JP4932623B2 - Determination circuit, squelch device, and determination method - Google Patents
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Description
本発明は、受信した信号の判定回路、スケルチ装置及び判定方法に係り、特に受信した信号がOFDM信号であるか否かを判定する判定回路、当該判定回路を有するスケルチ装置、及び判定方法に関する。 The present invention relates to a determination circuit, a squelch device, and a determination method for a received signal, and more particularly to a determination circuit for determining whether a received signal is an OFDM signal, a squelch device having the determination circuit, and a determination method.
デジタル変調されたいわゆるデジタル方式の伝送波(電波)が利用されるようになって久しく、多重化技術や伝搬劣化を防ぐ技術が導入されている。現在では、テレビの放送波もデジタル化が進められ、我が国ではアナログ放送からデジタル放送への全面移行が予定されている。また、テレビ放送の局外からの中継装置においては、既に多くの放送局でデジタル変調の技術が導入され、伝送環境に応じてアナログ方式とデジタル方式とを適宜選択して利用している。 A so-called digital transmission wave (radio wave) that has been digitally modulated has been used for a long time, and multiplexing techniques and techniques for preventing propagation deterioration have been introduced. Currently, television broadcast waves are also being digitized, and in Japan, a full transition from analog broadcasting to digital broadcasting is planned. In addition, in a relay apparatus from outside a television broadcast station, a digital modulation technique has already been introduced in many broadcast stations, and an analog method and a digital method are appropriately selected and used according to a transmission environment.
そのようなデジタル方式として、複数のデジタル変調波を多重化して周波数利用効率を高めたOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex;直交周波数分割多重)方式がある。この方式によって、比較的容量の大きなデータを高品位で伝送することを実現している。 As such a digital system, there is an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) system in which a plurality of digital modulation waves are multiplexed to improve frequency use efficiency. By this method, it is possible to transmit relatively large capacity data with high quality.
ところで、OFDM方式の伝送波(以下、単に「OFDM信号」ともいう)のスケルチの技術として、ガード相関を利用した技術がある。OFDM信号には、反射波の重畳の影響を低減するために、ガードインターバルを設けている。このガードインターバルには、有効シンボル期間におけるデータの一部が使用されており、反射波が重畳されて伝送波が歪んだ場合であっても、ガードインターバルが緩衝体となって、反射波の影響を低減できる。また、ガードインターバルの信号は、有効シンボル期間の一部の信号と同一の信号であるため、受信したOFDM信号と当該OFDM信号を有効シンボル期間遅延した信号との相関をとることで、ガードインターバルの期間のみ相関値が高くなる。そこで、受信した伝送波について、同様にガード相関をとり、相関値が高くなる期間が現れないときには、OFDM信号を受信していないと判断し、スケルチ回路を作動させる技術がある(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、ガードインターバルが含まれていない伝送波においては、上述の技術は適用できない。また、上述の技術では、回路規模が大きく複雑になる傾向がある。一般には回路規模が大きく複雑になると、回路による消費電力が上昇する。例えば、中継装置などでは、利用可能な電力に限りがある場合もある。また、中継装置の可搬性を向上させるために、装置の小型化が大きく望まれる。スケルチ回路を簡易化できると、中継装置への搭載が促進されることから、スケルチ回路を簡素化する技術に対する要望が高い。当然に、受信のみの装置における要望も同様である。 However, the above technique cannot be applied to a transmission wave that does not include a guard interval. Further, the above-described technique tends to increase the circuit scale and complexity. Generally, when the circuit scale is large and complicated, the power consumption by the circuit increases. For example, in a relay device or the like, the available power may be limited. Further, in order to improve the portability of the relay device, it is highly desired to reduce the size of the device. If the squelch circuit can be simplified, mounting on the relay device is promoted, and therefore there is a high demand for a technique for simplifying the squelch circuit. Of course, the same applies to the demand in a reception-only device.
本発明は、以上のような状況に鑑みなされたものであって、その目的は、OFDM方式のデジタル波の受信の有無を簡易的に判別する技術を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a technique for simply determining whether or not an OFDM digital wave is received.
本発明に係る装置は、判定回路に関する。この判定回路は、受信した信号と、当該受信した信号から生成した3次以上の奇数次の歪信号との相関により、前記受信した信号がOFDM信号であるか否かを判定する。
本発明に係る別の装置は、スケルチ装置に関する。このスケルチ装置は、受信した信号と、当該受信した信号から生成した3次以上の奇数次の歪信号との相関により、前記受信した信号がOFDM信号であるか否かを判定する判定回路と、当該判定回路においてOFDM信号でないと判定されたとき、信号の出力を遮断する信号遮断部と、を有する。
本発明に係る方法は、OFDM信号の判定方法に関する。この方法は、受信した信号から3次歪信号を生成し、当該3次歪信号と受信した信号の複素共役信号とを複素乗算し、当該複素乗算の結果が0であるとき、前記受信した信号がOFDM信号であると判定する。
The apparatus according to the present invention relates to a determination circuit. The determination circuit determines whether or not the received signal is an OFDM signal based on a correlation between the received signal and an odd-order distortion signal of the third or higher order generated from the received signal.
Another device according to the present invention relates to a squelch device. The squelch device includes a determination circuit that determines whether or not the received signal is an OFDM signal based on a correlation between the received signal and a third-order or higher-order distortion signal generated from the received signal. A signal blocking unit that blocks signal output when the determination circuit determines that the signal is not an OFDM signal.
The method according to the present invention relates to a method for determining an OFDM signal. In this method, a third-order distortion signal is generated from the received signal, the third-order distortion signal and a complex conjugate signal of the received signal are subjected to complex multiplication, and when the result of the complex multiplication is 0, the received signal Is an OFDM signal.
本発明によれば、受信した信号から3次歪みの波形を抽出し、3次歪みの波形と受信した波形との相関を取るため、OFDM方式のデジタル波の受信の有無を簡易的に判別することができる。 According to the present invention, a third-order distortion waveform is extracted from the received signal, and the correlation between the third-order distortion waveform and the received waveform is determined, and therefore the presence / absence of reception of an OFDM digital wave is simply determined. be able to.
次に、本発明を実施するための最良の形態(以下、単に「実施形態」という)を、図面を参照して具体的に説明する。以下に説明する実施形態では、OFDM信号の電波を中継する中継装置において、OFDM信号でない電波を受信したときに、スケルチ回路を作動させて、出力しないようにする。そこでまず、受信した電波がOFDM信号であるか否かを判定する原理について説明し、つづいて、その原理を用いたスケルチ回路を有する中継装置について説明する。 Next, the best mode for carrying out the present invention (hereinafter simply referred to as “embodiment”) will be specifically described with reference to the drawings. In the embodiment described below, in a relay device that relays the radio wave of the OFDM signal, when a radio wave that is not an OFDM signal is received, the squelch circuit is activated so that it is not output. First, the principle of determining whether or not the received radio wave is an OFDM signal will be described, and then a relay apparatus having a squelch circuit using the principle will be described.
OFDM信号の振幅確率密度分布がレイレー(Rayleigh)分布を示すことが知られている。そこで本実施形態では、レイレー分布の特性を利用してOFDM信号であるか否かを判断する。 It is known that the amplitude probability density distribution of an OFDM signal exhibits a Rayleigh distribution. Therefore, in the present embodiment, it is determined whether the signal is an OFDM signal using the characteristics of the Rayleigh distribution.
後述の図1の説明における電力増幅器15の静的特性は、入力信号をVin、出力信号をVoutとし、Voutを高次多項式で表現すると、以下の(1)式のように表される。ここでは、第5項まで示している。
The static characteristics of the
いま理解を容易にするために、入力信号Vinを以下の(2)式で示す2波モデルについて考える。
そして(2)式を(1)式に代入すると、例えば(1)式の第1〜第4項は、次の(3)式のようになる。
Vout第4項、つまり(1)式の「a3・Vin3」に着目すると、この項は、基本成分であるcos(w1)+cos(w2)と、3次高調波成分であるcos(3・w1)+cos(3・w2)とを同時に含んでいる。また、説明は省略するが、Vout第6項、つまり「a5・Vin5」には、基本成分、3次高調波成分及び5次高調波成分を含むことは容易に求められる。 Focusing on the fourth term of Vout, that is, “a3 · Vin 3 ” in the equation (1), this term includes cos (w1) + cos (w2) as a basic component and cos (3 · 3 as a third harmonic component). w1) + cos (3 · w2) at the same time. Although explanation is omitted, it is easily required that the Vout sixth term, that is, “a5 · Vin 5 ” includes the fundamental component, the third harmonic component, and the fifth harmonic component.
そこで、入力信号がVinであるOFDM信号を、振幅A(t)と位相θの関数として次の(4)式のように表す。なお、以下適宜、振幅「A(t)」を単に「A」とも表記する。
さらに、この(4)式の確率密度変数(p.d.f)は、標準偏差をσとすると、確率密度変数がレイレー分布を示すOFDM信号の場合、次の(5)式であることが知られている。
いま、説明の簡単のために、σ=1(平均二乗偏差rms=1)とすると、振幅A(t)の確率密度関数は、以下の(6)式となる。
同様にして算出したAn(n=1〜10,12,14)の平均値を以下の表1にまとめて示す。
上述の通り、(1)式において3次高調波及び5次高調波に関する項は、3乗項と5乗項である。しかし、これらの項には2波モデルでも示した通り、基本波成分や他の高調波成分が含まれている。したがって、3乗項から基本成分を、5乗項から3次高調波成分及び基本成分を差し引くことにより、独立した3次高調波成分や5次高調波成分だけが含まれる信号となる。7次以降の奇数次の高調波成分についても同様である。 As described above, the terms related to the third harmonic and the fifth harmonic in the equation (1) are the third and fifth power terms. However, these terms include fundamental wave components and other harmonic components as shown in the two-wave model. Therefore, by subtracting the fundamental component from the third power term and the third harmonic component and the fundamental component from the fifth power term, a signal including only an independent third harmonic component or fifth harmonic component is obtained. The same applies to odd-order harmonic components after the seventh order.
そこでいま、OFDM信号における3乗項に含まれる基本波成分の大きさを知るために、その相互相関係数η31を、以下の(8)式により求める。
この(8)式より、3乗項には大きさ2の基本成分が含まれていることが分かる。そして、この基本波成分を差し引いたものが3次歪だけを含む信号im3となり、以下の(9)式で示すことができる。
ここで、OFDM信号である入力信号Vinと3次歪信号IM3の共役複素数を複素乗算すると、次の(12)式となる。
つまり、入力信号VinがOFDM信号である場合、後述する積分回路で入力信号Vinと3次歪信号IM3の共役複素数とを複素乗算すると、出力がゼロとなる。一方、入力信号VinがOFDM信号でない場合、振幅の確率密度変数はレイレー分布とならないため、積分回路の出力はゼロにならない。
Here, when the conjugate complex number of the input signal Vin, which is an OFDM signal, and the third-order distortion signal IM3 is complex multiplied, the following equation (12) is obtained.
That is, when the input signal Vin is an OFDM signal, the output becomes zero when the input signal Vin is complex-multiplied with the conjugate complex number of the third-order distortion signal IM3 by an integration circuit described later. On the other hand, when the input signal Vin is not an OFDM signal, the probability density variable of amplitude does not have a Rayleigh distribution, so the output of the integrating circuit does not become zero.
なお、ここでは詳述しないが、5次歪信号や7次歪信号を用いた場合でも、同じ原理により入力信号VinがOFDM信号であれば積分回路の出力はゼロとなる。 Although not described in detail here, even when a fifth-order distortion signal or a seventh-order distortion signal is used, if the input signal Vin is an OFDM signal based on the same principle, the output of the integration circuit becomes zero.
このように、入力信号から3次歪信号を生成して、積分回路でOFDM信号である入力信号Vinと3次歪信号IM3の複素乗算することで、OFDM信号であるか否かの判断ができる。したがって、この原理を利用することで、OFDM信号のスケルチ回路を実現できる。 In this way, it is possible to determine whether the signal is an OFDM signal by generating a third-order distortion signal from the input signal and performing complex multiplication of the input signal Vin, which is an OFDM signal, and the third-order distortion signal IM3 by an integration circuit. . Therefore, an OFDM signal squelch circuit can be realized by using this principle.
つづいて、上記の原理を用いたスケルチ回路を備える中継装置に関して、図1に示す中継装置の機能ブロック図、及び図2に示すスケルチ回路の機能ブロック図を用いて説明する。なお、ここでは中継装置に関してスケルチ回路を適用しているが、中継装置に限らずOFDM信号を受信する機器に適用可能である。 Next, a relay device including the squelch circuit using the above principle will be described with reference to a functional block diagram of the relay device shown in FIG. 1 and a functional block diagram of the squelch circuit shown in FIG. Here, the squelch circuit is applied to the relay device, but the present invention is not limited to the relay device and can be applied to devices that receive OFDM signals.
図1に示すように、本実施形態に係る中継装置10は、受信BPF(Band Pass Filter)12と、受信変換器13と、スケルチ回路20と、送信変換器14と、電力増幅器15と、送信BFP16とを備える。
As shown in FIG. 1, the
受信BPF12は、受信アンテナ11で受信したデジタル放送波から所定の周波数帯域、例えば470MHz〜770MHzの信号のみを抽出して受信変換器13に出力する。
The
受信変換器13は、受信BPF12において抽出された信号を、所定の周波数のIF(Intermediate Frequency)帯の信号(以下「IF信号」という)、例えば、中心周波数が37.15MHzのIF信号に変換する。
The
そして、スケルチ回路20は、このIF信号が、OFDM信号であるか否かを判定する。つまり、受信アンテナ11により受信されたデジタル放送波が、OFDM信号であるか否かを判定する。ここでは上述の3次歪信号を利用した判定手法を用いることで、OFDM信号であるか否かを判定する。さらに、スケルチ回路20は、受信したデジタル信号波がOFDM信号であると判定すると、送信変換器14に対して、信号を出力する。また、スケルチ回路20は、受信したデジタル信号波がOFDM信号でないと判定すると、送信変換器14に対しての出力を遮断する。つまり、信号レベルがゼロである信号が出力される。
Then, the
送信変換器14は、スケルチ回路20から出力された信号を所定の周波数帯域のRF(Radio Frequency)信号へ変換する。そして、電力増幅器15は、RF信号に変換された信号を所定の電力となるように増幅し、送信アンテナ17から再送出する。
The
図2に示すように、スケルチ回路20は、A/D変換器21と、AGCコントローラ27と、直交復調器23と、出力遮断回路24と、直交変調器25と、D/A変換器26と、OFDM判定回路50とを備える。
As shown in FIG. 2, the
A/D変換器21は、受信変換器13においてIF信号に変換されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。デジタルに変換された信号は、後述のAGCコントローラ27が備えるAGC乗算器22によって所定の出力レベルとなるように、フィードバック制御され、直交復調器23へ出力される。
The A /
直交復調器23は、AGC乗算器22から出力されたIF信号をベースバンド信号に直交復調する。さらに、直交復調器23は、ベースバンド信号を時間領域の信号から実数部と虚数部で表現される周波数領域の信号へ変換し、実数部を実数信号ラインRL1へ出力し、虚数部を虚数信号ラインIL1へ出力する。
The
実数信号ラインRL1と虚数信号ラインIL1とから出力された各信号は、複数に分岐され、AGCコントローラ27と、OFDM判定回路50と、出力遮断回路24とに入力される。
Each signal output from the real signal line RL1 and the imaginary signal line IL1 is branched into a plurality of signals and input to the
AGCコントローラ27に入力した実数部の信号と虚数部の信号は、それぞれ、実数乗算器31aと虚数乗算器31bにおいて2乗され、2乗された二つの信号は第1AGC加算器32において加算される。つづいて、第2AGC加算器33が、AGC目標値部36に設定されている目標値から、第1AGC加算器32で加算された信号を減算して、AGC積分回路34へ出力する。
The real part signal and the imaginary part signal input to the
AGC積分回路34は、第2AGC加算器33から出力された信号を平滑化し、第3AGC加算器35へ出力する。第3AGC加算器35は、AGC積分回路34から出力された信号と、AGC目標値部36に設定されている目標値とを加算し、AGC乗算器22に出力する。そしてAGC乗算器22は、上述の通り、A/D変換器21で変換された信号に第3AGC加算器35の出力を乗算することで、直交復調器23に入力する信号を所定レベルの信号(rms信号)に制御する。
The
また、OFDM判定回路50は、後述する構成によって直交復調器23から出力された信号がOFDM信号であるか否かを判定する。取得した信号がOFDM信号であると判定された場合には、OFDM判定回路50は判定結果として判定信号「1」を、取得した信号がOFDM信号でないと判定された場合には、OFDM判定回路50は判定結果として判定信号「0」を、出力遮断回路24に出力する。
Further, the
出力遮断回路24は、実数信号ラインRL1上に設けられた実数遮断乗算器24a及び虚数信号ラインIL1上の虚数遮断乗算器24bにおいて、上述の「1」または「0」の判定信号を、直交復調器23から出力された信号に乗算して、直交変調器25へ出力する。したがって、直交復調器23から出力される信号がOFDM信号である場合は、そのままの信号が直交変調器25へ出力される。また、直交復調器23から出力される信号がOFDM信号でない場合は、出力される信号レベルが「0」となり、出力される信号が遮断されるいわゆるスケルチ動作が行われる。
The
直交変調器25は、直交復調器23における処理とほぼ逆の処理を実行する機能を有しており、出力遮断回路24から出力されたベースバンド信号を、OFDM信号となるように直交変調して、D/A変換器26に出力する。D/A変換器26は、OFDM信号に変調された信号をデジタル変換して、送信変換器14に出力する。
The
つづいて、上述のOFDM判定回路50の構成について、図3に示す回路図を用いて説明する。
Next, the configuration of the above-described
OFDM判定回路50は、共役信号生成部51と、共役信号乗算器52と、判定用積分回路53と、遮断信号出力部54とを備える。
The
共役信号生成部51は、上述の(12)式のconj(IM3)を生成する。より具体的には、共役信号生成部51は、実数信号ラインRL1から取得した実数部の信号と虚数信号ラインIL1から取得し虚数部の信号とを、それぞれ第1判定用乗算器61と第2判定用乗算器62とで2乗し、判定用加算器55はそれぞれ2乗された二つの信号を加算し、判定用減算器56へ出力する。
The conjugate
つづいて、判定用減算器56は、判定用加算器55が出力した信号から「2」を減算し第3判定用乗算器63に出力する。第3判定用乗算器63は、判定用減算器56から出力された信号に対し「2−0.5」を乗算し、第4判定用乗算器64と第5判定用乗算器65に出力する。
Subsequently, the
第4判定用乗算器64は、実数信号ラインRL1から分岐して入力する実数部の信号に対して、第3判定用乗算器63の出力を乗算し、実数信号ラインRL2により共役信号乗算器52に出力する。
The
また、第5判定用乗算器65は、虚数信号ラインIL1から分岐して入力する虚数部信号に対して、第3判定用乗算器63の出力を乗算し、第6判定用乗算器66に出力する。
The
このとき、第4判定用乗算器64及び第5判定用乗算器65から出力される一組の信号は、上述した(11)式で表される3次歪信号である。
At this time, the set of signals output from the
さらに、第6判定用乗算器66は、虚数信号ラインIL1の虚数部信号の共役複素数を生成するために、第2判定用乗算器62の出力に対して「−1」を乗算し、虚数信号ラインIL2により共役信号乗算器52に出力する。
Further, the
その結果、第4判定用乗算器64と第6判定用乗算器66から出力される一組の信号は、上述した(12)式の3次歪信号の共役複素信号(共役複素数)である。
As a result, a set of signals output from the
共役信号乗算器52は、実数信号ラインRL1と虚数信号ラインIL1の一組の信号で表される原信号(入力信号)と、その原信号から生成した3次歪信号の共役複素信号とを乗算し、判定用積分回路53に出力する。
The
判定用積分回路53は、共役信号乗算器52の乗算結果を平滑化する。そして、遮断信号出力部54は、平滑化の結果が「0」の場合、上述した原理にもとづき原信号はOFDM信号であると判断し、判定信号として「1」を図2に示した出力遮断回路24に対して出力する。また、平滑化の結果が「0」以外の場合は、遮断信号出力部54は、出力を遮断するために判定結果「0」を出力遮断回路24に対して出力する。これによって、上述した出力遮断回路24におけるスケルチ動作がなされる。
The
以上、本実施形態によれば、デジタル放送波の信号がOFDM信号である場合、OFDM信号の振幅密度分布がレイレー分布となる特性を利用して、スケルチ動作を実現できる。より具体的には、原信号から生成した3次歪信号を、実数と虚数で表現される周波数領域に変換し、さらに変換後の信号の共役複素数を生成して原信号と乗算した場合、原信号がOFDM信号であるときには乗算結果の平滑後の値が「0」となる特性を利用することで、OFDM信号のスケルチ回路を実現できる。 As described above, according to the present embodiment, when the digital broadcast wave signal is an OFDM signal, the squelch operation can be realized by using the characteristic that the amplitude density distribution of the OFDM signal becomes a Rayleigh distribution. More specifically, when the third-order distortion signal generated from the original signal is converted into a frequency domain expressed by a real number and an imaginary number, and a conjugate complex number of the converted signal is generated and multiplied by the original signal, When the signal is an OFDM signal, a squelch circuit for the OFDM signal can be realized by using the characteristic that the smoothed value of the multiplication result is “0”.
また、本実施形態では、いわゆるガード相関を利用しないため、ガードインターバルを有しないOFDM信号であっても、スケルチ動作を実行することができる。また、ガード相関を利用しないため、上述したように、比較的シンプルな回路構成で、OFDM信号であるか否かの判断が可能となる。また、回路構成がシンプルであるため、消費電力の低減が実現できる。 In this embodiment, since so-called guard correlation is not used, a squelch operation can be executed even for an OFDM signal having no guard interval. In addition, since guard correlation is not used, it is possible to determine whether or not the signal is an OFDM signal with a relatively simple circuit configuration as described above. Further, since the circuit configuration is simple, power consumption can be reduced.
以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。例えば、上述の通り、3次歪信号だけでなく、5次、7次、・・・、(2N+1)次歪信号(奇数次歪信号)であっても上述の判定を行うことができる。 The present invention has been described based on the embodiments. This embodiment is an exemplification, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to combinations of these components, and such modifications are also within the scope of the present invention. For example, as described above, the above determination can be performed not only for the third-order distortion signal but also for the fifth-order, seventh-order,..., (2N + 1) -order distortion signal (odd-order distortion signal).
また、OFDM判定回路50における判定用加算器55の結果は、OFDM判定回路50の第1AGC加算器32の結果を利用してもよい。
Further, the result of the
10 中継装置
11 受信アンテナ
12 受信BPF
13 受信変換器
14 送信変換器
15 電力増幅器
16 送信BFP
17 送信アンテナ
20 スケルチ回路
21 A/D変換器
22 AGC乗算器
23 直交復調器
24 出力遮断回路
24a 実数遮断乗算器
24b 虚数遮断乗算器
25 直交変調器
26 D/A変換器
27 AGCコントローラ
31a 実数乗算器
31b 虚数乗算器
32 第1AGC加算器
33 第2AGC加算器
34 AGC積分回路
35 第3AGC加算器
36 AGC目標値部
50 OFDM判定回路
51 共役信号生成部
52 共役信号乗算器
53 判定用積分回路
54 遮断信号出力部
55 判定用加算器
56 判定用減算器
61 第1判定用乗算器
62 第2判定用乗算器
63 第3判定用乗算器
64 第4判定用乗算器
65 第5判定用乗算器
66 第6判定用乗算器
10
13
17 transmitting
Claims (3)
当該判定回路においてOFDM信号でないと判定されたとき、信号の出力を遮断する信号遮断部と、
を有すること特徴とするスケルチ装置。 A determination circuit for determining whether or not the received signal is an OFDM signal based on a correlation between the received signal and an odd-order distortion signal of third or higher order generated from the received signal;
A signal blocking unit that blocks the output of the signal when the determination circuit determines that the signal is not an OFDM signal;
A squelch device comprising:
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