(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル変調信号を受信検波したベースバンドデータから、シンボルデータを検出するシンボル検出装置において、
所要サンプリングデータをメモリする複数のサンプリングデータバッファと、
前記サンプリングデータバッファに順次所要数のサンプリングデータを取り込むサンプリングデータ取り込み手段と、
前記サンプリングデータバッファから所要数のサンプリングデータを読み出すサンプリングデータ読み出し手段と、
前記読み出したサンプリングデータを供給してクロックを再生するクロック再生用データバッファと、
前記クロック再生用データバッファの中央位置からのナイキスト点のずれを検出するナイキスト位置誤差検出手段と、を備え、
前記ナイキスト点のずれを補正するように、前記サンプリングデータバッファへのデータ取り込み、読み出し、又はクロック再生用データバッファへの取り込み、又は前記取り込み／読み出しデータ長の少なくとも１つを制御することを特徴とするシンボル検出装置。
【請求項２】
デジタル変調信号を受信検波したベースバンドデータから、シンボルデータを検出するシンボル検出装置において、
所要サンプリングデータをメモリする少なくとも４つのサンプリングデータバッファと、
前記サンプリングデータバッファに順次所要数のサンプリングデータを取り込むサンプリングデータ取り込み手段と、
前記サンプリングデータの容量が不足するとき使用する補助バッファと、
前記サンプリングデータバッファから所要数のサンプリングデータを読み出すサンプリングデータ読み出し手段と、
前記読み出したサンプリングデータを供給してクロックを再生するクロック再生用データバッファと、
前記クロック再生用データバッファの中央位置からのナイキスト点のずれを検出するナイキスト位置誤差検出手段と、を備え、
前記ナイキスト点のずれを補正するように、前記サンプリングデータバッファへのデータ取り込み、読み出し、又はクロック再生用データバッファへの取り込み、又は前記取り込み／読み出しデータ長の少なくとも１つを制御することを特徴とするシンボル検出装置。
【請求項３】
デジタル変調信号を受信検波したベースバンドデータから、シンボルデータを検出するシンボル検出方法において、
複数のサンプリングデータバッファに順次所要数のサンプリングデータを取り込むサンプリングデータ取り込み処理と、
前記サンプリングデータバッファから所要数のサンプリングデータを読み出すサンプリングデータ読み出し処理と、
クロックを再生するクロック再生用データバッファに、前記読み出したサンプリングデータを供給する処理と、
前記クロック再生用データバッファの中央位置からのナイキスト点のずれを検出するナイキスト位置誤差検出処理と、
前記ナイキスト点のずれを補正するように、前記サンプリングデータバッファへのデータ取り込み、読み出し、又はクロック再生用データバッファへの取り込み、又は前記取り込み／読み出しデータ長の少なくとも１つを制御するナイキスト位置補正処理と、を含むことを特徴とするシンボル検出方法。
【請求項４】
デジタル変調信号を受信検波したベースバンドデータから、シンボルデータを検出するシンボル検出方法において、
所要サンプリングデータを、少なくとも４つのサンプリングデータバッファ及び１つの補助バッファに順次取り込むサンプリングデータ取り込み処理と、
前記サンプリングデータバッファ及び補助バッファから所要数のサンプリングデータを読み出すサンプリングデータ読み出し処理と、
前記読み出したサンプリングデータをクロック再生用データバッファに供給して、クロックを再生するクロック再生用処理と、
前記クロック再生用データバッファの中央位置からのナイキスト点のずれを検出するナイキスト位置誤差検出処理と、
前記ナイキスト点のずれを補正するように、前記サンプリングデータバッファへのデータ取り込み、読み出し、又はクロック再生用データバッファへの取り込み、又は前記取り込み／読み出しデータ長の少なくとも１つを制御する処理と、を含むことを特徴とするシンボル検出方法。
【請求項５】
請求項３又は４に記載のシンボル検出方法をコンピュータが制御可能にプログラミングしたことを特徴とするシンボル検出制御プログラム。
【請求項６】
請求項５記載のシンボル検出制御プログラムを記録した記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル無線通信機に好適な、シンボル検出装置、シンボル検出方法、シンボル検出制御プログラム及び記録媒体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタル無線通信では、伝達すべきデータをフレーム単位で送受信するが、送信機側で各フレームの所定位置、例えば、フレーム先頭に特定の信号配列パターンを有する同期信号（フレーム同期ワード：Frame Sync Word）を配置して送信し、受信機側では、検波出力信号中の上記フレーム同期ワードを検出することにより、同期を確立させ、同期タイミングに従って、ＦＳワードに続く情報データを復調する。このようにデジタル無線通信では、受信側での同期確保がデータを復調する上で、極めて重要である。一方、デジタル無線機の受信部では、検波して得たベースバンド信号からクロックを再生し、これに基づいてデジタル信号を再生する処理を行うが、送信機と受信機の基準発振周波数のずれやフェージングの影響等によって、ナイキスト点とシンボルタイミング（シンボル取得タイミング）とのずれが生じ、このずれが大きくなると、ビット誤り率が悪化し、データの再生が不可能になることがある。このため、従来から、受信機のクロック信号を生成する基準発振器の発振周波数を、受信検波した信号から検出したシンボルタイミングに同期させるようにしている。
また、デジタル無線通信機では、デジタル信号処理の迅速化のために、無線機全体を制御するＣＰＵとは別に、デジタル信号演算処理部（以下ＤＳＰ：Digital Signal Processor、あるいはProcessing）を備え、例えば受信部ではシンボルの検出や、音声符号化信号を音声信号に復元する処理（デコード処理）、送信機では、マイクロホンからの音声信号を符号化する処理等（エンコード処理）を行うように構成したものがある。
【０００３】
図１１は従来のデジタル無線機のＤＳＰを用いたベースバンド信号（Base Band Signal：以下ＢＢ信号とも記す）処理部の主要部の機能的ブロック構成図である。この例に示す構成では、無線電波が図示を省略したアンテナ、受信フロントエンド部等を経て、ベースバンド信号に変換された後、Ａ／Ｄコンバータ１１０に供給される。このＡ／Ｄコンバータ１１０において、例えば、シンボルレートが４．８ｋＨｚの場合、その１０倍の４８ｋＨｚの周波数でオーバーサンプリングし、各サンプリング値をＤＳＰ１１１に供給する。
ＤＳＰ１１１は、二つのデータバッファＤＢ０、ＤＢ１を備えたＩＳＲ１１２部と、デジタル受信処理部１１３と、デコード部１１４とを含み、また、前記デジタル受信処理部１１３には、クロック再生部１１５とシンボル検出部１１６を備えている。
ＤＳＰ１１１で割り込み処理が発生すると、それまで実行中の処理を一旦中断して割り込み処理を優先的に処理するが、割り込み処理が終了すると、元の処理を再開する。このため、それまで実行中の処理状況と場所等の情報を別のメモリに記憶する処理を行う。その処理を行うのはＩＳＲ（Interrupt Service RoutineあるいはInterrupt Status Register）で、図１２に示すように、割り込み処理発生が発生する毎に、二つのバッファを切り替えながら処理する。
クロック再生処理部１１５では、クロック再生データバッファ内で、各シンボルのナイキス点を検出することによってシンボルに同期し、シンボルデータからビットデータに変換する。検出変換されたビットデータ列は、デコード部１１４のＶｏｃｏｄｅｒにおいてデコードされ、送信機側でマイクロホン等から取りこまれた音声信号に復元し、スピーカ等から出力される。なお、割り込み発生は、ＤＭＡ（Direct Memory Access）やタイマ機能による割り込みを使用することも出来る。
【特許文献１】特開２００４−４０２２２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来技術によれば、受信ＢＢ信号から取り出すデータ（ＢＢデータ）数が一定数の固定的なものであったので、フェ−ジングやクロック発振器周波数の変動等によって、データバッファ内に取り込んだ所定数のベースバンドデータ（ＢＢデータとも記す）中にナイキスト点が二つ存在する場合や、全く存在しない場合が発生し、正確なデータ検出が不可能なことがあった。このような現象に対応するためには、データバッファ内の二つのナイキスト点についてデータを検出するアルゴリズムをもった処理を行う必要があり、煩雑な処理が強いられていた。
このような従来の不具合について、図面を用いて説明する。図１３は、ＡＰＣＯ  Ｐｒｏｊｅｃｔ２５（以下ＡＰＣＯ  Ｐ２５）の方式を採用した無線受信機におけるアイパターンの一例を図示したものである。アイパターンは、デジタル信号の波形をある期間重ね合わせてオシロスコープで観測したもので、送信波に重畳した元の信号は矩形波であるが、波形がなまって丸みを帯びて目の形をしていることからアイパターンと呼ばれる。通信回線の状態が良好で、電界強度が十分に得られＳＮ（信号対雑音比）が良好な程、単一な曲線の集合体になる。なお、ここでナイキスト点は、同図１３に示すように真のシンボル値を示す点と云う意味で使用する。
ＡＰＣＯ  Ｐ２５では４値ＦＳＫ変調方式が採用されており、各シンボル値はデジタル変調信号における周波数偏移に対応し、周波数偏移が６００［Ｈｚ］、１８００［Ｈｚ］、−６００［Ｈｚ］、及び−１８００［Ｈｚ］いずれかの周波数偏移を受けており、夫々１シンボルで２ビットの組み合わせ、“００”、“０１”、“１０”、“１１”のいずれかを表すようになっている。前記図１１、１２において説明し、図１４に記載したように、シンボルレートは４．８ｋＨｚであるが、取りこみは１０倍の４８ｋＨｚでオーバーサンプリングし、１シンボルあたり１０サンプルを受信ＢＢデータとして、バッファに取り込む場合を示している。クロック再生処理は、Ａ／Ｄコンバータ１１０から得られるＢＢデータのシンボル長（ここでは１０個のサンプリングデータ）毎に、ナイキスト点検出を行う。
【０００５】
図１５は、上述した条件でクロック再生後、ナイキスト点を検出する場合の理想的な状態を示すクロック再生ナイキスト検出パターン概略図である。この図に示すように、取り込んだ１０個のサンプリングデータのうちナイキスト点がデータバッファ（メモリ）の中央部である５番目に位置する場合は、データバッファ取り込みデータ列毎に必ず１つのナイキスト点が存在することになり、何等不都合は生じない。しかし、図１６に示すように、取り込んだサンプリングデータ中のナイキスト点がデータバッファの先頭に位置する場合、クロック周波数のずれやフェ−ジング等の影響によって次のナイキスト点の位置がずれると、次のデータバッファ中にナイキスト点が位置せず、前のデータバッファ中に入り込んでくる場合がある。このような状態が頻発すると、ビット誤り率が悪化し、正常な通信が困難になる場合がある。
本発明の目的は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、割り込み処理を行う毎に、シンボル検出が確実に行われるようにしたシンボル検出装置、シンボル検出方法及びそのプログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は目的を達成するために請求項１のシンボル検出装置では、デジタル変調信号を受信検波したベースバンドデータから、シンボルデータを検出するシンボル検出装置において、所要サンプリングデータをメモリする複数のサンプリングデータバッファと、前記サンプリングデータバッファに順次所要数のサンプリングデータを取り込むサンプリングデータ取り込み手段と、前記サンプリングデータバッファから所要数のサンプリングデータを読み出すサンプリングデータ読み出し手段と、前記読み出したサンプリングデータを供給しクロックを再生するクロック再生用データバッファと、前記クロック再生用データバッファの中央位置からのナイキスト点のずれを検出するナイキスト位置誤差検出手段と、を備え、前記ナイキスト点のずれを補正するように、前記サンプリングデータバッファへのデータ取り込み、読み出し、又はクロック再生用データバッファへの取り込み、又は前記取り込み／読み出しデータ長の少なくとも１つを制御することを特徴とする。
請求項２のシンボル検出装置では、デジタル変調信号を受信検波したベースバンドデータから、シンボルデータを検出するシンボル検出装置において、所要サンプリングデータをメモリする少なくとも４つのサンプリングデータバッファと、前記サンプリングデータバッファに順次所要数のサンプリングデータを取り込むサンプリングデータ取り込み手段と、前記サンプリングデータの容量が不足するとき使用する補助バッファと、前記サンプリングデータバッファから所要数のサンプリングデータを読み出すサンプリングデータ読み出し手段と、前記読み出したサンプリングデータを供給してクロックを再生するクロック再生用データバッファと、前記クロック再生用データバッファの中央位置からのナイキスト点のずれを検出するナイキスト位置誤差検出手段と、を備え、前記ナイキスト点のずれを補正するように、前記サンプリングデータバッファへのデータ取り込み、読み出し、又はクロック再生用データバッファへの取り込み、又は前記取り込み／読み出しデータ長の少なくとも１つを制御することを特徴とする。
【０００７】
請求項３記載のシンボル検出方法では、デジタル変調信号を受信検波したベースバンドデータから、シンボルデータを検出するシンボル検出方法において、複数のサンプリングデータバッファに順次所要数のサンプリングデータを取り込むサンプリングデータ取り込み処理と、前記サンプリングデータバッファから所要数のサンプリングデータを読み出すサンプリングデータ読み出し処理と、クロックを再生するクロック再生用データバッファに、前記読み出したサンプリングデータを供給する処理と、前記クロック再生用データバッファの中央位置からのナイキスト点のずれを検出するナイキスト位置誤差検出処理と、前記ナイキスト点のずれを補正するように、前記サンプリングデータバッファへのデータ取り込み、読み出し、又はクロック再生用データバッファへの取り込み、又は前記取り込み／読み出しデータ長の少なくとも１つを制御するナイキスト位置補正処理と、を含むことを特徴とする。
請求項４記載のシンボル検出方法では、デジタル変調信号を受信検波したベースバンドデータから、シンボルデータを検出するシンボル検出方法において、所要サンプリングデータを少なくとも４つのサンプリングデータバッファ及び１つの補助バッファに順次取り込むサンプリングデータ取り込み処理と、前記サンプリングデータバッファ及び補助バッファから所要数のサンプリングデータを読み出すサンプリングデータ読み出し処理と、前記読み出したサンプリングデータをクロック再生用データバッファに供給してクロックを再生するクロック再生用処理と、前記クロック再生用データバッファの中央位置からのナイキスト点のずれを検出するナイキスト位置誤差検出処理と、前記ナイキスト点のずれを補正するように、前記サンプリングデータバッファへのデータ取り込み、読み出し、又はクロック再生用データバッファへの取り込み、又は前記取り込み／読み出しデータ長の少なくとも１つを制御する処理と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
請求項５記載のシンボル検出制御プログラムは、請求項３又は４の何れか一項に記載のシンボル検出方法をコンピュータが制御可能にプログラミングしたことを特徴とする。
請求項６記載の記録媒体は、請求項５記載のシンボル検出制御プログラムを記録したことを特徴としている。
また、請求項には記載はないが、後述するように、同一出願人は「クロック再生装置及び方法」として、本発明に利用可能な発明を出願済みであるが、この手段を本発明に利用することが可能である。そのときは、請求項１の発明において、前記ナイキスト誤差検出手段が、検波信号をシンボルクロック周波数のｍ（ｍは３以上の整数）倍の周波数でオーバーサンプリングしてシンボル値を取得するシンボル値取得手段と、順次得られる各シンボル値が、１つ前のシンボル値と同一か否かを判断する演算手段と、順次求められる各演算値ｎ（ｎは１又は２以上の整数）をバッファメモリに順次保存するバッファ手段と、前記バッファメモリ位置に対応する前記サンプリングタイミング及び前記バッファに蓄積された演算値に基づき、シンボルタイミングを検出するタイミング検出手段と、前記シンボルタイミング検出結果に応じて、シンボルレートの追従範囲を拡張する方向に、前記周波数可変発振手段の発振周波数又は位相を１サンプリングクロック分制御する発振周波数補正手段と、を備えるように構成することができる。また同様の機能的処理を含むシンボル検出方法とすることもできる。
なお、使用する用語のなかで、シンボルデータとシンボル値、バッファとデータバッファ、シンボルクロックとクロック、サンプリングデータバッファとデータバッファ等の相互に類似の用語は、特に明記しない限り、夫々ほぼ同様の概念で使用するものとする。また、割り込み処理は、ＤＭＡ（Direct Memory Access）やタイマ機能による割り込みを使用することも出来る。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の請求項１では、デジタル変調信号を受信検波したベースバンドデータから、シンボルデータを検出するシンボル検出装置において、複数のサンプリングデータバッファに、順次所要数のサンプリングデータを取り込みながら、数シンボル分遅らせて、前記サンプリングデータをクロック再生用データバッファに取り込み、前記クロック再生用データバッファの中央位置からのナイキスト点のずれを検出すると共に、このナイキスト点のずれを補正するように、前記サンプリングデータバッファへのデータ取り込み、読み出し、又はクロック再生用データバッファへの取り込み、又は前記取り込み／読み出しデータ長の少なくとも１つを制御するように構成したので、クロック再生用データバッファには必ず１つのナイキスト点がバッファメモリの中央に位置することになる。従って、従来のように１つのバッファメモリの中に二つのナイキスト点が取り込まれることや、全くナイキスト点が含まれたりする不具合が解消され、確実なシンボル検出が可能となる。
請求項２記載の発明では、前記サンプリングデータバッファの数を４つとし、更に１つの補助バッファを備えたので、以下詳細に説明するように、少ないデータバッファによって、効率良く本発明のシンボル検出装置を実現することができる。
請求項３記載の発明では、請求項１記載のシンボル検出装置と同等の機能をもたらすシンボル検出方法を提供するので、ソフトウエアによって本発明のシンボル検出手段を実現する上で有用である。
更に、請求項４記載の発明では、請求項２記載の発明と同様に、４つのサンプリングデータバッファに所要のサンプリングデータを順次取り込み、バッファメモリ容量が不足する場合、１つの補助バッファに取り込む処理を含むので、少ないデータバッファによって、効率良く本発明のシンボル検出方法を実現することができる。
請求項５記載の発明は、請求項３又は４の何れか一項に記載のシンボル検出方法をコンピュータが制御可能ＯＳに従ってプログラミングすることにより、そのＯＳを備えたコンピュータであれば、同じ処理方法により制御することができる。
請求項６記載の発明では、本発明のシンボル検出方法のプログラムをコンピュータが読取可能な形式で記録媒体に記録することにより、この記録媒体を持ち運べば、何処でもプログラムを稼動することができる。
なお、各請求項記載の発明に、同一出願人が出願済みの「クロック再生装置」を前記ナイキスト誤差検出手段として利用すれば、より一層確実なシンボル検出が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１は、本発明の一実施態様例を示す受信ＢＢデータ取り込みバッファの構成図、図２は受信ＢＢデータ取り込みバッファ切り替え制御例を示す図である。この実施態様例では、前記図１４に示した条件と同一条件において、同図に示すように４つのサンプリングデータバッファ１乃至４と、１つの補助バッファ５を備え、各サンプリングデータバッファには切り替えスイッチ６を介して、１シンボル分の１０個のオーバーサンプリングデータを取り込む。この状態では、４つのサンプリングデータバッファ１乃至４には、受信ＢＢデータ４シンボル分の合計４０個のサンプリングデータが連続して記憶された状態となる。これを切り替えスイッチ７によって読み出してクロック再生用データバッファ８に読み込ませる（取り込ませる）際、例えば同図２に示すように、前記取り込みのタイミングより、シンボル２個分遅れて（取り込みの２シンボル分前のサンプリングデータバッファから）読み出す。そして、以下詳細に説明するように、クロック再生の状況に対応して、クロック再生用データバッファ８に取り込むサンプリング数やそのタイミングを調整する。なお、前記スイッチ６、７は機能的なものであって、実際には割りこみ処理に関連して、ソフトウエア的にバッファメモリのアドレス指定による取り込み、読み出し、あるいはタイマ機能として処理され、また、サンプリングデータバッファ１乃至４も同様にメモリ領域のアドレスとして管理・制御されるのが一般的である。
【００１１】
図３（ａ）に示すように、クロック再生用データバッファ８にシンボル数に換算して２個分遅れて受信ＢＢデータから１０個のサンプリングデータを取り込み、その中のナイキスト点がサンプリングデータバッファ中央の５番目に位置する場合は取り込みタイミングが正しいものと判断し、そのままのタイミングで取り込みを行う。しかし、（ｂ）、（ｃ）に示すように、ナイキスト点がサンプリングデータバッファの後方、又は、前方に位置する場合は、取り込みタイミングが進んでいる、又は、遅れていると判断して、取り込みタイミングを調整するか、取り込みサンプリング数（データ長とも表し得る）を調整する。なお、図３に示すナイキスト点とデータバッファのメモリ番号の位置関係は、サンプリングデータバッファにおける状態と考えても、クロック再生データバッファ内の状態と考えても、いずれでもよく、結局、この関係を検出するのはクロック再生用データバッファにおいて、検出結果をサンプリングデータバッファへのデータ取り込みタイミング、データ長を制御して、データバッファ内に必ず１つのナイキスト点が位置するように構成し、又は、制御すればよい。以下の説明においても同様である。なお、サンプリングデータバッファやクロック再生用データバッファにおけるナイキスト点のメモリ位置を「中央」、「前方、先頭、先端」、「後方」等で表現しているが、これらはバッファメモリの順番号、即ち、アドレスを指している。
図４は、ナイキスト点がサンプリングデータバッファの中央部に位置する場合の制御例を示す図である。図４、図５、図６では、図面右側が時間的にみれば後になり、左側になるほど先に行われた処理となる。例えば、バッファメモリ番号１、２、３、４・・・に注目すれば、１番目のバッファの方が、４番目のバッファより先にサンプリングデータが取り込まれていることになる。
（ａ）では、受信ＢＢデータからの取り込みが、切り替えスイッチ６を介してサンプリングデータバッファ３（斜線部）に対して１シンボル分の１０個のサンプリングデータについて行われているとき、クロック再生用データバッファ８に書き込みのために行われるサンプリングデータバッファからの読み出しは、２シンボル分遅れて、サンプリングデータバッファ１から１０個のサンプリングデータについて行われることを示している。このときは、クロック再生用データバッファではナイキスト点が中央に位置するので、何等補正は必要ではなく（ｂ）、（ｃ）に示すように同一の読み出し、取り込みタイミングで行われる。
【００１２】
一方、図５は、前記図４（ａ）と同様に受信ＢＢデータの取り込みが、切り替えスイッチ６を介してサンプリングデータバッファ３（斜線部）に対して１シンボル分の１０個のサンプリングデータについて行われているとき、クロック再生用データバッファ８への書き込みは２シンボル分遅れていることを示しているが、この例では、クロック再生用データバッファにおけるナイキスト点検出位置が、サンプリングデータバッファの後方（例えば７番目）にあるので、中央位置（５番目）との差が２となる。この例では、５＜７となり正方向にずれている（受信ＢＢデータ取り込みタイミングが進んでいる）と判断し、この検出結果を受けて、（ｂ）に示すように、次に行われる受信ＢＢデータ取り込み処理では、（１０サンプリングデータ）＋（５サンプル目からの差分＝２）の１２個のサンプリングデータを取り込む。このときは、サンプリングデータバッファ４のメモリ容量を越えるので、補助バッファを使用する。また、クロック再生用データバッファ８への取り込み（データバッファからの読み出し）においては、ナイキスト点がメモリ中央の（５番目）になるように取り込みタイミングを調整して、１０個のサンプリングデータを取り込む（図５、ｂのサンプリングデータバッファ２）。その結果、それ以降は図５（ｃ）に示すように、データバッファ中の取り込み／読み出しデータ中のナイキスト点はバッファの中央に位置することになる。
【００１３】
図６は、逆に取り込んだ受信ＢＢデータ中のナイキスト点が、バッファの先端部に位置する場合の制御例を示した図である。先ず、前記図４（ａ）と同様に受信ＢＢデータの取り込みと、クロッ再生用データバッファ８に書き込みが行われるが、この例では、クロック再生用データバッファにおけるナイキスト点検出位置が、サンプリングバッファメモリの後方（例えば３番目）にあるので、中央位置（５番目）との差が−２となる。この例では、５＞３となり負方向にずれている（受信ＢＢデータ取り込みタイミングが遅れている）と判断して、この果を受けて、（ｂ）に示すように、次に行われる受信ＢＢデータ取りこみでは、（１０サンプリングデータ）−（５サンプル目からの差分＝２）の８個のサンプリングデータを取り込む（図６、ｂのデータバッファ４の斜線部）。なおこれに対応して、クロック再生用データバッファ８への取り込み（データバッファからの読み出し）においては図６（ｂ）に示すように、サンプリングデータバッファ１と２に跨って、ナイキスト点がバッファメモリの中央（５番目に）なるように、１０個のサンプリングデータを取り込む。その結果、図６（ｃ）に示すように、それ以降のサンプリングデータバッファ中の取り込み／読み出しデータ中のナイキスト点はバッファの中央に位置することになる。この例では、クロック再生用データバッファにおけるナイキスト点位置の検出を行い、その結果を反映させてサンプリングデータの取り込みタイミングとデータ長を制御するために、２サンプル分遅らせる場合を示したが、この例に限らず、本発明の趣旨に反しない限り、遅延させるタイミングや、取り込み／読み出しサンプリングデータ長（数）は適宜変更可能である。
【００１４】
図７は、上述した一連の制御方法のフローチャートである。処理がスタートすると、先ず、取り込み制御である場合は、受信ＢＢデータ取り込みデータバッファアドレスと、受信ＢＢデータ取り込み長を設定し、その設定に従ってサンプリングデータバッファ１乃至４に順次、受信ＢＢデータを取り込むためのフローが開始される（Ｓ１）。スタート時点では、例えば１０個のサンプリングデータを、規定のタイミングで取り込む。取り込まれた受信ＢＢデータは取り込みタイミングから所定のサンプルレート分送れて読み出し、これをクロック再生用データバッファへ供給する（Ｓ２）。このとき、読み出しタイミングと読み出しアドレスは、サンプリングデータバッファの中央部（バッファメモリの中央位置例えば５番目）とナイキスト点位置との誤差に基づいて決定されるが、スタート初期時は、前記誤差情報がないので、規定とおりのタイミングとする。
次の受信ＢＢデータは、周期的に取り込みを順次繰返すサンプリングデータバッファに対して行うが、前記誤差情報が得られている場合は、それに基づいて、サンプリングデータバッファのアドレスが決定される（Ｓ３）。一方、クロック再生用データバッファに取り込まれたデータに基づいてクロック再生処理が行われ、その際上述したようにバッファ内のナイキスト点位置関係が検出される（Ｓ４）。このようにして検出されたシンボルデータは、既に説明したように、所定のビット列に変換され（Ｓ５）、これらのビット列によって符号化されている元の音声信号に復元され、スピーカ等から出力される。以上の処理によって、割り込み処理毎に、１回のナイキスト点誤差検出が行われているので、それに基づいて受信ＢＢデータ取り込みデータ長を設定する（Ｓ６）。以上の処理を繰返し実行することによって、常に、データバッファの中央位置にナイキスト点が位置するように制御される。これによれば、例えば、フェ−ジングやクロック発生装置等の状態変化により、データバッファ内のナイキスト位置が中央位置からずれた場合であっても、自動的に適正な位置になるように補正されるので、ビットエラーとなることがない。
【００１５】
なお、以上の説明では、サンプリングデータバッファへの取り込み、読み出し、クロック再生用データバッファへの取り込みのタイミングとデータ長の制御を行う場合を例示したが、その中のどれか一つ又は幾つかの組み合わせを選択することも出来る。例えば、ナイキスト点のずれが小さい場合等においてはクロック再生用データバッファへの取り込みタイミングかデータ長の制御のいずれか一方又はその両方みを制御しても、等価的に以上説明した場合と同様の制御が可能であろう。また、受信ＢＢデータ取り込みタイミングとナイキスト点との関係を検出する処理をクロック再生データバッファにおいて行う場合を説明したが、本発明の実施に際してはこの例に限定する必要は無く、同様のＤＳＰへの割り込み処理や、専用の機能ブロックを備え、あるいは専用のフローを行うプログラムを用意することもできる。また、データバッファ内のナイキスト点位置関係を検出する処理に使用する装置や方法は、例えば特開２００３−３３３１１３が利用できる他、公知の手段を用いて実現できるが、同一出願人は、「シンボルクロック再生装置及び方法、プログラム」について出願済みであるが、未公開であり、また、本発明と組み合わせて新たな発明にもなり得ると考えられるので、以下詳細に説明する。
なお、以上説明した本発明においては、ナイキスト点とサンプリングタイミングは一致している場合を前提としたものであるのに対し、以下に説明するクロック再生装置は、ナイキスト点とサンプリングタイミングとを一致させることを目的としており、両者は必ずしも目的を同じくするものではないが、本発明に併用すれば著しい効果があり得る。
【００１６】
図８は、同一出願が出願済みの「クロック再生装置」の概要ブロック図である。なお、この例に示すブロック図は、機能的なものであり、必ずしもこの例のとおりに限定するものではなく、以下に説明するとおりに機能すればどのような構成でもよいし、既に説明した構成部分と重複する機能は、それを流用してもよい。また、使用する用語は、出願済みの明細書の記載に準じているが、類似する用語は、特別に明示しない限り同様の概念とする。
この例に示すクロック再生装置２０は、受信した信号を検波して、送信側で搬送信号に重畳された元の信号を検出する検波部２１と、検波信号から周波数の偏移量に応じた４つの信号を出力する４値判定部２２と、該４値判定部２２の出力信号を一定時間遅延する遅延部２３と、前記４値判定部２２の出力及びそれを一定時間遅延させた遅延部２３の出力の排他的論理積を演算するＸＯＲ演算回路２４と、ＸＯＲ演算回路２４の演算結果をバッファ行列として蓄積しバッファ列毎の積算値を得る積算部２５と、バッファ行列が満たされる毎に積算部５における積算値を出力するゲート部２６と、ゲート部２６からの積算値信号を３つに切り分ける端子ａ、ｂ、ｃを備えたスイッチ部２７とを備えている。また、前記スイッチ部２７の端子ａには、カウンタアップ部２８と、第２ゲート部２９と、この第２ゲート部２９に閾値（しきい値とも記す）を供給する閾値部３０とを含むタイミング進み処理ルートが接続されており、このルートを経て、シンボルタイミング検出部３１に接続されている。また、前記スイッチ部２７の端子ｂは、直接前記シンボルタイミング検出部３１に接続されている。更に、スイッチ部２７の残りの端子ｃには、カウンタダウン部３２と、第３ゲート部３３と、この第３ゲート部３３に閾値を供給する閾値部３４とを含むタイミング遅れ処理ルートが接続されており、このルートを経て、シンボルタイミング検出部３１に接続されている。そして、前記シンボルタイミング検出部３１の出力が前記検波部２１に供給されており、検波のタイミングを補正することによって、タイミングのずれを修正する。
【００１７】
図９は前記図８に示したクロック再生装置の制御手順を示したフローチャートである。図９において、先ずクロック再生を行い（Ｓ２１）、そのときの処理が、シンボルクロックタイミングの変更であるか否かを判定し、シンボルクロックタイミング変更である場合は（Ｓ２２  ＹＥＳ）、シンボルタイミングの状態を検出する（Ｓ２３）。
シンボルタイミングの状態検出は、例えば、特開２００３−３３３１１３公報に示されているように、前記積算部２５、第１ゲート部２６、シンボルタイミング検出部３１等において、メモリ蓄積したサンプリングデータの、隣接するサンプリング値の比較によって検出される。なお、前記スイッチ２７は、処理スタート時点では端子ｂが選択されて、直接第１ゲート部２５の出力が直接シンボルタイミング検出部３１に供給されている。この検出の結果、シンボルクロックタイミングにずれがあるときは、それが遅れである場合と、進みである場合とによって異なる処理を行う。先ず、ステップＳＴ３において、シンボルクロックに遅れがある場合は（Ｓ２３、Ｓ２４）、前記図８のスイッチ２７をｃに切り替えて、タイミング遅れ処理ルートを選択する。シンボル取得タイミングに遅れがある場合は、カウンタダウン部３２のカウンと値を一つデクリメント（減算）する（Ｓ２５）。また、そのときのカウント値を第三のゲート部３３において、閾値（しきい値）３４と比較し、閾値と同じ又は越えていれば（Ｓ２６  ＹＥＳ）、サンプリングタイミングを１クロック分＋１シフトする（Ｓ２７）とともに、カウンタ値をリセットして一連の処理を終了する（Ｓ２８）。なお、前記ステップＳ２６において、カウント値がしきい値でない無い場合も、同様に終了する。
一方、前記ステップＳ２３のシンボルタイミングの状態を検出するステップＳ２３において、シンボルクロックが進んでいる場合は（Ｓ２３、Ｓ２９）、前記スイッチ２７をａに切り替えて、タイミング進み処理ルートを選択する。シンボル取得タイミングに進みがある場合は、カウンタアップ部２８のカウンと値を一つインクリメント（加算）する（Ｓ３０）。また、そのときのカウント値を第二のゲート部２９において、閾値（しきい値）３０と比較し、閾値と同じ又は越えていれば（Ｓ３１  ＹＥＳ）、サンプリングタイミングを１クロック分−１シフトする（Ｓ３２）とともに、カウンタ値をリセットして一連の処理を終了する（Ｓ３３）。なお、前記ステップＳ３１において、カウント値がしきい値でない無い場合も、同様に終了する。
【００１８】
図１０は以上の処理における、カウンタ動作の様子を示したもので、ステップＳ２４、Ｓ２９において、夫々の判定結果に基づいてカウンタ値を減少・増加させ、カウンタ値がしきい値に達した時点で、１サンプリング分クロック周波数の位相を補正する。即ち、図１０に示すように、理想的なシンボルタイミングである０レベル線を境にして、上下のしきい値の間に位置する限りは、正確なシンボルデータを検知可能であるからクロック周波数の補正は必要でないので、カウンタ値の増減を行うのみであるが、カウント値がしきい値を越えると、もはや同一のシンボル取得タイミングでは正確なシンボル値を取得できなくなるので、１クロック分シフトする。この結果、シンボルレートが遅れた場合も進んだ場合も、ナイキスト点とシンボル取得タイミングとの間の幅が同じように広く確保できるので、両者ともバランスがとれ、結果的に追従範囲が拡大されたものとなる。以上のように、検波信号を３倍以上の周波数でオーバーサンプリングし、夫々のサンプリングタイミングにおけるシンボル取得タイミングの遅れ／進み状態を検出するとともに、その状況に応じてクロック再生用の発振手段の発振周波数を補正したので、同期ワードの検出ができない場合であっても、クロック再生が可能である。また、タイミングの進み側に対しても同じようにシンボル取得タイミング点とナイキスト点との間隔が広がり、両者バランスがとれたものとなるので、安定したクロック再生装置が得られる。
以上説明した同一出願人にかかるクロック再生装置及び方法の全部、又はその一部を部分的に使用すれば、本発明において必要な受信ＢＢデータ取り込みとナイキスト点との関係を検出する手段としても利用可能性があり、また、本発明と併用すれば、更に、正確なシンボル検出が可能となる。
【００１９】
以上説明したように、本発明の装置及び方法は、デジタル変調信号を受信検波したベースバンドデータから、シンボルデータを検出するシンボル検出装置において、複数のサンプリングデータバッファに、順次所要数のサンプリングデータを取り込みながら、数シンボル分遅らせて、前記サンプリングデータをクロック再生用データバッファに取り込み、前記クロック再生用データバッファの中央位置からのナイキスト点のずれを検出すると共に、このナイキスト点のずれを補正するように、前記サンプリングデータバッファへのデータ取り込み、読み出し、又はクロック再生用データバッファへの取り込み、又は前記取り込み／読み出しデータ長の少なくとも１つを制御するように構成したので、クロック再生用データバッファには必ず１つのナイキスト点がバッファの中央に位置することになる。従って、従来のように１つのバッファの中に二つのナイキスト点が取り込まれることや、全くナイキスト点が含まれないと云った不具合が解消され、確実なシンボル検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係るシンボル検出装置における受信ＢＢデータ取り込みバッファ構成例を示す図である。
【図２】本発明における受信ＢＢデータ取り込みバッファ切り替えの例を示す図である。
【図３】本発明における、ナイキスト点をクロック再生用データバッファも中心位置に移動させる制御の様子を示す概略図であり、（ａ）は適切な位置にある場合を示す図、（ｂ）は正の状態にある場合を示す図、（ｃ）は負の状態にある場合を示す図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、ナイキスト点がデータバッファの中心に位置する場合の制御概略図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、ナイキスト点がデータバッファの中心位置から正方向にずれた場合の制御概略図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、ナイキスト点がデータバッファの中心位置から負方向にずれた場合の制御概略図である。
【図７】図４乃至図６の一連の制御方法のフローチャートである。
【図８】本発明において利用可能なクロック再生装置の例を示すブロック構成図である。
【図９】本発明において利用可能なクロック再生装置の制御方法例を示すフローチャートである。
【図１０】本発明において利用可能なクロック再生装置の動作例を説明するカウンタ動作の様子を示す図である。
【図１１】従来のデジタル受信機のＤＳＰ機能概要図である。
【図１２】従来の受信ＢＢデータ取り込みバッファの切り替え制御を示す機能ブロック図である。
【図１３】アイパターンの例を示す図である。
【図１４】受信ＢＢデータ処理部実施のパラメータの例を示す図である。
【図１５】クロック再生ナイキスト検出パターンの例を示す概略図である
【図１６】クロック再生ナイキスト検出パターンの他の例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００２１】
１、２、３：サンプリングデータバッファ、５；補助バッファ、６、７：切り替えスイッチ、８：クロック再生用データバッファ、２１：検波部、２２：４値判定部、２３：遅延部、２４：ＸＯＲ演算回路、２５：積算部、２６、２９、３３：ゲート部、２７：スイッチ、２８：カウンタアップ部、３０、３４：しきい値部（閾値部）、３１：シンボルタイミング検出部、１１０：Ａ／Ｄコンバータ、１１１：ＤＳＰ部、１１２：ＩＳＲ部、１１３：デジタル受信処理部、１１４：デコーダ部、１１５：クロック再生部、１１６：シンボル検出部。
【図１】
0004599247.tif 000002
【図２】
0004599247.tif 000003
【図３】
0004599247.tif 000004
【図４】
0004599247.tif 000005
【図５】
0004599247.tif 000006
【図６】
0004599247.tif 000007
【図７】
0004599247.tif 000008
【図８】
0004599247.tif 000009
【図９】
0004599247.tif 000010
【図１０】
0004599247.tif 000011
【図１１】
0004599247.tif 000012
【図１２】
0004599247.tif 000013
【図１３】
0004599247.tif 000014
【図１４】
0004599247.tif 000015
【図１５】
0004599247.tif 000016
【図１６】
0004599247.tif 000017