(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディジタル変調方式を用いたデータ伝送装置であって、伝送信号に挿入された所定の同期シンボル群に基づき受信側の同期再生を行うデータ伝送装置において、受信側に、受信信号の帯域外ノイズを除去するフィルタ回路を設け、当該帯域外ノイズを除去した受信信号の電力値を求め、その受信信号電力値における所定期間の平均電力値に基づきしきい値を算出し、該受信信号電力値と該しきい値を用いて上記同期シンボル群の内の無信号期間を検出判定し、該判定結果に基づき受信側の同期再生を行う手段を付加したこと、
上記フィルタ回路を通して求めた平均電力値と、上記フィルタ回路を通さずに求めた平均電力値を求め、双方の値の差によって帯域外ノイズの大きさを検出した結果を表示する手段を付加したこと、
を特徴とするデータ伝送装置。
【請求項２】
請求項１記載のデータ伝送装置を、直交周波数分割多重変調方式を用いた伝送装置としたことを特徴とするデータ伝送装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のデータ伝送装置において、上記フィルタ回路としてディジタルフィルタを用いたことを特徴とするデータ伝送装置。
【請求項４】
直交周波数分割多重変調方式を用いたデータ伝送装置であって、伝送信号に挿入された所定の同期シンボル群に基づき受信側の同期再生を行うデータ伝送装置において、受信側に、受信信号の帯域外ノイズを除去するディジタルフィルタを設け、
当該帯域外ノイズを除去した受信信号の電力値を求め、その受信信号電力値における所定期間の平均電力値に基づきしきい値を算出し、該受信信号電力値と該しきい値を用いて上記同期シンボル群の内の無信号期間を検出判定し、該判定結果に基づき受信側の同期再生を行う手段を付加したこと、
上記フィルタ回路を通して求めた平均電力値と、上記フィルタ回路を通さずに求めた平均電力値を求め、双方の値の差によって帯域外ノイズの大きさを検出した結果を表示する手段を付加したこと、
を特徴とするデータ伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直交周波数分割多重変調方式を用いたデータ伝送装置の同期検出方法及びこの同期検出方法を適用したデータ伝送装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、移動体や地上系のディジタル無線通信用の多重方式として、マルチパスやフェージングやゴーストに強いという特徴を有する直交周波数分割多重変調方式(Orthogonal Frequency Division Multiplex：ＯＦＤＭ)が注目されている。この方式は、互いに同じ周波数間隔ＦＳをもって配置された、数十〜数百種類の多数本の搬送波を、それぞれのシンボル周波数ＦＳy(＝１／ＴＳy)でディジタル変調した信号、すなわち、ＯＦＤＭ信号(直交周波数分割多重変調信号)を用いて情報符号を伝送する方式である。
この方式で変調送信された伝送信号を、受信側で受信し復調する場合、まず、受信したＯＦＤＭ信号から同期を再生する必要がある。
そのため、送信側で、前もってデータ伝送処理の単位であるフレームの最初に無信号期間であるヌル区間と、所定期間に伝送帯域の最大周波数から最小周波数まで変化する信号成分を持つスイープ信号等の同期シンボル群を挿入し、受信側でこれらを検出して同期を再生する方式が、提案（テレビジョン学会技術報告  ＶＯＬ．１９，ＮＯ．１８  １９９５年８月発行）されている。  また、ヌル区間の検出、スイープ信号を用いたクロック同期の具体的な方法の一例としては、特開平１１−１６８４４６号の公報に記載の発明がある。
【０００３】
以下、この例を図３、図５を用いて簡単に説明する。
図５は一定周期毎にヌル区間の挿入された伝送信号を受信し、前述のヌル区間を検出し、受信信号と同期をとるディジタルデータ伝送装置の受信機側の構成を示したものである。
送信機Ｔｘから出力された、一定周期毎にヌル区間の挿入された伝送信号を受信機Ｒｘで受信し、受信機ＲｘのＲＦ／ＩＦ復調部３１にてベースバンド信号に変換し、Ａ／Ｄ変換器３２でディジタル変換されたディジタル受信信号Ｓ１３がヌル区間検出器１０に与えられる。  ヌル区間検出器１０は後述する図３の構成により、受信したディジタル受信信号Ｓ１３がヌル区間であるか否かを判定し、ヌル区間検出パルスＳ１４を出力する。
図３は前述のヌル期間検出器１０の具体的な構成を示したブロック図である。前述のディジタル受信信号Ｓ１３は電力算出器２に入力され、受信信号の電力値Ｓ１１が求められる。  電力算出器２で求められた受信信号電力値Ｓ１１は、受信信号振幅判定器６及び平均電力算出器３に入力される。  平均電力算出器３は所定期間の受信信号電力値Ｓ１１を基に、例えば１シンボル毎に、その平均電力値が求められる。
更に、遅延器４において、平均電力算出器３で求められた平均電力値に所定の遅延(例えば、１シンボル期間)が施され、遅延平均電力値となって出力される。
そして、乗算器５において、この遅延平均電力値に所定の係数値が乗算され、受信信号の平均電力値に応じたしきい値となり、受信信号振幅判定器６に出力される。
そして、受信信号振幅判定器６において、入力されてくる受信信号電力値Ｓ１１が、乗算器５から出力される受信信号の平均電力値に応じた、レベル可変のしきい値と比較され、判定結果Ｓ１２として出力される。  判定結果Ｓ１２は、例えば受信信号電力値Ｓ１１がしきい値を上回った場合“Ｈ”レベルを、下回った場合“Ｌ”レベルとなる。
判定結果１２に基づいて、ヌル区間判定器７は、受信信号電力値Ｓ１１が上記しきい値を下回るＬレベル期間が所定の長さ(時間)続くか否かを判別し、ヌル区間であると判定すると、ヌル区間検出パルスＳ１４を出力する。
以上のような構成により、受信信号からヌル区間を検出し、フレームの開始点として同期再生を行うものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
空間等の無線伝送路を用いてデータを伝送する場合、受信機で受信した信号に雑音が混入してＣ／Ｎ比が劣化する場合がある。  この場合、上記のようなデータ伝送装置では、単にデータ誤りを引き起こすだけでなく、前述のヌル区間にも雑音が重畳されることによって、ヌル区間の検出が困難になってくる。
以下、前述の受信信号のヌル区間の電力値と、受信信号振幅判定器で使用されるしきい値の関係を図４に示す。
図４（ｃ）は雑音が少ない場合の受信信号電力値Ｓ１１の一例を示したもので、２１はヌル区間を示す。  また、２２は前記受信信号振幅判定器６で使用されるしきい値を示す。
ここで、ヌル区間２１での受信信号電力値は十分に低いため、他の期間の受信信号電力値の平均電力から算出されるしきい値２２との差が確保されている。
この場合、受信信号振幅判定器６において、受信信号電力値Ｓ１１としきい値２２が比較され、その判定結果Ｓ１２は、図４（ｄ）に示したようになる。
判定結果Ｓ１２はヌル期間２１にＬレベルが連続した波形となり、ヌル区間の存在が正しく検出できる状態になっている。
一方、図４（ｅ）は、雑音が大きい場合の受信信号電力値Ｓ１１の一例を示したものである。  この波形のヌル区間２１の受信電力値Ｓ１１は、雑音が混入した分、上昇してしまい、しきい値２２との差が確保されなくなる。  この場合、判定結果Ｓ１２は、図４（ｆ）に示したようになり、ヌル区間２１の受信電力値Ｓ１１は、連続してしきい値２２以下にならなくなる。  その結果、ヌル区間の存在を正しく検出できないという問題が生じる。
本発明は、これらの欠点を除去し、大きな雑音が混入した場合においてもヌル区間を確実に検出することができ、悪条件の伝送路でも安定した同期検出のできるデータ伝送装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、ディジタル変調方式を用いたデータ伝送装置であって、伝送信号に挿入された所定の同期シンボル群に基づき受信側の同期再生を行うデータ伝送装置において、受信側に、受信信号の帯域外ノイズを除去するフィルタ回路を設け、当該帯域外ノイズを除去した受信信号の電力値を求め、その受信信号電力値における所定期間の平均電力値に基づきしきい値を算出し、該受信信号電力値と該しきい値を用いて上記同期シンボル群の内の無信号期間を検出判定し、該判定結果に基づき受信側の同期再生を行うことを特徴とするデータ伝送装置である。
また、該データ伝送装置は、直交周波数分割多重変調方式を用いたデータ伝送装置であり、フィルタ回路としてディジタルフィルタを用いる。
さらに、上記フィルタ回路を通して求めた平均電力値と、該フィルタ回路を通さずに求めた平均電力値を求め、双方の値の差によって帯域外ノイズの大きさを検出した結果を表示する手段を付加したデータ伝送装置である。
即ち、受信信号の電力算出を行う前段に、フィルタ手段を設けることにより、本来受信すべき信号のみについて受信電力算出及び平均電力算出を行い、その結果を用いて無信号期間(ヌル区間)の検出判定を行うものである。
その結果、受信信号に雑音が混入した場合でも、ヌル区間の受信電力の上昇を抑えることができる。  つまり、ヌル区間の判定用のしきい値との差が確保できることになり、ヌル区間を正常に検出できるようになる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明のヌル区間の判定検出の第１の実施例を図１を用いて説明する。
ヌル区間検出器１０の前段にフィルタ１を設けることにより、ディジタル受信信号に混入した雑音の除去処理を施したディジタル受信信号Ｓ１３を得て、ヌル区間検出器１０に与えられる。  なお、フィルタ１は、ＦＩＲ型やＩＩＲ型などのごく一般的なフィルタ回路から、その他の特殊な構成のフィルタ回路など、受信信号の帯域、雑音の性質や回路規模等、それぞれのアプリケーションに適した回路で構成すればよい。  特に図示していないが、本実施例では５タップのＦＩＲ型フィルタ（タップ係数：−０.１２５、＋０.７５、＋０.３７５、＋０.７５、−０.１２５）を用いた。
そのフィルタ処理の結果得られた信号は、電力算出器２に出力され、受信信号電力値Ｓ１１が求められる。  電力算出器２で求められた受信信号電力値Ｓ１１は、受信信号振幅判定器６及び平均電力算出器３に入力される。  平均電力算出器３は、所定期間の受信信号電力値Ｓ１１を基に、例えば１シンボル毎に、その平均電力値が求められる。
更に、遅延器４において、平均電力算出器３で求められた平均電力値に所定の遅延(例えば、１シンボル期間)が施され、遅延平均電力値となって出力される。
そして、乗算器５において、この遅延平均電力値に所定の係数値が乗算され、受信信号の平均電力値に応じたしきい値となり、受信信号振幅判定器６に出力される。
そして、受信信号振幅判定器６において、入力されてくる受信信号電力値Ｓ１１が、乗算器５から出力される受信信号の平均電力値に応じた、レベル可変のしきい値と比較され、判定結果Ｓ１２として出力される。  判定結果Ｓ１２は例えば受信信号電力値Ｓ１１がしきい値を上回った場合Ｈレベルを、下回った場合Ｌレベルとなる。
判定結果１２に基づいて、ヌル区間判定器７は、受信信号電力値Ｓ１１が上記しきい値を下回るＬレベル期間が所定の長さ(時間)続くかを判別し、ヌル区間であると判定すると、ヌル区間検出パルス１４を出力する。
【０００７】
次に、前述の受信信号のヌル区間の電力値と、受信信号振幅判定器で使用されるしきい値の関係を図２に示す。
図２（ａ）は、フィルタ１によって雑音除去された信号に基づいて求められた受信信号電力値Ｓ１１の一例を示したもので、２１はヌル区間を示す。  また、２２は前記受信信号振幅判定器６で使用されるしきい値を示す。
ここでは、受信信号に雑音が混入しても、従来での図４（ｅ）の波形のようなヌル区間２１での受信信号電力値の上昇は抑えられ、他の期間の受信信号電力値の平均電力から算出されるしきい値２２との差が確保されている。  この場合、受信信号振幅判定器６において受信信号電力値Ｓ１１としきい値２２が比較され、その判定結果Ｓ１２は図２（ｂ）に示したようになる。  判定結果Ｓ１２はヌル期間２１にＬレベルが連続した波形となり、ヌル区間の存在が正しく検出することができる。
【０００８】
次に、本発明の第２の実施例を、図１を用いて説明する。
ここでは、ヌル区間検出器１０とは別に、電力算出器１１、平均電力算出器１２、ノイズ検出器１３を設けることにより帯域外ノイズの大きさを求め、その検出結果を表示装置１４によって外部に表示するものである。
まず、ディジタル受信信号Ｓ１３を電力算出器１１に与え、雑音が混入した状態での受信信号電力値を求め、平均電力算出器１２に出力する。  平均電力算出器１２によってフィルタ１を通さずに求めた平均電力値は、前記の平均電力算出器３によるフィルタ１を通して求めた平均電力値と共にノイズ検出器１３に与えられる。  ノイズ検出器１３では双方の値の差によって帯域外ノイズの大きさを検出し、その結果を表示装置１４出力する。  この表示装置１４では、ＬＥＤ、メータ等を用いて、受信機外部に帯域外ノイズの大きさを表示することにより、受信機が使用される現場において雑音の状況を把握でき、より安定した受信地点を見つける場合の有効な判断材料に利用できる。
また、図５におけるＡ／Ｄ変換器３２の前段に受信信号レベルを制御するＡＧＣ回路１５が設けられている場合、上記の平均電力算出器１２によって得られたフィルタ１を通さない信号の平均電力値をＡＧＣ回路１５の制御信号として用いることにより、雑音を含めた受信信号の電力にあわせたＡＧＣ処理を行うことができ、後段のＡ／Ｄ変換器３２が飽和することを回避することが可能となる。
なお、以上の実施形態は、同期シンボル群のひとつであるヌルシンボルの検出に適用した例を示したが、例えば同じ同期シンボルであるスイープ信号の検出などに際しても適用してもよく、また、受信信号に混入する雑音についても、例えば空間に伝播しているガウス雑音だけでなく、隣接チャネルからの干渉波などにも効果があることはいうまでもない。
【０００９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、受信信号をフィルタ回路によって雑音を除去することによりヌル区間の平均電力値の上昇を抑えるので、大きな雑音が混入した場合においてもヌル区間を確実に検出することができ、悪条件の伝送路でも安定した同期検出のできるデータ伝送装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のヌル区間検出器の一実施例を示すブロック図である。
【図２】本発明の動作を説明する各部波形図である。
【図３】従来技術のヌル区間検出器を示すブロック図である。
【図４】従来技術の動作を説明する各部波形図である。
【図５】受信機の構成を示すをブロック図である。
【符号の説明】
１：フィルタ、２：電力算出器、３：平均電力算出器、４：遅延器、５：乗算器、６：受信信号振幅判定器、７：ヌル区間判定器、１０：ヌル区間検出器、１１：電力算出器、１２：平均電力算出器、１３：ノイズ検出器、１４：表示装置１５：ＡＧＣ、２１：ヌル区間、２２：しきい値、３１：ＲＦ／ＩＦ復調部、３２：Ａ／Ｄ変換器。
【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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