JP5880246B2 - アナログ信号再生装置およびアナログ信号再生方法 - Google Patents

Description

本発明は、受信したデジタル変調信号を復調したデジタル信号から、アナログ信号を再生するアナログ信号再生装置およびアナログ信号再生方法に関する。

デジタル無線機では音声信号を所定の周波数でサンプリングしてデジタル値に変換し、デジタル変調（振幅変移変調、周波数変移変調または位相変移変調）して伝送する。受信側では、復調したデジタル値を送信側と同じ周波数でＤ−Ａ変換して音声を再生する。

デジタル変復調では、シンボルクロックのジッターの影響でシンボル値の再生が正しく行われないことがあった。そこで、受信側のシンボル再生部でシンボルクロックのタイミングをずらしながら送信側との誤差を補正することが行われている（例えば、引用文献１参照）。

特開２０１０−４１１３９号公報

しかしながら、受信側のアナログ音声出力を行うＤ−Ａ変換の動作レートは、送信側のサンプリングレートを生成するクロックとは同期しておらず、送信側と受信側のサンプリングレートは厳密には一致しない。デジタル無線機でリアルタイムに音声通信する場合、シンボル再生部（またはデコード部）からの入力データレート（送信側のレート）とＤ−Ａ変換の出力データレートに誤差が生じてしまい、蓄積された誤差によりノイズやオーバーフローが発生することがあった。

アナログ信号をデジタル伝送する場合、エンコード側、デコード側でそれぞれの基準周波数でエンコード入力／デコード出力を行っているために、その誤差が蓄積され、受信側でバッファが溢れたり、また逆に出力される際にバッファが既に空の状態であったりしてデータの過不足が生じ、その時に予期しない信号が出力されることがある。

本発明は上述の事情に鑑みてなされたもので、アナログ信号再生において、周波数誤差の蓄積による予期しない信号出力を避け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の観点にかかるアナログ信号再生装置は、
変調波における周波数または位相の変移に対応した振幅を有する復調信号を、予め定めるシンボル点でサンプリングし、得られたシンボルデータの振幅値から復調データを生成するにあたって、前記サンプリングのタイミングを規定するシンボルクロックを再生するクロック再生部と、
前記クロック再生部で再生したシンボルクロックのタイミングで前記シンボルデータを復調して復調データを生成する復調部と、
前記復調データをアナログ信号に変換する再生クロックを、前記シンボルクロックのタイミングに同期して生成するクロック生成部と、
前記クロック生成部で生成された再生クロックのタイミングで、前記復調データからアナログ信号を再生する信号再生部と、
を備え、
前記クロック再生部は、
前記シンボルクロックを発生するタイマと、
前記シンボルクロックよりも高い周波数で前記復調信号をオーバーサンプリングするオーバーサンプリング部と、
前記オーバーサンプリングによって得られたサンプリングデータの内、予定のシンボル点と、その前後２点の計３点のサンプリングデータについて、前記予定のシンボル点のサンプリングデータと前記シンボル点にて得られるべき規定の振幅レベルとの偏差、および、前記予定のシンボル点のサンプリングデータと前記前後２点のサンプリングデータとの差分を演算する演算部と、
前記偏差および前記差分に基づいて前記シンボルクロックの補正方向を選択する選択部と、
前記タイマに、前記選択部で選択された補正方向に、前記シンボル点のサンプリングタイミングを移動させるタイミング補正部と、
を備えることを特徴とする。

好ましくは、前記クロック生成部は、前記シンボルクロックをトリガーとして前記再生クロックのカウントを開始し、前記復調部から前記復調データを入力して前記信号再生部でアナログ信号を再生するまでの処理に要する時間を遅延させて、前記再生クロックを生成する、ことを特徴とする。

好ましくは、前記タイミング補正部は、前記タイマに、前記差分から演算される前記予定のシンボル点におけるサンプリングデータの平均の傾きに比例して、前記偏差に対応した時間だけ、前記シンボル点のサンプリングタイミングを移動させることを特徴とする。

好ましくは、前記タイマは、同期ワードパターン検出器からのシンボルクロックの検出タイミングでリセットされることを特徴とする。

好ましくは、前記同期ワードパターン検出器は、前記シンボルクロックの検出によって、送受信周波数のずれに起因するＤＣオフセットを検出し、
前記演算部に入力される前記復調信号から、前記ＤＣオフセットの補正を行う引算器をさらに備える、
ことを特徴とする。

本発明の第２の観点に係るアナログ信号再生方法は、
受信した変調波を復調して得られる復調データからアナログ信号を再生するアナログ信号再生装置が行うアナログ信号再生方法であって、
前記変調波における周波数または位相の変移に対応した振幅を有する復調信号を、予め定めるシンボル点でサンプリングし、得られたシンボルデータの振幅値から復調データを生成するにあたって、前記サンプリングのタイミングを規定するシンボルクロックを再生するクロック再生ステップと、
前記クロック再生ステップで再生したシンボルクロックのタイミングで前記シンボルデータを復調して復調データを生成する復調ステップと、
前記復調データをアナログ信号に変換する再生クロックを、前記シンボルクロックのタイミングに同期して生成するクロック生成ステップと、
前記クロック生成ステップで生成された再生クロックのタイミングで、前記復調データからアナログ信号を再生する信号再生ステップと、
を備え、
前記クロック再生ステップは、
タイマで前記シンボルクロックを発生し、
前記シンボルクロックよりも高い周波数で前記復調信号をオーバーサンプリングするオーバーサンプリングステップと、
前記オーバーサンプリングによって得られたサンプリングデータの内、予定のシンボル点と、その前後２点の計３点のサンプリングデータについて、前記予定のシンボル点のサンプリングデータと前記シンボル点にて得られるべき規定の振幅レベルとの偏差、および、前記予定のシンボル点のサンプリングデータと前記前後２点のサンプリングデータとの差分を演算する演算ステップと、
前記偏差および前記差分に基づいて前記シンボルクロックの補正方向を選択する選択ステップと、
前記タイマに、前記選択ステップで選択された補正方向に、前記シンボル点のサンプリングタイミングを移動させるタイミング補正ステップと、
を含むことを特徴とする。

本発明によれば、Ｄ−Ａ変換への入力データレートと出力データレートの差をなくすことができ、周波数誤差の蓄積による予期しない信号出力を避けることができる。

本発明の実施の形態に係るアナログ信号再生装置の構成例を示すブロック図である。 周波数誤差による音声出力のノイズ発生を説明する図である。 実施の形態に係る復調部の構成例を示すブロック図である。 実施の形態に係る同期ワード検出部の構成例を示すブロック図である。 実施の形態に係るシンボル再生部の構成例を示すブロック図である。 実施の形態に係るシンボルクロックの補正を説明する図である。 実施の形態に係る音声再生部と再生クロック生成部の構成例を示すブロック図である。 実施の形態に係るアナログ信号再生クロックの生成を説明する図である。 実施の形態に係るアナログ信号再生の動作の一例を示すフローチャートである。

図１は、本発明の実施の形態に係るアナログ信号再生装置の構成例を示すブロック図である。アナログ信号再生装置１は、アンテナ３、周波数変換／増幅部４、Ａ−Ｄ変換部５、復調部２、再生クロック生成部６、および、音声再生部７を備える。アンテナ３で受信された信号は、周波数変換／増幅部４で中間周波信号に変換されて増幅された後、Ａ−Ｄ変換部５に入力される。Ａ−Ｄ変換部５では、入力信号が、例えば、９６ｋｓｐｓ（sample per second）のレートのデジタル値に変換されて、復調部２に入力される。

復調部２は、ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）などから構成され、Ａ−Ｄ変換部５から入力されたサンプリングデータから、音声データを復調して、音声再生部７に入力する。また、復調部２は、サンプリングデータからシンボルクロックを抽出し、シンボルクロックを再生クロック生成部６に入力する。再生クロック生成部６は、シンボルクロックのタイミングに同期して、デジタル音声を再生する再生クロックを生成して音声再生部７に供給する。音声再生部７は、再生クロック生成部６から入力された再生クロックのタイミングで、音声データ（デジタル）から音声信号（アナログ）を再生して出力する。

一般にデジタル無線機では、アナログ信号である音声をデジタルデータに変換して、それを変調信号として搬送波を変調して、送信する。そして受信機では、受信した信号を復調し、その復調波形からデジタル信号を取り出し（復号化）、さらにそれをＤ−Ａ変換して音声を再生する。

アナログ信号をデジタル化する際のサンプリングレートの精度は、それを処理（Ａ−Ｄ変換）するＩＣ、主にＤＳＰに供給されるクロックの精度に依存する。クロックの精度は、機器個体によって若干異なる。すなわち、あるサンプリングレートのデジタル信号を生成する際には、サンプリングレートの誤差Δｘを含む。

アナログ信号はあるサンプリング周期Ｔｓごとに符号化される。符号化部は、サンプリングクロックの周期に合わせてデジタルデータを生成する。その際、クロックが規定の周期Ｔｓであるとみなして処理している。逆に、復号化では、特定の数のデータがある特定の時間間隔で復号化される。

このサンプリングレートは、送信側のＤＳＰへの供給クロックに依存し、供給クロックの誤差をもつ。デジタル信号からアナログ信号を再生するためには、本来、デジタル信号を生成するサンプリングレートと同じ周期のクロックを必要とする。しかしながら、再生された音声は受信側のＤＳＰに供給されるクロックに依存するＤ−Ａ変換器から出力されるので、送信側のＡ−Ｄ変換のクロックとは異なる周期で再生されることになる。Ａ−Ｄ変換のクロックとＤ−Ａ変換のクロックの精度の違いによって、誤差は徐々に蓄積されることになる。

図２は、周波数誤差による音声出力のノイズ発生を説明する図である。例えば、デコード部（送信側）で定められた時間（サンプリングレート）よりもＤ−Ａ変換器のクロックのほうがわずかに速い場合、徐々にＤ−Ａ変換器に入力されるデータがなくなってしまい、最終的にはなにも出力できなくなる。この場合、データがない状態になると、先に出力したものと同じ値もしくは前の差分と同じ差分の値、または、ランダムなデータもしくは無音データ等が出力され、ノイズが発生したように聞こえる場合がある。逆に、Ｄ−Ａ変換器の動作のほうが遅い場合、データがバッファに溜まっていき、オーバーフローを起こす。オーバーフローを起こしたデータは失われるので、この場合でも、データの欠落によるデータの不連続によりノイズが発生したように聞こえる場合がある。

この問題は、シンボル再生は正しくできているにもかかわらず、音声出力の基準となるクロックとシンボルクロックの誤差が生じているために発生する。そこで、本実施の形態では、Ｄ−Ａ変換器の出力の基準となるクロックを、正常にシンボル再生できている復調部２のシンボルクロックに同期させることで、デコード部とＤ−Ａ変換器の誤差を生じなくさせる。送信側では、送信する変調波のシンボルクロックに同期して、アナログ信号をデジタル信号に変換しているので、受信側のＤ−Ａ変換のクロックをシンボルクロックに同期させることによって、Ｄ−Ａ変換への入力データレートと出力データレートの差をなくすことができる。その結果、周波数誤差の蓄積による予期しない信号出力を避けることができる。以下、アナログ信号再生装置１の復調部２、再生クロック生成部６および音声再生部７を詳細に説明する。

図３は、実施の形態に係る復調部の構成例を示すブロック図である。Ａ−Ｄ変換部５からの信号は、直交変換部２１に入力され、直交変換されて、例えばそれぞれ４８ｋｓｐｓのＩ成分、Ｑ成分の信号となる。直交変換部２１では、例えば、入力された信号は２分配され、それぞれ局部発振回路（図示せず）からの発振信号と混合される。一方の信号は、局部発振回路からの発振信号を９０°位相をシフトした後混合される。その結果、直交変換されたそれぞれＩ成分、Ｑ成分の信号となる。Ｉ成分、Ｑ成分の信号は、検波部２２に入力される。

検波部２２では、Ｉ，Ｑ成分の信号から、信号の位相と周波数偏差の量を求め、復調信号を得る。例えば、Ｉ，Ｑ成分から、Ｉ＝ｃｏｓθ、Ｑ＝ｓｉｎθとして、θ＝ｔａｎ−１（Ｑ／Ｉ）の演算を行い、信号の位相を求める。求められた位相は、遅延された１サンプル前の位相が減算され、位相の微分量である周波数偏差の量が求められる。検波部２２は、復調信号をシンボル再生部２３および同期ワード検出部２４に入力する。

シンボル再生部２３では、例えば、復調信号の振幅値（周波数偏差）から、４値ＦＳＫのシンボルデータが復調される。それに先だって、同期ワード検出部２４で、復調信号から同期ワードを検出し、受信信号のフレーム構造を確定し、通信（呼）を確立する。

図４は、実施の形態に係る同期ワード検出部の構成例を示すブロック図である。同期ワード検出部２４は、メモリ４１、平均値算出部４２、レジスタ４３、引算器４４、引算器４５、メモリ４６、相関演算器４７、レジスタ４８、比較器４９、および、シンボル比較器４０を備える。

メモリ４１は、受信ワードパターン（復調信号）の所定数、例えば１０シンボル期間分のオーバーサンプル値を記憶する。メモリ４１には、オーバーサンプル値が入力される毎に逐次更新されて、最新の１０シンボル期間分だけ記憶される。平均値算出部４２は、メモリ４１に記憶されているオーバーサンプル値の移動平均値を算出する。レジスタ４３は、既定の同期ワードパターンにおける所定数分の平均値を理想平均値としてストアしている。引算器４４は、レジスタ４３に記憶されている理想平均値と平均値算出部４２で求めた移動平均値との差分から、ＤＣオフセットを求める。引算器４５は、受信ワードパターンの各オーバーサンプル値からＤＣオフセットを減算する。メモリ４６は、同期ワードパターンをストアしている。

相関演算器４７は、引算器４５でのＤＣオフセット補正後の受信ワードパターンとメモリ４６に記憶されている同期ワードパターンとの相関演算を行う。レジスタ４８は、相関値と比較する予め定められる閾値をストアしている。比較器４９は、相関演算器４７で求められた相関値とレジスタ４８に記憶されている閾値とを比較し、閾値よりも大きい場合に、同期ワード候補と認識する。シンボル比較器４０は、比較器４９で同期ワード候補が認織された場合、ＤＣオフセット補正後の受信ワードパターンと同期ワードパターンとの各シンボル値を比較する。そして、総てのシンボルの誤差が一定の範囲にある場合に、同期ワードパターンを検出したと判定する。

シンボル比較器４０は、定めた期間、例えば１０シンボル期間分のシンボル値Ｐ１１〜Ｐ２０について、ＤＣオフセットΔｆの補正を行った後のシンボル値Ｐ１１’〜Ｐ２０’に対して、メモリ４６に記憶されている同期ワードパターンにおける対応するシンボル値と比較を行い、総てのシンボルの誤差が一定の範囲にある場合に、最終的に同期ワードパターンを検出したと判定する。例えば、同期ワードパターンのシンボル値をＡｋ、受信ワードパターンのシンボル値をＢｋとするとき（ただし、ｋはサンプル数で、ｋ＝１，２，・・・，１０）、誤差Ｅｒｒは、
Ｅｒｒ＝Σ｜Ａｋ−（Ｂｋ−Δｆ）｜
で表せる。シンボル比較器４０は、その誤差Ｅｒｒが所定の範囲内である場合に、最終的な同期判定を行う。

シンボル比較器４０は、シンボル再生部２３に、同期ワードの検出タイミングでリセット信号を与え、内部のシンボルクロックのタイミング調整を行う。また、シンボル比較器４０は、上述のように判定に使用していた暫定のＤＣオフセットΔｆを真値として、それに対応する値を、シンボル再生部２３に周波数偏差情報として与える。

さらに、シンボル比較器４０は、同期ワードを検出すると、シンボル再生部２３およびフレーム生成部２５に、同期ワードが検出されている、すなわち正常に受信が行われていること（同期ワード検出の有無）を通知する。「同期ワード検出」によって、シンボル再生部２３でのシンボル再生およびフレーム生成部２５でのフレーム構成、すなわち音声出力が許可される。比較器４９で相関値が閾値以下であるとき、およびシンボル比較器４０で同期ワードパターンの検出とならなかったときは、このような制御出力は行われない。

このように構成することで、相関演算器４７での相関演算（畳み込み）前に、引算器４４においてＤＣオフセットΔｆが除去されているので、シンボル比較器４０で同期ワード検出と判定する閾値を厳しくすることができる。しかも相関演算（畳み込み）結果で同期ワード検出を判定するのではなく、個々のシンボル点総てについて、誤差が一定の範囲にあることを最終の検出条件とするので、結果的に、フレーム同期の確立を速やかに、かつ高精度に行うことができる。

図５は、実施の形態に係るシンボル再生部の構成例を示すブロック図である。シンボル再生部２３では、復調信号からシンボルを判定してデータを復調するとともに、シンボルクロックの補正を行う。シンボル再生部２３では、例えばシンボルレートの１０倍のサンプリングレートでオーバーサンプルされた復調信号は、引算器３０に入力され、同期ワード検出部２４のシンボル比較器４０で同期ワードパターンを検出することで得られたＤＣオフセットΔｆに対応した周波数偏差情報が減算された後、シフトレジスタ３１１に入力される。シフトレジスタ３１１には、２段のシフトレジスタ３１２，３１３が縦続接続されており、新たなサンプルデータが入力されると、順次シフトされてゆく。したがって、オーバーサンプリングの周期で、最も新しいデータがシフトレジスタ３１１に、古いデータがシフトレジスタ３１３に、３サンプル分保持される。

なお、引算器３０での周波数偏差情報の減算は、同期ワード検出部２４で同期ワードパターンが検出されている、すなわちフレームを受信し、正常に受信が行われている場合に限られる。同期ワードが検出された際は、シンボル比較器４０はこのＤＣオフセットΔｆを出力し、検出されない間はΔｆ＝０とする。これによって、同期ワード検出部２４で同期ワードパターンが検出されると、その際に検出されたＤＣオフセットΔｆによる補正が優先され、素早く、ＤＣオフセットΔｆの補償を行うことができる。

また、同期ワードパターンが検出された通信（呼）は、最初の同期ワードで得られた周波数偏差情報（ＤＣオフセット）を使用して、その通信（呼）が終了するまで、その周波数偏差情報（ＤＣオフセット）を使用し続ける。同期ワード検出部２４が同期ワードを検出すると、以後は、シンボル再生部２３における通常のシンボル再生で同期ワードを検出できるので、同期ワード検出部２４は、その通信（呼）が終了するまで、同期ワードパターンの検出処理を行わない。シンボル再生部２３では、周波数偏差を持ちながら受信を行っており、同期ワードパターンが検出できているので、シンボル再生部２３には復調が正常にできるレベルの信号が入力されて、再生されたシンボルデータには誤りは無く、問題はない。

図５に戻って、各シフトレジスタ３１１〜３のストア内容は、ゲート回路３２によって、タイマ３３で発生されたシンボルクロックのタイミングで、シフトレジスタ３４１〜３４３にそれぞれ取込まれる。したがって、各シフトレジスタ３４２，３４１，３４３には、理想のシンボル点Ｃ付近のシンボルクロックで規定される予定のサンプル点Ｅおよびその前後のサンプル点Ｆおよびサンプル点Ｒでのサンプリング値がストアされる。そして、サンプル点Ｅでのサンプリング値がシンボル判定部３５に入力される。シンボル判定部３５では、そのサンプル点Ｅでのサンプリング値から推定される実際のシンボル点Ｐのシンボル値として、例えば「００」，「０１」，「１０」，「１１」の何れが最も確からしいか判定され、その判定結果が２ビット、２．４ｋｓｐｓの信号としてフレーム生成部２５へ出力される。

また、シンボル判定部３５からは、その判定結果のシンボル値に対応した理想の振幅レベルが出力され、引算器３６２において、シフトレジスタ３４２のストア内容から減算される。引算器３６１では、シフトレジスタ３４１（サンプル点Ｒ）とシフトレジスタ３４２（サンプル点Ｅ）の差分が、演算される。引算器３６３では、シフトレジスタ３４２（サンプル点Ｅ）とシフトレジスタ３４３（サンプル点Ｆ）との差分が、演算される。それらの減算結果、すなわち予定のシンボル点Ｅのサンプリングデータの理想の振幅レベルからの偏差ｄＥと、予定のシンボル点Ｅのサンプリングデータと前後のサンプルリングデータとの差分ｄ１，ｄ２は、セレクタ３７に入力される。

セレクタ３７は、偏差ｄＥおよび差分ｄ１，ｄ２に基づいてシンボルクロックの補正方向を選択する。そして、タイミング補正部３８に入力する。タイミング補正部３８は、選択部で選択された補正方向に、シンボル点のサンプリングタイミングを移動させる。

図６は、実施の形態に係るシンボルクロックの補正を説明する図である。図６で、予定のシンボル点Ｅと理想のシンボル点Ｃとの偏差ｄＥは負である。また、差分ｄ１、ｄ２は共に正の場合が描かれている。理想のシンボル点Ｃの間隔は、基準のシンボルクロック周期Ｔである。

セレクタ３７は、例えば、偏差ｄＥの正負と、サンプル点Ｆ、Ｅ、Ｒの傾きによって、補正の方向を選択する。差分ｄ１と差分ｄ２から、サンプル点Ｆ、Ｅ、Ｒの平均の傾きαは、サンプリング（オーバーサンプリング）の周期をｔとして、
α＝（ｄ１＋ｄ２）／２ｔ
で与えられる。そこで、補正方向を
（１）ｄＥ＞０、α＞０なら、シンボルクロック周期を短くする方向
（２）ｄＥ＞０、α＜０なら、シンボルクロック周期を長くする方向
（３）ｄＥ＜０、α＞０なら、シンボルクロック周期を長くする方向
（４）ｄＥ＜０、α＜０なら、シンボルクロック周期を短くする方向
とする。ｄＥ＝０またはα＝０の場合は、シンボルクロック周期を変更しなくてよい。なお、オーバサンプリングの周期ｔは常に正の定数なので、２ｔで除する演算は省略できる。

タイミング補正部３８は、例えば、補正方向にオーバーサンプリングの周期ｔだけシンボルクロック周期を補正（シンボル点のサンプリングタイミングを移動）する。あるいは、傾きαと偏差ｄＥから理想のシンボル点のレベルになるタイミングを、１次近似で算出して、そのタイミングにシンボル点のサンプリングタイミングを移動してもよい。

タイミング補正部３８は、その補正量のデータに対応したカウント値に、補正方向のデータとして符号を組合わせて、タイミング制御信号として、タイマ３３へ出力する。

タイマ３３は、デジタルのＶＣＯなどの自走式のカウンタから成り、その発振周波数は、シンボル周波数に設定されており、シンボル周期（シンボルタイミング）となった時点で、桁溢れ分を除き、リセットしてカウント動作を再開する。そして、シンボルタイミングは、そのデジタルＶＣＯの位相が０°を通過したタイミングとなる。例えば、ＶＣＯの位相の０〜３６０°（１シンボル周期）をカウンタの０〜３００００のカウント値に対応させると、タイマ３３は、１つのオーバーサンプル点Ｔ毎に３０００を加算してゆくことで、２４ｋｓｐｓのオーバーサンプルのデータから、２．４ｋｓｐｓのシンボルレートのシンボル値をサンプリング可能なシンボルクロックを再生することができる。

タイマ３３は、図６の場合、次回のシンボルクロックを、補正方向として、サンプル点Ｒ方向、すなわち進ませる方向に、補正量としてサンプル点Ｅでの偏差ｄＥに対応して、例えば５００カウントだけ進ませるように、デジタルＶＣＯの位相が０°でのカウント値を５００に初期設定する。すると、その５００カウントする間だけ、シンボルタイミングが速められ、次回のサンプル点Ｅが、理想のシンボル点Ｃに近付くことになる。

例えば、カウント動作の繰返しの中で、５００のカウント値を補正するとタイマ３３は、３０５００でオーバーフローし、この時リセットされて、桁溢れ分を除いた５００に、今回の補正値５００が加算されてカウント動作を再開し、次は３１０００でオーバーフローする。こうして、補正値の合計が３０００になると、１サンプル分、サンプリングタイミングが速められることになる。

このタイマ３３の最大値を大きくすれば分解能が高くなり、オーバーサンプルのサンプリングレートを上げれば補正精度が向上する。なお、サンプル点Ｅでの偏差ｄＥが所定値より小さい場合は、上述のようなタイミング補正を行わないような不感帯を設けることで、安定性を向上することができる。また、このタイマ３３は、同期ワード検出部２４のシンボル比較器４０からのリセット信号によって、同期ワードパターンの検出タイミングで、強制的に０リセットされ、カウント動作を再開する。

なお、引算器３６１〜３６３で、それぞれレジスタ３４１〜３４３の値と理想のシンボル点のレベルの差（誤差）を算出してもよい。その場合、例えば、シフトレジスタ３４１，３４３、すなわちサンプル点Ｒ，Ｆにおけるサンプリング値の誤差の大きさがセレクタ３７に入力されて、どちらの誤差が大きいか判断される。そして、誤差の小さい方、すなわち図６では、サンプル点Ｅを移動させるべき方向のデータ（指標）としてサンプル点Ｒを、タイミング補正部３８へ出力する。一方、タイミング補正部３８には、引算器３６２での誤差（偏差ｄＥ）が、補正量のデータとして入力され、この場合タイミング補正部３８は、その補正量のデータに対応したカウント値に、補正方向のデータとして符号を組合わせて、タイミング制御信号として、タイマ３３へ出力する。

シンボル判定部３５は、例えば２．４ｋＨｚのそのシンボルクロックのタイミングで、振幅値（周波数偏差）を取込んでマップ判定することで、振幅値（周波数偏差）が４値ＦＳＫにおける「００」，「０１」，「１０」，「１１」の何れのシンボル値に該当するかを判断し、シンボルデータの再生を行う。シンボル再生部２３のタイマ３３には、同期ワード検出部２４から、同期ワードの検出タイミングでリセット信号が入力され、内部のシンボルクロックのタイミング調整が行われる。

シンボル再生部２３で復調されたシンボルデータは、例えば４値につき２ビットで、シンボルレートの２．４ｋｓｐｓの信号としてフレーム生成部２５へ出力される。フレーム生成部２５では、同期ワード検出部２４で同期ワードが検出されている、すなわち正常に受信が行われていると、シンボルデータを所定のフレームに構成して、音声再生７へ出力する。また、シンボル再生部２３のタイマ３３は、補正したシンボルクロックを再生クロック生成部６に出力する。

図７は、実施の形態に係る音声再生部と再生クロック生成部の構成例を示すブロック図である。再生クロック生成部６は、レート変換部６１と遅延部６２を備える。シンボル再生部２３のタイマ３３から入力されるシンボルクロックは、レート変換部６１で、音声再生部７で用いる再生クロックの周波数に変換される。さらに、遅延部６２は、音声再生部７の処理に要する時間（処理時間）と同じ時間だけ遅延させる。音声再生部７は、復号部７１、Ｄ−Ａ変換部７２、増幅部７３およびスピーカ７４を備える。

図８は、実施の形態に係るアナログ信号再生クロックの生成を説明する図である。図８の例では、シンボル再生部２３からレート変換部への入力は５倍の周波数に逓倍される。そして、音声再生部７の処理に要する時間（処理時間）と同じ時間だけ遅延させる。

音声再生部７では、得られた復調データは、復号部７１において、例えばサンプル周波数が２．４ｋＨｚの４値のデータから、所定の音声コーデック回路を使用して、圧縮されていた信号が伸長され、８ｋＨｚ，１６ビットのＰＣＭ音声信号に復号される。そのＰＣＭ音声信号は、例えば６倍の周波数（４８ｋＨｚ）でオーバーサンプルされ、ローパスフィルタを通過した後、Ｄ−Ａ変換部７２に入力される。Ｄ−Ａ変換部７２では、再生クロック周波数７５で、ＰＣＭ信号をアナログ音声信号に変換する。変換された音声信号は、増幅部７３で増幅してスピーカ７４から出力される。

図９は、実施の形態に係るアナログ信号再生の動作の一例を示すフローチャートである。アンテナ３で受信した変調波は、周波数変換／増幅されたのち、Ａ−Ｄ変換部５でオーバーサンプリングされる（ステップＳ１）。復調部２は、オーバーサンプリングされたサンプリングデータから、シンボルクロックを再生する（ステップＳ２）。また、シンボルクロックの再生と並行して復調データを生成する（ステップＳ３）。

再生されたシンボルクロックは、再生クロック生成部６に送られ、再生クロック生成部６は、シンボルクロックに同期してアナログ信号を再生するための再生クロックを生成する（ステップＳ４）。一方、音声再生部７は、復調データを復号化する（ステップＳ５）。音声再生部７は、再生クロック生成部６で生成された再生クロックを用いて、復号したデータからアナログ信号を再生する（ステップＳ６）。そして、アンテナ３で変調波を受信している間、ステップＳ１〜ステップＳ６の動作を繰り返す。

以上説明したように、本実施の形態に係るアナログ信号再生装置１では、シンボル再生に用いたシンボルクロックは再生クロック生成部６に入力される。再生クロック生成部６では、シンボルクロックから音声再生用にレート変換（逓倍または分周）し、音声再生部７で生じる遅延と同じ分だけ遅延させたものをＤ−Ａ変換器の出力レートの基準とする。この基準信号もシンボル再生部２３で生成されたものであるため、シンボル再生部２３とＤ−Ａ変換器で誤差が生じることがない。すなわち、データは過不足なくアナログ信号に再生される。その結果、ノイズ等の予期せぬ信号の発生を防ぐことができる。この方法を用いることで、前述のデコード部とＤ−Ａ変換器の誤差によって生じる不具合が解消される。

その他、実施の形態の構成は一例であって、本発明は実施の形態に限定されるものではない。例えば、正常に受信信号から復調データが生成できるシンボルクロックが抽出できる限り、図５に示すような復調部の構成である必要はない。例えば、前述のようにサンプル点Ｒ，Ｆにおけるサンプリング値の誤差の小さい方を移動させるべき方向のデータ（指標）として選択してもよい。

１ アナログ信号再生装置
２ 復調部
３ アンテナ
４ 周波数変換／増幅部
５ Ａ−Ｄ変換部
６ 再生クロック生成部
７ 音声再生部
２１ 直交変換部
２２ 検波部
２３ シンボル再生部
２４ 同期ワード検出部
２５ フレーム生成部
３０ 引算器
３２ ゲート回路
３３ タイマ
３５ シンボル判定部
３７ セレクタ
３８ タイミング補正部
４０ シンボル比較器
４１ メモリ
４２ 平均値算出部
４３ レジスタ
４４、４５ 引算器
４６ メモリ
４７ 相関演算器
４８ レジスタ
４９ 比較器
６１ レート変換部
６２ 遅延部
７１ 復号部
７２ Ｄ−Ａ変換部
７３ 増幅部
７４ スピーカ
３１１、３１２、３１３ シフトレジスタ
３４１、３４２、３４３ シフトレジスタ
３６１、３６２、３６３ 引算器

Claims (6)

1. 変調波における周波数または位相の変移に対応した振幅を有する復調信号を、予め定めるシンボル点でサンプリングし、得られたシンボルデータの振幅値から復調データを生成するにあたって、前記サンプリングのタイミングを規定するシンボルクロックを再生するクロック再生部と、
   前記クロック再生部で再生したシンボルクロックのタイミングで前記シンボルデータを復調して復調データを生成する復調部と、
   前記復調データをアナログ信号に変換する再生クロックを、前記シンボルクロックのタイミングに同期して生成するクロック生成部と、
   前記クロック生成部で生成された再生クロックのタイミングで、前記復調データからアナログ信号を再生する信号再生部と、
   を備え、
   前記クロック再生部は、
   前記シンボルクロックを発生するタイマと、
   前記シンボルクロックよりも高い周波数で前記復調信号をオーバーサンプリングするオーバーサンプリング部と、
   前記オーバーサンプリングによって得られたサンプリングデータの内、予定のシンボル点と、その前後２点の計３点のサンプリングデータについて、前記予定のシンボル点のサンプリングデータと前記シンボル点にて得られるべき規定の振幅レベルとの偏差、および、前記予定のシンボル点のサンプリングデータと前記前後２点のサンプリングデータとの差分を演算する演算部と、
   前記偏差および前記差分に基づいて前記シンボルクロックの補正方向を選択する選択部と、
   前記タイマに、前記選択部で選択された補正方向に、前記シンボル点のサンプリングタイミングを移動させるタイミング補正部と、
   を備えることを特徴とするアナログ信号再生装置。
2. 前記クロック生成部は、前記シンボルクロックをトリガーとして前記再生クロックのカウントを開始し、前記復調部から前記復調データを入力して前記信号再生部でアナログ信号を再生するまでの処理に要する時間を遅延させて、前記再生クロックを生成する、ことを特徴とする請求項１に記載のアナログ信号再生装置。
3. 前記タイミング補正部は、前記タイマに、前記差分から演算される前記予定のシンボル点におけるサンプリングデータの平均の傾きに比例して、前記偏差に対応した時間だけ、前記シンボル点のサンプリングタイミングを移動させることを特徴とする請求項１または２に記載のアナログ信号再生装置。
4. 前記タイマは、同期ワードパターン検出器からのシンボルクロックの検出タイミングでリセットされることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のアナログ信号再生装置。
5. 前記同期ワードパターン検出器は、前記シンボルクロックの検出によって、送受信周波数のずれに起因するＤＣオフセットを検出し、
   前記演算部に入力される前記復調信号から、前記ＤＣオフセットの補正を行う引算器をさらに備える、
   ことを特徴とする請求項４に記載のアナログ信号再生装置。
6. 受信した変調波を復調して得られる復調データからアナログ信号を再生するアナログ信号再生装置が行うアナログ信号再生方法であって、
   前記変調波における周波数または位相の変移に対応した振幅を有する復調信号を、予め定めるシンボル点でサンプリングし、得られたシンボルデータの振幅値から復調データを生成するにあたって、前記サンプリングのタイミングを規定するシンボルクロックを再生するクロック再生ステップと、
   前記クロック再生ステップで再生したシンボルクロックのタイミングで前記シンボルデータを復調して復調データを生成する復調ステップと、
   前記復調データをアナログ信号に変換する再生クロックを、前記シンボルクロックのタイミングに同期して生成するクロック生成ステップと、
   前記クロック生成ステップで生成された再生クロックのタイミングで、前記復調データからアナログ信号を再生する信号再生ステップと、
   を備え、
   前記クロック再生ステップは、
   タイマで前記シンボルクロックを発生し、
   前記シンボルクロックよりも高い周波数で前記復調信号をオーバーサンプリングするオーバーサンプリングステップと、
   前記オーバーサンプリングによって得られたサンプリングデータの内、予定のシンボル点と、その前後２点の計３点のサンプリングデータについて、前記予定のシンボル点のサンプリングデータと前記シンボル点にて得られるべき規定の振幅レベルとの偏差、および、前記予定のシンボル点のサンプリングデータと前記前後２点のサンプリングデータとの差分を演算する演算ステップと、
   前記偏差および前記差分に基づいて前記シンボルクロックの補正方向を選択する選択ステップと、
   前記タイマに、前記選択ステップで選択された補正方向に、前記シンボル点のサンプリングタイミングを移動させるタイミング補正ステップと、
   を含むことを特徴とするアナログ信号再生方法。

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