JP3839569B2 - Unique word detection method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変調方式としてπ/4シフトQPSKを用いるデジタル通信システムにおけるユニークワード検出方式に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のデジタル通信におけるユニークワード検出回路の一構成例を図6に、受信系列と相関値の関係を図7に示す。ユニークワードの検出方法としては、図6に示すように、受信系列とユニークワードとの複素相関をとり相関値のピークを検出したものをユニークワードタイミング候補とする方法が一般的であり、確実な方法である。一般にユニークワードには相関特性の優れた系列(例えばM系列)を用いるので、ユニークワードの相関値はデータ部分の相関値と比べ明らかに大きい。従って、図7に示すように、相関値が設定したしきい値を越えた点をユニークワードタイミング候補とみなすことができる。
【0003】
ここで、ユニークワードタイミングではなくユニークワードタイミング候補と記述しているのは、定常的な通信路においてはほとんどユニークワードタイミングはユニークワードタイミング候補に等しいが、移動通信などの過酷な環境においては伝送路変動の影響でユニークワードタイミング以外でも上記の相関値が大きくなったり、ユニークワードタイミングなのに相関値が大きくならなかったりすることもあり、両者は必ずしも一致しないからである。しかし、ユニークワードタイミング候補をもとに公知の同期保護技術などを適用すればユニークワードタイミングは容易に抽出できる。
【0004】
しかしながら複素相関に要する回路は大規模なものである。例えば、ユニークワード候補として受信信号から切り出した複素系列をR=RI +jRQ 、検出するユニークワードをU=UI +jUQ とすると、複素相関値C=CI +jCQ は次式で表わされる。
【0005】
【数1】
但し、・は内積演算を示す。
【0006】
さらに、相関値CORは複素相関値の電力で表わされるので、次式の計算も必要である。
【0007】
【数2】
COR=CI 2 +CQ 2 ……(2)
【0008】
図6に示すように、この2つの式の演算を行なう複素相関演算部101は、4個の内積演算回路(FIRフィルタ)102〜105と、2個の加算器106,110と、減算器107と、2個の乗算器108,109が必要になり、回路規模は非常に大きい。
【0009】
次に、複素相関を図8に示すようなシンボル配置をとるBPSK信号に対して行なう場合について説明する。この場合、ユニークワードはI成分とQ成分が等しいので、UI =UQ =UIQとおけるので(1)式の計算は次式のように簡略なものとなる。
【0010】
【数3】
【0011】
(3)式において、A=UIQ・RI 、B=UIQ・RQ とおくと相関値電力CORは次式のように表わせる。
【0012】
【数4】
【0013】
この場合に必要となる回路は図9のようになり、複素相関演算部121は、2個の内積演算回路(FIRフィルタ)122,123と2個の乗算器124,125と1個の加算器126で構成することができるので、図6に示した方式の半分以下の回路規模ですむ。
【0014】
このことを利用して、QPSKや16値QAM等を用いたデジタル変調方式においても、ユニークワードだけBPSKを用いることによってユニークワード検出のための回路規模が縮小でき、しかも移動通信のような過酷な伝搬路状況においても充分な性能が得られることが知られている。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、π/4シフトQPSKは図10に示すスペースダイヤグラム上で○印のポイントにマッピングされたシンボルの系列A,B,C,Dと●印のポイントにマッピングされたシンボルの系列a,b,c,dとを交互に繰り返すので、BPSKの2点のみを用いると上記の簡略化方式をそのまま採用することができないという問題がある。
【0016】
この発明はこのような課題を解決するためなされたもので、π/4シフトQPSKを用いたデジタル通信システムにおいてユニークワード検出回路の構成を簡略化することのできるユニークワード検出方式を提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するためこの発明に係るユニークワード検出方式は、送信側において2nシンボルからなるユニークワードを1シンボル毎に相互に切り替え送出されるnシンボルからなる第1系統ユニークワードと第2系統ユニークワードとの組み合わせで構成し、第1系統ユニークワードをπ/4シフトQPSKのコンステレーション上における相互に180度の位相差を有する1組のBPSKシンボル点にマッピングし、第2系統ユニークワードを前記コンステレーション上において前記第1系統ユニークワードと45度または−45度の角度差で交差するBPSKシンボル点にマッピングするとともに、受信側において受信ベースバンド信号のI相成分の過去2nシンボルの系列のうち1シンボルずつ交互にnシンボル系列に2分した系列と第1系統ユニークワード,前記第2系統ユニークワードのそれぞれとの相関演算を実行しその結果を加算することによりI相側の相関値を求め、受信ベースバンド信号のQ相成分の過去2nシンボルの系列のうち1シンボルずつ交互にnシンボル系列に2分した系列と前記第1系統ユニークワード,第2系統ユニークワードのそれぞれとの相関演算を実行しその結果を加算することによりQ相側の相関値を求め、I相側の相関値とQ相側の相関値とを加算した結果が予め設定したしきい値よりも大きい点をユニークワードタイミング候補として出力することを特徴とする。
【0018】
この発明に係るユニークワード検出方式は、送信側において2nシンボルからなるユニークワードを1シンボル毎に相互に切り替え送出されるnシンボルからなる第1系統ユニークワードと第2系統ユニークワードとの組み合わせで構成し、前記第1系統ユニークワードをπ/4シフトQPSKのコンステレーション上における相互に180度の位相差を有する1組のBPSKシンボル点にマッピングし、前記第2系統ユニークワードを前記コンステレーション上において前記第1系統ユニークワードと45度または−45度の角度差で交差するBPSKシンボル点にマッピングするとともに、受信側においてI相成分およびQ相成分それぞれの受信ベースバンド信号の極性符号を検出して1ビットのデータに変換し、I相成分の過去2nビットの系列のうち1ビットずつ交互にnビット系列に2分した系列と第1系統ユニークワード,第2系統ユニークワードのそれぞれとの排他的論理和演算をそれぞれ実行してI相側の相関値を求め、Q相成分の過去2nビットの系列のうち1ビットずつ交互にnビット系列に2分した系列と第1系統ユニークワード,第2系統ユニークワードのそれぞれとの排他的論理和演算をそれぞれ実行してQ相側の相関値を求め、I相側の相関値とQ相側の相関値とを加算した結果が予め設定したしきい値よりも大きい点をユニークワードタイミング候補として出力することを特徴とする。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。本発明によるユニークワードの構成方法を図1に、本発明によるユニークワード検出回路の構成例を図2に、本発明によるユニークワード検出回路の他の構成例を図3に示す。
【0020】
まず、送信側におけるユニークワードの構成方法を図1を参照に説明する。π/4シフトQPSKは、図10に示したコンステレーション(データ点配置)上で○印のシンボル(A,B,C,D)にマッピングされたシンボル系列と●印のシンボル(a,b,c,d)にマッピングされたシンボル系列とを交互に繰り返す。従って、nシンボル(図1の例ではn=4)からなる第1系統ユニークワードUWAとnシンボルからなる第2系統ユニークワードUWBとの2つのBPSK系列を交互に並べて2nシンボルからなるユニークワードUWを構成すれば(図8に示したスペースダイヤグラム上で、○印のシンボル(A,C)に第1系統ユニークワードUWAをマッピングし、●印のシンボル(a,c)に第2系統ユニークワードUWBをマッピングし、点線で示す軌跡xを通過するようにする。
【0021】
例えば、ユニークワードUWが、第1系統ユニークワードUWA:1100、第2系統ユニークワードUWB:1010で構成される場合、1を(Aとa)に割り当て、0を(Cとc)に割り当てると、ユニークワードUWは”AaAcCaCc”のようにマッピングされ、その軌跡は図10で点線で示す軌跡xのように見えることになる。
【0022】
実際の回路構成は従来と同様で、ユニークワードUWを上記のようなポイントにマッピングされるように与えるだけでよい。
【0023】
次に、受信側での処理について説明する。図2はこの発明によるユニークワード検出回路のブロック構成図である。ユニークワードUWの長さは適用するデジタル通信システムによって様々で、一般に10〜20数シンボルで構成されるが、簡単のために以下の説明はユニークワードUWの長さが8シンボル(すなわちn=4)の場合について記述する。
【0024】
本発明では、受信側で直交検波して得られる受信ベースバンド信号のI相成分,Q相成分のそれぞれをシンボルタイミングでサンプリングしたデータをユニークワード検出回路1の入力信号として、1シンボル毎にユニークワードを検出するための処理を行なう。
【0025】
まず、I相成分の処理について説明する。ユニークワード候補としてシンボルタイミングでサンプリングされた受信ベースバンド信号のI相成分の過去2nシンボルずつ切り出したものRi (t):t=0,1,2,…,7を1シンボルずつ交互にnシンボルに2分した(Ri(t):t=0,2,4,6),(Ri(t):t=1,3,5,7)と第1系統ユニークワードUWA,第2系統ユニークワードUWBとの相関値をそれぞれ計算する。
【0026】
2つのBPSK系列UWA,UWBで構成されるユニークワードUW(I成分=Q成分)が次式で表わされるとき、
【数5】
UW=[UWA(0),UWB(0),UWA(1),UWB(1),UWA(2),UWA(3),UWB(3)] ……(5)
但し、UWA=[UWA(0),UWA(1),UWA(2),UWA(3)]
UWB=[UWB(0),UWB(1),UWB(2),UWB(3)]
【0027】
ある時点におけるI相成分の相関値CI は次式で表わされる。
【数6】
CI =(UWA(0)Ri(0)+UWA(1)Ri(2)+UWA(2)Ri(4)+UWA(3)Ri(6))2 +(UWB(0)Ri(1)+UWB(1)Ri(3)+UWB(2)Ri(5)+UWB(3)Ri(7))2 …(6)
【0028】
この計算は2つのFIRフィルタの出力を2乗して加算することに他ならない。図2に示したI相成分内積演算回路2にあてはめると、UWAレジスタ3の中身とRi(t):t=0,2,4,6との乗累算が1つめのFIRフィルタを構成し、その結果の2乗がCIAである。一方、UWBレジスタ4の中身とRi(t):t=1,3,5,7との乗累算が2つめのFIRフィルタを構成し、その結果の2乗がCIBである。つまり(6)式のはじめの2乗の項がCIAに相当し、あとの2乗の項がCIBに相当する。I相成分の相関値CI の求め方は以上である。
【0029】
なお、図2に示したI相成分内積演算回路2は、UWAレジスタ3と、UWBレジスタ4と、直列接続された7個の遅延回路5a〜5gと、Ri(7)とUWB(3)との乗算を行なう乗算器6aと、Ri(6)とUWA(3)との乗算を行なう乗算器6bと、Ri(5) とUWB(2)との乗算を行なう乗算器6cと、Ri(4)とUWA(2)との乗算を行なう乗算器6dと、Ri(5)とUWB(2)との乗算を行なう乗算器6cと、Ri(4)とUWA(2)との乗算を行なう乗算器6dと、Ri(3)とUWB(2)との乗算を行なう乗算器6eと、Ri(3)とUWB(1)との乗算を行なう乗算器6eと、Ri(2)とUWA(1)との乗算を行なう乗算器6fと、Ri(1)とUWB(0)との乗算を行なう乗算器6gと、Ri(0)とUWA(0)との乗算を行なう乗算器6hと、4個の乗算器6b,6d,6f,6hの各乗算結果を加算(累算)する加算器7aと、他の4個の乗算器6a,6c,6e,6gの各乗算結果を加算(累算)する加算器7bと、加算器7aの加算結果を2乗する乗算器8aと、加算器7bの加算結果を2乗する乗算器8bと、各乗算器8a,8bの乗算結果を加算する加算器9とから構成している。
【0030】
各遅延回路5a〜5gは1シンボル分の時間を遅延させる。各加算器6b,6d,6f,6hと加算器7aとで前述の1つめのFIRフィルタを構成している。各加算器6a,6c,6e,6gと加算器7bとで前述の2つめのFIRフィルタを構成している。
【0031】
同時にQ相成分に対する処理は、Q相成分内積演算回路10においてI相成分と全く同様に行なわれ、次式に示すようにQ相成分の相関値CQ が求められる。
【0032】
【数7】
CQ =(UWA(0)Rq(0)+UWA(1)Rq(2)+UWA(2)Rq(4)+UWA(3)Rq(6))2 +(UWB(0)Rq(1)+UWB(1)Rq(3)+UWB(2)Rq(5)+UWB(3)Rq(7))2 …(7)
【0033】
このようにして求められたI相成分の相関値CIとQ相成分の相関値CQ とを加算器11で加算した結果が相関値CIQとして相関値ピーク検出回路12へ供給される。相関値ピーク検出回路12では従来方式同様に相関値が設定したしきい値を越えた点をユニークワードタイミングとみなしユニークワードタイミング候補として出力する。
【0034】
次に、上記方式をさらに簡略化した方式を図3を参照して説明する。図3に示す方式では、図2に示した方式における相関演算の演算語長を1ビットに制限することによって回路規模のさらなる縮小を図るものである。
【0035】
図3に示すユニークワード検出回路21は、I相側符号検出回路22と、I相成分EXOR演算回路30と、Q相側符号検出回路23と、Q相成分EXOR演算回路40と、加算器24と、相関値ピーク検出回路25とからなる。
【0036】
I相成分EXOR演算回路30は、UWAレジスタ31と、UWBレジスタ32と、7個の遅延回路33a〜33gと、8個の乗算器34a〜34hと、2個の1ビット相関演算回路35,36と、加算器37とを備える。
【0037】
まずシンボルタイミングでサンプリングされた受信ベースバンド信号は0を中心に正負の値をとるものとする。このときシンボルタイミングでサンプリングされた受信ベースバンド信号のIQ成分それぞれを符号検出回路22,23にて信号の極性符号に対応したデータ{1,0}の1ビットデータへ変換する。ここでは、負の信号のときは1、正の信号のときは0のように出力するものとするが、逆に規定しても全体の処理としては等化になるのでかまわない。
【0038】
次に、各符号検出回路22,23から出力される1ビットデータの過去2nビットずつを切り出したユニークワード候補のI相成分(Ri(t):t=0,1,2,…,7)およびQ相成分(Rq(t):t=0,1,2,…,7)との相関値をそれぞれ計算する。
【0039】
図2に示した方式ではここで乗累算により相関値を計算するのだが、図3に示した方式では符号同士の乗算だけを行なえばよいので、乗算をEXOR(排他的論理和)演算で置き換えることができる。EXOR演算と実数乗算の等価性を図4に示す。
【0040】
まずユニークワード候補のI成分Ri(t):t=0,1,2,…,7に対する処理について説明する。過去2nビットからなるRi(t):t=0,1,2,…,7を1シンボルずつ交互にnシンボルに2分したうちのRi(n):n=0,2,4,6のデータはUWAレジスタ31の中身とそれぞれのビットのEXORをとり、その結果を一方の1ビット相関演算回路35へ供給する。nシンボルに2分した残りのRi(n):n=1,3,5,7のデータはUWBレジスタ32の中身とそれぞれのビットのEXORをとり、その結果を他方の1ビット相関演算回路36へ供給する。なお、UWAレジスタ31とUWBレジスタ32の中身もそれぞれが{0,1}の1ビットのデータになっているものとする。
【0041】
各1ビット相関演算回路35,36では、EXOR演算の結果が”1”の時は”−1”、”0”のときは”+1”として、すべてのEXOR演算結果を加算した後に絶対値をとる。この計算はROMなどを用いて構成すれば簡単である。例えば、図3の例の場合ならば、図5に示すような1ビット相関演算用テーブルを作成し、ROMなどの記憶装置に書き込んでおき、入力に応じた出力が得られるようにしておけばよい。以上の操作により、I成分の相関値CI が求められる。
【0042】
前述のI相成分に対する処理と平行して、ユニークワード候補のQ成分Rq (n):n=0,1,2,…,7に対する処理が行なわれる。Q相成分EXOR演算回路40においてI成分と全く同様な手順によりQ成分の相関値CQ が求められる。
【0043】
このようにして求められたI成分の相関値CI とQ成分の相関値CQ を加算器24で加算した結果が相関値CIQとして相関値ピーク検出回路25へ供給される。相関値ピーク検出回路25では、従来方式同様に相関値が設定したしきい値を越えた点をユニークワードタイミングとみなしユニークワード候補として出力する。
【0044】
以上述べたように、図3に示す方式によれば乗算器なしでユニークワード検出が可能となる。
【0045】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明に係るユニークワード検出方式を実施することにより回路規模の小さなユニークワード検出回路を実現することができる。
【0046】
また、ユニークワード検出回路の演算語長を1ビットに制限することにより乗算器が全く不要になり一層回路規模の小さなユニークワード検出回路を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるユニークワードの構成方法の説明図である。
【図2】本発明によるユニークワード検出回路のブロック構成図である。
【図3】本発明による他のユニークワード検出回路のブロック構成図である。
【図4】EXORと実数演算の等価性を示す説明図である。
【図5】1ビット相関演算用テーブルの一例を示す説明図である。
【図6】従来のユニークワード検出回路のブロック構成図である。
【図7】受信系列と相関値の関係を示す説明図である。
【図8】BPSKのスペースダイヤグラムである。
【図9】従来の他のユニークワード検出回路のブロック構成図である。
【図10】π/4シフトQPSKのスペースダイヤグラムである。
【符号の説明】
1,21 ユニークワード検出回路
2 I相成分内積演算回路
10 Q相成分内積演算回路
12,25 相関値ピーク検出回路
22 I相側符号検出回路
23 Q相側符号検出回路
30 I相成分EXOR演算回路
40 Q相成分EXOR演算回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a unique word detection method in a digital communication system using π / 4 shift QPSK as a modulation method.
[0002]
[Prior art]
A configuration example of the unique word detection circuit in the conventional digital communication is shown in FIG. 6, and the relationship between the reception sequence and the correlation value is shown in FIG. As a unique word detection method, as shown in FIG. 6, a method in which a complex correlation between a received sequence and a unique word and a peak of a correlation value is detected is used as a unique word timing candidate. Is the method. In general, since a sequence having excellent correlation characteristics (for example, M sequence) is used for the unique word, the correlation value of the unique word is clearly larger than the correlation value of the data portion. Therefore, as shown in FIG. 7, the point where the correlation value exceeds the set threshold value can be regarded as a unique word timing candidate.
[0003]
Here, it is described as a unique word timing candidate instead of a unique word timing. In a regular communication channel, the unique word timing is almost equal to the unique word timing candidate, but it is transmitted in a harsh environment such as mobile communication. This is because the correlation value may increase even at times other than the unique word timing due to the influence of path fluctuations, or the correlation value may not increase at the unique word timing, and the two do not necessarily match. However, the unique word timing can be easily extracted by applying a known synchronization protection technique based on the unique word timing candidates.
[0004]
However, the circuit required for complex correlation is large. For example, the unique word candidate complex series R = R I + jR Q cut from the received signal as, if the unique word detecting and U = U I + jU Q, the complex correlation value C = C I + jC Q represented by the following formula .
[0005]
[Expression 1]
However, · indicates an inner product operation.
[0006]
Further, since the correlation value COR is represented by the power of the complex correlation value, it is also necessary to calculate the following equation.
[0007]
[Expression 2]
COR = C I 2 + C Q 2 (2)
[0008]
As shown in FIG. 6, the complex
[0009]
Next, the case where complex correlation is performed on a BPSK signal having a symbol arrangement as shown in FIG. 8 will be described. In this case, since the I component and the Q component of the unique word are equal, U I = U Q = U IQ , so the calculation of equation (1) is simplified as the following equation.
[0010]
[Equation 3]
[0011]
In the equation (3), if A = U IQ · R I and B = U IQ · R Q , the correlation value power COR can be expressed as the following equation.
[0012]
[Expression 4]
[0013]
The circuit required in this case is as shown in FIG. 9, and the complex
[0014]
By utilizing this, even in a digital modulation system using QPSK, 16-value QAM, etc., the circuit scale for detecting a unique word can be reduced by using only BPSK for a unique word, and it is also a severe condition such as mobile communication. It is known that sufficient performance can be obtained even in propagation path conditions.
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
However, the π / 4 shift QPSK is a series of symbols A, B, C, D mapped to the points marked with ○ on the space diagram shown in FIG. 10 and a series of symbols a, b, Since c and d are alternately repeated, if only two points of BPSK are used, there is a problem that the above simplified method cannot be employed as it is.
[0016]
The present invention has been made to solve such a problem, and provides a unique word detection system capable of simplifying the configuration of a unique word detection circuit in a digital communication system using π / 4 shift QPSK. Objective.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the unique word detection method according to the present invention provides a first-system unique word and a second-system unique word composed of n symbols which are transmitted and switched between each unique symbol composed of 2n symbols on the transmission side. The first system unique word is mapped to a set of BPSK symbol points having a phase difference of 180 degrees on the π / 4 shift QPSK constellation, and the second system unique word is The constellation is mapped to a BPSK symbol point that intersects with the first system unique word at an angle difference of 45 degrees or -45 degrees, and on the receiving side, among the past 2n symbol sequences of the I-phase component of the received baseband signal Divided into n-symbol series alternately every 1 symbol A correlation operation is performed between the column and each of the first system unique word and the second system unique word, and the result is added to obtain a correlation value on the I phase side, and the past 2n of the Q phase components of the received baseband signal The Q-phase side is obtained by performing a correlation operation between a series of symbols alternately divided into n-symbols for each symbol and the first system unique word and the second system unique word and adding the results. And a point where the result of adding the correlation value on the I-phase side and the correlation value on the Q-phase side is larger than a preset threshold value is output as a unique word timing candidate.
[0018]
The unique word detection method according to the present invention is composed of a combination of a first system unique word composed of n symbols and a second system unique word composed of 2 symbols that are switched and sent to each other on a transmission side. The first system unique word is mapped to a set of BPSK symbol points having a phase difference of 180 degrees from each other on the π / 4 shift QPSK constellation, and the second system unique word is mapped to the constellation. Mapping to the BPSK symbol point intersecting with the first system unique word at an angle difference of 45 degrees or -45 degrees, and detecting the polarity code of the received baseband signal of each of the I-phase component and the Q-phase component on the receiving side Converted to 1-bit data and the past 2n I-phase components I-phase side correlation value by executing exclusive OR operation on the 1st system unique word and the 2nd system unique word, respectively, and the 1st system unique word and each of the 2nd system unique word. And the exclusive OR operation of each of the 1st system unique word and the 2nd system unique word with each of the 1st system unique word and the 2nd system unique word, each of which is alternately divided into n bits in the past 2n bits of the Q phase component. To obtain a correlation value on the Q-phase side and output a point where the result of adding the correlation value on the I-phase side and the correlation value on the Q-phase side is larger than a preset threshold value as a unique word timing candidate It is characterized by.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. A unique word configuration method according to the present invention is shown in FIG. 1, a configuration example of a unique word detection circuit according to the present invention is shown in FIG. 2, and another configuration example of a unique word detection circuit according to the present invention is shown in FIG.
[0020]
First, a method of forming a unique word on the transmission side will be described with reference to FIG. The π / 4 shift QPSK is a sequence of symbols mapped to symbols (A, B, C, D) marked with ○ on the constellation (data point arrangement) shown in FIG. 10 and symbols (a, b, The symbol series mapped to c, d) are repeated alternately. Accordingly, the unique word UW consisting of 2n symbols by alternately arranging two BPSK sequences of the first unique word UWA consisting of n symbols (n = 4 in the example of FIG. 1) and the second unique word UWB consisting of n symbols. (In the space diagram shown in FIG. 8, the first system unique word UWA is mapped to the symbol (A, C) marked with ○, and the second system unique word is mapped to the symbol (a, c) marked with ●. UWB is mapped so as to pass the locus x indicated by the dotted line.
[0021]
For example, when the unique word UW is composed of the first system unique word UWA: 1100 and the second system unique word UWB: 1010, 1 is assigned to (A and a) and 0 is assigned to (C and c). The unique word UW is mapped as “AaAcCaCc”, and its trajectory looks like a trajectory x indicated by a dotted line in FIG.
[0022]
The actual circuit configuration is the same as in the prior art, and it is only necessary to provide the unique word UW so as to be mapped to the above points.
[0023]
Next, processing on the receiving side will be described. FIG. 2 is a block diagram of a unique word detection circuit according to the present invention. The length of the unique word UW varies depending on the digital communication system to be applied, and is generally composed of 10 to 20 or more symbols. However, for the sake of simplicity, the length of the unique word UW is 8 symbols (that is, n = 4). ) Is described.
[0024]
In the present invention, data obtained by sampling each of the I-phase component and Q-phase component of the received baseband signal obtained by quadrature detection on the receiving side at the symbol timing is used as an input signal to the unique
[0025]
First, processing of the I phase component will be described. R i (t) obtained by cutting out the past 2n symbols of the I-phase component of the received baseband signal sampled at the symbol timing as a unique word candidate n is alternately n symbols one by one at t = 0, 1, 2,. The symbols are divided into two (R i (t): t = 0, 2, 4, 6), (R i (t): t = 1, 3, 5, 7) and the first unique word UWA, second Correlation values with the system unique word UWB are calculated.
[0026]
When a unique word UW (I component = Q component) composed of two BPSK sequences UWA and UWB is expressed by the following equation:
[Equation 5]
UW = [UWA (0), UWB (0), UWA (1), UWB (1), UWA (2), UWA (3), UWB (3)] (5)
However, UWA = [UWA (0), UWA (1), UWA (2), UWA (3)]
UWB = [UWB (0), UWB (1), UWB (2), UWB (3)]
[0027]
The correlation value C I of the I-phase component at a certain time is expressed by the following equation.
[Formula 6]
C I = (UWA (0) R i (0) + UWA (1) R i (2) + UWA (2) R i (4) + UWA (3) R i (6)) 2 + (UWB (0) R i (1) + UWB (1) R i (3) + UWB (2) R i (5) + UWB (3) R i (7)) 2 (6)
[0028]
This calculation is nothing but the squared addition of the outputs of the two FIR filters. When applied to the I-phase component dot
[0029]
Incidentally, I phase component inner product arithmetic circuit 2 shown in FIG. 2, the UWA register 3, the UWB register 4, and seven delay circuits 5a~5g connected in series, R i (7) and UWB (3) A multiplier 6a that performs multiplication with R i (6) and UWA (3), a multiplier 6b that performs multiplication between R i (5) and UWB (2), A multiplier 6d for multiplying R i (4) and UWA (2), a multiplier 6c for multiplying R i (5) and UWB (2), R i (4) and UWA (2) A multiplier 6d that multiplies R i (3) and UWB (2), a multiplier 6e that multiplies R i (3) and UWB (1), A multiplier 6f for multiplying R i (2) and UWA (1); a multiplier 6g for multiplying R i (1) and UWB (0); A multiplier 6h for multiplying R i (0) and UWA (0), an adder 7a for adding (accumulating) the multiplication results of the four multipliers 6b, 6d, 6f, and 6h; An adder 7b that adds (accumulates) the multiplication results of the four multipliers 6a, 6c, 6e, and 6g, a multiplier 8a that squares the addition result of the adder 7a, and an addition result of the adder 7b. It comprises a
[0030]
Each
[0031]
Processing for Q-phase component at the same time, the Q-phase component inner
[0032]
[Expression 7]
C Q = (UWA (0) R q (0) + UWA (1) R q (2) + UWA (2) R q (4) + UWA (3) R q (6)) 2 + (UWB (0) R q (1) + UWB (1) R q (3) + UWB (2) R q (5) + UWB (3) R q (7)) 2 (7)
[0033]
Thus the correlation value C Q correlation values C I and Q phase components I-phase component obtained by the result of adding by the
[0034]
Next, a method obtained by further simplifying the above method will be described with reference to FIG. In the system shown in FIG. 3, the circuit scale is further reduced by limiting the operation word length of the correlation operation to 1 bit in the system shown in FIG.
[0035]
The unique
[0036]
The I-phase component
[0037]
First, it is assumed that the received baseband signal sampled at the symbol timing takes positive and negative values centering on 0. At this time, each IQ component of the received baseband signal sampled at the symbol timing is converted into 1-bit data of data {1, 0} corresponding to the polarity code of the signal by the
[0038]
Next, the I-phase components (R i (t): t = 0, 1, 2,..., 7) of the unique word candidates obtained by cutting out the past 2n bits of 1-bit data output from the code detection circuits 22 and 23. ) And Q-phase components (R q (t): t = 0, 1, 2,..., 7), respectively.
[0039]
In the method shown in FIG. 2, the correlation value is calculated by multiplication and accumulation. However, in the method shown in FIG. 3, it is only necessary to perform multiplication between the codes, so the multiplication is performed by an EXOR (exclusive OR) operation. Can be replaced. FIG. 4 shows the equivalence between the EXOR operation and real number multiplication.
[0040]
First, processing for the unique word candidate I component R i (t): t = 0, 1, 2,..., 7 will be described. R i (t) consisting of the past 2n bits: t = 0, 1, 2,..., 7 alternately divided into n symbols one by one R i (n): n = 0, 2, 4, 6 data is EXORed with the contents of the
[0041]
In each of the 1-bit
[0042]
In parallel with the above-described processing for the I-phase component, processing for the Q component R q (n): n = 0, 1, 2,. In Q-phase component
[0043]
Thus the correlation value C Q correlation values C I and Q components of the I component obtained by the result of adding by the
[0044]
As described above, according to the method shown in FIG. 3, it is possible to detect a unique word without a multiplier.
[0045]
【The invention's effect】
As described above, a unique word detection circuit with a small circuit scale can be realized by implementing the unique word detection system according to the present invention.
[0046]
Further, by limiting the operation word length of the unique word detection circuit to 1 bit, a multiplier is completely unnecessary, and a unique word detection circuit with a smaller circuit scale can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a unique word construction method according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of a unique word detection circuit according to the present invention.
FIG. 3 is a block diagram of another unique word detection circuit according to the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing equivalence between EXOR and real number calculation;
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of a 1-bit correlation calculation table.
FIG. 6 is a block diagram of a conventional unique word detection circuit.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a relationship between a reception sequence and a correlation value.
FIG. 8 is a space diagram of BPSK.
FIG. 9 is a block diagram of another conventional unique word detection circuit.
FIG. 10 is a space diagram of π / 4 shift QPSK.
[Explanation of symbols]
1, 21 Unique word detection circuit 2 I-phase component inner product operation circuit 10 Q-phase component inner
Claims (2)
受信側において受信ベースバンド信号のI相成分の過去2nシンボルの系列のうち1シンボルずつ交互にnシンボル系列に2分した系列と前記第1系統ユニークワード,前記第2系統ユニークワードのそれぞれとの相関演算を実行しその結果を加算することによりI相側の相関値を求め、
受信ベースバンド信号のQ相成分の過去2nシンボルの系列のうち1シンボルずつ交互にnシンボル系列に2分した系列と前記第1系統ユニークワード,前記第2系統ユニークワードのそれぞれとの相関演算を実行しその結果を加算することによりQ相側の相関値を求め、
前記I相側の相関値と前記Q相側の相関値とを加算した結果が予め設定したしきい値よりも大きい点をユニークワードタイミング候補として出力する
ことを特徴とするユニークワード検出方式。A unique word composed of 2n symbols on the transmission side is composed of a combination of a first system unique word composed of n symbols and a second system unique word which are transmitted and switched mutually for each symbol, and the first system unique word is represented by π / 4 shift QPSK is mapped to a set of BPSK symbol points having a phase difference of 180 degrees on the constellation, and the second system unique word is 45 degrees or the first system unique word on the constellation. Mapping to intersecting BPSK symbol points with an angular difference of -45 degrees,
On the receiving side, a sequence obtained by alternately dividing the past 2n symbol sequences of the I-phase component of the received baseband signal into n symbol sequences one by one and each of the first system unique word and the second system unique word The correlation value on the I-phase side is obtained by executing the correlation operation and adding the results,
Correlation between a series of the 2nd symbol of the Q-phase component of the received baseband signal that is alternately divided into 1 symbol by 1 symbol and each of the first system unique word and the second system unique word is performed. The correlation value on the Q phase side is obtained by executing and adding the results,
A unique word detection system that outputs a point where a result of adding the correlation value on the I-phase side and the correlation value on the Q-phase side is larger than a preset threshold value as a unique word timing candidate.
受信側においてI相成分およびQ相成分それぞれの受信ベースバンド信号の極性符号を検出して1ビットのデータに変換し、
I相成分の過去2nビットの系列のうち1ビットずつ交互にnビット系列に2分した系列と前記第1系統ユニークワード,前記第2系統ユニークワードのそれぞれとの排他的論理和演算をそれぞれ実行してI相側の相関値を求め、
Q相成分の過去2nビットの系列のうち1ビットずつ交互にnビット系列に2分した系列と前記第1系統ユニークワード,前記第2系統ユニークワードのそれぞれとの排他的論理和演算をそれぞれ実行してQ相側の相関値を求め、
前記I相側の相関値と前記Q相側の相関値とを加算した結果が予め設定したしきい値よりも大きい点をユニークワードタイミング候補として出力する
ことを特徴とするユニークワード検出方式。A unique word composed of 2n symbols on the transmission side is composed of a combination of a first system unique word composed of n symbols and a second system unique word which are transmitted and switched mutually for each symbol, and the first system unique word is represented by π / 4 shift QPSK on the constellation is mapped to a set of BPSK symbol points having a phase difference of 180 degrees, and the second system unique word is 45 degrees or the first system unique word on the constellation. Mapping to intersecting BPSK symbol points with an angular difference of -45 degrees,
At the receiving side, the polarity code of the received baseband signal of each of the I-phase component and the Q-phase component is detected and converted into 1-bit data,
Executes exclusive OR operation on the first system unique word and the second system unique word, each of which is divided into two n-bit sequences alternately in the past 2n bits of the I-phase component. To obtain the correlation value on the I-phase side,
Executes exclusive OR operation of each of the first system unique word and the second system unique word, and a series of the Q phase component of the past 2n bits that are alternately divided into 2 bits into n bits. To obtain the correlation value on the Q-phase side,
A unique word detection system that outputs a point where a result of adding the correlation value on the I-phase side and the correlation value on the Q-phase side is larger than a preset threshold value as a unique word timing candidate.
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