JP3643088B2 - データスライサ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線信号等の受信信号を2値化するデータスライサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
FSK等の変調方式の無線信号を受信する受信ブロック図の一例を図18に示す。アンテナより入力された受信RF信号はLNA101により増幅される。その後ミキサ102にてローカル信号103とミキシングされ、IF信号に変換される。IF信号はBPF(帯域通過フィルター)104にて希望波以外の周波数成分を減衰させる。BPFより出力されたIF信号はリミッタアンプかAGC回路105にて出力振幅を一定にされ、出力される。この出力は2分岐され、1つは復調回路用ミキサ106に入力される。もう1つは移相回路107に入力され、90°移相を回転させる。移相回路107の出力とアンプ105の出力を復調用ミキサ106に入力し乗算することによりアナログ復調信号が出力される。アナログ復調信号に含まれる乗算により発生する高周波信号やキャリア成分はLPF(低域通過フィルター)108にて除去される。このLPF108のアナログ復調出力はデータスライサ回路109にて2値化される。
【0003】
図19は積分回路を用いた従来のデータスライサ回路の一例である。復調器202から出力される復調信号は2つに分岐され一方はコンパレータ203に入力され、もう一方はLPF204に入力されAC成分を除去されDC成分のみを出力する。このLPF出力はコンパレータのもう一方の入力に接続されている。コンパレータでは復調信号と復調信号のDC電圧成分の電圧比較を行うことで復調信号の2値化が行われる。
【0004】
図20は微分回路を用いた従来のデータスライサ回路の一例である。復調器212から出力される復調信号は微分回路212に入力され、この微分回路出力の正負の出力がコンパレータに入力されることにより2値化が行われる。
【0005】
図21は復調信号のMAXホールド値、MINホールド値を利用した従来のデータスライサ回路の一例である。復調信号はMAX値検出回路214にて最大ピーク値を、MIN値検出回路215にて最小ピーク値を記憶する。このピーク値は加算回路216にて足し算され、アンプ217にて1/2される。以上の動作によりアンプ217は(MAXピーク+MINピーク)/2を出力し、コンパレータ218に入力される。コンパレータ218はアンプ出力217の出力と復調信号電圧の大小を比較することで2値化が行われる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
無線通信プロトコルでは受信側電源投入直後等の同期が確立していない待ち受け状態が存在する。この待ち受け状態においては送信側の信号出力タイミングを受信側は予想できない。また、無線通信のパケットデータの先頭にはプリアンブルという2値化を行うために使われるデータが存在するがプリアンブルの極端に少なくほとんどプリアンブルの機能を果たさない無線規格も存在する。送受信を行うためには、以上のような条件において送信された呼び出し信号を受信する必要があり、このときデータスライサに求められる性能は以下の3つである。
(1)急激な信号レベルのドリフトに対してスライスレベルはこの変化に追随する必要がある。
(2)連続[1]や連続[0]ビットがあった場合にはスライスレベルが追随してはならない。
(3)ノイズによるBER(ビット誤り率)の影響が少ない。
【0007】
図19で構成された従来のデータスライサにおいてスライスレベルが低周波成分に大きく追随するように設計されている場合は、DC成分の急激な変化にも追随することができるが、連続[1]や連続[0]ビットなどのデータが長期間あった場合、この連続[1]や連続[0]ビットが低周波成分とみなされてしまい、図22のように連続ビットにスライスレベルが大きく追随してしまうため、ノイズによる影響を大きく受けてしまい、BERの悪化を招く。この逆に低周波成分に対する追随が少なくするように設計した場合には、ノイズによる影響を受けにくくなりBERは良くすることが可能ではあるが、その場合、精度良く信号のDC電圧を検出することが必要になる。しかしDC電圧の検出には問題点が存在し、復調器への入力信号が存在しない場合における復調器の出力DCレベルと、復調器に入力される信号が存在する場合における復調器のDCレベルとは異なるため、TDMA(Time Division Multiple Access)やFHホッピング方式等、送受信が時分割されているような方式においては復調器より出力されるDCレベルの入力信号の有無による急激な変動が発生する。DC成分の変化に対しあまり追随しない場合、図23のようにスライスレベルは最適な値として設定されないため、結果として正確に2値化することはできなくなる。
【0008】
図20で構成されたデータスライサのように微分回路を用い信号電圧変化の傾き符号により2値化を行う方法については、ヒステリシスコンパレータを用い、復調信号電圧変化量が一定以上あれば2値化を行うことにする等の工夫により上記▲1▼と▲2▼の問題を解決することができる。しかしながらこの方式にはノイズの影響を受けた場合の影響が大きい。例えば図24のように連続[1]や連続[0]の信号を2値化している途中にノイズの影響を受けてエラーが発生した場合、残りの連続[1]や連続[0]は反転した出力が出てしまい、次に入力データの[1]と[0]が反転するときまでこの状態が維持されてしまい、結果としてBERが悪化するという欠点がある。
【0009】
図21で構成されたデータスライサのように信号のMAX、MINピーク値を記憶するような方式においては上記(1)、(2)、(3)を満足させることが可能であるが、無線通信等の用途においては問題が生じる。第1のケースは、図18に示すように無線受信機にはチャンネル選択用フィルターや復調後のLPFがあり、この周波数特性により復調信号の高周波成分と低周波成分では復調振幅に違いが生じてしまう、あるいは送信信号側で送信スプリアス抑圧のためにLPFがあるので、高周波成分と低周波成分では復調振幅に違いが生じることにより本来必要な閾値を得られなくなる場合が存在するということである。例えば、復調信号がまず[1010]等の高周波成分の次に[1111]等の低周波成分である場合についてはMINホールド値は高周波成分のときのMIN電圧値であり、MAXホールド値は低周波成分のMAX電圧値になる。MINホールド値とMAXホールド値の中間電圧を閾値とした場合本来の目標である閾値電圧よりずれて設定されてしまうことになる。この閾値を用いて高周波成分の復調データを2値化するとエラーが生じてしまう可能性がある。また第2のケースは希望信号を受信以前に隣接チャンネル等の妨害信号が到来してしまった場合に本来必要な閾値が得られなくなるということである。隣接チャンネル妨害信号を受信した場合における復調信号のDC電圧は希望波を受信した場合と異なる。このため隣接チャンネル妨害信号の受信中にMAXホールドやMINホールドを行うと本来の目標である閾値電圧よりずれて設定されてしまうことになる。この閾値を用いて高周波成分の復調データを2値化するとエラーが生じてしまう可能性がある(図25参照)。
【0010】
これらの問題を改善するために、従来の技術であれば、プリアンブル期間中にスライスレベルを決定し、スライスレベル決定以降についてはスライスレベルと入力信号DCレベルを固定することで精度の良いデータスライサを実現するということが考えられていた。しかしながらこの方式に必要なのはプリアンブルのみを確実に捕らえることである。プリアンブル入力タイミングの予測は送信側と受信側の同期が完全にとれているような状態であれば可能であるが、待ち受け時については同期がとれていないため予測できない。さらにプリアンブルの期間が短い場合には難度が高まる。
【0011】
この解決手段として入力信号レベルを検知する手段を持ち、この信号検知出力を基準にしてタイミングを予測するという方法が考えられるが、信号検知回路に到達する隣接チャンネル妨害信号レベルが希望信号の最小受信レベルより大きければ、信号検知回路は隣接妨害信号により誤動作するので希望信号の入力タイミングが判定できなくなる問題が発生する。
【0012】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、受信後復調された信号を精度良く2値化することのできるデータスライサを提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明のデータスライサは、パケットヘッダーとそれより後に送られるユーザーデータとを有するパケットデータを受信して得られた復調信号を2値化するデータスライサにおいて、パケットヘッダーのデータに対してスライスレベル処理を行う、DC電圧の変動に追従する浮動スライスレベル方式のスライサ回路と、残りのパケットデータに対してスライスレベル処理を行う、DC電圧の変動に追従しない固定スライスレベル方式のスライサ回路とを備えたことを特徴としている。
【0014】
上記の構成により、複数のデータスライサ方式を保有し、重畳されたデータを持つパケットヘッダーにのみ、DC成分の急激な変化に追随可能な浮動スライスレベルを用いた方式を適用することで、待ち受け時において入力信号の到来するタイミングが不特定の場合についても2値化を可能とする。また、パケットヘッダー受信中に入力信号のDC電圧が安定するため、パケットヘッダー以降については、急激なDC電圧の変化を考慮する必要のないBERの良いデータスライス方式を採用する。それゆえ、精度の良い2値化を行うことができる。
【0015】
また、本発明のデータスライサは、上記の構成に加えて、固定スライス方式データスライス処理の初期閾値を決定する初期閾値作成回路を有し、上記初期閾値作成回路は、上記固定スライスレベル方式のスライサ回路のスライスレベルの初期値を、パケットヘッダー中のデータの測定結果を元に作成することを特徴としている。
【0016】
上記の構成により、パケットヘッダー以降に使用するスライサ回路のスライスレベルの初期値を、パケットヘッダー中のデータの測定結果を元に作成する。言い換えれば、上記初期閾値作成回路は、上記パケットヘッダーの復調信号以前に存在している復調信号出力を無視して初期閾値を決定する。それゆえ、上記の構成による効果に加えて、精度の良いスライスレベルを決定することができる。
【0017】
また、本発明のデータスライサは、上記の構成に加えて、上記初期閾値作成回路は、パケットヘッダーにおける復調振幅のMAX電圧とMIN電圧の中点を閾値とすることを特徴としている。
【0018】
上記の構成により、パケットヘッダーにおける復調信号のMINピークとMAXピークレベルを検出しこの中点を閾値とする。それゆえ、上記の構成による効果に加えて、より正確に2値化できるスライスレベルを得ることができる。
【0019】
また、本発明のデータスライサは、上記の構成に加えて、上記初期閾値作成回路は、上記パケットヘッダーの最後尾にある、同一のデータが重畳されたデータであるIDデータが送られるIDデータ区間における復調信号を積分して得られた値を閾値とすることを特徴としている。
【0020】
上記の構成により、周波数成分をカットして入力信号のDC成分のみを取り出し、これをスライスレベルとして使用することができる。それゆえ、上記の構成による効果に加えて、より正確に2値化できるスライスレベルを得ることができる。
【0021】
また、本発明のデータスライサは、上記の構成に加えて、復調信号を格納するものであって、パケットヘッダーにおける全復調信号のデータ量を超えない量のデータを格納するシフトレジスタを備え、上記初期閾値作成回路は、スライス方式を切り替える時点の前後において、上記シフトレジスタに格納された値を読み取り、このデータを元にして初期閾値を作成することを特徴としている。
【0022】
上記の構成により、パケットヘッダー以前の復調データは押し出されてデータとしてシフトレジスタに格納できなくなり、パケットヘッダーの復調データのみを格納できる。それゆえ、上記の構成による効果に加えて、より正確な初期閾値を作成することができる。
【0023】
また、本発明のデータスライサは、上記の構成に加えて、復調信号が入力され、スライスレベルを作成する閾値作成回路と、固定データ長ごとにおける、上記閾値作成回路により作成されたスライスレベルを格納するシフトレジスタとを備え、上記初期閾値作成回路は、スライス方式を切り替える時点の前後において、上記シフトレジスタに格納された値を読み取り、このデータを元にして初期閾値を作成することを特徴としている。
【0024】
上記の構成により、復調信号がスライスレベル作成回路に入力され、固定データ長ごとにおけるスライスレベルの演算結果がシフトレジスタに格納され、スライス方式を切り替える時点の前後において、上記シフトレジスタに格納された値を読み取り、上記初期閾値作成回路においてこのデータを元にして初期閾値が作成される。
【0025】
上記シフトレジスタに記憶されているスライスレベルのデータ量は、パケットデータ長÷固定データ長である。
【0026】
この構成によれば、入力される復調データの固定データ長分ごとの演算結果をシフトレジスタに格納するため、シフトレジスタのビット数を増やす必要が無くなる。それとともに、レジスタのデータ格納数をパケットデータ長÷固定データ長とすることで、パケットヘッダー以前の演算結果は押し出されてデータとして格納されない。
【0027】
このシフトレジスタに記憶されたデータを用いて閾値を決めることにより、パケットヘッダーの復調信号のみを元にして閾値を作成したことになる。それゆえ、上記の構成による効果に加えて、より正確な初期閾値を作成することができる。
【0028】
また、本発明のデータスライサは、上記の構成に加えて、上記パケットヘッダーの最後尾にある、同一のデータが重畳されたデータであるIDデータを検出するID検出回路を備え、上記ID検出回路の出力に基づき、IDデータ検出直後のデータ以降のデータに対してはスライス方式を固定スライスレベル方式に切り替えて2値化を行うことを特徴としている。
【0029】
上記の構成により、IDデータを検知した後にスライス方式を切り替えるので、スライス方式切り替えのタイミングをより正確に行うことができるようになる。それゆえ、上記の構成による効果に加えて、精度のより高いデータスライサが実現できる。
【0030】
また、本発明のデータスライサは、上記の構成に加えて、パケットヘッダーの初めから終わりまでを受信するのに要する時間であるパケットヘッダー受信時間を記憶するパケットヘッダー時間記憶部を備え、パケットデータの受信開始から、上記パケットヘッダー時間記憶部に記憶されたパケットヘッダー受信時間だけ経過すると、スライス方式を固定スライスレベル方式に切り替えて2値化を行うことを特徴としている。
【0031】
すなわち、待ち受け状態の場合はスライス方式を切り替えることをしないが、その他の送受信の同期がとれておりパケット信号の入力タイミングが予想可能な場合についてはパケットヘッダーの終了時間を予想することができるので、その予想タイミングでスライス方式を切り替えることができる。
【0032】
上記の構成により、待ち受け状態ではパケットの入力されるタイミングが予想できないが、入力信号はIDデータのみのパケットが来るため、スライス方式を切り替える必要は生じない。
【0033】
一方、待ち受け状態から一旦IDデータを受信できれば、このIDデータの送信タイミングが判明するため、送信側と受信側の同期がとれる。送信側と受信側の同期がとれている間は、パケットデータの受信開始からIDデータの受信終了までの時間がわかり、IDデータの受信終了時刻がわかるので、IDデータを検知せずとも、パケットデータの受信開始からIDデータの受信終了までの特定時間経過後にスライス方式を切り替えることで、パケットヘッダー終了時点でスライス方式を切り替えることができる。それゆえ、上記の構成による効果に加えて、精度のより高いデータスライサが実現できる。
【0034】
また、本発明のデータスライサは、上記の構成に加えて、一定時間内における復調信号の変化量を検出する変化量検出回路と、上記変化量検出回路により検出された復調信号の変化量の変化の傾きの正負の値を判定する符号判定回路とを備え、上記符号判定回路により判定された正負の値に応じて復調信号を2値化することを特徴としている。
【0035】
上記の構成により、2値化を行う基準が、電圧変化の傾きの符号であるため、基本的に入力信号のDCレベルに依存せずに信号を2値化することができる。それゆえ、上記の構成による効果に加えて、精度のより高いデータスライサが実現できる。
【0036】
また、本発明のデータスライサは、上記の構成に加えて、MAX電圧より信号電圧が高くなった場合は、MAX電圧を、信号電圧と同じ電圧になるように更新し、MIN電圧を、MAX電圧から固定値を引いた値になるように更新し、MIN電圧より信号電圧が下がった場合は、MIN電圧を信号電圧と同じ電圧になるように更新し、MAN電圧を、MIX電圧に上記固定値を加えた値になるように更新し、閾値レベルをMAX電圧とMIN電圧の中間電圧と設定し、信号電圧と閾値レベルとを比較することにより2値化を行うことを特徴としている。
【0037】
上記の構成により、MAX電圧より信号電圧が高くなった場合はMAX電圧を信号電圧と同じ電圧になるように更新し、MIN電圧より信号電圧が下がった場合はMIN電圧を信号電圧と同じ電圧になるように更新するような動作を行い、かつ、MAX電圧とMIN電圧は常に一定電位差を保つように設定される。そして、閾値レベルをMAX電圧とMIN電圧の中間電圧と設定し信号電圧と閾値レベルを比較する。それゆえ、上記の構成による効果に加えて、フィルターの影響により高周波成分のデータの振幅と低周波成分のデータの振幅が違う場合においても、その影響を抑えて、より正確な2値化が行える。またこのことにより、入力信号のDCレベルの急激な変動があったとしても、その影響を抑えて、より正確な2値化が行える。
【0038】
また、本発明のデータスライサは、上記の構成に加えて、復調信号が入力され、その入力信号の低周波成分と高周波成分との振幅差を縮める振幅抑圧回路と、上記振幅抑圧回路の出力信号の電圧が最大制限値より大きいまたは最小制限値より小さい場合に、それぞれ制限値を超えた分の電圧値だけ、上記振幅抑圧回路への入力信号を減少させるオフセットキャンセル部とを備え、上記振幅抑圧回路の出力の正負の符号により2値化を行うことを特徴としている。
【0039】
例えば、入力信号を振幅抑圧回路に入力することでフィルターの影響による低周波成分データと高周波成分データの振幅差を縮める。次に、振幅抑圧回路の出力信号の電圧が最大制限値より大きいまたは最小制限値より小さければ、それぞれ制限値を超えた量に応じた値をオフセットキャンセル回路から出力する。オフセットキャンセル回路出力を積分した値を入力信号電圧にフィードバックして加算する。この加算器出力の正負の符号により2値化を行う。
【0040】
それゆえ、上記の構成による効果に加えて、入力信号のDCレベルの急激な変動があったとしても、その影響を抑えて、より正確な2値化が行える。
【0041】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態について図1ないし図17に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【0042】
図1は、本発明に関わる入力パケットデータの一例である。パケットデータは、プリアンブルデータと、重畳されたIDデータと、その他のデータから構成されている。プリアンブルデータと、それに続くIDデータとによって、パケットヘッダーが構成されている。IDデータは、所定の同じデータが繰り返されており、IDデータは、送信側を特定するためのデータ(ID)である。その他のデータの中に、通信したい具体的な内容が入っている。
【0043】
受信側が電源をONした直後等の同期未成立時において送信側から送付されてくるパケットデータは、プリアンブルデータとIDデータのみからなる。送信側信号のIDを受信側が認識を行うと、送信側の送信タイミングが判明するので、受信側の動作タイミングを送信側と合わせる。図には示していないが、IDの受信後に受信側は送信側に、パケットデータを受けたことを知らせる信号を送付する。この信号を送信側が受信することにより送受信側の同期がとれる。同期成立以降については一定時間間隔でパケットの送受信が行われる。
【0044】
図2に示すデータスライサ701は、本発明に係るデータスライサの一例である。データスライサ701は、浮動スライスレベル方式データスライサ702、固定スライスレベル方式データスライサ703、スイッチ704を備えている。復調回路(図示せず)で復調された信号は浮動スライスレベル方式データスライサ702と固定スライスレベル方式データスライサ703とに入力される。図3に示すように、データスライサ出力選択用のスイッチ704の切り替えにより、パケットヘッダーに対しては、浮動データスライス方式を行った2値化出力結果を選択し、他のパケットデータ部に対しては、固定データスライス方式を行った2値化出力結果を選択する。
【0045】
図4に示すデータスライサ801は、本発明に係るデータスライサの一例である。データスライサ801は、浮動スライスレベル方式データスライサ802、固定スライスレベル方式データスライサ803、スライスレベル作成回路804スイッチ805を備えている。復調回路で復調された信号は3つに分岐され、浮動スライスレベル方式データスライサ802と固定スライスレベル方式データスライサ803とスライスレベル作成回路804とに入力される。スライスレベル作成回路804にて、パケットヘッダーの復調信号を用いて閾値を作成する。ここで作成された閾値は固定スライスレベル方式のデータスライサ803の初期閾値として使用される。データスライサ出力選択用のスイッチ805の切り替えにより、パケットヘッダーに対しては、浮動データスライス方式を行った2値化出力結果を選択し、他のパケットデータ部分に対しては、固定データスライス方式を行った2値化出力結果を選択する。
【0046】
上記スライスレベル作成回路は、上記初期閾値を作成するための初期閾値作成回路を有することができる。その具体例については次に述べる。
【0047】
図5は、本発明に係るデータスライサに用いられる初期閾値作成回路の一例における動作説明図である。スライスレベルは、パケットヘッダーにおける復調データのMAX(最大値)ホールド値、MIN(最小値)ホールド値を記憶しホールド値以上の値が入力されれば更新していく。閾値をMAXホールド値、MINホールド値の中点とすることで精度の良いスライスレベルができる。
【0048】
図6は、本発明に係るデータスライサに用いられる初期閾値作成回路の一例における動作説明図である。スライスレベルは、パケットヘッダーにおける復調データを積分して得たものである。LPF(低域通過フィルター)でAC成分を減衰させても同じ効果がある。
【0049】
図7は、本発明に係るデータスライサの一例である。データスライサ1101は、浮動スライスレベル方式データスライサ1102、固定スライスレベル方式データスライサ1103、記憶回路1104、初期閾値作成回路1105、スイッチ1106、スイッチ1107を備えている。データスライサ1101においては、復調信号は3つに分岐され、それぞれ浮動スライス方式データスライサ1102、記憶回路(シフトレジスタ)1104、固定スライスレベル方式データスライサ1103に接続される。記憶回路1104はシフトレジスタのような構成になっており、入力されたデータは順次格納されていくが、一定以上の量のデータが入力されると古いデータを順に消去していくような動作を行う。初期閾値作成回路1105は、記憶回路1104のデータを読み取り、閾値を演算により求める。
【0050】
復調信号をデータスライサ1101に入力すると、待ち受け状態やパケットヘッダーにおいては浮動スライスレベル方式データスライサ1102で2値化を行う。パケットヘッダーの2値化が終了したら、データスライサ方式切替信号1108が初期閾値作成回路1105を動作させ、スイッチ1106をON、スイッチ1107を2側に切り替える信号を発生する。このとき記憶回路1104に格納されているデータはパケットヘッダーに相当する復調データのみになる。このデータを用いて初期閾値を作成し、固定スライスレベル方式データスライサの初期スライスレベルとする。このことにより、パケットヘッダー以降のデータについては固定スライスレベル方式データスライサによって2値化を行うことができる。
【0051】
図8は、本発明に係るデータスライサに関するブロック図の一例である。データスライサ1201は、浮動スライスレベル方式データスライサ1202、固定スライスレベル方式データスライサ1203、閾値作成回路1204、カウンタ1205、記憶回路1206、レジスタデータ演算回路1207、スイッチ1209を備えている。データスライサ1201においては、復調信号は閾値作成回路1204に入力され閾値データが出力される。カウンタ1205は固定時間ごとにこの閾値作成回路1204をリセットする。リセットする直前にスイッチ1210がONとなることで、記憶回路1206に閾値データが格納される。つまり記憶回路1206には、カウンタ1205で設定された固定時間ごとの閾値データが格納されることになる。記憶回路1206はシフトレジスタ構造になっており、格納されるデータの量は、
(パケットヘッダーのデータ)÷(カウンタの時間内に処理されるデータ数)
とする。レジスタデータ演算回路1207では、記憶回路1206に保持されているデータのみについて演算を行い、閾値結果を出力する。データスライサ方式切替信号1208が出力された時点でスイッチ1211がONになり、固定データスライサ1203に初期閾値として入力される。このとき記憶回路1206に保持されているデータは、パケットヘッダーに相当する復調データを元にして閾値を計算したデータとなっている。またデータスライサ出力切り替え用のスイッチ1209がデータスライサ方式切替信号1208により切り替わるので、パケットヘッダー以降のデータについては固定スライスレベル方式データスライサによって2値化を行うことができる。
【0052】
図9は、本発明に係るスライス方式を切り替える手段を示すブロック図の一例である。データスライサ1301は、浮動スライスレベル方式データスライサ1302、固定スライスレベル方式データスライサ1303、スライスレベル作成回路1304、スイッチ1306を備えている。データスライサ801(図4参照)と同様のデータスライサ1301において、復調信号は、浮動スライスレベル方式データスライサ1302とスライスレベル作成回路1304と固定スライスレベル方式データスライサ1303とに接続・入力されている。データスライサ出力切り替え用のスイッチ1306は、初めは1側を選択している。ID検出回路1305はデータスライサ1301の出力を常に観測しており、IDデータに等しいと思われる出力があれば、データスライサ出力切り替え用のスイッチ1306が2側を選択するように制御する。このことにより、パケットヘッダーとそれ以外のパケットデータとで、使用するデータスライス方式を切り替えることができる。動作説明図を図10に示す。
【0053】
図11は、本発明に係るスライス方式を切り替える手段を示すブロック図の一例である。データスライサ1501は、浮動スライスレベル方式データスライサ1502、固定スライスレベル方式データスライサ1503、初期閾値作成回路1504、カウンタ回路(パケットヘッダー時間記憶部)1505、AND回路1506、スイッチ1507を備えている。カウンタ回路1505は待ち受け状態が終了すれば動作を開始し、設定時間ごとにリセットされる。このとき、この設定時間が、パケットヘッダーの送付に要する時間に一致するように設定されていれば、常にパケットヘッダーが終了した時点でカウンタ回路1505がリセットされることになる。このリセットのタイミングにおいてスイッチ1507にてデータスライサ方式の切り替えを行うことにより、パケットヘッダーとそれ以外のパケットデータとで、使用するデータスライス方式を切り替えることができる。動作説明図を図12に示す。
【0054】
図13は、本発明に係るデータスライサにおける浮動スライスレベルデータスライサ回路のブロック図の一例である。復調信号は符号判定回路1701と変化量判定回路1702に入力される。変化量判定回路1702は、復調信号出力の変化が一定値以上あればH(ハイ)出力を出力する。符号判定回路1701では、信号変化の傾きの正負を判定し、HかL(ロー)を出力する。符号判定回路1701と変化量判定回路1702の出力がNAND回路1703に入力されることで2値化を行う。動作図を図14に示す。
【0055】
図15は、本発明に係るデータスライサにおける浮動スライスレベルデータスライサ回路ブロック図の一例である。復調信号は、比較回路1901とコンパレータ1905とに入力される。比較回路1901では、MIN,MAXデータ記憶回路1903に記憶されているMIN値やMAX値と入力信号電圧とを比較する。電圧比較の結果はMIN,MAX値更新回路1902に入力される。MIN,MAX値更新回路1902では、比較回路1901の結果より3通りに場合分けが行われる。
▲1▼入力電圧>MAX値ならばMAX値を更新してMAX値=入力電圧とする。MIN値はMAX値−任意の固定値とする。
▲2▼MIN値≦入力電圧≦MAX値ならばMIN値とMAX値は更新しない。
▲3▼入力電圧<MIN値ならばMIN値を更新してMIN値=入力電圧とする。MAX値はMIN MIN,MAX値更新回路1902値+任意の固定値とする。
【0056】
MIN,MAX値更新回路1902は、更新したMIN値とMAX値をMIN,MAXデータ記憶回路1903へ入力する。このMIN値、MAX値の値は閾値演算回路1904に入力される。閾値演算回路ではこのMIN値とMAX値を用い、例えば
閾値=(MIN+MAX)/2
などの演算を行い、閾値演算結果をコンパレータ1905に入力する。コンパレータ1905では、閾値と入力信号の電圧比較を行い、2値化を行う。動作図を図16に示す。
【0057】
図17は、本発明に係るデータスライサにおける浮動スライスレベルデータスライサ回路ブロック図の一例である。オフセット検出回路2103、積分回路2104、および積分回路2104の出力を引き算する加算器回路2101によって、オフセットキャンセル部が構成されている。復調信号はまず加算器回路2101に入力される。加算器回路2101においては、復調信号と積分器出力(復調信号のDCオフセットキャンセル電圧)が加算される。なお、実際には、同図に示すようにオフセット分だけ電圧を引き算することになる。加算器回路2101の出力は振幅抑圧回路2102に入力される。振幅抑圧回路2102は振幅の大きい信号についてはゲインを低くし、振幅の小さい信号に対してはゲインを大きくして出力する。振幅抑圧回路2102の出力は、コンパレータ2105とオフセット検出回路2103とに分岐される。オフセット検出回路2103においては、振幅抑圧回路出力の信号電圧がある一定電圧範囲内になければ、この電圧範囲を超える電圧値に応じた電圧を発生する。この電圧値を積分回路2104に通すことにより、入力信号電圧のDCオフセット値が作成される。このループの作用により、すなわちこのDCオフセット値を入力信号電圧から引き算することにより、振幅抑圧回路2102の出力は常にDCオフセットがキャンセルされた状態になる。コンパレータ2105では、入力された電圧の符号の正負を判定し、2値化を行う。
【0058】
このように、本実施の形態においては、パケットヘッダーのスライス方式としては、固定の閾値を持つ必要のない浮動スライスレベル方式を採用し、入力信号DC電圧の急激な変化があった場合でも2値化を可能とする。一方、パケットヘッダー以降の部分については、復調信号DC電圧が安定した状態であるので、固定スライスレベル方式を採用して精度の良い2値化を行う。希望信号受信中は急激なDC電圧の変化が生じないため、パケットヘッダーの信号電圧を元にスライスレベルを決定することで精度の良い閾値を得ることができる。浮動スライスレベル方式から固定スライスレベル方式への切り替えはパケットヘッダーの2値化終了時期に行うことで、重畳されていないパケットヘッダー以外のデータの2値化精度を高めることができる。パケットヘッダーが重畳されたデータであるため、浮動スライス回路の基本的な欠点であるBER特性が良くないという点は誤り訂正を行うことでカバーすることができる。以上のことにより、トータルとして実質的にBERの良いデータスライサを得ることができる。
【0059】
なお、本発明に係るデータスライサは、送受信を交互に行うTDMA方式やFH方式等の無線方式でかつパケット内に複数種のデータが含まれておりかつパケットのヘッダー部にはプリアンブルと送受信の同期を合わせる役割もになう重畳されたIDデータが配置されておりかつこのパケットヘッダー長は決まっておりかつこのパケットの送付時間間隔が待ち受け状態を除いては予想可能でありかつ待ち受け状態時に受信するパケットはプリアンブルと重畳されたIDデータのみであるようなパケットデータを変調して作成された変調信号を復調してできたアナログ復調波形をデジタル2値化整形するデータスライサにおいて、このデータスライサが複数のスライス回路を持ちパケットヘッダーのスライス方式は固定の閾値を持つ必要がない浮動スライスレベル方式データスライサ回路を採用しパケットヘッダー以降については閾値が急激な電圧の変化に追随しないタイプの固定スライスレベル方式データスライサ回路に切り替えるように構成してもよい。
【0060】
上記の構成によれば、パケットヘッダーのデータについてはDC電圧の変動に対し追従する浮動スライスレベル方式を採用し、残りのパケットデータについては固定スライスレベル方式を採用し、固定スライス方式の初期スライスレベルについてはパケットヘッダーの区間における復調データを用いて作成し、スライス方式の切り替えを精度良く行うことにより復調信号を精度良く2値化することができる。
【0061】
また、本発明に係るデータスライサは、上記構成において、固定スライス方式データスライサ回路の初期閾値を決定する初期閾値作成回路を有し、初期閾値作成回路はパケットヘッダーの復調信号以前に存在している復調信号出力を無視して初期閾値を決定するように構成してもよい。
【0062】
また、本発明に係るデータスライサは、上記構成において、初期閾値作成回路はパケットヘッダーにおける復調振幅のMAX電圧とMIN電圧の中点とするように構成してもよい。
【0063】
また、本発明に係るデータスライサは、上記構成において、初期閾値作成回路はIDデータ区間における復調信号を積分して得られた値とするように構成してもよい。
【0064】
また、本発明に係るデータスライサは、上記構成において、初期閾値作成回路は、復調データを格納するシフトレジスタを有し、このシフトレジスタに格納できるデータ量はパケットヘッダーにおける全復調データ量を超えず、スライス方式を切り替える時点の前後においてこのパケットヘッダーに格納されたシフトレジスタの値を読み取り、このデータを元にして初期閾値を作成するように構成してもよい。
【0065】
また、本発明に係るデータスライサは、上記構成において、初期閾値作成回路は復調データがスライスレベル作成回路に入力され、固定データ長ごとにおけるスライスレベルの演算結果をシフトレジスタに格納し、スライス方式を切り替える時点の前後においてこのパケットヘッダーに格納されたシフトレジスタの値(記憶されているスライスレベルのデータ量はパケットデータ長÷固定データ長)を読み取り、このデータを元にして初期閾値を作成するように構成してもよい。
【0066】
また、本発明に係るデータスライサは、上記構成において、リアルタイムにIDデータを検出する手段を持つID検出回路より送られてくるID検出回路の出力によりスライス方式を切り替え、IDデータ検出直後のデータ以降のデータに対してはスライス方式を切り替えて2値化を行うように構成してもよい。
【0067】
また、本発明に係るデータスライサは、上記構成において、パケットの入力されるタイミングが予想できない待ち受け状態の場合はスライス方式を切り替えることをしないが、その他の送受信の同期がとれておりパケット信号の入力タイミングが予想可能な場合についてはパケットヘッダーの終了時間を予想することができるのでその予想タイミングでスライス方式を切り替えるように構成してもよい。
【0068】
また、本発明に係るデータスライサは、上記構成において、一定時間内における復調信号の変化量を検出する回路があり、この変化量がある一定値を超えた場合においてその傾きの正負の値により2値化を行うように構成してもよい。
【0069】
また、本発明に係るデータスライサは、上記構成において、MAX電圧とMIN電圧は常に一定電位差を保つように設定されており、MAX電圧より信号電圧が高くなった場合はMAX電圧を信号電圧と同じ電圧になるように更新し、MIN電圧より信号電圧が下がった場合はMIN電圧を信号電圧と同じ電圧になるように更新するような動作を行い、閾値レベルをMAX電圧とMIN電圧の中間電圧と設定し、信号電圧と閾値レベルを比較することにより2値化を行うように構成してもよい。
【0070】
また、本発明に係るデータスライサは、上記構成において、信号の振幅差を抑えるための振幅抑圧回路オフセットを検出し出力するフィードバック回路とフィードバック回路の出力を信号に加える加算回路と加算回路出力信号の正負により2値化を行うコンパレータを備えたように構成してもよい。
【0071】
【発明の効果】
以上のように、本発明のデータスライサは、パケットヘッダーのデータに対してスライスレベル処理を行う、DC電圧の変動に追従する浮動スライスレベル方式のスライサ回路と、残りのパケットデータに対してスライスレベル処理を行う、DC電圧の変動に追従しない固定スライスレベル方式のスライサ回路とを備えた構成である。
【0072】
これにより、待ち受け時において入力信号の到来するタイミングが不特定の場合についても2値化を可能とする。また、パケットヘッダー受信中に入力信号のDC電圧が安定するため、パケットヘッダー以降については、急激なDC電圧の変化を考慮する必要のないBERの良いデータスライス方式を採用する。それゆえ、精度の良い2値化を行うことができるという効果を奏する。
【0073】
また、本発明のデータスライサは、上記の構成に加えて、固定スライス方式データスライス処理の初期閾値を決定する初期閾値作成回路を有し、上記初期閾値作成回路は、上記固定スライスレベル方式のスライサ回路のスライスレベルの初期値を、パケットヘッダー中のデータの測定結果を元に作成する構成である。
【0074】
これにより、パケットヘッダー以降に使用するスライサ回路のスライスレベルの初期値を、パケットヘッダー中のデータの測定結果を元に作成する。それゆえ、上記の構成による効果に加えて、精度の良いスライスレベルを決定することができるという効果を奏する。
【0075】
また、本発明のデータスライサは、上記の構成に加えて、上記初期閾値作成回路は、パケットヘッダーにおける復調振幅のMAX電圧とMIN電圧の中点を閾値とする構成である。
【0076】
これにより、パケットヘッダーにおける復調信号のMINピークとMAXピークレベルを検出しこの中点を閾値とする。それゆえ、上記の構成による効果に加えて、より正確に2値化できるスライスレベルを得ることができるという効果を奏する。
【0077】
また、本発明のデータスライサは、上記の構成に加えて、上記初期閾値作成回路は、上記パケットヘッダーの最後尾にある、同一のデータが重畳されたデータであるIDデータが送られるIDデータ区間における復調信号を積分して得られた値を閾値とする構成である。
【0078】
これにより、周波数成分をカットして入力信号のDC成分のみを取り出し、これをスライスレベルとして使用することができる。それゆえ、上記の構成による効果に加えて、より正確に2値化できるスライスレベルを得ることができるという効果を奏する。
【0079】
また、本発明のデータスライサは、上記の構成に加えて、復調信号を格納するものであって、パケットヘッダーにおける全復調信号のデータ量を超えない量のデータを格納するシフトレジスタを備え、上記初期閾値作成回路は、スライス方式を切り替える時点の前後において、上記シフトレジスタに格納された値を読み取り、このデータを元にして初期閾値を作成する構成である。
【0080】
これにより、パケットヘッダー以前の復調データは押し出されてデータとしてシフトレジスタに格納できなくなり、パケットヘッダーの復調データのみを格納できる。それゆえ、上記の構成による効果に加えて、より正確な初期閾値を作成することができるという効果を奏する。
【0081】
また、本発明のデータスライサは、上記の構成に加えて、復調信号が入力され、スライスレベルを作成する閾値作成回路と、固定データ長ごとにおける、上記閾値作成回路により作成されたスライスレベルを格納するシフトレジスタとを備え、上記初期閾値作成回路は、スライス方式を切り替える時点の前後において、上記シフトレジスタに格納された値を読み取り、このデータを元にして初期閾値を作成する構成である。
【0082】
これにより、このシフトレジスタに記憶されたデータを用いて閾値を決めることにより、パケットヘッダーの復調信号のみを元にして閾値を作成したことになる。それゆえ、上記の構成による効果に加えて、より正確な初期閾値を作成することができるという効果を奏する。
【0083】
また、本発明のデータスライサは、上記の構成に加えて、上記パケットヘッダーの最後尾にある、同一のデータが重畳されたデータであるIDデータを検出するID検出回路を備え、上記ID検出回路の出力に基づき、IDデータ検出直後のデータ以降のデータに対してはスライス方式を固定スライスレベル方式に切り替えて2値化を行う構成である。
【0084】
これにより、IDデータを検知した後にスライス方式を切り替えるので、スライス方式切り替えのタイミングをより正確に行うことができるようになる。それゆえ、上記の構成による効果に加えて、精度のより高いデータスライサが実現できるという効果を奏する。
【0085】
また、本発明のデータスライサは、上記の構成に加えて、パケットヘッダーの初めから終わりまでを受信するのに要する時間であるパケットヘッダー受信時間を記憶するパケットヘッダー時間記憶部を備え、パケットデータの受信開始から、上記パケットヘッダー時間記憶部に記憶されたパケットヘッダー受信時間だけ経過すると、スライス方式を固定スライスレベル方式に切り替えて2値化を行う構成である。
【0086】
これにより、IDデータを検知せずとも、パケットデータの受信開始からIDデータの受信終了までの特定時間経過後にスライス方式を切り替えることで、パケットヘッダー終了時点でスライス方式を切り替えることができる。それゆえ、上記の構成による効果に加えて、精度のより高いデータスライサが実現できるという効果を奏する。
【0087】
また、本発明のデータスライサは、上記の構成に加えて、一定時間内における復調信号の変化量を検出する変化量検出回路と、上記変化量検出回路により検出された復調信号の変化量の変化の傾きの正負の値を判定する符号判定回路とを備え、上記符号判定回路により判定された正負の値に応じて復調信号を2値化する構成である。
【0088】
これにより、2値化を行う基準が、電圧変化の傾きの符号であるため、基本的に入力信号のDCレベルに依存せずに信号を2値化することができる。それゆえ、上記の構成による効果に加えて、精度のより高いデータスライサが実現できるという効果を奏する。
【0089】
また、本発明のデータスライサは、上記の構成に加えて、MAX電圧より信号電圧が高くなった場合は、MAX電圧を、信号電圧と同じ電圧になるように更新し、MIN電圧を、MAX電圧から固定値を引いた値になるように更新し、MIN電圧より信号電圧が下がった場合は、MIN電圧を信号電圧と同じ電圧になるように更新し、MAN電圧を、MIX電圧に上記固定値を加えた値になるように更新し、閾値レベルをMAX電圧とMIN電圧の中間電圧と設定し、信号電圧と閾値レベルとを比較することにより2値化を行う構成である。
【0090】
これにより、MAX電圧とMIN電圧は常に一定電位差を保つように設定される。それゆえ、上記の構成による効果に加えて、フィルターの影響により高周波成分のデータの振幅と低周波成分のデータの振幅が違う場合においても、その影響を抑えて、より正確な2値化が行えるという効果を奏する。またこのことにより、入力信号のDCレベルの急激な変動があったとしても、その影響を抑えて、より正確な2値化が行えるという効果を奏する。
【0091】
また、本発明のデータスライサは、上記の構成に加えて、復調信号が入力され、その入力信号の低周波成分と高周波成分との振幅差を縮める振幅抑圧回路と、上記振幅抑圧回路の出力信号の電圧が最大制限値より大きいまたは最小制限値より小さい場合に、それぞれ制限値を超えた分の電圧値だけ、上記振幅抑圧回路への入力信号を減少させるオフセットキャンセル部とを備え、上記振幅抑圧回路の出力の正負の符号により2値化を行う構成である。
【0092】
それゆえ、上記の構成による効果に加えて、入力信号のDCレベルの急激な変動があったとしても、その影響を抑えて、より正確な2値化が行えるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】パケットデータの一例を示す図である。
【図2】データスライサの構成例を示すブロック図である。
【図3】データスライサの切り替え動作例を示す図である。
【図4】データスライサの構成例を示すブロック図である。
【図5】初期閾値作成回路の動作を説明する図である。
【図6】初期閾値作成回路の動作を説明する図である。
【図7】データスライサの構成例を示すブロック図である。
【図8】データスライサの構成例を示すブロック図である。
【図9】データスライサの構成例を示すブロック図である。
【図10】図9に示すデータスライサの切り替え動作例を示す図である。
【図11】データスライサの構成例を示すブロック図である。
【図12】図11に示すデータスライサの切り替え動作例を示す図である。
【図13】浮動スライスレベル方式データスライサの構成例を示すブロック図である。
【図14】図13に示す浮動スライスレベル方式データスライサの動作例を示す図である。
【図15】浮動スライスレベル方式データスライサの構成例を示すブロック図である。
【図16】図15に示す浮動スライスレベル方式データスライサの動作例を示す図である。
【図17】浮動スライスレベル方式データスライサの構成例を示すブロック図である。
【図18】無線受信回路の構成例を示すブロック図である。
【図19】従来のデータスライサ回路の構成例を示すブロック図である。
【図20】従来のデータスライサ回路の構成例を示すブロック図である。
【図21】従来のデータスライサ回路の構成例を示すブロック図である。
【図22】従来のデータスライサの動作例を示す図である。
【図23】従来のデータスライサの動作例を示す図である。
【図24】従来のデータスライサの動作例を示す図である。
【図25】従来のデータスライサの動作例を示す図である。
【符号の説明】
701 データスライサ
702 浮動スライスレベル方式データスライサ
703 固定スライスレベル方式データスライサ
704 スイッチ
801 データスライサ
802 浮動スライスレベル方式データスライサ
803 固定スライスレベル方式データスライサ
804 スライスレベル作成回路
805 スイッチ
1101 データスライサ
1102 浮動スライスレベル方式データスライサ
1103 固定スライスレベル方式データスライサ
1104 記憶回路
1105 初期閾値作成回路
1106 スイッチ
1107 スイッチ
1108 データスライサ方式切替信号
1201 データスライサ
1202 浮動スライスレベル方式データスライサ
1203 固定スライスレベル方式データスライサ
1204 閾値作成回路
1205 カウンタ
1206 記憶回路
1207 レジスタデータ演算回路
1208 データスライサ方式切替信号
1209、1210、1211 スイッチ
1301 データスライサ
1302 浮動スライスレベル方式データスライサ
1303 固定スライスレベル方式データスライサ
1304 スライスレベル作成回路
1305 ID検出回路
1306 スイッチ
1501 データスライサ
1502 浮動スライスレベル方式データスライサ
1503 固定スライスレベル方式データスライサ
1504 初期閾値作成回路
1505 カウンタ回路(パケットヘッダー時間記憶部)
1506 AND回路
1507 スイッチ
1701 符号判定回路
1702 変化量判定回路
1703 NAND回路
1901 比較回路
1902 MIN,MAX値更新回路
1903 MIN,MAXデータ記憶回路
1904 閾値演算回路
1905 コンパレータ
2101 加算器回路
2102 振幅抑圧回路
2103 オフセット検出回路
2104 積分回路
2105 コンパレータ
Claims (11)
- パケットヘッダーとそれより後に送られるユーザーデータとを有するパケットデータを受信して得られた復調信号を2値化するデータスライサにおいて、
パケットヘッダーのデータに対してスライスレベル処理を行う、DC電圧の変動に追従する浮動スライスレベル方式のスライサ回路と、残りのパケットデータに対してスライスレベル処理を行う、DC電圧の変動に追従しない固定スライスレベル方式のスライサ回路とを備えたことを特徴とするデータスライサ。 - 固定スライス方式データスライス処理の初期閾値を決定する初期閾値作成回路を有し、
上記初期閾値作成回路は、上記固定スライスレベル方式のスライサ回路のスライスレベルの初期値を、パケットヘッダー中のデータの測定結果を元に作成することを特徴とする請求項1に記載のデータスライサ。 - 上記初期閾値作成回路は、パケットヘッダーにおける復調振幅のMAX電圧とMIN電圧の中点を閾値とすることを特徴とする請求項2に記載のデータスライサ。
- 上記初期閾値作成回路は、上記パケットヘッダーの最後尾にある、同一のデータが重畳されたデータであるIDデータが送られるIDデータ区間における復調信号を積分して得られた値を閾値とすることを特徴とする請求項2に記載のデータスライサ。
- 復調信号を格納するものであって、パケットヘッダーにおける全復調信号のデータ量を超えない量のデータを格納するシフトレジスタを備え、
上記初期閾値作成回路は、スライス方式を切り替える時点の前後において、上記シフトレジスタに格納された値を読み取り、このデータを元にして初期閾値を作成することを特徴とする請求項3または4に記載のデータスライサ。 - 復調信号が入力され、スライスレベルを作成する閾値作成回路と、
固定データ長ごとにおける、上記閾値作成回路により作成されたスライスレベルを格納するシフトレジスタとを備え、
上記初期閾値作成回路は、スライス方式を切り替える時点の前後において、上記シフトレジスタに格納された値を読み取り、このデータを元にして初期閾値を作成することを特徴とする請求項3または4に記載のデータスライサ。 - 上記パケットヘッダーの最後尾にある、同一のデータが重畳されたデータであるIDデータを検出するID検出回路を備え、
上記ID検出回路の出力に基づき、IDデータ検出直後のデータ以降のデータに対してはスライス方式を固定スライスレベル方式に切り替えて2値化を行うことを特徴とする請求項2に記載のデータスライサ。 - パケットヘッダーの初めから終わりまでを受信するのに要する時間であるパケットヘッダー受信時間を記憶するパケットヘッダー時間記憶部を備え、
パケットデータの受信開始から、上記パケットヘッダー時間記憶部に記憶されたパケットヘッダー受信時間だけ経過すると、スライス方式を固定スライスレベル方式に切り替えて2値化を行うことを特徴とする請求項2に記載のデータスライサ。 - 一定時間内における復調信号の変化量を検出する変化量検出回路と、
上記変化量検出回路により検出された復調信号の変化量の変化の傾きの正負の値を判定する符号判定回路とを備え、
上記符号判定回路により判定された正負の値に応じて復調信号を2値化することを特徴とする請求項1に記載のデータスライサ。 - MAX電圧より信号電圧が高くなった場合は、MAX電圧を、信号電圧と同じ電圧になるように更新し、MIN電圧を、MAX電圧から固定値を引いた値になるように更新し、
MIN電圧より信号電圧が下がった場合は、MIN電圧を信号電圧と同じ電圧になるように更新し、MAN電圧を、MIX電圧に上記固定値を加えた値になるように更新し、
閾値レベルをMAX電圧とMIN電圧の中間電圧と設定し、信号電圧と閾値レベルとを比較することにより2値化を行うことを特徴とする請求項1に記載のデータスライサ。 - 復調信号が入力され、その入力信号の低周波成分と高周波成分との振幅差を縮める振幅抑圧回路と、
上記振幅抑圧回路の出力信号の電圧が最大制限値より大きいまたは最小制限値より小さい場合に、それぞれ制限値を超えた分の電圧値だけ、上記振幅抑圧回路への入力信号を減少させるオフセットキャンセル部とを備え、
上記振幅抑圧回路の出力の正負の符号により2値化を行うことを特徴とする請求項1に記載のデータスライサ。
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