JP2000049881A

JP2000049881A - 通信システム

Info

Publication number: JP2000049881A
Application number: JP10228617A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Asano; 勝洋浅野
Original assignee: Kokusai Electric Corp
Current assignee: Kokusai Electric Corp
Priority date: 1998-07-29
Filing date: 1998-07-29
Publication date: 2000-02-18

Abstract

(57)【要約】【課題】ユニークワード（ＵＷ）を含んだ信号フレー
ムを多値ＱＡＭ方式により送信装置から受信装置へ送信
する通信システムにおいて、受信装置により例えば小規
模の回路を用いてＵＷの検出タイミング候補を精度よく
特定する。【解決手段】送信装置から送信する信号フレーム中の
連続した複数のシンボルに振幅が最大となるシンボル値
を割り当てることによりＵＷを構成し、受信装置では、
切替回路１１の切替処理により例えば受信した１信号フ
レーム分（Ｎ個）のシンボル値（例えば受信ベースバン
ド信号の包絡線の２乗値）をそれぞれ各メモリＺ１〜Ｚ
Ｎにより保持し、総和回路１３がメモリＺ１〜ＺＮに保
持されたシンボル値の並びの中からＵＷを構成するシン
ボル数と同数の連続したシンボルの列を順次選択して当
該シンボル列のシンボル値を総和し、検出回路１４が総
和回路１３により得られた総和値が最大となるシンボル
列の並び位置をＵＷの検出タイミング候補として出力す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ユニークワード
（ＵＷ）を含んだ信号フレームを多値ＱＡＭ（Quadratu
re Amplitude Modulation）方式により送信装置から受
信装置へ送信する通信システムに関し、特に、受信装置
において例えば簡易な処理によりユニークワードの検出
タイミング候補を精度よく特定する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば移動通信といったデジタル無線通
信では、送信装置から送信するバースト的な信号フレー
ム中に当該信号フレームの同期を確保するためのユニー
クワードを含めることが行われており、受信装置では送
信装置から受信した信号フレーム中のユニークワードの
位置の候補を検出することにより当該信号フレームに含
まれるデータ等の位置を特定することが行われている。

【０００３】図５には、受信装置において受信した信号
フレーム中からユニークワードの位置の候補を検出する
ユニークワードタイミング候補検出回路（ＵＷタイミン
グ候補検出回路）の構成例を示してあり、この回路で
は、一般的且つ確実性の高いユニークワード検出方法と
して、複素相関演算部３１により受信信号（受信系列）
と同期用のユニークワードとの複素相関を演算してその
演算結果から相関値を算出し、相関値ピーク検出回路３
８により当該相関値のピークが検出されたタイミングを
ユニークワードの検出タイミング候補（ＵＷタイミング
候補）として出力することが行われている。

【０００４】具体的には例えば図６に示すように、受信
系列中の各信号フレームにはユニークワード４１とデー
タ４２が含まれており、相関値ピーク検出回路３８で
は、複素相関演算部３１により算出された相関値が設定
されたしきい値より大きくなったタイミングをＵＷタイ
ミング候補とみなして出力する。なお、ユニークワード
としては一般に相関特性の優れた系列（例えば疑似雑音
符号の一種であるＭ系列符号）が用いられているため、
信号フレーム中のユニークワードと同期用ユニークワー
ドとの間で得られる相関値の方が信号フレーム中のデー
タ部分と同期用ユニークワードとの間で得られる相関値
より明らかに大きくなり、上記のようなＵＷタイミング
候補の検出が確実に行われる。

【０００５】ここで、ＵＷタイミング候補は、例えば通
信に定常的な通信路が用いられた場合には実際のユニー
クワードのタイミング（ＵＷタイミング）とほぼ一致す
るが、移動通信等のように低品質な通信環境で通信が行
われる場合には、例えば伝送路変動の影響に起因してＵ
Ｗタイミング以外のタイミングで上記した相関値が大き
くなってしまうことやＵＷタイミングであるにもかかわ
らず上記した相関値がピークとならないことが生じてし
まうため、ＵＷタイミングとは必ずしも一致しない。な
お、後者のようにＵＷタイミング候補と実際のＵＷタイ
ミングとが一致しない場合であっても、一般に知られて
いる同期保護技術等を用いることにより、検出したＵＷ
タイミング候補から実際のＵＷタイミングを特定するこ
とができる。

【０００６】また、上記した複素相関演算部３１により
行われる演算処理や当該演算処理を行う回路構成につい
て詳しく説明する。一例として、式１に示すユニークワ
ードＵ（上記した同期用ユニークワードも同様）が用い
られ、受信信号（例えば受信ベースバンド信号）から式
２に示す複素系列Ｒが抽出されたとすると、これらの複
素相関値Ｃは式３のように示される。

【０００７】

【数１】

【０００８】

【数２】

【０００９】

【数３】

【００１０】ここで、上記式１〜式３中で、ＵI、ＲI、
ＣIはそれぞれＵ、Ｒ、ＣのＩ相成分を示しており、Ｕ
Q、ＲQ、ＣQはそれぞれＵ、Ｒ、ＣのＱ相成分を示して
おり、ｊは複素数部分を示している。また、式３中の・
は内積演算を示している。また、複素系列Ｒとユニーク
ワードＵとの相関値ＣＯＲは上記式３に示した複素相関
値Ｃの電力で表され、この相関値ＣＯＲは式４のように
示される。

【００１１】

【数４】

【００１２】上記した複素相関演算部３１では、４個の
内積演算回路３２ａ〜３２ｄと、２個の加算器３３、３
７と、１個の減算器３４と、２個の乗算器３５、３６と
を備えて、上記式３及び式４に示した数式に相当する演
算処理を行っている。なお、内積演算回路３２ａ〜３２
ｄとしては、例えば継続時間が有限であるインパルス応
答を処理するＦＩＲフィルタ（有限インパルスフィル
タ）が用いられている。

【００１３】複素相関演算部３１での具体的な演算処理
としては、まず、複素系列Ｒ（受信ベースバンド信号）
のＩ相成分が内積演算回路３２ａ及び内積演算回路３２
ｂに入力される一方、複素系列ＲのＱ相成分が内積演算
回路３２ｃ及び内積演算回路３２ｄに入力され、また、
同期用ユニークワードＵのＩ相成分が内積演算回路３２
ａ及び内積演算回路３２ｄに入力される一方、同期用ユ
ニークワードＵのＱ相成分が内積演算回路３２ｂ及び内
積演算回路３２ｃに入力されることにより、各内積演算
回路３２ａ〜３２ｄでは入力された２つの成分の内積が
演算される。

【００１４】そして、第１の加算器３３により内積演算
回路３２ａ及び内積演算回路３２ｃから出力された内積
演算結果が加算されて、この加算結果（上記式３中のＣ
I）の２乗値が第１の乗算器３５により演算される一
方、減算器３４により内積演算回路３２ｂ及び内積演算
回路３２ｄから出力された内積演算結果が減算されて、
この減算結果（上記式３中のＣQ）の２乗値が第２の乗
算器３６により演算され、第１及び第２の乗算器３５、
３６での乗算結果が第２の加算器３７により加算される
ことにより、上記式４に示した相関値ＣＯＲが算出され
て相関値ピーク検出回路３８へ出力される。

【００１５】以上に示されるように、上記図５に示した
ＵＷタイミング候補検出回路では、複素相関を用いるこ
とによりＵＷタイミング候補を精度よく特定することが
できるものの、複素相関の演算処理を行うための複素相
関演算部３１のハードウェア回路の規模が非常に大型化
してしまうといった不具合があった。また、上記図５に
示したＵＷタイミング候補検出回路では、例えば信号フ
レームの伝送速度が速い（例えば市販のＬＳＩを用いる
とするとシンボルレートで６０ＭＨｚを超える程度に速
い）場合には、リアルタイムで処理を行うことができる
ような構成で複素相関演算部３１等のハードウェア回路
を構築することが困難となってしまうといった不具合が
あった。

【００１６】また、上記したユニークワードを用いるこ
となく、例えば送信装置から送信する信号フレーム中に
当該信号フレームの同期を確保するためのパイロットシ
ンボルを挿入して、受信装置において同期加算方式によ
り受信した信号フレームの同期を確保することも行われ
ている。（「陸上移動通信用１６ＱＡＭ変復調装置の特
性須永、三瓶著電子情報通信学会論文誌 B-II Vo
l.73-B-II No.1 pp.1〜9」参照）。

【００１７】例えば１６ＱＡＭ方式により通信を行う通
信システムにおいて、同期加算方式を採用した場合の信
号フレームの構成や受信装置側の構成等について説明す
る。図７には、同期加算方式が採用された場合に用いら
れる信号フレームの構成例を示してあり、同図に示した
構成では、１つの信号フレームがＳ個（Ｓは複数）のシ
ンボルから構成されており、すなわち、連続したＳ個の
シンボル毎に信号フレームが周期的に構成されている。

【００１８】また、各信号フレームは、１個のシンボル
から成るパイロットシンボル５１と（Ｓ−１）個のシン
ボルから成る情報シンボル５２とから構成されており、
パイロットシンボル５１は例えば各信号フレーム中の先
頭に挿入されている。ここで、各信号フレーム中に挿入
されるパイロットシンボル５１には多値レベルの中で振
幅が最大となるシンボル値が割り当てられており、これ
により、伝送上の信頼度の向上やパイロットシンボル５
１と情報シンボル５２との分離を可能にすることを実現
している。

【００１９】例えば１６ＱＡＭ方式において各シンボル
値のＩ相成分（Ｉ−ｃｈ）及びＱ相成分（Ｑ−ｃｈ）が
それぞれ−３、−１、＋１、＋３のいずれかのレベル値
をとり得る構成では、信号空間ダイヤグラムは図８のよ
うに示され、この場合には、上記したパイロットシンボ
ル５１として同図に示した４個のシンボルＰ１〜Ｐ４の
内のいずれかのシンボルが用いられる。

【００２０】また、図９には、受信装置において同期加
算方式により受信した信号フレーム中のパイロットシン
ボル５１の位置を検出して当該信号フレームの同期を確
保するフレームタイミング検出回路の構成例を示してあ
り、この回路には、１信号フレーム分のシンボル数と同
数（Ｓ個）のメモリＬ１〜ＬＳ等を有した記憶回路６２
や後述する切替回路６１や最大値検出回路６３が備えら
れている。

【００２１】このフレームタイミング検出回路では、受
信信号から得られたベースバンド信号の包絡線の２乗値
（シンボル値の２乗値）が切替回路６１に入力信号とし
て入力され、切替回路６１では、入力された２乗値を記
憶回路６２へ出力するに際して、当該２乗値を出力する
先となるメモリＬ１〜ＬＳを順次切り替える。すなわ
ち、切替回路６１では、入力される２乗値毎に当該２乗
値の出力先となるメモリをメモリＬ１、メモリＬ２、・
・・、メモリＬＳ、メモリＬ１、メモリＬ２、・・・と
いった順序で周期的に切り替えることが行われ、これに
より、１信号フレームを構成するシンボル数（Ｓ）と同
数から成る周期毎に２乗値の出力先となるメモリＬ１〜
ＬＳが一巡する。

【００２２】また、記憶回路６２では、切替回路６１か
ら各メモリＬ１〜ＬＳに対して出力された２乗値を複数
の信号フレーム分にわたって平均化処理（同期加算処
理）して得たデータ値を当該各メモリＬ１〜ＬＳにより
記憶することが行われる。すなわち、具体的には、各メ
モリＬ１〜ＬＳに既に記憶されているデータ値が乗算器
Ｇ１〜ＧＳによりμ（μは忘却係数、０≦μ≦１）倍さ
れ、これにより得られた乗算結果と切替回路６１から入
力された２乗値とが加算器Ｆ１〜ＦＳにより加算され
て、この加算結果のデータ値が各メモリＬ１〜ＬＳによ
り記憶される。

【００２３】上記のような平均化処理により得られたデ
ータ値は各メモリＬ１〜ＬＳにより保持されるとともに
最大値検出回路６３へ出力され、最大値検出回路６３で
は、各メモリＬ１〜ＬＳから入力されたデータ値の中で
最大のものに対応した信号フレーム中の位置をパイロッ
トシンボル５１のタイミングとみなして、当該タイミン
グ（フレームタイミング）を通知するための検出信号
（フレーム検出信号）を出力する。

【００２４】なお、以上に示した切替回路６１での切替
タイミングや、記憶回路６２でのデータ値の入出力タイ
ミングや、最大値検出回路６３でのフレーム検出信号の
出力タイミング等は、受信装置において一般に知られて
いるゼロ交叉法や最大振幅法（Maximum Amplitude Meth
od）により受信信号から検出されたシンボルタイミング
に同期して行われる。

【００２５】また、上記した記憶回路６２の各メモリＬ
１〜ＬＳに記憶されるデータ値について更に具体的に説
明する。例えば受信装置における受信ベースバンド信号
のシンボル値Ｕ（ｎ、ｋ）は、そのＩ相（同相）成分を
ＵI（ｎ、ｋ）とする一方、Ｑ相（直交）成分をＵQ
（ｎ、ｋ）とすると、式５のように示される。ここで、
ｋは受信された信号フレームの番号を示しており、ｋ＝
１、２、３、４、・・・といった値をとる。また、ｎは
受信された信号フレーム内でのシンボル値の並び番号
（サンプル番号）を示しており、１≦ｎ≦Ｓ（Ｓは上記
したようにパイロットシンボル５１の挿入周期）といっ
た値をとる。また、式５中のｊは複素数部分を示してい
る。

【００２６】

【数５】

【００２７】また、切替回路６１から出力される２乗値
は上記式５に示したシンボル値Ｕ（ｎ、ｋ）を２乗した
値であり、例えばｋ番目の信号フレームに関して各メモ
リＬ１〜ＬＳにより記憶されるデータ値ＭＥＭ（ｎ、
ｋ）は、（ｋ−１）番目の信号フレームに関して各メモ
リＬ１〜ＬＳにより記憶されたデータ値ＭＥＭ（ｎ、ｋ
−１）を用いて式６のように示される。なお、式６中の
＊は複素共役を示している。

【００２８】

【数６】

【００２９】上記したように、変調方式として１６ＱＡ
Ｍ方式が用いられた場合にはパイロットシンボル５１に
は常に（３＋ｊ３）等といった最大振幅のレベル値が割
り当てられており、ノイズやフェージング変動の影響を
無視すると、多数の信号フレーム分の平均化処理が行わ
れた後（すなわち、定常状態）では、パイロットシンボ
ル５１のタイミングに対応した２乗値が切替回路６１か
ら入力されるメモリ（メモリＬ１〜ＬＳのいずれか）に
記憶されるデータ値ＭＥＭ（ｎｐ）はほぼ式７のように
示される。

【００３０】

【数７】

【００３１】一方、情報シンボル５２を構成する各シン
ボルには一般に、上記図８に示した信号空間ダイヤグラ
ム中の１６個のシンボル値が等確率で割り当てられると
みなすことができ、上記と同様に多数の信号フレーム分
の平均化処理が行われた後では、情報シンボル５２中の
各シンボルのタイミングに対応した２乗値が切替回路６
１から入力されるメモリ（メモリＬ１〜ＬＳの内で上記
したパイロットシンボル値の２乗値が入力されるもの以
外のメモリ）に記憶されるデータ値ＭＥＭ（ｎｄ）はほ
ぼ式８のように示される。

【００３２】

【数８】

【００３３】また、式７に示したＭＥＭ（ｎｐ）と式８
に示したＭＥＭ（ｎｄ）との大小関係を式９に示すよう
に、前者のＭＥＭ（ｎｐ）の方が後者のＭＥＭ（ｎｄ）
より大きく、すなわち、任意のパイロットシンボル挿入
周期（１信号フレーム分）の区間では、メモリＬ１〜Ｌ
Ｓに記憶されるデータ値はパイロットシンボル５１に対
応したメモリにおいて最大となる。

【００３４】

【数９】

【００３５】従って、例えば最大のデータ値を記憶して
いるメモリＬ１〜ＬＳへ切替回路６１から２乗値を出力
したタイミングをパイロットシンボル５１に対応した基
準タイミングであるとみなすことにより、受信装置では
受信した信号フレームの同期を確保することができる。
なお、パイロットシンボル５１は例えばフェージング歪
補償に用いることもできる。

【００３６】以上のように、上記図９に示したフレーム
タイミング検出回路では、例えば上記図５に示したＵＷ
タイミング候補検出回路に比べて簡易な回路構成により
信号フレームの同期を確保することができ、また、高速
伝送が用いられた場合であってもリアルタイムで処理を
行うことが可能なハードウェア回路の実現性も比較的高
いが、上記したＵＷタイミング候補検出回路に比べて信
号フレーム同期の精度が不十分であるといった不具合が
あった。すなわち、上記したパイロットシンボルは１個
のシンボルのみから構成されているため、例えばノイズ
等の影響により当該シンボルのレベル値等が変動してし
まった場合には、受信装置ではパイロットシンボル本来
のレベル値を検出することができず、また、信号フレー
ム同期の精度も低下してしまっていた。

【００３７】また、例えば、上記したフレームタイミン
グ検出回路を用いた場合に、信号フレーム中の複数の連
続したシンボル位置に上記したパイロットシンボルを割
り当てることによりユニークワードを構成することもで
きるが、こうした構成であっても、各パイロットシンボ
ル位置における同期加算結果（すなわち、メモリＬ１〜
ＬＳに記憶されるデータ値）はほぼ同じ値になってしま
うため、ノイズやフェージング等の影響に起因してユニ
ークワードを構成するいずれのパイロットシンボル位置
の同期加算結果が最大となるかが状況により変動してし
まうことが生じる。

【００３８】このため、上記のように複数のメモリＬ１
〜ＬＳの内で最大のデータ値を記憶したいずれか１個の
メモリに対応したシンボル位置を基準として信号フレー
ムの同期を確保するといった処理では、複数のパイロッ
トシンボルからユニークワードを構成した場合であって
も、当該ユニークワード長（すなわち、ユニークワード
を構成するパイロットシンボル数）でのジッタが発生し
てしまい、ＵＷタイミング候補を精度よく特定すること
ができないといった不具合があった。

【００３９】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
通信システムでは、受信装置により受信した信号フレー
ムの同期を確保するに際して、例えば上記図５に示した
ＵＷタイミング候補検出回路を用いた場合にはＵＷタイ
ミング候補を精度よく特定することができるものの複素
相関の演算処理を行うための回路構成が大規模となって
しまう等といった不具合があり、一方、上記図９に示し
たフレーム検出回路を用いた場合には回路構成を簡易に
すること等ができるものの信号フレーム同期の精度が不
十分であるといった不具合があった。

【００４０】本発明は、このような従来の課題を解決す
るためになされたもので、ユニークワードを含んだ信号
フレームを多値ＱＡＭ方式により送信装置から受信装置
へ送信するに際して、受信装置において例えば簡易な処
理によりユニークワードの検出タイミング候補を精度よ
く特定することができる通信システムを提供することを
目的とする。更に具体的には、本発明の通信システムで
は、上記図５に示した従来のＵＷタイミング候補検出回
路により行われる複素相関の演算処理といった複雑な処
理を行うことなく、比較的規模の小さな回路構成により
ユニークワードの検出タイミング候補を精度よく特定す
ることを実現する。

【００４１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る通信システムでは、ユニークワードを
含んだ信号フレームを多値ＱＡＭ方式により送信装置か
ら受信装置へ送信するに際して、次のようにしてユニー
クワードを構成し、受信装置によりユニークワードの検
出タイミング候補を特定する。

【００４２】すなわち、送信装置から送信する信号フレ
ーム中の連続した複数のシンボルに振幅が最大となるシ
ンボル値を割り当てることによりユニークワードを構成
し、受信装置では、受信したシンボル値を少なくとも１
信号フレーム分メモリにより保持し、総和回路がメモリ
に保持されたシンボル値の並びの中からユニークワード
を構成するシンボル数と同数の連続したシンボルの列を
順次選択して当該シンボル列のシンボル値を総和し、検
出回路が総和回路により得られた総和値が最大となるシ
ンボル列の並び位置をユニークワードの検出タイミング
候補として出力する。

【００４３】従って、本発明の通信システムでは、例え
ば上記図５に示した従来のＵＷタイミング候補検出回路
により行われる複素相関の演算処理といった複雑な処理
を行わずとも、ユニークワードを用いて簡易な処理によ
り当該ユニークワードの検出タイミング候補を精度よく
特定することができ、これにより、受信装置では受信し
た信号フレームの同期を精度よく確保することができ
る。

【００４４】

【発明の実施の形態】本発明に係る一実施例を図面を参
照して説明する。本発明の通信システムではユニークワ
ードを含んだ信号フレームを多値ＱＡＭ方式により送信
装置から受信装置へ送信することが行われ、本例では、
多値ＱＡＭ方式として１６ＱＡＭ方式を用いて送信装置
と受信装置との間でデジタル無線通信が行われる場合を
例として説明する。

【００４５】図１には、本例の送信装置から送信する信
号フレームの一構成例を示してあり、同図に示した構成
では、１信号フレームがＮ個（Ｎは複数）のシンボルか
ら構成されており、これらＮ個のシンボルの内の連続し
たｍ個のシンボルがユニークワード（ＵＷ）１に割り当
てられているとともに、残りの（Ｎ−ｍ）個のシンボル
が情報シンボル２に割り当てられている。ここで、本例
のユニークワード１を構成するシンボルの個数ｍは複数
であり、１信号フレーム中に含まれる全シンボルの個数
Ｎより小さな数である。また、本例では、各信号フレー
ム中の先頭の位置にユニークワード１が設けられてい
る。

【００４６】また、上記したユニークワード１を構成す
る各シンボルには、振幅が最大となるシンボル値が割り
当てられている。例えば、本例では１６ＱＡＭ方式にお
いて各シンボル値のＩ相成分（Ｉ−ｃｈ）及びＱ相成分
（Ｑ−ｃｈ）がそれぞれ−３、−１、＋１、＋３のいず
れかのレベル値をとり得る構成が用いられており、この
場合には、信号空間ダイヤグラムは上記図８に示したも
のと同様となる。ここで、同図に示した符号Ｐ１〜Ｐ４
を用いて説明すると、本例では、同図に示した信号ダイ
ヤグラム中の４個のシンボルＰ１〜Ｐ４の内のいずれか
のシンボルをｍ個連続して並べることによりユニークワ
ード１を構成している。

【００４７】本例では、上記のように振幅が最大となる
シンボル値をユニークワード１に割り当てることによ
り、伝送上の信頼度の向上やユニークワード１と情報シ
ンボル２との分離を容易にすることを実現している。な
お、ユニークワードを構成する各シンボルに割り当てる
シンボル値としては、振幅が最大となるものであれば、
いずれのシンボル値を割り当ててもよい。

【００４８】本例の送信装置では、上記したユニークワ
ード１と情報シンボル２とから成る信号フレームを例え
ば上記図１に示したように連続して順次送信することに
より、これらの信号フレームを用いて受信装置へ情報を
送信することが行われる。なお、送信装置としては、上
記図１に示したようにユニークワードを含んだ信号フレ
ームを多値ＱＡＭ方式（本例では１６ＱＡＭ方式）によ
り受信装置へ送信することができる構成であれば、どの
ような構成が用いられてもよく、本例では、送信装置の
構成については説明を省略する。

【００４９】また、送信装置から受信装置へ送信する信
号フレームの構成としても、必ずしも本例に示したもの
が用いられなくともよく、要は、信号フレーム中にユニ
ークワードが含まれており、当該ユニークワードが信号
フレーム中の連続した複数のシンボルに振幅が最大とな
るシンボル値を割り当てることにより構成されていれ
ば、どのような信号フレームの構成が用いられてもよ
い。一例として、１信号フレームを構成するシンボル数
Ｎやユニークワードを構成するシンボル数ｍとしても種
々な数が用いられてもよい。

【００５０】次に、本例の受信装置において受信した信
号フレーム中からユニークワード１の位置の候補を検出
するユニークワードタイミング候補検出回路（ＵＷタイ
ミング候補検出回路）の構成や動作について説明する。
図２には、本例の受信装置に備えられたＵＷタイミング
候補検出回路の構成例を示してあり、この回路には、例
えば１信号フレーム中に含まれるシンボル数と同数（Ｎ
個）のメモリＺ１〜ＺＮ等を有した記憶回路１２と、入
力された信号値を出力する先となるメモリＺ１〜ＺＮを
切り替える切替回路１１と、メモリＺ１〜ＺＮに記憶さ
れたデータ値により後述する移動平均値を算出する移動
平均回路１３と、移動平均回路１３により算出された移
動平均値に基づいてユニークワード１の検出タイミング
候補（ＵＷタイミング候補）を出力する最大値検出回路
１４とが備えられている。

【００５１】切替回路１１は例えば切替スイッチから構
成されており、本例では、受信装置により受信された信
号から得られたベースバンド信号の包絡線の２乗値（シ
ンボル値の２乗値）が切替回路１１に入力信号として入
力される。なお、受信装置により送信装置から送信され
た信号フレーム中のシンボル値を受信する構成や、受信
したシンボル値の２乗値（本例では受信ベースバンド信
号の包絡線の２乗値）を生成する構成等については種々
なものが用いられてよく、本例では、その説明を省略す
る。

【００５２】切替回路１１は、上記のようにして入力さ
れた２乗値を記憶回路１２へ出力するに際して、当該２
乗値を出力する先となるメモリＺ１〜ＺＮを順次切り替
える機能を有している。具体的には、本例の切替回路１
１では、入力された２乗値毎に当該２乗値の出力先とな
るメモリをメモリＺ１、メモリＺ２、・・・、メモリＺ
Ｎ、メモリＺ１、メモリＺ２、・・・といった順序で周
期的に切り替えることが行われ、これにより、１信号フ
レームを構成するシンボル数（Ｎ）と同数から成る周期
毎に２乗値の出力先となるメモリＺ１〜ＺＮが一巡す
る。

【００５３】記憶回路１２は上記したようにＮ個のメモ
リＺ１〜ＺＮを有しており、また、本例では、各メモリ
Ｚ１〜ＺＮには入力側に加算を行う加算器Ｖ１〜ＶＮが
設けられているとともに、出力側と当該加算器Ｖ１〜Ｖ
Ｎとの間に乗算を行う乗算器Ｗ１〜ＷＮが設けられてい
る。このような構成により、本例の記憶回路１２では、
切替回路１１から各メモリＺ１〜ＺＮに対して出力され
た２乗値を複数の信号フレーム分にわたって忘却係数λ
により順次平均化処理（同期加算処理）して得たデータ
値を当該各メモリＺ１〜ＺＮにより記憶することが行わ
れる。

【００５４】すなわち、具体的には、まず最初の１信号
フレーム分については切替回路１１から入力された２乗
値（データ値）がそのまま各メモリＺ１〜ＺＮにより記
憶され、その後は、各メモリＺ１〜ＺＮに既に記憶され
ているデータ値が乗算器Ｗ１〜ＷＮによりλ倍され、こ
れにより得られた乗算結果と切替回路１１から入力され
た２乗値とが加算器Ｖ１〜ＶＮにより加算されて、この
加算結果のデータ値が各メモリＺ１〜ＺＮにより順次記
憶される。なお、忘却係数λとしては例えば０以上１以
下の値が用いられるのが好ましい。

【００５５】本例では、上記した記憶回路１２に設けら
れたＮ個のメモリＺ１〜ＺＮが切替回路１１から入力さ
れた１信号フレーム分のシンボル値（本例では受信ベー
スバンド信号の包絡線の２乗値）を保持することによ
り、受信装置により受信したシンボル値を少なくとも１
信号フレーム分保持するメモリが構成されている。な
お、メモリの構成としては任意であり、例えば各メモリ
Ｚ１〜ＺＮが１つのメモリの記憶領域をＮ個に分割する
ことにより構成されていてもよい。

【００５６】また、本例の記憶回路１２では、上記のよ
うな平均化処理により得られたデータ値を順次各メモリ
Ｚ１〜ＺＮにより保持するとともに、各メモリＺ１〜Ｚ
Ｎにより保持された当該データ値を順次移動平均回路１
３へ出力することが行われる。移動平均回路１３は、記
憶回路１２のメモリＺ１〜ＺＮから入力された１信号フ
レーム分のデータ値の中からユニークワード１を構成す
るシンボル数と同数（ｍ個）の連続したデータ値の列を
順次選択して、選択したデータ値列のデータ値の総和値
（移動平均値）を算出する機能を有している。

【００５７】ここで、図３には、本例の移動平均回路１
３の構成例を示してあり、この移動平均回路１３は、上
記のように記憶回路１２のメモリＺ１〜ＺＮから入力さ
れたＮ個のデータ値の中からｍ個の連続したデータ値を
順次選択して出力する機能を有した選択回路２１と、選
択回路２１から出力されたｍ個のデータ値を総和して得
られた総和値を最大値検出回路１４へ出力する機能を有
した加算器２２とから構成されている。

【００５８】本例では、上記した移動平均回路１３が記
憶回路１２から入力されたＮ個のデータ値の中からｍ個
の連続したデータ値の列を順次選択してデータ値の総和
をとることにより、メモリに保持されたシンボル値（す
なわち、本例ではデータ値）の並びの中からユニークワ
ードを構成するシンボル数と同数の連続したシンボルの
列を順次選択して当該シンボル列のシンボル値を総和す
る総和回路が構成されている。

【００５９】最大値検出回路１４は、例えばメモリＺ１
〜ＺＮに記憶された１信号フレーム分について移動平均
回路１３から出力された複数の移動平均値を比較して、
これら複数の移動平均値の中で最大のものに対応した位
置タイミングをＵＷ検出タイミング候補として出力する
機能を有している。なお、各移動平均値に対応した位置
タイミングの特定の仕方としては、一例として、移動平
均回路１３から最大値検出回路１４へ各移動平均値が出
力されたタイミング等に基づいて、当該移動平均値がい
ずれのメモリＺ１〜ＺＮに記憶されたデータ値の列から
得られたものであるかを特定することにより、１信号フ
レーム分（Ｎ個）のデータ値中での当該データ値列の並
び位置のタイミングを特定することができる。

【００６０】本例では、上記した最大値検出回路１４が
１信号フレーム分について移動平均回路１３から入力さ
れた移動平均値の中で最大のものに対応した位置タイミ
ングをＵＷ検出タイミング候補として出力することによ
り、総和回路（本例では移動平均回路１３）により得ら
れた総和値が最大となるシンボル列（本例ではデータ値
の列）の並び位置をユニークワードの検出タイミング候
補として出力する検出回路が構成されている。

【００６１】なお、以上に示した切替回路１１での切替
タイミングや、記憶回路１２や選択回路２１や加算器２
２でのデータ値の入出力タイミングや、最大値検出回路
１４でのＵＷタイミング候補の出力タイミング等は、受
信装置において例えば一般に知られているゼロ交叉法や
最大振幅法により受信信号から検出されたシンボルタイ
ミングに同期して行われる。

【００６２】また、上記のようにして最大値検出回路１
４から出力されたＵＷタイミング候補は、通信状況によ
って例えば実際のユニークワードのタイミング（ＵＷタ
イミング）とほぼ一致する場合や、また、例えば実際の
ＵＷタイミングから多少ずれてしまう場合もあるが、本
発明では、出力されたＵＷタイミング候補の処理の仕方
としては任意であってよい。一例として、後者のように
ＵＷタイミング候補と実際のＵＷタイミングとが一致し
ない場合であっても、一般に知られている同期保護技術
等を用いることにより、受信装置ではＵＷタイミング候
補から実際のＵＷタイミングを特定することができる。

【００６３】ここで、以上のような構成から成る本例の
ＵＷタイミング候補検出回路により行われる処理の一例
を図４を用いて更に具体的に説明する。なお、本例で
は、上記図１に示した１信号フレームが１６個のシンボ
ルから構成されており（すなわち、Ｎ＝１６）、ユニー
クワードが４個のシンボルから構成されている（すなわ
ち、ｍ＝４）場合について説明する。

【００６４】また、本例では１６ＱＡＭ方式において各
シンボル値のＩ相成分及びＱ相成分がそれぞれ−３、−
１、＋１、＋３のいずれかのレベル値をとり得る構成が
用いられていることから、例えば上記式７や式８により
示したのと同様に、ユニークワード１を構成するシンボ
ル値に対応してメモリＺ１〜ＺＮに記憶されるデータ値
を”１８”とすると、情報シンボル２を構成するシンボ
ル値に対応してメモリＺ１〜ＺＮに記憶されるデータ値
は平均すれば”１０”となるとみなすことができる。

【００６５】このため、本例では、説明の便宜上から、
ユニークワード１を構成するシンボル値に対応してメモ
リＺ１〜ＺＮに記憶されるデータ値を”１８”とする一
方、情報シンボル２を構成するシンボル値に対応してメ
モリＺ１〜ＺＮに記憶されるデータ値を”１０”として
説明を行う。なお、これらのデータ値は必ずしも本例に
示す値になるとは限らないが、本例ではユニークワード
１を構成するシンボルには振幅が最大となるシンボル値
が割り当てられているため、例えば上記の場合に情報シ
ンボル２を構成するシンボル値に対応してメモリＺ１〜
ＺＮに記憶されるデータ値が”１０”にならない場合で
あっても、ノイズやフェージング変動の影響を無視すれ
ば、情報シンボル２に対応して記憶されるデータ値がユ
ニークワード１に対応して記憶されるデータ値より大き
くなってしまわないような構成となっている。

【００６６】図４には、切替回路１１の切替処理により
各メモリＺ１〜ＺＮに記憶された１信号フレーム分のデ
ータ値の一例と、これらのデータ値に基づいて移動平均
回路１３により算出された移動平均値（加算結果）の一
例とを概念的に示してある。同図中の”メモリ番号”及
び”記憶回路メモリ内容”に示されるように、本例で
は、メモリＺ１〜Ｚ４及びメモリＺ９〜Ｚ１６には情報
シンボル２のシンボルに対応したデータ値”１０”が記
憶されている一方、メモリＺ５〜Ｚ８にはユニークワー
ド１のシンボルに対応したデータ値”１８”が記憶され
ているとする。

【００６７】移動平均回路１３を構成する選択回路２１
では、メモリＺ１〜ＺＮに記憶された各信号フレーム分
のデータ値から連続したｍ個のデータ値の列を順次選択
するに際して、各信号フレーム分毎に１信号フレームを
構成するシンボル数Ｎと同数種類のデータ値列を順次選
択して出力することが行われる。すなわち、本例の場合
には、上記図４中の”選択回路出力メモリ番号”に示さ
れるように、メモリＺ１〜Ｚ４（選択状態ｔ１）、メモ
リＺ２〜Ｚ５（選択状態ｔ２）、・・・、メモリＺ１３
〜Ｚ１６（選択状態ｔ１３）、メモリ１４〜Ｚ１６及び
メモリＺ１（選択状態ｔ１４）、・・・、メモリＺ１６
及びメモリＺ１〜Ｚ３（選択状態ｔ１６）といった１６
種類のメモリの組について当該メモリに記憶されたデー
タ値の列が順次選択される。

【００６８】また、移動平均回路１３を構成する加算器
２２では、上記したように、選択回路２１により順次選
択されて出力された各データ値列についてデータ値を総
和し、これにより算出された総和値（すなわち、移動平
均値）を最大値検出回路１４へ出力することが行われ
る。ここで、本例において算出される移動平均値の具体
例としては、上記図４中の”加算結果（移動平均値）”
に示されるように、例えば選択状態ｔ１では４個のメモ
リＺ１〜Ｚ４の全てにデータ値”１０”が記憶されてい
るため移動平均値は”４０”となり、例えば選択状態ｔ
２では３個のメモリＺ２〜Ｚ４にデータ値”１０”が記
憶されているとともに１個のメモリＺ５にデータ値”１
８”が記憶されているため移動平均値は”４８”とな
り、同様に、算出される移動平均値は、選択状態ｔ３で
は”５６”となり、選択状態ｔ４では”６４”となり、
選択状態ｔ５では”７２”となり、・・・、選択状態ｔ
１６では”４０”となる。

【００６９】なお、本例の移動平均回路１３では、上記
のようにして１信号フレーム分のデータ値について１６
種類の選択状態ｔ１〜ｔ１６における移動平均値が出力
された後には、次の処理タイミングにおいて再び選択状
態ｔ１の処理に戻って次の１信号フレーム分についての
移動平均値の算出処理を行うことが開始され、例えば送
信装置と受信装置との間での通信が終了するまでの間、
このような１６種類の移動平均値の算出処理が繰り返し
て行われる。

【００７０】最大値検出回路１４では、上記したよう
に、移動平均回路１３から出力された１信号フレーム分
の１６種類の移動平均値の中で最大のものに対応した位
置タイミングをＵＷ検出タイミング候補として出力する
ことが行われる。本例では、上記図４に示されるよう
に、選択状態ｔ５において算出された移動平均値”７
２”が最大となることが判定され、当該移動平均値を算
出する基礎となったメモリＺ５〜Ｚ８に記憶された４個
のデータ値がユニークワード１を構成する４個のシンボ
ル値の候補に対応していることが特定される。

【００７１】以上のように、本例の受信装置におけるＵ
Ｗタイミング候補検出回路では、例えば上記従来例の図
５に示した回路により行われる複素相関の演算処理とい
った複雑な処理を行うことなく、簡易な処理によりユニ
ークワードの検出タイミング候補を特定することがで
き、また、上記図２に示したように、回路の規模を比較
的小さくすることもできる。

【００７２】また、本例のＵＷタイミング候補検出回路
では、例えば上記従来例の図９に示したフレームタイミ
ング検出回路のように信号フレーム中の１個のシンボル
値のみに基づいて信号フレーム同期を確保する構成とは
異なり、信号フレーム中の連続した複数のシンボル値の
総和に基づいて信号フレーム同期を確保する構成である
ため、例えば伝送路上でのノイズ等の影響により上記し
た各メモリＺ１〜ＺＮに記憶されるデータ値が多少ばら
ついてしまった場合であっても、１信号フレーム分のデ
ータ値の中から単一のデータ値列のみがＵＷタイミング
候補として特定されることを殆どの場合において保障す
ることができる。これにより、本例では、例えばノイズ
等の影響により信号フレーム中のシンボル値等が多少変
動してしまった場合であっても、受信装置によりユニー
クワード本来のレベル値を検出することや、ＵＷタイミ
ング候補を精度よく特定して信号フレーム同期の精度を
高めることを実現することができる。

【００７３】また、本例のＵＷタイミング候補検出回路
では、例えば上記従来例の図５に示した回路構成の場合
とは異なり、例えば高速伝送が用いられた場合におい
て、リアルタイムで処理を行うことが可能なハードウェ
ア回路の実現を容易にすることもできる。

【００７４】ここで、上記実施例の図２に示したＵＷタ
イミング候補検出回路では、１信号フレーム分のシンボ
ル値（上記実施例では受信ベースバンド信号の包絡線の
２乗値）を保持するメモリＺ１〜ＺＮを備えた構成を示
したが、本発明では、例えば１信号フレーム分より多く
のシンボル値を保持するメモリが用いられてもよい。

【００７５】また、上記実施例では、例えば上記図４に
示した選択状態ｔ１４から選択状態ｔ１６において、周
期的に切り替えられて用いられるＮ個のメモリＺ１〜Ｚ
Ｎに記憶された１信号フレーム分のデータ値の内の後尾
のデータ値（すなわち、メモリＺＮに記憶されたデータ
値）と先頭のデータ値（すなわち、メモリＺ１に記憶さ
れたデータ値）とを連続して並べてｍ個のデータ値の列
を抽出する構成を用いたが、このような構成ではなく、
例えば或る信号フレーム分の後尾のデータ値と次の信号
フレーム分の先頭のデータ値とを連続して並べることに
よりｍ個のデータ値の列を抽出する構成を用いることも
できる。

【００７６】また、上記実施例では、好ましい態様とし
て、切替回路１１から各メモリＺ１〜ＺＮに対して受信
ベースバンド信号の包絡線の２乗値を出力して記憶させ
る構成を用いたが、本発明では、受信装置により受信し
たシンボル値が必ずしもこのような態様によりメモリに
記憶される必要はなく、要は、ユニークワード部分に対
応するシンボル値と情報シンボル部分に対応するシンボ
ル値との大きさの差異によりＵＷタイミング候補を特定
することができるような構成が用いられれば、どのよう
な態様でシンボル値がメモリに記憶されてもよい。

【００７７】また、受信装置においてＵＷタイミング候
補を検出する回路の構成としては、必ずしも以上に示し
た構成に限られることなく種々な構成が用いられてもよ
く、要は、信号フレーム中の連続した複数のシンボルに
振幅が最大となるシンボル値を割り当ててユニークワー
ドを構成した態様において、受信装置が受信したシンボ
ル値の並びの中からＵＷタイミング候補を特定すること
ができるような構成が用いられればよい。

【００７８】また、以上では、送信装置と受信装置との
間で１６ＱＡＭ方式により通信が行われる場合を例とし
て示したが、本発明では、必ずしも１６ＱＡＭ方式に限
られることなく種々な多値ＱＡＭ方式が用いられてもよ
く、要は、通信に用いられる多値ＱＡＭ方式において振
幅が最大となるシンボル値からユニークワードが構成さ
れればよい。すなわち、１６ＱＡＭ方式以外の多値ＱＡ
Ｍ方式が用いられた場合であっても、上記のようなユニ
ークワードの構成を用いることにより、上記実施例の場
合と同様に受信装置ではＵＷタイミング候補を精度よく
特定することができる。

【００７９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る通信
システムによると、ユニークワードを含んだ信号フレー
ムを多値ＱＡＭ方式により送信装置から受信装置へ送信
するに際して、当該信号フレーム中の連続した複数のシ
ンボルに振幅が最大となるシンボル値を割り当ててユニ
ークワードを構成する一方、受信装置では受信した例え
ば１信号フレーム分のシンボル値の並びの中からユニー
クワードを構成するシンボル数と同数の連続したシンボ
ル列を順次選択して当該シンボル列のシンボル値を総和
し、これにより得られた総和値が最大となるシンボル列
の並び位置をユニークワードの検出タイミング候補とし
て検出するようにしたため、例えば比較的規模の小さな
回路構成を用いて簡易な処理によりユニークワードの検
出タイミング候補を精度よく特定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る信号フレームの構成例
を示す図である。

【図２】ＵＷタイミング候補検出回路の構成例を示す図
である。

【図３】移動平均回路の構成例を示す図である。

【図４】ＵＷタイミング候補検出回路により行われる処
理の一例を説明するための図である。

【図５】従来例に係るＵＷタイミング候補検出回路の構
成を示す図である。

【図６】相関値ピーク検出回路により行われる処理を説
明するための図である。

【図７】パイロットシンボルを含んだ信号フレームの構
成を示す図である。

【図８】１６ＱＡＭ方式における信号空間ダイヤグラム
の一例を示す図である。

【図９】従来例に係るフレームタイミング検出回路の構
成を示す図である。

【符号の説明】

１・・ユニークワード、２・・情報シンボル、１１
・・切替回路、１２・・記憶回路、１３・・移動平均
回路、１４・・最大値検出回路、Ｚ１〜ＺＮ・・メモ
リ、Ｖ１〜ＶＮ・・加算器、Ｗ１〜ＷＮ・・乗算
器、λ・・忘却係数、２１・・選択回路、２２・・
加算器、Ｎ・・１信号フレーム中のシンボル数、ｍ・・
ユニークワードを構成するシンボル数、

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ユニークワードを含んだ信号フレームを
多値ＱＡＭ方式により送信装置から受信装置へ送信する
通信システムにおいて、送信装置から送信する信号フレーム中の連続した複数の
シンボルに振幅が最大となるシンボル値を割り当てるこ
とによりユニークワードを構成し、受信装置には、受信したシンボル値を少なくとも１信号
フレーム分保持するメモリと、メモリに保持されたシンボル値の並びの中からユニーク
ワードを構成するシンボル数と同数の連続したシンボル
の列を順次選択して当該シンボル列のシンボル値を総和
する総和回路と、総和回路により得られた総和値が最大となるシンボル列
の並び位置をユニークワードの検出タイミング候補とし
て出力する検出回路と、を備えたことを特徴とする通信システム。