JP4060209B2 - 復調方法および復調装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、信号列の復調方法および復調装置に関し、特に、信号列内のデータ部分の前段階の同期部分における雑音の影響を回避する復調方法および復調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気媒体に記録されたデータの復調時や通信における受信データの復調時には、情報を有する本来のデータ部分の前段階の同期部分においてタイミングをとり、ずれやぶれが生じないようにしている。このために、信号列内のデータの先頭の制御情報に同期のための信号（ビット）が書き込まれている。この同期のための信号は、同じパルス幅のものが数回続くようになっている。この同期部分での復調において、読み間違えまたは記録されたデータや受信データに混入した雑音等によって、それ以降のデータが本来のデータと異なることがある。以下にデータの変調と復調について説明し、その問題点を指摘する。なお、ここではＭＦＭ（Modified Frequency Modulation）方式による変復調について説明する。
【０００３】
図４は、変調の状態遷移図である。ビット列の中の１つのビット０とビット１を信号の状態とし、状態が遷移したとき、つまりビットが変わったときにエンコード出力が得られる。ここで、エンコード出力は、例えばパルス幅とする。ビット０が続いたとき、ビット０の後端で反転する。ビット０からビット１に変わったとき、ビット１の中央で反転する。ビット１が続いたときにはビット１の中央で反転し、ビット１からビット０に変わるときには反転はしない。このため、出力されるパルス幅は、２，３，４のいずれかになる。以下に、具体的なビット列が図４の変調の状態遷移図に従って、どのようなパルス幅になるかを見る（図５参照）。
【０００４】
図５はビット列とこのビット列を変調したパルス幅を示すものである。ビット列「０００１０００１１０１００１０１」の初めのビットは「０」であり、次も「０」となっている。図４の変調の状態遷移図によれば、ビット０が続いているので、パルス幅は２となる。上記ビット列の３番目の「０」から「１」に変わるときには、ビット１の中央で反転するので、パルス幅は３となる。このようにして図４の変調の状態遷移図に従ってエンコードされると、図５の下段の数字列のようなパルス幅となる。次にこのようにしてエンコードされたパルス幅の数字列がデコード（復調）され、ビット列になるのを見る。
【０００５】
図６は、復調の状態遷移図である。スタートは任意に定めることができるので、ここではパルス幅２の状態Ｄをスタートとする。なお、同じパルス幅２であっても状態の異なることがある。図６では状態Ａが状態Ｄと同じくパルス幅２である。また、パルス幅３にも状態Ｂと状態Ｅがある。パルス幅４は状態Ｃとする。図７を参照して、エンコードされたパルス幅がデコードされてどのようなビット列へなるかを見る。
【０００６】
図７は同期部分からデータ本体に入る部分までのビット列を示す。エンコードされた最初のパルス幅は「２」であるため、図６に従って、スタートより状態Ｄとなる。図７のパルス幅では、パルス幅「２」、つまり状態Ｄが続いているため、デコードすると、ビット列が「０」となる。同期部分からデータ本体に移るときにパルス幅が「２」から「３」へ移る。これにより、状態が状態Ｄから状態Ｂに遷移する。図６の復調の状態遷移図を参照すると、状態Ｄから状態Ｂに遷移したときには、ビット列が「０１」となる。パルス幅「３」の次はパルス幅「２」となっているので、状態はさらに状態Ｂから状態Ａへ遷移する。このとき図６の復調の状態遷移図を参照すると、ビット列が「１」となる。さらに次はパルス幅が４となっているので、状態はさらに状態Ａから状態Ｃへ移る。このとき図６の復調の状態遷移図を参照すると、ビット列が「０１」となる。このようにして、パルス幅はデコードされ、ビット列になる（非特許文献１参照）。
【０００７】
【非特許文献１】
笹瀬巌、外４名、「次世代ディジタル変復調技術」、トリケップス、１９９５年５月３１日、ｐ．４５，４６
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
次に同期部分に雑音が入った場合の問題を考えてみる。図８は同期部分の３つ目のパルス幅に雑音が入った場合においてデコードした例を示す。最初と２つ目のパルス幅は「２」であるので、上述した図７の場合と同様に、状態Ｄが続くことにより、ビット列「０」が得られる。３つ目をデコードすると、状態が状態Ｄから状態Ｂに移るため、ビット列「０１」を得る。この後、４つ目以降には雑音が入っていないので、パルス幅「２」が続く。これは状態が状態Ｂから状態Ａに遷移し、状態Ａが続くことを示している。これにより、ビット列「１」が連続して得られる。同期部分からデータ本体に移る際には、パルス幅が「２」から「３」になることによって、状態が状態Ａから状態Ｅに移行する。これによりビット列「０」が得られる。これは、正常な場合に得られる正しいビット列とは異なっている（図７参照）。図８において最下段のビット列は正しいビット列を示す（図７のビット列と同じ）。
【０００９】
上述したように、同期部分の途中に雑音が入ってしまうと、データ本体をデコードした際に、正しいビット列を得ることができない。特に、図中最後の「×××」となっている部分は、パルス幅が「２」から「４」になる場合がない、つまり状態Ｄからいく状態がないため、状態遷移から外れ、解釈不能となってしまう。この場合には、エラーとして記録し復号処理を停止したり、状態遷移が解釈可能なパルス幅がくるまで状態を保持するようにしていた。
【００１０】
本発明の目的は、上記の課題に鑑み、同期部分の途中に雑音が入っても、正しい状態に戻すことで雑音の影響を回避する復調方法および復調装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段および作用】
本発明に係る復調方法および復調装置は、上記目的を達成するために、次のように構成される。
【００１２】
本発明に係る復調方法（請求項１に対応）は、同期部分における信号列の復調方法において、同期部分で遷移することのない初期処理状態以外の処理状態が継続することを検出し、初期処理状態に強制的に切替えることを特徴とする。初期処理状態に強制的に切替えることにより、その後のデコード処理して得られるビット列を正しいものとし、処理状態を本来の初期処理状態として処理することで信頼性を高める。
【００１４】
本発明に係る復調装置（請求項２に対応）は、信号読取り部と、読み取られた信号を整形する整形回路と、処理演算部を備える復調装置において、処理演算部が整形回路によって整形された信号を処理し、信号がどの処理状態にあるかを判別する処理状態判別部と、同期部分において処理演算部が最初に判別した初期処理状態と異なる処理状態が継続することを検出したときに、初期処理状態に強制的に切替える処理状態強制切替部を備えることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。なお、処理における状態遷移図は従来と同じであるため、適宜従来の技術の説明で用いた図４の変調の状態遷移図および図６の復調の状態遷移図を参照する。
【００１７】
図１は、復調装置の概略構成図である。復調装置１０は信号読取り部１１と、読み取られた信号を増幅するアンプ１２と、増幅された信号を整形する整形回路１３と、処理演算部１４とから構成される。処理演算部１４はＣＰＵ１５と、処理状態判別部１７と処理状態強制切替部１８を格納するメモリ１６から構成されている。
【００１８】
信号読取り部１１で読み取られた信号は、アンプ１２で増幅され、整形回路１３で整形されて処理演算部１４へ入力される。処理演算部１４では入力された信号の復調処理が行われる。最初に入力される信号は同期部分であるため、通常、状態Ｄが続く（図６参照）。しかしながら、図８で示したように、同じ状態が続くはずである同期部分に雑音が入ってしまうと、読み取ったデータが本来のデータと別のものとなってしまう。
【００１９】
上述した復調の説明では、状態Ｄからスタートするとしたが、状態Ｅからスタートするとした場合にも、同じ状態が続くはずである同期部分に雑音が入ってしまうと、状態Ｄからスタートするとした場合と同様に読み取ったデータが本来のデータと別のものとなってしまう。そこで、状態Ｄと状態Ｅを処理状態Ｔ（初期処理状態）とし、その他の状態である状態Ａ，Ｂ，Ｃを処理状態Ｓと区別する。このように区別することによって、同期部分ではあり得ない状態である状態Ａ，Ｂ，Ｃと、状態Ｄ，Ｅとを判別することができる。
【００２０】
処理演算部１４の処理状態判別部１７では、処理状態Ｓであるか処理状態Ｔであるかを判別する。処理状態強制切替部１８では、処理状態Ｓ計数カウンタによって処理状態Ｓの回数をカウントし、このカウント数が所定回数、例えば４回継続したときに処理状態を処理状態Ｓから処理状態Ｔへ強制的に切替える。同期部分において、このように強制的に処理状態を切替えることによって、切替え後の読み間違いを回避することができる。
【００２１】
図２は処理演算部１４で行われる処理フローを示す図である。処理状態判別部１７によって読み取り開始時に最初に読み取り復調した信号の状態を状態Ｄにする（ステップＳ１０１）。ここで、状態Ｄは処理状態Ｔであるため、初期処理状態は処理状態Ｔである。処理状態強制切替部１８によって処理状態Ｓ計数カウンタがクリアされる（ステップＳ１０２）。ここでは、データ本体の前段階の同期部分であるため、データの先頭は検出されていない。次に終了か否か判断される（ステップＳ１０３）。終了でない場合には、パルス幅データを取り込み（ステップＳ１０４）、データ先頭が検出済みか否かが判断される（ステップＳ１０５）。データ先頭が検出済みである場合には、データ本体のデコード処理が行われ（ステップＳ１０６）、終了か否か判断される（ステップＳ１０３）。データ先頭が検出済みでない場合には、データ本体検出前のデコード処理を行う（ステップＳ１０７）。ここで行われるデコード処理の結果はビット列として蓄積し、次のステップＳ１０８でデータ本体パターンを判断するのに使われる。データ先頭のパルスパターンが検出されると（ステップＳ１０８）、データ先頭検出済みに移行する（ステップＳ１０９）。
【００２２】
データ本体検出前のデコード処理が行われ、データ先頭のパルスパターンが検出されないと、処理状態が処理状態Ｓか否かが判断される（ステップＳ１１０）。処理状態が処理状態Ｓでない場合には、終了か否かが判断される（ステップＳ１０３）。処理状態が処理状態Ｓである場合には、処理状態Ｓ計数カウンタを１つカウントする（ステップＳ１１１）。カウントされた処理状態Ｓ計数カウンタのカウンタ数（Ｓ計数カウンタ値）が任意の数Ｎ以下であるかが判断される（ステップＳ１１２）。Ｎは、データ本体検出前の同期部分の長さに応じて予め設定する。本実施形態では４とする。
【００２３】
Ｓ計数カウンタ値が任意の数Ｎ以下である場合には、終了か否かが判断される（ステップＳ１０３）。Ｓ計数カウンタ値が任意の数Ｎより大きい場合には、補正のために状態をＤへ切替える。つまり、処理状態を処理状態Ｓから処理状態Ｔへ変更し、処理状態をリセットする（ステップＳ１１３）。処置状態が変更されるとともに、処理状態Ｓ計数カウンタをクリアする（ステップＳ１１４）。
【００２４】
次に具体的にデータ本体検出前のデコード処理におけるビット列を示して説明する。図３はパルス幅とこのパルス幅を復調したビット列と状態を示すものである。図３ではデータ本体検出前の同期部分のデコード処理において３つ目のビット列に雑音が入った場合を示している。図６の復調の状態遷移図を参照すると、最初と２つ目のパルス幅が「２」であるので、ビット列は「０」が続き、状態Ｄが続く。次に３つ目のパルス幅が「３」であるので、ビット列は「１」となり状態Ｂとなる。これにより、処理状態は処理状態Ｔから処理状態Ｓになる。パルス幅３の次はパルス幅２が続くので、図６の復調の状態遷移図によれば、状態Ｂから状態Ａへ遷移し、状態Ａが続く。状態Ｂ、状態Ａは共に処理状態Ｓである。処理状態は処理演算部１４の処理状態判別部１７で判別される。処理状態Ｓが続くと、処理状態強制切替部１８によって処理状態を強制的に切替える。図３ではパルス幅３のパルス幅２が続いたとき、すなわち処理状態Ｔから処理状態Ｓに変わって処理状態Ｓが４回続いたときに処理状態を強制的に切替える。図３では処理状態Ｓの状態Ａから処理状態Ｔの状態Ｄへ切替えている。このように強制的に処理状態を切替えることによって、その後のデコード処理を正常に戻すので、データ本体をデコードした際に、正しいビット列を得ることができる。以上、ＭＦＭ（Modified Frequency Modulation）方式による変復調について説明したが、これに限らず、同様の処理を行う方式における同様の問題にも、本願発明は適用可能である。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように本発明によれば、次の効果を奏する。
【００２６】
同期部分における信号列の復調において、特定の処理状態が継続することを検出し、処理状態を強制的に切替えるので、同期部分の途中に雑音が入っても、正しい状態に戻すことで雑音の影響を回避し、その後のデコード処理において正しいビット列を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 復調装置の概略構成図である。
【図２】 処理演算部で行われる処理フローを示す図である。
【図３】 パルス幅とこのパルス幅を復調したビット列と状態を示すものである。
【図４】 変調の状態遷移図である。
【図５】 ビット列とこのビット列を変調したパルス幅を示すものである。
【図６】 復調の状態遷移図である。
【図７】 同期部分からデータ本体に入る部分までのビット列を示す。
【図８】 同期部分の３つ目のパルス幅に雑音が入った場合においてデコードした例を示す。
【符号の説明】
１０ 復調装置
１１ 信号読取り部
１２ アンプ
１３ 整形回路
１４ 処理演算部
１５ ＣＰＵ
１６ メモリ
１７ 処理状態判別部
１８ 処理状態強制切替部

Claims (2)

1. 同期部分における信号列の復調方法において、
   前記同期部分で遷移することのない初期処理状態以外の処理状態が継続することを検出し、前記処理状態を前記初期処理状態に強制的に切替えることを特徴とする復調方法。
2. 信号読取り部と、読み取られた信号を整形する整形回路と、処理演算部を備える復調装置において、
   前記処理演算部が前記整形回路によって整形された前記信号を処理し、前記信号がどの処理状態にあるかを判別する処理状態判別部と、
   同期部分において前記処理演算部が最初に判別した初期処理状態と異なる処理状態が継続することを検出したときに、前記処理状態を前記初期処理状態に強制的に切替える処理状態強制切替部と、
   を備えることを特徴とする復調装置。

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