JP5962988B2 - 通信システム、それに用いられる送信器と受信器、及び通信方法 - Google Patents
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Description
送信対象のデータよりも伝送速度が低い第1の同期用ビット列を生成する低速ビット列生成部と、
前記データと伝送速度が同じ第2の同期用ビット列を生成するビット列生成部と、
前記第1の同期用ビット列、前記第2の同期用ビット列、及び前記データをフレーム化して変調することによりベースバンド信号を生成し、前記ベースバンド信号をアップコンバートしてRF信号に変換し、前記RF信号を無線送信する無線送信部と、
を有する送信器と、
前記無線送信部により無線送信されたRF信号を受信してダウンコンバートすることによりベースバンド信号を抽出する無線受信部と、
前記無線受信部により抽出されたベースバンド信号を検波する検波部と、
前記検波部により検波されたベースバンド信号中の前記第1の同期用ビット列を検出し、その検出結果に基づいて、前記ベースバンド信号中の前記第2の同期用ビット列が存在する範囲を予測する低速ビット列検出部と、
前記低速ビット列検出部による予測範囲内の前記ベースバンド信号と予め記憶している既知の前記第2の同期用ビット列との相関値を算出し、その算出された相関値に基づいてシンボル同期とフレーム同期とを確立する同期確立部と、を有する前記受信器と、
を備えたことを特徴とする。
送信対象のデータよりも伝送速度が低い前記第1の同期用ビット列を生成する低速ビット列生成ステップと、
前記データと伝送速度が同じ前記第2の同期用ビット列を生成するビット列生成ステップと、
前記第1の同期用ビット列、前記第2の同期用ビット列、及び前記データをフレーム化して変調することによりベースバンド信号を生成し、前記ベースバンド信号をアップコンバートしてRF信号に変換し、前記RF信号を無線送信する無線送信ステップと、
を有する送信ステップと、
前記無線送信ステップにより無線送信されたRF信号を受信してダウンコンバートすることによりベースバンド信号を抽出する無線受信ステップと、
前記無線受信ステップにより抽出されたベースバンド信号を検波する検波ステップと、
前記検波ステップにより検波されたベースバンド信号中の前記第1の同期用ビット列を検出し、その検出結果に基づいて、前記ベースバンド信号中の前記第2の同期用ビット列が存在する範囲を予測する低速ビット列検出ステップと、
前記低速ビット列検出ステップによる予測範囲内の前記ベースバンド信号と予め記憶している既知の前記第2の同期用ビット列との相関値を前記サンプリングタイミング毎に算出し、その算出された相関値に基づいてシンボル同期とフレーム同期とを確立する同期確立ステップと、
を有する受信ステップと、
を含むことを特徴とする。
(第1の変形例)
ところで、送信器2及び受信器3の使用環境に、障害物、又は通信信号を反射する反射物等が多く存在すると、マルチパスフェージングの影響により、受信器3の受信信号波形の歪みが大きくなる可能性が高く、同期精度が低下する虞がある。そこで、そのような影響を低減するため、使用環境に関係なく、ベースバンド信号のシンボル長を長くし、シンボル長に対する受信信号波形の歪みを相対的に小さくすることが考えられる。しかしながら、ただシンボル長を長くするだけでは伝送速度が遅くなってしまう。第1の変形例はこの問題を解決する構成を有する。
図18は、第2の変形例に係る通信システムの受信器3による受信信号、及びその受信信号とユニークワードU2のビット列との相関値を示す。本変形例において、ユニークワードU2は、疑似ランダム信号、例えば15ビットのM系列により構成される。M系列のビット数はこれに限定されない。送信器2の送信回路23は、ユニークワードU2であるM系列を連続して繰り返し送信し、例えば3回続けて送信する。連続送信されるM系列は互いに同じ信号である。受信器3の受信回路31は、M系列を連続して3回受信する。受信器3の記憶回路37bは、送信回路23から送信されるM系列と同一のM系列全体又はその一部をユニークワードU2として予め記憶しており、算出回路37cは、そのM系列と、受信回路31による受信信号のサンプル値列との相関値を算出する。
図20は、第3の変形例に係る通信システムの受信器3の構成を示す。その受信器3は、検波回路35により検波されたベースバンド信号の中から低速ユニークワードU1を抽出する狭帯域フィルタ39をさらに備える。低速ユニークワードU1は、ユニークワードU2及びデータD1に比べて、伝送速度が遅く、シンボル長が長いことから、周波数帯域幅が狭いので、狭帯域フィルタ39は、低速ユニークワードU1だけを抜き出せるように構成されている。詳しくは、狭帯域フィルタ39の通過帯域は、低速ユニークワードU1の周波数帯域幅以上の広さを持ち、ユニークワードU2及びデータD1が通過できるフィルタの通過帯域よりも狭い。低速ユニークワード検出回路36は、狭帯域フィルタ39を通過したベースバンド信号から低速ユニークワードU1を検出する。
図21は、第4の変形例に係る通信システムの受信器3の構成と、その受信器3中のベースバンド信号波形とを示す。その受信器3は、ADコンバータ32と同期回路33との間に挿入された正規化回路40(正規化部)をさらに有する。正規化回路40は、いわゆるノーマライザであって、ベースバンド信号の受信レベルを調整して正規化するものであり、低速ユニークワード検出回路36及び同期確立回路37に検波回路35を介して入力されるベースバンド信号を正規化する。正規化回路40は、正規化したベースバンド信号を同期確立回路37に送出し、それにより、同期確立回路37に入力されるベースバンド信号(以下、単に入力信号という)のレベルを一定化し、安定化させる。
図23は、第5の変形例に係る通信システムの同期確立回路37の構成を示す。その同期確立回路37は、同期確立回路37への入力信号、詳しくは、検波回路35により検波され同期確立回路37に入力されるベースバンド信号のサンプル値の移動平均値を算出する平均値算出回路37h(平均値算出部)をさらに有する。平均値算出回路37hは、入力信号の複数シンボルの範囲の移動平均値を求める。
図25は、第6の変形例に係る通信システムの送信器2から送信される信号を示す。送信器2は、フレームF1を定期的に送信する。各フレームF1には、低速ユニークワードU1及びユニークワードU2が含まれている。フレームF1のフレーム長は予め設定されている。
図29は、第7の変形例に係る通信システム1の構成を示す。本変形例において、送信器2は、フレームF1を定期的に送信する。各フレームF1には、低速ユニークワードU1及びユニークワードU2が含まれている。送信回路23は、データD1の終わりを示すデータエンド信号を、データD1に含めて送信する。データエンド信号は、例えば、データD1の末尾に配置される。
図33は、第8の変形例に係る通信システム1の構成を示し、図34は、その通信システム1の各受信器3A、3Bにおける低速ユニークワードU1の再検出停止期間を示す。本変形例の通信システム1には、上記実施形態の受信器3の構成に受信タイミング検出回路34b(受信タイミング検出部)を追加した2台の受信器3A、3Bが設けられている。本変形例において、上記の構成の受信器は、2台に限定されず、複数、設けられていればよい。
図37は、第9の変形例の通信システムにおける算出回路37cの相関値算出方法を示す。上記実施形態と同様に、算出回路37cは、検波回路35により検波されたサンプル値列とユニークワードU2とについて、時系列順で互いに同じ順番のサンプル値とビットの値とを乗算し、それらの乗算結果の総和を算出して相関値とする。ただし、算出回路37cは、その相関値の算出処理において、サンプル値とビットの値との乗算結果を、1つのレジスタを用いて累積加算する。具体的には、算出回路37cは、1番目同士の値の乗算結果を1つのレジスタに格納し、2番目同士の値の乗算結果については、それを、上記レジスタに格納された1番目の乗算結果に加算して、その加算結果を上記レジスタに格納する。算出回路37cは、このように、順に乗算結果を加算し、その加算結果を上記レジスタに格納する。ユニークワードU2は、図示されたビット数に限定されない。
2 送信器
21 低速ビット列生成回路(低速ビット列生成部)
22 ビット列生成回路(ビット列生成部)
23 送信回路(無線送信部)
3 受信器
31 受信回路(無線受信部)
32 ADコンバータ(サンプリング部)
34a データエンド検出回路(データエンド検出部)
34b 受信タイミング検出回路(受信タイミング検出部)
35 検波回路(検波部)
36 低速ビット列検出回路(低速ビット列検出部)
36g カウンタ
37 同期確立回路(同期確立部)
37h 平均値算出回路(平均値算出部)
39 狭帯域フィルタ
40 正規化回路(正規化部)
A1、A2 予測範囲
B1 ベースバンド信号
F1 フレーム
D1 データ
U1 低速ユニークワード(第1の同期用ビット列)
U2 ユニークワード(第2の同期用ビット列)
Claims (11)
- 送信対象のデータよりも伝送速度が低い第1の同期用ビット列を生成する低速ビット列生成部と、
前記データと伝送速度が同じ第2の同期用ビット列を生成するビット列生成部と、
前記第1の同期用ビット列、前記第2の同期用ビット列、及び前記データをフレーム化して変調することによりベースバンド信号を生成し、前記ベースバンド信号をアップコンバートしてRF信号に変換し、前記RF信号を無線送信する無線送信部と、
を有する送信器と、
前記無線送信部により無線送信されたRF信号を受信してダウンコンバートすることによりベースバンド信号を抽出する無線受信部と、
前記無線受信部により抽出されたベースバンド信号を検波する検波部と、
前記検波部により検波されたベースバンド信号中の前記第1の同期用ビット列を検出し、その検出結果に基づいて、前記ベースバンド信号中の前記第2の同期用ビット列が存在する範囲を予測する低速ビット列検出部と、
前記低速ビット列検出部による予測範囲内の前記ベースバンド信号と予め記憶している既知の前記第2の同期用ビット列との相関値を算出し、その算出された相関値に基づいてシンボル同期とフレーム同期とを確立する同期確立部と、を有する前記受信器と、
を備えたことを特徴とする通信システム。 - 前記送信器は、前記送信器及び前記受信器の使用環境におけるマルチパスフェージングについての情報を入力するための使用環境入力部をさらに有し、
前記無線送信部は、前記使用環境入力部により入力された情報に基づいて前記第1の同期用ビット列の伝送速度を切り替えることが可能な構成であることを特徴とする請求項1に記載の通信システム。 - 前記第2の同期用ビット列は、疑似ランダム信号により構成され、
前記無線送信部は、前記疑似ランダム信号を連続して繰り返し送信することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の通信システム。 - 前記受信器は、前記検波部により検波されたベースバンド信号の中から前記第1の同期用ビット列を抽出する狭帯域フィルタをさらに備え、
前記低速ビット列検出部は、前記狭帯域フィルタを通過した前記ベースバンド信号から前記第1の同期用ビット列を検出することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の通信システム。 - 前記受信器は、前記低速ビット列検出部及び前記同期確立部に入力されるベースバンド信号のレベルを正規化する正規化部をさらに有することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の通信システム。
- 前記同期確立部は、前記同期確立部に入力されるベースバンド信号の移動平均値を算出する平均値算出部を有し、前記相関値が、前記平均値算出部により算出された移動平均値に基づいて設定された閾値以上であれば、その相関値のサンプリングタイミングをシンボル同期タイミングに設定し、該相関値が設定閾値以上となったタイミングをフレーム同期タイミングに設定することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の通信システム。
- 前記無線送信部は、前記第1の同期用ビット列及び前記第2の同期用ビット列を含むフレームを定期的に送信し、
前記低速ビット列検出部は、前記第2の同期用ビット列の検出時からの経過時間をカウントするカウンタを有し、前記カウンタによるカウント時間が、前記第2の同期用ビット列の検出時から次の前記第1の同期用ビット列が入力され始める時までの既知期間以内である間には、前記第1の同期用ビット列の再検出動作を停止することを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の通信システム。 - 前記無線送信部は、前記データの終わりを示すデータエンド信号を送信し、
前記受信器は、前記検波部により検波されたベースバンド信号の中から前記データエンド信号を検出することにより前記データの終了タイミングを検知するデータエンド検出部をさらに有し、
前記低速ビット列検出部は、前記第2の同期用ビット列の検出時から、前記データエンド検出部により検知された前記データの終了タイミングまで、前記第1の同期用ビット列の再検出動作を停止することを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の通信システム。 - 前記受信器は、前記通信システム内に、複数、設けられており、
前記無線送信部は、前記複数の受信器に、受信器毎に異なる次の信号送信タイミングを示すポーリング信号を送信し、
前記複数の受信器の各々は、前記無線送信部により送信され前記無線受信部により受信されるポーリング信号に基づき、次の信号受信タイミングを検出する受信タイミング検出部を有し、
前記低速ビット列検出部は、前記無線受信部が前記ポーリング信号を受信し終えた時から、前記受信タイミング検出部により検出された次の信号受信タイミングまで、前記第1の同期用ビット列の再検出動作を停止することを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の通信システム。 - 前記受信器は、前記無線受信部により受信されたベースバンド信号をサンプリングするサンプリング部をさらに有し、
前記検波部は、前記サンプリング部によりサンプリングされたベースバンド信号のサンプル値列を検波し、
前記同期確立部は、前記相関値の算出処理において、前記検波部により検波されたサンプル値列と前記第2の同期用ビット列とについて、時系列順で互いに同じ順番のサンプル値とビットの値とを乗算し、それらの乗算結果を、1つのレジスタを用いて累積加算することを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれか一項に記載の通信システム。 - 送信対象のデータよりも伝送速度が低い前記第1の同期用ビット列を生成する低速ビット列生成ステップと、
前記データと伝送速度が同じ前記第2の同期用ビット列を生成するビット列生成ステップと、
前記第1の同期用ビット列、前記第2の同期用ビット列、及び前記データをフレーム化して変調することによりベースバンド信号を生成し、前記ベースバンド信号をアップコンバートしてRF信号に変換し、前記RF信号を無線送信する無線送信ステップと、
を有する送信ステップと、
前記無線送信ステップにより無線送信されたRF信号を受信してダウンコンバートすることによりベースバンド信号を抽出する無線受信ステップと、
前記無線受信ステップにより抽出されたベースバンド信号を検波する検波ステップと、
前記検波ステップにより検波されたベースバンド信号中の前記第1の同期用ビット列を検出し、その検出結果に基づいて、前記ベースバンド信号中の前記第2の同期用ビット列が存在する範囲を予測する低速ビット列検出ステップと、
前記低速ビット列検出ステップによる予測範囲内の前記ベースバンド信号と予め記憶している既知の前記第2の同期用ビット列との相関値を前記サンプリングタイミング毎に算出し、その算出された相関値に基づいてシンボル同期とフレーム同期とを確立する同期確立ステップと、
を有する受信ステップと、
を含むことを特徴とする通信方法。
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