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発明の名称 データ変換装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平7−87153
公開日 平成7年(1995)3月31日
出願番号 特願平5−248597
出願日 平成5年(1993)9月10日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】役 昌明 (外1名)
発明者 平松 勝彦 / 猪飼 和則
要約 目的
送信機のクロックと受信機のクロックとの位相差を吸収することができるデータ変換装置を提供する。

構成
受信信号をシンボル・クロックの整数倍のサンプリング周波数でデジタル化するA/D変換手段7、8と、各サンプルのデジタル値を記憶する記憶手段11と、一定間隔毎のサンプルの値を同期加算する同期加算手段18と、最大の同期加算値を与えるサンプルに基づいてシンボルを再生する再生手段14とを備えるデータ変換装置において、最大の同期加算値を与えるサンプルの前後のサンプルにおける同期加算値を比較し、その結果に基づいてA/D変換手段におけるデジタル化のタイミングを調整する調整手段22、24を設ける。最大の同期加算値を与えるサンプルの一つ前のサンプルにおける同期加算値と、一つ後のサンプルにおける同期加算値との間に差があるときは、A/D変換のタイミングがずれているのでA/D変換のタイミングの補正を行なう。
特許請求の範囲
【請求項1】 受信信号をシンボル・クロックの整数倍のサンプリング周波数でデジタル化するA/D変換手段と、各サンプルのデジタル値を記憶する記憶手段と、一定間隔毎の前記サンプルの値を同期加算する同期加算手段と、最大の同期加算値を与えるサンプルに基づいてシンボルを再生する再生手段とを備えるデータ変換装置において、最大の同期加算値を与える前記サンプルの前後のサンプルにおける前記同期加算値を比較し、その結果に基づいて前記A/D変換手段におけるデジタル化のタイミングを調整する調整手段を設けたことを特徴とするデータ変換装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、デジタル通信用受信機等において受信信号からデジタル・データを再生する際に使用されるデータ変換装置に関し、特に、送信側とのクロックの位相差を吸収できるように構成したものである。
【0002】
【従来の技術】デジタル通信においては、受信側は、送信側におけるシンボル(1、0)の送信タイミングに合わせて受信信号のレベルを抽出し、抽出した信号レベルと閾値との大小を比較して元のデジタル信号を再生する。そのために、受信側では、受信信号レベルの全てを、一旦、シンボル・クロック(シンボルの送信周波数)の整数倍のサンプリング周波数でデジタル化して記憶し、それらのサンプルの中から、送信シンボルを表わしている、シンボルの送信タイミングに一致したサンプルを抽出する。
【0003】この送信シンボルを表わしているサンプルは、次のように識別される。受信側で受信信号をシンボル・クロックのN倍のサンプリング周波数でデジタル化するものとすると、複数のシンボル列を表わす受信信号をデジタル化した場合に、N番目毎のサンプルの受信信号レベルを加算した値は、加算される各サンプルがそれぞれ送信シンボルを表わしているときに最大値を示す。従って、記憶されたサンプルの受信信号レベルを前記手順で加算し、その加算値が最大となるN番目毎のサンプルを、目的のものとして識別することができる。
【0004】図4には、16QAM(16値直交振幅変調)方式のデジタル通信における従来のデータ変換装置を示している。この装置は、送信データを直交変調して送信アンテナ2を通じて送信する送信機1と、受信アンテナ2から受信した信号を直交検波して同相成分であるI信号と直交成分であるQ信号とに分離する受信機4と、受信機4から出力されたI信号5とQ信号6とをシンボル・クロックの整数倍のサンプリング周波数でデジタル化するA/D変換器7、8と、デジタル化されたI信号9およびQ信号10を格納するメモリ11と、メモリ11に格納されたサンプルのI信号16とQ信号17とのパワーをNサンプル毎に同期加算する同期加算回路18と、ある時間間隔にわたって同期加算された結果19を基に送信シンボルを表わすサンプルが格納されているメモリ11上の先頭アドレス21を検出する識別点検出器20と、抽出されたシンボルを表わすI信号12およびQ信号13を閾値と比較して復号データ15を出力する復号回路14とを備えている。
【0005】また、図3には、16QAMにおける信号点配置を示しており、復号回路14は、I信号およびQ信号のシンボルによって表わされる多値信号を復号データ15として出力する。
【0006】このデータ変換装置では、受信信号から分離されたI信号5およびQ信号6が受信機4より出力されると、A/D変換器7、8は、それらの信号をシンボル・クロックの整数(N)倍でサンプリングして(「オーバー・サンプル比:N」という。)デジタル信号に変換し、各サンプルにおけるI信号およびQ信号の値をメモリ11に格納する。
【0007】同期加算回路18は、メモリ11に格納されている1フレーム分のデータに関するサンプルのI信号16およびQ信号17のパワーを式(1)によって加算する。

i=0,1,2,‥,N−1I() :I信号
Q() :Q信号
SUM() :パワーの同期加算結果L :フレーム長N :オーバー・サンプル比即ち、1フレーム分のデータに関する各サンプルのI信号およびQ信号のパワーをNサンプル毎(i,N+i,2N+i,‥)に加算する。
【0008】識別点検出回路20は、同期加算回路18の出力する同期加算結果19(SUM(1),SUM(2),‥,SUM(N−1))の内で最大値を示すSUMを検出し、そのSUMのアドレスiからメモリ11における先頭アドレス(ADDRと表記する)を求める。そして、メモリ11に格納されているデータから式(2)によってシンボル抽出を行なう。
I’(i)=I(N×i+ADDR)
Q’(i)=Q(N×i+ADDR) (2)
i=0,1,2,‥,N−1I() :メモリ上のI信号
Q() :メモリ上のQ信号
I'():抽出されたI信号
Q'():抽出されたQ信号
N :オーバー・サンプル比即ち、先頭アドレス(ADDR)のサンプルから数えてN番目毎のサンプルよりシンボル抽出が行なわれる。
【0009】抽出されたサンプルからのI信号12およびQ信号13は、復号回路14に送られ、復号回路14は、これらを基に16QAM信号を復号する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のデータ変換装置では、送信機と受信機とのクロックに位相差がある場合には、送信側におけるシンボル送信のタイミングと受信側におけるサンプリング期間の開始のタイミングとの間にずれが生じる。このずれは、最大でサンプリング期間の50%に達することになる。
【0011】このずれが存在する場合には、受信側では、受信信号の最適点をサンプリング期間の中央で捉えることができず、その前または後のサンプリング期間のいずれかに偏って受信信号のパワーの相当量が及ぶことになる。そのため、符号間干渉を生じ、シンボル抽出のサンプルを選定する段階で誤りが発生したり、選定したサンプルの受信レベルを閾値と比較する過程で誤りが生じることにより、復号データに誤差が発生するという問題点がある。
【0012】本発明は、こうした従来の問題点を解決するものであり、送信機のクロックと受信機のクロックとの位相差を吸収することができるデータ変換装置を提供することを目的としている。
【0013】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、受信信号をシンボル・クロックの整数倍のサンプリング周波数でデジタル化するA/D変換手段と、各サンプルのデジタル値を記憶する記憶手段と、一定間隔毎のサンプルの値を同期加算する同期加算手段と、最大の同期加算値を与えるサンプルに基づいてシンボルを再生する再生手段とを備えるデータ変換装置において、最大の同期加算値を与えるサンプルの前後のサンプルにおける同期加算値を比較し、その結果に基づいてA/D変換手段におけるデジタル化のタイミングを調整する調整手段を設けている。
【0014】
【作用】このデータ変換装置では、最大の同期加算値を与えるサンプルの一つ前のサンプルにおける同期加算値と、一つ後のサンプルにおける同期加算値とを比較し、それらの値に差があるときは、A/D変換のタイミングがずれているものと判断して、A/D変換のタイミングの補正を行なう。
【0015】こうした調整により、サンプリング周波数を上げずに、送信機のクロックと受信機のクロックとの位相差を吸収することができる。
【0016】
【実施例】本発明の実施例におけるデータ変換装置は、図1に示すように、送信側と受信側との間のクロックの位相差の補正方向を決定するクロックズレ検出回路22と、クロックズレ検出回路22の出力する補正値23に基づいてA/D変換器7、8のA/D変換のタイミングを補正するタイミング補正回路24とを備えている。その他の構成は、従来の装置(図4)と変わりが無い。
【0017】実施例のデータ変換装置では、A/D変換器7、8が、タイミング補正回路24より出力された変換開始タイミング信号25に応じてA/D変換を開始し、I信号5およびQ信号6をシンボル・クロックの整数(N)倍のサンプリング周波数でデジタル信号に変換する。そして、A/D変換器7、8でオーバー・サンプリングされたI信号9およびQ信号10は、メモリ11に格納される。
【0018】また、同期加算回路18は、従来の装置と同様、メモリ11に格納された1フレーム分のデータを基に、前記式(1)によって同期加算結果19を算出し、識別点検出回路20は、同期検出結果の最大値を示すSUMのアドレスからメモリ11の先頭アドレスを求め、メモリに格納されているデータから前記式(2)によってシンボル抽出を行なう。
【0019】また、復号回路14は、抽出されたシンボルのI信号12およびQ信号13を閾値と比較してシンボルを再生し、それを基に16QAM信号を復号する。
【0020】このデータ変換装置において、送信機と受信機との間のタイミングを補正する処理は、次のように行なわれる。
【0021】クロックズレ検出回路22は、同期加算回路18の求めた同期加算結果19を用いて、送受信間のクロックの位相差の補正方向および補正値を次式(3)によって決定する。なお、ここで、SUM(M)は、同期加算回路18の求めた同期加算結果の最大値を表わし、Mは、最大値SUM(M)を与えるサンプルのメモリ11上のアドレスを表わすものとする。従って、SUM(M−1)は、アドレスMの一つ手前にあるアドレス(M−1)のサンプルにおける同期加算結果を表わし、SUM(M+1)は、アドレスMの一つ後のアドレス(M+1)のサンプルにおける同期加算結果を表わしている。
【0022】|SUM(M−1)−SUM(M+1)|<δのとき、dT=0また、│SUM(M−1)−SUM(M+1)|>δであって、 SUM(M−1)>SUM(M+1)のとき、dT=−1 SUM(M+1)>SUM(M−1)のとき、dT=1 (3)
但し、 δ :設定値dT :補正値即ち、最大の同期加算結果を与えるサンプル(M)の一つ手前のサンプル(M−1)における同期加算結果と、一つ後のサンプル(M+1)における同期加算結果とを比較し、それらの差が設定値より小さいときは、受信信号の最適点がサンプル(M)のほぼ中央に位置していると見られるので、サンプリングのタイミングの補正は行なわない。
【0023】また、それらの差が設定値より大きく、且つ、サンプル(M−1)の同期加算結果がサンプル(M+1)の同期加算結果より大きいときは、受信信号の最適点がサンプル(M)の中央よりもサンプル(M−1)側にズレているため、サンプリングのタイミングを早める方向に補正する。
【0024】逆に、サンプル(M+1)の同期加算結果がサンプル(M−1)の同期加算結果より大きいときは、受信信号の最適点がサンプル(M)の中央よりもサンプル(M+1)側にズレているため、サンプリングのタイミングを遅らせる方向に補正する。
【0025】タイミング補正回路24は、この補正値23を基にA/D変換器7、8のA/D変換開始のタイミングを補正する。
【0026】このタイミング補正回路24は、例えば図2に示すように、1フレーム間のクロック数をカウントするフレームカウンタ26と、このカウント数が設定値を超えたときに出力レベルを’L’から’H’に切替えてA/D変換器7、8の変換開始を促す信号25を出力するデコーダ28とで構成される。
【0027】クロックズレ検出回路22から出力された補正値は、このタイミング補正回路24のデコーダ28の設定値を増減させ、それによりデコーダ28の出力レベルの切替え時期が変化し、A/D変換器7、8の変換開始時期が調整される。
【0028】このように、実施例のデータ変換装置は、受信機におけるA/D変換のタイミングがズレているとき、それを自動的に検出して補正し、復号における誤差の発生を未然に防いでいる。なお、実施例では16QAM方式のデジタル通信について説明したが、本発明は、他の方式のデジタル通信にも当然適用することが可能である。
【0029】
【発明の効果】以上の実施例の説明から明らかなように、本発明のデータ変換装置は、送信機と受信機の間のクロックの位相差を吸収することができる。そのためA/D変換器のオーバーサンプリング比を上げること無く、受信機の性能を高めることができ、復号における誤差の発生を除くことができる。




 

 


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