JP2005223387A - 送受信システム - Google Patents

Abstract

【課題】一定のしきい値を利用せず受信データの遷移パターンを基にしきい値を変化させることにより符号誤り率の改善を実現した送受信システムを提供すること。
【解決手段】ｎ番目の受信データを１か０に特定をする受信データ特定手段５０６のしきい値をデジタル復調波形を１クロックサイクル分遅延するフィルタ５０２ａと５０２ｂとコンパレータ５０３ａと５０３ｂと振幅レベルを縮小する振幅調整手段５０４から成るしきい値変更手段５０６により変更されたしきい値にすること。
【選択図】図５

Description

本発明は、デジタル無線通信装置等の送信部および受信部で使用するものであり、特に送信側に帯域制限フィルタを備え、受信側にしきい値を用いた受信データ特定手段を備えた送受信システムに関するものである。

近年の無線通信では、静止画や動画通信の要望増加に伴い伝送速度の高速化が求められている。しかし高速化は送信信号の占有帯域幅の広がりに繋がり、それによって隣接チャンネルへの妨害が増加する。これを防ぐとともに高速化を実現する場合には変調データの帯域に近いまたはそれより狭い帯域特性をもった帯域制限フィルタを送信側に用いればよい。しかしこれにより受信側の復調信号の信号振幅が変動することになり、結果復調する際の符号誤り率の劣化に繋がってしまう。そのため高速化を実現し尚且つ符号誤り率の劣化を最低限に抑えるために、受信側では受信データを特定する際に利用する演算手段に工夫がなされてきた。

従来の演算手段としては、現在受信されているデータの前後のデータの遷移パターンによりしきい値を移動させ、受信データを１か０に特定するものがあった。その例として特許文献１に記載されているようなものがあった。図９は、前記特許文献１に記載された従来の受信データ特定用演算手段を示すものである。

図９において従来の受信データ特定に用いられた演算手段は４つのフリップフロップ９０１ａから９０１ｄ、データ特定手段９０２、オフセット選択部９０３、受信データ特定部９０４から成り立っていた。Ａ／Ｄ変換手段によりデジタル化された受信データはフリップフロップ９０１ａと９０１ｂにより２シンボル遅延されｎ番目のデータａとなる。同時に、Ａ／Ｄ変換手段によりデジタル化された受信データはデータ特定手段９０２にも入力される。データ特定手段９０２は基本のしきい値を取り入れ、入力された受信データを１か０に特定し、ｎ＋１番目の受信データとして出力する。

データ特定手段９０２から出力されたｎ＋１番目の受信データをフリップフロップ９０１ｃと９０１ｄを通したデータがｎ−１番目の受信データである。ｎ＋１番目とｎ―１番目の受信データは選択部９０３に入力され、選択部９０３はこの２つのデータを用い、符号誤り率を最低限に抑える最適なオフセット設定値を決定し、出力する。このオフセットは符号誤り率を最良化するためにしきい値を移動させなければいけない値で図９のｂである。現在の受信データａとしきい値オフセット値ｂは受信データ特定部９０４に入力され、受信データ特定部９０４のしきい値は、基本のしきい値からしきい値オフセット値ｂの容量だけ移動され、現在のデータを特定していた。
特開平７-３３０５５７号公報（第１頁、第６図）

しかしながら、前記従来の構成ではｎ番目のデータの特定のためにあらかじめｎ−１番目とｎ＋１番目の受信データの遷移パターンを特定しておく必要があるが、この時には一定のしきい値を使用し特定せざるをえない。だが帯域制限フィルタ使用により受信信号の振幅に変化が起こり振幅の中央が常に変動するため、一定のしきい値を用いたのでは符号誤り率が悪化する。すなわちｎ−１番目とｎ＋１番目の符号の特定に誤りが出る可能性が高くなる。

さらにｎ−１番目とｎ＋１番目の受信データに誤りがあるのであれば、そのｎ−１番目とｎ＋１番目のデータを利用した従来の演算手段で取得されたｎ番目の受信データの特定での誤りの可能性も高くなる。つまりｎ番目の受信データだけではなく、演算手段に使われるすべての受信データが一定のしきい値ではなく遷移パターンを用い設定されたしきい値を利用するという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、一定のしきい値を利用せず受信データの遷移パターンを基にしきい値を変化させることにより符号誤り率の改善を実現した送受信システムを提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明は高周波信号を発生する局部信号源と前記局部信号源の出力を送信データに基づいて変調する変調手段を備えた送信機と、前記送信機からの高周波信号を受信し検波する検波手段と前記検波手段の出力であるアナログ信号を所定のサンプリングタイミングでデジタル信号に特定する受信データ特定手段を備えた受信機を備え、前記変調手段の送信データ帯域制限フィルタのＢＴ値をおよそ０.５以下に設定し、前記演算手段はｎ番目（ｎ：自然数）の受信データを特定する時にｎ−１番目以前の受信データの遷移パターンに応じて特定のためのしきい値を変更することを特徴とする送受信システムである。本構成によって受信データ全てを符号誤り率の最適化を図り設定されたしきい値を用いて特定することができる。

以上のように、本発明の送信機、受信機構成によれば、チャンネル幅の広がりをフィルタにより抑えても、符号誤り率の劣化を防ぐことができる。

第１の発明はｎ番目（ｎ：自然数）の受信データを特定する時にｎ−１番目以前の受信データの遷移パターンに応じて特定のためのしきい値を変更することにより、変調手段の送信データ帯域制限フィルタのＢＴ値をおよそ０.５以下に設定し受信データの振幅が変動しても、データ特定のためのしきい値を受信データアイ波形とともに変動させることになり、符号誤り率の最良化を図ることができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の受信データ特定手段をｎ−１番目以前の受信データの波形を遅延する遅延手段と、前記遅延手段の出力波形の振幅を縮小する振幅調整手段と前記振幅調整手段の出力に一定のしきい値の電圧を加える電圧源から構成し、前記電圧源の出力を受信データを特定する際のしきい値に設定することにより符号誤り率の劣化を防ぐことができる。

第３の発明は、特に、第２の発明の遅延手段を低域通過フィルタとコンパレータから構成することにより、回路構成のみで符号誤り率の劣化を防ぐことができる。

第４の発明は、特に、第１の発明の受信データ特定手段をしきい値変更手段によるしきい値変更を切り替える切り替え機能を備え、データ伝送速度に応じて切り替えることにより、伝送速度の切り替え可能な送信機または受信機にも対応することができる。

第５の発明は、特に、第１の発明の受信データ特定手段を前記振幅調整手段の出力の増幅を切り替える切り替え機能を備えて、データ伝送速度に応じて切り替えることにより、伝送速度の切り替え可能な送信機または受信機にも対応することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における送信機と受信機の構成図である。図１において図９と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。

図１において、送信機１０７は局部信号源１０１、変調手段１０２、増幅手段１０３、送信データ入力端子１０４、送信データ帯域制限フィルタ１０５、とアンテナ１０６から構成される。送信データ帯域制限フィルタ１０５は送信データ入力端子１０４から送信機１０７に入力された送信データの周波数帯域幅を制限し、伝送速度を増加しても隣接チャンネルに信号エネルギーがもれることを防ぐ。局部信号源１０１の出力は変調手段１０２にて送信データ帯域制限フィルタの出力によって変調され、増幅手段１０３を経てアンテナ１０６から放射される。

受信機１１５は増幅手段１０８、周波数変換手段１０９、検波手段１１０、サンプリングクロック発生手段１１１、受信データ特定手段１１２、受信データ出力端子１１３、とアンテナ１１４から構成される。増幅手段１０８はアンテナ１１４により受信された高周波信号を処理しやすいように増幅する。周波数変換手段１０９は受信信号の周波数を低い周波数に変換するためのものである。検波手段１１０は前記周波数変換手段の出力を検波し、アナログ波形の復調信号を出力し、受信データ特定手段１１２はサンプリングクロック発生手段１１１に基づいて、ある一定の周期で１か０に特定された受信データを出力する。サンプリングクロックは送信データの変調サンプリングタイミングに同期した信号である。

ここで送信側の具体的な構成を、送信データ帯域制限フィルタにガウスフィルタを用いた場合について説明する。ガウスフィルタの伝達関数は

であり、パラメータfoをＢを用いて表すと、

すなわち

である。

ここでＢは３ｄＢ帯域幅を表し、|G(f)|^２＝１／２となる場合の３ｄＢカットオフ周波数ｆｃの帯域幅である。ただしＢ＝２＊ｆｃである。すなわちフィルタのＢＴ積を０．５にした場合、Ｂはクロック周波数１/Ｔの１/２、ｆｃはＴの１/４に値し、フィルタの伝達関数は図２のようになる。図２の様に、ＢＴ積を小さくすると変調後の占有帯域幅を小さくできるという利点がある。

そしてＢＴ＝０．５で変調した変調波を受信側で検波した場合のアイ波形は図３の様になる。サンプリングタイミングは横軸の−１，０，１の各点であるが、データによりアイ波形の振幅が異なっていることが分かる。ＢＴ積が大きい（１以上）場合にはデータによる振幅差はほとんど現れないが、上記のようにＢＴ積が小さくなり、特に０．５以下では振幅が大きく変動するためデータの判定が困難になる。

そこで本発明では、データ判定のためのしきい値を動的に変化させる構成をとる。図４を用いて、本発明の実施の形態１のしきい値の設定方法を説明する。図４は検波手段１１０の出力であるアナログ復調波形と受信データ特定手段１１２によりデジタル化されたデジタル復調波形と受信データを特定する際に使われるしきい値波形を表している。

図４のしきい値波形とデジタル復調波形を比べてみると、しきい値の変動はデジタル復調波形の振幅を縮小し１クロックサイクル分遅らせているものであることが分かる。１ｍｓｅｃのときで復調データは１であるが、１つ前のデータが０であったため、１と特定するためのしきい値は一定のしきい値よりも低い値である。２ｍｓｅｃのときにデータを特定する場合、１つ前のデータが１であったため、しきい値は一定のしきい値よりも高い値になっている。このようにｎ番目のデータを特定するためにはｎ−１番目のデータを基にしきい値のレベルを上げたり下げたりすることが可能である。ｎ−１番目のデータが１の場合はしきい値を上げｎ−１番目のデータが０の場合はしきい値を下げる。これを利用することにより回路構成からしきい値を変動させていく。

図５は、本発明の第１の実施の形態におけるデータ特定のための受信データ特定手段を示すものである。

図５において、５０１は比較手段であり、アナログ復調波形としきい値を比較しデジタル復調波形を出力している。しきい値変更手段５０６はフィルタ５０２ａと５０２ｂ、とコンパレータ５０３ａと５０３ｂから成り、デジタル復調波形を１クロックサイクル分遅延し振幅調整手段５０４は振幅レベルを縮小する。

以上のように構成されたしきい値設定回路について、以下その動作、作用を説明する。

まず、比較手段５０１により０又は１に特定された信号はフィルタ５０２ａにより半波形分遅延される。この波形はコンパレータ５０３ａによりデジタル波形となる。しかし図４のしきい値波形を得るためにはもう半波形分遅延しなければならない。そのためにはフィルタ５０２ｂとコンパレータ５０３ｂを通し、振幅調整手段５０４によって振幅レベルを縮小する。この１クロックサイクル分遅延され振幅レベルが縮小された信号は電圧源５０５により一定の電圧が加えられ比較手段５０１に入力されアナログ波形を特定する際のしきい値となる。これによりｎ番目のデータを特定しようとしている際、ｎ−１番目のデータが１の場合は一定のしきい値よりも大きい値が、ｎ−１番目のデータが０の場合は一定のしきい値よりも小さい値がｎ番目のデータを特定するしきい値として設定される。

また図６は本発明の実施の形態１における一定のしきい値とｎ−１番目以前の受信データの遷移パターンに基づいて変更されたしきい値を切り替える手段を備えたしきい値設定図であり図７は本発明の実施の形態１における振幅調整手段の出力を増幅することを可能にする切り替え機能を備えたしきい値設定図である。

図６において切り替え機能６０１は伝送速度によりしきい値変更手段５０６によるしきい値変更の可否を選択でき、図７において切り替え機能７０１は伝送速度により振幅調整手段５０４による振幅増幅の可否を選択することができる。この際受信機１１５は、データを送る時にデータの最初に局部信号源１０１により付属されるビット同期信号を検波手段１１０で計測することによりデータの伝送速度を見極めることが可能である。

まず伝送速度が２４００ｂｐｓの場合には帯域制限を行う必要性が無く受信側で検波した場合のアイ波形の振幅に乱れが生じることも無く、すなわちしきい値を変更する必要性がないため図６において、切り替え機能６０１は電圧源５０５につなげられ一定のしきい値が比較手段５０１で使われる。しかし９６００ｂｐｓの場合には帯域制限を行う必要性が現れ、切り替え機能６０１は振幅調整手段５０４につなげられｎ−１番目以前の受信データに基づいて変更されたしきい値が選択される。

また受信側で変調波を検波した場合のアイ波形の振幅の乱れは伝送速度により異なるため伝送速度によりしきい値を変更する幅を変えたい。その場合には図７において、アンプ７０２を使い９６００ｂｐｓの時は振幅調整手段５０４の出力をアンプ７０２につなげ４８００ｂｐｓの場合は振幅調整手段５０４の出力をアンプ７０２につなげないよう切り替え機能７０１を切り替え、９６００ｂｐｓの時と４８００ｂｐｓの時のしきい値が異なるように選択できる。図８の様に振幅調整手段の出力をアンプ７０２につなげた場合のしきい値波形は図４のアンプ７０２につなげないしきい値波形と比べると振幅が大きくなっている。

以上のように、本実施の形態においてはデジタル復調波形を遅延し縮小したものをしきい値に設定することにより、振幅が減衰している場合でもしきい値を真ん中に持ってくることが可能となり帯域制限をした場合でも、エラーを最小限に抑えることができる。

なお、図６と図７とを組み合わせて実施しても良い。帯域制限フィルタを送信側に必要とする伝送速度と必要としない伝送速度を切り分ける場合は図６の方法を、帯域制限フィルタを送信側に必要とする二つ以上の伝送速度を切り分ける場合には図７の方法を、帯域制限フィルタを送信側に必要とする伝送速度と必要としない伝送速度二つ以上を切り分ける場合には図６と図７の組み合わせを選択することが可能である。

以上のように、本発明にかかる送受信システムは、送信側での帯域制限フィルタ使用による受信データの符号誤り率の劣化を回路構成により防ぐことが可能となるので、伝送速度の高速化等の用途に適用できる。

本発明の実施の形態１における送信機と受信機の構成図 本発明の実施の形態１におけるガウスフィルタの伝達関数を示す図 本発明の実施の形態１におけるガウスフィルタの出力アイ開口を示す図 本発明の実施の形態１におけるしきい値と復調データの関係を示す図 本発明の実施の形態１におけるしきい値設定図 本発明の実施の形態１におけるしきい値変更手段によるしきい値変更の可否を切り替える切り替え機能を備えたしきい値設定図 本発明の実施の形態１における振幅調整手段の出力の振幅の増幅の可否を切り替える切り替え機能を備えたしきい値設定図 本発明の実施の形態１におけるアンプを使用した場合のしきい値と復調データの関係を示す図 従来の復調手段の構成図

符号の説明

１０１ 局部信号源
１０２ 変調手段
１０７ 送信機
１１０ 検波手段
１１１ サンプリングクロック発生手段
１１２ 受信データ特定手段
１１６ 受信機
５０１ 比較手段
５０２ フィルタ
５０３ コンパレータ
５０６ しきい値変更手段
９０４ 受信データ特定部

Claims (5)

1. 高周波信号を発生する局部信号源と、前記局部信号源の出力を送信データに基づいて変調する変調手段とを備えた送信機と、前記送信機からの高周波信号を受信し検波する検波手段と、前記検波手段の出力であるアナログ信号を所定のサンプリングタイミングでデジタル信号に変換する受信データ特定手段とを備えた受信機から成り、前記変調手段の送信データ帯域制限フィルタのＢＴ値をおよそ０.５以下に設定し、前記受信データ特定手段はｎ番目（ｎ：自然数）の受信データを特定する時にｎ−１番目以前の受信データの遷移パターンに応じて特定のためのしきい値を変更することを特徴とする送受信システム。
2. 受信データ特定手段は、ｎ−１番目以前の受信データの波形を遅延する遅延手段と、前記遅延手段の出力波形の振幅を縮小する振幅調整手段と、前記振幅調整手段の出力に一定のしきい値の電圧を加える電圧源から成り、前記電圧源の出力を受信データを特定する際のしきい値に設定することを特徴とする請求項１記載の送受信システム。
3. 遅延手段は、低域通過フィルタとコンパレータとから成りたつことを特徴とする請求項２記載の送受信システム。
4. 受信データ特定手段は、しきい値変更手段によるしきい値変更を切り替える切り替え機能を備えており、データ伝送速度に応じて前記可否を切り替えることを特徴とする請求項１記載の送受信システム。
5. 受信データ特定手段は、前記振幅調整手段の出力の振幅増幅を切り替える切り替え機能を備えており、データ伝送速度に応じて切り替えることを特徴とする請求項１記載の送受信システム。

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