バースト復調器
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばオフセットＱＰＳＫ変調されたバースト信号を受信復調するバースト復調器に関し、特に、無変調信号（ＣＷ信号）及びビットタイミングリカバリ信号（ＢＴＲ信号）から構成されるプリアンブル信号を受信して搬送波再生及びビットタイミング再生を実行するバースト復調器に関する。
【０００２】
【従来の技術】オフセットＱＰＳＫ変調されたバースト信号を送信する際には、例えば、ＣＷ信号及びＢＴＲ信号を含むプリアンブル信号を送信すべきバースト信号に付加する。受信側では、バースト信号の到来をプリアンブル信号、特にＣＷ信号の到来として検出し（バースト検出）、このＣＷ信号から搬送波を再生する。搬送波が再生されると、受信側の直交検波器等において使用する局部発振周波数が再生結果に応じて補正される。受信側では、さらに、ＢＴＲ信号の到来タイミング（ＢＴＲ位置）を検出し、送信側クロックに対する受信側クロック（直交検波器の出力をＡ／Ｄ変換するためのクロック）のタイミングのずれを補償する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】これら搬送周波数オフセット推定やクロックタイミング推定に関する処理は、プリアンブル信号を受信している間の短い時間で終了させなければならない。搬送周波数オフセットをプリアンブル期間で終了させるためには、数十乃至数百の周波数点についてＤＦＴ（離散フーリエ変換）等によりパワーを求める処理を行わねばならず、大規模なハードウエアが必要となる。また、クロックタイミング推定をプリアンブル期間で終了させるためには、シンボルレートの十数倍の速度での高速サンプリングを行わねばならず、消費電力の増大や回路構成の困難化を招いていた。
【０００４】本発明は、このような問題点を解決することを課題としてなされたものであり、パワーを検出する周波数点を更新していくことにより、数十乃至数百の周波数点についてパワーを求めることなく搬送周波数オフセットを推定可能にし、ひいてはハードウエア規模を縮小することを目的とする。本発明は、また、ＢＴＲ信号の仕様に着目して粗推定及びしきい値判定を実行することにより、高速サンプリングを行うことなくクロックタイミングを推定可能にし、ひいては消費電力の低減等を実現することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成するために、本発明のクロックタイミングずれ時間推定方法は、バースト送信された位相変調信号にプリアンブル信号として付加されておりその値が所定の規則に従い送信側クロックに同期して交番的に変化するＢＴＲ信号の到来を検出するステップと、受信側クロックに同期したタイミングにて、１シンボル間隔におけるＢＴＲ信号値の変化を示す複数のパワー指標値及び当該複数のパワー指標値の大小関係を示す大小関係指標値を求めるステップと、ＢＴＲ信号の値が変化するタイミングを上記パワー指標値同士の比較により粗推定するステップと、送信側クロックに対する受信側クロックのずれを、粗推定により得られたタイミング及び上記大小関係指標値に基づき求めるステップと、を有することを特徴とする。
【０００６】また、本発明のバースト復調器は、プリアンブル信号としてＣＷ信号及びこれに続くＢＴＲ信号を含みバースト送信される位相変調信号を、受信復調するバースト復調器において、ローカル信号を用いて受信信号を直交検波する手段と、受信側クロックをサンプリングクロックとして使用しながら、直交検波された受信信号をサンプリングし復調データとして出力する手段と、搬送波が採り得る周波数が属する周波数範囲を分割して得られる複数の帯域それぞれについて信号パワーを計算し、計算した信号パワーが所定条件を満たした場合にバースト信号が到来したと判定する手段と、受信信号値の挙動に基づき、検出したバースト信号がＣＷ信号であるか否かを判定する手段と、ＣＷ信号であるとの判定に応じ、搬送波に対するローカル信号の周波数オフセットを推定し、その結果に基づき、搬送波の周波数と一致するようローカル信号の周波数を制御する手段と、本発明のクロックタイミングずれ時間推定方法を実行し、その結果に基づき、送信側クロックと一致するよう受信側クロックのタイミングを制御する手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】そして、本発明のバースト復調器は、更に、搬送波に対するローカル信号の周波数オフセットを推定しその結果に基づきローカル信号の周波数を制御する手段が、搬送波が採り得る周波数が属する周波数範囲内に初期設定されている複数の周波数点各々における信号パワーを、無変調信号の到来検出に応じ求め、求めた信号パワーが最大となる周波数点を選択し、選択した周波数点が含まれかつそれまでより狭い周波数範囲内に、信号パワーを求めるべき複数の周波数点をそれまでより狭い間隔で設定する動作を、周波数点の間隔が所定の周波数精度に相当する間隔になるまで繰り返し、この繰り返しを終えた時点で最大の信号パワーが求められた周波数点を、搬送波の周波数と判定することを特徴とする。
【０００８】
【作用】本発明のクロックタイミングずれ時間推定方法においては、まず、ＢＴＲ信号の到来が検出される。次に、１シンボル間隔中にＢＴＲ信号の（各成分の）値がどの程度変化したかを示す複数のパワー指標値と、これら複数のパワー指標値の大小関係を示す大小関係指標値が、受信側クロックに同期したタイミングにて求められる。ＢＴＲ信号は、所定の規則に従いその値が送信側クロックに同期して交番的に変化する信号であるから、当該ＢＴＲ信号の値が変化するタイミングは、パワー指標値同士の比較により粗推定することができる。さらに、大小関係指標値を用いることによりＢＴＲ信号の（各成分の）値がどのような相互関係にあるかを知ることができるから、大小関係指標値に関ししきい値判定等の処理を実行し、その結果に基づき粗推定結果を補正することにより、送信側クロックに対する受信側クロックのずれをより高い精度で知ることができる。その結果得られるタイミングずれに応じて受信側クロックのタイミングを補正することにより、送信側クロックに対する受信側クロックのタイミングずれを補償することができる。また、この方法を実行するに当たって必要となるサンプリングレートは、高々、１シンボル間隔中にＢＴＲ信号の（各成分の）値がどの程度変化したかを知ることができる程度のレート、例えばシンボル速度の２倍程度で済むから、シンボル速度の十数倍といった高速サンプリングを行うことなく、クロックタイミングを推定でき、ひいては消費電力の低減等を実現できる。
【０００９】本発明のバースト復調器においては、まず、受信信号が直交検波され、直交検波された受信信号がサンプリングされ、その結果が復調データとして出力される。次に、搬送波が採り得る周波数が属する周波数範囲を帯域分割して信号パワーを求める処理が実行される。求めた信号パワーが所定条件を満たした場合、例えば所定のしきい値を越えた場合、バースト信号が到来したと判定される。バースト信号到来検出後、上述の周波数オフセット推定やクロックタイミングずれ時間推定が実行され、その結果に応じてローカル信号の周波数や受信側クロックのタイミングが制御される。但し、バースト信号として検出されたのが振幅の大きなノイズであったりあるいはプリアンブル信号が欠落した変調信号であった場合に対処すべく、これら周波数オフセット推定やクロックタイミングずれ時間推定は、検出したバースト信号がＣＷ信号である場合にのみ実行される。従って、このバースト復調器においては、上述の作用が発生する他、ノイズや変調信号がバースト信号として検出されることに伴う誤動作が好適に防止される。
【００１０】そして、本発明のバースト復調器においては、周波数オフセットの推定を、好ましくは次のような方法に従い行う。まず、搬送波が採り得る周波数が属する周波数範囲内に複数の周波数点を初期設定しておく。その上で、これら複数の周波数点各々における信号パワーを無変調信号の到来検出に応じ求め、求めた信号パワーが最大となる周波数点を選択する。選択した周波数点は、他の周波数点に比べ、搬送波の周波数に近いとみなすことができる。更に、選択した周波数点が含まれかつそれまでより狭い周波数範囲内に、信号パワーを求めるべき複数の周波数点をそれまでより狭い間隔で設定する。これら、信号パワーの導出から周波数点の設定に至る動作を、周波数点の間隔が所定の周波数精度に相当する間隔になるまで繰り返す。そして、この繰り返しを終えた時点で最大の信号パワーが求められた周波数点は、搬送波の周波数であると推定できる。従って、本発明においては、搬送周波数が採り得る全ての周波数範囲について信号パワーを計算する場合に比べ、信号パワーを計算する周波数点数を少なくすることができ、ハードウエア規模を縮小できる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例について図面に基づき説明する。
【００１２】図１には、本発明の一実施例に係るバースト復調器の構成が示されている。この図に示される復調器は、バースト送信されるオフセットＱＰＳＫ変調波を受信し復調する復調器である。
【００１３】この図のバースト復調器は、ローカル発振器９から供給されるローカル信号を使用して入力信号を直交検波する直交検波器１を備えている。直交検波器１の出力は、アナログディジタル（Ａ／Ｄ）変換器２によりサンプリングされ、後段の各回路に供給される。なお、各回路の入力部分に設けられている後述の遅延検波器は共用できる。サンプリングクロックは、シンボル周波数の倍の周波数を有しているから、１シンボル期間中に２個のサンプルデータが得られる。以下の説明では、そのうち最初に得られるデータをｅｖｅｎデータ、その次に得られるデータをｏｄｄデータと呼ぶこととする。
【００１４】バースト信号が到来している場合、Ａ／Ｄ変換器２からは、復調結果が得られる。バースト信号は、例えば、図２に示されるような構成を有している。この図においては、ユニークワード（ＵＷ）やデータの送信に先立ち、ＣＷ信号及びＢＴＲ信号から構成されるプリアンブル信号が送信されている。
【００１５】Ａ／Ｄ変換器２の出力は、図示しない回路に供給される他、ローカル信号の周波数制御やサンプリングクロックのタイミング制御のため、バースト検出部３に供給される。バースト検出部３は、図３に示されるように、それぞれ異なる周波数帯域に割り当てられたＮ個（Ｎ：２以上の整数）のバンドパワー計算・比較器１１から構成されている。Ｎ個のバンドパワー計算・比較器１１に周波数帯域を割り当てる際には、まず、直交検波器１に入力される信号の搬送波周波数がどの程度オフセットし得るかを想定し、想定した周波数オフセットの範囲をＮ個に帯域分割し、分割により得られた個別の周波数帯域を各バンドパワー計算・比較器１１に割り当てるようにする。
【００１６】各バンドパワー計算・比較器１１は、図４に示されるように、複素乗算器２１、移動平均加算器２２、パワー計算器２３及び比較器２４から構成されている。複素乗算器２１は、割り当てられている周波数帯域が直流近傍に周波数シフトするよう、Ａ／Ｄ変換部２から供給される信号を複素回転させる。移動平均加算器２２は、周波数シフト後の信号をＭサンプル（Ｍ：２以上の整数）に亘って移動平均し、これにより高域ノイズ等を除去する。パワー計算器２３は、移動平均値を二乗することにより、割り当てられている周波数帯域に存在する信号電力（バンドパワー）を求める。比較器２４は、このバンドパワーを所定のしきい値と比較することにより、バンドパワーが所定値以上に大きくなった否かを判定し、判定が成立した場合にバースト検出信号を出力する。
【００１７】Ｎ個設けられているバンドパワー計算・比較器１１のうち少なくとも１個によりバースト検出信号が出力された場合には、バースト信号が到来したと見なす。そのため、比較器２４において使用するしきい値には、予め、ノイズのみが直交検波器１に入力されている状態でのバンドパワー値に定数ｇを乗じた値を設定しておく。なお、通常は、変調波に先立ちＣＷ信号が到来するためＣＷ信号の到来によりバースト検出信号が発生するが、プリアンブル欠落時には変調波の到来によりバースト検出信号が発生する。また、バースト検出信号を出力しているバンドパワー計算・比較器１１が１個しかないときにはバースト信号が到来したとは見なさない、という検出論理を付加してもよい。
【００１８】図１に示されるように、バースト検出部３の後段には、ＣＷ判定部４及びバッファメモリ５が設けられている。ＣＷ判定部４は、バースト検出部３により到来が検出されたバースト信号がＣＷ信号であるか否かを判定する。ＣＷ判定部４を設けＣＷ信号の到来時にのみ周波数オフセット推定等を実行させることにより、変調波や大きな振幅のノイズがバースト信号として検出された場合であっても、後の処理における誤推定を防止することができる。また、バッファメモリ５は、後段の周波数オフセット推定部６が好適に処理を実行できるよう、ＣＷ判定の間例えばＲシンボルに亘ってデータを記憶する（Ｒ：２以上の整数）。このバッファメモリ５を使用することにより、短時間しか継続しないプリアンブル信号到来期間を、有効活用することができる。
【００１９】図５には、ＣＷ判定部４の構成が示されている。この図に示されるように、ＣＷ判定部４は遅延検波器３１を有している。遅延検波器３１は、Ａ／Ｄ変換器２により得られるサンプリング結果を遅延検波し、その結果のうちｅｖｅｎデータのＩチャネル（同相成分）遅延検波値ｅＩを累積加算器３２及びパワー計算器３６に供給し、ｏｄｄデータのＩチャネル（同相成分）遅延検波値ｏＩを累積加算器３４及びパワー計算器３６に供給する。
【００２０】累積加算器３２はｅＩをｍサンプルに亘って累積加算する。累積加算器３４はｏＩをｍサンプルに亘って累積加算する。ｍサンプルに亘る累積加算をΣｍで表すこととすると、累積加算器３２により得られるのはΣｍｅＩであり、累積加算器３４により得られるのはΣｍｏＩである。パワー計算器３３はΣｍｅＩを二乗することにより（ΣｍｅＩ）２を求め、パワー計算器３５はΣｍｏＩを二乗することにより（ΣｍｏＩ）２を求める。比較器３８に対しては、両者の和（ΣｍｅＩ）２＋（ΣｍｏＩ）２を示す比較器入力信号３９が供給される。遅延検波値ｅＩ及びｏＩは、ＣＷ信号到来時には正の値に偏る傾向を見せるのに対し、変調波やノイズの到来時にはランダムに推移する傾向を見せるため、比較器入力信号３９の値（ΣｍｅＩ）２＋（ΣｍｏＩ）２は、ＣＷ信号到来時には大きな値となる。
【００２１】一方、パワー計算器３６は、１シンボル周期に亘るＩチャネル値の遅延検波値のパワーｅＩ２＋ｏＩ２を求める。累積加算器３７は、ｅＩ２＋ｏＩ２をｍサンプルに亘って累積加算し、得られた累積加算値Σｍ（ｅＩ２＋ｏＩ２）を示す比較器入力信号４０を比較器３８に供給する。ｅＩ２＋ｏＩ２の値は、到来した信号がＣＷ信号であるか否かに依存しない。
【００２２】従って、ＣＷ信号の到来に応じてバースト検出信号が発生した場合には、比較器入力信号４０に対し比較器入力信号３９が比較的大きくなり、逆に、ＣＷ信号の到来ではなく例えば変調波や振幅の大きなノイズの到来に応じてバースト検出信号が発生した場合には、比較器入力信号４０の値が比較器入力信号３９の値より大きくなる。そのため、比較器３８では、予め定められているスケーリングファクタα，βを用いて、β・｜（ΣｍｅＩ）２＋（ΣｍｏＩ）２−α・Σｍ（ｅＩ２＋ｏＩ２）｜が計算され、その結果が（ΣｍｅＩ）２＋（ΣｍｏＩ）２より小さければ、到来している信号がＣＷ信号であると判定する。ＣＷ信号であると判定した場合、比較器３８は、ＣＷ識別信号を出力する。
【００２３】ＣＷ識別信号が出力されると、これに応じ、バッファメモリ５上のＲシンボル分のデータが、図１R>１に示される周波数オフセット推定部６に入力される。周波数オフセット推定部６は、想定した周波数オフセットの範囲に亘って粗くかつ均等な周波数間隔Ｗにて、ｄ個（ｄ：２以上の整数）の周波数点（図６参照）を設定し、設定された周波数点について、入力したデータにＤＦＴ処理を施し、その結果最大のパワーが得られた周波数点Ｆ（０）を検出する。周波数オフセット推定部６は、最大パワーが得られた周波数点Ｆ（０）を中心に、ＤＦＴに係る周波数点を設定する周波数範囲を狭めた上で、同様の処理を実行する。例えば、パワーを演算済の周波数点Ｆ（０）の他、Ｆ（０）−Ｗ／２及びＦ（０）＋Ｗ／２の２点を加えた合計３個の周波数点を設定し、設定された周波数点について、入力したデータにＤＦＴ処理を施し、その結果最大のパワーが得られた周波数点Ｆ（１）を検出する。これを、所定の周波数精度が得られるまで繰り返すことにより、最大パワーを有する周波数、すなわち周波数オフセットを精細に推定することができる。また、Ｆ（０）、Ｆ（０）−Ｗ／２及びＦ（０）＋Ｗ／２の３点についてパワーを求めるようにしているため、ハードウエア規模を最小限にとどめることができる。なお、本発明はこのような設定点数及び間隔に限定されるものではない。周波数オフセット推定部６は、このようにして得られた周波数オフセットをローカル発振器９にフィードバックする。ローカル発振器９の発振周波数は、これに応じ、搬送波周波数と一致するよう修正される。
【００２４】周波数オフセット推定部６の後段に設けられているＢＴＲ位置検出部７は、ＣＷ信号とＢＴＲ信号の境界、すなわちＢＴＲ信号の開始タイミングを検出し、これによりＢＴＲ位相推定部８の処理開始タイミングを決定する。ここではオフセットＱＰＳＫを想定しているため、ＢＴＲ信号は、図７に示されるように、信号位置（Ｉ，Ｑ）＝（−１，１）と信号位置（Ｉ，Ｑ）＝（−１，−１）とを１シンボルおきに交互に採る信号とする。
【００２５】図８には、ＢＴＲ位置検出部７の構成が示されている。この図のＢＴＲ位置検出部７は、ｅｖｅｎデータ及びｏｄｄデータについて遅延検波を実行する遅延検波器４１を有している。遅延検波器４１の遅延検波出力のうちｅＩは移動平均加算器４２に、ｏＩは移動平均加算器４４に、それぞれ供給される。遅延検波器４１の遅延検波出力のうちｅｖｅｎデータのＱチャネル信号出力ｅＱは移動平均加算器４６に、ｏｄｄデータのＱチャネル信号出力ｏＱは移動平均加算器４８に、１シンボル毎に−１倍された上で、それぞれ供給される。移動平均加算器４２、４４、４６及び４８は、供給される信号をｋサンプル（ｋ：２以上の整数）に亘り移動平均し、高域等のノイズを除去する。
【００２６】パワー計算器４３、４５、４７及び４９は、対応する移動平均加算器４２、４４、４６又は４８により得られる移動平均値を二乗することにより、ｏｄｄ，ｅｖｅｎの別及びＩチャネル、Ｑチャネルの別毎に、パワーを求める。後段の比較器５０に入力される比較器入力信号５１は、パワー計算器４３による計算の結果とパワー計算器４５による計算の結果とを加算した値であり、（ΣｋｅＩ）２＋（ΣｋｏＩ）２を表している。比較器５０に入力されるもう１個の比較器入力信号５２は、パワー計算器４７による計算の結果とパワー計算器４９による計算の結果とを加算した値であり、（Σｋ（−１）ｋｅＱ）２＋（Σｋ（−１）ｋｏＱ）２を表している。
【００２７】従って、比較器入力信号５１はＣＷ信号到来時に大きな値を採り、比較器入力信号５２はＢＴＲ信号到来時に大きな値を採る。後者は、ＢＴＲ信号到来時のＱチャネル信号振幅が２シンボルを１周期とする正弦波振幅となることによる。比較器５０は、比較器入力信号５１と５２の比較によって、ＣＷ信号からＢＴＲ信号への移行を検出する。より詳細には、比較器５０は、所定のスケーリングファクタγを用いてスケーリングした上で、
【数１】γ｛（Σｋ（−１）ｋｅＱ）２＋（Σｋ（−１）ｋｏＱ）２｝＞（ΣｋｅＩ）２＋（ΣｋｏＩ）２が成立するに至った時点で、ＢＴＲ検出信号をＢＴＲ位相推定部８に出力する。
【００２８】図９には、ＢＴＲ位相推定部８の構成が示されている。ＢＴＲ位相推定部８は、ｅｖｅｎデータ及びｏｄｄデータ双方を遅延検波する遅延検波器６１を備えている。遅延検波器６１は１シンボルおきに−１を乗じた上で、ｅＱを累積加算器６２に、ｅＱ＋ｏＱを累積加算器６４に、ｏＱを累積加算器６６に、ｏＱ−ｅＱを累積加算器６８に、それぞれ供給する。累積加算器６２、６４、６６及び６８は、供給される信号をｂサンプル（ｂ：２以上の整数）に亘って累積加算する。得られた累積加算値は、対応するパワー計算器６３、６５、６７又は６９により二乗される。その結果は、パワー計算器６３及び６７の出力についてはそのまま、パワー計算器６５及び６９の出力については１／２が乗ぜられた上で、比較器入力信号７１〜７４として比較器７０に入力される。
【００２９】従って、比較器入力信号７１の値Ｒ１は｛Σｊ（−１）ｊｅＱ｝２となり、比較器入力信号７２の値Ｒ２は｛Σｊ（−１）ｊ（ｅＱ＋ｏＱ）｝２／２となり、比較器入力信号７３の値Ｒ３は｛Σｊ（−１）ｊｏＱ｝２となり、比較器入力信号７４の値Ｒ４は｛Σｊ（−１）ｊ（ｏＱ−ｅＱ）｝２／２となる。ＢＴＲ信号を遅延検波した場合Ｑチャネル信号振幅は正弦波となるから、ＢＴＲ位相（１シンボル間隔を３６０゜として位相値で表したＢＴＲ信号到来タイミング。すなわち送信側で使用しているサンプリングクロックのタイミング）に対し、Ｒ１〜Ｒ４は、図１０に示されるような傾向で変化する。この図から明らかなように、Ｒ１は０゜で、Ｒ２は９０゜で、Ｒ３は１８０゜で、Ｒ４は２７０゜で、それぞれ最大となる。Ｒ１〜Ｒ４がこのような挙動を有しているため、ＢＴＲ位相は、比較器入力信号７１〜７４のうち最大の値を有しているのはどれか及びその次に大きな値を有しているのはどれかを検出することにより、ＢＴＲ位相を粗推定することができる。すなわち、表１に示されているように、ＢＴＲ位相を±４５゜という粗い精度で推定することができる。比較器７０は、このような粗推定を実行する。
【００３０】
【表１】
このようにしてＢＴＲ位相の粗推定（クロック粗推定）を実行した後、比較器７０は、粗推定した結果をしきい値判定することにより、推定精度を±４５゜から±２２．５゜に向上させ、その結果をクロックタイミングずれ時間としてＡ／Ｄ変換器２にフィードバックし、送信側と一致するようサンプリングクロックのタイミングを補正させる。
【００３１】比較器７０は、具体的にはまずＲ１〜Ｒ４のうち最も大きな値Ｒｍａｘとその次に大きな値Ｒ２ｎｄの差分の絶対値
【数２】Ｓ１＝｜Ｒｍａｘ−Ｒ２ｎｄ｜と、Ｒ２ｎｄとその次に大きな値Ｒ３ｒｄの差分の絶対値
【数３】Ｓ２＝｜Ｒ２ｎｄ−Ｒ３ｒｄ｜を求める。これらの差分絶対値Ｓ１及びＳ２は、図１１に示されるように、いずれも９０゜毎に０となる。また、Ｓ１が０となるのは４５゜、１３５゜、２２５゜、３１５゜であるのに対し、Ｓ２が０となるのは０゜、９０゜、１８０゜、２７０゜である。従って、Ｓ１及びＳ２のいずれかが小さな値を採る場合にはＢＴＲ位相は４５゜の整数倍付近の値を有していると見なすことができる。比較器７０は、この点に着目し、Ｓ１及びＳ２をそれぞれしきい値判定する。しきい値としては、Ｒ１〜Ｒ４が等位相間隔の正弦波であるため定数となる値
【数４】ＲＴ＝Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４に定数Ｃ１，Ｃ２を乗じた値Ｃ１・ＲＴ，Ｃ２・ＲＴを用いる。比較器７０は、このしきい値判定の結果に応じて粗推定の結果を補正する。例えば、粗推定の結果ＢＴＲ位相が６７．５゜とされている場合に、しきい値判定の結果としてＳ１＜Ｃ１・ＲＴかつＳ２＞Ｃ２・ＲＴが得られたとすると、ＢＴＲ位相は実際には６７．５゜より低い値であると認められるため、比較器７０はこれに−２２．５゜の補正を施した値である４５゜を、クロックタイミングずれ時間として出力する。このように、しきい値判定の結果に応じて適宜＋２２．５゜又は−２２．５゜の補正を施すことにより、推定精度を高めることができる。
【００３２】なお、上述の構成では各部材にて遅延検波、累積加算、移動平均、パワー計算その他の処理を実行しているが、これらの処理を実行するためのハードウエア又はソフトウエアは、可能な限り共用化する方がよい。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のクロックタイミングずれ時間推定方法によれば、ＢＴＲ信号の到来が検出された場合に、１シンボル間隔中にＢＴＲ信号の（各成分の）値がどの程度変化したかを示す複数のパワー指標値及びこれら複数のパワー指標値の大小関係を示す大小関係指標値を受信側クロックに同期したタイミングにて求め、ＢＴＲ信号の値が変化するタイミングをパワー指標値同士の比較により粗推定し、大小関係指標値を用い粗推定結果を補正し送信側クロックに対する受信側クロックのずれをより高い精度で求めるようにしたため、高々、１シンボル間隔中にＢＴＲ信号の（各成分の）値がどの程度変化したかを知ることができる程度のサンプリングレート、例えばシンボル速度の２倍程度のレートにて、サンプリングを行うのみでよくなり、消費電力の低減等を実現できる。
【００３４】また、本発明のバースト復調器によれば、上述の効果を得ることができ、また、ノイズや変調信号がバースト信号として検出されることに伴う誤動作を好適に防止できる。
【００３５】そして、本発明のバースト復調器によれば、搬送波が採り得る周波数が属する周波数範囲内に信号パワーを求めるべき複数の周波数点を所定間隔で初期設定し、ＣＷ信号の到来が検出された後各周波数点における信号パワーを求め、最大信号パワーが得られた周波数点が含まれかつそれまでより狭い周波数範囲内に信号パワーを求めるべき複数の周波数点をそれまでより狭い間隔で設定して、所定の周波数精度が得られるまで同様の処理を繰り返すようにしたため、搬送周波数が採り得る全ての周波数範囲について信号パワーを計算する場合に比べ、信号パワーを計算する周波数点を少なくすることができる。これにより、ハードウエア規模を縮小できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例に係るバースト復調器の構成を示すブロック図である。
【図２】 バースト信号の一例構成を示す図である。
【図３】 バースト検出部の一例構成を示すブロック図である。
【図４】 バンドパワー計算・比較器の一例構成を示すブロック図である。
【図５】 ＣＷ判定部の一例構成を示すブロック図である。
【図６】 ＤＦＴによりパワーを計算する周波数点の配置を示す図である。
【図７】 オフセットＱＰＳＫ変調されたＢＴＲ信号の変調ベクトルの軌跡を示す図である。
【図８】 ＢＴＲ位置検出部の一例構成を示すブロック図である。
【図９】 ＢＴＲ位相推定部の一例構成を示すブロック図である。
【図１０】 １シンボルをＢＴＲ位相３６０゜とした場合のＢＴＲ位相に対する比較器入力信号の挙動を示す図である。
【図１１】 ＢＴＲ位相に対する差分絶対値の挙動を示す図である。
【符号の説明】
１ 直交検波器、２ アナログディジタル変換器、３ バースト検出部、４ＣＷ判定部、５ バッファメモリ、６ 周波数オフセット推定部、７ ＢＴＲ位置検出部、８ ＢＴＲ位相推定部、９ ローカル発振器、１１ バンドパワー計算・比較器、２１ 複素乗算器、２２、４２、４４、４６、４８ 移動平均加算器、２３、３３、３５、３６、４３、４５、４７、４９、６３、６５、６７、６９ パワー計算器、２４、３８、５０、７０ 比較器、３１、４１、６１ 遅延検波器、３２、３４、３７、６２、６４、６６、６８ 累積加算器、３９、４０、５１、５２、７１〜７４ 比較器入力信号。
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばオフセットＱＰＳＫ変調されたバースト信号を受信復調するバースト復調器に関し、特に、無変調信号（ＣＷ信号）及びビットタイミングリカバリ信号（ＢＴＲ信号）から構成されるプリアンブル信号を受信して搬送波再生及びビットタイミング再生を実行するバースト復調器に関する。
【０００２】
【従来の技術】オフセットＱＰＳＫ変調されたバースト信号を送信する際には、例えば、ＣＷ信号及びＢＴＲ信号を含むプリアンブル信号を送信すべきバースト信号に付加する。受信側では、バースト信号の到来をプリアンブル信号、特にＣＷ信号の到来として検出し（バースト検出）、このＣＷ信号から搬送波を再生する。搬送波が再生されると、受信側の直交検波器等において使用する局部発振周波数が再生結果に応じて補正される。受信側では、さらに、ＢＴＲ信号の到来タイミング（ＢＴＲ位置）を検出し、送信側クロックに対する受信側クロック（直交検波器の出力をＡ／Ｄ変換するためのクロック）のタイミングのずれを補償する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】これら搬送周波数オフセット推定やクロックタイミング推定に関する処理は、プリアンブル信号を受信している間の短い時間で終了させなければならない。搬送周波数オフセットをプリアンブル期間で終了させるためには、数十乃至数百の周波数点についてＤＦＴ（離散フーリエ変換）等によりパワーを求める処理を行わねばならず、大規模なハードウエアが必要となる。また、クロックタイミング推定をプリアンブル期間で終了させるためには、シンボルレートの十数倍の速度での高速サンプリングを行わねばならず、消費電力の増大や回路構成の困難化を招いていた。
【０００４】本発明は、このような問題点を解決することを課題としてなされたものであり、パワーを検出する周波数点を更新していくことにより、数十乃至数百の周波数点についてパワーを求めることなく搬送周波数オフセットを推定可能にし、ひいてはハードウエア規模を縮小することを目的とする。本発明は、また、ＢＴＲ信号の仕様に着目して粗推定及びしきい値判定を実行することにより、高速サンプリングを行うことなくクロックタイミングを推定可能にし、ひいては消費電力の低減等を実現することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成するために、本発明のクロックタイミングずれ時間推定方法は、バースト送信された位相変調信号にプリアンブル信号として付加されておりその値が所定の規則に従い送信側クロックに同期して交番的に変化するＢＴＲ信号の到来を検出するステップと、受信側クロックに同期したタイミングにて、１シンボル間隔におけるＢＴＲ信号値の変化を示す複数のパワー指標値及び当該複数のパワー指標値の大小関係を示す大小関係指標値を求めるステップと、ＢＴＲ信号の値が変化するタイミングを上記パワー指標値同士の比較により粗推定するステップと、送信側クロックに対する受信側クロックのずれを、粗推定により得られたタイミング及び上記大小関係指標値に基づき求めるステップと、を有することを特徴とする。
【０００６】また、本発明のバースト復調器は、プリアンブル信号としてＣＷ信号及びこれに続くＢＴＲ信号を含みバースト送信される位相変調信号を、受信復調するバースト復調器において、ローカル信号を用いて受信信号を直交検波する手段と、受信側クロックをサンプリングクロックとして使用しながら、直交検波された受信信号をサンプリングし復調データとして出力する手段と、搬送波が採り得る周波数が属する周波数範囲を分割して得られる複数の帯域それぞれについて信号パワーを計算し、計算した信号パワーが所定条件を満たした場合にバースト信号が到来したと判定する手段と、受信信号値の挙動に基づき、検出したバースト信号がＣＷ信号であるか否かを判定する手段と、ＣＷ信号であるとの判定に応じ、搬送波に対するローカル信号の周波数オフセットを推定し、その結果に基づき、搬送波の周波数と一致するようローカル信号の周波数を制御する手段と、本発明のクロックタイミングずれ時間推定方法を実行し、その結果に基づき、送信側クロックと一致するよう受信側クロックのタイミングを制御する手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】そして、本発明のバースト復調器は、更に、搬送波に対するローカル信号の周波数オフセットを推定しその結果に基づきローカル信号の周波数を制御する手段が、搬送波が採り得る周波数が属する周波数範囲内に初期設定されている複数の周波数点各々における信号パワーを、無変調信号の到来検出に応じ求め、求めた信号パワーが最大となる周波数点を選択し、選択した周波数点が含まれかつそれまでより狭い周波数範囲内に、信号パワーを求めるべき複数の周波数点をそれまでより狭い間隔で設定する動作を、周波数点の間隔が所定の周波数精度に相当する間隔になるまで繰り返し、この繰り返しを終えた時点で最大の信号パワーが求められた周波数点を、搬送波の周波数と判定することを特徴とする。
【０００８】
【作用】本発明のクロックタイミングずれ時間推定方法においては、まず、ＢＴＲ信号の到来が検出される。次に、１シンボル間隔中にＢＴＲ信号の（各成分の）値がどの程度変化したかを示す複数のパワー指標値と、これら複数のパワー指標値の大小関係を示す大小関係指標値が、受信側クロックに同期したタイミングにて求められる。ＢＴＲ信号は、所定の規則に従いその値が送信側クロックに同期して交番的に変化する信号であるから、当該ＢＴＲ信号の値が変化するタイミングは、パワー指標値同士の比較により粗推定することができる。さらに、大小関係指標値を用いることによりＢＴＲ信号の（各成分の）値がどのような相互関係にあるかを知ることができるから、大小関係指標値に関ししきい値判定等の処理を実行し、その結果に基づき粗推定結果を補正することにより、送信側クロックに対する受信側クロックのずれをより高い精度で知ることができる。その結果得られるタイミングずれに応じて受信側クロックのタイミングを補正することにより、送信側クロックに対する受信側クロックのタイミングずれを補償することができる。また、この方法を実行するに当たって必要となるサンプリングレートは、高々、１シンボル間隔中にＢＴＲ信号の（各成分の）値がどの程度変化したかを知ることができる程度のレート、例えばシンボル速度の２倍程度で済むから、シンボル速度の十数倍といった高速サンプリングを行うことなく、クロックタイミングを推定でき、ひいては消費電力の低減等を実現できる。
【０００９】本発明のバースト復調器においては、まず、受信信号が直交検波され、直交検波された受信信号がサンプリングされ、その結果が復調データとして出力される。次に、搬送波が採り得る周波数が属する周波数範囲を帯域分割して信号パワーを求める処理が実行される。求めた信号パワーが所定条件を満たした場合、例えば所定のしきい値を越えた場合、バースト信号が到来したと判定される。バースト信号到来検出後、上述の周波数オフセット推定やクロックタイミングずれ時間推定が実行され、その結果に応じてローカル信号の周波数や受信側クロックのタイミングが制御される。但し、バースト信号として検出されたのが振幅の大きなノイズであったりあるいはプリアンブル信号が欠落した変調信号であった場合に対処すべく、これら周波数オフセット推定やクロックタイミングずれ時間推定は、検出したバースト信号がＣＷ信号である場合にのみ実行される。従って、このバースト復調器においては、上述の作用が発生する他、ノイズや変調信号がバースト信号として検出されることに伴う誤動作が好適に防止される。
【００１０】そして、本発明のバースト復調器においては、周波数オフセットの推定を、好ましくは次のような方法に従い行う。まず、搬送波が採り得る周波数が属する周波数範囲内に複数の周波数点を初期設定しておく。その上で、これら複数の周波数点各々における信号パワーを無変調信号の到来検出に応じ求め、求めた信号パワーが最大となる周波数点を選択する。選択した周波数点は、他の周波数点に比べ、搬送波の周波数に近いとみなすことができる。更に、選択した周波数点が含まれかつそれまでより狭い周波数範囲内に、信号パワーを求めるべき複数の周波数点をそれまでより狭い間隔で設定する。これら、信号パワーの導出から周波数点の設定に至る動作を、周波数点の間隔が所定の周波数精度に相当する間隔になるまで繰り返す。そして、この繰り返しを終えた時点で最大の信号パワーが求められた周波数点は、搬送波の周波数であると推定できる。従って、本発明においては、搬送周波数が採り得る全ての周波数範囲について信号パワーを計算する場合に比べ、信号パワーを計算する周波数点数を少なくすることができ、ハードウエア規模を縮小できる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例について図面に基づき説明する。
【００１２】図１には、本発明の一実施例に係るバースト復調器の構成が示されている。この図に示される復調器は、バースト送信されるオフセットＱＰＳＫ変調波を受信し復調する復調器である。
【００１３】この図のバースト復調器は、ローカル発振器９から供給されるローカル信号を使用して入力信号を直交検波する直交検波器１を備えている。直交検波器１の出力は、アナログディジタル（Ａ／Ｄ）変換器２によりサンプリングされ、後段の各回路に供給される。なお、各回路の入力部分に設けられている後述の遅延検波器は共用できる。サンプリングクロックは、シンボル周波数の倍の周波数を有しているから、１シンボル期間中に２個のサンプルデータが得られる。以下の説明では、そのうち最初に得られるデータをｅｖｅｎデータ、その次に得られるデータをｏｄｄデータと呼ぶこととする。
【００１４】バースト信号が到来している場合、Ａ／Ｄ変換器２からは、復調結果が得られる。バースト信号は、例えば、図２に示されるような構成を有している。この図においては、ユニークワード（ＵＷ）やデータの送信に先立ち、ＣＷ信号及びＢＴＲ信号から構成されるプリアンブル信号が送信されている。
【００１５】Ａ／Ｄ変換器２の出力は、図示しない回路に供給される他、ローカル信号の周波数制御やサンプリングクロックのタイミング制御のため、バースト検出部３に供給される。バースト検出部３は、図３に示されるように、それぞれ異なる周波数帯域に割り当てられたＮ個（Ｎ：２以上の整数）のバンドパワー計算・比較器１１から構成されている。Ｎ個のバンドパワー計算・比較器１１に周波数帯域を割り当てる際には、まず、直交検波器１に入力される信号の搬送波周波数がどの程度オフセットし得るかを想定し、想定した周波数オフセットの範囲をＮ個に帯域分割し、分割により得られた個別の周波数帯域を各バンドパワー計算・比較器１１に割り当てるようにする。
【００１６】各バンドパワー計算・比較器１１は、図４に示されるように、複素乗算器２１、移動平均加算器２２、パワー計算器２３及び比較器２４から構成されている。複素乗算器２１は、割り当てられている周波数帯域が直流近傍に周波数シフトするよう、Ａ／Ｄ変換部２から供給される信号を複素回転させる。移動平均加算器２２は、周波数シフト後の信号をＭサンプル（Ｍ：２以上の整数）に亘って移動平均し、これにより高域ノイズ等を除去する。パワー計算器２３は、移動平均値を二乗することにより、割り当てられている周波数帯域に存在する信号電力（バンドパワー）を求める。比較器２４は、このバンドパワーを所定のしきい値と比較することにより、バンドパワーが所定値以上に大きくなった否かを判定し、判定が成立した場合にバースト検出信号を出力する。
【００１７】Ｎ個設けられているバンドパワー計算・比較器１１のうち少なくとも１個によりバースト検出信号が出力された場合には、バースト信号が到来したと見なす。そのため、比較器２４において使用するしきい値には、予め、ノイズのみが直交検波器１に入力されている状態でのバンドパワー値に定数ｇを乗じた値を設定しておく。なお、通常は、変調波に先立ちＣＷ信号が到来するためＣＷ信号の到来によりバースト検出信号が発生するが、プリアンブル欠落時には変調波の到来によりバースト検出信号が発生する。また、バースト検出信号を出力しているバンドパワー計算・比較器１１が１個しかないときにはバースト信号が到来したとは見なさない、という検出論理を付加してもよい。
【００１８】図１に示されるように、バースト検出部３の後段には、ＣＷ判定部４及びバッファメモリ５が設けられている。ＣＷ判定部４は、バースト検出部３により到来が検出されたバースト信号がＣＷ信号であるか否かを判定する。ＣＷ判定部４を設けＣＷ信号の到来時にのみ周波数オフセット推定等を実行させることにより、変調波や大きな振幅のノイズがバースト信号として検出された場合であっても、後の処理における誤推定を防止することができる。また、バッファメモリ５は、後段の周波数オフセット推定部６が好適に処理を実行できるよう、ＣＷ判定の間例えばＲシンボルに亘ってデータを記憶する（Ｒ：２以上の整数）。このバッファメモリ５を使用することにより、短時間しか継続しないプリアンブル信号到来期間を、有効活用することができる。
【００１９】図５には、ＣＷ判定部４の構成が示されている。この図に示されるように、ＣＷ判定部４は遅延検波器３１を有している。遅延検波器３１は、Ａ／Ｄ変換器２により得られるサンプリング結果を遅延検波し、その結果のうちｅｖｅｎデータのＩチャネル（同相成分）遅延検波値ｅＩを累積加算器３２及びパワー計算器３６に供給し、ｏｄｄデータのＩチャネル（同相成分）遅延検波値ｏＩを累積加算器３４及びパワー計算器３６に供給する。
【００２０】累積加算器３２はｅＩをｍサンプルに亘って累積加算する。累積加算器３４はｏＩをｍサンプルに亘って累積加算する。ｍサンプルに亘る累積加算をΣｍで表すこととすると、累積加算器３２により得られるのはΣｍｅＩであり、累積加算器３４により得られるのはΣｍｏＩである。パワー計算器３３はΣｍｅＩを二乗することにより（ΣｍｅＩ）２を求め、パワー計算器３５はΣｍｏＩを二乗することにより（ΣｍｏＩ）２を求める。比較器３８に対しては、両者の和（ΣｍｅＩ）２＋（ΣｍｏＩ）２を示す比較器入力信号３９が供給される。遅延検波値ｅＩ及びｏＩは、ＣＷ信号到来時には正の値に偏る傾向を見せるのに対し、変調波やノイズの到来時にはランダムに推移する傾向を見せるため、比較器入力信号３９の値（ΣｍｅＩ）２＋（ΣｍｏＩ）２は、ＣＷ信号到来時には大きな値となる。
【００２１】一方、パワー計算器３６は、１シンボル周期に亘るＩチャネル値の遅延検波値のパワーｅＩ２＋ｏＩ２を求める。累積加算器３７は、ｅＩ２＋ｏＩ２をｍサンプルに亘って累積加算し、得られた累積加算値Σｍ（ｅＩ２＋ｏＩ２）を示す比較器入力信号４０を比較器３８に供給する。ｅＩ２＋ｏＩ２の値は、到来した信号がＣＷ信号であるか否かに依存しない。
【００２２】従って、ＣＷ信号の到来に応じてバースト検出信号が発生した場合には、比較器入力信号４０に対し比較器入力信号３９が比較的大きくなり、逆に、ＣＷ信号の到来ではなく例えば変調波や振幅の大きなノイズの到来に応じてバースト検出信号が発生した場合には、比較器入力信号４０の値が比較器入力信号３９の値より大きくなる。そのため、比較器３８では、予め定められているスケーリングファクタα，βを用いて、β・｜（ΣｍｅＩ）２＋（ΣｍｏＩ）２−α・Σｍ（ｅＩ２＋ｏＩ２）｜が計算され、その結果が（ΣｍｅＩ）２＋（ΣｍｏＩ）２より小さければ、到来している信号がＣＷ信号であると判定する。ＣＷ信号であると判定した場合、比較器３８は、ＣＷ識別信号を出力する。
【００２３】ＣＷ識別信号が出力されると、これに応じ、バッファメモリ５上のＲシンボル分のデータが、図１R>１に示される周波数オフセット推定部６に入力される。周波数オフセット推定部６は、想定した周波数オフセットの範囲に亘って粗くかつ均等な周波数間隔Ｗにて、ｄ個（ｄ：２以上の整数）の周波数点（図６参照）を設定し、設定された周波数点について、入力したデータにＤＦＴ処理を施し、その結果最大のパワーが得られた周波数点Ｆ（０）を検出する。周波数オフセット推定部６は、最大パワーが得られた周波数点Ｆ（０）を中心に、ＤＦＴに係る周波数点を設定する周波数範囲を狭めた上で、同様の処理を実行する。例えば、パワーを演算済の周波数点Ｆ（０）の他、Ｆ（０）−Ｗ／２及びＦ（０）＋Ｗ／２の２点を加えた合計３個の周波数点を設定し、設定された周波数点について、入力したデータにＤＦＴ処理を施し、その結果最大のパワーが得られた周波数点Ｆ（１）を検出する。これを、所定の周波数精度が得られるまで繰り返すことにより、最大パワーを有する周波数、すなわち周波数オフセットを精細に推定することができる。また、Ｆ（０）、Ｆ（０）−Ｗ／２及びＦ（０）＋Ｗ／２の３点についてパワーを求めるようにしているため、ハードウエア規模を最小限にとどめることができる。なお、本発明はこのような設定点数及び間隔に限定されるものではない。周波数オフセット推定部６は、このようにして得られた周波数オフセットをローカル発振器９にフィードバックする。ローカル発振器９の発振周波数は、これに応じ、搬送波周波数と一致するよう修正される。
【００２４】周波数オフセット推定部６の後段に設けられているＢＴＲ位置検出部７は、ＣＷ信号とＢＴＲ信号の境界、すなわちＢＴＲ信号の開始タイミングを検出し、これによりＢＴＲ位相推定部８の処理開始タイミングを決定する。ここではオフセットＱＰＳＫを想定しているため、ＢＴＲ信号は、図７に示されるように、信号位置（Ｉ，Ｑ）＝（−１，１）と信号位置（Ｉ，Ｑ）＝（−１，−１）とを１シンボルおきに交互に採る信号とする。
【００２５】図８には、ＢＴＲ位置検出部７の構成が示されている。この図のＢＴＲ位置検出部７は、ｅｖｅｎデータ及びｏｄｄデータについて遅延検波を実行する遅延検波器４１を有している。遅延検波器４１の遅延検波出力のうちｅＩは移動平均加算器４２に、ｏＩは移動平均加算器４４に、それぞれ供給される。遅延検波器４１の遅延検波出力のうちｅｖｅｎデータのＱチャネル信号出力ｅＱは移動平均加算器４６に、ｏｄｄデータのＱチャネル信号出力ｏＱは移動平均加算器４８に、１シンボル毎に−１倍された上で、それぞれ供給される。移動平均加算器４２、４４、４６及び４８は、供給される信号をｋサンプル（ｋ：２以上の整数）に亘り移動平均し、高域等のノイズを除去する。
【００２６】パワー計算器４３、４５、４７及び４９は、対応する移動平均加算器４２、４４、４６又は４８により得られる移動平均値を二乗することにより、ｏｄｄ，ｅｖｅｎの別及びＩチャネル、Ｑチャネルの別毎に、パワーを求める。後段の比較器５０に入力される比較器入力信号５１は、パワー計算器４３による計算の結果とパワー計算器４５による計算の結果とを加算した値であり、（ΣｋｅＩ）２＋（ΣｋｏＩ）２を表している。比較器５０に入力されるもう１個の比較器入力信号５２は、パワー計算器４７による計算の結果とパワー計算器４９による計算の結果とを加算した値であり、（Σｋ（−１）ｋｅＱ）２＋（Σｋ（−１）ｋｏＱ）２を表している。
【００２７】従って、比較器入力信号５１はＣＷ信号到来時に大きな値を採り、比較器入力信号５２はＢＴＲ信号到来時に大きな値を採る。後者は、ＢＴＲ信号到来時のＱチャネル信号振幅が２シンボルを１周期とする正弦波振幅となることによる。比較器５０は、比較器入力信号５１と５２の比較によって、ＣＷ信号からＢＴＲ信号への移行を検出する。より詳細には、比較器５０は、所定のスケーリングファクタγを用いてスケーリングした上で、
【数１】γ｛（Σｋ（−１）ｋｅＱ）２＋（Σｋ（−１）ｋｏＱ）２｝＞（ΣｋｅＩ）２＋（ΣｋｏＩ）２が成立するに至った時点で、ＢＴＲ検出信号をＢＴＲ位相推定部８に出力する。
【００２８】図９には、ＢＴＲ位相推定部８の構成が示されている。ＢＴＲ位相推定部８は、ｅｖｅｎデータ及びｏｄｄデータ双方を遅延検波する遅延検波器６１を備えている。遅延検波器６１は１シンボルおきに−１を乗じた上で、ｅＱを累積加算器６２に、ｅＱ＋ｏＱを累積加算器６４に、ｏＱを累積加算器６６に、ｏＱ−ｅＱを累積加算器６８に、それぞれ供給する。累積加算器６２、６４、６６及び６８は、供給される信号をｂサンプル（ｂ：２以上の整数）に亘って累積加算する。得られた累積加算値は、対応するパワー計算器６３、６５、６７又は６９により二乗される。その結果は、パワー計算器６３及び６７の出力についてはそのまま、パワー計算器６５及び６９の出力については１／２が乗ぜられた上で、比較器入力信号７１〜７４として比較器７０に入力される。
【００２９】従って、比較器入力信号７１の値Ｒ１は｛Σｊ（−１）ｊｅＱ｝２となり、比較器入力信号７２の値Ｒ２は｛Σｊ（−１）ｊ（ｅＱ＋ｏＱ）｝２／２となり、比較器入力信号７３の値Ｒ３は｛Σｊ（−１）ｊｏＱ｝２となり、比較器入力信号７４の値Ｒ４は｛Σｊ（−１）ｊ（ｏＱ−ｅＱ）｝２／２となる。ＢＴＲ信号を遅延検波した場合Ｑチャネル信号振幅は正弦波となるから、ＢＴＲ位相（１シンボル間隔を３６０゜として位相値で表したＢＴＲ信号到来タイミング。すなわち送信側で使用しているサンプリングクロックのタイミング）に対し、Ｒ１〜Ｒ４は、図１０に示されるような傾向で変化する。この図から明らかなように、Ｒ１は０゜で、Ｒ２は９０゜で、Ｒ３は１８０゜で、Ｒ４は２７０゜で、それぞれ最大となる。Ｒ１〜Ｒ４がこのような挙動を有しているため、ＢＴＲ位相は、比較器入力信号７１〜７４のうち最大の値を有しているのはどれか及びその次に大きな値を有しているのはどれかを検出することにより、ＢＴＲ位相を粗推定することができる。すなわち、表１に示されているように、ＢＴＲ位相を±４５゜という粗い精度で推定することができる。比較器７０は、このような粗推定を実行する。
【００３０】
【表１】
このようにしてＢＴＲ位相の粗推定（クロック粗推定）を実行した後、比較器７０は、粗推定した結果をしきい値判定することにより、推定精度を±４５゜から±２２．５゜に向上させ、その結果をクロックタイミングずれ時間としてＡ／Ｄ変換器２にフィードバックし、送信側と一致するようサンプリングクロックのタイミングを補正させる。
【００３１】比較器７０は、具体的にはまずＲ１〜Ｒ４のうち最も大きな値Ｒｍａｘとその次に大きな値Ｒ２ｎｄの差分の絶対値
【数２】Ｓ１＝｜Ｒｍａｘ−Ｒ２ｎｄ｜と、Ｒ２ｎｄとその次に大きな値Ｒ３ｒｄの差分の絶対値
【数３】Ｓ２＝｜Ｒ２ｎｄ−Ｒ３ｒｄ｜を求める。これらの差分絶対値Ｓ１及びＳ２は、図１１に示されるように、いずれも９０゜毎に０となる。また、Ｓ１が０となるのは４５゜、１３５゜、２２５゜、３１５゜であるのに対し、Ｓ２が０となるのは０゜、９０゜、１８０゜、２７０゜である。従って、Ｓ１及びＳ２のいずれかが小さな値を採る場合にはＢＴＲ位相は４５゜の整数倍付近の値を有していると見なすことができる。比較器７０は、この点に着目し、Ｓ１及びＳ２をそれぞれしきい値判定する。しきい値としては、Ｒ１〜Ｒ４が等位相間隔の正弦波であるため定数となる値
【数４】ＲＴ＝Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４に定数Ｃ１，Ｃ２を乗じた値Ｃ１・ＲＴ，Ｃ２・ＲＴを用いる。比較器７０は、このしきい値判定の結果に応じて粗推定の結果を補正する。例えば、粗推定の結果ＢＴＲ位相が６７．５゜とされている場合に、しきい値判定の結果としてＳ１＜Ｃ１・ＲＴかつＳ２＞Ｃ２・ＲＴが得られたとすると、ＢＴＲ位相は実際には６７．５゜より低い値であると認められるため、比較器７０はこれに−２２．５゜の補正を施した値である４５゜を、クロックタイミングずれ時間として出力する。このように、しきい値判定の結果に応じて適宜＋２２．５゜又は−２２．５゜の補正を施すことにより、推定精度を高めることができる。
【００３２】なお、上述の構成では各部材にて遅延検波、累積加算、移動平均、パワー計算その他の処理を実行しているが、これらの処理を実行するためのハードウエア又はソフトウエアは、可能な限り共用化する方がよい。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のクロックタイミングずれ時間推定方法によれば、ＢＴＲ信号の到来が検出された場合に、１シンボル間隔中にＢＴＲ信号の（各成分の）値がどの程度変化したかを示す複数のパワー指標値及びこれら複数のパワー指標値の大小関係を示す大小関係指標値を受信側クロックに同期したタイミングにて求め、ＢＴＲ信号の値が変化するタイミングをパワー指標値同士の比較により粗推定し、大小関係指標値を用い粗推定結果を補正し送信側クロックに対する受信側クロックのずれをより高い精度で求めるようにしたため、高々、１シンボル間隔中にＢＴＲ信号の（各成分の）値がどの程度変化したかを知ることができる程度のサンプリングレート、例えばシンボル速度の２倍程度のレートにて、サンプリングを行うのみでよくなり、消費電力の低減等を実現できる。
【００３４】また、本発明のバースト復調器によれば、上述の効果を得ることができ、また、ノイズや変調信号がバースト信号として検出されることに伴う誤動作を好適に防止できる。
【００３５】そして、本発明のバースト復調器によれば、搬送波が採り得る周波数が属する周波数範囲内に信号パワーを求めるべき複数の周波数点を所定間隔で初期設定し、ＣＷ信号の到来が検出された後各周波数点における信号パワーを求め、最大信号パワーが得られた周波数点が含まれかつそれまでより狭い周波数範囲内に信号パワーを求めるべき複数の周波数点をそれまでより狭い間隔で設定して、所定の周波数精度が得られるまで同様の処理を繰り返すようにしたため、搬送周波数が採り得る全ての周波数範囲について信号パワーを計算する場合に比べ、信号パワーを計算する周波数点を少なくすることができる。これにより、ハードウエア規模を縮小できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例に係るバースト復調器の構成を示すブロック図である。
【図２】 バースト信号の一例構成を示す図である。
【図３】 バースト検出部の一例構成を示すブロック図である。
【図４】 バンドパワー計算・比較器の一例構成を示すブロック図である。
【図５】 ＣＷ判定部の一例構成を示すブロック図である。
【図６】 ＤＦＴによりパワーを計算する周波数点の配置を示す図である。
【図７】 オフセットＱＰＳＫ変調されたＢＴＲ信号の変調ベクトルの軌跡を示す図である。
【図８】 ＢＴＲ位置検出部の一例構成を示すブロック図である。
【図９】 ＢＴＲ位相推定部の一例構成を示すブロック図である。
【図１０】 １シンボルをＢＴＲ位相３６０゜とした場合のＢＴＲ位相に対する比較器入力信号の挙動を示す図である。
【図１１】 ＢＴＲ位相に対する差分絶対値の挙動を示す図である。
【符号の説明】
１ 直交検波器、２ アナログディジタル変換器、３ バースト検出部、４ＣＷ判定部、５ バッファメモリ、６ 周波数オフセット推定部、７ ＢＴＲ位置検出部、８ ＢＴＲ位相推定部、９ ローカル発振器、１１ バンドパワー計算・比較器、２１ 複素乗算器、２２、４２、４４、４６、４８ 移動平均加算器、２３、３３、３５、３６、４３、４５、４７、４９、６３、６５、６７、６９ パワー計算器、２４、３８、５０、７０ 比較器、３１、４１、６１ 遅延検波器、３２、３４、３７、６２、６４、６６、６８ 累積加算器、３９、４０、５１、５２、７１〜７４ 比較器入力信号。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 バースト送信された位相変調信号にプリアンブル信号として付加されておりその値が所定の規則に従い送信側クロックに同期して交番的に変化するビットタイミングリカバリ信号の到来を検出するステップと、受信側クロックに同期したタイミングにて、１シンボル間隔におけるビットタイミングリカバリ信号値の変化を示す複数のパワー指標値及び当該複数のパワー指標値の大小関係を示す大小関係指標値を求めるステップと、ビットタイミングリカバリ信号の値が変化するタイミングを上記パワー指標値同士の比較により粗推定するステップと、送信側クロックに対する受信側クロックのずれを、粗推定により得られたタイミング及び上記大小関係指標値に基づき求めるステップと、を有することを特徴とするクロックタイミングずれ時間推定方法。
【請求項２】 プリアンブル信号として無変調信号及びこれに続くビットタイミングリカバリ信号を含みバースト送信される位相変調信号を、受信復調するバースト復調器において、ローカル信号を用いて受信信号を直交検波する手段と、受信側クロックをサンプリングクロックとして使用しながら、直交検波された受信信号をサンプリングし復調データとして出力する手段と、搬送波が採り得る周波数が属する周波数範囲を分割して得られる複数の帯域それぞれについて信号パワーを計算し、計算した信号パワーが所定条件を満たした場合にバースト信号が到来したと判定する手段と、受信信号値の挙動に基づき、検出したバースト信号が無変調信号であるか否かを判定する手段と、無変調信号であるとの判定に応じ、搬送波に対するローカル信号の周波数オフセットを推定し、その結果に基づき、搬送波の周波数と一致するようローカル信号の周波数を制御する手段と、しかる後、請求項１記載のクロックタイミングずれ時間推定方法を実行し、その結果に基づき、送信側クロックと一致するよう受信側クロックのタイミングを制御する手段と、を備えることを特徴とするバースト復調器。
【請求項３】 請求項２記載のバースト復調器において、搬送波に対するローカル信号の周波数オフセットを推定しその結果に基づきローカル信号の周波数を制御する手段が、搬送波が採り得る周波数が属する周波数範囲内に初期設定されている複数の周波数点各々における信号パワーを、無変調信号の到来検出に応じ求め、求めた信号パワーが最大となる周波数点を選択し、選択した周波数点が含まれかつそれまでより狭い周波数範囲内に、信号パワーを求めるべき複数の周波数点をそれまでより狭い間隔で設定する動作を、周波数点の間隔が所定の周波数精度に相当する間隔になるまで繰り返し、この繰り返しを終えた時点で最大の信号パワーが求められた周波数点を、搬送波の周波数と判定することを特徴とするバースト復調器。
【請求項１】 バースト送信された位相変調信号にプリアンブル信号として付加されておりその値が所定の規則に従い送信側クロックに同期して交番的に変化するビットタイミングリカバリ信号の到来を検出するステップと、受信側クロックに同期したタイミングにて、１シンボル間隔におけるビットタイミングリカバリ信号値の変化を示す複数のパワー指標値及び当該複数のパワー指標値の大小関係を示す大小関係指標値を求めるステップと、ビットタイミングリカバリ信号の値が変化するタイミングを上記パワー指標値同士の比較により粗推定するステップと、送信側クロックに対する受信側クロックのずれを、粗推定により得られたタイミング及び上記大小関係指標値に基づき求めるステップと、を有することを特徴とするクロックタイミングずれ時間推定方法。
【請求項２】 プリアンブル信号として無変調信号及びこれに続くビットタイミングリカバリ信号を含みバースト送信される位相変調信号を、受信復調するバースト復調器において、ローカル信号を用いて受信信号を直交検波する手段と、受信側クロックをサンプリングクロックとして使用しながら、直交検波された受信信号をサンプリングし復調データとして出力する手段と、搬送波が採り得る周波数が属する周波数範囲を分割して得られる複数の帯域それぞれについて信号パワーを計算し、計算した信号パワーが所定条件を満たした場合にバースト信号が到来したと判定する手段と、受信信号値の挙動に基づき、検出したバースト信号が無変調信号であるか否かを判定する手段と、無変調信号であるとの判定に応じ、搬送波に対するローカル信号の周波数オフセットを推定し、その結果に基づき、搬送波の周波数と一致するようローカル信号の周波数を制御する手段と、しかる後、請求項１記載のクロックタイミングずれ時間推定方法を実行し、その結果に基づき、送信側クロックと一致するよう受信側クロックのタイミングを制御する手段と、を備えることを特徴とするバースト復調器。
【請求項３】 請求項２記載のバースト復調器において、搬送波に対するローカル信号の周波数オフセットを推定しその結果に基づきローカル信号の周波数を制御する手段が、搬送波が採り得る周波数が属する周波数範囲内に初期設定されている複数の周波数点各々における信号パワーを、無変調信号の到来検出に応じ求め、求めた信号パワーが最大となる周波数点を選択し、選択した周波数点が含まれかつそれまでより狭い周波数範囲内に、信号パワーを求めるべき複数の周波数点をそれまでより狭い間隔で設定する動作を、周波数点の間隔が所定の周波数精度に相当する間隔になるまで繰り返し、この繰り返しを終えた時点で最大の信号パワーが求められた周波数点を、搬送波の周波数と判定することを特徴とするバースト復調器。
【図２】
【図３】
【図７】
【図１】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図３】
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【図１】
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【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【特許番号】特許第３０８６１４４号（Ｐ３０８６１４４）
【登録日】平成１２年７月７日（２０００．７．７）
【発行日】平成１２年９月１１日（２０００．９．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平７−４９１０
【出願日】平成７年１月１７日（１９９５．１．１７）
【公開番号】特開平８−１９５７７９
【公開日】平成８年７月３０日（１９９６．７．３０）
【審査請求日】平成８年１２月１７日（１９９６．１２．１７）
【出願人】（０００００４３３０）日本無線株式会社 (1,186)
【参考文献】
【文献】特開 平３−７０２０６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平３−１６５１５２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平４−１３９９３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平４−３５１１３７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平７−５０７００（ＪＰ，Ａ）
【登録日】平成１２年７月７日（２０００．７．７）
【発行日】平成１２年９月１１日（２０００．９．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成７年１月１７日（１９９５．１．１７）
【公開番号】特開平８−１９５７７９
【公開日】平成８年７月３０日（１９９６．７．３０）
【審査請求日】平成８年１２月１７日（１９９６．１２．１７）
【出願人】（０００００４３３０）日本無線株式会社 (1,186)
【参考文献】
【文献】特開 平３−７０２０６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平３−１６５１５２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平４−１３９９３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平４−３５１１３７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平７−５０７００（ＪＰ，Ａ）
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