JP4950963B2

JP4950963B2 - 復調装置及び復調方法

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Publication number: JP4950963B2
Application number: JP2008210839A
Authority: JP
Inventors: 暢渡邊
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2008-08-19
Filing date: 2008-08-19
Publication date: 2012-06-13
Anticipated expiration: 2028-08-19
Also published as: JP2010050546A

Description

本発明は、周波数偏移変調された信号を復調する復調装置及び復調方法に関する。

周波数偏移変調された変調信号を復調する復調装置には、ディスクリミネータ（波高弁別器）が用いられる（例えば、非特許文献１参照）。

しかしながら、ディスクリミネータは、簡素な回路で復調処理を実現することができるが、時間方向の評価単位が短い。そのため、希望波のレベルに近い干渉波が混信している場合、ディスクリミネータによる復調では復調波形が乱れてしまい、正しい復号結果を得ることができないという問題がある。また、この様な復調装置では、得られた復調信号からノイズの影響を軽減するため、フィルタを設置することが必要となるが、そのようなフィルタを設置したとしても復調信号から正しい復号結果を得ることができないおそれがある。
渡辺正信著「改訂版移動通信方式」科学新聞社出版、ｐ．１６６

以上のように、ディスクリミネータを用いた従来の復調装置では、干渉波が混信している場合には復調波形が乱れることがあり、またノイズが存在する場合にはノイズの除去を目的としたフィルタを設置しても満足な結果が得られないおそれがあった。

本発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、干渉波及びノイズが混信している場合であっても正確に信号を復調することが可能な復調装置及び復調方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る復調装置は、無線信号を受信してデジタル形式のＩＱ信号に変換する受信処理手段と、予め設定されたサンプリングレート及びＦＦＴ（Fast Fourier Transform）ポイント数で前記ＩＱ信号に対してＦＦＴを行って当該ＩＱ信号のパワースペクトラムを算出し、当該パワースペクトラムに基づいて、前記ＩＱ信号から周波数偏移変調されたＩＱ信号を抽出する抽出手段と、前記抽出したＩＱ信号のパワースペクトラムを参照して、当該ＩＱ信号のシンボルレート及び帯域幅を推定する推定手段と、前記サンプリングレート及び前記推定したシンボルレートに基づいて新たなサンプリングレートを決定すると共に、当該新たなサンプリングレート及び前記推定した帯域幅に基づいて新たなＦＦＴポイント数を決定する決定手段と、前記新たなサンプリングレートにより前記抽出したＩＱ信号をリサンプリングするリサンプリング手段と、前記リサンプリングしたＩＱ信号に対して、ＦＦＴ窓位置をずらしながら、前記新たなサンプリングレート及び新たなＦＦＴポイント数によりＦＦＴを複数回行い、当該複数回のＦＦＴにより算出される複数のパワースペクトラムでピークを取る周波数を抽出することで、前記周波数偏移変調されたＩＱ信号を復調する復調手段とを具備する。

また、本発明に係る復調方法は、無線信号を受信してデジタル形式のＩＱ信号に変換し、予め設定されたサンプリングレート及びＦＦＴ（Fast Fourier Transform）ポイント数で前記ＩＱ信号に対してＦＦＴを行って当該ＩＱ信号のパワースペクトラムを算出し、前記パワースペクトラムに基づいて、前記ＩＱ信号から周波数偏移変調されたＩＱ信号を抽出し、前記抽出したＩＱ信号のパワースペクトラムを参照して、当該ＩＱ信号のシンボルレート及び帯域幅を推定し、前記サンプリングレート及び前記推定したシンボルレートに基づいて新たなサンプリングレートを決定し、前記新たなサンプリングレートにより前記抽出したＩＱ信号をリサンプリングし、当該新たなサンプリングレート及び前記推定した帯域幅に基づいて新たなＦＦＴポイント数を決定し、前記リサンプリングしたＩＱ信号に対して、ＦＦＴ窓位置をずらしながら、前記新たなサンプリングレート及び新たなＦＦＴポイント数によりＦＦＴを複数回行い、当該複数回のＦＦＴにより算出される複数のパワースペクトラムでピークを取る周波数を抽出することで、前記周波数偏移変調されたＩＱ信号を復調することを特徴とする。

上記構成による復調装置及び復調方法では、受信した無線信号から周波数偏移変調されたＩＱ信号を抽出するため、無線信号に含まれるノイズの影響を軽減することが可能である。また、ここで抽出されたＩＱ信号に対して、より高いサンプリングデータ及び新たなＦＦＴポイント数で複数回のＦＦＴを、ＦＦＴ窓をずらしながら行うため、干渉波の影響を受けず正確に復調処理を行うことが可能である。

本発明によれば、干渉波及びノイズが混信している場合であっても正確に信号を復調することが可能な復調装置及び復調方法を提供することができる。

以下、図面を参照しながら本発明に係る復調装置及び復調方法の実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る復調装置の構成を示すブロック図である。図１に示す復調装置は、無線信号をアンテナ１０により受信し、これらの無線信号を重畳部２０で重畳する。重畳された無線信号は、アナログ−デジタル変換部（Ａ／Ｄ）３０でデジタル信号に変換され、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）４０に供給される。ＤＳＰ４０は、このデジタル信号をＩＱ信号に変換し、制御部５０の指示に従ってこのＩＱ信号から周波数偏移変調方式のＩＱ信号を抽出する。ＰＣ（Personal computer）６０は、ＤＳＰ４０から周波数偏移変調方式のＩＱ信号を受け取り、制御部５０の指示に従ってこのＩＱ信号を復調したのち、２ビットのベースバンド信号に復号化して出力する。

図２は、本発明の一実施形態に係る復調装置のＤＳＰ４０の機能構成を示すブロック図である。ＤＳＰ４０は、直交復調部４１、抽出部４２、判定部４３、切換部４４及び推定部４５を備える。

直交復調部４１は、アナログ−デジタル変換部３０からのデジタル信号を直交復調して抽出部４２に供給する。

抽出部４２は、ＦＦＴ部４２１を備える。抽出部４２は、受け取ったＩＱ信号にＦＦＴ処理を施し、このＩＱ信号のパワースペクトラムを算出する。なお、ＦＦＴ処理におけるサンプリングレート及びＦＦＴポイント数は、予め設定された値となっている。抽出部４２は、ＩＱ信号の振幅が閾値以上となり、パワースペクトラムにおけるピークが所定の帯域幅を有する場合、このときのＩＱ信号を、受信を希望する放送信号に由来するものとして抽出し、判定部４３及び切換部４４に供給する。

判定部４３は、ＦＦＴ部４３１を備え、抽出部４２で抽出されたＩＱ信号にＦＦＴ処理を施し、ＩＱ信号のパワースペクトラムを算出する。このときのＦＦＴ処理におけるサンプリングレート及びＦＦＴポイント数は、抽出部４２のＦＦＴ部４２１におけるサンプリングレート及びＦＦＴポイント数と同一である。判定部４３は、算出されたパワースペクトラムの形状に基づいて、ＩＱ信号の変調方式を判定する。そして、判定部４３は、その判定結果を制御部５０に通知する。さらに判定部４３は、算出されたパワースペクトラムを推定部４５に供給する。

推定部４５は、判定部４３で算出されたパワースペクトラムに基づいて、ＩＱ信号のシンボルレート及びシフト幅を推定する。推定部４５は、推定されたシンボルレート及びシフト幅を制御部５０に供給する。

切換部４４は、制御部５０からの指示に従い、抽出部４２で抽出されたＩＱ信号を、ＰＣ６０又は他の復調方式による復調回路（図示せず）のいずれか一方へ導出する。

制御部５０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）から成りワークステーションに格納されている。制御部５０は、判定部４３から判定結果を受け取り、ＩＱ信号の変調方式が周波数偏移変調方式である場合、抽出部４２で抽出されたＩＱ信号をＰＣ６０へ導出するよう切換部４４に対して指示を出す。また、制御部５０は、ＩＱ信号の変調方式が周波数偏移変調方式ではない場合、抽出部４２で抽出されたＩＱ信号を他の復調方式による復調回路へ導出するよう切換部４４に対して指示を出す。

さらに制御部５０は、推定部４５で推定されたシンボルレートを受け取ると、決定部５１でこのシンボルレートの値に応じてアップサンプリング係数を設定する。アップサンプリング係数とは、サンプリングレートを設定するための乗数のことであり、ＦＦＴ部４２１，４３１におけるサンプリングレートに乗じることにより、新たなサンプリングレートが算出される。なお、本実施形態では、ＦＦＴ処理時の計算量を考慮し、このアップサンプリング係数を２又は３と規定している。また、制御部５０は、推定部４５で推定されたシフト幅を受け取ると、決定部５１により、新たなサンプリングレート及びこのシフト幅とから新たなＦＦＴポイント数を設定する。このときのＦＦＴポイント数の設定は、ＦＦＴの周波数分解能がシフト幅以下となるように行う。制御部５０は、設定されたアップサンプリング係数及び新たなＦＦＴポイント数をＰＣ６０に出力する。

図３は、本発明の一実施形態に係る復調装置のＰＣ６０の機能構成を示すブロック図である。ＰＣ６０は、ＣＩＣ（Cascaded Integrated Combinatorial）フィルタ６１、フィルタバンク６２、ＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタ６３及び復号処理部６４を備える。

ＣＩＣフィルタ６１は、制御部５０からのアップサンプリング係数を受け取り、このアップサンプリング係数に基づいてサンプリングレートを変更し、ＤＳＰ４０から供給されるＩＱ信号をリサンプリングする。なお、本実施形態では、ＣＩＣフィルタ６１を用いているが、ＣＩＣフィルタ６１に限定されるわけではなく、ＩＱ信号のリサンプリングが可能であれば、他のものであっても同様に実施可能である。

フィルタバンク６２は、ＣＩＣフィルタ６１でリサンプリングされたＩＱ信号に対して、制御部５０から供給される新たなＦＦＴポイント数でＦＦＴ処理を行う。このＦＦＴ処理は、ＦＦＴ窓位置をＦＦＴポイントで１ポイントずつずらしながら、複数回行われる。また、このＦＦＴ処理において、所定の番号以上のＦＦＴポイントには零があてがわれる。これは、ＦＦＴ窓における後半部に位置するＩＱ信号のＦＦＴ処理を行わないことで、ＦＦＴ窓における前半部に位置するＩＱ信号のＦＦＴ処理の精度を向上させるためである。そして、フィルタバンク６２は、このＦＦＴ処理により算出された複数のパワースペクトラムでピークを取る周波数を抽出し、周波数偏移変調されたＩＱ信号を復調する。

ＦＩＲフィルタ６３は、フィルタバンク６２で復調された信号のノイズを除去し、復号処理部６４へ供給する。
復号処理部６４は、ＦＩＲフィルタ６３からの信号を２ビットのベースバンド信号に復号化して後段に出力する。

次に、上記構成における制御部５０の処理動作を説明する。図４は、本発明の一実施形態に係る制御部５０の処理動作を示すフローチャートである。

まず、制御部５０は、ＩＱ信号の変調方式が周波数偏移変調方式であるか否かを判定する（ステップ４ａ）。ＩＱ信号の変調方式が周波数偏移変調方式である場合（ステップ４ａのＹｅｓ）、切換部４４に対してＩＱ信号をＰＣ６０へ導出するよう指示を出す（ステップ４ｂ）。ＩＱ信号の変調方式が周波数偏移変調方式でない場合（ステップ４ａのＮｏ）、切換部４４に対してＩＱ信号を他の復調回路へ導出するよう指示を出す（ステップ４ｃ）。

制御部５０は、ステップ４ｂの後、推定部４５からの推定値の供給があるか否かを判定する（ステップ４ｄ）。推定部４５からの推定値の供給がある場合（ステップ４ｄのＹｅｓ）、推定されたシンボルレートに基づいてアップサンプリング係数を決定し（ステップ４ｅ）、このアップサンプリング係数をＣＩＣフィルタ６１に供給する（ステップ４ｆ）。続いて制御部５０は、アップサンプリング係数から算出される新たなサンプリングレート及び推定されたシフト幅に基づいて新たなＦＦＴポイント数を決定し（ステップ４ｇ）、フィルタバンク６２に供給したのち（ステップ４ｈ）、処理を終了する。

図５は、本発明の一実施形態に係る復調装置で用いられる各パラメータの一例を示す図である。

制御部５０は、推定部４５で推定されたシンボルレート：１２０（Ｓｙｍｂｏｌ／ｓ）を受け取り、このシンボルレートに基づいてアップサンプリング係数：２を設定する。これにより、新たなサンプリングレートが３２０００（Ｓａｍｐｌｅ／ｓ又はＨｚ）と算出される。そして、この新たなサンプリングレートを用いて求められるＦＦＴ分解能が、シフト幅：１２５（Ｈｚ）以下となるように新たなＦＦＴポイント数を設定する。この結果、新たなＦＦＴポイント数は２５６（ｐｏｉｎｔ）となる。なお、本実施形態では、この２５６のＦＦＴポイントのうち、初めの３２ポイント以外の値は、零となる用に設定されている。

以上のように、上記一実施形態におけるＤＳＰ４０は、受信した無線信号から周波数偏移変調方式のＩＱ信号を抽出し、ＰＣ６０に供給している。これにより、無線信号に含まれるノイズの影響を軽減することが可能となる。続いて、ＰＣ６０は、ＤＳＰ４０から供給されるＩＱ信号に対して、ＣＩＣフィルタ６１でより高いサンプリングレートでリサンプリングし、フィルタバンク６２でこのサンプリングレート及び新たなＦＦＴポイント数によるＦＦＴ処理を複数回行う。そして、この複数回のＦＦＴ処理により算出されるパワースペクトラムでピークを取る周波数を抽出し、ＩＱ信号の復調処理を行うようにしている。このように、フィルタバンク６２において、精度の高いＦＦＴ処理を繰り返して復調処理を行うため、無線信号に含まれる干渉波の影響を受けず、正確にＩＱ信号の復調処理を行うことが可能となる。

したがって、本発明の一実施形態の構成によれば、干渉波及びノイズが混信している場合であっても正確に信号を復調することが可能な復調装置及び復調方法を提供することができる。

なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、ノイズ除去のためにＦＩＲフィルタ６３を設置する例について説明したが、ＦＩＲフィルタ６３は必ずしも必要ではなく、設置しない場合であっても同様に実施可能である。

さらに、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の一実施形態に係る復調装置の構成を示すブロック図である。図１のＤＳＰの機能構成を示すブロック図である。図１のＰＣの機能構成を示すブロック図である。図１の制御部の処理動作を示すフローチャートである。図１の復調装置で用いられる各パラメータの一例を示す図である。

符号の説明

１０…アンテナ
２０…重畳部
３０…Ａ／Ｄ
４０…ＤＳＰ
４１…直交復調部
４２…抽出部
４２１…ＦＦＴ部
４３…判定部
４３１…ＦＦＴ部
４４…切換部
４５…推定部
５０…制御部
５１…決定部
６０…ＰＣ
６１…ＣＩＣフィルタ
６２…フィルタバンク
６３…ＦＩＲフィルタ
６４…復号処理部

Claims

無線信号を受信してデジタル形式のＩＱ信号に変換する受信処理手段と、
予め設定されたサンプリングレート及びＦＦＴ（Fast Fourier Transform）ポイント数で前記ＩＱ信号に対してＦＦＴを行って当該ＩＱ信号のパワースペクトラムを算出し、当該パワースペクトラムに基づいて、前記ＩＱ信号から周波数偏移変調されたＩＱ信号を抽出する抽出手段と、
前記抽出したＩＱ信号のパワースペクトラムを参照して、当該ＩＱ信号のシンボルレート及び帯域幅を推定する推定手段と、
前記サンプリングレート及び前記推定したシンボルレートに基づいて新たなサンプリングレートを決定すると共に、当該新たなサンプリングレート及び前記推定した帯域幅に基づいて新たなＦＦＴポイント数を決定する決定手段と、
前記新たなサンプリングレートにより前記抽出したＩＱ信号をリサンプリングするリサンプリング手段と、
前記リサンプリングしたＩＱ信号に対して、ＦＦＴ窓位置をずらしながら、前記新たなサンプリングレート及び新たなＦＦＴポイント数によりＦＦＴを複数回行い、当該複数回のＦＦＴにより算出される複数のパワースペクトラムでピークを取る周波数を抽出することで、前記周波数偏移変調されたＩＱ信号を復調する復調手段と
を具備することを特徴とする復調装置。
前記復調手段からの復調信号を２ビットデータに復号化する復号化手段をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の復調装置。
前記復調手段は、前記ＦＦＴ窓におけるＦＦＴポイントのうち予め設定されたポイント以降の値を零とすることを特徴とする請求項１記載の復調装置。
前記復調手段は、前記ＦＦＴ窓位置を当該窓におけるＦＦＴポイントのうち１ポイントずつずらしながら、前記複数回のＦＦＴを行うことを特徴とする請求項１記載の復調装置。
前記リサンプリング手段は、ＣＩＣ（Cascaded Integrated Combinatorial）フィルタであることを特徴とする請求項１記載の復調装置。
無線信号を受信してデジタル形式のＩＱ信号に変換し、
予め設定されたサンプリングレート及びＦＦＴ（Fast Fourier Transform）ポイント数で前記ＩＱ信号に対してＦＦＴを行って当該ＩＱ信号のパワースペクトラムを算出し、
前記パワースペクトラムに基づいて、前記ＩＱ信号から周波数偏移変調されたＩＱ信号を抽出し、
前記抽出したＩＱ信号のパワースペクトラムを参照して、当該ＩＱ信号のシンボルレート及び帯域幅を推定し、
前記サンプリングレート及び前記推定したシンボルレートに基づいて新たなサンプリングレートを決定し、
前記新たなサンプリングレートにより前記抽出したＩＱ信号をリサンプリングし、
当該新たなサンプリングレート及び前記推定した帯域幅に基づいて新たなＦＦＴポイント数を決定し、
前記リサンプリングしたＩＱ信号に対して、ＦＦＴ窓位置をずらしながら、前記新たなサンプリングレート及び新たなＦＦＴポイント数によりＦＦＴを複数回行い、当該複数回のＦＦＴにより算出される複数のパワースペクトラムでピークを取る周波数を抽出することで、前記周波数偏移変調されたＩＱ信号を復調することを特徴とする復調方法。