(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信信号を入力するとともに所定の時間毎に当該受信信号の位相を検出して、任意の時刻に検出された位相と当該時刻よりも１シンボル分だけ前の時刻に検出された位相との位相差を算出する位相差算出手段と、
該位相差算出手段から出力される所定数の位相差の分布状態に基づいて、バースト波が到来しているか否かを判定するバースト波到来検出手段と、
前記位相差算出手段から出力される所定数の位相差とに基づいて、所定の時間内における参照搬送波に対する受信信号の位相差の変化を示す近似直線を構成し、当該近似直線に基づいて受信信号と参照搬送波との間の初期位相差および周波数偏差を推定する初期位相差・周波数偏差推定手段と、
前記バースト波到来検出手段が、入力する位相差に対応する複素平面上のベクトルを求めるベクトル変換器と、所定数の位相差についてそれぞれのベクトルのＸ成分に係る累計値およびＹ成分に係る累計値を算出するＮシンボル加算器と、Ｘ成分の累計値およびＹ成分の累計値をそれぞれＸ成分およびＹ成分とするベクトルの大きさを求める絶対値算出器と、該絶対値算出器から出力される絶対値データと所定の閾値とを比較してバースト波が到来しているか否かを判定する数値比較検出器とを備えることを特徴とするバースト波受信器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、衛星通信等の無線通信において実施される間欠的なデータ伝送の伝送媒体となるバースト波を受信するバースト波受信器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、従来のバースト波受信器により受信されるバースト波の構成の一例を示す図である。図６に示されるように、バースト波は、受信器側で送信搬送波と同一の参照搬送波を作成するための所定のパターンとして与えられるプリアンブル部と、有効情報を搬送するデータ部とを有して構成されている。プリアンブル部は、バースト波の到来を検出するために使用される部分と、送信搬送波と参照搬送波との間の初期位相差および周波数偏差を推定するために使用される部分と、その他の処理に使用される部分とを備えている。
【０００３】
バースト波到来の検出、並びに初期位相差および周波数偏差の推定を正確に実施するためには、プリアンブル部を長くする必要がある。然るに、プリアンブル部では有意な情報を搬送することはできないので、プリアンブル部が長くなるほど、バースト波内に占めるデータ部の割合が小さくなって、回線効率が低下する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のバースト波受信器は以上のように構成されているので、プリアンブル部においてバースト波到来の検出と初期位相差および周波数偏差の推定とを逐次的に実施しているから、プリアンブル部が長くなり回線効率が低下するという課題があった。
【０００５】
なお、上記のような問題を解決するために、プリアンブル部を含めた全送信情報を蓄積して、一括して復調することにより、プリアンブル部を短縮して回線効率を向上させる方式が考案されている。然るに、データ部により搬送される有効情報が音声情報等の遅延が許容されない種類の情報である場合には、上記のような蓄積一括復調方式を適用することができないという課題があった。
【０００６】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、有効情報を遅延させることなく受信できて回線効率の高いバースト波受信器を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るバースト波受信器は、受信信号を入力するとともに所定の時間毎に当該受信信号の位相を検出して、任意の時刻に検出された位相と当該時刻よりも１シンボル分だけ前の時刻に検出された位相との位相差を算出する位相差算出手段と、位相差算出手段から出力される所定数の位相差の分布状態に基づいて、バースト波が到来しているか否かを判定するバースト波到来検出手段と、位相差算出手段から出力される所定数の位相差とに基づいて、所定の時間内における参照搬送波に対する受信信号の位相差の変化を示す近似直線を構成し、当該近似直線に基づいて受信信号と参照搬送波との間の初期位相差および周波数偏差を推定する初期位相差・周波数偏差推定手段と、バースト波到来検出手段において、入力する位相差に対応する複素平面上のベクトルを求めるベクトル変換器と、所定数の位相差についてそれぞれのベクトルのＸ成分に係る累計値およびＹ成分に係る累計値を算出するＮシンボル加算器と、Ｘ成分の累計値およびＹ成分の累計値をそれぞれＸ成分およびＹ成分とするベクトルの大きさを求める絶対値算出器と、絶対値算出器から出力される絶対値データと所定の閾値とを比較してバースト波が到来しているか否かを判定する数値比較検出器とを備えるようにしたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるバースト波受信器の構成を示すブロック図である。図１において、１は受信信号、２は受信信号１を入力して所定の時間毎に当該受信信号の位相を検出する位相変換器、３は位相変換器２から出力される位相と当該位相が検出された時刻より１シンボル分だけ前の時刻において位相変換器２により検出された位相との位相差を算出して出力する１シンボル差分出力器、４は１シンボル差分出力器３から出力される位相差データである。なお、受信信号に係る位相変調方式は既知であるものとし、それぞれの位相変調方式に対応させて、送信搬送波と参照搬送波との間の周波数偏差がない場合には１シンボル分の位相差が０となるように補正する補正回路を１シンボル差分出力器３に組み込むものとする。すなわち、シンボル毎に算出される位相差から位相変調方式に起因する変動成分を除去するために、上記補正回路により、受信信号について採用されている位相変調方式に応じてシンボル毎に実施される位相面の回転をオフセットする。また、位相変換器２と１シンボル差分出力器３とから、受信信号を入力するとともに所定の時間毎に当該受信信号の位相を検出して、任意の時刻に検出された位相と当該時刻よりも１シンボル分だけ前の時刻に検出された位相との位相差を算出する位相差算出部（位相差算出手段）が構成される。
【００１１】
また、５は位相差データ４を入力して当該位相差に係る角度を複素平面上において表現するベクトルのＸ軸方向成分（以下、Ｘ成分と称する）およびＹ軸方向成分（以下、Ｙ成分と称する）を算出するベクトル変換器、６はベクトル変換器５から入力するＸ成分およびＹ成分を所定数のＮシンボル分だけ蓄積してＸ成分毎およびＹ成分毎にその累計値を算出するＮシンボル加算器、７はＮシンボル加算器６からＸ成分の累計値およびＹ成分の累計値を入力してそれぞれをＸ成分およびＹ成分とするベクトルの大きさを算出する絶対値算出器、８はバースト波の到来を検出するために絶対値算出器７から出力される絶対値データと比較対照される所定値として与えられる検出閾値、９は絶対値算出器７から入力する絶対値データと検出閾値８とを比較して絶対値データが検出閾値より大きい場合に検出信号をアクティブとする数値比較検出器、１０は数値比較検出器９から出力され絶対値データが検出閾値より大きい場合にアクティブとなる検出信号、１１は受信信号１および位相差データ４を入力して所定の時刻における参照搬送波に対する受信信号の位相差を検知するために受信信号を再生するとともに所定の時間毎の位相差の増分値を累積することで参照搬送波に対する受信信号の位相差を検出する受信信号位相差検出器、１２は検出信号１０がアクティブになるのに応じて受信信号位相差検出器１１から入力するデータに基づいて参照搬送波に対する受信信号の位相差に係る変化を示す近似直線を求める近似直線算出器、１３は近似直線算出器１２から出力される参照搬送波に対する受信信号の初期位相差に係る推定値、１４は近似直線算出器１２から出力される参照搬送波と受信信号との間の周波数偏差に係る推定値、１５はベクトル変換器５、Ｎシンボル加算器６、絶対値算出器７および数値比較検出器９を有して構成されるバースト波到来検出部（バースト波到来検出手段）、１６は受信信号位相差検出器１１および近似直線算出器１２を有して構成される初期位相差・周波数偏差推定部（初期位相差・周波数偏差推定手段）である。
【００１２】
次に動作について説明する。
位相変換器２は、受信信号１を入力して所定の時間毎に受信信号の位相を検出して複素平面上において当該位相に対応する位相角を位相データとして出力する。１シンボル差分出力器３は、位相変換器２から入力した位相データと当該位相データに係る検出時刻の１シンボル分だけ前の時刻に検出された位相データとを対照してその位相差を位相差データとして出力する。プリアンブル部の先頭側部分について設定される所定パターンを無変調波として与えることで、送信搬送波と参照搬送波との間の周波数偏差（以下、受信周波数偏差と称する）が無い場合には、プリアンブル部の先頭側部分を受信する際の位相差データは０となる。また、受信周波数偏差が有る場合には、プリアンブル部の先頭側部分を受信する際の位相差データは受信周波数偏差自体に応じた進みまたは遅れの角度として与えられる。すなわち、受信周波数偏差の有無に関わらず、プリアンブル部の先頭側部分を受信する際には、１シンボル差分出力器３は一定値の位相差データを出力する。
【００１３】
図２は、バースト波到来検出部における演算工程を示す図である。図２において、６ａはＮシンボル加算器６においてＮシンボル分のＸ成分の累計値を算出するＸ成分加算器、６ｂはＮシンボル加算器６においてＮシンボル分のＹ成分の累計値を算出するＹ成分加算器である。ベクトル変換器５は、位相差データ４を入力して、位相差に係る角度を複素平面上で好ましくは単位ベクトルであるベクトルにより表現する。位相差データに対応するベクトル設定がなされれば、当該ベクトルについてのＸ成分ｘｎおよびＹ成分ｙｎを出力する。なお、変数ｎは受信信号について所定の時間間隔で検出が実施されシンボル毎に得られるデータのシンボル順番を示すものである。Ｎシンボル加算器６は、ベクトル変換器５から入力するＸ成分ｘｎおよびＹ成分ｙｎを記憶する。次に、Ｎシンボル分の位相差データの分布状態を解析するために、Ｘ成分加算器６ａは、その時点で記憶されているＸ成分について時間的に新しい側のＮ個のＸ成分すなわちｘｎ−Ｎ＋１，ｘｎ−Ｎ＋２，・・・，ｘｎについての累計値Ｘｎを算出する。また、Ｙ成分加算器６ｂは、その時点で記憶されているＹ成分について時間的に新しい側のＮ個のＹ成分すなわちｙｎ−Ｎ＋１，ｙｎ−Ｎ＋２，・・・，ｙｎについての累計値Ｙｎを算出する。なお、Ｎ個のＸ成分の累計値ＸｎおよびＮ個のＹ成分の累計値Ｙｎを算出する際には、シフトレジスタ等から構成される移動平均フィルタを用いて演算を実施することにより、回路構成を簡略化することができる。
【００１４】
絶対値算出器７は、Ｎシンボル加算器６からＸ成分の累計値ＸｎおよびＹ成分の累計値Ｙｎを入力して、Ｘｎの２乗とＹｎの２乗との和の平方根を算出して、ＸｎおよびＹｎをそれぞれＸ成分およびＹ成分とするベクトルの大きさを求める。数値比較検出器９は、絶対値算出器７から入力する絶対値データと検出閾値８とを比較して、絶対値データが検出閾値より大きい場合には、バースト波が到来しているものと判定して、検出信号をアクティブとする。上述したようにバースト波が到来してプリアンブル部の先頭側部分を受信する場合には１シンボル差分出力器３から出力される位相差データは一定値をとり、それ以外の場合には１シンボル差分出力器３から出力される位相差データはランダムな値をとる。したがって、位相差に対応する角度について複素平面上でベクトル変換されたベクトルに係るＮシンボル分のベクトル和の大きさは、バースト波が到来してプリアンブル部の先頭側部分を受信する場合には検出閾値より大きな値をとり、それ以外の場合には０に近い値をとる。これにより、ベクトルの大きさすなわち絶対値データが検出閾値より大きな場合には、バースト波が到来していると判定することが可能となる。
【００１５】
図３は、初期位相・周波数偏差推定部における演算工程を示す図である。図３において、１１ａは受信信号位相差検出器１１において受信信号を再生する受信波再生器、１１ｂは受信信号位相差検出器１１において参照搬送波に対する受信信号の位相差についてシンボル毎に得られる位相差の増分値の累計を算出する角回転量算出器である。なお、図３において受信信号１の位相をＲθｎ（ｎはシンボル順番を表す任意の自然数）により示すものとし、位相差データ４はΔθｎ（ｎはシンボル順番を表す任意の自然数）により示すものとする。受信波再生器１１ａは、受信信号１および位相差データ４を入力して、その時点で検出対象となっているシンボルも含めて以前のＮシンボル分の受信信号を再生する。具体的には、Ｎ−１シンボル前の受信信号Ｒθｎ−Ｎ＋１にそれ以降のシンボル毎に検出される位相差データΔθを逐次的に加算することにより、受信信号を容易に再生することが可能となる。
【００１６】
また、角回転量算出器１１ｂは、その時点で検出対象となっているシンボルよりもＮ−２シンボル前のシンボルからその時点のシンボルまでの位相差データΔθを逐次的に加算することで、その時点のシンボルよりもＮ−１シンボル前の時点からその時点までの間において参照搬送波に対して受信信号が進むまたは遅れた角回転量の総計（以下、角回転総量と称する）を算出することができる。
【００１７】
近似直線算出器１２は、角回転量算出器１１ｂから入力する所定の時間帯における角回転総量とを入力して、Ｘ軸方向に時間をとるとともにＹ軸方向に角回転総量をとったグラフ上で、最小二乗法を用いることにより、Ｎ−１シンボル前の時点からその時点までの参照搬送波に対する受信信号の位相差の変化を示す近似直線を構成する。検出信号１０がアクティブとなれば、構成された近似直線とＹ軸との交点のＹ座標値および近似直線の傾きを算出して、Ｙ座標値を初期位相差推定値１３として出力するとともに、傾きを周波数偏差推定値１４として出力する。
【００１８】
図４は、この実施の形態１によるバースト波受信器を用いたことによるプリアンブル部の変化を示す図である。図４において、（ａ）は従来のバースト波受信器により受信されるバースト波の構成の一例を示し、（ｂ）は実施の形態１によるバースト波受信器により受信されるバースト波について従来のバースト波に対してデータ部の長さを同一とした場合のバースト波の構成を示し、（ｃ）は実施の形態１によるバースト波受信器により受信されるバースト波について従来のバースト波に対してバースト波自体の長さを同一とした場合のバースト波の構成を示す。図４（ｂ），（ｃ）に示されるように、この実施の形態１によるバースト波受信器は、バースト波到来の検出と初期位相差および周波数偏差の推定とを並列して実行することができて、プリアンブル部を短縮することができる。
【００１９】
図５は、この実施の形態１によるバースト波受信器を用いたことによる回線効率の変化を示す図である。図５において、（ａ）は従来のバースト波受信器により所定時間内に受信されるバースト波の列（図４（ａ）に対応）を示し、（ｂ）は実施の形態１によるバースト波受信器により所定時間内に受信されるバースト波の列（図４（ｂ）に対応）を示し、（ｃ）は実施の形態１によるバースト波受信器により所定時間内に受信されるバースト波の列（図４（ｃ）に対応）を示す。図５に示されるように、この実施の形態１によるバースト波受信器を用いる際のプリアンブル部Ｐ２は、従来のバースト波受信器を用いる際のプリアンブル部Ｐ１よりも短くすることができるから、有効情報を伝播するデータ部Ｄ１，Ｄ２が所定時間内において占める時間の割合が大きくなり、回線効率が向上する。
【００２０】
以上のように、この実施の形態１によれば、１シンボル分の位相差を検出する位相差検出部と、位相差検出部から得られる所定数の位相差の複素平面上での分布状態に基づいてバースト波の到来を判定するバースト波到来検出部１５と、受信信号と位相差検出部から得られる所定数の位相差に基づいて初期位相差および周波数偏差を推定する初期位相差・周波数偏差推定部１６とを備えるように構成したので、バースト波到来検出部１５および初期位相差・周波数偏差推定部１６が共通に位相差検出部から出力される位相差データに基づいて動作するために、プリアンブル部においてバースト波到来の検出と初期位相差および周波数偏差の推定とを並列して実施することが可能となり、プリアンブル部を短縮して回線効率を向上することができるという効果を奏する。
【００２１】
また、バースト波到来検出部１５が、入力する位相差に対応する複素平面上のベクトルを求めるベクトル変換器５と、逐次的に記憶された所定数の位相差についてそれぞれのベクトルのＸ成分に係る累計値およびＹ成分に係る累計値を算出するＮシンボル加算器６と、Ｘ成分の累計値およびＹ成分の累計値をそれぞれＸ成分およびＹ成分とするベクトルの大きさを求める絶対値算出器７と、絶対値算出器７から出力される絶対値データと所定の閾値とを比較してバースト波が到来しているか否かを判定する数値比較検出器９とを備えるように構成したので、プリアンブル部の先頭側部分について無変調波を与えれば、当該パターンを確実に検出することができるから、比較的簡単な構成によりバースト波の到来を容易に検出することができるという効果を奏する。
【００２２】
なお、上記の実施の形態１により開示されたバースト波受信器は本願発明を例示するものであり、その技術的範囲を限定するものではないことに留意されたい。本願発明の技術的範囲は特許請求の範囲の記載に基づいて定められ、特許請求の範囲と均等な技術的思想および特許請求の範囲内における種々の設計的変更が本願発明に含まれるものである。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、受信信号を入力するとともに所定の時間毎に当該受信信号の位相を検出して、任意の時刻に検出された位相と当該時刻よりも１シンボル分だけ前の時刻に検出された位相との位相差を算出する位相差算出手段と、位相差算出手段から出力される所定数の位相差の分布状態に基づいて、バースト波が到来しているか否かを判定するバースト波到来検出手段と、位相差算出手段から出力される所定数の位相差とに基づいて、所定の時間内における参照搬送波に対する受信信号の位相差の変化を示す近似直線を構成し、当該近似直線に基づいて受信信号と参照搬送波との間の初期位相差および周波数偏差を推定する初期位相差・周波数偏差推定手段とを備えるように構成したので、バースト波到来検出手段および初期位相・周波数偏差推定手段が共通に位相差算出手段から出力される位相差データに基づいて動作するために、プリアンブル部においてバースト波到来の検出と初期位相差および周波数偏差の推定とを並列して実施することが可能となり、プリアンブル部を短縮して回線効率を向上することができるという効果がある。
【００２４】
この発明によれば、バースト波到来検出手段が、入力する位相差に対応する複素平面上のベクトルを求めるベクトル変換器と、所定数の位相差についてそれぞれのベクトルのＸ成分に係る累計値およびＹ成分に係る累計値を算出するＮシンボル加算器と、Ｘ成分の累計値およびＹ成分の累計値をそれぞれＸ成分およびＹ成分とするベクトルの大きさを求める絶対値算出器と、絶対値算出器から出力される絶対値データと所定の閾値とを比較してバースト波が到来しているか否かを判定する数値比較検出器とを備えるように構成したので、プリアンブル部の先頭側部分について無変調波を与えれば、当該パターンを確実に検出することができ、比較的簡単な構成によりバースト波の到来を容易に検出することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１によるバースト波受信器の構成を示すブロック図である。
【図２】バースト波到来検出部における演算工程を示す図である。
【図３】初期位相・周波数偏差推定部における演算工程を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１によるバースト波受信器を用いたことによるプリアンブル部の変化を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１によるバースト波受信器を用いたことによる回線効率の変化を示す図である。
【図６】従来のバースト波受信器により受信されるバースト波の構成の一例を示す図である。
【符号の説明】
１  受信信号、２  位相変換器、３  １シンボル差分出力器、４  位相差データ、５  ベクトル変換器、６  Ｎシンボル加算器、６ａ  Ｘ成分加算器、６ｂ  Ｙ成分加算器、７  絶対値算出器、８  検出閾値、９  数値比較検出器、１０  検出信号、１１  受信信号位相差検出器、１１ａ  受信波再生器、１１ｂ  角回転量算出器、１２  近似直線算出器、１３  初期位相差推定値、１４  周波数偏差推定値、１５  バースト波到来検出部（バースト波到来検出手段）、１６  初期位相差・周波数偏差推定部（初期位相差・周波数偏差推定手段）。
【図１】
0003585857.tif 000002
【図２】
0003585857.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003585857.tif 000005
【図５】
0003585857.tif 000006
【図６】
0003585857.tif 000007