JP2007324704A - 非同期符号変調信号受信装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係る非同期符号変調信号受信装置は、予め決められた複数の符号を用いる所定の符号変調方式を用いて、データ信号に従って符号変調された符号変調信号を受信信号として受信して復号化する。当該非同期符号変調信号受信装置において、直交信号周波数変換回路20は、受信された受信信号を実質的に互いに直交する2つの信号に変換し、ディジタル相関器10は、変換された2つの信号に対して上記複数の符号を乗算した後加算し、加算結果の出力値信号に基づいて、上記複数の符号との相関値の尤度を計算する。同期判定器11は、計算された相関値の尤度に基づいて上記受信信号の符号と同期点を判定することにより復号化されたデータ信号を決定して出力する。
【選択図】図1
Description
[数1]
(T−d)=2<t<(T+d)=2,(d<T) (1)
の区間であり、端部Eは、
[数2]
0<t<(T−d)=2 (2)
及び
[数3]
(T+d)=2<t<T (3)
の区間である。
(2)P2計算機からの出力信号P2を第2の相関器出力の窓部Wの最大値とし、
(3)A1計算機からの出力信号A1を第1の相関器出力の端部Eの積算値(加算値)とし、
(4)A2計算機からの出力信号A2を第2の相関器出力の端部Eの積算値(加算値)としたとき、
[数4]
P2・A1>P1・A2 (4)
であればコンパレータ117からの判定出力データは「1」となり、
[数5]
P2・A1<P1・A2 (5)
であれば判定出力データは「0」となる。
上記受信された受信信号を実質的に互いに直交する2つの信号に変換する変換手段と、
上記変換手段により変換された2つの信号に対して上記複数の符号を乗算した後加算し、加算結果の出力値信号に基づいて、上記複数の符号との相関値の尤度を計算する相関器手段と、
上記相関器手段により計算された相関値の尤度に基づいて上記受信信号の符号と同期点を判定することにより復号化されたデータ信号を決定して出力する同期判定手段とを備えたことを特徴とする。
上記同期判定手段は、上記相関器手段により計算された尤度及び上記受信信号に基づいて同期点を検出し、検出された同期点が正確であるか否かについて上記受信信号に基づいて検証し、正確であると判断されたときに、上記受信信号に基づいて上記クロックの発生タイミングを調整することにより当該同期点で復号化してデータ信号を出力する遅延同期ループ回路を含むことを特徴とする。
図1は本発明の第1の実施形態に係る非同期符号変調信号受信装置の構成を示すブロック図である。図1において、第1の実施形態に係る非同期符号変調信号受信装置は、アンテナ1と、低雑音増幅器(LNA)2と、直交信号周波数変換回路20と、2個のA/D変換器6a,6bと、信号処理器9と、ディジタル相関器10と、同期判定器11とを備えて構成される。ここで、直交信号周波数変換回路20は、信号分配器2と、2個の混合器4a,4bと、局部発振器7と、π/2移相器8と、2個の低域通過フィルタ(LPF)5a,5bとを備えて構成される。
[数6]
ci=(ci,1,ci,2,…,ci,Nl),(1≦i≦Nl) (6)
とすると、符号ベクトルci’では、
[数7]
ci’≠ci・exp(jθ),∀i’,i(i’≠i) (7)
を満たさなければならない。
現在判定するシンボル区間(処理すべきシンボル区間をいい、以下、処理シンボル区間という。)の1つ前のシンボル区間において、判定されたサンプル時点の同期点np及びそのときの符号mを記憶する。処理シンボル区間において判定するサンプル時点nと前のシンボル区間において同期点と判定した同期点npとに基づいて、サンプル時点nの尤度p(n)を計算する。ここで、サンプル時点nの尤度p(n)は、例えば、クロックタイミングのずれがガウス分布に従う確率変数であるとすると、次式で表される。
p(ym,n|m,n)=f(ym,n,m,n) (10)
処理シンボル区間の1つ前のシンボル区間において、判定された同期点npとそのときの符号mを記憶する。第1の同期判定方法と同様に、サンプル時点nの尤度p(n)と、符号の生起確率p(m)とを計算するとともに、ディジタル相関器10から出力される、複数の符号miと複数のサンプル時点njとのすべての組み合わせにおける複数の出力値ymi,njを判定するサンプル時点nによる尤度p(ymi,nj|m,n)を第1の同期判定方法と同様にして計算する。第2の同期判定方法では、出力値ym,nを判定するサンプル時点nにおける尤度Пi,j{p(ymi,nj|m,n)p(m)p(n)}(ここで、Пi,jは引数に対してi,jのすべての組み合わせにおける総積を表す。)を各符号毎に算出し、それらを比較することで、最大の尤度Пi,j{p(ymi,nj|m,n)p(m)p(n)}を有する符号を送信符号とし、その送信符号のサンプル判定時点nを同期点と判定する。
処理シンボル区間の1つ前のシンボル区間において、判定された同期点npとそのときの符号mを記憶する。第1の同期判定方法と同様に、サンプル時点nの尤度p(n)と、符号の生起確率p(m)とを計算するとともに、ディジタル相関器10から出力される符号mとサンプル時点nとにおける出力値ym,nを判定するサンプル時点nによる尤度p(ym,n|m,n)を第1の同期判定方法と同様にして計算する。また、サンプル時点nとは異なる比較するサンプル時点n’(例えば、1符号長前のサンプル時点であり、2,3符号長前のサンプル時点であってもよい。)においても、サンプル時点n’の尤度p(n’)と、符号の生起確率p(m’)とを計算するとともに、ディジタル相関器10から出力される符号m’における出力値ym’,n’を判定するサンプル時点nによる尤度p(ym’,n’|m,n)を同様にして計算する。
p(ym,n|m,n)p(ym’,n’|m,n)p(m)p(n) (11)
[数10]
p(ym,n|m’,n’)p(ym’,n’|m’,n’)p(m’)p(n’)
(12)
まず、複数の符号に対応する各時間間隔出力値ym,nをそれぞれ記憶する。同期点ベクトルn=(n1,n2,n3,…,nN)においてそれぞれ符号ベクトルm=(m1,m2,m3,…,mN)であるときのディジタル相関器10からの出力値yが次式となる尤度p(y|m,n)を計算する。なお、当該同期判定方法において、出力値ベクトルyと同期点ベクトルnと符号ベクトルmはそれぞれ複数の要素を有するベクトルであり、出力値ベクトルy’と同期点ベクトルn’と符号ベクトルm’もそれぞれ複数の要素を有するベクトルである。
R(mi,m’i,ni−n’i)
=R(mi,m’i,ni−n’i)+R(m’i−1,mi,Ns−(ni−n’i)),
ni−n’i≧0のとき
=R(mi,m’i,ni−n’i)+R(mi,m’i+1,Ns+(ni−n’i)),
ni−n’i<0のとき
(23)
p(n)
=p(nN,nN−1,…,n1)
=p(nN|nN−1,…,n1)p(nN−1,…,n1)
=p(nN|nN−1,…,n1)p(nN−1|nN−2,…,n1)
p(nN−2|nN−3,…,n1)…p(n2|n1)p(n1) (24)
図2は本発明の第2の実施形態に係る非同期符号変調信号受信装置の構成を示すブロック図であり、図3は図2のディジタルIQ整合フィルタバンク回路30の詳細構成を示ブロック図であり、図4は図3のIQ整合フィルタ回路31−mの詳細構成を示ブロック図である。第2の実施形態に係る非同期符号変調信号受信装置は、図1の第1の実施形態に比較して、信号処理器9及びディジタル相関器10に代えて、ディジタルIQ整合フィルタバンク回路30を備え、同期判定器11に代えて同期判定器11Aを備えたことを特徴としている。
図5は本発明の第3の実施形態に係る非同期符号変調信号受信装置の構成を示すブロック図である。第3の実施形態に係る非同期符号変調信号受信装置は、図2の第2の実施形態に比較して、A/D変換器6a,6bの後段にシフトレジスタ12a,12b及び逆ウォルシュ変換器(IWT)13a,13bを付加したことを特徴としている。以下、第2の実施形態との相違点について詳細に説明する。
図7は本発明の第4の実施形態に係る非同期符号変調信号受信装置の構成を示すブロック図である。第4の実施形態に係る非同期符号変調信号受信装置は、図5の第3の実施形態に比較して、逆ウォルシュ変換器13a,13bに代えて、高速フーリエ変換器9Aを備えたことを特徴としている。本実施形態に係る図7の非同期符号変調信号受信装置は、例えばOFDM方式を用いる通信装置であり、シフトレジスタ12a,12bからのパラレルベースバンド信号を高速フーリエ変換した後、各帯域毎でディジタル相関器10Aの処理を実行し、第2及び第3の実施形態と同様に、送信符号及び同期点の検出を行う。従って、第4の実施形態に係る非同期符号変調信号受信装置によれば、第2及び第3の実施形態と同様に、従来技術に比較して簡単であって、しかもより正確に判定して復号化できるという特有の作用効果を有する。
図8は本発明の第5の実施形態に係る非同期符号変調信号受信装置の構成を示すブロック図であり、図9は図8のDLL回路23の構成を示すブロック図である。図8において、第5の実施形態に係る非同期符号変調信号受信装置は、アンテナ1と、低雑音増幅器2と、直交信号周波数変換回路20と、アナログ相関器22Aと、DLL回路23と、論理回路24とを備えて構成したことを特徴としている。
図10は本発明の第6の実施形態に係る非同期符号変調信号受信装置の構成を示すブロック図であり、図11は図10のDLL回路23Aの構成を示すブロック図である。第6の実施形態の非同期符号変調信号受信装置は、図8の第5の実施形態に比較して、包絡線検波器47a,47bを用いるDLL回路23に代えて、CCD相関器52a,52b,53a,53bを用いるDLL回路23Aを備え、DLL回路23Aの信号処理信号として、低域通過フィルタ5a,5bからの直交ベースバンド信号(Iチャンネルのベースバンド信号と、Qチャンネルのベースバンド信号とからなる。)を信号分配器21a,12bにより2分配した直交ベースバンド信号を用いたことを特徴としている。以下、DLL回路23Aの構成及び動作について説明する。
図12は本発明の第7の実施形態に係る非同期符号変調信号受信装置の構成を示すブロック図である。第7の実施形態に係る非同期符号変調信号受信装置は、図8の第5の実施形態に比較して、以下の点が異なる。
(1)アナログ相関器22Aに代えて、ディジタル相関器22を備えた。
(2)アナログのDLL回路23に代えて、ディジタルのDLL回路23Bを備えた。
(3)信号分配器3からの無線受信信号をA/D変換してDLL回路23Bに出力するA/D変換器6cを備えた。
図13は本発明の第8の実施形態に係る非同期符号変調信号受信装置の構成を示すブロック図である。第8の実施形態に係る非同期符号変調信号受信装置は、図10の第6の実施形態に比較して、以下の点が異なる。
(1)アナログ相関器22Aに代えて、ディジタル相関器22を備えた。
(2)アナログのDLL回路23Aに代えて、ディジタルのDLL回路23Cを備えた。
(3)低域通過フィルタ5aと信号分配器21aとの間にA/D変換器6aを挿入し、低域通過フィルタ5bと信号分配器21bとの間にA/D変換器6bを挿入した。
以上の第5乃至第8の実施形態においては、DLL回路を用いた非同期符号変調信号受信装置について説明しているが、ディジタル相関器やアナログ相関器の処理については、第1乃至第4の実施形態における同期判定方法を適用してもよい。
2…低雑音増幅器(LNA)、
3…信号分配器、
4a,4b…混合器、
5a,5b…低域通過フィルタ(LPF)、
6a,6b…A/D変換器、
7…局部発振器、
8…π/2移相器、
9…信号処理器、
9A…高速フーリエ変換器、
10,10A…ディジタル相関器、
11,11A…同期判定器、
12a,12b…シフトレジスタ、
13a,13b…逆ウォルシュ変換器(IWT)、
14a,14b…パラレル/シリアル変換器(S/P変換器)、
20…直交信号周波数変換回路、
21a,21b…信号分配器、
22…ディジタル相関器、
22A…アナログ相関器、
23,23A,23B,23C,…DLL回路、
24…論理回路、
30…ディジタルIQ整合フィルタバンク回路、
31−1乃至31−M…IQ整合フィルタ回路、
32a,32b…整合フィルタ、
33a,33b…二乗演算器、
34…加算器、
40…符号発生器、
41−1乃至41−M…信号処理回路、
42…加算器、
43…ループフィルタ、
44…VCC発生器、
45a,45b…混合器、
46a,46b…帯域通過フィルタ、
47a,47b包絡線検波器、
48…加算器、
49…スイッチ回路、
51−1乃至51−M…信号処理回路、
52a,52b,53a,53b…CCD相関器、
54a,54b,55a,55b…二乗演算器、
56,57…加算器、
58…減算器、
59…加算器、
60…VCC発生器、
61,62…PN符号発生器、
T1…出力端子、
T2−1,T2−2…入力端子、
T3,T3−1乃至T3−M…出力端子、
T4…入力端子、
T5…出力端子、
T6,T7…入力端子、
T8…出力端子。
Claims (5)
- 予め決められた複数の符号を用いる所定の符号変調方式を用いて、データ信号に従って符号変調された符号変調信号を受信信号として受信して復号化する非同期符号変調信号受信装置において、
上記受信された受信信号を実質的に互いに直交する2つの信号に変換する変換手段と、
上記変換手段により変換された2つの信号に対して上記複数の符号を乗算した後加算し、加算結果の出力値信号に基づいて、上記複数の符号との相関値の尤度を計算する相関器手段と、
上記相関器手段により計算された相関値の尤度に基づいて上記受信信号の符号と同期点を判定することにより復号化されたデータ信号を決定して出力する同期判定手段とを備えたことを特徴とする非同期符号変調信号受信装置。 - 上記相関器手段は、入力されるクロックに基づいて上記複数の符号との相関値の尤度を計算し、
上記同期判定手段は、上記相関器手段により計算された尤度及び上記受信信号に基づいて同期点を検出し、検出された同期点が正確であるか否かについて上記受信信号に基づいて検証し、正確であると判断されたときに、上記受信信号に基づいて上記クロックの発生タイミングを調整することにより当該同期点で復号化してデータ信号を出力する遅延同期ループ回路を含むことを特徴とする請求項1記載の非同期符号変調信号受信装置。 - 上記相関値の尤度は、互いに隣接するシンボル区間の出力値信号に基づき、所定の時点での尤度が所定の確率変数であると仮定したときの尤度と、符号の情報ビットが独立であると仮定したときの符号の生起確率とに基づいて、判定事前確率を考慮して計算された相関値の尤度であることを特徴とする請求項1又は2記載の非同期符号変調信号受信装置。
- 上記相関値の尤度は、互いに隣接するシンボル区間の出力値信号に基づき、所定の時点での尤度が所定の確率変数であると仮定したときの尤度と、符号の情報ビットが独立であると仮定したときの符号の生起確率とに基づいて、自己及び相互相関を考慮して計算された相関値の尤度であることを特徴とする請求項1又は2記載の非同期符号変調信号受信装置。
- 上記相関値の尤度は、互いに隣接する一連の複数の時点での符号系列の出力値信号に基づいて、時点及び符号に関する所定の最尤系列推定の尤度関数を用いて計算された相関値の尤度であることを特徴とする請求項1又は2記載の非同期符号変調信号受信装置。
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