JP3605530B2

JP3605530B2 - FSK demodulation method and apparatus

Info

Publication number: JP3605530B2
Application number: JP21361899A
Authority: JP
Inventors: 忠良東北; 啓史山内
Original assignee: Icom Inc
Current assignee: Icom Inc
Priority date: 1999-07-28
Filing date: 1999-07-28
Publication date: 2004-12-22
Anticipated expiration: 2019-07-28
Also published as: JP2001045078A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＦＳＫ変調信号をデジタル処理により復調する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＦＳＫ変調方式は、無線通信に例をとると、デジタル情報により無線搬送波を周波数変調する方式であり、送信機からは周波数Ｆ０−ｆｐのマーク信号成分と、周波数Ｆ０＋ｆｐのスペース信号成分とを含む変調信号が送信され、受信機では、帯域通過フィルタを用いてマーク信号とスペース信号とに分離して、２値のデジタル情報を復調している。
以下に、受信機に用いられる従来のＦＳＫ復調装置の一例を図６に基づいて説明する。
【０００３】
図６において、
１０２は受信されたＦＳＫ変調信号からマーク信号を抽出するマーク信号用帯域通過フィルタ、１０３は抽出されたマーク信号を検波するマーク信号用検波器、１０４は受信されたＦＳＫ変調信号からスペース信号を抽出するスペース信号用帯域通過フィルタ、１０５は抽出されたスペース信号を検波するスペース信号用検波器、１０６は検波されたマーク信号に、検波されたスペース信号の符号を反転させて合成する逆極性合成器、１０７はマーク信号とスペース信号とが合成された信号を所定のしきい値と比較して、マーク信号とスペース信号との遷移に応じた２値のデジタル信号を出力するコンパレータである。
このようにして、ＦＳＫ変調信号に含まれるマーク信号成分とスペース信号成分に応じた２値のデジタル信号が復調されるのである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したような従来のＦＳＫ復調装置では、受信したＦＳＫ変調信号のマーク信号成分とスペース信号成分との間に、大きな信号レベルの差がある場合、コンパレータのしきい値の設定が困難となり、復調されたデジタル情報に誤りを起こしやすいという問題があった。
つまり、信号レベルの低い方に合わせてしきい値を設定するとノイズ成分の影響によってデジタル情報の復調の安定性が悪くなり、しきい値を少し上げると信号レベルの低い方への状態遷移が正しく行われない不具合が発生するのである。
【０００５】
そこで、本発明は、ＦＳＫ復調処理において、ＦＳＫ変調信号に含まれるマーク信号成分とスペース信号成分との間に信号レベル差がある場合に生じる不具合を解消できるＦＳＫ復調処理技術を提供することを目的としてなされたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１のＦＳＫ復調方法では、入力されたＦＳＫ変調信号のマーク信号成分とスペース信号成分とを抽出し、前記抽出されたマーク信号とスペース信号とを検波し、前記検波されたマーク信号とスペース信号とを逆極性で合成し、前記合成された信号を所定のしきい値と比較して２値のデジタル情報として復調して出力するＦＳＫ復調方法において、入力されたＦＳＫ変調信号のマーク信号成分とスペース信号成分とを抽出する前に、入力されたＦＳＫ変調信号のマーク信号成分の信号レベルとスペース信号成分の信号レベルとを同一レベルに調整するコンプレッション処理を行い、
前記コンプレッション処理は、入力された最新のデジタル入力データを含むそれ以前のデジタル入力データの絶対値を、予め設定されたサンプル数分だけ常時更新しつつ蓄積しておき、最新のデジタル入力データが入力される毎に、前記蓄積されている所定サンプル数のデジタル入力データの内の最大値を検出し、その最大値で前記最新のデジタル入力データあるいは所定サンプル数だけ以前のデジタル入力データを除算して出力するコンプレッション処理方法とした。
【０００８】
請求項２のＦＳＫ復調装置では、入力されたＦＳＫ変調信号のマーク信号成分を抽出するマーク信号用帯域通過フィルタと、前記ＦＳＫ変調信号のスペース信号成分を抽出するスペース信号用帯域通過フィルタと、前記抽出されたマーク信号を検波するマーク信号用検波器と、前記抽出されたスペース信号を検波するスペース信号用検波器と、前記検波されたマーク信号とスペース信号とを逆極性で合成する合成器と、前記合成された信号を所定のしきい値と比較して２値のデジタル情報として復調して出力するコンパレータと、を備えたＦＳＫ復調装置において、前記マーク信号用帯域通過フィルタとスペース信号用帯域通過フィルタの前段に、入力されたＦＳＫ変調信号のマーク信号成分の信号レベルとスペース信号成分の信号レベルとを同一レベルに調整するコンプレッション処理装置を備え、
前記コンプレッション処理装置は、入力された最新のデジタル入力データを含むそれ以前のデジタル入力データの絶対値を、予め設定されたサンプル数分だけ常時更新しつつ蓄積する蓄積手段と、蓄積されているデジタル入力データの絶対値の内の最大値を検出する検出手段と、入力された最新のデジタル入力データあるいは所定サンプル数だけ以前のデジタル入力データを前記最大値で除算して出力する演算手段と、を備えたコンプレッション処理装置とした。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかるＦＳＫ復調方法及び装置を、その実施の形態を示した図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明のＦＳＫ復調方法に用いるＦＳＫ復調装置の一実施形態を示すブロック図である。
【００１１】
図１において、
１は入力されたＦＳＫ変調信号の振幅を後述するコンプレッション処理方法によって処理するコンプレッション処理装置、２はコンプレッション処理された信号からマーク信号を抽出するマーク信号用帯域通過フィルタ、３は抽出されたマーク信号を検波するマーク信号用検波器、４はコンプレッション処理された信号からスペース信号を抽出するスペース信号用帯域通過フィルタ、５は抽出されたスペース信号を検波するスペース信号用検波器、６は検波されたマーク信号に、検波されたスペース信号の符号を反転させて合成する逆極性合成器、７はマーク信号とスペース信号とが合成された信号を所定のしきい値と比較して、マーク信号とスペース信号との遷移に応じてデジタル値が遷移するデジタル信号を出力するコンパレータである。
【００１２】
図２は、前記コンプレッション処理装置１の一実施形態を示すブロック図である。図２において、１１は入力端より入力されるデジタル入力データの各サンプルの絶対値を得る絶対値出力手段であり、１２は前記絶対値出力手段１１より出力されるデジタル入力データの絶対値を、サイズ設定手段１４によって予め設定されたサンプル数分だけ蓄積するシフトバッファ手段である。このシフトバッファ手段１２では、図３に示したように最新のデータが入力されると、それまで蓄積されていた内の最古のデータが消去されるため、新しいデータから順に予め設定されたサンプル数分だけ常時更新されて蓄積される。なお、絶対値出力手段１１およびシフトバッファ手段１２により請求項２における蓄積手段が構成される。
【００１３】
１３は最新のデータがシフトバッファ手段１２に入力される毎に、図３に示したようにシフトバッファ手段１２内に蓄積されているデータの最大値を検出する検出手段である。
１５は検出手段において検出された最大値と基準値設定手段１６において予め設定される基準値とを比較し、大きい方を出力する比較手段である。
１７は入力端より入力されている最新のデジタル入力データを、前記比較手段１５から出力される値で除算（逆数の乗算でもよい。）して出力する演算手段である。
以上の構成例により、入力端より最新のデジタル入力データが入力されると、絶対値出力手段１１からはその絶対値データが出力され、シフトバッファ手段１２に入力される。ここで、入力端より入力されるデジタル入力データは、−１〜＋１の範囲に正規化されたデジタルデータであり、シフトバッファ手段１２にはその絶対値である０〜＋１の範囲のデジタルデータが蓄積される。
【００１４】
シフトバッファ手段１２においては、蓄積データの更新がなされ、最新のデータを含むそれ以前のデータが、新しい順に予め設定されたサンプル数分だけ蓄積されることになる。検出手段１３は、更新されたシフトバッファ手段１２に蓄積されているデータの最大値を検出することにより、入力信号における所定区間のピークを検出する。検出された最大値は、比較手段１５によって基準値と比較され、大きい方の値が演算手段１７における除数として出力される。演算手段１７は、入力端より入力されている最新のデジタル入力データを、比較手段１５より出力された値で除算することにより、入力信号における所定区間のピークが飽和しない最大レベルである１となるような増幅率で、最新のデジタル入力データを増幅して出力することになる。
【００１５】
さらに入力端より次のデジタル入力データが入力されると、上述と同様の処理が繰り返されることになる。すなわち、個々のデジタル入力データが入力される毎に、データ１個分づつシフトされた入力信号の区間のピークが検出され、それに基づいて当該入力データの増幅率を決定し、それぞれを順次増幅して出力していくことによって入力信号にコンプレッション処理が施されるのである。
ここで、前述の比較手段１５における基準値との比較は、無信号時等において演算手段１７における増幅率が大きくなりすぎるのを防止するために行われるものであり、基準値設定手段１６による基準値の設定によって最大増幅率を規定することができる。
また、サイズ設定手段１４によりシフトバッファ手段１２の蓄積サンプル数を変更することにより、好みのコンプレッション特性を設定することができる。すなわち、平均電力をより上げるためには、蓄積サンプル数を少なくすればよく、信号波形の変形を極力少なくするためには、蓄積サンプル数を多くすればよい。ただし、これらはトレードオフの関係となるため、それぞれを考慮した設定が必要になる。
【００１６】
なお、上記構成にあっては、演算手段１７は、入力端より入力されたばかりの最新のデジタル入力データを比較手段１５より出力される除数で除算して出力するように構成されているが、入力端と演算手段１７との間に遅延手段を設け、最新のデジタル入力データより所定サンプル数だけ以前のデジタル入力データを当該除数で除算して出力することもできる。それにより、最大値を検出する区間内の何れかの位置に対応するデジタル入力データを、その時の演算対象とすることもできる。
以上より、個々のデジタル入力データ毎に、データ１個分づつシフトさせたそれぞれ異なる区間のピークを検出し、そのピークが飽和しない最大レベルとなるように除数が決定されるため、除数は概ね段階的に変化し、区間の境目において大きく変化することはない。
【００１７】
以上の構成によれば、入力されるＦＳＫ変調信号は、マーク信号とスペース信号とに分離される前に、コンプレッション処理装置１によって、マーク信号成分の振幅とスペース信号成分の振幅とが最大振幅レベルまで増幅されるので、前記コンパレータ７におけるしきい値の設定が容易になる。従って、入力されるＦＳＫ変調信号のマーク信号成分とスペース信号成分とに大きな振幅の差があっても、安定したＦＳＫ復調が可能となるのである。
【００１８】
なお、前記ＦＳＫ復調処理を、ソフトウェアにより実現する場合の具体例を、図４、図５のフローチャートに基づいて説明する。
図４において、
ステップＳ１において、入力されたＦＳＫ変調信号のマーク信号成分の信号レベルとスペース信号成分の信号レベルとを同一レベルに調整するコンプレッション処理を行う。
ステップＳ２において、入力されたＦＳＫ変調信号のマーク信号成分とスペース信号成分とを抽出する。
ステップＳ３おいて、前記抽出されたマーク信号とスペース信号とを検波する。
ステップＳ４おいて、前記検波されたマーク信号とスペース信号とを逆極性で合成する。
ステップＳ５おいて、前記合成された信号を所定のしきい値と比較して２値のデジタル情報として復調して出力する。
【００１９】
図５において、ステップＳ１におけるコンプレッション処理の具体例を説明する。
図５のフローチャートにおいて、
ＮＥＷ＿ＤＡＴＡは入力されたＦＳＫ変調信号の最新のデジタル入力データを表す変数を示し、Ｎは予め設定されたシフトバッファのバッファサイズを示し、ＰＥＡＫ＿ＢＵＦＦ［Ｊ］はシフトバッファのＪ番目に蓄積されたデータを表す変数を示し、このシフトバッファのサイズはＮであり、Ｊの変域は０〜Ｎ−１である。
ＡＢＳ＿ＩＮはＮＥＷ＿ＤＡＴＡの絶対値を表す変数を示し、ＰＥＡＫは最大値を求めるための変数を示し、ＳＥＴ＿ＶＡＬＵＥは予め設定された最大増幅率を規定するための基準値（＞０）を示し、ＭＡＸ（Ｘ，Ｙ）は変数Ｘ，Ｙの大きい方を求める演算処理を表す関数を示している。
ＣＯＭＰ＿ＯＵＴはコンプレッション処理の出力値を表す変数を示している。
【００２０】
そして、ステップＳ１１では、入力された最新のデジタル入力データ（ＮＥＷ＿ＤＡＴＡ）の絶対値をＡＢＳ＿ＩＮに代入し、シフトバッファの０番目のデータ（ＰＥＡＫ＿ＢＵＦＦ［０］）を、ＰＥＡＫに代入して、最新のデジタル入力データの絶対値をＡＢＳ＿ＩＮに得るとともにＰＥＡＫの初期値を設定する。
ステップＳ１２では、シフトバッファの（Ｊ＋１）番目のデータ（ＰＥＡＫ＿ＢＵＦＦ［Ｊ＋１］）とＰＥＡＫとを比較して大きい方の値をＰＥＡＫに代入し、さらにシフトバッファの（Ｊ＋１）番目のデータ（ＰＥＡＫ＿ＢＵＦＦ［Ｊ＋１］）をＪ番目（ＰＥＡＫ＿ＢＵＦＦ［Ｊ］）に代入する操作を、Ｊ＝０からＪ＝（Ｎ−２）まで繰り返し行う。これによって、最新のデジタル入力データを除いて、シフトバッファに蓄積されていたデータの最大値がＰＥＡＫに得られるとともに、シフトバッファに蓄積されていたデータがそれぞれシフトされ、０番目に蓄積されていた最古のデータ（ＰＥＡＫ＿ＢＵＦＦ［０］）は図３に示したように破棄される。
【００２１】
ステップＳ１３では、最新のデジタル入力データの絶対値（ＡＢＳ＿ＩＮ）をシフトバッファの（Ｎ−１）番目（ＰＥＡＫ＿ＢＵＦＦ［Ｎ−１］）に代入することにより、シフトバッファのシフトを完了させ、当該ＡＢＳ＿ＩＮとＰＥＡＫとを比較して大きい方の値をＰＥＡＫに代入することにより、シフトが完了したシフトバッファに蓄積されているデータの最大値をＰＥＡＫに得る。そして、ＰＥＡＫと基準値（ＳＥＴ＿ＶＡＬＵＥ）とを比較して大きい方の値をさらにＰＥＡＫに代入することにより、信号増幅のための除数をＰＥＡＫに得る。
ステップＳ１４では、最新のデジタル入力データ（ＮＥＷ＿ＤＡＴＡ）をＰＥＡＫで除算した結果をコンプレッション処理の出力値を表すＣＯＭＰ＿ＯＵＴに代入し、当該データが次段の処理（図４におけるステップＳ２）に使用される。
以降、最新のデジタル入力データが入力される毎に以上の処理が繰り返されることにより、入力信号にコンプレッション処理が施される。
【００２２】
なお、この場合においても、ステップＳ１４では、最新のデジタル入力データ（ＮＥＷ＿ＤＡＴＡ）を、最終的に得られた除数で除算して出力する構成としているが、上記シフトバッファを表す変数（ＰＥＡＫ＿ＢＵＦＦ［Ｊ］）とは別に、ＮＥＷ＿ＤＡＴＡをそのまま蓄積しておく同様の変数を追加し、ステップＳ１４において除算される対象を追加された変数の所定番目の位置のデータとすることもできる。それにより、最大値を検出する区間内の何れかの位置に対応するデジタル入力データを、その時の演算対象とすることもできる。
また、設定定数であるＮおよびＳＥＴ＿ＶＡＬＵＥは、好みに応じて予め設定しておくことができる。
【００２３】
本発明に用いる前記コンプレッション処理には以下の特徴がある。
（１）ディスクリート部品を用いたハードウエアによる処理だけではなく、図５に示したように、ＤＳＰ等のソフトウェアによっても実現することができる。
（２）最大値検出処理は最新のデジタル入力データが入力される毎にリアルタイム処理されるので、デジタル入力データを遅延させることなくリアルタイムでコンプレッション処理して出力することができる。
（３）構造がシンプルになる。
入力信号の振幅（絶対値）と基準値（＞０）によって、除数を管理するブロックと、その除数で入力信号の瞬時値を除算するブロックとで要部が構成されているのでシンプルな構成となる。
また、最大値を検出するためのシフトバッファのバッファサイズＮを調節することにより、所望のコンプレッション特性を容易に得ることができる。
また、上述した最大値で入力信号の瞬時値を除算するので、信号の増幅と振幅の抑制とが同時にできる。
以上のＦＳＫ復調処理において、その一部又は全ての処理を、ソフトエアによる処理と、ディスクリート部品を用いたハードウエアによる処理とを組みあわせて実現してもよい。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の請求項１のＦＳＫ復調方法によれば、入力されたＦＳＫ変調信号のマーク信号成分とスペース信号成分とを抽出する前に、入力されたＦＳＫ変調信号のマーク信号成分の信号レベルとスペース信号成分の信号レベルとを同一レベルに調整するコンプレッション処理を行うので、マーク信号成分とスペース信号成分との信号レベル差があっても、安定した復調処理が可能となった。
【００２５】
さらに、前記コンプレッション処理は、入力された最新のデジタル入力データを含むそれ以前のデジタル入力データの絶対値を、予め設定されたサンプル数分だけ常時更新しつつ蓄積しておき、最新のデジタル入力データが入力される毎に、前記蓄積されている所定サンプル数のデジタル入力データの内の最大値を検出し、その最大値で前記最新のデジタル入力データあるいは所定サンプル数だけ以前のデジタル入力データを除算して出力するコンプレッション処理方法としたので、上記効果の得られるＦＳＫ復調方法をＤＳＰを用いてソフトウエアで実現できるのでフレキシブルなシステムを実現することが容易になった。
【００２６】
請求項２のＦＳＫ復調装置によれば、マーク信号用帯域通過フィルタとスペース信号用帯域通過フィルタの前段に、入力されたＦＳＫ変調信号のマーク信号成分の信号レベルとスペース信号成分の信号レベルとを同一レベルに調整するコンプレッション処理装置を備えたので、マーク信号成分とスペース信号成分との信号レベル差があっても、安定した復調処理が可能となった。
【００２７】
さらに、前記コンプレッション処理装置は、入力された最新のデジタル入力データを含むそれ以前のデジタル入力データの絶対値を、予め設定されたサンプル数分だけ常時更新しつつ蓄積する蓄積手段と、蓄積されているデジタル入力データの絶対値の内の最大値を検出する検出手段と、入力された最新のデジタル入力データあるいは所定サンプル数だけ以前のデジタル入力データを前記最大値で除算して出力する演算手段と、を備えたコンプレッション処理装置としたので、上記構成の得られるＦＳＫ復調装置を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＦＳＫ復調装置の実施例のブロック図である。
【図２】前記ＦＳＫ復調装置に用いるコンプレッション処理装置のブロック図である。
【図３】シフトバッファの説明図である。
【図４】本発明にかかるＦＳＫ復調方法の全体フローチャートである。
【図５】コンプレッション処理方法の詳細フローチャートである。
【図６】従来のＦＳＫ復調装置の一例のブロック図である。
【符号の説明】
１コンプレッション処理装置
２マーク信号用帯域通過フィルタ
３マーク信号用検波器
４スペース信号用帯域通過フィルタ
５スペース信号用検波器
６逆極性合成器（合成器）
７コンパレータ
１１絶対値出力手段（蓄積手段）
１２シフトバッファ手段（蓄積手段）
１３検出手段
１４サイズ設定手段
１５比較手段
１６基準値設定手段
１７演算手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique for demodulating an FSK modulated signal by digital processing.
[0002]
[Prior art]
The FSK modulation method is a method of frequency-modulating a wireless carrier wave with digital information, taking radio communication as an example, and modulation including a mark signal component of frequency F0-fp and a space signal component of frequency F0 + fp from the transmitter. The signal is transmitted, and the receiver demodulates the binary digital information by separating it into a mark signal and a space signal using a band-pass filter.
An example of a conventional FSK demodulator used in the receiver will be described below with reference to FIG.
[0003]
In FIG.
102 is a mark signal band-pass filter that extracts a mark signal from the received FSK modulation signal, 103 is a mark signal detector that detects the extracted mark signal, and 104 is a space signal extracted from the received FSK modulation signal. A band-pass filter for space signal to be detected, 105 is a space signal detector for detecting the extracted space signal, and 106 is a reverse polarity synthesizer for inverting and synthesizing the detected mark signal with the sign of the detected space signal. 107 are comparators that compare a signal obtained by combining the mark signal and the space signal with a predetermined threshold value and output a binary digital signal corresponding to the transition between the mark signal and the space signal.
In this way, a binary digital signal corresponding to the mark signal component and the space signal component included in the FSK modulation signal is demodulated.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional FSK demodulator as described above, it is difficult to set the threshold value of the comparator when there is a large signal level difference between the mark signal component and the space signal component of the received FSK modulation signal. There is a problem that the demodulated digital information easily causes an error.
In other words, if the threshold value is set according to the lower signal level, the stability of the demodulation of the digital information becomes worse due to the influence of the noise component. There is a problem that is not done.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an FSK demodulation processing technique that can eliminate a problem that occurs when there is a signal level difference between a mark signal component and a space signal component included in an FSK modulated signal in the FSK demodulation processing. It was made as.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In the FSK demodulation method according to the first aspect of the present invention, the mark signal component and the space signal component of the input FSK modulation signal are extracted, the extracted mark signal and the space signal are detected, and the detected mark is detected. In an FSK demodulating method of combining a signal and a space signal with opposite polarities, demodulating the synthesized signal as binary digital information by comparing with a predetermined threshold value, before extracting the mark signal component and a space signal component, have rows compression processing for adjusting the signal level of the signal level and the space signal component of the mark signal components of the input FSK modulated signal in the same level,
In the compression process, the absolute value of the previous digital input data including the latest digital input data that has been input is constantly updated for the preset number of samples, and the latest digital input data is input. Each time, the maximum value of the accumulated digital input data of the predetermined number of samples is detected, and the latest digital input data or the previous digital input data is divided by the maximum number of the maximum value. The compression processing method to be output was used.
[0008]
In the FSK demodulator according to claim 2 , a mark signal band-pass filter that extracts a mark signal component of an input FSK modulation signal, a space signal band-pass filter that extracts a space signal component of the FSK modulation signal, and A mark signal detector for detecting the extracted mark signal, a space signal detector for detecting the extracted space signal, and a combiner for synthesizing the detected mark signal and the space signal with opposite polarities; A FSK demodulator comprising: a comparator that demodulates and outputs binary digital information by comparing the synthesized signal with a predetermined threshold value; and a band signal for a mark signal and a band for a space signal Before the pass filter, the signal level of the mark signal component and the signal level of the space signal component of the input FSK modulation signal Includes a compression processing apparatus for adjusting the same level,
The compression processing apparatus includes a storage unit that stores the absolute value of the previous digital input data including the latest digital input data that has been input while constantly updating the absolute value of the preset number of samples, and the stored digital Detecting means for detecting a maximum value of absolute values of input data; and calculating means for dividing the latest digital input data inputted or digital input data previous by a predetermined number of samples by the maximum value and outputting the result. The compression processing apparatus was provided.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The FSK demodulating method and apparatus according to the present invention will be described below in detail based on the drawings showing the embodiments thereof.
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an FSK demodulator used in the FSK demodulation method of the present invention.
[0011]
In FIG.
1 is a compression processing device for processing the amplitude of an input FSK modulated signal by a compression processing method to be described later, 2 is a mark signal band pass filter for extracting a mark signal from the compression processed signal, and 3 is an extracted mark signal A mark signal detector for detecting a space signal, 4 a space signal band-pass filter for extracting a space signal from the compression-processed signal, 5 a space signal detector for detecting the extracted space signal, and 6 for a detected wave signal. A reverse polarity synthesizer that inverts and combines the sign of the detected space signal with the mark signal, and 7 compares the signal obtained by combining the mark signal and the space signal with a predetermined threshold value, and compares the mark signal with the space signal. It is a comparator that outputs a digital signal whose digital value changes according to the transition with the signal.
[0012]
FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the compression processing apparatus 1. In FIG. 2, 11 is an absolute value output means for obtaining the absolute value of each sample of the digital input data inputted from the input terminal, and 12 is the absolute value of the digital input data outputted from the absolute value output means 11. Shift buffer means for accumulating the number of samples set in advance by the size setting means 14. In the shift buffer means 12, when the latest data is input as shown in FIG. 3, the oldest data stored up to that point is erased. It is constantly updated and stored for a few minutes. The absolute value output means 11 and the shift buffer means 12 constitute storage means in claim 2 .
[0013]
Reference numeral 13 denotes detection means for detecting the maximum value of the data stored in the shift buffer means 12 as shown in FIG. 3 every time the latest data is input to the shift buffer means 12.
Reference numeral 15 denotes comparison means for comparing the maximum value detected by the detection means with a reference value preset by the reference value setting means 16 and outputting the larger one.
Reference numeral 17 denotes arithmetic means for dividing and outputting the latest digital input data inputted from the input terminal by the value outputted from the comparison means 15 (may be multiplication of the reciprocal number).
With the above configuration example, when the latest digital input data is input from the input terminal, the absolute value data is output from the absolute value output means 11 and input to the shift buffer means 12. Here, the digital input data input from the input terminal is digital data normalized to the range of −1 to +1, and the digital data in the range of 0 to +1, which is the absolute value, is stored in the shift buffer means 12. Accumulated.
[0014]
In the shift buffer means 12, the accumulated data is updated, and the previous data including the latest data is accumulated by the preset number of samples in the new order. The detection unit 13 detects the peak of a predetermined section in the input signal by detecting the maximum value of the data accumulated in the updated shift buffer unit 12. The detected maximum value is compared with the reference value by the comparison unit 15, and the larger value is output as a divisor in the calculation unit 17. The calculation means 17 divides the latest digital input data inputted from the input terminal by the value outputted from the comparison means 15, thereby obtaining 1 which is the maximum level at which the peak of the predetermined section in the input signal is not saturated. The latest digital input data is amplified and output at such an amplification factor.
[0015]
When the next digital input data is further input from the input terminal, the same processing as described above is repeated. That is, each time individual digital input data is input, the peak of the input signal section shifted by one piece of data is detected, and based on this, the amplification factor of the input data is determined, and each is amplified sequentially. As a result, the input signal is subjected to compression processing.
Here, the comparison with the reference value in the comparison means 15 described above is performed in order to prevent the amplification factor in the calculation means 17 from becoming too large when there is no signal, and the reference value set by the reference value setting means 16. The maximum amplification factor can be defined by setting the value.
Further, by changing the number of accumulated samples in the shift buffer unit 12 by the size setting unit 14, a desired compression characteristic can be set. That is, in order to increase the average power, the number of accumulated samples may be reduced, and in order to minimize the deformation of the signal waveform, the number of accumulated samples may be increased. However, since these are in a trade-off relationship, settings that take each into account are necessary.
[0016]
In the above configuration, the calculation means 17 is configured to divide the latest digital input data just input from the input terminal by the divisor output from the comparison means 15 and output it. Delay means may be provided between the terminal and the arithmetic means 17 so that digital input data that is a predetermined number of samples earlier than the latest digital input data can be divided and output by the divisor. As a result, digital input data corresponding to any position in the interval in which the maximum value is detected can be set as a calculation target at that time.
As described above, for each individual digital input data, the peak of each different section shifted by one piece of data is detected, and the divisor is determined so that the peak does not saturate, so the divisor is almost in stages. Change at the boundary of the section.
[0017]
According to the above configuration, before the input FSK modulation signal is separated into the mark signal and the space signal, the compression processing device 1 causes the amplitude of the mark signal component and the amplitude of the space signal component to reach the maximum amplitude level. Therefore, setting of the threshold value in the comparator 7 is facilitated. Therefore, even if there is a large amplitude difference between the mark signal component and the space signal component of the input FSK modulation signal, stable FSK demodulation is possible.
[0018]
A specific example in which the FSK demodulation process is realized by software will be described with reference to the flowcharts of FIGS.
In FIG.
In step S1, compression processing is performed to adjust the signal level of the mark signal component and the signal level of the space signal component of the input FSK modulation signal to the same level.
In step S2, the mark signal component and space signal component of the input FSK modulation signal are extracted.
In step S3, the extracted mark signal and space signal are detected.
In step S4, the detected mark signal and space signal are combined with opposite polarities.
In step S5, the synthesized signal is compared with a predetermined threshold value and demodulated as binary digital information and output.
[0019]
In FIG. 5, a specific example of the compression process in step S1 will be described.
In the flowchart of FIG.
NEW_DATA represents a variable representing the latest digital input data of the input FSK modulation signal, N represents a buffer size of a preset shift buffer, and PEAK_BUFF [J] represents the Jth accumulated data of the shift buffer. The shift buffer size is N, and the range of J is 0 to N−1.
ABS_IN indicates a variable indicating an absolute value of NEW_DATA, PEAK indicates a variable for obtaining a maximum value, SET_VALUE indicates a reference value (> 0) for defining a preset maximum amplification factor, MAX (X, Y) indicates a function representing an arithmetic process for obtaining the larger one of the variables X and Y.
COMP_OUT indicates a variable representing the output value of the compression process.
[0020]
In step S11, the absolute value of the latest input digital input data (NEW_DATA) is substituted into ABS_IN, and the 0th data (PEAK_BUFF [0]) of the shift buffer is substituted into PEAK. The absolute value of the digital input data is obtained as ABS_IN and the initial value of PEAK is set.
In step S12, the (J + 1) th data (PEAK_BUFF [J + 1]) in the shift buffer is compared with PEAK, and the larger value is substituted into PEAK. ] Is repeatedly performed from J = 0 to J = (N−2). The operation of substituting J) into the Jth (PEAK_BUFF [J]) is repeated. As a result, except for the latest digital input data, the maximum value of the data stored in the shift buffer is obtained in PEAK, and the data stored in the shift buffer is shifted and stored in the 0th place. The oldest data (PEAK_BUFF [0]) is discarded as shown in FIG.
[0021]
In step S13, the shift buffer is completely shifted by substituting the absolute value (ABS_IN) of the latest digital input data into the (N-1) th (PEAK_BUFF [N-1]) of the shift buffer. By comparing ABS_IN and PEAK and substituting the larger value into PEAK, the maximum value of the data stored in the shift buffer that has been shifted is obtained in PEAK. Then, PEAK is compared with the reference value (SET_VALUE), and the larger value is further substituted into PEAK, thereby obtaining a divisor for signal amplification in PEAK.
In step S14, the result obtained by dividing the latest digital input data (NEW_DATA) by PEAK is substituted into COMP_OUT representing the output value of the compression process, and the data is used for the subsequent process (step S2 in FIG. 4). .
Thereafter, the above process is repeated each time the latest digital input data is input, so that the compression process is performed on the input signal.
[0022]
Even in this case, in step S14, the latest digital input data (NEW_DATA) is divided and output by the finally obtained divisor, but the variable (PEAK_BUFF [J In addition to the above, a similar variable for storing NEW_DATA as it is can be added, and the object to be divided in step S14 can be used as the data at the predetermined position of the added variable. As a result, digital input data corresponding to any position in the interval in which the maximum value is detected can be set as a calculation target at that time.
The setting constants N and SET_VALUE can be set in advance according to preference.
[0023]
The compression process used in the present invention has the following characteristics.
(1) Not only hardware processing using discrete components but also software such as a DSP as shown in FIG.
(2) Since the maximum value detection process is performed in real time every time the latest digital input data is input, the digital input data can be compressed and output in real time without delay.
(3) The structure becomes simple.
Since the main part is composed of a block that manages the divisor by the amplitude (absolute value) of the input signal and the reference value (> 0) and a block that divides the instantaneous value of the input signal by that divisor, Become.
Further, by adjusting the buffer size N of the shift buffer for detecting the maximum value, a desired compression characteristic can be easily obtained.
Moreover, since the instantaneous value of the input signal is divided by the maximum value described above, signal amplification and amplitude suppression can be performed simultaneously.
In the above FSK demodulation processing, part or all of the processing may be realized by combining processing by software and processing by hardware using discrete components.
[0024]
【The invention's effect】
According to the FSK demodulation method of the first aspect of the present invention, the signal level and the space of the mark signal component of the input FSK modulation signal are extracted before extracting the mark signal component and the space signal component of the input FSK modulation signal. Since compression processing is performed to adjust the signal level of the signal component to the same level, stable demodulation processing can be performed even if there is a signal level difference between the mark signal component and the space signal component.
[0025]
Further, the compression processing stores the absolute value of the previous digital input data including the latest input digital input data while constantly updating the absolute value of the preset number of samples. Is input, the maximum value of the stored digital input data of the predetermined number of samples is detected, and the latest digital input data or the previous digital input data is divided by the maximum value by the maximum value. Therefore, since the FSK demodulation method capable of obtaining the above effect can be realized by software using a DSP, it is easy to realize a flexible system.
[0026]
According to the FSK demodulator of the second aspect , the signal level of the mark signal component and the signal level of the space signal component of the input FSK modulation signal are set before the mark signal band pass filter and the space signal band pass filter. Since the compression processing device for adjusting to the same level is provided, stable demodulation processing can be performed even if there is a signal level difference between the mark signal component and the space signal component.
[0027]
Further, the compression processing device includes storage means for storing the absolute value of the previous digital input data including the latest input digital input data while constantly updating the absolute value of the preset number of samples. Detecting means for detecting the maximum value among the absolute values of the digital input data, and calculating means for dividing and outputting the latest digital input data input or the digital input data previous by a predetermined number of samples by the maximum value; Therefore, the FSK demodulator having the above-described configuration can be configured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of an FSK demodulator according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of a compression processing device used in the FSK demodulator.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a shift buffer.
FIG. 4 is an overall flowchart of an FSK demodulation method according to the present invention.
FIG. 5 is a detailed flowchart of a compression processing method.
FIG. 6 is a block diagram of an example of a conventional FSK demodulator.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Compression processing apparatus 2 Mark signal band pass filter 3 Mark signal detector 4 Space signal band pass filter 5 Space signal detector 6 Reverse polarity synthesizer (synthesizer)
7 Comparator 11 Absolute value output means (accumulation means)
12 Shift buffer means (accumulation means)
13 Detection means 14 Size setting means 15 Comparison means 16 Reference value setting means 17 Calculation means

Claims

Extracting the mark signal component and the space signal component of the input FSK modulation signal, detecting the extracted mark signal and space signal, and combining the detected mark signal and space signal with opposite polarity; In the FSK demodulating method in which the synthesized signal is compared with a predetermined threshold and demodulated as binary digital information and output, before extracting the mark signal component and the space signal component of the input FSK modulated signal to, have rows compression processing for adjusting the signal level of the signal level and the space signal component of the mark signal components of the input FSK modulated signal in the same level,
In the compression process, the absolute value of the previous digital input data including the latest digital input data that has been input is constantly updated for the preset number of samples, and the latest digital input data is input. Each time, the maximum value of the accumulated digital input data of the predetermined number of samples is detected, and the latest digital input data or the previous digital input data is divided by the maximum number of the maximum value. An FSK demodulating method characterized in that a compression processing method is output.

A mark signal band-pass filter for extracting the mark signal component of the input FSK modulation signal, a space signal band-pass filter for extracting the space signal component of the FSK modulation signal, and a mark for detecting the extracted mark signal A signal detector, a space signal detector for detecting the extracted space signal, a combiner for combining the detected mark signal and the space signal with opposite polarity, and the combined signal for a predetermined signal In a FSK demodulator comprising: a comparator that demodulates and outputs binary digital information compared to a threshold value; and is input before the mark signal band-pass filter and space signal band-pass filter. A compressor for adjusting the signal level of the mark signal component of the FSK modulation signal and the signal level of the space signal component to the same level. Comprising a Deployment processor,
The compression processing apparatus includes a storage unit that stores the absolute value of the previous digital input data including the latest digital input data that has been input while constantly updating the absolute value of the preset number of samples, and the stored digital Detection means for detecting a maximum value among absolute values of input data; and arithmetic means for dividing the latest digital input data input or digital input data previous by a predetermined number of samples by the maximum value and outputting the result. An FSK demodulator characterized by comprising a compression processing apparatus.