JP5877368B2 - Demodulator - Google Patents
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Description
本発明は、周波数偏移キーイング(Frequency Shift Keying:FSK)方式で変調された信号を復調する復調器に関する。 The present invention relates to a demodulator that demodulates a signal modulated by frequency shift keying (FSK).
周波数偏移キーイング方式で変調された信号(以下、FSK変調信号と呼ぶ。)を復調する復調器としては、例えば、特許文献1に記載されているものがある。特許文献1記載の従来例は、検波回路の出力信号を高域遮断周波数の低いローパスフィルターにより濾波し、検波回路から出力される信号の平均電圧値を得る。この検波回路の出力信号の平均値を所定のタイミングでサンプル/ホールドすることによりデータ再生のための基準電圧を生成する。そして、ローパスフィルターの出力信号とサンプルホールド回路の出力電圧値を比較し、ローパスフィルターの出力信号がサンプルホールド回路の出力電圧値よりも高い場合に論理値1を出力し、低い場合には論理値0を出力する。
As a demodulator that demodulates a signal modulated by the frequency shift keying method (hereinafter referred to as an FSK modulation signal), for example, there is one described in
しかしながら、特許文献1記載の従来例では、希望波以外の電波(以下、妨害波と呼ぶ。)を受信し、その妨害波に誤ってシンボル同期をとってしまった場合、希望波が到来しても当該希望波にシンボル同期をとるまでに多大な時間を要していた。
However, in the conventional example described in
本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、希望波にシンボル同期をとるまでの時間を短縮することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to shorten the time required to achieve symbol synchronization with a desired wave.
本発明の復調器は、シンボル同期用の同期データを含み、周波数偏移キーイング方式で変調された変調信号を復調する復調器であって、前記変調信号が入力され、前記変調信号の周波数に対応した電圧値を有する検波信号を出力する検波部と、前記検波信号の電圧値を時間平均して平均電圧を生成する平均電圧生成部と、前記検波信号の電圧値を前記平均電圧と比較して前記検波信号に含まれる2値のデータを判定するデータ判定部と、前記検波信号又は前記平均電圧又は前記データ判定部から出力される前記データのうちの少なくとも何れか1つを監視し、前記変調信号に含まれている前記同期データを検出した場合に、前記平均電圧生成部に前記平均電圧を保持させる同期設定部と、前記平均電圧と前記検波信号の電圧値間の条件が所定のしきい値を満たした場合に、前記平均電圧生成部に対し前記平均電圧の保持を解除させる同期解除部とを備えることを特徴とする。 The demodulator of the present invention is a demodulator that includes synchronization data for symbol synchronization and demodulates a modulation signal modulated by a frequency shift keying method, and the modulation signal is input and corresponds to the frequency of the modulation signal A detection unit that outputs a detection signal having a detected voltage value, an average voltage generation unit that generates an average voltage by averaging the voltage value of the detection signal over time, and compares the voltage value of the detection signal with the average voltage. A data determination unit for determining binary data included in the detection signal; and at least one of the detection signal, the average voltage, or the data output from the data determination unit, and monitoring the modulation when it detects the synchronization data included in the signal, and the average voltage the average voltage causes maintain synchronization setting the generator unit, the condition of the voltage value of the average voltage and the detection signal is predetermined When it reaches the threshold, characterized in that with respect to the average voltage generating unit and a release cause synchronization releasing portion holding of the average voltage.
本発明の復調器は、シンボル同期用の同期データを含み、周波数偏移キーイング方式で変調された変調信号を復調する復調器であって、前記変調信号が入力され、前記変調信号の周波数に対応した電圧値を有する検波信号を出力する検波部と、前記検波信号の電圧値を2通りの時間でそれぞれ時間平均して2種類の平均電圧を生成する平均電圧生成部と、前記検波信号の電圧値を前記2種類の平均電圧のうちで時間の長い方の前記平均電圧と比較して前記検波信号に含まれる2値のデータを判定するデータ判定部と、前記検波信号又は前記平均電圧又は前記データ判定部から出力される前記データのうちの少なくとも何れか1つを監視し、前記変調信号に含まれている前記同期データを検出した場合に、前記平均電圧生成部に前記平均電圧を保持させる同期設定部と、前記2種類の平均電圧の差の条件が所定のしきい値を満たした場合に、前記平均電圧生成部に対し前記平均電圧の保持を解除させる同期解除部とを備えることを特徴とする。 The demodulator of the present invention is a demodulator that includes synchronization data for symbol synchronization and demodulates a modulation signal modulated by a frequency shift keying method, and the modulation signal is input and corresponds to the frequency of the modulation signal A detection unit that outputs a detection signal having the detected voltage value, an average voltage generation unit that generates two types of average voltages by averaging the voltage values of the detection signal over two different times, and the voltage of the detection signal A data determination unit that compares the value with the average voltage of the longer of the two types of average voltages and determines binary data included in the detection signal; and the detection signal or the average voltage or the when the at least any one of said data monitoring output from the data decision unit, detects said synchronization data included in the modulated signal, the average voltage to said average voltage generator Includes a synchronization setting unit causes lifting, if the conditions of the difference between the two average voltage satisfies a predetermined threshold value, and the average voltage release causes the synchronization releasing portion holding of generating said average voltage to unit It is characterized by that.
この復調器において、前記データ判定部から出力される前記データが前記同期データか否かを判別するデータ処理部を備え、前記同期解除部は、前記データ処理部の判別結果に基づき、前記データ判定部から前記同期データ以外のデータが出力されている場合、前記データ判定部から前記同期データが出力されている場合よりも、同期を解除する前記しきい値を高く設定していることが好ましい。 The demodulator includes a data processing unit that determines whether or not the data output from the data determination unit is the synchronization data, and the synchronization release unit determines the data determination based on a determination result of the data processing unit. When the data other than the synchronization data is output from the section, it is preferable that the threshold value for releasing the synchronization is set higher than when the synchronization data is output from the data determination section.
この復調器において、前記データ判定部から出力される前記データの長さをカウントするカウンタ部を備え、前記同期解除部は、前記カウンタ部でカウントされるデータ長が所定値に達すると、前記同期データ以外のデータが出力されている場合の前記しきい値を、前記同期データを検出した場合の前記しきい値に変更することが好ましい。 The demodulator includes a counter unit that counts the length of the data output from the data determination unit, and the synchronization release unit is configured to perform synchronization when the data length counted by the counter unit reaches a predetermined value. It is preferable to change the threshold value when data other than data is output to the threshold value when the synchronous data is detected.
この復調器において、前記条件は、前記検波信号の電圧値と前記平均電圧との差に基づく条件であることが好ましい。 In this demodulator, the condition is preferably a condition based on a difference between a voltage value of the detection signal and the average voltage.
この復調器において、前記条件は、前記検波信号の電圧値が連続して前記平均電圧を上回る時間又は下回る時間であることが好ましい。 In this demodulator, the condition is preferably a time when the voltage value of the detection signal continuously exceeds or falls below the average voltage.
この復調器において、前記条件は、前記検波信号の極値が連続して前記平均電圧を上回る回数又は下回る回数であることが好ましい。 In this demodulator, the condition is preferably the number of times that the extreme value of the detection signal continuously exceeds or falls below the average voltage.
本発明の復調器は、希望波にシンボル同期をとるまでの時間を短縮することができるという効果がある。 The demodulator of the present invention has an effect that the time until symbol synchronization with the desired wave can be shortened.
(実施形態1)
本実施形態の復調器は、図1に示すようにシンボル同期用の同期データを含み、周波数偏移キーイング方式で変調された変調信号を復調するものであって、検波部1、平均電圧生成部2、同期設定部3、データ判定部4、同期解除部5などを備える。なお、シンボル同期用の同期データは、通常、「0」と「1」の相異なるシンボル(ビット)が交互に連続するデータ列からなる。また、シンボル同期用の同期データの後にフレーム同期用の同期データ(ユニークワード)が続き、フレーム同期用の同期データの後に送信データが続いており、シンボル同期、フレーム同期、送信データなどでフレームが構成されている。
(Embodiment 1)
The demodulator of the present embodiment demodulates a modulation signal that includes synchronization data for symbol synchronization as shown in FIG. 1 and is modulated by the frequency shift keying method, and includes a
検波部1は、受信部10から出力される受信信号(変調信号)を周波数検波し、変調信号の周波数に対応した電圧値を有する検波信号を出力する(図2(a)における実線A参照)。受信部10は、電波を受信するアンテナ11と、アンテナ11で受信される受信信号から変調信号の周波数帯域の信号成分をフィルタリングした後に増幅するなどの処理を行うフロントエンド12とを有する。
The
平均電圧生成部2は、検波信号の電圧値を時間平均して平均電圧を生成する(図2(a)における実線B参照)。データ判定部4は、検波信号の電圧値を平均電圧と比較して検波信号に含まれる2値のデータを判定する。同期設定部3は、検波信号又は平均電圧又はデータ判定部4から出力されるデータのうちの少なくとも何れか1つを監視し、変調信号に含まれているシンボル同期用の同期データを検出した場合、平均電圧生成部2に指示して平均電圧を保持する。例えば、同期設定部3は、データ判定部4から出力されるデータが「0」と「1」が交互且つ所定の頻度(通信のデータレート)でn回連続した場合に同期データを検出したと判断する。あるいは、検波信号の極大値(図2(a)における実線Aの山の頂点)と、検波信号の極小値(図2(a)における実線Aの谷の頂点)とが、平均電圧よりも高い状態と低い状態を交互且つ所定の頻度(通信のデータレート)でn回繰り返した場合に、同期設定部3が同期データを検出したと判断してもよい。若しくは、検波信号の増大と減少が交互且つ所定の頻度(通信のデータレート)でn回繰り返された場合に、同期設定部3が同期データを検出したと判断してもよい。
The
而して、同期設定部3がシンボル同期用の同期データを検出して平均電圧を保持すれば(シンボル同期をとれば)、シンボル同期に続いて検波信号に含まれているフレーム同期、さらに送信データをデータ判定部4で判定することができる。
Thus, if the
ここで、受信部10で受信される妨害波によって同期設定部3が誤って平均電圧を保持してしまった場合(以下、「誤同期」と呼ぶ。)、誤同期中に受信部10で希望波が受信されても、希望波の検波信号の電圧値と平均電圧との差が大きければ、データ判定部4で正確にデータを判定することが困難になる。故に、受信部10で希望波を受信してもシンボル同期がとれずにデータの受信に失敗することになる。
Here, when the synchronization setting
そこで本実施形態では、平均電圧と検波信号の電圧値間の条件が所定のしきい値を満たした場合、同期解除部5が平均電圧生成部2に指示して平均電圧の保持を解除する。その結果、平均電圧生成部2が再度平均電圧を算出するとともに同期設定部3が新たな平均電圧を設定するので、希望波にシンボル同期をとるまでの時間を短縮することができる。
Therefore, in the present embodiment, when the condition between the average voltage and the voltage value of the detection signal satisfies a predetermined threshold value, the
ところで、平均電圧と検波信号の電圧値間の条件とは、例えば、検波信号の電圧値と前記平均電圧との差に基づく条件であることが好ましい。つまり、図2(a)に示すように検波信号の電圧値の極値と平均電圧との差が所定範囲(±Vx)を超えた場合、同期解除部5が所定条件を満たした(希望波を受信した)と判断すればよい。このような条件を採用すれば、ランダムに発生するノイズへの誤同期に対して、希望波にシンボル同期をとるまでの時間を短縮することができる。
By the way, the condition between the average voltage and the voltage value of the detection signal is preferably a condition based on the difference between the voltage value of the detection signal and the average voltage, for example. That is, as shown in FIG. 2A, when the difference between the extreme value of the voltage value of the detection signal and the average voltage exceeds a predetermined range (± Vx), the
あるいは、平均電圧と検波信号の電圧値間の条件を、検波信号の電圧値が連続して平均電圧を上回る時間又は下回る時間としてもよい。例えば、図2(b)に示すように平均電圧(実線B)よりも検波信号(実線A)の電圧値の方が高くなる期間(時間)がしきい値Txを超えた場合、その検波信号が希望波であり、現在の同期が誤同期であるとみなすことができる。このような条件を採用すれば、他の電子機器から輻射されるクロック信号などへの誤同期に対して、希望波にシンボル同期をとるまでの時間を短縮することができる。 Alternatively, the condition between the average voltage and the voltage value of the detection signal may be a time when the voltage value of the detection signal continuously exceeds or falls below the average voltage. For example, when the period (time) in which the voltage value of the detection signal (solid line A) is higher than the average voltage (solid line B) exceeds the threshold value Tx as shown in FIG. Can be regarded as a desired wave and the current synchronization is a false synchronization. By adopting such a condition, it is possible to shorten the time until symbol synchronization with the desired wave with respect to erroneous synchronization with a clock signal or the like radiated from another electronic device.
または、平均電圧と検波信号の電圧値間の条件を、検波信号の極値が連続して平均電圧を上回る回数又は下回る回数としてもよい。例えば、図3(a)に示すように検波信号(実線A)の極値が連続して平均電圧(実線B)を上回る回数がしきい値(9回)を超えた場合、その検波信号が希望波であり、現在の同期が誤同期であるとみなすことができる。 Alternatively, the condition between the average voltage and the voltage value of the detection signal may be the number of times that the extreme value of the detection signal continuously exceeds or falls below the average voltage. For example, as shown in FIG. 3A, when the number of times the extreme value of the detection signal (solid line A) continuously exceeds the average voltage (solid line B) exceeds a threshold value (9 times), the detection signal is It is a desired wave, and the current synchronization can be regarded as a false synchronization.
若しくは、平均電圧生成部2がサンプル数の異なる2種類の平均電圧(長時間平均電圧と短時間平均電圧)を生成するものである場合、平均電圧と検波信号の電圧値間の条件を、長時間平均電圧と短時間平均電圧の差に基づく条件としてよい。例えば、妨害波に誤同期しているときに妨害波と周波数(キャリア周波数)の異なる希望波が受信部10で受信されると、図3(b)に示すように検波信号(実線A)が急激に増大する。このとき、長時間平均電圧(実線B)は応答速度が遅いために緩やかに上昇し、短時間平均電圧(実線C)は応答速度が早いために素早く上昇するので、長時間平均電圧と短時間平均電圧との間に差が生じる。故に、長時間平均電圧と短時間平均電圧との差がしきい値Vyを超えた場合、同期解除部5が平均電圧の保持を解除して希望波に素早く同期させることができる。
Alternatively, when the
(実施形態2)
本実施形態の復調器は、図4に示すようにデータ判定部4から出力されるデータが同期データか否かを判別するデータ処理部6を備える点が実施形態1と相違している。さらに同期解除部5は、データ処理部6の判別結果に基づき、データ判定部4から同期データが出力されている場合の条件に対して、データ判定部4から同期データ以外のデータ(ユニークワードや送信データ)が出力されている場合の条件を同期解除され難い条件に変更している。例えば、同期解除部5が同期を解除する(平均電圧の保持を止める)ための条件が、検波信号の電圧値の極値と平均電圧との差が所定範囲(平均電圧±Vx)を超えることであれば、同期データ以外のデータが出力されている場合、所定範囲を平均電圧±Vz(ただし、|Vz|>|Vx|)に拡大すればよい。
(Embodiment 2)
The demodulator of the present embodiment is different from the first embodiment in that the demodulator includes a
而して、送信データは同一のシンボル(ビット)が連続するデータ列(例えば、「0000000」など)を含む場合があり、このようなデータ列が含まれていると、希望波を受信しているにも関わらず、同期解除部5が同期を解除してしまう可能性がある。これに対して本実施形態では、データ判定部4から同期データ以外のデータが出力されている場合、データ判定部4から同期データが出力されている場合よりも、同期を解除するしきい値を高く設定し、同期解除され難くしている。その結果、希望波にシンボル同期をとるまでの時間を短縮しつつ、希望波に対するシンボル同期が誤って解除されることを抑制することができる。
Thus, the transmission data may include a data string (for example, “0000000”) in which the same symbol (bit) is continuous, and if such a data string is included, the desired wave is received. In spite of this, there is a possibility that the
(実施形態3)
本実施形態の復調器は、図5に示すようにデータ判定部4から出力されるデータの長さをカウントするカウンタ部7を備える点が実施形態2と相違する。
(Embodiment 3)
The demodulator according to the present embodiment is different from the second embodiment in that the demodulator includes a
カウンタ部7は、データ処理部6がデータ判定部4から同期データ以外のデータ(ユニークワードや送信データ)が出力されていると判断した時点からデータ長のカウントを開始し、データ長が所定値に達すると同期解除部5にフレーム終了信号を出力する。つまり、送信されるフレームの長さが固定されている場合、カウンタ部7でデータ長をカウントすることによってフレームの終了を検出することができる。
The
一方、フレーム終了信号を受け取った同期解除部5は、同期データ以外のデータが出力されている場合のしきい値を、同期データを検出した場合のしきい値に変更する。その結果、次のフレームの受信に備えて再び同期解除されやすいしきい値に戻すことで希望波にシンボル同期をとるまでの時間を短縮することができる。
On the other hand, the
1 検波部
2 平均電圧生成部
3 同期設定部
4 データ判定部
5 同期解除部
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