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技術 並列サンプリング装置、並列サンプリング方法、受信装置及び受信方法

出願人 末広直樹
発明者 末広直樹
出願日 2007年6月28日 (12年1ヶ月経過) 出願番号 2007-170893
公開日 2009年1月15日 (10年7ヶ月経過) 公開番号 2009-010754
状態 拒絶査定
技術分野 交流方式デジタル伝送
主要キーワード I信号 BPF処理 Q信号 サンプリングステップ フィルタステップ 標本化関数 標本化定理 サンプリング毎
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2009年1月15日)のものです。
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図面 (13)

課題

周波数が高くなったり、並列サンプリングサンプリング周期が狭くなったとしても、容易に、並列サンプリングが可能な並列サンプリング装置及び方法を提供することを目的とする。

解決手段

標本化関数(Sinπt/πt)の値を記憶したメモリ13と、低域通過フィルタ10と、低域通過フィルタ10を経た信号に対して、サンプリング周期Tsで、サンプリングを行うサンプリング手段11と、サンプリング手段11の後段に設けられた並列サンプリング手段12とを有し、並列サンプリング手段12は、サンプリング手段11によって得られたサンプリング値と、メモリ13に格納された標本化関数の値とに基づいて、サンプリング周期Ts/N(Nは、2以上の自然数)の間隔の並列サンプリング値を生成する。

概要

背景

変調信号からI信号およびQ信号を、オーバサンプリングして、I信号,Q信号の位相ずれ補正したり(特許文献1参照)、受信機において、OFDM信号テレビ信号をオーバサンプリングして受信信号を受信する技術が開発されている(特許文献2,3参照)。
特開2005−303386
特開2001−268041
特開2005−303386

概要

周波数が高くなったり、並列サンプリングサンプリング周期が狭くなったとしても、容易に、並列サンプリングが可能な並列サンプリング装置及び方法を提供することを目的とする。標本化関数(Sinπt/πt)の値を記憶したメモリ13と、低域通過フィルタ10と、低域通過フィルタ10を経た信号に対して、サンプリング周期Tsで、サンプリングを行うサンプリング手段11と、サンプリング手段11の後段に設けられた並列サンプリング手段12とを有し、並列サンプリング手段12は、サンプリング手段11によって得られたサンプリング値と、メモリ13に格納された標本化関数の値とに基づいて、サンプリング周期Ts/N(Nは、2以上の自然数)の間隔の並列サンプリング値を生成する。

目的

本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、周波数が高くなったり、オーバサンプリングのサンプリング周期が狭くなったとしても、容易に、オーバサンプリングが可能な並列サンプリング装置及び方法を提供することを目的とするものである。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

標本化関数(Sinπt/πt)の値を記憶したメモリと、低域通過フィルタ又は帯域通過フィルタと、該低域通過フィルタ又は帯域通過フィルタを経た信号に対して、サンプリング周期Tsで、第1のサンプリングを行うサンプリング手段と、該サンプリング手段の後段に設けられた並列サンプリング値生成手段とを有し、該並列サンプリング値生成手段は、前記サンプリング手段によって得られた第1のサンプリング値と、前記メモリに格納された標本化関数の値とに基づいて、サンプリング周期Tsの第2のサンプリングの第2のサンプリング値を生成することを特徴とする並列サンプリング装置

請求項2

前記メモリは、ΔT(=TS/N×M、但し、Nは2以上の整数、Mは1以上の整数。)の間隔で、標本化関数の値を記憶し、前記第2のサンプリングが、間隔Ts/N毎になされる複数のサンプリングの場合、前記並列サンプリング値生成手段は、前記第1のサンプリング値と、t=±Ts/N、±2Ts/N、±3Ts/N、・・・の標本化関数の値とに基づいて、第2のサンプリング値を生成することを特徴とする請求項1記載の並列サンプリング装置。

請求項3

サンプリングされる信号をLPF処理又はBPF処理するフィルタステップと、該フィルタステップを経た信号に対して、サンプリング周期Tsで第1のサンプリングを行うサンプリングステップと、標本化関数メモリに格納された標本化関数値と、前記サンプリングステップで得られた第1のサンプリング値とに基づいて、サンプリング周期Tsの第2のサンプリングの第2のサンプリング値を生成する並列サンプリング値生成ステップとを有することを特徴とする並列サンプリング方法。

請求項4

前記メモリには、ΔT(=TS/N×M、但し、Nは2以上の整数、Mは1以上の整数。)の間隔で、標本化関数の値が記憶され、前記第2のサンプリングが、間隔Ts/N毎になされる複数のサンプリングの場合、前記並列サンプリング値生成ステップでは、前記第1のサンプリング値と、t=±Ts/N、±2Ts/N、±3Ts/N、・・・の標本化関数の値とに基づいて、第2のサンプリング値を生成することを特徴とする請求項3記載の並列サンプリング方法。

請求項5

送信装置からの無線周波数信号を受信して、ベースバンド信号受信信号に変換する受信手段と、標本化関数の値を記憶したメモリと、受信手段の出力が供給される低域通過フィルタ又は帯域通過フィルタと、該低域通過フィルタ又は帯域通過フィルタを経た受信信号に対して、サンプリング周期Tsで、第1のサンプリングを行うサンプリング手段と、該サンプリング手段の後段に設けられた並列サンプリング値生成手段と、該並列サンプリング値生成手段の後段に設けられた信号再生手段とを有し、前記並列サンプリング値生成手段は、前記サンプリング手段によって得られた第1のサンプリング値と、前記メモリに格納された標本化関数の値とに基づいて、サンプリング周期Tsの第2のサンプリングの第2のサンプリング値を生成し、前記信号再生手段は、前記第1のサンプリング値と前記第2のサンプリング値とに基づいて、信号を再生することを特徴とする受信装置

請求項6

送信装置からの無線周波数信号を受信して、ベースバンド信号の受信信号に変換する受信ステップと、該受信ステップでベースバンド信号の受信信号に変換された受信信号を、LPF処理又はBPF処理するフィルタステップと、該フィルタステップを経た信号に対して、サンプリング周期Tsで第1のサンプリングを行うサンプリングステップと、標本化関数メモリに格納された標本化関数値と、前記サンプリングステップで得られた第1のサンプリング値と、に基づいて、サンプリング周期Tsの第2のサンプリングの第2のサンプリング値を生成する並列サンプリング値生成ステップと、前記第1のサンプリング値と前記第2のサンプリング値とに基づいて、信号を再生する信号再生ステップとを有することを特徴とする受信方法

請求項7

前記メモリに標本化関数を記憶する代わりに、補間関数を記憶したことを特徴とする請求項1又は2記載の並列サンプリング装置。

請求項8

前記メモリに標本化関数を記憶する代わりに、補間関数を記憶したことを特徴とする請求項5記載の受信装置。

技術分野

0001

本発明は、並列サンプリング装置並列サンプリング方法、受信装置及び受信方法に関する。

背景技術

0002

変調信号からI信号およびQ信号を、オーバサンプリングして、I信号,Q信号の位相ずれ補正したり(特許文献1参照)、受信機において、OFDM信号テレビ信号をオーバサンプリングして受信信号を受信する技術が開発されている(特許文献2,3参照)。
特開2005−303386
特開2001−268041
特開2005−303386

発明が解決しようとする課題

0003

しかしながら、扱う信号の周波数が高くなったり、オーバサンプリングのサンプリング周期が狭くなったりすると、オーバサンプリングを行うことが困難となるという問題がある。

0004

本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、周波数が高くなったり、オーバサンプリングのサンプリング周期が狭くなったとしても、容易に、オーバサンプリングが可能な並列サンプリング装置及び方法を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段

0005

上記目的を達成するために、本発明の並列サンプリング装置は、標本化関数(Sinπt/πt)の値を記憶したメモリと、低域通過フィルタ又は帯域通過フィルタと、該低域通過フィルタ又は帯域通過フィルタを経た信号に対して、サンプリング周期Tsで、第1のサンプリングを行うサンプリング手段と、該サンプリング手段の後段に設けられた並列サンプリング値生成手段とを有し、該並列サンプリング値生成手段は、前記サンプリング手段によって得られた第1のサンプリング値と、前記メモリに格納された標本化関数の値とに基づいて、サンプリング周期Tsの第2のサンプリングの第2のサンプリング値を生成することを特徴とする。

0006

なお、並列サンプリングは、サンプリングされた結果を用いて、更に、同じサンプリング周期のサンプリングを行うものであって、結果として、オーバサンプリングをすることとなる。

0007

オーバサンプリングは、一つのサンプリングで、オーバサンプリングを行うが、並列サンプリングは、最初のサンプリングの結果を用いて、更に、同じサンプリング周期のサンプリング値を得るものであり、最初のサンプリングと、並列サンプリングとを合わせて、オーバサンプリングと同じ結果となる。

0008

また、上記目的を達成するために、本発明の並列サンプリング方法は、サンプリングされる信号をLPF処理又はBPF処理するフィルタステップと、該フィルタステップを経た信号に対して、サンプリング周期Tsで第1のサンプリングを行うサンプリングステップと、標本化関数メモリに格納された標本化関数値と、前記サンプリングステップで得られた第1のサンプリング値とに基づいて、サンプリング周期Tsの第2のサンプリングの第2のサンプリング値を生成する並列サンプリング値生成ステップとを有することを特徴とする。

0009

また、上記目的を達成するために、本発明の受信装置は、送信装置からの無線周波数信号を受信して、ベースバンド信号の受信信号に変換する受信手段と、標本化関数の値を記憶したメモリと、受信手段の出力が供給される低域通過フィルタ又は帯域通過フィルタと、該低域通過フィルタ又は帯域通過フィルタを経た受信信号に対して、サンプリング周期Tsで、第1のサンプリングを行うサンプリング手段と、該サンプリング手段の後段に設けられた並列サンプリング値生成手段と、該並列サンプリング値生成手段の後段に設けられた信号再生手段とを有し、前記並列サンプリング値生成手段は、前記サンプリング手段によって得られた第1のサンプリング値と、前記メモリに格納された標本化関数の値とに基づいて、サンプリング周期Tsの第2のサンプリングの第2のサンプリング値を生成し、前記信号再生手段は、前記第1のサンプリング値と前記第2のサンプリング値とに基づいて、信号を再生することを特徴とする。

0010

また、上記目的を達成するために、本発明の受信方法は、送信装置からの無線周波数信号を受信して、ベースバンド信号の受信信号に変換する受信ステップと、該受信ステップでベースバンド信号の受信信号に変換された受信信号を、LPF処理又はBPF処理するフィルタステップと、該フィルタステップを経た信号に対して、サンプリング周期Tsで第1のサンプリングを行うサンプリングステップと、標本化関数メモリに格納された標本化関数値と、前記サンプリングステップで得られた第1のサンプリング値と、に基づいて、サンプリング周期Tsの第2のサンプリングの第2のサンプリング値を生成する並列サンプリング値生成ステップと、前記第1のサンプリング値と前記第2のサンプリング値とに基づいて、信号を再生する信号再生ステップとを有することを特徴とする。

発明の効果

0011

本発明によれば、周波数が高くなったり、オーバサンプリングのサンプリング周期が狭くなったとしても、容易に、オーバサンプリングが可能な並列サンプリング装置、並列サンプリング方法、受信装置及び受信方法を提供することができる。

発明を実施するための最良の形態

0012

標本化定理
図1に標本化関数Fs(t)を示す。標本化関数Fs(t)は、次の式(1)で表せられる。

0013

Fs(t)=Asin2πWt/2πWt ・・・(1)
この標本化関数Fs(t)は、
t=0で、振幅Aの値を有し、
t=±1/W、±2/W、±3/W、・・・
で、ゼロの値をとる。

0014

なお、W=1/Tsで、Tsは、サンプリング周期である。

0015

この標本化関数Fs(t)を用いて、周波数W/2以下に帯域が制限された信号x(t)は、標本化定理により、次のように表すことができる。

なお、x(kTs)は、x(t)のサンプル間隔Ts毎のサンプル値である。

0016

つまり、信号x(t)は、サンプル間隔Ts毎の標本化関数Fs(t)の値とサンプル間隔Ts毎のサンプル値とによって、表すことができる。

0017

これを、図2及び図3を用いて説明する。

0018

図2には、信号x(t)が、サンプル間隔Ts毎(・・・−2Ts、−Ts、0、Ts、2Ts、・・・)にサンプルされて、サンプリング値(・・・x(−2Ts)、x(−Ts)、x(0)、x(Ts)、x(2Ts)、x(3Ts)、・・・)が得られている様子が示されている。

0019

式(2)は、図3に示すように、x(t)が、・・・、x(−2Ts)Fs(−2Ts)、x(−Ts)Fs(−Ts)、x(0)Fs(0)、x(Ts)Fs(Ts)、x(2Ts)Fs(2Ts)、x(3Ts)Fs(3Ts)、・・・の和であることを示している。
(並列サンプリング装置)
図4に並列サンプリング装置の例を示す。図4の並列サンプリング装置は、LPF(Low Pass Filter)10、サンプリング手段11、並列サンプリング手段及びsinc関数(標本化関数)メモリ13から構成されている。なお、LPFの代わりに、BPF(Band Pass Filter)を用いてもよい。

0020

LPF10は、印加された信号から、所定周波数f1を超える周数の信号を遮断し、周波数f1以下の周波数の信号を通過させるものである。

0021

サンプリング手段11は、LPF10を通過した信号に対して、サンプリング周期1/2f1以下の間隔で、サンプリングを行い、サンプリング周期とサンプリング値を、並列サンプリング手段12に出力する。

0022

並列サンプリング手段では、サンプリング手段11からのサンプリング周期とサンプリング値及びsinc関数メモリ13に格納されているsinc関数に基づいて、並列サンプリングを行う。

0023

並列サンプリングは、等間隔でサンプリングを行う必要はない。ここでは、説明を簡単にするために、当間隔で、並列サンプリングを行う場合について説明する。

0024

ここでは、図5に示すように、当初のサンプリング期間をTsとした場合、5倍のオーバサンプリング値を得たいのであれば、Ts/5のサンプリングの間隔の並列サンプリングを行うものである。

0025

N倍のオーバサンプリングを行うには、図6に示すように、Ts/Nのサンプリング期間で並列サンプリングを行う必要がある。

0026

ところで、図3に示したように、x(t)は、標本値と標本化関数Fs(t)とによって、再現することができる。

0027

してみると、標本値と標本化関数Fs(t)とによって、再現されたx(t)から、並列サンプリングの値も得られることができる。

0028

例えば、図7に示すように、N倍のオーバサンプリングの場合、当初のサンプリング点の次のサンプリング点(Ts/N)である並列サンプリング値は、
x(0)Fs(0)のt=Ts/Nの値
x(−Ts)Fs(−Ts)のt=Ts/Nの値
x(−2Ts)Fs(−2Ts)のt=Ts/Nの値
x(−3Ts)Fs(−3Ts)のt=Ts/Nの値


x(Ts)Fs(Ts)のt=Ts/Nの値
x(2Ts)Fs(2Ts)のt=Ts/Nの値
x(3Ts)Fs(2Ts)のt=Ts/Nの値



の和で表すことができる。

0029

また、標本化関数Fs(t)は偶関数であることを考慮し、更に、Fs(0)に正規化して表現すると、当初のサンプリング点の次のサンプリング点(Ts/N)である並列サンプリング値は、
x(0)Fs(0)のt=Ts/Nの値
x(−Ts)Fs(0)のt=Ts+Ts/Nの値
x(−2Ts)Fs(0)のt=2Ts+Ts/Nの値
x(−3Ts)Fs(0)のt=3Ts+Ts/Nの値


x(Ts)Fs(0)のt=Ts−Ts/Nの値
x(2Ts)Fs(0)のt=2Ts−Ts/Nの値
x(3Ts)Fs(0)のt=3Ts−Ts/Nの値



の和で表すことができる。

0030

同様に、他の並列サンプリング点の値も、サンプリング値と、標本化関数Fs(t)とによって、得ることができる。

0031

次に、並列サンプリングを行う受信装置の例について、図8を用いて説明する。

0032

図8の受信装置は、受信手段14、LPF15、サンプリング手段16、並列サンプリング値生成手段17、信号再生手段18及び標本化関数値メモリ19から構成されている。

0033

受信手段14は、送信装置からの無線周波数信号を受信して、高周波数の受信信号をベースバンド信号の受信信号に変換する。

0034

LPF15は、ベースバンド信号が供給されて、周波数f0以上の高周波数成分を除去する。

0035

サンプリング手段16は、サンプリング周期Tsで、LPF15の出力をサンプリングする。サンプリング周波数(=1/TS)は、2f0以上の周波数である必要がある。

0036

並列サンプリング値生成手段17は、サンプリング手段16によって得られたサンプリング値と、標本化関数値メモリ19に格納された標本化関数の値とに基づいて、図4で説明した方法と同様に、サンプリング周期Tsの並列サンプリング値を生成とする。

0037

信号再生手段18は、サンプリング手段16のサンプリング値と並列サンプリング値生成手段17で生成された並列サンプリング値とに基づいて、信号を再生する。

0038

なお、LPF15に代えて、BPFを用いてもよい。

0039

次に、並列サンプリングを行う受信方法の例について、図9を用いて説明する。

0040

図9の受信方法は、送信装置からの無線周波数信号を受信して、ベースバンド信号の受信信号に変換する受信ステップS11と、受信ステップS11でベースバンド信号の受信信号に変換された受信信号を、LPF処理又はBPF処理するフィルタステップS12と、フィルタステップS12を経た信号に対して、サンプリング周期Tsでサンプリングを行うサンプリングステップS13と、標本化関数メモリに格納された標本化関数値と、サンプリングステップS13で得られたサンプリング値とに基づいて、サンプリング周期Tsの並列サンプリング値を生成する並列サンプリング値生成ステップS14と、サンプリングステップS13で得られたサンプリング値と並列サンプリング値生成ステップS14で得られた並列サンプリング値とに基づいて、信号を再生する信号再生ステップS15とを有する。

0041

なお、本願発明は、一般のオーバサンプリングに適用できると共に、本発明者が提案している、特願2006−153430号、特願2006−181372号、特願2007−47576号、特願2007−103078号等の発明のオーバサンプリングにも適用できる。

0042

次に、これらの出願で説明されているオーバサンプリングによる仮想チャネルについて説明する。
(オーバサンプリング)
先ず、信号P(1、-1、1、1)のオーバサンプリングについて、図10を用いて説明する。

0043

図10(A)に示すように、信号Pのピッチ間隔τピッチ周波数1/τ)としたとき、ピッチ周波数の4倍の周波数(τ/4の間隔)で、オーバサンプリングを行うと、図10(B)に示すように、
信号A(1、−1、1、1)が、信号B(1、1、1、1、-1、-1、-1、-1、1、1、1、1、1、1、1、1)となる。

0044

なお、オーバサンプリングのタイミングが固定されていれば、オーバサンプリングの間隔は、同一でなくてもよい。

0045

ここでは、オーバサンプリングのサンプリング毎に、回線があるとみなして、考察する。

0046

図11に示されているように、信号(a0、a1、・・・、a(M−1))が受信され、かつ、オーバサンプリングされる。このとき、信号a0に対するオーバサンプリング#1の信号をa0−1とし、信号a0に対するオーバサンプリング#2の信号をa0−2とし、・・・信号a0に対するオーバサンプリング#Mの信号をa0−Mとし、信号a1に対するオーバサンプリング#1の信号をa1−1とし、信号a1に対するオーバサンプリング#2の信号をa1−2とし、・・・信号a1に対するオーバサンプリング#Mの信号をa1−Mとし、・・・・信号a(M−1)に対するオーバサンプリング#1の信号をa(M−1)−1とし、信号a(M−1)に対するオーバサンプリング#2の信号をa(M−1)−2とし、・・・信号a(M−1)に対するオーバサンプリング#Mの信号をa(M−1)−Mとする。

0047

これを、サンプリング点での信号の系列で見ると、図12のように示せる。

0048

サンプリング点#0の系列a0—0 a1—0 ・・・・a(M−1)—0
サンプリング点#1の系列 a0—1 a1—1 ・・・・a(M−1)—1
・・・・
サンプリング点#U−1の系列 a0—(U−1) a1—(U−1) ・・・ a(M−1)−(U−1)
これによれば、サンプリング点毎に、送信信号に対応する信号系列が存在しており、換言すれば、サンプリング点毎に、仮想的なチャネルが存在していると言える。

0049

なお、上記説明では、標本化関数を用いた場合について説明したが、厳密な並列サンプリングで無い場合は、常用されている補間関数(例えば、スプライン関数ラグランジェ関数、レイトコサイン関数等)を用いても良い。

0050

以上、発明を実施するための最良の形態について説明を行ったが、本発明は、この最良の形態で述べた実施の形態に限定されるものではない。本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することが可能である。

図面の簡単な説明

0051

標本化関数を説明するための図である。
サンプリングを説明するための図である。
信号は、標本値と標本化関数とによって、再現することができることを説明するための図である。
並列サンプリング装置を説明するための図である。
並列サンプリングを説明するための図(その1)である。
並列サンプリングを説明するための図(その2)である。
並列サンプリング値が、標本値と標本化関数とによって、得られることを説明するための図である
受信装置を説明するための図である。
受信方法を説明するための図である。
オーバサンプリングを説明するための図である。
オーバサンプリングに基づく仮想チャネルを説明するための図(その1)である。
オーバサンプリングに基づく仮想チャネルを説明するための図(その2)である。

符号の説明

0052

10、15LPF
11、16サンプリング手段
12、17並列サンプリング値生成手段
13、19標本化関数値メモリ
14 受信手段
18信号再生手段
21アンテナ
22 受信部
23仮想チャネル分離部
24パイロット信号抽出部
35マルチパス特許検出部
36 マルチパス補正部
37送信信号予測
38チャネル間漏洩特性検出

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