JP4968134B2 - 混合型シンボル検出装置 - Google Patents
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Description
デジタル化に際しては、既存のアナログ変調方式の無線通信システムとの共存や既設備の流用、制御の容易さ等からFM変調方式の周波数シフトキーイング方式(Frequency Sift Keying:FSK)、あるいは位相を変化させる位相シフトキーイング方式(Phase Sift Keying:PSK)を使用した周波数分割多重方式(Frequency Division Multiple Access:FDMA)が採用される場合が多い。
デジタル無線通信システムでは、伝達すべきデータをフレーム単位で送受信するが、送信機側で各フレームの所定位置、例えば、フレーム先頭に特定の信号配列パターンを有する同期信号(フレーム同期ワード:Frame Sync Word、以下「FSワード」と称する)を配置して送信し、受信機側では、検波出力信号中の上記FSワードを検出することにより、同期を確立させ、同期タイミングに従って、FSワードに続く情報データを復調する。このようにデジタル無線通信では、受信側での同期確保がデータを復調する上で極めて重要である。
図5は従来のデジタル無線機のDSPを用いたベースバンド信号(Base Band Signal:以下BB信号とも記す)処理部の主要部の機能ブロック図である。この例に示す構成では、無線電波が図示を省略したアンテナ、受信フロントエンド部等を経て、ベースバンド信号に変換された後、A/Dコンバータ110に供給される。このA/Dコンバータ110において、例えば、シンボルレートが4.8kHzの場合、その10倍の48kHzの周波数でオーバーサンプリングし、各サンプリング値をDSP111に供給する。
DSP111は、二つのデータバッファDB0、DB1を備えたISR112部と、デジタル受信処理部113と、デコード部114とを含み、また、上記デジタル受信処理部113には、クロック再生部115とシンボル検出部116を備えている。
DSP111で割り込み処理が発生すると、それまで実行中の処理を一旦中断して割り込み処理を優先的に処理するが、割り込み処理が終了すると、元の処理を再開する。このため、それまで実行中の処理状況と場所等の情報を別のメモリに記憶する処理を行う。その処理を行うのはISR(Interrupt Service RoutineあるいはInterrupt Status Register)で、図6に示すように、割り込み処理発生が発生する毎に、二つのバッファ117、118を切り替えながら処理する。
クロック再生部115では、クロック再生データバッファ内で、各シンボルのナイキス点を検出することによってシンボルに同期し、シンボルデータからビットデータに変換する。検出変換されたビットデータ列は、デコード部114のボコーダにおいてデコードされ、送信機側から送信された元の音声信号に復元し、スピーカ等から出力される。なお、割り込み発生は、DMA(Direct Memory Access)やタイマ機能による割り込みを使用することも出来る。
この構成によって、上記クロック再生用データバッファの中央位置からのナイキスト点のずれを検出すると共に、このナイキスト点のずれを補正するように、サンプリングデータバッファへのデータ取り込み、読み出し、又はクロック再生用データバッファへの取り込み、又は上記取り込み/読み出しデータ長の少なくとも1つを制御すれば、クロック再生用データバッファには必ず1つのナイキスト点がバッファメモリの中央に位置するように制御することが可能となる。
従って、従来のように1つのバッファメモリの中に二つのナイキスト点が取り込まれることや、全くナイキスト点が含まれたりする不具合が解消され、確実なシンボル検出が可能となる。また、上記サンプリングデータバッファの数を4つとし、更に1つの補助バッファを備えることによって、少ないデータバッファによって、効率良くシンボル検出装置を実現することができる。
即ち、アナログ方式とデジタル方式の両者の無線信号を受信復調する混合モード(Mixed Mode)において使用するシンボル検出装置(以下、「混合型シンボル検出装置」と称する)では、一般に、アナログ(FM)変調信号を待ち受け中に、デジタル信号の待ち受けを同時に行う。即ち、FSワードの検出(同期検出)、CAI判定OK等のデジタル信号であることを示す諸条件が検出された場合、デジタル信号処理に移行するが、それまではアナログ信号処理を行い、復調した音声信号をスピーカ等から出力する。そしてデジタル信号であることが判定されると、符号化された音声信号を復調するために、アナログ信号処理を中断し、ボコーダによって復号化を行うデコード処理の割り込み処理を開始する。一連の処理が終了し、デジタル信号であることを示す諸条件が検出されなくなると、再び、アナログ信号処理に移行する。
更に、同じデジタル方式の信号であってもシンボルレートが異なる複数種類のデジタル信号が使用されており、それら複数のシンボルレートの変調信号に対する待ち受けを可能にすることが求められている。
このように、データレートが異なるとき、同様に十サンプルのデータを取り込む場合、夫々のクロック周波数(fs)は異なったものとなる。即ち、4.8kspsについては一割り込み処理においてfs=48kHzのクロック周波数信号に基づいて十サンプルのデータを取り込むのに対して、2.4kspsのデータレートのデジタル信号については、fs=48kHzからデシメーション(減少)処理ブロック122を介して、二割り込み毎に一回の割り込み処理を行い、十サンプルデータを取り込むことになる。
なお、同時にアナログFM変調信号処理(ブロック)123を行う場合を考えると、陸上移動通信システムにおいては音声帯域(0.3kHz乃至3kHz以下)を伝送すればよく周波数帯域として8kHz程度を考えればよいが、ここでは説明を簡単にするために24kHzと整数倍の関係にある12kHzをサンプリング周波数(クロック信号周波数)とする。この場合、デシメーション処理ブロック124によりfsを、48kHzから四分の一の12kHzにデシメーションして四割り込み毎に一回の割り込み処理を行い十サンプルデータを取り込むことになる。
上述したように、4.8kspsのデジタル信号についてはfs=48kHzのクロック周波数信号に基づいて検波データをサンプリングし(b)、一割り込み処理において十サンプルのデータを取り込む。2.4kspsのデジタル信号(d)については、二割り込み毎に一回の割り込み処理にて十サンプルのデータを取り込む。また、アナログFM変調信号については、fs=48kHzのクロックに基づけば四割り込み毎に一回の割り込み処理を行い十サンプルデータを取り込むことになる。
シンボル検出処理では、変調モード毎に夫々のサンプリング周波数に応じた処理が必要であり、夫々の割り込み処理に割り当てられた期間内に必要なサンプリングデータを取り込むことが理想的である。
このような不具合を解消する手段としては、クロック周波数をより一層高くして、処理速度を高めることが考えられるが、クロック周波数の高速化は、消費電力の増大に繋がり、しかも装置のコストアップとなる。
本発明は、このような従来のシンボルデータレートが異なる複数のデジタル変調信号や、アナログ変調信号が混在する通信システムのシンボル復調・検出手段に関する諸事情に鑑みてなされたものであって、消費電力の増大に繋がるクロック周波数の高速化をおこなうことなく、他の割り込みが発生した場合においても安定した割り込み処理が可能である混合型シンボル検出装置を提供することを目的としている。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の混合型シンボル検出装置において、上記低速シンボルデータの取り込みタイミング周期を切替える手段を備えたことを特徴とする。
請求項4記載の発明は、請求項1乃至請求項3何れか一項記載の混合型シンボル検出装置において、アナログ変調信号を復調する手段を備え、このアナログ変調信号を低速シンボルデータの一つとして検出し、復調する手段を備えたことを特徴とする。
請求項5記載の発明は、請求項1乃至請求項4何れか一項記載の混合型シンボル検出装置において、所要サンプリングデータを記憶する複数のサンプリングデータバッファと、前記サンプリングデータバッファに順次所要数のサンプリングデータを取り込むサンプリングデータ取り込み手段と、前記サンプリングデータバッファから所要数のサンプリングデータを読み出すサンプリングデータ読み出し手段と、前記読み出したサンプリングデータを供給してクロックを再生するクロック再生用データバッファと、前記クロック再生用データバッファの中央位置からのナイキスト点のずれを検出するナイキスト位置誤差検出手段と、前記ナイキスト点のずれを補正するように、前記サンプリングデータバッファへのデータ取り込み、読み出し、又はクロック再生用データバッファへの取り込み、又は前記取り込み/読み出しデータ長の少なくとも1つを制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
図1は、本発明の一実施態様例を示す割り込みタイミング図である。図1では、シンボルデータレートが4.8kspsと2.4kspsの二つのデジタル信号の組み合わせにおける処理を示したもので、(a)は4.8kspsデータに対する割り込みタイミングを示す図、(b)はfs=48kHzのクロック周波数図(4.8kspsに対する検波データと解釈することも出来る)、(c)は4.8kspsデータの十個のサンプリングデータ取り出しタイミング図、(d)は2.4kspsデータの十個のサンプリングデータ取り出しタイミング図を示している。
この例においても、クロック信号周波数を4.8kHzの十倍の周波数48kHzのクロック信号(=fs)によりオーバーサンプリングし、夫々について十サンプルを取り込むことは、図8に示した例と同じであり、十サンプルデータからシンボル値を検出し、FSワードの検出(同期検出)、CAI判定OK等のデジタル信号であることを示す諸条件が検出されると、そのシンボルデータレートのデジタル信号が受信されたものと判断して、その処理を行う。
この例では、(a)に示す4.8kspsデータ割り込みタイミングを基準として、(b)に示すfs=48kHzのクロック周波数に基づき、4.8kspsデータの十個のサンプリングデータ取り出し(c)、2.4kspsデータについては、(d)に示すように、二サイクル毎に十個のサンプリングデータ取り出し、アナログ信号については(e)に示すように2.4kspsデータの割り込みが存在しない期間に十個のサンプリングデータを取り込む処理を行っている。この例においても上述した他の例と同様に、各割り込みサイクルにおいて非処理期間(時間)が確保されることになり、優先度の高い他の割り込みが発生しても、各サイクルの非処理期間がバッファとなり、低速シンボルデータレートである2.4kspsデータや、アナログ信号の割り込み処理が所定期間内に完了しない確率が小さくなる。
なお、具体的な装置の構成については、例えば図5に示した(特許文献1に従来例として示した構成)従来の回路構成において、その割り込み処理を上述したように行う機能を備えればよい。
即ち、特許文献1に示したように、所要サンプリングデータを記憶する複数のサンプリングデータバッファと、そのサンプリングデータバッファに順次所要数のサンプリングデータを取り込むサンプリングデータ取り込み手段と、このサンプリングデータバッファから所要数のサンプリングデータを読み出すサンプリングデータ読み出し手段と、読み出したサンプリングデータを供給してクロックを再生するクロック再生用データバッファと、このクロック再生用データバッファの中央位置からのナイキスト点のずれを検出するナイキスト位置誤差検出手段と、検出したナイキスト点のずれを補正するように、上記サンプリングデータバッファへのデータ取り込み、読み出し、又はクロック再生用データバッファへの取り込み、又は取り込み/読み出しデータ長の少なくとも1つを制御するように構成すれば、本発明を実施しながら、特許文献1に開示した発明に基づいた制御を利用することも可能となる。
なお、特許文献1に記載した発明では、検出したナイキスト点のずれを補正するように、上記サンプリングデータバッファへのデータ取り込み、読み出し、又はクロック再生用データバッファへの取り込み、又は取り込み/読み出しデータ長の少なくとも1つを制御するように構成したが、本発明の目的に沿うように、所定割り込み処理期間内に複数のデータレートが異なる信号割り込み処理が集中しないように制御する手段を備えれば、特許文献1に示したものとほぼ同様に構成したシンボル検出装置、あるいはシンボル検出方法を利用して本発明を実施することも可能である。
更に、本発明によるシンボル検出装置を実現するための処理をコンピュータが制御可能なOSに従ってプログラミングすることも可能である。同一のOSを備えたコンピュータ機能を備えた装置に上記プログラムをインストールすることによって同じ処理方法により制御することができる。このようなプログラムを記録媒体に記録すれば、記録媒体を持ち運ぶことにより何処でもプログラムを稼動することができる。また、プログラムを格納する記録媒体としては半導体媒体(例えば、ROM、不揮発性メモリカード等)、光媒体(例えば、DVD、MO、MD、CD等)、磁気媒体(例えば、磁気テープ、フレキシブルディスク等)等のいずれであってもよい。
Claims (5)
- シンボルデータレートが異なる複数のデジタル変調信号を受信検波したベースバンドデータから、シンボルデータを検出する混合型シンボル検出装置であって、最高速シンボルデータレートを基準として複数のサンプルデータを取り込み処理するためのクロック信号発生手段及びシンボル割り込み処理タイミング制御手段と、前記最高速シンボルデータレートより低速のシンボルデータレート信号についての割り込み処理タイミング制御手段とを備えた混合型シンボル検出装置において、前記最高速シンボルデータと低速シンボルデータにおける取り込みサンプルデータ数を切替える手段を備えたことを特徴とする混合型シンボル検出装置。
- 請求項1記載の混合型シンボル検出装置において、前記低速シンボルデータの取り込みタイミング周期を切替える手段を備えたことを特徴とする混合型シンボル検出装置。
- 請求項1又は請求項2記載の混合型シンボル検出装置において、前記低速シンボルデータの取り込み処理におけるクロック信号周波数を切替える手段を備えたことを特徴とする混合型シンボル検出装置。
- 請求項1乃至請求項3何れか一項記載の混合型シンボル検出装置において、アナログ変調信号を復調する手段を備え、該アナログ変調信号を低速シンボルデータの一つとして検出し、復調する手段を備えたことを特徴とする混合型シンボル検出装置。
- 請求項1乃至請求項4何れか一項記載の混合型シンボル検出装置において、所要サンプリングデータを記憶する複数のサンプリングデータバッファと、
前記サンプリングデータバッファに順次所要数のサンプリングデータを取り込むサンプリングデータ取り込み手段と、
前記サンプリングデータバッファから所要数のサンプリングデータを読み出すサンプリングデータ読み出し手段と、
前記読み出したサンプリングデータを供給してクロックを再生するクロック再生用データバッファと、
前記クロック再生用データバッファの中央位置からのナイキスト点のずれを検出するナイキスト位置誤差検出手段と、
前記ナイキスト点のずれを補正するように、前記サンプリングデータバッファへのデータ取り込み、読み出し、又はクロック再生用データバッファへの取り込み、又は前記取り込み/読み出しデータ長の少なくとも1つを制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする混合型シンボル検出装置。
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