JP4918882B2 - デジタル変調信号のシンボル判定装置及びシンボル判定方法ならびにプログラム - Google Patents

Description

本発明は、無線通信等において、デジタル変調信号のシンボルを判定する装置、及びデジタル変調信号のシンボル判定方法に関する。

デジタル無線通信などのデジタル通信では、搬送波をデジタル信号で変調して送信する。デジタル信号で変調するには、デジタル信号のビットの組に対応して、搬送波の周波数、位相、振幅などを偏移させる。一つのビットの組に対する一つの変調をシンボルという。デジタル通信では、一般に変調信号のシンボルごとの周波数、位相、振幅などの物理量の偏移（以下、デビエーションという）は連続ではなく、離散的な値をとる。

受信側では、受信した変調信号のシンボルごとのデビエーションを、所定のしきい値と比較してシンボルを判定する。そして、シンボルに対応するビットを検出する。従って、デジタル通信の復調では、シンボルを正確に判定することが必要である。

一般に通信においては、通信経路の条件によって、シンボルのデビエーションが変化する。そこで、シンボルを判定するしきい値を適応して変化させる方法が提案されている。例えば、特許文献１は、受信信号に周波数変調感度の変動に相当する状態が発生した場合であっても、シンボル値を誤って検出することのないようにする技術が記載されている。

特許文献１の技術は、デジタル信号で変調された信号を受信検波し、乗算手段によって所定の係数を乗算し、所定のタイミングにおける検波信号としきい値と比較することによってシンボルデータ値を判断する際、シンボルデータ値が判別可能な複数の検波出力のサンプリング値、例えば、ＡＰＣＯ Ｐ２５システムにおける、同期ワードのように、比較的検出が容易な信号を検出し、その振幅値の平均値を求め、得られた平均に基づいて、受信信号の周波数偏移の変動量を計算し、前記乗算手段の係数を補正した上で情報データシンボルの判定を行う。

また、特許文献２の技術は、デジタル信号で変調された信号を受信検波し、所定のタイミングにおける検波信号としきい値と比較することによってシンボルデータ値を判断する際、シンボルデータ値が判別可能な複数の検波出力のサンプリング値、例えば、ＡＰＣＯ Ｐ２５システムにおける、同期ワードのように、比較的検出が容易な信号を検出し、その振幅値の平均値を求め、得られた平均に基づいて、受信信号の周波数偏移の変動量を計算し、しきい値を補正した上で情報データシンボルの判定を行う。
特開２００７−１３５０５号公報 特開２００７−１３６２１号公報

デジタル無線の受信回路において、変調デビエーションが異なる複数の送信局から通信パケットを受信する場合、デビエーションの差異によって、正常な受信が出来ない状況が発生するため、受信信号のデビエーションの変動に追従した受信方法が必要になってくる。

デジタル変調方式のＦＳＫ（Frequency Shift Keying：周波数偏移変調）やＰＳＫ（Phase Shift Keying：位相偏移変調）などを使ったデジタル通信においては、信号の先頭から正常な受信ができないとデジタル信号の復元ができないため、従来の一般的な方法のように、デビエーションを求めるのに時間がかかる方法では、受信信号の欠落が生じることがある。

受信信号のデビエーションの変動に追従した受信方法として特許文献１の技術では、同期ワードのシンボル点のみを利用しているので、デビエーション変動の検出精度が低い。さらに乗算器へのフィードバック制御を行っているので、受信した信号に対して補正をかけている分、処理が複雑である。特許文献２の技術では、乗算器へのフィードバック制御を行っていないが、デビエーション変動の検出に同期ワードのシンボル点のみを利用していることは特許文献１と同様で、検出精度が低くなる。

また、しきい値補正のために平均値の計算において、シンボル”０１”と”１１”の平均をそれぞれ計算し、両者の平均値の絶対値を更に平均する。検波信号がＤＣオフセットをもたない場合のみ全シンボルの絶対値の平均を計算して、この平均値が既定値より大きいか小さいか、及びその比率を求めるという複雑な演算をしている（特許文献２の段落［００１１］〜［００１２］）。

本発明は、上述のような問題を解決するためになされたもので、複数の送信局のデビエーションが異なる場合の環境においても、個々の送信局のデビエーションに高速でかつ高精度で追従して受信できるようにするシンボル判定装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係るシンボル判定装置は、
デジタル信号で変調された信号を受信検波して、送信された元の情報信号に復調する際のデジタル変調信号のシンボル判定装置であって、
所定のデータ系列の変調信号を受信したときに、そのデータ系列の変調信号を受信検波した信号を、前記デジタル変調信号のシンボルレートより大きいサンプリングレートでサンプリングした値の積算値を演算する積算手段と、
前記積算値に基づいて、前記デジタル変調信号を受信検波した信号のシンボルの物理量の偏移であるデビエーションを判別するためのしきい値を決定するしきい値決定手段と、
前記デジタル変調信号を受信検波した信号のデビエーションを、前記しきい値決定手段で決定したしきい値で判別する判定手段と、
を備え、
前記しきい値決定手段は、前記積算値が所定の範囲を下回った場合は、前記しきい値を下限の値とすることを特徴とする。

好ましくは、前記積算手段は、前記所定のデータ系列として同期ワードの変調信号を受信検波した信号をサンプリングする。

好ましくは、前記積算手段は、前記所定のデータ系列の変調信号を受信検波した信号を、シンボル点の位置と隣接するシンボル点の間の位置とにおいてサンプリングする。

本発明の第２の観点に係るシンボル判定方法は、
デジタル信号で変調された信号を受信検波して、送信された元の情報信号に復調する際のデジタル変調信号のシンボル判定方法であって、
所定のデータ系列の変調信号を受信したときに、そのデータ系列の変調信号を受信検波した信号を、前記デジタル変調信号のシンボルレートより大きいサンプリングレートでサンプリングした値の積算値を演算する積算ステップと、
前記積算値に基づいて、前記デジタル変調信号を受信検波した信号のシンボルの物理量の偏移であるデビエーションを判別するためのしきい値を決定するしきい値決定ステップと、
前記デジタル変調信号を受信検波した信号のデビエーションを、前記しきい値決定ステップで決定したしきい値で判別する判定ステップと、
を備え、
前記しきい値決定ステップでは、前記積算値が所定の範囲を下回った場合は、前記しきい値を下限の値とすることを特徴とする。

好ましくは、前記積算ステップでは、所定のデータ系列として同期ワードの変調信号を受信検波した信号をサンプリングする。

好ましくは、前記積算ステップでは、データ系列の変調信号を受信検波した信号を、シンボル点の位置と隣接するシンボル点の間の位置とにおいてサンプリングする。

本発明の第３の観点に係るプログラムは、
デジタル信号で変調された信号を受信検波して、送信された元の情報信号に復調する際のデジタル変調信号のシンボルを判定するコンピュータを、
所定のデータ系列の変調信号を受信したときに、そのデータ系列の変調信号を受信検波した信号を、前記デジタル変調信号のシンボルレートより大きいサンプリングレートでサンプリングした値の積算値を演算する積算手段、
前記積算値に基づいて、前記デジタル変調信号を受信検波した信号のシンボルの物理量の偏移であるデビエーションを判別するためのしきい値を決定するしきい値決定手段、および
前記デジタル変調信号を受信検波した信号のデビエーションを、前記しきい値決定手段で決定したしきい値で判別する判定手段、
として機能させ、
前記しきい値決定手段は、前記積算値が所定の範囲を下回った場合は、前記しきい値を下限の値とすることを特徴とする。

本発明のシンボル判定装置によれば、デビエーションを高速で判定することが可能になり、受信信号の欠落が生じることなく正常なデジタル信号の受信を実現する。

本発明に係るシンボル判定装置の一実施の形態について、図を参照して説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る無線通信装置３０の構成例を示すブロック図である。

図１に示す無線送信装置３０は、送信機として機能する場合、無線通信装置３０を使用するユーザの通話音に基づく音声信号、又はデータ通信用のデータ信号を通信相手の受信機に向かって送信する。一方、無線通信装置３０は、受信機として機能する場合、通信相手の送信機から無線通信装置３０に送信された通話音に基づく音声信号、又はデータ通信用のデータ信号を受信する。

無線通信装置３０は、図１に示すように送信機能を実現するために、アンテナ１０と、送受信切換部１１と、送信部１２と、ベースバンド処理部１３と、増幅及びＡ／Ｄ変換器（以下、Ａ／Ｄ変換部という）１４と、マイク１５とを備えている。無線通信装置３０はまた、受信機能を実現するために、受信部１６と、ベースバンド処理部１７と、Ｄ／Ａ変換及び増幅器（以下、Ｄ／Ａ変換部という）１８と、スピーカ１９とを備えている。

無線通信装置３０はさらに、各部の制御を行うコントローラ２０、受信時間を計測する計時部２５、通信相手などを表示する表示部２６、及び呼び出す通信相手などの設定を入力する操作部２７を備える。

コントローラ２０は、無線通信装置３０の動作の制御を行う。コントローラ２０は例えば、ＣＰＵ（中央処理装置）２１、Ｉ／Ｏ（入出力装置）２２、ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）２４、ＲＡＭ（読み書き可能メモリ）２３、及びそれらを接続する内部バス（図示せず）を備えて構成される。

コントローラ２０には計時部２５、表示部２６、操作部２７がＩ／Ｏ２２を介して接続されている。図１の複雑化を避け、理解を容易にするために、コントローラ２０から各部への信号線が省略されているが、コントローラ２０は送受信切換部１１、送信部１２、ベースバンド処理部１３、１７、Ａ／Ｄ変換部１４、受信部１６、Ｄ／Ａ変換部１８にＩ／Ｏ２２を介して接続しており、それらの処理の開始、終了、処理内容の制御を行う。

コントローラ２０が無線通信装置３０の動作を制御するための制御プログラムは、ＲＯＭ２４に格納されている。そして、無線通信装置３０が送信機として用いられる場合、コントローラ２０は、無線通信装置３０が送信機として機能するよう制御する。また、ベースバンド処理部１３がデータ通信用のデータを送信部１２に出力する動作は、コントローラ２０の制御の下に行われる。

コントローラ２０のＲＡＭ２３には、無線通信装置３０が送信する通信フレームを生成するためのデータが記憶される。例えば、ＲＡＭ２３は、通信フレームのヘッダ部を構成するためのデータである、プリアンブル、同期ワード（Sync Word：以下、ＳＷという）、無線情報チャネル（Radio Information CHannel：ＲＩＣＨ）、低速付随制御チャネル（Slow Associated Control CHannel：ＳＡＣＣＨ）、及び相手局側識別情報などを含むパラメータ情報（Parameter Information CHannel：ＰＩＣＨ）などを記憶する。これらのデータは、通信プロトコルに応じて決められる。例えば、プリアンブルが必須でない通信プロトコルでは、プリアンブルは不要である。コントローラ２０は、受信した通信パケットを解読するために、同期ワードの判定、シンボルを判定するしきい値の設定などを行って、受信部１６を制御する。また、通信プロトコルに則った符号化・復号化の方法にしたがって、ベースバンド処理部１３、１７の動作を制御する。

コントローラ２０には、例えばＵＳＢ（Universal Serial Bus（ユニバーサルシリアルバス））インターフェースが接続され、ＵＳＢインターフェースに接続される外部機器のデータがコントローラ２０に入力されてもよい。ＵＳＢインターフェースに外部機器としてパソコンを接続し、このパソコンにより無線通信装置３０を制御することもできる。

計時部２５は、例えば、クロックパルスによってカウンタ値を減算し、カウンタの値が０になったときに割り込み出力を発生する、減算カウンタを用いることができる。カウンタにある値をセットすると、セットした数のクロックパルスをカウントして、ＣＰＵ２１に割り込みをかけることによって、一定の時間を計測することができる。

表示部２６は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）又はＬＥＤ（Light Emission Diode）などから構成され、選択している通信チャネルの情報、送信相手先の無線通信装置３０の状況、及び無線通信装置３０のその他の情報を表示する。

操作部２７は、無線通信装置３０の動作についての条件情報を入力するための入力手段にあたる。操作部２７には各種の操作キーが設けられている。すなわち、ユーザが、無線通信装置３０の操作部２７の操作キーを操作して動作条件を入力することにより、その入力に基づく動作を無線通信装置３０に行わせることができる。

操作部２７に対する操作の内容は、コントローラ２０により検出される。すなわち、コントローラ２０は、操作された操作キーの種類や、操作キーに対する操作の内容を検出する。そして、操作キーによって入力された内容を判別する。そして、コントローラ２０は、操作部２７により入力された内容に応じた動作を行うように、無線通信装置３０を制御する。

なお、操作キーの操作の内容によっては、その操作によって入力された内容が表示部２６に表示される。例えば、操作部２７により、送信する相手先を選択する送信相手選択が設定された場合、送信する相手先のリストが表示部２６に表示される。また、送信しようとする相手無線通信装置３０の状況を表示する。さらに、表示部２６には、ユーザに対する無線通信装置３０の動作状態の報知や、ユーザに対する操作部２７による入力を促すメッセージ等が表示される。

無線通信装置３０が、送信機として機能する場合のブロックについて説明する。無線通信装置３０のユーザによる通話音はマイク１５により音声信号に変換され、この音声信号はＡ／Ｄ変換部１４に入力される。Ａ／Ｄ変換部１４に入力された音声信号は、増幅器により増幅された後、音声Ａ／Ｄ変換によりディジタル信号に変換される。ディジタル変換された信号はベースバンド処理部１３に入力される。ベースバンド処理部１３では、ディジタルデータにプリアンブル、同期ワードＳＷ及び制御情報（ＣＣＨ）などを付加して送信フレームに組み立てて、送信部１２に出力する。

送信部１２は、入力された信号を変調する変調機能を備える。この無線通信装置３０の例では、送信部１２が信号を変調する方式として、ＧＭＳＫ（Gaussian filtered Minimum Shift Keying）、ＰＳＫ（Phase Shift Keying）、ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）又はＦＳＫ（Frequency Shift Keying）などが用いられる。送信部１２は、入力された音声信号及びデータ信号を、これらの変調方式により変調する処理を行う。

送信部１２は、前記変調する処理を行った信号を、送受信切換部１１に出力する。送受信切換部１１は、無線通信装置３０が送信機として機能する場合、送信部１２より入力された信号をアンテナ１０に導く回路が形成される。そして、送受信切換部１１に入力された信号は、アンテナ１０に出力され、アンテナ１０より通信相手方となる無線通信装置の受信機へ送信される。

ベースバンド処理部１３は、通信プロトコルを実行するために、種々の制御信号を組み立てる。ベースバンド処理部１３の動作や送信部１２の送信の開始、終了、周波数の選択などは、コントローラ２０の制御によって行われる。プリアンブルと同期ワードＳＷのパターン、ＲＩ、ＳＡＣＣＨ及びＰＩＣＨの内容の設定は、コントローラ２０の制御によって行われる。

次に、無線通信装置３０が受信機として機能する場合のブロックについて説明する。受信機としての無線通信装置３０には、通信相手の送信機より、報知情報、呼び出し信号、通話音の音声信号又はデータ通信用のデータ信号が送信される。無線通信装置３０に送信される信号は、通信パケットを構成している。

アンテナ１０は、無線通信装置３０に送信された無線信号を受信する。アンテナ１０が受信した無線信号は、送受信切換部１１を経由して受信部１６に入力される。送受信切換部１１は、無線通信装置３０が受信機として機能する場合、アンテナ１０が受信した信号を受信部１６に導く回路が形成される。

受信部１６は、特定の周波数の電波を選択して受信するチューニング機能を備えている。受信部１６には、受信する無線信号の周波数帯域がコントローラ２０によって設定される。そして、受信部１６は設定された周波数のチャンネルの受信信号を、アンテナ１０より送受信切換部１１を通って入力された信号から選択する。

受信部１６で受信した信号は、ベースバンド処理部１７に入力され、ベースバンド処理部１７で各情報が抽出されてコントローラ２０に伝えられる。また、同期ワードが受信部１６で検出される。同期ワードを検出したとき、その同期ワードに対応する検波信号をシンボルレート以上のサンプリングレートでオーバーサンプリングして、その値を積算する。

無線通信装置３０が呼び出し信号を受信したときに、ベースバンド処理部１７は、その中のＰＩＣＨから識別符号を抽出する。ＰＩＣＨにその無線通信装置３０の識別符号（ＩＤ）が着ＩＤとして抽出された場合は、コントローラ２０は通信を開始する。

図２は、本発明の実施の形態に係る受信部１６の機能ブロック構成図である。同図に示す受信部１６は、例えば、周波数偏移変調方式（Frequency Shift Keying；ＦＳＫ）に使用するもので、送受信切替部１１を経由してアンテナ１０に接続するフロントエンド部１と、ＦＭ検波処理部２と、フィルタ３と、フレーム同期部４と、サンプリング部５と、積算処理部６と、しきい値部７と、シンボル検出部８と、復号処理部９とから構成される。

本発明に係るデジタル変調信号のシンボル判定装置４０に該当する部分を敢えて示せば、同図２の中の、破線で囲んだ部分ということができる。しかし、シンボル判定装置４０の機能は、ソフトウエアで実現することが多いので、この例に限定されるものではない。例えば、積算処理部６としきい値部７は、コントローラ２０の機能として構成されてもよい。

アンテナ１０は、送信された空間の無線電波を導出してフロントエンド部１に供給する。フロントエンド部１は、受信した無線搬送波信号から所望周波数成分を通過させると共に、所要レベルまで信号増幅する。ＦＭ検波処理部２は、前記フロントエンド部１の出力をＦＭ検波してアナログの情報を表すパルス列信号を生成する。フィルタ３は、信号の符号間干渉成分を除去するためのもので、例えば、積分放電フィルタである。チップ時間間隔でサンプリングする積分放電フィルタで、その出力を２分岐し、一方をシンボル検出部８、他方をフレーム同期装置４に供給する。さらに、シンボル検出部８には、しきい値部７からシンボルと比較する際の信号が供給される。また、このしきい値部７には、積算処理部６からしきい値を補正する信号、あるいはしきい値そのものが供給される。

図３は、通信パケットのフレーム構成の例を示す。図３の（ａ）は、通信パケットの全体を、図３の（ｂ）は、同期ワードＳＷのパターンの例を示す。図３（ａ）に示すように、通信パケットは、例えば、プリアンブルＰ、同期ワードＳＷ、フラグＦ、識別情報ＩＤ、パラメータ誤り検出Ｐ＿ＦＣＳ、データ部、データ誤り検出ＦＣＳを含んで構成される。

同期ワードＳＷは、固定のビットパターンで、例えば、図３（ｂ）に示すように、４８ビットのデータである。例えば、４値のＦＳＫで変調する場合、４８ビットの同期ワードは２ビットずつ１シンボルに割り当てられて、２４シンボルの信号に変調される。

４値ＦＳＫ変調方式では、一つの周波数偏移（デビエーション：Deviation）値の１シンボルで２ビットの組み合わせ"００"、"１０"、"０１"、"１１"の四つのうちのどれか一つを表す。例えばＡＰＣＯ Ｐ２５では、実際の周波数偏移値は、搬送波の中心周波数に対して、＋０．６ｋＨｚ、＋１．８ｋＨｚ、−１．８ｋＨｚ、−０．６ｋＨｚの四つの値である。

ＦＭ検波処理部２は、周波数偏移に応じた振幅値のパルス列信号を出力し、シンボル検出部８において前記四つの周波数偏移値のいずれに該当するかを検出する。このシンボル検出に際しては、基準となる０Ｈｚと、周波数偏移が±１．２ｋＨｚのときの振幅値に対応するしきい値と比較される。例えば、ＡＰＣＯにおいては、シンボルとしきい値は０．６ｋＨｚの間隔となっている。

また、ＡＰＣＯ Ｐ２５の方式の同期ワードＳＷは４８ビットであるが、上述したように、１シンボルで２ビットを表す４値ＦＳＫであので、２４シンボルとなる。フレーム同期装置４では、この２４のシンボルデータから４８ビットを生成し、既知の同期ワードのビットパターンとの相関を求め、同期補足処理が行われる。

なお、ＡＰＣＯ Ｐ２５における同期ワードは、図３に示すように４８ビットのデータであるが、シンボル"０１"を表すデビエーションが＋１．８ｋＨｚの１１個と、シンボル"１１"を表すデビエーションが−１．８ｋＨｚの１３個の合計２４個で構成されている。同期ワードは固定パターンなので、４値のシンボルがランダムに出現する情報フレームのシンボルより、比較的検出が容易である。同期ワードが固定のパターンであることを利用して、同期ワードを用いて受信信号のデビエーションの変動を検出し、しきい値を補正する場合を例示する。

フレーム同期部４は、ＦＭ検波処理部２からフィルタ３を経由して検波データを取得し、計算用に確保しておくためにバッファメモリ（例えば、フレーム同期部４内部のメモリ。実体はコントローラ２０のＲＡＭ２３の場合がある）に保存する。この保存した検波データ中にフレーム同期信号が含まれているか否かを検出するために、フレーム同期部４は、例えば、同期ワードの標準の検波信号パターンと記憶した検波データとの相関を計算する。相関値が所定のしきい値以上である区間を同期ワード信号と判定する。

なお、バッファメモリに保存する検波データを、同期ワードと同一シンボル数の長さとし、１シンボル分のデータをシフトしながら保存しつつ、相関計算を実行して同期ワードを検出する方法でもよい。

このようにして、同期ワードが検出されたら、サンプリング部５で同期ワードＳＷの区間の検波データのサンプル値を抽出する。積算処理部６は、抽出したサンプル値と検波データの波形の振幅の中央値との差分をとってその絶対値を積算する。このとき、サンプル値は変調のシンボルレートより高いサンプリングレートとする。サンプル値はシンボルレートの２倍以上のサンプリングレートとすることが望ましい。例えば、シンボルの位置と、隣接するシンボルの中間の位置のサンプル値を用いる。ＦＭ検波処理部２において、シンボルレートの２倍以上のレートでサンプリングされている場合は、バッファメモリに記憶されている検波データをシンボルレートの２倍程度のレート間隔で読み出して積算してもよい。

図４は、同期ワードの検波データの例を示す。図４は、前述の４値ＦＳＫで、図３（ｂ）に示す同期ワードの検波データから、シンボルレートの倍のレートでサンプリングした例である。同期ワードが２４シンボルなので、サンプル値は４８個である。図中の棒が各サンプル値を示す。図４の各サンプル値は、すでに波形の中央値との差になっている。

しきい値部７は、積算処理部６で積算した値を、予め設定した標準の検波信号の積算データと比較して、シンボルを判定するしきい値を決定する。標準の検波信号の積算データは、サンプリング部５で抽出するのと同じサンプリング位置で標準の検波信号をサンプリングし、積算処理部６で積算したのと同じ方法で、サンプル値と検波データの波形の振幅の中央値との差分をとってその絶対値を積算したものである。

シンボルを判定するために設定するしきい値は、例えば、積算値の一次関数として表される。図５は、積算値としきい値の関係の例を表すグラフである。ｘを積算値、ａ、ｂを定数として、しきい値ｙは、
ｙ＝ａｘ＋ｂ
の式で表される。定数ａ、ｂは同期ワードＳＷの標準の検波信号の積算データから予め設定された値である。

上の式のしきい値ｙは、正の数である限り有効な数といえる。ただし、入力信号が大きな周波数ずれを起こしていない（中間周波数の帯域フィルタ内の信号である）ことが前提である。大きく周波数ずれを起こしている場合は、受信信号が帯域フィルタで減衰されてＦＭ検波波形が小さくなるので、積算値が小さくなる。その場合、積算値に従ってしきい値を小さくすると、離調周波数感度特性の劣化につながる。そこで、積算値が所定の範囲を下回った場合は、しきい値を下限の値ｃとして、離調周波数感度特性の劣化を防止する。

また、検波データの波形の振幅の中央値は、搬送波周波数の偏差に当たる。そこで、上の式で求めたしきい値を、周波数偏差（振幅の中央値）に対応する分オフセットしてシンボル判定のしきい値として用いるのがよい。

変調方式としてＦＳＫを例に本発明の実施の形態を説明したが、本発明のしきい値を適応的に変更する方法は他の変調方式に適用することができる。例えば、ＰＳＫではデビエーションの積算値として位相の偏移をサンプリングした値を用いる。また、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying：振幅偏移変調）では、振幅の偏移をサンプリングした値を用いる。ＡＳＫの場合は、デビエーションについて波形の中央値との差分の絶対値を積算してもよいし、波形の中央値との差分をとらずに積算した値に基づいて、シンボル判定のしきい値を決定してもよい。

また、デビエーションとして２つの物理量を組み合わせて用いることもできる。例えば、直交振幅変調(ＱＡＭ：Quadrature Amplitude Modulation)の場合は、位相と振幅についてそれぞれデビエーションをサンプリングして積算した値を用いて、位相と振幅それぞれのしきい値を設定する。

次に、シンボル判定装置４０の動作について説明する。なお、上述のように、シンボル判定装置４０の動作は、コントローラ２０のＣＰＵ２１が、Ｉ／Ｏ２２、ＲＡＭ２３、ＲＯＭ２４及び受信部１６と協働して行う。図６は、通信パケットを受信する処理の動作の一例を示すフローチャートである。

フレーム同期部４は、待機状態で同期ワードＳＷを検出する（ステップＳ１、ステップＳ２；Ｎｏ）。同期ワードＳＷを検出した場合（ステップＳ２；Ｙｅｓ）、サンプリング部５は、同期ワードＳＷの検波信号を、シンボルレートよりも大きいレートでサンプリングした値を抽出する（ステップＳ３）。前述のとおり、例えば、シンボルの位置と、隣接するシンボルの中間の位置のサンプル値を抽出する。

次に、抽出したサンプル値を同期ワードの検波信号の波形振幅の中央値との差にそろえる（ステップＳ４）。波形振幅の中央値は、波形の最大値と最小値の中央である。積算処理部６は、波形振幅の中央値との差にそろえられたサンプル値の絶対値を積算する（ステップＳ５）。

しきい値部７は、サンプル値を積算した積算値を所定の基準値と比較して（例えば、前述の基準値から設定された一次関数に従って）、その積算値に対応するしきい値に換算する（ステップＳ６）。

シンボル検出部８は、ステップＳ６で設定されたしきい値を用いて、受信パケットのシンボルを判定する（ステップＳ７）。復号処理部９は、シンボルを判定した結果を用いて、データを復号する（ステップＳ８）。通信パケットの全データを復号し終わったら、次の通信パケットの待機状態に戻って同期ワードを検出する（ステップＳ１）。

以上説明したとおり、本発明のシンボル判定装置４０によれば、デジタル通信の信号の先頭に用いられる同期ワードで使用している固定パターンの波形データで、フレーム同期検出と同時にデビエーションを高速で判定することが可能である。その結果、デビエーションが異なる複数の送信局から通信パケットを受信する場合においても、個々の送信局のデビエーションに高速でかつ高精度で追従し、受信信号の欠落が生じることなく正常なデジタル信号の受信を実現する。

本発明のシンボル判定装置４０では、隣接するシンボル点の間と、シンボル点のサンプル位置とを使用してデビエーションを求めることで、検出精度が向上する。また、受信信号に対するフィードバック制御を行わず、ＦＭ検波以降の処理ブロックではＦＭ検波された受信信号をそのまま使用していくので、処理軽減が図れる。さらに、絶対値の積算という単純な演算のみでしきい値の補正が可能になる。

その他、前記のハードウエア構成やフローチャートは一例であり、任意に変更及び修正が可能である。

ＣＰＵ２１、Ｉ／Ｏ２２、ＲＡＭ２３、ＲＯＭ２４などから構成される無線通信装置３０のコントローラ２０は、専用のシステムによらず、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。例えば、前記の動作を実行するためのコンピュータプログラムを、コンピュータが読みとり可能な記録媒体（フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等）に格納して配布し、当該コンピュータプログラムをコンピュータにインストールすることにより、前記の処理を実行するシンボル判定装置４０を構成してもよい。また、インターネット等の通信ネットワーク上のサーバ装置が有する記憶装置に当該コンピュータプログラムを格納しておき、通常のコンピュータシステムがダウンロード等することで無線通信装置３０を構成してもよい。

また、無線通信装置３０の機能を、ＯＳ（オペレーティングシステム）とアプリケーションプログラムの分担、またはＯＳとアプリケーションプログラムとの協働により実現する場合などには、アプリケーションプログラム部分のみを記録媒体や記憶装置に格納してもよい。

また、搬送波にコンピュータプログラムを重畳し、通信ネットワークを介して配信することも可能である。たとえば、通信ネットワーク上の掲示板(BBS, Bulletin Board System)に前記コンピュータプログラムを掲示し、ネットワークを介して前記コンピュータプログラムを配信してもよい。そして、このコンピュータプログラムを起動し、ＯＳの制御下で、他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、前記の処理を実行できるように構成してもよい。

本発明の一実施の形態である無線通信装置の一例を示す構成図である。 本発明の一実施の形態における受信部の構成例を示すブロック図である。 通信パケットの構成例を示す図である。 同期ワードの検波データの例を示す図である。 積算値としきい値の関係の例を表すグラフである。 通信パケットを受信する処理の動作の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１ フロントエンド
２ ＦＭ検波処理部
３ フィルタ
４ フレーム同期部
５ サンプリング部
６ 積算処理部
７ しきい値部
８ シンボル検出部
９ 復号処理部
１６ 受信部
２０ コントローラ
２１ ＣＰＵ
２２ Ｉ／Ｏ
２３ ＲＡＭ
２４ ＲＯＭ
２５ 計時部
３０ 無線通信装置
４０ シンボル判定装置

Claims (7)

1. デジタル信号で変調された信号を受信検波して、送信された元の情報信号に復調する際のデジタル変調信号のシンボル判定装置であって、
   所定のデータ系列の変調信号を受信したときに、そのデータ系列の変調信号を受信検波した信号を、前記デジタル変調信号のシンボルレートより大きいサンプリングレートでサンプリングした値の積算値を演算する積算手段と、
   前記積算値に基づいて、前記デジタル変調信号を受信検波した信号のシンボルの物理量の偏移であるデビエーションを判別するためのしきい値を決定するしきい値決定手段と、
   前記デジタル変調信号を受信検波した信号のデビエーションを、前記しきい値決定手段で決定したしきい値で判別する判定手段と、
   を備え、
   前記しきい値決定手段は、前記積算値が所定の範囲を下回った場合は、前記しきい値を下限の値とすることを特徴とするシンボル判定装置。
2. 前記積算手段は、前記所定のデータ系列として同期ワードの変調信号を受信検波した信号をサンプリングすることを特徴とする請求項１に記載のシンボル判定装置。
3. 前記積算手段は、前記所定のデータ系列の変調信号を受信検波した信号を、シンボル点の位置と隣接するシンボル点の間の位置とにおいてサンプリングすることを特徴とする請求項１に記載のシンボル判定装置。
4. デジタル信号で変調された信号を受信検波して、送信された元の情報信号に復調する際のデジタル変調信号のシンボル判定方法であって、
   所定のデータ系列の変調信号を受信したときに、そのデータ系列の変調信号を受信検波した信号を、前記デジタル変調信号のシンボルレートより大きいサンプリングレートでサンプリングした値の積算値を演算する積算ステップと、
   前記積算値に基づいて、前記デジタル変調信号を受信検波した信号のシンボルの物理量の偏移であるデビエーションを判別するためのしきい値を決定するしきい値決定ステップと、
   前記デジタル変調信号を受信検波した信号のデビエーションを、前記しきい値決定ステップで決定したしきい値で判別する判定ステップと、
   を備え、
   前記しきい値決定ステップでは、前記積算値が所定の範囲を下回った場合は、前記しきい値を下限の値とすることを特徴とするシンボル判定方法。
5. 前記積算ステップでは、所定のデータ系列として同期ワードの変調信号を受信検波した信号をサンプリングすることを特徴とする請求項４に記載のシンボル判定方法。
6. 前記積算ステップでは、データ系列の変調信号を受信検波した信号を、シンボル点の位置と隣接するシンボル点の間の位置とにおいてサンプリングすることを特徴とする請求項４に記載のシンボル判定方法。
7. デジタル信号で変調された信号を受信検波して、送信された元の情報信号に復調する際のデジタル変調信号のシンボルを判定するコンピュータを、
   所定のデータ系列の変調信号を受信したときに、そのデータ系列の変調信号を受信検波した信号を、前記デジタル変調信号のシンボルレートより大きいサンプリングレートでサンプリングした値の積算値を演算する積算手段、
   前記積算値に基づいて、前記デジタル変調信号を受信検波した信号のシンボルの物理量の偏移であるデビエーションを判別するためのしきい値を決定するしきい値決定手段、および
   前記デジタル変調信号を受信検波した信号のデビエーションを、前記しきい値決定手段で決定したしきい値で判別する判定手段、
   として機能させ、
   前記しきい値決定手段は、前記積算値が所定の範囲を下回った場合は、前記しきい値を下限の値とすることを特徴とするプログラム。