(57)【要約】【課題】  比較的低いデータレートで伝送されるＭＳＫ変調等の信号の復調が可能で、かつ断続的なバースト通信における復調において、同期確立までの時間を短縮させ、よって比較的短時間で復調が可能なバースト通信用変調装置および復調装置の提供。【解決手段】  無変調信号を先頭にしてプリアンブル信号、同期信号およびデータを順次出力する切替器５と、切替器の出力信号を変調する変調器６と、変調器の出力信号を後処理する後処理器８とをバースト通信用変調装置８１に含み、無変調信号は後処理器から出力される変調波を復調する復調装置８２において同期確立までの時間を短縮するために用いられる。【選択図】      図１
2011101131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無変調信号を先頭にしてプリアンブル信号、同期信号およびデータを順次出力する切替器と、
前記切替器の出力信号を変調する変調器と、
前記変調器の出力信号を後処理する後処理器とを含み、
前記無変調信号は前記後処理器から出力される変調波を復調する復調装置において同期確立までの時間を短縮するために用いられることを特徴とするバースト通信用変調装置。
【請求項２】
ＭＳＫ(Minimum Shift Keying)変調信号の送信に用いられることを特徴とする請求項１記載のバースト通信用変調装置。
【請求項３】
バースト通信用変調装置からの信号の受信有無判定あるいは受信した信号が無変調信号であるか否かの判定を行う信号判定部と、
前記信号判定部にて前記受信した信号が無変調信号であるとの判定がなされた場合、その無変調期間内にキャリア周波数の同期を確立し、前記無変調信号の次に受信するプリアンブル信号の受信期間内にシンボル周波数の同期を確立する同期制御部とを含むことを特徴とするバースト通信用復調装置。
【請求項４】
前記バースト通信用変調装置からの信号をＩ信号とＱ信号に分離し、前記信号判定部および前記同期制御部へ出力する前処理器と、
前記同期制御部から出力されるデータの２値を判定するデータ判定器とをさらに含むことを特徴とする請求項３記載のバースト通信用復調装置。
【請求項５】
前記信号判定部は、信号の受信有無判定を行うレベル検出器と、
無変調信号受信の判定を行うＤＦＴ(Discrete Fourier Transform)と、
キャリア位相を検出するキャリア位相検出器と、
前記レベル検出器および前記ＤＦＴの出力信号に基づき、無変調期間に入ったタイミングを検出するタイミング生成部と、
前記ＤＦＴあるいは前記キャリア位相検出器の出力を選択して前記同期制御部へ出力する切替器とを含み、
前記切替器は前記タイミング生成部で検出された無変調期間のタイミングに前記キャリア位相検出器から前記ＤＦＴへ出力を切り替えることを特徴とする請求項３または４記載のバースト通信用復調装置。
【請求項６】
前記同期制御部は、ＶＣＯ(Voltage Controlled Oscillator) と、
前記Ｉ信号およびＱ信号を前記ＶＣＯで生成された周期で標本化するシンボルタイミング標本化器と、
標本化された信号に対しキャリアの位相誤差を補正する位相回転器およびＮＣＯ(Numerical Controlled Oscillator) と、
高調波等の不要な信号を除去するフィルタと、
前記フィルタから出力されるベースバンド信号から、キャリア周波数の位相誤差を検出し、前記ＮＣＯを制御するキャリア位相検出器およびループフィルタと、
前記フィルタから出力されるベースバンド信号から、シンボルのタイミング誤差を検出し、前記ＶＣＯを制御するシンボルタイミング検出器とを含むことを特徴とする請求項３から５のいずれかに記載のバースト通信用復調装置。
【請求項７】
ＭＳＫ(Minimum Shift Keying)変調信号の受信に用いられることを特徴とする請求項３から６のいずれかに記載のバースト通信用復調装置。
【請求項８】
受信が検出された当初の制御を高速ＡＧＣ(Automatic Gain Control)で行い、受信レベルが安定した後は元のＡＧＣに戻すようＡＧＣを切り替えるＡＧＣ切替器を含むことを特徴とする請求項３から７のいずれかに記載のバースト通信用復調装置。
【請求項９】
無変調信号を先頭にしてプリアンブル信号、同期信号およびデータを順次出力する切替ステップと、
前記切替ステップの出力信号を変調する変調ステップと、
前記変調ステップの出力信号を後処理する後処理ステップとを含み、
前記無変調信号は前記後処理ステップから出力される変調波を復調する復調装置において同期確立のために用いられることを特徴とするバースト通信用変調装置の変調方法。
【請求項１０】
ＭＳＫ(Minimum Shift Keying)変調信号の送信に用いられることを特徴とする請求項９記載のバースト通信用変調装置の変調方法。
【請求項１１】
バースト通信用変調装置からの信号の受信有無判定あるいは受信した信号が無変調信号であるか否かの判定を行う信号判定ステップと、
前記信号判定ステップにて前記受信した信号が無変調信号であるとの判定がなされた場合、その無変調期間内にキャリア周波数の同期を確立し、前記無変調信号の次に受信するプリアンブル信号の受信期間内にシンボル周波数の同期を確立する同期制御ステップとを含むことを特徴とするバースト通信用復調装置の復調方法。
【請求項１２】
前記バースト通信用変調装置からの信号をＩ信号とＱ信号に分離し、前記信号判定ステップおよび前記同期制御ステップへ出力する前処理ステップと、
前記同期制御ステップから出力されるデータの２値を判定するデータ判定ステップとをさらに含むことを特徴とする請求項１１記載のバースト通信用復調装置の復調方法。
【請求項１３】
前記信号判定ステップは、信号の受信有無判定を行うレベル検出ステップと、
無変調信号受信の判定を行うＤＦＴ(Discrete Fourier Transform)ステップと、
キャリア位相を検出するキャリア位相検出ステップと、
前記レベル検出ステップおよび前記ＤＦＴステップの出力信号に基づき、無変調期間に入ったタイミングを検出するタイミング生成ステップと、
前記ＤＦＴステップあるいは前記キャリア位相検出ステップの出力を選択して前記同期制御ステップへ出力する切替ステップとを含み、
前記切替ステップは前記タイミング生成ステップで検出された無変調期間のタイミングに前記キャリア位相検出ステップから前記ＤＦＴステップへ出力を切り替えることを特徴とする請求項１１または１２記載のバースト通信用復調装置の復調方法。
【請求項１４】
前記同期制御ステップは、ＶＣＯ(Voltage Controlled Oscillator) ステップと、
前記Ｉ信号およびＱ信号を前記ＶＣＯステップで生成された周期で標本化するシンボルタイミング標本化ステップと、
標本化された信号に対しキャリアの位相誤差を補正する位相回転ステップおよびＮＣＯ(Numerical Controlled Oscillator) ステップと、
高調波等の不要な信号を除去するフィルタステップと、
前記フィルタステップから出力されるベースバンド信号から、キャリア周波数の位相誤差を検出し、前記ＮＣＯを制御するキャリア位相検出ステップおよびループフィルタステップと、
前記フィルタステップから出力されるベースバンド信号から、シンボルのタイミング誤差を検出し、前記ＶＣＯステップを制御するシンボルタイミング検出ステップとを含むことを特徴とする請求項１１から１３のいずれかに記載のバースト通信用復調装置の復調方法。
【請求項１５】
ＭＳＫ(Minimum Shift Keying)変調信号の受信に用いられることを特徴とする請求項１１から１４のいずれかに記載のバースト通信用復調装置の復調方法。
【請求項１６】
受信が検出された当初の制御を高速ＡＧＣ(Automatic Gain Control)で行い、受信レベルが安定した後は元のＡＧＣに戻すようＡＧＣを切り替えるＡＧＣ切替ステップを含むことを特徴とする請求項１１から１５のいずれかに記載のバースト通信用復調装置の復調方法。
【請求項１７】
請求項１または２記載のバースト通信用変調装置と、請求項３から８のいずれかに記載のバースト通信用復調装置とを含んで構成されることを特徴とする通信システム。
【請求項１８】
無変調信号を先頭にしてプリアンブル信号、同期信号およびデータを順次出力する切替ステップと、
前記切替ステップの出力信号を変調する変調ステップと、
前記変調ステップの出力信号を後処理する後処理ステップとをバースト通信用変調装置のコンピュータに実行させるためのプログラムであり、
前記無変調信号は前記後処理ステップから出力される変調波を復調する復調装置において同期確立のために用いられることを特徴とするプログラム。
【請求項１９】
バースト通信用変調装置からの信号の受信有無判定あるいは受信した信号が無変調信号であるか否かの判定を行う信号判定ステップと、
前記信号判定ステップにて前記受信した信号が無変調信号であるとの判定がなされた場合、その無変調期間内にキャリア周波数の同期を確立し、前記無変調信号の次に受信するプリアンブル信号の受信期間内にシンボル周波数の同期を確立する同期制御ステップとをバースト通信用復調装置のコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バースト通信用変調装置、復調装置、変調および復調方法ならびに通信システムに関し、特にＭＳＫ(Minimum Shift Keying)変調信号の送信および受信に用いられるバースト通信用変調装置、復調装置、変調および復調方法ならびに通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＳＫ(Minimum Shift Keying)変調信号の送信および受信に用いられるバースト通信用変調装置および復調装置は公知である。
【０００３】
一方、本発明の関連技術の一例として、直交復調に用いる局部搬送波を生成する搬送波再生回路が特許文献１に開示されている。これは、受信フレームの先頭に無変調プリアンブル（ＡＧＣプリアンブル）を備えた信号を復調する復調装置に関するものである。受信フレームの先頭に無変調信号を設けるという点で後述する本発明と共通する。この関連発明では、受信ＩＦ信号のフレームの無変調プリアンブルの振幅をもとに受信信号レベルを調整する。
【０００４】
しかし、通信フレームの先頭の無変調プリアンブル区間には、位相が変化しない無変調のシンボルが配置されており、シンボルクロックを再生できない。このため、無変調プリアンブル区間では、位相誤差を正確に検出することができず、局部搬送波を受信ＩＦ信号の搬送波に同期させることができないという欠点があった。
【０００５】
そこで、この関連発明では、無変調プリアンブル区間では、位相誤差検出手段から出力された位相誤差を局部搬送波発生手段にそのまま出力するよう構成し、これに基づき受信フレームの先端において速やかに正確な搬送波を再生させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２７１４３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、公知のバースト通信用変調装置および復調装置では、次のような問題があった。第１の問題は、低いデータレートで伝送する際、キャリア周波数の安定度が影響し、特にＭＳＫなどの位相変化の少ない変調方式においては、データがキャリア周波数の変化に埋もれてしまい、復調することが困難になることである。第２の問題は、断続的なバースト通信における復調において、同期検波方式では同期確立までに時間を要し、短時間で復調が困難になることである。
【０００８】
一方、特許文献１に記載の無変調プリアンブルは上記のとおり、受信信号レベルを調整するために設けたものであり、本発明のように短時間での同期確立および低データレートでの同期確立を目的としたものではなく、目的が本発明と全く異なり、その目的達成のための構成もまた本発明と全く異なる。したがって、特許文献１に記載の発明によって本発明の課題を解決することはできない。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、比較的低いデータレートで伝送されるＭＳＫ変調等の信号の復調が可能で、かつ断続的なバースト通信における復調において、同期確立までの時間を短縮させ、よって比較的短時間で復調が可能なバースト通信用変調装置、復調装置、変調および復調方法ならびに通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために、本発明によるバースト通信用変調装置は、無変調信号を先頭にしてプリアンブル信号、同期信号およびデータを順次出力する切替器と、前記切替器の出力信号を変調する変調器と、前記変調器の出力信号を後処理する後処理器とを含み、前記無変調信号は前記後処理器から出力される変調波を復調する復調装置において同期確立までの時間を短縮するために用いられることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明によるバースト通信用復調装置は、バースト通信用変調装置からの信号の受信有無判定あるいは受信した信号が無変調信号であるか否かの判定を行う信号判定部と、前記信号判定部にて前記受信した信号が無変調信号であるとの判定がなされた場合、その無変調期間内にキャリア周波数の同期を確立し、前記無変調信号の次に受信するプリアンブル信号の受信期間内にシンボル周波数の同期を確立する同期制御部とを含むことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明によるバースト通信用変調装置の変調方法は、無変調信号を先頭にしてプリアンブル信号、同期信号およびデータを順次出力する切替ステップと、前記切替ステップの出力信号を変調する変調ステップと、前記変調ステップの出力信号を後処理する後処理ステップとを含み、前記無変調信号は前記後処理ステップから出力される変調波を復調する復調装置において同期確立までの時間を短縮するために用いられることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明によるバースト通信用復調装置の復調方法は、バースト通信用変調装置からの信号の受信有無判定あるいは受信した信号が無変調信号であるか否かの判定を行う信号判定ステップと、前記信号判定ステップにて前記受信した信号が無変調信号であるとの判定がなされた場合、その無変調期間内にキャリア周波数の同期を確立し、前記無変調信号の次に受信するプリアンブル信号の受信期間内にシンボル周波数の同期を確立する同期制御ステップとを含むことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明による通信システムは上記バースト通信用変調装置およびバースト通信用復調装置を含むことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明によるバースト通信用変調装置のプログラムは、無変調信号を先頭にしてプリアンブル信号、同期信号およびデータを順次出力する切替ステップと、前記切替ステップの出力信号を変調する変調ステップと、前記変調ステップの出力信号を後処理する後処理ステップとをバースト通信用変調装置のコンピュータに実行させるためのプログラムであり、前記無変調信号は前記後処理ステップから出力される変調波を復調する復調装置において同期確立までの時間を短縮するために用いられることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明によるバースト通信用復調装置のプログラムは、バースト通信用変調装置からの信号の受信有無判定あるいは受信した信号が無変調信号であるか否かの判定を行う信号判定ステップと、前記信号判定ステップにて前記受信した信号が無変調信号であるとの判定がなされた場合、その無変調期間内にキャリア周波数の同期を確立し、前記無変調信号の次に受信するプリアンブル信号の受信期間内にシンボル周波数の同期を確立する同期制御ステップとをバースト通信用復調装置のコンピュータに実行させるためのものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、比較的低いデータレートで伝送されるＭＳＫ変調等の信号の復調が可能で、かつ断続的なバースト通信における復調において、同期確立までの時間を短縮させ、よって比較的短時間で復調が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係るバースト通信用変調装置の一例の構成図である。
【図２】本発明に係るバースト通信用復調装置の一例の構成図である。
【図３】本発明に係る通信システムの一例の構成図である。
【図４】本発明に係るバースト通信用変調装置の一例の構成図である。
【図５】本発明に係る前処理器の一例の構成図である。
【図６】本発明に係る後処理部の一例の構成図である。
【図７】バースト通信用変調装置８１の基本動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明に係るバースト通信用復調装置の一例の構成図である。
【図９】前処理器の一例の構成図である。
【図１０】前処理器９の基本動作を示すフローチャートである。
【図１１】バースト通信用復調装置８２の基本動作を示すフローチャートである。
【図１２】バースト通信用復調装置８２の動作を示す模式説明図である。
【図１３】バースト通信用復調装置８２のクロックおよびデータならびにＭＳＫマッピング例（Ｉ，Ｑ信号）を示す図である。
【図１４】バースト通信用復調装置８２の動作を示す他の模式説明図である。
【図１５】発明に係るバースト通信用変調装置の第２の実施形態の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
まず、実施の形態の説明に入る前に、本発明の動作原理について説明する。図１は本発明に係るバースト通信用変調装置の一例の構成図である。同図を参照すると、本発明に係るバースト通信用変調装置８１は、切替器５と、変調器６と、後処理器８とを含んでいる。
【００２０】
切替器５は無変調信号を先頭にしてプリアンブル信号、同期信号およびデータを順次出力する。変調器６は切替器の出力信号を変調する。後処理器８は変調器６の出力信号を後処理する。なお、無変調信号は後処理器８から出力される変調波を復調する復調装置（不図示）において同期確立のために用いられる。
【００２１】
このように、本発明によるバースト通信用変調装置８１は無変調信号を先頭に送信する構成であるため、この無変調信号の受信期間を利用して、復調装置において同期確立までの時間を短縮することが可能となる。
【００２２】
図２は本発明に係るバースト通信用復調装置の一例の構成図である。同図を参照すると、本発明に係るバースト通信用復調装置８２は、信号判定部５１と、同期制御部５２とを含んでいる。
【００２３】
信号判定部５１はバースト通信用変調装置からの信号の受信有無判定あるいは受信した信号が無変調信号であるか否かの判定を行う。同期制御部５２は信号判定部５１にて受信した信号が無変調信号であるとの判定がなされた場合、その無変調期間内にキャリア周波数の同期を確立し、無変調信号の次に受信するプリアンブル信号の受信期間内にシンボル周波数の同期を確立する。
【００２４】
このように、本発明によるバースト通信用復調装置８２は、無変調期間を利用してキャリア周波数の同期を確立し、またその次のプリアンブル信号の受信期間を利用してシンボル周波数の同期を確立する構成であるため、比較的低いデータレートで伝送されるＭＳＫ変調等の信号の復調が可能で、かつ断続的なバースト通信における復調において、同期確立までの時間を短縮させ、よって比較的短時間で復調が可能となる。
【００２５】
図３は本発明に係る通信システムの一例の構成図である。同図を参照すると、本発明に係る通信システム９１は、バースト通信用変調装置８１と、バースト通信用復調装置８２とを含んでいる。バースト通信用変調装置８１は有線または無線でバースト通信用復調装置８２と通信を行なう。バースト通信用変調装置８１およびバースト通信用復調装置８２は上述の構成を有している。
【００２６】
したがって、本発明による通信システム９１によれば、無変調期間を利用してキャリア周波数の同期を確立し、またその次のプリアンブル信号の受信期間を利用してシンボル周波数の同期を確立する構成であるため、比較的低いデータレートで伝送されるＭＳＫ変調等の信号の復調が可能で、かつ断続的なバースト通信における復調において、同期確立までの時間を短縮させ、よって比較的短時間で復調が可能な通信システムが得られる。
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。まず、第１の実施形態について説明する。図４は本発明に係るバースト通信用変調装置の一例の構成図である。なお、同図において図１と同様の構成部分には同一番号を付し、その説明を省略する。
【００２８】
同図を参照すると、バースト通信用変調装置８１は、無変調信号を発生する無変調信発生部１と、プリアンブルを発生するプリアンブル発生器２と、同期信号を発生する同期信号発生器３と、データを前処理する前処理器４と、無変調信発生部１、プリアンブル発生器２、同期信号発生器３または前処理器４のいずれかの出力信号を選択する切替器５と、ローカル信号を発生するローカルオシレータ７と、変調器６と、後処理部８と、制御部６１とを含んで構成される。このうち、制御部６１に関する説明は後述する。
【００２９】
切替器５は、送信のタイミングに基づき、無変調発生器１からの無変調信号、プリアンブル発生器２からのプリアンブル信号、同期信号発生器３からの同期信号、前処理器４からのデータを順次切り替えて送信する。
【００３０】
次に、前処理器４について説明する。図５は本発明に係る前処理器の一例の構成図である。同図を参照すると、前処理器４は、ＰＣＭ（Pulse Code Modulation ）符号化器２３と、擬似乱数発生器２４と、ＩＱ信号生成器２５とＤ／Ａ（Digital to Analog Converter ）２６ａ，２６ｂとを含んで構成される。
【００３１】
まず、ＰＣＭ符号化器２３では、入力されたデータに対し、固定長によるフレーム構造を生成する。これは、受信、復調されたデータのフレーム番号やワード番号などから、データを識別するためである。次に、無変調信号及びプリアンブル信号との差別化のため、擬似乱数発生器２４において、ＰＣＭ符号化されたデータをランダムなデータ列に変換する。
【００３２】
次に、ランダムデータに変換されたデータ列から、ＩＱ信号生成器２５において、ＭＳＫ変調にマッピングされたＩ信号とＱ信号を生成し、Ｄ／Ａ２６ａおよび２６ｂにおいてデジタル−アナログ変換を行い出力する。
【００３３】
次に、後処理部８について説明する。図６は本発明に係る後処理部の一例の構成図である。同図を参照すると、後処理部は、ＢＰＦ(Band Pass Filter)２７と、ＲＦローカル信号を発生するＲＦローカルオシレータ２９と、ミキサー２８と、ＢＰＦ３０と、電力増幅器３１とを含んで構成される。
【００３４】
次に、バースト通信用変調装置８１の基本動作について説明する。なお、以下の動作は図４のバースト通信用変調装置８１の制御部６１が切替器５、変調器６、後処理器８を制御することにより実行される。図７はバースト通信用変調装置８１の基本動作を示すフローチャートである。まず、図４において、切替器５により無変調信号、プリアンブル信号、同期信号、データが順次切り替えて出力される（図７のステップＳ１）。出力された信号は、変調器６により、ローカルオシレータ６からのキャリア周波数と混合し、ＩＦ信号として出力される（同ステップＳ２）。
【００３５】
出力されたＩＦ信号は、図６に示すとおり、ＢＰＦ２７により不要な周波数を除去した後（同ステップＳ３）、ミキサー２８により、ＲＦローカルオシレータ２９と混合され（同ステップＳ４）、ＢＰＦ３０によりＲＦ周波数以外の信号が除去された後（同ステップＳ５）、電力増幅器３１にて規定の電力に増幅され、ＭＳＫ変調波として送信される（同ステップＳ６）。
【００３６】
次に、本発明に係るバースト通信用復調装置の一例について説明する。図８は本発明に係るバースト通信用復調装置の一例の構成図である。なお、同図において図２と同様の構成部分には同一番号を付し、その説明を省略する。
【００３７】
同図を参照するとバースト通信用復調装置８２は、前処理器９と、同期制御部５２と、信号判定部５１と、データ判定器１８と、制御部７１とを含んで構成される。このうち、制御部７１に関する説明は後述する。
【００３８】
同期制御部５２は、ＶＣＯ(Voltage Controlled Oscillator) １１と、シンボルタイミング標本化器１０と、位相回転器１２と、ＮＣＯ(Numerical Controlled Oscillator) １３と、ループフィルタ１６と、ＬＰＦ(Low Pass Filter) １４と、シンボルタイミング検出器１７とを含んで構成される。
【００３９】
信号判定部５１は、レベル検出器１９と、ＤＦＴ(Discrete Fourier Transform)２０と、タイミング生成器２１と、切替器２２と、キャリア位相検出器１５とを含んで構成される。
【００４０】
前処理器９はＭＳＫ変調波を受信、周波数分周などを行い、更にＩ信号とＱ信号に分離する。シンボルタイミング標本化器１０はＩ信号とＱ信号をＶＣＯ１１からのタイミングで標本化する。位相回転器１２およびＮＣＯ１３は標本化された信号に対し、キャリアの位相誤差を補正する。
【００４１】
ＬＰＦ１４は高調波などの不要な信号を除去する。キャリア位相検出器１５およびループフィルタ１６はＬＰＦ１４の後のベースバンド信号から、キャリア周波数の位相誤差を検出し、ＮＣＯ１３を制御する。シンボルタイミング検出器１０はＬＰＦ１４の後のベースバンド信号から、シンボルのタイミング誤差を検出し、ＶＣＯ１１を制御する。データ判定器１８はＬＰＦ１４の後のベースバンド信号から、データの“１”または“０”を判定する。
【００４２】
さらに、レベル検出器１９は信号の有無を検出する。ＤＦＴ２０はタイミング検出および無変調期間におけるキャリア周波数を検出する。タイミング生成器２１および切替器２２はレベル検出器１９およびＤＦＴ２０の信号より無変調期間にＮＣＯ１３に対する制御をＤＦＴ２０に切り替える。
【００４３】
次に、前処理器９の構成について説明する。図９は前処理器の一例の構成図である。同図を参照すると、前処理器９は、受信器３２と、ミキサー３３と、ローカルオシレータ３４と、ＡＧＣ(Automatic Gain Control)増幅器３５と、標本化器３６ａ，３６ｂと、ＩＱサンプリング部３７と、Ａ／Ｄ３８ａ，３８ｂと、信号整形器３９とを含んで構成される。
【００４４】
次に、前処理器９の基本動作について説明する。図１０は前処理器９の基本動作を示すフローチャートである。まず、変調装置より送信されたＭＳＫ変調波を受信器３２で受信し（図１０のステップＳ１１）、ミキサー３３と、ローカルオシレータ３４において、所定の周波数に変換した後（同ステップＳ１２）、ＡＧＣ増幅器３５において一定の受信電力となるように制御を行う（同ステップＳ１３）。そして、所定の周波数及び電力となった受信信号は、標本化器３６ａ，３６ｂにおいて、ＩＱサンプリング３７の周期でそれぞれ交互に標本化され（同ステップＳ１４）、Ａ／Ｄ３８ａ，３８ｂにおいてアナログ−デジタル変換を行った後（同ステップＳ１５）、信号整形器３９を介してＩ信号とＱ信号として出力される（同ステップＳ１６）。
【００４５】
次に、バースト通信用復調装置８２の基本動作について説明する。なお、以下の動作は図８のバースト通信用復調装置８２の制御部７１が各部９〜１１，１３，１５，１７，１９〜２２を制御することにより実行される。図１１はバースト通信用復調装置８２の基本動作を示すフローチャートである。前処理器９から出力されたＩ信号とＱ信号は、シンボルタイミング標本化器１０において、ＶＣＯ１１で生成された周期で標本化される。これによりベースバンド信号となるが（図１１のステップＳ２１）、標本化器３６ａ，３６ｂおよびシンボルタイミング標本化器１０でサンプリングされた周波数はキャリア周波数およびシンボル周波数に同期していないため、周波数位相誤差を生じる。これを位相回転器１２とＮＣＯ１３で補正することになるが、この処理について説明する。
【００４６】
まず、レベル検出器１９による受信有無の判定、もしくは、ＤＦＴ２０による無変調波受信の判定により、無変調期間を特定する（同ステップＳ２２）。次に、タイミング生成器２１にて、切替器２２をキャリア位相検出器１５側からＤＦＴ２０側へ切り替える（同ステップＳ２３）。
【００４７】
この無変調期間ではシンボルの情報が無く、キャリアの周波数のみとなるため、位相回転器１２からの出力は、キャリア周波数とＮＣＯ１３の周波数誤差が出力されることになる。ＤＦＴ２０では、この期間で、スペクトラムが最大となる周波数を見つけ出すとともにＮＣＯ１３をループフィルタ１６を介して制御し、位相回転器１２からの出力を一定値にしてキャリア周波数の同期を確立する（同ステップＳ２４）。
【００４８】
次に無変調期間の検出時点からプリアンブル期間を割り出し、これ以降は、通常のループ制御に切替え、キャリア位相検出器１５で検出された位相誤差から、ＮＣＯ１３を制御する（同ステップＳ２５）。また、プリアンブル期間では、ある決められたパターンの繰り返し信号となるため、位相の変化量も一定となる。この位相情報からシンボルタイミング検出器１７において、シンボルタイミングを特定し、ＶＣＯ１１を制御してシンボル周波数の同期を確立する（同ステップＳ２６）。
【００４９】
位相回転器１２からの出力は、ＭＳＫシンボル及びＤＦＴのサンプルにマッチングされたＬＰＦ１４を介して、データ判定器１８に入力され、データ判定器１８において２値（“０”または“１”）を判定する。
【００５０】
図１２はバースト通信用復調装置８２の動作を示す模式説明図である。同図（Ａ）は切替器５の内部構成の一例とプリアンブル信号例を示し、同図（Ｂ）は信号の送信タイミングの一例を示している。また、図１３はバースト通信用復調装置８２のクロックおよびデータならびにＭＳＫマッピング例（Ｉ，Ｑ信号）を示す図である。また、図１４はバースト通信用復調装置８２の動作を示す他の模式説明図である。
【００５１】
まず、図４のバースト通信用変調装置８１の動作について説明する。この動作は、図１２（Ｂ）に示すシーケンスに基づき、無変調発生器１、プリアンブル発生器２、同期信号発生器３、前処理器４のデータを切替器５により切替え（図１２（Ａ）参照）、出力するものである。
【００５２】
まず、最初は、送信開始と同時に切替器５は、無変調発生器１を選択する。無変調発生器１では、変調器６を介した信号が無変調信号となるようにＩ信号をハイ（高）またはロー（低）と、Ｑ信号をローまたはハイとして出力する。なお、Ｉ信号とＱ信号は、９０°の位相差を持った信号となる。
【００５３】
次に、切替器５は、プリアンブル発生器２を選択する。プリアンブル発生器２では、復調側においてシンボルのタイミング同期を確立しやすいように固定パターンを繰り返し出力するものである。この固定パターンは、ＭＳＫ変調では、１つのシンボルに対し、９０°の位相変化しかとらないことから、復調側で判別しづらい面があるため、位相変化を大きくみせるように、“１”、“１”と“０”、“０”を繰り返し出力するようにし、１８０°の位相変化をとるようにする。
【００５４】
次に、切替器５は、同期信号発生器３を選択する。同期信号発生器３では、前処理器４のＰＣＭデータフォーマットの開始を知らせるための信号となり、前処理器４から出力されるデータ上において発生する確率の低いユニークワードを出力する。復調器側では、この同期信号を受信することにより、ランダム信号を解読し、ＰＣＭデータに戻すことになる。
【００５５】
次に、切替器５は、前処理器４のデータを選択する。前処理器４では、まず、送信したいデータに入力する。前処理器４内では、図５に参照されるＰＣＭ符号化器２３により、送信したいデータを規定の固定長フォーマットにおけるＰＣＭ信号に変換する。そして、ＰＣＭ符号化器２３を出力した信号は、擬似乱数発生器２４によりランダムな信号に変換する。これは、無変調信号と差別化するために、常時、ハイまたはローレベルに固定されたデータが出現しないように処理するものである。
【００５６】
次に、擬似乱数発生器２４より出力されたデータは、ＩＱ信号生成器２５に入力され、図１３に示すようなＭＳＫ変調に合致したＩ信号とＱ信号を生成する。その後、Ｄ／Ａ２６ａ，２６ｂによりデジタル−アナログ変換し、切替器５に入力される。
【００５７】
切替器５を出た信号は、変調器６により、ローカルオシレータ７からのキャリア信号と掛け合わされ、後処理器８に入力される。後処理器８では（図６参照）、不要な信号を除去するＢＰＦ２７を介した後、ミキサー２８およびＲＦローカルオシレータ２９によって周波数を逓倍し、さらにＢＰＦ３０を介した後、電力増幅器３１により、電力増幅して送信する。なお、前処理器４からのデータが全て送信された後は、送信を停止し、次の送信開始まで全ての動作を待機する。
【００５８】
次に図８のバースト通信用復調装置８２の動作について説明する。同図を参照すると、ＭＳＫ変調波は前処理器９に入力される。前処理器９では、図９に示すとおり、受信器３２によりＭＳＫ変調波を受信し、ミキサー３３とローカルオシレータ３４において、所定のＩＦ周波数に変換した後、ＡＧＣ増幅器３５により一定の電力に保持される。
【００５９】
そして、所定の周波数および電力に変換された信号は、標本化器３６ａ，３６ｂにより、ＩＱサンプリング部３７の周波数で標本化を行い、Ａ／Ｄ３８ａ，３８ｂにてアナログ−デジタル変換した後、信号整形器３９により直流分の除去、スキュ補正などの処理を施し、Ｉ信号とＱ信号として信号を出力する。
【００６０】
このＩＱサンプリング部３７の周波数は、ＩＦ周波数の４倍とし、その周波数において交互にサンプリングすることにより、９０°の位相差をもったＩ信号とＱ信号を生成する。
【００６１】
図８に戻り、Ｉ信号とＱ信号は、シンボルタイミング標本化器１０において、ＶＣＯ１１で生成されたシンボルレートの２倍以上の周波数で標本化される。これによりベースバンド信号となるが、標本化器３６ａ，３６ｂおよびシンボルタイミング標本化器１０でサンプリングされた周波数はキャリア周波数およびシンボル周波数に同期していないため、周波数位相誤差を生じる。これを位相回転器１２とＮＣＯ１３で補正することになるが、それにはまず、キャリア周波数の同期を確立する必要があり、この処理について説明する。
【００６２】
まず、図１４に示すとおり、レベル検出器１９による受信電力からの受信有無の判定、もしくは、ＤＦＴ２０による周波数スペクトラムからの無変調波受信の判定により、無変調期間を特定する。この無変調期間ではシンボルの情報が無く、キャリアの周波数のみとなるため、位相回転器１２からの出力は、キャリア周波数とＮＣＯ１３の周波数誤差が出力されることになる。ＤＦＴ２０では、この期間で、スペクトラムが最大となる周波数を見つけ出すとともにＮＣＯ１３をループフィルタ１６を介して制御し、位相回転器１２からの出力を一定にする。
【００６３】
次に無変調期間の検出時点からプリアンブル期間を割り出し、シンボルタイミングを確定した後は、通常のループ制御に切替え、キャリア位相検出器１５で検出された位相誤差から、ＮＣＯ１３を制御する。なお、プリアンブル期間では、ある決められたパターンの繰り返し信号となるため、位相の変化量も一定となる。この位相情報からシンボルタイミング検出器１７において、シンボルタイミングを特定し、ＶＣＯ１１を制御する。このタイミングの詳細については図１２（Ａ），（Ｂ）に示す。
【００６４】
位相回転器１２からの出力は、ＭＳＫシンボルおよびＤＦＴのサンプルにマッチングされたＬＰＦ１４を介して、データ判定器１８に入力され、データ判定器１８において２値（“０”または“１”）を判定する。また、このデータから同期信号を検出し、検出された次の信号より擬似乱数の解読、およびＰＣＭ復号化を行い、データを出力する。
【００６５】
以上説明したように、本発明の第１の実施形態によれば、同期検波方式においてキャリア周波数の安定度に影響してしまうような低いデータレートでの伝送においても同期を確立することが可能となる。また、同期検波方式において断続的なバーストでの通信においても高速に同期を確立することが可能となる。
【００６６】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図１５は本発明に係るバースト通信用変調装置の第２の実施形態の構成図である。なお、同図において図８と同様の構成部分には同一番号を付し、その説明を省略する。
【００６７】
第２の実施形態の基本構成は第１の実施形態と同様であるが、高速に同期を確立するためには、受信信号のレベルを高速に安定させる必要がある。ただし、高速にＡＧＣを働かすことによって、フェージング等に起因して受信レベルが低下した際、ビット誤り率が悪化する傾向にあるため、第２の実施形態ではさらに工夫している。
【００６８】
図１５を参照すると、切替器４２と、高速ＡＧＣ４１と、ＡＧＣ４０とが新たに追加されている。切替器４２は高速ＡＧＣ４１またはＡＧＣ４０の出力を選択する。切替器４２は選択した方の出力をＡＧＣ増幅器３５へ出力する。
【００６９】
ＡＧＣは、前処理器９の出力信号レベルからＡＧＣ増幅器３５に対し、制御を行うことになるが、レベル検出器１９又はＤＦＴ２０において、受信が検出された当初の制御を高速ＡＧＣ４１で行い、受信レベル安定後には、関連技術と同様のＡＧＣ４０に戻すよう切替器４２を作動させる。
【００７０】
以上説明したように、本発明の第２の実施形態によれば、受信開始の早期段階で受信信号のレベルを安定させ、さらに、ビット誤り率の悪化も抑えることが可能となる。
【００７１】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は、バースト通信用変調装置および復調装置に用いる変調および復調方法のプログラムに関するものである。
【００７２】
前述したように、本発明に係るバースト通信用変調装置８１は制御部６１を含んでいる（図４参照）。制御部６１は少なくとも切替器５、変調器６および後処理器８を制御する。制御部６１は図示しないメモリからバースト通信用変調装置における変調方法のプログラムを読み出し、そのプログラムにしたがって上記各部位を制御する。
【００７３】
同様に、本発明に係るバースト通信用復調装置８２は制御部７１を含んでいる（図８参照）。制御部７１は少なくとも前処理器９、シンボルタイミング標本化器１０、ＶＣＯ１１、ＮＣＯ１３、キャリア位相検出器１５、シンボルタイミング検出器１７、レベル検出器１９、ＤＦＴ２０、タイミング生成器２１および切替器２２を制御する。制御部７１は図示しないメモリからバースト通信用復調装置における復調方法のプログラムを読み出し、そのプログラムにしたがって上記各部位を制御する。
【００７４】
なお、これら制御部６１、７１の制御内容については既に述べたので、ここでの説明は省略する。
【００７５】
以上説明したように、本発明の第３の実施形態によれば、比較的低いデータレートで伝送されるＭＳＫ変調等の信号の復調が可能で、かつ断続的なバースト通信における復調において、同期確立までの時間を短縮させ、よって比較的短時間で復調が可能なバースト通信用変調装置および復調装置における変調および復調方法のプログラムが得られる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明をＢＰＳＫ(Binary Phase Shift Keying) 、ＱＰＳＫ(Quadrature Phase Shift Keying) 変調方式を用いるバースト通信用変調装置、復調装置、変調および復調方法ならびに通信システムに適用することが可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１  無変調信発生部
２  プリアンブル発生器
３  同期信号発生器
４  前処理器
５  切替器
６  変調器
７  ローカルオシレータ
８  後処理部
９  前処理器
１０  シンボルタイミング標本化器
１１  ＶＣＯ
１２  位相回転器
１３  ＮＣＯ
１４  ＬＰＦ
１５  キャリア位相検出器
１６  ループフィルタ
１７  シンボルタイミング検出器
１８  データ判定器
１９  レベル検出器
２０  ＤＦＴ
２１  タイミング生成器
２２  切替器
２３  ＰＣＭ符号化器
２４  擬似乱数発生器
２５  ＩＱ信号生成器
２６  Ｄ／Ａ
２７、３０  ＢＰＦ
２８  ミキサー
３１  電力増幅器
３２  受信器
３３  ミキサー
３４  ローカルオシレータ
３５  ＡＧＣ増幅器
３６  標本化器
３７  ＩＱサンプリング部
３８  Ａ／Ｄ
３９  信号整形器
４０  ＡＧＣ
４１  高速ＡＧＣ
４２  切替器
５１  信号判定部
５２  同期制御部
６１、７１  制御部
６２、７２  プログラム格納部
８１  バースト通信用変調装置
８２  バースト通信用復調装置
９１  通信システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2011101131.tif 000008
【図７】
2011101131.tif 000009
【図８】
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【図９】
2011101131.tif 000011
【図１０】
2011101131.tif 000012
【図１１】
2011101131.tif 000013
【図１２】
2011101131.tif 000014
【図１３】
2011101131.tif 000015
【図１４】
2011101131.tif 000016
【図１５】
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