(57)【要約】【課題】本発明は、ＦＳＫ復調の精度を向上させることを目的とする。【解決手段】周波数変換部１０は、ＦＳＫ変調信号を低域に周波数変換した低域・ＦＳＫ変調信号を生成し、振幅調整部１２に出力する。振幅調整部１２は、低域・ＦＳＫ変調信号の絶対値を求め、低域・ＦＳＫ変調信号をその絶対値で除すことによって、低域・ＦＳＫ変調信号を規格化し、逓倍部１４に出力する。逓倍部１４は、規格化された低域・ＦＳＫ変調信号の周波数を２Ｎ逓倍して２Ｎ逓倍・ＦＳＫ変調信号を生成し、復号部１６に出力する。復号部１６は、ハイ周波数およびロー周波数の２つの周波数を有する２Ｎ逓倍・ＦＳＫ変調信号に基づいて、ディジタルデータを復号する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＦＳＫ変調信号の周波数を逓倍する逓倍部と、
前記逓倍部によって周波数が逓倍された信号の周波数を計測する計測部と、
前記計測部によって計測された周波数に基づいて、復調信号を出力する復調信号生成部と、
を備えることを特徴とするＦＳＫ復調器。
【請求項２】
請求項１に記載のＦＳＫ復調器において、
周波数が逓倍される前の前記ＦＳＫ変調信号を低域に周波数変換する周波数変換部、を備えることを特徴とするＦＳＫ復調器。
【請求項３】
請求項２に記載のＦＳＫ復調器において、
前記周波数変換部は、占有周波数帯域の下限が０周波数で折り返さず、かつ、０周波数近傍となるよう、前記ＦＳＫ変調信号を周波数変換することを特徴とするＦＳＫ復調器。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のＦＳＫ復調器において、
周波数が逓倍される前の前記ＦＳＫ変調信号を検波し、検波信号の大きさに基づいて、周波数が逓倍される前の前記ＦＳＫ変調信号の大きさを調整する信号調整部、を備えることを特徴とするＦＳＫ復調器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＦＳＫ復調器に関し、特に、復調性能の改善に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信や有線通信において伝送される信号を変調する方式として、ＦＳＫ変調が広く用いられている。ＦＳＫ変調では、送信対象のディジタルデータの符号に応じて搬送波の周波数を変化させる。ＦＳＫ変調には、信号の振幅成分に現れる雑音や振幅歪みが通信品質に及ぼす影響が小さいという利点がある。
【０００３】
ＦＳＫ変調信号からは、その周波数を検出することでディジタルデータが復調される。以下の特許文献１には、ＦＳＫ復調器が記載されている。この文献に記載されているＦＳＫ復調器は、ＦＳＫ変調信号の周波数に応じてパルス幅が変化するパルス幅変調信号を生成し、パルス幅変調信号のパルス幅に基づいてディジタルデータを復号する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２５１３７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＦＳＫ変調が用いられた通信システムでは、送信機から受信機に至る信号伝送路の状況によっては、ＦＳＫ変調信号の周波数が雑音等によって変動する。このとき、ＦＳＫ変調信号の高い方の周波数（ハイ周波数）と低い方の周波数（ロー周波数）との差が十分でない場合には、ハイ周波数とロー周波数との判別が困難となり、ＦＳＫ復調の精度が低下することがある。
【０００６】
本発明は、ＦＳＫ復調の精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、ＦＳＫ変調信号の周波数を逓倍する逓倍部と、前記逓倍部によって周波数が逓倍された信号の周波数を計測する計測部と、前記計測部によって計測された周波数に基づいて、復調信号を出力する復調信号生成部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
望ましくは、周波数が逓倍される前の前記ＦＳＫ変調信号を低域に周波数変換する周波数変換部、を備える。
【０００９】
望ましくは、前記周波数変換部は、占有周波数帯域の下限が０周波数で折り返さず、かつ、０周波数近傍となるよう、前記ＦＳＫ変調信号を周波数変換する。
【００１０】
望ましくは、周波数が逓倍される前の前記ＦＳＫ変調信号を検波し、検波信号の大きさに基づいて、周波数が逓倍される前の前記ＦＳＫ変調信号の大きさを調整する信号調整部、を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ＦＳＫ復調の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ＦＳＫ復調器の構成を示す図である。
【図２】周波数変換部の構成例を示す図である。
【図３】ＦＳＫ変調信号、低域・ＦＳＫ変調信号、および２Ｎ逓倍・ＦＳＫ変調信号のそれぞれの周波数成分を示す図である。
【図４】振幅調整部の構成例を示す図である。
【図５】逓倍部の構成例を示す図である。
【図６】復号部の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１には、本発明の実施形態に係るＦＳＫ復調器が示されている。ＦＳＫ復調器は、例えば、無線受信機に搭載される。搭載先の無線受信機は、ディジタルデータによってＦＳＫ変調が施された無線信号を受信し、その無線信号を電気信号であるＦＳＫ変調信号に変換する。ここでは、ディジタルデータの値が１であるときのＦＳＫ変調信号の周波数が、ディジタルデータの値が０であるときのＦＳＫ変調信号の周波数よりも高くなるようなＦＳＫ変調信号が用いられるものとする。
【００１４】
ＦＳＫ復調器は、周波数変換部１０、振幅調整部１２、逓倍部１４および復号部１６を備える。周波数変換部１０には、処理対象信号としてＦＳＫ変調信号が入力される。周波数変換部１０は、ＦＳＫ変調信号にローカル信号を乗ずることによって、ＦＳＫ変調信号を低域に周波数変換した低域・ＦＳＫ変調信号を生成し、振幅調整部１２に出力する。振幅調整部１２は、低域・ＦＳＫ変調信号の絶対値（大きさ）を求め、低域・ＦＳＫ変調信号をその絶対値で除すことによって、低域・ＦＳＫ変調信号を規格化し、逓倍部１４に出力する。
【００１５】
逓倍部１４は、規格化された低域・ＦＳＫ変調信号の周波数を２Ｎ逓倍して２Ｎ逓倍・ＦＳＫ変調信号を生成し、復号部１６に出力する。ここで、Ｎは１以上の整数である。
【００１６】
復号部１６は、ハイ周波数およびロー周波数の２つの周波数を有する２Ｎ逓倍・ＦＳＫ変調信号に基づいて、ディジタルデータを復号する。すなわち、復号部１６は、２Ｎ逓倍・ＦＳＫ変調信号がハイ周波数であるときに復号値として１を出力し、２Ｎ逓倍・ＦＳＫ変調信号がロー周波数であるときに復号値として０を出力する。
【００１７】
図２には、周波数変換部１０の構成例が示されている。この構成例では、周波数変換部１０は、局部発振器２０、混合器１８、および低域通過フィルタ２２を備えている。混合器１８には、周波数がロー周波数ｆ０とハイ周波数ｆ１の間で変化するＦＳＫ変調信号が入力される。局部発振器２０は、周波数がｆａのローカル信号を生成し、混合器１８に出力する。混合器１８は、ＦＳＫ変調信号とローカル信号とを乗じた周波数混合信号を生成し、低域通過フィルタ２２に出力する。周波数混合信号には、ＦＳＫ変調信号の周波数ｆ（ｆ０またはｆ１）と、ローカル信号の周波数ｆａとの和（ｆ＋ｆａ）の周波数成分と、ＦＳＫ変調信号の周波数ｆとローカル信号の周波数ｆａとの差の絶対値Δの周波数成分が含まれている。低域通過フィルタ２２は、和の周波数成分を抑制または除去し、差の周波数成分である低域・ＦＳＫ変調信号を通過させる。なお、ローカル周波数ｆａは、例えば、ＦＳＫ変調信号の占有周波数帯域の下限ｆｕが０周波数で折り返さず、かつ、できるだけ０に近くなるように（０周波数近傍となるように）設定される。好ましくは、ローカル周波数ｆａは、ｆｕ−Δ＝０となるように設定される。
【００１８】
図３（ａ）には、ＦＳＫ変調信号の周波数成分が示されている。また、図３（ｂ）には、低域・ＦＳＫ変調信号の周波数成分が示されている。横軸は周波数を示し縦軸は振幅を示す。図３は、各信号の周波数成分を概念的に示すものであり、周波数スペクトラムを厳密に示すものではない。
【００１９】
図３（ａ）に示されているように、ＦＳＫ変調信号の周波数はロー周波数ｆ０またはハイ周波数ｆ１であり、ロー周波数ｆ０とハイ周波数ｆ１との周波数差はｄ＝ｆ１−ｆ０である。周波数変換部１０から出力される低域・ＦＳＫ変調信号の周波数は、ＦＳＫ変調信号の周波数に対し、変換周波数Δだけ低い周波数である。ここで、変換周波数Δは、ＦＳＫ変調信号の周波数ｆとローカル信号の周波数ｆａとの差の絶対値である。
【００２０】
低域・ＦＳＫ変調信号の周波数は、Ｆ０＝ｆ０−Δ、またはＦ１＝ｆ１−Δである。低域・ＦＳＫ変調信号に含まれるディジタルデータの値「０」に対して、周波数Ｆ０が対応し、ディジタルデータの値「１」に対して周波数Ｆ１が対応している。ロー周波数Ｆ０とハイ周波数Ｆ１との周波数差はｄであり、ＦＳＫ変調信号と同様である。すなわち、周波数変換部１０によって低域に周波数変換される前後で、周波数差ｄは変化しない。
【００２１】
図４には、振幅調整部１２の構成例が示されている。この構成例では、振幅調整部１２は、直交検波部２４、絶対値演算部２６、および規格化部２８を備えている。直交検波部２４は、低域・ＦＳＫ変調信号Ｂを直交検波し、同相成分信号Ｉおよび直交成分信号Ｑを出力する。絶対値演算部２６は、同相成分信号Ｉの自乗と直交成分信号Ｑの自乗の和の平方根を求めることで、低域・ＦＳＫ変調信号Ｂの絶対値Ａを求め、規格化部２８に出力する。規格化部２８は、低域・ＦＳＫ変調信号Ｂを絶対値Ａで除して、規格化された低域・ＦＳＫ変調信号を求め出力する。低域・ＦＳＫ変調信号が規格化されることで、復号部１６における復号処理の精度が向上する。
【００２２】
図５には、逓倍部１４の構成例が示されている。この構成例では、逓倍部１４はＮ個の逓倍器３０−１〜３０−Ｎを備えている。各逓倍器は、自乗器３２および帯域通過フィルタ３４を備えている。自乗器３２は入力信号を自乗した自乗信号を帯域通過フィルタ３４に出力する。一般に、自乗信号は、入力信号の周波数を２倍にした２逓倍信号に加えて、直流成分および高調波成分を含む。そこで、帯域通過フィルタ３４は、直流成分および高調波成分を抑制または除去して２逓倍信号を抽出する。このようにして、各逓倍器は入力信号の周波数を２倍にして出力する。
【００２３】
Ｎが２以上の場合、隣接する逓倍器のうちの前段の逓倍器は、入力信号の周波数を２倍にして後段の逓倍器に出力する。後段の逓倍器は、前段からの入力信号の周波数を２倍にして出力する。最終段の逓倍器は、前段からの入力信号の周波数を２倍にして、逓倍部１４から２Ｎ逓倍・ＦＳＫ変調信号を出力する。Ｎが１である場合には、逓倍器３０−１は、逓倍部１４に入力されたＦＳＫ変調信号の周波数を２倍にして、逓倍部１４から２Ｎ逓倍・ＦＳＫ変調信号を出力する。
【００２４】
図３（ｃ）には、２Ｎ逓倍・ＦＳＫ変調信号の周波数が示されている。２Ｎ逓倍・ＦＳＫ変調信号のロー周波数は２ＮＦ０であり、ハイ周波数は２ＮＦ１である。２Ｎ逓倍・ＦＳＫ変調信号に含まれるディジタルデータの値「０」に対して、ロー周波数２ＮＦ０が対応し、ディジタルデータの値「１」に対してハイ周波数２ＮＦ１が対応する。周波数２ＮＦ０と周波数２ＮＦ１との周波数差は２Ｎｄであり、ＦＳＫ変調信号における周波数差ｄの２Ｎ倍である。すなわち、逓倍部１４によって周波数が２Ｎ逓倍されることで、周波数差ｄが２Ｎ倍となっている。
【００２５】
図６には、復号部１６の構成例が示されている。復号部１６は、計測部３６および復調信号生成部３８を備えている。計測部３６は、ゼロクロス検出部４０およびカウンタ４２を備えている。ゼロクロス検出部４０は、入力信号としての２Ｎ逓倍・ＦＳＫ変調信号が０となるタイミングで、復調信号生成部３８およびカウンタ４２にパルス信号を出力する。カウンタ４２は、所定周期Ｔが経過する毎に値が１だけ増加するカウント値を生成し、復調信号生成部３８に出力する。カウンタ４２は、ゼロクロス検出部４０からパルス信号が出力されるタイミングでカウント値を０にリセットする。
【００２６】
このような構成および処理によって、計測部３６は、２Ｎ逓倍・ＦＳＫ変調信号が０となるタイミングに応じて、２Ｎ逓倍・ＦＳＫ変調信号の半周期を表すカウント値をパルス信号と共に復調信号生成部３８に出力する。カウント値を２Ｔ倍した値の逆数は、２Ｎ逓倍・ＦＳＫ変調信号の周波数に相当する。
【００２７】
復調信号生成部３８は、計測部３６からパルス信号が出力される毎に、カウント値が所定の閾値以上であるか否かを判定する。カウント値が閾値以上であるときは、復号値として０を出力し、カウント値が閾値未満であるときは、復号値として１を出力する。カウント値が所定の閾値以上であるときは、２Ｎ逓倍・ＦＳＫ変調信号の周波数はロー周波数２ＮＦ０であり、カウント値が所定の閾値未満であるときは、２Ｎ逓倍・ＦＳＫ変調信号の周波数はハイ周波数２ＮＦ１である。したがって、復調信号生成部３８からは、２Ｎ逓倍・ＦＳＫ変調信号が０となるタイミングに応じて、２Ｎ逓倍・ＦＳＫ変調信号から得られた復号値が出力され、ディジタルデータが復号される。
【００２８】
なお、カウント値が所定の閾値以上であるか否かに基づいて、復号値を決定する処理は、カウント値に基づいて求められた評価値が所定の条件を満たすか否かに基づいて行われてもよい。例えば、復調信号生成部３８は、計測部３６からパルス信号が出力される毎に、カウント値を２Ｔ倍した値の逆数から求められる周波数が所定の周波数閾値以上であるか否かを判定してもよい。この場合、復調信号生成部３８は、周波数が閾値未満であるときに復号値として０を出力し、周波数が周波数閾値以上であるときに復号値として１を出力する。
【００２９】
本実施形態に係るＦＳＫ復調器によれば、処理対象信号としてのＦＳＫ変調信号を低域に周波数変換した低域・ＦＳＫ変調信号が生成される。そして、低域・ＦＳＫ変調信号の周波数を２Ｎ逓倍した２Ｎ逓倍・ＦＳＫ変調信号が生成され、２Ｎ逓倍・ＦＳＫ変調信号の周波数に基づいてディジタルデータが復号される。２Ｎ逓倍・ＦＳＫ変調信号の周波数差は、元のＦＳＫ変調信号の周波数差の２Ｎ倍である。したがって、周波数差が十分に大きくなり、ＦＳＫ変調信号の周波数が雑音等によって変動する場合であっても、ハイ周波数とロー周波数とを誤って判別してしまう可能性が低くなり、ＦＳＫ復調の精度が向上する。
【００３０】
一般に、ハイ周波数とロー周波数とが切り換わる変調周波数がハイ周波数よりも高い場合、ロー周波数およびハイ周波数の判定が困難となり、ＦＳＫ復調が困難となる。本実施形態に係るＦＳＫ復調器では、２Ｎ逓倍・ＦＳＫ変調信号の周波数が変調周波数よりも十分に大きくなる。これによって、変調周波数が高いことによってＦＳＫ復調が困難となることが回避される。
【００３１】
また、本実施形態に係るＦＳＫ復調器では、２Ｎ逓倍・ＦＳＫ変調信号が生成される過程において、ＦＳＫ変調信号が低域に周波数変換されることで低域・ＦＳＫ変調信号が生成される。これによって、ＦＳＫ変調信号の周波数をそのまま２Ｎ逓倍する場合に比べて、２Ｎ逓倍・ＦＳＫ変調信号の周波数が低くなる。したがって、２Ｎ逓倍によってハイ周波数とロー周波数の周波数差を大きくする一方で、復調信号生成部３８の処理対象となる信号の周波数が低域周波数に維持され、復調信号生成部３８の回路設計が容易となる。
【００３２】
さらに、低域・ＦＳＫ変調信号の周波数を２Ｎ逓倍する過程においては、低域・ＦＳＫ変調信号の大きさが規格化される。これによって、低域・ＦＳＫ変調信号が０となるタイミングにおける低域・ＦＳＫ変調信号の変化率（時間に対する傾き）が一様となり、ゼロクロス検出部４０が２Ｎ逓倍・ＦＳＫ変調信号が０となるタイミングを検出する処理の精度が向上し、ひいてはＦＳＫ復調の精度が向上する。
【００３３】
なお、上記の実施形態では、ディジタルデータの値が１であるときのＦＳＫ変調信号の周波数が、ディジタルデータの値が０であるときのＦＳＫ変調信号の周波数よりも高い場合について説明したが、周波数の高低と、ディジタルデータの値が逆の関係にあるときは、復号される値の１と０を逆にすればよい。すなわち、復号部１６における復調信号生成部３８を、２Ｎ逓倍・ＦＳＫ変調信号の周波数がハイ周波数であるときに復号値として０を出力し、２Ｎ逓倍・ＦＳＫ変調信号の周波数がロー周波数であるときに復号値として１を出力するように構成すればよい。
【００３４】
上記では、本発明に係るＦＳＫ復調器が無線受信機に搭載される実施形態について説明した。本発明に係るＦＳＫ変調器は、有線通信における受信機に搭載されてもよい。この場合、ＦＳＫ復調器は、光ファイバケーブル、ワイヤケーブル等から受信され、適切な電気信号に変換されたＦＳＫ変調信号からディジタルデータを復号する。
【符号の説明】
【００３５】
１０  周波数変換部、１２  振幅調整部、１４  逓倍部、１６  復号部、１８  混合器、２０  局部発振器、２２  低域通過フィルタ、２４  直交検波部、２６  絶対値演算部、２８  規格化部、３０−１〜３０−Ｎ  逓倍器、３２  自乗器、３４  帯域通過フィルタ、３６  計測部、３８  復調信号生成部、４０  ゼロクロス検出部、４２  カウンタ。
【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】
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