JP2000209105A

JP2000209105A - デ―タ通信チャネルの速度検出のための自己相関システムおよび方法

Info

Publication number: JP2000209105A
Application number: JP11368579A
Authority: JP
Inventors: Kishoaa Purasado Mohiddo; キショアープラサドモヒッド; E Warner Mark; イー．ワーナーマーク
Original assignee: Lucent Technologies Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 1998-12-30
Filing date: 1999-12-27
Publication date: 2000-07-28
Also published as: US6377618B1; CA2290242C; CA2290242A1

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、電気通信システムにおけるデータ
・チャネルの処理に関し、特に後での復号化(decoding)
のためのチャネルのデータ速度(data rate)の検出に関
する技術を提供する。【解決手段】０より大きい整数である個数のシンボル
の受信されたシーケンスのデータ速度を決定する装置で
あり、この装置は、受信されたシーケンスに対する一組
の自己相関値を計算するように適応されている相関器
（１０２）からなり、自己相関値の各々は、受信された
シーケンスの異なる各循環シフト値に対応するものであ
り、さらに相関値の各々を少なくとも１つのしきい値と
比較して１以上の比較値を発生するように適応されてい
る少なくとも１つの比較器（１０４、１０５、１０６）
とからなり、しきい値の各々は異なるデータ速度に対応
するものであり、さらに、１以上の比較値からシーケン
スのデータ速度を決定するように適応されている決定論
理回路（１０８）とからなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の分野】本発明は、電気通信システムにおけるデ
ータ・チャネルの処理に関し、特に後での復号化(decod
ing)のためのチャネルのデータ速度(data rate)の検出
に関する。

【０００２】

【従来の技術の説明】多くの電気通信システムのアプリ
ケーションは、データ速度が変化する通信チャネルを通
じてデータを送信する。たとえば、ＩＳ‐９５のディジ
タル・セルラーおよびＪ‐ＳＴＤ‐００８の個人通信シ
ステム（ＰＣＳ）標準は、音声の動き(activity)によっ
てフレームからフレームへ変化する可変データ速度の音
声符号器(speech coder)を採用する。これらのアプリケ
ーションの場合、標準の音声フレームは持続時間が２０
ｍｓのフレームであり、その中に１６０個の１３ビット
のサンプル値が入っている。その最小値（８ＫＨｚ）
が、１７１、８０、４０または１６個のビットを使って
符号化される。パディング(padding)の後、データ速度
のいくつかに対してフレーム品質の指示子を追加し、そ
してテイル・ビット(tail bit)を追加し、２０ｍｓの音
声フレーム・データがそれぞれ１９２、９６、４８、お
よび２４ビットに符号化される。最終の符号化は９６０
０、４８００、２４００、および１２００ｂｐｓの標準
データ速度となる。

【０００３】音声符号器の後に速度１／２の２５６ステ
ートの畳込み符号器が続く場合があり、それはそのチャ
ネルを通じて１９．２、９．６、４．８、および２．４
ｋｂｐｓのトラヒック速度でデータを提供する。各フレ
ームは３８４、１９２、９６、および４８個のシンボル
(symbol)をそれぞれ含むが、そのトラヒック・チャネル
はそのシンボルを９．６、４．８、および２．４ｋｂｐ
ｓでそれぞれ２回、４回、および８回繰り返すことによ
って、１９．２ｋｂｐｓの一定速度でその通信チャネル
を通じてトラヒック・チャネルが送信される。シンボル
の繰返しの後、制限されたバースト誤り保護のために、
インターリーブのステップがさらに続く場合がある。ま
た、特定の情報ビットを挿入または上書きすることによ
って、そのインターリーブされたビットに対して電力制
御情報を追加することもできる。この電力制御情報は、
その電力制御ビットで各フレームの中の３２個のシンボ
ルを置き換える必要がある。

【０００４】音声符号器のデータ速度に関連付けられた
情報は、必ずしもその通信チャネルを通じて明示的に送
信される必要はない。受信機はデータが送信されてきた
速度を「先験的に」決定するための能力を備えているも
のがあり、あるいは備えていないものもある。従来の技
術のＩＳ‐９５の受信機の場合、すべてのデータは１
９．２ｋｂｐｓで処理される。次に、ビタビ復号器が４
つの異なる各速度でデータを復号し、そしてビタビ検出
時の復号化(decoding)の誤りが最小である復号速度(dec
oding rate)が、後続の処理に対して選定される。ビタ
ビの復号は、比較的集中的な計算を必要とする演算であ
る。

【０００５】

【発明の概要】本発明は、Ｎ個のシンボルの受信された
シーケンスのデータ速度を決定することに関する。ここ
で、Ｎは０より大きい整数である。たとえば、受信機に
おけるビタビ復号などのアプリケーションの場合、ビタ
ビ復号の前に本発明によるデータ速度検出によって、一
度だけのビタビ復号が可能である。というのは、その検
出された速度に対応して１つの計算だけが実行されるか
らである。本発明の１つの実施例の場合、一組の自己相
関値(auto-correlation value)がその受信されたシーケ
ンスに対して計算され、各自己相関値が受信されたシー
ケンスの異なる循環シフトに対応している。各自己相関
値を少なくとも１つのしきい値と比較することによっ
て、１つまたはそれ以上の比較値が発生され、そして各
しきい値が異なるデータ速度に対応する。シーケンスの
データ速度は、１つまたはそれ以上の比較値から決定さ
れる。本発明の他の実施例は、シンボルの符号ビットお
よび絶対値に基づいて、あるいは単独の符号ビットだけ
に基づいてのいずれかでそれぞれデータ速度を検出する
ことができる。

【０００６】本発明の他の態様、特徴および利点は、以
下の詳細な説明、添付の特許請求の範囲および添付図面
から、より完全に明らかになるだろう。

【０００７】

【発明の詳細な記述】図１を参照すると、本発明による
速度検出システム１００の一実施例が示されている。速
度検出システム１００は、相関器１０２と、しきい値検
出器１０４、１０５、１０６と、決定論理回路１０８と
を含む。相関器１０２は入力シーケンスの各循環シフト
に対する一組の自己相関値を計算する。しきい値検出器
１０４、１０５、１０６は、それぞれ相関器１０２の計
算された自己相関値を検出されるべき各種のディジタル
・データ速度に関連付けられている仮説のテスト値と比
較する。決定論理回路１０８はしきい値検出器１０４、
１０５、１０６の比較結果に基づいて、その入力シーケ
ンスにおけるディジタル・データ速度を決定する。

【０００８】しきい値検出器１０４、１０５、１０６が
９６００、４８００、２４００、１２００ｂｐｓの検出
データ速度の実施例に対応して示されているが、本発明
はそれに限定されるものではない。たとえば、検出され
るべきＮ個のディジタル・データ速度がある場合、Ｎ−
１個のしきい値を採用することができる。というのは、
速度検出システム１００の後続のテストでより低い速度
が検出されない限り、フル速度のケースをデフォルト(d
efault)の検出されたデータとして定義することができ
るからである。代わりに、１つの比較器だけを採用し、
自己相関値が計算された後、各検出ステップに対して比
較値が変化するようにすることができる。以下に説明さ
れる好ましい実施例の場合、速度検出システム１００
は、たとえば、ＩＳ‐９５の標準規格に適合している電
気通信システムにおいて採用することができるような、
無線ハンドセット受信機の中に含めることができる。し
かし、本発明はそれに限定されるものではなく、繰り返
されるデータにおけるデータ速度を決定するために任意
のシステムにおいて採用することができる。

【０００９】ＩＳ‐９５の応用例の場合、速度検出シス
テム１００は、レーキ受信機(RAKEreceiver)１１０から
のサンプルされたデータを受信することもできる。レー
キ受信機１１０からのディジタル的にサンプルされたデ
ータは９６００、４８００、２４００または１２００ｂ
ｐｓのディジタル・データを表している受信されたシン
ボルに対応する。図１は、レーキ受信機１１０がそのサ
ンプルされたデータをビタビ検出器１１２へ提供してい
るが、いくつかの他のタイプの処理をビタビ復号の前に
実行できることは、この分野の技術に熟達した人にとっ
ては明らかである。たとえば、インターリービングを採
用して送信機の中でそのチャネルを通じて送信されるデ
ータをランダム化することができる。その時、レーキ受
信機１１０の後にデ・インターリーバ(deinterleaver)
を採用してそのビットをデ・インターリーブ(deinterle
ave)し、それによってバースト誤りをディジタル・デー
タの１つのフレームにわたって拡散させることができ
る。

【００１０】ビタビ検出器１１２は受信されたシンボル
を表しているサンプルされたデータを受信し、そしてそ
のシンボルを復号されたディジタル・データに復号す
る。ＩＳ‐９５のトランシーバの受信機の応用例の場
合、ビタビ検出器１１２は所定の個数の符号化されたシ
ンボル、たとえば、３８４個のシンボルを表しているデ
ィジタル的にサンプルされたデータのフレームを受け取
る。前に説明されたように、９６００ｂｐｓより小さい
データ速度でのディジタル・データに対するシンボル
は、１つのフレームの内部で２回（４８００）、４回
（２４００）、または８回（１２００）繰り返すことが
できる。

【００１１】この好ましい実施例に関してここで説明さ
れる速度検出システム１００は、そのディジタル的にサ
ンプルされたデータを監視し、そのフレームの中のディ
ジタル・データのデータ速度を決定する。ディジタル的
にサンプルされたデータは符号および絶対値のビットの
値から構成されているようにすることができる。決定論
理回路１０８の出力信号は、ビタビ検出器１１２に対し
て提供されるシンボルによって表されているディジタル
・データの速度に対応し、そしてビタビ検出器１１２の
復号プロセスを調整するために採用することができる。

【００１２】相関器１０２は、ディジタル的にサンプル
されたデータを同様なシーケンスＡおよびＢとして２つ
のレジスタの中に受け取る。相関器１０２は、１シンボ
ル期間だけ他のシーケンスに関して１つのシーケンスの
サイクル・シフトのためのシーケンスＡおよびＢについ
ての自己相関計算を実行する。１つの実施例の場合、各
データ・サンプルが符号および絶対値のビットの値を有
している各自己相関計算に対して、２つのシーケンスの
対応しているデータ・サンプルが互いに乗算され、累積
加算されて自己相関値が形成される。他の実施例の場
合、各自己相関計算に対して２つのシーケンスの対応し
ているデータ・サンプルの符号ビットだけが互いに乗算
され、累算されて自己相関値が形成される。

【００１３】図２は本発明によって採用することができ
る相関器１０２の一例を示しているブロック図である。
図２に示されているように、相関器１０２はバッファ・
レジスタ２０２と、バレル・シフト・レジスタ(barrel-
shift register)２０４と、シンボル値乗算器２０６
と、アキュムレータ２０８とを含む。オプションの正規
化回路２１０を備えることもできる。バレル・シフト・
レジスタ２０４が図２の中で示されているが、循環メモ
リ機能を提供する任意の形式の記憶装置、たとえば、循
環アドレッシング付きのメモリ、フィードバック・レジ
スタなどを採用することもできる。

【００１４】バッファ・レジスタ２０２およびバレル・
シフト・レジスタ２０４は、それぞれディジタル的にサ
ンプルされたデータの受信されたシーケンスによって表
されているＮ個のシンボルのフレームを受け取る。シン
ボル値乗算器２０６は、バッファ・レジスタ２０２とバ
レル・シフト・レジスタ２０４の対応しているシンボル
値を乗算し、対応している相関値を形成する。その相関
値がアキュムレータ２０８に対して提供され、アキュム
レータ２０８はその相関値を加算して自己相関値を生成
する。次に、アキュムレータ２０８は、自己相関値を正
規化器(normalizer)２１０に対して提供し、そのシーケ
ンスの中のいくつかのシンボルにわたっての自己相関値
の正規化を実行することができる。

【００１５】自己相関値が形成されると、バレル・シフ
ト・レジスタのシーケンスが１シンボル期間だけ循環シ
フトされる。その後、次の自己相関値が計算される。そ
のプロセスは、バレル・シフト・レジスタ２０４の中の
シーケンスのＮ個のすべての循環シフトに対して繰り返
される。

【００１６】符号および絶対値のビットの両方を自己相
関計算のために採用している実施例によって、そのシー
ケンスに対する平均の自己相関値をより正確に決定する
ことができる。というのは、そのサンプル・データの相
対的な大きさがサンプル値の誤差を補正するからであ
る。自己相関計算のために符号ビットだけを採用してい
る他の実施例は、実装を簡単にすることができる。シー
ケンスを格納しているバッファはサンプル当たりに１個
の符号ビットだけで済み、必要なメモリ量が減少する。
さらに、符号ビットの乗算器は排他的ＯＲ（ＸＯＲ）ゲ
ート、マルチプレクサ、または同様な回路で実行するこ
とができ、それらの回路は複数ビットの乗算器と比較さ
れる時、集積回路（ＩＣ）の面積の小さい領域で比較的
簡単にハードウェアの中に実装される。

【００１７】しきい値検出器１０４、１０５、１０６
は、それぞれ所定の平均自己相関値に関連付けられてい
る仮想のテスト値、またはテスト・ポイントと、循環シ
フトの１つの計算された自己相関値とを比較する。他の
シーケンスに関して１つのシーケンスの所定の循環シフ
トは、ディジタル・データが受信されたサンプル・デー
タの中で繰り返されるかどうかに基づいて、非ゼロの
（正規化された）平均の自己相関値を提供する可能性が
ある。その非ゼロ（正規化された）平均自己相関値は、
そのディジタル・データの変化している繰返し速度に基
づいて決定される。所定の平均自己相関値を計算する方
法および仮説のテスト・ポイントを発生する方法が以下
に記述される。

【００１８】図３Ａおよび図３ＢはＮ個のシンボルのシ
ーケンスｄ（ｎ）のシンボル周期τの異なる循環シフト
ｋ（τは秒単位、ｋは整数、そして０≦ｋ≦Ｎ−１）で
の９６００および４８００ｂｐｓのデータ速度に対する
非ゼロ平均自己相関値の計算を示している。図３Ａおよ
び図３Ｂの例の場合、ディジタル・データに対するシン
ボル値はランダムな分布を有していると仮定される。図
３Ａに示されているように、ディジタル・データが９６
００ｂｐｓの場合、繰返しは発生しない。自己相関計算
３０１はシーケンスＡとＢとの間にサイクル・シフトが
ない場合（ｋ＝０）に対して比較的大きな平均値Ｒ（ｋ
＝０）を提供する。シーケンスのすべての他の循環シフ
ト（すなわち、オフセットＮ＞ｋ＞０）の場合、（その
サンプル・データ値が、ランダムに分布されている限
り）自己相関の平均値は０である。しかし、図３Ｂに示
されているように、ディジタル・データが４８００ｂｐ
ｓの場合、値の繰返しが発生する。結果として、自己計
算３０２は比較的大きな平均値Ｒ（ｋ＝０）を（ｋ＝
０）において提供し、そのサンプル・データ値がランダ
ムに分布されている限り、１つのオフセット（ｋ＝１）
において比較的小さい非ゼロの平均値を提供する。

【００１９】図１へ戻ると、しきい値検出器１０４、１
０５、１０６はそれぞれ１つのサイクル・シフトの計算
された自己相関値を、そのシフトに対応している仮説の
テスト・ポイントと比較する。しきい値検出器１０４、
１０５、１０６は、それぞれそのシーケンスにおけるシ
フトについて対応している所定の平均自己相関値が存在
するか、または存在しないかを示している１ビットの値
を提供する。決定論理回路１０８は、しきい値検出器１
０４、１０５、１０６の出力値を受け取り、検出された
最も小さいディジタル・データに対応している２ビット
の値を提供する。代わりに、しきい値検出器１０４、１
０５、１０６および決定論理回路１０８の機能を、ディ
ジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）などのアプリケーショ
ン固有のプロセッサで実装することができる。

【００２０】本発明の場合、計算された自己相関値、あ
るいは係数から１つの判定の統計値が計算される。以下
に説明されるように、自己相関関数の単独の係数（各シ
フトに対する自己相関値）を比較することによって、速
度を比較的正確に検出することができる。しかし、この
分野の技術に熟達した人にとっては明らかであるよう
に、判定統計値を形成することもできる。たとえば、計
算された自己相関係数の合計を判定統計値として採用す
ることができる。さらに、自己相関係数の計算はドット
積の計算方法を含むことができる。それはディジタル信
号プロセッサでの実装に特に適している。

【００２１】速度検出の方法が単純化されたケースとし
ての速度検出に対して説明される。データが、たとえ
ば、レーキ受信機の後でサンプルされ、そして離散時間
値であるが、離散的振幅の値ではない。さらに、パワー
制御の情報は含まれていない。

【００２２】この分野の技術において知られているよう
に、自己相関は、信号または離散シーケンス(discrete
sequence)の内部での自己類似性または順序を測定する
数学的方法として定義される。速度検出は、自己相関法
を採用してデータの内部での自己類似性を検出し、デー
タが繰り返されるか、あるいはランダムな値であるかど
うかを判定することができる。たとえば、ＩＳ‐９５の
システムの場合、４種類の繰返しが発生する。フル速度
の場合、データはランダムである。他のケースではデー
タが２回、４回および８回それぞれ繰り返される。その
４つのケースは同じサンプルが１回、２回、４回、およ
び８回それぞれ発生する、サンプルされたデータのフレ
ームに対応する。

【００２３】これらの異なるタイプのフレームに対する
自己相関値を計算することによって、そのフレームの自
己類似性を定量化することができる。その自己相関値は
異なるタイプの各フレームの中の繰り返されているデー
タの位置に対応しているシーケンスの特定の循環シフト
に対して計算される。たとえば、インターリーブされた
繰返しに対応している非ゼロの自己相関値を伴う循環シ
フトは、連続した繰返しに対応している非ゼロ自己相関
値を伴う循環シフトとは異なっている。この分野の技術
に熟達した人にとっては明らかであるように、繰返し方
法の先験的な情報を有しているか、あるいはすべての異
なる繰返し方法に対して別々の速度検出を実行すること
ができるかのいずれかで速度検出システムを設計するこ
とができる。

【００２４】受信信号はランダムな確率論的プロセスで
あり、それはｓ（ｎ），ｎ＝（−∞，・・・，０，１，
・・・，∞）として示され、式（１）のように定義する
ことができる。

【数１】ここで、ｄ（ｎ）はデータのシンボルであり、ｖ（ｎ）
は平均値が０の白色ガウス雑音を表す。データ速度が９
６００ｂｐｓの時、そのフレームの中のシンボルは繰り
返されず、受信信号は式（２）で定義されているように
なる。

【数２】ここで、ｂ（ｎ）はそのデータ・ビットを表している対
称二項式変量であり、δ（ｎ）はデルタ関数である。

【００２５】理想的なケースに対して、そのデータ・フ
レームはこのケースに対する自己相関係数を正確に計算
できるようにするために、長さが無限大であると考えら
れる。データ速度が４８００ｂｐｓの時、各シンボルは
２回繰り返され、そしてその受信信号は式（３）のよう
に定義することができる。

【数３】データ速度が２４００ｂｐｓの時、各シンボルは４回繰
り返され、そしてその受信信号は式（４）のように定義
することができる。

【数４】データ速度が１２００ｂｐｓの時、各シンボルは８回繰
り返され、そしてその受信信号は式（５）のように定義
することができる。

【数５】

【００２６】自己相関係数Ｒ（ｋ）は、式（６）のよう
に定義される。ここで、ｋはｋ個のシンボル期間による
シーケンスのシフトである。

【数６】自己相関係数Ｒ（ｋ）は、入力シーケンスの特定の循環
シフトｋに対して計算された自己相関値に等しい可能性
がある。

【００２７】この分野の技術に熟達した人にとっては明
らかであるように、式（２）乃至（５）はそれぞれ、ビ
ットが繰り返される時にそのシーケンスに対するビット
当たりの合計エネルギーが等しくなるようにするための
ファクタを含むことができる。結果として、式（２）乃
至（５）は、ビット当たりのエネルギーｅｂに関連付け
られている１つの定数での乗算を含むことができる（た
とえば、式（２）の場合は√ｅｂ、式（３）の場合は√
ｅｂ／√２、式（４）の場合は√ｅｂ／２、そして式
（３）の場合は√ｅｂ／２√２）。そのようなファクタ
は計算された量の正規化によって取り除くことができ、
したがって、以下の処理のために、エネルギーにおける
差が正規化された自己相関係数に対して補正される。

【００２８】式（６）において式（２）乃至（５）を採
用して、上記の各データ速度に対する自己相関係数Ｒ
（ｋ）を計算することができる。

【００２９】９６００ｂｐｓのデータ速度の場合、その
自己相関係数は式（７）で示される。

【数７】ここで、σ_bはｂ（ｎ）の自己相関の平均値であり、σ_V
はノイズｖ（ｎ）の平均値である。４８００ｂｐｓのデ
ータ速度の場合、その自己相関係数は式（８）に示され
る。

【数８】２４００ｂｐｓのデータ速度の場合、その自己相関係数
は式（９）に示される。

【数９】１２００ｂｐｓのデータ速度の場合、その自己相関係数
は式（１０）に示される。

【数１０】

【００３０】理想的なケースに対する自己相関係数の計
算は、理想的でないケースに対する自己相関係数の値の
一次近似を提供する。理想的でないケースに対して、式
（１）乃至（１０）は１つのフレームの中のシンボルの
個数Ｎに対する相関のためのシンボルの個数を制限する
ために修正される。データ速度はそのシーケンスの所定
のサイクル・シフトに対する自己相関係数を比較するこ
とによって、同様に非理想的なケースに対して決定する
ことができる。

【００３１】次に、非理想的なケースに対する有限長フ
レームについての処理を説明する。たとえば、ＩＳ‐９
５のアプリケーションの場合、その自己相関計算を各フ
レームに対して別々に行うことができる。実施例の場
合、各フレームは３８４個のシンボルを含む。この分野
の技術に熟達した人にとっては明らかであるように、本
発明はこのフレームのサイズに制限されるものではな
い。

【００３２】データ速度が９６００ｂｐｓの時、受信信
号は式（１１）のように定義することができる。

【数１１】ここで、ｂ（ｎ）、δ（ｎ）およびｖ（ｎ）はそれぞれ
以前に定義されたようなものである。データ速度が４８
００ｂｐｓの時、その受信信号は式（１２）のように定
義することができる。

【数１２】データ速度が２４００ｂｐｓの時、その受信信号は式
（１３）のように定義することができる。

【数１３】データ速度が１２００ｂｐｓの時、その受信信号は式
（１４）のように定義することができる。

【数１４】

【００３３】

【外１】

【数１５】

【外２】

【数１６】

【００３４】表１は、１つの実施例の４種類の速度のそ
れぞれに対して、Ｎ＝３８４の場合のように、式（１
５）および（１６）に従って計算された正規化された自
己相関係数の平均値および分散をリストしている。表１
の場合、入力のＳＮＲは３ｄＢであり、したがって、σ
_b ²＝２σ_v ²であり、その入力サンプルのシーケンスはフ
ルスケールの入力データ（すなわち、ｂ（ｎ）＝±１、
σ_b ²＝１、およびσ_v ²＝０．５）を表している。

【００３５】

【表１】

【００３６】

【外３】

【００３７】この実施例の場合、合計６個のバイナリ仮
説テスト判定に対して、２つの仮説を一度にテストする
ことができる。テストされる仮説の各ペアに対して相対
的に等しいように偽の検出の確率を定義して、６種類の
しきい値を、仮説テスト値またはテスト・ポイントとし
て計算することができる。任意のペアに対するしきい値
を計算するために、最尤バイナリ判定規則を採用するこ
とができる。ただし、他の技法も可能である。

【００３８】対応しているガウス分布、Ｎ_i（μ_i，
σ_i），ｉ＝０，１によって記述される任意の２つの仮
説に対して、その仮説のテスト値ｚに対する対数最尤比
率ｌ（ｚ）を、次の式（１７）のように定義することが
できる。

【数１７】式（１７）の二次式をｚについて解くことによって、式
（１８）が得られる。

【数１８】

【００３９】表２は平均値および分散の値が表１に与え
られている仮説の６つの異なるペアに対するしきい値を
リストしている。表２の場合、仮説のテスト・ペアに対
する最尤しきい値は式（１８）に従って計算され、そし
てフルスケール入力の場合に対して与えられている。Ｓ
ＮＲは３ｄＢであり、対応しているしきい値による自己
相関係数が平均二乗値のエネルギーに関して正規化され
ている。（表２の中の「n.a.」は「適用不可」であ
る。）

【００４０】

【表２】

【００４１】偽の検出の確率を、仮説テストの各ペアに
対してこの分野の技術において知られているように計算
することができる。一般化されたケースに対する偽の検
出の確率Ｐ_Eが次の式（１９）に与えられる。

【数１９】

【外４】

【数２０】式（２０）において、「Ｑ」はこの分野の技術において
よく知られているように、数学的なＱ関数を表す。各速
度は等しく尤もらしいと仮定することができる。しか
し、この分野の技術に熟達した人であれば、共有される
速度の確率のためにこの解析を修正できることが分か
る。そのような修正に対して、しきい値Ｔを変更して、
補正係数を必要とすることに留意されたい。仮説テスト
の各ペアに対する偽の検出の確率はそれぞれの自己相関
係数に対して計算することができ、そして表１および２
に対する実施例についての結果が表３にリストされてい
る。

【表３】

【００４２】誤りの総合確率は、各しきい値に対して網
羅的に比較し、その結果を多数決原理(majority counti
ng)またはこの分野の技術において知られている他のア
ルゴリズムによって組み合わせることによって減らすこ
とができる。表３の最後から２番目のカラムは速度判定
仮説テストの各ペアに対する誤りの確率（Ｐ_E）をリス
トしている。表３の最後のカラムは多数決原理による誤
りの確率をリストしている。

【００４３】図５は、誤りの総合確率を減らすために上
記の網羅的な比較の方法と性能が類似している実施例に
対する、速度検出アルゴリズムのためのフローチャート
を示している。図５は、図１の相関器１０２、比較器１
０４乃至１０６、および決定論理回路１０８で実装され
ているものとして説明される。図５に示されているよう
に、ステップ５０１において、先ず最初にフレームに対
する自己相関係数の推定値が計算され、それを相関器１
０２によって提供される自己相関値とすることができ
る。

【００４４】次に、その自己相関係数が以前に説明され
た仮説テスト解析からの所定のしきい値と比較される。
図５に示されている比較は、表１および２に計算されて
示されている推定値に対する平均値および分散の値に対
するものであり、しきい値Ｔ _(RATE)が表２の仮説テスト
・ペアから選択されている。たとえば、推定値Ｒ（１）
に対するしきい値が仮説テストのペアＨ^k ₉₆₀₀およびＨ^k
₄₈₀₀に対して０．１６として表２に与えられている。

【００４５】先ず最初に、ステップ５０２において、推
定値Ｒ（１）がしきい値Ｔ₉₆₀₀（たとえば、Ｔ₉₆₀₀＝
０．１６）と比較される。推定値がＴ₉₆₀₀より小さかっ
た場合、ステップ５０３において速度９６００が検出さ
れ、そしてこの方法は次のフレームに対するステップ５
０１へ戻る。推定値がＴ₉₆₀₀より大きかった場合、この
方法はデータ速度４８００に対してテストするためにス
テップ５０４へ移動する。

【００４６】ステップ５０４において、推定値Ｒ（２）
がしきい値Ｔ₄₈₀₀（たとえば、Ｔ₄₈ ₀₀＝０．１７）と比
較される。その推定値がＴ₄₈₀₀より小さかった場合、ス
テップ５０５において速度４８００が検出され、そして
この方法は次のフレームのためにステップ５０１へ戻
る。推定値がＴ₄₈₀₀より大きかった場合、この方法はデ
ータ速度２４００に対してテストするためにステップ５
０６へ移動する。

【００４７】ステップ５０６において、推定値Ｒ（４）
がしきい値Ｔ₂₄₀₀（たとえば、Ｔ₂₄ ₀₀＝０．１７）と比
較される。推定値がＴ₂₄₀₀より小さかった場合、ステッ
プ５０７において速度２４００が検出され、そしてこの
方法は次のフレームのためにステップ５０１へ戻る。推
定値がＴ₂₄₀₀より大きかった場合、この方法はステップ
５０８へ移動する。

【００４８】ステップ５０６のテストが、速度が２４０
０でないことを判定した場合、デフォールトの１２００
の速度をステップ５０８において決定することができ、
そしてこの方法は次のフレームのためにステップ５０１
へ戻る。

【００４９】０、１および３のそれぞれのシフトに対す
る推定された自己相関係数（Ｒ（１）、Ｒ（２）および
Ｒ（３））を、ステップ５０２、５０４および５０６に
おいて、それぞれしきい値検出器１０４、１０５および
１０６で示さた所定の値と比較することができる。これ
らのステップの「ｙｅｓ」または「ｎｏ」が単独ビット
の値として提供され、決定論理回路１０８がその３つの
１ビット値からの２ビットの値として速度を決定する。

【００５０】図１のシステムをハードウェアで実装する
ために、自己相関値および推定値の相関器１０２による
計算、そして次に推定値の比較器１０４乃至１０６によ
る比較および決定論理回路１０８の使用が好ましい実施
例となり得る。この実施例は、特に推定値が符号ビット
の値によって計算される時に好ましい場合がある。とい
うのは、ハードウェアによる実現は単純な回路を採用
し、消費電力および集積回路の面積を減らし、比較的高
速で動作することができるからである。この技法のもう
１つの利点は、測定された信号対ノイズ比の変動を考慮
することによって改善できることであるが、仮説のテス
ト・ポイントのしきい値の変更も必要となる可能性があ
る。他の実装の方が計算的により効率が良い場合があ
る。たとえば、すべての処理が１つのアプリケーション
固有のプロセッサの内部にある図５の方法に対して、代
わりの実施例では、仮説テスト・ポイントのしきい値と
の比較に先立って、推定された自己相関係数（Ｒ
（１）、Ｒ（２）およびＲ（３））をそれぞれ計算する
だけでよい。

【００５１】自己相関の計算は速度検出のために比較的
良い次の利点を有している可能性がある。それはより計
算集中的な方法を置き換える。というのは、自己相関の
計算はほとんどが乗算と加算を含み、それはプログラマ
ブルなプロセッサが極端に効率良く実行できるからであ
る。速度検出のための以前の方法はビタビ検出および類
似シンボルの発生の確率の計算を含んでいた。特に、ビ
タビ検出の方法は本発明の自己相関技法より数桁程度計
算的に厳しい。

【００５２】本発明の実施例は回路のプロセスに関して
説明されてきたが、本発明はそれに限定されるわけでは
ない。この分野の技術に熟達した人にとっては明らかで
あるように、回路要素の各種の機能をディジタル領域に
おいてソフトウェア・プログラムにおける処理ステップ
として実装することもできる。そのようなソフトウェア
は、たとえば、ディジタル信号プロセッサ、マイクロコ
ントローラまたは汎用コンピュータにおいて採用するこ
とができる。

【００５３】この分野の技術に熟達した人であれば、本
発明の性質を説明するために、今まで説明し、図示して
きた詳細な点、材料および部品の配置を、特許請求の範
囲に記載した原理および範囲から逸脱することなしに種
々に変更できることを理解されたい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による速度検出システムの一実施例のブ
ロック図を示す。

【図２】図１の速度検出システムの相関器のブロック図
を示す。

【図３Ａ】９６００ｂｐｓのデータに対する自己相関値
の計算による自己類似性を示す。

【図３Ｂ】４８００ｂｐｓのデータに対する自己相関値
の計算による自己類似性を示す。

【図４】図１の速度検出の具体的な速度に対する自己相
関値の推定値の平均値および分散値に対する分布を示
す。

【図５】図１の速度検出システムの判定論理で採用する
ことができるような、速度検出アルゴリズムの一例のフ
ローチャートを示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者マークイー．ワーナーアメリカ合衆国 19465 ペンシルヴァニア，ポッツタウン，テンプルロード 1378

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】０より大きい整数である個数のシンボル
の受信されたシーケンスのデータ速度を決定する装置で
あって、該装置は、受信されたシーケンスに対する一組の自己相関値を計算
するように適応されている相関器からなり、該自己相関
値の各々は、該受信されたシーケンスの異なる各循環シ
フト値に対応するものであり、該装置はさらに、該相関値の各々を少なくとも１つのしきい値と比較して
１以上の比較値を発生するように適応されている少なく
とも１つの比較器とからなり、該しきい値の各々は異な
るデータ速度に対応するものであり、該装置はさらに、該１以上の比較値から該シーケンスの該データ速度を決
定するように適応されている判定論理回路とからなるこ
とを特徴とする装置。
【請求項２】請求項１に記載の発明において、該相関
器は、該受信されたシーケンスを格納するように適応されてい
る第１のレジスタと、現在の循環シフト値に基づいてサイクリックにシフトさ
れたシーケンスを格納するように適応されている第２の
レジスタと、該受信されたシーケンスの各シンボルを該サイクリック
にシフトされたシーケンスの対応しているシンボルと乗
算して、相関値を発生するように適応されているシンボ
ル乗算器と、各相関値を組み合わせて該現在の循環シフト値に対する
自己相関値を発生するように適応されているアキュムレ
ータとからなることを特徴とする発明。
【請求項３】請求項２に記載の発明において、各シン
ボルは対応する期間を有し、各循環シフト値はシンボル
期間の整数倍に対応することを特徴とする発明。
【請求項４】請求項２に記載の発明において、各シン
ボルは符号値と絶対値とを含むことを特徴とする発明。
【請求項５】請求項２に記載の発明において、各シン
ボルは単独の符号値であることを特徴とする発明。
【請求項６】０より大きい整数である個数のシンボル
の受信されたシーケンスのデータ速度を決定する方法で
あって、該方法は、ａ）該受信されたシーケンスに対する一組の自己相関値
を計算する段階とからなり、該自己相関値の各々は該受
信されたシーケンスの異なる循環シフトに対応してお
り、該方法は更に、ｂ）各自己相関値を少なくとも１つのしきい値と比較し
て少なくとも１つの比較値を発生する段階とからなり、
該しきいちの各々は異なるデータ速度に対応するもので
あり、該方法は更に、ｃ）該１以上の比較値から該シーケンスのデータ速度を
決定する段階とからなることを特徴とする方法。
【請求項７】請求項６に記載の方法において、異なる
各循環シフト値に対して、段階ａ）は、ａ１）該受信されたシーケンスと、現在の循環シフト値
に基づいてサイクリックにシフトされたシーケンスとを
格納する段階と、ａ２）該受信されたシーケンスの各シンボルを、該サイ
クリックにシフトされたシーケンスの対応しているシン
ボルと乗算して相関値を発生する段階と、ａ３）該相関値の各々を組み合わせて、該現在の循環シ
フト値に対する該自己相関値を形成する段階とを含むこ
とを特徴とする方法。
【請求項８】請求項７に記載の発明において、段階
ａ）に対して、各循環シフト値はシンボルの整数個の期
間に対応することを特徴とする発明。
【請求項９】請求項７に記載の方法において、段階
ａ）に対して、各シンボルは符号ビット値と絶対値とを
含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】請求項７に記載の方法において、段階
ａ）に対して、各シンボルは単独の符号ビット値である
ことを特徴とする方法。
【請求項１１】Ｎ個のシンボルの受信されたシーケン
スを復号するための受信機であって、Ｎは０より大きい
整数であり、該受信機は該受信されたシーケンスのデー
タ速度を決定するための回路を含んでいて、該回路は、該受信されたシーケンスのシンボル値に基づいて、該受
信されたシーケンスの異なる循環シフトに対応している
一組の自己相関値を計算するように適応されている相関
器と、該自己相関値のそれぞれを、異なるデータ速度に対応し
ている少なくとも１つのしきい値と比較することによっ
て、１つまたはそれ以上の比較値を発生するように適応
されている少なくとも１つの比較器と、該１つまたはそれ以上の比較値から該シーケンスのデー
タ速度を決定するように適応されている判定論理回路と
を含む受信機。
【請求項１２】請求項１１に記載の発明において、該
受信されたシーケンスを復号するためのビタビ復号器を
さらに含み、該判定論理回路が該決定されたデータ速度
を示している信号を該ビタビ復号器に対してさらに提供
し、そして該ビタビ復号器が、該判定論理回路によって
提供された該信号に従って、Ｎ個のシンボルの該シーケ
ンスを復号するようになっている発明。
【請求項１３】請求項１２に記載の発明において、各
シンボル値が符号ビット値と絶対値とを含む発明。
【請求項１４】請求項１２に記載の発明において、各
シンボル値が単独のサイン・ビット値である発明。
【請求項１５】請求項１１に記載の発明において、該
受信機がＩＳ‐９５の標準規格に従って動作するように
なっている発明。
【請求項１６】請求項１１に記載の発明において、該
受信機がＩＳ‐９５の標準規格に従って動作している送
信機の中に含まれている発明。
【請求項１７】請求項１１に記載の発明において、該
受信機が集積回路の一部として実装されている発明。