JPH06141048A - 信号検出方式及びバースト復調装置 - Google Patents

信号検出方式及びバースト復調装置

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JPH06141048A
JPH06141048A JP33864891A JP33864891A JPH06141048A JP H06141048 A JPH06141048 A JP H06141048A JP 33864891 A JP33864891 A JP 33864891A JP 33864891 A JP33864891 A JP 33864891A JP H06141048 A JPH06141048 A JP H06141048A
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尚正 吉田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】ビット相関振幅の観測に基づき、信号検出をビ
ット同期と同時に行うことで、余分な検出時間を省き、
より短いプリアンブルで高速にバースト復調を行う。 【構成】位相相関検出手段5で、入力のエンベロープと
ビット周波数とほぼ同様の周波数で発振する複素正弦波
との位相相関をとり、平均操作後、絶対値計算手段7
で、ビット相関振幅を計算する。その立ち上がりを観測
し、信号を検出する。同時に逆正接計算手段11で、位
相相関出力の逆正接を求め、ビットタイミングを得る。
信号検出タイミングに基づき、得られたビットタイミン
グで信号点をサンプルする。既知のプリアンブルで入力
を逆変調し、その無変調信号を用いて、搬送波再生及び
位相復調を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ディジタル位相変調を
用いた通信システムの受信機において、信号の到来を検
出するための信号検出方式と、この信号検出方式を用い
たバースト復調装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ディジタル位相変調を用いた通信システ
ムの受信機において、特にバースト伝送システムの場
合、信号検出は復調シーケンスの制御タイミングを得る
ためにも必要である。従来、この種の信号検出は、搬送
波振幅あるいは電力の検出を行うもので、これには無変
調信号が用いられていた。ランダムデータ変調信号は、
広帯域スペクトルを有しているため、低い信号対雑音電
力比条件において、信号と雑音の判別が困難であった。
したがって、バースト伝送システムでは、図4に示した
ようにバースト信号の先頭部に予め一定シンボルの無変
調信号をプリアンブルとして付加し、これを用いて信号
検出を行っていた。
【0003】図5に従来の信号検出方式の一実施例を示
す。図5において、細線は実数信号、太線は複素信号を
示す。発振器1は、ビット周波数の約r(rは正の実
数)倍の周波数のクロック信号を出力する。A/D変換
器2は、発振器1のクロック信号により、ディジタル位
相変調信号を準同期検波した入力信号をサンプルし、ビ
ット数l(lは正の整数)にディジタル量子化する。第
1のローパスフィルタ15は、A/D変換器2の出力信
号を平均する。絶対値あるいは自乗計算手段16は、第
1のローパスフィルタ15の出力の絶対値あるいは自乗
を計算する。第2のローパスフィルタ17は、絶対値あ
るいは自乗計算手段16の出力信号を平均し、雑音によ
る分散を改善する。比較手段18は、第2のローパスフ
ィルタ17の出力信号を受け、予め定めたしきい値と比
較し、第2のローパスフィルタ17の出力がしきい値を
越えた時、ディジタル位相変調信号の検出を知らせる検
出信号を外部へ出力する。
【0004】また、一般にこのような無変調信号を用い
て信号検出を行うバースト復調装置では、図4に示すバ
ーストフォーマットを用いている。まず、無変調信号プ
リアンブルを用いて信号検出を行い、そのタイミングで
同様に無変調信号プリアンブルを用いて搬送波再生を行
う。その後で、交番データ変調信号を用いてビット同期
を行う。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このように従来例で
は、信号検出に無変調信号を必要としており、無変調プ
リアンブルが付加されず、最初からデータ変調信号が受
信機に入力される場合には、信号検出は困難となる。ま
た、信号検出に無変調信号プリアンブルを用いることが
できる場合でも、大きな搬送波周波数偏差が存在する場
合には、同様に信号検出が困難となるので、図5に示す
ようにフィルタバンク方式や1次の位相同期ループで位
相同期をかけてから信号検出を行うなどの必要が生じて
くる。このため、演算量が大きくなり、検出時間が長く
かかるなどの問題がある。
【0006】また、このような信号検出を行う従来のバ
ースト復調装置では、信号検出だけのために数十シンボ
ルのプリアンブルを必要とするので、復調処理時間が長
くなる問題がある。
【0007】本発明の目的は、信号検出にデータ変調信
号に含まれるビット周波数成分の振幅あるいは電力を検
出するため、無変調信号を必要とせず、搬送波周波数偏
差の影響を受けにくく、検出時間の短い信号検出方式を
提供することにある。また、信号検出にビット同期と共
通の装置を使用することで演算量の削減を図り、信号検
出をビット同期と同時進行的に行うことで余分な検出時
間を必要とせず、より短いプリアンブルでの復調を行え
るバースト復調装置を提供することにある。
【0008】更に、全ディジタル的処理を用いるため、
無調整かつIC化が容易でディジタル信号処理プロセッ
サを用いたソフトウェア処理も行える信号検出方式及び
バースト復調装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の信号検出方式
は、ビット周波数の約r(rは正の実数)倍の周波数ク
ロック信号を出力する発振器と、前記発振器のクロック
信号により、ディジタル位相変調信号を準同期検波した
入力信号をサンプルしビット数l(lは正の整数)にデ
ィジタル量子化するA/D変換器と、前記A/D変換器
のクロック信号を受けそのエンベロープを計算するエン
ベロープ検出手段と、前記発振器の出力信号を受けその
周波数のr分の1の周波数の複素正弦波を出力する複素
正弦波発生手段と、前記エンベロープ検出手段の出力信
号と前記複素正弦波発生手段の出力信号との位相相関を
検出する位相相関検出手段と、前記位相相関検出手段の
出力信号を平均する第1のローパスフィルタと、前記第
1のローパスフィルタの出力信号の絶対値あるいは自乗
を計算する絶対値あるいは自乗計算手段と、前記絶対値
あるいは自乗計算手段の出力信号を受け予め定めたしき
い値と比較し前記絶対値あるいは自乗計算手段の出力信
号が前記しきい値を越えた時ディジタル位相変調信号の
検出を知らせる検出信号を出力する比較手段とを備えて
いる。
【0010】本発明のバースト復調装置は、前記入力信
号の前記ディジタル位相変調信号の先頭部に予め一定シ
ンボルの交番データ変調信号をプリアンブルとして付加
し、前記発振器と、前記A/D変換器と、前記エンベロ
ープ検出手段と、前記複素正弦波発生手段と、前記位相
相関検出手段と、前記第1のローパスフィルタと、前記
絶対値あるいは自乗計算手段と、前記第2のローパスフ
ィルタと、前記比較手段とからなる信号検出器と、前記
比較手段の出力信号を受け復調シーケンスの制御タイミ
ングを作成するタイミング制御手段と、前記第1のロー
パスフィルタの出力信号の逆正接を計算する逆正接計算
手段と、前記タイミング制御手段の出力タイミング信号
で制御され前記逆正接計算手段の出力信号であるビット
タイミング信号で前記A/D変換器の出力信号をサンプ
ルするサンプラと、前記タイミング制御手段の出力タイ
ミング信号で制御され前記サンプラの出力信号を逆変調
する逆変調手段と、前記タイミング制御手段の出力タイ
ミング信号で制御され前記逆変調手段の出力信号を受け
搬送波再生及び位相復調を行う搬送波再生及び位相復調
手段とを備えている。
【0011】また、前記サンプラの代わりに、前記タイ
ミング制御手段の出力タイミング信号で制御され前記逆
正接計算手段の出力であるビットタイミング信号で前記
A/D変換器の出力信号の内連続する数サンプルを用い
て内挿計算を行う内挿手段を備えても良い。
【0012】
【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。図1に本発明による信号検出方式の一実施例
を示す。同図において、発振器1は、ビット周波数の約
r(rは正の実数)倍の周波数のクロンク信号を出力す
る。A/D変換器2は、発振器1のクロック信号によ
り、ディジタル位相変調信号を準同期検波した信号をサ
ンプルし、ビット数l(lは正の整数)にディジタル量
子化する。エンベロープ検出手段3は、A/D変換器2
の出力信号を受け、そのエンベロープを計算する。複素
正弦波発生手段4は、発振器1の出力信号を受け、その
周波数のr分の1周波数の複素正弦波を出力する。複素
正弦波発生手段4は、予め正弦波を書き込んだROMを
参照することで容易に実現できる。またROMの容量を
節約するために、一般にrの値として整数値Nが選ばれ
る。位相相関検出手段5は、エンベロープ検出手段3の
出力信号と複素正弦波発生手段4の出力信号の位相相関
を検出する。
【0013】第1のローパスフィルタ6は、位相相関検
出手段5の出力信号を平均する。絶対値あるいは自乗計
算手段7は、第1のローパスフィルタ6の出力信号の絶
対値あるいは自乗を計算する。サンプル周期をTsとす
ると、絶対値計算手段7の出力信号であるビット相関振
幅Cb(nTs)は、
【0014】
【0015】と表される。ここで、N及びLは、各々、
ビット周期当りのサンプル数と平均シンボル数を示す。
また、Ve(nTs)は、エンベロープ検出手段3の出
力信号を示す。abs(X)は、絶対値操作を意味す
る。この式では、第1のローパスフィルタ6として単純
な移動平均を用いている。
【0016】第2のローパスフィルタ8は、絶対値ある
いは自乗計算手段7の出力信号を平均し、雑音あるいは
パタンジッタによるビット相関振幅の分散を改善する。
この第2のローパスフィルタ8は、必要に応じて削除し
てもよい。比較手段9は、第2のローパスフィルタ8の
出力信号を受け、予め定めたしきい値と比較し、第2の
ローパスフィルタ8の出力がしきい値を越えた時、ディ
ジタル位相変調信号の検出を宣言する。本発明による信
号検出方式では、ビット周波数成分の振幅あるいは電力
を検出するため、信号検出器の入力信号として、ランダ
ムデータあるいは交番データ変調信号を必要とする。特
に交番データ変調信号を入力とした場合には、ランダム
データ変調信号を入力とした場合よりも大きなビット相
関振幅が得られることは言うまでもない。
【0017】図2に本発明によるバースト復調装置の一
実施例を示す。同図において、発振器1、A/D変換器
2、エンベロープ検出手段3、複素正弦波発生手段4、
位相相関検出手段5、第1のローパスフィルタ6、絶対
値あるいは自乗計算手段7、第2のローパスフィルタ
8、比較手段9は図1に示した信号検出方式による信号
検出器を構成している。
【0018】図4は、本発明によるバースト復調装置で
用いるバーストフォーマットを示す。プリアンブルとし
て全て交番データ変調信号を用い、信号検出、ビット同
期、搬送波同期を行う。交番データ変調信号とは、例え
ば、4相位相偏移変調信号では、0−π変調信号、π/
4シフト4相位相偏移変調信号では、0−3π/4変調
信号のことを言う。
【0019】図2において、タイミング制御手段10
は、比較手段9の出力信号を受け、復調シーケンスの制
御タイミングを作成する。逆正接計算手段11は、第1
のローパスフィルタ6の出力信号の逆正接を計算する。
逆正接計算手段11の出力信号は、複素正弦波発生手段
4の出力信号と入力信号のビットタイミングとのタイミ
ング誤差θb(nTs)を示し、
【0020】
【0021】と表される。arg(X)は、逆正接操作
を意味する。ビット同期と信号検出は、信号が入力され
次第、同時進行的に行われるため、信号検出が行われる
時には、既にある程度ビット同期が確立している状態と
言える。
【0022】サンプラ12は、ビット同期が確立する時
刻にタイミング制御手段10の出力タイミングで起動さ
れ、逆正接計算手段11の出力であるビットタイミング
信号でA/D変換器2の出力信号をサンプルし、信号点
サンプルを抽出する。逆変調手段13は、ビット同期が
確立する時刻にタイミング制御手段10の出力タイミン
グ信号で起動され、サンプラ12の出力信号を既知のプ
リアンブルデータで逆変調する。また、逆変調手段13
は、プリアンブルが終了する時刻にタイミング制御手段
10の出力タイミング信号で停止され、入力信号をその
まま出力する。
【0023】搬送波再生及び位相復調手段14は、ビッ
ト同期が確立する時刻にタイミング制御手段10の出力
タイミング信号で起動され、逆変調手段13の出力信号
を受け、搬送波再生及び位相復調を行う。また、搬送波
再生及び位相復調手段14は、タイミング制御手段10
から変調、無変調信号入力への対応や雑音帯域の変更な
ど様々な復調シーケンスの制御タイミングを受ける。搬
送波再生及び位相復調手段14として、コスタスループ
や逆変調ループなどの閉ループの方式から離散フーリェ
変換などを用いた閉ループの搬送波周波数、位相推定方
式まで様々なものが考えられる。
【0024】ビット周期当りのサンプル数rを下げるた
め、サンプラ12の代わりに、タイミング制御手段10
の出力タイミングで制御され、逆正接計算手段11の出
力であるビットタイミング信号でA/D変換器2の出力
信号の内、連続する数サンプルを用いて内挿計算を行う
内挿手段12を用いても本質的には本発明と変わりな
い。
【0025】また、プリアンブル無しのランダムデータ
変調信号を入力とした場合でも、逆変調手段13を削除
するだけでバースト復調装置と同様の構成がとれ、信号
検出に基づき、復調シーケンスを制御することで高速な
復調を行える。
【0026】
【発明の効果】以上に説明したように本発明による信号
検出方式では、データ変調信号に含まれるビット周波数
成分の振幅あるいは電力を検出するため、無変調信号を
必要とせず、搬送周波数偏差の影響を受けにくく、検出
時間を短かくする効果がある。。また、特にπ/4シフ
ト4相位相偏移変調信号のように無変調信号の送信がで
きない場合の信号検出として効果がある。
【0027】本発明によるバースト復調装置では、信号
検出にビット同期と共通の装置を使用することで演算量
の削減が図れ、信号検出をビット同期と同時進行的に行
うことで余分な検出時間を必要とせず、より短いプリア
ンブルで高速な復調を行える効果がある。
【0028】さらに、本発明による信号検出方式及びバ
ースト復調装置では、全ディジタル的処理を用いるた
め、無調整かつIC化が容易でディジタル信号処理プロ
セッサを用いたソフトウェア処理も行うことができるな
どの効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の信号検出方式の一実施例を示すブロッ
ク図である。
【図2】本発明のバースト復調装置の一実施例を示すブ
ロック図である。
【図3】本発明のバースト復調装置で用いるバーストフ
ォーマット図である。
【図4】従来のバースト復調装置で用いるバーストフォ
ーマット図である。
【図5】従来の信号検出方式の一例を示すブロック図で
ある。
【符号の説明】
1 発振器 2 A/D変換器 3 エンベロープ検出手段 4 複素正弦波発生手段 5 位相相関検出手段 6,8 ローパスフィルタ 7 絶対値あるいは自乗計算手段 9 比較手段 10 タイミング制御手段 11 逆正接計算手段 12 サンプラあるいは内挿手段 13 逆変調手段 14 搬送波再生及び位相復調手段

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ビット周波数の約r(rは正の実数)倍
    の周波数のクロック信号を出力する発振器と、前記発振
    器のクロック信号によりディジタル位相変調信号を準同
    期検波した入力信号をサンプルしビット数l(lは正の
    整数)にディジタル量子化するA/D変換器と、前記A
    /D変換器の出力信号を受けそのエンベロープを計算す
    るエンベロープ検出手段と、前記発振器のクロック信号
    を受けその周波数のr分の1の周波数の複素正弦波を出
    力する複素正弦波発生手段と、前記エンベロープ検出手
    段の出力信号と前記複素正弦波発生手段の出力信号との
    位相相関を検出する位相相関検出手段と、前記位相相関
    検出手段の出力信号を平均する第1のローパスフィルタ
    と、前記第1のローパスフィルタの出力信号の絶対値あ
    るいは自乗を計算する絶対値あるいは自乗計算手段と、
    前記絶対値あるいは自乗計算手段の出力信号を受け予め
    定めたしきい値と比較し前記絶対値あるいは自乗計算手
    段の出力信号が前記しきい値を越えた時、前記ディジタ
    ル位相変調信号の検出を知らせる検出信号を出力する比
    較手段とを備えることを特徴とする信号検出方式。
  2. 【請求項2】 前記絶対値あるいな自乗計算手段の出力
    信号を平均しこの出力信号を前記絶対値あるいは自乗計
    算手段の出力信号の代りに前記比較手段に入力する第2
    のローパスフィルタを備えることを特徴とする請求項1
    記載の信号検出方式。
  3. 【請求項3】 前記入力信号にランダムデータあるいは
    交番データ変調信号を用いることを特徴とする請求項1
    記載の信号検出方式。
  4. 【請求項4】 前記入力信号は前記ディジタル位相変調
    信号の先頭部に予め一定シンボルの交番データ変調信号
    をプリアンブルとして付加され、前記発振器と、前記A
    /D変換器と、前記エンベロープ検出手段と、前記複素
    正弦波発生手段と、前記位相相関検出手段と、前記第1
    のローパスフィルタと、前記絶対値あるいは自乗計算手
    段と、前記第2のローパスフィルタと、前記比較手段と
    からなる信号検出器と、前記比較手段の出力信号を受け
    復調シーケンスの制御タイミングを作成するタイミング
    制御手段と、前記第1のローパスフィルタの出力信号の
    逆正接を計算する逆正接計算手段と、前記タイミング制
    御手段の出力タイミング信号で制御され、前記逆正接計
    算手段の出力であるビットタイミング信号で前記A/D
    変換器の出力信号をサンプルするサンプラと、前記タイ
    ミング制御手段の出力タイミング信号で制御され前記サ
    ンプラの出力信号を逆変調する逆変調手段と、前記タイ
    ミング制御手段の出力タイミング信号で制御され前記逆
    変調手段の出力信号を受け搬送波再生及び位相復調を行
    う搬送波再生及び位相復調手段とを備えることを特徴と
    するバースト復調装置。
  5. 【請求項5】 前記サンプラの代わりに、前記タイミン
    グ制御手段の出力タイミング信号で制御され前記逆正接
    計算手段の出力であるビットタイミング信号で前記A/
    D変換器の出力信号の内連続する数サンプルを用いて内
    挿計算を行う内挿手段を備えることを特徴とする請求項
    4記載のバースト復調装置。
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Cited By (4)

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