止することができる。
【0021】
また、本発明の中継局は、上述した復調装置を備えたものから構成される。
このような構成により、タイムスロットの誤同期が発生してしまうのを防止することができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1乃至図6は本発明に係る復調装置の一実施の形態を示す図である。
【0023】
まず、構成を説明する。図1において、通信システムは通信基地局11、中継局12、携帯電話等の移動携帯端末13を含んで構成されており、この通信基地局11、中継局12および移動携帯端末13には図2に示す復号・符号化装置21が設けられている。なお、図2に示す復号・符号化装置21は携帯通信端末13に設けられたものを示している。
【0024】
復号・符号化装置21は、通信基地局11から直接、または通信基地局11から中継局12を介して送信される送信波をアンテナ22を通して受信する無線受信手段23と、無線受信手段23で受信した信号をA/D変換するA/D変換手段23と、デジタル信号に変換された信号に対してタイムスロット同期を獲得して保持しながら復調信号を生成する復調装置25と、復調装置25によって復調された信号を復号化する復号化手段26とを備え、携帯端末制御部31に復号化された受信信号を送信するようになっている。
【0025】
携帯端末制御部31はスピーカ、アンプ、液晶表示画面、CPUの移動携帯端末13のシステム全体を構成するものであり、復号化手段26によって復号化された受信信号のUWの検出タイミングで音声データ(通話等)や画像データ(メール等)の再生を行う。
【0026】
また、復号・符号化装置21は、携帯端末制御部31から送信される音声データや画像データを符号化する符号化手段27と、符号化手段27によって符号化された送信信号を復調装置25から取得したタイムスロット同期で送信波形を生成する波形生成手段28と、波形生成手段28によって生成された送信波形をD/A変換するD/A変換手段29と、D/A変換手段29によってD/A変換されたアナログ信号をパワーアンプ等によって規定値まで増幅してアンテナ22から送信する無線送信手段30とから構成されている。
【0027】
図3は復調装置25を示す図であり、復調装置25は同期手段41、誤同期判定手段47および検波手段51から構成されている。
同期手段41は相関値算出手段42と、相関値蓄積手段43と、相関値ピーク検出手段(ピーク位置検出手段)44と、閾値Aとの比較手段45とを備えている。
【0028】
相関値算出手段42は予め設定されたUWパターンとA/D変換機24によってデジタル信号に変換された受信信号の相関値を算出するものであり、受信信号の各タイムスロットの先頭に配置されるUW(図4(a)参照)とUWパターンの複素相関を取ることにより、UWパターンと受信信号の相関を算出するようになっている。
【0029】
すなわち、UWパターンと同一または類似する信号(UW同士)間では大きな相関値が得られ、UWパターンと異なる信号間(UWと音声データや画像データ)では小さい相関値が得られるようになっている。
【0030】
相関値蓄積手段43は相関値算出手段42で算出された相関値をスロット単位で蓄積するようになっている。また、相関値ピーク検出手段44は1スロット分の相関値の蓄積が終了したときに、相関値のピーク位置を検出するようになっている(図4(b)参照)。
【0031】
閾値Aとの比較手段45はUW判定手段を構成するものであり、ピーク位置を予め設定された閾値A(第1の閾値)と比較し、相関値のピーク位置が閾値Aよりも大きい場合には、ピーク位置をUWとして判定して誤同期判定手段47に信号を送信し、相関値のピーク位置が閾値Aよりも小さい場合には、再同期手段46に信号を送信するようになっている。
【0032】
誤同期判定手段47は閾値B以上の相関値数算出手段(以下、単に相関値数算出手段という)48と、閾値Cとの比較手段(判定手段)49とを備えている。相関値数算出手段48は、閾値Aよりも低い相関値の閾値B(第2の閾値)に設定されており、相関値蓄積手段43で蓄積された1スロット単位の相関値の中で閾値B以上の相関値の数を算出して加算するようになっている。
【0033】
閾値Cとの比較手段49は閾値B以上の相関値の数を閾値C(第3の閾値)と比較するようになっており、閾値B以上の相関値の数が閾値C以上のときには再同期手段46に信号を送信し、閾値B以上の相関値の数を閾値C未満のときにはタイミング処理手段50に信号を送信するようになっている。
【0034】
再同期手段46はUWの誤検知が発生したときに受信信号のUWの再検出を行うために相関値蓄積手段43を初期化する処理を行い、A/D変換手段24によってデジタル信号に変換された受信信号を相関値算出手段42に送信して新たに相関値を算出する処理を行うようになっている。
【0035】
タイミング処理手段50はUWを正常に検出したときに、UWの位置に基づいてタイミングを取り、検波手段51や波形生成手段28に同期信号を送信する。
【0036】
検波手段51は遅延検波器や遅延等化器等から構成されており、タイミング処理手段50から送信される信号に基づいてスロット同期を確立して復調データを作成する。
【0037】
次に、図4乃至図6に基づいて受信信号の復調方法を説明する。
まず、相関値算出手段42によってA/D変換手段24でデジタル信号に変換された受信信号とUWパターンとの相関値を算出した後、相関値蓄積手段43にスロット単位で相関値を蓄積し、相関値ピーク検出手段44によって相関値のピーク位置を検出する。
【0038】
相関値蓄積手段42に蓄積された相関値は、UWを含む受信信号(受信波)をグラフ化すると図4(b)に示すようになり、相関値ピーク検出手段44によってこの相関値のピーク位置を検索すると、UWの位置で相関値のピーク値Pが検出される。
【0039】
仮に、受信波にUWが存在しない場合には、UWパターンと受信波の相関値を算出すると、図5(a)に示すように相関値が全体的に低くなる。したがって、図5(b)に示すように、閾値Aを設定し、閾値A以上の相関値のピークが検出された場合には、閾値Aとの比較手段45はそこにUWが存在するものと判定し、誤同期判定手段47を起動する。また、閾値Aとの比較手段45は相関値が閾値A未満の場合には再同期手段46に信号を送信して受信信号の再同期動作を行う。
【0040】
誤同期判定手段47は相関値数算出手段48により、相関値蓄積手段43に蓄積された1スロット単位の相関値の中から正常でない相関値の数を算出する。
【0041】
ここで、正常でない相関値とは、図5(c)に示すように相関値が閾値A付近に集中して全体的に大きくなってしまうことである。これはフェージング変動等によるレベルが不安定な受信波や直流成分を含む妨害波を受信したりするとき等に生じてしまうものであり、この場合には閾値Aよりも高い相関値が多数存在するため、閾値Aを基準にして閾値A以上のピーク位置があるものをUWと判定するとUWの誤判定となってしまう。
【0042】
通常は、図5(b)に示すように正常な受信波はUW以外は相関値が低く、UWは相関値が高いので、図5(c)に示すように相関値が全体的に高いことはない。
【0043】
そこで、本実施の形態では、1スロット内に無相関の相関値が存在しているか否かを検索するために、図6に示すように相関値数算出手段48により閾値Aよりも低い閾値Bを設定してこの閾値Bよりも大きい相関値を算出して加算する。
【0044】
そして、閾値Cとの比較手段49により閾値B以上の相関値が閾値C以上であるか否かを判別し、閾値B以上の相関値が閾値C未満であれば、閾値A以上のピーク位置をUWと正常に判断できたのもとしてそのタイミングをタイミング処理手段50に送信し、また、閾値B以上の相関値が閾値C以上であれば、1スロット内の相関値の多くがUWと誤判定されたものとして再同期手段46に信号を送信する。この結果、UWの位置を正確に検知することができる。
【0045】
また、本実施の形態では、復調装置25に小さい回路構成からなる誤同期判定手段47を設けたので、復調装置25の回路規模が増大するのを防止することができるとともに、それに伴って電流が増加することがなく、復調装置25を有する移動携帯端末13の小型、省電力化が図ることができる。
【0046】
また、UWの位置を正確に検知することができるので、移動携帯端末13によってUWを含んだ音声データや画像データを受信したときに、移動携帯端末13のシステム全体を音声データや画像データを受信可能な待機状態(通電状態)にすることができ、移動携帯端末13の消費電力が増大するのを防止することができる。
【0047】
また、通信基地局11や中継局12に復調装置25を設けたので、UWの位置を正確に検知することができ、タイムスロットの誤同期が発生してしまうのを防止することができる。なお、通信基地局11や中継局12との間で信号の遣り取りを行うものに限らず、移動携帯端末13同士で信号の遣り取りを行う場合にも上述したものと同様の種々の効果を得ることができる。
【0048】
【発明の効果】
本発明によれば、タイムスロットのユニークワードパターンと受信信号の相関値に基づいてUWの位置を正確に検知することができる復調装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る一実施の形態の復調装置を備えた通信システムの構成図
【図2】本発明に係る一実施の形態の復調装置を備えた移動携帯端末の構成図
【図3】本発明に係る一実施の形態の復調装置の構成図
【図4】本発明に係る一実施の形態の復調装置を示す図
(a)フレーム信号を示す図
(b)1スロット分の相関値を示す図
【図5】本発明に係る一実施の形態の復調装置を示す図
(a)1スロット分の無相関の受信波の相関値を示す図
(b)UWを含んだ1スロット分の受信波の相関値を示す図
(c)異常信号を含んだ1スロット分の受信波の相関値を示す図
【図6】本発明に係る一実施の形態の復調装置における閾値aを示す図
【図7】従来の復調装置の構成図
【符号の説明】
11 通信基地局
12 中継局
13 移動携帯端末
21 復号・符号化装置
25 復調装置
42 相関値算出手段
43 相関値蓄積手段
44 相関値ピーク検出手段(ピーク位置検出手段)
45 閾値Aとの比較手段(ユニークワード判定手段)
48 閾値B以上の相関値数算出手段(相関値数算出手段)
49 閾値Cとの比較手段(判定手段)
51 検波手段
Claims (4)
- 受信信号中に含まれるタイムスロットのユニークワードを検出することにより、タイムスロット同期を確立して受信信号の復調を行う復調装置であって、
前記タイムスロットのユニークワードパターンと受信信号の相関値を算出する相関値算出手段と、
前記相関値算出手段で算出した相関値をスロット単位で蓄積する相関値蓄積手段と、
前記スロット単位の相関値の蓄積が終了したときに、前記相関値のピーク位置を検出するピーク位置検出手段と、
前記ピーク位置の値を予め設定された第1の閾値と比較し、前記ピーク位置の値が前記第1の閾値よりも大きい場合には、前記ピーク位置をユニークワードとして判定するユニークワード判定手段と、
前記第1の閾値よりも小さい第2の閾値が設定され、前記第2の閾値よりも大きい相関値の数を算出する相関値数算出手段と、
前記相関値数算出手段で算出した前記第2の閾値よりも大きい相関値の数を予め設定された第3の閾値と比較し、前記第2の閾値よりも大きい相関値の数が前記第3の閾値よりも少ない場合には、前記ユニークワード判定手段により判定されたピーク位置をユニークワードとしてタイムスロット同期を確立する一方、前記第2の閾値よりも大きい相関値の数が前記第3の閾値よりも多い場合には、前記ユニークワード判定手段により判定されたピーク位置をユニークワードと判定せずに、前記算出手段によって再度前記ユニークワードパターンと受信信号の相関値を算出する判定手段と、
前記タイムスロット同期が確立された受信信号の検波を行う検波手段とを備えたことを特徴とする復調装置。 - 請求項1記載の復調装置を備えたことを特徴とする移動携帯端末。
- 請求項1記載の復調装置を備えたことを特徴とする通信基地局。
- 請求項1記載の復調装置を備え、移動携帯端末と基地局の間の通信を中継することを特徴とする中継局。
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