JP5032971B2 - 復調装置 - Google Patents

Description

この発明は、周波数変調された通信信号を復調する復調装置、特に、ＧＭＳＫ変調された通信信号を復調する復調装置に関するものである。

現在、識別符号、船名、位置、針路、船速、行き先等の船舶固有データを自動的に送受信する船舶自動識別装置をそれぞれの船舶に搭載するシステム（ＡＩＳ）が運用されている。ＡＩＳでは、通信用の搬送波信号をＧＭＳＫ変調することで、船舶固有データを通信する。このような通信信号の復調には、同期検波方式、周波数検波方式、遅延検波方式が存在する。例えば、特許文献１では、同期検波器、周波数検波器、遅延検波器等の複数の異なる方式の検波器を備える。そして、この装置では、操作部からの操作入力に応じて、複数方式の検波器の中から１つを選択して検波、復調を行っている。
特許第３３９０５２１号公報

これらの検波方式の中で、遅延検波は、同期検波および周波数検波と比較して感度が低いので、同期検波と周波数検波との二種類の検波器の併用が現実的に考えられる。ここで、同期検波と周波数検波とでは、図３に示すような感度特性の違いがあり、それぞれに長所、短所が存在する。図３は同期検波と周波数検波との変調指数の変化に対する感度特性を示したものである。この特性は、ＧＭＳＫ変調を復調する場合を示しており、目標変調指数は０．５である。また、感度とは、ＰＥＲ２０％以内になるレベルを示す。

図３に示すように、同期検波は、目標変調指数近傍では、周波数検波よりも感度が良好となる。すなわち、同期検波は周波数検波と比較して目標変調指数近傍ではノイズに強い特性となる。しかしながら、変調指数がシフトして目標値から離れると、感度が急激に低下してしまう。一方、周波数検波は、目標変調指数近傍では同期検波ほどの感度は得られないが、変調指数がシフトしても感度の低下量が少ない。すなわち、目標変調指数近傍では同期検波に感度が劣るものの、広い変調指数の帯域で或程度の感度を得ることができる。

ところで、ＡＩＳでは、ＧＭＳＫ変調を用いるという規格ではあるが、所定の周波数マスク幅内に変調指数が入っていれば問題なく、装置毎のバラツキにより、変調指数が０．５にはならず、０．４や０．６等に変動することがある。

このため、ＡＩＳを利用する船舶では、実用上、上述の従来技術のような複数の検波方式を採用し、少なくとも同期検波と周波数検波とを併用する必要がある。

しかしながら、上述の従来技術のように複数の検波を操作入力により切り替える場合、船舶毎に変調指数が異なれば、適する検波方式も変えなければならないが、ＡＩＳの１スロットは約２６ｍｓｅｃであることから、現実的にオペレータによる手動でスロット毎に切り替えることはできない。このため、操作者の経験により検波方式を切り替えることとなるのであるが、この方法では、全てのスロットに対して適する検波方式を指定することはできなくなってしまい、復調できるはずのスロットを復調できなくなる可能性が増加する。

また、Ｓ／Ｎや周波数偏移を検出して、検出方法をスロット毎に自動的に切り替えることも可能であるが、この場合、ノイズ環境下で確実に検波方式を決定することは困難である。

したがって、本発明の目的は、変調指数が変化するような通信環境であっても確実に復調を行うことができる復調装置を実現することにある。

この発明は、周波数変調された通信信号を受信して復調する復調装置に関するものである。この復調装置は、受信した通信信号をタイムスロット毎に同期検波で復調して同期検波復調データを出力する同期検波手段と、該同期検波手段に入力された通信信号と同じ通信信号をタイムスロット毎に周波数検波で復調して周波数検波復調データを出力する周波数検波手段と、を備える。さらに、復調装置は、同期検波復調データと周波数検波復調データとが入力され、同期検波の正誤判定と周波数検波の正誤判定とを実行し、正誤判定結果が正判定である復調データをタイムスロット毎に出力する。

そして、この発明の復調装置の復調データ出力手段は、前記正誤判定結果が正判定である検波手段の通信信号に基づく復調データを選択する。さらに、復調データ出力手段は、同期検波の正誤判定結果と周波数検波の正誤判定結果とがともに正判定であった場合に、予め設定した検波手段の通信信号に基づく復調データを選択する。また、復調データ出力手段は、同期検波の正誤判定結果と周波数検波の正誤判定結果とがともに誤判定であった場合に、復調データを出力しない。

この構成では、同期検波手段と周波数検波手段とで、同じ通信信号の復調を並行して行う。そして、復調データ出力手段は、これら復調結果が正判定であるものを出力する。具体的には、同期検波、周波数検波の両方で正判定ならば、予め設定した一方の復調データを出力し、いずれか一方が正判定ならば、正判定の検波により復調された復調データを出力する。さらに、両方が誤判定ならば、復調データを出力しない。これにより、少なくとも一方の検波方法で正しく検波・復調できれば、復調データを出力することができる。

また、この発明の復調装置の復調データ出力手段は、同期検波復調データの誤り検出符号と、周波数検波復調データの誤り検出符号とに基づいて正誤の判定を行う。

この構成では、具体的な判定方法として誤り検出符号を用いる。これにより、復調データを用いた正確な正誤判断が可能となる。

また、この発明の復調装置では、復調対象の通信信号を、ＧＭＳＫ変調された通信信号とする。そして、復調装置の同期検波手段をＧＭＳＫ同期検波手段とし、周波数検波手段をＧＭＳＫ周波数検波手段とする。

この構成では、ＡＩＳを想定して、具体的なＧＭＳＫ変調を用いた復調装置が構成される。これにより、ＡＩＳの船舶固有データを正確且つ確実に復調することができる。

この発明によれば、経時的に頻繁に変調指数が変化するような通信環境であっても確実に通信信号を復調して、データを正確に取得することができる。

図１は本実施形態の復調装置１の主要構成を示すブロック図である。
なお、本実施形態では、ＡＩＳにおけるＧＭＳＫ変調された通信信号を復調して、船舶固有データを出力する復調装置を説明する。
復調装置１は、受信部１０、同期検波部１１、周波数検波部１２、通信データ出力部１３を備える。

受信部１０は、受信アンテナ２０に接続し、他船（他局）によりＧＭＳＫ変調された通信信号を受信して、所定周波数からなるＩＦ信号に変換する。受信部１０は、ＩＦ信号を同期検波部１１および周波数検波部１２へ出力する。この際、受信部１０は、同期検波部１１および周波数検波部１２へ同じスロットの信号が入力されるようにＩＦ信号を出力する。

同期検波部１１は、既知の同期検波回路を備え、自装置内で発生した基準信号と、受信したＩＦ信号との位相を同期させ、基準信号と当該基準信号にπ／２位相ズレした信号とをＩＦ信号に乗算することで復調を行う。この同期検波復調データは、スロット毎に生成され、目的とする船舶固有データと誤り検出符号とが含まれたデータであり、通信データ出力部１３へ出力される。

周波数検波部１２は、既知の周波数検波回路を備え、自装置内で発生した基準信号と変調指数とを用いてＦＭ復調を行う。この周波数検波復調データも、スロット毎に生成され、目的とする船舶固有データと誤り検出符号とが含まれたデータであり、通信データ出力部１３へ出力される。

通信データ出力部１３は、同期検波復調データと周波数検波復調データのそれぞれについて、誤り検出符号を抽出し、該誤り検出符号によるデータの整合性を確認する。そして、整合していれば正判定とし、整合していなければ誤判定とする。通信データ出力部１３は、同期検波復調データと周波数検波復調データとの両方が正判定であれば、何れか一方の復調データを出力する。例えば、同期検波復調データをデフォルト設定しておくことにより、通信データ出力部１３は、両方の復調データが正判定の場合に、同期検波復調データを出力する。通信データ出力部１３は、同期検波復調データが正判定であり周波数検波復調データが誤判定であれば、同期検波復調データを出力し、同期検波復調データが誤判定であり周波数検波復調データが正判定であれば、周波数検波復調データを出力する。また、通信データ出力部１３は、両方の復調データが誤判定であれば、復調データを出力しない。

このような構成の復調装置を用いて、変調指数が異なる通信信号を受信した場合の具体例を、図２を参照して説明する。なお、以下の説明では、両方の検波復調データが正判定の場合に、同期検波復調データを出力することをデフォルト設定とした例を示す。

図２は、変調指数の異なる通信信号を受信した場合の処理の概念を示す図である。図２において、ＭＩは変調指数を表す。
図２に示すように、船舶Ａが変調指数ＭＩ＝０．５０で送信を行い、船舶Ｂが変調指数ＭＩ＝０．４２で送信を行い、船舶Ｃが変調指数ＭＩ＝０．３８で送信を行った場合を考える。

自船の復調装置１は、タイムスロットＴｓ１で通信信号を受けなければ復調を行うことはない。
自船の復調装置１は、タイムスロットＴｓ２で船舶Ａからの通信信号を受信すると、同期検波部１１および周波数検波部１２の双方で検波・復調を行い、同期検波復調データおよび周波数検波復調データを生成する。通信データ出力部１３にてこれらの検波復調データが正判定と認定されると、通信データ出力部１３は、同期検波復調データＳを出力する。

次に、自船の復調装置１では、タイムスロットＴｓ３で通信信号を受けなければ復調が行われることはなく、復調データの出力も行われない。
次に、復調装置１は、タイムスロットＴｓ４で船舶Ｂからの通信信号を受信すると、同期検波部１１および周波数検波部１２の双方で検波・復調を行い、同期検波復調データおよび周波数検波復調データを生成する。この際、船舶Ｂの通信信号は変調指数ＭＩ＝０．４２であるため、図３に示すように、同期検波の方が周波数検波よりも高感度となる。この感度差と受信した通信信号のレベルとにより、船舶通信データ出力部１３にて同期検波復調データが正判定となり、周波数検波復調データが誤判定と認定されると、通信データ出力部１３は、同期検波復調データＳを出力する。

次に、復調装置１は、タイムスロットＴｓ５で船舶Ｃからの通信信号を受信すると、同期検波部１１および周波数検波部１２の双方で検波・復調を行い、同期検波復調データおよび周波数検波復調データを生成する。この際、船舶Ｃの通信信号は変調指数ＭＩ＝０．３８であるため、図３に示すように、周波数検波の方が同期検波よりも高感度となる。この感度差と受信した通信信号のレベルとにより、船舶通信データ出力部１３にて周波数検波復調データが正判定となり、同期検波復調データが誤判定と認定されると、通信データ出力部１３は、周波数検波復調データＦを出力する。なお、この際、もし同期検波復調データも正判定であれば、デフォルト設定により同期検波復調データが出力される。

次に、復調装置１では、タイムスロットＴｓ６，Ｔｓ７で通信信号を受けなければ復調が行われることはなく、復調データの出力も行われない。
次に、復調装置１は、タイムスロットＴｓ８で再び船舶Ｂからの通信信号を受信すると、同期検波部１１および周波数検波部１２の双方で検波・復調を行い、同期検波復調データおよび周波数検波復調データを生成する。この際、受信した通信信号のレベルにより、船舶通信データ出力部１３にて同期検波復調データおよび周波数検波復調データの両方が誤判定と認定されると、通信データ出力部１３は、検波復調データを出力しない。

次に、復調装置１では、タイムスロットＴｓ９で通信信号を受けなければ復調が行われることはなく、復調データの出力も行われない。
次に、復調装置１は、タイムスロットＴｓ１０で再び船舶Ａからの通信信号を受信すると、同期検波部１１および周波数検波部１２の双方で検波・復調を行い、同期検波復調データおよび周波数検波復調データを生成する。通信データ出力部１３にてこれらの検波復調データが正判定と認定されると、通信データ出力部１３は、デフォルト設定に従い、同期検波復調データＳを出力する。

このように、本実施形態の構成および処理を用いることで、変調指数がスロット毎に変化するような通信環境であっても、確実且つ正確に通信データを復調することができる。

なお、上述の実施形態では、ＡＩＳを例に説明したが、他のＧＭＳＫ変調方式を用いた通信装置に対しても、上述の構成を適用することができる。

本発明の実施形態の復調装置の主要構成を示すブロック図である。 変調指数の異なる通信信号を受信した場合の処理の概念を示す図である。 同期検波と周波数検波との変調指数の変化に対する感度特性を示したものである。

符号の説明

１−復調装置、１０−受信部、１１−同期検波部、１２−周波数検波部、１３−通信データ出力部、２０−受信アンテナ

Claims (6)

1. 周波数変調された通信信号を受信して復調する復調装置において、
   受信した通信信号をタイムスロット毎に同期検波で復調して同期検波復調データを出力する同期検波手段と、
   該同期検波手段に入力された通信信号と同じ通信信号を前記タイムスロット毎に周波数検波で復調して周波数検波復調データを出力する周波数検波手段と、
   前記同期検波復調データと前記周波数検波復調データとが入力され、同期検波の正誤判定と周波数検波の正誤判定とを実行し、正誤判定結果が正判定である復調データを前記タイムスロット毎に出力する復調データ出力手段と、
   を備えた復調装置。
2. 前記復調データ出力手段は、前記同期検波の正誤判定結果と前記周波数検波の正誤判定結果とがともに正判定であった場合に、予め設定した検波手段の通信信号に基づく復調データを選択する請求項１に記載の復調装置。
3. 前記復調データ出力手段は、前記同期検波の正誤判定結果と前記周波数検波の正誤判定結果とがともに正判定であった場合に、予め設定した検波手段の通信信号に基づく復調データを選択する請求項２に記載の復調装置。
4. 前記復調データ出力手段は、前記同期検波の正誤判定結果と前記周波数検波の正誤判定結果とがともに誤判定であった場合に、前記復調データを出力しない請求項１に記載の復調装置。
5. 前記復調データ出力手段は、
   前記同期検波復調データの誤り検出符号と、前記周波数検波復調データの誤り検出符号とに基づいて、前記正誤判定を行う、
   請求項１〜４のいずれかに記載の復調装置。
6. 前記通信信号は、ＧＭＳＫ変調された通信信号であり、
   前記同期検波手段はＧＭＳＫ同期検波手段であり、前記周波数検波手段はＧＭＳＫ周波数検波手段である、
   請求項１〜５のいずれかに記載の復調装置。

Images